KR20000043681A - 캐블라가 함유된 엔비알 고무 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 캐블라(Kevlar)가 함유된 NBR고무 조성물에 관한 것으로, NBR 고무를 캐블라 섬유가 함유되어 있는 NBR고무에 첨가하여 캐블라가 미량 함유된 NBR 고무를 혼합함에 있어서 결합제로 실란(silane)을 사용하여 고무와 캐블라의 결합을 강화한 캐블라가 미량 함유된 NBR고무 조성물을 제공한다.

Description

캐블라가 함유된 엔비알 고무
본 발명은 캐블라(Kevlar)가 함유된 NBR(acrylonitrile butadiene rubber)고무 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기존의 NBR고무와 캐블라가 함유된 고무를 혼합시킨 캐블라가 미량 함유된 NBR고무 조성물에 관한 것이다.
캐블라가 함유된 고무는 기존에 사용되고 있는 합성고무에 비하여 물성과 내구성이 우수하여 자동차의 V-벨트, 산업용 V-벨트, 타이밍(timming)벨트, 호스, 각종 씰(seal), 다이아프램(diaphragms), 컨베이어 벨트, 케이블, 롤의 제조등 다양하게 사용되고 있다.
고무의 물성을 증가시키는 방법으로 일반적으로 충전제로 섬유나 그 밖의 여러 가지 물질들을 첨가하여 물성을 증가시키는 방법이 사용되어 왔다. 그 중에서 캐블라를 충전시킨 경우에 합성고무의 물성이 획기적으로 증가된다.
여기서 캐블라(Kevlar)는 듀폰(DuPont)사가 개발한 것으로 폴리-파라페닐렌 테레프탈아미드(poly-paraphenylene terephthalamide)로부터 만들어진 강한 고분자 사슬 구조로 이루어진 인조유기섬유에 대한 상품명을 지칭한다.
캐블라는 고인장강도, 내연소성, 내화학성, 내열성, 낮은 열전도도 등 많은 장점을 가지고 있다. 따라서 캐블라가 함유된 고무는 다른 섬유질이 함유된 고무에 비하여 인장강도, 인열강도, 사출저항성, 내마모성, 치수안정성 및 내피로성 등이 뛰어나다.
캐블라가 함유된 고무의 이러한 특징으로 인하여 캐블라가 함유된 고무는 열악한 작업환경 예를 들면 고무롤 등을 제조하는데 이용된다.
그러나 기존에 판매되고 있는 캐블라가 23wt.% 정도 함유되어 있는 캐블라가 함유된 고무는 가격이 매우 비싸다는 문제점이 있다. 또한 사용하고자 하는 목적에 따라 캐블라가 소량만 함유되어 있으면 되지 굳이 고가의 캐블라가 23wt% 까지 함유되어 있을 필요가 없는 경우도 있다.
따라서 이러한 필요에 의하여 대개의 경우 일반 합성고무에 캐블라의 함량을 조절하여 원하는 목적의 물성과 가격에 적합한 고무를 제조하여 사용한다.
이를 위하여 일반 합성고무에 캐블라가 함유된 고무와 각종 첨가제를 첨가하여 캐블라가 미량 함유된 고무를 합성하는 방법이 시도되고 있다.
그러나 캐블라가 첨가된 고무라고 하더라도 고무 내에 첨가된 캐블라 섬유의 충전량, 섬유의 방향, 고무의 종류, 배합비 및 제조공정에 따라 고무의 물성은 매우 다르며, 캐블라가 고무 내에 균일하게 분포하지 않기 때문에 캐블라가 미량 함유된 고무를 제조하는 것은 매우 어렵다.
또한 캐블라가 함유된 고무는 그 상품형태로는 고무를 성형하기 위한 배합이 매우 어렵고, 배합시에 고열이 발생하여 고무자체의 물성이 성형 도중에 변할 수 있으며, 고무와 캐블라 자체의 이질감으로 인하여 물성이 현저히 나빠진다는 문제점이 있다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 그 목적은 인공합성 NBR 고무와 캐블라가 함유된 고무를 혼합함에 있어서 캐블라와 고무의 결합을 좋게 하여 물리적 성질이 우수한 캐블라가 미량 함유된 NBR고무 조성물을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 NBR 고무를 캐블라 섬유가 함유되어 있는 NBR고무에 첨가하여 캐블라가 미량 함유된 NBR 고무를 합성함에 있어서 결합제로 실란(silane)을 사용하여 고무와 캐블라의 결합을 강화한 캐블라가 미량 함유된 NBR고무 조성물을 제공한다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명은 NBR고무와 캐블라가 함유된 고무를 성형하기 위하여 실란을 결합제(coupling agent)로 사용하였다. 본 발명에서 실란 첨가에 따른 고무의 물성을 다른 결합제 즉, 티타네이트(titanate) 계통을 첨가하여 제조한 고무의 물성과 비교하였으며, 결합제를 첨가하지 않은 경우에 대해서도 비교하였다.
이를 위하여 본 발명의 실시예에 따라 제조된 시편과 비교예에 따라 제조된 시편에 대하여 인장강도와 연신율을 측정하였다.
표 1은 본 발명의 실시예와 각종 비교예로 사용한 시편의 출발 조성을 나타내고 있다.
기본조성 KR-TTS1)(중량부) Bis-3TPT2)(중량부) γ-MTS3)(중량부)
비교예 1 Kevlar 6F7704):21.75gNBR 220SH5):78.25gZnO : 5g,DOP: 50g,Stearic Acid : 1g,P/R 페놀수지 : 8g,HAF $ Zeosil : 95g,A/O SP: 2g,S : 4g,DM : 1g,산칠산 : 1g - - -
비교예 2 2 - -
실시예 1 - 0.5 -
실시예 2 - 1.0 -
실시예 3 - 2.0 -
실시예 4 - - 0.5
실시예 5 - - 1.0
실시예 6 - - 2.0
(여기서 : 1)KR-TTS; KEN-REACT사 제품으로 Ti 계통의 결합제 , 2)Bis-3TPT; Bis-(3-(triethoxisily)- propyl)-tetrasulfone, 3)γ-MTS; γ-mercaptopropyl trimethoxy Silane, 4)Kevlar 6F770; DuPont사 제품으로 제품명이 kevlar Engineered Elastomer 6F770인 고무, 5)NBR 220SH; 일본합성고무사의 220SH NBR고무 이다.)
비교예 1은 캐블라가 23wt.% 함유된 고무와 NBR 고무에 결합제를 첨가하지 않고 각종 첨가제만 첨가한 상태에서 시편을 제조한 것이다.
여기서 각종 첨가제란 고무합성에 필요한 물질로서 ZnO는 가황촉진제로 사용하였으며, 주식회사애경사 제품의 DOP는 가소제로, 스테아린산(Stearic Acid)은 분산제로, 강남화성사 제품의 P/R 페놀수지는 점착부여제로, HAF 와 지오실(Zeosil)은 보강제로, 금호석유화학사 제품의 A/O SP는 노화방지제로, S 는 가황제로, DM은 가황촉진제로, 미쓰이(Mitsui)사의 산칠산은 지연제로 사용하였다.
그리고, 비교예 2는 비교예 1의 조성에 티타네이트 계통의 KR-TTS를 결합제로 2 중량부 첨가한 상태에서 시편을 제작하였다.
본 발명에 따른 실시예 1 내지 3은 비교예 1의 조성에 결합제로 실란(silane) 계통의 비스-(3-(트리에톡시실리)-프로필-테트라슐폰(Bis-(3-(triethoxisily)-propyl)-tetrasulfone)을 첨가한 것이고, 실시예 4 내지 6은 결합제로 역시 비교예 1의 조성에 실란 계통의 감마-머캅토프로필 트리메톡시 실란(γ-mercaptopropyl trimethoxy Silane)을 첨가하여 고무를 혼합한 것이다.
비교예와 본 발명에 따른 실시예의 조성으로 제조된 고무의 인장강도 및 연신율을 측정하기 위하여 일정한 크기의 시편을 다음과 같이 제작하였다.
먼저 각 비교예와 실시예에 따라 혼합된 시료를 성형하기 쉬운 시트(sheet)상으로 만들기 위하여 롤밀(roll mill)에서 가공하였다.
롤밀에서 가공은 대개 삼각 접기라고 하며, 보통 소규모의 고무공장에서는 벤버리믹서(banbury mixer)가 없기 때문에 고무의 원부자재 혼합에 처음부터 롤밀로서 가공하여 시트상의 재료를 제조하나 대개의 공장들은 경화제를 제외한 모든 재료를 우선 벤버리믹서에서 혼합하고 나중에 경화제를 첨가하여 시트상의 생지재료를 만들 때 룰밀을 사용한다.
본 발명에서는 오픈밀(open mill)을 사용하였으며, 로울러의 간격을 2.5-3mm로 조정하고, 롤 온도는 50℃이하로 하여 고무와 카본블랙, ZnO,스테아르산, 연화제등을 혼련한 다음 황과 촉진제 순으로 배합하였다.
그리고 배합된 고무를 시트로 뽑아서 48시간 숙성시켰다.
성형은 전기가열식 프레스에서 성형온도 320℉, 성형압력 32Kibf/in2성형시간은 50min 동안 압축 성형하여 제조하였으며, 여기에서 제조된 시편으로 인장강도와 연신율을 측정하였다.
이와 같이 제조된 각종 시편의 물성을 표 2에 나타내었다.
인장강도(Kg/mm2) 연신율(%)
비교예 1 1.371 237.2
비교예 2 1.287 220.7
실시예 1 1.381 472.1
실시예 2 1.397 336.3
실시예 3 1.553 694.4
실시예 4 1.439 287.7
실시예 5 1.499 339.8
실시예 6 1.524 420.0
표 2에 나타난 바와 같이 본 발명에 따른 실시예에서와 같이 실란 계통의 결합제를 첨가하여 제조한 고무가 모든 조성범위에서 결합제를 첨가하지 않은 비교예 1 또는 티타네이트 계통의 결합제를 첨가한 비교예 2보다 인장강도 및 연신율이 우수함을 알 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 실란 계통의 결합제를 사용하여 일반 NBR고무를 캐블라가 함유된 고무에 혼합하여 캐블라가 미량 함유된 고무를 성형할 경우 캐블라 섬유의 첨가에 따른 물성을 유지하면서도 저 비용으로 캐블라가 함유된 고무를 제조할 수는 장점이 있다.

Claims (3)

  1. NBR 고무를 캐블라 섬유가 함유되어 있는 NBR고무에 첨가함에 있어서, 결합제로 실란 계통의 첨가물을 사용하여 혼합한 것을 특징으로 하는 캐블라가 함유된 고무 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 실란 계통의 첨가물은 비스-(3-(트리에톡시실리)-프로필-테트라슐폰)또는 감마-머캅토프로필 트리메톡시 실란인 것을 특징으로 하는 캐블라가 함유된 고무 조성물.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 첨가물의 첨가량은 0.5 내지 2.0 중량부로 첨가한 것을 특징으로 하는 캐블라가 함유된 고무 조성물.
KR1019980060086A 1998-12-29 1998-12-29 캐블라가 함유된 엔비알 고무 KR20000043681A (ko)

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