KR20000063311A - 자동차 케이블 보호용 패킹의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차 케이블 보호용 패킹의 제조방법에 관한 것이고, 더욱 상세하게는 140∼180℃ 사이의 온도에서 가황처리를 하며, 황과 촉진제 외에 카본블랙이나 산화아연 등을 첨가하여 인장강도가 높아지고, 부풀림이나 마모에 잘 견디며, 탄성을 유지하는 온도의 범위가 넓어지는 패킹고무의 제조방법에 관한 것으로, 예비의 비제조 혼합 단계에서 아래의 고무 조성물과 혼합될 원료를 화합시키는 수단과, 다음 후속의 제조 혼합 단계에서의 화합물을 첨가하여 복합 보강제와 함께 하나 이상의 추가 보강 충전재를 함유하는 고무 조성물을 제조하는 수단으로 하여 자동차 케이블 보호용 패킹를 제공하는데 그 특징이 있다.

Description

자동차 케이블 보호용 패킹의 제조방법{The method to manufacture the packing protecting cables for cars}

본 발명은 자동차 케이블 보호용 패킹(PACKING)의 제조방법에 관한 것이고, 더욱 상세하게는 140∼180℃ 사이의 온도에서 가황처리를 하며, 황과 촉진제 외에 카본블랙이나 산화아연 등을 첨가하여 인장강도가 높아지고 부풀림이나 마모에 잘 견디며, 탄성을 유지하는 온도의 범위가 넓어지는 패킹고무의 제조방법에 관한 것이다.

수많은 고무제품의 제조에 사용될 수 있는 합성고무는 일반적으로 유화 중화반응에 의해 제조된다. 유화 중화반응에 의한 중합체 생성에서, 예상 가능하고 바람직한 성능 특성을 갖는 중합체를 제조하기 위해 후처리된 중합체의 분자량 및 중합체 균일도 등의 변수의 조절에 따라 좌우될 수 있다.

그리고 고무의 가황처리공정을 촉진시키거나 낮은 온도에서도 일어날 수 있게 하는 화학물질은 많은 화합물 촉진제 기능을 갖고 있으며 황, 질소를 함유한 유기화합물, 특히 벤조티아졸 유도체가 중요하게 쓰이며, 가황처리 과정에서 촉진제는 황이 황과 반응하는 것보다 고무와 더 빠르게 반응할 수 있는 화합물로 전환시키고, 또 다른 가능성은 촉진제가 먼저 고무와 반응해서 고무를 황과 빠르게 결합하는 형태로 변환시키는 것이다.

이를 더욱 향상된 중합체를 제조하기 위해 고무의 유화 중합반응 방법을 향상시키려는 시도가 이루어져 왔다.

예를 들면, 특허출원제97-036022호의 니트릴 고무의 제조방법은 니트릴 고무는 아크릴로니트릴과 1,3-부타디엔을 수성 유화액에서 공중합 반응시키므로써 합성될 수 있다. 이러한 단량체를 중합시킨 후, 수성 유화액으로부터 중합체를 회수하는 것이 물론 필요하고 니트릴 고무-함유 유화액으로부터 니트릴 고무를 회수하는 개선된 방법에 관한 것으로 그 방법은 니트릴 고무-함유 유화액에 산화방지제를 첨가하여 안정화 니트릴 고무 유화액을 제조하고, 안정화 니트릴 고무 유화액에 염 및 산을 첨가하여 액상과 니트릴 고무조각으로 이루어진 응고된 니트릴 고무 슬러리를 제조하고, 응고된 니트릴 고무 슬러리의 액상으로부터 니트릴 고무 조각을 분리시키고, 니트릴 고무 조각을 세척수에 혼합시켜 니트릴 고무 재슬러리를 제조하고, 니트릴 고무 재슬러리의 pH를 약 5내지 약 8범위로 조정하고, 니트릴 고무 재슬러리의 세척수로부터 니트릴 고무 조각을 분리시켜 유화액으로부터 회수되는 니트릴을 얻고자 하는데 그 목적을 두고 있다.

그리고 상기의 발명에서 언급된 내용에서와 같이 종래에는 수많은 제품의 제조에 사용될 수 있는 합성 고무는 일반적으로 유화 중합반응에 의해 제조된다. 유화 중합반응에 의한 중합체 생성에서, 예상 가능하고 바람직한 성능 특성을 갖는 중합체를 제조하기 위해 후처리된 중합체의 분자량, 가교 및 분자를 조절하는 것이 필수적이고, 예를 들면, 유용한 가황 제품의 생성가능 여부는 중합체 분자량 및 중합체 균일도 등의 변수의 조절에 따라 좌우될 수 있다.

가황된 중합체로 제공되는 경우, 고무 또는 엘라스토머는 가황되어 후처리된 제품으로의 가공을 촉진시키는 많은 형태를 취할 수 있다. 비가황된 중합체는 조각형태, 곤포형, 고체 블록형 또는 입방형 등의 많은 다른 형태로 제공될 수 있다.

또한, 합성되어지는 유화액으로부터 유화액 고무를 회수하기 위해 사용되는 염산 응고법으로부터 또 다른 문제점이 발생할 수 있다. 응고 후에 중합체에 잔류하는 잔여 산은 중합체의 부식증가를 포함하여 상당한 문제점을 야기시킬 수 있고, 중합체 내의 산 존재는 또한 가황 속도에 역효과를 미칠 수 있다. pH가 낮은 중합체는 중성 내지 알칼리 pH의 중합체보다 더욱 느린 속도로 가황된다. 이러한 가황 속도의 감소는 바람직하지 않은데, 이는 상업적인 조작에서 종종 병목 구간이 되는 고무 경화에 필요한 시간을 증가시키기 때문이다, 또한 응고, 유화액에 첨가되는 산량이 변할 수 있으므로 적어도 부분적으로 불확실성이 발생한다.

그리고 분자구조가 Ｒ-Ｎ Ｃ인 이소시안화물(isocyanide)의 유기화합물에

서 R는 유기화합물에서 수소원자 대신 결합한 원자단이다. 니트릴의 이성질체(異性質體)이며 1867년에 발견되었지만 대규모로 사용되지 못하였고, 보통 일차 아민을 클로로포름과 알칼리로 처리해 만들고, 금속 시안화물과 유기 할로겐 화합물로부터 니트릴을 합성할 때 소량이 얻어지는데 역겨운 냄새가 매우 강한 단점이 있다.

또한 니트릴(nitrile)은 시아노 화합물이라고도 하며, 분자구조는 시아노기

(-C=N)와 탄소원자가 결합한 분자구조를 가지는 유기화합물로 니트릴은 카르복시산의 산소원자를 질소원자로 치환시킨 중성물질이다. 아크릴로니트릴은 시안화수소와 아세틸렌 또는 산화에틸렌을 반응시켜 얻거나 촉매 존재하에서 암모니아와 프로필렌을 반응시키는 암모니아 산화에 의해 얻는다. 아크릴로니트릴은 아크릴 방직섬유

합성 고무 및 열가소성 수지 등을 포함한 다양한 종합물질의 중요한 구성성분이고, 몇몇 니트릴은 촉매 존재 하에 카르복시산을 암모니아와 함께 가열하여 만드는 것으로 상기 과정은 천연지방과 기름에서 니트릴 추출하는 방법이고, 니트릴은 합성수지 및 섬유의 연화제로 사용되는 화합물 및 아민 제조에 사용된다.

본 발명은 예비의 비제조 혼합 단계에서 아래의 고무 조성물(A)과 혼합될 원료(B)를 화합시키는 수단과, 다음 후속의 제조 혼합 단계에서 (C)의 화합물을 첨가하여 복합 보강재와 함께 하나 이상의 추가 보강 충전재를 함유하는 고무 조성물을 제조하는 수단으로 하여 자동차 케이블 보호용 패킹을 제공함에 그 목적이 있다.

그리고 상기에서 언급된 각종 혼합물을 나열하면 다음과 같다.

A : 조성물

1. 고무(ADS)

2. 카본(carbon)

3. 오일(D-4)

B : 원료재

1. 가류제(ZnO, ST/A)

2. 노화방지제(3P, Ble-65)

3. 접착부재(구마론)

4. 흐름개선제(P-wax)

C : 화합물

1. 촉진제 S

2. 촉진제 CZ

3. 촉진제 D

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 조성물인 고무(ADS)의 물리적 성질을 개선시킬 수 있도록 촉진제 외에 카본(carbon)을 첨가하는데 이는 단지 증량제의 역할뿐만 아니라 고무의 질을 한층 더 높이기 위해 사용된다.

그리고 상기의 조성물 고무(ADS)에 카본(carbon), 오일(D-4)을 유화액에서 중합 반응시키므로서 합성될 수 있다.

또한 유화액으로부터의 고무 회수가 물론 필요하고, 전형적으로 고무는 응고에 의해 유화액으로부터 회수될 수 있다.

가황처리된 고무는 인장강도가 높아지고 부풀림이나 마모에 잘 견디며, 탄성을 유지하는 온도 범위가 넓어지고, 단순한 형태의 가황처리는 고무를 황과 함께 가열하는 것이다.

상기 가황처리 공정은 종래의 방법과 동일내지 유사하고, 특정 첨가물(본 발명에서는 원료재, 촉진재)의 중요한 기능에 주의를 기울였다.

상기 촉진재라고 하는 이 물질은 가황처리를 더 빨리 진행시키거나 더욱 낮은 온도에서 이루어지게 한다.

상기의 설명과 같이 많은 화합물이 촉진제 기능을 갖고 있으며, 황, 질소를 함유한 유기화합물, 특히 벤조티아졸 유도체가 주요하게 쓰이고, 가황처리 과정에서 촉진제는 황이 황과 반응하는 것보다 고무와 더 빠르게 반응할 수 있는 화합물로 전환시킨다.

그리고 또다른 가능성은 촉진제가 먼저 고무와 반응해서 고무를 황과 빠르게 결합하는 형태로 변환시키는 것이다.

고무와 황 사이의 반응은 아직 충분히 이해되지 못하고 있고, 생성물을 볼 때 황은 단순히 고무 속에 녹아 있거나 분산되지 않고 대부분 긴 사슬 모양 분자들 사이에 교차결합 또는 다리결합을 하고 있다.

상기의 가황처리는 140℃∼180℃ 사이의 온도에서 이루어지며, 황과 촉진제 외에 카본블랙이나 산화아연 등을 보통 첨가하는데 이는 단지 증량제의 역할뿐만 아니라 고무의 질을 한층 더 높이기 위해 사용한다.

산소나 오존으로 인한 품질저하를 막기 위해 황산화제도 흔히 첨가될 수 있고, 어떤 합성고무는 황으로 가황처리를 하지 않더라도 금속 산화물이나 유기 과산화물로 유사한 처리를 하여 생성물을 얻을 수 있다.

그리고 상기의 조성물 카본(carbon)은 주로 자동차 타이어 및 다른 고무제품의 강화제와 건조 피막의 은폐력이 큰 검은 색소로 인쇄용 잉크, 페인트, 먹지 등에 사용한다. 또한 보호막, 플라스틱, 전자회로의 저항기도 쓰이며 강화 충전제로 사용하여 내마멸성을 크게할 수 있으며, 자동차 표준 타이어 무게의 1/4 정도가 카본 블랙이다. 또한 유조차나 병원차 같은 자동차에 쓰이는 타이어는 정전하가 바퀴에 축전되는 것을 방지하기 위해 카본 블랙을 첨가하여 고무의 전기전도도를 크게 한다.

카본 블랙입자는 보통 구형이며 흑연보다 규칙성이 작은 결정성 물질이다, 카본 블랙을 3,000℃에서 장시간 가열하면 흑연으로 변할 수 있고, 지금까지 알려진 대단히 미세한 입자로 된 물질 중에서 카본 블랙은 제조공정에 따라 입자의 크기를 다양하게 변화시킬 수 있다.

상기의 오일(D-4)은 유화제의 기능을 가지고 있으며, 조성물(A)을 이루는 고무와 카본에 혼합되어 일정한 온도까지 가열되어져 상기의 고무와 카본을 순차적인 열역학적 혼합 단계까지 수행하고, 이 때 둘 이상의 혼합 단계가 약 140℃ 내지 약 180℃의 범위의 온도이고, 둘 이상의 혼합 단계 사이의 고무 조성물의 중간 냉각은 약 40℃ 미만의 온도로 제공된다.

상기의 조성물(A)이 일정한 형태로 변형되었을 때 원료재(B)인 가류제, 노화방지제, 접착부재, 흐름개선제를 투입시켜 조성물이 물리적으로 상호 혼합이 원만히 되도록 하였다.

그리고, 상기 원료제(B)인 다수의 복합물은 그 특유의 성분과 구조에 의해 작용이 되므로 인하여 원료재(B)는 조성물의 가황화를 돕게 된다.

상기의 화합물(C)은 고무의 가황처리공정을 촉진시키거나 낮은 온도에서도 공정이 일어날 수 있게 하는 촉진재(S, CZ, D)로 형성되어 있다.

이와 같이 가황처리 과정에서 촉진제는 황이 황과 반응하는 것보다 고무와 더 빠르게 반응할 수 있는 화합물로 전환시키고, 또 다른 가능성은 촉진제가 먼저 고무와 반응해서 고무를 황과 빠르게 결합하는 형태로 변환시키는 것이다.

본 발명의 고무 조성물은 다양한 목적과 여러 형태로 사용될 수 있으며, 예를들면 자동차용 케이블에 장착되어 외부로부터 유입되는 오물, 먼지 등이 유입 되는 것을 방지하고, 케이블로 전달되는 소음, 진동 등을 완화시켜 주는 역할을 하는 패킹으로 이용되면 적합하겠다.

본 발명은 하기 실시예의 실험으로 더 잘 이해될 수 있도록 하였다.

[실시예]

* 실험 1

내용: 조성물 완성

보강재를 함유하는 적합한 가황가능한 고무 혼합물이 제조되도록 하였다.

고무: 1000kg

카본: 520kg

오일: 60kg

* 결과

상기의 혼합물을 내부 고무혼합기 내에서 비제조 혼합을 하여 고무조성물로 형성되었다.

* 실험 2

내용: 원료제 투입

가류제(ZnO) : 50kg

가류제(ST/A) : 10kg

노화방지제(3P) : 50kg

노화방지제(Ble-65): 20kg

접착부여제(구마론): 20kg

흐름개선제(P-wax) : 20kg

* 결과

상기의 원료재를 내부 고무 혼합기 내에서 예비의 비제조 혼합단계에서 고무 조성물과 혼합되었다.

* 실험 3

내용: 화합물 투입

촉진제(S) : 20kg

촉진제(CZ): 10kg

촉진제(D) : 2kg

* 결과

상기의 화합물이 고무조성물에 혼합되었다.

상기 실험 1의 조성물과 실험 2의 원료재 및 보강 충전재를 혼합하고, 이어서 후속의 제조 혼합 단계에서, 실험 3의 촉진제로 형성된 화합물을 내부 고무 혼합기 내에서 최종적으로 상기 고무 조성물과 혼합한다.

상기의 물질을 함유한 고무 조성물은 각각 140℃∼180℃ 및 120℃의 온도에서 약 7분, 3분의 시간 및 두 개의 혼합 단계 및 하나의 최종 혼합기에서 제조하였다.

고무 조성물을 약 150℃의 온도에서 약 15분 동안 가열하여 경화시킨 상태의 물성 시험 성적서를 표 1 에서 나타낸다.

시험항목Test Items	규 격Requirements	결 과Results	비 고Remarks
상태불성PhysicalProperties	경도Hardness (Hs)	50±5	52	Shore A
	인장강도Ts Strength (kg㎠)	140 MIN	170	상온측정
	신율Elongation (%)	500 MIN	600
	인열강도Tear Strength (㎏/㎝)
내열노화성Hest AgingResistance	경도변화Hardness change (Hs)	+7 MAX	+2	시험조건(Test condition)70℃×70hrs
	인장강도 변화율Ts Strength change (%)	-25 MAX	-6
	신율 변화율El change (%)	-25 MAX	-8
내유성ASTM# 1 OilResistance	경도변화Hardness change (Hs)			시험조건(Test condition)℃ × hrs
	인장강도 변화율Ts Strenge change (%)
	신율 변화율El change (%)
	체적 변화율Volume change (%)
내유성ASTM# 3 OilResistance	경도변화Hardness change (Hs)			시험조건(Test condition)℃ × hrs
	인장강도 변화율Ts Strength change (%)
	신율 변화율El change (%)
	채적 변화율Volume change (%)
압축영구 줄임률Compression set	150 MAX	23~25	℃ × hrs
내오존성(정적, 동적)Ozon Resistance(Staic, Dynamic)(Rat)	NO CRACK	NO CRACK	50 PPhm ×40℃×8hrs ×20% strain
내한성(저온취하성)Low Temperature Brittleness (℃)
비중
※Remaks자체 NR 60 -> NR 50

상기와 같이 고무 조성물 특성에 기초한 화합물이 혼합되고, 조절된 첨가물의 결과는 표 1의 결과에서 비교하여 보면 실질적으로 증가된 인장강도, 증가된 연신률 및 변화율이 증가되어 있고, 화합물은 고온 및 저온 반동값에 상당한 영향을 미치지 않고 비제조 혼합 단계에서 첨가되었음을 보인다.

따라서 상기 고무 조성물은 자동차 케이블 보호용 패킹고무에 적합한 부드러운 고무 조성물로 개선되어 케이블에 장착될 수 있도록 사출성형에 의해 임의의 형상을 형성시킨 패킹로 만들어 외부로부터 유입되는 오물, 먼지 등의 유입을 방지하고, 케이블에 전달되는 소음, 진동 등을 완화시켜주는 이로운 역할을 하는 것으로 고려된다.

본 발명은 따라서, 조성물, 원료재, 화합물로 분리시키고 이를 단계별로 혼합하여 고무 조성물의 더 낮은 점도를 가능하게 하여 고무 조성물의 가공성, 물리적 특성 및 인장강도가 높아지고, 부풀림이나 마모에 잘 견디며 탄성을 유지하는 온도의 범위가 넓어지는 특성에서의 개선을 가져오게 된다.

Claims (3)

1. 조성물과 혼합될 원료재를 화합시키는 단계; 화합물을 첨가하여 보강재와 함께 하나 이상의 추가 보강 충전제를 함유하는 고무 조성물을 제조할 수 있도록 함을 특징으로 하는 자동차 케이블 보호용 패킹의 제조방법
2. 제 1항에 있어서,

   상기의 조성물은 고무, 카본, 오일로 구성되며, 원료재는 가류제(Zno, ST/A), 노화방지제(3P, Ble-65), 접착부재(구마론), 흐름개선제(P-wax)로 구성되고, 화합물은 촉진제(S,Cz,D)로 형성되어 상기 고무 조성물에 투입될 수 있도록 함을 특징으로 하는 자동차 케이블 보호용 패킹의 제조방법
3. 제 1항에 있어서,

   상기의 가황처리는 140℃∼180℃ 사이의 온도에서 이루어지며, 황과 촉진제외에 카본블랙이나 산화아연을 첨가하여 가황처리할 수 있도록 함을 특징으로 하는 자동차 케이블 보호용 패킹의 제조방법