본 발명은 무늬점도(ML1+4, 100 ℃)가 40 ∼ 50인 폴리아크릴레이트 고무 100 중량부; 입자경이 40 ∼ 48 mm인 카본블랙 FEF 75 ∼ 85 중량부; 및 건조 실리카 3 ∼ 10 중량부를 포함하는 자동변속기에 사용되는 오일 씰 용 고무 조성물을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 고무 매트릭스로 무늬점도(ML1+4, 100 ℃)가 40 ∼ 50인 폴리아크릴레이트 고무를 포함하고, 충전제로 입자경이 40 ∼ 48 mm인 카본블랙 FEF와 입자경이 7 ∼ 16 nm인 건조 실리카를 포함함으로써 내열성, 내압성 및 내유성이 향상된 오일 씰을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 오일 씰의 제조시 2 차 가황 단계를 거치지 않아도 되기 때문에 가황 시간이 현저히 감소되어 생산성이 향상되고 생산비용이 절감되도록 개선된, 자동변속기에 사용되는 오일 씰 용 고무 조성물에 관한 것이다.
본 발명에서는 무늬점도(ML1+4, 100 ℃)가 40 ∼ 50인 폴리아크릴레이트 고무를 사용한다. 자동변속기에 사용되는 오일 씰 용 고무는 100 ∼ 150 ℃의 고온의 오일이 외부로 흐르는 것을 방지하는 역할과 클러치의 유압을 전달하여야 하는 역할을 수행하여야 하므로 높은 내열성 및 내유성을 가지는 동시에 높은 내압성을 가지는 폴리아크릴레이트 고무가 적합하다. 특히, 무늬점도(ML1+4, 100 ℃)가 40 ∼ 50인 폴리아크릴레이트 고무를 사용하면 가황 시간이 현저히 단축되는 효과가 나타난다.
또한, 종래보다 무늬 점도가 향상된 PA402A 등급의 폴리아크릴레이트 고무를 사용하게되면, 조성물의 가공성이 현저히 향상되어 2 차 가황 단계를 거치지 않아도 되는 효과를 기대할 수 있다.
본 발명에서와 같이 폴리아크릴레이트 고무의 무늬점도가 40 ∼ 50으로 증가하게 되면 인장강도와 신율이 향상되며, 또한 내열성과 내유성이 향상되는 경향이 있다. 반면에 고무의 중요 특성중의 하나인 영구압축줄음율(Compression Set)은 저하되는 성질을 나타나게 된다. 이러한 내압성이 저하되는 성질을 보완하기 위해 입자경이 40 ∼ 48 mm인 카본블랙 FEF와 건조 실리카가 충전제로 사용된다.
본 발명의 충전제는 기계적 강도를 보충하고 내압성 등의 물성을 보완하기 위한 것인데, 카본블랙 FEF는 ASTM(AMERICAN STANDARD TEST METHOD)에 따라 분류할 때 양압출성(Fast Extrusion Furnace)을 의미하고 그 입자경은 40 ∼ 48 nm에 해당된다. 카본블랙 FEF는 압출 및 몰딩 등의 작업성이 우수하고 발열이 적으며 열 전도성이 양호하다는 장점도 있다. 카본블랙 FEF는 폴리아크릴레이트 고무 100 중량부에 대하여 75 ∼ 85 중량부 포함되는 것이 바람직하다. 만약 그 함량이 75 중량부 미만으로 포함되면 내열성 및 강도 등의 물성 향상이 효과를 기대하기 어려우며 85 중량부를 초과하면 외부충격시 균열이 발생될 가능성이 높고 탄력성이 떨어져 내압성 개선에 악영향을 미치게 될 수 있다.
건조 실리카가 또 다른 충전제로 사용된다. 건조 실리카는 백색 충전제의 일종으로서 본 발명에서는 분말의 입자경이 7 ∼ 16 nm인 건조 실리카를 사용하여 우수한 보강성을 나타낸다. 본 발명의 건조 실리카에는 에어로실(AEROSIL) #130, 에어로실 #150, 에어로실 #200, 에어로실 #300 등이 바람직하게 사용될 수 있다. 건조 실리카는 폴리아크릴레이트 고무 100 중량부에 대하여 3 ∼ 10 중량부가 포함되는 것이 바람직하다. 만약 그 함량이 3 중량부 미만이면 내열성 및 강도 등의 물성 향상이 효과를 기대하기 어려우며 10 중량부를 초과하면 외부충격시 균열이 발생될 가능성이 높고 탄력성이 떨어져 내압성 개선에 악영향을 미치게 될 수 있다.
본 발명의 조성물은 상기 성분이외에 자동변속기에 사용되는 오일 씰 용 고무 조성물에 통상적으로 사용하는 가교제와 노화방지제를 함유할 수 있다.
상기 노화방지제로는 디페닐아민(Diphenylamine), 2-메르캅토메틸벤즈이미다졸(2-mercaptomethylbenzimidazole) 등을 사용할 수 있으며, 상기 폴리아크릴레이트 고무 100 중량부에 대해 3 ∼ 10 중량부, 보다 바람직하게는 4 ∼ 6 중량부를 사용하는 것이 좋다. 상기 가교제로는 통상적으로 황(Sulfur) 등을 사용하고 가교제의 작용을 보조하는 스테아르 산(Stearic acid) 등의 가교조제를 함께 사용할 수 있다. 상기 폴리아크릴레이트 고무 100 중량부에 대하여 5 ∼ 13 중량부, 보다 바람직하게는 6 ∼ 8 중량부를 사용하는 것이 좋다.
본 발명의 조성물에서는 상기에서 사용된 첨가제 이외에 본 발명의 목적에 어긋나지 않는 범위에서 다른 여러 첨가제의 사용이 가능하다.
한편, 본 발명에 따른 조성물로 오일 씰을 제조하는 방법을 보다 살펴보면 다음과 같다. 본 발명의 오일 씰의 제조방법은 특별한 방법에 한정되지 않으며 통상의 기계적 혼련법 등에 의하여 제조할 수 있다. 예컨대, 니더(Kneader), 반바리 믹서(Banbury mixer), 오픈 밀(Open mill) 등의 일반적인 혼련기를 이용하여 조성물을 혼합하고, 100 ∼ 150 ℃의 혼련 온도에서 수행한다. 상기 온도 범위 내에서 가장 효과적인 물성을 나타내며, 상기에서 혼련된 오일 씰 고무 조성물은 재단 또는 압출성형 등의 성형 가공법에 의하여 성형될 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 상세하게 설명하겠는바, 본 발명이 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 및 비교예
다음 표 1의 성분 및 함량으로 기계적 혼련법을 이용하여 자동변속기에 사용되는 오일 씰을 제조하기 위한 고무 조성물을 혼합하였다. 상기 조성물로 제조된 조성물의 물성을 측정하기 위하여 압출 성형 후, 냉각하여 오일 씰 시편을 제조하였다.
구성성분(중량부) |
비교예 |
실시예 1
|
실시예 2 |
고 무 |
ACM 11
|
100 |
- |
- |
ACM 22
|
- |
100 |
100 |
충전제 |
카본블랙 N7743
|
70 |
- |
- |
카본블랙 N5504
|
- |
78 |
65 |
에어로실#2005
|
- |
6 |
10 |
노화방지제 |
Sunnoc6
|
- |
2 |
2 |
CD7
|
2 |
2 |
2 |
가교조제 |
DLP8
|
3 |
- |
- |
스테아르 산9
|
1 |
2 |
2 |
가교제 |
황10
|
2 |
1 |
1 |
NS-Soap11
|
3 |
4 |
5 |
가소제 |
RS 70012
|
3 |
- |
|
1. ACM 1 : Noxtite PA 402S, Unimatec, 무늬점도 35 ∼ 40 2. ACM 2 : Noxtite PA 402A, Unimatec, 무늬점도 40 ∼ 50 3. N774 : SRF, 동양제철화학 4. N550 : FEF, 동해카본 5. 에어로실#200 : SiO2, Degussa Germany 6. Sunnoc : Wax계, 대내신흥 7. CD : 디페닐아민(Diphenylamine), 대내신흥 8. DLP : Dibasic Lead Phosphite 9. 스테아르 산 : 미성종합물산 10. Sulfur : 황화합물, 미원상사 11. NS-Soap : 지방산 소다, 일본화왕 12. RS 700 : 에테르 에스테르, ADK(Asahi Denka Kogyo) |
시험예
상기 비교예 및 실시예에서 얻어진 조성물의 물성을 다음과 같은 시험방법으로 측정하여 그 결과를 표 2에 나타내었다.
[측정방법]
1. 경 도 : KS 규격인 KS M6518의 7 항
2. 인장강도 : KS 규격인 KS M6518의 5 항
3. 신 율 : KS 규격인 KS M6518의 5 항
4. 내 열 성 : KS 규격인 KS M6518의 8 항
5. 내 유 성 : KS 규격인 KS M6518의 13 항
6. 내 압 성 : 고압형 로드시험기를 사용하였고, 시험유로는 자동변속기 오일(ATF DEXRON III)을 사용하였다. 온도 150 ℃, 압력 1 MPa 및 상대부조도 8.4 Rz로 1.7 초 동안 가압한 후 3 초 동안 유지하고 다시 1.7 초 동안 감압하여 1 초 동안 유지하는 과정을 10 회 반복하여 죔량, 경도변화 및 누유량을 측정하였다.
구 분 |
비교예 |
실시예 1 |
실시예 2 |
가교조건 |
1차 가교 |
180℃×8분 |
190℃×4분 |
190℃×2분 |
2차 가교 |
150℃×15시간 |
없음 |
없음 |
내열성 |
경도변화 (Point) |
+10 |
+6 |
+4 |
인장강도변화율 (%) |
+25 |
+11 |
+9 |
신율변화율 (%) |
-28 |
-10 |
-5 |
내유성 (ATF) |
경도변화 (Point) |
-16 |
-7 |
-4 |
인장강도변화율 (%) |
-20 |
-10 |
-5 |
신율변화율 (%) |
+32 |
+21 |
+16 |
체적변화율 (%) |
+19 |
+8 |
+5 |
내압성 |
죔량 (㎜) |
-1.5 |
-0.5 |
-0.3 |
경도변화 (IRHD) |
-1.9 |
-0.7 |
-0.2 |
누유량(㎖) |
없음 |
없음 |
없음 |
상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1 및 2는 2 차 가교가 불필요하게 되어 전체 가교 시간이 많이 단축됨을 알 수 있으며, 내열 경도변화가 +10에서 +6 및 +4로 향상되는 효과를 보이고, 내유성에 관한 항목들에서도 모든 물성이 개선됨을 알 수 있다. 또한, 내압성의 경우에도 죔량과 경도변화에서 개선되는 효과가 나타났다. 반면에 비교예는 전체적인 물성이 실시예에 비해 떨어짐을 확인하였다.