KR20080081920A - 불소 고무 조성물 및 불소 고무 가교체의 제조 방법 - Google Patents

불소 고무 조성물 및 불소 고무 가교체의 제조 방법 Download PDF

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KR20080081920A
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Abstract

과제
불소 고무 표면을 저마찰 계수화할 수 있음과 함께 그 표면 거칠기를 금형에 처리를 실시하는 일 없이 거칠게 할 수 있는 불소 고무 조성물 및 불소 고무 가교체의 제조 방법을 제공하는 것.
해결 수단
본 발명에 관련된 불소 고무 조성물은 폴리올 가교 가능한 불소 고무와, 제 4 급 암모늄염으로 이루어지는 가교 촉진제와, 폴리올계 가교제를 함유하고 또한 상기 가교 촉진제와 상기 폴리올계 가교제의 중량비 X (제 4 급 암모늄염 / 폴리올계 가교제) 가 0.40 ∼ 0.60 인 것을 특징으로 하고 또한 불소 고무 가교체의 제조 방법은 상기 불소 고무 조성물을 필요에 따라서 미리 폴리올 가교한 후에 200 ℃∼300 ℃ 의 온도 범위에서 0.1 ∼ 48 시간 열처리하는 것을 특징으로 한다.

Description

불소 고무 조성물 및 불소 고무 가교체의 제조 방법 {FLUORORUBBER COMPOSITION AND PROCESS FOR PRODUCING CROSSLINKED FLUORORUBBER}
본 발명은 불소 고무 조성물 및 불소 고무 가교체의 제조 방법에 관한 것으로서 상세하게는 불소 고무 표면을 저마찰 계수화할 수 있음과 함께 그 표면 거칠기를 금형에 처리를 실시하지 않고 거칠게 할 수 있는 불소 고무 조성물 및 불소 고무 가교체의 제조 방법에 관한 것이다.
종래에는 불소 고무는 다른 범용 고무와 마찬가지로 고무 본래의 특성인 고무 탄성을 가지고 게다가 다른 범용 고무에 비교할 때 내열성, 내오일성, 내약품성 등의 특성이 우수하기 때문에 그 특성들을 살려서 예를 들어 O-링, 패킹, 개스킷 등으로 대표되는 누설 방지용 고무 부품, 방진 고무, 벨트, 고무 천 등으로서 혹은 프린터 헤드, 하드 디스크 (HDD) 장치의 헤드 제어부 등의 충격 흡수 스토퍼 부품, 더욱 구체적으로는 HDD 장치 내의 판독 아암의 오동작 억제 등을 목적으로 하여 설치하는 스토퍼 등으로서 다양한 용도에 사용되고 있다.
이와 같은 종래의 불소 고무는 고무 표면이 점착되어 마찰 계수가 크기 때문에 그것을 제조할 때에 가교 고무 표면에 점착 방지 처리를 하는 경우가 있다. 그 러나 점착 방지 처리를 하면 처리 비용이 증대된다는 문제가 있다.
또, 종래의 불소 고무를 예를 들어 하드 디스크 (HDD) 의 기억장치의 스토퍼 등으로서 사용하면 스토퍼와 아암의 점착으로 인한 오작동이 문제가 된다. 게다가 종래의 불소 고무의 덤핑 특성은 온도 의존성이 크고 고온에서의 반발 탄성률이 높아 아암의 진동을 흡수할 수 없다는 문제가 있다.
여기서 스토퍼란 선단에 기록 판독용 헤드부를 갖는 아암이 대기할 때의 헤드부 가동 범위의 위치 (아암 진동 위치) 를 규정하고, 나아가 아암 작동 후 혹은 대기시의 아암 오동작을 억제하기 위하여 충격을 흡수하거나 하는 것을 목적으로 설치되는 부분이다.
최근에 이 스토퍼로서는 고무 중에 자석을 집어넣어 자력에 의해 아암을 고정시키는 마그넷 폴더 타입의 스토퍼 혹은 아암의 양측에 스토퍼를 배치한 크래시 스톱 타입의 스토퍼가 증가하고 있다. 이들 스토퍼에 요구되는 기능은 주로 아래의 3 항목이다.
(1) 아암 충돌시의 충격 흡수성이 우수할 것.
(2) 아암 대기시에 자력 등에 의해 고무와 아암 단부 (금속) 가 압착되어 있을 필요가 있으나 점착되지 않을 것.
(3) 청결할 것.
그러나 종래의 불소 고무를 사용한 경우에는 (1) 충격 흡수성 및 (3) 청결성 면에서는 문제가 적으나, 점착성이 크기 때문에 (2) 에 기재된 요구 성능을 만족시키지 못한다는 문제가 있었다.
특허 문헌 1 에는 불소 고무 조성물에 배합하는 가교 촉진제인 제 4 급 포스포늄염과 가교제의 첨가비 (가교 촉진제 / 가교제) 를 0.9 이상 5 이하로 하여 종래의 불소 고무 조성물에 있어서의 첨가비보다 크게 함으로써 고무 표면을 저마찰화할 수 있는 기술이 개시되어 있다. 이 저마찰화에 의하여 고무 표면 상태를 개질하여 저마찰 계수화, 즉 저점착화를 실현한다.
그러나 이 특허 문헌 1 에 기재된 불소 고무 조성물은 표면 자체는 저마찰 계수이지만 평활 상태를 유지하고 있기 때문에 실제로 사용하는 경우에는 금형에「요철면」처리를 실시하거나 하여 표면 상태를 추가로 거칠게 하는 수법이 조합되어 있다.
[특허 문헌 1] 일본 국제 공개 제2004 / 094479호 팜플렛
발명의 개시
발명이 해결하고자 하는 과제
따라서, 본 발명은 불소 고무 표면을 저마찰 계수화할 수 있음과 함께 그 표면 거칠기를 금형에 처리를 실시하지 않고 거칠게 할 수 있는 폴리올계 가교계의 불소 고무 조성물 및 불소 고무 가교체의 제조 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명의 다른 과제는 이하의 기재에 의해 분명해질 것이다.
과제를 해결하기 위한 수단
상기 과제는 이하의 각 발명에 의해 해결된다.
청구항 1 에 기재된 발명은 폴리올 가교 가능한 불소 고무와, 제 4 급 암모늄염으로 이루어지는 가교 촉진제와 폴리올계 가교제를 함유하고 또한 상기 가교 촉진제와 상기 폴리올계 가교제의 중량비 X (제 4 급 암모늄염 / 폴리올계 가교제) 가 0.40 ∼ 0.60 인 것을 특징으로 하는 불소 고무 조성물이다.
청구항 2 에 기재된 발명은 폴리올계 가교계의 불소 고무 가교체에 사용하는 것을 특징으로 하는 청구항 1 에 기재된 불소 고무 조성물이다.
청구항 3 에 기재된 발명은 폴리올 가교 가능한 불소 고무와, 제 4 급 암모늄염으로 이루어지는 가교 촉진제와 폴리올계 가교제를 함유하고 또한 상기 가교 촉진제와 상기 폴리올계 가교제의 중량비 X (제 4 급 암모늄염 / 폴리올계 가교제) 가 0.40 ∼ 0.60 인 불소 고무 조성물을 필요에 따라서 미리 폴리올 가교한 후에 200 ℃ ∼ 300 ℃ 의 온도 범위에서 0.1 ∼ 48 시간 열처리하는 것을 특징으로 하는 불소 고무 가교체의 제조 방법이다.
청구항 4 에 기재된 발명은 불소 고무 가교체의 동마찰 계수가 0.5 이하이고, 표면 거칠기 (Ra) 가 1.5 이상 또한 표면 거칠기 (Ry) 가 10 이상인 것을 특징으로 하는 청구항 3 에 기재된 불소 고무 가교체의 제조 방법이다.
청구항 5 에 기재된 발명은 불소 고무 가교체의 동마찰 계수가 0.1 ∼ 0.4 인 것을 특징으로 하는 청구항 4 에 기재된 불소 고무 가교체의 제조 방법이다.
청구항 6 에 기재된 발명은 불소 고무 가교체의 표면 거칠기 (Ra) 가 1.5 ∼ 4.0 의 범위이고 또한 표면 거칠기 (Ry) 가 10 ∼ 25 의 범위인 것을 특징으로 하는 청구항 4 또는 5 에 기재된 불소 고무 가교체의 제조 방법이다.
발명의 효과
본 발명에 의하면 불소 고무 표면을 배합 수법에 의해 개질함으로써 금형에「요철면」등의 처리를 실시하지 않아도 표면을 거칠게 할 수 있어 저점착화를 위한 공정을 간소하게 할 수 있다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
이하에서 본 발명의 바람직한 실시형태를 설명한다.
〔불소 고무 조성물〕
본 발명의 불소 고무 조성물은 폴리올 가교 가능한 불소 고무와, 제 4 급 암모늄염으로 이루어지는 가교 촉진제와, 폴리올계 가교제를 적어도 함유한다.
<폴리올 가교 가능한 불소 고무>
폴리올 가교 가능한 불소 고무 (폴리올 가교계 불소 고무) 로는 1 종 또는 2 종 이상의 함불소 올레핀의 중합체 또는 공중합체를 사용할 수 있다.
함불소 올레핀으로는 구체적으로는 예를 들어 불화비닐리덴, 헥사플루오로프로필렌, 펜타플루오로프로필렌, 트리플루오로에틸렌, 트리플루오로클로로에틸렌, 테트라플루오로에틸렌, 불화비닐, 퍼플루오로아크릴산에스테르, 아크릴산퍼플루오로알킬, 퍼플루오로메틸비닐에테르, 퍼플루오로프로필비닐에테르 등을 들 수 있다.
이 함불소 올레핀들은 1 종 또는 2 종 이상 조합하여 사용할 수도 있다.
이와 같은 폴리올 가교계 불소 고무로는 바람직하게는 불화비닐리덴-헥사플루오로프로필렌 2 원 공중합체 (약칭 : VDF-HFP), 테트라플루오로에틸렌-프로필렌 2 원 공중합체 (약칭 : TFE-P), 불화비닐리덴-헥사플루오로프로필렌-테트라플루오로에틸렌 3 원 공중합체 (약칭 : VDF-HFP-TFE) 등을 들 수 있으며 이것들은 시판품으로서 입수할 수 있다.
<폴리올계 가교제>
폴리올계 가교제로는 비스페놀류가 바람직하다. 구체적으로는 예를 들어 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판[비스페놀 A], 2,2-비스(4-히드록시페닐)퍼플루오로프로판[비스페놀 AF], 비스(4-히드록시페닐)술폰[비스페놀 S], 비스페놀 A-비스(디페닐포스페이트), 4,4'-디히드록시디페닐, 4,4'-디히드록시디페닐메탄, 2,2-비스(4-히드록시페닐)부탄 등의 폴리히드록시 방향족 화합물을 들 수 있고 바람직하게는 비스페놀 A, 비스페놀 AF 등이 사용된다. 이것들은 알칼리 금속염 혹은 알칼리 토류 금속염의 형태이어도 된다.
또, 폴리올계 가교제로서 원료 고무와 폴리올계 가교제를 함유하는 시판되는 마스터 배치를 이용해도 된다. 시판되는 마스터 배치로는 예를 들어 큐라티브 VC#30 (듀퐁·다우·엘라스토머사 제조 : 가교제〔비스페놀 AF〕50 wt% 함유) 등을 들 수 있다. 이들 가교제는 1 종 또는 2 종 이상 조합하여 사용해도 된다.
<가교 촉진제>
본 발명에서 가교 촉진제로서 사용되는 제 4 급 암모늄염은 하기 일반식 (1) 로 나타내어지는 화합물 (이하 본 발명의 제 4 급 암모늄염이라고 한다) 을 사용할 수 있다.
Figure 112008042040833-PCT00001
상기 일반식 중에서 R 은 탄소수 1 ∼ 24 의 알킬기 또는 탄소수 7 ∼ 20 의 아르알킬기를 나타내고, X- 는 테트라플루오로보레이트기 또는 헥사플루오로포스페이트기를 나타낸다.
본 발명의 제 4 급 암모늄염으로는 R 이 벤질기인 화합물이 바람직하고, 예를 들어 5-벤질-1,5-디아자비시클로〔4,3,0〕-5-노네늄테트라플루오로보레이트 (약칭 : DBN-F) 또는 헥사플루오로포스페이트 (약칭 : DBN-P) 등을 들 수 있다.
이들 테트라플루오로보레이트 또는 헥사플루오로포스페이트는 각각 약 80 ℃ 및 100 ℃ 의 융점을 가지고 롤, 니더, 밴버리 등에 의한 가열 혼련시 (100 ℃) 에 용이하게 융해되므로 분산성이 우수하다.
본 발명의 제 4 급 암모늄염으로서 원료 고무와 제 4 급 암모늄염을 함유하는 시판되는 마스터 배치를 사용해도 된다.
종래에는 제 4 급 암모늄염으로 처리한 층상 화합물을 불소 고무 조성물에 함유하는 기술이 제안되었으나 폴리올 가교제와의 병용시에는 가교 촉진 기능을 발휘할 수 없다. 따라서 본 발명의 제 4 급 암모늄염에는 제 4 급 암모늄염으로 처리 한 층상 화합물은 포함하지 않는다.
<그 밖의 배합 성분>
본 발명에서는 이상의 성분 이외에 고무 배합제로서 예를 들어 카본 블랙, 카본 섬유 등의 보강제 ; 하이드로탈사이트 (Mg6Al2(OH)16CO3), 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 규산알루미늄, 규산마그네슘, 규산칼슘, 티탄산칼륨, 산화티탄, 황산바륨, 붕산알루미늄, 유리 섬유, 아라미드 섬유 등의 충전제 ; 왁스, 금속 비누 등의 가공 보조제 ; 수산화칼슘, 산화마그네슘, 산화아연 등의 수산제 (受酸劑) ; 노화 방지제 ; 열가소성 수지 ; 등과 같은 고무 공업에서 일반적으로 사용되고 있는 배합제를 본 발명에 사용하는 가교제 및 가교 촉진제의 효과를 저해하지 않는 범위에서 필요에 따라 첨가할 수 있다.
그 중에서도 수산화칼슘은 가교 밀도를 적당히 조정하는 데 있어서 바람직하게 사용할 수 있어 불소 고무 가교체의 마찰 계수를 저하시키거나 저반발 탄성률을 얻는 데 있어서 바람직하고 나아가 성형시의 발포도 잘 일어나지 않는 등의 점에서 바람직하다. 또 불소 고무 가교체의 저반발 탄성률을 얻거나 저마찰 계수, 저점착력을 얻기 위해서는 산화마그네슘을 사용하는 것도 바람직하다.
<배합비>
본 발명에 있어서 본 발명의 제 4 급 암모늄염과 폴리올계 가교제의 중량비 X (제 4 급 암모늄염 화합물 / 폴리올계 가교제) 는 0.40 ∼ 0.60 의 범위이다.
이 중량비 X 가 0.40 보다 작은 경우에는 불소 고무 가교체 표면을 저마찰 계수화하기가 곤란하고 또 이 중량비 X 가 0.60 보다 큰 경우에는 불소 고무 가교체 표면을 저마찰 계수화하는 것은 어느 정도 가능해지지만 불소 고무 가교체로서의 경도 증대나 파단 신도 저하 등이 발생하여 상태 물성이 손상되므로 비실용적이 된다.
불소 고무 조성물의 가교 촉진제 (제 4 급 암모늄염 화합물) 의 배합량은 폴리올 가교 가능한 불소 고무 100 중량부에 대하여 0.95 ∼ 20 중량부의 범위가 바람직하고 보다 바람직하게는 1.0 ∼ 10 중량부의 범위이다.
폴리올 가교제 (바람직하게는 비스페놀류) 는 폴리올 가교 가능한 불소 고무 100 중량부에 대하여 통상적으로 0.4 ∼ 20 중량부의 범위가 바람직하고 보다 바람직하게는 1 ∼ 10 중량부의 범위이다.
<조제>
본 발명에 관련된 폴리올 가교 가능한 불소 고무 조성물의 조제법으로는 예를 들어 소정 양의 상기 각 성분을 인터 믹스, 니더, 밴버리 믹서 등의 밀폐형 혼련기 또는 오븐 롤 등 고무용의 일반적으로 사용되는 혼련기에 의해서 혼련하는 수법이나, 각 성분을 용제 등으로 용해하여 교반기 등에 의해서 분산시키는 방법 등을 들 수 있다.
〔불소 고무 가교체의 제조 방법〕
<1 차 가황 (가교)>
상기와 같이 하여 얻어진 불소 고무 조성물은 사출 성형기, 압축 성형기, 가황 프레스, 오븐 등을 사용하여 통상적으로 140 ℃ ∼ 230 ℃ 의 온도에서 1 ∼ 120 분 정도 가열 (1 차 가황) 함으로써 가교 (가황) 성형할 수 있다.
또한 1 차 가황은 일정한 형상을 형성 (예비 성형) 하기 위하여 형상을 유지할 수 있을 정도로 가교시키는 공정으로서 복잡한 형상인 경우에는 바람직하게는 금형에 의해 성형되며 공기 가열 등의 오븐에 의해서도 1 차 가황은 가능하다.
본 발명에서는 불소 고무 조성물의 혼련 후에 피처리물을 압축 성형하는 경우, 상기 혼련 후에는 통상적으로 (a) 일단 상온으로 되돌리고 다시 승온시켜 압축 성형해도 되고 혹은 (b) 혼련 후에 그대로 승온을 계속하여 압축 성형해도 된다. 통상적으로 압축 성형기를 사용하는 압축 공정에서는 공정상 상기 (a) 의 수법이 된다.
또 예를 들어 고무 호스 등의 불소 고무 성형품을 제조하는 경우 불소 고무 조성물의 혼련 후에 튜브 형상으로 압출하여 그대로 오븐 가황을 실시할 수 있지만 그 경우에는 (b) 의 수법이 된다.
불소 고무 조성물의 가황 전에 그 조성물을 일정한 형상으로 해 두면 (a) 의 수법에 의해서나 (b) 의 수법에 의해서도 저마찰, 저점착성의 성형품을 얻을 수 있다. 얻어지는 불소 고무 가교체의 저점착화 정도는 그 이전의 열처리를 위한 승온 패턴이나 승온 곡선의 여하에는 영향을 받지 않고 열처리를 실시하는 온도와 시간에 좌우된다.
<열처리>
본 발명의 열처리 방법은 통상적인 2 차 가황과 동일하지만, 본 발명의 불소 고무 조성물 (폴리올 가교성 불소 수지 조성물) 이 아니면 통상적인 2 차 가황을 실시해도 불소 고무 가교체의 동마찰 계수가 0.5 이하이고 표면 거칠기 (Ra) 가 1.5 이상이며 또한 표면 거칠기 (Ry) 가 10 이상인 것은 얻을 수 없다.
종래의 불소 고무에서는, 2 차 가황은 1 차 가황으로 부족한 가교 반응을 완료시키는 것을 목적으로 하거나 혹은 고무 중의 저분자 성분을 가스화하여 강도 향상, 압축 영구 변형 저감을 목적으로 하지만, 본 발명은 이와 달리 제 4 급 암모늄염과 폴리올계 가교제의 중량비 X (제 4 급 암모늄염 화합물 / 폴리올계 가교제) 를 0.40 ∼ 0.60 의 범위와 같이 특정 범위로 한정하고 불소 고무 표면을 배합 수법에 의해 개질함으로써 금형에「요철면」등의 처리를 실시하지 않아도 표면을 거칠게 할 수 있어 저점착화를 위한 공정을 간소하게 할 수 있다.
본 발명에 있어서 1 차 가황 후의 열처리로는 본 발명의 불소 고무 조성물을 200 ℃ ∼ 300 ℃ 의 온도 범위, 바람직하게는 240 ℃ ∼ 260 ℃ 의 온도 범위에서 0.1 ∼ 48 시간, 바람직하게는 1 ∼ 48 시간, 보다 바람직하게는 10 ∼ 48 시간 열처리한다.
이와 같이 조성물을 열처리함으로써 조성물의 내부로부터 그 표면에 가까운 부분인 조성물 표층으로 조성물 중의 가교 촉진제 성분 등이 점차 이행하여 조성물의 내부 (특히 중심부) 에 비해 표층 (예를 들어 조성물의 표면 및 조성물 표면으로부터 100 ㎛ 정도 내부까지의 범위) 의 가교 밀도가 향상되고 그 결과 이와 같이 열처리되어 얻어진 가교체는 그 표면의 저마찰화, 저점착화, 표면 거칠기를 실현할 수 있게 된다. 또 열처리 조건을 상기 조건으로 설정하면 특히 얻어진 불소 고무 가교체 표면의 비점착성이 우수함과 함께 비점착성의 안정성이 우수하다는 점에서 도 바람직하다.
이런 점에서 종래의 제 4 급 암모늄염으로 처리한 층상 화합물을 사용하면 조성물 중의 가교 촉진제 성분인 제 4 급 암모늄염의 이동이 제한되어 본 발명과 같은 가교 촉진 기능을 발휘할 수 없어 표층의 가교 밀도 향상은 기대할 수 없으며, 그 결과 열처리되어 얻어진 가교체도 그 표면의 저마찰화, 저점착화, 표면 거칠기를 실현하기가 곤란하다. 이러한 이유에서 본 발명의 제 4 급 암모늄염에는 제 4 급 암모늄염으로 처리한 층상 화합물은 포함하지 않는 것이다.
본 발명에 의하면 상기 서술한 열처리를 실시함으로써 가교체 표면의 동마찰 계수가 0.5 이하, 바람직하게는 0.1 ∼ 0.4 인 저마찰성 불소 고무 가교체를 얻을 수 있다.
동마찰 계수의 측정은 두께 2 ㎜ 의 시료 고무 시트를 JIS K 7125, P 8147 에 준거하여 신토 과학사 제조의 표면 시험기를 사용하여 시료 고무 시트 표면의 동마찰 계수를 측정하였다.
또 조성물을 상기 열처리함으로써 원하는 표면 거칠기를 실현할 수 있다. 즉 저마찰성 불소 고무 가교체의 표면 거칠기 (Ra) 가 1.5 이상 또한 표면 거칠기 (Ry) 가 10 이상이 되며, 바람직하게는 표면 거칠기 (Ra) 가 1.5 ∼ 4.0, 표면 거칠기 (Ry) 가 10 ∼ 25 가 되어 금형에「요철면」처리를 가한 것과 동일한 정도 이상의 표면 거칠기를 실현할 수 있다.
또한 본 발명에서는 폴리올 가교 가능한 불소 고무 조성물을 저분자 휘발 성분 (아웃 가스) 의 발생을 방지한다는 관점에서 상기와 같이 미리 폴리올 가교 (가 황) 한 후에, 얻어진 조성물을 추가로 상기와 같이 200 ℃∼300 ℃ 의 온도 범위, 바람직하게는 240 ℃ ∼ 260 ℃ 의 온도 범위에서 0.1 ∼ 48 시간, 바람직하게는 1 ∼ 48 시간, 보다 바람직하게는 10 ∼ 48 시간 열처리할 수 있다.
저분자 휘발성 물질 (아웃 가스) 이 많으면 HDD 장치용 스토퍼 등에 사용했을 때에는 조성물로부터 발생되는 저분자 성분에 의하여 디스크 등의 금속 부품이 오염되는 등의 문제가 있기 때문에 본 발명과 같은 열처리가 바람직하고 나아가 열처리 온도가 높고 열처리 시간이 긴 것이 더욱 바람직하다.
이하에서 본 발명에 대하여 실시예에 기초하여 설명하지만 본 발명은 이러한 실시예에 의해 전혀 한정되지 않는다.
(실시예 1)
<배합 성분과 그 배합량>
(1) 폴리올 가교 가능한 불소 고무 ;
(듀퐁·다우·엘라스토머사 제조「바이톤 A500」; 폴리올 가황계, 무니 점도 ML1+10 (121 ℃) 45) ··· 100 중량부
(2) MT 카본 ;
(Huber 사 제조「Huber N-990」; 평균 입경 500 μm, 비표면적 6 ㎡/g) ··· 5 중량부
(3) 하이드로탈사이트 ;
(쿄와 화학사 제조「DHT-4A」) ··· 2 중량부
(4) 수산화칼슘 ;
(오우미 화학공업사 제조「카르디크#2000」) ··· 3 중량부
(5) 가교제 ; 비스페놀 AF (듀퐁·다우·엘라스토머사 제조「큐라티브 VC#30」; 50 wt% 와 불소 고무〔바이톤E-45〕50 wt% 의 마스터 배치··· 4.6 중량부 (주 : 롤 투입)
(6) 가교 촉진제 ;
5-벤질-1,5-디아자비시클로(4,3,0)-5-노네늄테트라플루오로보레이트··· 1.0 중량부 (주 : 롤 투입)
<조제 및 가황 그리고 열처리>
이상의 각 배합 성분 (가황 성분을 제외함) 을 니더에 투입하여 20 분 혼련한 후에 오픈 롤에 의하여 가황 성분을 투입함으로써 조성물을 조제하였다.
이것을 170 ℃ 에서 20분 가압 가황함으로써 가황품을 성형하고 추가로 260 ℃ 에서 10 시간 열처리를 실시하였다.
얻어진 열처리물에 대하여 동마찰 계수, 표면 거칠기, 고무 경도, 파단 강도, 파단 신도를 측정하였다.
그 결과를 표 1 에 나타낸다.
<측정 방법>
동마찰 계수 (μ) ;
동마찰 계수의 측정은 두께 2 mm 의 시료 고무 시트를 JIS K 7125, P 8147 에 준거하여 신토 과학사 제조의 표면 시험기를 사용하여 시료 고무 시트 표면의 동마찰 계수를 측정하였다. 시험 조건은 상대재 (相對材) 가 직경 10 ㎜ 크롬 도금 강구인 마찰자, 이동 속도 50 ㎜/분, 하중은 50 g 에서 측정하였다.
표면 거칠기 ; JIS B-0601 에 준거.
고무 경도 ;
JIS K 6253 에 준거하여 타입 A 듀로메터로 측정하였다. 통상적으로 40 ∼ 85 (포인트) 가 바람직하고 60 ∼ 80 (포인트) 이 더욱 바람직하다.
파단 강도 ; JIS K 6251 에 준거. 5 ∼ 15 MPa 가 바람직하다.
파단 신도 ; JIS K 6251 에 준거 (23 ± 3 ℃ 에서 측정).
<평가>
표 1 로부터 비스페놀 AF 와 제 4 급 암모늄염의 조합에 의하여 저마찰 계수화와 표면 거칠기 (1.5 이상) 가 양립하고 있는 것을 알 수 있다.
(실시예 2)
실시예 1 과 동일한 배합 성분을 표 1 에 나타내는 배합량으로 바꾸고 추가로 가교 촉진제와 가교제의 배합비를 표 1 에 나타내는 바와 같이 바꾼 것 이외에는 동일하게 하여 열처리물을 얻어 동마찰 계수, 표면 거칠기, 고무 경도, 파단 강도, 파단 신도를 측정하였다.
그 결과를 표 1 에 나타낸다.
그 결과, 표 1 에 나타내는 바와 같이 비스페놀 AF 와 제 4 급 암모늄염의 조합에 의하여 저마찰 계수화와 표면 거칠기 (1.5 이상) 가 양립하고 있는 것을 알 수 있다.
(실시예 3)
실시예 1 과 동일한 배합 성분을 표 1 에 나타내는 배합량으로 바꾸고, 추가로 가교 촉진제와 가교제의 배합비를 표 1 에 나타내는 바와 같이 바꾼 것 이외에는 동일하게 하여 열처리물을 얻어 동마찰 계수, 표면 거칠기, 고무 경도, 파단 강도, 파단 신도를 측정하였다.
그 결과를 표 1 에 나타낸다.
그 결과, 표 1 에 나타내는 바와 같이 비스페놀 AF 와 제 4 급 암모늄염의 조합에 의하여 저마찰 계수화와 표면 거칠기 (1.5 이상) 가 양립하고 있는 것을 알 수 있다.
(비교예 1)
<배합 성분과 그 배합량>
실시예 1 에 있어서, 하이드로탈사이트 대신에 산화마그네슘 (쿄와 화학공업사 제조「쿄와마그#150」) 을 사용하고 제 4 급 암모늄염 대신에 하기 제 4 급 포스포늄염을 사용한 것 이외에는 동일한 배합 성분으로 하였다. 또 각 성분의 배합량 및 가교 촉진제와 가교제의 배합비를 표 1 에 나타내는 바와 같이 바꾸었다.
제 4 급 포스포늄염 ;
듀퐁·다우·엘라스토머사 제조「큐라티브 VC#20」; 가교 촉진제 33 wt% 와 불소 고무〔바이톤E-45〕67 wt% 의 마스터 배치)
<측정 방법 및 결과>
실시예 1 과 동일하게 하여 그 결과를 표 1 에 나타낸다.
<평가>
표 1 로부터 비스페놀 AF 와 제 4 급 포스포늄염의 조합에 의하여 저마찰화되어 있으나, 표면의 거칠기는 평활면 그대로인 것을 알 수 있다.
(비교예 2)
실시예 1 과 동일한 배합 성분을 표 1 에 나타내는 배합량으로 바꾸고, 추가로 가교 촉진제와 가교제의 배합비를 표 1 에 나타내는 바와 같이 바꾼 것 이외에는 동일하게 하여 열처리물을 얻어 동마찰 계수, 표면 거칠기, 고무 경도, 파단 강도, 파단 신도를 측정하였다. 그 결과를 표 1 에 나타낸다.
표 1 로부터 비스페놀 AF 와 제 4 급 암모늄염의 조합이지만 암모늄염의 배합량이 적기 때문에 저마찰화 효과가 나타나지 않았다.
(비교예 3)
실시예 1 과 동일한 배합 성분을 표 1 에 나타내는 배합량으로 바꾸고 추가로 가교 촉진제와 가교제의 배합비를 표 1 에 나타내는 바와 같이 바꾼 것 이외에는 동일하게 하여 열처리물을 얻어 동마찰 계수, 표면 거칠기, 고무 경도, 파단 강도, 파단 신도를 측정하였다. 그 결과를 표 1 에 나타낸다.
표 1 로부터 비스페놀 AF 와 제 4 급 암모늄염의 조합이지만 암모늄염의 배합량이 적기 때문에 저마찰화의 효과는 약간 있으나 표면 거칠기는 평활 그대로이다.
(비교예 4)
실시예 1 과 동일한 배합 성분을 표 1 에 나타내는 배합량으로 바꾸고 추가로 가교 촉진제와 가교제의 배합비를 표 1 에 나타내는 바와 같이 바꾼 것 이외에는 동일하게 하여 열처리물을 얻어 동마찰 계수, 표면 거칠기, 고무 경도, 파단 강도, 파단 신도를 측정하였다. 그 결과를 표 1 에 나타낸다.
표 1 로부터 비스페놀 AF 와 제 4 급 암모늄염의 조합이지만 암모늄염의 배합량이 약간 적기 때문에 충분한 기능을 얻지 못하였다.
(비교예 5)
비교예 1 과 동일한 배합 성분을 표 1 에 나타내는 배합량으로 바꾸고 추가로 가교 촉진제와 가교제의 배합비를 표 1 에 나타내는 바와 같이 바꾼 것 이외에는 동일하게 하여 열처리물을 얻어 동마찰 계수, 표면 거칠기, 고무 경도, 파단 강도, 파단 신도를 측정하였다. 그 결과를 표 1 에 나타낸다.
표 1 로부터 가교 촉진제와 폴리올계 가교제의 중량비가 본 발명의 범위 내 이어도 비스페놀 AF 와 제 4 급 포스포늄염의 조합이므로 저마찰화 효과가 나타나지 않고 표면의 거칠기도 평활면 그대로인 것을 알 수 있다.
실시예1 실시예2 실시예3 비교예1 비교예2 비교예3 비교예4 비교예5
불소고무 (듀퐁사 제조 바이톤A500) 100 100 100 100 100 100 100 100
MT카본 5 5 5 5 5 5 5 5
하이드로탈사이트(DHT-4A) 2 2 2 2 2 2
산화마그네슘 3 3
수산화칼슘 3 3 3 3 3 3 3 3
비스페놀AF 4.6 4.6 4.6 4.6 4.6 4.6 4.6 4.6
제4급포스포늄염(5-벤질-1,5-디아자비시클로(4,3,0)-5-노네늄테트라플루오로보레이트) 1.0 1.1 1.3 - 0.5 0.7 0.9 -
제4급포스포늄염(트리페닐벤질포스포늄클로라이드):큐라티브#20) - - - 8 - - - 4
가황촉진제/가황제 (유효성분)(중량비) 0.43 0.48 0.57 1.15 0.22 0.30 0.39 0.58
성형조건(℃/분) 170/20 170/20 170/20 170/20 170/20 170/20 170/20 170/20
오븐열처리조건(℃/시간) 260/10 260/10 260/10 260/10 260/10 260/10 260/10 260/10
동마찰계수(μ) 0.4 0.4 0.3 0.3 2.5 0.6 0.4 2.2
표면거칠기(Ra)(㎛) 1.8 3.3 3.8 0.4 0.4 0.5 1.4 0.4
표면거칠기(Ry)(㎛) 11.1 15.8 20.8 3.5 3.7 4.5 8.4 2.8
고무경도 66 66 69 64 64 65 65 63
파단강도(MPa) 8.99 8.45 8.74 9.54 9.45 9.15 9.09 9.80
파단신도(%) 250 240 230 300 290 280 270 310
〔불소 고무 가교체의 용도〕
상기한 바와 같이 하여 얻어진 저마찰성 불소 고무 가교체는 저마찰 계수화와 표면 거칠기 (1.5 이상) 가 양립하고 있고 하드 디스크 (HDD) 기억 장치용 헤드, HDD 장치용 스토퍼, 광디스크 등을 사용하는 차량 탑재용 디스크 장치 또는 카메라 일체형 비디오 레코더용 디스크 장치 등의 기억 장치용 헤드, 프린터 헤드 등의 충격 흡수용 스토퍼 부품 ; O-링, 패킹, V-패킹, 오일 시일, 개스킷, 각 (角) 링, D-링, 다이어그램, 각종 밸브 등의 유체 (기체 등을 포함함) 누설 방지용의 각종 고무 부품 ; 방진 고무, 벨트, 고무 천, 와이퍼 등의 각종 고무 부품 등으로서 바람직하게 사용된다.

Claims (6)

  1. 폴리올 가교 가능한 불소 고무와, 제 4 급 암모늄염으로 이루어지는 가교 촉진제와, 폴리올계 가교제를 함유하고,
    또한 상기 가교 촉진제와 상기 폴리올계 가교제의 중량비 X (제 4 급 암모늄염 / 폴리올계 가교제) 가 0.40 ∼ 0.60 인 것을 특징으로 하는 불소 고무 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    폴리올계 가교계의 불소 고무 가교체에 사용하는 것을 특징으로 하는 불소 고무 조성물.
  3. 폴리올 가교 가능한 불소 고무와, 제 4 급 암모늄염으로 이루어지는 가교 촉진제와, 폴리올계 가교제를 함유하고,
    또한 상기 가교 촉진제와 상기 폴리올계 가교제의 중량비 X (제 4 급 암모늄염 / 폴리올계 가교제) 가 0.40 ∼ 0.60 인 불소 고무 조성물을
    필요에 따라서 미리 폴리올 가교한 후에
    200 ℃∼ 300 ℃ 의 온도 범위에서 0.1 ∼ 48 시간 열처리하는 것을 특징으로 하는 불소 고무 가교체의 제조 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    불소 고무 가교체의 동마찰 계수가 0.5 이하이고 표면 거칠기 (Ra) 가 1.5 이상 또한 표면 거칠기 (Ry) 가 10 이상인 것을 특징으로 하는 불소 고무 가교체의 제조 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    불소 고무 가교체의 동마찰 계수가 0.1 ∼ 0.4 인 것을 특징으로 하는 불소 고무 가교체의 제조 방법.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    불소 고무 가교체의 표면 거칠기 (Ra) 가 1.5 ∼ 4.0 의 범위이고 또한 표면 거칠기 (Ry) 가 10 ∼ 25 의 범위인 것을 특징으로 하는 불소 고무 가교체의 제조 방법.
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