KR20100060719A

KR20100060719A - 엔진 오일 필터의 개스킷용 고무 조성물

Info

Publication number: KR20100060719A
Application number: KR1020080119441A
Authority: KR
Inventors: 정호진; 정원교; 강동국
Original assignee: 평화오일씰공업주식회사
Priority date: 2008-11-28
Filing date: 2008-11-28
Publication date: 2010-06-07
Also published as: KR101051654B1

Abstract

본 발명은 제조 비용이 저렴하면서 내열성 및 내압축성 향상된 엔진 오일 필터의 개스킷용 고무 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

이를 위한 본 발명의 엔진 오일 필터의 개스킷용 고무 조성물은 카르복실계 타입의 아크릴 공중합 고무(ACM: Polyacrylate Elastomer)와, 에틸렌-아크릴 공중합 고무(AEM: Ethylene Acrylic Elastomer)를 포함하는 폴리머를 포함하여 이루어진다.

이에 따라, 본 실시예에 따른 고무 조성물로 이루어진 개스킷(gasket)은 오일 필터에 배치되어 내압축성 및 내열성이 향상되어 외력이 작용되더라도 복원성이 우수하며, 고온에서 개스킷으로서의 씰링 성능이 유지될 수 있다.

Description

엔진 오일 필터의 개스킷용 고무 조성물{Rubber composition for gasket of engine oil filter}

본 발명은 엔진 오일 필터의 개스킷용 고무 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차량의 엔진 내부의 오일의 이물질을 제거하는 필터에 배치되어 오일이 유출되거나 외부의 먼지가 유입되는 것을 방지하기 위한 개스킷을 제조하는데 사용되는 엔진 오일 필터의 개스킷용 고무 조성물에 관한 것이다.

차량의 엔진은 연료를 연소시켜서 기계적인 힘으로 바꾸는 장치로서, 열에너지를 이용하는 열기관이다. 엔진의 일예로 실린더 내에 연료를 공급하여 연소시켜서 발생되는 폭발력으로 피스톤을 왕복 이동시켜서 동력을 발생한 것이 있다. 이러한 엔진의 동작 시에는 부품간 마찰을 최소화하여, 마찰에 따른 부품들의 마모를 감소시키고자, 엔진 내에 엔진오일을 넣는다. 이러한 엔진오일에는 연료의 연소 시 발생하는 연소 산화물과, 엔진 내의 부품의 마찰에 의해 발생된 금속 가루 등이 발생하는데, 이러한 물질을 필터링 하기 위해 오일 필터가 설치되는 것이 일반적이다. 한편, 이러한 오일 필터에는 오일이 유출되는 것을 방지하고 외부로부터 먼지가 유입되는 것을 방지하고자 개스킷(Gasket)이 설치된다. 이러한 개스킷의 재질 로는 아크릴로니트릴(Acrylonitrile)을 포함하여 이루어진 고무 조성물을 사용하는 것이 일반적이었으나, 엔진이 소형화되고, 작동환경이 가혹화되면서, 더욱 향상된 내열성 및 내압축성이 요구됨에 따라 불소고무 조성물(Fluoro-elastomer)을 적용하였다. 그러나, 불소 고무로 이루어진 고무 조성물은 아크릴로니트릴을 포함하여 이루어진 고무 조성물에 비해 상대적으로 고가이므로, 가격 경쟁력이 떨어지는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 제조 비용이 저렴하면서 내열성 및 내압축성 향상된 엔진 오일 필터의 개스킷용 고무 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 카르복실계 타입의 아크릴 공중합 고무(ACM: Polyacrylate Elastomer)와, 에틸렌-아크릴 공중합 고무(AEM: Ethylene Acrylic Elastomer)를 포함하는 폴리머를 포함하여 이루어진 엔진 오일 필터의 개스킷용 고무 조성물을 제공한다.

여기서, 카르복실계 타입의 아크릴 공중합 고무는 폴리머에 60% 내지 99% 포함되고, 에틸렌-아크릴 공중합 고무는 폴리머에 1% 내지 40% 포함된 것이 바람직하다.

한편, 엔진 오일 필터의 개스킷용 고무 조성물은, 폴리머 100 중량부에 대하여 40 내지 60 중량부로 이루어진 충전제와, 폴리머 100 중량부에 대하여 1 내지 5 중량부로 이루어진 노화방지제와, 폴리머 100 중량부에 대하여 1 내지 5 중량부로 이루어진 가공조제와, 폴리머 100 중량부에 대하여 1 내지 5 중량부로 이루어진 가교제와, 폴리머 100 중량부에 대하여 1 내지 5 중량부로 이루어진 가교조제와, 폴리머 100 중량부에 대하여 1 내지 5 중량부로 이루어진 촉진제를 포함할 수 있다.

본 실시예에 따른 고무 조성물로 이루어진 개스킷(gasket)은 내압축성 및 내 열성이 향상되어 외력이 작용되더라도 복원성이 우수하며, 고온에서 개스킷으로서의 씰링 성능이 유지될 수 있다.

이와 아울러, 본 실시예에 따른 고무 조성물로 이루어진 개스킷은 내한성이 향상되어 저온에서도 개스킷으로서의 씰링 성능이 유지될 수 있다.

이하 본 발명의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 일실시예에 따른 엔진 오일 필터의 개스킷용 고무 조성물은 폴리머를 포함하여 이루어지며, 상기 폴리머는 아크릴 공중합 고무(ACM: Polyacrylate Elastomer)와, 에틸렌-아크릴 공중합 고무(AEM: Ethylene Acrylic Elastomer)를 포함하여 이루어진다.

아크릴 공중합 고무는 종래의 엔진 오일 필터의 개스킷용 고무 조성물의 폴리머로 사용되는 활성염소기 타입보다 내열성 및 내압축성이 우수한 카르복실계 타입인 것이 바람직하다. 이러한 카르복실계 타입의 아크릴 공중합 고무는 불소고무보다 가격이 저렴하여 고무 조성물 제조 비용을 감소시킬 수 있다. 본 실시예에 따르면, 카르복실계 타입의 아크릴 공중합 고무는 상기 폴리머에 60% 내지 99% 포함된 것이 바람직하다.

에틸렌-아크릴 공중합 고무는 에틸렌과, 메틸 아크릴레이트에 카르복실산기를 가진 가교단량체와의 삼원 공중합체이다. 이러한 에틸렌-아크릴 공중합 고무는 내열성 및 내압축성이 아크릴 공중합 고무보다 우수하다. 본 실시예에 따르면, 에틸렌-아크릴 공중합 고무는 상기 폴리머에 1% 내지 40% 포함된 것이 바람직하다 여 기서, 아크릴 공중합 고무가 폴리머 내에 60% 미만이면서, 에틸렌-아크릴 공중합 고무가 40%를 초과하게 되면, 엔진 오일 필터의 개스킷용 고무 조성물로서 만족할만한 내열성 및 내압축성이 되지 못하게 된다.

한편, 본 발명의 일실시예에 따른 엔진 오일 필터의 개스킷용 고무 조성물은 충전제와, 노화방지제와, 가공조제와, 가교제와, 가교조제와 촉진제를 포함할 수 있다.

충전제는 폴리머의 접착성을 향상시키는 한편, 가공성 및 보강성을 높이기 위한 것이다. 본 실시예에 따르면, 충전제는 폴리머 100 중량부에 대하여 40 내지 60 중량부로 이루어진 것이 바람직하다.

가공조제는 고무 조성물을 혼합하여 믹싱(Mixing)하는 과정에서 폴리머들이 다른 배합 재료들과 균일하게 섞일 수 있도록 도와주고, 고무 조성물의 점도를 조절하여 과도한 점착성이나, 점착성이 부족해지는 현상을 방지하는 역할을 한다. 이 뿐만 아니라, 가공 조제는 낮은 온도에서도 믹싱 작업이 순조롭게 이루어질 수 있게 한다. 본 실시예에 따르면, 가공조제는 폴리머 100 중량부에 대하여 1 내지 5 중량부로 이루어진 것이 바람직하다.

가교조제는 폴리머의 가교 속도를 증가시키는 한편, 측쇄(side chain) 반응을 방지하여 가교 밀도를 증가시키기 위한 것이다. 본 실시예에 따르면, 가교조제는 폴리머 100 중량부에 대하여 1 내지 5 중량부로 이루어진 것이 바람직하다.

가교제(cross-linking agent)는 상기 폴리머를 구성하는 단량체들을 상호 가교(cross-link)하는 기능을 한다. 본 실시예에 따르면, 가교제는 폴리머 100 중량 부에 대하여 1 내지 5 중량부로 이루어진 것이 바람직하다.

노화방지제(antioxidant)는 유기고분자 재료의 노화를 방지하는 역할을 한다. 또한, 노화방지제는 산화를 방지하는 산화방지제와 같은 작용을 갖는 것이 많기 때문에 산화방지제라고도 한다. 이러한 노화방지제는 노화현상의 주요 인자인 산소에 의해서 자동 산화되는 연쇄반응을 정지시키는 작용을 한다. 본 실시예에 따르면, 노화방지제는 폴리머 100 중량부에 대하여 1 내지 5 중량부로 이루어진 것이 바람직하다.

촉진제는 가류 시간을 단축할 수 있고, 가류 온도를 저하시킬 수 있을 뿐만 아니라 가류제의 사용량도 감소시킬 수 있다. 본 실시예에 따르면, 촉진제는 폴리머 100 중량부에 대하여 1 내지 5 중량부로 이루어진 것이 바람직하다.

본 발명의 실시예에 따른 엔진 오일 필터의 개스킷용 고무 조성물에는 상기와 같은 물질이 포함됨으로써, 본 실시예에 따른 고무 조성물로 이루어진 개스킷은 오일 필터에 배치되어 내압축성 및 내열성이 향상될 수 있다. 이에 따라 본 실시예에 따른 고무 조성물로 이루어진 개스킷은 내압축성 및 내열성이 향상되어 외력이 작용되더라도 복원성이 우수하며, 고온에서 개스킷으로서의 씰링 성능이 유지될 수 있다.

상기와 같은 본 발명에 따른 엔진 오일 필터의 개스킷용 고무 조성물이 종래의 엔진 오일 필터의 개스킷용 고무 조성물보다 내압축성 및 내열성이 향상되었다는 것은 아래 표 1 내지 표 4에 의해 더욱 명확하게 이해될 수 있다.

표 1은 본 실험에서 사용된 실시예를 구성하는 물질을 나타낸 것이고, 표 2 및 표 3은 실시예와 비교되는 비교예 1 및 2를 구성하는 물질을 나타낸 것이다.

표 1에 기재된 바와 같이, 본 실시예에 있어서, 엔진 오일 필터의 개스킷용 고무 조성물은, 60%의 카르복실계 타입의 아크릴 공중합 고무(ACM: Polyacrylate Elastomer)와, 40%의 에틸렌-아크릴 공중합 고무(AEM: Ethylene Acrylic Elastomer)를 포함하는 폴리머와, 폴리머 100 중량부에 대하여 50 중량부로 이루어진 충전제와, 폴리머 100 중량부에 대하여 5 중량부로 이루어진 노화방지제와, 폴리머 100 중량부에 대하여 5 중량부로 이루어진 가공조제와, 폴리머 100 중량부에 대하여 3 중량부로 이루어진 가교제와, 폴리머 100 중량부에 대하여 3 중량부로 이루어진 가교조제와, 폴리머 100 중량부에 대하여 5 중량부로 이루어진 촉진제를 포함하여 이루어진다.

구성성분(중량부)		실시예
폴리머	ACM¹	60
폴리머	AEM²	40
충전제	Seast GSO³	50
가교제	CLP-5050⁴	3
가교조제	Stearic Acid⁵	3
촉진제	DT⁶	5
가공조제	WS 280⁷	5
노화방지제	Naugard 445⁸	5
1) ACM : Polyacrylate Elastomer(합성고무) 2) AEM : Ethylene Acrylic Elastomer(합성고무) 3) Seast GSO : 카본(Carbon)　 4) CLP-5050 : 3,4-diaminodiphenyl ether　 5) Stearic Acid : 스테아린산　 6) DT : Diorthotolyl Guanidine　 7) WS280 : 지방산 유도체 실리콘 농축물　 8) Naugard 445 : 4-4'-Bis(4-α,α'-dimethyl benzyl)diphenlamine

표 2에 기재된 바와 같이, 실시예의 고무 조성물과 대비되는 비교예1의 엔진 오일 필터의 개스킷용 고무 조성물은, 활성염소기 타입의 아크릴 공중합 고무로 이루어진 폴리머와, 폴리머 100 중량부에 대해 50 중량부의 카본으로 이루어진 충전제와, 폴리머 100 중량부에 대해 3 중량부의 지방산소다로 이루어진 가교제와, 폴리머 100 중량부에 대해 3 중량부의 4,4`-디메틸벤질디페닐아민으로 이루어진 노화방지제와, 폴리머 100 중량부에 대해 2 중량부의 스테아린산과, 폴리머 100 중량부에 대해 2 중량부의 파라핀 왁스로 이루어진 가공조제를 포함하여 이루어진다.

구성성분(중량부)		비교예 1
폴리머	ACM¹	100
충전제	Seast GSO²	50
가교제	NS-SOAP³	3
노화방지제	Naugard 445⁴	3
가공조제	Stearic Acid⁵	2
가공조제	SUNTIGHT R⁶	2
1) ACM : Polyacrylate Elastomer(합성고무) 2) Seast GSO : 카본(Carbon)　 3) NS-SOAP : 지방산소다　 4) Naugard 445 : 4-4'-Bis(4-α,α'-dimethyl benzyl)diphenlamine 5) Stearic Acid : 스테아린산　 6) SUNTIGHT R : Paraffine Wax

그리고, 표 3에 기재된 바와 같이, 비교예2의 엔진 오일 필터의 개스킷용 고무 조성물은, 불소 고무(FKM)로 이루어진 폴리머와, 폴리머 100 중량부에 대해 30 중량부의 카본으로 이루어진 충전제와, 폴리머 100 중량부에 대해 5 중량부의 산화마그네슘(MgO)으로 이루어진 가교조제와, 폴리머 100 중량부에 대해 5 중량부의 수산화칼슘(Ca(OH)₂)으로 이루어진 촉진제와, 폴리머 100 중량부에 대해 5 중량부의 에스테르(Ester) 화합물로 이루어진 가공조제를 포함하여 이루어진다.

구성성분(중량부)		비교예 2
폴리머	FKM¹	100
충전제	MT²	30
가교조제	MgO#150³	5
촉진제	Rhenofit CF⁴	5
가공조제	Canauba Wax⁵	5
1) FKM : 불소 고무　 2) MT : 카본(Carbon) 3) MgO#150 : 산화마그네슘(MgO)　 4) RHENOFIT CF : 수산화칼슘(Ca(OH)₂)　 5) Canauba Wax : Ester 화합물

표 4는 본 발명의 실시예에 따른 엔진 오일 필터의 개스킷용 고무 조성물과 그 비교예들을 내압축성 시험과, 내열성 시험한 결과를 나타내고, 추가로 내한성 시험한 결과를 나타낸다.

내압축성을 확인하기 위한 압축영구줄음율 시험은 KS 규격인 KS M 6518(가황고무의 물리적특성 시험방법)의 11항의 규격에 준하여 실시한 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 고무 조성물과 비교예 1 및 비교예 2의 고무 조성물 시험편을 150℃와, 160℃와, 170℃에서 1000시간 방치해두고 압축영구줄음률을 테스트하였고, 150℃에서는 추가적으로 오일에 침전시킨 상태에서 테스트하였다. 그리고, 내한성 시험은 KS M ISO 2921(가황고무의 저온특성측정방법에서 온도수축시험방법(TR시험))의 규격에 준하여 실시한 저온회복시험방법이다.

여기서, 저온회복시험방법이란, 시험편을 실온에서 신장시킨 다음, 신장된 힘을 제거하여도 수축이 일어나지 않게 되는 적절한 저온으로 냉각시킨다. 다음으로, 시험편을 신장시킨 힘을 제거하고 온도를 일정한 속도로 올린다. 마지막으로, 시험편의 일정한 수축률이 일어난 온도를 계산한다. 즉, 실시예와, 비교예 1,2의 고무조성물로 이루어진 각각의 시험편을 신장시켜서 저온에서 냉각시킨 후, 온도를 올리면 고무가 탄성을 회복해서 원래의 길이로 줄어들려고 한다. 이 경우, 신장된 부분의 길이를 100으로 볼 때 그 길이의 10%만큼 줄어드는 온도를 측정하는 것을 TR 10이라 하고, 신장된 부분의 길이를 100으로 볼 때 그 길이의 30%만큼 줄어드는 온도를 TR 30이라 한다. 한편, 일반적인 저온회복시험방법에서는 TR 10, TR 30, TR 50, TR 70에 대한 3회에 걸친 측정값과 평균값을 측정한다. 본 시험에서는 TR 10에 대한 3회에 걸친 측정값의 평균값을 나타낸 것이다. 여기서, TR 10에서의 온도가 낮다는 말은 시험편이 고체 상태로 얼었다가 탄성을 회복해 가는 온도가 더 낮다는 것이므로, 저온성이 더욱 우수하다고 할 수 있다.

우선, 압축영구줄음율 시험결과를 설명하기에 앞서, 압축영구줄음율이란 일정시간 및 일정온도에서 시험편에 힘을 가한 후, 그 가해진 힘을 제거했을 때 잔존하는 변형율을 나타낸 것이다. 따라서, 압축영구줄음율이 상대적으로 크다는 것은 외력이 작용한 뒤에도 변형이 많이 남아 있다는 것으로, 내압축성이 상대적으로 떨어진다는 것을 의미한다.

압축영구줄음율 시험에서, 실시예의 시험편의 압축영구줄음율은 150℃부터 170℃까지 24% 내지 41% 범위에 형성되었다. 그리고, 비교예 1의 시험편의 압축영구줄음율은 150℃ 부터 170℃ 까지, 22% 내지 38% 범위에 형성되었다. 그러나, 비교예 2의 시험편의 압축영구줄음율은 150℃ 부터 170℃ 까지, 실시예의 압축영구줄음율의 가장 높은 값 41%보다도 38% 이상 높은 79% 내지 89%의 범위에 형성되었다. 또한, 오일에 침전시킨 상태에서, 실시예의 압축영구줄음율은 29%이고, 비교예 2의 압축영구줄음율은 26% 이었으나, 비교예 1의 압축영구줄음율은 이보다 매우 높은 90%였다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 고무 조성물은 비교예 2의 고무 조성물과는 내압축성 및 내열성이 비슷하며, 비교예 1의 고무 조성물보다는 내압축성 및 내열성이 향상되었음을 확인할 수 있다.

다음으로, 내한성 시험에서, 비교예 1의 고무 조성물에서 TR 10에 대한 3회에 걸친 측정값의 평균은 영하 19℃이고, 비교예 2의 고무 조성물에서 TR 10에 대한 3회에 걸친 측정값의 평균은 영하 17℃이다. 그러나, 본 발명의 실시예에서 TR 10에 대한 3회에 걸친 측정값의 평균은 영하 24℃이다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 고무 조성물은 비교예 1 및 비교예 2의 고무 조성물보다 더욱 낮은 영하 20℃ 도 이하의 온도에서도 개스킷으로서의 씰링 성능이 유지됨을 알 수 있다.

항 목		실시예	비교예 1	비교예 2
압축영구 줄음시험	시험조건	150℃,1000시간
	압축영구줄음율	24%	79%	22%
	시험조건	160℃,1000시간
	압축영구줄음율	33%	85%	31%
	시험조건	170℃,1000시간
	압축영구줄음율	41%	89%	38%
압축영구 줄음시험 (유중)	시험조건	5W30, 150℃,1000시간
압축영구 줄음시험 (유중)	압축영구줄음율	29%	90%	26%
저온회복시험	시험조건	TR 10
저온회복시험	저온성	-24℃	-19℃	-17℃

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims

카르복실계 타입의 아크릴 공중합 고무(ACM: Polyacrylate Elastomer)와, 에틸렌-아크릴 공중합 고무(AEM: Ethylene Acrylic Elastomer)를 포함하는 폴리머;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 엔진 오일 필터의 개스킷용 고무 조성물.
제1항에 있어서,

상기 카르복실계 타입의 아크릴 공중합 고무는 상기 폴리머에 60% 내지 99% 포함되고, 상기 에틸렌-아크릴 공중합 고무는 상기 폴리머에 1% 내지 40% 포함된 것을 특징으로 하는 엔진 오일 필터의 개스킷용 고무 조성물.
제1항에 있어서,

상기 폴리머 100 중량부에 대하여 40 내지 60 중량부로 이루어진 충전제;

상기 폴리머 100 중량부에 대하여 1 내지 5 중량부로 이루어진 노화방지제;

상기 폴리머 100 중량부에 대하여 1 내지 5 중량부로 이루어진 가공조제;

상기 폴리머 100 중량부에 대하여 1 내지 5 중량부로 이루어진 가교제;

상기 폴리머 100 중량부에 대하여 1 내지 5 중량부로 이루어진 가교조제; 및

상기 폴리머 100 중량부에 대하여 1 내지 5 중량부로 이루어진 촉진제;

를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 엔진 오일 필터의 개스킷용 고무 조성물.