KR20130003554A

KR20130003554A - 차량의 써머스탯 가스켓의 고무 조성물

Info

Publication number: KR20130003554A
Application number: KR1020110064969A
Authority: KR
Inventors: 신성민
Original assignee: 평화오일씰공업주식회사
Priority date: 2011-06-30
Filing date: 2011-06-30
Publication date: 2013-01-09

Abstract

본 발명은 차량의 써머스탯 가스켓의 고무 조성물에 관한 것으로, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량의 써머스탯 가스켓의 고무 조성물은, 수소첨가 니트릴고무(HNBR)로 이루어진 폴리머와, 에틸렌 글리콜을 포함하며, 상기 폴리머 100중량부 대비 1 내지 5 중량부인 가공 조제를 포함한다.

Description

차량의 써머스탯 가스켓의 고무 조성물{Rubber components of thermostat gascket of vehicle}

본 발명은 차량의 써머스탯 가스켓의 고무 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 차량의 엔진과 라디에이터 사이에 설치되어 있으며, 엔진 내부의 온도를 자동으로 조절하는 써머스탯에 적용되는 오일의 고무 조성물에 관한 것이다.

일반적으로 써머스탯은 냉각수 순환라인의 도중에 설치되는 것으로, 냉각수의 온도가 높을 때는 개방되어 엔진 내부를 순환한 냉각수가 라디에이터 측으로 흐르도록 유도하고, 냉각수의 온도가 낮을 때는 차단되어 냉각수가 엔진 내부를 재순환되도록 유도하므로서, 엔진을 순환하는 냉각수의 온도를 최적의 상태로 조절하는 것이다.

써모스탯은 냉각수 온도가 일정온도 이상이면 펠릿 내부에 수용된 왁스가 팽창하여 밸브를 개방시키므로서, 엔진측의 냉각수가 라디에이터측으로 순환될 수 있도록 하고, 냉각수 온도가 일정온도 이하이면 펠릿 내부의 왁스가 수축하면서 스프링의 탄성에 의해 밸브가 닫혀서 냉각수가 엔진 내부를 재순환할 수 있도록 한다.

상기 써모스탯은 가스켓을 포함한다. 상기 가스켓은, 상기 써모스탯의 사용시간이 장기화됨에 스핀들을 따라 상하운동을 하는 가이드의 외경과 스핀들의 외경 사이의 틈으로 이물질의 유입 및 냉각수가 누수되는 것을 방지한다.

상기 써모스탯용 가스켓은 폴리머로 수소첨가 니트릴고무(HNBR)를 사용한다.

상기 써모스탯용 가스켓은 주 씰링 대상인 부동액에 대한 저항성이 우수하여야 한다. 그러나, 종래의 HNBR 고무로서는 내부동액성이 우수하지 않다.

상기 써모스탯용 가스켓은 엔진 과열에 대비한 내열성이 요구된다. 그런데, 최근에는 이상기온으로 인한 혹한 발생이 잦다. 또한, 혹한 지역으로 차량의 수출이 증대되었다. 이에 따라서, 저온성 또한 가혹한 조건, 예를 들어 -40℃에서 내구성을 가져야 한다.

즉, 써모스탯용 가스켓은 내열성과 함께 저온 유연성이 동시에 요구된다. 종래의 HNBR 고무는 내열성은 우수한 반면, 저온 유연성이 좋지 않다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 내부동액성, 내열성 및 저온유연성을 동시에 만족할 수 있는 써머스탯용 가스켓의 고무 조성물을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량의 써머스탯 가스켓의 고무 조성물은, 수소첨가 니트릴고무(HNBR)로 이루어진 폴리머와, 에틸렌 글리콜을 포함하며, 상기 폴리머 100중량부 대비 1 내지 5 중량부인 가공 조제를 포함한다.

이 경우, 본 발명은, 에스테르 및 에테르를 포함하는 가소제와, 디페닐아민(diphenylamine)를 포함하는 노화방지제를 더 포함할 수 있다.

이 경우, 상기 가소제는 상기 폴리머 100중량부 대비 5 내지 15 중량부를 가지고, 상기 노화방지제는 상기 폴리머 100중량부 대비 1 내지 5 중량부를 가질 수 있다,

한편, 상기 폴리머는, 아크릴노니트릴 함량이 13wt% 내지 29wt%인 제1 HNBR 고무와, 아크릴노니트릴 함량이 30wt% 내지 45wt%인 제2 HNBR 고무가 혼합되어 이루어질 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고무 조성물로 제조된 차량의 써머스탯용 가스켓은 내부동액성이 우수하여서, 체적변화가 적절 수준으로 제한된다. 또한, 내열성 및 저온유연성을 동시에 만족한다. 이에 따라서 혹한 조건 및 고온 조건에서 동시에 적용할 수 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량의 써머스탯용 가스켓용 고무 조성물에 대해 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량의 써머스탯용 가스켓용 고무 조성물은 폴리머와, 내부동액성 첨가제를 포함한다.

폴리머는 수소첨가 니트릴 고무(HNBR)로 이루어진다. 상기 폴리머는, 아크릴노니트릴 함량이 13wt% 내지 29wt%인 제1 HNBR 고무와, 아크릴노니트릴 함량이 30wt% 내지 45wt%인 제2 HNBR 고무가 블랜딩되어서 형성되는 것이 바람직하다.

제1 HNBR 고무는 아크릴노니트릴 함량이 낮아서 저온 유연성을 향상시킨다. 제2 HNBR 고무는 아크릴노니트릴 함량이 높게 되어서 내열성을 향상시킨다. 상기 제1 HNBR 고무 및 제2 HNBR 고무를 블랜딩시키면, 상기 내열성 및 저온 유연성의 효과가 열화되는 것이 아니라, 내열성 및 저온 유연성이 동시에 우수하게 된다.

이 경우, 제1 HNBR 고무는 20wt% 내지 25wt%의 아크릴노니트릴 함량을 가지고, 제2 HNBR 고무는 33wt% 내지 38wt%의 아크릴노니트릴 함량을 가지는 것이, 내열성 및 저온 유연성을 향상시키기에 보다 바람직하다.

내부동액성 첨가제는 에틸렌 글리콜(ethylene glycol)을 포함한다. 에틸렌 글로콜은에테인-1,2-다이올이라고도 하며,화학식은HO(CH2)2OH이다. 상기 에틸렌 글리콜은 차량의 부동액으로 사용되는 화합물로서 2가 알코올의 하나이다.

상기 차량의 부동액으로 사용되는 에틸렌 글리콜을 폴리머에 첨가하게 되면, 상기 차량의 부동액과 접촉하더라도 가스켓의 체적 변화가 크지 않게 된다. 즉, 내부동액성이 우수하게 된다.

한편, 본 발명은 가소제와, 노화방지제를 더 포함할 수 있다.

가소제는 에스테르 및 에테르를 포함한다. 가소제는 고무의 가공성을 개선하는 동시에 제품에 유연성을 부여하기 위해 가해지는 물질이다. 본 발명에서는가소제에 에스테르 및 에테르를 포함시킴으로써 저온 유연성을 보다 향상시킨다.

이 경우, 상기 가소제는 상기 폴리머 100 중량부 대비, 5 내지 15 중량부를 가지는 것이 바람직하다. 상기 가소제가 15 중량부를 초과하는 경우에는 가공성이 좋지 않게 된다.

노화 방지제는 유기고분자 재료의 노화를 방지하는 역할을 한다. 노화방지제는 노화현상의 주요 인자인 산소에 의해서 자동 노화되는 연쇄반응을 정지시키는 작용을 한다. 본 발명에서는 노화 방지제로 디페닐아민(diphenylamine)계를 포함한다.

디페닐아민은 암모니아의 두 개 수소를 메틸기로 치환한 이차 아민 화합물이다. 디페닐아민은 상기 폴리머에 첨가되어서 내열성을 향상시킨다. 상기 노화 방지제는 폴리머 100중량부 대비 1 내지 5 중량부를 가지는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 아크릴로니트릴 함량이 서로 다른 HNBR 고무를 배합하여서, 저온 유연성 및 내열성을 향상시켰다. 이와 더불어, 노화방지제를 디페닐아민계로 적용함으로써 내열성이 보다 더 개선된다.

한편, 본 발명은 충전제, 가공조제, 가교조제, 가교제를 더 포함할 수 있다.

충전제는 폴리머의 접착성을 향상시키는 한편, 가공성 및 보강성을 높이기 위한 것이다. 이 경우, 상기 충전제는, 상기 폴리머 100중량부 대비 50 내지 100 중량부를 가지는 카본 블랙(N990)인 것이 바람직하다.

가공조제는 폴리머의 접착성을 향상시키는 한편, 가공성 및 보강성을 높이기 위한 것이다. 본 발명에서는 가공조제로 에스터(ester)류를 포함하는 것이 바람직한데, 상기 에스터류를 포함하면 방청성이 우수해진다. 이 경우, 상기 가공조제는 상기 폴리머 100 중량부 대비 1 내지 5 중량부를 가지는 것이 바람직하다.

가교조제는 고무 조성물의 가교 속도를 증가시키는 한편, 측쇄(side chain) 반응을 방지하여 가교 밀도를 증가시키기 위한 것이다. 본 발명의 가교조제는 스테아린산을 적용할 수 있으며, 이 경우 상기 폴리머 100 중량부 대비 1 내지 10 중량부를 가질 수 있다.

가교제(cross-linking agent)는 고무 조성물을 구성하는 단량체들을 상호 가교(cross-link)하는 기능을 한다. 본 발명에서는 가교제로서 과산화물 가황계를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 가교제는 상기 폴리머 100 중량부 대비 3 내지 10 중량부를 가지는 것이 바람직하다.

상기와 같은 본 발명에 따른 차량의 써머스탯 가스켓의 고무 조성물이 종래의 차량의 써머스탯 가스켓의 고무 조성물보다 저온 유연성이 우수함과 동시에 내열성이 우수하고, 내부동액성 또한 우수하다는 것은 아래 표 1과 표 2에 의해 더욱 명확하게 이해될 수 있다.

표 1은 본 실험에서 사용된 본 발명에 따른 차량의 써머스탯 가스켓의 고무 조성물(이하, "실시예"라고 칭한다.) 및 종래 차량의 써머스탯 가스켓의 고무 조성물(이하, "비교예"라고 칭한다.)를 구성하는 물질을 비교하여 나타낸 것이다.

실시예에서, 제1 HNBR 고무는 아크릴로니트릴 함량이 23.6wt%이고, 제2 HNBR 고무는 아크릴로니트릴 함량이 36.2wt%인 것을 배합하였다. 또한, 노화방지제로는 4,4'-디메틸벤젠 디페닐아민을 포함하였다. 또한 가소제로는 에테르 에스터를 적용하였다. 또한, 내부동액성용 첨가제로 폴리에틸렌 글리콜을 선택하였다.

이와 대비되는 비교예의 경우에는, 폴리머로 아크릴로니트릴 함량이 36.2%인 HNBR 고무를 적용하였고, 노화방지제로는 파라핀 왁스와, 2-머캡토벤지미디아졸(2-Mercaptobenzimidiazole)을 적용하였고, 가소제로는 헥산디오산계를 적용하였다.

구성성분(중량부)		비교예	실시예
폴리머	Zetpol 2020¹⁾	100	0
	Zetpol 2000²⁾	0	50
	Zetpol 3310³⁾	0	50
충전제	N990⁴ ⁾	60	100
노화방지제	SUNNOC⁵ ⁾	2	2
	MBZ⁶ ⁾	1	1
	KY405⁷ ⁾	0	1
가공조제	VESTERNAMER 8012⁸⁾	3	3
가교조제	Stearic Acid⁹ ⁾	1	1
가교조제	Zno¹⁰ ⁾	5	5
가교제	F40¹¹⁾	10	0
가교제	PERKADOX 14R-PD¹² ⁾	0	3
가소제	RS700¹³ ⁾	5	0
가소제	RS735¹⁴ ⁾	0	10
첨가제	PEG#6000¹⁵⁾	0	3
1) Zetpol 2020: HNBR(아크릴로니트릴함량:36.2%), ZEON 2) Zetpol 2020: HNBR(아크릴로니트릴함량:36.2%), ZEON 3) Zetpol 2020: HNBR(아크릴로니트릴함량:23.6%), ZEON 4) N990 : Carbon, Cancarb 5) SUNNOC: Selected Special Wax, 大來新興 6) MBZ: Zinc salt of 2-Mercapto benzimidiazole, 大來新興 7) KY-405: 4-4'-Bis(4-α,α'-dimethyl benzyl) diphenlamine, 선화인글로벌 8) VESTERNAMER 8012 : Polyoctenamer, EVONIC 9) Stearic Acid: 스테아린산, NATOLEO 10) 산화아연(Zinc oxide), SBC 11) F40 : α-α'bis(tert.butylperoxy)-m/p-diisopropylbenzene(40%)+ inert filler(60%:CaCO3), ARKEMA 12) PERKADOX 14R-PD : 1.3 BIS (2-T-BUTYL PEROXY ISOPROPYL) BENZEUE, KAYAKV AKZO 13) RS700 : Ether Ester, ADK 14) RS730 : Ether Ester, ADK 15) PEG#6000 : Polyethylene glycol, IC 케미칼

표 2는 내열 시험, 저온회복시험, 단열 열충격 시험 및 내부동액 시험 결과 상기 실시예와 비교예의 물성을 비교 표시한 표이다. 이 경우, 내열시험은 150℃의 주위 분위기에서 168시간 노출시킨 다음 그 경도 변화를 관찰하였으며, KS M 6518의 규격을 만족하였다.

저온회복시험은 저온 영역에서의 변형 회복성을 시험하는 것으로 TR-10 내한성 시험을 행하였다. TR-10은 미리 가해놓은 50%의 변형이 10% 회복할 때의 온도를 측정하는 시험을 말하는 것으로 메탄올을 침적시킨 상태에서 행하였으며, KS M 6676의 규격을 만족하였다.

내부동성액 시험은 부동액과 물을 섞은 챔버에 침적하여 이루어졌으며, 그 경도 변화를 관찰하였으며, KS M 6518의 규격을 만족하였다.

엔코더 베이스는 경도 스펙에 맞추어서 제품이 완성되며, 이에 따라서 시험에서 그 경도변화가 작을수록 우수하게 된다. 본 시험 결과 내열 시험에서, 비교예의 경우 경도 변화가 +8으로 그 변화가 심한 것을 알 수 있으나, 이에 반하여 실시예의 경우 경도 변화가 +1로 경도 변화가 차이가 작았다. 이는 내열시험 결과 비교예는 고온의 주위환경의경우 불량이 발생하여서 적용이 불가하나, 실시예의 경우 내열성이 우수한 것을 알 수 있다.

또한, 저온회복시험에서, 실시예는 10% 회복할 때의 온도가 -30℃로, 비교예의 -27℃보다 저온에서 회복 가능하다. 이를 통하여 실시예는 내열성 및 저온 회복성이 동시에 우수함을 알 수 있다.

이런 결과, 제품의 단열 열충격 시험을 통하여, 누수 여부를 시험해 보면 실시예의 경우 오일의 누수가 일어나지 않음에 비하여, 비교예의 경우 오일의 누수가 일어남을 알 수 있다.

이상과 같이 본 발명의 실시예에 따른 차량의 써머스탯 가스켓의 고무 조성물은 비교예에 비하여 내열성이 우수한 동시에, 저온성 또한 우수하다.

또한, 내부동액 시험을 통하여 경도 변화를 관찰하면, 비교예의 경우 경도 변화가 +25로 그 변화가 아주 심한 것을 알 수 있으나, 이에 반하여 실시예의 경우 경도 변화가 +2로 경도 변화가 거의 없었다. 따라서, 본 발명은 내부동액성이 종래에 비하여 아주 우수한 것을 알 수 있다.

항 목		실시예	비교예	관련규격
내열 시험 150℃× 68h	경도변화(PTs)	+1	+8	KS M 6518
저온회복시험 TR-10 (methanol 침적)	회복 온도(℃)	-30	-27	KS M 6676
내부동액 시험 (부동액+물 침적)	경도변화(PTs)	+2	+25	KS M 6518

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

수소첨가 니트릴고무(HNBR)로 이루어진 폴리머; 및
에틸렌 글리콜을 포함하며, 상기 폴리머 100중량부 대비 1 내지 5 중량부인 내부동액성 첨가제를 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 써머스탯 가스켓의 고무 조성물.
제1항에 있어서,
에스테르 및 에테르를 포함하는 가소제; 및
디페닐아민(diphenylamine)를 포함하는 노화방지제;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 차량의 써머스탯 가스켓의 고무 조성물.
제2항에 있어서,
상기 가소제는 상기 폴리머 100중량부 대비 5 내지 15 중량부를 가지고,
상기 노화방지제는 상기 폴리머 100중량부 대비 1 내지 5 중량부를 가지는 것을 특징으로 하는 차량의 써머스탯 가스켓의 고무 조성물.
제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 폴리머는, 아크릴노니트릴 함량이 13wt% 내지 29wt%인 제1 HNBR 고무와, 아크릴노니트릴 함량이 30wt% 내지 45wt%인 제2 HNBR 고무가 블랜딩(blending)되어 이루어진 것을 특징으로 차량의 써머스탯 가스켓의 고무 조성물.