KR20180107744A

KR20180107744A - 실링재

Info

Publication number: KR20180107744A
Application number: KR1020180032607A
Authority: KR
Inventors: 히라노 고세이; 이케하라 준이치로; 니시무라 유타카; 니시카와 토모키; 미야시로 히로키
Original assignee: 미츠비시 덴센 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2017-03-22
Filing date: 2018-03-21
Publication date: 2018-10-02
Also published as: EP3378894A1; EP3378894B1; CN108623869A; CN108623869B; JP6500053B2; KR102103634B1; TW201835195A; TWI671346B; JP2018158972A

Abstract

실링재(10)는, 수소화 니트릴고무를 고무 성분의 주체로 하는 고무 조성물로 형성된다. 고무 성분은, 아크릴로니트릴 함량이 48.0질량％ 이상 52.0질량％ 이하의 제1 수소화 니트릴고무와, 제1 수소화 니트릴고무보다도 아크릴로니트릴 함량이 낮은 제2 수소화 니트릴고무를 포함한다.

Description

실링재{SEALING MATERIAL}

본 발명은 실링재에 관한 것이다.

수소화 니트릴고무를 고무 성분으로 하는 고무 조성물로 실링재를 형성하는 것이 알려져 있다. JP 특허공개 2013－142147호 공보에는, 수소화 니트릴고무에 불소수지 분말 및 카본블랙을 배합함과 함께 수소화 니트릴고무를 유기 과산화물로 가교한 고무 조성물로 슬라이딩부용 실링재를 형성하는 것이 개시되어 있다.

그런데, 공기압용 전자 밸브에서는, 스풀에 외측 감합 또는 내측 감합되는 실링재인 패킹이 압축공기에 포함되는 물과 기름이 혼재된 응축수에 접촉하여 팽윤되면, 하우징과의 사이의 슬라이딩 저항이 높아져, 그 결과, 작동성이 저하되어 제품의 단수명화를 초래하는 문제가 있다.

본 발명의 과제는, 응축수에 대해 낮은 팽윤성을 가지며 또한 성형성이 우수한 실링재를 제공하는 데 있다.

본 발명은, 수소화 니트릴고무를 고무 성분의 주체로 하는 고무 조성물로 형성된 실링재로서, 상기 고무 성분은, 아크릴로니트릴 함량이 48.0질량％ 이상 52.0질량％ 이하의 제1 수소화 니트릴고무와, 상기 제1 수소화 니트릴고무보다도 아크릴로니트릴 함량이 낮은 제2 수소화 니트릴고무를 포함한다.

본 발명에 의하면, 수소화 니트릴고무를 고무 성분의 주체로 하는 고무 조성물로 형성되고, 그 고무 성분이, 아크릴로니트릴 함량이 48.0질량％ 이상 52.0질량％ 이하의 제1 수소화 니트릴고무와, 그보다도 아크릴로니트릴 함량이 낮은 제2 수소화 니트릴고무를 포함함으로써, 응축수에 대해 낮은 팽윤성을 가지며 또한 우수한 성형성을 얻을 수 있다.

도 1a는, 실시형태에 따른 실링재의 정면도이다.
도 1b는, 도 1a의 IB－IB 단면도이다.
도 2a는, 공기압용 전자 밸브의 동작을 나타내는 제1 설명도이다.
도 2b는, 공기압용 전자 밸브의 동작을 나타내는 제2 설명도이다.
도 3은, 내마모성 시험방법의 설명도이다.

이하, 실시형태에 대해 상세하게 설명한다.

도 1a 및 1b는, 실시형태에 따른 실링재(10)를 나타낸다. 이 실시형태에 따른 실링재(10)는, 예를 들어, 공기압용 전자 밸브의 스풀에 외측 감합되어 왕복운동용 패킹으로서 이용되는 단면이 "D" 형상인 것이다.

실시형태에 따른 실링재(10)는, 수소화 니트릴고무(이하, "HNBR"이라고 함)를 고무 성분의 주체로 하는 고무 조성물로 형성된다. 보다 구체적으로는, 실시형태에 따른 실링재(10)는, HNBR을 주체로 하는 고무 성분에 가교제를 포함하는 고무배합제를 배합하고 혼련한 미가교 고무 조성물을 제조하여, 이 미가교 고무 조성물을 소정 형상으로 성형하고 가열 및 가압함으로써 고무 성분을 가교제로 가교시킨 고무 조성물로 형성된다.

여기서, 고무 성분은 HNBR을 주체로 한다. 고무 성분에 있어서 HNBR의 함유량은 50질량％보다도 많고, 바람직하게는 90질량％ 이상, 보다 바람직하게는 95질량％ 이상, 가장 바람직하게는 100질량％이다. HNBR 이외의 고무 성분으로는, 예를 들어, 니트릴고무(NBR) 등을 들 수 있다.

그리고, 이 HNBR을 주체로 하는 고무 성분은, 아크릴로니트릴 함량이 48.0질량％ 이상 52.0질량％ 이하의 제1 수소화 니트릴고무(이하, "제1 HNBR"라고 함)와, 그보다도 아크릴로니트릴 함량이 낮은 제2 수소화 니트릴고무(이하, "제2 HNBR"라고 함)를 포함한다. 이와 같은 실시형태에 따른 실링재(10)에 의하면, HNBR을 고무 성분의 주체로 하는 고무 조성물로 형성되며, 그 고무 성분이, 아크릴로니트릴 함량이 48.0질량％ 이상 52.0질량％ 이하의 제1 HNBR와, 그보다도 아크릴로니트릴 함량이 낮은 제2 HNBR을 포함함으로써, 응축수에 대해 낮은 팽윤성을 가지며 또한 우수한 성형성을 얻을 수 있다. 또한, 추가로, 높은 신장 특성을 가지며, 예를 들어, 공기압용 전자 밸브의 스풀에 외측 감합 시 신장시켰을 때의 절단이 억제되므로, 우수한 작업성과 함께 높은 수율을 얻을 수 있다. 이는, 고무 성분 중 아크릴로니트릴 함량이 높은 제1 HNBR에 의해 응축수에 대한 낮은 팽윤성 및 높은 신장 특성이 얻어지는 한편, 제1 HNBR의 낮은 성형성이 아크릴로니트릴 함량이 낮은 제2 HNBR에 의해 보완되기 때문이라고 추측된다.

제1 및 제2 HNBR로는, 예를 들어, 니트릴-공액디엔 공중합 고무의 공액디엔 단위 부분을 수소화시킨 것；니트릴-공액디엔-에틸렌성 불포화 모노머-삼원공중합 고무의 공액디엔 단위 부분을 수소화시킨 것；니트릴-에틸렌성 불포화 모노머계 공중합 고무 등을 들 수 있다. 보다 구체적으로는, 예를 들어, 부타디엔-아크릴로니트릴 공중합 고무, 이소프렌-부타디엔-아크릴로니트릴 공중합 고무, 이소프렌-아크릴로니트릴 공중합 고무, 부타디엔-메틸아크릴레이트-아크릴로니트릴 공중합 고무 등을 수소화시킨 것；부틸아크릴레이트-에톡시에틸아크릴레이트-비닐클로로아세테이트-아크릴로니트릴 공중합 고무；부틸아크릴레이트-에톡시에틸아크릴레이트-비닐노보넨-아크릴로니트릴 공중합 고무 등을 들 수 있다. 제1 및 제2 HNBR의 각각은, 이들 중 1종 또는 2종 이상을 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

고무 성분에 있어서 제1 HNBR의 함유량은, 응축수에 대한 낮은 팽윤성, 우수한 성형성, 및 높은 신장 특성을 얻는 관점에서, 바람직하게는 30질량％ 이상 90질량％ 이하, 보다 바람직하게는 60질량％ 이상 85질량％ 이하이다. 고무 성분에 있어서 제2 HNBR의 함유량은, 응축수에 대한 낮은 팽윤성, 우수한 성형성, 및 높은 신장 특성을 얻는 관점에서, 바람직하게는 10질량％ 이상 70질량％ 이하, 보다 바람직하게는 15질량％ 이상 40질량％ 이하이다.

제1 HNBR 함유량의 제2 HNBR 함유량에 대한 질량비(제1 HNBR 함유량／제2 HNBR 함유량)는, 바람직하게는 30(제1 HNBR)／70(제2 HNBR) 이상 90(제1 HNBR)／10(제2 HNBR) 이하, 보다 바람직하게는 60(제1 HNBR)／40(제2 HNBR) 이상 85(제1 HNBR)／15(제2 HNBR) 이하, 더욱 바람직하게는 70(제1 HNBR)／30(제2 HNBR) 이상 80(제1 HNBR)／20(제2 HNBR) 이하이다. 응축수에 대한 낮은 팽윤성, 우수한 성형성, 및 높은 신장 특성과 더불어, 우수한 내마모성을 얻는 관점에서, 고무 성분에 있어서 제1 HNBR의 함유량은 제2 HNBR의 함유량보다도 많은 것이 바람직하다.

제1 HNBR의 아크릴로니트릴 함량은, 응축수에 대한 낮은 팽윤성 및 우수한 성형성을 얻는 관점에서, 바람직하게는 48.5질량％ 이상 51.0질량％ 이하, 보다 바람직하게는 49.0질량％ 이상 50.0질량％ 이하이다. 제2 HNBR의 아크릴로니트릴 함량은, 응축수에 대한 낮은 팽윤성 및 우수한 성형성을 얻는 관점에서, 바람직하게는 18.0질량％ 이상 47.9질량％ 이하, 보다 바람직하게는 36.0질량％ 이상 45.0질량％ 이하이다. 제1 또는 제2 HNBR이 복수 종의 HNBR로 구성될 경우, 그 아크릴로니트릴 함량은, 제1 또는 제2 HNBR의 함유량에서의 각 HNBR의 분율에 그 아크릴로니트릴 함량을 곱한 것의 총합이다.

제1 및 제2 HNBR의 평균 아크릴로니트릴 함량은, 응축수에 대한 낮은 팽윤성 및 우수한 성형성을 얻는 관점에서, 바람직하게는 27.0질량％ 이상 49.0질량％ 이하, 보다 바람직하게는 34.0질량％ 이상 48.0질량％ 이하이다. 제1 및 제2 HNBR의 평균 아크릴로니트릴 함량은, 전체 HNBR 함유량에서의 제1 HNBR의 분율에 제1 HNBR의 아크릴로니트릴 함량을 곱한 것과 제2 HNBR의 분율에 제2 HNBR의 아크릴로니트릴 함량을 곱한 것의 합이다.

제1 HNBR의 요오드 값은, 압축 영구 변형률 등이 우수한 물성을 얻는 관점에서, 바람직하게는 11㎎／100㎎ 이상 50㎎／100㎎ 이하, 보다 바람직하게는 20㎎／100㎎ 이상 40㎎／100㎎ 이하이다. 제2 HNBR의 요오드 값은, 압축 영구 변형률 등이 우수한 물성을 얻는 관점에서, 바람직하게는 7㎎／100㎎ 이상 60㎎／100㎎ 이하, 보다 바람직하게는 20㎎／100㎎ 이상 40㎎／100㎎ 이하이다. 제1 또는 제2 HNBR이 복수 종의 HNBR로 구성될 경우, 그 요오드 값은, 제1 또는 제2 HNBR의 함유량에서의 각 HNBR의 분율에 그 요오드 값을 곱한 것의 총합이다.

제1 및 제2 HNBR의 평균 요오드 값은, 압축 영구 변형률 등이 우수한 물성을 얻는 관점에서, 바람직하게는 11㎎／100㎎ 이상 50㎎／100㎎ 이하, 보다 바람직하게는 20㎎／100㎎ 이상 40㎎／100㎎ 이하이다. 제1 및 제2 HNBR의 평균 요오드 값은, 전체 HNBR 함유량에서의 제1 HNBR의 분율에 제1 HNBR의 요오드 값을 곱한 것과 제2 HNBR의 분율에 제2 HNBR의 요오드 값을 곱한 것의 합이다.

제1 HNBR의 100℃에서의 무니점도는, 응축수에 대한 낮은 팽윤성 및 우수한 성형성을 얻는 관점에서, 바람직하게는 50ML_1＋4(100℃) 이상 100ML_1＋4(100℃) 이하, 보다 바람직하게는 60ML_1＋4(100℃) 이상 90ML_1＋4(100℃) 이하이다. 제2 HNBR의 100℃에서의 무니점도는, 응축수에 대한 낮은 팽윤성 및 우수한 성형성을 얻는 관점에서, 바람직하게는 50ML_1＋4(100℃) 이상 120ML_1＋4(100℃) 이하, 보다 바람직하게는 60ML_1＋4(100℃) 이상 90ML_1＋4(100℃) 이하이다. 이 무니점도는, JIS K 6300에 준거하여 측정되는 것이다.

고무배합제로는, 노화방지제, 가공조제(加工助劑), 보강제, 가소제, 가교제, 공가교제(co-crosslinker) 등을 들 수 있다.

실시형태에 따른 실링재(10)를 형성하는 고무 조성물이 함유하는 노화방지제로는, 예를 들어, 방향족 제2급아민계 노화방지제, 아민-케톤계 노화방지제, 벤조이미다졸계 노화방지제 등을 들 수 있다. 방향족 제2급아민계 노화방지제로는, 예를 들어, 스티렌화디페닐아민, N-페닐-1-나프틸아민, 알킬화디페닐아민, 옥틸화디페닐아민, 4,4'-비스(α,α-디메틸벤질)디페닐아민, p-(p-톨루엔술포닐아미드)디페닐아민, N,N'-디-2-나프틸-p-페닐렌디아민, N,N'-디페닐-p-페닐렌디아민, N-페닐-N'-이소프로필-p-페닐렌디아민, N-페닐-N'-(1,3-디메틸부틸)-p-페닐렌디아민, N-페닐-N'-(3-메타크릴로일옥시-2-하이드록시프로필)-p-페닐렌디아민 등을 들 수 있다. 그 밖에도 퀴놀린계, 하이드로퀴논 유도체, 모노페놀계, 비스, 트리스, 폴리페놀계, 티오비스페놀계, 힌더드페놀(hindered phenol)계 등의 노화방지제도 들 수 있다. 실시형태에 따른 실링재(10)를 형성하는 고무 조성물은, 이들 중 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것이 바람직하고, 응축수에 대한 낮은 팽윤성 및 우수한 성형성을 얻는 관점에서, 방향족 제2급아민계 노화방지제를 함유하는 것이 보다 바람직하고, 스티렌화디페닐아민을 함유하는 것이 더욱 바람직하다. 고무 조성물에 있어서 노화방지제의 함유량은, 고무 성분 100질량부에 대해 예를 들어 0.5질량부 이상 10질량부 이하이다.

실시형태에 따른 실링재(10)를 형성하는 고무 조성물이 함유하는 가공조제로는, 예를 들어, 스테아린산, 폴리에틸렌왁스, 지방산의 금속염, 지방산아미드, 지방산에스테르, 지방알코올 등을 들 수 있다. 실시형태에 따른 실링재(10)를 형성하는 고무 조성물은, 이들 중 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것이 바람직하다. 고무 조성물에 있어서 가공조제의 함유량은, 고무 성분 100질량부에 대해 예를 들어 0.5질량부 이상 10질량부 이하이다.

실시형태에 따른 실링재(10)를 형성하는 고무 조성물이 함유하는 보강제로는, 예를 들어, 카본블랙이나 실리카를 들 수 있다. 카본블랙으로는, 예를 들어, 채널블랙； SAF, ISAF, N-339, HAF, N-351, MAF, FEF, SRF, GPF, ECF, N-234 등의 퍼네스블랙； FT, MT 등의 서멀블랙; 아세틸렌블랙 등을 들 수 있다. 실리카는 건식법 실리카나 습식법 실리카 등을 들 수 있다. 실시형태에 따른 실링재(10)를 형성하는 고무 조성물은, 이들 중 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것이 바람직하다. 고무 조성물에 있어서 보강제의 함유량은, 고무 성분 100질량부에 대해 예를 들어 10질량부 이상 100질량부 이하이다.

실시형태에 따른 실링재(10)를 형성하는 고무 조성물이 함유하는 가소제로는, 예를 들어, 폴리에테르에스테르계 가소제, 아디프산에테르에스테르계 가소제, 트리멜리트산이소노닐에스테르 가소제 등을 들 수 있다. 폴리에테르에스테르계 가소제로는, 예를 들어, 폴리에틸렌글리콜부탄산에스테르, 폴리에틸렌글리콜이소부탄산에스테르, 폴리에틸렌글리콜디(2-에틸부틸산)에스테르, 폴리에틸렌글리콜(2-에틸헥실산)에스테르, 폴리에틸렌글리콜데칸산에스테르, 아디프산디부톡시에탄올, 아디프산디(부틸디글리콜), 아디프산디(부틸폴리글리콜), 아디프산디(2-에틸헥실옥시에탄올), 아디프산디(2-에틸헥실디글리콜), 아디프산디(2-에틸헥실폴리글리콜), 아디프산디옥톡시에탄올, 아디프산디(옥틸디글리콜), 아디프산디(옥틸폴리글리콜) 등을 들 수 있다. 실시형태에 따른 실링재(10)를 형성하는 고무 조성물은, 이들 중 1종 또는 2종 이상을 함유하는 것이 바람직하고, 응축수에 대한 낮은 팽윤성 및 우수한 성형성을 얻는 관점에서, 폴리에테르에스테르계 가소제를 함유하는 것이 보다 바람직하다. 고무 조성물에 있어서 가소제의 함유량은, 고무 성분 100질량부에 대해 예를 들어 0.5질량부 이상 20질량부 이하이다.

실시형태에 따른 실링재(10)를 형성하는 고무 조성물의 고무 성분은, 가교제로서 유기과산화물이 이용되어 가교되어도 되고, 또한, 가교제로서 황이 이용되어 가교되어도 되며, 또한, 가교제로서 유기과산화물 및 황 양쪽이 이용되어 가교되어도 된다. 실시형태에 따른 실링재(10)를 형성하는 고무 조성물의 고무 성분은, 적어도 가교제로서 유기과산화물이 이용되어 가교되는 것이 바람직하다. 유기과산화물을 이용할 경우, 그 배합량은, 고무 성분 100질량부에 대해 예를 들어 1질량부 이상 10질량부 이하이다.

실시형태에 따른 실링재(10)를 형성하는 고무 조성물의 고무 성분은, 가교제와 더불어, 공가교제가 이용되어 가교되는 것이 바람직하다. 공가교제로는, 예를 들어, 액상 폴리부타디엔 고무나 액상 니트릴고무 등의 액상 고무, 트리메틸올프로판트리메타크릴레이트, 에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 트리알릴이소시아누레이트, N,N'-m-페닐렌비스말레이미드 등을 들 수 있다. 공가교제는, 이들 중 1종 또는 2종 이상을 이용하는 것이 바람직하다. 응축수에 대한 낮은 팽윤성 및 우수한 성형성을 얻는 관점에서는, 액상 고무를 이용하는 것이 바람직하고, 액상 폴리부타디엔을 이용하는 것이 보다 바람직하다. 공가교제의 배합량은, 고무 성분 100질량부에 대해 예를 들어 1질량부 이상 20질량부 이하이다.

실시형태에 따른 실링재(10)를 형성하는 고무 조성물의 고무 경도는, 바람직하게는 60Hs(JIS A) 이상 95Hs(JIS A) 이하이고, 보다 바람직하게는 70Hs(JIS A) 이상 90Hs(JIS A) 이하이다. 이 고무 경도는, JIS K 6253의 스프링식 경도시험에 기초하여 측정되는 것이다.

실시형태에 따른 실링재(10)를 형성하는 고무 조성물의 인장 강도(T_B)는, 바람직하게는 10㎫ 이상 50㎫ 이하이고, 보다 바람직하게는 15㎫ 이상 40㎫ 이하이다. 실시형태에 따른 실링재(10)를 형성하는 고무 조성물의 신장률(E_B)은, 바람직하게는 100％ 이상 500％ 이하이고, 보다 바람직하게는 300％ 이상 400％ 이하이다. 실시형태에 따른 실링재(10)를 형성하는 고무 조성물의 100％ 신장 시의 인장응력(M₁₀₀)은, 바람직하게는 5㎫ 이상 20㎫ 이하이고, 보다 바람직하게는 7㎫ 이상 15㎫ 이하이다. 이들 인장 강도(T_B), 신장률(E_B), 및 100％ 신장 시의 인장응력(M₁₀₀)은, JIS K 6251에 준거하여 측정되는 것이다.

실시형태에 따른 실링재(10)를 형성하는 고무 조성물의 압축 영구 변형률은, 바람직하게는 50％ 이하, 보다 바람직하게는 30％ 이하이다. 이 압축 영구 변형률은, JIS K 6262에 준거하여, 시험 온도를 120℃ 및 시험 시간을 72시간으로 하여 측정되는 것이다.

다음으로, 실시형태에 따른 실링재(10)의 제조방법에 대해 설명한다.

먼저, 밴버리 믹서(banbury mixer), 니더(kneader), 오픈 롤 등의 고무 혼련기에 제1 및 제2 HNBR를 포함하는 고무 성분을 투입하고 반죽하여, 거기에 각종 고무배합제를 첨가하고 혼련함으로써 미가교 고무 조성물을 제조한다.

이어서, 제조한 미가교 고무 조성물의 소정량을 금형에 형성된 실링재(10) 형상의 캐비티에 충전한 후, 금형을 닫고 소정시간 가열 및 가압함으로써 미가교 고무 조성물을 1차 가황한 1차가황물을 얻는다. 이 때의 가공 온도는 예를 들어 160℃ 이상 190℃ 이하, 및 가공 시간은 예를 들어 3분 이상 30분 이하이다.

그리고, 1차가황물을 금형에서 빼낸 후, 이를 오븐에 넣어 소정시간 가열함으로써 1차가황물을 2차 가황한 실시형태에 따른 실링재(10)를 얻는다. 이 때 오븐의 설정 온도는 예를 들어 130℃ 이상 180℃ 이하, 및 가열 시간은 예를 들어 0.5시간 이상 10시간 이하이다.

도 2a 및 2b는, 실시형태에 따른 실링재(10)를 이용한 공기압용 전자 밸브(20)를 나타낸다.

이 공기압용 전자 밸브(20)는, 하우징(21)을 구비하고, 이 하우징(21)에는 스풀 삽입 관통공(22)이 형성되어, 이 스풀 삽입 관통공(22)에 스풀(23)이 삽입 관통된다. 또한, 하우징(21)에는, 스풀 삽입 관통공(22)에 연통된 제1 포트(241)가 천공됨과 함께, 이 스풀 삽입 관통공(22)의 축방향을 따르는 양측에 마찬가지로 스풀 삽입 관통공(22)에 연통된 제3 포트(243) 및 제5 포트(245)가 천공된다. 또한, 제1 포트(241), 제3 포트(243), 및 제5 포트(245)에 대향하여 개구하도록, 제1 포트(241)와 제3 포트(243) 사이에 대응하는 위치에 제2 포트(242), 및 제1 포트(241)와 제5 포트(245) 사이에 대응하는 위치에 제4 포트(244)가, 각각 스풀 삽입 관통공(22)에 연통하여 천공된다. 제1 포트(241)는 도시하지 않는 공기압원에 접속되고, 제2 포트(242)는 에어실린더(30) 안에 배치된 가동부재(31)로 구획된 한쪽 공간(32)에 연통하고, 제4 포트(244)는 에어실린더(30) 안에 배치된 가동부재(31)로 구획된 다른 쪽 공간(33)에 연통한다. 스풀(23)에는, 길이방향 중앙에 큰 직경 및 좁은 폭의 제1 마디부(251)가 형성됨과 함께, 그 양측에 간격을 두고 큰 직경 및 넓은 폭의 제2 마디부(252) 및 제3 마디부(253)가 형성된다. 제1 마디부(251)의 폭방향 중앙에는 둘레방향에 전체 둘레로 연장되는 "ㄷ"자 홈이 형성되고, 그 "ㄷ"자 홈에 실시형태에 따른 실링재(10)가 외측 감합된다. 또한, 제2 마디부(252) 및 제3 마디부(253) 각각의 폭방향 양측에도 둘레방향에 전체 둘레로 연장되는 "ㄷ"자 홈이 형성되고, 각 "ㄷ"자 홈에 실시형태에 따른 실링재(10)가 외측 감합된다. 그리고, 스풀(23)에 외측 감합된 5개의 실시형태에 따른 실링재(10)는, 하우징(21)과 스풀(23) 사이에 장착되고, 스풀 삽입 관통공(22)의 내벽에 슬라이딩하도록 구성된다.

이상 구성의 공기압용 전자 밸브(20)는, 도 2a에 나타내는 바와 같이, 스풀(23)을 하우징(21) 내 좌측에 배치시켰을 때, 제1 포트(241)와 제2 포트(242)를 연통시킴과 함께, 제4 포트(244)와 제5 포트(245)를 연통시키며, 또한 실시형태에 따른 실링재(10)가 장착된 제1 마디부(251)에 의해 제1 포트(241) 및 제2 포트(242)와 제4 포트(244) 및 제5 포트(245)를 차단하고, 또한, 실시형태에 따른 실링재(10)가 장착된 제2 마디부(252)에 의해 제3 포트(243)를 봉쇄한다. 그리고, 제1 포트(241)로부터의 압축공기를 제2 포트(242)를 통해 에어실린더(30)의 한쪽 공간(32)으로 유입시켜 가동부재(31)를 좌측으로 이동시킴과 함께, 다른 쪽 공간(33) 내의 공기를 제4 포트(244)를 통해 제5 포트(245)로 배출한다.

한편, 도 2b에 나타내는 바와 같이, 스풀(23)을 하우징(21) 내 우측에 배치시켰을 때, 제1 포트(241)와 제4 포트(244)를 연통시킴과 함께, 제2 포트(242)와 제3 포트(243)를 연통시키며, 또한 실시형태에 따른 실링재(10)가 장착된 제1 마디부(251)에 의해 제1 포트(241) 및 제4 포트(244)와 제2 포트(242) 및 제3 포트(243)를 차단하고, 또한, 실시형태에 따른 실링재(10)가 장착된 제3 마디부(253)에 의해 제5 포트(245)를 봉쇄한다. 그리고, 제1 포트(241)로부터의 압축공기를 제4 포트(244)를 통해 에어실린더(30)의 다른 쪽 공간(33)으로 유입시켜 가동부재(31)를 우측으로 이동시킴과 함께, 한쪽 공간(32) 내의 공기를 제2 포트(242)를 통해 제3 포트(243)로 배출한다.

이들 동작에서, 제1 포트(241)로부터 공급되는 압축공기에 물과 기름이 혼재된 응축수가 포함되어 있어도, 실시형태에 따른 실링재(10)는 응축수에 대해 낮은 팽윤성을 가지므로, 실링재(10)의 팽윤으로 인한 스풀(23)의 하우징(21)과의 사이의 슬라이딩 저항 상승을 억제할 수 있어, 결과적으로, 제품의 공기압용 전자 밸브(20)의 장수명화를 도모할 수 있다. 또한, 실시형태에 따른 실링재(10)가 높은 신장 특성을 가지고, 스풀(23)에 외측 감합 시 신장시켰을 때의 절단이 억제되므로, 우수한 작업성과 함께 높은 수율을 얻을 수 있다.

또한, 상기 실시형태에서는 단면이 "D"형상인 실링재(10)로 하였으나, 특별히 이에 한정되는 것이 아니며, 이른바 단면이 원형인 O-링 등 스퀴즈 패킹이어도 되고, U 패킹 등의 립 패킹이어도 된다.

실시예

(미가교 고무 조성물)

이하의, 실시예 1∼7 및 비교예 1∼2의 미가교 고무 조성물을 제조하였다. 각각의 구성에 대해서는 표 1 및 2에도 나타낸다.

＜실시예 1＞

제1 HNBR로서의 제1 고무 성분(결합 아크릴로니트릴량： 49.2질량％, 요오드 값： 23㎎／100㎎)과, 제2 HNBR로서의 제2 고무 성분(결합 아크릴로니트릴량： 44.2질량％, 요오드 값： 24㎎／100㎎)을, 제1 고무 성분／제2 고무 성분＝90／10의 질량비로 혼합하여 고무 성분을 구성하고, 이 고무 성분 100질량부에 대해, 방향족 제2급아민계 노화방지제인 스티렌화디페닐아민 2질량부, 가공조제 4.5질량부, 보강제인 카본블랙 60질량부, 폴리에테르에스테르계 가소제 5질량부, 가교제인 유기과산화물 5질량부, 및 공가교제인 액상 폴리부타디엔고무 3질량부를 배합하고 혼련한 미가교 고무 조성물을 실시예 1로 하였다.

＜실시예 2＞

제1 고무 성분／제2 고무 성분＝85／15의 질량비로 한 것을 제외하고 실시예 1과 동일 구성의 미가교 고무 조성물을 실시예 2로 하였다.

＜실시예 3＞

제1 고무 성분／제2 고무 성분＝80／20의 질량비로 한 것을 제외하고 실시예 1과 동일 구성의 미가교 고무 조성물을 실시예 3으로 하였다.

＜실시예 4＞

제1 고무 성분／제2 고무 성분＝70／30의 질량비로 한 것을 제외하고 실시예 1과 동일 구성의 미가교 고무 조성물을 실시예 4로 하였다.

＜실시예 5＞

제1 고무 성분／제2 고무 성분＝60／40의 질량비로 한 것을 제외하고 실시예 1과 동일 구성의 미가교 고무 조성물을 실시예 5로 하였다.

＜실시예 6＞

제1 고무 성분／제2 고무 성분＝50／50의 질량비로 한 것을 제외하고 실시예 1과 동일 구성의 미가교 고무 조성물을 실시예 6으로 하였다.

<실시예 7>

제1 고무 성분／제2 고무 성분＝30／70의 질량비로 한 것을 제외하고 실시예 1과 동일 구성의 미가교 고무 조성물을 실시예 7로 하였다.

＜비교예 1＞

고무 성분을 제1 HNBR의 제1 고무 성분만으로 구성한 것을 제외하고 실시예 1과 동일 구성의 미가교 고무 조성물을 비교예 1로 하였다.

＜비교예 2＞

고무 성분을 제2 HNBR의 제2 고무 성분만으로 구성한 것을 제외하고 실시예 1과 동일 구성의 미가교 고무 조성물을 비교예 2로 하였다.

［표 1］

［표 2］

(시험방법)

＜고무 경도＞

실시예 1∼7 및 비교예 1∼2 각각의 미가교 고무 조성물을 이용하여 소정의 시험편을 제작하고, JIS K 6253의 스프링식 경도시험에 준거하여 고무 경도를 측정하였다. 그리고, 시험편 제작 시 1차 가황에서의 가공 온도는 170℃, 및 가공 시간은 20분으로 하고, 2차 가황에서의 오븐 설정 온도는 150℃, 및 가열 시간은 4시간으로 하였다(이하, 동일).

＜인장 특성＞

실시예 1∼7 및 비교예 1∼2 각각의 미가교 고무 조성물을 이용하여 소정의 시험편을 제작하고, JIS K 6253에 준거하여 인장 강도(T_B), 신장률(E_B), 및 100％ 신장 시의 인장응력(M₁₀₀)을 측정하였다.

또한, 신장률(E_B)에 대해 다음과 같은 평가를 행하였다. 스풀에는 실링재를 잡아 늘려 장착하나, 이 때, 신장률(E_B)이 작으면, 실링재의 절단이나 비틀림이 발생하여 장착 불량이 될 우려가 있다. 따라서, 신장률(E_B)은 실링재가 스풀에 장착되는 특성상 매우 중요한 물성이다. 그래서, 실링재의 장착성에 대해 물성의 불균일성을 고려하여, E_B가 300％ 이상을 A 및 300％ 미만을 B로 평가하였다.

＜압축 영구 변형률＞

실시예 1∼7 및 비교예 1∼2 각각의 미가교 고무 조성물을 이용하여 소정의 시험편을 제작하고, JIS K 6262에 준거하여, 시험 온도를 120℃ 및 시험 시간을 72시간으로 하여 압축 영구 변형률을 측정하였다.

＜응축수 내성＞

실시예 1∼7 및 비교예 1∼2 각각의 미가교 고무 조성물을 이용하여 상기 실시형태와 마찬가지 형상의 실링재를 제작하였다. 이 실링재 4개를 스풀에 외측 감합하여 장착하고, 그 상태에서 각각의 초기 장착시 외경을 측정하였다. 그 후, 그 실링재를 장착한 스풀을 그대로 시험관 내 70℃로 조절한 응축수에 침지하였다. 1008시간 침지한 후, 시험관을 냉각하여 응축수에서 스풀을 꺼냈다. 4개의 실링재 각각의 외경을 스풀에 장착한 상태에서 다시 측정하였다. 그리고, 4개의 실링재 각각에 대해, 응축수 침지 전후의 외경의 변화량을 응축수 침지전 외경으로 나누어 100배 하고, 이를 4개의 실링재로 평균한 것을 치수 변화율로 하였다. 또한, 이 치수 변화율에 대해, 0.50％ 미만을 A 및 0.50％ 이상을 B로 평가하였다.

＜내마모성＞

실시예 1∼7 및 비교예 1∼2 각각의 미가교 고무 조성물을 이용하여 직경 6.3㎜ 및 높이 8.0㎜의 원주상의 시험편을 제작하고, 도 3에 나타내는 바와 같이, 시험편(41)을 고정구(42)로 고정함과 함께 금속판(43)에 눌러 접촉시키고, 이 상태에서 시험편(41)의 바닥면이 금속판(43)에 슬라이딩하도록 금속판(43)을 왕복 운동시켰다. 여기서, 금속판(43)의 재질은 SS400, 표면 조도(Ry)는 3.2, 및 마무리 방향은 슬라이딩 방향과 직교하는 방향으로 하였다. 또한, 시험편(41)이 금속판(43)에 누르는 압력은 0.1㎫, 금속판(43)의 왕복 수는 60회／분, 금속판(43)의 왕복 스트로크는 10㎜, 및 금속판(43)의 왕복횟수는 10만회로 하였다. 그리고, 시험 전후의 시험편(41)의 질량 감량을 시험편(41)의 비중 및 바닥 면적으로 나눔으로써 마모량(㎜)을 산출하고, 비교예 2의 마모량을 1로 하여 각각의 상대값을 구하였다.

또한, 이 마모량의 상대값에 대해 다음과 같은 평가를 행하였다. 내마모성에 대해서는, 이번에 실시한 시험 결과와 실제 제품 평가의 결과 간에 상관성이 있는 것이 확인되었다. 즉, 시험 결과의 마모량의 상대값이 작을수록, 실제 제품에서 우수한 내마모성이 얻어지는 것을 알 수 있다. 따라서, 지금까지의 실적을 토대로, 상대값이 0.50 미만을 A 및 0.50 이상을 B로 평가하였다.

＜성형성＞

실시예 1∼7 및 비교예 1∼2 각각의 미가교 고무 조성물을 이용하여 성형품을 제작했을 때 금형에 대한 이형성(離型性)에 대해, 성형품이 손으로 바로 빠지는 것을 A 및 성형품이 손으로 바로 빠지지 않는 것을 B로 평가하였다. 또한, 성형품의 외관에 대해, 표면을 현미경으로 관찰하여, 유동 흔적, 결함, 및 흐름 무늬 등의 외관 불량이 확인되지 않는 것을 A 및 외관불량이 확인되는 것을 B로 평가하였다.

(시험결과)

시험결과를 표 1 및 2에 나타낸다.

표 1 및 2에 의하면, 실시예 1∼7 및 비교예 1∼2 중 어느 미가교 고무 조성물을 가교시킨 고무 조성물도, 고무 경도, 인장 특성, 및 압축 영구 변형률에 대해, 비교예 2의 신장률이 약간 작은 점을 제외하고는, 실링재에 요구되는 특성은 대체로 구비하는 것을 알 수 있다.

실시예 1∼7 중 어느 미가교 고무 조성물을 가교시킨 고무 조성물도, 실링재로서 기본적인 요구 특성인 내마모성이 우수함과 더불어, 응축수 내성 및 성형성도 우수한 것을 알 수 있다. 이에 반해, 비교예 1의 미가교 고무 조성물을 가교시킨 고무 조성물은, 내마모성 및 응축수 내성은 우수하지만 성형성이 떨어지고, 또한, 비교예 2의 미가교 고무 조성물을 가교시킨 고무 조성물은, 성형성은 우수하지만 내마모성 및 응축수 내성이 떨어지는 것을 알 수 있다.

본 발명은, 실링재의 기술 분야에 대해 유용하다.

10 : 실링재 20 : 공기압용 전자 밸브
21 : 하우징 22 : 스풀 삽입 관통공
23 : 스풀 241∼245 : 제1∼제5 포트
251∼253 : 제1∼제3 마디부 30 : 에어실린더
31 : 가동부재 32 : 한쪽 공간
33 : 다른 쪽 공간 41 : 시험편
42 : 고정구 43 : 금속판

Claims

수소화 니트릴고무를 고무 성분의 주체로 하는 고무 조성물로 형성된 실링재로서,
상기 고무 성분은, 아크릴로니트릴 함량이 48.0질량％ 이상 52.0질량％ 이하의 제1 수소화 니트릴고무와, 상기 제1 수소화 니트릴고무보다도 아크릴로니트릴 함량이 낮은 제2 수소화 니트릴고무를 포함하는 실링재.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 수소화 니트릴고무의 상기 아크릴로니트릴 함량이 48.5질량％ 이상 51.0질량％ 이하인 실링재.
청구항 1에 있어서,
상기 제2 수소화 니트릴고무의 상기 아크릴로니트릴 함량이 18.0질량％ 이상 47.9질량％ 이하인 실링재.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 및 제2 수소화 니트릴고무의 평균 아크릴로니트릴 함량이 27.0질량％ 이상 49.0질량％ 이하인 실링재.
청구항 1에 있어서,
상기 고무 성분에서의 상기 제1 수소화 니트릴고무의 함유량이 30질량％ 이상 90질량％ 이하이며, 또한 상기 고무 성분에서의 상기 제2 수소화 니트릴고무의 함유량이 10질량％ 이상 70질량％ 이하인 실링재.
청구항 1에 있어서,
상기 고무 성분에서의 상기 제1 수소화 니트릴고무의 함유량이 상기 제2 수소화 니트릴고무의 함유량보다도 많은 실링재.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 수소화 니트릴고무의 요오드 값이 11㎎／100㎎ 이상 50㎎／100㎎ 이하인 실링재.
청구항 1에 있어서,
상기 제2 수소화 니트릴고무의 요오드 값이 7㎎／100㎎ 이상 60㎎／100㎎ 이하인 실링재.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 및 제2 수소화 니트릴고무의 평균 요오드 값이 11㎎／100㎎ 이상 50㎎／100㎎ 이하인 실링재.
청구항 1에 있어서,
상기 고무 조성물이 방향족 제2급아민계 노화방지제를 함유하는 실링재.
청구항 10에 있어서,
상기 고무 조성물이 방향족 제2급아민계 노화방지제인 스티렌화 디페닐아민을 함유하는 실링재.
청구항 1에 있어서,
상기 고무 조성물이 폴리에테르에스테르계 가소제를 함유하는 실링재.
청구항 1에 있어서,
상기 고무 조성물의 상기 고무 성분이, 가교제로서 유기과산화물이 이용되어 가교되는 실링재.
청구항 1에 있어서,
상기 고무 조성물의 상기 고무 성분이, 가교제와 더불어, 공가교제가 이용되어 가교되는 실링재.
청구항 14에 있어서,
상기 고무 조성물의 상기 고무 성분이, 공가교제인 액상 고무가 이용되어 가교되는 실링재.