KR20230001400A - 전기저항 성능이 우수한 커넥터씰의 제조 방법 및 이에 따라 제조된 군용차량 커넥터씰 - Google Patents

전기저항 성능이 우수한 커넥터씰의 제조 방법 및 이에 따라 제조된 군용차량 커넥터씰 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기저항 성능이 우수한 커넥터씰의 제조 방법 및 이에 따라 제조된 군용차량 커넥터씰에 관한 것으로, 전기저항 성능뿐만 아니라 군용차량에서 충격을 최소화할 수 있도록 장비 내부의 고무제품의 인장 성능이 개선되도록 섬유와 고무의 배합을 통해 우수한 물성을 제공하는 커넥터씰의 제조 방법 및 이에 따라 제조된 군용차량 커넥터씰에 관한 것이다.

Description

전기저항 성능이 우수한 커넥터씰의 제조 방법 및 이에 따라 제조된 군용차량 커넥터씰{Method of manufacturing connector seal with excellent electric resistance and connector seal for military vehicle manufactured therefrom}
본 발명은 전기저항 성능이 우수한 커넥터씰의 제조 방법 및 이에 따라 제조된 군용차량 커넥터씰에 관한 것으로, 전기저항 성능뿐만 아니라 군용차량에서 충격을 최소화할 수 있도록 장비 내부의 고무제품의 인장 성능이 개선되도록 섬유와 고무의 배합을 통해 우수한 물성을 제공하는 커넥터씰의 제조 방법 및 이에 따라 제조된 군용차량 커넥터씰에 관한 것이다.
자동차 내부는 전력을 공급하는 소스와 전장품, 전장품과 전장품 간 전력과 신호를 전달하기 위하여 수많은 전선을 포함하고 있다.
자동차 전선은 사용 계통 및 회로에 따라 구분하기 위하여 전선과 전선의 묶음, 즉 와이어 하네스(wire harness: 전선의 다발)로 실장되어 회로설계나 사후관리 시 혼선 예방 및 작업의 효율성을 높여주고 있다.
자동차용 커넥터는 와이어 하네스의 전선과 전선, 와이어 하네스의 전선과 전장품을 결합하여 전기회로를 구성하는 접속구 역할을 하는 부품으로서 실장 위치에 따라서 비방수용 커넥터와 방수용 커넥터(waterproof connectors)로 구분한다.
방수용 커넥터는 커넥터와 커넥터가 결합 시 물이나 습기가 침투하지 않도록 고무로 된 인너씰(inner seal)이 사용되고, 터미널과 전선 사이에 고무나 실리콘으로 된 와이어씰(wire seal)을 삽입하여 방수하고 있다.
방수용 커넥터는 주로 물이 침입하기 쉬운 엔진룸이나 휠(wheel) 부위, 그리고 바디 외부와 전선이 결합되는 곳에 접속구로 사용한다.
따라서, 방수용 커넥터에 사용되는 터미널은 습기에 노출돼 부식되지 않도록 실리콘 와이어씰(wire seal) 고무나 인너씰(inner seal) 고무로 보호해야 하며, 터미널에 와이어씰과 인너씰을 삽입할 때 찢어지거나 갈라지지 않도록 하기 위하여 오일이 함유된 오일 브리드 실리콘 고무를 사용한다.
실리콘 고무는 내열, 내한성이 우수하며, 넓은 온도 범위에서 양호한 압축복원성을 나타내고, 내유성, 내수성, 내후성, 내코로나성, 전기 특성이 우수하다.
이들 특성은 실리콘 생고무에 강도와 탄성을 충진 시키기 위하여 충진제, 가교제, 첨가제를 넣은 후 가교제로 가교 반응을 일으켜서 만드는데 그 종류나 배합방식에 따라 결정된다. 가교되기 전의 실리콘 생고무는 두 개의 유기기가 결합되어 있는 규소와 산소와의 결합이 반복된 직쇄형 고분자이며, 가교 시에는 유기 과산화물을 사용하거나 특수 관능기를 도입시켜 열을 가하지 않고도 경화시킬 수 있다.
국내의 오일 브리드형 실리콘 고무소재 기술 개발에 있어서는 기술적 노하우의 부족 등의 이유로 선진국에 상당히 뒤쳐져 있는 실정이며, 현재 사용 중인 대부분의 오일 브리드 실리콘 고무소재 또한 수입에 의존하고 있어 와이어씰 및 인너씰 요구조건에 맞는 최적의 배합비 및 가교 조건의 개발의 시급하다.
종래에 한국등록특허 제 10-1106521호(전기 와이어 또는 케이블 제조에서 필수적으로 사용되는 고온 경화성 폴리오르가노실록산 조성물)은 화재로부터 보호되는 전기 와이어 또는 케이블에 적용되는 폴리오르가노실록산 조성물을 제시하고 있으나, 백금을 포함하고 있어 인, 황, 질소, 주석 등의 화합물에 의해 파괴되기 쉽고 내열성에 악영향을 끼치고, 다량의 충전제의 첨가에 따라 가공성 및 성형성이 떨어져 자동차 커넥터 와이어씰 및 인너씰용 오일브리드 실리콘 고무로는 적합하지 않은 한계가 있었다.
따라서, 전술한 문제점을 보완하기 위해 본 발명가들은 커넥터씰의 제조 방법의 개발이 시급하다 인식하여, 본 발명을 완성하였다.
대한민국 등록특허공보 제10-1707852호
본 발명의 목적은 전기저항 성능뿐만 아니라 군용차량에서 충격을 최소화할 수 있도록 장비 내부의 고무제품의 인장 성능이 개선되도록 섬유와 고무의 배합을 통해 우수한 물성을 제공하는 커넥터씰의 제조 방법 및 이에 따라 제조된 군용차량 커넥터씰을 제공하는 것이다.
발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 본 발명의 기재로부터 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 커넥터씰의 제조 방법을 제공한다.
이하, 본 명세서에 대하여 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명은
(S1) 섬유를 계면 처리하는 단계;
(S2) 2종의 고무를 혼련하는 단계;
(S3) 상기 고무를 균일하게 분산시키고 배향하는 단계; 및
(S4) 상기 섬유와 상기 고무를 배합하는 단계;
를 포함하는 초발수성 코팅의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에 있어서, 상기 고무는 니트릴부타디엔 고무, 에틸렌 프로필렌 삼원중합체, 불소고무 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 발명에 있어서, 상기 섬유는 폴리파라페닐렌벤조비스옥사졸(PBO) 섬유, 파라계 아라미드 섬유, 메타계 아라미드 섬유, 폴리에틸렌 섬유, 폴리비닐알코올(PVA) 섬유, 폴리페닐렌 설파이드(PPS) 섬유 및 불소 섬유로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 발명에 있어서, 상기 섬유는 3 내지 12 mm 범위의 길이를 갖는다.
본 발명에 있어서, 상기 섬유와 고무는 단일방향 롤링에 의해 배합된다.
본 발명에 있어서, 상기 계면 처리는 유도성 플라즈마 처리, 용량성 플라즈마 처리, 산소 플라즈마 처리 및 아르곤 플라즈마 처리로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 발명은 상기 커넥터씰의 제조 방법에 따라 제조되는 군용차량 커넥터씰이다.
본 발명에 있어서, 상기 커넥터씰의 전기저항이 500 MΩ 내지 550 MΩ 범위이다.
상기 커넥터씰의 제조 방법 및 군용차량 커넥터씰에 언급된 모든 사항은 모순되지 않는 한 동일하게 적용된다.
본 발명의 커넥터씰의 제조 방법 및 이에 따라 제조된 군용차량 커넥터씰은 전기저항 성능뿐만 아니라 군용차량에서 충격을 최소화할 수 있도록 장비 내부의 고무제품의 인장 성능이 개선되도록 섬유와 고무의 배합을 통해 우수한 물성을 제공한다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 커넥터씰의 제조를 나타내는 개념도이다.
도 2는 실시예 시험 20종 재료의 레오메다 시험 결과를 나타낸 도면이다.
도 3은 클로로프렌, 니트릴부타디엔 고무, 에틸렌 프로필렌 삼원중합체 및 불소 고무와 6 ㎜의 폴리파라페닐렌벤조비스옥사졸(PBO) 섬유를 배합한 재료의 무늬점도 테스트 결과이다.
도 4는 클로로프렌, 니트릴부타디엔 고무, 에틸렌 프로필렌 삼원중합체 및 불소 고무와 12 ㎜의 폴리파라페닐렌벤조비스옥사졸(PBO) 섬유를 배합한 재료의 무늬점도 테스트 결과이다.
도 5는 클로로프렌, 니트릴부타디엔 고무, 에틸렌 프로필렌 삼원중합체 및 불소 고무와 3 ㎜의 아라미드 섬유를 배합한 재료의 무늬점도 테스트 결과이다.
도 6은 클로로프렌, 니트릴부타디엔 고무, 에틸렌 프로필렌 삼원중합체 및 불소 고무와 6 ㎜의 아라미드 섬유를 배합한 재료의 무늬점도 테스트 결과이다.
도 7은 클로로프렌, 니트릴부타디엔 고무, 에틸렌 프로필렌 삼원중합체 및 불소 고무와 12 ㎜의 아라미드 섬유를 배합한 재료의 무늬점도 테스트 결과이다.
도 8은 클로로프렌, 니트릴부타디엔 고무, 에틸렌 프로필렌 삼원중합체 및 불소 고무와 6 ㎜의 폴리파라페닐렌벤조비스옥사졸(PBO) 섬유를 배합한 재료의 인장강도시험 결과이다.
도 9는 클로로프렌, 니트릴부타디엔 고무, 에틸렌 프로필렌 삼원중합체 및 불소 고무와 12 ㎜의 폴리파라페닐렌벤조비스옥사졸(PBO) 섬유를 배합한 재료의 인장강도시험 결과이다.
도 10은 클로로프렌, 니트릴부타디엔 고무, 에틸렌 프로필렌 삼원중합체 및 불소 고무와 3 ㎜의 아라미드 섬유를 배합한 재료의 인장강도시험 결과이다.
도 11은 클로로프렌, 니트릴부타디엔 고무, 에틸렌 프로필렌 삼원중합체 및 불소 고무와 6 ㎜의 아라미드 섬유를 배합한 재료의 인장강도시험 결과이다.
도 12는 클로로프렌, 니트릴부타디엔 고무, 에틸렌 프로필렌 삼원중합체 및 불소 고무와 12 ㎜의 아라미드 섬유를 배합한 재료의 인장강도시험 결과이다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
수치 범위는 상기 범위에 정의된 수치를 포함한다. 본 명세서에 걸쳐 주어진 모든 최대의 수치 제한은 낮은 수치 제한이 명확히 쓰여져 있는 것처럼 모든 더 낮은 수치 제한을 포함한다. 본 명세서에 걸쳐 주어진 모든 최소의 수치 제한은 더 높은 수치 제한이 명확히 쓰여져 있는 것처럼 모든 더 높은 수치 제한을 포함한다. 본 명세서에 걸쳐 주어진 모든 수치 제한은 더 좁은 수치 제한이 명확히 쓰여져 있는 것처럼, 더 넓은 수치 범위 내의 더 좋은 모든 수치 범위를 포함할 것이다.
본 발명의 커넥터씰의 제조 방법은 하기 단계를 포함한다:
(S1) 섬유를 계면 처리하는 단계;
(S2) 2종의 고무를 혼련하는 단계;
(S3) 상기 고무를 균일하게 분산시키고 배향하는 단계; 및
(S4) 상기 섬유와 상기 고무를 배합하는 단계.
상기 섬유는 섬유의 균일한 커팅을 위해 계면 처리될 수 있다. 상기 계면 처리는 플라즈마 처리를 지칭할 수 있다.
상기 계면 처리는 유도성 플라즈마 처리, 용량성 플라즈마 처리, 산소 플라즈마 처리 및 아르곤 플라즈마 처리로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있고, 바람직하게는 유도성 플라즈마 처리 및 용량성 플라즈마 처리로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
상기 계면 처리는 암모니아, 아르곤, 산소 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 기체 하에서 수행될 수 있다.
상기 기체는 25 내지 35 sccm 범위의 유량으로 존재할 수 있고, 바람직하게는 28 내지 32 sccm 범위의 유량으로 존재할 수 있다.
상기 계면 처리는 5분 내지 15분 동안 수행될 수 있고, 바람직하게는 7분 내지 14분 동안 수행될 수 있고, 가장 바람직하게는 8분 내지 12분 동안 수행될 수 있다.
상기 계면 처리는 250 내지 350 W 범위의 전력 하에서 수행될 수 있고, 바람직하게는 290 내지 310 W 범위의 전력 하에서 수행될 수 있다.
상기 계면 처리는 75 내지 125 m torr 범위의 압력 하에서 수행될 수 있고, 바람직하게는 90 내지 120 m torr 범위의 압력 하에서 수행될 수 있다.
상기 고무는 니트릴부타디엔 고무, 에틸렌 프로필렌 삼원중합체, 불소고무 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
상기 섬유는 폴리파라페닐렌벤조비스옥사졸(PBO) 섬유, 파라계 아라미드 섬유, 메타계 아라미드 섬유, 폴리에틸렌 섬유, 폴리비닐알코올(PVA) 섬유, 폴리페닐렌 설파이드(PPS) 섬유 및 불소 섬유로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
상기 섬유는 1 내지 12 ㎜ 범위의 길이를 가질 수 있고, 바람직하게는 3 내지 12 ㎜ 범위의 길이를 가질 수 있고, 가장 바람직하게는 6 내지 12 ㎜ 범위의 길이를 가질 수 있다.
상기 섬유와 고무는 종방향 및 횡방향 중 어느 하나로 단일방향 롤링에 의해 배합될 수 있다.
본 발명의 커넥터씰의 제조 방법은 섬유와 고무의 접착력을 증진하기 위해 수지를 처리하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
수지를 처리하는 단계는 반응수지 처리 단계와 리소시놀-포름알데히드-라텍스(RFL) 수지 처리로 이루어질 수 있다.
상기 반응수지는 에폭시 수지와 이소시아네이트 수지의 혼합물일 수 있다.
상기 에폭시 수지와 이소시아네이트 수지의 비는 0.8:1 내지 1.2:1 범위일 수 있다.
상기 반응수지와 라텍스의 비는 0.8:1 내지 1.2:1 범위일 수 있다.
상기 반응 수지에 첨가되는 전처리제는 5 내지 10% 범위의 농도를 가질 수 있고, 바람직하게는 6 내지 8% 범위의 농도를 가질 수 있다.
상기 리소시놀과 포름알데히드는 1:1 내지 1:2 범위의 비를 가질 수 있고, 바람직하게는 1:1 내지 1:5 범위의 비를 가질 수 있다.
상기 라텍스는 니트릴부타디엔 고무, 에틸렌 프로필렌 삼원중합체, 불소고무 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
상기 리소시놀-포름알데히드-라텍스(RFL)는 8 내지 16% 범위의 농도를 가질 수 있고, 바람직하게는 10 내지 14% 범위의 농도를 가질 수 있다.
본 발명은 상기 제조 방법에 의해 제조된 군용차량 커넥터씰이다.
본 발명에서 군용차량이란, 인명 보호를 위한 방탄성능과 함께 한랭지, 습지, 사막과 같은 극한의 기후적 조건은 물론, 어떠한 지형에서도 최대의 전술 효율성을 이끌어 낼 수 있는 고기동성, 고성능을 보유하는 차량을 지칭한다.
상기 커넥터씰의 전기저항은 500 MΩ 내지 600 MΩ 범위일 수 있고, 바람직하게는 상기 커넥터씰의 전기저항은 500 MΩ 내지 550 MΩ 범위일 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 상세히 기술하나, 하기 실시예에 의해 본 발명이 한정되지 아니함은 자명하다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해 질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하세 알려 주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
실시예 - 배합
4종의 고무, 클로로프렌, 니트릴부타디엔 고무, 에틸렌 프로필렌 삼원중합체 및 불소 고무와 폴리파라페닐렌벤조비스옥사졸(PBO) 섬유 및 아라미드 섬유를 배합하였다.
실험예 1 - 레오메다 실험
4종의 고무, 클로로프렌, 니트릴부타디엔 고무, 에틸렌 프로필렌 삼원중합체 및 불소 고무와 5종의 섬유, 6 ㎜ 및 12 ㎜의 폴리파라페닐렌벤조비스옥사졸(PBO) 섬유 및 3 ㎜, 6 ㎜ 및 12 ㎜의 아라미드 섬유를 배합하여 레오메다 실험을 수행하였다. 이의 결과는 도 2에 나타나 있다.
실험예 2 - 무늬점도 실험
4종의 고무, 클로로프렌, 니트릴부타디엔 고무, 에틸렌 프로필렌 삼원중합체 및 불소 고무와 6 ㎜ 및 12 ㎜의 폴리파라페닐렌벤조비스옥사졸(PBO) 섬유 및 3 ㎜, 6 ㎜ 및 12 ㎜의 아라미드(Aramid) 섬유를 배합하여 무늬점도 시험을 수행하였다. 이의 결과는 도 3 내지 도 7 및 하기 표 1에 나타나 있다.
[표 1]
Figure pat00001
이로부터 섬유의 길이가 길어질수록 무늬점도가 높은 것으로 나타나며, 클로로프렌을 제외하고는 아라미드 섬유가 무늬점도가 높은 것으로 나타났다.
실험예 3 - 인장강도 시험
4종의 고무, 클로로프렌, 니트릴부타디엔 고무, 에틸렌 프로필렌 삼원중합체 및 불소 고무와 6 ㎜ 및 12 ㎜의 폴리파라페닐렌벤조비스옥사졸(PBO) 섬유 및 3 ㎜, 6 ㎜ 및 12 ㎜의 아라미드(Aramid) 섬유를 배합하여 인장강도 시험을 수행하였다. 이의 결과는 도 8 내지 도 12 및 하기 표 2에 나타나 있다.
[표 2]
Figure pat00002
이로부터 섬유의 길이가 길수록 인장강도가 저하되고, 섬유의 길이가 짧을수록 인장강도가 증가하는 것으로 나타났다. 그리고, 아라미드 섬유보다 PBO 섬유가 높은 인장강도를 갖는 경향이 나타났다. 또한, 대체적으로 무늬점도와 인장강도는 반비례 관계였으며, 인장강도가 높을수록 흐름성이 불량하였다.
이상 설명으로부터, 본 발명에 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이와 관련하여, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다.

Claims (8)

  1. (S1) 섬유를 계면 처리하는 단계;
    (S2) 2종의 고무를 혼련하는 단계;
    (S3) 상기 고무를 균일하게 분산시키고 배향하는 단계; 및
    (S4) 상기 섬유와 상기 고무를 배합하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 커넥터씰의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고무는 니트릴부타디엔 고무, 에틸렌 프로필렌 삼원중합체, 불소고무 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 커넥터씰의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 섬유는 폴리파라페닐렌벤조비스옥사졸(PBO) 섬유, 파라계 아라미드 섬유, 메타계 아라미드 섬유, 폴리에틸렌 섬유, 폴리비닐알코올(PVA) 섬유, 폴리페닐렌 설파이드(PPS) 섬유 및 불소 섬유로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 커넥터씰의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 섬유는 3 내지 12 mm 범위의 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 커넥터씰의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 섬유와 고무는 단일방향 롤링에 의해 배합되는 것을 특징으로 하는 커넥터씰의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 계면 처리는 유도성 플라즈마 처리, 용량성 플라즈마 처리, 산소 플라즈마 처리 및 아르곤 플라즈마 처리로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 커넥터씰의 제조 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 제조 방법에 따라 제조되는 군용차량 커넥터씰.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 커넥터씰의 전기저항이 500 MΩ 내지 550 MΩ 범위인 것을 특징으로 하는 군용차량 커넥터씰.
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