KR20230138826A - 전동식 압축기에 사용되는 가스켓용 고무 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 감압환경에서도 내구성이 우수한 가스켓용 고무 조성물을 제공하는 것을 목적으로 하며, 이를 위하여 본 발명인 전동식 압축기에 사용되는 가스켓용 고무 조성물은 FKM (Fluoroelastomer)로 이루어진 폴리머와, 아스틸렌 가스의 자기발열분해에 의하여 생성되고, 긴 사슬구조를 가진 아세틸렌 블랙을 구비한 충진제;를 구비한다. 상기 충진제는 상기 폴리머 100 중량부에 대하여 30 내지 40 중량부로 이루어진다. 본 실시예에 따른 고무 조성물로 이루어진 가스켓은 감압환경에서 내부기포가 발생하지 않는다.
Description
본 발명은 가스켓용 고무 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하이브리드차나 전기자동차 등에에서 기화된 냉매를 압축하여 액체로 변환하기 위한 압축기에서 액체 또는 기체 상태의 냉매가 외부로 유출되는 것을 방지하는 씰링하는데 사용되는 전동식 압축기용 고밀도 가스켓용 고무 조성물에 관한 것이다.
하이브리드자동차, 전기자동차가 상용화됨에 따라 자동차 내부에 적용되는 씰링 재료 또한 고성능의 기능성 소재가 요구되고 있다.
하이드브리드 자동차 및 전기 자동차에서 공조 등을 목적으로 전동식 압축기가 구비된다. 상기 전동식 압축기는 전기자동차 에어컨 시스템의 냉매 압축장치로 사용된다.
상기 전동식 압축기는 고압축비 운전에 적합한 스크롤 압축 방식이 주로 적용되고 있다. 이러한 스크롤 방식의 전동식 압축기(이하, "전동식 압축기"라 한다)는 하우징의 내부에 모터부와 압축부가 함께 구비되며, 히트펌프를 포함한 냉동사이클 장치에 사용되어 냉매를 압축하는 역할을 한다.
상기 전동식 압축기는 가스켓을 구비한다. 상기 가스켓은 냉매제 및 윤활제를 씰링한다.
통상적으로 냉각 및 냉방장치에 사용되는 씰링재료로 수소화니트릴하고무(HNBR) 또는 에틸렌프로필렌디엔고무(EPDM)를 사용할 수 있다. 그러나, 이 경우에는 대체 냉매 및 냉동기유에 대한 내화학성을 충족하지 못한다.
이런 문제점을 해결하기위하여, 삼원공중합체로 이루어진 불소고무를 주원료로 하여서 내한성 및 내화학성을 향상시킬 수 있다. 그러나, 이 경우에는 감압환경에서 가스켓 내부에서 크랙과 같은 치명적인 불량이 발생할 수 있다.
본 발명은 상기 문제점을 비롯한 여러 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 감압환경에서도 내구성이 우수한 가스켓용 고무 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명인 전동식 압축기에 사용되는 가스켓용 고무 조성물은 FKM (Fluoroelastomer)로 이루어진 폴리머와, 아스틸렌 가스의 자기발열분해에 의하여 생성되고, 긴 사슬구조를 가진 아세틸렌 블랙을 구비한 충진제;를 구비한다. 상기 충진제는 상기 폴리머 100 중량부에 대하여 30 내지 40 중량부로 이루어진다.
이 경우, 상기 아세틸렌 블랙은 1% 이하의 불순물을 포함할 수 있다.
또한, 전동식 압축기에 사용되는 가스켓용 고무 조성물은 지방산 유도체 및 왁스를 포함하는 가공조제를 더 포함하고, 상기 가공조제는 상기 폴리머 100 중량부에 대하여 0.5 내지 2 중량부로 이루어질 수 있다.
또한, 전동식 압축기에 사용되는 가스켓용 고무 조성물은 산화아연(ZnO), 트리알릴이소시아누레이트(Triarylisocyanurate), 및 유기과산화물(Organic peroxide)을 포함하는 가교제를 더 포함하고, 상기 가교제는 폴리머 100 중량부에 대하여 3 내지 8 중량부로 이루어질 수 있다.
본 실시예에 따른 고무 조성물로 이루어진 가스켓은 감압환경에서 내부기포가 발생하지 않는다. 따라서, 가스켓의 크랙 발생을 방지할 수 있고 내구성이 향상된다.
이하 본 발명의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 일실시예에 따른 전동식 압축기에 사용되는 가스켓용 고무 조성물은 폴리머, 충진제, 가교제, 및 가공조제를 포함한다.
폴리머는 FKM (Fluoroelastomer)로 이루어진다. FKM은 불소 고무이다. 이 경우, 불소고무 중 불소화도가 높은 탄화수소 고분자가 보다 바람직한데, 이는 불소화도가 높은 불소고무는 안정적이고 내화학성 및 내유성이 우수하기 때문이다.
불소고무(FKM)는 혼합된 물질에 따라 여러 종류로 분류된다. 예를 들어, 불소고무는 헥사플루오프로필렌(hexafluoropropylene)과 비닐리덴플루오라이드(vinylidene fluoride)의 2원공중합체와, 헥사플루오프로필(hexafluoropropylene)과 비닐리덴플루오라이드(vinylidene fluoride) 테트라플루오로에틸렌(tetrafluoroethylene)의 3원공중합체가 있다.
충진제는 폴리머의 접착성을 향상시키는 한편, 가공성 및 보강성을 높이기 위한 것이다. 본 발명에 따르면, 충진제로서 아스틸렌 가스의 자기발열분해에 의하여 생성되고, 긴 사슬구조를 가진 아세틸렌 블랙을 포함한다.
아스틸렌 블랙은 아세틸렌 가스의 자기 발열 분해에 의해 생성하는 것으로, 반응에 산소를 필요로 하지 않는다. 따라서 고순도의 미분과 관능기로 존재하는 수소 함유량이 현저하게 적고, 산소를 포함하는 작용기가 거의 포함되지 않는다.
이 경우, 상기 아세틸렌 블랙은 1% 이하의 불순물을 포함하는 것이 바람직하다. 이는 고순도의 충진제를 적용함에 따라서 불순물에 의한 내부응집을 방지하는 효과를 가지기 때문이다.
또한, 본 발명에 구비된 아세틸렌 블랙은 쇄상구조를 가지고, 입자들이 고밀도이며, 결정화도가 고결정화도 특성을 가지고 있다. 이를 통하여, 감압환경에서 내부기포 발생을 방지할 수 있다. 내부기포가 발생하지 않으면 이를 인한 크랙 발생이 방지되는 효과를 가진다.
상기 충진제는 상기 폴리머 100 중량부에 대하여 30 내지 40 중량부로 이루어지는 것이 바람직하다. 이는, 충진제가 30 중량부 미만인 경우, 가스켓의 경도가 낮아진다는 문제점이 있고, 충진제가 40중량부를 초과하게 되면 가스켓의 씰링성이 저하된다는 문제점이 있기 때문이다.
가교제(cross-linking agent)는 상기 폴리머를 구성하는 단량체들을 상호 가교(cross-link)하는 기능을 한다. 가교제에는 가교조제, 가교촉진제가 포함될 수 있다.
가교조제는 폴리머의 가교 속도를 증가시키는 한편, 측쇄(side chain) 반응을 방지하여 가교 밀도를 증가시키기 위한 것이다. 가교촉진제는 가류 시간을 단축할 수 있고, 가류 온도를 저하시킬 수 있을 뿐만 아니라 가류제의 사용량도 감소시킬 수 있다.
상기 가교조제, 및 가교촉진제가 포함된 가교제로서 산화아연(ZnO), 트리알릴이소시아누레이트(Triarylisocyanurate), 유기과산화물(Organic peroxide)을 포함할 수 있다.
상기 가교제는 폴리머 100 중량부에 대하여 3 내지 8 중량부로 이루어진 것이 바람직하다.
가공조제는 가스켓의 기계적 물성 및 가공성 향상시킨다. 본 발명에 포함된 가공조제는 지방산 유도체(fatty acid derivatives) 및 왁스를 포함한다.
상기 지방산 유도체는 아세틸렌 블랙과, FKM의 분산성을 향상시킨다. 이에 따라서 보다 고밀도화 및 고결정화가 가능하게 되며, 감압환경에서 내부 기포가 발생하지 않는 것을 도와준다.
상기 가공조제는 상기 폴리머 100 중량부에 0.5 내지 2 중량부를 사용하는 것이 바람직한데, 만일 0.5 중량부 미만이면 분산성 개선의 효과가 미미할 수 있고, 반대로 2 중량부를 초과하면 고무 조성물의 물성이 저하될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 전동식 압축기에 사용되는 가스켓용 고무 조성물에는 상기와 같은 물질이 포함됨으로, 불순물에 의한 내부응집을 방지하는 효과가 있고, 감압환경에서 내부기포 발생으로 인한 크랙을 방지하는 효과가 있다.
상기와 같은 본 발명에 따른 전동식 압축기에 사용되는 가스켓용 고무 조성물이 종래의 가스켓용 고무 조성물에 비하여 감압환경에서의 기계적 물성치가 향상되었다는 것은 아래 표 1과 표 2에 의해 더욱 명확하게 이해될 수 있다.
표 1은 본 실험에서 사용된 실시예 및 비교예를 구성하는 물질을 비교하여 나타낸 것이다.
| 구성성분(중량부) | 비교예 | 실시예 | ||
| #1 | #2 | |||
| 폴리머 | FKM1) | 100 | - | - |
| GLT600S2) | - | 100 | 100 | |
| 충진제 | N9903) | 30 | - | - |
| MT4) | - | 25 | - | |
| 아세틸렌 블랙 | - | 25 | 36 | |
| 가공조제 | HT-2905) | - | 1 | 1 |
| 가교(조)제 | ZnO KS-26) | 5 | 3 | 3 |
| TAIC M607) | 5 | 4 | 4 | |
| DBPH508) | 3 | 2.7 | 2.7 | |
| 1)
FKM1 : 3원 공중합체(Terpolymer of perfluoromethyl vinyl ether, vinylidene fluoride and tetrafluoroethylene) 2) GLT600S : FKM, Chemours 3) N990 : 카본블랙 4) MT : -(C)n- , Cancarb 5) HT-290 : Blend of fatty acid derivatives and waxes, Struktol 6) ZnO KS-2 : ZnO, 삼보아연 7) HT-290 : Blend of fatty acid derivatives and waxes, Struktol 8) DBPH50 : 2,5-Dimethyl-2,5di(t-butylperoxy)hexane, R.T Vanderbilt |
||||
비교예의 냉방장치 압축기의 씰링용 고무 조성물은, 3원계 불소고무로 이루어진 폴리머와, 충진제로 N990을 사용하였다.
반면, 실시예1은, FKM고무를 폴리머로 적용하였고, 충진제는 MT와 아세틸렌 블랙을 폴리머 100중량부 대비 각각 25중량부를 첨가하였다. 또한, 가공조제로는 HT-290 제품을 사용하여서, 지방산 유도체와 왁스가 블랜딩된 제품을 사용하였다.
실시예2는 실시예1과 다른 구성요소는 동일하며, 다만 첨가제를 아세틸렌 블랙으로만 적용하였고, 상기 아세틸렌 블랙은 폴리머 100중량부 대비 36중량부를 사용하였다.
상기 실시예들 및 비교예에 의하여 제조된 가스켓의 감압환경에서의 기계적 물성에 관한 시함 결과는 [표 2]와 같다.
이 경우, 기계적 물성 시험방법은 KS M6518 규정하에서 행하였다.
또한 감압환경은, 온도/시간은 150℃/72hr, 압력은 150 bar, 감압율은 20bar/min, Gas Mixture는 CO2 가스 환경에서 행하였다.
| 항목 | 비교예 | 실시예 |
||
| #1 | #2 | |||
| 기계적 물성 | 경도 (Shore A) | 83 | 89 | 90 |
| 100% Mo.(kgf/㎠) | 76 | 102 | 114 | |
| 인장강도(Kgf/cm2) | 176 | 208 | 194 | |
| 신율(%) | 232 | 222 | 227 | |
| 감압환경에서 크랙발생여부 | 크랙발생 | 양호(NO crack) | 양호(NO crack) | |
| 감압환경 (Rapid Gas DEcompression) |
1) 온도/시간 : 150℃/72hr 2) 압력 : 150 bar 3) 감압율 : 20bar/min 4) Gas Mixture : CO2 |
|||
[표 2]에 기재된 바와 같이, 실시예1 및 실시예2는 감압환경에서 크랙이 발생하지 않은 반면, 비교예의 경우 크랙이 발생함을 알 수 있다.
또한, 기계적 물성치 또한, 충진제를 아세틸렌 블랙을 사용한 실시예1 및 실시예2가 비교예 대비 우수함을 알 수 있고, 아세틸렌 블랙만을 충진제로 사용한 실시예2가 실시예1보다 더 우수함을 알 수 있다.
본 발명은 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술분야의 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 (4)
- FKM (Fluoroelastomer)로 이루어진 폴리머; 및
아스틸렌 가스의 자기발열분해에 의하여 생성되고, 긴 사슬구조를 가진 아세틸렌 블랙을 구비한 충진제;를 구비하고,
상기 충진제는 상기 폴리머 100 중량부에 대하여 30 내지 40 중량부로 이루어진 것을 특징으로 하는 전동식 압축기에 사용되는 가스켓용 고무 조성물. - 제1항에 있어서,
상기 아세틸렌 블랙은 1% 이하의 불순물을 포함하는 것을 특징으로 하는 전동식 압축기에 사용되는 가스켓용 고무 조성물. - 제1항에 있어서,
지방산 유도체 및 왁스를 포함하는 가공조제를 더 포함하고,
상기 가공조제는 상기 폴리머 100 중량부에 대하여 0.5 내지 2 중량부로 이루어진 것을 특징으로 하는 전동식 압축기에 사용되는 가스켓용 고무 조성물. - 제1항 내지 제3항 중 어느 하나의 항에 있어서,
산화아연(ZnO), 트리알릴이소시아누레이트(Triarylisocyanurate), 및 유기과산화물(Organic peroxide)을 포함하는 가교제를 더 포함하고,
상기 가교제는 폴리머 100 중량부에 대하여 3 내지 8 중량부로 이루어진 것을 특징으로 하는 전동식 압축기에 사용되는 가스켓용 고무 조성물.
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|---|---|---|---|---|
| KR20100073605A (ko) | 2008-12-23 | 2010-07-01 | 평화오일씰공업주식회사 | 냉각 및 냉방장치의 압축기의 씰링용 고무 조성물 |
-
2022
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