KR20240043306A - 대형 해양구조물의 성형방법, 이로부터 성형되는 대형 해양구조물 - Google Patents
대형 해양구조물의 성형방법, 이로부터 성형되는 대형 해양구조물 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 대형 해양구조물의 성형방법, 이로부터 성형되는 대형 해양구조물에 관한 것이다.
이러한 본 발명은, 니더에 원료 고무, 설펜아미드계 지효성 촉진제, 황 및 첨가제를 혼합하여 컴파운드를 제조하는 제1 단계; 컴파운드를 금형에 투입하여 대형 해양구조물 형상으로 프레스 성형하는 제2 단계;를 포함하고, 제2 단계는, 설펜아미드계 지효성 촉진제에 의해 컴파운드가 투입되는 과정에서 가황을 지연시킨 후, 일정 시점에 도달하면 가황되도록 하는 것을 기술적 요지로 한다.
이러한 본 발명은, 니더에 원료 고무, 설펜아미드계 지효성 촉진제, 황 및 첨가제를 혼합하여 컴파운드를 제조하는 제1 단계; 컴파운드를 금형에 투입하여 대형 해양구조물 형상으로 프레스 성형하는 제2 단계;를 포함하고, 제2 단계는, 설펜아미드계 지효성 촉진제에 의해 컴파운드가 투입되는 과정에서 가황을 지연시킨 후, 일정 시점에 도달하면 가황되도록 하는 것을 기술적 요지로 한다.
Description
본 발명은 대형 해양구조물의 성형방법, 이로부터 성형되는 대형 해양구조물에 관한 것이다.
대형 해양구조물은 화물이나 승객을 수송하는 것이 주 목적인 선박과 달리, 해상에 설치되는 구조물로써 수심 또는 용도에 따라 고정식, 반잠수식 및 부유식으로 분류되고 있다.
대형 해양구조물로는 예를 들어 선박의 계류시설, 방파제 등에 설치되는 중량 50 kg 이상인 방충재가 있다. 방충재는 방현재라고도 하며, 선박이 접안할 때 부딪히는 힘의 일부를 흡수하고 충격을 최소화하기 위하여 접안 시설에 붙이는 안정 장비를 말한다.
즉 방충재는 선박을 부두 안벽에 접안할 때 선박 및 부두를 보호하기 위해 부두의 안벽에 설치되는 접안 시설물로써, 선박이 좌초되거나 강한 바람에 의해 정박 중 발생하는 선박 표류 사고를 예방한다. 방충재의 시공 또는 설치 형태에 따라 크게 로프와 앵커 볼트로 고정되는 부유형 방충재와 패널 형태로 구비되어 안벽에 고정되는 부착형 방충재가 있다.
방충재의 경우 보통 주물 형식으로 한번에 만들 수는 없고 다수 컴파운드의 투입 시간 차가 고려되지 않은 상태에서 컴파운드들끼리 붙여 만드는 수준에 불과하였다. 이렇게 되면 컴파운드들 간에 가황되기 시작하는 속도 차이가 발생할 수 밖에 없어 가교밀도가 상이해져 방충재 전체 면적에 대한 기계적 강도가 균일하게 유지되지 못한다.
특히 중량이 50 kg 이상 2,000 kg 이하인 방충재를 형성하기 위해서는 공정이 번거로워서 많은 시간이 소모되며, 이에 따라 작업 공정 과정에서 성형 불량률이 높아지는 문제점이 있다.
이처럼 상기 방충재 특히, 중량이 50 kg 이상 2,000 kg 이하에 해당되는 대형 해양구조물을 균일한 기계적 강도를 가지도록 성형하기 위해서는 대형 해양구조물의 중량 및 부피 특성상 성형 공정이 번거롭고 성형성 또한 좋지 못한 한계점이 있으므로, 이를 해결할 수 있는 기술개발이 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로, 가황 시작 시점을 지연시켜 기계적 강도가 균일하게 유지되도록 하는 대형 해양구조물의 성형방법, 이로부터 성형되는 대형 해양구조물을 제공하는 것을 기술적 해결과제로 한다.
상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 니더에 원료 고무, 설펜아미드계 지효성 촉진제, 황 및 첨가제를 혼합하여 컴파운드를 제조하는 제1 단계; 및 상기 컴파운드를 금형에 투입하여 대형 해양구조물 형상으로 프레스 성형하는 제2 단계;를 포함하고, 상기 제2 단계는, 상기 설펜아미드계 지효성 촉진제에 의해 상기 컴파운드가 투입되는 과정에서 가황을 지연시킨 후, 일정 시점에 도달하면 가황되도록 하는 것을 특징으로 하는 대형 해양구조물의 성형방법을 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 단계의 설펜아미드계 지효성 촉진제는, N-사이클로헥실 벤조티아졸-2-설펜아미드(N-cyclohexyl benzothiazyl-2-sulfenamide, CZ), N-옥시디에틸렌-벤조티아졸 설펜아미드(N-oxydiethylene-benzothiazol sulfenamide, NBS) 및 N-t-부틸 벤조티아졸-2-설펜아미드(N-t-butyl benzothiazole-2-sulfenamide, NS)로 이루어진 군에서 1종 이상 선택되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 제1 단계는, 상기 원료 고무 100 중량부에 대하여, 설펜아미드계 지효성 촉진제 0.5 내지 5 중량부 및 황 0.1 내지 3 중량부를 혼합하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 제2 단계는, 상기 컴파운드가 투입되기 시작하는 시점으로부터 10 분이 경과된 시점에 가황이 시작되는 것을 특징으로 한다.
상기의 다른 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 상기 방법으로 성형되고, 중량이 50 kg 이상 2,000 kg 이하인 것을 특징으로 하는 대형 해양구조물을 제공한다.
상기 과제의 해결 수단에 의한 본 발명에 따르면, 원료 고무, 황 및 첨가제를 포함하되, 설펜아미드계 지효성 촉진제를 더 포함하는 고무 조성물로 이루어진 컴파운드를 금형에 투입하는 동안에 열을 가하더라도 가황 반응이 바로 일어나지 않도록 가황 시작 시점을 지연시킴으로써, 스코치 시간을 늦추어 성형 불량이 발생하지 않는 대형 해양구조물을 성형할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 시험예 1에 따른 가황 거동을 나타낸 곡선 그래프이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 등을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 구성요소 등을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자 에 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.
여기서 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시 형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다.
본 발명은 대형 해양구조물의 성형방법에 관한 것으로, 니더에 원료 고무, 설펜아미드계 지효성 촉진제, 황 및 첨가제를 혼합하여 컴파운드를 제조하는 제1 단계(S10)와, 상기 컴파운드를 금형에 투입하여 대형 해양구조물 형상으로 프레스 성형하는 제2 단계(S20)를 포함하여 이루어진다.
특히 상기 제2 단계에서는, 상기 설펜아미드계 지효성 촉진제에 의해 상기 컴파운드가 투입되는 과정에서 가황되지 않게 지연시킨 후 프레스 작동으로 몰드가 닫혀서 가압이 진행될 시점에 도달하면 가황이 시작되도록 함으로써, 모든 방향에 대해 균일한 강도를 갖는 대형 해양구조물을 성형하는 것을 특징으로 한다. 단, 본 발명에서의 대형 해양구조물은 방충재, 측면 부력재, 연결 부력재, 부두 충격방지제 등 중량이 50 kg 이상인 해양구조물을 의미한다.
상술한 제조방법에 의하면 먼저, 제1 단계는 니더에 원료 고무, 설펜아미드계 지효성 촉진제, 황 및 첨가제를 혼합하여 컴파운드를 제조한다(S10).
설펜아미드계 지효성 촉진제를 이용하여 금형에 투입되는 컴파운드가 가황되기 시작하는 시점을 지연시킴으로써 가황 시간 조절을 통해 스코치 안정성을 확보하고 기계적 강도를 개선시킬 수 있도록, 원료 고무에 설펜아미드계 지효성 촉진제, 황 및 첨가제를 혼합한다.
원료 고무는 가황형 고무류로 이루어져 대형 해양구조물의 기재가 되는 구성이다.
원료 고무로는 천연 고무(natural rubber, NR), 합성 고무(synthetic rubber, SR) 중 하나 이상일 수 있다. 합성 고무는 부타디엔 고무(butadiene rubber, BR), 스티렌-부타디엔 고무(styrene-butadiene rubber, SBR), 니트릴-부타디엔 고무(nitrile-butadiene rubber, NBR) 및 에틸렌 프로필렌 고무(ethylene propylene diene monomer rubber, EPDM)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있다.
설펜아미드(sulfenamide)계 지효성 촉진제는 S-N 결합을 갖는 화합물로, 컴파운드에 가황 지연 효과를 부여하여 금형에 컴파운드를 투입하는 동안 금형에 열이 가해지더라도 가황이 곧바로 시작되지 않게 함으로써, 스코치 현상을 방지하여 대형 해양구조물이 균일한 기계적 강도를 가지도록 하여 해수에 대한 내구성을 만족시키는 구성이다.
지효성이라 함은 고무 조성물이 가황되기 시작하는 시점을 늦출 수 있도록 하여 두꺼운 컴파운드로 구성된 대형 해양구조물이 균일한 가교밀도를 가질 수 있도록 하는 것을 의미한다.
고무 조성물을 이루는 성분들이 금형에 투입된 후 열이 가해지면 열이 직접적으로 전달되는 금형과 가장 인접한 컴파운드의 일부분이 먼저 가황이 일어나게 되며, 금형과 인접하지 않은 컴파운드의 일부분은 시간차를 두고 가황이 시작되기 때문에 성형 불량이 발생할 수 밖에 없으며, 이로 인해 대형 해양구조물에 균일한 기계적 강도 발현 및 내해수성 또한 좋지 않은 단점이 생긴다.
이에, 설펜아미드계 지효성 촉진제를 통하여 대형 해양구조물 제조 작업장에서 50 kg 이상의 고무 조성물로 구성된 컴파운드를 금형에 투입하는 동안 가황 반응이 일어나는 시점을 지연시킴으로써, 상기 단점을 개선할 수 있도록 한다.
상기 개선을 위해 고무 조성물에 설펜아미드계 지효성 촉진제를 첨가하는 바, 상기 설펜아미드계 지효성 촉진제는 금형에 투입되는 컴파운드의 가황 반응 속도를 늦춰 우수한 스코치 안정성 및 일정 시간 지연된 가황 속도를 나타낼 수 있다.
설펜아미드계 지효성 촉진제는 N-사이클로헥실 벤조티아졸-2-설펜아미드(N-cyclohexyl benzothiazyl-2-sulfenamide, CZ), N-옥시디에틸렌-벤조티아졸 설펜아미드(N-oxydiethylene-benzothiazol sulfenamide, NBS) 및 N-t-부틸 벤조티아졸-2-설펜아미드(N-t-butyl benzothiazole-2-sulfenamide, NS)으로 이루어진 군에서 1종 이상 선택하여 사용할 수 있다.
예를 들어 N-사이클로헥실 벤조티아졸-2-설펜아미드(CZ)는 하기 화학식 1로 표시될 수 있다.
[화학식 1]
화학식 1의 N-사이클로헥실 벤조티아졸-2-설펜아미드(CZ)와 같은 설펜아미드계 지효성 촉진제는 S-N 결합의 세기에 따라 반응성 및 가교 반응이 영향을 받는다. S-N 결합의 안정화도가 클수록 즉, 전자 밀도가 낮을수록 가황 시간이 지연되며 아민의 입체 장애가 클수록 긴 가황 시작 시간 및 느린 가황 완료 시간을 가지게 된다. 이는 아민의 입체 장애가 클수록 반응성을 늦추기 때문이다.
설펜아미드계 지효성 촉진제가 0.5 중량부 미만으로 함유되면 컴파운드 간 가황 속도가 상이해지거나, 가황이 원하는 시점에 시작하지 못함으로써, 결국 대형 해양구조물의 가교밀도가 균일하지 못하여 대형 해양구조물이 쉽게 마모되는 특성이 발현된다. 특히 지효성 촉진제가 0.5 중량부 미만의 너무 적은 양으로 혼합되면 성형된 대형 해양구조물의 부분 부분의 가교밀도가 상이하여 기계적 강도가 저하된다. 설펜아미드계 지효성 촉진제가 원료 고무 100 중량부에 대하여 5 중량부를 초과하면 컴파운드 간의 가황 속도를 조절하는데 오히려 어려움이 있어 가황 특성이 효율적이지 않은 문제점이 있다. 상기 이유로 설펜아미드계 지효성 촉진제가 원료 고무 100 중량부에 대하여 0.5 내지 5 중량부 범위로 혼합함으로써 금형에 모든 컴파운드의 투입이 완료된 후 가황될 수 있도록 가황 시작 시점을 지연시키는 것이 바람직하다.
관련해서 일반적으로는 고무를 가황시키고 가황 속도를 단축시키기 위하여 다양한 종류의 가황 촉진제를 사용하였다. 통상 알려진 가황 촉진제로는 D(1,3-diphenyl guanidine), M(2-Mercapto benzo thiazole) 및 DM(dibenzothazyl disulfide)으로 이루어진 군에서 하나 이상 선택될 수 있는 티아졸(thiazole)계나, 티우람(thiuram)계, 구아니딘(guanidine)계 또는 카바메이트(carbamate)계가 있다. 하지만 종래 가황 촉진제만을 사용 시 50 kg 이상 2,000 kg 이하의 대형 해양구조물을 제조할 때 가황 시작 시점을 지연시킬 수 없어 금형에 가해지는 열의 일부가 먼저 전달받는 컴파운드 부분에서 가황이 시작되면서, 열이 상대적으로 늦게 전달받은 컴파운드와의 가황 속도가 달라져 일정한 가교밀도를 갖지 못하는 스코치 현상이 일어날 수 밖에 없었다.
즉 가황 촉진제를 사용하게 되면 가황되는 시점이 빨리 시작되어 스코치 현상을 야기할 수 밖에 없다. 이에, 종래에는 금형 내에서의 발열에 의해 스코치 현상 발생을 방지하기 위해 황과 가황 촉진제를 첨가 후 1 내지 2 분 이내에 고무 조성물의 혼합을 완료하여야만 하는 문제점이 있었다.
황은 컴파운드의 가황이 이루어지도록 하되, 설펜아미드계 지효성 촉진제에 의해 일정 시간 이후 가황이 이루어지는 구성이다.
황의 경우 원료 고무 100 중량부에 대하여 0.1 내지 3 중량부 범위의 함량으로 포함될 수 있다. 황의 함량이 0.1 중량부 미만이면 설펜아미드계 지효성 촉진제에 의해 컴파운드의 투입하기 시작하는 시점으로부터 10 분(바람직하게는, 20 분)이 지나도 가황이 일어나지 않는 단점이 있으며, 3 중량부를 초과하면 컴파운드 투입하기 시작하는 시점으로부터 10 분 미만의 시점에서 가황이 일어나, 금형에 투입되고 있는 컴파운드와 금형에 이미 투입된 컴파운드 간의 가황 차이 및 가교 차이가 발생할 수 밖에 없어 대형 해양구조물의 전체 면적에 대한 균일한 물성을 달성할 수 없다.
첨가제 중에서 스테아르산은 식물성 지방산으로, 카본블랙 등이 원료 고무 내에서 완전 확산될 수 있도록 분산 및 흐름을 개선하는 구성이다.
스테아르산이 원료 고무 100 중량부에 대해 0.1 중량부 미만이면 카본블랙의 원료 고무 내에서 분산을 용이하게 유도할 수 없어 뭉침 현상이 발생하고, 2 중량부를 초과하면 분산성 및 흐름성 개선에는 유의미할 수 있으나 물성 변형을 유도할 수 있어 바람직하지 않다.
카본블랙은 첨가제로써, 대형 해양구조물의 인열강도 등의 기계적 강도를 보강하는 구성이다.
카본블랙은 10 내지 500 nm 직경을 갖고 고강성이면서 세공을 갖는 구상 미세입자로, 직경이 작을수록 보강 효과가 크다. 카본블랙 입자는 넓은 비표면적과, 표면에 산소 함유 기능기가 존재하여 화학적으로 활성화된 표면을 가져 원료 고무와의 반응성이 좋으므로, 카본블랙과 원료 고무의 분자사슬 간에 화학적 결합과 물리적 흡착의 결합이 이루어질 수 있다. 화학적 결합의 경우 카본블랙의 표면과 원료 고무의 분자사슬의 공유 결합을 포함하고, 물리적 결합의 경우 카본블랙의 표면과 원료 고무의 분자사슬 간의 반데르발스 힘(van der Waals force)에 의한 흡착을 포함할 수 있다. 이에 따라 원료 고무에 카본블랙이 화학적 결합 및 물리적 결합이 이루어져 대형 해양구조물의 기계적 강도를 보강해줄 수 있게 된다.
카본블랙이 원료 고무 100 중량부에 대해 10 중량부 미만으로 혼합되면 원료 고무와의 화학적 및 물리적 결합되는 양이 적어 대형 해양구조물의 기계적 강도를 보강해 주기 어렵고, 50 중량부를 초과하면 그 이하의 양으로 첨가된 경우와 비교하여 기계적 강도 측면에서 큰 차이점이 나타나지 않는다.
다음으로, 제2 단계는 컴파운드를 금형에 투입하여 대형 해양구조물 형상으로 프레스 성형한다(S20).
제2 단계에서는, 설펜아미드계 지효성 촉진제에 의해 컴파운드들이 금형 내부에 투입 및 적재되는 과정 중에서 가황되지 않게 지연시켜 일정 시간 후 가황이 시작되도록 함으로써, 컴파운드들 간의 가황 정도 및 가교밀도가 균일하여 모든 방향에 대해 균일한 기계적 강도를 갖는 대형 해양구조물을 성형할 수 있다.
기존 고무 조성물로 이루어진 컴파운드를 금형에서 프레스하는 경우 컴파운드를 금형에 투입하기 시작한 시점으로부터 약 3 분이 경과되면 가황이 시작되어 약 6 분이 지난 후 가황이 완료되어 버렸다. 이는 큰 규모의 대형 해양구조물을 성형할 때 컴파운드를 금형에 투입 및 적재하는 과정에서 50 kg 이상이 되는 컴파운드를 한 번에 투입할 수 없으므로 처음 금형에 적재한 컴파운드와 나중에 적재한 컴파운드 간의 가황 시작 시점이 달라 대형 해양구조물 전체 면적에 대한 균일한 물성을 가질 수가 없었다.
이에, 본 단계에서는 설펜아미드계 지효성 촉진제를 함유한 고무 조성물로 이루어진 컴파운드를 금형에 투입 및 적재하되, 금형에 컴파운드를 투입하기 시작하는 시점으로부터 10 분 후(바람직하게는 20 분 후)가 될 때까지 가황이 되지 않도록 지연시켜 투입 시간을 20 분 확보한 다음에서야 가황이 시작되면서 약 30 내지 40 분 시점에서 가황이 완료되도록 한다.
보통 중량이 50 kg 이상인 큰 규모의 대형 해양구조물을 성형하기 위해서는 금형에 많은 양의 컴파운드를 투입해야 하는데, 초기에 투입한 고무 조성물로 이루어진 컴파운드와, 말기에 투입한 고무 조성물로 이루어진 컴파운드에 가해지는 열의 확산 속도 차이에 의해 컴파운드 간의 가교 특성이 다르게 나타나는데, 이는 대형 해양구조물을 성형하였을 때 기계적 강도가 저하되는 원인이 되었다. 이에, 설펜아미드계 지효성 촉진제를 통해 금형에 투입 및 적재되는 컴파운드 간의 가황 정도가 달라지는 현상을 해결하여 성형이 불량해지는 현상을 방지함으로써 균일한 기계적 강도를 가질 수 있도록 한다.
이하, 본 발명의 실시예를 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다. 단, 이하의 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 예시하는 것일 뿐, 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
니더에 NR 고무 100 중량부를 투입하고 20 내지 30 rpm 범위로 약 3 분 정도 소련한 뒤 St/A 1 중량부, 카본블랙 30 중량부를 첨가하여 15 내지 18 분 동안 혼합하였다. 상기 15 내지 18 분 동안 혼합 후 지효성 촉진제 NBS 0.5 중량부를 첨가하여 약 2 분 혼합하였다. 제조된 고무 조성물을 롤밀에서 두께 0.5 mm 이하 박막으로 3 회 내리면서 황 1 중량부를 첨가하여 컴파운드 샘플을 제조하였다.
<실시예 2>
니더에 NR 고무 70 중량부 및 NBR 고무 30 중량부를 투입하고 20 내지 30 rpm 범위로 약 3 분 정도 소련한 뒤 St/A 1 중량부, 카본블랙 30 중량부를 첨가하여 15 내지 18 분 동안 혼합하였다. 상기 15 내지 18 분 동안 혼합 후 지효성 촉진제 NBS 0.5 중량부, CZ 0.5 중량부 첨가하여 약 2 분 혼합하였다. 제조된 고무 조성물을 롤밀에서 두께 0.5 mm 이하 박막으로 3 회 내리면서 황 1 중량부를 첨가하여 컴파운드 샘플을 제조하였다.
<실시예 3>
니더에 NR 고무 50 중량부 및 NBR 고무 50 중량부를 투입하고 20 내지 30 rpm 범위로 약 3 분 정도 소련한 뒤 St/A 1 중량부, 카본블랙 30 중량부를 첨가하여 15 내지 18 분 동안 혼합하였다. 상기 15 내지 18 분 동안 혼합 후 지효성 촉진제인 CZ 0.7 중량부, NS 0.8 중량부 첨가하여 약 2 분 혼합하였다. 제조된 고무 조성물을 롤밀에서 두께 0.5 mm 이하 박막으로 3 회 내리면서 황 1 중량부를 첨가하여 컴파운드 샘플을 제조하였다.
<실시예 4>
니더에 NR 고무 70 중량부 및 NBR 고무 30 중량부를 투입하고 20 내지 30 rpm 범위로 약 3 분 정도 소련한 뒤 15 내지 18 분 동안 혼합하였다. 상기 15 내지 18 분 동안 혼합 후 지효성 촉진제 NBS 1 중량부, CZ 0.5 중량부, NS 0.5 중량부 첨가하여 약 2 분 혼합하였다. 제조된 고무 조성물을 롤밀에서 두께 0.5 mm 이하 박막으로 3 회 내리면서 황 1 중량부를 첨가하여 컴파운드 샘플을 제조하였다.
<비교예 1>
니더에 NR 고무 100 중량부를 투입하고 20 내지 30 rpm 범위로 약 3 분 정도 소련한 뒤 St/A 1 중량부, 카본블랙 30 중량부 첨가하여 15 내지 18 분 동안 혼합하였다. 상기 15 내지 18 분 동안 혼합 후 가황 촉진제 M 0.5 중량부, DM 0.5 중량부, D 1 중량부 첨가하여 약 2 분 혼합하였다. 제조된 고무 조성물을 롤밀에서 두께 0.5 mm 이하 박막으로 3 회 내리면서 황 1 중량부를 첨가하여 컴파운드 샘플을 제조하였다.
상기한 바와 같이 실시예 1 내지 4는 설펜아미드계 지효성 촉진제의 종류를 달리하여 컴파운드 샘플을 제조한 것이고, 비교예 1은 지효성 촉진제가 아닌 일반 가황 촉진제를 사용하여 컴파운드 샘플을 제조한 것으로, 구체적인 배합은 하기 표 1에 정리하여 나타내었다. 단, 단위는 중량부이다.
| 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 실시예 4 | 비교예 1 | |
| NR | 100 | 70 | 50 | 70 | 100 |
| NBR | - | 30 | 50 | 30 | - |
| St/A | 1 | 1 | 1 | - | 1 |
| 카본블랙 | 30 | 30 | 30 | - | 30 |
| NBS | 0.5 | 0.5 | - | 1 | - |
| CZ | - | 0.5 | 0.7 | 0.5 | - |
| NS | - | - | 0.8 | 0.5 | - |
| M | - | - | - | - | 0.5 |
| DM | - | - | - | - | 0.5 |
| D | - | - | - | - | 1 |
| S | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| NR: PhuocHoa Rubber의 SVR 3L NBR: 금호의 KNB35L St/A: 엘지생활과건강의 PH-100 카본블랙: Corax의 N762 SUNNOC 215: 대운의 SUNNOC 215 TINUVIN 326: BASF의 TINUVIN 326 NBS: 삼원켐의 NBS CZ: SUNSINE의 CZ NS 삼원켐의 NS M: SUNSINE의 M DM: SUNGWOO의 DM D: SUNSINE의 D S: 미원화학의 S |
|||||
표 1을 참조하면, 실시예 1에서는 설펜아미드계 지효성 촉진제로 N-옥시디에틸렌-벤조티아졸 설펜아미드(NBS) 2 중량부를 사용하였고, 실시예 2에서는 설펜아미드계 지효성 촉진제로 N-옥시디에틸렌-벤조티아졸 설펜아미드(NBS) 1 중량부와 N-사이클로헥실 벤조티아졸-2-설펜아미드(CZ) 1 중량부를 사용하였고, 실시예 3에서는 N-t-부틸 벤조티아졸-2-설펜아미드(NS) 2 중량부를 사용하였으며, 실시예 4에서는 N-옥시디에틸렌-벤조티아졸 설펜아미드(NBS) 0.5 중량부와 N-사이클로헥실 벤조티아졸-2-설펜아미드(CZ) 0.5 중량부와 N-t-부틸 벤조티아졸-2-설펜아미드(NS) 1 중량부를 사용함으로써, 실시예 1 내지 4에서 지효성 촉진제의 종류를 달리한 컴파운드 샘플의 성분과, 비교예 1에서 지효성 촉진제가 아닌 일반 가황 촉진제인 M 0.5 중량부, DM 0.5 중량부 및 D 1 중량부를 사용한 컴파운드 샘플의 성분이 확인된다.
<시험예 1>
가황 시간 평가
본 시험예에서는 실시예 1 및 비교예 1에 따라 제조된 컴파운드 샘플의 가황되는 특성을 확인하기 위하여 경화 거동 측정기인 큐라스토미터(CURELASTOMETER®)를 이용하여 분석해 보았다.
이를 위해 실시예 1과 비교예 1의 컴파운드 샘플을 큐라스토메타의 다이에 로드하고 도어를 닫은 후 성형 온도를 150 ℃로 가열했을 때의 성형 시간 시간을 측정하였다.
도 1은 시험예 1에 따른 경화 거동 곡선 그래프이다. 도 1을 참조하면, 실시예 1과 비교예 1의 가황이 시작되고 완료되는 특성을 비교할 수 있다. 구체적으로 150 ℃에서 설펜아미드계 지효성 촉진제의 영향에 따른 가황 그래프로써, 지효성 촉진제를 사용하지 않은 비교예 1은 컴파운드 투입 후 약 3 분이 되면 가황이 시작되어 약 6 분이 지나면 가황이 완료되어 버린다. 반면, 실시예 1의 경우 금형에 컴파운드를 모두 투입이 완료된 시점으로부터 대략 20 분 정도 후부터 가황이 시작됨을 알 수 있다.
상기 시험예의 결과로부터, 실시예 1은 대략 20 분 정도 후 가교가 시작되기 때문에 금형에 컴파운드를 투입하는 시간을 대략 20 분 정도 확보할 수 있어 컴파운드의 전체 표면상에서 균일하게 가황이 시작될 수 있도록 함으로써, 중량이 50 kg 이상인 대형 해양구조물의 균일한 가교 성능을 만족시킬 수 있음을 알 수 있다.
정리하면, 본 발명은 니더에 원료 고무, 설펜아미드계 지효성 촉진제, 황 및 첨가제를 혼합한 컴파운드를 금형에 투입 및 적재하여 중량이 50 kg 이상인 대형 해양구조물 형상으로 프레스 성형하되, 설펜아미드계 지효성 촉진제에 의해 컴파운드가 적재되는 과정에서 가황되지 않게 지연시켜, 일정 시간 후 컴파운드의 모든 방향에서 가황이 시작되어 결국 대형 해양구조물의 모든 방향에 대해 균일한 물성을 갖도록 성형하는 특징이 있다.
이러한 특징에 따르면, 금형에 투입되는 컴파운드들 간의 가황 속도가 차이나지 않도록 설펜아미드계 지효성 촉진제에 의해 고무 조성물이 가황되기 시작하는 시점을 투입 시작 시점으로부터 10 분(바람직하게는, 20 분) 후로 지연시킴으로써, 대형 해양구조물의 성형 불량률을 줄일 수 있을 것으로 기대된다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라, 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것도 아니다. 본 발명의 보호 범위는 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (4)
- 니더에 원료 고무, 설펜아미드계 지효성 촉진제, 황 및 첨가제를 혼합하여 컴파운드를 제조하는 제1 단계; 및
상기 컴파운드를 금형에 투입하여 대형 해양구조물 형상으로 프레스 성형하는 제2 단계;를 포함하고,
상기 제2 단계는,
상기 설펜아미드계 지효성 촉진제에 의해 상기 컴파운드가 투입되는 과정에서 가황을 지연시킨 후, 일정 시점에 도달하면 가황되도록 하는 것을 특징으로 하는 대형 해양구조물의 성형방법. - 제1 항에 있어서,
상기 제1 단계의 설펜아미드계 지효성 촉진제는,
N-사이클로헥실 벤조티아졸-2-설펜아미드(N-cyclohexyl benzothiazyl-2-sulfenamide, CZ), N-옥시디에틸렌-벤조티아졸 설펜아미드(N-oxydiethylene-benzothiazol sulfenamide, NBS) 및 N-t-부틸 벤조티아졸-2-설펜아미드(N-t-butyl benzothiazole-2-sulfenamide, NS)로 이루어진 군에서 1종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 대형 해양구조물의 성형방법. - 제1 항에 있어서,
상기 제1 단계는,
상기 원료 고무 100 중량부에 대하여, 설펜아미드계 지효성 촉진제 0.5 내지 5 중량부 및 황 0.1 내지 3 중량부를 혼합하는 것을 특징으로 하는 대형 해양구조물의 성형방법. - 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항의 방법으로 성형되고, 중량이 50 kg 이상 2,000 kg 이하인 것을 특징으로 하는 대형 해양구조물.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR20150077563A (ko) | 2013-12-27 | 2015-07-08 | 현대중공업 주식회사 | 선체 도막 손상 방지용 펜더 |
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