KR102445866B1 - 탄성회복 특성이 우수한 오링용 니트릴 고무 조성물 - Google Patents
탄성회복 특성이 우수한 오링용 니트릴 고무 조성물 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 탄성회복 특성이 우수한 오링용 니트릴 고무 조성물에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 고상(solid)의 NBR(nitrile butadiene rubber)에 액상(liquid)의 NBR을 적용하여 가공성을 개선할 뿐만 아니라 카본블랙의 분산성 및 적용성을 향상시키되, 입자크기가 작은 카본블랙과 함께 입자크기가 상대적으로 큰 카본블랙을 혼용하여 적용함으로써 카본블랙의 분산성을 더욱 향상시킬 수 있도록 하며, 이로 인해 오링의 탄성회복 특성, 신장율 및 영구압축줄음율 등의 기계적 물성을 향상시킬 수 있도록 하는 오링용 니트릴 고무 조성물에 관한 것이다.
Description
본 발명은 오링의 탄성회복 특성, 신장율 및 영구압축줄음율 등의 기계적 물성을 향상시킬 수 있도록 하는 오링용 니트릴 고무 조성물에 관한 것이다.
일반적으로 오링(O-ring)은 각종 유체 등의 외부 누출을 방지하는 기능을 하는 것으로 유체의 종류, 사용 온도 및 압력 등 그 사용조건에 적합한 특성을 갖는 재료가 사용되어야 한다.
일반적인 오링의 재료로는 NBR(nitrile butadiene rubber) 고무, 불소고무, 실리콘고무, EPDM(ethylene propylene diene monomer) 고무 등 다양한 재료들이 사용되지만, 그 중 NBR 고무는 저가이어서 오링의 재료로 선호되고 있다.
한편, 반복적인 유압을 사용하는 장치에 적용되는 오링의 경우 압축과 해제가 반복됨에 따라 오링의 탄성 회복 특성이 장치의 사용성 및 내구성에 영향을 미치고 있다.
하지만 상기와 같은 종래의 NBR 고무는 탄성 회복 특성 등이 미비함에 따라 반복적인 유압을 사용하는 장치에 적용되는 오링에는 적용하기 힘든 실정이며, 이를 해결하기 위하여 특허문헌 1에서는 고상(solid) NBR에 입자크기를 미세하게 한정한 카본블랙과 같은 보강성 충진재를 혼합하였다.
하지만 보강성 충진재의 경우, 입자크기가 작을수록 보강 특성은 우수하나, 탄성회복 특성, 신장율, 영구압축줄음율 등이 저하되고 분산성이 떨어지는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 고상(solid)의 NBR(nitrile butadiene rubber)에 액상(liquid)의 NBR을 적용하여 가공성을 개선할 뿐만 아니라 카본블랙의 분산성 및 적용성을 향상시키되, 입자크기가 작은 카본블랙과 함께 입자크기가 상대적으로 큰 카본블랙을 혼용하여 적용함으로써 카본블랙의 분산성을 더욱 향상시킬 수 있도록 하며, 이로 인해 오링의 탄성회복 특성, 신장율 및 영구압축줄음율 등의 기계적 물성을 향상시킬 수 있도록 함을 과제로 한다.
본 발명은 오링용 고무 조성물에 있어서, 고상 NBR 및 액상 NBR로 이루어지는 NBR 기재에, 입자크기 10 ~ 30nm의 카본블랙과 입자크기 40 ~ 60nm의 카본블랙을 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는, 탄성회복 특성이 우수한 오링용 니트릴 고무 조성물을 과제의 해결 수단으로 한다.
보다 구체적으로 상기 오링용 고무 조성물은, 고상 NBR 80 ~ 90 중량% 및 액상 NBR 10 ~ 20 중량%로 이루어지는 NBR 기재 100 중량부에 대하여, 입자크기 10 ~ 30nm의 카본블랙 70 ~ 80 중량부, 입자크기 40 ~ 60nm의 카본블랙 40 ~ 50 중량부 및 오링용 첨가제를 혼합하여 이루어지는 것이 바람직하다.
한편, 상기 오링용 첨가제는 상기 NBR 기재 100 중량부에 대하여, 가공오일 5 ~ 7 중량부, 산화아연 5 ~ 7 중량부, 스테아린산 1 ~ 3 중량부, 노화방지제 1 ~ 3 중량부, 폴리에틸렌글리콜 2 ~ 4 중량부, 가교제 2 ~ 4 중량부 및 가교촉진제 2 ~ 3.5 중량부로 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명은 고상의 NBR에 액상의 NBR을 적용하고, 또한 입자크기가 작은 카본블랙과 함께 입자크기가 상대적으로 큰 카본블랙을 혼용하여 적용함으로써 카본블랙의 분산성을 더욱 향상시킬 수 있도록 하며, 이로 인해 오링의 탄성회복 특성, 신장율 및 영구압축줄음율 등의 기계적 물성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 탄성회복 특성이 우수한 오링용 니트릴 고무 조성물에 관한 것으로써, 본 발명의 기술적 구성을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
본 발명에 따른 탄성회복 특성이 우수한 오링용 니트릴 고무 조성물을 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 탄성회복 특성이 우수한 오링용 니트릴 고무 조성물은 고상 NBR 및 액상 NBR로 이루어지는 NBR 기재에, 입자크기 10 ~ 30nm의 카본블랙과 입자크기 40 ~ 60nm의 카본블랙을 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 하며, 보다 구체적으로는 고상 NBR 80 ~ 90 중량% 및 액상 NBR 10 ~ 20 중량%로 이루어지는 NBR 기재 100 중량부에 대하여, 입자크기 10 ~ 30nm의 카본블랙 70 ~ 80 중량부, 입자크기 40 ~ 60nm의 카본블랙 40 ~ 50 중량부 및 오링용 첨가제를 혼합하여 이루어진다.
상기 NBR은 오링용 고무 조성물에 널리 사용되는 공지된 기재로써 내유성 향상 등의 효과를 가지며, 본 발명에서는 특정 고상 NBR에 한정하지 않고 이미 공지된 다양한 종류의 고상 NBR을 적용할 수 있다.
상기 액상 NBR은 NBR이 액상 형태로 이루어진 것으로 이미 공지된 물질이며, 이 또한 특정 액상 NBR에 한정하지 않고 이미 공지된 다양한 종류의 액상 NBR을 적용할 수 있다. 본 발명에서는 가공성 개선 및 카본블랙의 분산성, 적용성 향상을 위해 고상의 NBR과 함께 혼용한다.
한편, 상기 고상 NBR의 함량이 90 중량%를 초과하고 액상 NBR의 함량이 10 중량% 미만일 경우 가공성 및 카본블랙의 분산성 향상 효율이 미비해질 우려가 있으며, 상기 고상 NBR의 함량이 80 중량% 미만이고 액상 NBR의 함량이 20 중량%를 초과할 경우 오히려 기계적 물성이 저하될 우려가 있다.
상기 카본블랙은 오링의 기계적 물성 등을 향상시키기 위해 첨가되는 것으로, 입자크기 10 ~ 30nm의 카본블랙과 입자크기 40 ~ 60nm의 카본블랙을 혼용함으로써, 카본블랙의 분산성을 더욱 향상시킨다.
여기서, 카본블랙의 입자크기가 상기 범위를 벗어날 경우 분산성 향상 효율이 미비해질 우려가 있다. 아울러 입자크기 10 ~ 30nm의 카본블랙의 함량이 70 중량부 미만이거나 입자크기 40 ~ 60nm의 카본블랙의 함량이 40 중량부 미만일 경우 오히려 기계적 물성이 저하될 우려가 있으며, 입자크기 10 ~ 30nm의 카본블랙의 함량이 80 중량부를 초과하거나 입자크기 40 ~ 60nm의 카본블랙의 함량이 50 중량부를 초과할 경우 분산성 향상 효율이 미비해질 우려가 있다.
상기 오링용 첨가제는 오링의 제조시 일반적으로 사용되는 공지된 첨가제로써 후술되어질 첨가제의 종류 및 함량에 한정되지 않고 이미 공지된 다양한 첨가제 및 함량의 적용이 가능하다.
상기 오링용 첨가제의 일 예로, 가공오일(process oil) 5 ~ 7 중량부, 산화아연(zinc oxide) 5 ~ 7 중량부, 스테아린산(stearic acid) 1 ~ 3 중량부, 노화방지제(anti-oxidants) 1 ~ 3 중량부, 폴리에틸렌글리콜(polyethylene glycol) 2 ~ 4 중량부, 가교제 2 ~ 4 중량부 및 가교촉진제 2 ~ 3.5 중량부를 사용할 수 있으며, 보다 구체적으로는 가공오일의 경우 화이트 오일(White oil). 파라핀 오일(Paraffin oil), 나프텐 오일(Naphthene oil) 또는 아로마틱 오일(Aromatic oil) 등을 적용할 수 있고, 노화방지제의 경우 RD(2,2,4-trimethyl-1,2 dihydroquinoline), MB(Mercaptobeximidazole) 또는 CD(4,4'-dimethylbenzyl diphenylamine) 등을 적용할 수 있으며, 가교제는 황(sulfur)을 사용할 수 있고, 가교촉진제의 경우 2-메르캅토벤조티아졸(2-Mercaptobenzothiazole, M), 디벤조티아질디설파이드(Dibenzothiazyl Dissulfide, DM) 또는 테트라메틸 티우람 모노설파이드(Tetramethyl Thiuram Monosulfide, TS) 등을 사용할 수 있으나, 이미 상술한 바와 같이 여기에 한정되는 것은 아니고 이미 공지된 다양한 오링용 첨가제의 사용이 가능하다.
이하, 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 구체적으로 설명하겠는 바, 본 발명이 다음 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
1. 오링의 제조
(실시예 1)
고상 NBR(금호석유화학 KNB-35H) 90 중량% 및 액상 NBR(ZEON Nipol 1312) 10 중량%로 이루어지는 NBR 기재 100 중량부에 대하여, 입자크기 30nm의 카본블랙(N330, 코리아카본블랙) 70 중량부, 입자크기 60nm의 카본블랙(N550, 코리아카본블랙) 40 중량부, 가공오일(화이트 오일) 5 중량부, 산화아연 5 중량부, 스테아린산 1 중량부, 노화방지제(RD) 1 중량부, 폴리에틸렌글리콜 2 중량부, 가교제(황) 2 중량부 및 가교촉진제 2 중량부(M 1.0 중량부, DM 0.5 중량부, TS 0.5 중량부)를 컴파운드 혼련기인 니이더에서 110℃, 약 10분동안 혼련하여 컴파운드를 제조하였다. 니이더 작업을 끝난 컴파운드는 오픈 롤밀에서 균일하게 혼합시킨 후 2mm 쉬트상의 컴파운드를 제조한다. 이렇게 제조된 시트상의 컴파운드를 시험규격에 따라 제작된 금형에 투입한 후 160℃, 150kg/cm2의 프레스 조건에서 약 10분간 프레스 성형한 후, 100℃에서 24시간 열처리하여 오링을 제조하였다.
(실시예 2)
고상 NBR(금호석유화학 KNB-35H) 80 중량% 및 액상 NBR(ZEON Nipol 1312) 20 중량%로 이루어지는 NBR 기재 100 중량부에 대하여, 입자크기 10nm의 카본블랙(N330, 코리아카본블랙) 80 중량부, 입자크기 40nm의 카본블랙(N550, 코리아카본블랙) 50 중량부, 가공오일(화이트 오일) 7 중량부, 산화아연 7 중량부, 스테아린산 3 중량부, 노화방지제(RD) 3 중량부, 폴리에틸렌글리콜 4 중량부, 가교제(황) 4 중량부 및 가교촉진제 3.5 중량부(M 1.5 중량부, DM 1.0 중량부, TS 1.0 중량부)를 컴파운드 혼련기인 니이더에서 110℃, 약 10분동안 혼련하여 컴파운드를 제조하였다. 니이더 작업을 끝난 컴파운드는 오픈 롤밀에서 균일하게 혼합시킨 후 2mm 쉬트상의 컴파운드를 제조한다. 이렇게 제조된 시트상의 컴파운드를 시험규격에 따라 제작된 금형에 투입한 후 160℃, 150kg/cm2의 프레스 조건에서 약 10분간 프레스 성형한 후, 100℃에서 24시간 열처리하여 오링을 제조하였다.
(비교예 1)
실시예 1과 동일하게 제조하되, 액상 NBR을 사용하지 않았고, 단일 카본블랙(N330, 코리아카본블랙)만 사용하였다.
(비교예 2)
실시예 2와 동일하게 제조하되, 액상 NBR을 사용하지 않았고, 단일 카본블랙(N330, 코리아카본블랙)만 사용하였다.
2. 오링의 평가
상기 실시예 및 비교예에 따른 오링에 대한 경도, 인장강도, 신장율, 탄성회복, 영구압축줄음율을 평가하였고 그 결과는 아래 [표 1]에 나타내었다.
| 구분 | 실시예 1 | 실시예 2 | 비교예 1 | 비교예 2 | 시험기준 |
| 경도 (Shore A) |
89 | 89 | 89 | 90 | KS M6784 |
| 인장강도 (kgf/cm2) |
158 | 159 | 148 | 142 | KS M6518 |
| 신장율(%) | 150 | 152 | 145 | 145 | KS M6518 |
| 탄성회복(%) | 45 | 45 | 28 | 27 | KS M6518 |
| 영구압축줄음율 (%) |
28 | 29 | 45 | 47 | KS M6660 |
상기 [표 1]에서와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 오링은 고상의 NBR에 액상의 NBR을 적용하고, 또한 입자크기가 작은 카본블랙과 함께 입자크기가 상대적으로 큰 카본블랙을 혼용하여 적용함으로써 카본블랙의 분산성을 더욱 향상시킬 수 있도록 하며, 이로 인해 오링의 탄성회복 특성, 신장율 및 영구압축줄음율 등의 기계적 물성이 향상되었음을 알 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 탄성회복 특성이 우수한 오링용 니트릴 고무 조성물을 상기의 바람직한 실시 예를 통해 설명하고, 그 우수성을 확인하였지만 해당 기술 분야의 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
Claims (3)
- 오링용 고무 조성물에 있어서,
고상 NBR 80 ~ 90 중량% 및 액상 NBR 10 ~ 20 중량%로 이루어지는 NBR 기재 100 중량부에 대하여, 입자크기 10 ~ 30nm의 카본블랙 70 ~ 80 중량부, 입자크기 40 ~ 60nm의 카본블랙 40 ~ 50 중량부 및 오링용 첨가제를 혼합하여 이루어지되,
상기 오링용 첨가제는 상기 NBR 기재 100 중량부에 대하여, 가공오일 5 ~ 7 중량부, 산화아연 5 ~ 7 중량부, 스테아린산 1 ~ 3 중량부, 노화방지제 1 ~ 3 중량부, 폴리에틸렌글리콜 2 ~ 4 중량부, 가교제 2 ~ 4 중량부 및 가교촉진제 2 ~ 3.5 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 탄성회복 특성이 우수한 오링용 니트릴 고무 조성물. - 삭제
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Priority Applications (1)
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| KR1020210039124A KR102445866B1 (ko) | 2021-03-25 | 2021-03-25 | 탄성회복 특성이 우수한 오링용 니트릴 고무 조성물 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2021
- 2021-03-25 KR KR1020210039124A patent/KR102445866B1/ko active Active
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