KR102575263B1 - 고절연성 가황 고무 조성물, 이를 이용한 신발 부품 및 이의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 고절연성 가황 고무 조성물, 이를 이용한 신발 부품 및 이의 제조방법은 탄소섬유를 이용하여 전기 절연성 및 경량성을 모두 개선함으로써 작업 효율성 및 작업 안정성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 고절연성 가황 고무 조성물, 이를 이용한 신발 부품 및 이의 제조방법은 조성물의 분산성을 향상시킴으로써 전기 집중 현상을 개선하고 이와 동시에 고전압에서도 우수한 기계적 강도를 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 고절연성 가황 고무 조성물, 이를 이용한 신발 부품 및 이의 제조방법은 조성물의 분산성을 향상시킴으로써 전기 집중 현상을 개선하고 이와 동시에 고전압에서도 우수한 기계적 강도를 가질 수 있다.
Description
본 발명은 고절연성 가황 고무 조성물, 이를 이용한 신발 부품 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 탄소섬유를 이용하여 전기 절연성을 높임으로써 경량성을 개선하고, 이와 동시에 조성물의 분산성을 향상시킴으로써 전기 집중 현상을 개선한 고절연성 가황 고무 조성물, 이를 이용한 신발 부품 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
안전화의 한 종류인 절연화는 기본 14,000V 내전압 특성을 규격으로 제정되어 있지만, 산업 고도화에 따라 국내에는 규격화 되지 않은 30,000V 내전압을 요구하는 절연화 수요가 증가하는 추세이다. 현재의 절연화는 전기로부터 근로자를 보호하지만, 그 중량이 1.2kg(265mm 기준) 이상으로 무거운 무게를 가진다. 이에 따라 업무 피로도가 높아져 작업 중 넘어지거나 쓰러지는 사고가 발생하는 위험이 있다.
구체적으로, 기존의 절연화는 고압 절연 특성 확보를 위해 전기와 직접 접촉하는 아웃솔의 중량을 높여 두껍게 제조되기 때문에 일반 안전화에 비해 아웃솔 무게가 25% 이상 높다. 이로 인해 일반 작업군 대비 절연화 무게로 인한 근로자의 피로도는 30% 이상 높은 실정이다.
즉, 기존의 고무 조성물 및 이를 이용한 신발 부품은 전기 절연성 및 경량성을 동시에 달성하기 어려운 한계점이 있었다. 또한, 고전압에서 내구성 등 기계적 특성이 저하되고, 조성물의 분산성이 떨어져 전기 집중 현상이 발생하는 한계점이 있었다.
본 발명이 해결하고자 하는 첫번째 과제는 탄소섬유를 이용하여 전기 절연성 및 경량성을 모두 개선한 고절연성 가황 고무 조성물, 이를 이용한 신발 부품 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 두번째 과제는 고전압에서도 우수한 기계적 특성을 가지며, 조성물의 분산성을 향상시킴으로써 전기 집중 현상을 개선한 고절연성 가황 고무 조성물, 이를 이용한 신발 부품 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 원료 고무 100 중량부에 대하여 탄소섬유를 5 ~ 15 중량부로 포함하고, 상기 탄소섬유는 평균 길이가 0.3 ~ 6 mm인 고무 조성물을 제공한다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 원료 고무는 천연 고무(Natural rubber, NR), 부타디엔 고무(Butadiene rubber, BR), 스티렌-부타디엔 고무(Styrene-butadiene rubber, SBR), 니트릴-부타디엔 고무(Nitrile-butadiene rubber, NBR), 에틸렌 프로필렌 고무(Ethylene propylene monomer rubber, EPDM) 와 같은 고무류로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 원료 고무 100 중량부에 대하여 충전제를 10 ~ 50 중량부로 더 포함하며, 상기 충전제는 실리카, 카본블랙, 클레이(clay), 탄산마그네슘, 탄산칼슘으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.
또한, 본 발명은 원료 고무를 투입한 후 혼련하는 단계 및 상기 원료 고무 100 중량부에 대하여 탄소섬유 5 ~ 15 중량부, 충전제 10 ~ 50 중량부를 첨가하여 혼합하는 단계를 포함하는 고절연성 가황 고무 조성물 제조방법을 제공한다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 혼합하는 단계에서 첨가제, 가황촉진제 및 가황제를 더 첨가한다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 혼련하는 단계는, 80 ~ 160℃의 온도 조건에서 20 ~ 40rpm으로 수행될 수 있다.
나아가, 본 발명은 상기의 어느 한 조성물을 이용하여 제조된 신발 부품을 제공한다.
본 발명의 고절연성 가황 고무 조성물, 이를 이용한 신발 부품 및 이의 제조방법은 탄소섬유를 이용하여 전기 절연성 및 경량성을 모두 개선함으로써 착화한 근로자의 작업 효율성 및 작업 안정성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 고절연성 가황 고무 조성물, 이를 이용한 신발 부품 및 이의 제조방법은 조성물의 분산성을 향상시킴으로써 전기 집중 현상을 개선하고 이와 동시에 고전압에서도 우수한 기계적 물성을 가질 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 공정흐름도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 공정흐름도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 평판 시편의 절연파괴강도 측정 과정을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 공정흐름도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 평판 시편의 절연파괴강도 측정 과정을 나타낸 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
상술한 바와 같이 기존의 가황 고무 조성물 및 이를 이용한 신발 부품은 전기 절연성 및 경량성을 동시에 달성하기 어려운 한계점이 있었다. 또한, 고전압에서 내구성 등 기계적 특성이 저하되고, 조성물의 분산성이 떨어져 전기 집중 현상이 발생하는 한계점이 있었다.
이에 본 발명은 원료 고무 100 중량부에 대하여 탄소섬유를 5 ~ 15 중량부로 포함하고, 상기 탄소섬유는 평균 길이가 0.3 ~ 6 mm인 탄소섬유인 고절연성 고무 조성물을 제공하여 상술한 한계점의 해결책을 모색하였다.
이에 따라 본 발명은 탄소섬유를 이용하여 전기 절연성 및 경량성을 모두 개선함으로써 작업 효율성 및 작업 안정성을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명은 조성물의 분산성을 향상시킴으로써 전기 집중 현상을 개선하고 이와 동시에 우수한 절연 성능을 가진다.
먼저, 원료 고무에 대하여 설명한다.
원료 고무는 본 발명의 고무 조성물의 기재가 되는 고무를 의미하며, 고온/고압 가황형 고무류를 사용할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 원료 고무는 천연 고무(Natural rubber, NR), 부타디엔 고무(Butadiene rubber, BR), 스티렌-부타디엔 고무(Styrene-butadiene rubber, SBR), 니트릴-부타디엔 고무(Nitrile-butadiene rubber, NBR), 에틸렌 프로필렌 고무(Ethylene propylene monomer rubber, EPDM) 와 같은 고무류로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.
이 때, '어느 하나 이상'이라는 의미는 어느 하나, 또는 둘 이상, 또는 둘 이상의 조합을 의미할 수 있다.
다음으로, 전도성 충전제인 탄소섬유에 대하여 설명한다.
탄소섬유란 탄소 원소의 질량 함유율이 90중량% 이상인 섬유장의 탄소재료를 의미한다. 탄소섬유는 탄소 재료의 특성과 섬유 형태의 특성을 합친 재료로, 내열성, 화학적 안정성, 전기·열 전도성, 저열팽창성에 따른 치수안정성, 저밀도, 마찰 및 마모 특성, X선 투과성, 전자파 차폐성, 생체친화성, 유연성 등의 우수한 특징을 가지고 있다. 또한, 활성화(activation) 조건에 따라서는 현저히 우수한 흡착 특성 부여도 가능하다. 탄소섬유의 전기전도율은 결정성에 의존하며, 일반적으로 0.5 ~ 0.8×10-3Ω·cm의 전기저항 값을 가지는 도체에 해당된다.
본 발명의 고무 조성물은 원료 고무 100 중량부에 대하여 탄소섬유를 5 ~ 15 중량부로 포함한다. 이에 따라 본 발명은 인장강도를 높게 유지하면서도 원하는 수준의 경도, 절연성을 확보할 수 있는 효과가 있다.
만일 탄소섬유를 5 중량부 미만으로 첨감하는 경우에는 인장강도와 연신율은 높게 유지할 수 있는 반면에 경도, 절연성이 저하되는 문제점이 발생할 수 있고, 만일 탄소섬유를 15 중량부를 초과하여 첨가하는 경우에는 인장강도와 연신율이 현저히 저하되고, 밀도와 경도가 필요 이상으로 상승하며, 상대적으로 전기가 잘 통해 고전압을 방지할 수 없는 문제점이 발생할 수 있다.
또한, 탄소섬유의 평균 길이는 0.3 ~ 6 mm이다. 이는 탄소섬유를 평균 길이 0.3 ~ 6mm 길이 범위로 절단한 것을 의미한다. 바람직하게는 평균길이가 1 ~ 3mm인 탄소섬유를 사용할 수 있으며, 이를 통해 분산성을 향상시킬 수 있어 균일한 조성물을 수득할 수 있는 효과가 있다.
다음으로, 충전제에 대하여 설명한다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 충전제를 더 포함할 수 있으며, 상기 충전제는 해당 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 다양한 것을 사용할 수 있고, 보다 바람직하게는 실리카, 카본블랙, 클레이(clay), 탄산마스네슘(MgCO3), 탄산칼슘(CaCO3)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나일 수 있다. 충전제는 컷팅(Cutting) 특성, 칩핑(Chipping) 특성, 인열 저항(Tearing resistance) 및 내마모성 개선 효과가 있어, 고무 조성물의 기계적 강도를 향상시킬 수 있다.
충전제가 상기 비표면적 범위를 만족하지 못하는 경우에는, 고무 조성물의 인열 저항, 내마모성 등의 기계적 강도 재현성이 저하되는 문제점이 발생할 수 있다.
바람직하게는 충전제는 원료 고무 100 중량부에 대하여 20 ~ 40 중량부로 포함될 수 있으며, 보다 바람직하게는 원료 고무 100 중량부에 대하여 25 ~ 35 중량부로 포함될 수 있다. 이와 같이 충전제를 포함하는 경우, 조성물의 분산성이 향상됨으로써 고무 조성물의 인열 저항, 내마모성 등의 기계적 강도가 향상되는 효과가 있다. 만일 충전제를 포함하지 않고 탄소섬유를 단독으로 사용하는 경우에는 탄소섬유의 분산이 불균일하게 되는 문제점이 발생할 수 있다.
본 발명은 첨가제를 더 포함할 수 있다. 또한, 첨가제는 산화 아연, 스테아린 산 및 폴리에틸렌 글리콜로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.
산화 아연(Zinc oxide)은 내열성 및 가황 속도를 개선할 수 있으며, 스테아린 산(Stearic acid)은 첨가제들의 분산성과 가공성을 향상시킬 수 있고, 폴리에틸렌 글리콜(Polyethylene glycol)은 충전제로 첨가되는 실리카에 코팅되어 충전제와 가황촉진제의 불필요한 결합으로 가황 시간이 연장되는 것을 방지할 수 있다.
구체적으로, 실리카 표면에는 수많은 실란올기(Silanol group)가 존재하기 때문에 충전제 집합체 간의 상호작용이 매우 강해 비극성인 고무에서 쉽게 분산되지 않을 수 있다. 또한, 충전제 표면의 실란올기는 고무 복합재료에 존재하는 극성 유기물과의 수소결합에 의해 이들을 흡착하는데, 특히 고무 배합물에서 사용하는 가황촉진제는 대부분 그 작용기로써 아민기를 포함하고 있기 때문에 충전제의 실란올기와 강한 수소결합을 형성하여 표면에 잘 흡착된다. 이에 따라 충전제와 가황촉진제의 불필요한 결합으로 가황 시간이 연장되는데, 폴리에틸렌 글리콜을 첨가함으로써 이를 억제할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 원료 고무 100 중량부에 대하여 첨가제를 5 ~ 10 중량부로 포함할 수 있다. 보다 바람직하게는, 원료 고무 100 중량부에 대하여 산화 아연 2 ~ 8 중량부, 스테아린 산 0.1 ~ 2 중량부, 폴리에틸렌 글리콜 0.5 ~ 3 중량부 포함할 수 있다. 더욱 바람직하게는, 원료 고무 100 중량부에 대하여 산화 아연 4 ~ 6 중량부, 스테아린 산 0.5 ~ 1.5 중량부, 폴리에틸렌 글리콜 1 ~ 2 중량부 포함할 수 있다.
이 경우 가교 반응을 적절한 속도로 유지할 수 있어 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 만일 상기 범위 미만으로 첨가제를 포함하는 경우에는 가교 반응이 지나치게 느려지는 문제점이 발생할 수 있고, 만일 상기 범위를 초과하여 첨가제를 포함하는 경우에는 반응이 되지 못한 미반응물들이 시편(내지 부품)의 표면으로 나타나게 되어 블루밍(blooming) 현상이 발생하는 문제점이 발생할 수 있다.
본 발명은 가황촉진제를 더 포함할 수 있다. 또한, 가황촉진제는 2-메르캅토 벤조 티아졸(2-Mercapto benzo thiazole), 다이벤조티아질 다이서파이드(Dibenzothiazyl disulfide)와 같은 Thiazole계, 테트라메틸티우람 다이서파이드(Tetramethylthiuram Disulfide), 테트라메틸티우람 모노서파이드(Tetramethylthiuram monosulfide)와 같은 Thiuram계, 징크 다이부틸다이티오카바메이트(Zinc dibutyldithiocarbamate), 징크 다이에틸다이티오카바메이트 (Zinc diethyldithiocarbamate)와 같은 Dithiocarbamate계로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.
가황촉진제는 고무 조성물 제조 시 가황 속도를 높여 가교 시간을 단축시키고, 이와 동시에 가교 온도를 저하시키며, 사용되는 가황제의 양을 감소시킬 수 있는 효과가 있다. 또한, 이에 따라 고무 조성물을 이용한 고무 제품의 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 원료 고무 100 중량부에 대하여 가황촉진제를 1 ~ 3 중량부로 포함할 수 있다. 보다 바람직하게는, 원료 고무 100 중량부에 대하여 2-메르캅토 벤조 티아졸 0.45 ~ 1.4 중량부, 다이벤조티아질 다이서파이드 0.45 ~1.4 및 테트라메틸티우람 다이서파이드 0.1 ~ 0.2 중량부 포함할 수 있다.
이 경우 내마모성, 강도 등의 기계적 강도을 골고루 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 만일 가황촉진제를 상기 범위 미만으로 포함하는 경우에는 가황 시간이 지연되어 생산성이 떨어지는 문제점이 발생할 수 있으며, 만일 가황촉진제를 상기 범위를 초과하여 포함하는 경우에는 블루밍 현상이 발생하거나 스코치 시간이 짧아져 불량률이 높아지는 문제점이 발생할 수 있다.
본 발명은 가황제로 황을 더 포함함으로써 고무 조성물을 가황시킬 수 있다. 이를 통해 고무 분자 사슬 간의 간격을 줄여 내열성 및 가교 밀도를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 원료 고무 100 중량부에 대하여 가황제를 0.5 ~ 2 중량부로 더 포함할 수 있다. 보다 바람직하게는 원료 고무 100 중량부에 대하여 가황제를 1 ~ 1.5 중량부로 더 포함할 수 있다. 이 경우 가교밀도 및 기계적 강도를 향상시킬 수 있으며, 내열성을 향상시킬 수 있다.
한편, 본 발명은 경우에 따라 통상적인 고무 산업에서 이용되는 첨가제, 가황촉진제, 가황제 등을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 원료 고무를 투입한 후 혼련하는 단계 및 상기 원료 고무 100 중량부에 대하여 탄소섬유 5 ~ 15 중량부, 실리카 10 ~ 50 중량부를 첨가하여 혼합하는 단계를 포함하는 고절연성 가황 고무 조성물 제조방법을 제공한다.
이하, 상술한 내용과 중복되는 내용을 제외하고 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 공정흐름도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 가황 고무 조성물 제조방법은 원료 고무를 투입한 후 혼련하는 단계(S1) 및 상기 원료 고무 100 중량부에 대하여 탄소섬유 5 ~ 15 중량부, 실리카 10 ~ 50 중량부를 첨가하여 혼합하는 단계(S2)를 포함한다.
먼저, 원료 고무를 투입한 후 혼련하는 단계(S1)에 대하여 설명한다.
S1 단계는 원료 고무를 선투입하여 일정 시간 열과 기계를 이용하여 고르게 섞어 이기는 방식으로 수행될 수 있다. 이와 같이 원료 고무를 선혼련하는 경우 이후 첨가되는 첨가제들의 분산 및 혼합을 보다 용이하게 할 수 있는 장점이 있다.
한편, 상기 S1 단계는 니더(kneader)에서 수행될 수 있으며, 바람직하게는 80 ~ 160℃의 온도 조건에서 20 ~ 40rpm으로 수행될 수 있다. 보다 바람직하게는 70 ~ 140℃의 온도 조건에서 수행될 수 있다. 또한, 상기 혼련은 0.1 ~ 3분 동안 수행될 수 있다.
구체적으로, 상기 온도 범위를 유지하고 있는 니더에 원료 고무를 선투입하여 20 ~ 40rpm으로 0.1 ~ 3분 동안 혼련하여 고무를 연화시킬 수 있다.
다음으로, 원료 고무 100 중량부에 대하여 탄소섬유 5 ~ 15 중량부, 충전제 10 ~ 50 중량부를 첨가하여 혼합하는 단계(S2)에 대하여 설명한다.
S2 단계는 S1 단계를 거쳐 혼련된 원료 고무에 상기 함량 범위를 만족하는 탄소섬유 및 실리카를 첨가한 후 분산 및 혼합을 수행함으로써 수행될 수 있다. 또한, S2 단계는 5 ~ 20 분 동안 수행될 수 있다.
상기 S2 단계는 탄소섬유 및 실리카 외에도 첨가제, 가황촉진제 및 가황제를 더 첨가하여 수행될 수도 있다. 이후 수분을 제거함으로써 고무 조성물을 수득할 수 있다.
이와 관련하여, 도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 공정흐름도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 가황 고무 조성물 제조방법은 원료 고무를 투입한 후 혼련하는 단계(S1) 및 상기 원료 고무 100 중량부에 대하여 탄소섬유 5 ~ 15 중량부, 충전제 10 ~ 50 중량부, 첨가제 5 ~ 10 중량부, 가황촉진제 1 ~ 3 중량부, 가황제 0.5 ~ 2 중량부를 첨가하여 혼합하는 단계(S2)를 포함할 수 있음을 알 수 있다.
한편, 경우에 따라서 바람직하게는 상기 S1 단계 및 S2 단계는 니더에서 수행될 수 있으나, 상기 가황제의 첨가 및 혼합은 이축롤밀에서 수행될 수 있다. 즉, 니더에서 혼합 공정을 수행한 이후 혼합된 조성물을 이축밀을 이용하여 시트 형태로 내린 이후에 가황제를 첨가하여 이축롤밀에서 분산 및 혼합을 수행할 수 있는 것이다.
본 발명의 조성물을 이용하여 고무 시트를 수행하기 위해서는 혼합된 조성물을 이축롤밀을 이용하여 시트 형태로 내린 이후에 24시간 동안 안정화 과정을 거쳐야 한다. 이 경우 충분히 안정화가 진행되도록 함으로써 내부에 남은 잔열에 의하여 추후 가황제를 첨가하였을 때 가황제와 기재가 반응하게 되는 것을 방지할 수 있으며, 외관이 뒤틀리거나 손상되는 것을 방지할 수 있다. 상술한 바와 같이 시트 형태로 내린 이후에 가황제를 첨가하여 이축롤밀에서 분산 및 혼합을 수행한 이후에 상기 시트를 일정 크기 및 형태로 재단한 후 고온의 프레스로 압착함으로써 성형 공정을 수행할 수 있다.
나아가, 본 발명은 상기의 조성물에 의해 제조된 신발 부품을 제공한다. 이 때, 신발 부품이란 아웃솔, 미드솔 등의 신발을 구성하는 각종 부품을 제한 없이 다양하게 지칭할 수 있다.
이에 따라, 본 발명은 전기 절연성 및 경량성이 모두 우수한 신발 부품을 제공할 수 있으며, 특히 본 발명의 조성물을 이용한 아웃솔은 전기 절연성 및 경량성이 모두 우수하여 신발을 착용하는 작업자의 업무 피로도를 현저히 낮추어 작업 효율성을 향상시킬 수 있음과 동시에 고압 절연 특성을 확보함으로써 작업 안정성 역시 향상시킬 수 있다.
이하 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명한다.
실시예 1
100 ~ 140℃로 예열된 니더에 하기 표 1에 따른 원료 고무 기재를 투입하고 30rpm의 속도로 1분 동안 혼련하였다. 이후 평균길이 3mm의 탄소섬유, 실리카, 산화 아연, 스테아린 산, 폴리에틸렌 글리콜, 가황촉진제를 하기 표 1의 함량대로 첨가하고, 분산 및 혼합 공정을 13분 정도 수행하였다. 다음으로, 가황제를 투입하여 3분 동안 분산 및 혼합한 뒤 이축롤밀을 통해 시트 형태로 내려 24시간 동안 안정화 공정을 수행하였다. 이후 황을 첨가하여 이축롤밀에서 5분 동안 분산 및 혼합하고, 3 ~ 3.5mm 두께로 시트를 제조하였다. 이를 155℃의 프레스로 130kg/cm2의 압력에서 성형하여 22cm×22cm×0.3cm (가로×세로×두께)의 판상형 시편을 제조하였다.
실시예 2 ~ 6
하기 표 1에 따른 성분 및 함량을 첨가한 것 외에는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
비교예 1 ~ 3
하기 표 2에 따른 성분 및 함량을 첨가한 것 외에는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
| 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 실시예 4 | 실시예 5 | 실시예 6 | ||
| 원료 고무 (중량부) |
NR | 0 | 100 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| NBR | 100 | 0 | 100 | 0 | 100 | 100 | |
| EPDM | 0 | 0 | 0 | 100 | 0 | 0 | |
| 전도성 충전제 | 탄소섬유1) (3mm) |
7.5 | 7.5 | 10 | 10 | 12.5 | 15 |
| 충전제 | 실리카2) | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 |
| 첨가제 (중량부) |
산화 아연 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 | 5 |
| 스테아린 산 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | |
| 폴리에틸렌 글리콜 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | |
| 가황촉진제 (중량부) |
M3) | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| DM4) | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | |
| TT5) | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | |
| 가황제 (중량부) |
황 | 1.2 | 1.2 | 1.2 | 1.2 | 1.2 | 1.2 |
1) 탄소섬유 : 동보체인공업(주) 제작
2) Zeosil-175, 비표면적 160 ~ 190m2/g
3) 2-메르캅토 벤조 티아졸
4) 다이벤조티아질 다이서파이드
5) 테트라메틸티우람 다이서파이드
| 비교예 1 | 비교예 2 | ||
| 원료 고무 (중량부) |
NBR | 100 | 100 |
| 전도성 충전제 | 탄소섬유1)(3mm) | 0 | 20 |
| 충전제 | 실리카2) | 30 | 30 |
| 첨가제 (중량부) |
산화 아연 | 5 | 5 |
| 스테아린 산 | 1 | 1 | |
| 폴리에틸렌 글리콜 | 1.5 | 1.5 | |
| 가황촉진제 (중량부) |
M3) | 1 | 1 |
| DM4) | 1 | 1 | |
| TT5) | 0.1 | 0.1 | |
| 가황제 (중량부) |
황 | 1.2 | 1.2 |
1) 탄소섬유 : 동보체인공업(주) 제작
2) Zeosil-175, 비표면적 160 ~ 190m2/g
3) 2-메르캅토 벤조 티아졸
4) 다이벤조티아질 다이서파이드
5) 테트라메틸티우람 다이서파이드
실험예 1. 각종 특성 측정
상기 실시예 1 ~ 6 및 비교예 1 ~ 2의 시편을 각가의 측정 및 시험 규격에 맞는 시편 모양의 커터를 사용하여 절단한 후 측정 및 시험을 수행하였다. 그 결과값을 하기 표 3 및 표 4에 나타냈다.
- 인장강도 및 신장율
ASTM D 412에서 규정하는 'Die C' 모형의 덤벨 형태로 절단하여 측정을 진행하였다. UTM을 이용하였으며, 측정 속도는 500mm/min으로 고정하였다. 측정값은 10% 범위에서 내림하여 정수로 표기하였다.
- 경도 측정
ASTM D 2240 규격에 따라 같은 시편을 최소 0.6cm까지 겹친 다음, Shore A 타입 경도계를 이용하여 진행하였다. 측정 진행 시 실내 온도는 24℃로 조절하였으며, 경도계로 시편을 누른 후 1초 내에 그 결과값을 기록하였다.
- 절연파괴전압 및 절연파괴강도
ASTM D 149 규격에 따라 KS C 2301 1종 2호 절연유 안에서 50×50mm 시편 양쪽 면에 전극을 연결하여 2,000 V/s의 속도로 전압을 상승시켰고, 파괴되는 최고 전압을 확인하였다. 한 시편 당 총 5회 실시하여 그 평균값을 기록하였다. 절연파괴강도 측정 과정은 도 3에 나타냈다.
| 평가항목 | 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 실시예 4 | 실시예 5 | 실시예 6 |
| 경도 Type A |
72 | 73 | 75 | 74 | 76 | 78 |
| 인장강도 (kgf/cm2) |
150 | 160 | 130 | 100 | 120 | 100 |
| 신장율 (%) |
830 | 820 | 760 | 540 | 800 | 750 |
| 절연파괴전압(kV) | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 |
| 절연파괴강도 (kV/mm) |
10.5 | 10.5 | 11 | 10.5 | 12 | 10.5 |
| 평가항목 | 비교예 1 | 비교예 2 |
| 경도 Type A |
61 | 81 |
| 인장강도 (kgf/cm2) |
120 | 90 |
| 신장율 (%) |
870 | 640 |
| 절연파괴전압(kV) | 27 | 28 |
| 절연파괴강도 (kV/mm) |
9 | 9 |
상기 표 1 내지 표 4를 참조하면, 본 발명은 경도, 인장강도, 신장율 등의 물성이 우수한 값을 가짐을 알 수 있다. 또한, 이와 동시에 절연 파괴 전압 및 절연 파괴 강도 역시 우수한 값을 가짐을 알 수 있다. 특히 비교예를 통해 기존의 고무 조성물 및 이를 이용한 고무 제품은 밀도가 다소 높게 나타나 무거웠던 것을 알 수 있다. 반면에, 본 발명은 탄소섬유를 포함함으로써 두께를 감소시킬수 있으므로 기존의 절연성 시편에 비하여 경량화가 가능한 장점이 있음을 알 수 있다.
Claims (7)
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- 원료 고무를 선투입한 후 70 ~ 140℃의 온도 조건에서 20 ~ 40rpm으로 0.1 ~ 3분 동안 선혼련하여 상기 원료 고무를 연화하는 단계;및
상기 원료 고무 100 중량부에 대하여 탄소섬유 5 ~ 15 중량부, 충전제 25 ~ 35 중량부, 첨가제 5 ~ 10 중량부, 가황제 1 ~ 1.5 중량부를 첨가하여 5 ~ 20분 동안 혼합하는 단계;를 포함하고,
상기 탄소섬유는 평균 길이가 1 ~ 3 mm이며,
상기 원료 고무는 천연 고무(Natural rubber, NR), 부타디엔 고무(Butadiene rubber, BR), 스티렌-부타디엔 고무(Styrene-butadiene rubber, SBR), 니트릴-부타디엔 고무(Nitrile-butadiene rubber, NBR), 에틸렌 프로필렌 고무(Ethylene propylene monomer rubber, EPDM)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상이고,
상기 충전제는 실리카, 카본블랙, 클레이(clay), 탄산마그네슘 및 탄산칼슘으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상이며,
상기 첨가제는 산화 아연, 스테아린 산 및 폴리에틸렌 글리콜로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상이고,
상기 혼합하는 단계에서 가황촉진제로 상기 원료 고무 100 중량부에 대하여 2-메르캅토 벤조 티아졸 0.45 ~ 1.4 중량부, 다이벤조티아질 다이서파이드 0.45 ~ 1.4 중량부 및 테트라메틸티우람 다이서파이드 0.1 ~ 0.2 중량부를 더 첨가하는 고절연성 고무 조성물 제조방법.
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Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020200177596A KR102575263B1 (ko) | 2020-12-17 | 2020-12-17 | 고절연성 가황 고무 조성물, 이를 이용한 신발 부품 및 이의 제조방법 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020200177596A KR102575263B1 (ko) | 2020-12-17 | 2020-12-17 | 고절연성 가황 고무 조성물, 이를 이용한 신발 부품 및 이의 제조방법 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR101884363B1 (ko) * | 2017-02-24 | 2018-08-01 | 한국신발피혁연구원 | 미세 아이젠 구조를 갖는 신발 겉창용 난슬립 패드 |
| JP2019203074A (ja) | 2018-05-23 | 2019-11-28 | 株式会社Ｉｈｉエアロスペース | インシュレーションゴムとこれを用いたモータケースの製造方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR0118319Y1 (ko) * | 1994-09-03 | 1998-04-27 | 최운덕 | 카본화이버를 혼합한 제전화창으로 구성된 제전화 |
| KR20010081383A (ko) * | 2000-02-14 | 2001-08-29 | 김태승 | 고내마모성 섬유를 혼합한 신발밑창 |
| KR101662007B1 (ko) | 2015-03-26 | 2016-10-04 | 한국신발피혁연구원 | 신발 아웃솔용 고내마모성 고무 조성물 및 그 제조방법 |
-
2020
- 2020-12-17 KR KR1020200177596A patent/KR102575263B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101884363B1 (ko) * | 2017-02-24 | 2018-08-01 | 한국신발피혁연구원 | 미세 아이젠 구조를 갖는 신발 겉창용 난슬립 패드 |
| JP2019203074A (ja) | 2018-05-23 | 2019-11-28 | 株式会社Ｉｈｉエアロスペース | インシュレーションゴムとこれを用いたモータケースの製造方法 |
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|---|---|
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