KR101405907B1

KR101405907B1 - 모노 튜브식 쇽 업소버용 오링의 고무조성물

Info

Publication number: KR101405907B1
Application number: KR1020110069501A
Authority: KR
Inventors: 김동현
Original assignee: 평화오일씰공업 주식회사
Priority date: 2011-07-13
Filing date: 2011-07-13
Publication date: 2014-06-19
Also published as: KR20130010099A

Abstract

본 발명은 모노 튜브식 쇽 업소버용 오링의 고무 조성물을 제공한다. 따라서, 본 발명의 모노 튜브식 쇽 업소버용 오링의 고무 조성물은, 차량의 모노 튜브식 쇽 업소버에 포함되는 분리 피스톤과 튜브 사이에 개재되어서, 상기 오일챔버와 가스챔버 사이를 밀폐시키는 모노 튜브식 쇽 업소버용 오링의 고무 조성물로서, 니트릴 고무(NBR)로 이루어진 폴리머와 탈크계, 티타늄계 및 실리카계를 포함하는 것으로, 상기 폴리머 100중량부 대비 30 내지 70 중량부를 가지는 무기 충전제와 입경이 20nm 내지 30nm인 카본 블랙을 포함하는 것으로, 상기 폴리머 100중량부 대비 30 내지 70중량부를 가지는 유기 충전제를 포함한다.

Description

모노 튜브식 쇽 업소버용 오링의 고무조성물{Rubber composition of O-ring for mono tube type shock absorber}

본 발명은 차량에 사용되는 모노 튜브식 쇽 업소버에서, 분리 피스톤에 사용되는 모노 튜브식 쇽 업소버용 오링의 고무조성물에 관한 것이다.

일반적으로 쇽 업소버(shock absorber)는 차축과 차체 사이에 설치되어 차량의 주행시 차축이 노면으로부터 받는 진동이나 충격을 흡수하여 승차감을 향상시키는 방진, 완충장치로서, 그 내부는 감쇠력을 증대시킬 수 있도록 가스 및 오일 등의 충진물이 채워진다.

구조에 따라 크게 분류하면, 오일 저장 튜브가 이중 벽으로 구성된 이중 튜브식(Twin tube type)과 오일 저장 튜브가 단일벽으로 구성된 모노 튜브식(Mono tube type)이다.

모노 튜브식 쇽 업소버에는, 튜브 내부에 위치하며 가스챔버와 오일챔버가 구분되도록 그 중간에 위치하는 분리 피스톤을 포함한다.

상기 분리 피스톤은, 오일이 채워지는 상부의 오일챔버와가스가 채워지는 하부의 가스챔버 간을 구분하기 위하여, 그 외주면이 튜브의 내주면과 밀착된다. 상기 분리 피스톤의 외주면에는 오링(O-ring)이 배치된다. 상기 오링은 상기 튜브의 내주면을 가압하여서, 상기 분리 피스톤과 튜브가 밀착된 틈새 사이로 오일챔버의 오일 및/또는 가스챔버의 가스가 누설되어 서로 혼입되는 것을 방지하는 기능을 한다.

상기 오링은 완벽한 씰링(sealing)성을 만족하기 위하여, 마찰력이 우수한 소재로 이루어진다. 그러나, 상기 높은 마찰력의 부작용으로 인하여 분리 피스톤이 움직이지 않는 스틱(stick)화 현상이 발생하게 됨으로써, 정상적인 감쇠력 작용이 이루어지지 않아서 외부 충격이 그대로 차체에 전달되어서 승차감을 저하시키는 문제점이 있다.

또한, 윤활성이 우수한 소재를 적용하게 되면, 인장강도, 모듈러스 등 기계적 성질이 열화되어서 내구성이 약화된다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기의 문제점을 포함한 여러 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 윤활성이 우수한 동시에, 기계적 성질도 우수한 모노튜브용 오링의 고무조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

따라서, 본 발명의 모노 튜브식 쇽 업소버용 오링의 고무 조성물은, 차량의 모노 튜브식 쇽 업소버에 포함되는 분리 피스톤과 튜브 사이에 개재되어서, 상기 오일챔버와 가스챔버 사이를 밀폐시키는 모노 튜브식 쇽 업소버용 오링의 고무 조성물로서, 니트릴 고무(NBR)로 이루어진 폴리머와 탈크계, 티타늄계 및 실리카계를 포함하는 것으로, 상기 폴리머 100중량부 대비 30 내지 70 중량부를가지는 무기 충전제와 입경이 20nm 내지 30nm이며, 상기 폴리머 100중량부 대비 30 내지 70중량부를 가지는 카본 블랙을 포함한다.

이 경우, 상기 폴리머 100 중량부 대비 1 내지 2 중량부를 갖는 실란 커플링제를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 폴리머100중량부 대비, 1 내지 5 중량부를 가지며 2,2,4-트리메틸??1,2-디하이드로쿠이노라인(2,2,4-Trimethyl-1,2-dihydroquinoline)를 포함하는 노화방지제, 5 내지 10 중량부를 가지며 디큐밀 퍼옥사이드(dicumyl peroxide)를 포함하는 가교제, 10 내지 15 중량부를 가지며 스테아린산 및 산화아연을 포함하는 가교조제, 및 5 내지 15 중량부를가지며 디에스테르계의 가소제를 더 포함할 수 있다.

이 경우, 상기 가교조제에 포함된 산화아연은 폴리머 100 중량부 대비 8 내지 12 중량부를 갖는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 윤활성이 향상되어서 스틱현상을 방지할 수 있다. 이에 따라서 정상적인 감쇠력 작용이 이루어지게 되어서 승차감이 좋아지게 된다. 또한, 기계적 물성치가 우수하게 되어서, 내구성이 향상된다.

도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 모노 튜브식 쇽 업소버의 일예를 도시한 단면도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 모노 튜브식 쇽 업소버의 일예를 도시한 단면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 튜브(1)와, 튜브(1) 내측으로 삽입되고 타단은 튜브(1)의 외측으로 연장된 피스톤 로드(2)와, 피스톤 로드(2)의 일단에 설치되어 상하 왕복 이동되어 감쇠력을 발생시키는 피스톤 밸브(3)와, 튜브(1) 내부에 위치하며 가스챔버(4)와 오일챔버(5)가 구분되도록 그 중간에 위치하는 분리 피스톤(6)과, 튜브(1) 하단에서 피스톤 로드(2)를 습동 지지하도록 설치되는 로드 가이드(7)로 구성된다.

상기 분리 피스톤은, 오일이 채워지는 상부의 오일챔버와 가스가 채워지는 하부의 가스챔버 간을 구분하기 위하여, 그 외주면이 튜브의 내주면과 밀착된다. 상기 분리 피스톤의 외주면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 모노튜브식 쇽 업소버용 오링(O-ring, 10)이 배치된다.

상기 모노튜브식 쇽 업소버용 오링(10)은 상기 튜브의 내주면을 가압하여서, 상기 분리 피스톤과 튜브가 밀착된 틈새 사이로 오일챔버의 오일 및/또는 가스챔버의 가스가 누설되어 서로 혼입되는 것을 방지하는 기능을 한다.

상기 모노 튜브식 쇽 업소버용 오링(10)의 고무 조성물은 폴리머와, 무기 충전제와, 유기 충전제를 포함한다.

폴리머는 니트릴 고무(NBR)로 이루어진다.

무기 충전제는, 탈크계, 티타늄계 및 실리카계를 포함한다. 상기 탈크계, 티타늄계 및 실리카계로 이루어진 무기 충전제는 윤활성을 향상시킨다. 특히 티타늄계로서 이산화 티타늄(TiO2)을 적용하면, 보다 윤활성이 향상될 수 있다.

이 경우, 상기 무기 충전제는 상기 폴리머 100중량부 대비 30 내지 70 중량부를 가지는 것이 바람직하다. 이는 상기 중량부가 30 중량부 미만인 경우 윤활성 특성이 열화되고, 상기 중량부가 90을 초과하는 경우 컴파운드 배합 가공이 어려워지게 되어서 분산성이 열화된다는 문제점이 있기 때문이다.

또한, 상기 무기 충전제를 적용함으로써 열화되는 기계적 강도는 유기 충전제를 배합함으로써 보완될 수 있다. 이 경우, 상기 유기 충전제의 입자경이 20nm 내지 30nm인 카본 블랙을 포함한다.

상기 카본 블랙은 입자경이 적을수록 인장강도, 내마모성, 경도, 모듈러스 등 기계적 물성치가 향상된다. 따라서, 카본 블랙의 입자경을 20nm 내지 30nm로 적게 되도록 조절함으로써, 기계적 물성치가 열화되지 않도록 할 수 있다.

이 경우, 상기 카본 블랙은 상기 폴리머 100중량부 대비 30 내지 70중량부를 갖는 것이 바람직한데, 상기 중량부가 70을 초과하는 경우에는 고무의 탄성이 떨어지게 됨으로써 윤활성이 열화되고, 상기 중량부가 30 미만인 경우에는 기계적 물성치 향상의 효과가 없기 때문이다.

상기 기계적 물성치를 보다 향상시키기 위하여, 가교조제로서, 산화아연(Zinc oxide)를, 폴리머 100중량부 대비 8 내지 12 중량부를 포함시키는 것이 바람직하다. 상기 가교조제는 폴리머의 가교 속도를 증가시키는 한편, 측쇄(side chain) 반응을 방지하여 가교 밀도를 증가시키기 위한 것이다.

상기 산화아연을 8 내지 12 중량부로 배합하면, 내마모성이 향상되어서 내구성이 우수해진다. 한편, 상기 가교조제는 스테아린산을 더 포함할 수 있으며, 이 경우, 상기 가교조제는, 폴리머 100 중량부 대비 10 내지 15 중량부를 갖는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에서, 상기 폴리머 100 중량부 대비 1 내지 2 중량부를 갖는 실란 커플링제를 더 포함할 수 있다. 실란 커플링제는 그 분자의 한쪽이 폴리머에 혼합되는 무기 충전제 표면과 결합하고, 다른 한 쪽은 메트릭스 수지와 친화성이 있어서 분산성을 좋게 하며, 무기 충전제와 매트릭스 폴리머와의 계면의 접착성을 좋게 하여, 고무의 강도를 향상시키는 기능을 한다.

한편, 본 발명은 5 내지 10 중량부를 가지며 디큐밀 퍼옥사이드(dicumyl peroxide)를 포함하는 가교제를 포함할 수 있다. 상기 가교제는 상기 폴리머를 구성하는 단량체들을 상호 가교하는 기능을 한다. 유기과산화물로 가황하면 고무의 양호한 압축 줄음율을 얻을 수 있다.

한편, 본 발명은, 1 내지 5 중량부를 가지며 2,2,4-트리메틸??1,2-디하이드로쿠이노라인(2,2,4-Trimethyl-1,2-dihydroquinoline)를 포함하는 노화방지제를 더 포함할 수 있다. 노화방지제(antioxidant)는 유기고분자 재료의 노화를 방지하는 역할을 한다. 노화방지제는 산화방지제와 같은 작용을 갖는 것이 많기 때문에 산화방지제라고도 한다. 노화방지제는 노화현상의 주요 인자인 산소에 의해서 자동 산화되는 연쇄반응을 정지시키는 작용을 한다.

또한, 본 발명은, 디에스테르계의 가소제를 더 포함할 수 있다.

가소제는 상기 폴리머를 유연하게 해주는 역할을 한다. 일반적으로 가소제라 함은 염화비닐과 아세트산비닐 같은 열가소성 플라스틱에 첨가하여 열가소성을 증대시킴으로써 고온에서 성형가공을 용이하게 하는 유기물질로, 유연성을 주는 연화제(softener)와 유사한 역할을 한다.

가소제의 작용을 예를 들어 간단히 설명하면, 플라스틱은 긴 끈 같은 분자가 모여서 된 것으로, 분자 사이에 서로 끌어당기는 힘이 강할수록 딱딱해진다. 이 경우 분자 사이에 가소제가 끼어들면 플라스틱 분자 사이의 직접 끌어당기는 힘이 약해져 잘 휘게 된다. 그러므로 가소제는 상기 폴리머에 잘 섞일 수 있는 성질, 즉 섞임성이 있는 것이 유리하다. 본 발명에서는 또한, 본 발명의 가소제로서 디에스테르계로서, 폴리머 100 중량부 대비 5 내지 15 중량부를 가질 수 있다.

본 발명에 따르면, 무기 충전제를 사용하여서 마찰성을 향상시켰고, 유기충전제의 중량비 및 입자경과, 가교조제의 중량비 등을 조절하여서 기계적 강도를 향상시켰다. 이에 따라서 분리 피스톤의 스틱화 현상을 방지할 수 있어서 정상적인 감쇠력 작용이 이루어지게 된다.

이하에서는, 상기와 같은 본 발명의 실시예에 따른 모노 튜브식 쇽 업소버용 오링의 고무조성물(이하 편의상 "실시예"라고 칭함.)과, 종래의 쇽 업소버용 오링의 고무조성물(이하, 편의상 "비교예"라고 칭함.)의 각종 테스트 결과를 설명한다.

이 경우, [표 1]에 도시된 바와 같이, 실시예의 경우 무기 충전제를 적용하였고, 유기충전제의 경우 입자경이 작은 N330을 적용하였다. 또한, 가교조제로서 산화아연을 10중량부 첨가하였다. 이와 달리 비교예는, 무기충전제를 적용하지 않았고, 유기 충전제의 경우 입자경이 큰 N770을 적용하였다. 또한 가교조제로서 산화아연을 5중량부 첨가하였다.

구성성분(중량부)		비교예	실시예
폴리머	NBR¹ ⁾	100	100
충전제	N774² ⁾	85	-
	N330³ ⁾	-	50
	Zeosil 155⁴⁾	-	10
	TiO2⁵ ⁾	-	20
	Talc MG-400⁶⁾	-	30
노화방지제	SUNNOC⁷ ⁾	1	1
노화방지제	TMQ⁸ ⁾	1	1
가교조제	ZnO⁹ ⁾	5	10
가교조제	Stearic Acid¹⁰ ⁾	1	1
가교제	Sulfur¹¹ ⁾	1.2	1
	DCP¹² ⁾	-	2
	DM¹³ ⁾	2	3
가소제	TP-95¹⁴⁾	5	10
1) NBR : B7150, LG화학 2) N774 : Carbon, 동양제철화학 3) N330 : Carbon, 동양제철화학 4) Zeosil 155 : SiO2, Rhodia Silica 5) TiO2 : 티타늄, Dupont 6) Talc MG-400 : Mg·SiO₂,다원화학 7) SUNNOC : Special Wax, 대내신흥 8) TMQ : 2,2,4-Trimethyl-1,2-dihydroquinoline, Lanxess 9) ZnO KS-2: 산화아연(Zinc oxide), SBC 10) Stearic Acid : 스테아린산, NATOLEO 11) Sulfur : 황, 미원상사 12) DCP : Dicumyl Peroxide, NOF 13) DM : Dibenzothiazyl Disulfide, Lanxess 14) TP-95 : Diester 계, ROHM & HAAS

[표 2]는 상기 실시예 및 비교예의 마찰 특성 및 윤활성 시험 결과를 나타낸 표이다. 이 경우, 마찰 특성은 하이돈(heidon) 마찰 시험을 통하여 측정하였다. 하이돈 마찰 시험은 평판 및 시트모양 시험편에 고정된 볼로 점압을 가해 미끌어지게 하여서, 볼을 기준으로 시험편간의 차를 구하게 된다. 이 경우, 상기 볼의 회전 속도는 1회/sec이고, 회전횟수는 600회이고, 마찰력은 39.23N·cm이고, 분동은 100g이고, 회전반경은 35mm이며, 마찰 볼의 재질은 SUS이다.

항목		요구물성	비교예	실시예
마찰특성 (시편)	정마찰력	-	248	197
마찰특성 (시편)	동마찰력	-	218	176
윤활성 (오링)	스틱현상	없을 것	발생	없음

표 2에 나타낸 바와 같이, 실시예의 경우 마찰강도가 비교예보다 우수한 것을 알 수 있다. 따라서 기계적 물성치가 실시예가 보다 우수한 것을 알 수 있다.

또한, 윤활성 시험의 경우, 실시예는 스틱화 현상이 발생하지 않음에 비하여, 비교예의 경우 스틱화 현상이 발생함을 알 수 있으며, 이에 따라서 실시예의 경우가 윤활성이 우수함을 알 수 있다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

1: 튜브 2: 피스톤 로드
3: 피스톤 밸브 4: 가스챔버
5: 오일챔버 6: 분리 피스톤
7: 로드 가이드 10: 모노튜브식 쇽 업소버용 오링

Claims

차량의 모노 튜브식 쇽 업소버에 포함되는 분리 피스톤과 튜브 사이에 개재되어서, 상기 오일챔버와 가스챔버 사이를 밀폐시키는 모노 튜브식 쇽 업소버용 오링의 고무 조성물로서,
니트릴 고무(NBR)로 이루어진 폴리머;
실리카계, 탈크계 및, 티타늄계를 포함하는 것으로, 상기 폴리머 100중량부 대비 30 내지 70 중량부를 가지는 무기 충전제; 및
입경이 20nm 내지 30nm이며, 상기 폴리머 100중량부 대비 30 내지 70중량부를 가지는 카본 블랙;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 모노 튜브식 쇽 업소버용 오링의 고무 조성물.
제1항에 있어서,
상기 폴리머 100 중량부 대비1 내지 2 중량부를 갖는 실란 커플링제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모노 튜브식 쇽 업소버용 오링의 고무 조성물.
제1항에 있어서,
상기 폴리머 100중량부 대비, 1 내지 5 중량부를 가지며 2,2,4-트리메틸-1,2-디하이드로쿠이노라인(2,2,4-Trimethyl-1,2-dihydroquinoline)를 포함하는 노화방지제, 5 내지 10 중량부를 가지며 디큐밀 퍼옥사이드(dicumyl peroxide)를 포함하는 가교제, 10 내지 15 중량부를 가지며 스테아린산 및 산화아연을 포함하는 가교조제, 및 5 내지 15 중량부를 가지며 디에스테르계의 가소제를 포함하는 것을 특징으로 하는 모노 튜브식 쇽 업소버용 오링의 고무 조성물.
제3항에 있어서,
상기 가교조제에 포함된 산화아연은 폴리머 100 중량부 대비8 내지 12 중량부를 갖는 것을 특징으로 하는 모노 튜브식 쇽 업소버용 오링의 고무 조성물.