초록 ▼

1. 최종목표
Outer tire와 inner tire의 가교 system 개선 및 경도 제어를 통한 dual casting tire의 접착성능 개선 배합설계 및 공경 기술 개발
2. 개발내용 및 결과
가. Outer tire용 고경도, 고내마모의 폴리우레탄 엘라스토머 및 inner tire용으로 사용될 마찰력이 높고 경도가 낮은 연질 폴리우레탄 엘라스토머의 경화 거동에 대한 연구 완료
나. 폴리우레탄 엘라스토머의 제조조건을 연구한 결과 resin premix와 prepolymer 혼합 후 교반속도는 200rp

1. 최종목표
Outer tire와 inner tire의 가교 system 개선 및 경도 제어를 통한 dual casting tire의 접착성능 개선 배합설계 및 공경 기술 개발
2. 개발내용 및 결과
가. Outer tire용 고경도, 고내마모의 폴리우레탄 엘라스토머 및 inner tire용으로 사용될 마찰력이 높고 경도가 낮은 연질 폴리우레탄 엘라스토머의 경화 거동에 대한 연구 완료
나. 폴리우레탄 엘라스토머의 제조조건을 연구한 결과 resin premix와 prepolymer 혼합 후 교반속도는 200rpm, 경화온도는 90℃, 숙성조건은 90℃에서 24시간이 가장 적절하였다.
다. Outer tire와 inner tire에 적합한 물성을 갖는 폴리우레탄엘라스토머를 제조하기 위해서 resin premix의 formulation을 조절하였으며, outer tire용과 inner tire용 resin premix, prepolymer 모두 mold에 캐스팅 했을 때 침투성이 좋아서 모서리부분까지 잘 채워졌으며 pin-hole이나 defect 등의 문제도 발생되지 않았고 경화 후 폴리우레탄 엘라스토머의 상태도 양호하였다.
라. Hydroxy 변성 polydimethylsiloxane(HPDMS)을 사용했을 때 표면 윤활작용에 의해서 내마모성이 향상되었지만 폴리우레탄 엘라스토머의 표면으로 이동한 실록산 화합물로 인해 표면이 미끄러워져서 마찰력이 감소되고 접착이 잘 되지 않는 문제점이 발생되어 듀얼 캐스팅 공정이나 인라인 스케이트와 같이 표면 그립력이 요구되는 제품 또는 접착이 필요한 제품에서는 그대로 적용하는데 문제가 있었다.
마. HPDMS와 silane coupling agent(SCA)를 병용했을 때 접착력이 향상되었으며 SCA를 2% 사용했을 때는 피착재가 파괴되었다. 따라서 HPDMS를 이용해서 inner tire용 고탄성 폴리우레탄엘라스토머의 내마모성을 향상시키고 HPDMS를 사용했을 때 폴리우레탄 엘라스토머의 표면으로 이동한 실록산 화합물로 인해 표면이 미끄러워져서 마찰력이 감소되고 접착이 잘 되지 않는 문제점을 SCA로 해결하여 우수한 물성을 갖고 dual casting이 가능한 폴리우레탄엘라스토머를 제조하였다.
바. 분자설계를 통해서 다양한 물성을 갖는 resin premix를 합성하고 HPDMS와 SCA를 병용한 dual casting system으로 outer tire 부분은 고경도, 고내마모성의 특징을 갖고 inner tire 부분은 고탄성이면서 내마모성도 우수한 dual casting polyurethane tire를 제조하였다.
- 배합설계 및 공정연구를 통해서 outer tire용 폴리우레탄 엘라스토머와 inner tire용 폴리우레탄 엘라스토머의 가교 system을 최적화하고 경도를 포함한 기계적 물성을 제어하였으며 dual casting polyurethane tire의 접착성능을 개선하였다. 또한 개발목표물성과 비교해서 모든 항목이 목표치에 도달하는 dual casting tire를 개발하였다.
3. 사업성과
= 기술적 성과
- 다양한 물성을 갖는 캐스팅 폴리우레탄 분자설계 기술 습득을 통한 고성능 탄성체 제조의 원천기술을 확보하였다.
- 배합과 공정 변화에 대한 data base 구축을 통한 시행오차 감소 및 표준화된 폴리우레탄 탄성체 배합 기술을 획득하였다.
- Dual casting 또는 multi-casting system을 이용한 2가지 이상의 상반된 물성을 지니는 탄성체의 제조 기술 확보로 타 산업용 폴리우레탄 탄성체에 적용이 가능하다.
- 특허출원 (내마모성 폴리우레탄 엘라스토머 및 그 제조 방법, 출원번호 : 10-2009-0051465)
- 학회발표 (학회명 : 한국 접착 및 계면학회 학술발표회, 일시 : 2009.4.29, 발표제목 : Dual casting polyurethane elastomer의 접착특성 연구)
= 경제적 성과
- 기존 제품과 차별되는 제품의 생산이 가능하여 레저 및 스포츠 분야에 국내 브랜드의 기술력으로 해외 시장에 진입이 가능하며 인라인 부품 시장을 시작으로 고급 브랜드의 이미지화에 성공함으로써 레저 전문 브랜드로의 도약에 기반이 될 수 있을 것으로 예상된다.
- 폴리우레탄 엘라스토머를 사용하는 타 산업분야에서 원천 소재로의 응용연구를 통해 기존 용도외의 타 산업으로의 용도 확대로 매출 신장이 가능할 것으로 예상된다.
- 우수한 성능을 갖는 제품의 개발로 무역역조 해소 및 가격 경쟁력과 기술력을 앞세운 획기적인 수출증대가 기대된다.
= 사회적 성과
- 본 기술을 이용해서 제품의 생산이 증대되면 기존의 생산 시설과 영업 네트워크를 확충해야할 것이며 이때 더 많은 인원이 필요하므로 새로운 일자리가 창출될 것으로 보인다.
- 고기능성 제품의 수출로 외화를 벌어들일 수 있을 뿐만 아니라 국가의 위상을 높일 수 있는 계기가 될 수 있을 것이다.
4. 향후추진계획
- 기존의 생산 시설과 영업 네트워크를 이용하여 인라인 레이싱 전문 부품으로 생산 및 판매할 예정이다.
- 가격 경쟁력이 있는 기술제품임을 홍보하여 롤러브레이드, 필라, K2 등에 직접 매출을 위한 판매망을 구축할 계획이다.
- 다양한 산업분야에서 사용가능한 제품연구를 통해 용도를 확대할 계획이다.

목차 Contents

• 표지...1
• 최종보고서 제출서...2
• 지적재산권 출원.등록비 집행내역...3
• 사업비사용실적보고서...4
• 개발결과의견서...5
• 최종보고요약서(초록)...6
• 목차...9
• 제 1 장 서 론...12
• 제 1 절 기술 개발의 목적 및 중요성...12
• 제 2 절 기술개발의 목표...14
• 제 2 장 기술개발내용 및 방법...15
• 제 1 절 시약 및 재료...15
• 제 2 절 기기...16
• 제 3 절 실험방법...17
• 1. 폴리우레탄 제조원액 합성...17
• 2. 폴리우레탄 엘라스토머 합성 process...18
• 3. 기계적 물성 시험 방법...19
• 제 3 장 결과 및 고찰...21
• 제 1 절 Prepolymer, resin premix의 경화거동 연구...21
• 1. 기존 폴리우레탄 엘라스토머의 경화 거동...21
• 2. Outer tire용 엘라스토머의 경화거동 연구...25
• 3. Inner tire용 엘라스토머의 경화거동 연구...28
• 4. Resin premix의 종류에 따른 경화 거동 연구...31
• 제 2 절 폴리우레탄 엘라스토머 제조공정 연구 및 접착평가...32
• 1. 폴리우레탄 엘라스토머 제조조건 연구...32
• 2. 원액의 흐름성 평가...42
• 제 3 절 Prepolymer와 resin premix의 배합 연구...46
• 1. 다양한 물성의 폴리우레탄 엘라스토머 제조 연구...46
• 2. 폴리우레탄 엘라스토머 제조 시 침투성 및 molding 특성 연구...48
• 3. 접착성능 연구...52
• 제 4 절 첨가제 연구...60
• 1. 액상고무 첨가효과...60
• 2. 변성 polydimethyl siloxane(PDMS) 첨가 효과...65
• 제 5 절 Dual casting 공정 연구...69
• 1. Dual casting 공정 시 접착력 평가...69
• 2. 접착성능 개선연구...71
• 3. 물성개선용 첨가제 효과...77
• 4. Resin premix별 최적 첨가제 선정...78
• 5. 폴리우레탄 엘라스토머 물성개선 연구...82
• 6. Dual casting polyurethane의 물성 연구...83
• 제 6 절 현장적용 평가...86
• 1. 현장평가 조건...86
• 2. 시험평가 process...86
• 3. Test 공정...87
• 4. 현장제조 폴리우레탄 엘라스토머의 물성...92
• 제 7 절 최적 formulation 및 기계적 특성...93
• 1. 최적의 폴리우레탄 엘라스토머 합성 formulation...93
• 2. 최적의 폴리우레탄 엘라스토머 제조 조건...94
• 3. 폴리우레탄 엘라스토머의 기계적 물성...94
• 4. Dual casting polyurethane의 물성...95
• 5. 연구개발 목표 대비 연구결과...96
• 제 4 장 사업성과...98
• 제 1 절 기술적 성과...98
• 제 2 절 경제적 성과...99
• 제 3 절 사회적 성과...99
• 제 5 장 결론...100
• 제 1 절 결론...100
• 제 2 절 향후추진계획...102