초록 ▼

1. 최종목표
고속열차의 에어시스템용 O형 가스켓의 역할은 에어컴프레샤에서 발생한 압축공기를 열차의 제동을 위한 브레이크시스템 및 화장실등 에어가 필요한 장치로 이동하는 PIPE의 연결부에서 씰링 역할을 하여 공기의 누출방지를 하는 기능이다. 따라서 최적의 재료배합의 기술로 초저온성, 고인열성, 내압성, 내유성을 갖춘O형 가스켓을 개발 및 생산하는 것이다.

2. 개발내용 및 결과
가. 기술개발 내용
1) 선진제품의 특성 평가 및 성분 분석
2) H-NBR O형 가스켓 최적Formulation 개발<

1. 최종목표
고속열차의 에어시스템용 O형 가스켓의 역할은 에어컴프레샤에서 발생한 압축공기를 열차의 제동을 위한 브레이크시스템 및 화장실등 에어가 필요한 장치로 이동하는 PIPE의 연결부에서 씰링 역할을 하여 공기의 누출방지를 하는 기능이다. 따라서 최적의 재료배합의 기술로 초저온성, 고인열성, 내압성, 내유성을 갖춘O형 가스켓을 개발 및 생산하는 것이다.

2. 개발내용 및 결과
가. 기술개발 내용
1) 선진제품의 특성 평가 및 성분 분석
2) H-NBR O형 가스켓 최적Formulation 개발
- 내한성, 인열강도 특성, 압축영구줄음율 특성의 발현 위한 배합조성기술
3) 고무조성물의 최적화
4) 고무물성시험
- 저온성, 내열성, 내유성 평가
5) 금형설계 및 제작
- 사상성을 고려한 금형설계
- 소재절감을 고려한 금형설계
6) 최적 1차가류조건의 설정
- 온도에 따른 적정 가류조건
- 시간에 따른 적정 가류조건
7) 최적 2차가류조건의 설정
- 온도에 따른 적정 가류조건
- 시간에 따른 적정 가류조건
8) 개발소재인 HNBR의 DEGRADATION에 관한 연구
9) 원부재료의 효과에 대한 기준 설정
- 보강작용에 관한 연구
- Carbon Black의 구조와 고무물성에 관한 연구
10) 유해물질분석
- 4대 중금속 함유량 분석
11) 최적혼련(분산) 기술 확보
- 배합조건의 최적화
12) 각종 충전제의 사전혼합기술 확보
13) 시제품제작
- 1차 및 2차성형
14) 제품 내구 Test
15) 분산에 관한 연구
- 분산관련 문헌조사
- 분산성의 확보
16) 수명예측
17) 내구성능시험 (저온진동충격누기시험)
- 시험항목
① 모의 장기 수명시험 (Simulated Long-life Test)
② 충격시험 (Shock Test)
③ 기능 랜덤 시험 (Functional Random Test)
나. 기술개발 결과
1) 선진제품의 특성 평가 및 성분 분석 완료
가) 문헌조사 및 개발용 재료 확보
① 저온성이 우수한 HNBR 원료고무 재료의 조사
② 현행재료의 물성치 조사 완료
2) H-NBR O형 가스켓 최적Formulation 개발
가) 내한성, 인열강도 특성, 압축영구줄음율 특성의 발현 위한 배합조성기술을 확보함.
3) 고무조성물의 최적화
가) 아래의 표와 같이 최적의 고무배합 조성물을 개발함.
4) 고무물성시험
가) 저온성, 내열성, 내유성 평가 등으로 제동시스템용 가스켓의 최적물성을 확보하였음.
5) 금형설계 및 제작
가) 사상성과 소재절감을 고려한 금형설계를 통하여 시제품금형 제작 완료.
6) 최적 1차가류조건의 설정
가) 온도와 시간에 대한 최적 1차가류 조건 확보
- 최적의 1차가류 조건 : 180℃, 420sec
7) 최적 2차가류조건의 설정
가) 온도와 시간에 대한 최적 1차가류 조건 확보
- 최적의 2차가류 조건 : 150℃, 2Hrs
8) 개발소재인 HNBR의 DEGRADATION에 관한 연구를 완료하였다.
가) Thermal Degradation (열화)
나) Oxidation (산화)
다) Ozone Degradation (오존 열화)
라) Light (빛)
마) Radiation (방사선)
바) Dynamic (Stress Relaxation) (동적 스트레스 저하)
9) 원부재료의 효과에 대한 기준 설정
가) Carbon Black의 구조와 고무물성에 관한 연구를 진행하여 배합조성에 적용함으로서 최적의 물성을 확보.
10) 유해물질분석
가) 본 과제의 개발재료인 HNBR의 4대 중금속 함유량을 분석한 결과 전항목(Pb, Cd, Hg, Cr⁶⁺)에서 검출이 되지 않음.
11) 최적혼련(분산) 기술 확보
가) 제동시스템용 가스켓의 개발을 위한 최적배합을 조성하고, 혼련조건의 최적화 시험을 진행하여 최적분산을 위한 혼련조건을 확보.
나) SEM을 이용하여 각 시험별 분산성을 조사하였으며 분산성이 고무물성에 영향을 주는 것으로 확인함.
- 분산성과 물성은 비례
12) 각종 충전제의 사전혼합기술 확보
가) Pre-Mixer 방법의 도입으로 분산성 향상.
13) 시제품제작
가) 본 개발연구에서 확정된 1차가류 조건(180℃, 420초), 2차가류 조건(150℃,2시간)에 따라 시제품 제작을 완료.
14) 제품 내구 Test
가) 개발 제품에 대한 내구시험(압축영구줄음율)을 수입품과 비교시험한 결과, 근사값을 나타내고 있으며 씰링성 면에서 개발제품이 우수한 것으로 판단됨.
15) 분산에 관한 연구
가) 분산관련 문헌조사를 통하여 분산을 위한 혼련조건 및 사전혼합기술 등을 적용하여 최고의 분산성을 갖추게 됨.
나) 분산에 관한 연구로 Polymer 브랜드기술을 확보함.
16) 수명예측
가) 고무제품 수명예측에 관한 연구를 통해 아레니우스 모델이 시간-온도의 master curve 및 관계식을 표현하는데 적합한 이론임을 알 수 있었고, 사용온도 80℃에서 고무 수축 변화률이 30% 되는 수명한계점에 이르기까지의 시간은 19,930시간으로 예측됨.
17) 내구성능시험 (저온진동충격누기시험)
가) 시험항목
① 모의 장기 수명시험 (Simulated Long-life Test)
② 충격시험 (Shock Test)
③ 기능 랜덤 시험 (Functional Random Test)
나) 저온진동충격누기시험의 결과 -0.6 ~ -1.2로 모두 양호한 결과를 나타내었고, 가스켓은 모두 No Crack으로 나타남.
18) 특허출원
가) 출원명 : 제동시스템용 가스켓 고무 조성물(GASKET RUBBER COMPOSITION FOR BRAKING SYSTEM)
나) 출원번호 : 10-2015-0058789
다) 출원일자 : 2015. 04. 27
라) 출원인 : 피씨케이(주)(1-2007-033872-8)

3. 기대효과(기술적 및 경제적 효과)
가. 기술적 효과
본 과제에 개발하고자 하는 제품은 높은 기술적인 난이도로 세계에서 일부 업체만 독점적으로 생산하고 있는 현실을 감안할때 본 기술개발의 핵심적인 배합설계 기술을 확보하여 실용화 기술까지 완료하면, 세계시장 진출과 국가경쟁력 향상에 크게 기여할 수 있다고 판단됨.
나. 경제적 효과
1) 고속열차 에어라인 에어컴프레셔용 O형 가스켓의 경우 고가의 소재로서 무역역조가 심각한 핵심 소재임에도 불구하고 전량 수입에 의존하고 있어 핵심부품소재의 수입대체의 효과가 있음.
- 수입대체 : 5억6천3백만원/년
- 수출 : 5억/년 (세계사용량의 5%)
2) 본 연구가 성공적으로 수행된다면 소재의 생산에 필요한 인원의 채용에 따른 고용창출의 효과가 있음.
- 소재의 국내생산에 따른 3~7명의 고용창출 가능

4. 적용분야
본 제안기술의 개발이 완료되면, 본제품의 주요성능과 요구수준을 파악할 수 있고, 해외 선진제품 대비 장·단점을 파악하고, 좀 더 우수한 품질과 가격으로 세계시장에서 경쟁력을 확보할 수 있을 것이다. 기능성 고무제품에서 고무배합혼련기술은 가장 기본적인 필요사항임과 동시에 제품의 성능을 확보할 수 있는 중요 항목이다. 특히, 기술개발 수행시 다양한 형태의 고무 배합 조성물에 대한 조합과 시험을 병행함으로써 여기서 부수적으로 습득되어지는 배합혼련기술의 향상은, 제동시스템용 가스켓과 유사한 각종 가스켓 제품 개발에 활용 가능하며, 타분야의 제품에서도 개발시간 단축은 물론, 기술적 우위를 선점할 수 있는 발판으로 삼게 될 것이다.
가. 기술개발 결과의 활용분야 및 활용방안
1) 고속전철 Air System Seal용 O형 가스켓
2) 자동차 Air System Seal용 O형 가스켓
3) 산업용 Air System Seal용 O형 가스켓
(출처 : 최종보고서 초록 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1생산기술사업화 지원사업 최종보고서 ... 2제출문 ... 3최종보고서 초록 ... 4목차 ... 10제 1 장 서 론 ... 11 제 1 절 기술개발의 개요 및 중요성 ... 11 제 2 절 국내외 관련기술의 현황 ... 14 제 3 절 기술개발시 예상되는 파급효과 및 활용방안 ... 15제 2 장 기술개발 내용 및 방법 ... 20 제 1 절 기술개발 목표 및 내용 ... 20 제 2 절 기술개발 세부내용 및 방법 ... 34제 3 장 결과 ... 69 제 1 절 연구개발 성과 ... 69 제 2 절 적용분야 및 기대효과 ... 72 제 3 절 사업화 실적 ... 73끝페이지 ... 77