경질 폴리 우레탄의 기계적물성에 미치는 첨가제의 영향

Abstract

스턴튜브베어링(Stern tube bearing))은 축계장치에서 축 회전 시 마찰을 줄이고 축의 무게를 지지하는 주요한 역할을 하는 부품임에도 불구하고 국산화가 이루어지지 않아 전량 수입에 의존하고 있어 국산화 개발이 요구되고 있다. 이에 국산화를 위한 스턴튜브 베어링용 폴리우레탄 수지를 개발할 목적으로 경도, 인장강도, 신장률에 미치는 첨가제의 영향을 조사하였다. 기본적으로 경화제 종류에 따라 MOCA Type과 Non-MOCA Type으로 구분하여 각각 폴리우레탄을 합성하고, 기본적 물성을 확인한 결과, Non MOCA Type은 경도 23 D, 인장강도 4.3 Mpa로 본 연구의 목표치에 훨씬 미치지 못하는 것으로 나타났으며, 반면에 MOCA Type의 폴리우레탄 수지는 기계적 강도가 높은 것으로 나타나 전반적으로 MOCA Type의 폴리우레탄수지를 기본 수지로 사용하여 연구를 진행하였다. 기본적인 폴리우레탄 수지의 합성은 폴리올에 MOCA를 23.0 wt%로 첨가하고, 1차 경화는 <TEX>$110^{\circ}C$</TEX>에서 1시간 경화하고, <TEX>$110^{\circ}C$</TEX>에서 15시간 2차 경화를 하여 수지를 제조하였다. 첨가제로는 그래파이트, 칼슘카보네이트, 카본블랙, 실리카를 각각 사용하여, 이들 첨가제의 종류와 첨가량에 따라 경도, 인장강도, 신장률에 미치는 효과에 대한 실험을 수행하여 실리카를 첨가한 폴리우레탄 수지는 경도, 인장강도가 비교적 우수하면서도 신장률도 다소 증가하는 폴리우레탄 수지를 제조할 수 있었다. Stern tube bearing is a shaft device playing important roles to reduce the friction of axial rotation and to support the weight of shaft. However, because there is no domestic producer of stern tube bering, imported stern tube bearings have many practical problems including prices, delivery and after services. This is why stern tube bearing should be localization. For the purpose of development of polyurethane resin for stern tube bearings, the effect of additives on the hardness, tensile strength and elongation of the polyurethane resin were systematically investigated. For the preliminary researches, depending on the type of curing agent, MOCA type and non-MOCA type polyurethanes were synthesized. Preliminary researches concluded that MOCA type polyurethane resin has more excellent mechanical properties than non-MPCA type for stern tube bearings that Tensile strength and Hardness of non-MOCA type investigated 23 D, 4.3 Mpa. Therefore, MOCA type polyurethane was adapted as base resin of this research. Silica, calcium carbonate and graphite were selected as additives for the enhancement of mechanical properties of polyurethane resin. Effect of the type and the dosage of these additives on the hardness, tensile strength, elongation of the polyurethane resin were experimentally examined. However, addition of calcium carbonate and graphite showed only minor effect on the hardness of the resin. Polyurethane resin with silica showed relatively excellent hardness, tensile strength and improved elongation.