KR100410857B1 - 장기 내노화성 엔진 마운팅용 고무 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 장기 내노화성 엔진 마운팅용 고무 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 종래 엔진 마운팅용 고무 조성물 중에 촉진 가황 시스템으로 활성 아민이 없으며 뛰어난 열안정성과 빠른 가황 속도를 가지고 있는 서로 다른 2 종의 화합물을 함유시킴으로써, 고무의 노화 현상을 억제하여 뛰어난 열안정성 확보 및 균일가황 등에 의한 생산성을 향상시킬 수 있는 엔진 마운팅용 고무 조성물에 관한 것이다.

Description

장기 내노화성 엔진 마운팅용 고무 조성물{Long-term aging-resistant rubber compound for engine mounting}

본 발명은 장기 내노화성 엔진 마운팅용 고무 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 종래 엔진 마운팅용 고무 조성물 중에 촉진 가황 시스템으로 활성아민이 없으며 뛰어난 열안정성과 빠른 가황 속도를 가지고 있는 서로 다른 2 종의 화합물을 함유시킴으로써, 고무의 노화 현상을 억제하여 뛰어난 열안정성 확보 및 균일가황 등에 의한 생산성을 향상시킬 수 있는 엔진 마운팅용 고무 조성물에 관한 것이다.

고무는 환경적인 요인으로 인해 시간의 경과에 따라 초기에 가졌던 고유의 특성값을 잃어버리고 경화되어진다. 이러한 경화현상을 발생시키는 조건 중에 가장 큰 인자는 고무가 사용중에 받게 되는 열이력이다.

엔진 마운팅(Engine Mounting)이란, 자동차의 엔진을 지지하고 발생되는 진동이 승차자에게 전달되지 않도록 하는 역할을 하는 고무 부품을 말한다. 이러한 엔진 마운팅은 무거운 엔진을 지지할 수 있는 강성과 엔진에서 발생되는 고·저주파수대의 다양한 진동을 절연 시킬 수 있는 점성을 동시에 가져야 한다.

상기 강성과 점성을 동시에 만족할 수 있는 재료로 유일한 것이 고무재료 이나, 이러한 고분자 재료들은 기계적 피로 뿐만 아니라, 환경적 요인에 의해 취하현상이 필수적으로 동반된다. 특히, 이는 자동차의 엔진 룸 내에 위치하므로, 엔진에서 발생되는 고열에 의한 산화현상과 주행 중에 발생되는 대변위의 진동에 의해 고무가 취하되어 균열이 발생되는 등의 문제로 다양한 성능을 동시에 만족시키는 고무재료의 개발이 필수적이다.

따라서, 자동차 엔진 룸(ENG. ROOM)의 고온내에서 사용되어져야 하는 엔진 마운팅(ENG. MT'G)용 고무 조성물의 경우, 이러한 사용조건을 견딜 수 있도록 제조되어져야 한다.

그러나, 엔진과 트랜스미션(Transmission, T/M)의 무게를 지탱하고 있는 엔진 마운팅(ENG. MT'G)과 트랜스미션 마운팅(T/M MT'G)의 경우에는 고무의 노화에 의해 처짐현상이 발생되어 상부 고무의 스토퍼(STOPPER)가 하부에 닫게 되므로 진동을 감쇄시키지 못하고 그대로 전달하는 현상이 발생된다.

또한, 초기 시동시 및 출발 정지시의 진동을 감쇄시키는 역할을 하는 롤마운팅(ROLL MT'G)은 경화 시 차량의 아이들(IDLE) 상태에서의 진동을 흡수하지 못하므로 승차자에게 불쾌감을 주게 된다.

이러한 경화현상은 노화에 의한 고무의 가교구조 변화에 의해 발생되는데 열에 의한 가교의 절단, 가교도 저하에 의해 고무 사슬간의 거리가 짧아지므로 고무 고유의 탄성을 잃어버리고 경화되어진다.

이러한 가교절단 발생의 주요 원인은 활성화된 2차 아민(Secondary Amine)이 활성화된 라디칼을 연속적으로 생성시켜 가교를 절단시키는 역할을 한다. 즉, 가교구조의 변화량은 다음 반응식 1에 나타난 바와 같이, 활성 아민의 친핵치환 반응에 의한 고무 가교 절단 현상으로 분리된 아민의 양과 활성화 에너지에 의해 결정되어진다.

그런데, 현재 사용되고 있는 촉진제의 경우, 예를 들면 N-사이클로헥실-2-벤조티아질-설펜아미드는 활성을 갖는 2차 아민을 함유하고 있다. 따라서, 종래 고무 조성물의 경우, 내열성 향상을 위해 다황가교(Conventional Cure)를 사용하는 대신 촉진제를 다량 사용하는 가교 방식을 사용하므로 활성 아민이 증대되는 현상이 발생되어 가교 구조의 노화를 촉진시키고 있다.

이와 같은 노화현상에 의해 처짐량이 증가되고 고무의 경화에 의한 특성값 증가가 발생되어져 N.V.H(Nose Vibration Harshness)가 악화되고 차량의 사용년수에 따라 승차감이 저하되는 현상이 발생되므로 이를 억제하는 새로운 고무 조성물의 개발이 절실히 요구되고 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 문제점을 해결하기 위하여, 종래 엔진 마운팅용 고무 조성물 중에 촉진 가황 시스템으로 활성아민이 없으며 뛰어난 열안정성과 빠른 가황 속도를 가지고 있는 서로 다른 2 종의 화합물을 함유시킴으로써, 고무의 노화 현상을 억제하여 뛰어난 열안정성 확보 및 균일가황 등에 의한 생산성을 향상시킬 수 있는 장기 내노화성 엔진 마운팅용 고무 조성물을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명은 원료고무, 카본블랙 및 노화방지제가 함유된 카본 마스터 배치(Carbon Master Batch, CMB)에 황(S)과 가황촉진제가 함유되어 있는 엔진 마운팅용 고무 조성물에 있어서,

상기 가황촉진제가 N-옥시디에틸렌-2-벤조티아졸 설펜아미드(OBS) 및 징크-디알킬 디티오포스페이트(TP/G)인 장기 내노화성 엔진 마운팅용 고무 조성물을 그 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

종래 엔진 마운팅용 고무 조성물의 경우 엔진에서 발생되는 진동을 억제하기 위해 사용되는 엔진 마운트는 고온의 엔진룸 내에 위치하기 때문에 열산화에 의해고무의 노화현상이 발생되고, 이에 따라 고무의 스프링 상수가 증가되고 영구변형이 생겨 자동차의 N.V.H를 악화시켰다.

이에 반해, 본 발명은 엔진 마운팅용 고무 조성물 중에 활성 아민이 없는 가류 촉진 시스템을 사용하여 엔진 마운팅의 노화에 의한 스프링 상수의 증가를 억제하고 노화 후의 내구성능을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 엔진 마운팅용 고무 조성물은 원료기재로서 통상의 원료고무에 충진제인 카본블랙 및 노화방지제를 혼합하여 카본 마스터 배치(Carbon Master Batch, CMB)를 제조하여 사용한다.

또한, 본 발명은 상기 카본 마스터 배치(Carbon Master Batch, CMB) 100 중량부에 대하여 황(S)을 0.5 ∼ 2.0 중량부로 사용한다.

특히, 본 발명은 엔진 마운팅용 고무 조성물 중에 가황 촉진제로서 다음 화학식 1로 표시되는 N-옥시디에틸렌-2-벤조티아졸 설펜아미드(이하, OBS라 함)와 다음 화학식 2로 표시되는 징크-디알킬 디티오포스페이트(이하, TP/G라 함)를 사용함으로써, 종래 엔진 마운팅용 고무 조성물의 활성 아민 함유에 따른 노화현상 등의 물성을 향상시킬 수 있다.

상기 화학식 1과 2에 나타난 바와 같이, OBS와 TP/G는 2차 아민이 없기 때문에 활성 아민을 발생시키지 않으며 뛰어난 열안정성과 빠른 가황 속도를 가지고 있어 노화 억제에 효과적이다.

본 발명에 따른 OBS의 사용량은 상기 카본 매스터 배치(Carbon Master Batch, CMB) 100 중량부에 대하여 1.0 ∼ 1.8 중량부(phr)로 사용하며, 이때 그 함량이 1.0 중량부 미만이면 투입된 가황제의 활성 효과가 저하되어 고무재료의 물성저하가 발생되고, 1.8 중량부를 초과하면 단일황 결합이 다량 발생되므로 상태에서의 고무물성의 저하가 발생된다.

또한, 상기 TP/G의 사용량은 상기 카본 매스터 배치(Carbon Master Batch, CMB) 100 중량부에 대하여 1.0 ∼ 3.0 중량부 사용하며, 이때 그 함량이 1.0 중량부 미만이면 활성이 저하되고, 3.0 중량부를 초과하면 가황속도가 너무 빨라져 스코치(scorch) 현상의 발생으로 인한 생산성 저하와 품질불안정등의 문제를 발생시킨다.

그 밖에, 본 발명에서는 제품에서 요구되는 물성을 만족시키기 위해 충진제(carbon black)의 양을 조절하여 고무 조성물을 제조하는 것이 필요하다.

이하, 본 발명을 다음의 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하겠는바, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

비교예 및 실시예 1 내지 6

다음 표 1과 같은 조성과 함량으로 고무 조성물을 제조하였으며, 이때 CMB는 통상적인 방법으로 원료고무와 카본블랙 및 노화방지제를 섞어 제조하였다.

실험예: 물성시험

상기 비교예 및 실시예 1 내지 6에서 제조된 고무 조성물을 Rheometer(Monsanto R100)를 이용하여 적정가류시간을 측정한 뒤 프레스(ToyoSeiki co.Ltd)를 이용하여 165 ℃에서 210 kg/㎠으로 가열가압하여 가황시편을 제조하였다. 또한, 고무사출기(Rep M46)를 이용하여 엔진 마운팅(ENG. MT'G) 제품을 제조하였다.

[고무 조성물의 평가방법]

상기와 같이 제조되어진 고무 시편 및 제품을 평가하기 위해 다음과 같은 항목들에 대해 시험을 행하여 그 결과를 비교평가 하였다.

- 경도 : KS M 6784에 따라 측정.

- 인장강도, 신율 및 Modulus : KS M 6782에 따라 아령형 3호로 측정.

- 노화물성 평가 : 70℃에서 72시간 노화 후 물성변화를 기록한다.

- 제품평가 : 당사의 유압식 동특성 시험기(SAGINOMIYA)를 이용하여 엔진 마운팅(ENG. MT'G)의 스프링 레이트(SPR'G RATE)를 평가하였으며, 기어 오븐(TOYO SEIKI)으로 90 ℃에서 288시간을 노화(1G 부하)시키면서 각 시간별로 특성의 변화량을 평가하였다. 유압식 방진고무 내구시험기(SAGINOMIYA)를 이용하여 제품의 내구성능을 평가하였으며 노화품(90 ℃×96 h×1G)에 대해서도 내구성능을 평가하였다.

[고무 조성물의 평가 결과]

상기의 실시예를 기준으로 시편 및 제품을 평가하여 그 결과를 다음 표 2에 나타내었다.

상기 표 2에서 보면, 본 발명의 가황된 고무 배합물들은 노화에 의해 재료물성의 저하를 억제하고 특성값의 변화를 억제하여 제품의 내열노화 후의 내구성능을 향상시키는 효과를 나타내었다. 단, 배합조건에 따라 그 성능 및 물성을 조절하여 요구하는 조건에 맞는 제품의 제작을 행해야 한다. 또한, 제품의 가공성등에 의한 생산성등을 고려되어져야 한다.

상기의 결과로부터 고온의 ENG. ROOM 분위기에서 그 기능을 수행해야 하는 ENG. MT'G의 노화를 억제하기 위해 amine free 촉진 system을 적용한 결과 고온에서의 고무의 노화현상의 억제가 가능하여 초기의 특성을 유지하고 노화 후 내구성능도 향상되어짐을 확인하였다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 엔진 마운팅용 고무 조성물은 촉진 가류 시스템으로 활성아민이 구조내에 없는 서로 다른 2 종의 화합물을 사용함으로써, 노화에 의한 스프링상수의 증가가 억제되고 노화 후의 내구성능이 향상되어 엔진 마운트의 장기노화를 억제할 수 있으며, 차량의 장기적 N.V.H(Nose Vibration Harshness)를 향상시킬 수 있다.

Claims (2)

1. 원료고무, 카본블랙 및 노화방지제가 함유된 카본 마스터 배치(Carbon Master Batch, CMB)에 황(S)과 가황촉진제가 함유되어 있는 엔진 마운팅용 고무 조성물에 있어서,

   상기 가황촉진제가 N-옥시디에틸렌-2-벤조티아졸 설펜아미드(OBS) 및 징크-디알킬 디티오포스페이트(TP/G)인 것임을 특징으로 하는 장기 내노화성 엔진 마운팅용 고무 조성물.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 N-옥시디에틸렌-2-벤조티아졸 설펜아미드(OBS)가 카본 마스터 배치(Carbon Master Batch, CMB) 100 중량부에 대하여 1.0 ∼ 1.8 중량부로 함유되어 있고, 상기 징크-디알킬 디티오포스페이트(TP/G)가 카본 마스터 배치(Carbon Master Batch, CMB) 100 중량부에 대하여 1.0 ∼ 3.0 중량부로 함유되어 있는 것임을 특징으로 하는 장기 내노화성 엔진 마운팅용 고무 조성물.