KR100666783B1 - 금속 및 비금속 재질에 적용이 가능한 경량성 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 금속 및 비금속 재질에 적용이 가능한 경량성 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 아스팔트 계열의 재료에 이소프렌고무를 혼합함으로써 일반 아스팔트계 조성물을 사용한 진동감쇄용 시트에서 발생되는 접착성, 오염성, 표면점착성, 흘러내림 문제를 해결할 수 있으며, 저비중 충전제 사용으로 경량성이 우수하여 작업이 용이하고, 차량중량 감소에 따른 연비향상 효과를 나타내며, 또한 자동차 도장 오븐의 열에 의해 접착 및 융착 특성이 양호하며, 내한 충격성이 우수하여 다양한 온도범위 (-20 ∼ 60 ℃)에서 편리하게 사용할 수 있으며 차체에 대한 접착력 및 진동을 제어하는 효과가 탁월하게 개선된 금속 및 비금속 재질에 적용이 가능한 경량성 조성물에 관한 것이다.
오염성, 흐름성, 이소프렌고무, 금속, 비금속, 경량성

Description

금속 및 비금속 재질에 적용이 가능한 경량성 조성물{Light weight composition of superior adhesion to the metal and light metal}
도 1 은 본 발명의 조성물의 흐름성을 측정하기 위하여 사용된 60 도 경사면 강판의 사진이다.
본 발명은 금속 및 비금속 재질에 적용이 가능한 경량성 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 아스팔트 계열의 재료에 이소프렌고무를 혼합함으로써 일반 아스팔트계 조성물을 사용한 진동감쇄용 시트에서 발생되는 접착성, 오염성, 표면점착성, 흘러내림 문제를 해결할 수 있으며, 저비중 충전제 사용으로 경량성이 우수하여 작업이 용이하고, 차량중량 감소에 따른 연비향상 효과를 나타내며, 또한 자동차 도장 오븐의 열에 의해 접착 및 융착 특성이 양호하며, 내한 충격성이 우수하여 다양한 온도범위 (-20 ∼ 60 ℃)에서 편리하게 사용할 수 있으며 차체에 대한 접착력 및 진동을 제어하는 효과가 탁월하게 개선된 금속 및 비금속 재질에 적 용이 가능한 경량성 조성물에 관한 것이다.
통상의 차량에는 아스팔트계 진동감쇄재(제진재)나 부타디엔 수지계의 복층형의 제진재가 적용되고 있다.
이러한 제진재 중에서 아스팔트계 제진재는 주재료인 아스팔트의 특성상 온도 변화에 민감하며, 온도가 올라갈 때 제진의 변형에 의한 오염 발생 및 흘러내리는 문제점이 있으며, 자동차 플로어(floor panel)에 적용 후 20 ℃ 영역에서만 진동감쇄효과(제진성)를 발휘하고 실제 주행조건인 40 ∼ 60 ℃에서는 낮은 제진성을 발휘하는 문제점이 있었다. 또한, 기존의 부타디엔 수지계 진동감쇄제는 적용 후 자동차 도장오븐에 의한 열경화 조건에서 기포 및 크랙 등의 품질 문제 등을 야기하기도 한다.
이에 본 발명의 발명자들은 상기한 제진재의 문제점을 해결하기 위하여 연구 노력하였으며, 그 결과 열가소성 고무인 스티렌-부타디엔-스티렌 고무, 이소프렌 고무 및 폴리테르펜 수지 그리고 브로운 아스팔트를 주재로 하고, 저비중의 충전재를 일정량 사용함으로써 진동감쇄와 경량성을 갖는 작업 특성이 용이한 경량성 진동감쇄용 시트를 제조할 수 있는 조성물을 얻을 수 있음을 알게 되어 본 발명을 완성하였다.
따라서 본 발명은 기존 제진재의 오염성, 표면점착성 및 흘러내리는 문제를 해결한 경량성 진동 감쇄용 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 스티렌-부타디엔-스티렌 열가소성 고무 5 ∼ 10 중량%, 이소프렌고무 2 ∼ 7 중량%, 브로운 아스팔트(Blown asphalt) 20 ∼ 30 중량%, 중질탄산칼슘(CaCO₃) 6 ∼ 15 중량%, 운모분(Mica powder) 18 ∼ 33 중량%, 저비중 충전제 15 ∼ 25 중량%, 카본블랙 2 ∼ 5 중량%, 셀룰로스 섬유(cellulose fiber) 2 ∼ 4 중량% 및 폴리테르펜계 점착제 1 ∼ 3 중량%를 포함하는 경량성 진동감쇄용 조성물을 특징으로 한다.
이하 본 발명을 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 아스팔트 계열의 재료에 이소프렌고무를 혼합함으로써 일반 아스팔트계 조성물을 사용한 진동감쇄용 시트에서 발생되는 접착성, 오염성, 표면점착성, 흘러내림 문제를 해결할 수 있으며, 폴리테르펜 수지 적용으로 각종 금속 및 비금속 패널에 대한 강한 점착성 및 고온영역에서의 진동감쇄 기능을 부여하며, 저비중 충전제 사용으로 경량성이 우수하여 작업이 용이하고, 차량중량 감소에 따른 연비향상 효과를 나타내며, 또한 자동차 도장 오븐의 열에 의해 접착 및 융착 특성이 양호하며, 내한 내충격성이 우수하여 다양한 온도범위 (-20 ∼ 60 ℃)에서 편리하게 사용할 수 있으며 차체의 진동을 제어하는 효과가 탁월하게 개선된 경량성 진동감쇄용 조성물에 관한 것이다.
이하 본 발명의 경량성 진동감쇄용 조성물을 구성성분별로 상세하게 설명한다.
먼저, 본 발명의 경량성 진동감쇄용 조성물의 주재료로서, 상기 열가소성 고무는 상온(20 ∼ 25 ℃)에서 고형상인 것을 사용할 수 있으며, 구체적으로 스티렌-부타디엔-스티렌(SBS) 수지를 사용하는 것이 좋다. 열가소성 고무 수지의 사용량은 5 ∼ 10 중량%이며, 사용량이 5 중량% 미만인 경우 조성물의 유연성이 저하될 수 있어 이로써 제조된 시트가 깨어지는 등의 문제가 발생할 수 있으며, 사용량이 10 중량%를 초과하면 내열 유동성이 증가로 인한 흐름성이 증가하여 제조상의 문제 등이 발생할 수 있다.
상기 이소프렌 고무는 고점도의 액상인 것으로 사용량은 2 ∼ 7 중량%, 바람직하기로는 2 ∼ 5 중량%, 사용량이 2 중량% 미만이면 경화성이 저하되며, 7 중량%를 초과하면 침입도가 낮아져 배합상의 문제점과 제품의 경도 증가에 의한 기능저하가 우려된다.
상기 브로운 아스팔트(Blown asphalt)는 상온에서 통상 고형상태인 것으로, 본 발명의 경량성 진동감쇄용 조성물의 구성성분으로 사용되어 특히 20 ∼ 40 ℃ 영역에서의 진동감쇄 효과를 효과적으로 높일 수 있는 특성을 발현시킨다. 특히 상기 브로운 아스팔트로서 침입도가 침입도가 10 ∼ 20인를 사용하는 것이 좋으며, 이러한 브로운 아스팔트는 20 ∼ 30 중량% 사용하는데, 사용량이 20 중량% 미만이면 접착성과 방진성이 낮아지는 원인이 되며, 30 중량%를 초과하면 열유동이 좋지 않고, 표면점착성이 발생되고 오히려 진동 감쇄 효과가 저하되는 문제가 발생된다.
본 발명의 경량성 진동감쇄용 조성물에는 다양한 특성을 가지는 충전제를 사 용하는데, 일반적인 충전제로서 중질탄산칼슘(CaCO3) 6 ∼ 15 중량%, 제진성 충전제로서 운모분(Mica powder) 18 ∼ 33 중량%, 보강성 충전제인 카본블랙을 2 ∼ 5 중량%을 사용한다. 상기 중질탄산칼슘과 운모분을 사용함으로써 20 ∼ 60 ℃ 영역에서의 열유동을 억제하고 진동감쇄 기능을 유지하는데 보다 효과적이다. 상기 운모분은 40 ∼ 60 메쉬인 것을 사용할 수 있다. 보강재이면서 착색제인 카본블랙은 2 ∼ 5 중량% 사용하는데, 입자가 미세하여 조성물의 강인도를 높여서 조성물의 강성을 부여한다. 상기 카본블랙으로서는 HAF나 SRF 중에서 선택된 1종을 사용하는 것이 좋다.
또한, 경량화를 위하여 저비중 충전제를 사용하는데, 이때 비중이 0.1 ∼ 0.4 범위인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 구체적으로 경량화용 충전제인 글래스 버블(Glass Bubble) 등을 사용할 수 있는데, 사용량은 15 ∼ 25 중량% 이다. 이때, 상기 저비중 충전제의 사용량이 15 중량% 미만이면 충분한 경량화를 달성할 수 없고, 사용량이 25 중량%를 초과하면 최종 조성물이 쉽게 부서지는 등의 강도에 문제가 생기며 또한 가격이 비싸서 가격면에서 바람직하지 않다.
섬유소인 셀룰로스 섬유(cellulose fiber), 특히 선형으로 가공된 셀룰로스 섬유를 사용함으로써 충격에 의한 크랙을 방지할 수 있는데, 사용량은 2 ∼ 4 중량% 이다. 이때, 사용량이 2 중량% 미만이면 내충격성이 취약하게 되고, 4 중량%를 초과하면 배합 작업성이 저하되는 문제점이 있게 된다.
상기 폴리테르펜계 점착제는 조성물 중에 첨가한 다음 공지의 약 90 ∼ 150 ℃의 온도로 완전 용융 및 혼련 교반될 때까지 가열하여 상온에서 점성이 없는 차량 패널용 제진용 조성물을 얻는다. 상기 폴리테르펜계 점착제는 점착특성에 의하여 -20 ∼ 60 ℃ 영역에서 강한 진동감쇄 성능을 발휘하도록 할 수 있도록 하는 폴리테르펜 수지(Polyterpene resin) 성분이며, 구체적으로 페놀포름알데히드 수지(Phenol-formaldehyde resin) 및 테르펜 페놀수지(Terepene phenolic resin) 등을 사용할 수 있다. 상기 폴리테르펜계 점착제는 1 ∼ 3 중량%를 사용하는데, 이때, 사용량이 1 중량% 미만이면 상기한 효과가 미미하고, 3 중량%를 초과하면 경화후 제품의 경도가 증가하는 문제점이 있다.
이러한 본 발명의 진동감쇄용 조성물은 통상의 방법으로 시트상으로 제조할 수 있는데, 구체적인 일례를 들면, 본 발명의 진동감쇄용 조성물을 약 90 ∼ 160 ℃ 가온 조건에서 니더(kneader) 등의 다양한 교반기를 사용하여 균일하게 컴파운드 상으로 제조한 다음 압출기(extruder) 등을 이용하여 압착롤러에 공급하여 얇은 진동감쇄용 시트를 제조할 수 있다.
상기한 조성물로 이루어진 본 발명의 진동감쇄용 (패드)시트는 비중이 0.8 ∼ 0.99 범위로서, 저비중을 달성할 수 있다.
본 발명에 의한 진동감쇄용 시트는 차체구조물의 진동감쇄가 필요한 부위에 상기 조성물을 장착 고정하여 자동차 조립라인의 도장건조로의 온도로 접착 경화하게 되며, 특히 차량의 주행시 발생하는 진동의 제어, 차음성능 증가 및 방진을 위하여 자동차의 플로어(floor panel), 대쉬패널(dash panel)등과 같은 차량의 실내 쪽에 용이하게 부착하여 사용될 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예에 의거하여 구체적으로 설명하겠는바, 본 발명이 다음 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 ∼ 2 및 비교예 1
다음 표 1에 나타낸 바와 같은 구성성분을 혼합한 다음 니더(kneader)를 사용하여 90 ∼ 160 ℃ 에서 균일하게 교반시켜 컴파운드 상으로 제조한 다음 압출기(extruder)를 이용하여 압착롤러에 공급하여 1 ∼ 5 mm의 얇은 진동감쇄용 시트를 제조하였다.
구성 성분 실시예1 실시예2 비교예 1 (일반제진재)
스티렌-부타디엔-스티렌 6 8 -
스트레이트 아스팔트 - - 30
브로운 아스팔트 23 22 10
이소프렌고무 4 2 -
카본블랙 3 2 -
CaCO3 12 14 48
글래스버블(초경량 충전제) 22 20 -
마이카(운모) 25 28 10
생석회(CaO) - - 2
셀룰로스 충전제 3 2 -
폴리테르펜 수지 (점착제) 2 2 -
합계 100 100 100
실험예
상기 실시예 1 ∼ 2 및 비교예 1 에 의하여 제조된 진동감쇄용 시트를 사용하여 MS 200-39에 의해 물성을 측정하였으며, 그 결과를 다음 표 2에 나타내었다.
여기서, 밀착성은 경량성 진동감쇄용 조성물(100 × 120 ㎜)를 유리판 (150 × 150 × 2.0 ㎜)에 놓고 150 ± 2 ℃의 열풍 건조기에 30 분간 정치한 후, 상온까지 방냉한다.. 이후 유리판의 면에서 경량성 진동감쇄용 조성물의 밀착면적을 판정하는 방법으로 측정하였고, 20 ℃ 제진성능은 기준강판은 0.8 ± 0.02 ㎜로, 크기는 400 × 40 ㎜ 또는 200 × 20 ㎜를 사용하여 수행하였으며, 제진계수 시험의 공진주파수는 2차에서 측정하였으며, 흐름성은 경량성 진동감쇄용 조성물의 (80 × 20 ㎜)를 도 1과 같이 60 도(度) 경사면의 강판 위에 놓고 160 ± 2 ℃로 조정된 열풍건조기 내에 넣어 30분간 가열하고 상온으로 방냉 후, 경량성 진동감쇄용 조성물의 끊어짐, 흘러내린 거리를 측정하여 얻는다.
구 분 실시예 1 실시예 2 비교예 1 (일반제진재)
시편의 두께 (㎜) 2.0 2.0 2.0
비 중 0.9 0.9 1.6
밀 착 성 (%) 65 60 65
20 ℃ 제진성능 0.16 0.13 0.11
흐름성( 10mm 이하) 2 0 20
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 경량성 진동감쇄용 조성물을 사용하여 제조된 시트는 통상의 일반 제진제를 사용한 경우와 비교하여 제진성능은 경량 제진재가 높은 수준이며, 비중 또한 일반제진재를 사용한 경우보다 상당히 낮음을 알 수 있다.
또한, 이소프렌고무에 의한 오염성 및 흐름성은 기존의 경량 또는 일반제진제를 사용한 경우보다 우수함을 확인할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 이소프렌 고무 및 폴리테르펜 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 경량성 진동감쇄용 조성물을 시트상으로 제조하여 사용하면 다양한 온도범위 (-20 ∼ 60 ℃)에서 편리하게 사용되며 차체의 진동을 제어하는 효과가 향상된다.
또한, 기존의 아스팔트계 재료를 주재료로 하는 제진제보다 오염성, 표면점착성 및 흘러내림의 문제를 해결할 수 있다.
이러한 본 발명의 경량성 진동감쇄용 조성물은 시트상을 제조하여 자동차의 플로어(floor panel), 대쉬패널(dash panel)등과 같은 차량의 실내쪽에 용이하게 부착하여 사용될 수 있다.

Claims (2)

  1. 스티렌-부타디엔-스티렌 열가소성 고무 5 ∼ 10 중량%, 이소프렌고무 2 ∼ 7 중량%, 브로운 아스팔트(Blown asphalt) 20 ∼ 30 중량%, 중질탄산칼슘(CaCO₃) 6 ∼ 15 중량%, 운모분(Mica powder) 18 ∼ 33 중량%, 저비중 충전제 15 ∼ 25 중량%, 카본블랙 2 ∼ 5 중량%, 셀룰로스 섬유(cellulose fiber) 2 ∼ 4 중량% 및 폴리테르펜계 점착제 1 ∼ 3 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 경량성 진동감쇄용 조성물.
  2. 청구항 1의 조성물로 이루어진 것으로, 비중이 0.8 ∼ 0.99 범위인 것을 특징으로 하는 경량성 진동감쇄용 시트.
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