KR100882984B1 - 고무 프로세스유 및 고무 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 초기 고무 물성(상태(常態) 물성)이 우수하고 또한 내열성이 우수한 고무를 제공할 수 있는 고무 프로세스유 및 이를 함유하는 고무 조성물을 제공한다.
본 발명은 (a) 점도 비중 항수(粘度 比重 恒數)가 0.79 내지 0.87인 광유계 감압 증류 잔사유 25 내지 100질량% 및 (b) 다환 방향족 화합물 함유량이 3질량% 미만이고 인화점이 200℃ 이상인 광유 0 내지 75질량%를 함유하여 이루어지는 고무 프로세스유, 및 고무 조성물의 총량을 기준으로, 고무에 상기 고무 프로세스유를 10 내지 25중량% 배합하여 이루어지는 고무 조성물이다.

Description

고무 프로세스유 및 고무 조성물{RUBBER PROCESS OIL AND RUBBER COMPOSITION}
본 발명은 고무 프로세스유 및 고무 조성물에 관한 것으로, 더 상세하게는 초기 고무 물성(상태(常態) 물성)이 우수하고 또한 내열성이 우수한 고무를 제공할 수 있는 고무 프로세스유 및 이를 함유하는 고무 조성물에 관한 것이다.
고무 프로세스유는 고무의 가소성을 높이거나 가황 고무의 경도를 저하시켜 가공성을 개량하기 위해 배합되는 오일로, 고무와의 상용성이 요구되고, SBR 등의 방향족계 고무에는 종래로부터 아로마계, 나프텐계의 것이 사용되고 있다.
최근, 고무 부품의 사용 조건이 엄격해져, 종래 이상의 내열성이 요구되어 오고 있다. 그러나, 종래의 고무 프로세스유를 배합한 고무로는 내열성에 한계가 있었다.
본 발명은 상기 관점에서 이루어진 것으로, 초기 고무 물성(상태 물성)이 우 수하고 또한 내열성이 우수한 고무를 제공할 수 있는 고무 프로세스유 및 이를 함유하는 고무 조성물을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.
본 발명자들은 예의 연구를 거듭한 결과, 특정한 광유계 감압 증류 잔사유 또는 그것에 특정한 광유를 혼합한 것이 상기 목적을 만족시키는 우수한 고무 프로세스유가 된다는 것을 발견하고, 본 발명을 완성한 것이다.
즉, 본 발명의 요지는 하기와 같다.
1. (a) 점도 비중 항수(粘度 比重 恒數)가 0.79 내지 0.87인 광유계 감압 증류 잔사유 25 내지 100 질량% 및 (b) 다환 방향족 화합물 함유량이 3질량% 미만이고 인화점이 200℃ 이상인 광유 0 내지 75질량%를 함유하여 이루어지는 고무 프로세스유.
2. (a) 점도 비중 항수가 0.790 내지 0.875인 광유계 감압 증류 잔사유 25 내지 90질량% 및 (b) 다환 방향족 화합물 함유량이 3질량% 미만이고 인화점이 200℃ 이상인 광유 10 내지 75질량%를 함유하여 이루어지는 고무 프로세스유.
3. 고무 조성물의 총량을 기준으로, 고무에 상기 1 또는 2에 기재된 고무 프로세스유를 10 내지 25질량% 배합하여 이루어지는 고무 조성물.
4. 고무의 50질량% 이상이 스티렌/부타디엔 고무 또는 천연 고무인 상기 3에 기재된 고무 조성물.
발명의 실시형태
이하에, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
우선, 본 발명의 고무 프로세스유에 대하여 설명한다.
본 발명의 고무 프로세스유는 (a) 점도 비중 항수가 0.79 내지 0.87인 광유계 감압 증류 잔사유 25 내지 100질량% 및 (b) 다환 방향족 화합물 함유량이 3질량% 미만이고 인화점이 200℃ 이상인 광유 0 내지 75질량%를 함유하여 이루어지는 것이다. 또는 (a) 점도 비중 항수가 0.790 내지 0.875인 광유계 감압 증류 잔사유 25 내지 90질량% 및 (b) 다환 방향족 화합물 함유량이 3질량% 미만이고 인화점이 200℃ 이상인 광유 10 내지 75질량%를 함유하여 이루어지는 것이다.
(a) 성분은 각종 원유의 상압 잔사유를 감압 증류한 잔사유이고, 점도 비중 항수가 0.79 내지 0.87 또는 0.790 내지 0.875인 것이 필수적이다. 점도 비중 항수(V.G.C.)는 ASTM D2501-91에 준하는 하기 수학식 1로 표시된다.
Figure 112007050034429-pat00004
[상기 식에서, G는 15℃에 있어서의 밀도(g/밀리리터)를 나타내고, V'는 100℃에 있어서의 동점도(㎟/s)를 나타낸다.]
이 점도 비중 항수의 조정은 주로 원유의 선택 혹은 혼합에 의해 수행할 수 있다.
점도 비중 항수가 0.79 미만이면, 광유계 감압 증류 잔사유로서 입수가 곤란하고, 0.875를 초과하면, (b) 성분과의 조합으로 고무 물성(상태 물성, 열 노화 물성)이 저하할 가능성이 있다.
(b) 성분은 다환 방향족 화합물 함유량이 3질량% 미만이고 인화점이 200℃ 이상인 광유이고, 다환 방향족 화합물의 양은 3질량% 미만인 것이 바람직하다. 유럽에서는 광유의 발암성의 척도로서, 영국 석유 학회(Institute of Petroleum, 이하 IP로 약칭함)에 의한 IP346/92법에 의해 측정되는 다환 방향족 화합물 함유량이 있으며, 이것이 3질량% 이상이면 취급에 제한을 받고 있고, 여기에서 말하는 다환 방향족 화합물 함유량의 값도 IP346/92법에 의해 측정된 것이다.
인화점[C.O.C.(℃)]은 200℃ 이상인 것이 필요하고, 200℃ 미만이면, (a) 성분과의 조합으로 고무 물성(특히, 열 노화 물성)이 저하할 가능성이 있으며, 또한 고무 가공시의 오일 증기에 의한 작업 환경의 악화로 이어진다. 이상의 성질을 갖는 광유로는 각종 원유의 상압 증류, 감압 증류, 탈력(脫歷) 공정 등에 의해 얻어진 유분을 용제 정제, 수소화 정제 혹은 수소화 분해 등의 각 공정, 또한 필요에 따라 탈납 공정에 의해 정제한 것을 사용할 수 있다.
(a) 성분과 (b) 성분의 혼합 비율에 대해서는, (a) 성분 25 내지 100질량%에 대하여 (b) 성분은 0 내지 75질량%이다. 또는 (a) 성분 25 내지 90질량%에 대하여 (b) 성분은 10 내지 75질량%이다. (a) 성분이 25질량% 미만이면, 고무 물성(상태 물성, 열 노화 물성)이 저하할 가능성이 있다. (a) 성분이 90 질량%를 초과하면, 100℃의 동점도가 100㎟/s를 초과하고 작업성이 저하하기 때문에, (a) 성분은 90 질량% 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 30 내지 80질량%의 범위이다.
본 발명의 고무 프로세스유의 바람직한 물성은 밀도(15℃)에 대해서는 0.90 내지 0.97g/밀리리터, 동점도(100℃)에 대해서는 20 내지 100㎟/s, 인화점(C.O.C.)에 대해서는 220 내지 300℃이다.
다음에, 본원의 제 2 발명의 고무 조성물에 대하여 설명한다.
고무 조성물은 고무에 조성물의 총량을 기준으로 상기 고무 프로세스유를 10 내지 25질량% 배합함으로써 얻어진다. 상기 고무의 종류는 특별히 제한되지 않고, 천연 고무 혹은 합성 고무 중 어느 것이어도 무방하다. 합성 고무로는, 예컨대 스티렌/부타디엔 고무(SBR), 스티렌/클로로프렌 고무(SCR), 스티렌/이소프렌 고무(SIR), 이소부틸렌/이소프렌 고무(IIR), 에틸렌/프로필렌 고무(EPR), 에틸렌/프로필렌/디엔 모노머(EPDM) 등을 들 수 있다. 그 중에서도 SBR, SCR, SIR 등의 방향족계 고무가 바람직하고, 특히 SBR 또는 천연 고무를 50질량% 이상 포함하는 고무가 바람직하다.
이렇게 하여 얻어진 본 발명의 고무 프로세스유를 배합한 고무 조성물은 초기 고무 물성(상태 물성)이 우수하고 또한 내열성이 우수한 것이다.
실시예
다음에, 본 발명을 실시예에 의해 구체적으로 설명하지만, 이들 실시예에 전혀 제한되지 않는다.
(1) 고무 프로세스유의 조제
실시예에 제공하는 (a) 성분의 각종 감압 증류 잔사유와 (b) 성분의 각종 광유의 성상을 각각 표 1 및 표 2에 나타낸다.
(a) 성분
감압 증류 잔사유 A 감압 증류 잔사유 B 감압 증류 잔사유 C 감압 증류 잔사유 D 감압 증류 잔사유 H
밀도 @15℃, g/ml 0.9530 0.9857 1.0062 1.0165 0.9967
동점도 @100℃, ㎟/s 481.0 252.5 653.0 852.3 338.7
점도 비중 항수(V.G.C.) 0.795 0.865 0.869 0.878 0.873
인화점(C.O.C.), ℃ 338 314 320 338 310
다환 방향족 화합물 함유량, 질량% - - - - -
(b) 성분
광유 E 광유 F 광유 G
밀도 @15℃, g/ml 0.8739 0.9351 0.9266
동점도 @100℃, ㎟/s 10.82 9.857 5.336
점도 비중 항수(V.G.C.) - - -
인화점(C.O.C.), ℃ 262 216 192
다환 방향족 화합물 함유량, 질량% 0.5 2.3 2.7
표 1에 나타낸 (a) 성분과 표 2에 나타낸 (b) 성분을 소정 비율로 혼합하여 실시예 1 내지 9 및 비교예 1 내지 3의 고무 프로세스유를 조제하였다. 그 혼합 비율과 성상을 표 3a 및 3b에 나타낸다.
Figure 112007050034429-pat00005
Figure 112007050034429-pat00006
(2) 고무 조성물의 물성 평가
실시예 및 비교예의 고무 프로세스유를 사용하여, 하기 요령으로 일반적인 타이어 트레드용 SBR 배합으로 고무 반죽 및 가황을 수행하고, 상태 물성, 블리드성 및 열 노화 물성을 평가하였다.
·고무의 반죽 배합
배합제와 배합 비율에 대하여 표 4에 나타낸다.
배합제 제조 메이커, 품명 배합 비율(중량부)
① SBR 닛본 고세 고무(주), JSR1500 100
② 카본 블랙 아사히 카본, #70(HAF) 50
③ 아연화　3호 일반 시판품 3
④ 스테아르산 일반 시판품 2
⑤ 고무 프로세스유 40
⑥ 황 일반 시판품 2
⑦ 가황 촉진제 오우치 신코 가가쿠(주), 노크셀라CZ 1

·고무 반죽
밴버리 믹서로 배합제 ①을 1분간 반죽하여 가소화시킨 후, 배합제 ② 내지 ⑤를 혼합하고, 밴버리 믹서로 4분간 소련(素練)하였다. 　그 후, 2개 롤로 배합제 ⑥ 및 ⑦을 혼합하여 10분간 혼련(混練)하여 미가황 고무를 얻었다.
·가황
미가황 고무를 가황 프레스로 145℃, 60분의 조건에서 가황하여 두께 2㎜의 고무 시트를 얻었다.
·물성 평가
얻어진 가황 고무 시트로부터 JIS3호 덤벨 형상 시험편을 작성하고, 가황 고무의 상태 물성, 열 노화(100℃, 96시간) 후의 열 노화 물성 및 블리드성을 평가하였다. 그 결과를 표 5a, 5b, 6a 및 6b에 나타낸다. 또한, 블리드의 유무는 가황 후, 실온 방치 3일 후의 시험편 표면을 육안으로 관찰하였다.
상태 물성
고무 프로세스유 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 비교예 1
경도(JIS A)(Hs) 48 47 46 46 44 44
신도(Eb%) 900 840 800 800 780 720
인장 강도(㎫) 15.4 15.3 14.5 14.2 13.4 13.0
블리드 유무(육안) 무 무 무 무 무 무

상태 물성
고무 프로세스유 실시예 6 실시예 7 비교예 2 실시예 8 비교예 3 실시예 9
경도(JIS A)(Hs) 46 46 46 46 44 46
신도(Eb%) 820 780 720 780 700 820
인장 강도(㎫) 14.8 14.5 13.9 14.0 13.2 14,6
블리드 유무(육안) 무 무 무 무 무 무

열 노화 물성(열 노화 조건: 100℃×96시간)
고무 프로세스유 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 비교예 1
경도(JIS A)(Hs) 55 56 56 57 57 57
신도(Eb%) 440 420 420 400 400 320
인장 강도(㎫) 10.3 9.8 9.6 9.2 9.0 8.6
블리드 유무(육안) 무 무 무 무 무 무

열 노화 물성(열 노화 조건: 100℃×96시간)
고무 프로세스유 실시예 6 실시예 7 비교예 2 실시예 8 비교예 3 실시예 9
경도(JIS A)(Hs) 57 57 57 57 59 57
신도(Eb%) 420 400 340 400 280 420
인장 강도(㎫) 9.5 9.6 8.8 9.0 8.2 9.4
블리드 유무(육안) 무 무 무 무 무 무
상태 물성 및 열 노화 물성 중 어느 것에 있어서도, 실시예는 비교예에 비해 높은 고무 물성을 나타내고 있다.
본 발명의 고무 프로세스유는 초기 고무 물성(상태 물성)이 우수하고 또한 내열성이 우수한 고무를 제공할 수 있다.

Claims (4)

  1. (a) 점도 비중 항수가 0.79 내지 0.87인 광유계 감압 증류 잔사유 25 내지 100질량% 및 (b) 다환 방향족 화합물 함유량이 광유의 질량을 기준으로 3질량% 미만이고 인화점이 200℃ 이상인 광유 0 내지 75질량%를 함유하여 이루어지는 고무 프로세스유.
  2. (a) 점도 비중 항수가 0.790 내지 0.875인 광유계 감압 증류 잔사유 25 내지 90질량% 및 (b) 다환 방향족 화합물 함유량이 광유의 질량을 기준으로 3질량% 미만이고 인화점이 200℃ 이상인 광유 10 내지 75질량%를 함유하여 이루어지는 고무 프로세스유.
  3. 고무 조성물의 총량을 기준으로, 고무에 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 고무 프로세스유를 10 내지 25질량% 배합하여 이루어지는 고무 조성물.
  4. 제 3 항에 있어서,
    고무의 50질량% 이상이 스티렌/부타디엔 고무 또는 천연 고무인 고무 조성물.
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