KR101637599B1 - 자동차 공기흡입구 호스용 epdm 고무 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 자동차 공기흡입구 호스용 EPDM 고무 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 오일이 함유된 EPDM 고무의 가황반응시 황 외에도 카본블랙, 가황촉진제인 디펜타메틸렌티우람 테트라설파이드, 징크 디-n-부틸디티오카바메이트, 테트라메틸-티우람 디설파이드와 2-머캡토벤조티아졸, 가소제인 파라핀 오일과 에스테르 오일, 노화방지제인 α-디메틸벤질-디페닐아민, 2-머캡토벤조이미다졸와 트리메틸 디하이드로퀴놀린 중합체을 첨가한 EPDM 고무 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 EPDM 고무 조성물은 내유성, 내부압성 및 내진동성 등이 우수하므로, 종래의 EPDM 고무 소재로 사용하기 어려웠던 자동차 공기흡입구 호스 등의 소재로 유용하게 적용할 수 있다.
Description
본 발명은 자동차 공기흡입구 호스용 EPDM 고무 조성물에 관한 것으로, 본 발명의 EPDM 고무 조성물은 내유성, 내부압성 및 내진동성 면에서 우수한 물성을 나타낸다.
일반적으로, 자동차의 흡기시스템에 장착되는 공기흡입구 호스 고무(Air intake hose rubber)에 대한 내구성능을 확보하기 위해 여러 가지 다양한 방법들로 개발이 진행되어 왔다.
현재, 자동차용 공기흡입구 호스 고무 재질로는 에피클로로하이드린 고무(Epichlorohydrin rubber), 염화 폴리에틸렌 고무(Chlorinated polyethylene rubber) 및 열가소성 탄성체(Thermoplastic Elastomer) 등과 같이 내유성(oil resistance)이 양호한 재질을 사용하고 있다. 그러나, 에피클로로하이드린 고무는 재료원가 측면에서 재료비가 비싸며, 염화 폴리에틸렌 고무는 성형공정에서 작업자에게 해로운 염소가스가 발생하여 공장에서의 작업환경이 나빠 해외 자동차 제조업체에는 사용하지 않고 있다.
한편, 자동차용 냉각계 호스 및 웨더스트립에 적용하고 있는 일반 범용 EPDM 고무계 재질의 경우, EPDM 고무의 분자량(Mw)이 200,000 정도로 낮고, 분자량 분포가 넓으며, 가황 배합시 EPDM 고무의 함유량이 전체 고무배합 구성에서 약 30 ~ 50 중량% 내외로 구성이 되어 있고 카본블랙의 함유량도 15 ~ 20 중량% 내외 정도이다. 그런데, 이렇게 가황 배합된 고무 조성물로는 공기흡입구 호스에서 요구하는 내유성능을 만족하기 어렵다. 이러한 이유는 EPDM 고무 가황물 자체가 광물유를 기본으로 한 유체 및 합성 탄화수소 윤활제, 그리고 석유계 연료에 대한 저항성이 없는 폴리머이기 때문이다. 기존의 EPDM 고무 조성물의 조성으로 성형된 공기흡입구 호스를 차량에 장착하여 주행을 하면 브리더 호스 및 실린더 헤드커버를 통해 흘러 들어온 블로바이 가스(blow-by gas), 특히 엔진오일 및 연료유 혼합유에 의해, 원하는 주행거리 이전에 공기흡입구 호스가 팽윤되어 크랙이 발생함으로써 원하는 성능을 발휘하기가 힘든 실정이다. 이러한 팽윤 발생의 현상은 실험실에서도 재현할 수 있는데, 배합고무의 내유성능을 확인하는 평가는 ASTM에서 규정하는 No.3 오일에 시험편을 침적하여 물성변화를 확인할 수 있으며, 일반 범용 EPDM 고무는 체적변화율이 110 ~ 130% 에 이르며, 경도, 인장강도 및 신율 저하를 동반한다. 내유성능을 향상시키기 위해서는 고무배합 시 전체 고무 조성물 중 카본블랙을 40 중량% 이상으로 충전하는 고충전 배합을 실시하여야 하는데, 이러한 고충전 배합을 하기 위해서는 기본적으로 분자량이 매우 높고, 분자량 분포가 좁은 EPDM 고무를 찾는 것이 아주 중요하다. 분자량이 높은 원료고무를 사용하기 때문에 우수한 물성 및 카본블랙의 충전율을 높일 수가 있다. 그러나, 분자량이 높은 원료고무는 믹싱 작업성이 떨어진다는 문제가 있다.
이에, 본 발명자들은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 노력한 결과, 오일을 함유하고 있는 고분자량의 EPDM 고무를 원료고무로 이용하고, 특정의 무기충전제, 가황촉진제, 가소제, 노화방지제를 황과 함께 최적비율로 첨가하여 가교시키면 공기흡입구 호스의 기계적 물성도 만족시키면서 팽윤에 의한 크랙 및 손상을 방지할 수 있는 새로운 EPDM 소재를 제조할 수 있음을 알게 되어 본 발명을 완성하였다. 즉, 본 발명은 내유성이 향상된 자동차 공기흡입구 호스용 고무 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은
오일이 함유된 EPDM 고무 175 중량부에 대하여
카본블랙 200 ~ 250 중량부;
황 0.3 ~ 0.8 중량부;
가황촉진제인 디펜타메틸렌티우람 테트라설파이드 0.5 ~ 1 중량부, 징크 디-n-부틸디티오카바메이트 0.5 ~ 1 중량부, 테트라메틸-티우람 디설파이드 0.5 ~ 1 중량부와 2-머캡토벤조티아졸 1.5 ~ 2.5 중량부;
가소제인 파라핀 오일 50 ~ 60 중량부와 에스테르 오일 50 ~ 60 중량부; 및
노화방지제인 α-디메틸벤질-디페닐아민 1 ~ 2.5 중량부, 2-머캡토벤조이미다졸 1 ~ 2.5 중량부와 트리메틸 디하이드로퀴놀린 중합체 1 ~ 2.5 중량부;
를 포함하는 EPDM 고무 조성물을 그 특징으로 한다.
본 발명에 따른 EPDM 고무 조성물은 범용고무인 EPDM 고무를 원료고무로 사용하여 제조 원가가 낮으며, 작업자에게 해로운 염소가스 등을 배출하지 않아 작업환경을 개선할 수 있고, 내유성, 내부압성, 내진동성이 우수하므로 자동차 공기흡입구용 호스 등으로 유용하게 적용할 수 있다.
본 발명은 오일을 함유하고 있는 고분자량의 EPDM 고무를 원료고무로 이용하고, 가황 배합에 있어 카본블랙을 고충전 배합하여, 성형시 작업성과 공기흡입구 호스에서 요구하는 내유성, 내부압성, 내진동성을 만족할 수 있는 EPDM 고무 조성물에 관한 것이다.
원료고무인, 오일이 함유된 EPDM 고무는 분자량(Mw)이 1,000,000 ~ 1,500,000이며 오일을 EPDM 고무 100 중량부에 대하여 70 ~ 80 중량부로 함유된 것을 사용하는 것이 바람직하다. 오일은 EPDM 고무 합성시 첨가된 것으로, 사용되는 오일의 종류로는 파라핀계 화이트오일, 파라핀계 프로세스오일, 나프텐계 프로세스오일, 아로마틱계 프로세스오일 등이 있다. 바람직하기로는 가공성 우수하고, 환경변화에 의한 변색이 적은 파라핀계 화이트오일을 사용하는 것이 좋다. EPDM 고무의 분자량이 1,000,000미만인 경우에는 무기충전제인 카본블랙을 높은 함량으로 충전할 수 없어 조성물의 내유성이 떨어질 수 있으며, 분자량이 너무 높은 경우에는 믹싱 작업성이 떨어질 수 있다. 또한, 오일의 함유량이 상기 범위를 벗어나면 믹싱 작업시 재료의 분산성이 떨어지는 문제가 있을 수 있다. 보통 분자량이 400,000이상인 고분자량 EPDM 고무의 경우 믹싱 작업성이 좋지 않으나, 오일을 상기 범위로 자체적으로 함유함으로써 양호한 믹싱 작업성을 확보할 수 있다. 이러한 물성을 만족시키는 상용화된 제품으로는 금호폴리켐 社의 KEP-980 을 들 수 있다.
상기 카본블랙은 내유성을 향상시키기 위한 무기충전제로 사용되며, FEF(Fast Extruding Furnace), MT(Medium Thermal) 및 HAF(High Abrasion Furnace) 중에서 선택한 1종 이상을 사용할 수 있다. 바람직하기로는 압출시 수축변형이 적고 발열이 낮으며 표면이 안정한 FEF, 입자경이 크고 열안정성과 가공성이 우수한 MT, 및 물성 발란스가 우수하고 작업성 및 고내마모성의 HAF를 혼합하여 3종을 함께 사용하는 것이 좋다. 함유량은 원료고무 175 중량부에 대하여 200 ~ 250 중량부로 사용하는 것이 바람직한데, 함유량이 200 중량부 미만일 경우 조성물 중의 원료고무 함량이 증가하여 내유성이 떨어지는 문제가 있을 수 있으며, 250 중량부를 초과하면 흐름성에 문제가 있어 제품 성형이 어렵다. 상기 3종의 카본블랙을 혼합 사용하는 경우에는 원료고무 175 중량부에 대하여 제품 성능 및 작업성, 물성을 고려하여 FEF 100 ~ 130 중량부, MT 40 ~ 50 중량부, 그리고 HAF 60 ~ 70 중량부로 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명에서는 통상적인 EPDM 고무 조성물과 달리, 상기와 같이 카본블랙을 고충전 시킴으로써 공기흡입구 호스 소재로 요구되는 내구성, 즉 내유성을 만족시킬 수 있다.
상기 황은 가교제로 사용되며, 그 전구체로는 분말 황(Powdered Sulfur), 불용성 황(insoluble Sulfur) 및 침강 황(Precipitated Sulfur) 중에서 선택된 1 종 이상인 것이 바람직하다. 본 발명에서는 원료고무 175 중량부에 대하여 0.3 ~ 0.8 중량부로 사용하는데, 사용량이 너무 적으면 가교가 충분치 않아 내구성에 문제가 있을 수 있으며, 0.8 중량부를 초과하면 성형제품에서 스코치가 발생할 수 있다.
상기 가황촉진제로는 다른 가황촉진제의 활성제 역할을 하며, 유황의 일부를 대체하여 내노화성과 내열성이 우수한 디펜타메틸렌티우람 테트라설파이드 (Dipentamethylenethiuram tetrasulfide), 낮은 온도에서도 가황성능을 발휘하고 스코치 안정성이 우수한 징크 디-n-부틸디티오카바메이트(Zinc di-n-butyldithiocarbamate), 가황고무의 물성을 안정하게 하여 오염성이 없는 테트라메틸-티우람 디설파이드(Tetramethyl-thiuram disulfide), 그리고 산성촉진제로 오염이 적고 평탄 가류성을 나타내어 내노화성 및 물성이 우수한 2-머캡토벤조티아졸(2-Mercaptobenzothiazole)을 혼합 사용한다. 사용량은 원료고무 175 중량부에 대하여 디펜타메틸렌티우람 테트라설파이드 0.5 ~ 1 중량부, 징크 디-n-부틸디티오카바메이트 0.5 ~ 1 중량부, 테트라메틸-티우람 디설파이드 0.5 ~ 1 중량부, 그리고 2-머캡토벤조티아졸 1.5 ~ 2.5 중량부인 것이 바람직하다. 가황촉진제의 사용량이 너무 적으면 촉진효율이 떨어져 제품 성형시 불완전 가황에 의해 제품 자체의 물성에 영향을 줄 수 있으며, 반대로 사용량이 너무 많으면 지나친 가교반응에 의해 제품의 내열성 및 스코치 문제가 있을 수 있고, 특히 디펜타메틸렌티우람 테트라설파이드를 과량으로 사용하면 성형제품에 변색이 발생할 수 있다.
상기 가소제로는 파라핀 오일과 에스테르 오일을 혼합사용하며, 사용량은 원료고무 175 중량부에 대하여 각각 50 ~ 60 중량부가 바람직한데, 가소제의 함유량이 너무 적으면 작업성에 문제가 있어 압출성형 시 흐름성에 문제가 있을 수 있고, 너무 많으면 성형 제품에서 백화현상이 나타날 수 있다.
상기 노화방지제로는 산화방지효과가 우수한 α-디메틸벤질-디페닐아민(α-Dimethylbenzyl-diphenylamine), 변색 및 오염이 없는 2-머캡토벤조이미다졸(2-Mercaptobenzoimidazole), 그리고 열에 의한 특성 저하를 방지하는 트리메틸 디하이드로퀴놀린 중합체(Polymerized trimethyl dihydroquinoline)를 혼합 사용한다. 구체적인 사용량은 원료고무 175 중량부에 대하여 상기 3종의 노화방지제를 각각 1 ~ 2.5 중량부로 사용하는 것이 바람직한데, 사용량이 너무 적으면 내열노화성에 문제가 있을 수 있고, 너무 많이 사용할 경우 성형 제품에 변색이 발생할 수 있으므로 상기 범위를 선택하는 것이 좋다.
상기 필수 성분 외에도 필요에 따라 가교효율을 높이기 위해 통상적으로 사용되는 가공조제를 추가로 첨가할 수 있으며, 구체적인 예로서는 스테아린산, 산화아연, 산화마그네슘 등을 사용할 수 있다. 가공조제를 사용하는 경우에는 원료고무 175 중량부에 대하여 12 중량부 이하로 사용하는 것이 바람직한데, 너무 과량으로 사용하면 과 가교에 따른 내열성에 문제가 발생할 수 있다. 또한, 기타 첨가제로서 흑연, 이황화 몰리브덴, 왁스 등을 더 첨가할 수도 있다.
본 발명의 EPDM 고무 조성물을 적용한 제품은 다음과 같은 방법으로 제조될 수 있다. 믹서에 오일을 함유하고 있는 EPDM 고무를 투입하여 소련한 다음 상기 조성비에 맞게 카본블랙을 투입하여 혼련한다. 이후, 황, 가황촉진제, 가소제 및 노화방지제를 상기 조성비에 맞게 투입하고, 가황온도 160 ~ 180℃, 가황시간 2 ~ 3 분의 가황조건에서 사출성형하여 제조할 수 있다.
본 발명의 EDPM 고무 조성물은 오일을 자체적으로 함유하고 있는 EPDM 고무를 원료고무로 사용하여 카본블랙의 고충전이 가능하므로, 내유성, 내부압성 및 내진동성이 우수하다. 따라서 종래의 EPDM 고무 소재로 적용하기 어려웠던 자동차 공기흡입구 호스 등에 유용하게 적용할 수 있다.
이하 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하겠는바, 본 발명이 다음 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
실시예
1 ~ 2 및
비교예
1 ~ 4
하기 표 1과 같은 배합의 고무 조성물을 사출성형하여 공기흡입구 호스를 제조하였다. 비교예 1 ~ 4는 일반 범용EPDM 고무를 사용한 냉각계 호스용 조성물의 배합이다.
구분 | 중량부 | ||||||
실시예 1 | 실시예 2 | 비교예 1 | 비교예 2 | 비교예 3 | 비교예 4 | ||
EPDM 고무 |
KEP-980 | 175 | 175 | - | 175 | - | - |
KEP-570F | - | - | 100 | - | - | - | |
Royalene 645 | - | - | - | - | 175 | 175 | |
무기 충전제 |
FEF | 100 | 130 | 170 | 180 | 80 | 40 |
MT | 40 | 40 | - | 55 | 55 | 80 | |
HAF | 70 | 70 | - | - | 70 | 40 | |
탄산칼슘 | - | - | 55 | - | - | - | |
황 | 0.5 | 0.3 | 0.8 | 0.7 | 0.3 | 0.3 | |
가황 촉진제 |
TRA | 1 | 1 | 0.3 | - | 1.6 | 1 |
BZ | 0.8 | 0.8 | 1 | 2.5 | 0.8 | 0.5 | |
TT | 1 | 0.7 | 2.4 | 0.8 | 0.5 | 1.5 | |
M | 2.5 | 2 | - | - | 2 | 2 | |
가소제 | 파라핀오일 | 50 | 50 | 70 | 40 | 45 | 45 |
에스테르오일 | 50 | 50 | - | - | 40 | 70 | |
노화 방지제 |
CD | 2 | 2 | - | - | 2 | 2 |
MB | 2 | 2 | - | 1 | 2 | 2 | |
RD | 1.5 | 1.5 | - | 1 | 1.5 | 1.5 | |
가공 조제 |
스테아린산 | 1 | 1 | 1 | 2 | 1 | 1 |
산화아연 | - | 10 | 7 | 10 | - | - | |
가황조건 | 160℃,3분 | 160℃,3분 | 150℃,20분 | 160℃,12분 | 160℃,5분 | 160℃,5분 | |
KEP-980 : 파라핀계 화이트오일을 EPDM 고무 100 중량부에 대하여 75 중량부 함유, 분자량 1,000,000[금호폴리켐社] KEP-570C: 오일 미함유, 분자량 400,000[금호폴리켐社] Royalene 645: 파라핀계 프로세스오일을 EPDM 고무 100 중량부에 대하여 75 중량부 함유, 분자량 500,000[ UNIROYAL 社] FEF : 카본블랙[N550, Corax 社] MT : 카본블랙[N990, Corax 社] HAF : 카본블랙[N330, Corax 社] 황 : [미원社] TRA : 디펜타메틸렌티우람 테트라설파이드[NOC 社] BZ : 징크 디-n-부틸디티오카바메이트[Rhein-hemie 社] TT : 테트라메틸-티우람 디설파이드[Rhein-hemie 社] M : 2-머캡토벤조티아졸[Ohuchi Shinko Kagaku 社] 파라핀 오일, 에스테르 오일[미창석유 社] CD : α-디메틸벤질-디페닐아민[Ohuchi Shinko Chemical 社] MB : 2-머캡토벤조이미다졸[R.T.VANDERBILT 社] RD : 트리메틸 디하이드로퀴놀린 중합체[川口化學] |
재료 물성평가
물성평가 방법은 현대자동차 공기흡입구 호스 재료규격인 MS263-79에 따라 공기흡입구 호스 재질에 대한 물성평가을 실시하였다. 구체적인 시험방법은 공기흡입구 호스용 배합과 동일한 배합조건으로 제작된 얇은 시트(150 x 150 mm, 두께 2 ~ 4 mm)를 프레스 가류를 하여 얻은 후 당사에서 규정하는 고무 시험편으로 타발을 하여 실시하였으며, 물성값은 ASTM D395(압축영구줄음율), ASTM D412(인장), ASTM D573(공기가열노화) 및 ASTM D471(유체노화)에 의거하여 측정하였다. 결과는 하기 표 2와 같다.
평가항목(HMC 규격기준) | 규격치 | 실시예 | 비교예 | |||||
1 | 2 | 1 | 2 | 3 | 4 | |||
상태 물성 |
경도(Hs) | 75±5 | 70 | 70 | 71 | 75 | 72 | 73 |
인장강도(Mpa) | 8 MIN | 11 | 12 | 10 | 9.3 | 12 | 9.3 | |
신율(%) | 200 MIN | 255 | 260 | 215 | 257 | 256 | 303 | |
100%모듈러스(Mpa) | 4 MIN | 5.2 | 5.4 | 3 | 4.3 | 3.6 | 3.8 | |
인열강도(Kn/m) | 15 MIN | 30 | 32 | 21 | 27 | 40 | 27 | |
내열성 (110℃,1000 hr) |
경도변화(Hs) | +14 MAX | +5 | +5 | +13 | +11 | +6 | +7 |
인장강도 변화(%) | -20 MAX | -3 | -2 | -23 | +24 | +11 | -17 | |
신율 변화율(%) | -69 MAX | -36 | -31.7 | -34 | +53 | -21 | -40 | |
내열성 (130℃, 168 hr) |
경도변화(Hs) | +14 MAX | +7 | +7 | +13 | +13 | +8 | +8 |
인장강도 변화(%) | ±20 MAX | -5 | -0.2 | -19 | +30.8 | -3.8 | -11 | |
신율 변화율(%) | -60 MAX | -26 | -23.4 | -54 | -66.7 | -37.8 | -33.4 | |
내연료유성 (Fuel C, 23℃, 70 hr) |
경도변화(Hs) | -35 MAX | -23 | -22 | -37 | -27 | -23 | -24 |
인장강도 변화(%) | -50 MAX | -44 | -42.3 | -48 | -52.5 | -37 | -45 | |
신율 변화율(%) | -60 MAX | -35.2 | -36.5 | -50 | -51.5 | -51 | -35 | |
체적 변화율(%) | +65 MAX | +56.6 | +57.3 | +145 | +46.9 | +67 | +59 | |
내유성 (No. 3, 130℃, 168 hr) |
경도변화(Hs) | -50 MAX | -30 | -29 | -47 | -38 | -27 | -38 |
인장강도 변화(%) | -50 MAX | -35.1 | -37.1 | -57 | -57.8 | -59.6 | -57 | |
신율 변화율(%) | -60 MAX | -11.5 | -9.4 | -29 | -28.1 | -38.9 | -41.7 | |
체적 변화율(%) | +75 MAX | +63 | +61 | +150 | +73.5 | +63.9 | +68.6 | |
내알코올유성 (Fuel B + 15% 메탄올, 23℃, 70 hr) |
경도변화(Hs) | -40 MAX | -19 | -20 | -43 | -24 | -35 | -34 |
인장강도 변화(%) | -40 MAX | -30.5 | -32.2 | -56 | -35.9 | -18 | -21 | |
신율 변화율(%) | -45 MAX | -28.1 | -26.3 | -50 | -40.1 | -45 | -39.3 | |
체적 변화율(%) | +70 MAX | +44.4 | +45.3 | +163 | +30.7 | +69 | +64 | |
압축영구줄음율(120℃, 70 hr) | 60 MAX | 30 | 32 | 45 | 55 | 33 | 54 |
호스 성능평가
실시예 1 ~ 2 및 비교예 2 ~ 4에서 제조한 공기흡입구 호스의 성능평가를 위해 현대자동차 공기흡입구 호스 성능규격인 ES28138-03에 따라 다음와 같은 시험조건에서 내부압성 및 부압기밀성을 시험하였다. 시험결과는 하기 표 3과 같다.
1) 초기노화 시험
제조한 호스 각각을 140℃에서 1시간 노화시킨 후 100℃ 분위기에서 호스내 압력 -80 mmHg 조건에서 시험하였다.
2) 내열노화 시험
제조한 호스 각각을 140℃에서 70시간 노화시킨 후 상온에서 3시간 방치한 다음, 140℃에서 1시간 노화시킨 후 100℃에서 호스내 압력 -80 mmHg 조건에서 시험하였다.
3) 내냉열 진동피로 시험
제조한 호스를, 진폭 ±25 mm, 진동수 5 Hz로 진동시키면서, 분위기 온도를 -40℃부터 120℃ 까지 60시간에 걸쳐 5회 사이클 시킨 다음, 140℃에서 1시간 노화시킨 후 100℃에서 호스내 압력 -80 mmHg 조건에서 시험하였다.
4) 저온 진동피로 시험
제조한 호스 각각을 140℃에서 70시간 노화시킨 후 -25℃에서 진폭 ±15 mm, 진동수 5 Hz로 6 시간 진동피로 시킨 다음, 140℃에서 1시간 노화시킨 후 100℃에서 호스내 압력 -80 mmHg 조건에서 시험하였다.
호스 상태 | 시험항목 | 시험결과 | ||||
실시예 1 | 실시예 2 | 비교예 2 | 비교예 3 | 비교예 4 | ||
초기노화 | 내부압성 | 5.1 % | 4.9 % | 13.5 % | 2.4 % | 4.0 % |
97.2 % | 96.3 % | 99.3 % | 99.5 % | 99.0 % | ||
부압기밀성 | 누출없음 | 누출없음 | 2.38 mL/min | 누출없음 | 누출없음 | |
내열노화 | 내부압성 | 3.3 % | 1.3 % | 12.6 % | 2.1% | 2.7 % |
97.2 % | 97.5 % | 99.6 % | 99.5% | 99.1 % | ||
부압기밀성 | 누출없음 | 누출없음 | 2.54 mL/min | 누출없음 | 누출없음 | |
외관 | 크랙없음 | 크랙없음 | 크랙없음 | 크랙없음 | 크랙없음 | |
내열노화 후 내냉열진동피로 |
내부압성 | 5.1 % | 4.5 % | 3.5 % | 2.0 % | 1.6 % |
95.0 % | 95.1 % | 85 % | 99.6 % | 99.3 % | ||
부압기밀성 | 누출없음 | 누출없음 | 2.55 mL/min | 누출없음 | 누출없음 | |
외관 | 크랙없음 | 크랙없음 | 크랙발생 | 크랙발생 | 크랙발생 | |
저온 진동피로 | 내부압성 | 4.5 % | 4.2 % | 13.1 % | 2.3 % | 2.9 % |
95.2 % | 94.5 % | 99.4 % | 99.5 % | 99.0 % | ||
부압기밀성 | 누출없음 | 누출없음 | 2.19 mL/min | 누출없음 | 누출없음 | |
외관 | 크랙없음 | 크랙없음 | 크랙없음 | 크랙없음 | 크랙없음 | |
※요구성능 내부압성 : 외경변화율 10% 이하, 외경복원율 90% 이상 부압기밀성 : 10 mL/min 이하 |
상기 표 2 및 표 3의 결과에서 보이듯이, 범용 EPDM 고무인 KEP-570F를 사용한 비교예 1의 경우, 카본블랙을 고충전 시켰음에도 내연료유성, 내유성 및 내알코올유성 물성치가 크게 떨어지는 것을 알 수 있다. 이는 EPDM 고무가 연료유에 대한 저항성이 낮기 때문이다. 또한 가황촉진제로 디펜타메틸렌티우람 테트라설파이드와 2-머캡토벤조티아졸을 사용하지 않은 비교예 2의 경우, 가황이 불완전하여 내열성에 문제가 있었으며, 내유성도 좋지 못하였다. 원료고무로 Royalene 645을 사용한 비교예 3 및 비교예 4의 경우, 원료고무가 오일을 함유하고 있음에도 원료고무의 분자량의 차이로 인해 내유성이 좋지 못하였으며, 또한 비교예 4는 카본블랙이 저충전된 결과 비교예 3보다 내부압성 및 내진동성 면에서 물성이 떨어지는 결과를 보였다. 실시예 1 ~ 2의 경우 특정한 원료고무, 카본블랙, 가황촉진제 및 가소제의 함유량을 최적화 함으로써, 공기흡입구 호스 소재로 요구되는 내유성, 내부압성, 내진동성, 내열성을 만족하는 결과를 보였다.
결국, 본 발명과 같이 원료고무로 오일을 함유하고 있는 EPDM 고무를 선택하여 카본블랙을 고충전 시키고, 또한 특정한 가황촉진제 등을 황과 함께 최적비율로 첨가하여 가교시킨 EPDM 고무 조성물은, 종래의 EPDM 고무 조성물과 달리 내유성, 내부압성 및 내진동성이 우수하므로 자동차 공기흡입구 호스의 소재 등으로 적용가능함을 확인할 수 있었다.
Claims (3)
- 오일이 함유된 EPDM 고무 175 중량부에 대하여
카본블랙 200 ~ 250 중량부;
황 0.3 ~ 0.8 중량부;
가황촉진제인 디펜타메틸렌티우람 테트라설파이드 0.5 ~ 1 중량부, 징크 디-n-부틸디티오카바메이트 0.5 ~ 1 중량부, 테트라메틸-티우람 디설파이드 0.5 ~ 1 중량부와 2-머캡토벤조티아졸 1.5 ~ 2.5 중량부;
가소제인 파라핀 오일 50 ~ 60 중량부와 에스테르 오일 50 ~ 60 중량부; 및
노화방지제인 α-디메틸벤질-디페닐아민 1 ~ 2.5 중량부, 2-머캡토벤조이미다졸 1 ~ 2.5 중량부와 트리메틸 디하이드로퀴놀린 중합체 1 ~ 2.5 중량부;
를 포함하되,
상기 오일이 함유된 EPDM 고무는 분자량(Mw)이 1,000,000~1,500,000이며, EPDM 고무 100 중량부 및 파리핀계 화이트 오일 75 중량부를 포함하고,
상기 카본블랙은 오일이 함유된 EPDM 고무 175 중량부에 대하여 FEF(Fast Extruding Furnace) 100 ~ 130 중량부, MT(Medium Thermal) 40 ~ 50 중량부 및 HAF(High Abrasion Furnace) 60 ~ 70 중량부의 혼합물인 것을 특징으로 하는 EPDM 고무 조성물.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서, 상기 오일이 함유된 EPDM 고무 175 중량부에 대하여 가공조제 7 ~ 12 중량부를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 EPDM 고무 조성물.
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