KR102153379B1 - 내열성이 우수한 마스킹 캡용 epdm 고무 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 내열성이 우수한 마스킹 캡용 EPDM 고무 조성물에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 종래 마스킹 캡의 소재로 사용되던 실리콘 고무를 EPDM 고무로 대체함으로써 마스킹 캡의 단가를 약 50% 이상 절감하면서도 실리콘 고무 대비 동등 이상의 기계적 물성을 향상시켜 도장 공정에서의 스프레이 분사압을 견딜 수 있도록 할 뿐만 아니라, 우수한 내열성을 확보하여 건조 공정에서의 내구성을 향상시킬 수 있도록 하는, 내열성이 우수한 마스킹 캡용 EPDM 고무 조성물에 관한 것이다.

Description

내열성이 우수한 마스킹 캡용 EPDM 고무 조성물{EPDM RUBBER COMPOSITION OF MASKING CAP HAVING EXCELLENT HEAT RESISTANT}
본 발명은 종래 마스킹 캡의 소재로 사용되던 실리콘 고무를 EPDM 고무로 대체함으로써 마스킹 캡의 단가를 절감하면서도 실리콘 고무 대비 동등 이상의 기계적 물성과 내열성을 확보할 수 있도록 하는, 마스킹 캡용 EPDM 고무 조성물에 관한 것이다.
일반적으로 자동차의 완충기(Shock absorber)는 노면으로부터 충격을 전달받은 스프링 진동을 컨트롤하여 스프링이 원래대로 돌아갈 수 있도록 도와주는 역할을 하며 현가장치(Suspension System)의 중요 부품이다. 이러한 완충기는 자동차의 종류에 따라 크기나 형상이 다르며 많은 종류가 사용된다.
완충기의 구성은 완충기 몸체, 스프링, 댐퍼, 마운트 등으로 되어있다. 완충기 몸체의 한쪽 끝부분은 다른 부품과 결합하게 되어있으며 마스킹 캡(Masking Cap)으로 보호하여 도장 공정을 진행한다.
특히, 완충기 몸체 제조 공정에서 중요한 부분은 표면 부식 방지를 위한 도장 공정과 경화를 위한 건조 공정이다. 도장 공정에서 완충기 몸체의 결합부 부분은 다른 부품과의 결합때문에 마스킹 캡으로 보호한 후 연속 도장 공정이 실시되며, 건조 공정은 약 150~180℃에서 2시간동안 이루어지기 때문에 이 온도에서 내구성을 가지며 도장색과 구분할 수 있는 유색 마스킹 캡이 사용된다.
관련 선행기술로써 특허문헌 1 등에서와 같이, 종래에는 마스킹 캡의 소재로 내열성이 우수한 실리콘 고무를 사용하고 있으나, 실리콘 고무 소재는 약 8,000원/kg으로 가격이 비교적 고가이고, 도장 공정에서 스프레이 분사압을 견디지 못하고 마스킹 캡이 분리되는 경우가 빈번하게 발생하여 불량이 발생하고 있다. 수요처에서는 실리콘 고무를 대체하여 가격 경쟁력을 높일 수 있는 소재 개발에 대한 요청을 하고 있는 실정이다.
또한, 특정 차종의 완충기 몸체에만 마스킹 캡을 적용하였으나 결합부에서 발생하는 불량률 때문에 현재는 모든 차종의 완충기 몸체에 마스킹 캡을 적용하여 도장을 실시하도록 변경되었기 때문에 새로운 형상의 마스킹 캡과 단가를 절감할 수 있는 소재 개발은 시급하다고 할 수 있다.
특허문헌 1 : 대한민국 등록실용신안공보 제20-0407690호 "도장작업용 마스킹"
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 종래 마스킹 캡의 소재로 사용되던 실리콘 고무를 EPDM 고무로 대체함으로써 마스킹 캡의 단가를 약 50% 이상 절감하면서도 실리콘 고무 대비 동등 이상의 기계적 물성을 향상시켜 도장 공정에서의 스프레이 분사압을 견딜 수 있도록 할 뿐만 아니라, 우수한 내열성을 확보하여 건조 공정에서의 내구성을 향상시킬 수 있도록 함을 과제로 한다.
본 발명은 마스킹 캡용 EPDM 고무 조성물에 있어서, EPDM 100 중량부에 대하여, 실리카 40 ~ 60 중량부, 실란 커플링제 1 ~ 6 중량부, 금속산화물 2 ~ 5 중량부, 가교제 1 ~ 5 중량부, 가교촉진제 2.0 ~ 12.5 중량부, 무기필러 5 ~ 10 중량부, 노화방지제 0.5 ~ 5 중량부, 폴리에틸렌글리콜 0.5 ~ 1 중량부 및 스테아린산 0.5 ~ 1 중량부를 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는, 마스킹 캡용 EPDM 고무 조성물을 과제의 해결 수단으로 한다.
본 발명은 종래 마스킹 캡의 소재로 사용되던 실리콘 고무(약 8,000원/kg)를 EPDM 고무(약 4,000원/kg)로 대체함으로써 마스킹 캡의 단가를 약 50% 이상 절감하면서도 실리콘 고무 대비 동등 이상의 기계적 물성을 향상시켜 도장 공정에서의 스프레이 분사압을 견딜 수 있도록 할 뿐만 아니라, 우수한 내열성을 확보하여 건조 공정에서의 내구성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
상기의 효과를 달성하기 위한 본 발명은 내열성이 우수한 마스킹 캡용 EPDM 고무 조성물에 관한 것으로서, 본 발명의 기술적 구성을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
이하, 본 발명에 따른 내열성이 우수한 마스킹 캡용 EPDM 고무 조성물을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 내열성이 우수한 마스킹 캡용 EPDM 고무 조성물은, EPDM 100 중량부에 대하여, 실리카 40 ~ 60 중량부, 실란 커플링제 1 ~ 6 중량부, 금속산화물 2 ~ 5 중량부, 가교제 1 ~ 5 중량부, 가교촉진제 2.0 ~ 12.5 중량부, 무기필러 5 ~ 10 중량부, 노화방지제 0.5 ~ 5 중량부, 폴리에틸렌글리콜 0.5 ~ 1 중량부 및 스테아린산 0.5 ~ 1 중량부를 혼합하여 이루어진다.
상기 실리카는 EPDM 고무의 내열성 및 물성을 향상시키기 위해 첨가되는 것으로, 그 함량이 40 중량부 미만일 경우 내열성 및 물성 향상 효율이 미비해질 우려가 있으며, 60 중량부를 초과할 경우 분산성이 저하될 우려가 있다.
한편, 상기 실리카는 내열성을 더욱 효율적으로 발현시키기 위해 건식 실리카(fumed silica)와 습식 실리카(precipitated silica)를 2 : 1 ~ 3 : 2 중량비로 혼합하여 사용한다. 즉, 상기와 같이 건식 실리카와 습식 실리카를 혼합하여 사용함으로써 EPDM 고무에 대한 결합력을 향상시킬 뿐만 아니라 성형 후 실리카의 기능 손실 없이 내열성을 더욱 효율적으로 발현시킨다.
상기 실란 커플링제는 고무 조성물과 실리카의 상용성을 높이기 위해 첨가되는 것으로, 비닐트리에톡시실란, 비닐트리메톡시실란 또는 비닐트리(2-메톡시에톡시)실란 중에서 단독 또는 병용하여 사용할 수 있으나 반드시 여기에 한정되는 것은 아니고 이미 공지된 다양한 커플링제의 사용이 가능하다. 한편 상기 실란 커플링제의 함량이 1 중량부 미만일 경우 고무 조성물과의 사용성 개선효과가 미비하며, 6 중량부를 초과할 경우 고무의 물성의 물성이 저하될 우려가 있다.
상기 금속산화물은 유기가황촉진제의 반응성 향상 및 고무의 색상 조절을 위해 첨가되는 것으로, 금속산화물은 산화아연, 산화마그네슘 또는 산화티탄늄 중에서 단독 또는 병용하여 사용할 수 있으나 반드시 여기에 한정되는 것은 아니고 이미 공지된 다양한 금속산화물의 사용이 가능하다. 한편 상기 금속산화물의 함량이 2 중량부 미만일 경우 유기가황촉진제의 반응성 및 고무의 색상 조절이 저하될 우려가 있으며, 5 중량부를 초과할 경우 오히려 기계적 물성이 저하될 우려가 있다.
상기 가교제와 가교촉진제는, EPDM 고무의 가교를 목적으로 첨가되는 것으로, 상기 가교제의 경우 황 가교제를 사용하고, 상기 가교촉진제의 경우 디페닐구아니딘, 메르캅토벤조티아졸, 디벤조티아졸디술피드, 테트라메틸티우람모노설파이드, 테트라메틸티우람디설파이드 등의 사용이 가능하다. 한편, 상기와 같은 가교제와 가교촉진제의 함량이 상기 범위를 벗어날 경우, 고무의 물성 향상이 제대로 이루어지지 않을 우려가 있다.
상기 무기필러는 고무의 내열성 향상을 위해 첨가되는 것으로, 무기필러는 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 탈크, 마이카 중에서 단독 또는 병용하여 사용할 수 있으나 반드시 여기에 한정되는 것은 아니고 이미 공지된 다양한 무리필러의 사용이 가능하다. 한편 상기 무기필러의 함량이 5 중량부 미만일 경우 내열성 향상 개선 효과가 미비하며, 10 중량부 이상일 경우 오히려 고무의 기계적 물성이 저하될 우려가 있다.
상기 노화방지제는 고무의 물성 저하를 방지하기 위해 첨가되는 것으로, 노화방지제는 페놀계, 아민계, 이미디아졸계 중에서 단독 또는 병용하여 사용할 수 있으나 반드시 여기에 한정되는 것은 아니고 이미 공지된 다양한 노화방지제의 사용이 가능하다. 한편 상기 노화방지제의 함량이 0.5 중량부 미만일 경우 노화방지 효과가 미비하며, 5 중량부 이상일 경우 오히려 고무의 기계적 물성이 저하될 우려가 있다.
상기 폴리에틸렌글리콜은 실리카의 반응 활성화제 및 가공성 향상을 위해 첨가되는 것으로, 그 함량이 0.5 중량부 이상일 경우 활성화 효과가 미비하며, 1 중량부를 초과하면 가교시간 지연과 블루밍 현상이 일어날 우려가 있다.
상기 스테아린산은 가교속도 조절 및 가공성 향상을 위해 첨가되는 것으로, 그 함량이 0.5 중량부 미만일 경우 가교 속도 조절이 어렵고 가공성이 저하 될 우려가 있으며, 1 중량부를 초과하면 블루밍 현상이 일어날 우려가 있다.
이하, 본 발명을 아래 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
1. 마스킹 캡의 제조
(실시예 1)
EPDM 100 중량부에 대하여, 실리카(건식 실리카와 습식 실리카를 2 : 1 중량비로 혼합) 40 중량부, 실란 커플링제인 비닐트리에톡시실란 1 중량부, 금속산화물(산화아연) 2 중량부, 황 가교제 1 중량부, 가교촉진제인 메르캅토벤조티아졸 2.0 중량부, 무기필러(탄산칼슘) 5 중량부, 아민계 노화방지제 0.5 중량부, 폴리에틸렌글리콜 0.5 중량부 및 스테아린산 0.5 중량부를 혼합하여 제조하였다.
(실시예 2)
EPDM 100 중량부에 대하여, 실리카(건식 실리카와 습식 실리카를 3 : 2 중량비로 혼합) 60 중량부, 실란 커플링제인 비닐트리메톡시실란 6 중량부, 금속산화물(산화아연) 5 중량부, 황 가교제 5 중량부, 가교촉진제인 디벤조티아졸디술피드 12.5 중량부, 무기필러(탄산마그네슘) 10 중량부, 이미디아졸계 노화방지제 5 중량부, 폴리에틸렌글리콜 1 중량부 및 스테아린산 1 중량부를 혼합하여 제조하였다.
(비교예 1)
실시예 1과 동일하게 제조하되, 실리카를 첨가하지 않았다.
(비교예 2)
실시예 2와 동일하게 제조하되, 실리카를 첨가하지 않았다.
2. 마스킹 캡의 평가
상기 실시예 및 비교예에 따른 마스킹 캡의 기계적 물성과 내열성을 평가하였으며, 그 평가 기준 및 결과는 아래 [표 1]과 같다.
구분 단위 실시예 1 실시예 2 비교예 1 비교예 2 평가기준
경도 A type 75 75 70 70 KS M 6518
인장강도 MPa 13 13 9 8 KS M 6518
신장률 % 420 410 380 380 KS M 6518
인열강도 KN/m 47 48 35 36 KS M 6518
경도변화 - 5 4 8 8 KS M 6518
내열성 인장강도
변화율		 % 14 14 17 18 KS M 6518
신장율
변화율		 % 38 39 50 49 KS M 6518
부피팽창율 % 14 14 19 19 KS M 6518
상기 [표 1]에서와 같이 본 발명의 실시예에 따른 마스킹 캡은 우수한 기계적 물성과 내열성을 가질 뿐만 아니라 실리콘 고무 대비 가격이 저렴함을 고려할 때, 비교적 저렴한 단가로 마스킹 캡을 공급할 수 있음을 알 수 있다
상술한 바와 같은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 내열성이 우수한 마스킹 캡용 EPDM 고무 조성물을 상기한 설명 및 도면에 따라 설명하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

Claims (3)

  1. 마스킹 캡용 EPDM 고무 조성물에 있어서,
    EPDM 100 중량부에 대하여, 실리카 40 ~ 60 중량부, 실란 커플링제 1 ~ 6 중량부, 금속산화물 2 ~ 5 중량부, 가교제 1 ~ 5 중량부, 가교촉진제 2.0 ~ 12.5 중량부, 무기필러 5 ~ 10 중량부, 노화방지제 0.5 ~ 5 중량부, 폴리에틸렌글리콜 0.5 ~ 1 중량부 및 스테아린산 0.5 ~ 1 중량부를 혼합하여 이루어지되,
    상기 실리카는 건식 실리카와 습식 실리카를 2 : 1 ~ 3 : 2 중량비로 혼합하여 사용하고,
    상기 실란 커플링제는, 비닐트리에톡시실란, 비닐트리메톡시실란 또는 비닐트리(2-메톡시에톡시)실란 중에서 단독 또는 병용하여 사용하고,
    상기 금속산화물은, 산화아연, 산화마그네슘 또는 산화티탄늄 중에서 단독 또는 병용하여 사용하며
    상기 가교제는, 황 가교제를 사용하고,
    상기 가교촉진제는, 디페닐구아니딘, 메르캅토벤조티아졸, 디벤조티아졸디술피드, 테트라메틸티우람모노설파이드 또는 테트라메틸티우람디설파이드 중에서 단독 또는 병용하여 사용하며,
    상기 무기필러는, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 탈크 또는 마이카 중에서 단독 또는 병용하여 사용하고,
    상기 노화방지제는, 페놀계, 아민계 또는 이미디아졸계 중에서 단독 또는 병용하여 사용하는 것을 특징으로 하는, 마스킹 캡용 EPDM 고무 조성물.
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