KR102226802B1 - 페달 시뮬레이터용 댐퍼의 고무 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 저온 및 고온에서의 페달 필링감이 우수하고, 응답력이 우수한 페달 시뮬레이터용 댐퍼의 고무 조성물을 제공한다. 본 발명의 페달 시뮬레이터용 댐퍼 고무 조성물은, 에틸렌 성분이 50w% 내지 60w%이고, 다이엔 성분이 3 내지 6인 EPDM 소재로 이루어진 폴리머와; 상기 폴리머 100 중량부 대비 3 내지 5 중량부를 가지며, 퍼옥사이드 계열의 가교제와; 상기 폴리머 100 중량부 대비 40 내지 60 중량부를 갖는 유기 충진제와; 상기 폴리머 100중량부 대비 5 내지 10 중량부를 갖는 무기 충진제;를 포함한다.

Description

페달 시뮬레이터용 댐퍼의 고무 조성물{Rubber composition of Damper for pedal simulator}
본 발명은 차량에 사용되는 페달 시뮬레이터용 댐퍼의 고무 조성물에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 전동식 통합 회생 제동 시스템 Integrated Electronic Brake system)에서 사용되는 페달 시뮬레이터용 댐퍼의 고무 조성물에 관한 것이다. .
자동차의 안전에 있어서 조향과 제동, 즉 샤시를 통합 제어할 수 있는 시스템은 매우 중요한 역할을 한다. 통합 샤시 제어 시스템은 수동형이 아닌 능동형 안전장치로 발전해 왔고 그 중에서도 전자식 제동 제어 시스템은 핵심적인 역할을 하고 있다. 지금의 브레이크는 운전자가 페달을 밟으면 엔진에서 생성되는 진공의 힘을 이용해서 유압으로 피스톤을 밀어서 바퀴를 정지시키는 방식이며, 페달을 밟았을 때 그 압력이 운전자의 발에 느낌이 전달되는데 반해 전자식 브레이크시스템은 기존의 시스템과 달라져 페달을 밟았을 때 운전자의 발에 느낌을 주지 못하므로, 피스톤에 댐퍼(DAMPER)를 연결하여 느낌을 재현하도록 한다.
기존의 댐퍼의 경우 저온성 및 고탄성의 물성때문에 NR 재료를 사용하고 있다. 그러나, NR 재료는 고온에서의 경화로 인해 필링감 및 응답력이 저하되는 문제가 발생하였다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 저온 및 고온에서의 페달 필링감이 우수하고, 응답력이 우수한 페달 시뮬레이터용 댐퍼의 고무 조성물 을 제공하는 것을 목적으로 한다.
따라서 본 발명의 페달 시뮬레이터용 댐퍼 고무 조성물은, 에틸렌 성분이 50w% 내지 60w%이고, 다이엔 성분이 3 내지 6인 EPDM 소재로 이루어진 폴리머와; 상기 폴리머 100 중량부 대비 3 내지 5(10) 중량부를 가지며, 퍼옥사이드 계열의 가교제와; 상기 폴리머 100 중량부 대비 40 내지 60(80) 중량부를 갖는 유기 충진제와; 상기 폴리머 100중량부 대비 5 내지 10(30) 중량부를 갖는 무기 충진제;를 포함한다.
상기 폴리머의 무니 (Mooney) 점도가 27(25) MU(ML 1 + 4/ 125℃)일 수 있다.
또한, 상기 EPDM은 에틸렌 성분이 52w%(55)이고, ENB(ethylidene norbornene) 성분이 4.5 wt%일 수 있다.
상기 가교제는 폴리머 100 중량부 대비 0.2 내지 1 중량부를 갖는 Triallyl isocyanurate 더 구비할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에서는, 에틸렌 성분이 50w% 내지 60w%이고, 다이엔 성분이 3 내지 6인 EPDM 소재로 이루어진 폴리머; 상기 폴리머 100 중량부 대비 3 내지 5(10) 중량부를 가지며, 퍼옥사이드 계열의 가교제; 상기 폴리머 100 중량부 대비 40 내지 60(80) 중량부를 갖는 카본블랙으로 이루어진 유기 충진제; 및 상기 폴리머 100중량부 대비 5 내지 10 중량부를 갖는 실리카 계열의 무기충진제;를 포함하고,
상기 폴리머의 무니 (Mooney) 점도가 27(25) MU(ML 1 + 4/ 125℃)이고, 상기 EPDM은 에틸렌 성분이 52w%(55)이고, ENB(ethylidene norbornene) 성분이 4.5 wt%인 것을 특징으로 하는 페달 시뮬레이터용 댐퍼의 고무 조성물을 제공한다.
본 발명에 따르면, 특수 성질의 EPDM 폴리머를 이용하고, 무기 및 유기 충진제를 같이 사용하여서, 페달 필링감이 향상되고, 저온성 및 고온 성능이 향상되며, 연비 향상이 가능한 페달 시뮬레이터용 댐퍼가 제작될 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 페달 시뮬레이터용 댐퍼 고무 조성물은, 폴리머와, 가교제와, 노화방지제와, 충진제를 포함한다.
폴리머는 에틸렌 성분이 50wt% 내지 60wt%, 보다 바람직하게는 58w%인 EPDM 소재로 이루어진다. 이 경우, 상기 EPDM의 무니(Mooney) 점도는 15 내지 35 MU(ML 1 + 4/125 ℃)인 EPDM 소재로 이루어질 수 있다. 이 경우, 상기 EPDM의 무니(Mooney) 점도는 27 MU(ML 1 + 4/125 ℃)일 수 있다.
EPDM은 에틸렌과 프로필렌 및 약간의 디엔 성분과의 3원 중합체로서, 내노화성, 내오존성, 내약품성 및 내열성이 우수하다.
(ML 1+4/125℃)은 고무의 점도 (Mooney viscosity) 측정 하는 시험 조건을 의미하는 것으로서, 125℃에서 큰 로터(100M)를 사용하여 1분간 예열하여 로터 시동 후 4분의 값을 읽은 값을 의미한다.
종래에 댐퍼로는 NR 고무가 사용되고 있다. 그런데 상기 NR 고무는 저온성은 만족하나, 고온환경에 노출될 경우 경화로 인해 응답력 및 필링감이 저하된다. 본 발명은 EPDM으로 폴리머를 교체하고, 에틸렌함량을 낮추어 저온성을 확보한다. 이 경우, 상기 EPDM은 에틸렌(ethylene) 성분이 50wt% 내지 60wt%이고, ENB(ethylidene norbornene) 성분이 3wt% 내지 6wt%일 수 있다. ENB는 디엔의 모노머의 일종으로서 황 가황이 가능하도록 소량 첨가된다. 이러한 성분으로 제조시에, 저온 특성이 우수하게 된다.
이 경우, EPDM으로 ㈜금호폴리켐의 KEP 2320 제품을 사용할 수 있다. 상기 KEP 2320 제품은 에틸렌 성분이 58wt%이고, ENB 성분이 4.7wt%이다.
가교제(cross-linking agent)는 상기 폴리머를 구성하는 단량체들을 상호 가교하는 기능을 하는 것으로, 가황제라고도 불린다.
본 발명에서는 퍼옥사이드 계열의 주 가교제를 사용할 수 있다. 상기 주 가교제는 Dicumyl peroxide일 수 있다. 이 경우, 본 발명은 CAS No.가 80-43-3으로서 ㈜NOF CORPORATION사의 PERCUMYL D 제품을 사용할 수 있다. 이 경우, 상기 주 가교제는 폴리머 100phr 대비 3 내지 5 phr일 수 있다. 상기 주 가류제를 퍼옥사이드 계열로 함으로써 내열성이 향상된다.
한편, 본 발명은 부 가교제를 포함할 수 있다. 상기 부 가교제는 가황력을 촉진시키고, 가교 밀도를 향상시키며, 낮은 압축영구줄음율을 향상시키기 위함이다.
이 경우 상기 부 가교제로서는, 트리알릴 이소시아누레이드(Triallyl Isocyanurate)일 수 있다. 본 발명에서는 순도 98%이며 ㈜NIPPON KASEI CHEM.의 TAIC 제품을 사용할 수 있다. 상기 부 가교제는 폴리머 100phr 대비 0.2 내지 1 phr일 수 있다
충진제는, 무기 충진제와 유기 충진제를 혼합하여 사용한다.
유기충진제로서는 FEF(Fast Extruding Furnace:양압출성) 카본블랙으로 이루어질 수 있다. 카본 블랙은 댐퍼으로서의 요구 물성치, 예를 들어 경도, 인장강도 등을 조절하기 위함이다. 여기서 카본 블랙이란 천연가스, 석유계, 또는 석탄타아르계 중질유 등의 함탄소 물질을 불완전 연소 또는 열분해하여 만든 물질로서, 탄소원자들이 무질서한 육각형 꼴로 배열되어 있어서 보강성이 우수하다.
이 경우 카본블랙은 구조(structure)가 발달된 카본 블랙이 요구된다. 상기 구조가 발달할수록 마모성이 우수하여진다. 또한, 상기 유기 충진제는 폴리머 100phr 대비 40 내지 60phr일 수 있다. 이는 유기 충진제의 충진률이 높을수록 마모 성능의 향상 및 압에 대한 성능이 향상되기 때문이다. 이에 따라서, EPDM의 마모성이 저하되는 통상적인 단점을 해결할 수 있다.
본 발명은 무기 충진제를 더 포함한다. 무기 충진제는 실리카계 충진제일 수 있으며, 상기 폴리머 100중량부 대비 5 내지 10 중량부를 갖는 것이 바람직하다.
본 발명은, 무기충진제와 유기충진제를 혼합함으로써, 내열성 및 내 압축영구줄음율성이 우수하다는 효과가 있다.
종래에는 카본블랙의 충진률이 40phr 이하이다. 그러나 본 발명의 경우, 충진제와, 가교제와, 폴리머를 적절히 배합함으로써, 충진을 종래보다 과하게 하면서도 고무의 필요한 성능이 확보되었다.
한편, 본 발명은 노화방지제를 더 포함할 수 있다. 노화방지제는 노화현상의 주요 인자인 산소에 의해서 자동 산화되는 연쇄반응을 정지시키는 작용을 한다. 본 발명에서는 노화방지제가 Ketone-Amine계 노화방지제 및 2-Mercaptobenzimidazole노화방지제를 혼합하여 사용할 수 있다.
Ketone-Amine계 노화방지제는 노화방지는 물론이고,　열 노화　방지에 뛰어난 성능이 있으며, Blooming성이 없고　가류에　영향을 주지 않는다.
2-Mercaptobenzimidazole는 고무탄화수소의 과산화물 분해에 의한 열화를 막는다. 따라서, Ketone-Amine계 노화방지제와 병용함으로써 한층 더 큰 고무의 노화방지 효과를 가져온다.
상기 Ketone-Amine계 노화방지제는 폴리머 100phr 대비 1 내지 2 phr일 수 있다. 상기 2-Mercaptobenzimidazole 노화방지제 또한, 폴리머 100phr 대비 1 내지 2 phr일 수 있다.
본 발명에 따르면, 원료고무 에틸렌함량을 낮추어 저온성 (-50℃)을 확보하였으며, 충진제 변경 및 Peroxide 가류 type 통하여 고온/저온에서의 응답력을 확보하였다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 페달 시뮬레이터용 댐퍼의 고무 조성물 의 성질을 각종 테스트한 결과를 설명한다.
표 1은 본 발명에 적용된 댐퍼의 고무 조성물(이하, "실시예") 및 종래의 댐퍼에 적용된 고무 조성물(이하, "비교예")의 구성 성분을 나타낸다.
구성성분(중량부) 비교예 실시예
폴리머 NR1) 100 -
EPDM2) - 100
충진제 FEF3) 40 60
NIPSIL LP4) - 10
노화방지제 TMQ5) 1 2
NOCRAC MB6) - 2
가소제 RP#37) 2 -
DOS8) - 3
가교제 및 가교조제 Sulfur9) 1 -
VULKACIT THIURAM/C10) 0.1 -
TBBS11) 0.5 -
Percumyl D12) - 6
TAIC13) - 0.8
ZnO KS-214) 4 ~ 5 4 ~ 5
1) NR, CHUANLEE RUBBR
2) KEP 2320, 금호폴리켐
3) FEF, OCI
4) 일본실리카공업
5) 2,2,4-Trimethyl-1,2-dihydroquinoline, FLEXSYS
6) 2-Mercaptobenzimidiazole, 대내신흥
7) Paraffin oil, 미창석유
8) Dioctyl Sebacate, 三建化工
9) Sulfur,미원상사
10) Tetramethyl Thiuram Disulfide, LANXESS
11) N-tert-butyl-2-benzothiazyl sulfonamide, 금호
12) Dicumyl Peroxide, NOF
13) C12H15N3O3, NIPPON KASEI CHEM
14) ZnO, 삼보아연
표 1에 기재된 바와 같이, 실시예는 폴리머는 EPDM으로 ㈜금호폴리켐의 KEP 7141(2320) 제품을 사용하였다. 상기 KEP 2320 제품은 에틸렌 성분이 58wt%이고, ENB 성분이 4.7 wt%이다.
실시예와, 비교예의 저온성 시험과 내열성 시험의 결과는 표 2와 같다.
이 경우, 저온성 시험과 내열성 시험은 각각 KS M 6518의 규격을 만족하였다.
또한, 저온성 시험은 TR-10(℃)에서 실시되었고, 내열성시험은 120℃의 분위기에서 70시간 경과 후의 경도를 비교하였다.
표 2에 도시된 바와 같이, 저온성 및 내열성이 실시예가 비교예보다 아주 우수한 것을 알 수 있다.
특히 내열성의 경우, 120℃의 분위기에서 70시간 경과후에도 실시예의 경우 경도 변화가 없었으나, 비교예의 경우 경도변화가 발생하였고, 이를 통하여 댐퍼의 페달필링감이 열화되었음을 알 수 있다.
항목 비교예 실시예
저온성 TR-10(℃) -60 -52
내열성 (120℃X70H) 경도변화 +15 0
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (5)

  1. 에틸렌 성분이 50wt% 내지 60wt%이고, 다이엔 성분이 3 wt% 내지 6 wt%인 EPDM 소재로 이루어진 폴리머;
    상기 폴리머 100 중량부 대비 3 내지 5 중량부를 가지며, 퍼옥사이드 계열의 가교제;
    상기 폴리머 100 중량부 대비 60 중량부를 갖는 FEF 카본 블랙으로 이루어진 유기 충진제;
    상기 폴리머 100중량부 대비 5 내지 10 중량부를 갖는 무기 충진제; 및
    상기 폴리머 100중량부 대비 1 내지 2 중량부를 가진 케톤아민계 노화방지제 및 상기 폴리머 100중량부 대비 1 내지 2 중량부를 가진 2-메르캡토벤즈이미다졸(2-mercaptobenzimidazole)를 구비하는 노화방지제;
    를 포함하는 페달 시뮬레이터용 댐퍼의 고무 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 폴리머의 무니 (Mooney) 점도가 27 MU(ML 1 + 4/ 125℃)인 것을 특징으로 하는 페달 시뮬레이터용 댐퍼의 고무 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 EPDM은 에틸렌 성분이 58w%이고, ENB(ethylidene norbornene) 성분이 4.7 wt%인 것을 특징으로 하는 페달 시뮬레이터용 댐퍼의 고무 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 가교제는 폴리머 100 중량부 대비 0.2 내지 1 중량부를 갖는 Triallyl isocyanurate 더 구비하는 것을 특징으로 하는 페달 시뮬레이터용 댐퍼의 고무 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 폴리머는, 무니 점도가 27 MU(ML 1+4/125℃)이고, 에틸렌 성분이 52wt%이고, 다이엔 성분이 4.5wt%이고,
    상기 유기충진제는 FEF 카본 블랙으로서, 상기 폴리머 100 중량부 대비 60 중량부를 갖는 것을 특징으로 하는 페달 시뮬레이터용 댐퍼의 고무 조성물.
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