KR19990043786A - 자동차의 폐타이어를 이용한 ｅｐｄｍ 고무 조성물 - Google Patents

자동차의 폐타이어를 이용한 ｅｐｄｍ 고무 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동차의 폐타이어를 이용한 에틸렌-프로필렌-디엔계(ethylene-propylene-diene-terpolymer; EPDM) 고무 조성물에 관한 것으로서, 주성분인 EPDM 고무에 자동차 폐타이어 분쇄물, 보강제로 EPDM-산 무수물 그래프트 공중합체, 충진제, 무기가황제, 가황촉진제, 가황촉진조제 및 노화방지제가 포함된 EPDM 고무 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 EPDM 고무 조성물은 스코칭(scorching) 시간 및 최적 경화시간이 짧으면서, 열안정성, 내후성, 내노화성 및 내오존성 등의 물성 저하가 작은 우수한 EPDM 고무 조성물이다.

Description

자동차의 폐타이어를 이용한 ＥＰＤＭ 고무 조성물
본 발명은 자동차의 폐타이어를 이용한 에틸렌-프로필렌-디엔계(ethylene-propylene-diene-terpolymer; 이하, "EPDM"이라 약칭한다) 고무 조성물에 관한 것으로서, 주성분인 EPDM 고무에 폐타이어의 분쇄물, 보강제 및 각종 첨가제가 포함된 EPDM 고무 조성물에 관한 것이다.
자동차의 수가 급격히 증가하면서 폐자동차의 부품을 처리하는 것이 매우 중요한 문제로 대두되고 있다. 그 중에서도 플라스틱 부품은 재활용하기가 매우 어려운데, 이는 각종 자동차 부품에 사용되는 플라스틱 소재의 대부분이 공중합체, 복합체 및 폴리머 블렌드여서 재활용될 때 수지의 물성이 저하되는 등의 문제가 발생되기 때문이다.
종래의 자동차 폐타이어를 재활용하는 방법으로는 폐타이어 분쇄물과 EPDM을 용융·혼합하여 재생 수지를 제조하였다. 그러나, 분쇄고무에 포함된 가황제로 인해 EPDM 고무의 가교밀도가 감소하게 되며, EPDM과 분쇄고무 간의 낮은 접착력 때문에 재생수지의 인장강도, 신율 및 압축영구줄음율(ratio of permanent shrinkage by compression)이 크게 감소한다는 단점이 있다.
또한, 폐타이어를 탈황시켜 재생수지를 생산하는 방법이 있는데, 이 방법은 탈황시 고무사슬의 절단이 발생되기 때문에 원료고무보다 인장강도 및 신율 등의 기계적 물성이 낮다는 문제점이 있다.
이에 본 발명자는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 연구를 계속하여 오던 중, 자동차용 부품의 재료로 널리 사용되고 있는 내노화성, 내후성 및 내오존성이 우수한 EPDM 고무를 주성분으로 하고, 여기에 폐타이어 분쇄물, 보강제 및 각종 첨가제를 포함하는 짧은 스코칭 시간, 최적 경화시간 및 최대토크의 내오존성 등의 물성이 저하되지 않은 우수한 EPDM 고무 조성물을 개발하여 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 자동차 폐타이어를 이용한 EPDM 고무 조성물을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 주성분인 EPDM 고무에 폐타이어 분쇄물, EPDM-말레산 무수물 그래프트 중합체(이하, "EPDM-g-MAH"라 약칭한다), 카본블랙, 가공유, 무기가황제, 가황촉진제, 가황촉진조제 및 노화방지제 등이 포함된 EPDM 고무 조성물을 제공한다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 조성물은 주성분인 EPDM 고무 100 중량%에 폐타이어 분쇄고무가 5∼40 중량%, 카본블랙이 5∼100 중량%, 보강제로서 EPDM-말레산 무수물 그래프트 중합체가 5∼40 중량%, 가공유가 10∼50 중량%, 무기가황제로서 황이 0.5∼5 중량%, 가황촉진제가 0.5∼5 중량%, 가황촉진조제가 5∼20 중량% 및 노화방지제가 0.1∼5 중량%로 포함된 EPDM 고무 조성물이다.
본 발명의 조성물에는 열안정성, 내후성, 내노화성 및 내오존성이 우수하며, 각종 자동차용 부품의 재료로 널리 사용되는 합성고무인 EPDM 고무가 주성분으로 사용된다.
본 발명의 조성물에는수평균 분자량이 100,000∼500,000이고, 비중이 0.85∼0.87이며, 무늬점도가 35∼75ML1+4(100℃)인 EPDM 고무를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 조성물에는 폐타이어의 분쇄고무가 사용되는데, 평균입도가 300∼450㎛인 것을 5∼40 중량% 첨가하는 것이 바람직하다.
본 발명의 조성물에는 카본블랙이 사용되는데, 5∼40 중량%를 첨가하는 것이 바람직하다.
본 발명의 조성물에는 보강성이 크고, 내마모성이 좋으며 입자경이 30∼40㎚ 인 HAF(high abrasion furnace) 또는 사출용 제품으로 평활한 면을 얻을 수 있고, 열전도성이 좋은 FEF(fast extrusion furnace) 등의 카본 블랙이 사용된다.
본 발명의 조성물에는 EPDM-말레산 무수물 그래프트 중합체(EPDM-g-MAH)가 보강제로서 5∼40 중량%가 사용되는데, 10∼30 중량%를 첨가하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 조성물에는 가공유로서 나프텐계 오일이 10∼50 중량%로 첨가된다.
본 발명의 조성물에는 가황제로서 황이 0.5∼5 중량%로 첨가된다.
본 발명의 조성물에는 고무의 가황시간을 조절하고, 사용되는 가황제의 양을 감소시키며, 가황온도를 저하시키고, 고무제품의 품질을 향상시키기 위해 가황촉진제(vulcanization accelerator)가 사용되는데, 티우람계 가황촉진제가 0.5∼5 중량%로 첨가된다.
본 발명의 조성물에는 가황촉진제와 작용하여 가황촉진효과를 증가시키기 위해 가황촉진조제(vulcanizing acceleration activator)가 사용되는데, 가황촉진조제로서 산화아연과 같은 염기성 금속 산화물과 스테아린 산이 5∼20 중량%로 첨가된다.
본 발명의 조성물에는 가황된 고무가 열, 광 및 산소에 의해 노화되는 것을 방지하기 위하여 노화방지제가 첨가되는데, 벤조이미다졸류의 노방지지제가 0.1∼5 중량%로 첨가된다.
이하, 실시예에 의하여 본 발명의 EPDM 고무 조성물에 관하여 상세히 설명한다. 단 이들 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명이 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
〈실시예 1〉
EPDM 고무 100 중량%를 70℃에서 롤-밀(rolled-mill)을 이용하여 5분 동안 분쇄한 뒤 폐타이어 분쇄고무 30 중량%와 4분 동안 혼합하고, 여기에 카본블랙 20 중량%를 첨가하여 5분 동안 혼합하였다. 이 혼합물에 EPDM-g-MAH 25 중량%를 첨가하여 5분 동안 혼합하고, 여기에 가공유로서 나프텐계 오일 25 중량%를 첨가하여 혼합한 다음 무기가황제로서 황을 1.5 중량%, 가황촉진제로서 티우람계 화합물을 1.5 중량%, 가황촉진조제로서 산화아연과 스테아린 산을 5 중량%, 그리고 노화방지제로서 테트라부틸 티우람 디설파이드(t-butyl thiuram disulfide) 0.5 중량%를 첨가하여 5분 동안 골고루 섞어준 뒤 경화시켜 시편을 제조하였다.
제조된 시편은 스코칭 시간, 최적 경화시간, 인장강도(ASTM D638), 신율(ASTM D638), 인장 모듈러스(신율 300%), 인열강도 및 내오존성(ASTM D256)을 측정하여 하기 표 2에 나타낸 바와 같은 결과를 얻었다.
〈실시예 2 내지 5〉
본 발명에서는 하기 표 1로 구성되는 실시예의 조성물을 상기 실시예 1의 방법과 동일한 방법으로 제조하였다.
제조된 시편은 스코칭 시간, 최적 경화시간, 인장강도(ASTM D638), 신율(ASTM D638), 인장모듈러스(신율 300%), 인열강도 및 내오존성(ASTM D256)을 측정하여 하기 표 2에 나타낸 바와 같은 결과를 얻었다.
실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5
EPDM 고무 100 100 100 100
폐타이어 분쇄고무 30 30 30 30
카본블랙 20 20 20 20
EPDM-g-MAH* 20 15 10 5
나프텐계 오일 25 25 25 25
가황제 1.5 1.5 1.5 1.5
가황촉진제 1.5 1.5 1.5 1.5
가황촉진조제 5 5 5 5
노화방지제 0.5 0.5 0.5 0.5
* EPDM-g-MAH: EPDM-말레산 무수물 그래프트 공중합체단위: 중량%
상기한 실시예의 조성을 갖는 본 발명의 EPDM 고무 조성물과 비교하기 위하여 하기 비교실시예의 조성을 갖는 EPDM 고무 조성물을 제조하였다.
〈비교실시예〉
EPDM 고무 125 중량%를 70℃에서 롤-밀(rolled-mill)을 이용하여 5분 동안 분쇄한 뒤 폐타이어 분쇄고무 30 중량%와 4분 동안 혼합하고, 여기에 카본블랙 20 중량%를 첨가하여 5분 동안 혼합하였다. 이 혼합물에 가공유로서 나프텐계 오일 25 중량%를 첨가하여 혼합한 다음 무기 가황제로서 황을 1.5 중량%, 가황촉진제로서 티우람계 화합물을 1.5 중량%, 가황촉진조제로서 산화아연과 스테아린 산을 5 중량%, 그리고 노화방지제로서 테트라부틸 티우람 디설파이드(t-butyl thiuram disulfide) 0.5 중량%를 첨가하여 5분 동안 골고루 섞어준 뒤 경화시켜 시편을 제조하였다.
제조된 시편은 스코칭 시간, 최적 경화시간, 인장강도(ASTM D638), 신율(ASTM D638), 인장모듈러스(신율 300%), 인열강도 및 내오존성(ASTM D256)을 측정하여 하기 표 2에 나타낸 바와 같은 결과를 얻었다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 비교 실시예
스코치 시간(분:초) 2:20 2:28 2:36 2:41 2:48 3:00
최적 경화시간(분:초) 7:5 7:14 7:24 7:30 7:40 8:00
인장강도(㎏f/㎠) 68 63 60 54 48 40
인장 모듈러스 (신율:300%)(㎏f/㎠) 49 48 45 43 43 40
신율(%) 370 368 350 338 325 300
인열강도(㎏f/㎠) 21 19 18 15 13 10
내오존성 양호 양호 양호 양호 양호 양호
상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 폐타이어를 이용한 EPDM 고무 조성물은 주성분인 EPDM의 물성저하가 없으면서 스코칭 시간이 짧으면서, 최적 경화시간 및 최대 토크의 내오존성 등의 기타 물성이 저하되지 않은 우수한 EPDM 고무 조성물로서 각종 자동차용 부품에 유용하게 사용될 수 있다.

Claims (2)

  1. 주성분인 에틸렌-프로필렌-디엔계(ethylene-propylene-diene-terpolymer; EPDM) 고무 100 중량%에 폐타이어 분쇄고무 5∼40 중량%, 카본블랙 5∼100 중량%, EPDM-산 무수물 그래프트 중합체 5∼40 중량%, 가공유 10∼50 중량%, 무기가황제로서 황 0.5∼5 중량%, 가황촉진제로서 티우람계 화합물 0.5∼5 중량%, 가황촉진조제로서 산화아연과 스테아린 산 5∼20 중량% 및 노화방지제로 벤조이다졸류 화합물 0.1∼5 중량%가 포함된 EPDM 고무 조성물
  2. 제 1항에 있어서, EPDM-산 무수물 그래프트 중합체로 EPDM-말레산 무수물 그래프트 중합체를 사용하는 것을 특징으로 하는 EPDM 고무 조성물
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