KR20170028524A - 내노화성 및 자기유변 효과가 우수한 에틸렌-프로필렌고무의 자기유변 탄성체, 자기유변 탄성체의 제조방법 및 제조장치 - Google Patents

내노화성 및 자기유변 효과가 우수한 에틸렌-프로필렌고무의 자기유변 탄성체, 자기유변 탄성체의 제조방법 및 제조장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 내노화성 및 자기유변 효과가 우수한 에틸렌-프로필렌고무의 자기유변 탄성체, 자기유변 탄성체의 제조방법 및 제조장치에 관한 것이다. 본 발명은 에틸렌-프로필렌고무(EPDM) 100 중량부에 대하여 카본블랙(CB)을 30 중량부, 산화아연(ZnO)과 스테아르산(SA)을 각각 1~5 중량부, 설펜아미드(CZ)와 황(S)을 각각 1.5 중량부 포함하고, 상기 에틸렌-프로필렌고무(EPDM)와 카본블랙(CB)의 체적 합산에 대하여 자기반응성 입자(Magnetic reactive particle)를 30~40 vol% 더 포함한 조성물로 이루어진다.
또한 본 발명은 자기유변 탄성체의 미경화(未硬化) 조성물을 자기유변 탄성체 제조장치의 금형 내부에 주입하여 가압하는 단계와, 상기 금형을 가열하여 상기 자기유변 탄성체 조성물을 경화시키는 단계를 포함하되, 상기 경화공정 중 또는 경화공정 이전에 자기장 부여수단에서 발생되는 자기장에 의해 자기반응성 입자의 배향이 유도되어 모듈러스 가변성이 부여되는 자기유변 탄성체의 제조방법으로 이루어진다.
또한 본 발명은 자기장을 부여함과 동시에 경화반응이 진행될 수 있도록 자기장 부여수단, 가압수단, 가열수단이 하나의 장치에 서로 포함되어 있는 자기유변 탄성체 제조장치로 이루어진다.

Description

내노화성 및 자기유변 효과가 우수한 에틸렌-프로필렌고무의 자기유변 탄성체, 자기유변 탄성체의 제조방법 및 제조장치{EPDM rubber based magneto-rheological elastomer having excellent anti-aging and MR effect, and the making method and making apparatus of magneto-rheological elastomer}
본 발명은 내노화성 및 자기유변 효과가 우수한 에틸렌-프로필렌고무의 자기유변 탄성체, 자기유변 탄성체의 제조방법 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내후성, 내열성 등 내노화성이 우수한 에틸렌-프로필렌고무와 적정량의 자기반응성 입자를 포함한 탄성체 조성물에 적정강도의 자기장을 인가하여 제조되는 내노화성 및 자기유변 효과가 우수한 자기유변 탄성체, 자기유변 탄성체의 제조방법 및 그 제조장치에 관한 것이다.
일반적으로 주행중인 차량에는 노면으로부터 전달되는 진동에서부터 엔진회전에 의한 진동까지 다양한 원인에 의하여 진동이 발생하게 된다. 이러한 진동들을 흡수하기 위하여 통상 방진고무를 이용하게 되는데, 진동들은 다양한 영역 대의 주파수를 가지게 되는 반면, 기존의 일반적인 자동차용 방진고무는 매트릭스로 사용된 고무나 충전제에 의하여 재료 자체의 고유 모듈러스(modulus)를 가지기 때문에 특정 영역대의 주파수에 의해 발생된 진동만을 흡수하는 단점이 있다.
이러한 고정적인 모듈러스를 가진 기존의 방진고무는 다양한 영역대에 걸친 주파수에 의하여 발생되는 진동을 효과적으로 상쇄하지 못하여 자동차의 성능 및 승차감 개선에 큰 기여를 하지 못한다.
즉, 저주파 영역대의 진동에 대하여 진동저감 특성이 좋은 방진고무는 고주파 영역대에서 발생하는 진동을 수렴하지 못하여 이로 인한 차량의 조종 안정성, 코너링 및 승차감 저하의 원인이 될 수 있다.
따라서 다양한 주파수에 의하여 발생되는 진동을 효율적으로 제어할 수 있는 가변성 모듈러스를 가지는 방진고무의 필요성이 대두되고 있으며 이에 관한 연구가 진행되고 있다.
통상 가변성 모듈러스를 가지는 탄성체는 가진원(加振源)의 주파수 특성을 분석하여 적합한 모듈러스로 변경하여 최적의 방진효과를 구현하는 것이 가능하다.
그 중 한가지 방법으로 제시되고 있는 것이 고무 매트릭스에 자기반응성 입자(Magnetic reactive particle)를 첨가하여 자기장에 의하여 모듈러스 변화를 유도할 수 있는 자기유변학적 탄성체 혹은 자기유변 탄성체(magneto-rheological elastomer ; MRE)이다.
기존의 일반적인 방진고무는 댐핑 특성이 우수한 부틸고무를 비롯한 여러 종류의 고무에 카본블랙 등의 충전제를 충전하여 외부의 물리적 에너지, 즉 진동이 탄성체에 전달되면 이를 열에너지로 변환하여 진동을 흡수하는 매커니즘에 의하여 방진효과를 유도하였는바, 이러한 방법은 고무의 종류와 충전제의 종류/양 또는 탄성체의 가교밀도 등에 의하여 재료 고유의 모듈러스를 가지게 한다.
이러한 고정적인 모듈러스는 특정 영역대의 주파수 진동을 흡수하는 데는 적합한 성질을 보이나, 특정 영역대 이외의 주파수에 의하여 발생되는 진동은 수렴하지 못하는 문제가 있다.
이렇게 고정적인 모듈러스로 인하여 차량에 전달되는 진동이 적절히 흡수되지 못하는 경우, 차량부품의 내구성·승차감·주행성능 및 코너링 성능 등이 저하되는 문제를 초래하게 된다.
이에 천연고무(NR)를 매트릭스로 하는 자기유변 탄성체가 개발된 적이 있으나(특허출원번호 10-2010-0105993), 탄성체의 내후성(耐候性), 내열성 등 내노화성이 떨어지고, 제조과정에서도 먼저 고무혼합물에 자기장을 부여한 후, 이 고무혼합물을 압력프레스로 옮겨 자기유변 탄성체를 성형함으로써 자기 배향된 입자들의 배향성이 변하고 이로 인한 자기유변 탄성체로서의 성능도 부족하여 넓은 범위의 주파수 진동을 흡수하는 방진고무용으로 사용하기에는 미흡하였다.
본 발명은 종래기술에 의한 자기유변 탄성체의 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 내후성, 내열성 등 내노화성이 우수한 에틸렌-프로필렌고무와 적정량의 자기반응성 입자를 포함한 탄성체 조성물에 적정강도의 자기장을 인가하여 제조되는 내노화성 및 자기유변 효과가 우수한 자기유변 탄성체를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 자기유변 효과가 우수한 자기유변 탄성체의 제조방법 및 제조장치를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 에틸렌-프로필렌고무(EPDM) 100 중량부에 대하여 카본블랙(CB)을 30 중량부, 산화아연(ZnO)과 스테아르산(SA)을 각각 1~5 중량부, 설펜아미드(CZ)와 황(S)을 각각 1.5 중량부 첨가하고, 상기 에틸렌-프로필렌고무(EPDM)와 카본블랙(CB)의 체적 합산에 대하여 자기반응성 입자를 30~40 vol% 더 첨가한 조성물로 이루어지는 내노화성 및 자기유변 효과가 우수한 에틸렌-프로필렌고무의 자기유변 탄성체를 제공한다.
여기서 상기 자기반응성 입자로는 카르보닐 아이언 파우더(carbonyl iron powder, CIP)가 바람직하게 사용된다.
또한 여기서 상기 자기반응성 입자는 구(球) 형상으로 입자의 평균직경이 4~6㎛인 것이 바람직하다.
또한 본 발명은 자기유변 탄성체의 미경화(未硬化) 조성물을 자기유변 탄성체 제조장치의 금형 내부에 주입하여 가압하는 단계와, 상기 금형을 가열하여 상기 자기유변 탄성체의 미경화(未硬化) 조성물을 경화시키는 단계를 포함하되, 상기 경화공정 중 또는 경화공정 이전에 자기장 부여수단에서 발생되는 자기장에 의해 자기반응성 입자의 배향이 유도되어 모듈러스 가변성이 부여되는 자기유변 탄성체의 제조방법을 제공한다.
여기서 상기 자기유변 탄성체의 미경화(未硬化) 조성물에 가해지는 자기장의 강도는 0.6 테슬라(Tesla) 이상으로 하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명은 자기장을 부여함과 동시에 경화반응이 진행될 수 있도록 자기장 부여수단, 가압수단, 가열수단이 하나의 장치에 서로 포함되어 있는 자기유변 탄성체 제조장치를 제공한다.
본 발명은 내후성, 내열성 등 내노화성이 우수한 에틸렌-프로필렌고무와 적정량의 자기반응성 입자를 포함한 탄성체 조성물에 적정강도의 자기장을 인가하여 제조되는 내노화성 및 자기유변 효과가 우수한 자기유변 탄성체를 제공하는 효과를 가진다.
또한 본 발명은 자기유변 효과가 우수한 자기유변 탄성체의 제조방법과 제조을 제공하는 효과를 가진다.
도 1은 본 발명에 따른 자기유변 탄성체 제조장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 자기유변 탄성체 제조장치의 실물사진이다.
도 3은 본 발명에 따른 자기유변 탄성체의 자기반응성 입자의 충전량에 따른 경화특성 변화를 보여주는 그래프이다.
도 4 내지 도 8은 본 발명에 따른 자기유변 탄성체의 자기반응성 입자의 배향특성을 나타낸 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 9는 본 발명에 따른 자기유변 탄성체의 자기반응성 입자의 충전량에 따른 인장강도 변화를 평가하여 나타낸 그래프이다.
도 10은 본 발명에 따른 자기유변 탄성체의 자기반응성 입자의 충전량에 따른 경도 변화를 평가하여 나타낸 그래프이다.
도 11은 본 발명에 따른 자기유변 탄성체의 자기반응성 입자의 함량 및 자기장의 세기에 따른 자기유변 효과를 나타낸 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명한다.
[도 1]은 본 발명에 따른 자기유변 탄성체 제조장치의 개략도이고 [도 2]는 장치의 실물사진이다.
종래의 자기유변 탄성체 제조장치의 경우, 먼저 고무 혼합물에 자기장을 부여한 후, 이 고무 혼합물을 압력 프레스로 옮겨 고무를 성형하는 것이 일반적이었으나, 이렇게 할 경우 이후 과정의 프레스에서 가해지는 압력으로 인해 앞서 배향된 입자들의 배향성이 변할 수 있기 때문에, 본 발명에서는 자기장을 부여함과 동시에 경화반응이 진행될 수 있도록 가압수단, 가열수단, 자기장 부여수단을 하나의 장치에 서로 접목시켜 설계하였다.
본 발명에 따른 자기유변 탄성체 제조장치로써 자기유변 탄성체의 제조시, 모듈러스의 가변범위는 미경화(未硬化) 탄성체 조성물의 경화공정 중 또는 경화공정 전의 자기장 처리를 통해 부여 및 확대될 수 있다.
본 발명에 따른 자기유변 탄성체를 제조하기 위하여, 금형(3)의 내부에 자기반응성 입자가 혼합된 에틸렌-프로필렌고무 조성물 시료(4)를 주입한 다음, 화살표 방향으로 전자코일(2)에 의한 자기장을 부여함과 동시에 유압실린더(1)와 가열기(6)에 의해 각각 압력과 열을 가해 고무 조성물의 경화반응을 유도한다.
본 발명에 따른 자기유변 탄성체의 제조장치는 가열기(6)의 온도범위를 250 ℃ , 압력을 350 kg/㎠ 까지 (0~5000 psi) 가할 수 있도록 설계되며, 본 장치를 통해 입력되는 전류에 따라 가해지는 자기장의 세기(테슬라)를 측정한 값을 나타내면 아래 [표 1]과 같다.
Current [A] Tesla [mT]* Current [A] Tesla [mT]*
0.2 168 5.0 1873~1875
0.5 349 5.2 1885
0.7 435 5.5 1950~1953
0.9 510 5.7 1965
1.1 622 6.0 1985~1987
1.3 700 6.2 1996
1.5 788~790 6.5 2015
1.8 1000 6.7 2065
2.0 1126 7.0 2079
2.2 1168 7.2 2095
2.5 1298 7.5
2105~2120
2.7 1365 7.7
3.0 1473 8.0
3.2 1554 8.2 2140
3.5 1649 8.5 2145
3.7 1710 8.7 2165
4.0 1751 9.0 2190
4.2 1793~1795 9.2 2100
4.5 1805 9.5 2098
4.7 1840 10.0 2125
주; 1 mT(mili Tesla)=1/1000 T(Tesla)
본 발명의 일 실시예에 따라 상기 금형(3)을 170℃에서 20분 동안 가열하여 고무 조성물의 경화를 실시하고, 경화 완료 후 금형(3)으로부터 탈거하여 에틸렌-프로필렌고무 조성물의 경화된 자기유변 탄성체를 얻는다.
이와 같이 경화된 자기유변 탄성체는 [도 1]의 화살표 방향으로 발생하는 자기장에 의해 최종적으로 자기반응성 입자의 배향성이 향상됨으로 인하여 보다 높은 모듈러스 가변폭을 가지게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자기유변 탄성체의 조성은 아래 [표 2]와 같다.
구 분 EPDM CIP CB ZnO SA CZ S
MRE-1 100 0 30 5 1.5 1.5 1.5
MRE-2 100 10 30 5 1.5 1.5 1.5
MRE-3 100 20 30 5 1.5 1.5 1.5
MRE-4 100 30 30 5 1.5 1.5 1.5
MRE-5 100 40 30 5 1.5 1.5 1.5
상기 [표 2]에서 CB, ZnO, SA, CZ, S의 조성비는 에틸렌-프로필렌고무(EPDM) 100 중량부에 대한 중량부수로서 나타내어진 것이며, CIP의 조성비는 합성고무(EPDM)와 카본블랙(CB)의 체적 합산에 대한 분율(체적%)로서 나타내어진 것이다.
본 발명은 가변성 모듈러스를 가지는 탄성체를 제조하기 위하여 [표 2]와 같이 에틸렌-프로필렌고무(EPDM)와 카본블랙(Carbon black, CB), 산화아연( Zinc oxide, ZnO), 스테아르산(Stearic acid, SA), 설펜아미드(Sulfenamides, CZ) 및 황(S)을 혼합하여 고무 조성물를 제조하고, 상기 고무 조성물에 적정량의 자기반응성 입자를 혼합한다.
자기반응성 입자로는 자기장이 인가되면 배향이 유도되어 모듈러스 가변성을 부여할 수 있는 것으로, 철을 물리적, 화학적으로 분쇄한 뒤 실리카 코팅한 카르보닐 아이언 파우더(carbonyl iron powder, CIP)를 이용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 자기반응성 입자는 구(球) 형상으로 입자의 평균 직경이 4~6㎛인 것이 이용된다.
또한, 자기반응성 입자는 무기물 충전제이므로 고무 조성물에 혼합되는 충전량이 너무 적으면 탄성체의 모듈러스 변화폭이 충분히 크지 않고, 과량 첨가되면 기계적 물성이 감소하여 차량용 방진고무와 같이 일정한 강성을 요구하는 제품에는 적용이 불가하므로, 기계적 물성과 모듈러스 가변성을 모두 고려하여 최적의 충전량을 선정하여야 한다.
본 발명에 따른 자기반응성 입자의 적정 충전량은 합성고무(EPDM)와 카본블랙(CB)의 체적 합산에 대하여 10~50vol%로 산정된다.
상기 [표 2]에서 에틸렌-프로필렌고무는 매트릭스 탄성체로 사용되고 있으며 이와 같이 매트릭스 탄성체로 에틸렌-프로필렌고무를 사용하는 이유는 내후성과 동시에 내열성이 우수한 자기유변 탄성체를 제조하기 위해서이다.
카본블랙은 에틸렌-프로필렌고무의 보강성 충전제로서 고무 조성물의 기계적 물성을 고려하여 에틸렌-프로필렌고무 100 중량부에 대하여 30 중량부 정도 첨가하는 것이 바람직하다.
산화아연과 스테아르산은 가교시 경화를 활성화시켜 주는 활성화제로서 산화아연과 스테아르산을 과량 첨가시 유효 가황이 우세하게 되어 에틸렌-프로필렌고무의 물성이 저하되는 반면, 소량 첨가시에는 반응이 활성화되지 않으므로 산화아연과 스테아르산은 각각 에틸렌-프로필렌고무 100 중량부에 대하여 1~5 중량부로 첨가하는 것이 바람직하다.
설펜아미드와 황은 가교시 경화제로서 사용되며, 과량 첨가시 에틸렌-프로필렌고무의 경화가 급격히 진행되어 탄성을 잃어버리게 되고, 소량 첨가시에는 가교반응의 속도가 너무 느려지므로 각각 에틸렌-프로필렌고무 100 중량부 당 1.5중량부로 첨가하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 자기유변 탄성체 제조장치에 자기유변 탄성체의 미경화(未硬化) 조성물을 넣어 그 조성물에 충전된 자기반응성 입자의 배향성을 향상시킴으로써 가변성 모듈러스를 가지는 탄성체를 제조한다.
[실험예 1]
[도 3]은 본 발명에 따른 자기유변 탄성체의 자기반응성 입자의 충전량에 따른 경화(가황)특성 변화를 보여주는 그래프이다. 이는 일정온도, 일정압력하에서 경화가 진행되는 탄성체의 동적 점탄성에 대한 경시변화를 나타내는 곡선으로, 맨 아래쪽에서부터 자기반응성 입자의 충전량이 각각 0, 10, 20, 30, 40 vol% 일 때를 나타낸다.
아래 [표 3]은 [도 3]의 경화특성 값을 정리한 것이다.
CIP vol% 0 10 20 30 40
M H (lb-in) 28.7 30.8 33.1 35.9 38.9
M L (lb-in) 4.2 4.5 4.8 5.2 5.4
t 10 (min) 5.16 4.34 4.07 3.5 3.26
t 90 (min) 17.27 16.01 15.25 15.07 14.21

CRI (min-1)
8.26
8.57
8.94
8.64
9.13
[표 3]에서 M H는 최대 토크(torque; 비틀림 모멘트), M L은 최소 토크, t 10은 경화가 개시되는 데 소요되는 시간, t 90은 적정 경화시간, CRI(Cure rate index)는 경화속도를 각각 나타낸다.
[표 3]에서 자기반응성 입자의 충전량이 증가할수록 최대 토크(M H)와 최소 토크(M L)가 커짐을 알 수 있고, 또한 자기반응성 입자의 충전량이 증가할수록 경화가 개시되는 데 소요되는 시간(t 10)과 적정 경화시간(t 90)이 단축되어 경화속도가 빨라짐을 알 수 있다.
[도 4] 내지 [도 8]은 본 발명에 따른 자기유변 탄성체의 자기반응성 입자의 배향특성을 자기반응성 입자의 함량에 따라 나타낸 주사전자현미경(SEM) 사진으로 각각 자기반응성 입자의 함량이 0, 10, 20, 30, 40 vol% 일 때를 나타낸다.
[도 4] 내지 [도 8]에 나타낸 바와 같이 자기반응성 입자가 첨가됨에 따라 자기반응성 입자들이 자기장 부여방향으로 배향됨을 알 수 있으며, 특히 30 vol% 이상에서 명확한 배향이 일어남을 알 수 있다. 그리고 본 발명에 따른 자기유변 탄성체는 자기반응성 입자들의 배향에 의해 이방성(異方性)을 나타낼 것임을 알 수 있다.
이와 같이 제조된 자기유변 탄성체의 인장강도(Tensile strength) 변화를 평가하여 [도 9]의 그래프로 나타내었다.
[도 9]의 i-MRE는 자기유변 탄성체에 배합된 자기반응성 입자의 배향을 유도하지 않은 등방성 자기유변 탄성체(isotropic-MRE), 즉 고무 매트릭스 경화시 자기장을 부여하지 않아 자기반응성 입자가 균일하게 분산된 등방성 자기유변 탄성체를 의미하며, a-MRE는 매트릭스 경화시 자기장을 부여하여 자기반응성 입자의 배향을 유도한 이방성 자기유변 탄성체(anisotropic-MRE)를 의미한다.
시험결과, 자기반응성 입자의 혼합량(충전량)이 10 vol%에서 40 vol%로 증가됨에 따라 i-MRE와 a-MRE 모두 인장강도가 감소하는 것을 확인하였다. 이는 배합된 자기반응성 입자와 매트릭스 고무와의 계면에서 결합이 부족하기 때문에 발생하는 당연한 결과라고 판단된다.
이방성 자기유변 탄성체의 인장강도가 등방성 자기유변 탄성체에 비해 상대적으로 작은 이유는 자기반응성 입자의 배향 방향은 시험편 두께 방향이고 인장시험 방향은 자기반응성 입자의 배향 방향에 수직으로 진행되기 때문이다.
따라서 자기반응성 입자의 배향이 우수할수록(자기반응성 입자의 혼합량이 증가할수록) 인장강도는 감소하는 것으로 볼 수 있다.
[도 10]은 자기반응성 입자의 혼합량(충전량)이 10 vol%에서 40 vol%로 증가함에 따른 자기유변 탄성체의 경도(Hardness) 변화를 나타내고 있으며 자기반응성 입자의 충전량이 증가함에 따라 자기유변 탄성체의 경도가 증가함을 알 수 있다.
여기서 경도(Hardness) 시험은 자기반응성 입자가 배향된 방향으로 수행되기 때문에 자기반응성 입자가 시험편 두께 방향으로 배향된 이방성 자기유변 탄성체의 경도가 등방성 자기유변 탄성체의 경도보다 높음을 알 수 있다.
따라서 자기반응성 입자의 배향 여부는 인장강도 및 경도의 크기를 비교하여 상대적으로 판단할 수 있다.
자기유변 효과 (MR effect)는 자기유변 탄성체의 성능을 평가하기 위한 중요한 요소이다. 자기유변 효과는 다음과 같이 표현된다.
GMR-effect = (GT - G0)/G0 x 100%
G0 : 초기 전단모듈러스
GT : 자기장 부여에 따른 전단모듈러스
GMR-effect : MR 효과
[도 11]은 자기반응성 입자의 함량 및 자기장의 세기에 따른 이방성 자기유변 탄성체의 자기유변 효과를 나타내고 있다.
[도 11]에 나타낸 바와 같이 자기반응성 입자의 함량이 20 vol% 까지는 자기장의 세기가 증가하여도 자기유변 효과에는 크게 변화가 없었지만 30 vol% 이상에서는 자기장의 세기가 증가함에 따라 자기유변 효과가 크게 증가하였다.
특히 자기반응성 입자가 40 vol% 충전되었을 때 0.6 테슬라(Tesla) 이상의 자기장에서 자기유변 효과는 거의 100%를 나타내었다.
[실험예 2]
아래 [표 4]는 자동차에 사용되는 서스펜션 부시의 제작시 본 발명에 따른 자기유변 탄성체를 적용하여 제품의 스프링 상수(SPRING 常數)에 대하여 실험한 데이터이다.

서스펜션
부시
시제품
방 향		 정(靜)스프링 상수 동(動)스프링 상수
인가 전류 변화율(%) 구간별 변화율(%)
0A 3A 16~22Hz 0~100Hz 5~100Hz
Z(상하) 93.43 90.23 -3.43 5.36 8.16 9.74
Y(전후) 93.79 95.01 1.30 2.71 3.70 4.23
상기 [표 4]에서 인가전류 0A, 3A는 각각 제로(zero) 암페어, 3 암페어로서 시제품 제작시 자기장을 부여하기 위한 전류값을 나타내며, 0A(zero 암페어)는 자기장이 부여되지 아니하여 자기유변 탄성체로 변화되지 아니한 일반 탄성체가 포함된 시제품을 의미하며, 3A는 자기장에 의해 제조된 자기유변 탄성체가 포함된 시제품을 의미한다.
또한 정(靜)스프링 상수나 동(動)스프링 상수의 변화율(%)은 일반 탄성체가 포함된 시제품에 대한 자기유변 탄성체가 포함된 시제품의 스프링 상수의 변화 정도를 나타낸다.
예를 들어 [표 4]에서 Z(상하) 방향의 정(靜)스프링 상수에 대한 변화율(-3.43)은 자기유변 탄성체가 포함된 시제품의 정(靜)스프링 상수(90.23)에서 일반 탄성체가 포함된 시제품의 정(靜)스프링 상수(93.43)을 뺀 값(-3.23)을 일반 탄성체가 포함된 시제품의 정(靜)스프링 상수(90.23)으로 나누어서 여기에 100을 곱해 얻어진다.
상기 [표 4]에서 차량용 서스펜션 부시 시제품의 동(動)스프링 상수의 변화율이 같은 방향의 정(靜)스프링 상수의 변화율에 비해 큰 값을 나타내고, 특히 Z(상하) 방향 동(動)스프링 상수의 변화율(5.36~9.74 %)이 같은 방향의 정(靜)스프링 상수의 변화율(-3.43 %)보다 아주 큰 값을 나타내는 점으로 미루어보아, 본 발명과 같이 자기장에 의해 가변성 모듈러스를 가지는 탄성체는 차량의 조종안정성 및 승차감 향상에 크게 기여할 것으로 판단된다.
나아가 자동차뿐만 아니라 가변적인 진동제어가 요구되는 항공우주 및 전자제품 등에도 응용이 가능할 것으로 예상되어 향후 다방면의 방진설계에 다양하게 적용될 것으로 기대된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
1. 유압실린더
2. 전자코일
3. 금형
4. 시료
5. 지지대
6. 가열기
7. 압력조절기
8. 온도조절기
9. 압축기
10. 전원
11. 전자석 조절기

Claims (7)

  1. 가변성 모듈러스를 가지는 자기유변 탄성체에 있어서,
    에틸렌-프로필렌고무(EPDM) 100 중량부;
    카본블랙(CB) 30 중량부;
    산화아연(ZnO)과 스테아르산(SA) 각각 1~5 중량부;
    설펜아미드(CZ)와 황(S)을 각각 1.5 중량부; 포함하고,
    상기 에틸렌-프로필렌고무(EPDM)와 카본블랙(CB)의 체적 합산에 대하여 자기반응성 입자(Magnetic reactive particle)를 30~40 vol% 더 포함한 조성물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 내노화성 및 자기유변 효과가 우수한 에틸렌-프로필렌고무의 자기유변 탄성체.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 자기반응성 입자가 배향되어 있어 이방성을 나타내는 것을 특징으로 하는 내노화성 및 자기유변 효과가 우수한 에틸렌-프로필렌고무의 자기유변 탄성체.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 자기반응성 입자는 카르보닐 아이언 파우더(carbonyl iron powder, CIP)인 것을 특징으로 하는 내노화성 및 자기유변 효과가 우수한 에틸렌-프로필렌고무의 자기유변 탄성체.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 자기반응성 입자는 구(球) 형상으로 입자의 평균직경이 4~6㎛인 것을 특징으로 하는 내노화성 및 자기유변 효과가 우수한 에틸렌-프로필렌고무의 자기유변 탄성체.
  5. 가변성 모듈러스를 가지는 자기유변 탄성체의 제조방법에 있어서,
    자기유변 탄성체의 미경화(未硬化) 조성물을 자기유변 탄성체 제조장치의 금형 내부에 주입하여 가압하는 단계와, 상기 금형을 가열하여 상기 자기유변 탄성체의 미경화(未硬化) 조성물을 경화시키는 단계를 포함하되, 상기 경화공정 중 또는 경화공정 이전에 자기장 부여수단에서 발생되는 자기장에 의해 자기반응성 입자의 배향이 유도되어 모듈러스 가변성이 부여되는 것을 특징으로 하는 자기유변 탄성체의 제조방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 자기유변 탄성체의 미경화(未硬化) 조성물에 가해지는 자기장의 강도를 0.6 테슬라(Tesla) 이상으로 하는 것을 특징으로 하는 자기유변 탄성체의 제조방법.
  7. 자기유변 탄성체를 제조하기 위한 장치에 있어서,
    자기장을 부여함과 동시에 경화반응이 진행될 수 있도록 자기장 부여수단, 가압수단, 가열수단이 하나의 장치에 서로 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 자기유변 탄성체 제조장치.
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