KR20180029598A - 진동절연성이 향상된 방진고무 조성물 및 방진고무 - Google Patents

진동절연성이 향상된 방진고무 조성물 및 방진고무 Download PDF

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Abstract

본 발명은 인장강도 및 신율 등의 기계적 강도와 진동절연성능이 향상된 방진고무 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 천연고무와 부타디엔 고무를 최적의 배합으로 사용하여 진동절연성능을 향상시키되, 충진제로서 활성기가 도입된 탄소나노튜브를 소정량 사용함으로써 기계적 물성까지 만족시키는 방진고무 조성물 및 방진고무에 관한 것이다.

Description

진동절연성이 향상된 방진고무 조성물 및 방진고무{Anti vibration rubber composition improved vibration isolation and Anti vibration rubber}
본 발명은 카르복실기, 히드록시기, 에테르기, 및 에스테르기로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 활성화기가 도입된 탄소나노튜브를 충진제로 첨가하여 방진고무 재료의 기계적 물성은 물론 진동절연성능을 향상시킨 방진고무 조성물 및 방진고무에 관한 것이다.
자동차 분야에서의 방진고무는 진동소음(NVH) 방지용으로 사용되는 고무를 일컫는다. 방진고무는 고무가 가지는 운동에너지를 잘 흡수하는 성질을 이용하여 모터나 엔진 등으로부터의 진동이 외부로 전해지는 것을 방지한다. 자동차 분에서의 스테빌라이저 바 부시, 서스펜션 부시 등의 부시류는 외부에서 가해지는 큰 외력에 대해 충분한 내구성능을 가지고 있어야만 자동차의 NVH 성능을 향상시켜 승차감을 향상시킬 수 있다.
이에, 승차시의 진동 및 소음을 억제하고 차량의 안락감을 향상시킬 수 있는 방진고무 부품을 개발하고자 하는 연구는 활발하게 진행이 되어 왔다.
예를 들면, 한국 공개특허 제2011-11010호에는 천연고무와 스티렌부타디엔 고무와 같은 합성고무를 함께 사용한 원료 고무에, 황, 가황촉진제, 활성제, 노화방지제, 분산제, 프로세싱 오일 및 카본블랙을 특정 함량비로 포함시켜, 노화 물성, 내피로성, 고댐핑성 등의 물성이 개선된 부시용 고무 조성물이 개시되어 있다.
그러나 종래 기술은 충진제로서 카본블랙, 또는 카본블랙와 탄소나노튜브를 혼합하여 사용하였는데, 카본블랙만 충진제로 사용하는 경우 방진고무 부품에서 요구하는 기계적 물성을 만족시키기 위해 다양한 첨가제를 넣어야 하는 한계가 있으며, 카본블랙의 다량 사용으로 인해 중량의 증가로 인한 연비 문제의 한계가 제기되어 왔다. 또한 천연 탄소나노튜브의 경우 표면 활성화도가 낮아 진동절연성 향상효과를 구현하는 한계가 있다.
이에 방진고무 부품에 요구되는 기계적 물성의 만족, 부품 중량의 감소를 통한 연비 향상 효과, 진동절연성능의 향상으로 인한 진동/소음 영역의 품질 지수를 개선함으로써 자동차의 승차감을 향상시킬 수 있는 방진고무 조성물이 필요한 실정이다.
1: 한국 공개특허 제2011-11010호
이에 본 발명자들은 카르복실기, 히드록시기, 에테르기, 및 에스테르기로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 활성화기가 도입된 탄소나노튜브를 소정량 방진고무 조성물에 포함하는 경우, 부품의 기계적 물성의 만족과 함께 진동절연성능의 향상과 부품의 경량화를 달성할 수 있는 것을 알게 되어 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
따라서, 본 발명의 목적은 진동절연성 향상이 향상된 방진고무 조성물을 제공하는데 있다.
또한 본 발명의 다른 목적은 상기 방진고무 조성물로 제조된 방진고무를제공하는데 있다.
위와 같은 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 원료고무, 충진제, 노화방지제, 활성화제 및 가교제를 포함하는 고무 조성물에 있어서, 상기 원료고무는 천연고무 70 ~ 80 중량부 및 부타디엔 고무 20 ~ 30 중량부를 포함하며, 상기 충진제는 원료고무 100 중량부에 대해 카본블랙 40 ~ 50 중량부; 및 카르복실기, 히드록시기, 에테르기, 및 에스테르기로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 활성화기가 도입된 탄소나노튜브 0.5 ~ 3 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 방진고무 조성물을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 방진 고무 조성물로 제조된 것을 특징으로 하는 방진고무를 제공한다.
본 발명에 따른 방진고무 조성물은 충진제로서 카본블랙만 단독으로 사용한 종래의 방진고무 조성물과 대비하여 동등 또는 우수한 수준의 기계적 물성을 만족시키며, 첨가되는 충진제의 총량이 줄어들기에 부품의 중량 감소로 인한 연비 향상 효과를 얻을 수 있다.
또한 진동절연성이 우수하여 자동차 승차감을 향상시키기에 진동 및 소음 영역의 품질 지수 개선을 도모할 수 있어, 품질문제 발생에 따른 소비자 불만을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명에서 사용되는 충진제의 분산된 모습을 나타낸 것이다.
본 발명은 원료고무, 충진제, 노화방지제, 활성화제 및 가교제를 포함하는 진동절연성 향상이 향상된 방진고무 조성물을 제공한다. 본 발명에 따른 방진고무 조성물을 구성하는 각 사용성분에 대해 좀 더 구체적으로 설명하면 하기와 같다.
먼저 본 발명에서의 원료고무는 천연고무와 합성고무를 함께 사용하며, 합성고무로는 유연성이 우수하여 반발탄성이 높고 동배율이 낮은 시스 함량이 높은 부타디엔 고무를 혼합하여 사용한다.
이에 천연고무와 부타디엔 고무의 배합비율을 최적화함으로써 고무재료의 동배율을 개선하는 효과를 얻고 있다. 본 발명이 제안하는 원료고무는 천연고무 70 ~ 80 중량부와 합성고무 20 ~ 30 중량부를 함께 사용하는 것이며, 상기한 천연고무와 합성고무의 배합비를 최적화하여 재료의 물성 손실 없이 재료의 동배율을 개선하는 효과를 극대화 할 수 있다.
본 발명이 원료고무로서 천연고무와 부타디엔 고무의 혼합 사용으로 진동 및 소음을 억제하는 효과를 얻고 있지만, 부타디엔 고무와의 혼합 사용으로 인한 인장강도 감소, 내열노화성 저하 등의 현상은 충진제와, 다른 첨가제의 선택 및 함량 조절을 통하여 해결한다.
본 발명에서 사용되는 충진제는 평균입경이 39 내지 55 nm인 카본블랙을 사용하며, 이는 원료고무 100 중량부에 대해 40 ~ 50 중량부를 사용하는 것이 바람직하다. 카본블랙이 39nm 미만인 경우 진동절연성능에 한계가 있으며, 55 nm 초과인 경우 기계적 물성 향상에 한계가 있기에 상기 범위 내에서 사용한다. 또한 카본블랙을 40 중량부 미만인 경우 경도 증가에 한계가 있으며, 50 중량부 초과인 경우 카본블랙 분산에 한계가 있기에 상기 범위 내에서 사용하는 것이 좋다.
아울러, 본 발명에서는 카르복실기, 히드록시기, 에테르기, 및 에스테르기로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 활성화기가 도입된 탄소나노튜브(a-CNT)를 사용한다. 이때 탄소나노튜브(a-CNT)는 직경은 10 ~ 25 nm이고, 길이는 10 ~ 50 nm이며, 표면적은 150 ~ 250 m2/g 인 것으로, 산소 원소가 3 ~ 7 중량%를 포함하는 것을 사용하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 탄소나노튜브(a-CNT)는 카르복실기(-COOH)와 하이드록시기(-OH)는 1:3~4 중량 비율인 것을 사용한다.
본 발명과 같이 산소 5 ~ 7 중량%를 포함하는 활성화기가 도입된 탄소나노튜브를 충진제로 사용하는 경우, 방진고무 재료의 진동절연성능의 향상은 물론, 인장강도 및 신율 등의 기계적 물성도 만족하는 효과를 갖고 있기에, 이를 원료고무 100 중량부에 대해 0.5 ~ 3 중량부를 사용하는 것이 효과적이다. 탄소나노튜브를 0.5 중량부 미만으로 사용하는 경우 기계적 물성 향상에 한계가 있으며, 3 중량부 초과인 경우 탄소나노튜브 분산에 한계가 있기에 상기 범위 내에서 사용하는 것이 좋다.
아울러, 상기 노화방지제는 내열성능 또는 피로성능 향상시키기 위해, 2 -머캅토벤즈이미다졸(2-mercaptobenzimidazole), 2,2,4-트리메틸-1,2-다이하이드로퀴놀린(2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline), N-페닐-N'-이소프로필-p-페닐렌디아민(N-phenyl-N’-isopropyl-p-phenylenediamine), 및 N,N'치환된 p-페닐렌디아민(N,N'substituted p-phenylenediamine)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 사용한다. 노화방지제는 원료고무 100 중량부에 대해 5 ~ 8 중량부로 사용하는 것이 바람직한데, 5 중량부 미만인 경우 내열성과 내오존성에 한계가 있으며, 8 중량부 초과인 경우 내열성과 내오존성 향상 효과가 미비하기 때문에 상기 범위 내에서 사용하는 것이 좋다.
상기 활성화제는 가교촉진제를 활성화하는 역할을 하며, 본 발명에서는 산화아연(ZnO), 및 스테아린산(staric acid)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 사용한다. 아울러 활성제는 원료고무 100 중량부에 대해 1 ~ 3 중량부 범위로 사용하는 것이 좋다. 활성제가 1 중량부 미만인 경우 황 가교반응이 느려지는 문제가 있고, 3 중량부 초과인 경우 가교반응 속도가 지나치게 빨라서 생산성이 문제가 있을 수 있다.
상기 가교제는 황을 사용한다. 황 가교제로는 황 함량이 많은 일반 가황 (conventional vulcanizates)을 사용할 수도 있겠으나, 황 가교를 촉진하는 반유효 가황 (semi efficient vulcanizates)을 사용하여 고무 분자 사슬 간의 간격을 줄여 내열성 및 가교 밀도를 향상시키는 효과를 얻을 수도 있다. 황 가교제는 원료 고무 100 중량부에 대해 1 ~ 3 중량부 범위로 사용하는 것이 좋다. 황 가교제가 1 중량부 미만인 경우 내구력이 저하되어 부시류에 적용하기에 부적합한 내구물성을 가지게 되고, 3 중량부 초과인 경우 사용 한계 온도 조건에서의 내열성이 저하되는 문제가 있을 수 있다.
이외에 본 발명에서는 가교촉진제, 지효성 촉진제, 및 초촉진제를 더 포함할 수 있다.
상기 가교촉진제는 가역 (reversion) 방지제 역할을 하는 것으로, 헥사메틸렌-1,6-비스(티올설페이트)(hexamethylene-1,6-bis(thiosulfate)), 디소듐염(disodium salt), 및 다이하이드레이트(dehydrate)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다. 아울러, 가교촉진제는 원료고무 100 중량부에 대해 1 ~ 3 중량부를 사용하는 것이 바람직하다. 가교촉진제 1 중량부 미만인 경우 내열성 및 가교안정성에 한계가 있으며, 3 중량부 초과인 경우 가교속도가 느려져 생산성에 한계가 있기에 상기 범위 내에서 사용하는 것이 좋다.
상기 지효성 촉진제는 스코치 현상을 방지하는 역할을 하는 것으로, N-사이클로헥실-2-벤조싸이아졸 설퍼아미드(N-cyclohexyl-2-benzothiazole sulfonamide)를 사용할 수 있다. 이때 지효성 촉진제는 원료고무 100 중량부에 대해 1 ~ 3 중량부를 사용하는 것이 바람직한데, 1 중량부 미만인 경우 인장강도 향상에 한계가 있으며, 3 중량부 초과인 경우 가교속도와 효율에 한계가 있기에 상기 범위 내에서 사용하는 것이 좋다.
상기 초촉진제는 활성화제의 역할을 하는 것으로, 테트라메틸 티우람 디설파이드(Tetramethyl thiuram disulfide)를 사용할 수 있다. 초촉진제는 원료고무 100 중량부에 대해 1 ~ 3 중량부를 사용하는 것이 바람직한데, 1 중량부 미만인 경우 기계적 물성 향상에 한계가 있으며, 3 중량부 초과인 경우 가교속도와 효율에 한계가 있기에 상기 범위 내에서 사용하는 것이 좋다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 방진고무 조성물은 원료고무의 조성, 충진제로서 사용되는 카본블랙과 탄소나노튜브의 조성, 노화방지제, 활성화제, 가교제, 가교촉진제, 지효성 촉진제, 초촉진제의 적절한 배합비 조절에 의해, 인장강도, 신율 등의 기계적 물성의 만족과 함께, 재료 동배율의 감소로 인한 진동절연성을 향상시킬 수 있었다. 따라서 본 발명에 따른 방진고무 조성물은 기존의 방진고무에 대비하여 연비 향상 및 승차감 개선이 가능하게 되었다.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 더욱 상세히 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들에 의해 한정되는 것은 아니다.
제조예 1: 최적의 원료고무의 배합 비율
하기 표 1의 조성과 함량에 따라 고무 조성물을 브라밴더(Brabender)를 이용하여 혼합하고 고무배합롤, 프레스 방법을 통해 제조예 1-1 ~ 1-5의 방진고무를 제조하였다(별도로 가공유는 사용하지 않았음).
방진고무 조성물(단위: 중량부)
구분 제조예 1-1 제조예 1-2 제조예 1-3 제조예1- 4 제조예 1-5
원료고무 NR 100 90 80 70 60
BR - 10 20 30 40
충진제 N550 45 45 45 45 45
노화방지제 MB 1 1 1 1 1
RD 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
3C 1 1 1 1 1
77PD 1 1 1 1 1
Sunnoc 1 1 1 1 1
활성화제 ZnO 5 5 5 5 5
S/Acid 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
가교제 S 1 1 1 1 1
촉진제 HTS 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
CZ 1 1 1 1 1
TMTD 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2
구분 표 1의 조성 성분에 대한 설명
원료고무 NR (Natural rubber, 천연 고무): SMR-CV60 (말레이지아사)
BR (Butadiene rubber, 부타이엔 고무): KBR-01 (금호석유화학)
충진제 카본블랙 N550 (코리아 코렉스)
탄소나노튜브 CM-95 (한화케미칼)
노화방지제 MB: 2-Mercaptobenzimidazole (Nurchem)
RD: Polymerized 2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline (영재케미칼)
3C: N-phenyl-N’-isopropyl-p-phenylenediamine (금호몬산토)
77PD: N,N’-substituted p-phenylenediamine (LANXESS)
Sunnoc (Seiko chemical)
활성화제 ZnO: Zinc oxide (한일산화아연)
S/Acid: Stearic acid (단석산업)
황 가교제 S: Sulfur (세광화학)
촉진제 가교촉진제 HTS: Hexamethylene-1,6-bis(thiosulfate), disodium salt, dehydrate (FLEXSYS)
지효성촉진제 CZ: N-cyclohexyl-2-benzothiazole sulfonamide (우신켐텍)
초촉진제 TMTD: Tetramethylthiuram disulfide (삼원켐)
실험예 1: 물성측정
상기 제조예 1-1 ~ 1-5의 방진고무에서 제조된 시편을 하기 시험방법을 이용하여 물성 측정하여 측정 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
(1) 경도 측정: KS M 6784에 준하여 수행하였다.
(2) 인장강도 및 신율 측정: KS M 6782에 따라 아령형 3호로 수행하였다.
(3) 재료동배율 측정: 재료동특성시험기를 활용하여 정신장 20%에서 동적으로 2% 신율을 주어 주파수 가진 하에서 수행하였다.
물성 측정 결과
구분 제조예 1-1 제조예 1-2 제조예 1-3 제조예 1-4 제조예 1-5
경도 (Hs) 62 63 63 63 62
인장강도 (kgf/cm2) 204 198 191 180 173
신율 (%) 510 490 480 460 450
재료동배율 2.6 2.4 2.1 2.1 2.3
상기 표 3의 결과를 보면, 원료고무로서 천연고무 70 ~ 80 중량부 및 부타디엔 고무 20 ~ 30 중량부를 사용하였을 때, 가장 진동절연향상(재료동배율 감소)에 효과적임을 알 수 있다. 그러나, 인장강도 및 신율 등의 기계적 물성에 있어서 취약함을 확인할 수 있었다.
따라서 진동절연 향상에 가장 효과적인 배합은 천연고무 70 ~ 80 중량부 및 부타디엔 고무 20 ~ 30 중량부임을 알 수 있다.
제조예 2: 탄소나노튜브의 최적의 사용 비율
하기 표 4의 조성과 함량에 따라 고무 조성물을 브라밴더(Brabender)를 이용하여 혼합하고 고무배합롤, 프레스 방법을 통해 제조예 2-1 ~ 2-5의 방진고무를 제조하였다(별도로 가공유는 사용하지 않았음). 이때 각 성분은 상기 표 2에서 개시한 표 1의 성분과 동일한 것을 사용하였다.
방진고무 조성물(단위: 중량부)
구 분 제조예2-1 제조예2-2 제조예2-3 제조예2-4 제조예2-5 제조예2-6
원료고무 NR 80 80 80 80 80 80
BR 20 20 20 20 20 20
충진제
 N550 45 40 40 40 40 40
CNT - 0.25 0.5 1.0 1.5 1.75
노화방지제 MB 1 1 1 1 1 1
RD 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
3C 1 1 1 1 1 1
77PD 1 1 1 1 1 1
Sunnoc 1 1 1 1 1 1
활성화제 ZnO 5 5 5 5 5 5
S/Acid 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
가교제 S 1 1 1 1 1 1
촉진제 HTS 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
CZ 1 1 1 1 1 1
TMTD 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2
실험예 2: 물성측정
상기 제조예 2-1 ~ 2-6의 방진고무에서 제조된 시편을 상기 실험예 1과 동일한 방법으로 물성을 측정하여 측정 결과를 하기 표 5에 나타내었다.
물성 측정 결과
구분 제조예2-1 제조예2-2 제조예2-3 제조예2-4 제조예2-5 제조예2-6
경도 (Hs) 63 63 64 64 65 65
인장강도 (kgf/cm2) 191 187 195 207 200 189
신율 (%) 480 470 500 520 510 480
재료동배율 2.1 2.2 2.0 2.1 2.0 2.2
상기 표 5의 결과를 보면, 일반 탄소나노튜브 0.5 ~ 1.5 중량부를 첨가하였을 때 인장강도 및 신율 등의 기계적 물성 향상에 효과가 있음을 확인할 수 있었다. 이로서 기계적 물성 향상에 가장 효과적인 탄소나노튜브의 사용량은 0.5 ~ 1.5 중량부임을 알 수 있었다.
상기 제조예 1 및 제조예 2와, 실험예 1 및 2을 통해, 원료고무와 탄소나노튜브의 최적의 사용량을 정립할 수 있다.
비교예 1 ~ 5 및 실시예 1 ~ 4
하기 표 6의 조성과 함량에 따라 고무 조성물을 브라밴더(Brabender)를 이용하여 혼합하고 고무배합롤, 프레스 방법을 통해 비교예 1 ~ 5 및 실시예 1 ~ 4의 방진고무를 제조하였다(별도로 가공유는 사용하지 않았음). 이때 각 성분은 탄소나노튜브만 제외하고, 상기 표 2에서 개시한 표 1의 성분과 동일한 것을 사용하였다.
실시예 및 비교예에서 사용한 탄소나노튜브(a-CNT)는 염산/황산 용액 200 ml (염산: 150ml, 황산: 50ml)에 탄소나노튜브(CM-95, 한화케미칼) 500mg을 넣고 80℃온도에서 6시간 동안 산처리를 하고, 800℃ 퍼니스에서 6 ~ 24시간 열처리를 통하여 제조하였다. 이때 탄소나노뷰트의 직경은 10 ~ 25 nm 이며, 길이는 5 ~ 30nm 이고, 표면적은 200 ~ 500 m2/g이다.
참고로, 활성화기가 도입된 탄소나노튜브(a-CNT)에 포함된 산소 원소의 함량(wt%)은 X선 광전자 분광법(X-ray Photoelectron Spectroscopy) 방법으로 측정된 값을 의미한다.
방진고무 조성물(단위: 중량부)
구분 비교예1 비교예2 실시예1 실시예2 실시예3 비교예3 실시예 4 비교예4 비교예5
원료고무 NR 80 80 80 80 80 80 80 80 80
BR 20 20 20 20 20 20 20 20 20
충진제 N550 40 40 40 40 40 40 40 40 40
CNT 1.0 - - - - - - - -
a-CNT1 ) - 1.0 - - - - - - -
a-CNT2 ) - - 1.0 - - - - - -
a-CNT3 ) - - - 1.0 - - - - -
a-CNT4 ) - - - - 1.0 - - - -
a-CNT5 ) - - - - - 1.0 - - -
a-CNT6 ) - - - - - - 1.0 - -
a-CNT7 ) - - - - - - - 1.0 -
a-CNT8 ) - - - - - - - - 1.0
노화방지제 MB 1 1 1 1 1 1 1 1 1
RD 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
3C 1 1 1 1 1 1 1 1 1
77PD 1 1 1 1 1 1 1 1 1
Sunnoc 1 1 1 1 1 1 1 1 1
활성화제 ZnO 5 5 5 5 5 5 5 5 5
S/Acid 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
가교제 S 1 1 1 1 1 1 1 1 1
촉진제 HTS 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
CZ 1 1 1 1 1 1 1 1 1
TMTD 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2 1.2
1)1wt% 산소 도입되며, 카르복실기(-COOH)와 하이드록시기(-OH)는 1:4 중량 비율인a-CNT을 사용함(온도: 900 ℃, 시간: 360분).
2) 3wt% 산소 도입되며, 카르복실기(-COOH)와 하이드록시기(-OH)는 1:4 중량 비율인a-CNT을 사용함(온도: 800 ℃, 시간: 360분).
3) 5wt% 산소 도입되며, 카르복실기(-COOH)와 하이드록시기(-OH)는 1:4 중량 비율인a-CNT을 사용함(온도: 700 ℃, 시간: 360분).
4) 7wt% 산소 도입되며, 카르복실기(-COOH)와 하이드록시기(-OH)는 1:4 중량 비율인a-CNT을 사용함(온도: 600 ℃, 시간: 360분).
5) 9wt% 산소 도입되며, 카르복실기(-COOH)와 하이드록시기(-OH)는 1:4 중량 비율인a-CNT을 사용함(온도: 500 ℃, 시간: 360분).
6) 5wt% 산소 도입되며, 카르복실기(-COOH)와 하이드록시기(-OH)는 1:3 중량 비율인a-CNT을 사용함(온도: 700 ℃, 시간: 420분).
7) 5wt% 산소 도입되며, 카르복실기(-COOH)와 하이드록시기(-OH)는 1:2 중량 비율인a-CNT을 사용함(온도: 700 ℃, 시간: 480분).
8) 5wt% 산소 도입되며, 카르복실기(-COOH)와 하이드록시기(-OH)는 1:5 중량 비율인a-CNT을 사용함(온도: 700 ℃, 시간: 300분).
실험예 3: 물성 측정
상기 비교예 1 ~ 5 및 실시예 1 ~ 4의 방진고무에서 제조된 시편을 상기 실험예 1과 동일한 방법으로 물성을 측정하여 측정 결과를 하기 표 7에 나타내었다.
물성 측정 결과
구분 비교예1 비교예2 실시예1 실시예2 실시예3 비교예3 실시예 4 비교예4 비교예5
경도 (Hs) 64 64 64 64 64 63 63 64 64
인장강도 (kgf/cm2) 207 205 210 214 209 198 211 199 203
신율 (%) 520 530 540 520 530 500 530 490 500
재료 동배율 2.1 2.1 1.8 1.7 1.9 2.2 1.8 2.0 2.1
상기 표 7의 결과를 보면, 활성화기가 도입된 탄소나노튜브를 사용하는 경우, 표 6의 결과(제조예 2)와 비교하여 볼 때 재료동배율 뿐만 아니라 인장강도 및 신율 등의 기계적 물성도 향상됨을 확인할 수 있었다. 또한 활성화기가 도입된 탄소나노튜브를 사용하는 경우, 카본블랙만 사용한 경우(제조예 1)와 대비하여 카본블랙의 사용량이 상대적으로 적음에도 기계적 물성 측면에서 동등 이상의 효과를 구현할 수 있기에, 부품의 경량화도 실현할 수 있음을 알 수 있다.
특히 산소 원소가 3 ~ 7 중량%로 포함된 활성화기가 도입된 탄소나노튜브(a-CNT)를 사용한 실시예 1 ~ 3의 경우, 그렇지 않은 비교예 1 ~ 2와 대비하여 재료동배율과 기계적 물성 값이 더욱 우수함을 알 수 있다.
또한 카르복실기(-COOH)와 하이드록시기(-OH)는 1:4 중량 비율인 탄소나노튜브를 사용한 실시예 2와 1:2 중량 비율의 비교예 4와 1:5 중량 비율의 비교예 5의 경우를 비교하여 보면, 동일 중량의 산소 원소를 가지고 있더라도 1:3~4 중량 비율로 카르복실기와 하이드록시기를 가진 탄소나노튜브를 사용한 경우가 진동절연성 측면에서 더욱 우수함을 확인할 수 있었다.
따라서 본 발명에 따른 방진고무 조성물은 충진제로서 카본블랙 이외, 산소 원소가 3 ~ 7 중량% 포함된 것으로서, 카르복실기, 히드록시기, 에테르기, 및 에스테르기로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 활성화기가 도입된 탄소나노튜브를 소정량 첨가함으로써, 기계적 물성의 만족과 함께 진동절연성을 개선하는 효과가 있다.

Claims (10)

  1. 원료고무, 충진제, 노화방지제, 활성화제 및 가교제를 포함하는 고무 조성물에 있어서,
    상기 원료고무는 천연고무 70 ~ 80 중량부 및 부타디엔 고무 20 ~ 30 중량부를 포함하며,
    상기 충진제는 원료고무 100 중량부에 대해 카본블랙 40 ~ 50 중량부; 및 카르복실기, 히드록시기, 에테르기, 및 에스테르기로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 활성화기가 도입된 탄소나노튜브 0.5 ~ 3 중량부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방진고무 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 탄소나노튜브는 직경은 10 ~ 25 nm이고, 길이는 10 ~ 50 nm이며, 표면적은 150 ~ 250 m2/g 인 것으로, 산소 원소가 3 ~ 7 중량%로 포함된 것을 특징으로 하는 방진고무 조성물.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 탄소나노튜브는 카르복실기(-COOH)와 하이드록시기(-OH)가 1:3~4 중량 비율로 도입된 것을 특징으로 하는 방진고무 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 노화방지제는 2-머캅토벤즈이미다졸(2-mercaptobenzimidazole), 2,2,4-트리메틸-1,2-다이하이드로퀴놀린(2,2,4-trimethyl-1,2-dihydroquinoline), N-페닐-N'-이소프로필-p-페닐렌디아민(N-phenyl-N’-isopropyl-p-phenylenediamine), 및 N,N'치환된 p-페닐렌디아민(N,N'substituted p-phenylenediamine)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상이며, 원료고무 100 중량부에 대해 5 ~ 8 중량부로 포함되는 것을 특징으로 하는 방진고무 조성물.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 활성화제는 산화아연(ZnO), 및 스테아린산(staric acid)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상이며, 원료고무 100 중량부에 대해 1 ~ 3 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 방진고무 조성물.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 가교제는 황(sulfur)로서, 원료고무 100 중량부에 대해 1 ~ 3 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 방진고무 조성물.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 고무 조성물은 헥사메틸렌-1,6-비스(티올설페이트)(hexamethylene-1,6-bis(thiosulfate)), 디소듐염(disodium salt), 및 다이하이드레이트(dehydrate)로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 가교촉진제를 원료고무 100 중량부에 대해 1 ~ 3 중량부 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방진고무 조성물.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 고무 조성물은 N-사이클로헥실-2-벤조싸이아졸 설퍼아미드(N-cyclohexyl-2-benzothiazole sulfonamide)인 지효성 촉진제를 원료고무 100 중량부에 대해 1 ~ 3 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방진고무 조성물.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 고무 조성물은 테트라메틸 티우람 디설파이드(Tetramethyl thiuram disulfide)인 초촉진제를 원료고무 100 중량부에 대해 1 ~ 3 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방진고무 조성물.
  10. 제 1 항, 제 2 항, 및 제 4 항 내지 제 9 항 중에서 선택된 어느 한 항의 방진 고무 조성물로 제조된 것을 특징으로 하는 방진고무.
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