KR20210074445A - 갈바닉 부식 개선을 위한 전기절연성 향상 고무 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 갈바닉 부식 개선을 위한 전기절연성 향상 고무 조성물, 이의 제조 방법 및 이를 적용한 차량용 고무 호스에 관한 것으로, 베이스 폴리머, 보강제, 노화방지제, 활성화제, 가소제 및 가교제를 포함하며, 상기 고무 조성물은 전기절연저항(107 Ω·cm)이 50 이상인, 고무 조성물 대한 발명이다.
Description
본 발명은 갈바닉 부식 개선을 위한 전기절연성 향상 고무 조성물, 이의 제조 방법 및 이를 적용한 차량용 고무 호스에 관한 것이다.
현재 자동차는 냉각시스템, 연료시스템, 제동시스템등에 다양한 유체를 전달하기 위한 고무 호스류가 많이 사용되고 있다.
호스를 시스템내에 고정시키기 위하여 금속류의 클램프를 이용하는 것이 일반적이다. 그런데 금속과 고무재료의 전위차에 의한 갈바닉 부식에 의한 부식 문제가 있어 상품성 저하 및 호스 빠짐에 의한 성능저하가 일어날 수 있다. 첨부된 도 1은 내구개발차량의 발청 현상의 사진이며, 첨부된 도 2는 양산차의 필드 발청 현상이다.
갈바닉 부식(Galvanic Corrosion)은 전해질 내에 두 개의 다른 금속이 서로 접촉될 경우 전위차가 발생되며 이것에 의해 금속 간에 전류가 흐르는데, 그 결과 내식성이 큰 금속(음극)의 부식은 억제되고 활성이 큰 금속(양극)의 부식이 촉진되며, 이러한 부식을 갈바닉 부식이라 한다.
이를 개선하기 위하여 현재는 클램프에 아연도금을 하여 문제를 개선하고 있다. 그러나, 부식을 개선하기 위하여 도금층을 더 추가하게 되면 제조 원가가 상승될 뿐 아니라 클램프 조립시에 공구에 의한 도금 크랙으로 그 문제를 해결하기에는 부족함이 있다.
따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 기술이 필요한 실정이다.
이에 본 발명의 일측면은 상기와 같은 문제점을 근본적으로 해결하기 위해 갈바닉 부식을 일으키지 않는 고무 전기절연성 향상 즉 부도체화를 한 호스용 고무조성물에 대한 발명을 제공하고자 한다. 구체적으로 본 발명의 일측면은 호스의 전기저항을 획기적으로 개선한 호스용 고무 조성물이다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 하기와 같은 해결 수단을 제공한다.
본 발명의 일측면은 갈바닉 부식을 방지하기 위한 고무 조성물에 있어서, 베이스 폴리머, 보강제, 노화방지제, 활성화제, 가소제 및 가교제를 포함하며, 상기 베이스 폴리머는 제 1 EPDM 고무 및 제 2 EPDM 고무를 포함하며, 상기 제 1 EPDM 고무는 5-부틸리덴-2-노보르넨(5-ethylidene-2-norbornene,ENB) 함량이 8% 내지 10%인 EPEM이며, 상기 제 2 EPDM 고무는 에틸렌 함량이 70% 내지 75%인 EPDM이고, 상기 제 1 EPDM 고무와 상기 제 2 EPDM 고무는 30 내지 50 : 50 내지 70 의 중량비로 포함되는, 고무 조성물을 제공한다.
본 발명의 일측면에 있어서, 상기 고무 조성물은 전기절연저항(107 Ω·cm)이 50 이상인, 고무 조성물을 제공한다.
본 발명의 일측면에 있어서, 상기 보강제는 카본블랙 및 무기계 필러를 포함하며, 베이스 폴리머 100 중량부에 대하여 상기 카본블랙이 30 내지 50 중량부, 상기 무기계 필러가 25 내지 45 중량부인, 고무 조성물을 제공한다.
본 발명의 일측면에 있어서, 상기 카본블랙은 DBP(ml/100g)가 40 내지 150이며, I2(mg/g)가 10 내지 50인, 고무 조성물을 제공한다.
본 발명의 일측면에 있어서, 상기 무기계 필러는 실리카이며, 상기 실리카는 BET (m2/g)가 180 내지 230이며, 밀도 (g/l)가 120 내지 160인, 고무 조성물을 제공한다.
본 발명의 일측면에 있어서, 상기 노화방지제는 베이스 폴리머 100 중량부에 대하여 0.5 내지 1.5 중량부로 포함되며, 상기 노화방지제는 N'-이소프로필-N-페닐--페닐렌디아민( N'-isopropyl-N-phenyl--Phenylene diamine)인, 고무 조성물을 제공한다.
본 발명의 일측면에 있어서, 상기 활성화제는 베이스 폴리머 100 중량부에 대하여 1.5 내지 6 중량부로 포함되며, 상기 활성화제는 산화아연 및 스테아린산 중 어느 하나 이상인, 고무 조성물을 제공한다.
본 발명의 일측면에 있어서, 상기 활성화제는 산화아연 및 스테아린산을 포함하며, 상기 산화아연은 베이스 폴리머 100 중량부에 대하여 2 내지 4 중량부, 상기 스테아린산은 베이스 폴리머 100 중량부에 대하여 0.5 내지 1.5 중량부로 포함되는, 고무 조성물을 제공한다.
본 발명의 일측면에 있어서, 상기 가소제는 베이스 폴리머 100 중량부에 대하여 1.5 내지 3.5 중량부로 포함되는, 고무 조성물을 제공한다.
본 발명의 일측면에 있어서, 상기 가소제는 파라핀계 오일인, 고무 조성물을 제공한다.
본 발명의 일측면에 있어서, 상기 가교제는 베이스 폴리머 100 중량부에 대하여 0.5 내지 3.5 중량부로 포함되는, 고무 조성물을 제공한다.
본 발명의 일측면에 있어서, 상기 가교제는 황인, 고무 조성물을 제공한다.
본 발명의 다른 측면은 상기 중 어느 하나의 고무 조성물을 포함하는 차량용 고무 호스를 제공한다.
본 발명의 또 다른 측면은 상기 중 어느 하나의 고무 조성물의 제조 방법에 있어서, 베이스 폴리머에 보강제, 노화방지제, 활성화제 및 가소제를 혼합하는 단계; 및 혼합된 폴리머에 가교제를 혼합하는 단계;를 포함하는, 고무 조성물의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 측면에 있어서, 상기 베이스 폴리머는 제 1 EPDM 고무 및 제 2 EPDM 고무를 포함하며, 상기 제 1 EPDM 고무는 5-부틸리덴-2-노보르넨(5-ethylidene-2-norbornene,ENB) 함량이 8% 내지 10%인 EPEM이며, 상기 제 2 EPDM 고무는 에틸렌 함량이 70% 내지 75%인 EPDM이고, 상기 제 1 EPDM 고무와 상기 제 2 EPDM 고무는 30 내지 50 : 50 내지 70 의 중량비로 포함되는, 고무 조성물의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 측면에 있어서, 상기 보강제는 카본블랙 및 무기계 필러를 포함하며, 베이스 폴리머 100 중량부에 대하여 상기 카본블랙이 30 내지 50 중량부, 상기 무기계 필러가 25 내지 45 중량부인, 고무 조성물의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 측면에 있어서, 상기 노화방지제는 베이스 폴리머 100 중량부에 대하여 0.5 내지 1.5 중량부로 포함되며, 상기 활성화제는 베이스 폴리머 100 중량부에 대하여 1.5 내지 6 중량부로 포함되는, 고무 조성물의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 측면에 있어서, 상기 가소제는 베이스 폴리머 100 중량부에 대하여 1.5 내지 3.5 중량부로 포함되는, 고무 조성물의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 일측면에 따른 고무 조성물은 전기절연저항이 우수하다. 구체적으로 전기절연저항(107 Ω·cm)이 50 이상이며, 상기 전기절연저항이 50 내지 500 일 수 있다.
본 발명의 일측면에 따른 고무 조성물은 경도가 우수하다. 구체적으로 경도 (Hs)가 60 내지 70 일 수 있다.
본 발명의 일측면에 따른 고무 조성물은 인장강도가 우수하다. 구체적으로 인장강도 (kgf/cm2)가 100 내지 130일 수 있다.
본 발명의 일측면에 따른 고무 조성물은 신장율이 우수하다. 구체적으로 신장율 (%)이 300 내지 500 일 수 있다.
본 발명의 일측면에 따른 고무 조성물은 제품 파열강도가 우수하다. 구체적으로 제품 파열 강도 (kgf/cm2)가 15 내지 25일 수 있다.
본 발명의 일측면에 따른 고무 조성물은 제품성형성이 우수하다.
도 1은 내구개발차량의 발청 현상의 사진이다.
도 2는 양산차의 필드 발청 현상이다.
도 3은 본원발명 실시예 1-7 및 비교예 1-7의 성분 및 물성평가결과이다.
도 4는 본원발명 실험예 3에 따른 실험결과이다.
도 2는 양산차의 필드 발청 현상이다.
도 3은 본원발명 실시예 1-7 및 비교예 1-7의 성분 및 물성평가결과이다.
도 4는 본원발명 실험예 3에 따른 실험결과이다.
본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되면 공지 구성 및 기능에 대한 설명은 생략한다. 본 명세서에서 "포함"한다는 것은 특별한 기재가 없는 한 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.
본 명세서에 있어서, 범위가 변수에 대해 기재되는 경우, 상기 변수는 상기 범위의 기재된 종료점들을 포함하는 기재된 범위 내의 모든 값들을 포함하는 것으로 이해될 것이다. 예를 들면, "5 내지 10"의 범위는 5, 6, 7, 8, 9, 및 10의 값들뿐만 아니라 6 내지 10, 7 내지 10, 6 내지 9, 7 내지 9 등의 임의의 하위 범위를 포함하고, 5.5, 6.5, 7.5, 5.5 내지 8.5 및 6.5 내지 9 등과 같은 기재된 범위의 범주에 타당한 정수들 사이의 임의의 값도 포함하는 것으로 이해될 것이다. 또한 예를 들면, "10% 내지 30%"의 범위는 10%, 11%, 12%, 13% 등의 값들과 30%까지를 포함하는 모든 정수들뿐만 아니라 10% 내지 15%, 12% 내지 18%, 20% 내지 30% 등의 임의의 하위 범위를 포함하고, 10.5%, 15.5%, 25.5% 등과 같이 기재된 범위의 범주 내의 타당한 정수들 사이의 임의의 값도 포함하는 것으로 이해될 것이다.
이하 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명은 고무호스와 클램프의 전위차에 의한 갈바닉 부식을 개선하고자 호스용 고무소재의 전기절연저항을 획기적으로 (약 100배) 개선시킨 고무 배합 조성물에 관한 것이다. 일반 소재에서 단순히 전기저항을 증가시키기 위하여 무기필러의 양을 증대시키면 전기저항은 증가하나 제품 성형이 제대로 되지않거나(호스 압출時 찌그러짐, 형상 변경) 물성이 크게 저하되어 호스에서 요구되는 파열압 및 부압성 등 내구성능을 만족할 수 없다. 이를 극복하기 위하여 베이스 폴리머 종류/양 및 가소제 (파라핀계 오일) 함량을 최적화하여 상기문제를 극복하고 내구성 및 클램프 내 부식성을 대폭 개선하였다. 본 발명에 따른 고무 조성물에 따르면 기존 차량용 고무호스와 상태/노화물성은 동등 수준으로 유지하면서, 동시에 전기절연저항을 크게 개선하였으며 재료/제품/시스템 내구등을 통하여 그 개선됨을 확인하였다.
이하, 본 발명의 다양한 측면에 대하여 설명한다.
본 발명의 일측면은 갈바닉 부식을 방지하기 위한 고무 조성물에 있어서, 베이스 폴리머, 보강제, 노화방지제, 활성화제, 가소제 및 가교제를 포함하며, 상기 베이스 폴리머는 제 1 EPDM 고무 및 제 2 EPDM 고무를 포함하며, 상기 제 1 EPDM 고무는 5-부틸리덴-2-노보르넨(5-ethylidene-2-norbornene,ENB) 함량이 8% 내지 10%인 EPEM이며, 상기 제 2 EPDM 고무는 에틸렌 함량이 70% 내지 75%인 EPDM이고, 상기 제 1 EPDM 고무와 상기 제 2 EPDM 고무는 30 내지 50 : 50 내지 70 의 중량비로 포함되는, 고무 조성물을 제공한다.
본 발명의 일측면에 있어서, 상기 고무 조성물은 전기절연저항(107 Ω·cm)이 50 이상인, 고무 조성물을 제공한다.
본 발명에서 상기 EPDM(Ethylene propylene diene monomer) 고무는 에틸렌-프로필렌-디엔의 삼원 공중합체이며, 디엔으로 5-부틸리덴-2-노보르넨(5-ethylidene-2-norbornene, ENB), 디사이클로펜타디엔 (dicyclopentadiene, DCPD), 1,4-펜타디엔, 사이클로헥사디엔 및 사이클릭 또는 브릿징 디엔으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 어느 하나의 디엔을 포함한다.
일 구현예에서, 내열성 및 내후성이 우수한 EPDM을 ENB 함량(8~10%)이 높은 그레이드와 에틸렌 함량(70~75%)이 높은 그레이드를 블렌드하여 사용하였다. ENB 함량이 높은 EPDM의 경우 ENB 함량 증대에 의한 소프트니스가 증대되어 가공성이 좋아 압출제품에 유리하게 작용할 수 있으나 스코치 안정성 및 신장율, 열노화성등에 물성저하를 야기시킬 수 있으며, 에틸렌 함량이 높은 EPDM의 경우 강건한 기계적물성을 확보하여 호스에서 요구되는 파열압등의 내구성을 확보할 수 있게 되지만 과량 투입시에는 결정화도가 증대되어 가공성에 불리하게 된다. 이 강점을 동시에 확보하기 위하여 두가지 종류의 EPDM을 블렌드하여 최적화 배합을 진행할 수 있으며, 바람직하게 상기 제 1 EPDM 고무와 상기 제 2 EPDM 고무는 30 내지 50 : 50 내지 70 의 중량비로 포함되는 경우 상기 2가지 강점을 동시에 확보할 수 있다.
본 발명의 일측면에 있어서, 상기 보강제는 카본블랙 및 무기계 필러를 포함하며, 베이스 폴리머 100 중량부에 대하여 상기 카본블랙이 30 내지 50 중량부, 상기 무기계 필러가 25 내지 45 중량부인, 고무 조성물을 제공한다.
본 발명의 일측면에 있어서, 상기 카본블랙은 DBP(ml/100g)가 40 내지 150이며, I2(mg/g)가 10 내지 50인, 고무 조성물을 제공한다.
본 발명의 일측면에 있어서, 상기 무기계 필러는 실리카이며, 상기 실리카는 BET (m2/g)가 180 내지 230이며, 밀도 (g/l)가 120 내지 160인, 고무 조성물을 제공한다.
일 구현예에 있어서, 보강제의 경우 상기 재료에서 요구되는 전기절연성 확보를 위하여 무기계 필러(실리카)를 베이스로 사용할 수 있다. 또한 호스에서 기본으로 요구되는 내피로성 및 영구변형에 대한 강건성을 확보하기 위하여 카본블랙을 블렌드하여 사용할 수 있다. 보강제의 경우 고무상내에 분산성이 내구적 측면에서 매우 필요하여 최적화된 블렌드 양을 선정하여 사용할 수 있으며, 베이스 폴리머 100 중량부에 대하여 상기 카본블랙이 30 내지 50 중량부, 상기 무기계 필러가 25 내지 45 중량부를 사용할 경우 내구적 측면에서 효과가 우수하다.
본 발명의 일측면에 있어서, 상기 노화방지제는 베이스 폴리머 100 중량부에 대하여 0.5 내지 1.5 중량부로 포함되며, 상기 노화방지제는 N'-이소프로필-N-페닐--페닐렌디아민( N'-isopropyl-N-phenyl--Phenylene diamine)인, 고무 조성물을 제공한다.
본 발명의 일측면에 있어서, 상기 활성화제는 베이스 폴리머 100 중량부에 대하여 1.5 내지 6 중량부로 포함되며, 상기 활성화제는 산화아연 및 스테아린산 중 어느 하나 이상인, 고무 조성물을 제공한다.
본 발명의 일측면에 있어서, 상기 활성화제는 산화아연 및 스테아린산을 포함하며, 상기 산화아연은 베이스 폴리머 100 중량부에 대하여 2 내지 4 중량부, 상기 스테아린산은 베이스 폴리머 100 중량부에 대하여 0.5 내지 1.5 중량부로 포함되는, 고무 조성물을 제공한다.
본 발명의 일측면에 있어서, 상기 가소제는 베이스 폴리머 100 중량부에 대하여 1.5 내지 3.5 중량부로 포함되는, 고무 조성물을 제공한다.
본 발명의 일측면에 있어서, 상기 가소제는 파라핀계 오일인, 고무 조성물을 제공한다.
일 구현예에서, 무기계 필러가 카본블랙 대비하여 과량으로 투입시에는 컴파운드의 무늬점도가 크게 상승 (딱딱해짐)하는 경향이 있어 이를 극복하기 위하여 가소제 함량을 조절하여 제품 압출성을 극복할 수 있도록 최적 배합을 진행할 수 있다. 바람직하게, 상기 가소제의 함량은 베이스 폴리머 100 중량부에 대하여 1.5 내지 3.5 중량부일 수 있으며, 상기 범위 내에서 제품 압출성을 극복할 수 있다.
본 발명의 일측면에 있어서, 상기 가교제는 베이스 폴리머 100 중량부에 대하여 0.5 내지 3.5 중량부로 포함되는, 고무 조성물을 제공한다.
본 발명의 일측면에 있어서, 상기 가교제는 황인, 고무 조성물을 제공한다.
본 발명의 다른 측면은 상기 중 어느 하나의 고무 조성물을 포함하는 차량용 고무 호스를 제공한다.
본 발명의 또 다른 측면은 상기 중 어느 하나의 고무 조성물의 제조 방법에 있어서, 베이스 폴리머에 보강제, 노화방지제, 활성화제 및 가소제를 혼합하는 단계; 및 혼합된 폴리머에 가교제를 혼합하는 단계;를 포함하는, 고무 조성물의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 측면에 있어서, 상기 베이스 폴리머는 제 1 EPDM 고무 및 제 2 EPDM 고무를 포함하며, 상기 제 1 EPDM 고무는 5-부틸리덴-2-노보르넨(5-ethylidene-2-norbornene,ENB) 함량이 8% 내지 10%인 EPEM이며, 상기 제 2 EPDM 고무는 에틸렌 함량이 70% 내지 75%인 EPDM이고, 상기 제 1 EPDM 고무와 상기 제 2 EPDM 고무는 30 내지 50 : 50 내지 70 의 중량비로 포함되는, 고무 조성물의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 측면에 있어서, 상기 보강제는 카본블랙 및 무기계 필러를 포함하며, 베이스 폴리머 100 중량부에 대하여 상기 카본블랙이 30 내지 50 중량부, 상기 무기계 필러가 25 내지 45 중량부인, 고무 조성물의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 측면에 있어서, 상기 노화방지제는 베이스 폴리머 100 중량부에 대하여 0.5 내지 1.5 중량부로 포함되며, 상기 활성화제는 베이스 폴리머 100 중량부에 대하여 1.5 내지 6 중량부로 포함되는, 고무 조성물의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 측면에 있어서, 상기 가소제는 베이스 폴리머 100 중량부에 대하여 1.5 내지 3.5 중량부로 포함되는, 고무 조성물의 제조 방법을 제공한다.
이하, 본 발명을 하기 제조예, 실시예 및 실험예를 통하여 더욱 상세히 설명한다. 그러나 이들 제조예, 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 내지 7 및 비교예 1 내지 7의 제조.
내열성과 내피로성이 향상된 엔진마운트 조성물을 제조 하기 위해 다음 표의 조성으로 배합 하여 시편을 제조하였다.
EPDM을 Kneader 를 이용하여 3분간 소련 후 보강제, 노화방지제, 가공조제, 가소제를 동시에 혼합하여 3 ~ 4분간 혼련 후 Cleaning 1 ~ 2분으로 최종 CMB (Carbon Master Batch) 를 제조하였다. CMB (Carbon Master Batch) compound를 ROLL mixer에서 가교제를 혼합 가공 하였다. 이렇게 만들어진 고무 조성물을 Rheometer를 이용하여 적정 가류 시간을 측정 한 뒤 Hot Press를 이용하여 160kgf/cm2으로 가열 가압하여 가황 시편을 제조하였다.
구체적인 조성은 표 1 및 표 2와 같았다. 상기 표 1 및 표 2는 도 3에 도시하였다.
실험예 1. 물성비교
상기와 같이 제조된 고무 시편 및 제품을 평가하기 위하여 다음과 같은 항목들에 대해 시험을 행하여 그 결과를 비교 평가 하였다.
- 경도 : KS M 6784에 따라 아령형 3호로 측정
- 인장강도 및 신율 : KS M 6782에 따라 아령형3호로 측정
- 전기절연저항 및 제품 파열 강도 : 사내 규격(MS263-19)에 의거
실험결과는 표 1 및 표 2와 같았다. 상기 표 1 및 표 2는 도 3에 도시하였다.
항목 | 실시예7 |
실시예
1 |
실시예
2 |
실시예
3 |
실시예
4 |
실시예
5 |
실시예
6 |
||
배합 | Polymer | EPDM (High ENB) | 40 | 30 | 50 | 40 | 40 | 40 | 40 |
EPDM (High Ethylene) | 60 | 70 | 50 | 60 | 60 | 60 | 60 | ||
보강제 | 카본블랙 (FEF) | 40 | 40 | 40 | 30 | 50 | 40 | 40 | |
실리카 | 35 | 35 | 35 | 45 | 25 | 35 | 35 | ||
노화방지제 | N'-isopropyl-N-phenyl-- Phenylene diamine | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | |
가공조제 | ZnO | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | |
Stearic Acid | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | ||
가소제 | Paraffin oil | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 1.5 | 3.5 | |
가교제 | Sulfur | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | |
CZ | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | ||
상태
물성 |
경도 (Hs) | 66 | 67 | 64 | 65 | 66 | 66 | 63 | |
인장강도 (kgf/cm 2 ) | 110 | 120 | 113 | 105 | 119 | 123 | 102 | ||
신장율 (%) | 430 | 390 | 400 | 380 | 410 | 350 | 330 | ||
전기절연저항 (10 7 Ω·cm) | 140 | 120 | 130 | 139 | 115 | 138 | 135 | ||
제품 파열 강도 (kgf/cm2) | 20 | 19 | 19.5 | 17 | 20.3 | 19.1 | 18.7 | ||
제품 성형성 | 양호 | 양호 | 양호 | 양호 | 양호 | 양호 | 양호 |
항목 |
비교예
1 |
비교예
2 |
비교예
3 |
비교예
4 |
비교예
5 |
비교예
6 |
비교예
7 |
||
배합 | Polymer | EPDM (High ENB) | 20 | 60 | 40 | 40 | 40 | 40 | 100 |
EPDM (High Ethylene) | 80 | 40 | 60 | 60 | 60 | 60 | 0 | ||
보강제 | 카본블랙 (FEF) | 40 | 40 | 20 | 60 | 40 | 40 | 70 | |
실리카 | 35 | 35 | 55 | 15 | 35 | 35 | 0 | ||
노화방지제 | N'-isopropyl-N-phenyl-- Phenylene diamine | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | |
가공조제 | ZnO | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | 3 | |
Stearic Acid | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | ||
가소제 | Paraffin oil | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 0.5 | 4.5 | 2.5 | |
가교제 | Sulfur | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | |
CZ | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | ||
상태
물성 |
경도 (Hs) | 70 | 63 | 59 | 66 | 70 | 58 | 65 | |
인장강도 (kgf/cm 2 ) | 115 | 95 | 73 | 106 | 123 | 89 | 110 | ||
신장율 (%) | 310 | 310 | 180 | 380 | 450 | 250 | 350 | ||
전기절연저항 (10 7 Ω·cm) | 128 | 132 | 160 | 1.6 | 139 | 110 | 1.6 | ||
제품 파열 강도 (kgf/cm2) | - | 14.5 | - | 19.2 | - | 12.3 | 19.5 | ||
제품 성형성 | 불가 | 양호 | 불가 | 양호 | 불가 | 양호 | 양호 |
EPDM 블레드 비율 설정을 위하여 개발, 실시예 1~2, 비교예 1~2와 같이 배합하여 재료 물성 및 부품성능을 확인하였다. ENB함량이 높은 EPDM과 에틸렌 함량이 높은 EPDM의 비율이 각각 30~50 : 70~50 phr일 경우 부품에서 요구하는 전기 절연저항 및 내구를 만족할 수 있었다. 상기 규정된 함량보다 ENB 함량이 높은 EPDM이 과량 투입될 경우는 제품에서 요구되는 기계적 물성 (파열강도)에 문제가 생겼으며, 소량 투입될 경우 소재가 필요 이상으로 딱딱해져서 제품의 가공성 (호스 압출)에 문제가 발생하였다.
보강제 블렌드 비율 설정을 위하여 개발, 실시예 3~4, 비교예 3~4와 같이 배합하여 재료 물성 및 부품성능을 확인하였다. 카본블랙(FEF 타입)과 무기필러 (실리카)의 비율이 각각 30~50 : 25~45 phr일 경우 부품에서 요구하는 전기 절연저항 및 내구성능을 만족할 수 있다. 상기 규정된 함량보다 카본블랙이 많을 경우는 전기절연저항이 개선되지 않았으며, 실리카를 이상으로 투입하였을 경우 충진제의 분산이 되지 않아 제품 성형시에 연속 압출이 되지 않아 부품 성형이 되지 않는 문제점이 있다.
성형성 확보를 위한 가소제의 함량 비율 설정을 위하여 개발, 실시예 5~6, 비교예 5~6 과 같이 배합하여 재료 물성 및 부품성능을 확인하였다. 가소제의 비율은 1.5~3.5 phr일 경우 재료 물성 및 부품성능을 만족하였다. 제안된 함량보다 적을시에는 가교밀도가 높아 제품 압출이 되지 않았고 과량 투입시에는 제품의 기계적 물성 (파열강도)를 불만족 하였다.
실험결과 본원발명 실시예 7의 물성이 가장 우수하였다.
실험예 2. 기존품과의 물성비교
상기 실험예 1 에서 물성이 가장 우수하였던 실시예 7을 개발품으로 하고, 기존품과의 물성 비교를 자사 MS263-19에 의건하여 진행하였다.
기존품은 비교예 7에 해당된다.
물성 비교 결과는 하기 표 3과 같았다.
항목 | MS263-19 | 평가결과 | 비고 | ||
기존품 | 개발품 | ||||
상태물성 | 경도 | 60±5 or 70±5 | 65 | 66 | 상온 |
인장강도 (kgf/㎠) | 100 ↑ | 110 | 112 | ||
신장율 (%) | 300 ↑ | 350 | 430 | ||
노화성 | 경도변화 | 0 ~ +20 | +7 | +10 | 130℃×168hr |
인장강도변화율 (%) | +25% ↓ | +16 | +5 | ||
신장율 변화율 (%) | -60% ↓ | -51 | -45 | ||
내액성 | 경도변화 | -5 ~ +10 | -3 | +2 | 부동액 50% 수용액 115℃×360hr |
인장강도변화율 (%) | -20% ↓ | -2 | +2 | ||
신장율 변화율 (%) | -40% ↓ | -35 | -25 | ||
압축영구줄음율 (%) | 고온 | 65 ↓ | 40 | 46 | 120℃×70hr |
내오존성 | No Crack | No Crack | No Crack | 100pphm×72Hr | |
전기절연저항 (Ω·cm) | 106 | 1.6 × 107 | 1.4 × 109 | 기존품 대비 100배 개선 |
상기와 같이 본원발명 개발품(실시예 7)은 호스 고정을 위하여 필수적으로 사용해야하는 금속 클립간의 갈바닉 부식을 최소화할 수 있는 물성을 나타냄을 확인하였다.
이에, 실제 갈바닉 부식이 최소화 되었는지를 하기 실험예 3을 진행하였다.
실험예 3. 기존품과 개발품의 호스체결 상태 클립 부식 평가
상기 기존품 및 개발품을 대상으로 CCT-A, MS619-10에 근거하여 호스체결 상태 클립 부식평가를 진행하였다.
평가시간은 30 cycle, 40 cycle, 80 cycle 로 나누어 진행하였고, 실험결과는 도 4과 같았다.
도 4의 결과와 같이 기존품 대비하여 클램프의 부식 내구성 개선이 확인되었다. 기존품은 30 cycle 시점 초기부식이 되었고, 80 cycle 전면 부식이 발생하였다. 이에 반하여, 개발품은 80 cycle 에서도 부식 발생이 없었다. 상기 결과로부터 기존 대비 한계 부식이 200% 이상 개선됨을 확인하였다.
Claims (18)
- 갈바닉 부식을 방지하기 위한 고무 조성물에 있어서,
베이스 폴리머, 보강제, 노화방지제, 활성화제, 가소제 및 가교제를 포함하며,
상기 베이스 폴리머는 제 1 EPDM 고무 및 제 2 EPDM 고무를 포함하며,
상기 제 1 EPDM 고무는 5-부틸리덴-2-노보르넨(5-ethylidene-2-norbornene,ENB) 함량이 8% 내지 10%인 EPEM이며,
상기 제 2 EPDM 고무는 에틸렌 함량이 70% 내지 75%인 EPDM이고,
상기 제 1 EPDM 고무와 상기 제 2 EPDM 고무는 30 내지 50 : 50 내지 70 의 중량비로 포함되는, 고무 조성물.
- 제 1항에 있어서,
상기 고무 조성물은 전기절연저항(107 Ω·cm)이 50 이상인, 고무 조성물.
- 제 1항에 있어서,
상기 보강제는 카본블랙 및 무기계 필러를 포함하며,
베이스 폴리머 100 중량부에 대하여 상기 카본블랙이 30 내지 50 중량부, 상기 무기계 필러가 25 내지 45 중량부인, 고무 조성물.
- 제 3항에 있어서,
상기 카본블랙은 DBP(ml/100g)가 40 내지 150이며, I2(mg/g)가 10 내지 50인, 고무 조성물.
- 제 3항에 있어서,
상기 무기계 필러는 실리카이며,
상기 실리카는 BET (m2/g)가 180 내지 230이며, 밀도 (g/l)가 120 내지 160인, 고무 조성물.
- 제 1 항에 있어서,
상기 노화방지제는 베이스 폴리머 100 중량부에 대하여 0.5 내지 1.5 중량부로 포함되며,
상기 노화방지제는 N'-이소프로필-N-페닐--페닐렌디아민( N'-isopropyl-N-phenyl--Phenylene diamine)인, 고무 조성물.
- 제 1 항에 있어서,
상기 활성화제는 베이스 폴리머 100 중량부에 대하여 1.5 내지 6 중량부로 포함되며,
상기 활성화제는 산화아연 및 스테아린산 중 어느 하나 이상인, 고무 조성물.
- 제 7 항에 있어서,
상기 활성화제는 산화아연 및 스테아린산을 포함하며,
상기 산화아연은 베이스 폴리머 100 중량부에 대하여 2 내지 4 중량부,
상기 스테아린산은 베이스 폴리머 100 중량부에 대하여 0.5 내지 1.5 중량부로 포함되는, 고무 조성물.
- 제 1항에 있어서,
상기 가소제는 베이스 폴리머 100 중량부에 대하여 1.5 내지 3.5 중량부로 포함되는, 고무 조성물.
- 제 9 항에 있어서,
상기 가소제는 파라핀계 오일인, 고무 조성물.
- 제 1 항에 있어서,
상기 가교제는 베이스 폴리머 100 중량부에 대하여 0.5 내지 3.5 중량부로 포함되는, 고무 조성물.
- 제 11 항에 있어서,
상기 가교제는 황인, 고무 조성물.
- 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항의 고무 조성물을 포함하는 차량용 고무 호스.
- 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항의 고무 조성물의 제조 방법에 있어서,
베이스 폴리머에 보강제, 노화방지제, 활성화제 및 가소제를 혼합하는 단계; 및
혼합된 폴리머에 가교제를 혼합하는 단계;를 포함하는, 고무 조성물의 제조 방법.
- 제 14 항에 있어서,
상기 베이스 폴리머는 제 1 EPDM 고무 및 제 2 EPDM 고무를 포함하며,
상기 제 1 EPDM 고무는 5-부틸리덴-2-노보르넨(5-ethylidene-2-norbornene,ENB) 함량이 8% 내지 10%인 EPEM이며,
상기 제 2 EPDM 고무는 에틸렌 함량이 70% 내지 75%인 EPDM이고,
상기 제 1 EPDM 고무와 상기 제 2 EPDM 고무는 30 내지 50 : 50 내지 70 의 중량비로 포함되는, 고무 조성물의 제조 방법.
- 제 14 항에 있어서,
상기 보강제는 카본블랙 및 무기계 필러를 포함하며,
베이스 폴리머 100 중량부에 대하여 상기 카본블랙이 30 내지 50 중량부, 상기 무기계 필러가 25 내지 45 중량부인, 고무 조성물의 제조 방법.
- 제 14 항에 있어서,
상기 노화방지제는 베이스 폴리머 100 중량부에 대하여 0.5 내지 1.5 중량부로 포함되며,
상기 활성화제는 베이스 폴리머 100 중량부에 대하여 1.5 내지 6 중량부로 포함되는, 고무 조성물의 제조 방법.
- 제 14 항에 있어서,
상기 가소제는 베이스 폴리머 100 중량부에 대하여 1.5 내지 3.5 중량부로 포함되는, 고무 조성물의 제조 방법.
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