KR20220040210A - 극저온에서 내한성 특성이 향상된 자동차 더스트 커버용 클로로프렌 고무 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 극저온에서 내한성 특성이 향상된 자동차 더스트 커버용 CR 고무 조성물에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 CR 고무에 카본블랙, 산화방지제, 가소제, 금속산화물 가교제 및 가교촉진제를 혼합하여 이루어지는 자동차 더스트 커버용 CR 고무 조성물을 제공함으로써, -50℃ 이하의 극저온에서 내한성 효과가 향상되면서도 자동차 더스트 커버용 고무가 가져야 하는 특성을 만족시킬 수 있도록 하는, 극저온에서 내한성 특성이 향상된 자동차 더스트 커버용 CR 고무 조성물에 관한 것이다.

Description

극저온에서 내한성 특성이 향상된 자동차 더스트 커버용 CR 고무 조성물{CR RUBBER COMPOSITION FOR VEHICLE DUST COVER HAVING IMPROVED FREEZING RESISTANCE AT EXTREMELY LOW TEMPERATURES}
본 발명은 -50℃ 이하의 극저온에서 내한성 효과가 향상되면서도 자동차 더스트 커버용 고무가 가져야 하는 특성을 만족시킬 수 있도록 하는 자동차 더스트 커버용 CR 고무 조성물에 관한 것이다.
일반적으로 자동차에 사용되는 주요 고무 부품으로는 크게 방진고무류, 웨더스트립(Weather strip)류, 호스(Hose)류, 실(seal)류, 벨트(Belt)류 및 더스트커버(Dust cover)류 등이 있다. 이 중 더스트커버류는 조향장치(Steering system), 현가장치(Suspension system) 및 스태빌라이저 바(Stabilizer bar)에서 조인트부와 요동 및 회전운동시 마찰을 감소시키고 외부로부터의 이물질, 수분, 환경변화 등을 막아주는 클로로프렌 고무(Chloroprene Rubber, CR) 고무 부품으로 자동차 1대당 약 20 ~ 30종이 소요된다.
현재 -40℃에서 견딜 수 있는 내한성을 가지는 자동차 더스트 커버가 국내외에 보편적으로 사용되고 있지만, 실제 극지방에서 사용되기 위해서는 내한성이 -50℃ 수준의 기술이 필요하다는 것이 업체들의 의견이다.
따라서, -50℃ 이하에서 견딜 수 있는 자동차 더스트 커버용 고무 조성물의 개발이 요구되어 왔지만 기술적 난이도가 높아 현재까지 어려움을 겪고 있다. 이 기술적 어려움의 배경에는 자동차 더스트 커버가 가져야 하는 특성들을 모두 만족하면서 극저온에서 사용이 가능하여야 한다는 것이다.
관련 선행기술로써 특허문헌 1에서는 클로로프렌 고무 99 ~ 85 중량% 및 염소화폴리에틸렌 고무 1 ~ 15 중량%로 이루어지는 블렌드 고무 100 중량부당, (A) 분자량 450 ~ 650의 폴리에테르에스테르계 가소제 10 ~ 30 중량부 또는 (B) 분자량 450 ~ 900의 폴리에테르에스테르계 가소제와 분자량 350 ~ 500의 에스테르계 가소제 양자 10 ~ 30 중량부 및 2종 이상의 방향족 아민계 노화방지제 3 ~ 10 중량부를 함유하는 고무 조성물을 제안하였다.
하지만, 상기와 같은 종래기술의 경우 자동차 더스트 커버가 가져야하는 특성(인장강도 및 신장율 등)을 일부 만족시키지만, -50℃ 이하의 극저온에서 크랙(Crack)이 발생하는 등 내한성이 미비한 문제점이 있었다.
특허문헌 1 : 대한민국 등록특허공보 제10-1672503호 "고무 조성물"
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, CR 고무에 카본블랙, 산화방지제, 가소제, 금속산화물 가교제 및 가교촉진제를 혼합하여 이루어지는 자동차 더스트 커버용 CR 고무 조성물을 제공함으로써, -50℃ 이하의 극저온에서 내한성 효과가 향상되면서도 자동차 더스트 커버용 고무가 가져야 하는 특성을 만족시킬 수 있도록 함을 과제로 한다.
본 발명은 CR 고무 조성물에 있어서, CR 고무 100 중량부에 대하여, 카본블랙 40 ~ 80 중량부, 산화방지제 2 ~ 6 중량부, 가소제 20 ~ 40 중량부, 금속산화물 가교제 5 ~ 10 중량부 및 가교촉진제 1 ~ 5 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 극저온에서 내한성 특성이 향상된 자동차 더스트 커버용 CR 고무 조성물을 과제의 해결 수단으로 한다.
여기서 상기 금속산화물 가교제는, 산화아연 및 산화마그네슘 중에서 단독 또는 병용하여 사용하는 것이 바람직하다.
또한 상기 가소제는, 아디페이계 가소제 및 세바케이트계 가소제 중에서 단독 또는 병용하여 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명은 아래 [표 1]에서와 같이, 내한성이 KS M 6676(-50℃, 3분) 조건에서 크랙(Crack)이 발생하지 않는 등 -50℃ 이하의 극저온에서 내한성 효과가 향상되면서도 자동차 더스트 커버용 고무가 가져야 하는 특성을 만족시킬 수 있는 효과가 있다.
상기의 효과를 달성하기 위한 본 발명은 극저온에서 내한성 특성이 향상된 자동차 더스트 커버용 CR 고무 조성물에 관한 것으로서, 본 발명의 기술적 구성을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
이하, 본 발명에 따른 극저온에서 내한성 특성이 향상된 자동차 더스트 커버용 CR 고무 조성물을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 CR 고무 100 중량부에 대하여, 카본블랙 40 ~ 80 중량부, 산화방지제 2 ~ 6 중량부, 가소제 20 ~ 40 중량부, 금속산화물 가교제 5 ~ 10 중량부 및 가교촉진제 1 ~ 5 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 CR(Chloroprene Rubber) 고무는, 내후성, 내노화성, 내유성 등이 뛰어나다고 알려진 고무로써, 본 발명의 기재로 사용된다.
상기 카본블랙은, 기계적 강도를 개선하기 위해 첨가되는 것으로, 그 함량이 40 중량부 미만일 경우 상기와 같은 물성의 개선효과가 미비해질 우려가 있으며, 80 중량부를 초과할 경우 경도의 급격한 상승으로 자동차용 고무 부품으로 사용하는데 어려울 수 있다.
상기 산화방지제는, 고무의 제조, 이송 및 보관에서 나타나는 물성 저하를 방지하기 위한 것으로, N-페닐-N'-이소프로필-p-페닐렌디아민(N-phenyl-N'-isopropyl-p-phenylenediamine), 4,4'-비스(알파,알파-디메틸벤질)디-페닐아민(4,4'-Bis(alpha,alpha- dimethylbenzyl)di -phenylamine), 중합 1,2-디하이드로-2,2,4-트리메틸 퀴놀린(polymerized 1,2-dihydro-2,2,4-trimethyl quinoline) 중에서 단독 또는 2종 이상 병용하여 사용할 수 있으며, 그 함량이 2 중량부 미만일 경우 산화방지 효과를 기대하기 어렵고, 6 중량부를 초과할 경우 사용량 과다로 고무 조성물의 표면에 산화방지제가 분출될 우려가 있다.
상기 가소제는, 고무의 가공성을 향상시키기 위해 첨가되는 것으로, DOA(Dioctyl Adipate), DINA(Diisononyl Adipate) 등의 아디페이트(Adipate)계 가소제 및 DOS(Dioctyl Sebacate), DBS(Dibutyl Sebacate) 등의 세바케이트(Sebacate)계 가소제 중에서 단독 또는 병용하여 사용 할 수 있으며, 그 함량이 20 중량부 미만일 경우 극저온에서의 내한성 향상 효과를 기대하기 어렵고, 40 중량부를 초과할 경우 고무 조성물의 물리적 특성이 저하될 우려가 있다.
상기 금속산화물 가교제는, 고무의 가교를 목적으로 첨가되는 것으로, 산화아연(Zinc oxide) 및 산화마그네슘(Magnesium oxide) 중에서 단독 또는 병용하여 사용할 수 있으며, 그 함량이 5 중량부 미만일 경우 충분한 가교가 이루어지지 않을 우려가 있으며, 10 중량부를 초과할 경우 오히려 고무의 물성이 저하될 우려가 있다.
상기 가교촉진제는, 성형시간 단축과 내구성 개선을 위한 적절한 가교구조를 얻기 위해 첨가되는 것으로, 메르캅토벤조티아졸, 메르캅토벤조티아졸 아연염, 메르캅토벤조티아졸 나트륨염, 디벤조티아질디설파이드, 테트라메틸티우람모노설파이드, 테트라메틸티우람디설파이드, 테트라에틸티우람디설파이드, 디펜타메틸렌티우람테트라설파이드, 에틸렌티오우레아, 디에틸티오우레아, 트리메틸티오우레아 등 중에서 단독 또는 병용하여 사용할 수 있으며, 그 함량이 1 중량부 미만일 경우 가교촉진 효과가 부족하여 성형시간이 길어지거나 적절한 가교구조를 얻기가 어려울 수 있으며, 5 중량부를 초과할 경우 조기가교가 나타나 고무 성형물 형성이 저하될 우려가 있다.
이하, 본 발명을 아래 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하겠는바 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
1. CR 고무의 제조
(실시예 1)
CR 고무 100 중량부에 대하여, 카본블랙 40 중량부, 산화방지제인 중합 1,2-디하이드로-2,2,4-트리메틸 퀴놀린 2 중량부, 가소제로써 세바케이트계 가소제인 DBS 20 중량부, 금속산화물 가교제인 산화아연 5 중량부 및 가교촉진제인 에틸렌티오우레아 1 중량부를 100℃의 니이더(Kneader) 및 롤밀(roll mill)을 이용하여 혼련 및 분산시킨 후, 이를 3mm 두께의 시트상으로 제조하고, 180±5℃의 금형에 충진시킨 후, 프레스를 사용하여 120Kgf/cm2의 압력으로 성형하여 시편을 제조하였다.
(실시예 2)
CR 고무 100 중량부에 대하여, 카본블랙 80 중량부, 산화방지제인 4,4'-비스(알파,알파-디메틸벤질)디-페닐아민 6 중량부, 가소제로써 아디페이트계 가소제인 DOA 40 중량부, 금속산화물 가교제인 산화마그네슘 10 중량부 및 가교촉진제인 트리메틸티오우레아 5 중량부를 100℃의 니이더(Kneader) 및 롤밀(roll mill)을 이용하여 혼련 및 분산시킨 후, 이를 3mm 두께의 시트상으로 제조하고, 180±5℃의 금형에 충진시킨 후, 프레스를 사용하여 120Kgf/cm2의 압력으로 성형하여 시편을 제조하였다.
(비교예 1)
특허문헌 1을 참조하여, 클로로프렌 고무 99 중량% 및 염소화폴리에틸렌 고무 1 중량%로 이루어지는 고무기재 100 중량부에 대하여, 폴리에테르에스테르계 가소제(ADEKA 제품 RS-700) 10 중량부 및 방향족 아민계 노화방지제인 N-페닐-1-나프틸아민 3 중량부, 스테아린산 1 중량부, 산화아연 1 중량부, 2-메르캅토이미다졸린 1 중량부 및 테트라메틸티우람디술피드 1 중량부를 80℃의 니이더 및 롤밀을 이용하여 혼련 및 분산시킨 후, 이를 3mm 두께의 시트상으로 제조하고, 180±5℃의 금형에 충진시킨 후, 프레스를 사용하여 120Kgf/cm2의 압력으로 성형하여 시편을 제조하였다.
2. CR 고무의 평가
상기 실시예 및 비교예에 따라 제조된 CR 고무에 대한 인장강도 및 신장율과 내한성을 평가하였으며, 그 결과는 아래 [표 1]과 같다.
구분 실시예 1 실시예 2 비교예 1 시험기준
인장강도(MPa) 15 15 19.2 KS M 6518
신장률(%) 420 480 287 KS M 6518
내한성 ○ ○ × KS M 6676
(-50℃, 3분)
내한성
○ : 크랙 발생하지 않음.
× : 크랙 발생함.
상기 [표 1]에서와 같이, 본 발명에 따른 실시예는 비교예에 비하여, 내한성이 KS M 6676(-50℃, 3분) 조건에서 크랙(Crack)이 발생하지 않는 등 -50℃ 이하의 극저온에서 내한성 효과가 향상되면서도 자동차 더스트 커버용 고무가 가져야 하는 특성을 만족시킬 수 있음을 알 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 극저온에서 내한성 특성이 향상된 자동차 더스트 커버용 CR 고무 조성물은 상기의 바람직한 실시 예를 통해 설명하고, 그 우수성을 확인하였지만 해당 기술 분야의 당업자라면 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (3)

  1. CR 고무 조성물에 있어서,
    CR 고무 100 중량부에 대하여, 카본블랙 40 ~ 80 중량부, 산화방지제 2 ~ 6 중량부, 가소제 20 ~ 40 중량부, 금속산화물 가교제 5 ~ 10 중량부 및 가교촉진제 1 ~ 5 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 극저온에서 내한성 특성이 향상된 자동차 더스트 커버용 CR 고무 조성물.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 금속산화물 가교제는,
    산화아연 및 산화마그네슘 중에서 단독 또는 병용하여 사용하는 것을 특징으로 하는, 극저온에서 내한성 특성이 향상된 자동차 더스트 커버용 CR 고무 조성물.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 가소제는,
    아디페이계 가소제 및 세바케이트계 가소제 중에서 단독 또는 병용하여 사용하는 것을 특징으로 하는, 극저온에서 내한성 특성이 향상된 자동차 더스트 커버용 CR 고무 조성물.
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