KR0181329B1

KR0181329B1 - 감쇠능이 큰 고무 조성물

Info

Publication number: KR0181329B1
Application number: KR1019910007898A
Authority: KR
Inventors: 후미오 세끼도; 가쓰미 데라까와
Original assignee: 요꼬이 다스꾸; 스미또모고무고오교 가부시키가이샤
Priority date: 1990-05-15
Filing date: 1991-05-15
Publication date: 1999-05-15
Also published as: DE69128811T2; DE69128811D1; JP2839642B2; US5310777A; JPH0420554A; KR910020084A; EP0457554A3; EP0457554B1; EP0457554A2

Abstract

본 발명은 건축물, 공공토목 공사, 수송 수단, 특대의 동력기계 및 무게가 많이 나가는 구조물에 사용되는 고무댐퍼, 및 소량으로 사용하는 경우에는 음향 제품, 각종의 미터기, 수송수단의 성분 등에 사용되는 다용도의 댐퍼와 같은 높은 감쇠능을 필요로 하는 성분에 바람직하게 사용될 수 있는 고무 조성물에 관한 것이다. 본 고무 조성물은 a) 고무에 사용되는 충전제 x 중량부 ; b) 요오드 흡착능이 20∼120㎎/g인 카본 블랙 y 중량부 ; 및 c) 폴리이소부틸렌 100 중량부 ; (상기에서, x 및 y 는 x450, y150 이며 x + y

Description

감쇠능이 큰 고무 조성물

제1도는 본 발명의 고무 조성물의 G^*와 Tanδ를 측정하기 위해 제조한 샘플의 단면도이다.

본 발명은 감쇠능이 큰 고무 조성물에 관한 것이다.

최근에 건축 구조물 (예 : 빌딩)의 진동 절연체로서 적층의 진동방지 구조체가 널리 사용되고 있다. 적층의 진동방지 구조체는 지진의 진동 에너지가 구조물로 전도되는 것을 감소시키기 위해서 구조물과 기초 사이에 도입한다. 다양한 모양의 적층의 진동방지 구조체가 제안되고 있다. 이러한 적층 진동방지 구조체의 성분으로서 감쇠능이 큰 고무 조성물이 사용되고 있다.

감쇠능을 향상시키기 위해서, 고무 조성물은 다량의 카본블랙을 함유하고 있다. 또한, 고무 조성물에 다량의 연화제를 첨가함으로써 가공 특성과 우수한 신장을 부여한다. 이러한 통상적인 고무 조성물이 우수한 감쇠능을 가지고 있다 할지라도 광범위한 온도 (예 -10∼30℃)에서 감쇠능이 일정하며 내노화성이 우수한 고무 조성물이 요구된다.

본 발명의 목적은 건축물, 공공 토목공사, 수송수단, 특대의 동력기계, 및 무게가 많이 나가는 구조물에 사용되는 고무 댐퍼 ; 및 소량으로 사용하는 경우에는 음향제품, 각종의 미터기, 수송 수단의 성분 등에 사용하는 다용도의 댐퍼와 같이 높은 감쇠능을 필요로 하는 성분에 바람직하게 사용될 수 있는 고무 조성물을 제공하는 것이다. 따라서, 본 발명의 고무 조성물은 감쇠능이 크며 광범위한 온도범위 내에서 탄성율 및 감쇠능의 변형이 적고(예를 들면, 저온에서 결정화되지 않는다) 내노화성이 우수하다.

따라서, 본 발명은,

a) 고무에 사용되는 충전제 x 중량부 ;

b) 요오드 흡착능이 20 ∼ 120㎎/g인 카본 블랙 y 중량부 ; 및

c) 폴리이소부틸렌 100 중량부 ;

(상기에서, x 및 y 는 x ≤ 450, y ≤ 150 이며 x + y ≥ 100 인 조건을 만족한다)

를 함유하며, 주파수 0.5 Hz ± 50%의 30℃ 에서 복소 전단 탄성율 (이하, 복소전단 탄성율을 G^*라 한다) 이 1 ∼ 20 kg/㎠ 이며 Tanδ가 0.40∼1.5인 고무 조성물을 제공한다.

본 발명에서 유용한 고무 성분은 폴리이소부틸렌이다. 부틸고무, 할로겐화 부틸 고무, 천연 고무, 폴리이소프렌, 스티렌 - 부타디엔 고무, 아크릴로니트릴 - 부타디엔 고무, 클로로술폰화 폴리에틸렌 고무, 에틸렌 프로필렌 고무, 클로로프렌 고무, 부타디엔 고무, 폴리노르보르난 고무와 같은 다른 고무 성분을 본 발명의 고무 조성물과 배합할 수도 있다. 본 발명에 사용되기에 적당한 폴리이소부틸렌은 용융 점도용 플로리(Flory) 방정식으로부터 수득한 분자량이 300,000 이상, 바람직하게는 1,000,000 이상이다. 본 발명에서, 분자량이란 플로리 점도 평균 분자량을 의미한다. 분자량이 300,000 미만이면, 조성물에 다량의 카본 블랙과 충전제를 혼합하기 어렵기 때문에 생성된 고무 조성물의 감쇠능은 저하될 수 있다.

본 발명에서 사용된 카본 블랙은 JIS K6221 에 기재된 방법으로 측정한 요오드 흡착능이 20 ∼ 120㎎/g이다. 요오드 흡착능이 20㎎/g 미만이면, 생성된 고무 조성물의 감쇠능이 저하될 수 있다. 요오드 흡착능이 120㎎/g 을 초과하면, 혼련 공정 동안의 분산과 계속되는 공정(예 : 압출, 칼렌더링)에서 가공 특성이 저하될 수 있다.

본 발명에서 사용되는 충전제는 본 분야의 고무 조성물에서 사용되는 통상적인 충전제일 수 있다. 적당한 충전제의 예로는 미세 분말의 탈크, 경질의 클레이, 표면 처리 탄산칼슘, 규산칼슘, 실리카 및 산화아연이 있으나 이에 한정되지는 않는다.

본 발명의 고무 조성물에 혼입되는 카본 블랙의 양은 폴리이소부틸렌 100 중량부에 대하여 150 중량부 이하이다. 본 발명의 고무 조성물에 혼입되는 충전제의 양은 폴리이소부틸렌 100 중량부에 대하여 450 중량부 이하하다. 또한, 카본 블랙과 충전제의 배합량은 100 중량부 이상이어야 한다. 카본 블랙과 충전제의 배합량이 100 중량부 미만이면, 생성된 고무 조성물의 감쇠능이 저하될 수 있다. 150 중량부 초과의 카본 블랙 또는 450 중량부 초과의 충전제가 배합된다면, 생성된 고무 조성물의 가공 특성이 저하될 수 있다.

연화제, 점착제, 올리고머, 노화방지제, 및 가공 보조제와 같은 통상적인 다른 첨가제들을 본 발명의 고무 조성물에 임의로 혼입할 수도 있다.

바람직하게는, 고무 성분 100 중량부에 대하여 120 중량부 이하의 양으로 본 발명의 고무 조성물에 이들 첨가제를 혼입한다.

폴리이소부틸렌은 주쇄에 이중 결합의 거의 없으므로, 가황할 수 없다. 그러나, 주쇄에 이중 결합을 가진 다른 고무 성분을 본 발명의 고무 조성물에 배합할 수 있다. 또한, 가황제 또는 가황 촉진제를 첨가함으로써 폴리이소부틸렌 이외의 고무 성분을 함유하는 본 발명의 고무 조성물을 가황할 수 있다.

본 발명의 고무 조성물은 주파수 0.5 Hz ± 50% 의 30℃에서 G^*가 1∼20kg/㎠ 이며 Tanδ 가 0.40∼1.5이어야 한다. Tanδ 는 물질의 감쇠능을 나타내는 물리적 성질이다. 바람직하게는, 본 발명에서 사용되는 고무 -유사 점탄성 물질의 G^*는 1 ∼ 20kg/㎠이며, 더욱 바람직하게는 3∼12kg/㎠이다. G^*가1kg/㎠ 미만인 물질은 감쇠능이 열등하다. 적층 고무 구조에서 전단 방향의 용수철 상수를 G^*라 정의하며 적층 고무 구조의 수직 방향의 높이 이므로, G^*가 20kg/㎠보다 크다면, 적층 고무 구조의 높이가 커지면서 어려움 없이 좌굴(buckling)하게 된다. 따라서, G^*가 20kg/㎠ 이하인 물질이 바람직하다.

본 발명의 G^*와 Tanδ의 측정방법은 다음과 같다. 우선, 제1도에 나타낸 바와 같이 금속판 (1)(1) 사이에 놓여 있는 고무 조성물(3)에 또 다른 금속판(2)를 도입한다. 금속판 (1)(1)을 고정시킨 후, 주파수 0.5Hz에서 수평 방향으로 금속판(2)를 움직여 G^*와 Tanδ의 값을 수득한다.

전단 변형율은 하기의 식으로 정의한다 :

전단 변형율 (%) = 1₁/t₀x 100

1₁= 금속판 (2)가 이동한 수평거리

t₀= 고무 조성물 (3)의 두께

[실시예]

하기의 제한이 없는 실시예로서 본 발명을 예시하겠다.

[실시예 1∼4 및 비교예 1∼5]

하기의 표 1에 나타낸 조성에 따라 고무 조성물을 제조한다.

생성된 고무의 물리적 성질을 표 2에 나타내었다. 물리적 성질로서, 30℃ 와 -10℃ 에서의 G^*와 Tanδ, -10℃ 에서 16 시간 동안 노화시킨 고무 샘플의 -10℃ 에서의 G^*및 100℃ 에서 168 시간 동안 노화시키기 전과 후의 무늬 점도의 변화율을 측정한다.

실시예 1과 비교예 1 및 2에서는 본 발명의 폴리이소부틸렌 고무 조성물은 30℃ 와 -10℃ 사이의 범위에서 G^*가 감소되었음을 보여준다. 이는 본 발명의 고무 조성물이 상기의 조건하에서 결정화하지 않음을 나타내는 것이다. 비교예 3과 5로부터 명백하듯이, 카본 블랙과 충전제의 양이 감소하면 감쇠능은 저하한다. 비교예 4 에서는 카본 블랙과 충전제를 너무 많이 함유하는 고무 조성물은 혼련, 카본 분산 및 칼렌더링과 같은 가공 특성이 저하함을 보여준다. 또한, 본 발명의 고무 조성물은 100℃ 에서 168 시간 동안 노화시킨 전과 후에 무늬 점도가 약간 변화하였음을 나타낸다. 이는 본 발명의 고무 조성물의 내노화성이 우수함을 나타내는 것이다.

a) 실시예

b) 비교예

1) 폴리이소부틸렌

2) 천연 고무

3) 스티렌 - 부타디엔 고무

4) 요오드 흡착능이 26㎎/g 인 카본 블랙

5) 요오드 흡착능이 110㎎/g 인 카본 블랙(LS-ISAF)

6) 분말탈크 (미스트론 베이퍼 (Mistron Vapor), Sierra Talc Co., 평균 입자크기 3㎛, 최대 입자 크기 6㎛)

7) 연화제

8) 스테아르산

8) 티나늄 커플러

a) 실시예

b) 비교예

1) G(kg/㎠), 30℃ 에서 측정

2) G(kg/㎠), -10℃에서 측정

3) G(kg/㎠), 고무 샘플을 16 시간 동안 노화시킨 후 -10℃ 에서 측정

4) Tanδ, 30℃ 에서 측정

5) Tanδ, -10℃ 에서 측정

6) 100℃ 에서 168 시간 동안 노화시킨 전과 후의 무늬 점도의 변화율

Claims

a) 고무에 사용되는 충전제 x 중량부 ; b) 요오드 흡착능이 20 ∼ 120㎎/g 인 카본 블랙 y 중량부 ; 및 c) 폴리이소부틸렌 100 중량부 (상기에서, x 및 y 는 x ≤ 450, y ≤ 150 이며 x + y ≥ 100인 관계를 만족한다) 를 함유함을 특징으로 하는, 주파수 0.5 Hz + 50%의 30℃에서 복소 전단 탄성율이 1 ∼20kg/㎠ 이며 Tanδ가 0.40 ∼ 1.5 인 고무 조성물.
제1항에 있어서, 폴리이소부틸렌의 분자량이 300,000 이상인 고무 조성물.
제1항에 있어서, 폴리이소부틸렌의 분자량이 1,000,000 이상인 고무 조성물.
제1항에 있어서, 부틸 고무, 할로겐화 부틸, 천연 고무, 폴리이소프렌, 스티렌 - 부타디엔 고무, 아크릴로니트릴 - 부타디엔 고무, 클로로술폰화 폴리에틸렌 고무, 에틸렌 프로필렌 고무, 클로로프렌 고무, 부타디엔 고무, 폴리노르보르난 고무로 구성된 군으로부터 선택된 1종류 이상의 고무 성분을 추가로 함유함을 특징으로 하는 고무 조성물.
제4항에 있어서, 가황제 또는 가황 촉진제를 첨가함으로써 가황되는 고무 조성물.