KR20240070486A - 에어 인테이크 호스용 열가소성 탄성체 조성물 및 자동차용 에어 인테이크 호스 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 에어 인테이크 호스용 열가소성 탄성체 조성물은 (A) 에틸렌-프로필렌-디엔 고무 100 중량부에 대하여, (B) 폴리프로필렌 수지 30 중량부 내지 80 중량부; 및 (C) 페놀계 가교제 2 중량부 내지 8 중량부;를 포함하고,상기 (A) 에틸렌-프로필렌-디엔 고무 100 중량부를 기준으로, (D) 파라핀 오일 100 중량부 내지 200 중량부;(E) 무기 충진제 30 중량부 내지 80 중량부; 및 (F) 가교 활성제 0.1 중량부 내지 5 중량부;를 더 포함하고, 동적 가교 특성에 의해 황을 포함하지 않는 것이다.
Description
본 발명은 에어 인테이크 호스용 열가소성 탄성체 조성물 및 이를 이용하여 제조된 자동차용 에어 인테이크 호스에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 높은 내유성 및 기계적 물성을 구현하면서도, 흐름성 및 성형성이 우수하여 벨로우즈 구조의 형성에 적용하기 유리한 에어 인테이크 호스용 열가소성 탄성체 조성물 및 이를 이용하여 제조된 자동차용 에어 인테이크 호스에 관한 것이다.
자동차 공기 흡입구에 장착되는 에어 인테이크 호스 (air intake hose)는 차량의 엔진으로 외기가 유입되도록 하기 위하여 엔진룸에 장착되는 자동차 부품이다. 이러한 에어 인테이크 호스용 소재로는 내유성이 우수한 에피클로로하이드린 고무 (epichlorohydrin rubber)나 염화 폴리에틸렌 고무 (chlorinated polyethylene rubber)가 주로 사용되어 왔다.
그러나, 에피클로로하이드린 고무는 재료 원가 측면에서 단가가 비싸고 금속과 접촉 시 부식이 우려되는 문제가 있으며, 염화 폴리에틸렌 고무는 제품 성형 시 염소 가스가 발생하기 때문에 작업자에게 해로운 영향을 끼쳐 사용하지 않고 있는 실정이다.
이러한 문제점들로 인해 자동차 업계에서는 단가가 저렴하고, 작업자에게 해로운 물질을 형성하지 않는 에틸렌-프로필렌-디엔 모노머 고무 (Ethylene-propylene-diene rubber)를 새로이 도입하였으나, 통상적인 가황 배합 비율로 제조된 에틸렌-프로필렌-디엔 모노머 고무 조성물로는 에어 인테이크 호스에서 요구하는 내유성능을 만족하기 어렵다. 또한 에틸렌-프로필렌-디엔 고무의 경우, 재활용이 불가능하며, 제조 시 가황 공정을 거치기 때문에 공정에 소요되는 시간이 길고 효율성이 떨어진다.
따라서 최근에는 자동차에 대한 경량화, 환경적 요구가 증가함에 따라, 에어 인테이크 호스용 재료로서 내유성이 우수하고, 비중이 낮아 경량화에 유리하며, 친환경적이면서도 재활용이 가능한 열가소성 탄성체 조성물에 대한 개발 요구가 높아지고 있다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허 제1504940호 등에 기술되어 있다..
본 발명의 하나의 목적은 종래의 고무 소재 대비 경량성이 우수하고, 높은 내유성을 구현할 수 있는 에어 인테이크 호스용 열가소성 탄성체 조성물을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 종래의 고무 소재 대비 영구 변형 성능이 개선되어, 우수한 압축 영구 줄음률을 구현할 수 있는 에어 인테이크 호스용 열가소성 탄성체 조성물을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 가황 공정의 생략이 가능한 에어 인테이크 호스용 열가소성 탄성체 조성물을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 전술한 에어 인테이크 호스용 열가소성 탄성체 조성물로부터 형성된 자동차용 에어 인테이크 호스를 제공하는 것이다.
본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
1. 본 발명의 일 구현예는 (A) 에틸렌-프로필렌-디엔 고무 100 중량부에 대하여,(B) 폴리프로필렌 수지 30 중량부 내지 80 중량부; 및 (C) 페놀계 가교제 2 중량부 내지 8 중량부;를 포함하고, 상기 (A) 에틸렌-프로필렌-디엔 고무 100 중량부를 기준으로, (D) 파라핀 오일 100 중량부 내지 200 중량부; (E) 무기 충진제 30 중량부 내지 80 중량부; 및 (F) 가교 활성제 0.1 중량부 내지 5 중량부;를 더 포함하며, 동적 가교 특성에 의해 황을 포함하지 않는 것인, 에어 인테이크 호스용 열가소성 탄성체 조성물에 관한 것이다.
2. 상기 1 구체예에서, 상기 (A) 에틸렌-프로필렌-디엔 고무는 프로필렌 모노머 유래 단위 함량이 20 중량% 내지 50 중량%이고, 5-에틸리덴-2-노보넨 유래 단위 함량이 8 중량% 내지 10 중량%일 수 있다.
3. 상기 1~2 구체예에서, (A) 상기 에틸렌-프로필렌-디엔 고무는 125℃에서의 ML1+4 무니 점도가 20 MU 내지 100 MU일 수 있다.
4. 상기 1~3 구체예에서, 상기 (A) 에틸렌-프로필렌-디엔 고무는 함침 오일을 50 phr 내지 100 phr의 함량으로 포함하는 것일 수 있다.
5. 상기 1~4 구체예에서, 상기 (B) 폴리프로필렌 수지는 열변형온도가 100℃ 내지 150℃이고, 비켓 연화점이 135℃ 내지 175℃이고, 용융 지수가 0.5 g/10min 내지 1.5 g/10min이고, 밀도가 0.6 g/cm3 내지 1.2 g/cm3인 것일 수 있다.
6. 상기 1~5 구체예에서, 상기 (E) 무기 충진제는 탈크, 클레이, 탄산칼슘, 월라스토나이트, 황산칼슘, 산화마그네슘, 칼슘스테아레이트, 마이카, 규산칼슘 및 카본블랙 중 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다.
7. 상기 1~6 구체예에서, 상기 (F) 가교 활성제는 산화 아연, 염화 주석 및 스테아린산 아연 중 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다.
8. 본 발명의 다른 구현예는 전술한 1~7 구체예의 에어 인테이크 호스용 열가소성 탄성체 조성물을 동적 가교하여 형성된 에어 인테이크 호스에 관한 것이다.
9. 상기 8 구체예에서, 상기 에어 인테이크 호스는 ISO 1817 규격에 따라 ASTM NO.3 OIL에서 125±2℃ 온도 및 70 시간 동안 내유 시험한 시편에 대한 내유 시험 전과 후의 경도 변화도 값이 -22 shore A 내지 0 shore A 이고, 인장강도 변화율(%)이 -33 % 내지 0 %이고, 신율 변화율(%)이 -68 % 내지 0 %이고, 100%M 변화율(%) -15 % 내지 0 %이고, 체적 변화율(%)이 0 % 내지 93 %일 수 있다.
본 발명은 종래의 고무 소재대비 경량성이 우수하고, 높은 내유성을 구현할 수 있으며, 종래의 고무 소재 대비 영구 변형 성능이 개선되어, 우수한 압축 영구 줄음률을 구현할 수 있고, 가황 공정의 생략이 가능한 자동차 에어 인테이크 호스용 탄성체 조성물 및 이를 이용하여 제조된 자동차용 에어 인테이크 호스를 제공하는 효과를 구현한다.
도 1은 본 발명의 하나의 예시에 따른 자동차용 에어 인테이크 호스를 나타낸 도면이다.
본 명세서에서 수치범위를 나타내는 "a 내지 b" 에서 "내지"는 '≥ a 이고 ≤ b' 으로 정의한다.
본 발명의 일 구현예는 (A) 에틸렌-프로필렌-디엔 고무 100 중량부에 대하여, (B) 폴리프로필렌 수지 30 중량부 내지 80 중량부; 및 (C) 페놀계 가교제 2 중량부 내지 8 중량부; 를 포함하고, 상기 (A) 에틸렌-프로필렌-디엔 고무는 프로필렌 모노머 유래 단위 함량이 20 중량% 내지 50 중량%이고, 에틸리덴-2-노보넨 유래 단위 함량이 8 중량% 내지 10 중량%인 에어 인테이크 호스용 열가소성 탄성체 조성물 에 관한 것이다.
본 발명은 에어 인테이크 호스용 열가소성 탄성체 조성물을 동적 가교하여 사용함으로써, 종래의 고무 소재대비 경량성이 우수하고, 높은 내유성을 구현할 수 있으며, 종래의 고무 소재 대비 영구 변형 성능이 개선되어, 우수한 압축 영구 줄음률을 구현할 수 있고, 가황 공정의 생략이 가능한 자동차 에어 인테이크 호스용 탄성체 조성물 및 이를 이용하여 제조된 자동차용 에어 인테이크 호스를 제공하는 효과를 구현한다.
또한, 본 발명의 에어 인테이크 호스용 열가소성 탄성체 조성물은 전술한 동적 가교 특성에 의해 황을 포함하지 않을 수 있다. 이러한 경우, 가황 공정의 생략이 가능하여 생산 시간과 생산 단가를 절감하면서도, 우수한 내유성, 흐름성을 구현할 수 있다.
(A) 에틸렌-프로필렌-디엔 고무
본 발명의 에어 인테이크 호스용 열가소성 탄성체 조성물에 사용되는 (A) 에틸렌-프로필렌-디엔 고무(ethylene-propylene-diene rubber, EPDM rubber)는 (a-1) 에틸렌 모노머 유래 단위, (a-2) 프로필렌 모노머 유래 단위 및 (a-3) 에틸리덴-2-노보넨 유래 단위의 삼원 공중합체로, 종래의 다른 고무, 예를 들면, 천연고무, 스티렌-부타디엔고무, 클로로프렌, 니트릴계 고무 등에 비하여 내후성, 내오존성이 우수하며, 폴리올레핀계 열가소성 수지와의 상용성이 우수하다.
상기 에틸렌-프로필렌-디엔 고무는 곁쇄에 불포화 결합이 존재하기 때문에 과산화물이 아닌 페놀계 가교제에 의해서도 가교가 가능하다. 이를 통해, 에틸렌-프로필렌-디엔 고무의 휘발성 물질 함량을 저감할 수 있다.
상기 에틸렌-프로필렌-디엔 고무는 (a-1) 에틸렌 모노머 유래 단위를 40 중량% 내지 70 중량%, 구체적으로 45 중량% 내지 65 중량%, 보다 구체적으로 55 중량% 내지 65 중량%로 포함할 수 있다. 상기 범위 내에서, 에틸렌-프로필렌-디엔 고무는 에어 인테이크 호스용 열가소성 탄성체 조성물의 내유성, 흐름성 및 성형성을 더욱 향상시킬 수 있다.
상기 에틸렌-프로필렌-디엔 고무 중 에틸렌 모노머 유래 단위의 함량은 ASTM D 3900에 의거하여 측정될 수 있다.
상기 에틸렌-프로필렌-디엔 고무는 (a-2) 프로필렌 모노머 유래 단위 함량이 20 중량% 내지 50 중량%인 것을 사용한다. 상기 (a-2) 프로필렌 모노머 유래 단위 함량이 20 중량% 미만인 경우, 충분한 강도 및 기계적 물성을 구현하기 어렵고, 50 중량%를 초과하는 경우 충분한 흐름성 및 성형성을 구현하기 어렵다. 구체예에서, 상기 에틸렌-프로필렌-디엔 고무는 (a-2) 프로필렌 모노머 유래 단위를 구체적으로 25 중량% 내지 45 중량%, 보다 구체적으로 25 중량% 내지 35 중량%로 포함할 수 있다. 상기 범위 내에서, 에틸렌-프로필렌-디엔 고무는 에어 인테이크 호스용 열가소성 탄성체 조성물의 내유성, 흐름성 및 성형성을 더욱 향상시킬 수 있다.
상기 에틸렌-프로필렌-디엔 고무는 (a-3) 에틸리덴-2-노보넨 유래 단위 함량이 8 중량% 내지 10 중량%인 것을 사용한다. 상기 (a-3) 에틸리덴-2-노보넨 유래 단위 함량이 8 중량% 미만인 경우, 충분한 물성, 압축 영구 줄음률, 내열성을 구현하기 어렵고, 10 중량%를 초과하는 경우 충분한 내유성 및 압축 영구 줄음률을 구현하기 어렵다. 구체예에서, 상기 에틸렌-프로필렌-디엔 고무는 (a-3) 에틸리덴-2-노보넨 모노머 유래 단위를 구체적으로 8.5 중량% 내지 10 중량%, 보다 구체적으로 8.7 중량% 내지 10 중량%로 포함할 수 있다. 상기 범위 내에서, 에틸렌-프로필렌-디엔 고무는 에어 인테이크 호스용 열가소성 탄성체 조성물의 내유성, 흐름성 및 성형성을 더욱 향상시킬 수 있다.
상기 에틸렌-프로필렌-디엔 고무 중 에틸리덴-2-노보넨 모노머 유래 단위의 함량은 ASTM D 6047에 의거하여 측정될 수 있다.
상기 (A) 에틸렌-프로필렌-디엔 고무는 125℃에서의 ML1+4 무니 점도(mooney viscosity)가 20 MU 내지 100 MU, 구체적으로 50 MU 내지 100 MU, 보다 구체적으로 50 MU 내지 75 MU일 수 있다. 이러한 경우, 에틸렌-프로필렌-디엔 고무는 에어 인테이크 호스용 열가소성 탄성체 조성물의 탄성, 기계적 물성, 흐름성 및 성형성을 더욱 향상시킬 수 있다.
상기 무니 점도는 ISO 289에 의거하여 무니 점도계를 이용하여 125℃의 온도에서 ML 1+4로 측정된다.
상기 (A) 에틸렌-프로필렌-디엔 고무는 중량평균 분자량이 10,000 g/mol 내지 1,000,000 g/mol, 구체적으로 50,000 g/mol 내지 800,000 g/mol, 보다 구체적으로 50,000 g/mol 내지 500,000 g/mol일 수 있다. 이러한 경우, 에틸렌-프로필렌-디엔 고무는 에어 인테이크 호스용 열가소성 탄성체 조성물의 내유성, 흐름성 및 성형성을 더욱 향상시킬 수 있다.
상기 (A) 에틸렌-프로필렌-디엔 고무는 함침 오일을 50 phr 내지 100 phr, 구체적으로 50 phr 내지 80 phr 또는 80 phr 내지 100 phr의 함량으로 포함할 수 있다. 이러한 경우, 에틸렌-프로필렌-디엔 고무는 에어 인테이크 호스용 열가소성 탄성체 조성물의 내유성, 흐름성 및 성형성을 더욱 향상시킬 수 있다.
상기 에틸렌-프로필렌-디엔 고무 중 함침 오일의 함량은 ISO 1407 method D에 의거하여 측정될 수 있다.
상기 (A) 에틸렌-프로필렌-디엔 고무는 분자량 분포(Mw/Mn)가 1 내지 10, 구체적으로 1.5 내지 8, 보다 구체적으로 1.5 내지 6일 수 있다. 이러한 경우, 에틸렌-프로필렌-디엔 고무는 에어 인테이크 호스용 열가소성 탄성체 조성물의 내유성, 흐름성 및 성형성을 더욱 향상시킬 수 있다.
상기 (A) 에틸렌-프로필렌-디엔 고무는 밀도가 0.6 g/cm3 내지 1.2 g/cm3, 구체적으로 밀도가 0.7 g/cm3 내지 1.1 g/cm3, 보다 구체적으로 밀도가 0.8 g/cm3 내지 1.0 g/cm3일 수 있다. 이러한 경우, 에틸렌-프로필렌-디엔 고무는 에어 인테이크 호스용 열가소성 탄성체 조성물의 내유성, 흐름성 및 성형성을 더욱 향상시킬 수 있다.
(B) 폴리프로필렌 수지
본 발명의 에어 인테이크 호스용 열가소성 탄성체 조성물에 사용되는 (B) 폴리프로필렌 수지는 열가소성 수지로 상기 (A) 에틸렌-프로필렌-디엔 고무와 동적 가교되어, 열가소성 가교 탄성체를 형성할 수 있다. 이를 통해, 상기 (B) 폴리프로필렌 수지는 에어 인테이크 호스용 열가소성 탄성체 조성물의 충격 강도와 탄성력을 함께 향상시킬 수 있다.
상기 (B) 폴리프로필렌 수지는 호모 폴리머 및/또는 블록 폴리머일 수 있다. 이러한 경우, 폴리프로필렌 수지는 에어 인테이크 호스용 열가소성 탄성체의 충격강도, 탄성, 흐름성 및 성형성을 더욱 향상시킬 수 있다.
상기 (B) 폴리프로필렌 수지는 중량평균 분자량이 10,000 g/mol 내지 1,000,000 g/mol, 구체적으로 50,000 g/mol 내지 800,000 g/mol, 보다 구체적으로 50,000 g/mol 내지 500,000 g/mol일 수 있다. 이러한 경우, 폴리프로필렌 수지는 에어 인테이크 호스용 열가소성 탄성체 조성물의 내유성, 흐름성 및 성형성을 더욱 향상시킬 수 있다.
상기 중량 평균 분자량은 중량 평균 분자량 측정 기준에 의거하여 Trichlorobenzene을 이용하여, 135℃ 내지 145℃ 조건에서 측정된 값이다.
상기 (B) 폴리프로필렌 수지는 열변형온도(heat deflection temperature, HDT)가 100℃ 내지 150℃, 구체적으로 110℃ 내지 140℃ 보다 구체적으로 115℃ 내지 135℃일 수 있다. 이러한 경우, 폴리프로필렌 수지는 에어 인테이크 호스용 열가소성 탄성체의 충격강도, 탄성, 흐름성 및 성형성을 더욱 향상시킬 수 있다.
상기 열변형온도(HDT)는 ASTM D648에 의거하여 하중 4.6 kgf/cm2, 시작온도 25℃, 종결온도 150℃, 승온속도 120±10℃/hr 조건에서 측정된 값이다.
상기 (B) 폴리프로필렌 수지는 비켓 연화점(vicat softening temperature, VST)이 135℃ 내지 175℃, 구체적으로 140℃ 내지 170℃ 보다 구체적으로 145℃ 내지 165℃일 수 있다. 이러한 경우, 폴리프로필렌 수지는 에어 인테이크 호스용 열가소성 탄성체의 충격강도, 탄성, 흐름성 및 성형성을 더욱 향상시킬 수 있다.
상기 비켓 연화점(VST)은 ASTM D1525에 의거하여 하중 4.6 kgf/cm2 시작온도 25℃, 종결온도 150℃, 승온속도 120±10℃/hr의 조건에서 측정된 값이다.
상기 (B) 폴리프로필렌 수지의 용융 지수(melting index, MI)는 0.5 g/10min 내지 1.5 g/10min, 구체적으로 0.6 g/10min 내지 1.4 g/10min, 보다 구체적으로 0.7 g/10min 내지 1.2 g/10min일 수 있다. 이러한 경우, 폴리프로필렌 수지는 에어 인테이크 호스용 열가소성 탄성체의 충격강도, 탄성, 흐름성 및 성형성을 균형있게 구현하면서도 더욱 우수한 범위로 향상시킬 수 있다.
상기 용융 지수(MI)는 ASTM D1238에 규정된 평가방법에 의거하여 230℃, 2.16kg의 하중에서 측정된 값이다.
상기 (B) 폴리프로필렌 수지의 밀도는 0.6 g/cm3 내지 1.2 g/cm3, 구체적으로 0.7 g/cm3 내지 1.1 g/cm3, 보다 구체적으로 0.8 g/cm3 내지 1.0 g/cm3 일 수 있다. 이러한 경우, 폴리프로필렌 수지는 에어 인테이크 호스용 열가소성 탄성체의 충격강도, 탄성, 흐름성 및 성형성을 균형있게 구현하면서도 더욱 우수한 범위로 향상시킬 수 있다.
상기 폴리프로필렌 수지의 밀도는 ASTM D792에 규정된 평가 방법에 의거하여 측정된 값이다.
본 발명의 에어 인테이크 호스용 열가소성 탄성체 조성물 중 상기 (B) 폴리프로필렌 수지는 (A) 에틸렌-프로필렌-디엔 고무 100 중량부를 기준으로 30 중량부 내지 80 중량부로 포함된다. 상기 (B) 폴리프로필렌 수지의 함량이 30 중량부 미만인 경우, 기계적 강도가 저하되고, 80 중량부 초과인 경우, 충격강도 및 탄성력이 저하되어, 자동차용 에어 인테이크 호스에 적용되기에 어려움이 있다. 구체예에서, 상기 (B) 폴리프로필렌 수지의 함량은 35 중량부 내지 75 중량부, 보다 구체적으로 40 중량부 내지 70 중량부로 포함될 수 있다. 이러한 경우, 폴리프로필렌 수지는 에어 인테이크 호스용 열가소성 탄성체의 충격강도, 탄성, 흐름성 및 성형성을 더욱 향상시킬 수 있다.
(C) 페놀계 가교제
본 발명의 에어 인테이크 호스용 열가소성 탄성체 조성물에 사용되는 (C) 페놀계 가교제는 상기 열가소성 탄성체 조성물에 작용하여 이축 압출기 등에 의해 동적으로 가교를 수행하여, 소프트 세그먼트 (Soft segment)인 고무 부분을 가교시킨 것일 수 있다. 이를 통해, 에어 인테이크 호스용 열가소성 탄성체 조성물은 우수한 정도의 점성과 탄성을 구현할 수 있다.
상기 (C) 페놀계 가교제는 에틸렌-프로필렌-디엔 고무의 불포화 탄소 결합을 분해시켜 가교를 진행하며, 과산화물을 이용한 가교 반응과는 달리 폴리올레핀계 열가소성 수지를 분해시키지 않기 때문에 충분한 양을 사용할 수 있다.
상기 (C) 페놀계 가교제는 구체적으로는 페놀계 수지, 보다 구체적으로는 디메틸올계 페놀 수지, 할로겐화 디메틸 페놀 수지, 옥틸 페놀 수지 등을 사용할 수 있다. 상기 예시의 페놀계 수지는 1종을 단독으로 사용하거나 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 이러한 예시의 페놀계 가교제를 사용하는 경우, 에어 인테이크 호스용 열가소성 탄성체 조성물의 동적 가교에 의한 가교도를 10% 내지 98%의 광범위로 제어할 수 있다.
상기 (C) 페놀계 가교제는 (A) 에틸렌-프로필렌-디엔 고무 100 중량부를 기준으로 2 중량부 내지 8 중량부로 포함된다. 상기 (C) 페놀계 가교제의 함량이 2 중량부 미만인 경우, 충분한 가교도를 달성할 수 없어 기계적 물성이 저하될 수 있다. 또한, 상기 (C) 페놀계 가교제의 함량이 8 중량부 초과인 경우, 반응 후 잔존하는 미반응 가교제에 의해 제품 성형 시에 과잉 가교를 일으켜 조성물의 기계적 물성을 감소시키며, 성형품의 표면에 돌기, 겔(gel), 흑점과 같은 이물질이 관찰될 수 있고, 제품 컬러에 영향을 끼칠 수 있으며, 급격한 가교 반응에 의해 성형성이 저하될 수 있다. 구체예에서 상기 (C) 페놀계 가교제의 함량은 3 중량부 내지 7 중량부, 보다 구체적으로 4 중량부 내지 6 중량부로 포함될 수 있다. 이러한 경우, 페놀계 가교제는 에어 인테이크 호스용 열가소성 탄성체의 가교도를 향상시켜, 기계적 물성을 더욱 균형있게 구현할 수 있다.
본 발명의 에어 인테이크 호스용 열가소성 탄성체 조성물은 상기 (A) 에틸렌-프로필렌-디엔 고무 100 중량부를 기준으로, (D) 파라핀 오일 100 중량부 내지 200 중량부; (E) 무기 충진제 30 중량부 내지 80 중량부; 및 (F) 가교 활성제 0.1 중량부 내지 5 중량부; 중 1종 이상을 더 포함하는 것일 수 있다.
(D) 파라핀 오일
본 발명의 에어 인테이크 호스용 열가소성 탄성체 조성물에 사용되는 (D) 파라핀 오일은 프로세스 오일로 상기 열가소성 탄성체 조성물에 작용하여, 기계적 물성의 유지력을 향상시키면서도, 흐름성 및 성형성을 향상시키는 효과를 구현한다.
상기 (D) 파라핀 오일은 40℃ 동점도(kinematic viscosity)가 90 cSt 내지 150 cSt, 구체적으로 100 cSt 내지 130 cSt, 보다 구체적으로 115 cSt 내지 125 cSt인 것일 수 있다. 이러한 경우, 파라핀 오일은 에어 인테이크 호스용 열가소성 탄성체의 기계적 물성과 이의 유지력, 흐름성 및 성형성을 균형있게 구현하면서도 더욱 우수한 범위로 향상시킬 수 있다.
상기 동점도는 ISO 3104에 규정된 평가 방법에 의거하여 40℃에서 측정된 값이다.
본 발명의 에어 인테이크 호스용 열가소성 탄성체 조성물 중 상기 (D) 파라핀 오일은 (A) 에틸렌-프로필렌-디엔 고무 100 중량부를 기준으로 100 중량부 내지 200 중량부로 포함될 수 있다. 구체예에서, 상기 (D) 파라핀 오일의 함량은 115 중량부 내지 175 중량부, 보다 구체적으로 150 중량부 내지 160 중량부로 포함될 수 있다. 이러한 경우, 파라핀 오일은 에어 인테이크 호스용 열가소성 탄성체의 기계적 물성과 이의 유지력, 흐름성 및 성형성을 균형있게 구현하면서도 더욱 우수한 범위로 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 (D) 파라핀 오일은 상기 (A) 에틸렌-프로필렌-디엔 고무에 함침 오일이 함유된 경우, 함침된 오일 함량을 고려하여 전술한 범위 내로 전체 오일 함량이 조절될 수 있다. 이러한 경우, 파라핀 오일의 용출을 방지하고, 에어 인테이크 호스용 열가소성 탄성체의 기계적 물성과 이의 유지력, 흐름성 및 성형성을 균형있게 구현하면서도 더욱 우수한 범위로 향상시킬 수 있다.
(E) 무기 충진제
본 발명의 에어 인테이크 호스용 열가소성 탄성체 조성물에 사용되는 (E) 무기 충진제는 상기 열가소성 탄성체 조성물에 작용하여, 내열성 및 기계적 물성을 향상시키는 효과를 구현한다.
상기 (E) 무기 충진제는 구체적으로, 탈크, 클레이, 탄산칼슘, 월라스토나이트, 황산칼슘, 산화마그네슘, 칼슘스테아레이트, 마이카, 규산칼슘 및 카본블랙 중 1종 이상이 사용될 수 있다. 상기 예시의 무기 충진제는 1종이 단독으로 사용되거나 2종 이상이 혼합되어 사용될 수 있다. 이러한 경우, 무기 충진제는 에어 인테이크 호스용 열가소성 탄성체의 내열성과 기계적 물성을 향상시킬 수 있다.
상기 (E) 무기 충진제는 보다 구체적으로, 카올린, 탈크 및 클레이 중 1종 이상이 사용될 수 있다. 이러한 경우, 무기 충진제는 에어 인테이크 호스용 열가소성 탄성체의 내열성과 기계적 물성을 균형있게 구현하면서도 더욱 우수한 범위로 향상시킬 수 있다.
상기 (E) 무기 충진제의 형상은 특별히 제한되지 않으나, 예를 들면, 구형, 중공형, 플레이크형, 침상형 등일 수 있다. 이러한 경우, 무기 충진제는 분산성이 우수하여, 에어 인테이크 호스용 열가소성 탄성체의 내열성과 기계적 물성을 균형있게 구현하면서도 압출 및/또는 사출 성형 시 작업성을 향상시킬 수 있다.
상기 (E) 무기 충진제는 평균 입경(D50)이 1 ㎛ 내지 30 ㎛, 1 ㎛ 내지 20 ㎛, 5 ㎛ 내지 30 ㎛일 수 있다. 이러한 경우, 무기 충진제는 분산성이 우수하여, 에어 인테이크 호스용 열가소성 탄성체의 내열성과 기계적 물성을 균형있게 구현하면서도 압출 및/또는 사출 성형 시 작업성을 향상시킬 수 있다.
상기 평균 입경(D50)은 D50(분포율이 50% 되는 지점의 입경)을 입도 분석기로 측정한 수평균 입경을 의미한다.
상기 (E) 무기 충진제는 특별히 제한되지 않으나, 예를 들면 유기 개질된 무기 충진제일 수 있다. 이때, 유기 개질 방식은 제한되지 않으면, 동일 기술 분야에 알려진 일반적인 방식에 따라 수행될 수 있다. 이러한 경우, 무기 충진제의 함량을 낮추면서도 에어 인테이크 호스용 열가소성 탄성체의 내열성과 기계적 물성을 균형있게 구현할 수 있어, 비중을 상대적으로 낮출 수 있으며, 경량성 확보에 보다 유리할 수 있다.
본 발명의 에어 인테이크 호스용 열가소성 탄성체 조성물 중 상기 (E) 무기 충진제는 (A) 에틸렌-프로필렌-디엔 고무 100 중량부를 기준으로 30 중량부 내지 80 중량부로 포함될 수 있다. 구체예에서 상기 (E) 무기 충진제의 함량은 30 중량부 내지 70 중량부, 보다 구체적으로 35 중량부 내지 60 중량부로 포함될 수 있다. 이러한 경우, 무기 충진제는 에어 인테이크 호스용 열가소성 탄성체의 내열성과 기계적 물성을 균형있게 구현하면서도 더욱 우수한 범위로 향상시킬 수 있다.
(F) 가교 활성제
본 발명의 에어 인테이크 호스용 열가소성 탄성체 조성물에 사용되는 (F) 가교 활성제는 상기 열가소성 탄성체 조성물에 작용하여 가교 반응 속도를 높일 수 있다.
상기 (F) 가교 활성제는 메탈 옥사이드(metal oxide), 메탈 할라이드(metal halide) 및 유기 금속 화합물 중 1종 이상을 포함하는 것일 수 있다. 이러한 예시의 가교 활성제를 사용하는 경우, 에어 인테이크 호스용 열가소성 탄성체 조성물의 동적 가교에 의한 가교도를 10% 내지 98%의 광범위로 제어할 수 있다.
구체적으로, 상기 (F) 가교 활성제는 Mg 함유, Pb 함유, Sn 함유, Zn 함유 및 Cu 함유 중 1종 이상의 금속을 함유하는 메탈 옥사이드, 메탈 할라이드 또는 유기 금속 화합물 등이 사용될 수 있으며, 보다 구체적으로는 산화 아연 (ZnO), 염화 주석(SnCl2), 스테아린산 아연 (Zinc stearate) 등을 예로 들 수 있다. 이러한 예시의 가교 활성제를 사용하는 경우, 에어 인테이크 호스용 열가소성 탄성체 조성물의 동적 가교에 의한 가교도를 10% 내지 98%의 광범위로 제어하면서, 물성을 더욱 향상시킬 수 있다.
본 발명의 에어 인테이크 호스용 열가소성 탄성체 조성물 중 상기 (F) 가교 활성제는 (A) 에틸렌-프로필렌-디엔 고무 100 중량부를 기준으로 0.1 중량부 내지 5 중량부로 포함될 수 있다. 구체예에서, 상기 (F) 가교 활성제의 함량은 0.5 중량부 내지 4.5 중량부, 보다 구체적으로 1 중량부 내지 4 중량부로 포함될 수 있다. 이러한 경우, 가교 활성제는 에어 인테이크 호스용 열가소성 탄성체의 가교도를 더욱 향상시켜, 기계적 물성을 더욱 균형있게 구현할 수 있다.
본 발명의 다른 구현예는 전술한 에어 인테이크 호스용 열가소성 탄성체 조성물을 동적 가교하여 형성된 것인 자동차용 에어 인테이크 호스에 관한 것이다.
본 발명의 에어 인테이크 호스용 열가소성 탄성체 조성물은 종래의 고무 소재 대비 경량성이 우수하고, 높은 내유성 및 강성을 구현할 수 있으며, 흐름성 및 성형성이 우수하고, 염소 가스가 발생하지 않으며, 가황 공정의 생략이 가능하며, 성형품의 재활용이 가능하다.
전술한 에어 인테이크 호스용 열가소성 탄성체 조성물의 컴파운딩 과정에서 에틸렌-프로필렌-디엔 모노머 고무를 부분적 또는 완전 가교시켜 물성을 크게 향상시킬 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 에어 인테이크 호스용 열가소성 탄성체 조성물의 동적 가교물은 단순한 블렌드물과 물성적 차이를 갖는다.
상기 동적 가교된 에어 인테이크 호스용 열가소성 탄성체 조성물의 가교도는 예를 들면 90% 내지 99% 일 수 있다. 상기 범위 내에서, 기계적 물성, 흐름성 및 성형성이 우수할 수 있다.
구체적으로, 전술한 에어 인테이크 호스용 열가소성 탄성체 조성물을 니더 믹서(Kneader mixer)에서 1차로 배합하여 마스터배치(ORMB, Oil rubber masterbatch)를 제조한다. 이와 같이 1차 배합된 마스터배치(ORMB)를 L/D=60의 이축 압출기(예를 들면, co-rotating intermesh type)에 투입한 후, 250 rpm 내지 450 rpm 및 160℃ 내지 210℃ 온도 조건에서 압출하여 동적 가교할 수 있다. 동적가교된 조성물을 펠렛화(예를 들면, underwaterpelletizing)하여 최종 펠렛을 얻을 수 있다.
또한, 상기 에어 인테이크 호스용 열가소성 탄성체 조성물은 동적 가교된 후 180℃ 내지 220℃ 온도 조건에서 사출 성형하여, 에어 인테이크 호스를 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 하나의 예시에 따른 자동차용 에어 인테이크 호스를 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하면, 자동차용 에어 인테이크 호스(10)는 차량의 외부와 연결된 흡입부(11)를 통해 유입된 공기를 에어 클리너 등의 여과 장치를 통과시킨 후, 출구부(12)를 통해 자동차 엔진으로 보내는 통로의 역할을 수행한다. 또한, 부가적으로 차량 엔진룸에 장착되어 자동차 엔진에 의한 진동을 흡수하는 기능을 수행할 수 있다.
이러한 특성에 따라 에어 인테이크 호스(10)는 배관의 형태로 제조되며, 엔진룸에서의 배치를 용이하게 하기 위해 복잡한 형태로 제조될 수 있다. 또한, 에어 클리너 등과 벨로우즈 구조(13)를 통해 연결될 수 있다.
본 발명의 에어 인테이크 호스용 탄성체 조성물로부터 형성되는 자동차용 에어 인테이크 호스(10)는 높은 내유성 및 기계적 물성을 구현하여 엔진룸 등에 구비되기 유리하며, 흐름성 및 성형성이 우수하여 상기 벨로우즈 구조(13)와 같은 복잡한 형성을 구현하기에 유리한 특성을 갖는다.
상기 에어 인테이크 호스는 ISO 1817 규격에 따라 ASTM NO.3 OIL에서 125±2℃ 온도 및 70 시간 동안 내유 시험한 시편에 대해, 내유 시험 전과 후의 물성 값이 하기를 만족할 수 있다 :
구체예에서, 상기 에어 인테이크 호스는 경도 변화도(shore A)값이 -22 shore A 내지 0 shore A 이고, 구체적으로 -20 내지 0이고, 보다 구체적으로 -17 내지 0일 수 있다. 이러한 경우, 경도의 변화가 적어 에어 인테이크 호스의 제품성이 더욱 향상될 수 있다.
구체예에서, 상기 에어 인테이크 호스는 인장강도 변화율(%)이 -33 % 내지 0 %이고, 구체적으로 -32 % 내지 0 %, 보다 구체적으로 -29 % 내지 0 % 일 수 있다. 이러한 경우, 인장강도의 변화가 적어 에어 인테이크 호스의 제품성이 더욱 향상될 수 있다.
구체예에서, 상기 에어 인테이크 호스는 신율 변화율(%)이 -68 % 내지 0 %이고, 구체적으로 -60 % 내지 0 %, 보다 구체적으로 -57 % 내지 0 % 일 수 있다. 이러한 경우, 신율의 변화가 적어 에어 인테이크 호스의 제품성이 더욱 향상될 수 있다.
구체예에서, 상기 에어 인테이크 호스는 100%M 변화율(%)이 -15 % 내지 0 %, 구체적으로 -7 % 내지 0 %, 보다 구체적으로 -2 % 내지 0 % 일 수 있다. 이러한 경우, 100%M 값의 변화가 적어 에어 인테이크 호스의 제품성이 더욱 향상될 수 있다.
구체예에서, 상기 에어 인테이크 호스는 체적 변화율(%)이 0 % 내지 93 %, 구체적으로 0 % 내지 71 %, 보다 구체적으로 0 % 내지 68 % 일 수 있다. 이러한 경우, 체적 값의 변화가 적어 에어 인테이크 호스의 제품성이 더욱 향상될 수 있다.
상기 물성 범위 내에서, 본 발명의 에어 인테이크 호스용 열가소성 탄성체 조성물로부터 형성된 에어 인테이크 호스에 적용 시, 높은 내유성 및 기계적 물성을 구현하면서도, 흐름성 및 성형성이 우수하여 벨로우즈 구조의 형성에 적용하기 유리한 특성을 갖는다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
실시예
(A) 에틸렌-프로필렌-디엔 고무
(A1) : EPDM 고무 A, 제조사: LANXESS, 제품명: Keltan 4869C, 함침 오일 : 파라핀 오일 100phr (Parts per hundred resin), ENB(에틸리덴-2-노보넨) 유래 단위 함량: 8.7 중량%, 프로필렌 모노머 유래 단위 함량: 29.3 중량%, 에틸렌 모노머 유래 단위 함량 : 62 중량%, 125℃ ML 1+4 무니 점도 : 48 MU
(A2) : EPDM 고무 B, 제조사: VERSALIS, 제품명: Dutral TER WO65, 함침 오일 : 파라핀 오일 50phr (Parts per hundred resin), ENB(에틸리덴-2-노보넨) 함량: 8 중량%, 프로필렌 모노머 유래 단위 함량: 32 중량%, 에틸렌 모노머 유래 단위 함량 : 60중량%, 125℃ ML 1+4 무니 점도 : 43MU
(A3) : EPDM 고무 C, 제조사: 금호폴리켐, 제품명: KEP-9590, 함침 오일 : 0phr (Parts per hundred resin), ENB(에틸리덴-2-노보넨) 함량: 10 중량%, 프로필렌 모노머 유래 단위 함량: 38 중량%, 에틸렌 모노머 유래 단위 함량 : 52 중량%, 125℃ ML 1+4 무니 점도 : 95 MU
(A4) : EPDM 고무 D, 제조사: 금호폴리켐, 제품명: KEP-960NF, 함침 오일 : 파라핀 오일 50phr (Parts per hundred resin), ENB(에틸리덴-2-노보넨) 함량: 5.7 중량%, 프로필렌 모노머 유래 단위 함량: 24.3 중량%, 에틸렌 모노머 유래 단위 함량 : 70 중량%, 125℃ ML 1+4 무니 점도 : 49 MU
(A5) : EPDM 고무 B, 제조사: VERSALIS, 제품명: Dutral TER 4437 WO, 함침 오일 : 파라핀 오일 40 phr (Parts per hundred resin), ENB(에틸리덴-2-노보넨) 함량: 4.5 중량%, 프로필렌 모노머 유래 단위 함량: 32 중량%, 에틸렌 모노머 유래 단위 함량 : 63.5 중량%, 125℃ ML 1+4 무니 점도 : 57 MU
(B) 폴리프로필렌 수지
: Homo-PP, 제조사: ㈜롯데케미칼, 제품명: Y-120 grade, MI : 1.0 g/10min
(C) 가교제
(C1) : 페놀계 가교제, 제조사: SI group, 제품명: SP-1045, 메틸올 함량: 9.5~1.1%
(C2) : 황계 가교제, 제조사: Aldrich, 제품명: Sulfur (Cas No.:7704-34-9)
(C3) : 과산화물계 가교제, 제조사: TCI, 제품명: Dicumyl peroxide (Cas No. 80-43-3)
(D) 파라핀 오일
: 파라핀 오일, 제조사: Shell, 제품명: Catenex T-145 grade, 40℃ 동점도: 108.1 cSt
(E) 무기충진제
: 탈크, 제조사: 코츠(Koch), 제품명: KCM-6300, 수평균입경 : 5.5±1.0 ㎛
(F) 가교활성제
(F1) : 산화 아연, 제조사: 한일화학, 제품명: 산화아연(Zinc oxide)
실시예 1
반응기에 하기 표 1에 기재된 조성에 따라 각 성분을 투입한 다음, 니더를 통한 혼합 믹싱 작업을 하여 균일하게 혼합하여 에어 인테이크 호스용 탄성체 조성물을 제조하였다.
구체적으로, 전술한 에어 인테이크 호스용 열가소성 탄성체 조성물을 니더 믹서(Kneader mixer)에서 1차로 배합하여 마스터배치(ORMB, Oil rubber masterbatch)를 제조한다. 이와 같이 1차 배합된 마스터배치(ORMB)를 L/D=60의 이축 압출기(co-rotating intermesh type)에 투입한 후, 350rpm, 160℃~210℃ 온도 조건에서 압출하여 동적 가교하고, 동적가교된 조성물을 언더워터 펠렛화하여 최종 펠렛을 수득하였다.
이와 같이 얻어진 펠렛을 180℃~220℃ 온도 조건에서 사출 성형하여, 에어 인테이크 호스로 제조하였다.
실시예 2
하기 표 1에 기재된 바와 같이 조성을 변경한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 에어 인테이크 호스를 제조하였다.
실시예 3
하기 표 1에 기재된 바와 같이 조성을 변경한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 에어 인테이크 호스를 제조하였다.
비교예 1 내지 4
하기 표 1에 기재된 바와 같이 조성을 변경한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 에어 인테이크 호스를 제조하였다.
| 배합제 | 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 비교예 1 | 비교예 2 | 비교예 3 | 비교예 4 | |
| (A) | (A1) EPDM 고무 A | 100 | - | - | - | - | - | - |
| (A2) EPDM 고무 B | - | 100 | - | - | - | 100 | 100 | |
| (A3) EPDM 고무 C | - | - | 100 | - | - | - | - | |
| (A4) EPDM 고무 D | - | - | - | 100 | - | - | - | |
| (A5) EPDM 고무 E | - | - | - | - | 100 | - | - | |
| (B) | 폴리프로필렌 수지 | 45 | 45 | 45 | 45 | 45 | 45 | 45 |
| (C) | (C1) 가교제 페놀 수지 |
4 | 4 | 4 | 4 | 4 | - | - |
| (C2) 가교제 황 |
- | - | - | - | - | 4 | - | |
| (C3) 가교제 과산화물 |
- | - | - | - | - | - | 4 | |
| (D) | 파라핀 오일 (함침오일 포함) |
160 | 160 | 160 | 160 | 160 | 160 | 160 |
| (E) | 무기충전제, Talc | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 |
| (F) | 가교활성제, ZnO | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
<물성 평가>
상기 실시예와 비교예에서 제조한 조성물의 물성을 측정하기 위하여 다음과 같은 항목의 물성을 평가하였고, 그 결과를 표 2에 나타내었다.
상기 조성물은 아래의 규정된 조건에 따라 물성 평가를 진행하였다.
(1) 기본 물성
- Shore A 경도 : ISO 868 규격에 따라 측정하였다.
- 인장 특성 (인장강도, kg/cm2): ISO 37 (Dumbbell type 1) 규격에 따라 측정하였다.
- 신율 (%) : ISO 37 (Dumbbell type 1) 규격에 따라 상온에서 측정하였다.
- 100%M (100%Modulus, kg/cm2): 시험 전 시편의 표점간격이 원래의 2배에 이를 때의 모듈러스 (Modulus)값. ISO 37 (Dumbbell type 1) 규격에 따라 상온에서 측정하였다.
- 인열 특성 (인열강도, kg/cm): ISO 34-1 규격에 따라 측정하였다.
(2) 압축영구줄음률 (%) : ISO 815 규격에 따라 125±2℃ 온도에서 70 시간 동안 직경 29±0.5mm, 두께 12.5±0.5mm의 원형시편을 15% 압축률로 압축하여, 시험 전후의 두께를 측정한 후, 하기 식 1에 따라 압축 영구 줄음률을 산출하였다.
<식 1>
압축 영구 줄음률 (%) = { ( B - A ) / ( B - C ) } x 100
상기 식 1에서, A는 직경 29±0.5mm, 두께 12.5±0.5mm 크기의 시편을 125±2℃ 조건에서 15% 압축률로 70시간 동안 고온 압축 처리한 후 측정한 두께이고, B는 시편을 상기 고온 압축 처리하기 전 측정한 두께이고, C는 압축용 스페이서의 두께이다. 단, 15% 압축용 스페이서는 10.63±0.1mm 두께를 사용하였다.
(3) 내열노화성 : 전술한 기본 물성을 측정한 이후, 시편을 ISO 188 규격에 따라 125±2℃ 온도에서 168시간 동안 내열 노화 시험한 후 각각의 기본 물성을 다시 측정하여, 각각의 경도변화도(shore A), 인장강도 변화율(%), 신율 변화율(%) 및 100%M 변화율(%)을 산출하였다.
(4) 내유성: 전술한 기본 물성을 측정한 이후, ISO 1817 규격에 따라 ASTM NO.3 OIL에서 125±2℃ 온도에서 70 시간 동안 내유 시험한 후 각각의 기본 물성을 다시 측정하여, 각각의 경도변화도(shore A), 인장강도 변화율(%), 신율 변화율(%), 100%M 변화율(%) 및 체적 변화율(%)를 하기 식 2 내지 7에 따라 산출하였다:
상기 경도변화도(shore A)는 하기 식 2에 따라 산출하였다.
<식 2>
경도변화도(shore A) = ( B2 - A2 )
상기 식 2에서, B2는 내유 시험 후 측정한 shore A 경도이고, A2는 내유 시험 전 측정한 shore A 경도이다.
상기 인장강도 변화율(%)은 하기 식 3에 따라 산출하였다.
<식 3>
인장강도 변화율(%) = { ( B3 - A3 ) / A3 } X 100
상기 식 3에서, B3는 내유 시험 후 측정한 인장강도(kg/cm2)이고, A3는 내유 시험 전 측정한 인장강도(kg/cm2)이다.
상기 신율 변화율(%)은 하기 식 4에 따라 산출하였다.
<식 4>
신율 변화율(%) = { ( B4 - A4 ) / A4 } X 100
상기 식 4에서, B4는 내유 시험 후 측정한 신율(%)이고, A4는 내유 시험 전 측정한 신율(%)이다.
상기 100%M 변화율(%)은 하기 식 5에 따라 산출하였다.
<식 5>
신율 변화율(%) = { ( B5 - A5 ) / A5 } X 100
상기 식 5에서, B5는 내유 시험 후 측정한 100%M 값(kg/cm2)이고, A5는 내유 시험 전 측정한 100%M 값(kg/cm2)이다.
상기 체적 변화율 (%)는 하기 식 6에 따라 산출하였다.
<식 6>
체적 변화율(%) = { ( B6 - A6) / A6 } X 100
상기 식 6에서, B6는 내유 시험 후 측정한 체적 값(mL)이고, A6는 내유 시험 전 측정한 체적 값(mL)이며, 이때, 체적 (부피, mL)은 ISO 1183 규격에 따라 밀도(g/mL)를 측정한 뒤, 하기 식 7을 통해 산출하였다.
<식 7>
체적 (mL) = { 질량 (g) / 밀도 (g/mL) }
| 물성 평가 항목 | 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 비교예 1 | 비교예 2 | 비교예 3 | 비교예 4 | ||
| 기본 물성 |
경도, Shore A | 73 | 73 | 74 | 72 | 72 | 70 | 71 | |
| 인장강도, kg/cm2 | 71 | 72 | 73 | 68 | 69 | 79 | 70 | ||
| 신율 % | 430 | 430 | 450 | 390 | 380 | 280 | 380 | ||
| 100%M, kg/cm2 | 36 | 36 | 36 | 34 | 33 | 41 | 35 | ||
| 인열강도, kg/cm | 32 | 33 | 33 | 28 | 30 | 37 | 35 | ||
| 압축영구줄음률 % | 35 | 36 | 38 | 40 | 40 | 52 | 49 | ||
| 내열노화성 | 경도변화도, Shore A |
2 | 2 | 3 | 5 | 8 | 11 | 10 | |
| 인장강도 변화율, % |
-5 | -5 | -5 | -7 | -9 | -20 | -14 | ||
| 신율 변화율, % | -17 | -18 | -17 | -21 | -26 | -42 | -38 | ||
| 100%M 변화율, % | 16 | 19 | 20 | 24 | 24 | 36 | 30 | ||
| 내유성 | 경도변화, Shore A |
-17 | -20 | -22 | -26 | -29 | -39 | -37 | |
| 인장 강도 변화율, % |
-29 | -32 | -33 | -33 | -35 | -71 | -55 | ||
| 신율 변화율, % | -57 | -60 | -68 | -68 | -70 | -79 | -67 | ||
| 100%M 변화율, % | -2 | -7 | -15 | -20 | -26 | -42 | -41 | ||
| 체적 변화율, % | 68 | 71 | 93 | 97 | 100 | 144 | |||
상기 표 2를 통해 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 탄성체 조성물은 종래의 제품보다 내열성, 압축영구줄음률, 특히 내유성이 매우 우수하다. 본 발명의 탄성체 조성물은 기본 물성이 자동차용 에어 인테이크 호스 소재에서 요구되는 최소 인장강도인 55 kg/cm2, 신율 340%이상, 100%M 20 kg/cm2 이상인 요구 물성을 모두 만족할 뿐만 아니라 현저한 수준으로 향상시키는 것을 알 수 있었다.
또한, 본 발명의 탄성체 조성물은 압축영구줄음률 낮추는 효과가 우수함을 확인할 수 있다.
상기 표 2를 참조하면, 본 발명의 탄성체 조성물은 내열 노화 시험 시에도 경도 변화의 정도가 적고, 인장 강도 변화율, 신율 변화율, 100%M 변화율의 정도를 적은 폭으로 저감하여, 개선의 효과가 있음을 알 수 있다.
상기 표 2를 참조하면, 본 발명의 탄성체 조성물은 내유성 시험 시에도 경도 변화의 정도가 적고, 인장 강도 변화율, 신율 변화율, 100%M 변화율 및 체적 변화율의 정도를 적은 폭으로 저감하여, 개선의 효과가 있음을 알 수 있다.
또한, 본 발명 실시예 1~3의 탄성체 조성물은 내유성 시험 시 체적 변화율의 값이 비교예 1~4에 비해 작은 값을 나타내었다. 이를 통해, 오일에 대한 내성이 높음을 확인할 수 있다.
비교예 1~2의 경우, 본 발명에서 제안하는 범위보다 ENB 함량이 낮은 EPDM을 사용하였다. 그 결과, 실시예 1~3에 비해 기본 물성, 압축영구줄음률, 내열성이 약간 저하되며, 내유성이 현저하게 저하되었음을 알 수 있었다.
비교예 2~4의 경우, 본 발명에서 제안하는 페놀가교제가 아닌 황 가교제와 퍼옥사이드 가교제를 사용하였다. 그 결과, 본 발명의 실시예 1~2에 비해 인장강도, 100%M, 인열강도가 서로 대등하거나 약간 나은 수준이었으나, 압축영구줄음률, 내열성이 저하되었고, 특히 내유성의 하락이 확연하게 발생하였다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 실시될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다.
Claims (9)
- (A) 에틸렌-프로필렌-디엔 고무 100 중량부에 대하여,
(B) 폴리프로필렌 수지 30 중량부 내지 80 중량부; 및
(C) 페놀계 가교제 2 중량부 내지 8 중량부;를 포함하고,
상기 (A) 에틸렌-프로필렌-디엔 고무 100 중량부를 기준으로,
(D) 파라핀 오일 100 중량부 내지 200 중량부;
(E) 무기 충진제 30 중량부 내지 80 중량부; 및
(F) 가교 활성제 0.1 중량부 내지 5 중량부;를 더 포함하며,
동적 가교 특성에 의해 황을 포함하지 않는 것인,
에어 인테이크 호스용 열가소성 탄성체 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 (A) 에틸렌-프로필렌-디엔 고무는 프로필렌 모노머 유래 단위 함량이 20 중량% 내지 50 중량%이고, 5-에틸리덴-2-노보넨 유래 단위 함량이 8 중량% 내지 10 중량%인 에어 인테이크 호스용 열가소성 탄성체 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 (A) 에틸렌-프로필렌-디엔 고무는 125℃에서의 ML1+4 무니 점도가 20 MU 내지 100 MU인 에어 인테이크 호스용 열가소성 탄성체 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 (A) 에틸렌-프로필렌-디엔 고무는 함침 오일을 50 phr 내지 100 phr의 함량으로 포함하는 것인 에어 인테이크 호스용 열가소성 탄성체 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 (B) 폴리프로필렌 수지는 열변형온도가 100℃ 내지 150℃이고, 비켓 연화점이 135℃ 내지 175℃이고, 용융 지수가 0.5 g/10min 내지 1.5 g/10min이고, 밀도가 0.6 g/cm3 내지 1.2 g/cm3인 에어 인테이크 호스용 열가소성 탄성체 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 (E) 무기 충진제는 탈크, 클레이, 탄산칼슘, 월라스토나이트, 황산칼슘, 산화마그네슘, 칼슘스테아레이트, 마이카, 규산칼슘 및 카본블랙 중 1종 이상을 포함하는 것인 에어 인테이크 호스용 열가소성 탄성체 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 (F) 가교 활성제는 산화 아연, 염화 주석 및 스테아린산 아연 중 1종 이상을 포함하는 것인 에어 인테이크 호스용 열가소성 탄성체 조성물.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 에어 인테이크 호스용 열가소성 탄성체 조성물을 동적 가교하여 형성된 에어 인테이크 호스.
- 제8항에 있어서,
상기 에어 인테이크 호스는 ISO 1817 규격에 따라 ASTM NO.3 오일에서 125±2℃ 온도 및 70 시간 동안 내유 시험한 시편에 대한 내유 시험 전과 후의 경도 변화가 -22 shore A 내지 0 shore A이고,
인장강도 변화율이 -33% 내지 0%이고,
신율 변화율이 -68% 내지 0%이고,
100% M 변화율이 -15% 내지 0%이고,
체적 변화율이 0% 내지 93%인 에어 인테이크 호스.
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