KR100362644B1 - 내마모성이우수한우레탄고무용우레탄혼합수지조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내마모성이 우수한 우레탄 고무를 제조하는데 사용되는 우레탄 혼합 수지 조성물에 관한 것으로,

폴리에테르계 우레탄 프리폴리머(perpolymer) 5-25중량부,

상기 폴리에테르계 우레탄 프리폴리머와 경도가 같은 폴리에스테르계 우레탄 프리폴리머 75-95 중량부 및

임의의 사슬 연장제,로 이루어지는 내마모성이 우수한 우레탄 고무 제조용 우레탄 혼합 수지 조성물이 제공된다. 본 발명에 의하면, 경도가 동일한 우레탄 프리폴리머를 혼합·사용함으로써 내마모성이 우수한 우레탄 고무를 제조할 수 있다.

Description

내마모성이 우수한 우레탄 고무용 우레탄 혼합 수지 조성물

본 발명은 내마모성이 우수한 우레탄 고무 제조용 우레탄 혼합 수지 조성물에 관한 것이다. 보다 상세하게는 본 발명은 경도가 동일한 우레탄 예비중합체 수지들을 혼합하고 사슬 연장제를 첨가하여 경화하는 방식으로 내마모성이 우수한 우레탄 고무를 제조할 수 있는 우레탄 혼합 수지 조성물에 관한 것이다.

일반적으로 고무롤에 사용되는 우레탄은 그 자체의 높은 마찰력으로 인하여, 제철소나 제지 공장에서 종이나 철판의 운반과 이송방향의 전환 등에 고무롤이 많이 사용되고 있다. 그러한 우레탄 고무롤은 폴리올과 이소시아네이트가 혼합되어 있는 예비중합체에 사슬 연장제(chain extender)를 사용하여 경화반응을 일으켜 사용하고 있다.

상기 폴리올에는 폴리에스테르, 폴리에테르의 형태가 있으며, 이중 폴리에테르에는 각종 글리콜(예를 들어 PTMG, PPG등)이 있다. 상기 이소시아네이트로는 2,4- 혹은 2,6-톨루엔 디이소시아네이트, 4,4'-디시클로헥실메탄 디이소시아네이트, 1,5-나프탈렌 디이소시아네이트, 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트, 자일렌 디이소시아네이트, 이소포론 디이소시아네이트, β-이소시아네이토메틸-3,5,5-트리메틸시클로헥실 이소시아네이트등이 있다.

종래에는 우레탄 고무를 제조하기 위하여, 수지 회사에서 이미 제조하여 시판하는 우레탄 프리폴리머를 구입한 다음 여기에 사슬 연장제를 첨가하는 방법을 이용하였다. 그러나 이 방법으로는 우수한 내마모성 내지는 마찰 계수를 얻을 수 없었다. 이를 극복하기 위하여 일본 특허 공개 공보 소 52-34703에서는 상용성이 없는 액상의 우레탄 혼합물의 마찰계수에 관한 특허가 개시되었으며, 각각의 경도가 다른 우레탄 수지를 사용하여 혼합함으로써 마찰계수는 우수하였다. 그러나 경도가 동일한 경우에는 마찰계수가 아주 불량하였다.

이에 본 발명의 목적은 경도가 동일한 우레탄 프리폴리머를 혼합 사용하여 내마모성이 우수한 우레탄 고무를 제조할 수 있는 우레탄 혼합 수지 조성물을 제공하고자 하는 것이다.

이에 본 발명은

폴리에테르계 우레탄 프리폴리머(prepolymer) 5-25중량부,

상기 폴리에테르계 우레탄 프리폴리머와 경도가 같은 폴리에스테르계 우레탄 프리폴리머 75-95 중량부 및

임의의 사슬 연장제,로 이루어지는 내마모성이 우수한 우레탄 고무 제조용 우레탄 혼합 수지 조성물이 제공된다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명에서는 우레탄 고무를 제조하기 위하여 경도가 같은 우레탄 프리폴리머와 통상의 사슬 연장제를 혼합한다.

여기서 상기 우레탄 프리폴리머로는 폴리에테르계와 폴리에스테르계를 각각 1종 이상씩 혼합하게 되며, 상기 폴리에테르계 우레탄 프리폴리머로는 각종 글리콜이 사용가능하며, 구체적으로는 PTMG 및 PPG등이 있다.

상기 폴리에테르계의 우레탄 프리폴리머는 전체 조성물의 중량을 기준으로 5-25중량부, 그리고 폴리에스테르계 우레탄 프리폴리머는 75-95중량부인 것이 바람직하다.

폴리에스테르계 우레탄 프리폴리머는 폴리에테르계 우레탄 프리폴리머보다 상대적으로 내마모성이 좋은 편이나, 폴리에테르계 우레탄 프리폴리머가 25중량부 이상 첨가되면 내마모성이 현저히 떨어지며, 또한 상기 폴리에테르계 프리폴리머가 5중량부 미만이면, 본 발명의 방법에 의한 개선 효과가 없다.

여기에 우레탄 프리폴리머를 경화하기 위하여 사용되는 사슬 연장제로는 임의의 사슬 중량제가 사용되며, 특히 우레탄 프리폴리머에 경화제로 주로 사용되고 있는 사슬 연장제인 모카(MOCA, 3,3'-디클로로-4,4'-디아미노디페닐 메탄)가 바람직하다. 상기 우레탄 프리폴리머를 진공 가열하면서 기포를 제거함과 동시에 한편으로는 상기 사슬 연장제를 주위 분위기에서 가온하여 액화한 다음 혼합하면, 혼합과 동시에 경화가 일어나게 된다. 따라서 점도가 상승하기 전에 이 혼합물을 될 수 있는한 빨리 주형기에 부어야만 주형기 내부에 완전히 장입될 수 있다.

또한 상기 기포는 육안으로 진공 건조 오븐내에서 더 이상 발포되지 않음을확인함으로써, 결과물인 우레탄 수지의 물성에 악영향을 미치지 않도록 완전히 제거하여야 한다.

이하 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다.

실시예

우레탄 고무 시편 제조

본 발명에 사용한 원료 우레탄 프리폴리머(예비중합체) 수지는 다음과 같다.

PTMG 에테르 타입 우레탄 프리폴리머: 경도 91, Airproduct사 제조, PET-91A, NOC%: 3.9-4.2

폴리에스테르 타입 우레탄 프리폴리머: 경도 90, Airproduct사 제조, A-9, NCO%: 4.1-4.5

PTMG 에테르 타입 우레탄 프리폴리머: 경도 90, 강남화성(주), P4030, NOC%: 4.03-4.42

PPG 타입 우레탄 수지: 경도 90, 강남 화성(주), P814, NOC%: 5.06-5.25

상기 우레탄 프리폴리머를 하기 표 1에 기재된 바와 같은 중량비로 혼합한 다음, 적당한 점도를 유지하도록 진공에서 가열하여 육안 관찰에 의해 기포를 완전히 제거함과 동시에 사슬 연장제를 주위 분위기에서 가온하여 액화하였다. 우레탄 고무제조용 주형기에 실리콘 계통의 분무형 이형제를 바른 다음, 액체 상태의 우레탄 프리폴리머와 경화제 MOCA를 혼합하고 주형기에 재빨리 부었다.

그런 다음 혼합물을 충진한 주형기를 90℃의 오븐에서 약 12시간정도 경화 반응을 진행시킨 후 시편을 주형으로 부터 탈형시켰다. 그리고 시편을 1일이상 방치하여 우레탄 프리폴리머를 숙성시켰다. 그리고 본 발명에서 우레탄 고무의 마모도를 시험하는 아크론 방법에 적합한 시험용 시편을 제조하였다.

마모시험

상기 아크론 방법에 의하면, 시험 시편은 250±5rpm의 속도로 연마 원반의 원주 측면상을 회전하며, 상기 연마 원반은 지름150mm, 두께 25mm의 크기로써, 산화알루미늄이나 탄화규소 재질이다. 상기 연마 원반의 회전축은 볼 베어링에 의하여 지지되어 있으며, 시편의 회전에 의하여 접촉 회전하게 된다. 또한 회전축에는 회전 계수기가 장착되어 있다.

시편과 연마 원반의 회전면 사이의 접촉 각도는 임의로 조정할 수 있으나 보통은 15°로 고정한다. 시편의 두께가 규정 치수 이내일 때는 연마 원반에 시편을 압착시키기 위하여 4.5kg의 하중을 가하였다.

시편의 무게를 측정한 후 시험기에 장치하여 연마 원반이 500회전할 때까지 연마하여 고무의 표면 상태를 모두 같은 상태로 만든 다음 정식으로 3,000회 회전 실험하여 고무의 내마모성을 평가하였다.

이때 연마 원반의 연마면은 시편을 빼낼 때마다 와이어 브러쉬로 소제하여야 하며, 시편을 기계에 다시 끼울 때, 시편의 앞뒤가 뒤바뀌지 않도록 주의한다.

만약 5회의 시험 운전 결과 중량 손실값이 그 평균값보다 10% 이상 차이가 있는 경우는 다시 시험운전한 다음 이 값으로 대체하였으며, 5회의 시험 운전 결과로 부터 3,000회전에 대한 마모손실 부피를 계산하였다.

실시예 1

PET-91A 우레탄 프리폴리머 5중량부, A-9 우레탄 프리폴리머 95중량부를 가열 혼합하고 탈포한 다음 아크론 마모시험용 주형기에서 가열성형하고, 가황 작업후 마모시험을 수행하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

실시예 2

PET-91A 우레탄 프리폴리머 10중량부, A-9 우레탄 프리폴리머 90중량부를 가열 혼합하고 탈포한 다음 아크론 마모시험용 주형기에서 가열성형하고, 가황 작업후 마모 시험을 수행하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

실시예 3

PET-91A 우레탄 프리폴리머 20중량부, A-9 우레탄 프리폴리머 80중량부를 가열 혼합하고 탈포한 다음 아크론 마모시험용 주형기에서 가열성형하고, 가황 작업후 마모 시험을 수행하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

비교예 1

PET-91A 우레탄 프리폴리머 30중량부, A-9 우레탄 프리폴리머 70중량부를 가열 혼합하고 탈포한 다음 아크론 마모시험용 주형기에서 가열성형하고, 가황 작업후 마모 시험을 수행하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

비교예 2

PET-91A 우레탄 프리폴리머 40중량부, A-9 우레탄 프리폴리머 60중량부를 가열 혼합하고 탈포한 다음 아크론 마모시험용 주형기에서 가열성형하고, 가황 작업후 마모 시험을 수행하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

비교예 3

PET-91A 우레탄 프리폴리머 50중량부, A-9 우레탄 프리폴리머 50중량부를 가열 혼합하고 탈포한 다음 아크론 마모시험용 주형기에서 가열성형하고, 가황 작업후 마모 시험을 수행하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

비교예 4

A-9 우레탄 프리폴리머 100중량부를 가열 혼합하고 탈포한 다음 아크론 마모시험용 주형에서 가열성형하고, 가황 작업후 마모 시험을 수행하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

비교예 5

PET-91A 우레탄 프리폴리머 100중량부를 가열 혼합하고 탈포한 다음 아크론 마모시험용 주형에서 가열성형하고, 가황 작업후 마모 시험을 수행하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

비교예 6

P814 우레탄 프리폴리머 10중량부, P4030 우레탄 프리폴리머 90중량부를 가열 혼합하고 탈포한 다음 아크론 마모시험용 주형에서 가열성형하고, 가황 작업후 마모 시험을 수행하였다.

그 결과를 하기표 1에 나타내었다.

비교예 7

P814 우레탄 프리폴리머 90중량부, P4030 우레탄 프리폴리머 10중량부를 가열 혼합하고 탈포한 다음 아크론 마모 시험용 주형기에서 가열성형하고, 가황 작업후 마모시험을 수행하였다.

그 결과를 하기표 1에 나타내었다.

[표 1]

우레탄 프리폴리머 조성물로 측정한 평균 마모량

상기표 1에서 보듯이, 본 발명의 조성물(실시예 1 내지 3)의 마모량은 경도가 동일한 종래의 수지중 내마모성이 가장 우수한 비교예 4의 마모량보다도 우수하였다.

상기한 바에 따르면, 경도가 같은 폴리에테르계와 폴리에스테르계 우레탄 혼합물로 이루어진 본 발명의 조성물에 의해 내마모성이 우수한 우레탄 고무를 제조할 수 있다.

Claims (1)

1. 폴리에테르계 우레탄 프리폴리머 5-25중량부,

   상기 폴리에테르계 우레탄 프리폴리머와 경도가 같은 폴리에스테르계 우레탄 프리폴리머 75-95 중량부, 및

   3,3'-디클로로-4,4'-디아미노디페닐 메탄으로 이루어진,

   내마모성이 우수한 우레탄 고무 제조용 우레탄 혼합 수지 조성물