KR100368867B1 - 가교된 고무와 열가소성 탄성체의 접착 복합체의 제조방법 - Google Patents

가교된 고무와 열가소성 탄성체의 접착 복합체의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 에틸렌-프로필렌-디엔 터폴리머(ethylene propylene diene terpolymer; EPDM) 또는 에틸렌-프로필렌 모노머(ethylene propylene monomer; EPM) 고무로 만들어진 자동차용 웨더스트립(weatherstrip)류의 동일 단면이나 이형단면을 스티렌계 열가소성 탄성체와 올레핀계 열가소성 플라스틱의 블렌드물을 사용하여 사출접착시켜 고무와 열가소성 탄성체의 접착 복합체를 제조하는 방법에 관한 것으로, 상온에서 1분 이내에 접착이 가능하고, 접착제 또는 프라이머를 사용하지 않고도 우수한 접착력을 제공할 수 있는 방법이다.

Description

가교된 고무와 열가소성 탄성체의 접착 복합체의 제조방법{A method for preparation of adhesive composite of bridged rubber and thermoplastic elastomer}
본 발명은 에틸렌-프로필렌-디엔 터폴리머(ethylene propylene diene terpolymer; EPDM) 또는 에틸렌-프로필렌 모노머(ethylene propylene monomer; EPM) 고무로 만들어진 자동차용 웨더스트립(weatherstrip)류의 동일 단면이나 이형단면을 스티렌계 열가소성 탄성체와 올레핀계 열가소성 플라스틱의 블렌드물을 사용하여 사출접착시켜 우수한 접착력을 갖는 접착복합체를 제조하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 자동차용 웨더스트립류는 생산비용을 줄이기 위해 연속작업으로 길게 압출하고, 이것을 필요한 길이로 절단한 후, 코너부를 성형하여 자동차에 장착하는데, 보통 압출된 제품은 EPDM 또는 EPM 고무로 이루어진다. 종래, EPDM 또는 EPM으로 만들어진 글래스 런 채널(Glass run channel), 도어 씰(Door seal), 트렁크 리드(trunk lid) 및 윈도우 쉴드(window shield) 등의 자동차용 웨더스트립류를 접착하는 경우에, 접착제나 프라이머를 사용하거나 또는 동일한 고무재료를 사용하여 접착시켜 왔다. 그러나, 동일한 고무재료로 접착시킬 경우 높은 온도와 압력을 주어야 압출물의 끝단부가 만족스럽게 접착되는 문제점이 있고, 3~5분 정도의 느린 가교시간으로 생산성 감소의 문제가 있으며, 미리 압출하여 코팅한 글래스 런 채널류와 같은 제품의 경우에는 제품을 고무 성형온도(180~200℃)로 유지함으로서 코팅제품에 열변형이 발생하여 사용상 문제점으로 되는 경우가 많다.
이에, 미국 특허 제 3,806,558호(Uniroyal)에서는 EPDM 또는 EPM 고무와, 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌으로 구성된 압출가공 또는 사출가공이 가능한 열가소성 탄성체 블렌드물을 제시하고 있고, 미국 특허 제 3,919,358호(B.F. Goodrich)에서는 전혀 가교되지 않고, EPM 또는 EPDM과 폴리-α-올레핀 특히 폴리에틸렌으로 구성된 블렌드물로 사출가공에 의해 모노 올레핀계(mono olefinic) 고무의 결합이나 접착에 사용할 수 있고, 위에서 언급한 가교 시간 없이도 가공을 효과적으로 할 수 있는 것을 제시하고 있지만, 각각의 경우에서 만족할만한 접착력을 위해서는 접착제나 프라이머의 사용이 필수적이다.
또한, 일본 특개소 제 61-148,012호에서는 에틸렌-프로필렌 고무와 프로필렌으로 이루어진 열가소성 탄성체를 사용하여 EPDM 또는 EPM 고무로 이루어진 자동차용 웨더스트립류의 접속부 또는 코너부를 성형하는 것이 제시되어 있지만, 실제 사용시에 만족할 만한 접착력을 얻을 수 없는 문제점이 있다.
이에, 본 발명자들은 접착제나 프라이머의 처리없이 자동차용 웨더스트립류의 접속부 또는 코너부를 성형할 수 있는 방법에 대해 연구를 거듭한 결과, EPDM 또는 EPM 고무로 만들어진 자동차용 웨더스트립류의 접속부 또는 코너부의 접착에 스티렌계 열가소성 탄성체(styrene thermoplastic elastomer)와 올레핀계 열가소성 플라스틱(polyolefin thermoplastic)이 블렌드된 열가소성 탄성체를 사용함으로써, 상온에서 1분 이내에 성형이 가능하고, 또한 기존의 EPDM 고무를 사용한 경우와 동등한 접착강도의 접착 복합체를 얻는 것이 가능하며, 글래스 런 채널과 같은 제품의 마찰력을 감소시키기 위한 코팅제나 파일의 열변형 방지가 가능함을 알고 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 EPDM 또는 EPM 고무로 만들어진 자동차용 웨더스트립류의 동일 단면이나 이형단면을 스티렌계 열가소성 탄성체와 올레핀계 열가소성 플라스틱의 블렌드물을 사출접착시켜 상온에서 1분 이내에 접착시킬 수 있고, 우수한 접착력을 갖는 접착 복합체를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 상기한 방법에 의해 제조된 접착 복합체를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적, 특징 및 적용은 하기 발명의 상세한 설명란에 의해 당업자에게 명백히 드러날 것이다.
도 1은 글래스 런 채널(Glass run channel)의 코너(Corner)부의 접착 개략도를 나타내는 것이다.
도 2는 도어 씰(Door Seal)의 코너 형상부의 접착 개략도를 나타내는 것이다.
도 3은 트렁크 리드(Trunk Lid)의 끝단부의 접착 개략도를 나타내는 것이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 EPDM 또는 EPM 고무로 만들어진 자동차용 웨더스트립류의 접속부 또는 코너부를 올레핀계 열가소성 플라스틱과 스티렌계 열가소성 탄성체의 블렌드물을 사용하여 사출접착시킴으로써, 상온에서 1분 이내에 접착시킬 수 있고, 접착제나 프라이머의 처리없이도 우수한 접착력을 갖는 접착 복합체를 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명에서 사용된 열가소성 탄성체는 올레핀계 열가소성 플라스틱 5~60중량%와 스티렌계 열가소성 탄성체 40~95중량%가 블렌드된 것이다. 실제로 올레핀계 열가소성 플라스틱의 사용량이 60중량%를 초과하는 경우 접착력은 우수하나 너무 딱딱하고 탄성 회복력이 부족하여 사용하기 어려운 문제점이 있고, 스티렌계 열가소성 탄성체의 사용량이 95중량%를 초과하는 경우에는 성형된 제품의 표면에 점착성이 나타나기 때문에 실제 제품에 적용하기 어렵다.
본 발명에서 사용되는 올레핀계 열가소성 플라스틱으로는 폴리프로필렌(PP), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체(EVA), Santoprene(AES사의 상품명, 올레핀계 열가소성 탄성체) 및 L2K(HS RA 상품명, 올레핀계 열가소성 탄성체), 그리고 이들의 변성된 유도체들 등을 들 수 있다.
본 발명에서 사용되는 스티렌계 열가소성 탄성체로는 이중결합에 수소 첨가된 SBR(H-SBR, hydrogenated styrene-butadiene rubber), SEBS(styrene-ethylene-butylene-styrene) 공중합체 및 SEPS(styrene-ethylene-propylene-styrene) 공중합체 등을 들 수 있다. 스티렌-부타디엔-스티렌 삼원 공중합체의 경우는 주사슬에 이중결합이 존재하여 제품의 내후성을 저하시키기 때문에 본 발명에서는 사용할 수 없다.
본 발명에 사용된 올레핀계 열가소성 플라스틱과 스티렌계 열가소성 탄성체의 블렌드물은 롤 밀(roll mill) 또는 압출기로 혼련하여 제조할 수 있고, 이때 혼련온도는 플라스틱을 충분히 연화할 수 있는 130℃~240℃의 온도이어야 하고, 또한 균일한 혼합물이 제조되어야 한다.
본 발명의 접착복합체는 자동차의 트렁크와 도어의 씰링 및 유리의 승하강에 관련된 웨더스트립의 각 코너부와 양말단의 접착에 적용이 가능하다.
이하, 본 발명을 실시예, 비교예 및 시험예를 통하여 구체적으로 설명하지만, 본 발명이 이들 예에만 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1~8, 비교예 1~3]
하기 표 1과 같이 배합된 자동차의 웨더스트립용 EPDM 고무를 고무 압출기로 압출한 후 200~230℃의 가류조에 약 5분간 통과시켜 가류시켰다. EPDM 고무를 필요한 길이로 절단하고, 절단된 제품을 금형에 삽입하여 표 2와 표 3에 나타낸 열가소성 탄성체 블렌드물을 온도 180~230℃에서 45톤의 수직 사출기로 사출시키고, 30초 동안 냉각시킨 후, 상온에서 고무와 열가소성 탄성체의 접착 복합체를 만들어접착강도를 측정하여, 표 4와 표 5에 나타내었다. 제품의 접착력은 인장시험기를 사용하여 50mm/분의 속도로 측정하였다.
실시예 1~8의 스티렌계 열가소성 탄성체로는 경도 약 35A의 일본 합성 고무(JSR) DYNARON 1320P을 사용하였으며, 실시예 1~4의 올레핀계 열가소성 플라스틱으로는 경도 60D의 무수 말레인산이 그라프트(graft)된 MAH-g-폴리프로필렌으로 호남석유의 BP330을 사용하였으며, 실시예 5~8의 올레핀계 열가소성 플라스틱으로는 경도 96A의 에틸렌 초산 비닐(Ethylene vinyl acetate, EVA)로 한화석유화학의 1316 그레이드를 사용하였다.
비발포물(중량부) 발포물(중량부)
EPDM 100 100
오일 60 76
C/B 120 75
S/A 0.1 2
ZnO 5.3 8
가교촉진제 2.5 5.8
가교제 1.8 1
발포제 - 3.5
구 분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 비교예 1 비교예 2
H-SBR(%) 90 70 50 40 100 -
MAH-g-PP(%) 10 30 50 60 - 100
구 분 실시예 5 실시예 6 실시예 7 실시예 8 비교예 3
H-SBR(%) 90 70 50 40 -
EVA(%) 10 30 50 60 100
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 비교예 1 비교예 2
경도 48A 68A 85A 95A 35A 60D
접착강도 비발포물 PT2 RT RT RT AF1 RT
발포물 RT3 RT RT RT AF RT
표면접착성 없음 없음 없음 없음 발생 없음
주1) AF: 접착계면 박리(adhesion failure)주2) PT: 접착재료 파괴(plastic tearing)주3) RT: 접착물 파괴(rubber tearing)
구분 실시예 5 실시예 6 실시예 7 실시예 8 비교예 3
경도 44A 65A 80A 93A 40D
접착강도 비발포물 PT RT RT RT RT
발포물 RT RT RT RT RT
표면접착성 없음 없음 없음 없음 없음
상기 표 4 및 5에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 방법에 의한 고무와 열가소성 탄성체의 접착 복합체는 우수한 접착력을 가지므로 발포고무제품 및 비발포 고무제품의 접착용 열가소성 탄성체로서 적합함을 알 수 있다. 그러나, 비교예 1과 같이 H-SBR을 단독 사용할 때는 접착 부분에서 점착성이 발현되기 때문에 실제 사용시에 문제가 되고, 비교예 2와 3의 경우접착성은 우수하나 너무 딱딱하고 탄성 회복력이 떨어지는 문제점이 있음을 알 수 있다.
[제조예 1]
자동차용 글래스 런 채널의 웨더스트립의 두 개의 동일 또는 이형단면의 코너부의 접착을 위해 실시예 2의 재료와 금형에 삽입하여 인서트 사출 접착을 실행하고, 그 결과의 접착 개략도를 도 1에 나타내었다.
[제조예 2]
두 개의 동일 또는 이형단면의 자동차의 바디와 도어의 씰링을 위한 웨더스트립을 실시예 1의 재료와 금형에 삽입하여 사출기 접착을 실행하고, 그 결과의 접착 개략도를 도 2에 나타내었다.
[제조예 3]
두 개의 동일 또는 이형단면의 자동차의 트렁크 씰링을 위한 웨더스트립의 양말단부를 실시예 5와 실시예 7로 구성된 재료를 사용하여 인서트 사출 접착을 시행하고, 그 결과인 말단부의 접착 개략도를 도 3에 나타내었다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 EPDM 또는 EPM 고무로 만들어진 자동차용 웨더스트립류의 동일 단면이나 이형단면을 스티렌계 열가소성 탄성체와 올레핀계 열가소성 플라스틱의 블렌드물을 사용하여 사출접착시키는 방법에 의해 접착제나 프라이머를 사용하지 않고도 우수한 접착력을 갖는 고무와 열가소성 탄성체의 접착 복합체를 제공할 수 있다.

Claims (6)

  1. 에틸렌-프로필렌-디엔 터폴리머(ethylene propylene diene terpolymer; EPDM) 또는 에틸렌-프로필렌 모노머(ethylene propylene monomer; EPM) 고무로 만들어진 자동차용 웨더스트립(weatherstrip)류의 동일 단면이나 이형단면을 스티렌계 열가소성 탄성체 40~95중량% 및 올레핀계 열가소성 플라스틱 5~60중량%의 블렌드물로 사출접착시킴을 특징으로 하는 고무와 열가소성 탄성체의 접착 복합체를 제조하는 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 자동차용 웨더스트립류가 글래스 런 채널(Glass run channel), 도어 씰(Door seal), 트렁크 리드(trunk lid) 및 윈도우 쉴드(window shield)임을 특징으로 하는 고무와 열가소성 탄성체의 접착 복합체를 제조하는 방법.
  4. 제 1항에 있어서, 스티렌계 열가소성 탄성체는 이중결합에 수소가 첨가된 H-SBR(hydrogenated styrene-butadiene rubber), SEPS(styrene-ethylene-propylene-styrene) 공중합체 및 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌(styrene-ethylene-butylene-styrene; SEBS) 공중합체임을 특징으로 하는 고무와 열가소성 탄성체의 접착 복합체를 제조하는 방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 올레핀계 열가소성 플라스틱은 폴리프로필렌(PP), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 선형 저밀도 폴리에틸렌 (LLDPE), 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체(EVA) 및 이들의 변성된 유도체임을 특징으로 하는 고무와 열가소성 탄성체의 접착 복합체를 제조하는 방법.
  6. 제 1항의 방법에 의해 제조된 가교된 고무와 열가소성 탄성체의 접착 복합체.
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