KR100714976B1

KR100714976B1 - 저분자량 탄화수소계를 포함하는 고무 점착제

Info

Publication number: KR100714976B1
Application number: KR1020050026722A
Authority: KR
Inventors: 김용성; 박성수
Original assignee: 금호타이어 주식회사
Priority date: 2005-03-30
Filing date: 2005-03-30
Publication date: 2007-05-07
Also published as: KR20060104502A

Abstract

본 발명은 저분자량 탄화수소계를 포함하는 고무 점착제에 관한 것으로서 보다 상세하게는 종래 점착제의 구성성분 중 주재료로서 80％ 이상을 사용하는 휘발성 유기용제 대신에 인체에 유해하지 않은 저분자량의 탄화수소계 비휘발성 유기물을 도입하여 작업 환경을 개선할 수 있는 환경 친화적인 고무 점착제에 관한 것이다.

본 발명은 기존 고무 제품의 계면간 점착제에 있어서, 점착제의 주재료를 휘발성 유기 용제 대신 인체에 유해하지 않은 저분자량의 탄화수소계 비휘발성 유기물을 사용하여 작업 환경을 개선하고 화제 방지를 목적으로 한다.

본 발명의 점착제는 하이드로카본(hydrocarbone) 35∼55중량％, 변성 탄화수소 35∼40중량％, 지방산 1∼4중량％, 습윤제 0.2∼0.5중량％, 점착성 물질 8.8∼20.5중량％을 포함할 수 있다.

Description

저분자량 탄화수소계를 포함하는 고무 점착제{Rubber adhesive including low molecular weight hydrocarbon}

일반적으로 고무 제품 제조공정은 원료고무와 각종 첨가제들을 혼합하는 배합, 압출, 성형 및 가교 공정으로 구성된다.

가교 공정 이전의 성형 공정에서 각 성형 부분간의 접착력을 증진시키는 것은 고분자 제품의 제조 공정을 개선하고 완제품의 품질을 향상시키기 위해 필수적인 일이다.

타이어 산업 역시 고분자인 고무를 주원료로 하는 제품이므로 타이어 제조시 고무 제품간 점착제의 비중은 상당히 높다.

타이어 제조시 타이어 반제품을 성형하는 공정에서 발생하는 각각의 반제품들의 접착 불량은 완성품의 품질을 하락시킬 뿐만 아니라 자칫 접착이 불량한 제품이 완제품으로 잘못 출시된 경우 차량 사고를 유발할 수 있는 중요한 요소이다.

지금까지 사용되어 온 타이어용 점착제의 경우 점착제를 구성하는 있는 성분의 80％ 이상을 휘발성 유기 용제가 차지하고 있다.

휘발상 유기 용제는 인체에 대한 유해성 문제가 있을 뿐만 아니라, 유기용제를 사용하고 있는 작업장에서는 항상 화재 위험이 존재하고 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해 다양한 점착제에 대한 연구 결과로서 수용성 점착제를 제조하고 이를 타이어 반제품의 점착제로서 사용하는 방법이 시도되고 있으나, 수용성 점착제는 기존의 점착제와 대비시 점착력이 저하되어 타이어 제조시 불량률이 증가하는 문제가 있다.

한편 본 발명과 관련된 종래 기술로서 한국 특허공개번호 제2004-0018006호는 타이어 트레드 고무 접착용 세멘트 조성물에 관한 것으로 기존보다 접착력을 증가시킨 것에 대한 내용이다.

또한 한국공개특허 제2002-0016195호는 솔벤트를 사용하지 않은 무용제계 타이어 트레드 세멘트에 관한 것이다.

그러나 본 발명은 상기의 기능을 모두 만족하면서 더 나아가 고무제품에 사용되는 여러 반응성 첨가제와의 화학적 반응성이 없다.

또한 본 발명의 점착제를 고무에 첨가하여 사용시 침투, 팽윤, 가교 단계에서 다른 고무 첨가제의 성능 저하를 유발하거나 물성 저하를 일으키지 않는다.

상기에서 언급한 문제를 해결하기 위한 안출된 본 발명은 기존 고무 제품의 계면간 점착제에 있어서, 점착제의 주재료를 휘발성 유기 용제 대신 인체에 유해하지 않은 저분자량의 탄화수소계 비휘발성 유기물을 사용하여 작업 환경을 개선하고 화제 방지를 목적으로 한다.

또한 종래 휘발성 유기 용제를 주재료로 하는 점착제의 경우 용제에 용해된 바인더(Binder)에 의한 점착력이 발휘되었으나, 본 발명의 점착제는 바인더에 의한 점착력 대신 고무 표면의 팽윤에 의해 자체적인 점착력 발휘를 목적으로 한다.

본 발명은 저분자량 탄화수소계를 포함하는 환경친화적인 고무 점착제를 나타낸다.

본 발명의 점착제는 하이드로카본(hydrocarbone) 35∼55중량％, 변성 탄화수소 35∼40중량％, 지방산 1∼4중량％, 습윤제 0.2∼0.5중량％, 점착성물질 8.8∼20.5중량％을 포함할 수 있다.

본 발명의 점착제는 인화점이 150℃ 이상, 185∼195℃이고, 가열감량(105±5℃, 2시간 가열) 0.02％ 이하, 0.001∼0.02％의 물성을 나타낼 수 있다.

본 발명의 점착제의 성분 중에서 하이드로카본은 점착제의 용매 역할을 하며, 점착제 전체 중량 대비 35∼55중량％ 사용할 수 있다.

본 발명의 점착제의 성분 중에서 변성 탄화수소는 팽윤(swelling)성 부여 및 점착력 보강하는 역할을 하며, 점착제 전체 중량 대비 35∼40중량％ 사용할 수 있다.

본 발명의 점착제의 성분 중에서 지방산은 액체의 레벨링(leveling)성을 부여하는 역하라을 하며, 점착제 전체 중량 대비 1∼4중량％ 사용할 수 있다.

본 발명의 점착제의 성분 중에서 습윤제는 습윤(wetting)성을 부여하는 역할을 하며, 점착제 전체 중량 대비 0.2∼0.5중량％ 사용할 수 있다.

본 발명의 점착제의 성분 중에서 점착성 물질은 본 발명의 점착제에서 점착성을 부여하는 물질로, 점착제 전체 중량 대비 8.8∼20.5중량％ 사용할 수 있다.

본 발명의 점착제에서 하이드로카본은 분자량이 500∼900인 올레핀(Olefin)을 사용할 수 있다. 이러한 올레핀의 일예로서 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부타디엔, 1-부텐, 폴리이소부텐, 폴리헥센, 폴리헵센, 폴리옥텐, n-펜탄, 이소펜탄, n-헥산(n-hexane) 중에서 선택된 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.

본 발명의 점착제에서 변성 탄화수소는 분자량이 300∼600이고, 탄소수가 6∼7인 변성 탄화수소를 사용할 수 있다. 이러한 변성 탄화수소의 일예로서 싸이클로헥산을 사용할 수 있다.

본 발명의 점착제에서 지방산은 탄소수 4∼22인 것을 사용할 수 있으며, 이러한 지방산의 일예로서 부티르 산, 카프로 산, 카프릴 산, 카프르 산, 라우르 산, 미리스트 산, 팔미틱 산, 스테아린 산, 아라크 산, 베헨 산 중에서 선택된 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.

본 발명의 점착제에서 습윤제(wetting agent)는 종래 점착제에 사용되어 습윤성을 부여할 수 있은 것이라면 어떠한 것이라도 사용할 수 있으며, 이러한 습윤제의 일예로서 알킬나프탈렌술폰산나트륨, 알킬벤젠술폰산나트륨, 알킬알릴에테르, 디에탄올아민, 알킬황산염, 금속비누, 지방족아민 중에서 선택된 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.

상기 습윤제에서 알킬은 탄소수가 1∼10인 알킬기이다.

본 발명의 점착제에서 점착성 물질은 상기의 점착제 성분을 혼합하여 제조시 점착성을 부여할 수 있는 것이라면 어떠한 것이라도 사용할 수 있다. 본 발명에서 이러한 점착성 물질의 일예로서 이소프렌 고무(IR), 스트렌 부타디엔 고무(SBR), 페놀 포름 알데히드 레진 중에서 선택된 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.

본 발명의 점착제의 구성성분에 있어서 다양한 함량으로 하이드로카본, 변성 탄화수소, 지방산, 습윤제 및 점착성 물질을 적용한바, 본 발명의 목적에 부합하는 점착제를 얻기 위해서는 전술한 수치 범위를 이들 점착제 구성성분으로 점착제를 얻는 것이 좋다.

따라서 본 발명의 점착제는 하이드로카본(hydrocarbone) 35∼55중량％, 변성 탄화수소 35∼40중량％, 지방산 1∼4중량％, 습윤제 0.2∼0.5중량％, 점착성 물질 8.8∼20.5중량％으로 이루어진 것이 바람직하다.

이하 본 발명을 다음의 준비예, 비교예, 실시예, 시험예에 의하여 설명하고자 한다. 그러나 이들은 본 발명의 일실시예로서 이들에 의해 본 발명의 권리범위 가 한정되는 것은 아니다.

<준비예 1> 고무 시편 제조

천연고무(SMR CV-60) 100phr을 밀링 혼합기(Farrel laboratory mill)에 넣고 3분 동안 브레이크-다운(Break-down)한 후, 상기 천연고무 100phr에 대하여 산화아연(ZnO) 4phr, 아로마틱 오일(aromatic oil) 10phr을 넣고 5분 동안 혼련하였다. 그런 다음, 접착제(tackyfier) 5phr, 스테아린 산(stearic acid) 3phr, 가류촉진제(CZ) 1.5phr를 넣고 2분 동안 혼련하였다.

그 후, 불용 유황(insoluble sulfur) 2.0phr를 투입하여 160℃에서 20분 동안 가류하여 고무를 제조하였다.

고무를 제조한 후 25mmx5mmx100mm 크기로 절단하여 고무 시편을 제조하였다.

<준비예 2> 고무 시편 제조

천연고무 대신 스티렌 부타디엔 고무(SBR1502)를 사용하는 것을 제외하고는 상기 준비예 1과 동일한 방법으로 고무 시편을 제조하였다.

<준비예 3> 고무 시편 제조

천연고무 대신 이소프렌 고무(IR2200)를 사용하는 것을 제외하고는 상기 준비예 1과 동일한 방법으로 고무 시편을 제조하였다.

<실시예>

하기의 표 1과 같이 하이드로카본 40중량％, 변성 탄화수소 40중량％, 지방산 1중량％, 습윤제 0.5중량％, 점착성 물질 18.2중량％를 혼합한 후 60rpm으로 1시간 동안 교반하여 점착제를 제조하였다.

<비교예>

하기의 표 1과 같이 하이드로카본 64중량％, 변성 탄화수소 24중량％, 습윤제 0.12중량％, 점착성 물질 11.88중량％를 혼합한 후 60rpm으로 1시간 동안 교반하여 점착제를 제조하였다.

<표 1> 실시예 및 비교예 점착제의 성분

구성성분	비교예	실시예
하이드로카본(1)	64중량％	40.0중량％
변성 탄화수소(2)	24중량％	40.0중량％
지방산(3)	-	1.0중량％
습윤제(4)	0.12중량％	0.5중량％
점착성 물질(5)	11.88중량％	18.2중량％

상기 표 1에서 (1)하이드로카본은 n-헥산이다.

(2)변성 탄화수소는 싸이클로 헥산이다.

(3)지방산은 팔미틱 산이다.

(4)습윤제는 알킬알릴에테르이다(알킬기는 메틸기임).

(5)점착성 물질은 이소프렌 고무이다.

<시험예>

상기 준비예 1 내지 준비예 3에 제조한 천연고무(NR) 시편, 스티렌 부타디엔 고무(SBR1502) 시편, 이소프렌 고무(IR2200) 시편을 준비하여 0.001g/cm²의 양이 되도록 비교예의 점착제와 실시예의 점착제를 각각 분무하였다.

분무 후 4시간이 경과 한 시점에서 각각의 고무 시편을 접착시키고 0.5kg/cm² 의 힘으로 2초간 압착한 후 인장강도기를 이용하여 각각의 고무 시편에 대한 접착강도를 측정하고 그 결과를 하기의 표 2에 나타내었다.

<표 2> 점착제의 접착강도

항목	비교예	실시예
천연고무 시편	1.22	1.6
스티렌 부타디엔 고무 시편	1.9	1.21
이소프렌 고무 시편	1.2	1.38

측정결과 이소프렌 고무보다는 천연고무의 점착력이 좋았으며, 스티렌 부타디엔 고무의 점착력이 가장 약하였다. 일반적으로 고무에서는 분자량이 클수록 점착력이 좋아지게 되며 팽윤 개념을 이용한 점착제에서는 이것이 결정적으로 영향을 미치는 요인으로 작용한다.

천연고무의 경우 수평균 분자량이 약 90만 이지만 천연물이기 때문에 고무내에 분자량 분포가 매우 넓으며 분자량이 큰 것은 수백만에 이르기도 한다. 이러한 큰 분자량을 가지는 분자에 의해 다른 고무보다 우수한 점착력을 나타내게 된다.

이소프렌 고무의 경우는 합성고무이므로 수평균 분자량이 천연고무와 유사하여도 분자량 분포폭이 매우 좁기 때문에 천연고무와 같은 거대 분자가 존재하지 않고, N천연고무 보다 낮은 점착력을 보였다.

스티렌 부타디엔 고무의 경우는 수평균 분자량이 50만 정도에 불과하며 천연고무와 이소프렌 고무에 비해 약한 극성을 나타내기 때문에 신점착제가 표면에 분무된 후 신점착제와 고무의 극성 차이로 인해 용액이 고무로 전이되는 속도가 다소 느렸다. 점착강도에 있어서도 분자량이 작은 만큼 분자간 상호작용이 작아 점착강도가 천연고무, 이소프렌 고무 보다 낮은 양상을 보였다.

상기 표 2의 결과에서처럼 본 발명의 실시예에 의한 점착제는 종래 비교예의 점착제에 비해 점착력이 우수함을 알 수 있다.

본 발명의 점착제는 기존 점착제에서 점착력을 얻기위해 사용한 바인더를 사용하지 않고 팽윤현상을 통해 우수한 점착력을 얻을 수 있으며, 휘발성이 낮고 인화점이 높은 하이드로카본 계의 원료를 사용하여 작업장에 상존하는 화재위험성 및 인체 유해성을 크게 개선시킬 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

고무 계면간을 점착시킬 수 있는 점착제에 있어서,

하이드로카본(hydrocarbone) 계열 35∼55중량％, 변성 탄화수소 계열 35∼40중량％, 지방산 1∼4중량％, 습윤제 0.2∼0.5중량％, 점착성 물질로서 페놀 포름 알데히드 레진 8.8∼20.5중량％ 포함하는 것을 특징으로 하는 고무 점착제.
제1항에 있어서, 하이드로카본은 분자량이 500∼900인 올레핀 임을 특징으로 하는 고무 점착제.
제1항에 있어서, 변성 탄화수소는 탄소수가 6∼7인 변성 탄화수소 임을 특징으로 하는 고무 점착제.
제1항에 있어서, 지방산은 탄소수 4∼22인 지방산 임을 특징으로 하는 고무 점착제.
제1항에 있어서, 습윤제는 알킬나프탈렌술폰산나트륨, 알킬벤젠술폰산나트륨, 알킬알릴에테르, 디에탄올아민, 알킬황산염, 금속비누, 지방족아민 중에서 선택된 어느 하나 이상 임을 특징으로 하는 고무 점착제.
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