KR101314213B1 - 이피디엠 고무 접착용 접착제 및 이피디엠 고무 접착방법 - Google Patents

이피디엠 고무 접착용 접착제 및 이피디엠 고무 접착방법 Download PDF

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Abstract

EPDM 고무 접착용 접착제 및 EPDM 고무 접착방법이 제공된다. 상기 EPDM 고무 접착용 접착제는 EPDM 폴리머 혼합물을 포함한다. 상기 EPDM 폴리머 혼합물은 EPDM 폴리머 40 ~ 90중량% 및 제1 카본블랙 10 ~ 50중량%를 포함할 수 있다.

Description

이피디엠 고무 접착용 접착제 및 이피디엠 고무 접착방법{ADHESIVE FOR BONDING EPDM RUBBER AND METHOD FOR BONDING EPDM RUBBER}
본 발명은 접착제에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 EPDM 고무 접착용 접착제 및 EPDM 고무 접착방법에 관한 것이다.
엔진 마운트(engine mount)는 엔진을 지지하면서 엔진의 진동이 차체에 직접 전달되는 것을 방지하는 차량 부품이다. 상기 엔진 마운트는 무거운 엔진을 지지할 수 있으면서 엔진에서 발생되는 다양한 진동을 차단할 수 있어야 한다. 이를 위해, 엔진 마운트의 재료로 사용되기 바람직한 것이 고무인데, 이는 자동차의 엔진 룸 내에 위치하고 있어서 엔진에서 발생되는 고열에 의한 산화 현상과 주행 중에 지형에 따라 발생하는 반복적인 진동에 의해 고무가 열화되어 균열이 발생할 수 있다. 상기 문제점을 해결하기 위해 내열성과 내구성을 갖는 엔진 마운트용 고무 재료가 연구 및 개발되고 있으며, EPDM 고무가 제안된바 있다. 그러나, EPDM 고무를 엔진 마운트로 사용하기 위해서는 140℃ 이상에서 장시간 접착 강도를 유지할 수 있는 고내열성과 고내구성의 EPDM 고무 접착용 접착제가 요구된다.
본 발명은 EPDM 고무를 금속 등의 피접착체에 접착하기 위한 EPDM 고무 접착용 접착제를 제공한다.
본 발명은 고내열성과 고내구성의 EPDM 고무 접착용 접착제를 제공한다.
본 발명은 EPDM 고무의 접착방법을 제공한다.
본 발명의 실시예들에 따른 EPDM 고무 접착용 접착제는 EPDM 폴리머 혼합물을 포함한다. 상기 EPDM 폴리머 혼합물은, EPDM 폴리머 40 ~ 90중량%, 및 제1 카본블랙 10 ~ 50중량%를 포함할 수 있다.
상기 제1 카본블랙은 SRF, FEF, HAF, MT, 및 VN3 중에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 EPDM 고무 접착용 접착제는 제2 카본블랙을 더 포함할 수 있다. 상기 제2 카본블랙은, SRF, FEF, HAF, MT, 및 VN3 중에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있고, 상기 EPDM 폴리머 혼합물 100중량부에 대하여 10 ~ 20중량부로 포함될 수 있다.
상기 EPDM 고무 접착용 접착제는, 산화 아연, 스테아린산, 노화방지제, BM, 디큐밀퍼옥사이드, 트리에틸아민, 가교촉진제, 및 황 중에서 선택된 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
상기 EPDM 폴리머는, 에틸렌 40 ~ 80중량%, 및 ENB 2 ~ 10중량%를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 EPDM 고무 접착방법은, EPDM 고무를 피접착체에 접착하기 위한 EPDM 고무 접착방법으로서, 상기 EPDM 고무 및 상기 피접착체 중 하나 이상 위에 제1 EPDM 고무 접착용 접착제를 도포하고, 상기 제1 EPDM 고무 접착용 접착제 위에 제2 EPDM 고무 접착용 접착제를 도포하는 것을 포함한다. 상기 제1 EPDM 고무 접착용 접착제는, EPDM 폴리머 80 ~ 120중량부, 카본블랙 50 ~ 90중량부, 및 산화아연 2 ~ 10중량부를 포함할 수 있고, 상기 제2 EPDM 고무 접착용 접착제는, EPDM 폴리머 150 ~ 200중량부, 카본블랙 10 ~ 40 중량부, 및 산화아연 2 ~10중량부를 포함할 수 있다.
상기 제1 EPDM 고무 접착용 접착제는 스테아린산, 노화방지제, BM, 및 디큐밀퍼옥사이드를 더 포함할 수 있고, 상기 제2 EPDM 고무 접착용 접착제는 트리에틸아민, 가교촉진제, 및 황을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 EPDM 고무 접착용 접착제는 높은 내열성과 내구성을 가질 수 있다. 따라서, 상기 EPDM 고무 접착용 접착제는 엔진 마운트로 사용되는 EPDM 고무를 엔진에 접착시키는 접착제로 사용될 수 있고, 140℃ 이상의 고온에서도 장시간 접착 강도를 유지할 수 있다. 상기 EPDM 고무 접착용 접착제는 접착 피막이 유연하여 굽힘 가공이 요구되는 제품의 접착 가공에 사용될 수 있다. 상기 EPDM 고무 접착용 접착제는 높은 내열성으로 인하여 높은 성형 온도에서도 녹아내리지 않아 금형을 오염시키지 않기 때문에 금형 세척주기를 연장할 수 있고 생산성이 향상될 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따른 접착방법에 따라 접착하는 경우 접착 효과가 더욱 향상될 수 있다.
이하, 실시예들을 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 본 발명의 목적, 특징, 장점은 이하의 실시예들을 통해 쉽게 이해될 것이다. 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고, 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 따라서, 이하의 실시예들에 의하여 본 발명이 제한되어서는 안 된다. 본 명세서에서 제1 및 제2 등의 용어는 서로 다른 카본블랙을 구분하기 위해 사용되었을 뿐이므로 이러한 용어에 의해 본 발명이 제한되어서는 안된다.
본 발명의 실시예들에 따른 EPDM 고무 접착용 접착제는 EPDM 폴리머 혼합물을 포함한다. 상기 EPDM 폴리머 혼합물은, EPDM 폴리머 40 ~ 90중량%, 및 제1 카본블랙 10 ~ 50중량%를 포함할 수 있다. 상기 EPDM 폴리머의 함량이 40중량% 미만이면 접착 내구력이 저하될 수 있고, 90중량% 초과이면 접착 강도가 저하될 수 있다. 상기 제1 카본블랙의 함량이 10중량% 미만이면 접착 내구력이 저하될 수 있고, 50중량% 초과이면 접착 강도가 저하될 수 있다.
상기 EPDM 폴리머는, 에틸렌 모노머와 프로필렌 모노머를 중합시켜 제조된 코폴리머이거나, 에틸렌 모너머, 프로필렌 모노머, 및 디엔계 모노머를 중합시켜 제조된 터폴리머일 수 있다. 상기 디엔계 모노머는 비공액디엔계 모노머로서 ENB(ethylidene norbornene)을 포함할 수 있다. 상기 EPDM 폴리머는, 에틸렌 40 ~ 80중량%, 및 ENB 2 ~ 10중량%를 포함할 수 있다.
상기 제1 카본블랙은 SRF, FEF, HAF, MT, 및 VN3 중에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 EPDM 고무 접착용 접착제는 제2 카본블랙을 더 포함할 수 있다. 상기 제2 카본블랙은, SRF, FEF, HAF, MT, 및 VN3 중에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있고, 상기 EPDM 폴리머 혼합물 100중량부에 대하여 10 ~ 20중량부로 포함될 수 있다. 상기 제2 카본블랙의 함량이 10중량부 미만이면 접착 내구력이 저하될 수 있고, 20중량부 초과이면 접착 강도가 저하될 수 있다.
상기 EPDM 고무 접착용 접착제는, 산화 아연, 스테아린산, 노화방지제, BM, 디큐밀퍼옥사이드, 트리에틸아민, 가교촉진제, 및 황 중에서 선택된 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 EPDM 고무 접착용 접착제는, EPDM 폴리머를 8inch 오픈 롤(open roll)에서 소련하고 카본블랙, 산화아연, 스테아린산, 노화방지제 RD를 투입 분산시킨 후 냉각시키고 BM과 디큐밀퍼옥사이드를 투입하여 접착용 유리 화합물(free compound)을 형성하는 단계, 상기 유리 화합물을 20x30x100mm의 크기로 절단하여 교반기에 투입하고 투입된 유리 화합물 100중량부에 대하여 100중량부의 메틸에틸케톤을 주입하여 7rpm의 속도로 교반하여 용해시키는 단계, 용해된 혼합물에 상기 유리 화합물을 다시 투입하고 투입된 유리 화합물 100중량부에 대하여 20중량부의 메탄올과 5중량부의 에탄올을 투입하여 3rpm의 속도로 교반하여 혼합시키는 단계를 수행하는 것에 의해 제조될 수 있다.
상기 EPDM 고무 접착용 접착제는, EPDM 폴리머 100중량부, 카본블랙 70중량부, 산화아연 5중량부, 디큐밀퍼옥사이드 3.5중량부, 스테아린산 1중량부, BM 1중량부, 및 노화방지제 RD 0.5중량부를 포함할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 상기 EPDM 고무 접착용 접착제는, EPDM 폴리머를 8inch 오픈 롤(open roll)에서 소련하고 카본블랙, 산화아연, 트리에틸아민을 투입 분산시킨 후 냉각시키고 가교촉진제 CBS와 황을 투입하여 접착용 유리 화합물(free compound)을 형성하는 단계, 상기 유리 화합물을 20x30x100mm의 크기로 절단하여 교반기에 투입하고 투입된 유리 화합물 100중량부에 대하여 100중량부의 톨루엔을 주입하여 7rpm의 속도로 교반하여 용해시키는 단계, 용해된 혼합물에 상기 유리 화합물을 다시 투입하고 투입된 유리 화합물 100중량부에 대하여 5중량부의 케톤과 2중량부의 메틸이소부틸케톤을 투입하여 3rpm의 속도로 교반하여 혼합시키는 단계를 수행하는 것에 의해 제조될 수 있다.
상기 EPDM 고무 접착용 접착제는, EPDM 폴리머 175중량부, 카본블랙 30중량부, 산화아연 5중량부, 가교촉진제 CBS 1중량부, 황 1중량부, 및 트리에틸아민 0.6중량부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 EPDM 고무 접착방법은, EPDM 고무를 피접착체에 접착하기 위한 EPDM 고무 접착방법으로서, 상기 EPDM 고무 및 상기 피접착체 중 하나 이상 위에 제1 EPDM 고무 접착용 접착제를 도포하고, 상기 제1 EPDM 고무 접착용 접착제 위에 제2 EPDM 고무 접착용 접착제를 도포하는 것을 포함한다. 상기 제1 EPDM 고무 접착용 접착제는, EPDM 폴리머 80 ~ 120중량부, 카본블랙 50 ~ 90중량부, 및 산화아연 2 ~ 10중량부를 포함할 수 있고, 상기 제2 EPDM 고무 접착용 접착제는, EPDM 폴리머 150 ~ 200중량부, 카본블랙 10 ~ 40 중량부, 및 산화아연 2 ~10중량부를 포함할 수 있다. 상기 EPDM 폴리머, 카본블랙, 및 산화아연의 함량이 상기 함량의 범위를 벗어나면 접착 내구력이 저하되거나 접착 강도가 저하될 수 있다.
상기 제1 EPDM 고무 접착용 접착제는 스테아린산, 노화방지제, BM, 및 디큐밀퍼옥사이드를 더 포함할 수 있고, 상기 제2 EPDM 고무 접착용 접착제는 트리에틸아민, 가교촉진제, 및 황을 더 포함할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 EPDM 고무 접착용 접착제는, EPDM 폴리머 100중량부, 카본블랙 70중량부, 산화아연 5중량부, 디큐밀퍼옥사이드 3.5중량부, 스테아린산 1중량부, BM 1중량부, 및 노화방지제 RD 0.5중량부를 포함할 수 있고, 상기 제2 EPDM 고무 접착용 접착제는, EPDM 폴리머 175중량부, 카본블랙 30중량부, 산화아연 5중량부, 가교촉진제 CBS 1중량부, 황 1중량부, 및 트리에틸아민 0.6중량부를 포함할 수 있다.
< 실시예 >
EPDM 고무 접착용 접착제 제조
다음과 같은 방법으로 제1 EPDM 고무 접착용 접착제를 제조하였다. EPDM 폴리머를 8inch 오픈 롤(open roll)에서 소련하고 FEF 카본블랙, 산화아연, 스테아린산, 노화방지제 RD를 투입 분산시킨 후 냉각시키고 BM과 디큐밀퍼옥사이드를 투입하여 접착용 유리 화합물(free compound)을 형성하였다. 상기 유리 화합물을 20x30x100mm의 크기로 절단하여 교반기에 투입하고 투입된 유리 화합물 100중량부에 대하여 100중량부의 메틸에틸케톤을 주입하여 7rpm의 속도로 교반하여 용해시켰다. 용해된 혼합물에 상기 유리 화합물을 다시 투입하고 투입된 유리 화합물 100중량부에 대하여 20중량부의 메탄올과 5중량부의 에탄올을 투입하여 3rpm의 속도로 교반하여 혼합시켰다. 이에 의해, EPDM 폴리머 100중량부, FEF 카본블랙 70중량부, 산화아연 5중량부, 디큐밀퍼옥사이드 3.5중량부, 스테아린산 1중량부, BM 1중량부, 및 노화방지제 RD 0.5중량부를 포함하는 제1 EPDM 고무 접착용 접착제가 제조되었다.
다음과 같은 방법으로 제2 EPDM 고무 접착용 접착제를 제조하였다. EPDM 폴리머를 8inch 오픈 롤(open roll)에서 소련하고 FEF 카본블랙, 산화아연, 트리에틸아민을 투입 분산시킨 후 냉각시키고 가교촉진제 CBS와 황을 투입하여 접착용 유리 화합물(free compound)을 형성하였다. 상기 유리 화합물을 20x30x100mm의 크기로 절단하여 교반기에 투입하고 투입된 유리 화합물 100중량부에 대하여 100중량부의 톨루엔을 주입하여 7rpm의 속도로 교반하여 용해시켰다. 용해된 혼합물에 상기 유리 화합물을 다시 투입하고 투입된 유리 화합물 100중량부에 대하여 5중량부의 케톤과 2중량부의 메틸이소부틸케톤을 투입하여 3rpm의 속도로 교반하여 혼합시켰다. 이에 의해, EPDM 폴리머 175중량부, 카본블랙 30중량부, 산화아연 5중량부, 가교촉진제 CBS 1중량부, 황 1중량부, 및 트리에틸아민 0.6중량부를 포함하는 제2 EPDM 고무 접착용 접착제가 제조되었다.
상기 제1 및 제2 EPDM 고무 접착용 접착제를 이용하여 금속(접착시편용 철편)에 EPDM 고무를 접착시켰다. 먼저, 금속 위에 상기 제1 EPDM 고무 접착용 접착제를 도포하고, 도포된 제1 EPDM 고무 접착용 접착제 위헤 상기 제2 EPDM 고무 접착용 접착제를 도포하였다. 상기 제1 및 제2 EPDM 고무 접착용 접착제가 도포된 금속에 EPDM 고무를 접착시켰다. 아래 표 1에 상기 제1 및 제2 EPDM 고무 접착용 접착제에 포함되는 EPDM 폴리머의 에틸렌 및 ENB 함량에 따라 실시예를 구분하여 나타내었다.
구분 에틸렌 함량(중량%) ENB 함량(중량%)
실시예 1 51.5 4.5
실시예 2 56.5 4.5
실시예 3 61.5 4.5
실시예 4 70.0 4.5
아래 표 2에 기재된 바와 같이, 상기 실시예 3의 제1 및 제2 EPDM 고무 접착용 접착제에 SRF, HAF, MT, VN3 카본블랙을 각각 첨가하여 EPDM 고무를 금속에 접착시켰다. 상기 카본블랙은 상기 제1 및 제2 EPDM 고무 접착용 접착제 100중량부에 대하여 10중량부로 첨가되었다.
구분 카본블랙 종류 함량(중량부)
실시예 5 SRF 10
실시예 6 HAF 10
실시예 7 MT 10
실시예 8 VN3 10
< 시험예 >
현대자동차(주)의 엔진마운트류 시험 방법을 이용하여 상기 실시예 1 내지 8의 제1 및 제2 EPDM 고무 접착용 접착제로 접착된 금속편과 고무를 90도 방향으로 50±5.0mm/min의 박리속도로 박리시켜서 박리강도와 R잔유율을 측정하여 그 결과를 아래 표 4에 나타내었다. 상기 실시예 1 내지 8에 따른 시편 제작 전 탈지, 샷(shot), 인산염피막의 전처리를 수행하였다. 박리강도는 최대 박리력(kgf)/시편의 너비(cm)를 나타내고, R잔유율은 박리시험 후 금속편 표면에 남아있는 고무의 면적을 %로 계산한 값을 나타낸다.
구분 항목 시험결과
1회 2회 3회 4회 평균
실시예 1 박리강도 8.8 8.3 8.0 7.6 8.2
R잔유율 99 99 99 99 99
실시예 2 박리강도 8.0 8.6 7.8 8.2 8.2
R잔유율 99 99 99 99 99
실시예 3 박리강도 8.9 8.5 8.4 8.0 8.5
R잔유율 99 99 99 99 99
실시예 4 박리강도 8.7 8.6 8.9 9.1 8.8
R잔유율 99 99 99 99 99
실시예 5 박리강도 8.8 9.2 9.3 8.4 8.9
R잔유율 98 98 99 99 99
실시예 6 박리강도 8.4 8.9 9.1 8.7 8.8
R잔유율 99 98 99 98 99
실시예 7 박리강도 8.3 8.7 8.6 8.6 8.6
R잔유율 99 98 98 98 98
실시예 8 박리강도 8.6 8.6 8.9 8.4 8.6
R잔유율 98 99 99 98 99
상기 실시예 5의 제1 및 제2 EPDM 고무 접착용 접착제에 대하여 내열노화 시험, 염수분문 시험, 내마운트액 시험을 실시하여 박리강도와 R잔유율을 측정하여 그 결과를 아래 표 4에 나타내었다. 내열노화 시험은 120℃와 140℃에서 각각 500시간과 1000시간 동안 진행되었고, 염수분무 시험은 35℃에서 500시간 동안 진행되었으며, 내마운트액 시험은 150℃에서 500시간과 1000시간 동안 진행되었다.
시험명 조건 항목 시험결과
1회 2회 3회 4회 5회
내열노화 120℃x
500시간		 박리강도 8.7 8.6 8.9 9.1 8.8
R잔유율 99 98 99 98 99
120℃x
1000시간		 박리강도 9.2 9.4 9.1 9.0 9.2
R잔유율 98 98 99 98 98
140℃x
500시간		 박리강도 8.4 8.7 9.1 8.7 8.7
R잔유율 99 99 99 98 99
140℃x
1000시간		 박리강도 8.6 9.3 8.8 8.9 8.9
R잔유율 98 98 99 98 98
염수분무 35℃x
500시간		 박리강도 9.4 8.9 8.4 8.7 8.9
R잔유율 99 98 98 98 98
내마운트액 150℃x
500시간		 박리강도 8.6 8.4 8.2 8.9 8.5
R잔유율 98 99 97 99 98
150℃x
1000시간		 박리강도 8.7 8.6 8.1 8.8 8.6
R잔유율 99 97 99 99 98
상기 표 3 및 표 4를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 EPDM 고무 접착용 접착제는 박리강도와 R잔유율이 높아 높은 내구성을 가질 수 있다. 또, 상기 EPDM 고무 접착용 접착제는 EPDM 고무를 포함함으로써 높은 내열성을 가질 수 있다.
이제까지 본 발명에 대한 구체적인 실시예들을 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (7)

  1. EPDM 폴리머 혼합물을 포함하는 자동차 엔진마운트용 EPDM 고무를 금속에 접착시키는 접착제로서,
    상기 EPDM 폴리머 혼합물은,
    EPDM 폴리머 40 ~ 90중량%; 및
    제1 카본블랙 10 ~ 50중량%를 포함하되,
    상기 제1 카본블랙은 SRF, FEF, HAF, MT, 및 VN3 중에서 선택된 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 엔진마운트용 EPDM 고무를 금속에 접착시키는 접착제.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    제2 카본블랙을 더 포함하며,
    상기 제2 카본블랙은,
    SRF, FEF, HAF, MT, 및 VN3 중에서 선택된 하나 이상을 포함하고,
    상기 EPDM 폴리머 혼합물 100중량부에 대하여 10 ~ 20중량부로 포함되는 것을 특징으로 하는 자동차 엔진마운트용 EPDM 고무를 금속에 접착시키는 접착제.
  4. 제 1 항에 있어서,
    산화 아연, 스테아린산, 노화방지제, BM, 디큐밀퍼옥사이드, 트리에틸아민, 가교촉진제, 및 황 중에서 선택된 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 엔진마운트용 EPDM 고무를 금속에 접착시키는 접착제.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 EPDM 폴리머는,
    에틸렌 40 ~ 80중량%, 및
    ENB 2 ~ 10중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차 엔진마운트용 EPDM 고무를 금속에 접착시키는 접착제.
  6. 자동차 엔진마운트용 EPDM 고무를 엔진마운트 부품용 금속에 접착하기 위한 EPDM 고무 접착방법으로서,
    상기 EPDM 고무 및 상기 금속 중 하나 이상 위에 제1 EPDM 고무 접착용 접착제를 도포하고,
    상기 제1 EPDM 고무 접착용 접착제 위에 제2 EPDM 고무 접착용 접착제를 도포하는 것을 포함하며,
    상기 제1 EPDM 고무 접착용 접착제는,
    EPDM 폴리머 80 ~ 120중량부,
    카본블랙 50 ~ 90중량부,
    산화아연 2 ~ 10중량부를 포함하고,
    상기 제2 EPDM 고무 접착용 접착제는,
    EPDM 폴리머 150 ~ 200중량부,
    카본블랙 10 ~ 40 중량부,
    산화아연 2 ~10중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 EPDM 고무 접착방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1 EPDM 고무 접착용 접착제는 스테아린산, 노화방지제, BM, 및 디큐밀퍼옥사이드를 더 포함하고,
    상기 제2 EPDM 고무 접착용 접착제는 트리에틸아민, 가교촉진제, 및 황을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 EPDM 고무 접착방법.


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