KR101488144B1 - 고무/수지 복합 호스 - Google Patents

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야스아키 시노다
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요코하마 고무 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 수지층과 고무층과의 접착성이 우수한 고무/수지 복합 호스를 목적으로 하고 있으며, 그 해결수단으로서의 본 발명은, 내관을 가지며, 상기 내관이 최내층으로서의 수지층을 구비하며, 또한 상기 최내층에 인접하는 고무층을 구비하고, 상기 수지층에 사용되는 재료가, 카복실산 금속염을 가지는 아이오노머를 적어도 포함하는 수지를 함유하는 수지 조성물이고, 상기 고무층에 사용되는 재료가, 에폭시화 고무를 적어도 포함하는 고무를 함유하는 고무 조성물인, 고무/수지 복합 호스를 제공한다.

Description

고무/수지 복합 호스{RUBBER/RESIN COMPOSITE HOSE}
본 발명은, 고무/수지 복합 호스에 관한 것이다.
종래, 리퀴드 프로판가스 호스(LPG 호스)나 자동차 에어컨 호스로 대표되는 유체 수송용 호스에는 수지 재료와 고무 재료를 조합한 수지와 고무의 적층체가 일반적으로 이용되며, 수지와 고무의 접착 기술로서는 접착제의 사용, 수지 재료의 표면 처리 등이 일반적으로 실시되어 왔다. 그러나, 양호한 접착 상태를 얻기 위해서는, 이들 처리를 일정 조건하에서 실시할 필요가 있기 때문에, 작업 공정 수가 증가할 뿐만 아니라, 생산 비용이 드는 등의 문제가 있었다. 그리하여, 본원 출원인은 지금까지 초고분자량 폴리에틸렌(PE)과 고무를 퓨전 본딩(초고분자량 PE의 융점 이상의 온도로 가온함으로써, 양쪽 물질의 분자사슬이 서로 얽힘으로 인해 발생하는 용융 접착)에 의해 접착시키는 것을 제안하고 있다(특허문헌 1). 또한, 폴리아미드 수지와 고무의 접착이 제안되어 있다(특허문헌 2 ∼ 4). 또한, 본원 출원인은 이전 폴리아미드 수지와 고무의 접착에 대해 특허문헌 5를 제안했다.
그러나, 모두 다 한정된 재료끼리의 접착 기술이며, 보다 넓은 범위에 적용 가능한 수지 재료와 고무 재료를 접착시키는 기술이 요구되고 있다.
일본특허공고 헤이세이07-117179호 공보 일본특허 제3891718호 공보 일본특허 제2589238호 공보 일본특허 제3381398호 공보 일본특허공개 2002-79614호 공보
따라서, 본 발명은, 수지층과 고무층과의 접착성이 우수한, 고무/수지 복합 호스를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자는, 상기 과제를 해결하기 위해 예의 연구한 결과, 내관을 가지며, 상기 내관이 최내층으로서의 수지층을 구비하며, 또한 상기 최내층에 인접하는 고무층을 구비하고, 수지층에 사용되는 재료가 카복실산 금속염을 가지는 아이오노머를 적어도 포함하는 수지를 함유하는 수지 조성물이고, 고무층에 사용되는 재료가 에폭시화 고무를 적어도 포함하는 고무를 함유하는 고무 조성물인 고무/수지 복합 호스가, 수지층과 고무층과의 접착성에 우수하다는 것을 찾아내어, 본 발명을 완성시켰다.
즉, 본 발명은, 하기 1 ∼ 13을 제공한다.
1. 내관을 가지며, 상기 내관이 최내층으로서의 수지층을 구비하며, 또한 상기 최내층에 인접하는 고무층을 구비하고,
상기 수지층에 사용되는 재료가, 카복실산 금속염을 가지는 아이오노머를 적어도 포함하는 수지를 함유하는 수지 조성물이고,
상기 고무층에 사용되는 재료가, 에폭시화 고무를 적어도 포함하는 고무를 함유하는 고무 조성물인 고무/수지 복합 호스.
2. 상기 1에 있어서, 상기 수지에서 상기 아이오노머의 양이 수지 전체량 중의 10~100 질량%이고,
상기 고무에서, 상기 에폭시화 고무의 양이 고무 전체량 중의 10~100 질량%인 고무/수지 복합 호스.
3. 상기 1 또는 2에 있어서, 상기 에폭시화 고무가 에폭시화 천연고무인 고무/수지 복합 호스.
4. 상기 1~3 중 어느 하나에 있어서, 상기 에폭시화 고무의 에폭시화율이 2~75 mol%인 고무/수지 복합 호스.
5. 상기 1~4 중 어느 하나에 있어서, 상기 고무가 아크릴로니트릴 부타디엔 고무(NBR)를 더 포함하는 고무/수지 복합 호스.
6. 상기 1~5 중 어느 하나에 있어서, 상기 수지가 폴리아미드를 더 포함하는 고무/수지 복합 호스.
7. 상기 6에 있어서, 상기 폴리아미드가 폴리아미드 6, 폴리아미드 11, 폴리아미드 12, 폴리아미드 4-6, 폴리아미드 6-6, 폴리아미드 6-10, 폴리아미드 6-12 및 폴리아미드 MXD-6으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종인 고무/수지 복합 호스.
8. 상기 1~7 중 어느 하나에 있어서, 상기 고무 조성물이 티우람계 가황촉진제 및/또는 술펜아미드계 가황촉진제, 및 알킬페놀포름알데히드 수지를 더 함유하는 고무/수지 복합 호스.
9. 상기 1~8 중 어느 하나에 있어서, 상기 수지층과 상기 고무층 사이에 접착제층을 가지지 않는 고무/수지 복합 호스.
10. 상기 1~9 중 어느 하나에 있어서, 상기 수지층과 상기 고무층이 직접 접착되는 고무/수지 복합 호스.
11. 상기 1~10 중 어느 하나에 있어서, 상기 내관의 외측에 보강층 및 외층을 가지는 고무/수지 복합 호스.
12. 상기 11에 있어서, 상기 보강층에 사용되는 재료가 브라스 도금 와이어인 고무/수지 복합 호스.
13. 상기 1~12 중 어느 하나에 있어서 상기 수지층과 상기 고무층을 적어도 가황 접착시키는 것에 의해 고무/수지 복합 호스를 제조하는 고무/수지 복합 호스의 제조방법.
본 발명의 고무/수지 복합 호스는 수지층과 고무층과의 접착성이 우수하다.
본 발명의 고무/수지 복합 호스의 제조방법에 의해 얻어지는 고무/수지 복합 호스는, 수지층과 고무층과의 접착성이 우수하다.
도 1은, 본 발명의 고무/수지 복합 호스의 일례를 호스의 각 층을 잘라내어 모식적으로 나타낸 사시도이다.
본 발명에 대해 이하에 상세하게 설명한다.
본 발명의 고무/수지 복합 호스는, 내관을 가지며, 상기 내관이 최내층으로서의 수지층을 구비하며, 또한 상기 최내층에 인접하는 고무층을 구비하고, 상기 수지층에 사용되는 재료가, 카복실산 금속염을 가지는 아이오노머를 적어도 포함하는 수지를 함유하는 수지 조성물이고, 상기 고무층에 사용되는 재료가, 에폭시화 고무를 적어도 포함하는 고무를 함유하는 고무 조성물인, 고무와 수지와의 복합 호스이다.
본 발명의 고무/수지 복합 호스는, 수지층에 사용되는 재료가 카복실산 금속염을 가지는 아이오노머를 적어도 포함하는 수지를 함유하는 수지 조성물이고, 고무층에 사용되는 재료가 에폭시화 고무를 적어도 포함하는 고무를 함유하는 고무 조성물인 것으로 인해 수지층과 고무층이 접착될 수 있어, 수지층과 고무층과의 접착성이 우수하다. 또한, 수지층과 고무층과의 사이에 접착 처리(예를 들면, 접착제의 도포, 수지층의 표면처리)를 실시하지 않고 수지층과 고무층을 직접 접착시킬 수 있다.
본원 발명자들은, 수지층과 고무층과의 접착은 카복실산 금속염과 에폭시화 고무가 가지는 에폭시기와의 반응에서 기인하는 것으로 생각한다. 또한, 상기 메커니즘은 본원 발명자들의 추찰(推察)이며, 본원 발명의 메커니즘이 상기 이외의 것이라 하더라도 본 발명의 범위 내이다.
본 발명의 고무/수지 복합 호스는 내관을 가진다. 또한, 내관은, 최내층으로서의 수지층을 구비하며, 또한 최내층에 인접하는 고무층을 구비한다.
본 발명의 고무/수지 복합 호스는, 내관의 외측에 보강층 및 외층을 더 가지는 것이 바람직한 양태의 하나로서 들 수 있다. 보강층은 고무층에 인접할 수 있다.
본 발명의 고무/수지 복합 호스에 있어서, 수지층과 고무층은 직접 접착될 수 있다.
본 발명에 있어서는, 제조 공정을 줄이고, 생산성이 우수하다는 관점에서, 수지층과 고무층은 직접 접착되는 것이 바람직한 양태의 하나로서 들 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서는, 제조 공정을 줄이고, 작업 환경 및 생산성이 우수하다는 관점에서, 수지층과 고무층 사이에 접착제층을 가지지 않는 것이 바람직한 양태의 하나로서 들 수 있다.
또한, 본 발명에 있어서는, 제조 공정을 줄이고, 생산성이 우수하다는 관점에서, 수지층의 표면에 표면처리제를 실시하지 않는 것이 바람직한 양태의 하나로서 들 수 있다.
최내층(수지층)의 두께는, 호스의 유연성과 생산성의 관점에서, 0.05~1.00 mm인 것이 바람직하다.
고무층의 두께는, 호스의 유연성과 생산성의 관점에서, 0.5~6.0 mm인 것이 바람직하다.
내관의 두께는 0.6~7.0 mm인 것이 바람직하다.
외층의 두께는, 호스의 유연성과 생산성의 관점에서, 1.0~4.0 mm인 것이 바람직하다.
본 발명의 고무/수지 복합 호스의 바람직한 실시형태의 일례를 첨부된 도면을 이용하여 설명한다. 또한, 본 발명은 첨부된 도면에 제한되지 않는다.
도 1은, 본 발명의 고무/수지 복합 호스의 일례를 호스의 각 층을 잘라내어 모식적으로 나타낸 사시도이다.
도 1에 있어서, 고무/수지 복합 호스(1)는, 내관(6)을 가지며, 또한, 내관(6) 위에 보강층(7)을 가지고, 보강층(7) 위에 외층(9)을 가진다. 내관(6)은, 최내층에 수지층(3)을 구비하며, 또한 수지층(3)(최내층)에 인접하는 고무층(5)을 구비한다.
최내층에 대해서 이하에 설명한다.
본 발명에 있어서 최내층은 수지층이다. 또한, 수지층에 사용되는 재료는, 카복실산 금속염을 가지는 아이오노머를 적어도 포함하는 수지를 함유하는 수지 조성물이다.
본 발명에 있어서 최내층이 수지층이므로, 액체나 기체에 대한 내투과성, 내유성이 우수하다.
최내층의 제조 시에 사용되는 수지 조성물에 대해서 이하에 설명한다.
본 발명에 있어서, 사용되는 수지 조성물은, 카복실산 금속염을 가지는 아이오노머를 적어도 포함하는 수지를 함유하는 조성물이다.
아이오노머에 대해서 이하에 설명한다.
수지 조성물에 함유되는 수지에 적어도 포함되는 아이오노머는, 카복실산 금속염을 가지는 폴리머이면 특별히 제한되지 않는다.
아이오노머에 있어서의 카복실산 금속염의 금속으로서는, 예를 들면, 나트륨, 아연, 마그네슘을 들 수 있다. 그 중에서도, 금속은, 수지층과 고무층과의 접착성이 더 우수하다는 관점에서, 아연이 바람직하다.
아이오노머로서는, 예를 들면, 에틸렌-메타크릴산 공중합체의 분자 사이를 금속 이온(예를 들면, 아연 이온)으로 가교한 수지를 들 수 있다.
아이오노머는 그 제조에 대해서 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 종래의 공지의 것을 들 수 있다. 아이오노머는 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
본 발명에 있어서, 수지는 적어도 아이오노머를 포함한다.
수지가 포함할 수 있는 아이오노머 이외의 폴리머로서는, 예를 들면, 폴리아미드, 폴리올레핀을 들 수 있다.
그 중에서도, 내기체투과성, 내유성, 기계적 강도가 우수하다는 관점에서, 수지는 폴리아미드를 더 포함하는 것이 바람직하다.
폴리아미드는 내기체투과성, 내유성, 기계적 강도가 더 우수하다는 관점에서, 폴리아미드 6, 폴리아미드 11, 폴리아미드 12, 폴리아미드 4-6, 폴리아미드 6-6, 폴리아미드 6-10, 폴리아미드 6-12 및 폴리아미드 MXD-6으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종인 것이 바람직하다.
아이오노머 이외의 폴리머는 그 제조에 대해서 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 종래의 공지의 것을 들 수 있다. 아이오노머 이외의 폴리머는 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
수지에 있어서, 아이오노머의 함유량이 접착성에 관여한다는 점에서, 아이오노머의 함유량은 수지 전체량 중의 10~100 질량%인 것이 바람직하고, 20~100 질량%인 것이 더 바람직하다.
수지가 아이오노머 이외의 폴리머를 포함하는 경우, 아이오노머 이외의 폴리머(예를 들면 폴리아미드)의 양은 수지 전체량 중의 90 질량% 이하로 할 수 있다. 아이오노머 이외의 폴리머량은 내기체투과성, 내유성, 기계적 강도를 향상시킨다는 관점에서, 수지 전체량 중의 10~90 질량%인 것이 바람직하고, 40~90 질량%인 것이 더 바람직하다.
수지 조성물은, 필요에 따라 본 발명의 목적을 손상시키지 않는 범위에서, 첨가제를 함유할 수 있다. 첨가제로서는, 예를 들면, 충전제, 보강제, 노화방지제, 가황제, 가황촉진제, 가황활성화제, 가소제, 안료(염료), 점착부여제, 윤활제, 분산제, 가공조제를 들 수 있다.
수지 조성물은 그 제조에 대해 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 아이오노머, 필요에 따라 사용할 수 있는, 아이오노머 이외의 폴리머, 첨가제를, 2축 혼련 압출기를 이용하여 혼합하는 방법을 들 수 있다. 혼합 온도는 수지의 융점 이상 또는 융점 부근의 온도로 하는 것이 바람직한 양태로서 들 수 있다.
고무층에 대해서 이하에 설명한다.
본 발명에 있어서, 고무층은 최내층에 인접한다. 또한, 고무층에 사용되는 재료는, 에폭시화 고무를 적어도 포함하는 고무를 함유하는 고무 조성물이다.
고무층의 제조 시에 사용되는 고무 조성물에 대해서 이하에 설명한다.
본 발명에 있어서, 고무 조성물에 함유되는 고무에 포함되는 에폭시화 고무는, 에폭시기를 가지는 고무이면 특별히 제한되지 않는다. 에폭시화 고무는, 수지층과 고무층과의 접착성이 더 우수하다는 관점에서, 에폭시화 천연고무인 것이 바람직하다.
에폭시화 고무 중의 에폭시기가 수지층과 고무층과의 접착에 관여하기 때문에, 에폭시화율은 2~75 mol%인 것이 바람직하고, 20~75 mol%인 것이 더 바람직하다. 에폭시화율은, 에폭시화 이전의 원료 고무(예를 들면 천연고무) 중의 이중결합의 전체 수 중 에폭시화된 수의 비율을 의미한다.
에폭시화 고무는 그 제조에 대해서 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 종래의 공지의 것을 들 수 있다. 에폭시화 고무는 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
본 발명에 있어서, 고무는 적어도 에폭시화 고무를 포함한다.
고무가 포함할 수 있는 에폭시화 고무 이외의 고무로서는, 예를 들면, 아크릴로니트릴 부타디엔 고무(NBR), 천연고무(NR), 부타디엔 고무(BR), 스티렌-부타디엔 공중합체 고무(SBR), 폴리이소프렌 고무(IR), 부틸 고무(IIR), 클로로부틸 고무(Cl-IIR), 브로모부틸 고무(Br-IIR), 클로로프렌 고무, 에틸렌-프로필렌 공중합체 고무, 스티렌-이소프렌 공중합체 고무, 스티렌-이소프렌-부타디엔 공중합체 고무, 이소프렌-부타디엔 공중합체 고무, 클로로설폰화 폴리에틸렌을 들 수 있다.
고무는, 수지층과 고무층과의 접착성이 더 우수하고, 내유성이 우수하다는 관점에서, 아크릴로니트릴 부타디엔 고무(NBR)를 더 포함하는 것이 바람직하다.
에폭시화 고무 이외의 고무는 제조에 대해서 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 종래의 공지의 것을 들 수 있다. 에폭시화 고무 이외의 고무는 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
고무에 있어서, 에폭시화 고무의 양은, 수지층과 고무층과의 접착이 더 우수하다는 점에서, 고무 전체량 중의 10~100 질량%인 것이 바람직하지만, 내한성(耐寒性) 등의 모든 물성을 고려하면, 20~70 질량%인 것이 더 바람직하다.
고무가 에폭시화 고무 이외의 고무를 포함하는 경우, 에폭시화 고무 이외의 고무(예를 들면 아크릴로니트릴 부타디엔 고무)의 양은 고무 전체량 중의 90 질량% 이하로 할 수 있다. 에폭시화 고무 이외의 고무의 양은 수지층과 고무층과의 접착성이 더 우수하고, 내유성이 우수하다는 관점에서, 고무 전체량 중의 30~90 질량%인 것이 바람직하고, 50~90 질량%인 것이 더 바람직하다.
본 발명에 있어서, 고무 조성물은, 수지층과 고무층과의 접착성이 더 우수하고, 고무층과 보강층과의 가황 접착이 우수하고, 고무층과 보강층과의 접착성이 우수하다는 관점에서, 티우람계 가황촉진제 및/또는 술펜아미드계 가황촉진제를 더 함유하는 것이 바람직하다. 또한, 고무 조성물은, 수지층과 고무층과의 접착성이 더 우수하고, 고무층과 보강층과의 가황 접착이 우수하고, 고무층과 보강층과의 접착성이 우수하다는 관점에서, 알킬페놀포름알데히드 수지를 더 함유하는 것이 바람직하다. 고무 조성물은, 수지층과 고무층과의 접착성이 더 우수하고, 고무층과 보강층과의 가황 접착이 우수하고, 고무층과 보강층과의 접착성이 우수하다는 관점에서, 티우람계 가황촉진제 및/또는 술펜아미드계 가황촉진제, 및 알킬페놀포름알데히드 수지를 더 함유하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 고무 조성물이 티우람계 가황촉진제 및/또는 술펜아미드계 가황촉진제, 및 알킬페놀포름알데히드 수지를 더 함유함으로써, 수지층과 고무층과의 접착성이 더 우수하고, 고무층과 보강층과는 더 견고하게 직접 접착될 수 있다.
또한, 고무 조성물이 티우람계 가황촉진제 및/또는 술펜아미드계 가황촉진제를 더 함유함으로써(특히 술펜아미드계 촉진제를 함유), 고온하에서의(예를 들면, 40~120℃, 70℃ 가 바람직한 양태로서 들 수 있다) 수지층과 고무층과의 접착성을, 현행의 접착제(예를 들면, 페놀수지계 접착제)를 사용하여 수지층과 고무층을 접착시켰을 경우와 동등 또는 그 이상으로 할 수 있다.
본 발명에 있어서는, 제조 공정을 삭감하고 생산성이 우수하다는 관점에서, 고무층과 보강층과는 직접 접착되는 것이 바람직한 양태의 하나로서 들 수 있다.
또한, 제조 공정을 삭감하고 작업 환경 및 생산성이 우수하다는 관점에서, 고무층과 보강층과의 사이에 접착제층을 가지지 않는 것이 바람직한 양태의 하나로서 들 수 있다.
티우람계 가황촉진제에 대해서 이하에 설명한다.
본 발명에 있어서, 고무 조성물이 더 함유할 수 있는 티우람계 가황촉진제는, 일반적으로 고무에 배합되는 것이라면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 하기 식(1)로 표시되는 것을 들 수 있다.
Figure 112014054455316-pct00001
상기 식(1) 중, R1~R4는, 각각 탄소수 1~18의 지방족 탄화수소기, 지환식 탄화수소기 또는 방향족 탄화수소기를 나타내고, x는 1~4의 정수를 나타낸다.
지방족 탄화수소기로서는, 예를 들면, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 옥틸기, 도데실기, 스테아릴기 등의 직쇄상 알킬기; 이소프로필기, 이소부틸기, s-부틸기, t-부틸기, 이소펜틸기, 네오펜틸기, t-펜틸기, 1-메틸부틸기, 1-메틸헵틸기, 2-에틸헥실기 등의 분기상 알킬기; 비닐기, 알릴기, 프로페닐기, 부타-2-엔-1-일(-CH2-CH=CH-CH3), 부타-3-엔-1-일(-CH2-CH2-CH=CH2) 등의 알케닐기; 에티닐기, 프로페닐기, 부타-2-인-1-일(-CH2-C=C-CH3), 부타-3-엔-1-일(-CH3-CH2-C=CH) 등의 알키닐기를 들 수 있다.
지환식 탄화수소기로서는, 예를 들면, 시클로헥실기, 메틸시클로헥실기, 에틸 시클로헥실기를 들 수 있다.
방향족 탄화수소기로서는, 예를 들면, 벤질기, 페네틸기 등의 아랄킬기; 페닐기, 톨릴기(o-, m-, p-), 디메틸페닐기, 메시틸기 등의 아릴기를 들 수 있다.
티우람계 가황촉진제로서는, 구체적으로는, 예를 들면, 테트라메틸티우람모노설파이드, 테트라에틸티우람디설파이드, 테트라부틸티우람디설파이드, 테트라헥실티우람디설파이드, 테트라키스(2-에틸헥실)티우람디설파이드, 테트라스테아릴티우람디설파이드, 테트라시클로헥실티우람디설파이드, 테트라벤질티우람디설파이드와 같은 티우람디설파이드를 들 수 있다.
그 중에서도, 수지층과 고무층과의 접착성이 더 우수하고, 고무층과 보강층과의 가황 접착이 우수하고, 고무 물성도 우수하다는 관점에서, 테트라메틸티우람모노설파이드, 테트라에틸티우람디설파이드, 테트라키스(2-에틸헥실)티우람디설파이드 등이 바람직하다.
티우람계 가황촉진제는 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 티우람계 가황촉진제는 그 제조에 대해서 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 종래의 공지의 것을 들 수 있다.
티우람계 가황촉진제의 양은, 수지층과 고무층과의 접착성이 더 우수하고, 고무층과 보강층과의 가황 접착이 우수하고, 고무층과 보강층과의 접착성이 우수하다는 관점에서, 에폭시화 고무를 포함하는 고무 100 질량부에 대해, 0.2~3.0 질량부인 것이 바람직하고, 0.25~2.75 질량부인 것이 더 바람직하고, 0.3~2.5 질량부인 것이 더욱 더 바람직하다.
티우람계 가황촉진제의 양이 에폭시화 고무를 포함하는 고무 100 질량부에 대해 0.2 질량부 이상인 경우, 보강층(특히 브라스 도금 스틸 와이어)과의 접착성이 우수하여(구체적으로는 접착력이 높고 고무 부착이 많아짐) 바람직하다.
티우람계 가황촉진제의 양이 에폭시화 고무를 포함하는 고무 100 질량부에 대해 3.0 질량부 이하인 경우, 스코치 시간이 적절한 길이로 되고, 압출 가공성이 우수하여 바람직하다.
술펜아미드계 가황촉진제에 대해서 이하에 설명한다.
본 발명에 있어서, 고무 조성물이 더 함유할 수 있는 술펜아미드계 가황촉진제는, 일반적으로 고무에 배합되는 것이라면 특별히 제한되지 않는다.
술펜아미드계 가황촉진제로서는, 예를 들면, N-시클로헥실-2-벤조티아졸릴술펜아미드, N-tert-부틸-2-벤조티아졸릴술펜아미드를 들 수 있다.
그 중에서도, 수지층과 고무층과의 접착성이 더 우수하고, 고무층과 보강층과의 가황 접착이 우수하고, 고무층과 보강층과의 접착성이 우수하다는 관점에서, N-t-부틸-2-벤조티아졸릴술펜아미드가 바람직하다.
술펜아미드계 가황촉진제는 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 술펜아미드계 가황촉진제는 그 제조에 대해서 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 종래의 공지의 것을 들 수 있다.
술펜아미드계 가황촉진제의 양은, 수지층과 고무층과의 접착성이 더 우수하고, 고무층과 보강층과의 가황 접착이 우수하고, 고무층과 보강층과의 접착성이 우수하다는 관점에서, 에폭시화 고무를 포함하는 고무 100 질량부에 대해, 0.5~5.0 질량부인 것이 바람직하고, 0.6~4.0 질량부인 것이 더 바람직하고, 0.7~3.0 질량부인 것이 더욱 더 바람직하다.
술펜아미드계 가황촉진제의 양이 에폭시화 고무를 포함하는 고무 100 질량부에 대해 0.5 질량부 이상인 경우, 보강층(특히 브라스 도금 스틸 와이어)과의 접착성이 우수하고(구체적으로는 접착력이 높고 고무 부착이 많아짐), 필요한 물성을 발현시킬 수 있어 바람직하다.
술펜아미드계 가황촉진제의 양이 에폭시화 고무를 포함하는 고무 100 질량부에 대해 5.0 질량부 이하인 경우, 스코치 시간이 적절한 길이로 되고, 압출 가공성, 실용성이 우수하여 바람직하다.
알킬페놀포름알데히드 수지에 대해서 이하에 설명한다.
본 발명에 있어서, 고무 조성물이 더 함유할 수 있는 알킬페놀포름알데히드 수지는, 일반적으로 고무에 가황제로서 배합되는 것이라면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 종래의 공지의 것을 들 수 있다.
그 중에서도, 수지층과 고무층과의 접착성이 더 우수하고, 고무층과 보강층과의 가황 접착이 우수하고, 고무층과 보강층과의 접착성이 우수하다는 관점에서, 할로겐화 알킬페놀포름알데히드 수지가 바람직하고, 브롬화 알킬페놀포름알데히드 수지가 더 바람직하다.
알킬페놀포름알데히드 수지는 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 알킬페놀포름알데히드 수지는 그 제조에 대해서 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 종래의 공지의 것을 들 수 있다.
알킬페놀포름알데히드 수지의 양은, 수지층과 고무층과의 접착성이 더 우수하고, 고무층과 보강층과의 가황 접착이 우수하고, 고무층과 보강층과의 접착성이 우수하다는 관점에서, 에폭시화 고무를 포함하는 고무 100 질량부에 대해, 1~10 질량부인 것이 바람직하고, 2~8 질량부인 것이 더 바람직하고, 3~7 질량부인 것이 더욱 더 바람직하다.
알킬페놀포름알데히드 수지의 양이 에폭시화 고무를 포함하는 고무 100 질량부에 대해 1 질량부 이상인 경우, 보강층(특히 브라스 도금 스틸 와이어)과의 접착성이 우수하여(구체적으로는 접착력 및 고무 부착이 높아짐) 바람직하다.
알킬페놀포름알데히드 수지의 양이 에폭시화 고무를 포함하는 고무 100 질량부에 대해 10 질량부 이하인 경우, 고무의 경도가 적절한 것이 되고, 스코치 시간이 적절한 길이로 되고, 압출 가공성, 실용성이 우수하여 바람직하다.
본 발명에 있어서, 고무 조성물은 가황제로서 황을 함유할 수 있다. 고무 조성물이 더 함유할 수 있는 황은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 종래의 공지의 것을 들 수 있다. 구체적으로 예를 들면, 분말 황, 침강 황, 콜로이드 황, 표면처리 황, 불용성 황을 들 수 있다.
황은 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
황의 양은, 가황 후의 인장 특성(예를 들면, 100% 신장 인장 응력, 인장 강도 등) 및 내열노화성이 양호해진다는 관점에서, 에폭시화 고무를 포함하는 고무 100 질량부에 대해 1.5~3.0 질량부인 것이 바람직하고, 1.7~2.5 질량부인 것이 더 바람직하다.
고무 조성물은, 필요에 따라 본 발명의 목적을 손상시키지 않는 범위에서, 첨가제를 함유할 수 있다. 첨가제로서는, 예를 들면, 충전제, 보강제, 노화방지제, 황 이외의 가황제, 티우람계 가황촉진제 및 술펜아미드계 가황촉진제 이외의 가황촉진제(예를 들면 디벤조티아질디설파이드), 알킬페놀포름알데히드 수지 이외의 수지, 가황 활성화제, 가소제, 안료(염료), 점착부여제, 윤활제, 분산제, 가공조제를 들 수 있다.
본 발명에 있어서, 고무 조성물은 그 제조에 대해서 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 고무, 필요에 따라 사용할 수 있는, 티우람계 가황촉진제, 술펜아미드계 가황촉진제, 알킬페놀포름알데히드 수지, 황, 첨가제를 오픈 롤, 니더(kneader), 압출기, 만능 교반기, 배치식(batch type) 혼련기를 사용하여 혼합(혼련)하는 방법을 들 수 있다.
보강층에 대해서 이하에 설명한다.
본 발명의 고무/수지 복합 호스는 보강층을 가짐으로써, 강도를 유지할 수 있고, 내압성이 우수해진다.
본 발명의 고무/수지 복합 호스가 가질 수 있는 보강층은 그 재료에 대해서 특별히 제한되지 않는다.
보강층에 사용되는 재료로서는, 예를 들면, 폴리에스테르계 섬유, 폴리아미드계 섬유, 아라미드 섬유, 비닐론 섬유, 레이온 섬유, PBO(폴리파라페닐렌 벤조비스옥사졸) 섬유, 폴리케톤 섬유, 폴리아릴레이트 섬유와 같은 섬유재료; 경강선(硬鋼線)(예를 들면, 브라스 도금이 실시된 와이어, 아연 도금 와이어 등) 등의 금속재료를 들 수 있다.
그 중에서도, 고내압이 요구되는 호스에 있어서는, 고무층과 보강층과의 가황 접착이 우수하고, 고무층과 보강층과의 접착성이 우수하다는 관점에서, 브라스 도금이 실시된 와이어(브라스 도금 와이어)가 바람직하다.
브라스 도금 와이어는 고무 호스의 보강용으로 사용할 수 있는 것이라면 특별히 제한되지 않는다.
보강층은 그 형상에 대해서 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 블레이드 형상, 스파이럴 형상의 것을 들 수 있다.
보강층의 재료는 각각 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
보강층이 브라스 도금 와이어인 경우, 수지층과의 접착성을 유지하면서, 브라스 도금 와이어와의 접착도 가능해질 수 있다는 관점에서, 고무 조성물이 티우람계 가황촉진제 및/또는 술펜아미드계 가황촉진제, 및 알킬페놀포름알데히드 수지를 더 함유하는 것이 바람직하다.
외층에 대해서 이하에 설명한다.
본 발명의 고무/수지 복합 호스는 외층을 가짐으로써, 보강층을 보호할 수 있고, 내구성이 우수해진다.
본 발명의 고무/수지 복합 호스가 가질 수 있는 외층은 고무층인 것이 바람직한 양태의 하나로서 들 수 있다.
본 발명의 고무/수지 복합 호스가 가질 수 있는 외층은 그 재료에 대해서 특별히 제한되지 않는다. 외층에 사용되는 재료로서는, 본 발명에 있어서 사용되는 고무 조성물, 그 이외의 고무 조성물을 들 수 있다.
외층을 형성할 때에 사용되는 고무 조성물에 포함되는 고무는 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 스티렌 부타디엔 고무(SBR), 아크릴로니트릴 부타디엔 고무(NBR), 부틸 고무(IIR), 에틸렌 프로필렌 디엔 고무(EPDM), 수소첨가 NBR(HNBR), 클로로프렌 고무(CR), 클로로설폰화메틸 폴리에틸렌(CSM), 염소화 폴리에틸렌(CM), 브롬화부틸 고무(BIIR), 염소화부틸 고무(CIIR), BIMS를 들 수 있다.
본 발명의 고무/수지 복합 호스는, 그 제조에 대해서 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 수지층과 고무층을 적어도 가황 접착시키는 방법을 들 수 있다. 더 구체적으로 예를 들면, 맨드릴 위에, 수지층, 고무층, 보강층 및 외층을 이 순서대로 적층시킨 후, 이들 층을 가황하여 접착시키는 방법을 들 수 있다. 또한, 본 발명에 있어서, 수지층과 고무층과의 사이에 접착 처리(예를 들면, 접착제의 도포, 수지층에의 표면처리)를 실시하지 않고, 수지층과 고무층을 직접 가황 접착할 수 있다.
가황 시의 온도는, 수지층과 고무층과의 접착성과 고무 물성의 발현이라는 관점에서, 140~190 ?인 것이 바람직하다.
가황 시간은, 수지층과 고무층과의 접착성, 고무 물성 및 에너지 효율이라는 관점에서, 30~180분간인 것이 바람직하다.
가황 방법으로서는, 예를 들면, 프레스 가황, 증기 가황, 오븐 가황(열기 가황), 온수 가황을 들 수 있다.
본 발명의 고무/수지 복합 호스에 있어서, 수지층과 고무층과의 접착 강도는, 50N/25 mm 이상인 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 수지층과 고무층과의 접착 강도는, 수지 조성물을 사용하여 얻어진 수지 시트(시트 두께 0.2 mm)와, 고무 조성물을 사용하여 얻어진 고무 시트(생 시트 두께 2.5 mm)를 접합하고, 이것을 148 ?, 60 분간 프레스 가황하여, 25 mm 폭의 시트 형상 시험편을 제작하고, 얻어진 시트 형상 시험편을 오토그래프를 이용하여 실온(23 ?) 또는 70 ?의 조건하에서 박리 스피드 50 mm/분으로 고무층을 수지층으로부터 180도의 각도로 박리시키는 박리시험을 실시하여, 접착 강도(단위 = 폭 25 mm 당의 N)를 측정함으로써 얻어진 값이다.
본 발명에 있어서, 고무층과 보강층(브라스 도금 와이어)과의 접착 강도는, 외경 25 mm의 철 맨드릴 위에 브라스 도금 와이어를 스파이럴 형상으로 감고, 그 위에, 고무 조성물을 사용하여 얻어진 고무 시트(생 시트 두께 2.5 mm)를 접합하고, 이것을 148 ?, 60분간 가황기로 가황하여, 호스 형상 시험편을 얻고, 얻어진 호스 형상 시험편의 고무 시트의 폭이 25 mm가 되도록, 좌우의 고무를 잘라내고, 나머지 고무부와 와이어부와의 접착을 오토그래프를 이용하여 실온(23 ?)의 조건하에서 박리 스피드 50 mm/분으로 고무를 보강층으로부터 박리시키는 박리시험을 실시하여, 접착 강도(단위 = 폭 25 mm 당의 N)를 측정함으로써 얻어진 값이다.
본 발명의 고무/수지 복합 호스는, 예를 들면, 냉매 수송용 호스 [냉매로서는, 예를 들면 이산화탄소, HFC-134a(자동차 에어컨용)를 들 수 있다]; 리퀴드 프로판가스 호스(LPG호스)에 적용할 수 있다.
[실시예]
이하에, 실시예를 나타내고 본 발명을 구체적으로 설명한다. 다만, 본 발명은 이들에 한정되지 않는다.
<평가>
하기와 같이 하여 얻어진 호스 또는 적층체에 대해서, 고무와 수지와의 접착성(고무/수지 접착 1~4), 보강층과 고무층과의 접착성을 이하에 나타내는 방법으로 평가했다. 결과를 제 3표, 제 4표, 제 7표, 제 8표, 제 11표, 제 12표에 나타낸다. 또한, 고무/수지 접착 1~4에 있어서의 평가 결과는 특별히 구애되지 않는 한 실온하에서 측정된 것으로 한다. 제 11표에 있어서의 고무/수지 접착 1, 2는 실온 및 70 ?의 조건하에서 접착 강도가 측정되었다.
1. 고무와 수지와의 접착성(고무/수지 접착 1~4)
(1) 고무/수지 접착 1로 사용하는 시험편의 제조(접착제 사용)
하기와 같이 하여 얻어진 수지 시트 1에, 페놀수지계 접착제[상품명 TY-PLY-BN(로드·파·이스트사 제품)]을 메틸에틸케톤(MEK)으로 3배 희석한 것]를 브러쉬로 도포하고, 건조시킨 뒤, 수지 시트와 하기와 같이 하여 얻어진 고무 시트를 접합하고, 이것을 148℃, 60분간 프레스 가황하여, 시트 형상 시험편을 얻었다.
또한, 실시예 I-1, II-1, III-1에 대해서는, 비교 참고로 고무/수지 접착 1의 결과를 나타낸다.
(2) 고무/수지 접착 2로 사용하는 시험편의 제조
하기와 같이 하여 얻어진 수지 시트 1과 하기와 같이 하여 얻어진 고무 시트를 접합하고, 이것을 148℃, 60분간 프레스 가황하여, 시트 형상 시험편을 얻었다. 접합 시에 접착제는 사용하지 않았다.
(3) 고무/수지 접착 3으로 사용하는 시험편의 제조
하기와 같이 하여 얻어진 수지 시트 2와 하기와 같이 하여 얻어진 고무 시트를 접합하고, 이것을 148℃, 60분간 프레스 가황하여, 시트 형상 시험편을 얻었다. 접합 시에 접착제는 사용하지 않았다.
(4) 고무/수지 접착 4로 사용하는 시험편의 제조
하기와 같이 하여 얻어진 수지 시트 3(아이오노머를 함유하지 않음)과, 하기와 같이 하여 얻어진 고무 시트를 접합하고, 이것을 148℃, 60분간 프레스 가황하여, 시트 형상 시험편을 얻었다. 접합 시에 접착제는 사용하지 않았다.
(5) 고무/수지 접착 1~4에 있어서의 평가 조건, 평가 기준
얻어진 각 시트 형상 시험편에 대해서, 오토그래프를 이용하여 실온(23 ?) 또는 70 ?의 조건하에서 박리 스피드 50 mm/분으로 고무층을 수지층으로부터 180도의 각도로 박리시키는 박리시험을 실시하여, 접착 강도(단위 = N/25 mm)를 측정했다. 또한, 박리시험 후의 고무 부착(%, 고무가 수지층으로부터 벗겨지지 않고 잔류하고 있는 면적비)을 눈으로 판정하고, 박리시험 후의 파괴 상태를 관찰했다.
파괴 상황의 평가 기준은, ◎: 머티리얼 파괴(두꺼운 머티리얼 파괴), ○: 머티리얼 파괴, △: 머티리얼 파괴(얇은 머티리얼 파괴), X: 계면, 끊어짐: 고무 끊어짐으로 했다.
2. 보강층과 고무층과의 접착성(호스 형상 와이어 접착)
(1) 호스 형상 시험편의 제조
우선, 외경 25 mm의 철 맨드릴 위에 브라스 도금 와이어를 스파이럴 형상으로 감아서, 보강층을 형성했다. 이어서, 보강층 위에, 얻어진 각 고무 조성물로부터 조제한 두께 2.5 mm의 미가황 시트를 접합하고, 이것을 148℃ 의 조건하에서, 60분간 가황하여 호스 형상 시험편을 제작했다.
(2) 호스 형상 시험편의 평가 방법
얻어진 각 호스 형상 시험편에 대해서, 박리 스피드 50 mm/분(min)으로 고무 외층을 박리했을 때의 접착 강도(단위 = 폭 25 mm 당의 N)와 고무 부착(단위 %, 고무가 벗겨지지 않고 잔류하고 있는 면적비)을 측정했다.
<수지 시트 1의 제작>
아이오노머(에틸렌-메타크릴산 공중합체의 분자 사이를 아연 이온으로 가교한 수지: 상품명 하이밀란 1706, 미츠이·듀퐁 폴리케미컬사 제품) 30 질량부와, 폴리아미드(11-나일론, 알케마사 제품) 70 질량부를 2축 혼련기로 혼합하고, 그 후, T 다이 압출기로 압출하여, 0.2 mm 두께의 시트를 제작했다. 얻어진 시트를 수지 시트 1로 한다.
<수지 시트 2의 제작>
아이오노머(에틸렌-메타크릴산 공중합체의 분자 사이를 아연 이온으로 가교한 수지: 상품명 하이밀란 1706, 미츠이·듀퐁 폴리케미컬사 제품) 50 질량부와, 폴리아미드(11-나일론, 알케마사 제품) 50 질량부를 2축 혼련기로 혼합하고, 그 후, T 다이 압출기로 압출하여, 0.2 mm 두께의 시트를 제작했다. 얻어진 시트를 수지 시트 2로 한다.
<수지 시트 3의 제작>
폴리아미드(11-나일론, 알케마사 제품)를 T 다이 압출기로 압출하여, 0.2 mm 두께의 시트를 제작했다. 얻어진 시트를 수지 시트 3으로 한다.
<고무 시트의 제작>
롤을 이용하여 하기와 같이 하여 얻어지는 고무 조성물 A ~ C로부터 두께 2.5 mm의 고무 시트(미가황)를 제작했다.
<고무 조성물의 제조>
하기 제 1표, 제 5표, 제 9표에 나타낸 성분을 동 표에 나타낸 양(질량부)으로 사용하고, 밀폐형 혼련기를 이용하여 균일하게 혼합하여 고무 조성물을 제조했다. 얻어진 고무 조성물을 고무 조성물 A1~ A10, 고무 조성물 B1 ~ B16, 고무 조성물 C1 ~C20으로 한다.
[표 1]
Figure 112014054455316-pct00002
[표 2]
Figure 112014054455316-pct00003
[표 3]
Figure 112014054455316-pct00004
[표 4]
Figure 112014054455316-pct00005
[표 5-1]
Figure 112014054455316-pct00006
[표 5-2]
Figure 112014054455316-pct00007
[표 6]
Figure 112014054455316-pct00008
[표 7-1]
Figure 112014054455316-pct00009
[표 7-2]
Figure 112014054455316-pct00010
[표 8-1]
Figure 112014054455316-pct00011
[표 8-2]
Figure 112014054455316-pct00012
[표 9-1]
Figure 112014054455316-pct00013
[표 9-2]
Figure 112014054455316-pct00014
[표 10]
Figure 112014054455316-pct00015
[표 11-1]
Figure 112014054455316-pct00016
[표 11-2]
Figure 112014054455316-pct00017
[표 12-1]
Figure 112014054455316-pct00018
[표 12-2]
Figure 112014054455316-pct00019
제 3표, 제 4표, 제 7표, 제 8표, 제 11표, 제 12표에 나타낸 결과로부터 명확히 알 수 있는 바와 같이, 에폭시화 고무를 함유하지 않은 고무 조성물을 사용하는 비교예 I-1, 2, 비교예 II-1, 2, 비교예 III-1, 2는, 수지층과 고무층이 접착되지 않았다. 아이오노머를 함유하지 않은 수지 조성물을 사용하는 비교예 I-3 ~12, 비교예 II-3~18, 비교예 III-3~22는, 수지층과 고무층이 접착되지 않았다.
이에 반해, 실시예 I-1~8, 실시예 II-1~14, 실시예 III-1~18은, 수지층과 고무층과의 접착성이 우수하다. 또한, 실시예 I-1(고무/수지 접착 1~3의 결과)로부터도 명확히 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 고무/수지 복합 호스는 그 수지층과 고무층과의 접착성(고무/수지 접착 2, 3)을, 현행의 접착제를 사용하여 수지층과 고무층을 접착시켰을 경우(고무/수지 접착 1)와 동등 또는 그 이상으로 할 수 있다. 실시예 II-1, 실시예 III-1에 대해서도 동일하다.
실시예 II-3~14, 실시예 III-3~18은, 고무 조성물이 티우람계 가황촉진제 및/또는 술펜아미드계 가황촉진제, 및 알킬페놀포름알데히드 수지를 더 함유함으로써, 수지층과의 접착성을 유지하면서, 브라스 도금 와이어와의 접착도 가능해 질 수 있다. 또한, 술펜아미드계 촉진제의 경우에는, 고온하에(예를 들면, 50~120?) 있어서의 수지층과 고무층과의 접착성을, 현행의 접착제(예를 들면, TY-PLY-BN: 페놀수지계 접착제)를 사용하여 수지층과 고무층을 접착시켰을 경우와 동등 또는 그 이상으로 할 수 있다.
1 고무/수지 복합 호스
3 수지층(최내층)
5 고무층
6 내관
7 보강층
9 외층

Claims (13)

  1. 내관을 가지며, 상기 내관이 최내층으로서의 수지층을 구비하며, 또한 상기 최내층에 인접하는 고무층을 구비하고,
    상기 수지층에 사용되는 재료가, 카복실산 금속염을 가지는 아이오노머를 적어도 포함하는 수지를 함유하는 수지 조성물이고,
    상기 고무층에 사용되는 재료가, 에폭시화 고무를 적어도 포함하는 고무를 함유하는 고무 조성물인 고무/수지 복합 호스.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 수지에 있어서, 상기 아이오노머의 양이 수지 전체량 중의 10~100 질량%이고,
    상기 고무에 있어서, 상기 에폭시화 고무의 양이 고무 전체량 중의 10~100 질량%인 고무/수지 복합 호스.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 에폭시화 고무가 에폭시화 천연고무인 고무/수지 복합 호스
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 에폭시화 고무의 에폭시화율이 2~75 mol%인 고무/수지 복합 호스.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 고무가 아크릴로니트릴 부타디엔 고무(NBR)를 더 포함하는 고무/수지 복합 호스.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 수지가 폴리아미드를 더 포함하는 고무/수지 복합 호스.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 폴리아미드가, 폴리아미드 6, 폴리아미드 11, 폴리아미드 12, 폴리아미드 4-6, 폴리아미드 6-6, 폴리아미드 6-10, 폴리아미드 6-12 및 폴리아미드 MXD-6으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 1종인 고무/수지 복합 호스.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 고무 조성물이 티우람계 가황촉진제 및/또는 술펜아미드계 가황촉진제, 및 알킬페놀포름알데히드 수지를 더 함유하는 고무/수지 복합 호스.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 수지층과 상기 고무층과의 사이에 접착제층을 가지지 않는 고무/수지 복합 호스.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 수지층과 상기 고무층이 직접 접착되는 고무/수지 복합 호스.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 내관의 외측에 보강층 및 외층을 가지는 고무/수지 복합 호스.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 보강층에 사용되는 재료가 브라스 도금 와이어인 고무/수지 복합 호스.
  13. 제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서 상기 수지층과 상기 고무층을 적어도 가황 접착시키는 것으로 고무/수지 복합 호스를 제조하는 고무/수지 복합 호스의 제조방법.
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