KR20000048565A - 폴리올 기재의 윤활제 및 탄성중합체 절단에서의 그의 사용 - Google Patents

폴리올 기재의 윤활제 및 탄성중합체 절단에서의 그의 사용 Download PDF

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부젠 에버하르트, 지베크 볼프강
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Abstract

본 발명은 폴리올 및 비이온성 유화제를 기재로 하며 탄성중합체를 절단하는 동안 윤활/냉각하는데 적합한 윤활 냉각제에 관한 것이다. 이들의 사용은 절단 탄성중합체 및 절단 도구가 과도하게 가열되는 것을 방지한다. 또한, 특히 예를 들면 자동차 창의 직접적인 설치에서와 같이, 추가의 결합 공정에 있어 높은 신장 강도 또는 결합된 응력 및 전단 저항성을 필요로하는 경우, 수득된 절단면은 어떠한 추가의 전처리도 필요없이 추가적인 결합에 적합하다.

Description

폴리올 기재의 윤활제 및 탄성중합체 절단에서의 그의 사용 {POLYOL-BASED LUBRICANT AND ITS USE IN CUTTING ELASTOMERS}
본 발명은 수용액 및/또는 폴리올의 유화액을 기재로 하는 윤활제 및 경화된 탄성중합체를 절단하는데 있어서의 그의 사용에 관한 것이다.
다양한 도구로 탄성중합체를 경화하는 것은 항상 이들 중합체성 조성물의 고무 탄성 작용때문에 어려움을 수반한다. 현대 자동차의 구조에서, 장착 유리는 이제 차체에 직접 결합된다. 폴리우레탄 탄성중합체를 기재로 하는 대부분의 경우에서, 탄성중합체성 접착제/봉함제는 통상 이러한 목적으로 사용된다. 수리 목적을 위해, 직접 결합된 유리는 여러 도구를 사용하여 차체로부터 잘려져 나와야 한다. 이를 위해 예를 들면, 절단 와이어, 나이프 및 전기 또는 공기 왕복 또는 진동 나이프를 포함하는 여러 방법이 이용될 수 있다. 그러한 나이프들은 예를 들면 DE-A-38 38 044 에 기술되어 있다.
진동 나이프를 사용하는 경우, 매우 많은 마찰열이 생성되어 단지 매우 짧은 절단 시간 후에도 분해 반응이 발생하여, 즉시 연기의 방출을 초래한다. 이러한 열의 생성은 위생 측면 및 기술적 측면 둘 모두에서 문제가 된다. 위생 관련 또는 생리학적 문제는, 탄성중합체의 조성 및 당시 적용되는 분해 온도 둘 모두에 좌우되기 때문에 정확한 화학적 조성이 거의 알려지지 않은 연기 가스의 방출에 기인한다. 가공업자는 통상 그의 머리가 연기 또는 가스 방출 지점에 비교적 가깝기 때문에, 그 연기를 부득이하게 거의 흡입하게 된다. 통상적으로 이를 방지하기 위한 안전 장치가 없고, 심지어 그러한 장치가 존재하더라도, 실행하기가 어렵다.
기술적인 문제는 나이프를 이러한 환경하에서 관리하기 어렵다는 사실 및 또한 나이프가 쉽게 새빨갛게 달아오른다는 사실에 기인한다. 이렇게 격렬한 가열의 결과로서, 칼의 사용 수명은 매우 짧다. 또한, 절단 구역에서 탄성중합체의 강한 가열은 중합체의 심각한 화학적 분해를 초래할 수 있어, 그 결과로 탄성중합체의 화학적 및 물리-기계적 특성 모두가 심각하게 영향을 받는다. 그 결과적인 변화는 재결합 작용에서 중요한 문제점을 초래한다.
실제로, 상기에서 설명한 문제점을 해결하려는 관점에서 지금까지는 만족스럽지 못한 여러가지 접근방법을 채택하여 왔다:
- 용매, 특히 벤진류 (benzines)로 절단 구역을 냉각함. 이 방법은 생리학적인 이유만으로 부적합하다. 용매 증기에 가공업자가 노출됨으로써 생기는 건강 관련 문제점 뿐만 아니라, 또한 형성된 용매 증기/공기 혼합물 때문에 끊임없는 폭발의 위험성이 있다. 이들 혼합물은 절단 도구의 뜨거운 부분 및 전기적으로 작동되는 절단 도구로부터 나오는 전기 스파크 둘 다에 의해서 발화될 수 있다.
- 절단 구역은 물로 냉각/윤활될 수 없다.
- 가공업자가 기다리는 중에 절단 구역을 냉각함. 이러한 경우에, 짧은 구획은 연기가 방출될 때까지 절단되고, 그후 칼날을 냉각한다. 이 방법은 시간을 매우 소비하게 되고 이러한 이유만으로 거의 사용되지 않는다.
- 한 절단 도구 공급업자는 절단 구역에서 마찰을 줄이기 위해 베이비 샴푸를 사용하는 것을 권장할 뿐만 아니라 실제로 규정하고 있다. 이때문에, 이러한 샴푸의 수중 용액을 절단전에 접착제의 가닥위에 분무한다. 차의 바람막이 유리의 접착제 가닥에 분무하기 위해 이러한 세제 용액 약 150 내지 200 ml 가 필요하다. 이러한 방법은 접착제 가닥의 절단 구역에서 열이 발생하는 것을 방지한다 할지라도, 세제 잔류물이 절단 표면상에 남는것을 피할 수 없기 때문에 잔류 가닥의 재결합 작용에 매우 나쁜 영향을 미친다.
탄성중합체의 절단 표면이 재결합 과정에 관련되는 모든 경우에서, 상기 언급한 마지막 방법은 적용될 수 없는데, 이는 재결합후 접착제의 홀딩 강도가 절단 표면에 남은 잔류물 때문에 매우 낮은 수준으로 떨어지기 때문이다.
US-A-4,128,452 에는 접착제로 결합된 물질, 더 구체적으로는 자기 접착성 라벨을 분리하기 위한 나이프를 기술하고 있다. 이러한 나이프의 칼날은 흡수성 물질의 내부 안감을 가진 칼집에 수용되어 있다. 액체 윤활제, 예를 들면 실리콘 오일을 칼집의 흡수성 물질상에 균일하게 도포한다. 나이프를 칼집에 넣을때 또는 칼집에서 꺼낼때, 윤활제의 얇은 막이 칼날의 모든 표면상에 분포하게 된다. 이는 나이프와 잘려질 물질 사이에 마찰이 거의 없는 접촉을 제공한다. 액체 윤활제는 접착제 절단이 끈적거리게 되는 것을 방지하는 것으로 생각된다.
따라서, 본 발명에 의해 제기된 문제점은 많은 마찰열을 생성하지 않으면서 탄성중합체를 절단할 수 있게 하는 윤활제 및 냉각제를 제공하는 것이었다. 그리하여 생성된 절단 표면은 탄성중합체 부분의 재결합에 적합하게 유지된다. 이는 특히 직접 결합된 차유리의 수리에 중요한데, 이는 손상된 유리를 교체할때, 소위 "잔류 가닥", 즉 다양한 두께의 접착층이 차체에 남기 때문이다. 결과적으로, 교체 유리용 접착제를 직접 이러한 절단 표면에 적용하거나 절단 표면이 새 유리에 적용된 접착제용 접촉 표면으로 작용한다. 제자리, 더 구체적으로는 바람막이 유리 및 후방 창의 형태로 결합된 유리는 차체의 강도 및 단단함에 있어 없어서는 안될 부분이므로, 자동차 제조업자들은 통상 3 N/㎟ 의 그러한 결합에 대한 최소 신장 전단 강도를 명기하고 있다. 통상의 접착제는 일반적으로 5 N/㎟ 이상의 결합 강도를 이룬다. 따라서, 재결합의 경우에도 또한 동일한 강도 수준에 도달되어야만 한다.
공지된 방법의 모든 단점을 폴리올의 수용액 및/또는 유화액을 기재로 하는 윤활제를 사용함으로써 피할 수 있음을 이제 알 수 있다. 이 방법은 차유리가 신속하고 안전하게 재결합될 수 있도록 하며, 독성학적으로 및 생리학적으로 안전하다. 폴리올의 윤활 효과 및 존재하는 물에 의한 칼날의 냉각은 둘다 매우 우수하며 수많은 내부 실용성 시험에 의해 입증되었다. 잔류 가닥은 재결합될 수 있으며, 접착제에 의해 결정된 신장 전단 강도는 85 % 이상을 항상 수득한다. 그러므로, 모든 자동차 제조업자들에 의해 명시된 첫 시간의 결합치를 수득한다. 원칙적으로, 본 발명에 따른 윤활제로 많은 폴리올을 사용할 수 있다. 직쇄 또는 측쇄 폴리에틸렌 글리콜을 기재로 하는 폴리에테르 폴리올, 폴리프로필렌 글리콜 또는 그의 공중합체가 특히 바람직하다. 폴리에테르 폴리올의 분자량 및 OH 값 및 점도는 넓은 제한범위 내에서 다양할 수 있다. OH 값의 바람직한 범위는 500 내지 15 mg KOH/g 이며, 50 내지 20 mg KOH/g 의 OH 값이 더욱 특히 바람직하다. 25 ℃ 에서 그러한 폴리에테르 폴리올의 점도는 500 mPa·s 내지 3,000 mPa·s 이다. OH 값은 DIN 53240 에 따라 측정하는 반면, 점도는 DIN 51550 에 따라 측정한다. 폴리에테르 폴리올이 본 발명의 목적에 바람직한 폴리올이라 할지라도, 폴리테트라히드로푸란, 폴리에스테르 폴리올, 히드록시관능의 폴리부타디엔 및 그의 에톡실화 및 프로폭실화 생성물 및 그밖의 물과 혼화할 수 있거나 물에 유화될 수 있는 폴리올 또한 사용할 수 있다. 고분자량 및 저분자량 폴리올 및 비교적 적은 첨가량의 계면활성제 또는 유화제의 혼합물을 물과의 혼화성을 유지하고 안정한 유화액을 보장하기 위해 사용할 수 있다. 분자당 바람직하게는 2 이상의 OH 기를 함유하는 비이온성 계면활성제를 통상 개별적으로 또는 혼합물의 형태로 사용한다. 예를 들어, Henkel KGaA 에서 제조하고 판매하는 알킬 폴리글리코시드가 가장 특히 바람직하다. 저장중 그의 안정성을 증가시키기 위해 그 자체로 공지된 방부제를 본 발명에 따른 윤활제에 첨가할 수 있다.
윤활제/냉각제로서의 실제적인 사용에 있어, 잘려진 접착제 또는 탄성중합체의 가닥에 분무된 용액 중에 존재하는 폴리에테르 폴리올은 약 2 중량 % 이면 충분하다. 그러나, 생산 시점에서 사용 시점까지의 더욱 효과적인 수송을 위해서, 그리고 더 나은 보관의 측면에서, 초기에 최종 사용자가 물로 쉽게 희석할 수 있는 농도를 제공하는 것이 타당하다.
따라서, 윤활제/냉각제 농도에 있어 본 발명에 따른 전형적인 조성물은 하기를 포함한다:
- 몇몇 폴리에테르 폴리올의 혼합물로 이루어질 수 있는 폴리에테르 폴리올 15 내지 40 중량 %,
- 비이온성 계면활성제, 바람직하게는 알킬 폴리글리코시드 0.1 내지 3 중량 %,
- 방부제 0.05 내지 0.5 중량 %, 및
- 탈염수 56.5 내지 84.85 중량 %.
적용을 위해 희석된 그러한 농도의 비는 그의 폴리에테르 폴리올 함량에 의해 결정되며 1:8 내지 1:20 이다.
본 발명의 특히 바람직한 구현예를 하기에서 설명한다.
실시예 1
윤활제 농축물을 하기 성분들로부터 제조한다: 폴리에테르 폴리올 29 중량 % (Lupranol 2040, BASF 제품, 히드록실 수치 약 28 mg KOH/g), 알킬 폴리글리코시드 (Henkel KGaA) 0.8 중량 %, Acticid SPX (Thorchemie) 0.2 중량 % 및 탈염수 70 중량 %. 폴리올 및 계면활성제를 먼저 도입하고, 용해기를 사용하여 격렬하게 교반하면서 물을 서서히 가한다. 미세하게 분산된 폴리올 방울을 함유하는 안정한 유화액의 형성을 보장하기 위해 고점도상에서 격렬하게 혼합하는 것이 특히 중요하다.
실시예 2
실제 시험에서, 적용하기 위해 실시예 1 의 윤활제를 1:15 의 비율로 물로 희석하고, 유리를 끼운 차의 바람막이 유리의 접착제 가닥에 수득한 액체를 분무한다. 경화된 접착제 가닥은 통상의 진동 나이프로 어떠한 열도 생성되지 않고 절단될 수 있다.
실시예 3, 비교예
재결합후 신장 전단 강도를 측정하기 위해, 25×100×4 mm 치수의 유리 조각 및 25×100×1 mm 치수의 래커칠한 강철 조각을 프리머 (primer)로 전처리하고 한 성분의 수분 경화된 직접 끼우는 창유리 접착제 Terostat 8597 (Teroson) 으로 이루어진 접착제 가닥에 결합시켜 두께 5 mm 의 층을 형성한다. 테스트 견본을 제조하고 그의 신장 전단 강도를 DIN EN 1465 에 따라 측정한다. 제조업자에 의해 지시된 바와 같이 최종 경화 후에, 이와 같은 결합 (원래의 결합으로써 기준을 참조한다)은 5 내지 6 MPa 의 신장 전단 강도를 나타낸다.
유리 제거를 모의 시험하기 위해, 절단면에 수직인 경화된 접착제 가닥의 얻기 쉬운 표면에 본 발명에 따른 윤활제/냉각제를 분무한다. 비교를 위해, 베이비 샴푸의 수중 용액을 도구 제조업자가 지시한 바대로 제조하고 접착제 가닥 위에 분산한다. 그후 테스트 견본을 절단한다. 재결합을 위해, 새로운 유리 조각을 미리 세척하고 그후 프리머 Terostat 8510 (Teroson) 로 전처리한다. 상응하는 양의 Terostat 8597 를 제조업자가 지시한 대로 공기를 쐬인 프리머 표면에 적용시킨다. 그후, 어떠한 추가적인 전처리도 하지않은 잔류 가닥을 여전히 지니고 있는, 절단 테스트에서 나온 금속 조각을 재결합 모의 시험에 사용하여 두께가 5 mm 인 층을 다시 형성한다.
결합이 그의 최종 강도에 도달한 후, 본 발명에 따른 윤활제/냉각제를 사용하여 절단된 잔류 가닥을 함유하는 테스테 견본 모두에서 5 N/㎟ 이상의 신장 강도를 나타냈다. 베이베 샴푸를 사용하여 절단된 잔류 가닥을 함유하는 테스트 견본은 1 N/㎟ 미만의 신장 전단 강도를 나타냈다.
선행 기술에 따라 권장되는 윤활제/냉각제를 사용하면, 재결합의 신장 전단 강도의 측면에 있어서 뚜렷한 안전 위험성이 있는 반면, 본 발명에 따른 윤활제/냉각제를 사용하면, 재결합에서 자동차 제조업자들이 요구하는 최소치 3 N/㎟ 이상의 신장 전단 강도를 얻게 된다는 것을 분명히 알 수 있다.

Claims (9)

  1. 폴리올의 수용액 및/또는 유화액을 기재로 하는 윤활제.
  2. 제 1 항에 있어서, 폴리올로서 폴리에테르 폴리올을 사용하는 것을 특징으로 하는 윤활제.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 물, 하나 이상의 폴리에테르 폴리올, 하나 이상의 비이온성 계면활성제 및 경우에 따라서 방부제를 함유하는 것을 특징으로 하는 윤활제.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서, 폴리에테르 폴리올을 직쇄 또는 측쇄의 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜 또는 그의 공중합체로 구성된 군에서 선택하는 것을 특징으로 하는 윤활제.
  5. 제 4 항에 있어서, 폴리올이 500 내지 15 mg KOH/g (DIN 53240) 및 바람직하게는 50 내지 20 mg KOH/g 의 OH 값 및 25 ℃ 에서 500 mPa·s 내지 3,000 mPa·s (DIN 51550) 의 점도를 가지는 것을 특징으로 하는 윤활제.
  6. 제 3 항 내지 제 5 항 중의 어느 한 항에 있어서, 계면활성제가 2 이상의 OH 기를 함유하는 것을 특징으로 하는 윤활제.
  7. 제 6 항에 있어서, 계면활성제가 알킬 폴리글리코시드인 것을 특징으로 하는 윤활제.
  8. 경화된 탄성중합체성 접착제/봉함제 접합부 또는 경화된 탄성중합체성 성형물 또는 프로필을 절단하는데 있어 윤활 및 냉각을 위한 제 1 항 내지 제 7 항에서 청구한 윤활제의 용도.
  9. 하기 단계를 특징으로 하는, 경화된 탄성중합체성 접착제/봉함제 접합부 또는 탄성중합체성 성형물을 절단하는 방법:
    - 절단된 탄성중합체의 영역을 제 1 항 내지 제 7 항에서 청구한 윤활제로 분무 또는 도포하는 단계,
    - 진동 또는 왕복 나이프 또는 절단 와이어로 탄성중합체를 절단하는 단계,
    - 경우에 따라서 하나 이상의 절단면에 신축성 있는 재결합을 하는 단계.
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