KR20160123769A - 접착제 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 합성 고무; 불포화다이카르복실화 폴리뷰타다이엔의 하프-에스터 수용액; 및 유기용제;를 포함하는 접착제 조성물로서, 텍스타일 강화재에 도포되는 경우에 고무에 텍스타일 강화재의 효과적인 접착성을 제공할 수 있다. 본 발명에 따르면, 합성 고무를 불포화다이카르복실화 폴리뷰타다이엔의 하프-에스터 수용액과 혼합시켜서 동력 전달 벨트 등을 비롯한 고무 물품의 제조에서 특히, EPDM 고무에 텍스타일 강화 부재를 접착시키는데 이용하기 위해 개선된 접착제를 제공한다.

Description

접착제 조성물{Adhesive composition}

본 발명은 접착제 조성물에 관한 것으로 더욱 구체적으로는 강화 고무계 제품(reinforced rubber-based product)에 개선된 접합성을 제공하는 접착제 조성물에 관한 것이다.

연료전지 EPDM 가스켓와 카본분리판 및 SUS, Ni 분리판과의 접착 등을 위하여 많은 고무 제품들은 섬유형 재료로 만들어진 직물로 보강된다. 직물 보강 고무 제품은 보강되지 않은 고무 제품과 비교하여 강도 및 내구성이 개선된다. 이러한 보강으로 예컨대 고무 제품이 상당한 이동, 고마찰, 및 온도 극단을 겪게 되는 분야 등과 같은, 보다 어려운 분야에서 고무를 사용하는 것이 가능해 진다. 보강된 고무는 통상 차량 및 항공기 타이어, 컨베이어 및 엔진 벨트, 및 호스 등에 존재한다.

포름알데히드 수지/라텍스계 접착재가 고무에 보강 직물을 접착하는데 흔히 사용된다. 이 접착재는 물리적 및 화학적 상호작용의 조합을 통해 직물과 고무 재료 간에 강한 접착성이 생기도록 한다. 예를 들면, 라텍스 접착층은 캡슐화 구조를 형성하여 보강재의 섬유와 고무 입자를 함께 유지한다. 접착재에 의해 촉진되는 재료간의 강한 접착성은 내구력 있는 강한 적층 복합체를 제공하며, 고무 제품의 기계적 결함을 방지한다.

양호한 결합성을 제공하는 접착제가 축합물을 형성하도록 레소르시놀 포름알데히드와 반응시킨 비닐-피리딘 고무로 제조되었다. 라텍스 중합체내 비닐 피리딘의 함량은 고무 보강 응용분야에서 우수한 접착성을 증진시키는 화학적 특징을 제공할 수 있다.

그러나, 한가지 단점은 비닐 피리딘(VP)이 값비싼 출발 물질이라는 점이다. VP계 접착제의 사용은 VP계 접착제를 사용하지 않은 제품 대비 보강 고무 제품의 가격을 상당히 상승시킨다.

제품에 사용하기 위한 강화 재료는 레소시놀-포름알데히드-라텍스(RFL) 현탁액[resorcinol-formaldehyde-latex(RFL) suspension]에 담가 재료에 고무의 결합을 강화시킨다. 통상적으로, 상기 RFL 침액(dip)은 라텍스와 RFL 예비 중합체를 혼합함으로써 제조한다. RFL 기술은 매우 오래된 화학기술이며, 고무 화합물에 접착성 을 보유하기 위해 몇 해 동안 사용되어 왔다. 대부분의 고무 배합물은 포름알데히드 공여체를 함유하는 페놀 수지와 결합시켜서 화합물 내의 RF와 처리된 텍스타일상의 RF 사이에 가교 반응을 지속시킨다. 레소시놀-포름알데히드 수지는 라텍스가 고무에 접착성을 제공하는 동안 강화 재료에 접착성을 제공한다. 강화 재료의 표면 반응성은 폴리에스테르 및 아라미드 코드에서와 같이 낮으며, 상기 코드는 이것의 반응성을 개선시키는 조성물로 미리 처리되는 것이 일반적이다. 상기 목적을 위해서 사용된 조성물은 에폭시 수지와 이소시아네이트를 포함한다.

보통의 RFL 침액 시스템은 천연 고무 및 스티렌-부타디엔 고무를 비롯한 일반 목적의 고무 화합물용으로 또한 개발되었다. 상기 고무에 있어서, RFL 침액에 사용하는 라텍스는 종종 스티렌, 부타디엔 및 비닐 피리딘을 기본으로 한 삼중합체(terpolymer)이다. EPDM를 비롯한 덜 반응성의 고무 화합물에 있어서, 보통의 RFL 침액 시스템은 적당하지 않다.

예를 들어 클로로술폰화된 폴리에틸렌(chlorosulfonated polyethylene, CSM)를 비롯한 고무에 폴리에스테르 코드를 접착시키는 종래의 방법은 RFL 라텍스 침액 내에 네오프렌 라텍스 및 비닐 피리딘 라텍스를 사용하는 것을 포함한다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 고온 및 저온 둘 다에서 탁월한 효능을 가지는 강화 텍스타일에 에틸렌-프로필렌-디엔 고무를 접착시키는 개선된 접착제 조성물을 제공하는데 있다.

그러나 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명은 합성 고무; 불포화다이카르복실화 폴리뷰타다이엔의 하프-에스터 수용액; 및 유기용제;를 포함하는 접착제 조성물을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 접착제 조성물 전체 중량에 대하여, 상기 합성 고무는 40 내지 90 중량%, 상기 불포화다이카르복실화 폴리뷰타다이엔의 하프-에스터 수용액은 8 내지 40 중량%, 상기 유기용제는 2 내지 25 중량%로 포함되는 접착제 조성물을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 합성 고무는 수소화 스타이렌뷰타다이엔, 카르복실화-수소화 스타이렌뷰타다이엔, 수소화 나이트릴뷰타다이엔, 카르복실화-수소화 나이트릴뷰타다이엔 및 클로로술폰화 폴리에틸렌으로 구성되는 군에서 선택되는 어느 하나 이상인 접착제 조성물을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 합성 고무의 고형분 함량은 40 내지 50%인 접착제 조성물을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 합성 고무는 10 내지 20%의 고형분 함량을 가지는 스타이렌뷰타다이엔 고무, 나이트릴 고무, 부틸 고무, 천연 고무, 폴리우레탄, 폴리클로로프렌, 아크릴로니트릴, 에틸렌-비닐 아세테이트, 비닐알콜, 비닐아세테이트, 비닐클로라이드, 아크릴산, 메타크릴산 및 비닐리딘 클로라이드 중합체, 공중합체 및 삼중합체 중 어느 하나를 더 포함하는 접착제 조성물을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 불포화다이카르복실화 폴리뷰타다이엔의 하프-에스터 수용액은 폴리뷰타다이엔 100 중량부에 대하여 말레산 무수물 1 내지 5 중량부를 반응시켜 제조한 것인 접착제 조성물을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 불포화다이카르복실화 폴리뷰타다이엔의 하프-에스터 수용액 내의 하프-에스터의 농도는 10 내지 15%인 접착제 조성물을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 불포화다이카르복실화 폴리뷰타다이엔의 하프-에스터 수용액의 고형분 함량은 20 내지 25%인 접착제 조성물을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 접착제 조성물의 고형분 함량은 1 내지 15%인 접착제 조성물을 제공한다.

본 발명의 일실시예인 접착제 조성물에 의하여, 텍스타일 강화재에 도포되는 경우에 고무에 텍스타일 강화재의 효과적인 접착성을 제공할 수 있다. 본 발명에 따르면, 합성 고무를 불포화다이카르복실화 폴리뷰타다이엔의 하프-에스터 수용액과 혼합시켜서 동력 전달 벨트 등을 비롯한 고무 물품의 제조에서 특히, EPDM 고무에 텍스타일 강화 부재를 접착시키는데 이용하기 위해 개선된 접착제를 제공할 수 있다.

이하에 본 발명을 상세하게 설명하기에 앞서, 본 명세서에 사용된 용어는 특정의 실시예를 기술하기 위한 것일 뿐 첨부하는 특허청구의 범위에 의해서만 한정되는 본 발명의 범위를 한정하려는 것은 아님을 이해하여야 한다. 본 명세서에 사용되는 모든 기술용어 및 과학용어는 다른 언급이 없는 한은 기술적으로 통상의 기술을 가진 자에게 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다.

본 명세서 및 청구범위의 전반에 걸쳐, 다른 언급이 없는 한 포함(comprise, comprises, comprising)이라는 용어는 언급된 물건, 단계 또는 일군의 물건, 및 단계를 포함하는 것을 의미하고, 임의의 어떤 다른 물건, 단계 또는 일군의 물건 또는 일군의 단계를 배제하는 의미로 사용된 것은 아니다.

한편, 본 발명의 여러 가지 실시예들은 명확한 반대의 지적이 없는 한 그 외의 어떤 다른 실시예들과 결합될 수 있다. 특히 바람직하거나 유리하다고 지시하는 어떤 특징도 바람직하거나 유리하다고 지시한 그 외의 어떤 특징 및 특징들과 결합될 수 있다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예 및 이에 따른 효과를 설명하기로 한다.

본 발명의 일실시예에 따른 접착제 조성물은 합성 고무; 불포화다이카르복실화 폴리뷰타다이엔의 하프-에스터 수용액; 및 유기용제;를 포함함으로써, 텍스타일 강화재에 도포되는 경우에 고무에 텍스타일 강화재의 효과적인 접착성을 제공할 수 있다. 본 발명에 따르면, 합성 고무를 불포화다이카르복실화 폴리뷰타다이엔의 하프-에스터 수용액과 혼합시켜서 동력 전달 벨트 등을 비롯한 고무 물품의 제조에서 특히, EPDM 고무에 텍스타일 강화 부재를 접착시키는데 이용하기 위해 개선된 접착제를 제공한다.

또한 본 발명의 일실시예에 따른 접착제 조성물은 접착제 조성물 전체 중량에 대하여, 합성 고무는 40 내지 90 중량%, 불포화다이카르복실화 폴리뷰타다이엔의 하프-에스터 수용액은 8 내지 40 중량%, 유기용제는 2 내지 25 중량%로 포함된다. 바람직하게는 합성 고무는 50 내지 70 중량%, 불포화다이카르복실화 폴리뷰타다이엔의 하프-에스터 수용액은 20 내지 30 중량%, 유기용제는 5 내지 20 중량%로 포함되는 것이 좋다.

본 발명의 일실시예에 따른 합성 고무는 수소화 스타이렌뷰타다이엔, 카르복실화-수소화 스타이렌뷰타다이엔, 수소화 나이트릴뷰타다이엔, 카르복실화-수소화 나이트릴뷰타다이엔 및 클로로술폰화 폴리에틸렌으로 구성되는 군에서 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.

또한 합성 고무는 고형분 함량이 40 내지 50%인 것이 좋다.

또한 합성 고무는 10 내지 20%의 고형분 함량을 가지는 스타이렌뷰타다이엔 고무, 나이트릴 고무, 부틸 고무, 천연 고무, 폴리우레탄, 폴리클로로프렌, 아크릴로니트릴, 에틸렌-비닐 아세테이트, 비닐알콜, 비닐아세테이트, 비닐클로라이드, 아크릴산, 메타크릴산 및 비닐리딘 클로라이드 중합체, 공중합체 및 삼중합체 중 어느 하나를 더 포함할 수 있다. 접착제 조성물 내에 상기 성분들의 배합은 고무 화합물 배합물에 텍스타일의 우수한 접착성을 보유할 수 있도록 한다. 접착제 조성물은 텍스타일-고무 중간면 사이에 접착제 결합을 유지시키는 동안에 탁월한 열내구성(hot durability) 및 냉각 굴곡(cold flex) 특성을 나타낸다.

본 발명의 일실시예에 따른 불포화다이카르복실화 폴리뷰타다이엔의 하프-에스터 수용액은 폴리뷰타다이엔 100 중량부에 대하여 하프-에스터 말레산 무수물 1 내지 5 중량부를 반응시켜 제조된 것이다. 불포화다이카르복실화 폴리뷰타다이엔의 하프-에스터의 폴리부타디엔이 하프-에스터 말레산 무수물이 그라프트(graft)되는 백본(backbone)을 제공하는 것으로 알려져 있다. 상기 말레산 무수물 관능기는 콘쥬게이트(conjugate)되지 않으며, 보다 정확하게는 하프-에스터 말레산 무수물(pendant half-ester maleic anhydride)이 과산화물 또는 황 결합을 통해서 고무 화합물과 가교할 수 있는 교대배열 그래프트형 공중합체 수지 구조(syndiotactic grafted copolymer resin structure)를 형성한다.

또한 불포화다이카르복실화 폴리뷰타다이엔의 하프-에스터 수용액 내의 하프-에스터의 농도는 10 내지 15%인 것을 사용하고, 고형분 함량이 20 내지 25%인 것을 사용한다. 본 발명의 목적에 있어서, 불포화다이카르복실화 폴리뷰타다이엔의 하프-에스터는 통상 하프-에스터, 예를 들어 이소부틸 반쪽-에스테르의 가수분해 및 중화 이후 까지 불포화다이카르복실화 폴리뷰타다이엔의 하프-에스터의 수용액으로 규정한다. 물, 바람직하게는 비이온화수(de-ionized water)는 약 1 % 내지 10 %, 바람직하게는 약 1 % 내지 15 %의 최종 고형분 함량을 가지는 접착제 조성물을 제공하기 위해서 본 발명의 필수 성분들과 결합되어 이용된다.

또한 본 발명의 일실시예에 따른 불포화다이카르복실화 폴리뷰타다이엔의 하프-에스터 수용액은 암모니아 중화된 불포화다이카르복실화 폴리뷰타다이엔의 하프-에스터인 것이 좋고, 더욱 바람직하게는 암모니아 중화된 이소부틸 하프-에스터인 것이 좋다.

본 발명의 일실시예에 따른 접착제 조성물의 고형분 함량은 1 내지 15%이다. 본 발명의 접착제 조성물은 과산화물 또는 황 결합을 통해서 EPDM 고무에 접착제 조성물의 고무 화합물 부분의 크로스링킹을 통해서 EPDM 고무 화합물에 접착성을 제공한다. 또한, 접착성은 과산화물 또는 황 결합을 통해서 EPDM에 하프-에스터 말레산 무수물 관능기의 가교를 통해서 제공된다. 본 발명의 접착제 조성물의 상기 특성은 접착제-EPDM 고무의 중간면에 개선된 결합을 제공한다.

본 발명의 또 다른 일 실시예로서, 고무 화합물에 강화 코드를 접착시키는 방법은 (a) 전술한 합성고무, 불포화다이카르복실화 폴리뷰타다이엔의 하프-에스터 수용액 및 유기용제를 포함하는 접착제 조성물에 코드를 담그는(dipping) 단계; (b) 접착제를 건조시키는 단계; (c) 코드를 고무 화합물에 혼입시키는(incorporating) 단계; 및 (d) 코드와 고무 화합물을 경화시키는 단계를 포함한다.

본 발명의 접착제 조성물은 동력 전달 벨트의 제조에 특히 유용하며, 자동차 산업에서 사용되는 동력 전달 벨트에 사용하기가 보다 특히 유용하다.

본 발명에 따르면, 고온 및 저온 둘 다에서 탁월한 효능을 가지는 강화 텍스타일에 에틸렌-프로필렌-디엔 고무를 접착시키는 개선된 접착제 조성물을 제공한다. 전통적으로, 접착제 시스템은 수성 또는 용매의 유동 운반체(fluid carrier)내의 강화 텍스타일에 이용되며, 건조되고, 및 텍스타일에서 특이 특성을 획득하기 위해서 열처리된다. 본 발명에 따르면 EPDM 고무와 강화 텍스타일 사이의 개선된 접착성은 개선된 고무 의복뿐만 아니라 EPDM 및 강화 섬유 사이의 접착성이 우수한 효과를 제공한다.

실시예

실시예 1

50g의 스타이렌뷰타다이엔(12% 고형분), 10g의 Xylene(0.01% 수분함량) 및 20g의 암모니아-중화된 불포화다이카르복실화 폴리뷰타다이엔의 하프-에스터의 수용액(21.6% 고형분)의 혼합물을 5%의 최종 고형분 함량으로 희석하여 접착제 조성물을 제조하였다.

제조된 접착제 조성물을 이용하여 2% 딥 픽-업(dip pick-up)에 의해 이소시아네이트 전처리된 폴리에스터 코드에 코팅하였다. 코팅된 코드는 2분 동안 130℃ 오븐에서 건조시키고, 그 다음에 1분 동안 150℃에서 4.54kg 텐션 하에서 열처리하였다.

실시예 2

실시예 1를 60g의 스타이렌뷰타다이엔, 10g의 Xylene 및 30g의 암모니아-중화된 불포화다이카르복실화 폴리뷰타다이엔의 하프-에스터의 수용액을 사용한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.

실시예 3

70g의 수소화된 나이트릴뷰타다이엔(45% 고형분), 10g의 카본 블랙 분산액(37.5% 고형분) 및 20g의 암모니아-중화된 불포화다이카르복실화 폴리뷰타다이엔의 하프-에스터의 수용액(21.6% 고형분)을 사용한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.

실험예

실시예 1 내지 3의 시편에 대하여, ASTM D1871-04에 따라 고무와의 접착성 테스트를 수행하였다. 결과는 피크 필 강도(peak peel strength, kg/cm)와 고무와 처리된 코드 중간면에서의 고무 리텐션 퍼센트(%)로 기록하였다. 결과는 하기 표 1에 나타내었다.

	시험조건	피크 필 강도(kg/cm)	고무 리텐션(%)
실시예 1	130℃ 접합	12.5	100
	150℃ 접합	4.5	100
실시예 2	130℃ 접합	9.8	100
	150℃ 접합	3.4	100
실시예 3	130℃ 접합	5.7	50
	150℃ 접합	3.0	80

전술한 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (9)

1. 합성 고무;
   불포화다이카르복실화 폴리뷰타다이엔의 하프-에스터 수용액; 및
   유기용제;를 포함하는 접착제 조성물.
2. 제1항에 있어서,
   상기 접착제 조성물 전체 중량에 대하여,
   상기 합성 고무는 40 내지 90 중량%, 상기 불포화다이카르복실화 폴리뷰타다이엔의 하프-에스터 수용액은 8 내지 40 중량%, 상기 유기용제는 2 내지 25 중량%로 포함되는 접착제 조성물.
3. 제2항에 있어서,
   상기 합성 고무는 수소화 스타이렌뷰타다이엔, 카르복실화-수소화 스타이렌뷰타다이엔, 수소화 나이트릴뷰타다이엔, 카르복실화-수소화 나이트릴뷰타다이엔 및 클로로술폰화 폴리에틸렌으로 구성되는 군에서 선택되는 어느 하나 이상인 접착제 조성물.
4. 제3항에 있어서,
   상기 합성 고무의 고형분 함량은 40 내지 50%인 접착제 조성물.
5. 제4항에 있어서,
   상기 합성 고무는 10 내지 20%의 고형분 함량을 가지는 스타이렌뷰타다이엔 고무, 나이트릴 고무, 부틸 고무, 천연 고무, 폴리우레탄, 폴리클로로프렌, 아크릴로니트릴, 에틸렌-비닐 아세테이트, 비닐알콜, 비닐아세테이트, 비닐클로라이드, 아크릴산, 메타크릴산 및 비닐리딘 클로라이드 중합체, 공중합체 및 삼중합체 중 어느 하나를 더 포함하는 접착제 조성물.
6. 제5항에 있어서,
   상기 불포화다이카르복실화 폴리뷰타다이엔의 하프-에스터 수용액은 폴리뷰타다이엔 100 중량부에 대하여 말레산 무수물 1 내지 5 중량부를 반응시켜 제조한 것인 접착제 조성물.
7. 제6항에 있어서,
   상기 불포화다이카르복실화 폴리뷰타다이엔의 하프-에스터 수용액 내의 하프-에스터의 농도는 10 내지 15%인 접착제 조성물.
8. 제7항에 있어서,
   상기 불포화다이카르복실화 폴리뷰타다이엔의 하프-에스터 수용액의 고형분 함량은 20 내지 25%인 접착제 조성물.
9. 제8항에 있어서,
   상기 접착제 조성물의 고형분 함량은 1 내지 15%인 접착제 조성물.