KR20030005995A - Synthetic Rubber Parts and Manufacturing Technique of Rubber & Plastic - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 고무와 플라스틱의 합성고무 부품 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 천연고무와 스티렌부타디엔 고무를 주성분으로 하는 고무 조성물에 무정형의 엔지니어링 플라스틱인 변성 폴리페닐렌 에테르를 직접 접합시켜 접착제의 도포없이도 간단한 공정으로 고무와 플라스틱의 합성고무 부품을 제조하여 비용절감에 효과적인 고무와 플라스틱의 합성고무 부품 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a synthetic rubber component of rubber and plastics and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a rubber composition composed mainly of natural rubber and styrene butadiene rubber, by directly bonding modified polyphenylene ether, which is an amorphous engineering plastic, to an adhesive. The present invention relates to a synthetic rubber component of rubber and plastic and a method of manufacturing the same, which are effective in reducing the cost by producing a synthetic rubber component of rubber and plastic without a coating process.
합성고무는 자동차 등을 비롯하여 여러 분야에서 부품의 제조에 사용되고 있는 재료이다. 이러한 합성고무 부품을 제조하기 위하여, 종래에는 주로 고무와금속 또는 고무와 플라스틱 접합시 반드시 접착제를 필요로 하였다. 상기 고무와 금속의 접합시 접착제인 켐록(CHEMLOK)을 많이 사용하였다.Synthetic rubber is a material used in the manufacture of parts in many fields, including automobiles. In order to manufacture such a synthetic rubber component, conventionally, an adhesive is required necessarily when bonding rubber and metal or rubber and plastic. When bonding the rubber and the metal, CHEMLOK was used.
그러나, 상기 방법의 경우 플라스틱을 탈지 후 프라이머 도포, 건조, 접착제 도포, 건조, 및 고무사출 등의 공정으로 이루어져 제조공정이 복합하여 시간이 많이 걸리는 문제가 있었다. 또한, 스틸(steel) 사용으로 중량이 크고, 접착제 사용으로 환경오염의 원인이 되었으며, 공정의 비자동화로 인한 품질관리가 매우 어려웠다.However, in the case of the method, after degreasing the plastic, a process such as primer coating, drying, adhesive coating, drying, and rubber injection has a problem in that the manufacturing process is complicated and takes a lot of time. In addition, the use of steel (steel) is a large weight, the use of adhesives caused environmental pollution, quality control due to the non-automated process was very difficult.
이에, 본 발명은 종래 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 천연고무와 스티렌부타디엔 고무가 일정비율로 함유된 고무에 무정형의 엔지니어링 플라스틱인 변성 폴리페닐렌 에테르를 직접 사출시키면 고무와 플라스틱을 별도의 접착제의 사용없이도 접합시킬 수 있음을 알게되어 본 발명을 완성하게 되었다.Thus, in order to solve the above problems, the present invention, when the modified polyphenylene ether, which is an amorphous engineering plastic, is directly injected into a rubber containing natural rubber and styrene butadiene rubber at a predetermined ratio, the rubber and the plastic are separate adhesives. It was found that the bonding can be done without the use of to complete the present invention.
따라서, 본 발명의 목적은 별도의 접착제를 사용하지 않아 원가절감, 중량감소 및 공정단순화에 의한 비용절감과 접착제 미사용에 의한 무용매화가 가능하며 공정의 완전자동화가 가능하여 이에 따른 품질관리가 용이한 고무와 플라스틱 합성고무 부품 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.Therefore, the object of the present invention is not to use a separate adhesive, cost reduction, weight reduction and process simplification, cost-free and solvent-free by the use of the adhesive is possible, the process is fully automated, quality control is easy accordingly It provides a rubber and plastic synthetic rubber parts and a method of manufacturing the same.
도 1은 본 발명에 실시예 2에 따른 합성고무 부품을 예시한 것이다.1 illustrates a synthetic rubber component according to Example 2 of the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 합성고무 부품을 제조하는 공정을 나타낸 것이다.Figure 2 shows a process for producing a synthetic rubber component according to the present invention.
본 발명은 합성고무 부품에 있어서,The present invention is a synthetic rubber component,
1) 천연고무 및 스티렌이 23 중량% 함유된 스티렌부타디엔 고무가 80 ∼ 90 : 20 ∼ 10의 중량비로 혼합된 고무기재 100 중량부에 대하여 카본블랙 40 ∼ 50 중량부, 산화아연 4 ∼ 5 중량부, 활성화제 1 ∼ 2 중량부, 내열노화방지제 1.2 ∼ 1.5 중량부, 산화방지제 1.5 ∼ 2.0 중량부, 오존노화방지제 1.5 ∼ 2.0 중량부, 황(Sulfur) 3 ∼ 4 중량부 및 가황촉진제 1.4 ∼ 1.8 중량부가 함유되어 있는 고무 조성물 30 ∼ 35 중량부; 및1) 40 to 50 parts by weight of carbon black and 4 to 5 parts by weight of zinc oxide, based on 100 parts by weight of the styrene-butadiene rubber containing 23% by weight of natural rubber and styrene in a weight ratio of 80 to 90:20 to 10. , 1 to 2 parts by weight of activator, 1.2 to 1.5 parts by weight of heat aging inhibitor, 1.5 to 2.0 parts by weight of antioxidant, 1.5 to 2.0 parts by weight of ozone aging inhibitor, 3 to 4 parts by weight of sulfur, and 1.4 to 1.8 vulcanization accelerator 30 to 35 parts by weight of the rubber composition containing parts by weight; And
2) 변성 폴리페닐렌 에테르 10 ∼ 15 중량부로 이루어진 고무와 플라스틱의 합성고무 부품을 그 특징으로 한다.2) It is characterized by the synthetic rubber parts of rubber and plastic which consist of 10-15 weight part of modified polyphenylene ether.
또한, 본 발명은 합성고무 부품의 제조방법에 있어서,In addition, the present invention is a method of manufacturing a synthetic rubber component,
1) 변성 폴리페닐렌 에테르를 내파이프에 대하여 10 ∼ 15 중량부 주입하여 175 ∼ 180 ℃의 온도에서 사출하는 단계; 및1) injecting 10 to 15 parts by weight of the modified polyphenylene ether with respect to the inner pipe and injecting at a temperature of 175 to 180 ℃; And
2) 상기 1 단계의 사출물에 천연고무 및 스티렌이 23 중량% 함유된 스티렌부타디엔 고무가 80 ∼ 90: 20 ∼ 10의 중량비로 카본블랙 40 ∼ 50 중량부, 산화아연 4 ∼ 5 중량부, 활성화제 1 ∼ 2 중량부, 내열노화방지제 1.2 ∼ 1.5 중량부, 산화방지제 1.5 ∼ 2.0 중량부, 오존노화방지제 1.5 ∼ 2.0 중량부, 황(Sulfur) 3 ∼ 4 중량부 및 가황촉진제 1.4 ∼ 1.8 중량부가 함유되어 있는 고무 조성물을 내파이프에 대하여 30 ∼ 35 중량부 주입하여 170 ∼ 175 ℃의 온도에서 고무사출하는 단계로 이루어진 고무와 플라스틱의 합성고무 부품의 제조방법을 포함한다.2) 40 to 50 parts by weight of carbon black, 4 to 5 parts by weight of zinc oxide, and an activator in the styrene-butadiene rubber containing 23% by weight of natural rubber and styrene in the first step injection product 1-2 parts by weight, anti-aging agent 1.2-1.5 parts by weight, antioxidant 1.5-2.0 parts by weight, ozone anti-aging agent 1.5-2.0 parts by weight, sulfur 3-4 parts by weight and vulcanization accelerator 1.4-1.8 parts by weight It includes a method for producing a synthetic rubber component of rubber and plastic consisting of a step of injecting a rubber composition 30 to 35 parts by weight with respect to the inner pipe and rubber injection at a temperature of 170 to 175 ℃.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
본 발명은 새로운 고무와 플라스틱의 합성고무 부품을 개발하기 위하여, 일정비율로 이루어진 천연고무와 스티렌부타디엔 고무을 기재로 하는 고무 조성물과 무정형의 엔지니어링 플라스틱인 변성 폴리페닐렌 에테르를 직접 사출하여 접합시킴으로써 원가절감, 중량감소 및 공정감소에 의한 비용절감(10 ∼ 20%)과 접착제 미사용으로인한 무용매화가 가능하며, 공정의 완전자동화로 인한 품질관리가 용이한 합성고무 부품과 그 제조방법을 제공한다.The present invention is to reduce the cost by directly injecting a rubber composition based on natural rubber and styrene butadiene rubber and a modified polyphenylene ether, which is an amorphous engineering plastic, in order to develop new rubber and plastic synthetic rubber parts In addition, cost reduction (10-20%) due to weight reduction and process reduction and solvent-free use are possible due to non-use of adhesive, and it provides synthetic rubber parts and its manufacturing method which are easy to control quality due to full automation of process.
본 발명에서 사용하는 고무 조성물 중의 천연고무(NR) 및 스티렌부타디엔 고무(SBR)와 플라스틱인 변성 폴리페닐렌 에테르는 서로 그 구조가 매우 비슷하기 때문에 결합이 상대적으로 잘 이루어진다.Natural rubber (NR) and styrene butadiene rubber (SBR) in the rubber composition used in the present invention and the modified polyphenylene ether, which is plastic, are relatively well bonded because their structures are very similar to each other.
상기 천연고무(이하, 'NR'이라 함)와 스티렌부타디엔 고무(이하, 'SBR'이라 함)는 다음 화학식 1 및 2에 나타난 것처럼, 그 구조가 비슷하기 때문에 결합이 상대적으로 잘 이루어진다.The natural rubber (hereinafter referred to as 'NR') and styrene butadiene rubber (hereinafter referred to as 'SBR'), as shown in the following formulas (1) and (2), because the structure is similar, the bonding is relatively good.
상기 화학식 1에서, n은 정수이다.In Formula 1, n is an integer.
상기 화학식 1로 표시되는 NR은 탄성 및 기계적 강도가 우수하며 SBR과 블렌드(BLEND)가 양호하다.NR represented by Formula 1 is excellent in elasticity and mechanical strength, and SBR and blend (BLEND) is good.
상기 화학식 2에서, n은 정수이다.In Formula 2, n is an integer.
상기 화학식 2로 표시되는 NBR은 상기 NR과 블렌드가 양호하며, PPE와 접합성이 양호하다.NBR represented by the formula (2) is a good blend of the NR and good bonding to PPE.
또한, 본 발명에서 사용하는 플라스틱은 다음 화학식 3으로 표시되는 변성 폴리페닐렌 에테르(modif. Polyphenylene Ether, 이하 'm-PPE'라 함)를 사용하는 특징이 있는데, 이는 상기 SBR과 벤젠고리구조가 비슷하기 때문에 결합이 상대적으로 잘 이루어진다.In addition, the plastic used in the present invention is characterized by using a modified polyphenylene ether (modif. Polyphenylene Ether, hereinafter 'm-PPE') represented by the formula (3), which is the SBR and benzene ring structure Because of the similarity, the coupling works relatively well.
상기 화학식 3으로 표시되는 m-PPE는 수축율과 열변형이 작으며, 내방수성이 우수하고 저밀도를 갖는다.M-PPE represented by the formula (3) has a low shrinkage and thermal deformation, excellent water resistance and low density.
본 발명의 합성고무 부품은 내파이프에 대하여 상기 천연고무 및 스티렌부타디엔 고무가 기재인 고무 조성물 30 ∼ 35 중량부 및 플라스틱으로 사용하는 변성 폴리페닐렌 에테르 10 ∼ 15 중량부로 이루어진다.The synthetic rubber component of the present invention comprises 30 to 35 parts by weight of the rubber composition based on the natural rubber and styrene butadiene rubber and 10 to 15 parts by weight of a modified polyphenylene ether to be used as a plastic with respect to the inner pipe.
이때, 본 발명에 따른 고무 조성물의 각 성분에 대하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.At this time, each component of the rubber composition according to the present invention will be described in detail as follows.
본 발명에서 상기 NR과 SBR의 배합비율은 80 ∼ 90: 20 ∼ 10이고, 보다 바람직하게는 80 : 20 이 가장 좋다.In the present invention, the blending ratio of NR and SBR is 80 to 90: 20 to 10, more preferably 80: 20.
상기 SBR은 스티렌이 23 중량% 함유된 스티렌부타디엔 고무(예를 들면, SBR 1500)를 사용하는 것이 바람직하다. 즉, 스티렌 함유량이 많은 등급(grade)은 열플라스틱(Themoplastic) 특성을 갖으므로 다이나믹(Dyanamic)한 제품에 사용하면 바람직하지 못하다. SBR은 상기 m-PPE와 화학적인 완전한 혼합(Mixing)은 아니지만 비슷한 화학구조로 인한 상호간의 확산(Difussion)이 잘 되는 성질을 갖고 있으므로 접착제 없이도 직접 접합이 가능하다.The SBR is preferably styrene butadiene rubber containing 23% by weight of styrene (for example, SBR 1500). That is, a grade having a high styrene content has thermal plastic properties, and thus, it is not preferable to use it in a dynamic product. SBR is not a complete chemical mixing with the m-PPE, but due to the similar chemical structure, the diffusion (Difussion) has a property that can be directly bonded without an adhesive.
또한, 본 발명의 고무 조성물에 있어서, 상기 카본블랙(Carbon black)은 매끄러움이 좋으며 내부발열이 적고 열전도성이 좋은 것을 사용하며, 예를 들면 FEF(Fast Extrusion Furnace)를 사용한다. 상기 카본블랙은 고무 기재 100 중량부에 대하여 40 ∼ 50 중량부 사용하는 것이 바람직하다.In addition, in the rubber composition of the present invention, the carbon black has good smoothness, low internal heat generation and good thermal conductivity. For example, FEF (Fast Extrusion Furnace) is used. It is preferable to use 40-50 weight part of said carbon black with respect to 100 weight part of rubber base materials.
상기 산화아연(ZnO)은 가황속도의 활성화를 위해 사용하며, 그 사용량은 상기 고무 기재 100 중량부에 대하여 4 ∼ 5중량부(phr)로 사용하는 것이 바람직하다.The zinc oxide (ZnO) is used to activate the vulcanization rate, the amount of the zinc oxide (ZnO) is preferably used in 4 to 5 parts by weight (phr) with respect to 100 parts by weight of the rubber substrate.
상기 활성화제는 스테아르산을 사용하여 그 사용량은 상기 고무 기재 100 중량부에 대하여 1 ∼ 2 중량부(phr)로 사용하는 것이 바람직하다.Stearic acid is used as the activator, and the amount thereof is preferably used in an amount of 1 to 2 parts by weight (phr) based on 100 parts by weight of the rubber substrate.
상기 내열노화방지제는 산화방지 및 내열성을 위해 사용하며, 예를 들면 HS(2,2,4-trimethy-1,2-dihydro-quinoline, polymerized)(Vulkanox, 미국의 Mobay Chemical사)를 사용할 수 있다. 그 사용량은 상기 고무 기재 100 중량부에 대하여 1.2 ∼ 1.5 중량부(phr)로 사용하는 것이 바람직하다.The anti-aging agent is used for anti-oxidation and heat resistance, for example, HS (2,2,4-trimethy-1,2-dihydro-quinoline, polymerized) (Vulkanox, Mobay Chemical, USA) can be used . It is preferable to use the amount of 1.2-1.5 weight part (phr) with respect to 100 weight part of said rubber base materials.
또한, 상기 산화방지제는 산화방지 및 내오존성을 위해 사용한다. 구체적 예로는 Vulkanox 4020(N-(1,3-dimethyl butyl)-N-phenyl-p-phenylene diamine, 미국의 Mobay Chemical사)를 사용한다. 그 사용량은 상기 고무 기재 100 중량부에 대하여 1.5 ∼ 2 중량부(phr)로 사용하는 것이 바람직하다.In addition, the antioxidant is used for antioxidant and ozone resistance. As an example, Vulkanox 4020 (N- (1,3-dimethyl butyl) -N-phenyl-p-phenylene diamine, Mobay Chemical of USA) is used. It is preferable to use the usage-amount in 1.5-2 weight part (phr) with respect to 100 weight part of said rubber base materials.
또한, 본 발명은 더 우수한 내오존성을 위하여 오존노화방지제로 Nocrac 660을 상기 고무 기재 100 중량부에 대하여 1.5 ∼ 2 중량부(phr)로 사용한다.In addition, the present invention uses Nocrac 660 in an amount of 1.5 to 2 parts by weight (phr) with respect to 100 parts by weight of the rubber substrate as an ozone anti-oxidant for better ozone resistance.
본 발명의 고무 조성물에 있어서, 상기 황(Sulfur)은 3 ∼ 4 중량부(phr) 로 사용하는 것이 바람직하며, 이때 황을 3 중량부 미만으로 사용하면 상온내구력이 저하되어 서스펜션 부시류에 적용하기 어려운 문제가 발생하고, 4 중량부를 초과하면 내열내구가 현저하게 저하된다.In the rubber composition of the present invention, the sulfur (Sulfur) is preferably used in 3 to 4 parts by weight (phr), when using less than 3 parts by weight of sulfur at room temperature durability is lowered to apply to suspension bushes Difficult problems arise, and when it exceeds 4 weight part, heat resistance durability will fall remarkably.
상기 가황촉진제는 티우람계와 티아졸계를 혼합하여 사용하는 것이 바람직하고, 예를 들면 상기 고무 100 중량부에 대하여 티우람계의 SOXINOL TT를 0.7 ∼ 0.9 중량부와 티아졸계의 SOXINOL CZ를 0.7 ∼ 0.9 중량부로 사용한다.Preferably, the vulcanization accelerator is used by mixing thiuram and thiazole. For example, 0.7 to 0.9 parts by weight of thiuram-based SOXINOL TT and 0.7 to 0.9 parts by weight of thiazole-based SOXINOL CZ based on 100 parts by weight of the rubber. 0.9 parts by weight is used.
한편, 본 발명에 따른 합성고무 부품의 제조방법은 종래 6단계의 공정으로 이루어진 방법과 달리, 단지 2단계 공정만 수행하고도 고무와 플라스틱의 접합성이우수한 합성고무 부품을 제조할 수 있다(도 2참조).On the other hand, the manufacturing method of the synthetic rubber component according to the present invention, unlike the conventional method consisting of a six-step process, it is possible to produce a synthetic rubber component excellent in the bonding of rubber and plastic even by performing only a two-step process (Fig. 2 Reference).
즉, 본 발명은 1단계 공정으로, 플라스틱인 상기 화학식 3으로 표시되는 변성 폴리페닐 에티르로 내파이프를 사출하는 단계를 수행한다. 상기 사출은 175 ∼ 180 ℃의 온도에서 2 ∼ 3분 동안 실시하는 것이 바람직하다.That is, the present invention performs a step of injecting the inner pipe into the modified polyphenyl ethyr represented by Chemical Formula 3, which is a plastic, in a one step process. The injection is preferably carried out for 2-3 minutes at a temperature of 175 ~ 180 ℃.
그 다음으로 2단계 공정은 상기 플라스틱 사출물에 상기 기재의 고무 조성물을 주입하여 고무사출을 수행함으로써, 별도의 접착제의 사용없이도 접합성이 우수한 합성고무 부품을 제조할 수 있다. 상기 고무사출은 170 ∼ 175 ℃의 온도에서 3 ∼ 4분 동안 실시하는 것이 바람직하다.Next, a two-step process may be performed by injecting the rubber composition of the substrate into the plastic injection molding to perform rubber injection, thereby preparing a synthetic rubber component having excellent bonding properties without the use of a separate adhesive. The rubber injection is preferably carried out for 3 to 4 minutes at a temperature of 170 ~ 175 ℃.
본 발명에서 공정상 주의사항은 절대적으로 깨끗해야 하고 반드시 장갑을 끼고 작업하는 것이 바람직하다. 또는, 고무를 사출하기 전에 톨루엔(Toluene)이나 크실렌(Xylene)으로 깨끗이 청소하는 것이 바람직하다.Process precautions in the present invention should be absolutely clean and it is preferable to work with gloves. Alternatively, it is preferable to clean with toluene or xylene before injecting the rubber.
이하, 본 발명을 다음의 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하겠는바, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on the following examples, but the present invention is not limited thereto.
실시예 1Example 1
다음 표 1과 같은 조성과 함량으로 고무 조성물을 제조한 후, 이에 대한 물성을 측정하여 그 결과를 다음 표 2에 나타내었다.Next, after preparing a rubber composition with the composition and content as shown in Table 1, the physical properties thereof were measured and the results are shown in Table 2 below.
실시예 2Example 2
도 1과 같이, 내파이프에 대하여 플라스틱인 다음 표 3과 같은 물성을 가지는 m-PPE(modif. Polyphenylene Ether, 상품명 : VESTORAN 1900)를 10 중량부 주입하여 180 ℃에서 2 ∼ 3분 동안 내파이프를 사출하였다. 그런 다음, 상기 실시예 1에서 제조된 고무 조성물을 내파이프에 대하여 30 중량부 상기 사출물에 주입한 후 170 ℃에서 3 ∼ 4분 동안 사출하여 고무와 플라스틱이 접합된 합성고무 부품을 제조하였다.As shown in Figure 1, 10 parts by weight of m-PPE (modif. Polyphenylene Ether, trade name: VESTORAN 1900) having the physical properties shown in Table 3 with respect to the inner pipe is injected to the inner pipe for 2 to 3 minutes at 180 ℃ Injection. Then, 30 parts by weight of the rubber composition prepared in Example 1 was injected into the injection-molded product against the inner pipe, and then injected at 170 ° C. for 3 to 4 minutes to prepare a synthetic rubber part in which rubber and plastic were bonded.
이렇게 제조된 합성고무 부품은 대형 자동차의 부슁 CTR 암(BUSH'G CTR ARM) 또는 부슁 트레일링 암(BUSH'G TRAIL'G ARM) 등에 부품으로 적용시 종래 고무 제품보다 중량이 가볍고 원가절감으로 비용이 훨씬 낮기 때문에 경제적이다.The synthetic rubber parts manufactured in this way are lighter than conventional rubber products and cost-effective when applied to parts such as BUSH'G CTR ARM or BUSH'G TRAIL'G ARM of large vehicles. It is economical because it is much lower.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 구조가 유사한 일정비율의 천연고무와 스티렌부타디엔 고무를 무정형의 엔지니어링 플라스틱인 변성 폴리페닐렌 에테르와 직접 접합시켜 합성고무 부품을 제조함으로써 접착제의 사용없이도 접합이 가능하게 할뿐 아니라, 접착제 미사용에 따른 원가절감 및 무용매화로 비용절감의 효과가 있으며, 스틸을 사용하지 않으므로 중량감소가 이루어지며, 특히 공정감소에 의한 비용절감(10 ∼ 20%)과 공정의 완전자동화로 인한 품질관리가 용이하여 자동차 부품 등의 제조에 효과적으로 사용될 수 있다.As described above, according to the present invention, by combining a fixed ratio of natural rubber and styrene butadiene rubber having a similar structure with a modified polyphenylene ether, which is an amorphous engineering plastic, to manufacture a synthetic rubber component, it is possible to bond without using an adhesive. In addition to cost reduction and solvent-free operation due to non-use of adhesives, cost savings are achieved, and weight is reduced because steel is not used. In particular, cost reduction (10-20%) due to process reduction and complete process Quality control by automation is easy and can be used effectively in the manufacture of automobile parts.
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2001
- 2001-07-11 KR KR1020010041531A patent/KR20030005995A/en not_active Application Discontinuation
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