KR100717733B1 - 유동적으로 다이나믹한 탄성중합체성 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 조성물은 고무 라텍스 성분(A) 및 흡습제와 가황제를 갖는 오일 담체 성분(B)으로 제조된다. 상기 성분 A 및 B를 혼합하면, 유동성 액체에서부터 고화된 탄성중합체성 고체로 유동 변형을 거칠 수 있는 탄성중합체성 조성물이 형성된다. 유동성 및 온도간의 향상된 선형 기울기는 변형 피마자 오일 및/또는 폴리아미드와 같은 유기 유동 조절제와 함께 오일 담체 성분(B)중의 나프텐성 오일을 사용하는 것에 의해 달성된다. 다른 조성물은 활성화된 점토와 같은 무기 유동 조절제를 포함한다.
Description
도 1은 온도 함수로 측정된, 종래 기술의 유동적으로 다이나믹한 조성물(미국특허 5,763,014호)의 점도 특성과 본 발명의 조성물의 점도 특성을 대조하여 도시한 그래프,
도 2는 전단력에 처리되고 본 발명에서 유기 유동 조절제로 사용되는 변형 피마자 오일의 사용을 도시하는 그래프,
도 3은 전단력에 처리되고 본 발명에서 무기 유동 조절제로 사용되는 활성화된 점토의 사용을 도시하는 그래프,
도 4는 온도 함수로서 4개의 배합물의 점도 특성을 도시한 그래프로서, 1로 표시된 배합물은 도 1의 종래 기술에 따른 배합물이고, 2 내지 4로 표시된 나머지 세 개 배합물은 본 발명에 따른 나프텐성 오일을 사용한 배합물임.
본 발명은 유동적으로 다이나믹한 탄성중합체성 조성물, 보다 상세하게는 나프텐성 오일 담체 및 온도 함수로서 유동 특성을 향상시키기 위하여 하나 이상의 유동조절제를 사용하여 제조된 조성물에 관한 것이다.
방수 및 기타 용도에 유용한 유동적으로 다이나믹한 액체를 적용한 탄성중합체성 조성물은 본 명세서에 참고문헌으로 포함되어 있는 피켓에 허여된 미국특허 5,763,014호에 개시되어 있다. 상기 특허(피켓에 허여된)의 조성물은 유동적으로 다이나믹한 것을 특징으로 할 수 있는데, 이는 2개 성분 A 및 B를 혼합하면 다수의 유동적 변환을 개시하기 때문이다. 성분 A는 수성 고무 라텍스(예컨대 공지 유화제 또는 라텍스 안정화제와 함께 스티렌 부타디엔 라텍스, 천연 고무, 스티렌 부타디엔 스티렌, 부틸 고무, 네오프렌, 니트릴 고무, 아크릴레이트 등이 사용될 수 있음)를 포함한다. 반면에, 성분 B는 흡습제 및 가황제 모두가 분산되어 있는 오일 담체를 포함한다. 혼합시, 성분 A 및 B는 흡습제 및 가황제가 연속적인 오일 담체 상에 배치된 물-속-오일 배합물을 형성하며, 고무는 방울로서 불연속적으로 분산되었다. 이들 성분의 각각의 위치는 다이나믹 반응 계를 형성한다: 라텍스의 수성 환경에 함유된 고무는 오일 담체에 의해 팽윤되게되는 반면에 오일 담체에 함유된 흡습제는 물과 화학적으로 결합되어 불연속적 수상으로 된다. 양쪽 인자는 성분 혼합물의 점진적 고화(예컨대 점성의 증가)에 관여하여 제3 공정의 개시를 촉진시켰다: 오일 담체 연속상에 함유된 가황제는 라텍스의 불연속 수상중의 고무에 도입되게되어 그 조성물을 고화시켜 고체 탄성중합성 덩어리를 초래한다. 이렇게 하여 상기 조성물은 최초로 실질적인 두께로 도포될 수 있고 반복 피복 또는 이용을 필요로하지않고도 경화 두께의 덩어리로 변환될 수 있는 유동성 또는 분무성 액체를 제공하였다.
본 발명자들은 상기 미국특허 5,763,014호에 개시된 유동적으로 다이나믹한 탄성중합체성 조성물을 개선시키려하였다. 그 출발점으로서, 본 발명자들은 온도 함수인 조성물의 유동 특성과 어떻게하면 유동 현상 및 상술한 바와 같은 다이나믹 성분의 상호 관계의 측면에서 상기 관계를 변화시킬 수 있는지에 대해 관심을 집중하였다. 상기 조성물의 유동 특성이 평소와는 다른 방식으로 영향을 받으며 특히 저온에서 그러한 특성이 현저하다는 것을 깨닫기 시작한 것은 상기 조성물을 방수 코팅으로서 건물 외면에 적용하는 동안이었다. 데이터를 수집하고 조성물의 점도를 온도 함수로 측정했을 때, 점도는 40 내지 100℉(4.4 내지 37.7℃) 온도 범위에 걸쳐 일정하지 않다는 것이 밝혀졌다. 도 1에 도시한 바와 같이, 미국특허 5,763,014호의 조성물은 약 70-93℉(21.1 내지 33.8℃) 범위내에서 아주 바람직한 점도 특성을 나타내었다. 그러나 상기 온도 범위를 상회하거나 그 이하이면, 온도에 따른 점도 변화를 예상하기가 곤란하였다. 특히, 상기 조성물은 신속하게 고화를 촉진하기 때문에 피복으로 도포하기가 점점 어렵게되었다. 따라서, 본 발명자들은 더 넓은 온도 범위에 걸쳐서 더 잘 적용될 수 있도록 향상된 탄성중합체성 조성물이 필요하다는 것을 인식하였다.
유동 변형제를 변화시키는 것과 같은 탄성중합성 조성물을 재배합하는 임무는 본 발명의 경우에서와 같이 다이나믹 2상계의 경우 일상적인 일은 아니다. 예컨대, 하나 또는 그 이상의 유동 조절제의 부적절한 치환이 고무 입자가 오일 담체로부터 상 분리되어 존재하게 할 수도 있다. 이것은 2상 생성물을 초래할 것이다. 부적절한 치환은 또한 한편으로는 고무 입자를 너무 빠르게 오일 상으로 전달하게되 어 과도하게 신속한 점도 촉진을 초래하게된다.
피켓에게 허여된 미국특허 5,763,014호에 개시된 종류의 2성분 유동적으로 다이나믹한 탄성중합체성 배합물을 개선한 것으로서, 본 발명자는 온도 함수로서 실질적으로 연장된 선형 점도 특성을 달성하고 있다. 본 발명에 의한 새로운 배합물은 조성물 점도를 더 잘 제어할 수 있을 뿐만 아니라 고무 입자가 수성 방울(불연속적 라텍스 상)로부터 오일 담체(연속상)로 전달되는 속도를 향상시킨다. 유동 다이나믹에 대한 향상된 제어는 피켓에게 허여된 미국특허 5,763,014호에 의해 개시된 방향족/파라핀성 오일을 나프텐성 오일(예컨대 주로 나프텐 오일을 오일 담체의 전체 중량을 기준하여 40 중량% 이상의 양으로 함유)로 치환하는 것에 의해 달성되었다. 고레벨의 나프텐 오일이 적용될 수 있도록, 본 발명자들은 요변성 구조가 제공된 오일 담체 상(예컨대 성분 B)내에 유기 유동 조절제를 적용함으로써 고체가 오일상에 현탁될 수 있도록하였다.
본 발명에 사용하기에 적합한 유기 유동 조절제의 예는 변형 피마자 오일, 폴리아미드, 분자량 1000 내지 100,000의 측쇄 또는 직쇄 알킬렌 기, 칼슘 술포네이트, 변형 우레아 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 변형 파마자 오일이 가장 바람직하다.
다른 예의 조성물은 활성화된 점토와 같은 무기 유동 조절제를 포함할 수 있다. 활성화된 점토는 스멕타이트 점토(예컨대 벤토나이트, 헥토라이트 등)를 4급 아민과 같은 점토 활성 변형제로 처리하는 것에 의해 수득할 수 있다.
신규 조합에 의해 얻을 수 있는 놀라운 향상점은 점토(V)를 온도(T) 함수로서 측정하였을 때 (dV/dT)로 정의된 확장되고 실질적으로 선형인 기울기를 얻을 수 있는 것이다. 계의 점도 특성은 2성분 다이나믹 유동성 탄성중합체 계에 의해 종래 달성되었던 특성에 비하여 더 넓은 온도 범위에 걸쳐 선형 특성(예컨대 dV/dT는 40 내지 100℉(4.4 내지 37.7℃) 범위에 걸쳐 더 일정함)을 나타낸다.
본 발명의 탄성중합체성 배합물의 예는 성분을 고화하여 고체 덩어리로 만들기 위해 가황 반응이 개시되는 배합물을 형성하도록 조합된 성분 A 및 B를 포함하며; 상기 성분 A는 천연 또는 합성 고무의 수성 라텍스를 포함하며; 또 성분 B는 성분 A 고무를 경화시키도록 작용하는 가황제가 분산된 오일 담체를 포함하며, 또 상기 성분 B는 성분 A중의 물과 화학적으로 결합하도록 작용하는 흡습제를 더 포함하며; 상기 성분 A 및 B는 서로 혼합되면 물-속-오일 배합물을 형성하며, 그에 의해 흡습제 및 가황제를 함유하는 오일 담체는, 상기 고무를 함유하는 성분 A의 수상이 불연속상으로 분산되어 있는 연속상을 제공하고, 흡습제, 가황제 및 고무의 각각의 위치는 다이나믹 반응을 제공하여 고무가 오일에 의해 팽윤되게되고, 상기 흡습제는 라텍스 불연속 수상중의 물과 화학적으로 반응하게됨으로써 혼합된 성분의 점도 향상을 초래하고, 가황제 및 고무는 각기 상기 점도 향상 실현 이후의 시간에 경화가 달성될 수 있도록 도입되며; 성분 B의 오일 담체는 (a) 오일 담체의 전체 중량을 기준하여 40 내지 90 중량% 양의 나프텐성 오일; 및 (b) 오일 담체의 전체 중량을 기준하여 0.4 내지 3.5 중량%의 유기 유동 조절제, 바람직하게는 변형 피마자 오일을 포함한다.
본 발명의 다른 배합물의 예로서, 변형 점토와 같은 무기 유동 조절제를 적용하여 온도 함수로서 배합물의 유동 특성을 향상시킨다.
상술한 바와 같은 신규 배합물 조성물 이외에, 본 발명은 또한 탄성중합성 조성물의 제조방법을 제공한다.
도 1은 2개의 유동적으로 다이나믹한 탄성중합체성 조성물의 점도 특성을 도시한다. 점도는 TA 인스트루먼트사로부터 구입할 수 있는 AR-1000 유동계(전단속도 1.5/S로 설정)를 이용하여 온도 함수로 측정하였다. 제1 배합물(1로 표시)은 피켓에 의한 미국특허 5,763,014호에 개시된 바와 같은 종래 기술의 조성물이었다. 제1 배합물(2로 표시)는 이후에 더 자세히 논의한 바와 같은 본 발명에 따라 제조된 배합물의 예이다. 이들 배합물은 각기 분리될 수 있는 2개 성분(A 및 B로 표시)을 포함하며 조합(작업위치)되어 다이나믹 유동 변화를 개시하여 궁극적으로는 조성물을 고화시키는 유형이다.
양 배합물에 대한 점도(변화는 dV로 표시됨)를 온도(변화를 dT로 표시)에 대하여 측정할 때, 본 발명의 신규 예시된 배합물에 대한 선형 기울기(dV/dT)는 70℉(21.1℃) 내지 90℉(32.2℃)로 확대되었다.
본 발명의 향상된 조성물은 피켓에 허여된 미국특허 5,763,014호에 개시된 배합물과는 기본적으로 상이하다는 것이 인식되어졌다. 본 발명의 성분 A는 임의의 계면활성제 및 라텍스 안정화제(예컨대 피켓에 의한 미국 특허 5,763,014호, 칼럼 4, 47-62행 참조)와 함께 공지 고무 라텍스를 포함할 수 있다. 미국특허 5,763,014 호에서, 성분 B는 방향족 가공유 및 파라핀 오일을 오일 액체 담체로 포함하였다(예컨대 칼럼 6, 44 내지 45행; 칼럼 7, 4 내지 5행, 칼럼 7, 18 내지 19행; 칼럼 8, 37 내지 39행 참조). 그러나, 본 발명자들은 방향족 오일이 전형적으로 고 용매성 및 점성을 갖는 다수의 방향족 물질을 갖는다는 것을 알아내었다. 이들 오일 유형은 낮은 주위 온도에서 점도에서 현격하게 변화시키고 왁스 또는 반고체로 되는 경향이 있는 것을 특징으로 한다. 이들은 파라핀 오일이 파라핀(일반식 CnH2n+2)을 주요 성분으로 하고 저 용매성 및 탁월한 안정성을 비롯한 전형적인 특성을 갖는다는 것을 알아내었다. 특히 피복 계로서 기판 표면에 도포될 때 상기 조성물의 작업가능한 온도 범위는 오일 담체 성분의 점도에 따라 아주 상이하다. 방향족 및 파라핀성 오일의 배합물의 점도는 온도 변화에 따라 현저히 변화될 수 있기 때문에, 피복 계는 비교적 좁은 작업가능한 온도 범위를 갖는다. 상기 조성물을 모종삽 또는 다르게는 수작업으로 기판상에 피복으로 도포하면, 그 조성물은 무겁게되어 50℉(10℃) 미만의 온도에서 덮어지기 어렵게되거나 또는 80℉(26.6℃) 이상에서는 너무 유동성이 강해 일정한 필름을 제조할 수 없게되는 경향이 있다. 분무된 경우, 상기 조성물은 너무 진해져서 저온에서는 펌핑해내기 어려워 외부 열원을 필요로하게될 것이다.
오일 담체(성분 B)중의 나프텐성 오일을 사용하는 것에 의해 향상된 온도 특성이 제공될 수 있다. 그러나 본 발명자들은 나프텐성 오일은 성분 B에 대한 증량제로서 또 나프텐성 오일 담체로 고무 전달을 제어하기 위해 유기 유동 조절제의 사용을 필요로한다. 정확한 변성제와 함께 나프텐성 오일을 사용하면 조성물이 피 복으로 도포되었을 때 작업가능한 온도 범위를 연장시키는 측면에서 놀랍고도 현저한 향상을 초래한다.
본 발명을 더 자세히 이해하기 위해, 이하와 같은 정의가 유용할 것이다. 본 명세에 사용된 용어 "파라핀" 은 직쇄 또는 측쇄 사슬의 탄화수소를 지칭하지만, 고리 구조는 포함하지 않는다:
본 명세서에서 사용한 용어 "나프텐"은 하나 이상의 고리를 함유하며 하나 이상의 파라핀성 측쇄를 가질 수 있는 포화 탄화수소를 지칭한다:
상기식에서, R은 화학식 CnH2n+1의 알킬기를 의미함.
본 명세서에서 사용된 용어 "방향족"은 벤젠, 나프탈렌 및 페난트렌 고리 계와 같이 하나 이상의 방향족 핵을 함유하고 (치환된)나프텐 고리 및/또는 파라핀성 측쇄와 연결될 수 있는 탄화수소를 지칭한다:
방향족, 파라핀 및 나프텐은 각기 방향족 오일, 파라핀성 오일 및 나프텐성 오일의 주요 성분이다. "방향족 오일"은 주로 다수의 방향족 고리를 갖기 때문에 그렇게 지칭된다. "파라핀성 오일"은 이들이 파라핀(화학식 CnH2n+2)을 주요 성분으로 함유하기 때문에 그렇게 지칭된다. "나프텐성 오일"은 나프텐(화학식 CnH2n
을 갖는 포화 고리 탄화수소(C6 고리))을 주요 성분으로 함유하기 때문에 그렇게 지칭된다.
하기 표 1은 다양한 오일에 대한 전형적인 범위를 나타낸다.
표 1
본 발명자들은 본 발명을 위하여 고도의 용매성(파라핀 오일에 비하여), 더 우수한 고온 특성(방향족 오일에 비하여) 그리고 탁월한 저온 취급성을 제공하기 때문에 오일 담체(성분(B))의 주요 오일 성분으로 "나프텐"오일을 선택하였다.
따라서, "방향족" 및 "파라핀성" 오일을 특정하는데 있어서 피켓(미국특허 5,763,014호에서)은 오일 담체 성분 B중의 나프텐을 의미하는 것으로 암시한 바 있지만, 2성분 배합물의 다이나믹이 나프텐성 오일을 사용하는 것에 의해 급격하게 변화될 수 있다는 것은 본 발명 이전에는 알려져 있지 않았다. 즉, "나프텐 오일"의 사용은 "나프텐성 오일"의 사용과는 상이한데, 왜냐하면 이들은 완전히 상이한 결과를 갖는 2개의 상이한 개념이기 때문이다. 그 결과를 도 1에 도시하며, 도 1에서 탄성중합체성 배합물의 점도 특성은 온도 함수로 표시되어 있다. 나프텐성 오일을 함유하는 탄성중합체성 조성물("2"로 표시된 플로트/곡선 참조)은 미국특허 5,763,014호에 기재된 배합물의 경우와 비교하여 훨씬 더 넓은 온도 범위에 걸쳐 일정하게 유지될 수 있는 계의 초기 점도 및 선형 관계(dV/dT)에 상관없이 점도와 온도 사이에 선형 관계를 나타내었다. 이들 결과는 현저히 상이한 것이었다.
하기 방정식(1)은 도 1의 곡선 2에 대한 점도-온도 상관관계를 제공한다.
V = 4487 - 38T (1)
여기서,
V는 cP(센티포아즈)로 나타낸 점도이고, 또
T는 화씨(℉)로 표시된 온도이다.
그러나, 방향족 및 파라핀성 오일을 함유하는 탄성중합체성 계의 경우, 점도는 도 1의 곡선 1에 도시한 바와 같이 온도에 따라 현격하게 변하였다. 점도 및 온도는 하기 방정식 (2)에 도시한 바와 같이 비선형 관계를 갖는다:
V = 189280 - 617T - 69T2 (2)
여기서,
V는 cP(센티포아즈)로 나타낸 점도이고, 또
T는 화씨(℉)로 표시된 온도이다.
배합물의 선형 특성은 다양한 온도 적용시(예컨대 도포 위치가 외부 온도 변화, 열 형성, 냉각 또는 냉동 온도 등에 처리될 때) 배합물의 성능을 예측하기 쉽 게해준다.
본 발명의 나프텐성 오일 담체내에 사용하기 위한 유기 유동 조절제의 예는 변형 피마자 오일, 폴리아미드, 분자량 1000 내지 100,000의 직쇄 또는 측쇄 알킬렌, 칼슘 술포네이트, 변형 우레아, 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 변형 피마자 오일 및/또는 폴리아미드가 바람직하다.
도 2는 본 발명에서 변형 피마자 오일-기제(유기 유동) 변형제의 증점 메카니즘을 도시한 그래프를 제공한다. 피마자 오일에 대한 바람직한 변형은 수소화반응, 에스테르화반응, 에폭시화반응, 술폰화반응, 중합반응 또는 이들의 혼합을 포함한다. 건성 분말로 흔히 제공되는 변형 피마자 오일은 가열 및 전단에 의해 입자로 분산되는 나프텐성 오일에 배치시키는 것에 의해 본 발명의 배합물에 혼입될 수 있다. 전단처리되어 활성화되는 경우, 입자는 요변성 효과를 갖는 3차원 네트워크(도 2에서 국수모양으로 도시)를 제공한다. 따라서, 본 발명의 배합물은 나프텐성 오일 기제 오일 담체내에 "겹쳐진 카드 하우스" 구조를 갖는 유기 유동 조절제와 함께 변형 피마자 오일(및/또는 폴리아미드)과 같은 유기 유동 조절제를 포함한다.
피마자 오일은 그 분자내에 세가지 부분을 갖고 있으며 내부 에스테르 결합, 이중 결합 및 히드록시 기를 이하의 화학적 변형처리시키는 것에 의해 변형되어 다양한 변형 피마자 오일(다음 페이지에 도시됨)을 제공할 수 있다.
표 2
피마자 오일은 아주까리 식물 리시누스 코무니스(Ricinus commmunis)(유포르비아세아애(Euphorbiaceae)과)의 열매로부터 유도된 것으로 리시누스 오일, 팔마 크리스티 오일, 탕안탕안 오일 및 네오로이드(neoloid)로도 지칭된다. 피마자 오일은 다양한 지방산의 트리글리세리드이고 하나의 이중 결합을 갖는 18개 탄소 히드 록시화 지방산인 구조식 를 갖는 높은 함량(87 내지 90 중량%)의 리시놀레산(C18H34O3, 구조적으로 시스-12-히드록시옥타데카-9-에논산)을 갖는다.
바람직한 변형 피마자 오일은 수소화반응, 에폭시화반응, 에스테르화반응, 술폰화반응, 중합반응, 또는 이들을 조합하여 변형된다. 가장 바람직한 것은 수소화된 피마자 오일로서 그의 기본 성분은 "카스터왁스"로 불리는 12-히드록시스테아르산의 글리세리드이다. 산 및 디히드록시스테아르산 및 스테이르산의 혼합 글리세리드가 소량 존재하는 것으로 생각된다(수소화반응으로 인하여).
다른 바람직한 유기 유동 조절제는 2 내지 10개 탄소원자를 함유하는 히드록시스테아르산, 알파-오메가 디아민 및 디카르복시산으로부터 유도된 폴리아미드이다.
가장 바람직한 유기 유동 조절제는 1:9 내지 9:1 비율로 배합된 폴리아미드를 갖는 변형 피마자 오일이다.
피마자 오일의 술폰화반응은 또 다른 바람직한 변형이다. 이것은 "터키 레드"로 공지되어 있으며 피마자 오일을 황산으로 술폰화시키는 것에 의해 제조되며, 대개 리시놀레산의 히드록시기가 에스테르화된 황산 에스테르를 초래하게된다.
본 발명에 적합한 것으로 생각되는 변형 피마자 오일은 레옥스 인코포레이티드(미국 뉴저지 하이츠타운 소재)로부터 THIXCINR (R 및 GR) 및 THIXATROLR (1, ST, GST, SR-100, 및 PLUS)로 시판되고 있으며 또한 트로이 케미컬 코포레이션(미국 뉴 저지 네와크 소재)으로부터 TROYTHIXR (XYZ, A, 42HA, Anti-sag4)로 시판되고 있다.
본 발명의 다른 예에서, 변형 점토와 같은 무기 유동 조절제는 상술한 바와 같은 유기 유동 조절제(피마자 오일)와 함께 경우에 따라 적용되어 고무 라텍스와 오일 담체 성분간의 상용성을 향상시킬 수 있다. 변형 점토는 바람직하게는 스멕타이트 점토(예컨대 벤토나이트, 헥토라이트)와 점토 변형제와의 반응 생성물이다. 바람직한 점토 변형제는 4급 아민이다. 점토의 변형은 프로필렌 카보네이트, 메탄올 또는 물과 같은 극성 활성화제를 혼입하는 것에 의해 실시될 수 있다. 본 발명의 조성물에서 점도 형성, 뒤처짐 제어 및 안료 현탁 특성을 제공하는 것을 돕는 활성 변형제로 변형된 점토는 조성물이 피복으로 사용될 때 특히 유용하다. 이러한 처리된 점토는 전형적으로 분말 형태로 구입할 수 있다. 조성물을 증점시키기 위하여, 점토 분말은 완전 분산, 활성화 및 점토의 겔화가 확실히 일어나도록 혼입되어야한다.
도 3은 본 발명의 나프텐성 오일 기제 배합물에서 증점 및/또는 요변성 효과를 제공하기 위한 변형된 점토에 의한 메카니즘의 일례를 도시하다. 도 3에 도시한 바와 같이, 화학적으로 변형된 점토는 건조 입자로서 제공되거나, 또는 외부 표면상에 이온 전하를 함유하고 있기 때문에 수성 슬러리내에 "카드 하우스"와 같이 현탁되는 개별 소립자로 분리하는 전단력에 처리된 분산액으로 제공된다. 이러한 유동 변형 구조는 본 발명의 성분 A 및 B의 교반 및/또는 혼합중에 아주 중요할 수 있다.
본 발명에 사용하기에 바람직한 무기 유동 조절제는 하나 이상의 점토 활성 변형제, 예컨대 무기 양이온(칼슘, 마그네슘, 알루미늄, 철과 같은 다가 이온 또는 이들의 혼합물) (또는 K, NH4, Cs, Rb, Fr과 같은 일가 이온 또는 이들의 혼합물); 유기 양이온(예컨대 4급 아민, 포스포늄, 피리디늄, 술포늄, 다중4급 암모늄, 아민 옥사이드, 또는 단일 양이온성 아민 염 기를 함유하는 유기 화합물); 점토에 의해 흡수될 수 있는 극성 유기 분자(예컨대 옥시알킬렌, 크라운 에테르, 폴리비닐 알코올, 폴리아크릴산, 폴리메타크릴산, 폴리아크릴레이트, 폴리카보네이트(예컨대 프로필렌 카보네이트), 폴리메타크릴레이트, 글루코네이트, 헵타글루코네이트, 헵타글루콘산, 글루콘산, 옥수수 시럽 또는 이들의 혼합물); 점토 분산제(예컨대 폴리포스페이트, 헥사메타포스페이트, 트리폴리포스페이트, 파이로포스페이트 또는 이들의 혼합물); 또는 상술한 점토 변형제의 임의의 혼합물을 사용하여 활성이 변형된(또는 활성화된) 스멕타이트 점토와 같은 변형 점토이다.
조성물의 예시적 배합물은 이하 범위의 주요 성분을 함유할 수 있다(%는 전체 조성물의 중량을 기준한 것임):
표 3
바람직한 범위는 정의된 성분이 혼합된 특정 성분(A 또는 B)의 전체 중량을 기준한 중량%로 표시한 것이다. 주어진 성분의 바람직한 % 범위는 사용한 특정 고무 및 기타 정의된 사용 성분의 상대적 양과 같은 다양한 요인에 따라 상이할 것이다. 모종삽, 분무, 붓기 및 로울러 코팅을 비롯한 비제한적인 공지 도포 수법을 이용하여 다양한 표면에 본 발명의 조성물을 피복으로 도포할 수 있도록 주의를 기울려야한다.
이하 실시예는 본 발명을 더 자세히 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위를 제한하려는 것은 아니다.
실시예 1
성분 A 및 B가 전체 혼합물(A 및 B가 배합될 때 전체 고형분)의 전체 건조 고형분 중량을 기준하여 하기 성분을 갖는 배합계를 제조하였다. 성분 A: 스티렌 부타디엔의 수성 라텍스(20 내지 25%). 성분 B: 나프텐성 오일 담체(35 내지 55%), 변형 점토(0.2 내지 1.0%), 변형 피마자 오일(0.2 내지 2.5%), 모래(4 내지 6%), CaO(20 내지 30%), 황(0.25 내지 1.5%), 산화 아연(0.5 내지 2.5%), 아연 이소프로필 크산테이트 (0.25 내지 1.0%), 및 아연 디부틸 디티오카바메이트 디부틸아민 착물(0.25 내지 1.0%).
성분 A는 유백색 라텍스이고 성분 B에 부어져서 사용된 안료에 따라 상이한 색을 나타낼 수 있다. 상기 성분들은 조심스럽게 천천히 혼합되어야한다. 과도한 혼합이나 급격한 혼합을 피하도록 상당히 주의를 기울려야하는데 이는 경화 공정이 너무 급격히 일어날 수 있기 때문이다. 조성물이 표면에 피복으로 도포될 때, 수 평, 수직, 또는 곡선 벽 표면에 도포하기에 충분한 요변성 특성을 가져야하는 배합물 혼합물을 도포하기 위해 수작업 모종삽 또는 분무 건을 이용한다. 약 1 내지 3 mm의 피복 두께를 얻었다.
실시예 2
본 실시예는 본 발명과 종래 기술의 피복계간의 점도의 온도 의존성의 차이를 설명하기 위한 것이다.
도 4는 세 개의 상이한 피복물질의 온도 함수로서 점도 플럿을 도시한다. 플럿 곡선 1과 4는 플럿 1이 오일 담체인 방향족 및 파라핀성 오일의 배합물을 갖는 원료(미국 특허 5,763,014호에 예시된 성분 B)를 나타내는 반면에, 플럿 4는 성분 B중에 나프텐성 오일을 오일 담체로 갖는 원료(본 발명에서 성분 B로 표시)를 나타내는 이외에는 동일 배합물로 제조된 물질을 의미한다. 플럿 2 및 3은 약간 상이한 배합을 갖는 나프텐성 오일을 함유하는 물질의 특성을 나타낸다. 분명히, 나프텐성 오일을 함유하는 물질에서 점도의 온도 의존성은 방향족 및 파라핀성 오일의 배합물을 함유하는 물질에 비하여 훨씬 덜하였다. 이것은 도 4에 도시되어 있는데, 배합물 2 내지 4에 대해 플로트된 그래프선은 훨씬 더 넓은 온도 범위에 걸쳐 종래 기술의 배합물 "1"에 비하여 훨씬 더 큰 선형성을 나타낸다. 1 내지 4의 배합물을 하기 표에 제공한다.
표 4
(방향족 오일은 선 컴패니 인코포레이티드로부터 구입한 "Subdex 8600T"였다. 파라핀성 오일은 선 컴패니 인코포레이티드로부터 구입한 Sunpar L@104였다. 나프텐성 오일은 쉘 오일 컴패니로부터 구입한 Shellflex 6212였다. 변형 점토는 Claytone 40이었고 활성화제는 프로필렌 카보네이트였다. 변형 피마자 오일은 트로이 케미컬 코포레이션으로부터 구입한 Troythix A였다.)
실시예 3
성분 B에서 변형제의 균형이 상이한 세가지 피복을 제조하고 표 4에 수록하였다. 성분 A는 성분 B에 부어서 천천히 혼합된 66중량% 스티렌 부타디엔 라텍스였다. 배합물 X의 경우, 성분 A의 일부는 혼합한 후에도 상 분리되어 존재하여 가황후 오일 고무 혼합물에 끼워진 고무 입자를 초래하였다. 많은 변형 점토를 사용하는 배합물 Y는 초기 혼합을 증진시키지만 경화가 너무 신속하게 진행되기 때문에 수분후에 작업성을 손실하고만다. 배합물 Z는 초기의 소망하는 혼합성과 나중의 작업성면에서 균형을 제공하였다.
표 5
본 발명의 범위는 본 발명을 설명하기 위한 상술한 실시예에 의해 제한되지 않는다.
본 발명에 의하면, 성분 혼합시 유동성 액체에서부터 고화된 탄성중합체성 고체로 유동 변형을 거칠 수 있는 탄성중합체성 배합물이 제공된다.
Claims (23)
- 성분을 고화하여 고체 덩어리로 만들기 위해 가황 반응이 개시되는 배합물을 형성하도록 조합된 성분 A 및 B를 포함하는 탄성중합체성 배합물에 있어서,상기 성분 A는 천연 또는 합성 고무의 수성 라텍스를 포함하며; 또성분 B는 성분 A 고무를 경화시키도록 작용하는 가황제가 분산된 오일 담체를 포함하며, 또 상기 성분 B는 성분 A중의 물과 화학적으로 결합하도록 작용하는 흡습제를 더 포함하며;상기 성분 A 및 B는 서로 혼합되면 물-속-오일 배합물을 형성하며, 그에 의해 흡습제 및 가황제를 함유하는 오일 담체는, 상기 고무를 함유하는 성분 A의 수상이 불연속상으로 분산되어 있는 연속상을 제공하고, 흡습제, 가황제 및 고무의 각각의 위치는 다이나믹 반응을 제공하여 고무가 오일에 의해 팽윤되게되고, 상기 흡습제는 라텍스 불연속 수상중의 물과 화학적으로 반응하게됨으로써 혼합된 성분의 점도 향상을 초래하고, 가황제 및 고무는 각기 상기 점도 향상 실현 이후의 시간에 경화가 달성될 수 있도록 도입되며;성분 B의 오일 담체는 (a) 오일 담체의 전체 중량을 기준하여 40 내지 90 중량% 양의 나프텐성 오일; 및 (b) 오일 담체의 전체 중량을 기준하여 0.4 내지 3.5 중량%의 유기 유동 조절제를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성중합체성 배합물.
- 제1항에 있어서, 상기 성분 A 및 B는 각기 분리되어 있는 배합물.
- 제1항에 있어서, 상기 성분 A 및 B는 혼합 고화되어 고화 덩어리를 형성하는 배합물.
- 제1항에 있어서, 상기 유기 유동 조절제가 변형 피마자 오일, 분자량 1000 내지 100,000의 직쇄 또는 측쇄 알킬렌 분자, 칼슘 술포네이트, 변형 우레아, 또는 이들의 혼합물을 포함하는 배합물.
- 제4항에 있어서, 상기 유기 유동 조절제가 변형 피마자 오일을 포함하는 배합물.
- 제4항에 있어서, 상기 변형 피마자 오일이 수소화된 피마자 오일인 배합물.
- 제4항에 있어서, 상기 변형 피마자 오일은 수소화반응, 에폭시화반응, 에스테르화반응, 술폰화반응, 중합반응 또는 이들의 조합에 의해 유도된 피마자 오일인 배합물.
- 제6항에 있어서, 폴리아미드를 추가로 더 포함하는 배합물.
- 제6항에 있어서, 상기 변형 피마자 오일이 12-히드록시스테아르산의 글리세리드인 배합물.
- 제1항에 있어서, 상기 성분 B가 무기 유동 조절제를 더 포함하는 배합물.
- 제10항에 있어서, 상기 무기 유동 조절제가 변형 점토를 포함하는 배합물.
- 제11항에 있어서, 상기 변형 점토는, 점토, 점토 분산제 또는 이들의 혼합물에 의해 흡수될 수 있는 무기 양이온, 유기 양이온, 극성 유기제를 포함하는 점토 활성 변형제와 스멕타이트 점토의 반응 생성물을 포함하는 배합물.
- 제12항에 있어서, 상기 변형 점토가 4급 아민으로 변형된 점토를 포함하는 배합물.
- 제1항에 있어서, 상기 나프텐성 오일이 성분 B 오일 담체의 중량을 기준하여 15 내지 26 중량%의 파라핀성 오일, 8 내지 13 중량%의 방향족 오일 및 61 내지 76 중량%의 나프텐성 오일을 포함하는 배합물.
- 제14항에 있어서, 상기 오일 담체는 성분 B 오일 담체의 전체 중량을 기준하여 0.2 내지 3.5 중량%의 양으로 변형 피마자 오일을 포함하는 배합물.
- 제1항에 있어서, 혼합시 상기 성분 A 및 B는 50℉ 내지 90℉(10.0 내지 32.2℃) 사이에서 실질적으로 선형 기울기를 갖는 물-속-오일 조성물을 제공하는 배합물.
- 제1항에 있어서, 변형 피마자 오일, 폴리아미드 및 변형 점토를 포함하는 배합물.
- 제15항에 따른 성분 A 및 B를 혼합하는 것에 의해 형성된 고화된 탄성중합체성 조성물.
- 제18항에 있어서, 기판상에 피복으로 도포되는 고화된 탄성중합체성 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 유기 유동 조절제가 변형 피마자 오일을 포함하고; 또 상기 배합물은 무기 유동 조절제를 더 포함하는 배합물.
- 제20항에 있어서, 상기 무기 유동 조절제가 변형 점토를 포함하는 배합물.
- 성분을 고화하여 고체 덩어리로 만들기 위해 가황 반응이 개시되는 배합물을 형성하도록 조합된 성분 A 및 B를 제공하는 것을 포함하는 탄성중합체성 조성물의 제조방법에 있어서,상기 성분 A는 천연 또는 합성 고무의 수성 라텍스를 포함하며; 또성분 B는 성분 A 고무를 경화시키도록 작용하는 가황제가 분산된 오일 담체를 포함하며, 또 상기 성분 B는 성분 A중의 물과 화학적으로 결합하도록 작용하는 흡습제를 더 포함하며;상기 성분 A 및 B는 서로 혼합되면 물-속-오일 배합물을 형성하며, 그에 의해 흡습제 및 가황제를 함유하는 오일 담체는, 상기 고무를 함유하는 성분 A의 수상이 불연속상으로 분산되어 있는 연속상을 제공하고, 흡습제, 가황제 및 고무의 각각의 위치는 다이나믹 반응을 제공하여 고무가 오일에 의해 팽윤되게되고, 상기 흡습제는 라텍스 불연속 수상중의 물과 화학적으로 반응하게됨으로써 혼합된 성분의 점도 향상을 초래하고, 가황제 및 고무는 각기 상기 점도 향상 실현 이후의 시간에 경화가 달성될 수 있도록 도입되며;성분 B의 오일 담체는 (a) 오일 담체의 전체 중량을 기준하여 40 내지 90 중량% 양의 나프텐성 오일; 및 (b) 오일 담체의 전체 중량을 기준하여 0.4 내지 3.5 중량%의 유기 유동 조절제를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성중합체성 조성물의 제조방법.
- 제22항에 있어서, 상기 유기 유동 조절제는 변형 피마자 오일, 폴리아미드, 분자량 1000 내지 100,000의 직쇄 또는 측쇄 알킬렌 분자, 칼슘 술포네이트, 변형 우레아, 또는 이들의 혼합물을 포함하는 제조방법.
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