KR100234869B1 - 분말 슬래시 성형용 열가소성 엘라스토머 조성물 및 이의 제조방법 - Google Patents

분말 슬래시 성형용 열가소성 엘라스토머 조성물 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

분말 성형, 특히 분말 슬래시 성형에 필요한 분체 유동성(粉體 流動性)이 우수하고 용융 점도가 낮으며 성형후 표피의 탈형이 용이한 분말 슬래시 성형용 열가소성 엘라스토머 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
분말 슬래시 성형에 사용하는 분말상 열가소성 엘라스토머 조성물로서, 적어도 폴리프로필렌 수지, 수소 첨가 스티렌 부타디엔 고무, 프로세스 오일 및 흡유능이 우수한 엘라스토머로 구성되어 있다.

Description

분말 슬래시 성형용 열가소성 엘라스토머 조성물 및 이의 제조방법
본 발명은 분말 슬래시 성형용 열가소성 엘라스토머 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는 분체 유동성(粉體 流動性)이 우수하고 용융 점도가 낮으며 성형후 표피의 탈형이 용이하고 인장강도가 우수하며 분말 슬래시 성형에 적합한 열가소성 엘라스토머 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
연질 분말 재료를 사용한 분말 성형법으로서, 연질 염화비닐 수지 분말을 사용한 분말 슬래시 성형법이 계기판, 콘솔 박스, 도어 트림 등의 자동차 내장품의 표피에 널리 사용되고 있다. 이것은 부드러운 감촉의 가죽 시트나 스테치를 설치할 수 있고, 또한 설계 자유도가 큰 것 등 의장성이 양호한 것에 좋다.
이 성형방법은 다른 성형방법인 사출 성형이나 압축 성형과는 달리, 부형압력(賦形壓力)을 걸지 않기 때문에, 성형시에는 분말 재료를 복잡한 형상의 금형에 균일하게 부착시키기 위해서는 분체 유동성이 우수한 것이 있고, 금형에 부착시킨 분체가 용융되어 압력 부재하에서도 유동하여 피막을 형성하기 위해서, 용융 점도가 낮은 것도 조건으로 되어 있다.
또한 금형을 냉각시켜 성형시킨 표피를 금형보다 용이하게 이형시킬 수 있는 것도 필요하다.
이것을 개선시킨 하나의 방법으로서, 특허공개공보(평) 제7－82433호에는 폴리프로필렌 수지와 특정 스티렌계 열가소성 엘라스토머를 중량비 70/30 내지 30/70의 비율로 혼합시킨 것을 분쇄하여 사용하는 것이 제안되고 있다.
여기서, 스티렌계 열가소성 엘라스토머는 스티렌 함량이 20중량% 이하인 스티렌ㆍ에틸렌 부틸렌ㆍ스티렌 블럭 공중합체, 스티렌 함량이 20중량% 이하인 스티렌ㆍ에틸렌 프로필렌ㆍ스티렌 블럭 공중합체 및 스티렌 함량이 20중량% 이하인 수소 첨가 스티렌 부타디엔 고무로부터 선택되고, 폴리프로필렌 수지와 상용성이 양호하여 분말 성형에 적합한 조성물로 되어 있다.
그러나, 이 조성물에서도 폴리프로필렌 수지와 수소 첨가 스티렌 부타디엔 고무의 혼합이 수소 첨가 스티렌 부타디엔 고무가 폴리프로필렌 수지 중에서 미분되기 때문에, 물성의 저하가 적어서 표피의 소재에는 적합하다. 그러나, 수소 첨가 스티렌 부타디엔 고무가 흡유능이 열등하기 때문에, 조성물 중의 올리고머 성분이 표면으로 이행되어 점착성을 갖는 결점이 있다. 이 때문에 분말 슬래시 성형용으로 분쇄한 열가소성 엘라스토머 분말도 점착성을 갖기 때문에 차단하기 쉬워서 분체 유동성이 나쁘게 된다. 또한 표피도 금형으로부터 탈형될 때, 이형성이 나빠진다.
본 발명은 이러한 문제점을 개선하는 것이고, 분말 성형, 특히 분말 슬래시 성형에 필요한 용융 유동성이 우수하고 용융 점도가 낮으며 성형후의 표피의 탈형이 용이해서 인장강도가 우수하며 분말 슬래시 성형에 적합한 열가소성 엘라스토머 조성물 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
즉, 본 발명의 제1항에서 기술한 발명은 분말 슬래시 성형에 사용하는 분말상 열가소성 엘라스토머 조성물에 관한 것으로, 적어도 폴리프로필렌 수지, 수소 첨가 스티렌 부타디엔 고무, 프로세스 오일 및 흡유능이 우수한 엘라스토머로 이루어지는 분말 슬래시 성형용 열가소성 엘라스토머 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 제2항에서 기술한 발명은 JIS K－7210에 준하여 250℃, 0.325kgf 하중으로 측정한 상기 열가소성 엘라스토머 조성물의 용융 유량(MFR)이 5g/10분 이상인 분말 슬래시 성형용 열가소성 엘라스토머 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 제3항에서 기술한 발명은 폴리프로필렌 수지와 수소 첨가 스티렌 부타디엔 고무가 중량비로 80/20 내지 20/80인 분말 슬래시 성형용 열가소성 엘라스토머 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 제4항에서 기술한 발명은 흡유능이 우수한 엘라스토머가 수소 첨가 스티렌 부타디엔 고무 100중량부에 대하여 20 내지 250중량부 혼합되는 분말 슬래시 성형용 열가소성 엘라스토머 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 제5항에서 기술한 발명은 흡유능이 우수한 엘라스토머가 스티렌ㆍ에틸렌 프로필렌ㆍ스티렌 블럭 공중합체(SEPS), 스티렌ㆍ에틸렌 부틸렌ㆍ스티렌 블럭 공중합체(SEBS), 올레핀 결정ㆍ에틸렌 부틸렌ㆍ올레핀 결정 블럭 공중합체, 에틸렌 프로필렌 고무 및 에틸렌ㆍ옥텐 공중합체(POE)로부터 선택된 1종 이상의 중합체인 분말 슬래시 성형용 열가소성 엘라스토머 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 제6항에서 기술한 발명은 프로세스 오일을 흡수능이 우수한 엘라스토머 100 중량부에 대하여 5 내지 200중량부 혼합시킨 분말 슬래시 성형용 열가소성 엘라스토머 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 제7항에서 기술한 발명은 분말 슬래시 성형에 사용하는 분말상 열가소성 엘라스토머 조성물에 관한 것으로, 폴리프로필렌 수지, 수소 첨가 스티렌 부타디엔 고무, 프로세스 오일 및 흡유능이 우수한 엘라스토머로 이루어지고, 폴리프로필렌 수지와 수소 첨가 스티렌 부타디엔 고무가 중량비로 80/20 내지 20/80으로 조절되는 동시에, 흡유능이 우수한 엘라스토머를 수소 첨가 스티렌 부타디엔 고무 100중량부에 대하여 20 내지 250중량부, 프로세스 오일을 흡유능이 우수한 엘라스토머 100중량부에 대하여 5 내지 200중량부 혼합시킨 조성물을 혼련시켜 펠릿화하고, 이 펠릿을 상온 또는 냉동분쇄하여 수득한 분말물로 한 분말 슬래시 성형용 열가소성 엘라스토머 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 제8항에서 기술한 발명은 분말 성형에 사용하는 열가소성 엘라스토머 조성물의 제조방법에 관한 것으로서, 폴리프로필렌 수지에 적어도 수소 첨가 스티렌 부타디엔 고무, 프로세스 오일, 흡유능이 우수한 엘라스토머 및 유기 과산화물을 첨가하고, 이들을 가열하에 혼련시킨 본체 성형용 열가소성 엘라스토머 조성물의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 제9항에서 기술한 발명은 열가소성 엘라스토머 조성물 중에 유기 과산화물을 0.02 내지 5.0중량% 첨가하고, 120 내지 250℃의 온도에서 혼련시킨 분체 성형용 열가소성 엘라스토머 조성물의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 제10항에서 기술한 발명은 분말 성형에 사용하는 열가소성 엘라스토머 조성물의 제조방법에 관한 것으로서, 폴리프로필렌 수지에 적어도 수소 첨가 스티렌 부타디엔 고무, 프로세스 오일, 흡유능이 우수한 엘라스토머 및 유기 과산화물을 첨가하고, 폴리프로필렌 수지와 수소 첨가 스티렌 부타디엔 고무를 중량비로 80/20 내지 20/80으로, 또한 흡유능이 우수한 엘라스토머를 수소 첨가 스티렌 부타디엔 고무 100중량부에 대하여 20 내지 250중량부로, 또한 프로세스 오일을 흡유능이 우수한 엘라스터머 100중량부에 대하여 5 내지 200중량부로 조절하고, 이들을 가열하에 혼련시켜 펠릿화한 다음, 이 펠릿을 상온 또는 냉동분쇄하여 분체로 한 분체 성형용 열가소성 엘라스토머 조성물의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 제11항에서 기술한 발명은 혼련시의 온도가 120 내지 250℃인 분체 성형용 열가소성 엘라스토머 조성물의 제조방법에 관한 것이다.
이러한 제8항 내지 제11항에서 기술한 발명은 가열하에 혼련시키는 과정에서 상기 유기 과산화물이 폴리프로필렌 수지의 주쇄를 절단시키고 폴리프로필렌 수지의 분자량을 감소시켜 용융 유동성을 증가시키고 이를 혼합시킨 열가소성 엘라스토머 조성물에 높은 용융 유동성을 제공한다.
또한, 수소 첨가 스티렌 부타디엔 고무 또는 흡유능이 우수한 엘라스토머를 함유하는 엘라스토머 성분에 연화제로서 프로세스 오일을 흡유시켜 용융 유동성을 개선시키고 있다.
본 발명에서 사용하는 폴리프로필렌 수지는 폴리프로필렌 단독중합체, α－올레핀과의 블록 또는 랜덤 공중합체 등이 바람직하지만, 특히 α－올레핀으로서 에틸렌을 사용한 블럭 또는 랜덤 공중합체가 성형체의 유연성 면에서 바람직하다. 또한 압력을 가하지 않은 분말 슬래시 성형에 사용하기 위해서는, 폴리프로필렌 수지의 용융 유동성의 지수로서 JIS K7210에 준하여 280℃에서 하중 2.16kgf으로 측정한 MFR(용융 유량)이 20g/10분 이상인 것이 필요하다.
상기 폴리프로필렌 수지는 열 또는 산화에 의하여 그 주쇄가 절단되는 중합체이고, 가교, 경화하는 폴리에틸렌 등과 다른 성질을 갖고, 유기 과산화물에 의해서 그 주쇄가 절단되고 분자량이 저하된다.
또한, 수소 첨가 스티렌 부타디엔 고무(H－SBR)는 폴리프로필렌 수지와의 상용성이 우수하고, 폴리프로필렌 수지에 혼련되면 유연하게 되고, 절곡이나 백화하기 어려운 열가소성 엘라스토머 조성물이 수득된다. 수소 첨가 스티렌 부타디엔 고무의 스티렌 함유량은 30중량% 이하가 바람직하고, 유연성이 풍부한 표피를 수득하기 위해서는 5 내지 15중량%가 적당하다.
H－SBR은 스티렌과 부타디엔이 랜덤하게 공중합되어 있는 스티렌 부타디엔 고무를 수소 첨가하고 있는 점에서, 블럭 공중합체인 SEBS와 상이하다. 대표적인 것으로서, 니혼고세이고무사 제조 상품인 다이날론 시리즈가 있다.
폴리프로필렌 수지와 H－SBR의 혼합량은 중량비로 80/20 내지 20/80의 비율이고, 폴리프로필렌 수지가 많아지면 성형된 표피가 딱딱하게 되고, 반면에 적어지면 인장강도가 저하된다.
또한, 본 발명에서는 프로세스 오일을 첨가하여 조성물 중의 엘라스토머 성분에 흡수시켜 용융 점도를 감소시킴과 동시에, 표피의 경도를 감소시켜 유연성을 갖게 하는 효과가 있다.
상기 프로세스 오일은 고무용으로 사용되는 것이고, 파라핀계, 나프텐계, 아로마계로 분류되지만, 엘라스토머 성분과의 상용성에 의해 파라핀계가 바람직하다. 첨가량은 흡유능이 우수한 엘라스토머 100중량부에 대하여 5 내지 200중량부가 바람직하다. 200중량부를 초과하면, 인장물성이 저하되고, 5중량부 미만이 되면, 용융 점도가 감소되지 않고 표피가 딱딱하게 된다.
흡유능이 우수한 엘라스토머는 폴리프로필렌 수지와 상용성을 갖고, 프로세스 오일과 조성물 중의 올리고머 성분을 흡수하는 성질을 갖는 것으로, 스티렌ㆍ에틸렌 부틸렌ㆍ스티렌 블럭 공중합체(SEBS) 또는 스티렌ㆍ에틸렌 프로필렌ㆍ스티렌 블럭 공중합체(SEPS) 등의 스티렌계 블럭 공중합 열가소성 엘라스토머, 올레핀 결정ㆍ에틸렌 부틸렌ㆍ올레핀 결정 블럭 공중합체(CEBC), 에틸렌 프로필렌 고무(EPR) 및 에틸렌ㆍ옥텐 공중합체(POE)가 있다.
상기 SEBS는 스티렌ㆍ부타디엔ㆍ스티렌 블럭 공중합체(SBS)를 수소 첨가한 것이고, 시엘가가쿠사 제조 상품인 클레이튼 G 시리즈, 아사히가세이사 제조 상품인 다프텍 H 시리즈 등이 포함된다. 이러한 SEBS에서는 스티렌 함량이 증가됨에 따라서 강도가 상승하지만, 유연성은 저하된다. 또한 동일한 SEBS에서는 슬래시 성형시에 용융하여 스티렌 하드 세그멘트가 응집되어 평활한 시트형 성형체를 수득하기 어려운 경우가 있다. 따라서, 스티렌 함량은 40중량% 이하가 바람직하다.
SEPS는 스티렌ㆍ이소프렌ㆍ스티렌 블럭 공중합체(SIS)를 수소 첨가한 것으로, 크라레사 제조 상품인 셉톤이 대표적이다. SEBS와 같이, 스티렌 함량이 증가됨에 따라서 유연성이 저하되기 때문에, 스티렌 함량은 40중량% 이하가 바람직하다.
또한, 상기 흡유능이 우수한 엘라스토머는 H－SBR에 비하여 폴리프로필렌 수지에 대한 상용성이 열등하고, 폴리프로필렌 수지에 혼련 첨가하면, ㎛ 단위의 크기로 분산하기 때문에 인장물성이 저하되는 경향이 있다. 그러나 폴리프로필렌 수지에 H－SBR과 프로세스 오일을 첨가한 경우에는, H－SBR은 흡유능이 열등하기 때문에 조성물 중의 올리고머 성분을 표면으로 이행(브리드)시켜 점착성을 갖고 이것을 사용하여 분말 슬래시 성형용으로 분쇄한 엘라스토머 분말도 점착성을 갖기 때문에, 차단이 용이하게 되어 분체 유동성 또는 표피도 금형으로부터의 이형성이 결핍된다. 이에 흡유능이 우수한 엘라스토머를 첨가한 경우에는, 조성물 중의 올리고머 성분과 오일을 흡수하여 브리드를 저지할 수 있다.
상기 흡유능이 우수한 엘라스토머의 첨가량은 H－SBR 100중량부에 대하여 20 내지 250중량부이다. 20중량부 미만이면, 조성물 중의 올리고머 성분과 오일을 충분히 흡수할 수 없고, 또한 250중량부를 초과하면, 폴리프로필렌 수지와의 분산이 나빠져서 인장물성이 저하되는 경향이 있다.
열안정화제로서는 통상의 폴리올레핀에 사용되는 것을 사용할 수 있다. 일반적으로는, 페놀과 인계의 산화방지제를 병용하여 사용하지만, 특별히 한정되는 것은 아니다.
또한, 광안정화제로서는 라디칼 포착제인 힌다드아민, 벤조트리아졸계의 것이 사용되는 경우도 있다.
안료는 통상의 올레핀계에 적합한 유기 및 무기 안료가 사용된다. 또한, 지방산 금속염 등의 윤활제 또는 탄산칼슘 및 활석 등의 충전제 등이 필요에 따라서 첨가된다.
이들 배합물의 혼합은 폴리프로필렌 수지, H－SBR, 프로세스 오일, 흡유능이 우수한 엘라스토머, 안료, 안정화제 및 윤활제를 V 형 블렌더(blender), 텀블러(tumbler), 헨셸 믹서 등을 사용하여 건조 혼합시킨 것을 원료 공급 호퍼에서 공급하고, 프로세스 오일은 배출구에서 주입하여 이축 압출기로 용융 혼련시켜 펠릿화한다.
또한, 본 발명에서는 상기한 배합인 폴리프로필렌 수지, 수소 첨가 스티렌 부타디엔 고무, 프로세스 오일 및 흡유능이 우수한 엘라스토머 등에 유기 과산화물을 첨가하고, 이들을 가열하에 혼련시키는 것으로, 유기 과산화물은 폴리프로필렌 수지의 주쇄를 절단하여 폴리프로필렌 수지의 분자량을 감소시켜 용융 유동성을 증가시키고, 수득된 열가소성 엘라스토머 조성물이 높은 용융 유동성을 갖게 하는 효과가 있다. 또한, 여기서는 유기 과산화물을 가교제로서 사용하지 않는다.
상기 유기 과산화물로서는 통상 고무, 수지의 가교에 사용되고 있는 디아실퍼옥사이드, 퍼옥시에스테르, 디아릴퍼옥사이드, 디－t－부틸 퍼옥사이드, t－부틸쿠밀퍼옥사이드, 디쿠밀퍼옥사이드, 2,5－디메틸－2,5－디(t－부틸퍼옥시)－헥산－3,1,3－비스(t－부틸퍼옥시－이소프로필)벤젠, 1,1－디부틸퍼옥시－3,3,5－트리메틸사이클로헥산 등이 포함되고, 열분해에 의한 1분 동안의 반감기가 150 내지 250℃인 것이 바람직하다.
당해 유기 과산화물은 120 내지 250℃의 가열하에 혼련시키는 과정에서 폴리프로필렌 수지의 주쇄를 절단하여 분자량을 저하시켜 열가소성 엘라스토머 조성물에 높은 용융 유동성을 갖게 한다. 유기 과산화물의 첨가량은 열가소성 엘라스토머 조성물 중, 0.02 내지 5.0중량%이고, 0.02중량% 미만인 경우에는 폴리프로필렌 수지의 주쇄를 절단하는 분해 능력이 적고, 열가소성 엘라스토머 조성물에 높은 용융 유동성을 부여할 수 없게 된다. 한편, 5.0중량%을 초과하면, 분해가 과잉되어, 분체 성형품의 인장강도 등의 기계적 특성이 저하된다.
이러한 배합물의 혼합은 폴리프로필렌 수지, H－SBR, 흡유능이 우수한 엘라스토머, 유기 과산화물, 안료, 안정화제, 윤활제 및 충전제를 V 형 블렌더, 텀블러 및 헨셀믹서 등을 사용하여 건조 혼합시킨 것을 원료 공급 호퍼에서 공급하고, 프로세스 오일은 배출구에서 주입해서 120 내지 250℃의 범위로 온도 조절한 이축 압출기로 용융 혼련시켜 펠릿화한다.
또한, 밀폐식 혼련기인 니더, 배버리 믹서 등에 의하여 엘라스토머 성분인 H－SBR과 흡유능이 우수한 엘라스토머에 프로세스 오일을 첨가하여 혼련시키고, 펠릿화한 후, 이 펠릿과 폴리프로필렌 수지에 유기 과산화물, 이외의 배합제를 혼합하고, 120 내지 250℃의 범위로 온도 조절한 일축 또는 이축 압출기로 용융 혼련시켜 펠릿화할 수 있다.
수득된 펠릿의 용융 점도인 용융 유량(MFR)은 JIS K7210에 준하여 250℃, 0.325kgf의 하중에서 5g/10분 이상이 바람직하다. 이의 미만이면, 조성물의 용융 유동성이 감소되어 표피에 핀홀이 발생되는 경향이 있다.
이러한 펠릿은 터보밀, 핀밀, 햄머밀 등의 충격형 미분쇄기를 사용하여 미분쇄시킨다. 이때 통상적으로는 액체 질소를 사용하여 냉동분쇄시킨다. 상온에서 분쇄시키면, 실을 당겨서 거칠은 분말만 수득되는 경우가 많지만, 배합에 의해서는 상온 분쇄할 수 있는 경우가 있다.
분쇄시킨 것은 체 등에 의해서 입자 직경이 1,000㎛ 이상인 체를 통과시켜 평균 입자 직경이 100 내지 800㎛인 것을 수집하고, 이에 유기 또는 무기 분체성 개량제를 첨가, 혼합하여 분말 슬래시 성형용으로 사용한다.
이어서, 엘라스토머 조성물을 사용하여 분말 슬래시 성형을 수행한다. 이 성형에서는 조성물의 융점 이상으로 가열된 금형에 이것을 주로 하여 중력으로 낙하시켜 투입하고, 일정시간 경과 후에 금형을 반전시키고 여분의 조성물을 회수상자에 수집한다. 금형 표면에는 조성물이 층으로 부착되어 있고, 시간 경과에 따라서 용융되어 스킨층이 형성된다. 그리고 금형을 냉각시켜 스킨층을 탈형시키고, 이를 반복하여 수행한다.
금형의 가열방법으로서는 오일 순환 또는 열풍화로에 넣는 방법이 일반적이다. 오일 순환은 파이프 배관 배치에 의해 금형의 온도 조정이 용이하지만, 금형면에서만 가열된다. 한편, 열풍화로를 사용하면, 금형면 및 성형물 이면의 양면에서의 가열이 가능하지만, 생산성을 고려하여 열풍을 300℃ 이상으로 설정하는 일이 많기 때문에 성형물 이면의 열산화 열등화를 일으키지 않도록 처방이나 조건을 배려할 필요가 있다.
열풍방식은 분말 슬래시 성형을 다층(2 내지 3)에서 수행할 때 유효하다. 즉, 가열된 금형에 최외층이 되는 1회째의 분말을 슬래시 성형시키고, 반용융 상태로 2회째의 분말을 부착시키고, 필요할 경우 3회째도 슬래시 성형시킨 다음, 가열 용융시킨다. 이러한 경우, 금형면측만의 가열에서는 열전달이 불충분하기 때문에 성형물 이면으로부터의 가열도 가능한 열풍화로 방식이 사용되는 일이 많다.
[실시예]
다음에, 본 발명을 구체적인 실시예에 의해 상세히 설명한다.
[실시예 1 내지 5]
프로세스 오일 이외에, 표 1에 나타낸 재료를 텀블러로 건조 혼합시킨 것을 이축 압출기(지패철망사제, PCM45)의 원료 공급 호퍼에서 공급하고, 프로세스 오일을 배출구에서 주입하면서 200℃에서 압출시켜 펠릿화한다.
그리고, 터보밀 T 250－4J(터보공업사제)에 액체 질소에 침지시킨 펠릿을 투입하여 분쇄하고, 1,000㎛ 체 통과분만을 수집한다.
Figure kpo00001
*1: 칫소사제, 칫소폴리프로 K7750, MFR(230℃, 2.16kg)=45g/10분
*2: 니혼고세이고무사 제품, 다이날론 1320P, 스티렌 함유량 10중량% MFR(230℃, 2.16kgf)=3.5g/10분
*3: 스티렌ㆍ에틸렌 프로필렌ㆍ스티렌 블록 공중합체(SEPS) 클라레사제, 셉톤2063, 스티렌 함유량 13중량%, MFR(230℃, 2.16kgf)=7g/10분
*4: 스티렌ㆍ에틸렌 부틸렌ㆍ스티렌 블럭 공중합체(SEBS) 아사히고세이고교사제, 타프텍 H1052, 스티렌 함유량 20중량%, MFR(230℃, 2.16kgf)=12g/10분
*5: 올레핀 결정ㆍ에틸렌 부틸렌ㆍ올레핀 결정 블럭 공중합체(CEBS) 니혼코세이고무사제, 다이날론 6200P, MFR(230℃, 2.16kgf)=2.5g/10분
*6: 에틸렌 프로필렌 고무(EPR) 니혼고세이고무사제, EP914P, 프로필렌 함유량 22중량%, MFR(230℃, 2.16kgf)=8.6g/10분
*7: 이데미쯔고산사제, 다이아나 프로세스 오일 PW=380
다음에, 상기 분체 조성물을 사용하여 분말 슬래시 성형을 수행한다. 분말 슬래시 성형방법으로서는 우선 주름 모양의 150mm×150mm×3mm 판을 오븐속에서 250℃로 가열하고, 그 위에 상기 분체 조성물을 약 800g 넣어 10분 동안 방치시켜 부착시킨 후, 용융 부착되지 않은 분체를 제외하고, 300℃로 조절한 오븐속에서 60초 동안 가열시켜 오븐으로부터 취하여 물로 냉각시켜 두께가 약 0.8mm인 표피를 탈형시킨다.
상기 펠릿의 용융 점도, 표피의 인장물성, 분체성 시험 및 금형 이형성의 평가를 하기 방법으로 수행한다. 수득된 결과를 표 1에 나타낸다.
용융 점도는 펠릿을 JIS K7210에 준하여 250℃, 0.325kgf의 하중에서 용융 유량을 측정한다.
인장물성은 슬래시 성형에서 수득된 표피를 JIS 3호 덤벨로 두드려서 잡아당겨 인장속도 200mm/분에서 인장강도와 신장도를 측정한다.
분체성 시험은 파우더 테스터(호리카와미크론사 제품)을 사용하여 분체성 개량제를 첨가한 분체 조성물의 안식각(angle of repose)을 측정한다.
금형 이형성은 두께 3mm, 폭 17mm, 길이 180mm의 거친줄을 오븐속에서 250℃로 가열한 상기 분체 조성물을 약 500g 넣어 10분 동안 방치시키고 용융시켜 부착시킨 후, 부착되지 않은 분체를 제외하고, 300℃로 조절된 오븐속에서 60초 동안 가열하고, 오븐으로부터 취하여 물로 냉각시킨다. 줄 표면에 가능한 피막을 500mm/분의 속도로 박리하는데 필요한 힘을 측정한다.
이들의 결과를 표 1에 함께 기록한다.
[비교예 1 내지 3]
실시예 1의 흡유능이 우수한 엘라스토머, 프로세스 오일을 제외한 것외에는, 실시예 1과 동일하고, 분체 조성물을 제조하여 평가한다. 그 결과를 표 2에 나타낸다.
Figure kpo00002
이 결과, 비교예 1은 안식각이 커서 점착성이 크고, 표피에 핀홀이 많고, 비교예 2는 표피가 딱딱하여 용융 유동이 나쁘기 때문에 핀홀이 발생하고, 또한 비교예 3은 SEPS의 분산 입자가 커서 충분한 인장물성을 수득하지 못한다.
그러나, 실시예에서는 비교예와 비교하여 용융 유동이 좋고, 또한 점착성이 작아서 표피에 핀홀이 발생되지 않고, 더우기 금형 박리력도 적다는 것을 알 수 있다.
[실시예 6 내지 9]
실시예 1 내지 5와 동일하게, 프로세스 오일을 제외한 표 3에 나타내는 재료를 텀블러에서 건조 혼합시킨 것을 이축 압출기(이케가이데코사제, PCM45)의 원료 공급 호퍼에서 공급하고, 프로세스 오일을 배출구에서 주입하면서 200℃에서 압출시켜 펠릿화한다. 그리고 터보밀 T250－4J(터보공업사제)에 액체 질소에 침지시킨 펠릿을 투입하여 분쇄하고, 1,000㎛ 체 통과분만 수집한다.
Figure kpo00003
*8: 칫소사제, 칫소폴리프로 XK0286, MFR (230℃, 2.16kg)=27g/10분
*9: 듀퐁ㆍ다우사제, 인게이지 EG8400, MFR (230℃, 2.16kg)=30g/10분
옥텐 함량 24중량%
다음에, 실시예 1 내지 5와 동일하게, 상기 분체 조성물을 사용하여 분말 슬래시 성형을 수행하여 두께가 약 0.8mm인 표피를 제조하고, 또한 상기 펠릿의 용융 점도, 표피의 인장물성, 분체성 시험 및 금형 이형성을 평가한다. 수득된 결과를 표 3에 함께 기록한다.
이 결과, 본 실시예에서는 용융 유동도 양호하게 확보되고 점착성이 적으며 표피에 핀홀이 발생하지 않고 더우기 표피의 금형 박리력도 적다는 것을 알게 된다.
[실시예 10 내지 12](유기 과산화물을 첨가)
표 4에 나타낸 배합 중에, 안정화제, 스테아린산 칼슘 및 프로세스 오일을 제외한 재료를 텀블러로 혼합시킨 것을 이축 압출기(이케가이철강사제, PCM45)의 원료 공급 호퍼에서 공급하여, 프로세스 오일을 배출구에서 주입하면서 200℃에서 혼련, 압출시켜 펠릿화한다.
그리고, 터보밀 T250－4J(터보공업사제)에 액체 질소에 침지시킨 펠릿을 투입하여 분쇄하고, 1,000㎛ 체 통과분만 수집한다.
다음에, 상기 분체 조성물을 사용하여 분체 성형을 수행한다. 분체 성형은 우선 주름 모양의 150mm×150mm×3mm 금형을 오븐중에서 250℃로 가열하고, 여기에 상기 분체 조성물을 약 800g 넣어 10분 동안 방치시켜 부착시킨 후, 용융 부착되지 않은 분체를 제외하고, 300℃로 조절된 오븐속에서 60초 동안 가열하여 오븐으로부터 취하여 물로 냉각시켜 두께 약 0.8mm의 성형 표피를 탈형시킨다.
상기 펠릿의 용융 점도는 JIS K7210에 준하여 250℃, 0.325kgf의 하중에서 용융 유량(MFR)을 측정하고, 인장물성은 분체 성형으로 수득된 시트를 JIS 3호 덤벨로 두드려서 잡아 당겨서 인장속도 200mm/분으로 인장강도와 신장도를 측정한다.
이들의 결과를 표 4에 함께 기록한다.
[실시예 13](유기 과산화물을 첨가)
프로세스 오일을 제외한 재료를 텀블러로 혼합한 것을 이축 압출기(이케가이데코사제, PCM45)의 원료 공급 호퍼에서 공급하고, 프로세스 오일을 배출구에서 주입하면서 200℃에서 혼련, 압출시켜 펠릿화한다. 이후에는 실시예 1 내지 3과 동일하게 분체화, 분체 성형, 용융 점도 측정 및 인장 시험을 수행한다.
이들의 결과를 표 4에 함께 기록한다.
[참고예 1 내지 2](유기 과산화물을 첨가하지 않음)
유기 과산화물을 첨가하지 않고 혼련, 펠릿화하고, 실시예와 동일하게 분체화, 분체 성형, 용융 점도 측정 및 인장 시험을 수행한다. 이들의 결과를 표 4에 함께 기록한다.
Figure kpo00004
*1: 칫소사제, 칫소폴리프로 K7750, MFR (230℃, 2.16kg)=45g/10분
*2: 니혼고세이고무사제, 다이날론 1320P, 스티렌 함유량 10중량%
MFR (230℃, 2.16kgf)=3.5g/10분
*3: 스티렌ㆍ에틸렌 프로필렌ㆍ스티렌 블록 공중합체(SEPS) 클라레사제, 셉톤 2063 스티렌 함유량 13중량%, MFR (230℃, 2.16kgf)=7g/10분
*4: 에틸렌 프로필렌 고무(EPR) 니혼고세이고무사제, EP914P, 프로필렌 함유량 22중량%, MFR (230℃, 2.16kgf)=8.6g/10분
*5: 이데미쯔고산사제, 다이아나 프로세스 오일 PW=380
*6: 니혼유시사제, 퍼헥사 25B－40 (과산화물 함유량 40% 1분 동안 반감기 179℃)
이 결과, 실시예 10 내지 14에서는 유기 과산화물을 첨가하지 않은 참고예 1 내지 2에 비하여 펠릿의 용융 점도가 크고 용융 유동성 또는 인장특성에서 한 단계 더 우수하다는 것을 알 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 제1항 내지 제7항에서 기술한 발명은 폴리프로필렌 수지, H－SBR, 프로세스 오일 및 흡유능이 우수한 엘라스토머 중의 하나 이상으로 이루어지는 분말 슬래시 성형용 열가소성 엘라스토머 조성물에 관한 것으로, 용융 유동성이 우수하고 용융 점도가 낮으며 표피의 탈형도 용이한 효과를 갖는다.
또한, 본 발명의 제8항 내지 제11항에서 기술한 발명은 폴리프로필렌 수지, 수소 첨가 스티렌 부타디엔 고무 및 흡유능이 우수한 엘라스토머로 이루어진 엘라스토머 성분에 연화제로서 프로세스 오일을 흡유시켜 용융 유동성을 개선시키고, 다시 유기 과산화물을 첨가하여 가열하에 혼련시키는 것으로, 폴리프로필렌 수지의 주쇄를 절단하여 용융 유동성 및 인장강도 등이 우수한 열가소성 엘라스토머 조성물을 수득할 수 있는 효과가 있다.

Claims (7)

  1. 분말 슬래시 성형에 사용하는 분말상 열가소성 엘라스토머 조성물로서, 적어도 폴리프로필렌 수지, 수소 첨가 스티렌 부타디엔 고무, 프로세스 오일 및 흡유능이 우수한 엘라스토머로 이루어지며, 상기 흡유능이 우수한 엘라스토머가 스티렌ㆍ에틸렌 프로필렌ㆍ스티렌 블럭 공중합체(SEPS), 스티렌ㆍ에틸렌 부틸렌ㆍ스티렌 블럭 공중합체(SEBS), 올레핀 결정ㆍ에틸렌 부틸렌ㆍ올레핀 결정 블럭 공중합체, 에틸렌 프로필렌 고무 및 에틸렌ㆍ옥텐 공중합체로부터 선택된 1종 이상의 중합체이고, 상기 폴리프로필렌 수지와 수소 첨가 스티렌 부타디엔 고무를 중량비로 80/20 내지 20/80으로 조절하는 것과 함께, 흡유능이 우수한 엘라스토머를 수소 첨가 스티렌 부타디엔 고무 100중량부에 대하여 20 내지 250중량부, 프로세스 오일을 흡유능이 우수한 엘라스토머 100중량부에 대하여 5 내지 200중량부 혼합시킨 것을 특징으로 하는 분말 슬래시 성형용 열가소성 엘라스토머 조성물.
  2. 제1항에 있어서, JIS K－7210에 준하여 250℃, 0.325kgf 하중으로 측정한 열가소성 엘라스토머 조성물의 용융 유량(MFR)이 5g/10분 이상인 분말 슬래시 성형용 열가소성 엘라스토머 조성물.
  3. 분말 슬래시 성형에 사용하는 분말상 열가소성 엘라스토머 조성물로서, 적어도 폴리프로필렌 수지, 수소 첨가 스티렌 부타디엔 고무, 프로세스 오일 및 흡유능이 우수한 엘라스토머로 이루어지고, 폴리프로필렌 수지와 수소 첨가 스티렌 부타디엔 고무가 중량비로 80/20 내지 20/80으로 조절되는 동시에, 흡유능이 우수한 엘라스토머를 수소 첨가 스티렌 부타디엔 고무 100중량부에 대하여 20 내지 250중량부, 프로세스 오일을 흡유능이 우수한 엘라스토머 100중량부에 대하여 5 내지 200중량부 혼합시킨 조성물을 혼련시켜 펠릿화하고, 이 펠릿을 상온 또는 냉동분쇄하여 수득한 분말물로 함을 특징으로 하는 분말 슬래시 성형용 열가소성 엘라스토머 조성물.
  4. 분체 성형에 사용하는 열가소성 엘라스토머 조성물의 제조방법으로서, 폴리프로필렌 수지에 적어도 수소 첨가 스티렌 부타디엔 고무, 프로세스 오일, 흡유능이 우수한 엘라스토머 및 유기 과산화물을 첨가한 다음, 이들을 가열하에 혼련시킴을 특징으로 하는 분체 성형용 열가소성 엘라스토머 조성물의 제조방법.
  5. 제8항에 있어서, 열가소성 엘라스토머 조성물 중에 유기 과산화물을 0.02 내지 5.0중량% 첨가하고, 120 내지 250℃의 온도에서 혼련시킨 분체 성형용 열가소성 엘라스토머 조성물의 제조방법.
  6. 분체 성형에 사용하는 열가소성 엘라스토머 조성물의 제조방법으로서, 폴리프로필렌 수지에 적어도 수소 첨가 스티렌 부타디엔 고무, 프로세스 오일, 흡유능이 우수한 엘라스토머 및 유기 과산화물을 첨가하고, 폴리프로필렌 수지와 수소 첨가 스티렌 부타디엔 고무를 중량비로 80/20 내지 20/80으로, 또한 흡유능이 우수한 엘라스토머를 수소 첨가 스티렌 부타디엔 고무 100중량부에 대하여 20 내지 250중량부로, 또한 프로세스 오일을 흡유능이 우수한 엘라스토머 100중량부에 대하여 5 내지 200중량부로 조절하고, 이들을 가열하에 혼련시켜 펠릿화한 다음, 이 펠릿을 상온 또는 냉동분쇄하여 분체로 함을 특징으로 하는 분체 성형용 열가소성 엘라스토머 조성물의 제조방법.
  7. 제10항에 있어서, 혼련시의 온도가 120 내지 250℃인 분체 성형용 열가소성 엘라스토머 조성물의 제조방법.
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