본 발명의 일 특징에 따른 세탁기 가스켓용 수지 조성물은 프로필렌-에틸렌 공중합체를 포함하는 폴리올레핀계 수지 혼합물 5 내지 15 중량%, 스티렌(styrene) 블록 및 디엔(diene) 블록을 포함하는 열가소성 탄성체 20 내지 45 중량%, 오일 성분 30 내지 40 중량%, 무기 첨가제 15 내지 35 중량%, 및 기능성 첨가제 0.01 내지 0.5 중량%를 포함한다.
상기 프로필렌-에틸렌 공중합체는 전체 조성물 대비 5 내지 10 중량% 의 함량을 갖도록 사용되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 폴리올레핀계 수지 혼합물은 폴리에틸렌 단일 중합체 및 폴리프로필렌 단일 중합체 중 적어도 하나의 수지 성분을 포함할 수 있다.
상기 열가소성 탄성체로는 스티렌-부타디엔-스티렌(SBS) 이원 공중합체, 스티렌-에틸렌-부타디엔-스티렌(SEBS) 삼원 공중합체 및 관능기가 부여된 스티렌-에틸렌-부타디엔-스티렌(f-SEBS) 삼원 공중합체 등의 공중합체와 에틸렌-옥텐 공중합체의 블랜드물을 사용할 수 있다.
상기 오일 성분으로서는, 납센계 오일 성분, 파라핀계 오일 성분, 올레핀계 오일 성분 등을 단독 또는 두 성분 이상의 조합으로 사용할 수 있다.
상기 무기 첨가제로서는 탄산칼슘, 탈크, 수산화마그네슘, 점토, 황산바륨, 실리카, 산화티탄, 카본블랙 등을 사용할 수 있으며, 복수 종의 무기 첨가제를 동시에 사용할 수도 있다.
상기 기능성 첨가제로서는, 중화제, 안정제, 대전방지제, 산화방지제, 착색제, 자외선 안정제, 슬립제, 칼라 마스터 배치(color master batch) 등을 사용할 수 있으며, 복수 종의 기능성 첨가제를 동시에 사용할 수도 있다.
본 발명의 일 특징에 따른 세탁기용 가스켓은 프로필렌-에틸렌 공중합체를 포함하는 폴리올레핀계 수지 혼합물 5 내지 15 중량%; 스티렌(styrene) 블록 및 디엔(diene) 블록을 포함하는 열가소성 탄성체 20 내지 45 중량%; 오일 성분 30 내지 40 중량%; 무기 첨가제 15 내지 35 중량%; 및 기능성 첨가제 0.1 내지 5 중량%를 포함하는 수지 조성물의 사출 성형물로 이루어진다.
본 발명의 일 특징에 따른 세탁기는 프로필렌-에틸렌 공중합체를 포함하는 폴리올레핀계 수지 혼합물 5 내지 15 중량%; 스티렌(styrene) 블록 및 디엔(diene) 블록을 포함하는 열가소성 탄성체 20 내지 45 중량%; 오일 성분 30 내지 40 중량%; 무기 첨가제 15 내지 35 중량%; 및 기능성 첨가제 0.1 내지 5 중량%를 포함하는 수지 조성물의 사출 성형물로 이루어진 세탁기용 가스켓을 구비한다.
이하 본 발명을 상세하게 설명하도록 한다.
본 발명에 따른 세탁기 가스켓용 조성물은 프로필렌-에틸렌 공중합체를 포함하는 폴리올레핀계 수지 혼합물 5 내지 15 중량%, 스티렌(styrene) 블록 및 디엔(diene) 블록을 포함하는 열가소성 탄성체 20 내지 45 중량%, 오일 성분 30 내지 40 중량%, 무기 첨가제 15 내지 35 중량%, 및 기능성 첨가제 0.01 내지 0.5 중량%를 포함한다.
상기 폴리올레핀계 수지 혼합물은 프로필렌-에틸렌 공중합체를 단독으로 포함할 수도 있으나, 폴리에틸렌 단일 중합체 또는 폴리프로필렌 단일 중합체를 선택적으로 포함하거나, 이들 단일 중합체들의 블렌딩물을 포함할 수도 있다.
상기 프로필렌-에틸렌 공중합체는 13C-NMR로 측정한 펜타드분율이 60 %mmmm 이상인 것을 사용하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 70 %mmmm 이상인 것을 사용한다. 상기 펜타드분율이 60 %mmmm 미만이면, 제조되는 가스켓의 인장강도가 너무 낮아질뿐만 아니라 영구압축줄임률이 커지고, 나아가 세탁기에 부착된 가스켓을 통하여 누수 현상이 발생될 수 있다.
상기 프로필렌-에틸렌 공중합체 내의 에틸렌 함량은 1 내지 5 몰%인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 3 내지 4 몰%이다.
한편, 상기 프로필렌-에틸렌 공중합체는 랜덤(random) 공중합체이며, 0.1 내지 3.0 g/10분(230℃)의 용융지수(MI)를 갖는 것이 바람직하다. 상기 프로필렌-에틸렌 공중합체는 더욱 바람직하게는 1 내지 2 g/10분(230℃)의 용융지수를 갖는다.
용융지수는 상기 조성물을 이용한 가스켓 성형 시 작업성에 밀접한 관련을 갖는다.
제조되는 세탁기용 가스켓의 물성을 고려하여, 상기 폴리올레핀계 수지 혼합물은 5 내지 15 중량%의 함량을 갖는다. 특히, 상기 폴리올레핀계 수지 혼합물에 포함되는 프로필렌-에틸렌 공중합체의 전체 조성물 대비 함량이 5 중량% 미만이면, 제조되는 가스켓이 낮은 경도를 가지게 되어 압축에 의한 변형을 유발할 수 있고, 방진성이 저하되는 문제점이 있다. 반면에 상기 프로필렌-에틸렌 공중합체의 전체 조성물 대비 함량이 10중량%를 초과하면 너무 높은 경도로 인하여 영구압축줄임률이 증가하는 문제점이 있다. 높은 영구압축줄임률은 세탁기 도어의 반복적인 여닫음에 따라 영구변형을 일으킬 수 있다. 따라서, 상기 프로필렌-에틸렌 공중합체의 전체 조성물 대비 함량은 5 내지 10 중량%인 갖는 것이 바람직하다.
한편, 상기 폴리올레핀계 수지 혼합물에 포함될 수 있는 상기 폴리에틸렌 단일 중합체는 0.5 내지 2.0 g/분(230℃)의 용융지수를 갖는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 0.8 내지 1.2 g/분(230℃)의 용융지수를 갖는다.
또한, 상기 폴리프로필렌 단일 중합체는 적어도 95%의 아이소택틱 지수(I.I) 를 갖는 고결정성 폴리머인 것이 바람직하다.
상기 폴리에틸렌 단일 중합체 및 폴리프로필렌 단일 중합체는 블렌딩되어 사용될 수 있으며, 사용 함량은 전체 조성물 대비 5 내지 10 중량%인 것이 바람직하다.
상기 폴리에틸렌 단일 중합체로는, 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 등이 사용될 수 있으나, 가스켓의 물성 조절을 위하여 선형 저밀도 폴리에틸렌을 사용하는 것이 유리하다.
상기 열가소성 탄성체는 가스켓의 인장강도 및 신율(伸率)을 조절하고, 내마모성을 향상시킬 목적으로 사용된다. 상기 열가소성 탄성체는 스티렌(styrene) 블록 및 디엔(diene) 블록을 함유하는 이원 또는 삼원 공중합체를 포함한다.
상기 이원 또는 삼원 공중합체로서는, 스티렌-부타디엔-스티렌(SBS) 이원 공중합체, 스티렌-에틸렌-부타디엔-스티렌(SEBS) 삼원 공중합체 및 관능기가 부여된 스티렌-에틸렌-부타디엔-스티렌(f-SEBS) 삼원 공중합체 등이 사용될 수 있다.
또한, 상기 공중합체는 단독 또는 조합으로 사용될 수 있으며, 나아가 에틸렌-옥텐 공중합체와의 블렌드물을 이루도록 하여 사용할 수도 있다.
상기 열가소성 탄성체의 함량이 20 중량% 미만이면, 영구압축왜곡률 감소 효과가 적고, 세탁기용 가스켓에 요구되는 탄성 특성이 불량한 문제점이 있다. 반면에 상기 열가소성 탄성체의 함량이 45 중량%를 초과하면, 가공성이 불량하고 내열성 저하 등의 문제점이 발생할 수 있다. 따라서, 상기 열가소성 탄성체의 함량은 20 내지 45 중량%이다.
특히, 상기 에틸렌-옥텐 공중합체는 블렌딩시 열가소성 탄성체 중량 대비 50중량% 이하로 사용되는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 10 중량% 이하가 되도록 사용된다.
상술한 SBS, SEBS 등의 공중합체들은 고무 이상의 탄성을 보여 줄 뿐만 아니라, 낮은 영구 압축 왜곡률(영구 압축 줄임률) 특성을 나타낸다. 또한, 온도 의존성이 낮고 우수한 내열노화성, 내후성을 갖는다. 나아가, 상기 공중합체들은 저경도를 유지하여야 하는 제품에 적합하며, 수지 블랜드 시 상용화제로서의 역할이 뛰어나고 가공성 또한 우수하다. 특히, 상기 공중합체 중 SEBS가 물성 면에서 유리하다. 한편, f-SEBS는 상용성의 추가 향상을 위하여 열 가소성 탄성체에 블랜드 될 수 있다.
상기 오일 성분은 전술한 열가소성 탄성체를 저경도화할 목적으로 사용된다. 즉, 연화제로서 기능한다. 저 경도화된 소재는 성형이 용이하고, 방진, 방수성이 우수하다. 또한, 훈련 중 발생하는 발열을 감소시켜 성형시 우수한 가공성을 나타낼 수 있다.
상기 오일 성분으로서는, 납센계 오일, 파라핀계 오일, 올레핀계 오일 등 다양한 오일 성분이 사용될 수 있다. 또한, 광물성 오일, 식물성 오일, 합성 오일 등 다양한 경로를 통하여 입수된 오일이 사용될 수 있다.
상기 오일 성분들은 단독으로 사용할 수도 있으나, 둘 이상의 오일 성분을 혼합하여 사용할 수도 있다. 그러나 세탁기용 가스켓 성형시, 성분간에 상호 용해될 수 있기 때문에 가스켓용 수지 조성물로써의 특성을 상실할 수 있어 상기 오일 종류 및 함량을 엄격히 조절하여야 한다.
상기 오일 성분은 600 g/mol의 평균분자량을 갖는 것이 바람직하다.
상기 오일 성분의 함량은 30 내지 40 중량%이며, 바람직하게는 35 내지 40 중량%이다. 상기 오일 성분의 함량이 40 중량%를 초과하면 오일이 스며나오는 현상(Bleed-out)이 심해져서 제품이 끈적거리고 오히려 제품 가공성이 악화되는 현상이 발생될 수 있다. 반면에, 상기 오일 성분의 함량이 30 중량% 미만이면 제품의 경도가 너무 높게 되어 방진 및 방수 특성이 급격히 저하될 수 있다
상기 무기 첨가제는 세탁기용 가스켓의 영구압축변형 등과 같은 물리적 성능을 향상시키기 위하여 사용된다.
상기 무기 첨가제로서는, 탄산칼슘, 탈크(talc), 수산화마그네슘, 점토, 황산바륨, 실리카, 산화티탄, 카본블랙 등을 사용할 수 있으며, 상기 무기 첨가제들은 단독으로 또는 둘 이상의 조합으로 사용될 수 있다. 상기 무기 첨가제들 중 특히, 상기 탄산칼슘 및 탈크가 물성 면에서 유리하다.
상기 무기 첨가제는 물성 향상을 위한 기능 외에도, 무기 첨가제의 함량 조절을 통하여 폴리올레핀계 수지 혼합물 및 열가소성 탄성체의 함량을 우회적으로 조절하는 기능을 수행할 수 있다.
상기 무기 첨가제의 함량이 15 중량% 미만이면, 영구압축 변형이 심하여 장시간 제품 사용시 문제가 발생될 수 있다. 반면에, 상기 무기 첨가제의 함량이 35 중량%를 초과하면, 제품의 기계적 강도가 너무 낮게 되고 세탁기용 가스켓에 요구되는 적합한 연성을 발휘할 수 없게 된다. 즉, 가스켓의 고무적 특성을 급격히 약 화 시킬 수 있다. 따라서, 상기 무기 첨가제의 함량은 15 내지 35 중량%이며, 바람직하게는 20 내지 30 중량%이다.
상기 기능성 첨가제로서는, 중화제, 안정제, 대전방지제, 산화방지제, 착색제, 자외선 안정제, 슬립제 및 칼라 마스터 배치(color master batch) 등이 사용될 수 있으며, 단독 또는 둘 이상의 조합으로 사용될 수 있다.
상기 기능성 첨가제는 필수 구성은 아니며 조성물 내에 미량 첨가된다. 상기 기능성 첨가제는 전체 조성물 내에 0.01 내지 0.5 중량% 범위로 포함되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 세탁기 가스켓용 조성물은 종래의 EPDM 등과 달리 사출 성형 방식으로 용이하게 성형될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 세탁기용 가스켓은 압축 성형 방식이 아닌 사출 성형 방식으로 제조되어 생산 효율이 매우 우수하다.
상기 세탁기용 가스켓은 전술한 가스켓용 조성물의 조성을 그대로 포함한다. 물론, 제조 공정 중에 자연적인 범위에서 약간의 조성 변화가 발생될 수도 있다.
따라서, 상기 세탁기용 가스켓은 프로필렌-에틸렌 공중합체를 포함하는 폴리올레핀계 수지 혼합물 5 내지 15 중량%, 스티렌(styrene) 블록 및 디엔(diene) 블록을 포함하는 열가소성 탄성체 20 내지 45 중량%, 오일 성분 30 내지 40 중량%, 무기 첨가제 15 내지 35 중량%, 및 기능성 첨가제 0.1 내지 5 중량%를 포함하는 수지 조성물의 사출 성형물로 이루어진다.
각 성분 및 함량은 전술한 바와 동일하므로 상기 성분 및 함량에 관한 중복된 설명은 생략하도록 한다.
상기 세탁기용 가스켓은 특히, 최근 많이 생산되고 있는 드럼 세탁기에 적용되어 우수한 기능을 수행할 수 있다. 본 발명에 따른 세탁기용 가스켓은 세탁기의 도어와 드럼 사이에 배치되어 밀폐 부재로서 기능한다.
이하 구체적인 실시예들을 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명하도록 한다. 그러나 하기 실시예들에 의하여 본 발명의 기술적 사상이 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
우선, 각 실시예들에서 사용되었던 각각의 성분에 대하여 설명하도록 한다.
(1) 올레핀계 수지 혼합물
올레핀계 수지 혼합물로서는 하기 표 1에 표시된 바와 같은 물성을 갖는 에틸렌-프로필렌 공중합체(가) 및 저밀도 선형 폴리에틸렌(나)을 사용하였다. 하기 용융지수(MI)는 ASTM D1238법에 따라 측정되었다.
물성 |
프로필렌-에틸렌 공중합체(가) |
저밀도 선형 폴리에틸렌(나) |
용융지수(g/10분, 230℃) |
1.5 |
0.9 |
에틸렌 함량(몰%) |
3.5 |
- |
분자량(g/몰) |
45,000~50,000 |
100,000~120,000 |
(2) 열가소성 탄성체
열가소성 탄성체로서는, 하기 표 2에 표시된 바와 같은 물성을 갖는 에틸렌-옥텐 공중합체(EO) 및 스틸렌-에틸렌-부타디엔-스티렌 삼원 공중합체(SEBS)를 사용하였다.
물 성 |
EO |
SEBS |
용융지수(g/10min, 230℃) |
0.8 |
|
무니 점도(ML 1+4 @ 100℃) |
|
47 |
스티렌 함량비(%) |
23 |
20 |
에틸렌 함량비(%) |
30 |
|
밀도 |
0.86 |
0.87 |
(3) 무기 첨가제
무기 첨가제로는 하기 표 3에 나타낸 조성을 갖는 무기 혼합물을 사용하였다.
종류 |
CaCO3 (중량%) |
SiO2(중량%) |
MgO(중량%) |
기타(중량%) |
평균입경(㎛) |
CaCO3 |
50 |
- |
- |
- |
2 |
탈크 |
- |
30 |
15 |
5 |
4.4 |
(4) 오일 성분
오일 성분으로서는, 하기 표 4에 표시된 물성을 갖는 프로세스오일(Process oil)(상품명: KL-1100B, 서진화학 제조)을 사용하였다.
특성 |
프로세스 오일 |
밀도(g/cm3) |
0.87 |
점도(40℃) |
202 csts |
(5) 기능성 첨가제
기능성 첨가제로서는, 대전 방지제, 산화 방지제 및 자외선 안정제를 사용 하였으며, 극미량이 사용되었다. 상기 대전 방지제로서는, 폴리옥시 에틸렌 아킬 아민 지방산 에스테르를 사용하였고, 상기 산화 방지제로서는 페놀계 1차/인 또는 아민계 2차를 사용하였으며, 자외선 안정제로서는 시바 스페셜티 케미컬스 사에서 제조된 제품을 사용하였다.
[실시예 1 내지 4]
하기 표 6에 표시한 조성에 따른 시료들을 니더(kneader) 믹서 내에서 혼련한 후, 180℃의 가공 온도 조건 하에서 이축 압출기로 압출 한 후 펠렛 형태로 제립하였다. 상기 준비된 펠렛을 이용하여 사출 성형함으로써 세탁기용 가스켓을 제조하였다.
[비교예]
[비교예 1]
비교예 1로서는 하기 표 6에 표시한 조성에 따른 시료를 이용하고 실시예 1 내지 4와 동일한 방법에 의하여 세탁기용 가스켓을 제조하였다.
[비교예 2]
비교예 2로서는 국내 시중에 유통되는 드럼 세탁기용 가스켓을 사용하였다. (L사 제조, EPDM 수지)
구 분 |
실 시 예 (중량%) |
비 교 예 (중량%) |
1 |
2 |
3 |
4 |
1 |
2 |
올레핀계 수지혼합물 |
가 |
12 |
5 |
5 |
10 |
5 |
종래 EPDM 가스켓 |
나 |
- |
10 |
5 |
- |
|
열가소성 탄성체 |
EO |
- |
- |
12 |
- |
|
SEBS |
40 |
20 |
18 |
45 |
20 |
오일 성분 |
32 |
35 |
30 |
25 |
45 |
무기 첨가제 |
16 |
30 |
30 |
20 |
30 |
기능성 첨가제 |
미량 |
미량 |
미량 |
미량 |
미량 |
* 기능성 첨가제는 미량 포함되므로, 오차범위 수준을 고려하여 100분율 함량에서 제외시킴.
[물성평가]
상기 실시예 1 내지 4, 및 비교예 1 및 2에서 제조된 세탁기용 가스캣의 인장강도, 신율, 경도, 내마모성, 영구압축줄임률을 평가하였다. 평가 결과는 하기 표 6에 나타내었다.
물 성 |
실 시 예 |
비 교 예 |
1 |
2 |
3 |
4 |
1 |
2 |
인장강도(Kgf/cm2) |
85 |
75 |
78 |
80 |
45 |
107 |
신율 (%) |
728 |
630 |
610 |
700 |
550 |
800 |
경도(Store A) |
55 |
56 |
52 |
53 |
30 |
41 |
내마모(mm3 loss) |
168 |
265 |
210 |
248 |
350 |
595 |
영구압축왜곡률(%) |
32 |
28 |
27 |
34 |
65 |
25.4 |
상기 표 6에 따르면, 실시예 1 내지 4에서 제조된 가스캣들은 상기 비교예 2인 종래 EPDM 가스캣과 비교하여 성능이 유사한 반면, 본 발명에 함량 범위를 벗어난 비교예 1과 비교하여 우수한 물성을 나타내었다.
한편, 상기 실시예 1 내지 4의 가스캣들은 EPDM 가스캣과 달리 사출 성형이 용이하게 이루어졌으며, 열적 조건 하에서, EPDM 가스캣과 비교하여 냄새가 현저히 감소된 것을 알 수 있었다.