KR100980028B1

KR100980028B1 - 다양한 온도영역에서 우수한 충격흡수성을 갖는 산업용 발포체 조성물

Info

Publication number: KR100980028B1
Application number: KR1020080085545A
Authority: KR
Inventors: 유종선; 엄기용; 전준하; 임성욱; 천제환; 안은희
Original assignee: 한국신발피혁연구소; 유한회사 이티아이
Priority date: 2008-08-29
Filing date: 2008-08-29
Publication date: 2010-09-03
Also published as: KR20100026515A

Abstract

본 발명은 서로 다른 유리전이온도를 가지는 2종 이상의 스티렌-포화탄화수소계 열가소성 고분자 기재 또는 필요에 따라 폴리에틸렌, 에틸렌 비닐아세테이트 공중합체, 에틸렌-올레핀 공중합체, 고무 등을 블렌드한 블렌드물을 기재로 하고 충전제, 가교제, 발포제 및 기타 첨가제를 투입하여 프레스 성형함으로서 비중이 낮고 영구압축줄음율 등의 내구성이 우수하면서 다양한 온도영역에서 우수한 충격흡수성을 갖는 것을 특징으로 하는 다양한 온도영역에서 우수한 충격흡수성을 갖는 산업용 발포체 조성물에 관한 것으로, 기존의 충격흡수 재료보다 환경적인 측면 혹은 비용적인 측면에서 유리하고 충격흡수성 특성을 갖는 산업용 발포체로서, 특히, 기존 충격흡수 소재가 상온영역에서만 충격흡수 특성이 발현되는데 비해 다양한 온도영역에서도 우수한 충격흡수성 발현되도록 기능성을 부여함으로써 기존에 사용 범위가 제한되어있던 소재의 한계를 극복하는 신규 기능 소재를 제공하여 스포츠용품, 건설용품 등의 산업에 다양한 용도에 적용이 가능하며, 또한, 기존의 충격흡수 재료인 폴리비닐클로라이드와 폴리우레탄을 대체할 수 있어 상기소재 사용으로 인하여 발생되었던 환경오염 문제를 해결할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.

발포체, 충격흡수, 유리전이온도, 스티렌-포화탄화수소계 열가소성 고분자

Description

다양한 온도영역에서 우수한 충격흡수성을 갖는 산업용 발포체 조성물{Foam composition having shock absorption at a variety of temperature range}

본 발명은 다양한 온도영역에서 우수한 충격흡수성을 갖는 산업용 발포체 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 서로 다른 유리전이온도를 가지는 2종 이상의 스티렌-포화탄화수소계 열가소성 고분자 기재 또는 필요에 따라 폴리에틸렌, 에틸렌 비닐아세테이트 공중합체, 에틸렌-올레핀 공중합체, 고무 등을 블렌드한 블렌드물을 기재로 하고 충전제, 가교제, 발포제 및 기타 첨가제를 투입하여 프레스 성형함으로서 비중이 낮고 영구압축줄음율 등의 내구성이 우수하면서 다양한 온도영역에서 우수한 충격흡수성을 갖는 것을 특징으로 하는 다양한 온도영역에서 우수한 충격흡수성을 갖는 산업용 발포체 조성물에 관한 것이다.

일반적으로 충격흡수성 소재는 최근 소음 및 충격 방지를 목적으로 쿠션재, 건설부분, 스포츠용품 등 다양한 산업분야에서 사용되고 있다. 상기와 같은 충격흡수성 소재는 충격흡수 기능을 부여하기 위하여 고분자의 열적 특성인 유리전이온 도(glass transition temperature, Tg)가 0℃ 이상의 고분자 기재를 선택하는 방법이 일반적으로 적용되어 상온 영역 또는 23℃ 이상의 특정 온도 영역에서만 충격흡수 특성을 나타나게 하고 있다.

그러나 우리나라와 같이 계절에 따라 온도변화가 심하게 나타나는 지역이나 또는 온도 변화가 크게 발생하는 조건에서 적용되는 발포체의 경우 본래의 기능성이 제대로 발현되지 못하는 문제가 있어 다양하게 변하는 온도 영역에서도 충격흡수 특성 발현이 가능한 충격흡수성 발포체 개발이 매우 절실히 필요한 상태이다.

지금까지 개발된 산업용 충격흡수제는 크게 비발포체와 발포체로 나눌 수 있으며, 비발포체로는 폴리노르보넨 고무와 실리콘 겔 또는 폴리우레탄 겔 등이 사용되고 있는데 이들은 충격흡수성은 비교적 양호하지만 원재료인 고무 자체의 단가가 높아 가격이 비싸고 발포체에 비해 비중이 높은 단점이 있다. 발포체로는 폴리비닐클로라이드(PVC) 또는 폴리우레탄 등을 기재로 사용하여 충격흡수제를 제조하고 있으나 폴리비닐클로라이드계 수지의 경우 유리전이온도는 약 80℃로 비교적 높은 편이지만 과량의 가소제를 사용해 상온에서 연질화 할 수 있는 특징이 있으며 물리적 특징이 우수하지만 고비중일 뿐만 아니라 사용된 가소제에 인한 환경 호르몬 유발문제와 소각시 발생되는 다량의 다이옥신 문제로 유럽이나 미국 등의 선진국에서는 폴리비닐클로라이드 제품의 사용을 규제하고 있다. 폴리우레탄의 경우 넓은 온도 범위에서 충격 흡수성이 우수한 장점이 있으나 충격흡수 특성이 연질 폴리염화비닐 에 비하여 떨어지는 단점을 가지 있으며, 변색과 가수분해 문제도 동반되고 있다.

따라서 상기에 언급된 재료들의 문제점을 해결하기 위하여 다양한 연구들이 진행이 되고 있는데, 그 예로 한국공개특허 2002-0000265호에 기재된 스티렌-비닐이소프렌 블록 공중합체를 사용한 발포체의 경우 환경적인 측면에서 큰 문제점이 없고 폴리비닐클로라이드에 필적할 만한 우수한 충격흡수성을 나타낼 수 있는 반면에 다양한 경도특성의 발포체 제조가 어렵고, 더 큰 문제로는 발포체의 가격이 고가여서 가격경쟁력이 낮다는 문제점이 있었다. 또한, 서로 다른 유리전이 온도를 가지는 스티렌-비닐이소프렌 블록 공중합체를 블렌드 시키더라도 유리전이온도가 하나로 중첩되어 특정온도 영역에서만 충격흡수 특성 발현이 가능하고, 우리나라와 같이 여름과 겨울과 같은 계절을 갖는 기온의 변화가 심한 지역에서는 그 적용 분야가 제한적인 문제점이었다.

이에 본 발명자들은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 기존에 사용하고 있는 충격흡수재 원료의 대체품으로 2종 이상의 스티렌-포화탄화수소계 열가소성 고분자 즉, 서로 다른 온도 영역에서 모두 충격흡수 특성 발현이 가능하도록 기재의 성분을 선택 사용하여 충격흡수용 발포체를 제조함으로써 다양한 온도영역에서도 충격흡수성이 우수한 것을 특징으로 하는 충격흡수성을 갖는 산업용 발포체 조성물을 제공함을 과제로 한다.

따라서 본 발명은 날씨 변화나 적용 온도 조건이 다양한 환경에서도 충격흡수성 발현되도록 스티렌-포화탄화수소계 열가소성 고분자 기재의 성분을 선택 사용하여 산업용 발포체 조성물을 제조함으로서 본 발명을 완성할 수 있게 되었다.

상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명은 본 발명은 충격흡수성을 갖는 산업용 발포체 조성물에 있어서,

충격흡수성 소재는 고분자 소재를 기재로 하고,

상기 기재에 첨가제로서 점착부여제, 충전제, 발포제, 가교제, 가교조제, 산화아연 및 스테아린산을 첨가하여 다양한 온도영역에서 우수한 충격흡수성을 발현시키는 것을 특징으로 하는 충격흡수성을 갖는 산업용 발포체 조성물을 본 발명의 과제 해결 수단으로 한다.

단 상기 고분자 소재는 서로 다른 유리전이온도를 가지는 2종 이상의 스티렌-포화탄화수소계 고분자를 기재로 사용하고, 그리고 상기 기재는 상기 스티렌-포화탄화수소계 고분자 기재에 폴리에틸렌, 에틸렌 비닐아세테이트 공중합체, 에틸렌-올레핀 공중합체, 고무의 소재 중에서 1종 또는 그 이상을 선택하여 80 중량%까지 블렌드하는 것이 가능하다.

또한 상기 첨가제는 기재 100 중량부에 대하여 점착부여제 3~50 중량부, 충전제 3~100 중량부, 발포제 2~10 중량부, 가교제 0.1~3 중량부, 가교조제 0.1~1 중량부, 산화아연 2~6 중량부 및 스테아린산 1~3 중량부를 첨가하는 것이 바람직하며, 상기 발포제는 분해온도가 140~180℃인 아조계 화합물 발포제이고, 상기 가교제는 1분 반감기 온도가 150~180℃의 유기과산화물인 것이 바람직하다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 스티렌-포화탄화수소계 열가소성 고분자를 이용한 산업용 발포체는 기존의 발포체 재료보다 비용이 저렴하면서 우수한 충격흡수성 특성을 갖는 유용한 발명으로서, 특히, 기존 충격흡수 소재가 상온영역에서만 충격흡수 특성이 발현되는데 비해 다양한 온도영역에서도 우수한 충격흡수성 발현되도록 기능성을 부여함으로써 기존에 사용 범위가 제한되어있던 소재 의 한계를 극복하는 신규 기능 소재를 제공하여 스포츠용품, 건설용품 등의 산업에 다양한 용도에 적용이 가능하다.

또한, 기존의 충격흡수 재료인 폴리비닐클로라이드와 폴리우레탄을 대체할 수 있어 상기소재 사용으로 인하여 발생되었던 환경오염 문제를 해결할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명의 제조방법을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.

본 발명은 충격흡수성을 갖는 산업용 발포체 조성물에 있어서,

충격흡수성 소재는 고분자 소재를 기재로 하고,

상기 기재에 첨가제로서 점착부여제, 충전제, 발포제, 가교제, 가교조제, 산화아연 및 스테아린산을 첨가하여 다양한 온도영역에서 우수한 충격흡수성을 발현시키는 것을 특징으로 하는 충격흡수성을 갖는 산업용 발포체 조성물에 관한 것이다.

먼저, 본 발명의 산업용 발포체 조성물에 사용되는 기재에 대하여 상세히 설 명하면 아래의 내용과 같다.

상기 고분자 소재는 서로 다른 유리전이온도를 가지는 2종 이상의 스티렌-포화탄화수소계 고분자를 기재로 사용하고, 여기에 통상적으로 발포체 조성물에 첨가하는 첨가제인 가교제와 발포제 및 기타 첨가제를 혼합하여 프레스 성형해 다양한 온도영역에서도 우수한 충격흡수성이 발현되는 산업용 충격흡수성 발포체를 제조할 수 있다.

상기 산업용 충격흡수성 발포체 소재에 사용하는 스티렌-포화탄화수소계 열가소성 고분자는 경질블록으로 폴리스티렌이 동결구조상을 형성하고 있으며, 제반 역학적 특성은 경질블록에 의해 발현된다고 할 수 있다. 연질블록은 포화탄화 수소계가 중심이 되어 있으며, 포화 정도와 구조에 따라 연질상의 유리전이온도가 결정된다. 특히, 본 연구에 사용된 스티렌-포화탄화수소계 열가소성 고분자의 경우 브렌드시 유리전이온도가 중첩되어 하나의 상으로 나타나지 않고 고유의 유리전이온도를 유지하는 것이 특징으로 하고 있다.

본 발명에 있어서 산업용 충격흡수성 발포체 소재는 기재로 상기 스티렌-포화탄화수소계 열가소성 고분자만을 사용하는 것에 특징이 있고 충격 흡수성 자체가 상기 기재에 의하여 발현되는 것이지만 내구성 향상과 원가절감을 위하여 상기 스티렌-포화탄화수소계 열가소성 고분자 기재에 폴리에틸렌, 에틸렌 비닐아세테이트 공중합체, 에틸렌-올레핀 공중합체 소재 중에서 1종 또는 그 이상을 선택하여 기재 총량의 80 중량%까지 블렌드 하여 사용할 수 있다.

그리고 본 발명의 산업용 발포체 조성물에 사용되는 첨가제에 대하여 상세히 설명하면 아래의 내용과 같다.

본 발명에 있어서 충격흡수성의 조절이나 경도 조절하기 위해 점착부여 수지나 가공유의 사용이 가능하며, 적용 가능한 점착부여수지는 로진 유도체, 터펜계 수지, 석유수지, 쿠마론 수지, 스티렌계 수지, 페놀 수지 중에서 1종 또는 그 이상을 선택하여 사용할 수 있으며, 가공유의 경우 발포체의 색상을 고려해 화이트 오일이 적합하다. 이들의 사용량은 기재 100 중량부에 대하여 3~50 중량부 범위가 바람직하며, 사용량이 3 중량부 미만이 될 경우에는 점착부여 특성이나 경도조절 특성이 제대로 발현되지 않을 우려가 있고, 50 중량부를 초과할 경우에는 발포체의 물성저하나 또는 발포 공정의 제어가 어려워 정상적인 발포체의 제조가 불가능할 우려가 있다.

또한, 본 발명의 산업용 충격흡수성 발포체를 제조함에 있어서 충전제를 사용하는 것이 가능하며, 일반적인 충전제를 사용함으로써 충격 흡수성의 향상과 원가절감이 가능하지만 과량 사용할 경우 내구성 저하뿐만 아니라 발포체의 성형에 문제가 생길 수 있으며, 충전제로서는 비보강성 충전제가 충격 흡수성 향상에 유리 하다. 적용 가능한 충전제는 특별히 한정되는 것은 아니나 탈크, 탄산칼슘, 클레이, 마이카 등이 있으며, 이들의 사용량은 기재 100 중량부에 대하여 3~100 중량부 범위가 바람직하다. 상기에서 충전제의 사용량이 3 중량부 미만이 될 경우에는 충전제로서의 기능을 발현하지 못하고, 충전제의 사용량이 100 중량부를 초과할 경우에는 발포 공정의 제어가 어려워 정상적인 발포체의 제조가 불가능할 우려가 있다.

그리고 상기 성분 외에, 본 발명의 산업용 충격흡수 발포체 조성물은 발포제를 포함한다. 상기 발포제는 통상적으로 당 업계에서 사용되는 성분을 사용할 수 있으며, 본 발명의 경우 컴파운드 가공 중에서 조기발포가 되지 않는 것으로서, 프레스 성형 온도가 150~170℃에서 이루어지는 것을 감안하여 분해온도가 140~180℃인 아조계 화합물 발포제를 사용하는 것이 가장 바람직하다.

상기의 발포제는 특별히 한정되는 것이 아니지만 기재 100 중량부에 대하여 2~10 중량부 사용하는 것이 바람직하다. 이때 상기한 발포제의 사용량이 2 중량부 미만이면 스폰지의 밀도가 평균적으로 0.5 이상이 되므로 발포 효과가 없으며 사용량이 10 중량부를 초과할 경우에는 발포체의 성형이 원활하지 못할 뿐만 아니라 스폰지의 밀도가 0.10 이하로 떨어져 내구성에도 큰 문제가 있어 산업용으로 적용할 수 없게 된다.

이러한 발포제의 예로는 아조디카본아미드계, 디아조미노엑소벤젠계, n,n'- 디니트로소펜타메틸렌테트라아민계, p-톨루엔설포닐하이드라지이드계, p,p'-옥시비스(벤젠설포닐하이드라지이드)계 또는 벤젠설포닐아이드라지아드들로 이루어지는 군으로부터 1종 또는 그 이상을 선택하여 사용할 수 있다.

본 발명은 기본적으로 열가소성 고분자를 사용하기 때문에 물성 향상을 위한 가교는 불필요하지만 발포제로부터 발생한 분해가스를 포집하기 위한 수지의 고온 점탄성을 부여하는 역할을 수해하는 성분으로서 가교제 사용은 필수적이다. 가교제로는 황이나 황공여체 및 유기과산화물 모두 가능하지만, 본 발명의 경우 1분 반감기 온도가 150~180℃인 유기과산화물을 사용하는 것이 내구성과 발포특성 제어 등에서 다른 가교제 사용한 경우보다 특히 바람직하다. 1분 반감기 온도가 150℃ 미만이 될 경우 컴파운드 제조 공정에서 조기 분해되는 우려가 있고, 180℃ 이상이 될 경우 프레스로 발포체를 제조하는데 소요되는 시간이 길어져 생산성이 떨어지는 문제가 있다.

상기의 유기과산화물 가교제는 특별히 한정되는 것이 아니지만 기재 100 중량부에 대하여 0.1~3.0 중량부가 사용되며, 0.1 중량부 미만일 경우에는 가교 효과가 부족하여 발포제 분해시 수지의 고온 점탄성이 유지되지 못해 발포체의 외관이 불량해지며 영구압축줄음율 등의 열악해져 제품의 내구성에 문제가 발생될 우려가 있고, 3.0 중량부 이상인 경우에는 과도한 가교로 인하여 가교 밀도 증가에 의해 발포 가스압이 증가하여 발포체가 터지는 현상이 발생될 우려가 있다.

이러한 유기과산화물 가교제의 예로는 t-부틸퍼옥시이소프로필카보네이트, t-부틸퍼옥시라우릴레이트, t-부틸퍼옥시아세테이트, 디-t-부틸퍼옥시프탈레티드,t-디부틸퍼옥시말레인산, 시클로헥사논퍼옥사이드, t-부틸큐밀퍼오사이드, t-부틸히드로퍼옥사이드, t-부틸퍼옥시벤조에이트, 티큐밀퍼옥사이드, 1,3-비스(t-부틸퍼옥시이소프로필)벤젠, 메틸에틸케톤퍼옥사이드, 2,5-디메틸-2,5-디(벤조일옥시)헥산, 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥산, 디-t-부틸퍼옥사이드, 2,5-디메틸-2,5-(t-부틸퍼옥시)-3-헥산, n-부틸-4,4-비스(t-부틸퍼옥시)발러레이트 및 a,a'-비스(t-부틸퍼옥시)이소프로필벤젠 중에서 1종 또는 그 이상을 선택하여 사용할 수 있다.

또한 본 발명에서는 과산화물가교 시 성형시간 단축과 내구성 개선을 위한 적절한 가교구조를 얻기 위하여 상기 가교제에 가교조제를 기재 100 중량부에 대하여 0.1~1 중량부를 사용하는 것이 바람직하며, 그 사용량이 0.1 중량부 미만이 될 경우에는 가교촉진의 효과가 거의 없을 우려가 있고, 1 중량부를 초과할 경우에는 과가교로 정상적인 발포체의 제조가 불가능할 우려가 있다.

상기 가교조제의 예로는 디비닐벤젠, 트리아릴시아누레이트, 트리아릴이소시아누레이트, 에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 디에틸글리콜 디메타크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리메타크릴레이트, 아릴메타크릴레이크, 비닐부틸레이트 및 비닐스테아레이트 중에서 1종 또는 그 이상을 선택하여 사용할 수 있다.

이외, 본 발명의 산업용 충격흡수발포체 조성물에는 기재와 발포제, 가교제 외에도 가교의 안정화 및 발포특성의 향상을 위해 산화아연, 스타아린산을 사용하였으며, 색상을 고려하여 이산화티탄과 다양한 안료를 사용하는 것이 가능하다.

본 발명에서는 산화아연 및 스테아린산 등 발포체 제조시 사용되는 통상적인 첨가제를 통상적인 첨가범위 내에서 사용할 수 있다. 상기에서 산화아연은 가교를 촉진하기 위한 것으로서 통상적으로 기재 100 중량부에 대하여 2~6 중량부를 첨가하는 것이 바람직하며, 산화아연의 사용량이 상기 범위를 벗어날 경우에는 미가교나 과가교의 문제점이 발생될 우려가 있다. 그리고 스테아린산은 평탄가교를 유도하기 위한 것으로서 통상적으로 기재 100 중량부에 대하여 1~3 중량부를 사용하는 것이 바람직하며, 스테아린산의 사용량이 상기 범위를 벗어날 경우 사용량이 적으면 가교속도의 조절이 어렵고 많은 경우에는 블루밍이 발생될 수도 있다

본 발명에서 이산화티탄과 안료는 원하고자 하는 색상의 종류에 따라 적절히 사용하는 것이 바람직하다.

이러한 상기의 재료들을 요구되는 특성에 맞게 조합한 후, 표면 온도가 110~140℃의 니이더에서 15~20 분 동안 혼련한 후 표면 온도가 100~110℃인 롤밀에서 가교제 및 발포제를 사용하여 혼련물을 제조하고 이렇게 제조되어진 조성물을 사용하여 150~170℃에서 10~60분 동안 100~150kg/cm² 의 고압 하에서 프레스 성형하여 충격흡수 발포체를 제조한다.

이하 본 발명을 [표1]의 구성으로 제조한 실시예에 의거하여 상세히 설명하겠는 바, 본 발명이 아래의 실시예에 의해서만 반드시 한정되는 것은 아니다.

1. 산업용 발포체의 제조

실시예 1

스티렌-포화탄화수소계 열가소성 고분자 중 유리전이온도가 4℃인 수지(일본 아사히카세이케미칼) 60중량%와 유리전이 온도가 -20℃인 수지(일본 아사히카세이케미칼) 40중량%로 이루어진 기재 100 중량부에 대하여 산화아연 5 중량부, 스테아린산 1 중량부, 탄산칼슘 10 중량부, 이산화티탄 5 중량부를 첨가하여 130℃의 니이더에서 약 15분 정도 혼련한 후 표면 온도가 110℃인 롤 밀에서 브렌드물 100 중량부에 대하여 가교제 0.8 중량부, 가교조제 0.2 중량부, 분해온도가 150℃ 전후인 발포제 4.5 중량부를 투입하여 균일하게 분산시킨 후 카렌더를 이용하여 3mm 정도 두께의 쉬트상으로 컴파운드를 제조하였다. 이렇게 제조된 상온상태의 쉬트상 컴파운드를 프레스용 금형에 투입하여 155℃, 150kg/cm²의 조건에서 40분간 가압·가열 후 금형을 열어서 해압과 동시에 팽창시켜 산업용 발포체를 제조하였다.

실시예 2

스티렌-포화탄화수소계 열가소성 고분자 중 유리전이온도가 4℃ 인 수지(일본 아사히카세이케미칼) 45중량%와 유리전이 온도가 -20℃인 수지(일본 아사히카세이케미칼) 25중량%와 저밀도 에틸렌 30중량%로 이루어진 기재 100 중량부에 대하여 산화아연 5 중량부, 스테아린산 1 중량부, 탄산칼슘 20 중량부, 이산화티탄 5 중량부, 가공유 5 중량부를 첨가하여 120℃의 니이더에서 약 15분 정도 혼련한 후 표면 온도가 100℃인 롤 밀에서 브렌드물 100 중량부에 대하여 가교제를 0.8 중량부, 가교조제 0.2 중량부, 분해온도가 150℃ 전후인 발포제 4.5 중량부를 투입하여 균일하게 분산시킨 후 카렌더를 이용하여 3mm 정도 두께의 쉬트상으로 컴파운드를 제조하였다. 발포체는 상기 실시예 1과 같은 방법으로 제조하였다.

실시예 3

스티렌-포화탄화수소계 열가소성 고분자 중 유리전이온도가 4℃ 인 수지(일본 아사히카세이케미칼) 45중량%와 유리전이 온도가 -20℃인 수지(일본 아사히카세이케미칼) 25중량%와 에틸렌 비닐아세테이트 공중합체 10중량%와 에틸렌 알파올레핀 공중합체로 20중량% 이루어진 기재 100 중량부에 대하여 산화아연 5 중량부, 스테아린산 1 중량부, 탄산칼슘 20 중량부, 지방족계 석유화학 수지 10 중량부, 이산화티탄 5 중량부를 첨가하여 140℃의 니이더에서 약 15분 정도 혼련한 후 표면 온도가 110℃인 롤밀에서 브렌드물 100 중량부에 대하여 가교제를 1.0 중량부, 가교조제 0.2 중량부, 분해온도가 150℃ 전후인 발포제 5.0 중량부를 투입하여 균일하게 분산시킨 후 카렌더를 이용하여 3mm 정도 두께의 쉬트상으로 컴파운드를 제조하였다. 발포체는 상기 실시예 1과 같은 방법으로 제조하였다.

실시예 4

스티렌-포화탄화수소계 열가소성 고분자 중 유리전이온도가 4℃인 수지(일본 아사히카세이케미칼) 30중량%와 유리전이 온도가 -20℃인 수지(일본 아사히카세이케미칼) 70 중량%로 이루어진 기재 100 중량부에 대하여 산화아연 5 중량부, 스테아린산 1 중량부, 탄산칼슘 10 중량부, 이산화티탄 5 중량부를 첨가하여 130℃의 니이더에서 약 15분 정도 혼련한 후 표면 온도가 110℃인 롤밀에서 브렌드물 100 중량부에 대하여 가교제를 0.8 중량부, 가교조제 0.2 중량부, 분해온도가 150℃ 전후인 발포제 4.5 중량부를 투입하여 균일하게 분산시킨 후 카렌더를 이용하여 3mm 정도 두께의 쉬트상으로 컴파운드를 제조하였다. 발포체는 상기 실시예 1과 같은 방법으로 제조하였다.

비교예 1 : 한국공개특허 2002-0000265호의 실시예 1

스티렌-비닐 이소프렌-스티렌 블락 공중합체 중 유리전이온도가 8℃ 인 수지 100중량%로 이루어진 기재 100 중량부에 대하여 산화아연 2 중량부, 스테아린산 1 중량부, 탄산칼슘 20 중량부, 지방족계 석유화학 수지 20 중량부를 첨가하여 130℃의 니이더에서 약 15분 정도 혼련한 후 표면 온도가 100℃인 롤밀에서 브렌드물 100 중량부에 대하여 가교제를 0.2 중량부, 분해온도가 150℃ 전후인 발포제 5.5 중량부를 투입하여 균일하게 분산시킨 후 카렌더를 이용하여 3mm 정도 두께의 쉬트상으로 컴파운드를 제조하였다. 발포체는 상기 실시예 1과 같은 방법으로 제조하였다.

비교예 2 : 한국공개특허 2002-0000265호의 실시예 2

스티렌-비닐 이소프렌-스티렌 블락 공중합체 중 유리전이온도가 8℃ 인 수지 40중량%와 유리전이 온도가 -15℃인 수지 60중량%로 이루어진 기재 100중량부에 대하여 산화아연 2 중량부, 스테아린산 1 중량부, 탄산칼슘 20 중량부, 지방족계 석유화학 수지 20 중량부를 첨가하여 130℃의 니이더에서 약 15분 정도 혼련한 후 표면 온도가 100℃인 롤밀에서 브렌드물 100 중량부에 대하여 가교제를 0.2 중량부, 분해온도가 150℃ 전후인 발포제 5.5 중량부를 투입하여 균일하게 분산시킨 후 카렌더를 이용하여 3mm 정도 두께의 쉬트상으로 컴파운드를 제조하였다. 발포체는 상기 실시예 1과 같은 방법으로 제조하였다.

(단위: 중량부)

구 분		실시예				비교예
구 분		1	2	3	4	1	2
기재	스티렌-포화탄화수소계 열가소성 고분자(Tg=4℃)¹ ⁾	60	45	45	30	-	-
	스티렌-포화탄화수소계 열가소성 고분자(Tg=-20℃)² ⁾	40	25	25	70	-	-
	스티렌-비닐이소프렌 블락공중합체(Tg=8℃)³ ⁾	-	-	-	-	100	40
	스티렌-비닐이소프렌 블락공중합체(Tg=-15℃)⁴ ⁾	-	-	-	-	-	60
	저밀도 에틸렌⁵ ⁾	-	30	-	-	-	-
	에틸렌 비닐아세테이트 공중합체⁶ ⁾	-	-	10	-	-	-
	에틸렌 알파올레핀 공중합체⁷ ⁾	-	-	20	-	-	-
첨가제	산화아연⁸ ⁾	5	5	5	5	2	2
	스테아린산⁹ ⁾	1	1	1	1	1	1
	경질탄산칼슘¹⁰ ⁾	10	20	20	10	20	20
	지방족계 석유화학 수지¹¹ ⁾	-	-	10	-	20	20
	가공유¹² ⁾	-	5	-	-	-	-
	이산화티탄¹³ ⁾	5	5	5	5	5	5
	가교제¹⁴ ⁾	0.8	0.8	1.0	0.8	0.2	0.2
	가교조제¹⁵ ⁾	0.2	0.2	0.2	0.2	-	-
	발포제¹⁶ ⁾	4.5	4.5	5.0	4.5	5.5	5.5
주) 1)일본 아사히카세이케미칼 2)일본 아사히카세이케미칼 3)일본 쿠라레이 4)일본 큐라레이 5)한화석유화학 6)미국 듀퐁 7)일본 미쯔이 8)유진화학, 고무용 1호 9)엘지화학, St/A 10) 유진실업, 침강성 탄산칼슘 11)코오롱유화, A1100 12)유창석유, WO-1500 13)미국 듀퐁, R-103 14)일본 NOF, DCP 15)미국 대구사, TAC50 16)금양, Cellcom JTR

2. 시험 결과

상기 실시예 1 내지 4와 비교예 1 내지 2에 의해 제조된 발포체를 다음과 같은 방법으로 그 특성을 시험한 결과를 아래 [표2]에 나타내었다.

구분		실시예1	실시예2	실시예3	실시예4	비교예1	비교예2
경도(Asker C)		26	42	36	30	45	47
비중		0.165	0.175	0.181	0.183	0.153	0.161
영구압축줄음율(%)		64	61	57	62	64	68
충격 흡수율 (%)	23℃이상	90	85	86	85	91	85
	10℃	86	83	84	80	88	85
	0℃	80	78	79	82	84	80
	-10℃	82	80	82	88	78	74
	-20℃	87	83	84	91	62	67

3. 시험방법

가. 경도

경도는 아스커(Asker) C형 경도계로 ASTM D-2240에 준하여 측정하였다.

나. 비중

발포체의 비중은 우에시마(Ueshima)사의 자동비중 측정 장치인 모델 DMA-3을 이용하여 5회 측정하여 그 평균치를 취하였다.

다. 충격흡수율

충격흡수율은 BS 903에 준하여 반발탄성을 측정하여 계산하였으며, 10mm 두께의 시험편을 23℃, 10℃, 0℃, -10℃, -20℃에서 각각 미국 타임테크사(Time Tech Inc.)의 볼탄성 시험기(Ball rebound tester)를 사용하여 측정하였다.

라. 영구압축줄음율

영구압축줄음율은 발포체 두께가 10mm가 되도록 켜내여 지름이 30±0.05mm인 원기둥 형태로 제조한 시험편을 ASTM D3574에 준하여 측정하였다. 2장의 평행금속판 사이에 시험편을 넣고, 시험편 두께의 50%에 해당하는 스페이서를 끼운 후 압축시켜 50±0.1℃로 유지되는 강제 공기 순환식 오븐에서 6시간 열처리한 후 압축상태를 해제하고 실온에서 30분간 방치 후 시험편의 두께를 측정하였다. 동일 시험에 사용된 시험편은 3개로 하였고 압축영구줄음율은 아래 계산식에 의하여 계산하였다.

상기에서 t₀는 초기 두께, t_f는 압축 후의 두께이고 t_s는 스페이서의 두께이다.

상기 [표 1]에서 실시예 1은 상온영역에서 우수한 충격흡수 특성을 가지면서 저온에서도 충격흡수 특성 발휘가 가능한 산업용 발포체 조성물이며, 실시예 2는 실시예 1에서 경도 높인 산업용 발포체 조성물이다. 또, 실시예 3은 실시예 1에서 경도 조절과 영구압축줄음율을 개선시킨 산업용 발포체 조성물이며 실시예 4는 -20℃에서 우수한 충격흡수 특성을 가지면서 상온에서도 충격흡수 특성이 발현될 수 있는 산업용 발포체 조성물이다.

상기 [표2]에 나타낸 바와 같이 실시예 1~4는 상온에서 또는 저온 모두에서 충격흡수 특성을 나타내는데 반하여 비교예 1~2는 온도가 변함에 충격흡수 특성이 저하됨을 알 수 있었다.

또한, 실시예 1과 비교예 2를 미국 티에이 인스트러먼츠(TA Instruments)사의 동적기계분석기(DMA)를 이용하여 충격흡수가 나타나는 온도영역을 측정한 결과를 첨부한 도면인 도 1과 도2에 나타내었다. 도 1, 2에서 청색 그래프는 저장 탄성율, 녹색 그래프는 손실 탄성율이며 적색 그래프는 손실 탄성율과 저장 탄성율의 비인 tanδ이다. tanδ가 클수록 에너지 손실이 감소하여 충격흡수 특성이 발현 되는데 실시예 1의 경우에는 두 가지 온도영역(-18℃, 12℃)에서 tanδ가 나타나는데 반해 비교예 2의 경우에는 하나의 온도영역(18℃)에서만 tanδ가 나타남을 확인할 수 있었다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 실시예 1의 방법에 의해 제조한 산업용 발포체를 동적기계분석기(DMA)를 이용하여 에너지흡수가 나타나는 온도영역(tanδ)를 측정한 결과를 나타낸 그래프,

도 2는 본 발명에 따른 실시예 1의 방법에 의해 제조한 산업용 발포체와 대비되는 비교예 2의 방법에 의해 제조한 산업용 발포체를 동적기계분석기(DMA)를 이용하여 에너지흡수가 나타나는 온도영역(tanδ)를 측정한 결과를 나타낸 그래프에 관한 것이다.

Claims

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충격흡수성을 갖는 산업용 발포체 조성물에 있어서,

충격흡수성 소재는 서로 다른 유리전이온도를 가지는 2종 이상의 스티렌-포화탄화수소계 고분자 소재 기재로서, 유리전이온도가 4℃인 스티렌-포화탄화수소계 고분자 수지와 유리전이 온도가 -20℃인 스티렌-포화탄화수소계 고분자 수지를 기재로 하고,

상기 기재 100 중량부에 대하여 점착부여제 3~50 중량부, 충전제 3~100 중량부, 발포제 2~10 중량부, 가교제 0.1~3 중량부, 가교조제 0.1~1 중량부, 산화아연 2~6 중량부 및 스테아린산 1~3 중량부로 이루어지고,

상기 발포제는 분해온도가 140~180℃인 아조계 화합물 발포제이고,

상기 가교제는 1분 반감기 온도가 150~180℃의 유기과산화물이며,

다양한 온도영역에서 우수한 충격흡수성을 발현시키는 것을 특징으로 하는 충격흡수성을 갖는 산업용 발포체 조성물.
제2항에 있어서,

상기 기재는 상기 스티렌-포화탄화수소계 고분자 기재에 폴리에틸렌, 에틸렌 비닐아세테이트 공중합체, 에틸렌-올레핀 공중합체 소재 중에서 1종 또는 그 이상을 선택하여 80 중량%까지 블렌드하는 것을 특징으로 하는 충격흡수성을 갖는 산업용 발포체 조성물.
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