KR101370010B1 - 도어사이드 압출성형용 열가소성 엘라스토머 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 차량용 웨더스트립 중 도어사이드 압출성형부에 사용되는 EPDM 발포 스폰지 소재 대체용 열가소성 엘라스토머 조성물에 관한 것이다. 보다 상세하게는 재활용이 가능한 열가소성 엘라스토머 소재를 이용한 도어사이드 압출성형부로서 상기 도어사이드 압출성형부는 압출(Extrusion)성형 방법을 이용하여 제조 가능하며 기존의 재활용이 불가능한 열경화성 고무재 제품과는 달리 재활용이 가능함에 따라 보다 친환경적이며 카본블랙을 대신 안료를 첨가하여 보다 다양한 색상발현이 가능하며, 또한 폴리프로필렌을 첨가하여 내유, 내열특성까지 보강 되어 소비자 감성에 맞춘 도어사이드 압출성형부의 생산이 가능하다.
Description
본 발명은 차량용 웨더스트립 중 도어사이드 압출성형용 열가소성 엘라스토머 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 재활용이 가능한 열가소성 엘라스토머 소재를 이용하여 내유 및 내열 특성이 증진되고, 친환경적이며 다양한 색상발현이 가능하고, 기존 고무재 제품과 달리 재활용이 가능한 도어사이드 압출성형용 열가소성 엘라스토머 조성물에 관한 것이다.
차량용 웨더스트립(Weather strip)이란 기밀재로서 창문이나 출입문의 개폐부에 부착되어 외풍이나 먼지 등의 침입을 방지하는 것으로서, 간단하게 표현하자면 누수방지용 고무라 할 수 있다.
일반적으로 도어(Door)의 기밀재로 사용되는 도어사이드 압출성형부의 압출소재의 경우 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머(Ethylene propylene diene monomer, EPDM) 고무로 제조되며, 제조방법은 압출 성형 후 가황공정 및 발포공정을 거치는 것이 일반적이다. 그러나 최근 고객의 요구에 따라 친환경적이면서도 제품의 강도 및 내구성이 향상된 신재료 개발의 요구가 대두되고 있다.
자동차 웨더스트립에 대하여 EPDM 고무를 함유하는 조성물에 안료를 첨가한 등록특허공보 제10-0792886호가 있으나, EPDM 및 SEBS를 사용한 열가소성 엘라스토머 조성물에 안료를 적용한 조성물은 알려진 바가 없다.
본 발명자들은 도어사이드 압출성형용 소재로서 고무대신 열가소성 엘라스토머를 사용하게 되면 제품의 물성을 개선시킬 수 있으며, 작업 효율성도 높일 수 있음을 발견하였다.
따라서, 본 발명은 강도, 내구성 등이 향상되며 재활용이 가능한 도어사이드 압출성형용 열가소성 엘라스토머 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머(ethylene propylene diene monomer; EPDM), 스타일렌 에틸렌 부타디엔 스타일렌 공중합체(Styrene-Ethylene/Butylene-Styrene Copolymer; SEBS), 폴리프로필렌(polypropylene; PP), 고점도 파라핀 오일, 실리콘 오일, 퍼옥사이드 가교제, 산화방지제, 기타 첨가제로 이루어 진다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머(EPDM) 60~90 중량부, 스타일렌 에틸렌 부타디엔 스타일렌 공중합체(SEBS)는150~170 중량부, 폴리프로필렌 10~20 중량부, 고점도 파라핀 오일 120~140 중량부, 실리콘 오일 30~40 중량부, 퍼옥사이드 가교제 0.6~0.9 중량부, 산화방지제 0.6~0.9 중량부 및 기타 첨가제 0.3~0.5 중량부를 함유 하는 도어사이드 압출성형용 열가소성 엘라스토머 조성물을 제공한다.
바람직하게는 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머(EPDM) 90 중량부, 스타일렌 에틸렌 부타디엔 스타일렌 공중합체(SEBS) 160 중량부, 폴리프로필렌(PP) 17 중량부, 고점도 파라핀 오일 125 중량부, 실리콘 오일 40 중량부, 퍼옥사이드 가교제 0.85 중량부, 산화방지제 0.9중량부 및 기타 첨가제 0.5중량부를 함유 한다.
본 발명의 조성물에 사용되는 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머(EPDM)은 도어사이드 압출성형부의 우수한 압출(Extrusion) 성형성, 복원률 등을 개선시켜 주며 내후성 및 내열특성을 강화시켜 준다. 본 발명의 조성물에서 상기 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머(EPDM)는 60~90중량부의 양으로 함유된다. 함량이 60중량부 미만일 경우에는 압출(Extrusion) 성형 시 제품 흐름성 불량이 생겨 치수 안정성 및 성형이 어려우며, 제품의 복원률이 떨어진다. 90중량부 초과일 경우에는 완제품 경도 상승으로 인해 도어사이드 성능에 큰 영향을 주는 압축하중 및 영구압축줄음율 특성 저하와 도어(Door)에 최종제품 장착 시 작업의 어려움이 있다.
본 발명의 조성물에 사용되는 스타일렌 에틸렌 부타디엔 스타일렌 공중합체(SEBS)는 우수한 내마모특성을 가지며 외력에 대한 형상 복원능력이 뛰어나다. 본 발명의 조성물에서 상기 스타일렌 에틸렌 부타디엔 스타일렌 공중합체(SEBS)는 150~170 중량부의 양으로 함유된다.
함량이 150중량부 미만일 경우에는 Door 개폐 시 제품의 탄성이 떨어져 형상복원이 불리하며, 170중량부 초과일 경우에는 밀폐(Sealing)성은 좋으나, 경도 및 점도 저하, 토출량의 불균일로 인해 압출 시 맥동현상이 발생하는 등 치수 안정성 및 압출 성형성이 불리하며, 재료강성 저하로 인해 찢어짐 등 장기 내구성에 불리하다.
본 발명의 조성물에 사용되는 폴리프로필렌(PP)은 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머(EPDM) 및 스타일렌 에틸렌 부타디엔 스타일렌 공중합체(SEBS)의 Matrix를 형성하는 역할을 하며 내유 및 내역특성을 강화시켜 준다. 본 발명의 조성물에서 사용되는 폴리프로필렌은 10~20중량부의 양으로 함유된다. 함량이 10중량부 미만일 경우에는 낮은 흐름성으로 인한 압출 성형이 어려우며, 20중량부 초과일 경우에는 완제품 경도 상승으로 인해 성능저하 및 도어사이드 압출성형부 장착 시 작업이 어려움 점이 있다. 또한 본 발명에서 폴리프로필렌은 도어사이드 압출성형부의 우수한 압출(Extrusion) 성형성 및 고강도, 고충격, 내유성 등의 개선을 위해 용융 흐름 지수(Melt Flow Index)가 230℃, 2.16kg 에서 0.5g/10min 이하인 고 결정성 블록 코폴리머를 블랜드하여 제조한 것을 사용한다.
본 발명의 조성물에 사용되는 고점도 파라핀 오일은 열가소성 엘라스토머 제조 시 가공성을 촉진시키며, 또한, 열가소성 엘라스토머의 경도를 감소시켜, 가소성 및 성형성을 증가시키는 역할을 한다. 본 발명의 조성물에서 상기 고점도 파라핀 오일은 120~140중량부의 양으로 함유된다. 함량이 120중량부 미만일 경우에는 압출(Extrusion) 성형 시 흐름성이 낮아 다이스 버르(Dies Burr)에 의한 성형 불량 및 작업 불량의 원인이 되며, 140중량부 초과일 경우에는 흐름성이 증가하여 압출(Extrusion) 성형 시 압출 조건에 의한 민감한 반응을 보여 제품 두께 편차가 발생한다. 또한 상기 고점도 파라핀 오일은 40℃ 동점도(Kinematic Viscosity)의 범위가 170 cSt 이상인 것이 바람직하다.
본 발명의 조성물에 사용되는 실리콘 오일은 자기윤활성 및 내마모성 향상을 위한 재료로서 20~40 중량부의 양으로 함유된다. 함량이 20 중량부 미만일 경우에는 자기윤활성이 떨어져 마모가 쉽게 발생되며, 40 중량부 초과일 경우에는 재료물성 저하 및 과도한 자기윤활성으로 인해 2차 오염을 발생 시키며 또한 장착 시 과도한 슬립으로 인해 장착 어려움이 발생된다. 또한 본 발명에서 상기 실리콘 오일은 바람직하게는 분자량 3,000인 실리콘 오일과 분자량 10,000인 실리콘 오일을 동시에 함유하며, 초기 이행성을 높이기 위해 분자량 3,000인 실리콘 오일을 15~30 중량부 및 경시변화에 따른 지속적인 이행성을 부여하기 위해 분자량 10,000인 실리콘 오일을 5~10 중량부를 함유한다. 보다 바람직하게는 분자량 3,000인 실리콘 오일 30중량부 및 분자량 10,000인 실리콘 오일 10중량부를 함유한다.
본 발명의 조성물에 사용되는 퍼옥사이드는 열가소성 엘라스토머의 물성을 나타낼 수 있도록 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머(EPDM)을 가교시키는 역할을 한다. 이를 위해 이축압출기(트윈압출기)를 사용하여 동적 가교를 시켜 고무와 같은 점성과 탄성의 성질을 보유하도록 제조한다. 이 때 열가소성 엘라스토머 가교를 위한 가교제의 경우 페놀 수지 가교제와 퍼옥사이드 가교제가 주로 사용되는데, 페놀 수지 가교제의 경우 친수성 재료, 즉 수분에 상당히 민감한 화학 물질이므로 수분 흡습에 따른 압출 시 표면불량(Fish Eye) 문제점과 사용 및 보관 시 제습을 위한 건조설비가 반드시 필요하나, 퍼옥사이드 가교제의 경우 소수성 재료로서 페놀수지 대비 수분 흡수에 따른 문제점이 없기 때문에 본 발명에서는 퍼옥사이드 가교제를 사용하였다. 그러나, 사용 가능한 가교제가 퍼옥사이드 가교제로 한정되지는 않는다.
본 발명에서 사용되는 퍼옥사이드 가교제는 0.6~0.9 중량부의 양으로 함유된다. 함량이 0.6 중량부 미만일 경우에는 가교가 충분하게 이루어지지 않게 되어 완제품의 물성저하, 탄성 및 내후성이 저하되고, 0.9 중량부 초과일 경우에는 높은 가교도로 인해 외관에 피시아이(Fish Eye)와 같은 이물질이 관찰될 수 있으며 압출 성형 시 외관 불량 및 성형성 불량의 원인이 될 수 있다.
일반적으로 열가소성 엘라스토머 소재를 제조할 경우 이축압출기(트윈압출기)를 사용하여 동적가교를 통해 제조하며, 이 경우 가공온도가 200℃ 이상이고 높은 전단력이 발생한다. 이 때 열가소성 엘라스토머 소재 산화 방지를 목적으로 산화방지제를 사용한다. 또한, 완제품의 경우 열에 의한 분해를 방지하기 위하여 산화방지제를 사용한다.
본 발명의 조성물에 사용되는 산화방지제는 0.6~0.9 중량부의 양으로 함유된다. 함량이 0.6 중량부 미만일 경우에는 제조 후 조성물의 물성이 저하되고 완제품을 장기간 사용시 성능이 저하되며, 0.9 중량부 초과일 경우에는 제품의 제조단가가 상승하고 반응하지 못한 산화방지제가 제품 표면으로 블루밍(Blooming)되는 문제점을 발생시키게 된다.
본 발명의 조성물에 사용되는 기타 첨가제는 0.3~0.5 중량부의 양으로 함유된다. 또한 상기 기타 첨가제는 도어사이드 압출성형부의 표면 슬립성 개선 및 내마모성 증가시키기 위하여 폴리프로필렌계 왁스를 사용하는 것이 바람직하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 조성물에는 안료를 더 포함할 수 있으며, 상기 안료는 무기 안료 또는 유기안료를 사용할 수 있다. 상기 무기안료 또는 유기안료는 당업계에서 통상적으로 사용되는 것을 사용할 수 있으며, 무기안료 및 유기안료 중 1종 이상을 함께 사용할 수 있다. 구체적인 예를 들면 상기 무기안료는 산화물, 수산화물, 황화물, 크롬산염, 규산염, 탄산염, 이산화 티탄, 산화철, 탈크, 탄산칼슘, 카본블랙 등을 사용할 수 있으며, 유기 안료로는 아조계, 프탈로시아닌계, 니트로계, 축합다환 안료, 프탈로시아닌 그린, 프탈로시아닌 블루, 키나크리든 레드, 이소인돌린 옐로우 등을 사용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 이들 안료는 색상, 착색력, 내후성등을 고려하여 보완적으로 사용한다.
본 발명에 의한 열가소성 엘라스토머 조성물은 차량용 웨더스트립에 사용되는 도어사이드 압출성형용으로서 제조되며, 제조방법이 특별히 제한되는 것은 아니지만, 바람직하게는 압출(Extrusion)성형 방법으로 제조될 수 있다.
도어사이드 압출성형부의 제조공정에 있어서, 일반적으로 고무로 제품을 제조하는 경우 고무 소재의 특성상 탄성을 부여하기 위해서 가교공정 및 발포공정이 필요한 반면, 열가소성 엘라스토머의 경우 제품 성형시에 가교공정 및 발포공정이 필요하지 않고 제품을 성형 설비에서 바로 생산할 수 있다. 또한 고무 재료를 이용하여 도어사이드 압출성형부를 제조할 경우에는 압출공정은 ① 소재공급, ② 압출, ③ 가교 및 발포, ④ 냉각, ⑤ 인취, ⑥ 열경화 코팅, ⑦ 건조, ⑧ 천공, ⑨ 절단, ⑩ 조인트, ⑪ 사상, ⑫ 검사 공정으로 이루어진다.
반면, 본 발명에 의한 열가소성 엘라스토머 소재를 사용하여 압출(Extrusion)성형 공정을 거치게 되면 ① 소재공급, ② 압출, ③ 냉각, ④ 인취, ⑤ 건조 ⑥ 천공, ⑦ 절단, ⑧ 조인트, ⑨ 사상, ⑩ 검사 공정으로 이루어져 가교 및 발포 공정, 열경화 코팅 공정이 필요하지 않기 때문에 빠른 시간 이내에 모든 공정을 완료할 수 있으므로, 기존에 일반적으로 사용되는 방법인 압출성형 방법으로 제조할 경우와 비교하여 공정을 줄일 수 있다.
또한, 본 발명의 열가소성 엘라스토머 조성물은 재활용이 가능하므로, 압출성형의 방법으로 제품의 제조 시 발생되는 및 성형불량품을 실시간으로 분쇄하여 재활용할 수 있어 환경보호 및 비용절감 효과를 제공할 수 있으며 기존 고무소재에서 행하던 가교 및 발포공정을 줄일 수 있어 작업인원 감원 감소 및 전체 작업 시간을 줄일 수 있다.
본 발명에서는 재활용이 가능한 열가소성 엘라스토머 소재를 적용한 도어사이드 압출성형부의 경우 비발포(Solid) 압출성형 방법을 적용하여 기존 고무재 제품와 비교하여 발포제 및 기타 화학약품의 배제로 친환경적이며, 유기 및 무기 안료를 포함하여도 강도가 우수하고, 압출성형이 가능하며, 압축줄음율, 내오존성, 내열성 및 내마모성이 뛰어난 물성에 영향이 없어 안료와의 상용성이 우수하며, 다양한 색상 발현이 가능하므로 소비자 감성에 맞춘 도어사이드 생산이 가능하다. 또한 폴리프로필렌을 첨가하여 내유, 내열특성까지 보강되며, 성형불량품을 실시간으로 분쇄하여 재활용이 가능하다.
이하 실시예 및 시험예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예 및 시험예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예 및 시험예에 의하여 제한되는 것은 아니다.
[
제조예
1]
도어사이드
압출성형용 조성물의 제조
하기 표 1의 조성으로 실시예 1~2 및 비교예 1~4의 도어사이드 압출성형용 소재를 제조하였다.
| 구분 | 단위 (중량부) | ||||||
| 비교예 1 | 비교예 2 | 비교예 3 | 비교예 4 | 실시예 1 | 실시예 2 | ||
| EPDM | 85 | 55 | 70 | 100 | 80 | 90 | |
| SEBS | 150 | 130 | 150 | 180 | 155 | 160 | |
| 폴리프로필렌 | 15 | 8 | 25 | 20 | 12 | 17 | |
| 고점도 파라핀 오일 | 115 | 110 | 120 | 150 | 120 | 125 | |
| 실리콘 오일 | 분자량 3000 | 0 | 20 | 25 | 35 | 25 | 30 |
| 분자량 10000 | 0 | 5 | 16 | 12 | 8 | 10 | |
| 퍼옥사이드 가교제 | 0.8 | 0.5 | 0.8 | 1.0 | 0.75 | 0.85 | |
| 산화방지제 | 0.8 | 0.5 | 1.0 | 0.8 | 0.7 | 0.9 | |
| 기타첨가제 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | |
- EPDM : 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머, 금호폴리켐사, KEP-2480, 125℃ Moony Viscosity 81
- SEBS : 스타일렌 에틸렌 부타디엔 스타일렌 공중합체, 광성플라스틱사, GT-35EX, 용융지수 4g/min (230℃, 2.16kg), 밀도 0.98g
- 폴리프로필렌 : 대한유화사, BP2000, 용융지수 0.5g/10min (230℃, 2.16kg)
- 고점도 파라핀 오일 : 서진화학, KL시리즈, 밀도 0.85g/㎤ 동점도(40℃) 170 cSt이상
- 실리콘 오일 : 분자량 3000 - GE Toshiba, TSF-0.3M; 분자량 10000 - GE Toshiba, TSF-1M
- 퍼옥사이드 가교제 : Pergan사, HX50PS 순도 50% 1분 반감기 170℃ 이상
- 산화방지제 : 송원화학, S1010 분자량 1150, 녹는점 110℃
- 기타첨가제 : 폴리프로필렌 왁스, 라이온켐텍 500 Series, 밀도 0.89g/㎤, 분자량 2000 이상
상기 표 1의 조성에 따라 퍼옥사이드 가교제, 산화방지제 및 기타 첨가제를 반응기(Super Mixer 150L, 풍광기계)를 이용하여 1Batch 40분, 300~350 rpm에서 드라이블렌드(dry blend) 후 정량공급장치로 일괄 투입하고, 폴리프로필렌, 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머 및 고점도 파라핀 오일은 각각을 정량공급장치로 투입하여 이축압출기(Twin Screw Extruder; 독일 Coperion社 (W&P))로 가교 TPV(Thermoplastic Vulcanizate) 컴파운드(1차 컴파운드)를 제조하였다. 1차 컴파운드의 제조 조건은 아래와 같으며, 온도 조건은 하기 표 2와 같다.
- TSE사양 : 70mm / 60D
- Set Point : 350kg/hr
- Screw RPM : 400
- 압력 : 7~8Bar
| Barrel | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | D |
| Temp | 150 | 150 | 160 | 160 | 170 | 190 | 200 | 200 | 200 | 195 | 190 | 180 | 180 | 170 | 170 | 190 |
| Real | 150 | 150 | 159 | 158 | 172 | 192 | 204 | 203 | 200 | 199 | 195 | 182 | 181 | 172 | 175 | 192 |
상기 1차 컴파운드와 스타일렌 에틸렌 부타디엔 스타일렌 공중합체(SEBS) 및 실리콘 오일(분자량 3,000 및 10,000)을 반응기(Super Mixer 150L, 풍광기계)를 이용하여 1Batch 40분, 300~350 rpm에서 드라이블렌드(dry blend) 후 정량공급장치로 일괄 투입하여 이축압출기(Twin Screw Extruder; 독일 Coperion社 (W&P))로 도어사이드 압출용 컴파운드(2차 컴파운드)를 제조하였다. 2차 컴파운드의 제조 조건은 아래와 같으며, 온도 조건은 하기 표 3와 같다.
- TSE사양 : 70mm / 60D
- Set Point : 350kg/hr
- Screw RPM : 400
- 압력 : 4~5Bar
| Barrel | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | D |
| Temp | 150 | 150 | 160 | 160 | 170 | 190 | 200 | 200 | 200 | 195 | 190 | 180 | 175 | 165 | 165 | 180 |
| Real | 150 | 150 | 159 | 158 | 171 | 193 | 201 | 202 | 201 | 197 | 193 | 182 | 175 | 165 | 165 | 181 |
[
시험예
1]
도어사이드
압출성형용 조성물의 물성 평가
상기 제조예 1에서 제조한 실시예 1~2 및 비교예 1~3의 도어사이드 압출성형용 조성물의 기본 물성, 내열물성, 압축줄음율, 내오존성, 압출 성형성, 도장판 오염, 내마모성 및 내유성을 평가하였다.
구체적으로 내열물성은 120℃에서 70시간 경과 후의 물성을 측정하였으며, 내오존성은 오존농도 50pphm, 40℃에서 100시간 경과 후 외면 크랙 유무를 확인하여 결과는 매우좋음(◎), 좋음(○), 보통(△), 좋지 않음(×)으로 평가하였으며, 압출 성형성은 Thermo Haake사 Single Screw Extruder(Φ25)를 사용하여 하기 표 4의 조건에서 시트(Sheet) 압출 후 외관상태를 통하여 압출성을 평가하였다.
| Barrel | 1 | 2 | 3 | D | Screw RPM |
| Set | 180℃ | 185℃ | 190℃ | 185℃ | 50 |
| Real | 180℃ | 185℃ | 189℃ | 185℃ | 50 |
또한 도장판 오염시험은 압출 시트를 80℃에서 70시간 노화 후 항온수조에 50℃, 습도 90%, 24 시간 침적 후 도장판 오염 유무를 확인하였고, 내마모성 평가는 완제품을 100,000만회 실차 도어 개폐 마모평가 후 제품 파열 유무를 확인하였다. 압축줄음율은 70℃에서 24시간 경과 후의 복원력을 측정하였다. 내유성 평가 방법는 ASTM NO.3 오일(Oil)에서 시험온도 120℃, 70시간 침적 후 부피변화를 측정하였다.
상기 평가 결과를 하기 표 5에 나타내었다.
| 구분 | 비교예1 | 비교예2 | 비교예3 | 비교예4 | 실시예1 | 실시예2 | |
| 기본 물성 |
경도 (Shore A) | 36 | 38 | 41 | 35 | 36 | 37 |
| 인장강도 (kgf/㎤) | 67 | 50 | 63 | 60 | 68 | 68 | |
| 파단신율 (%) | 750 | 450 | 700 | 690 | 790 | 780 | |
| 인열강도 (kgf/㎝) | 13 | 11 | 14 | 16 | 15 | 14 | |
| 내열 물성 |
경도변화율 (%) | 4 | +10 | +5 | +6 | +3 | +2 |
| 인장강도 변화율 (%) | -20 | -30 | -26 | -23 | -14 | -12 | |
| 신율 변화율 (%) | -21 | -31 | -26 | -25 | -15 | -11 | |
| 압축줄음율 (%) | 25 | 29 | 27 | 24 | 23 | 21 | |
| 내오존성 | ◎ | X | △ | ○ | ◎ | ◎ | |
| 압출 성형성 | ○ | X | △ | △ | ○ | ◎ | |
| 도장판 오염 | 유 | 유 | 무 | 유 | 무 | 무 | |
| 내마모성 평가 | NG | NG | NG | OK | OK | OK | |
| 내유성(체적 변화율,%) | 13 | 20 | 15 | 17 | 10 | 8 | |
상기 표 5에 나타난 바와 같이, 본원발명에 의한 도어사이드 압출성형용 소재는 강도가 우수하고, 압출성형이 가능하며, 압축줄음율, 내오존성, 내열성 및 내마모성이 뛰어나다.
[
시험예
2] 실리콘 오일 함량에 따른 마모 변화 평가
하기 표 6의 조성으로 도어사이드 압출성형용 조성물을 제조하였다. 비교예 5는 실리콘오일을 첨가하지 않았고, 비교예 6~8은 본 발명의 함량 범위 외의 실리콘 오일을 첨가하였다. EPDM, SEBS, 폴리프로필렌, 고점도 파라핀 오일, 실리콘 오일, 퍼옥사이드 가교제, 산화방지제, 기타첨가제는 시험예 1에서와 동일한 물질을 사용하였다.
| 구분 | 단위 (중량부) | ||||||
| 비교예 5 | 비교예 6 | 비교예 7 | 비교예 8 | 실시예 3 | 실시예 4 | ||
| EPDM | 90 | 90 | 90 | 90 | 90 | 90 | |
| SEBS | 160 | 160 | 160 | 160 | 160 | 160 | |
| 폴리프로필렌 | 17 | 17 | 17 | 17 | 17 | 17 | |
| 고점도 파라핀 오일 | 125 | 125 | 125 | 125 | 125 | 125 | |
| 실리콘 오일 | 분자량 3000 | 0 | 12 | 20 | 50 | 25 | 30 |
| 분자량 10000 | 0 | 5 | 20 | 30 | 5 | 10 | |
| 퍼옥사이드 가교제 | 0.85 | 0.85 | 0.85 | 0.85 | 0.85 | 0.85 | |
| 산화방지제 | 0.9 | 0.9 | 0.9 | 0.9 | 0.9 | 0.9 | |
| 기타첨가제 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | |
상기 실시예 3~4 및 비교예 5~8의 조성물에 대하여 상기 시험예 1에서와 동일한 방법으로 기본 물성, 도장판 오염 및 내마모성 평가하여 결과를 아래 표 7에 나타내었다. 내마모성 평가는 완제품을 100,000회 실차 도어 개폐 마모평가 후 제품 파열 유무를 확인하였으며, 제품의 비교 시험에 적합한 DIN53516(가황고무의 마모 시험 방법)에 의한 마모평가를 진행하여 체적손실을 각 시험편을 5개씩 사용하여 실험한 결과의 중간값으로 하기 표 7에 나타내었다. 구체적으로는 표준 기준 물질 (standard reference material SRM )을 사용하여 만든 마모용 기준물로 7~8회 연마지를 체크하며, 표준 시험편은 원반 모양, 직경 φ16.0 ± 0.2mm, 두께 6 ~ 10mm로 제작하였다. 표준 고무 시편으로 테스트 시 무게 감량이 220mg ~ 180mg이어야 한다. 180mg 이하일 경우에는 연마 지를 교환하고 220mg 이상일 경우에는 연마지를 금속판으로 문질러 기준치 내로 관리하였다.
| 구분 | 비교예 5 | 비교예 6 | 비교예 7 | 비교예 8 | 실시예 3 | 실시예 4 | |
| 기본물성 | 경도 (Shore A) | 39 | 37 | 38 | 35 | 37 | 38 |
| 인장강도 (kgf/㎤) | 68 | 70 | 62 | 59 | 69 | 68 | |
| 파단신율 (%) | 780 | 790 | 660 | 640 | 790 | 780 | |
| 인열강도 (kgf/㎝) | 14 | 15 | 14 | 13 | 15 | 15 | |
| 도장판 오염 | 무 | 무 | 유 | 유 | 무 | 무 | |
| 내마모성평가 | 도어 개폐 마모평가 | NG | NG | NG | OK | OK | OK |
| 체적손실 (㎣) | 284 | 221 | 199 | 179 | 190 | 182 | |
상기 표 7의 결과에서, 비교예 5~6은 실리콘 오일 함량 부족으로 인해 체적손실이 크며 도어 개폐 마모평가에서 찢어짐이 발생하였다. 비교예 7~8의 경우 과량의 실리콘 오일 첨가로 인한 과도한 자기윤활성으로 인해 도장판의 오염이 발생 되었고 기본 물성이 저하되는 것을 알 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 적정량의 실리콘 오일을 함유함으로써 우수한 내마모성을 가진 도어사이드 압출성형용 조성물 생산이 가능함을 알 수 있다.
[
시험예
3] 안료를 적용한
도어사이드
압출성형용 조성물
실시예 5~10에서 하기 표 8과 같은 조성으로 도어사이드 압출성형용 조성물을 제조하였다. 실시예 5는 안료를 첨가하지 않았고, 실시예 6~10은 각각 다른 안료를 첨가하였다. EPDM, SEBS, 폴리프로필렌, 고점도 파라핀 오일, 실리콘 오일, 퍼옥사이드 가교제, 산화방지제, 기타첨가제는 시험예 1에서와 동일한 물질을 사용하였다.
| 구분 | 단위 (중량부) | ||||||
| 실시예 5 | 실시예 6 | 실시예 7 | 실시예 8 | 실시예 9 | 실시예 10 | ||
| EPDM | 90 | ||||||
| SEBS | 160 | ||||||
| 폴리프로필렌 | 17 | ||||||
| 고점도 파라핀 오일 | 125 | ||||||
| 실리콘 오일 | 분자량 3000 | 30 | |||||
| 분자량 10000 | 10 | ||||||
| 퍼옥사이드 가교제 | 0.85 | ||||||
| 산화방지제 | 0.9 | ||||||
| 기타첨가제 | 0.5 | ||||||
| 색상 | - | Black | Brown | Yellow | Blue | Red | |
| 안료 | - | 4 | 7 | 6 | 5 | 2 | |
- Black : 우성케미칼 NB 9000 Series(Color M/B), 카본블랙 22%, 용융지수(230℃, 2.16kg) 2.2g/10min, 밀도 0.98g/㎤
- Brown : 우성케미칼 NB 7000 Series(Color M/B), 무기안료 16%, 용융지수(230℃, 2.16kg) 2.5g/10min, 밀도 1.2g/㎤
- Yellow : 우성케미칼 NB 2000 Series(Color M/B), 안료 7%, 용융지수(190℃, 2.16kg) 2.6g/10min, 밀도 1.1g/㎤
- Blue : 우성케미칼 NB 5000 Series(Color M/B), 유기 안료 19%, 용융지수(190℃, 2.16kg) 1.6g/10min, 밀도 1.4g/㎤
- Red : 욱성화학, PANAX Red Series, 유기 안료 100%, 밀도 2.0g/㎤
상기 실시예 5~10의 조성물에 대하여 시험예 1에서와 동일한 방법으로 기본 물성, 내열물성, 압축줄음율, 내오존성, 압출 성형성, 도장판 오염, 내마모성 및 내유성을 평가하여 결과를 아래 표 9에 나타내었다.
| 구분 | 실시예 5 | 실시예 6 | 실시예 7 | 실시예 8 | 실시예 9 | 실시예 10 | |
| 기본 물성 |
경도 (Shore A) | 37 | 38 | 38 | 37 | 37 | 37 |
| 인장강도 (kgf/㎤) | 68 | 69 | 65 | 66 | 68 | 67 | |
| 파단신율 (%) | 780 | 800 | 750 | 740 | 770 | 770 | |
| 인열강도 (kgf/㎝) | 14 | 16 | 15 | 15 | 14 | 14 | |
| 내열 물성 |
경도변화율 (%) | +2 | +1 | +3 | +3 | +2 | +2 |
| 인장강도 변화율 (%) | -12 | -10 | -13 | -13 | -12 | -11 | |
| 신율 변화율 (%) | -11 | -9 | -12 | -12 | -11 | -11 | |
| 압축줄음율 (%) | 21 | 21 | 22 | 21 | 21 | 22 | |
| 내오존성 | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | |
| 압출 성형성 | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ | |
| 도장판 오염 | 무 | 무 | 무 | 유 | 무 | 무 | |
| 내마모성 평가 | OK | OK | OK | OK | OK | OK | |
| 내유성(체적 변화율,%) | 8 | 8 | 8 | 9 | 10 | 9 | |
상기 표 9에 나타나는 바와 같이, 본원발명에 의한 도어사이드 압출성형용 조성물은 유기 및 무기 안료를 포함하여도 강도가 우수하고, 압출성형이 가능하며, 압축줄음율, 내오존성, 내열성 및 내마모성이 뛰어난 물성에 영향이 없어 안료와의 상용성이 우수하며, 다양한 색상 발현이 가능하므로 소비자 감성에 맞춘 도어사이드 생산이 가능하다.
Claims (11)
- 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머 60~90 중량부, 스타일렌 에틸렌 부타디엔 스타일렌 공중합체 150~170 중량부, 폴리프로필렌 10~20 중량부, 고점도 파라핀 오일 120~140 중량부, 실리콘 오일 30~40 중량부, 가교제 0.6~0.9 중량부 및 산화방지제 0.6~0.9 중량부를 함유하며,
상기 실리콘 오일은 분자량 3000인 실리콘 오일 15~30 중량부 및 분자량 10000인 실리콘 오일 5~10 중량부로 이루어진 것을 특징으로 하는 도어사이드 압출성형용 열가소성 엘라스토머 웨더스트립 조성물. - 제 1항에 있어서, 상기 가교제는 퍼옥사이드 가교제인 도어사이드 압출성형용 열가소성 엘라스토머 웨더스트립 조성물.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 폴리프로필렌은 용융 흐름 지수(Melt Flow Index)가 230℃, 2.16kg 에서 0.5g/10min 이하인 고 결정성 블록 코폴리머인 도어사이드 압출성형용 열가소성 엘라스토머 웨더스트립 조성물.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 고점도 파라핀 오일은 40℃ 동점도(Kinematic Viscosity)가 170 cSt 이상인 도어사이드 압출성형용 열가소성 엘라스토머 웨더스트립 조성물.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 실리콘 오일은 분자량 3000인 실리콘 오일 30 중량부 및 분자량 10000인 실리콘 오일 10 중량부로 이루어진 것을 특징으로 하는 도어사이드 압출성형용 열가소성 엘라스토머 웨더스트립 조성물.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 기타 첨가제 0.3~0.5 중량부를 더 함유하는 것을 특징으로 하는 도어사이드 압출성형용 열가소성 엘라스토머 웨더스트립 조성물.
- 제 6항에 있어서, 상기 기타 첨가제는 폴리프로필렌계 왁스인 도어사이드 압출성형용 열가소성 엘라스토머 웨더스트립 조성물.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 안료를 더 함유하는 것을 특징으로 하는 도어사이드 압출성형용 열가소성 엘라스토머 웨더스트립 조성물.
- 제 8항에 있어서, 상기 안료는 무기 안료 및 유기 안료 중 1종 이상인 것을 특징으로 하는 도어사이드 압출성형용 열가소성 엘라스토머 웨더스트립 조성물.
- 제 9항에 있어서, 상기 무기 안료는 산화물, 수산화물, 황화물, 크롬산염, 규산염, 탄산염 및 카본블랙으로 이루어진 군에서 선택된 것을 특징으로 하는 도어사이드 압출성형용 열가소성 엘라스토머 웨더스트립 조성물.
- 제 9항에 있어서, 상기 유기 안료는 아조계, 프탈로시아닌계, 니트로계 및 축합다환 안료로 이루어진 군에서 선택된 것을 특징으로 하는 도어사이드 압출성형용 열가소성 엘라스토머 웨더스트립 조성물.
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