KR101397138B1 - 내마모성과 마킹방지 특성이 향상된 열가소성 탄성체 조성물 - Google Patents

내마모성과 마킹방지 특성이 향상된 열가소성 탄성체 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 내마모성과 마킹방지 특성이 향상된 열가소성 탄성체 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 카르복실화된 SBR(styrene butadiene rubber)라텍스, 실리카 및 금속산화물(metal oxide)을 중량비 50 : 50 : 10으로 혼합하고, 상기 혼합물을 감압 필터를 통해 필터링(filtering)하여 용매를 1차 제거한 후, 상기 필터링된 혼합물을 50 ~ 70℃의 컨벡션 오븐(convection oven)에서 3 ~ 5시간 보관하여 잔류 용매를 2차 제거하여 실리카 케이크(silica cake)를 제조하는 실리카 케이크 제조단계(S1) 및, SBS(Styrene Butadiene Styrene Block Copolymer) 85 ~ 95 중량% 및 BR(butadiene rubber) 5 ~ 15 중량%로 이루어진 기재 100 중량부에 대하여, 상기 실리카 케이크 5 ~ 15 중량부를 혼합하고, 이축 압출기를 이용하여, 스크류 속도 55 ~ 60rpm, 온도 155 ~ 165℃의 조건에서 펠렛(pellet)을 제조하는 SBS,BR-실리카 케이크 혼합단계(S2)를 거쳐 열가소성 탄성체 조성물을 제조함으로써, 실리카의 분산성이 향상되어 열가소성 탄성체의 장점(상온에서는 고무의 특성인 탄성을 가지고 고온에서는 열가소성을 가져 재활용이 가능하고 사출성형이 가능)을 그대로 유지하면서도 내마모성을 향상시키고 마킹발생 문제를 해결할 수 있으며, 이로 인해 신발과 타이어 산업 등 재활용이 필요한 분야에 폭넓게 적용될 수 있도록 하는 내마모성과 마킹방지 특성이 향상된 열가소성 탄성체 조성물에 관한 것이다.

Description

내마모성과 마킹방지 특성이 향상된 열가소성 탄성체 조성물{THERMOPLASTIC ELASTOMER ENHANCED ABRASION RESISTANCE AND MARKING PREVENTING FUNCTION}
내마모성과 마킹방지 특성이 향상된 열가소성 탄성체 조성물에 관한 것으로, 구체적으로는 SBS(styrene butadiene styrene block copolymer) 및 BR(butadiene rubber)로 이루어진 기재에, 실리카 케이크(silica cake)를 혼합하여 고온, 고속의 조건에서 펠렛(pellet)형태로 열가소성 탄성체 조성물을 제조함으로써, 열가소성 탄성체의 장점을 그대로 유지하면서도 내마모성을 향상시키고 마킹(marking)발생 문제를 해결할 수 있도록 하는 내마모성과 마킹방지 특성이 향상된 열가소성 탄성체 조성물에 관한 것이다.
일반적으로 고무는 외력에 의해 모양과 부피가 변형된 후 힘을 제거하였을 때 본래의 상태로 되돌아가려는 탄성을 가지는데, 고무의 탄성은 힘을 점차 크게 가하면 어느 단계 이상에서는 외력을 제거하더라도 변형이 그대로 남는 영구변형을 일으킨다.
따라서, 상기와 같은 영구변형의 한계 및 기계적 물성을 향상시키기 위하여 고무 조성물에 황이나 유기과산화물 등의 가교제를 사용하여 망상 구조의 가교를 형성시킨다.
그러나 상기 가교된 고무 조성물은 열경화성(thermosetting)을 나타내어 재활용이 불가능한 단점을 지니게 된다. 즉, 가교 고무 특성상 고무 화합물의 분자 구조를 망상화하여 경화시킨 고무가 다시 용융되지 않기 때문에 새롭게 용융시켜 신생고무와 같이 다시 가황하여 재활용할 수가 없게 된다.
따라서, 종래에는 고무를 재활용하기 위해, 기 사용하였던 고무를 잘게 분쇄하여 분말로 만든 다음 단순히 신생 고무에 섞어서 사용하는 정도로만 재활용되었다.
한편, 상기와 같은 고무 조성물의 단점을 극복하기 위하여 상온에서는 경질 세그멘트의 물리적 응집에 의해 고무의 특성인 탄성을 가지고 고온에서는 물리적 응집이 용융되어 열가소성(thermoplastic)을 가져 재활용이 가능하고 사출성형이 가능한 열가소성 탄성체(thermoplastic elastomer, TPE)가 개발되어 고무 적용 분야에 사용되고 있으며 최근에는 환경 문제가 사회 및 산업 전반에 걸쳐 가장 부각되고 있는 가운데 고무를 열가소성 탄성체로 대체하기 위한 연구 개발이 활발히 진행되고 있다.
상기 열가소성 탄성체는 열가소성으로 인해 까다로운 가교공정이 없어 생산성이 높고 기존의 플라스틱 가공기기를 개조 없이 사용할 수 있는 장점을 가지는 반면, 화학적인 가교구조를 갖는 기존의 가교 고무에 비해 상대적으로 물성이 떨어지며 특히, 내마모성이 미비한 단점과 마킹(marking)이 발생하는 단점을 가진다.
아울러, 보강성 충진제로써 실리카를 첨가하여 사용되고 있지만 상기 내마모성 및 마킹에 대한 개선효과가 미비(오히려 물성저하가 관찰되기도 함)하여 자동차용 내장제품 등의 일부 분야에만 한정되어 적용되고 있으며, 소모성 제품인 신발과 타이어 산업 등 재활용이 필요한 분야에 사용되지 못하고 있는 실정이다.
이때, 상기 실리카가 대표적인 보강성 충진제임에도 불구하고, 이를 첨가한 열가소성 탄성체가 낮은 내마모성을 가지고 데브리스 발생 문제가 생기는 이유는 상기 실리카의 분산성이 낮고, 실리카와 열가소성 탄성체 간의 결합이 이루어지지 않기 때문이다. 따라서, 상기 열가소성 탄성체에 대한 실리카의 분산성 개선이 필요한 실정이다.
한편, 특허문헌 1에서는 열가소성 탄성체에 실리카를 첨가하고 황가교를 시켜 신발겉창에 적용하고자 한 기술이 공개되어 있다.
하지만, 상기와 같은 종래의 기술은 황가교를 통해 물성이 다소 증가하지만 여전히 실리카의 분산성을 개선하지 못함에 따라 내마모성의 저하 및 마킹발생 문제를 해결하지 못하는 문제점이 있으며, 황가교에 따른 비가역성 반응에 의해 재활용이 불가능하게 되는 문제점이 있었다.
: 대한민국 공개특허공보 제10-2004-0050165호 "신발 겉창용 펠렛형 고무 조성물과 그의 제조방법 및 신발겉창의 제조방법"
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, SBS 및 BR을 혼합한 기재에, 카르복실화된 SBR(styrene butadiene rubber)라텍스에 실리카와 금속산화물(metal oxide)을 선분산시켜 제조한 실리카 케이크를 혼합하여 고온, 고속의 조건에서 펠렛 형태로 열가소성 탄성체 조성물을 제조함으로써, 열가소성 탄성체의 장점(상온에서는 고무의 특성인 탄성을 가지고 고온에서는 열가소성을 가져 재활용이 가능하고 사출성형이 가능)을 그대로 유지하면서도 내마모성을 향상시키고 마킹발생 문제를 해결할 수 있으며, 이로 인해 신발과 타이어 산업 등 재활용이 필요한 분야에 폭넓게 적용될 수 있도록 하는 내마모성과 마킹방지 특성이 향상된 열가소성 탄성체 조성물을 제공함을 과제로 한다.
본 발명은 내마모성과 마킹방지 특성이 향상된 열가소성 탄성체 조성물에 있어서,
SBS(Styrene Butadiene Styrene Block Copolymer) 85 ~ 95 중량% 및 BR(butadiene rubber) 5 ~ 15 중량%로 이루어진 기재 100 중량부에 대하여,
실리카 케이크(silica cake) 5 ~ 15 중량부를 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 내마모성과 마킹방지 특성이 향상된 열가소성 탄성체 조성물을 과제의 해결 수단으로 한다.
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이때, 상기 실리카 케이크는, 카르복실화된 SBR(styrene butadiene rubber)라텍스, 실리카 및 금속산화물(metal oxide)을 중량비 50 : 50 : 10으로 혼합하여 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 카르복실화된 SBR 라텍스는, SBR 라텍스 100 중량부에 대하여, 카르복실기가 있는 단량체 50 ~ 90 중량부 및 용매 10 ~ 50 중량부로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 금속 산화물은, 산화카드늄, 산화아연, 산화마그네슘, 산화수은, 산화주석, 산화납 및 산화칼슘 중에서 1종 이상을 선택, 병용하여 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명은 카르복실화된 SBR(styrene butadiene rubber)라텍스에 실리카와 금속산화물(metal oxide)을 선분산시켜 제조한 실리카 케이크를, SBS 및 BR을 혼합한 기재에 혼합하여 고온, 고속의 조건에서 펠렛 형태로 열가소성 탄성체 조성물을 제조함으로써, 열가소성 탄성체의 장점(상온에서는 고무의 특성인 탄성을 가지고 고온에서는 열가소성을 가져 재활용이 가능하고 사출성형이 가능)을 그대로 유지하면서도 내마모성을 향상시키고 마킹발생 문제를 해결할 수 있으며, 이로 인해 신발과 타이어 산업 등 재활용이 필요한 분야에 폭넓게 적용될 수 있도록 하는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 내마모성과 마킹방지 특성이 향상된 열가소성 탄성체 조성물의 제조방법을 나타낸 흐름도
도 2는 본 발명의 각 실시예와 비교예에 따른 마킹방지 특성실험 결과를 나타낸 도면
상기의 효과를 달성하기 위한 본 발명은 내마모성과 마킹방지 특성이 향상된 열가소성 탄성체 조성물에 관한 것으로서, 본 발명의 기술적 구성을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
이하 본 발명에 따른 내마모성과 마킹방지 특성이 향상된 열가소성 탄성체 조성물을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 내마모성과 마킹방지 특성이 향상된 열가소성 탄성체 조성물에 있어서,
SBS(Styrene Butadiene Styrene Block Copolymer) 85 ~ 95 중량% 및 BR(butadiene rubber) 5 ~ 15 중량%로 이루어진 기재 100 중량부에 대하여,
실리카 케이크(silica cake) 5 ~ 15 중량부를 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 사용되는 SBS는, 대표적인 열가소성 탄성체로써, 상온에서는 경질 세그멘트의 물리적 응집에 의해 고무의 특성인 탄성을 가지고 고온에서는 물리적 응집이 용융되어 열가소성(thermoplastic)을 가져 재활용이 가능하고 사출성형이 가능한 것으로, 상기 기재를 이루기 위해 85 ~ 95 중량%가 사용되는데, 상기 SBS의 사용량이 85 중량% 미만일 경우, 상대적으로 BR의 함량이 증가하여 경도 저하 및 기계적 물성을 저하시킬 우려가 있으며, 95 중량%를 초과할 경우, 내마모성 및 마킹방지 특성의 향상효과가 미비해질 뿐만 아니라 경도의 과도한 증가로 인해 신발 겉창 등에 적용하지 못하게 될 우려가 있다.
본 발명에서 사용되는 BR은, 부타디엔을 중합하여 제조하는 합성고무로써, 상기 기재를 이루기 위해 5 ~ 15 중량%가 사용되는데, 상기 BR의 사용량이 5 중량% 미만일 경우, 내마모성 및 마킹방지 특성의 향상효과가 미비해질 뿐만 아니라 상대적으로 SBS의 함량이 증가함에 따라 경도의 과도한 증가로 인해 신발 겉창 등에 적용하지 못하게 될 우려가 있으며, 15 중량%를 초과할 경우, 경도 저하 및 기계적 물성을 저하시킬 우려가 있다.
본 발명에서 사용되는 실리카 케이크는, 열가소성 탄성체에 대한 실리카의 분산성을 향상시키기 위해 첨가되는 것으로, 카르복실화된 SBR(styrene butadiene rubber)라텍스, 실리카 및 금속산화물(metal oxide)을 중량비 50 : 50 : 10으로 혼합하여 이루어지는 것으로, 상기 실리카가 카르복실화된 SBR 라텍스에 선분산된다.
즉, 카르복실화된 SBR 라텍스(고형분이 50% ~ 90%)에 실리카가 선분산됨에 있어 용매에 의한 실리카의 젖음(wetting)으로 인하여 분산성이 증가되며, 카르복실기(carboxyl group)와 금속 이온(metal ion)에 의한 이차 결합(secondary bonding) 형성을 통하여 보강성이 증가하는 것이다.
이때, 상기 카르복실화된 SBR(styrene butadiene rubber)라텍스, 실리카 및 금속산화물(metal oxide)의 혼합비가 중량비 50 : 50 : 10을 벗어날 경우, 다음과 같은 문제점이 있다.
카르복실화된 SBR 라텍스의 중량비가 50을 초과할 경우에는 용매 제거 공정 소요 시간이 증가하고 잔류 용매에 의한 제품 제조 불량 문제와 실리카 케이크 내의 실리카 비율이 감소하여 내마모성과 마킹방지 특성의 개선 효과가 감소하는 문제점이 있으며, 카르복실화된 SBR 라텍스의 중량비가 50미만일 경우에는 실리카의 분산성이 감소하여 내마모성과 마킹방지 특성의 개선 효과가 저하되는 문제점이 있다.
아울러, 금속산화물은 산화카드늄, 산화아연, 산화마그네슘, 산화수은, 산화주석, 산화납 및 산화칼슘 중에서 1종 이상을 선택, 병용하여 사용할 수 있으며, 상기 금속산화물의 중량비가 10을 초과할 경우에는 카르복실화된 SBR 라텍스에 분산시 실리카의 분산성을 저하시키는 문제점이 있으며, 금속산화물의 중량비가 10미만일 경우에는 실리카와의 이차 결합(secondary bonding) 형성이 감소하여 내마모성과 마킹방지 특성의 개선 효과가 감소하는 문제점이 있다.
한편, 상기 카르복실화된 SBR 라텍스는, SBR 라텍스 100 중량부에 대하여, 카르복실기가 있는 단량체 50 ~ 90 중량부 및 용매 10 ~ 50 중량부로 이루어진다.
이때, 상기 카르복실기가 있는 단량체는 아크릴산, 메타크릴산, 크로톤산, 말레인산, 푸말산, 이타콘산 등으로부터 1종 또는 그 이상을 선택하여 사용할 수 있으며, 상기 카르복실기가 있는 단량체의 혼합량이 50 중량부 미만일 경우, 카르복실 그룹(carboxyl group)과 실리카간의 이차 결합 형성이 감소하여 내마모성과 마킹방지 특성의 개선 효과가 감소하는 문제점이 있으며, 90 중량부를 초과할 경우, 용매의 감소로 인하여 실리카의 분산성이 감소하여 내마모성과 마킹방지 특성의 개선 효과가 감소하는 문제점이 있다.
한편, 상기와 같이 구성되는 실리카 케이크는, SBS 100 중량부에 대하여, 5 ~ 15 중량부가 혼합되는데, 상기 실리카 케이크의 혼합량이 5 중량부 미만일 경우, 실리카 보강성 저하에 의한 내마모성과 마킹방지 특성의 개선 효과가 저하되는 문제점이 있으며, 15 중량부를 초과할 경우, 과도한 실리카 첨가로 인한 분산성 저하에 의하여 기계적 물성, 내마모성과 마킹방지 특성의 개선 효과가 감소하는 문제점이 있다.
이하 본 발명에 따른 내마모성과 마킹방지 특성이 향상된 열가소성 탄성체 조성물의 제조방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 내마모성과 마킹방지 특성이 향상된 열가소성 탄성체 조성물의 제조방법은 도 1에 도시된 바와 같이, 실리카 케이크 제조단계(S1) 및 SBS,BR-실리카 케이크 혼합단계(S2)를 포함하여 구성된다.
상기 실리카 케이크 제조단계(S1)는, 실리카 케이크를 제조하는 단계로써, 혼합기구를 이용하여 카르복실화된 SBR(styrene butadiene rubber)라텍스, 실리카 및 금속산화물(metal oxide)을 중량비 50 : 50 : 10으로 혼합하고, 상기 혼합물을 감압 필터를 통해 필터링(filtering)하여 용매를 1차 제거한 후, 상기 필터링된 혼합물을 50 ~ 70℃의 컨벡션 오븐(convection oven)에서 3 ~ 5시간 보관하여 잔류 용매를 2차 제거하여 실리카 케이크(silica cake)를 제조한다.
여기서, 상기 혼합기구는 플라스틱 용기(plastic bottle) 또는 로터리 믹서(rotoary mixer)를 사용할 수 있으며, 로터리 믹서를 사용할 경우에는 교반속도를 20 ~ 30rpm으로 하는 것이 바람직하다.
이때, 상기 실리카 케이크의 제조 조건이 상기 실리카 케이크 제조단계(S1)의 공정 조건을 벗어날 경우, 실리카의 분산성 저하로 인한 내마모성과 마킹방지 특성이 저하되는 문제점과 잔류 용매에 의한 제품 불량이 발생하는 문제점이 있다.
상기 SBS,BR-실리카 케이크 혼합단계(S2)는, SBS 및 BR로 이루어진 기재와 상기 제조된 실리카 케이크를 혼합하는 단계로써, SBS(Styrene Butadiene Styrene Block Copolymer) 85 ~ 95 중량% 및 BR(butadiene rubber) 5 ~ 15 중량%로 이루어진 기재 100 중량부에 대하여, 상기 실리카 케이크 5 ~ 15 중량부를 혼합하고, 이축 압출기를 이용하여, 스크류 속도 55 ~ 60rpm, 온도 155 ~ 165℃의 조건에서 펠렛(pellet)을 제조한다.
이때, 상기 스크류의 속도가 55rpm 미만이거나 온도가 155℃ 미만일 경우, SBS와 BR간의 상분리 발생으로 인해 내마모성 및 마킹방지 특성이 현저하게 저하될 우려가 있으며, 스크류의 속도가 60rpm을 초과하거나 온도가 165℃를 초과할 경우, 과도한 발열로 인하여 SBS의 데그러데이션(degradation)이 발생할 우려가 있다.
한편, 상기 실리카 케이크를 이루는 각 조성물에 대한 설명 및 임계적 의의는 이미 상술하였으므로 생략한다.
따라서, 본 발명은 상기와 같이, 열가소성 탄성체인 SBS와 구조적 유사점이 있는 카르복실화된 SBR 라텍스에 실리카를 선분산시켜 실리카 케이크를 제조하고, 이를 SBS 및 BR로 이루어진 기재와 혼합하여 펠렛형태로 열가소성 탄성체 조성물을 제조하여, 실리카의 분산성을 향상시킴으로써, 열가소성 탄성체의 장점(상온에서는 고무의 특성인 탄성을 가지고 고온에서는 열가소성을 가져 재활용이 가능하고 사출성형이 가능)을 그대로 유지하면서도 내마모성을 향상시키고 마킹발생 문제를 해결할 수 있으며, 이로 인해 신발과 타이어 산업 등 재활용이 필요한 분야에 폭넓게 적용될 수 있게 되는 것이다.
이하 본 발명을 아래 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하겠는바 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
1. 열가소성 탄성체의 제조
(실시예 1)
실리카 케이크 제조단계(S1)로써, 혼합기구를 이용하여 SBR 라텍스, 실리카 및 금속산화물(metal oxide)을 중량비 50 : 50 : 10으로 혼합하고, 상기 혼합물을 감압 필터를 통해 필터링하여 용매를 1차 제거한 후, 상기 필터링된 혼합물을 50℃의 컨벡션 오븐(convection oven)에서 5시간 보관하여 잔류 용매를 2차 제거하여 실리카 케이크를 제조하고, SBS,BR-실리카 케이크 혼합단계(S2)로써, 혼합기구를 이용하여, SBS(Styrene Butadiene Styrene Block Copolymer) 85 중량% 및 BR(butadiene rubber) 15 중량%로 이루어진 기재 100 중량부에 대하여, 상기 실리카 케이크 5 중량부를 혼합하고, 이축 압출기를 이용하여, 스크류 속도 55rpm, 온도 155℃의 조건에서 펠렛 형태로 열가소성 탄성체 조성물을 제조하였다.
(실시예 2)
실리카 케이크 제조단계(S1)로써, 혼합기구를 이용하여 SBR 라텍스, 실리카 및 금속산화물(metal oxide)을 중량비 50 : 50 : 10으로 혼합하고, 상기 혼합물을 감압 필터를 통해 필터링하여 용매를 1차 제거한 후, 상기 필터링된 혼합물을 60℃의 컨벡션 오븐(convection oven)에서 4시간 보관하여 잔류 용매를 2차 제거하여 실리카 케이크를 제조하고, SBS,BR-실리카 케이크 혼합단계(S2)로써, 혼합기구를 이용하여, SBS(Styrene Butadiene Styrene Block Copolymer) 90 중량% 및 BR(butadiene rubber) 10 중량%로 이루어진 기재 100 중량부에 대하여, 상기 실리카 케이크 10 중량부를 혼합하고, 이축 압출기를 이용하여, 스크류 속도 57rpm, 온도 160℃의 조건에서 펠렛 형태로 열가소성 탄성체 조성물을 제조하였다.
(실시예 3)
실리카 케이크 제조단계(S1)로써, 혼합기구를 이용하여 SBR 라텍스, 실리카 및 금속산화물(metal oxide)을 중량비 50 : 50 : 10으로 혼합하고, 상기 혼합물을 감압 필터를 통해 필터링하여 용매를 1차 제거한 후, 상기 필터링된 혼합물을 70℃의 컨벡션 오븐(convection oven)에서 3시간 보관하여 잔류 용매를 2차 제거하여 실리카 케이크를 제조하고, SBS,BR-실리카 케이크 혼합단계(S2)로써, 혼합기구를 이용하여, SBS(Styrene Butadiene Styrene Block Copolymer) 95 중량% 및 BR(butadiene rubber) 5 중량%로 이루어진 기재 100 중량부에 대하여, 상기 실리카 케이크 15 중량부를 혼합하고, 이축 압출기를 이용하여, 스크류 속도 60rpm, 온도 165℃의 조건에서 펠렛 형태로 열가소성 탄성체 조성물을 제조하였다.
(비교예 1)
별도의 첨가물 없이 SBS를 단독기재로 열가소성 탄성체 조성물을 제조하였다.
(비교예 2)
SBS 100 중량부에 대하여, 보강성 충진제인 실리카 10 중량부를 첨가하여 열가소성 탄성체 조성물을 제조하였다.
(비교예 3)
SBS 95 중량% 및 BR 5 중량%로 이루어진 기재 100 중량부에 대하여, 보강성 충진제인 실리카 10 중량부를 첨가하여 열가소성 탄성체 조성물을 제조하였다.
2. 열가소성 탄성체의 평가
상기 실시예 및 비교예에 따른 열가소성 탄성체를 배럴 온도(barrel temp.) 130℃, 몰드 온도(Mold temp.) 30℃에서 2분간 사출성형하여 시편을 제조하였으며, 상기 제조된 시편을 아래 항목 및 방법에 의해 평가하고 그 결과를 [표 1]에 나타내었다.
1) 경도 : 경도는 시편 표면에 쇼어 에이(shore A) 타입의 경도계로 5회 측정하여 그 평균치를 취하였다.
2) 비중 : 자동 비중 측정 장치를 이용하여 5회 측정하여 그 평균치를 취하였다.
3) 인장강도 및 연신율 : 제조된 시편을 약 3mm 두께로 만든 후 KS M6518에 따른 2호형을 커터(cutter)로 시험편을 제작하여 KS M6518에 준하여 인장강도와 연신율을 측정하였다. 이때 동일 시험에 사용한 시험편은 3개로 하였다.
4) 모듈러스 : ASTM D 638에 준하여 측정하였다.
5) 인열강도 : 인열시험은 KS M6518에 따라 측정을 하였으며, 측정속도는 100m/분으로 5회 측정하였다.
6) 내마모성 : 시험시편의 내마모 특성을 측정하기 위해 DIN마모 테스트(DIN 53516)를 사용하였으며 다음 [수학식 1]로 계산하였다.
[수학식 1]
Figure 112012052129624-pat00001
상기 [수학식 1]에서, 상기 m1 은 시험 전의 시편의 무게(g)이고, m2는 마모 시험 후의 시편의 무게(g)이며, d는 시편의 밀도이고, g는 DIN 표준 고무의 무게 손실을 나타낸 마모 등급이다
7) 내마모성(NBS) : 시험시편의 내마모 특성을 측정하기 위해 NBS마모 테스트(KS M6625)를 사용하였으며 다음 [수학식 2]로 계산하였다.
[수학식 2]
Figure 112012052129624-pat00002
상기 [수학식 2]에서, AI 는 내마모율(%)이고, R1는 시험하고자 하는 시편이 2.54 mm 마모되는 데 필요한 회전수이며, R2는 마모용 기준물 시편(RMA)이 2.54 mm 마모되는 데 평균회전수이다.
8) 마킹방지 특성 : 아크릴판에 상기 시편을 동일한 힘으로 문질러 마킹방지 특성을 육안으로 확인하였다.
9) 재활용성 : 제조된 시험편을 적당한 크기로 절단하여 동일한 제조 공정으로 재가공하여 제조 특성과 물성을 비교 관찰하였다.

실시예 비교예
1 2 3 1 2 3
경도[shore A] 66~68 66~68 70~71 72~73 70~71 70~71
비중 0.941 0.941 0.941 0.940 0.970 0.970
인장강도[kgf/cm2] 123.3 117.6 121.0 139.7 92.6 91.9
연신율[%] 1110.9 1052.5 1082.6 1035 850 840
100%모듈러스[kgf/cm2] 25.8 24.8 25.9 23.0 12.6 12.7
300%모듈러스[kgf/cm2] 32.5 29.7 31.6 28.1 26.1 27.1
인열강도[kgf/cm] 40.3 39.4 43.9 39.1 23.3 22.6
내마모성[DIN, mm3 loss] 37.3 38.3 38.5 84.9 157.2 147.2
내마모성[NBS, %] 451 461 460 164 160 162
마킹방지 특성주1 ) GOOD GOOD GOOD NOT GOOD NOT GOOD NOT GOOD
재활용성 재활용
가능		 재활용
가능		 재활용
가능		 재활용
가능		 재활용
가능		 재활용
가능
주1) 마킹방지 특성결과 : 도 2참조
상기 [표 1]에서와 같이, 비교예 1의 경우, 낮은 내마모성과 마킹방지 특성을 나타내며, 비교예 2의 경우, SBS에 보강성 충진제인 실리카를 첨가하였지만 물성, 내마모성 및 마킹방지 특성에 대한 개선 효과가 없었으며, 오히려 물성 저하가 나타났고, 비교예 3의 경우, 비교예 1과 비교하여 물성이 저하되는 특성을 나타내었다.
이에 반해, 실시예 1 내지 실시예 3은 내마모성과 마킹방지 특성이 크게 개선되었음을 알 수 있으며, 재활용특성 및 사출이 가능한 열가소성 탄성체의 장점 역시 그대로 유지함을 알 수 있다.
상술한 바와 같은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 내마모성과 마킹방지 특성이 향상된 열가소성 탄성체 조성물을 상기한 설명 및 도면에 따라 설명하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
S1 : 실리카 케이크 제조단계
S2 : SBS,BR-실리카 케이크 혼합단계

Claims (5)

  1. 내마모성과 마킹방지 특성이 향상된 열가소성 탄성체 조성물에 있어서,
    SBS(Styrene Butadiene Styrene Block Copolymer) 85 ~ 95 중량% 및 BR(butadiene rubber) 5 ~ 15 중량%로 이루어진 기재 100 중량부에 대하여,
    실리카 케이크(silica cake) 5 ~ 15 중량부를 혼합하여 이루어지되,
    상기 실리카 케이크는, 카르복실화된 SBR(styrene butadiene rubber)라텍스, 실리카 및 금속산화물(metal oxide)을 중량비 50 : 50 : 10으로 혼합하여 이루어지며,
    상기 카르복실화된 SBR 라텍스는, SBR 라텍스 100 중량부에 대하여, 카르복실기가 있는 단량체 50 ~ 90 중량부 및 용매 10 ~ 50 중량부로 이루어지고,
    상기 금속 산화물은, 산화카드늄, 산화아연, 산화마그네슘, 산화수은, 산화주석, 산화납 및 산화칼슘 중에서 1종 이상을 선택, 병용하여 사용하는 것을 특징으로 하는 내마모성과 마킹방지 특성이 향상된 열가소성 탄성체 조성물
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