KR101417784B1 - 개스킷용 조성물과 개스킷 및 세탁기 - Google Patents

개스킷용 조성물과 개스킷 및 세탁기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 개스킷용 조성물로서, 수첨형 스틸렌계 블록 공중합체 100중량부, 상기 수첨형 스틸렌계 블록 공중합체 100중량부에 대하여, 석유계 연화제 70~99중량부, 폴리올레핀계 수지 10~25중량부, 무기 충진제 10~25중량부 및 내열성 고분자 10~25중량부를 포함하는 개스킷용 조성물을 제공한다.
본 발명에 의하면, 탄성, 내열성, 고온 복원력, 내화학성 등의 물성을 갖추면서도 일반 열가소성 수지의 특징인 사출성형 및 재활용이 가능한 열가소성 엘라스토머 조성물 및 그에 의한 개스킷을 얻을 수 있다.

Description

개스킷용 조성물과 개스킷 및 세탁기{THE COMPOSITION FOR GASKET, GASKET AND WASHING MACHINE}
본 발명은 개스킷용 조성물 및 그에 의해 형성된 개스킷에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 드럼세탁기의 세탁시 도어 방향으로 물이 누수되는 것을 방지하고, 세탁조의 진동에 의한 캐비넷으로의 진동전달을 흡수하여 세탁기의 진동을 감소하며, 또한 내열성(고온 인장 강도 및 고온 후의 복원성)이 양호한 개스킷용 조성물 및 그에 의해 형성된 개스킷에 관한 것이다.
일반적으로 드럼 세탁기의 도어 개스킷에는 에틸렌 프로필렌 고무(EPDM)가 사용되고 있다. 하지만 에틸렌 프로필렌 고무는 인장강도, 내열성, 고온 복원력, 내화학성 등의 물성을 만족하기 위해서 성형 과정에서 가교제를 첨가한 가교(cross-linking)라는 화학적 반응이 필수적이다. 이런 가교 단계는 고무의 탄성을 발휘하기 위하여 필요한 3차원 그물구조를 지니게 하기 위한 반응이다. 따라서, 개스킷 부품의 크기나 형상에 따라 차이가 있을 수 있지만, 마스터 배치를 투입한 후 용융, 주입, 기교 및 취출에 걸리는 시간은 통상 5~10분이 소요되어 성형 시간이 길어져 생산성이 낮은 문제점이 있다. 또한, 에틸렌 프로필렌 고무는 가교제를 첨가하여 가교 반응이 일어나는 열경화성 고무이기 때문에, 생산 중 불량품 등에 대한 재활용이 매우 어렵다는 단점이 있다.
일본등록특허 제3373833호에는 저경도의 금속 부품과의 접착성이 우수하고，단지 금속 부품 표면에 사출한 것만으로 지지·일체화가 가능한, 수첨 블록 공중합체, 비방향족계 고무용 연화제 및 변성 폴리올레핀계 수지로 된 열가소성 엘라스토머 조성물이 개시되어 있다.
그러나, 삶음 기능이 있는 드럼 세탁기는 고온 변형에 대한 복원 성능을 필수적으로 요구하나, 상기 일본등록특허의 저경도 열가소성 엘라스토머는 내열성이 불충분한 문제점이 있다.
따라서 본 발명은 에텔렌 프로필렌 고무(EPDM)의 탄성, 내열성, 고온 복원력, 내화학성 등의 물성을 갖추면서 일반 열가소성 수지의 특징인 사출성형 및 재활용이 가능한 개스킷용 열가소성 엘라스토머 조성물 및 이에 의한 개스킷과 이러한 개스킷을 가지는 세탁기를 개발하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 사상에 따른 세탁기는 본체와, 상기 본체의 내부에 마련되는 터브와, 상기 터브의 내부에 회전 가능하게 마련되고, 세탁물을 수용하기 위한 개구를 가지는 드럼과, 상기 본체의 전면에 마련되는 도어와, 상기 터브의 테두리에 결합하도록 구성되는 제1환형부, 상기 본체에 결합하도록 구성되는 제2환형부와, 상기 터브로부터 상기 본체의 전면으로의 진동 전달을 저감하도록 상기 제1환형부와 제2환형부 사이에 배치되는 진동흡수부를 포함하는 개스킷을 포함하고, 상기 개스킷은 플라스틱 사출 성형 공정에 의해 제조되되, 상기 플라스틱 사출 성형 공정은 첨가물들과 혼합되는 베이스 재료로서 플라스틱을 사용하여, 상기 제조된 개스킷이 KS M 6518에 따라 30~50의 경도를 가지는 것을 특징으로 한다.
상기 개스킷의 플라스틱 재료는 온도에 따라 탄성과 가소성을 나타내는 분자 구조를 가지는 블록 공중합체로 구성될 수 있다.
상기 개스킷의 조성물은, 상기 개스킷의 경도를 낮추도록 상기 블록 공중합체에 혼합되는 연화제를 포함하는 제1첨가물과, 상기 개스킷의 내열성을 향상시키도록 상기 블록 공중합체에 혼합되는 폴리올레핀계 수지를 포함하는 제2첨가물과, 상기 개스킷의 비중을 높이도록 상기 블록 공중합체에 혼합되는 충진제를 포함하는 제3첨가물과, 상기 개스킷의 고온 인장 강도와 고온 복원성을 향상시키도록 상기 블록 공중합체에 혼합되는 내열성 고분자를 포함하는 제4첨가물을 포함할 수 있다.
상기 블록 공중합체는 수첨형 스틸렌계 블록 공중합체를 포함할 수 있다.
상기 수첨형 블록 공중합체는 스틸렌-에틸렌-부틸렌-스틸렌(SEBS), 스틸렌-에틸렌-프로필렌-스틸렌(SEPS), 스틸렌-에틸렌-에틸렌-프로필렌-스틸렌(SEEPS) 중에서 선택될 수 있다.
상기 조성물은 상기 수첨형 스틸렌계 블록 공중합체 100중량부에 대하여, 상기 연화제 70~99중량부, 상기 폴리올레핀계 수지 10~25중량부, 상기 충진제 10~25중량부 및 상기 내열성 고분자 10~25중량부를 포함할 수 있다.
상기 연화제는 나프타 또는 파라핀 오일을 포함할 수 있다.
상기 폴리올레핀계 수지는 폴리에틸렌과 폴리프로필렌 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 탄성, 내열성, 고온 복원력, 내화학성 등의 물성을 갖추면서도 일반 열가소성 수지의 특징인 사출성형 및 재활용이 가능한 개스킷용 조성물 및 그에 의한 개스킷을 얻을 수 있다.
본 발명의 개스킷용 조성물에는 수첨형 스틸렌계 블록 공중합체를 사용한다.수첨형 스틸렌계 블록 공중합체로는 스틸렌-에틸렌-부틸렌-스틸렌(SEBS), 스틸렌-에틸렌-프로필렌-스틸렌(SEPS), 스틸렌-에틸렌-에틸렌-프로필렌-스틸렌(SEEPS) 중에서 선택된 하나 이상인 것을 사용하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명의 개스킷용 조성물에는 열가소성 엘라스토머 조성물을 저경도화하기 위해 석유계 연화제를 첨가한다. 석유계 연화제로서는 나프텐 또는 파라핀오일을 사용한다. 이런 연화제의 함량은 스틸렌계 블록 공중합체 100중량부에 대하여 70~99중량부이다. 연화제의 함량이 70미만인 경우에는 충분한 저경도화를 달성할 수 없고 99중량부가 넘는 경우에는 오일 브리딩(oil breeding)으로 끈적끈적 해 져 오염이 쉽게 되고, 장기적으로 지속될 경우 딱딱해져서 개스킷재로서 부적합하다.
또한 본 발명의 개스킷용 조성물에는 열가소성 엘라스토머 조성물의 내열성 향상을 위하여 폴리올레핀을 첨가한다. 첨가되는 폴리올레핀은 용융지수가 5~20g/min(200℃, 2.16㎏)인 선형 및 비선형 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 중에서 하나 이상을 선택하여 사용할 수 있지만, 내열성 향상을 위해 폴리프로필렌이 바람직하다. 폴리올레핀의 함량은 상기 스틸렌계 블록 공중합체 100중량부에 대하여 10~25중량부이다. 폴리올레핀의 함량이 스틸렌계 블록 공중합체 100중량부에 대하여 10중량부 미만인 경우 충분한 내열성을 얻을 수 없고, 25중량부를 초과하는 경우에는 엘라스토머의 탄성 회복력이 떨어지게 된다.
또한 본 발명의 개스킷용 조성물에는 무기 충진제로서 탄산칼슘(CaCo3), 클레이, 규조토, 활석, 황산 바륨, 탄산마그네슘, 금속 산화물, 그래파이트(graphite), 수산화알미늄 등을 첨가할 수 있다.
또한 본 발명의 개스킷용 조성물에는 열가소성 엘라스토머의 고온 인장 강도 및 고온 신장 변형률(고온 후의 복원성) 향상을 위해 내열성 고분자를 첨가한다. 이에 의해 드럼 세탁기의 세탁시 고열(삶는 세탁 방식)에 의해 개스킷이 손상되는 문제를 극복하였다. 내열성 고분자로서 폴리페닐린옥사이드(PPO) 또는 폴리페닐린에테르(PPE) 또는 이들의 변성체를 사용한다. 내열성 고분자의 함량은 스틸렌계 블록 공중합체 100중량부에 대하여 10~25중량부이다. 상기 고분자의 함량이 10~25중량부를 벗어난 경우 고온 인장 강도 및 고온 후의 복원성이 현저하게 떨어진다.
또한, 필요에 따라 각종 첨가제, 보강제, 난연제, 항균제, 힌다드 아민계 광안정제 등을 발명의 목적에 어긋나지 않는 범위에서 첨가할 수 있다.
본 발명의 개스킷용 조성물의 제조방법은 특별히 한정되지 않고 공지의 방법을 적용할 수 있다. 예를 들면, 가열 혼련기를 이용해서 원료를 순차적으로 용융 혼합한 후, 압출하고, 언더 워터 컷(under water cut)을 이용하여 펠렛(pellet)화한다. 펠렛을 사출성형하여 세탁기 도어용 개스킷으로 성형한다.
따라서 본 발명의 개스킷용 조성물은 탄성, 내열성, 고온 복원력, 내화학성 등의 물성을 갖추면서도 일반 열가소성 수지의 특징인 사출성형 및 재활용이 가능하기 때문에, 본 발명의 개스킷용 조성물에 의한 개스킷 및 성형품은 모터에 의해 구동되면서 동시에 높은 온도에서 작동되는 드럼세탁기, 식기세척기, 건조기, 진공청소기 겸용 스팀청소기 등의 전자제품, 자동차부품, 의료용품, 가정용품, 사무용품, 레저용품 및 생활용품 등의 개스킷으로 적용될 수 있다.
도 1에서 보는 바와 같이, 드럼세탁기 본체 내에 세탁물이 들어가는 드 럼(1), 드럼 회전을 위해 축(2)과 회전되는 구동부(3)가 있다. 또한 세탁기 본체의 전면에는 드럼의 개구부와 대응하도록 소정 위치에 도어(4)가 구비되고, 상기 도어(4)와 터브(5) 사이에 개재되어 터브(5)와 도어(4)로의 누수를 방지하기 위한 개스킷(7)이 구비된다.
드럼세탁기 도어용 개스킷(7)은 누수방지뿐만 아니라, 세탁기 동작시 터브(5)의 진동이 전면 캐비넷(6)에 전달되는 것을 막기 위해서는 별도의 물성이 구비되어야 한다. 따라서 본 발명의 드럼 세탁기 도어용 개스킷은 KS M 6518에 따른 경도가 30~50인 것이 바람직하다. 경도(hardness)가 30 미만인 경우에는 인장강도 등의 기계적 강도가 취약하고, 경도가 50을 초과하는 경우에는 터브의 진동이 전면 캐비넷으로 전달될 수 있어 세탁기의 진동이 심하게 된다.
이하, 본 발명인 개스킷용 조성물에 따른 개스킷의 고온 인장 강도 및 고온 후의 복원성에 대한 상세히 살펴본다.
[비교예 1]
스틸렌계 블록 공중합체로 스틸렌-에틸렌-부틸렌-스틸렌(SEBS)을 100중량부와 내열성 고분자 폴리페닐린에테르 27중량부를 200~240℃에서 블렌딩하고, 이에 파라핀 오일을 150중량부를 혼합한 뒤, 폴리프로필렌 15중량부, 탄산칼슘 10중량부를 혼합하였다. 상기 최종 혼합물을 압출성형을 통해 펠렛(pellet)으로 성형한 후, 사출기를 이용하여 시편(폭 1.27㎝, 길이 6㎝, 두께 1.8㎜)으로 성형하였다.
[실시예 1]
스틸렌계 블록 공중합체로 스틸렌-에틸렌-부틸렌-스틸렌(SEBS)을 100중량부와 내열성 고분자 폴리페닐린에테르 15중량부를 200~240℃에서 블렌딩하고, 이에 파라핀 오일을 90중량부를 혼합한 뒤, 폴리프로필렌 12중량부, 탄산칼슘 10중량부를 혼합하였다. 상기 최종 혼합물을 압출성형을 통해 펠렛(pellet)으로 성형한 후, 사출기를 이용하여 시편(폭 1.27㎝, 길이 6㎝, 두께 1.8㎜)으로 성형하였다.
[실시예 2]
스틸렌계 블록 공중합체로 스틸렌-에틸렌-부틸렌-스틸렌(SEBS)을 100중량부와 내열성 고분자 폴리페닐린에테르 10중량부를 200~240℃에서 블렌딩하고, 이에 파라핀 오일을 80중량부를 혼합한 뒤, 폴리프로필렌 15중량부, 탄산칼슘 12중량부를 혼합하였다. 상기 최종 혼합물을 압출성형을 통해 펠렛(pellet)으로 성형한 후, 사출기를 이용하여 시편(폭 1.27㎝, 길이 6㎝, 두께 1.8㎜)으로 성형하였다.
[시험예]
상기 비교예 1 및 실시예 1, 2의 경도 및 인장강도를 KS M 6518에 따라 시험하였다. 그 결과를 표 1에 표시하였다. 특히 고온 신장 변형률은 시편(폭 1.27㎝, 길이 6㎝, 두께 1.8㎜)을 90℃에서 500g/㎠의 하중을 길이 방향으로 주고 나서 초기 대비 24시간 후의 변형량의 비를 나타낸다.
[표 1]
구분 비교예 1 실시예 1 실시예 2
경도 41 41 42
상온 인장강도(㎏f/㎠, 25℃) 55 68 71
고온 인장강도(㎏f/㎠, 90℃) 9 21 20
고온 신장 변형률(%) 7.1 1.4 1.5
상기 표 1에서 보는 바와 같이, 본 발명은 비교예 1에 비해 고온 인장 강도가 향상되었을 뿐만 아니라 고온 신장 변형률이 월등이 작다는 것을 알 수 있다.
따라서, 본 발명에 의한 개스킷용 조성물은 개스킷이 고열에 의해 변형에 되는 것을 극복할 수 있다.
도 1은 일반적인 드럼 세탁기의 단면도이다.

Claims (20)

  1. 본체;
    상기 본체의 내부에 마련되는 터브;
    상기 터브의 내부에 회전 가능하게 마련되고, 세탁물을 수용하기 위한 개구를 가지는 드럼;
    상기 본체의 전면에 마련되는 도어;와
    상기 터브의 테두리에 결합하도록 구성되는 제1환형부, 상기 본체에 결합하도록 구성되는 제2환형부와, 상기 터브로부터 상기 본체의 전면으로의 진동 전달을 저감하도록 상기 제1환형부와 제2환형부 사이에 배치되는 진동흡수부를 포함하는 개스킷을 포함하고,
    상기 개스킷은 플라스틱 사출 성형 공정에 의해 제조되되, 상기 플라스틱 사출 성형 공정은 첨가물들과 혼합되는 베이스 재료로서 플라스틱을 사용하여, 상기 제조된 개스킷이 KS M 6518에 따라 30~50의 경도를 가지는 것을 특징으로 하는 세탁기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 개스킷의 플라스틱 재료는 온도에 따라 탄성과 가소성을 나타내는 분자 구조를 가지는 블록 공중합체로 구성되는 것을 특징으로 하는 세탁기.
  3. 제2항에 있어서, 상기 개스킷의 조성물은,
    상기 개스킷의 경도를 낮추도록 상기 블록 공중합체에 혼합되는 연화제를 포함하는 제1첨가물;
    상기 개스킷의 내열성을 향상시키도록 상기 블록 공중합체에 혼합되는 폴리올레핀계 수지를 포함하는 제2첨가물;
    상기 개스킷의 비중을 높이도록 상기 블록 공중합체에 혼합되는 충진제를 포함하는 제3첨가물;
    상기 개스킷의 고온 인장 강도와 고온 복원성을 향상시키도록 상기 블록 공중합체에 혼합되는 내열성 고분자를 포함하는 제4첨가물;을 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 블록 공중합체는 수첨형 스틸렌계 블록 공중합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 수첨형 블록 공중합체는 스틸렌-에틸렌-부틸렌-스틸렌(SEBS), 스틸렌-에틸렌-프로필렌-스틸렌(SEPS), 스틸렌-에틸렌-에틸렌-프로필렌-스틸렌(SEEPS) 중에서 선택된 것을 특징으로 하는 세탁기.
  6. 제4항에 있어서, 상기 조성물은
    상기 수첨형 스틸렌계 블록 공중합체 100중량부에 대하여, 상기 연화제 70~99중량부, 상기 폴리올레핀계 수지 10~25중량부, 상기 충진제 10~25중량부 및 상기 내열성 고분자 10~25중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁기.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 연화제는 나프타 또는 파라핀 오일을 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁기.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 폴리올레핀계 수지는 폴리에틸렌과 폴리프로필렌 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁기.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 플라스틱 재료는 블록 공중합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁기.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 첨가물들은 연화제를 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁기.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 첨가물들은 연화제를 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁기.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 연화제는 나프타 오일을 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁기.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 연화제는 파라핀 오일을 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁기.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 연화제는 나프타 오일을 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁기.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 연화제는 파라핀 오일을 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁기.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 첨가물들은 폴리올레핀계 수지, 충진제와 내열성 고분자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁기.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 플라스틱 재료는 블록 공중합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁기.
  18. 제17항에 있어서, 상기 개스킷의 조성물은
    상기 블록 공중합체 100중량부에 대하여, 상기 연화제 70~99중량부, 상기 폴리올레핀계 수지 10~25중량부, 상기 충진제 10~25중량부 및 상기 내열성 고분자 10~25중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁기.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 폴리올레핀계 수지는 폴리에틸렌과 폴리프로필렌 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁기.
  20. 제9항에 있어서,
    상기 플라스틱 재료는 수첨형 스틸렌계 블록 공중합체를 포함하는 것을 특징으로 하는 세탁기.
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