KR102233369B1 - 전자선 가교 열가소성 탄성체 조성물 및 전자선 가교 열가소성 탄성체의 제조방법 - Google Patents

전자선 가교 열가소성 탄성체 조성물 및 전자선 가교 열가소성 탄성체의 제조방법 Download PDF

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이원희
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최민욱
박종현
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Abstract

본 발명은 매트릭스 수지, 상용화제, 가소제 및 충진제를 포함하는 전자선 가교 열가소성 탄성체 조성물 및 전자선 가교 열가소성 탄성체의 제조방법에 관한 것으로써, 본 발명에 따른 전자선 가교 열가소성 탄성체 조성물은 부산물 억제 및 냄새 발생에 의한 불쾌감을 줄일 수 있고, 전자선 가교 열가소성 탄성체 제조의 가공성을 확보함과 동시에 저비중 열가소성 탄성체로의 구현이 가능하다는 장점이 있다. 또한, 본 발명에 따른 전자선 가교 열가소성 탄성체의 제조방법은 종래의 화학가교 방식에 비해 친환경적이고 가공비를 절감할 수 있어 경제성이 우수하고 생산성에 향상되며 공정 안정성을 확보할 수 있는 장점이 있다.

Description

전자선 가교 열가소성 탄성체 조성물 및 전자선 가교 열가소성 탄성체의 제조방법{Electron beam crosslinked thermoplastic elastomer composition and method for producing electron beam crosslinked thermoplastic elastomer}
본 발명은 매트릭스 수지, 상용화제, 가소제 및 충진제를 포함하는 전자선 가교 열가소성 탄성체 조성물 및 전자선 가교 열가소성 탄성체의 제조방법에 관한 것이다.
종래 열가소성 탄성체를 제조하기 위한 가교방법은 유황을 통한 가교, 과산화물을 통한 가교 및 수지를 통한 가교를 통해 열가소성 탄성체를 제조하는 방법이 주를 이루고 있었고, 그 중에서도 과산화물을 통한 가교가 가장 보편적인 가교방식이었다. 그러나, 과산화물 중 유기 과산화물을 통한 가교방법은 가교반응의 부산물로 휘발성 화합물이 발생하고 이로 인해 냄새가 발생하는 문제점이 있었다. 또한, 가공성 확보를 위해 가소제 및 필러 등을 첨가하고 있으며 이로 인해 비중은 증가하고 고무탄성은 상대적으로 줄어드는 경향이 있었다.
또한, 열가소성 탄성체를 제조하기 위한 제조방법은 탄성체 및 열가소성 수지를 혼합한 후 압출기를 통해 탄성체를 열가소성 수지에 분산 및 가교시키는 것이 일반적이나 이는 가공비가 증가되어 생산성이 저하되는 문제점이 있었다.
이에, 가교제의 사용을 억제하여 부산물 및 냄새 발생을 줄이면서도, 필러 및 가소제 등을 최소화하여 저비중 열가소성 고탄성체를 제조하기 위한 열가소성 탄성체 조성물; 및 가공비를 감소시켜 생산성을 향상시키는 열가소성 탄성체의 제조방법이 필요한 실정이었다.
대한민국 등록특허공보 10-1361338
본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 그 구체적인 목적은 다음과 같다.
본 발명은 가교제를 사용하지 않고 가소제 및 필러를 최소화한 전자선 가교 열가소성 탄성체 조성물, 및 생산성을 향상시키는 전자선 가교 열가소성 탄성체의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않는다. 본 발명의 목적은 이하의 설명으로 보다 분명해 질 것이며, 특허청구범위에 기재된 수단 및 그 조합으로 실현될 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자선 가교 열가소성 탄성체 조성물은 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머(Ethylene propylene diene monomer; EPDM) 및 폴리프로필렌(Polypropylene; PP)을 포함하는 매트릭스 수지, 상용화제, 가소제 및 충진제를 포함한다.
상기 전자선 가교 열가소성 탄성체 조성물은 상기 매트릭스 수지 100 중량부, 상기 상용화제 3~7 중량부, 상기 가소제 5~30 중량부, 및 상기 충진제 5~30 중량부일 수 있다.
상기 매트릭스 수지는 상기 폴리프로필렌(PP) 및 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머(EPDM)를 1 : 4 내지 1 : 9의 중량비로 포함할 수 있다.
상기 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머(EPDM) 고무는 EPDM 스펀지 고무(EPDM sponge rubber; EPDM1), 오일이 첨가된 EPDM(oil-extended EPDM; EPDM2) 고무 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 포함할 수 있다.
상기 폴리프로필렌(PP)은 고점도 폴리프로필렌(PP1), 저점도 폴리프로필렌(PP2) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 포함할 수 있다.
상기 고점도 폴리프로필렌(PP1)은 용융흐름지수(melt flow index; 230℃, 2.16kg)가 0.5~5g/10min이고, 연화점이 150~155℃이고; 및 상기 저점도 폴리프로필렌(PP2)은 용융흐름지수(melt flow index; 230℃, 2.16kg)가 10~15g/10min이고, 용융점이 160~165℃일 수 있다.
상기 상용화제는 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 블록 공중합체, 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체, 스티렌-아크로니트릴 공중합체, 그래파이트된 에틸렌 프로필렌고무, 기능성 폴리머, 올리핀계 블록코폴리머 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 것일 수 있다.
상기 가소제는 지방산 에스테르계 가소제, 글리콜계 가소제, 글리세린계 가소제, 네오 펜틸 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 아세틸화 모노글리세린, 에폭시드화 대두유, 에폭시드화 아마인유, 다른 식물의 에폭시드, 염소화 탄화수소, 트리멜리테이트, 포스페이트-기재 가소제, 파라핀계 가소제 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 수 있다.
상기 충진제는 탈크(Talc), 탄산칼슘(CaCO3), 황산바륨(BaSO4), 수산화알루미늄(Al2O3), 이산화티탄(TiO2), 산화아연(ZnO), 산화마그네슘(MgO), 마이카(Mica), 월라스토나이트(Wallastonite), 실리카, 클레이(Clay), 유리섬유, 카본블랙 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전자선 가교 열가소성 탄성체의 제조방법은 상기 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 조성물을 준비하는 단계, 및 상기 준비된 조성물에 가속 전자선을 조사하여 가교시키는 단계를 포함한다.
상기 가교시키는 단계는 220~380kV의 전압과 1.0~2.5MeV의 에너지량으로 가속전자선이 조사되어, 상기 준비된 조성물을 50~200kGy의 흡수선량으로 흡수시켜 가교시킬 수 있다.
본 발명에 따른 전자선 가교 열가소성 탄성체 조성물은 가교제의 사용을 억제하여 부산물 억제 및 냄새 발생에 의한 불쾌감을 줄일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 전자선 가교 열가소성 탄성체 조성물은 상용화제를 포함시킴과 동시에 가소제 및 필러를 최소화시켰는 바, 전자선 가교 열가소성 탄성체 제조의 가공성을 확보함과 동시에 저비중 열가소성 탄성체로의 구현이 가능하다는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 전자선 가교 열가소성 탄성체의 제조방법은 탄성체와 열가소성 수지를 혼합함과 동시에 전자선을 조사시켜 열가소성 탄성체를 연속적으로 생산시키는 방식으로 진행되는 바, 종래의 화학가교 방식에 비해 친환경적이고 가공비를 절감할 수 있어 경제성이 우수하고 생산성에 향상되며 공정 안정성을 확보할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 한정되지 않는다. 본 발명의 효과는 이하의 설명에서 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 전자선 가교 열가소성 탄성체의 제조방법을 도시한 흐름도이다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
달리 명시되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 성분, 반응 조건, 폴리머 조성물 및 배합물의 양을 표현하는 모든 숫자, 값 및/또는 표현은, 이러한 숫자들이 본질적으로 다른 것들 중에서 이러한 값을 얻는 데 발생하는 측정의 다양한 불확실성이 반영된 근사치들이므로, 모든 경우 "약"이라는 용어에 의해 수식되는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 기재에서 수치범위가 개시되는 경우, 이러한 범위는 연속적이며, 달리 지적되지 않는 한 이러한 범 위의 최소값으로부터 최대값이 포함된 상기 최대값까지의 모든 값을 포함한다. 더 나아가, 이러한 범위가 정수를 지칭하는 경우, 달리 지적되지 않는 한 최소값으로부터 최대값이 포함된 상기 최대값까지를 포함하는 모든 정수가 포함된다.
전자선 가교 열가소성 탄성체 조성물
본 발명의 일 실시예에 따른 전자선 가교 열가소성 탄성체 조성물은 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머(Ethylene propylene diene monomer; EPDM) 및 폴리프로필렌(Polypropylene; PP)을 포함하는 매트릭스 수지, 상용화제, 가소제 및 충진제를 포함할 수 있고, 바람직하게, 상기 매트릭스 수지 100 중량부, 상기 상용화제 3~7 중량부, 상기 가소제 5~30 중량부 및 상기 충진제 5~30 중량부를 포함할 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 전자선 가교 열가소성 탄성체 조성물은 상용화제를 포함시킴과 동시에 가소제 및 필러를 최소화시켰는 바, 전자선 가교 열가소성 탄성체 제조의 가공성을 확보함과 동시에 저비중 열가소성 탄성체로의 구현이 가능하다는 장점이 있다.
(1) 매트릭스 수지
본 발명의 일 실시예에 따른 매트릭스 수지는 전자선 가교 열가소성 탄성체 조성물의 통상의 베이스 수지로써, 예를 들어 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머(Ethylene propylene diene monomer; EPDM), 폴리프로필렌(Polypropylene; PP), 폴리부텐(polybutene), 스타일렌 에틸렌 부타디엔 스타일렌 공중합체(Styrene-Ethylene/Butylene-Styrene Copolymer; SEBS), 프로필렌-에틸렌 공중합체 등 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 것을 포함할 수 있고, 바람직하게, 저비중이면서도 기계적 강도가 높은 열가소성 탄성체를 구현할 수 있는 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머(Ethylene propylene diene monomer; EPDM) 및 폴리프로필렌(Polypropylene; PP)일 수 있다.
상기 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머(Ethylene propylene diene monomer; EPDM)는 에틸렌, 프로필렌, 완전히 포화된 주사슬의 측쇄에 걸려 불포화를 제공하는 소량의 비공액(nonconjugated) 디엔과의 삼원 공중합체로 이루어진 고무로서, 본 발명과 관련된 통상의 기술자가 특별히 노력을 들이지 않고 얻을 수 있는 통상의 EPDM일 수 있으며, 바람직하게, 본 발명에 따른 열가소성 탄성체의 내환경성, 즉 내광성, 내열성, 내수성 등을 향상시킬 수 있는, EPDM 스펀지 고무(EPDM sponge rubber) 및 오일이 첨가된 EPDM(oil-extended EPDM) 고무 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 포함하는 EPDM일 수 있다.
또한, 상기 폴리프로필렌은 본 발명과 관련된 통상의 기술자가 특별히 노력을 들이지 않고 얻을 수 있는 통상의 폴리프로필렌일 수 있고, 바람직하게, 본 발명에 따른 열가소성 탄성체의 내열성 및 기계적 물성을 향상시킬 수 있는, 고점도 폴리프로필렌(PP1), 저점도 폴리프로필렌(PP2) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 포함하는 폴리프로필렌일 수 있다. 더욱 더 바람직하게, 상기 폴리프로필렌은 고점도 폴리프로필렌(PP1)이 용융흐름지수(melt flow index; 230℃, 2.16kg)가 0.5~5g/10min이고, 연화점이 150~155℃, 및 저점도 폴리프로필렌(PP2)이 용융흐름지수(melt flow index; 230℃, 2.16kg)가 10~15g/10min이고, 용융점이 160~165℃인 것을 포함할 수 있다.
한편, 상기 폴리프로필렌은 하드 세그먼트로, 상기 EPDM은 소프트 세그먼트로서 본 발명에 따른 매트릭스 수지에 포함될 수 있다. 이때, 하드 세그먼트인 폴리프로필렌의 함량이 증가할수록 본 발명에 따른 열가소성 탄성체의 내열성 및 기계적 물성이 향상되나 유연성이 저하될 수 있어 탄성체로서의 성능이 저하될 수 있으므로, 그 함량 조절이 중요하다. 이에, 본 발명에 따른 매트릭스 수지는 상기 폴리프로필렌(PP) 및 EPDM를 1 : 4 내지 1 : 9의 중량비로 포함할 수 있으며, 바람직하게는, 매트릭스 수지 전체 100중량%에 대하여, 폴리프로필렌(PP) 10~20중량% 및 EPDM 80~90중량%일 수 있다. 상기 폴리프로필렌의 중량이 10중량% 미만, EPDM 중량 90 중량%를 초과 하면 바인딩이 확보가 되지 않아 열 가소성을 나타내지 않는 문제점이 있으며, 폴리프로필렌의 중량이 20중량%를 초과, EPDM 중량이 80 중량 % 미만이면 고무 탄성이 나타나지 않는 문제점이 있을 수 있다.
(2) 상용화제
본 발명의 일 실시예에 따른 상용화제는 본 발명에 따른 전자선 가교 열가소성 탄성체를 제조할 때 가공성을 향상시킬 수 있는 것이라면 특별히 제한되지 않는다.
본 발명에 따른 상용화제는 본 발명과 관련된 통상의 기술자가 특별히 노력을 들이지 않고 얻을 수 있는 통상의 상용화제, 예를 들어, 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 블록 공중합체, 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체, 스티렌-아크로니트릴 공중합체, 그래파이트된 에틸렌 프로필렌고무, 기능성 폴리머, 올레핀계 블록 코폴리머 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 것일 수 있고, 상기 상용화제로 선택되어 사용되는 기능성 폴리머는 말레산 무수물이 도입된 폴리프로필렌(Polypropylene-grafted-Maleic anhydride, 'PP-g-MAH'라 약하기도 함), 말레산 무수물이 도입된 에틸렌 에틸 아크릴레이트(Ethylene ethyl acrylate-grafted-Maleic anhydride, 'EEA-MAH'라고 약하기도 함), 말레산 무수물이 도입된 에틸렌 비닐 아세테이트(Ethylene vinyl acetate-grafted-maleic anhydride, 'EVA-g-MAH'라고 약하기도 함), 말레산 무수물이 도입된 스타일렌 에틸렌 부타디엔 스타일렌(Styrene ethylene butadiene styrene- grafted-maleic anhydride, 'SEBS-g-MAH'라고 약하기도 함), 말레산 무수물과 공중합된 폴리스티렌[PS(polystyrene)-co-MAH(Maleic anhydride)], 말레산 무수물이 도입된 폴리에틸렌[PE(polyethylene)-GMA(Grafted maleic anhydride)] 및 말레산 무수물이 도입된 에틸렌 에틸 아세테이트EEA(Ethylene ethylacetate)-GMA(grafted maleic anhydride)] 중 선택된 어느 하나의 물질일 수 있으며 특별한 상용화제로 제한되지 않으나, 바람직하게, 전자선 가교 열가소성 탄성체를 제조할 때 가공성을 우수하게 향상시킬 수 있는 폴리올레핀계 블록 코폴리머 일 수 있다.
본 발명에 따른 상용화제는 본 발명에 따른 매트릭스 수지 100중량부에 대하여, 3~7 중량부일 수 있다. 상용화제가 3 중량부 미만이면 충분한 상용성 확보가 되지 않으며, 7 중량부를 초과하면 블리딩, 블루밍 등의 표면 문제가 있을 수 있다.
(3) 가소제
본 발명의 일 실시예에 따른 가소제는 전자선 가교 열가소성 탄성체를 제조할 때 흐름성을 좋게 하고 가공성을 향상시킬 수 있는 것이라면 특별히 제한되지 않는다.
본 발명에 따른 가소제는 본 발명과 관련된 통상의 기술자가 특별히 노력을 들이지 않고 사용할 수 있는 통상의 가소제, 예를 들어, 지방산 에스테르계 가소제, 글리콜계 가소제, 글리세린계 가소제, 네오펜틸 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 아세틸화 모노글리세린, 에폭시드화 대두유, 에폭시드화 아마인유, 다른 식물의 에폭시드, 염소화 탄화수소, 트리멜리테이트, 포스페이트-기재 가소제, 파라핀계 가소제 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있고 특별한 가소제로 제한되지 않으나, 바람직하게, 전자선 가교 열가소성 탄성체를 제조할 때 흐름성 및 가공성을 우수하게 향상시킬 수 있는 파라핀계 가소제일 수 있다.
본 발명에 따른 가소제는 본 발명에 따른 매트릭스 수지 100중량부에 대하여, 5~30 중량부일 수 있다. 가소제가 5 중량부 미만이면 가소성이 나타나지 않아 성형에 문제점이 있고, 30 중량부를 초과하면 이행에 따른 표면 문제가 생길 수 있다.
(4) 충진제
본 발명의 일 실시예에 따른 충진제는 전자선 가교 열가소성 탄성체의 기계적 물성 예를 들어, 내구성 및 강도 등을 확보하기 위한 것이면 크게 제한되지 않는다.
본 발명에 따른 충진제는 본 발명과 관련된 통상의 기술자가 특별히 노력을 들이지 않고 사용할 수 있는 통상의 충진제, 예를 들어, 탈크(Talc), 탄산칼슘(CaCO3), 황산바륨(BaSO4), 수산화알루미늄(Al2O3), 이산화티탄(TiO2), 산화아연(ZnO), 산화마그네슘(MgO), 마이카(Mica), 월라스토나이트(Wallastonite), 실리카, 클레이(Clay), 유리섬유, 카본블랙 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것일 수 있고 특별한 충진제로 제한되지 않으나, 바람직하게, 전자선 가교 열가소성 탄성체의 기계적 물성을 우수하게 향상시킬 수 있는 탄산 칼슘일 수 있다.
본 발명에 따른 충진제는 본 발명에 따른 매트릭스 수지 100중량부에 대하여, 5~30 중량부일 수 있다. 충진제가 5 중량부 미만이면 파우더 분산에 문제가 있고, 30 중량부를 초과하면 백화 등 표면 문제가 생길 수 있다.
전자선 가교 열가소성 탄성체의 제조방법
도 1은 본 발명에 따른 전자선 가교 열가소성 탄성체의 제조방법을 도시한 흐름도이다. 이를 참조하면, 본 발명에 따른 전자선 가교 열가소성 탄성체 조성물을 준비하는 단계(S10) 및 상기 준비된 조성물에 가속 전자선을 조사하여 가교시키는 단계(S20)는 단계를 포함하며, 상기 단계가 연속적으로 원스텝으로 진행되는 것을 특징으로 한다.
상기 전자선 가교 열가소성 탄성체 조성물을 준비하는 단계(S10)는 상기 서술한 매트릭스 수지, 상용화제, 가소제 및 충진제를 준비하여 블렌딩하는 단계이다. 상기 구성의 구체적인 설명은 상기 서술한 내용과 동일하다.
상기 준비된 조성물에 가속 전자선을 조사하여 가교시키는 단계(S20)는 전자선 조사를 통해 가교시켜 열가소성 탄성체를 제조하는 단계이다. 이 단계는 가교 대상물인 전자선 가교 열가소성 탄성체 조성물에 가속전자선이 조사되어 조성물 내에 포함된 폴리프로필렌 내에 포함된 수소가 제거되며, 이로 인하여 폴리프로필렌 내에 라디칼이 생성되는 바, 이렇게 생성된 라디칼은 높은 반응성을 갖게 되며, 폴리프로필렌 내에서 가교반응이 유발되는 것이 특징이다. 구체적으로, 220~380kV의 전압과 1.0~2.5MeV의 에너지량으로 가속전자선이 상기 준비된 전자선 가교 열가소성 탄성체 조성물에 조사되어 50~200kGy의 흡수선량으로 흡수시켜 가교시킬 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 전자선 가교 열가소성 탄성체의 제조방법은 전자선을 조사시켜 열가소성 탄성체를 연속적으로 생산시키는 방식으로 진행되는 바, 종래의 화학가교 방식에 비해 친환경적이고, 가공비를 절감할 수 있어 경제성이 우수하고 생산성에 향상되며 공정 안정성을 확보할 수 있는 장점이 있다.
전자선 가교 열가소성 탄성체
본 발명에 따라 전자선 가교를 통해 제조된 열가소성 탄성체는 경도가 52~82 Shore D 바람직하게는 72~82 Shore D, 비중이 0.847~0.886, 인장강도가 34~89kgf/cm2 바람직하게는 64~89kgf/cm2, 파단신율 106~646% 바람직하게는 447~646%, 100% 모듈러스 11.84~35.98 kgf/cm2, 및 고무탄성(Tension set) 2%~26% 바람직하게는 20~25%일 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 전자선 가교 열가소성 탄성체는 종래 열가소성 탄성체에 비해 비중은 낮으나 우수한 기계적 물성 및 우수한 유연성이 있다는 특징이 있다.
이하 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시에 불과하며, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
(S10) 고점도 폴리프로필렌(금호, BP2000, 용융흐름지수 0.3g/10min; PP1) 20중량부 및 EPDM 스펀지 고무(EPDM sponge rubber; 금호, DEP2480, EPDM1) 80 중량부을 포함하는 매트릭스 수지 100중량부를 혼합하여 전자선 가교 열가소성 탄성체 조성물을 제조하였다.
(S20) 전자선 가교 열가소성 탄성체를 제조하기 위해 상기 전자선 가교 열가소성 탄성체 조성물을 혼합함과 동시에, 31mA 전압과 2.5MeV의 에너지량으로 가속전자선이 상기 조성물에 조사되어, 각각 50kGy, 100kGy, 150kGy 및 200kGy의 흡수선량으로 흡수시켜 가교시켰다.
실시예 2
실시예 1과 비교했을 때, 고점도 폴리프로필렌(PP1) 대신 저점도 폴리프로필렌(금호, SB9310, 용융흐름지수 10g/10min; PP2)를 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 전자선 가교 열가소성 탄성체를 제조하였다.
실시예 3
실시예 2과 비교했을 때, 전자선 가교 열가소성 탄성체 조성물 100중랑부에 대하여, 가소제인 파라핀계 가소제를 5 중랑부, 충진제인 탄산칼슘을 5 중량부를 더 첨가한 것을 제외하고, 실시예 2와 동일하게 전자선 가교 열가소성 탄성체를 제조하였다.
실시예 4
실시예 1과 비교했을 때, EPDM 스펀지 고무(EPDM sponge rubber) 대신 오일이 첨가된 EPDM(oil-extended EPDM; Dow, Nordel6555, EPDM2)를 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 전자선 가교 열가소성 탄성체를 제조하였다.
실시예 5
실시예 1과 비교했을 때, 고점도 폴리프로필렌(PP1) 10 중량부 및 EPDM 스펀지 고무(EPDM1) 90 중량부를 포함하는 매트릭스 수지 100중량부를 혼합하여 전자선 가교 열가소성 탄성체 조성물을 사용한 것을 제외하고, 실시예 1과 동일하게 전자선 가교 열가소성 탄성체를 제조하였다.
실시예 6
실시예 3과 비교했을 때, 상용화제인 올레핀계 블락 코 폴러머 5중량부를 더 첨가한 것을 제외하고, 실시예 3와 동일하게 전자선 가교 열가소성 탄성체를 제조하였다.
비교예
고점도 폴리프로필렌(PP1) 40 중량부 및 EPDM 스펀지 고무(EPDM1) 60 중량부를 포함하는 매트릭스 수지 100 중량부에 대하여, 과산화물인 DCP 1 중량부, 가소제인 파라핀 오일 30 중량부 및 충진제인 탄산칼슘 3 중량부를 혼합한 열가소성 탄성체 조성물을 사용하여 통상의 가교방법으로 열가소성 탄성체를 제조하였다.
구 분 비교예 (Phr) 실시예 (Phr)
1 1 2 3 4 5 6
PP1 40 20 - - 20 10 -
PP2 - - 20 20 - - 20
EPDM 1 60 80 80 80 - 90 80
EPDM 2 - - - - 80 - -
과산화물 1 - - - - - -
상용화제 - - - - - - 5
가소제 30 - - 5 - - 5
충진제 30 - - 5 - - 5
실험예 - 전자선 가교 열가소성 탄성체의 물성
상기 실시예 1 내지 실시예 6로 제조한 전자선 가교 열가소성 탄성체 및 비교예로 제조한 열가소성 탄성체의 가속 전자선 조사 전 후의 물성을 하기와 같은 기준으로 측정하여 그 결과값을 표 2(가속 전자선 조사 전) 및 표 3(가속 전자선 조사 후)에 나타내었다.
구분 경도 비중 인장강도 파단신율 M(100) MI(21.6kg)
비교예 1
(퍼옥사이드)		 - - - - - - -
실시예 1 50kgy 52 0.875 13 392 12 2.9
100kgy
150kgy
200kgy
실시예 2 50kgy 53 0.878 16 510 15 9.6
100kgy
150kgy
200kgy
실시예 3
 50kgy 59 0.878 23 358 19 22.8
100kgy
150kgy
200kgy
실시예 4
 50kgy 60 0.845 20 621 19 15
100kgy
150kgy
200kgy
실시예 5 50kgy 35 0.862 7 646 7 3
100kgy
150kgy
200kgy
실시예 6 50kgy 59 0.878 23 358 19 22.8
100kgy
150kgy
200kgy
구분 경도 비중 인장강도 파단신율 M(100) Tension
SET
비교예 1
(퍼옥사이드)		 - 71 0.970 60 420 35 20%
실시예 1 50kgy 68 0.883 83 545 26.00 17%
100kgy 67 0.866 68 345 29.50 16%
150kgy 72 0.872 66 267 34.80 13%
200kgy 70 0.864 71 280 35.35 2%
실시예 2 50kgy 67 0.874 89 646 21.24 18%
100kgy 68 0.87 85 472 23.73 13%
150kgy 67 0.871 77 355 29.82 15%
200kgy 68 0.879 78 311 32.97 10%
실시예 3
 50kgy 78 0.868 46 265 34.92 25%
100kgy 78 0.871 44 228 33.89 23%
150kgy 80 0.886 34 106 34.19 20%
200kgy 82 0.871 40 148 35.98 18%
실시예 4
 50kgy 72 0.855 64 447 24.35 23%
100kgy 69 0.877 72 371 30.00 19%
150kgy 70 0.884 72 322 30.45 16%
200kgy 70 0.882 70 245 30.76 15%
실시예 5 50kgy 52 0.854 49 592 11.84 13%
100kgy 53 0.875 44 391 13.25 9%
150kgy 55 0.868 37 287 14.26 7%
200kgy 55 0.875 42 287 16.55 6%
실시예 6 50kgy 77 0.847 53 280 32.91 26%
100kgy 79 0.852 56 310 33.79 24%
150kgy 81 0.874 45 298 33.29 23%
200kgy 80 0.868 42 230 34.97 22%
*물성 판단 기준- 경도(shore D): 스프링식 경도 장치(ASKER社)를 이용하여 ASTM2240 방법으로 경도를 측정하였다.
- 인장강도(kgf/cm2): UTM 장치(INSTRON社)를 이용하여 ASTM D415 방법으로 인장강도를 측정하였다.
- 파단신율(%): UTM 장치(INSTRON社)를 이용하여 ASTM D415 방법으로 파단신율을 측정하였다.
- 100% 모듈러스(kgf/cm2): UTM 장치(INSTRON社)를 이용하여 ASTM D415 방법으로 100% 모듈러스를 측정하였다.
- Tension Set(%): 내열 노화 CHAMBER 장치(대경엔지니어링社)를 이용하여 ISO 815 방법으로 압축영구졸음률을 측정하였다.
상기 표 2 및 표 3의 결과에 의하면, 조사 전 전자선 가교 열가소성 탄성체 조성물에 비하여 조사 후 전자선 가교 열가소성 탄성체의 기계적 물성 및 유연성 모두 향상된 것을 확인할 수 있었다.
또한, 기존 퍼옥사이드 가교제를 통해 제조한 열가소성 탄성체에 비해 본 발명에 따라 제조된 전자선 가교 열가소성 탄성체는 비중이 10% 이상 더 낮으면서도, 경도, 인장강도 및 100% 모듈러스와 같은 기계적 강도가 기존 열가소성 탄성체에 비해 더 우수하며, 유연성 또한 고무탄성(Tension SET)을 비교한 결과 영구회복 늘음률이 기존 열가소성 탄성체에 비해 더 우수한 것을 확인할 수 있었다.
즉, 본 발명에 따른 전자선 가교 열가소성 탄성체는 종래 열가소성 탄성체에 비해 비중은 낮으나 우수한 기계적 물성 및 우수한 유연성이 있다는 특징이 있다.

Claims (11)

  1. 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머(Ethylene propylene diene monomer; EPDM) 및 폴리프로필렌(Polypropylene; PP)을 포함하는 매트릭스 수지 100 중량부,
    상용화제 3~7 중량부,
    가소제 5~30 중량부, 및
    충진제 5~30 중량부를 포함하는 전자선 가교 열가소성 탄성체 조성물.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 매트릭스 수지는 상기 폴리프로필렌(PP) 및 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머(EPDM)를 1 : 4 내지 1 : 9의 중량비로 포함하는 것인 전자선 가교 열가소성 탄성체 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머(EPDM) 고무는 EPDM 스펀지 고무(EPDM sponge rubber; EPDM1), 오일이 첨가된 EPDM(oil-extended EPDM; EPDM2) 고무 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 포함하는 것인 전자선 가교 열가소성 탄성체 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 폴리프로필렌(PP)은 고점도 폴리프로필렌(PP1), 저점도 폴리프로필렌(PP2) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 포함하는 것인 전자선 가교 열가소성 탄성체 조성물.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 고점도 폴리프로필렌(PP1)은 용융흐름지수(melt flow index; 230℃, 2.16kg)가 0.5~5g/10min이고, 연화점이 150~155℃이고; 및
    상기 저점도 폴리프로필렌(PP2)은 용융흐름지수(melt flow index; 230℃, 2.16kg)가 10~15g/10min이고, 용융점이 160~165℃인 것인 전자선 가교 열가소성 탄성체 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 상용화제는 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 블록 공중합체, 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체, 스티렌-아크로니트릴 공중합체, 그래파이트된 에틸렌 프로필렌고무, 기능성 폴리머, 올레핀계 블록 코폴리머 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 전자선 가교 열가소성 탄성체 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 가소제는 지방산 에스테르계 가소제, 글리콜계 가소제, 글리세린계 가소제, 네오 펜틸 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 아세틸화 모노글리세린, 에폭시드화 대두유, 에폭시드화 아마인유, 다른 식물의 에폭시드, 염소화 탄화수소, 트리멜리테이트, 포스페이트-기재 가소제, 파라핀계 가소제 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 전자선 가교 열가소성 탄성체 조성물.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 충진제는 탈크(Talc), 탄산칼슘(CaCO3), 황산바륨(BaSO4), 수산화알루미늄(Al2O3), 이산화티탄(TiO2), 산화아연(ZnO), 산화마그네슘(MgO), 마이카(Mica), 월라스토나이트(Wallastonite), 실리카, 클레이(Clay), 유리섬유, 카본블랙 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 전자선 가교 열가소성 탄성체 조성물.
  10. 상기 제1항, 및 제3항 내지 제9항 중 어느 한 항의 조성물을 준비하는 단계; 및
    상기 준비된 조성물에 가속 전자선을 조사하여 가교시키는 단계를 포함하는 전자선 가교 열가소성 탄성체의 제조방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 가교시키는 단계는 220~380kV의 전압과 1.0~2.5MeV의 에너지량으로 가속전자선이 상기 준비된 조성물에 조사되어 50~200kGy의 흡수선량으로 흡수시켜 가교시키는 것인 전자선 가교 열가소성 탄성체의 제조방법.
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