KR102408483B1 - 이형제, 분산제 또는 활제 조성물 - Google Patents

이형제, 분산제 또는 활제 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 합성수지 성형품을 제조하는데 있어서, 이형제, 분산제 또는 활제로 사용될 수 있는 액상 조성물에 관한 것이다.
본 발명에 따른 조성물은, 오일과 상기 오일에 분산된 다수의 폴리테트라풀로오로에틸렌(PTFE) 입자를 포함하고, 상기 폴리테트라풀로오로에틸렌(PTFE) 입자를 전체 조성물에 대한 중량비율로 0.1 ~ 20% 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

이형제, 분산제 또는 활제 조성물 {A composition for releasing agent, dispersant or lubricant}
본 발명은 고무나 수지의 성형품을 제조하는데 있어서, 이형제, 분산제 또는 활제로 사용될 수 있는 액상 조성물에 관한 것이다.
이형제는 두 물질의 표면사이에서 발생하는 접착성을 제거하는 역할을 하는 물질로 고무, 합성수지 등 공업제품의 가압성형, 사출성형 등의 가공 시에 이들 재료가 금형 등에 부착하는 것을 방지하여 성형품의 인출성 향상이나 표면 미관 향상을 위하여 사용되는 조성물이다.
SEBS(Styrene ethylene/butylene styrene), PE(Polyethylene), PP(Polypropylene), PS(Polystyrene), ABS(acrylonitrile butadiene styrene copolymer), PU(polyurethane), PVC(Polyvinyl Chloride), POM(polyacetal), 변성 PPO(polyphenylene oxide), PI(polyimide), PMMA(Poly methy methacrylate), PEEK(polyether ether ketone), PPS(polyphenylene sulfide), PC(polycarbonate), NYLON와 같은 합성수지의 사출 성형용 이형제로 실리콘 오일이 많이 사용되고 있다. 그런데 실리콘 오일을 다량 포함하는 이형제의 경우 이형성도 합성수지의 종류에 따라 이형성도 충분하지 않을 뿐 아니라, 사출하고자 하는 합성수지의 특성을 저하시키는 경우가 발생한다. 이에 따라, 합성수지의 사출 가공 시에 실리콘 오일에 비해 우수한 이형성을 나타내면서 합성수지의 특성을 저하시키지 않는 이형제 조성물이 요구되고 있다.
또한, 합성수지는 강도나 인성 등의 기계적 특성, 전기 절연성과 전기적 특성, 열전도율이나 열확산 상수와 같은 열전도 특성, 굴절율이나 자외선 투과율과 같은 광학 특성, 난연성, 중불연성, 불연성 등의 향상 내지 조절을 목적으로 다양한 입자들이 포함될 수 있는데, 첨가제의 특성은 입자들을 균일하게 분산하는 상태를 유지하는지 여부에 따라 특성이 크게 영향을 받는다. 이에 따라, 합성수지에 기능성 입자들을 첨가할 때는 첨가제의 분산성을 높일 수 있는 분산제 조성물이 요구된다.
또한, 합성수지의 가공 시에 합성수지 용융물의 유동거동을 향상시키면서, 합성수지 성형장치를 구성하는 금속 부재에 대한 합성수지 용융물의 점착성을 줄이기 위하여 윤활제가 사용되고 있다. 이러한 윤활제는 성형하는 합성수지 용융물과의 상용성이 우수하여 용융물의 유동성을 향상시킬 수 있는 조성물이 요구된다.
일본공개특허공보 제2003-48218호
본 발명의 과제는 고무나 합성수지 성형품을 제조하는데 있어서, 이형제, 분산제 또는 활제로 사용될 수 있는 우수한 이형성, 분산성 및 윤활성을 나타냄과 동시에, 성형된 제품에 난연성, 중불연성 또는 불연성을 제공할 수 있는 이형제, 분산제 또는 활제 조성물을 제공하는데 있다.
상기 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 오일과 상기 오일에 분산된 다수의 폴리테트라풀로오로에틸렌(PTFE) 입자를 포함하고, 상기 폴리테트라풀로오로에틸렌(PTFE) 입자를 전체 조성물에 대한 중량비율로 0.1 ~ 20% 포함하는 이형제 또는 분산제 조성물을 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 추가로 무기물 입자를 더 포함하고, 상기 무기물 입자를 전체 조성물에 대한 중량비율로 0.01 ~ 20% 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 오일은 바람직하게 미네랄 오일일 수 있고, 보다 바람직하게 상기 오일은 파라핀 오일일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 폴리테트라풀로오로에틸렌(PTFE) 입자의 평균 크기는 0.3 ~ 30㎛일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 무기 입자의 평균 크기는 0.002 ~ 10㎛일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 조성물은 반투명의 액상 조성물일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 수지용 이형제 또는 분산제는, 유동점 10℃ 이하, 인화점 100℃ 이상, 동점도 100 ~ 300,000 cSt(at 40℃) 일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 있어서, 상기 조성물은 SEBS(Styrene ethylene/butylene styrene), PE(Polyethylene), PP(Polypropylene), PS(Polystyrene), ABS(acrylonitrile butadiene styrene copolymer), PU(polyurethane), PVC(Polyvinyl Chloride), POM(polyacetal), 변성 PPO(polyphenylene oxide), PI(polyimide), PMMA(Poly methy methacrylate), PEEK(polyether ether ketone), PPS(polyphenylene sulfide), PC(polycarbonate), NYLON 중에서 선택된 1종 이상의 사출성형용 이형제, 분산제 및/또는 활제용으로 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 조성물은 탄화수소계 고분자용 이형제, 분산제 또는 활제로 사용될 수 있으며, 이형 성능과 기능성 입자에 대한 분산성이 우수할 뿐 아니라, 내부 및 외부 윤활 기능도 가지고 있어서 활제로서도 우수한 특성을 나타낸다.
또한, 본 발명에 따른 조성물은 특히 폴리올레핀계 수지와의 융합성과 상용성이 매우 우수하여 작업 효율을 향상시킬 뿐 아니라, 성형하고자 하는 수지의 기계적 물성을 저하시키지 않아, 생산성 향상은 물론 제품의 품질을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 조성물은, SEBS(Styrene ethylene/butylene styrene), PE(Polyethylene), PP(Polypropylene), PS(Polystyrene), ABS(acrylonitrile butadiene styrene copolymer), PU(polyurethane), PVC(Polyvinyl Chloride), POM(polyacetal), 변성 PPO(polyphenylene oxide), PI(polyimide), PMMA(Poly methy methacrylate), PEEK(polyether ether ketone), PPS(polyphenylene sulfide), PC(polycarbonate), NYLON 등의 합성수지의 성형을 위한 이형제, 분산제 및/또는 활제로 사용될 수 있을 뿐 아니라, 마스트 배치용 이형제, 분산제 및/또는 활제로도 사용될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 조성물은, 불연성이 우수한 폴리테트라풀로오로에틸렌(PTFE) 입자를 포함하고 있기 때문에, 본 발명에 따른 조성물을 사용하여 성형된 제품에는 난연성, 중불연성 및/또는 불연성도 부여할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예와 비교예에 따른 이형제를 첨가한 후 니더 작업 시 투입구를 통해 관찰한 SEBS의 용융 상태를 관찰한 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예와 비교예에 따른 이형제를 첨가하고 혼합을 완료한 후 니더 바렐 입구에서 관찰한 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예와 비교예에 따른 이형제를 첨가하고 혼합을 완료한 후 니더 블레이드를 관찰한 것이다.
도 4는 본 발명의 실시예와 비교예에 따른 이형제를 첨가하고 혼합한 용융물로 팬 케이크 형상으로 성형한 성형품을 관찰한 것이다.
도 5는 본 발명의 실시예와 비교예에 따른 이형제를 첨가하고 혼합한 용융물로 성형한 제품의 발수성을 비교한 결과이다.
이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참고로 그 구성 및 작용을 설명하기로 한다.
본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명에 따른 조성물은, 오일과 상기 오일에 분산된 다수의 폴리테트라풀로오로에틸렌(PTFE) 입자를 포함하고, 상기 폴리테트라풀로오로에틸렌(PTFE) 입자를 전체 조성물에 대한 중량비율로 0.1 ~ 20% 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 폴리테트라풀로오로에틸렌(PTFE) 입자를 0.1% 미만으로 첨가하게 되면, 충분한 이형성, 분산성 또는 윤활성을 얻기 어렵고, 20%를 초과하게 되면, 오일 내에서 폴리테트라풀로오로에틸렌(PTFE) 입자가 분산된 상태를 유지하기 어려워 오히려 이형성, 분산성 또는 윤활성이 저하될 수 있기 때문이다. 상기 폴리테트라풀로오로에틸렌(PTFE) 입자의 바람직한 첨가량은 0.2 ~ 10% 이고, 보다 바람직한 첨가량은 0.5 ~ 5% 이다.
또한, 상기 폴리테트라풀로오로에틸렌(PTFE) 입자의 평균 크기는 0.3 ~ 30㎛인 것이 바람직할 수 있는데, 이는 평균 크기가 0.3㎛ 미만일 경우에는 균일한 분산이 용이하지 않고, 30㎛ 초과일 경우 첨가한 입자의 효과를 충분히 얻기 어려울 수 있기 때문이다.
또한, 상기 조성물은 상기 오일 내에 폴리테트라풀로오로에틸렌(PTFE) 입자가 분산되어 있는 반투명 액체 상태일 수 있다. 오일 내에 폴리테트라풀로오로에틸렌(PTFE) 입자가 분산된 서스펜션 상태로 있지 않고 투명상과 반투명상이 분리된 상태를 유지할 경우에는 본 발명에서 목적하는 이형성 및/또는 분리성을 구현하기 어려우므로, 반투명 액체 상태를 유지하는 것이 바람직하다.
상기 오일은 폴리테트라풀로오로에틸렌(PTFE) 입자를 분산시킬 수 있는 것이라면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 파라핀계, 방향족계, 나프텐계의 광물계 오일, 식물계 지방오일, 실리콘 오일, 에스테르계, PAG계 등의 합성오일 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물이 사용될 수 있다. 다만, 폴리올레핀계 수지와의 상용성을 고려할 때는 미네랄 오일이 바람직하게 사용될 수 있으며, 파라핀 오일이 보다 바람직하게 사용될 수 있다.
상기 오일은 전체 조성물에 대한 중량비율로 80 ~ 99.9%의 비율로 포함될 수 있다. 오일의 함량이 80% 미만일 경우 이형제 또는 분산제로의 기능이 충분하지 않을 수 있고, 80% 이상인 것이 바람직하다.
또한, 상기 조성물에는 추가로 상기 조성물이나 고무나 합성수지에 첨가되었을 때, 기능성을 부여하거나 상기 오일 내에서 폴리테트라풀로오로에틸렌(PTFE) 입자의 분산성을 향상시키기 위한 목적으로 무기물 입자를 더 포함할 수 있다.
상기 무기물 입자는 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 범위 내라면 특별히 제한되지 않게 포함할 수 있으며, 바람직하게는 전체 조성물에 대한 중량비율로 0.01 ~ 10% 포함될 수 있다. 무기물 입자의 첨가량이 0.01% 미만일 경우 첨가 목적을 충분히 달성하기 어렵고, 10%를 초과할 경우에는 본 발명의 조성물이 목적하는 이형성 및 분산성을 나쁘게 할 수 있기 때문이다.
상기 무기물 입자로는 예를 들어 수산화 알루미늄, 안티몬계 화합물, 수산화 마그네슘, 실리카, 탄산 마그네슘 등이 사용될 수 있으나, 반드시 이에 제한되지 않는다.
또한, 첨가되는 무기물 입자의 평균 크기는 바람직하게 0.002 ~ 10㎛일 수 있다. 이는 평균 크기가 0.002㎛ 미만일 경우에는 균일한 분산이 용이하지 않고, 10㎛ 초과일 경우 첨가한 입자의 효과를 충분히 얻기 어렵기 때문이다.
또한, 상기 조성물은 유동점 10℃ 이하, 인화점 100℃ 이상, 동점도 100 ~ 300,000 cSt (at 40℃) 일 수 있다.
또한, 상기 조성물은, 예를 들어, SEBS(Styrene ethylene/butylene styrene), PE(Polyethylene), PP(Polypropylene), PS(Polystyrene), ABS(acrylonitrile butadiene styrene copolymer), PU(polyurethane), PVC(Polyvinyl Chloride), POM(polyacetal), 변성 PPO(polyphenylene oxide), PI(polyimide), PMMA(Poly methy methacrylate), PEEK(polyether ether ketone), PPS(polyphenylene sulfide), PC(polycarbonate), NYLON 등의 합성수지의 성형을 위한 이형제, 분산제 또는 활제로 사용될 수 있을 뿐 아니라, 마스트 배치용 이형제, 분산제 또는 활제로도 사용될 수 있다. 한편, 상기 물질들은 예시된 것으로, 본 발명에 따른 조성물과의 상용성이 있는 것이라면 특별히 제한 없이 사용될 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 기초로 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
<실시예>
이형제 조성물의 제조
본 발명의 실시예에 따라 제조한 이형제 조성물은 오일과, 폴리테트라풀로오로에틸렌(PTFE) 분말과, 무기 분말을 투입하여 제조하였다.
상기 오일은 미네랄 오일을 사용하였고, 사용한 미네랄 오일의 동점도(at 40℃)는 72cSt 였으며, 전체 조성물에 대한 중량비율로 94 ~ 98.7%를 투입하였다.
상기 폴리테트라풀로오로에틸렌(PTFE) 분말은 입자의 평균 크기는 4 ~ 6㎛인 것을 사용하였고, 첨가량은 전체 조성물에 대한 중량비율로 1 ~ 5% 범위 내에서 투입하였다.
상기 무기 분말은 입자로는 실리카 분말을 사용하였고, 첨가량은 전체 조성물에 대한 중량비율로 0.3 ~ 1% 범위 내에서 투입하였다.
실리콘 오일과의 비교 시험
SEBS(Styrene ethylene/butylene styrene)와 화이트오일(white oil) 시스템의 성형을 위한 이형제로서 종래에 사용되어 온 실리콘 오일(비교예)과 본 발명의 실시예에 따른 조성물의 특성을 비교하였다.
성형에 사용된 SEBS(Styrene ethylene/butylene styrene)와 화이트오일(white oil) 시스템의 조성과 이형제의 투입량은 아래 표 1과 같다.
실리콘 오일 함유 제품 실시예 이형제 함유 제품
SEBS 65중량% SEBS 65중량%
화이트 오일 35중량% 화이트 오일 35중량%
실리콘 오일
(10,000cs)		 2.5중량% 실시예
조성물		 2.5중량%
이형성을 시각적으로 확인하기 위하여 소형 니더기를 사용하여 비교 테스트를 실시하였다.
상기 표 1의 원료들의 혼합 온도는 150℃로 설정한 후, 먼저 SEBS와 화이트오일(white oil)을 용융 혼합하여 균일한 상태로 만들었다.
다음으로 실리콘오일과 실시예에 따라 만들어진 조성물을 각각 2.5중량%를 첨가하여, 성형의 각 과정별 상태를 육안으로 확인하였다. 이때, 니더 블레이드 속도는 20rpm으로 비교적 느리게 설정하였는데, 그 이유는 고속으로 블레이드를 회전할 경우 열전달이 충분하지 못해 분말 상태로 만들 수 있기 때문이다.
(1) 니더 작업 시 투입구를 통해 관찰한 용융 상태
도 1은 본 발명의 실시예와 비교예에 따른 이형제를 첨가한 후 니더 작업 시 투입구를 통해 관찰한 SEBS 수지의 용융 상태를 관찰한 것이다.
도 1에서 확인되는 바와 같이, SEBS와 화이트오일을 혼합한 상태에서, 비교예인 실리콘 오일을 투입한 경우에는 SEBS와 화이트오일이 고르게 혼합되지 않는 상태를 나타내었다.
이에 비해, 본 발명의 실시예에 따른 물질은 혼합 과정에 고른 액상 상태를 유지하였다.
(2) 혼합 후 니더 바렐 입구에서의 관찰 상태 비교
도 2는 본 발명의 실시예와 비교예에 따른 이형제를 첨가하고 혼합을 완료한 후, 니더 바렐 입구에서 관찰한 것이다.
도 2에서 확인되는 바와 같이, 비교예인 실리콘 오일을 투입한 경우에는 혼합이 종료된 후에도 용융물이 불투명하였다. 즉, 혼합물이 균일하게 혼합되지 않은 상태를 나타내었다. 뿐만 아니라, 용융물의 상당량이 니더 바렐의 입구에 부착되어 있었다.
이에 비해, 본 발명의 실시예에 따른 물질은 혼합 후에 용융물이 투명한 상태를 유지하였다. 즉, 혼합물이 잘 혼합된 상태를 나타내었으며, 용융물이 니더 ㅂ바렐의 입구에 잘 떨어진 상태를 나타내었다.
(3) 혼합 후 니더 블레이드의 관찰 상태 비교
도 3은 본 발명의 실시예와 비교예에 따른 이형제를 첨가하고 혼합을 완료한 후, 니더 블레이드를 관찰한 것이다.
도 3에서 확인되는 바와 같이, 비교예인 실리콘 오일을 투입한 경우에는 혼합이 종료된 후에도 니더 바렐 입구와 마찬가지로 니더 블레이드에 상당량이 부착된 상태로 잔류하였다. 부착된 용융물은 강한 힘을 가하면 제거될 수 있었으나 작업성이 좋지 않았다.
이에 비해, 본 발명의 실시예에 따른 물질은 혼합이 종료된 후에 니더 블레이드에 부착된 용융물이 거의 없을 뿐 아니라, 쉽게 제거되어 작업성의 측면에서 실리콘 오일에 비해 현저한 이점이 있었다.
(4) 혼합한 용융물로 팬 케이크를 제작한 상태 비교
도 4는 본 발명의 실시예와 비교예에 따른 이형제를 첨가하고 혼합한 용융물로 제작한 팬 케이크를 관찰한 것이다.
도 4에서 확인되는 바와 같이, 실리콘 오일을 이형제로 사용한 제품의 경우, 성형물이 불투명한 상태를 나타낼 뿐 아니라, 표면도 매끄러운 상태를 유지하지 못하였다. 즉, 실리콘 오일은 SEBS와의 상용성이 나쁠 뿐 아니라, 이형성도 좋지 않은 결과를 나타내었다.
이에 비해, 본 발명의 조성물을 사용한 성형품은 SEBS와의 상용성이 우수하여 투명한 상태를 나타내었고, 이형성도 우수하였다.
(5) 성형 제품의 발수성 비교
도 5는 본 발명의 실시예와 비교예에 따른 이형제를 첨가하고 혼합한 용융물로 성형한 제품의 발수성을 비교한 결과이다.
도 5에서 확인되는 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 이형제를 첨가하여 성형한 제품의 경우 성형품에 낙하한 물방울이 일정하게 유지되어 발수성이 양호함에 비해, 실리콘 오일을 사용한 비교예의 경우 물방울이 쪼개지는 현상이 발생하여 본 발명의 실시예에 비해 발수성이 떨어지는 것을 확인하였다.
(6) 비교 종합
상기 (1) 내지 (4)의 테스트를 통해, 본 발명의 조성물을 이형제로 사용한 경우가, 종래의 실리콘 오일을 이형제로 사용한 경우에 비해, 용융물의 혼합성, 이형성 및 작업성에서 더 우수한 특성을 구현할 수 있음을 알 수 있다.

Claims (9)

  1. 오일과,
    상기 오일에 분산된 다수의 폴리테트라풀로오로에틸렌(PTFE) 입자 및
    무기물 입자로 이루어지고,
    상기 오일은 미네랄 오일 또는 파라핀 오일을 포함하고,
    상기 폴리테트라풀로오로에틸렌(PTFE) 입자를 전체 조성물에 대한 중량비율로 0.1 ~ 20% 포함하고,
    상기 무기물 입자를 전체 조성물에 대한 중량비율로 0.01 ~ 10% 포함하고,
    고무나 수지의 성형품 제조에 사용되는, 이형제, 분산제 또는 활제 조성물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 폴리테트라풀로오로에틸렌(PTFE) 입자의 평균 크기는 0.3 ~ 30㎛인, 이형제, 분산제 또는 활제 조성물.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 무기 입자의 평균 크기는 0.002 ~ 10㎛인, 이형제, 분산제 또는 활제 조성물.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 조성물은 반투명 액상으로 이루어진, 이형제, 분산제 또는 활제 조성물.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 조성물은, 유동점 10℃ 이하, 인화점 100℃ 이상, 동점도 100 ~ 300,000 cSt(at 40℃) 인, 이형제, 분산제 또는 활제 조성물.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 조성물은, SEBS(Styrene ethylene/butylene styrene), PE(Polyethylene), PP(Polypropylene), PS(Polystyrene), ABS(acrylonitrile butadiene styrene copolymer), PU(polyurethane), PVC(Polyvinyl Chloride), POM(polyacetal), 변성 PPO(polyphenylene oxide), PI(polyimide), PMMA(Poly methy methacrylate), PEEK(polyether ether ketone), PPS(polyphenylene sulfide), PC(polycarbonate), NYLON 중에서 선택된 1종 이상의 사출 성형용인, 이형제, 분산제 또는 활제 조성물.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2003048218A (ja) 2001-05-31 2003-02-18 Mitsubishi Plastics Ind Ltd 離型剤組成物
KR20150109389A (ko) * 2013-01-18 2015-10-01 사이 에이. 란디시 윤활 조성물 및 이의 제조 방법

Patent Citations (2)

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