KR102420862B1 - 정전기 방지용 고분자 조성물 - Google Patents

정전기 방지용 고분자 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명의 정전기 방지용 고무 조성물은 마킹 현상을 방지하여 정전기 방지 효과를 향상시킬 수 있으며, 이와 동시에 유연성 및 유색 표현이 우수하여 다양한 제품에 활용 가능한 효과가 있다.

Description

정전기 방지용 고분자 조성물{POLYMER COMPOSITION FOR PREVENTING STATIC ELECTRICITY}
본 발명은 정전기 방지용 고분자 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 향상된 정전기 방지 효과를 가지며, 유연성이 우수하여 다양한 형태의 제품에 활용 가능한 정전기 방지용 고분자 조성물에 관한 것이다.
정전기는 주로 전기적인 성질이 다른 두 물체의 표면을 서로 접촉한 후에 떼어내면서 일어나는 전하의 불균형에 의해 발생한다. 특히 건조한 환경에서 정전기 현상이 많이 발생하게 되는데, 이는 작업장도 예외가 아니며 작업자들에게 불쾌한 자극을 준다. 더 나아가 반도체 공정과 같이 발화물질이 배치되어 있는 산업 현장에서 정전기가 발생할 경우, 폭발 화재로 번질 수 있다. 섬세한 작업이 필요한 병원 수술실에서는 정전기로 인해 환자의 생명에 위험을 끼칠 수도 있어 정전기 방지가 매우 중요한 요인이 되고 있다.
일반적으로 사용되고 있는 정전기 방지용 제품은 금속 소재로 되어 있어서 유연성이 떨어지고 다양한 모양의 제품 적용에는 한계가 있었다. 또한, 기존의 정전기 방지용 조성물은 미세분말의 아세틸렌 블랙을 주로 사용하였는데, 이 경우 아세틸렌블랙으로 인한 바닥에 마킹 현상이 발생하고 이로 인하여 주변이 오염되었다. 또한, 흑색으로만 표현 가능하여 유색 표현에 한계점이 있었다.
대한민국 공개특허 10-2005-0027415
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 향상된 정전기 방지 효과를 가지며, 유연성이 우수하고 유색 표현이 가능하여 다양한 형태의 제품에 활용 가능한 정전기 방지용 고분자 조성물을 제공하는 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 원료 고분자, 길이가 3.5 ~ 10mm인 탄소섬유 및 저분자 알코올이 함침된 다공성 필러를 포함하고, 상기 원료 고분자 100 중량부에 대하여 저분자 알코올이 함침된 다공성 필러를 10 ~ 50 중량부, 탄소섬유를 15 ~ 30중량부로 함유하는 정전기 방지용 고분자 조성물을 제공한다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 저분자 알코올이 함침된 다공성 필러는 다공성 필러 100 중량부에 대하여 저분자 알코올을 20 ~ 90 중량부로 함유할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 원료 고분자 100 중량부에 대하여 저분자 알코올을 10 ~ 25 중량부로 함유할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 다공성 필러는 기공률이 0.5 ~ 2.0cc/g일 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 원료 고분자는 고무류, 비가교형 고분자류, 가교형 고분자류로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 저분자 알코올류는 분자량이 100 ~ 1000g/mol이며, 폴리에틸렌글리콜(polyethylene glycol, PEG), 디에틸렌글리콜 (diethylene glycol, DEG), 에틸렌글리콜(ethylene glycol, EG) 및 폴리프로필렌글리콜 (polypropylene glycol, PPG)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.
본 발명의 정전기 방지용 고분자 조성물은 마킹 현상을 방지하여 정전기 방지 효과를 향상시킬 수 있으며, 이와 동시에 유연성 및 유색 표현이 가능하여 다양한 제품에 성능별 활용 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 평판 시편의 저항 측정 위치를 표시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 평판 시편의 영역별 저항 측정 방법을 나타낸 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
상술한 바와 같이 기존의 정전기 방지용 제품은 금속 소재로 되어 있어서 유연성이 떨어지고 다양한 모양의 제품 적용에는 한계가 있었다. 또한, 기존의 정전기 방지용 조성물은 미세분말의 아세틸렌 블랙을 주로 사용하였는데, 이 경우 아세틸렌블랙으로 인한 바닥에 마킹 현상이 발생하고 이로 인하여 주변이 오염되었다. 또한, 흑색으로만 표현 가능하여 유색 표현에 한계점이 있었다.
이에 본 발명은 고분자, 길이가 3.5 ~ 10mm인 탄소섬유 및 저분자 알코올이 함침된 다공성 필러를 포함하고, 상기 원료 고분자 100 중량부에 대하여 저분자 알코올이 함침된 다공성 필러를 10 ~ 50 중량부, 탄소섬유를 15 ~ 30중량부로 함유하는 정전기 방지용 고분자 조성물을 제공하여 상술한 한계점의 해결책을 모색하였다.
이에 따라 본 발명은 탄소섬유를 이용하여 마킹 현상을 개선하여 정전기 방지 효과 및 유연성을 모두 향상시킬 수 있다. 또한, 저분자 알코올이 함침된 다공성 필러를 함께 포함함으로써 저분자 알코올의 마이그레이션을 억제하면서도 탄소섬유에 의한 정전기 제거 효과를 극대화할 수 있도록 하였다. 뿐만 아니라, 유연성 및 유색 표현이 우수하여 다양한 제품에 활용 가능한 장점이 있다.
먼저, 원료 고분자에 대하여 설명한다.
원료 고분자는 본 발명의 고분자 조성물의 기재가 되는 고분자를 의미하며, 프레스 가교형 고무류, 비가교형 고분자류, 가교형 고분자류를 사용할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 천연 고무 (Natural rubber, NR), 부타디엔 고무 (Butadiene rubber, BR), 스티렌-부타디엔 고무(Styrene-butadiene rubber, SBR), 니트릴-부타디엔 고무(Nitrile-butadiene rubber, NBR), 에틸렌 프로필렌 고무(Ethylene propylene monomer rubber, EPDM), 실리콘 고무와 같은 고무류, SBS (Styrene Butadiene Styrene), SEBS (styrene ethylene butadiene styrene), 열가소성 폴리우레탄 (Thermoplastic polyurethane, TPU), PVC (Polyvinyl chloride)와 같은 비가교형 고분자류, 폴리에틸렌 (Polyethylene, PE), EVA (Ethylene Vinyl Acetate), TPV(thermoplastic vulcanizate), α-olefin류와 같은 가교형 고분자류로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.
이 때, '어느 하나 이상'이라는 의미는 어느 하나, 또는 둘 이상, 또는 둘 이상의 조합을 의미할 수 있다.
다음으로, 탄소섬유에 대하여 설명한다.
탄소섬유란 탄소 원소의 질량 함유율이 90중량% 이상인 섬유장의 탄소재료를 의미한다. 탄소섬유는 탄소 재료의 특성과 섬유 형태의 특성을 합친 재료로, 내열성, 화학적 안정성, 전기·열 전도성, 저열팽창성에 따른 치수안정성, 저밀도, 마찰 및 마모 특성, X선 투과성, 전자파 차폐성, 생체친화성, 유연성 등의 우수한 특징을 가지고 있다. 또한, 활성화(activation) 조건에 따라서는 현저히 우수한 흡착 특성 부여도 가능하다. 탄소섬유의 전기전도율은 결정성에 의존하며, 일반적으로 0.5 ~ 0.8×10-3Ω·cm의 전기저항 값을 가진다.
본 발명에 사용되는 탄소섬유의 평균길이는 3.5 ~ 10mm이어야 하며, 바람직하게는 4 ~ 7mm의 것을 사용하여야 한다. 이를 통해 원활한 컴파운딩이 가능하며 균일한 분산도 가능하다. 만일 탄소섬유의 평균길이가 3mm이하인 경우에는 발현되는 효과에 비하여 경제성이 현저히 떨어지는 문제점이 발생할 수 있다.
또한, 본 발명은 원료 고분자 100 중량부에 대하여 탄소섬유를 15 ~ 30중량부로 포함한다. 이에 따라 본 발명은 마킹 현상을 개선하고, 정전기 방지 효과를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
만일 탄소섬유를 15 중량부 미만으로 포함하는 경우에는 경도, 인장강도, 신장율 등의 물성이 다소 저하되고, 저항이 높아 정전기를 흡수하기가 어려워 방지 효과가 떨어지는 문제점이 발생할 수 있다. 또한, 만일 탄소섬유를 30 중량부 초과하여 포함하는 경우에는 정전기 제어 성능을 초과하므로 증량효과가 낮고 원가가 상승하며 가공 시간이 길어지는 문제가 발생할 수 있다.
다음으로, 저분자 알코올이 함침된 다공성 필러에 대하여 설명한다.
저분자 알코올이 함침된 다공성 필러는 다공성 필러의 공극에 저분자 알코올류가 함침되어 있는 것을 의미한다.
저분자 알코올이 함침된 다공성 필러를 포함하는 경우, 다공성 필러가 보강성 필러의 역할과 동시에 공간을 부여함으로써 저분자 알코올의 마이그레이션 현상을 방지할 수 있으며, 탄소섬유 효과를 극대화하여 정전기 흡수 효과를 현저히 향상시킬 수 있다. 또한, 탄소섬유는 비교적 값비싼 재료로 취급되는데, 저분자 알코올이 함침된 다공성 필러를 함께 함유하는 경우에는 필요한 탄소섬유의 함량 범위를 낮출 수 있어 경제성도 향상시킬 수 있다.
본 발명은 고분자 100 중량부에 대하여 다공성 필러를 30 ~ 70 중량부로 포함한다. 바람직하게는, 고분자 100 중량부에 대하여 다공성 필러를 55 ~ 65 중량부로 포함할 수 있다. 이 경우 저분자 알코올의 마이그레이션 현상을 방지할 수 있고, 이에 따라 탄소섬유 효과를 극대화하여 정전기 흡수 효과를 현저히 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 저분자 알코올이 함침된 다공성 필러는 다공성 필러 100 중량부에 대하여 저분자 알코올을 10 ~ 100 중량부로 포함할 수 있다. 보다 바람직하게는 20 ~ 90 중량부로 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 원료 고분자 100 중량부에 대하여 저분자 알코올을 10 ~ 25 중량부로 포함할 수 있다. 보다 바람직하게는 10 ~ 20 중량부로 포함할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 10 ~ 15 중량부로 포함할 수 있다. 이 경우 정전기 흡수 효과 향상에 필요한 탄소섬유의 함량 범위를 낮출 수 있어 경제성이 향상될 수 있다.
만일 저분자 알코올을 상기 범위 미만으로 포함하는 경우에는 탄소섬유의 효과를 극대화할 수 없어 정전기 방지 효과가 저감되며, 탄소섬유를 더 많이 사용하여야 함에 따라 경제성이 현저히 저하되는 문제점이 발생할 수 있다. 또한, 만일 저분자 알코올을 상기 범위를 초과하여 포함하는 경우에는 다공성 필러에 함침되지 않은 저분자 알코올에 의해 마이그레이션이 발생하는 문제점이 발생할 수 있다.
다공성 필러는 기공률이 0.5 ~ 2.0cc/g 인 것인 세라믹류 필러를 사용할 수 있다. 이를 통해 고분자 조성물 내에서 쉽게 분산될 수 있어 균일한 조성물을 수득할 수 있는 효과가 있다.
기공률이 0.5cc/g 이하일 경우, 함침량이 부족하여 충분한 양의 저분자 알코올을 함침하기 어렵고 이로 인해 정전기 제어 효과가 미미한다. 혹은 과한 저분자 알코올 함침으로 인해 마이그레이션을 유발할 수 있다. 2.0cc/g 이상일 경우, 과량 함침으로 작업 공정을 어렵게 할 가능성이 크다.
또한, 저분자 알코올은 실온에서 액상을 유지하는 것으로 해당 기술 분야에서 통상적으로 사용될 수 있는 것들을 사용할 수 있으나, 바람직하게는 분자량이 100 ~ 1000g/mol이며, 폴리에틸렌글리콜(polyethylene glycol, PEG), 디에틸렌글리콜 (diethylene glycol, DEG), 에틸렌글리콜(ethylene glycol, EG) 및 폴리프로필렌글리콜 (polypropylene glycol, PPG) 등으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.
이 때, '어느 하나 이상'이라는 의미는 어느 하나, 또는 둘 이상, 또는 둘 이상의 조합을 의미할 수 있다.
이를 통해 탄소섬유의 효과를 극대화할 수 있어 정전기 흡수에 필요한 탄소섬유의 함량 범위를 최소화할 수 있다.
경우에 따라, 본 발명은 색소, 첨가제, 가교제, 가교촉진제를 더 포함할 수 있다.
본 발명은 색소로 이산화 타이타늄(titanium dioxide)을 포함할 수 있다.
이산화 타이타늄(titanium dioxide)은 함량에 따라 고분자 조성물의 유색 조절이 가능하다.
본 발명은 첨가제로 산화 아연 내지 스테아린 산 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
산화 아연(Zinc oxide)은 내열성 및 가황 속도를 개선할 수 있으며, 스테아린 산(Stearic acid)은 조성물의 분산성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 원료 고분자 100 중량부에 대하여 첨가제를 3.5 ~ 7.5 중량부로 포함할 수 있다. 보다 바람직하게는, 원료 고분자 100 중량부에 대하여 산화 아연 3 ~ 6 중량부, 스테아린 산 0.5 ~ 1.5 중량부로 포함할 수 있다. 더욱 바람직하게는, 원료 고분자 100 중량부에 대하여 산화 아연 4.5 ~ 5.5 중량부, 스테아린 산 0.8 ~ 1.2 중량부로 포함할 수 있다.
이 경우 가교 반응을 적절한 속도로 유지할 수 있어 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 만일 상기 범위 미만으로 첨가제를 포함하는 경우에는 가교 반응이 지나치게 느려지는 문제점이 발생할 수 있고, 만일 상기 범위를 초과하여 첨가제를 포함하는 경우에는 가교 반응 속도가 지나치게 빨라지는 문제점과 미반응 물질이 시편 표면으로 용출되는 블루밍 현상이 발생할 수 있다.
본 발명은 가교촉진제를 더 포함할 수 있다. 또한, 가교촉진제는 2-메르캅토 벤조 티아졸(2-Mercapto benzo thiazole), 다이벤조티아질 다이서파이드(Dibenzothiazyl disulfide)와 같은 Thiazole계, 테트라메틸티우람 다이서파이드(Tetramethylthiuram Disulfide), 테트라메틸티우람 모노서파이드(Tetramethylthiuram monosulfide)와 같은 Thiuram계, 징크 다이부틸다이티오카바메이트(Zinc dibutyldithiocarbamate), 징크 다이에틸다이티오카바메이트 (Zinc diethyldithiocarbamate)와 같은 Dithiocarbamate계로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다.
가교촉진제는 고무 조성물 제조 시 가교(가황) 속도를 높여 가교 시간을 단축시키고, 이와 동시에 가교 온도를 저하시키며, 사용되는 가교제의 양을 감소시킬 수 있는 효과가 있다. 또한, 이에 따라 고무 조성물을 이용한 고무 제품의 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 원료 고분자 100 중량부에 대하여 가교촉진제를 1 ~ 3 중량부로 포함할 수 있다. 보다 바람직하게는, 원료 고분자 100 중량부에 대하여 2-메르캅토 벤조 티아졸 0.45 ~ 1.4 중량부, 다이벤조티아질 다이서파이드 0.45 ~1.4 및 테트라메틸티우람 다이서파이드 0.1 ~ 0.2 중량부 포함할 수 있다.
이 경우 기계적 강도를 골고루 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 만일 가교촉진제를 상기 범위를 벗어나게 포함하는 경우에는 기계적 강도를 골고루 향상시킬 수 없는 문제점일 발생할 수 있다. 예를 들어 강도가 현저히 저하되는 등의 문제점이 발생할 수 있다.
본 발명은 가교제로 황, 과산화물 중 어느 하나를 포함함으로써 고분자 조성물을 가교시킬 수 있다. 황은 분말황(powdered sulfur), 불용성 황(insoluble sulfur), 콜로이드 황(colloid sulfur), 탈산황(deacidified sulfur), 침강황 (precipitated sulfur) 등으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나일 수 있다. 과산화물은 1.1-(t-butylperoxy)-3.3.5-trimethyl cyclohexane(TMC), n-butyl-4.4-bis-butylperoxy) Valerate (TVP), Dicumyl peroxide (DCP), 1.1'-bis(t-butyl peroxy) disoproppyl benzene (BPPB), Benzoyl peroxide (BPO), t-butyl peroxy benzoate (Z), di-t-butyl peroxide (DTBP), 2.5-dimethyl-2.5-di-t-butyl peroxy hexane (25B), 2.5-dimethyl-2.5-di-t-butyl peroxyl hexne-3 (Hexyne-3) 등으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나일 수 있다. 이를 통해 고분자 분자 사슬 간의 간격을 줄여 내열성 및 가교 밀도를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 원료 고분자 100 중량부에 대하여 가교제를 0.5 ~ 2 중량부로 더 포함할 수 있다. 보다 바람직하게는 원료 고분자 100 중량부에 대하여 가교제를 1 ~ 1.5 중량부로 더 포함할 수 있다. 이 경우 내구력 및 내구물성을 향상시킬 수 있으며, 내열성을 향상시킬 수 있다. 비가교형 고분자의 경우 가교제 없이도 충분한 성능을 구현할 수 있다.
한편, 본 발명은 경우에 따라 통상적인 고무 산업에서 이용되는 첨가제, 가교촉진제, 가교제 등을 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 혼합기에서 다공성 필러를 투입한 이후 저분자 알코올을 투입하여 저분자 알코올이 함침된 다공성 필러를 제조하는 단계; 및 원료 고분자를 혼련하고, 상기 원료 고분자에 상기 저분자 알코올이 함침된 다공성 필러 및 길이가 3.5 ~ 10mm인 탄소섬유를 투입하여 혼합하는 단계;를 포함하는 정전기 방지용 고분자 조성물 제조방법을 제공한다.
이하, 상술한 내용과 중복되는 내용을 제외하고 상세히 설명한다.
먼저, 혼합기에서 다공성 필러를 투입한 이후 저분자 알코올을 투입하여 저분자 알코올이 함침된 다공성 필러를 제조하는 단계(S1)에 대하여 설명한다.
S1 단계는 다공성 필러에 저분자 알코올을 함침시키기 위한 단계로, 일정 온도 범위를 유지하고 있는 혼합기에 다공성 필러를 투입한 이후에 일정 회전 속도를 유지하도록 하도록 한 다음 저분자 알코올을 투입함으로써 함침을 수행한다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, S1 단계는 50 ~ 80℃의 온도 조건을 유지하고 있는 혼합기에 다공성 필러를 투입하고, 100 ~ 1,000rpm의 회전 속도를 유지하면서 저분자 알코올을 투입함으로써 수행될 수 있다. 또한, S1 단계는 저분자 알코올을 투입한 이후 5 ~ 20분 동안 혼합기의 회전 속도를 계속하여 유지하도록 함이 바람직하다.
이 경우 다공성 필러의 공극 내에 저분자 알코올이 효과적으로 함침될 수 있다.
다음으로, 원료 고분자를 혼련하고, 상기 원료 고분자에 상기 저분자 알코올이 함침된 다공성 필러 및 길이가 3.5 ~ 10mm인 탄소섬유를 투입하여 혼합하는 단계(S2)에 대하여 설명한다.
S2 단계는 원료 고분자를 선투입하여 일정 시간 열과 기계를 이용하여 고르게 섞어 이기는 방식으로 수행될 수 있다. 이와 같이 원료 고분자를 선혼련하는 경우 이후 첨가되는 첨가제들의 분산 및 혼합을 보다 용이하게 할 수 있는 장점이 있다.
한편, 상기 S2 단계는 니더(kneader)에서 수행될 수 있으며, 바람직하게는 80 ~ 180℃의 온도 조건에서 20 ~ 40rpm으로 수행될 수 있다. 보다 바람직하게는 100 ~ 130℃의 온도 조건에서 25 ~ 35 rpm으로 수행될 수 있다. 또한, 상기 혼련은 0.5 ~ 3분 동안 수행될 수 있다.
이후 상기 저분자 알코올이 함침된 다공성 필러 및 길이가 3.5 ~ 10mm인 탄소섬유를 투입하여 혼합을 수행한다.
상술한 바와 같이 혼련된 원료 고분자에 상기 함량 범위를 만족하는 탄소섬유 및 저분자 알코올이 함침된 다공성 필러를 첨가한 후 분산 및 혼합을 수행할 수 있다. 상기 혼합은 1 ~ 10분 동안 수행될 수 있다.
상기 S2 단계는 탄소섬유 및 저분자 알코올이 함침된 다공성 필러 외에도 첨가제, 가교촉진제 및 가교제를 더 첨가하여 수행될 수도 있다. 이후 수분을 제거함으로써 고분자 조성물을 수득할 수 있다.
한편, 경우에 따라서 바람직하게는 상기 S2 단계는 니더에서 수행될 수 있으나, 상기 가교제의 첨가 및 혼합은 이축롤밀에서 수행될 수 있다. 즉, 니더에서 혼합 공정을 수행한 이후 혼합된 조성물을 이축롤밀을 이용하여 시트 형태로 내린 이후에 가교제를 첨가하여 이축롤밀에서 분산 및 혼합을 수행할 수 있는 것이다. 또한, 상기 S2 단계는 니더에서 가교제까지 모두 혼합을 수행하는 경우엔 이축롤밀 대신 압출기(extruder)에서 수행될 수도 있다.
또한, 상기 S2 단계는 바람직하게는 80 ~ 180℃의 온도 조건에서 40 ~ 90rpm으로 수행될 수 있다. 보다 바람직하게는 110 ~ 120℃의 온도 조건에서 70 ~ 80 rpm으로 수행하여 모든 첨가제를 혼합한 펠릿을 제작할 수 있다.
본 발명의 조성물을 이용하여 고분자 시트를 수행하기 위해서는 혼합된 조성물을 이축롤밀을 이용하여 시트 형태로 내린 이후에 22 ~ 26시간 동안 안정화 과정을 거쳐야 한다. 이 경우 충분히 안정화가 진행되도록 함으로써 내부에 남은 잔열에 의하여 추후 가교제를 첨가하였을 때 가교제와 기재가 반응하게 되는 것을 방지할 수 있으며, 외관이 뒤틀리거나 손상되는 것을 방지할 수 있다. 상술한 바와 같이 시트 형태로 내린 이후에 가교제를 첨가하여 이축롤밀에서 분산 및 혼합을 수행한 이후에 상기 시트를 일정 크기 및 형태로 재단한 후 프레스 압착함으로써 성형 공정을 수행할 수 있다. 또한, 압출기로 제작된 펠릿의 경우, 사출기를 이용하여 원하는 모형으로 시편을 제작할 수 있다.
이하 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명한다.
실시예 1
50 ~ 80℃를 유지하고 있는 혼합기에 다공성 필러를 투입한 후 100 ~ 1,000rpm으로 고속 혼합기를 가동하였다. 가동 중인 혼합기에 저분자 알코올을 투입하여 10분 동안 함침시켜 저분자 알코올이 함침된 다공성 필러를 준비하였다. 이 때, 투입 함량은 하기 표 1에 따랐다. 100 ~ 140℃로 예열된 니더에 하기 표 1에 따른 원료 고분자 기재를 투입하고 30rpm의 속도로 1분 동안 혼련하였다. 이후 평균길이 5mm의 탄소섬유 및 상기 저분자 알코올이 함침된 다공성 필러를 투입하고 5분 동안 혼합하였다. 다음으로, 산화 아연, 스테아린 산을 투입하고 분산 및 혼합 공정을 5분 동안 수행하였다. 다음으로, 가교촉진제를 하기 표 1의 함량대로 첨가하고, 분산 및 혼합 공정을 3분 동안 분산 및 혼합한 뒤 이축롤밀을 통해 시트 형태로 내려 24시간 동안 안정화 공정을 수행하였다. 이후 가교제를 첨가하여 이축롤밀에서 5분 동안 분산 및 혼합하고, 3 ~ 3.5mm 두께로 시트를 제조하였다. 이를 155℃에서 프레스 성형하여 22cm×22cm×0.3cm(가로×세로×두께)의 판상형 시편을 제조하였다.
실시예 2 ~ 5
하기 표 1에 따른 성분 및 함량을 첨가한 것 외에는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
실시예 6
하기 표 1에 따른 성분 및 함량을 첨가한 것 외에는 실시예 1과 동일하며, 프레스 성형 후 냉각 프레스로 20분동안 냉각하였다.
비교예 1 ~ 2
하기 표 2에 따른 성분 및 함량을 첨가한 것 외에는 실시예 1과 동일하게 실시하였다. 또한, 추가로 폴리에틸렌글리콜 (Polyethylene glycol, PEG)을 첨가하지 않아 가교시간은 실시예보다 다소 길어진다.
비교예 3
하기 표 3과 같이 탄소섬유의 길이가 3mm인 것을 사용한 것 외에는 실시예 1과 동일하게 실시하였다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 실시예 6
원료 고분자
(중량부)		 NBR 100 100 0 100 0 0
SBR 0 0 100 0 0 0
EVA 0 0 0 0 100 0
SEBS 0 0 0 0 0 100
전도성 충전제
(중량부)		 탄소섬유
(6mm)		 15 17.5 17.5 20 20 20
저분자 알코올 함침 다공성 필러(중량부) 디에틸렌 글리콜/
필러1) 		60 60 60 60 60 60
첨가제
(중량부)		 산화 아연 5 5 5 5 5 5
스테아린 산 1 1 1 1 1 1
가교촉진제
(중량부)		 M2) 1 1 1 1 0 0
DM3) 1 1 1 1 0 0
TT4) 0.1 0.1 0.1 0.1 0 0
가교제
(중량부)		 황 1.2 1.2 1.2 1.2 0 0
DCP5) 0 0 0 0 0.5 0
1) Zeosil-175 100 중량부에 디에틸렌글리콜 20 중량부 함침2) 2-메르캅토 벤조 티아졸
3) 다이벤조티아질 다이서파이드
4) 테트라메틸티우람 다이서파이드
5) 디큐밀 퍼옥사이드
비교예 1 비교예 2
원료 고분자
(중량부)		 NBR 100 100
전도성 충전제(중량부) 탄소섬유
(6mm)		 0 30
다공성 필러(중량부) 필러1) 15 15
첨가제
(중량부)		 산화 아연 5 5
스테아린 산 1 1
가교촉진제
(중량부)		 M2) 1 1
DM3) 1 1
TT4) 0.1 0.1
가교제
(중량부)		 황 1.2 1.2
1) 디에틸렌글리콜을 함침하지 않은 Zeosil-175
2) 2-메르캅토 벤조 티아졸
3) 다이벤조티아질 다이서파이드
4) 테트라메틸티우람 다이서파이드
비교예 3
원료 고분자
(중량부)		 NBR 100
전도성 충전제(중량부) 탄소섬유
(0.3m)		 15
다공성 필러(중량부) 필러1) 30
첨가제
(중량부)		 산화 아연 5
스테아린 산 1
가교촉진제
(중량부)		 M2) 1
DM3) 1
TT4) 0.1
가교제
(중량부)		 황 1.2
1) 디에틸렌글리콜을 함침하지 않은 Zeosil-175
2) 2-메르캅토 벤조 티아졸
3) 다이벤조티아질 다이서파이드
4) 테트라메틸티우람 다이서파이드
실험예 1. 저항 평가
상기 실시예 1 ~ 6 및 비교예 1 ~ 3의 시편을 9등분으로 나누어 도 1의 저항 측정 위치와 도 2의 저항 측정 방법으로 각 구역별 저항값을 측정하여 균일성을 확인하였다. 이 때, 실험 조건은 실내 온도 24℃, 습도 55 ~ 65%로 조절하였으며, 저항측정기의 탐침 거리는 3cm로 유지하였다. 그 결과값을 하기 표 4 및 표 5에 나타냈다.
저항 측정 위치 저항(Ω, 온도 23℃/습도 60%)
실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 실시예 6 실시예 7
1 5×106 8×106 4×106 1×107 1×106 5×106 5×106
2 5×106 1×107 5×106 1×107 3×106 4×106 5×106
3 5×106 8×106 5×106 1×107 5×105 5×106 3×106
4 5×106 1×107 4×106 1×107 6×106 4×106 5×106
5 5×106 1×107 4×106 8×106 1×107 1×107 5×106
6 5×106 1×107 4×106 8×106 5×105 5×106 3×106
7 5×106 8×106 3×106 7×106 1.6×106 4×106 5×106
8 5×106 1×107 4×106 8×106 2×107 5×106 5×106
9 6×106 1×107 6×106 8×106 2×107 5×106 8×106
저항 측정 위치 저항(Ω, 온도 23℃/습도 60%)
비교예 1 비교예 2 비교예 3
1 > 2×1010 1×109 3×108
2 > 2×1010 1×108 2×109
3 > 2×1010 2×108 1×109
4 > 2×1010 2×108 5×108
5 > 2×1010 2×109 1×108
6 > 2×1010 1×108 2×108
7 > 2×1010 1×109 3×109
8 > 2×1010 5×108 3×109
9 > 2×1010 1×108 1×109
상기 표 1 내지 표 5를 참조하면, 본 발명은 저항 값이 낮게 나타나는 바 정전기를 흡수하기 용이하여 정전기 방지 효과 역시 우수함을 알 수 있다. 반면, 비교예 1, 비교예 2 및 비교예 3의 경우의 경우 현저히 높은 저항 값을 가져 정전기 방지 효과가 떨어짐을 확인할 수 있다.

Claims (6)

  1. 원료 고분자, 길이가 3.5 ~ 10mm인 탄소섬유 및 저분자 알코올이 함침된 다공성 필러를 포함하고,
    상기 원료 고분자 100 중량부에 대하여 저분자 알코올이 함침된 다공성 필러를 10 ~ 50 중량부, 탄소섬유를 15 ~ 30중량부로 함유하는 정전기 방지용 고분자 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 저분자 알코올이 함침된 다공성 필러는 다공성 필러 100 중량부에 대하여 저분자 알코올을 20 ~ 90 중량부로 함유하는 것을 특징으로 하는 정전기 방지용 고분자 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 원료 고분자 100 중량부에 대하여 저분자 알코올을 10 ~ 25 중량부로 함유하는 것을 특징으로 하는 정전기 방지용 고분자 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 다공성 필러는 기공률이 0.5 ~ 2.0cc/g인 것을 특징으로 하는 정전기 방지용 고분자 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 원료 고분자는 고무류, 비가교형 고분자류, 가교형 고분자류로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 정전기 방지용 고분자 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 저분자 알코올류는 분자량이 100 ~ 1000g/mol이며, 폴리에틸렌글리콜(polyethylene glycol, PEG), 디에틸렌글리콜 (diethylene glycol, DEG), 에틸렌글리콜(ethylene glycol, EG) 및 폴리프로필렌글리콜 (polypropylene glycol, PPG)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 정전기 방지용 고분자 조성물.
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