KR102563072B1 - 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스에 관한 것으로, 공액디엔계 단량체 유래 단위, 에틸렌성 불포화 니트릴계 단량체 유래 단위 및 에틸렌성 불포화산 단량체 유래 단위를 포함하는 카르본산 변성 니트릴계 공중합체를 포함하고, 상기 일반식 1 및 2 (명세서 내 참조)를 만족하는 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스를 제공한다.

Description

카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스{CARBOXYLIC ACID MODIFIED-NITRILE BASED COPOLYMER LATEX}
본 발명은 높은 탄력성과 부드러움(softness)을 가지는 딥 성형품을 제조할 수 있는 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스에 관한 것이다.
일회용 고무 장갑은 가사, 식품 산업, 전자 산업, 의료 분야 등 다양한 분야에서 사용량이 증가하고 있다. 과거에는 천연고무 라텍스를 딥 성형하여 일회용 장갑을 만들었으나 일부 사용자들에게 통증이나 발진 등의 단백질 알레르기 문제가 발생하였다. 이러한 문제 때문에 최근에는 천연고무를 대체하기 위하여 높은 인장 강도, 우수한 내화학성 및 알레르기 위험이 없는 니트릴계 라텍스의 딥 성형으로 만든 일회용 장갑이 각광을 받고 있다.
그러나, 니트릴계 라텍스를 이용한 니트릴계 고무장갑은 천연고무 장갑에 비해 장갑의 탄력성과 부드러움(softness)이 떨어지기 때문에, 우수한 착용감과 장시간 착용 시에도 밀착성의 유지가 중요한 수술용 장갑과 같은 용도에서는 여전히 천연고무 장갑을 대체하지 못하고 있는 실정이다.
이에 따라, 장갑의 탄력성과 부드러움을 동시에 개선하기 위한 다양한 연구가 진행되어 왔다. 그러나, 종래에는 높은 탄력성과 우수한 착용감을 가지는 장갑 제조에 필요한 라텍스에 대한 연구보다는, 장갑 제조 시에 라텍스와 함께 투입되는 산화아연, 황 및 가황 촉진제의 비율을 변경하거나, 새로운 가교제를 투입하는 등의 가교제 변화에 대한 연구가 주로 진행되어 왔다. 그러나 이러한 가교제들의 변화만을 통해 탄력성과 부드러움을 개선하는 경우에는 장갑의 다른 물성인 인장강도나 내구성 등이 떨어지거나 하는 문제가 있다. 또한 과량의 황이나 가황촉진제를 사용하는 경우, 장갑의 변색이나 IV형 알레르기 문제가 발생할 수도 있다.
따라서, 니트릴계 장갑의 탄력성과 부드러움을 동시에 개선하기 위한 라텍스 자체에 대한 개발이 요구되고 있는 실정이다.
JP 1999-012328 A
본 발명에서 해결하고자 하는 과제는, 상기 발명의 배경이 되는 기술에서 언급한 문제들을 해결하기 위하여, 니트릴계 고무장갑의 탄력성과 부드러움을 개선하기 위한 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스를 제공하기 위한 것이다.
즉, 본 발명은 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스의 메틸에틸케톤 용매에 팽윤된 상태의 모세관 점도(CV0)를 1.0 mm2/s 내지 3.0 mm2/s의 범위로 조절하고, 상기 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스의 메틸에틸케톤 용매에 팽윤된 상태의 모세관 점도(CV0)와 디스웰링한 상태의 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스의 모세관 점도(CVD)의 비율인 P를 0.85 내지 1.0의 범위로 조절함으로써, 이를 포함하는 딥 성형용 라텍스 조성물로 성형된 니트릴계 고무장갑의 탄력성과 부드러움을 개선시키는 것을 목적으로 한다.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명은 공액디엔계 단량체 유래 단위, 에틸렌성 불포화 니트릴계 단량체 유래 단위 및 에틸렌성 불포화산 단량체 유래 단위를 포함하는 카르본산 변성 니트릴계 공중합체를 포함하고, 하기 일반식 1 및 일반식 2를 만족하는 것인 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스를 제공한다.
[일반식 1]
1.0 mm2/s ≤ CV0 ≤ 3.0 mm2/s
[일반식 2]
0.85 ≤ P ≤ 1.0, P = CVD / CV0
상기 일반식 1 및 2에서, CV0는 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스의 메틸에틸케톤 용매에 팽윤된 상태에서 측정된 모세관 점도를 나타내고, 상기 CVD는 디스웰링된 상태의 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스의 모세관 점도를 나타낸다.
본 발명에 따른 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스에 따르면, 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스의 메틸에틸케톤 용매에 팽윤된 상태의 모세관 점도 (CV0)를 1.0 mm2/s 내지 3.0 mm2/s의 범위로 조절하고, 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스의 메틸에틸케톤 용매에 팽윤된 상태의 모세관 점도(CV0)와 디스웰링한 상태의 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스의 모세관 점도(CVD)의 비율인 P를 0.85 내지 1.0의 범위로 조절함으로써, 이로부터 제조된 성형품의 탄력성과 부드러움을 개선시킬 수 있다.
도 1은 KOH 투입량에 따른 pH 변화를 나타내는 그래프이다.
도 2는 pH에 따른 KOH 투입량의 미분 곡선이다.
본 발명의 설명 및 청구범위에서 사용된 용어나 단어는, 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명에서 용어 '단량체 유래 단위'는 단량체로부터 기인한 성분, 구조 또는 그 물질 자체를 나타내는 것일 수 있고, 구체적인 예로, 중합체의 중합 시, 투입되는 단량체가 중합 반응에 참여하여 중합체 내에서 이루는 단위를 의미하는 것일 수 있다.
본 발명에서 용어 '라텍스'는 중합에 의해 중합된 중합체 또는 공중합체가 물에 분산된 형태로 존재하는 것을 의미할 수 있고, 구체적인 예로, 유화 중합에 의해 중합된 고무 상의 중합체 또는 고무 상의 공중합체의 미립자가 콜로이드 상태로 물에 분산된 형태로 존재하는 것을 의미할 수 있다.
본 발명에서 용어 '유래층'은 중합체 또는 공중합체로부터 형성된 층을 나타내는 것일 수 있고, 구체적인 예로, 딥 성형을 통한 성형품 제조 시, 중합체 또는 공중합체가 딥 성형틀 상에서 부착, 고정, 및/또는 중합되어 중합체 또는 공중합체로부터 형성된 층을 의미하는 것일 수 있다.
본 발명에서 용어 '가교제 유래 가교부'는 화합물로부터 기인한 성분, 구조 또는 그 물질 자체를 나타내는 것일 수 있고, 가교제 조성물이 작용 및 반응하여 형성된 중합체 내, 또는 중합체 간 가교(cross linking) 역할을 수행하는 가교부(cross linking part)를 의미하는 것일 수 있다.
본 발명에서 용어 '알킬'은 메틸, 에틸, 프로필, 2-프로필, n-부틸, 이소-부틸, tert-부틸, 펜틸, 헥실, 도데실 등과 같이, 탄소 원자의 선형 또는 분지형 포화 1가 탄화수소를 의미할 수 있고, 비치환된 것뿐만 아니라 치환기에 의해 치환된 것도 포함하는 것을 의미할 수 있다.
본 발명에서 용어 '아릴'은 페닐, 나프탈레닐, 플루오레닐 등과 같이, 상기 정의된 알킬기의 수소원자의 1개 이상이 아릴기로 치환되어 있는 것을 의미할 수 있고, 비치환된 것뿐만 아니라 치환기에 의해 치환된 것도 포함하는 것을 의미할 수 있다.
본 발명에서 용어 '(메타)아크릴레이트'는 아크릴레이트와 메타크릴레이트 둘 다 가능함을 의미할 수 있다.
이하, 본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명에 따르면, 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스로부터 제조된 성형품의 탄력성과 부드러움을 개선할 수 있는 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스가 제공된다. 상기 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스 내 카르본산 변성 니트릴계 공중합체는 공액디엔계 단량체 유래 단위, 에틸렌성 불포화 니트릴계 단량체 유래 단위 및 에틸렌성 불포화산 단량체 유래 단위를 포함할 수 있다.
상기 공액디엔계 단량체 유래 단위를 형성하는 공액디엔계 단량체는 1,3-부타디엔, 2,3-디메틸-1,3-부타디엔, 2-에틸-1,3-부타디엔, 1,3-펜타디엔 및 이소프렌으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다. 구체적인 예로, 상기 공액디엔계 단량체는 1,3-부타디엔 또는 이소프렌일 수 있다.
상기 공액디엔계 단량체 유래 단위의 함량은 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 전체 함량에 대하여 64.5 중량% 내지 83.5 중량% 또는 67.5 중량% 내지 79.5 중량%일 수 있고, 이 범위 내에서 상기 카르본산 변성 니트릴계 공중합체를 포함하는 딥 성형용 라텍스 조성물로부터 성형된 성형품은, 탄성이 높고 부드러워 착용감이 우수하다.
상기 에틸렌성 불포화 니트릴계 단량체 유래 단위를 형성하는 에틸렌성 불포화 니트릴계 단량체는 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 후마로니트릴, α-클로로니트릴 및 α-시아노 에틸 아크릴로니트릴로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다. 구체적인 예로, 상기 에틸렌성 불포화 니트릴계 단량체는 아크릴로니트릴 또는 메타크릴로니트릴일 수 있으며, 보다 구체적인 예로, 아크릴로니트릴일 수 있다.
상기 에틸렌성 불포화 니트릴계 단량체 유래 단위의 함량은 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 전체 함량에 대하여 15 중량% 내지 30 중량% 또는 18 중량% 내지 28 중량%일 수 있고, 이 범위 내에서 상기 카르본산 변성 니트릴계 공중합체를 포함하는 딥 성형용 라텍스 조성물로부터 성형된 성형품은, 탄성이 높고 부드러워 착용감이 우수하다.
상기 에틸렌성 불포화산 단량체 유래 단위를 형성하는 에틸렌성 불포화산 단량체는 카르복실기, 술폰산기, 산무수물기와 같은 산성기를 함유하는 에틸렌성 불포화 단량체일 수 있다. 구체적인 예로, 상기 에틸렌성 불포화산 단량체는 아크릴산, 메타크릴산, 이타콘산, 말레인산 및 푸마르산 등과 같은 에틸렌성 불포화산 단량체; 무수말레산 및 무수 시트라콘산 등과 같은 폴리 카르본산 무수물; 스티렌 술폰산과 같은 에틸렌성 불포화 술폰산 단량체; 푸마르산 모노부틸, 말레인산 모노부틸 및 말레인산 모노-2-히드록시 프로필 등과 같은 에틸렌성 불포화 폴리 카르본산 부분 에스테르(partial ester) 단량체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 보다 구체적인 예로 상기 에틸렌성 불포화산 단량체는 아크릴산, 메타크릴산, 이타콘산, 말레인산 및 푸마르산으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있으며, 더욱 구체적인 예로 메타크릴산일 수 있다. 상기 에틸렌성 불포화산 단량체는 중합 시, 알칼리 금속염 또는 암모늄염 등과 같은 염의 형태로도 사용될 수 있다.
상기 에틸렌성 불포화산 단량체 유래 반복단위의 함량은 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 전체 함량에 대하여 1.5 중량% 내지 5.5 중량% 또는 2.5 중량% 내지 4.5 중량%일 수 있고, 이 범위 내에서 상기 카르본산 변성 니트릴계 공중합체를 포함하는 딥 성형용 라텍스 조성물로부터 성형된 성형품은, 탄성이 높고 부드러워 착용감이 우수하다.
본 발명의 상기 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스는 공액디엔계 단량체 유래 단위, 에틸렌성 불포화 니트릴계 단량체 유래 단위 및 에틸렌성 불포화산 단량체 유래 단위 외에 에틸렌성 불포화 단량체 유래 단위를 선택적으로 더 포함할 수 있다.
상기 에틸렌성 불포화 단량체 유래 단위를 형성하는 상기 에틸렌성 불포화 단량체는 탄소수 1 내지 4의 하이드록시알킬 (메타)아크릴레이트 단량체; 스티렌, 아릴 스티렌, 및 비닐 나프탈렌으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 비닐 방향족 단량체; 플루오로(fluoro) 에틸 비닐 에테르 등의 플루오로알킬비닐 에테르 단량체; (메타)아크릴아미드, N-메틸올 (메타)아크릴아미드, N,N-디메틸올(메타)아크릴아미드, N-메톡시 메틸(메타)아크릴아미드, 및 N-프로폭시 메틸(메타)아크릴아미드로 이루어진 군으로부터 선택된 에틸렌성 불포화 아미드 단량체; 비닐 피리딘, 비닐 노보넨, 디시클로 펜타디엔, 1,4-헥사디엔 등의 비공액 디엔 단량체; (메타)아크릴산 메틸, (메타)아크릴산 에틸, (메타)아크릴산 부틸, (메타)아크릴산-2-에틸헥실, (메타)아크릴산 트리 플루오로 에틸, (메타)아크릴산 테트라 플루오로 프로필, 말레인산 디부틸, 푸마르산 디부틸, 말레인산 디에틸, (메타)아크릴산 메톡시메틸, (메타)아크릴산 에톡시에틸, (메타)아크릴산 메톡시에톡시에틸, (메타)아크릴산시아노메틸, (메타)아크릴산 2-시아노에틸, (메타)아크릴산 1-시아노프로필, (메타)아크릴산 2-에틸-6-시아노헥실, (메타)아크릴산 3-시아노프로필, (메타)아크릴산 히드록시에틸, (메타)아크릴산 히드록시프로필, 글리시딜 (메타)아크릴레이트, 및 디메틸아미노 에틸(메타)아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 에틸렌성 불포화 카르본산 에스테르 단량체로 이루어진 군으로부터 선택된 1 종 이상을 포함할 수 있다.
상기 카르본산 변성 니트릴계 공중합체에 있어서, 에틸렌성 불포화 단량체 유래 단위를 선택적으로 포함하는 경우, 상기 에틸렌성 불포화 단량체 유래 단위의 함량은 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 전체 함량에 대하여 0.5 중량% 내지 5 중량%일 수 있고, 이 범위 내에서 상기 카르본산 변성 니트릴계 공중합체를 포함하는 딥 성형용 라텍스 조성물로부터 성형된 성형품의 인장강도 등의 특성을 개선할 수 있다.
본 발명의 상기 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스의 단량체 조성의 특징은 에틸렌성 불포화 니트릴계 단량체, 에틸렌성 불포화산 단량체의 함량을 최적화하는 것으로 인해, 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스로 만든 성형품의 탄성과 부드러움을 좋게 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스는 단량체 조성뿐만 아니라 이하에 서술하는 제조방법의 공정적인 요소를 제어함으로써 지금까지 없었던 라텍스의 특징을 부여할 수 있다.
구체적으로는 먼저 상기 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스의 제조방법은 공액디엔계 단량체, 에틸렌성 불포화 니트릴계 단량체, 에틸렌성 불포화산 단량체를 중합 반응기에 투입하고 중합하는 중합 공정이 있다.
상기 중합 공정은 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스의 주사슬을 형성하기 위한 것으로 중합은 유화중합으로 실시한다. 이 때의 단량체는 상기 언급한 단량체의 종류와 함량으로 중합 반응에 앞서 중합 반응기에 먼저 투입한다. 각 단량체는 분할 투입, 일괄 투입, 또는 연속 투입하는 법으로 투입을 실시할 수 있다. 예를 들어, 일괄 투입의 경우에는 공액디엔계 단량체, 에틸렌성 불포화 니트릴계 단량체 및 에틸렌성 불포화산 단량체를 중합 반응기에 동시에 투입할 수 있다. 또한, 분할 투입의 경우에는 상기 단량체들 중 일부를 중합 반응기에 1차 투입하고, 나머지 단량체를 중합 반응기에 2차 투입하는 등의 분할 투입하여 수행될 수 있다. 구체적인 예로서, 1차 투입에서 에틸렌성 불포화 니트릴계 단량체 및 에틸렌성 불포화산 단량체를 투입하고, 2차 투입에서 공액디엔계 단량체를 투입할 수 있다.
또한, 중합 반응에 앞서 단량체를 투입하는 경우, 유화제, 연쇄이동제 등의 첨가제와 매질은 상기 단량체 투입하고, 교반을 시작한 후 일괄 투입 또는 분할 투입될 수 있다. 예를 들어, 상기 중합 반응에 앞서 단량체가 일괄 투입되는 경우, 상기 첨가제와 매질은 단량체 투입 후에 투입될 수 있고, 상기 중합 반응에 앞서 단량체가 분할 투입되는 경우, 첨가제와 매질은 단량체의 1차 투입과 2차 투입 사이에 투입될 수 있다. 상기 첨가제와 매질의 투입에 앞서 단량체를 먼저 투입하고 교반을 진행하는 경우 중합 반응 초기의 수상에 녹아있는 단량체의 조성과 양이 영향을 받게 되고, 이러한 영향에 따라 중합되는 카르본산 변성 니트릴계 공중합체의 분자량이나 라텍스 입자 내 공중합체의 산 분포가 영향을 받게 된다.
이후 중합 공정은 중합 개시제를 투입하여 중합 반응이 시작되며 상기 공액디엔계 단량체, 에틸렌성 불포화 니트릴계 단량체 및 에틸렌성 불포화산 단량체는 중합 반응 중에 각각 1차, 2차 및 3차, 즉, 단량체 종류에 따라서 n차로 분할 투입할 수도 있다.
이와 같이, 중합 반응 중에 상기 단량체들의 투입 시점을 조절하여 분할 투입하는 경우, 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 내 각 단량체로부터 유래된 단량체 유래 단위가 형성될 때, 각 단량체 별 반응 속도 차이에 의한 각 단량체의 분포를 균일하게 만들 수 있고, 이를 통해, 카르본산 변성 니트릴계 공중합체를 이용하여 제조된 성형품의 물성 간의 밸런스를 향상시키는 효과가 있다.
또한, 중합 반응 중에 상기 단량체를 분할 투입할 경우, 유화제, 연쇄이동제 등의 첨가제와 매질도 이에 맞추어 분할 투입할 수 있다. 이 경우, 각 단량체의 반응 속도 차에 의한 단량체의 분포 제어가 용이하고, 카르본산 변성 니트릴계 공중합체로 만든 성형품의 물성 간 발란스를 향상시키는 효과가 있다.
상기 유화제는 음이온성 계면활성제, 비인온계면활성제, 양이온계면활성제 및 양성계면활성제 군으로 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있고, 구체적 예로는 알킬벤젠술폰산염, 지방족 술폰산염, 고급 알코올 황산 에스테르염, α-올레핀 술폰산염 및 알킬 에테르 황산 에스테르로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 음이온성 계면활성제일 수 있다. 또 상기 유화제는 중합 공정에 투입되는 전체 단량체 함량 100 중량부에 대해, 2 중량부 내지 4 중량부를 투입하고, 일반적으로 유화제의 양이 많을 경우 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 입자의 입자경이 작아지고, 안정성이 좋아지지만, 반면 성형품의 제조 공정에서 유화제를 제거하기 어렵게 되고, 기포의 발생량이 많아져 제조가 어려워진다.
상기 연쇄이동제는 α-메틸스티렌다이머; t-도데실머캅탄, n-도데실머캅탄 및 옥틸머캅탄 등과 같은 머캅탄류; 사염화탄소, 염화메틸렌 및 브롬화메틸렌 등과 같은 할로겐화 탄화수소; 테트라에틸 티우람 다이설파이드, 디펜타메틸렌 티우람 다이설파이드 및 디이소프로필크산토겐 다이설파이드 등과 같은 황 함유 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 구체적인 예로는 머캅탄류일 수 있다. 상기 연쇄이동제의 투입량은 중합 공정에서 투입하는 전체 단량체 함량 100 중량부에 대해 0.2 중량부 내지 0.9 중량부일 수 있다. 상기 범위내에서 성형품의 물성이 우수한 효과가 있다.
상기 매질로서는 물, 구체적인 예로 탈이온수를 사용할 수 있다. 상기 카르본산 변성 니트릴계 공중합체의 중합 시 매질로서 사용되는 물의 온도는 45 ℃ 내지 80 ℃의 물을 사용할 수 있다. 일반적으로 유화중합은 상온의 물을 중합수로 사용하는데 반에, 상기 고온의 물을 중합수로 사용하는 경우 수상에 녹아있는 단량체의 조성과 양 그리고 유화제와 연쇄이동제의 양이 영향을 받게 되고, 이러한 영향에 따라 중합되는 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스 입자 내 공중합체의 산 분포나 공중합체의 엉킴 정도가 영향을 받게 된다. 또한, 상기 매질의 투입량은 중합 공정에서 투입하는 전체 단량체 함량 100 중량부에 대해 105 중량부 내지 140 중량부로 투입될 수 있다.
상기 카르본산 변성 니트릴계 공중합체의 중합 시 필요에 따라 킬레이트제, 분산제, pH 조절제, 탈산소제, 입경 조절제, 노화 방지제 및 산소 포착제 등과 같은 첨가제를 더 포함하여 실시될 수 있다.
상기 중합 반응은 중합 개시제를 투입하여 시작할 수 있다.
상기 중합 개시제로는 라디칼 개시제를 사용할 수 있고, 과황산나트륨, 과황산칼륨, 과황산암모늄, 과인산칼륨, 과산화수소 등의 무기 과산화물; 디이소프로필벤젠 하이드로퍼옥사이드, t-부틸 하이드로퍼옥사이드, 큐멘 하이드로퍼옥사이드, p-메탄 하이드로퍼옥사이드, 디-t-부틸 퍼옥사이드, t-부틸쿠밀 퍼옥사이드, 아세틸 퍼옥사이드, 이소부틸 퍼옥사이드, 옥타노일 퍼옥사이드, 벤조일 퍼옥사이드, 3,5,5-트리메틸헥산올 퍼옥사이드, t-부틸 퍼옥시 이소부틸레이트 등의 유기 과산화물; 및 아조비스 이소부티로니트릴, 아조비스-2,4-디메틸발레로니트릴, 아조비스시클로헥산카르보니트릴, 아조비스 이소낙산(부틸산)메틸 등의 질소 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다. 구체적인 예로는 상기 중합 개시제는 무기과산화물일 수 있고, 더 구체적으로는 과황산염 개시제일 수 있다. 또 상기 중합 개시제는 중합 공정에 투입되는 전체 단량체 함량 100 중량부에 대해 0.1 중량부 내지 0.5 중량부를 투입될 수 있고, 이 범위 내에서 중합 속도를 적정수준에서 유지할 수 있다.
여기서 중합 개시제로 상기 유기과산화물 또는 상기 무기 과산화물을 사용할 경우 활성화제와 조합하여 사용할 수 있다. 상기 활성화제로서 황산제일철, 나프텐산 제1 구리 등의 환원 상태에 있는 금속 이온을 함유하는 화합물； 메탄설폰산 나트륨 등의 설폰산 화합물； 또는 디메틸아닐린 등의 아민 화합물을 단독 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다. 구체적으로 상기 활성화제는 소디움포름알데히드 설폭실레이트, 소디움에틸렌디아민 테트라아세테이트, 황산 제1 철, 덱스트로오스, 피롤린산나트륨 및 아황산나트륨으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다. 상기 활성화제의 투입량은 중합 공정에서 투입하는 전체 단량체 함량 100 중량부에 대해 0.05 중량부 내지 1 중량부일 수 있고, 이 범위에서 중합 속도를 적정 수준으로 유지할 수 있다.
상기 카르본산 변성 니트릴계 공중합체의 중합은 5 ℃ 내지 60 ℃의 온도에서 수행하며, 이 범위에서 중합 속도를 적정 수준으로 유지할 수 있다.
또한 상기 카르본산 변성 니트릴계 공중합체의 중합은 중합 전환율에 따른 초기 반응 압력 대비 반응 압력 변화가 특정 범위에 있도록 조절하여 중합을 진행할 수 있다. 구체적으로, 중합 시작시의 반응 압력의 범위는 2.0 kgf/cm2 내지 2.8 kgf/cm2일 수 있고, 중합 전환율 1% 내지 45% 사이에서 반응 압력은 중합 시작 반응 압력 대비 압력 상승분 15% 이하의 범위에서 제어되며 특히, 중합 전환율이 40%일 때의 반응 압력이 중합 시작시의 반응 압력 대비 압력 상승분 5% 내지 10%의 범위를 가질 수 있다.
중합 전환율 46% 내지 75%사이에서 반응 압력은 중합 시작 반응 압력 대비 압력 상승분 5% 내지 70%의 범위에서 제어되며 특히, 중합 전환율이 60%일 때의 반응 압력이 중합 시작시의 반응 압력 대비 압력 상승분 30% 내지 65%의 범위를 가질 수 있다.
중합 전환율이 76% 내지 중합완료 사이에서 반응 압력은 중합 시작 반응 압력 대비 압력 상승분 0% 내지 5% 또는 중합 시작 반응 압력 대비 압력 감소분 0% 내지 100%의 범위에서 제어되며, 특히 중합 전환율이 90%일 때의 반응 압력이 중합 시작시의 반응 압력 대비 압력 감소분 10% 이상의 범위로 반응 압력을 조절할 수 있다.
상기 카르본산 변성 니트릴계 공중합체의 중합 반응에 있어서, 중합 전환율은 당업계에 통상적으로 공지된 방법에 의하여 측정할 수 있다. 예를 들면, 일정시간 간격으로 반응 조성물로부터 일정 양의 시료를 채취하고 고형분 함량을 측정한 후, 하기의 수학식 1로 중합 전환율을 계산하였다.
[수학식 1]
중합 전환율(%) = [{(투입된 단량체 및 첨가제 중량부) * 고형분 함량(%)-(단량체외 투입된 첨가제 중량부)} / (투입된 단량체 총 중량부)] * 100
상기 수학식 1에서, 중량부는 투입하는 전체 단량체 함량 100 중량부를 기준으로 하였다. 구간 중합전환율의 경우, 해당 구간까지 투입된 단량체 중량부 및 첨가제 중량부를 반영하여 계산할 수 있다.
중합 전환율에 따른 초기 반응 압력 대비 반응 압력 변화가 상기 범위에 있도록 조절하면 반응 압력에 따라 중합반응 진행 과정에서 수상에 녹아있는 단량체의 조성과 양이 영향을 받게 되고, 이러한 영향에 따라 중합되는 카르본산 변성 니트릴계 공중합체의 엉킴(entanglement) 정도나 브랜치도가 영향을 받게 된다.
상기 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스의 제조 방법은 중합 반응을 종료하고 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스를 취득하는 공정을 포함한다. 중합 반응의 종료는 중합 전환율이 85% 이상의 시점에 중합계를 냉각하거나, 중합 정지제, pH조절제 또는 산화방지제를 첨가함으로써 실시한다.
또한, 상기 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스의 제조 방법은 상기 반응 종료 후 탈취공정에 의한 미반응 단량체의 제거 공정을 포함할 수 있다.
본 발명은 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스를 이용하여 딥 성형 공정을 통해 제조한 성형품의 물성을 부드럽게 하고, 탄성이 우수하도록 하기 위하여 라텍스 내의 단량체의 조성에 있어서 에틸렌성 니트릴계 단량체와 에틸렌성 불포화산 단량체의 양을 최적화하고, 중합 공정에 있어서 카르본산 변성 니트릴계 공중합체의 엉킴 정도나 브랜치도, 분자량 및 라텍스 입자 내 공중합체의 산 분포 등을 조절하여 라텍스 입자의 구조를 최적화하였다.
이러한 카르본산 변성 니트릴계 공중합체는 상술한 공중합체의 조성 및 중합 방법에 의해 만들어질 수 있다. 본 발명에 있어서 다음에 나타내는 각종 파라미터를 사용하여 카르본산 변성 니트릴계 공중합체의 물성을 조절하면서 발명자가 요구하는 물성을 만족하는 파라미터의 수치 범위를 확정하였다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스는 하기 일반식 1 및 일반식 2를 만족할 수 있다.
[일반식 1]
1.0 mm2/s ≤ CV0 ≤ 3.0 mm2/s
[일반식 2]
0.85 ≤ P ≤ 1.0, P = CVD / CV0
상기 일반식 1 및 2에서, CV0는 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스의 메틸에틸케톤 용매에 팽윤된 상태에서 측정된 모세관 점도를 나타내고, 상기 CVD는 디스웰링된 상태의 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스의 모세관 점도를 나타낸다.
상기 일반식 1에서, CV0는 캐논 펜스케(Cannon-Fenske routine type, SI Analytics GmbH Type No. 520 13) 타입의 모세관 점도계를 이용하여 메틸에틸케톤(methyl ethyl ketone, MEK) 용매를 이용하고, pH 8.2 내지 9.2의 조건에서 측정한 것이다. 따라서 상기 CV0는 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스를 메틸에틸케톤 용매에 스웰링 상태로 측정한 모세관 점도(capillary viscosity)를 나타낸다. 일반적으로 모세관 점도는 비가교된 폴리머의 분자량을 측정하는 수단으로 사용한다. 그러나 본 발명에서 CV0는, 이러한 일반적인 모세관 점도와 다르게 라텍스 내 공중합체 입자가 메틸에틸케톤 용매에 팽윤된 상태, 즉 스웰링 상태로 측정한 모세관 점도를 의미한다. 따라서 이러한 CV0를 통해 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스 내 공중합체의 분자량뿐만 아니라 메틸에틸케톤 용매에 의한 스웰링에 영향을 주는 요소들에 대한 정보를 얻을 수 있고, 이러한 정보들 중 특히 라텍스 입자 내 공중합체의 산 분포에 관한 정보를 효과적으로 얻을 수 있다. 상기 CV0는 0.5 내지 4 또는 1 내지 3의 범위일 수 있다.
본 발명에서 요구하는 딥 성형용 라텍스 조성물로부터 제조된 성형품의 부드러움을 우수하게 하기 위해서는 카르본산 변성 니트릴계 공중합체는 가능한 부드럽고 잘 늘어나야 하는데, 이를 위해서는 공중합체의 분자량이 최적화되어야 한다. 공중합체의 분자량이 최적화되지 못하면 공중합체는 딱딱하고 단단해지거나 잘 늘어나지 못하게 된다. 또한, 딥 성형용 라텍스 조성물 제조 시, 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스 내 에틸렌성 불포화산 단량체 유래 단위는 메탈 옥사이드 형태로 투입되는 금속 이온과 이온 결합할 수 있는데, 이러한 금속 이온과의 결합 정도도 딥 성형용 라텍스 조성물로부터 제조된 성형품의 부드러움에 큰 영향을 미칠 수 있다. 금속 이온과의 결합 정도는 라텍스 입자 내 공중합체의 산 분포와 같은 라텍스 입자의 구조가 중요한 영향을 미치며, 따라서 최적의 라텍스 입자 내 공중합체의 산 분포를 가지는 카르본산 변성 니트릴계 공중합체를 이용하여 성형품을 제조하면 성형품의 부드러움을 향상시킬 수 있다.
이에 대해, 본 발명의 CV0의 범위를 만족하는 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스는 적절한 수준의 공중합체 분자량 및 최적의 라텍스 입자 내 공중합체의 산 분포를 가지고 있기 때문에, 이를 딥 성형용 라텍스 조성물로 이용하는 경우에 성형품의 물성, 특히 부드러움이 우수한 성형품을 구현할 수 있다.
상기 일반식 2에서, CV0는 상기 일반식 1에서 설명한 바와 동일하게 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스의 메틸에틸케톤 용매에 스웰링된 상태에서 측정된 모세관 점도를 나타내고, 상기 CVD는 디스웰링(Deswelling)된 상태의 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스의 모세관 점도를 나타낸다.
구체적으로, 라텍스 내 공중합체 입자가 메틸에틸케톤 용매에 팽윤된 상태를 스웰링된 상태로 정의할 수 있으며, 디스웰링된 상태란 라텍스 내 공중합체 입자의 메틸에틸케톤 용매에 팽윤된 부분을 제거한 상태를 의미하고, 예를 들어, 스웰링된 상태의 라텍스 내 공중합체 입자에 일정 에너지를 가하여 메틸에틸케톤 용매에 용해되는 부분을 제거한 상태의 경우 디스웰링된 상태라고 할 수 있다. 상기 CVD는 pH 8.2 내지 9.2의 조건에서 상기 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스를 메틸에틸케톤 용매에 용해시킨 후, 울트라소니케이터(Bransonic® M Mechanical Bath 5800)를 사용하여 40 분 동안 55 kcal 내지 65 kcal의 에너지를 가하여 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스를 디스웰링시킨 다음 측정한 모세관 점도일 수 있다. 이 때, 상기 모세관 점도는 캐논 펜스케(Cannon-Fenske routine type, SI Analytics GmbH Type No. 520 13) 타입의 모세관 점도계를 이용하여 CV0 측정과 동일한 방법으로 측정할 수 있다.
또한, 상기 P는 CV0와 CVD의 비율을 의미할 수 있다. 구체적으로, P는 CV0 대비 CVD의 비율을 의미할 수 있으며, 보다 구체적으로, 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스의 메틸에틸케톤 용매에 팽윤된 상태의 모세관 점도 대비 디스웰링된 상태의 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스의 모세관 점도의 비율일 수 있다. 상기 P는 0.85 내지 1 또는 0.9 내지 1일 수 있다. 상기 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스의 P 값이 상기 범위 내일 경우, 별도의 에너지를 가하여 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스를 디스웰링 시키더라도 모세관 점도의 변화가 적다는 것을 의미할 수 있다. 이는 상기 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스는 메틸에틸케톤 용매에 대해 용해되는 부분이 비교적 적고 디스웰링시 용해되는 부분이 빠져나오기 힘든 구조를 가지고 있다는 것을 의미할 수 있다. 즉, 라텍스 내 공중합체 입자의 엉킴 정도가 비교적 크다는 것과 엉켜있는 공중합체가 풀어지기 힘든 라텍스 입자 구조를 가지고 있다는 것을 의미할 수 있다. 따라서 이러한 P를 통해서는 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스 내 공중합체의 엉킴(entanglement) 정도나 브랜치도 등의 라텍스 입자 구조에 대한 정보를 얻을 수 있다.
본 발명에서 요구하는 딥 성형용 라텍스 조성물로부터 제조된 성형품의 탄성, 즉 응력 유지율이 우수하기 위해서는 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스 내 공중합체의 엉킴(entanglement) 정도나 브랜치를 높인 구조를 갖는 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스가 필요하다. 이는 라텍스에 고무 본래의 탄성을 갖게 하기 위한 목적으로 기존의 리니어 체인의 라텍스는 예를 들어 응력 유지율을 비약적으로 올리는 가교제로 가교를 시켜도 본래 탄성을 갖고 있지 않으므로 응력 유지율이 올라가지 않는다. 이에 반해 높은 엉킴(entanglement) 정도나 브랜치도를 높인 구조를 가지는 본 발명의 라텍스는 고무 탄성을 갖게 하였으므로 이를 딥 성형용 라텍스 조성물로 이용하는 경우에 성형품의 탄성, 즉 응력 유지율을 향상시킬 수 있다.
따라서 본 발명의 P의 범위를 만족하는 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스는 적절한 수준의 공중합체의 엉킴(entanglement) 정도나 엉켜있는 공중합체가 풀어지기 힘든 라텍스 입자 구조를 가지며, 이를 딥 성형용 라텍스 조성물로 이용하는 경우에 성형품의 탄성, 즉 응력 유지율을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스는 하기 일반식 3 및 일반식 4를 만족할 수 있다.
[일반식 3]
5 ≤ M ≤ 20, M = m1 x m2
[일반식 4]
9.2 ≤ pKa ≤ 10.5
상기 일반식 3에서 m1은 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스의 건조 필름의 메틸에틸케톤 용매에 대한 불용해도를 나타내고, m2는 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스의 건조 필름의 메틸에틸케톤 용매에 대한 팽윤도를 나타낸다.
또한, 상기 일반식 3에서 M값은 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스의 건조 필름의 메틸에틸케톤 용매에 대한 불용해도와 건조 필름의 메틸에틸케톤 용매에 대한 팽윤도(swelling index)의 곱으로 표현되는 값으로, 이 값은 5.0 내지 20 또는 7 내지 15의 범위를 만족하는 것일 수 있다. 상기 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스의 건조 필름의 메틸에틸케톤 용매에 대한 불용해도는 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스에 포함되는 카르본산 변성 니트릴계 공중합체의 가교 정도를 나타내는 지표이고, 상기 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스의 건조 필름의 메틸에틸케톤 용매에 대한 팽윤도는 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스에 포함되는 카르본산 변성 니트릴계 공중합체의 메틸에틸케톤 용매에 대한 팽윤성을 나타내는 지표이다. 따라서, 이 두가지 지표의 곱인 상기 M을 통해 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스의 엉킴 정도나 라텍스 입자 내 공중합체의 산 분포에 대한 정보를 얻을 수 있다.
상기 일반식 4에서, pKa 값은 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스의 에틸렌성 불포화산의 이온화 정도를 나타내는 지표로, 이를 통해 라텍스 입자 내 공중합체의 산 분포에 대한 정보를 얻을 수 있다. 이러한 pKa 값은 9.2 내지 10.5 또는 9.5 내지 10.2의 범위일 수 있다.
상기 M과 pKa의 범위를 만족하는 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스는 적절한 수준의 공중합체의 엉킴 정도를 가지고 최적의 라텍스 입자 내 공중합체의 산 분포를 가진다. 따라서 이를 딥 성형용 라텍스 조성물로 이용하는 경우 성형품 제작 과정에서 플로우 마크(flow mark)의 발생을 방지하여 작업성을 향상시킬 수 있으며, 또한 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스 중합시 중합 안정성을 향상시킬 수 있다.
이와 같이 CV0와 P, M과 pKa의 수치 범위를 확인하며 라텍스를 제조함으로써 본 발명의 라텍스를 완성하였다.
본 발명에 따르면, 상기 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스를 포함하는 딥 성형용 라텍스 조성물이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 딥 성형용 라텍스 조성물은 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스 및 가교제 조성물을 포함할 수 있다. 상기 가교제 조성물은 카르본산 변성 니트릴계 공중합체에 대하여, 가교 반응을 통해 가교제 유래 가교부를 형성하기 위한 것일 수 있다.
상기 가교제 조성물은 가황제, 가황 촉진제 및 메탈 옥사이드로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 가황제는 상기 딥 성형용 라텍스 조성물을 가황시키기 위한 것으로, 황일 수 있고, 구체적인 예로 분말 유황, 침강 유황, 콜로이드 유황, 표면처리된 유황 및 불용성 유황 등과 같은 유황일 수 있다. 상기 가황제의 함량은 딥 성형용 라텍스 조성물 내 카르본산 변성 니트릴계 공중합체의 전체 함량 100 중량부를 기준으로 0.3 중량부 내지 3 중량부일 수 있고, 이 범위 내에서 가황에 의한 가교 능력이 뛰어난 효과가 있다.
또한, 상기 가황 촉진제는 2-머캅토벤조티아졸(MBT, 2-mercaptobenzothiazole), 2,2-디티오비스벤조티아졸-2-설펜아미드(MBTS, 2,2-dithiobisbenzothiazole-2-sulfenamide), N-시클로헥실벤조티아졸-2-설펜아미드(CBS, N-cyclohexylbenzothiasole-2-sulfenamide), 2-모폴리노티오벤조티아졸(MBS, 2-morpholinothiobenzothiazole), 테트라메틸티우람 모노설피드(TMTM, tetramethylthiuram monosulfide), 테트라메틸티우람 디설피드(TMTD, tetramethylthiuram disulfide), 디에틸디티오카바메이트 아연(ZDEC, zinc diethyldithiocarbamate), 디-n-부틸디티오카바메이트 아연(ZDBC, zinc di-n-butyldithiocarbamate), 디페닐구아니딘(DPG, diphenylguanidine) 및 디-o-톨릴구아니딘(di-o-tolylguanidine)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다. 상기 가황 촉진제의 함량은 딥 성형용 라텍스 조성물 내 카르본산 변성 니트릴계 공중합체의 전체 함량 100 중량부를 기준으로 0.3 중량부 내지 3 중량부일 수 있고, 이 범위 내에서 가황에 의한 가교 능력이 뛰어난 효과가 있다.
또한, 상기 메탈 옥사이드는 산화 아연, 산화 마그네슘 및 산화 알루미늄 등을 포함할 수 있고, 상기 딥 성형용 라텍스 조성물 내 카르본산 변성 니트릴계 공중합체의 에틸렌성 불포화산 단량체의 작용기와 이온 결합을 수행하여, 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 내, 또는 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 간 이온 결합을 통한 가교부를 형성하기 위한 가교제일 수 있다. 상기 메탈 옥사이드의 함량은 딥 성형용 라텍스 조성물 내 카르본산 변성 니트릴계 공중합체의 전체 함량 100 중량부를 기준으로 0.3 중량부 내지 3 중량부일 수 있고, 이 범위 내에서 이온 결합 능력이 뛰어나고, 제조된 딥 성형품의 인장강도가 뛰어난 효과가 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 딥 성형용 라텍스 조성물은 필요에 따라, 분산제, 산화방지제, 안료, 충전제, 증점제, pH 조절제 등의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 딥 성형용 라텍스 조성물은 일례로 고형분 함량(농도)가 5 중량% 내지 43 중량%일 수 있고, 이 범위 내에서 라텍스 운송의 효율이 우수하고, 라텍스 점도의 상승을 방지하여 저장 안정성이 뛰어난 효과가 있다.
또 다른 예로, 상기 딥 성형용 라텍스 조성물은 pH가 9 내지 11일 수 있고, 이 범위 내에서 딥 성형품 제조 시 가공성 및 생산성이 뛰어난 효과가 있다. 상기 딥 성형용 라텍스 조성물의 pH는 앞서 기재한 pH 조절제의 투입에 의해 조절될 수 있다. 상기 pH 조절제는 일례로 1 중량% 내지 10 중량% 농도의 수산화칼륨 수용액, 또는 1 중량% 내지 50 중량% 농도의 암모니아수일 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 딥 성형용 라텍스 조성물 유래층을 포함하는 성형품이 제공된다. 상기 성형품은 상기 딥 성형용 라텍스 조성물을 딥 성형하여 제조된 딥 성형품일 수 있다.
상기 성형품을 성형하기 위한 성형품 제조방법은 상기 딥 성형용 라텍스 조성물을 직접 침지법, 양극(anode) 응착 침지법, 티그(Teague) 응착 침지법 등에 의해 침지시키는 단계를 포함할 수 있고, 구체적인 예로 양극 응착 침지법에 의해 실시될 수 있으며, 이 경우 균일한 두께의 딥 성형품을 수득할 수 있는 이점이 있다.
구체적인 예로 상기 성형품 제조방법은 딥 성형틀에 응고제를 부착시키는 단계(S100); 상기 응고제가 부착된 딥 성형틀에 딥 성형용 라텍스 조성물을 침지하여 딥 성형용 라텍스 조성물 유래층, 즉 딥 성형층을 형성시키는 단계(S200); 및 상기 딥 성형층을 가열하여 상기 딥 성형용 라텍스 조성물을 가교시키는 단계(S300)를 포함할 수 있다.
상기 (S100) 단계는 딥 성형틀에 응고제를 형성시키기 위하여 딥 성형틀을 응고제 용액에 담가 딥 성형틀의 표면에 응고제를 부착시키는 단계로, 상기 응고제 용액은 응고제를 물 또는 알코올 또는 이들의 혼합물에 용해시킨 용액으로, 응고제 용액 내의 응고제의 함량은 응고제 용액 전체 함량에 대하여 5 중량% 내지 45 중량%일 수 있다.
상기 응고제는 일례로 바륨 클로라이드, 칼슘 클로라이드, 마그네슘 클로라이드, 아연 클로라이드 및 알루미늄 클로라이드 등과 같은 금속 할라이드; 바륨 나이트레이트, 칼슘 나이트레이트 및 아연 나이트레이트 등과 같은 질산염; 바륨 아세테이트, 칼슘 아세테이트 및 아연 아세테이트 등과 같은 아세트산염; 및 칼슘 설페이트, 마그네슘 설페이트 및 알루미늄 설페이트 등과 같은 황산염으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있고, 구체적인 예로 칼슘 클로라이드 또는 칼슘 나이트레이트일 수 있다.
또한, 상기 (S200) 단계는 딥 성형층을 형성시키기 위하여 응고제를 부착시킨 딥 성형틀을 본 발명에 따른 딥 성형용 라텍스 조성물에 침지하고, 꺼내어 딥 성형틀에 딥 성형층을 형성시키는 단계일 수 있다.
또한, 상기 (S300) 단계는 딥 성형품을 수득하기 위하여 딥 성형틀에 형성된 딥 성형층을 가열하여 상기 딥 성형용 라텍스 조성물을 가교시켜 경화를 진행하는 단계일 수 있다.
이후, 가열 처리에 의해 가교된 딥 성형층을 딥 성형틀로부터 벗겨내어 딥 성형품을 수득할 수 있다.
상기 성형품은 수술용 장갑, 검사용 장갑, 산업용 장갑 및 가정용 장갑 등과 같은 장갑, 콘돔, 카테터, 또는 건강 관리용품일 수 있다.
이하, 실시예에 의하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 통상의 기술자에게 있어서 명백한 것이며, 이들 만으로 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
실시예
실시예 1
<카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스의 제조>
이하, 중량%는 카르본산 변성 니트릴계 공중합체의 주사슬을 형성하기 위하여 투입되는 전체 단량체 함량에 대하여 기재한 것이고, 중량부는 투입되는 단량체 전체 100 중량부에 대하여 기재한 것이다.
교반기가 설치된 중합 반응기에 아크릴로니트릴 23 중량% 및 메타크릴산 3.5 중량%를 투입 후 교반을 시작하여 혼합하고, t-도데실머캅탄 0.6 중량부, 소듐 도데실벤젠 설포네이트 4.0 중량부, 70 ℃ 물 120 중량부를 투입한 후, 1,3-부타디엔 73.5 중량%를 투입하고 2.5 kgf/cm2의 압력 및 40 ℃의 온도에서 중합 개시제인 과황산칼륨 0.3 중량부를 투입하여 유화 중합을 개시하였다.
중합 전환율이 40%인 시점에서는 반응 압력을 2.68 kgf/cm2로 제어하고, 중합 전환율이 60%인 시점에서는 반응 압력을 3.55 kgf/cm2로 제어하고, 중합 전환율이 90%인 시점에서는 반응 압력을 1.25 kgf/cm2로 제어하였다.
중합 전환율이 94%에 이르면 중합을 정지시켰다. 그 후, 탈취 공정을 통하여 미반응물을 제거하고 암모니아수, 산화방지제, 소포제를 첨가하여 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스를 수득하였다.
<딥 성형용 라텍스 조성물의 제조>
상기 수득한 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스 100 중량부(고형분 기준)에, 유황 1 중량부, 디-n-부틸디티오카바메이트 아연(ZDBC, zinc di-n-butyldithiocarbamate) 1.0 중량부, 산화아연 1.3 중량부 및 산화티타늄 1 중량부와 수산화 칼륨 용액 및 2차 증류수를 더하여 고형분 농도 30 중량% 및 pH 10.2의 딥 성형용 라텍스 조성물을 수득하였다.
<성형품의 제조>
18 중량%의 칼슘 나이트레이트, 81.5 중량%의 물, 0.5 중량%의 습윤제(Huntsman Corporation, Teric 320)를 혼합하여 응고제 용액을 제조하고, 이 용액에 손 모양의 세라믹 몰드를 13 초간 담그고, 꺼낸 후 120 ℃에서 3 분간 건조하여 응고제를 손 모양의 몰드에 도포하였다.
이어서, 응고제가 도포된 손 모양의 몰드를 상기 수득한 딥 성형용 라텍스 조성물에 13 초간 담그고 꺼낸 후, 80 ℃에서 1 분간 건조한 후, 물 또는 온수에 60 초간 담갔다. 그런 다음, 120 ℃에서 20 분간 가교시켰다. 가교된 딥 성형층을 손 모양의 몰드로부터 벗겨내어 장갑 형태의 성형품을 얻었다.
실시예 2
교반기가 설치된 중합 반응기에 아크릴로니트릴 18 중량% 및 메타크릴산 4.5 중량%를 투입 후 교반을 시작하여 혼합하고, t-도데실머캅탄 0.3 중량부, 소듐 도데실벤젠 설포네이트 3.0 중량부, 70 ℃ 물 130 중량부를 투입한 후, 1,3-부타디엔 77.5 중량%를 투입하고 2.7 kgf/cm2의 압력 및 40 ℃의 온도에서 중합 개시제인 과황산칼륨 0.25 중량부를 투입하여 유화 중합을 개시하였다.
중합 전환율이 40%인 시점에서는 반응 압력을 2.92 kgf/cm2로 제어하고, 중합 전환율이 60%인 시점에서는 반응 압력을 4.27 kgf/cm2로 제어하고, 중합 전환율이 90%인 시점에서는 반응 압력을 1.76 kgf/cm2로 제어하였다.
중합 전환율이 96%에 이르면 중합을 정지시켰다. 그 후, 탈취 공정을 통하여 미반응물을 제거하고 암모니아수, 산화방지제, 소포제를 첨가하여 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스를 수득하였다.
이렇게 얻은 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스를 이용하여 실시예 1과 같은 방법으로 딥 성형용 라텍스 조성물 및 성형품을 제조하였다.
실시예 3
교반기가 설치된 중합 반응기에 아크릴로니트릴 28 중량% 및 메타크릴산 2.5 중량%를 투입 후 교반을 시작하여 혼합하고, t-도데실머캅탄 0.8 중량부, 소듐 도데실벤젠 설포네이트 3.0 중량부, 50 ℃ 물 110 중량부를 투입한 후, 1,3-부타디엔 69.5 중량%를 투입하고 2.2 kgf/cm2의 압력 및 37 ℃의 온도에서 중합 개시제인 과황산칼륨 0.35 중량부를 투입하여 유화 중합을 개시하였다.
중합 전환율이 40%인 시점에서는 반응 압력을 2.38 kgf/cm2로 제어하고, 중합 전환율이 60%인 시점에서는 반응 압력을 3.17 kgf/cm2로 제어하고, 중합 전환율이 90%인 시점에서는 반응 압력을 1.76 kgf/cm2로 제어하였다.
중합 전환율이 94%에 이르면 중합을 정지시켰다. 그 후, 탈취 공정을 통하여 미반응물을 제거하고 암모니아수, 산화방지제, 소포제를 첨가하여 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스를 수득하였다.
이렇게 얻은 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스를 이용하여 실시예 1과 같은 방법으로 딥 성형용 라텍스 조성물 및 성형품을 제조하였다.
실시예 4
교반기가 설치된 중합 반응기에 아크릴로니트릴 25 중량% 및 메타크릴산 4.1 중량%를 투입 후 교반을 시작하여 혼합하고, t-도데실머캅탄 0.3 중량부, 소듐 도데실벤젠 설포네이트 2.5 중량부, 55 ℃ 물 140 중량부를 투입한 후, 1,3-부타디엔 70.9 중량%를 투입하고 2.4 kgf/cm2의 압력 및 40 ℃의 온도에서 중합 개시제인 과황산칼륨 0.2 중량부를 투입하여 유화 중합을 개시하였다.
중합 전환율이 40%인 시점에서는 반응 압력을 2.52 kgf/cm2로 제어하고, 중합 전환율이 60%인 시점에서는 반응 압력을 3.12 kgf/cm2로 제어하고, 중합 전환율이 90%인 시점에서는 반응 압력을 0.24 kgf/cm2로 제어하였다.
중합 전환율이 96%에 이르면 중합을 정지시켰다. 그 후, 탈취 공정을 통하여 미반응물을 제거하고 암모니아수, 산화방지제, 소포제를 첨가하여 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스를 수득하였다.
이렇게 얻은 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스를 이용하여 실시예 1과 같은 방법으로 딥 성형용 라텍스 조성물 및 성형품을 제조하였다.
실시예 5
교반기가 설치된 중합 반응기에 아크릴로니트릴 21 중량% 및 메타크릴산 2.9 중량%를 투입 후 교반을 시작하여 혼합하고, t-도데실머캅탄 0.6 중량부, 소듐 도데실벤젠 설포네이트 3.5 중량부, 75 ℃ 물 110 중량부를 투입한 후, 1,3-부타디엔 76.1 중량%를 투입하고 2.6 kgf/cm2의 압력 및 39 ℃의 온도에서 중합 개시제인 과황산칼륨 0.3 중량부를 투입하여 유화 중합을 개시하였다.
중합 전환율이 40%인 시점에서는 반응 압력을 2.86 kgf/cm2로 제어하고, 중합 전환율이 60%인 시점에서는 반응 압력을 4.29 kgf/cm2로 제어하고, 중합 전환율이 90%인 시점에서는 반응 압력을 2.34 kgf/cm2로 제어하였다.
중합 전환율이 95%에 이르면 중합을 정지시켰다. 그 후, 탈취 공정을 통하여 미반응물을 제거하고 암모니아수, 산화방지제, 소포제를 첨가하여 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스를 수득하였다.
이렇게 얻은 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스를 이용하여 실시예 1과 같은 방법으로 딥 성형용 라텍스 조성물 및 성형품을 제조하였다.
실시예 6
교반기가 설치된 중합 반응기에 아크릴로니트릴 28 중량% 및 메타크릴산 4.5 중량%를 투입 후 교반을 시작하여 혼합하고, t-도데실머캅탄 0.25 중량부, 소듐 도데실벤젠 설포네이트 3.0 중량부, 60 ℃ 물 110 중량부를 투입한 후, 1,3-부타디엔 67.5 중량%를 투입하고 2.0 kgf/cm2의 압력 및 36 ℃의 온도에서 중합 개시제인 과황산칼륨 0.45 중량부를 투입하여 유화 중합을 개시하였다.
중합 전환율이 40%인 시점에서는 반응 압력을 2.2 kgf/cm2로 제어하고, 중합 전환율이 60%인 시점에서는 반응 압력을 2.6 kgf/cm2로 제어하고, 중합 전환율이 90%인 시점에서는 반응 압력을 1.8 kgf/cm2로 제어하였다.
중합 전환율이 97%에 이르면 중합을 정지시켰다. 그 후, 탈취 공정을 통하여 미반응물을 제거하고 암모니아수, 산화방지제, 소포제를 첨가하여 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스를 수득하였다.
이렇게 얻은 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스를 이용하여 실시예 1과 같은 방법으로 딥 성형용 라텍스 조성물 및 성형품을 제조하였다.
실시예 7
교반기가 설치된 중합 반응기에 아크릴로니트릴 18 중량% 및 메타크릴산 2.5 중량%를 투입 후 교반을 시작하여 혼합하고, t-도데실머캅탄 0.5 중량부, 소듐 도데실벤젠 설포네이트 3.5 중량부, 65 ℃ 물 120 중량부를 투입한 후, 1,3-부타디엔 79.5 중량%를 투입하고 2.8 kgf/cm2의 압력 및 41 ℃의 온도에서 중합 개시제인 과황산칼륨 0.15 중량부를 투입하여 유화 중합을 개시하였다.
중합 전환율이 40%인 시점에서는 반응 압력을 2.94 kgf/cm2로 제어하고, 중합 전환율이 60%인 시점에서는 반응 압력을 4.62 kgf/cm2로 제어하고, 중합 전환율이 90%인 시점에서는 반응 압력을 0.14 kgf/cm2로 제어하였다.
중합 전환율이 94%에 이르면 중합을 정지시켰다. 그 후, 탈취 공정을 통하여 미반응물을 제거하고 암모니아수, 산화방지제, 소포제를 첨가하여 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스를 수득하였다.
이렇게 얻은 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스를 이용하여 실시예 1과 같은 방법으로 딥 성형용 라텍스 조성물 및 성형품을 제조하였다.
실시예 8
교반기가 설치된 중합 반응기에 아크릴로니트릴 26 중량% 및 메타크릴산 4 중량%를 투입 후 교반을 시작하여 혼합하고, t-도데실머캅탄 0.6 중량부, 소듐 도데실벤젠 설포네이트 3.5 중량부, 60 ℃ 물 120 중량부를 투입한 후, 이소프렌 70 중량%를 투입하고 2.4 kgf/cm2의 압력 및 41 ℃의 온도에서 중합 개시제인 과황산칼륨 0.3 중량부를 투입하여 유화 중합을 개시하였다.
중합 전환율이 40%인 시점에서는 반응 압력을 2.57 kgf/cm2로 제어하고, 중합 전환율이 60%인 시점에서는 반응 압력을 3.43 kgf/cm2로 제어하고, 중합 전환율이 90%인 시점에서는 반응 압력을 1.32 kgf/cm2로 제어하였다.
중합 전환율이 94%에 이르면 중합을 정지시켰다. 그 후, 탈취 공정을 통하여 미반응물을 제거하고 암모니아수, 산화방지제, 소포제를 첨가하여 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스를 수득하였다.
이렇게 얻은 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스를 이용하여 실시예 1과 같은 방법으로 딥 성형용 라텍스 조성물 및 성형품을 제조하였다.
비교예
비교예 1
교반기가 설치된 중합 반응기에 t-도데실머캅탄 0.25 중량부, 소듐 도데실벤젠 설포네이트 4.0 중량부, 60 ℃ 물 140 중량부를 투입한 후 교반을 시작하여 혼합하고, 아크릴로니트릴 14 중량%, 메타크릴산 6 중량% 및 1,3-부타디엔 80 중량%를 투입하고 3.5 kgf/cm2의 압력 및 41 ℃의 온도에서 중합 개시제인 과황산칼륨 0.45 중량부를 투입하여 유화 중합을 개시하였다.
중합 전환율이 40%인 시점에서는 반응 압력을 4.06 kgf/cm2로 제어하고, 중합 전환율이 60%인 시점에서는 반응 압력을 4.13 kgf/cm2로 제어하고, 중합 전환율이 90%인 시점에서는 반응 압력을 3.71 kgf/cm2로 제어하였다.
중합 전환율이 97%에 이르면 중합을 정지시켰다. 그 후, 탈취 공정을 통하여 미반응물을 제거하고 암모니아수, 산화방지제, 소포제를 첨가하여 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스를 수득하였다.
이렇게 얻은 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스를 이용하여 실시예 1과 같은 방법으로 딥 성형용 라텍스 조성물 및 성형품을 제조하였다.
비교예 2
교반기가 설치된 중합 반응기에 아크릴로니트릴 25 중량% 및 메타크릴산 4.1 중량%를 투입하고, t-도데실머캅탄 0.3 중량부, 소듐 도데실벤젠 설포네이트 2.5 중량부, 55 ℃ 물 140 중량부를 투입한 후 1,3-부타디엔 70.9 중량%를 투입하고 2.9 kgf/cm2의 압력 및 40 ℃의 온도에서 중합 개시제인 과황산칼륨 0.2 중량부를 투입하고 교반을 시작하면서 유화 중합을 개시하였다.
중합 전환율이 40%인 시점에서는 반응 압력을 3.34 kgf/cm2로 제어하고, 중합 전환율이 60%인 시점에서는 반응 압력을 3.68 kgf/cm2로 제어하고, 중합 전환율이 90%인 시점에서는 반응 압력을 2.81 kgf/cm2로 제어하였다.
중합 전환율이 96%에 이르면 중합을 정지시켰다. 그 후, 탈취 공정을 통하여 미반응물을 제거하고 암모니아수, 산화방지제, 소포제를 첨가하여 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스를 수득하였다.
이렇게 얻은 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스를 이용하여 실시예 1과 같은 방법으로 딥 성형용 라텍스 조성물 및 성형품을 제조하였다.
비교예 3
교반기가 설치된 중합 반응기에 아크릴로니트릴 28 중량% 및 메타크릴산 2.5 중량%를 투입하고, t-도데실머캅탄 0.5 중량부, 소듐 도데실벤젠 설포네이트 3.5 중량부, 65 ℃ 물 120 중량부를 투입한 후 1,3-부타디엔 69.5 중량%를 투입하고 1.9 kgf/cm2의 압력 및 36 ℃의 온도에서 중합 개시제인 과황산칼륨 0.15 중량부를 투입하고 교반을 시작하면서 유화 중합을 개시하였다.
중합 전환율이 40%인 시점에서는 반응 압력을 2.2 kgf/cm2로 제어하고, 중합 전환율이 60%인 시점에서는 반응 압력을 2.7 kgf/cm2로 제어하고, 중합 전환율이 90%인 시점에서는 반응 압력을 0.95 kgf/cm2로 제어하였다.
중합 전환율이 94%에 이르면 중합을 정지시켰다. 그 후, 탈취 공정을 통하여 미반응물을 제거하고 암모니아수, 산화방지제, 소포제를 첨가하여 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스를 수득하였다.
이렇게 얻은 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스를 이용하여 실시예 1과 같은 방법으로 딥 성형용 라텍스 조성물 및 성형품을 제조하였다.
비교예 4
교반기가 설치된 중합 반응기에 아크릴로니트릴 21 중량% 및 메타크릴산 2.9 중량%를 투입하고, t-도데실머캅탄 0.25 중량부, 소듐 도데실벤젠 설포네이트 3.0 중량부, 60 ℃ 물 110 중량부를 투입한 후 1,3-부타디엔 76.1 중량%를 투입하고 3.0 kgf/cm2의 압력 및 41 ℃의 온도에서 중합 개시제인 과황산칼륨 0.45 중량부를 투입하고 교반을 시작하면서 유화 중합을 개시하였다.
중합 전환율이 40%인 시점에서는 반응 압력을 3.15 kgf/cm2로 제어하고, 중합 전환율이 60%인 시점에서는 반응 압력을 3.3 kgf/cm2로 제어하고, 중합 전환율이 90%인 시점에서는 반응 압력을 0.9 kgf/cm2로 제어하였다.
중합 전환율이 97%에 이르면 중합을 정지시켰다. 그 후, 탈취 공정을 통하여 미반응물을 제거하고 암모니아수, 산화방지제, 소포제를 첨가하여 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스를 수득하였다.
이렇게 얻은 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스를 이용하여 실시예 1과 같은 방법으로 딥 성형용 라텍스 조성물 및 성형품을 제조하였다.
비교예 5
교반기가 설치된 중합 반응기에 아크릴로니트릴 18 중량% 및 메타크릴산 4.5 중량%를 투입하고, t-도데실머캅탄 0.6 중량부, 소듐 도데실벤젠 설포네이트 3.5 중량부, 75 ℃ 물 110 중량부를 투입한 후 1,3-부타디엔 77.5 중량%를 투입하고 3.3 kgf/cm2의 압력 및 41 ℃의 온도에서 중합 개시제인 과황산칼륨 0.3 중량부를 투입하고 교반을 시작하면서 유화 중합을 개시하였다.
중합 전환율이 40%인 시점에서는 반응 압력을 3.53 kgf/cm2로 제어하고, 중합 전환율이 60%인 시점에서는 반응 압력을 4.69 kgf/cm2로 제어하고, 중합 전환율이 90%인 시점에서는 반응 압력을 3.5 kgf/cm2로 제어하였다.
중합 전환율이 95%에 이르면 중합을 정지시켰다. 그 후, 탈취 공정을 통하여 미반응물을 제거하고 암모니아수, 산화방지제, 소포제를 첨가하여 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스를 수득하였다.
이렇게 얻은 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스를 이용하여 실시예 1과 같은 방법으로 딥 성형용 라텍스 조성물 및 성형품을 제조하였다.
비교예 6
교반기가 설치된 중합 반응기에 t-도데실머캅탄 0.25 중량부, 소듐 도데실벤젠 설포네이트 3.0 중량부, 60 ℃ 물 110 중량부를 투입한 후 교반을 시작하여 혼합하고, 아크릴로니트릴 31 중량% 및 메타크릴산 6 중량%를 투입한 후 1,3-부타디엔 63 중량%를 투입하여 2.0 kgf/cm2의 압력 및 36 ℃의 온도에서 중합 개시제인 과황산칼륨 0.45 중량부를 투입하고 교반을 시작하면서 유화 중합을 개시하였다.
중합 전환율이 40%인 시점에서는 반응 압력을 2.2 kgf/cm2로 제어하고, 중합 전환율이 60%인 시점에서는 반응 압력을 2.6 kgf/cm2로 제어하고, 중합 전환율이 90%인 시점에서는 반응 압력을 1.8 kgf/cm2로 제어하였다.
중합 전환율이 97%에 이르면 중합을 정지시켰다. 그 후, 탈취 공정을 통하여 미반응물을 제거하고 암모니아수, 산화방지제, 소포제를 첨가하여 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스를 수득하였다.
이렇게 얻은 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스를 이용하여 실시예 1과 같은 방법으로 딥 성형용 라텍스 조성물 및 성형품을 제조하였다.
실험예
실험예 1
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스의 물성을 하기와 같은 방법으로 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
(1) CV0(mm2/s): 고형분 44% 내지 47%의 각 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스를 10% 암모니아수를 이용하여 pH를 8.8 내지 9.1로 조절한 후, 2.55 중량%의 농도로 메틸에틸케톤(MEK)에 용해하여 잘 분산되도록 하였다. 그런 다음, 캐논 펜스케(Cannon-Fenske routine type, SI Analytics GmbH Type No. 520 13) 타입의 모세관 점도계에 10 ml을 넣고 25 ℃에서 모세관을 지나는데 걸리는 시간을 측정하여 하기 수학식 2를 이용하여 점도를 계산하였다.
[수학식 2]
CV0 = K x t
상기 수학식 2에서, K는 모세관의 상수(mm2/s2)이고, t는 모세관을 지나는데 걸린 시간(s)이다.
(2) CVD(mm2/s), P: 고형분 44% 내지 47%의 각 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스를 10% 암모니아수를 이용하여 pH를 8.8 내지 9.1로 조절한 후, 2.55 중량%의 농도로 메틸에틸케톤(MEK)에 용해하여 잘 분산되도록 하였다. 그런 다음, 울트라소니케이터(Bransonic® M Mechanical Bath 5800)를 사용하여 40 분 동안 55 kcal 내지 65 kcal의 에너지를 가하여 디스웰링 시킨 후 캐논 펜스케(Cannon-Fenske routine type, SI Analytics GmbH Type No. 520 13) 타입의 모세관 점도계에 10 ml을 넣고 25 ℃에서 모세관을 지나는데 걸리는 시간을 측정하여 상기 수학식 2를 이용하여 점도(CVD)를 계산하였다. 이러한 구한 상기 CVD를 CV0로 나눠줘 P를 측정하였다. (P = CVD/CV0)
(3) M: 고형분 44% 내지 47%의 각 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스를 10% 암모니아수를 이용하여 pH를 8.8 내지 9.1로 조절한 후 캐스트법 등으로 기재 상에 도포하고, 이것을 130 ℃ 내지 140 ℃에서 40 분 동안 건조시켜 건조 필름을 얻어 건조 필름의 중량(f1)을 측정하였다. 이어서, 상기 건조 필름을 메틸에틸케톤 중에 25 ℃에서 48 시간 침지시킨 후 침지 후의 필름에 대하여 중량(f2)을 측정한 후, 170 ℃에서 30 분 건조하여 메틸에틸케톤을 제거한다. 그리고, 메틸에틸케톤 제거 후의 필름에 대한 중량(f3)을 측정하고, 이들의 중량의 측정 결과로부터 하기 수학식 3 및 4에 따라서 메틸에틸케톤 용매에 대한 불용해도(m1)와 팽윤도(m2)를 측정하였고, 수학식 5에 따라서 M을 측정하였다.
[수학식 3]
메틸에틸케톤 용매에 대한 불용해도(m1) = f3/f1
[수학식 4]
메틸에틸케톤 용매에 대한 팽윤도(m2) = (f2-f3)/f3
[수학식 5]
M = m1 x m2
(4) pKa: 상기 실시예 1에 따른 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스를 탈이온수를 이용하여 고형분 10%로 희석한 후 1.25% 수산화칼륨 수용액을 이용하여 pH를 12까지 증가시킨 후 2 시간 동안 50 ℃에서 교반하여 수용액 속 암모니아를 제거하였다. 얻어진 희석액을 상온까지 식힌 후 1%로 희석한 염산수용액을 이용하여 pH를 2 이하로 떨어뜨린 후 2 시간 동안 50 ℃의 온도에서 교반하였다. 그런 다음, 수용액 속 이산화탄소를 제거하고 얻어진 희석액을 상온까지 식힌 후 농도가 정확한 3% 수산화칼륨 수용액을 이용하여 산 염기 적정 그래프를 얻었다. 그 결과는 하기 도 1 및 도 2에 나타내었다. 도 1은 KOH 투입량에 따른 pH 변화를 보여주는 그래프로, 도 1의 1차 변곡점과 2차 변곡점 사이의 KOH 투입량으로 계산한 카르복실산의 양이 표면에 존재하는 산의 양이다. 도 2는 pH에 따른 KOH의 투입량의 미분 곡선이고, 이 2차 함수의 꼭지점에 해당하는 것이 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스의 pKa이다. 또한, 나머지 실시예 및 비교예에 따른 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스에 대해서도 동일한 방법으로 pKa를 확인하였다.
CV0
(mm2/s)		 CVD
(mm2/s)		 P M pKa
실시예 1 2.13 1.96 0.92 10.7 9.93
실시예 2 1.26 1.21 0.96 13.2 9.68
실시예 3 2.81 2.61 0.93 7.0 10.12
실시예 4 2.57 2.31 0.90 9.1 10.07
실시예 5 1.65 1.62 0.98 11.7 9.83
실시예 6 3.00 2.73 0.91 10.3 9.84
실시예 7 1.00 0.96 0.96 9.8 9.92
실시예 8 2.68 2.49 0.93 9.9 9.95
비교예 1 0.40 0.30 0.76 20.2 9.27
비교예 2 2.57 2.03 0.79 11.3 9.85
비교예 3 2.81 2.36 0.84 9.3 9.97
비교예 4 1.65 1.34 0.81 9.5 9.97
비교예 5 1.26 1.01 0.80 14.4 9.55
비교예 6 5.50 5.01 0.91 20.2 9.28
상기 표 1을 참조하면, 실시예 1 내지 실시예 8의 경우, 본 발명에 따른 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스는 공정적인 요소를 제어함으로써 중합 공정에 있어서 카르본산 변성 니트릴계 공중합체의 엉킴 정도나 브랜치도, 분자량 및 라텍스 입자 내 공중합체의 산 분포 등을 조절하여 라텍스 입자의 구조를 최적화하여 라텍스 자체의 물성을 개선하였고, 이를 통해 CV0가 1.0 내지 3.0 범위이고, P 값이 0.85 내지 1 범위를 만족하는 것을 확인할 수 있었다.
반면, 비교예 1 내지 비교예 6의 경우, 본 발명과 같이 라텍스 입자의 구조를 최적화하지 못하였기 때문에, 라텍스의 물성 개선이 어려웠다.
실험예 2
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 성형품의 물성을 하기와 같은 방법으로 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.
(1) 500% 모듈러스(MPa): 성형품으로부터 ASTM D-412 방법에 의거, 덤벨 형상의 시편을 제작하고, 측정기기 U.T.M(Instron社, 3345 모델)을 이용하여 크로스헤드 스피드를 500 mm/min으로 시편을 당긴 후, 신율이 500%일 때의 응력을 측정하였다.
(2) 응력 유지율(%): 성형품으로부터 ASTM D-412 방법에 의거, 덤벨 형상의 시편을 제작하고, 측정기기 U.T.M(Instron社, 3345 모델)을 이용하여 시편을 크로스헤드 스피드를 300 mm/min으로 하기 수학식 6을 통해 계산된 신율이 100%일 때까지 당긴 후, 5분 동안의 응력 감소를 측정하였고, 하기 수학식 7에 따라 계산하였다.
[수학식 6]
신율(%) = (시편 신장 후 길이 / 시편 초기 길이) X 100
[수학식 7]
응력 유지율(%) = (시편 신장 5분 후 로드(load)값) / (시편 신장 초기 로드(load)값) x 100
500% 모듈러스(MPa) 응력 유지율(%)
실시예 1 16.1 47
실시예 2 11.6 50.1
실시예 3 15.3 46.6
실시예 4 18.5 45
실시예 5 10.4 51.9
실시예 6 18.1 45.4
실시예 7 9.7 49.2
실시예 8 16.9 47
비교예 1 33.6 33
비교예 2 22.4 34.4
비교예 3 23.1 39.4
비교예 4 22.3 37
비교예 5 21.4 34.9
비교예 6 - 45.4
상기 표 2를 참조하면, 실시예 1 내지 실시예 8의 경우, 본 발명에 따른 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스를 포함하는 딥 성형용 라텍스 조성물로부터 성형된 성형품은 응력 유지율이 높고, 500% 모듈러스 값이 낮아, 탄성과 부드러움이 모두 개선된 것을 확인할 수 있었다.
반면, 비교예 1 내지 비교예 6의 경우, 본 발명과 같이 개선되지 못한 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스를 포함하는 딥 성형용 라텍스 조성물로부터 성형된 성형품으로서, 응력 유지율과 500% 모듈러스 값이 실시예와 비교하여 현저히 저하된 것을 확인할 수 있었다.
또한, 비교예 6의 경우, 본 발명과 같이 개선되지 못한 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스를 포함하는 딥 성형용 라텍스 조성물로부터 성형된 성형품으로서, 신율이 500% 미만으로 측정되어 500% 모듈러스 값을 측정할 수 없었다.

Claims (10)

  1. 공액디엔계 단량체 유래 단위, 에틸렌성 불포화 니트릴계 단량체 유래 단위 및 에틸렌성 불포화산 단량체 유래 단위를 포함하는 카르본산 변성 니트릴계 공중합체를 포함하고,
    하기 일반식 1 및 일반식 2를 만족하는 것인 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스:
    [일반식 1]
    1.0 mm2/s ≤ CV0 ≤ 3.0 mm2/s
    [일반식 2]
    0.85 ≤ P ≤ 1.0, P = CVD / CV0
    상기 일반식 1 및 2에서, CV0는 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스의 메틸에틸케톤 용매에 팽윤된 상태에서 측정된 모세관 점도를 나타내고, 상기 CVD는 디스웰링된 상태의 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스의 모세관 점도를 나타내며,
    상기 CV0는, 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스의 pH를 8.8 내지 9.1로 조절한 후, 2.55 중량%의 농도로 메틸에틸케톤(MEK)에 용해하여 분산한 다음, 캐논 펜스케(Cannon-Fenske routine type, SI Analytics GmbH Type No. 520 13) 타입의 모세관 점도계로 측정한 모세관 점도이고,
    상기 CVD는, 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스의 pH를 8.8 내지 9.1로 조절한 후, 2.55 중량%의 농도로 메틸에틸케톤(MEK)에 용해하여 분산한 다음, 울트라소니케이터(Bransonic® M Mechanical Bath 5800)를 사용하여 40 분 동안 55 kcal 내지 65 kcal의 에너지를 가하여 디스웰링 시킨 후 캐논 펜스케(Cannon-Fenske routine type, SI Analytics GmbH Type No. 520 13) 타입의 모세관 점도계로 측정한 모세관 점도이다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 공액디엔계 단량체는 1,3-부타디엔, 2,3-디메틸-1,3-부타디엔, 2-에틸-1,3-부타디엔, 1,3-펜타디엔 및 이소프렌으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것인 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 에틸렌성 불포화 니트릴계 단량체는 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 후마로니트릴, α-클로로니트릴 및 α-시아노 에틸 아크릴로니트릴로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것인 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 에틸렌성 불포화산 단량체는 아크릴산, 메타크릴산, 이타콘산, 말레인산, 푸마르산, 무수말레산, 무수 시트라콘산, 스티렌 술폰산, 푸마르산 모노부틸, 말레인산 모노부틸 및 말레인산 모노-2-하이드록시 프로필로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 것인 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 공액디엔계 단량체는 1,3-부타디엔 또는 이소프렌이고,
    상기 에틸렌성 불포화 니트릴계 단량체는 아크릴로니트릴이며,
    상기 에틸렌성 불포화산 단량체는 메타크릴산인 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 카르본산 변성 니트릴계 공중합체는 에틸렌성 불포화 단량체 유래 단위를 더 포함하는 것인 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 카르본산 변성 니트릴계 공중합체는 에틸렌성 불포화 니트릴계 단량체 유래 단위 15 중량% 내지 30 중량%, 에틸렌성 불포화산 단량체 유래 단위 1.5 중량% 내지 5.5 중량% 및 공액디엔계 단량체 유래 단위 64.5 중량% 내지 83.5 중량%를 포함하는 것인 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 P는 0.9 내지 1인 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스.
  9. 제1항에 있어서,
    하기 일반식 3 및 일반식 4를 만족하는 것인 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스:
    [일반식 3]
    5 ≤ M ≤ 20, M = m1 x m2
    [일반식 4]
    9.2 ≤ pKa ≤ 10.5
    상기 일반식 3에서, m1은 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스의 건조 필름의 메틸에틸케톤 용매에 대한 불용해도를 나타내고, m2는 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스의 건조 필름의 메틸에틸케톤 용매에 대한 팽윤도를 나타내고,
    상기 일반식 4에서, pKa는 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스의 에틸렌성 불포화산의 이온화 정도를 나타내며,
    상기 m1 및 m2는, 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스의 pH를 8.8 내지 9.1로 조절한 후 캐스트법으로 기재 상에 도포하고 건조시켜 건조 필름을 얻어 상기 건조 필름의 중량(f1)을 측정하고, 상기 건조 필름을 메틸에틸케톤 중에 25 ℃에서 48 시간 침지시킨 후 침지 후의 필름에 대하여 중량(f2)을 측정하고, 170 ℃에서 30 분 건조하여 메틸에틸케톤을 제거한 후의 필름에 대한 중량(f3)을 측정한 후, 하기 수학식 3 및 4에 의하여 산출하였다.
    [수학식 3]
    메틸에틸케톤 용매에 대한 불용해도(m1) = f3/f1
    [수학식 4]
    메틸에틸케톤 용매에 대한 팽윤도(m2) = (f2-f3)/f3
  10. 제9항에 있어서,
    상기 pKa는 9.5 내지 10.2인 카르본산 변성 니트릴계 공중합체 라텍스.
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