KR20060059389A - 저경도의 열가소성 탄성체 수지 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 수첨 스티렌계 블록 공중합체 100 중량부에 대하여 점착부여 수지 50 중량부 이내, 화이트 오일 250 내지 500 중량부, 폴리올레핀계 수지 10 중량부 이내 및 기타 첨가제를 포함하는 저경도 열가소성 탄성체 수지 조성물은 고온 및 저온안정성이 우수하여 옥내·외 환경에서 사용이 가능하며, 또한 냉·온에서 보관한 후 사람이나 동물의 피부에 감싸주었을 때 시원함 또는 따뜻한 특성을 가져 근육의 이완 작용 및 외부 충격에 대한 흡수성이 우수하여 피부 및 근육 등을 보호를 할 수 있는 점착성을 가지므로, 저경도 특성을 가지면서 촉감이 우수하고 탄성 회복력 및 점착성을 가지는 다양한 형태의 사출 성형물을 제조할 수 있을 뿐만 아니라, 사용 조건이 비슷한 저경도 쿠숀 및 패드 등의 제품 및 점착 성질을 필요로 하는 제품 등에도 사용이 가능하다.
패드*점착성*열가소성탄성체*저경도

Description

저경도의 열가소성 탄성체 수지 조성물{Thermoplastic elastomer composition with low hardness}
본 발명은 저경도의 열가소성 탄성체 수지 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 옥내·외 환경에서 사용이 가능하며 냉·온 설비에서 보관한 후 사람이나 동물의 피부에 감싸주었을 때 시원함 또는 따뜻한 특성을 제공하여 근육의 이완 작용 및 외부 충격 흡수를 통해 피부 및 근육 등을 보호할 수 있는 점착성이 있는 저경도 (패드)용 열가소성 탄성체 수지 조성물에 관한 것이다.
운동 중 타박이나 삐어서 순간적으로 열이 나고 붓는 경우 또는 갑작스러운 근육 운동 등으로 젖산이 축적되면서 나타나는 근육통은, 근육을 풀어주고 혈액 순환 장애 개선을 위해 젖산을 빨리 배출시키기 위하여 냉·옴 찜질을 하면 증상이 완화될 수 있다. 또한 삐거나 근육통이 있는 부위는 작은 외부 충격에도 고통을 수반한다.
일반적으로 냉·온 찜질을 하기 위해서는 폴리아크릴레이트 겔을 폴리염화비닐 백(PVC bag)에 담아 만든 찜질팩을 냉·온 용도 설비에 일정시간 보관 후 꺼내 서 사용하거나, 면과 같은 재질로 된 수건에 싸서 뜨겁거나 차가운 물에 적셔 사용한다. 그러나 이러한 찜질 도구들은 무겁거나 또는 사용시 물이 흘러나와 사용자가 자유롭게 움직이거나 편리하게 사용하기가 불편하며, 착용 후 움직이기 위해서는 묶어 주는 부속품이 필요하다.
따라서, 사용자가 냉·온 찜질이 용이하고 묶어주는 부속품 없이 움직일 수 있으며, 움직이는 도중 외부 충격으로부터 보호할 수 있기 위해서는 경도가 낮고 점착성을 가져야하며 착용감을 위해 우수한 탄성 회복력과 부드럽고 유연하여 촉감이 우수하여야한다.
또한, 냉·온 온도, 즉 -20℃ 내지 +80℃ 에서 장시간 보관해도 성형물의 변형이 생기지 않는 재료의 개발이 필요한 실정이다.
상기 재료로 저경도 실리콘 고무가 적용 가능한데 실리콘 고무와 같은 점탄성 중합체 조성물(출원번호 특1994-0000510)의 경우에는 혼련 교반 장치에서 혼합 후 교반 장치의 온도를 승온시켜 2∼5시간 동안 넣어 주형성형(Casting mlod) 내에서 충분히 가교되도록 하는 제작 방법으로 제조하는데 제조 공정이 복잡하고 시간이 오래 걸리며 재활용이 어렵다는 문제점이 있다.
이에 본 발명자들은 상기와 같은 종래 냉·온 찜질시 사용되던 열가소성 탄성체 수지 조성물의 문제를 해결하기 위하여 연구 노력하던 중, 수첨 스티렌계 블록 공중합체 100 중량부에 대하여 점착부여 수지 50 중량부 이내, 화이트 오일 250 내지 500 중량부, 폴리올레핀계 수지 10 중량부 이내 및 기타 첨가제를 포함하는 저경도의 열가소성 탄성체 수지 조성물을 제조한 결과, -20℃ 내지 +80℃ 에서 장시간 보관해도 성형물의 수축이나 변형 등이 없고, 점착성의 유지 및 우수한 탄성 회복력을 가지면서 부드럽고 유연하여 촉감이 우수하고 별도의 부속품 없이 재료의 자체 특성으로 부착 및 고정시킬 수 있도록 점착성을 가지 있으며, 플라스틱과 같이 사출 및 압출 성형이 가능하고 재활용이 가능한 환경친화적인 열가소성 탄성체 수지 조성물을 제조할 수 있다는 것을 알게 되어 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 점착성을 유지하면서 우수한 탄성 회복력을 가지며, 냉·온에서 장시간 사용해도 안정한 저경도의 열가소성 탄성체 수지 조성물을 제공하는 데 있다.
이와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 저경도의 열가소성 탄성체 수지 조성물은 수첨 스티렌계 블록 공중합체 100 중량부에 대하여 점착부여 수지 50 중량부 이내, 화이트 오일 250 내지 500 중량부, 폴리올레핀계 수지 10 중량부 이내 및 기타 첨가제를 포함하는 것을 그 특징으로 한다.
이하 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 수첨 스티렌계 블록 공중합체 수지 100중량부에 대하여 점착부여수지 50 중량부 이내, 화이트 오일 250∼500 중량부, 폴리올레핀계 수지 10중량부 이내 및 기타 첨가제를 포함하는 점착성이 있는 저경도 열가소성 탄성체 수지 조성 물에 관한 것이다.
본 발명에서 수첨 스티렌계 블록 공중합체는 용융지수가 0∼10g/min(200℃, 2.16kg)이고, 스티렌 함량이 20∼40 중량% 인 것으로, 그 구체적인 예를 들면, 스티렌-에틸렌-부틸렌-스틸렌 블록공중합체(SEBS), 스티렌-에틸렌-프로필렌-스티렌 블록공중합체(SEPS), 스티렌-에틸렌-에틸렌-프로필렌-스티렌 블록공중합체(SEEPS) 중에서 선택된 1종 이상의 공중합체를 사용한다.
이러한 수첨 스티렌계 블록 공중합체의 스티렌 함량이 20중량% 미만인 경우 인장 물성이 약하여 본 발명의 목적에 사용할 수 없으며, 또한 스티렌 함량이 40 중량%를 초과할 경우에는 경도가 너무 높아 오일 함침이 어려워 가공상 문제가 발생하게 된다.
또한, 본 발명에서는 수지 조성물에 저경도를 제공하고, 사출시의 복잡한 형상 제품을 원활하게 제작하기 위해 가공성 향상 조절을 위해 화이트 오일을 첨가한다. 본 발명의 화이트 오일은 동점도(40℃) 20∼100cST(Centistokes)이며, 인화점이 180℃ 이상인 화이트 오일을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 포함되는 화이트 오일은 상기 수첨 스티렌계 블록 공중합체 100 중량부에 대하여 250 내지 500 중량부로 포함되는 바, 250 중량부 미만에서는 최종 제조된 수지의 경도가 쇼어 A 경도 기준으로 10을 초과하게 되어 밴딩시에 높은 경도 특성 및 유연하지 못한 성질로 인해 자유롭게 사용이 어려우며, 점착력이 낮아 체결 후에도 자력으로 풀릴 수가 있으며, 탄성 회복력이 저하되어 본 용도의 취지에 적합하지 않다. 또한, 화이트 오일의 함량이 스티렌계 블록 공중합체 100 중량 부에 대하여 500 중량부를 초과하게 되면 탄성 회복력 등 기계적인 물성이 부족하여 성형물에 변형이 발생할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 수지에 점착성을 부여하기 위하여 점착 부여수지를 포함하는 바, 구체적인 예를 들면, 로진계, 테르핀 수지, 쿠마론인덴 수지, 석유 수지를 사용할 수 있으며, 이중에서 탄소수 5 내지 9인 지방족 및 방향족계 탄화수소로 구성되고, 연화점 80∼140℃ 인 석유 수지를 사용하는 것이 바람직하다.
이러한 점착성 부여 수지의 함량은 상기 수첨 스티렌계 블록 공중합체 100 중량부에 대하여 50중량부 이내로 포함되는 바, 50 중량부를 초과할 경우에는 용융 압출 후에 컴파운딩 칩간의 블로킹이 심하여 보관 및 적재 등이 어려우며 점착부여 수지의 프라스틱 성질로 인해 성형물의 탄성 회복력 등이 낮아지게 된다.
또한, 열가소성 탄성체 수지 조성물의 내열성 향상을 위하여 폴리올레핀계 수지를 첨가하는 바, 첨가되는 폴리올레핀계 수지는 용융 지수가 5∼20g/min (200℃ , 2.16kg)인 선형 및 비선형 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 중에서 하나 이상을 선택하여 사용할 수 있지만, 특별히 한정되는 것은 아니다. 폴리올레핀 수지의 함량은 상기 수첨 스티렌계 블록 공중합체 100 중량부에 대하여 10 중량부 이내로 포함되는 바, 10 중량부를 초과할 경우 경도가 높아지고 성형물의 탄성 회복력이 떨어지게 된다.
상기와 같은 조성으로부터 본 발명의 저경도의 열가소성 탄성체 수지 조성물의 제조는 다음과 같다. 수첨 스티렌계 블록 공중합체, 점착부여 수지, 폴리올레핀 계 수지, 화이트오일 및 첨가제 등을 슈퍼 믹서(Henschel mixer)에 넣어 혼합하여 수지 조성물을 제조하여, 용융 혼련용 압출기에서 160∼210℃ 의 가공 조건에서 혼련하여 다이(Die)를 통해 나온 용융물을 실리콘 이형제가 용해된 냉각수가 흐르는 underwater water 커트 설비를 이용하여 커팅 후 컴파운딩 칩으로 제조한다. 이러한 과정은 연속 공정으로 이루어지며, 제조된 컴파운딩 칩은 건조시켜, 150∼210 ℃ 에서 스크류식 사출 성형기를 사용하여 덤벨 및 직육면체 사각 시편으로 제조한다.
상기와 같이 냉각수 내에 용해된 실리콘 이형제는 본 발명에 점착부여 수지의 첨가로 인한 장기 보관시에 블로킹 현상 발생의 방지 및 사출 성형물 제작을 위하여 사출 스크류 안으로 원활한 재료 공급을 위해 사용된다.
이러한 실리콘 이형제는 블로킹을 방지하기 위하여 컴파운딩 칩의 표면에 코팅시켜 사용되는 바, 용융 압출기를 통과한 컴파운딩 칩이 물로 냉각될 때 냉각수함량 100 중량부에 대하여 0.1 내지 1.0 중량부로 투입하여 컴파운딩 칩에 코팅을 해줌으로써 블로킹을 방지할 수 있다.
또한, 이렇게 압출된 컴파운딩 칩에 코팅된 실리콘 이형제의 함량은 상기 열가소성 탄성체 조성물 100 중량부에 대하여 0.05 내지 0.3 중량부인 것이 바람직한 바, 0.05 중량부 미만일 경우 블로킹 방지 효과가 적으며, 0.3 중량부를 초과할 경우 사출 성형품의 점착성을 저하시키게 된다.
본 발명의 조성물에는 상기 조성 이외에도, 각종 첨가제, 보강제, 예를 들면, 내열안정제, 내후성 안정제, 대전 방지제, 활제, 슬립제, 항균제 및 안료 등을 본 발명의 목적에 어긋나지 않은 범위에서 첨가하여 적용하는 것이 가능하다.
본 발명의 실시예 및 비교예에서 사용한 수첨 스티렌계 블록 공중합체는 스티렌 함량이 33중량%이고, 용융지수가 0g/10min인 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 블록공중합체(KRATON G 1651)를 사용하였다. 화이트 오일은 서진화학 KL-350, 점착부여수지는 연화점이 120℃ 인 코오롱 SU-120제품을 사용하였다. 에멀젼형 실리콘 이형제는 일본 시네츠사의 KM740 을 사용하였다. 폴리올레핀 수지는 한화석유화학 LLDPE 3120을 사용하였다.
이하, 본 발명을 다음 실시예에 의거하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같은 바, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 내지 7
수첨 스티렌 부타디엔 블록 공중합체 Kraton G 1651 100 중량부에, 화이트 오일(서진화학 KL-350) 250중량부를 슈퍼믹스(henschel mixer)에 넣고 20분간 혼합한 후, 용융 혼련용 이축 압출기로 160∼210℃ 의 가공 온도조건에서 수지 조성물을 제조하였다. 다음 표 1에서는 실시예 1 내지 7의 구체 조성을 나타냈으며, 실시예 2 내지 7의 수지 조성물의 제조 과정은 상기와 동일하게 수행하였다.
이축 압출기의 다이를 통해 토출된 결과물을 KM740 실리콘 이형제(일본 시네츠사 제품)가 냉각수 대비 0.1 중량부 용해된 냉각수로 냉각시키면서, underwater(Gala회사) 커터로 절단하여 실리콘 이형제가 코팅된 컴파운딩 칩을 얻 었다. 컴파운딩된 칩은 사출성형기에서 온도 150∼210℃ 로 사출 성형하여 상온에서 24시간 동안 방치시켰다.
비교예 1 내지 4
다음 표 1과 같이 조성을 달리하는 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 수지 조성물을 제조하였다.
제조된 수지를 사출 성형시켜 실리콘 이형제를 수지 표면에 코팅시키는 과정도 상기 실시예 1과 동일한 과정으로 수행하였다.
단위(중량부) 실시예 비교예
1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4
수첨 스티렌계 블록 공중합체 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100
화이트오일 250 250 300 300 500 500 500 200 300 500 600
점착부여 수지 0 10 10 50 10 10 10 10 60 10 10
폴리올레핀 수지(LLDPE 3120) 0 0 0 0 0 0 10 0 0 20 0
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 수지조성물로부터 제조된 컴파운딩 칩의 물성을 다음과 같이 측정하였으며, 그 결과를 다음 표 2에 나타내었다.
(1) 경도 : ASTM D-2240법으로, Shore A 타입의 경도계를 사용하여 측정하였다.
(2) 탄성 회복력 : 사출 제조된 시트 (L(10 cm)*W(3 cm)*T(1cm))를 5kg/cm2 의 힘으로 기존 길이에서 5배 정도로 늘리고 10초간 정지한 후 힘을 제거하는 방식 으로 5회 반복한 후, 최초 길이보다 늘어난 길이가 10% 이내일 경우 합격으로, 그 이상의 경우에는 불합격으로 판정하였다.
(3) 점착력 평가 : 원형(ㅨ (5cm)*L(15cm))의 스테인레스 스틸 봉에 사출 제조된 시트(L(10 cm)*W(3 cm)*T(1cm))가 일부분 겹쳐지게 감고, 상온에서 12시간 동안 방치시킨 후 겹쳐진 부분이 자력으로 떨어지면 불합격, 붙어 있으면 합격으로 판정하였다.
(4) 고온 및 저온 안정성 : 사출 제조된 시트 (L(10 cm)*W(3 cm)*T(1cm))를 고온 안정성은 80℃ 오븐에서, 저온 안정성은 -20℃ 냉동실에서 각각 24시간 방치시킨 후 외형 변화를 관찰하였다. 육안으로 보았을 때 변형이나 변색이 있으면 불합격, 그렇지 않으면 합격으로 판정하였다.
(5) 블로킹 상태 : 압출 성형한 컴파운딩 칩을 원형(ㅨ (3cm)*L(12cm))의 병에 10cm 두께로 적재시킨 후, 상온에서 5Kg의 추를 이용하여 하중을 가하여 24시간 동안 방치시킨 후 컴파운딩 칩이 서로 부착될 경우 불합격, 부착되지 않으면 합격으로 판정하였다.
(6) 압출 성형된 컴파운딩 칩에 코팅된 실리콘 이형제의 양 : 컴파운딩 칩 10g을 얇고 가는 철망상 위에 올려놓고 석유 에테르 100ml에 5초간 3회 침지시킨 후, 상온에서 12시간 동안 감압 건조시킨 후 코팅된 실리콘 함량의 무게 변화를 측정하였다. 열가소성 탄성체 조성물이 석유 에테르에 의해 제거될 것을 고려하여 실리콘 이형제가 코팅되지 않은 열가소성 탄성체 조성물을 같은 방법으로 세척 건조하여 그 값을 보정하였다.
실시예 비교예
1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4
코팅된 실리콘 이형제 함량 (중량부)(1) 0.05 0.05 0.2 0.2 0.5 0.2 0.2 0.1 0.2 0.2 0.2
경도(shore A) 8 10 2 5 0 0 5 14 8 8 0
탄성회복력 합격 합격 합격 합격 합격 합격 합격 합격 불합격 불합격 불합격
점착력 합격 합격 합격 합격 합격 합격 합격 불합격 합격 불합격 합격
고온 /저온안정성 합격 합격 합격 합격 합격 합격 합격 합격 합격 합격 합격
칩블로킹 합격 합격 합격 합격 합격 합격 합격 합격 합격 합격 합격
(주) (1)전체 열가소성 탄성체 수지 조성물 100 중량부에 대한 값임.
상기 표 2의 결과에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따라 제조된 수지 조성물의 경우 10 이하의 경도를 가지고, 탄성회복력, 점착력, 고온 및 저온안정성 및 블로킹 등의 물성이 모두 우수한 반면, 화이트 오일의 함량이 적은 비교예 1의 경우 경도가 높아져 유연성이 떨어지며 점착력이 떨어지고, 점착수지가 과량 들어간 비교예 2의 경우 탄성 및 블로킹에 좋지 않은 영향이 있으며, 전체적으로 본 발명의 조성범위를 벗어날 경우에는 여러 물성을 만족하지 못하는 것을 확인할 수 있다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 조성에 따라 제조된 열가소성 탄성체 수지 조성물은 고온 및 저온안정성이 우수하여 옥내·외 환경에서 사용이 가능하며, 또한 냉·온에서 보관한 후 사람이나 동물의 피부에 감싸주었을 때 시원함 또는 따뜻한 특성을 가져 근육의 이완 작용 및 외부 충격에 대한 흡수성이 우수하여 피부 및 근육 등을 보호를 할 수 있는 점착성을 가지므로, 저경도 특성을 가 지면서 촉감이 우수하고 탄성 회복력 및 점착성을 가지는 다양한 형태의 사출 성형물을 제조할 수 있을 뿐만 아니라, 사용 조건이 비슷한 저경도 쿠숀 및 패드 등의 제품 및 점착 성질을 필요로 하는 제품 등에도 사용이 가능하다.


Claims (4)

  1. 수첨 스티렌계 블록 공중합체 100 중량부에 대하여 점착부여 수지 50 중량부 이내, 화이트 오일 250 내지 500 중량부, 폴리올레핀계 수지 10 중량부 이내 및 기타 첨가제를 포함하는 저경도 열가소성 탄성체 수지 조성물.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 수지 조성물의 경도는 쇼어 A 경도 기준으로 10 이하인 것을 특징으로 하는 저경도 열가소성 탄성체 수지 조성물.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 수첨 스티렌계 블록 공중합체는 스티렌-에틸렌-부틸렌-스틸렌 블록공중합체, 스티렌-에틸렌-프로필렌-스티렌 블록공중합체 또는 스티렌-에틸렌-에틸렌-프로필렌-스티렌 블록공중합체 중에서 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 저경도 열가소성 탄성체 수지 조성물.
  4. 열가소성 탄성체 수지 조성물을 이축 압출기에서 용융시킨 다음, 토출시킨 수지를 실리콘 이형제가 용해된 냉각수에서 냉각시키면서 수지 표면을 코팅시키는 단계를 포함하는 열가소성 탄성체 수지의 제조방법에 있어서,
    상기 열가소성 탄성체 수지 표면에 코팅된 실리콘 이형제의 함량은 전체 수지 조성물 100 중량부에 대하여 0.05 내지 0.3 중량부인 것을 특징으로 하는 열가소성 탄성체 수지의 제조방법.
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