KR20150142423A - 딥 성형용 라텍스 조성물 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예는 딥 성형용 라텍스 및 산화아연 용액을 포함하는 딥 성형용 라텍스 조성물에 관한 것이다.

Description

딥 성형용 라텍스 조성물 및 그 제조방법{LATEX COMPOSITION FOR DIP-FORMING AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명의 일 실시예는 딥 성형용 라텍스 조성물에 관한 것이다.
전통적으로 산업용, 의료용, 식품용 장갑 및 풍선 등 신축성을 필요로 하는 제품들의 원료로는 천연고무가 주로 사용되어 왔다. 하지만 최근 천연고무가 일부 사용자들에게 심각한 단백질 알레르기를 일으키는 부작용이 일어나므로 인해 그 재료가 빠르게 니트릴 고무로 대체되어 가고 있는 상황이다. 또한 니트릴 고무는 높은 내유성이 있어 유기용제를 다루는 작업용 장갑이나, 의료용, 식품용 장갑에서 많이 사용되고 있다. 또한, 니트릴 고무 제품은 천연고무제품에 비해 주사 바늘 등에 의해 잘 뚫리지 않는다는 특성이 있어 날카로운 메스나 주삿바늘을 취급하는 의료인들에게 사용이 적합하다.
최근에는 천연고무의 불안정한 수급으로 인해 많은 장갑 제조 회사들이 천연고무 장갑 생산 라인을 니트릴 장갑 생산 라인으로 전환해 나가고 있으며, 안전에 대한 인식이 높아지면서 니트릴 일회용 장갑의 사용이 늘어나고 있는 추세이다.
이런 추세에 맞추어 장갑 제조 회사들은 장갑 생산의 생산성을 높이기 위해 얇으면서도 잘 찢어지지 않는 장갑을 제조하는 것을 목표로 하고 있어, 높은 인장강도를 갖는 장갑을 만들 수 있는 딥 성형용 라텍스를 원하고 있는 실정이다.
니트릴계 고무장갑의 제조기술에서 장갑의 인장강도와 내구성 등의 품질 증가와 함께 제조과정의 작업성과 생산성 향상은 중요한 요소로, 이들을 개선하기 위한 장갑 제조업체들의 노력은 계속되고 있다.
장갑의 인장강도와 내구성을 증가시키는 방법 중의 하나는 이중 딥 성형 방법을 통하여 장갑을 제조하는 방법이다. 그런데 이 방법은 1차 딥 성형에 의해 제조된 성형품에서 시너리시스(Syneresis) 현상이 발생하며, 이 현상은 2차 딥 성형시 라텍스의 불안정성을 야기함으로써 이중 딥 성형에 의한 라텍스 장갑의 인장강도와 신장력을 감소시키는 문제를 발생시킨다.
국내 공개특허 제2011-0027926호
본 발명의 일 실시예는 상기와 같은 문제점을 해결하고자 한 것으로, 시너리시스 시간을 증가시키고, 인장강도 및 신장력이 우수한 딥성형용 라텍스 조성물 및 그 제조방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예는 딥 성형용 라텍스 및 산화아연 용액을 포함하는 딥 성형용 라텍스 조성물을 제공한다.
본 발명의 다른 일 실시예에 있어서, a) 딥 성형용 라텍스를 제조하는 단계, b) 산화아연 용액을 제조하는 단계, 및 상기 a) 단계에서 제조된 딥 성형용 라텍스와 상기 b) 단계에서 제조된 산화아연 용액을 혼합하는 단계를 포함하는 딥 성형용 라텍스 조성물 제조방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 있어서, 상기 제조방법에 의해 제조된 딥 성형용 라텍스 조성물을 포함하는 딥 성형품을 제공한다.
본 발명의 일실시예에 따른 딥 성형용 라텍스 조성물은 딥 성형용 라텍스 및 산화아연 이온을 포함하는 산화아연 용액을 포함함으로써 적은 양의 산화아연으로도 시너리시스 시간을 증가시킬 수 있으며, 시너리시스 시간의 증가로 인해 딥 성형용 라텍스 조성물이 안정화되고, 이중 딥 성형에 의한 인장강도 및 신장력이 우수한 딥 성형품을 제조할 수 있다.
또한, 적은 양의 산화아연으로도 시너리시스 시간을 증가시킬 수 있어서 제조공정의 생산성을 향상시킬 수 있고, 제조비용을 절감할 수 있다.
이하 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명의 일 실시예는 딥 성형용 라텍스 및 산화아연 용액을 포함하는 딥 성형용 라텍스 조성물에 관한 것이다.
상기 딥 성형용 라텍스 조성물은 딥 성형용 라텍스 및 산화아연 이온을 포함하는 산화아연 용액을 포함함으로써 적은 양의 산화아연으로도 시너리시스 시간을 증가시킬 수 있으며, 시너리시스 시간의 증가로 인해 딥 성형용 라텍스 조성물이 안정화되고, 이중 딥 성형에 의한 인장강도 및 신장력이 우수한 딥 성형품을 제조할 수 있다.
또한, 적은 양의 산화아연으로도 시너리시스 시간을 증가시킬 수 있어서 제조공정의 생산성을 향상시킬 수 있고, 제조비용을 절감할 수 있다.
상기 딥 성형용 라텍스 조성물은 딥 성형용 라텍스를 포함할 수 있으며, 상기 딥 성형용 라텍스는 공액디엔 단량체, 에틸렌성 불포화 니트릴 단량체 및 에틸렌성 불포화산 단량체를 포함할 수 있다.
상기 공액디엔 단량체는 1,3-부타디엔, 2,3-디메틸-1,3-부타디엔, 2-에틸-1,3-부타디엔, 1,3-펜타디엔 및 이소프렌으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상을 포함할 수 있다. 바람직하게는 1,3-부타디엔 및 이소프렌을 사용할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 1,3-부타디엔을 사용할 수 있다.
상기 공액디엔 단량체는 딥 성형용 라텍스를 구성하는 전체 단량체 중 40 내지 89 중량%로 포함될 수 있으며, 40 중량% 미만일 경우 딥 성형품이 딱딱해져 촉감이 나빠질 수 있고, 89 중량%를 초과할 경우 딥 성형품의 내유성 및 인장강도가 저하될 수 있다.
따라서, 상기 공액디엔 단량체가 40 내지 89 중량%의 범위 내에서 포함될 때, 딥 성형용 라텍스를 포함하는 딥 성형품이 유연해지고 착용감이 좋아질 수 있으며, 딥 성형품의 내유성 및 인장강도가 향상될 수 있다.
바람직하게는 상기 공액디엔 단량체가 45 내지 80 중량%로 포함될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 50 내지 78 중량%로 포함될 수 있다.
상기 에틸렌성 불포화 니트릴 단량체는 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 후마로니트릴, α-클로로니트릴 및 α-시아노 에틸 아크릴로니트릴로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상을 포함할 수 있다. 바람직하게는 아크릴로니트릴과 메타크릴로니트릴을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 아크릴로니트릴을 사용할 수 있다.
상기 에틸렌성 불포화 니트릴 단량체는 딥 성형용 라텍스를 구성하는 전체 단량체 중 10 내지 50 중량%로 포함될 수 있다. 10 중량% 미만일 경우 딥 성형품의 내유성 및 인장강도가 감소할 수 있으며, 50 중량% 초과일 경우 딥 성형품이 딱딱해져 촉감이 나빠질 수 있다.
따라서, 상기 에틸렌성 불포화 니트릴 단량체가 10 내지 50 중량%의 범위 내에서 포함될 때, 딥 성형품은 유연해지고 착용감이 좋아질 수 있으며, 딥 성형품의 내유성 및 인장강도가 향상될 수 있다.
바람직하게는 상기 에틸렌성 불포화 니트릴 단량체가 15 내지 45 중량%로 포함될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 20 내지 40 중량%로 포함될 수 있다.
상기 에틸렌성 불포화산 단량체는 카르복실기, 술폰산기 및 산무수물기 등의 산성기를 포함하는 에틸렌성 불포화산 단량체로서, 예를들면, 아크릴산, 메타크릴산, 이타콘산, 말레인산 및 푸마르산 등의 에틸렌성 불포화 카르본산 단량체; 무수말레산 및 무수 시트라콘산 등의 폴리카르본산 무수물; 스티렌 술폰산 등의 에틸렌성 불포화 술폰산 단량체; 푸마르산 모노부틸, 말레인산 모노부틸 및 말레인산 모노-2-히드록시 프로필등의 에틸렌성 불포화 폴리카르본산 부분 에스테르(partial ester) 단량체;로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 메타크릴산을 사용할 수 있다.
상기 에틸렌성 불포화산 단량체는 알칼리 금속염 또는 암모늄염 같은 형태로 사용될 수 있다.
상기 에틸렌성 불포화산 단량체는 딥 성형용 라텍스를 구성하는 전체 단량체 중 0.1 내지 15 중량%로 포함될 수 있다. 0.1 중량% 미만일 경우 딥 성형품의 내유성 및 인장강도가 저하될 수 있으며, 15 중량%를 초과할 경우 딥 성형품이 딱딱해져 촉감이 나빠질 수 있다.
따라서, 에틸렌성 불포화산 단량체가 0.1 내지 15 중량%의 범위 내에서 포함될 때, 딥 성형품은 유연해지고 착용감이 좋아질 수 있으며, 딥 성형품의 내유성 및 인장강도가 향상될 수 있다.
바람직하게는 상기 에틸렌성 불포화산 단량체가 0.5 내지 9.0 중량%로 포함될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 1.0 내지 8.0 중량%로 포함될 수 있다.
상기 딥 성형용 라텍스는 공액디엔 단량체, 에틸렌성 불포화 니트릴 단량체 및 에틸렌성 불포화산 단량체 외에 상기 단량체들과 공중합이 가능한 에틸렌성 불포화 단량체를 더 포함할 수 있다.
상기 단량체들과 공중합이 가능한 에틸렌성 불포화 단량체로는 예를 들면, 스티렌, 아릴 스티렌 및 비닐 나프탈렌으로 이루어진 군으로부터 선택된 비닐 방향족 단량체; 플루오로 에틸 비닐 에테르 등의 플루오로알킬비닐 에테르; (메타)아크릴아미드, N-메틸올(메타)아크릴 아미드, N,N-디메틸올(메타)아크릴아미드, N-메톡시 메틸(메타)아크릴아미드 및 N-프로폭시메틸(메타)아크릴아미드로 이루어진 군에서 선택된 에틸렌성 불포화 아미드 단량체; 비닐 피리딘, 비닐 노보넨, 디시클로 펜타디엔 및 1,4-헥사디엔 등의 비공액 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)아크릴산 시아노메틸, (메타)아크릴산 2-시아노에틸, (메타)아크릴산 1-시아노프로필, (메타)아크릴산 2-에틸6-시아노헥실, (메타)아크릴산 3-시아노프로필, (메타)아크릴산 히드록시에틸, (메타)아크릴산 히드록시프로필, 글리시딜(메타)아크릴레이트 및 디 메틸아미노에틸(메타)아크릴레이트로 이루어진 군으로부터 선택된 에틸렌성 불포화 카르본산 에스테르 단량체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상을 포함할 수 있다.
상기 단량체들과 공중합이 가능한 에틸렌성 불포화 단량체는 상기 딥 성형용 라텍스를 구성하는 공액디엔 단량체, 에틸렌성 불포화 니트릴 단량체 및 에틸렌성 불포화산 단량체 혼합물의 총 중량 대비 15 내지 25 중량%로 포함될 수 있다. 15 중량% 미만일 경우 딥 성형품의 내유성 및 인장강도가 저하될 수 있으며, 25 중량%를 초과할 경우 딥 성형품이 딱딱해져 촉감이 나빠질 수 있다.
따라서, 상기 단량체들과 공중합이 가능한 에틸렌성 불포화 단량체가 15 내지 25 중량%의 범위 내에서 포함될 때, 딥 성형품은 유연해지고 착용감이 좋아질 수 있으며, 딥 성형품의 내유성 및 인장강도가 향상될 수 있다.
상기 딥 성형용 라텍스는 유화제, 중합개시제, 활성화제, 분자량 조절제 및 기타 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 유화제는 음이온성 계면활성제, 비이온성 계면활성제, 양이온성 계면활성제, 양성 계면활성제 등을 사용할 수 있다. 바람직하게는 알킬벤젠 술폰산염, 지방족 술폰산염, 고급 알코올의 황산 에스테르염, α-올레핀 술폰산염 및 알킬 에스테르 황산 에스테르염으로 이루어진 군으로부터 선택된 음이온성 계면활성제가 사용될 수 있으나, 통상적으로 사용하는 유화제라면 제한없이 사용할 수 있다.
상기 유화제는 상 딥 성형용 라텍스를 구성하는 전체 단량체 100 중량부 대비 0.3 내지 10 중량부 포함될 수 있다. 바람직하게는 0.8 내지 8.0 중량부 포함될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 1.5 내지 6.0 중량부 포함될 수 있다.
상기 유화제가 상기 범위 내로 포함될 때 중합 시 안정성이 향상될 수 있으며, 거품발생이 적어 딥 성형품의 제조 효율이 증가할 수 있다.
상기 중합개시제는 과황산나트륨, 과황산칼륨, 과황산암모늄, 과인산칼륨 및 과산화수소 등의 무기과산화물; t-부틸 퍼옥사이드, 큐멘 하이드로 퍼옥사이드, p-멘탄하이드로 퍼옥사이드, 디-t-부틸 퍼옥사이드, t-부틸쿠밀 퍼옥사이드, 아세틸 퍼옥사이드, 이소부틸 퍼옥사이드, 옥타노일 퍼옥사이드, 디벤조일 퍼옥사이드, 3,5,5-트리메틸헥산올 퍼옥사이드 및 t-부틸 퍼옥시 이소 부틸레이트 등의 유기 과산화물; 아조비스 이소부티로니트릴, 아조비스-2,4-디메틸발레로니트릴, 아조비스시클로헥산카르보니트릴 및 아조비스 이소 낙산(부틸산)메틸로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상 포함할 수 있으며, 바람직하게는 라디칼 개시제가 사용될 수 있다. 이러한 라디칼 개시제 중에서 바람직하게는 무기 과산화물이 사용될 수 있으며, 더욱 바람직하게는 과황산염이 사용될 수 있으나, 통상적으로 사용되는 중합개시제라면 제한없이 사용할 수 있다.
상기 중합개시제는 상기 딥 성형용 라텍스를 구성하는 전체 단량체 100 중량부 대비 0.01 내지 2.0 중량부로 포함될 수 있다. 바람직하게는 0.02 내지 1.5 중량부 포함될 수 있고, 더욱 바람직하게는 0.05 내지 1.0 중량부 포함될 수 있다. 상기 중합개시제가 상기 범위 내로 포함될 때 중합속도 조절이 용이하여 딥 성형품이 용이하게 제조될 수 있다.
상기 활성화제는 소디움포름알데히드, 설폭실레이트, 소디움에틸렌디아민 테트라아세테이트, 황산 제1철, 덱스트로오스, 피롤린산나트륨 및 아황산나트륨으로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택될 수 있다.
상기 분자량 조절제로서는 α-메틸스티렌다이머, t-도데실 머캅탄, n-도데실 머캅탄 및 옥틸 머캅탄 등의 머캅탄류; 사염화탄소, 염화메틸렌 및 브롬화메틸렌 등의 할로겐화 탄화수소; 테트라 에틸 티우람 다이 설파이드, 디펜타메틸렌 티우람 다이 설파이드 및 디이소프로필키산토겐 다이 설파이드 등의 황함유 화합물로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 2종 이상 포함될 수 있다. 바람직하게는 머캅탄류가 포함될 수 있고, 더욱 바람직하게는 t-도데실 머캅탄이 사용될 수 있으나, 통상적으로 분자량 조절제로 사용되는 것이라면 제한없이 사용될 수 있다.
상기 분자량 조절제 상기 딥 성형용 라텍스를 구성하는 전체 단량체 100 중량부 대비 0.1 내지 2.0 중량부로 포함될 수 있다. 바람직하게는 0.2 내지 1.5 중량부 포함될 수 있고, 더욱 바람직하게는 0.3 내지 1.0 중량부 포함될 수 있다. 상기 분자량 조절제가 상기 범위 내로 포함될 때 딥 성형품의 인장강도 등의 물성 및 중합 안정성이 향상될 수 있다.
또한, 본 발명의 딥 성형용 라텍스의 중합 시에, 필요에 따라 킬레이트제, 분산제, pH 조절제, 탈산소제, 입경조절제, 노화방지제 및 산소포착제(oxygen scavenger) 등의 부재료를 더 첨가할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 딥 성형용 라텍스를 포함하는 딥 성형용 라텍스 조성물의 pH는 8 내지 12일 수 있으며, 상기 딥 성형용 라텍스 조성물의 pH는 상기 딥 성형용 라텍스에 일정량의 pH 조절제를 투입하여 조절할 수 있다. 상기 pH 조절제로는 주로 1~5% 수산화 칼륨 수용액 또는 1~5% 암모니아수를 사용할 수 있으며, 상기 암모니아수는 수산화 칼륨 수용액 대비 적은 양으로 pH를 올릴 수 있다.
상기 딥 성형용 라텍스를 구성하는 단량체 혼합물의 투입 방법은 단량체 혼합물을 중합 반응기에 한꺼번에 투입하는 방법, 단량체 혼합물을 중합 반응기에 연속적으로 투입하는 방법 및 단량체 혼합물의 일부를 중합 반응기에 투입하고, 나머지 단량체를 중합 반응기에 연속적으로 공급하는 방법 중 선택될 수 있으나, 특별히 한정되는 것은 아니다.
상기 유화 중합 시 중합 온도는 보통 10 내지 90℃일 수 있고, 바람직하게는 20 내지 80℃이다. 더욱 바람직하게는 25 내지 75℃일 수 있으나, 특별히 한정되는 것은 아니다.
중합 반응을 정지할 때의 전환율은 90% 이상, 바람직하게는 90 내지 99.9%일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 93 내지 99%에서 중합반응을 정지한 후 미반응 단량체를 제거하고 고형분 농도와 pH를 조절하여 딥 성형용 라텍스를 얻을 수 있다.
상기 딥 성형용 라텍스의 유리전이온도는 -50℃ 내지 -15℃일 수 있으며, 바람직하게는 -45℃ 내지 -20℃일 수 있다. 상기 딥 성형용 라텍스의 유리전이온도가 상기 범위일 때, 상기 딥 성형용 라텍스를 포함하여 제조되는 딥 성형품의 인장강도 및 신장력이 향상될 수 있다.
상기 유리전이온도는 상기 공액디엔 단량체의 함량을 조절하여 조정할 수 있으며, 시차 주사 열량계(Differential Scanning Calorimetry)로 측정할 수 있다.
상기 딥 성형용 라텍스의 평균 입경은 100nm 내지 500nm일 수 있다. 바람직하게는 100nm 내지 200nm일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 110nm 내지 180nm, 120nm 내지 150nm일 수 있다. 상기 딥 성형용 라텍스의 평균 입경이 상기 범위 내에 해당할 때, 제조된 딥 성형품의 인장강도가 향상될 수 있다.
상기 딥 성형용 라텍스의 평균 입경은 상기 유화제의 종류나 함량을 조절하여 조정할 수 있으며, 상기 평균 입경은 레이저 분산 분석기(Laser Scattering Analyzer, Nicomp)로 측정할 수 있다.
상기 딥 성형용 라텍스의 고형분 농도는 10 내지 30 중량%일 수 있다. 10 중량% 미만이면 라텍스 운송의 효율이 저하할 수 있고, 30 중량% 초과이면 점도의 상승을 일으켜 저장 안정성 등의 문제가 있을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 딥 성형용 라텍스 조성물은 산화아연 용액을 포함할 수 있다.
상기 산화아연 용액은 산화아연, 탄산암모늄, 암모니아수 및 물을 포함할 수 있으며, 상기 산화아연 용액은 산화아연을 1 내지 20 중량% 포함할 수 있다. 바람직하게는 산화아연이 1 내지 15 중량%를 포함할 수 있다. 상기 산화아연이 1 중량% 미만이면 인장강도가 감소할 수 있고, 20 중량% 초과이면 딥 성형용 라텍스 조성물 제조시 딥 성형용 라텍스 조성물의 안정성이 감소할 수 있으며, 딥 성형품이 지나치게 뻣뻣해질 수 있다.
또한, 상기 산화아연이 상기 범위로 포함될 때, 산화아연 용액의 상온보관 안전성이 우수할 뿐만 아니라, 딥 성형용 라텍스 조성물 제조시 딥 성형용 라텍스와의 혼합 특성이 우수할 수 있다.
상기 산화아연 용액은 산화아연 외에 탄산암모늄 5 내지 25 중량%, 암모니아수 10 내지 30 중량% 및 물 40 내지 80 중량%를 포함할 수 있으며, 탄산암모늄 및 암모니아수는 상기 범위로 포함될 때, 산화아연을 이온화시킬 수 있다.
상기 산화아연 용액은 산화아연이 분산되어 있는 불투명한 용액에 상기 탄산암모늄 및 암모니아수를 첨가하게 되면 불투명한 용액이 투명하게 변할 수 있다. 상기 불투명한 용액이 투명한 용액으로 변하는 것은, 상기 산화아연이 단순히 분산되어 있는 불투명한 용액에 탄산암모늄 및 암모니아수를 첨가함으로 인해 산화아연이 이온화됨으로써 산화아연 용액이 투명해질 수 있다.
상기와 같이, 상기 산화아연 용액 내의 산화아연은 탄산암모늄 및 암모니아수에 의해 해리되어 이온형태로 존재할 수 있으며, 상기 산화아연 용액은 산화아연 이온을 포함할 수 있다. 상기 산화아연 이온은 Zn2 +, Zn(OH)+, Zn(OH)2, Zn(OH)3 - 및 Zn(OH)4 2- 의 형태로 용액속에 포함될 수 있으며, 용매의 pH에 따라 다양한 형태로 존재할 수 있다.
상기 딥 성형용 라텍스 조성물 내의 산화아연 이온은 딥 성형용 라텍스 대비 0.01 내지 1.0 중량% 포함될 수 있다. 산화아연 용액 내에 산화아연 이온이 상기 범위로 포함될 때, 산화아연 용액의 상온보관 안전성이 우수할 수 있으며, 딥 성형용 라텍스 조성물 제조시 딥 성형용 라텍스와 혼합 특성이 우수할 수 있다.
상기 산화아연 용액은 산화아연 이온을 포함함으로써 산화아연 용액을 포함하는 딥 성형용 라텍스 조성물 제조시 적은 양의 산화아연으로도 시너리시스 시간을 증가시킬 수 있으며, 제조공정의 생산성을 향상시킬 수 있고, 제조비용을 절감할 수 있다.
상기 딥 성형용 라텍스 및 상기 산화아연 용액을 사용하여 딥 성형용 라텍스 조성물을 제조할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예는 a) 딥 성형용 라텍스를 제조하는 단계, b) 산화아연 용액을 제조하는 단계, 및 상기 a) 단계에서 제조된 딥 성형용 라텍스와 상기 b)단계에서 제조된 산화아연 용액을 혼합하는 단계를 포함하는 딥 성형용 라텍스 조성물 제조방법을 제공한다.
상기 a) 딥 성형용 라텍스를 제조하는 단계 및 b) 산화아연 용액을 제조하는 단계의 딥 성형용 라텍스 및 산화아연 용액은 상기에서 전술한 딥 성형용 라텍스 및 산화아연 용액을 사용할 수 있다.
상기 딥 성형용 라텍스 조성물은 상기 a) 단계에서 제조된 딥 성형용 라텍스를 90.0 내지 99.99 중량% 및 상기 b) 단계에서 제조된 산화아연 용액을 0.01 내지 10.0 중량% 포함할 수 있다.
상기 딥 성형용 라텍스 및 상기 산화아연 용액이 상기 비율로 혼합될 때, 시너리시스 시간을 향상시킬 수 있으며, 시너리시스 시간의 증가로 인해 딥 성형용 라텍스 조성물이 안정화되고, 이중 딥 성형에 의한 인장강도 및 신장력이 우수한 딥 성형품을 제조할 수 있다.
상기 비율로 혼합되어 제조된 딥 성형용 라텍스 조성물의 고형분 농도는 10 내지 40 중량%일 수 있다. 너무 낮은 고형분 농도는 라텍스 운송의 효율이 저하하고, 너무 높은 고형분 농도는 점도의 상승을 일으켜 저장 안정성 등의 문제가 있을 수 있다. 바람직하게는 15 내지 35 중량%일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 18 내지 33 중량%일 수 있다.
상기 딥 성형용 라텍스 조성물의 pH는 8 내지 12일 수 있으며, pH 농도가 상기 범위에서 벗어날 경우, 딥 성형용 라텍스 조성물의 안정성이 떨어질 수 있다. 바람직하게는 9 내지 11일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 9.3 내지 10.5일 수 있다.
상기 딥 성형용 라텍스 조성물의 pH는 상기 a) 단계의 딥 성형용 라텍스 제조시에 일정량의 pH 조절제를 투입하여 조절할 수 있으며, 상기 pH 조절제로는 주로 1~5% 수산화 칼륨 수용액 또는 1~5% 암모니아수를 사용할 수 있다.
상기의 방법으로 pH가 조절된 딥 성형용 라텍스 조성물은 가황제 및 가황촉진제를 더 첨가할 수 있다.
상기 가황제로는 딥 성형에 통상 사용되는 것으로서, 예를 들면 분말 유화, 침강 유황, 콜로이드 유황, 표면처리 유황 및 불용성 유황 등의 유황이 바람직하다. 가황제의 사용량은 딥 성형용 라텍스 고형분 100중량부에 대하여 0.1 내지 10중량부 포함될 수 있으며, 바람직하게는 1 내지 5중량부로 포함될 수 있다.
가황촉진제로는 딥 성형에 통상 사용되는 것으로서, 예를 들면 MBT(2-mercaptobenzothiazole), MBTS(2,2-dithiobisbenzothiozole-2-sulfenamide), CBS(N-cyclohexylbenzothiasole-2-sufenamide), MBS(2-orpholinothiobenzothiazole), TMTM(tetramethylthiuram monosulfide), TMTD(tetramethylthiuram disulfide), ZDEC(zinc diehtyldithiocarbanate), ZDBC (zinc di-n-butyl-dithiocarbamate), DPG(diphenylguanidine) 및 DOTG (di-o-tolyguanidine) 등이 바람직하다. 가황촉진제는 단독 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 가황촉진제의 사용량은 딥 성형용 라텍스 고형분 100중량부에 대하여 0.1~10중량부 포함될 수 있으며, 바람직하게는 0.5~5중량부로 포함될 수 있다.
또한 딥 성형용 라텍스 조성물은 필요에 따라 안료, 증점제, 킬레이트제, 분산제, 탈산소제, 입경조정제, 노화방지제, 산소포착제(oxygen scavenger) 등의 부재료를 더 첨가할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 상기 제조방법에 의해 제조된 딥 성형용 라텍스 조성물을 포함하는 딥 성형품을 제공한다.
딥 성형용 라텍스 조성물을 이용하여 딥 성형품을 제조하는 방법으로서 통상의 방법을 사용할 수 있고, 예를 들면 직접 침지법, 양극(anode) 응착 침지법, 티그(Teague) 응착 침지법 등을 들 수 있다. 이들 중에서 균일한 두께의 딥성형품을 쉽게 얻을 수 있다는 장점 때문에 양극 응착 침지법이 바람직하다.
상기 딥 성형품은 통상적인 딥 성형법에 의해 제조할 수 물품이라면, 제한없이 적용할 수 있으며, 구체적으로는 수술용 장갑, 검사장갑, 콘돔, 가테터, 산업용 장갑, 가정용 장갑 및 건강 관리용품 등을 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 딥 성형용 라텍스 조성물을 이용하여 딥 성형품을 제조하는 방법을 단계별로 상세하게 설명한다.
(a) 손 모양의 딥 성형틀을 응고제 용액에 담가 딥 성형틀의 표면에 응고제를 부착시키는 단계
응고제의 예로서는 바륨 클로라이드, 칼슘 클로라이드, 마그네슘 클로라이드, 징크 클로라이드 및 알루미늄 클로라이드 등과 같음 금속 할라이드(halide); 바륨 나이트레이트, 칼슘 나이트레이트 및 징크 나이트레이트와 같은 질산염; 바륨 아세테이트, 칼슘 아세테이트 및 징크 아세테이트와 같은 아세트산염; 칼슘 설페이트, 마그네슘 설페이트 및 알루미늄 설페이트와 같은 황산염 등이 있다. 이들 중 칼슘 클로라이드와 칼슘 나이트레이트가 바람직하다.
응고제 용액은 상기와 같은 응고제를 물, 알코올 혹은 그 혼합물에 녹인 용액이다. 응고제 용액 내의 응고제의 농도는 보통 5~75중량%, 바람직하게는 15~55중량%이다.
(b) 응고제가 부착된 딥 성형틀을 본 발명의 일실시예의 딥 성형용 라텍스 조성물에 침지하여 딥 성형층을 형성시키는 단계
응고제를 부착시킨 딥 성형틀을 본 발명의 딥 성형용 라텍스 조성물로 만든 딥 성형용 라텍스 조성물에 침지하고, 그리고 나서 딥 성형틀을 꺼내어 딥 성형틀에 딥 성형층을 형성시킨다.
(c) 딥 성형틀에 형성된 손 모양의 딥 성형틀을 다시 한번 본 발명의 일실시예의 딥 성형용 라텍스 조성물에 침지하여 이중 딥 성형층을 형성시키는 단계
딥 성형층이 형성된 손 모양의 딥 성형틀을 다시 한번 딥 성형용 라텍스 조성물에 침지한 다음, 딥 성형틀을 꺼내어 딥 성형층을 형성시킨다.
(d) 딥 성형틀에 형성된 딥 성형층을 가열 처리하여 딥 성형용 라텍스 수지를 가교시키는 단계
상기 가열 처리시에는 물 성분이 먼저 증발하고 가교를 통한 경화가 행해진다. 뒤이어, 가열 처리에 의하여 가교한 딥 성형층을 딥 성형틀로부터 벗겨내어 딥 성형품을 얻는다.
(e) 얻어진 딥 성형품의 물리적 성질 측정하는 단계
얻어진 딥 성형품으로부터 ASTM D-412에 준하여 덤벨 형상의 시험편을 제작한다. 뒤이어 이 시험편을 UTM(Universal Testing Machine)을 이용하여 신장속도 500mm/분으로 끌어당기고, 파단시의 인장 강도 및 신율을 측정한다.
이하, 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐 어떠한 의미로든 본 발명의 범위가 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
1. 딥 성형용 라텍스의 제조
교반기, 온도계, 냉각기, 질소가스의 인입구 및 단량체, 유화제, 중합반응 개시제를 연속적으로 투입할 수 있도록 장치된 10L 고압 반응기를 질소로 치환한 후, 아크릴로니트릴 25 중량%, 1,3-부타디엔 70 중량%, 메타크릴산 5 중량%의 단량체 혼합물 100 중량부에 대하여 알킬 벤젠 술폰산 나트륨 2.5 중량부, t-도데실 머캅탄 0.5 중량부 및 이온교환수 140 중량부를 투입하고 40℃까지 승온시켰다.
승온한 후 중합개시제인 과황산칼륨 0.25 중량부를 넣고 전환율이 95%에 이르면 소디움 디메틸 디티오 카바메이트 0.1중량부를 투입하여 중합을 정지시켰다. 탈취 공정을 통하여 미반응 단량체를 제거하고 암모니아수, 산화방지제, 소포제 등을 첨가하여 고형분 농도 45%와 pH 8.5의 딥 성형용 라텍스를 얻었다.
상기 딥 성형용 라텍스는 유리전이온도 -30℃, 평균 입경이 120nm이다.
2. 산화아연 용액의 제조
물 350g에 탄산암모늄 분말 60g을 넣고 탄산암모늄이 완전히 녹을 때까지 교반하여 탄산암모늄 용액을 만든 후, 산화아연 40g을 넣고 저어 불투명한 용액을 제조하였다.
상기 제조된 불투명한 용액에 30%의 암모니아수 85g을 넣고 교반하여 산화아연이 용해되어 있는 투명한 산화아연 용액을 제조하였다.
3. 딥 성형용 라텍스 조성물의 제조
상기 1번의 제조방법에 따라 제조된 딥 성형용 라텍스에 1.25%의 수산화 칼륨 용액 및 적정량의 2차 증류수를 더하고, 상기 수산화 칼륨 및 증류수가 첨가된 딥 성형용 라텍스 100 중량부에 대하여 2번의 제조방법에 따라 제조된 산화아연 용액을 0.05 중량부 혼합하여 고형분 농도가 18 중량%이고, pH 10.0인 딥 성형용 라텍스 조성물을 제조하였다.
4. 딥 성형품의 제조
22 중량부의 칼슘 나이트레이트, 69.5 중량부의 증류수, 8 중량부의 칼슘 카보네이트, 0.5 중량부의 습윤제(wetting agent)(Teric 320 produced by Huntsman Corporation, Australia)를 혼합하여 응고제 용액을 만들었다. 이 용액에 손 모양의 세라믹 몰드를 1분간 담그고, 끄집어 낸 후 80℃에서 4분간 건조하여 응고제를 손 모양의 몰드에 도포하였다.
다음에 응고제가 도포된 몰드를 상기의 딥 성형용 라텍스 조성물에 1분간 담그고, 끌어올린 뒤 80℃에서 건조하여 딥 성형품을 제조하였다.
[비교예 1]
실시예 1에서 산화아연 용액 대신 고형분 농도 20 중량%로 제조된 산화아연 분산액을 1.0 중량부 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 장갑 형태의 딥 성형품을 제조하였다.
[실험예]
1. 시너리시스 시간의 측정
상기 실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 응고제 용액에 손 모양의 세라믹 몰드를 1분 동안 담그고, 끌어올린 후 80℃에서 4분간 건조하여 응고제를 손모양의 몰드에 도포하였다.
그 다음, 응고제가 도포된 몰드를 상기 딥 성형용 라텍스 조성물에 1분간 담그고, 끌어올린 뒤 80℃에서 건조하면서 몰드 끝에 물이 ?혀 떨어지는 시간을 기록한다.
실시예 1 비교예 1
시너리시스 시간(sec) 51 24
상기 [표 1]에 나타난 바와 같이, 실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 딥 성형품의 시너리시스 시간을 측정하였다. 실시예 1에 의해 제조된 딥 성형품의 시너리시스 시간은 비교예 1에 의해 제조된 딥 성형품의 시너리시스 시간에 비해 2배 이상 증가하였음을 확인하였고, 시너리시스 시간이 증가함으로써 딥 성형품이 안정화될 수 있다.
2. 인장강도 및 신장력의 측정
상기 실시예 1의 딥 성형품으로부터 ASTM D-412에 준하여 덤벨 형상의 시험편을 제작한 후, 상기 시험편을 UTM(Universal Testing Machine)을 이용하여 신장속도 500mm/분으로 끌어당기고, 파단시의 인장 강도 및 신율을 측정한다.
실시예 1 비교예 1
인장강도(MPa) 33.6 31.9
신장력(%) 678.4 596.2
상기 [표 2]에 나타난 바와 같이, 실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 딥 성형품의 인장강도 및 신장력을 측정하였다. 상기 실시예 1의 딥 성형품은 비교예 1의 딥성형품 보다 인장강도가 1.7MPa 증가하였으며, 신장률은 82.2% 증가하였다.
이는, 실시예 1의 딥 성형품 제조에 사용된 딥 성형용 라텍스 조성물이 산화아연 이온을 포함하는 산화아연 용액을 포함함으로써, 적은 양의 산화아연으로도 인장강도 및 신장력이 향상되었음을 알 수 있다.
상기 [표 1] 및 [표 2]에 나타난 결과를 통해, 본 발명의 일실시예에 따른 딥 성형용 라텍스 조성물은 산화아연 이온을 포함하는 산화아연 용액을 포함함으로써 적은 양의 산화아연으로도 시너리시스 시간을 증가시킬 수 있고, 시너리시스 시간의 증가함으로써 딥 성형용 라텍스 조성물이 안정화되어 딥 성형용 라텍스 조성물을 포함하는 딥 성형품의 인장강도 및 신장력이 향상되었음을 확인하였다.
이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하였지만, 본 발명은 이와 같이 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것은 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함 없이 본 발명에 대해 다수의 적절한 변형 및 수정이 가능함을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변형 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

Claims (14)

  1. 딥 성형용 라텍스 및 산화아연 용액을 포함하는 것을 특징으로 하는 딥 성형용 라텍스 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 딥 성형용 라텍스는 공액디엔 단량체 40 내지 89 중량%, 에틸렌성 불포화 니트릴 단량체 10 내지 50 중량% 및 에틸렌성 불포화산 단량체 0.1 내지 15 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 딥 성형용 라텍스 조성물.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 공액디엔 단량체는 1,3-부타디엔, 2,3-디메틸-1,3-부타디엔, 2-에틸-1,3-부타디엔, 1,3-펜타디엔 및 이소프렌으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 딥 성형용 라텍스 조성물.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 에틸렌성 불포화 니트릴 단량체는 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 후마로니트릴, α-클로로니트릴 및 α-시아노 에틸 아크릴로니트릴로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 딥 성형용 라텍스 조성물.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 에틸렌성 불포화산 단량체는 아크릴산, 메타크릴산, 이타콘산, 말레인산, 푸마르산, 무수말레산, 무수 시트라콘산, 스티렌 술폰산, 푸마르산 모노부틸, 말레인산 모노부틸, 및 말레인산 모노-2-히드록시 프로필로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 딥 성형용 라텍스 조성물.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 산화아연 용액은 산화아연 1 내지 20 중량%, 탄산암모늄 5 내지 25 중량%, 암모니아수 10 내지 30 중량% 및 물 40 내지 80 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 딥 성형용 라텍스 조성물.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 산화아연 용액은 산화아연 이온을 포함하는 것을 특징으로 하는 딥 성형용 라텍스 조성물.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 딥 성형용 라텍스 조성물 내의 산화아연 이온은 딥 성형용 라텍스 대비 0.01 내지 1.0 중량% 포함되는 것을 특징으로 하는 딥 성형용 라텍스 조성물.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 딥 성형용 라텍스 조성물의 pH는 8 내지 12인 것을 특징으로 하는 딥 성형용 라텍스 조성물.
  10. a) 딥 성형용 라텍스를 제조하는 단계;
    b) 산화아연 용액을 제조하는 단계; 및
    상기 a) 단계에서 제조된 딥 성형용 라텍스와 상기 b) 단계에서 제조된 산화아연 용액을 혼합하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 딥 성형용 라텍스 조성물 제조방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 b) 단계의 산화아연 용액은 산화아연 이온을 포함하는 것을 특징으로 하는 딥 성형용 라텍스 조성물 제조방법.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 산화아연 용액은 투명한 액체인 것을 특징으로 하는 딥 성형용 라텍스 조성물 제조방법.
  13. 청구항 10에 있어서,
    상기 딥 성형용 라텍스 조성물은 a) 단계에서 제조된 딥 성형용 라텍스 90.0 내지 99.99 중량% 및 b) 단계에서 제조된 산화아연 용액 0.01 내지 10.0 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 딥 성형용 라텍스 조성물 제조방법.
  14. 청구항 10의 방법으로 제조된 딥 성형용 라텍스 조성물을 포함하는 딥 성형품.
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