KR20160023173A

KR20160023173A - 향기나는 고무조성물 및 그의 제조방법

Info

Publication number: KR20160023173A
Application number: KR1020140109073A
Authority: KR
Inventors: 엄재인
Original assignee: 엄재인
Priority date: 2014-08-21
Filing date: 2014-08-21
Publication date: 2016-03-03

Abstract

본 발명은 향기나는 고무 조성물 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 고무 조성물에 향료를 첨가함으로써 종래 고무제품과 동일한 물성을 나타내면서도 제조된 고무제품에서 고무의 불쾌한 냄새 대신 향기가 지속적으로 배출되는 특징이 있으며, 특히 고무 조성물 제조시에 고온의 배합과정이 아닌 롤러 혼련과정에서 촉진제와 함께 첨가함으로써 향기 잔존기간이 길어지는 장점이 있는 향기나는 고무조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

향기나는 고무조성물 및 그의 제조방법{Aroma rubber composition and the preparing method thereof }

본 발명은 향기나는 고무조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고무 조성물 제조공정중에 향을 첨가하여 제조함으로써 완제품에서 지속적으로 은은한 향기가 날 수 있도록 한 고무 조성물 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

고무는 상온에서 고무상 탄성을 나타내는 사슬모양의 고분자 물질 또는 그 원료가 되는 고분자 물질을 가르키는 것으로 유연성,탄력성, 가공성을 갖고 있는 물질로 대표적으로 자동차 타이어를 비롯하여 산업용, 공업용, 일반제품용 등 산업분야 전반에 걸쳐 적용되고 있다.

그런데, 고무는 고무 특유의 냄새로 인해 제품화 할때 또는 제조된 제품을 대할 때 불쾌감을 느껴왔다.

자동차 타이어의 경우 이러한 불쾌한 냄새를 없애기 위해 한국등록특허 제10-0879382호 에서는 고무성분에 "코어쉘" 구조를 갖는 캡슐형 향을 첨가하여 "지속적인 향기 유지가 가능한 타이어용 고무조성물"을 제시하고 있고, 한국특허등록 제10-0872741호 에서는 원료고무 100중량부에 대하여 향기나는 왁스 1 내지 20중량부를 첨가하여 제조되는 "향기나는 타이어 고무조성물"을 제공하고 있다.

그외에도 가정용 고무장갑, 학생들이 사용하는 지우개등에도 향을 주입하여 고무제품의 향을 개선하기 위한 노력이 지속적으로 이루어져 왔다.

본 발명은 고무제품에서 느껴지는 불쾌한 고무향을 제거하기 위해 향을 주입하고, 주입된 향이 제품에서 지속적으로 장기간 은은하게 방출되는 향기나는 고무조성물 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은

고무 100중량부에 대하여,

클레이 15 내지 30중량부, 제1소프트카본(SRF) 20 내지 45중량부, 제2소프트카본(FEF)10 내지 30중량부, 가소제 10 내지 25중량부, 분산제 0.8 내지 1.5중량부, 활성제 5 내지 8중량부, 점착부여제 2 내지 5중량부, 노화방지제 0.5 내지 2중량부, 이형제 1 내지 4중량부, 향료 1 내지 15중량부, 가류제 0.5 내지 1.5중량부, 촉진제 2 내지 10중량부로 구성되는 것을 특징으로 하는, 향기나는 고무조성물을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은

고무를 절단하는 단계;

상기 절단한 고무, 카본, 가소제, 활성제, 분산제, 점착부여제, 노화방지제, 이형제를 니더(KNEADER)에 넣고 배합하여 카본 마스터배치(CARBON MASTER BATCH:CMB)를 제조하는 단계;

상기 배합한 CMB를 24시간 방치후 향료, 가류제 및 촉진제를 넣고 롤러(ROLLER)에서 혼련하여 최종마스터배치(FINAL MASTER BATCH:FMB}를 제조하는 단계;

상기 혼련된 FMB를 시트형태로 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 향기나는 고무 조성물의 제조방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 다양한 고무 제품중에서 본 발명에 따른 고무 조성물을 이용하여 제조되며 비중이 1.160, 경도(Hs)74, 인장강도(Kgf/cm²)193, 신률(%) 535의 물성을 갖는, 향기나는 오리발을 제공하는데 있다.

본 발명에 따른 향기나는 고무조성물은 종래 고무제품의 물성을 그대로 유지하면서 고무제품을 만들었을 때 고무로 인한 불쾌한 냄새를 제거함으로써 사용자로 하여금 사용이 용이한 효과가 있다.

본 발명은 고무 100중량부에 대하여,

클레이 15 내지 30중량부, 제1소프트카본(SRF) 20 내지 45중량부, 제2소프트가본(FEF)10 내지 30중량부, 가소제 10 내지 25중량부, 분산제 0.8 내지 1.5중량부, 활성제 5 내지 8중량부, 점착부여제 2 내지 5중량부, 노화방지제 0.5 내지 2중량부, 이형제 1 내지 4중량부, 향료 1 내지 15중량부, 가류제 0.5 내지 1.5중량부, 촉진제 2 내지 10중량부로 구성되는 것을 특징으로 하는, 향기나는 고무조성물을 제공하는데 있다.

본 발명에서 사용되는 고무는 천연고무, 합성고무 중 1종 이상 선택가능하며, 혼합하여 사용하는 것도 바람직하지만, 본 발명에서 제공하는 향기나는 고무조성물은 주로 수영시에 사용되는 오리발(swim fins)에 적용되는 것으로, 합성고무 중에서 에틸렌프로필렌디엔모노머 고무(Ethylene Propylene Diene Monomer Rubber)가 더욱 바람직하다. EPDM 고무는 에틸렌과 플로필렌을 혼성중합시켜 얻은 비결정성 고분자로서 우수한 내후성과 내오존성을 갖는다. 그 외에도 내열성 내한성이 우수하고, 접합신뢰성이 우수하며 내화학성 및 내구성이 우수하여 온도 습도에도 내구력이 우수한 특징이 있다.

본 발명에서 사용되는 클레이(CLAY)는 백카본으로 일반 카본블랙을 사용하는 것보다 비용 절감효과가 있으며, 고무 100중량부에 대하여 15 내지 30중량부로 사용됨으로써 내마모성을 증대시키는 효과가 있다.

본 발명에서 사용되는 카본은 소프트 카본블랙으로 2가지 종류가 사용될 수 있는데, 제1 소프트가본은 카본블랙 SRF로 작업성, 분산성, 보강성을 높이는 효과가 있고, 제2소프트카본은 카본블랙 FEF로 압출성이 우수한 특징이 있다. 또한 본 발명에서 사용되는 카본블랙 SRF과 FEF는 제품의 경도 인장강도 및 신율조정은 물론 충진제 역할을 갖는다. 본 발명에서 사용되는 카본블랙은 각각 20 내지 45중량부, 10 내지 30중량부로 첨가될 수 있으며 상기 범위내에서 선택되는 경우 제품의 경도, 인장강도 및 신율이 우수하게 된다.

본 발명에서 사용되는 가류제는 황(S)으로써 고무가 익을 수 있도록 하는 역할을 한다.

본 발명에서 사용되는 가소제(P-6)는 10 내지 25중량부가 포함되며 고무의 경도조정 및 롤 작업성에 영향을 미치며 본 발명에 따른 범위에 있을 때 경도 및 롤 작업성이 우수하게 된다.

본 발명에서 사용되는 분산제(STEARIC ACID, 스테아린산)는 고무내에 카본을 골고루 분산시키는 역할을 하며, 고무 100중량부에 대하여 0.8 내지 1.5중량부로 첨가됨으로써 카본의 분산이 용이하게 된다.

본 발명에서 사용되는 활성제(ZnO, 산화아연)는 물질과 물질을 연결시켜주는 고리역할을 하는 것으로 고무 100중량부에 대하여 5 내지 8중량부로 첨가되는 것이 바람직하다.

본 발명에서 사용되는 점착부여제(Cumarone Indene Resin, CIR)는 배합물 표면의 점착성을 높여주는 것으로 고무재료와 상용성이 좋아야 하고, 장시간 유지되는 것이 좋다. 본 발명에서 사용된 점착부여제는 EPDM 고무와 상용성이 좋은 쿠마론-인덴수지로 무독성, 내산-내알칼리성,내수성, 전기절연성이 우수하고 고무100중량대비 2 내지 5중량부가 첨가되는 것이 바람직하다.

본 발명에서 사용되는 노화방지제(BLEN)는 가공시 열에 의한 고무의 노화를 방지하기 위한 것으로 고무 100중량대비 0.5 내지 2중량부가 첨가되는 것이 바람직하다.

본 발명에서 사용되는 이형제(P-WAX)는 최종 고무조성물을 제조한 후 이를 성형가공하여 몰드에서 취출할 때 이형이 용이하도록 첨가하는 것으로 고무 100중량부 대비 1 내지 4중량부가 포함되는 것이 바람직하다.

본 발명에서는 촉진제를 4종 사용하는 것이 특징적인데 촉진제를 4종 사용함으로써 가류시간을 용이하게 형성할 수 있게 된다. 본 발명에서 사용되는 촉진제로는 고무 100중량부에 대하여 제 1촉진제(M) 0.5 내지 1.5중량부, 제2촉진제(TT) 1 내지1.8중량부, 제3촉진제(TRA)0.3 내지 1중량부 및 제4촉진제(BZ) 0.4 내지 1 중량부가 포함되는 것이 바람직하며, 가류시간은 제2촉진제(TT)가 가장 빠르고, 제1촉진제(M)가 가장 느리다.

가류촉진제는 가황속도를 빠르게 하여 가황시간을 단축시킬 뿐만 아니라 가황온도를 낮추고 고무 제품의 품질을 개선시키는 역할을 한다. 즉, 가황촉진제를 사용하기 이전의 배합에서는 황의 소요량이 7~10 중량부가 보통이었으나, 가류 촉진제를 사용하게 되면서 황의 배합량은 0.5 내지 1.5 중량부만으로도 충분하게 되었다. 특히 강력한 가류 촉진제(M)나 유효 가황방식을 사용한 경우는 1 중량부 이하로 감소시킬 수 있다. 황의 소요량 감소는 고무 제품 표면에로의 황의 블루밍을 적게하여 외관이 좋아지고 평탄 가황을 기대할 수 있다.

본 발명에서와 같이 가류촉진제를 그 특성에 맞도록 병용하면 더욱 효과적인데 즉, 촉진제를 병용함으로써 가류시간의 조정외에 황의 활성도를 증가시키고 스코치를 방지할 수 있는 효과가 있다.

본 발명에서는 고무제품 특유의 냄새를 제거하기 위하여 향료가 첨가되는데, 향료의 종류로는 본 발명을 위해서 특별히 한정되는 것은 아니지만 천연꽃향기를 갖는 아카시아, 자스민, 라일락, 국화꽃, 허브꽃, 산수유, 구기자 등으로부터 선택되는 1종으로 고무 100중량부 대비 1 내지 15중량부로 첨가되는 것이 고무제품의 물성을 유지하면서 오랜기간 향이 은은하게 배출되도록 하는 효과가 있다.

본 발명에서 사용되는 향료는 마이크로 캡슐화한 것이 바람직한데 향료의 방출속도를 제어하여 장시간 은은하게 향이 배출되도록 하고, 가공온도가 우수하여 200℃까지의 열에서 견딜 수 있어 제조공정에서 손실되는 것을 최소화 할 수 있는 장점이 있다. 향료의 평균입경은 5 내지 30㎛의 범위의 것으로 구형, 다각형, 침상형 중에서 선택하여 사용할 수 있다.

본 발명에 따른 향기나는 고무 조성물의 제조방법은 아래와 같다.

먼저, 고무, 바람직하게는 EPDM 고무를 절단한다. 절단되는 크기는 첨가제들과 배합하기 용이한 크기이면 적당하고 특별히 본 발명을 위하여 제한되는 것은 아니다.

이어서 고무와 함께 배합되는 성분들 즉, 클레이, 카본, 가소제, 분산제, 활성제, 점착부여제, 노화방지제, 이형제, 가류제, 촉진제등을 칭량하여 준비하여 둔다.

다음으로 고무를 니더(KNEADER)기에 넣고 60 내지 70℃에서 5 내지 8분간 믹싱한 후 고무 100중량부에 대하여 클레이 15 내지 30중량부, 제1소프트카본(SRF) 20 내지 45중량부, 제2소프트카본(FEF)10 내지 30중량부, 가소제 10 내지 25중량부, 분산제 0.8 내지 1.5중량부, 활성제 5 내지 8중량부, 점착부여제 2 내지 5중량부, 노화방지제 0.5 내지 2중량부, 이형제 1 내지 4중량부를 더 첨가하여 80℃까지 온도를 올려서 약 10 내지 15분간 추가로 믹싱하여 카본마스터배치(CARBON MASTER BATCH: CMB)를 제조한다.

배합하여 제조한 CMB는 24시간동안 방치한 후 롤러를 이용하여 혼련과정을 거치게 된다. 상기 제조된 CMB에 향료 1 내지 15중량부, 가류제(S) 0.5 내지 1.5중량부, 제1 촉진제(M) 0.5 내지 1.5중량부, 제2촉진제(TT) 1 내지 1.8중량부, 제3촉진제(TRA) 0.4 내지 1중량부, 제4촉진제(BZ) 0.7 내지 1.5중량부로 첨가하여 60 내지 65℃에서 약 5 내지 10분간 믹싱하여 최종 마스터배치(FMB)를 제조한다.

본 발명에서 고무에 첨가제를 배합한 후 24시간 방치하는 이유는 화학제품인 고무의 특성상 24시간 경과후 작업을 해야만 규격에 부합하는 물성 즉, 경도, 인장강도, 신율을 얻을 수가 있기 때문이다.

또한, 배합후 방치한 CMB를 혼련할 때는 반드시 롤러에서 혼련하는 것이 바람직한데 그 이유는 니더기에서 배합한 후 바로 다시 니더기에서 FMB를 생산하게 되면 니더기 온도에 의해서 고무에 스코치(익는 현상)가 발생할 수 있기 때문에 롤러가 뜨겁지 않은 상태에서 혼련하여 최종마스터 배치를 생산하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 향기를 내기 위한 향료는 배합단계가 아닌 혼련단계에서 주입되는데 배합단계에서 향료를 주입하는 경우 온도상승에 따라 향료의 휘발에 의해 향의 지속성이 저하되는 단점이 있어 바람직하지 않고, 혼련단계인 롤러에서 촉진제와 혼합시 향이 지속되는 효과가 있기 때문이다.

본 발명에 따른 향기나는 고무 조성물은 비중이 1.160, 경도(Hs)74, 인장강도(Kgf/cm²)193, 신률(%) 535의 물성을 갖는다. 본 발명에 따른 향기나는 고무 조성물을 이용하여 수영용 오리발(Swimming Fins) 또는 잠수용 오리발 등에 활용될 수 있다.

이하 본 발명을 실시예를 들어 더욱 상세히 설명하고자 하나 본 발명이 하기 실시예에 의하여 제한적으로 해석되는 것은 아니다.

실시예 1

원료고무로서 에틸렌프로필렌모노머 고무( EPDM )를 준비하여 반죽기에 넣고 60℃에서 5분간 믹싱한 후 상기 원료고무 100중량부에 대하여 클레이(백카본) 20중량부, 제1소프트 카본(SRF) 30중량부, 제2소프트 카본(FEF) 20중량부, 가소제(P-6)15중량부, 분산제(스테아린산) 1중량부, 활성제(산화아연) 5중량부, 점착부여제(CIR) 2중량부, 노화방지제(BLEN)1중량부, 이형제(P-WAX) 1중량부를 투입하여 80℃까지 온도를 상승한 후 10분간 더 믹싱하여 CMB를 제조한 후 24시간 방치하였다.

믹싱하여 배합한 후 24시간 방치된 CMB에 가류제(S) 0.5중량부, 제1촉진제(M) 1.2중량부, 제2촉진제(TT)0.5중량부, 제3촉진제(TRA) 0.5중량부, 제4촉진제(BZ)1중량부를 추가하여 약 60 내지 65℃의 롤러에서 향료((주)한불화농 아카시아 파우더) 3중량부를 추가하여 3 내지 5분간 믹싱한 후 성형가능한 향기나는 고무조성물을 제조하였다.

이와같이 제조된 고무조성물을 이용하여 잠수용 오리발을 제조하여 비중, 경도, 인장강도, 신율 및 향기 지속성을 측정하여 표 1로 나타내었다.

실시예 2

실시예 1과 동일한 방법으로 향기나는 고무 조성물을 제조하되 향료를 장미향으로 변경하여 고무 100중량부에 대하여 5중량부 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 향기하는 고무 조성물을 제조하여 수영용 오리발을 성형한 후 물성을 평가하여 표 1로 나타내었다.

실시예 3

실시예 1과 동일한 방법으로 향기나는 고무 조성물을 제조하되 향료를 고무 100중량부에 대하여 10중량부 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 향기나는 고무 조성물을 제조하여 수영용 오리발을 성형한 후 물성을 평가하여 표 1로 나타내었다.

비교예 1

일본제 제품인 TUSA 사의 오리발을 구입한 후 비중, 경도, 인장강도, 신율을 측정하여 표 1로 나타내었다.

비교예 2

일본제 제품인 GULL 사의 오리발을 구입한 후 비중, 경도,인장강도, 신율을 측정하여 표 1로 나타내었다.

비교예3

실시예 1과 같은 방법으로 오리발을 제조하되, 향료를 롤러를 이용하는 혼련단계가 아닌 배합단계에서 고무 100중량부 대비 3중량부 주입하여 제조한 후 물성 및 향기 지속성을 평가하여 표 1로 나타내었다.

	실시예 1	실시예 2	실시예 3	비교예 1	비교예 2	비교예 3
비중	1.160	1.142	1.155	1.176	1.147	1.154
경도(Hs)	74	72	74	75	75	73
인장강도(Kgh/cm²)	193	168	178	232	170	192
신율(%)	535	680	615	631	620	530

상기 표 1에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명에 따른 향기나는 고무 조성물로 제조된 오리발의 경우 시중에서 판매되고 있는 제품과 비교하여 볼 때, 비중, 경도, 인장강도, 신율에 있어 동등하거나 또는 그 이상의 물성을 나타냄을 알 수 있다.

나아가 표 2에서는 실시예 및 비교예에 의한 오리발의 향기 지속성을 나타내었다.

평가 방법은 실시예 및 비교예에서 제조한 각각의 고무 조성물 시편을 가로 세로 10cm, 두께 2mm 가 되도록 한 후 상온에서 방치한 후 1주일 단위로 각각의 고무 시편 샘플에서 발산되는 향을 측정하고 그 결과를 표 2에 나타내었다.

잔존 향에 대한 판정은 남 10명, 여 10명을 선정한 후 각각의 고무 시편의 향기를 평가하게 한 후 향을 전혀 느낄 수 없음 : 0, 매우 미약하게 느껴짐 : 1, 미약하게 느껴짐 :2, 보통임 : 3, 보통이상의 향기가 느껴짐: 4, 처음과 거의 유사한 향기가 느껴짐: 5로 하여 표로 나타내었다.

	실시예 1	실시예 2	실시예 3	비교예 1	비교예 2	비교예 3
1주	5	5	5	-	-	4
2주	4	4	4	-	-	2
3주	4	4	4	-	-	1
4주	3	3	3	-	-	0

상기 표에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 향기나는 고무 조성물 및 그 조성물로 제조된 오리발의 경우 시간이 경과함에도 불구하고 잔존향의 변화가 거의 없었음을 알 수 있었고, 비교예 3의 경우에는 실시예 1과 동일한 성분과 첨가량으로 제조하였으나 혼련단계 촉진제와 함께 저온의 롤러에서 주입한 것이 아니라 배합단계의 높은 온도에서 혼합한 경우에는 향의 잔존기간이 짧아짐을 알 수 있었다.

Claims

고무 100중량부에 대하여,
클레이 15 내지 30중량부, 제1소프트카본(SRF) 20 내지 45중량부, 제2소프트가본(FEF)10 내지 30중량부, 가소제 10 내지 25중량부, 분산제 0.8 내지 1.5중량부, 활성제 5 내지 8중량부, 점착부여제 2 내지 5중량부, 노화방지제 0.5 내지 2중량부, 이형제 1 내지 4중량부, 향료 1 내지 15중량부, 가류제 0.5 내지 1.5중량부, 촉진제 2 내지 10중량부로 구성되는 것을 특징으로 하는, 향기나는 고무조성물.
제1항에 있어서,
상기 고무는 합성고무 또는 천연고무중에서 선택되는 1종 이상으로, 더욱 바람직하게는 EPDM 고무인 것을 특징으로 하는, 향기나는 고무 조성물.
제1항에 있어서,
상기 향료는 아카시아, 자스민, 장미, 라일락, 국화꽃, 허브꽃, 산수유, 구기자 향을 갖는 향료로로부터 선택되는 1종 이상으로 입경이 5 내지 30㎛이며 마이크로 캡슐화 된 것임을 특징으로 하는, 향기나는 고무조성물.
제1항에 있어서,
상기 촉진제는 4개의 촉진제로 구성되며, 제1 촉진제(M) 0.5 내지 1.5중량부, 제2촉진제(TT) 1 내지 1.8중량부, 제3촉진제(TRA) 0.4 내지 1중량부, 제4촉진제(BZ) 0.7 내지 1.5중량부로 구성되는 것을 특징으로 하는, 향기나는 고무조성물.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 의한 비중이 1.160, 경도(Hs)74, 인장강도(Kgf/cm²)193, 신률(%) 535의 물성을 갖는, 향기나는 고무조성물.
고무를 절단하는 단계;
상기 절단한 고무를 60 내지 65℃에서 믹싱한 후 카본, 가소제, 활성제, 분산제, 점착부여제, 노화방지제, 이형제를 니더(KNEADER)에 넣고 배합하여 80℃까지승온하여 10 내지 15분간 믹싱하여 카본 마스터배치(CARBON MASTER BATCH:CMB)를 제조하는 단계;
상기 배합한 CMB를 24시간 방치후 향료, 가류제 및 촉진제를 넣고 60 내지 65℃ 롤러(ROLLER)에서 5 내지 10분간 혼련하여 최종마스터배치(FINAL MASTER BATCH:FMB}를 제조하는 단계;
상기 혼련된 FMB를 시트형태로 제조하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는, 향기나는 고무 조성물의 제조방법.
제6항에 있어서,
상기 고무는 천연고무 또는 합성고무중에서 1종이상 선택되는 것으로, 더욱 바람직하게는 EPDM인 것을 특징으로 하는, 향기나는 고무 조성물의 제조방법.
제6항에 있어서,
고무 100중량부에 대하여,
클레이 15 내지 30중량부, 제1소프트카본(SRF) 20 내지 45중량부, 제2소프트가본(FEF)10 내지 30중량부, 가소제 10 내지 25중량부, 분산제 0.8 내지 1.5중량부, 활성제 5 내지 8중량부, 점착부여제 2 내지 5중량부, 노화방지제 0.5 내지 2중량부, 이형제 1 내지 4중량부, 입경이 5 내지 30㎛인 마이크로캡슐화 된 향료 1 내지 15중량부, 가류제 0.5 내지 1.5중량부, 제1 촉진제(S) 0.5 내지 1.5중량부, 제2촉진제(M) 1 내지 1.8중량부, 제3촉진제(TRA) 0.4 내지 1중량부, 제4촉진제(BZ) 0.7 내지 1.5중량부로 첨가되는 것을 특징으로 하는, 향기나는 고무조성물의 제조방법.
제1항 또는 제6항에 의한 고무조성물로 제조되는 향기나는 오리발.