KR20160083324A

KR20160083324A - 글라스 런용 열가소성 탄성체 조성물 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR20160083324A
Application number: KR1020140194131A
Authority: KR
Inventors: 이무정; 이원희; 김영식
Original assignee: (주) 화승소재
Priority date: 2014-12-30
Filing date: 2014-12-30
Publication date: 2016-07-12
Also published as: KR101671903B1

Abstract

본 발명은 글라스 런용 열가소성 탄성체 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기존의 EPDM 고무와 폴리프로필렌을 함유한 열가소성 탄성체에 미세 캡슐발포제를 첨가하여 미세 발포함으로써 강도, 내구성, 내후성 등이 기존의 열가소성 탄성체와 유사한 수준을 갖는 동시에 30% 이상의 비중감량으로 제품의 경량화 및 수익성 향상을 구현하고, 나아가 자동차의 연비를 향상시킬 수 있는 글라스 런용 열가소성 탄성체 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

Description

글라스 런용 열가소성 탄성체 조성물 및 이의 제조방법{THERMOPLASTIC ELASTOMER COMPOSITION FOR GLASS RUN AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}

자동차 글라스 런은 자동차 도어 프레임의 유리창과 접촉하는 부분에 부착되어 있는 가느다란 막대 모양으로서, 유리창이 오르내릴 때 안내 역할을 하는 장치이다. 유리와 프레임 사이에 기밀과 수밀을 유지하는 외에 주행 중 또는 도어를 닫았을 때 유리창의 진동을 흡수 및 소음 방지하여 자동차의 쾌적성과 안락성을 제공하는 역할도 한다. 표면에 나일론을 부착하거나 우레탄 계통의 수지를 코팅하여 유리창에 밀착성을 좋게 함과 동시에, 한랭지에서 동결을 방지하는 자동차 부품이다.

종래 한국공개특허 제2014-0049615호에서는 α-올레핀계 성분들이 2종류 이상 공중합된 고무와 장쇄분기를 가진 고용융 지수의 폴리프로필렌을 혼합한 난연 열가소성 탄성체 조성물에 관해 개시되어 있으나, 제품의 경량화에 대해서는 전혀 인식하고 있지 않다.

최근에는 고객의 다양한 감성적 요구, 경량화, 고급화, 친환경성 등의 목적으로 신기술 및 신재료 개발에 대한 요구가 점진적으로 대두되고 있는 상황이며, 이러한 관점에서 자동차 연비 향상 일환으로 자동차 경량화 재료에 대한 연구가 필요하다.

한국공개특허 제2014-0049615호

상기와 같은 문제 해결을 위하여, 본 발명은 기존의 EPDM 고무와 폴리프로필렌을 함유한 열가소성 탄성체에 미세 캡슐발포제를 첨가하여 미세 발포함으로써 강도, 내구성, 내후성 등이 기존의 열가소성 탄성체와 유사한 수준을 갖는 동시에 비중감량으로 제품의 경량화를 구현할 수 있다는 사실을 알게 되어 발명을 완성하였다.

따라서 본 발명의 목적은 강도 및 내구성 등의 동시에 제품의 경량화가 가능한 글라스 런용 열가소성 탄성체 조성물을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 자동차의 연비를 향상시킬 수 있는 글라스 런용 열가소성 탄성체 조성물의 제조방법을 제공하는데 있다.

본 발명은 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머 30~70 중량% 및 폴리프로필렌 30~70 중량%를 포함하는 매트릭스 수지 100 중량부에, 미세 캡슐발포제 5~50 중량부; 광안정제 5~30 중량부; 및 무기충전제 20~50 중량부;를 포함하는 글라스 런용 열가소성 탄성체 조성물을 제공한다.

또한 본 발명은 글라스 런용 열가소성 탄성체 조성물의 제조방법에 있어서, 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머 30~70 중량% 및 폴리프로필렌 30~70 중량%를 포함하는 매트릭스 수지 100 중량부에, 미세 캡슐발포제 5~50 중량부, 광안정제 5~30 중량부; 및 무기충전제 20~50 중량부;를 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계; 및 상기 혼합물을 200~220 ℃의 압출 온도에서 80~120 RPM의 속도로 압출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 글라스 런용 열가소성 탄성체 조성물의 제조방법을 제공한다.

본 발명에 따른 글라스 런용 열가소성 탄성체 조성물은 기존의 EPDM 고무와 폴리프로필렌을 함유한 열가소성 탄성체에 미세 캡슐발포제를 첨가하여 미세 발포함으로써 강도, 내구성, 내후성 등이 기존의 열가소성 탄성체와 유사한 수준을 갖는 동시에 30% 이상의 비중감량으로 제품의 경량화 및 수익성 향상을 구현하고, 나아가 자동차의 연비를 향상시킬 수 있다.

도 1은 기존의 글라스 런의 단면(a)과 본 발명의 미세발포된 글라스 런의 단면(b)을 보여주는 사진이다.

이하에서는 본 발명을 하나의 실시예로 더욱 상세하게 설명한다.

본 발명의 글라스 런용 열가소성 탄성체 조성물은 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머 30~70 중량% 및 폴리프로필렌 30~70 중량%를 포함하는 매트릭스 수지 100 중량부에, 미세 캡슐발포제 5~50 중량부; 광안정제 5~30 중량부; 및 무기충전제 20~50 중량부;를 포함한다.

일반적으로 글라스 런은 경질부, 기저부 및 연질부의 구조를 가지며, 열가소성 엘라스토머 조성물로 이루어진다. 상기 경질부는 기저부 및 연질부에 코팅되어 내마모성 향상 소재로 사용되며, 상기 연질부는 형상 유지 및 지지대 역할을 하고, 상기 기저부는 고무의 탄성에 의해 실링 역할을 한다.

상기 글라스 런용 열가소성 탄성체 조성물은 기존의 EPDM 고무와 폴리프로필렌을 함유한 열가소성 탄성체에 미세 캡슐발포제를 첨가하여 글라스 런 전체를 미세 발포함으로써 기존 고체형 열가소성 탄성체 대비 30% 이상의 비중감량으로 제품의 경량화를 구현할 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머(EPDM)는 상기 매트릭스 수지 중 30~70 중량%를 함유할 수 있는데, 구체적으로 상기 함량을 벗어나는 경우 제품의 탄성이 저하될 수 있다. 또한 상기 EPDM 고무는 125 ℃에서 무늬점도가 80 이상인 것으로서, 5-에틸리덴-2-노보넨(5-ethylidene-2-norbornene, ENB) 8~20 중량%를 포함하는 것이 바람직하다

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 폴리프로필렌은 올레핀계 열가소성 탄성체로서, 용융흐름지수(Melt Flow Index)가 0.1~0.3 (230 ℃, 2.16 kg)인 고결정성 블록 공중합체인 것일 수 있다. 상기와 같은 용융지수를 갖는 폴리프로필렌은 발포 시 셀 형성에 유리하다. 또한 상기 폴리프로필렌의 함량은 30~70 중량%를 함유할 수 있는데, 그 함량이 30 중량% 보다 적으면 발포 셀 형성이 미미하며, 70 중량% 보다 많으면 상기 폴리프로필렌 수지의 용융강도가 낮아 셀 붕괴에 의해 제품 성형에 문제가 있을 수 있으므로 상기 범위를 선택하는 것이 바람직하다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 미세 캡슐발포제는 코어-쉘 구조로 이루어져 있으며, 상기 쉘(Shell) 부분은 아크릴로니트릴(Acrylonitrile, AN Copolymer) 공중합체로 이루어지고, 상기 코어(core) 부분은 불포화 탄화수소인 이소옥탄(Isooctane), 이소펜탄(isopentane) 또는 이 둘의 혼합물로 이루어진 것을 사용할 수 있다. 이러한 상기 미세 캡슐발포제는 공정상 압출기 내부에서 열과 압력에 의해 열 팽창하여 압출기 외부 다이스로 토출되는 순간 압력강하에 의해 발포되어 형성된 것으로 가열 시 분해되는 가스에 의해 발포되는 일반 화학발포제와 차이가 있다. 상기 미세 캡슐발포제는 상기 압출기 크기와 온도조건에 따라 발포제의 함량은 달라질 수 있으며, 제품의 발포 및 비중 감량에 영향을 줄 수 있다. 또한 상기 미세 캡슐발포제의 코어 부분은 액체 상태인 불포화 탄화수소인 이소옥탄(Isooctane), 이소펜탄(isopentane), 또는 이 둘의 화합물이 함유된 형태로 열에 의해 쉘 부분이 연화되고, 발포제가 기화하여 전체 미세 캡슐발포제가 팽창하는 가온 팽창형 물리발포제이다. 상기 쉘 부분은 코어(발포제)의 발포 개시 온도의 이하 및 이상 점에서 팽창 또는 수축되는 것을 제어하며, 일정한 크기로 가온 팽창하여 열가소성 수지의 고온 발포제로 사용될 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 미세 캡슐발포제는 함량이 증가할수록 비중감량 효과가 있는데, 바람직하게는 상기 매트릭스 수지 100 중량부에 대하여 5~50 중량부를 사용하는 것이 좋다. 구체적으로 그 함량이 5 중량부 보다 적으면 발포 셀의 형성이 미미할 수 있으며, 50 중량부 보다 많으면 제품의 원가 상승 요인으로 작용할 수 있으며, 과발포로 인해 제품 성형 및 압출 시 다이스 끝단부에 눈꼽(mustache)이 과다 발생하여 제품의 성형이 어려울 수 있다. 또한 이러한 과도한 발포로 인한 비중감량으로 내구성 및 내마모성이 저하될 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 미세 캡슐발포제는 평균 입자크기가 1 ~ 20 ㎛인 것일 수 있다. 구체적으로 상기 평균 입자크기가 1 ㎛ 보다 작으면 균일한 분산이 어려우며, 20 ㎛ 보다 크면 발포 셀의 크기가 불균일하고, 목표 비중감량과 제품 성형에 문제가 있을 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 무기충전제는 평균 입자크기가 1~10 ㎛인 탄산칼슘인 것일 수 있다. 구체적으로 상기 무기충전제는 상기 매트릭스 수지 100 중량부에 대하여 20~50 중량부가 바람직한데, 그 함량이 20 중량부 보다 적으면 발포제에 의해 팽창되는 경로가 줄어들어 발포 셀 형성이 불리하고, 제품의 제조단가를 상승시킬 수 있다. 이에 반해 50 중량부 보다 많으면 제품의 비중이 증가하고, 발포 셀이 불균일하게 형성될 수 있다.

상기 광안정제는 벤조트리아졸 광 흡수제(Benzotriazole type UV absorber), HALS(Hindered Amine Light Stabilizer) 또는 이 둘의 혼합물을 사용할 수 있다. 상기 광안정제는 상기 매트릭스 수지 100 중량부에 대하여 5~30 중량부를 사용하는 것이 좋다. 구체적으로 상기 광안정제의 함량이 5 중량부 보다 적으면 UV 공격에 의한 표면 백화 및 미세 크랙이 발생하며, 30 중량부 보다 많으면 분자량이 낮은 상기 광안정제가 표면에 이행되어 제품 외관에 백화현상(Blooming)이 발생할 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 열가소성 탄성체 조성물에 산화방지제 0.2~1.0 중량부, 가교제 0.2~1.0 중량부, 가교조제 0.2~1.5 중량부, 폴리프로필렌계 왁스 0.5~3.0 중량부 및 프로세스 오일 60~100 중량부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 산화방지제는 테트라키스(3,5-디-터셜리-부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트(Tetrakis(3,5-di-tertbutyl-4-hydroxyphenyl)propionate), 테트라키스-(3-도데실티오프로피오네이트)(Tetrakis-(3-dodecylthiopropionate)), 또는 이 둘의 혼합물인 것을 사용할 수 있다. 상기 산화방지제는 상기 매트릭스 수지 100 중량부에 대하여 0.2~1.0 중량부를 사용하는 것이 좋다. 구체적으로 그 함량이 0.2 중량부 보다 적으면 조성물의 물성이 저하될 수 있고, 1.0 중량부 보다 많으면 제품에 백화현상(Blooming)이 발생할 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 가교제는 과산화물 가교제로서, 반감기 온도가 170 ℃인 2,5-디메틸-2,5-디-(터셜리 부틸 퍼옥시)-헥산(2,5-Dimethyl-2,5-di-(tert-butylperoxy)-hexane)인 것을 사용할 수 있다. 상기 가교제는 상기 매트릭스 수지 100 중량부에 대하여 0.2 ~ 1.0 중량부가 바람직한데, 그 함량이 0.2 중량부 보다 작으면 가교된 고무 입자가 불균질한 연속상으로 존재하여 균일한 발포성 구현에 불리하며, 1.0 중량부 보다 많으면 상기 폴리프로필렌 사슬의 절단 현상이 발생하여 오픈 셀(open cell) 구조로 형성될 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 가교조제는 가교밀도를 상승시키기 위해 N,N'-m-페닐렌디말레이미드(N,N'-m-Phenylenedimaleimide), 1,2-폴리부타디엔 또는 이 둘의 혼합물인 것을 사용할 수 있다. 상기 가교조제는 상기 매트릭스 수지 100 중량부에 대하여 0.2~.5 중량부를 사용하는 것이 바람직한데, 그 함량이 0.2 중량부 보다 작으면 사용에 따른 효과상의 실익이 미미하고, 1.5 중량부 보다 많으면 과가교로 인해 제품 표면에 피쉬아이(fish eye)가 발생하여 제품 외관에 문제가 있을 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 폴리프로필렌계 왁스는 제품의 표면 슬립성 개선 및 내마모성을 증가시키기 위해 사용할 수 있다. 상기 폴리프로필렌계 왁스는 상기 매트릭스 수지 100 중량부에 대하여 0.5~3.0 중량부를 사용하는 것이 바람직한데, 그 함량이 0.5 중량부 보다 적으면 내스크래치성 향상 효과가 미미하여 내마모성 증진에 효과적이지 못하고, 3.0 중량부 보다 많으면 제품 표면으로 이행되어 특성 구현에 문제가 있을 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 프로세스 오일은 조성물의 가공성을 향상시키는 역할을 수행하며, 그 종류를 특별히 한정하지는 않으나 바람직하기로는 고점도 파라핀계 오일을 사용하는 것이 좋다. 상기 프로세스 오일은 상기 매트릭스 수지 100 중량부에 대하여 60~100 중량부를 사용하는 것이 바람직한데, 그 함량이 60 중량부 보다 적으면 압출 성형 시 흐름성이 불량하여 성형불량 및 작업성 저하의 원인이 될 수 있고, 100 중량부 보다 많으면 용융 강도가 저하되어 셀 붕괴 현상이 발생할 수 있다.

한편, 본 발명의 글라스 런용 열가소성 탄성체 조성물의 제조방법에 있어서, 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머 30~70 중량% 및 폴리프로필렌 30~70 중량%를 포함하는 매트릭스 수지 100 중량부에, 미세 캡슐발포제 5~50 중량부, 광안정제 5~30 중량부; 및 무기충전제 20~50 중량부;를 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계; 및 상기 혼합물을 200~220 ℃의 압출 온도에서 80~120 RPM의 속도로 압출하는 단계;를 포함한다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 압출온도는 200~220 ℃인 것이 바람직한데, 상기 온도가 200 ℃ 보다 낮으면 비중감량이 어려우며 제품외관의 성형성이 저하되고, 220 ℃ 보다 높으면 비중감량 효과가 저하될 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 압출속도는 80~120 RPM인 것이 바람직한데, 상기 압출속도가 80 RPM 보다 낮으면 제품 외관 상태가 불량하고, 120 RPM 보다 높으면 압출기 내, 열 이력 및 스크류의 전단력 저하로 인해 소재들이 미용융되어 제품의 성형이 잘 이루어지지 않는다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 혼합물을 제조하는 단계에 산화방지제 0.2~1.0 중량부, 가교제 0.2~1.0 중량부, 가교조제 0.2~1.5 중량부, 폴리프로필렌계 왁스 0.5~3.0 중량부 및 프로세스 오일 60~100 중량부를 추가로 혼합할 수 있다.

따라서 본 발명에 따른 글라스 런용 열가소성 탄성체 조성물은 기존의 EPDM 고무와 폴리프로필렌을 함유한 열가소성 탄성체에 미세 캡슐발포제를 첨가하여 미세 발포함으로써 강도, 내구성, 내후성 등이 기존의 열가소성 탄성체와 유사한 수준을 갖는 동시에 30% 이상의 비중감량으로 제품의 경량화 및 수익성 향상을 구현하고, 나아가 자동차의 연비를 향상시킬 수 있다.

이하 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 구체적으로 설명하겠는 바, 본 발명이 다음 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

실시예 1~3 및 비교예 1~3

하기 표 1의 구성성분 및 함량으로 자동차 글라스 런용 열가소성 탄성체 조성물을 제조하였다. 또한 상기 조성물은 당업계에 알려진 일반적인 제조 방식에 따라 압출성형 방법으로 제조되었다.

[구성 성분]

1) EPDM 고무: KEP-2480, KEP社

2) 폴리프로필렌: BP2000, 대한유화社

3) 가교제: 2,5-디메틸-2,5-디-(터셜리 부틸 퍼옥시)- 헥산 [Luperox 101-50D, Atochem社]

4) 가교조제: N,N'-m-페닐렌디말레이미드 [TAC-50, DEGUSA社]

5) 발포제: p,p'-옥시비스(벤젠-술포닐하이드라지드)[EE188E, EIWA社]

6) 미세 캡슐발포제(평균입자크기 5 ~ 10 ㎛): 코어 부분은 이소옥텐 불포화 탄화수소이며, 쉘 부분은 아크릴로니트릴 공중합체[MSH - 990MB, MATSUMOTO社]으로 이루어짐

7) 광안정제: Benzotriazole type UV absorber, HALS[BASF社]

8)산화방지제:테트라키스(3,5-디-터셜리-부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트[S1010, 송원산업 社]

9) 무기충전제: 탄산칼슘[S1000 렉셈社]

10) 폴리프로필렌계 왁스: [500시리즈, 라이온켐텍社]

11) 파라핀계 오일: [KL900B, SJC社]

구분	실시예1	실시예2	실시예3	비교예1	비교예2	비교예3
EPDM 고무	65	65	65	65	65	65
폴리프로필렌	35	35	35	35	35	35
가교제	0.8	0.8	0.8	0.8	0.8	0.8
가교조제	0.4	0.4	0.4	0.4	0.4	0.4
미세 캡슐발포제	10	20	30	-	-	-
발포제	-	-	-	10	20	30
UV 안정제	9	9	9	9	9	9
산화방지제	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2
폴리프로필계 왁스	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3	0.3
무기 충진제	20	20	20	20	20	20
파라핀계 오일	70	70	70	70	70	70

실시예 4~7 및 비교예 4, 5

하기 표 2의 구성성분 및 함량으로 자동차 글라스 런용 열가소성 탄성체 조성물을 제조하였다. 상기 조성물은 컴파운드(TPV)에 첨가제들을 건식 혼합(Dry Blend)하여 제조하였다.

[구성 성분]

1) TPV: [80RY, 화승소재]

2) 미세 캡슐발포제: 평균입자크기가 5 ~ 10 ㎛임

3) 일반 캡슐발포제: 평균입자크기가 30 ~ 40 ㎛임

구분	실시예4	실시예5	실시예6	실시예7	비교예4	비교예5
TPV(중량부)	100	100	100	100	100	100
미세 캡슐발포제(중량부)	3	5	7	10	-	-
일반 캡슐발포제(중량부)	-	-	-	-	-	10
압출온도(℃)	210	210	210	210	210	210
압출속도(RPM)	100	100	100	100	100	100

실시예 8~10 및 비교예 6~9

하기 표 3의 구성성분 및 실험조건으로 자동차 글라스 런용 열가소성 탄성체 조성물을 제조하였다. 상기 조성물은 컴파운드(TPV)에 첨가제들을 건식 혼합(Dry Blend)하여 제조하였다.

구분	실시예 8	실시예 9	실시예 10	비교예 6	비교예 7	비교예 8	비교예 9
압출온도(℃)	200	210	220	160	170	180	190
압출속도(RPM)	100	100	100	100	100	100	100
TPV(중량부)	100	100	100	100	100	100	100
미세 캡슐발포제(중량부)	10	10	10	10	10	10	10

실시예 8~10 및 비교예 6~9

하기 표 4의 구성성분 및 실험조건으로 자동차 글라스 런용 열가소성 탄성체 조성물을 제조하였다. 상기 조성물은 컴파운드(TPV)에 첨가제들을 건식 혼합(Dry Blend)하여 제조하였다.

구분	비교예 10	실시예 9	비교예 11	비교예 12
압출온도(℃)	210	210	210	210
압출속도(RPM)	50	100	150	200(MAX)
TPV(중량부)	100	100	100	100
미세 캡슐발포제 (중량부)	10	10	10	10

실험예 1: 물성평가

상기 실시예 1~3 및 비교예 1~3에서 제조된 글라스 런용 열가소성 탄성체 조성물에 대하여 다음과 같은 시험방법으로 물성을 측정하였고, 그 결과를 하기 표 5에 나타내었다.

[물성측정시험]

1)내마모성: 1 kgf 하중에서 면범포를 마찰천으로 사용하여, 속도 50 rpm/min, 마찰거리 130 mm 의 조건에서 시험하였다.

2) 제품감촉: 현대기아자동차 spec MS261-27에 따라 시험하였다.

3) 셀 크기: SEM(전자주사현미경, 모델: S2400, HITACHI사)을 이용하여 측정하였다. (평가결과는 매우 좋음(◎), 좋음(○), 보통(△), X(좋지 않음)으로 평가하였다.)

4) 비중 측정: ASTM D-792 측정법에 따라 상온(23 ℃)에서 비중계를 이용하여 측정하였다.

구분	실시예1	실시예2	실시예3	비교예1	비교예2	비교예3
내마모성	○	○	○	△	△	△
제품 외관	○	◎	○	Ｘ	Ｘ	Ｘ
발포율 (비중감량 %)	30% ↓	31% ↓	38% ↓	20% ↓	22% ↓	20% ↓
셀 크기(㎛)	50~80	10~30	30~60 ?	120~180	120~180	150~180

상기 표 5의 결과에 의하면, 미세 캡슐발포제를 함유한 상기 실시예 1~3의 조성물은 내마모성 및 제품외관이 기존 대비 유사한 수준으로 확인하였다. 또한 일반 발포제를 사용한 상기 비교예 1~3 비해 30% 이상의 발포율(비중감량)을 나타내어 제품의 경량화가 가능하며, 셀 크기가 작고 조밀하게 미세발포된 것을 확인할 수 있었다.

실험예 2: 캡슐발포제의 입자크기에 따른 물성평가

상기 실시예 4~7 및 비교예 4, 5에서 제조된 글라스 런용 열가소성 탄성체 조성물에 대하여 시험방법은 상기 실험예 1과 동일한 방법으로 캡슐발포제의 입자크기에 따른 물성을 측정하였고, 그 결과를 하기 표 6에 나타내었다.

구분	실시예4	실시예5	실시예6	실시예7	비교예4	비교예5
제품 외관	○	○	○	○	○	X
발포율 (비중감량 %)	35% ↓	42% ↓	48% ↓	49% ↓	-	41% ↓
셀크기(㎛)	30~50	30~50	10~30	10~30 ↓	-	120~180

상기 표 6의 결과에 의하면, 일반 캡슐발포제를 사용한 상기 비교예 5은 제품외관이 좋지 않아 성형성이 떨어지고 셀 크기가 100 ㎛ 이상의 크기로 큰 반면에, 평균 입자크기가 작은 미세 캡슐발포제를 사용한 상기 실시예 4~7의 조성물은 제품외관이 우수하고, 셀 크기가 작고 조밀하게 미세발포된 것을 확인할 수 있다. 이를 통해 평균 입자크기가 작은 미세 캡슐발포제를 사용하는 경우 일반 열가소성 탄성체와 강도 및 내구성 등의 물성 특성이 우수한 동시에 30 % 이상의 비중을 감량하여 제품의 경량화를 극대화할 수 있다.

실험예 3: 압출온도에 따른 물성평가

상기 실시예 8~10 및 비교예 6~9에서 제조된 글라스 런용 열가소성 탄성체 조성물에 대하여 시험방법은 상기 실험예 1과 동일한 방법으로 압출온도에 따른 물성을 측정하였고, 그 결과는 하기 표 7에 나타내었다.

구분	실시예 8	실시예 9	실시예 10	비교예 6	비교예 7	비교예 8	비교예 9
제품 외관	○	○	○	X	X	△	△
발포율 (비중감량 %)	45% ↓	49% ↓	44% ↓	15% ↓	17% ↓	23% ↓	39% ↓
셀 크기(㎛)	10~30	10~30	20~50	100~150	100~150	60~90	30~50

상기 표 7의 결과에 의하면, 미세 캡슐발포제 함량 및 압출 속도가 동일한 조건에서 미세발포하였을 때, 압출 온도가 160~190 ℃인 상기 비교예 6~9에서는 제품외관에 미성형이 발생한 반면에, 압출 온도가 200~220 ℃인 상기 실시예 8~10에서는 우수한 제품외관 및 발포율을 확보하였으며, 셀 크기로 미세한 결과를 얻을 수 있었다.

실험예 4: 압출속도에 따른 물성평가

상기 실시예 9 및 비교예 10~12에서 제조된 글라스 런용 열가소성 탄성체 조성물에 대하여 시험방법은 상기 실험예 1과 동일한 방법으로 압출속도에 따른 물성을 측정하였고, 그 결과는 하기 표 8에 나타내었다.

구분	비교예 10	실시예 9	비교예 11	비교예 12
제품 외관	△	◎	△	X
발포율 (비중감량 %)	40% ↓	49% ↓	47% ↓	53% ↓
셀 크기(㎛)	30~50	10~30	10~30	10~30

상기 표 8의 결과에 의하면, 미세 캡슐발포제 함량 및 압출 온도가 동일한 조건에서 미세 발포하였을 때, 압출속도가 100 RPM인 상기 실시예 9에서는 우수한 제품외관, 발포율 및 셀 크기를 나타냈다. 이에 반하여, 압출 속도가 각각 50, 150, 200 RPM일 때의 상기 비교예 10~12은 제품외관 상태가 불량하며, 특히 200 RPM의 압출속도를 갖는 상기 비교예 12의 경우 압출기 내, 열 이력 및 스크류의 전단력 저하로 인해 소재들이 미용융되어 제품 미성형이 발생되었다.

도 1은 기존의 글라스 런의 단면(a)과 본 발명의 미세발포된 글라스 런의 단면(b)을 보여주는 사진이다. 상기 도 1의 (a)는 일반 고체상의 글라스 런의 단면으로 무게감이 있는 반면에, 상기 도 1의 (b)는 내면이 작고 조밀하게 미세발포된 단면으로 본 발명의 글라스 런 전체가 미세발포되어 경량화된 것임을 보여준다.

Claims

에틸렌 프로필렌 디엔 모노머 30~70 중량% 및 폴리프로필렌 30~70 중량%를 포함하는 매트릭스 수지 100 중량부에,
미세 캡슐발포제 5~50 중량부;
광안정제 5~30 중량부; 및
무기충전제 20~50 중량부;
를 포함하는 글라스 런용 열가소성 탄성체 조성물.
제1항에 있어서,
상기 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머는 5-에틸리덴-2-노보넨 8~20 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 글라스 런용 열가소성 탄성체 조성물.
제1항에 있어서,
상기 폴리프로필렌은 용융흐름지수(Melt Flow Index)가 0.1~0.3 (230 ℃, 2.16 kg)인 고결정성 블록 공중합체인 것을 특징으로 하는 글라스 런용 열가소성 탄성체 조성물.
제1항에 있어서,
상기 미세 캡슐발포제는 코어-쉘 구조로 이루어져 있으며, 상기 쉘 부분은 아크릴로니트릴 공중합체로 이루어지고, 상기 코어 부분은 이소옥탄, 이소펜탄 또는 이 둘의 혼합물로 이루어진 것을 특징으로 하는 글라스 런용 열가소성 탄성체 조성물.
제1항에 있어서,
상기 미세 캡슐발포제는 평균 입자크기가 1 ~ 20 ㎛인 것을 특징으로 하는 글라스 런용 열가소성 탄성체 조성물.
제1항에 있어서,
상기 무기충전제는 평균 입자크기가 1~10 ㎛인 탄산칼슘인 것을 특징으로 하는 글라스 런용 열가소성 탄성체 조성물.
제1항에 있어서,
상기 열가소성 탄성체 조성물에 산화방지제 0.2~1.0 중량부, 가교제 0.2~1.0 중량부, 가교조제 0.2~1.5 중량부, 폴리프로필렌계 왁스 0.5~3.0 중량부 및 프로세스 오일 60~100 중량부를 더 포함하는 글라스 런용 열가소성 탄성체 조성물.
제7항에 있어서,
상기 산화방지제는 테트라키스(3,5-디-터셜리-부틸-4-하이드록시페닐)프로피오네이트, 테트라키스-(3-도데실티오프로피오네이트), 또는 이 둘의 혼합물인 것을 특징으로 하는 글라스 런용 열가소성 탄성체 조성물.
제7항에 있어서,
상기 가교제는 2,5-디메틸-2,5-디-(터셜리 부틸 퍼옥시)-헥산인 것을 특징으로 하는 글라스 런용 열가소성 탄성체 조성물.
제7항에 있어서,
상기 가교조제는 N,N'-m-페닐렌디말레이미드, 1,2-폴리부타디엔 또는 이 둘의 혼합물인 것을 특징으로 하는 글라스 런용 열가소성 탄성체 조성물.
글라스 런용 열가소성 탄성체 조성물의 제조방법에 있어서,
에틸렌 프로필렌 디엔 모노머 30~70 중량% 및 폴리프로필렌 30~70 중량%를 포함하는 매트릭스 수지 100 중량부에, 미세 캡슐발포제 5~50 중량부, 광안정제 5~30 중량부; 및 무기충전제 20~50 중량부;를 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계; 및
상기 혼합물을 200~220 ℃의 압출 온도에서 80~120 RPM의 속도로 압출하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 글라스 런용 열가소성 탄성체 조성물의 제조방법.
상기 11항에 있어서,
상기 혼합물을 제조하는 단계에 산화방지제 0.2~1.0 중량부, 가교제 0.2~1.0 중량부, 가교조제 0.2~1.5 중량부, 폴리프로필렌계 왁스 0.5~3.0 중량부 및 프로세스 오일 60~100 중량부를 추가로 혼합하는 것을 특징으로 하는 글라스 런용 열가소성 탄성체 조성물의 제조방법.