KR20170036564A - 열가소성 가교 탄성체, 이의 가공방법 및 이를 이용한 박막형 열가소성 가교 탄성체 테이프 - Google Patents

열가소성 가교 탄성체, 이의 가공방법 및 이를 이용한 박막형 열가소성 가교 탄성체 테이프 Download PDF

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Abstract

본 발명은 열가소성 가교 탄성체, 이의 가공방법 및 이를 이용한 박막형 열가소성 가교 탄성체 테이프에 관한 것이다.
본 발명에 따른 열가소성 가교 탄성체를 이용한 박막형 열가소성 가교 탄성체 테이프는 원료들을 배합하여 용융분산압출, 냉각, 건조 등의 공정을 거쳐 제조된 펠릿 형태의 열가소성 가교 탄성체를 혼합하는 혼련 공정을 수행하고, 상기 혼련된 원료들을 믹싱롤(mixing roll)로 이송시켜 가공하며, 상기 믹싱 가공된 열가소성 가교 탄성체 원료들을 워밍롤(warming roll)로 이송시켜 가열하고, 상기 워밍롤에서 가공된 원료들은 스트레이너(strainer)로 이송시켜 가공하며, 상기 스트레이너에서 가공한 후 카렌다(calender)로 이송하여 가공하고, 상기 카렌다에서 가공한 후 쿨링존(cooling zone)으로 이송시켜 냉각시키며, 상기 쿨링존에서 냉각한 후 와인더(winder)를 이용하여 제품을 권취함으로써 제조되되, 상기 혼련 공정은 믹서(intensive mixer)를 이용하고, 상기 믹서는 140 내지 150℃의 온도범위를 유지하며, 5 내지 6분 동안 혼합하고, 상기 믹싱롤에서의 가공은 155 내지 165℃의 온도범위에서 10 내지 15분 동안 진행되며, 상기 워밍롤에서의 가공은 155 내지 165℃의 온도범위에서 10 내지 15분 동안 진행되며, 상기 스트레이너에서의 가공은 145 내지 155℃의 온도범위에서 3 내지 5분 동안 진행되고, 상기 쿨링존에서의 냉각은 20 내지 25℃의 온도범위에서 수행된다.
상기한 구성에 의해 본 발명은 최적의 배합비 및 조건으로 가공하여 열가소성 가교 탄성체를 제조함으로써, 고밀도로 복원율 및 내충격성이 양호하고 점착제와의 밀착력이 우수하며 박막형으로 인장강도 및 발수특성이 우수하고, 압출성형의 방법으로 가공을 하여 박막의 테이프를 제조할 수 있고 낮은 비중으로 우수한 내약품성과 내열성, 우수한 전기적 특성을 보이며 우수한 동적 피로저항성, 낮은 영구신장율과 압축줄음율 등을 보여 소형화 및 슬림화되는 모바일(mobile), 태블릿(tablet), 네비게이션 등과 같은 디스플레이 제품에 박막형 타입으로 적용 가능하다.

Description

열가소성 가교 탄성체, 이의 가공방법 및 이를 이용한 박막형 열가소성 가교 탄성체 테이프{THERMOPLASTIC VULCANIZATES COMPOSITION, PROCESSING METHOD THEREOF AND THIN FILM TYPE THERMOPLASTIC VULCANIZATES TAPE USING THE SAME}
본 발명은 열가소성 가교 탄성체, 이의 가공방법 및 이를 이용한 박막형 열가소성 가교 탄성체 테이프에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 최적의 배합비 및 조건으로 가공하여 열가소성 가교 탄성체를 제조함으로써, 고밀도로 복원율 및 내충격성이 양호하고 점착제와의 밀착력이 우수하며, 박막형으로 인장강도 및 발수특성이 우수한 열가소성 가교 탄성체, 이의 가공방법 및 이를 이용한 박막형 열가소성 가교 탄성체 테이프에 관한 것이다.
열가소성 가교 탄성체(thermoplastic vulcanizates, TPV)는 열가소성과 고무 탄성을 동시에 갖는 수지로서, 가교된 에틸렌-프로필렌-디엔 고무(EPDM)와 폴리프로필렌을 주성분으로 하는 조성물을 일컫는다.
일반적으로 열가소성 가교 탄성체는 탄성체의 가교도에 따라서, 가교 성분이 전혀 없이 고무성분이 단순 혼합된 단순 블렌드형 열가소성 탄성체(TPO)와, 부분적으로 가교가 이루어진 부분 가교형 열가소성 가교 탄성체(TPR)과, 완전 가교가 이루어진 완전 가교형 열가소성 가교탄성체(TPV)로 분류된다.
또한, 이러한 가교도는 열가소성 가교 탄성체 중의 고무성분의 미세 분산성에 영향을 미치며, 결국 인장강도나 영구신장줄음율 및 영구압축줄음율 등의 탄성적 물성에 영향을 미친다. 구체적으로는 가교가 전혀 되지 않은 TPO나 가교도가 낮은 TPR의 경우 전단응력에 의해 고무상을 균일한 미세 분산상으로 하는 것에 한계가 있으며, 특히 고무의 함량이 많아질수록 미세 분산상을 얻는 것이 더욱 어려워진다. 이러한 이유로, 열가소성과 우수한 탄성이 요구되는 소재에서는, 가교가 진행될 때 전단응력에 의해 고무상을 미세 입자로 물리적으로 분쇄시키는 동적가교를 행하게 된다.
이러한 열가소성 가교 탄성체는 발포체(foam) 형태로 성형되어 자동차 산업분야의 웨더 씰(weather seal), 건축물의 윈도우 가스킷(window strip) 등 다양한 소재 분야에 이용되고 있는데, 예를 들어 열가소성 가교 탄성체가 탄성체적인 성질을 가짐에 따라 필요로 하는 모양을 유지할 수 있으면서도, 자동차의 외부로부터 유입되는 소음, 먼지, 수분 등을 효과적으로 막아줄 수 있기 때문이다.
그러나, 열가소성 가교 탄성체는 발포체 프로파일 형성 공정 및 가교 공정(vulcanization) 등에 많은 설비, 시간, 주의가 요구되어 생산성이 떨어지는 문제점이 있고, 모바일(mobile), 태블릿(tablet), 네비게이션 등과 같은 디스플레이 제품은 소형화 및 슬림화되는데 반하여 이를 박막형으로 제조하기 어려운 문제점이 있었다.
이에, 상기 문제점 및 EPDM의 물성을 더욱 보완하기 위한 많은 연구가 이루어지고 있다. 예를 들면, 미국 등록특허 제7,319,121호에는 EPDM, SEPS(styrene-ethylene-propylene-styrene copolymer), acrylic-modified polytetrafluoroethylene, long-chain branched polyolefin 등을 포함하는 조성물을 발포 성형하여 표면이 부드럽고, 낮은 수분 흡수율, 향상된 기계적 물성을 갖는 발포체가 개시되어 있다.
그러나, 상기 조성물은 비중이 높고, 발포 배율이 2배 정도에 머물러 성형품의 고밀도화에 한계가 있을 뿐만 아니라, 발포시 영구압축줄음율, 인장강도, 인열강도 등 기계적 물성이 급격히 저하되어 발포 셀(cell)이 쉽게 파괴되는 등의 문제점이 있다.
따라서, 고밀도로 복원율 및 내충격성이 양호하고 우수한 성형성 및 기계적 물성을 만족함과 동시에 소형화 및 슬림화되고 있는 모바일(mobile), 태블릿(tablet), 네비게이션 등과 같은 디스플레이 제품에 박막형의 방수소재로서 적합한 열가소성 가교 탄성체 조성물의 개발이 절실한 실정이다.
국내등록특허 제10-1298898호(2013년 08월 14일 등록) 국내등록특허 제10-0851786호(2008년 08월 06일 등록) 국내등록특허 제10-1333014호(2013년 11월 20일 등록)
본 발명은 최적의 배합비 및 조건으로 가공하여 열가소성 가교 탄성체를 제조함으로써, 고밀도로 복원율 및 내충격성이 양호하고 점착제와의 밀착력이 우수하며 박막형으로 인장강도 및 발수특성이 우수한 열가소성 가교 탄성체, 이의 가공방법 및 이를 이용한 박막형 열가소성 가교 탄성체 테이프를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명은 압출성형의 방법으로 가공을 하여 박막의 테이프를 제조할 수 있고 낮은 비중으로 우수한 내약품성과 내열성, 우수한 전기적 특성을 보이며 우수한 동적 피로저항성, 낮은 영구신장율과 압축줄음율 등을 보여 소형화 및 슬림화되는 모바일(mobile), 태블릿(tablet), 네비게이션 등과 같은 디스플레이 제품에 박막형 타입으로 적용 가능한 열가소성 가교 탄성체, 이의 가공방법 및 이를 이용한 박막형 열가소성 가교 탄성체 테이프를 제공하는데 있다.
또한, 본 발명은 기존의 발포나 겔 타입이 아닌 탄성중합체 소재로 방수특성 및 작업성, 온도안정성이 우수한 열가소성 가교 탄성체, 이의 가공방법 및 이를 이용한 박막형 열가소성 가교 탄성체 테이프를 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다양한 과제들은 이상에서 언급한 과제들에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 열가소성 가교 탄성체는 TPV(thermoplastic vulcanizate), PBE(propylene-based elastomer) 및 산화방지제를 포함하는 원료들로 제조되되, 상기 TPV는 70 내지 90 중량부가 포함되고, 상기 PBE는 10 내지 30 중량부가 포함되며, 상기 산화방지제는 1 내지 2 중량부가 포함된다.
상기 TPV는 비중이 0.96이고, 경도(Shore A)가 65 내지 85A이며, 영구 압출줄음율은 25℃, 70hr에서 24 내지 28%이고, 인장강도는 70 내지 100Kg/cm2이며, 인열강도는 25 내지 40KN/m이고, 상기 PBE는 비중이 0.86 내지 0.89이고, 경도(Shore D)가 40 내지 45이며, 에틸렌 함량이 9 내지 10중량%이고, 상기 산화방지제로는 Pentaerythrityl-tetrakis[3-(3,5-di-t-butyl-4-hydroxy phenyl)-propionate], Octadecyl 3-(3,5-di-t-butyl-4-hydroxy phenyl)-propionate, 4,4'-Bis(alpha,alphadimethylbenzyl)di -phenylamine, polymerized 1,2-dihydro-2,2,4-trimethyl quinoline, 2,5-di-t-butyl-4-methylphenol, Hydroquinoline, N,N'-diphenyl-p-phenylenediamine, Tri(nonylatedphenyl)phosphite, 2-Mercaptobenziaidazole 및 N-Cyclohexy thiophthal ilnide로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 원료들은 그라프트(graft) 에틸렌프로필렌디엔 고무(EPDM), 무기필러(mineral filler) 및 안료를 더 포함하되, 상기 그라프트(graft) 에틸렌프로필렌디엔 고무(EPDM)는 비중이 0.87 내지 0.88이고, MI(2.16Kg/230℃)가 1 내지 2이며, 1 내지 10 중량부가 포함되고, 상기 무기필러는 탄산칼슘(CaCO3), 탈크(talc), 클레이(clay), 유리섬유(glass fiber), 운모(mica), 규회석(wollastonite) 및 실리카(Silica)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상이 사용되며, 상기 무기필러는 1 내지 10 중량부가 포함되고, 상기 안료는 카본블랙이 사용되고, 상기 카본블랙은 0.1 내지 1.0 중량부가 포함될 수 있다.
상기 탄산칼슘은 분자량이 100이며 경도(morhs)가 3.0이고, 비중이 2.5 내지 2.8이며, 비표면적이 0.036 내지 1m2/g일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 열가소성 가교 탄성체의 가공방법은 TPV, PBE 및 산화방지제를 포함하는 원료를 준비하고, 상기 원료들을 배합비에 따른 중량으로 혼합하고, 융융분산시킨 후 스크류 압출기(twin screw extruder)를 이용하여 압출하며, 상기 용융분산되어 압출된 원료들을 워터배스(water bath)를 이용하여 냉각시킨 후 건조시키고, 펠릿 형태로 성형(pelletizing)시킨 후 선별하고 계량함으로써 제조되되, 상기 TPV는 비중이 0.96이고, 경도(Shore A)가 65 내지 85A이며, 영구 압출줄음율은 25℃, 70hr에서 24 내지 28%이고, 인장강도는 70 내지 100Kg/cm2이며, 인열강도는 25 내지 40KN/m이고, 70 내지 90 중량부가 배합되며, 상기 PBE는 비중이 0.86 내지 0.89이고, 경도(Shore D)가 40 내지 45이며, 에틸렌 함량이 9 내지 10중량%이고, 10 내지 30 중량부가 배합되며, 상기 산화방지제는 Pentaerythrityl-tetrakis[3-(3,5-di-t-butyl-4-hydroxy phenyl)-propionate], Octadecyl 3-(3,5-di-t-butyl-4-hydroxy phenyl)-propionate, 4,4'-Bis(alpha,alphadimethylbenzyl)di -phenylamine, polymerized 1,2-dihydro-2,2,4-trimethyl quinoline, 2,5-di-t-butyl-4-methylphenol, Hydroquinoline, N,N'-diphenyl-p-phenylenediamine, Tri(nonylatedphenyl)phosphite, 2-Mercaptobenziaidazole 및 N-Cyclohexy thiophthal ilnide로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용되고, 1 내지 2 중량부가 배합될 수 있다.
상기 원료들은 그라프트(graft) 에틸렌프로필렌디엔 고무(EPDM), 무기필러(mineral filler) 및 안료를 더 포함하되, 상기 그라프트(graft) 에틸렌프로필렌디엔 고무(EPDM)는 비중이 0.87 내지 0.88이고, MI(2.16Kg/230℃)가 1 내지 2이며, 1 내지 10 중량부가 배합되고, 상기 무기필러는 탄산칼슘이 사용되며, 상기 탄산칼슘은 분자량이 100이며 경도(morhs)가 3.0이고, 비중이 2.5 내지 2.8이며, 비표면적이 0.036 내지 1m2/g이고, 1 내지 10 중량부가 배합되며, 상기 안료는 카본블랙이 사용되며, 상기 카본블랙은 0.1 내지 1.0 중량부가 배합될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 열가소성 가교 탄성체를 이용한 박막형 열가소성 가교 탄성체 테이프는 원료들을 배합하여 용융분산압출, 냉각, 건조 등의 공정을 거쳐 제조된 펠릿 형태의 열가소성 가교 탄성체를 혼합하는 혼련 공정을 수행하고, 상기 혼련된 원료들을 믹싱롤(mixing roll)로 이송시켜 가공하며, 상기 믹싱 가공된 열가소성 가교 탄성체 원료들을 워밍롤(warming roll)로 이송시켜 가열하고, 상기 워밍롤에서 가공된 원료들은 스트레이너(strainer)로 이송시켜 가공하며, 상기 스트레이너에서 가공한 후 카렌다(calender)로 이송하여 가공하고, 상기 카렌다에서 가공한 후 쿨링존(cooling zone)으로 이송시켜 냉각시키며, 상기 쿨링존에서 냉각한 후 와인더(winder)를 이용하여 제품을 권취함으로써 제조되되, 상기 혼련 공정은 믹서(intensive mixer)를 이용하고, 상기 믹서는 140 내지 150℃의 온도범위를 유지하며, 5 내지 6분 동안 혼합하고, 상기 믹싱롤에서의 가공은 155 내지 165℃의 온도범위에서 10 내지 15분 동안 진행되며, 상기 워밍롤에서의 가공은 155 내지 165℃의 온도범위에서 10 내지 15분 동안 진행되며, 상기 스트레이너에서의 가공은 145 내지 155℃의 온도범위에서 3 내지 5분 동안 진행되고, 상기 쿨링존에서의 냉각은 20 내지 25℃의 온도범위에서 수행된다.
상기 카렌다에서의 가공은 제1 카렌다, 제2 카렌다, 제3 카렌다 및 제4 카렌다를 이용하여 진행되되, 상기 제1 카렌다 및 제2 카렌다는 188 내지 192℃의 온도범위를 유지하고, 상기 제3 카렌다는 185 내지 190℃의 온도범위를 유지하며, 상기 제4 카렌다는 178 내지 182℃의 온도범위를 유지하고, 상기 카렌다는 T.O.R 연신비가 130% 이내이고, 와인더 텐션(winder tension)은 103% 이내로 유지될 수 있다.
상기 원료들로는 TPV 70 내지 90 중량부, PBE 10 내지 30 중량부 및 산화방지제 1 내지 2 중량부가 사용되고, 그라프트(graft) 에틸렌프로필렌디엔 고무(EPDM) 1 내지 10 중량부, 무기필러로 탄산칼슘 1 내지 10 중량부 및 안료로 카본블랙 0.1 내지 1.0 중량부를 더 포함할 수 있다.
기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명에 포함되어 있다.
본 발명에 따른 열가소성 가교 탄성체, 이의 가공방법 및 이를 이용한 박막형 열가소성 가교 탄성체 테이프는 최적의 배합비 및 조건으로 가공하여 열가소성 가교 탄성체를 제조함으로써, 고밀도로 복원율 및 내충격성이 양호하고 점착제와의 밀착력이 우수하며 박막형으로 인장강도 및 발수특성이 우수하다.
또한, 본 발명에 따른 열가소성 가교 탄성체, 이의 가공방법 및 이를 이용한 박막형 열가소성 가교 탄성체 테이프는 압출성형의 방법으로 가공을 하여 박막의 테이프를 제조할 수 있고 낮은 비중으로 우수한 내약품성과 내열성, 우수한 전기적 특성을 보이며 우수한 동적 피로저항성, 낮은 영구신장율과 압축줄음율 등을 보여 소형화 및 슬림화되는 모바일(mobile), 태블릿(tablet), 네비게이션 등과 같은 디스플레이 제품에 박막형 타입으로 적용 가능하다.
또한, 본 발명에 따른 열가소성 가교 탄성체, 이의 가공방법 및 이를 이용한 박막형 열가소성 가교 탄성체 테이프는 기존의 발포나 겔 타입이 아닌 탄성중합체 소재로 방수특성 및 작업성, 온도안정성이 우수하다.
본 발명의 기술적 사상의 실시예는, 구체적으로 언급되지 않은 다양한 효과를 제공할 수 있다는 것이 충분히 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명에 따른 열가소성 가교 탄성체에 대하여 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 열가소성 가교 탄성체는 TPV(thermoplastic vulcanizate), PBE(propylene-based elastomer) 및 산화방지제를 포함하고, 물성을 향상시키기 위하여 그라프트(graft) 에틸렌프로필렌디엔 고무(EPDM), 무기필러(mineral filler) 및 안료를 더 포함할 수 있다.
상기 TPV(thermoplastic vulcanizate)는 본 발명에 따른 열가소성 가교 탄성체의 기본 수지로, 저비중으로 낮은 영구신장율과 압축줄음율을 가지고 내열성 및 무독성이며 열가소성 수지의 가소성에 열경화성 고무의 탄성 특성을 발현하도록 제조된 열가소성 탄성체이다. 상기 TPV는 고경도 특성이우수하여 올레핀계 수지에 적정 함량이 포함되어 내스크래치성을 향상시키는 역할을 하고, 표면요철 특성으로 인하여 자체 내광택성이 우수할 수 있다.
일반적으로 스크래치 자국은 백화(whitening) 현상에 의해 일어나는데, 백화 현상은 특정한 외부 힘에 의해 발생된 크레이징(crazing), 크래킹(cracking), 디본딩(debonding), 마이크로보이드(microvoid) 등에 빛이 균일하게 산란되면서 발생하게 된다. 따라서, 외부 힘에 저항하는 표면 경도가 높고 표면 요철이 많을수록 난반사가 발생하여 백화 현상 발생을 감소시킬 수 있다.
본 발명에서 상기 TPV는 비중이 0.96이고, 경도(Shore A)가 65 내지 85A이며, 영구 압출줄음율은 25℃, 70hr에서 24 내지 28%이고, 인장강도는 70 내지 100Kg/cm2이며, 인열강도는 25 내지 40KN/m일 수 있다. 본 발명에서 상기 TPV는 70 내지 90 중량부가 포함될 수 있다.
상기 PBE(propylene-based elastomer)는 프로필렌(pp)을 기본으로 한 탄성체로 가공성 증진과 가공 효율을 증대시키기 위하여 아이소택틱(isotactic) 프로필렌(pp)을 메탈로센 촉매의 기술로 제조된 랜덤 에틸렌에 분산하여 혼합한 탄성체이다. 본 발명에서 상기 PBE는 10 내지 30 중량부가 포함될 수 있다.
본 발명에서 상기 PBE는 비중이 0.86 내지 0.89이고, 경도(Shore D)가 40 내지 45이며, 에틸렌 함량이 9 내지 10중량%일 수 있다.
상기 산화방지제는 가공중 열화를 방지하기 위하여 사용되는 것으로, 예를 들어, 상기 산화방지제로는 Pentaerythrityl-tetrakis[3-(3,5-di-t-butyl-4-hydroxy phenyl)-propionate], Octadecyl 3-(3,5-di-t-butyl-4-hydroxy phenyl)-propionate, 4,4'-Bis(alpha,alphadimethylbenzyl)di -phenylamine, polymerized 1,2-dihydro-2,2,4-trimethyl quinoline, 2,5-di-t-butyl-4-methylphenol, Hydroquinoline, N,N'-diphenyl-p-phenylenediamine, Tri(nonylatedphenyl)phosphite, 2-Mercaptobenziaidazole 및 N-Cyclohexy thiophthal ilnide로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있다. 본 발명에서 상기 산화방지제는 1 내지 2 중량부가 포함될 수 있다.
상기 그라프트(graft) 에틸렌프로필렌디엔 고무(EPDM)는 내충격성 보강을 위해 사용되는 것으로, 다른 고무들, 예를 들어 천연고무, 스티렌부타디엔 고무, 클로로프렌, 니트릴계 고무들보다 내오존성과 내후성이 우수할 뿐만 아니라 올레핀계 열가소성 수지와 상용성이 우수하여 열가소성 가교탄성체에 많이 사용될 수 있다.
또한, 상기 그라프트(graft) 에틸렌프로필렌디엔 고무(EPDM)는 탄소간 불포화 결합이 존재하기 때문에 과산화물이 아닌 페놀계 가교제에 의해서도 가교가 될 수 있다. 본 발명에서 상기 그라프트(graft) 에틸렌프로필렌디엔 고무(EPDM)는 저온충격강도를 향상시키고 커플링제로 올레핀계 소재의 접착성을 향상시킬 수 있다. 본 발명에서 상기 그라프트(graft) 에틸렌프로필렌디엔 고무(EPDM)는 비중이 0.87 내지 0.88이고, MI(2.16Kg/230℃)가 1 내지 2이며, 1 내지 10 중량부가 포함될 수 있다.
상기 무기필러(mineral filler)는 내열성과 치수안정성 및 점착 성능을 향상시키기 위한 충전제로 사용되는 것으로, 표면적을 극대화하여 표면 접착력을 향상시키며 치수안정성을 부여하기 위하여 사용될 수 있다.
상기 무기필러로는 탄산칼슘(CaCO3), 탈크(talc), 클레이(clay), 유리섬유(glass fiber), 운모(mica), 규회석(wollastonite) 및 실리카(Silica)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 사용할 수 있는데, 바람직하게는 구형 타입의 탄산칼슘이 사용될 수 있다. 본 발명에서 상기와 같은 무기필러를 첨가할 경우, 기계적 강도 및 내열성을 향상시킬 수 있다.
본 발명에서 상기 탄산칼슘은 분자량이 100이며 경도(morhs)가 3.0이고, 비중이 2.5 내지 2.8이며, 비표면적이 0.036 내지 1m2/g인 것으로, 상기 탄산칼슘은 1 내지 10 중량부가 포함될 수 있다.
상기 안료는 은폐력을 향상시키기 위하여 사용되는 것으로, 예를 들어, 상기 안료로는 카본블랙이 사용될 수 있다. 본 발명에서 상기 안료는 0.1 내지 1.0 중량부가 포함될 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 열가소성 가교 탄성체의 가공방법에 대하여 상세하게 설명하기로 한다.
먼저, 본 발명에 따른 열가소성 가교 탄성체를 제조하기 위하여 원료를 배합하는 단계를 수행할 수 있는데, 본 발명에서 상기 열가소성 가교 탄성체는 압출성형의 방식으로 제조될 수 있다.
본 발명에서 상기 원료로는 TPV(thermoplastic vulcanizate), PBE(propylene-based elastomer) 및 산화방지제를 포함하고, 물성을 향상시키기 위하여 그라프트(graft) 에틸렌프로필렌디엔 고무(EPDM), 무기필러(mineral filler) 및 안료를 더 포함할 수 있는데, 본 발명에서 배합되는 원료들로는 이에 한정되는 것은 아니고 열가소성 가교 탄성체의 물성을 향상시키기 위하여 안정제, 조색제, 윤활제, 이형제 등 다양한 원료들이 단독 또는 2 이상의 조합으로 소량 배합되어 포함될 수 있다.
상기 TPV(thermoplastic vulcanizate)는 본 발명에 따른 열가소성 가교 탄성체의 기본 수지로, 저비중으로 낮은 영구신장율과 압축줄음율을 가지고 내열성 및 무독성이며 열가소성 수지의 가소성에 열경화성 고무의 탄성 특성을 발현하도록 제조된 열가소성 탄성체이다. 본 발명에서 상기 TPV는 비중이 0.96이고, 경도(Shore A)가 65 내지 85A이며, 영구 압출줄음율은 25℃, 70hr에서 24 내지 28%이고, 인장강도는 70 내지 100Kg/cm2이며, 인열강도는 25 내지 40KN/m일 수 있는데, 상기 TPV는 70 내지 90 중량부가 배합될 수 있다.
상기 PBE(propylene-based elastomer)는 프로필렌(pp)을 기본으로 한 탄성체로 가공성 증진과 가공 효율을 증대시키기 위하여 아이소택틱(isotactic) 프로필렌(pp)을 메탈로센 촉매의 기술로 제조된 랜덤 에틸렌에 분산하여 혼합한 탄성체이다. 본 발명에서 상기 PBE는 비중이 0.86 내지 0.89이고, 경도(Shore D)가 40 내지 45이며, 에틸렌 함량이 9 내지 10중량%일 수 있는데, 상기 PBE는 10 내지 30 중량부가 배합될 수 있다.
상기 산화방지제는 가공중 열화를 방지하기 위하여 사용되는 것으로, 예를 들어, 상기 산화방지제로는 Pentaerythrityl-tetrakis[3-(3,5-di-t-butyl-4-hydroxy phenyl)-propionate], Octadecyl 3-(3,5-di-t-butyl-4-hydroxy phenyl)-propionate, 4,4'-Bis(alpha,alphadimethylbenzyl)di -phenylamine, polymerized 1,2-dihydro-2,2,4-trimethyl quinoline, 2,5-di-t-butyl-4-methylphenol, Hydroquinoline, N,N'-diphenyl-p-phenylenediamine, Tri(nonylatedphenyl)phosphite, 2-Mercaptobenziaidazole 및 N-Cyclohexy thiophthal ilnide로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있다. 본 발명에서 상기 산화방지제는 1 내지 2 중량부가 배합될 수 있다.
상기 그라프트(graft) 에틸렌프로필렌디엔 고무(EPDM)는 내충격성 보강을 위해 사용되는 것으로, 저온충격강도를 향상시키고 커플링제로 올레핀계 소재의 접착성을 향상시킬 수 있다. 본 발명에서 상기 그라프트(graft) 에틸렌프로필렌디엔 고무(EPDM)는 비중이 0.87 내지 0.88이고, MI(2.16Kg/230℃)가 1 내지 2이며, 1 내지 10 중량부가 배합될 수 있다.
상기 무기필러(mineral filler)는 내열성과 치수안정성 및 점착 성능을 향상시키기 위한 충전제로 사용되는 것으로, 표면적을 극대화하여 표면 접착력을 향상시키며 치수안정성을 부여하기 위하여 사용될 수 있다. 상기 무기필러로는 탄산칼슘(CaCO3), 탈크(talc), 클레이(clay), 유리섬유(glass fiber), 운모(mica), 규회석(wollastonite) 및 실리카(Silica)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 사용할 수 있는데, 바람직하게는 구형 타입의 탄산칼슘이 사용될 수 있다. 본 발명에서 상기 탄산칼슘은 분자량이 100이며 경도(morhs)가 3.0이고, 비중이 2.5 내지 2.8이며, 비표면적이 0.036 내지 1m2/g인 것으로, 상기 탄산칼슘은 1 내지 10 중량부가 배합될 수 있다.
상기 안료는 은폐력을 향상시키기 위하여 사용되는 것으로, 카본블랙이 사용될 수 있으며, 상기 안료는 0.1 내지 1.0 중량부가 배합될 수 있다.
다음으로, 상기 원료들을 배합비에 따른 중량으로 혼합하고, 융융분산시켜 압출할 수 있는데, 상기 압출은 스크류 압출기(twin screw extruder)를 이용할 수 있다.
다음으로, 상기 용융분산되어 압출된 원료들을 워터배스(water bath)를 이용하여 냉각시킨 후 건조시키고, 펠릿으로 성형(pelletizing)할 수 있다.
이어서, 상기 펠릿으로 성형시킨 후 일정한 품질을 만족하는 열가소성 가교 탄성체를 선별하고, 계량 및 포장함으로써, 본 발명에 따른 열가소성 가교 탄성체를 가공할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 열가소성 가교 탄성체를 이용한 박막형 열가소성 가교 탄성체 테이프에 대하여 상세하게 설명하기로 한다.
먼저, 원료들을 배합하여 용융분산압출, 냉각, 건조 등의 공정을 거쳐 제조된 펠릿 형태의 열가소성 가교 탄성체를 혼합하는 혼련 공정을 수행할 수 있다. 상기 혼련 공정은 믹서(intensive mixer)를 이용할 수 있는데, 상기 믹서는 140 내지 150℃의 온도범위를 유지하고, 상기 혼련 공정은 5 내지 6분 동안 진행될 수 있다.
또한, 상기 원료들로는 TPV 70 내지 90 중량부, PBE 10 내지 30 중량부 및 산화방지제 1 내지 2 중량부가 사용되고, 물성을 향상시키기 위하여 그라프트(graft) 에틸렌프로필렌디엔 고무(EPDM) 1 내지 10 중량부, 무기필러로 탄산칼슘 1 내지 10 중량부 및 안료로 카본블랙 0.1 내지 1.0 중량부가 사용될 수 있는데, 상기와 같은 조성물 이외에서 다양한 물성 및 공정 안정성을 부가하기 위하여 안정제, 조색제, 윤활제, 이형제 등 다양한 원료들이 사용될 수 있는데, 이러한 조성물들은 당해 기술분야에서 공지된 기술인 바 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
다음으로, 상기 혼련된 원료들을 믹싱롤(mixing roll)로 이송하여 가공할 수 있는데, 상기 믹싱롤은 155 내지 165℃의 온도범위를 유지하고, 10 내지 15분 동안 진행될 수 있다.
그 다음으로, 믹싱 가공된 열가소성 가교 탄성체 원료들을 워밍롤(warming roll)로 이송하여 가열할 수 있는데, 상기 워밍롤에서의 가공은 155 내지 165℃의 온도범위에서 10 내지 15분 동안 진행될 수 있다.
이어서, 워밍롤에서 가공된 원료들은 스트레이너(strainer)로 이송하여 가공할 수 있는데, 상기 스트레이너에서의 가공은 145 내지 155℃의 온도범위에서 3 내지 5분 동안 진행될 수 있다.
다음으로, 스트레이너에서 가공을 수행한 후 카렌다(calender)로 이송하여 가공할 수 있는데, 상기 카렌다에서의 가공은 제1 카렌다, 제2 카렌다, 제3 카렌다 및 제4 카렌다 등 총 4개의 공정을 거쳐 진행될 수 있다. 본 발명에서 상기 제1 카렌다 및 제2 카렌다는 188 내지 192℃의 온도범위를 유지하고, 상기 제3 카렌다는 185 내지 190℃의 온도범위를 유지하며, 상기 제4 카렌다는 178 내지 182℃의 온도범위를 유지할 수 있다. 또한, 본 발명에서 상기 카렌다는 T.O.R 연신비가 130% 이내이고, 와인더 텐션(winder tension)은 103% 이내로 유지될 수 있다.
그 다음으로, 상기 카렌다 공정을 진행한 후 쿨링존(cooling zone)에서 냉각시킬 수 있는데, 상기 쿨링존에서의 냉각은 20 내지 25℃의 온도범위에서 수행될 수 있다.
이어서, 와인더(winder)를 이용하여 제품을 권취할 수 있는데, 본 발명에서 상기 와인더의 텐션비(tension)는 103% 이내를 유지하고, 권취된 제품의 초기 내경은 180m/m(d) 이상으로 유지함으로써, 본 발명에 따른 열가소성 가교 탄성체를 이용한 박막형 열가소성 가교 탄성체 테이프를 제조할 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 일 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (9)

  1. TPV(thermoplastic vulcanizate), PBE(propylene-based elastomer) 및 산화방지제를 포함하는 원료들로 제조되되,
    상기 TPV는 70 내지 90 중량부가 포함되고, 상기 PBE는 10 내지 30 중량부가 포함되며, 상기 산화방지제는 1 내지 2 중량부가 포함되는 것을 특징으로 하는 열가소성 가교 탄성체.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 TPV는 비중이 0.96이고, 경도(Shore A)가 65 내지 85A이며, 영구 압출줄음율은 25℃, 70hr에서 24 내지 28%이고, 인장강도는 70 내지 100Kg/cm2이며, 인열강도는 25 내지 40KN/m이고,
    상기 PBE는 비중이 0.86 내지 0.89이고, 경도(Shore D)가 40 내지 45이며, 에틸렌 함량이 9 내지 10중량%이고,
    상기 산화방지제로는 Pentaerythrityl-tetrakis[3-(3,5-di-t-butyl-4-hydroxy phenyl)-propionate], Octadecyl 3-(3,5-di-t-butyl-4-hydroxy phenyl)-propionate, 4,4'-Bis(alpha,alphadimethylbenzyl)di -phenylamine, polymerized 1,2-dihydro-2,2,4-trimethyl quinoline, 2,5-di-t-butyl-4-methylphenol, Hydroquinoline, N,N'-diphenyl-p-phenylenediamine, Tri(nonylatedphenyl)phosphite, 2-Mercaptobenziaidazole 및 N-Cyclohexy thiophthal ilnide로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용되는 것을 특징으로 하는 열가소성 가교 탄성체.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 원료들은 그라프트(graft) 에틸렌프로필렌디엔 고무(EPDM), 무기필러(mineral filler) 및 안료를 더 포함하되,
    상기 그라프트(graft) 에틸렌프로필렌디엔 고무(EPDM)는 비중이 0.87 내지 0.88이고, MI(2.16Kg/230℃)가 1 내지 2이며, 1 내지 10 중량부가 포함되고,
    상기 무기필러는 탄산칼슘(CaCO3), 탈크(talc), 클레이(clay), 유리섬유(glass fiber), 운모(mica), 규회석(wollastonite) 및 실리카(Silica)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상이 사용되며, 상기 무기필러는 1 내지 10 중량부가 포함되고,
    상기 안료는 카본블랙이 사용되고, 상기 카본블랙은 0.1 내지 1.0 중량부가 포함되는 것을 특징으로 하는 열가소성 가교 탄성체.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 탄산칼슘은 분자량이 100이며 경도(morhs)가 3.0이고, 비중이 2.5 내지 2.8이며, 비표면적이 0.036 내지 1m2/g인 것을 특징으로 하는 열가소성 가교 탄성체.
  5. TPV, PBE 및 산화방지제를 포함하는 원료를 준비하고,
    상기 원료들을 배합비에 따른 중량으로 혼합하고, 융융분산시킨 후 스크류 압출기(twin screw extruder)를 이용하여 압출하며,
    상기 용융분산되어 압출된 원료들을 워터배스(water bath)를 이용하여 냉각시킨 후 건조시키고, 펠릿 형태로 성형(pelletizing)시킨 후 선별하고 계량함으로써 제조되되,
    상기 TPV는 비중이 0.96이고, 경도(Shore A)가 65 내지 85A이며, 영구 압출줄음율은 25℃, 70hr에서 24 내지 28%이고, 인장강도는 70 내지 100Kg/cm2이며, 인열강도는 25 내지 40KN/m이고, 70 내지 90 중량부가 배합되며,
    상기 PBE는 비중이 0.86 내지 0.89이고, 경도(Shore D)가 40 내지 45이며, 에틸렌 함량이 9 내지 10중량%이고, 10 내지 30 중량부가 배합되며,
    상기 산화방지제는 Pentaerythrityl-tetrakis[3-(3,5-di-t-butyl-4-hydroxy phenyl)-propionate], Octadecyl 3-(3,5-di-t-butyl-4-hydroxy phenyl)-propionate, 4,4'-Bis(alpha,alphadimethylbenzyl)di -phenylamine, polymerized 1,2-dihydro-2,2,4-trimethyl quinoline, 2,5-di-t-butyl-4-methylphenol, Hydroquinoline, N,N'-diphenyl-p-phenylenediamine, Tri(nonylatedphenyl)phosphite, 2-Mercaptobenziaidazole 및 N-Cyclohexy thiophthal ilnide로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용되고, 1 내지 2 중량부가 배합되는 것을 특징으로 하는 열가소성 가교 탄성체의 가공방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 원료들은 그라프트(graft) 에틸렌프로필렌디엔 고무(EPDM), 무기필러(mineral filler) 및 안료를 더 포함하되,
    상기 그라프트(graft) 에틸렌프로필렌디엔 고무(EPDM)는 비중이 0.87 내지 0.88이고, MI(2.16Kg/230℃)가 1 내지 2이며, 1 내지 10 중량부가 배합되고,
    상기 무기필러는 탄산칼슘이 사용되며, 상기 탄산칼슘은 분자량이 100이며 경도(morhs)가 3.0이고, 비중이 2.5 내지 2.8이며, 비표면적이 0.036 내지 1m2/g이고, 1 내지 10 중량부가 배합되며,
    상기 안료는 카본블랙이 사용되며, 상기 카본블랙은 0.1 내지 1.0 중량부가 배합되는 것을 특징으로 하는 열가소성 가교 탄성체의 가공방법.
  7. 원료들을 배합하여 용융분산압출, 냉각, 건조 등의 공정을 거쳐 제조된 펠릿 형태의 열가소성 가교 탄성체를 혼합하는 혼련 공정을 수행하고,
    상기 혼련된 원료들을 믹싱롤(mixing roll)로 이송시켜 가공하며,
    상기 믹싱 가공된 열가소성 가교 탄성체 원료들을 워밍롤(warming roll)로 이송시켜 가열하고,
    상기 워밍롤에서 가공된 원료들은 스트레이너(strainer)로 이송시켜 가공하며,
    상기 스트레이너에서 가공한 후 카렌다(calender)로 이송하여 가공하고,
    상기 카렌다에서 가공한 후 쿨링존(cooling zone)으로 이송시켜 냉각시키며,
    상기 쿨링존에서 냉각한 후 와인더(winder)를 이용하여 제품을 권취함으로써 제조되되,
    상기 혼련 공정은 믹서(intensive mixer)를 이용하고, 상기 믹서는 140 내지 150℃의 온도범위를 유지하며, 5 내지 6분 동안 혼합하고,
    상기 믹싱롤에서의 가공은 155 내지 165℃의 온도범위에서 10 내지 15분 동안 진행되며,
    상기 워밍롤에서의 가공은 155 내지 165℃의 온도범위에서 10 내지 15분 동안 진행되며,
    상기 스트레이너에서의 가공은 145 내지 155℃의 온도범위에서 3 내지 5분 동안 진행되고,
    상기 쿨링존에서의 냉각은 20 내지 25℃의 온도범위에서 수행되는 것을 특징으로 하는 열가소성 가교 탄성체를 이용한 박막형 열가소성 가교 탄성체 테이프.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 카렌다에서의 가공은 제1 카렌다, 제2 카렌다, 제3 카렌다 및 제4 카렌다를 이용하여 진행되되, 상기 제1 카렌다 및 제2 카렌다는 188 내지 192℃의 온도범위를 유지하고, 상기 제3 카렌다는 185 내지 190℃의 온도범위를 유지하며, 상기 제4 카렌다는 178 내지 182℃의 온도범위를 유지하고, 상기 카렌다는 T.O.R 연신비가 130% 이내이고, 와인더 텐션(winder tension)은 103% 이내로 유지되는 것을 특징으로 하는 열가소성 가교 탄성체를 이용한 박막형 열가소성 가교 탄성체 테이프.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 원료들로는 TPV 70 내지 90 중량부, PBE 10 내지 30 중량부 및 산화방지제 1 내지 2 중량부가 사용되고, 그라프트(graft) 에틸렌프로필렌디엔 고무(EPDM) 1 내지 10 중량부, 무기필러로 탄산칼슘 1 내지 10 중량부 및 안료로 카본블랙 0.1 내지 1.0 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 가교 탄성체를 이용한 박막형 열가소성 가교 탄성체 테이프.
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