KR20210065505A

KR20210065505A - 열가소성 탄성체 조성물 및 이를 이용한 이중 사출 성형품의 제조방법

Info

Publication number: KR20210065505A
Application number: KR1020190154324A
Authority: KR
Inventors: 신나현; 박승빈; 서석범; 이규호
Original assignee: 롯데케미칼 주식회사
Priority date: 2019-11-27
Filing date: 2019-11-27
Publication date: 2021-06-04
Also published as: KR102414801B1; WO2021107664A1

Abstract

본 발명은 중량평균분자량이 250,000 g/mol 이상 450,000 g/mol 이하인 제1 SEBS(styrene-ethylene-butylene-styrene) 블록 공중합체 수지; 중량평균분자량이 100,000 g/mol 이상 200,000 g/mol 이하인 제2 SEBS(styrene-ethylene-butylene-styrene) 블록 공중합체 수지; SBS(styrene-butylene-styrene) 블록 공중합체 수지; 및 무수말레산 그라프트된 폴리프로필렌 수지;를 포함하는, 열가소성 탄성체 조성물 및 상기 열가소성 탄성체 조성물을 이용한 이중 사출 성형품의 제조방법에 관한 것이다.

Description

열가소성 탄성체 조성물 및 이를 이용한 이중 사출 성형품의 제조방법{THERMOPLASTIC ELASTOMER COMPOSITION AND MANUFACTURING METHOD OF DUAL EXTRUSION MOLDING ARTICLE USING THE SAME}

본 발명은 열가소성 탄성체 조성물 및 이를 이용한 이중 사출 성형품의 제조방법에 관한 것이다.

열가소성 탄성체(Thermoplastic elastomer, TPE)는 화학적 가교결합을 하는 고형 고무와는 달리 물리적 가교결합을 하고 있기 때문에, 상온에서는 고형 고무와 같은 탄성을 나타내며, 압출 및 사출 성형 가공을 할 수 있는 성질을 가진다. 열가소성 탄성체는 평상시에는 긴 분자가 불규칙하게 코일처럼 뒤틀린 상태에 있으며, 열가소성 탄성체에 인장력을 가하면 분자들은 힘의 방향으로 늘어나게 되고, 가하여진 인장력이 제거되면 분자들은 다시 신속하게 원래의 모습인 무질서한 배열을 하게 된다. 이와 같은 열가소성 탄성체의 용이한 가공성과 탄성 복원력 등의 장점으로 인하여, 재사용이 안되는 고무의 대체 소재로써 빠르게 수요가 증가하면서 다양한 제품이 개발되어 왔다. 예를 들어, 열가소성 탄성체는 자동차용 부품, 건축용 가스켓, 손잡이, 호스, 완충재, 전선 절연체 등의 다양한 분야에 적용될 수 있다.

일 예로, 열가소성 탄성체는 다양한 제품의 손잡이 용도로 사용되며, 많은 경우 나일론으로도 불리는 폴리아미드 소재의 제품에 부착 또는 조립되어 제품을 구성한다. 손잡이 용도로 사용되는 열가소성 탄성체는 땀, 기름 등에 노출이 잦게 되므로 오일 저항성이 요구되며, 나아가 폴리아미드 소재와의 높은 접착력이 요구된다. 다만, 알려져 있는 열가소성 탄성체는 폴리아미드 소재와의 접착력이 매우 부족하여 별도의 접착제를 사용하거나, 복잡한 구조로 성형하여 조립하여야 하는 문제점이 있다. 그러므로, 이중 사출 성형을 통하여 별도의 접착제 또는 복잡한 조립 공정 없이 폴리아미드 소재의 부재와 열가소성 탄성체의 복합체를 형성할 수 있고, 나아가 폴리아미드 소재의 부재와의 접착력이 우수한 열가소성 탄성체에 대한 연구가 필요한 실정이다.

한국 공개 특허 제 10-2016-0114994 호

본 발명은 내유성이 우수하고, 폴리아미드 소재와의 이중 사출성을 가지며, 나아가 고분자 부재와의 접착력이 우수한 열가소성 탄성체를 형성할 수 있는 열가소성 탄성체 조성물을 제공하고자 한다. 나아가, 상기 열가소성 탄성체 조성물을 이용하여, 별도의 접착제가 구비되지 않은 이중 사출 성형품을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시상태는, 중량평균분자량이 250,000 g/mol 이상 450,000 g/mol 이하인 제1 SEBS(styrene-ethylene-butylene-styrene) 블록 공중합체 수지; 중량평균분자량이 100,000 g/mol 이상 200,000 g/mol 이하인 제2 SEBS(styrene-ethylene-butylene-styrene) 블록 공중합체 수지; SBS(styrene-butylene-styrene) 블록 공중합체 수지; 및 무수말레산 그라프트된 폴리프로필렌 수지;를 포함하는, 열가소성 탄성체 조성물을 제공한다.

본 발명의 다른 실시상태는, 폴리올레핀계 수지 및 폴리아미드계 수지 중 적어도 1종의 고분자를 포함하는 고분자 부재; 및 상기 고분자 부재 상에 상기 열가소성 탄성체 조성물을 이용하여 제조된 탄성체층을 포함하는, 이중 사출 성형품을 제공한다.

본 발명의 일 실시상태에 따른 열가소성 탄성체 조성물은 내유성이 우수하고, 고분자 부재와 이중 사출 성형이 가능하여, 복잡한 조립 공정 없이 고분자 부재와 열가소성 탄성체의 복합 구조물을 제조할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시상태에 따른 이중 사출 성형품은 별도의 접착제 없이도 고분자 부재와 부착되고, 고분자 부재와 매우 우수한 부착력을 가진다.

도 1은 실시예 1에 따른 열가소성 탄성체 조성물을 이용하여 제조된 이중 사출 성형품의 폴리아미드계 부재와의 부착력 테스트 결과를 나타낸 것이다.
도 2는 비교예 3에 따른 열가소성 탄성체 조성물을 이용하여 제조된 이중 사출 성형품의 폴리아미드계 부재와의 부착력 테스트 결과를 나타낸 것이다.

본 명세서에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

본 명세서에서 단위 "중량부"는 각 성분간의 중량의 비율을 의미할 수 있다.

본 명세서에 있어서, 중량평균분자량(g/mol)은 GPC(gel permeation chromatography)에 의해 측정되는 폴리스티렌에 대한 환산 수치일 수 있다.

본 발명자들은 내유성이 우수하고, 고분자 부재와의 부착성이 높으며, 나아가 이중 사출 성형을 통하여 고분자 부재와 일체형으로 부착되어 제조될 수 있는 열가소성 탄성체에 대한 연구를 지속한 결과, 하기와 같은 발명을 완성하기에 이르렀다. 본 발명에 따른 열가소성 탄성체 조성물은 유동성이 적절히 조절되어, 고분자 부재의 성형시 이중 사출을 통하여 일체형의 성형체로 제조될 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 열가소성 탄성체를 이용하는 경우, 별도의 접착제 및 조립 공정 없이도 고분자 부재에 일체형으로 구비된 열가소성 탄성체를 제조할 수 있고, 상기 열가소성 탄성체는 우수한 내유성으로 인하여 제품의 손잡이에 적합한 이점이 있다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

SEBS (styrene-ethylene- butylene -styrene) 블록 공중합체 수지

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 SEBS 블록 공중합체 수지는 전구체인 SBS의 폴리부타디엔 블록에 완전한 촉매수소화반응을 거치는 과정을 통하여, 폴리에틸렌과 폴리부틸렌으로 이루어진 포화 올레핀 구조를 가지는 것일 수 있다. 상기 SEBS 블록 공중합체는 방향족 비닐 화합물 및 공액 디엔계 화합물을 포함하는 공중합체로서, 상기 열가소성 탄성체 조성물의 연성을 부여할 수 있다. 구체적으로, 상기 방향족 비닐 화합물은 하드 세그먼트일 수 있으며, 열가소성의 변형을 방지하며 일정 조건 하에 가교체와 같은 물성을 부여하는데 기여한다. 또한, 상기의 공액 디엔계 화합물은 소프트 세그먼트일 수 있으며, 고무와 같은 연성의 특성을 부여하는데 기여한다.

본 발명에 따른 열가소성 탄성체 조성물은 2종의 서로 다른 SEBS 블록 공중합체 수지를 적용함으로써, 고분자 소재와의 부착성 및 이중 사출성을 갖도록 할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 SEBS 블록 공중합체 수지의 중량평균분자량은 250,000 g/mol 이상 450,000 g/mol 이하, 구체적으로 300,000 g/mol 이상 400,000 g/mol 이하일 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제2 SEBS 블록 공중합체 수지의 중량평균분자량은 100,000 g/mol 이상 200,000 g/mol 이하, 구체적으로 100,000 g/mol 이상 150,000 g/mol 이하일 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 SEBS 블록 공중합체 수지와 제2 SEBS 블록 공중합체 수지의 중량비는 5:5 내지 2:8 일 수 있다. 상기 제1 SEBS 블록 공중합체 수지와 제2 SEBS 블록 공중합체 수지의 중량비가 상기 범위를 벗어나는 경우, 최종 성형품에서의 내유성이 악화되어 유류품 또는 인체와의 접촉에 따라 기계적 물성 저하 및 외관 품질 저하 등의 문제가 발생할 수 있다.

SBS(styrene- butylene -styrene) 블록 공중합체 수지

본 발명에 따른 열가소성 탄성체 조성물은 SBS 블록 공중합체 수지를 포함하여, 고분자 부재에 대한 균일한 접착력을 확보할 수 있도록 할 수 있다. 구체적으로, 상기 열가소성 탄성체 조성물을 이용한 이중 사출 성형품 제조 시, 게이트와 멀어 열이 충분히 공급되지 않는 영역에서 발생할 수 있는 접착력의 편차가 발생할 수 있는 바, 상기 SBS 블록 공중합체 수지는 이와 같은 접착력의 편차를 최소화시킬 수 있는 역할을 할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 SBS 공중합체 수지의 함량은 상기 제1 SEBS 블록 공중합체 수지 및 제2 SEBS 블록 공중합체 수지의 총중량 100 중량부에 대하여, 5 중량부 이상 30 중량부 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 SBS 공중합체 수지의 함량은 10 중량부 이상 20 중량부 이하일 수 있다. 상기 SBS 공중합체 수지의 함량이 상기 범위 미만인 경우 최종 성형품의 접착면이 불균일하게 되어 접착력이 저하될 수 있고, 상기 SBS 공중합체 수지의 함량이 상기 범위를 초과하는 경우 열가소성 탄성체 조성물의 점도 상승 및 MI(melt index) 하락으로 인하여 성형성이 저하될 수 있다.

무수말레산 그라프트된 폴리프로필렌 수지

본 발명에 따른 열가소성 탄성체 조성물은 극성 기재, 구체적으로 고분자 부재에 대한 접착력을 증가시키기 위하여, 무수말레산 그라프트된 폴리프로필렌 수지(MAH-g-PP)를 포함한다. 구체적으로, 상기 무수말레산 그라프트된 폴리프로필렌 수지는 비극성인 열가소성 탄성체 조성물에 극성을 부여하여, 극성의 기재에 대한 부착력을 향상시키는 역할을 할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 무수말레산 그라프트된 폴리프로필렌 수지의 무수말레산의 그라프트율은 1 중량부 초과 5 중량부 이하일 수 있다.

통상적인 열가소성 수지 조성물에 사용되는 무수말레산 그라프트된 폴리프로필렌 수지는 주로 반응 압출로 제조된 것으로서, 무수말레산의 그라프트율이 0.5 중량부 내지 1.0 중량부로 낮다. 이에 반하여, 본 발명에 따른 상기 무수말레산 그라프트된 폴리프로필렌 수지는 용액법을 이용하여, 무수말레산의 그라프트율이 1 중량부 초과 5 중량부 이하로 높게 제조될 수 있다. 이와 같이 1 중량부 초과 5 중량부 이하의 그라프트율을 가지는 무수말레산 그라프트된 폴리프로필렌 수지는 높은 그라프트율을 가져 극성 기재에 대한 접착력을 크게 향상시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 무수말레산 그라프트된 폴리프로필렌 수지의 함량은 상기 제1 SEBS 블록 공중합체 수지 및 제2 SEBS 블록 공중합체 수지의 총중량 100 중량부에 대하여, 20 중량부 이상 40 중량부 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 무수말레산 그라프트된 폴리프로필렌 수지의 함량은 25 중량부 이상 35 중량부 이하일 수 있다. 상기 무수말레산 그라프트된 폴리프로필렌 수지의 함량이 상기 범위 미만인 경우 최종 성형품의 접착력이 충분하지 않은 문제가 발생할 수 있고, 상기 무수말레산 그라프트된 폴리프로필렌 수지의 함량이 상기 범위를 초과하는 경우 최종 성형품의 경도가 상승하여 그립감이 저하되고, 원가 상승의 원인이 될 수 있다.

폴리올레핀 수지

본 발명에 따른 열가소성 탄성체 조성물은 상기 폴리올레핀 수지를 더 포함하여, 상기 열가소성 탄성체 조성물의 가공성 향상 및 상기 열가소성 탄성체 조성물을 이용하여 제조된 열가소성 탄성체에 적절한 기계적 강도를 제공할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 열가소성 탄성체 조성물은 호모 폴리프로필렌 수지, 블록 폴리프로필렌 수지 및 랜덤 폴리프로필렌 수지 중 적어도 1종을 포함하는 폴리올레핀 수지를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 폴리올레핀 수지의 중량평균분자량은 100,000 g/mol 이상 300,000 g/mol 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 폴리올레핀 수지는 100,000 g/mol 이상 300,000 g/mol 이하의 중량평균분자량을 가지는 호모 폴리프로필렌 수지일 수 있다.

상기 폴리올레핀 수지의 중량평균분자량이 상기 범위를 초과하는 경우, 상기 열가소성 탄성체 조성물의 점도 상승으로 인한 성형성 저하, 표면 젖음성 불량이 발생하여 최종 제품의 접착력 저하가 유발될 수 있다. 또한, 상기 폴리올레핀 수지의 중량평균분자량이 상기 범위 미만인 경우, 상기 열가소성 탄성체 조성물 내 성분 간의 점도 차이로 인한 혼화도 저하가 발생할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 SEBS 블록 공중합체 수지 및 제2 SEBS 블록 공중합체 수지의 총중량 100 중량부에 대하여, 상기 폴리올레핀 수지의 함량은 5 중량부 이상 20 중량부 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 폴리올레핀 수지의 함량은 10 중량부 이상 20 중량부 이하일 수 있다.

비방향족 오일

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 열가소성 탄성체 조성물은 비방향족 오일을 더 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 열가소성 탄성체 조성물은 열가소성 탄성체의 촉감과 직접적인 연관이 있는 경도와 성형성 향상, 내유성 개선을 위하여 비방향족 오일을 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 및 제2 SEBS 블록 공중합체 수지, SBS 블록 공중합체 수지 및 무수말레산 그라프트된 폴리프로필렌 수지 자체만으로는 점도가 높아 유동성과 성형성의 확보가 요구될 수 있으며, 이를 해결하기 위하여 상기 비방향족 오일이 더 포함될 수 있다. 또한, 상기 비방향족 오일은 상기 열가소성 탄성체 조성물의 흐름성을 적절하게 조절하는 역할을 할 수 있으며, 이를 통하여 이중 사출성을 확보할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 비방향족 오일은 파라핀 오일을 포함할 수 있다. 상기 파라핀 오일은 40 ℃에서 90 cSt 이상, 또는 90 cSt 이상 180 cSt 이하, 또는 100 이상 150 cSt 이하의 동점도를 가질 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 SEBS 블록 공중합체 수지 및 제2 SEBS 블록 공중합체 수지의 총중량 100 중량부에 대하여, 상기 비방향족 오일의 함량은 80 중량부 이상 180 중량부 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 비방향족 오일의 함량은 100 중량부 이상 150 중량부 이하, 또는 120 중량부 이상 140 중량부 이하일 수 있다.

상기 비방향족 오일의 함량이 상기 범위를 초과하는 경우, 상기 비방향족 오일과 첨가제가 용출되어 성형품의 품질 저하를 초래할 수 있으며, 가공 시 가스 발생이 과다하여 가공성이 저하될 수 있다. 또한, 상기 비방향족 오일의 함량이 상기 범위 미만인 경우, 상기 열가소성 탄성체 조성물의 흐름성이 저하되어 생산성 및 가공성이 크게 저하되게 되며, 나아가 표면 젖음성 불량으로 인한 이종 소재와의 접착력이 저하될 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 SEBS 블록 공중합체 수지 및 제2 SEBS 블록 공중합체 수지의 총중량 100 중량부에 대하여, 상기 SBS 블록 공중합체 수지의 함량은 5 중량부 이상 30 중량부 이하이고, 상기 무수말레산 그라프트된 폴리프로필렌 수지의 함량은 20 중량부 이상 40 중량부 이하일 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 제1 SEBS 블록 공중합체 수지 및 제2 SEBS 블록 공중합체 수지의 총중량 100 중량부에 대하여, 상기 SBS 블록 공중합체 수지의 함량은 5 중량부 이상 30 중량부 이하이고, 상기 무수말레산 그라프트된 폴리프로필렌 수지의 함량은 20 중량부 이상 40 중량부 이하이며, 상기 폴리올레핀 수지의 함량은 5 중량부 이상 20 중량부 이하이고, 상기 비방향족 오일의 함량은 80 중량부 이상 180 중량부 이하일 수 있다.

본 발명에 따른 열가소성 탄성체 조성물은 상기와 같은 조성의 배합을 통하여, 고분자 부재, 특히 폴리아미드계 부재와의 이중 사출이 가능하게 되며, 나아가 이중 사출을 이용하여 제조된 열가소성 탄성체는 별도의 접착제 없이도 고분자 부재, 특히 폴리아미드계 부재와 높은 부착력으로 부착되고, 우수한 내유성을 가질 수 있다.

기타 첨가제

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 열가소성 탄성체 조성물은 무기 충전제, 열안정제, 산화 방지제 및 슬립제로 이루어진 군에서 선택되는 첨가제를 더 포함할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 당업계에서 통상적으로 사용되는 첨가제를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 무기 충전제는 탈크, 탄산칼슘, 클레이, 나노클레이 및 카올린으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 상기 무기 충전제는 상기 열가소성 탄성체 조성물의 물성 및 성형 가공성 등을 개선시키기 위하여 포함될 수 있으며, 이의 함량은 상기 제1 SEBS 블록 공중합체 수지 및 제2 SEBS 블록 공중합체 수지의 총중량 100 중량부에 대하여, 50 중량부 이상 150 중량부 이하일 수 있다. 구체적으로, 상기 무기 충전제의 함량은 75 중량부 이상 125 중량부 이하일 수 있다. 상기 무기 충전제의 함량이 상기 범위 미만인 경우 열가소성 탄성체 조성물의 표면 끈적임으로 인한 성형 가공성이 저하되며, 무기 충전제의 함량이 상기 범위를 초과하는 경우, 냉각 시간의 상승, 치수 불량, 경도의 상승 등의 문제가 발생할 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 열가소성 탄성체 조성물은 고분자 부재, 특히 폴리아미드계 부재와의 이중 사출성 및 접착력이 뛰어나므로, 이중 사출법을 통하여 고분자 부재 상에 별도의 접착제 없이 열가소성 탄성체를 제조할 수 있다. 본 명세서에서의 이중 사출법은 당업계에 일반적으로 알려진 이중 사출법을 제한 없이 적용할 수 있다.

고분자 부재

본 발명에 따른 고분자 부재는 전술한 열가소성 탄성체 조성물과 함께 이중 사출을 통하여 열가소성 탄성체가 부착되는 기재가 될 수 있다

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 고분자 부재는 폴리올레핀계 수지 및 폴리아미드계 수지 중 적어도 1종의 고분자를 포함할 수 있다. 상기 폴리올레핀계 수지는 폴리에틸렌계 수지, 폴리프로필렌계 수지, 폴리카보네이트계 수지 및 이들의 공중합체로부터 선택될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 당업계에서 일반적으로 사용되는 폴리올리핀계 수지를 적용할 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 고분자 부재는 전술한 고분자 및 유리 섬유를 포함할 수 있다. 상기 고분자 부재는 유리 섬유를 더 포함함으로써, 강성을 보다 향상시킬 수 있다. 상기 유리 섬유의 함량은 최종 제품에 요구되는 물성에 따라 적절하게 조절될 수 있다.

본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 고분자 부재는 폴리아미드계 부재일 수 있다. 구체적으로, 상기 고분자 부재는 유리 섬유를 포함하는 폴리아미드계 부재일 수 있다.

상기 이중 사출 성형품은 고분자 부재에 열가소성 탄성체가 결합된 것일 수 있다. 상기 이중 사출 성형품의 열가소성 탄성체는 손잡이와 같이 사람의 접촉이 많은 부위에 적용될 수 있고, 상기 열가소성 탄성체는 내유성이 우수하여 빈번한 사용에도 물성 저하가 최소화될 수 있다.

상기와 같은 이중 사출 성형품은 자동차용 내장재 또는 전동 드릴, 드라이버 등와 같은 공구일 수 있으며, 이의 손잡이 부분은 열가소성 탄성체로 구성될 수 있다.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 기술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되지 않는다. 본 명세서의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.

실시예 및 비교예

하기 표의 구성 성분 및 함량에 따라 혼합하고, 약 52의 L/D, 약 40mm 직경의 이축 압출기를 이용하여 가공온도 약 220℃의 온도에서 약 350 rpm의 스크류 회전속도 및 50 kg/hr의 공급 속도의 조건으로 압출하여 펠렛을 제조하였다.

상기 제조된 펠렛을 약 80 ℃에서 약 2시간 동안 건조시킨 후 150 ton의 사출기에서 약 260 ℃의 사출 온도로 사출하여 물성 평가용 시편을 제작하고, 이의 물성을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.

중량부		실시예 1	비교예 1	비교예 2	비교예 3	비교예 4	비교예 5	참고예 1
조성	제1 SEBS	30	30	100	30	100		30
	제2 SEBS	70	70		70		100	70
	SBS	15	15	15		15	15	15
	MAH-g-PP (3중량부)	30		30	30		30	30
	MAH-g-PP (1중량부)		30
	Homo PP	12.5	12.5	12.5	12.5	42.5	12.5	40
	파라핀 오일	130	130	130	130	130	130	130
	무기 충전제	100	100	100	100	100	100	100
물성	용융흐름지수 (g/10min.)	170	140	37	210		300	180
	경도 (Shore A)	64	63	63	66	62	65	80
	인장강도(MPa)	4.8	4.5	6.3	4.5	4.1	3.5	6.5
	연신율(%)	500	500	550	503	480	400	480
	접착력 (90° peel) (N/mm)	9.67	2.1	3.3	9.3	X	3.2	11
	내유성 (IRM 903) (@ 80℃, 22hr)	90	91	170	90	150	78	83
성형성		○	○	X	○	△	○	○

<조성 성분>

제1 SEBS 블록 공중합체 수지(제1 SEBS): Kraton사 G1651 (중량평균분자량: 350,000 g/mol)

제2 SEBS 블록 공중합체 수지(제2 SEBS): Kraton사 G1650 (중량평균분자량: 130,000 g/mol)

SBS 블록 공중합체 수지(SBS): LCY 사 GP7533 (중량평균분자량: 130,000 g/mol)

3 중량부의 무수말레산이 그라프트된 폴리프로필렌 수지(MAH-g-PP (3 중량부)): 롯데케미칼사 PH-200

1 중량부의 무수말레산이 그라프트된 폴리프로필렌 수지(MAH-g-PP (1 중량부)): 롯데케미칼사 CM-1120H

호모 폴리프로필렌 수지(Homo PP): 롯데케미칼사 SJ-170 (중량평균분자량: 190,000 g/mol)

파라핀 오일: Shell사 Catenex T145

무기 충전제: 탄산칼슘, KOCH사 CMS-8000

<물성 측정 방법>

- 용융흐름지수(MFI): ISO 1133 에 의거, 230 ℃에서 5 kg 무게추를 이용하여 정해진 규격의 시간에 흐른 수지의 무게를 측정하였다.

- 경도: 쇼어 경도계 A Type 을 사용하여, ISO 868의 규격에 따라 평가하였다. 시편의 두께는 2T의 사출 시편을 3장 겹쳐 측정 시작 후 15초의 값을 활용하였다.

- 인장강도 및 연신율: 인스트론 시험기를 사용하여, ISO 37 규격에 준하여 측정하였다.

- 접착력: 이종 소재간 접착력 평가를 위해 Lanxess 사의 AKV30을 10 × 15 × 2 mm 의 규격으로 시편을 제작하여 폴리아미드계 부재(70 wt%의 나일론 6 및 30 wt%의 유리 섬유) 상에 인서트 이중 사출하였으며, 90°방향으로 100 mm/min. 속도로 VDI2019에 따라 접착력을 측정하였다.

- 내유성: 50×30×2 (mm) 면적의 시편을 80 ℃로 예열한 ASTM #3 규격 Oil에 담지하여 22시간 방치한 후, 시편의 부피 변화를 확인하였다.

- 성형성: 150 MT 유압식 사출기에 노즐부 260 ℃부터 10 ℃ 간격으로 하향된 온도로 설정하여 평가하였다. 동일 조건에서의 충진여부, 냉각정도, 외관(Sink 등)으로 상대 비교하였다.

<평가>

비교예 1 및 비교예 3에 따르면, 무수말레산 그라프트된 폴리프로필렌 수지의 무수말레산의 그라프트율이 1 중량부인 경우 접착력이 지나치게 낮은 것을 확인할 수 있으며, 무수말레산의 그라프트율이 3 중량부인 경우 우수한 접착력을 구현할 수 있음을 알 수 있다. 또한, 실시예 1과 동일한 함량으로, 1 중량부 무수 말레산 그라프트된 폴리프로필렌을 적용한 비교예 2는 사출성 부족 및 냉각 시간 증가로 계면과의 접착 불량이 유발되어 상당히 낮은 접착 강도를 나타내었다. 이에 따라 실제 사용을 위한 처방 시, 무수말레산의 그라프트율이 1 중량부 초과인 무수말레산 그라프트된 폴리프로필렌을 처방하는 것이 접착력 향상 측면에서 유리한 것임을 알 수 있다.

나아가, 제2 SEBS 블록 공중합체 수지를 함유하지 않은 비교예 2의 경우, 실시예 1에 비하여 매우 낮은 용융흐름지수에 따라 열악한 성형성을 나타내는 것을 확인할 수 있으며, 실시예 1에 비하여 상당히 낮은 접착력을 나타내는 것을 확인할 수 있다.

또한, 제2 SEBS 블록 공중합체 수지 및 무수말레산 그라프트된 폴리프로필렌을 함유하지 않은 비교예 4의 경우, 접착력이 거의 없어 접착력 테스트를 수행할 수 없었으며, 내유성 테스트 시 부피 팽창이 상당히 심한 것을 확인할 수 있었다.

참고로, 제2 SEBS 블록 공중합체 수지 없이 제1 SEBS 블록 공중합체 수지 만을 함유하는 비교예 2는 내유성이 매우 저조한 것을 확인할 수 있다. 그리고, 제1 SEBS 블록 공중합체 수지 없이 제2 SEBS 블록 공중합체 수지 만을 함유하는 비교예 5는 내유성은 향상되지만, 연신율, 인장 강도 및 접착력 등의 물성이 매우 저조한 것을 확인할 수 있다. 그러므로, 실시예와 같이 제1 SEBS 블록 공중합체 수지와 제2 SEBS 블록 공중합체 수지를 적절하게 혼합하는 경우, 열가소성 탄성체의 접착력 및 기계적 물성이 동시에 만족될 수 있음을 확인할 수 있다.

나아가, SEBS 블록 공중합체 수지를 함유하지 않은 비교예 3의 경우, 게이트와 가까워 지속적으로 열을 받는 중심 부분 외의 게이트와 먼 사출 위치에서는 다소 접착 형태에 편차가 있는 문제점이 있었다. 또한, 비교예 3의 경우 경도가 소폭 상승하여 쿠션감 등의 품질적인 특성이 다소 저하되는 것을 확인할 수 있었다. 그러므로, 열가소성 탄성체에 전반적으로 균일한 접착성을 발현시키고, 그립감 등의 품질을 개선하기 위하여, 실시예 1과 같이 SEBS 블록 공중합체 수지를 처방하는 것이 필요함을 확인할 수 있다.

또한, 호모 폴리프로필렌의 함량이 과도하게 처방된 참고예 1의 경우, 경도가 지나치게 상승하여 쿠션감 저하 등의 촉감적 품질에 문제가 발생할 수 있음을 확인할 수 있었다.

도 1은 실시예 1에 따른 열가소성 탄성체 조성물을 이용하여 제조된 이중 사출 성형품의 폴리아미드계 부재와의 부착력 테스트 결과를 나타낸 것이다. 나아가, 도 2는 비교예 3에 따른 열가소성 탄성체 조성물을 이용하여 제조된 이중 사출 성형품의 폴리아미드계 부재와의 부착력 테스트 결과를 나타낸 것이다. 도 1 및 도 2의 결과에 따르면, SBS 블록 공중합체 수지를 포함하지 않는 비교예 3의 경우, 폴리아미드계 부재와의 부착력이 불량한 반면, 실시예 1은 폴리아미드계 부재와의 부착력이 매우 우수하여 외력으로 분리를 시도한 경우 열가소성 탄성체가 파괴되는 것을 확인할 수 있다.

Claims

중량평균분자량이 250,000 g/mol 이상 450,000 g/mol 이하인 제1 SEBS(styrene-ethylene-butylene-styrene) 블록 공중합체 수지;
중량평균분자량이 100,000 g/mol 이상 200,000 g/mol 이하인 제2 SEBS(styrene-ethylene-butylene-styrene) 블록 공중합체 수지;
SBS(styrene-butylene-styrene) 블록 공중합체 수지; 및
무수말레산 그라프트된 폴리프로필렌 수지;를 포함하는, 열가소성 탄성체 조성물.
청구항 1에 있어서,
상기 무수말레산 그라프트된 폴리프로필렌 수지의 무수말레산의 그라프트율은 1 중량부 초과 5 중량부 이하인 것을 특징으로 하는, 열가소성 탄성체 조성물.
청구항 1에 있어서,
호모 폴리프로필렌 수지, 블록 폴리프로필렌 수지 및 랜덤 폴리프로필렌 수지 중 적어도 1종을 포함하는 폴리올레핀 수지를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 열가소성 탄성체 조성물.
청구항 1에 있어서,
비방향족 오일을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 열가소성 탄성체 조성물.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 SEBS 블록 공중합체 수지와 제2 SEBS 블록 공중합체 수지의 중량비는 5:5 내지 2:8인 것을 특징으로 하는, 열가소성 탄성체 조성물.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 SEBS 블록 공중합체 수지 및 제2 SEBS 블록 공중합체 수지의 총중량 100 중량부에 대하여, 상기 SBS 블록 공중합체 수지의 함량은 5 중량부 이상 30 중량부 이하이고, 상기 무수말레산 그라프트된 폴리프로필렌 수지의 함량은 20 중량부 이상 40 중량부 이하인 것을 특징으로 하는, 열가소성 탄성체 조성물.
청구항 3에 있어서,
상기 제1 SEBS 블록 공중합체 수지 및 제2 SEBS 블록 공중합체 수지의 총중량 100 중량부에 대하여, 상기 폴리올레핀 수지의 함량은 5 중량부 이상 20 중량부 이하인 것을 특징으로 하는, 열가소성 탄성체 조성물.
청구항 4에 있어서,
상기 제1 SEBS 블록 공중합체 수지 및 제2 SEBS 블록 공중합체 수지의 총중량 100 중량부에 대하여, 상기 비방향족 오일의 함량은 80 중량부 이상 180 중량부 이하인 것을 특징으로 하는, 열가소성 탄성체 조성물.
폴리올레핀계 수지 및 폴리아미드계 수지 중 적어도 1종의 고분자를 포함하는 고분자 부재; 및 상기 고분자 부재 상에 청구항 1에 따른 열가소성 탄성체 조성물을 이용하여 제조된 탄성체층을 포함하는, 이중 사출 성형품.