KR20240025147A - 열가소성 탄성체 조성물 및 이로부터 형성된 성형품 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 열가소성 탄성체 조성물은 열가소성 가교 고무 100 중량부; 열가소성 탄성체 40 내지 110 중량부; 말레산 무수물이 그라프트 중합된 폴리올레핀 수지 10 내지 30 중량부; 파라핀 오일 30 내지 70 중량부; 및 인질소계 난연제 70 내지 160 중량부;를 포함하며, ISO 868에 의거하여, 쇼어 A 경도계로 2 mm 두께 시편을 3장 겹쳐 측정한 쇼어 A 경도가 50 내지 75이고, UL-94 기준에 따라 측정한 3 mm 두께 시편의 난연도가 V-0 이상인 것을 특징으로 한다. 상기 열가소성 탄성체 조성물은 난연성, 경도, 가공성, 압출 성형성 등이 우수하다.
Description
본 발명은 열가소성 탄성체 조성물 및 이로부터 형성된 성형품에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 난연성, 경도, 가공성, 압출 성형성 등이 우수한 열가소성 탄성체 조성물 및 이로부터 형성된 성형품에 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 건축용 가스켓, 자동차용 부품, 손잡이, 호스, 완충재, 전선 절연체 등의 다양한 분야에 적용될 수 있다.
이러한 열가소성 탄성체를 건축용 가스켓 등 건자재로 사용할 경우, 2021년 12월부터 강화되는 건축법 화재기준에 부합하기 위하여, 난연, 불연 성능의 부여 및 강화가 요구되고 있다. 이에 따라, 기존 비난연 제품이나 단열재에 비해 고가이지만 난연성이 부여된 제품의 사용이 늘어나는 추세이다.
따라서, 기계적 물성의 저하 없이, 난연성, 경도, 가공성, 압출 성형성 등이 우수한 열가소성 탄성체 조성물의 개발이 필요한 실정이다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허 10-2016-0114994호 등에 개시되어 있다.
본 발명의 목적은 난연성, 경도, 가공성, 압출 성형성 등이 우수한 열가소성 탄성체 조성물을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 열가소성 탄성체 조성물로부터 형성된 성형품을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.
1. 본 발명의 하나의 관점은 열가소성 탄성체 조성물에 관한 것이다. 상기 열가소성 탄성체 조성물은 열가소성 가교 고무 100 중량부; 열가소성 탄성체 40 내지 110 중량부; 말레산 무수물이 그라프트 중합된 폴리올레핀 수지 10 내지 30 중량부; 파라핀 오일 30 내지 70 중량부; 및 인질소계 난연제 70 내지 160 중량부;를 포함하며, ISO 868에 의거하여, 쇼어 A 경도계로 2 mm 두께 시편을 3장 겹쳐 측정한 쇼어 A 경도가 50 내지 75이고, UL-94 기준에 따라 측정한 3 mm 두께 시편의 난연도가 V-0 이상인 것을 특징으로 한다.
2. 상기 1 구체예에서, 상기 열가소성 가교 고무는 폴리올레핀 수지 및 EPDM(ethylene-propylene diene monomer) 고무의 혼합물을 동적 가교시킨 올레핀계 열가소성 가교 탄성체일 수 있다.
3. 상기 1 또는 2 구체예에서, 상기 열가소성 가교 고무는 상기 폴리올레핀 수지의 함량이 상기 혼합물 100 중량% 중 10 내지 60 중량%일 수 있다.
4. 상기 1 내지 3 구체예에서, 상기 열가소성 가교 고무는 ISO 868에 의거하여, 쇼어 A 경도계로 2 mm 두께 시편을 3장 겹쳐 측정한 쇼어 A 경도가 50 내지 70일 수 있다.
5. 상기 1 내지 4 구체예에서, 상기 열가소성 탄성체는 중량평균분자량이 100,000 내지 300,000 g/mol일 수 있다.
6. 상기 1 내지 5 구체예에서, 상기 말레산 무수물이 그라프트 중합된 폴리올레핀 수지는 말레산 무수물이 그라프트 중합된 폴리프로필렌(PP-g-MAH) 및 말레산 무수물이 그라프트 중합된 폴리에틸렌(PE-g-MAH) 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
7. 상기 1 내지 6 구체예에서, 상기 파라핀 오일은 ASTM D445에 의거하여, 40℃에서 측정한 동점도가 90 내지 180 cSt일 수 있다.
8. 상기 1 내지 7 구체예에서, 상기 인질소계 난연제는 피페라진 피로포스페이트, 멜라민 포스페이트, 멜라민 폴리포스페이트, 멜람 피로포스페이트, 멜렘 피로포스페이트, 멜론 피로포스페이트, 멜라민 피로포스페이트, 디멜라민 피로포스페이트, 멜람 폴리포스페이트, 멜론 폴리포스페이트, 멜렘 폴리포스페이트, 암모늄 하이드로겐 포스페이트, 암모늄 디하이드로겐 포스페이트, 암모늄 폴리포스페이트 중 1종 이상을 포함할 수 있다.
9. 상기 1 내지 8 구체예에서, 상기 열가소성 탄성체 및 상기 말레산 무수물이 그라프트 중합된 폴리올레핀 수지의 중량비는 1 : 0.1 내지 1 : 0.5일 수 있다.
10. 상기 1 내지 9 구체예에서, 상기 열가소성 탄성체 조성물은 ISO 1133에 의거하여, 230℃, 5 kgf 하중 조건에서 측정한 용융흐름지수(Melt-flow Index: MI)가 8 내지 40 g/10분일 수 있다.
11. 본 발명의 다른 관점은 성형품에 관한 것이다. 상기 성형품은 상기 1 내지 10 중 어느 하나에 따른 열가소성 탄성체 조성물로부터 형성되는 것을 특징으로 한다.
12. 상기 11 구체예에서, 상기 성형품은 건축용 가스켓일 수 있다.
본 발명은 난연성, 경도, 가공성, 압출 성형성 등이 우수한 열가소성 탄성체 조성물 및 이로부터 형성된 성형품을 제공하는 발명의 효과를 갖는다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하면, 다음과 같다.
본 발명에 따른 열가소성 탄성체 조성물은 (A) 열가소성 가교 고무; (B) 열가소성 탄성체; (C) 말레산 무수물이 그라프트 중합된 폴리올레핀 수지; (D) 파라핀 오일; 및 (E) 인질소계 난연제;를 포함한다.
본 명세서에서, 수치범위를 나타내는 "a 내지 b"는 "≥a 이고 ≤b"으로 정의한다.
(A) 열가소성 가교 고무
본 발명의 일 구체예에 따른 열가소성 가교(thermoplastic vulcanizate, TPV) 고무는 열가소성 탄성체, 말레산 무수물이 그라프트 중합된 폴리올레핀 수지, 파라핀 오일, 인질소계 난연제 등과 함께 적용되어, 열가소성 탄성체 조성물의 기계적 물성 저하 없이, 난연성, 경도, 압출 성형성 등이 우수한 것으로서, 폴리올레핀 수지 및 EPDM(ethylene-propylene diene monomer) 고무의 혼합물을 동적 가교시킨 올레핀계 열가소성 가교 탄성체를 사용할 수 있다.
구체예에서, 상기 열가소성 가교 고무는 경질 세그먼트(hard segment)인 폴리올레핀 수지와 연질 세그먼트(soft segment)인 EPDM 고무가 동적 가교(dynamic curing)에 의해 혼합되어, 상온에서는 열경화성 가교 고무의 물성(경도, 탄성복원력 등)을 나타내나, 가열하면 일반 열가소성 수지와 같이 자유롭게 성형이 가능한 열가소성 탄성체(thermoplastic elastomer; TPE)의 한 종류가 될 수 있는 것이다.
구체예에서, 상기 폴리올레핀 수지는 폴리프로필렌; 프로필렌, 에틸렌, 부틸렌 및 옥텐 중 2종 이상의 단량체가 중합된 랜덤 공중합체; 폴리프로필렌에 에틸렌-프로필렌 고무가 블렌딩된 블록 공중합체; 폴리에틸렌; 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체; α-올레핀의 공중합체; 이들의 조합 등을 포함할 수 있다.
구체예에서, 상기 폴리올레핀 수지는 상기 혼합물(폴리올레핀 수지 및 EPDM 고무) 100 중량% 중, 10 내지 60 중량%, 예를 들면 20 내지 50 중량%로 포함될 수 있고, 상기 EPDM 고무는 상기 혼합물(폴리올레핀 수지 및 EPDM 고무) 100 중량% 중, 40 내지 90 중량%, 예를 들면 50 내지 80 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위에서, 열가소성 탄성체 조성물의 가공성, 기계적 물성 등이 우수할 수 있다.
구체예에서, 상기 동적 가교는 가교 온도 170 내지 220℃, 압출 스크류(screw) 회전수 200 내지 300 rpm 및 체류 시간 5 내지 20초 조건에서 수행될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
구체예에서, 상기 열가소성 가교 고무는 ISO 868에 의거하여, 쇼어 A 경도계로 2 mm 두께 열가소성 가교 고무 시편을 3장 겹쳐 측정한 쇼어 A 경도가 50 내지 70, 예를 들면 55 내지 65일 수 있다. 상기 범위에서, 열가소성 탄성체 조성물의 탄성복원력, 내구성 등이 우수할 수 있다.
(B) 열가소성 탄성체
본 발명의 일 구체예에 따른 열가소성 탄성체는 열가소성 가교 고무, 말레산 무수물이 그라프트 중합된 폴리올레핀 수지, 파라핀 오일, 인질소계 난연제 등과 함께 적용되어, 열가소성 탄성체 조성물의 기계적 물성 저하 없이, 난연성, 경도, 가공성, 압출 성형성 등을 향상시킬 수 있는 것으로서, 통상의 열가소성 탄성체 조성물에 사용되는 스티렌계 열가소성 탄성체, 아미드계 열가소성 탄성체, 우레탄계 열가소성 탄성체, 에스테르계 열가소성 탄성체 등을 사용할 수 있다. 바람직하게는 스티렌-에틸렌/부틸렌-스티렌(SEBS) 공중합체 등을 사용할 수 있다.
구체예에서, 상기 열가소성 탄성체는 GPC(gel permeation chromatography)로 측정한 중량평균분자량이 100,000 내지 300,000 g/mol, 예를 들면 110,000 내지 250,000 g/mol일 수 있다. 상기 범위에서, 열가소성 탄성체 조성물의 기계적 물성, 탄성 복원성 등이 우수할 수 있다.
구체예에서, 상기 열가소성 탄성체는 상기 열가소성 가교 고무 100 중량부에 대하여, 40 내지 110 중량부, 예를 들면 50 내지 100 중량부로 포함될 수 있다. 상기 열가소성 탄성체의 함량이 상기 열가소성 가교 고무 100 중량부에 대하여, 40 중량부 미만일 경우, 열가소성 탄성체 조성물의 가공성, 압출 성형성 등이 저하될 우려가 있고, 110 중량부를 초과할 경우, 열가소성 탄성체 조성물의 가공성, 압출 성형성 등이 저하될 우려가 있다.
(C) 말레산 무수물이 그라프트 중합된 폴리올레핀 수지
본 발명의 일 구체예에 따른 말레산 무수물이 그라프트 중합된 폴리올레핀 수지는 열가소성 가교 고무, 열가소성 탄성체, 파라핀 오일, 인질소계 난연제 등과 함께 적용되어, 열가소성 탄성체 조성물의 기계적 물성 저하 없이, 난연성, 경도, 가공성, 압출 성형성 등을 향상시킬 수 있는 것으로서, 폴리올레핀 수지에 말레산 무수물(MAH, maleic anhydride)을 그라프트 중합시켜 제조한 것일 수 있다. 예를 들면, 상기 말레산 무수물이 그라프트 중합된 폴리올레핀 수지는 이축 압출기를 사용하여 폴리올레핀 수지에 과산화물(peroxide)을 첨가하여 에틸렌 결합을 끊고, 자유라디칼을 생성하여 말레산 무수물을 에틸렌 결합에 도입하는 반응압출 공법에 의하여 제조된 것일 수 있다.
구체예에서, 상기 말레산 무수물이 그라프트 중합된 폴리올레핀 수지는 말레산 무수물이 그라프트 중합된 폴리프로필렌(PP-g-MAH), 말레산 무수물이 그라프트 중합된 폴리에틸렌(PE-g-MAH), 이들의 조합 등을 포함할 수 있다.
구체예에서, 상기 말레산 무수물이 그라프트 중합된 폴리올레핀 수지는 전체 100 중량% 중, 상기 말레산 무수물의 함량이 0.1 내지 3 중량%, 예를 들면 0.5 내지 2 중량%일 수 있다. 상기 범위에서, 열가소성 탄성체 조성물의 기계적 물성, 상용성 등이 우수할 수 있다.
구체예에서, 상기 말레산 무수물이 그라프트 중합된 폴리올레핀 수지는 상기 열가소성 가교 고무 100 중량부에 대하여, 10 내지 30 중량부, 예를 들면 12 내지 25 중량부로 포함될 수 있다. 상기 말레산 무수물이 그라프트 중합된 폴리올레핀 수지의 함량이 상기 열가소성 가교 고무 100 중량부에 대하여, 10 중량부 미만일 경우, 열가소성 탄성체 조성물의 난연성, 가공성, 압출 성형성 등이 저하될 우려가 있고, 30 중량부를 초과할 경우, 열가소성 탄성체 조성물의 가공성 등이 저하되고, 요구되는 경도 범위를 초과할 우려가 있다.
구체예에서, 상기 열가소성 탄성체(B) 및 상기 말레산 무수물이 그라프트 중합된 폴리올레핀 수지(C)의 중량비(B:C)는 1 : 0.1 내지 1 : 0.5, 예를 들면 1 : 0.15 내지 1 : 0.4일 수 있다. 상기 범위에서, 열가소성 탄성체 조성물의 난연성, 경도, 가공성, 압출 성형성 등이 더 우수할 수 있다.
(D) 파라핀 오일
본 발명의 일 구체예에 따른 파라핀 오일은 열가소성 가교 고무, 열가소성 탄성체, 말레산 무수물이 그라프트 중합된 폴리올레핀 수지, 인질소계 난연제 등과 함께 적용되어, 열가소성 탄성체 조성물의 기계적 물성 저하 없이, 난연성, 경도, 가공성, 압출 성형성 등을 향상시킬 수 있는 것으로서, 통상의 열가소성 탄성체 조성물에 적용되는 프로세스 오일(process oil)을 사용할 수 있다.
구체예에서, 상기 파라핀 오일은 ASTM D445에 의거하여, 40℃에서 측정한 동점도가 90 내지 180 cSt일 수 있다. 예를 들면 100 내지 160 cSt일 수 있다. 상기 범위에서, 열가소성 탄성체 조성물의 가공성, 유연성 등이 우수할 수 있다.
구체예에서, 상기 파라핀 오일은 상기 열가소성 가교 고무 100 중량부에 대하여, 30 내지 70 중량부, 예를 들면 40 내지 60 중량부로 포함될 수 있다. 상기 파라핀 오일의 함량이 상기 열가소성 가교 고무 100 중량부에 대하여, 30 중량부 미만일 경우, 열가소성 탄성체 조성물의 가공성, 압출 성형성 등이 저하될 우려가 있고, 70 중량부를 초과할 경우, 열가소성 탄성체 조성물의 난연성, 가공성 등이 저하될 우려가 있다.
(E) 인질소계 난연제
본 발명의 일 구체예에 따른 인질소계 난연제는 열가소성 가교 고무, 열가소성 탄성체, 말레산 무수물이 그라프트 중합된 폴리올레핀 수지, 파라핀 오일 등과 함께 적용되어, 열가소성 탄성체 조성물의 기계적 물성 저하 없이, 난연성, 경도, 가공성, 압출 성형성 등을 향상시킬 수 있는 것으로서, 통상의 열가소성 수지 조성물에 사용되는 인질소계 난연제를 사용할 수 있다.
구체예에서, 상기 인질소계 난연제는 피페라진 피로포스페이트, 멜라민 포스페이트, 멜라민 폴리포스페이트, 멜람 피로포스페이트, 멜렘 피로포스페이트, 멜론 피로포스페이트, 멜라민 피로포스페이트, 디멜라민 피로포스페이트, 멜람 폴리포스페이트, 멜론 폴리포스페이트, 멜렘 폴리포스페이트, 암모늄 하이드로겐 포스페이트, 암모늄 디하이드로겐 포스페이트, 암모늄 폴리포스페이트, 이들의 조합, 이들의 다중염 등을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 인질소계 난연제로는 멜라민 폴리포스페이트, 피페라진 피로포스페이트, 이들의 조합 등을 사용할 수 있다.
구체예에서, 상기 인질소계 난연제는 상기 열가소성 가교 고무 100 중량부에 대하여, 70 내지 160 중량부, 예를 들면 80 내지 150 중량부로 포함될 수 있다. 상기 인질소계 난연제의 함량이 상기 열가소성 가교 고무 100 중량부에 대하여, 70 중량부 미만일 경우, 열가소성 탄성체 조성물의 난연성, 압출 성형성 등이 저하될 우려가 있고, 160 중량부를 초과할 경우, 열가소성 탄성체 조성물의 가공성, 압출 성형성 등이 저하될 우려가 있다.
본 발명의 일 구체예에 따른 열가소성 탄성체 조성물은 통상의 열가소성 탄성체 조성물에 포함되는 첨가제를 더욱 포함할 수 있다. 상기 첨가제로는 무기 충전제, 열안정제, 산화 방지제, 슬립제, 이들의 혼합물 등을 예시할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 상기 첨가제 사용 시, 그 함량은 상기 열가소성 가교 고무 100 중량부에 대하여, 0.001 내지 40 중량부, 예를 들면 0.1 내지 10 중량부일 수 있다.
본 발명의 일 구체예에 따른 열가소성 탄성체 조성물은 상기 구성 성분을 혼합하고, 통상의 이축 압출기를 사용하여, 150 내지 250℃, 예를 들면 170 내지 230℃에서 용융 압출한 펠렛 형태일 수 있다.
구체예에서, 상기 열가소성 탄성체 조성물은 ISO 868에 의거하여, 쇼어 A 경도계로 2 mm 두께 시편을 3장 겹쳐 측정한 쇼어 A 경도가 50 내지 75, 예를 들면 55 내지 70일 수 있다. 상기 범위를 벗어날 경우, 알맞은 탄성력을 얻지 못하여, 본 발명의 용도에 적합하지 않을 수 있다.
구체예에서, 상기 열가소성 탄성체 조성물은 UL-94 기준에 따라 측정한 3 mm 두께 시편의 난연도는 V-0 이상일 수 있다.
구체예에서, 상기 열가소성 탄성체 조성물은 ISO 1133에 의거하여, 230℃, 5 kgf 하중 조건에서 측정한 용융흐름지수(Melt-flow Index: MI)가 8 내지 40 g/10분, 예를 들면 10 내지 35 g/10분일 수 있다.
본 발명에 따른 성형품은 상기 열가소성 탄성체 조성물로부터 형성된다. 상기 열가소성 탄성체 조성물은 펠렛 형태로 제조될 수 있으며, 제조된 펠렛은 사출성형, 압출성형, 진공성형, 캐스팅성형 등의 다양한 성형방법을 통해 다양한 성형품(제품)으로 제조될 수 있다. 이러한 성형방법은 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 잘 알려져 있다. 상기 성형품은 난 난연성, 경도, 가공성, 압출 성형성, 이들의 물성 발란스 등이 우수한 것으로서, 실링 부품(sealing parts), 충격 흡수 부품 등으로 유용하며, 특히, 건축용 가스켓으로 유용하다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 하나, 이러한 실시예들은 단지 설명의 목적을 위한 것으로, 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
실시예
이하, 실시예 및 비교예에서 사용된 각 성분의 사양은 다음과 같다.
(A) 열가소성 가교 고무
폴리프로필렌 및 EPDM(ethylene-propylene diene monomer) 고무의 혼합물을 동적 가교시킨 열가소성 가교(TPV) 고무(제조사: 롯데케미칼, 제품명: HX-055AN)를 사용하였다.
(B) 열가소성 탄성체
(B1) 스티렌-에틸렌/부틸렌-스티렌(SEBS) 공중합체(제조사: TSRC, 제품명: TAIPOL 6150, 중량평균분자량: 130,000 g/mol)를 사용하였다.
(C) 폴리올레핀 수지
(C1) 말레산 무수물이 그라프트 중합된 폴리프로필렌(PP-g-MAH, 제조사: 롯데케미칼, 제품명: CM-1120H)를 사용하였다.
(C2) 폴리프로필렌 수지(Homo-PP, 제조사: Lottechemical, 제품명: B-120)를 사용하였다.
(D) 파라핀 오일
파라핀 오일(제조사: 미창석유, 제품명: W-1900H)을 사용하였다.
(E) 인질소계 난연제
멜라민 폴리포스페이트 및 피페라진 피로포스페이트의 혼합물(제조사: Shangdong Sunris, 제품명: SR-202)을 사용하였다.
실시예 1 내지 9 및 비교예 1 내지 9
상기 각 구성 성분을 하기 표 1 및 2에 기재된 바와 같은 함량으로 첨가한 후, 220℃에서 압출하여 펠렛을 제조하였다. 압출은 L/D=36, 직경 45 mm인 이축 압출기를 사용하였으며, 제조된 펠렛은 100℃에서 4시간 이상 건조 후, 150 ton 사출기(성형 온도: 200℃, 금형 온도: 40℃)에서 사출하여 시편을 제조하였다. 제조된 시편에 대하여 하기의 방법으로 물성을 평가하고, 그 결과를 하기 표 1 및 2에 나타내었다.
물성 측정 방법
(1) 경도 평가: ISO 868에 의거하여, 쇼어 A 경도계(Shore A Durometer)로 2 mm 두께 시편을 3장 겹쳐 이의 쇼어 A 경도를 측정하였다.
(2) 난연성 평가: UL-94 기준에 따라 3 mm 두께 시편의 난연도를 측정하였다.
(3) 용융흐름지수(Melt-flow Index: MI, 단위: g/10분): ISO 1133에 의거하여, 230℃, 5 kgf 하중 조건에서 용융흐름지수를 측정하였다.
(4) 압출 성형성 평가: 플라스티코더(plasticoder) 장비(제조사: Brabender)에 시트 성형 다이를 사용하여, 압출 성형성을 평가하였다. 싱글 스크류(single screw) 압출기로, 노즐부 200℃부터 10℃간격으로 하향된 온도로 설정(피딩(feeding)부, 제1 배럴(barrel)부, 제2 배럴(barrel)부 및 다이(die)부의 온도를 170℃, 180℃, 190℃, 및 200℃로 설정)하여 시트 압출을 진행하였다. 다음으로, 권취기(coiling machine)를 사용하여, 시트의 균일한 냉각 및 두께 형성을 가능케 하였다. 압출 성형성은 시트 형태가 유지되는 권취기 롤러(roller)의 회전 속도(rpm)를 인자로 사용하였으며, 하기 식 1에 따라, 압출 성형 인자(extrusion factor)를 산출하여, 압출 성형성을 평가하였다.
[식 1]
압출 성형 인자 = 시트 형태가 유지되는 권취기 롤러의 최대 회전 속도 × 0.1
여기서, 압출 성형 인자가 9 초과일 경우, 매우 우수(◎), 6 내지 9일 경우, 우수(○), 3 내지 5일 경우, 불량(△), 3 미만일 경우, 매우 불량(×)으로 압출 성형성을 평가하였다.
| 실시예 | |||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
| (A) (중량부) | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| (B1) (중량부) | 50 | 70 | 100 | 70 | 70 |
| (B2) (중량부) | - | - | - | - | - |
| (C1) (중량부) | 17 | 17 | 17 | 12 | 25 |
| (C2) (중량부) | - | - | - | - | - |
| (D) (중량부) | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 |
| (E) (중량부) | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| 쇼어 A 경도 | 58 | 62 | 63 | 57 | 67 |
| 난연도 | V-0 | V-0 | V-0 | V-0 | V-0 |
| 용융흐름지수 | 33 | 23 | 10 | 10 | 30 |
| 압출 성형 인자 | 12 | 10 | 7 | 7 | 12 |
| 압출 성형성 | ◎ | ◎ | ○ | ○ | ◎ |
| 실시예 | ||||
| 6 | 7 | 8 | 9 | |
| (A) (중량부) | 100 | 100 | 100 | 100 |
| (B1) (중량부) | 70 | 70 | 70 | 70 |
| (B2) (중량부) | - | - | - | - |
| (C1) (중량부) | 17 | 17 | 17 | 17 |
| (C2) (중량부) | - | - | - | - |
| (D) (중량부) | 40 | 60 | 50 | 50 |
| (E) (중량부) | 100 | 100 | 80 | 150 |
| 쇼어 A 경도 | 66 | 55 | 59 | 67 |
| 난연도 | V-0 | V-0 | V-0 | V-0 |
| 용융흐름지수 | 17 | 30 | 19 | 38 |
| 압출 성형 인자 | 6 | 9 | 7 | 6 |
| 압출 성형성 | ○ | ○ | ○ | ○ |
| 비교예 | |||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
| (A) (중량부) | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| (B1) (중량부) | 30 | 120 | 70 | 70 | 70 |
| (B2) (중량부) | - | - | - | - | - |
| (C1) (중량부) | 17 | 17 | 8 | 50 | - |
| (C2) (중량부) | - | - | - | - | 17 |
| (D) (중량부) | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 |
| (E) (중량부) | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| 쇼어 A 경도 | 56 | 65 | 52 | 88 | 62 |
| 난연도 | V-0 | V-0 | V-1 | V-0 | V-1 |
| 용융흐름지수 | 60 | 6 | 6 | 155 | 27 |
| 압출 성형 인자 | 4 | 5 | 5 | 15 | 10 |
| 압출 성형성 | △ | △ | △ | ◎ | ◎ |
| 비교예 | ||||
| 6 | 7 | 8 | 9 | |
| (A) (중량부) | 100 | 100 | 100 | 100 |
| (B1) (중량부) | - | 70 | 70 | 70 |
| (B2) (중량부) | - | - | - | - |
| (C1) (중량부) | 17 | 17 | 17 | 17 |
| (C2) (중량부) | - | - | - | - |
| (D) (중량부) | 20 | 80 | 50 | 50 |
| (E) (중량부) | 100 | 100 | 60 | 170 |
| 쇼어 A 경도 | 76 | 43 | 57 | 69 |
| 난연도 | V-0 | V-1 | Fail | V-0 |
| 용융흐름지수 | 2 | 70 | 13 | 46 |
| 압출 성형 인자 | 2 | 7 | 5 | 3 |
| 압출 성형성 | × | ○ | △ | △ |
상기 결과로부터, 본 발명의 열가소성 탄성체 조성물은 난연성(난연도), 경도(쇼어 A 경도), 압출 성형성(압출 성형 인자, 압출 성형성 평가), 가공성(용융흐름지수) 등이 우수함을 알 수 있다.
반면, 열가소성 탄성체를 소량 적용한 비교예 1의 경우, 가공성, 압출 성형성 등이 저하됨을 알 수 있고, 열가소성 탄성체를 과량 적용한 비교예 2의 경우, 가공성, 압출 성형성 등이 저하됨을 알 수 있으며, 말레산 무수물이 그라프트 중합된 폴리올레핀 수지를 소량 적용한 비교예 3의 경우, 난연성, 가공성, 압출 성형성 등이 저하됨을 알 수 있고, 말레산 무수물이 그라프트 중합된 폴리올레핀 수지를 과량 적용한 비교예 4의 경우, 가공성 등이 저하되고, 요구되는 경도 범위를 초과함을 알 수 있으며, 본 발명의 말레산 무수물이 그라프트 중합된 폴리올레핀 수지 대신에, 폴리프로필렌 수지 (C2)를 적용한 비교예 5의 경우, 난연성 등이 저하됨을 알 수 있다. 파라핀 오일을 소량 적용한 비교예 6의 경우, 가공성, 압출 성형성 등이 저하되고, 요구되는 경도 범위를 초과함을 알 수 있고, 파라핀 오일을 과량 적용한 비교예 7의 경우, 난연성, 가공성 등이 저하되고, 요구되는 경도 범위에 미달됨을 알 수 있다. 또한, 인질소계 난연제를 소량 적용한 비교예 8의 경우, 난연성, 압출 성형성 등이 저하됨을 알 수 있고, 인질소계 난연제를 과량 적용한 비교예 9의 경우, 가공성, 압출 성형성 등이 저하됨을 알 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (12)
- 열가소성 가교 고무 100 중량부;
열가소성 탄성체 40 내지 110 중량부;
말레산 무수물이 그라프트 중합된 폴리올레핀 수지 10 내지 30 중량부;
파라핀 오일 30 내지 70 중량부; 및
인질소계 난연제 70 내지 160 중량부;를 포함하며,
ISO 868에 의거하여, 쇼어 A 경도계로 2 mm 두께 시편을 3장 겹쳐 측정한 쇼어 A 경도가 50 내지 75이고,
UL-94 기준에 따라 측정한 3 mm 두께 시편의 난연도가 V-0 이상인 것을 특징으로 하는 열가소성 탄성체 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 열가소성 가교 고무는 폴리올레핀 수지 및 EPDM(ethylene-propylene diene monomer) 고무의 혼합물을 동적 가교시킨 올레핀계 열가소성 가교 탄성체인 것을 특징으로 하는 열가소성 탄성체 조성물.
- 제2항에 있어서, 상기 열가소성 가교 고무는 상기 폴리올레핀 수지의 함량이 상기 혼합물 100 중량% 중 10 내지 60 중량%인 것을 특징으로 하는 열가소성 탄성체 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 열가소성 가교 고무는 ISO 868에 의거하여, 쇼어 A 경도계로 2 mm 두께 시편을 3장 겹쳐 측정한 쇼어 A 경도가 50 내지 70인 것을 특징으로 하는 열가소성 탄성체 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 열가소성 탄성체는 중량평균분자량이 100,000 내지 300,000 g/mol인 것을 특징으로 하는 열가소성 탄성체 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 말레산 무수물이 그라프트 중합된 폴리올레핀 수지는 말레산 무수물이 그라프트 중합된 폴리프로필렌(PP-g-MAH) 및 말레산 무수물이 그라프트 중합된 폴리에틸렌(PE-g-MAH) 중 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 탄성체 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 파라핀 오일은 ASTM D445에 의거하여, 40℃에서 측정한 동점도가 90 내지 180 cSt인 것을 특징으로 하는 열가소성 탄성체 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 인질소계 난연제는 피페라진 피로포스페이트, 멜라민 포스페이트, 멜라민 폴리포스페이트, 멜람 피로포스페이트, 멜렘 피로포스페이트, 멜론 피로포스페이트, 멜라민 피로포스페이트, 디멜라민 피로포스페이트, 멜람 폴리포스페이트, 멜론 폴리포스페이트, 멜렘 폴리포스페이트, 암모늄 하이드로겐 포스페이트, 암모늄 디하이드로겐 포스페이트, 암모늄 폴리포스페이트 중 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 열가소성 탄성체 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 열가소성 탄성체 및 상기 말레산 무수물이 그라프트 중합된 폴리올레핀 수지의 중량비는 1 : 0.4 내지 1 : 1.5인 것을 특징으로 하는 열가소성 탄성체 조성물.
- 제1항에 있어서, 상기 열가소성 탄성체 조성물은 ISO 1133에 의거하여, 230℃, 5 kgf 하중 조건에서 측정한 용융흐름지수(Melt-flow Index: MI)가 8 내지 40 g/10분인 것을 특징으로 하는 열가소성 탄성체 조성물.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 열가소성 탄성체 조성물로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 성형품.
- 제11항에 있어서, 상기 성형품은 건축용 가스켓인 것을 특징으로 하는 성형품.
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