KR950003148B1 - Thermoplastic elastomer composition for excellent molding - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 열가소성 탄성수지의 가공성을 향상시키고 좋은 기계 탄성적 성질을 가지게 하기 위한 것으로 가교된 EPDM고무와 올레핀계 수지의 혼합물에 가교제로서 할로겐화 되지 않은 페놀수지, 산화아연 그리고 에틸렌아크릴산 공중합 왁스를 첨가하여 동적가류법에 의해 제조한 가공성이 향상된 열가소성 탄성수지 조성물에 관한 것이다.The present invention is intended to improve the processability of thermoplastic elastomers and to have good mechanical elastic properties. The non-halogenated phenolic resin, zinc oxide and ethylene acrylic acid copolymer wax are added to the mixture of crosslinked EPDM rubber and olefin resin. The present invention relates to a thermoplastic elastomer composition improved in workability produced by the dynamic vulcanization method.
열가소성 수지와 가교된 고무를 동적 가류법(Dynamic Vulcanization)에 의해 혼합 가교하여 열가소성 탄성수지 조성물을 제조하는 방법은 미국 특허 제3,758,643 ; 3,862,106 ; 3,037,954 ; 3,806,558호 등에 잘 나타나 있다.A method for producing a thermoplastic elastomer composition by mixing and crosslinking a rubber crosslinked with a thermoplastic resin by dynamic vulcanization is described in U.S. Patent Nos. 3,758,643; 3,862,106; 3,037,954; 3,806,558 and so on.
위에 언급된 방법에 의하면 용융된 열가소성 수지를 고무와 혼합하면서 일반적인 가교제를 사용하여 혼합체중의 고무성분을 가교시킨다. 이와같이 제조된 혼합조성물은 조성물내에 열가소성 수지의 양이 충분히 존재한다면 열가소성을 나타내며 사용온도 범위에서는 고무 성질을 지니게 된다.According to the above-mentioned method, the rubber component in the mixture is crosslinked using a general crosslinking agent while mixing the molten thermoplastic resin with rubber. The mixed composition thus prepared exhibits thermoplasticity if the amount of the thermoplastic resin is present in the composition, and has rubber properties in the operating temperature range.
또, 프랑스 특허 제2,408,632호에 의하면 열가소성 탄성조성체를 제조하는데 있어서 가교제로 할로겐화 페놀 수지를 사용하거나 할로겐화 되지 않은 페놀수지를 할로겐 도너(Donor) 및 금속산화물과 함께 사용한다. 이 특허에 따르면 EPDM고무와 올레핀계 고분자 혼합물에 고무에 대해 5 내지 20 중량부의 페놀 수지를 첨가하여 이 고분자 혼합물을 응용시키고 활성화제(Activator)를 고무에 대해 0.6 중량부를 넘지 않게 첨가하여 고무성분이 가교되는 온도에서 동적가류를 시킨다. 그러나 이 경우 조성체 중의 가교 고무의 양이 증가하면 가공성이 나빠지는 단점이 있다.In addition, according to French Patent No. 2,408,632, a halogenated phenol resin is used as a crosslinking agent or a non-halogenated phenol resin is used together with a halogen donor and a metal oxide in preparing a thermoplastic elastomer. According to this patent, 5 to 20 parts by weight of a phenolic resin is added to an EPDM rubber and an olefin polymer mixture to apply the polymer mixture, and an activator is added to the rubber not to exceed 0.6 parts by weight. Dynamic vulcanization is carried out at the temperature to be crosslinked. However, in this case, if the amount of the crosslinked rubber in the composition increases, workability is deteriorated.
미국 특허 제4,477,631호 에는 할로겐화 되지 않은 페놀수지를 금속 산화물 또는 금속 카아보네이트(Carbonate)를 사용하여 가공성을 향상시켰다. 이 경우 가교시간이 길어지고 또 높은 가교 온도가 필요하여 공업적으로 유용하지 않았다.US Pat. No. 4,477,631 improves processability by using non-halogenated phenolic resins with metal oxides or metal carbonates. In this case, the crosslinking time is long and high crosslinking temperature is required, which is not industrially useful.
또 미국 특허 제4,835,204호와 4,707,519호 에는 할로겐화 되지 않은 페놀수지에 각각 특정 유기산을 가교조제로 첨가하여 가공성을 향상시켰다.In addition, US Pat. Nos. 4,835,204 and 4,707,519 add specific organic acids as crosslinking aids to non-halogenated phenolic resins, respectively, to improve processability.
그러나 이 경우 산을 첨가하므로 제조설비를 부식시킬 위험이 있고 또 미반응산이 조성물 내에 존재하여 가공 및 사용시 문제를 일으킬 염려가 있는 것이다.In this case, however, the acid is added, which may cause corrosion of the manufacturing equipment, and unreacted acid may be present in the composition, causing problems in processing and use.
본 발명은 열가소성 탄성수지 조성물의 제조시 동적 가교법을 사용하면서 가교제로서 할로겐화 되지 않은 페놀수지와 금속산화물 그리고 에틸렌 아크릴산 공중합체 왁스를 사용하여 선행기술과 비교했을 때 같은 가교도에서 가공성이 향상 되었고 부식 등의 문제를 전혀 일으키지 않는 열가소성 탄성수지 조성물을 제조한 것이다.The present invention uses the dynamic crosslinking method in the preparation of the thermoplastic elastomer resin composition, using the non-halogenated phenolic resin, metal oxide and ethylene acrylic acid copolymer wax as the crosslinking agent to improve processability at the same degree of crosslinking compared to the prior art, and the like. The thermoplastic elastomer resin composition does not cause any problem.
본 발명은 따라서 고무성분을 가교하기 위하여 할로겐화 되지 않은 페놀수지와 산화아연 그리고 에틸렌 아크릴산 공중합체 왁스가 사용된 부분 가교 또는 완전가교된 탄성체와 올레핀계 수지로 구성된 새로운 열가소성 탄성수지 조성체를 제공하는 것이다.The present invention thus provides a novel thermoplastic elastomer composition consisting of partially crosslinked or fully crosslinked elastomer and olefinic resin using non-halogenated phenolic resin, zinc oxide and ethylene acrylic acid copolymer wax to crosslink rubber components. .
이하 발명의 요지를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the gist of the present invention will be described in detail.
구체적으로 이러한 가교시스템에서는 고무 100중량부에 대해 할로겐화 되지 않은 페놀수지가 1 내지 20중량부, 좋기로는 1 내지 15 중량부가 사용되고 산화아연과 이 페놀수지의 비는 0.5 : 1 내지 6 : 1, 좋기로는 0.5 : 1 내지 3 : 1이고 에틸렌 아크릴산 공중합체 왁스는 페놀수지에 대해 0.1 : 1 내지 5 : 1이다.Specifically, in such a crosslinking system, 1 to 20 parts by weight of non-halogenated phenol resin, preferably 1 to 15 parts by weight, is used with respect to 100 parts by weight of rubber, and the ratio of zinc oxide and the phenol resin is 0.5: 1 to 6: 1, Preferably it is 0.5: 1 to 3: 1 and ethylene acrylic acid copolymer wax is 0.1: 1 to 5: 1 with respect to phenol resin.
할로겐환 되지 않은 페놀수지는 다음과 같은 일반적 구조를 가진다.The halogen-free phenol resin has the following general structure.
여기서 X1및 X2: 서로 같거나 다른 -CH2- 또는 -O-CH2-라디칼Where X 1 and X 2 are the same or different from each other -CH 2 -or -O-CH 2 -radical
R : 아릴(Aryl) 또는 알킬(Alkyl) 라디칼로서 탄소원자 수가 4 내지 16개로 이루어 진 것R is an aryl (Aryl) or alkyl (Alkyl) radical having 4 to 16 carbon atoms
n : 0 내지 6까지의 정수n: integer from 0 to 6
이 조성물은 미국 특허 제1,996,069 및 2,364,192호 그리고 카스웰이 저술한 "Phenoplasts"(Interscience Publishers, New York, 1974)의 937쪽에 잘 나타나 있으며 알킬 페놀을 포름알데히드로 축합반응시켜 제조가 가능하다.This composition is shown well on page 937 in US Pat. Nos. 1,996,069 and 2,364,192 and in Caswell's "Phenoplasts" (Interscience Publishers, New York, 1974) and can be prepared by condensing alkyl phenols with formaldehyde.
본 발명에서 사용되는 에틸렌 아크릴산 공중합체 왁스는 중량 평균 분자량이 1500 내지 8000인 것으로 산가는 20 내지 200 KOH mg/g인 것이 효과적인 것으로 나타났다. 이 왁스는 고무성분과 올레핀수지의 상용성을 증가시켜 고무가 올레핀수지 내에 균일하게 분산되도록 하여 조성체의 가공성을 증가시키면서 또한 고무의 가교도를 높여준다.The ethylene acrylic acid copolymer wax used in the present invention has a weight average molecular weight of 1500 to 8000 and an acid value of 20 to 200 KOH mg / g has been shown to be effective. This wax increases the compatibility of the rubber component with the olefin resin to uniformly disperse the rubber in the olefin resin, thereby increasing the processability of the composition and also increasing the crosslinking degree of the rubber.
본 발명에서 사용되는 에틸렌 프로필렌 디엔 공중합 고무(EPDM 고무)에 있어서 디엔 성분은 고무 전체에 대해 1 내지 10 중량부 함유되어 있으며 이때 디엔 성분은 1,4-헥사디엔(HD), 디사이클로펜타디엔(DCP) 및 에틸리덴-2-노보넨(ENB) 등이 있으며 사용 목적에 따라 공중합된 디엔 성분별 EPDM을 선택할 수 있다. 이 때 EPDM 고무중의 프로필렌 함량은 25 내지 50 중량부인 것이 적당하다.In the ethylene propylene diene copolymer rubber (EPDM rubber) used in the present invention, the diene component is contained in an amount of 1 to 10 parts by weight based on the entire rubber, wherein the diene component is 1,4-hexadiene (HD), dicyclopentadiene ( DCP) and ethylidene-2-norbornene (ENB), etc., and EPDM for each copolymerized diene component may be selected according to the purpose of use. The propylene content in the EPDM rubber is suitably 25 to 50 parts by weight.
사용 가능한 올레핀 수지로는 하나 또는 그 이상의 모노올레핀(Monoolefin)을 저압 또는 고압 프로세스에 의해 중합하여 얻어지는 고분자로서 예를들면 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부텐-1, 폴리-4-메틸-1-펜텐, 폴리-1-헥센, 폴리-5-메틸-1-헥센 그리고 폴리-3-메틸-1-펜텐 등이 있다.Usable olefin resins include polymers obtained by polymerizing one or more monoolefins by a low pressure or high pressure process, such as polyethylene, polypropylene, polybutene-1, poly-4-methyl-1-pentene, Poly-1-hexene, poly-5-methyl-1-hexene and poly-3-methyl-1-pentene.
본 발명에 따른 열가소성 탄성수지 조성체의 제조방법은 다음과 같다.Method for producing a thermoplastic elastomer composition according to the present invention is as follows.
올레핀 수지 20 내지 90중량부와 EPDM 고무 80 내지 10 중량부를 위에서 언급한 할로겐화 되지 않은 페놀수지를 고무 100중량부에 대해 1 내지 20 중량부, 에틸렌 아크릴산 공중합 왁스를 페놀수지에 대해 0.1 : 1 내지 5 : 1 그리고 산화 아연을 페놀수지에 대해 0.5 : 1 내지 6 : 1로 구성된 가교시스템의 존재하에 균일한 혼합물을 얻을 때까지 혼련(Mastication)한다. 그 다음 고무가 적어도 부분 가교를 일으킬 수 있는 온도에서 계속 혼합 또는 혼련을 시킨다.20 to 90 parts by weight of the olefin resin and 80 to 10 parts by weight of EPDM rubber, 1 to 20 parts by weight of the non-halogenated phenolic resin mentioned above, 100 parts by weight of rubber, and 0.1: 1 to 5 of ethylene acrylic acid copolymer wax to the phenolic resin. : 1 and zinc oxide are kneaded until a homogeneous mixture is obtained in the presence of a crosslinking system consisting of 0.5: 1 to 6: 1 with respect to the phenol resin. Then the mixing or kneading is continued at a temperature at which the rubber can at least partially cause crosslinking.
가교가 일어나기 전의 혼련과정은 고무성분이 좋기로는 0.5 내지 1 마이크론 정도의 입자 크기로 용융된 올레핀수지 내에 완전하고도 균일하게 존재하도록 하여 주는 것이 그 목적이다.The kneading process before crosslinking takes place so that the rubber component is present completely and uniformly in the molten olefin resin with a particle size of about 0.5 to 1 micron.
일반적으로 가교온도는 180℃에서 220℃ 사이의 범위에 존재한다.Generally, the crosslinking temperature is in the range between 180 ° C and 220 ° C.
혼련 및 가교는 일반적인 고분자 혼련설비에서, 예를 들면 밴버리 믹서(Banbury Mixer), 반죽기(Kneader), 일축 압출기, 이축 압출기에서 수행 가능하다.Kneading and crosslinking can be performed in a general polymer kneading apparatus, for example, in a Banbury Mixer, a Kneader, a single screw extruder, a twin screw extruder.
가교온도에서 혼련시간은 얻고자 하는 고무의 가교도에 의해 정해진다. 좋기로는 최종 조성물 내의 가교된 고무의 양은 조성내에 존재하는 고무 전체량에 대해 약 50 내지 100 중량부, 더 좋기로는 70 내지 100중량부인 것이 바람직하다. EPDM 고무에 배합되는 일반적인 첨가물, 즉 무기충전제, 카본 블랙, 안료, 안정제 및 익스텐션 오일(Extention Oil) 등이 가교전조성체에 존재하여도 무방하다.The kneading time at the crosslinking temperature is determined by the degree of crosslinking of the rubber to be obtained. Preferably the amount of crosslinked rubber in the final composition is preferably about 50 to 100 parts by weight, more preferably 70 to 100 parts by weight relative to the total amount of rubber present in the composition. General additives blended with EPDM rubber, such as inorganic fillers, carbon blacks, pigments, stabilizers and extension oils, may be present in the crosslinking precursor.
[실시예 1]Example 1
브라벤더 믹서에 올레핀 수지, EPDM고무, 에틸렌, 아크릴산 왁스 및 산화 아연을 넣고 용융시킨 후 2분간 더 혼련시키고 나서 할로겐화 되지 않은 페놀수지를 첨가하고 가교온도에서 계속 혼련시키면서 가교반응을 원하는 가교도에 도달할 때까지 진행시켰다. 가교시의 온도는 190℃에서 220℃ 사이로 나타났다. EPDM고무는 비중이 0.86g/cm3이고 에틸리덴 노보넨이 4중량부, 프로필렌이 28중량부 그리고 에틸렌이 68중량부로 구성되어 있으며 무니점도(Mooney Viscosity)가 ML1+4(100℃)에서 88인 것을 사용하였다. 폴리프로필렌 수지는 M.I.12인 것을 사용하였다. 에틸렌 아크릴산 왁스는 분자량 4000, 산가가 120mg/g이었고, 페놀수지는 반응형 알킬 페놀 포름알데히드 수지로 일본 다오까화학의 타키롤 201을 사용하였다.Add olefin resin, EPDM rubber, ethylene, acrylic wax and zinc oxide to the Brabender mixer, melt and knead for another 2 minutes, then add non-halogenated phenol resin and continue kneading at crosslinking temperature to reach the desired crosslinking degree. Proceed until. The temperature at the time of crosslinking was between 190 ° C and 220 ° C. EPDM rubber has a specific gravity of 0.86 g / cm 3 , 4 parts by weight of ethylidene norbornene, 28 parts by weight of propylene and 68 parts by weight of ethylene, and has a Mooney Viscosity at ML 1 + 4 (100 ° C). 88 was used. The polypropylene resin used was MI12. The ethylene acrylic acid wax had a molecular weight of 4000 and an acid value of 120 mg / g. The phenol resin was Takirol 201 manufactured by Daka Chemical Co., Ltd. as a reactive alkyl phenol formaldehyde resin.
각 성분의 조성비 및 조성물의 물성평가 결과를 표 1에 나타내었다. 제조된 조성물을 믹서에서 꺼내어 다음과 같이 평가를 실시하였다.Table 1 shows the composition ratio of each component and the physical property evaluation results of the composition. The prepared composition was taken out of the mixer and evaluated as follows.
EPDM고무의 가교량은 125℃ 자일렌(Xylene)에서 용해도를 측정하여 구하였다.The crosslinking amount of EPDM rubber was determined by measuring the solubility in Xylene.
가공성은 일축 압출기에서 압출 압력을 측정하여 평가하였다.Workability was evaluated by measuring the extrusion pressure in a single screw extruder.
이때 사용한 압출기는 독일 브라벤더사의 측정용 압출기로서 직경이 19mm, 길이가 475mm이고 노즐 직경이 2.3mm이었고 가공온도는 230℃, 스크류 회전수가 50rpm이었다.The extruder used at this time was a measuring extruder manufactured by Brabender, Germany, having a diameter of 19 mm, a length of 475 mm, a nozzle diameter of 2.3 mm, a processing temperature of 230 ° C., and a screw rotation speed of 50 rpm.
인장강도와 텐션 세트(Tension set)는 ASTM D-412에 규정된 방법을 사용하였고, 이때 텐션 세트는 23℃에서 200%에서의 값을 구하였다.Tensile strength and tension set were used in the method specified in ASTM D-412, the tension set was obtained at 200% at 23 ℃.
이때 시편은 사출한 ASTM/1 시편으로부터 시편 커터로 잘라 제조하였다.At this time, the specimen was prepared by cutting with a specimen cutter from the injected ASTM / 1 specimen.
[표 1]TABLE 1
Claims (8)
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- 1991-08-17 KR KR1019910014184A patent/KR950003148B1/en not_active IP Right Cessation
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