KR20160053410A

KR20160053410A - 튜브 제조에 사용되는 이형제 조성물 및 이를 적용한 튜브

Info

Publication number: KR20160053410A
Application number: KR1020140152076A
Authority: KR
Inventors: 문태용; 변상준
Original assignee: 주식회사 넥센
Priority date: 2014-11-04
Filing date: 2014-11-04
Publication date: 2016-05-13

Abstract

본 발명은 탈크를 대체하는 필러를 포함하고 작업성 및 공정성을 향상시키는 이형제 조성물 및 이를 적용한 튜브에 관한 것으로, 본 발명에 따른 이형제 조성물은 바인더 0.1 내지 15중량%; 분산제 0.1 내지 10중량%; 필러 1 내지 25중량%; 도막평활제 0.1 내지 10중량%; 착색제 0.01 내지 5중량%; 증점제 0.1 내지 5중량%; 및 물 40 내지 90중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

튜브 제조에 사용되는 이형제 조성물 및 이를 적용한 튜브{RELEASE AGENT COMPOSITION FOR TUBE AND TUBE APPLIED THEREOF}

본 발명은 튜브 제조 시 사용되는 이형제 조성물 및 이를 적용한 튜브에 관한 것으로, 보다 상세하게는 탈크를 대체하는 필러를 포함하고 작업성 및 공정성을 향상시키는 이형제 조성물 및 이를 적용한 튜브에 관한 것이다.

일반적으로 튜브를 생산과정에 있어서, 튜브 포밍 시 포밍걸대에 장탈착이 원활하게 이루어지지 않으면, 그린튜브의 변형으로 인한 몸체축합이 발생하고, 가류기 장탈착이 원활하게 이루어지지 않으며, 튜브가 겹치는 길이축합이 발생하게 된다. 따라서, 튜브 압출공정의 이형 및 슬립성능, 성형공정의 방착성능, 포밍공정의 슬립성능, 가류공정의 이형성능을 부여하기 위하여 튜브에 탈크를 도포하여, 포밍걸대 장탈착 및 가류기 장탈착을 용이하게 하여왔다. 특히, 가황공정은 150~200℃내외의 고온 및 고압의 조건에서 이루어지므로, 튜브에 도포되는 이형제로서 열적으로 안정하고 경제적인 탈크가 이용되어져왔다.

그러나 튜브제조용 이형제로서 탈크를 사용하는 경우, 가류기에 튜브를 장착하기 전, 그린튜브에서 탈크를 제거해야하는 별도의 작업과정이 추가되어 노동강도를 증가시키고, 탈크 분진에 의한 설비의 오작동이 발생하거나 구동부위의 마모증가 등으로 공정불량율이 증가하고 설비보존에 악영향을 미치는 문제가 있었다.

상술한 문제점을 해결하기 위하여, 종래 탈크 대신 무기필러를 포함하는 이형제가 개발되기도 하였다. 그러나, 무기필러의 경우 단상의 판상형 구조로 인하여 그린튜브와 포밍장치 간 슬립성이 저하되고, 방착성능이 현저히 떨어지는 문제가 있었다. 따라서, 기존 탈크의 슬립성을 유지하면서도 분진 형태로 인한 탈크의 문제점을 개선할 수 있는 이형제가 요구되어져 왔다.

대한민국 공개특허공보 제10-2007-0084626호 (발명의 명칭 : 튜브용 수지 조성물 및 튜브, 공개일자 : 2007년 8월 24일)

상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 튜브 제조용 이형제로서 탈크를 사용하지 않고, 압출공정에서의 그린 튜브와 튜브 사이에 작용하여 서로 붙지 않게하는 이형 및 슬립성능, 성형공정에서는 그린 튜브가 성형홀더에 부착되지 않게 하는 방착성능, 포밍공정에서는 그린 튜브가 포밍기에 장탈착이 용이하게 하는 슬립성능, 가류공정에서는 그린 튜브가 가류기에 장탈착이 용이하게 하는 이형성능을 향상시키고자 함에 있다.

전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 튜브 제조용 이형제 조성물은 바인더 0.1 내지 15중량%; 분산제 0.1 내지 10중량%; 필러 1 내지 25중량%; 도막평활제 0.1 내지 10중량%; 착색제 0.01 내지 5중량%; 증점제 0.1 내지 5중량%; 및 물 40 내지 90중량%를 포함한다.

이 때, 상기 필러는 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 폴리스틸렌 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이 때, 상기 도막평활제는 유기관능기를 함유한 유기변성실록산 수지를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이 때, 상기 도막평활제는 하기 화학식 1로 표시되는 유기실록산을 포함하는 것을 특징으로 한다.

화학식 1

상기 R은 알킬기, 폴리에스터기, 아크릴레이트기, 에폭시기, 히드록시알킬기 또는 아미노알킬기에서 선택된다.

한편, 본 발명에 따른 이형제 조성물을 적용한 튜브는 상기 튜브 제조용 이형제 조성물을 포함한다.

본 발명에 따르면, 이형제 조성물로서 탈크를 사용하지 않고, 원형 구조를 가지는 필러를 적용함에 따라, 튜브의 포밍공정 및 가류공정에서의 슬립성, 점착성, 가류기 장착성, 몰드전이 등을 향상시키는 등 작업성을 개선하고, 이를 통해 제조된 튜브의 불량율을 낮추는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 유기실록산을 포함하는 이형제 조성물을 적용함에 따라, 계면접착력을 떨어뜨리고 몰드오염성을 현저하게 낮추는 효과가 있다.

이하에는, 본 발명에 대하여 바람직한 실시예를 참조하여 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.

본 발명에 따른 튜브 제조용 이형제 조성물은 바인더 0.1 내지 15중량%; 분산제 0.1 내지 10중량%; 필러 1 내지 25중량%; 도막평활제 0.1 내지 10중량%; 착색제 0.01 내지 5중량%; 증점제 0.1 내지 5중량%; 및 물 40 내지 90중량%를 포함한다.

바인더로는 스티렌부타디엔 라텍스(SB latex; Styrene Butadiene Latex), 천연고무 라텍스(NR latex; Natural Rubber Latex)가 선택될 수 있고, 에스테르(ester)계통의 조막형성제가 선택될 수 있다.

이 때, 이형제 조성물 전체중량에 대하여, 바인더가 0.1중량% 미만으로 포함되는 경우, 제조튜브의 표면에 얼룩이 형성되거나 가황공정에서 몰드전이가 발생할 수 있고, 상기 바인더가 15중량% 이상인 경우, 튜브의 피막이 지나치게 두껍게 형성됨으로서 작업성이 급격하게 저하되어 제품의 불량률이 증가하는 문제가 있다. 따라서, 바인더는 조성물 전체 중량에 대하여, 0.1중량% 내지 10중량%로 포함되는 것이다.

바인더로 선택되는 스티렌부타디엔 라텍스(SB latex)로는, 예를 들어 금호석유화학에서 생산한 KOSYN제품 또는 LG화학에서 생산한 lutex제품이 사용될 수 있다.

분산제(Despersing agent)로는 특별히 한정되지는 않으나, 수계 고분자형 습윤분산제가 선택될 수 있다. 이 때, 상기 분산제가 이형제 조성물의 전체 중량에 대하여, 0.1중량% 미만일 경우 층 분리가 발생하며, 스프레이 도포 시 스프레이건이 막힐 수 있다. 반면, 상기 분산제가 10중량% 이상으로 포함되는 경우 제품의 표면에 얼룩이 발생하거나 또는 제조공정에서 몰드전이가 발생한다. 상기 분산제로는, 예를 들면 BYK사의 bykdisperk 190, bykdisperk191, BASF사의 EFKA®5071, SYNTHRON사의 SYNTHRO®PON OM WB가 사용될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

필러(Filler)로는 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA; Poly methyl methacrylate), 폴리에틸렌(PE; Polyethylene), 폴리프로필렌(PP; Polypropylene) 또는 폴리스틸렌(PS; polystyrene) 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. 이 때, 폴리메틸메타크릴레이트는 상기 필러는 전체 중량에 대하여 1중량% 미만일 경우, 튜브의 압출공정에서 그린튜브와 포밍장치 간 슬립성 및 포밍걸대로의 장착성이 현저히 저하되어, 길이축합, 외축합, 내축합 등이 발생하는 등 제품불량을 유발한다. 상기 필러가 25중량% 이상으로 포함되는 경우, 층 분리 현상이 발생하며 조성물을 분사하는 스프레이건의 수명이 단축되는 문제가 있다. 상기 필러로는, 예를 들면 선진화학에서 생산한 SUNPMMA제품, 코오롱인더스트리사에서 생산한 Diasphere제품 또는 Microbead사에서 생산한 Spheromers®CA을 사용할 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

도막평활제(leveling agent)는 유기관능기를 함유한 유기실록산 수지를 포함한다. 바람직하게는, 하기 화학식 1로 표시되는 유기실록산 수지를 포함할 수 있다.

화학식 1

여기서, 상기 R은 알킬기, 폴리에스터기, 아크릴레이트기, 에폭시기, 히드록시알킬기 또는 아미노알킬기에서 선택된다.

도막평활제는 유기관능기를 포함함으로서, 조성물의 표면장력을 저하시켜 용액을 고르게 도포시킴과 동시에, 포밍걸대 및 가류기 장착 시 슬립성을 향상시킨다. 특히, 유기실록산에 함유된 유기관능기는, 금속재질로 이루어진 몰드보다 튜브를 이루는 고무와의 결합력이 더 높은 성질을 가지므로, 몰드의 오염성을 최소화시킨다. 또한, 유기관능기로 인하여 고무계면접착력에 대한 영향을 최소화하여, 몰드수명을 연장시키는 효과를 가진다. 상기 도막평활제는 전체 중량에 대하여, 0.1중량% 미만일 경우, 조성물이 고무표면에 고르게 도포되지 않아 외관불량이 발생하고, 10중량% 이상으로 포함되는 경우, 몰드전이 및 고무접착력을 떨어뜨린다.

착색제(Coloring agent)는 특별히 한정되지 않으나, 카본 블랙(Carbon black)을 사용할 수 있다. 이 때, 착색제는 전체 중량에 대해 0.01중량% 미만으로 포함되는 경우, 밸브 주변에 외관얼룩을 발생시키고, 5중량% 초과하여 포함되는 경우, 튜브 표면에 도포된 색선페인트의 선명성을 저하시킨다.

증점제(Thickener)로는 특별히 한정되지 않으나, 유기벤토나이트가 선택될 수 있다. 이 때, 증점제는 조성물 전체중량 대비 0.1중량% 미만일 경우, 제조공정에서 층분리가 발생할 우려가 있으며, 5중량% 초과하는 경우, 조성물의 점도가 증가하여 표면의 도포가 용이하지 않은 문제가 있으므로, 0.1 내지 5중량%를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 증점제로는 예를 들면, ELEMENT사의 BENTONE EW NA 또는 ROCKWOOD제품이 사용될 수 있다.

본 발명에 따라 제조된 이형제 조성물은, 바인더의 함량을 최소로 조절함으로서 필러의 고무접착성을 향상시킨다. 또한, 종래 탈크를 대체한 이형제 조성물의 경우, 탈크 대신 판상형 구조를 가진 무기 필러를 사용하여 슬립성 및 방착성능이 떨어지는 반면, 본 발명에 따른 이형제 조성물에 포함되는 필러는 둥근 비드 형상을 가진 원형 구조의 PMMA가 적용된다. 이에 따라, 압축공정에서 그린 튜브와 포밍장치 간에 우수한 슬립성이 부여되는 것이다. 이 때, PMMA는 빛 투과율이 93% 이상이고, 나머지 7%의 광선은 입사면과 투과면에서 반사시킴으로서 빛의 내부흡수가 거의 없어, 튜브의 외관을 밝게 확보할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 도막평활제로서 실리콘의 슬립성을 가지면서 고무접착력에 영향을 주지 않는 유기실록산을 활용한다. 상술한 바와 같이, 유기실록산에 함유된 유기관능기는 금속재질로 이루어진 몰드보다 고무재질로 이루어진 튜브와 결합하려는 성질이 강한 특성을 가지므로, 몰드오염성이 최소화되고 고무계면접착력에 대한 영향을 최소화한다.

본 발명에 따른 이형제 조성물을 적용한 튜브는 바인더 0.1 내지 15중량%; 분산제 0.1 내지 10중량%; 필러 1 내지 25중량%; 도막평활제 0.1 내지 10중량%; 착색제 0.01 내지 5중량%; 증점제 0.1 내지 5중량%; 및 물 40 내지 90중량%를 포함하는 이형제 조성물이 적용된다. 이 때, 이형제 조성물을 조성하는 성분의 각각의 특성은 상술한 바와 같다.

상술한 바에 따라 제조된 이형제 조성물을 그린튜브에 도포하고, 상기 그린튜브를 가황기에 투입하여 약 180℃의 고온 및 약 220kg_f/㎠의 고압 조건에서 상하로 압착하여, 이형제 조성물이 적용된 튜브를 제조한다.

상기 본 발명의 이형제 조성물이 적용된 튜브는 빛 투과율이 높은 PMMA와 같은 성분을 포함하는 필러를 사용함으로서 색선이 선명하고 외관이 밝으며, 발브축합, 발브베어, 발브절목, 발브접착, 조인트 베어, 몸체축합, 몸체게지, 몸체절목과 같은 불량율이 현저히 낮은 특징을 가진다.

이하에서는, 본 발명에 따른 이형제 조성물 및 이형제 조성물이 적용된 튜브의 바람직한 실시예를 참조하여 설명한다.

실시예

본 발명에 따른 이형제 조성물의 실시예 1 내지 3과 비교예들의 조성비를 하기 표 1에 나타내었다. 본 발명의 실시예에 따른 이형제 조성물을 제조하기 위하여, 분산제에 물을 투입하고 1000rpm의 속도로 충분히 교반한 후, 필러와 증점제를 투입하고 5000rpm 이상의 고속으로 교반한 후, 도막평활제 및 착색제를 더 투입하고 천천히 교반하였다. 하기 표 1에 나타난 조성비를 제외하면, 비교예들은 실시예와 동일한 제조공정을 거쳐 제조되었다.

구분	성분	실시예1	실시예2	실시예3	비교예1	비교예2	비교예3	비교예4	비교예5	비교예6	비교예7	비교예8
바인더	SBR latex	1	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
바인더	NR latex	-	1	-	-	-	-	-	-	-	-	-
분산제	분산제	1	1	1	-	-	1	1	-	-	-	-
분산제	Twin 20	-	-	-	4	4	-	-	4	4	4	4
필러	탈크	1	2	2	10	15	10	20	-	-	-	-
	ZnSt	-	-	-	-	-	-	-	10	15	-	-
	CaCO₃	-	-	-	-	-	-	-	-	-	10	15
	PMMA	7	5	5	-	-	-	-	-	-	-	-
도막평활제	유기실록산	1	1	1	-	-	1	1	-	-	-	-
윤활제	PEG4000	-	-	-	4	4	-	-	-	-	-	-
윤활제	PP-3000	-	-	-	-	-	-	-	4	4	4	4
착색제	카본블랙	0.04	0.04	-	-	-	-	-	-	-	-	-
증점제	벤토나이트	1	1	-	-	-	-	-	-	-	-	-
	CMC	-	-	-	0.5	1	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5	0.5
	HMC	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-
물		87.96	88.96	91	81.5	76	87.5	77.5	81.5	76.5	81.5	76.5
합계(%)		100	100	100	100	100	100	100	100	100	100	100

시험예 1

상기 표 1에 나타난 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 8의 이형제 조성물을 이용하여 제조된 튜브의 물성을 평가한 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 하기 표 2에서, 실시예 4 내지 6의 시험대상 튜브는 각각 실시예 1 내지 3의 이형제 조성물에 의해 제조된 것이고, 비교예 9 내지 16의 시험대상 튜브는 각각 비교예 1 내지 8의 이형제 조성물에 의해 제조된 것이다.

작업성

평가항목

실시예4

실시예5

실시예6

비교예9

비교예10

비교예11

비교예12

비교예13

비교예14

비교예15

비교예16

압출작업성

분산성

○

건조속도

○

건조후외관

○

슬립성

○

△

성형작업성

점착성

○

Ⅹ

가류작업성

포밍걸대장착성

○

△

가류기장착성

○

△

가류후외관

◎

Ⅹ

색선오염성

◎

○

몰드전이

○

Ⅹ

공정불량율

불량율(%)

1.98

2.42

2.58

21.20

14.80

19.12

12.14

17.10

16.20

24.12

22.12

물성평가

접착력

◎

○

층분리

◎

Ⅹ

사용가능여부

사용가능

사용불가

◎ : 매우양호 ○ : 양호 △ : 보통 Ⅹ : 불량

상기 표 2에 기재된 물성항목 중 압출작업성에서 분산성은 스프레이 도포 후 건조 전 외관 상태를, 건조속도는 UV설비 통과 후 건조여부를, 건조 후 외관은 스프레이 도포 후 건조 후 외관 상태를, 슬립성은 압출 후 그린튜브시트 적재 시 미끄럼 정도를 나타낸 항목이다. 그리고 상기 표 2에 기재된 성형작업성에서 점착성은 성형홀더에 점착여부를 의미한다. 그리고 상기 표 2에 기재된 가류작업성에서 포밍걸대 장착성은 포밍 시 걸대에 장착 및 탈착되는 상태를, 가류시 장착성은 가류기에 장착 및 탈착되는 상태를, 가류 후 외관은 가류공정 후 외관상태를, 색선오염성은 가류공정 후 색선선명도 및 오염여부를, 몰드전이는 가류기에 이형제 조성물의 전이 여부를 관찰하여 나타낸 항목이다. 또한, 상기 표 2에 나타난 물성항목 중 불량율은 튜브의 발브축합, 발브베어, 발브절목, 발브접착, 조인트 베어, 몸체축합, 몸체이물, 몸체게지, 몸체절목 항목에서 불량율을 검출하고, 각각의 불량율을 합한 값을 나타내었다.

상기 표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예의 경우 제조튜브의 슬립성, 점착성, 포밍걸대 장착성, 점착력과 같은 물성을 유지하면서 색선오염성, 몰드전이 및 몰드오염성 및 층분리와 같은 물성항목이 현저하게 개선되었으며, 불량율이 비교예에 비하여 현저하게 낮아 품질이 우수한 튜브인 것을 확인할 수 있다. 반면, 비교예의 경우, 공정 중 작업성은 유지되지만, 색선오염성, 몰드전이, 몰드오염성은 여전히 불량하고, 접착력과 층분리와 같은 물성항목은 사용불가능한 수준인 것을 확인할 수 있었다.

구체적으로 보면, 실시예의 경우, 필러로서 PMMA를 주성분으로 하는 이형제를 적용한 실시예 1 내지 3에 따른 실시예 4 내지 6 경우, 점착성 및 장착성과 같은 접착력이 우수하고, 슬립성이 우수하여, 몰드전이 수준이 상당히 개선된 것을 확인할 수 있다. 특히, 빛 반사율이 높은 PMMA 특성으로 인하여 가류 후 외관이 매우 양호한 수준으로서 색선이 선명한 것임을 쉽게 예측할 수 있다. 반면, 탈크를 주성분으로 하는 비교예 1 내지 4 이형제를 적용한 비교예 9 내지 12에 따른 튜브는 점착성이 불량하고, 몰드전이율이 높아 불량한 것을 확인할 수 있다. 탈크 외에 필러를 포함한 비교예 5 내지 8에 따른 이형제를 적용한 비교예 13 내지 16에 따른 튜브의 경우에도 마찬가지로, 점착성과 몰드전이율이 불량하며, 가류 후 외관이 불량하여 튜브의 기능을 발휘하지 못하였다.

뿐만 아니라, 도막평활제로서 유기실록산을 포함하는 실시예의 경우, 슬립성이 향상되었으며, 계면접착력을 낮추어 가류 후 가황몰드의 오염성이 현저히 낮아진 것을 확인할 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 이형제 적용 시 몰드의 청소주기가 늘어나게 됨으로서 작업성이 개선될 것으로 예상된다. 반면, 도막평활제로서 유기실록산을 포함하지 않은 비교예들의 경우, 몰드의 오염 수준이 높은 바 작업성 불량하고 제조공정성이 떨어지는 점을 알 수 있다.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있으므로, 본 발명은 전술한 실시예에 의해 한정되는 것이 아니다.

Claims

튜브 제조용 이형제 조성물에 있어서,
바인더 0.1 내지 15중량%;
분산제 0.1 내지 10중량%;
필러 1 내지 25중량%;
도막평활제 0.1 내지 10중량%;
착색제 0.01 내지 5중량%;
증점제 0.1 내지 5중량%; 및
물 40 내지 90중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 튜브 제조용 이형제 조성물.
제 1항에 있어서,
상기 필러는 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 폴리스틸렌 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 튜브 제조용 이형제 조성물.
제 1항에 있어서,
상기 도막평활제는 유기관능기를 함유한 유기변성실록산 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 튜브 제조용 이형제 조성물.
제 1항에 있어서,
상기 도막평활제는 하기 화학식 1로 표시되는 유기실록산을 포함하는 것을 특징으로 하는 튜브 제조용 이형제 조성물 :

화학식 1

상기 R은 알킬기, 폴리에스터기, 아크릴레이트기, 에폭시기, 히드록시알킬기 또는 아미노알킬기에서 선택된다.
제 1항 내지 제 4항의 튜브 제조용 이형제 조성물을 포함하는 튜브.