KR101992111B1

KR101992111B1 - 오일 함유 수지조성물 및 이를 이용한 윤활제품

Info

Publication number: KR101992111B1
Application number: KR1020180023611A
Authority: KR
Inventors: 정재한; 이세흔; 이준만; 서관호; 차지훈
Original assignee: 삼익티에이치케이 주식회사
Priority date: 2018-02-27
Filing date: 2018-02-27
Publication date: 2019-06-25

Abstract

본 발명은 오일 함유 수지조성물 및 이를 이용한 윤활제품에 관한 것이다.
본 발명은 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 20 내지 70 중량%; 초고밀도 폴리에틸렌(UHWPE) 10 내지 40 중량%; 폴리오레핀 탄성체(POE) 5 내지 35 중량%; 폴리에틸렌 실리콘 컴파운드(MB-PE) 15 내지 65 중량%를 혼합하여 혼합수지;를 조성하고,
상기 혼합수지 100 중량부에 대하여 오일 30 내지 90 중량부; 가교제 0.06 내지 0.6 중량부; 산화방지제 0.1 내지 0.8 중량부; 를 혼합하여 오일 함유 수지조성물을 구성하며, 상기 오일 함유 수지조성물을 이용하여 성형되는 윤활제품을 제공한다.
본 발명에 따르면, 높은 신율과 낮은 인장강도를 가짐으로써 파손에 안정적이면서도, 함유성이 우수하고, 성형 과정에서 유기첨가제의 과량 이탈을 방지하여 내마모성 및 윤활성을 장기간 안정적으로 유지할 수 있는 수지조성물 및 윤활제품을 얻을 수 있다.

Description

오일 함유 수지조성물 및 이를 이용한 윤활제품{Oil-containing resin composition and lubricating product using the same}

본 발명은 오일 함유 수지조성물 및 이를 이용한 윤활제품에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 높은 신율과 낮은 인장강도를 가짐으로써 파손에 안정적이면서도, 함유성이 우수하고, 성형 과정에서 유기첨가제의 과량 이탈을 방지하여 내마모성 및 윤활성을 장기간 안정적으로 유지할 수 있게 한 오일 함유 수지조성물 및 이를 이용한 윤활제품에 관한 것이다.

'마찰(Friction)'이란, 표면 접촉을 하고 있는 두 물체가 상대 운동을 하려고 할 때, 그 운동에 대한 저항이 발생하는 현상을 말하며, 이때의 저항력이 마찰력이다.

'마모(Wear)'란, 물체의 표면에서 기계적인 운동에 의해 물체가 점차적으로 부스러지면서 떨어져 나가는 현상을 말한다.

마찰과 마모는 각 소재의 고유한 물성이 아닌 구동조건과 환경에 의해 결정되는 특성으로서 제품의 수명과 직결된다.

최근 제품의 수명 및 비용 절감에 대한 관심이 증대되면서 마찰 및 마모 특성은 점차 중요시 되고 있다.

특히, LM가이드, 볼 스크류, 볼 스플라인, 리니어부시 등과 같은 이송기구는 전동체의 구름운동에 의해 이송물을 안내하거나 이송력을 전달하는 것으로서, 전동면에는 전동체의 구름마찰에 의한 마모가 발생한다.

따라서 상기와 같이 기계적 운동에 의한 마찰의 발생이 불가피한 이송기구의 경우에는 마찰면에서 발생하는 마찰력을 저감시켜 원활한 기계적 운동을 가능케 하기 위해 윤활제를 사용하여 마찰면 사이의 마찰을 감소시키는 윤활(lubrication)을 하게 된다.

윤활을 위해 사용되는 일반적인 윤활제에는 점도가 높아 윤활지점에 도포 방식으로 사용되는 그리스와, 점도가 낮아 윤활지점에 주유 방식으로 사용되는 윤활유가 있다.

그런데 점도가 높은 그리스는, 윤활부위에 최적량을 도포하기가 곤란하기 때문에 다량 도포 시 범람되어 손실이 발생할 뿐만 아니라, 사용 기간이 장기화되는 경우에, 노화에 의한 물성의 변형이 발생하면서 윤활성이 저하됨으로써, 안정적인 윤활성의 유지를 위해서는 임의의 간격으로 교체해주어야 하는 번거로움이 있다.

또한, 점도가 낮은 윤활유는 지속적인 주유를 위해, 윤활부위와 인접하는 위치에 주유구를 별도로 구비해야 할 뿐만 아니라, 수작업에 의한 수동 주유 방식은 작업자가 주기적으로 주유를 수행해야 하는 번거로움이 있고, 자동주유기를 이용한 자동 주유 방식은 복잡한 윤활유 공급 라인의 설치가 필요할 뿐만 아니라, 안정적인 윤활성의 유지를 위해서는 윤활유 공급 라인과 연결되는 윤활유탱크의 정기적인 청소 및 유지 관리가 필요한 번거로움이 있다.

상술한 바와 같이 종래의 윤활 방법들은 윤활성의 안정적인 유지를 위한 관리를 정기적으로 수행해야 함으로써 그에 따른 번거로움이 상당하고, 윤활 관리의 정기적인 수행을 위해 인력 투입이 불가피하여 그에 따른 인건비가 발생하는 등, 효율성이나 경제성이 떨어지는 단점이 있다.

그리하여 근래에는 상술한 바와 같은 종래의 윤활 방법에 따른 단점을 해소하기 위하여 자가 윤활성을 갖는 윤활제품들이 개발되고 있다.

즉, 유기첨가제가 혼합된 수지조성물을 이용하여 제품을 성형함으로써, 유기첨가제가 혼합된 수지조성물 자체의 물성으로 인해 제품의 성형 후에도 자가 윤활성을 가짐으로써 우수한 내마모성을 발휘하게 한 것이다.

그러나 종래기술의 수지조성물은, 함유된 유기첨가제에 의해 제품 성형 후에도 자가 윤활성을 가지기는 하나, 제품의 성형 과정에서 수지조성물에 함유된 유기첨가제 성분의 이탈이 과량 발생하는 단점이 있으며, 이러한 단점을 고려하여 유기첨자제의 사용량이 증가됨에 따라 재료비가 상승하고, 유기첨가제의 과량 이탈에 따른 생산 및 관리의 번거로움으로 인해 생산 비용이 증가하는 단점이 있다.

등록특허공보 제10-1629251호

본 발명의 오일 함유 수지조성물 및 이를 이용한 윤활제품은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해소하기 위하여 창안한 것으로서, 열과 압력의 작용에 따른 오일 용출을 통해 윤활성을 가지면서도, 파손에 안정적인 기계적 물성을 가지는 수지조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 제품 성형 시 유기첨가제의 과량 이탈을 방지함으로써, 유기첨가제의 적정 사용과, 효율적인 생산, 관리가 용이한 수지조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 열과 압력의 작용에 따른 오일 용출을 통해 윤활성을 가지면서도, 파손에 안정적인 기계적 물성을 가짐으로써, 접촉(윤활)씰로서 윤활성과 제품 수명이 향상된 윤활제품을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 바와 같은 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 오일 함유 수지조성물은, 폴리에틸렌(PE) 베이스의 혼합수지와, 첨가제를 혼합하여 구성한 오일 함유 수지조성물에 있어서,

상기 혼합수지는, 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 20 내지 70 중량%; 초고밀도 폴리에틸렌(UHWPE) 10 내지 40 중량%; 폴리오레핀 탄성체(POE) 5 내지 35 중량%; 폴리에틸렌 실리콘 컴파운드(MB-PE) 15 내지 65 중량%를 혼합하여 구성하고,

상기 첨가제는, 상기 혼합수지 100 중량부에 대하여, 오일 30 내지 90 중량부;

가교제 0.06 내지 0.6 중량부; 산화방지제 0.1 내지 0.8 중량부;를 혼합하여 구성하는 것을 특징으로 한다.

상기 폴리에틸렌 실리콘 컴파운드는, 실리콘 함량이 25 내지 55 중량%인 것을 특징으로 한다.

상기 가교제는 디큐밀퍼옥사이드, 디벤조일퍼옥사이드, 사이클로헥사논퍼옥사이드, t-부틸퍼옥시이소프로필카르보네이트, t-부틸퍼옥시라우릴레이트, t-부틸퍼옥시아세테이트, 디-t-부틸디퍼옥시프탈레이트, t-디브틸퍼옥시말레인산, t-부틸큐밀퍼옥사이드, t-부틸하이드로퍼옥사이드, 1,3-비스(t-부틸퍼옥시이소프로필)벤젠, 메틸에틸케톤퍼옥사이드, 디-(2,4-디클로로벤조일)퍼옥사이드, 1,1-디(t-부틸퍼옥시)-3,3,5-트리메틸사이클로헥산, 2,5-디메틸-2,5-디(벤조일퍼옥시)헥산, 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥산, 디-t-부틸퍼옥사이드, 및 n-부틸-4,4-비스(t-부틸퍼옥시)발러레이트 중 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

상기 산화방지제는 펜타에리쓰리톨테트라키스(3,5-디-터셔리-부틸-4-하이드록시하이드로신나메이트)[pentaerythritoltetrakis(3,5-ditert-butyl-4-hydroxyhydrocinnamate)], 트리스2,4-디-터셔리-부틸페닐포스파이트[Tris(2,4-di-tert-butylphenyl)phosphite]중 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기의 오일 함유 수지조성물을 이용하여 성형된 윤활제품을 제공하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 오일 함유 수지조성물 및 이를 이용한 윤활제품은 서로 다른 물성의 수지가 혼합되어 신율은 높아지고, 인장강도는 낮아짐으로써 고체윤활씰 또는 함유부재 등과 같이 열이나 압력이 작용하는 윤활제품에 있어서 파손에 안정적인 기계적 물성을 가지게 되는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 수지조성물에 폴리에틸렌 실리콘 컴파운드가 혼합되어 수지조성물의 함유성이 향상됨과 동시에 성형 과정에서 유기첨가제의 과량 이탈이 방지됨으로써 유기첨가제의 적정 사용과, 효율적인 생산, 관리를 통해 제조원가가 절감되는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 수지조성물을 이용한 제품 성형 시, 제품 표면의 평활성, 윤활성, 내마모성 및 내스크래치성이 향상되어 우수한 표면 특성과 외관을 가지는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 수지조성물에 의해 제조된 윤활제품은 접촉(윤활)씰 역할을 할 때, 접촉에 따른 열이나 압력의 작용에 의해 오일이 용출되어 윤활성을 가질 뿐만 아니라, 파손에 안정적인 기계적 물성을 가짐으로써, 제품 수명이 향상되어 유지보수에 따른 시간과 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 오일 함유 수지조성물의 실시예에 따른 폴리에틸렌 실리콘 컴파운드의 함량별 제품의 무게 감소량을 나타낸 그래프.
도 2는 본 발명의 오일 함유 수지조성물의 실시예에 따른 폴리에틸렌 실리콘 컴파운드의 함량별 제품의 누적 무게 감소량을 나타낸 그래프.
도 3은 본 발명의 오일 함유 수지조성물을 이용한 윤활제품의 제1 실시예로서 LM가이드용 고체윤활씰을 나타낸 예시도.
도 4는 본 발명의 오일 함유 수지조성물을 이용한 윤활제품의 제2 실시예로서 볼 스크류용 함유부재를 나타낸 예시도.

이하, 본 발명의 오일 함유 수지조성물 및 이를 이용한 윤활제품을 상세히 설명함에 있어서, 다음의 설명은 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 실시예의 다양한 변경(modifications), 균등물(equivalents), 및/또는 대체물(alternatives)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있으며, 본 발명에서 사용된 "제1," "제2," 등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다.

예를 들면, '제1부분'과 '제2부분'은 순서 또는 중요도와 무관하게, 서로 다른 부분을 나타낼 수 있다. 예를 들면, 본 발명에 기재된 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 바꾸어 명명될 수 있다.

또한, 본 발명에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.

기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 발명에 기재된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 발명에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은, 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 발명에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 발명에서 정의된 용어일지라도 본 발명의 실시예들을 배제하도록 해석될 수 없음은 물론이다.

본 발명의 오일 함유 수지조성물은, 폴리에틸렌(PE) 베이스의 혼합수지와, 첨가제를 혼합하여 구성한다.

상기 혼합수지는, 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 20 내지 70 중량%; 초고밀도 폴리에틸렌(UHWPE) 10 내지 40 중량%; 폴리오레핀 탄성체(POE) 5 내지 35 중량%; 폴리에틸렌 실리콘 컴파운드(MB-PE) 15 내지 65 중량%를 혼합하여 구성한다.

상기 폴리에틸렌(PE)은 분자량에 따라 여러 종류가 있는데 각 종류의 특성을 설명하면 다음과 같다.

저밀도 폴리에틸렌(Low Density Polyethylene: LDPE)은 에틸렌을 중합하여 제조하는 합성수지로서 상온에서 투명한 고체(밀도가0.91~0.94의 것임)로 결정화가 낮아 가공성과 유연성, 투명성이 우수해 농업용/포장용 투명필름, 전선피복, 각종 랩 등의 원료로 사용된다.

선형 저밀도 폴리에틸렌(Linear low-density polyethylene: LLDPE)은 선형이며 LDPE와 같이 작은 브랜치(branch)를 함유하여 저밀도이다. 보통 LDPE보다 좁은 분자량 분포를 가지고 있어 물성이 뛰어난데, 그 예로 전기 절연성 및 내전압 특성이 매우 뛰어나고, 기계적 특성이 우수하며, 내약품성이 좋고, 가공하기가 쉽고 가격이 비교적 싸며, 유전 특성이 좋고, 내수성과 내습성이 좋다.

고밀도 폴리에틸렌(High Density Polyethylene: HDPE)은 에틸렌을 중합하여 제조하는 합성수지로서 성상은 반투명 고체(밀도가 0.94이상의 것)이고, 강도는 우수하나 유연성 및 가공성이 떨어지며, 주로 일회용 쇼핑백, 각종 용기, 컨테이너, 파이프 등의 원료로 사용된다.

상기 분자량에 따른 여러 종류의 폴리에틸렌(PE) 중에서 수지의 분자량이 높을수록 오일과 혼합하였을 때, 오일의 안정적인 용출(migration)이 이루어지는 반면, 성형성은 저하된다.

따라서 본 발명에서는 우수한 성형성과 더불어 오일 용출의 안정성을 향상시킴과 동시에 성형 후 제품이 씰링 역할을 원활하게 수행할 수 있도록 하기 위하여, 성형성이 우수한 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)을 초고밀도 폴리에틸렌(UHWPE)과 혼합한다.

상기 초고밀도 폴리에틸렌(UltraHigh Molec-ular Weight Polyethylene: UHWPE)은 분자량은 100~800만으로 범용 PE(10~30만)에 비해 한 자리수가 더 크다.

범용 폴리에틸렌(PE)에 비해 각별히 뛰어난 성능을 보이고 폴리아세탈(polyacetal), 나일론, 불소 수지와 함께 엔지니어링 플라스틱으로서 위치가 부여되고 있다.

상기 폴리오레핀 탄성체(Poly olefin elastomer)는 올레핀(olefin) 계열 중 사슬이 긴 부텐(butene)이나 옥탄(octane)을 이용하여 탄성력을 준 수지로서, 공중합이나 블렌드를 이용하여, 여러 수지의 특성을 개량하는 목적으로 사용된다.

상기 폴리에틸렌 실리콘 컴파운드(MB-PE)는 폴리에틸렌 베이스에 실리콘(Silicone)을 혼합한 것으로서, 실리콘 함량이 25 내지 55 중량%인 것이 바람직하다.

즉, 상기 폴리에틸렌 실리콘 컴파운드는 폴리에틸렌 매트릭스에 과량의 실리콘 고분자를 분산시킨 제품으로 컴파운드 내의 실리콘 고분자 성분이 저분자량 실리콘 소재의 유체 및 기타 유기 첨가제의 이탈을 막아주어, 안정적으로 오일을 함유할 수 있게 된다.

또한, 수지의 가공특성 및 성형 금형의 충진이 향상될 뿐만 아니라, 압출기를 이용한 제품 성형 시 압출기의 토크를 감소시킬 수 있는 등, 이형 및 빠른 처리량의 흐름을 통해 제품 성형 시 생산성이 향상되는 효과가 있다.

또한, 제품 성형 시, 제품 표면의 평활성, 윤활성, 내마모성 및 내스크래치성이 향상되어 제품의 표면 특성과 외관을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 일반적으로 널리 알려진 플라스틱 첨가제인 윤활제와 대비하여 소량으로도 제품의 표면에 윤활성을 부여할 수 있게 됨으로써, 제품의 중량 조절이 용이할 뿐만 아니라, 분산이 좋고, 안정성이 뛰어난 장점이 있다.

상기 폴리에틸렌 실리콘 컴파운드(MB-PE)는 PE계 실리콘 마스터배치를 사용하는 것도 가능함을 미리 밝혀둔다.

상기 혼합수지를 구성함에 있어서, 상기 폴리에틸렌 실리콘 컴파운드의 혼합 중량비가 상기 15 내지 65 중량%를 벗어나면, 가공성의 저하, 혼합에 의해 기대되는 오일의 용출량 조절 및 기계적 물성의 상호 보완을 기대하기 어렵다.

상기 첨가제는, 상기 혼합수지 100 중량부에 대하여 오일, 가교제, 산화방지제를 일정 비율로 혼합한다.

상기 오일은, 상기 혼합수지 100 중량부에 대하여 오일 30 내지 90 중량부로 혼합한다.

오일은 직선운동시스템 등의 윤활부위에 적용되어 윤활 역할을 하는 것으로, 상기 함량이 30 중량부 미만이면 용출되는 오일 함량이 부족하여 윤활을 기대하기 어렵고, 90 중량부 초과이면 기계적 물성 저하, 및 가공성의 저하로 고체윤활씰 또는 함유부재 등의 윤활제품으로서의 역할 및 생산이 어렵다.

상기 가교제는 상기 혼합수지 100 중량부에 대하여 0.06 내지 0.6 중량부로 혼합한다.

가교제의 상기 함량이 0.06중량부 미만이면 기계적 물성이 저하되고, 0.6중량부를 초과하면, 지나친 반응으로 인해 주 사슬간의 네트워킹(Networking)에 의한 겔화가 과다하게 일어나서 경도의 지나친 상승 및 성형물의 외관 손상을 초래할 수 있다.

상기 가교제는 디큐밀퍼옥사이드, 디벤조일퍼옥사이드, 사이클로헥사논퍼옥사이드, t-부틸퍼옥시이소프로필카르보네이트, t-부틸퍼옥시라우릴레이트, t-부틸퍼옥시아세테이트, 디-t-부틸디퍼옥시프탈레이트, t-디브틸퍼옥시말레인산, t-부틸큐밀퍼옥사이드, t-부틸하이드로퍼옥사이드, 1,3-비스(t-부틸퍼옥시이소프로필)벤젠, 메틸에틸케톤퍼옥사이드, 디-(2,4-디클로로벤조일)퍼옥사이드, 1,1-디(t-부틸퍼옥시)-3,3,5-트리메틸사이클로헥산, 2,5-디메틸-2,5-디(벤조일퍼옥시)헥산, 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥산, 디-t-부틸퍼옥사이드, 및 n-부틸-4,4-비스(t-부틸퍼옥시)발러레이트 중 선택되는 어느 하나인 것이 바람직하다.

상기 산화방지제는 상기 혼합수지 100 중량부에 대하여 0.1 내지 0.8 중량부로 혼합한다.

산화방지제의 상기 함량이 0.1 중량부 미만이면 혼합 및 가공 중 발생되는 열이나 압력으로부터 수지의 구조 보호를 달성하기 어려우며, 0.8 중량부를 초과하면 지나친 사용으로 고체윤활씰 또는 함유부재 등으로 사용하는 과정에서의 이행 현상을 초래할 수 도 있고 기계적 물성의 저하도 초래 할 수 있다.

상기 산화방지제는 펜타에리쓰리톨테트라키스(3,5-디-터셔리-부틸-4-하이드록시하이드로신나메이트)[pentaerythritol tetrakis(3,5-ditert-butyl-4-hydroxyhydrocinnamate)] 및 트리스2,4-디-터셔리-부틸페닐포스파이트[Tris(2,4-di-tert-butylphenyl)phosphite]중 선택되는 어느 하나인 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 작용과 그에 따른 효과를 확인하기 위하여 실시된 다양한 실험결과는 다음과 같다.

< 제1실험 >

본 발명의 오일 함유 수지조성물을 조성함에 있어서, 폴리에틸렌 실리콘 컴파운드(MB-PE)의 함량에 따른 수지조성물의 오일 용출특성을 확인하였다.

즉, 혼합수지를 구성함에 있어서, 폴리에틸렌 실리콘 컴파운드(MB-PE)의 합량 변화에 따른 폴리에틸렌 실리콘 컴파운드(MB-PE)의 윤활 기능적인 부분만을 확인하기 위해서 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)과, 폴리오레핀 탄성체(POE)를 혼합수지의 주원료로 사용하였다.

(실험 1-1)

저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 35 중량%, 폴리오레핀 탄성체(POE) 5 중량%, 폴리에틸렌 실리콘 컴파운드(MB-PE) 60 중량%가 혼합된 혼합수지 100 중량%에 대하여,

가교제(DCP) 0.24 중량부, 산화방지제(Anox 20) 0.12 중량부, 산화방지제(Alkanox 240) 0.12 중량부, N-oil 50 중량부를 예비 혼합한 후, 이를 150℃에서 혼합(mixing)하여 수지조성물을 제조하였다.

(실험 1-2)

저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 55 중량%, 폴리오레핀 탄성체(POE) 5 중량%, 폴리에틸렌 실리콘 컴파운드(MB-PE) 40 중량%가 혼합된 혼합수지 100 중량%에 대하여,

(실험 1-3)

저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 75 중량%, 폴리오레핀 탄성체(POE) 5 중량%, 폴리에틸렌 실리콘 컴파운드(MB-PE) 20 중량%가 혼합된 혼합수지 100 중량%에 대하여,

(실험 1-4)

저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 95 중량%, 폴리오레핀 탄성체(POE) 5 중량%가 혼합된 혼합수지 100 중량%에 대하여,

상기 실험 1-1 내지 1-4의 각 수지조성물의 함량비는 아래의 표 1에서 나타내었다.

(표 1)

한편, 상기 실험 1-1 내지 1-4의 수지조성물을 이용해 제품을 성형한 후, 오일부하율(Oil loading rate)을 측정한 값을 표 2에서 나타내었다.

(표 2)

* 오일부하율 ( % ) = 오일 함량( % ) / 넣어준 오일량 ( % ) x 100

오일 함량은 열분석(TGA)을 통해서 얻은 결과이다.

또한 상기 오일부하율은 상기 실험 1-1 내지 1-4의 수지조성물을 이용해 제품을 성형한 후 오일 함유량(%)을 각 수지조성물의 조성비에서 넣어준 오일량(조성비는 중량부로 하였으나, 계산은 중량%로 환산하였음)으로 나눈 값으로, 성형 시 넣은 오일이 얼마나 들어갔는지를 확인하는 수치이다.

상기 표 1과 표 2를 통해서, 폴리에틸렌 실리콘 컴파운드가 첨가된 샘플 1, 2, 3의 경우가 폴리에틸렌 실리콘 컴파운드가 첨가되지 않은 샘플4에 비해 오일함유량(oil content)이 많다는 것을 알 수 있다.

또한, 실험 1-1 내지 1-3은 폴리에틸렌 실리콘 컴파운드(MB-PE)를 첨가함으로써, 시험소재의 무게 대비 오일 함량이 소량 증가하였으나, 실험 1-1과 같이 폴리에틸렌 실리콘 컴파운드(MB-PE)를 60 중량%까지 넣어도 오일 함량이 비례적으로 증가하지는 않았다.

따라서 수지조성물에 폴리에틸렌 실리콘 컴파운드(MB-PE)를 혼합함으로써, 오일 함량이 증가하지만, 폴리에틸렌 실리콘 컴파운드(MB-PE)의 함유량과 오일 함량 증가는 비례적인 관계가 아님을 알 수 있다.

도 1은 본 발명의 오일 함유 수지조성물의 실시예에 따른 폴리에틸렌 실리콘 컴파운드의 함량별 제품의 무게 감소량을 나타낸 그래프이고, 도 2는 본 발명의 오일 함유 수지조성물의 실시예에 따른 폴리에틸렌 실리콘 컴파운드의 함량별 제품의 누적 무게 감소량을 나타낸 그래프이다.

도 1 내지 도 2를 참조하여 설명한다.

무게 감소량은 50℃ 오븐에서 시간에 따른 소재의 오일 배유에 따른 무게변화를 측정하는 것이다.

폴리에틸렌 실리콘 컴파운드(MB-PE)의 함량에 따른 무게 감소량을 나타낸 도 1과 같이 오일과 폴리에틸렌 실리콘 컴파운드가 혼합된 수지조성물에서 오일 방출량은 폴리에틸렌 실리콘 컴파운드의 함량에 관계없이 시간이 경과하더라도 비교적 일정하게 유지됨으로써, 자가 윤활성을 장기간 안정적으로 유지할 수 있게 된다.

누적 무게 감소량은 측정된 무게 감소량을 합산하여 나타낸 것이다.

폴리에틸렌 실리콘 컴파운드(MB-PE)의 함량에 따른 누적 무게 감소량을 나타낸 도 2와 같이 오일과 폴리에틸렌 실리콘 컴파운드가 혼합된 수지조성물에서 오일 방출에 따른 누적 무게는 폴리에틸렌 실리콘 컴파운드의 함량이 많을수록 오일 방출도 많아지면서 무게 감소도 더 크게 나타난다.

즉, 무게 감소량은 소재의 오일 배유량과 비례하며, 무게가 일정하게 감소하는 것은 소재의 오일이 일정하게 배유되는 것임을 알 수 있다.

또한, 무게 감소량 그래프에서 기울기가 가파를수록 소재의 오일 배유가 많이 발생되는 것으로 볼 수 있다.

따라서 수지조성물에 있어서 오일 함유량을 증가시키기 위해서는 열가소성수지에 혼합되는 폴리에틸렌 실리콘 컴파운드의 함량을 늘리는 것이 바람직하다. 다만, 폴리에틸렌 실리콘 컴파운드의 함량은 제조비용과 기계적 물성을 고려하여 최종적으로 설정하는 것이 바람직하다.

< 제2실험 >

저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 초고밀도 폴리에틸렌(UHWPE), 폴리오레핀 탄성체(POE)의 함량에 따른 수지조성물의 기계적 물성을 확인하였다.

(실험 2-5)

저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 48.72 중량%, 초고밀도 폴리에틸렌(UHWPE) 12.18 중량%, 폴리오레핀 탄성체(POE) 9.1 중량%, 폴리에틸렌 실리콘 컴파운드(MB-PE) 30 중량%가 혼합된 혼합수지 100 중량%에 대하여,

가교제(DCP) 0.24 중량부, 산화방지제(Anox 20) 0.12 중량부, 산화방지제(Alkanox 240) 0.12 중량부, N-oil 60 중량부를 예비 혼합한 후, 이를 150℃에서 혼합(mixing)하여 수지조성물을 제조하였다.

(실험 2-6)

저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 42.64 중량%, 초고밀도 폴리에틸렌(UHWPE) 18.27 중량%, 폴리오레핀 탄성체(POE) 9.1 중량%, 폴리에틸렌 실리콘 컴파운드(MB-PE) 30 중량%가 혼합된 혼합수지 100 중량%에 대하여,

(실험 2-7)

저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 36.54 중량%, 초고밀도 폴리에틸렌(UHWPE) 24.36 중량%, 폴리오레핀 탄성체(POE) 9.1 중량%, 폴리에틸렌 실리콘 컴파운드(MB-PE) 30 중량%가 혼합된 혼합수지 100 중량%에 대하여,

(실험 2-8)

저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 54.55 중량%, 초고밀도 폴리에틸렌(UHWPE) 36.37 중량%, 폴리오레핀 탄성체(POE) 9.1 중량%가 혼합된 혼합수지 100 중량%에 대하여,

상기와 같이 실험 2-5 내지 2-8의 수지조성물을 구성함에 있어서, 상기 제1실험의 결과와 같이 폴리에틸렌 실리콘 컴파운드(MB-PE)의 함량이 20 중량%를 넘으면 오일 함량 및 오일 배유량이 증가하지만, 폴리에틸렌 실리콘 컴파운드(MB-PE)의 함량이 40 중량%일 때와, 뚜렷한 차이를 보이지 않으므로 폴리에틸렌 실리콘 컴파운드(MB-PE)의 함량은 30 중량%로 설정하였다.

또한, 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)과, 초고밀도 폴리에틸렌(UHWPE)의 함량 변화에 따른 수지조성물의 물성을 확인하기 위해 그 비율을 조절하였다.

그리하여 상기 실험 2-5 내지 2-8의 각 수지조성물의 함량비는 아래의 표 1에서 나타내었다.

(표 3)

한편, 상기 실험 2-5 내지 2-8의 각 수지조성물을 이용하여 도 3의 고체윤활씰(10) 또는 도 4의 함유부재(20)를 사출 성형한 후, 사출 성형된 제품의 물성을 측정하여 아래의 표 2에서 나타내었다.

(표 4)

상기 표 3과 표 4를 통해서, 폴리에틸렌 실리콘 컴파운드가 혼합되면서, 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)의 함량이 높을수록 신율은 증가하고, 인장강도는 저하되는 것을 알 수 있으며, 폴리에틸렌 실리콘 컴파운드가 혼합됨으로 인해 경도가 낮아지면서 파손에 안정적인 연성재료의 특성을 나타냄에 내는 것을 확인할 수 있다.

따라서 본 발명의 수지조성물에 의해 제조되는 사출품은 기계적 물성이 고체윤활씰 또는 함유부재의 용도에 적합하다.

이상의 실험결과에 따라서, 높은 신율과 낮은 인장강도를 가짐으로써 파손에 안정적이면서도, 함유성이 우수하고, 성형 과정에서 유기첨가제의 과량 이탈을 방지하여 내마모성 및 윤활성을 장기간 안정적으로 유지할 수 있게 하는 오일 함유 수지조성물의 최적 혼합비는 다음과 같다.

즉, 폴리에틸렌(PE) 베이스의 혼합수지와, 첨가제를 혼합하여 오일 함유 수지조성물을 구성함에 있어서,

가교제 0.06 내지 0.6 중량부; 산화방지제 0.1 내지 0.8 중량부;를 혼합하여 구성하는 것이 바람직하다.

이상은 본 발명에 따른 실시예를 기준으로 설명한 것으로서, 본 발명은 위에서 설명한 실시예에 한정하는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하며, 본 발명의 실시예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.

Claims

자가 윤활성을 갖는 윤활제품에 사용되는 폴리에틸렌(PE) 베이스의 혼합수지와, 첨가제를 혼합하여 구성한 오일 함유 수지조성물에 있어서,
상기 혼합수지는, 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 20 내지 70 중량%;
초고밀도 폴리에틸렌(UHWPE) 10 내지 40 중량%;
폴리오레핀 탄성체(POE) 5 내지 35 중량%;
폴리에틸렌 실리콘 컴파운드(MB-PE) 15 내지 65 중량%를 혼합하여 구성하고,
상기 첨가제는, 상기 혼합수지 100 중량부에 대하여,
오일 30 내지 90 중량부;
가교제 0.06 내지 0.6 중량부;
산화방지제 0.1 내지 0.8 중량부;를 혼합하여 구성하며,
상기 폴리에틸렌 실리콘 컴파운드(MB-PE)는 오일의 이탈을 막아 성형된 제품의 오일 함유량을 높이는 것을 특징으로 하는 오일 함유 수지조성물.
제1항에 있어서,
상기 폴리에틸렌 실리콘 컴파운드는, 실리콘 함량이 25 내지 55 중량%인 것을 특징으로 하는 오일 함유 수지조성물.
제2항에 있어서,
상기 가교제는 디큐밀퍼옥사이드, 디벤조일퍼옥사이드, 사이클로헥사논퍼옥사이드, t-부틸퍼옥시이소프로필카르보네이트, t-부틸퍼옥시라우릴레이트, t-부틸퍼옥시아세테이트, 디-t-부틸디퍼옥시프탈레이트, t-디부틸퍼옥시말레인산, t-부틸큐밀퍼옥사이드, t-부틸하이드로퍼옥사이드, 1,3-비스(t-부틸퍼옥시이소프로필)벤젠, 메틸에틸케톤퍼옥사이드, 디-(2,4-디클로로벤조일)퍼옥사이드, 1,1-디(t-부틸퍼옥시)-3,3,5-트리메틸사이클로헥산, 2,5-디메틸-2,5-디(벤조일퍼옥시)헥산, 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥산, 디-t-부틸퍼옥사이드, 및 n-부틸-4,4-비스(t-부틸퍼옥시)발러레이트 중 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 오일 함유 수지조성물.
제2항에 있어서,
상기 산화방지제는 펜타에리쓰리톨테트라키스(3,5-디-터셔리-부틸-4-하이드록시하이드로신나메이트)[pentaerythritoltetrakis(3,5-ditert-butyl-4-hydroxyhydrocinnamate)], 트리스2,4-디-터셔리-부틸페닐포스파이트[Tris(2,4-di-tert-butylphenyl)phosphite]중 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 오일 함유 수지조성물.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 오일 함유 수지조성물을 이용하여 성형된 것을 특징으로 하는 윤활제품.