Thermoplastic Elastomer Vulcanizates(TPEV) prepared by dynamic vulcanizing process, is a material which has both the properties of a thermosetting rubber (elasticity) and thermoplastics (processibility) . TPEV is cost effective for its good processibility and eco-friendly for its recyclability. For these reason, TPEV is rapidly and widely replacing vulcanized rubber such as NR, CR, EPDM, etc., and flexible PVC in various industrial regions. Recently, this requirement of replacement is expanded to foam area. But, several trials to developing TPEV foam could not show satisfied result. The processibility of TPEV is very poor because of its unique morphology and low melt strength. In this study, High melt strength TPEV/layered silicate nanocomposite(hereinafter HMS TPEV/layered silicate nanocomposite) was prepared by introducing of two new methods. The first is the introduction of nano-clay to TPEV system as nucleus for bubble formation as well as for bubble stabilization. The second is the introduction of high melt strength polypropylene(hereinafter HMSPP) to TPEV system to provide high melt strength during foaming processing. HMS TPEV/ layered silicate nanocomposite were prepared using 3 kinds of organic modified MMT (Montmorillonite) as nano-clay and 3 kinds of different mixing processes. Various evaluations such as degree of cross-linking, degree of filler dispersion (XRD and TEM), surface hardness and tensile properties were carried out for the HMS TPEV/layered silicate nanocomposites. As a result of TPEV/ layered silicate nanocomposite evaluation, Cloisite 15A and the specific process which using polypropylene/nano-clay master batch could give better mechanical properties and bigger d-spacing. TPEV/layered silicate nanocomposites can give more advantage of weight reduction which is a key issue in automotive industry because of fuel efficiency. The mechanical properties of TPEV/ layered silicate nanocomposite using small amount of MMT was similar to general TPEV using large amount of Kaolin clay as reinforcement. It can give advantages of weight reduction and specific foaming processibility caused by the volume fraction increasing of thermoplastic components. HMSPP was used to TPEV/ layered silicate nanocomposite instead of general polypropylene for improvement of foaming processibility. This new TPEV, HMS TPEV/layered silicate nanocomposite has shown the higher melt strength behavior and better extrusion foaming processibliity than general TPEV. As a result of extrusion foaming test, remarkably improved foam in terms of cell density, cell distribution and expansion ratio compare with the foam made from general TPEV.
열가소성가교탄성체(TPEV)는 상온에서는 탄성이나 탄성복원력등이 열경화성 가교고무의 물성을 가지지만, 열을 가하면 유동성이 생겨 일반 열가소성수지와 같이 쉽게 성형이 가능한 소재로 반응압출 제조공정에 의해 제조된다. TPEV는 성형성이 우수하고 제품 생산과정에서 가교공정이 필요 없기 때문에 총원가의 절감이 가능하며, 열경화성 가교고무와는 달리 재활용이 가능한 친환경 재료이다. 이러한 이유로 인해 여러 산업 영역에서 NR, CR, EPDM등의 열경화성 가교고무 및 연질PVC를 빠르게 대체하고 있다. 최근에는 열경화성 가교고무의 대체에 대한 산업계의 요구가 발포영역까지 확대되고 있는 실정이나, TPEV자체의 독특한 모폴로지와 낮은 용융장력으로 인해 TPEV의 발포성형성은 매우 떨어진다. 이 같은 이유로 이전에 수 차례의 TPEV를 이용한 발포체 개발이 시도되었으나 모두 만족스러운 결과를 얻는 데는 실패하였다. 본 연구에서는 압출발포성형이 우수한 새로운 TPEV를 개발하기 위해 새로운 두 가지 방법을 도입한 고융융장력 TPEV/층상실리케이트 나노복합체를 제조하였다. 첫 번째는 TPEV 시스템에 층상실리케이트를 도입 힘으로써 발포과정에서 발포셀의 형성의 핵제로 작용하면서, 또한 형성된 핵의 안정화에도 기여할 수 있도록 하였다. 두 번째는 TPEV의 용융장력을 개선하기 위해 TPEV에 사용하는 일반 폴리프로필렌을 고용융장력 폴리프로필렌으로 대체하는 것이다. 본 연구에서는 3가지 다른 종류의 유기화클레이를 사용하여 다른 3가지의 공정에 의해 고융융장력 TPEV/층상실리케이트 나노복합체를 제조하였다. 각각의 나노복합체의 가교도, 유기화나노클레이의 분산성, 표면경도, 인장강도등을 평가하였다. 평가결과 Cloisite 15A를 이용하여 먼저 폴리프로필렌/클레이 마스터배치를 만든 후 다시 이를 이용하여 제조한 경우가 가장 우수한 기계적 물성과 높은 유기화나노클레이의 분산성을 가지는 것으로 평가되었다. 뿐만 아니라 잘 분산된 유기화나노클레이의 도입은 최종 제품의 경량화와 같은 다른 부가적인 이점을 줄 수 있는 것으로 나타났다. 이는 최근 자동차산업에서 크게 이슈화되고 있는 연비개선과 직접적인 관련이 있는 것이다. 본 연구결과 3%정도의 적은 양의 유기화 나노클레이만을 사용하여 제조한 TPEV/층상실리케이트 나노복합체의 경우, 보강재로서 12%정도의 일반 무기물을 사용한 일반 TPEV와 유사한 기계적물성을 가지는 것으로 평가되었다. TPEV/층상실리케이트 나노복합체에 다시 고용융장력 폴리프로필렌을 도입한 고용융장력 TPEV/층상실리케이트 나노복합체의 경우 이전에 비해 높은 용융장력을 갖는 것으로 나타났으며, 압출발포 실험 결과 일반 TPEV나 TPEV/층상실리케이트 나노복합체에 비해 크게 개선된 셀밀도, 셀분도 및 발포배율을 가지는 발포체를 얻을 수 있었다.
