KR101547988B1 - 난연성 발포고무 조성물 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 난연성 발포고무 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 합성고무, 난연제, 발포제, 가교제 및 첨가제로 이루어진다.
상기의 성분으로 이루어지는 난연성 발포고무 조성물은 지르코늄 또는 실란화합물이 코팅된 난연제가 사용되어 우수한 난연성능을 나타내며, 발포제가 사용되어 발포되기 때문에 낮은 밀도와 우수한 단열성능을 나타낸다.

Description

난연성 발포고무 조성물 및 그 제조방법 {FLAME RESISTANT FOAMING RUBBER COMPOSITION AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 난연성 발포고무 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지르코늄 또는 실란화합물이 코팅된 난연제가 사용되어 우수한 난연성능을 나타내며, 발포제가 사용되어 발포되기 때문에 낮은 밀도와 우수한 단열성능을 나타내는 난연성 발포고무 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.
고무 발포체는 셀의 구조(밀폐, 반밀폐, 오픈) 및 난연도에 따라 각종 건축, 건설, 수송(자동차, 철도, 선박), 스포츠 및 기타 공산품 등과 같이 광범위한 분야의 단열재, 흠·차음재, 구조재, 완구재 및 보조재 등으로 사용되고 있으며, 그 성장세가 에너지 절감 및 환경보전 등의 시대적 요구에 따라 급속한 증가세를 보이고 있다.
그러나 종래 알려진 고무 발포체는 여전히 난연도의 부여 및 향상을 위해 할로겐계, 특히 연소시 유독가스인 브롬화가스(HBr)를 방출하는 브롬계 난연제인 데카브로모디페닐옥사이드(DBDPO)를 대부분 사용하고 있으며, 일부 그 함량을 줄이거나, RoHS의 6대 유해물질 비검출의 데카브로모디페닐에탄(DBDPE, 연소시 HBr 방출)을 사용하거나, 또는 무기계(고난연도를 위해 다량투입 필요) 또는 인/질소계 난연제(연기밀도 상승) 등을 일부 도입하는 경우가 일반적이다
그러므로, 환경보존 및 안전성 확보를 위해 친환경성(HBr 및 HCl 불검출, CO의 저감 등) 및 고난연성(KS M 4589-2의 LOI 32이상, UL94 V-0)의 확보는 필수불가결하게 요구되고 있는데, 안전성 및 고난연성 확보에 있어 중요한 요소는 화재발생 시 인명피해의 주원인이 가스질식사 임을 감안할 때, 화재 시 독성가스 발생인자를 줄이는 것은 물론 발생 연기의 밀도를 저감시키는 것이 매우 중요한 부분이다.
종래에 알려진 난연성 고무 발포체(ASTM-D-2863에 의한 LOI 32이상 ∝ UL94 V-O 또는 BS 476 Class 0 수준)의 경우 그 조성은 니트릴 고무(NBR)와 폴리염화비닐(PVC)을 블렌드한 수지 또는 이피디엠(EPDM) 수지에 난연제 및 기타첨가제를 첨가하여 제조한 경우가 개시된 바 있다. 미국특허등록 제5187203호 및 국내특허등록 제 10-0670892호에는 니트릴 고무 100 중량부에 대해 폴리염화비닐 15∼85 중량부 또는 1∼200 중량부, 가소제 10∼100 중량부, 난연제 100 중량부(산화철 5∼75 중량부)/ 윤활제 10∼85 중량부, 안정화제 0.1∼10 중량부, 발포제 10∼20 중량부, 황 2.5 중량부, 산화아연(ZnO) 5 중량부, 스테아린산 2.1 중량부, 벤조티알 디설파이드(MBTS ; benzothial disulfides) 0.8 중량부,테트라메틸틴람 모노설파이드(Monex ; tetramethylthinram monosulfide) 0.4 중량부로 이루어진 고무발포체가 개시되어 있으나, 상기의 고무발포체는 난연성이 우수하지 못해 연기밀도가 높거나, 발포성이 낮아 단열성능이 저하되는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 지르코늄 또는 실란화합물이 코팅된 난연제가 사용되어 우수한 난연성능을 나타내며, 발포제가 사용되어 발포되기 때문에 낮은 밀도와 우수한 단열성능을 나타내는 난연성 발포고무 조성물 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 연소시 할로겐화 가스를 방출하지 않고, 낮은 연기밀도를 나타내어 환경친화적인 난연성 발포고무 조성물 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 고온(160~230 ℃)에서의 발포성형 시 비분해에 따른 양호한 셀 구조를 나타내어 단열성능이 우수한 난연성 발포고무 조성물 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 합성고무, 난연제, 발포제, 가교제 및 첨가제로 이루어지는 것을 특징으로 하는 난연성 발포고무 조성물을 제공함에 의해 달성된다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 난연성 발포고무 조성물은 합성고무 100 중량부, 난연제 70 내지 90 중량부, 발포제 20 내지 30 중량부, 가교제 1 내지 5 중량부 및 첨가제 70 내지 80 중량부로 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 합성고무는 니트릴 고무 또는 에틸렌프로필렌 고무로 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 바람직한 특징에 따르면, 상기 니트릴 고무는 부타디엔 66 내지 72 중량% 및 아크릴로니트릴 28 내지 34 중량%로 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 에틸렌프로필렌 고무는 에틸렌노보넨 4.5 내지 10 중량% 및 프로필렌 90 내지 95.5 중량%로 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 난연제는 수산화 알루미늄, 수산화마그네슘, 탈크, 클레이, 멜라민폴리포스페이트, 피페라진 파이로포스페이트 및 암모늄폴리포스페이트로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상에 지르코늄 또는 실란화합물을 코팅하여 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 가교제는 황으로 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 첨가제는 가교촉진제, 발포조제, 가소제, 안정제, 열전달촉진제, 이형제, 노화방지제, 흡습제 및 충전제로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것으로 한다.
또한, 본 발명의 목적은 합성고무, 난연제, 발포제 및 첨가제를 혼합하는 1차혼합물제조단계, 상기 1차혼합물제조단계를 통해 제조된 혼합물에 가교제 및 가교촉진제를 혼합하는 2차혼합물제조단계, 상기 2차혼합물제조단계를 통해 제조된 혼합물을 압출성형하는 압출성형단계 및 상기 압출성형단계를 통해 압출성형된 성형물을 가교발포하는 발포단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 난연성 발포고무 조성물의 제조방법을 제공함에 의해서도 달성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 난연제는 수산화 알루미늄, 수산화마그네슘, 탈크, 클레이, 멜라민폴리포스페이트, 피페라진 파이로포스페이트 및 암모늄폴리포스페이트로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상에 지르코늄 또는 실란화합물을 코팅하여 이루어지는 것으로 한다.
본 발명에 따른 난연성 발포고무 조성물 및 그 제조방법은 지르코늄 또는 실란화합물이 코팅된 난연제가 사용되어 우수한 난연성능을 나타내며, 발포제가 사용되어 발포되기 때문에 낮은 밀도와 우수한 단열성능을 나타내는 난연성 발포고무 조성물을 제공하는 탁월한 효과를 나타낸다.
또한, 연소시 할로겐화 가스를 방출하지 않고, 낮은 연기밀도를 나타내어 환경친화적인 난연성 발포고무 조성물을 제공하는 탁월한 효과를 나타낸다.
또한, 고온(160~230 ℃)에서의 발포성형 시 비분해에 따른 양호한 셀 구조를 나타내어 단열성능이 우수한 난연성 발포고무 조성물을 제공하는 탁월한 효과를 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 난연성 발포고무 조성물의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 2 내지 도 8은 지르코늄 또는 실란 화합물과 내열성 재료의 코팅과정 및 코팅 후에 난연제의 열적특성 및 입도변화를 나타낸 사진이다.
도 9는 본 발명의 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 2를 통해 제조된 난연성 발포고무 조성물을 전자현미경으로 촬영하여 나타낸 사진이다.
이하에는, 본 발명의 바람직한 실시예와 각 성분의 물성을 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 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 난연성 발포고무 조성물은 합성고무, 난연제, 발포제, 가교제 및 첨가제로 이루어지며, 합성고무 100 중량부, 난연제 70 내지 90 중량부, 발포제 20 내지 30 중량부, 가교제 1 내지 5 중량부 및 첨가제 70 내지 80 중량부로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 합성고무는 본 발명에 따른 난연성 발포고무 조성물의 기재가 되는 성분으로, 니트릴 고무 또는 에틸렌프로필렌 고무로 이루어지는데, 상기 니트릴 고무는 부타디엔 66 내지 72 중량% 및 아크릴로니트릴 28 내지 34 중량%로 이루어지는 것이 바람직하며, 상기 에틸렌프로필렌 고무는 에틸렌노보넨 4.5 내지 10 중량% 및 프로필렌 90 내지 95.5 중량%로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 에틸렌프로필렌 고무는 무니점도(Mooney Viscosity, ML1+4@125℃)가 25 ~ 30인 것을 사용하는 것이 바람직하며, 에틸렌노보넨의 함량이 높을수록 가교반응에 효과적이고, 비교적 낮은 점도 하에서 유연하고 고발포율을 갖는 발포체를 제조할 수 있다.
상기 난연제는 70 내지 90 중량부가 함유되며, 수산화 알루미늄, 수산화마그네슘, 탈크, 클레이, 멜라민폴리포스페이트, 피페라진 파이로포스페이트 및 암모늄폴리포스페이트로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상에 지르코늄 또는 실란화합물을 코팅하여 이루어지는데, 상기 난연제는 상업화된 지방산, 스테아린산, 실리콘 등으로 코팅된 무기계, 인/질소계에 비해 내열성 및 내수성이 우수하여 고온발포성형(~230℃) 과정에서 발포체의 가장 중요한 요소인 셀의 안정화(셀 오픈 및 파괴 방지)에 크게 기여할 수 있다.
기존 상업화된 친환경 난연제 중 연기밀도 저감에 효과적인 무기금속수산화물은 다량사용이 요구되는데, 고유분해온도가 고온발포성형조건(200℃) 내에 있어 물의 방출이 일어나 셀의 불안정을 야기하게 된다.
따라서, 보다 내열성을 갖는 물질인 지르코늄 또는 실란 화합물(실라잔, 실록산)의 코팅을 통해 내열도, 즉 초기분해온도(중량 1% 감소 시)를 230℃ 이상으로 확보하는 것이 바람직하다. 특히, 실라잔 코팅은 내수성을 충분히 확보할 수 있으며, 실록산 코팅은 고분자 또는 다량의 기타 첨가제와의 상용성에 영향을 주는 표면의 평활도를 확보하는 데 장점이 있다.
내열성재료 코팅과정 및 코팅 후 향상된 열적특성 및 입도변화를 아래 도 2 내지 도 8에 나타내었다.
아래 도 2에 나타낸 바와 같이 지르코늄 코팅 전과 후의 열적특성을 살펴보면, 일례로 수산화알루미늄의 경우 일반적으로 분해온도가 약 180℃ (1 wt% 중량감소 시)이나 지르코늄 코팅 후 약 230 ℃로 상승되는 것을 알 수 있다.
또한, 아래 도 3에 나타낸 바와 같이 실란화합물 코팅과정 및 코팅 후 열적특성을 살펴보면, 폴리실라잔은 우수한 결합력과 유리막의 우수한 도막 물성을 가져 입자 표면 코팅을 통해 내습성의 향상을 이룰 수 있으며, 아래 도 4에 나타낸 것처럼 경화가 되면 무기질 Si-O 유리막이 형성된다.
또한, 아래 도 5에 나타낸 것처럼 폴리실록산과 실라잔은 다음의 가교반응 에 의해 내습성이 추가적으로 개선되는데, 아래 도 6 내지 도 8에 나타낸 것처럼 일례로 수산화 마그네슘, 파이퍼라진 피로포스페이트(PPP)와 멜라민 피로포스페이트(MPP)의 양호한 코팅성과 이로 인한 열적특성 향상을 나타낸다. 또한 아래 도 2에 나타낸 것처럼 무기계 난연제인 수산화알루미늄의 경우도 실란화합물의 코팅을 통해 열적특성이 향상된다.
이는 상업화된 무기금속수산화물의 적용 제약을 극복할 수 있고, 양호한 셀 구조를 확보할 수 있어 발포체의 단열성을 극대화 할 수 있는 특성이며, 또한 무기계 난연제로 다공성 광물질(탈크 등)을 사용하는 경우에는 한계산소지수뿐만 아니라 특히, 연소가스의 흡착을 통한 연기밀도의 저감을 유도하는데 장점이 있다.
또한, 무기계와 인/질소계 난연제의 복합화 및 내열재료 코팅은 친환경 난연화에 있어 큰 어려움인 다량사용의 한계를 극복할 수 있는, 즉 분해온도별 다단계 복합난연메카니즘에 의한 시너지 효과를 유도하여 그 적용량을 저감할 수 있는 장점이 있기 때문에, 이를 통해 기존 대비 월등히 진보한 고무 발포체의 친환경적인 난연화 구현이 가능하다.
이때, 상기 무기계 난연제들의 입도는 0.5~2 마이크론 내의 것이 할로겐대비 적정 다량 사용함을 감안해 가공공정상의 공정조건 관리 및 기본적인 고분자내의 혼화성을 유지하기 위해 바람직하며, 경우에 따라서는 연기밀도를 저감시킬 수 있는 브론산아연(Zinc Borate), 삼산화 안티몬(Sb2O3), 오산화안티몬(Sb2O5) 및 팽창흑연(expandable graphite)으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상을 난연제로 사용할 수도 있다.
상기 발포제는 20 내지 30 중량부가 함유되며, 아조계 화합물인 아조디카본아미드류(7000MC, 5000F, 3000F, ADCA, AC-1000) 또는 N,N'-디니트로소펜타메틸렌테트라민(N,N′-Dinitrosopentamethylenetetramine; DPT), 파라톨루엔설포닐하이드라지드(TSH) 및 옥시비스벤젠설포닐하이드라지드(OBSH) 및 무기화학발포제인 중탄산나트륨(상품명 kycerol-91)으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어진다.
상기 가교제는 1 내지 5 중량부가 함유되며, 황으로 이루어지는데, 본 발명에 따른 난연성 발포고무 조성물의 기계적 물성을 향상시키는 역할을 한다.
상기 가교제의 함량이 1 중량부 미만이면 가교과정의 효율성이 저하되며, 상기 가교제의 함량이 5 중량부를 초과하게 되면 발포과정에서의 셀 및 표면의 불안정성을 야기시키며, 제조비용을 증가시키게 된다.
상기 첨가제는 70 내지 80 중량부가 함유되며, 가교촉진제, 발포조제, 가소제, 안정제, 열전달촉진제, 이형제, 노화방지제, 흡습제 및 충전제로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어진다.
상기 가교촉진제로는 가교촉진효과, 스코치성, 내노화성, 활성화 온도, 분산성 및 오염성 등을 고려하여 티아졸류로 비교적 스코치가 빠른 2-멜캅트·벤조티아졸(M) 및 비교적 스코치가 느린 디·벤조티아딜·디설파이드(DM), 디치오산염류로 스코치 및 가교속도가 빠른 Zn-디메틸 디치오카아바메이트(PZ)를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 발포조제로는 가공성 및 생산성에 영향을 주게 될 발포성 및 온도를 조절하기 위해 요소계 발포조제(상품명 Cellex-A)를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 가소제로는 수지 및 첨가제의 혼화성 증진과 혼합물의 점도조절을 위해, 화이트오일, 파라핀오일 및 테레프탈레이트계로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 안정제로는 다량의 충전제 사용에 따른 발포속도 및 균일한 셀(Cell)을 얻는데 미치는 영향을 고려하여 Ba-Zn계의 안정제인 상품명 BZ-806F 및 BZ-119를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 열전달촉진제로는 ZnO를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 이형제로는 내부이형제인 폴리에틸렌 왁스(LC-102N), 외부이형제인 스테아르산(Stearic Acid)의 혼합물을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 노화방지제는 가교에 미치는 영향을 고려하여 2,2,4-트리메틸-1,2-디하이드로퀴논(Kumanox RD), N-(1,3-Dimethylbutyl)- N'phenyl-ρphenylene diamine(Kumanox 13), N'-isopropyl-N-phenyl-ρ-Phenylene diamine(Kumanox 3C) 및 Styrenated phenol(Kumanox SP, SP-N)로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 흡습제로는 발포체 표면의 기포발생방지를 고려하여 실리카류의 실리틴(sillitin) 및 산화칼슘(CaO)으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 충전제는 색상 부여 및 광산화방지, 보강효과 및 원가 절감 등을 고려하여 카본블랙(N550, N774)을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 난연성 발포고무 조성물의 제조방법은 합성고무, 난연제, 발포제 및 첨가제를 혼합하는 1차혼합물제조단계(S101), 상기 1차혼합물제조단계(S101)를 통해 제조된 혼합물에 가교제 및 가교촉진제를 혼합하는 2차혼합물제조단계(S103), 상기 2차혼합물제조단계(S103)를 통해 제조된 혼합물을 압출성형하는 압출성형단계(S105) 및 상기 압출성형단계(S105)를 통해 압출성형된 성형물을 가교발포하는 발포단계(S107)로 이루어진다.
상기 1차혼합물제조단계(S101)는 합성고무, 난연제, 발포제 및 첨가제를 혼합하는 단계로, 합성고무 100 중량부, 난연제 70 내지 90 중량부, 발포제 20 내지 30 중량부 및 첨가제 70 내지 80 중량부를 혼합하여 이루어진다.
상기 1차혼합물제조단계(S101)에서는 니더기에 합성고무 100 중량부, 난연제 70 내지 90 중량부, 발포제 20 내지 30 중량부를 투입하여 연화점 또는 용융점까지 온도를 상승시키고, 첨가제 70 내지 90 중량부를 투입하여 발포제의 분해온도를 고려해 120℃ 이내에서 약 10 내지 25분 내에서 배합하고, 원료의 열이력에 대한 안정화를 위해 20℃ 이내의 온도에서 12시간 이상 숙성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 난연제는 수산화 알루미늄, 수산화마그네슘, 탈크, 클레이, 멜라민폴리포스페이트, 피페라진 파이로포스페이트 및 암모늄폴리포스페이트로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상에 지르코늄 또는 실란화합물을 코팅하여 이루어지는 것이 바람직하다.
이때, 상기 첨가제는 발포조제, 가소제, 안정제, 열전달촉진제, 이형제, 노화방지제, 흡습제 및 충전제로 이루어지며, 각 성분에 대한 구체적인 설명은 상기 난연성 발포고무 조성물에 기재된 내용과 동일하므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
상기 2차혼합물제조단계(S103)는 상기 1차혼합물제조단계(S101)를 통해 제조된 혼합물에 가교제 및 가교촉진제를 혼합하는 단계로, 상기 1차혼합물제조단계(S101)를 통해 제조된 혼합물에 함유된 합성고무 100 중량부 대비 가교제 1 내지 5 중량부 및 가교촉진제 3 내지 5 중량부를 혼합하고 니더기에서 가교반응온도를 고려해 80℃ 이내, 10분 이내 혼합하는 것이 바람직하며, 투롤 밀에서 80℃ 이내, 5분 이내로 시트 및 압출기 투입을 고려해 일정크기로 재단한 후에, 혼합물의 안정화를 위해 20℃ 이내의 온도에서 24시간 이내 숙성하는 것이 바람직하다.
이때, 상기 가교제 및 가교촉진제의 성분은 상기 난연성 발포고무 조성물에 기재된 내용과 동일하므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
상기 압출성형단계(S105)는 상기 2차혼합물제조단계(S103)를 통해 제조된 혼합물을 압출성형하는 단계로, 압출성형은 KS 규격을 고려해 다양한 형태(튜브-내경*외경, 시트-폭*두께)로 진행되는데, 압출온도는 가교온도를 고려해 80℃ 이내로 유지하는 것이 바람직하다.
상기 발포단계(S107)는 상기 압출성형단계(S105)를 통해 압출성형된 성형물을 가교발포하는 단계로, 상기 발포단계(S107)는 상기 2차혼합물제조단계(S103)를 통해 제조된 혼합물을 가교발포하고, 냉각 및 권취하는 과정으로 이루어진다. 상기 발포단계(S107)의 성형온도는 가교제 및 발포제의 분해온도를 고려해 110 내지 180℃의 온도 이내에서 이루어지는 것이 바람직하며, 이 과정에서 가교-발포속도의 제어가 셀 구조에 큰 영향을 주게 된다.
이하에서는, 본 발명에 따른 난연성 발포고무 조성물의 제조방법 및 그 제조방법을 통해 제조된 난연성 발포고무의 물성을 실시예를 들어 설명하기로 한다.
<실시예 1>
니트릴 고무(NBR 35L/35LM) 100 중량부에, 실란화합물이 코팅된 수산화알루미늄과 수산화마그네슘 각 20 중량부, 실란화합물 코팅된 멜라민 피로포스페이트와 파이퍼라진 피로포스페이트 각 5 중량부, 징크보레이트 10 중량부, 탈크 15 중량부, 삼산화안티몬 5 중량부, 팽창흑연 2 중량부, 발포제 24 중량부, 발포조제 1 중량부, 가소제 30 중량부, 안정제(BZ-119) 3 중량부, 열전달촉진제(산화아연) 1 중량부, 내부이형제(PE-WAX) 3 중량부, 외부이형제(스테아린산) 2 중량부, 노화방지제(RD) 1 중량부 및 충전제(카본블랙, N550) 15 중량부를 120℃ 이내에서 약 20분간 혼합하고, 혼합물의 안정화를 위해 실온에서 24시간 동안 숙성한 후에, 숙성된 혼합물에 가교제 황 2 중량부, 가교촉진제로 M 2.5 중량부, DM 1.5 중량부, PZ 0.5 중량부를 첨가하여 니더기에 넣고, 70℃ 이내에서 약 5분간 배합한 후, 투롤밀에서 압출기로의 투입 효율성을 위해 시트형태로 70℃ 이내에서 약 5분간 작업 후 배출한 후에, 혼합물의 안정화를 위해 항온시설에서 20℃이내로 24시간 숙성하고, 숙성된 혼합물을 압출기(AD, 150mm)에 투입하고 약 50℃이내의 온도에서 시트형태로 압출한 후에, 압출된 시트를 발포로에 투입하고 120~170℃ 이내의 온도에서 약 20~30분간 발포하여 난연성 발포고무 조성물을 제조하였다.
<실시예 2>
상기 실시예 1과 동일하게 진행하되, 지르코늄이 코팅된 수산화알루미늄과 수산화마그네슘 각 20 중량부를 사용하여 난연성 발포고무 조성물을 제조하였다.
<실시예 3>
상기 실시예 1과 동일하게 진행하되, 니트릴 고무 대신 에틸렌프로필렌 고무(EPDM 330/650)를 사용하고, 가교촉진제로 M 2.5 중량%, DM 1.5 중량%, PZ 0.5 중량%를 사용하여 난연성 발포고무 조성물을 제조하였다.
<실시예 4>
상기 실시예 2와 동일하게 진행하되, 니트릴 고무 대신 에틸렌프로필렌 고무(EPDM 330/650)를 사용하고, 가교촉진제로 M 2.5 중량%, DM 1.5 중량%, PZ 0.5 중량%를 사용하여 난연성 발포고무 조성물을 제조하였다.
<비교예 1>
니트릴고무(NBR 35L/35LM) 100 중량부에, 범용의 지방산 코팅된 수산화알루미늄과 수산화마그네슘 각 35 중량부, 실란화합물 코팅된 멜라민 피로포스페이트와 파이퍼라진 피로포스페이트 각 4 중량부, 징크보레이트 10 중량부, 탈크 15 중량부, 삼산화안티몬 5 중량부, 팽창흑연 2 중량부, 발포제 24 중량부, 발포조제 1 중량부, 가소제 30 중량부, 안정제(BZ-119) 3 중량부, 열전달촉진제(산화아연) 1 중량부, 내부이형제(PE-WAX) 3 중량부, 외부이형제(스테아린산) 2 중량부, 노화방지제(RD) 1 중량부, 충전제(카본블랙, N550) 15 중량부를 넣고, 120℃ 이내에서 약 20분간 혼합하여 혼합물을 제조하고, 제조된 혼합물을 실온에서 24시간 동안 숙성하여 안정화하고, 안정화된 혼합물에 가교제인 황 2 중량부, 가교촉진제로 M 2.5 중량%, DM 1.5 중량%, PZ 0.5 중량%를 첨가하여 니더기에 넣고, 70℃ 이내에서 약 5분간 배합한 후, 투롤밀에서 압출기로의 투입 효율성을 위해 시트형태로 70℃ 이내에서 약 5분간 작업 후 배출한 후에, 압출물의 안정화를 위해 항온시설에서 20℃이내로 24시간 숙성하고, 숙성된 혼합물을 압출기(AD, 150mm)에 투입하고 약 50℃이내의 온도에서 시트형태로 압출하고, 압출된 시트를 발포로에 투입하고 120~170℃이내의 온도에서 약 20~30분간 발포하여 난연성 발포고무 조성물을 제조하였다.
<비교예 2>
상기 비교예 1과 동일하게 진행하되, 니트릴 고무 대신 에틸렌프로필렌 고무(EPDM 330/650)를 사용하여 난연성 발포고무 조성물을 제조하였다.
상기 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 2를 통해 제조된 난연성 발포고무 조성물의 발포성, 난연성, 친환경성 및 단열성을 측정하여 아래 표 1에 나타내었다.
[단, 아래 표 1에서 셀구조는 전자현미경으로 촬영하였으며, 밀도는 KS M 6962, 난연성(산소지수(%)은 KS M ISO 4589-2, 가스분석{(독성지수(ppm)}은 NES 713, 연기밀도(광원투과율, %)는 ASTM D 2863 및 열전도율(W/mK)은 KS M 6962의 측정방법을 이용하였다.]
<표 1>
Figure 112014065381271-pat00001
위에 표 1에 나타낸 것처럼, 본 발명의 실시예 1 내지 4를 통해 제조된 난연성 발포고무 조성물은 비교예 1 내지 2를 통해 제조된 난연성 발포고무 조성물에 비해 발포성, 난연성, 친환경성 및 단열성에 대한 전체적인 물성이 우수한 것을 알 수 있다.
또한, 상기 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 2를 통해 제조된 난연성 발포고무 조성물의 셀구조를 전자현미경으로 촬영하여 아래 도 9 내지 14에 나타내었다.
아래 도 9에 나타낸 것처럼, 본 발명의 실시예 1 내지 4를 통해 제조된 난연성 발포고무 조성물은 비교예 1 내지 2를 통해 제조된 난연성 발포고무 조성물에 비해 셀의 구조가 양호한 것을 알 수 있다.
S101 ; 1차혼합물제조단계
S103 ; 2차혼합물제조단계
S105 ; 압출성형단계
S107 ; 발포단계

Claims (10)

  1. 합성고무 100 중량부, 난연제 70 내지 90 중량부, 발포제 20 내지 30 중량부, 가교제 1 내지 5 중량부 및 첨가제 70 내지 80 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 난연성 발포고무 조성물로서,
    상기 합성고무가 부타디엔 66 내지 72 중량% 및 아크릴로니트릴 28 내지 34 중량%로 이루어진 니트릴 고무 또는 에틸렌노보넨 4.5 내지 10 중량% 및 프로필렌 90 내지 95.5 중량%로 이루어진 에틸렌프로필렌 고무이고,
    상기 난연제가 수산화 알루미늄, 수산화마그네슘, 탈크, 클레이, 멜라민폴리포스페이트, 피페라진 파이로포스페이트 및 암모늄폴리포스페이트로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상에 폴리실록산 또는 실라잔을 코팅하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 난연성 발포고무 조성물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 가교제는 황으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 난연성 발포고무 조성물.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 첨가제는 가교촉진제, 발포조제, 가소제, 안정제, 열전달촉진제, 이형제, 노화방지제, 흡습제 및 충전제로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 난연성 발포고무 조성물.
  9. 합성고무, 난연제, 발포제 및 첨가제를 혼합하는 1차혼합물제조단계;
    상기 1차혼합물제조단계를 통해 제조된 혼합물에 가교제 및 가교촉진제를 혼합하는 2차혼합물제조단계;
    상기 2차혼합물제조단계를 통해 제조된 혼합물을 압출성형하는 압출성형단계; 및
    상기 압출성형단계를 통해 압출성형된 성형물을 가교발포하는 발포단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 청구항 1, 7 및 8 중 어느 한 항에 따른 난연성 발포고무 조성물의 제조방법.
  10. 삭제
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