KR101597720B1 - 친환경 저독성 난연 고무 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 친환경 저독성 난연 고무 조성물에 관한 것으로서, 내스크래치성 및 내오염성을 향상시킴과 함께 친환경 물질시험기준에 적합한 고무 바닥제용 조성물을 제공하기 위한 것이다.
이를 실현하기 위한 본 발명의 조성물은, 천연고무 15~35중량%, EPDM고무 5~10중량%, 수산화 알루미늄 25~ 50중량%, 수산화 마그네슘 3~15중량%, 규회석 20~40중량%, 인계난연성 가소제 1~4중량%, 실란카플링제 0.1~0.5중량%, 노화방지제 0.5~1중량%를 포함하는 조성을 이루는 것을 특징으로 한다.

Description

친환경 저독성 난연 고무 조성물{LOW TOXICITY RUBBER COMPOSITION}

본 발명은 난연 고무 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 친환경 물질시험기준에 적합하며 각종 건축물 및 대중교통수단의 바닥제로 사용이 가능한 저독성 난연 고무 조성물에 관한 것이다.

일반적으로, 고무 조성물은 각종 교통수단 및 건축물의 바닥재 및 내장재와 같은 다양한 용도에 사용되어 왔다.

그러나, 종래에 상기와 같은 용도에 사용되어 왔던 천연고무 또는 합성고무는 가연성이 커서 화재 발생시 속수무책이었다. 특히, 지하철, 비행기, 버스, 선박과 같은 대중교통수단 및 백화점, 병원, 극장, 학교와 같은 공공 장소 등에서 화재가 발생하는 경우 대형 사고로 확대되어 큰 인명피해가 발생하므로 더욱 문제가 된다.

최근 자주 발생하는 화재 사고로 인하여 바닥재나 내장재로 사용되는 고무의 난연성에 대한 관심이 더욱 커지고 있다.

종래에는 고무의 난연성을 높이기 위하여 난연효율이 높은 브롬 화합물 등의 할로겐계 난연제를 고무에 배합하는 방법이 사용되어왔다. 그러나, 이러한 방법은 연소시 발열량이 많아 화재 발생시 불로 인한 인명피해보다는 연기 및 다량의 유독가스로 인한 인명 피해를 가져오게 되는 문제점이 있었다.

한편, 이러한 문제점을 해결하기 위해 종래에는 불연성을 갖는 무독성 고무 조성물이 특허등록 제437441호로 등록된 바 있다.

그러나, 상기한 종래 기술은 난연성능은 우수하나 고무바닥재의 접착력이 약하여 접착제에 의한 박리현상이 빈번하게 나타나고, 바닥재의 특성인 내크래치성 및 바닥표면의 오염성이 심하여 바닥재로서 사용이 어려운 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 종래 고무 조성물에 있어서의 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로서, 중금속 성분이 함유되지 않도록 하여 친환경적이면서 내스크래치성 및 내오염성을 향상시킬 수 있는 고무 조성물을 제공하는데 목적이 있다.

상기 목적을 이루기 위한 본 발명의 난연 고무 조성물은, 천연고무 15~35중량%, EPDM(에틸렌-프로필렌-디엔-삼공중합체)고무 5~10중량%, 수산화 알루미늄 25~ 50중량%, 수산화 마그네슘 3~15중량%, 규회석 20~40중량%, 인계난연성 가소제 1~4중량%, 실란카플링제 0.1~0.5중량%, 노화방지제 0.5~1중량%를 포함하는 조성을 이루는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 조성에는 공가교제 0.1~0.5중량%, 가류제 0.1~0.5중량%, 가황제 0.1~0.5중량%가 더 첨가됨을 특징으로 한다.

이러한 본 발명의 고무 조성물은, 내스크래치성 및 내오염성이 극대화되어짐과 함께 친환경 물질시험기준에 적합하여 건축재료 및 대중교통수단용 고무 바닥제로 안전하게 사용되어 질 수 있는 효과를 나타낸다.

이하, 본 발명 친환경 저독성 난연 고무 조성물의 구체적인 실시 예를 살펴보기로 한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 고무 조성물은, 천연고무 30중량%, EPDM고무 10중량%, 수산화 알루미늄 25중량%, 수산화 마그네슘 13중량%, 보강충진제인 규회석 20중량%, 인계난연성 가소제 1중량%, 실란카플링제 0.1중량%, 노화방지제 0.5중량%, 공가교제 0.1중량%, 가류제 0.1중량%, 가황제 0.2중량%의 비율로 혼합이 이루어졌다.

상기 조성물 중 천연고무(NR:Natural Rubber)는 친환경 물질 시험기준인 포름알데히드, 비휘발성 유기화합물, 톨루엔, 부타디엔, 4중금속 등이 포함되어 있지 않으며, 단독 사용시 보다 EPDM고무와 혼합하여 사용하였을 때 성형성이 향상되어 질 수 있게 된다.

그리고, 수산화 알루미늄[Al(OH)3]은 무기계의 대표적인 난연제로서 무독성(할로겐 비함유), 저발연성으로 기본적으로 470kcal/kg 으로 높고, 고분자의 온도가 낮을수록 연소를 억제하는 역할을 수행하게 된다.

그리고, 수산화 마그네슘[Mg(OH)2]은 제품의 내스크래치성을 향상시킴과 함께 유독가스와 연기발생을 억제하는 기능을 수행하게 된다.

그리고, 규회석인 NYADⓡ400은 보강안료, 충전제로 널리 사용되는 물질로서, 고무재료의 강도 및 내구성을 향상시키는 기능을 수행하게 된다.

또한, 인계난연성 가소제 및 공가교제를 소량 투입함으로서 고무 생지작업시 저점도에 의한 작업성이 개선될 수 있게 된다.

또한, 실란카플링제가 혼합됨으로써 고무 바닥제 성형작업시 결합력이 깨지는 현상을 해결할 수 있게 된다.

한편, 노화방지제는 한글명이 2,2'-메틸렌비스(6-터트-부틸-4-메틸-페놀)이고, 화학식은 C₂₃H₃₂O₂ 성분이 사용됨이 바람직하다.
상기 노화방지제의 영문 별명은 2,2'-METHYLENEBIS(6-TERT-BUTYL-4-METHYL-PHENOL)으로서, 산화방지제와 같은 작용을 하기 때문에 산화방지제라고도 불리우는데, 이러한 노화방지제는 노화현상의 주요 인자인 산소에 의해서 자동 산화되는 연쇄반응을 정지시키는 작용을 한다. 따라서, 노화가 시작되기 전에 가하는 것이 효과적이다.

특히, naftonox 2246은 낮은 휘발성 때문에 천연고무 및 모든 종류의 합성고무 그리고 이들의 라텍스에 매우 우수한 장기성(long term) 안정제이며, 고무의 갈라짐 현상을 방지할 수 있게 된다.

그리고, 가류제 및 가황제를 첨가함으로써 고무 바닥제의 특성인 탄성, 고무경도, 내스크래치성, 내오염성 및 유연성을 향상시킴과 함께 가황 및 가류시간을 단축시킬 수 있게 된다.

하기의 [표 1]은 본 실시 예의 바닥제 고무 조성물과 비교예1,2,3의 조성물을 중량%의 혼합비율로 비교한 것이다.

	실시예(본발명)	비교예1	비교예2	비교예3
NBR			40
SBR		10
천연고무	30	30
EPDM	10			40
수산화알루미늄	25	30	30	30
수산화마그네슘	13	3	5	1
NYADⓡ400	20	25	20	25
인계가소제	1	1	1	1
실란카플링제	0.1	0.1	1	1
노화방지제	0.5	0.5	1	0.5
공가교제	0.1	0.1	1	0.5
가황제	0.2	0.2	0.5	0.5
가류제	0.1	0.1	0.5	0.5

상기의 각 샘플은 압축혼합기에 고무원료 및 약품을 투입하여 혼합기 온도가 80도를 넘지 않는 범위내에서 믹싱한 후 압축롤러를 사용하여 배합하였으며, 배합된 쉬트를 180도 온도의 금형에 투입하여 가압,가열 프레스에 의한 압축 성형작업을 통해 제조된 것이다.

상기 각 샘플의 물성을 측정하기 위하여 실내공기질 시험기준인 TVOC 방출량, 포름알데히드방출량, 톨루엔방출량, 1.3-부타디엔방출량 등의 친환경 시험을 측정 의뢰하였으며 측정 결과는 하기의 [표 2]에 나타내었다.

실내공기질 시험방법은 방출량 시험조건으로서,

1. 챔버온도 : 25±1℃

2. 챔버 상대습도 : 50+3%

3. 시험기간 : 7일

4. 시료구분 및 조제 : 바닥재 사용조건

5. 시험방법은 실내공기질 공정시험기준 : 2010을 기준으로 측정하였다.

	기준	실시예1	비교예1	비교예2	비교예3
TVOC 방출량	0.4 mg.m2.h 이하	0.121	6.38	0.146	0.164
포름알데히드 방출량	0.12 mg/m2.h 이하	0.005 미만	0.065	0.084	0.005 미만
톨루엔 방출량	0.08 mg/m2.h 이하	0.037	0.042	0.048	0.062
1.3-부타디엔 방출량	1mg 이하	검출안됨	검출안됨	4.82	검출안됨

또한, 바닥재의 신뢰성 회복을 위하여 경도, 내약품성, 고무바닥재의 유연성, 내마모성, 저독성, 난연 시험기준인 산소지수, 화염전파, 연기밀도, 독성을 측정하였으며 그 결과는 하기의 [표 3]에 나타내었다.

	관련규격	기준	실시예1	비교예1	비교예2	비교예3
유연성	EN 435A	균열 없을것	이상없음	이상없음	이상없음	이상없음
내약품성	EN 423	이상 없을것	이상없음	이상없음	이상없음	이상없음
경도	ISO 7619	≥75	93	91	91	78
내마모성	ISO 4649A	≤250㎟	182	268	235	462
산소지수	ISO 4589-2	≥28	38.4	28.6	29.1	42.4
화염전파	I SO 5658-2	Qsb≥ 0.25(MJ/㎡) CFE≥ 7(Kw/㎡)	Qsb= 4.42(MJ/㎡) CFE= 26.7(Kw/㎡)	친환경 미비로 검사않함	친환경 미비로 검사않함	바닥재성능 미비로 검사않함
연기밀도	ASTM E662	Ds(1.5)≤ 100 Ds(4.0)≤ 200	Ds(1.5)= 2.4,9.1 Ds(4.0)= 26.3,158	친환경 미비로 검사않함	친환경 미비로 검사않함	바닥재성능 미비로 검사않함
독성	BS 6853 Annex B.2	R≤5.0	R=1.04	친환경 미비로 검사않함	친환경 미비로 검사않함	바닥재성능 미비로 검사않함

따라서, 상기 측정 결과를 통해 알 수 있듯이 NBR고무는 친환경적인 시험기준에서 1.3-부타디엔 함량에서 기준치에 적합하지 않으며(비교예1), SBR고무는 비휘발성유기화합물 시험기준에 적합하지 않음으로 사용할 수 없고(비교예2), 천연고무와 혼합이 없이 EPDM만을 단독으로 사용한 경우에는(비교에3) 압출작업 및 성형이 어려운 반면, 천연고무와 EPDM이 혼합되어진 본 발명의 친환경 저독성 난연 고무 조성물은 친환경적이고 저독성, 난연성 특성을 만족함을 확인할 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시 예로는 상기 실시 예의 고무 조성물에 인계난연성 가소제와 실란카플링제 분자의 결합력을 증대시키기 위한 폴리에틸렌 글리콜이 1~3중량%, 폴리에틸렌 글리콜의 활성화를 돕기 위한 산화에틸렌이 0.1~0.3중량%로 혼합됨이 바람직하다.

이와 같은 폴리에틸렌 글리콜 및 산화에틸렌이 추가로 첨가되어지게 되면, 인계난연성 가소제와 실란카플링제 분자의 결합력이 증대되어 질 수 있게 되어 고무 제품의 내구성을 더욱 극대화할 수 있게 된다.

특히, 산화에틸렌이 함께 첨가되어지게 되면 폴리에틸렌 글리콜의 활성화가 이루어져 장시간 눌림현상으로 인한 고무의 변형 내지는 파손발생을 방지할 수 있게 된다.

따라서, 표면 마찰력으로 인한 스크래치 발생을 방지할 수 있게 되어 제품의 신뢰성 및 내구성을 향상시키는 이점을 나타내게 된다.

그리고, 상기에서 본 발명의 특정한 실시 예가 설명 및 도시되었지만 본 발명의 바닥제 조성물은 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 수 있음은 자명한 일이다.

예를 들면, 상기 성분들 외에 제품의 기능성 향상을 위한 다양한 성분이 추가로 첨가되어질 수 있게 된다.

따라서, 이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 이와 같은 변형된 실시 예들은 본 발명의 특허청구범위 내에 포함된다 해야 할 것이다.

Claims (5)

1. 천연고무 15~35중량%, EPDM고무 5~10중량%, 수산화 알루미늄 25~ 50중량%, 수산화 마그네슘 3~15중량%, 규회석 20~40중량%, 인계난연성 가소제 1~4중량%, 실란카플링제 0.1~0.5중량%, 노화방지제 0.5~1중량%를 포함하는 조성을 이루는 고무 조성물에 있어서,
   상기 노화방지제는 한글명이 2,2'-메틸렌비스(6-터트-부틸-4-메틸-페놀)이고, 화학식은 C₂₃H₃₂O₂ 인 성분이 사용됨을 특징으로 하는 친환경 저독성 난연 고무 조성물.
2. 삭제
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 조성에는 인계난연성 가소제와 실란카플링제 분자의 결합력을 증대시키기 위한 폴리에틸렌 글리콜이 1~3중량%로 더 첨가됨을 특징으로 하는 친환경 저독성 난연 고무 조성물.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 조성에는 폴리에틸렌 글리콜의 활성화를 돕기 위한 산화에틸렌이 0.1~0.3중량%로 첨가됨을 특징으로 하는 친환경 저독성 난연 고무 조성물.