KR102361628B1

KR102361628B1 - 해양 슈트용 바이오 epdm 발포체 조성물

Info

Publication number: KR102361628B1
Application number: KR1020200151244A
Authority: KR
Inventors: 박은영; 임성욱; 서은호
Original assignee: 한국신발피혁연구원
Priority date: 2020-11-12
Filing date: 2020-11-12
Publication date: 2022-02-14

Abstract

본 발명은 해양 슈트용 바이오 EPDM 발포체 조성물에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 종래 클로로프렌계 고무를 대체하여 바이오 EPDM을 적용함으로써 내염수특성을 향상시킬 뿐만 아니라 친환경적인 소재의 사용으로 인해 각종 피부병 등의 부작용 및 환경오염 등을 사전에 예방할 수 있도록 하며, 또한, 종래 ADCA 발포제를 대체하여 OBSH를 사용하되, 고가인 OBSH의 사용량을 감소시키기 위해 무기 발포제를 혼합하며, 무기 발포제의 혼합에 따른 발포효율의 저감을 보완하기 위해 금속산화물, 가교제 및 가교조제를 첨가하여 발포 촉진 효과를 부여함으로써 암모니아의 배출 및 이로 인한 악취를 저감시켜 더욱 친환경적인 제품을 제조할 수 있도록 하는, 해양 슈트용 바이오 EPDM 발포체 조성물에 관한 것이다.

Description

해양 슈트용 바이오 EPDM 발포체 조성물{BIO EPDM FOAM COMPOSITION FOR OCEAN SUIT}

본 발명은 종래 클로로프렌(chloroprene)계 고무를 대체하여 바이오 EPDM(ethylene propylene diene monomer)를 적용하기 위한 해양 슈트용 바이오 EPDM 발포체 조성물에 관한 것이다.

최근 소득 수준의 향상과 여가 생활의 필요성이 높아지면서 스포츠 및 여가활동에 대한 관심이 높아지고 있다. 그 결과 해양스포츠 의류시장의 성장과 더불어 관련 스포츠의 대중화가 빠르게 이루어지고 있다.

그 중에서 해양 슈트는 착용자가 수면 밑에서 작업 등을 할 때 또는 스킨 스쿠브 등의 레저 스포츠를 즐길 때 착용자의 체온 손실을 억제하고, 어류나 주변 환경 등으로부터 착용자의 신체를 보호하는 대표적인 해양 관련 의류이다.

상기와 같은 해양 슈트는 통상 탄성이 양호한 천연 또는 합성고무의 양면에 신축성이 있는 직물 등으로 된 내피 및 외피를 부착하여 제조하고 있으나 수심이 깊어질수록 그 수압에 의해 착용자의 피부와 슈트의 밀착력이 증대되며, 이로 인해 착용자의 체온과 해수 간의 열교환이 증가하여 착용자의 체온이 쉽게 떨어지는 문제점이 있었다.

이를 해결하기 위하여 특허문헌 1에서는 내약품성, 내유성, 내후성, 내열성, 내오존성, 내마모성 등이 우수하다고 알려진 네오프렌 고무(듀퐁 사에서 제조되는 폴리클로로프렌 고무의 상품명)를 발포시켜 무수히 많은 독립기포(closed cell)가 형성된 해양 슈트용 고무 발포체를 제안하였다.

하지만, 상기 특허문헌 1의 경우 장시간 착용 시 내염수 특성이 매우 미비해질 뿐만 아니라 유리전이온도가 높아 해수와 같은 저온에서 고무의 특성을 제대로 유지하지 못하는 문제점이 있었다.

보다 구체적으로 상기 네오프렌 고무와 같은 클로로프렌계 고무는 가교나 노화 시 발생하는 염화수소(HCl)가 클로로프렌계 고무 조성물 내 산수용체(acid acceptor)역할을 하는 산화마그네슘과 같은 금속산화물과 반응하여 염화마그네슘(MgCl₂)이 생성되며, 생성된 염화마그네슘은 흡습성(Hygroscopic property)이 강해서 수분과 결합하여 수화물인 MgCl₂(H20)x와 같은 형태를 가지게 되고, 이는 폴리클로로프렌계 고무 발포체 제품에 체적변화를 일으키는 등 내염수성이 미비하여 장기적으로 제품의 물성을 하락시킬 뿐만 아니라 유리전이온도가 높아 온도가 낮은 바닷물에 장시간 노출 시 고무의 특성을 잃고 딱딱해지는 문제점이 있었다.

또한, 상기와 같이 클로로프렌계 고무는 합성고무로써 착용자에 피부병을 유발시키는 문제점이 있을 뿐만 아니라 폐기 시, 많은 이산화탄소가 배출되는 등 환경오염의 원인이 되는 문제점이 있었다.

더욱이, 상기와 같은 종래기술은 통상 발포제로써 ADCA(azodicarbonamide)를 사용하는데, 이는 좁은 온도범위에서 급격한 반응을 유도하여 발포 효율이 우수한 장점은 있으나, 부가반응의 부산물로써 암모니아가 배출되어 심한 악취를 일으키는 문제점이 있었다.

한편, 이를 해결하기 위해 암모니아 배출량이 적은 OBSH{oxybis(benzenesulfonyl hydrazide)}나 무기 발포제를 사용하는 경우가 있으나, OBSH의 경우 가격이 고가여서 제품 단가가 증가하게 되는 문제점이 있으며, 무기 발포제의 경우 발포 효율이 미비한 단점이 있다.

특허문헌 1 : 대한민국 등록실용신안공보 제20-0231553호 "잠수복 원단"

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 종래 클로로프렌계 고무를 대체하여 바이오 EPDM을 적용함으로써 내염수특성을 향상시킬 뿐만 아니라 친환경적인 소재의 사용으로 인해 각종 피부병 등의 부작용 및 환경오염 등을 사전에 예방할 수 있도록 함을 과제로 한다.

또한, 본 발명은 종래 ADCA 발포제를 대체하여 OBSH를 사용하되, 고가인 OBSH의 사용량을 감소시키기 위해 무기 발포제를 혼합하며, 무기 발포제의 혼합에 따른 발포 효율의 저감을 보완하기 위해 금속산화물, 가교제 및 가교조제를 첨가하여 발포 촉진 효과를 부여함으로써 암모니아의 배출 및 이로 인한 악취를 저감시켜 더욱 친환경적인 제품을 제조할 수 있도록 함을 과제로 한다.

본 발명은 해양 슈트용 발포체 조성물에 있어서, 바이오 EPDM을 사용하는 것을 특징으로 하는, 해양 슈트용 바이오 EPDM 발포체 조성물을 과제의 해결 수단으로 한다.

보다 구체적으로 상기 해양 슈트용 바이오 EPDM 발포체 조성물은 바이오 EPDM 100 중량부에 대하여, 혼합 발포제 5 ~ 10 중량부, 금속산화물 1 ~ 5 중량부, 가교제 0.1 ~ 2.0 중량부 및 가교조제 0.1 ~ 0.5 중량부를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

여기서 상기 혼합 발포제는 OBSH 발포제 및 무기 발포제인 중탄산나트륨을 1 : 1 ~ 1: 5 중량비로 혼합한 것을 사용하고, 상기 금속산화물은 산화아연 또는 산화마그네슘을 사용하며, 상기 가교제는 황 가교제 또는 DCP(dicumyl peroxide)를 사용하고, 상기 가교조제는 TAC(triallyl cyanurate), MBT(mercaptobenzothiazole) 또는 DPTT(dipenta-methylene thiuram tetrasulfide)를 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명은 종래 클로로프렌계 고무를 대체하여 바이오 EPDM을 적용함으로써 내염수특성을 향상시킬 뿐만 아니라 친환경적인 소재의 사용으로 인해 각종 피부병 등의 부작용 및 환경오염 등을 사전에 예방할 수 있는 효과가 있으며, 또한 암모니아의 배출 및 이로 인한 악취를 저감시켜 더욱 친환경적인 제품을 제조할 수 있는 효과가 있다.

상기의 효과를 달성하기 위한 본 발명은 해양 슈트용 바이오 EPDM 발포체 조성물에 관한 것으로서, 본 발명의 기술적 구성을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.

이하, 본 발명에 따른 해양 슈트용 바이오 EPDM 발포체 조성물을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 해양 슈트용 발포체 조성물에 있어서, 바이오 EPDM을 사용하는 것을 특징으로 한다.

즉, 종래 클로로프렌계 고무를 대체하여 바이오 EPDM을 적용함으로써 내염수특성을 향상시킬 뿐만 아니라 친환경적인 소재의 사용으로 인해 각종 피부병 등의 부작용 및 환경오염 등을 사전에 예방할 수 있다.

본 발명에서 사용되는 바이오 EPDM은 사탕수수에서 생산된 에탄올로부터 유래되는 바이오 EPDM으로써, LANXESS사에서 판매되는 Keltan Eco 6950C를 사용할 수 있지만, 여기에 한정되는 것은 아니고 이미 공지된 다양한 종류의 바이오 EPDM을 적용할 수 있다.

한편, 본 발명은 종래 ADCA 발포제를 사용함에 따른 암모니아 배출을 저감시키기 위해 OBSH를 사용하되, 고가인 OBSH의 사용량을 감소시키기 위해 무기 발포제를 혼합하며, 무기 발포제의 혼합에 따른 발포효율의 저감을 보완하기 위해 금속산화물, 가교제 및 가교조제를 첨가하여 발포 촉진 효과를 부여한다.

보다 구체적으로 본 발명은 바이오 EPDM 100 중량부에 대하여, 혼합 발포제 5 ~ 10 중량부, 금속산화물 1 ~ 5 중량부, 가교제 0.1 ~ 2.0 중량부 및 가교조제 0.1 ~ 0.5 중량부로 이루어진다. 여기서 첨가제의 함량이 상기 범위를 벗어날 경우 발포 효율이 저하될 우려가 있다.

한편, 상기 혼합 발포제는 OBSH 발포제 및 무기 발포제인 중탄산나트륨을 1 : 1 ~ 1: 5 중량비로 혼합한 것을 사용하며, OBSH 발포제와 무기 발포제의 혼합비가 상기 범위를 벗어날 경우 암모니아 배출 저감율이 미비해질 우려가 있다.

한편, 상기 금속산화물은 산화아연 또는 산화마그네슘을 사용하고, 상기 가교제는 황 가교제 또는 DCP를 사용하며, 상기 가교조제는 TAC, MBT 또는 DPTT를 사용하고, 여기에 일반적인 발포체용 첨가제인 스테아린산(예를 들면, 1 ~ 5 중량부)을 사용할 수 있으나, 반드시 여기에 한정되는 것은 아니고, 발포체 조성물의 사용 용도나 사용 환경에 대응하여 이미 공지된 다양한 종류의 발포체용 첨가제를 목적에 맞게 적용할 수 있다.

이하, 본 발명을 아래 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하겠는바 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

1. 발포체 조성물의 제조

(실시예 1)

바이오 EPDM 100 중량부에 대하여, 혼합 발포제 5 중량부, 금속산화물(산화아연) 1 중량부, 가교제(황) 0.1 중량부, 가교조제(TAC) 0.1 중량부 및 스테아린산 1 중량부를 100 ~ 110℃에서 20분 동안 혼련한 후, 롤밀을 이용하여 60 ~ 80℃에서 10분간 시트 형태로 성형하였다. 그리고 이 시트를 두께 10mm의 금형에 넣고 150kgf/cm², 155℃에서 20분간 성형하여 제조하였다.

여기서, 상기 혼합 발포제는 OBSH 발포제 및 무기 발포제인 중탄산나트륨을 1 : 1 중량비로 혼합한 것을 사용하였다.

(실시예 2)

바이오 EPDM 100 중량부에 대하여, 혼합 발포제 10 중량부, 금속산화물(산화마그네슘) 5 중량부, 가교제(DCP) 2.0 중량부, 가교조제(MBT) 0.5 중량부 및 스테아린산 5 중량부를 100 ~ 110℃에서 20분 동안 혼련한 후, 롤밀을 이용하여 60 ~ 80℃에서 10분간 시트 형태로 성형하였다. 그리고 이 시트를 두께 10mm의 금형에 넣고 150kgf/cm², 155℃에서 20분간 성형하여 제조하였다.

여기서, 상기 혼합 발포제는 OBSH 발포제 및 무기 발포제인 중탄산나트륨을 1 : 5 중량비로 혼합한 것을 사용하였다.

(비교예 1)

클로로프렌 고무 100 중량부에 대하여, ADCA 발포제 5 중량부, 금속산화물(산화아연) 1 중량부, 가교제(황) 0.1 중량부, 가교조제(TAC) 0.1 중량부 및 스테아린산 1 중량부를 100 ~ 110℃에서 20분 동안 혼련한 후, 롤밀을 이용하여 60 ~ 80℃에서 10분간 시트 형태로 성형하였다. 그리고 이 시트를 두께 10mm의 금형에 넣고 150kgf/cm², 155℃에서 20분간 성형하여 제조하였다.

(비교예 2)

바이오 EPDM 100 중량부에 대하여, ADCA 발포제 10 중량부, 금속산화물(산화마그네슘) 5 중량부, 가교제(DCP) 2.0 중량부, 가교조제(MBT) 0.5 중량부 및 스테아린산 5 중량부를 100 ~ 110℃에서 20분 동안 혼련한 후, 롤밀을 이용하여 60 ~ 80℃에서 10분간 시트 형태로 성형하였다. 그리고 이 시트를 두께 10mm의 금형에 넣고 150kgf/cm², 155℃에서 20분간 성형하여 제조하였다.

2. 발포체 조성물의 평가

(1) 내염수성

KSM 6518을 기준으로 염화나트륨 용액에 대한 체적변화율을 바탕으로 내염수성을 평가하였다. 염화나트륨 용액은 7%와 21% 두 가지 농도의 염화나트륨 용액을 사용하였고, 침지기간은 1 일후, 4 일후에 체적변화율을 측정하였으며, 그 결과는 아래 [표 1]에 나타내었다.

(2) 암모니아 발생량

MultiRAE LITE라는 장비를 사용하여 실시예 및 비교예에 따라 제조된 발포체를 상온, 50℃, 60℃에서 용기 내에 각 1시간 방치 후 발생하는 암모니아 발생 양을 측정하였으며, 결과는 아래 [표 1]에 나타내었다.

구분		실시예 1	실시예 2	비교예 1	비교예 2
내염수성 (체적변화율 %)	7%, 1일	1.5%	1.6%	3.8%	3.7%
	21%, 1일	1.7%	1.7%	5.9%	4.2%
	7%, 4일	3.2%	3.0%	6.0%	5.2%
	21%, 4일	3.7%	3.6%	9.7%	8.5%
암모니아 발생량	상온	0	0	55	80
	50℃	0	1	70	100
	60℃	0	3	90	140

상기 [표 1]에서와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 해양 슈트용 바이오 EPDM 발포체 조성물은 비교예에 비하여 내염수 특성이 우수할 뿐만 아니라, 종래 합성고무인 클로로프렌계 고무를 바이오 EPDM으로 대체함으로써 친환경적임을 알 수 있으며, 또한 암모니아 배출이 저감됨을 고려할 때 악취를 저감시킬 수 있음을 알 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 해양 슈트용 바이오 EPDM 발포체 조성물은 상기의 바람직한 실시 예를 통해 설명하고, 그 우수성을 확인하였지만 해당 기술 분야의 당업자라면 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

바이오 EPDM을 사용하는 해양 슈트용 발포체 조성물에 있어서,
바이오 EPDM 100 중량부에 대하여, 혼합 발포제 5 ~ 10 중량부, 금속산화물 1 ~ 5 중량부, 가교제 0.1 ~ 2.0 중량부 및 가교조제 0.1 ~ 0.5 중량부를 포함하여 이루어지되,
상기 혼합 발포제는 OBSH{oxybis(benzenesulfonyl hydrazide)} 발포제 및 무기 발포제인 중탄산나트륨을 1 : 1 ~ 1: 5 중량비로 혼합한 것을 사용하고,
상기 금속산화물은 산화아연 또는 산화마그네슘을 사용하며,
상기 가교제는 황 가교제 또는 DCP(dicumyl peroxide)를 사용하고,
상기 가교조제는 TAC(triallyl cyanurate), MBT(mercaptobenzothiazole) 또는 DPTT(dipenta-methylene thiuram tetrasulfide)를 사용하는 것을 특징으로 하는, 해양 슈트용 바이오 EPDM 발포체 조성물.
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