KR102635703B1 - 가스켓용 고무 조성물 및 이를 이용한 난연 팽창 가스켓 - Google Patents

가스켓용 고무 조성물 및 이를 이용한 난연 팽창 가스켓 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가스켓용 고무 조성물, 이를 이용한 난연 팽창 가스켓에 관한 것으로, 보다 상세하게는 특정 조성의 가스켓용 고무 조성물에, 소정 온도 이상에서 부피가 현저히 팽창 및 발포하는 열팽창성 흑연을 포함함으로써, 화재가 발생하더라도 가스켓 자체가 불에 타지 않고 유독가스를 발생시키지 않을 뿐만 아니라 화재 발생시 화염 및 유해가스의 확산을 방지하고 우수한 기밀성을 나타냄에 따라 높은 난연성을 지속적으로 발휘할 수 있다.

Description

가스켓용 고무 조성물 및 이를 이용한 난연 팽창 가스켓{GASKET RUBBER COMPOSITION AND HEAT-EXPANDABLE FLAME RETARDANT GASKET BY USING THE SAME}
본 발명은 가스켓용 고무 조성물 및 이를 이용한 난연 팽창 가스켓에 관한 것으로, 보다 상세하게는 에틸렌-프로필렌-디엔계 고무, 네오프렌계 고무, 염화폴리올레핀계 수지 및 난연제가 특정 조성으로 포함된 고무용 조성물에, 소정 온도 이상으로 상승시 부피가 현저히 팽창하는 발포흑연을 구비함으로써, 화재 발생시 화염 및 유해 가스의 확산을 방지하여 높은 난연성과 친환경성이 확보되는 열 팽창성 난연 가스켓에 관한 것이다.
건축물에 사용되는 방화문 기밀용 가스켓은 방화문, 샤시, 창호, 및/또는 유리 틈새에 배치되어 누수, 방음 및 방풍 방지 등을 목적으로 사용된다. 이러한 가스켓은 주로 합성고무나 염화비닐(Polyvinyl Chloride: PVC) 또는 에틸렌-프로필렌-디엔계(Ethylene-Propylene-Diene Monomer, EPDM)계 고무 재질을 사용하며, 특히 EPDM계 재질(특히 흑색)이 대략 90% 이상 사용되고 있다.
한편 건축물에 화재가 발생하는 경우 가스켓도 함께 발화되는데, 종래 고무 재질의 가스켓의 경우 인체에 유독한 할로겐계 유독성 가스를 발생시켜 건축물 내부에 있는 사람들에게 심각한 피해를 입힐 수 있다. 또한, 가스켓이 화재에 의한 열을 견디지 못하고 소실되면 이로 인해 틈새가 발생하는데, 상기 틈새로 인해 불길의 진로가 열리게 되고, 주변의 건물로 불길이 전달되어 2차 피해가 발생하게 된다.
현재까지 개발되는 가스켓은 일반고무인 EPDM 재질을 주로 사용하고 있다. 그러나 EPDM 고무는 유전으로 화재에 취약하므로, EPDM 고무로 이루어진 가스켓을 사용할 경우 화재 발생시 심각한 안전성 문제가 초래될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 비(非)난연 고무 가스켓을 전 건설부분에서 사용하고 있는 실정이다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 화재가 발생하여도 가스켓 자체가 비(非)연소되는 불연성이면서, 화재 발생시 화염이나 열기가 닿으면 현저한 부피팽창을 통해 발포되어 틈새를 막아 화염과 열기 확산을 방지하여 우수한 내구성과 기밀성을 지속적으로 유지할 수 있는 친환경 가스켓용 고무 조성물을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
또한 본 발명은 전술한 가스켓용 고무 조성물을 이용하여 제조된 열팽창성 난연 화염 기밀용 가스켓을 제공하는 것을 또 다른 기술적 과제로 한다.
본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기 발명의 상세한 설명 및 청구범위에 의해 보다 명확하게 설명될 수 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위해, 본 발명은 에틸렌-프로필렌-디엔(EPDM)계 고무; 네오프렌계 고무; 염화폴리올레핀계 수지; 무기충전제; 난연제; 및 프로세스 오일을 포함하며, 당해 조성물 100 중량부를 기준으로 5 내지 15 중량부의 발포흑연을 포함하는 가스켓용 고무 조성물을 제공한다.
본 발명의 일 실시예를 들면, 상기 발포 흑연은 150℃ 이상으로 가열하였을 때 100 내지 300배로 팽창하는 것으로, 60 내지 300 메쉬(mesh)의 입도 및 탄소성분이 95 중량% 이상의 탄소 성분을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예를 들면, 상기 에틸렌-프로필렌-디엔(EPDM)계 고무는 적어도 3종을 포함하되, 오일 비(非)함유형 제1 에틸렌-프로필렌-디엔계 고무; 오일 비(非)함유형 제2 에틸렌-프로필렌-디엔계 고무; 및 오일 함유형 제3 에틸렌-프로필렌-디엔계 고무를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예를 들면, 상기 제1 에틸렌-프로필렌-디엔계 고무는, 무니점도(Mooney viscosity, ML1+4, 125℃)가 15 ~ 35이고, ENB(ethylidene norbornene)의 함량이 4.5 ~ 12 중량%이며, 에틸렌(ethylene)의 함량이 50 ~ 80 중량%이며, 상기 제2 에틸렌-프로필렌-디엔계 고무는, 무니점도(Mooney viscosity, ML1+4, 125℃)가 45 ~ 65이고, ENB(ethylidene norbornene)의 함량이 4.5 ~ 12 중량%이며, 에틸렌(ethylene)의 함량이 50 ~ 80 중량%일 수 있다.
본 발명의 일 실시예를 들면, 상기 제3 에틸렌-프로필렌-디엔계 고무는, 무니점도(Mooney viscosity, ML1+4, 125℃)가 40 ~ 70 이고, ENB(ethylidene norbornene)의 함량이 3.0 ~ 10 중량%이며, 에틸렌(ethylene)의 함량이 60 ~ 90 중량%일 수 있다.
본 발명의 일 실시예를 들면, 상기 제1 에틸렌-프로필렌-디엔계 고무, 상기 제2 에틸렌-프로필렌-디엔계 고무, 및 상기 제3 에틸렌-프로필렌-디엔계 고무의 혼합 비율은 4~6 : 0.3~2.5 : 3~5 중량비일 수 있다.
본 발명의 일 실시예를 들면, 상기 네오프렌 고무는 무늬점도(Mooney Viscosity, ML1+4)가 35~55일 수 있다.
본 발명의 일 실시예를 들면, 상기 염화폴리올레핀계 수지는, 염화도가 5 내지 40 중량%인 염화폴리에틸렌 수지를 적어도 1종 이상 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예를 들면, 상기 무기충전제는 탄산칼슘(CaCO3), 탈크(talc), 탄산마그네슘, 점토, 활석, 황산바륨, 실리카, 마이카, 산화티탄, 카본블랙, 그래파이트, 탄소나노튜브, 흑연, 규회석(wollastonite), 및 나노실버로 구성된 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
본 발명의 일 실시예를 들면, 상기 난연제는 금속수산화물계 제1 난연제; 안티몬계 제2 난연제; 할로겐계 제3 난연제; 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예를 들면, 상기 금속수산화물계 제1 난연제는 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 및 수산화칼륨으로 구성된 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
본 발명의 일 실시예를 들면, 상기 할로겐계 제3 난연제는 데카브롬 및 염화파라핀으로 구성된 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다.
본 발명의 일 실시예를 들면, 상기 제1 난연제와 제2 난연제와 제3 난연제의 사용 비율은 50~90 : 3~20 : 7~30 중량비일 수 있다.
본 발명의 일 실시예를 들면, 상기 프로세스 오일은 파라핀계 또는 나프텐계 오일 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
본 발명의 일 실시예를 들면, 상기 조성물은 당해 조성물 100 중량부를 기준으로, 에틸렌-프로필렌-디엔(EPDM)계 고무 20 내지 50 중량부; 네오프렌계 고무 1 내지 15 중량부; 염화폴리올레핀계 수지 1 내지 15 중량부; 무기충전제 3 내지 30 중량부; 난연제 20 내지 60 중량부; 발포흑연 5 내지 15 중량부; 및 프로세스 오일 1 내지 20 중량부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예를 들면, 상기 조성물은 안료, 착색제, 흡습제, 슬립제, 산화방지제, 윤활제, 노화방지제, 발포제, 가교제, 가교조제, 가공조제, 가황제, 결합제, 커플링제, 열 안정제, 및 UV 안정제로 구성된 군에서 선택된 1종 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명은 전술한 가스켓용 고무 조성물을 이용한 난연 팽창 가스켓을 제공한다.
본 발명의 일 실시예를 들면, 상기 난연 팽창 가스켓은 방화문, 창호, 샤시 및 유리 중 적어도 하나에 적용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 에틸렌-프로필렌-디엔계 고무, 네오프렌계 고무, 염화폴리올레핀계 수지 및 난연제가 특정 조성으로 포함된 가스켓용 고무조성물에, 소정 온도 이상으로 상승시 부피가 현저히 팽창하는 열팽창성 발포흑연을 혼용(混用)함으로써, 화재가 발생하더라도 가스켓 자체가 불에 타지 않고 유독가스를 발생시키지 않을 뿐만 아니라 화재 발생시 화염 및 유해가스의 확산을 방지하여 높은 난연성과 친환경성을 구현할 수 있다.
또한 본 발명에서는 인체 유해물질을 함유하는 종래 난연제(예, Pb, Cd, Hg, Cr, PBBs/PBDEs 등)를 친환경 물질로 대체함으로써, 높은 난연성을 발휘함과 동시에 국내 환경 규제기준 및 강화되는 해외 환경기준을 모두 충족시킬 수 있다.
나아가, 본 발명에서는 일반 건축물의 창호와 유리 샤시와 샤시 사이에 있는 틈새를 전술한 난연성 고무 가스켓을 이용하여 실링함으로써, 외부로부터 공기가 유입되는 것을 막아 화재 발생시 불길의 확산을 차단할 뿐만 아니라 화재 발생시 화염과 연기가 새어 나오지 않도록 하여 인명이 대피할 수 있는 시간과 장소를 용이하게 확보할 수 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 보다 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1 내지 도 5은 각각 본 발명의 실시예 1에서 제조된 난연 팽창 가스켓 시편의 난연성 평가 시험성적서이다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 하기 내용에 의해서만 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 각 구성요소가 다양하게 변형되거나 또는 선택적으로 혼용될 수 있다. 따라서 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본원 명세서에 사용된 용어 "조성물"은, 당해 조성물을 포함하는 물질의 혼합물 뿐만 아니라, 조성물의 물질로부터 형성된 반응 생성물 및 분해 생성물을 포함한다. 또한 본원 명세서에서 사용된 용어 "중합체"는, 동일한 유형이든 상이한 유형이든, 단량체를 중합함으로써 제조된 중합체성 화합물을 지칭한다. 이에 따라, 본원 명세서에 기재된 "중합체"는 단일중합체 (미량의 불순물이 중합체 구조에 혼입될 수 있음을 이해하면서 단지 한 유형의 단량체로부터 제조된 중합체를 지칭하는데 사용됨), 및 이후에 정의된 혼성중합체를 모두 포함한다.
또한 본원 명세서에 사용된 용어 "PHR" (대문자 또는 소문자)은, 1종 이상의 에틸렌-프로필렌-디엔 혼성중합체(공중합체)의 100부에 대한 구성 성분의 중량에 관한 것이다. 성분의 양과 관련해서 용어 "부"는 조성물 중의 성분의 중량부를 나타낸다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체에서, "위에" 또는 "상에"라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치하는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 위쪽에 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다. 또한, 본원 명세서에서 "제1", "제2" 등의 용어는 임의의 순서 또는 중요도를 나타내는 것이 아니라 구성요소들을 서로 구별하고자 사용된 것이다.
아울러, 본 명세서에서 사용되는 "바람직한" 및 "바람직하게"는 소정 환경 하에서 소정의 이점을 제공할 수 있는 본 발명의 실시 형태를 지칭한다. 그러나, 동일한 환경 또는 다른 환경 하에서, 다른 실시 형태가 또한 바람직할 수 있다. 추가로, 하나 이상의 바람직한 실시 형태의 언급은 다른 실시 형태가 유용하지 않다는 것을 의미하지 않으며, 본 발명의 범주로부터 다른 실시 형태를 배제하고자 하는 것은 아니다.
<가스켓용 고무 조성물>
본 발명의 일 실시예에 따른 가스켓용 고무 조성물은, 난연성 고무 가스켓을 형성하기 위한 조성물이다.
여기서, 가스켓(Gasket)은 기밀을 유지하기 위한 대상물의 접합면에 끼워 넣은 박판 형상의 배관재료를 총칭하는 것으로서, 일례로 건축물의 출입문(방화문)과 문틀 사이, 샤시와 창호, 창호와 유리, 샤시와 샤시, 유리 틈새 등을 기밀하는 실링재로 사용된다.
일 구체예를 들면, 상기 가스켓용 고무 조성물은 에틸렌-프로필렌-디엔(EPDM)계 고무; 네오프렌계 고무; 염화폴리올레핀계 수지; 무기충전제; 난연제; 프로세스 오일을 포함하되, 소정 온도 이상에서 부피가 현저히 팽창 및 발포하는 발포흑연을 소정 함량 범위로 포함한다. 필요에 따라, 가스켓용 조성물에 요구되는 통상적인 첨가제를 더 포함할 수 있다.
이하, 일 구현예에 따른 가스켓용 고무 조성물의 조성을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
에틸렌-프로필렌-디엔(EPDM)계 고무
본 발명의 가스켓용 고무 조성물에서, 에틸렌-프로필렌-디엔(EPDM)계 고무는 난연 고무 가스켓을 형성하는 베이스 수지로서, 중합체 전체의 밀도를 컨트롤하여 베이스 수지의 주요 물성을 발현하는 역할을 한다.
에틸렌-프로필렌-디엔(EPDM)계 고무는, 에틸렌과 프로필렌에 탄소-탄소 이중 결합(C=C)을 갖는 디엔(diene) 모노머가 도입된 삼원계 공중합체로서, 제3 성분인 디엔은 고무 가교의 가장 일반적인 방법인 황에 의한 가교점을 제공한다. 이러한 EPDM계 고무는 에틸렌과 프로필렌의 함량비 뿐만 아니라, 디엔의 종류와 그 함량에 따라 특성이 좌우된다. 여기서, 디엔은 5-ethylidene-2-norbornene(ENB), dicyclopentadiene (DCPD), 1,4-hexadiene (HD) 등을 들 수 있으며, 이중 ENB가 광범위하게 적용되고 있다. 이러한 EPDM계 고무는 불포화도가 낮아 산화나 오존에 대한 저항성이 매우 강하고 고온에서도 안정한 절연 특성을 갖고 있으며, 충전제와 가소제를 충분히 첨가할 수 있어 사출성이 우수하기 때문에, 내후성, 내절연성 및 내열성이 요구되는 다양한 분야에 적용되고 있다. 또한 에틸렌-프로필렌- 디엔 단량체로 구성된 탄성체 고무는 난연성이 크기 때문에, 화재 발생 시 잔여 불꽃이 발생하지 않아 연소되지 않으므로, 난연성을 현저하게 높일 수 있다.
종래 가스켓용 조성물은 주로 1종의 EPDM 고무를 단독 사용하는데, 이러한 1종의 EPDM계 고무에 난연제를 많이 첨가할수록 난연성과 발포성이 향상되는 반면, 결합력이 저하되어 압출이 끊어지는 등의 문제가 초래된다.
이에 비해, 본 발명에서는 물성이 상이한 3종의 EPDM계 고무를 소정 함량비로 조절하여 혼용함으로써, 난연성과 발포성의 저하 없이 결합력이 상승하고 작업성이 개선될 수 있다. 구체적으로, 본 발명에서는 에틸렌-프로필렌-디엔(EPDM)계 고무로서, 오일 비(非)함유형 제1 에틸렌-프로필렌-디엔계 고무; 오일 비(非)함유형 제2 에틸렌-프로필렌-디엔계 고무; 및 오일 함유형 제3 에틸렌-프로필렌-디엔계 고무를 혼용(混用)하되, 이들의 혼합 비율을 소정 범위로 조절하는 것을 특징으로 한다. 여기서, 제1 EPDM계 고무와 제2 EPDM계 고무는 하이 디엔(high diene)계 고무이며, 제3 EPDM계 고무는 고무 분자들 간의 결합력을 높이고 신장율을 높이며 우수한 작업성을 발휘하도록 하는 역할을 한다.
본 발명에 따른 제1 내지 제3 에틸렌-프로필렌-디엔계 고무는 각각, 적어도 2 종 이상의 모노올레핀 모노머(탄소수 2 내지 10, 바람직하게는 2 내지 4), 및 적어도 1종 이상의 폴리-불포화 올레핀(탄소수 5 내지 20)으로부터 유도되는 삼원 중합체(terpolymer)일 수 있다. 여기서, 상기 모노올레핀 모노머는 각각 CH2=CH-R (R은 H 또는 C1~C12의 알킬기)일 수 있으며, 바람직하게 에틸렌 및 프로필렌일 수 있다. 또한 상기 폴리-불포화 올레핀은 직쇄형(straight chained), 가지형(branched), 환형(cyclic), 이환형(bicyclic), 가교링형(bridged ring) 등일 수 있으며, 바람직하게는 비공액 디엔(nonconjugated diene)일 수 있다. 상기 제1 내지 제3 에틸렌-프로필렌-디엔계 고무의 바람직한 일례를 들면, 각각 에틸렌/프로필렌/디엔을 포함하는 삼원계 공중합체이며, 이때 디엔은 ENB(ethylidene norbornene)이다.
일 구체예를 들면, 상기 제1 에틸렌-프로필렌-디엔계 고무는, ENB(ethylidene norbornene)의 함량이 4.5 ~ 12 중량%이고, 에틸렌(ethylene)의 함량이 50 ~ 80 중량%이며, 무니점도(Mooney viscosity, ML1+4, 125℃)가 15 ~ 35일 수 있다. 바람직하게는, ENB(ethylidene norbornene)의 함량이 5~10 중량%이고, 에틸렌 (ethylene)의 함량이 50 ~ 70 중량%이며, 무니점도(Mooney viscosity, ML1+4, 125℃)가 20 ~ 35일 수 있다. 또한 제1 EPDM계 고무의 중량평균 분자량(Mw)은 10,000~100,000 g/mol일 수 있으며, 구체적으로 30,000~80,000 g/mol, 보다 구체적으로 40,000~60,000 g/mol일 수 있다. 상기 제1 EPDM계 고무의 물성이 전술한 범위보다 낮을 경우 형상복원이 불리하며, 전술한 범위를 초과할 경우 압출(Extrusion) 성형시 흐름성 불량으로 인한 작업 불량의 원인이 되거나 또는 가공시간이 많이 소요될 수 있다. 전술한 물성을 만족시키는 상용화된 제1 EPDM계 고무 제품의 일례를 들면, 금호폴리켐 社의 KEP-330을 들 수 있다.
다른 일 구체예를 들면, 상기 제2 에틸렌-프로필렌-디엔계 고무는, ENB(ethylidene norbornene)의 함량이 4.5 ~ 12 중량%이고, 에틸렌(ethylene)의 함량이 50 ~ 80 중량%이며, 무니점도(Mooney viscosity, ML1+4, 125℃)가 45 ~ 65일 수 있다. 바람직하게는, ENB(ethylidene norbornene)의 함량이 5~10 중량%이고, 에틸렌 (ethylene)의 함량이 50 ~ 70 중량%이며, 무니점도(Mooney viscosity, ML1+4, 125℃)가 50 ~ 65일 수 있다. 또한 제2 EPDM계 고무의 중량평균 분자량(Mw)은 10,000~100,000 g/mol일 수 있으며, 구체적으로 30,000~80,000 g/mol, 보다 구체적으로 40,000~60,000 g/mol일 수 있다. 제2 EPDM계 고무의 무니점도는 전술한 제1 EPDM계 고무의 무니점도보다 높아 상대적으로 하드(hard)하면서도 디엔계 고무와의 블렌드가 용이하므로 작업성이 우수하다. 전술한 물성을 만족시키는 상용화된 제2 EPDM계 고무 제품의 일례를 들면, 금호폴리켐 社의 KEP-350을 들 수 있다.
다른 일 구체예를 들면, 상기 제3 에틸렌-프로필렌-디엔계 고무는, ENB(ethylidene norbornene)의 함량이 3.0 ~ 10 중량%이고, 에틸렌(ethylene)의 함량이 60 ~ 90 중량%이며, 무니점도(Mooney viscosity, ML1+4, 125℃)가 40 ~ 70일 수 있다. 바람직하게는, ENB(ethylidene norbornene)의 함량이 4~8 중량%이고, 에틸렌 (ethylene)의 함량이 65~80 중량%이며, 무니점도(Mooney viscosity, ML1+4, 125℃)가 40 ~ 65일 수 있다.
상기 제3 EPDM계 고무는 유전성 고무(Oil Extended Rubber)로서, 합성 고무에 소정의 석유 유제를 혼합한 고무로서 신장율을 높이기 위해 첨가된다. 이러한 제3 EPDM계 고무에 포함된 오일(oil)은, 후술되는 프로세스 오일(공정오일)과 구분되는 신전유 Extender oil)를 의미한다. 신전유는 고무의 제조공정에서 체적증량과 가소화를 위해 첨가되는 오일로서, 당 분야에 공지된 통상의 방향족계, 파라핀계, 및 나프텐계 오일 중 1종 이상일 수 있으며, 구체적으로 파라핀계 화이트오일, 파라핀계 프로세스오일, 나프텐계 프로세스오일, 아로마틱계 프로세스오일 등일 수 있다. 상기 제3 EPDM계 고무에 포함된 오일의 함량은 당해 고무의 전체 중량을 기준으로 30~70 중량부(per hundred rubber, phr)일 수 있으나, 이에 특별히 제한되지 않는다. 본 발명에 따른 제3 EPDM계 고무의 물성이 전술한 범위보다 낮을 경우 압출시 가류시간이 늦어져 미가류현상 및 형상 불량 등의 문제점이 발생될 수 있으며, 전술한 범위를 초과할 경우 가류시간이 빨라져 과가류현상으로 제품에 스코치 현상이 발생될 수 있다. 실제로, 고분자량 EPDM 고무의 경우 믹싱 작업성이 좋지 않으나, 제3 EPDM계 고무는 전술한 범위의 오일을 자체적으로 함유함으로써 양호한 믹싱 작업성을 확보할 수 있다. 전술한 물성을 만족시키는 상용화된 제2 EPDM계 고무 제품의 일례를 들면, 금호폴리켐 社의 KEP-960을 들 수 있다.
일 구체예를 들면, 제1 EPDM계 고무, 제2 EPDM계 고무와, 제3 EPDM계 고무의 혼합 비율은 4~6 : 0.3~2.5 : 3~5 중량비일 수 있다. 바람직하게는 4.5~5.5 : 0.5~1.5 : 3.5~4.5 중량비이며, 보다 바람직하게는 5 : 1 : 4 중량비일 수 있다. 전술한 혼합비율을 만족할 경우 발포성이 우수할 뿐만 아니라 결합력이 약해 압출이 어려울 수 있으며, 전술한 혼합비율을 초과할 경우 결합력이 우수하여 압출 가공성은 우수한 반면, 발포가 어려울 수 있다.
본 발명에서, 전술한 제1 에틸렌-프로필렌-디엔계 고무 내지 제3 에틸렌-프로필렌-디엔계 고무를 포함하는 적어도 3종의 에틸렌-프로필렌-디엔(EPDM)계 고무 혼합물은, KS M 6518: 2016 규격에 의해 측정된 인장강도가 5.5 내지 7.0 MPa이고, 신장률이 4.8×102 내지 6.0×102일 수 있다. 바람직하게는 인장강도가 5.7 내지 6.5 MPa이고, 신장률이 4.8×102 내지 5.5×102 일 수 있다.
본 발명에서, 적어도 3종의 에틸렌-프로필렌-디엔(EPDM)계 고무의 함량은 특별히 제한되지 않으며, 일례로 당해 고무 조성물의 총 중량(예, 100 중량부)을 기준으로 하여 20 내지 50 중량부일 수 있으며, 바람직하게는 30 내지 45 중량부이다. 상기 에틸렌-프로필렌-디엔계 고무의 함량이 전술한 범위에 해당될 경우, 우수한 내구성, 복원성 및 내열성을 나타냄과 동시에 고무 분자들 간의 결합력을 상승시켜 높은 난연성과 다양한 색상 발현이 가능하다. 일례로, 본 발명에서 제1 에틸렌-프로필렌-디엔계 고무의 함량은 당해 고무 조성물의 총 중량(예, 100 중량부)을 기준으로 하여 10 내지 30 중량부일 수 있으며, 상기 제2 에틸렌-프로필렌-디엔계 고무의 함량은 1 내지 15 중량부일 수 있으며, 상기 제3 에틸렌-프로필렌-디엔계 고무의 함량은 5 내지 25 중량부일 수 있다.
네오프렌계 고무
본 발명의 가스켓용 고무 조성물은 네오프렌(neoprene)계 고무를 포함한다.
네오프렌계 고무는 클로로프렌의 중합체로서, 일반고무에는 없는 내후성, 내약품성, 난연성이 있으며, 접착력이 강하여 고무접착제, 선박, 건축용, 전선등 염소 성분이 있는 곳에 주로 사용하고 있다.
상기 네오프렌계 고무는 당 분야에 공지된 통상의 네오프렌 고무를 사용할 수 있으며, 일례로 아세틸렌 또는 부타디엔을 출발 물질로 사용하여 중합된 것일 수 있다.
일 구체예를 들면, 상기 네오프렌계 고무는 무늬점도(Mooney Viscosity, ML1+4)가 35~60일 수 있으며, 구체적으로 40~55 일 수 있다. 네오프렌계 고무의 무늬점도가 35 미만일 경우 원료고무와의 믹싱에 유리하지 못하고, 60을 초과하면 가공성 저하가 초래되기 때문에 전술한 범위의 무늬점도를 가지는 것이 바람직하다.
또한 상기 네오프렌계 고무는 결정성이 높은 수지를 사용할 수 있으며 고형분 함량(수분을 제외한 고용분 함량)은 당해 네오프렌계 고무 수지 전체 중량을 기준으로 1 % 내지 10%일 수 있다. 고형분 함량이 전술한 범위를 벗어날 경우 폴리머 에멀젼 등과 중합 반응이 원활히 이루어지기 힘들고, 네오프렌계 고무 첨가에 따른 본 발명이 의도하는 효과를 발휘할 수 없어 바람직하지 않다.
본 발명에서, 네오프렌계 고무의 함량은 특별히 제한되지 않으며, 일례로 당해 고무 조성물의 총 중량(예, 100 중량부)을 기준으로 하여 1 내지 15 중량부일 수 있으며, 바람직하게는 2 내지 10 중량부이다. 네오프렌계 고무가 전술한 함량 범위에 해당될 경우 난연성 저하 없이 압출성 및 결합성을 개선할 수 있다.
염화폴리올레핀계 수지
본 발명의 가스켓용 고무 조성물은 접착성 및 충격성을 보강하기 위한 목적으로 염화폴리올레핀계 수지를 포함한다.
상기 염화폴리올레핀계 수지는 당 분야에 공지된 통상의 것을 제한 없이 사용할 수 있으며, 일례로 염화폴리에틸렌 수지, 염화폴리프로필렌 수지 또는 이들 모두를 사용할 수 있다.
일 구체예를 들면, 상기 염화폴리올레핀계 수지는, 당해 수지 내에 수소의 일부가 염소로 치환되어 차지하는 염화도가 5 내지 40 중량%인 염화폴리에틸렌 수지를 적어도 1종 이상 포함할 수 있다.
여기서, 염화도는 당해 수지의 분자 내에 수소의 일부가 염소로 치환됨에 따라 전체 염화폴리올레핀 수지 중량에 대해 염소가 차지하는 중량을 나타내는 것을 의미한다. 구체적으로, 염화도가 5 내지 40 중량%, 보다 구체적으로 염화도가 20~30 중량%인 것을 사용하는 것이 보다 우수한 접착 강도를 발현할 수 있다는 점에서 더욱 바람직하다.
본 발명에서는 물성이 상이한 적어도 2종의 염화폴리올레핀계 수지를 소정 함량비로 조절하여 혼용함으로써, 난연성과 발포성의 저하 없이 결합력이 상승하고 작업성을 개선할 수 있다. 구체적으로, 본 발명에서는 상용화된 염화폴리올레핀계 수지의 일례로서 CPE135 및 C6235를 혼용할 수 있으며, 이때 이들의 혼합 비율은 1 : 0~1.5 중량비일 수 있다.
본 발명에서, 염화폴리올레핀계 수지의 함량은 특별히 제한되지 않으며, 일례로 당해 고무 조성물의 총 중량(예, 100 중량부)을 기준으로 하여 1 내지 15 중량부일 수 있으며, 바람직하게는 3 내지 10 중량부이다. 염화폴리올레핀계 고무가 전술한 함량 범위에 해당될 경우 난연성 저하 없이 우수한 결합성을 발휘할 수 있다.
무기 충전제
본 발명의 가스켓용 고무 조성물에서, 무기 충전제는 당해 고무 조성물의 물리적 결합력을 향상시키는 한편, 가공성 및 보강성을 높이기 위해 사용된다. 또한 무기 충전제의 함량 조절을 통하여 EPDM계 고무의 함량을 조절하는 기능을 수행할 수 있다.
무기 충전제는 당 분야에 공지된 성분을 제한 없이 사용할 수 있으며, 일례로 탄산칼슘(CaCO3), 탈크(talc), 탄산마그네슘, 점토, 활석, 황산바륨, 실리카, 마이카, 산화티탄, 카본블랙, 그래파이트, 금속산화물, 탄소나노튜브, 흑연, 규회석(wollastonite), 또는 나노실버 등이 있다. 전술한 성분을 단독 또는 둘 이상의 조합으로 사용 가능하다. 바람직하게는 탄산칼슘 또는 활석을 사용할 수 있으며, 보다 바람직하게는 탄산칼슘일 수 있다. 탄산칼슘(CaCO3)은 난연성 보조 기능을 할 수 있다.
무기 충전제의 형태는 특별히 제한되지 않으며, 일례로 입자형 또는 섬유형 모두 사용 가능하다. 입자형 무기 충전제를 사용할 경우, 이러한 무기 충전제의 평균 입경(d50)은 0.1 내지 20㎛ 일 수 있으며, 구체적으로 0.01 내지 5 ㎛ 일 수 있다. 또한 상기 무기 충전제는 커플링제와 같은 표면 처리제로 코팅되거나 또는 비코팅된 것일 수 있다.
본 발명에서, 무기 충전제의 함량은 특별히 제한되지 않으며, 일례로 당해 고무 조성물의 총 중량(예, 100 중량부)을 기준으로 하여 3 내지 30 중량부일 수 있으며, 바람직하게는 5 내지 15 중량부일 수 있다. 무기 충전제의 함량이 전술한 범위에 해당될 경우, 내열성, 내화학성 등의 기계적 물성 및 가공성이 우수하다.
난연제
본 발명의 가스켓용 고무 조성물에서, 난연제는 가스켓의 난연성을 향상시켜 화재발생시 가스켓이 쉽게 불에 타거나 유독가스가 발생되는 것을 방지하는 역할을 한다.
상기 난연제는 당 분야에 공지된 난연성 성분, 즉 무기계, 유기계 등을 제한 없이 사용할 수 있다. 일례로 인계, 질소계, 할로겐계 등의 유기계; 금속수산화물계, 안티몬계, 몰리브덴계, 징크 보레이트계 등의 무기계; 또는 이들의 조합 형태 등을 사용할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 난연제는 금속수산화물계 제1 난연제; 안티몬계 제2 난연제; 및 할로겐계 제3 난연제 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 바람직하게는 금속수산화물계 제1 난연제와, 안티몬계 제2 난연제 및 할로겐계 제3 난연제를 혼용하는 것이며, 보다 바람직하게는 적어도 2종의 제1 난연제, 안티몬계 제2 난연제, 및 적어도 2종의 제3 난연제를 혼용하는 것이다.
금속수산화물계 제1 난연제는 특별히 제한되지 않으며, 일례로 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 및 수산화칼륨으로 구성된 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다. 바람직하게는 수산화알루미늄과 수산화마그네슘을 혼용하는 것이다.
수산화알루미늄은 [Al(OH)3]은 무기계의 대표적인 난연제로서 무독성(할로겐 비함유), 저발연성으로, 고분자의 온도가 낮을수록 연소를 억제하는 역할을 수행하게 된다. 특히, 수산화알루미늄은 화재 발생시 흡열반응을 일으키므로 온도 상승을 자체적으로 감소시키고 연소의 이동을 억제하는 역할을 하게 되며, 난연제의 기능을 보조하여 가스켓의 내열성을 향상시킬 수 있다. 이러한 수산화알루미늄은 연소 반응에 의한 산물로서 불연제인 수분 및 금속 산화물을 생성함으로써 연소의 원인인 산소의 접촉을 차단하여 가스켓의 방화성을 더 향상시킬 수 있다. 그리고, 수산화 마그네슘[Mg(OH)2]은 제품의 내스크래치성을 향상시킴과 함께 유독가스와 연기 발생을 억제하는 기능을 수행할 수 있다.
안티몬계 제2 난연제는 특별히 제한되지 않으며, 당 분야에 공지된 통상의 안티몬 함유 난연제를 사용할 수 있다. 바람직하게는 삼산화안티몬을 사용하는 것이다. 삼산화안티몬(antimony trioxide)은 흰색 결정성 가루의 양쪼겅 산화물로 가열하면 노라색이 되고, 수소 가스나 목탄으로 환원시키면 금속 안티모니가 되는 것으로 난연보조제, 고분자 수지 제품에 사용시 난연성 향상 및 할로겐 나연제와 혼용시 난연성이 증가된다.
또한 할로겐계 제3 난연제는 특별히 제한되지 않으며, 당 분야에 공지된 통상의 안티몬 함유 난연제를 사용할 수 있다. 일례로 데카브롬 및 염화파라핀으로 구성된 군에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 데카브롬과 염화파라핀을 혼용하는 것이다.
본 발명에서, 금속수산화물계 제1 난연제와 안티몬계 제2 난연제와 할로겐계 제3 난연제의 사용 비율은 특별히 제한되지 않으며, 일례로 50~90 : 3~20 : 7~30 중량비일 수 있다. 제1 난연제 내지 제3 난연제를 소정 함량비로 혼용하는 경우, 국내 및 해외 환경규제 기준인 6대 중금속[예, 카드늄(Cd), 납(Pb), 수은(Hg), 6가 크롬(Cr), 브롬계 난연제 2종(PBBs, PBDEs)]에 대한 환경규제를 받지 않으면서 우수한 난연성을 갖는 가스켓 소재를 제공할 수 있다.
전술한 제1 내지 제3난연제 이외에, 당 분야에 공지된 통상의 질소계 난연제나 인계 난연제 등을 추가로 배합할 수 있다. 이러한 질소계 난연제의 일례를 들면, 인산암모늄, 탄산암모늄, 트리아딘 화합물, 멜라민시아누레이트 또는 구아니딘화합물 중 적어도 하나일 수 있으며, 상기 인계 난연제의 일례를 들면 멜라민폴리포스페이트, 암모늄폴리포스페이트, 디암모늄포스페이트, 모노암모늄포스페이트, 폴리인산아미드, 인산아미드, 멜라민포스페이트 또는 레드포스페이트 중 적어도 하나일 수 있다.
본 발명에서, 난연제의 함량은 특별히 제한되지 않으며, 일례로 당해 고무 조성물의 총 중량(예, 100 중량부)을 기준으로 하여 20 내지 60 중량부일 수 있으며, 바람직하게는 30 내지 50 중량부이다. 난연제의 함량이 전술한 범위에 해당될 경우, 조성물의 난연성과 기계적 물성이 동시에 발현될 수 있다.
발포 흑연
본 발명의 가스켓용 고무 조성물은 소정온도 이상에서 열팽창하여 보다 긴밀한 기밀 유지를 할 목적으로 발포흑연(expandable graphite)을 포함한다.
상기 발포흑연은 당 분야에 공지된 통상의 열팽창 흑연을 사용할 수 있으며, 일례로 천연 인편흑연을 산성재료로 화학 처리를 하여 흑연의 층간에 산성 화합물을 침투시켜 건조한 것을 사용할 수 있다.
발포흑연은 할로겐이 없는 화염 지연제로서 높은 온도에 노출되었을 때 초기 부피보다 빠르게 박리되고, 가열표면에 저밀도 열 절연층을 형성하여 중합체가 더이상 연소되지 않도록 한다. 또한 발포흑연 그 자체가 불연성이기 때문에 불연 또는 난연 제품에 다양하게 적용된다. 특히, 열팽창 발포흑연이 구비된 본 발명의 가스켓의 경우, 가스켓이 설치된 건축물의 문틀과 방화문(출입문) 사이, 샤시와 창호, 창호와 유리, 샤시와 샤시, 유리 틈새 등의 이격 공간을 기밀하고, 이들을 견고하게 지지 및 면 접촉할 수 있다. 이에 따라, 화재 발생시 화염 및 유해가스의 유실 및 확산을 차단하여 인명피해 및 재산 피해를 최소화할 수 있다.
일 구체예를 들면, 상기 발포흑연은, 150℃ 이상으로 가열하였을 때 100 내지 300배로 팽창하는 것으로, 60 내지 300 메쉬(mesh)의 입도 및 95 중량% 이상의 탄소 성분을 가질 수 있다. 보다 구체적으로, 150℃ 이상으로 가열하였을 때 200 내지 300배로 팽창할 수 있으며, 100 내지 300 메쉬(mesh)의 입도 및 97 중량% 이상의 탄소 성분을 가질 수 있다
본 발명에서, 발포흑연의 함량은 특별히 제한되지 않으며, 일례로 당해 고무 조성물의 총 중량(예, 100 중량부)을 기준으로 5 내지 15 중량부일 수 있으며, 바람직하게는 7 내지 15 중량부일 수 있다. 발포흑연의 함량이 전술한 범위에 해당될 경우 우수한 난연효과와 더불어 소정온도 이상으로 상승시 현저한 열팽창을 통해 긴밀한 기밀효과를 지속적으로 유지할 수 있다.
프로세스 오일
본 발명의 가스켓용 고무 조성물에서, 프로세스 오일은 당해 고무 조성물에 유동성을 부여하는 역할을 하며, 열가소성 탄성체를 저경도화하는 연화제로서 사용된다.
구체적으로, 프로세스 오일은 로울러나 밴버리 믹서 등을 사용하여 당해 조성물을 혼연하는 공정에서 첨가되는 오일(공정오일, 가공유)을 의미한다. 이러한 프로세스 오일은 고무제품 가공시 첨가하여 탄성이나 가소성을 개량하여 충진제의 분산을 좋게 하고, 나아가 혼합성형 등의 제반작업성을 용이하게 하여 소비하는 열이나 시간을 절약하기 위해 사용된다.
상기 프로세스 오일로는 본 발명에 따른 조성물의 특정 고무와 조합하여 통상적으로 사용되는 오일을 제한 없이 사용할 수 있다. 일례로, 석유 분획으로부터 유래된 당 분야의 나프텐계 오일, 파라핀계 오일 또는 올레핀계 오일이나 방향족 오일, 광물성 오일, 식물성 오일 또는 합성 오일 등이 사용될 수 있다. 전술한 성분을 단독 사용하거나 또는 적어도 둘 이상의 오일을 조합하여 사용할 수 있다.
본 발명의 일 구현예를 들면, 상기 프로세스오일은 파라핀계 또는 나프텐계 오일 중 적어도 하나 이상일 수 있으며, 바람직하게는 파라핀계 오일일 수 있다. 이러한 파라핀계 오일은 유동성을 향상시키면서도 난연성의 저하를 막는데 가장 효과적이다.
또한 상기 프로세스 오일은 40℃에서의 동점도(kinematic viscosity)가 95 cSt 내지 150 cSt이고, 인화점은 220℃ 내지 300℃일 수 있으며, 바람직하게는, 40℃에서의 동점도가 110 cSt 내지 120 cSt이고, 인화점은 250℃ 내지 270℃일 수 있다. 전술한 물성을 가질 경우, 압출시 혼합이 유리하며, 충분한 유동성을 부여할 수 있다.
일 구현예를 들면, 상기 파라핀계 오일은 중량평균 분자량(Mw)이 400 내지 1,200 g/mol일 수 있으며, 구체적으로는 600 내지 900 g/mol일 수 있다. 또한 비중(15/4℃)이 0.75 내지 0.95 일 수 있고, 구체적으로는 0.85 내지 0.9 일 수 있다. 　
본 발명에서, 프로세스 오일의 함량은 특별히 제한되지 않으며, 일례로 당해 고무 조성물의 총 중량(예, 100 중량부)을 기준으로 하여 1 내지 20 중량부일 수 있으며, 바람직하게는 2 내지 10 중량부이다. 프로세스 오일의 함량이 전술한 범위보다 작을 경우 조성물의 경도가 상승하고 유동성이 저하되어 가공상 문제가 발생하며, 전술한 범위를 초과하는 경우 경도가 지나치게 낮아지고 내열성, 내화학성 등의 기계적 물성이 현저히 저하될 수 있으며, 난연성을 부여하기 어려운 문제가 있다.
첨가제
전술한 성분들 이외에, 본 발명의 가스켓용 고무 조성물은, 발명의 효과를 저해하지 않는 범위에서 당 분야에 공지된 첨가제를 제한 없이 사용할 수 있다.
사용 가능한 첨가제의 비제한적인 예를 들면, 안료, 착색제, 흡습제, 슬립제, 산화방지제, 윤활제, 노화방지제, 발포제, 가교제, 가교조제, 가공조제, 가황제, 결합제, 커플링제, 열 안정제, 또는 UV 안정제 등이 있다. 이들을 단독으로 사용하거나 또는 2종 이상 혼용할 수 있다.
이러한 첨가제는 당해 고무 조성물의 물성을 저해하지 않는 범위 내에서 적절히 포함될 수 있으며, 일례로 당해 가스켓용 고무 조성물의 총 중량을 기준으로 하여 각각 0.001 내지 20 중량부일 수 있으며, 바람직하게는 0.1 내지 15 중량부일 수 있다.
사용 가능한 첨가제의 구성을 구체적으로 살펴보면 하기와 같다.
안료(pigment)는 가스켓에 원하는 색상(유색)을 발현하는 목적으로 포함된다. 특히, 종래 EPDM계 고무를 이용한 가스켓은 블랙 카본을 사용하여 흑색 가스켓 만을 주로 생산하였다. 이에 비해, 본 발명에서는 고무 분자 간의 결합력을 높이는 적어도 3종의 EPDM계 고무, 네오프렌계 고무, 염화폴리올레핀계 수지를 소정 범위로 혼용함으로써, 통상의 안료를 첨가하여 흑색 뿐만 아니라 회색을 비롯한 다양한 색상의 유색 가스켓 제품을 제공할 수 있다. 이러한 안료는 유기 안료 및 무기 안료로 나누어지는데, 안료의 색상에 따라 상기 조성물에 포함되는 안료의 함량 및 물성이 달라지고, 이에 따라서 최종 가스켓의 광선 유입ㅇ유출 차단성이 달라지게 된다. 이러한 점을 고려하여 알맞은 색상의 안료를 사용하는 것이 적절하다.
상기 안료는 가스켓 조성물에 통상적으로 사용되는 유기 안료, 무기 안료, 메탈릭 안료, 펄 등을 제한 없이 사용할 수 있으며, 이들을 단독 또는 2종 이상 혼용할 수 있다. 보다 구체적으로, 블랙티타늄 디옥사이드, 비스무스 바나데이트, 시아닌 그린, 카본 블랙, 화이트 카본, 산화철적, 산화철황, 네이비 블루, 시아닌 블루로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 사용할 수 있다. 상기 안료의 평균 입자 크기(입경)는 특별히 제한되지 않으나, 대략 10 ㎛ 이하인 것이 적절하다. 상기 안료의 함량은 특별히 제한되지 않으나, 당해 가스켓용 고무 조성물의 총 중량을 기준으로 약 0.1 내지 5 중량부일 수 있다. 또한 착색제로는 당 분야에 공지된 다양한 염료를 제한없이 사용할 수 있다.
노화방지제(산화방지제)는 유기고분자 재료의 노화를 방지하고, 산화를 방지하는 산화방지제와 같은 역할을 하기 때문에 산화방지제라고도 한다. 이러한 노화방지제는 노화현상의 주요 인자인 산소에 의해서 자동 산화되는 연쇄반응을 정지시키는 작용을 한다. 이러한 노화방지제로는 페놀형, 포스파이트형, 티오에테르형 및 아민형 산화방지제 중 적어도 하나일 수 있다. 사용 가능한 노화방지제의 비제한적인 예로는 장애 페놀, 비스페놀, 및 티오비스페놀; 치환된 히드로퀴논; 트리스(알킬페닐)포스파이트; 디알킬티오디프로피오네이트; 페닐나프틸아민; 치환된 디페닐아민; 4,4'-비스(a,a-디메틸벤질) 디페닐아민(4,4ㅄ-bis(α,α-dimethylbenzyl) diphenylamine), 옥틸레이티드 디페닐아민 (Octylated diphenylamines), 디알킬, 알킬아릴, 및 디아릴 치환된 p-페닐렌 디아민; 단량체성 및 중합체성 디히드로퀴놀린; 2-(4-히드록시-3,5-t-부틸아닐린)-4,6-비스(옥틸티오)1,3,5-트리아진, 헥사히드로-1,3,5-트리스-β-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오닐-s-트리아진, 2,4,6-트리스(n-1,4-디메틸펜틸페닐렌-디아미노)-1,3,5-트리아진, 트리스-(3,5-디-t-부틸-4-히드록시벤질)이소시아누레이트, 니켈 디부틸디티오카르바메이트, 2-머캅토톨릴이미다졸 및 그의 아연 염, 석유 왁스 등일 수 있다.
발포제는 발포체 구조를 제조하는데 유용하다. 이러한 발포제로는 당 분야에 공지된 분해성 화학적 발포제, 무기 발포제 또는 이들 모두를 혼용할 수 있다. 상기 무기 발포제로는 탄산암모늄, 중탄산나트륨, 무수 질산나트륨 등이 있다. 또한 화학적 발포제는 승온에서 분해되어 기체 또는 증기를 형성하여 중합체를 발포체 형태로 발포시키는 물질로서, 이의 비제한적인 예로는 아조디카르본아미드, 아조디이소부티로-니트릴, 바륨 아조디카르복실레이트, N,N'-디메틸-N,N'-디니트로소테레프탈아미드, N,N'-디니트로소펜타메틸렌테트라민, 벤젠술폰히드라지드, 4,4-옥시벤젠 술포닐 세미카르바지드, p-톨루엔 술포닐 세미카르바지드, p,p'-옥시비스-(벤젠술포닐 히드라지드), 3,3'-디술폰히드라지드-디페닐술폰, 아조비스이소부티로니트릴, 아조비스포름아미드 등이 있다. 전술한 발포제를 단독 또는 둘 이상의 혼합물로 사용될 수 있다.
이형제로는 불소 함유 중합체, 실리콘 오일, 스테아린산(stearic acid)의 금속염, 몬탄산(montanic acid)의 금속염, 몬탄산 에스테르 왁스 또는 폴리에틸렌 왁스를 사용할 수 있다. 또한 내후제로는 벤조페논형 또는 아민형 내후제를 사용할 수 있다. 자외선 차단제로는 이산화티타늄(TiO2) 또는 카본블랙을 사용할 수 있으며, 핵 형성제로는 탈크 또는 클레이를 사용할 수 있다. 또한 흡습제로는 발포체 표면의 기포발생방지를 고려하여 실리카류의 실리틴(sillitin) 및 산화칼슘(CaO)으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다.
가공조제는 고무 조성물을 혼합하는 과정에서 배합제들이 균일하게 분산되도록 도와주고, 고무 조성물의 점착성을 조절하는 역할을 한다. 또한 무늬점도를 낮추어 밀(mill) 이형성 개선 및 금형 이형성 등을 향상시킨다. 사용 가능한 가공조제의 예로는 지방산(fatty acid) 또는 왁스(wax)일 수 있다.
가교조제는 가교 속도를 증가시키는 한편, 측쇄(side chain) 반응을 방지하여 가교 밀도를 증가시키기 위한 것이다. 가교조제의 일례를 들면, 메탈 옥사이드(metal oxide), 메탈 할라이드(metal halide) 등의 화합물이나 스테아르산(stearic acid)을 사용할 수 있으며, 구체적인 예로는 ZnO, SnCl2, steric acid, zinc stearate 등이 있다.
가황제는 열가소성 중합체를 실질적으로 분해 및/또는 경화시키지 않고 엘라스토머를 경화시킬 수 있는 임의의 가교제를 본 발명의 실시 양태에서 사용할 수 있다. 바람직한 가교제는 페놀계 수지인데, 페놀계 수지 경화 시스템이 다른 경화 시스템에 비해 더 양호한 성질의 균형을 제공하기 때문이다. 사용 가능한 다른 경화제의 비제한적으로는 퍼옥시드, 아지드, 폴리(술포닐 아지드), 알데히드-아민 반응 생성물, 비닐 실란 그라프트 모이어티, 히드로실릴화, 치환된 우레아, 치환된 구아니딘; 치환된 크산테이트; 치환된 디티오카르바메이트; 황-함유 화합물, 예컨대 티아졸, 이미다졸, 술펜아미드, 티우라미디술피드, 파라퀴논디옥심, 디벤조파라퀴논디옥심, 황; 및 이들의 조합이 포함된다.
슬립제는 가스켓의 사출시 금형과의 이형성을 향상시켜 생산성을 향상시키고 내마모성을 개선하여 부품 성능을 향상시키기 위하여 사용된다. 이러한 슬립제는 당 분야에 공지된 지효성 슬립제, 속효성 슬립제 또는 이들의 조합을 사용할 수 있으며, 구체적인 예로는, 폴리디메틸 실록산(polydimethyl siloxane, PDMS), 올레아미드(oleamide), 에루카미드(erucamide), 올레일 팔미트아미드(oleyl palmitamide), 스테얼리 에루카미드(stearly erucamide), 에틸렌비스올레아미드(ethylene bis oleamide) 등이 있다.
또한 자외선 흡수제(예컨대, 트리아진계), 광안정제(예컨대, HALS), 계면 활성제, 소포제(예컨대, 디메틸폴리실록산), 중화제, 안정제, 대전방지제, 항균제 등을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 가스켓용 고무 조성물의 제조방법은 특별히 한정되지 않으며, 당 분야에 공지된 방법을 제한 없이 적용할 수 있다. 이러한 제조방법의 일 실시예를 들면 EPDM계 고무, 네오프렌계 고무, 염화폴리올레핀계 수지, 무기충전제, 난연제, 발포흑연, 프로세스 오일 및 필요에 따라 배합되는 그 밖의 첨가제를 당 분야에 알려진 통상적인 방법에 따라 구성한 후, 이들을 특정 비율로 혼합 및 교반하여 제조될 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 가스켓용 고무 조성물은 적어도 1종의 염화폴리올레핀계 수지를 믹싱한 후 적어도 3종의 EPDM계 고무와 네오프렌계 고무를 칭량하여 혼합하고, 제조된 혼합물에 무기물, 난연제, 발포흑연, 프로세스 오일 및 기타 첨가제 등을 투입하여 고무 믹싱기에서 배합한 후 고무 압출하고 가류(가황)하여 제조될 수 있다.
이때 조성물을 혼합하는 방법은 통상의 방법이 채용될 수 있으며, 예를 들어 단축 및 이축 압출기, 슈퍼믹서(super-mixer), 밴버리 믹서(banbury-mixer), 각종 니더(kneader), 롤(roll) 등의 혼련 장치를 이용될 수 있다.
구체적인 일 실시예를 들면, 상기 가스켓용 고무 조성물은 당해 조성물 100 중량부를 기준으로, 에틸렌-프로필렌-디엔(EPDM)계 고무 20 내지 50 중량부; 네오프렌계 고무 1 내지 15 중량부; 염화올레핀계 수지 1 내지 15중량부; 무기충전제 3 내지 30 중량부; 난연제 20 내지 60 중량부; 발포흑연 5 내지 15 중량부; 및 프로세스 오일 1 내지 20 중량부를 포함할 수 있으며, 필요에 따라 총 100 중량부를 만족시키는 기타 첨가제를 더 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이 구성되는 본 발명의 가스켓용 고무 조성물은, 25℃에서의 점도가 30 내지 50 cps일 수 있으며, 구체적으로 35 내지 45 cps일 수 있다. 점도를 적절한 범위로 조절함으로써 우수한 작업성과 공정성을 부여할 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 가스켓용 고무 조성물은 난연성, 내열성, 내구성, 복원성(탄성), 내화학성, 가공성 등의 물성을 갖추면서도 일반 열가소성 수지의 특징인 사출성형, 압출성형 등의 방식으로 용이하게 성형될 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 가스켓용 고무 조성물에 의한 가스켓 및 성형품은 다양한 분야에 유용하게 적용 가능하다. 일례로, 건물용 내외장재 부품에 구비되는 성형품, 일례로 방화문(출입문)의 실링용 부품에 적용될 수 있으며, 보다 구체적으로 가스켓이 설치될 수 있는 건축물의 문틀과 방화문(출입문) 사이, 샤시와 창호, 창호와 유리, 샤시와 샤시, 유리 틈새 등의 이격 공간에 적용될 수 있다. 그 외 전자부품, 자동차 부품, 의료용품, 가정용품, 사무용품, 레저용품 및 생활용품 등의 가스켓으로 적용될 수 있다.
<난연 팽창 가스켓>
또한 본 발명은 전술한 가스켓용 고무용 조성물을 이용한 성형품, 바람직하게는 난연 팽창 가스켓을 제공한다.
여기서, 성형품은 전술한 고무 조성물을 이용하여 사출성형, 블로우 성형, 압출성형, 열 성형 등의 여러가지 성형공정에 의해 제조된 모든 성형품을 지칭한다. 구체적으로 건물 내외장재용 부품, 각종 전기전자 부품, 또는 자동차 부품 등에 구비되는 성형품일 수 있으며, 특히 건물 내외장재의 문(방화문)과 문틀 사이, 샤시와 창호, 창호와 유리, 샤시와 샤시, 유리 틈새 등의 이격 공간에 배치되어 밀폐 부재로서 기능하는 방화문 난연 가스켓이 바람직하다.
본 발명에 따른 난연 팽창 가스켓은 당 분야에 알려진 통상적인 방법에 따라 제조될 수 있으며, 일례로 하기 일 실시예와 같이 실시될 수 있다. 이러한 제조방법은 하기 방법이나 순서에 의해서만 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 각 공정의 단계가 변형되거나 또는 선택적으로 혼용되어 수행될 수 있다.
상기 난연 팽창 가스켓을 제조하는 방법의 일 실시예를 들면, (i) 전술한 가스켓용 고무 조성물을 혼합한 후 숙성하는 1차 혼합물 제조단계('S10 단계'); (ii) 상기 1차 혼합물을 혼합한 후 숙성하는 2차 혼합물 제조단계('S20 단계'); (iii) 상기 2차 혼합물을 압출성형하는 단계('S30 단계'); 및 (iv) 상기 단계 (iii)에서 얻어진 결과물을 가황설비를 통과하면서 가류시키는 단계('S40 단계'); 및 상기 단계 (iv)의 결과물을 가교발포하는 발포단계('S50 단계')를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 1차 혼합물 제조단계('S10 단계')는, EPDM계 고무, 네오프렌계 고무, 염화폴리올레핀계 수지, 무기충전제, 난연제, 발포흑연, 프로세스 오일 및 기타 첨가제를 포함하는 본 발명의 고무 조성물을 혼합한 후 숙성하는 단계이다. 일례로, 적어도 1종의 염화폴리올레핀계 수지를 믹싱한 후 적어도 3종의 EPDM계 고무와 네오프렌계 고무를 칭량하여 혼합하고, 제조된 혼합물에 무기물, 난연제, 발포흑연, 프로세스 오일 및 기타 첨가제 등을 투입하여 혼합한다.
이러한 S10 단계의 구체적인 일례를 들면, 전술한 고무 조성물을 밴버리 믹서(banbury-mixer, 예컨대 22인치 roll)에 투입한 후 150~200℃, 구체적으로 170~185℃의 온도를 가하면서 균일하게 혼합 및 분산시키고 냉각한다. 원료의 열이력에 대한 안정화를 위해 20℃ 이내의 온도에서 12~36시간, 구체적으로 20~26시간 정도 숙성 및 건조하는 것이 바람직하다.
이어서, 2차 혼합물 제조단계('S20 단계')는, 1차 혼합물을 니더기(예, 18인치 row)에 투입한 후 60~90℃, 구체적으로 70~85℃의 온도에서 2차 분산 및 혼합하고 리본작업한다. 투롤 밀에서 80℃ 이내, 5분 이내로 시트 및 압출기 투입을 고려해 일정크기로 재단한 후, 2차 혼합물의 안정화를 위해 20℃ 이내의 온도에서 12시간 이상, 구체적으로 대략 20~26시간 동안 숙성 및 건조하는 것이 바람직하다.
상기 S20 단계에서는 전술한 1차 혼합물에 당 분야에 공지된 가교제 및 가교촉진제를 첨가할 수 있으며, 일례로 니더기에서 가교반응온도를 고려해 80℃ 이내, 10분 이내 혼합하는 것이 바람직하다.
이후, 압출기를 이용하여 상기 S20 단계에서 제조된 혼합물을 압출성형한다('S30 단계').
상기 S30 단계의 일례를 들면, ㆈ90 압출기에 금형을 체결한 후 압출성형하는데, 이러한 압출성형은 KS 규격을 고려해 다양한 형태(튜브-내경×외경, 시트-폭×두께)로 진행된다. 압출온도는 가교온도를 고려해 80℃ 이내로 유지하는 것이 바람직하다.
이어서, 압출기와 가황설비(가류조)를 통과하면서 가류시켜 고무의 물성을 갖도록 한다('S40 단계').
S40 단계의 구체적인 일례를 들면, 대략 35m 정도의 가황설비(가류조) 내부에 구비된 200~250℃, 구체적으로 220~240℃로 가열된 그라스비드 내부를 대략 100m 정도로 통과하도록 한다.
이후, 압출성형된 성형물을 가교발포한다.
이러한 발포단계('S50 단계')는 상기 2차혼합물 제조단계('S20 단계')를 통해 제조된 혼합물을 가교발포하고, 냉각, 인취 및 권취하는 과정으로 이루어질 수 있다. 상기 발포단계('S50 단계')의 성형온도는 가교제 및 발포제의 분해온도를 고려해 110 내지 180℃의 온도 이내에서 이루어질 수 있으며, 이 과정에서 가교-발포속도의 제어가 셀 구조에 큰 영향을 주게 된다.
상기 S50 단계에서, 인취공정 및 권취공정은 각각 당 분야에 공지된 통상의 인취기와 권취기를 이용할 수 있다. 여기서, 인취기는 가류된 성형물을 일정한 속도로 당겨주는 것이며, 권취기는 인취된 결과물을 적당한 길이로 감아 포장하는 공정이다.
전술한 공정을 거쳐 제조된 본 발명의 난연 팽창 가스켓은, 건물 내외장재 등에 설치되어 문(방화문)과 문틀 사이, 샤시와 창호, 창호와 유리, 샤시와 샤시, 유리 틈새 사이의 이격 공간을 밀폐하는 1차 기밀성을 나타내며, 더불어 부피가 현저히 팽창하는 발포흑연을 포함함으로써 화재 발생시 화염 및 유해가스의 확산을 방지하는 2차 기밀성을 지속적으로 나타낼 수 있다. 이에 따라, 우수한 난연성, 압출 가공성, 흑연 팽창성, 및 친환경성을 동시에 확보할 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 난연 팽창 가스켓은, 하기 (i) 및 (ii)의 물성 조건을 만족시킬 수 있다. (i) UL-94 규격에 따라 측정된 시편의 난연도가 V-0 이상이고, (ii) IEC 62321-4, IEC 62321-5 및 IEC 62321-6 규격에 따른 유해물질(Hg, Pb, Cd, Cr, PBBs/PBDEs)을 비(非)포함한다(하기 표 5 참조).
본 발명에 따른 난연 팽창 가스켓은, 우수한 난연성, 내구성, 내열성, 가공성, 내마모성 및 복원성 등이 요구되는 건축물용 내장재 및/또는 외장재 부품, 전자부품, 자동차 부품, 의료용품, 가정용품, 사무용품, 레저용품 및 생활용품 등에도 유용하게 적용될 수 있다. 구체적인 일례를 들면, 건물 내외장재의 문(방화문)과 문틀 사이, 샤시와 창호, 창호와 유리, 샤시와 샤시, 유리 틈새 사이의 이격 공간을 1차 밀폐하고, 화재 발생시 열팽창하여 화염 및 유해가스를 2차 밀폐 및 차단하는 기밀(, sealing)용 난연 열팽창성 가스켓으로 사용될 수 있다. 그러나 이에 특별히 한정되는 것은 아니다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적 설명한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐 어떠한 의미로든 본 발명의 범위가 실시예로 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
본원 실시예 및 비교예에서 사용되는 각 구성성분의 물성은 하기 표 1과 같다. 하기 표 2의 조성에 따라 EPDM계 고무, 네오프렌계 고무, 염화 폴리에틸렌계 수지, 무기충전제, 난연제, 발포흑연, 프로세스 오일 및 기타 첨가제 등을 이용하여 실시예 1의 가스켓용 고무 조성물 및 가스켓을 각각 제조하였다.
구체적으로, 2종의 염화폴리에틸렌 수지를 믹싱한 후 3종의 EPDM계 고무와 네오프렌계 고무를 첨가하여 혼합하였다. 이어서 무기충전제와 난연제를 투입하여 고무믹싱기에서 혼합한 후 고무압출하고 가류공정을 실시하였다.
상기 실시예 1의 가스켓용 고무 조성물의 경우 작업시 가스켓의 형상이 유지되었을 뿐만 아니라 작업성이 양호하였다. 또한 제조된 실시예 1의 가스켓은 난연성 및 유해성 면에서 우수한 난연성과 친환경성을 나타내었다.
[실시예 2]
2종의 염화폴리에틸렌 수지 대신 1종의 염화폴리에틸렌 수지를 사용하고, 조성물을 함량을 하기 표 1과 같이 변경한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 실시예 2의 가스켓용 고무 조성물 및 가스켓을 각각 제조하였다.
상기 실시예 2의 가스켓용 고무 조성물의 경우 작업시 가스켓의 형상이 유지되었을 뿐만 아니라 작업성이 양호하였다. 또한 제조된 실시예 2의 가스켓은 난연성 및 유해성 면에서 우수한 난연성과 친환경성을 나타내었다.
구성 성분 상세 스펙

EPDM계 고무
(A)		 A-1 제1 EPDM
[(ML1+4, 125℃= 28, ENB 함량 = 7.9 wt%, ethylene 함량 = 57 wt%]
A-2 제2 EPDM
[(ML1+4, 125℃= 56, ENB 함량 = 7.9 wt%, ethylene 함량 = 57 wt%]
A-3 제3 EPDM
[(ML1+4, 125℃= 49, ENB 함량 = 5.7 wt%, ethylene 함량 = 70 wt%]
네오프렌계
고무 (B)		 B 네오프렌 고무 (EM40, Mooney viscosity = 48)
염화폴리올레핀계 수지(C) C-1 제1염화폴리에틸렌 (CPE135)
C-2 제2염화폴리에틸렌 (C6235)
무기충전제(D) D 탄산칼슘
난연제 (E) E-1 Al(OH)2
E-2 Mg(OH)2
E-3 삼산화안티몬
E-4 데카브롬
E-5 염화파라핀
발포흑연 (F) F 발포흑연
프로세스 오일(G) G 파라핀계 오일
첨가제(I) I 활성화 아연스테아린산
실시예 비교예
1 2 1 2 3 4 5
EPDM계
고무		 A-1 15 17 21 22 23 23 22
A-2 3 4 - - 5 - -
A-3 10 15 16 17 10 11 10
네오프렌계
고무		 B 4 5 - - - 5 -
염화폴리올레핀계 수지 C-1 3 3 - - - - 2
C-2 3 - - - - - 5
무기충전제 D 5 5 5 5 5 5 5
난연제 E-1 14 13 14 13 13 12 14
E-2 13 12 13 12 12 11 11
E-3 2 1 3 3 4 4 3
E-4 3 2 6 5 6 6 5
E-5 5 3 - - - - -
발포흑연 F 10 10 10 10 10 10 10
프로세스 오일 G 5 5 7 8 7 8 8
첨가제 I 5 5 5 5 5 5 5
전체 (중량부) 100 100 100 100 100 100 100
[비교예 1]
상기 표 1과 같이 조성을 변경한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 비교예 1의 가스켓용 고무 조성물 및 가스켓을 각각 제조하였다.
구체적으로, 염화폴리에틸렌 수지와 네오프렌계 고무의 사용 없이 2종의 EPDM계 고무를 혼합한 후 무기충전제, 난연제, 발포흑연, 프로세스 오일 및 첨가제를 추가 투입하는 비교예 1의 경우, 고무 믹싱 작업시 발포흑연의 결합력이 저하되었으며, 이러한 결합력 문제로 가스켓으로 압출된 제품의 형상 유지가 어려웠다. 다만 상대적으로 난연성은 양호하였다.
[비교예 2]
상기 표 1과 같이 조성을 변경한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 비교예 2의 가스켓용 고무 조성물 및 가스켓을 각각 제조하였다.
구체적으로, 염화폴리에틸렌 수지와 네오프렌계 고무의 사용 없이 2종의 EPDM계 고무를 혼합한 후 무기충전제, 난연제, 발포흑연, 프로세스 오일 및 첨가제 등을 추가 투입하는 비교예 2의 경우, 고무믹싱 작업은 원활하였으며, 가스켓으로 압출 또한 양호하였다. 그러나 결합력 문제로 가스켓 제품의 형상 유지에 어려움 발생하였으며, 생산성 문제 및 난연성이 목표치에 도달하지 못하였다.
[비교예 3]
상기 표 1과 같이 조성을 변경한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 비교예 3의 가스켓용 고무 조성물 및 가스켓을 각각 제조하였다.
구체적으로, 염화폴리에틸렌 수지와 네오프렌계 고무 사용 없이 3종의 EPDM계 고무를 혼합한 후 무기충전제, 난연제, 발포흑연, 프로세스 오일 및 첨가제 등을 추가 투입하는 비교예 3의 경우, 압출성형시 난연제의 결합력이 낮은 관계로 성형의 결합이 현저하게 저하되었으며, 표면이 매우 거친 현상이 나타남을 확인하였다.
[비교예 4]
상기 표 1과 같이 조성을 변경한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 비교예 4의 가스켓용 고무 조성물 및 가스켓을 각각 제조하였다.
구체적으로, 염화폴리에틸렌 수지의 사용 없이 2종의 EPDM계 고무를 혼합한 후 무기충전제, 난연제, 발포흑연, 프로세스 오일 및 첨가제 등을 추가 투입하는 비교예 4의 경우, 네오프렌계와 블랜드하여 난연제와 결합을 향상시키고, 또한 난연성의 향상과 압출성의 개선효과는 있으나, 발포흑연의 열팽창성을 다소 저하시켜 연소시 부피팽창에 마이너스 효과가 나타남을 확인하였다.
[비교예 5]
상기 표 1과 같이 조성을 변경한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 비교예 5의 가스켓용 고무 조성물 및 가스켓을 각각 제조하였다.
구체적으로, 네오프렌계 고무의 사용 없이 2종의 EPDM계 고무를 혼합한 후 무기충전제, 난연제, 발포흑연, 프로세스 오일 및 첨가제 등을 추가 투입하는 비교예 5의 경우, 압출가공성은 양호한 편이였으나, 난연성 물성을 위주로 판단시 전체 비교대상 중에서 가장 낮은 것으로 확인되었다.
[실험예 1. 물성 평가(1)]
실시예 1~2 및 비교예 1~5의 고무 조성물을 이용하여 제작된 가스켓 시편의 물성을 하기와 같이 물성을 분석하였다.
이때 사용된 시험방법과 결과는 각각 하기 표 3 및 4와 같다.
시험방법 및 평가기준
난연성 압출성형된 시편의 단면을 토치로 2분간 직화한 후 시편의 소화 정도 및 시간을 측정하여 판정
○: 직화 후 불꽃이 미발생
△: 직화 후 불꽃 발생 (불꽃 지속시간: 10초 이하)
Х: 직화 후 불꽃 발생 (불꽃 지속시간: 10초 초과, 30초 이하)
압출
가공성		 압출기의 성형금형 조립 후 토출되는 제품의 표면을 서로 육안으로 비교하여 하기와 같이 판정
○: 제품의 형상 표면이 매끄럽고 토출성이 원활
△: 제품의 형상 표면이 거칠고 토출성 양호
Х: 제품의 형상이 제대로 형성되지 않으며 결합력 저하
흑연팽창성 압출성형된 시편의 초기 두께를 측정한 후, 상기 시편의 단면을 토치로 2분간 직화하고, 이후 시편의 부피팽창 정도를 측정 후 하기와 같이 판정
○: 시편의 초기 두께 대비 3배 이상(≥ 300%) 팽창
△: 시편의 초기 두께 대비 1.5~2배(150~200%) 팽창
Х: 시편의 초기 두께 대비 1.5배 미만 (≤150%) 팽창
실시예 1 실시예 2 비교예
1		 비교예
2		 비교예
3		 비교예
4		 비교예
5
난연성 ○ ○ × × △ △ ×
압출가공성 ○ ○ △ ○ × ○ ○
흑연팽창성 ○ △ △ △ △ △ ×
상기 표 4에 나타난 바와 같이, 본 발명의 필수 구성요소를 비(非)포함하는 비교예 1~5의시편의 경우, 압출작업성과 결합력이 저하되어 압출공정시 연속적인 압출이 어려웠으며, 압출된 제품의 표면 또한 만족스럽지 못하므로, 난연성을 낮추어 작업을 할 수밖에 없었다. 이에 비해, 소정의 배합으로 최적화된 조성을 갖는 실시예 1-2의 시편은, 우수한 가공성과 결합성, 높은 난연성을 동시에 가짐을 확인할 수 있었다.
[실험예 2. 난연성 판정]
실시예 1의 고무 조성물을 이용하여 제작된 가스켓 시편의 난연성을 하기와 같이 판정하였다.
시편의 난연성 평가는 한국화학융합시험연구원(KTR)에서 실시되었으며, 이때 사용된 시험방법과 그 결과는 하기 도 1 내지 도 5에 각각 나타내었다.
하기 도 1 내지 5에 나타난 바와 같이, 소정의 배합으로 최적화된 본 발명의 실시예 1의 시편은 높은 난연성을 확보하였을 뿐만 아니라 친환경적이고, 우수한 가공성과 결합성을 가짐을 확인할 수 있었다. 이에 따라, 알미늄창호, 샤시와 유리 틈새 기밀을 유지하고, 또한 화재 발생시 열 팽창을 통해 화염 및 유해가스의 전파를 방지하는 난연 팽창 가스켓으로 유용하게 적용될 수 있음을 알 수 있었다.

Claims (18)

  1. 에틸렌-프로필렌-디엔(EPDM)계 고무;
    네오프렌계 고무;
    염화폴리올레핀계 수지;
    무기충전제;
    난연제; 및
    프로세스 오일을 포함하며,
    당해 조성물 100 중량부를 기준으로 5 내지 15 중량부의 발포흑연을 포함하는, 가스켓용 고무 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 발포 흑연은, 150℃ 이상으로 가열하였을 때 100 내지 300배로 팽창하는 것으로, 60 내지 300 메쉬(mesh)의 입도 및 95 중량% 이상의 탄소 성분을 갖는, 가스켓용 고무 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 에틸렌-프로필렌-디엔(EPDM)계 고무는 적어도 3종을 포함하되,
    오일 비(非)함유형 제1 에틸렌-프로필렌-디엔계 고무;
    오일 비(非)함유형 제2 에틸렌-프로필렌-디엔계 고무; 및
    오일 함유형 제3 에틸렌-프로필렌-디엔계 고무를 포함하는, 가스켓용 고무 조성물.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 에틸렌-프로필렌-디엔계 고무는, 무니점도(Mooney viscosity, ML1+4, 125℃)가 15 ~ 35이고, ENB(ethylidene norbornene)의 함량이 4.5 ~ 12 중량%이며, 에틸렌(ethylene)의 함량이 50 ~ 80 중량%이며,
    상기 제2 에틸렌-프로필렌-디엔계 고무는, 무니점도(Mooney viscosity, ML1+4, 125℃)가 45 ~ 65이고, ENB(ethylidene norbornene)의 함량이 4.5 ~ 12 중량%이며, 에틸렌(ethylene)의 함량이 50 ~ 80 중량%인, 가스켓용 고무 조성물.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제3 에틸렌-프로필렌-디엔계 고무는, 무니점도(Mooney viscosity, ML1+4, 125℃)가 40 ~ 70 이고, ENB(ethylidene norbornene)의 함량이 3.0 ~ 10 중량%이며, 에틸렌(ethylene)의 함량이 60 ~ 90 중량%인, 가스켓용 고무 조성물.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 제1 에틸렌-프로필렌-디엔계 고무, 상기 제2 에틸렌-프로필렌-디엔계 고무, 및 상기 제3 에틸렌-프로필렌-디엔계 고무의 혼합 비율은 4~6 : 0.3~2.5 : 3~5 중량비인, 가스켓용 고무 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 네오프렌계 고무는 무늬점도(Mooney Viscosity, ML1+4)가 35~55인, 가스켓용 고무 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 염화폴리올레핀계 수지는, 염화도가 5 내지 40 중량%인 염화폴리에틸렌 수지를 적어도 1종 이상 포함하는, 가스켓용 고무 조성물.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 무기충전제는 탄산칼슘(CaCO3), 탈크(talc), 탄산마그네슘, 점토, 활석, 황산바륨, 실리카, 마이카, 산화티탄, 카본블랙, 그래파이트, 탄소나노튜브, 흑연, 규회석(wollastonite), 및 나노실버로 구성된 군에서 선택된 1종 이상인 가스켓용 고무 조성물.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 난연제는, 금속수산화물계 제1 난연제; 안티몬계 제2 난연제; 할로겐계 제3 난연제; 중 적어도 하나를 포함하는, 가스켓용 고무 조성물.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 금속수산화물계 제1 난연제는 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 및 수산화칼륨으로 구성된 군에서 선택된 1종 이상인, 가스켓용 고무 조성물.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 할로겐계 제3 난연제는 데카브롬 및 염화파라핀으로 구성된 군에서 선택된 1종 이상인, 가스켓용 고무 조성물.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 제1 난연제와 상기 제2 난연제와 상기 제3 난연제의 사용 비율은 50~90 : 3~20 : 7~30 중량비인 가스켓용 고무 조성물.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 프로세스 오일은 파라핀계 또는 나프텐계 오일 중 적어도 어느 하나인 가스켓용 고무 조성물.
  15. 제1항에 있어서,
    당해 조성물 100 중량부를 기준으로,
    에틸렌-프로필렌-디엔(EPDM)계 고무 20 내지 50 중량부;
    네오프렌계 고무 1 내지 15 중량부;
    염화폴리올레핀계 수지 1 내지 15 중량부;
    무기충전제 3 내지 30 중량부;
    난연제 20 내지 60 중량부;
    발포흑연 5 내지 15 중량부; 및
    프로세스 오일 1 내지 20 중량부를 포함하는, 가스켓용 고무 조성물.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 조성물은 안료, 착색제, 흡습제, 슬립제, 산화방지제, 윤활제, 노화방지제, 발포제, 가교제, 가교조제, 가공조제, 가황제, 결합제, 커플링제, 열 안정제, 및 UV 안정제로 구성된 군에서 선택된 1종 이상의 첨가제를 더 포함하는, 가스켓용 고무 조성물.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 기재된 가스켓용 고무 조성물을 이용한 난연 팽창 가스켓.
  18. 제17항에 있어서,
    방화문, 창호, 샤시, 및 유리 중 적어도 하나 이상에 적용되는, 난연 팽창 가스켓.
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