KR20220097088A - 가스켓용 고무 조성물 및 이를 이용한 난연 가스켓 - Google Patents

가스켓용 고무 조성물 및 이를 이용한 난연 가스켓 Download PDF

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박인혜
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주식회사 국일인토트
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Abstract

본 발명은, 물성이 상이한 적어도 2종의 에틸렌-프로필렌-디엔(EPDM)계 고무를 조합하여 베이스 폴리머를 구성하되, 특정한 성능 개선용 첨가제, 난연제 및 가교제를 포함함으로써, 가스켓으로 제조하는 경우, 평상시에는 우수한 복원력으로 인해 열손실을 효과적으로 방지하고 방음 효과가 우수하며, 화재시에는 열을 받아 부피가 증가하여 문과 문틀 사이의 유격 공간을 빈틈없이 밀폐함으로써 화재로 인한 열기와 유해가스를 효과적으로 차단할 수 있는 가스켓용 고무 조성물 및 이를 이용하여 제조한 방화문용 난연 가스켓에 관한 것이다.

Description

가스켓용 고무 조성물 및 이를 이용한 난연 가스켓{Gasket rubber composition and flame retardant gasket using the same}
본 발명은 가스켓용 고무 조성물 및 이를 이용한 난연 가스켓에 관한 것이다.
일반적으로 가스켓(Gasket)은 기밀을 유지하기 위한 대상물의 접합면에 끼워 넣은 박판 형상의 배관재료를 총칭하는 것으로서, 실(seal)이라고도 한다. 한편, 건축물에 사용되는 종래 방화문 기밀용　가스켓은 문틈에 배치되어 누수 및 방음 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 회색)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 개발된 방화문 기밀용 난연　가스켓은, 염화비닐계(PVC) 재질과 실리콘 재질을 주로 사용하고 있으며, 에틸렌-프로필렌-디엔계(EPDM)계 고무는 거의 적용되지 않고 있다. 그러나 염화비닐계(PVC)는 복원력이 상대적으로 낮아 기밀 역할을 제대로 수행하지 못하고 있으며, 또한 실리콘은 상대적으로 가격이 비싸기 때문에,　가스켓의 제조비용이 상승하는 문제가 발생된다. 전술한 문제들로 인해, 화재 발생시 심각한 안전성 문제가 초래되는 것을 알면서도, 비난연 고무　가스켓을 대부분 사용하고 있는 실정이다.
본 발명은, 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 평상시에는 우수한 복원력으로 인해 열손실을 효과적으로 방지하고 방음 효과가 우수하며, 화재시에는 열을 받아 부피가 증가하여 문과 문틀 사이의 유격 공간을 빈틈없이 밀폐함으로써 화재로 인한 열기와 유해가스를 효과적으로 차단할 수 있는 가스켓용 고무 조성물을 제공하는 것을 그 목적으로 하며, 또한 상기 가스켓용 고무 조성물을 이용하여 제조된 방화문용 난연 가스켓을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에서는, 적어도 2종의 에틸렌-프로필렌-디엔(EPDM)계 고무; 성능 개선용 첨가제; 난연제; 및 가교제를 포함하며, 상기 제1 에틸렌-프로필렌-디엔계 고무는, ENB(ethylidene norbornene)의 함량이 5 ~ 8 중량%이고, 에틸렌(ethylene)의 함량이 50 ~ 65 중량%이며, 무니점도(Mooney viscosity, ML1+4, 125℃가 20 ~ 30이고, 상기 제2 에틸렌-프로필렌-디엔계 고무는, ENB(ethylidene norbornene)의 함량이 4.7 ~ 6.7 중량%이고, 에틸렌(ethylene)의 함량이 61.5 ~ 67.5 중량%이며, 무니점도(Mooney viscosity, ML1+4, 125℃가 18 ~ 28이며, 상기 제1 에틸렌-프로필렌-디엔계 고무와 제2 에틸렌-프로필렌-디엔계 고무의 혼합 비율은 70 : 30 내지 30 : 70 중량부 비이고, 건축물의 출입문과 문틀 사이의 틈새를 기밀하는 실링재로 사용되는　가스켓용 고무　조성물을 제공한다.
또한, 본 명세서에서 상기 제1 에틸렌-프로필렌-디엔계 고무와 제2 에틸렌-프로필렌-디엔계 고무를 포함하는 적어도 2종의 에틸렌-프로필렌-디엔(EPDM)계 고무는, KS M 6518: 2016 규격에 의해 측정된 인장강도가 5.5 내지 7.0 MPa이고, 신장률이 4.8Х102　내지 6.0Х102　인,　가스켓용 고무　조성물을 제공한다.
또한, 본 명세서에서 상기 성능 개선용 첨가제는 이소택틱 프로필렌(Isotactic propylene), 에틸렌 비닐아세테이트 코폴리머(Ethylene Vinylacetate Copolymer), 디메틸실리콘오일(PDMS) 및 무정형 침강 실리카 중 선택되는 1종 이상인　가스켓용 고무　조성물을 제공한다.
또한, 본 명세서에서 상기 난연제는 멜라민 시아누레이트, 인산 에스테르계 난연제, 인계 난연제 복합물 및 그라파이트로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상인,　가스켓용 고무　조성물을 제공한다.
또한, 본 명세서에서 상기 난연제는 멜라민 시아누레이트, 인산 에스테르계 난연제, 인계 난연제 복합물 및 그라파이트를 포함하는,　가스켓용 고무　조성물을 제공한다.
또한, 본 명세서에서 상기 난연제는 멜라민 시아누레이트 20 중량부, 인산 에스테르계 난연제 10 중량부, 인계 난연제 복합물 5 중량부 및 그라파이트 25 중량부를 포함하는 것인, 가스켓용 고무 조성물을 제공한다.
또한, 본 명세서에서 상기 가교제는 디큐밀퍼옥사이드(Dicumyl peroxide)인, 가스켓용 고무　조성물을 제공한다.
또한, 본 명세서에서 적어도 2종의 에틸렌-프로필렌-디엔계 고무 90 내지 110 중량부; 성능 개선용 첨가제 18 내지 20 중량부; 난연제 50 내지 60 중량부; 및 가교제 0.01 내지 1 중량부를 포함하는,　가스켓용 고무　조성물을 제공한다.
또한, 본 명세서에서 상기　조성물은 안료, 착색제, 흡습제, 슬립제, 산화방지제, 윤활제, 노화방지제, 발포제, 가공조제, 가황제, 결합제, 커플링제, 열 안정제, 및 UV 안정제로 구성된 군에서 선택된 1종 이상의 첨가제를 더 포함하는　가스켓용 고무　조성물을 제공한다.
본 명세서에서는 상기 가스켓용 고무　조성물로 제조한 방화문용 난연　가스켓을 제공한다.
본 발명에 따른 가스켓용 고무 조성물은 물성이 상이한 적어도 2종의 에틸렌-프로필렌-디엔(EPDM)계 고무를 조합하여 베이스 폴리머를 구성하되, 특정한 성능 개선용 첨가제, 난연제 및 가교제를 포함함으로써, 이를 방화문용 난연 가스켓으로 제조하는 경우, 평상시에는 우수한 복원력으로 인해 열손실을 효과적으로 방지하고 방음 효과가 우수하며, 화재시에는 열을 받아 부피가 증가하여 문과 문틀 사이의 유격 공간을 빈틈없이 밀폐함으로써 화재로 인한 열기와 유해가스를 효과적으로 차단할 수 있다.
또한, 본 발명에 따라 제조된 가스켓용 고무 조성물 및 이를 이용한 방화문용 난연 가스켓은 인체 유해물질을 함유하는 종래 난연제(ex. Pb, Cd, Hg, Cr, PBBs/PBDEs)를 친환경 물질로 대체함으로써, 우수한 난연성을 확보하는 동시에, 국내 및 해외 환경기준을 모두 충족시킨다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에서 제조된 가스켓 시편의 가스유해성 시험성적서이다.
도 2는 본 발명의 실시예 1에서 제조된 가스켓 시편의 내화 시험성적서이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1에서 제조된 가스켓 시편의 연소 시험성적서이다.
도 4 및 5는 본 발명의 실시예 1에서 제조된 가스켓 시편의 기밀 시험성적서이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구현예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 기재를 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 기재의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
한편, 본원 명세서 및 청구범위 전반에 사용되는 용어 "조성물"은, 당해 조성물을 포함하는 물질의 혼합물 뿐 아니라, 조성물의 물질로부터 형성된 반응 생성물 및 분해 생성물을 포함한다. 또한, 본원 명세서 및 청구범위 전반에 사용되는 용어 "중합체"는, 동일한 유형이든 상이한 유형이든, 단량체를 중합함으로써 제조된 중합체성 화합물을 지칭하며, 이에 따라 본원 명세서 및 청구범위에 기재된 "중합체"는 단일중합체(미량의 불순물이 중합체 구조에 혼입될 수 있음을 이해하면서 단지 한 유형의 단량체로부터 제조된 중합체를 지칭하는데 사용됨), 및 이후에 정의된 혼성 중합체를 모두 포함한다.
<가스켓용 고무 조성물>
본 발명의 일실시예에 따른 가스켓용 고무 조성물은, 난연성 고무 가스켓을 형성하기 위한 것으로서, 일례로 건축물의 출입문(방화문)과 문틀 사이의 틈새를 기밀하는 실링재를 형성할 수 있다. 구체적으로, 상기 고무 조성물은 물성이 상이한 적어도 2종의 에틸렌-프로필렌-디엔(EPDM)계 고무를 포함하는 베이스 폴리머; 성능 개선용 첨가제; 난연제; 및 가교제를 포함하는 것일 수 있다.
아래에서 본 발명의 일실시예에 따른 가스켓용 고무 조성물의 조성을 구체적으로 설명한다.
에틸렌-프로필렌-디엔(EPDM)계 고무
본 발명의 가스켓용 고무 조성물에서, 에틸렌-프로필렌-디엔(EPDM)계 고무는 난연 고무 가스켓을 형성하는 베이스 폴리머의 일 성분으로서, 중합체 전체 밀도를 컨트롤하여 베이스 폴리머의 주요 물성을 발현시키는 역할을 수행할 수 있다.
구체적으로, 에틸렌-프로필렌-디엔(EPDM)계 고무는, 에틸렌과 프로필렌에 탄소-탄소 이중 결합(C=C)을 갖는 디엔(diene) 모노머가 도입된 삼원계 공중합체로서, 제 3 성분인 디엔은 고무 가교의 가장 일반적인 방법인 황에 의한 가교점을 제공한다. 이러한 EPDM계 고무는 에틸렌과 프로필렌의 함량비 뿐 아니라, 디엔의 종류와 그 함량에 따라 특성이 좌우되는데, 여기서 디엔은 5-ethylidene-2-norbornene(ENB), dicyclopentadiene(DCPD), 1,4-hexadiene(HD) 중 선택되는 것일 수 있으며, 일례로 ENB일 수 있다. 이러한 EPDM계 고무는 불포화도가 낮아 산화나 오존에 대한 저항성이 매우 강하고 고온에서도 안정한 절연 특성을 가지며, 충전제와 가소제를 충분히 첨가할 수 있어 사출성이 우수하므로, 내후성, 내절연성, 및 내열성이 요구되는 다양한 분야에 적용된다.
한편, 종래　가스켓용　조성물은 1종의 EPDM 고무를 단독 사용하였다. 이러한 1종의 EPDM계 고무에 난연제를 많이 첨가할수록 난연성과 발포성이 향상되는 반면, 결합력이 저하되어 압출이 끊어지는 등의 문제가 초래된다. 반면, 본 발명의 경우 물성이 상이한 2종의 EPDM계 고무를 소정 함량비로 조절하여 혼용함으로써, 난연성과 발포성의 저하 없이 결합력이 상승하고 작업성이 개선될 수 있다.
일례로, 본 발명의 가스켓용 고무 조성물은 에틸렌-프로필렌-디엔(EPDM)계 고무로서, 서로 상이한 물성의 제1 에틸렌-프로필렌-디엔계 고무; 및 제2 에틸렌-프로필렌-디엔계 고무를 혼용(混用)하되, 이들의 혼합 비율을 소정 범위 내로 하는 것일 수 있다.
본 발명에 따른 제1 및 제2 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 및 제2 에틸렌-프로필렌-디엔계 고무의 바람직한 일례를 들면, 각각 에틸렌/프로필렌/디엔을 포함하는 삼원계 공중합체이며, 이때 디엔은 ENB(ethylidene norbornene)이다.
구체적으로, 본 발명의 일실시예에 따른, 제1 에틸렌-프로필렌-디엔계 고무는 ENB(ethylidene norbornene)의 함량이 5 ~ 8 중량%이고, 에틸렌(ethylene)의 함량이 50 ~ 65 중량%이며, 무니점도(Mooney viscosity, ML1+4, 125℃가 20 ~ 30 인 것일 수 있다.　일례로, 상기 제1 EPDM계 고무는 금호폴리켐 社의 KEP-330일 수 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른, 제2 에틸렌-프로필렌-디엔계 고무는 ENB(ethylidene norbornene)의 함량이 4.7 ~ 6.7 중량%이고, 에틸렌(ethylene)의 함량이 61.5 ~ 67.5 중량%이며, 무니점도(Mooney viscosity, ML1+4, 125℃가 18 ~ 28 인 것일 수 있다.　일례로, 상기 제2 EPDM계 고무는 금호폴리켐 社의 KEP-210일 수 있다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 가스켓용 고무 조성물은 제1 EPDM계 고무와 제2 EPDM계 고무의 혼합 비율을 70 : 30 내지 30 : 70 중량부 비로 포함하는 것일 수 있다. 제1 EPDM계 고무와 제2 EPDM계 고무가 상기 중량부 비로 혼합되는 경우, 발포가 잘 일어나며 결합력이 우수하여 압출 가공성이 뛰어나다.
한편, 상기 제1 에틸렌-프로필렌-디엔계 고무와 제2 에틸렌-프로필렌-디엔계 고무를 포함하는 적어도 2종의 에틸렌-프로필렌-디엔(EPDM)계 고무는, KS M 6518: 2016 규격에 의해 측정된 인장강도가 5.5 내지 7.0 MPa이고, 신장률이 4.8Х102　내지 6.0Х102　인 것일 수 있다.
성능 개선용 첨가제
본 발명의 가스켓용 고무 조성물에서, 상술한 베이스 폴리머의 물성과 조성물의 흐름성을 개선하고, 베이스 폴리머와 후술할 난연제 간의 상용성을 개선하기 위한 목적으로 첨가제가 더 포함될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 가스켓용 고무 조성물은 이소택틱 프로필렌(Isotactic propylene), 에틸렌 비닐아세테이트 코폴리머(Ethylene Vinylacetate Copolymer), 디메틸실리콘오일(PDMS) 및 무정형 침강 실리카 중 선택되는 1종 이상의 성능 개선용 첨가제를 포함할 수 있다.
구체적으로, 이소택틱 프로필렌은 베이스 폴리머의 물성 중 복원력 및 내열성을 추가적으로 향상시키기 위해 사용되는 프로필렌 기반 엘라스토머일 수 있으며, 예를 들어 엑손 모바일 社의 vistamaxx6202 제품이 사용되는 것일 수 있다.
에틸렌 비닐아세테이트 코폴리머는 후술할 난연제로 사용되는 그라파이트(Graphite)와 상술한 베이스 폴리머 간 상용성을 개선하기 위한 목적으로 사용디는 것으로서, 구체적으로, VA 함량 28중량% 이상, MI 40 내지 150 범위의 것이 사용될 수 있으며, 상기 범위 미만의 경우 난연제로 사용되는 그라파이트의 날림이 발생되는 문제가 있고, 상기 범위를 초과하는 경우 점착성 증가에 따른 가공성 저하가 문제될 수 있다. 일례로, 한화케미칼 社의 EVA 1540 제품이 사용될 수 있다.
디메틸실리콘오일(DPMS)은 고무 조성물의 흐름성을 개선하기 위해 사용되는 것으로서, 구체적으로 0.65 내지 10,000 cs 범위 내의 점도를 가지는 것이 사용될 수 있고, 압출 가공을 용이하게 하며, 이바리 발생을 효과적으로 억제하기 위해 사용될 수 있다. 일례로, 신에츠 社의 Silicone-KF96 제품이 사용될 수 있다.
무정형 침강 실리카는 후술할 액상 난연제, 예를 들어 액상 형태인 인산 에스테르계 난연제(ex. reofos65)의 효과적인 분산을 위해 사용되는 것으로서, 표면적 범위가 155 내지 200 m2/g인 무정형 침강 실리카가 사용될 수 있다. 한편, 건식 실리카를 사용하는 경우에는 액상 난연제의 함침이 제대로 이루어지지 않아, 분산 및 가공성 개선 효과를 기대하기 어렵다.
난연제
본 발명의　가스켓용 고무　조성물에서, 난연제는　가스켓의 난연성을 향상시켜 불에 잘 타지 않도록 하고 이에 화재 발생시　가스켓이 쉽게 불에 타거나 유독가스가 발생되는 것을 방지하는 역할을 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 고무 조성물에서, 난연제는 무기계 난연제인 멜라민 시아누레이트, 인산 에스테르계 난연제, 인계 난연제 복합물 및 그라파이트로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있으며, 보다 상세하게는 멜라민 시아누레이트, 인산 에스테르계 난연제, 인계 난연제 복합물 및 그라파이트를 모두 포함하는 것일 수 있다.
멜라민 시아누레이트는 할로겐계를 대체하는 난연제로서, 할로겐계 난연제 대비 독성이 적으며, 취급이 용이한 특징이 있고, 다른 난연제 대비 연기 발생이 적다. 또한, 멜라민은 환경에 대한 독성 위험이 낮아, 환경 기준을 만족시키기 용이하다.
인산 에스테르계 난연제는 할로겐 원소를 포함하고 있지 않아 환경친화적이며, 내열성이 우수한 특징이 있다. 상기 인산 에스테르계 난연제는 투명 액상 형태인 것을 사용할 수 있으며, 예를 들어 랑세스 社의 reofos65 제품을 사용할 수 있다.
인계 난연제 복합물은 적인, 암모늄 포스페이트, 암모늄 폴리스포스페이트 등 무기계 인계 난연제이거나 또는 지방족 유기인 첨가제 및 할로알킬 포스페이트 등 유기계 인계 난연제 및 이들의 조합이 사용될 수 있으며, 일례로 CNB 社의 FP-110 제품이 사용될 수 있다. 다만, 상기 FP-110 함량이 5phr을 넘을 경우 상온에서 마이그레이션이 발생되므로, 제품 외관의 불량을 야기할 수 있는 문제가 있다.
그라파이트는 팽창 흑연이라고도 불리며, 적은 소재 사용으로도 탁월한 난연 효과를 나타내고, 할로겐 성분과 중금속 성분이 없어 친환경적이다. 또한, 비용이 저렴하여 경제적이다. 한편, 본 발명의 고무 조성물에 사용되는 그라파이트는 구체적으로 카본 함량 95 내지 99%, 팽창비 150% 이상, 입자 사이즈 80 내지 150 mesh, 팽창 시작 온도가 200℃이상인 것이 사용될 수 있으며, 이 경우 화재 시 발생하는 열에 의해 팽창하여 차(char)를 형성함으로써, 가스켓에 난연성을 부여하는 역할을 수행하게 된다.
구체적으로, 본 발명의 일실시예에 따라 사용되는 난연제는 멜라민 시아누레이트 20 중량부, 인산 에스테르계 난연제 10 중량부, 인계 난연제 복합물 5 중량부 및 그라파이트 25 중량부를 포함하는 것일 수 있다.
가교제
본 발명에서 가교제는 가교 속도를 증가시키는 한편, 측쇄(side chain) 반응을 방지하여 가교 밀도를 증가시키기 위한 것이다. 일례로, 가교제는, 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 등을 사용할 수 있다.
또 다른 예로, 본 발명에서 사용되는 가교제는 퍼옥사이드계 가교제로서 디큐밀퍼옥사이드(Dicumyl peroxide)가 사용될 수 있으며, 가교제로서 디큐밀퍼옥사이드가 사용되는 경우 EPDM을 효과적으로 가교시켜, 탄성 복원력을 충분히 증대시킬 수 있는 장점이 있다. 한편, 상기 가교제는 1분 반감기 온도가 140 내지 175℃범위 내인 제품을 사용할 수 있으며, 1분 반감기 온도가 상기 온도 범위 미만인 경우 조성물 제조 중 가교 반응이 일어나 제품 제조가 불가능하고, 상기 온도 범위를 초과하는 경우 성형 온도 범위 내에서 제품의 가교가 적합하게 이루어지지 않아, 완제품의 복원력이 저하되는 문제가 있을 수 있다. 일례로, 상기 가교제는 악조노벨 社의 DCP일 수 있다.
그 밖의 첨가제
한편, 상술한 성분 이외에도, 상기 고무 조성물의 물성을 해하지 않는 범위 내에서 추가적인 성분을 더 포함할 수 있으며, 예를 들어 안료, 노화방지제(산화방지제), 발포제, 이형제, 가공조제, 가황제, 슬립제, 자외선 흡수제 등을 더 포함할 수 있다.
안료의 경우, 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 2종의 EPDM계 고무를 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 유입·유출 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.
한편, 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(4,4-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.
한편, 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.
한편, 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.
한편, 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.
한편, 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.
한편, 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.
한편, 자외선 흡수제(예컨대, 트리아진계), 광안정제(예컨대, HALS), 계면 활성제, 소포제(예컨대, 디메틸폴리실록산), 중화제, 안정제, 대전방지제, 항균제 등을 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른　가스켓용 고무　조성물의 제조방법은 특별히 한정되지 않으며, 당 분야에 공지된 방법을 제한 없이 적용할 수 있다. 이러한 제조방법의 일 실시예를 들면 제1 EPDM계 고무, 제2 EPDM계 고무, 성능 개선용 첨가제, 난연제, 가교제 및 필요에 따라 배합되는 그 밖의 첨가제를 당 분야에 알려진 통상적인 방법에 따라 구성한 후, 이들을 특정 비율로 혼합 및 교반하여 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.
전술한 바와 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, 그 외 전자부품, 자동차 부품, 의료용품, 가정용품, 사무용품, 레저용품 및 생활용품 등의　가스켓으로 적용될 수 있다.
<난연　가스켓>
또한 본 발명은 전술한　가스켓용 고무용　조성물을 이용한 성형품, 바람직하게는 방화문용 난연　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 문과 문틀 사이에 배치되어 밀폐 부재로서 기능하는 방화문용 난연　가스켓이 바람직하다.
본 발명에 따른 방화문용 난연　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　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, 본 발명에 따른 적어도 2종의 EPDM계 고무, 성능 개선용 첨가제, 난연제, 가교제 및 기타 첨가제를 혼합한 후 숙성하는 단계이다. 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 roll)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, φ90 압출기에 금형을 체결한 후 압출성형하는데, 이러한 압출성형은 KS 규격을 고려해 다양한 형태(튜브-내경Х외경, 시트-폭Х두께)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　가스켓은 우수한 난연성과 친환경성을 나타낼 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 난연　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.
또한, 본 발명에 따른 난연　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, 건축물용 문과 문틀 사이의 공간을 밀폐하는 용도의 방화문 기밀(sealing)용 난연　가스켓으로 사용될 수 있으나, 이에 특별히 한정되는 것은 아니다.
실시예
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 구현예들을 예시하고 하기에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
실시예 1 내지 2
하기 표 1의 조성에 따라 제1 EPDM계 고무, 제2 EPDM계 고무, 성능 개선용 첨가제, 난연제, 가교제, 및 기타 첨가제 등을 이용하여 실시예 1 내지 2의　가스켓용 고무　조성물을 각각 제조하였다.
비교예 1 내지 2
하기 표 1의 조성에 따라 성능 개선용 첨가제 및 난연제 성분을 실시예 1 내지 2와 차이를 둔 것만 달리하여 가스켓용 고무　조성물을 각각 제조하였다.
재료 배합
실시예 1 실시예 2 비교예 1 비교예 2
베이스 폴리머 EPDM KEP330 30 70 100 100
EPDM KEP210 70 30
성능 개선용 첨가제 Vistamaxx6202 10 - 10
EVA1540 10 10 10 10
Silicone-KF96 - 5 5
Zeosil165 - 3 3
난연제 MC 20 20 20 20
Reofos65 - 10 10
FP-110 - 5 5
Graphite 30 25 30 25
가교제 DCP 1 0.1 1 0.1
Total (중량부) 171 165.1 171 165.1
[실험 1. 물성 분석(1)]
실시예 1 및 비교예 1의 고무　조성물에 배합된 EPDM계 고무의 물성을 하기와 같이 분석하였으며, 이의 결과를 하기 표 2에 기재하였다.
1) 무니점도(Mooney Viscosity) 측정: Mooney Viscometer(MV, Myungji Tech 사, MV2000)을 이용하였다. 이때 측정환경은 100℃에서 시험편을 1분간 예열한 후 4분간 무니점도를 측정하여 평균값을 구하였다.
2) 인장강도와 신장률 측정: 한국화학융합시험연구원(KTR, TAK-2019-028105)에서 KS M 6518 : 2016 규격에 따라 각각 측정하였다.

구분		 무니 점도
(ML 1+4
125℃)
ENB 함량
(wt%)
에틸렌 함량
(wt%)
Extender Oil
(PHR)
인장강도
(MPa)
신장률
(%)
실시예1 25.3 5.43 64.2 14 6.2 5.1X102
실시예2 27.2 6.12 59.4 14 6.13 5.2X102
비교예1 19.3 4.32 55.2 - 4.5 4.9X102
비교예2 19.5 4.18 56.1 - 4.8 4.8X102
-실시예 1 : 제 1 EPDM(KEP 330) : 제 2 EPDM(KEP 210) = 3 : 7 (wt%)
-실시예 2 : 제 1 EPDM(KEP 330) : 제 2 EPDM(KEP 210) = 7 : 3 (wt%)
-비교예 1 및 비교예 2 : 제 1 EPDM(KEP 330)
상기 표 2에 나타난 바와 같이, 물성이 상이한 2종의 EPDM계 고무를 혼용한 실시예 1은 EPDM계 고무를 단독 사용하는 비교예 1에 비해, 인장강도가 현저히 향상되었을 뿐만 아니라 신장률도 우수하다는 것을 확인할 수 있었다.
[실험 2. 물성 분석(2)]
실시예 1의 고무　조성물을 이용하여 제작된　가스켓　시편을 이용하여, 가스유해성 측정시험, 내화 시험, 연소 시험, 기밀 시험을 도 1 내지 도 5와 같이 측정하였다.
도 1 내지 도 5에 나타난 바와 같이, 적어도 2종의 EPDM계 고무를 혼용하고, 특정한 성능 개선용 첨가제 및 난연제 성분을 가지는 실시예에 따른 시편은 가스 유해성이 없으며, 연소성 시험, 내화 시험, 연소 시험 및 기밀 시험 시 우수한 특성을 나타냈으며, 특히 높은 난연성과 기밀성을 가짐을 확인할 수 있었다. 이에 따라, 방화문용 난연 고무　가스켓으로 유용하게 적용될 수 있음을 알 수 있었다.
앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 구현예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며, 변형된 구현예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

Claims (10)

  1. 적어도 2종의 에틸렌-프로필렌-디엔(EPDM)계 고무; 성능 개선용 첨가제; 난연제; 및 가교제를 포함하며,
    상기 제1 에틸렌-프로필렌-디엔계 고무는, ENB(ethylidene norbornene)의 함량이 5 ~ 8 중량%이고, 에틸렌(ethylene)의 함량이 50 ~ 65 중량%이며, 무니점도(Mooney viscosity, ML1+4, 125℃)가 20 ~ 30이고,
    상기 제2 에틸렌-프로필렌-디엔계 고무는, ENB(ethylidene norbornene)의 함량이 4.7 ~ 6.7 중량%이고, 에틸렌(ethylene)의 함량이 61.5 ~ 67.5 중량%이며, 무니점도(Mooney viscosity, ML1+4, 125℃)가 18 ~ 28이며,
    상기 제1 에틸렌-프로필렌-디엔계 고무와 제2 에틸렌-프로필렌-디엔계 고무의 혼합 비율은 70 : 30 내지 30 : 70 중량부 비이고,
    건축물의 출입문과 문틀 사이의 틈새를 기밀하는 실링재로 사용되는　가스켓용 고무　조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 에틸렌-프로필렌-디엔계 고무와 제2 에틸렌-프로필렌-디엔계 고무를 포함하는 적어도 2종의 에틸렌-프로필렌-디엔(EPDM)계 고무는, KS M 6518: 2016 규격에 의해 측정된 인장강도가 5.5 내지 7.0 MPa이고, 신장률이 4.8Х102　내지 6.0Х102　인,　가스켓용 고무　조성물.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 성능 개선용 첨가제는 이소택틱 프로필렌(Isotactic propylene), 에틸렌 비닐아세테이트 코폴리머(Ethylene Vinylacetate Copolymer), 디메틸실리콘오일(PDMS) 및 무정형 침강 실리카 중 선택되는 1종 이상인　가스켓용 고무　조성물.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 난연제는 멜라민 시아누레이트, 인산 에스테르계 난연제, 인계 난연제 복합물 및 그라파이트로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상인,　가스켓용 고무　조성물.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 난연제는 멜라민 시아누레이트, 인산 에스테르계 난연제, 인계 난연제 복합물 및 그라파이트를 포함하는,　가스켓용 고무　조성물.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 난연제는 멜라민 시아누레이트 20 중량부, 인산 에스테르계 난연제 10 중량부, 인계 난연제 복합물 5 중량부 및 그라파이트 25 중량부를 포함하는 것인, 가스켓용 고무 조성물.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 가교제는 디큐밀퍼옥사이드(Dicumyl peroxide)인, 가스켓용 고무　조성물.
  8. 제 1 항에 있어서,
    적어도 2종의 에틸렌-프로필렌-디엔계 고무 90 내지 110 중량부;
    성능 개선용 첨가제 18 내지 20 중량부;
    난연제 50 내지 60 중량부; 및
    가교제 0.01 내지 1 중량부를 포함하는,　가스켓용 고무　조성물.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기　조성물은 안료, 착색제, 흡습제, 슬립제, 산화방지제, 윤활제, 노화방지제, 발포제, 가공조제, 가황제, 결합제, 커플링제, 열 안정제, 및 UV 안정제로 구성된 군에서 선택된 1종 이상의 첨가제를 더 포함하는　가스켓용 고무　조성물.
  10. 제 1 항의 가스켓용 고무　조성물로 제조한 방화문용 난연　가스켓.
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