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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 EPDM의 가황속도를 단축시키는 방법으로 분쇄고무의 사용을 검토할 뿐만 아니라, 분쇄고무 사용의 약점인 표면의 기포 문제를 동시에 해결하는 방법으로 EPDM 발포체를 만드는 것에 관해 연구하고자 하였다. 즉, EPDM 고무에 폐타이어 분쇄 고무를 충전제로 첨가한 고무 발포체의 제조시 분쇄 고무의 첨가량에 따른 가황특성 및 인장강도, 신장률, 경도 등의 물성을 카본블랙이 충전제로 첨가되었을 경우와 비교하였다.
제안 방법
- EPDM 고무 100g에 대해 분쇄고무 10, 20, 30, 50, 70 phr 첨가한 경우를 G10, G20, G30, G50, G70으로 나타내었으며, SRF 10, 20, 30, 50, 70 phr 첨가한 경우를 S10, S20, S30, S50, S70으로 나타내었다.
- Table 1에서 조사된 조건으로(1차 가황시간 동안) 유압식프레스에서 제조된 발포체를 오븐에서 10분 동안 2차 가황한 뒤 이들의 발포배율 및 기계적물성을 조사하였다. Fig.
- ℃ 에서 3° arc를 가하여 조사하였다. 각 조성별 가황곡선으로부터 최대토오크의 50% 에이를 때까지의 시간(tΔ50)을 1차 가황 시간으로 결정하였다. 물성 조사를 위한 발포체 시편은 유압식 프레스를 이용하여 170 ℃ 에서 각 조성별 1차 가황 시간 동안 가황을 행하면서 발포를 시킨 후, 연속적으로 150 ℃로 내부온도를 조절한 공기 가열식 오븐에서 10분 동안 2차 가황한 후 제조하였다.
- EPDM 100g을 5분간 실험실 규모의 two-roll-mill을 이용하여, 70 ℃ 에서 masticating하고 분쇄고무와 카본블랙을 해당량 넣은 뒤 3분간 혼련하였다. 그후 나프텐유 30 phr을 첨가하여 5분간 혼련한 뒤, ZnO 5 phr, 스테아린산 1 phr, 황 1.5 phr, 가교촉진제 1 phr을 첨가한 뒤 3분간 이들을 분산시켰다. 발포체의 기계적물성 조사를 위한 시료는 위의 조성에서 발포제만 10phr 더 첨가하였다.
- 노화 시험은 각 조성의 시편을 공기가열식 노화 시험기에서 100 ℃로 48시간 동안 방치한 후, 노화 시험전의 시편과 동일한 조건으로 물성을 조사하였다.
- 발포배율은 발포 전 시료의 비중을 발포 후 시료의 비중으로 나누어서 계산하였고 비중은 일본 Mirage 사의 자동 비중계로 측정하였다.
- 발포체의 영구압축줄음율을 측정하기 위해 두께 28.50 ± 0.2 mm, 지름 40 mm인 시편을 만든 뒤 9.52 mm의 스페이스를 이용하여 압축한 상태로 100 ℃ 에서 24시간 방치한 후 꺼내어 냉각시킨 다음 30분 이내에 두께를 측정하고 식(1)에 따라 영구압죽줄음률(C, %)을 구하였다.
- 본 연구자들은 분쇄된 고무들을 새로운 고무배합시 충전제(filler)로 사용하기 위한 최적 조건을 조사하였고 그 결과들을 발표5,7하였다. 그 결과 일반적인 기계적 물성의 큰 저하 없이 사용 가능한 조건들을 조사하였지만 분쇄 고무에 포함된 미량의 휘발성물질 등으로 인해 표면에 작은 기포들이 발견되어 외관의 개선이 요구되었다.
- 인장특성은 아령형 3호 시편을 사용하여 상온에서 Instron series IX로 분당 500 mm/min의 인장속도로 조사하였다.
- 즉, EPDM 고무에 폐타이어 분쇄 고무를 충전제로 첨가한 고무 발포체의 제조시 분쇄 고무의 첨가량에 따른 가황특성 및 인장강도, 신장률, 경도 등의 물성을 카본블랙이 충전제로 첨가되었을 경우와 비교하였다.
- 혼련이 끝난 고무배합물의 가황거동은 oscillating disk type rheometer (ODR)를 이용하여 170 ℃ 에서 3° arc를 가하여 조사하였다. 각 조성별 가황곡선으로부터 최대토오크의 50% 에이를 때까지의 시간(tΔ50)을 1차 가황 시간으로 결정하였다.
대상 데이터
- EPDMe (주) 유공의 SUPRENE 501A를 사용하였다. 카본블랙은 제철화학(주)의 SRF 를, ZnO는 극동화학(주)의 KSW2를, 나프탈유는 미창석유화학의 RN-2를 사용하였으며 황과 가교 촉진제인 2-mercaptobenzothiazolee 공업용을 사용하였다.
- 카본블랙은 제철화학(주)의 SRF 를, ZnO는 극동화학(주)의 KSW2를, 나프탈유는 미창석유화학의 RN-2를 사용하였으며 황과 가교 촉진제인 2-mercaptobenzothiazolee 공업용을 사용하였다. 발포제는 azodicarboamide와 dinitrosopentamethylene tetramine 의 혼합물인 ACP-A를 (주) 금양으로부터 공급받아 사용하였다. 폐타이어 분쇄물은 전보5에서 사용한 SBR 30%, 천연고무(NR) 15%, 카본블랙 20%, 기타첨가제 5% 그리고 나머지는 타이어 코드 등으로 구성되어 분쇄고무 중에서 250~600㎛의 입자 크기를 가지는 분쇄물을 표준체망으로 걸러 실험에 사용하였다.
- 카본블랙은 제철화학(주)의 SRF 를, ZnO는 극동화학(주)의 KSW2를, 나프탈유는 미창석유화학의 RN-2를 사용하였으며 황과 가교 촉진제인 2-mercaptobenzothiazolee 공업용을 사용하였다. 발포제는 azodicarboamide와 dinitrosopentamethylene tetramine 의 혼합물인 ACP-A를 (주) 금양으로부터 공급받아 사용하였다.
- 발포제는 azodicarboamide와 dinitrosopentamethylene tetramine 의 혼합물인 ACP-A를 (주) 금양으로부터 공급받아 사용하였다. 폐타이어 분쇄물은 전보5에서 사용한 SBR 30%, 천연고무(NR) 15%, 카본블랙 20%, 기타첨가제 5% 그리고 나머지는 타이어 코드 등으로 구성되어 분쇄고무 중에서 250~600㎛의 입자 크기를 가지는 분쇄물을 표준체망으로 걸러 실험에 사용하였다.
이론/모형
- 발포체의 경도는 일본 Asker사의 shore C형 경도계를 시편 단면에 대해 수직으로 눌러 ASTM2240에 의거하여 측정하였다.
성능/효과
- 내노화성 시험의 결과 본 연구에서 사용되어진 계 모두에서 우수한 내노화성을 나타내는 것을 알 수 있었다.
- 그 결과 일반적인 기계적 물성의 큰 저하 없이 사용 가능한 조건들을 조사하였지만 분쇄 고무에 포함된 미량의 휘발성물질 등으로 인해 표면에 작은 기포들이 발견되어 외관의 개선이 요구되었다. 또한 분쇄고무를 스티렌-부타디엔고무(SBR) 발포체의 충진제로 사용할 때 분쇄 고무에 포함된 미반응 황 내지는 가교촉진제의 영향으로 가황 속도가 빨라지는 것을 관찰하였다.7 한편, 에틸렌-프로필렌-디엔 (EPDM)고무는 2중결합 수의 부족으로 인해 가황속도가 대단히 느린 것이 가공상의 단점으로 작용한다.
- 충전제의 함량이 낮은 곳에서는 카본블랙이 사용되어진 경우보다 분쇄고무가 사용되어진 경우의 인장강도 값이 더 크게 나타났으며 매우 흥미 있는 결과이었다. 이는 경화된 분쇄고무가 미량 포함된 경우가 카본블랙이 첨가된 경우보다 보강효과가 뛰어남을 나타내며 이에 관해서는 현재 계속 연구 중에 있다.
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