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문제 정의
- TPU가 신발 겉창용 소재로 사용되기 위해서는 습윤 상태 의 슬립 저항성 이 높고 경도가 낮은 EPDM 고무의 특성 도입이 요망되므로, 본 연구에서는 EPDM 고무에 에어백용 TPU 스크랩을 블렌딩하여 일련의 EPDMTPU-S 필름을 제조하고 이들의 조성과 물성과의 관계를 검토하여 신발 겉창용 소재로 TPU 스크랩을 재활용할 수 있는 방안을 조사하였다.
- TPU가 신발 겉창용 소재로 사용되기 위해서는 습윤 상태 의 슬립 저항성 이 높고 경도가 낮은 EPDM 고무의 특성 도입이 요망되므로, 본 연구에서는 EPDM 고무에 에어백용 TPU 스크랩을 블렌딩하여 일련의 EPDMTPU-S 필름을 제조하고 이들의 조성과 물성과의 관계를 검토하여 신발 겉창용 소재로 TPU 스크랩을 재활용할 수 있는 방안을 조사하였다.
제안 방법
- EPDM/TPU-S 블렌드는 100°C에서 24시간 진공 조건하에 건조한 시료를 Haake rheocord-90을 사용하여 rpm 50, 19 0°C, 10분 동안 용융혼합으로 블랜딩한 후, 190°C, lOOkgf/cm2 의 압력 하에서 4분간 용융하여 압착하여 필름을 제조하였다. EPDM/TPU-S 블렌드의 조성은 무게비를 100/0, 50/50, 40/60, 30/70, 20/80, 10/90 및 0/100으로 하였다.
- EPDM/TPU-S 블렌드는 100°C에서 24시간 진공 조건하에 건조한 시료를 Haake rheocord-90을 사용하여 rpm 50, 19 0°C, 10분 동안 용융혼합으로 블랜딩한 후, 190°C, lOOkgf/cm2 의 압력 하에서 4분간 용융하여 압착하여 필름을 제조하였다. EPDM/TPU-S 블렌드의 조성은 무게비를 100/0, 50/50, 40/60, 30/70, 20/80, 10/90 및 0/100으로 하였다.
- EPDM/TPU-S 블렌드는 100°C에서 24시간 진공 조건하에 건조한 시료를 Haake rheocord-90을 사용하여 rpm 50, 19 0°C, 10분 동안 용융혼합으로 블랜딩한 후, 190°C, lOOkgf/cm2 의 압력 하에서 4분간 용융하여 압착하여 필름을 제조하였다. EPDM/TPU-S 블렌드의 조성은 무게비를 100/0, 50/50, 40/60, 30/70, 20/80, 10/90 및 0/100으로 하였다.
- 일반적으로 TPU는 내슬립성, 특히 습윤 슬립 특성이 나쁜 것으로 알려져 있다. 그러므로 본 연구에서는 습윤 상태의 슬 립 특성 평가를 위해 바닥면에 수분을 도포하여 마찰력을 측정한 값으로부터 마찰 특성을 비교할 때 가장 많이 사용되는 습윤 상태의 동적 마찰계수를 계산하였다[27]. 일반적으로 마 찰특성은 분자구조（원자배열）, 분자량, 결정화도, 분자배열, 공 중합비, 충전물의 종류와 양, 분포 등에 의존한다고 알려져 있 으며, 플라스틱의 경우 동종 재료에서의 마찰계수 값은 0.
- 일반적으로 TPU는 내슬립성, 특히 습윤 슬립 특성이 나쁜 것으로 알려져 있다. 그러므로 본 연구에서는 습윤 상태의 슬 립 특성 평가를 위해 바닥면에 수분을 도포하여 마찰력을 측정한 값으로부터 마찰 특성을 비교할 때 가장 많이 사용되는 습윤 상태의 동적 마찰계수를 계산하였다[27]. 일반적으로 마 찰특성은 분자구조（원자배열）, 분자량, 결정화도, 분자배열, 공 중합비, 충전물의 종류와 양, 분포 등에 의존한다고 알려져 있 으며, 플라스틱의 경우 동종 재료에서의 마찰계수 값은 0.
- 그런 데 슬립저항성을 포함하여 신발 겉창용 소재의 응용에 관한 연구는 찾을 수가 없었고, 더욱이 에어백용 TPU 스크랩을 이 용한 다양한 조성의 블렌드 EPDM/TPU-S에 관한 연구는 찾 아 볼 수가 없었다. 그리고 본 연구에서 사용한 에어백용 TPU-S는 기계적 물성이 문헌에서 사용한 pristine TPU보다 도 높으며, 또한 본 연구에서 사용한 우수한 내슬립성을 지닌 EPDM의 성분 및 물성이 기존의 EPDM과 다르므로 기존의 연구와는 차별화 된다.
- 블렌드의 기계적 성질을 측정하기 위하여 cross-head speed를 분당 3 mm의 조건으로 하여 tensile tester (MO-1131, 4204, Instron Co.)를 사용하였다.
- 블렌드의 열적거동을 조사하기 위하여 differential scanning calorimeter (DSC Q20, TA Co.)를 사용하여 승온 속도 분당 10°C, 온도 -80—300°C 범위에서, dynamic mechanical thermal analysis (DMTA Mk ni, Rheometric Scientific)는 승온 속도 분당 3°C, 온도 -80-100°C 범위에서 측정하였다.
- 블렌드의 열적거동을 조사하기 위하여 differential scanning calorimeter (DSC Q20, TA Co.)를 사용하여 승온 속도 분당 10℃, 온도 -80—300℃ 범위에서, dynamic mechanical thermal analysis (DMTA Mk ni, Rheometric Scientific)는 승온 속도분당 3℃, 온도 -80-100℃ 범위에서 측정하였다.
- 0)> 사용하여 ASTM D1894-76에 준하여 측정하 였다. 습윤 상태의 특성 평가는 시험 바닥면인 유리면에 단위 면적(1 cm2)당 1 g이상의 수분을 도포하여 측정하였으며 습윤 동적마찰계수(wet coefficient of kinetic friction)는 다음 식으 로 계산하였다.
- 0)> 사용하여 ASTM D1894-76에 준하여 측정하 였다. 습윤 상태의 특성 평가는 시험 바닥면인 유리면에 단위 면적(1 cm2)당 1 g이상의 수분을 도포하여 측정하였으며 습윤 동적마찰계수(wet coefficient of kinetic friction)는 다음 식으 로 계산하였다.
- Ltd, Japan)를 사용하여 ASTM D 2240에 준하여 측정하였다. 시편의 두께 및 측정 포 인트 간의 거리는 각각 10, 6 mm이상으로 하였으며 5회 반복 측정한 후 평균값을 각 시편의 경도로 하였다.
- Ltd, Japan)를 사용하여 ASTM D 2240에 준하여 측정하였다. 시편의 두께 및 측정 포 인트 간의 거리는 각각 10, 6 mm이상으로 하였으며 5회 반복 측정한 후 평균값을 각 시편의 경도로 하였다.
- 폐기되는 TPU 스크랩(TPU-S)의 재활용 가능성을 검토하 기 위하여 본 연구에서는 EPDM 고무에 TPU-S를 100/0, 50/50, 40/60, 30/70, 20/80, 10/90 및 0/100의 조성비로 블렌 딩한 후 필름을 만들어 열적, 기계적 성질, 비중, 경도, NBS 내마모성, 내슬립성, 모폴로지 등을 검토하였다. 블렌드 중의 TPU-S의 함량이 증가함에 따라 강도 신도, 내마모성, 비중 및 경도 등의 모든 물성이 증가하였으나, 내슬립성(동적마찰계수) 은 크게 감소함을 알 수 있었다.
- 폐기되는 TPU 스크랩(TPU-S)의 재활용 가능성을 검토하 기 위하여 본 연구에서는 EPDM 고무에 TPU-S를 100/0, 50/50, 40/60, 30/70, 20/80, 10/90 및 0/100의 조성비로 블렌 딩한 후 필름을 만들어 열적, 기계적 성질, 비중, 경도, NBS 내마모성, 내슬립성, 모폴로지 등을 검토하였다. 블렌드 중의 TPU-S의 함량이 증가함에 따라 강도 신도, 내마모성, 비중 및 경도 등의 모든 물성이 증가하였으나, 내슬립성(동적마찰계수) 은 크게 감소함을 알 수 있었다.
대상 데이터
- 블렌드 재료로는 폐기되는 TPU-S (Tm 176°C, Tg -20°C, Mw 137425 引''mol, 비중 1.29, melt index (190°C, 2.16kg))과 EPDM 고무(propylene 40%, MA 1.0%, Mooney viscosity 30 (125°C, 비중 0.95))를 Chemtura사(Royaluf 498)에 서 공급받아 사용하였다.
- 블렌드 재료로는 폐기되는 TPU-S (Tm 176°C, Tg -20°C, Mw 137425 引''mol, 비중 1.29, melt index (190°C, 2.16kg))과 EPDM 고무(propylene 40%, MA 1.0%, Mooney viscosity 30 (125°C, 비중 0.95))를 Chemtura사(Royaluf 498)에 서 공급받아 사용하였다.
이론/모형
- 제조된 시편의 비중을 밀도구배관법(23"C, CCWn- heptane)으 로 측정하였다.
- 제조된 시편의 비중을 밀도구배관법(23"C, CCWn- heptane)으 로 측정하였다.
- NBS 마모 시험기(YASUDA SEIKI SEISAKUSHO Ltd. Model: 6387)를 사용하여 KS M 6625에 준하여 측정하였으 며 NBS 내마모성은 다음 식으로 계산하였다.
- 블렌드의 구조 및 모포로지를 관찰하기 위하여 전자현미경 (Scanning Electron Microscope, HITACH S-4200)을 사용 하였다.
- 블렌드의 구조 및 모포로지를 관찰하기 위하여 전자현미경 (Scanning Electron Microscope, HITACH S-4200)을 사용 하였다.
- 시편을 절단하여 평활한 중간부분을 durometer hardness (A Type, Asker, Kobunshi Co. Ltd, Japan)를 사용하여 ASTM D 2240에 준하여 측정하였다. 시편의 두께 및 측정 포 인트 간의 거리는 각각 10, 6 mm이상으로 하였으며 5회 반복 측정한 후 평균값을 각 시편의 경도로 하였다.
- 슬립특성은 LLOYD Instruments Ltd.의 friction tester(Version 1.0)> 사용하여 ASTM D1894-76에 준하여 측정하 였다. 습윤 상태의 특성 평가는 시험 바닥면인 유리면에 단위 면적(1 cm2)당 1 g이상의 수분을 도포하여 측정하였으며 습윤 동적마찰계수(wet coefficient of kinetic friction)는 다음 식으 로 계산하였다.
- 슬립특성은 LLOYD Instruments Ltd.의 friction tester(Version 1.0)> 사용하여 ASTM D1894-76에 준하여 측정하 였다. 습윤 상태의 특성 평가는 시험 바닥면인 유리면에 단위 면적(1 cm2)당 1 g이상의 수분을 도포하여 측정하였으며 습윤 동적마찰계수(wet coefficient of kinetic friction)는 다음 식으 로 계산하였다.
성능/효과
- 순수한 EPDM과 TPU-S의 NBS 내마모성은 각각 100, 730%이었다. NBS 내마모성은 TPU-S 조성이 증가함에 따라 증가하는 것을 알 수 있었다. 그런데 EPDM7TPU-S 블렌드에 서 NBS 내마모성은 단순 혼합법칙 이하의 경향을 나타내었 다.
- 그리고 습윤 동적마찰계수는 TPU-S의 조성비가 0-65% 범위에서 단순 혼합법칙 이상이었지만 그 후의 조성비에서는 이하를 나타내었다. TPU-S 조성비 70%인 경우 습윤 동적마 찰계수 값은 0.2로 순수한 TPU-S 보다 2배로 내슬립성이 향 상된 것을 확인할 수 있었다. 신발업계에서 기준으로 사용되 는 신발 겉창 소재의 습윤 동적마찰계수 값이 0.
- 그리고 습윤 동적마찰계수는 TPU-S의 조성비가 0-65% 범위에서 단순 혼합법칙 이상이었지만 그 후의 조성비에서는 이하를 나타내었다. TPU-S 조성비 70%인 경우 습윤 동적마 찰계수 값은 0.2로 순수한 TPU-S 보다 2배로 내슬립성이 향 상된 것을 확인할 수 있었다. 신발업계에서 기준으로 사용되 는 신발 겉창 소재의 습윤 동적마찰계수 값이 0.
- 순수한 EPDM의 용융온도는 124°C 에 서 뚜렷이 나타났지만, TPU-S의 용융 피크는 176°C 부근에서 대단히 넓고 약하게 나타났다. 그런데 EPDM이 10-90 wt% 의 조성에서 TPU-S의 피크는 거의 관찰 할 수가 없었으며, EPDM의 함량이 감소함에 따라 EPDM 용융 피크의 위치 (Tm)는 변하지 않았지만, 결정화도에 비례하는 피크의 용융 AH는 EPDM의 감소에 따라 비례하여 감소함을 알 수 있었 다. 이러한 현상은 EPDM의 결정화에 TPU-S가 거의 관여하 지 않은 것을 말하므로 두 물질은 결정영역의 용융온도 및 결 정화 측면에서 상용성이 거의 없는 것을 나타낸다.
- 블렌드 중의 TPU-S의 함량이 증가함에 따라 강도 신도, 내마모성, 비중 및 경도 등의 모든 물성이 증가하였으나, 내슬립성(동적마찰계수) 은 크게 감소함을 알 수 있었다. 그런데 TPU-S 함량의 증가에 따라 블렌드의 파단신율은 혼합법칙 이상으로 증가하였으나, 내슬립성은 TPU-S가 0-65% 범위 에서 단순 혼합법 칙 이상이 었지만, 인장강도, 비중 및 마모강도는 모두 단순 혼합법칙보 다 낮은 값을 나타내었다. EPDM/TPU-S 블렌드에서 조성비 30/70의 경우 비중 1.
- 블렌드 중의 TPU-S의 함량이 증가함에 따라 강도 신도, 내마모성, 비중 및 경도 등의 모든 물성이 증가하였으나, 내슬립성(동적마찰계수) 은 크게 감소함을 알 수 있었다. 그런데 TPU-S 함량의 증가에 따라 블렌드의 파단신율은 혼합법칙 이상으로 증가하였으나, 내슬립성은 TPU-S가 0-65% 범위 에서 단순 혼합법 칙 이상이 었지만, 인장강도, 비중 및 마모강도는 모두 단순 혼합법칙보 다 낮은 값을 나타내었다. EPDM/TPU-S 블렌드에서 조성비 30/70의 경우 비중 1.
- 15（최대）이므로 EPDM/TPU-S 30/70은 신발 겉창소재 로의 적용이 가능한 것을 알 수 있었다. 그리 고 순수한 EPDM와 TPU-S의 Shore A 경 도는 각각 68 및 86이었으며 TPU-S 조성비가 70%일 때는 경도 79를 나타 내었다. 이는 일반적으로 신발업계에서 기준으로 사용되는 신 발겉창 소재에서 요구되는 경도 75 이하보다는 다소 높지만 겉창소재로 사용할 수 있는 범위 내에 들어감을 알 수 있었다.
- Figure 7의 SEM 사진에서 알 수 있는 바 와 같이 낮은 용융온도를 나타내는 EPDM이 구름모양으로 퍼 져있는 연속상을 형성하는 것을 볼 수 있었으며, 용융점도가 높은 TPU-S가 퍼진 구형 형태로 분산상으로 존재하는 것을 알 수 있었다. 그리고 EPDM의 함량이 증가함에 따라 EPDM 이 보다 뚜렷한 연속상을 나타내면서 보다 smooth한 상을 형 성함을 관찰 할 수 있었다. 이는 낮은 용융온도（124°C）의 EPDM과 높은 용융온도（약 176°C）인 TPU-S를 높은 온도 190°C에서 용융 가공할 때에 EPDM은 아주 낮은 점도의 상태 가 되므로 EPDWTPU-S 블렌드는 일반적인 용액과 유사한 거동을 보인 결과에 기인된 것이라 생각된다.
- Figure 7의 SEM 사진에서 알 수 있는 바 와 같이 낮은 용융온도를 나타내는 EPDM이 구름모양으로 퍼 져있는 연속상을 형성하는 것을 볼 수 있었으며, 용융점도가 높은 TPU-S가 퍼진 구형 형태로 분산상으로 존재하는 것을 알 수 있었다. 그리고 EPDM의 함량이 증가함에 따라 EPDM 이 보다 뚜렷한 연속상을 나타내면서 보다 smooth한 상을 형 성함을 관찰 할 수 있었다. 이는 낮은 용융온도（124°C）의 EPDM과 높은 용융온도（약 176°C）인 TPU-S를 높은 온도 190°C에서 용융 가공할 때에 EPDM은 아주 낮은 점도의 상태 가 되므로 EPDWTPU-S 블렌드는 일반적인 용액과 유사한 거동을 보인 결과에 기인된 것이라 생각된다.
- 10이었으며 습윤 동적마찰 계수는 TPU-S 조성이 증가함에 따라 감소하는 것을 알 수 있 었다. 그리고 습윤 동적마찰계수는 TPU-S의 조성비가 0-65% 범위에서 단순 혼합법칙 이상이었지만 그 후의 조성비에서는 이하를 나타내었다. TPU-S 조성비 70%인 경우 습윤 동적마 찰계수 값은 0.
- 일반적으로 TPU는 하드 및 소프트 세그 멘트의 상분리가 나타나면 이들 물성이 모두 증가할 수 있다. 따라서 결과론적으로 보면 EPDM/TPU-S 90/10에서 EPDM 이 연속상인 TPU-S의 하드 및 소프트 세그멘트의 상분리에 유리하게 작용함으로 단순 혼합법칙이상으로 강도 및 신도 모 두를 증가시킨 결과를 초래한 것으로 생각된다. 하지만 블렌 드 조성비 90/10에서 인장강도 및 파단 신도가 모두 증가한 구체적인 이유는 규명할 수 없었으며, 그 규명을 위한 추후 연 구가 요망된다.
- 일반적으로 TPU는 하드 및 소프트 세그 멘트의 상분리가 나타나면 이들 물성이 모두 증가할 수 있다. 따라서 결과론적으로 보면 EPDM/TPU-S 90/10에서 EPDM 이 연속상인 TPU-S의 하드 및 소프트 세그멘트의 상분리에 유리하게 작용함으로 단순 혼합법칙이상으로 강도 및 신도 모 두를 증가시킨 결과를 초래한 것으로 생각된다. 하지만 블렌 드 조성비 90/10에서 인장강도 및 파단 신도가 모두 증가한 구체적인 이유는 규명할 수 없었으며, 그 규명을 위한 추후 연 구가 요망된다.
- 폐기되는 TPU 스크랩(TPU-S)의 재활용 가능성을 검토하 기 위하여 본 연구에서는 EPDM 고무에 TPU-S를 100/0, 50/50, 40/60, 30/70, 20/80, 10/90 및 0/100의 조성비로 블렌 딩한 후 필름을 만들어 열적, 기계적 성질, 비중, 경도, NBS 내마모성, 내슬립성, 모폴로지 등을 검토하였다. 블렌드 중의 TPU-S의 함량이 증가함에 따라 강도 신도, 내마모성, 비중 및 경도 등의 모든 물성이 증가하였으나, 내슬립성(동적마찰계수) 은 크게 감소함을 알 수 있었다. 그런데 TPU-S 함량의 증가에 따라 블렌드의 파단신율은 혼합법칙 이상으로 증가하였으나, 내슬립성은 TPU-S가 0-65% 범위 에서 단순 혼합법 칙 이상이 었지만, 인장강도, 비중 및 마모강도는 모두 단순 혼합법칙보 다 낮은 값을 나타내었다.
- 폐기되는 TPU 스크랩(TPU-S)의 재활용 가능성을 검토하 기 위하여 본 연구에서는 EPDM 고무에 TPU-S를 100/0, 50/50, 40/60, 30/70, 20/80, 10/90 및 0/100의 조성비로 블렌 딩한 후 필름을 만들어 열적, 기계적 성질, 비중, 경도, NBS 내마모성, 내슬립성, 모폴로지 등을 검토하였다. 블렌드 중의 TPU-S의 함량이 증가함에 따라 강도 신도, 내마모성, 비중 및 경도 등의 모든 물성이 증가하였으나, 내슬립성(동적마찰계수) 은 크게 감소함을 알 수 있었다. 그런데 TPU-S 함량의 증가에 따라 블렌드의 파단신율은 혼합법칙 이상으로 증가하였으나, 내슬립성은 TPU-S가 0-65% 범위 에서 단순 혼합법 칙 이상이 었지만, 인장강도, 비중 및 마모강도는 모두 단순 혼합법칙보 다 낮은 값을 나타내었다.
- Figure 5에서 알 수 있는 바와 같이 EPDM/TPU-S 블렌드에서 비중 및 경도는 단순 계산 값보다 다소 낮은 값들을 나타내지만 실험 오차로 생각되며 대체로 혼합량에 비 례하는 경향을 나타내었다. 순수 한 EPDM 및 TPU-S의 비중은 각각 0.85, 1.29이었으며, TPU-S 조성비가 70% 인 경우 비중은 1.14로 나타났다. 신발 업계에서 기준으로 사용되는 신발 겉창소재에서 요구되는 비 중이 1.
- Figure 5에서 알 수 있는 바와 같이 EPDM/TPU-S 블렌드에서 비중 및 경도는 단순 계산 값보다 다소 낮은 값들을 나타내지만 실험 오차로 생각되며 대체로 혼합량에 비 례하는 경향을 나타내었다. 순수 한 EPDM 및 TPU-S의 비중은 각각 0.85, 1.29이었으며, TPU-S 조성비가 70% 인 경우 비중은 1.14로 나타났다. 신발 업계에서 기준으로 사용되는 신발 겉창소재에서 요구되는 비 중이 1.
- 73의 범위로 알려져 있다[28]. 순수한 EPDM과 TPU-S의 습 윤 동적 마찰계수값은 각각 0.45, 0.10이었으며 습윤 동적마찰 계수는 TPU-S 조성이 증가함에 따라 감소하는 것을 알 수 있 었다. 그리고 습윤 동적마찰계수는 TPU-S의 조성비가 0-65% 범위에서 단순 혼합법칙 이상이었지만 그 후의 조성비에서는 이하를 나타내었다.
- 73의 범위로 알려져 있다[28]. 순수한 EPDM과 TPU-S의 습 윤 동적 마찰계수값은 각각 0.45, 0.10이었으며 습윤 동적마찰 계수는 TPU-S 조성이 증가함에 따라 감소하는 것을 알 수 있 었다. 그리고 습윤 동적마찰계수는 TPU-S의 조성비가 0-65% 범위에서 단순 혼합법칙 이상이었지만 그 후의 조성비에서는 이하를 나타내었다.
- EPDM은 -39°C, TPU-S는 -20°C 에서 각각 하나의 Tg7} 관찰되었으나, EPDM7TPU-S 블렌드 에서는 두 개의 Tg가 관찰되었다. 순수한 EPDM의 Tg는 TPU-S의 함량이 증가함에 따라 약간 저온으로 이동하나, 순 수한 TPU-S의 丁으는 EPDM의 함량 증가에 따라 아주 약간 (3~4”C) 고온으로 증가하였다. 일반적으로 부분적인 상용계 에서는 낮은 Tg는 보다 높은 온도로, 높은 Tg는 보다 낮은 온 도로 이동되어 두 Tg를 나타낸다.
- EPDM은 -39°C, TPU-S는 -20°C 에서 각각 하나의 Tg7} 관찰되었으나, EPDM7TPU-S 블렌드 에서는 두 개의 Tg가 관찰되었다. 순수한 EPDM의 Tg는 TPU-S의 함량이 증가함에 따라 약간 저온으로 이동하나, 순 수한 TPU-S의 丁으는 EPDM의 함량 증가에 따라 아주 약간 (3~4”C) 고온으로 증가하였다. 일반적으로 부분적인 상용계 에서는 낮은 Tg는 보다 높은 온도로, 높은 Tg는 보다 낮은 온 도로 이동되어 두 Tg를 나타낸다.
- 14로 나타났다. 신발 업계에서 기준으로 사용되는 신발 겉창소재에서 요구되는 비 중이 1.15（최대）이므로 EPDM/TPU-S 30/70은 신발 겉창소재 로의 적용이 가능한 것을 알 수 있었다. 그리 고 순수한 EPDM와 TPU-S의 Shore A 경 도는 각각 68 및 86이었으며 TPU-S 조성비가 70%일 때는 경도 79를 나타 내었다.
- 2로 순수한 TPU-S 보다 2배로 내슬립성이 향 상된 것을 확인할 수 있었다. 신발업계에서 기준으로 사용되 는 신발 겉창 소재의 습윤 동적마찰계수 값이 0.2인 점을 고려 할 때 TPU-S 조성비 70% 블렌드의 경우 신발 겉창소재로 적 용할 수 있음을 확인할 수 있었다.
- 2로 순수한 TPU-S 보다 2배로 내슬립성이 향 상된 것을 확인할 수 있었다. 신발업계에서 기준으로 사용되 는 신발 겉창 소재의 습윤 동적마찰계수 값이 0.2인 점을 고려 할 때 TPU-S 조성비 70% 블렌드의 경우 신발 겉창소재로 적 용할 수 있음을 확인할 수 있었다.
- TPU-S 조성비 70%의 경우 300%의 NBS 내마모성 값을 나타내었다. 이는 순수 TPU-S 보다는 낮은 값이지만 신발업 계에서 기준으로 사용되는 신발 겉창 소재에서 요구되는 NBS 내마모성이 200-300% 인 점을 고려하면 신발 겉창소재로 적 용할 수 있음을 확인할 수 있었다.
- TPU-S 조성비 70%의 경우 300%의 NBS 내마모성 값을 나타내었다. 이는 순수 TPU-S 보다는 낮은 값이지만 신발업 계에서 기준으로 사용되는 신발 겉창 소재에서 요구되는 NBS 내마모성이 200-300% 인 점을 고려하면 신발 겉창소재로 적 용할 수 있음을 확인할 수 있었다.
- 2, NBS 내마모성 300%로 나타내었다. 이러한 특정 조성에서의 물성은 일반 신발 겉창소재에서 요구 되는 특성 -비중 1.15(최대), Shore A 경도 75(최대), 인장강도 17.64 MPa(최소), 파단 신도 850%(최소), 동적마찰계수 0.2, NBS 내마모성 200~300密을 거의 만족하므로 폐기되는 에어 백용 TPU 스크랩의 재활용이 가능하고 이를 통한 제품의 원 가 절감 및 환경보존 효과의 가능성을 제시하였다.
- 2, NBS 내마모성 300%로 나타내었다. 이러한 특정 조성에서의 물성은 일반 신발 겉창소재에서 요구 되는 특성 -비중 1.15(최대), Shore A 경도 75(최대), 인장강도 17.64 MPa(최소), 파단 신도 850%(최소), 동적마찰계수 0.2, NBS 내마모성 200~300密을 거의 만족하므로 폐기되는 에어 백용 TPU 스크랩의 재활용이 가능하고 이를 통한 제품의 원 가 절감 및 환경보존 효과의 가능성을 제시하였다.
- Figure 4는 EPDM/TPU-S 블렌드에서 조성비에 따른 인장강도/파단신도 를 나타낸 것이다. 인장 강도 및 파단 신도는 모두 TPU-S 함 량이 증가함에 따라 증가하는 경향을 나타내었다. Figure 4에 서 알 수 있는 바와 같이 EPDM/TPU-S 블렌드에서 인장강도 는 단순 혼합법칙 이하였으나 파단 신도는 단순 혼합법칙 이 상을 나타내었다.
- Figure 4는 EPDM/TPU-S 블렌드에서 조성비에 따른 인장강도/파단신도 를 나타낸 것이다. 인장 강도 및 파단 신도는 모두 TPU-S 함 량이 증가함에 따라 증가하는 경향을 나타내었다. Figure 4에 서 알 수 있는 바와 같이 EPDM/TPU-S 블렌드에서 인장강도 는 단순 혼합법칙 이하였으나 파단 신도는 단순 혼합법칙 이 상을 나타내었다.
- 일반적으로 부분적인 상용계 에서는 낮은 Tg는 보다 높은 온도로, 높은 Tg는 보다 낮은 온 도로 이동되어 두 Tg를 나타낸다. 하지만 본 연구에서는 낮 은 온도에서 나타나는 EPDM에 기인된 Tg는 더 낮은 온도로 이동하는 반면, 보다 높은 온도에서 나타나는 TPU-S에 기인 되는 Tg는 약간 고온으로 이동하여 나타났다. 일반적으로 블 렌드계에서 두 물질 간 상용성 이 전혀 없다면 각각의 Tg는 전 혀 변화가 없어야 하지만, 본 EPDM/TPU-S계에서 조성에 따 라 두 Tg가 약간 이동하였다는 것은 두 물질의 비결정질 간에 어느 정도 상호작용과 혼합에 의한 약간의 부분적인 상용성이 있다는 것을 뜻한다.
- 일반적으로 부분적인 상용계 에서는 낮은 Tg는 보다 높은 온도로, 높은 Tg는 보다 낮은 온 도로 이동되어 두 Tg를 나타낸다. 하지만 본 연구에서는 낮 은 온도에서 나타나는 EPDM에 기인된 Tg는 더 낮은 온도로 이동하는 반면, 보다 높은 온도에서 나타나는 TPU-S에 기인 되는 Tg는 약간 고온으로 이동하여 나타났다. 일반적으로 블 렌드계에서 두 물질 간 상용성 이 전혀 없다면 각각의 Tg는 전 혀 변화가 없어야 하지만, 본 EPDM/TPU-S계에서 조성에 따 라 두 Tg가 약간 이동하였다는 것은 두 물질의 비결정질 간에 어느 정도 상호작용과 혼합에 의한 약간의 부분적인 상용성이 있다는 것을 뜻한다.
후속연구
- 일반적으로 블 렌드계에서 두 물질 간 상용성 이 전혀 없다면 각각의 Tg는 전 혀 변화가 없어야 하지만, 본 EPDM/TPU-S계에서 조성에 따 라 두 Tg가 약간 이동하였다는 것은 두 물질의 비결정질 간에 어느 정도 상호작용과 혼합에 의한 약간의 부분적인 상용성이 있다는 것을 뜻한다. TPU에는 크게 하드 도메인과 소프트 도메인이 존재하며 이들이 열처리나 가공 조건에 따라 상분리 (phase separation) 혹은 상혼합(phase mixing) 등에 의하여 새로운 order의 도메인을 형성할 수 있으며, EPDWTPU-S 계에서는 혼합물의 열처리에 의한 더욱 복잡한 상호 작용에 의하여 새로운 order의 도메인에 기인하여 이동된 새로운 두 Tg가 나타난 것으로 추정되나 이들에 관한 명확한 규명을 위 해서는 앞으로의 구체적인 연구가 요망된다.
- 일반적으로 블 렌드계에서 두 물질 간 상용성 이 전혀 없다면 각각의 Tg는 전 혀 변화가 없어야 하지만, 본 EPDM/TPU-S계에서 조성에 따 라 두 Tg가 약간 이동하였다는 것은 두 물질의 비결정질 간에 어느 정도 상호작용과 혼합에 의한 약간의 부분적인 상용성이 있다는 것을 뜻한다. TPU에는 크게 하드 도메인과 소프트 도메인이 존재하며 이들이 열처리나 가공 조건에 따라 상분리 (phase separation) 혹은 상혼합(phase mixing) 등에 의하여 새로운 order의 도메인을 형성할 수 있으며, EPDWTPU-S 계에서는 혼합물의 열처리에 의한 더욱 복잡한 상호 작용에 의하여 새로운 order의 도메인에 기인하여 이동된 새로운 두 Tg가 나타난 것으로 추정되나 이들에 관한 명확한 규명을 위 해서는 앞으로의 구체적인 연구가 요망된다.
- 따라서 결과론적으로 보면 EPDM/TPU-S 90/10에서 EPDM 이 연속상인 TPU-S의 하드 및 소프트 세그멘트의 상분리에 유리하게 작용함으로 단순 혼합법칙이상으로 강도 및 신도 모 두를 증가시킨 결과를 초래한 것으로 생각된다. 하지만 블렌 드 조성비 90/10에서 인장강도 및 파단 신도가 모두 증가한 구체적인 이유는 규명할 수 없었으며, 그 규명을 위한 추후 연 구가 요망된다. 다른 보고에서도 pristine TPU와 EPDM 블렌 드에서 EPDM 함량 7-8% 첨가까지 에서는 인장강도 및 파 단신도가 증가하는 유사한 결과를 TPU 매트릭스에서 EPDM 이 가교를 형성함으로, 구체적인 이유 없이 단순히 시너지 효 과라고 보고하였다[25,26].
- 따라서 결과론적으로 보면 EPDM/TPU-S 90/10에서 EPDM 이 연속상인 TPU-S의 하드 및 소프트 세그멘트의 상분리에 유리하게 작용함으로 단순 혼합법칙이상으로 강도 및 신도 모 두를 증가시킨 결과를 초래한 것으로 생각된다. 하지만 블렌 드 조성비 90/10에서 인장강도 및 파단 신도가 모두 증가한 구체적인 이유는 규명할 수 없었으며, 그 규명을 위한 추후 연 구가 요망된다. 다른 보고에서도 pristine TPU와 EPDM 블렌 드에서 EPDM 함량 7-8% 첨가까지 에서는 인장강도 및 파 단신도가 증가하는 유사한 결과를 TPU 매트릭스에서 EPDM 이 가교를 형성함으로, 구체적인 이유 없이 단순히 시너지 효 과라고 보고하였다[25,26].
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