KR102107842B1 - 항균성, 항곰팡이성, 고강성 및 난연성 고무발포체 조성물 및 이의 제조방법 - Google Patents

항균성, 항곰팡이성, 고강성 및 난연성 고무발포체 조성물 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 항균성, 항곰팡이성, 고강성 및 난연성 고무발포체 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 황토, 숯, 제올라이트를 적정 혼합사용하고 기타 첨가제를 혼합하여 고무발포체 조성물을 제조한다. 본 발명에 따라 난연제, 황토, 숯 및 제올라이트를 배합한 항균성 및 항곰팡이성 난연제를 이용하여 제조된 고무발포체 조성물은 항균성 및 항곰팡이성이 높으면서도 강성 및 난연성이 우수하므로 각종 건설/건축 자재, 자동차 부품, 선박 부품, 철도 부품, 스포츠 용품, 완구 용품 등의 광범위한 분야에 항균성 및 항곰팡이성 단열재, 흠차음재, 구조재 등의 용도로 사용될 수 있다.

Description

항균성, 항곰팡이성, 고강성 및 난연성 고무발포체 조성물 및 이의 제조방법{Rubber foam composition having high antimicrobial, antifungal, tensile strengthened and flame resistant properties and a process for the preparation thereof}
본 발명은 항균성, 항곰팡이성, 고강성 및 난연성 고무발포체 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 황토, 숯, 제올라이트를 적정 양으로 혼합하여 사용하고 기타 첨가제를 첨가하여 만든 조성물로 친환경성과 기계적 물성이 우수하며, 특히 항균성, 항곰팡이성, 고강성 및 난연성을 동시에 구현하여 각종 건설/건축 자재, 자동차 부품, 선박 부품, 철도 부품, 스포츠 용품, 완구 용품 등의 광범위한 분야에 매우 유용하게 이용될 수 있는 고무발포체 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
고무발포체는 셀 구조 및 난연도에 따라 각종 건설/건축 자재, 자동차 부품, 선박 부품, 철도 부품, 스포츠 용품, 완구 용품 등의 광범위한 분야의 단열재, 흠차음재, 구조재, 완구재, 보조재 등으로 사용되고 있으며, 그 사용량이 급속한 증가세를 보이고 있다.
이러한 고무발포체는 주로 니트릴부타디엔 고무(NBR), 폴리염화비닐(PVC), 에틸렌폴리프로필렌디엔 고무(EPDM) 등을 주 원료로 하고 있으나, 종래의 고무발포체에는 항균성이나 탈취성이 없어, 자동차나 욕실 또는 화장실의 내장재, 세척용 자재 등의 경우처럼 습기와 악취 등의 냄새가 많은 장소나 용품에 사용하는 경우에는 습기와 악취가 발포체 내부의 기공에 스며들어 불쾌감을 주고, 외부에서 침투한 세균이 증식하거나 잠재하고 있다가 발병요인과 결합하여 사용자에게 질병 또는 위생 상의 문제를 유발하게 된다.
이러한 세균이나 곰팡이 등에 대한 저항력을 높이기 위해 통상의 항균성 또는 항곰팡이성 첨가제를 사용하는 경우에는 고무발포체의 상용성이 저하되거나 충분한 항균성 및 항곰팡이성을 확보하기 어려운 한계가 있었으며, 강성, 난연성, 단열성 등의 물성이 저하되는 문제점이 있다.
이와 관련하여, 한국등록특허 제10-0453462호는 폴리올레핀에 황토를 포함하여 가교발포함으로써 항균성, 탈취성 및 원적외선 방출성을 부여한 폴리올레핀 발포체를 제조하는 방법을 개시하고 있으며, 한국등록특허 제10-1465450호는 고무발포체 조성물에 고령토와 숯을 첨가하여 고무발포체의 악취를 제거하고 항균성을 추가하는 방안을 개시하고 있다.
그러나, 이와 같이 항균성을 높이기 위해 황토 또는 숯 분말을 혼합하여 고무발포체를 제조할 경우에도 마찬가지로 강성과 난연성이 약해지기 때문에 고강성과 난연성이 요구되는 제품에 사용되기 부적합하므로 범용화나 상용화에 한계가 있으며, 특히, 황토를 이용할 경우 폴리머 사이에 고정시키는 것이 어렵고, 황토로 인하여 발포시키고자 하는 수지의 가교결합 형성이 방해되어 가교발포가 어려운 문제가 있다.
이에 본 발명자는 항균성과 항곰팡이성이 우수하면서도 고강성 및 난연성을 갖는 고무발포체 조성물을 개발하기 위해 지속적인 연구를 수행하던 중 황토, 숯 및 제올라이트를 적정 비율로 혼합하여 항균성 및 항곰팡이성 난연제를 제조하고 이를 고무계 수지와 배합함으로써, 항균성, 항곰팡이성, 강성 및 난연성이 우수한 고무발포체 조성물을 제조할 수 있는 기술을 개발함으로써 본 발명을 완성하였다.
본 발명에서 해결하고자 하는 기술적 과제는 항균성, 항곰팡이성, 고강성 및 난연성이 우수한 고무발포체 조성물을 제공하기 위한 것이다.
본 발명에서 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 고무발포체 조성물을 이용한 고무발포체의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
상기한 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 하기와 같이 항균성 및 항곰팡이성 난연제를 포함하는 고무발포체 조성물의 제조방법을 제공한다.
(S10) 난연제 50 중량부에 대하여 황토 5 내지 30 중량부, 숯 3 내지 20 중량부 및 제올라이트 2 내지 10 중량부를 혼합하는 항균성 및 항곰팡이성 난연제 제조단계;
(S20) 고무계 수지 100 중량부에 대하여 상기 (S10) 단계의 항균성 및 항곰팡이성 난연제 60 내지 120 중량부, 발포제 10 내지 40 중량부 및 첨가제 45 내지 65 중량부를 혼합하는 1차 혼합물 제조단계;
(S30) 상기 (S20) 단계의 고무계 수지 100 중량부를 기준으로 가교제 0.1 내지 5 중량부 및 가교촉진제 3 내지 5 중량부를 상기 (S20) 단계의 1차 혼합물에 첨가하여 혼합하는 2차 혼합물 제조단계; 및
(S40) 상기 단계 (S30)의 2차 혼합물을 압출 성형하는 단계.
본 발명의 상기 (S10) 단계는 난연제, 황토, 숯 및 제올라이트를 혼합하여 항균성 및 항곰팡이성 난연제를 제조하는 단계로, 난연제 50 중량부에 대하여 황토 5 내지 30 중량부, 숯 3 내지 20 중량부 및 제올라이트 2 내지 10 중량부를 혼합하며, 바람직 하게는 난연제 50 중량부에 대하여 황토 7 내지 25 중량부 숯 5 내지 15 중량부 및 제올라이트 3 내지 8 중량부를 혼합하며, 보다 바람직하게는 난연제 50 중량부에 대하여 황토 10 내지 20 중량부 숯 7 내지 13 중량부 및 제올라이트 4 내지 6 중량부를 혼합한다. 상기 범위 외의 양으로 혼합하여 항균성 및 항곰팡이성 난연제를 제조하는 경우, 조성물의 가교발포시 가교결합의 형성이 방해되어 가교발포가 잘 이루어지지 않고 최종적으로 제조되는 고무발포체의 항균성, 항곰팡이성 강성 또는 난연성이 현저히 감소하게 된다.
본 발명에서 상기 난연제는 통상의 발포체 조성물에 사용되는 난연제로서 무기계, 인계 또는 질소계 난연제를 모두 사용할 수 있다. 예를 들어 Al(OH)3, Mg(OH)2, 붕산아연(Zinc Borate), Sb2O3, Sb2O5, 적인, 암모늄 폴리포스페이트, 황산아연(Zinc Sulfide), 팽창흑연(expandable graphite), 멜라민 폴리포스페이트, 멜라민 피로폴리포스페이트, 파이퍼라진 피로포스페이트, 3-(하이드록시페닐포스피닐)프로파노익애시드(H-205), 9-10-디하이드로-9-옥사-10-[2,3-디-(하이드록시에톡시)카르보닐프로필]-10-포스파페난트렌-10-옥사이드(H-201), 디페닐크레실포스페이트(DPK) 등을 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있으나, 이에 특별한 제한은 없다.
본 발명에서 상기 황토는 복층의 벌집구조를 가지고 있어 비표면적과 흡착성이 높은 물질로 유기물질의 삽입(intercalation)이 가능하고 약 800 m2/g 이상의 극히 높은 비표면적을 갖기 때문에 흡수제의 역할을 하게되며 표면흡착력이 우수하여 효율적인 충전제로서의 역할도 할 수 있다.
상기 황토는 평균입도가 1 내지 20㎛인 것을 사용하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1 내지 15㎛인 것을 사용하는 것이 좋다. 평균입도가 20㎛을 초과할 경우 고무발포체 조성물의 가교발포가 어렵게 되어 발포체의 경도가 약해지며, 1㎛ 미만일 경우 고무발포체의 흡착력이 낮아져 미생물과의 반응성이 감소하는 문제가 있다.
본 발명에서 상기 숯은 나무의 세포벽이 타들어가면서 형성되는 0.01㎛~0.1㎛ 크기의 미세한 구멍들에 의해 흡착성, 흡습성, 탈취성 등의 효과를 나타내는 물질로, 상기 숯은 평균입도가 1 내지 20㎛인 것을 사용하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1 내지 15㎛인 것을 사용하는 것이 좋다. 평균입도가 20㎛을 초과할 경우 고무발포체 조성물의 가교발포가 어렵게 되어 발포체의 경도가 약해지며, 1㎛ 미만일 경우 표면흡착력이 낮아져 미생물과의 반응성이 감소하는 문제가 있다.
본 발명의 상기 제올라이트는 알칼리 및 알칼리토 금속의 규산알루미늄 수화물인 광물을 총칭하는 것으로 벤젠, 톨루엔, 크실렌 등의 각종 유해물질을 흡착하는 탈취 및 항균 기능을 가지며, 흡습성 또한 우수한 물질이다.
상기 제올라이트는 평균입도가 1 내지 20㎛인 것을 사용하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1 내지 15㎛인 것을 사용하는 것이 좋다. 평균입도가 20㎛을 초과할 경우 고무발포체 조성물의 가교발포가 어렵게 되어 발포체의 경도가 약해지며, 1㎛ 미만일 경우 고무발포체의 흡착력이 낮아져 미생물과의 반응성이 감소하는 문제가 있다.
본 발명의 상기 항균성 난연제는 흡착성과 비표면적이 높아 최종적으로 제조되는 고무발포체의 박테리아, 세균, 곰팡이 등 미생물과의 반응성을 향상시켜 항균성 및 항곰팡이성을 나타내게 한다.
본 발명의 상기 (S20) 단계는 고무계 수지와 (S10) 단계의 항균성 및 항곰팡이성 난연제, 발포제 및 첨가제를 혼합하여 1차 혼합물을 제조하는 단계로, 니더기에 상기 수지 조성물, 항균성 및 항곰팡이성 난연제 및 발포제를 투입하여 연화점 또는 용융점까지 온도를 상승시키고, 첨가제를 투입하여 발포제의 분해온도를 고려해 100 내지 120℃에서 10 내지 25분간 혼합하고, 원료의 열이력에 대한 안정화를 위해 실온에서 12시간 이상, 바람직하게는 12 내지 48시간 동안 숙성하는 것이 바람직하다.
상기 항균성 및 항곰팡이성 난연제는 상기 고무계 수지 100 중량부에 대하여 80 내지 120 중량부의 양으로 사용하며, 바람직하게는 90 내지 110 중량부, 보다 바람직하게는 95 내지 105 중량부의 양으로 사용한다. 이때 상기 난연제의 사용량이 80 중량부 미만인 경우 제조되는 고무발포체의 유해가스 발생 제거효과가 현저히 감소하고, 항균성, 항곰팜이성 및 난연성을 향상시키기 어려우며, 120 중량부를 초과하여 사용할 경우 제조되는 고무발포체의 강성이 감소하고 사용량 대비 항균성 및 난연성의 향상 효과가 비례적이지 않아 비경제적이다.
상기 고무계 수지로는 천연고무(NB), 니트릴부타디엔 고무(NBR), 에틸렌프로필렌 고무(EPDM) 등을 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있고, 바람직하게는 니트릴부타디엔 고무 또는 에틸렌프로필렌 고무를 사용한다.
상기 발포제는 아조계 아조디카본아미드류(7000MC, 5000F, 3000F, ADCA, AC-1000), N,N'-디니트로소펜타메틸렌테트라민(N,N′-Dinitrosopentamethylene tetramine: DPT), 파라톨루엔설포닐하이드라지드(TSH), 옥시비스벤젠설포닐하이드라지드(OBSH) 또는 중탄산나트륨(상품명 kycerol-91)을 단독으로 또는 혼합하여 사용할 수 있으나, 이에 특별한 제한은 없다.
상기 발포제는 상기 고무계 수지 100 중량부에 대하여 10 내지 40 중량부의 양으로 사용하며, 바람직하게는 15 내지 35 중량부, 보다 바람직하게는 20 내지 30 중량부의 양으로 사용한다. 이때 상기 발포제의 사용량이 10 중량부 미만인 경우 고무발포체 제조시 충분한 발포 효과를 얻을 수 없으며, 40 중량부 초과인 경우 제조된 고무발포체의 인장강도와 내마모성 및 가공성이 감소한다.
본 발명에서 상기 첨가제는 발포조제, 가소제, 안정제, 열전달촉진제, 이형제, 노화방지제, 흡습제 및 충전제 중 선택된 어느 하나 이상으로 이루어진다.
상기 첨가제는 상기 고무계 수지 100 중량부에 대하여 45 내지 65 중량부의 양으로 사용하며, 바람직하게는 50 내지 60 중량부의 양으로 사용한다. 이때 상기 첨가제의 사용량이 45 중량부 미만인 경우 고무발포체 제조시 생산성과 제조된 고무발포체의 가공성 및 셀의 균일성이 감소하며, 65 중량부 초과인 경우 제조된 고무발포체의 인장강도와 내마모성 등의 품질이 감소한다.
상기 발포조제는 고무발포체의 가공성 및 생산성을 향상시키고 발포성 및 온도를 조절하기 위해 첨가되는 것으로, 통상의 발포체 조성물에 사용되는 종류를 선택하여 사용할 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니나, 예를 들어 요소계 발포조제(예컨대, 상품명 Cellex-A)를 사용할 수 있다.
상기 가소제는 수지 및 첨가제의 혼화성 증진과 혼합물의 점도조절을 위해 사용되는 것으로, 화이트오일, 파라핀오일 및 비-테레프탈레이트계 가소제 중 선택된 어느 하나 이상을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 안정제로는 다량의 충전제 사용에 따른 발포속도 및 균일한 셀(Cell)울 얻는데 미치는 영향을 고려 하여 선택하여 사용할 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니나, 예를 들어 Ba-Zn계 안정제(예를 들어, 상품명 BZ-806F 또는 BZ-119)를 사용할 수 있다.
상기 열전달촉진제로는 ZnO를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 이형제로는 내부이형제인 폴리에틸렌 왁스(LC-102N), 외부이형제인 스테아르산(Stearic Acid)의 혼합물을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 노화방지제는 가교에 미치는 영향을 고려하여 2,2,4-트리메틸-1,2-디하이드로퀴논(Kumanox RD), N-(1,3-Dimethylbutyl)-N’-phenyl-ρ-phenylene diamine (Kumanox 13), N’-isopropyl-N-phenyl-ρ-phenylene diamine(Kumanox 3C) 및 Styrenated phenol(Kumanox SP, SP-N)로 중 선택된 어느 하나 이상을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 흡습제로는 발포체 표면의 기포발생방지를 고려하여 실리카류의 실리틴(sillitin) 및 산화칼슘(CaO) 중 선택된 어느 하나 이상을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 충전제는 색상 부여 및 광산화방지, 보강효과 및 원가 절감 등을 고려하여 카본블랙(N550, N774)를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 상기 (S30) 단계는 상기 (S20) 단계의 1차 혼합물에 가교제 및 가교촉진제를 첨가하여 혼합하는 2차 혼합물 제조단계로, 니더기에서 가교반응온도를 고려해 50 내지 80℃에서 5 내지 10분 동안 혼합하는 것이 바람직하며, 투롤 밀에서 시트 및 압출기 투입을 고려해 일정크기로 재단한 후에, 혼합물의 안정화를 위해 10 내지 20℃의 온도에서 12 내지 24시간 동안 숙성하는 것이 바람직하다.
상기 가교제는 황(Sulfur: S), 과산화물 가교제로 [Bis(tert-butylperoxy isopropylbenzene; perkadox] 또는 디큐밀퍼옥사이드(Dicumyl peroxide; DCP)를 적정비율로 사용하는 것이 바람직하다.
상기 가교제는 (S20) 단계의 고무계 수지 100 중량부를 기준으로 0.1 내지 5 중량부의 양으로 사용하며, 바람직하게는 1 내지 3 중량부, 보다 바람직하게는 1.5 내지 2.5 중량부를 사용한다. 이때 상기 가교제의 사용량이 0.1 중량부 미만인 경우 가교과정의 효율성이 저하되고 균일한 고무발포체가 수득될 수 없으며, 5 중량부 초과인 경우 고무발포체 조성물의 발과과정에서의 셀 및 표면의 불안정성을 야기시키며 점도가 증가하여 발포에 대한 적합성이 떨어질 수 있다.
본 발명의 상기 가교촉진제는 가교촉진효과, 스코치성, 내노화성, 활성화 온도, 분산성 및 오염성 등을 고려하여 (S20) 단계의 고무계 수지 100 중량부를 기준으로 3 내지 5 중량부의 양으로 사용하며, 티아졸류로서 2-멜캅트·벤조티아졸(M), 디벤조티아딜·디설파이드(DM) 또는 디치오산염류로서 Zn-디메틸 디치오카아바메이트를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 상기 (S40) 단계는 상기 (S30) 단계에서 제조된 2차 혼합물을 압출 성형하는 단계로, 압출 성형은 KS 규격을 고려해 다양한 형태(튜브-내경*외경, 시트-폭*두께)로 진행되며, 압출온도는 50 내지 80℃로 유지하는 것이 바람직하다.
본 발명의 상기 고무발포체 조성물을 이용하여 고무발포체를 제조하기 위하여, 상기 (S40) 단계의 압출 성형물을 가교발포하는 (S50) 단계를 추가적으로 포함할 수 있다.
본 발명의 상기 (S50) 단계는 상기 압출 성형물을 가교발포하여 발포체를 제조하는 단계로, 가교발포의 성형온도는 가교제 및 발포제의 분해온도를 고려해 110 내지 180℃에서 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 가교발포 과정에서 가교발포속도의 제어가 셀 구조에 큰 영향을 주게 된다.
또한, 상기한 다른 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에서는 상기 제조방법에 따라 제조된 항균성, 항곰팡이성, 고강성 및 난연성 고무발포체 조성물 및 이를 이용한 고무발포체를 제공한다.
이와 같이, 본 발명에 따라 난연제, 황토, 숯 및 제올라이트를 배합하여 제조한 항균성 및 항균성 난연제를 이용한 고무발포체 조성물은 항균성 및 항곰팡이성이 높으면서도 강성 및 난연성이 우수하다. 따라서, 본 발명에 따른 항균성, 항곰팡이성, 고강성 및 난연성이 우수한 고무발포체 조성물은 각종 건설/건축 자재, 자동차 부품, 선박 부품, 철도 부품, 스포츠 용품, 완구 용품 등의 광범위한 분야에 항균성 단열재, 흠차음재, 구조재 등의 용도로 사용될 수 있다.
도 1 내지 7은 본 발명의 실시예 1에 따른 고무발포체의 시험성적서이다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실시예 등을 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
실시예 1: 본 발명에 따른 고무발포체 제조
하기 표 1에 나타낸 바와 같이, 난연제로 Al(OH)3 15 중량부, Mg(OH)2 15 중량부, 멜라민 피로폴리포스페이트 5 중량부, 파이퍼라진 피로포스페이트 5 중량부 및 붕산아연 10중량부와 평균입도가 각각 10㎛인 황토 15 중량부, 숯 10 중량부 및 제올라이트 5 중량부를 교반기에 투입하고 약 30분 동안 약 100rpm의 속도로 교반한 다음 1 시간 동안 상온에서 방치하여 항균성 및 항곰팡이성 난연제를 제조하였다.
이후 니더기에 고무계 수지로 무늬점도(ML1+4 at 125℃)가 60인 니트릴부타디엔 고무(NBR) 100 중량부와 상기 항균성 및 항곰팡이성 난연제 100 중량부 및 발포제(아조디카본아미드: ADCA) 24 중량부를 넣고 용융될 때까지 온도를 상승시킨 다음, 첨가제 56 중량부발포조제(Cellex-A) 1 중량부, 가소제(파라핀 오일) 30 중량부, 안정제(BZ-119) 3 중량부, 열전달촉진제(산화아연) 1 중량부, 내부이형제(PE-WAX) 3 중량부, 외부이형제(스테아린산) 2 중량부, 노화방지제(RD) 1 중량부 및 충전제(카본블랙, N550) 15 중량부;를 투입하여 120℃로 20분간 혼합하고, 혼합물의 안정화를 위해 실온에서 24시간 동안 1차 숙성하였다.
1차 숙성된 혼합물에 가교제로 황(Sulfur: S) 1 중량부와 디큐밀퍼옥사이드(Dicumyl peroxide; DCP) 1 중량부를, 2-멜캅트·벤조티아졸(M)을 포함한 가교촉진제 4 중량부를 니더기에 첨가하여 70℃에서 5분간 혼합한 후, 투롤밀에서 시트형태로 70℃에서 5분간 작업 후 배출한 후에, 안정화를 위해 항온시설에서 20℃에서 24시간 동안 2차 숙성하였다.
2차 숙성된 혼합물을 압출기(BA, 150mm)에 투입하고 50℃에서 시트형태로 압출한 후에, 압출된 시트를 발포로에 투입하고 110 ~ 180℃로 순차적으로 온도 상승시키면서 20분간 가교발포하여 고무발포체를 제조하였다.
실시예 2 및 3: 본 발명에 따른 고무발포체 제조
하기 표 1에 나타낸 바와 같이, 항균성 및 항곰팡이성 난연제의 황토, 숯, 제올라이트의 함량을 달리하여 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 고무발포체를 제조하였다.
비교예 1: 황토, 숯, 제올라이트를 이용하지 않은 고무발포체 제조
하기 표 1에 나타낸 바와 같이, 황토, 숯, 제올라이트를 첨가혼합하지 않은 난연제를 이용하여 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 고무발포체를 제조하였다.
비교예 2 내지 9: 황토, 숯, 제올라이트의 함량을 달리한 고무발포체 제조
하기 표 1에 나타낸 바와 같이, 항균성 및 항곰팡이성 난연제의 황토, 숯, 제올라이트의 함량을 달리하여 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 고무발포체를 제조하였다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4 비교예 5 비교예 6 비교예 7 비교예 8 비교예 9
항균성 및
항곰팡이성
난연제
성분별 함량
 Al(OH)3 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15
Mg(OH)2 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15
멜라민 피로폴리포스페이트 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5
파이퍼라진 피로포스페이트 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5
붕산아연 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10
황토 15 5 30 0 3 35 15 0 0 15 15 0
숯 10 3 20 0 1 23 0 20 0 20 0 20
제올라이트 5 2 10 0 1 12 0 0 5 0 5 5
항균성 및 항곰팡이성
난연제		 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100
고무계
수지		 NBR 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100
발포제 ADCA 24 24 24 24 24 24 24 24 24 24 24 24
발포조제 Cellex A 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
가소제 파라핀 오일 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30
안정제 BZ-119 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3
열전달
촉진제		 산화 아연 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
내부
이형제		 PE-WAX 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3
외부
이형제		 스테아린산 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
노화
방지제		 RD 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
충전제 카본블랙, N550 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15
가교졔 황 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
DCP 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
가교
촉진제		 M 외 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4
시험예 1: 고무발포체의 항균성 측정
상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 9에 따라 제조된 고무발포체의 항균성을 K 0693 기준에 의거하여 측정하였다. 상기 실시예 1 내지 3 및 비교 1 내지 9에 따라 제조된 발포체를 판상형으로 절단한 다음 온도조건 30.0±0.5℃에서 황색포도상구균과 폐렴간균을 주입하여 24 시간 후에 남은 균의 농도를 관찰함으로써 감소율(%)을 측정하였다.
상기 측정 결과는 하기 표 2에 나타난 바와 같다.
구분 황색포도상구균 폐렴간균
초기농도
(CFU/mL)		 24 시간 후 농도
(CFU/mL)		 세균감소율
(%)		 초기농도
(CFU/mL)		 24 시간 후 농도
(CFU/mL)		 세균감소율
(%)
실시예 1 1.5 x 105 < 10 99.9 2.5 x 105 < 10 99.9
실시예 2 1.5 x 105 < 10 99.9 2.5 x 105 < 10 99.9
실시예 3 1.5 x 105 < 10 99.9 2.5 x 105 < 10 99.9
비교예 1 1.5 x 105 6.1 x 106 - 2.5 x 105 1.4 x 107 -
비교예 2 1.5 x 105 1.9 x 105 - 2.5 x 105 4.8 x 105 -
비교예 3 1.5 x 105 < 10 99.9 2.5 x 105 < 10 99.9
비교예 4 1.5 x 105 3.2 x 105 - 2.5 x 105 4.8 x 105 -
비교예 5 1.5 x 105 4.7 x 105 - 2.5 x 105 5.9 x 105 -
비교예 6 1.5 x 105 3.1 x 106 - 2.5 x 105 4.5 x 106 -
비교예 7 1.5 x 105 2.5 x 105 - 2.5 x 105 3.2 x 105 -
비교예 8 1.5 x 105 2.9 x 105 - 2.5 x 105 3.9 x 105 -
비교예 9 1.5 x 105 4.2 x 105 - 2.5 x 105 5.5 x 105 -
본 발명에 따른 실시예 1 내지 3의 고무발포체는 세균감소율이 99.9% 이상으로 나타나 우수한 항균성 및 항곰팡이성을 갖는 것으로 확인되었다.
비교예 3의 고무발포체의 경우에도 세균감소율이 99.9%로 항균성 및 항곰팡이성이 우수한 것으로 나타났으나 하기 시험예 2 내지 3에 따를 때 비교예 3의 고무발포체는 강성과 난연성의 물성이 나쁜 것으로 나타났다.
비교예 3을 제외한 비교예 1 내지 9의 고무발포체에서는 황색포도상구균과 폐렴간균이 오히려 증식된 것으로 확인되었다.
또한, 상기 실시예 1의 고무발포체의 항균성 측정을 한국건설생활환경시험연구원에 의뢰하였다. 상기 의뢰 결과는 도 1 내지 7에 나타낸 바와 같다.
본 시험예 1과 도 1 내지 7의 시험성적서로부터 본 발명에 따른 고무발포체의 항균성이 현저히 우수함을 알 수 있다.
시험예 2: 고무발포체의 항곰팡이성 측정
상기 실시예 1 내지 3에서 제조된 고무발포체의 항곰팡이성을 측정하기 위해 Halo test(ASTMG-21)의 시험방법을 이용하였으며, 35℃에서 곰팡이균주(혼합균주)를 대상으로 측정하였다. 상기 혼합균주로는 아스퍼질러스 나이거(Aspergillus niger) ATCC 9642, 페니실리움 피노필럼(Penicillum pinophilum) ATCC 11797 및 캐토미움 글로보솜(Chaetomium globosum) ATCC 6205 을 이용하였다.
상기 시험 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
구분 1주 후 2주 후 3주 후 4주 후
실시예 1 0 0 0 0
실시예 2 0 0 0 0
실시예 3 0 0 0 0
* 0: 시료에서 균의 성장을 인지할 수 없음.
상기 표 3의 시험 결과에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따라 제조된 고무발포체는 매우 우수한 항곰팡이성을 나타냄을 알 수 있다.
시험예 3: 고무발포체의 강성 측정
상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 9에서 제조된 고무발포체의 강성을 측정하기 위해 KS M 6962 기준에 의거하여 인장강도를 측정하였으며, NBS 마모시험기(ASTM 1630)를 사용하여 내마모성을 하기 식 1과 같이 측정하였다. 상기 측정 결과는 하기 표 4에 나타난 바와 같다.
[식 1]
Figure 112017113983681-pat00001
구분 인장강도
(kPa)		 내마모성
(%)		 밀도
(g/㎤)
실시예 1 265 201 0.042
실시예 2 270 205 0.043
실시예 3 274 209 0.041
비교예 1 126 117 0.045
비교예 2 128 118 0.043
비교예 3 111 103 0.040
비교예 4 127 120 0.044
비교예 5 121 109 0.044
비교예 6 130 119 0.044
비교예 7 118 103 0.043
비교예 8 109 97 0.042
비교예 9 111 100 0.042
상기 표 4에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따라 제조된 실시예 1 내지 3의 고무발포체의 경우 인장강도와 내마모성이 비교예 1 내지 9에 비하여 급격히 향상되었음을 알 수 있었다. 이때, 실시예 1 내지 3과 비교예 1 내지 9의 밀도는 0.040 내지 0045g/㎤ 범위 내로 나타났다.
본 발명에 따른 실시예 3의 고무발포체의 인장강도가 274kPa로 가장 우수한 것으로 나타났고, 내마모성 또한 209%로 수치가 가장 우수한 것으로 나타났다.
상기 측정 결과로부터 상기 실시예 1 내지 3의 경우 인장강도가 265 내지 274kPa, 내마모성이 201 내지 209%로 나타나 비교예 1 내지 9의 경우보다 인장강도와 내마모성이 현저하게 향상됨을 알 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 3의 고무발포체는 강성이 매우 우수함을 알 수 있다.
시험예 4: 고무발포체의 난연성 측정
난연성 측정은 Cone calorimeter(FTT)를 이용하였다. Cone calorimeter 테스트는 ASTM E 1354-94에 준하여 시편 크기를 가로 100mm, 세로 100mm, 두께 9mm로 하고 heat flux를 50 ㎾/m2로 하여 A-HRR(heat release rate), COY(CO yield), CO2Y(CO2 yield) 등을 측정하였다.
상기 측정 결과를 하기 표 5에 나타내었다.
구분
 A-HRR
(㎾/m2)		 A-COY
(kg/kg)		 A-CO2Y
(kg/kg)
실시예 1 48 0.028 0.88
실시예 2 64 0.054 0.99
실시예 3 52 0.031 0.91
비교예 1 98 0.090 1.09
비교예 2 94 0.088 1.07
비교예 3 72 0.066 1.04
비교예 4 95 0.087 1.08
비교예 5 93 0.091 1.10
비교예 6 98 0.092 1.08
비교예 7 71 0.070 1.03
비교예 8 92 0.085 1.05
비교예 9 94 0.089 1.08
cone-calorimeter 측정 결과 본 발명에 따른 실시예 1 내지 3의 고무발포체의 경우 A-HRR이 48~64㎾/m2, A-COY가 0.028~0.054kg/kg, A-CO2Y가 0.88~1.01로 나타나 비교예 1 내지 9에 따른 고무발포체의 A-HRR, A-COY 및 A-CO2Y의 수치보다 현저히 낮음을 확인하였다.
따라서, 본 발명에 따른 고무발포체의 난연성이 매우 우수함을 알 수 있다.

Claims (4)

  1. (S10) 난연제 50 중량부에 대하여 황토 5 내지 30 중량부, 숯 3 내지 20 중량부 및 제올라이트 2 내지 10 중량부를 혼합하는 항균성 및 항곰팡이성 난연제 제조단계;
    (S20) 고무계 수지 100 중량부에 대하여 상기 (S10) 단계의 항균성 및 항곰팡이성 난연제 80 내지 120 중량부, 발포제 10 내지 40 중량부 및 첨가제 45 내지 65 중량부를 혼합하는 1차 혼합물 제조단계;
    (S30) 상기 단계 (S20)의 고무계 수지 100 중량부를 기준으로 가교제 0.1 내지 5 중량부 및 가교촉진제 3 내지 5 중량부를 상기 (S20) 단계의 1차 혼합물에 첨가하여 혼합하는 2차 혼합물 제조단계; 및
    (S40) 상기 단계 (S30)의 2차 혼합물을 50 내지 80 ℃의 압출 온도에서 압출 성형하는 단계;
    를 포함하는 항균성, 항곰팡이성, 고강성 및 난연성 고무발포체 조성물의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 (S40) 단계 후,
    (S50) 상기 (S40) 단계의 압출 성형물을 가교발포하는 단계;를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 고무발포체 조성물의 제조방법.
  3. 제 1 항에 따라 제조된 항균성, 항곰팡이성, 고강성 및 난연성 고무발포체 조성물.
  4. 제 2 항에 따라 제조된 항균성, 항곰팡이성, 고강성 및 난연성 고무발포체.

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