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엘라스토머(Elastomer)
엘라스토머 (elastomer)는 고무 탄성을 갖는 산업용 재료의 총칭입니다.
elastic polymer (탄력있는 중합체)의 약어로 1960 년경부터 사용되기 시작했습니다.
일반적으로 천연 고무 나 옛부터 합성 고무 등 이른바 “고무 같은”고무를 나타내는 경우에 “고무”를 이용하여 “엘라스토머”는 최근의 열가소성 엘라스토머처럼, 플라스틱 및 경계 자료 까지 포함 신소재에 사용되고 있습니다.
1. 천연 고무
고무 수액 (라텍스Latex) → 정제 건조품 (생고무) → 황을 가하여 탄성 강화 (가황 고무) → 탄소 분말을 첨가하여 강성 강화 (경질 고무)으로 변합니다.
NR (Natural Rubber)로 표기 될 수도 있습니다.
2 열경화성 엘라스토머(Thermoset Elastomers)
일정한 범위 내에서 열을 가해도 부드럽게 할 수없고, 비교적 내열성이 높은 엘라스토머.
일반적으로 “고무”라는 것은이 타입입니다.
제품 이름에 “○○ 고무”(예 니트릴 고무 nitrile rubber)와 붙어있는 것이 많고, 초기 합성 고무의 대부분은이 범주에 포함됩니다.
우레탄 고무의 일부, 실리콘 고무, 불소 고무 등이 있습니다.
3 열가소성 엘라스토머
(Thermoplastic Elastomers (TPE))
열가소성 엘라스토머 (Thermoplastic Elastomers : TPE)은 상온에서 가황 고무 (즉 엘라스토머)의 특성을 나타내지 만, 고온이되면 소성 변형이 가능 해지고, 플라스틱 가공 기계에서 성형 할 고분자 재료 및 정의 되어 있습니다.
ISO18064 : 2003 및 JIS K6418에 규격이 있습니다.
열을 가하면 연화하고 유동성을 나타내고 냉각하면 고무 모양으로 돌아 오는 성질을 가지므로, 열가소성 엘라스토머로 불리고 있습니다.
TPE는 가황 고무에 비해 많은 특징이 있으며, 또한 고무와 플라스틱의 중간적인 성능을 가지고 있습니다.
TPE는 가황 고무의 성능을 가지고 있는데 가황을 필요로하지 않습니다.
그 이유는 TPE는 반드시 수지 성분 (경화 블록)와 고무 성분 (연성 블록)로 구성되어 있기 때문입니다.
2 성분으로 이루어진 TPE는 실온에서 경질 블록이 어떻게 든 가교 점 (가압 硫点)과 같이 소성 변형을 방지하는 역할을하고 있습니다.
그 결과 TPE는 탄성체 (= 가황 고무)로서의 성능을 보여줍니다.
그러나 온도를 높이면 경질 블록의 수지 성분은 녹아 가교 점의 일을 할 수 없게 소성 변형하여 성형이 가능합니다.
사출 성형에 의해 신속하게 성형 가공을 행할 수있는 장점이 있지만, 열에 의해 변형하기 위해 내열성을 요하는 용도에는 적합하지 않습니다.
스티렌 계, 올레핀 계, 염화 비닐 계, 우레탄계, 아미드 계 등이 있습니다.
엘라스토머의 역사
크리스토퍼 콜럼버스 (Christophorus Columbus 1451 년 8 월 25 일부터 10 월 무렵 – 1506 년 5 월 20 일) 전승 : 이탈리아 제노바 출신
고무의 유래
오늘의 스페인어와 영어로 gum 프랑스어로 gomme 독일어로 gummi 등 일군의 유럽 언어로 표기되는 물질은
고대 이집트어의 kema · kemai이 그리스에 걸쳐 commi되고, 또한 로마에 걸쳐 라틴어 cummi · gummi가 어원입니다.
고대 나 중세에는 알코올에 용해, 물을 포함 시키면 크게 팽창하고 젤이 일고 종류에 따라 또한 물을 가하면 끈적 끈적한 콜로이드 용액이되는 식물 유래의 물질을 의미했습니다 .
반대로, 물에 불용성이 알코올에 녹는 식물 유래의 무정형 물질은 스페인어로 resina 영어로 resin 프랑스어로 résine 독일어로 harz라고했습니다.
고무 나무 발견
고대 남미에는 고무 나무가 자생하고 있으며,이 나무가 상처도 자연스럽게 수액이 흐르는 것이 있습니다.
그 수액이 나무 아래에서 굳어 야생 고무입니다.
이것을 옛날부터 남미 사람들은 놀이에서 볼로 사용하거나 물통 등 같은 간단한 도구로 사용하기도 온 것입니다.
콜럼버스는 1493 년의 2 번째 항해에서 푸에르토 리코와 자메이카에 도착하고 (아이티 설도 있습니다.) 아이들이 수액으로 만든 크게 튀는 공에서 놀고있는 것을보고 매우 놀랐다 것으로 알려져 있습니다 .
유럽 사람들이 옛날부터 알고 있던 고무와 비슷했기 때문에 남미 산의 물질도 고무라고했습니다.
그 후 스페인으로 가져 가게되었지만, 이후 200 년은 장난감으로 사용되어 왔습니다.
영단어 rubber의 어원
조지프 프리스틀리 (Joseph Priestley, FRS 1733 년 3 월 13 일 (음력) – 1804 년 2 월 6 일)는 18 세기 영국 과학자, 자연 철학자, 교육자, 신학자, 비국교도 성직자 자, 정치 철학자, 150 개 이상의 저작을 출판했다.
암모니아, 염화수소, 일산화 질소, 이산화질소, 이산화황의 발견으로 유명
연필이 발명 된 것은 1550 년경 영국입니다.
1770 년 프리스틀리이 고무는 종이에 쓴 연필의 문자를 지울 수있는 성질을 발견했습니다.
이것이 지우개의 시작입니다. 그리고 이것은 시판되게 “rub out (문질러 지우)”라고했습니다.
고무를 의미하는 영어 단어 “rubber”여기에서 파생 태어났습니다.
당시 문맹률은 약 5 %에서 문자와 필기 도구를 사용하여 말을 기록 할 수있는 사람은 극소수였습니다.
고무 방수 천
찰스 매킨토시 (Charles Macintosh FRS 1766 년 11 월 29 일 – 1843 년 7 월 25 일) 스코틀랜드의 화학자
1820 년대 후반 매킨토시에 의한 고무 인포 (매킨토시 크로스)의 성공에 고무 공업은 영국을 중심으로 발전했습니다.
당시 비오는 런던의 거리에 마차가 왕래하던 시절입니다.
비를 막기에는 천에 기름을 적신 외투 정도 밖에없고, 사람들은 비바람을 견디는 데 어려움을 겪고있었습니다.
그래서 1823 년 영국 글래스고 매킨토시는 2 장의 원단 사이에 녹인 천연 고무를 바르고 압착하여 열을 가해 방수 천을 발명했습니다.
그리고이 혁신적인 원단으로 제작 한 고무 인포 코트는 브리티시 중에 충격, 승마 용 코트와 레인 코트로 순식간에 퍼져 나갔습니다.
고무 인포 코트는 당시 사람들의 삶을 변화시킨 가장 창의적이고 혁신적인 물건이었습니다.
지금도 영국에서는 비옷의 총칭을 매킨토시라고 위대한 발명가의 이름은 역사에 새겨 져 있습니다.
고무 가황 방법의 발견
찰스 굿이어 (Charles Goodyear 1800 년 12 월 29 일 – 1860 년 7 월 1 일) 미국 발명가.
이 당시의 고무는 여름 더위에 찐득에서 겨울 추위 진드기 식으로 온도의 영향을 받기 쉬운 문제점이있었습니다.
이 비옷의 불편을 개선하기 위해 사람들에 의해 다양한 연구가 이루어지고 왔습니다.
1839 년 굿이어가, 유황에 의한 천연 고무의 가교를 발견했습니다.
연구실에서 잠 들어 버린 그의 고무신 실험 중에 사용하던 약품이 유출, 이것이 스토브에서 가열 된 다음 날 아침 눈을 뜬 그는 고무 신발의 탄성이 증가하고 있음을 알 발견했습니다.
이 발견은 여러 설이있는 것 같고, 묵고 있던 호텔에서 유황을 섞은 고무 조각을 난로에 아무렇지도 않게두고 잠시 살펴보면 열에 의해 끈적 끈적하게되어있다 하즈의 고무 가죽 일고 탄성력을 가지고 있다는 것을 알게 발견했다는 일화도 남아있는 것 같습니다.
어쨌든도 우연에 의해, 유황에 의해 딱딱하게 탄성을 갖는 가황 고무는 발견되었습니다.
이 큰 공적은 지금도 미국에있는 세계 최대의 타이어 메이커 “굿 사”의 명칭으로 남아 있습니다.
고무 신발 방수 의류 · 완충재 방진 흡수제 등 수요가 점차 증가하고갔습니다.
이 외에도, 전기 절연성 및 내구성 등의 특성을 가진 것을 알 수 산업용 재료로서의 가치는 올랐습니다.
고무 산업의 발전
토마스 핸콕 (Thomas Hancock 1786 년 5 월 8 일 – 1865 년 3 월 26 일) 영국의 화학자
1843 년 핸콕은 고무 가황는 고무와 유황의 화학 결합에서오고있는 것을 발견하고 고무 가공과 기계를 개척하고 다양한 가황 방법을 개발했습니다.
그리고 후에 고대 로마의 불 하나님 VULCAN (불칸)을 따서 가황을 “Vulcanisation”라고 명명했습니다.
존 보이드 던롭 (John Boyd Dunlop 1840 년 2 월 5 일 – 1921 년 10 월 23 일) 아일랜드 (스코틀랜드 태생)의 발명가.
1888 년 영국인 수의사 존 보이드 던롭은 아들 조니에서 자전거를 더 쉽게 빨리 달릴 수 있도록하려면 어떻게해야하나요라고 묻자 그때는 단지 “연습하십시오”고만 답했다.
그러나 조니 자전거 타이어를 망가 뜨린 때의 팁이 머리에 떠올랐다.
그것은 타이어의 구조가 동물의 배와 비슷하다는 것이었다.
그래서 수의사로서의 지식을 총동원 해 고무 튜브와 고무를 칠한 캔버스에 공기가 들어간 타이어를 만들고 나무 접시 주위에 압정으로 고정했다.
이것이 세계 최초의 공기 타이어의 발명이었다.
1888 년에 특허를 취득하고 이듬해 1889 년에 “The Pneumatic Tyre and Booth ‘s Cycle Agency, Ltd. ‘를 설립했다.
이후 가솔린 자동차의 발명과 함께 타이어도 개발되어갔습니다.
이용 가치의 확대와 함께 공급 부족이 가격은 대 폭등했습니다. 당시 고무는 남미 아마존 유역에서만 채취되고있었습니다.
그래서, 영국, 고무 이식을 생각합니다. 식민지를 가지고 있던 동남아시아 각지에 고무 농장을 만들었습니다. 이렇게 고무 농장은 확립되어갔습니다.
합성 고무의 역사
합성 고무의 역사의 시작은 천연 고무의 조성 해명의 화학적 연구에서입니다.
동남아시아에 천연 고무 생산 거점을 가지지 않고, 생고무 받기 고생 한 미국과 독일이 중심이되었습니다.
산업의 발전 (자동차 공업 등)이나 전쟁 등으로 천연 고무의 수요가 단번에 증가하고 있고, 그 중 합성 고무의 화학적 연구는 진행하고 있습니다.
실제로 실제적으로 사용되는 합성 고무가 제조 된 것은 제 1 차 세계 대전 때에 세계 최초의 합성 고무는 천연 고무 생산지가없는 독일 대안을 공업 적으로 합성하려고 하는 시도의 결과였습니다.
찰스 H · G 윌리엄스 (Charles Hanson Greville Williams, 1829 년 9 월 22 일 – 1910 년 6 월 15 일) 영국의 화학자
1860 년 CHG 윌리엄스 의한 천연 고무 이소프렌의 분리는 합성 고무 중요한 이정표였습니다.
화학자가이 탄력 물질의 쇄상 분자가 수많은 이소프렌 분자 섬유로 구성되어있는 것을 발견 한 것은 1905 년의 일로, 당시는 분자 섬유를 가교하는 방법을 아는 사람은 아무도 없습니다.
프리드리히 호프만 (Friedrich Hofmann, 1866 년 11 월 2 일 – 1956 년 10 월 29 일) 독일의 화학자
프리드리히 호프만은 고무의 가교에 도전했습니다. “천연 고무 모듈 ‘이소프렌의 제조는 어려웠 기 때문 화학 구조가 매우 유사하며 쉽게 제조 할 수있는 메틸 이소프렌을 사용하여 신속하게 해결했습니다.
호프만은이 재료를 주석 용기에 넣고 가열하여 기다렸습니다. 때로는 몇 달 기다렸습니다.
적용 온도에 따라 주석 용기에서 제조 한 물질은 연화하거나 굳어 지거나은했지만 항상 탄력이있었습니다.
그 결과, 호프만은 메찌루고무 (메틸 이소프렌)를 발명했습니다. 그리하여 1909 년 9 월 12 일에 세계 최초의 합성 고무의 특허를 검색했습니다.
호프만은 “Elberfelder Farbenfabriken vorm. Friedr. Bayer & Co.”실험실에서 연구를하고 그 회사의 전통은 특수 화학 그룹 인 랑세스 (Lanxess)에 의해 오늘도 이어지고 있습니다.
당시부터 이미 주요 고무 회사 인 콘티넨탈 社는 1910 년에이 새로운 물질에서 최초의 자동차 용 타이어를 생산하기 시작했습니다.
호프만의 상사였던 칼 듀이스베루구(Carl Duisberg) 그 타이어에서 4,000 킬로미터를 “펑크하지”주행했습니다.
독일 황제도 자신의 차량이 타이어를 장착하고 그 결과에 매우 만족했습니다.
그리고 미국에서 제 2 차 세계 대전 동안 GR-S (현재 SBR)의 공업 적 생산이 시작됩니다.
이 합성 고무는 전시 하에서 크게 성장하고 오늘의 합성 고무의 토대를 마련하게되었습니다.
20 세기에서 천연 고무가없는 제 성질을 가진 합성 고무의 연구 개발은 활발하게되어 있고, “범용 합성 고무”, “특수 합성 고무”또는 “고 기능성 합성 고무 “”엘라스토머 “발전하고 있습니다.
1934 년 독일이 SBR, NBR 생산 개시.
1940 년 미국에서 부틸 고무를 개발.
1944 년 독일의 바이엘에 의해 우레탄 고무가 개발.
1945 년 제너럴 일렉트릭 사가 실리콘 고무의 개발.
1954 년 DuPon 사와 3M 사에 의해 불소 고무의 제조 개시.
열가소성 엘라스토머 TPE의 열적 성질 (대표 값)
