Thermoplastic Polyurethane (TPU)/Ethylene-Propylene-Diene Monomer Rubber (EPDM) and TPU/Polybutadiene Rubber (BR) Blends for the Application of Footwear Outsole Materials

Abstract

요 약：본 연구의 주요 목적은 신발 겉창 재료로 사용하기 위하여 열가소성 폴리우레탄 (TPU)의 내마모성과 습윤시의 내슬립성을 에틸렌-프로필렌-디엔 고무 (EPDM) 또는 폴리부타디엔 고무 (BR)를 블렌드하여 향상시키는 것이다. 10 wt%의 EPDM 또는 BR이 TPU에 투입되었을 때 TPU/EPDM과 TPU/BR 블렌드는 TPU보다 우수한 NBS 내마모 도, 인장 물성 그리고 습윤 내슬립성을 보였다. 10 wt% 이상 투입될 때는 내마모도와 인장 물성 모두 감소하였다. 10 wt% 투입시의 내마모도와 인장물성 상승은 TPU의 상분리도 증가에 기인하는 것으로 보인다. ABSTRACT：The main objective of this study is to improve abrasion resistance and wet slip resistance of thermoplastic polyurethane (TPU) by blending with ethylene-propylene-diene monomer rubber (EPDM) or polybutadiene rubber (BR) for the application of the footwear outsole materials. With addition of 10 wt% of EPDM or BR, TPU/EPDM and TPU/BR blends exhibited higher NBS abrasion resistance, tensile properties and wet slip resistance than TPU. However, with further increasing content of EPDM and BR, abrasion resistance and tensile properties of the blends decreased. Improvement in abrasion resistance and tensile properties with 10 wt% of addition of EPDM or BR may be due to better microphase separation of TPU. Ⅰ. 서 론 21세기에 접어들면서 소비자들의 환경에 대한 인식이 높아 지면서, 환경친화성 소재는 환경규제에 대한 대비뿐만 아니 라, 새로운 시장개척의 기회로 부각되고 있다. 최근 신발용 소재에서도 환경친화성 요구가 높아지고 있는 실정이고, 이에 따라서 겉창의 기존 소재인 열경화성 고무에서 가교가 필요 없는 열가소성 고무(thermoplastic elastomer: TPE)로 대체하려 는 시도가 많이 진행되고 있다. TPE 소재는 특히 재가공이 가능하여 스크랩 발생을 억제시키는 등 환경 친화적 소재의 특성을 가지고 있다. 또한 기존 열경화성 고무를 이용한 신발 겉창의 생산은 추가로 가교 공정이 필요하여 컴파운드 공정이 나 제품성형 단계에서 복잡한 제조공정, 높은 에너지 소비와 열악한 작업환경으로 저생산성과 제조현장의 환경개선이 시 급한 과제로 요구되어 오고 있어나, 가교 공정 없이는 신발 겉창의 중요한 요구 특성인 내마모 문제가 해결되지 않아 가 교 공정이 필요없고 사출공정이 가능한 열가소성 탄성체 소 재의 상용화 기술 개발이 어려운 실정이다. 다양한 열가소성 탄성체 소재 중에서 내마모도가 우수한 TPU(thermoplastic polyurethane)를 신발 겉창에 이용하려는 연 구는 많이 이루어졌으나, 내마모도가 우수한 고경도 TPU는 착화감이 떨어져 신발 겉창용 소재로 사용하기에 적합하지 않고, 경도가 낮은 TPU의 경우 내마모도 특성이 떨어지는 문 제와 바닥 표면이 매우 매끈한 경우 마찰시 마킹(marking)이 발생되는 문제 때문에 열경화성 고무를 대체하지 못하고 있 다. 또한 TPU의 경우는 습윤시의 내슬립성이 좋지 못하다. TPU는 일반적으로 이소시아네이트 및 쇄연장제로 구성되어 있는 경질부와 폴리올로 구성되어 있는 연질부가 교대로 연결