에틸렌 프로필렌 고무

EPM은 에틸렌과 프로필렌을 주성분으로 하는 공중합체 합성 고무이다. 이는 에틸렌 프로필렌 고무의 두 가지 주요 유형 중 하나로, 에틸렌-프로필렌-다이엔 공중합체(EPDM)와 구분된다. EPM은 에틸렌과 프로필렌의 공중합체로, 불포화 이중결합이 없는 완전히 포화된 탄화수소 사슬 구조를 가진다. 이로 인해 가황을 위한 반응점이 없어, 일반적인 황가황이 불가능하다는 특징이 있다.

따라서 EPM의 가공은 가교제로 퍼옥사이드를 사용하는 퍼옥사이드 가황 방식을 주로 사용한다. 이 공정을 통해 고무에 필요한 탄성과 내구성을 부여한다. EPM의 가장 큰 장점은 에틸렌 프로필렌 고무 계열 공통의 우수한 내후성과 내오존성을 가지고 있으며, 특히 내열성이 뛰어나다는 점이다. 또한 전기 절연성이 좋아 절연재로도 활용된다.

주요 용도는 자동차 부품, 특히 고온 환경에 노출되는 냉각수 호스나 히터 호스 등에 사용된다. 또한 건축 분야에서는 수밀재나 글레이징용 씰 등에 적용된다. 그러나 EPM은 포화 구조로 인해 내유성과 내마모성이 EPDM이나 다른 일부 합성 고무에 비해 상대적으로 낮은 편이며, 가황 방식의 제약으로 인해 배합 설계와 가공 조건에 주의가 필요하다.

EPDM은 에틸렌, 프로필렌과 함께 제3의 단량체로 비공액 디엔(Diene)을 포함한 삼원공중합체이다. 이 비공액 디엔으로는 일반적으로 에틸리덴노르보넨(ENB), 다이사이클로펜타디엔(DCPD), 1,4-헥사다이엔(HD) 등이 사용된다. 디엔 성분의 도입은 고분자 주사슬에는 이중결합을 형성하지 않는 방식으로 이루어지며, 이로 인해 EPDM은 가황이 가능한 반면, 기본적인 내후성과 내열성은 EPM의 우수한 특성을 그대로 유지한다.

EPDM의 가장 큰 특징은 디엔 성분이 제공하는 가황점 덕분에 황이나 퍼옥사이드를 이용한 가교가 가능하다는 점이다. 이 가교 과정을 통해 고무는 가공성과 신축성을 유지하면서도 내구성과 탄성, 형상 안정성이 크게 향상된다. 따라서 EPDM은 자동차 부품이나 건축 자재처럼 외부 환경에 장기간 노출되어야 하는 제품에 널리 사용된다. EPM이 주로 열가소성 엘라스토머 형태로 활용되는 것과는 대조적으로, EPDM은 전형적인 가황고무로서 그 용도가 훨씬 더 다양하다.

에틸렌 프로필렌 고무는 특히 내후성과 내오존성이 매우 뛰어난 특성을 지닌다. 이는 고무 제품이 장기간 야외에 노출되거나 오존 농도가 높은 환경에서 사용될 때 발생할 수 있는 균열과 노화를 효과적으로 방지한다. 이러한 우수한 성능은 고무의 주 사슬을 이루는 포화 탄화수소 구조에서 비롯된다. 일반적인 다이엔계 고무에 존재하는 불포화 결합은 자외선과 오존의 공격에 취약한 반면, 에틸렌 프로필렌 고무의 주사슬에는 이러한 반응성이 높은 불포화 결합이 없어 화학적으로 매우 안정적이다.

이러한 구조적 특징 덕분에 EPDM 고무는 극한의 기후 조건에서도 물성을 잘 유지한다. 강한 햇빛, 비, 눈, 온도 변화가 반복되는 가혹한 환경에서도 경화나 균열이 거의 발생하지 않는다. 특히 대기 중의 오존은 많은 탄성중합체를 빠르게 분해시키고 표면에 크랙을 유발하는 주요 원인인데, 에틸렌 프로필렌 고무는 이에 대한 저항성이 매우 높다. 이로 인해 장기간의 야외 사용이 필요한 응용 분야에서 선호되는 재료이다.

내후성과 내오존성의 실질적 이점은 다양한 분야에서 확인된다. 자동차 부품의 경우, 라디에이터 호스나 도어 씰, 선루프 씰링과 같이 엔진실의 고온 환경과 외부 기상 조건에 동시에 노출되는 부품에 널리 사용된다. 건축 분야에서는 수밀재나 지붕 방수 시트, 창문의 개스킷 등 건물 외부에 설치되어 수십 년간의 날씨 변화를 견뎌야 하는 자재의 핵심 소재로 채택된다. 또한 전선 및 케이블의 절연체 피복재로 사용될 때도 대기 중 오존과 자외선으로부터 안정적인 전기 절연 성능을 장기간 제공한다.

에틸렌 프로필렌 고무의 내열성은 그 주요 장점 중 하나로, 특히 EPDM에서 두드러진다. 이 고무는 일반적으로 연속 사용 시 약 150°C, 단시간 사용 시 최대 180°C까지의 고온 환경에서도 물리적 성질을 유지할 수 있다. 이러한 특성은 고무의 주사슬이 포화탄화수소 구조를 이루고 있어 열에 의한 분해나 가교 결합이 상대적으로 적게 발생하기 때문이다. 이는 황화 과정 없이도 가황이 가능한 불포화 이중결합을 가지지 않는 EPM의 경우 더욱 명확하게 나타난다.

내열성은 고무가 사용되는 자동차 부품, 예를 들어 라디에이터 호스나 히터 호스에서 매우 중요한 요소이다. 이러한 부품들은 장시간 엔진 근처의 고온에 노출되기 때문에 열에 강한 재질이 요구된다. 또한 건축 분야에서 지붕 방수 시트나 수밀재로 사용될 때, 여름철 강한 햇빛에 의한 고열 하에서도 변형이나 노화가 적어 장기적인 성능을 보장한다.

에틸렌 프로필렌 고무의 내열성은 배합 기술을 통해 더욱 향상시킬 수 있다. 적절한 가황제와 보강제의 선택, 특히 카본 블랙의 사용은 고온에서의 강도 유지에 기여한다. 또한 산화 방지제와 산화 억제제를 첨가하면 열산화에 의한 고무 사슬의 분해를 지연시켜 내열 수명을 연장하는 효과를 얻을 수 있다. 이는 전선 피복재나 산업용 호스와 같이 열악한 환경에서 장기간 사용되는 제품의 신뢰성을 높인다.

다만, 실리콘 고무나 플루오로카본 고무(FKM)와 같은 특수 고무에 비하면 극고온(200°C 이상)에서의 성능은 다소 떨어진다. 그러나 우수한 내열성과 더불어 뛰어난 내후성 및 내오존성, 합리적인 가격을 종합적으로 고려할 때, 에틸렌 프로필렌 고무는 중고온 영역에서 가장 널리 사용되는 범용 엘라스토머 중 하나로 자리 잡고 있다.

에틸렌 프로필렌 고무는 우수한 전기 절연성을 가진 합성 고무로 평가받는다. 이는 주로 탄화수소 기반의 비극성 고분자 사슬 구조에서 기인한다. 극성 작용기가 거의 없어 전하의 이동이 제한되기 때문에 절연 재료로서의 성능이 뛰어나다. 특히 에틸렌 프로필렌 디엔 고무는 가교 구조를 형성한 후에도 이러한 비극성 특성을 유지하여 안정적인 절연 특성을 발휘한다.

이러한 높은 전기 저항과 함께 우수한 내후성 및 내열성이 결합되어, 에틸렌 프로필렌 고무는 실외 환경이나 고온 조건에서도 전기 절연 성능이 오래 유지된다는 장점이 있다. 이는 전력 케이블의 절연체나 접합부의 몰딩 재료, 그리고 다양한 전자 부품의 보호용 씰 등에 널리 사용되는 핵심 이유이다. 전선 및 케이블의 피복 재료로서는 중전압 구간에서도 신뢰성 있게 적용된다.

에틸렌 프로필렌 고무의 전기적 특성은 배합에 따라 추가로 조절될 수 있다. 카본 블랙이나 점토 같은 보강제를 첨가하면 기계적 강도는 향상되지만, 순수한 고무 상태보다는 전기 전도도가 약간 증가할 수 있다. 반면, 전기 절연재로 최적화하기 위해 탈회 처리된 실리카나 광유 같은 배합제를 사용하여 절연 성능을 극대화하는 경우도 많다.

에틸렌 프로필렌 고무는 일반적으로 산과 염기, 극성 용매에 대해 우수한 저항성을 보인다. 특히 황산이나 염산과 같은 무기산, 수산화나트륨과 같은 알칼리 용액, 그리고 알코올, 케톤, 에스터를 포함한 다양한 극성 용매에 잘 견디는 것이 특징이다. 이는 고분자 주사슬이 포화된 탄화수소 구조로 이루어져 있어 화학적 공격을 받기 어렵기 때문이다.

그러나 에틸렌 프로필렌 고무의 화학적 저항성은 탄화수소 계열의 비극성 용매나 지방 및 오일에 대해서는 제한적이다. 벤젠, 톨루엔, 가솔린, 디젤 및 윤활유와 접촉하면 팽윤 현상이 발생하고 물성이 저하될 수 있다. 이는 고무의 비극성 성질이 이러한 유기 용매와 잘 섞이기 때문이다. 따라서 내유성이 중요한 적용 분야에서는 니트릴 고무나 플루오로카본 고무와 같은 다른 합성 고무가 선호된다.

이러한 화학적 저항성의 특성은 에틸렌 프로필렌 고무의 주요 용도를 결정하는 핵심 요소이다. 냉각수 호스나 히터 호스와 같은 자동차 부품, 산업용 호스, 건축용 수밀재 및 지붕재는 모두 산, 알칼리, 물과 같은 극성 물질에 노출되는 환경에서 그 내구성을 발휘한다. 반면, 엔진 오일이나 연료 시스템과 직접 접촉하는 부품에는 적합하지 않다.

에틸렌 프로필렌 고무, 특히 EPDM은 자동차 산업에서 가장 널리 사용되는 합성 고무 중 하나이다. 그 뛰어난 내후성과 내오존성, 내열성은 자동차가 직면하는 가혹한 환경 조건에 매우 적합하여, 다양한 핵심 부품의 소재로 채택된다.

주요 적용 분야는 크게 호스, 씰, 그리고 벨트로 나눌 수 있다. 냉각수 호스, 히터 호스, 연료 증발 가스 호스 등 엔진룸 내 다양한 호스는 고온의 엔진 열과 냉각수, 오일에 장기간 노출되며, EPDM의 내열성과 내화학성이 이를 견디는 데 기여한다. 또한 도어와 트렁크의 웨더스트립, 윈도우 채널, 선루프 씰링과 같은 씰 부품은 우수한 탄성과 내후성을 바탕으로 차량 내부의 방수와 방진, 방음을 담당한다.

이 외에도 와이퍼 블레이드의 스툴 및 커버, 다양한 가스켓, 부시 등에도 EPDM이 사용된다. 자동차의 전장화 추세에 따라 고전압 케이블의 절연 피복재로의 수요도 증가하고 있다. 반면, 타이어 트레드나 엔진 마운트와 같이 높은 내마모성이나 내유성이 요구되는 부품에는 EPDM의 특성이 맞지 않아 스티렌-부타디엔 고무나 니트릴 고무 등 다른 고무가 주로 사용된다.

에틸렌 프로필렌 고무, 특히 EPDM은 우수한 내후성과 내오존성을 바탕으로 다양한 건축 자재 분야에서 널리 사용된다. 대표적인 적용 분야는 지붕 방수 시트와 수밀재이다. EPDM 시트는 단열성과 함께 장기간의 햇빛, 비, 눈, 오존에 노출되어도 균열이나 경화 현상이 적어 평평한 지붕이나 저경사 지붕의 방수층으로 매우 효과적이다.

또한 창호와 벽체의 단열 및 기밀을 위한 씰과 개스킷 소재로도 적합하다. EPDM으로 제작된 도어 씰이나 창문 씰은 외부 공기의 유입을 차단하고 실내 온도를 유지하는 데 기여한다. 특히 내열성이 뛰어나 고온 환경에서도 성능이 유지되며, 유연성이 오래 지속되어 반복적인 개폐에도 밀봉력을 유지할 수 있다.

이 외에도 교량의 이음매 씰, 터널 내부의 방수 패널, 건물의 신축 이음 재료, 그리고 실외용 바닥재나 인조잔디의 충격 흡수층 등에도 활용된다. 이러한 광범위한 적용은 EPDM이 갖춘 화학적 안정성과 가공의 용이성, 그리고 상대적으로 경제적인 가격 덕분이다.

에틸렌 프로필렌 고무는 우수한 전기 절연성과 함께 뛰어난 내열성 및 내후성을 갖추고 있어 전선 및 케이블의 피복 재료로 널리 사용된다. 특히 장기간 야외에 노출되거나 고온 환경에서 사용되는 전력 케이블, 통신 케이블, 자동차용 배선 하네스의 절연층에 적합하다. EPDM은 가교가 가능하여 내열성이 더욱 향상되며, 오존과 자외선에 강해 케이블의 수명을 연장시키는 중요한 역할을 한다.

이 고무는 전기 저항이 매우 높아 누전을 효과적으로 방지하며, 가소제 없이도 유연성을 유지할 수 있어 케이블의 가공성과 내구성을 동시에 확보한다. 전력 산업에서는 고전압 송전선의 절연 피복으로, 건설 현장에서는 임시 전원 케이블의 외피로 활용된다. 또한 철도 차량이나 선박과 같이 진동과 열악한 환경이 예상되는 곳의 배선에도 채택된다.

전선 피복용 EPDM 컴파운드는 탄소블랙이나 백색 충전제를 배합하여 기계적 강도를 높이고, 가황을 통해 최종적인 내열 및 내환경 성능을 확보한다. 이는 폴리염화비닐과 같은 다른 절연 재료에 비해 환경 친화적이며, 폴리에틸렌 교차연결 케이블보다 유연성이 뛰어난 장점이 있다.

에틸렌 프로필렌 고무는 그 뛰어난 내화학성과 내열성 덕분에 다양한 산업용 호스 및 벨트의 핵심 소재로 널리 사용된다. 특히 EPDM은 오존과 자외선에 강한 내후성을 지녀 실외 환경에서의 사용에 적합하며, 넓은 온도 범위에서 유연성을 유지한다는 장점이 있다.

산업 현장에서는 화학 약품, 스팀, 뜨거운 물 등을 수송하는 호스에 에틸렌 프로필렌 고무가 많이 적용된다. 이는 산, 알칼리, 계면활성제 등 다양한 화학 물질에 대한 저항성이 우수하기 때문이다. 또한 내열성이 뛰어나 고온의 유체나 증기를 다루는 공정에서도 안정적인 성능을 발휘한다.

동력전달벨트나 컨베이어 벨트 분야에서도 그 역할이 중요하다. 내마모성이 상대적으로 낮다는 점은 있으나, 내후성과 오존 저항성이 요구되는 실외용 장비나, 열악한 환경에서 작동하는 산업 기계의 벨트 소재로 채택된다. 특히 광산이나 건설 현장과 같이 먼지와 기후 변화에 노출되는 컨베이어 시스템에 유용하게 쓰인다.

이러한 호스와 벨트는 자동차 산업의 냉각수 호스부터 공장 자동화 라인의 물류 장비에 이르기까지 그 적용 범위가 매우 넓다. 에틸렌 프로필렌 고무의 균형 잡힌 물성은 까다로운 산업 환경에서 장기간의 신뢰성을 보장하는 데 기여한다.