천연고무와 합성고무 역사

[바다산(elastomer solutoin)]

출전 --  화성라바  인터넷 자료
1.천연고무 생산의 역사
우주공간의 한 위성인 지구상에 수많은 물질이 존재하는 것은 대자연의 섭리라 할 수 있다. 수많은 물질이 자연에 의해 생성되고, 과학적인 근거에 의해 연구되고, 학문적으로 발달되면서 인류의 삶 가치를 무한하게 합성시키고 있는 것이다. 천연고무는 1800년부터 적도국인 브라질 아마존강 유역, 말레이반도, 동인도 지역에 분포되어 있는 고무나무에서 액체를 받아 응고시켜 천연생고무가 생산되고 있다. 천연생고무 원료는 고형성고무와 액체성고무로 나눌 수 있다. 고형성고무는 고무나무에서 채취한 액체를 응고시켜 판상드라이 고무로 생산되며 액체고무는 라텍스로 명명되어 있다.
고무는 학문적으로 석유화학에 속하고, 화학적으로는 탄화수소 물체로 표기한다. 천연생고무는 RSS(Ribbed Smoked Sheets)라 하며, 또는 NR(Natural Rubber)이라고도 한다. 천연생고무는 1840년 미국의 과학자가 유황에 의한 고무가황법을 발명한 후에 영국 과학자에 의하여 고무에 산화제를 가하여 혼합하므로써 좋은 고무탄성제를 발명하였다. 그 시대 영국은 미국보다 과학이 진보된 나라였었고 많은 탐험대원이 세계를 누빈 시대였다. 영국의 과학자들은 고무탄성제를 발명한 이래 고무제조법을 발명하여 1850년 이후 영국의 고무제조 과정이 이루어지게 되었다. 1860년 이후 고무산업국이 번창하여 천연생고무는 수요증가 일로에 치달아 생산과 소비는 균형을 이루지 못하여 고무산업은 생산 미흡 속에 헤매던 시기였다. 고무나무 농원은 적고 고무생산은 증가하여 영국인은 열대지방국에서 고무나무 재배에 성공하여 천연고무는 서서히 생산, 증가 하였다.
고무액체 채취는 5~7년이 되면 고무액체를 받을 수 있으며 고무나무 수피에서 받은 천연고무 액체는 순액으로 공업화를 위하여 응고상태인 순액고무에 소량의 암모니아를 첨가한다. 1차 보존제를 가한 후 농축된 고무액에 산을 가하면 고형 천연고무가 생산된다.
천연 생고무 원핵 比 고무탄화수소분        88.23% 단백질                      5.04% 아세톤 가용분            4.10% 당 분                        0.84% 회 분                        1.74% 수분 * 위의 수치는 원액고무에서 고형된 천연고무 수치임
천연고무 원료 가공은 원심분리법 또는 증발법, 전기경사법 등의 공법으로 천연고무 원료를 생산한다. 제 1,2차 세계대전이 끝난 후 세계는 산업생산이 급속도로 증가하여 고무공업은 발전을 거듭하였다. 우리나라의 천연고무 사용량은 1950년대 이후이고, 1950년 이전시대는 제 2차 세계대전 시기로 고무산업은 둔화상태이며 본격적으로 공업화된 연도는 1960년대 초부터이다. 1960년대 천연고무 사용량은 년간 10,000만톤에 불과하였으나, 1970년대 부터는 제3공화국의 혁명이래 석유화학 발전으로 1980년도와 현재까지 천연고무 생산 사용량은 200,000만톤 이상 소모하고 있다. 이와같이 천연생고무는 대단한 수급으로 사용한다고 할 수 있다. 그러므로 우리가 살고 있는 어떤 곳이든 천연고무는 없어서는 안될 귀중한 원자재이다. 천연고무는 뛰어난 점착성과 가공성이 우수하며 타합성고무와도 상용성이 좋은 고무이다.
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2. 합성고무의 역사과정
천연고무가 발견된 이래 고무가 생산되는 것은 인류문화에 대단한 공헌을 하였다. 천연고무 생산을 탐구적, 화학적 견지에서 대체용으로 합성하려는 과학자들의 연구와 천연고무의 다른 성질을 가진 고무 탄성체를 합성하는 합성고무 역사과정을 소개하고자 한다.
1860년 G Wiliams는 NR의 건류에 의해 Isoprene을 단리시켰다. 1879년 Bouchardat는 Isoprene을 가열중합시켜 고무상 물질을 얻었다. 1906년 Kondakov는 2,3 Dimethyl Butadiene을 Alcoholic Potash에서 중합하여 고무상 물질을 얻었다. 1910년 Mathrews, Strdnge 등은 Sodium에 의한 Isoprene의 중합에 성공, 특허를 얻었다. 1914년 독일은 Methyl고무의 공업화를 위해 2,3 Dimethyl Butadiene의 중합을 행하였다. 1924년 Patrick는 Ethylene chloride와 다화화 Soda로부터 Thiocol고무상을 얻었다. 1926년 소련은 Alcohol로부터 Butadiene합성법을 공업화하여 유다중합의 연구를 진행하였다. 1930년 IG사는 Styrene과 Butadiene을 유화중합하여 합성고무 Buna S를 완성 생산했다. 1913년 미국 Du pont사 Carothers는 Alcetylene으로부터 Choroprene을 만들고, 합성고무인 Neoprene이 생산되었다 1940년 Standard는 Oil butyl고무를 발표하였다. 1941년 미국은 GR SBR, GR NBR, GR IIR, GR CR Neoplene고무와 Gel F, 탄성체인 불소고무를 생산하였다. 1957년 국제합성고무는 ERP고무를 생성, 발표하였다. 1960년 미국은 Stereo합성고무 SBR을 생산하였다. 1967년에는 과학자들에 의해 기업가들은 합성고무 생산에 돌입하게 되었고, Lithim화합물에 의하여 Isoprene와 Butadiene의 중합, Butadiene과 Stylene의 공중합, Random으로 공중합하여 용액중합체인 SBR 열가소성 Elastomer도 생산하게 된 것이다.
Silicone고무상은 1940년대초 미국, 일본, 독일에서 내열성으로 합성, 생산하였다. 합성고무는 생고무와는 달리 자연고무나무에서 생산되는 것이 아니다. 합성은 용어자체가 유기물질을 화학적으로 두 가지 이상 원소에 촉매를 가하여 중합시킨 것을 합성이라 한다. 합성고무의 역사는 불과 18~19세기 동안 선진국 과학자들의 연구와 노력에 의해서 눈부시게 발전했으며 부다디엔+이소프렌+스치렌 등에 촉매를 가하는 연구를 하여 합성고무가 생성되기 시작하였다.
SBR은 스치렌+부타디엔을 중합하여 SBR합성고무가 생성되었으며, 니티릴+부타디엔을 합성중합하여 내유고무(NBR)가 생산되었다. 그 후 부타디엔에 촉매를 가하여 이피디엠(EPDM)이 생산되기 시작하였고, 미국 듀폰트사에 의하여 염소화고무인 CR네오프렌인 내열성 합성고무를 중합하여 생산되기 시작하였다. 18세기 중반에는 아크릴고무(ACM고무), 하이파론(CSM), 실리콘고무, 바이톤(불소고무), FKM고무, 지오콜고무(Thiocol), 에피크로로히드린고무(POR, CHR), 알핀고무(AR고무), 염소화부틸고무(CIIR), 부틸고무, IIR고무, 우레탄고무 등 많은 합성고무가 생산되면서 합성고무의 발표가 이루어졌다. 합성중합체의 2원공중합고무는 두 가지 물체를 합성시켜 중합한 합성고무이며 SBR, NBR등이다. 3원공중합고무는 세 가지 물체를 합성시켜 중합한 합성고무이며 EPDM등이다. 그 외 특수 합성고무도 2원공중합물의 합성고무로 사용된다.
고무에는 결정성고무와 비결정성고무가 있다. 결정성 고무에는 네오프렌(CR)고무 등이며 규칙성 고무이다. 비결정성고무에는 SBR, NBR,BR합성고무로 불규칙성 고무이다. 여기서 규칙과 불규칙은 화학적 결합을 말하는 것이다. 합성고무의 분류법은 미국 ASTM규격에 의하여 국제적 판별법으로 표시한다. 유화중화법에 의해 콜드(Cold)와 핫(Hot)식으로 SBR합성고무가 개발되어 19세기 초반에 출현하여 생산이 시작되었다. 그 후 액체용액고무로 합성한 고무 라텍스가 개발되어 선진 각국에서 생산에 주력하였다. 라텍스합성고무, SBR액상고무, CR액상고무, NBR액상고무, 실리콘액상고무 등이 생산되고 액상고무는 표면처리제나 접착제, 콤돔텍스, 장갑등에 사용되고 있다. 고형고무 합성은 SBR로 35kg 지대로 생산되고, 1500~1516까지 15종류가 있으며 고형고무인 유화중합 SBR로 1712~1752까지 20여 종류가 생산되고 있다. 합성고무 제조국은 미국, 독일, 소련, 일본 등이 주생산국으로 전세계 고무공업에 가공, 수출하고 있다. 한국은 1970년대 석유화학 공업발전에 힘입어 외국과 합작, 생산하는 실정에 불과하다. 금세기 동안 합성고무는 무궁하게 발전하였고, 또한 앞으로도 과학적인 발전이 더욱 이루어져 합성고무는 더욱 빛날 것이다.
출처  화성라바.COM   HOMEPAGE