◎ 오존열화와 광산화열화

고무제품을 대기중에 방치하여 두면 제품의 표면에 무수한 균열이 생기게 됩니다. 이 균열의 원인이 대기중의 오존에 의한 것인지, 햇볕의 자외선의 산화에 의한 열화인지 옛날에는 알 수가 없었으나 그 후 다양한 연구활동에 의해 차이점을 구별할 수 있게 되었습니다.

빛에 의한 산화에서는 색이 관계가 되는데 실제는 색이라고 하기보다는 배합에 의해 다르다고 볼 수 있습니다만, 특히 흰색 등의 밝은 색에서 열화가 발생이 되기 쉬우며 흑색에서는 열화가 발생하는 일이 적습니다.

현대의 합성고무의 배합의 대부분은 카본블랙이 다량 배합되어있는데 이 카본블랙이 빛의 영향을 저지해버리기 때문입니다. 이것과 반대로 오존열화는 빛과 상관없이 발생합니다. 또 열화의 모습이 일광의 빛의 경우는 산화된 표면에 랜덤방향으로 무정형(無定形)으로 균열이 생기고 오존의 경우는 응력을 받게되는 방향의 수직방향으로 균열이 생깁니다.

◎ 고무의 탄성과 오존열화

고무제품은 두말할 나위없이 고무탄성이라고 하는 다른 재료보다 우수한 기능을 가지고 있습니다. 꺼꾸로 말하면 고무탄성을 필요로 하지 않는다면 고무를 사용하는 의미가 없습니다. 즉 특별한 것을 제외하고 대부분의 고무제품은 사용 시에 응력을 받게 되어있습니다.

실험상 5%를 늘리게 되면 몇개의 깊고 큰 균열이 생기고 100%를 늘리게 되면 무수히 많은 얇고 작은 균열이 생기게 됩니다. 10%~20%정도를 늘리게 되면 가장 크고 깊은 균열이 생기게 됩니다. 또 온도가 높은 경우에는 오존 흡수량이나 표면의 열화는 높게 나타나게 됩니다. 한편 응력을 주지 않은 고무제품에서도 온도가 높은 상태에서 오존의 농도가 높으면 오존클락(균열)이 발생할 수가 있습니다.

이 열화의 상태는 방향성이 없는 산화열화와 같이 하얗게 나타납니다. 응력을 0으로 하는 것은 불가능에 가까우며 예를 들면 책상 위에 놓아둔 고무제품에서도 자중(自重)에 의해 응력을 받게 되는 것처럼 무엇인가의 응력을 받게 되는 것입니다. 오존에 인한 균열이 언뜻 보았을 때 방향성이 없는 것처럼 보여도 자세히 보면 그 응력의 방향과 수직방향에 균열이 가는 것을 볼 수가 있습니다. 고무제품의 재질을 선택함에 앞서 고려해야 할 필요가 있는 현상입니다.

오존에 의한 열화를 방지하기 위해서는 이중결합을 가지고 있는 고무에 오존은 작용하므로 이중결합이 적은 고무를 선택하여야 하며 이중결합을 가진 고무에는 내오존성을 향상시키기위해 왁스, 노화방지제 등을 배합합니다. 왁스는 고무표면에 서서히 나와 얇은 막을 형성하여 고무표면을 보호하게 됩니다. 노화방지제는 고무와 오존이 반응하여 균열로 성장하는 과정을 방지합니다. 전자는 물리적으로 후자는 화학적으로 오존열화를 방지합니다.