KR0181005B1 - 방진 및 흡음 고무판 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 2개의 발포고무층 사이에 고무칩을 삽입하여 일체로서 발포시킴으로써 외부로부터의 충격이나 소음 등이 다중 방향으로 분산되어 방진 또는 흡음성이 우수할 뿐만 아니라 내구성도 뛰어난 고무판 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 그 고무판은 EPDM 고무층, 고무칩층 및 EPDM 고무층을 일정크기와 모양의 몰드내에서 차례로 적층하여 일체로 발포결합시켜 이루어지며, 그 제조방법은 미발포의 EPDM 고무층을 일정형상과 크기의 몰드내에 깔고 그 위에 고무칩과 결합제의 혼합물을 투입한 후 미발포의 EPDM 고무층을 그 위로 덮고 덮개로 닫아, 일체로 발포시키는 것으로 이루어진다.

본 발명의 고무판은 바닥재나 보도블럭 등의 다양한 용도에서 방진재 또는 완충재, 흡음재로서 매우 유용하게 이용될 수 있다.

Description

방진 및 흡음 고무판 및 그 제조방법

제 1도는 본 발명의 방진 및 흡음 고무판을 제조하는 방법을 단계별로 도시함.

제 2도는 본 발명의 제조방법에 의한 EPDM 고무충의 형태변화를 도시함.

제 3도의 (a)는 본 발명에 의한 고무판의 하중-변위 그래프이며, (b)내지 (d)는 각각 일반적인 천연탄화콜크판, 종래의 고무칩 및 보도블럭의 하중-변위곡선을 도시함.

본 발명은 방진성과 흡음성이 뛰어난 고무판 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 좀더 구체적으로는 2개의 발포고무층 사이에 고무칩을 삽입하여 일체로서 발포시킴으로써 외부로부터의 충격이나 소음 등이 다중 방향으로 분산되어 방진 또는 흡음성이 우수할 뿐만 아니라 내구성도 뛰어난 고무판 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 방진고무는 자동차나 선박, 건축, 중장비, 전자분야 또는 스포츠용품 등에서 지지부재 또는 적층부재의 형태로 널리 사용되어 왔으며, 종래 방진고무의 주재료로 이용되던 고무는 에틸렌-프로필렌계 고무였으나, 이러한 에틸렌-프로필렌계 고무의 방진성 및 내충격성은 주로 구조재료로서의 한정된 작은 범위의 요구조건을 충족할 뿐이었고, 경도와 인장 강도가 크며 감쇄계수와 동적 탄성 계수가 모두 작아 실제의 적용분야에서 바라는 바의 방진 내지 흡진성, 내충격성, 저반발탄성은 기대하기 어려웠다.

특히, 최근에는 교통량의 급증으로 교통사고 또한 급격히 증가하면서 교통안전 대비책이 제도적으로 논의되었으며, 귀중한 인명과 재산성의 피해를 최소화하기 위해 도로에 방진 및 충격흡수력이 뛰어난 구조물을 설치할 필요성이 크게 요구되었다.

고무의 방진 및 흡진성을 개선하기 위한 노력의 일환으로서 국내에 공개된 특허정보를 보면, 국내 특허공고 제 93-7695호(1993. 8. 18자 공고 방진 및 흡진 고무조성물)의 경우 상이한 고무상 노르보르넨 폴리머 2종을 블랜딩하거나 고무상 노르보르넨 폴리머 1종에 천연고무, 부틸고무(IIR), 에틸렌-프로필렌-디엔 삼원 공중합체(EPDM)고무, 클로로프렌고무(CR), 스티렌-부타디엔 고무(SBR) 등을 2성분계 또는 3성분계로 하여 블랜딩하고, 특히 3성분계에 있어서는 프로세스 오일을 첨가하여 배합토록 하는 방진 및 흡진 고무조성물을 개시하였는 바, 이는 종래의 내충격성 고무조성물 또는 고무와 실리카, 고분자수지, 활석 등의 혼합조성물에 비하여 고강도, 저경도의 우수한 충격 흡수성을 나타내기는 하였으나, 이러한 고무조성물 자체로서는 외부의 충격을 일방향으로만 변화시키는 것이 가능하여 충격흡수성이 만족스럽지 못하고 경제적이지 못하다는 단점이 있었다.

한편, 자원의 재활용을 기하고 환경오염을 방지코자 하는 차원에서 폐타이어를 분말가공법으로 분쇄하여 일정크기의 칩상으로 가공한 고무칩은, 다량의 고무칩을 접착제로 결합시켜 고무칩 구조체로 성형하였을 때 흡음성과 방진성이 있는 것으로 알려져 있으나, 이러한 고무칩과 접착제를 몰드 프레싱함에 있어서 몰드에 고무칩이나 접착제의 잔유물이 지속적으로 남아 흡착됨으로써 성형성이 떨어져 다양한 형태부여가 불가능하다는 문제가 있었으며, 이를 위하여 몰드에서 고무칩을 취출시 이형제로 실리콘을 대량분사하여 취출시키기도 하였으나 제품의 표면에 실리콘의 잔유물이 대량 잔류하여 운반 및 적재시 문제가 있는 등 작업성이 떨어지는 단점이 있었다.

이에 본 발명자는 방진성 및 흡음성이 종래보다 뛰어나고 종래 고무칩이 가지는 취출상의 곤란함을 개선한 고무판 또는 구조체 및 그 제조방법에 대한 연구를 거듭한 결과, 에틸렌-프로필렌-디엔 삼원 공중합체(EPDM) 고무층을 몰드의 위, 아래층으로 하고 그 사이에 고무칩을 결합체(binder)와 함께 배치하여 몰드를 덮개로 덮은 다음 일체로서 발포시켜 고무칩 사이의 공간으로 EPDM의 발포물이 팽창토록 함으로써 상기의 문제점을 해결하고 방진성과 내구성이 우수한 고무판이 얻어질 수 있음을 알아내어 본 발명을 완성하게 되었다.

즉, 본 발명의 목적은 종래 이용되던 방진, 흡진고무인 EPDM의 2중층 사이에 고무칩층을 투입하여 일체 발포시킴으로써 방진성이 더욱 뛰어난 고무판 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 흡음성이 있는 것으로 알려진 고무칩이 그 결합제로 인하여 성형성과 내구성이 뛰어나지 않았던 점을 개선하여, 고무칩을 2개의 EPDM층 사이에 투입하여 일체로 발포시킴으로써 내구성과 흡음성이 우수할 뿐 아니라 성형성 또한 탁월한 고무판 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 종래의 고무칩 보도블록이나 저밀도 고무칩시트(sheet) 보다 방진성능이 우수한 고무판 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 페타이어를 가공한 고무칩을 고무판의 1개층으로 이용함으로써 자원의 재활용 및 환경오염의 방지에도 기여하게 되는 고무판 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 방진 및 흡음 고무판은 EPDM 고무층, 고무칩 및 EPDM 고무층을 일정크기와 모양의 몰드내에서 차례로 적층하여 일체로 발포결합시켜 이루어지는 고무구조체로서, 그 제조방법은 미발포의 EPDM 고무층을 깔고 그 위에 고무칩과 결합제의 혼합물을 투입한 후 미발포의 EPDM 고무층을 그 위로 덮고 덮개로 닫아, 온도와 압력을 가하여 일체로 발포시키는 것으로 이루어지며, 3개의 원료 고무층을 덮개로 덮은 상태에서 발포시킴으로써 EPDM 발포층이 고무칩의 공간사이로 침투하여 발포과정에서 전체 부피가 증가함이 없이 몰드형태대로의 고무판이 얻어진다.

상기에서 프레스 압력은 20∼60Kg/㎠가 바람직하며, 이 보다 낮을 경우 고무칩과 함께 혼합된 형태로 투여된 결합제로 인하여 고무칩과 EPDM 고무층이 접착되는 것이 불량할 가능성이 있으며 발포기체가 외부로 누출될 가능성이 있고, 이와 반대로 60Kg/㎠ 보다 높다고 해서 더 가해지는 압력 만큼 3중 고무판의 조직이 치밀해진다고 볼 수 없으며 오히려 더 비경제적이다.

또한 상기에서 프레스 온도는 120∼180℃가 바람직하며, 120℃ 보다 낮을 경우에는 프레스 공정이 너무 오래 걸려 경제적이지 못하게 되며, 또한 180℃ 보다 높으면 가류 및 발포가 오히려 만족스럽지 못하게 이루어진다.

상기 EPDM 고무층은 EPDM 고무와 ZnO, 스테아린산, 충진제, 프로세스오일, 가류제, 촉진제, 발포제 및 카본 등의 구성물로 된 것으로서, 구성물을 상온 방치시켜 일정시간 숙성시킨 후 카레다로서 두께와 넓이를 맞추어 가공한 다음 냉각시켜 재단한 것을 이용하는데, EPDM을 제외한 혼합원료들은 통상 고무기술 분야에서 관용되고 있는 것들을 이용하면 된다.

상기에서 고무칩은 페타이어의 재성의 한 방법인 분말가공법에 의하여 제조된 규격 2∼5mm 정도의 칩상을 말하며, 주성분은 천연고무이다. 또한 고무칩과 함께 EPDM층 사이에 투여되는 결합제는 고무칩사이에 점착성을 부여할 뿐만 아니라 고무칩층과 EPDM층의 접합을 돕는 역할을 하며, 주성분은 폴리우레탄이다.

본 발명의 경우 고무칩층을 2개의 EPDM층 사이에 투입하여 동시에 가류발포함으로써, 종래 고무칩을 이용하여 성형작업을 행할시 결합제가 몰드표면에 부착되어 성형성을 저하시켰던 문제점 및 이를 위하여 이형제로서 사용한 실리콘 또한 제품표면에 대량 잔류하여 운반이나 적재시 문제점을 야기하였던 점을 해결한 것이다. 즉 본 발명의 경우 EPDM 고무층이 제품표면층이 되어 결합제 및 이형제로 인한 문제의 소지가 전혀 없는 것이다.

또한 본 발명은 EPDM 고무층과 고무칩, EPDM 고무층을 순서대로 배치하여 동시 발포시킴으로써, 종래 단일층으로 이루어진 방진 및 흡진 고무의 경우 외부의 충격이나 소음을 일방향으로 만 변화 시켜 그 효과가 미흡했던 점을 현저히 개선하였으며, 3중 고무판의 상·하는 EPDM으로 된 저경도의 발포체를 배치하고, 그 중간에는 고무칩층을 투입하여 외부충격이나 소음이 다중방향으로 분산될 수 있도록 있었다. 특히 중간의 고무칩 구조는 무작위 연결법의 형상으로서 충격의 전달속도를 저하시키며, 무작위 연결된 공간이 충격의 완화작용은 물론 소음 등의 흡수력을 향상시키는데 기여하게 되는 것이다.

상기에서 고무칩과 결합제의 구성비는 용도에 따라 변량할 수도 있으나 가능한 사용범위는 5:1∼40:1 정도가 된다. 5:1 이하인 경우는 결합제의 비율이 높아져 경제적이지 못하며, 40:1 이상일 경우에는 형상은 가능하지만 내구성이 부실해져 상용하기 어렵다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부도면을 참고로 상세히 설명하면 다음과 같다.

[실시예]

[EPDM 미발포 고무의 제조]

EPDM고무 100중량부에 대하여 산화아연 5%, 스테아린산1%, 충진제로서 탄산칼슘을 10%, 프로세스오일 15%, 가류제로서 황을 2%, 촉진제로서 테트라메틸티우람디설파이드(TMTD) 1.7% 및 메르캅토벤조티아졸(MBT) 1%, 발포제로서 OBSH(일명 P, P′oxybis benzene sulfonyl hydrazide )) 및 / 또는 D-F(Azodicarbonamide)을 20%, 및 충진보강재로서 카본블랙인 HAF 25%를 니더(kneader)에서 혼합하여 상온에서 방치하여 숙성시킨 후 카레다로 두께와 넓이를 맞추어 냉각시켜 재단하였다.

[고무칩층의 제조]

폐타이어를 분말가공법으로 약3mm길이를 절단하여 칩상으로 한 다음 폴리우레탄을 주원료로 하는 결합제(대보화학의 상품명 RCB1 사용)를 중량비로 고무칩:결합제=10:1로 배합하였다.

[성형 및 발포]

몰드를 첨부도면 제 1도의 (a)와 같이 준비하고 발포제와 유황 등을 포함하는 EPDM 미발포층을 깐 다음 그위에 고무칩과 결합제의 배합물을 넣고, 그 위로 다시 EPDM 미발포층을 깐 다음 몰드덮개를 덮었다. 제 1도의 (E)와 같이 150℃의 온도에서 40kg/㎠의 압력을 가하여 가류발포시킨 다음 덮개를 제거하여 본 발명의 방진 및 흡음 고무판을 얻었다.

EPDM고무층의 발포 전과 후의 상태변화를 그림으로 나타내면 제 2도와 같다. 본 발명의 3중발포고무층은 상하층의 EPDM 고무층이 가운데층인 고무칩 사이의 공간으로 발포됨으로써 전체로서는 몰드부피만큼만 성형이 되고 내부적으로는 그 밀도가 더욱 조밀해져서 내구성의 향상에 상당히 기여하게 되는 것이다.

본 발명에 의한 방진 및 흡음 고무판은 상하층을 EPDM 발포층으로 하여 몰드표면에 잔류물이 남음으로 인하여 성형성이나 이형성이 떨어질 우려가 전혀 없다.

제 3도의 (a)는 본 발명에 따른 고무판의 하중-변위 그래프로서, mm변위에 대하여 가해지는 하중의 균일함, 즉 스프링정수가 균일함을 알 수 있는데, 이는 방진고무로서 가장 이상적인 성이라 할 수 있다. 이에 반하여 제 3도(b) 내지 (d)는 각각 종래의 천연탄화콜크판(천연 참나무 껍질), 고무칩 및 보도블럭의 하중-변위 곡선을 나타내는데, 그 경사도가 본 발명에 따른 고무판보다 훨쌘 더 급격함을 알 수 있는 바 본 발명의 방진 및 흡음 고무판의 경우 그 변위가 보다 안정적이어서 방진효과가 매우 우수함을 알 수 있다.

본 발명에 의한 고무판의 스프링정수는 2020Kg/mm/㎡ 이었다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 방진 및 흡음 고무판은 상하층이 EPDM 발포층으로 이루어져서 성형성이 우수할 뿐만 아니라 몰드표면에 흡착되지 않아서 작업성이형성이 탁월하며, 2개의 EPDM 고무층 사이에 고무칩과 결합제의 혼합물을 투입하여 방진효과 및 흡음성의 향상을 꾀하였고, 상기와 같은 구조로 인하여 내구성 또한 현저히 향상된 효과를 가진다.

이러한 본 발명의 고무판은 바닥재나 보도블럭 등의 다양한 용도에서 방 진재 또는 완충재, 흡음재로서 매우 유용하게 이용될 수 있다.

Claims (4)

1. EPDM 고무층, 고무칩층 및 EPDM 고무층을 일정크기와 모양의 몰드내에서 차례로 적층하여 일체로 발포결합시켜 이루어지는 방진 및 흡음 고무판.
2. 제 1항에 있어서, 상기 고무칩층에는 2-5mm로 절단된 고무칩에 대하여 5:1 내지 40:1의 중량비로 결합제가 혼합되어 있는 것을 특징으로 하는 방진 및 흡음 고무판.
3. 미발포의 EPDM 고무층을 일정형상과 크기의 몰드내에 깔고 그 위에 고무칩과 결합제의 혼합물을 투입한 후 미발포의 EPDM 고무층을 그위로 덮고 덮개로 닫아, 일체로 발포시키는 것으로 이루어지는 방진 및 흡음 고무판의 제조방법.
4. 제 3항에 있어서, 상기 발포시의 온도와 압력은 각각 120∼180℃, 20∼60Kg/㎠ 인 것을 특징으로 하는 고무판의 제조방법.