KR100434574B1

KR100434574B1 - 폐플라스틱 재이용 이중 보도 블록

Info

Publication number: KR100434574B1
Application number: KR10-2001-0071224A
Authority: KR
Inventors: 김진국
Original assignee: 김진국
Priority date: 2001-11-16
Filing date: 2001-11-16
Publication date: 2004-06-05
Also published as: KR20010110270A

Abstract

본 발명은 플라스틱 또는 폐플라스틱 PE(Polyethylene)나 PP(Polypropylene) 또는 PS(Polystyrene)의 범용플라스틱 류에 100중량부에 카본블렉 10 ∼ 200 중량부를 내부혼합기(Internal Mixer) 내에서 균일하게 혼합성형, 가공시킨 하층부와 하층부위에 에틸렌프로필렌 고무 100중량부에, 가류제 2∼7중량부, 안료 1∼3중량부, 가류촉진제 1∼5중량부, 가공조제 및 오일 5∼50중량부, 충진제 20∼200중량부를 균일하게 혼합한 혼합물을 성형, 가공시킨 상층부로 구성되어 있으며, 상층부와 하층부와 두께의 비는 1:2∼7의 비율로 이루어진 고무 플라스틱 이중 고무보도블럭에 관한 것이다.

Description

폐플라스틱 재이용 이중 보도 블록{Duplication footway block}

본 발명은 폐플라스틱 이중 보도 블록에 관한 것으로 폐타이어를 재활용한 폐플라스틱 이중 보도 블록에 관한 것이다.

현재 한국에서 가장 많이 소비되는 플라스틱은 열가소성 플라스틱인 LDPE, HDPE, PVC, PP, ABS 그리고 PS 등의 6대 범용수지로서 이들이 전체 플라스틱 생산량의 약 80∼90%를 차지하여 산업용 및 가정용으로 사용되고 나머지는 열경화성 플라스틱으로 이루어져 있다. 플라스틱 사용량의 증가는 필연적으로 폐플라스틱 발생량의 증가로 이어지며 이의 처리가 심각한 사회문제로 대두되고 있다. 우리나라에서 6대 범용수지를 중심으로한 폐플라스틱의 발생량은 1990년도의 1,012천톤에서 1996년에는 2,313천톤으로 약 230% 정도 증가하였으며 앞으로도 사용량의 증가에 따라 발생량도 급격히 증가할 것이다. 그러나 국내의 폐플라스틱 재활용율은 발생량의 10∼15% 정도에 불과한 실정이며 플라스틱은 다른 폐기물과 달리 중량비는 작지만 부피비가 크다는데 그 문제가 있다. 일반적으로 폐플라스틱의 처리방법으로는 원료로의 재자원화, 연소에 의한 에너지회수, 고형화, 액화 그리고 가스화에 의한 연료화 등이 있는데, 이 중에서 원료로의 재자원화가 가장 바람직한 방법으로 활발히 연구가 수행되고 있다.

폐플라스틱 재활용의 방안이 추구할 방법이라는 것은 논할 여지가 없으나 이에 따른 경제성문제 및 기술개발의 부진으로 어려움이 많다.

본 발명은 이와 같이 환경부분에서 문제가 되면서도 늘어만 가는 폐플라스틱을 재활용하여 고무 폐플라스틱 이중 보도 블럭을 제조, 공급하므로써 체육시설 및 공공시설등에 보급하여 환경문제 해결과 동시에 국민보건증진에 기여함을 목적으로 한다. 특히 장애자용 점자블럭 및 유도블럭의 제조에 있어서 상층이 노란색 등의 유색을 원하기 때문에 종래의 폐타이어만으로는 까만 색상을 유색으로 바꾸기에는 한계가 있고 또한 종래의 특허 172473호에 기술한 폐 EPDM 고무분말을 상층부에 사용 시 고무보도블럭으로서 때가 많이 타고 외관상의 문제점으로 인하여 이를 개선하기 위한 것이다. 본 발명에서 고무 보도블럭은 종래의 보도블럭은 무기재료의 보도블럭으로 깨어지기 쉽고 균열이 잘 일어나 미관상 좋지 않았고 중량관계로 작업이 용이하지 않은 단점이 있었으며, 일반적으로 무기재료에 의한 보도블럭에 비해폐타이어를 이용한 보도블럭이 인체의 피로도 감소와 마모성이 우수하다고 알려져 있다.

폐타이어 분쇄를 이용한 보도블럭으로는 폐타이어를 분쇄한 분쇄물에 접착제를 90∼95%:10∼5%의 비율로 가하고 혼합한 후 열풍을 가하여 결합요홈을 갖도록 한 직사각형태의 내습성, 내기후성, 내부식성과 내마모성이 우수한 체육관, 수영장, 조깅로 실치용 보도블럭이 실용화되고 있다. (1993년 실용신안등록출원중, 신영삼). 또한, 실내 장식용 고무재 매트의 제조방법으로서, 폐타이어가 고무제품을 분쇄하여 1.5∼3.5mm와 1.5mm이하를 갖는 원료를 35-60:60-35%로 하여 혼합기에 투입하고 전체 재료에 대하여 잉크를 90-95:10-5%로 하여 회전, 착색시키고 착색재료에 대해 다황고무접착제를 85-95:15-5%회전, 흡착시키고, 열풍기류로서 성형 제조하여 매트를 제조하는 방법이 알려져 있다.(특허공고 제95-173호 참조).

그러나, 이는 상하 전체가 균질한 형태의 매트를 얻을 수 있는 것이어서 장기간 경과 시 색상변상 등에 문제가 있기는 마찬가지였다.

이와 같이 폐타이어는 분말화하여 각종 고무제품이나 건축자재, 고무아스팔트, 브레이크 라이닝에 사용되고 있으며, 외국에서는 보도블럭, 스포츠센타트랙, 테니스코트등에 사용되고 있다. (이덕수, 최재성, 폐타이어의 효율과 그 전망, pp 60∼65: 김진광, 폐타이어를 이용한 고무아스팔트 포장, 타이어고무, pp 10∼19, 1990: K. Nishimura, Paper of Korean-Japanes Rubber technology Symposium, Recycling of used Tires in Japan. 24-33, 1992) 하지만 폐타이어를 이용한 이중 보도블럭의 경우 일차적으로 원형의 폐타이어를 어느 정도 크기의 분말 상태로 분쇄시킨 후 성형가공 시키는 기술로서 2차성형을 하는 등의 제조비용이 고가인 문제점이 있어 왔다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 본 발명은 열가소성 폐플라스틱을 이용한 이중 보도블럭이므로 분쇄하기 위한 경비가 절약되며, 폐플라스틱 또는 플라스틱을 원료로 하여 햇빛에 의한 변색을 방지하고 외관이 수려하며 충격성, 내후성이 우수한 폐플라스틱 재이용 이중 보도 블록을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

도1은 본 발명의 제1 보도블럭의 상세도.

도2는 본 발명의 제1 보도블럭의 상세단면도.

도3은 본 발명의 장애자용 점자형 블록의 상세단면도.

도4는 본 발명의 장애자용 유도형 블록의 상세단면도.

<도면의 부호설명>

합성고무층(1), 플라스틱층(2), 폐고무분말(3)

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 상층부와 하층부로 구성된 보도블럭에 있어서, 폐플라스틱 100중량부에, 충진제 10∼20중량부를 균일하게 성형, 가공시킨 하층부와 하층부 위에 에틸렌프로필렌 고무 100중량부에 안료 1∼3중량부, 가교제 5∼10중량부, 가공조제 2∼7중량부를 성형, 가공시킨 상층부로 구성된 폐플라스틱 재이용 이중 보도 블록에 관한 것이다.

특히, 상층부와 하층부의 두께의 비는 1:2-7의 비율이 되도록 구성하는 것이 바람직하다. 가공조제로 분산제로는 스테아린 산이 사용가능하며, 가류제로는 유황을 사용할 수 있고, 가황촉진제로 테트라메틸티우람디설파이드(TMTD) 및 산화아연(ZnO) 등을 사용할 수 있으며, 통상의 점증제를 가할 수도 있다. 또한 충진제로서 보통 카본블렉을 사용하나 보도블럭의 특성상 돌가루를 사용할 수도 있다.

하층부를 살펴보면, 플라스틱 이용한 구성으로서 본발명에 사용된 범용 플라스틱 종류인 폴리에틸렌, 폴리프로필렌을 사용하나 때로는 폴리스타이렌도 사용되며 특히 폐플라스틱을 이용한 재생플라스틱을 사용하여 제조된다. 플라스틱 또는 폐플라스틱을 혼합할 때 폐플라스틱 100중량비에 충진제로서 카본블렉 또는 화이트카본 10∼100 중량비 만큼 첨가하여 제조한다. 특성상 충진제로서 돌가루를 사용할 수도 있다. 이때 첨가량은 물성에 따라 다르다. 폐플라스틱의 충격 흡수성이 낮다는 점을 이용하여 폐플라스틱에 카본블렉 대신 폐타이어 분말을 사용할 수도 있다. 폐플라스틱에 폐타이어 분말 컴파운드 제조 시 폐플라스틱 100에 폐타이어 분말 10∼50중량부로 한다.[도 2]

상층부를 살펴보면, 에틸렌 프로필렌 고무를 원하는 색상의 안료와 이를 성형시키기 위한 가교제와 가공조제로서 구성된다. 원하는 색상을 나타내기 위하여 안료의 범위는 정할 수 있다. 안료에는 무기안료와 유기안료로 구분되는데 무기안료는 값이 저렴한 대신에 색상이 변화되는 결함이 있고 유기안료는 가격이 비싼 대신에 색상의 안정성이 있다. 가교제로는 황의 사용이 바람직하며 2내지 7중량부가 바람직하며 과산화물 가교제 사용도 가능하다. 가교촉진제로는 DM, TRA 등이 가능하며 1∼5중량부의 범위가 바람직하다. 이 범위를 벗어나면 가교 system의 불안정이며 초과량이 부족하면 미가황이며 첨가량이 과가면 과가황이 나타나 성형상의 문제점과 물성이 저하된다. 첨가제로서 스테아릭산 1∼2중량부, 산화아연 3∼7중량부, 왁스 3∼7중량부 등을 넣는다. 충진제로서 화이트카본과 CaCO₃를 100∼200중량부, Oil 20∼30중량부를 넣는다. 혼합방법으로는 내부혼합기 또는 롤밀에서 행하여지고 균일하게 혼합된 고무 컴파운드이다.

EPDM컴파운드는 내후성이 우수하여 색상의 안정성이 있으나 접착성이 좋지 못하여 NBR컴파운드를 사용할 수도 있다. NBR컴파운드 제조 시에 NBR고무 100중량부에 화이트카본 30∼50중량부, 산화아연 3∼5중량부, 스테아린산 1∼2중량부, 가소제 7∼12중량부, 가황촉진제 1∼2중량부로 한다. 또한 사용목적에 따라 여러 가지 문양을 넣을 수 있는데 대표적으로 장애자용 점자 보도블럭[도3]과 유도형 보도블럭을 들수 있다.[도 4]

성형방법을 상세히 기재하면, 하층부는 준비된 플라스틱을 압출시켜 뜨거워진 플라스틱 압출체나 내부혼합기에서 준비한 플라스틱 컴파운드와 미리 롤이나 내부혼합기에서 준비한 고무컴파운드와 같이 금형에 상부와 하부를 차례로 넣고 압축성형으로 이루어지게 되는데 하층부의 혼합물은 먼저 열이 가해진 상태에서 금형에 들어갈 수 있을 정도의 크기로 만든 다음 금형에 넣고 하층부 위에 상층부 컴파운드를 넣고 금형을 닫은 다음 폐플라스틱이 용융되는 온도와 고무 컴파운드가 경화되는 온도인 150∼170℃에서 7∼15분동안 성형을 하여 금형에서 성형물을 분리함으로서 공정이 완성된다.

이하 본 발명을 실시예를 통하여 상세히 설명하기로 한다.

실시예1

플라스틱 PP(폴리프로필렌)수지 100 g에 카본블렉 10g 을 혼합하여 내부혼합기에서 25rpm으로 5분동안 혼합하여 플라스틱 혼합체를 얻은 다음, 상층부는 첨가제 스테아릭산 1∼2g, 산화아연 3∼7g, 왁스 3∼7g, 충진제로서 화이트카본과 CaCO₃를 100∼200g, Oil 20∼30g 넣어 내부혼합기 또는 롤밀에서 행하여 균일하게 혼합시킨 EPDM 컴파운드를 윗부분에 놓은 상태에서 150∼170℃에서 7∼15분동안 압축성형하여 폐플라스틱 재이용 이중 보도블럭을 제조하였다.

얻어진 성형품의 물성을 측정한 결과 플라스틱 하층부와 고무컴파운드 상층부의 인장강도, 파단신율, 경도 물성은 인장강도(Tensile Strength)는60Kgf/cm ² , 파단신율(Elongation at Break)은65.7%, 인열강도(Tear Strength)는33.8Kgf/cm, 경도는75정도였다. 폐타이어 고무분말로 구성된 하층부와 NBR컴파운드의 상층부로 구성된 제품의 물성은 인장강도67Kgf/cm ² , 파단신율82%, 인열강도23.7Kgf/cm이었다.

상기 물성을 측정하는 방법은 KSM6518 고무가황 시험법에 따라 인장강도와 파단신율은 아령형 3호를 사용하여 만능인장시험기를 사용하였으며 경도는 경도계를 사용하여 측정하였다.

실시예2

플라스틱 PP(폴리프로필렌)수지 100g에 폐타이어분말 10g을 혼합하여 내부혼합기에서 25rpm으로 5분동안 혼합하여 플라스틱 혼합체를 얻은 다음, NBR고무 100g에 화이트카본 30∼50g, 산화아연 3∼5g, 스테아린산 1∼2g, 가소제 7∼12g, 가황촉진제 1∼2g을 넣어 내부혼합기 또는 롤밀에서 행하여 균일하게 혼합시킨 NBR고무를 윗부분에 놓은 상태에서 150∼170℃에서 7∼15분동안 압축성형하여 폐플라스틱 재이용 이중 보도블럭을 제조하였다.

이하 도면을 참고하여 본 발명의 폐플라스틱 재이용 이중 보도블럭을 설명하면 다음과 같다.

도1은 본 발명의 제1 보도블럭의 상세도. 도2는 본 발명의 제1 보도블럭의 상세단면도. 도3은 본 발명의 장애자용 점자형 블록의 상세단면도. 도4는 본 발명의 장애자용 유도형 블록의 상세단면도를 도시한 것이며, 합성고무층(1), 플라스틱층(2), 폐고무분말(3)을 나타낸 것임을 알 수 있다.

구조를 설명하면 상층부와 하층부로 구성되어 있으며, 상부에 형성된 상층부는 합성고무층(1)과, 상기 합성고무층(1)의 하부에 형성되어 있으며, 플라스틱 또는 폐플라스틱으로 구성된 하부층인 플라스틱층(2)와, 상기 플라스틱층(2)에 충전된 폐타이어분말(3)으로 구성되어 있으며, 상기 상층부인 합성고무층(1)과 하층부인 플라스틱층(2)의 두께의 비는 1:2-7의 비율이 되도록구성된 폐플라 스틱 재이용 이중 보도블럭인 것이다.

본 발명에 따라 제조된 플라스틱과 고무의 이중 보도블럭은 종래의 사용되던 무기물로 이루어진 보도블럭의 무겁고 깨지기 쉬운 단점을 보완하였고, 폐타이어 재활용 보도블럭의 단점인 색상이 우아하지 못한 결점을 내후성이 우수한 EPDM컴파운드나 NBR컴파운드로 상층부로 구성하므로서 단일품EPDM이나 NBR로 구성된 성형품보다 성형성이나 경제성인 면에 우월하며 고무 분말이나 재생고무로서 이루어진 고무보도블럭보다는 유색 색상을 지니는 제품에 색상의 우아함을 지니게 한다.

또한, 폐타이어 분말을 이용한 이중 보도블럭에서 하층판의 고무가 시간이 흐를수록 위쪽 상층판을 오염시키는 것을 방지하기 위하여 비오염성 폐플라스틱을 하층판에 넣고 성형시켜 상층판의 우아한 색상을 유지할 수 있다.

Claims

폐플라스틱 재이용 이중보도블록에 있어서, 상층부와 하층부로 구성되어 있으며, 상부에 형성된 상층부는 합성고무층(1)과, 상기 합성고무층(1)의 하부에 형성되어 있으며, 플라스틱 또는 폐플라스틱으로 구성된 하부층인 플라스틱층(2)과,

상기 플라스틱층(2)에 충전된 폐타이어분말(3)로 구성되어 있으며, 상기 상층부인 합성고무층(1)과 하층부인 플라스틱층(2)의 두께의 비는 1:2-7의 비율이 되도록 구성되어 있음을 특징으로 하는 폐플라스틱 재이용 이중보도블럭.
폐플라스틱 재이용 이중 보도 블록의 제조방법에 있어서, 플라스틱 PP(폴리프로필렌)수지 100중량부에 카본블렉 10중량부를 혼합하여 내부혼합기에서 25rpm으로 5분동안 혼합하여 플라스틱 혼합체를 얻은 다음 , 첨가제 스테아릭산 1∼2중량부, 산화아연 3∼7중량부, 왁스 3∼7중량부, 충진제로서 화이트카본과 CaCO₃를 100∼200중량부, 아로마틱계 압력오일(process oil) 20∼30중량부 넣어 내부혼합기 또는 롤밀에서 행하여 균일하게 혼합시킨 EPDM 컴파운드를 윗부분에 놓은 상태에서 150∼170℃에서 7∼15분동안 압축성형하여 제조함을 특징으로 하는 폐플라스틱 재이용 이중 보도블럭의 제조방법.
폐플라스틱 재이용 이중 보도 블록의 제조방법에 있어서, 플라스틱 PP(폴리프로필렌)수지 100g에 폐타이어분말 10g을 혼합하여 내부혼합기에서 25rpm으로 5분동안 혼합하여 플라스틱 혼합체를 얻은 다음, NBR고무 100중량부에 화이트카본 30∼50중량부, 산화아연 3∼5중량부, 스테아린산 1∼2중량부, 가소제 7∼12중량부, 가황촉진제 1∼2중량부를 넣어 내부혼합기 또는 롤밀에서 행하여 균일하게 혼합시킨 NBR고무를 윗부분에 놓은 상태에서 150∼170℃에서 7∼15분동안 압축성형하여 제조함을 특징으로 하는 폐플라스틱 재이용 이중 보도블럭을 제조방법.