KR100513742B1 - 마이크로파를 이용한 폐고무 표면 개질방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마이크로파를 이용한 폐고무 표면 개질방법에 관한 것으로서, 자동차용 폐고무를 합리적으로 처리하기 위하여 폐고무 특히, EPDM으로 제조된 웨더스트립을 분말화하여 분말화된 EPDM 혼합물에 마이크로파 처리를 하고, 순수 EPDM혼합물에 폐 EPDM 분말을 혼합하여 순수 EPDM과의 표면 접착력을 향상시키고, 제품화하였을 시, 물성과 치수 안정성을 향상시켜 자동차의 고무용 부품으로 재사용할 수 있는 마이크로파를 이용한 폐고무 표면 개질방법에 관한 것이다.

Description

마이크로파를 이용한 폐고무 표면 개질방법{A method of surface-modifying for waste-rubber using Micro Wave}

본 발명은 마이크로파를 이용한 폐고무 표면 개질방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 환경 부분에서 사회적으로 문제가 되고 있는 자동차용 폐고무를 합리적으로 처리하기 위하여 폐고무 특히, EPDM으로 제조된 웨더스트립을 분말화하여 분말화된 EPDM 혼합물에 마이크로파 처리를 통해 폐 EPDM 분말을 자동차용 부품으로 재사용할 수 있는 마이크로파를 이용한 폐고무 표면 개질방법에 관한 것이다.

최근, 자동차 산업의 발달로 인해 폐고무의 발생량이 급격하게 늘어남으로서, 이에 따른 폐고무의 처리문제가 사회적으로 대두되고 있다.

또한, 폐고무 처리의 현재까지의 기술은 소각과 매립으로 이루어지고 있다.

그러나 이러한 소각과 매립에 의한 방법은 환경적인 문제가 심각해지고 있다.

따라서, 상기 폐고무를 재활용하는 방법이 환경문제 해결에 있어 가장 최상의 방법이라 할 수 있으나, 경제성 문제와 기술 개발의 부진으로 어려움을 겪고 있는 실정이다.

이에 대한 대안으로서, 폐고무를 재활용하기 위하여 여러 각도에서 연구가 진행되고 있는 바, 유기 용매에 의한 화학 처리법과 코로나 또는 플라즈마의 조사를 통한 폐고무의 표면 개질 등이 제시되고 있다.

그러나, 상기와 같은 방법으로 개질된 폐고무를 다른 시료와 혼합하여 사용하는 경우나 가공하는 경우, 그 혼합도가 매우 저하되어 재생된 고무의 물성 저하 및 표면 불량의 문제점이 여전히 남아 있으며, 이와 더불어, 경제성 문제 및 기술 개발의 부진으로 아직까지 어려움을 겪고 있는 실정이다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 환경 부분에서 사회적으로 문제가 되고 있는 자동차용 폐고무를 합리적으로 처리하기 위하여 폐고무 특히, EPDM으로 제조된 웨더스트립을 분말화하여 분말화된 EPDM 혼합물에 마이크로파 처리를 하고, 순수 EPDM혼합물에 폐 EPDM 분말을 혼합하여 순수 EPDM과의 표면 접착력을 향상시키고, 제품화하였을 시, 물성과 치수 안정성을 향상시켜 자동차의 고무용 부품으로 재사용할 수 있는 마이크로파를 이용한 폐고무 표면 개질방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

이하, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 대해 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 마이크로파를 이용한 폐고무 표면 개질방법은 폐 EPDM(Ethylene-Propylene-Diene Terpolymers)을 반응기 안에 넣고, 마이크로파로 조사 처리하여 라디칼(radical)을 생성시켜 표면을 개질하는 단계와;

순수 EPDM 혼합물에 상기 폐 EPDM을 혼합하여 제조하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 순수 EPDM 혼합물에 상기 폐 EPDM를 10% 혼합하여 제조하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 마이크로파는 2.6GHz의 주파수 및 100~2000W의 출력량으로 조사되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성에 대해 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 마이크로파 처리장치를 나타내는 개략도이고, 도 2는 본 발명에 따른 마이크로파 처리된 EPDM 분말을 나타내는 SEM사진이며, 도 3은 본 발명에 따른 마이크로파 처리된 EPDM 분말의 물성비교를 나타내는 그래프이다.

본 발명은 폐고무 즉, EPDM을 수백㎛ 또는 수십㎛ 입도 크기로 분쇄하여 얻어진 폐 EPDM 분말을 마이크로파로 처리를 하고, 순수 EPDM혼합물에 10% 정도 혼합하여 순수 EPDM 혼합물과 표면 접착력을 향상시키고, 제품화하였을 시에 물성과 치수 안정성을 향상시켜 고무제품으로 재사용할 수 있는 발명인 것이다.

특히, EPDM(Ethylene-Propylene-Diene Terpolymers)은 합성고무로서, 황(sulfur), 페록사이드(peroxide), 페놀 레진(phenol resin), 방사선 등으로 가황할 수 있는 것으로 자동차용 보디실링(body sealing), 웨더스트립(weather strip), 타이어 튜브, 전선, 기타 폴리오레핀(polyolefin) 개질제 등의 넓고 다양한 용도로 사용되고 있다.

이와 같은 EPDM은 내열성, 내오존성, 내후성이 우수하고, 다른 합성고무에 비하여 비중이 작으며, 충전제, 오일 등의 고충전이 가능하여 경제성이 매우 뛰어난 합성고무로서, 상기 EPDM은 불포화 이중결합이 적어 산소나 오존에 의해 주쇄가 쉽게 파괴되지 않는 반면에 다른 종류의 고무와는 분자간 결합력이 약해 접착력이 저하되므로 표면 개질을 하여도 타 원료와의 혼합성이 매우 떨어지는 문제점이 있으므로 이러한 종래 방법과는 차원을 달리한 방법으로 고무입자에 마이크로파(micro wave)처리를 하여 고무입자 표면이 활성화되도록 함으로써, 지금까지의 문제점인 혼합성을 향상시키고, 물리적 물성과 외관에서도 거의 동일하게 제조를 하려는데 목적을 두고 있다.

상기와 같은 마이크로파를 이용한 폐고무 표면 개질방법은 고분자의 표면처리로 널리 사용되고 있는 방법으로서, 고분자 물질의 표면장력을 낮춤에 따라 젖음성(wettability)을 높여 고분자 물질간의 접착력을 향상시키는 방법이다.

통상, 마이크로파는 대략적으로 1,000 MHz에서 30,000 MHz까지의 비교적 짧은 파에 속하는 단파장으로서, 상기 마이크로파를 폐고무를 재활용하는 방법에 이용하면 빠른 처리 속도와 장치의 간단화, 조작의 편리성, 청결한 작업환경 등의 장점이 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 폐고무 시료를 용기에 담아 반응기 안에 넣고, 일정시간 동안의 조작으로 표면을 마이크로파 처리 효과를 기대할 수 있는 바, 출력의 변화 100W에서 2000W까지의 가변적인 요소를 가미함에 따라 폐고무의 종류 및 그 안의 충전제, 가소제 등의 변화에 기인한 각 인자들에 대한 여러 형태의 물성 변화를 줄 수 있다.

도 1의 장비는 폐고무 표면에 2.6GHz의 주파수를 갖는 마이크로파를 조사함으로써, 분자의 회전운동 및 이온화를 가속시키게 되므로 활성화기의 도입이 용이하게 된다.

본 발명에서 사용한 마이크로파 처리 효과는 고무분말 표면에 라디칼(radical)을 생성시켜 접착력을 향상시키고, 혼합 시, 효과적인 조성물 제조에 용이하다.

이로 인해, 미처리 분말에서 문제시되었던 기본 물성과 외관적인 문제를 해결하는데 도움이 된다.

본 발명에서 폐고무는 바람직하게 폐 EPDM이 사용되는 것이 바람직하다.

상기 제조된 재생 EPDM은 다시 자동차의 웨더 스트립으로 제조가 가능해짐에 따라 원료가 리사이클 자원을 재활용할 수 있고, 폐자재의 처리에 따른 환경 오염 문제를 불식 시킬 수 있다.

이하, 실시예에 의하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명하겠는 바, 본 발명이 다음 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

실시예

마이크로파를 이용하여 처리한 고무분말의 특성을 알아보기 위해 마이크로파 3KW에서 10초, 30초, 40초와 200W에서 1분과 500W에서 2분의 조건으로 처리하였다.

처리한 분말의 입도는 400㎛ ~ 1㎛이다.

마이크로파 처리한 고무분말은 도 2에 SEM사진으로 나타내었다.

마이크로 처리의 영향을 알아보기 위해 시편을 제작하여 기계적 물성을 측정한 결과, 도 3에서와 같이 마이크로파 3KW에서 5초 처리한 것은 거의 물성의 저하가 없었으나 처리한 시간이 30초 이상이 되면 물성 즉, 파단신율이 감소함을 보였다.

폐고무 표면에 단파장의 마이크로파(2.6GHz)를 주면 고무분말 표면에 있는 화학 결합이 절단되고, 이것이 공기중의 산소와 결합하여 중간에 과산화물을 경유하는 등으로 표면에 카보닐(carbonyl)기, 카복실(carboxyl)기 등이 생성된다.

이 때문에 표면의 극성이 높게 되고, 극성이 높은 첨가제 등에 접착력이 강하게 된다.

본 발명은 재생 EPDM 제품, 예를 들면 자동차용 웨더스트립 제조 시, 표면 불량률 문제를 마이크로파 처리로 표면 개질시켜 표면 불량률을 저감시킬 수 있는 발명인 것이다.

이상에서 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 마이크로파를 이용한 폐고무 표면 개질방법은 현재 재생 EPDM 제품, 예를 들면 자동차용 웨더 스트립 제조 시, 표면 불량률 문제를 마이크로파로 표면 개질을 시켜 표면 불량률을 줄일 수 있도록 함으로써, 자동차 부품으로 사용되는 고무제품을 재사용 가능하게 되어 재료비 30% 및 폐기 비용을 절감할 수 있고, 이로인해 원재료의 수입감소로 인한 원가절감을 이룰 수 있으며, 현재 법이 확정된 국내외 특히, 유럽 지역 폐차 리사이클 법규에 적극 대응 가능하고, 더욱이 관련 기술의 파급효과는 물론 국내 고무 공업에 많은 발전이 기대되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 마이크로파 처리장치를 나타내는 개략도,

도 2는 본 발명에 따른 마이크로파 처리된 EPDM 분말을 나타내는 SEM사진,

도 3은 본 발명에 따른 마이크로파 처리된 EPDM 분말의 물성비교를 나타내는 그래프이다.

Claims (3)

1. 삭제
2. 폐 EPDM(Ethylene-Propylene-Diene Terpolymers)을 반응기 안에 넣고 마이크로파로 조사 처리하여 라디칼(radical)을 생성시켜 표면을 개질하는 단계와, 순수 EPDM 혼합물에 상기 폐 EPDM을 혼합하여 제조하는 단계로 이루어진 마이크로파를 이용한 폐고무 표면 개질방법에 있어서,

   상기 순수 EPDM 혼합물에 상기 폐 EPDM를 10% 혼합하여 제조하는 것을 특징으로 하는 마이크로파를 이용한 폐고무 표면 개질방법.
3. 삭제