KR100887587B1 - 다용도 유색 코팅칩의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다용도 유색 코팅칩의 제조방법에 관한 것으로서, 좀더 자세히는 폐고무, 재생고무 또는 일반 고무를 이용하여 제조한 고무칩에 안료를 코팅한 유색 코팅칩 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 고무칩에 안료와 폴리우레탄 바인더를 믹서에서 혼합한 다음 스팀을 처리하여 경화하고, 그 후 온열믹서에서 수분을 건조하고 뭉쳐진 유색 코팅칩을 풀어주면 매우 짧은 시간 내에 경제적인 방법으로 유색 코팅칩을 제조할 수 있다.

유색 코팅칩, 폴리우레탄 바인더, 스팀, 경화시간

Description

다용도 유색 코팅칩의 제조방법{A producing method for multipurpose colorful coating chip}

본 발명은 다용도 유색 코팅칩의 제조방법에 관한 것으로서, 좀더 자세히는 폐고무를 이용하여 제조한 고무칩에 안료를 코팅한 유색 코팅칩 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

폐고무를 이용하여 제조한 폐고무칩은 다양한 용도로 사용되고 있다. 놀이터나 산책로, 보행로, 실외 운동장과 같은 실외 시설의 바닥재로 이용되기도 하며, 인조잔디의 충전재로서도 이용된다.

인조잔디는 잔디의 형태를 갖추어 인공적으로 만든 일종의 잔디 대체품이다. 1950년대 미국에서 처음 사용되기 시작하여 주로 스포츠 구장에 사용되고 있으며, 햇빛이 비치지 않는 실내 또는 음지 등에서 많이 사용되고 있다. 현재 인조잔디는 자연 채광이 되지 않는 돔 구장이나 기후상 천연잔디가 잘 자라지 못하는 곳 등에 주로 시공된다. 인조잔디는 반영구적으로 사용할 수 있고, 유지 관리가 편리하며, 표면이 고른 것이 장점이라 할 수 있다.

인조잔디는 천연잔디와 유사하게 길이 방향으로 수많은 술이 형성되어 있으 며, 그 위에 모래나 고무칩을 충진하는 방식이 널리 이용되고 있다.

그러나, 폐타이어나 재생고무, 일반고무로 만든 고무칩은 색상이 검은 색으로서 미관이 좋지 않고, 고무 특유의 냄새가 나기 때문에 불쾌감을 일으킨다.

이와 같은 문제점을 극복하기 위한 종래 기술로서, 특허 제674,164호는 폐고무칩 100중량부에 대하여 폴리우레탄 수지 25~40중량%, 초산에틸 5~20중량%, 메틸에틸케톤 50~65중량% 및 이소프로필알코올 5~20중량%로 구성되는 폴리우레탄 수지용액 5~15중량부 및 무기안료입자 1~5중량부를 첨가하고 균질하게 교반, 혼합하되 초기에는 저속으로 교반하여 폴리우레탄 수지 용액이 무기 안료입자와 함께 폐고무칩을 코팅하도록 하고 코팅이 이루어진 후에는 폐고무칩이 결집되지 않도록 고속으로 교반하여 각각의 폐고무칩 표면에 폴리우레탄이 얇은 막으로 코팅된 폐고무칩을 제조하여 폐고무칩에서 발생하는 냄새를 제거하고 인조잔디에 포설시 미관이 우수하게 되도록 하는 기술을 공개하였다.

그러나, 상기 특허문헌은 폴리우레탄 수지를 40중량% 이상 사용하는 경우 점도가 너무 높아 폐고무칩들이 결집되는 현상이 발생할 수 있고, 폴리우레탄 수지 용액의 경화속도가 늦으면 폐고무칩들이 경화되면서 접착되어 결집되는 단점이 있다고 설명하고 있다.

따라서, 본 발명은 폐고무, 재생고무 또는 일반고무를 이용하여 제조한 고무칩을 안료 및 폴리우레탄 수지 바인더로 코팅한 코팅칩 제조에 있어서, 고무칩이 서로 결집되어 덩어리를 이루는 현상을 방지하고 짧은 시간 내에 코팅이 경화되도록 하는 유색 코팅칩 제조방법을 제공하려는 것을 목적으로 한다.

뿐만 아니라, 본 발명은 폐고무, 재생고무 또는 일반고무를 이용하여 제조한 고무칩을 안료 및 폴리우레탄 수지 바인더로 코팅한 코팅칩 제조에 있어서, 폴리우레탄 수지 바인더 중 폴리우레탄 수지 고형분의 함량을 현저히 높임으로써 유기 용매 다량 함유에 의한 휘발성 유기물질의 생성을 억제하여 친환경적인 유색 코팅칩을 제공하려는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명자는 고무칩과 안료, 폴리우레탄 수지 바인더를 일정 시간 혼합한 후 혼합기가 회전하는 상태에서 110~140℃의 스팀으로 처리함으로써 짧은 시간 내에 뭉침 현상 없이 경화되었고, 스팀 처리 이후 온풍이나 가열 처리하여 냄새를 저감하고 경화시간을 촉진하기 위한 용매를 상온 증발시킬 수 있었다.

본 발명의 제조방법에 따르면, 유색 코팅칩 제조 시간이 종래 기술에 비해 현저히 짧아지며, 유색 코팅칩끼리 뭉침 현상이 일어나지 않아 품질을 향상시켰다.

본 발명은 유색 코팅칩 생산시 사용되는 바인더에 유기용매가 거의 첨가되지 않아 인체에 해로운 휘발성 유기물질(VOC; Volatile organic compound) 등이 생성되지 않는 친환경적인 유색 코팅칩을 제공한다.

또한, 고무칩은 실외 시설의 바닥재로 이용하는 경우 블록이나 매트의 형태로 제작하여 사용할 수 있다. 종래에는 안료, 바인더와 고무칩을 소량 즉시 혼합하여 프레스로 고무블럭매트를 형성하였는데, 이 경우에는 매번 안료, 바인더, 고무칩의 혼합량에 미세한 차이가 생기게 되어 완전히 동일한 색상의 매트를 형성하는 것이 어려웠으나, 본 발명의 유색 코팅칩을 이용하여 고무블럭매트를 형성하는 경우에는 안료, 바인더, 고무칩 간의 충분한 혼합을 통하여 다량의 유색 코팅칩을 형성한 다음 매트를 제조하게 되므로 여러 번의 프레스 작업을 하더라도 동일한 색상의 매트를 제조할 수 있다.

뿐만 아니라, 본 발명의 제조방법으로 제조된 유색 코팅칩을 현장 포설용이나 제품 제작용으로 사용할 경우 유색 코팅칩의 표면이 폴리우레탄수지로 코팅이 된 상태이므로 표면이 접착제와 유사한 성분으로 이루어져 있으므로 기존의 타이어칩이나 EPDM으로 현장 포설하거나 제품을 제작하는 경우보다 접착력이 탁월한 구조체를 이룰 수 있게 된다.

본 발명은 고무칩, 무기안료 및 폴리우레탄 수지 고형분 함량이 80~100중량%인 폴리우레탄 수지 바인더를 혼합, 1차 교반하는 공정;

상기 1차 교반 후 상기 고무칩, 무기안료 및 폴리우레탄 수지 바인더 혼합물 에 스팀을 처리하는 공정;

상기 스팀 처리 후 열을 가하며 교반하는 2차 교반 공정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 유색 코팅칩 제조방법을 제공한다.

본 발명은 또한 상기 폴리우레탄 수지 바인더가 폴리우레탄 수지 고형분 함량 95~100중량%인 것을 특징으로 하는 유색 코팅칩 제조방법을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 고무칩 100중량%에 대하여 상기 무기안료 3~6중량%, 상기 폴리우레탄 수지 바인더 2~5중량%를 부가, 혼합하여 제조되는 것을 특징으로 하는 유색 코팅칩 제조방법을 제공한다.

뿐만 아니라, 본 발명은 상기 방법으로 제조되며, 고무칩 100중량%에 대하여 무기안료 3~6중량% 및 폴리우레탄 수지 고형분 함량이 80~100중량%인 폴리우레탄 수지 바인더 2~5중량%를 부가, 혼합하여 제조되는, 휘발성 유기물질을 배출하지 않는 유색 코팅칩을 제공한다.

본 발명에 따른 유색 코팅칩 제조방법은 고무칩, 무기안료 및 폴리우레탄 수지 바인더를 혼합기에 넣어 교반 혼합한다. 이때 1차 교반 공정에 스팀을 공급한다.

2차 교반은 스팀이 아닌 열을 공급하며 교반 혼합하는데, 이때는 혼합기의 외부에 열을 가하는 자켓 타입의 간접 열원을 이용하는 방법과 온풍을 직접 혼합기 내로 공급하는 방법이 있다.

2차 교반을 거친 유색 코팅칩은 송풍기를 거친 후 싸이클론을 거치고 회수한다. 1차 교반에서 스팀을 이용하여 완전히 경화되었고, 고형분이 높은 폴리우레탄 수지를 사용하였기 때문에 2차 교반에서는 수분만 증발시키면 송풍기로 이송할 수 있다.

원료로 사용하는 고무칩은 폐고무, 재생고무, 일반고무 등 모든 고무로부터 생산할 수 있다. 또한, 고무의 종류는 SBR(Styrene Butadiene Rubber), EPDM(ethylene propylene diene monomer), 천연고무(Natural Rubber), 부타디엔 고무(Butadiene Rubber), 실리콘 등 모든 고무를 사용할 수 있다.

안료는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 널리 알려진 무기안료를 사용하며, 유해성분이 용출될 수 있는 유기안료를 사용하지 않는다. 목적하는 바에 따라 알맞은 색상을 표현할 수 있는 무기안료를 조합하여 사용하는 것도 가능하다. 또한, 원하는 색상의 표현을 위하여 미립자 상태의 무기안료를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 바인더로는 고무 코팅력이 좋은 폴리우레탄 수지 바인더를 이용하였다. 폴리우레탄 수지 바인더는 폴리우레탄 수지 고형분 함량이 80~100중량%인 것을 사용하며, 바람직하게는 폴리우레탄 수지 고형분 함량이 95~100중량%인 바인더를 사용한다. 폴리우레탄 수지 바인더에는 초산에틸, 메틸에틸케톤 및 이소프로필알콜 중 1종 이상이 0~20중량% 함유될 수 있고, 바람직하게는 5중량% 미만을 사용한다.

본 발명의 1차 혼합 교반 공정에서는 스팀을 공급하여 고무칩, 안료 및 폴리우레탄 수지 바인더를 혼합 및 가열하였는데, 타 특허에서는 폴리우레탄 수지 함량이 높은 고점도의 바인더를 사용할 경우 고무칩끼리 결집되는 현상이 있어 폴리우레탄 수지의 함량이 25~40중량%인 바인더를 사용하였으나, 본 발명에서 1차 교반시 스팀방식을 이용하면 높은 함량의 폴리우레탄 수지를 함유한 바인더를 사용할 수 있어 코팅의 강도가 월등한 코팅칩을 생산할 수 있게 된다. 또한, 폴리우레탄 수지 함량이 높은 바인더의 경우 고형분의 함량이 90중량% 이상으로 용제가 거의 들어가지 않게 되므로 유기 용매에 의한 냄새가 거의 나지 않으며, 인체에 유해성이 현저히 저감된 환경친화적 제품이다.

고무칩, 무기안료, 폴리우레탄 수지 바인더는 고무칩 100중량%를 기준으로 무기안료 3~6중량%, 폴리우레탄 수지 바인더 2~5중량%를 부가, 혼합한다. 무기안료와 폴리우레탄 수지 바인더가 각각 3중량%, 2중량% 미만인 경우에는 상대적으로 고무칩의 양이 많으므로 발색이 잘 되지 않고, 안료 코팅 상태가 좋지 않다. 무기안료가 6중량%를 초과하는 경우에는 안료를 더 넣더라도 발색 효과에 큰 차이가 없고 비경제적이다. 폴리우레탄 수지 바인더가 5중량%를 초과하는 경우에는 코팅 공정에서 경화시간이 길어진다. 고무칩의 입경에 따라 바인더와 무기안료의 양을 증감할 수 있다.

1차 교반은 상온에서 30~150rpm으로 5~10분간 실시한다. 1차 교반 후 스팀 처리는 교반기 내에 스팀, 바람직하게는 110~140℃의 스팀을 분사하고 또는 스팀을 분사하면서 30~100rpm으로 3~10분간 교반하였다.

2차 교반은 100~200rpm으로 5~10분간 실시한다. 온풍 또는 열선을 이용하여 40~70℃에서 교반과 건조를 함께 진행한다. 이 단계는 스팀 처리로 인한 수분을 제거하는 단계로 폴리우레탄 수지 고형분 함량이 높은 바인더를 사용함으로써 용매 함량이 매우 적어 유기용매를 증발시킬 필요가 없으므로 상온 또는 비교적 높지 않 은 온도에서도 건조가 가능하여 경제적이다.

종래의 코팅칩 생산공정에서는 바인더를 경화시키거나 폴리우레탄 수지 바인더의 휘발성분을 증발시키기 위해 오랜 시간 스크류 회전 등을 통해 코팅칩이 서로 뭉치지 않게 하여 상온에 방치하거나 열을 가하였으나, 본 발명의 방법은 폴리우레탄 수지 바인더의 습기 경화형 특성을 이용함으로써 공정시간을 단축하고 에너지 비용을 현저히 절감하였으며, 뿐만 아니라, 본 발명에 사용하는 폴리우레탄 수지 바인더의 고형분 함량을 높일 수 있으므로 상대적으로 바인더가 포함하는 유기용매의 양이 현저히 저감되어 인체에 해로운 휘발성 유기화합물이 거의 발생하지 않아 친환경적인 코팅칩을 제공할 수 있다.

2차 교반 이후 얻어진 유색 코팅칩은 송풍기를 이용하여 잔류입자분리 및 이송하여 사이클론을 통하여 포장작업을 한다. 이 방법은 스팀 경화방식을 사용하여 짧은 시간에 경화가 다 이루어졌고, 뭉침 현상이 거의 없기 때문에 사용 가능한 방법이다.

<실시예 1>

입경 0.8~2.0㎜의 폐타이어 고무칩 100㎏을 혼합기에 넣고 무기안료 4㎏, 폴리우레탄 수지 고형분 함량이 100중량%인 바인더 3㎏을 가하였다. 1차 교반은 상온에서 60rpm으로 7분간 실시하였다.

상기 1차 교반 후 교반기 안에 110~140℃의 스팀을 분사하여 60rpm으로 5분간 교반하였다.

2차 교반은 150rpm으로 10분간 실시하였다. 자켓 타입의 간접열원으로 교반기 내부의 온도를 50℃로 하고 교반과 건조를 함께 진행했다.

2차 교반 후 송풍기를 이용하여 잔류입자를 분리하고 이송하였으며, 사이클론을 통하여 포장작업을 수행하였다.

<실시예 2>

입경 0.8~2.0㎜의 EPDM 고무칩 100㎏을 혼합기에 넣고 무기안료 4㎏, 폴리우레탄 수지 고형분 함량이 100중량%인 바인더 3㎏을 가하였다. 1차 교반은 상온에서 60rpm으로 7분간 실시하였다.

상기 1차 교반 후 교반기 안에 110~140℃의 스팀을 분사하여 60rpm으로 5분간 교반하였다.

2차 교반은 150rpm으로 10분간 실시하였다. 자켓 타입의 간접열원으로 교반기 내부의 온도를 50℃로 하고 교반과 건조를 함께 진행했다.

2차 교반 후 송풍기를 이용하여 잔류입자를 분리하고 이송하였으며, 사이클론을 통하여 포장작업을 수행하였다.

상기 실시예 1, 2에서 얻어진 유색 코팅칩을 한국화학시험연구원에 의뢰하여 유해물질을 측정하였다.

측정 방법은 KS M 6959의 방법으로 하였고, 시험 기준은 아래와 같다.

중금속				T-VOCs(1)	PAHs(2)
Pb	Cd	Cr6+	Hg
90 이하	50 이하	25 이하	25 이하	50 이하	10 이하

주(1): T-VOCs는 벤젠(benzen), 톨루엔(toluen), 에틸벤젠(ethylbenzene), 크실렌(zxlene), M.I.B.K이며,단, 벤젠의 경우 1mg/kg이하여야한다.

주(2): PAHs는 방향족 고리가 여러 개인 인체에 유해한 벤젠 계열의 화합물로서 벤조(a)피렌, 벤조(e)피렌, 벤조(a)안트라센, 치센(Chysen), 벤조(b)플루오란센, 벤조(j)플루오란센, 벤조(k)플루오란센, 다이벤조(a,h)안트라센의 총량임. 단, 벤조(a)피렌은 국제규격에 따라 기준치 1ppm이하로 하여 2010.1월부터 적용함.

결과는 아래 표 2, 3과 같다.

상기 실시예에 의한 제조방법으로 제조된 유색 코팅칩은 제조 시간이 25분으로서 종래 유색 코팅칩의 제조에 소요되는 50~60분에 비하여 현저히 제조 시간이 짧아졌다.

또한, 상기 표 2, 3에 제시된 바와 같이, 종래 바인더에 사용되는 유기용매가 40중량%이상인 것에 비하여 본 발명에 의한 유색 코팅칩 생산시 사용되는 바인더에는 유기용매가 첨가되지 않아 인체에 해로운 휘발성 유기물질(VOC; Volatile organic compound) 등이 생성되지 않는 친환경적인 유색 코팅칩을 제공한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유색 코팅칩 제조방법을 도시한 도면이고,

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 유색 코팅칩 제조방법을 도시한 도면이다.

Claims (4)

1. 고무칩, 무기안료 및 폴리우레탄 수지 고형분 함량이 80~100중량%인 폴리우레탄 수지 바인더를 혼합, 1차 교반하는 공정;

   상기 1차 교반 후 상기 고무칩, 무기안료 및 폴리우레탄 수지 바인더 혼합물에 스팀을 처리하는 공정;

   상기 스팀 처리 후 열을 가하며 교반하는 2차 교반 공정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 유색 코팅칩 제조방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 폴리우레탄 수지 바인더는 폴리우레탄 수지 고형분 함량이 95~100중량%인 것을 특징으로 하는 유색 코팅칩 제조방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 고무칩 100중량%에 대하여 상기 무기안료 3~6중량%, 상기 폴리우레탄 수지 바인더 2~5중량%를 부가 혼합하여 제조되며, 휘발성 유기물질을 배출하지 않는 것을 특징으로 하는 유색 코팅칩 제조방법.
4. 삭제

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