KR101009279B1 - 친환경 기능성 이피디엠 고무칩의 제조방법과 이를 이용한 탄성포장로 및 그 시공방법 - Google Patents

Abstract

편백나무오일 또는 아로마오일의 향이 오랫동안 나며 향균기능이 있는 EPDM 고무칩 제조방법이 개시된다. 상기 EPDM 고무칩 제조방법은 탄산칼슘 0-46중량부에 EPDM 37-42중량부, 프로세스오일 5-8중량부, 제올라이트 0.5-1중량부, 황 0.5-0.9중량부 및 편백나무오일 또는 아로마오일 0.2-1중량부를 혼합하는 원료 혼합단계, 상기 원료 혼합단계에서 혼합된 원료를 판상체로 성형하는 성형단계, 상기 판상체를 프레스로 가압하고 스팀을 가하면서 가황하는 가황단계 및 상기 가황된 판상체를 파쇄하여 EPDM 고무칩을 얻는 파쇄단계를 포함하는 구성을 가진다.

Description

친환경 기능성 이피디엠 고무칩의 제조방법과 이를 이용한 탄성포장로 및 그 시공방법{Process for making EPDM rubber chips having friendly relations with environment, elastic paved road using the same and carrying out method thereof}

본 발명은 고무칩의 제조방법과 이를 이용한 탄성포장로 및 그 시공방법에 관한 것으로, 특히 이피디엠(EPDM) 고무칩의 제조방법과 이를 이용한 탄성포장로 및 그 시공방법에 관한 것이다.

보행에 푹신함을 부여하는 바닥재로 탄성포장재가 사용되고 있다. 탄성포장재의 일례로는 고무칩을 들 수 있다. 고무칩은 통상 우레탄 바인더와 혼합되어 콘크리트나 아스팔트 또는 아스콘층에 포장되고 있다. 이러한 탄성포장재는 충격흡수가 뛰어나고, 피로를 줄여 줄 수 있으며 부상위험이 적어 보행로나 조깅트랙, 산책로, APT놀이터, 체육시설용 바닥의 포장에 많이 사용되고 있다.

EPDM(ethylene propylene diene monomer) 고무는 에틸렌과 프로필렌을 혼성 중합시켜 얻은 비결정성 고분자 물질로서 에틸렌-플로필렌-디엔의 3원 공중합체인 경우가 많다. 이 EPDM 고무는 오존에 강하며 내후성, 내노화성, 내균열성, 내수성이 우수하고, 섭씨 150도에서 사용이 가능하고, 섭씨 영하 50도에서도 사용이 가능하다.

또한, EPDM은 제3성분인 다인계가 포함되어 있어서 롤러가공이 잘되며, 롤러가공 온도는 생고무보다 섭씨 45도 ㅁ 5도 이상 유지하여 혼련 한다.

이러한 EPDM 고무는 화학적으로 안정하며, 가황한 것은 물리적 성질이 천연고무와 SBR(styrene-butadiene rubber)의 중간성질을 보여 많이 사용되고 있다.

종래의 EPDM 고무칩은 그 제조과정 중에 발포제를 첨가하기 때문에 제품 내 공극이 많아져 제품의 비중이 향상되는 장점은 있으나 그 시공 중에 고무칩 공극에서 접착제를 흡수하여 접착력이 다소 떨어져 바인더를 많이 사용해야 하는 단점이 있다.

그 외에 시공과정 중에 맥반석, 토르말린, 천매암 또는 게르마늄 분말 등을 탄성고무칩에 혼합시켜 미관 개선, 원적외선방사, 항균 및 탈취 효과를 가지도록 하는 것이 알려져 있다.

위와 같은 종래기술들은 시공과정 중에 즉, 고무칩과 바인더가 혼합 교반될 때에 맥반석, 토르말린, 천매암, 게르마늄 분말을 추가로 첨가한다.

이와 같이 시공과정 중에 탄성고무칩에 추가되는 기술들은 시간이 경과함에 따라 표면에 코팅된 면들이 서서히 마모됨에 따라 그 기능들이 빨리 감소될 수밖에 없는 한계를 가지고 있다.

등록번호 10-0496570호, 기능성 탄성포장면 및 이의 시공방법, 2005년 06월 29일 공고, 발명자: 하재목

본 발명의 목적은 석유화학원료를 사용함에 따라 발생되는 고무칩 특유의 화학적 냄새가 나지 않을 뿐만 아니라 향기가 발생되는 EPDM 고무칩의 제조방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 향기발생이 오랜 기간동안 유지될 수 있는 EPDM 고무칩의 제조방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 향균기능이 오랫동안 유지되는 EPDM 고무칩의 제조방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 향기가 나는 탄성포장로를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 향기가 오랫동안 발생되는 탄성포장로를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 항균기능이 오래 유지되는 탄성포장로를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 공원, 산책로 등 장소에 따라 피톤치드 등 다양한 천연향이 나는 탄성포장재, 이를 이용한 탄성포장로 및 그 시공방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 항균, 탈취 효과를 동시에 발현하는 EPDM 고무칩과 이를 이용한 탄성포장로를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 EPDM 고무칩을 이용한 탄성포장로의 시공방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 향기가 나는 탄성포장로의 시공방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 향기가 오랫동안 발생되는 탄성포장로의 시공방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 항균기능이 오래 유지되는 탄성포장로의 시공방법을 제공하는 데 있다.

본 발명에 따른 EPDM 고무칩 제조방법은 탄산칼슘 40-46중량부에 EPDM 37-42중량부, 프로세스오일 5-8중량부, 제올라이트 0.5-1중량부, 황 0.5-0.9중량부 및 편백나무오일 또는 아로마오일 0.2-1중량부를 혼합하는 원료 혼합단계, 상기 원료 혼합단계에서 혼합된 원료를 판상체로 성형하는 성형단계, 상기 판상체를 프레스로 가압하고 스팀을 가하면서 가황하는 가황단계 및 상기 가황된 판상체를 파쇄하여 EPDM 고무칩을 얻는 파쇄단계를 포함하는 구성을 가진다.

상기 원료 혼합단계에는 안료 1.5 -2.5중량부, 촉진제 2-3중량부, 제오실 1중량부, 스테아르산 1중량부, 산화방지제 1중량부가 더 추가되는 것이 바람직하다.

상기 성형단계에서 상기 혼합된 원료는 밀링기계 또는 프레스를 통해 가압되어 두께 5 - 12㎜의 판상체로 성형되고,

상기 가황단계에서 상기 판상체에는 상기 판상체의 크기가 가로 333㎜ X 세로 1200㎜당 1300-1700톤의 압력으로 프레스로 가압되고, 온도 170-190℃에서 12-18분간 상기 스팀이 가해지는 것이 좋다.

상기 파쇄단계에서 상기 판상체는 2-3㎜의 크기로 파쇄되는 것이 바람직하다.

상기 판상체 또는 상기 EPDM 고무칩에 근적외선을 쬐는 근적외선조사단계를 더 포함하는 것이 더욱 바람직하다.

상기 편백나무오일 또는 상기 아로마오일은 캡슐속에 넣어진 상태로 혼합되는 것이 좋다.

본 발명에 따른 탄성포장로는 본 발명에 따른 EPDM 고무칩들과 상기 EPDM 고무칩들을 서로 연결하여주는 바인더를 포함하는 구성을 가진다.

상기 EPDM 고무칩은 70 ~ 80중량%이고, 상기 바인더는 20 ~ 30중량%의 우레탄 바인더인 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 탄성포장로 시공방법은 포장하기 위한 바닥면을 깨끗이 청소하고 그 바닥면에 프라이머를 도포하는 도포단계, 청구항 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 EPDM 고무칩들과 바인더의 혼합물을 상기 프라이머가 도포된 상기 바닥면에 포설하는 포설단계, 상기 바닥면에 포설된 상기 혼합물을 열롤러를 이용하여 다지는 다짐단계 및 상기 다져진 혼합물을 경화시키는 경화단계를 포함하는 구성을 가진다.

상기 혼합물은 EPDM 고무칩 70 ~ 80중량%와 바인더 20 ~ 30중량%로 이루어져 있는 것이 바람직하다.

상기 바인더는 우레탄 바인더이고, 상기 경화는 24시간 이상 이루어지는 것이 좋다.

본 발명에 따르면 향기 나는 EPDM 고무칩 및 이를 이용한 탄성포장로를 얻을 수 있다.

본 발명에 따르면 피톤치드가 발생되는 EPDM 고무칩 및 이를 이용한 탄성포장로를 얻을 수 있다.

본 발명에 의하면 EPDM 고무칩의 생산단계에서 편백나무 오일 또는 여타의 아로마오일이 첨가되기 때문에 향기가 오래 유지된다.

본 발명에 의하면 EPDM 고무칩의 생산단계에서 편백나무 오일 또는 여타의 아로마오일이 캡슐에 넣어진 상태로 첨가되기 때문에 향기가 더욱 오래 유지된다.

뿐만 아니라, 본 발명에 따른 고무칩에는 제올라이트가 첨가되기 때문에 향균기능이 더욱 향상된다.

본 발명에 따른 고무칩은 그 생산과정에서 근원적외선 처리를 하기 때문에 고무 특유의 잡냄새가 나지 않는다.

본 발명에 따르면 인체에 유익한 피톤치드 향 및 다양한 아로마 향을 발산하는 기능성 칼라고무칩 및 이를 이용한 탄성포장로를 쉽게 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 EPDM 고무칩의 제조과정을 설명하기 위한 작업공정도,
도 2는 본 발명에 따른 EPDM 고무칩을 이용한 탄성포장로 시공방법을 설명하기 위한 공정도,
도 3은 도 2의 과정으로 시공된 탄성포장로의 부분단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 EPDM 고무칩의 제조과정을 설명하기 위한 작업공정도이다.

먼저, 혼합기에 탄산칼슘 40-46중량부, EPDM 37-42중량부, 프로세스오일 5-8중량부, 제올라이트 0.5-1중량부, 황 0.5-0.9중량부 및 편백나무오일 또는 아로마오일 0.2-1중량부를 투입하고, 투입된 재료들이 서로 잘 섞이도록 혼합한다(원료 혼합단계, S1).

프로세스오일은 석유계 연화제로서 RP1, RP6, KDP-605 등이 많이 사용된다. 이 프로세스오일은 배합되는 재료의 유연성 부여, 압출 및 성형작업을 용이하게 하며 가류고무의 경도를 떨어뜨리는 역할을 한다.

칼라 고무칩을 얻고자 하는 경우에는 원하는 색깔에 따라 안료를 1.5 내지 2.5중량부 첨가한다.

바람직하게는, 이 혼합단계에서 촉진제 2-3중량부, 제오실 1중량부, 스테아르산 1중량부, 산화방지제 1중량부 등이 더 추가될 수 있다.

촉진제는 고무와 황의 가류반응을 촉진시키기 위한 것으로, 가류시간 단축, 가류온도 저하, 물리적/화학적 성질을 개선시키기 위한 약품으로 D, M, DM, CZ, NA22, EUR, TT, TRA, PZ, EZ, BZ, TL, ZNO, MGO 등이 사용되고 있다.

제오실은 일종의 보강제로서, 가류물의 경도, 인장강도, 신율, 반발탄성, 마모성 등 기계적, 물리적 성질을 향상시키기 위해 첨가된다.

황은 고온고압에서 고무재료와 화적반응을 하는 가황공정을 통해 고무의 탄성을 개선하기 위한 것이다. 이 황은 0.7중량부가 가장 바람직하다.

스테아르산(stearic acid)은 식물계 연화제로서 배합되는 재료들을 연화시키기 위한 것이다.

산화방지제는 고무제품의 노화를 방지하기 위한 노화방지제로서 수명연장을 목적으로 첨가되며 여기에는 D, 3C, RD, NBC, S-N, BHT 등이 있다.

편백나무오일 또는 아로마오일에서는 피톤치드가 많이 발생된다. 피톤치드는 식물이 스스로 내는 항균성 물질로서 테르펜을 비롯한 페놀 화합물, 알칼로이드 성분, 배당체 등이 포함되어 있다. 피톤치드가 특히 많이 나오는 나무로는 편백나무, 잣나무, 향나무, 소나무, 상록수 등이 있다.

아로마 천연향은 탁월한 확산력을 가지며 박테리아와 병원균에 대한 항균, 방부, 항발효 작용, 주위 공기를 정화하고 탈취하는 작용을 할 뿐만 아니라 인체에 전반적으로 긍정적인 작용을 하는 것으로 알려져 있다.

이러한 편백나무오일이나 아로마오일은 캡슐에 넣어진 상태로 배합 원료들에 투입될 수 있다. 이 경우, 고무칩이 마모될 때 캡슐이 터지면서 향이 나도록 할 수 있어 향기가 날 수 있는 기간을 획기적으로 늘릴 수 있다.

캡슐의 재료로는 내열성이 우수한 멜라민수지, 우레탄수지, 아크릴수지 등이 적당하다.

또한, 제올라이트(Zeolite)는 알루미늄 산화물과 규산 산화물의 결합으로 생겨난 음이온을 알칼리 금속 및 알칼리 토금속이 결합되어 있는 광물로서, 결정성 알루미노 실리케이트를 의미한다. 이러한 제올라이트는 토양개량제, 비료혼합제, 해상오염방지제, 적조현상 방지제, 악취제거제, 정수제, 폐수처리제, 담배필터, 의약품 첨가제 등의 다양한 분야에 유용하게 사용되고 있으며, 특히, 음이온과 원적외선 방출로 탈취기능과 항균능력이 뛰어나 공기청정제품으로 활용되고 있다.

원료 혼합단계에서 혼합된 원료를 롤러들을 가지는 밀링기계나 프레스 등을 이용하여 5 - 12㎜ 정도의 두께로 판상체로 성형한다(성형단계, S2).

성형된 판상체에는 1차로 근적외선을 조사하여, 화학재료의 사용에 의한 잡냄새를 감소시킨다(근적외선 조사단계, S3).

근적외선에 의한 잡냄새 제거효과는 근적외선이 조사됨에 따라 EPDM이 함유된 판상체의 흡착기능이 강화되기 때문인 것으로 여겨진다.

판상체를 성형한 후에는 프레스로 판상체를 가압한 상태에서 170-190℃의 스팀을 가하면서 약 12-18분간 가황한다(가황단계, S4).

이 때 판상체에 가해지는 압력은 가로 333㎜ X 세로 1200㎜ 크기의 판상체의 면적당 약 1300-1700톤이 적당하다.

이 가황공정을 통해 다소 무른 상태의 판상체의 조직이 안정화되고 견고해지면서 EPDM 고무칩의 탄성이 좋아지고, 내구성이 좋아진다.

위와 같은 가황과정을 거친 후에 상기 가황된 판상체를 적당한 크기로 파쇄하여 EPDM 고무칩을 얻는다(파쇄단계, S5). EPDM 고무칩의 크기는 2-3㎜가 적당하다.

위와 같이 만들어진 EPDM 고무칩에는 한 번 더 근적외선을 조사한다(근적외선 조사, S6).

위와 같은 과정을 거침으로써 잡냄새가 제거되고 향이 나며 항균기능이 있는 EPDM 고무칩이 만들어진다.

도 2는 본 발명에 따른 EPDM 고무칩을 이용한 탄성포장로 시공방법을 설명하기 위한 공정도이고, 도 3은 도 2의 과정으로 시공된 탄성포장로의 부분단면도이다.

포장하고자 하는 바닥면(10)을 깨끗이 청소하고 그 바닥면에 프라이머(20)를 도포한다(S11).

프라이머(20)는 콘크리트 등의 바닥면(10)에 탄성포장재가 잘 접착될 수 있도록 하기 위한 것이다.

또, 한편으로는 도 1을 통해 설명한 과정으로 만든 잡냄새가 제거되고 향이 나며 향균기능이 있는 본 발명에 따른 EPDM 고무칩(32) 70 ~ 80중량%를 20 ~ 30중량%의 바인더(34)와 혼합한다(S12). 바인더로(34)는 우레탄 바인더가 적당하다.

그런 다음, EPDM 고무칩(32)과 바인더(34)의 혼합물을 프라이머(20)가 도포된 바닥면(10)에 깔고(S13), 바닥면(10)에 포설된 혼합물을 열롤러를 이용하여 충분히 다진다(S14).

그 이후에, 다져진 혼합물을 바람직하게 약 24시간 이상 경화시킨다(S15).

이렇게 하면, 도 3에 나타낸 바와 같은 본 발명에 따른 탄성포장로(30)가 완성된다.

2-3mm EPDM 고무칩(32)을 우레탄 바인더(34)와 혼합하여 15mm 두께로 포설하여 다지고 24시간 경화시킨 후 그 시편을 이용하여 성능 실험을 실시한 결과 아래의 표 1과 같은 결과를 얻을 수 있었다.

항 목	납 등 4대중금속	인장강도(MPa)	신장율(%)
성 능	불검출	0.85	68

암모니아 탈취 실험결과는 아래의 표 2에 나타낸 바와 같다.

시험 항목	결과치(ppm)	탈취율(%)
초기	50	0
1시간 후	31	38
3시간 후	13	74
6시간 후	4.0	92

본 발명에 따른 EPDM 고무칩은 보행로, 산책로, 조깅로의 포장뿐만 아니라 자전거 전용도로나 운동장의 트랙을 포장하는 데에도 이용될 가능성이 있다.

10: 바닥면 20: 프라이머
30: 탄성포장로 32: EPDM 고무칩
34: 바인더

Claims (11)

1. 탄산칼슘 40-46중량부에 EPDM 37-42중량부, 프로세스오일 5-8중량부, 제올라이트 0.5-1중량부, 황 0.5-0.9중량부 및 편백나무오일 또는 아로마오일 0.2-1중량부를 혼합하는 원료 혼합단계;
   상기 원료 혼합단계에서 혼합된 원료를 판상체로 성형하는 성형단계;
   상기 판상체를 프레스로 가압하고 스팀을 가하면서 가황하는 가황단계; 및
   상기 가황된 판상체를 파쇄하여 EPDM 고무칩을 얻는 파쇄단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 EPDM 고무칩 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 원료 혼합단계에는 안료 1.5-3중량부, 촉진제 2-3중량부, 제오실 1중량부, 스테아르산 1중량부, BHT 산화방지제 1중량부가 더 추가되는 것을 특징으로 하는 EPDM 고무칩 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 성형단계에서 상기 혼합된 원료는 밀링기계나 프레스를 통해 가압되어 두께 5 - 12㎜의 판상체로 성형되고,
   상기 가황단계에서 상기 판상체에는 상기 판상체의 크기가 가로 333㎜ X 세로 1200㎜당 1300-1700톤의 압력으로 프레스로 가압되고, 온도 170-190℃에서 12-18분간 상기 스팀이 가해지는 것을 특징으로 하는 EPDM 고무칩 제조방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 파쇄단계에서 상기 판상체는 2-3㎜의 크기로 파쇄되는 것을 특징으로 하는 EPDM 고무칩 제조방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 판상체 또는 상기 EPDM 고무칩에 근적외선을 쬐는 근적외선조사단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 EPDM 고무칩 제조방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 편백나무오일 또는 아로마오일은 캡슐속에 넣어진 상태로 투입되는 것을 특징으로 하는 EPDM 고무칩 제조방법.
7. 청구항 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따라 제조된 EPDM 고무칩들과 상기 EPDM 고무칩들을 서로 연결하여주는 바인더를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성포장로.
8. 제7항에 있어서, 상기 EPDM 고무칩은 70 ~ 80중량%이고, 상기 바인더는 20 ~ 30중량%의 우레탄 바인더인 것을 특징으로 하는 탄성포장로.
9. 포장하기 위한 바닥면을 깨끗이 청소하고 그 바닥면에 프라이머를 도포하는 도포단계;
   청구항 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 EPDM 고무칩들과 바인더의 혼합물을 상기 프라이머가 도포된 상기 바닥면에 포설하는 포설단계;
   상기 바닥면에 포설된 상기 혼합물을 열롤러를 이용하여 다지는 다짐단계; 및
   상기 다져진 혼합물을 경화시키는 경화단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄성포장로 시공방법.
10. 제9항에 있어서, 상기 혼합물은 EPDM 고무칩 70 ~ 80중량%와 바인더 20 ~ 30중량%로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 탄성포장로 시공방법.
11. 제10항에 있어서, 상기 바인더는 우레탄 바인더이고, 상기 경화는 24시간 이상 이루어지는 것을 특징으로 하는 탄성포장로 시공방법.

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