KR101085398B1 - 폐천연고무 크롤러의 처리방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 폐천연고무 크롤러를 35~40 MPa의 압력하에서, 200℃~300℃의 베이퍼와 접촉반응시킴으로써, 상기 폐천연고무 크롤러의 가류 고무부분을 탈가류시킨 후, 이 탈가류 천연고무와 금속재의 코어부분을 분리 회수하고, 이 회수된 탈가류 천연고무를 롤타입의 믹서에 넣고 혼련한 후 시트형상의 고무 반제품을 형성하는 것을 특징으로 하는 폐천연고무 크롤러의 처리방법에 관한 것이다.

폐천연고무 크롤러, 탈가류, 코어

Description

폐천연고무 크롤러의 처리방법{method for processing waste natural rubber crawlers}

본 발명은, 폐천연고무 크롤러를 자원으로서 유효 이용하기 위한 처리방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 폐천연고무 크롤러를 내압 반응용기에 넣고 베이퍼(VAPOR)와 접촉시켜서 탈가류시키고, 이 탈가류된 폐천연고무 크롤러에서 금속제의 코어를 분리하여 재이용함과 동시에, 탈가류된 폐천연고무를 재생고무 제조용 반제품으로 사용하는 방법에 관한 것이다.

근년, 파워 셔블이나 백호 등의 건설기계나, 작업 기계 등의 무한 주행 장치에, 고무제의 무한 궤도 고무크롤러가 많이 사용되고 있다.

고무 크롤러는, 천연고무가 주성분으로 된 고무 탄성체로 형성된 무단 띠형상체와 그 띠형상체 내에 매설되는 금속재의 코어와 인장 보강재에 의해 구성되어 있다.

통상적으로 고무 크롤러는, 사용에 의해 접지측의 고무가 마모 등의 원인으로, 사용할 수 없게 된다. 이 사용 한계를 넘은 고무 크롤러는, 새로운 고무 크롤러와 교환되는 것이다.

근년 고무 크롤러가 많이 이용되고 있기 때문에, 사용이 끝난 고무 크롤러가 다량으로 배출되어, 이를 폐기 처분하는 것이 문제가 되고 있다.

현재, 사용이 끝난 고무 크롤러의 일부는, 마모한 고무 부분을 재생 고무 크롤러로서 재이용하고 있는 것도 있다. 그러나, 그 대부분은, 세세하게 절단하여 매립 처분되거나, 혹은 소각한 후에 찌꺼기를 매립하여 처분되거나, 혹은 방치되고 있는 실정이다.

하지만, 매립 처리는, 고무 크롤러 폐기물을 절단할 때는 코어가 없는 부분을 절단하지만, 이러한 절단은 어렵고 성가신 공정이기 때문에 일정 치수로 절단 하는 것은 꽤 성가시고 비용이 드는 작업으로 취급되고 있다.

한편 소각처분은, 고무질을 연소시키기 위해 다량의 매연을 발생시키고, 연소로의 노벽의 손상이 매우 심하고, 고무 크롤러 폐기물 대부분이 철재로서 소각 후에 다량의 찌꺼기를 남기기 때문에, 소각 및 매립 모두가 상당한 비용을 필요로 한다. 이때 코어는 고온에서 열처리 되기 때문에, 고철로서의 가치밖에 없는 실정이다.
따라서, 소각 및 매립하지 않고, 저비용으로 폐고무 크롤러를 처리하는 방법이 요구되고 있다.

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본 발명의 과제는 상기된 문제점을 해결하는 것에 있다.

본 발명은, 폐천연고무 크롤러를 35~40 MPa의 압력하에서, 200℃~300℃의 베이퍼와 접촉반응시킴으로써, 상기 폐천연고무 크롤러의 가류 천연고무부분을 탈가류시키고, 이 탈가류 천연고무부분과 금속재의 코어부분을 각각 분리 회수하고, 회수된 탈가류 천연고무부분을 롤타입의 믹서에 넣고 혼련하여 시트형상의 고무 반제품을 형성하는 것에 의해 상기 과제를 해결할 수 있었다.

본 발명은 베이퍼와의 접촉에 의해, 가류 고무의 가류점이 선택적으로 절단되어, 고무 분자의 저분자량화가 억제되기 때문에, 금속재의 코어와 탈가류된 고무와의 분리가 어떠한 공구를 사용하기 않고 사람의 손의 힘만으로도 가능하게 하고, 아울러, 재이용이 높은 고품질의 재생 고무를 얻을 수 있다.

게다가, 본 발명에 따른 재생 고무의 생성이, 베이퍼와 접촉시키는 것만으로 수행되기 때문에, 본 발명은 탈가류처리에 있어서 특별한 설비를 필요로 하지 않아, 종래에 비해, 설비에 필요로 하는 비용을 절약할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시의 형태를 설명한다.

본 발명의 베이퍼의 온도는, 가류 고무의 종류에 따라 다르지만, 천연고무가 주성분인 가류 고무에 있어서는 200℃~300℃의 범위이다. 온도가 상기 범위보다 낮으면 천연고무가 주성분인 가류 고무의 탈가류가 진행되지 않고, 반대로, 온도가 상기 범위보다 높으면 가류 고무의 가류점 뿐만 아니라, 고무 분자의 주쇠사슬도 절단되어 저분자량화가 진행되어, 얻어지는 재생 고무의 품질이 저하될 뿐만 아니라 탈가류를 위한 장치의 운전비용도 커진다.

한편, 압력에 대해서는, 특히 한정되는 것은 아니지만, 너무 높으면 장치에 걸리는 부하가 커질 뿐만 아니라 처리 비용이 상승하고, 게다가 고무의 저분자량화도 진행될 우려가 있기 때문에, 35 내지 40 MPa의 범위에서 조정하는 것이 바람직하다.

탈가류에 의해 생성된 재생 고무는, 그 후, 수동으로 금속재의 코어로부터 분리되어 회수되어 그대로 단독으로, 혹은 다른 고무 재료에 배합되어, 롤타입의 믹서에 의해 시트형상으로 적층된 일정 크기와 중량을 가진 새로운 가류 고무의 반제품으로서 사용되고, 수동으로 탈가류 고무로부터 분리된 금속재의 코어는 탈가류시에 온도가 낮아서 손상되지 않아 고무크롤러의 코어재로서 재사용될 수 있다.

본 발명에서 얻어지는 재생 고무는, 분자량을 비롯하여 가류 전의 고무 물성을 갖추고 있기 때문에, 우수한 특성을 갖는 재가류 가능한 고무 제품의 반제품으로서 활용될 수 있다.

본 발명에서 고무종류에 대해서는, 특히 한정되는 것은 아니고, 천연 고무, 스틸렌 부타디엔 고무, 부타디엔 고무, 이소프렌 고무, 에틸렌 프로필렌 고무, 부틸 고무, 니트릴 고무, 클로로 술폰화 폴리에틸렌, 클로로프렌 고무, 스틸렌 고무, 우레탄고무, 실리콘 고무나, 이들의 복합 고무가 적용될 수 있지만, 천연고무 또는 실리콘 고무가 주쇠사슬의 절단이 좀처럼 일어나지 않은 측면에서 바람직하게 적용된다.

본 발명의 실시에 있어서는, 예를 들면 다음과 같은 장치를 사용할 수가 있다.

즉, 도 1은, 본 발명에 사용되는 장치의 일례를 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 장치는, 전기로(1a)를 갖춘 내압 반응 용기(1); 내압 반응 용기(1) 내에 내장되어 순수한 물을 수용한 상태에서 상부가 개방되어 있는 용매 탱크(2); 상기 용매 탱크(2) 위에 탑재되고, 탈가류처리될 복수개의 폐고무크롤러를 담을 수 있는 크기와 형상을 가지고 있고 전체적으로 복수개의 관통구멍이 형성되어 있는 바구니(3); 내압 반응 용기(1)내에서 배출되는 기체 성분을 수냉하는 수냉관(4); 수냉에 의해 응축된 액상 성분을 회수하는 회수 용기(5); 및 이들의 각 기기를 접속하는 배관(6)을 갖추고 있다. 또한 상기 수냉관(4)과 상기 회수 용기(5)와의 사이에는 감압 밸브(7)가 개재되어 있고, 내압 반응 용기(1)에는 상기 내압 반응 용기 내의 온도를 측정하기 위한 온도 측정용 열전대(8)가 장착되어 있다.

상기 장치에서 전기로(1a)가 기름을 태워서 직화로 챔버를 가열하는 직화로가 채용될 수 있지만, 이러한 직화로는 매연을 많이 발생시켜서 그 운용비용이 많이 들게 되므로 바람직하지 않다.

상기와 같이 구성된 장치의 작동방법은 다음과 같다.

우선, 내압 반응 용기(1)내에, 내장된 용매 탱크(2)에 물을 채운 후, 탈가류처리될 복수개의 폐고무크롤러를 상기 바구니(3)에 적재시키고 나서, 내압 반응 용기(1)를 밀폐시킨다.

그 다음에, 전기로(1a)를 가동시켜서, 내압 반응 용기(1)의 내부가 200℃~300℃의 베이퍼 분위기가 형성되도록 내압 반응 용기(1)를 가열하여, 내압 반응 용기(1) 내의 폐고무크롤러의 가류 고무 부분을 분해시킨다.

이 결과, 내압 반응 용기(1)에는, 가류 고무 부분이 탈가류되어 생성된 미가류 고무가 금속재의 코어에 붙어있는 채로 남아있으므로, 반응 종료후, 내압 반응 용기(1)으로부터 폐고무크롤러를 꺼낸다.

또한, 내압 반응 용기(1)내의 베이퍼로 된 물은, 내압 반응 용기(1)로부터 배출된 후, 수냉관(4)에서 냉각되어 상온 상압으로 되돌려져 회수 용기(5)에 회수된다.

이 방법에서는, 폐고무크롤러의 탈가류된 고무부분이 수동으로 금속재의 코어로부터 손으로 용이하게 분리되어 코어와 고무부분이 회수됨과 동시에, 롤타입의 믹서에 의해 시트형상의 재차 가류 가능한 고무의 반제품으로서 사용될 수 있다.

또한, 이 방법에서는 반응 용매로서 처리가 용이한 물이 사용되는 한편, 반응 조건도 온화하기 때문에, 설비나 처리에 필요로 하는 비용도 적어서 경제성도 우수하다.

다음에, 본 발명을 실시예에 의해 더 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시예로 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

중량 평균 분자량(Mw) 95000, 다분산도(Mw/Mn) 10.5의 천연 고무(NR) 60 중량%, 카본 블랙(아세틸렌 블랙) 30 중량%, 유황, 안정제 그 외의 첨가제 10 중량%로 이루어진 고무 조성물을, 150℃, 20 MPa, 30 분의 조건으로 금속재의 코어를 코어로서 사용하여 고무크롤러 형상을 만드는 가류금형을 이용하여 가류 성형(겔분율 70%)하였다.

이 가류성형된 고무크롤러를 도 1의 장치의 내압 반응 용기(1) 내에 투입한 후, 이 내압 반응 용기(1)내의 용매 탱크(2)에 순수한 물을 채우고, 내압 반응 용기(1)를 가열하여, 290℃, 40 MPa에서 1분간 처리했다. 이 후, 1시간동안 냉각해 상온 상압으로 되돌려, 탈가류된 고무크롤러를 회수했다(수율 약 100%).

얻어진 탈가류고무 크롤러를 사람의 손힘에 의해 코어와 탈가류된 고무를 분리했다.

상기 분리에 의해 얻어진 탈가류된 고무를 10mm×10mm×1mm의 칩형상으로 절단 한 것을 고형분으로서 약 1g 취득한 후, 이 고형분에 대해서, 겔분율을 측정함과 함께, GPC(겔투과 크로마토그래피)분석을 실시해, 분자량(Mw) 및 다분산도(Mw/Mn)를 구했다. 결과를, 표 1에 나타낸다.

실시예 2

내압 반응 용기(1) 내에서의 분해 조건을 210℃, 35 MPa로 한 이외는 실시예 1과 같게 해, 탈가류된 고무크롤러를 회수했다(수율 약 100%).

얻어진 탈가류고무 크롤러를 사람의 손힘에 의해 코어와 탈가류된 고무를 분리했다.

상기 분리에 의해 얻어진 탈가류된 고무를 10mm×10mm×1mm의 칩형상으로 절단 한 것을 고형분으로서 약 1g 취득한 후, 이 고형분에 대해서, 겔분율을 측정함과 함께, GPC(겔투과투 크로마토그래피) 분석을 실시해, 분자량(Mw) 및 다분산도(Mw/Mn)를 구했다. 결과를, 표 1에 나타낸다.

또한 표 1에는, 실시예 1과 동일하게 제작한 고무크롤러를, 분해 조건을 표 1에 나타내 바와 같이 바꾼 것 이외는 실시예 1과 동일하게 하여 처리한 예를, 비교예 1, 2로서 나타냈다.

		실시예		비교예
		1	2	1	2
고무종류		천연고무	천연고무	천연고무	천연고무
천연고무함유량(중량%)		60	60	60	60
분해전 겔분률(%)		70	70	70	70
분해조 건	반응온도(℃)	290	210	310	190
	반응압력(MPa)	40	35	42	33
	반응시간(min)	1	1	1	1
분해생성물	수율(%)	100	100	40	100
	겔분률(%)	10	10	-	40
	중량평균분자량(Mw)	90000	90000	-	-
	다분산도(Mw/Mn)	15.0	13.0	-	-

표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 실시예에서는 모두 적정하게 탈가류가 양호하게 되어, 재이용 가능한 품질이 좋은 탈가류 고무를 얻을 수 있음에 비하여, 비교예 1에서는 탈가류가 너무 진행되어 모두 재이용 가능한 재생 고무를 얻지 못하였고, 비교예 2에서는 탈가류가 불충분하게 되어, 사람의 힘으로 고무를 코어에서 분리할 수가 없었다.

도 1은 탈가류장치를 도시한 개념도.

Claims (3)

1. 폐천연고무 크롤러를 35~40 MPa의 압력하에서, 200℃~300℃의 베이퍼와 접촉반응시킴으로써, 상기 폐천연고무 크롤러의 가류 천연고무부분을 탈가류시키고,

   이 탈가류 천연고무부분과 금속재의 코어부분을 분리하여 각각 회수하고,

   회수된 탈가류 천연고무부분을 롤타입의 믹서에 넣고 혼련한 후 시트형상의 고무 반제품을 형성하는 것을 특징으로 하는 폐천연고무 크롤러의 처리방법.
2. 삭제
3. 삭제

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