KR101346667B1

KR101346667B1 - 고무 가교시 발생하는 버를 재활용하는방법

Info

Publication number: KR101346667B1
Application number: KR20110046497A
Authority: KR
Inventors: 이동원
Original assignee: 이동원; 피씨케이(주)
Priority date: 2011-05-17
Filing date: 2011-05-17
Publication date: 2014-01-02
Also published as: KR20120128496A

Abstract

고무 제품을 성형한 후, 상기 성형 후 잔류하는 버(burr)를 재활용하는 방법이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 성형 후 잔류하는 버(burr)를 재활용하는 방법은, 상기 버를 준비하는 단계와, 상기 버를 소련(素練)하여 소련화 고무 혼합물을 형성하는 단계와, 상기 소련화 고무 혼합물과 혼합되는 신재고무 혼합물을 형성하는 단계와, 상기 소련화 고무 혼합물과 상기 신재고무 혼합물을 혼련(混練)시켜 성형용 고무를 형성하는 단계를 포함하되, 상기 신재고무 혼합물은, 원료 고무, 충진제(filler), 오일(oil)에 대해 항산화 기능을 갖는 제1 산화방지제(antioxidant), 오존(O3)에 대해 항산화 기능을 갖는 제2 산화방지제(antioxidant) 및 제1 가교제를 혼련 장치에 투입하여 형성된다.

Description

고무 가교시 발생하는 버를 재활용하는방법{Method for recycling burr}

본 발명은 고무 가교시 발생하는 버를 재활용하는 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 신재(新材) 고무소재를 사용하여 제품을 성형하는 과정에서 제품 이외에 발생하는 버(burr)를 재활용하는 방법에 관한 것이다.

고무 제품을 성형한 후, 잔류하는 버(burr)는 고무제품 성형시 제품 이외에 발생하는 찌꺼기로써, 고무제품 성형 후, 폐기처리된다. 이와 같이, 잔류하는 버를 그대로 폐기할 경우, 환경 보호와 자원 재활용 측면에서 상당한 손실이 될 수 있다. 특히, 환경에 관한 협약 및 탄소 배출권에 대한 관심이 날로 증가하면서, 폐기되는 원료에 대한 재활용여부가 가장 중요한 관심사로 부각되고 있다.

본 발명은 상술한 문제인 성형 후 잔류하는 버를 재활용하기 위한 것으로,

본 발명이 해결하려는 과제는, 고무 제품을 성형한 후, 잔류하는 버(burr)를 재활용하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 해결하려는 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 해결하려는 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 성형 후 잔류하는 버(burr)를 재활용하는 방법은, 상기 버를 준비하는 단계와, 상기 버를 소련(素練)하여 소련화 고무 혼합물을 형성하는 단계와, 상기 소련화 고무 혼합물과 혼합되는 신재고무 혼합물을 형성하는 단계와, 상기 소련화 고무 혼합물과 상기 신재고무 혼합물을 혼련(混練)시켜 성형용 고무를 형성하는 단계를 포함하되, 상기 신재고무 혼합물은, 원료 고무, 충진제(filler), 오일(oil)에 대해 항산화 기능을 갖는 제1 산화방지제(antioxidant), 오존(O3)에 대해 항산화 기능을 갖는 제2 산화방지제(antioxidant) 및 제1 가교제를 혼련 장치에 투입하여 형성된다.

상기 원료 고무는 수소화 니트릴 부타디엔 고무(HNBR), 니트릴 부타디엔 고무(NBR), 에틸렌프로필렌 고무(EPDM), 아크릴고무(ACM), 불소 고무(FKM)로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나일 수 있다.

상기 충진제는 카본블랙(carbon black)과 화이트 필러(white filler) 중 선택된 어느 하나일 수 있다.

상기 제1 가교제는 dicumyl peroxide 가교제, 2,5-dimethyl-2,5-di-(tert-butyperoxy)-hexane 액상 가교제, di-tert-butylperoxide 액상 가교제로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나일 수 있다.

상기 소련화 고무 혼합물은 상기 성형용 고무의 100중량%에 대하여, 0.1 내지 70중량%가 포함될 수 있다.

상기 성형용 고무를 형성하는 단계에서, 상기 소련화 고무 혼합물 및 상기 신재고무 혼합물의 혼련시, 제2 가교제가 추가로 투입될 수 있다.

상기 제2 가교제의 함량은 상기 소련화 고무 혼합물 및 상기 신재고무 혼합물의 100중량부에 대하여, 0.1 내지 20중량부일 수 있다.

상기 제2 가교제는 dicumyl peroxide 가교제, 2,5-dimethyl-2,5-di-(tert-butyperoxy)-hexane 액상 가교제, di-tert-butylperoxide 액상 가교제로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나일 수 있다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명에 포함되어 있다.

본 발명에 의할 경우, 고무 제품을 성형한 후, 잔류하는 버(burr)를 재활용하는 방법을 제공받을 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 버(burr)를 재활용하는 방법을 나타낸 순서도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 도면에서 표시된 구성요소의 크기 및 상대적인 크기는 설명의 명료성을 위해 과장된 것일 수 있다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 고무 제품을 성형한 후, 성형 후 잔류하는 버(burr)를 재활용하는 방법을 설명한다.

본 발명의 실시예에 따른 성형 후 잔류하는 버(burr)를 재활용하는 방법은, 버를 준비하는 단계와, 버를 소련하여 소련화 고무 혼합물을 형성하는 단계와, 소련화 고무 혼합물과 혼합되는 신재고무 혼합물을 형성하는 단계와, 소련화 고무 혼합물과 신재고무 혼합물을 혼련시켜 성형용 고무를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.

먼저, 도 1을 참조하면, 버를 준비한다(S1010). 고무 제품 성형시 발생되고 잔류하는 버를 별도로 수거하고, 이를 일정한 공간에 보관하는 방법으로 버를 준비할 수 있다.

일반적으로, 버는 고무제품 성형시 발생되고 잔류하는 찌꺼기로써, 고무제품 성형 후, 폐기처리된다. 폐기되는 버의 양은 완성된 고무 제품에 포함된 고무량의 10 내지 20%정도 된다. 이와 같이, 잔류하는 버를 그대로 폐기할 경우, 환경 보호와 자원 재활용 측면에서 상당한 손실이 될 수 있다. 따라서, 본 발명에 의할 경우, 버가 발생하더라도, 이를 재활용할 수 있어 환경 보호 및 자원 재활용 측면에서 상당한 기여를 할 수 있다.

계속해서, 도 1을 참조하면, 준비된 버를 소련하여 소련화 고무 혼합물을 형성한다(S1020). 버를 소련화 고무 혼합물로 형성하는 것은, 소련용 롤러장치에 버를 삽입하고, 소정시간 동안 버를 소련하는 공정으로 이루어질 수 있다. 소련화 고무 혼합물로 형성된 버는 비교적 고른 균일도를 가질 수 있어, 가공성이 향상될 수 있다.

여기서, 소련이라 함은 고무의 분자사슬을 기계적으로 절단하고 사슬 상태의 분자 간의 꼬임을 풀어서 중합도(重合度)를 낮춤으로써, 고무의 점탄성(粘彈性)을 떨어뜨리고, 고무의 가소성(可塑性)을 크게 하는 작업을 일컫는다. 소련 과정을 거치게 되면, 고무의 분자량이 줄어들게 되어 혼합(混合)시에 조작이 용이해진다.

계속해서, 도 1을 참조하면, 소련화 고무 혼합물과 혼합되는 신재고무 혼합물을 형성한다(S1030). 신재고무 혼합물은 다음과 같이 제조될 수 있다.

먼저, 오픈 롤(roll)타입의 혼련(混練) 장치에 원료 고무를 권취시킬 수 있다. 한편, 혼련 장치로는 오픈 롤타입의 혼련 장치 이외에, Kneader 혼련 장치나, Banbury 혼련 장치나, Intermixer 혼련 장치 등이 이용될 수 있다. 원료고무 권취 후 충진제, 산화방지제 및 제1 가교제를 투입하고, 오픈 롤 장치를 가동시켜, 혼련 시킨다.

원료 고무는 수소화 니트릴 부타디엔 고무(HNBR), 니트릴 부타디엔 고무(NBR), 에틸렌프로필렌 고무(EPDM), 아크릴고무(ACM), 불소 고무(FKM)로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나일 수 있다.

다음으로, 충진제(filler)를 원료 고무와 혼합한다. 여기서, 충진제는 카본블랙(carbon black)과 화이트 필러(white filler) 중 선택된 어느 하나일 수 있다.

다음으로, 오일(oil)에 대해 항산화 기능을 갖는 제1 산화방지제(antioxidant)와 오존(O₃)에 대해 항산화 기능을 갖는 제2 산화방지제(antioxidant)를 혼합한다. 이에 의해, 고무 혼합물 형성후, 고무 혼합물이 오일이나 오존에 의해 산화되는 것이 방지되어, 물성의 안정성 및 신뢰성이 유지될 수 있다.

다음으로, 제1 가교제를 혼합하여 신재고무 혼합물을 완성한다. 여기서, 가교제라 함은 고무 분자 사이에 가교(crosslinking) 구조를 생기게 하여 고무가 탄성을 갖게 하는 물질을 일컫는다. 제1 가교제는 dicumyl peroxide 가교제, 2,5-dimethyl-2,5-di-(tert-butyperoxy)-hexane 액상 가교제, di-tert-butylperoxide 액상 가교제로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나일 수 있다.

계속해서, 도 1을 참조하면, 소련화 고무 혼합물과 신재고무 혼합물을 혼련시켜 성형용 고무를 형성한다(S1040).

혼련은 예를 들어, 상술한 오픈 롤 타입의 장치를 이용하여 수행될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제조된 소련화 고무 혼합물을 오픈 롤 타입의 장치에 투입한 후, 일정한 각속도로 오픈 롤장치를 가동시켜 소련화 고무 혼합물을 롤에 부착시킨다. 여기에 신재고무 혼합물을 혼합하면서, 이들을 혼련처리하여 최종적으로 성형용 고무를 형성한다.

한편, 소련화 고무 혼합물의 함량은 성형용 고무의 100중량%에 대해, 0.1 내지 70중량%일 수 있다. 바람직하게는, 소련화 고무 혼합물의 함량이 성형용 고무의 100중량%에 대해, 10 내지 30중량%일 수 있다. 더욱 바람직하게는, 소련화 고무 혼합물의 함량이 성형용 고무의 100중량%에 대해, 20 내지 30중량%일 수 있다. 소련화 고무 혼합물의 함량이 0.1 중량% 미만일 경우, 상기 버의 재활용률이 현저히 줄어들어, 환경 보호 및 자원 재활용의 효과가 미미해질 수 있다. 한편, 소련화 고무 혼합물의 함량이 70 중량%를 초과할 경우, 제조된 성형용 고무의 인장 강도와 신율이 줄어들 수 있다. 이에 의해, 성형용 고무의 탄성 복원력이 전체적으로 저하될 수 있다. 또한, 이러한 성형용 고무로 제조된 고무 제품의 탄성 복원력도 저하될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의할 경우, 고무제품 성형시 발생되고 잔류하는 찌꺼기인 버(burr)를 성형용 고무로 재활용할 수 있으므로, 본 발명은 환경 보호 및 자원 재활용 측면에서 상당한 기여를 할 수 있다.

한편, 성형용 고무를 형성하는 단계에서, 제조될 성형용 고무의 가교 특성을 보다 향상시키기 위하여, 소련화 고무 혼합물과 신재고무 혼합물의 혼련시에, 제2 가교제가 추가로 투입될 수 있다.

즉, 버(burr)의 재활용 물질인 소련화 고무 혼합물과 신재고무 혼합물을 혼련하여 성형용 고무를 형성할 경우, 상기 성형용 고무의 물성은 신재고무 혼합물 만으로 고무를 형성할 때 보다 가교특성이 저하될 가능성이 있다. 따라서, 제조될 성형용 고무의 가교특성을 보완하기 위하여, 제2 가교제를 추가로 투입하는 것이다.

제2 가교제는 제1 가교제와 실질적으로 동일한 것일 수 있다. 즉, 제2 가교제는 dicumyl peroxide 가교제, 2,5-dimethyl-2,5-di-(tert-butyperoxy)-hexane 액상 가교제, di-tert-butylperoxide 액상 가교제로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나일 수 있다.

제2 가교제의 함량은 소련화 고무 혼합물 및 신재고무 혼합물의 100중량부에 대하여, 0.1 내지 20중량부일 수 있다. 투입되는 제2 가교제의 함량이 0.1 중량부 미만이면, 가교특성의 증대를 기대하기 어려울 수 있다. 투입되는 제2 가교제의 함량이 20 중량부를 초과하면, 가교특성이 증가하지만, 필요 이상으로 가교특성이 증가하여, 완성된 성형용 고무의 인장 강도는 증가하고 신율은 줄어들 수 있다. 또한, 가교제의 투입량이 증가하여, 성형용 고무의 제조 비용이 증가할 수 있으므로, 경제적인 관점에서도 비효율적이다.

이하의 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다. 단, 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명의 기술적 사상이 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

원료 고무로 수소화 니트릴 부타디엔 고무(HNBR)을 사용하여, 오픈 롤(roll)타입의 혼련(混練) 장치에 부착시키고, 충진제, 오일(oil)에 대해 항산화 기능을 갖는 제1 산화방지제(antioxidant), 오존(O3)에 대해 항산화 기능을 갖는 제2 산화방지제(antioxidant) 및 제1 가교제를 혼합하여, 신재고무 혼합물을 제조하였다. 여기서, 충진제로는 카본 블랙이, 제1 가교제로는 dicumyl peroxide가 사용되었다.

다음으로, 고무제품 성형시 발생되고 잔류하는 버를 수거하고, 이를 소련용 롤러에 주입하고 소련하여 소련화 고무 혼합물을 제조하였다. 이때, 버는 수소화 니트릴 부타디엔 고무(HNBR)를 포함할 수 있다.

계속해서, 소련화 고무 혼합물과 신재고무 혼합물을 2:8의 비율로 혼합하여 성형용 고무를 제조하였다. 즉, 소련화 고무 혼합물의 함량은 성형용 고무의 100중량%에 대해, 20중량%였다.

[실시예 2]

기본적으로, 실시예 1과 동일하나, 상기 성형용 고무의 제조시에, 상기 소련화 고무 혼합물 및 신재고무 혼합물의 100중량부에 대해 10중량부의 제2 가교제를 투입하였다. 제2 가교제로는 dicumyl peroxide가 사용되었다. 이에 의해, 실시예 2에 의한 성형용 고무가 제조되었다.

[비교예 1]

상기 신재고무 혼합물만으로 성형용 고무를 제조하였다. 즉, 소련화 고무 혼합물이 첨가되지 않은 성형용 고무가 제조되었다.

[비교예 2]

상기 소련화 고무 혼합물과 상기 신재고무 혼합물을 71:29 의 비율로 혼합하여 성형용 고무를 제조하였다. 즉, 소련화 고무 혼합물의 함량은 성형용 고무의 100중량%에 대해, 71중량%이다.

[시험예]

실시예 1에 의한 성형용 고무로 제1 시편을, 실시예 2에 의한 성형용 고무로 제2 시편을 비교예 1에 의한 성형용 고무로 제3 시편을, 비교예 2에 의한 성형용 고무로 제4 시편을 제조하였다.

제1 내지 제4 시편 각각에 대해 오일(Oil)에 대해 견디는 특성을 시험하였다. 침투력이 좋고 점도가 낮은 ASTMNo. 3 오일을 135℃로 가열하고, 상기 오일내에 제1 내지 제4 시편을 72시간 동안 침지시켜 체적 변화율을 측정하였다. 그 결과는 하기의 표 1과 같다. 체적 변화율이 작을수록, 오일이 침투할 가능성이 작아지는 것으로, 오일에 견디는 특성이 우수함을 나타내는 것이다.

	제1 시편	제2 시편	제3 시편	제4 시편
체적 변화율(%)	21.8	20.6	20.5	30.5

상기 결과를 통해제1 시편(실시예 1)과 제3 시편(비교예 1)을 비교하면, 재활용 물질인 소련화 고무 혼합물이 포함된 제1 시편의 물성과 재활용 물질이 포함되지 않고 신재고무 혼합물만으로 제조된 제3 시편의 물성은 크게 차이가 나지 않음을 알 수 있다.

그러나, 재활용 물질인 소련화 고무 혼합물이 다소 과다하게 포함된 제4 시편(비교예 2)의 물성은 제1 시편 및 제3 시편의 물성과 다소 큰 차이를 보였다.

따라서, 본 발명에 의할 경우, 신재고무 혼합물에 재활용 소련화 고무 혼합물을 혼합하더라도, 물성의 큰 변화 없이 양질의 성형용 고무를 제조할 수 있음을 알 수 있다.

한편, 제1 시편과 제2 시편(실시예 2)을 비교하면, 제2 가교제가 투입된 제2 시편의 물성이 제1 시편의 물성보다 제3 시편의 물성에 근접함을 알 수 있었다.

따라서, 소정 범위의 함량을 갖는 가교제를 추가로 투입함으로써, 보다 우수한 양질의 고무를 제조할 수 있음을 알 수 있다. 즉, 재활용 물질(소련화 고무 혼합물)을 이용하더라도, 신재고무 혼합물의 특성에 근접하는 성형용 고무를 제조할 수 있음을 알 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims

고무 제품을 성형한 후, 상기 성형 후 잔류하는 버(burr)를 재활용하는 방법에 있어서,
상기 버를 준비하는 단계;
상기 버를 소련(素練)하여 소련화 고무 혼합물을 형성하는 단계;
상기 소련화 고무 혼합물과 혼합되는 신재고무 혼합물을 형성하는 단계;
상기 소련화 고무 혼합물과 상기 신재고무 혼합물을 혼련(混練)시켜 성형용 고무를 형성하는 단계;를 포함하되,
상기 신재고무 혼합물은, 원료 고무, 카본블랙(carbon black)과 화이트 필러(white filler) 중 선택된 어느 하나의 충진제(filler), 오일(oil)에 대해 항산화 기능을 갖는 제1 산화방지제(antioxidant), 오존(O₃)에 대해 항산화 기능을 갖는 제2 산화방지제(antioxidant) 및 디큐밀 퍼옥사이드 가교제, 2,5-디메틸-2,5-디-(tert-부틸퍼옥시)-헥산 액상 가교제 및 디-tert-부틸퍼옥사이드 액상 가교제로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나의 제1 가교제를 혼련 장치에 투입하여 형성되는 것이고, 상기 소련화 고무 혼합물은 상기 성형용 고무의 100중량%에 대하여 0.1 내지 20중량%로 포함되는 성형 후 잔류하는 버(burr)를 재활용하는 방법.
제1 항에 있어서,
상기 원료 고무는 수소화 니트릴 부타디엔 고무(HNBR), 니트릴 부타디엔 고무(NBR), 에틸렌프로필렌 고무(EPDM), 아크릴고무(ACM) 및 불소 고무(FKM)로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나인 성형 후 잔류하는 버(burr)를 재활용하는 방법.
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제1 항에 있어서,
상기 성형용 고무를 형성하는 단계에서, 상기 소련화 고무 혼합물 및 상기 신재고무 혼합물의 혼련시, 디큐밀 퍼옥사이드 가교제, 2,5-디메틸-2,5-디-(tert-부틸퍼옥시)-헥산 액상 가교제 및 디-tert-부틸퍼옥사이드 액상 가교제로 이루어진 그룹에서 선택된 어느 하나의 제2 가교제가 추가로 투입되는 성형 후 잔류하는 버(burr)를 재활용하는 방법.
제6 항에 있어서,
상기 제2 가교제의 함량은 상기 소련화 고무 혼합물 및 상기 신재고무 혼합물의 100중량부에 대하여, 0.1 내지 20중량부인 성형 후 잔류하는 버(burr)를 재활용하는 방법.
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