KR101389517B1 - 매트 조성물 및 그 조성물이 적용된 매트의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 매트 조성물 및 그 조성물이 적용된 매트의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열가소성 수지, 재생고무 분말 및 무기충전제로 이루어지며, 열가소성 수지 100 중량부, 재생고무 분말 40 내지 95 중량부 및 무기충전제 3 내지 10 중량부를 홀의 길이와 홀의 직경의 비가 6:1인 스크류가 8 내지 16개 삽입된 압출기에 투입하는 원료투입단계, 상기 원료투입단계를 통해 투입된 원료를 5 내지 15 밀리미터의 두께로 압출하는 압출단계 및 상기 압출단계를 통해 제조된 매트층의 상부면에 섬유층을 적층하는 섬유층적층단계를 통해 이루어진다.
상기의 성분 및 과정을 통해 제조되는 매트 조성물 및 그 조성물이 적용된 매트는 재생고무 분말이 사용되어 친환경적이며 제조비용이 저렴하고, 내마모성, 경량성 및 탄성이 우수하다.

Description

매트 조성물 및 그 조성물이 적용된 매트의 제조방법{MAT COMPOSITION AND METHOD OF MANUFACTURING MAT USING THE COMPOSITION THEREOF}

본 발명은 매트 조성물 및 그 조성물이 적용된 매트의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 재생고무 분말이 사용되어 친환경적이며 제조비용이 저렴하고, 내마모성, 경량성 및 탄성이 우수한 매트 조성물 및 그 조성물이 적용된 매트에 관한 것이다.

매트는 일반적으로, 매트의 기재를 이루는 기재층과 기재층의 상부면에 형성되는 섬유층으로 이루어지는데, 매트의 기재층은 내마모성, 경량성 및 탄성이 우수해야한다.

종래에는 매트의 기재층을 제조할 때, 천연고무나 합성고무를 캘린더 상으로 가류 및 가황 하면서 제조하고, 제조도 기재층의 상부면에 가열, 용융 및 압착 등의 공정을 통해 섬유층을 형성하는 과정으로 진행된다.

그러나, 종래의 매트는 가류 및 가황 공정에서 발생하는 역한 고무냄새와 과도한 중량으로 인해, 실내용으로는 적용하기에는 무리가 있었으며, 매트를 실내용으로 적용하기 위해 발포 및 비발포 PVC층과 변형방지층을 번갈아 적층하거나 내부 적층 구조에 유리섬유 시트나 그물형태의 삽입층을 형성하는 방법이 이용되었다.

상기와 같은 종래의 기재층 형성방법은 경제성을 고려하여 저질의 재생고무를 원료로 사용하였는데, 이는 재생고무 분말과 열가소성 수지를 스쿠류가 1개 설치된 싱글 익스트루더 또는 스크류가 2개 설치된 트윈익스트루더 내에 투입한 다음, 상기 익스트루더 내에 투입된 재생고무분말과 열가소성 수지를 가열, 혼합 및 압출하여 하부형성층을 제조하는 방법으로, 압출기에 설치된 스크류가 1 내지 2개로 그 수가 적기 때문에 교반 및 전단력이 약해 익스투루더 내에 투입된 재생고무분말과 열가소성 수지를 용융 및 혼련하기 위해서는 익스트루더의 L/D(길이/직경) 비율을 증가시킬 수 밖에 없었으며, 익스트루더의 L/D 비율이 크기 때문에 재생고무 분말과 열가소성 수지가 익스트루더 내에 체류하는 시간이 길어지고, 그로 인해 가혹한 열적 노출로 인해 재생고무분말과 열가소성 수지가 열변형되어 각각의 고유물성을 상실하게 되는 문제점이 있었다.

또한, 익스트루더의 교반 전단력이 약해 하부형성층을 구성하는 재생고무 분말의 투입량이 제한되는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 재생고무 분말이 사용되어 친환경적이며 제조비용이 저렴하고, 내마모성, 경량성 및 탄성이 우수한 매트 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 익스트루더 본체 내부에 8 내지 16개의 스크류가 구비된 압출기를 사용하여 재생고무 분말의 함량이 40%이상인 매트의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 열가소성 수지, 재생고무 분말 및 무기충전제로 이루어지는 것을 특징으로 하는 매트 조성물을 제공함에 의해 달성된다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 매트 조성물은 열가소성 수지 100 중량부, 재생고무 분말 40 내지 95 중량부 및 무기충전제 3 내지 10 중량부로 이루어지는 것으로 한다.

본 발명의 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 열가소성 수지는 폴리카보네이트, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리메틸메타아크릴레이트, 폴리에스터, 폴리아미드, 폴리우레탄 및 폴리비닐부티랄로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것으로 한다.

본 발명의 더욱 바람직한 특징에 따르면, 상기 재생고무 분말은 천연고무, 부타디엔러버, 스티렌부타디엔러버 및 아크릴로니트릴부타디엔러버로 이루어진 그룹에서 선택된 하나로 이루어지는 것으로 한다.

본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 재생고무 분말은 평균 입도가 3 내지 120 메시인 것으로 한다.

본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 무기충전제는 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 산화철, 산화티탄, 산화아연, 산화알루미늄, 이산화규소, 활석 및 운모로 이루어진 그룹에서 선택된 하나로 이루어지는 것으로 한다.

또한, 본 발명의 목적은 재생고무 분말 100 중량부, 열가소성 수지 140 내지 160 중량부 및 무기충전제 10 내지 15 중량부를 홀의 길이와 홀의 직경의 비가 6:1인 스크류가 8 내지 16개 삽입된 압출기에 투입하는 원료투입단계, 상기 원료투입단계를 통해 투입된 원료를 5 내지 15 밀리미터의 두께로 압출하는 압출단계 및 상기 압출단계를 통해 제조된 매트층의 상부면에 섬유층을 적층하는 섬유층적층단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 매트의 제조방법을 제공함에 의해서도 달성될 수 있다.

본 발명에 따른 매트 조성물 및 그 조성물이 적용된 매트의 제조방법은 재생고무 분말이 사용되어 친환경적이며 제조비용이 저렴하고, 내마모성, 경량성 및 탄성이 우수한 매트 조성물을 제공하는 탁월한 효과를 나타낸다.

또한, 홀의 길이와 홀의 직경의 비가 6:1인 스크류가 8 내지 16개 삽입된 압출기를 사용하여 재생고무 분말의 함량이 40% 이상인 매트를 제공하는 탁월한 효과를 나타낸다.

도 1은 본 발명에 따른 매트의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명에 따른 매트의 제조방법에서 사용되는 압출기의 실린더 내부 구조를 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 매트의 제조방법으로 제조된 매트를 나타낸 분해사시도이다.

이하에는, 본 발명의 바람직한 실시예와 각 성분의 물성을 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.

본 발명에 따른 매트 조성물은 열가소성 수지, 재생고무 분말 및 무기충전제로 이루어지며, 열가소성 수지 100 중량부, 재생고무 분말 40 내지 95 중량부 및 무기충전제 3 내지 10 중량부로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 열가소성 수지는 상기 재생고무 분말과 상기 무기충전제를 결속시키는 바인더의 역할을 하며, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리메틸메타아크릴레이트, 폴리에스터, 폴리아미드, 폴리우레탄 및 폴리비닐부티랄로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기의 열가소성 수지는 본 발명에 다른 매트 조성물을 압출방식으로 제조할 때, 상기 재생고무 분말이 40% 이상 함유되어도 우수한 흐름성을 나타낸다.

상기 재생고무 분말은 40 내지 95 중량부가 함유되며, 본 발명에 따른 매트 조성물을 제조할 때, 제조비용을 낮춰주는 효과를 나타냄과 동시에 매트 조성물에 내마모성, 경량성, 및 탄성을 부여하는 역할을 한다.

이때, 상기 재생고무 분말은 천연고무, 부타디엔러버, 스티렌부타디엔러버 및 아크릴로니트릴부타디엔러버로 이루어진 그룹에서 선택된 하나로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 재생고무 분말의 함량이 40 중량부 미만이면, 매트 조성물의 제조비용으 증가함과 동시에 매트 조성물의 내마모성, 경량성, 및 탄성이 저하되며, 상기 재생고무 분말의 함량이 95 중량부를 초과하게 되면, 재생고무 분말에 비해 열가소성 수지의 함량이 낮아져 재생고무 분말이 열가소성 수지에 고르게 분포되지 못하기 때문에, 매트 조성물의 물성이 저하된다.

또한, 상기 재생고무 분말은 평균 입도가 3 내지 120 메시인 것이 바람직한데, 상기 재생고무 분말의 평균 입도가 3 메시 미만이면, 재생고무 분말이 쉽게 비산되어 작업의 효율성이 저하되며, 상기 재생고무 분말의 평균 입도가 120 메시를 초과하게 되면, 입도의 크기가 너무 커서 상기 열가소성 수지에 고르게 혼합되지 못한다.

상기 무기충전제는 3 내지 10 중량부가 함유되며, 본 발명에 따른 매트 조성물의 기계적 물성을 향상시키는 역할을 하는데, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 산화철, 산화티탄, 산화아연, 산화알루미늄, 이산화규소, 활석 및 운모로 이루어진 그룹에서 선택된 하나로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 무기충전제의 함량이 3 중량부 이하면, 상기와 같은 매트 조성물의 기계적 물성향상 효과가 미미하며, 상기 무기충전제의 함량이 10 중량부를 초과하게 되면, 제조비용이 증가할 뿐만 아니라, 상기 열가소성 수지의 함량에 대비하여 지나치게 많은 양이 함유되기 때문에, 매트 조성물의 물성이 저하된다.

또한, 본 발명에 따른 매트의 제조방법은 열가소성 수지 100 중량부 재생고무 분말 40 내지 95 중량부, 및 무기충전제 3 내지 10 중량부를 홀의 길이와 홀의 직경의 비가 6:1인 스크류(20)가 8 내지 16개 삽입된 압출기에 투입하는 원료투입단계(S101), 상기 원료투입단계(S101)를 통해 투입된 원료를 5 내지 15 밀리미터의 두께로 압출하는 압출단계(S103) 및 상기 압출단계(S103)를 통해 제조된 매트층(100)의 상부면에 섬유층(100)을 적층하는 섬유층적층단계로 이루어진다.

상기 원료투입단계(S101)는 열가소성 수지 100 중량부, 재생고무 분말 40 내지 95 중량부 및 무기충전제 3 내지 10 중량부를 홀의 길이와 홀의 직경의 비가 6:1인 스크류(20)가 8 내지 16개 삽입된 압출기에 투입하는 단계다.

이때, 상기 압출기는 홀의 길이와 홀의 직경의 비가 6:1인 스크류(20)가 8 내지 16개 삽입된 것을 사용하는데, 종래 재생고무분말과 열가소성 수지를 싱글 압출기 또는 트윈 압출기 내에서 가열 및 혼합하고 압출하여 펠렛(Pellet) 이나 시트를 생산 후 실외용 매트를 제조하는 대신 열가소성 수지 100 중량부, 재생고무 분말 40 내지 95 중량부 및 무기충전제 3 내지 10 중량부를 8 내지 16개의 스크류(20)들이 원통상인 압출기 실린더(30) 내에 중심축(10)에 접한 상태에서 스크류(20)의 산과 골이 서로 맞물린 상태로 단면상 원형을 이루도록 삽입 및 설치되어 전단력이 우수하고 스크류(20)의 홀의 길이와 홀의 직경의 비가(L/D) 싱글 압출기 또는 트윈 압출기보다 상대적으로 적은 압출기 내에서 가열, 혼합 및 압출하여 시트화하는 과정으로 이루어진다.

상기와 같이 홀의 길이와 홀의 직경의 비가 6:1인 스크류(20)를 사용하면, 스크류(20) 내에서 원료물질의 잔존기간이 짧기 때문에, 오랜 시간 열에 노출되어 발생하는 원료물질의 열변형 형상이 억제되어, 원료의 고유물성을 그대로 유지하며, 원료들을 혼합하는 힘이 싱글 압출기 대비 12배, 트윈 압출기 대비 6배 강하기 때문에, 재생고무 분말의 함량을 40% 이상으로 높일 수 있게 된다.

상기와 같이 재생고무 분말의 함량이 40% 이상으로 높아지면, 매트의 제조비용이 낮아지고, 마모성, 경량성 및 탄성이 우수하며 기존 고무와 PVC 재질로 이루어진 매트와 유사한 물성을 갖게되며, 열가소성 수지와 재생고무 분말 및 무기 충전제가 결합하는 과정에서 별도의 발포 공정없이 미세한 기공의 형성이 가능하며 매트의 강도와 유연성을 적절하게 조절가능하며, 롤(Roll)과 타일(Tile) 형태의 매트층(100)을 제조할 수 있다.

상기 압출단계(S103)는 상기 원료투입단계(S101)를 통해 투입된 원료를 5 내지 15 밀리미터의 두께로 압출하는 단계로, 상기 원료투입단계(S101)를 통해 투입된 원료를 압출기로 압출하여 두께가 5 내지 15 밀리미터인 매트층(100)을 제조하는 단계다.

상기 매트층(100)의 두께가 5 밀리미터 이하이면, 매트층(100)의 유연성은 증가하나 인장강도, 내마모성 및 내충격성 등이 저하되며, 상기 매트층(100)의 두께가 15 밀리미터를 초과하게 되면 매트층(100)의 인장강도, 내마모성 및 내충격성은 증가하지만, 유연성이 저하되며 중량 및 제조비용을 증가시키게 된다.

상기 섬유층적층단계(S105)는 상기 압출단계(S103)를 통해 제조된 매트 조성물의 상부면에 섬유층(200)을 적층하는 단계로, 상기 압출단계(S103)를 통해 제조된 매트층(100)이 냉각되어 경화되기 전에 섬유층(200)을 상기 매트층(100)의 상부면에 적층하여 적층체를 형성한 상태에서 적층체를 120 내지 150℃의 온도로 예열 및 압축하여 섬유층이 결속된 매트를 제조하는 단계다.

이때, 상기 섬유층(200)은 본 발명에 따른 매트에 적용될 수 있는 것이면 특별히 한정되지 않고 어떠한 것이든 사용가능하나, 상기 매트층(100)과의 결합력을 고려하여 폴리카보네이트, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리메틸메타아크릴레이트, 폴리에스터, 폴리아미드, 폴리우레탄 및 폴리비닐부티랄로 이루어진 그룹에서 선택된 하나로 이루어지는 것이 바람직하다.

이하에서는, 본 발명에 따른 매트 조성물 및 그 조성물이 적용된 매트의 제조방법을 실시예를 들어 설명하기로 한다.

<실시예 1>

10개의 스크류(홀의 길이와 홀의 직경의 비가 6:1)의 산과 골이 서로 맞물린 상태로 원통상인 압출기 내에 구비된 상태에서 폴리우레탄 및 폴리비닐부티랄이 1:1의 중량부로 이루어진 열가소성 수지 100 중량부, 평균입도가 50 메시인 재생고무 분말 90 중량부, 무기 충전제로 5중량부를 압출기에 투입하고, 10㎜의 두께로 압출하여 매트층을 제조하였다.

<비교예 1>

상기 실시예 1과 동일하게 진행하되, 1개의 스크류(홀의 길이와 홀의 직경의 비가 10:1)가 설치된 압출기를 이용하여 매트층을 제조하였다.

<비교예 2>

상기 실시예 1과 동일하게 진행하되, 2개의 스크류(홀의 길이와 홀의 직경의 비가 9:1)가 설치된 압출기를 이용하여 매트층을 제조하였다.

상기 실시예 1을 통해 제조된 매트층은 재생고무 분말의 함량이 40 중량부에이르러도, 압출과정에 별다른 문제점이 발생하지 않았으며, 내마모성, 경량성, 내한굴곡성 및 탄성이 우수하였으나, 상기 비교예 1에서는 재생고무 분말의 함량이 40 중량부 일 때, 스크류의 전단력이 낮아 재생고무 분말과 열가소성 수지가 충분하게 혼합되지 않았으며, 압출기 내에서 원료의 체류시간이 길어 열가소성 수지가 열변형되고 충전제가 분리되었다.

또한, 상기 비교예 2에서는 재생고무 분말의 함량이 40중량부 일 때, 스크류의 전단력이 낮아 재생고무 분말과 열가소성 수지가 충분하게 혼합되지 못해 매트층이 제대로 않아 성형되지 않았으며, 압출기 내에서 원료의 체류시간이 길어 열가소성 수지가 열변형되고 충전제가 분리되었다.

상기 실시예 1 및 비교예 1 내지 2에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 매트 조성물 및 그 조성물이 적용된 매트의 제조방법은 재생고무 분말이 사용되어 친환경적이며 제조비용이 저렴하고, 내마모성, 경량성 및 탄성이 우수한 매트 조성물을 제공할 뿐만 아니라, 홀의 길이와 홀의 직경의 비가 6:1인 스크류가 8 내지 16개 삽입된 압출기를 사용하여 재생고무 분말의 함량이 40% 이상인 매트를 제공하는 효과를 나타낸다.

S101 : 원료투입단계
S103 : 압출단계
S105 : 섬유층적층단계
10 : 중심축
20 : 스크류
30 : 실린더
100 : 매트층
200 : 섬유층

Claims (7)

1. 열가소성 수지 100 중량부, 재생고무 분말 40 내지 95 중량부 및 무기충전제 3 내지 10 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 매트 조성물.
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 열가소성 수지는 폴리카보네이트, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리메틸메타아크릴레이트, 폴리에스터, 폴리아미드, 폴리우레탄 및 폴리비닐부티랄로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 매트 조성물.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 재생고무 분말은 천연고무, 부타디엔러버, 스티렌부타디엔러버 및 아크릴로니트릴부타디엔러버로 이루어진 그룹에서 선택된 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 매트 조성물.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 재생고무 분말은 평균 입도가 3 내지 120 메시인 것을 특징으로 하는 매트 조성물.
   
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 무기충전제는 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 산화철, 산화티탄, 산화아연, 산화알루미늄, 이산화규소, 활석 및 운모로 이루어진 그룹에서 선택된 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 매트 조성물.
   
7. 열가소성 수지 100 중량부, 재생고무 분말 40 내지 95 중량부, 및 무기충전제 3 내지 10 중량부를 홀의 길이와 홀의 직경의 비가 6:1인 스크류가 8 내지 16개 삽입된 압출기에 투입하는 원료투입단계;
   상기 원료투입단계를 통해 투입된 원료를 5 내지 15 밀리미터의 두께로 압출하는 압출단계; 및
   상기 압출단계를 통해 제조된 매트층의 상부면에 섬유층을 적층하는 섬유층적층단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 매트의 제조방법.

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