KR102553241B1 - 폐타이어를 이용한 완충물의 제조방법 및 이로부터 제조된 완충물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐타이어를 이용한 완충물의 제조방법 및 이로부터 제조된 완충물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가공성이 우수하고 재활용 처리하는 과정에서 발생하는 환경오염의 문제를 방지할 수 있는 폐타이어를 이용한 완충물의 제조방법 및 이로부터 제조되는 완충물에 관한 것이다.
본 발명에 따른 폐타이어를 이용한 완충물의 제조방법은 S1) 폐타이어를 준비하는 단계; S2) 상기 폐타이어의 측면부위를 제거하여 재활부위를 수득하는 단계; S3) 상기 재활부위를 압착하여 평탄화하는 단계; 및 S4) 상기 평탄화된 재활부위를 성형하는 단계;를 포함한다.

Description

폐타이어를 이용한 완충물의 제조방법 및 이로부터 제조된 완충물 {Method for manufacturing shock absorber using waste tires and shock absorber manufactured therefrom}

본 발명은 폐타이어를 이용한 완충물의 제조방법 및 이로부터 제조된 완충물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가공성이 우수하고 재활용 처리하는 과정에서 발생하는 환경오염의 문제를 방지할 수 있는 폐타이어를 이용한 완충물의 제조방법 및 이로부터 제조되는 완충물에 관한 것이다.

현대 사회에서 자동차는 이동수단으로서 없어서는 안 될 일상생활의 필수품이 되었으며, 그에 따라 자동차의 보급이 날로 증가하고 있다.

자동차의 보급률이 높은 만큼 자동차에서 비롯되는 폐기물 또한 엄청나게 많은 양이 쏟아지는데 가장 대표적인 예로 폐타이어를 들을 수 있다.

폐타이어는 각종 환경오염 문제를 유발하는 주요 원인이 되고 있으며, 재활용 방안을 찾지 못하면 그대로 매립 단점이 있다. 매립되어야 하는 현실 때문에 폐타이어는 매립지 증가의 주요 원인이라는 이중고를 겪고 있다.

폐타이어가 환경오염의 주범이 된 계기는 어린이 놀이터에 깔려 있는 우레탄 바닥재로 사용된 것이다. 폐타이어를 재활용하여 만든 우레탄 바닥재는 푹신푹신한 재질이 놀이터에서 발생할 수 있는 어린이들의 사고를 어느 정도 예방할 수 있다고 여겨지면서 커다란 호응을 받았다.

하지만 일부 바닥재에서 납을 포함한 유해한 성분들이 검출되면서 폐타이어를 어린이들의 놀이시설이나 공원 및 일반도로의 포장용재로 재활용할 수 없게 되었다.

폐타이어를 재활용하지 못하면 이를 소각하거나 땅에 묻어야 하는데, 여기에는 막대한 비용이 필요하지만, 특히 매립의 경우에는 부패되지 안는 문제점과 함께 매립지 선정에도 많은 어려움이 뒤따른다.

이에 따라 폐타이어를 재활용하기 위한 다양한 기술개발이 시도되고 있다.

최근의 폐타이어 재활용 연구는 우레탄 바닥재처럼 인체에 직접적인 영향을 줄 수 있는 방법은 되도록 배제하고, 안전 운행에 도움을 주는 구조물에 사용되거나 대체 에너지를 만드는데 투입되는 방향으로 활용되고 있다.

폐타이어를 안전 운행에 도움을 주는 구조물 즉, 완충물로서 재활용하는 방법은 대한민국 등록실용신안공보 제20-0175504호에 개시된 바와 같이 폐타이어를 원형 그대로 사용하는 방법이 있다.

그러나 이와 같은 방법은 폐타이어를 원형 그대로 사용함에 따라 형상이 한정되어 활용도가 저하된다는 단점이 있다.

이와 달리 대한민국 등록특허공보 제10-2347206호에 개시된 바와 같이 폐타이어를 분쇄하고 고무분말, 타이어 칩 등으로 가공하여 사용하는 방법이 있다.

이와 같은 방법은 타이어 분쇄 후 재 성형함에 따라 재활용 공정이 복잡하여 폐타이어를 사용함에도 불구하고 경제성이 떨어지는 문제점이 있으며, 타이어를 재 성형시 발생하는 유독물질 때문에 오히려 환경오염을 발생시키는 단점이 있다.

: 대한민국 등록실용신안공보 제20-0175504호 : 대한민국 등록특허공보 제10-2347206호

본 발명의 목적은 가공성이 우수하고 재활용 처리하는 과정에서 발생하는 환경오염의 문제를 방지할 수 있는 폐타이어를 이용한 완충물의 제조방법 및 이로부터 제조되는 완충물을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 폐타이어를 이용한 완충물 제조방법은 S1) 폐타이어를 준비하는 단계; S2) 상기 폐타이어의 측면부위를 제거하여 재활부위를 수득하는 단계; S3) 상기 재활부위를 압착하여 평탄화하는 단계; 및 S4) 상기 평탄화된 재활부위를 성형하는 단계;를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 폐타이어를 이용한 완충물 제조방법에 있어서, 상기 S3) 단계는 a1) 상기 재활부위에 열과 압력을 가하여 1차 평탄화하는 단계; 및 a2) 상기 재활부위를 가압롤러로 2차 평탄화하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 폐타이어를 이용한 완충물 제조방법에 있어서, 상기 S4) 단계는, b1) 완충물의 도안에 맞게 재활부위를 절개하여 객체를 수득하는 단계; 및 b2) 상기 객체를 상호 연결하고 접착하여 완충물을 수득하는 단계;를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 폐타이어를 이용한 완충물 제조방법에 있어서, 상기 b2)단계에서 접착은 열처리되어 수행될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 폐타이어를 이용한 완충물 제조방법에 있어서, 상기 S3) 단계 이후 및 S4) 단계 이전, S3-1) 상기 재활부위를 적어도 하나 이상의 칼날이 표면에 형성된 롤러에 통과시켜 상기 재활부위 내 장력을 감소시키는 단계;를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 폐타이어를 이용한 완충물 제조방법에 있어서, 상기 (S2) 단계 이후 및 S3) 단계 이전 S2-1) 상기 재활부위 표면에 형성된 트레드 패턴을 제거하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 폐타이어를 이용한 완충물 제조방법에 있어서, 상기 S2-1)단계는 상기 재활부위를 열처리 후 가압롤러에 통과시키는 단계;를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 폐타이어를 이용한 완충물은 상술한 폐타이어를 이용한 완충물 제조방법으로 제조된다.

본 발명에 따른 폐타이어를 이용한 완충물 제조방법은 폐타이어의 가공성을 향상시켜 다양한 완충물을 제조할 수 있어 산업상 이용 가능성이 매우 높을 수 있다.

아울러, 본 발명에 따른 폐타이어를 이용한 완충물 제조방법은 폐타이어를 분쇄 및 재 용융성형을 할 필요가 없어 환경오염을 방지할 수 있다.

본 발명에 따른 완충물은 폐타이어로부터 제조되어 차량 충돌시 충격을 줄여줄 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐타이어를 이용한 완충물 제조방법을 나타내는 블록도이다.

본 명세서에서 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 단수 형태는 문맥에서 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 의도할 수 있다.

또한, 본 명세서에서 특별한 언급 없이 사용된 단위는 중량을 기준으로 하며, 일 예로 % 또는 비의 단위는 중량% 또는 중량비를 의미하고, 중량%는 달리 정의되지 않는 한 전체 조성물 중 어느 하나의 성분이 조성물 내에서 차지하는 중량%를 의미한다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 수치 범위는 하한치와 상한치와 그 범위 내에서의 모든 값, 정의되는 범위의 형태와 폭에서 논리적으로 유도되는 증분, 이중 한정된 모든 값 및 서로 다른 형태로 한정된 수치 범위의 상한 및 하한의 모든 가능한 조합을 포함한다. 본 발명의 명세서에서 특별한 정의가 없는 한 실험 오차 또는 값의 반올림으로 인해 발생할 가능성이 있는 수치범위 외의 값 역시 정의된 수치범위에 포함된다.

본 명세서의 용어, '포함한다'는 '구비한다', '함유한다', '가진다' 또는 '특징으로 한다' 등의 표현과 등가의 의미를 가지는 개방형 기재이며, 추가로 열거되어 있지 않은 요소, 재료 또는 공정을 배제하지 않는다.

종래 폐타이어를 안전 운행에 도움을 주는 구조물 즉, 완충물로서 재활용하는 방법은 폐타이어를 원형 그대로 사용하는 방법이 있다. 그러나 이와 같은 방법은 폐타이어를 원형 그대로 사용함에 따라 형상이 한정되어 활용도가 저하된다는 단점이 있다. 이에, 폐타이어를 분쇄하고 고무분말, 타이어 칩 등으로 가공하여 사용하는 방법이 있다.

그러나 이와 같은 방법은 타이어 분쇄 후 재 성형함에 따라 재활용 공정이 복잡하여 폐타이어를 사용함에도 불구하고 경제성이 떨어지는 문제점이 있으며, 타이어를 재 성형시 발생하는 유독물질 때문에 오히려 환경오염을 발생시키는 단점이 있다.

본 발명에 따른 폐타이어를 이용한 완충물 제조방법은 폐타이어의 가공성을 향상시켜 다양한 완충물을 제조할 수 있어 산업상 이용 가능성이 매우 높고, 폐타이어를 분쇄 및 재 용융성형을 할 필요가 없어 환경오염을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 폐타이어를 이용한 완충물 제조방법에 따른 블록도가 도시되어 있다. 이하 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 폐타이어를 이용한 완충물 제조방법에 대해 상세히 설명한다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 폐타이어를 이용한 완충물 제조방법은 S1) 폐타이어를 준비하는 단계; S2) 상기 폐타이어의 측면부위를 제거하여 재활부위를 수득하는 단계; S3) 상기 재활부위를 압착하여 평탄화하는 단계; 및 S4) 상기 평탄화된 재활부위를 성형하는 단계;를 포함한다. 이와 같은 본 발명의 제조방법은 폐타이어의 가공성을 향상시켜 다양한 완충물을 제조할 수 있다.

구체적으로, S1) 단계는 폐타이어를 준비하는 단계로, 폐기된 타이어를 세척하여 준비한다. 타이어의 일반적인 구조는 노면과 직접 접촉하는 두꺼운 고무층인 트레드(Tread); 가장 두꺼운 두께로 타이어의 어깨부를 구성하는 쇼울더(Shoulder); 타이어의 측면부에 유연한 굴신운동으로 승차감을 좋게 하며 타이어의 종류, 규격, 제조회사 등이 표시되는 사이드월(Side Wall); 타이어를 림에 고정하는 비드(Bead); 타이어의 골격을 이루며 타이어 내부의 공기압 및 하중이나 충격을 견디는 부분으로 타이어 코드지로 된 카카스 (Carcass) 즉, 바디 플라이(Body Ply)와, 상기 트레드와 바디 플라이의 내부에 삽입된 층으로 주행시 외부의 충격을 완화하고, 상기 트레드의 갈라짐이나 외상이 바디 플라이에 직접 도달하는 것을 방지하는 벨트(Belt)층, 상기 벨트 위에 부착되는 특수코드지로 타이어의 크기 팽창을 저지하는 캡 플라이(Cap Ply) 및; 상기 바디 플라이의 내부에 구비된 고무층으로 공기의 누출을 방지하는 이너라이너(Inner Liner)로 이루어져 있다.

타이어가 심하게 마모되면 타이어의 배수성, 제동력 및 구동력 등의 기능이 저하되거나 타이어가 파손으로 타이어의 기능을 상실하게 되어 대형사고로 이어질 수 있어, 폐기 처분 한다. 본 발명에서는 이와 같은 폐타이어를 사용한다.

S1) 단계에서 폐타이어는 세척될 수 있다. 세척을 통해 탈황공정을 더 거칠 수도 있다.

S2) 단계는 폐타이어의 측면부위를 제거하여 재활부위를 수득하는 단계이다. 측면부위는 비드를 포함하는 사이드윌 영역을 의미할 수 있다. 또는 비드를 포함하는 사이드윌 및 쇼울더를 포함할 수 있다. 재활부위는 측면부위를 제외한 부분을 의미한다. 일 예로, 측면부위가 비드를 포함하는 사이드윌일 시, 재활부위는 트레드, 쇼울더, 카카스, 벨트, 캡 플라이, 및 이너라이너 수 있다. 재활부위는 폐타이어의 절개, 및 절단을 통해 수득할 수 있다.

S3)단계는 재활부위를 평탄화하는 단계로, 폐타이어가 평탄화됨에 따라 다양한 다른 가공품으로 제조될 수 있다. 구체적으로, S3) 단계는 a1) 재활부위에 열과 압력을 가하여 1차 평탄화하는 단계; 및 a2) 재활부위를 가압롤러로 2차 평탄화하는 단계를 포함할 수 있다. 이와 같은 단계를 통해 비교적 두껍고 평탄화가 쉽지않은 타이어의 재활부위를 평탄화시킬 수 있다.

구체적으로 a1) 단계는 재활부위를 덮을 수 있는 히터가 부착된 판상의 압력장치에 장입한 후 열과 압력을 가하여 재활부위를 1차로 평탄화 한다. 이때, 인가되는 온도 및 압력은 재활부위 즉, 타이어를 용융시키지 않되 재활부위를 변형시킬 수 있는 온도 및 압력이라면 특별히 한정되진 않는다. 구체적인 예로, 가열되는 온도는 130 내지 300℃, 압력은 30 내지 60kg/㎠일 수 있다.

a2)단계는 가압롤러를 통해 2차로 평탄화하는 단계이다. 가압롤러에 의해 다시 가압됨에 따라 재활부위의 평탄도가 높아져 가공성이 더욱 높아질 수 있다.

S4) 단계는 재활부위를 가공하여 완충물을 제조하는 단계이다. 평탄화된 재활부위로부터 완충물을 제조할 수 있는 방법이라면 특별히 한정되진 않는다. 구체적으로, S4) 단계는 b1) 완충물의 도안에 맞게 재활부위를 절개하여 객체를 수득하는 단계; 및 b2) 상기 객체를 상호 연결하고 접착하여 완충물을 수득하는 단계;를 포함할 수 있다. 다양한 형상 또는 형태에 따른 완충물의 도안을 평탄화된 재활부위에 적용할 수 있음에 따라 여러 완충물을 제조할 수 있다. 즉, 폐타이어의 가공성이 매우 향상되어 완충물의 제조가 가능하다.

구체적으로 b1) 단계는 제조하고자하는 완충물의 전개도를 도안화하고, 재활부위를 도안에 맞게 절개하여 전개도인 객체를 수득한다. 이후, b2) 단계를 통해 객체를 입체화하여 완충물을 제조할 수 있다.

b2)단계에서 접착은 열처리되어 수행될 수 있다. 별도의 접착제 없이 금형안에 객체를 입체형상으로 장입한 후 열을 가하여 접착할 수 있다. 이때, 입체화를 위한 접착부위에 별도의 접착제를 더 사용할 수 있다. 접착제는 통상적인 고무 접착제를 사용할 수 있으나 바람직하게는 타이어의 고무 원재료를 접착소재로 사용할 수 있다.

S4)단계에서 제조된 완충물은 종래 고무와 같은 완충재가 사용되는 곳에 적용이 가능하다. 즉, S4) 단계에서 제조된 완충물은 종래 완충재의 대체품으로 활용이 가능하다. 일 예로, 완충물은 차도 및 횡단보도에 설치되는 각종 유도 및 안전을 위한 안전봉(콘) 및 안전대, 주차블럭, 도로의 코너 또는 가장자리에 설치되는 가이드 및 분리대 등과 같은 교통안전물품일 수 있다. 또는 선박의 접안부분에 발생하는 충격을 방지하는 접안용 완충재, 보행자의 충격을 방지하기 위한 발판일 수 있다. 본 발명에서 제조된 완충물은 안전규제봉과 같이 완충물 자체가 독립적으로 설치되는 것일 수 있으나, 접안용 완충재와 같이 어느 하나 또는 둘 이상의 구조물에 설치되어 완충역활을 하는 완충재일 수 있다.

이와 같은 제조방법은 고무소재인 폐타이어 외부 뿐만아니라 타이어에 내장된 카카스, 벨트, 캡 플라이, 및 이너라이너가 내장된 상태로 폐타이어를 가공할 수 있도록 만들어 더욱 구조적으로도 안정적이며, 종래 폐타이어를 활용한 제품 대비 더욱 큰 충격을 완화시킬 수 있는 완충물의 제조가 가능하다.

본 발명의 일 실시예에 따른 폐타이어를 이용한 완충물 제조방법에 있어서, 상기 S3) 단계 이후 및 S4) 단계 이전, S3-1) 상기 재활부위를 적어도 하나 이상의 칼날이 표면에 형성된 롤러에 통과시켜 상기 재활부위 내 장력을 감소시키는 단계;를 더 포함할 수 있다. 이와 같은 단계를 포함하여 제조된 재활부위는 벨트와 같이 트레드 내부 내 구비된 와이어를 일부분 끊어 재활부위 내 장력을 감소시킨다. 이에 가공성이 더욱 향상되어 설계한 형상의 완충물의 제조가 용이할 수 있다. 롤러의 칼날은 트레드 내 벨트를 일부 절단할 수 있는 길이라면 특별히 한정되진 않으나, 재활부위를 관통하지 않도록 설계되는 것이 작업측면에 있어서 유리하다.

본 발명의 일 실시예에 따른 폐타이어를 이용한 완충물 제조방법에 있어서, 상기 S2) 단계 이후 및 S3) 단계 이전 S2-1) 상기 재활부위 표면에 형성된 트레드 패턴을 제거하는 단계;를 더 포함할 수 있다. 보통 타이어는 트레드부분에 타이어의 미끄러짐을 방지하기 위해 패턴이 형성된다. 폐타이어는 이부분이 마모되나 일부분 잔여한다. 가공성을 향상시키기 위해 이 트레드의 패턴을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다. 칼날 등에 의해 트레드 패턴을 제거할 수 있으나 이와 달리 롤러를 통해 트레드부분을 제거하는 것이 재활부위 표면의 손상을 방지할 수 있다. 구체적으로, 가열기에 재활부위를 넣어 열처리를 하여 재활부위를 증숙시킨 뒤 가압롤러에 진입시켜 트레드 패턴을 제거할 수 있다. 이때 가열기의 온도 및 가압되는 압력은 트레드 표면에 형성된 패턴을 제거할 수 있는 온도 및 압력이라면 특별히 한정되지 않는다. 구체적인 예로 온도는 150 내지 200℃일 수 있다. 가압롤러에 의한 압력은 30 내지 40kg/㎠ 일 수 있다. 이와 같은 방법을 통해 제조된 재활부위는 평탄화도가 높아 가공성이 매우 뛰어 날 수 있다.

본 발명에 따른 폐타이어를 이용한 완충물은 상술한 폐타이어를 이용한 완충물 제조방법으로 제조된다. 상술한 방법으로 제조될 수 있는 완충물이라면 특별히 한정되지 않는다.

본 발명의 일 실시예에 따른 폐타이어를 이용한 완충물에 있어서, 완충물은 종래 완충물 또는 완충재로 사용된 것이라면 특별히 한정되지 않는다. 일 예로, 완충물은 차도 및 횡단보도에 설치되는 각종 유도 및 안전을 위한 안전봉(콘) 및 안전대, 주차블럭, 도로의 코너 또는 가장자리에 설치되는 가이드 및 분리대, 안내판(표지판), 전주 또는 등주 또는 신호등에 설치되는 완충재 등과 같은 교통안전물품일 수 있다. 또는 선박의 접안부분에 발생하는 충격을 방지하는 접안용 완충재, 보행자의 충격을 방지하기 위한 등산용 또는 산책용 데크자체 또는 데크에 설치되는 완충재일 수 있다. 본 발명에서 제조된 완충물은 안전규제봉과 같이 완충물 자체가 독립적으로 설치되는 것일 수 있으나, 접안용 완충재와 같이 어느 하나 또는 둘 이상의 구조물에 설치되어 완충역활을 하는 완충재일 수 있다.

본 발명에 따른 완충물은 상술한 제조방법을 통해 제조됨에 따라 타이어에 내장된 카카스, 벨트, 캡 플라이, 및 이너라이너가 내장된 상태라서 구조적으로 더욱 더욱 안정적인 상태이며, 이에, 종래 완충재 대비 더욱 큰 충격에도 쉽게 손상되지 않고 충격을 완화시킬 수 있다.

이상과 같이 본 발명에서는 특정된 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (8)

1. S1) 폐타이어를 준비하는 단계;
   S2) 상기 폐타이어의 측면부위를 제거하여 재활부위를 수득하는 단계;
   S3) 상기 재활부위를 압착하여 평탄화하는 단계; 및
   S4) 상기 평탄화된 재활부위를 성형하는 단계;를 포함하고,
   상기 S3) 단계 이후 및 S4) 단계 이전,
   S3-1) 상기 재활부위를 적어도 하나 이상의 칼날이 표면에 형성된 롤러에 통과시켜 상기 재활부위 내 장력을 감소시키는 단계;를 더 포함하며,
   상기 S4) 단계는,
   b1) 완충물의 도안에 맞게 재활부위를 절개하여 객체를 수득하는 단계; 및
   b2) 상기 객체를 상호 연결하고 접착하여 완충물을 수득하는 단계;를 포함하는, 폐타이어를 이용한 완충물 제조방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 S3) 단계는
   a1) 상기 재활부위에 열과 압력을 가하여 1차 평탄화하는 단계; 및
   a2) 상기 재활부위를 가압롤러로 2차 평탄화하는 단계를 포함하는, 폐타이어를 이용한 완충물 제조방법.
   
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 b2)단계에서 접착은 열처리되어 수행되는, 폐타이어를 이용한 완충물 제조방법.
   
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 S2) 단계 이후 및 S3) 단계 이전
   S2-1) 상기 재활부위 표면에 형성된 트레드 패턴을 제거하는 단계;를 더 포함하는, 폐타이어를 이용한 완충물 제조방법.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 S2-1)단계는 상기 재활부위를 열처리 후 가압롤러에 통과시키는 단계;를 포함하는, 폐타이어를 이용한 완충물 제조방법.
   
8. 제1항 내지 제2항, 제4항, 제6항 및 제7항 중 어느 한 항의 제조방법으로부터 제조되는, 폐타이어를 이용한 완충물.
   
   
   

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