KR20000013820A - 활성 고무분말 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고무분말에 톨 수지(tall resin)와 지방산 에스테르 중합체 및 연화제를 고속교반기에 넣고 60 ∼ 100℃의 온도에서 5 ∼ 20분 동안 혼합하여 고신장성과 고인장성의 활성 고무분말의 제조방법에 관한 것이다.

Description

활성 고무분말 및 이의 제조방법
본 발명은 폐고무를 이용한 활성 고무분말 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
자동차 타이어를 비롯한 신발류, 벨트류 등의 각종 폐고무는 계속 증가하고 있으며, 이에 따른 환경오염 또한 심각한 문제로 대두되고 있는 바, 이를 처리하는 방법은 일반적으로 폐고무를 소각하거나 매립하거나 또는 재활용화 등으로 대별할 수 있다. 이 중 소각방법은 일정한 장소에 소각로를 설치하고 폐고무를 소각하는 방법이 가장 간단한 방법이라 할 수 있다. 그러나 소각시에 대기 오염은 물론 인체에 유해한 염화비닐 단량체, 다이옥신 등의 발암물질을 생성케 한다. 한편, 매립방법은 국토면적이 광활한 나라에서는 가능하겠으나 결국 지구를 오염시키는 결과를 가져다 주며, 우리 나라와 같은 국토면적이 협소한 나라에서는 매립이 불가능하다. 이와 반면, 재활용화 방법은 자원의 재활용화라는 관점에서 가장 바람직한 방법이라 할 수 있다. 그러나, 재활용화 방법에서는 아직 생산 코스트가 높기 때문에 주로 폐고무, 특히, 폐타이어를 고온에서 탈황시키고 정쇄하여 얻어지는 재생고무를 신고무에 첨가하여 배합시에 압출성을 향상시키기 위해서 또는 충전제용으로 일부 사용되며, 기계적인 분쇄에 의해 얻어진 분말 폐고무는 아스팔트와 혼합하여 부가가치가 낮은 도로용 포장재로 사용하고 있다.
그럼에도 불구하고, 폐고무의 재생 또는 유용성을 향상시키기 위하여 많은 연구가 진행되어 왔는 바, 주로 폐고무의 탈황, 즉 용제하에서 고온 또는 전단력을 가하여 황 결합을 깨뜨리는 연구 등에 초점을 맞추어 왔다. 다시 말하면, 통상 폐타이어, 폐신발류 등의 가황고무는 일반적으로 150 ∼ 250℃의 고온에서 장시간 (1시간 이상에서 6시간) 가열 분해시켜 재생고무를 얻고 있다. 현재까지 진행되고 있는 폐고무의 재생방법을 구체적으로 설명하면, 고무분말에 송탄유나 또는 디크실렌 디설파이드 등 고무재생제를 단독으로 또는 방향족계 가소제(상품명 : A-2 Oil) 등의 재생유를 함께 가하여 혼합한 다음 탈황관에 넣고 제조설비의 용량에 따라 40 kg/cm2의 증기압에서 1시간, 30 kg/cm2의 증기압에서 2시간 또는 20 kg/cm2의 증기압에서 5시간 탈황하여 재생고무를 얻는 소위 말하는 고온 고압반응으로 재생하고 있다. 그러나 이 방법은 고무 재생제나 재생유를 이용하여 20 ∼ 40 kg/cm2의 증기압에서의 고압반응하에 장시간을 요할 뿐만 아니라 재생고무의 물리적 특성에 있어서도 인장강도가 40 ∼ 80 kg/cm2이고 신장률도 약 250%의 범위이므로 고품질을 요구하는 고무제품에 사용할 수 없고 단지 충전제용 또는 익스텐더용에 불과하다.또한, 수지와의 접착력을 향상시키기 위하여 폐고무의 표면을 처리하는 예컨대, 미국특허 제 4771110 호, 동 제 3553857 호에서와 같이 주로 클로린 또는 브롬 등의 할로겐화합물을 이용하여 고무표면에 할로겐화 반응을 유도하고 있다. 그러나 이 방법은 할로겐화합물을 사용하기 때문에 제조장치의 부식을 방지하기 위한 내부식성 특수강을 사용하여야 하므로 생산 코스트가 고가이고 작업성이 좋지 않으며, 특히 환경오염과 함께 인체에 유해한 독성이 큰 문제점으로 대두되고 있다.
본 발명은 폐고무를 이용하여 품질이 우수한 활성 고무분말의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 폐고무를 이용한 활성 고무분말 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 폐고무분말에 톨 수지와 지방산 에스테르로 이루어진 중합체(이하 "톨 수지와 지방산 에스테르 중합체"라 함) 및 연화제를 첨가하고 낮은 온도와 짧은 시간내에서 품질이 우수한 활성 고무분말을 제조하는 것이다.
본 발명을 간단히 설명하면, 고무분말에 톨 수지(tall resin)와 지방산 에스테르 중합체 및 연화제를 고속교반기에서 100℃ 이하의 저온에서 20분 이내의 짧은 시간에서 혼합하여 본 발명의 활성 고무분말을 얻는 것이다.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 본 발명의 이해를 도웁기 위해 사용되는 용어를 먼저 정의하기로 한다.
"고무분말"이라 함은 가황된 고무제품 또는 가황된 고무제품을 사용한 후 폐기되는 폐타이어, 폐신발류 등을 분말화시킨 고무를 말한다. 그리고 "활성 고무분말"이라 함은 고무분말에 본 발명의 첨가제를 가하여 재생된 물리적인 특성이 우수한 재생 고무분말을 말한다.
본 발명을 상세히 설명하면, 본 발명의 활성 고무분말은 20 ∼ 60 메시의 크기로 분쇄한 고무분말에 톨 수지와 지방산 에스테르 중합체(상품명 : Neo Spangol T20, 제조사명 : 독일 Kahl & Co) 2 ∼ 10 중량%와 송지(비중 : 1.03 - 1.06)나 송근유(비중 : 0.85 - 0.95) 또는 터펜유(비중 : 0.90 - 0.95) 등의 연화제 2 ∼ 10 중량%를 상압하에서 교반기에 넣고 5 ∼ 20분간 교반시키면 혼합물의 내부온도가 60 ∼ 100℃의 온도에 도달하게 되며 이때에 교반을 중단한다. 이어서, 공지의 평저 냉각장치를 사용하여 상온으로 냉각하면 활성 고무분말을 얻게 된다. 상기 연화제는 단독으로 또는 두가지 이상 혼합하여 사용할 수 있으며, 이의 첨가량을 한정한 이유는 첨가량이 2 중량% 이하이면 고무와 톨수지와 자방산 에스테르 중합체를 소망스럽게 혼합할 수 없으며, 10 중량% 이상이면 고무의 물리적 특성이 저하되며 점착성이 높아 혼련이 곤란하고 작업성이 좋지 않다. 이렇게 얻어진 본 발명의 활성 고무분말을 유기보강성 충전제용으로 생고무에 배합하면 일반 광물성 무기충전제, 즉 경질 탄산칼슘 보다 물리적 특성, 예컨대 인장성, 신장률, 탄성 등이 우수하며, 최종 가황제품의 경량화를 도모하고, 최종 가황제품의 생산코스트를 저감시키는 한편, 폐고무의 재활용화에 기여하는 활성 고무분말을 얻게 된다.
다음 실시 예는 본 발명을 더욱 상세히 예증하여 줄 것이나, 본 발명의 범위가 이에 국한된다는 것은 아니다.
실시 예
천연고무 (RSS #3) 100g
산화아연 5g
스테아르산 1.0g
가황촉진제 DPG 0.4g
가황촉진제 MBTS 0.4g
황 2.5g
활성 고무분말 250g
상기 생고무 100 중량부를 기준한 배합물을 시험용 롤에서 대한민국 표준공업규격인 KS M-6701 재생고무에 따라 배합하고 아령형 1호 시험편으로 시편을 제작하고, 인장시험기를 이용하여 동 표준공업규격인 KS M-6518 가황고무의 물리적 시험방법에 의거 인장속도를 500 ± 25mm/min에서 인장강도와 신장률을 측정하였다. 시험결과는 표에 나타내었다.
비교 예 1
천연고무 (RSS #3) 100g
산화아연 5g
스테아르산 1.0g
가황촉진제 DPG 0.4g
가황촉진제 MBTS 0.4g
황 2.5g
타이어 재생고무(KS 1급) 250g
상기 배합물을 실시 예와 동일한 조건에서 배합하고 실험하였으며, 그 결과를 표에 나타내었다.
비교 예 2
천연고무 (RSS #3) 100g
산화아연 5g
스테아르산 1.0g
가황촉진제 DPG 0.4g
가황촉진제 MBTS 0.4g
황 2.5g
경질 탄산칼슘 250g
상기 배합물을 실시 예와 동일한 조건에서 배합하고 실험하였으며, 그 결과를 표에 나타내었다.
경도(Hs) 인장강도(kg/cm2) 신장률(%)
실시 예 53 147 510
비교 예 1 49 115 370
비교 예 2 66 93 250
본 발명은 고무분말에 톨 수지(tall resin)와 지방산 에스테르 중합체 및 연화제를 고속교반기에 넣고 저온하에 짧은 시간에서 혼합하여 활성 고무분말을 제조하는 것인 바, 유기보강성 충전제용으로 생고무에 본 발명의 활성 고무분말을 배합하면, 경질 탄산칼슘 등의 일반 광물성 무기충전제 보다 물리적 특성, 예컨대 인장성과 신장률, 탄성 등이 우수하며, 최종 가황제품의 경량화를 도모하고, 최종 가황제품의 생산코스트를 저감시키며, 더욱이 폐고무의 재활용화에 기여하게 된다.

Claims (5)

  1. 폐고무 분말 또는 일반 가황고무분말 100 중량부에 톨 수지와 지방산 에스테르 중합체 2 ∼ 10 중량부와 연화제 2 ∼ 10 중량부를 고속 교반기에서 혼합시키는 것이 특징인 활성 고무분말의 제조방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 연화제가 송지, 송근유 그리고 터펜유 중에서 한가지 또는 두가지 이상의 혼합유를 사용하는 것이 특징인 활성 고무분말의 제조방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 혼합시간이 5 ∼ 20분 범위에서 수행하는 것이 특징인 활성 고무분말의 제조방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 혼합온도가 60 ∼ 100℃의 온도에서 수행하는 것이 특징인 활성 고무분말의 제조방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 폐타이어 또는 일반 가황된 고무분말을 사용하는 것이 특징인 활성 고무분말의 제조방법.
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