KR20020066883A - Rubber Compound with Red Mud - Google Patents

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KR20020066883A
KR20020066883A KR1020010007332A KR20010007332A KR20020066883A KR 20020066883 A KR20020066883 A KR 20020066883A KR 1020010007332 A KR1020010007332 A KR 1020010007332A KR 20010007332 A KR20010007332 A KR 20010007332A KR 20020066883 A KR20020066883 A KR 20020066883A
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강용구
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Abstract

PURPOSE: Provided is a rubber composition containing a red mud generated as a byproduct of aluminum-producing process, which can overcome environmental problems and reduce a unit cost of rubber article. CONSTITUTION: The mixed rubber composition is produced by mixing 1-80 wt%(based on weight of rubber) of red mud generated in aluminum producing process into the rubber. The red mud is mixed, or pre-reacted, or coated with saturated or unsaturated fatty acid or fatty acid metal salt, fatty acid alcohol, fatty acid ester, fatty acid amide, high molecular resin, or silane coupling agent. The use of coupling agent can improve a dispersibility of red mud, and prevent the degradation of physical property of the red mud.

Description

레드머드를 함유한 고무조성물{Rubber Compound with Red Mud}Rubber compound with red mud {Rubber Compound with Red Mud}

본 발명은 산업부산물로 환경오염물질인 레드머드를 고무조성물에 사용함으로서 환경문제를 해결하면서도, 고무의 단가를 낮추고 고무조성물의 특정 성질을 향상시키도록 하는 고무 조성물에 관한 것이다. 이 고무 조성물은 타이어용, 방진고무용, 건축자재용, 전파흡수체용 등은 물론 모든 고무 제품에 사용 가능하다.The present invention relates to a rubber composition for reducing the unit cost of rubber and improving specific properties of the rubber composition while solving environmental problems by using red mud as an environmental by-product in the rubber composition. This rubber composition can be used for all rubber products as well as for tires, dustproof rubbers, building materials, and radio wave absorbers.

레드머드는 보크사이트로부터 수산화알루미늄을 추출 생산하는 과정에서 필연적으로 발생하는 산업폐기물로서 나트륨이나 철의 함량이 높아 건자재로 사용시 균열, 수축, 뒤틀림 등의 문제가 있고, 염분을 함유하여 백화 현상을 일으키므로 그대로 사용하는 것이 불가능하고, 결국 경제성이 낮아 재활용이 되지 않고, 채광 굴이나 저렴한 댐, 심해저에 버리는 방법을 쓰고 있다. 이에 대한 재활용은 계속 연구되고 있으나 그 활용도는 아주 낮은 편이다. 레드머드에 관한 특허를 살펴보면 발표된 미국 특허만 해도 100종이 넘지만 공정 효율을 올리려는 것이 대부분이고, 재활용에 관한 특허는 매우 적다. 미국특허 공고 US03886244(1975.05)나 US03886245(1975.05) 등이 레드머드를 이용하여 벽돌을 제조하고자한 경우이고, 다른 구체적인 재활용 방법은 찾아보기 힘들다. 특허와는 상관없이 바닥용 타일이나건축제로 사용하려는 시도가 있으며, 레드머드를 안정화시키기 위하여 산으로 처리하여 중화시킨 다음 폐기 혹은 재활용하고자 하는 시도가 있으나 2차 오염 등의 문제가 있고, 안료, 포장재, 인공토양, 등에 다양하게 시도된바 있지만 아직 까지 경제성이 있는 구체적인 방법은 제시되지 못하고 있다. 최근에 인공어초에 사용하여 효과가 있는 것으로 보고(김장원, Red Mud를 원료로 한 세라믹 인공어초의 기초 연구, 전남대학교 석사학위 논문, 2000.02)하고 있으나 아직 해결해야 할 문제가 많다. 결론적으로 레드머드는 아직 경제성이 있는 재활용처를 찾지 못하고 있는 실정이다. 본 발명자들은 이러한 레드머드의 경제성이 있는 활용 방안을 연구하던 중 고무 제품에 사용되는 많은 보강제나 충전제가 그 성분이 레드머드와 유사한 것이 많다는 점에 착안하여 여러 가지 시험을 거쳐 그 활용 방안을 발명하였다. 아직까지 레드머드를 고무에 사용하려는 어떤 시도도 발견하지 못하였다.Red mud is an industrial waste that is inevitably generated during the extraction and production of aluminum hydroxide from bauxite. Its high content of sodium or iron causes problems such as cracking, shrinkage and warping when used as a building material. Therefore, it is impossible to use it as it is, and in the end, it is not economically recycled, and it is used to throw it in mining caves, inexpensive dams, and deep seabeds. Recycling is still being studied, but its utilization is very low. If you look at the patents on red mud, there are more than 100 US patents published, but most of them try to improve process efficiency, and there are very few patents on recycling. US Patent Publications US03886244 (1975.05) and US03886245 (1975.05), such as the case of manufacturing bricks using red mud, and other specific recycling methods are difficult to find. Regardless of the patent, there is an attempt to use it as a floor tile or a building agent, and there is an attempt to neutralize it by treating it with acid to stabilize the red mud, and then discard or recycle it, but there are problems such as secondary pollution, pigments and packaging materials Various attempts have been made to artificial soils, artificial soils, and so on, but specific economic methods have not been suggested. Recently, it has been reported to be effective in artificial reefs (Kim Jang-won, basic research on ceramic artificial reefs based on Red Mud, Master's Thesis, Chonnam National University, 2000.02), but there are still many problems to be solved. As a result, red mud has not yet found economic recycling. The inventors of the present invention, while investigating the economical application of red mud, invented the use of various reinforcing agents and fillers used in rubber products after testing in various ways, with many components similar to red mud. . So far no attempt has been made to use red mud in rubber.

본 발명은 상기와 같은 처리 문제점을 가지고 있는 레드머드를 비용이 들지 않고, 오히려 값있는 재료로 사용하기 위하여, 이들이 비교적 미세한 분말로 되어 있다는 점과 구성 성분이 고무 산업에서 사용 가능한 화합물인 점에 착안하여 고무에 직접 혹은 전처리 하여 사용하는 방안을 연구하여 고무 제품에 훌륭한 재료로 사용할 수 있는 방안을 발명하였다.The present invention focuses on the fact that they are relatively fine powders and that the constituents are compounds usable in the rubber industry in order to use red mud having the above-mentioned treatment problems without cost, but rather as a valuable material. By studying the method of using directly or pre-treated in the rubber to invent a method that can be used as an excellent material for rubber products.

모든 고무 제품은 그 제품의 목적에 따라 적합한 물성으로 설계되어 있는데 이를 달성하기 위하여서는 고무혼합물에 포함되어있는 재료가 잘 분산되어 있어야 한다. 때문에 고무 제품에 사용하려면 이들이 고무에 잘 혼합되도록 하여야 하며,또한 가능한 한 물성이 향상되던가 첨가로 얻어지는 경제적 이득이 물성의 하락 정도를 능가하여야 한다. 그러려면 고무와 이들간의 적절한 친화성을 부여하는 것이 과제이다. 또한 고무가공 중에도 가능하면 낮은 전단력을 받도록 하여야 한다. 그래야만 가공에너지가 작게 들고, 기공이 쉬워진다. 또한 가황 특성도 초기 가황 시작점과 가황 완료 시점까지의 걸리는 시간이 기러져서는 생산성을 저하되므로 가능하면 더 짧아지는 것이 좋다. 물론 이런 점들이 약간 희생되더라도 경제성이 있으면 사용 가능하지만 바람직하지는 않다.All rubber products are designed with suitable properties according to their purpose. To achieve this, the materials contained in the rubber mixture must be well dispersed. Therefore, in order to use them in rubber products, they should be mixed well with rubber, and if possible, the physical benefits should be improved or the economic benefits obtained from addition should surpass the degree of decrease in physical properties. The task is to give rubber and appropriate affinity between them. It should also be subjected to low shear forces whenever possible during rubber processing. Only then will the processing energy be small and the pores become easier. In addition, the vulcanization characteristics are preferably shorter if possible because the time taken from the initial vulcanization start point and the completion time of vulcanization is reduced. Of course, even if these sacrifices are slightly sacrificed, they can be used if they are economical, but they are not desirable.

이하는 이론과 실험 등을 통하여 레드머드를 고무에 그대로 혹은 별도의 처리과정을 거쳐서 사용하는 것을 보임으로서 본 발명을 설명하고자 한다Hereinafter, the present invention will be described by showing that the red mud is used as it is on rubber or through a separate treatment process through theory and experiment.

[표 1] 국내 레드머드의 조성[Table 1] Composition of domestic red mud

성 분ingredient 함 량(wt %)Content (wt%) SiO2 SiO 2 15~2015-20 Al2O3 Al 2 O 3 20~2520-25 Fe2O3 Fe 2 O 3 30~5030-50 Na2ONa 2 O 7~127-12 TiO2 TiO 2 5~105-10 OthersOther 5~85 ~ 8

표 1은 국내에서 발생하는 레드머드의 일반적인 조성을 나타낸 것이다. 이들은 다양한 화합물들로 구성되어 있는데 이들이 먼저 고무에 사용가능한지를 살펴봐야 한다. 먼저 산화나트륨은 고무배합제로 흔히 사용되는 산업용 규산알루미늄에 5에서 6퍼센트 정도 함유되어 있는 물질이다. 또한 고무 중에 존재하는 스테아린산과 같은 지방산과 반응하여 나트륨염을 생성함으로서 가황속도를 더 빨리 할 수도 있는 장점이 있다. 나트륨염은 흔히 고무에 사용되는 산화아연과 스테아린산과 반응하여 생성된 아연염보다 오히려 가황 활성 속도가 빠르다. 산화알루미늄이나 산화규소 등은 카올린클레이 등과 같은 고무용 충전제의 주성분이다. 산화칼슘은 일반적으로 스타일렌부타디엔 고무나 부틸고무에서는 경도를 높이고 모듈러스를 크게 할뿐만 아니라 여러 가지 고무 배합에서 미가황 고무를 질기게 하여 냉흐름(cold flow)를 방지하여 치수 유지를 좋게 하고, 다공질화를 방지하는데도 사용한다. 또한 활성제로서 작용하며, 이 활성작용은 산화마그네슘보다도 크다. 또한 함유되어있는 산화티타늄은 고무의 백색 충전제로 사용하는 대표적인 물질이다. 산화제1철은 내광성 및 내열성이 모두 크고 화학적으로 안정하며, 열전도율이 커서 충진제로 다량 배합하면 가황 시간이 단축된다. 특히 페라이트(ferrite)는 자성을 부여하기 위하여서 많이 사용된다. 다만 산소를 발생하는 다른 철산화물 상태로 존재하면 고무의 노화가 빨라질 수 있으므로 주의가 요망된다. 이렇듯 레드머드를 구성하고 있는 물질들은 모두 고무에 사용 가능한 재료들이다. 이들은 고무용 보강제로 사용되는 카본블랙의 보강성에는 미치지 못하지만 일반적으로 체적을 늘리거나 단위단가를 올리는데 사용되는 충전제로는 대체 사용이 가능하다. 무기 보강제나 충전제가고무와 혼합되어 좋은 물성을 보이려면 입자가 작고 잘 분산되어야 한다. 레드머드의 입자크기는 44㎛이하(325메쉬 채통과분)이 95퍼센트 이상이고, 이 채 통과분은 평균입경이 약 2내지 3㎛ 정도로 일반적인 충전제의 입도에 비하여 결코 크지 않으므로 채분리 등을 통하여 쉽게 사용 가능한 입도 분포를 가진 제품을 만들 수 있다.Table 1 shows the general composition of red mud produced in Korea. They are made up of a variety of compounds, but first you need to see if they can be used in rubber. First, sodium oxide is a substance that contains about 5 to 6 percent in industrial aluminum silicate, which is commonly used as a rubber compound. In addition, by reacting with fatty acids such as stearic acid present in the rubber to produce a sodium salt has the advantage that the vulcanization rate can be faster. Sodium salts often vulcanize faster than zinc salts produced by reaction with zinc oxide and stearic acid used in rubber. Aluminum oxide, silicon oxide and the like are the main components of fillers for rubber such as kaolin clay and the like. Calcium oxide generally increases the hardness and modulus in styrene-butadiene rubber or butyl rubber, as well as toughens unvulcanized rubber in various rubber formulations, thereby preventing cold flow and improving dimensional retention. Also used to prevent. It also acts as an activator, which is larger than magnesium oxide. Also contained titanium oxide is a representative material used as a white filler of rubber. Ferrous oxide has both high light resistance and heat resistance and is chemically stable, and has a high thermal conductivity, so that a large amount of the ferric oxide is vulcanized to shorten the vulcanization time. In particular, ferrite is used to impart magnetism. However, the presence of other iron oxides that generate oxygen may accelerate the aging of the rubber, so be careful. The materials that make up the red mud are all materials that can be used for rubber. They do not meet the reinforcement of carbon black used as rubber reinforcing agents, but they are generally used as fillers to increase volume or increase unit cost. In order for inorganic reinforcing agents or fillers to be mixed with rubber for good physical properties, the particles must be small and well dispersed. The particle size of red mud is less than 44 µm (325 mesh truncated flour) and 95% or more, and the fraction passed through this is never larger than the average particle size of general fillers. It is possible to produce products with a particle size distribution that is readily available.

다시 말하여 레드머드는 그 자체로도 약간의 기계적 물성 하락이 완제품의 특성에 문제가 되지 않은 제품이라면 그대로도 사용 가능하다. 그대로 사용하였을 경우 물성이 약간 하락하지만 위에 설명한 조성들의 특성과 잔류 수산화나트륨의 영향으로 가황 시간이 단축되는 이점이 있을 뿐만 아니라, 같은 경도를 내면서도 낮은 모듈러스를 보이는 고무 제품의 제조가 가능하고, 열전도의 향상, 반발탄성이 낮아져서 방진 성능 등이 우수하고, 자성을 부가할 경우 전자파흡수 성능이 좋아지는 등 장점도 많다. 물론 폐기물을 사용함으로서 제품의 단위 단가는 크게 낮아진다. 가황할 때 화학 반응으로 제품이 완성된 다음에는 거의 중성에 가깝게 된다.In other words, red mud can be used as it is if a slight drop in mechanical properties by itself is not a problem for the finished product. When used as it is, the physical properties are slightly reduced, but the vulcanization time is shortened due to the properties of the above-mentioned compositions and the influence of residual sodium hydroxide, and it is possible to manufacture rubber products having the same hardness and low modulus, and thermal conductivity. It has many advantages, such as the improvement of the resilience and the low elastic resilience, the excellent dust-proofing performance, and the improvement of the electromagnetic wave absorption performance when the magnetic is added. Of course, by using waste, the unit cost of the product is significantly lowered. When vulcanized, the product is almost neutral after the product is completed by a chemical reaction.

고무 배합용 레드머드는 그대로도 사용이 가능하나 먼저 채로 분리하고 충분히 건조하여 사용하는 것이 좋다. 가장 바람직하기로는 325메쉬 이상의 고운 채로 분리하고 잔류 수분이 최대 1%를 넘지 않는 것이 더욱 좋다. 레드머드의 사용량은 사용자가 제품의 용도에 맞도록 고무 중량 대비 1에서 100%까지도 다양하게 사용할 수 있다. 그러나 고무의 적절한 물성을 유지하기 위하여서는 5에서 80% 정도가 적당하며, 물성보다는 가황시간을 단축할 목적으로 사용할 경우에는 1에서 10% 정도까지가 적당하다. 레드머드의 사용량이 많아지면 너무 많은 알칼리 성분 때문에 고무제품에 잔류 알칼리 성분이 많아지는 문제와 가황 속도에 크게 영향을 주기 때문에 적절한 수준으로 중화시켜 사용하는 것이 바람직하다. 중화시키는 방법으로는 지방산과의 반응이 가장 좋으나 다른 산성물질과 중화시키는 것도 가능하다. 지방산과의 반응은 뒤에 다시 설명할 것이다.Red mud for rubber compounding can be used as it is, but it is better to separate it first and use it sufficiently dry. Most preferably, it is finely separated to 325 mesh or more and the residual moisture is not more than 1%. The amount of red mud can be varied from 1 to 100% of the weight of the rubber to suit the user's purpose. However, in order to maintain proper physical properties of rubber, 5 to 80% is appropriate, and when used for shortening the vulcanization time rather than physical properties, 1 to 10% is appropriate. If the amount of red mud is increased, it is preferable to neutralize it to an appropriate level because it will greatly affect the problem of increasing the residual alkali component in the rubber product and the vulcanization rate due to too much alkali component. As a neutralization method, the reaction with fatty acids is best, but it is also possible to neutralize with other acidic substances. The reaction with fatty acids will be explained later.

그러나 더욱 바람직하기로는 이들이 고무 속에 잘 분산되어 기계적 물성의 하락이 없도록 여러 가지 방법으로 레드머드를 전처리 하거나 분산성을 향상시킬 수 있는 물질을 고무와 혼합시 동시에 사용하면 좋다.However, more preferably, they may be well dispersed in the rubber so that the mechanical properties of the red mud may be pretreated or mixed with the rubber at the same time.

전처리 하는 방법으로는 고무용 활성제로 사용되며 고무 분산을 돕기 위한 공정조제의 제조에 이용되는 스테아린산과 같은 지방산을 레드머드와 반응시킴으로서 레드머드의 일부가 이들과 반응하여 금속염을 형성하게 하는 방법이 있다.Pretreatment is a method of reacting fatty acids, such as stearic acid, with red mud, which is used as an active agent for rubber and used in the preparation of process aids to aid rubber dispersion, to allow some of the red mud to react with them to form metal salts. .

이 때는 물론 잔류 수산화나트륨도 지방산과 반응하므로 레드머드가 중성이 되는 장점도 있다. 이렇게 지방과 반응하여 제조된 일부가 지방산 금속염 형태로 전환된 레드머드는 혼합 중 분산성이 획기적으로 개선되고 가공성도 좋아 질 뿐만 아니라 기계적 물성도 처리 전보다 크게 향상된다. 레드머드와 지방산의 혼합비는 스테아린산의 경우 약 중량 비로 4대 1 내외일 때 스테아린산의 잔량이 남지 않고 모두 반응하므로 레머머드 중량 대비 25% 정도가 일반적으로 사용할 수 있는 혼합비이지만 고무에 스테아린산을 별도로 첨가하므로 이를 고려하여 가감할 수 있다. 적합하기는 20% 이상의 스테아린산을 사용하는 것이 좋다.At this time, the residual sodium hydroxide also reacts with the fatty acid, so red mud is neutral. The red mud, which has been converted to fatty acid metal salt form in part by reacting with fat, is greatly improved in dispersibility during mixing, processability is improved, and mechanical properties are also significantly improved than before treatment. Since the mixing ratio of red mud and fatty acid is about 4 to 1 in weight ratio of stearic acid, the remaining amount of stearic acid reacts without remaining, so about 25% of the weight of reamer mud is generally used, but since stearic acid is added to rubber, This can be added or subtracted. Suitably it is preferred to use at least 20% stearic acid.

그러나 레드머드의 사용량이 많을 때는 레드머드와 반응하지 않고 남은 지방산의 농도가 높으면 안되므로 30% 이상의 스테아린 산을 사용하는 것은 주의를 요한다.However, when the amount of red mud used is high, the concentration of fatty acids remaining without reacting with the red mud should not be high, so it is necessary to use more than 30% stearic acid.

또 다른 방법으로는 무기물과 고무와의 분자 친화성을 높이기 위하여 커플링제로 표면에 피복되도록 사전처리 하는 방안이 있다. 여기에 사용되는 커플링제는 여러 가지를 사용할 수 있다. 이러한 커플링제로는 두 개의 관능기를 가진 폴리설파이딕 오르가노 실란이나 비닐관능기를 가진 비닐 트리클로로 실란, 감마 아미노프로필트리에톡시 실란과 같은 아미노 실란, 감마-그리시독시프로필트리메톡시실란과 같은 에폭시 실란, 메타크리녹시 관능기를 가진 메톡시 실란등이 사용될 수 있다. 특히 설파이딕 실란이 가장 쉽게 사용될 수 있는데 이들로는 감마-메르캅토프로필트리메톡시 실란이나 프로프리타리 폴리설파이드 실란, 비스-(3-{트리에톡시실리}프로필 테트라설판, 프로프리에타리 디설파이드 실란 등이 여기에 속한다.Another method is to pretreat the surface to be coated with a coupling agent to increase the molecular affinity between the inorganic material and the rubber. Various coupling agents can be used here. Such coupling agents include polysulphidic organo silanes having two functional groups, vinyl trichloro silanes having vinyl functional groups, amino silanes such as gamma aminopropyltriethoxy silane, and epoxy such as gamma-glycidoxypropyltrimethoxysilane. Silane, methoxy silane having a methacrynooxy functional group, and the like can be used. In particular, sulfideic silanes may be the easiest to use, such as gamma-mercaptopropyltrimethoxy silane, proprytari polysulfide silane, bis- (3- {triethoxysil} propyl tetrasulfane, proprietari disulfide silane The back belongs to this.

메타크리녹시 관응기를 가진 것으로는 감마-메타크리녹시 프로필 트리메톡시 실란, 감마-메타크리녹시 프로필 메틸 디메톡시 실란, 감마-메타크리녹시 프로필 메킬 디에톡시 실란 혹은 감마-메타크리녹시 프로필 트리톡시 실란 등이 있다. 이들은 그 관능기와 분자 크기에 따라 약간씩 다를 수 있으나 통상 레드머드 량의 0.5에서 10퍼센트 정도의 중량을 습식 혹은 건식 혼합하는 방법으로 표면에 처리하여 사용이 가능하다. 바람직하기로는 2에서 8퍼센트 정도를 습식으로 표면처리하고 완전히 건조하여 사용하는 것이 효과가 가장 좋다. 부득이한 경우는 이들 커플링 제를 고무와 혼합할 때 동시에 넣고 혼합하는 방법으로도 어느 정도 효과를 나타내지만 골고루 분산되기 어렵고, 같이 혼합되는 카본블랙 등의 영향으로 그 효과가 떨어지므로 그 양을 늘려주어야 하며, 양을 늘려도 사전처리 방법보다는 효과가 떨어진다.Those having a methacrynoxyl substituent include gamma-methacryoxy propyl trimethoxy silane, gamma-methacryoxy propyl methyl dimethoxy silane, gamma-methacryoxy propyl methyl diethoxy silane or gamma-methacrine Cipropyl trioxy silane and the like. They may vary slightly depending on their functionality and molecular size, but they can usually be treated by wet or dry mixing a weight of 0.5 to 10 percent of the amount of red mud. Preferably, a wet surface treatment of 2 to 8 percent and complete drying are best used. If unavoidable, these coupling agents are mixed with rubber at the same time, but they have some effect, but they are difficult to be dispersed evenly, and the effect is reduced by the influence of carbon black mixed together. Increasing the amount is less effective than the pretreatment method.

또 다른 사용 방법으로는 앞서 설명한 지방산이나, 지방산으로부터 유도된 금속염, 지방산 에스테르, 알코올, 아민 등이나 하이드로 카본 레진 등으로 구성된 고무배합용 공정조제를 고무와 혼합할 때 동시에 넣고 혼합함으로서 분산을 개선할 수 있다. 이 때 추가되는 지방산은 고무제품이 본래 필요로 하는 지방산의 량에 추가하는 량으로 레드머드의 사용량에 따라 달라질 수 있다. 사용량은 고무 중량 100에 대하여 0.5 이상을 사용하는 것이 좋으며 최대량은 레드머드의 중량의 30%를 넘지 않도록 하는 것이 좋다. 지방산을 제외한 나머지 고무용 공정조제들은 고무 중량 100에 대하여 0.5에서 10정도를 사용하는 것이 좋다. 가장 바람직하기로는 고무 중량의 1에서 5퍼센트 정도이면 대부분의 경우 최적의 사용량이 된다.Another method of use is to improve the dispersion by simultaneously mixing and mixing the above-mentioned fatty acid, a metal salt derived from a fatty acid, a fatty acid ester, an alcohol, an amine or the like, and a rubber formulation process aid when mixing with rubber. Can be. At this time, the added fatty acid is an amount added to the amount of fatty acids originally required by the rubber product may vary depending on the amount of red mud used. It is recommended that the amount used is 0.5 or more with respect to 100 of the rubber weight, and the maximum amount should not exceed 30% of the weight of the red mud. For the other rubber processing aids except fatty acids, it is recommended to use 0.5 to 10 based on the weight of rubber 100. Most preferably, about 1 to 5 percent of the weight of rubber is optimal in most cases.

이하는 몇 가지 사용 예를 보이므로서 발명의 내용을 설명하고 한다.The following describes the contents of the invention by showing some usage examples.

[표 2] 레드머드를 사용한 고무의 예(phr)Table 2 Example of Rubber Using Red Mud (phr)

혼합 단계Mixing step 사용재료Material used 합성고무 기본배합Synthetic rubber basic formulation 실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 실시예 3Example 3 실시예 4Example 4 1단계Stage 1 합성고무(SBR)Synthetic Rubber (SBR) 100100 100100 100100 100100 100100 산화아연Zinc oxide 33 33 33 33 33 스테아린산Stearic acid 1One 1One 00 1One 1One 카본블랙Carbon black 5050 5050 5050 5050 5050 레드머드Red mud 00 88 88 레드머드 염Red mud salt 1010 공정조제Process 22 레드머드+커플링제Red Mud + Coupling Agent 8.48.4 2 단계2 steps 1차 혼합분1st mixture 154154 162162 163163 164164 162.4162.4 유황brimstone 1.751.75 1.751.75 1.751.75 1.751.75 1.751.75 촉진제(TBBS)Accelerator (TBBS) 1One 1One 1One 1One 1One

표 2는 흔히 고무 시험에 사용되는 스타일렌-부타디엔 고무의 기본배합을 기준으로 여러 가지 형태의 레드머드를 혼합하여 경우이다. 실시예 1은 레드머드만을혼합한 경우이며,실시예 2는 레드머드를 스테아린산과 4|1로 가열 혼합하여 중화시켜 염을 형성시킨 다음 혼합하였고, 실시예 3은 아미드형의 고무용 공정 조제를 첨가한 경우이며, 실시예 4는 혼합전에 레드머드와 레드머드 중량대비 5%의 비스-(3-{트리에톡시실리}프로필 테트라설판을 건식으로 혼합하여 표면 처리한 것을 혼합한 경우이다.Table 2 is a case of mixing various types of red mud based on the basic formulation of styrene-butadiene rubber which is often used for rubber testing. Example 1 is a case where only the red mud is mixed, Example 2 was neutralized by heating and mixing the red mud with stearic acid to 4 | 1 to form a salt and then mixed, Example 3 was prepared a process aid for the amide rubber Example 4 is a case where the red mud and 5% of bis- (3- {triethoxysilyl} propyl tetrasulfane are dry mixed and surface treated prior to mixing.

[표 3] 배합고무의 가황속도와 물성[Table 3] Vulcanization Rate and Physical Properties of Compound Rubber

구 분division 기본배합Basic blend 실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 실시예 3Example 3 실시예 4Example 4 가황속도Vulcanization Rate 10% 가황시간10% Vulcanization Time 6.85분6.85 minutes 5.85분5.85 minutes 5.65분5.65 minutes 5.45분5.45 minutes 5.63분5.63 minutes 160℃160 ℃ 90% 가황시간90% Vulcanization Time 16.3분16.3 minutes 14.67분14.67 minutes 14.06분14.06 minutes 12.5분12.5 minutes 14.22분14.22 minutes 무니점도 (100℃)Mooney viscosity (100 ℃) 81.481.4 88.988.9 82.682.6 80.380.3 102.1102.1 무니스코치Mooney Scotch t5(분)t5 (minutes) 3232 26.726.7 26.626.6 25.825.8 25.925.9 125℃125 ℃ t35(분)t35 (minutes) 41.641.6 31.631.6 34.334.3 32.132.1 3434 기계적 물성Mechanical properties 경도(쇼아A)Hardness (Shore A) 6565 6565 6565 6666 6868 160℃ 20분160 ℃ 20 minutes 인장강도(kg/cm2)Tensile Strength (kg / cm 2 ) 280280 260260 265265 260260 290290 가황cure 신장율(%)Elongation (%) 400400 380380 380380 360360 390390

표 3에 이들 고무의 가황 속도와 물성을 나타내었는데 예시하였는데 결과에서 보는 바와 같이 모두 가황속도가 빨라져서 가황고무 생산성을 높일 수 있음을 보여주었고, 물성도 첨가하지 않는 것보다 나쁘지 않아서 폐기물인 레드머드를 훌륭한 고무용 재료로 사용할 수 있음을 보여준다. 특히 커플링제로 처리한 실시 예 4는 고무의 물성이 향상되어 더욱 바람직하였다. 이 외에도 열전도도 등이 15% 이상 향상되었으며, 고무의 중량당 재료 단가가 5% 이상 싸지는 효과 가 있다. 이 외에도 다양한 사용방안이 있으나 이는 모두 앞에서 서술하였던 방법에 따라 사용하면 된다.Table 3 shows the vulcanization rates and physical properties of these rubbers, but the results showed that all of them showed that the vulcanization speed could be increased to increase the productivity of vulcanized rubber. Demonstrates a good rubber material. In particular, Example 4 treated with a coupling agent was more preferable because the physical properties of the rubber were improved. In addition, thermal conductivity has been improved by more than 15%, and the material cost per weight of rubber is reduced by more than 5%. There are various ways to use this, but all of them can be used according to the method described above.

산업폐기물로 처리에 애로가 있는 레드머드를 고무에 유용한 재료로 사용함으로서 환경문제를 해결하고, 고무 제품의 단가를 낮추어 경쟁력 있는 고무 제품을 만들 수 있다. 이렇게 만들어진 고무 제품은 특히 가황 시간이 단축되고, 반발탄성이 낮아서 방진용 등에 적합할 뿐 아니라, 동일 점도에서도 낮은 모듈러스를 가지고 있어, 이러한 특성을 요구하는 제품에 유용하게 사용할 수 있다. 또한 전자파 흡수 능력이 뛰어나고, 열전도도가 높아서 다양한 용도로 사용이 가능하다.By using red mud, which is difficult to treat as industrial waste, as a useful material for rubber, it can solve environmental problems and lower the cost of rubber products to make competitive rubber products. The rubber product thus made has a particularly low vulcanization time, low rebound elasticity, suitable for dustproofing, and the like, and has a low modulus at the same viscosity. In addition, its excellent electromagnetic wave absorption ability and high thermal conductivity can be used for various purposes.

또한 모두 고무에 적용이 가능하여, 기계적 물성이 크게 낮아지지 않으면서 고무의 단가를 낮추는데 활용할 수 있다.In addition, all can be applied to the rubber, it can be utilized to lower the unit cost of the rubber without significantly lowering the mechanical properties.

Claims (2)

알루미늄 제조 공정에서 발생하는 레드머드를 고무 중량대비 1에서 80%를 혼합하여 제조하는 것을 특징으로 하는 혼합고무조성물.Mixed rubber composition characterized in that the red mud produced in the aluminum manufacturing process is prepared by mixing 1 to 80% by weight of the rubber. 청구 1항의 레드머드를 사용하는데 있어 포화 혹은 불포화 지방산이나 지방산 금속염, 지방산 알콜, 지방산 에스테르, 지방산 아마이드, 고분자레진 등이나 실란커플링제 등과 함께 혼합하거나, 이들을 사전에 레드머드와 반응시키거나 피복시키는 방법으로 전 처리하여 혼합하는 것을 특징으로 하는 혼합고무조성물.In using the red mud according to claim 1, a method of mixing with saturated or unsaturated fatty acids, fatty acid metal salts, fatty alcohols, fatty acid esters, fatty acid amides, polymer resins, silane coupling agents, or the like, or reacting or coating them with red mud in advance. Mixed rubber composition, characterized in that pre-treatment and mixing.
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KR101258092B1 (en) * 2012-11-23 2013-04-25 태성건설 주식회사 Deodorant agent

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