KR20110014057A - 폐고무가 포함된 수지 조성물 및 이를 이용한 성형물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐고무가 포함된 수지 조성물 및 이를 이용한 성형물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폐고무를 좀더 효율적으로 재활용하여 자원재활용 효율을 높일 수 있으며, 우수한 물성을 갖는 수지 조성물을 경제적으로 얻을 수 있고, 이를 이용하여 유지관리가 용이하고, 높은 내구성과 시공성을 갖는 다양한 제품으로 상용화시킬 수 있는 폐고무가 포함된 수지 조성물 및 이를 이용한 성형물에 관한 것이다.

본 발명에 따르면 폐고무가 포함된 수지 조성물에 있어서, 수지 100중량부와 폐고무 5 내지 50중량부를 가열하면서 혼합하여 제조되는 폐고무가 포함된 수지 조성물을 제공한다.

폐고무, 폐타이어, 에틸렌프로필렌 고무, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리우레탄, 첨가제, 상용화제, 접착 또는 점착제, 자외선 차단제, 안료

Description

폐고무가 포함된 수지 조성물 및 이를 이용한 성형물{RESIN COMPOSITION COMPRISING WASTE RUBBER AND ITS PRODUCTS}

본 발명은 폐고무가 포함된 수지 조성물 및 이를 이용한 성형물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폐고무를 좀더 효율적으로 재활용하여 자원재활용 효율을 높일 수 있으며, 우수한 물성을 갖는 수지 조성물을 경제적으로 얻을 수 있고, 이를 이용하여 유지관리가 용이하고, 높은 내구성과 시공성을 갖는 다양한 제품으로 상용화시킬 수 있는 폐고무가 포함된 수지 조성물 및 이를 이용한 성형물에 관한 것이다.

대량 폐기형 현대의 산업사회에서 가장 큰 환경문제의 하나로 대두되고 있는 것이 폐타이어 등과 같은 폐고무이다.

이러한 폐고무의 처리방법으로 과거에는 주로 소각이나 매립하는 방법이 이용되었으나, 이는 다이옥신 등과 같은 각종 유해물질이 배출되거나 고무가 가진 난분해성으로 인해 완전 분해까지는 오랜 세월이 소요되고, 자체 유독가스 배출로 화 재 위험성 및 토양을 오염시키는 등의 문제가 있었다.

이에, 통상 폐고무를 분쇄하여 도로의 포장이나 보도블럭, 고무벽돌 등을 제조하는 등 건설자재로 재활용하는 것이 일반적이다.

그러나, 이는 단순한 충전제의 개념으로 활용한 것으로서, 재활용 효율이 현저히 떨어지며 제2차, 제3차에 걸친 수회의 재활용은 불가능하다.

한편, 집과 집 사이에 배치되는 담이나 울타리, 난간 등의 구조물은 통상 철재질이나 나무재질로 이루어져 있다.

그러나 이러한 구조물들은 설치비용이 비쌀 뿐만 아니라 외부의 충격에 쉽게 파손되며, 설치 후 어느 정도 시간이 지나면 부식되거나 변색되는 등 수명이 짧아 수시로 보수 또는 교체해야하는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 폐고무를 좀더 효율적으로 재활용하여 자원재활용 효율을 높일 수 있는 폐고무가 포함된 수지 조성물 및 이를 이용한 성형물을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 우수한 물성을 갖는 수지 조성물을 경제적으로 얻을 수 있고, 이를 이용하여 유지관리가 용이하고, 높은 내구성과 시공성을 갖는 다양한 제품으로 상용화시킬 수 있는 폐고무가 포함된 수지 조성물 및 이를 이용한 성형물을 제공하는 데 있다.

전술한 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따르면 폐고무가 포함된 수지 조성물에 있어서, 수지 100중량부와 폐고무 5 내지 50중량부를 가열하면서 혼합하여 제조되는 폐고무가 포함된 수지 조성물을 제공한다.

폐고무는 자동차의 타이어, 에틸렌프로필렌 고무(EPDM), 신발창 중 어느 하나이며, 100 내지 300 메쉬의 입자크기를 갖도록 구성될 수 있다.

수지는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리우레탄 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것으로 구성될 수 있다.

첨가제가 포함되도록 구성될 수 있다.

첨가제는, 상용화제(Compatibilizer), 접착 또는 점착제, 자외선 차단제, 안 료 중 어느 하나 또는 둘 이상인 것으로 구성될 수 있다.

한편, 본 발명에 따르면 수지 조성물을 압출 또는 사출 성형하여 제조되는 성형물을 제공한다.

본 발명에 따른 폐고무가 포함된 수지 조성물 및 이를 이용한 성형물에 의하면, 폐고무를 좀더 효율적으로 재활용하여 자원재활용 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명은 우수한 물성을 갖는 수지 조성물을 경제적으로 얻을 수 있고, 이를 이용하여 유지관리가 용이하고, 높은 내구성과 시공성을 갖는 다양한 제품으로 상용화시킬 수 있는 효과가 있다.

이하 본 발명에 따른 폐고무가 포함된 수지 조성물 및 이를 이용한 성형물을 상세히 설명한다. 이때, 본 발명에서는 폐고무로써 자동차의 타이어, 에틸렌프로필렌 고무(EPDM), 신발창 중 어느 하나를 사용할 수 있는데, 여기에서는 폐타이어를 미분쇄하여 사용하는 것을 예로 들어 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 폐고무가 포함된 수지 조성물 및 이를 이용한 성형물은 크게 수지와 폐고무, 즉 폐타이어를 포함하여 구성된다.

특히, 수지 100중량부에 폐타이어가 5 내지 50중량부로 포함되게 되는데, 본 발명에 따른 폐고무가 포함된 수지 조성물은 폐타이어의 함량이 5중량부 미만이면 쉽게 파손되어 폐타이어 재활용의 효과가 거의 없으며, 50중량부를 초과하면 고무 물성에 가깝게 되어 높은 내구성을 갖는 성형물을 제조하기 어렵게 된다.

또한, 폐타이어 입자의 크기는 용도에 따라 적합하게 조정할 수 있는데, 100 내지 300 메쉬의 입자크기를 갖도록 구성되는 것이 좋다. 입자가 100 메쉬 미만일 경우 수지, 즉 폴리프로필렌과 쉽게 결합되지 않는다. 그리고 폐타이어의 입자크기가 300 메쉬를 초과하도록 제조하는 것은 제조기술이 고도할 뿐만 아니라 생산원가가 높아서 경제성이 낮고, 수지와의 반응성도 떨어지게 된다.

한편, 본 발명에서 사용하는 수지는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리우레탄 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 사용할 수 있으나, 본 발명에서는 이 중에서 폴리프로필렌을 사용하는 것을 예로 들어 설명한다.

이러한 수지, 즉 폴리프로필렌은 함량이 너무 작은 경우 기계적 물성이 저하됨은 물론 반응성이 떨어지고, 너무 많은 경우 고무적 성질이 떨어져 바람직하지 않으므로 적정한 량을 사용하는 것이 좋다.

이와 같이 구성되는 수지 조성물에는 각종 첨가물이 포함될 수 있다.

첨가물은 상용화제(Compatibilizer), 접착 또는 점착제, 자외선 차단제, 안료 등이 사용될 수 있는데 이중 어느 하나만 사용되거나, 둘 이상이 사용될 수도 있다.

상용화제(Compatibilizer)는 통상 물성 보완, 폐기물 처리, 상용성 개선 등 의 용도로 사용되는데, 본 발명에서는 폴리프로필렌과 폐타이어가 사용되므로 이들에 각각 반응할 수 있는 성분, 예를 들어 스티렌계 화합물을 사용할 수 있다. 이와 같은 상용화제가 첨가됨으로써 폴리프로필렌과 폐타이어의 상용성을 높여 높은 기계적 물성을 갖도록 할 수 있다. 상용화제는 0.1중량부 미만을 첨가하는 경우 반응성이 떨어져 기계적 물성이 떨어지고, 10중량부를 초과하여 너무 많은 경우 상대적으로 폴리프로필렌과 폐타이어의 함량이 낮아져 본 발명에서 목적하는 수지 조성물의 고무적 성질 및 기계적 물성을 충분히 갖지 못하여 바람직하지 않다.

접착 또는 점착제는 폴리프로필렌과 폐타이어의 접착성을 높이기 위한 것으로 폐타이어 고무와 이에 첨가되는 성분들이 합성수지이므로 에폭시 수지, 멜라민 수지, 폴리우레탄 수지, 실리콘 수지 등 합성수지계 접착제를 사용하는 것이 좋다. 접착 또는 점착제는 0.1중량부 미만으로 첨가하는 경우 접착력을 발휘하기 어려우며, 10중량부를 초과하는 경우 수지 조성물을 원하는 형상으로 성형하는데 문제가 있게 된다.

자외선 차단제는 수지 조성물의 자외선 차단력을 높여 변색을 방지하는 등 수지 조성물의 수명을 늘릴 수 있도록 하는 것으로, 각종 자외선 차단 약품이 사용될 수 있다. 자외선 차단제는 0.1중량부 미만으로 첨가하는 경우 자외선 차단력을 발휘하기 어려우며, 10중량부를 초과하는 경우 폴리프로필렌과 폐타이어의 함량이 낮아져 수지 조성물의 고무적 성질 및 기계적 물성이 낮아지는 문제점이 있다.

안료는 수지 조성물에 색상을 입히고자 하는 경우 사용되며, 일반적으로 사용되고 있는 공지된 안료, 예를 들어 황연, 황색산화철, 몰리브덴 오렌지, 적색 산 화철, 브릴리언트, 코발트 블루 등을 사용할 수 있다. 이러한 안료는 0.1중량부 미만으로 첨가하는 경우 원하는 색상을 나타내기 어려우며, 10중량부를 초과하는 경우 폴리프로필렌과 폐타이어의 함량이 낮아져 수지 조성물의 고무적 성질 및 기계적 물성이 낮아지게 된다. 그리고 안료는 비, 눈 등 기후적인 요인에 의하여 시간이 경과할수록 고유의 색이 탈색될 수 있으므로 전술한 자외선 차단제와 함께 첨가될 수 있다.

이 외에도 수지 조성물 내부에 다량의 미세한 기포를 형성시켜 충격 흡수력을 증가시키고 탄력성을 향상시킬 수 있도록 하거나, 내열성을 증가시킬 수 있도록 하는 등 수지 조성물을 사용하고자 하는 상황 등에 따라 다양한 역할을 하는 첨가물이 첨가될 수 있다.

수지 조성물을 제조하기 위해서는 전술한 구성요소들을 가열하면서 혼합하게 된다. 이러한 혼합은 통상의 교반기에서 이루어질 수도 있고, 압출기 또는 사출기 내에서 혼합될 수도 있다.

즉, 폴리프로필렌 100중량부와 폐타이어 5 내지 50중량부를 투입하여 혼합하게 되는데, 전술한 각종 첨가제, 즉 상용화제(Compatibilizer), 접착 또는 점착제, 자외선 차단제, 안료 등이 포함될 수 있다.

그리고 투입된 각종 구성요소들을 활성화시켜 결합력을 높이고, 소정의 공극이 생기도록 하여 공기의 투과성을 확보하기 위하여 20~350℃로 가열한다. 이와 같이 가열하는 온도는 구성요소의 성분이나 양 등에 따라 변동이 가능하며, 가열하는 시간 또한 변동이 가능하나 대략 10분~3시간 동안 가열하게 된다.

이에 따라 본 발명에 따른 폐고무가 포함된 수지 조성물이 제조된다.

다음, 제조된 수지 조성물이 교반기에서 혼합된 경우 압출기에 투입하게 되고, 피스톤 등으로 금형에서 밀어냄으로써 압출기 금형의 단면 형상에 대응되는 형상을 갖는 수지 조성물을 이용한 성형물이 제작된다. 이때, 압출기 내에서 수지 조성물이 제조된 경우에는 바로 성형물의 제작이 가능하며, 이와 같은 압출성형 방법 대신 몰드를 이용한 사출 성형 또한 가능하다.

이러한 성형물은 폐고무가 포함된 수지 조성물을 이용하여 제작되므로 우수한 물성을 갖는 시트 형상, 띠 형상, 파이프 형상 등의 다양한 형상의 성형물을 저렴한 비용으로 제작할 수 있게 된다.

또한 성형물은 조립 가능한 형상으로 제작 가능하므로 시공성이 좋기 때문에 제작된 성형물을 사용자가 디자인한 것과 같이 절단하거나 분해, 조립함으로써 저렴한 비용으로 다양한 구조물을 제작할 수 있게 된다.

즉, 집과 집 사이에 배치되는 담이나 울타리, 난간 등의 구조물 등과 같이 외부의 충격에 쉽게 파손되며, 설치 후 어느 정도 시간이 지나면 부식되거나 변색되는 등 수명이 짧아 수시로 보수 또는 교체해야하는 구조물 등을 폐고무가 포함된 수지 조성물을 이용하여 제작된 성형물로 대체할 수 있으며, 이 외에도 이동식 화장실이나 도어, 장난감 등 다양하게 활용하여 제작할 수 있는 것이다.

이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사 상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (6)

1. 폐고무가 포함된 수지 조성물에 있어서,

   수지 100중량부와 폐고무 5 내지 50중량부를 가열하면서 혼합하여 제조되는 폐고무가 포함된 수지 조성물.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 폐고무는 자동차의 타이어, 에틸렌프로필렌 고무(EPDM), 신발창 중 어느 하나이며,

   100 내지 300 메쉬의 입자크기를 갖는 것을 특징으로 하는 폐고무가 포함된 수지 조성물.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 수지는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리우레탄 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 폐고무가 포함된 수지 조성물.
4. 제 3 항에 있어서,

   첨가제가 포함되는 것을 특징으로 하는 폐고무가 포함된 수지 조성물.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 첨가제는,

   상용화제(Compatibilizer), 접착 또는 점착제, 자외선 차단제, 안료 중 어느 하나 또는 둘 이상인 것을 특징으로 하는 폐고무가 포함된 수지 조성물.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 따른 수지 조성물을 압출 또는 사출 성형하여 제조되는 것을 특징으로 하는 성형물.