KR20120106856A - 이차원 고무 덮개를 제조하는 방법 및 이차원 고무 덮개 - Google Patents

이차원 고무 덮개를 제조하는 방법 및 이차원 고무 덮개 Download PDF

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KR20120106856A
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Abstract

본 발명은 미가황 고무재를 제공하는 단계와, 상기 미가황 고무재에 충전제를 혼합하는 단계와, 상기 고무재를 이차원 상태로 만드는 단계와, 이차원 상태의 상기 고무재를 교차 결합시키는 단계를 포함하는 이차원 고무 덮개, 특히 바닥 덮개를 제조하는 방법에 관한 것이다.
상기 방법은 상기 충전제가 유리, 자기, 도기 및/또는 석기의 입자를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 또한, 이러한 방식으로 제조된 고무 덮개에 관한 것이다.

Description

이차원 고무 덮개를 제조하는 방법 및 이차원 고무 덮개 {METHOD FOR PRODUCING A TWO-DIMENSIONAL RUBBER COVERING AND TWO-DIMENSIONAL RUBBER COVERING}
본 발명은 이하의 단계, 즉 미가황 고무재를 제공하는 단계와, 상기 미가황 고무재에 충전제를 혼합하는 단계와, 상기 고무재를 이차원 상태로 만드는 단계와, 이차원 상태의 상기 고무재를 교차 결합시키는 단계를 포함하는, 이차원 고무 덮개, 특히 마루 덮개를 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한, 이차원 고무 덮개에 관한 것이다.
이차원 고무 덮개를 제조하는 방법이 독일 공개 문헌 DE 101 56 635 A1호로부터 공지되어 있다. 본 선행 기술의 방법에 있어서, 충전제를 미가황 고무재에 혼합하고, 이렇게 하여 얻은 혼합물을 캘린더링(calandering)하여, 고무재를 이차원 상태로 만든다. 이 후, 고무재를 교차 결합시킨다.
가공이 용이한 이차원 고무 덮개를 제조하는 방법에 대한 요구가 있다. 따라서, 본 발명의 목적은 가공을 용이하게 하는 전술된 유형의 방법을 제안하는 것이다.
본 목적은 충전제가 유리, 자기(磁器), 도기 및/또는 석기의 입자를 포함하는 전술한 방법으로 달성된다.
이 방식에서, 미가황 고무 혼합물의 가공 특성은 현저하게 개선될 수 있다. 특히, 유리, 자기, 도기 및 석기의 입자의 사용은 성분들의 간단하고 효과적이며 완벽한 혼합을 가능하게 한다. 이는 무엇보다 혼합물의 점도가 감소되어 가공을 보다 용이하게 한다는 사실에 기인한 것일 수 있다. 결과적으로, 가공 시간도 단축되고, 가공의 신뢰도가 높아진다. 동시에, 전술한 물질들은 단시간에, 고무재를 교차 결합하는 것을 가능하게 한다. 또한, 전술된 물질들은 사용되어야 할 고무재의 양을 감소시킬뿐만 아니라, 저렴하게 이용할 수 있기 때문에, 제조비를 낮게 유지할 수 있다. 또한, 유리, 자기, 도기 및 석기의 입자의 사용은, 가공 특성 또는 가공 시간에 악영향을 미치지 않고서, 특히 교차 결합 촉진제 또는 다른 첨가제와 같이 고무 혼합물에 함유되는 다른 물질을 절약할 수 있게 한다. 유사하게, 이는 상대적으로 고가의 첨가제 사용을 낮게 유지하기 때문에, 비용 절감에 기여한다. 마지막이지만 중요한 것으로서, 유리, 자기, 도기 및 석기는 또한, 이들이 환경의 관점에서 어떠한 문제도 없다는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 방법은 특히 저공해 덮개의 제조를 가능하게 한다. 제안되는 충전제는 특히 바닥 덮개로서 매우 적합한 고품질의 덮개를 실현 가능하게 한다. 이 과정에서, 특히 경도, 충돌 탄성, 인장 강도, 피괴 연신율(elongation at break), 인열 확대 저항(tear propagation resistance) 및 표면 마멸과 같은 우수한 기계적 특성값을 얻을 수 있다. 이는 소성 세라믹재를 구성하는 자기, 도기 및/또는 석기의 입자뿐만 아니라, 유리의 입자의 사용에 적용된다.
우수한 가공 특성 및 우수한 품질은 특히, 충전제가 미가황 고무재에 혼합된 후 DIN 표준 53523에 따라 측정하였을 때, 미가황 고무재의 무니(Mooney) 점도 가 160 ML (1+4) 100℃ 미만인 경우에 얻을 수 있다. 전술된 무니 점도는 DIN 표준 53523에 따라 결정된다. ML (1+4) 100℃라는 표현은, 시험 온도 100℃의 시험실 내에서 1분의 예열 시간 및 4분의 시험 기간을 갖고, DIN 사양에 대응하는 종래의 로터를 사용하여 점도가 측정되는 것을 의미한다. 바람직하게는, 무니 점도는 145 ML (1+4) 100℃ 미만이고, 특히 바람직하게는 120 ML (1+4) 100℃ 미만이다.
본 발명에 따르면, 유리, 자기, 도기 및/또는 석기의 입자가 재활용재인 경우 특히 좋다는 것이 입증되었다. 이들 재활용재의 사용은 제조 동안의, 자원의 사용을 절감하고, 에너지 소비를 낮춰준다. 여기서, 예를 들어 제조 폐기물로서 얻어지는 재사용 가능한 재료가 사용될 수 있다. 한편, 예를 들어 낡은 유리와 같이 이미 제품 수명이 다한 제품으로부터의 재료를 사용하는 것도 가능하다.
고무재 내의 입자의 우수한 가공 특성 및 우수한 접착력은 유리, 자기, 도기 및/또는 석기의 입자가 가루 제품(ground-up product)으로서 혼합되는 경우에 달성될 수 있다. 여기서, 입자의 입도의 d50 값이 1 ㎛ 내지 200 ㎛, 특히 1 ㎛ 내지 20 ㎛인 경우에 유리하다는 것이 입증되어 있다. d50 값은 입자의 평균 크기를 나타내는 통계적 중간값이다. 1 ㎛ 내지 15 ㎛, 특히 10 ㎛ 내지 12 ㎛의 입자의 d50 값이 특히 좋다는 것이 입증되어 있다. 가루 제품은 유리 분말, 자기 분말, 도기 분말 및/또는 석기 분말로서, 그렇지 않으면 이들의 혼합물로서 혼합될 수 있다.
유리하게는, 유리, 자기, 도기 및/또는 석기의 입자는 이차원 고무 덮개에 대해 10 중량% 내지 80 중량%의 비율로 혼합된다. 결과적으로, 완성된 고무 덮개는 10 중량% 내지 80 중량%의 입자를 함유한다.
고무 덮개는 유리하게는, 과산화물, 황 및/또는 첨가제와 교차 결합될 수 있다. 황과의 교차 결합은 교차 결합 촉진제들 또는 이들의 조합물을 사용하여 촉진될 수 있다. 이들은 특히, 디티오카바메이트, 디티오카바메이트의 금속염, 티오람, 메르캅토 촉진제, 술펀아미드 및/또는 구아니딘 부류에 속하는 물질을 함유할 수 있다.
그리고, 가공 및 특히 교차 결합은 입자가 염기성을 띤다면 더욱 개선될 수 있다. 특히, 유리의 입자가, 교차 결합을 촉진할 수 있는 염기성을 띨 수 있다. 황과의 교차 결합은 유리 입자의 사용에 의해 촉진할 수 있다. 이는 바람직하지 않게 교차 결합에 장시간이 걸리는 일 없이, 교차 결합 촉진제의 사용을 현저하게 감소시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 고무재가 SBR(스티렌 부타디엔 고무), NBR(니트릴 부타디엔 고무), HNBR(수소화 니트릴 부타디엔 고무), EPDM(에틸렌 프로필렌 디엔 고무), EPM(에틸렌 프로필렌 고무), EVA(에틸렌 비닐 아세테이트), CSM(클로로술포닐 폴리에틸렌 고무), CR(클로로프렌 고무), VSI(실리콘 고무) 및/또는 AEM(에틸렌 아크릴레이트 고무)을 포함하는 것이 유리한 것으로 입증되었다.
또한, 본 발명은 특히 바닥용 이차원 고무 덮개에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 유리, 자기, 도기 및/또는 석기의 입자가 충전제로서 고무 덮개에 혼합된다.
본 발명의 추가적인 목적, 특징, 이점 및 응용 가능성은 도면을 참조하여, 실시예들에 대한 이하의 설명으로부터 얻을 수 있다. 이와 관련하여, 각각 또는 임의의 요구되는 조합의 형태로의 개시된 모든 특징은 각각의 청구항 또는 이들 청구항이 인용하는 청구항에 있어서의 편집에 상관없이, 본 발명의 청구 대상을 구성한다.
도 1은 이차원 고무 덮개를 제조하기 위한 본 발명에 따른 방법을 개략적으로 도시한다.
이 방법에 있어서, 우선 미가황 고무재가 제공된다. 특히, 이는 SBR(스티렌 부타디엔 고무), NBR(니트릴 부타디엔 고무), HNBR(수소화 니트릴 부타디엔 고무), EPDM(에틸렌 프로필렌 디엔 고무), EPM(에틸렌 프로필렌 고무), EVA(에틸렌 비닐 아세테이트), CSM(클로로술포닐 폴리에틸렌 고무), CR(클로로프렌 고무), VSI(실리콘 고무) 및/또는 AEM(에틸렌 아크릴레이트 고무) 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
충전제가 미가황 고무재에 혼합된다. 이를 위해, 충전제가 혼합기(1) 내에서 미가황 고무재에 첨가되며, 혼합기는 충전제가 미가황 고무재에 균질하게 혼합될 때까지 성분들을 확실하게 혼합한다. 유리, 자기, 도기 및/또는 석기의 입자가 충전제로서 사용된다. 또한, 추가적인 충전제가 미가황 고무재에 첨가될 수 있다. 부수적으로 또는 대안적으로, 확실한 혼합은 미가황 고무재를 캘린더링함으로써도 달성될 수 있다. 입자는 재활용 물질이고, 소성 자기, 소성 도기 또는 소성 석기로 이루어지는 제품을 갈아서 가루화시킴으로써 얻거나, 그렇지 않으면 유리를 갈아서 가루화시켜 얻을 수 있다. 예를 들어, 자기, 도기 또는 석기로 이루어지는 불량품을 가루화하여, 후에 가루 제품으로서 미가황 고무재에 첨가되는 입자를 형성할 수 있다. 물론, 예를 들어 낡은 자기, 도기 또는 석기뿐만 아니라 낡은 유리와 같이 수명이 다된 후에 수집된 제품을 사용하는 것도 가능하다. 이들 입자의 입도의 d50 값은 바람직하게는 1 ㎛ 내지 200 ㎛, 특히 1 ㎛ 내지 20 ㎛이다.
유리, 자기, 도기 및/또는 석기의 입자는 이차원 고무 덮개에 대해 10 중량% 내지 80 중량%의 비율로 혼합되며, 이로써 완성된 고무 덮개는 10 중량% 내지 80 중량%의 입자를 함유한다.
입자가 혼합된 미가황 고무재(2)는 우수한 가공 특성을 특징으로 한다. 이는 입자를 함유하는 미가황 고무재의 점도로부터 이미 분명하다. 여기서, 160 ML (1+4) 100℃ 미만, 바람직하게는 145 ML (1+4) 100℃ 미만 또는 120 ML (1+4) 100℃ 미만의 무니 점도가 DIN 표준 53523에 따라 얻어진다. 이들 특성은 효과적이고 확실한 혼합을 가능하게 하여, 이와 동시에 기포의 형성을 방지하거나 감소시킨다.
다음 단계에서, 고무재는 대응하는 덮개를 생성하기 위해 이차원 상태로 만들어진다. 이차원 상태로의 이러한 전환은 예를 들어, 캘린더(3 및 4)를 사용하여 고무재를 캘린더링함으로써 행해질 수 있다. 개시된 실시예에서는, 각각이, 반대 방향으로 회전하는 2개의 캘린더 롤러(5, 6 또는 5', 6')를 구비하는 2개의 캘린더(3 및 4)가 제공된다. 이 과정에서, 고무재는 캘린더 롤러 사이에 형성되는 간극을 통해 운반되어 요구되는 두께가 된다.
마지막으로, 다른 단계에서, 이 후 이차원 상태인 고무재가 교차 결합된다. 교차 결합은 특히 가황 유닛(7) 내에서 열 및 압력에 노출된 상태에서 실행될 수 있다. 이는 가황 고무재로 이루어진 이차원 덮개(8)를 제조한다. 덮개는 이미 요구되는 두께로 제조되거나, 그렇지 않으면 제조된 덮개가 교차 결합 후에 분리되거나 할 수 있다. 덮개는 특히 바닥 덮개로서 바닥에 사용될 수 있다.
황과 교차 결합된 고무재가 사용되는 경우, 유리 입자는 교차 결합 촉진제로서 작용한다. 이러한 이유로, 다른 교차 결합 촉진제의 사용은 현저하게 감소될 수 있다.
표 1은 혼합물 1, 혼합물 2 및 혼합물 3으로 지정된 3종의 고무 혼합물의 성분을 예시한다. 수치는 혼합물의 각 구성 성분의 중량부(parts by weight)를 나타낸다.
혼합물 1 혼합물 2 혼합물 3
침강 규산 30 30 30
고령토 - 160 160
유리 분말 160 - -
재활용 고무 - 100 -
발포 재활용 고무 - - 33.30
23%의 스티렌이 함유된 SBR 75 75 75
70%의 스티렌이 함유된 SBR 10 10 10
산화 아연 3.740 3.740 3.740
폴리에틸렌 글리콜 1.00 1.00 1.00
스테아르산 1.00 1.00 1.00
파라핀 1.00 1.00 1.00
황 2.50 2.50 2.50
시클로헥실 벤조티아질 술펀아미드 2.00 2.00 2.00
테트라메틸 티오람 이황화물 0.00 1.30 1.30
표 1 : 성분
혼합물 1은 160 중량부의 유리 분말을 함유하고, 이에 따라 23% 또는 70%의 스티렌이 함유된 SBR 85 중량부가 제공된다. 혼합물 2는 유리 분말이 전혀 함유되어 있지 않지만, 충전제로서 100 중량부의 재활용 고무와 160 중량부의 고령토를 함유한다. 혼합물 3은 충전제로서 33.30 중량부의 발포 재활용 고무 및 160 중량부의 고령토와의 혼합물이다.
표 2는 교차 결합 전의 혼합물 1, 2 및 3의 결과적인 무니 값을 보여준다. 무니 점도는 DIN 53523에 따라 결정되었다. 이 DIN 표준의 파트 3은 주로 무니에 따른 점도의 결정을 다루는 반면, 파트 4는 무니에 따른 스코치(scorch) 거동의 결정을 다룬다.
혼합물 1 혼합물 2 혼합물 3
무니 점도 ML (1+4) 100℃ 144 > 170 168
140℃에서 분 단위로 표시한 무니 스코치 타임 t5 4.22 2.70 3.91
140℃에서의 무니 점도 최소값 57 85 59
표 2 : 교차 결합 전의 특성값
표 2는 혼합물 1이 우수한 가공 특성을 나타냄을 보여준다. 100℃에서의 무니 점도는 160 무니 단위 미만, 심지어 150 무니 단위 미만이다. 그러나, 혼합물 2의 경우에, 무니 점도는 더 이상 측정할 수 없을 정도로 높다. 혼합물은 더 이상 가공될 수 없다. 또한, 혼합물 3에 있어서, 100℃에서의 무니 점도는 매우 높으며, 이로써 가공이 곤란하거나 불가능하게 된다. 스코치 타임은 충분히 길기 때문에, 재료는 가황이 추가적인 가공을 저해하기 전에 가공될 수 있다.
표 3은 교차 결합 후의 혼합물 1, 2 및 3의 기계적 특성값을 보여준다.
혼합물 1 혼합물 2 혼합물 3
경도 [쇼어 A] 94 93 95
충돌 탄성 15 18 23
장력 값 20% [MPa] 3.9 5.2 5.7
인장 강도 [MPa] 7.4 8.3 5.8
피괴 연신율 [%] 85 132 32
인열 확대 저항 [N/mm] 4.8 4.9
표 3 : 교차 결합 후의 기계적 특성값
표 3은, 혼합물 1이 우수한 기계적 특성값을 가지므로, 덮개는 그 자체로 견고한 바닥 덮개에, 또한 심한 마모에 매우 적합하다는 것을 보여준다.
표 4는 각각, 충전제로서 상이한 백분율의 유리 분말, 자기 분말 및/또는 고령토를 갖는 추가의 혼합물 4 내지 혼합물 8의 성분을 예시한다.
혼합물 4 혼합물 5 혼합물 6 혼합물 7 혼합물 8
침강 규산 15.40 15.40 15.40 15.40 15.40
고령토 154.875 - - 77.44 -
유리 분말 - 154.875 154.875 - 77.44
자기 분말 - - - 77.44 77.44
23%의 스티렌이 함유된 SBR 41 41 41 41 41
70%의 스티렌이 함유된 SBR 18 18 18 18 18
산화 아연 5.120 5.120 5.120 5.120 5.120
폴리에틸렌 글리콜 5.00 5.00 5.00 5.00 5.00
스테아르산 1.55 1.55 1.55 1.55 1.55
파라핀 0.50 0.50 0.50 0.50 0.50
황 3.00 3.00 3.00 3.00 3.00
시클로헥실 벤조티아질 술펀아미드 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00
테트라메틸 티오람 이황화물 1.00 1.00 0.00 1.00 1.00
표 4 : 추가 혼합물의 성분
표 5는 혼합물 4 내지 혼합물 8의 무니 값을 나타낸다. 여기서, 유리 또는 자기의 입자와의 혼합물의 우수한 가공 특성을 명확하게 볼 수 있다.
혼합물 4 혼합물 5 혼합물 6 혼합물 7 혼합물 8
무니 점도 ML (1+4) 100℃ 89 108 86 71 71
140℃에서 분 단위로 표시한 무니 스코치 타임 t5 3.95 0.75 7 3.34 0.86
140℃에서의 무니 점도 최소값 31 38 11 26 33
표 5 : 혼합물 4 내지 혼합물 8의 교차 결합 전의 특성값
표 6은 혼합물 4 내지 혼합물 8의 가황 특성을 나타낸다. 여기서, 유리 분말을 함유하는 혼합물 5는 혼합물 4에 비해 가황 시간이 현저하게 촉진됨을 알 수 있다. 배제되지 않았으면 혼합물 5와 동일했을 혼합물 6의 경우와 같이 가황 촉진제(테트라메틸 티오람 이황화물)가 배제된 경우라도, 매우 우수한 가황 특성을 얻는 것은 여전히 가능하다. 이와 유사한 가황의 촉진은 유리 분말을 전혀 함유하지 않은 혼합물 7에서는 발생하지 않는다. 유리 및 자기의 입자를 함유하는 혼합물 8은, 유리 입자가 자기 입자와 결합하여 제공되는 경우라도 유리 입자의 촉진 효과를 다시 한번 보여준다. 이와 같이, 유리 입자의 함량으로 인해, 가황이 촉진될 수 있거나, 그렇지 않으면 보다 적은 양의 가황 촉진제로도 동일한 가황 시간을 얻을 수 있다.
혼합물 4 혼합물 5 혼합물 6 혼합물 7 혼합물 8
ti[s] 55 19 50 52 24
t20[s] 61 23 58 57 28
t90[s] 189 61 182 86 121
t20/t90[s] 0.32 0.38 0.32 0.66 0.23
D min 0.27 0.31 0.33 0.23 0.26
D max 2.57 1.93 2.05 2.24 2.08
델타 D 2.30 1.62 1.72 2.01 1.82
표 6 : 혼합물 4 내지 혼합물 8의 벌카미터 값(Vulcameter value)(170℃, 6분)
표 7은 유리 또는 자기의 입자를 함유하는 덮개의 우수한 기계적 특성을 보여준다.
혼합물 4 혼합물 5 혼합물 6 혼합물 7 혼합물 8
경도 [쇼어 A] 96 91 93 94 92
충돌 탄성 25 29 28 28 26
연신력 20% [MPa] 6.3 3.1 3.5 4.9 3.2
인장 강도 [MPa] 7.8 4.7 4.5 5.5 4.1
피괴 연신율 [%] 48 198 202 64 135
인열 확대 저항 [N/mm] 4.4 3.3 3.8 3.9 3.1
표 7 : 혼합물 4 내지 혼합물 8의 교차 결합 후의 기계적 특성값

Claims (13)

  1. 미가황 고무재를 제공하는 단계와,
    상기 미가황 고무재에 충전제를 혼합하는 단계와,
    상기 고무재를 이차원 상태로 만드는 단계와,
    이차원 상태의 상기 고무재를 교차 결합시키는 단계를 포함하는 이차원 고무 덮개, 특히 바닥 덮개를 제조하는 방법에 있어서,
    상기 충전제가 유리, 자기, 도기 및/또는 석기의 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 미가황 고무재의 무니 점도(Mooney viscosity)는, 상기 충전제가 혼합된 후 DIN 표준 53523에 따라 측정되는 경우, 160 ML (1+4) 100℃ 미만인 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 미가황 고무재의 무니 점도는, 상기 충전제가 혼합된 후 DIN 표준 53523에 따라 측정되는 경우, 145 ML (1+4) 100℃ 미만 및 특히 120 ML (1+4) 100℃ 미만인 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리, 자기, 도기 및/또는 석기의 입자가 재활용재인 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리, 자기, 도기 및/또는 석기의 입자가 가루 제품(ground-up product)으로서 혼합되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 입자의 입도의 d50 값이 1 ㎛ 내지 200 ㎛, 특히 1 ㎛ 내지 20 ㎛인 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유리, 자기, 도기 및/또는 석기의 입자는 이차원 고무 덮개에 대해 10 중량% 내지 80 중량%의 비율로 혼합되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고무 덮개가 과산화물, 황 및/또는 첨가제와 교차 결합되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    황과의 교차 결합은 특히, 디티오카바메이트, 디티오카바메이트 금속염, 티오람, 메르캅토 촉진제, 술펀아미드 및/또는 구아니딘 부류에 속하는 물질을 함유하는 교차 결합 촉진제들 또는 이들의 조합을 사용함으로써, 촉진될 수 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 입자가 염기성을 띠는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    황과의 교차 결합은 유리의 입자를 사용하여 촉진되는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고무재는 SBR(스티렌 부타디엔 고무), NBR(니트릴 부타디엔 고무), HNBR(수소화 니트릴 부타디엔 고무), EPDM(에틸렌 프로필렌 디엔 고무), EPM(에틸렌 프로필렌 고무), EVA(에틸렌 비닐 아세테이트), CSM(클로로술포닐 폴리에틸렌 고무), CR(클로로프렌 고무), VSI(실리콘 고무) 및/또는 AEM(에틸렌 아크릴레이트 고무)를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 유리, 자기, 도기 및/또는 석기의 입자가 충전제로서 혼합된 이차원 고무 덮개.
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