KR20140009109A

KR20140009109A - 가황 고무와 타이어 코드 중 적어도 하나의 요소와 폐기물로부터 제조된 복합 재료

Info

Publication number: KR20140009109A
Application number: KR20137003163A
Authority: KR
Inventors: 유발 타미르
Original assignee: 유.비.큐 메터리얼스 엘티디.
Priority date: 2010-07-14
Filing date: 2011-07-14
Publication date: 2014-01-22
Also published as: BR112013000748B1; JP2016196663A; CA2805229A1; AU2011277957B2; EA024841B9; US20130237633A1; US20170298211A1; CN103154098A; AU2011277957A1; MX2013000586A; EA024841B1; JP6046616B2; WO2012007949A1; CN103154098B; EP2593499A1; IL224152A; CA2805229C; US10246578B2; BR112013000748A2; KR101773223B1

Abstract

본 발명의 요지는, 제 1 성분과 제 2 성분을 포함하는 복합 재료(composite material)를 기재하고, 상기 제 1 성분은 유기 요소(organic element)와 열가소성 요소를 포함하고, 상기 제 2 성분은 가황 고무와 타이어 코드(tire cord)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 요소를 포함한다. 또한, 본 발명의 요지는, 전단력을 가하면서 가열하는 동안 유기 폐기물과 열가소성 폐기물을 포함하는 제 1 성분을, 가황 고무와 타이어 코드로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 요소를 포함하는 제 2 성분과 혼합하여, 용해물(melt)을 얻는 단계와, 상기 용해물을 가공처리하는 단계를 포함하는 방법을 기재하고, 상기 가공처리 단계는, 유기 요소와, 열가소성 요소와, 가황 고무와 타이어 코드로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 요소를 포함하는 복합 재료를 얻기 위해 상기 용해물을 적어도 냉각하는 단계를 포함한다.

Description

가황 고무와 타이어 코드 중 적어도 하나의 요소와 폐기물로부터 제조된 복합 재료{COMPOSITE MATERIAL FROM WASTE AND AT LEAST ONE ELEMENT OF VULCANIZED RUBBER AND TIRE CORDS}

본 발명은, 가황 고무(vulcanized rubber) 및/또는 타이어 폐기물(tire waste)을 포함하는 폐기물을 가공처리하는 방법과, 상기 폐기물의 가공처리로부터 얻어진 제품에 관한 것이다.

약 2억 8천만 개의 타이어가 미국에서 매년 폐기되고, 이 중 3천만 개의 타이어만이 재생 또는 재사용되어, 매년 처리되어야 할 대략 2억 5천만 개의 폐물 타이어(scrap tire)를 남긴다. 이러한 폐물 타이어를 처리할 필요성 외에, 수 년 동안 쌓이고 여러 저장 원료(stockpile)에 함유된 20억 내지 30억 개 정도로 많은 타이어가 있는 것으로 예측되었다. 계속해서 오르는 천연 고무 가격은 폐물 타이어 재활용에 대한 환경적인 동기에 경제적인 추진력을 제공한다.

전형적인 폐기된 자동차 타이어는 중량이 9.1 kg이다. 대략 5.4~5.9 kg(13 lb)은, 35 퍼센트의 천연 고무와 65 퍼센트의 합성 고무로 이루어진, 재생 가능한 고무로 이루어진다. 전형적인 트력 타이어는 중량이 18.2 kg이고, 또한 60 내지 70 퍼센트의 재생 가능한 고무를 함유한다. 트럭 타이어는 전형적으로 65 퍼센트의 천연 고무와 35 퍼센트의 합성 고무를 함유한다. 현대식 타이어의 대부분은, 10~15% 금속과 10% 코드(cord)(예를 들어, 폴리에스테르, 나일론, 또는 레이온)를 함유하는 강철 벨트 래디얼(steel-belted radial)이다.

매년 생산되는 2억 5천만 개의 타이어 중 약 45%는, 쓰레기 매립지(landfill), 저장 원료(stockpile), 또는 불법적인 덤프(dump)에서 처리된다. 약 7 퍼센트는 외국으로 수출되고, 8 퍼센트는 새로운 제품으로 재생되며, 약 40 퍼센트는 전체 또는 칩 형태 중 하나로 타이어 유도 연료로 사용된다. 현재, 폐물 타이어의 가장 큰 단일 용도는 여러 산업에서 연료로 사용하는 것이다. 적어도 9백만 개의 폐물 타이어가 매년 분쇄 고무로 가공처리된다. 분쇄된 타이어 고무는, 고무 제품{바닥 매트, 카펫 패딩, 및 자동차 흙받기(mud guard)와 같은}, 플라스틱 제품에 사용되고, 아스팔트 마찰 코스에서 미세한 응집체 첨가물(건조 공정)로 사용된다. 분말 고무(crumb rubber)는 고온 혼합물 아스팔트 포장도로에서 아스팔트 결합제 변형제(습식 공정)로 사용되었다.

타이어 고무 폐기물은 그 크기와 제조 방법으로 한정된 범주, 즉, 슬릿 타이어(slit tire), 파쇄 타이어(shredded tire), 또는 칩 타이어(chipped tire), 분쇄 타이어, 및 고무 분말로 나누어진다.

고무 재활용 공정은 파쇄로 시작된다. 대부분의 강철 및 보강 코드가 제거된 후, 2차 분쇄가 일어나고, 생성된 고무 분말은 제품 제조를 위해 준비된다. 이러한 비활성 재료를 이용할 수 있는 제조 용도는 그 탈황(devulcanization)을 필요로 하지 않는 것으로 제한된다. 고무 재활용 공정에서, 탈황은 가황 고무 분자를 교차 결합하는 황-황 결합을 분리하는 것으로 시작하여, 새로운 교차 결합의 형성을 용이하게 한다. 두 개의 주 고무 재활용 공정, 즉, 변형 오일 공정과 물-오일 공정이 개발되었다. 이러한 각각의 공정으로, 오일과 재생제(reclaiming agent)는, 특별한 장비에서 오랜 시간(5~12시간) 동안 높은 온도와 압력을 받고 광범위한 기계적인 후-가공처리를 필요로 하는 재생 고무 분말에 첨가된다. 이러한 공정으로부터의 재생 고무는 특성을 바꾸고 타이어를 포함한 많은 제품에 사용하는데 적합하지 않다. 전형적으로, 이러한 여러 탈황 공정은 상당한 탈황을 얻지 못하고, 일관적인 품질을 이루지 못하거나, 엄청나게 고가였다.

현재, 타이어 보강 섬유(또는 타이어 코드)는 재활용에서 극소수의 용도를 갖고 타이어 재활용 산업에서 다른 큰 문제를 준다. 타이어 코드 재활용 방법에 대한 매우 드문 예가 미국 특허 제 3,468,974호에 제공되는데, 상기 특허는, 64~91% 타이어 코드(폴리아미드)와, 타이어 코드 재료의 압출 펠릿화로부터 제조된 3~36% 가황 고무를 함유하는 성형 조성물을 교시한다. 다른 한편, 타이어로부터 생긴 고무로 제조된 제품의 생산은 고무의 탈황 단계를 필요로 한다. 예를 들어, WO 2009/019684에는, 사용된 광물성 오일과, 식물성 오일 및/또는 동물성 지방의 가수분해 폐기물뿐만 아니라, 폐기 자동차 및/또는 다른 타이어 및/또는 다른 고무 폐기물로부터 중합체 플라스틱 제품을 제조하는 방법이 기재되어 있다.

가황 고무와 플라스틱을 혼합하는 것은 가황 고무를 재활용하기 위해 알려져 있다. 예를 들어, 미국 특허 출원 제 2001/0056155호는, 초저밀도 폴리에틸렌과 재생 고무를 포함할 수 있는 충전재의 혼합물로부터 압축 성형을 제공한다.

미국 특허 출원 제 2005/0279965호는, 재생 타이어로부터의 분말 고무, 플라스틱, 및 아스팔트를 고 전단 혼합기(high shear mixer)에서 혼합하는 단계를 포함하는, 복합 재료를 제조하는 방법을 기술한다.

미국 특허 제 6,558,773호와 제 6,703,440호는, 고무와 결합제(예를 들어, 초저밀도 폴리에틸렌)를 블렌딩 및 가열하고 상기 블렌드를 압출한 다음, 원하는 제품으로 압축 성형하여 제조된 압축 성형 제품을 기재한다.

미국 특허 제 6,169,128호는, 폐기된 플라스틱 및 고무를 결합제와 가공처리하여 가공처리 가능한 재료와 유용한 제품을 그로부터 얻는 방법을 교시한다.

WO 2004/074594는, 고무 타이어와 드럼(drum)의 블렌드로 제조되는 것이 바람직한 지붕 또는 판자벽(siding) 용도를 위한 패널을 교시한다.

본 발명의 요지는, 제 1 성분과 제 2 성분을 포함하는 복합 재료(composite material)를 기재하고, 상기 제 1 성분은 유기 요소(organic element)와 열가소성 요소를 포함하고, 상기 제 2 성분은 가황 고무와 타이어 코드로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 요소를 포함한다.

본 발명의 요지는,

- 전단력을 가하면서 가열하는 동안 유기 폐기물과 열가소성 폐기물을 포함하는 제 1 성분을, 가황 고무와 타이어 코드로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 요소를 포함하는 제 2 성분과 혼합하여, 용해물(melt)을 얻는 단계와,

- 상기 용해물을 가공처리하는 단계로서, 상기 가공처리 단계는, 유기 요소와, 열가소성 요소와, 가황 고무와 타이어 코드로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 요소를 포함하는 복합 재료를 얻기 위해 상기 용해물을 적어도 냉각하는 단계를 포함하는, 상기 용해물 가공처리 단계를

포함하는 공정을 추가 기재한다.

본 발명의 요지는,

- 적어도 유기 폐기물과 열가소성 폐기물을, 건조, 미립자화, 혼합, 및 전단력 하의 가열로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 가공처리 단계를 거치게 하여, 제 1 성분을 얻는 단계와,

- 전단력을 가하면서 가열하는 동안 상기 제 1 성분을, 가황 고무와 타이어 코드로 이루어진 그룹으로부터 선택된 요소를 포함하는 제 2 성분과 혼합하여, 용해물을 얻고, 상기 용해물을 가공처리하는 단계로서, 상기 가공처리 단계는, 유기 요소, 열가소성 요소, 및 가황 고무와 타이어 코드로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 요소를 포함하는 복합 재료를 얻기 위해 적어도 냉각하는 단계를 포함하는, 상기 용해물을 얻고 상기 용해물을 가공처리하는 단계를

포함하는 공정을 추가 기재한다.

다음의 상세한 설명은 어떠한 당업자도 본 발명을 사용할 수 있도록 하기 위해 제공되고, 제공된 예는 본 발명의 양상 실행시 발명자에 의해 채택된 기술을 나타낸다. 이러한 기술은 본 발명을 실행하기 위한 바람직한 실시예의 예이지만, 본 발명의 명세서에 비추어, 당업자는, 본 발명의 사상과 의도된 범위에서 벗어나지 않으면서 여러 가지 변형이 이루어질 수 있음을 인지할 것이라는 점이 이해되어야 한다.

다음 설명에서, 모든 백분율(%) 표시는 w/w 단위인 성분의 상대적인 양, 즉, 복합 재료 중량 100 단위에서 성분의 중량에 관한 것이다. 상대적인 양은 최종 생성물에서 결정되거나, 기술된 가공처리 전, 복합 재료를 제조하는데 사용된 출발 물질(들)에서 결정되거나 결과적인 최종 복합 재료를 얻기 전 가공처리 동안 취해진 샘플에서 결정될 수 있다. 인지될 바와 같이, 수분 또는 이와 다른 휘발성 물질과 같은 물질의 손실, 가공처리 동안 일부 휘발성 화합물의 형성, 재료의 분해, 및 복합 재료의 성분과 투입 재료의 성분의 함량 비교시 고려되어야만 하는 다른 인자 때문에, 가공처리되기 전 투입 재료(예를 들어, 제 1 성분 및/또는 제 2 성분)에서 한 가지 성분의 상대적인 양과 얻어진 복합 재료 사이에는 약간의 (전형적으로, 작은) 변화가 있을 수 있다.

숫자 앞에 오는 "약"이라는 용어와 함께 아래 표시된 모든 양과 치수는, 표시된 수 약 10% 이상 내지 표시된 수 약 10% 이하의 가능한 공차(tolerance)를 갖는 표시된 수를 나타내는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "약 10%"라는 용어는, 9% 내지 11%의 범위를 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 약 100℃라는 용어는, 90℃ 내지 110℃의 범위를 나타낸다. 이와 관련하여, 중량%를 가리킬 때, 물이 배제된, 전체 무수(dry) 기준의 각각의 상대적인 % 함량(w/w)이 의미되는 것에 유의한다. 또한, 단수 형태는 내용이 분명하게 그렇지 않다고 나타내지 않는 한 복수의 대상을 포함한다는 것에 유의한다.

상세한 설명과 다음에 오는 청구항 전반에서, 문맥이 다른 것을 요구하지 않으면, "포함한다"라는 용어와, "포함" 및 "포함하는"과 같은 변형예는, 임의의 요소 또는 단계 또는 요소와 단계의 그룹을 배제하지 않고, 기재된 요소 또는 단계 또는 요소 또는 단계의 그룹의 포함을 의미하는 것으로 이해될 것이다. 이와 관련해서, "~로 필수 구성된"이라는 용어는, 인용된 요소를 포함하지만 가공처리 또는 결과적인 생성물 상에서 기본적인 중요성을 가질 수 있는 다른 요소를 배제한 복합 재료를 한정하는데 사용된다. 그래서, "~로 구성된"은, 다른 요소 중 더 많은 미량 요소(trace element)를 배제하는 것을 의미할 것이다. 각각의 이러한 전환 용어(transition term)로 한정된 실시예는 본 발명의 범위 내에 있다.

본 발명은, 특히, 한편으로, 가황 고무 및 타이어 코드를 포함하는 타이어 폐기물 재료에 대한 해결책과, 다른 한편으로, 생활 폐기물과 같은 분류되지 않은 폐기물에 대한 해결책을 제공하는 것으로 목적으로 한다. 이러한 해결책은 콤팩트형 복합 재료를 얻기 위해 상기의 조합을 가공처리하여 제공된다. 그래서, 본 명세서는 상기 폐기물 재료로 만들어진 복합 재료와, 폐기물 재료를 유용한 복합 재료로 가공처리하는 방법과, 폐기물에서 유도된 복합 재료로부터의 제조 물품을 제공한다.

다음의 상세한 설명과 청구항에서, 때때로, 여러 가지 용어가 사용될 것이고, 이러한 용어의 의미는 본 발명에 따라 해석되어야만 하기 때문에 다음과 같다.

"유기 폐기물(organic waste)"은, 이에 제한되지 않지만, 정원 폐기물{잎, 깎인 잔디(grass clipping), 가지, 건초, 꽃, 톱밥, 목재칩, 나무껍질}, 식품 폐기물(과일, 채소, 곡물, 육류, 달걀 껍질, 뼈, 오일, 지방, 또는 유제품)뿐만 아니라, 기타(종이, 배설물, 먼지, 머리카락, 나무 재)와 같이 살아있었거나 살아있는 폐기물을 포함하는 임의의 탄소를 나타내기 위해 본 명세서에서 사용된다. 복합 재료는 유기물을 포함하기 때문에, 예를 들어, DNA, 단백질, 클로로필, 칼륨, 질소, 및 인 등과 같이, 합성 기원의 재료에는 없는, 생물학적 기원의 재료에 특유한 지문을 고유하게 포함한다. 유기 폐기물은 전형적으로 유기 섬유를 포함한다.

"유기 요소(organic element)"는 본 명세서에서 유기 폐기물로부터 기원하는 임의의 탄소계 재료를 나타내기 위해 사용된다. 유기 요소는 유기 폐기물을 원래 형성하는 여러 유기 요소의 조합일 수 있고, 다른 형태의 화학 재료(즉, 유기 폐기물에는 원래 존재하지 않았던)로 약간의 변형(화학 및/또는 물리적)을 거친 본 발명에 따른 가공처리를 따르는 유기 폐기물일 수 있다.

"유기 섬유(organic fiber)"는 본 명세서에서 유기 또는 인공 기원의 섬유를 나타내기 위해 사용된다. 일부 실시예에서, 유기 섬유는, 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스 및/또는 리그닌(lignin)과 그 조합 {후자는 "목질 바이오매스(lignocellulosic biomass)"라는 용어로도 알려져 있음} 중 어느 하나를 포함한다. 다른 종류의 유기 섬유는, 다른 유형의 셀룰로오스와 셀룰로오스 유도체, 및 섬유 단백질(울과 실크와 같은)을 포함해서, 이 용어로 포함될 수 있다.

"열가소성 폐기물" 또는 "열가소성 물질"은 본 명세서에서 녹는 온도 이상으로 가열하면 고온의 용해 가능한 재료(연성, 전연성, 성형 가능, 재성형 가능, 및 압출 가능, 용접 가능한 재료)로 되고, 그 녹는 온도 아래로 다시 냉각되면 탄성 상태로 가역적으로 고형화되는, 고형 또는 필수적으로 고형 재료를 나타내기 위해 사용된다. 유리 온도 밑으로 추가 냉각하면, 열가소성 물질은 고체 상태, 전형적으로 무정형을 채택한다. 열가소성 물질은, 폴리올레핀, 폴리스티렌, 폴리염화비닐, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리아크릴로니트릴, 폴리부타디엔, 폴리스티렌, 폴리카보네이트, 나일론, 폴리우레탄, 그 공중합체, 및 앞에서 정의된 열가소성 특성을 갖는 이와 다른 재료를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.

"열가소성 요소"는 본 명세서에서 열가소성 특성을 나타내는 플라스틱 재료를 나타내기 위해 사용된다.

"실질적으로 분류되지 않은 폐기물(substantially unsorted waste)" 또는 "SUW"은, 본 명세서에서 고형, 반고형 및/또는 유동성 재료를 포함하는 폐기물 재료를 나타내기 위해 사용되고, 상기 폐기물 재료는, 인간 및 동물 활동으로 생긴 플랜트 재료를 포함할 수 있고, 도시 폐기물, 산업 폐기물(예를 들어, 화학물질, 페인트, 플라스틱, 모래), 농업 폐기물(예를 들어, 농장 동물 거름, 작물 잔류물), 슬러지로부터 생길 수 있으며, 위험 물질 등을 포함하는 폐기물일 수 있다. 상기 폐기물은, 종이, 목재, 직물과 같은 분해되지 않는 가연성 폐기물, 금속, 유리, 모래, 및 세라믹과 같은 불연성 폐기물일 수 있다. 폐기물은 또한 오랜 쓰레기 매립지(landfill)를 포함하는 쓰레기 매립지로부터 생길 수 있다. 폐기물은 분류되지 않거나, 예를 들어, 그대로 얻어지거나 {즉, 폐기물 관리 시설 또는 폐기물 덤프(waste dump)에서 또는 쓰레기 매립지로부터 받은 형태로}, 폐기물은 부분적으로 분류된다 (즉, 대부분의 폐기물은 그대로 유지되지만, 하나 이상의 요소는 가공처리 전 선택적으로 제거된다). 이러한 선택적으로 제거된 요소는 재활용 가능 재료 또는 물품으로 경제적인 가치를 가질 수 있고, 제한되지는 않지만, 금속 부분, 예를 들어, 배터리, 알루미늄과 철, 유리, 세라믹, 종이, 판지, 및 플라스틱 용기(병, 저장 그릇, 상업적인 플라스틱 요리용 용기 등과 같은)를 포함한다. 대부분의 폐기물이 유지되는 것을 가리킬 때, 원래 폐기물 재료(즉, 분류되지 않고, 그대로인, 폐기물의)의 적어도 약 80 중량%와 때로 원래 폐기물 재료의 90 중량% 이상과 심지어 95 중량% 이상이 유지되는 것으로 의미된다. 즉, 폐기물에서 제거된 요소는 원래 폐기물 중량의 약 20%, 약 10%, 또는 심지어 약 5%를 초과하지 않는다.

"도시 고형 폐기물" 또는 "MSW"는 본 명세서에서 인간과 산업에 의해 버려진 생활 폐기물 및/또는 상업 폐기물을 나타내기 위해 사용된다. MSW는, 목재, 종이, 판지, 티슈 등과 같이 목재에서 유도된 제품, 음식물 쓰레기 및 플라스틱으로 이루어질 수 있다. 2007년, 환경 보호청은, 미국에서 MSW가 중량%로 다음 성분, 즉, 종이(32.7%), 유리(5.3%), 금속(8.2%), 플라스틱(12.1%), 고무, 가죽, 및 직물(7.6%), 목재(5.6%), 야드 트리밍(yard trimming)(12.8%), 음식물 쓰레기(12.5%), 기타(3.2%)로 이루어졌다고 보고했다. 이스라엘은 2005년 이와 유사한 분석을 보고했다. 즉, 유기 물질(40%), 플라스틱(13%, 주로 열가소성 물질), 판지(8%), 종이(17%), 직물(4%), 1회용 기저귀(5%), 기타(7%), 유리(3%), 및 금속(3%). 이러한 백분율은 평균치이고 실제 백분율은 장소마다 다를 것이지만, 이러한 폐기물에서 주요 성분은 플라스틱과 셀룰로오스 유형의 재료, 예를 들어, 목재와 목재로부터 유도된 성분, 예를 들어, 종이, 화장지, 두꺼운 종이 등임이 분명하다. MSW는 일반적으로 수분을 함유한다.

폐기물, 일부 실시예에서 SUW는, 본 발명에 따라 습식 재료(즉, 물 및/또는 수분을 포함하는)로 사용될 수 있거나 건조 재료(즉, 0.1% w/w 미만의 수분을 포함하는)로 사용된다.

"건조(drying)"는 액체를 제거하기 위해 폐기물을 처리하거나 복합 재료의 임의의 요소를 처리하는 것을 나타내는데 사용된다. 전형적으로, 제거는 휘발성 액체(즉, 20℃에서 적어도 15mmHg의 증기 압력을 갖는 액체, 예를 들어, 물과 에탄올)의 적어도 일부 양이다. 건조는, 건조된 폐기물 또는 요소, 즉, 10% 이하의 수분, 5% 이하의 수분, 및 때로 심지어 1% 이하의 수분을 포함하는 폐기물을 생기게 한다. 일부 실시예에서, 폐기물에서 액체(예를 들어, 물)의 어떤 레벨(예를 들어, 1% 이상)이 건조 후 유지된다. 폐기물로부터 제거된 액체의 양은 최후에 얻어진 복합 재료의 의도된 용도에 맞추도록 조절될 수 있다. 또한, 건조는, 예를 들어, 폐기물을 밖에 두거나 폐기물이 오븐 챔버에서 건조 공기의 흐름 하에 건조되도록 하거나, 또는 액체를 짜내어서, 임의의 건조 수단을 포함한다. 본 발명의 문맥에서, 건조는, 폐기물 또는 요소에 초기 함유된 수분의 적어도 50%, 때로 60%, 70%, 80%, 90%, 95%, 및 심지어, 때로, 99% 이하를 제거하는 것을 포함한다 (이는, 건조 전후 폐기물 또는 요소의 중량을 측정하여 결정될 수 있음). 수분의 99~100%가 폐기물에서 제거될 필요는 없고, 일부 용도에서는, 복합 재료를 제조하기 위한 다음 절차를 위해 또는 폐기물을 고무 및/또는 타이어 코드와 가공처리하기 위해서 폐기물에 약간의 물이 남아있는 것이 훨씬 바람직하다는 점에 유의한다. 일부 실시예에서, 건조 후 얻어지고 본 명세서에 기재된 바와 같이 복합 재료를 제조하기 위해 사용된 폐기물은 물과, 약 1% 내지 약 11% 범위의 함량으로 에탄올과 같은 다른 휘발성 액체를 선택적으로 함유한다.

"가황 고무"는 본 명세서에서 가교 고무 중합체를 나타내기 위해 사용된다. 전형적으로 고무 중합체는, 폴리이소프렌{천연 고무(예를 들어, 검 고무) 또는 합성 고무)과 스티렌-부타디엔(SBR)과 같은 탄화수소 엘라스토머이다. 전형적으로 가교(cross-linking)는, 황, 과산화물, 또는 당업자에게 알려진 이와 다른 임의의 가교제와 고무 중합체의 반응을 포함하고, 상기 반응 동안 개별 중합체 사슬은 서로 공유 연결되어 3차원 매트릭스를 생성한다. 고무 중합체의 가황(vulcanization)은 점진적으로 엘라스토머를 열경화성 물질로 변환한다. 가황의 정도는 가황 고무의 용도에 따라 고무마다 다를 수 있다. 임의의 가황 정도에서 임의의 가황 고무가 사용될 수 있음을 이해해야 한다. 가황 고무는, 특히 가황 고무의 공급원이 고무 잔류물이고 고무 제조 공장의 폐기된 가황 고무일 때, 비가황 또는 탈황 고무(devulcanized rubber)의 일 부분을 포함할 수 있음에 또한 유의해야 한다. 전형적으로, 비가황 또는 탈황 고무는, 가황 고무 매스 전체 중량의 10% 또는 심지어 5% 또는 심지어 1% 정도로 낮은 것도 초과하지 않을 것이다. 가황 고무는, 가황 반응 동안, 그 사용, 또는 가공처리{예를 들어, 재생(retreading), 재활용 처리 또는 고무 분말(crumb rubber)로의 크기 감소} 동안 고무가 노출된 잔류물 또는 오염물을 포함하는 충전재 및 섬유와 같은 고무 첨가제를 또한 포함할 수 있다.

가황 고무는 순수한 100% 미만일 수 있고, 가황 고무 전체 중량의 0.1 내지 20% w/w의 양으로 소량의 다른 잔류물을 포함할 수 있고, 때로 가황 고무는 0.5 내지 10% w/w 잔류물, 또는 1 내지 5% w/w 잔류물을 포함한다. 이러한 잔류물은 타이어 코드, 강철, 실리카, 점착방지제(anti-tackifying agent), 오일, 모래, 철, 재, 및 탄산칼슘을 포함한다.

일부 실시예에서, "가황 고무"는, 제한되지는 않지만, 중고 타이어, 범퍼, 신발창, 라텍스와 고무 장갑, 컨베이어 벨트와 같은 처리된 가황 고무 제품으로부터의 가황 고무이고, 산업 고무 잔류물 및 고무 제조 시설로부터의 폐기된 가황 고무로부터 또한 올 수 있다. 상기 폐기된 가황 고무는 일부 부분적으로 또는 가황 처리되지 않은 고무를 부 성분으로 포함할 수 있다. 일부 다른 실시예에서, 가황 고무는 천연 또는 합성인 순수한 재료로부터 생성된다.

폐기된 가황 고무 제품(예를 들어, 타이어 폐기물)은, 스크랩(scrap), 조각(shred), 슬릿(slit), 칩(chip), 분쇄 고무, 및 고무 분말과 같이, 이 기술 분야에 알려져 있는 임의 종류의 미립자 형태의 고무로 분쇄된다.

일부 실시예에서, "가황 고무"는, 제한되지는 않지만, 전체 타이어(트레드와 케이싱), 또는 타이어 슬릿, 타이어 칩, 분쇄 고무, 고무 분말, 타이어 조각, 타이어 분말, 타이어 코드 등을 포함하는 타이어의 서로 다른 형태의 가공처리(사이징과 성형)를 포함하는, 타이어 폐기물의 임의의 구성요소일 수 있다.

대부분의 경우, 타이어 조각 또는 타이어 칩의 생산은, 타이어 파쇄기(tire shredder)에 의한 일차 및 이차 파쇄를 필요로 한다. 폐기된 타이어는 또한 크기 감소 공정을 거쳐 전형적으로 타이어 조각, 타이어 칩, 분쇄 고무, 또는 고무 분말을 얻는다. 이와 유사하게, 다른 가황 고무 공급원이 사용되면, 가공처리 가능한 입자를 얻기 위한 크기로 또한 감소된다.

"타이어"는 그 종래의 의미를 갖는 것으로 이해되어야 한다. 타이어는 주로 가황 고무, 타이어 코드 및 강철이다. 다른 성분은 탄소, 광물(mineral)(예를 들어, 아연과 황)을 포함할 수 있다. 중고 타이어의 확인과 관리에 관한 기술 가이드라인(UNEP, 바젤 협약, 1999년)에 따라, 평균적으로 타이어는, 45~47% 고무, 21~22% 탄소, 16~25% 강철, 약 5% 타이어 코드, 1~2% 아연, 약 1% 황, 및 5~8% 첨가제를 포함한다. 따라서, 이러한 모든 성분은 본 명세서에 사용된 타이어 폐기물에 존재할 수 있다.

"타이어 조각(tire shred)"은, 불규칙한 모양을 이루고 크기가 다양한 타이어 미립자를 나타내기 위해 사용되는데, 크기는 길이가 300 내지 460mm, 폭이 100 내지 230mm인 것부터, 길이가 100 내지 150mm 정도로 작은 것까지 다양하다. 크기와 모양은 이들의 제조 공정, 제조업자 지시/장비 및 조건에 의해 조절될 수 있다. 전형적으로, 타이어를 파쇄하는 공정 동안, 타이어 조각의 에지를 따른 내부 강철 벨트 파편(internal steel belt fragment)이 노출된다. 강철 벨트 파편은 전형적으로 본 발명에 따른 가공처리 전 타이어 조각으로부터 제거된다. 일부 실시예에서, 강철 벨트 파편은 자기 분리기, 중량 분리 기술, 맴돌이 전류 분리기 시스템(Eddy Current Separator System), 및 이와 다른 일반적으로 사용된 분리 기술에 의해 제거된다.

"타이어 칩(tire chip)"은 본 명세서에서 전형적으로 크기가 76mm 내지 13mm인 가공처리된 타이어 조각을 나타내기 위해 사용된다.

"분쇄 고무(ground rubber)"는, 특히, 크기 감소 장비의 유형과 의도한 용도에 따라, 크기가 19mm 내지 0.15mm(제 100번 시브)인 고무를 나타내기 위해 본 명세서에 사용된다. 분쇄 고무의 제조는, 제립기(granulator), 해머 밀(hammer mill), 또는 미세 분쇄기에 의해 이루어질 수 있다. 제립기는 전형적으로 모양이 일정하고 비교적 작은 표면적을 갖는 정육면체인 입자를 제조한다. 때로, 섬유유리 벨트 또는 코드는, 일반적으로 공기 분리기에 의해, 미세한 고무 분말로부터 분리된다. 분쇄 고무는 자기 분리의 이중 순환을 거친 다음, 스크리닝되고 여러 크기 분율로 회수될 수 있다.

"고무 분말(crumb rubber)"은 본 명세서에서 크기가 4.75mm(제 4번 시브) 내지 0.075mm(제 200번 시브) 미만인 고무를 나타내기 위해 사용된다. 크랙커밀 공정(crackermill process), 제립기 공정, 및 마이크로밀 공정(micro-mill process)과 같이, 스크랩 타이어를 고무 분말로 변환하는데 사용된 임의의 일반적인 방법이 적용될 수 있다. 스크랩 타이어가 회전하는 골진 강철 드럼(corrugated steel drum) 사이를 지나는 크랙커밀 공정은, 큰 표면적이 되도록 하는 불규칙한 모양의 찢긴 입자를 생성한다. 이러한 분말(crumb)은 크기가 약 4.75mm 내지 0.5mm(제 4번 시브 내지 제 40번 시브)이고, 분쇄된 고무 분말로 보통 지칭된다. 제립기 공정은, 가까운 공차로 지나가는 회전 강철판으로 고무를 전단하여, 입상의 고무 분말 입자를 얻는데 사용된다. 크기 범위가 0.5mm(제 40번 시브) 내지 0.075mm(제 200번 시브) 정도로 작은 미세한 분쇄 고무 분말은 마이크로밀 공정으로 얻어진다. 극저온 기술이 또한 사용될 수 있고, 상기 기술에서 고무 입자는 액체 질소와 접촉하게 되어, 입자를 부스러지게 하고 작은 입자로 부서지기 쉽게 한다. 이 기술은 흔히 최종 분쇄 전에 사용된다.

"타이어 섬유(tire fiber)"라는 용어와 호환성 있게 사용되는 "타이어 코드(tire cord)"는, 비교적 낮은 정도의 수축률을 갖는 고강도(높은 모듈러스) 섬유 섬유상 재료를 나타내고, 낮은 정도의 이력현상(hysteresis)을 나타낸다. 타이어 코드는 고무 제품을 위한 압축 피로(compression fatigue)에 대한 더 나은 저항을 타이어에 제공하는 보강 필라멘트로 사용된다. 타이어 코드는, 타이어로 불리지만, 고무 컨베이어 벨트, 농업 및 배관 고무 호스 등으로부터 또한 얻어질 수 있다. 타이어 코드는, 제한되지는 않지만, 폴리에스테르(예를 들어, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, PET), 폴리아미드(나일론), 방향족 폴리아미드(예를 들어, 아라미드와 p-아라미드) 레이온, 면, 탄소 섬유, 또는 타이어/벨트 사업에 사용된 이와 다른 임의의 재료를 포함할 수 있다. 타이어 코드를 위한 다른 공급원은 순수한 재료, 즉, 중고 제품으로부터 유도되지 않은, 레이온, 나일론, 및 폴리에스테르로 만들어진 섬유와 같은 재료와, 직물 산업 또는 낡은 옷감 또는 합성 카펫과 같은 직물로부터 타이어 코드에 상당하는 섬유이다.

복합 재료

상기 내용에 따라, 본 명세서는 제 1 성분과 제 2 성분을 포함하는 복합 재료를 제공하고, 상기 제 1 성분은 유기 요소와 열가소성 요소를 포함하고, 상기 제 2 요소는 가황 고무와 타이어 코드로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 요소를 포함한다.

제 1 성분은 적어도 하나의 유기 요소와 열가소성 요소를 포함한다.

일 실시예에서, 유기 요소는, 전체 복합 재료의 적어도 약 10%(w/w), 때로, 약 15% w/w, 약 20% w/w, 약 25% w/w, 약 30% w/w, 약 35% w/w, 약 40% w/w, 및 복합 재료 전체 중량의 심지어 적어도 약 48% w/w 내지 유기 물질의 약 49% w/w 이하의 상위% w/w, 전형적으로 약 45% w/w 미만, 약 40% w/w, 약 35% w/w, 또는 심지어 약 30% 미만의 범위에 있다.

제 1 성분은 또한 열가소성 요소를 포함한다. 일부 실시예에서, 열가소성 요소의 양은, 전체 복합 재료의 적어도 1% w/w, 2% w/w, 5% w/w, 또는 심지어 10% w/w 내지 전체 복합 재료의 열가소성 요소의 약 49% w/w 이하의 상위% w/w, 전형적으로 약 45% w/w 미만, 약 40% w/w, 약 35% w/w, 또는 심지어 약 30% 미만의 범위에 있다.

일부 실시예에서, 제 1 성분의 양은 복합 재료의 약 10% w/w 내지 약 50% w/w이다.

제 1 성분은 또한 플라스틱을 포함할 수 있다. 제 1 성분에서 플라스틱의 양은 0 내지 약 40% w/w, 또는 약 35% w/w, 또는 심지어 약 30% w/w일 수 있다. 일부 실시예에서, 복합 재료에서 플라스틱의 양은 적어도 1% w/w, 3% w/w, 5% w/w, 10% w/w, 또는 심지어 15% w/w이지만, 30% w/w 이하, 또는 25% w/w 이하, 또는 심지어 20% w/w 이하이다. 제 1 성분의 부분과 이로 인해 복합 재료의 부분을 형성할 수 있는 플라스틱 재료의 일부 비제한적인 예는, 합성 폴리올레핀{예를 들어, 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLPE), 폴리프로필렌(PP)}, 폴리스티렌(PS){고충격 폴리스티렌(HIPS) 포함}, 강성 및 가소화된 폴리염화비닐(PVC), ABS(아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌), PU(폴리우레탄), 폴리아미드(PA), 및 에틸렌 비닐 알코올 공중합체(EVOH)를 포함한다.

일부 실시예에 따라, 제 1 성분은 또한 금속, 모래, 및 점토와 같은 무기 요소를 포함한다. 무기 요소의 양은 무기 물질의 적어도 약 1% w/w, 약 2% w/w, 약 5% w/w, 약 10% w/w, 또는 적어도 약 15% w/w, 복합 재료의 약 50% w/w 미만, 약 40% w/w, 약 30% w/w, 또는 심지어 약 20% w/w 미만일 수 있다.

일부 실시예에서, 제 1 성분은 실질적으로 분류되지 않은 폐기물(SUW)로부터 유도된다. 일부 더 특정한 실시예에서, 분류되지 않은 폐기물은 도시 고형 폐기물(MSW)이다. 제 1 성분의 다른 요소, 즉, 유기 요소, 열가소성 요소 등은 동일한 공급원, 예를 들어, SUW/MSW의 동일 벌크(bulk)로부터 생길 수 있지만, 때로는, 다른 공급원으로부터 제공될 수 있다. 예를 들어, 유기 요소는 깎인 잔디 및/또는 유기 생활 폐기물로부터 제공될 수 있고, 열가소성 요소는 수거된 플라스틱 병과 용기로부터 제공될 수 있다.

제 2 성분은 가황 고무와 타이어 코드로부터 선택된 적어도 하나의 요소를 포함한다. 일부 실시예에서, 결합된 제 1 성분과 제 2 성분 중 제 2 성분의 양은, 복합 재료의 전체 중량의 적어도 약 50% w/w, 약 55% w/w, 약 60% w/w, 약 65% w/w, 약 70% w/w, 약 75% w/w, 약 80% w/w, 또는 적어도 약 85% w/w 내지 결합된 제 1 성분과 제 2 성분의 전체 중량의 약 90% w/w 미만, 약 85% w/w, 약 80% w/w, 약 75% w/w, 약 70% w/w, 약 65% w/w, 또는 약 60% w/w 미만의 상한치까지의 범위 내에 있다.

일부 실시예에서, 전체 결합된 제 1 성분과 제 2 성분 중 가황 고무의 중량을 기준으로 한 양은, 전체 중량의 적어도 약 20%, 약 25%, 약 30%, 약 35%, 약 40%, 약 45%, 약 50%, 또는 적어도 약 55% 내지 전체 중량의 약 90% 미만(타이어 코드가 존재하지 않을 때), 약 85%(타이어 코드가 또한 존재할 수 있을 때), 약 80%, 약 75%, 약 70%, 약 65%, 또는 약 60% 미만의 상한치까지의 범위 내에 있다.

일부 실시예에서, 전체 결합된 제 1 성분과 제 2 성분 중 중량을 기준으로 한 타이어 코드의 양은, 적어도 약 0, 약 1%, 약 2%, 약 5%, 약 10%, 약 15%, 약 20%, 또는 적어도 약 25% 내지 약 30% 미만, 약 25%, 약 20%, 약 15%, 약 10%, 약 5%, 또는 약 3% 미만의 상한치까지의 범위 내에 있다.

명료함을 위해, 일부 타이어 코드는 플라스틱 재료(예를 들어, 폴리아미드와 폴리에스테르)인 것으로 간주되기 때문에, 타이어 코드로 사용하는데 적합한 코드 형태의 중합체는, 타이어 코드인 것으로만 계산되고 제 1 성분에서 열가소성 요소의 부분으로는 계산되지 않는다는 점이 이해되어야 한다. 이와 유사하게, 타이어 코드로 사용하는데 적합한 코드 형태가 아닌 플라스틱 재료는, 제 1 성분에서 열가소성 요소의 부분으로 계산된다.

전형적으로, 결합된 제 1 성분과 제 2 성분의 전체 중량은 복합 재료의 전체 중량이다.

일 실시예에서, 제 2 성분은 적어도 가황 고무를 포함한다. 이에 제한되지는 않지만, 타이어 코드의 첨가는 생성된 복합 재료의 기계적 강도를 증가시키는 것을 보조할 수 있다. 사용된 타이어 코드의 길이는 또한 생성된 복합 재료의 강도에 영향을 미친다. 즉, 섬유가 더 길수록, 생성된 재료는 더 강하다. 증가된 기계적 강도는, 탄성재(resilient material)가 일반적으로 사용되는 여러 용도에서 복합 재료의 사용을 가능하게 한다.

때로, 조성물과, 이에 따른 복합 재료의 특성은, 복합 재료를 제조하는 동안 또는 복합 재료가 제조된 후 다른 특정 요소를 첨가하여 미세 조정될 수 있다. 복합 재료에 혼합하는 것이 유리할 수 있는 다른 요소의 몇 가지 비제한적인 예는 색 안료 및 활성 탄소이다.

일부 실시예에 따라, 제 1 성분은 적어도 유기 폐기물과 열가소성 폐기물을 포함하는 가공처리 폐기물이다. "가공처리 폐기물(processed waste)"이라는 용어는, 건조, 전단력(shear force)을 가하면서 가열하는 동안의 혼합, 압출(extruding), 및 선택적으로 또한 미립자화(particulating)와 시빙(sieving) 중 적어도 한 가지 조작을 거친 폐기물을 가리킨다. 때로, 폐기물을 가공처리하여 제 1 성분을 얻는 것은 상술한 모든 작용을 포함할 수 있다. 가공처리 폐기물은, 일부 실시예에서 직경의 크기가 약 0.01mm 내지 약 2.5mm인 미립자 물질로 얻어지지만, 때로는 약 1.5mm 미만일 수 있고, 심지어 더 전형적으로는 직경의 크기가 약 0.7mm 내지 약 1.5mm 또는 약 0.7mm 미만인 입자가 사용된다. 일 실시예에 따라, 제 1 성분은 직경의 크기가 0.01mm 내지 0.7mm인 미립자 가공처리 폐기물이다.

일부 실시예에 따라, 폐기물은 실질적으로 분류되지 않은 폐기물(SUW)로, 이는 공동 계류중인 PCT/IL2010/000027에 기술되어 있는 가공처리 폐기물을 제공할 수 있다. 이러한 가공처리 폐기물은, 유기 물질과 선택적으로 플라스틱을 포함하는 실질적으로 분류되지 않은 폐기물을 미립자화하는 단계와, 상기 미립자 폐기물 재료를 혼합하는 동안 전단력을 가하면서 적어도 약 100℃의 온도로 가열하여 가공처리 폐기물을 얻는 단계의 최소 단계를 사용하여, 실질적으로 분류되지 않은 폐기물을 가공처리함으로써 제조된다. 분류되지 않은 폐기물은 가공처리 전에 건조될 수 있다.

때로, 제 1 성분으로 사용된 가공처리 폐기물은 그 표면 에너지(surface energy)를 특징으로 할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따라, SUW로부터 얻어진 가공처리 폐기물은, 약 35 dyne/cm 이상, 바람직하게는 약 40 dyne/cm 이상, 훨씬 더 바람직하게는 약 45 dyne/cm 이상인 표면 에너지를 갖는다. 비교를 위해, 폴리에틸렌의 표면 에너지는 약 35 dyne/cm이고, 폴리프로필렌의 표면 에너지는 약 31 dyne/cm이며, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE/테프론)의 표면 에너지는 18~20 dyne/cm이다. 그래서, 가공처리된 SUW는 높은 표면 에너지를 갖고, 사실상, 가공처리된 SUW는 폴리에틸렌보다 더 큰 표면 에너지를 갖는다. 이러한 상대적으로 높은 표면 에너지는, 예를 들어, 제 2 성분으로 가공처리하면, 페인트, 접착제, 목재, 여러 석재 등과 같은 다른 극성 물질과 그 표면에서 강한 상호작용을 허용하여 본 발명의 복합 재료를 형성한다.

본 발명의 제 1 성분의 추가 특징은, 가공처리된 분류되지 않은 폐기물을 사용하면, 다음을 포함한다.

- 전형적으로 1.2 ~ 1.7 g/㎤의 범위에서, 약 1.2 g/㎤ 이상의 밀도.

- 약 600 MPa 이상인 인장 탄성률(tensile modulus of elasticity)(때로, 'elastic modulus' 또는 'tensile modulus'라는 용어로도 불림). 상기 인장 탄성률은, 재료에 힘이 가해질 때 탄성 변형(즉, 비영구적으로)되는 것에 대한 재료의 저항으로 일반적으로 정의된다. 필요한 힘이 더 클수록, 재료는 더 단단하다.

- 약 5 MPa, 6 MPa, 7 MPa, 및 심지어 8 MPa 이상의 인장 강도로, 즉, 장력(tension) 하에 재료가 부서지거나 영구적으로 변형되는 응력.

- 약 7 MPa 이상, 약 9 MPa 이상, 및 심지어 약 11 MPa인 굴곡 강도(flexural strength)(때로, 'bend strength'라는 용어로도 불림)로서, 즉, 파열되는 순간 재료에 가해지는 응력.

- 약 2,000 MPa 이상, 약 3,000 MPa 이상, 및 심지어 약 3,500 MPa인 굴곡 탄성률(flexural modulus)로서, 이는 굴곡시 재료의 강성(stiffness), 즉, 가해진 힘에 의한 변형에 대한 저항을 가리킨다.

- 약 12 J/m 이상, 약 13 J/m, 약 15 J/m, 및 심지어 약 17 J/m 이상인 충격 강도(impact strength)로서, 이는 충격 하중(shock loading)을 견디는 재료의 능력을 가리킨다.

- 약 1.5 KJ/㎡, 1.6 KJ/㎡, 1.7 KJ/㎡, 또는 심지어 1.8 KJ/㎡ (샤르피 언노치 시험) 이상의 샤르피 충격(Charpy Impact)으로서, 이는 굴곡 충격 하에 테스트 시험편을 파단하는데 필요한 단위 면적당 에너지를 가리킨다.

일부 실시예에서, 복합 재료는, 10~50% w/w의 제 1 성분과, 20~90% w/w의 가황 고무와, 0~30% w/w의 타이어 섬유로 구성되고, 여기서, 가황 고무와 타이어 섬유의 결합된 양은 50 내지 90% w/w이다. 다른 실시예에 따라, 복합 재료는 또한 12% 이하, 전형적으로 10% w/w 이하의 휘발성 액체(즉, 예를 들어, 물과 에탄올 같이, 20℃에서 적어도 15 mmHg의 증기 압력을 갖는 액체)를 포함한다.

일 실시예에 따라, 가황 고무는 타이어 분말(tire crumb)을 포함한다.

복합 재료는, 흡수제, 가소제, 결합제, 카본블랙, UV 차단제, 금속, 중량 첨가제, 모래, 실리카, 및 안료와 같이, 물품 제조시 일반적인 충전재 및 이와 다른 첨가제를 더 포함할 수 있다. 이러한 첨가제의 결합된 양은 전형적으로 복합 재료 전체 중량의 10% 이상, 또는 5% 이상, 및 심지어 2% 이상을 초과하지 않는다.

또 다른 일부 실시예에서, 복합 재료는, 중량 기준으로, 90%, 85%, 80%, 75%, 70%, 65%, 60%, 55%, 또는 50% 정도로 많은 고무 분말과, 50%, 45%, 40%, 35%, 30%, 25%, 20%, 15%, 또는 10%의 제 1 성분과; 40%, 35%, 30%, 25%, 20%, 15%, 또는 10%의 코드와, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1% 이하의 휘발성 액체(예를 들어, 물)를 포함한다.

일 실시예에 따라, 고무 분말과 제 1 성분의 최소량은 각각 50 중량%와 10 중량%이다.

일 실시예에 따라, 복합 재료는 유기 요소, 열가소성 요소, 및 가황 고무로 이루어진 제 2 성분을 포함한다. 또 다른 실시예에 따라, 복합 재료는 유기 요소, 열가소성 요소, 및 섬유로 이루어진 제 2 성분을 포함한다.

복합 재료의 특성

복합 재료는 다음 파라미터(특성)를 특징으로 할 수 있는 몇 가지 열가소성 거동을 나타낸다.

- 적어도 약 6.7 KJ/㎡ 내지 최대 약 17.5 KJ/㎡(레이-랜 시험기 상에서 ISO 179에 의해 결정됨)의 샤르피 충격,

- 적어도 약 1.3 MPa 내지 최대 약 4.5 MPa{M350-10KN(테스토메트릭) 시험기 상에서 ISO 527-1-2에 의해 결정됨}의 최대 인장 강도,

- 적어도 약 85 MPa 내지 최대 약 740 MPa{M350-10KN(테스토메트릭) 시험기 상에서 ISO 527-1-2에 의해 결정됨}의 인장 탄성률,

- 적어도 약 2.0% 내지 최대 약 9.4%{M350-10KN(테스토메트릭) 시험기 상에서 ISO 527-1-2에 의해 결정됨}의 파단 연신율(elongation at brake),

- 적어도 약 2 MPa 내지 최대 약 9.4 MPa{M350-10KN(테스토메트릭) 시험기 상에서 ISO 178에 의해 결정됨}의 굴곡 강도,

- 적어도 약 341 MPa 내지 최대 약 771 MPa{M350-10KN(테스토메트릭) 시험기 상에서 ISO 178에 의해 결정됨}의 굴곡 탄성률.

복합 재료는 또한 주입 가능한 것으로 밝혀졌고, 예를 들어, 가열시, 사출 성형될 수 있다.

또한, 복합 재료는, 방향족 탄화수소(PAHs)와 같은 타이어 유도 오염물질과, 철, 비소, 카드뮴, 크롬, 망간과 같이 상기 복합 재료에서 본래 상태인, 특정 금속을 유지하여, 타이어 폐기물의 처리와 관련된 환경 위험을 최소화하거나 제거하는 것으로 밝혀졌다. 오염 물질의 유지(holding)는, EPA SLO-846 방법 1310과 같은 절차에 의해 설명된 바와 같고, 본 명세서에 기술된 제 1 성분과 결합하지 않으면서 본 발명에 따른 제 2 성분의 침출(leaching)과 비교된 바와 같은 침출 시험(leaching test)으로 결정될 수 있다.

복합 재료를 한정할 수 있는 다른 특성은 다음을 포함한다.

- 밀도;

- 녹는점과 연화점;

- 저온 가요성(low temperature flexibility);

- 나선형 유동(spiral flow);

- 경도(hardness)(쇼어 A);

- 원소 분석(elemental analysis);

- 물, 염수(brine), 및 해수에서의 침출;

- 파단 인장 강도(tensile at break);

- 연신율(elongation);

- 100%에서 모듈러스(modulus at 100%);

- 열 변형 온도(heat deflection temperature);

- 크리프 저항(creep resistance); 굴곡 탄성률;

- 샤르피 충격;

- 열, 전기, 음향 전도성; 및

- 노후화(aging)(UV, 토양 매장, 염수, 오존 등).

제조 방법

본 명세서는,

- 전단력을 가하면서 가열하는 동안, 유기 폐기물과 열가소성 폐기물을 포함하는 제 1 성분과, 가황 고무와 타이어 섬유로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 요소를 포함하는 제 2 성분을 혼합하여 용해물(melt)을 얻는 단계와,

- 상기 용해물을 가공처리하는 단계로서, 상기 가공처리 단계는 적어도 상기 용해물을 냉각하여,

- 유기 요소;

- 열가소성 요소; 및

- 가황 고무와 타이어 섬유로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 요소를

포함하는 복합 재료를 얻는, 상기 가공처리 단계를

포함하는, 공정을 또한 제공한다.

동일한 양상 내에는,

- 적어도 유기 폐기물과 열가소성 폐기물을, 건조, 미립자화, 혼합, 및 전단력 하의 가열로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 가공처리 단계를 거치도록 하여, 제 1 성분을 얻는 단계와,

- 전단력을 가하면서 가열하는 동안, 가황 고무와 타이어 코드로 이루어진 그룹으로부터 선택된 요소를 포함하는 제 2 성분과 상기 제 1 성분을 혼합하여, 용해물을 얻는 단계와,

- 상기 용해물을 가공처리하는 단계로서, 상기 가공처리 단계는 적어도 냉각 단계를 포함하여,

- 유기 요소;

- 열가소성 요소; 및

- 가황 고무와 타이어 코드로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 추가 요소를

포함하는 복합 재료를 얻는, 상기 가공처리 단계를

포함하는, 공정이 또한 제공된다.

또한, 본 발명의 이러한 양상 내에는,

- 전단력을 가하면서 가열하는 동안, 가공처리 폐기물을 포함하는 제 1 성분과, 가황 고무와 타이어 코드로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 요소를 포함하는 제 2 성분을 혼합하여, 용해물을 얻는 단계와,

- 유기 요소;

- 열가소성 요소; 및

- 가황 고무와 타이어 코드로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 요소를

포함하는 복합 재료를 얻는, 상기 가공처리 단계를

포함하는, 공정이 제공된다.

일 실시예에서, 상기 제 1 성분은 가공처리된 분류되지 않은 폐기물이다. 가공처리된 분류되지 않은 폐기물은, 전단력을 가하면서, 건조 및 미립자화된 SUW를 혼합 및 가열하여 얻어질 수 있고, 최종적으로, 본 명세서에 참조로 포함되어 있는, 공동 계류중인 PCT/IL2010/000027에 상세하게 설명된 바와 같이 압출될 수 있다. 일 실시예에서, SUW의 가공처리는, 미립자화, 건조, 블렌딩(blending), 가열 동안의 시빙(sieving)과 혼합, 전단력을 가하면서 가열하는 동안 혼합한 후 얻어진 용해물의 압출, 입자화(granulating), 및 시빙 중 적어도 한 가지를 포함한다. 때로, 제 1 성분을 얻기 위한 SUW의 가공처리는 상술한 모든 작용을 포함할 수 있다. 가공처리된 SUW는 일부 실시예에서는 미립자 재료로 얻어진다.

본 공정이 발견한 것은, 가황 고무를 재활용하기 위해 가열하는 것은 높은 온도와 높은 압력을 필요로 하지만, 본 발명의 복합 재료는 가황 고무의 다른 재활용 공정보다 훨씬 더 낮은 온도와 압력에서 제조될 수 있다. 그래서, 본 발명의 공정은, 가황 고무를 재활용하기 위해 사용된 공정과 비교해서 더욱 에너지 효율적인 공정으로 간주될 수 있다.

일부 실시예에서, 제 1 성분과 제 2 성분은 전단력을 가하면서 가열하는 동안 혼합하기 전에 혼합된다.

제 1 성분의 양과 제 2 성분의 양은 서로 다를 수 있다. 일부 실시예에서, 제 1 성분의 양은, 결합된 제 1 성분과 제 2 성분의 전체 중량 중에서 약 10% (w/w) 내지 약 50% (w/w)이고, 제 2 성분의 양은, 제 1 성분과 제 2 성분의 결합된 양의 약 50% w/w 내지 약 90% w/w이다.

제 1 성분은 유기 폐기물을 포함한다. 유기 폐기물의 양은, 전체 혼합물 중 적어도 약 10% w/w, 때로, 약 15%, 약 20%, 약 25%, 약 30%, 약 35%, 약 40%, 및 결합된 제 1 성분과 제 2 성분의 전체 중량 중에서 중량 기준으로 심지어 적어도 약 48%의 하위 중량% 내지 결합된 성분의 전체 중량 중에서 중량 기준으로 약 49% 이하, 전형적으로 약 45% 미만, 약 40%, 약 35%, 또는 심지어 약 30% 미만의 유기 물질의 상위 중량% 범위에 있을 수 있다.

제 1 성분은 또한 열가소성 폐기물을 포함한다. 일부 실시예에서, 열가소성 폐기물의 양은, 결합된 제 1 성분과 제 2 성분의 전체 중량 중에서 중량 기준으로 적어도 1%, 2%, 5%, 또는 심지어 10%의 하위% 내지 전체 중량 중에서 중량 기준으로 약 49% 이하, 전형적으로 약 45% 미만, 약 40%, 약 35%, 또는 심지어 약 30% 미만의 열가소성 폐기물의 상위% 범위에 있다.

제 2 성분은 가황 고무와 타이어 코드로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 요소를 포함한다. 일 실시예에서, 결합된 제 1 성분과 제 2 성분의 전체 중량 중에서 제 2 성분의 양은, 결합된 제 1 성분과 제 2 성분의 전체 중량의 중량 기준으로 적어도 약 50%, 약 55%, 약 60%, 약 65%, 약 70%, 약 75%, 약 80%, 또는 적어도 약 85% 내지 결합된 성분의 전체 중량의 중량 기준으로 약 90% 미만, 약 85%, 약 80%, 약 75%, 약 70%, 약 65%, 또는 심지어 약 60% 미만의 상한까지일 수 있다.

결합된 제 1 성분과 제 2 성분의 전체 중량 중에서 가황 고무의 중량 기준 양은, 적어도 약 20%, 약 25%, 약 30%, 약 35%, 약 40%, 약 45%, 약 50%, 또는 적어도 약 55% 내지 결합된 성분의 전체 중량의 약 90% 미만(예를 들어, 타이어 코드가 전혀 존재하지 않을 때), 약 85%, 약 80%, 약 75%, 약 70%, 약 65%, 또는 약 60% 미만의 상한까지일 수 있다.

제 2 성분이 타이어 고무와 타이어 코드를 포함하면, 타이어 고무는 타이어 슬릿, 칩 상태의 타이어(chipped tire), 분쇄된 고무, 및 고무 분말로 이루어진 그룹으로부터 선택되고, 타이어 코드는 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리비닐 알코올, 및 레이온 중 적어도 하나로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.

일 실시예에서, 전단력 하에서의 가열은, 약 100℃ 내지 약 200℃ 범위의 온도에서 일어난다. 일부 실시예에서, 온도는, 115℃, 120℃, 또는 125℃의 하한 내지 160℃와 180℃의 상한까지의 임의의 범위에 있다.

가열하면서 혼합하는 것은, 제 1 성분과 제 2 성분의 예비 혼합(pre-mixing)(가열하지 않고)이 선행될 수 있다. 또한, 때로, 미립자화는 혼합 전에 일어날 수 있다. 예를 들어, 제 1 성분이 가공처리된 분류되지 않은 폐기물이면, 상기 가공처리된 분류되지 않은 폐기물은 가황 고무와 타이어 섬유 중 적어도 하나와 혼합되기 전에 미립자화되고 시브(sieve)될 수 있다. 일부 실시예에서, 제 1 성분 미립자는 직경의 크기가 약 0.01mm 내지 약 2.5mm이고, 일부 실시예에서는 0.01mm 내지 약 0.7mm이며, 일부 실시예에서 약 0.7mm 내지 약 1.5mm이고, 일부 실시예에서는 약 1.5mm 내지 약 2.5mm이다. 미립자화는, 종래의 크기 감소 공정에 의한 분쇄(grinding), 파쇄(shredding), 슬릿팅(slitting), 다이싱(dicing), 크러싱(crushing), 크러밍(crumbing), 쵸핑(chopping)에 의해 이루어질 수 있고, 상기 종래의 크기 감소 공정은, 필요시, 스테인리스강 또는 티타늄과 같은 강성 재료로 제조된 블레이드, 해머, 또는 플레이트가 갖추어진 파쇄기, 분쇄기, 쵸퍼(chopper), 제립기를 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다.

또한, 가열하면서 혼합하기 전에, 건조가 일어날 수 있다. 건조는, 미립자 물질 상에서, 수용된 제 1 및/또는 제 2 성분의 건조일 수 있다. 건조는, 예를 들어, 폐기물을 바깥에 두거나, 오븐 챔버에서, 건조 공기의 흐름 하에 건조되도록 하거나, 액체를 짜내는, 임의의 수단으로 이루어질 수 있다. 일 실시예에서, 제 1 성분은, 제 2 성분과 혼합되기 전, 건조 및 미립자화되는 SUW이다.

일부 실시예에서, 가열하면서 혼합하기 전에, 경제적인 가치가 있는 요소를 분리하는 것이 일어날 수 있다. 이러한 요소는, 배터리, 알루미늄과 철, 유리, 세라믹, 종이, 판지 등과 같이 재활용 가능한 재료 또는 물품을 포함할 수 있다. 미립자 물질로부터 이러한 요소를 분리하는 것은, 적절한 시브, 자기 분리기, 맴돌이 전류 분리기, 부유 시스템(flotation system), 중량 분리 기술 등을 사용하여 실행될 수 있다. 예를 들어, 느슨한 강철 코드는, 자석 또는 일련의 자석 아래에서 컨베이어 위에 파쇄된 타이어를 통과시켜 파쇄된 타이어로부터 분리될 수 있다. 느슨한 강철 코드의 일부 양은 제 2 성분에 그대로 남아있을 수 있다. 가황 고무는, 제 2 성분을 형성하는 고무의 전체 중량의 약 0.1, 0.2, 0.5, 1, 2, 3, 4, 또는 심지어 5 중량% 이하일 수 있다.

본 명세서에 기재된 공정은, 전형적으로 타이어 재활용 공정으로부터 제거된 타이어 조각 및/또는 타이어 코드의 제거를 필요로 하지 않는다는 점에 유의한다. 즉, 본 명세서에 기재된 공정은 이러한 요소의 재활용을 또한 허용한다. 이론에 한정되지는 않지만, 타이어 조각과 타이어 코드의 존재는 결과적으로 생성된 복합 재료의 기계적 특성에 영향을 미치는 것으로 생각된다.

혼합은 또한 적어도 한 가지 플라스틱 재료의 첨가를 필요로 한다. 이와 유사하게, 플라스틱 재료의 혼합은, 전단력을 가하면서 가열하는 동안 혼합하기 전, 또는 혼합하는 동안일 수 있다. 즉, 플라스틱은 상술한 바와 같이 예비 혼합 단계에서 첨가되거나, 가열 및 혼합하는 동안 첨가될 수 있다. 플라스틱은, 폴리에틸렌, 폴리염화비닐, 폴리스티렌, 폴리우레탄, 열가소성 엘라스토머, 폴리프로필렌, 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다. 첨가된 플라스틱의 양은, 용해물에서 1% 내지 49% 범위의 열가소성 재료의 양을 얻는 정도일 수 있다.

또한, 예를 들어, 결과적으로 생성된 복합 재료에 원하는 특정 특성을 부여하기 위해, 전단력을 가하면서 가열하는 동안의 혼합 단계 전 또는 혼합 단계 동안 여러 가지 추가 첨가제가 첨가될 수 있다. 충전재(filler)로 사용된 첨가제의 예는, 모래, 광물, 재활용 타이어 재료, 유리, 목재 칩, 열경화성 재료, 기타 열가소성 중합체, 자갈(gravel), 금속, 유리 섬유, 및 입자 등을 포함할 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 이러한 충전재는 재활용 제품으로부터 생길 수 있지만, 순수한 재료도 사용될 수 있다. 복합 재료의 외관, 특성, 조직, 또는 냄새를 좋게 하기 위해, 안료, 냄새 차단제(odor masking agent)(예를 들어, 활성 탄소), 산화제(oxidant)(예를 들어, 과망간산 칼륨) 또는 산화방지제와 같은 다른 첨가제가 첨가될 수 있다.

또한, 혼합하면서 가열하기 전 또는 가열하는 동안 황, 과산화물과 같은 경화제(curing agent)가 첨가될 수 있다. 제 1 성분과 제 2 성분뿐만 아니라, 임의의 다른 첨가제가, 공정 전, 공정 동안, 및 공정 후에, 공정에 동시 또는 순차적으로 도입될 수 있다는 점에 유의한다. 또한, 여러 요소의 첨가는 부분적일 수 있다. 예를 들어, 컴파운더(compounder)는 먼저 제 1 성분, 예를 들어, SUW의 일 부분을 수용한 다음, 제 2 성분, 예를 들어, 가황 고무의 도입을 수용할 수 있다. 추가로, 컴파운더는 서로 다른 위치에 여러 요소를 도입하기 위한 여러 개의 입구(inlet)를 포함할 수 있어서, 예를 들어, 다른 성분들이 전단력을 가하면서 혼합하는 동안 몇 레벨의 가열을 이미 거친 다음에 한 성분의 도입을 허용한다.

전단력을 가하면서 가열하는 동안의 혼합은, 압출기, 내부 혼합기(밴버리), 코니더(co-kneader), 및 연속 혼합기로 이루어진 그룹으로부터 선택된 컴파운더에서 수행될 수 있다. 전단력을 사용하는 가열 동안의 혼합은 전형적으로 균질한 용해물/블렌드를 생성한다.

일부 실시예에서, 압출기는, 안에서 회전하는 단일 또는 다중 나사(screw)를 포함하는 가열된 배럴(barrel)을 포함한다. 단일 나사 이상이 사용되면, 나사는, 동시회전, 역회전, 유성식(planetary) 회전{유성 롤러 압출기(planetary roller extruder)에서와 같이}을 할 수 있다. 나사는 서로 맞물리거나(intermeshing), 또는 서로 맞물리지 않을 수 있다. 압출 장치는, 단일 압출기를 포함하거나, 단일 나사 압출기, 테이퍼 트윈 압출기, 테이퍼 트윈 단일 압출기, 트윈 나사 압출기, 다중 나사 압출기를 포함하지만, 이에 제한되지 않는, 플라스틱 산업에서 알려져 있는 압출기 중 임의의 압출기일 수 있는 압출기{탠덤 압출기(tandem extruder)}의 조합을 포함할 수 있다. 본 발명의 문맥에서 한 가지 적절한 유형의 압출기는 단일 나사 압출기이다. 일부 실시예에서, 압출기는 벤팅 영역(venting zone)이 갖추어져 있다. 일부 다른 실시예에서, 압출기는 압출 동안 냉각되는 노즐을 포함한다. 또 다른 일부 실시예에서, 압출기는 필요한 차온(differential temperature) 및/또는 차압(differnetial pressure)을 가하도록 분할 및 구성된다.

충분한 전단, 혼합, 및 체류 시간(residence time)은, 열가소성 거동을 나타내는 복합 재료를 얻어서 결정된 필요한/요구된 온도에 결합 성분이 도달하도록 하기 위해 일반적으로 필요하다. 원하는 재료 온도는 두 가지 방법, 즉, 컴파운더 또는 이와 다른 장치로부터 흡수된 열에 의하거나, 또는 전단력에 의해 발생한 마찰에 의한 두 가지 방법으로, 또는 이 두 가지 방법의 조합으로 도달될 수 있다. 공정에 열을 가하고, 전단 및 혼합에 의해 발생한 마찰 열에만 의존하지 않는 것이 일반적이다. 그래서, 일 실시예에 따라, 컴파운더는 약 100℃ 내지 200℃의 온도, 때로는 약 120℃ 내지 190℃의 온도, 또는 심지어 약 140℃ 내지 약 180℃의 온도로 설정된다. 재료의 온도(내부적으로, 또는 다이에서 나갈 때, 열전쌍 장치로 측정된)는, 전단력에 의한 가열 때문에, 일반적으로 기계 설정 온도보다 더 높다.

본 명세서에 기재된 공정의 조건에서, 즉, 100℃ 이상의 온도에서 전단력을 가하면서 가열하는 조건에서, 생성된 복합 재료는 무균인 것으로 간주될 수 있고, 즉, 분류되지 않은 폐기물에서와 같이, 공정 전 성분에 함유되어 있는 병원균은 사멸한다는 것을 인지해야 한다.

가열하는 동안 혼합으로부터 생성된 고온 용해물(hot melt)은 주변 온도로 냉각되어(예를 들어, 전형적으로 약 25℃인 실온) 복합 재료를 얻는다.

일부 실시예에서, 복합 재료는 그 형성을 위해 사용된 동일하거나 서로 다른 조건에서 재가공처리될 수 있다. 일 실시예에서, 복합 재료는 그 제조를 위해 사용된 동일 조건에서 전단력을 가하면서 하나 이상의 열 순환(cycle of heating)을 거친다.

복합 재료의 제조로부터 물품의 제조 및 이와 다른 사용 방법

다른 양상에는, 본 명세서에 기재된 복합 재료를 제공하는 단계를 포함하고, 상기 복합 재료를 100℃ 내지 180℃의 기계 온도에서 적어도 가열하고, 압출, 성형, 압축 성형으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 추가 공정 단계를 거치게 하여, 원하는 모양을 갖는 제조 물품이 얻어지는 공정이 또한 제공된다.

일부 실시예에 따라, 복합 재료는, 약 100℃ 이상, 약 130℃ 이상, 심지어 140℃ 이상, 약 160℃, 180℃, 또는 200℃ 이하(상기 온도에서 복합 재료는 연성의 유동 가능한 물질로 변함)의 온도로 재가열될 수 있다. 상술한 첨가제와 충전재는 또한 복합 재료에 선택적으로 첨가될 수 있다.

표 1은, 특정 제품의 특징을 나타내는 파라미터와 함께, 본 명세서에 기재된 복합 재료를 가공처리하여 제조될 수 있는 가능한 제품(제조 물품)을 나열한다.

복합 재료로부터 제조 물품

용도	필요한 파라미터
쓰레기통과 쇼핑 풀리용 휠과 캐스터	치수 안정성, 탄력성, 탄성, 내마모성과 내인열성, 내부식성, 내유성과 내세제성
간판 기초 중량	내마모성과 내인열성, 비침출성(non-leaching), 내노후성, 극한 기후 조건에서의 지속성, UV 저항성
운송(포크 리프트) 펠릿(pallet)	탄성, 내충격성, 비침출성
도로 교통 표지판과 보호	노후, 기후, 및 UV 저항성, 내충격성
방음성	내마모성, 침출, 방출
바닥 패딩과 카펫	내마모성과 내인열성, 내부식성, 탄력성과 탄성, 가정용 물질에 대한 저항성, 치수 안정성
비행물체 및 발사체 보호	탄성, 내인열성, 인열 전파 방지성

일부 실시예에서, 복합 재료는, 예를 들어, 순수한 플라스틱 또는 재생 플라스틱을 포함하는 열가소성 고온 용해물에 첨가될, 제조 공정에 대한 첨가제로 사용된다.

본 발명의 복합 재료는 다양한 반완성 또는 완성 제품을 형성하기 위한, 다양한 산업 공정에 또한 사용된다. 비제한적인 예는, 건축재, 패널, 보드, 펠릿(pallet), 팟(pot), 플랜트 성장 기재의 구성요소 등을 포함한다.

이러한 반완성 또는 완성 제품에서, 복합 재료는 단독 성분이거나 다른 재료와의 혼합물 상태로 있다.

일부 실시예에서, 공정은, 라미네이트(laminate) 등을 형성하기 위해 서로 부착된 두 개 이상의 재료를 포함하는 물품을 제조하는 단계를 포함하고, 적어도 하나의 층은 복합 재료를 포함한다. 이러한 다층 구조(multi-layer structure)는, 라미네이션, 공-캘린더링(co-calendering), 공-압축(co-compression), 공-압출(co-extrusion), 공-사출(co-injection), 또는 두 가지 이상 재료(한 가지 재료는 본 발명의 복합 재료임)의 탠덤 압출(tandem extrusion)에 의해 얻어져서, 다층 제품을 형성할 수 있다.

또한, 복합 재료는, 일부 실시예에서, 예를 들어, 중합체 변형 역청(polymer modified bitumen)과 같은, 변형 역청 재료를 생성하기 위해, 역청(아스팔트)과 혼합될 충전재로 첨가된다. 변형 역청 재료는, 길, 도로, 플랫폼, 방수 막, 중합체 아스팔트 등의 건설시 역청의 대체물로 사용될 수 있다. 일 실시예에 따라, 역청과 같은 재료는 혼합기에서 복합 재료를 역청과 혼합하여 제조된다. 복합 재료는 역청과 임의의 양으로, 혼합된 복합 재료/역청의 심지어 1% 내지 95%의 양으로 혼합된다. 일 실시예에서, 역청과 같은 재료는 약 90% 복합 재료로 형성되고, 사실상, 역청은 복합 재료에 대한 첨가제로 사용된다. 결과적으로 생성된 역청과 같은 재료는 주입 가능하고 압출기를 사용하여 가공처리될 수 있는 것으로 밝혀졌다.

본 발명은, 가황 고무 및/또는 타이어 폐기물을 포함하는 폐기물을 가공처리하는 방법과, 상기 폐기물의 가공처리로부터 얻어진 제품을 제공하는 효과를 갖는다.

예 1

가공처리 장비( processing equipment )

다음 공정에서 여러 가지 장치와 시스템이 사용되었다. 장치 중 일부는 발명자에 의해 구성되었지만, 모든 장치는 종래의 장치를 기초로 했음을 이해해야 한다. 이러한 장치는, 분쇄기(shredder), 단일 나사 압출기, 컴파운더(밴버리), 사출 성형기, 압축 성형 프레스, 및 재료가 전단 및/또는 가열을 거치는, 제립기, 펠릿화 프레스(pelletizing press), 밀(mill) 등과 같은, 임의의 다른 기계를 포함한다.

두 개의 단일 나사 압출기가 다음의 예에 사용되었다. 첫 번째 단일 나사 압출기는 자체 제작된 압출기(나사 직경: 70mm, 나사 길이: 2650mm, 배럴에 대한 나사 간격(clearance): 0.1mm, 다이와 어댑터 길이: 190mm, 다이 개구 직경: 10mm)이고, 두 번째 단일 나사 압출기는 Erema RM 120 TE(나사 직경: 120mm, 나사 길이: 4000mm, 배럴에 대한 나사 간격: 0.1~0.2mm, 다이와 어댑터 길이: 370mm, 다이 개구 직경: 50mm)로서, 이 두 가지 압출기는 모두 벤팅 영역을 갖는다.

예 2

SUW 의 가공처리( Processing of SUW )

SUW로부터의 압출성형물(extrudate)은 PCT/IL2010/000027에 기술되어 있는 압출성형물 II 공정을 따라 제조되었다. 개인 가정에서 수거된, 분류되지 않은 폐기물(SUW)은 강철 날이 설치된 파쇄기(타입 ZSS 850 ex Zerma, 중국)에서 파쇄된 다음, 제립기(제립기 타입 GSH 500/600 ex Zerma, 중국)에서 수 미크론 내지 수십 센티미터 크기의 입자로 분쇄되었다. 분쇄된 미립자는 다음으로 직경이 100 내지 200mm 범위인 미립자를 수거하도록 체로 걸러졌다. 100~200mm 미립자 유동은 SUW의 본래 자기 금속 함량의 적어도 일부를 제거하는 자석을 통과한다. 자기 금속의 분리 후, 남아있는 미립자 유동은 분쇄되고(제립기 타입 GSH 500/600 ex Zerma, 중국), 체로 다시 걸러져서 20mm의 대략적인 크기를 갖는 미립자를 얻는다. 분쇄된 미립자는 다음으로 며칠 동안 공기 건조되고, 건조한 공기의 흐름 하에 건조되어, 모든 액체가 아니라 적어도 일부 액체가 제거되고 나서, 건조된 미립자를 얻었다. 건조된 미립자는, 180℃의 온도와 약 50 rpm의 회전 속도로 설정된 단일 나사 압출기(Erema)로 공급되었다. 미립자 재료는 약 3분 내지 약 5분의 체류 시간을 갖고 상기 압출기에서 가공처리되었다. 압출성형물은 실온으로 냉각되었다(본 명세서에서 "압출성형물 II"). 압출성형물의 시각적인 검사는, 상기 압출성형물이 공정 온도보다 더 높은 녹는점을 갖는 물질(예를 들어, 유리와 금속)뿐만 아니라, 섬유성 재료를 함유한다는 것을 암시한다. 압출성형물은 계속해서 제립기(Zerma)로 분쇄되고 체로 걸러져서 직경이 0.7mm 미만인 대략적인 크기를 갖는 미립자를 얻었다. 이보다 큰 미립자는, 실질적으로 모든 SUW가 직경이 0.7mm 미만인 입자로 미립자화될 때까지, 재분쇄되고 다시 체로 걸러지는 등이 되었다.

예 3

SUW /고무 분말 1:1(중량/중량) 재료의 제조

폐기된 타이어로부터 제조된 고무 분말은, 0.5mm 이하, 0.5~2mm, 2~4mm의 세 개의 크기 범주로 나누어진 0.3 내지 5mm의 크기 범위로, 타이어 재활용 공장(Tyrec)으로부터 얻어졌다. 타이어 조각은, 폐기된 타이어를 커터 파쇄기(cutter shredder)(타입 BDR 2000 ex MTB, 프랑스)로 절단하여 얻어졌다. 파쇄 후, 타이어 코드는 타이어 조각으로부터 분리되었다. 필요시, 타이어 또는 타이어 조각은 추가 가공처리 전에 공기 송풍기(air blower)로 먼저 건조되어, 10 중량% 이하의 수분 함량에 도달하였다. 타이어 조각은 다음으로 컨베이어 상에서 자석 아래를 통과하여 느슨한 강철 코드를 분리하였다.

예 2에 따라 얻어진 SUW 압출성형물의 미립자와 분말 고무 1:1(중량/중량)은 자체 혼합기(self mixer)에서 23rpm으로 혼합되어 실질적으로 균질한 혼합물을 얻었다. SUW와 분말 고무는 기본적으로 균질하게 혼합되었지만, 타이어 코드는 주 매트릭스(main matrix)와 벌크로 응집하는 경향이 있음을 유의해야 한다. 혼합물은, 180℃의 기계 온도와, 약 3분의 체류 시간 동안 110℃부터 180℃까지의 온도 변화(temperature gradient)를 갖는 50rpm의 나사 회전 속도로 설정된 상술한 자가제의(home made) 단일 나사 압출기로 도입되었다. 벤팅 영역의 퓸(fume)은 벤트(vent)로 제거되었다. 용해물은 냉각 후 Demag, Ergotech Viva 80~400 사출기(온도: 150℃, 주입 압력: 40~90바, 주입 속도: 30~50mm/s) 또는 250톤 프레스로 운반되어, 사출 성형 물품 또는 압축 성형 물품을 각각 얻었다. 분명하게, 분말 고무와 SUW 압출성형물의 혼합은, 가황 고무가 열가소성 재료인 것처럼 가황 고무의 사출 성형과 압출을 허용했다.

예 4

SUW /분말 고무/타이어 코드 4:5:1(중량/중량) 재료의 제조

분말 고무와 SUW는 예 3에 상술한 바와 같이 얻어졌다. 타이어 코드는 타이어 재활용 공장(Tyrec)으로부터 얻어졌다. 타이어 코드는 나일론(폴리아미드 6과 폴리아미드 6,6), 레이온, 및 폴리에스테르를 포함한다.

SUW, 분말 고무, 및 타이어 코드 4:5:1(중량/중량)은 자체 혼합기에서 23rpm으로 혼합되어 실질적으로 균질한 혼합물을 얻었다. SUW와 분말 고무는 기본적으로 균질하게 혼합되었지만, 타이어 코드는 주 매트릭스와 벌크로 응집하는 경향이 있음을 유의해야 한다. 혼합물은, 180℃의 기계 온도와, 약 3분의 체류 시간 동안 110℃부터 180℃까지의 온도 변화를 갖는 50rpm의 나사 회전 속도로 설정된 상술한 자가제의 단일 나사 압출기로 도입되었다. 벤팅 영역의 퓸은 벤트로 제거되었다. 용해물은 냉각 후 Demag, Ergotech Viva 80~400 사출기(온도: 150℃, 주입 압력: 40~90바, 주입 속도: 30~50mm/s) 또는 250톤 프레스로 운반되어, 사출 성형 물품 또는 압축 성형 물품을 각각 얻었다. 분명하게, 분말 고무와 SUW 압출성형물의 혼합은, 가황 고무가 열가소성 재료인 것처럼 가황 고무의 사출 성형과 압출을 허용했다.

예 5

SUW /분말 고무/타이어 코드 4:5:1(중량/중량) 재료의 제조

분말 고무와 SUW는 예 3에 상술한 바와 같이 얻어졌다. 타이어 코드는 폐기된 카펫으로부터 얻어졌다. 폐기된 카펫은 나일론(폴리아미드 6과 폴리아미드 6,6), 및 폴리에스테르 섬유를 포함한다.

예 6

SUW /분말 고무/타이어 코드(중량:중량) 재료의 기계적 특성

조성물로 제조된 사출 성형 제품의 기계적 특성은 ISO 규격을 따라 결정되었다. 제품은, 조성물 비에서 필요한 변형을 수행한 점을 제외하고, 예 4에 따라 제조되었다. 결과는 표 2에 나타나 있다. 순(neat) SUW 압출성형물의 기계적 특성을 비교하기 위해, 압출성형물은 고무와 혼합된 동일 배치로부터 취해졌다. 인장 강도, 파단 연신율, 영률(Young's modulus)은 ISO 527-2-1 규격에 따라 결정되었고, 굴곡 강도와 굴곡 탄성률은 ISO 178 규격을 따라 결정되었으며, 이 모두는 테스토메트릭 M350-10KN 범용 재료 시험기를 사용한다. 샤르피 충격은, 레이-란 신형 진자 충격 시험기(Ray-Ran Advanced Pendulum Impact Tester)로 ISO 179 규격에 따라 결정되었다.

사출 성형으로 제조된 샘플의 ISO 규격에 따라 결정된 기계적 특성

SUW/고무분말/코드 (중량/중량)	샤르피 충격 (KJ/㎡)	최대 인장강도 (MPa)	탄성률 (MPa)	파단 연신율 (%)	굴곡 강도 (MPa)	굴곡 탄성률 (MPa)
1:0:0	1.72	4.00	702.3	0.42	2.55	53.06
5:5:0	37.01	5.34	224.75	15.38	5.98	198.33
3:7:0	17.51	1.3	85.7	8.6	2.0	427.5
4:6:0	13.85	1.7	233.1	4.7	3.3	379.1
5:5:0	9.05	2.2	607.3	2.1	4.4	771.6
4:5:1	8.53	4.3	627.3	2.8	8.7	526.2

표 2에 제시된 기계적 특성으로부터 고무와 SUW의 혼합은, 순 SUW 압출성형물과 비교해서 증가된 탄성과 증가된 강성을 만든다.

예 7

폴리프로필렌( PP )이 첨가된 SUW /(고무 분말)/(타이어 코드) 조성물의 기계적 특성

MSW에서 통계적인 플라스틱 분포(13%)를 넘어서 상기 조성물에서 플라스틱의 함량이 증가된 효과를 시험하기 위해, 두 가지 성분(가공처리된 SUW와 타이어 폐기물 공급원)의 혼합물에 PP가 첨가되었다. 상기 조성물과 사출 성형 샘플은, 성분 비율에서 필요한 변화를 행하는 것을 제외하고, 예 3에 기술된 바와 같이 제조되었다. 사출 성형 제품의 기계적 특성은 ISO 규격을 따라 결정되었다. 결과는 표 3에 제시된다.

폴리프로필렌(PP)을 포함하는 조성물의 사출 성형으로 제조된 샘플의 기계적 특성

SUW/분말/코드/PP (중량/중량)	샤르피 충격 (KJ/㎡)	최대 인장강도 (MPa)	탄성률 (MPa)	파단 연신율 (%)	굴곡 강도 (MPa)	굴곡 탄성률 (MPa)
30:50:0:20	7.92	4.5	741.4	2.4	9.4	653.6
25:50:10:15	8.66	3.8	578.5	2.7	7.5	423.3

예 8

첨가제를 포함하는 본 발명의 조성물의 기계적 특성

본 발명에 따른 조성물의 기계적 특성에 대한 첨가제의 효과가 또한 시험되었다. 이를 위해서, 냄새 흡착제(활성 탄소) 및/또는 커플링제(CA, Polyram으로부터 구입한 Bondyram^®7100, 이스라엘)는 예 3과 4에 기술된 절차에 따라 제조되었다. 첨가제는 가공처리된 SUW와 제 2 성분(타이어 가루 및/또는 타이어 코드)의 혼합물에 첨가되었다. 결과는 표 4와 5에 요약된다.

2% 커플링제 첨가제를 포함하는 복합 재료의 사출 성형으로 제조된 샘플의 기계적 특성(첨가제를 함유하지 않는 가장 가까운 조성물의 기계적 특성은 괄호 안에 제시됨)

SUW/분말/코드/PP (중량/중량)	샤르피 충격 (KJ/㎡)	최대 인장강도 (MPa)	탄성률 (MPa)	파단 연신율 (%)	굴곡 강도 (MPa)	굴곡 탄성률 (MPa)
28:50:0:20	8.53 (7.92)	4.3 (4.5)	627.3 (741.4)	2.8 (2.4)	8.7 (9.4)	526.2 (653.6)
23:50:10:15	9.95 (8.66)	3.8 (3.8)	520.2 (578.5)	3.3 (2.7)	5.2 (7.5)	397.4 (423.3)
48:50:0:0	10.72 (9.05)	1.9 (2.2)	268.7 (607.3)	3.9 (2.1)	4.4 (4.4)	341.0 (771.6)
38:50:10:0	13.52 (9.4)	1.9 (1.8)	267.9 (370.4)	3.9 (2.1)	4.1 (4.6)	603.5 (409.0)

3% 활성 탄소와 2% 커플링제를 포함하는 본 발명의 조성물의 기계적 특성(첨가제를 함유하지 않는 가장 가까운 조성물의 기계적 특성은 비교를 위해 괄호 안에 제시됨)

SUW/분말/코드/PP (중량/중량)	샤르피 충격 (KJ/㎡)	최대 인장강도 (MPa)	탄성률 (MPa)	파단 연신율 (%)	굴곡 강도 (MPa)	굴곡 탄성률 (MPa)
35:50:10:0	10.23 (9.4)	1.9 (1.8)	343.8 (370.4)	3.0 (2.1)	3.7 (4.6)	359.2 (409.0)
25:50:0:20	7.37 (7.92)	4.1 (4.5)	708.8 (741.4)	2.7 (2.4)	8.4 (9.4)	650.3 (653.6)

예 9

SUW /고무 분말 1:1 (중량/중량) 재료의 다른 기계적 특성

제품은 대응하는 고무 제품에 비해 열화(degradation)에 대해서 향상된 저항성을 나타낸다. 열적 산화, UV 선, 염수, 산성 비 등과 같은 여러 가지 요소에 의해 일어날 수 있는 열화에 대한 저항성을 결정하기 위한 여러 방법이 있다. 시험은 고무의 열화를 위한 표준 분석 프로토콜에 따라 수행된다. 예를 들어, 오존 열화의 동적 측정은 JIS K6259 프로토콜을 따를 수 있고, 표면 균열(surface cracking)과, 챔버에서 표면 오존 균열(surface ozone cracking), 외부 또는 챔버에서 표면 오존 균열, 챔버에서 동적 오존 균열(dynamic ozone cracking)은 ASTM 규격 D 518, D 1149, D 1171, 및 D 3395를 각각 따를 수 있다. 이러한 규격은, 챔버(실내) 또는 외부에서, 뿐만 아니라 정적 및 동적 시험 조건을 갖고, 재료 시험과 오존에 대한 노출을 다룬다. 다른 시험은, 진행성 응력 가속화 수명 시험(progressive stress accelerated life test)(PS-ALT)을 포함한다.

압축 성형 물품의 기계적 특성은, 적절한 규격을 따라 표준 시험 기계를 사용하여 또한 결정될 수 있다.

예 10

역청 제조시 결합제( binder )로 SUW /고무/타이어 코드를 사용하는 방법

SUW/고무/타이어 코드 40:50:10 중량%의 조성물은 혼합기에서 10 중량% 역청과 23 rpm의 혼합 속도와 25℃의 온도에서 혼합물이 균질한 것으로 보일 때까지 혼합된다. 얻어진 역청은, 역청 없이 제조된 제품에 비해서 보다 연성인 제품이다. 제품의 기계적인 특성(예를 들어, 샤르피 충격, 최대 인장 강도, 탄성률, 파단 연신율, 굴곡 강도, 및 굴곡 탄성률)은 표준 분석 프로토콜에 따라 시험된다.

Claims

제 1 성분과 제 2 성분을 포함하는 복합 재료(composite material)에 있어서,
상기 제 1 성분은 유기 요소(organic element)와 열가소성 요소를 포함하고, 상기 제 2 성분은 가황 고무와 타이어 코드(tire cord)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 요소를 포함하는, 복합 재료.
제 1항에 있어서, 상기 제 1 성분의 양은, 상기 복합 재료의 전체 중량의 약 10% 중량 대 중량(w/w) 내지 약 50% w/w인, 복합 재료.
제 1항에 있어서, 상기 복합 재료에서 열가소성 요소의 양은, 상기 복합 재료의 1% w/w 내지 약 30% w/w이고, 유기 요소의 양은, 상기 복합 재료의 약 10% w/w 내지 약 49% w/w인, 복합 재료.
제 1항에 있어서, 상기 제 2 성분의 양은, 상기 복합 재료의의 약 50% w/w 내지 약 90% w/w인, 복합 재료.
제 1항에 있어서, 상기 제 2 성분의 양은 상기 복합 재료의 약 90% w/w 이하이고, 상기 복합 재료에서 상기 가황 고무의 양은 상기 복합 재료의 약 80% w/w 이하이며, 상기 타이어 코드의 양은 상기 복합 재료의 약 30% w/w 이하인, 복합 재료.
제 5항에 있어서, 상기 가황 고무의 양은 상기 복합 재료에서 약 20% w/w 내지 약 89% w/w이고, 상기 타이어 코드의 양은 약 1% w/w 내지 약 30% w/w인, 복합 재료.
제 1항에 있어서, 상기 제 2 성분은 가황 고무로 이루어진, 복합 재료.
제 1항에 있어서, 상기 제 2 성분은 타이어 코드로 이루어진, 복합 재료.
제 1항에 있어서, 상기 가황 고무는 타이어 고무로 이루어진, 복합 재료.
제 9항에 있어서, 상기 타이어 고무는, 타이어 슬릿(tire slit), 칩 타이어(chipped tire), 분쇄 고무, 고무 가루, 및 고무 분말(crumb rubber)로 이루어진 그룹으로부터 선택된, 복합 재료.
제 1항에 있어서, 상기 타이어 코드는, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리비닐 알코올, 및 레이온으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 섬유인, 복합 재료.
제 1항에 있어서, 폴리에틸렌, 폴리염화비닐, 폴리스티렌(PS와 고충격 PS, HIPS), 아크릴로나이트릴부타디엔스티렌(ABS), 및 폴리프로필렌으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 플라스틱을 포함하는, 복합 재료.
제 1항에 있어서, 폴리염화비닐을 포함하는, 복합 재료.
제 1항에 있어서, 주입 가능한, 복합 재료.
제 1항에 있어서, 열가소성 특성을 갖는, 복합 재료.
제 1항에 있어서, 흡수제, 가소제, 결합제, 카본블랙, UV 차단제, 금속, 중량 첨가제, 모래, 실리카, 및 안료로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 첨가제를 포함하는, 복합 재료.
제 1항에 있어서, 상기 유기 요소와 열가소성 요소는 실질적으로 분류되지 않은 폐기물(substantially unsorted waste)(SUW)로부터 생기는, 복합 재료.
제 1항에 있어서, 금속, 모래, 및 점토로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 무기 재료를 포함하는, 복합 재료.
제 1항에 있어서,
적어도 7 KJ/㎡의 샤르피 충격(Charpy impact),
적어도 1.3 MPa의 최대 인장 강도,
적어도 80 MPa의 인장 탄성률,
적어도 2%의 파단 연신율(elongation at brake),
적어도 2 MPa의 굴곡 강도,
적어도 300 MPa의 굴곡 탄성률 중
적어도 하나를 갖는, 복합 재료.
방법에 있어서,
- 전단력을 가하면서 가열하는 동안 유기 폐기물과 열가소성 폐기물을 포함하는 제 1 성분을, 가황 고무와 타이어 코드로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 요소를 포함하는 제 2 성분과 혼합하여, 용해물(melt)을 얻는 단계와,
- 상기 용해물을 가공처리하는 단계로서, 상기 가공처리 단계는,
- 유기 요소와,
- 열가소성 요소와,
- 가황 고무와 타이어 코드로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 요소를
포함하는 복합 재료를 얻기 위해 상기 용해물을 적어도 냉각하는 단계를 포함하는, 상기 용해물 가공처리 단계를
포함하는, 방법.
방법에 있어서,
- 적어도 유기 폐기물과 열가소성 폐기물을, 건조, 미립자화, 혼합, 및 전단력 하의 가열로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 가공처리 단계를 거치게 하여, 제 1 성분을 얻는 단계와,
- 전단력을 가하면서 가열하는 동안 상기 제 1 성분을, 가황 고무와 타이어 코드로 이루어진 그룹으로부터 선택된 요소를 포함하는 제 2 성분과 혼합하여, 용해물을 얻는 단계와,
- 상기 용해물을 가공처리하는 단계로서, 상기 가공처리 단계는,
- 유기 요소와,
- 열가소성 요소와,
- 가황 고무와 타이어 코드로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 요소를
포함하는 복합 재료를 얻기 위해 적어도 냉각하는 단계를 포함하는, 상기 용해물을 가공처리하는 단계를
포함하는, 방법.
방법에 있어서,
- 전단력을 가하면서 가열하는 동안 가공처리 폐기물을 포함하는 제 1 성분을, 가황 고무와 타이어 코드로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 요소를 포함하는 제 2 성분과 혼합하여, 용해물을 얻는 단계와,
- 상기 용해물을 가공처리하는 단계로서, 상기 가공처리 단계는,
- 유기 요소와,
- 열가소성 요소와,
- 가황 고무와 타이어 코드로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 요소를
포함하는 복합 재료를 얻기 위해 적어도 냉각하는 단계를 포함하는, 상기 용해물 가공처리 단계를
포함하는, 방법.
제 22항에 있어서, 상기 제 1 성분은 미립자 형태인, 방법.
제 22항에 있어서, 상기 제 1 성분과 상기 제 2 성분은 전단력 하에 가열하면서 혼합하기 전에 혼합되는, 방법.
제 24항에 있어서, 상기 제 1 성분은 상기 제 1 성분과 상기 제 2 성분의 결합된 양의 전체 중량 중 약 10% w/w 내지 약 50% w/w이고, 상기 제 2 성분은 상기 제 1 성분과 상기 제 2 성분의 결합된 양의 약 50% w/w 내지 약 90% w/w인, 방법.
제 25항에 있어서, 상기 열가소성 폐기물의 양은 상기 제 1 성분과 상기 제 2 성분의 결합된 양의 1% w/w 내지 약 30% w/w이고, 상기 유기 폐기물의 양은 상기 제 1 성분과 상기 제 2 성분의 결합된 양의 약 10% w/w 내지 약 49% w/w인, 방법.
제 25항에 있어서, 상기 제 1 성분은, 건조, 미립자화, 및 전단력 하에 가열하는 동안의 혼합으로부터 선택된 가공처리 단계 중 적어도 하나의 단계를 거친 후 실질적으로 분류되지 않은 폐기물로부터 얻어진, 방법.
제 27항에 있어서, 상기 제 2 성분의 양은 상기 복합 재료의 약 90% w/w 이하이고, 가황 고무의 양은 상기 결합된 제 1 성분과 제 2 성분의 약 20% 내지 약 80% w/w이며, 상기 타이어 코드의 양은 상기 결합된 제 1 성분과 제 2 성분의 0 내지 약 30% w/w인, 방법.
제 22항에 있어서, 상기 고무는 타이어 슬릿, 칩 타이어, 분쇄 고무, 및 고무 분말로 이루어진 그룹으로부터 선택되고, 상기 타이어 코드는 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리비닐 알코올, 및 레이온 중 적어도 하나로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 방법.
제 22항에 있어서, 전단력 하의 가열은 약 100℃ 내지 약 200℃ 범위의 기계 설정 온도에서인, 방법.
제 30항에 있어서, 폴리에틸렌, 폴리염화비닐, 폴리스티렌, 및 폴리프로필렌으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 플라스틱을, 전단력 하에 가열하면서 혼합하기 전, 또는 혼합하는 동안 첨가하는 단계를 포함하고, 첨가된 플라스틱의 양은, 상기 용해물에서 1% 내지 49%의 열가소성 재료의 양을 얻기 위한 정도인, 방법.
제 31항에 있어서, 전단력 하에 가열하는 동안의 혼합은, 압출기, 내부 혼합기, 2롤 밀(two roll mill), 코-니더(co-kneader), 및 연속 혼합기로 이루어진 그룹으로부터 선택된 컴파운더(compounder)에서 수행되는, 방법.
제 32항에 있어서, 상기 제 1 성분은 미립자 형태이고, 상기 미립자는 직경이 약 0.01mm 내지 약 2.5mm인 크기를 갖는, 방법.
제 33항에 있어서, 가열하면서 혼합하기 전, 또는 혼합하는 동안, 흡수제, 결합제, 가소제로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 첨가제를 첨가하는 단계를 포함하는, 방법.
제 34항에 있어서, 본 명세서에서 상술된 조건과 파라미터에 의해 지시된 바와 같이 인가 압력에서, 전단력 하에 가열하는 동안 혼합하는, 방법.
제 35항에 있어서, 상기 제 1 성분은 실질적으로 분류되지 않은 생활 폐기물인, 방법.
제 36항에 있어서, 상기 복합 재료를 재가공처리하는 단계를 포함하고, 상기 재가공처리 단계는, 상기 복합 재료를 100℃ 내지 200℃의 온도로 가열하는 단계와, 압출, 압축 성형, 사출 성형으로 이루어진 그룹으로부터 선택되어 제조 물품이 얻어지는 적어도 하나의 공정 단계를 포함하는, 방법.
제 1항 내지 제 19항 중 어느 한 항에 기재된 복합 재료를 제공하는 단계와, 상기 복합 재료를 가공처리하는 단계를 포함하는 방법에 있어서,
상기 가공처리 단계는,
상기 복합 재료를 100℃ 내지 200℃의 온도로 가열하는 단계와,
압출, 압축 성형, 사출 성형으로 이루어진 그룹으로부터 선택되어 제조 물품이 얻어지는 공정 단계 중 적어도 하나의 단계를
포함하는, 방법.
제 38항에 있어서, 가열하기 전 또는 가열하는 동안, 역청(bitumen), 거친 응집물(coarse aggregate), 및 모래(sand)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 보강 요소를 첨가하는 단계를 포함하는, 방법.