KR20220004470A - 고함량의 폐발포스크랩을 포함하는 재생 발포체 조성물, 이를 이용하여 제조되는 재생 발포체 및 재생 발포체의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고함량의 폐발포스크랩을 포함하는 재생 발포체 조성물, 이를 이용하여 제조되는 재생 발포체 및 재생 발포체의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 발포 소재와, 상기 발포소재 100 중량부에 대하여, 분쇄된 폐발포스크랩 5~50 중량부와, 발포제 1~5 중량부, 가교제 0.5~2.0 중량부, 가교조제 0.1~1 중량부, 금속 산화물 5~15 중량부, 활제 0.5~1 중량부, 탄산칼슘 1~10 중량부 및 스테아린산 0.5~3 중량부를 포함하고, 상기 폐발포스크랩은 10 내지 1000 ㎛ 사이즈로 분쇄되어 상용성 및 발포성이 우수한 것을 특징으로 하는, 고함량의 폐발포스크랩을 포함하는 재생 발포체 조성물, 이를 이용하여 제조되는 재생 발포체 및 재생 발포체의 제조방법을 개시한다.

Description

고함량의 폐발포스크랩을 포함하는 재생 발포체 조성물, 이를 이용하여 제조되는 재생 발포체 및 재생 발포체의 제조방법{Recycled foam composition comprising high content of waste foam scrap, recycled foam produced using same, and method for manufacturing recycled foam}

본 발명은 고함량의 폐발포스크랩을 포함하는 재생 발포체 조성물, 이를 이용하여 제조되는 재생 발포체 및 재생 발포체의 제조방법에 관한 것이다.

EVA는 에틸렌 및 비닐 아세테이트인 두 개의 상이한 모노머 유형들로부터 제조된 공중합체이다. EVA는, 발포체 상태에서, 고무와 같은 성질을 가져서, 신발에서 중간창(midsole), 안창(sock liner), 및 단위 밑창(unit sole)과 같이 완충 작용이 중요한 부분에서 유용하다. EVA에서, 에틸렌에 대한 비닐 아세테이트의 상대적인 양은 폴리머 성질에 영향을 미친다. 비닐 아세테이트 함량이 높을수록, 폴리머가 더욱 연질이고 더욱 고무질로 되는 경향이 있는 반면, 비닐 아세테이트 함량이 낮을수록, 폴리머가 보다 경질이고 더욱 결정질로 되는 경향이 있다.

EVA 발포체(EVA foam)는 EVA 폴리머, 충전제, 안료, 가교제, 발포제, 및 가공 보조제와 같은 성분들을 조합함으로써 제조된다. 선택적으로, EVA는, 고무와 같은 특성을 증가시키기 위하여 고무 또는 TPE와 같은 다른 폴리머 유형들과 혼합될 수 있다. EVA 발포체의 성분들은 고온 조건에 노출될 때에, 발포제가 활성화되어, 이산화탄소 또는 질소와 같은 가스를 방출시켜 발포체를 형성한다. 또한, 고온 조건은 가교제를 활성화시키는데, 이는 EVA 폴리머와 반응하여 3차원 네트워크를 형성한다. 퍼옥사이드 및 발포제의 분해의 균형을 주의깊게 조절해서 안정한 발포체를 형성시키기 위하여, EVA 발포체 조성물이 컴파운딩된다.

EVA 발포체 제품은 전류계에서 배치 혼합, 냉각 및 개방 밀(open mill) 상에서 분산 혼합(dispersal mixing), 및 발포체의 생산을 위해 준비된 최종 혼합 컴파운드를 제조하기 위한 캘린더링 또는 과립화에 의해 컴파운딩된다.

또한 신발 중창 등에 사용되는 발포재료의 경우에는 EVA 등 올레핀수지를 과산화물로 가교와 동시에 화학발포제를 사용하여 발포시키고 있다. 가교 고무와 같이 금형 내에 콤파운드 충전하여 가교 발포시킨다. 중창의 형성공정은 통상 1차 발포(prefoaming)시킨 다음 그 열가소성 특성을 이용하여 가열압축에 의해 2차 성형시키고 있다.

이와 같이 EVA 수지가 중창용 재료로 널리 쓰이는 요인으로는 완충성을 포함한 역학적 특성, 접착성, 가공성, 발포성형성, 가격 등을 들 수 있다. EVA 발포체의 역학적 특성을 좌우하는 대표적인 인자로는 발포배율과 에틸렌과 초산비닐 양(VA wt%)을 들 수 있다. 필요에 따라 그 배율이나 비율을 변화시킴으로써 재료의 경도와 완충성을 조절할 수 있다. 일반적인 EVA 발포물의 경도는 55도(ASKER-C) 정도이고, 그 밀도는 0.20g/㎤ 전후이다. 중창의 경우도 한 종류의 EVA 발포체 뿐만 아니라 다른 성능의 발포재료를 조합시킨 복합설계가 이루어지고 있다.

이와같이 EVA 발포체는 낮은 비중과 부드러운 느낌과 적절한 강도 특성과 충격특성으로 인해 신발산업에서 충격 흡수 소재로 폭 넓게 적용되고 있으나, 충격흡수성과 우수한 물성을 위해 원래 부피에서 500% 이상으로 발포 시킨 소재를 사용함으로써, 동일 중량 대비 폐기물 부피도 증가되는 특징이 있다. 관련하여, 신발 및 피혁을 제조하는 공정은 각각 20여단계의 공정으로 구성되어 있어, 각 공정별 천연피혁 폐기물이 발생하게 되는데 종전까지는 대부분 해양투기, 매립 등의 방법으로 폐기물을 처리하여 경제적인 부담이 매우 큰 특징을 가지고 있었다. 하지만 전 세계적으로 자원의 재활용에 대한 관심의 증대로 신발 및 피혁 폐기물에서 발생되는 것을 상품성, 경제성, 자원의 효율성적인 측면에서 검토하는 것이 필요한 시점이다.

특히 운동화의 주요 구성요소인 중창의 경우 제조 과정에서 많은 폐기물이 발생되는 바, EVA 발포체는 PU(poIyurethane) 발포체 대비 많은 장점(경량, 높은 백색도, 내변색성, 생산원가 저렴)으로 사용량이 많으나, 손실(loss)율이 15% 정도로 높고, 이러한 손실 발생 원인은 게이트 스크랩, 기포불량, 오염불량, 사이즈 불량, 성형 불량, 재단 스크랩 등이 있다. 이에 따라, 현재는 신발용 중창 제조 과정 중 발생되는 폐EVA 스크랩이 환경적으로 큰 문제점으로 대두되고 있기는 하나, 대부분 소각, 매립되고 있는 실정이다.

따라서 발포체의 생산 단계에서 재활용을 고려하여 생산 과정에서 발생하는 폐 발포스크랩을 원재료수준으로 직접 재활용하여 재생하고, 이와같이 폐 발포스크랩을 이용하여 발포체로 재생할 때, 기포 불량 등이 발생하지 않으면서 적절한 강도특성과 충격특성을 가질 수 있도록 하는 것이 요구되고 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-1224536호 대한민국 등록특허공보 제10-0893355호 대한민국 등록특허공보 제10-1207370호

상술한 기술적 요구에 착안하여 본 발명은 발포체의 생산 단계에서 발생한 폐 발포스크랩을 원료로 이용하는, 고함량의 폐 발포스크랩을 포함하는 재생 발포체 조성물을 제공하는 것을 기술적 해결과제로 한다.

또한 본 발명은 상기 재생 발포체 조성물을 이용하여 발포되고, 기포 불량 등이 발생하지 않으면서 적절한 강도특성과 충격특성을 가질 수 있는 재생 발포체와 이의 제조방법을 제공하는 것을 다른 기술적 해결과제로 한다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 발포 소재와,

상기 발포소재 100 중량부에 대하여, 분쇄된 폐발포스크랩 5~50 중량부와, 발포제 1~5 중량부, 가교제 0.5~2.0 중량부, 가교조제 0.1~1 중량부, 금속 산화물 5~15 중량부, 활제 0.5~1 중량부, 탄산칼슘 1~10 중량부 및 스테아린산 0.5~3 중량부를 포함하고,

상기 폐발포스크랩은 10 내지 1000 ㎛ 사이즈로 분쇄되어 상용성 및 발포성이 우수한 것을 특징으로 하는, 고함량의 폐발포스크랩을 포함하는 재생 발포체 조성물을 제공한다

본 발명에 있어서, 상기 발포소재는 발포온도 또는 가교온도가 100 내지 200℃인 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 있어서, 상기 발포소재는 EVA(ethylene-vinyl acetate copolymer), POE(Polyolefin Elastomer), PE(Polyethylene) 및 TPE(Thermoplastic Elastomer)에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 한다.

또한 상기 다른 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 상술한 고함량의 폐발포스크랩을 포함하는 재생 발포체 조성물을 이용하여 제조되고, 비중이 0.4 이하인 것을 특징으로 하는, 고함량의 폐발포스크랩을 포함하는 재생 발포체를 제공한다.

또한 본 발명은 상기 다른 기술적 과제를 해결하기 위하여, 폐발포스크랩을 분쇄하는 단계;

상기 분쇄된 폐발포스크랩을 포함하는 발포체 조성물을 제조하는 단계; 및

상기 발포체 조성물을 이용하여 마스터배치를 제조하고, 상기 마스터배치를 발포성형하는 단계를 포함하여 재생 발포체를 제조하되,

상기 발포체 조성물은 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 따른 고함량의 폐발포스크랩을 포함하는 재생 발포체 조성물이고,

상기 제조된 발포체는 길이기준 130 내지 190% 발포배율을 갖는 것을 특징으로 하는, 고함량의 폐발포스크랩을 포함하는 재생 발포체의 제조방법을 제공한다.

본 발명에 따르면 발포체 생산과정에서 발생한 폐발포스크랩을 직접 재활용하여 고함량의 폐발포스크랩을 포함하는 발포체를 제조할 수 있게 된다. 이에 따라 소각에 의한 이산화탄소 배출 절감 및 환경오염문제를 크게 줄일 수 있고, 원가를 절감하는 효과가 있다. 이와같이 본 발명은 처리비용 및 환경오염을 감소시켜 발포체를 이용하는 산업의 녹색화율을 직접적으로 높일 수 있는 효과가 있다.

특히 본 발명은 폐발포스크랩을 고함량으로 포함하여 원료 수준으로 포함하면서 재생발포체를 제조할 수 있는 효과가 있다. 이에 따라 특히 신발용 발포 중창 loss율에 상응하는 수준의 폐발포스크랩을 전량 재활용 가능하도록 함으로써 원가절감을 통한 제품 경쟁력 확보가 가능할 뿐만 아니라 환경적으로도 건전하고 지속 가능한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에서 발포스크랩을 취합한 후, 스크랩의 분쇄 공정 조건에 따른 발포스크랩 분쇄물의 SEM 사진을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 재생 발포체의 제조공정을 흐름도로 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐발포스크랩이 30 중량% 포함되는 재생 발포체의 제조공정을 사진으로 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 실시예 1에 따른 발포체의 사진을 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 실시예 2에 따른 발포체의 사진을 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 비교예 1에 따른 발포체의 사진을 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 비교예 1에 따른 발포체의 사진을 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 폐발포스크랩 함량에 따른 발포체의 모폴로지를 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 폐발포스크랩 함량에 따른 발포체의 비중변화를 그래프로 나타낸 것이다.

이하, 도면을 참고하여 본 발명을 자세히 설명하기로 하나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명은 발포체의 생산 단계에서 발생한 폐 발포스크랩을 원료로 이용하는 재생 발포체 조성물에 관한 것으로, 발포 소재와, 상기 발포소재 100 중량부에 대하여, 분쇄된 폐발포스크랩 5~50 중량부와, 발포제 1~5 중량부, 가교제 0.5~2.0 중량부, 가교조제 0.1~1 중량부, 금속 산화물 5~15 중량부, 활제 0.5~1 중량부, 탄산칼슘 1~10 중량부 및 스테아린산 0.5~3 중량부를 포함하여 고함량의 폐발포스크랩을 포함하는 재생 발포체 조성물에 관한 것이다.

이 때, 상기 폐발포스크랩은 10 내지 1000 ㎛ 사이즈로 분쇄되어 상용성 이 우수한 특징을 부여하게 된다. 관련하여 도 1은 사출 및 압축성형 시 발생되는 폴리올레핀 발포체 스크랩을 취합한 후, 스크랩의 분쇄 공정 조건에 따른 발포체 스크랩 분쇄물의 SEM 사진을 나타낸 것이다. 이를 참고하면 1mm를 초과하는 경우에는 발포체 분쇄물의 입자가 커, 최종 발포체 제조 시 발포가 균일하지 못하여, 발포율 저하 및 외관 불균일에 따른 상품성 저하의 문제가 발생하게 된다.

일반적으로는 상용화제를 이용하여 발포소재와 폐 발포스크랩의 블렌드를 상용화시키고, 이에 따라 폐 발포스크랩의 존재 하에 발포체 조성물을 발포시킴으로써 형성된 발포 성형품이 적합한 심미적 외관 및 물리적 성질들을 갖는 발포 성형품을 제조하게 된다. 즉, 상용화제를 사용하지 않는 경우에, 종래 기술의 조성물은 조성물에 함유되는 폐 발포스크랩의 양이 제한적이고, 상용화제를 사용해야만 발포소재 100부당 최대 30부의 폐 발포스크랩이 포함될 수 있는 것이다.

반면, 본 발명의 경우에는 상술한 바와 같이 폐 발포스크랩을 10 내지 1000㎛ 사이즈로 분쇄한 것을 포함함에 따라 폐 발포스크랩이 조성물 내에 균일하게 혼합되고, 발포 성형을 위한 고온 조건에서 발포 소재와 반응하여 3차원 네트워크를 형성하게 된다. 이에 따라 본 발명은 상용화제를 첨가하지 않고도 분쇄된 폐 발포스크랩에 의한 가교와 상용화 효과로 발포계의 안정성을 향상시킬 수 있게 된다.

바람직하게는 10 내지 1000 ㎛ 사이즈로 분쇄된 폐 발포스크랩을 상기 발포소재 100 중량부에 대하여 5~50 중량부로 포함될 수 있으며, 보다 바람직하게는 15 중량부 이상 포함될 수 있다. 이로써 발포체 제조시 15% 이상의 높은 손실율로 발생하게 되는 폐발포스크랩을 15 중량부 이상 포함시킴으로써, 생산 과정에서 발생하는 폐 발포스크랩을 전량 원재료로 직접 재활용하여 재생할 수 있게 되어 제로웨이스트를 실현할 수 있을 뿐 아니라, 상용화제 등 첨가제의 사용 없이도 전량 재생 발포체를 생산할 수 있어 친환경적인 공정을 구성할 수 있다.

이 때, 상기 발포 성형을 위한 고온 조건은 100 내지 200℃로서, 상기 발포소재는 발포온도 또는 가교온도가 100 내지 200℃인 것을 특징으로 한다.

바람직하게는 상기 발포소재는 성형가공시 열가소성 플라스틱과 동일하게 가공할 수 있고, 상온에서는 고무의 특성을 갖는 열가소성 엘라스토머(Thermoplastic Elastomer)로, EVA(ethylene-vinyl acetate copolymer), POE(Polyolefin Elastomer), PE(Polyethylene) 및 TPE(Thermoplastic Elastomer) 중에서 1종 이상 선택될 수 있다. 된다. 보다 바람직하게는 상기 발포소재는 낮은 비중과 부드러운 느낌과 적절한 강도 특성과 충격특성을 가질 수 있도록 EVA를 선택할 수 있다.

또한 본 발명의 재생 발포체 조성물에 있어서, 상기의 발포제는 특별히 한정되는 것이 아니지만 상기 발포소재 100 중량부에 대하여 1~5 중량부 사용하는 것이 바람직하다. 이때 상기한 발포제의 사용량이 1 중량부 미만이면 발포체의 밀도가 높아 발포 효과가 없으며 사용량이 5 중량부를 초과할 경우에는 발포체의 성형이 원활하지 못할 뿐만 아니라 발포체의 밀도가 저하되어 내구성에도 큰 문제가 있어 산업용으로 적용할 수 없게 된다.

이러한 발포제의 예로는 아조디카본아미드계, 디아조미노엑소벤젠계, n,n'-디니트로소펜타메틸렌테트라아민계, p-톨루엔설포닐하이드라지이드계, p,p'-옥시비스(벤젠설포닐하이드라지이드)계 또는 벤젠설포닐아이드라지아드 들로 이루어지는 군으로부터 1종 또는 그 이상을 선택하여 사용할 수 있다.

또한 본 발명은 기본적으로 열가소성 엘라스토머를 발포소재로 사용하기 때문에 물성 향상을 위한 가교는 불필요하지만 발포제로부터 발생한 분해가스를 포집하기 위한 수지의 고온 점탄성을 부여하는 역할을 수해하는 성분으로서 가교제 사용은 필수적이다. 가교제로는 황이나 황공여체 및 유기과산화물 모두 가능하지만, 본 발명의 경우 1분 반감기 온도가 150~180℃인 유기과산화물을 사용하는 것이 내구성과 발포특성 제어 등에서 다른 가교제 사용한 경우보다 특히 바람직하다. 1분 반감기 온도가 150℃ 미만이 될 경우 컴파운드 제조 공정에서 조기 분해되는 우려가 있고, 180 ℃ 이상이 될 경우 프레스로 발포체를 제조하는데 소요되는 시간이 길어져 생산성이 떨어지는 문제가 있다.

상기의 유기과산화물 가교제는 특별히 한정되는 것이 아니지만 기재 100 중량부에 대하여 0.5~2.0 중량부가 사용되며, 0.5 중량부 미만일 경우에는 가교 효과가 부족하여 발포제 분해시 수지의 고온 점탄성이 유지되지 못해 발포체의 외관이 불량해지며 영구압축줄음율 등의 열악해져 제품의 내구성에 문제가 발생될 우려가 있고, 2.0 중량부 이상인 경우에는 과도한 가교로 인하여 가교 밀도 증가에 의해 발포 가스압이 증가하여 발포체가 터지는 현상이 발생될 우려가 있다.

이러한 유기과산화물 가교제의 예로는 t-부틸퍼옥시이소프로필카보네이트, t-부틸퍼옥시라우릴레이트, t-부틸퍼옥시아세테이트, 디-t-부틸퍼옥시프탈레티드,t-디부틸퍼옥시말레인산, 시클로헥사논퍼옥사이드, t-부틸큐밀퍼오사이드, t-부틸히드로퍼옥사이드, t-부틸퍼옥시벤조에이트, 티큐밀퍼옥사이드, 1,3-비스(t-부틸퍼옥시이소프로필)벤젠, 메틸에틸케톤퍼옥사이드, 2,5-디메틸-2,5-디(벤조일옥시)헥산, 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥산,디-t-부틸퍼옥사이드, 2,5-디메틸-2,5-(t-부틸퍼옥시)-3-헥산, n-부틸-4,4-비스(t-부틸퍼옥시)발러레이트 및 a,a'-비스(t-부틸퍼옥시)이소프로필벤젠 중에서 1종 또는 그 이상을 선택하여 사용할 수 있다.

또한 본 발명에서는 과산화물가교 시 성형시간 단축과 내구성 개선을 위한 적절한 가교구조를 얻기 위하여 상기 가교제에 가교조제를 발포소재 100 중량부에 대하여 0.1~1 중량부를 사용하는 것이 바람직하며, 그 사용량이 0.1 중량부 미만이 될 경우에는 가교촉진의 효과가 거의 없을 우려가 있고, 1 중량부를 초과할 경우에는 과가교로 정상적인 발포체의 제조가 불가능할 우려가 있다.

상기 가교조제의 예로는 디비닐벤젠, 트리아릴시아누레이트, 트리아릴이소시아누레이트, 에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 디에틸글리콜 디메타크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리메타크릴레이트, 아릴메타크릴레이크, 비닐부틸레이트 및 비닐스테아레이트 중에서 1종 또는 그 이상을 선택하여 사용할 수 있다.

이외, 본 발명의 재생발포체 조성물에는 발포소재와 폐 발포스크랩, 발포제, 가교제, 가교조제 외에도 가교의 안정화 및 발포특성의 향상을 위해 충전제, 활제로서 금속산화물과, 스테아린산을 사용하는 것이 가능하다.

상기 금속산화물은 가교를 촉진하기 위한 것으로서 산화아연을 사용하며, 상기 발포소재 100 중량부에 대하여 5~15 중량부를 첨가하는 것이 바람직하다. 산화아연의 사용량이 상기 범위를 벗어날 경우에는 미가교나 과가교의 문제점이 발생될 우려가 있다. 그리고 스테아린산은 평탄가교를 유도하기 위한 것으로서 발포소재 100 중량부에 대하여 0.5~3 중량부를 사용하는 것이 바람직하며, 스테아린산의 사용량이 상기 범위를 벗어날 경우 사용량이 적으면 가교속도의 조절이 어렵고 많은 경우에는 블루밍이 발생될 수도 있다.

또한 상기 충전제는 충격 흡수성 향상을 위해 사용되는데 탄산칼슘 및 탄산마그네슘 중에서 1종 이상이 선택되며, 충전제의 사용량이 1 중량부 미만이면 충전제의 기능을 충분히 발현하지 못하고 10 중량부를 초과할 경우 발포체의 내구성 저하뿐만 아니라 발포 공정의 제어가 어려워 정상적인 탄성 발포체의 제조가 불가능하다.

한편, 각 발포체용 첨가제의 함량은 발포체 제조에 대해 이미 공지된 범위이지만 상기 범위에 한정되는 것은 아니고 발포체의 종류 및 사용환경 등에 따라 가변적으로 적용될 수 있다.

또한 다른 양태로서 본 발명에 따르면 상기 재생 발포체 조성물을 이용하여 발포시킴으로써 고함량 폐발포스크랩을 포함하는 재생 발포체를 제공할 수 있게 된다. 이 때 바람직하게는 상술한 고함량의 폐발포스크랩을 포함하더라도 상술한 바와 같이 10~1000㎛ 사이즈로 분쇄한 폐발포스크랩을 포함시킴에 따라 가교와 상용성을 높임에 따라 발포체로서 충분한 탄성과 기계적 물성을 나타낼 수 있어 비중이 0.4 이하인 것을 특징으로 한다. 일 실시예로서, EVA 발포소재를 이용하는 경우 발포배율이나 에틸렌과 초산비닐 양(VA wt%)을 제어하여 재료의 경도와 온충성을 조절하여 비중이 달라지게 되는 바, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면 발포체로서 충분한 물성을 가질 수 있도록 비중이 0.4 이하인 0.15, 0.25인 것으로 확인되었다. 즉, 일반적인 EVA 발포물의 밀도는 0.20g/㎤ 전후인 것을 감안하면, 즉 본 발명에 따른 재생 발포체는 고함량의 폐발포스크랩을 포함하여도 우수한 발포 특성을 나타낼 수 있음을 있음을 의미한다.

도 2는 본 발명에 따른 재생발포체의 제조공정을 흐름도로 나타낸 것이다. 이를 참고하면 본 발명은 또다른 양태로서, 고함량의 폐발포스크랩을 포함하는 재생발포체의 제조방법에 관한 것으로서, 폐발포스크랩을 분쇄하는 단계; 상기 분쇄된 폐발포스크랩을 포함하는 발포체 조성물을 제조하는 단계; 및 상기 발포체 조성물을 이용하여 마스터배치를 제조하고, 상기 마스터배치를 발포성형하는 단계를 포함하여 재생 발포체를 제조하는 것을 특징으로 한다.

또한 도 3은 폐발포스크랩이 30 중량부 포함되는 발포체의 제조공정을 사진으로 나타낸 것으로, 상술한 바와 같이 본 발명은 상용화제 등을 포함하지 않고도 고함량의 폐발포스크랩을 포함하여 재생 발포체를 제조할 수 있는 것이 특징이다. 이에 따라 발포체 생산시 필수적으로 발생하는 폐발포스크랩을 원료 수준으로 포함시켜 재생시킬 수 있게 된다.

이 때, 상기 제조된 발포체는 길이기준 130 내지 190% 발포배율을 갖는 것을 특징으로 한다. 이와같이 발포 배율을 조절함에 따라 발포체의 경도 및 완충성을 조절할 수 있는 바, 발포배율이 낮은 경우에는 단면의 기포 특성이 불량하고 비중이 높아 발포성능을 만족시킬 수 없게 된다.

이하 본 발명의 실시예를 들어 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

<실시예 1~2 및 비교예 1~2>

발포체 스크랩을 수거하고(자체 수거), 직접 제작한 자체 분쇄 장비를 통해 10~1000㎛의 사이즈로 분쇄하여 발포스크랩을 준비하였다. 다음으로, 금형 내에 컴파운드를 충진한 후, 170℃, 10분간 가압 발포 성형하고 탈형하여 발포체를 제조하였다. 이 때 발포를 위한 컴파운드는 EVA 100 중량부에 대하여 발포스크랩을 10~90중량부, 금속산화물(산화아연) 10 중량부, 가교제(디큐밀퍼옥사이드) 1.5 중량부, 발포제(아조디카르본아미드) 4 중량부, 스테아린산은 0.7 중량부, 충전제(탄산칼슘) 1.0 중량부, 촉진제(트리알릴시아누르산염), 0.1 중량부를 공통으로 혼합하여 제조하였다.

구체적인 배합비는 아래 표 1에 나타내었고, 동일 조건으로 발포체를 성형하였다.

	실시예1	실시예2	비교예1	비교예2
EVA	100	100	100	100
재생 스크랩	10	50	70	90
발포제, 첨가제	가교제, 1.0, 아조디카르본아미드 4, 금속산화물 10, 활제 0.7, 탄산칼슘 1.0, 트리알릴시아누르산염 0.1

단면의 발포특성과 비중을 평가하여 그 결과를 하기 표 2와, 도 4 내지 도 7에 나타내었다. 비중의 경우, KS M 6519 규격에 근거하여, 5회 측정하여 최대, 최소값을 제외한 3개의 평균을 취한 값이다.

	실시예1	실시예2	비교예1	비교예2
발포 배율 (%)	180%	140%	130	125
비중	0.15 (양호)	0.25 (양호)	0.41 (불량)	0.52 (불량)

상기 표 2에 나타낸 바와 같이 재생스크랩을 각각 70, 90 중량부 포함하는 비교예 1, 2의 경우에는 발포체의 발포비율이 130 이하로 나타났고, 재생스크랩을 50 중량부 이하로 포함하는 경우에는 발포체의 발포비율이 140% 이상인 것으로 나타나 우수한 발포성을 보이는 것을 확인할 수 있다.

또한 도 4 내지 도 7은 각각 실시예 1,2, 비교예 1,2의 발포체에 대한 단면 기포 균일성 평가 결과를 나타낸 것으로, 실시예 1, 2는 재생스크랩을 함유하였음에도 불구하고 작고 균일한 양호한 기포 특성을 확인할 수 있으며, 반면 70중량부를 포함하는 비교예 1과 90중량부를 포함하는 비교예 2는 기포가 불균일하거나 기포형성이 불량한 것을 확인할 수 있다.

또한 상기 표 1을 참고하면, 발포체의 비중 측정 결과 실시예 1, 실시예 2는 각각 비중이 0.20, 0.25로 양호한 특성을 나타내었으나, 비교예 1, 비교예 2는 각각 0.41과 0.52로 높은 비중을 나타내서 경량의 충격흡수 특성이 중요한 발포체의 요건을 만족하지 못하여 발포체로서의 활용이 불량함을 확인할 수 있다.

또한 EVA계, TPE계 폐발포스크랩의 함량에 따른 발포체 모폴로지의 표면(skin)과 그 단면을 도 8에 나타내었고, 비중변화를 도 9에 그래프로 나타내었다. 도 8에서 확인할 수 있는 바와 같이 20phr로 포함될 때도 재생발포체가 포함되지 않은 경우에 유사하게 발포가 잘 되면서 균일하고 양호한 기포 특성을 나타내었다. 도 9를 참고하면 비중의 변화에 있어서도 비중이 0.20 수준까지 나타나는 것으로 확인되는 바, 발포비율이 우수하고 발포 모폴로지도 양호한 것을 확인할 수 있었다.

이와 같이 본 발명에 따르면 폐발포스크랩을 고함량으로 함유함에도 불구하고, 상용화제 등을 사용하지 않고도 상용성을 나타내며, 우수한 발포성을 나타내어 발포체로서의 물성을 충분히 나타낼 수 있음을 확인할 수 있다. 이에 따라 발포체 생산과정에서 발생한 폐발포스크랩을 직접 재활용하여 고함량의 폐발포스크랩을 포함하는 발포체를 제조할 수 있어 소각에 의한 이산화탄소 배출 절감 및 환경오염문제를 크게 줄일 수 있고, 원가를 절감하는 등 처리비용 및 환경오염을 감소시켜 발포체를 이용하는 산업의 녹색화율을 직접적으로 높일 수 있을 것으로 기대된다.

Claims (5)

1. 발포 소재와,
   상기 발포소재 100 중량부에 대하여, 분쇄된 폐발포스크랩 5~50 중량부와, 발포제 1~5 중량부, 가교제 0.5~2.0 중량부, 가교조제 0.1~1 중량부, 금속 산화물 5~15 중량부, 활제 0.5~1 중량부, 탄산칼슘 1~10 중량부 및 스테아린산 0.5~3 중량부를 포함하고,
   상기 폐발포스크랩은 10 내지 1000 ㎛ 사이즈로 분쇄되어 상용성 및 발포성이 우수한 것을 특징으로 하는, 고함량의 폐발포스크랩을 포함하는 재생 발포체 조성물.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 발포소재는 발포온도 또는 가교온도가 100 내지 200℃인 것을 특징으로 하는, 고함량의 폐발포스크랩을 포함하는 재생 발포체 조성물.
3. 제1 항에 있어서,
   상기 발포소재는 EVA(ethylene-vinyl acetate copolymer), POE(Polyolefin Elastomer), PE(Polyethylene) 및 TPE(Thermoplastic Elastomer)에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는, 고함량의 폐발포스크랩을 포함하는 재생 발포체 조성물.
4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 따른 고함량의 폐발포스크랩을 포함하는 재생 발포체 조성물을 이용하여 제조되고, 비중이 0.4 이하인 것을 특징으로 하는, 고함량의 폐발포스크랩을 포함하는 재생 발포체.
5. 폐발포스크랩을 분쇄하는 단계;
   상기 분쇄된 폐발포스크랩을 포함하는 발포체 조성물을 제조하는 단계; 및
   상기 발포체 조성물을 이용하여 마스터배치를 제조하고, 상기 마스터배치를 발포성형하는 단계를 포함하여 재생 발포체를 제조하되,
   상기 발포체 조성물은 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 따른 고함량의 폐발포스크랩을 포함하는 재생 발포체 조성물이고,
   상기 제조된 발포체는 길이기준 130 내지 190% 발포배율을 갖는 것을 특징으로 하는, 고함량의 폐발포스크랩을 포함하는 재생 발포체의 제조방법.

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