KR100924418B1 - 포장용 탄성체 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비드형, 타원형, 원통형 등의 균일하고 일정한 정형의 압출 필렛(pellet) 타입으로 포장용 탄성체를 제조하고 특히 미가황 경화 방식의 탄성체로서 무독성일 뿐만 아니라 환경 친화적이고, 또한 일정한 정형의 탄성체를 단시간에 대량 생산이 가능하고 연속공정의 자동화 및 공정의 단순화를 구현할 수 있으며, 뿐만 아니라 재가공 및 재생 가공이 가능하고 생산 작업중에 분진이 발생하지 않도록 하는 포장용 탄성체 및 그 제조방법을 구현하고자 한다.

포장재, 탄성체, 열가소성고무, 압출, 절단, 혼련, 무독성

Description

포장용 탄성체 및 그 제조방법{method of making elastic pavement mixed}

본 발명은 인도나 자전거 전용도로, 어린이 놀이터, 인조구장용, 산책로 등으로 사용되는 포장용 탄성체에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 무독성 재료를 사용하면서 다양한 형태의 펠릿(pellet)으로 제조하고 환경 친화적인 포장용 탄성체를 제조할 수 있는 방법 및 상기 방법으로 제조된 포장용 탄성체에 관한 것이다.

잘 알려진 바와 같이, 보행로와 산책로 등의 바닥면에 시공되는 포장재로는 콘크리트/일반 아스콘 또는 투수 콘크리트/투수 아스콘 및 콘크리트로 된 보도블럭과 같은 비탄성 포장재와, 폐 타이어 고무칩을 이용한 탄성 포장재로 크게 나뉘어져 구성된다.

전자의 비탄성 포장재는 비교적 우수한 강도를 보장하는 반면, 그 표면이 충격을 흡수할 수 있도록 탄성력을 가지지 못함에 따라 조깅을 하거나 보행중에 관절에 무리를 줘서 피로감과 함께 건강에 좋지 않은 영향을 미치는 문제점이 있다.

후자의 탄성 포장재는 비탄성 포장재가 가지는 문제점을 극복하기 위하여 고 안된 것으로서, 폐 타이어 고무칩이 가지는 탄성력을 이용하여 비탄성 포장재에 비해 우수한 보행감을 제공할 수 있어 현재 공원이나 놀이터, 산책로 ,자전거 전용도로, 광장 및 트랙 등의 각종 시설물 바닥면에 많이 시공되고 있다.

상기한 탄성 포장재와 관련한 대표적인 선행기술로는 대한민국특허청 공개특허공보 공개번호 제 10-2002-0072499 호(명칭: 폐타이어, 폐우레탄 컬러 고무칩을 이용한 투수성 탄성포장재)가 있다.

상기 선행기술은 폐타이어 고무칩을 주성분으로 하는 하부지지층을 타설한 후, 열로울러로 다져주고, 이어서 폐 우레탄 칼라 고무칩을 주성분으로 하는 상부 탄성층을 하부지지층 위에 타설하여 시공하는 방식으로 진행된다.

한편, 상기한 탄성포장재에 사용되는 주성분인 폐 타이어 고무칩을 성형하는 방법으로는 수거된 폐 타이어를 회전형 절단기로 투입시켜 폐 타이어를 비드(알갱이)형태의 고무칩으로 분쇄 성형하게 되는 데, 이때 성형과정에서 고무칩의 탄성력을 높이기 위해 황이나 가황촉진재를 첨가시켜 성형하게 된다.

그러나 위와 같은 방식으로 성형되는 고무칩은 고형의 폐 타이어를 분쇄방식으로 성형함에 따라 그 형태를 정형화되게, 예를 들어 비드형, 타원형, 원통형 등과 같이 균일하고 일정한 형태로 정형화되게 성형할 수 없다는 단점이 있다. 그리고 한번 분쇄 가공된 고무칩은 재가공이 불가능함으로서 불필요한 재료손실을 가져오는 문제점이 있다.

특히, 고무칩에서 탄성력 증가를 위해 사용되는 황은 일반적으로 알려진 바와 같이 강한 독성을 가지고 있음으로서 환경 친화적이지 못하다는 문제점이 있다.

한편, 고형의 폐 타이어를 분쇄하는 과정에서는 다량의 분진이 필수 불가결하게 발생하게 되는 데, 이러한 분진은 작업장 주변환경을 오염시킴은 물론, 발생한 분진이 고무칩의 표면에 들러 붙은 상태에서 포장재 시공현장으로 이송됨에 따라, 시공현장에서도 상기 분진에 의한 환경오염을 유발시키는 문제점이 있었다.

이외에 종래 고형화된 폐타이어를 이용하여 고무칩을 성형하는 방법은 각 성형공정간의 연결성이 없음으로서 작업의 연속성을 기대할 수 없고, 또한 각 공정의 관리가 복잡하며 불편하다는 제반 문제점들을 가지고 있다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 무독성이고 환경 친화적이며 다양한 형상의 압출 펠릿 타입으로 포장용 탄성체를 제조할 수 있는 방법을 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 단시간 내에 대량 생산이 가능하고 공정의 단순화 및 연속 공정이 가능한 포장용 탄성체의 제조방법을 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 생산 작업중에 분진이 발생하지 않고 저장 안정성을 구현할 수 있는 포장용 탄성체의 제조방법을 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 미가황 고무, 열가소성 고무, 충진제, 활제, 광안정제, 안료(착색제), 산화방지제 등의 원료를 준비하는 단계와, 상기 각 원료를 순서대로 혼련기(kneader)에 투입하는 단계와, 상기 혼련기에 투입된 원료를 연육한 다음 여기에 실리카계의 가교제를 첨가한 후 이를 혼련시키는 단계와, 상기 혼련된 결과물을 압출기에 투입하여 다양한 형상으로 압출하면서 절단하는 단계와, 상기 압출 및 절단된 결과물을 냉각시킨 다음 상기 결과물에 있는 수분을 제거하는 단계와, 상기 냉각 및 수분이 제거된 결과물에 잔존하는 잔여 수분을 말끔히 제거하면서 저장탱크로 이송시키는 단계로 이루어짐을 특징으로 한다.

본 발명에서 구현하는 포장용 탄성체는 다음과 같은 많은 작용효과들을 달성한다.

첫 번째로 본 발명은 겔상태로 용융되어 가소화된 고무를 압출방식으로 토출시켜 회전형 절단기로 절단하며 탄성체를 성형하게 됨으로서 탄성체의 형태를 정형화되게 가공 처리할 수 있는 작용효과를 가진다.

두 번째로 본 발명은 겔상태의 가소화된 고무를 절단함에 따라 가공과정에서 분진이 발생하지 않도록 함으로서 제조과정에서 주변환경 오염을 원천적으로 차단할 수 있고, 특히 별도의 가황첨가제를 사용치 않음으로서 친 환경적인 탄성체를 제조할 수 있는 작용효과를 가진다.

세 번째로 본 발명은 가공 처리된 탄성체를 다시 용융시켜 다른 형태로 재 가공하거나 혹은 사용된 탄성체를 재생 가공할 수 있도록 함으로서 자원을 재활용할 수 있는 등의 상승적인 효과를 달성한다.

이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 후술 될 상세한 설명에서는 상술한 기술적 과제를 이루기 위해 본 발명에 있어 대표적인 실시 예를 제시할 것이다. 그리고 본 발명으로 제시될 수 있는 다른 실시 예들은 본 발명의 구성에서 설명으로 대체한다.

본 발명에서는 비드형, 타원형, 원통형 등의 균일하고 일정한 정형의 압출 펠릿(pellet) 타입으로 탄성체를 제조하고 미가황 경화 방식의 탄성체로서 무독성일뿐만 아니라 환경 친화적인 포장용 탄성체의 제조방법을 구현하고자 한다.

또한 본 발명은 일정한 정형의 탄성체를 단시간에 대량 생산이 가능하고 연속공정의 자동화 및 공정의 단순화를 구현할 수 있는 포장용 탄성체의 제조방법을 제시한다. 뿐만 아니라 재가공 및 재생 가공이 가능하고 생산 작업중에 분진이 발생하지 않도록 하는 포장용 탄성체의 제조방법을 제시한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 인도, 자전거 전용도로, 어린이 놀이터, 인조구장 등에 사용되는 포장용 탄성체의 제조방법을 나타낸 도면이다. 상기 도 1을 참조하면, 본 발명의 제조방법은 환경 친화적이고 무독성 포장용 탄성체로서 크게 6단계의 제조공정으로 이루어지며, 구체적으로는 원료준비 단계→혼련기 투입 단계→연육 및 혼련 단계→압출 및 절단 단계→냉각 및 탈수 단계→선별 및 이송 단계 등으로 이루어진다.

하기에서는 이와 같은 본 발명의 포장용 탄성체의 제조공정을 각 단계별로 상세하게 설명하고자 한다.

1. 원료준비 단계

생활안전연구소에서 검증받은 무독성 원료인 미가황 고무(hard segment rubber), 열가소성 고무(soft segment rubber), 충진제(filler), 실리카계의 가교제(coupling agent), 활제(lubrcant), 광안정제(light stebilizer), 안료(착색제: pigment)), 산화 방지제(anti oxidant)를 작업대 부근으로 이송시켜 혼련 작업을 준비한다. 이때 상기한 바와 같은 각 원료의 조성비는 표 1과 같으며, 상기 표 1에서 제시하고 있는 조성비에 따라 포장용 탄성체를 제조하게 되면 최상의 효과를 구현할 수 있다.

조성물	조성비(중량%)
미가황 고무	29
열가소성 고무	10
충진제	54
실리카계의 가교제	2.5
활제	1.8
광안정제	1.0
안료(착색제)	1.5
산화 방지제	0.2

2. 혼련기 ( kneader ) 투입 단계

위에서 준비된 각 원료를 작업대에서 한 포장 단위로 혼련기에 투입한다. 이때 상기 혼련기에 원료를 투입시에 분말이 날릴 수도 있으나 이는 집진처리하면 별문제가 없으며, 특히 환경 친화적인 원료를 사용하므로 환경오염을 유발시키지 않는다.

3. 혼련 단계

상기 혼련기에 투입된 원료를 180℃±10℃의 온도에서 8분 정도 연육한 후, 여기에 실리카계의 가교제를 첨가하여 2분 동안 혼련시키는데, 상기 혼련과정 중에는 별다른 악취가 발생하지 않는다. 이때 상기 지정시간을 지키지 않고 혼련기의 부하 미터 및 온도계를 주시하면서 연육 및 혼련과정을 수행해도 별 무리가 없다.

4. 압출 및 절단 단계

상기 혼련기에서 연육된 원료를 압출기 내부에서 강력하게 격동시키면서 다시 연육시킨 후, 이를 압출다이스의 스크린 장치로 이송시켜 상기 원료 중에 열에 의해 과경화된 원료나 소량의 이물질을 걸러내어 토출시키면서 회전형 절단기로 타원형 또는 비드형 또는 원통형 등의 펠릿(pellet)으로 절단한다.

이때 상기와 같이 다양한 형상으로 포장용 탄성체가 만들어지는 것은 압출다이스의 형상을 변형시키든지 혹은 절단기의 칼날을 다양한 모양으로 만들게 되면 위와 같이 타원형, 비드형, 원통형 등의 다양한 모양으로 제조되어진다.

한편, 본 발명에서는 전술한 압출 및 절단 단계에서 황이나 가황촉진제 등을 사용하지 않고 실리카계의 가교제를 첨가하여 고무의 탄성을 부여시키므로 환경오염물질이 발생하지 않을 뿐만 아니라 열가소화 처리를 함으로써 향후 노후된 시공품(인도나 자전거 전용도로 등에 포장된 탄성체)을 재가공 처리할 수 있다.

5. 냉각 및 탈수 단계

전술한 압출 및 절단 과정을 거친 타원형, 원통형, 비드형의 펠릿은 고온 상태이므로 이를 냉각수로 냉각시키면서 통상의 회전식 탈수기로 이송시켜 수분을 제거한다. 이때 먼지와 분진 등이 발생하지 않으며 상기 탈수기에 저장된 냉각수를 순환시켜 사용하고 또한 사용된 물의 청결을 유지하기 위하여 미량의 제품 부스러기들은 미세한 망으로 걸러서 처리한다.

6. 선별 및 이송 단계

전술한 냉각 및 탈수 과정을 거친 펠릿을 통상의 진동 선별기를 이용하여 일정 크기별로 선별하면서 통상의 이송기(예를 들어, 링블로워)를 통하여 상기 펠릿에 남아있는 잔여수분을 제거하면서 저장탱크로 이송시킨다. 이때 혼련이 끝난 반제품이 선별 이송되어 저장탱크에 저장시까지의 걸리는 시간은 불과 몇 분도 채 걸리지 않는 연속작업으로 간편하며 대량 생산이 용이하다.

7. 검사, 계량, 포장, 적재, 저장 단계

끝으로, 위와 같은 각 단계를 거친 펠릿(즉, 포장용 탄성체)의 외관, 색상, 잔여수분은 잔여 이물질, 잔여 경화물질, 경도 등을 검사한 다음, 이를 지정된 수량대로 정량화한 후, 합격된 제품은 지정 수량대로 정량하여 25kg 지대로 포장하여 팔레트 등에 1톤 단위로 적재하여 래핑하고 불합격 제품은 재가공하여 처리한다.

이후, 1톤 단위로 팔레트에 래핑된 제품을 제품창고에 저장하고, 필요에 따라 지정품목과 수량 등을 확인하고 출하하는 과정을 거친다.

한편, 상기한 바와 같은 제조방법으로 만들어진 포장용 탄성체는 폴리우레탄계 접착제와 8:2의 비율로 혼합한 다음, 이를 일정한 크기의 블록화로 만들어 인도나 자전거 전용도로 등의 포장재로 사용할 수 있다. 또한 위와 같이 블록화로 만들지 않고 통상적인 아스팔트 포장작업과 동일한 방법으로 본 발명의 포장용 탄성체를 인도나 자전거 전용도로 등의 포장재로 사용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 인도, 자전거 전용도로, 어린이 놀이터, 인조구장 등에 사용되는 포장용 탄성체를 제조하는 방법을 순차적으로 보여주고 있는 도면.

Claims (6)

1. 인도나 자전거 전용도로, 어린이 놀이터, 인조구장용, 산책로 등으로 사용되는 통상의 포장용 탄성체의 제조방법에 있어서,

   상기 포장용 탄성체를 이루는 각 원료를 혼련기에 투입하는 단계와;

   상기 혼련기에 투입된 원료를 연육한 다음, 여기에 가교제를 첨가하여 혼련시키는 단계와;

   상기 혼련된 결과물을 압출기에 투입하여 다양한 형상으로 압출하면서 절단하는 단계와;

   상기 압출 및 절단된 결과물을 냉각시킨 다음, 상기 결과물에 있는 수분을 제거하는 단계와;

   상기 냉각 및 수분이 제거된 결과물에 남아있는 잔여 수분을 제거하면서 저장탱크로 이송시키는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 포장용 탄성체의 제조방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 원료는 미가황 고무, 열가소성 고무, 충진제, 활제, 광안정제, 안료, 산화 방지제임을 특징으로 하는 포장용 탄성체의 제조방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 혼련 단계는 180±10℃의 온도에서 8~10분 동안 이루어짐을 특징으로 하는 포장용 탄성체의 제조방법.
4. 제1항에 있어서,

   상기 가교제는 실리카계임을 특징으로 하는 포장용 탄성체의 제조방법.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,

   상기 포장용 탄성체는 타원형 또는 원통형 또는 비드형의 펠릿 타입으로 제조됨을 특징으로 하는 포장용 탄성체의 제조방법.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항의 방법으로 제조된 포장용 탄성체.

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