KR20230121388A - 폐고무 스크랩을 이용한 전도성 카본블랙 제조장치 및 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폐고무 스크랩을 이용한 전도성 카본블랙 제조장치 및 제조방법에 관한 것이다.

Description

폐고무 스크랩을 이용한 전도성 카본블랙 제조장치 및 제조방법 {CONDUCTIVITY CARBON BLACK FACTURING APPARATUS AND METHOD USING WASTE RUBBER SCRAP}

본 발명은 폐고무 스크랩을 이용한 전도성 카본블랙 제조장치 및 제조방법에 관한 것이다.

폐자원을 재활용하는 여러 기술들이 제안되고 있다. 고무 물질은 매우 다양한 산업 분야에서 이용되고 있어서, 폐고무 스크랩은 다량으로 얻을 수 있는 폐자원 중 대표적인 것으로 인식되고 있다.

폐고무 스크랩을 재활용하는 방법으로서 일반적으로는 고무 물질을 다시 추출해 내는 방법에 대해 연구가 되고 있으나, 그 외에도 재활용 방법이 제안된 바 있다.

그 중 하나로서, 한국 공개특허 10-1997-0010924호와 같이 폐고무로부터 카본블랙을 생산하는 장치가 제안된 바 있다.

그러나 이와 같은 기술은 장치의 구성이 매우 복잡하고, 운용에 많은 비용과 시간이 투자되어야 하는 바, 생산성이 지극히 낮아 실용화되지 못하고 사장되었다.

또한, 이와 같은 공정을 통해 얻은 카본블랙은 그 경제적 가치가 매우 낮아 상용화하기 어렵다는 문제가 있다.

한국 공개특허 10-1997-0010924호(1997.03.27. 공개)

본 발명은 폐고무 스크랩으로부터 경제성 있는 방법으로 상업적 가치가 있는 수준의 품질을 갖는 전도성 카본블랙을 제조할 수 있는 조장치 및 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 폐고무 스크랩을 1500℃ 이상의 온도에서 탄화시킬 수 있는 탄화로를 포함하는 폐고무 스크랩을 이용한 전도성 카본블랙 제조장치가 제공될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 폐고무 스크랩을 이용한 전도성 카본블랙 제조장치 및 제조방법에 따르면, 경제성 있는 방법으로 상업적 가치가 있는 수준의 품질을 갖는 전도성 카본블랙을 폐고무로부터 생산할 수 있다는 효과가 있다.

도 1은 도 1은 제조에 사용한 폐고무 스크랩의 Raman 분광법에 따른 분석 결과를 보여주는 도면이다.
도 2는 상용음극재인 흑연의 Raman 분광법에 따른 분석 결과를 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전도성 카본블랙을 생성하기 위한 제조 장치 및 제조 방법을 보여주는 도면이다.
도 4는 도 3의 과정을 통해 얻어진 전도성 카본블랙의 Raman 분광법에 따른 분석 결과를 보여주는 도면으로서, 각 800℃, 1200℃, 1500℃, 2200℃에서 공정을 수행한 결과를 보여주는 도면이다.
도 5는 상용 도전재인 Super-P와 NBR 고무의 원료로 사용되는 카본블랙의 Raman 분광법에 따른 분석 결과를 보여주는 도면이다.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예들에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

아울러 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

본 발명에 있어서 폐고무 스크랩은 고무를 구성성분으로 하는 제품의 소비 또는 제품의 생산과정에서 남은 물질로 이해될 수 있다. 폐고무 스크랩은 천연 고무(NR), 부타디엔 고무(BR), 스틸렌부타디엔 고무(SBR), 아크릴로니트릴부타디엔 고무(NBR), 수소화니트릴부타디엔 고무(H-NBR), 클로로프렌고무(CR), 에틸렌프로필렌 고무(EPDM), 우레탄 고무(AU, EU), 실리콘 고무(MQ, PMQ, VMQ, FVMQ), 불소 고무(FKM, FPM), 아크릴 고무(ANM, ACM) 중 하나 이상을 포함할 수 있으며, 그 외 임의의 고무 물질을 포함할 수 있다.

이하에서는 폐고무 스크랩으로서 NBR 스크랩을 사용하여 전도성 카본블랙을 제조하는 것을 예로들어 설명하나, 본 발명의 사상은 이에 한정되지 않는다.

구체적으로, 이하의 설명에서 "원재료"는 CMB(Carbon Master Batch)에 발포제, 발포조제, 황, 수지, 가류제, 분산제, 촉진활성제 등을 첨가하여 약 80℃미만의 온도로 수십분 정도로 믹싱(Mixing)하여 생성된 FMB(Final Master Batch)이고, "폐스크랩"은 상기 FMB에 110~130℃의 열과 압력을 가하는 제품 생산 공정에서 발생되는 잉여 부산물이다.

도 1은 제조에 사용한 폐고무 스크랩의 Raman 분광법에 따른 분석 결과를 보여주는 도면이고, 도 2는 상용음극재인 흑연의 Raman 분광법에 따른 분석 결과를 보여주는 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 기본적으로 NBR Scrap 기반 탄소재료는 상용 음극재에 비하여 매우 낮은 결정성을 보이므로 이를 그대로 사용할 수는 없다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전도성 카본블랙을 생성하기 위한 제조 장치 및 제조 방법을 보여주는 도면이다.

도 3을 참조하면, 폐고무 스크랩을 분쇄장치에서 분쇄한 후, 이를 탄화로에서 고온으로 탄화/열분해 시킨다. 이때의 탄화 온도는 바람직하게는 1500℃이상으로 설정될 수 있고, 가열 시간은 승온 2시간-고온 열분해 2시간-냉각 4시간으로 설정될 수 있으며, 상압에서 탄화 공정이 이뤄질 수 있다.

환경오염을 방지하기 위해, 위 과정에서 발생되는 분해가스의 일부는 응축장치를 통해 오일 등으로 축출될 수 있고, 나머지 일부는 소각 장치에 의해 대기 중으로 방출될 수 있다.

본 발명에 따르면, 이와 같은 매우 간단한 과정을 통해 전도성 카본블랙을 얻을 수 있다.

도 4는 도 3의 과정을 통해 얻어진 전도성 카본블랙의 Raman 분광법에 따른 분석 결과를 보여주는 도면으로서, 각 800℃, 1200℃, 1500℃, 2200℃에서 공정을 수행한 결과를 보여준다. 또한 도 5는 상용 도전재인 Super-P와 NBR 고무의 원료로 사용되는 카본블랙의 Raman 분광법에 따른 분석 결과를 보여준다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 800℃, 1200℃에서의 공정 결과물은 결정성이 부족한 상태이나, 1500℃에서의 공정 결과물은 상용 도전재인 Super-P와 유사한 특성을 나타내는 것을 알 수 있다.

이상 본 발명의 실시예에 따른 폐고무 스크랩을 이용한 전도성 카본블랙 제조장치 및 제조방법을 구체적인 실시 형태로서 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서 본 발명은 이에 한정되지 않는 것이며, 본 명세서에 개시된 기초 사상에 따르는 최광의 범위를 갖는 것으로 해석되어야 한다. 당업자는 개시된 실시 형태들을 조합, 치환하여 적시되지 않은 실시 형태를 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않는 것이다. 이외에도 당업자는 본 명세서에 기초하여 개시된 실시형태를 용이하게 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 권리범위에 속함은 명백하다.

없음

Claims (1)

1. 폐고무 스크랩을 1500℃ 이상의 온도에서 탄화시킬 수 있는 탄화로를 포함하는
   폐고무 스크랩을 이용한 전도성 카본블랙 제조장치.