KR-102960185-B1 - Rubber color chip composition using carbonate made from carbon dioxide and its manufacturing method

Abstract

본 발명은 EPDM(Ethylene Propylene Diene Terpolymer) 칩을 이용한 고무 칼라칩 제조용 조성물에 관련되며, 그 조성물에 있어서, (A) EPDM(Ethylene Propylene Diene Monomer) 및 탄산칼슘(CaCO 3 )을 주된 재료로 하는 주(主)원료; (B) 가소제로서 파라핀계 P-oil(Paraffinic Process Oil); (C) 잔량(殘量)으로 고무 칼라칩 제조용 조성물의 총 중량을 기준으로 하면서 주(主)원료와 협력하여 기능 성분을 보조하는 가공조제, 가류조제, 가류제, 가황제로 이루어지는 기타 첨가제 및 안료(顔料);를 적어도 1종 이상의 성분을 배합하여 형성되는 것을 특징으로 한다. 이때 상기 조성물 배합비는 고무 칼라칩 제조용 조성물의 총 중량을 기준으로, EPDM(Ethylene Propylene Diene Monomer) 23.7~29wt%, CCU(Carbon Capture Utility)로 제조된 탄산칼슘(CaCO 3 ) 54~65wt%, 파라핀계 P-oil(Paraffinic Process Oil) 7~10wt%, 스테아르산(St/A) 0.5~1wt%, 산화아연(ZnO) 1~1.5wt%, Cz 0.2~0.4wt%, Bz 0.1~0.3wt%, M 0.1~0.3wt%, S 1~1.5wt% 및 안료 1.4~2wt%의 함량으로 배합한다. 이에 따라 본 발명은, 제조에 있어 기존 고무 칼라칩 충전제로 사용 중인 탄산칼슘을 이산화탄소로부터 만들어진 탄산칼슘으로 대체하여 이산화탄소를 저감할 수 있어 친환경적이면서도 기존 탄산칼슘 충전제가 사용된 고무 칼라칩과 같거나 비슷한 물리적 성질과 기계적 강도를 가지는 효과가 있다.

Inventors

• 남시호
• 황성혁
• 남동균
• 최경만
• 김태현

Assignees

• 주식회사 남명
• 한국소재융합연구원

Dates

Publication Date

20260506

Application Date

20240308

Claims (6)

1. EPDM(Ethylene Propylene Diene Terpolymer) 칩을 이용한 고무 칼라칩 제조용 조성물에 있어서: (A) EPDM(Ethylene Propylene Diene Monomer) 및 탄산칼슘(CaCO 3 )을 주된 재료로 하는 주(主)원료; (B) 가소제로서 파라핀계 P-oil(Paraffinic Process Oil); (C) 잔량(殘量)으로 고무 칼라칩 제조용 조성물의 총 중량을 기준으로 하면서 주(主)원료와 협력하여 기능 성분을 보조하는 가공조제, 가류조제, 가류제, 가황제로 이루어지고, 가공조제로 스테아르산(St/A: Stearic acid), 가류조제로 산화아연(ZnO), 가류제로 Cz, Bz, M 및 가황제로 S를 각각 사용하는 기타 첨가제 및 안료(顔料);를 적어도 1종 이상의 성분을 배합하고, 상기 조성물의 배합비는 고무 칼라칩 제조용 조성물의 총 중량을 기준으로, EPDM(Ethylene Propylene Diene Monomer) 23.7~29wt%, CCU(Carbon Capture Utility)로 제조된 탄산칼슘(CaCO 3) ) 54~65wt%, 파라핀계 P-oil(Paraffinic Process Oil) 7~10wt%, 스테아르산(St/A) 0.5~1wt%, 산화아연(ZnO) 1~1.5wt%, Cz 0.2~0.4wt%, Bz 0.1~0.3wt%, M 0.1~0.3wt%, S 1~1.5wt% 및 안료 1.4~2wt%의 함량으로 배합하며, 상기 고무 칼라칩 제조용 조성물은 분산 안정성의 물성에 악영향을 주지 않는 범위 내의 사용량으로, 필요에 따라 가공조제, 노화방지제, 점착연화제, 보강제, 가류지연제, 개질제, 향균제, 점착관련제, 대전방지제, 슬립방지제로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 더 포함하여 물성을 개선시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 이산화탄소로부터 만들어진 탄산염을 이용한 고무칼라칩 조성물.
2. 제1항에 있어서, 상기 탄산칼슘(CaCO 3 )은 CCU(Carbon Capture Utility)로 제조된 것을 사용하되, 상기 CCU(Carbon Capture Utility)로 제조된 탄산칼슘(CaCO 3 )은 해수유래 천연성분과 제강슬래그로부터 추출한 칼슘 활용과 바이오가스 발생시설 및 공단 CO 2 를 활용한 것을 원재료를 사용하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소로부터 만들어진 탄산염을 이용한 고무칼라칩 조성물.
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 상기 제1항의 조성물을 이용하여 이산화탄소로부터 만들어진 탄산염을 이용한 고무칼라칩 조성물을 제조하는 방법에 있어서: 상온에서 2.5ℓ의 혼합반죽기(kneader)에 EPDM 23.7~24.9wt%를 투입하여 70℃의 온도에서 회전속도 30rpm으로 1~3분 동안의 조건 하에서 소련(素煉)하고; 상기 소련(素煉)된 EPDM에 CCU로 제조된 탄산칼슘(CaCO 3 ) 54~65wt%, 파라핀계 P-oil(Paraffinic Process Oil) 7~10wt%, 스테아르산(St/A) 0.5~1wt%, 산화아연(ZnO) 1~1.5wt%, 안료 1.4~2wt%를 첨가하여 회전속도 30rpm으로 5~15분 동안의 조건 하에서 1차 혼련(混鍊)하며; 상기 1차 혼련(混鍊)된 혼합물에 Cz 0.2~0.4wt%, Bz 0.1~0.3wt%, M 0.1~0.3wt%를 첨가하여 회전속도 30rpm으로 1~3분 동안의 조건 하에서 2차 혼련(混鍊)하고; 상기 2차 혼련(混鍊)된 혼합물에 고루 분산을 위해 10inch의 롤러기를 이용하여 0.5~1.5mm의 두께로 5회 반복하여 시트화한 다음 S 1~1.5wt%를 첨가하여 0.5~1.5mm의 두께로 5회 반복하여 2.5~3.5mm 두께를 지닌 혼합물 시트를 제조하며; 상기 혼합물 시트를 큐로스터미터로 155℃의 온도에서 25~35분 동안의 조건 하에서 가황 시간 특정한 다음 상기 혼합물 시트 100g를 고무 성형 프레스금형에 투입한 후 150atm의 압력과 t90초+1분의 조건하에서 가압 프레스하여 고무 성형시트를 제조하며; 상기 고무 성형시트 평가 후 고무 성형시트를 자연건조·냉각한 다음 분쇄기에 넣고 소정 입자의 CCU로 제조된 탄산염 첨가제를 사용한 고무칼라칩을 제조하는 것을 특징으로 하는 이산화탄소로부터 만들어진 탄산염을 이용한 고무칼라칩 조성물의 제조방법.

Description

이산화탄소로부터 만들어진 탄산염을 이용한 고무 칼라칩 조성물 및 이의 제조방법{Rubber color chip composition using carbonate made from carbon dioxide and its manufacturing method} 본 발명은 이산화탄소로부터 만들어진 탄산염을 이용한 고무 칼라칩 조성물에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 제조에 있어 기존 고무 칼라칩 충전제로 사용 중인 탄산칼슘을 이산화탄소로부터 만들어진 탄산칼슘으로 대체하여 이산화탄소를 저감할 수 있어 친환경적이면서도 기존 탄산칼슘 충전제가 사용된 고무 칼라칩과 같거나 비슷한 물리적 성질과 기계적 강도를 가지는 이산화탄소로부터 만들어진 탄산염을 이용한 고무칼라칩 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 일반적으로, 실내외 운동장, 어린이 놀이시설, 자전거 도로, 공원의 산책로, 각종 체육시설 등 생활공간 주변에 시공되는 바닥재는 안전사고를 미연에 방지할 수 있도록 충격 흡수율이 좋아야 하고 미끄럽지 않아야 하는 등 안전성이 우선이다. 위와 같은 바닥에 시공되는 탄성 포장재의 구비조건은 최적의 보행감과 충격흡수성은 물론, 내구성과 내후성, 보수 유지의 용이성, 환경에 친화적인 재료 등의 특성이 요구되고 있다. 특히, 탄성 포장재는 경제발전과 복지시설의 확충으로 인하여 자전거도로, 보도, 산책로 등에 비포장을 찾기 힘들 정도로 도로 및 보행로의 포장이 일반화되어가고 있으며, 생활수준의 향상과 안전 및 환경에 대한 인식의 고조로 인한 각종체육시설에서 과격한 운동을 하여도 부상을 방지하면서 운동효율도 월등히 향상시키는 효과를 나타낸다. 또한 아이들이 노는 각종 놀이터에도 같은 방법으로 탄성 칩을 시공하게 되면 아이들이 쉽게 다치는 것을 방지하는 효과로 인해 안정성이 제고되고 있어서 더욱이 시장성이 커지고 있다. 최근에는 바닥재의 미관을 고려하여 여러 색상 및 문양을 넣을 수 있는 고무계열의 탄성재료를 바인더와 혼합하여 기층의 상부에 포설시키고 마감 시공하여 인체에 가해지는 충격을 완화시키게 되는데, 통상 탄성 바닥재로는 폴리우레탄 칩(Polyurethane Chip)이나 EPDM 칩(Ethylene Propylene Diene Monomer Chip)에 폐타이어 칩이나 재생고무 칩 등으로 이루어진 복합재료를 이용하여 표면을 전체적으로 탄성 포장재로 시공하는 경우가 증가하고 있다. 이와 관련하여 선행기술로서는 대한민국 등록특허공보 10-0802290호(선행문헌 1), 대한민국 등록특허공보 제10-1009279호(선행문헌 2), 대한민국 등록특허공보 제10-2127078호(선행문헌 3) 등이 제안되고 있다. 선행문헌 1은 폐고무칩 100 중량부에 대해서 토르말린 1-20 중량부, 안료 1-20 중량부, 및 아크릴 수지, 우레탄 수지 또는 이들의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택되는 수지 1-30 중량부를 투입하여 교반하여 코팅되는 것을 특징으로 하는 친환경 음이온 발생 탄성칩 및 그 제조 방법을 제시하고 있다. 선행문헌 2는 탄산칼슘 40-46중량부에 EPDM 37-42중량부, 프로세스오일 5-8중량부, 제올라이트 0.5-1중량부, 황 0.5-0.9중량부 및 편백나무오일 또는 아로마오일 0.2-1중량부를 혼합하는 원료 혼합단계; 상기 원료 혼합단계에서 혼합된 원료를 판상체로 성형하는 성형단계; 상기 판상체를 프레스로 가압하고 스팀을 가하면서 가황하는 가황단계; 및 상기 가황된 판상체를 파쇄하여 EPDM 고무칩을 얻는 파쇄단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 기능성 이피디엠 고무칩의 제조방법과 이를 이용한 탄성포장로 및 그 시공방법을 제시하고 있다. 선행문헌 3은 1) EPDM(Ethylene Propylene Diene Monomer), 부타디엔, 경질 탄산칼슘, 중질 탄산칼슘 및 중탄산소다(NaHCO3)을 포함하고, 2) 상기 조성물에 배합유, 유황, 석유수지, 가황촉진제, 스테아린산, PE 왁스, 산화아연 및 노화방지제로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 더 포함하며, 3) 상기 조성물 100 중량부에 대하여 EPDM(Ethylene Propylene Diene Monomer) 10 내지 40 중량부, 부타디엔 2 내지 20 중량부, 경질 탄산칼슘 2 내지 50 중량부, 중질 탄산칼슘 30 내지 45 중량부, 탄산수소나트륨 0.5 내지 2 중량부, 배합유 3 내지 5 중량부, 유황 0.5 내지 1 중량부, 석유수지 0.5 내지 1 중량부, 가황촉진제 0.5 내지 1.5 중량부, 스테아린산 0.5 내지 1.5 중량부, PE 왁스 0.5 내지 1.5 중량부, 산화아연 0.5 내지 1.5 중량부 및 노화방지제 0.3 내지 1 중량부를 특징으로 하는 탄산수소나트륨을 포함하는 탄성칩 제조용 조성물, 이를 이용한 탄성칩의 제조방법 및 이를 이용한 탄성칩을 제시하고 있다. 하지만, 최근 활발한 산업활동으로 인해 지구 온난화에 지대한 영향을 미치는 이산화탄소가 대량으로 배출되고 있으며, 이에 증가되는 이산화탄소 저감을 위한 다양한 노력을 하고 있다. 대기 오염을 일으키는 화학 물질들은 인간과 환경 모두에게 직접적으로 또는 간접적으로 영향을 미치게 되는데, 직접적인 영향으로는 생물권에 살고 있는 인간, 동물, 및 식물의 건강에 대해 피해를 줄 수 있고, 간접적인 영향으로는 산성비와 지구 온난화에 의해 야기되는 각종 환경 문제들을 들 수 있다. 지구의 온난화를 야기하는 주된 "온실 가스"로는 이산화탄소(CO2), 메탄(CH4), 및 이산화질소(NO2) 등이 있는데, 소위 "온실 가스"는 지구의 온도를 증가시키는데 이바지하는 대기 가스들을 의미하며, 지구 온도의 상승은 현재 가장 중요한 환경적 문제이다. 이러한 온실 가스 중 이산화탄소(CO2)는 지구 온난화에 가장 큰 영향을 미치고 있다. 따라서 현재 환경문제학자들이 직면하고 있는 가장 시급한 문제는 어떻게 대기 이산화탄소의 양을 감소시키는가 하는 것이며, 세계 여러 나라들은 현재 이산화탄소(CO2) 배출을 감소시키고자 부지런히 노력하고 있다. 이에 따라, 이산화탄소를 적게 배출하는 제품 공정, 생산 공정과 연소 시스템 등의 이산화탄소 발생을 줄이기 위한 연소 시스템, 기술 개발, 발생된 이산화탄소를 포집 및 저장시키기 위한 기술 개발이 활발하게 집중적으로 진행되어왔다. 이와 같이 이산화탄소를 유용한 자원으로 보는 인식의 전환이 이루어짐에 따라 이산화탄소의 활용에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 한편, 탄산마그네슘, 탄산칼슘 등의 탄산염은 고무, 제지, 플라스틱, 의약품, 안료, 도료 등에 널리 이용될 수 있다.그 일환으로 지구 온난화 문제 때문에 CCU 관련 기술로 제조한 탄산염으로 대체 기술을 개발 보급할 필요가 있으며 세계적 이슈인 탄소중립을 산업적으로 대응해야 하는 시기이며 고무산업에서도 탄소중립에 동참할 수 있는 기술개발이 연구하고 있으나, 이산화탄소 저감율은 여전히 미비한 실정이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명은 EPDM(Ethylene Propylene Diene Terpolymer) 칩을 이용한 고무 칼라칩 제조용 조성물에 관하여 제안하며, 특히 기존 고무 칼라칩 충전제로 사용 중인 탄산칼슘을 이산화탄소로부터 만들어진 탄산칼슘으로 대체하여 이산화탄소를 저감하는 동시에 기존 탄산칼슘 충전제가 사용된 고무 칼라칩과 같거나 비슷한 물리적 성질과 기계적 강도를 가지는 이산화탄소로부터 만들어진 탄산염을 이용한 고무칼라칩 조성물 및 이의 제조방법에 관하여 제안한다. 본 발명의 일면에 따르면 EPDM(Ethylene Propylene Diene Terpolymer) 칩을 이용한 고무 칼라칩 제조용 조성물에 있어서, (A) EPDM(Ethylene Propylene Diene Monomer) 및 탄산칼슘(CaCO3)을 주된 재료로 하는 주(主)원료; (B) 가소제로서 파라핀계 P-oil(Paraffinic Process Oil); (C) 잔량(殘量)으로 고무 칼라칩 제조용 조성물의 총 중량을 기준으로 하면서 주(主)원료와 협력하여 기능 성분을 보조하는 가공조제, 가류조제, 가류제, 가황제로 이루어지는 기타 첨가제 및 안료(顔料);를 적어도 1종 이상의 성분을 배합하여 형성되는 것을 특징으로 한다. 여기서, 본 발명의 주(主)원료로, 상기 EPDM(Ethylene Propylene Diene Monomer)은 일반적으로 에틸렌과 프로필렌, 및 소량의 제3단위체(일반적으로 다이오페핀이라고 부름)의 삼중 중합체로 유황으로 황화시키는데 사용되며, 경도는 40에서 90 Shore A 사이이다. 또한 검은색, 갈색, 녹색, 희색, 적색, 황색, 남색, 홍색, 오렌지색, 보라색과 회색, 및 어떠한 색깔로도 선택가능하다. 그리고 발명의 주(主)원료로, 상기 탄산칼슘(CaCO3)은 CCU(Carbon Capture Utility)로 제조된 것을 사용하되, 상기 CCU(Carbon Capture Utility)로 제조된 탄산칼슘(CaCO3)은 해수유래 천연성분과 제강슬래그로부터 추출한 칼슘 활용과 바이오가스 발생시설 및 공단 CO2를 활용한 것을 원재료를 사용하는데, 이는 탄성포장재 생산 공장에서의 원재료로 사용되는 탄산칼슘(CaCO3)을 해수 유래 천연성분 활용과 제강슬래그로부터 추출한 칼슘 활용, 바이오가스 발생시설 및 공단 CO2를 활용하여 제조된 것으로 특징 배합물을 구성하고 또한 공정 라인의 최적의 조건으로 개선하여 탄소 저감을 기대할 수 있고자 한다. 그리고 가소제로서 파라핀계 P-oil(Paraffinic Process Oil)은 일종의 연화제로 천연고무 또는 합성고무의 소련/배합 작용에 첨가하여 고분자의 윤활작용을 도와 배합을 용이하게 하며 발열을 억제하고 배합제의 분산을 용이하게 하는 역할 뿐만 아니라, 증량제 역할로도 사용할 수 있다. 이때 본 발명의 세부 구성에 따르면, 상기 기타 첨가제는 가공조제, 가류조제, 가류제, 가황제로 이루어지고, 가공조제로 스테아르산(St/A: Stearic acid), 가류조제로 산화아연(ZnO), 가류제로 Cz, Bz, M 및 가황제로 S를 각각 사용하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에서 고무칼라칩 조성물을 제조하기 위해 첨가되는 기타 첨가