본 연구에서는 웨더스트립 공정스크랩인 폐 EPDM을 재활용하기 위해 고온전단분쇄기를 이용하여 표면활성화 된 EPDM 분말을 제조하여 이의 물성과 냄새성분분석에 관한 연구를 수행하였다. 본 연구에서 사용되어진 폐 EPDM은 solid, sponge, solid+sponge, solid+metal형으로서 입도분석과 SEM을 통해 입자크기와 입도 분포도를 조사하였고, 가교제를 첨가하여 활성화 된 분말표면의 재가교 여부를 조사하였다. Solid형의 경우 가장 좁은 입도 분포도와 작은 입자크기, 상대적으로 높은 인장 물성을 나타내었다. 화학적 표면 탈황을 유도하기 위해 표면활성화제를 첨가한 결과 표면활성화제의 첨가량이 증가할수록 효율적인 탈황이 유도되었다. TPE제조를 위해 폴리올레핀과의 블렌드 시 활성화된 EPDM 분말의 동적가황 가능성을 확인하기 위하여 가교제를 첨가하여 반응을 진행한 결과 황을 첨가할 경우 가교반응이 진행되지 않았고, DCP(dicumyl peroxide)의 경우 6 phr이 첨가되었을 때 효율적인 표면 가교반응 및 최적의 인장 물성을 나타내었다. 화학적 표면 활성화를 유도한 폐 EPDM 분말의 경우 표면활성화제의 첨가로 인해 냄새가 발생되는데, 이를 제거하기 위하여 수분흡착 공정과 rose oil 첨가 공정을 진행하였으며 GC/MS를 통해 냄새 성분을 분석하였다.
본 연구에서는 웨더스트립 공정스크랩인 폐 EPDM을 재활용하기 위해 고온전단분쇄기를 이용하여 표면활성화 된 EPDM 분말을 제조하여 이의 물성과 냄새성분분석에 관한 연구를 수행하였다. 본 연구에서 사용되어진 폐 EPDM은 solid, sponge, solid+sponge, solid+metal형으로서 입도분석과 SEM을 통해 입자크기와 입도 분포도를 조사하였고, 가교제를 첨가하여 활성화 된 분말표면의 재가교 여부를 조사하였다. Solid형의 경우 가장 좁은 입도 분포도와 작은 입자크기, 상대적으로 높은 인장 물성을 나타내었다. 화학적 표면 탈황을 유도하기 위해 표면활성화제를 첨가한 결과 표면활성화제의 첨가량이 증가할수록 효율적인 탈황이 유도되었다. TPE제조를 위해 폴리올레핀과의 블렌드 시 활성화된 EPDM 분말의 동적가황 가능성을 확인하기 위하여 가교제를 첨가하여 반응을 진행한 결과 황을 첨가할 경우 가교반응이 진행되지 않았고, DCP(dicumyl peroxide)의 경우 6 phr이 첨가되었을 때 효율적인 표면 가교반응 및 최적의 인장 물성을 나타내었다. 화학적 표면 활성화를 유도한 폐 EPDM 분말의 경우 표면활성화제의 첨가로 인해 냄새가 발생되는데, 이를 제거하기 위하여 수분흡착 공정과 rose oil 첨가 공정을 진행하였으며 GC/MS를 통해 냄새 성분을 분석하였다.
In this study, the EPDM powder which was surface activated by high temperature and shear pulverization process was prepared and the mechanical properties and odor material analysis were investigated. Analysis for particle size and size distribution of waste of the EPDM powder has been performed. The...
In this study, the EPDM powder which was surface activated by high temperature and shear pulverization process was prepared and the mechanical properties and odor material analysis were investigated. Analysis for particle size and size distribution of waste of the EPDM powder has been performed. The waste EPDMs used in this study were 4 types of solid, sponge, solid+sponge, and solid+metal. According to the results, the solid type showed the smallest particle size among the 4 types of EPDM powder. Effective surface devulcanization of EPDM powder could be obtained by the addition of the reclaiming agent. The dicumyl peroxide was considered as the best crosslink agent for dynamic vulcanization when the surface activated EPDM powder was blended with polyolefin in order to make TPE. Also, the optimum amounts of DCP was 6 phr in terms of surface crosslink reaction and mechanical properties of EPDM powder. The processes of water adsorption and rose oil addition were employed to remove the odor of EPDM powder caused by reclaiming agent. The GC/MS was used to analyze the odor compounds.
In this study, the EPDM powder which was surface activated by high temperature and shear pulverization process was prepared and the mechanical properties and odor material analysis were investigated. Analysis for particle size and size distribution of waste of the EPDM powder has been performed. The waste EPDMs used in this study were 4 types of solid, sponge, solid+sponge, and solid+metal. According to the results, the solid type showed the smallest particle size among the 4 types of EPDM powder. Effective surface devulcanization of EPDM powder could be obtained by the addition of the reclaiming agent. The dicumyl peroxide was considered as the best crosslink agent for dynamic vulcanization when the surface activated EPDM powder was blended with polyolefin in order to make TPE. Also, the optimum amounts of DCP was 6 phr in terms of surface crosslink reaction and mechanical properties of EPDM powder. The processes of water adsorption and rose oil addition were employed to remove the odor of EPDM powder caused by reclaiming agent. The GC/MS was used to analyze the odor compounds.
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문제 정의
고온전단분쇄에 의해 미세분말화된 WRP와 달리 표면 활성화제를 첨가하여 고온전단분쇄한 RRP의경우 역시 가교제 첨가량에 따른 RRP의 가교 거동과 기계적 물성을 분석함으로써 가교제의 최적 첨가량을 구하고자 하였다. 그 결과는 Table 5, 6에 나타내었다.
고온전단분쇄에 의해 얻어진 미세분말은 가교결합의 선택적 파괴라는 점에서 미세분말의 표면 활성화를 이끌어 낼 수 있으나 본 실험에서는 EPDM 스크랩의 효율적인 재활용을 위해서 고온 전단분쇄 시 reclaiming agent를 첨가함으로써 보다 높은 표면활성화를 가지는 미세분말(RRP)을 얻고자 하였다.
활성화제로 사용되어진 reclaiming agent의 경우 분쇄된 WEPDM 분말의 최적 표면 활성화를 유도하였지만 이를 상업적으로 사용하기 위해선 활성화된 분말의 냄새가 가장 큰 문제점이었다. 따라서 본 연구에서는 수분 흡착 방법을 이용하여 냄새를 제거하고자 하였다.
따라서 본 연구에서는 웨더 스트립 제조 공정에서 발생하는 EPDM 스크랩을 재활용하여 TPE 소재화하기 위한 기초연구를 수행하였으며, 또한 공정 중 발생하는 냄새 성분 분석을 통해 향후 폐고무 재활용 공정 중 발생할 수 있는 냄새를 저감할 수 있는 방법에 관해서도 조사하였다.
본 연구에서는 WEPDM을 사용한 열 가소 성탄 성체를 제조함에 있어 동적 가교 공정을 구축는데기본 정보를 제공하기 위하여 최적의 가교제 선택 및 첨가량을 선정하고자 하였다. 최적의 가교 제의 선택을 위해서 가교제로서 황과 과산화물을 사용하여 표면활성화된 EPDM의 재가교결합 형성 여부를 조사하였다.
본 연구에서는 웨더스트립 제조공정에서 발생되는 EPDM 스크랩을 재활용하여 TPE 소재를 개발하기 위한 기초연구를 진행하였다. 4가지 WEPDM 스크랩을 분쇄하여 입도 분포도와 모폴로지를 확인한 결과 solid형이 가장 균일한 입도 분포도를 나타내었으며, 가장 작은 100 ㎛ 정도의 입자 크기를 갖는 것을 확인할 수 있었다.
고온전단분쇄에 #의해 발생되는 물리적 탈황의 원리는 충전되는 입자에 가해지는 열과 전단력에 의한 임계 탄성 계수 차를 이용한 선택적 사슬 파괴라고 할 수 있다. 본연구에서는 표면활성화제를 사용하여 고온 전단분쇄 시 고온전단분쇄기 내부에서 발생되는 열을 이용하여 고온전단분쇄기에 의한 물리적 탈황과 더불어 표면활성화제에 의한 화학적 탈황을 더함으로써 가교결합의 파괴를 보다 효과적으로 유도하고자 하였다. 그 결과 표면활성화제를 첨가한 후고 온 전단분쇄를 진행하였을 경우 Figure 4에 나타난 바와 같이 인장강도는 감소하고 신율은 증가함을 알 수 있었다.
탈황의 주요 목적은 -C-C- 결합의 파괴를 최대한 피하고 -S-S- 나 -C-S- 결합을 효율적으로 파괴하는 것이다. 탈황을 하기 위해서는 다양한 방법이 제시되어 있지만 본 연구에서는 크게 화학적인 방법과 물리적인 방법으로 나누어 연구를 진행하였다.
화학적 표면 활성화를 위해 reclaiming agent가 첨가된 RRP의 경우 WRP에 비해 상대적으로 냄새가 발생하기 때문에 RRP의 냄새 물질을 분석하고, 이를 제거하기 위한 연구를 진행하였다. 냄새 물질을 제거하기 위한 수분흡착공정은 증류수 100 ml 와 RRP 10 g을 혼합한 후 이를 vacuum oven에서 80 ℃/24 hr동안 증류수를 증발시켰다.
제안 방법
본 연구에서는 고체상태에서 높은 전단력과 압력을 이용하여 분쇄 및 부분적인 탈황을 할 수 있는 장비를 시용하였다. 이 원리는 금속재료에 전단력과 압력을 동시에 가할 때 발생하는 현상을 연구한 Bridgman에2 의해 고온전단분쇄기에 대한기초 연구를 거쳐, Enikolopian이3 이축 압출기를 변형 시켜 고온전단분쇄기를 개발하였고 이를 고분자에 적용하여 전단력과 압력에 의한 분쇄 영향을 조사하였다.
79 MPa의 압력 하에서 10분 동안 성형 하였으며, 제조되어진 시편의 냄새 성분 분석을 위한 액체 시료를 준비하였다. GC/MS의 액체 시료를 만들기 위해 앞서 제조되어진 시편 10 g과 ethyl acetate 100 ml를 30 rpm의 속도로 24 hr간 동안 교반한 후 GC/MS(6890 GC/ 5973N MSD / Agilent Technologies ; USA)를 이용하여 냄새물질을 분석하였다. GC/MS의 실험 조건은 초기 50 ℃ 에서 5℃/min의 승온속도로 냄새 물질이 검출될 때까지 온도를 승온시켰다.
WRP와 RRP의 경화특성은 가교제로서 DCP를첨가한 후 고무용 레오메터 (GOTECH, rotorless type) 를 이용하여 160℃의 조건하에서 스코치시간(ts2, scorch time)과 90% 경화시간(tgo, 90% cure time) 등을 측정하여 경화거동을 분석하였고, 측정된 90% 경화시간을 참고하여 WRP와 RRP를 경화시킨 시트를 제작하여 이들의 인장 물성을 평가하였다. 인장 시험은 KSM-6782에 따라 만능시험기(대경 DUT-500C6)을 사용하여 표선 거리 20 mm, 시험속도는 500 mm/min, 상온에서 실시하였다.
이중 금속이 삽입되어 있는 WEPDM 경우에는 금속의 제거가 필수적으로 요구되어지기 때문에 이를 제거하기 위해 현대/기아 인재개발연구소의 협조를 받아 철심분리기를 사용하여 금속을 제거하였다. 또한 고온전단분쇄기에 의해 물리적 표면 활성화를 거친 waste rubber powder (WRP)와 화학적 표면 활성화 공정을 거친 reclaimed rubber powder (RRP) 의 분말 표면의 재가교 여부를 확인하기 위하여 가 교제로서 dicumyl peroxide (I>CP)를 사용하였다. 표면활성화 정도는 팽윤실험을 통해 확인하였고 이를 위해 순도 99%의 톨루엔을 사용하였다.
' 본 연구에서는 고체상태에서 높은 전단력과 압력을 이용하여 분쇄 및 부분적인 탈황을 할 수 있는 장비를 시용하였다. 이 원리는 금속재료에 전단력과 압력을 동시에 가할 때 발생하는 현상을 연구한 Bridgman에2 의해 고온전단분쇄기에 대한기초 연구를 거쳐, Enikolopian이3 이축 압출기를 변형 시켜 고온전단분쇄기를 개발하였고 이를 고분자에 적용하여 전단력과 압력에 의한 분쇄 영향을 조사하였다. 이러한 원리에 의해 제조된 분말은 기존 분쇄방식과는 다르게 분말화 및 부분적인 탈황이 하나의 공정에서 구현 시킬 수 있는 특징을 갖는다.
이를 달성하기 위해서는 표면활성화제를 사용하거나 고온을 가하여 가교결합을 끊어주는 탈황 공정을 거치게 되는데, 본 연구에서는 WEPDM과표면활성화제를 고온전단분쇄기에서 열과 전단 력을 주어 혼합함으로서 WEPDM 분말 표면의 화학적 활성화를 유도하였다. 활성화제로 사용되어진 reclaiming agent의 경우 분쇄된 WEPDM 분말의 최적 표면 활성화를 유도하였지만 이를 상업적으로 사용하기 위해선 활성화된 분말의 냄새가 가장 큰 문제점이었다.
인장 시험은 KSM-6782에 따라 만능시험기(대경 DUT-500C6)을 사용하여 표선 거리 20 mm, 시험속도는 500 mm/min, 상온에서 실시하였다. 표면활성화제의 함량 비에 따른 표면 탈황 정도를 간접적으로 확인하기 위하여 진행한 팽윤실험은 식(1) 을 이용하여 계산하였다.
5 phr로 고정하였다. 인장실험의 결과만으로는 탈황의 정도를 판단하기 어렵기 때문에, 표면활성화제에 의한 화학적 탈황의 정도를 확인하기 위해 용매에 대한 팽윤도를 이용하여 가교도를 간접적으로 측정하였다.
첨가량을 선정하고자 하였다. 최적의 가교 제의 선택을 위해서 가교제로서 황과 과산화물을 사용하여 표면활성화된 EPDM의 재가교결합 형성 여부를 조사하였다. 가교제로서 황을 사용한 경우 재가교결합 형성이 적절하게 이루어지지 않아 WRP와 RRP의 스코치 시간이 측정되지 않았다.
것이다. 탈황을 하기 위해서는 다양한 방법이 제시되어 있지만 본 연구에서는 크게 화학적인 방법과 물리적인 방법으로 나누어 연구를 진행하였다.
이에 따라 작은 크기의 고무 스크랩들은 점차 충전되고 스크류 회전에 의한 압력과 스크류와 벽면 사이에 큰 전단력이 걸리게 되며 결국 이 지역에 공급된 WEPDM 내에 형성된 탄성에너지가 임계점을 지나게 되면서 파괴되어 고무는 새로운 표면을 형성하게 되고 매우 미세한 분말을 대량으로 형성되게 된다. 폐 EPDM의 분말화를 위한 공정조건으로 온도는 약 40 ℃, 스크류회전속도는 투입량에 따라 50-100 rpm으로 조절하며 미세분말화를 진행하였으며, 화학적 표면 활성화를 유도하기 위하여 표면활성화제의 첨가량을 1.5, 3, 4.5, 9 phr로 달리하여 첨가하였다. 고온 전단분쇄기에 의해 분말화 된 WRP의 입자 분포도를 확인하기 위해 입도분석기(Laser Particle Size Ana- lyzer; Mastersizer Microplus, Mal.
표면활성화제의 함량 비에 따라 미리 무게를 측정한 20x20x5 mm (가로x세로x두께) 크기의 시편을 톨루엔에 침지 시킨 후 완전 포화되어 더 이상 무게 변화가 없었던 48 hr 후에 시편을 꺼내어 티슈로 표면을 닦은 후 팽윤된 무게를 측정하여 팽윤도(%)를 계산하였다.
대상 데이터
사용된 폐 EPDM(WEPDM) 은 (주)화승 R&A에서 제공한 웨더스트립 제조공정에서 발생한 EPDM 스크랩이며, 종류는 4가지였다. 4가지 유형의 EPDM 스크랩은 solid형, sponge 형, soild+sponge 형과 금속이 삽입되어 있는 solid+metal 형이다.
증류수와 rose oil이 혼합되어진 액체에 RRP 10 g 을 첨가한 후 수분흡착 공정과 동일한 조건하에서증류수를 증발시켜 RRP의 표면에 rose oil을 흡착시켰다. 수분흡착공정과 rose oil의 첨가 공정을 거친 RRP를 160 ℃ 의 온도와 13.79 MPa의 압력 하에서 10분 동안 성형 하였으며, 제조되어진 시편의 냄새 성분 분석을 위한 액체 시료를 준비하였다. GC/MS의 액체 시료를 만들기 위해 앞서 제조되어진 시편 10 g과 ethyl acetate 100 ml를 30 rpm의 속도로 24 hr간 동안 교반한 후 GC/MS(6890 GC/ 5973N MSD / Agilent Technologies ; USA)를 이용하여 냄새물질을 분석하였다.
또한 고온전단분쇄기에 의해 물리적 표면 활성화를 거친 waste rubber powder (WRP)와 화학적 표면 활성화 공정을 거친 reclaimed rubber powder (RRP) 의 분말 표면의 재가교 여부를 확인하기 위하여 가 교제로서 dicumyl peroxide (I>CP)를 사용하였다. 표면활성화 정도는 팽윤실험을 통해 확인하였고 이를 위해 순도 99%의 톨루엔을 사용하였다.
표면활성화제가 첨가되어진 RRP의 냄새 제거 및 새로운 향을 부여하기 위해 도입한 rose oile 모로코산 장미를 증기 추출법을 사용하여 가공한 3%의 rose 에센셜 오일이 첨가되어진 장미향 아로마 오일을 사용하였으며, 최종적으로 GC/MS를 통해 냄새 물질을 확인하기 위한 액체 시료 제조를 위해 순도 99.5%의 ethyl acetate를 사용하였다.
이론/모형
5, 9 phr로 달리하여 첨가하였다. 고온 전단분쇄기에 의해 분말화 된 WRP의 입자 분포도를 확인하기 위해 입도분석기(Laser Particle Size Ana- lyzer; Mastersizer Microplus, Mal.,ern Instrument Ltd.;U.K)를 사용하였으며, 입자크기 및 표면 형상을 확인하기 위하여 주사전자현미경(모델명/제작사 JSM 5600/JEOL Co., INCA Energy/ OXFORD Co.) 을 사용하였다.
성능/효과
위한 기초연구를 진행하였다. 4가지 WEPDM 스크랩을 분쇄하여 입도 분포도와 모폴로지를 확인한 결과 solid형이 가장 균일한 입도 분포도를 나타내었으며, 가장 작은 100 ㎛ 정도의 입자 크기를 갖는 것을 확인할 수 있었다. 화학적인 표면 활성화를 유도하기 위하여 1.
또한 표면 활성화를 유도한 폐 EPDM의 재가교 반응 진행 여부를 확인한 결과 DCP를 6 phr 첨가하였을 때 최적의 물성을 나타내었다. RRP의 냄새 물질을 확인한 결과 표면활성화 유도 시 첨가되는 reclaiming agent에 의한 것으로 나타났으며, 이를 제거하기 위해 수분흡착공정과 rose oil 첨가 공정을 거친 결과 초기 RRP의 reclaiming agent의 피크 면적에 비해 약 40%정도의 감소율을 나타내었다. 본연구를 통해 분쇄 공정상에서 최적의 표면활성화제 첨가량은 1.
RRP의 냄새성분을 GC-MS를 통해 확인한 결과 냄새 원인 물질은 표면활성화제로 사용되어진 reclaiming agent로 확인되었으며, WRP와 표면 활성화제를 고온 전단분쇄기에 투입하여 RRP를 제조할시 WRP 표면에 활성화되지 못한 표면활성화제가 RRP가 제조 된 후에 표면에 존재하여 냄새가 지속적으로 발생된다고 사료되어진다. 또한 냄새 제거를 위해 도입된 수분흡착 공정과 rose oil을 첨가함으로 인해 RRP 표면에 미 활성화된 표면 활성화제가 수분과 함께 증발됨으로 인해 reclaiming agent의 peak area가 초기의 RRP에 비해 약 40% 정도 감소한 것을 확인할 수 있었고, 따라서 수차례에 걸쳐 고온에서의 수분흡착 공정을 거친다면 RRP 표면의미 활성화된 reclaiming agent를 제거함으로 인해 냄새를 감소시킬 수 있을 것으로 판단된다.
Figure 2에 나타난 바와 같이 solid형 WRP의 입자크기가 100 ㎛ 의 범위에서 가장 미세한 크기의 입자를 가지며, sponge형은 입자크기가 400 ㎛ 이상으로 상당히 크며 입자분포도 역시 solid 형의 WRP 에 비해 상대적으로 넓은 분포도를 가짐을 확인할 수 있었다. Solid+Metal형 MRP의 경우 철심을 분리한 후 분말화 하였지만 solid형 WRP보다 평균입도가 컸으며, solid와 sponge가 함께 섞여 있는 유형의 WRP는 100 ㎛ 범위의 solid형 입도분포와 400 m 이상의 sponge형 입도분포가 함께 공존함을 확인할 수 있었다.
5 phr로 판단되며, 올레핀 계열의 플라스틱과 동적가황의 진행을 위한 가교제로서 DCP를 사용할 경우 효율적인 동적가황을 진행할 수 있으며 DCP의 최적 첨가량은 6 phr로 판단되어진다. 또한 RRP의 냄새 제거를 위해선 공정상에서 수분을 첨가한 후 이를 증발시켜 효율적으로 냄새를 제거할 수 있으며, 제조되어진 RRP 시편의 후처리를 통해 냄새와 물성을 모두 충족시킬 수 있을 것으로 판단되어진다.
이는 RRP가 수분흡착공정을 거치면서 RRP 표면에 활성화되지 못한 표면활성화제가 수분에 흡착되어 함께 증발되어짐으로써 peak area 가 감소 되었다고 사료된다. 또한 rose oil 이 1 ml 첨가된 RRP의 경우 (R-RRP) peak area가 2.3X10, 로서 기존의 RRP에비해 reclaiming agent 의 peak area를 약 40% 정도 감소시킨 것을 확인할 수 있다.
Table 3에 나타난 바와 같이 가교제인 DCP가 6 phr 이상이 첨가되었을 경우 스코치 시간의 안정성이 크게 감소되었으며 그 후 양이 증가되어도 스코치 안정성에 큰 영향을 미치지 않는다고 판단된다. 또한 가교가 적절하게 이루어지지 않은 황에 비해 가교제로서 과산화물을 사용한 결과 가교 반응이 진행되어 WEPDM 을 사용한 열가소성탄성체 제조 시의 동적 가교를 위한 가교제로서 DCP가 적합한 것으로 사료되어진다. 가교제의 첨가량에 따른 WRP의 인장특성은 Table 4에 나타내었다.
화학적으로 표면활성화를 유도한 RRP의 경우 WRP에 비해 많은 부분이 탈황됨으로서 가교반응을 진행하는데 6 phr이상의 가교제가 필요하다고 판단되어진다. 또한 가교제 첨가량에 따른 인장물성의 경우 Table 6에 나타난 바와 같이 6 phr의 가교제가 첨가되었을때 가장 높은 인장 물성을 나타내는 것을 확인할 수 있었으며, RRP의가교를 위한 DCP의 첨가량은 6 phr이 가장 적절할 것으로 판단되어졌다. 이와 같은 결과를 통해 MEPDM을 사용한 열가소성탄성체의 동적 가교를 위한 최적의 가교제는 DCP와 같은 과산화 물류로 사료되어지며, DCP의 최적 첨가량은 6 phr로 판단되어진다.
발생된다고 사료되어진다. 또한 냄새 제거를 위해 도입된 수분흡착 공정과 rose oil을 첨가함으로 인해 RRP 표면에 미 활성화된 표면 활성화제가 수분과 함께 증발됨으로 인해 reclaiming agent의 peak area가 초기의 RRP에 비해 약 40% 정도 감소한 것을 확인할 수 있었고, 따라서 수차례에 걸쳐 고온에서의 수분흡착 공정을 거친다면 RRP 표면의미 활성화된 reclaiming agent를 제거함으로 인해 냄새를 감소시킬 수 있을 것으로 판단된다.
5 phr 이상의 reclaiming agent가 첨가될 경우 지나친 탈황으로 인해 WEPDM 분말 표면이 가소화되어 응집현상이 발생하여 400 ㎛ 이하의 입자를 얻는데 어려움이 있었다. 또한 표면 활성화를 유도한 폐 EPDM의 재가교 반응 진행 여부를 확인한 결과 DCP를 6 phr 첨가하였을 때 최적의 물성을 나타내었다. RRP의 냄새 물질을 확인한 결과 표면활성화 유도 시 첨가되는 reclaiming agent에 의한 것으로 나타났으며, 이를 제거하기 위해 수분흡착공정과 rose oil 첨가 공정을 거친 결과 초기 RRP의 reclaiming agent의 피크 면적에 비해 약 40%정도의 감소율을 나타내었다.
이와 같은 결과는 표면활성화제에 의한 추가적 사슬 절단에 기인하는 것으로 판단되어진다. 또한 표면활성화제 첨가량이 3 phr 첨가되었을 때 최대의 인장강도를 나타내었으며, 이를 통해 최적의 표면활성화제 첨가량은 3 phr로 판단되어진다. 하지만 표면활성화제의 첨가량이 4.
5 phr 이상일 경우 RRP 분말간의 과도한 응집현상과 사슬 절단 발생으로 인하여 효율적인 표면활성화가 발생되지 않아 인장강도가 감소했다고 사료된다. 본 연구를 통해 최적의 표면활성화제 첨가량은 3 phr 이지만 RRP 제조 공정중 400 ㎛ 이하의 입자를 얻는 공정에서 50% 미만의 낮은 수율을 나타내었고, 인장강도 또한 1.5 phr과 큰 차이가 없기 때문에 reclaiming agent의 첨가량은 1.5 phr로 고정하였다. 인장실험의 결과만으로는 탈황의 정도를 판단하기 어렵기 때문에, 표면활성화제에 의한 화학적 탈황의 정도를 확인하기 위해 용매에 대한 팽윤도를 이용하여 가교도를 간접적으로 측정하였다.
RRP의 냄새 물질을 확인한 결과 표면활성화 유도 시 첨가되는 reclaiming agent에 의한 것으로 나타났으며, 이를 제거하기 위해 수분흡착공정과 rose oil 첨가 공정을 거친 결과 초기 RRP의 reclaiming agent의 피크 면적에 비해 약 40%정도의 감소율을 나타내었다. 본연구를 통해 분쇄 공정상에서 최적의 표면활성화제 첨가량은 1.5 phr로 판단되며, 올레핀 계열의 플라스틱과 동적가황의 진행을 위한 가교제로서 DCP를 사용할 경우 효율적인 동적가황을 진행할 수 있으며 DCP의 최적 첨가량은 6 phr로 판단되어진다. 또한 RRP의 냄새 제거를 위해선 공정상에서 수분을 첨가한 후 이를 증발시켜 효율적으로 냄새를 제거할 수 있으며, 제조되어진 RRP 시편의 후처리를 통해 냄새와 물성을 모두 충족시킬 수 있을 것으로 판단되어진다.
79 MPa 의 조건하에 20 min간 유압프레스를 이용하여 인장 시편을 제조하였다. 예상한 바와 같이 sponge형 분말의 밀도가 가장 낮았으며 가장 작은 입자크기와 좁은 입도분포를 가지고 있는 solid형의 WRP가상대적으로 가장 높은 인장강도를 나타냈으며, foam 형태를 가지고 있는 sponge가 인장강도는 낮지만 신율은 가장 높았다. Solid+metal형도 인장강 도가 상대적으로 매우 낮았는데 이는 철심 분리기를 이용해 금속을 제거하였을지라도 일부 분쇄된 금속 분말들이 남아 있어 인장강도의 감소를 초래하였다고 사료된다.
또한 Figure 2에 나타난 바와 같이 분말 입자크기가 증가할수록 전반적으로 인장 물성은 감소하였다. 이상의 결과로부터 고온 전단분쇄에 의해 얻어진 WRP의 경우 바인더 없이도 재성형이 가능함을 알 수 있었으며 Table 2에 나타난 바와 같이 가교제 첨가에 의한 기계적 물성의 증가 거동을 확인할 수 있었다. 이와 같은 결과는 재 가교 결합 형성의 간접적인 증거로서 플라스틱과 블렌드시 동적가황의 가능성을 보여주는 결과라고 사료된다.
또한 가교제 첨가량에 따른 인장물성의 경우 Table 6에 나타난 바와 같이 6 phr의 가교제가 첨가되었을때 가장 높은 인장 물성을 나타내는 것을 확인할 수 있었으며, RRP의가교를 위한 DCP의 첨가량은 6 phr이 가장 적절할 것으로 판단되어졌다. 이와 같은 결과를 통해 MEPDM을 사용한 열가소성탄성체의 동적 가교를 위한 최적의 가교제는 DCP와 같은 과산화 물류로 사료되어지며, DCP의 최적 첨가량은 6 phr로 판단되어진다.
그 결과 표면활성화제를 첨가한 후고 온 전단분쇄를 진행하였을 경우 Figure 4에 나타난 바와 같이 인장강도는 감소하고 신율은 증가함을 알 수 있었다. 인장강도는 초기의 WRP에 비해 조금 감소한 반면 신율은 reclaiming agent의 함량이 증가할수록 2배 이상 높아지는 거동을 확인할 수 있었다. 이와 같은 결과는 표면활성화제에 의한 추가적 사슬 절단에 기인하는 것으로 판단되어진다.
표면활성화제의 함량 증가에 따른 기계적 물성 및 팽윤도 결과를 통해 표면활성화제의 첨가는 WRP보다 높은 분말 표면활성화를 유도하는 것으로 사료되어진다.
4가지 WEPDM 스크랩을 분쇄하여 입도 분포도와 모폴로지를 확인한 결과 solid형이 가장 균일한 입도 분포도를 나타내었으며, 가장 작은 100 ㎛ 정도의 입자 크기를 갖는 것을 확인할 수 있었다. 화학적인 표면 활성화를 유도하기 위하여 1.5, 3, 6, 9 phr로 reclaiming agent를 첨가한 결과 첨가량이 증가할수록 효율적인 탈황이 되었으나, 1.5 phr 이상의 reclaiming agent가 첨가될 경우 지나친 탈황으로 인해 WEPDM 분말 표면이 가소화되어 응집현상이 발생하여 400 ㎛ 이하의 입자를 얻는데 어려움이 있었다. 또한 표면 활성화를 유도한 폐 EPDM의 재가교 반응 진행 여부를 확인한 결과 DCP를 6 phr 첨가하였을 때 최적의 물성을 나타내었다.
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