[논문]폐 EPDM 고무의 재활용을 위한 기초적 연구

장두희; 김지훈; 김영주

doi:10.5322/jes.2010.19.3.365

폐 EPDM 고무의 재활용을 위한 기초적 연구
A Study on Recycling of EPDM Reclaimed Rubber 원문보기

한국환경과학회지 = Journal of the environmental sciences, v.19 no.3, 2010년, pp.365 - 370

장두희 (경북대학교 환경공학과) , 김지훈 (경북대학교 환경공학과) , 김영주 (경북대학교 환경공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

In this study, we carried out the evaluation of EPDM(Ethylene Propylene Diene Monomer) reclaimed rubber mixing with natural rubber at various mixing ratio to reuse as rubber filler. The scorch time and moony viscosity was analyzed to evaluate the effect of cure behavior. And also, we analyzed the tensile strength, the elongation at break and cure time to evaluate the variation of cure behavior. As the results, the scorch time and optimal cure time was decreased according to the increasing of EPDM reclaimed rubber. However, the moony viscosity was increased at each mixing ratio. In case of the added EPDM reclaimed rubber was 20 phr(parts by weight per 100 parts by weight of rubber), the hardness and specific gravity was increased a little. The hardness and specific gravity was increased in rapidly under 40 phr of the added EPEM reclaimed rubber. The tensile strength and elongation at break of the compound of natural and EPDM reclaimed rubber was rapidly decreased compared with its natural rubber when the ratio of adding EPDM reclaimed rubber was over 40 phr.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 산업용으로 널리 쓰이고 있는 EPDM 고무의 재활용 방안을 위해 천연고무에 폐 EPDM 고무를 일정 비율로 첨가하여 혼합제조물의 인장강도와 파단신율, 경도 비중, 무늬강도, Scorch Time 및 가황시간을 조사하여 재활용을 위한 혼합비율을 연구하였다. 천연고무에 폐 EPDM 고무의 혼합비율이 높아질수록 Scorch Time과 최적 가황시간이 단축되었으며 무늬점도가 증가하는 것으로 나타났다.
이런 공정을 통해재생화 된 폐 고무는 제조원가 절감이나 환경적인 측면에서는 장점을 나타나지만 기존의 제품의 비해 물성이 떨어진다는 것이 단점이다(이 등, 1985; 한 등, 1998; 안, 2008). 본 연구에서는 폐 고무 자원의 재활용 및 그 경제성을높이기 위해 천연 고무에 폐 EPDM 분쇄 고무를 충진제로 사용하였을 경우 첨가된 배율에 따른 Scorch Time과 무늬점도 등의 가황거동에 미치는 영향과 가황물의 인장강E, 파단신율, 비중 등과 같은 물리적 성질에 미치는 영향을 조사하여 폐 EPDM 분쇄고무와 천연고무의 배합비율에 따른 가황거동과 물리적 성질의 변화에 대한 연구를 실시하였다.

제안 방법

각 시험구별 고무배합의 조성은 Table 2와 같다. Run-1은 천연고무 100 pb■에 폐 EPDM고무를 전혀 혼합 하지 않았으며, Run-2,3, 4, 5은 각각 폐 EPDM고무를 20 phr, 40 phr, 60 phr, 80 phr 씩 20 phr을 순차적으로 첨가하고 천연고무를 각각 80 phr, 60 phr, 40 phr, 20 phr씩 조성하여 100 phr로 조성하였다. Run-6은 폐 EPDM고무를 lOOphr 첨가하였다.
특성을 평가하였다. 가황특성시험은 T-10(가황 진행율이 10%일 때 시간) 과 T-90(가황 진행율이 90%일 때 시간)을 측정하였다. 또한 고무의 Mooney Viscosity 및 Scorch Time을 측정하였다.
각 조성에 대한 가황거동은 ODR(Oscillating Disk-type Rheometer)을 이용하여 170 ℃에서 l°arc 를 가하여 조사하였으며, 얻어진 ODR을 각 조성의 가황곡선(rheometer curecuwe) 으로부터 최대 토오크의 90%가 될 때까지의 시간(T-90) 즉, 최적 가황시간을 구한 다음 각 조성의 최적 가황시간동안 유압프레스를 이용하여 170 ℃에서 시편을 제조하여 분석하였다.
Run-6은 폐 EPDM고무를 lOOphr 첨가하였다. 각각의 혼합비율에 대해 첨가된 processing oil과 산화아연, 스테아린 산 및 황 가황촉진제의 양은 동일하게 하여 물성을 조사하였다.
경도측정은 상온에서 가황고무의 단단함과 무른 정도로 치수가 두께 12 mm, 너 비 30 mm, 길이 70 mm의 직사각형의 시편에 정하중 경도기를 이용하여 측정하였으며, 가황특성시험은 Rheometer(명지산업)를 이용하여 특성을 평가하였다. 가황특성시험은 T-10(가황 진행율이 10%일 때 시간) 과 T-90(가황 진행율이 90%일 때 시간)을 측정하였다.
고무배합은 Two-roll mill을 이용하여 70℃에서 천연고무(10분), 폐 EPDM고무(5분), 카본 블랙(5분), Processing oil(10분)과 기타재료(10분)의 순서로 각각의 혼합시간별로 수행하였다. 각 시험구별 고무배합의 조성은 Table 2와 같다.
가황특성시험은 T-10(가황 진행율이 10%일 때 시간) 과 T-90(가황 진행율이 90%일 때 시간)을 측정하였다. 또한 고무의 Mooney Viscosity 및 Scorch Time을 측정하였다. 배합비율에 따른 비중분석은 크기가 10忍0 mm이고 약2.
또한 고무의 Mooney Viscosity 및 Scorch Time을 측정하였다. 배합비율에 따른 비중분석은 크기가 10忍0 mm이고 약2.6 mm의 두께를 갖는 시료의 무게를 정확히 칭량한 후 비중계로 각각의 배합비율에 따른 비중을 측정하였다. 또한, 재생고무의 KS 규격(KS M 6626)dms rudehrk rlwns rbrurdl 70±5, 인장강도가 140 이상 신장율이 300이상 압축영구줄임율 50이다.
2)와 같이 구하였다. 시편 절단기를 이용하여 아령형 3호로 시편을 인장압축시험기를 이용하여 시험속도 50 Omm/min와 10 KN의 Load cell을 이용하여 인장강도와 파단신율을 구하였으며 계산식에 의해 산술평균으로 구했다.

대상 데이터

Table 1에 본 실험에 사용된 천연고무(Natural rubber RSS#3)의 조성 특성을 나타내었으며 천연고무는 polyisoprene으로 태국산 천연고무를 사용하였다. 또한, EPDMe 대구지역 산업공단내의 농기계 부품의 폐 EPDM을 사용하였다
또한, EPDMe 대구지역 산업공단내의 농기계 부품의 폐 EPDM을 사용하였다

성능/효과

그러나 폐 EPDM 고무를 20 phr이내로 첨가할 경우에는 인장강도 및 파단신율 등의 물리적 성질과 무늬 점도 및 Scorch Time의 큰 변화가 없었다. 따라서 폐 EPDM 고무를 충진제로서 천연고무에 20 phr이내로 첨가하여 사용한다면 재생고무의 KS규격에 경도 및 파단신율, 인장강도 등이 기준치를 만족하므로 폐 EPDM 고무의 재활용에 충분한 가치가 있는 것으로 판단된다.
폐 EPDM의 첨가량이 20 phr일 경우 경도와 비중은 조금 증가하였으나 큰 변화는 보이지 않았으며 40 phr 이상 첨가하였을 경우 경도와 비중이 급격히 증가함을 알 수 있었다. 또한 파단신율과 인장강도의 경우 폐 EPDM 고무의 첨가량이 20 phr일 경우 천연고무와 큰 차이가 나지 않았으나 첨가량이 40 phr 이상일 경우 천연고무의 파단신율과 인장강도보다 크게 감소하였다. 본 연구 결과, 폐 EPDM 고무를 충진제로서 천연고무에 40 phr이상을 첨가할 경우, 재생고무의 KS규격(KS M 6626)에 경도 및 파단신율, 인장강도 등의 기준치를 초가하며, 인장강도 및 파단신율 등의 물리적 성질의 감소와무늬 점도 및 Scorch Time의 증가로 폐 EPDM의 재활용 효과는 없다고 판단된다.
또한 파단신율과 인장강도의 경우 폐 EPDM 고무의 첨가량이 20 phr일 경우 천연고무와 큰 차이가 나지 않았으나 첨가량이 40 phr 이상일 경우 천연고무의 파단신율과 인장강도보다 크게 감소하였다. 본 연구 결과, 폐 EPDM 고무를 충진제로서 천연고무에 40 phr이상을 첨가할 경우, 재생고무의 KS규격(KS M 6626)에 경도 및 파단신율, 인장강도 등의 기준치를 초가하며, 인장강도 및 파단신율 등의 물리적 성질의 감소와무늬 점도 및 Scorch Time의 증가로 폐 EPDM의 재활용 효과는 없다고 판단된다. 그러나 폐 EPDM 고무를 20 phr이내로 첨가할 경우에는 인장강도 및 파단신율 등의 물리적 성질과 무늬 점도 및 Scorch Time의 큰 변화가 없었다.
천연고무에 폐 EPDM 고무의 혼합비율이 높아질수록 Scorch Time과 최적 가황시간이 단축되었으며 무늬점도가 증가하는 것으로 나타났다. Scorch Time 과 가황시간이 단축되는 것은 폐 EPDM 고무에 존재하는 가황 촉진제가 혼합제조물(천연고무 + 폐 EPDM 고무)의 가황에 작용하는 가황촉진제의 양이 펴】EPDM 고무의 첨가량에 비례하여 증가하기 때문인 것으로 판단된다.
3에는 천연고무와 폐 EPDM 고무와의 배합비율에 따른 고무 시험편의 경도를 나타내었다. 폐 EPDM 고무의 혼합비율이 높을수록 경도가 높아짐을 알 수 있었으며 특히 폐 EPDM 고무가 20 phr(Run-2)이 첨가되었을 경우 천연고무에 비해 경도의 상승폭이 크게 나타난 것을 알 수 있었다. 폐 EPDM 고무가40 phr(Run-3)이 첨가되었을 경우 재생고무의 KS 규격(KS M 6626)을 초과하는 것으로 나타났다.
Scorch Time 과 가황시간이 단축되는 것은 폐 EPDM 고무에 존재하는 가황 촉진제가 혼합제조물(천연고무 + 폐 EPDM 고무)의 가황에 작용하는 가황촉진제의 양이 펴】EPDM 고무의 첨가량에 비례하여 증가하기 때문인 것으로 판단된다. 폐 EPDM의 첨가량이 20 phr일 경우 경도와 비중은 조금 증가하였으나 큰 변화는 보이지 않았으며 40 phr 이상 첨가하였을 경우 경도와 비중이 급격히 증가함을 알 수 있었다. 또한 파단신율과 인장강도의 경우 폐 EPDM 고무의 첨가량이 20 phr일 경우 천연고무와 큰 차이가 나지 않았으나 첨가량이 40 phr 이상일 경우 천연고무의 파단신율과 인장강도보다 크게 감소하였다.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

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용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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