Zhang, Zhen Xiu;Lee, Sung-Hyo;Kim, Jin-Kuk;Zhang, Shu Ling;Xin, Zhen Xiang
Macromolecular Research
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제16권5호
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pp.404-410
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2008
In order to obtain 'value added products' from polypropylene (PP)/waste ground rubber tire powder (WGRT) composites, PP/WGRT microcellular foams were prepared via supercritical carbon dioxide. The effects of blend composition and processing condition on the cell size, cell density and relative density of PP/WGRT micro-cellular composites were studied. The results indicated that the microcellular structure was dependent on blend composition and processing condition. An increased content of waste ground rubber tire powder (WGRT) and maleic anhydride-grafted styrene-ethylene-butylene-styrene (SEBS-g-MA) reduced the cell size, and raised the cell density and relative density, whereas a higher saturation pressure increased the cell size, and reduced the cell density and relative density. With increasing saturation temperature, the cell size increased and the relative density decreased, whereas the cell density initially increased and then decreased.
본 연구는 폐타이어 재활용을 위하여 수행된 전처리 공정이 재생 고무분말의 기계적 물성에 미치는 영향을 조사하는 것을 목적으로 하였다. 이를 위하여 분쇄 및 탈황공정을 통하여 생산된 폐타이어 고무분말을 재가황한 후 인장시험, 충격시험 및 파단면 관찰을 수행하였다. 분쇄 공정을 거쳐서 생산된 고무분말은 입자크기가 작아질수록 그 표면적이 증가되며 인장강도와 연신율이 모두 증가되었다. 반면에 탈황공정을 거친 고무분말은 내부에 존재하는 황과의 가교결합이 줄어들어서 이후의 가황처리 후에도 인장강도와 연신율이 모두 증가되었다. 따라서 폐타이어 재활용을 위한 전처리 공정은 재활용 분말을 일정크기로 분쇄한 후 탈황공정까지를 수행한 고무분말을 제조하는 것이 단순 분쇄공정만을 거친 재활용 고무분말에 비하여 가황 시에 연신율을 보다 효율적으로 증가시킬 수 있음을 확인하였다.
폐타이어의 처리방법으로서는 recycling이 가장 최선의 방법 중의 하나이다. 하지만 재활용의 어려움 중에는 경제성의 문제가 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서는 폐타이어의 입자 크기를 줄이는 방법과 표면처리를 통하여 제품의 물성을 향상시키는 방법이 있다. 본 연구에서는 두 방법을 동시에 응용한 방법으로 폐타이어의 입자크기를 작게 하고 ultrasonic 처리를 하였다. 그 결과로 폐타이어 가황 시스템의 변화를 가져옴으로서 물성의 향상을 알 수 있었다. 이러한 기술은 재활용의 경제성을 높이는 기초기술임을 알 수 있었다.
본 연구에서는 기존의 cutting 분쇄방식 대신 여러 가지 문제점을 개선한 shear방식 및 2단 disk mill 방식으로 폐타이어를 미분화시켰다. 각 파쇄 또는 분쇄 단계별로 다양한 크기의 고무 칩을 얻을 수 있었다. Shear방식 및 2단 disk mill 방식은 회전 속도와 방향이 다른 두 개의 드럼형의 칼날로 이루어져 있어서 기존의 cutting 방식보다 거친 표면의 미분화 폐타이어 분말을 얻을 수 있었다. 본 연구에서는 주로 shear방식으로 미분화된 폐타이어 분말의 형상을 SEM을 통해 비교하였다. 추가적으로 적절한 크기의 폐타이어 분말이 얻어졌는지를 확인하기 위해 입도분석을 수행하였다.
폐타이어와 폐수지 처리 문제를 해결하기 위한 방법으로 재생 폴리에틸렌 수지와 신재HDPE를 폐타이어 분말(GWTP)과 치합형 동방향 회전 이축 압출기(Fuly Intermeshing Co-rotating Twin Screw Extruder)를 이용하여 각 조성별로 용융 훈련하여 재생 PE/폐타이어 복합체를 제조하였다. 본 연구에서는 플라스틱 수지 (재생 PE, HDPE)와 폐타이어 분말의 혼합비를 $0\sim50$wt.%로 하였으며, ASTM에 의거하여 인장강도, 파단신율, 충격강도 등의 물성 변화를 확인하였다. 폐타이어 분말 함량이 증가할수록 인장강도가 감소하고 파단신율이 증가하였다. 한편 충격강도는 폐타이어 분말 함량이 30 wt.%일 때 최대이고, 함량이 증가할수록 충격 강도가 감소하는 경향을 나타내었다. 형태학적 고찰에서는 폐타이어 분말의 함량의 증가함에 따라 파단면이 거칠어지는 형상을 관찰하였다. 모세관점도계(Capillary Rheometer)를 이용하여 재생 PE/폐타이어 분말 복합체의 전단속도의 변화에 따른 용융전단점도의 변화와 연화점 (Ts) 등의 유변학적 성질을 분석한 결과, 폐타이어 분말 함량 증가에 따라 외부 응력에 대한 흐름 저항성을 증가시켜 용융점도가 상승하는 결과를 보였으며 측정된 전단율에서 전단 점도는 Power-law 거동을 보였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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