KR101758225B1 - 친환경 부표 및 이의 제조방법 - Google Patents

친환경 부표 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스티로폼의 유실에 의한 해양 오염을 방지하기 위한 친환경 부표 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
보다 구체적으로 본 발명은 스티로폼 등의 발포체를 저밀도폴리에틸렌 시트로 열접착 성형한 친환경 부표 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

Description

친환경 부표 및 이의 제조방법{ENVIRONMENTALLY ECO-FRIENDLY BUOY AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 스티로폼의 유실에 의한 해양 오염을 방지하기 위한 친환경 부표 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
보다 구체적으로 본 발명은 스티로폼 등의 발포체를 저밀도폴리에틸렌 시트로 피복한 친환경 부표 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
해양쓰레기로 인한 해양오염문제가 우리나라를 비롯한 세계 각국의 주요 관심사로 대두되고 있다. 그 중에서도 양식용 스티로폼 부표로 인한 해양 오염이 심각한 환경문제로 대두되고 있다. 우리나라에서 스티로폼 부표는 수산업의 다양한 분야에서 활용되고 있다. 주로 김, 굴 등 양식업에 사용되지만 어망의 부표, 선박의 방현제 등으로도 많이 이용된다. 부표는 부구, 부자 또는 부이라고도 하며, 각종 양식장, 어장표식, 그물표식 등 해상용 어로 표식과 선박의 안전한 항해를 돕는 항로를 지시하거나 암초 또는 침몰선 등 항해상의 위험물의 존재를 경고하기 위하여 설치되며, 해저와는 체인으로 연결되어 떠내려가지 않도록 되어 있으며, 어구나 닻 등 물속에 있는 물체의 위치를 나타내기도 한다.
스티로폼 재질의 부표는 발포된 폴리스티렌 입자로 이루어졌기 때문에 충격과 햇빛에 약하고, 쉽게 부서지거나 탈락되어 해양쓰레기 오염의 원인이 된다.
스티로폼 부표는 사용 과정에서 물을 흡수하여 무거워져 부력을 잃는다. 특히, 부력이 약해져서 물속으로 가라앉으면 압력에 의해 압축되어 영영 부력을 상실해 버린다.
이러한 스티로폼 부표의 해양오염 문제 해결을 위해 친환경 부표의 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 부표가 물에 가라앉는 경우에도 수압에 견딜 수 있으며, 방수성이 우수하고, 기계적인 강도가 우수하며, 내후성이 우수하여 장기간 햇빛에 노출되어도 색상이나 물성의 변화가 없는 친환경 부표를 제공하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 유연성이 우수한 폴리에틸렌계 수지를 사용하여 연속 압출 공정이 가능하므로 작업성이 향상되고, 발포체를 감싸는 부표 커버의 이음 부분이 개방되지 않도록 열에 의해 밀봉이 가능하여 발포체의 유실에 의한 환경오염이 없는 친환경 부표를 제조하는 방법을 제공하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 외피의 개방된 부분에 열을 가하여 용융 및 가압하여 밀봉을 함으로써 금형 등이 필요하지 않으므로 연속적으로 제조가 가능하여 생산성을 향상시킬 수 있는 친환경 부표의 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 발포체 또는 완충용 포장재로 이루어진 몸통부와, 이의 표면을 감싸며 개방된 부분이 용융 및 밀봉된 외피로 이루어지며, 상기 외피는 저밀도폴리에틸렌 수지 및 자외선흡수제를 포함하는 시트 형태의 외층(a)과, 부직포, 메쉬 형태의 직물 및 타이벡에서 선택되는 내층(b)이 합지된 것인 친환경 부표에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 A) 저밀도폴리에틸렌 수지 및 자외선흡수제를 포함하는 시트 형태의 외층(a)과, 부직포, 메쉬 형태의 직물 및 타이벡에서 선택되는 내층(b)이 합지된 외피를 제조하는 단계; 및
B) 발포체 또는 완충용 포장재로 이루어진 몸통부의 표면을 상기 외피로 감싼 후, 외피의 개방된 부분을 용융 및 밀봉시키는 단계;
를 포함하는 친환경 부표의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 친환경 부표는 수압에 강하여 물에 가라앉지 않고, 부표 표면에 균열, 파손, 찢김 등이 발생하지 않고 장기적으로 사용할 수 있으며, 방수성이 우수하고, 기계적인 강도가 우수하며, 염수에 대한 내구성이 우수하며, 내후성이 우수하여 장기간 햇빛에 노출되어도 색상이나 물성의 변화가 없는 친환경 부표를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 친환경 부표의 제조방법은 금형을 사용하지 않으므로, 외피 제조과정에 이어, 제조된 외피를 몸통부의 표면에 감싼 후 열을 가해 개방된 부분을 밀봉하여 제조되므로 연속적으로 제조될 수 있어 생산성이 크게 향상되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에서 제조된 외피의 일 양태를 나타낸 사진으로, 내층이 합지된 상태를 나타낸 사진이다.
이하 첨부된 도면들을 포함한 구체예 또는 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 구체예 또는 실시예는 본 발명을 상세히 설명하기 위한 하나의 참조일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 여러 형태로 구현될 수 있다.
또한 달리 정의되지 않는 한, 모든 기술적 용어 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 당업자 중 하나에 의해 일반적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 본 발명에서 설명에 사용되는 용어는 단지 특정 구체예를 효과적으로 기술하기 위함이고 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다.
또한 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 사용되는 단수 형태는 문맥에서 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 의도할 수 있다.
본 발명의 일 양태는 발포체 또는 완충용 포장재로 이루어진 몸통부와, 이의 표면을 감싸며 개방된 부분이 용융 및 밀봉된 외피로 이루어지며,
상기 외피는 저밀도폴리에틸렌 수지 및 자외선흡수제를 포함하는 시트 형태의 외층(a)과, 부직포, 메쉬 형태의 직물 및 타이벡에서 선택되는 내층(b)이 합지된 것인 친환경 부표이다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 발포체는 발포폴리스티렌, 폴리우레탄발포폼, 발포폴리프로필렌 및 발포폴리에틸렌에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물이고,
상기 완충용 포장재는 두 장의 필름 사이에 다수개의 공기셀이 형성된 것일 수 있다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 외층(a)은 무기충전제, 선형저밀도폴리에틸렌 수지 및 초저밀도폴리에틸렌 수지에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합물을 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 외층(a)은 저밀도폴리에틸렌 수지 100 중량부에 대하여, 선형저밀도폴리에틸렌 수지 0.1 ~ 10 중량부, 초저밀도폴리에틸렌 수지0.1 ~ 5 중량부에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합물을 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 외층(a)은 저밀도폴리에틸렌 수지 100 중량부에 대하여, 무기충전제 0.1 ~ 30 중량부, 선형저밀도폴리에틸렌 수지 0.1 ~ 10 중량부, 초저밀도폴리에틸렌 수지 0.1 ~ 5 중량부에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합물을 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 외층(a)은 한층 또는 두층 이상이 공압출되어 적층된 것일 수 있다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 부직포 및 메쉬 형태의 직물은 폴리올레핀계 수지 및 폴리아미드계 수지로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합수지로 이루어지는 것일 수 있다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 부직포 및 메쉬 형태의 직물은 탄소섬유를 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 합지는 열접착 방법 또는 가열 압착하여 적층시킨 것일 수 있다.
또한 본 발명은 친환경 부표의 제조방법에 관한 것으로 본 발명의 친환경 부표의 제조방법의 일 양태는
A) 저밀도폴리에틸렌 수지 및 자외선흡수제를 포함하는 시트 형태의 외층(a)과, 부직포, 메쉬 형태의 직물 및 타이벡에서 선택되는 내층(b)이 합지된 외피를 제조하는 단계; 및
B) 발포체 또는 완충용 포장재로 이루어진 몸통부의 표면을 상기 외피로 감싼 후, 외피의 개방된 부분을 용융 및 밀봉시키는 단계;
를 포함한다.
본 발명의 친환경 부표의 제조방법의 일 양태에서, 상기 A)단계는 저밀도폴리에틸렌 수지 및 자외선흡수제를 포함하는 수지조성물을 용융압출하여 시트 형태의 외층을 제조하고, 상기 시트가 냉각되기 전에 부직포, 메쉬 형태의 직물 및 타이벡에서 선택되는 내층을 주입하고, 롤러에서 가열 및 가압하여 합지시키는 것일 수 있다.
본 발명의 친환경 부표의 제조방법의 일 양태에서, 상기 B)단계는 상기 합지된 외피가 냉각되기 전에 발포체 또는 완충용 포장재로 이루어진 몸통부의 표면을 감싸도록 한 후, 개방된 부분을 150 ~ 300 ℃로 가열 및 가압하여 용융 및 밀봉시키는 것일 수 있다.
본 발명의 친환경 부표의 제조방법의 일 양태에서, 상기 수지조성물은 무기충전제, 선형저밀도폴리에틸렌 수지 및 초저밀도폴리에틸렌 수지에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합물을 더 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 친환경 부표의 제조방법의 일 양태에서, 상기 외층(a)은 상기 수지조성물을 용융압출하여 한층으로 제조하거나 또는 공압출하여 두층 이상이 적층되도록 제조하는 것일 수 있다.
보다 구체적으로 본 발명의 친환경 부표의 각 구성에 대하여 설명한다.
본 발명에서, 부표의 형태나 크기는 제한되지 않으며, 예를 들면, 구형, 원통형 등인 것일 수 있으며, 밧줄 등을 묶을 수 있도록 요철(凹凸) 형태의 절곡부를 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 몸통부는 물에 뜰 수 있는 것이라면 제한되지 않으나, 구체적으로 예를 들면 발포폴리스티렌, 폴리우레탄발포폼, 발포폴리프로필렌 및 발포폴리에틸렌에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물인 발포체 또는 완충용 포장재로 이루어진 것일 수 있다. 상기 완충용 포장재는 두 장의 필름 사이에 다수개의 공기셀이 형성된 것을 의미하며, 에어캡 등을 포함한다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 외피는 발포체 또는 완충용 포장재로 이루어진 몸통부를 감싸 발포체가 유실되지 않도록 하며, 방수기능을 하여 몸통부에 사용된 발포체 또는 완충용 포장재가 물에 젖어 가라앉는 것을 방지하고, 장기간 사용 가능하도록 기계적인 물성을 향상시키고, 내염수성, 내구성 및 내후성을 향상시키기 위한 역할을 한다. 이러한 목적에서 상기 외피는 개방부가 없도록 용융 및 밀봉시킨 것이 바람직하다.
이를 위해 본 발명자들은 기계적인 물성뿐만 아니라, 내염수성, 내구성 및 내후성이 우수하고, 열도의 접착제가 없이도 열에 의해 용융 및 밀봉이 가능하여 연속적으로 생산이 가능하도록 하기 위하여 연구한 결과, 폴리에틸렌계 수지를 포함하는 시트 형태의 외층(a)과, 부직포, 메쉬 형태의 직물 및 타이벡에서 선택되는 내층(b)이 합지된 외피를 사용함으로써 상기 목적을 달성할 수 있음을 발견하여 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 외층(a)은 몸통부를 감싸기 위해서 유연성이 있는 소재를 사용하는 것이 바람직하며, 두께는 제한되는 것은 아니나 내구성 및 기계적인 물성이 우수하고, 장기간 사용 가능하도록 하기 위한 관점에서 1 ~ 20mm인 것일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
보다 구체적으로 상기 외층은 저밀도폴리에틸렌 수지 및 자외선흡수제를 포함함으로써 유연성을 가지며, 열에 의해 용융 및 밀봉이 가능하여 물이 내부로 침투되지 못하도록 할 수 있으며, 내후성이 우수하여 장기간 햇빛에 노출되어도 기계적인 물성에 영향이 없는 친환경 부표를 제공할 수 있다.
보다 구체적으로, 상기 저밀도폴리에틸렌은 190 ℃, 2,160 g에서 측정된 멜트인덱스가 2g/10min이하, 보다 바람직하게는 0.5 ~ 2.0g/10min, 밀도가 0.800 ~ 1.0g/㎤인 것을 사용하는 것이 기계적인 물성이 우수하고, 가공성이 우수하므로 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 자외선흡수제는 통상적으로 해당 분야에서 사용되는 것이라면 제한되지 않고 사용될 수 있으며, 구체적으로 예를 들면 히드록시벤조페논계 화합물, 벤조트리아졸계 화합물, 살리실산에스테르계 화합물, 시아노아크릴레이트계 화합물 등을 사용할 수 있다. 그 함량은 제한되는 것은 아니나 다른 기계적인 물성을 변경시키기 않는 범위에서 사용하는 것이 바람직하며, 이러한 관점에서 상기 저밀도폴리에틸렌 100 중량부에 대하여, 0.01 ~ 10 중량부, 더욱 좋게는 0.1 ~ 5 중량부를 사용할 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 상기 외층은 필요에 따라 내구성 및 기계적인 물성을 더욱 향상시키고, 제조 단가를 낮추기 위한 관점에서 무기충전제를 더 포함할 수 있다. 상기 무기충전제는 외피의 방수성 크게 저하시키지 않는 것이라면 제한되지 않고 사용될 수 있으며, 외피 제조 시 압출 공정에서 저밀도폴리에틸렌 수지와의 혼화성이 우수한 무기입자를 사용하는 것이 바람직하다. 구체적으로 예를 들면, 탄산칼슘, 탈크, 클레이, 카올린, 실리카, 규조토, 탄산마그네슘, 염화칼슘, 황산칼슘, 수산화알미늄, 산화아연, 수산화마그네슘, 산화티탄, 알루미나, 마이카, 아스베스토스, 제오라이트, 규산백토 등을 들 수 있고 이들을 단독 또는 둘 이상의 혼합물을 사용할 수 있다. 상기 무기충전제의 함량은 제한되는 것은 아니나, 다른 기계적인 물성을 변경시키기 않는 범위에서 사용하는 것이 바람직하며, 이러한 관점에서 상기 저밀도폴리에틸렌 100 중량부에 대하여, 0.1 ~ 30 중량부, 더욱 좋게는 0.5 ~ 10 중량부를 사용할 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 무기충전제를 첨가하는 경우는 통상의 단축 스크류 압출기, 2축 스크류 압출기, 믹싱롤, 밤바리믹서, 니더 등에 의해 각 성분을 함께 투입하여 혼련 분산시킴으로써 제조될 수 있으나, 무기충전제와 저밀도폴리에틸렌 수지를 먼저 혼련분산시켜 마스터뱃치를 만들고, 이후 나머지 성분과 마스터뱃치를 혼합하여 다시 혼련 분산시켜 제조하는 것이 무기입자의 분산성을 향상시키고 압출공정의 효율성을 향상시키는 관점에서 보다 바람직하다.
또한 상기 외층은 유연성을 더욱 향상시켜 압출 및 성형성을 더욱 향상시키고, 밀봉이 더욱 효과적으로 되며, 기계적인 물성을 더욱 향상시키기 위한 관점에서 필요에 따라 고밀도폴리에틸렌 수지, 선형저밀도폴리에틸렌 수지 및 초저밀도폴리에틸렌 수지에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합물을 더 포함할 수 있다.
상기 선형저밀도폴리에틸렌 수지는 190 ℃, 2,160 g에서 측정된 멜트인덱스가 1.0 ~ 10.0g/10min, 밀도가 0.920 ~ 0.935g/㎤인 것이라면 기계적 물성이나 기타 열화에 의한 물성의 감소 등이 없는 시트를 제조할 수 있다. 멜트인덱스가 3 ~ 9g/10min인 범위에서 유연성이 더욱 우수하고, 스크래치 발생이 없는 시트를 제조할 수 있으므로 바람직하다. 그 함량은 제한되는 것은 아니나, 상기 목적을 달성하기 위한 관점에서 저밀도폴리에틸렌 100 중량부에 대하여, 0.1 ~ 10 중량부, 더욱 좋게는 0.5 ~ 5 중량부를 사용할 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 초저밀도폴리에틸렌 수지는 190 ℃, 2,160 g에서 측정된 멜트인덱스가 0.5 ~ 1.0g/10min, 밀도가 0.880 ~ 0.890g/㎤인 것이라면 기계적 물성이나 기타 열화에 의한 물성의 물성의 감소 등이 없는 시트를 제조할 수 있다. 또한 탄성이 더욱 향상되어 기계적인 물성 및 내스크래치성을 가지며, 밀봉 시 완전한 밀봉이 가능한 시트를 제조할 수 있으므로 바람직하다. 그 함량은 제한되는 것은 아니나, 상기 목적을 달성하기 위한 관점에서 저밀도폴리에틸렌 100 중량부에 대하여, 0.1 ~ 2 중량부, 더욱 좋게는 0.5 ~ 1 중량부를 사용할 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
즉, 본 발명에서 상기 외층(a)의 제 1 양태는 저밀도폴리에틸렌 수지 및 자외선흡수제를 포함한다. 또한, 제 2 양태는 저밀도폴리에틸렌 수지, 자외선흡수제 및 무기충전제를 포함한다. 또한, 제 3 양태는 저밀도폴리에틸렌 수지, 선형저밀도폴리에틸렌 수지, 자외선흡수제 및 무기충전제를 포함한다. 또한, 제 4 양태는 저밀도폴리에틸렌 수지, 초저밀도폴리에틸렌 수지, 자외선흡수제 및 무기충전제를 포함한다. 또한, 제 5 양태는 저밀도폴리에틸렌 수지, 선형저밀도폴리에틸렌 수지, 초저밀도폴리에틸렌 수지, 자외선흡수제 및 무기충전제를 포함한다. 또한, 제 6 양태는 저밀도폴리에틸렌 수지, 선형저밀도폴리에틸렌 수지 및 자외선흡수제를 포함한다. 또한, 제 7 양태는 저밀도폴리에틸렌 수지, 초저밀도폴리에틸렌 수지 및 자외선흡수제를 포함한다. 또한, 제 8 양태는 저밀도폴리에틸렌 수지, 선형저밀도폴리에틸렌 수지, 초저밀도폴리에틸렌 수지 및 자외선흡수제를 포함한다. 이들 양태는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것일 뿐, 이에 제한되는 것은 아니며, 필요에 따라 통상적으로 사용되는 첨가제, 즉, 윤활제, 산화방지제, 안료, 염료 등을 더 포함할 수 있음은 자명한 것이다.
또한, 본 발명의 일 양태에서 상기 외층(a)은 한 층으로 이루어지거나, 또는 두층 이상, 더욱 구체적으로 2층 내지 3층이 공압출되어 적층된 것일 수 있다. 또한, 두층 이상이 공압출되어 적층되는 경우 각 층의 조성이 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
보다 구체적으로 두 층이 적층된 경우, 한층은 상기 제 1 양태와 같이 저밀도폴리에틸렌 수지 및 자외선흡수제를 포함하고, 내층과 합지하기 위한 다른 한층은 제 3 양태와 같이 저밀도폴리에틸렌 수지, 선형저밀도폴리에틸렌 수지, 자외선흡수제 및 무기충전제를 포함하는 것일 수 있으며, 이는 예시하기 위한 것일 뿐 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 외피는 앞서 설명한 수지조성물을 용융압출하여 한층 또는 두층 이상이 적층된 시트 형태의 외층(a)을 제조함과 동시에 압출기 후단에서 부직포, 메쉬 형태의 직물 및 타이벡에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 시트를 공급하여 상기 외층(a)과 만나도록 한 후, 열접착 방법 또는 가열 압착하여 적층시킴으로써 제조될 수 있다. 이때 상기 열접착 방법 및 가열 압착 방법은 제한되는 것은 아니나 가열된 롤러를 지나도록 함으로써 수행될 수 있으며, 상기 롤러는 하나 또는 둘 이상의 다수 개인 것일 수 있다. 이때, 상기 롤러의 가열온도는 저밀도폴리에틸렌 수지가 냉각되어 고화되는 것을 방지하기 위한 것으로, 저밀도폴리에틸렌 수지의 융점 이하의 온도범위를 유지함으로써 압출기의 티다이에서 시트 형태로 압출되는 외층(a)이 유연함을 유지되도록 할 수 있으며, 후단에서 공급되는 부직포, 메쉬 형태의 직물 및 타이벡에서 선택되는 내층(b)이 용융되어 접착되거나, 또는 유연한 시트의 내부로 가압에 의해 함침되는 것일 수 있다. 보다 구체적으로 상기 롤러는 2 ~ 5개인 것일 수 있으며, 롤러의 가열 온도는 90 ~ 200 ℃, 더욱 좋게는 90 ~ 120 ℃인 것일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니나 상기 범위에서 외층으로 사용될 시트가 유연성을 유지하여 후단에서 공급되는 내층과 합지될 수 있다.
본 발명은 상기 외층과 내층을 적층하여 제조함으로써 내구성 및 기계적인 강도가 더욱 우수하며, 파도나 태풍 등에 의해 부서질 염려가 없는 부표를 제조할 수 있다.
보다 구체적으로 상기 내층은 폴리올레핀계 수지 및 폴리아미드계 수지로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합수지로 이루어지는 부직포 및 메쉬 형태의 직물인 것일 수 있으며, 또는 타이벡(TYVEK)을 합지하는 것도 가능하다.
상기 타이벡(TYVEK)은 듀폰사에서 제조하는 고밀도폴리에틸렌(High Density Polyethylene)을 직조하여 제조한 필름으로, 강도가 강하고, 물성의 변화가 적으며, 양력에 잘 견디는 특징이 있다. 타이벡에 대하여는 배향된 폴리에틸렌 필름 피브릴의 다중 플랙시필라멘트 가닥으로 만들어진 스펀본디드 섬유상 시이트로서 미합중국 특허 제3,169,899호에 기재되어 있으며, 외피의 강도, 내인열성(tear resistance) 등의 기계적인 물성을 더욱 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
상기 부직포는 스펀본드 부직포 등 통상적으로 알려진 방법으로 제조된 부직포라면 제한되지 않으며, 외층에 사용되는 저밀도폴리에틸렌수지와의 열접착이 가능하도록 폴리올레핀계 수지 및 폴리아미드계 수지 등을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 메쉬 형태의 직물은 굵기가 0.5 ~ 5mm 정도인 합성섬유를 그물모양으로 직조한 것을 의미하며, 상기 합성 섬유는 한가닥 또는 여러 가닥이 꼬인 형태인 것일 수 있다. 상기 메쉬 형태의 직물은 외층에 사용되는 저밀도폴리에틸렌수지와의 열접착이 가능하도록 폴리올레핀계 수지 및 폴리아미드계 수지 등을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 폴리올레핀계 수지는 폴리에틸렌, 저밀도폴리에틸렌, 선형저밀도폴리에틸렌, 고밀도에틸렌 등인 것일 수 있다.
상기 폴리아미드계 수지는 폴리아미드 3, 폴리아마이드 4, 폴리아미드 6, 폴리아미드 7, 폴리아미드 8, 폴리아미드 9, 폴리아미드 11, 폴리아미드 12, 폴리아미드 4,6, 폴리아미드 4,5, 폴리아미드 6,6, 폴리아미드 6,10 등을 들 수 있으나 반드시 이에 한정하는 것은 아니다. 이중 바람직하게는 통상적으로 나일론으로 알려진 폴리아미드 6, 폴리아미드 6,6 등인 것일 수 있다.
또한, 상기 부직포 또는 메쉬 형태의 직물은 상기 폴리올레핀계 수지 및 폴리아미드계 수지 이외에, 강도를 더욱 향상시키기 위하여 탄소섬유를 더 포함하는 것일 수 있다. 상기 탄소섬유는 직경이 0.01 ~ 2mm, 길이가 0.1 ~ 10mm인 단섬유 형태로 상기 폴리올레핀계 수지 및 폴리아미드계 수지와 혼합하여 사용하거나, 또는 부직포 및 메쉬 형태의 직물 제조 후 표면에 부착되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 외층(a)의 두께는 1 ~ 20 mm이고, 상기 내층(b)의 두께는 0.01 ~ 5mm인 것일 수 있으며, 상기 내층은 외층과 적층되거나, 또는 외층의 내부로 함침되어 일체화 된 것일 수 있다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 외층(a)과 내층(b)이 합지된 외피를 이용하여 발포체 또는 완충용 포장재로 이루어진 몸통부의 표면을 감싸는 경우, 상기 내층(b)이 몸통부와 접촉되도록 하는 것이 내구성 및 크랙이 발생하는 것을 방지할 수 있으므로 더욱 바람직하다.
본 발명의 일 양태에서, 상기 외피의 최외층, 즉 가장 바깥층은 오염물질의 부착에 따른 부표의 부식과, 조개, 해초류 등의 해양생물, 기타 오염물질의 부착을 방지하기 위한 용도로 방오코팅층을 더 포함하는 것일 수 있다. 상기 방오코팅층은 액상의 방오코팅조성물을 롤러, 붓 등을 이용하여 도포하거나, 외피의 제조 시 압출 단계에서 코팅하여 형성하는 것일 수 있다.
상기 방오코팅층은 비닐기를 함유하는 실리콘 폴리머와, 1분자 중에 3개 이상의 Si-H를 함유하는 오르가노하이드로겐폴리실록산 및 백금촉매를 포함하여 경화한 실록산계 수지를 사용할 수 있다. 상기와 같은 실록산계 수지는 방오 기능성뿐만 아니라, 경화에 의해 표면을 더욱 단단하게 하여 크랙이나 스크래치 등이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 방수 기능을 더욱 향상시킬 수 있다.
보다 구체적으로 비닐기를 함유하는 실리콘 폴리머는 중량 평균 분자량이 10,000 ~ 50,000g/mol이며, 비닐기 함량이 0.1 ~ 4몰%인 것일 수 있고, 상업화된 예로는 ㈜HRS의 HR-U(100), ㈜HRS의 HR-U(10,000), ㈜HRS의 HR-U(20,000) 등이 있으며, 이들에 제한되는 것은 아니다.
상기 오르가노하이드로겐폴리실록산은 일 예로 1,1,3,3-테트라메틸디실록산, 1,3,5,7,-테트라 메틸시클로테트라실록산, 메틸히드로젠 실록산 환상 중합체, 메틸히드로젠실록산디메틸실록산 환상 공중합체, 트리스(디메틸히드로젠실록시)메틸실란, 트리스(디메틸히드로젠실록시)페닐실란, 양쪽 말단 트리 메틸실록시기 봉쇄 메틸히드로젠폴리실록산디페닐실록산공중합체 등을 들 수 있다. 상업화된 예로는 MPM사의 TSF-484, DOWCORNING사의 DC-1107, BRB사의 AC-3327등이 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 오르가노하이드로겐폴리실록산의 함량은 비닐기를 함유하는 실리콘 폴리머 100 중량부에 대하여, 1 ~ 10 중량부인 것일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 백금촉매의 상업화된 예로는 UMICORE사의 PLATINUM DIVINYL TETRAMETHYLDISILOXANE 등을 사용할 수 있으며, 그 함량은 비닐기를 함유하는 실리콘 폴리머 100 중량부에 대하여, 1 ~ 2,000ppm, 더욱 좋게는 1 ~ 1000ppm 인 것일 수 있다.
상기 방오코팅층의 두께는 제한되는 것은 아니나 10 ~ 10000 ㎛인 것일 수 있다.
이하는 본 발명의 친환경 부표의 제조방법에 대하여 보다 구체적으로 설명한다. 본 발명의 친환경 부표의 제조방법은
A) 저밀도폴리에틸렌 수지 및 자외선안정제를 포함하는 시트 형태의 외층(a)과, 부직포, 메쉬 형태의 직물 및 타이벡에서 선택되는 내층(b)이 합지된 외피를 제조하는 단계; 및
B) 발포체 또는 완충용 포장재로 이루어진 몸통부의 표면을 상기 외피로 감싼 후, 외피의 개방된 부분을 용융 및 밀봉시키는 단계;
를 포함한다.
보다 구체적으로, 상기 A)단계는 외층과 내층을 합지하여 외피를 제조하는 과정으로, 외층을 제조하기 위한 수지조성물을 압출기에서 혼련하고, 티다이를 통하여 용융압출하여 한층 또는 공압출에 의해 두층 이상이 적층된 시트형태로 제조하면서, 상기 티다이의 후단에서 내층에 사용될 부직포, 메쉬 형태의 직물 및 타이벡에서 선택되는 것을 적층하고, 하나 또는 둘 이상의 롤러를 이용하여 가열압착함으로써 합지시키는 것일 수 있다.
상기 수지조성물은 저밀도폴리에틸렌 수지 및 자외선안정제를 포함하는 것일 수 있으며, 저밀도폴리에틸렌 수지 및 자외선안정제를 미리 용융 혼련하여 마스터배치 펠렛으로 제조한 후, 상기 마스터배치 펠렛과 저밀도폴리에틸렌 수지를 혼합하여 사용하는 것일 수 있다.
또한, 필요에 따라 상기 수지조성물은 무기충전제, 선형저밀도폴리에틸렌 수지 및 초저밀도폴리에틸렌에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합물을 더 포함하는 것일 수 있다.
또한, 필요에 따라 상기 수지조성물은 안료, 산화 방지제, UV 안정제, 윤활제 및 증점제 등 통상적으로 사용되는 첨가제라면 제한되지 않고 더 포함될 수 있다.
상기 롤러의 가열 온도는 90 ~ 200 ℃, 더욱 좋게는 100 ~ 120 ℃인 것일 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니나 상기 범위에서 외층으로 사용될 시트가 유연성을 유지하여 후단에서 공급되는 내층과 합지될 수 있다.
상기 B)단계는 합지된 외피를 이용하여 외피가 냉각되기 전에 발포체 또는 완충용 포장재로 이루어진 몸통부의 표면을 감싸도록 하는 과정으로, 앞서 가열된 롤러를 지나면서 상온으로 냉각되지 않아 유연성을 갖는 외피를 몸통부에 감싸도록 함으로써 상기 외피가 몸통부의 형태를 따라 감싸면서 상온으로 냉각되므로 몸통부와의 기밀성이 우수하도록 제조할 수 있다. 상기 냉각은 외피가 롤러를 지날 때의 온도에 비하여 10℃이상 낮은 온도를 의미하며, 더욱 구체적으로 50 ℃이하인 경우를 의미한다. 이때 외피를 몸통부의 크기에 맞게 미리 절단하여 감싸도록 하는 것일 수 있으며, 절단된 부분이 몸통부의 표면을 감싼 후 개방이 된 부분이 발생하므로, 상기 개방된 부분에는 가열 및 가압하여 용융 및 밀봉시키는 것일 수 있다. 이때 가열은 150 ~ 300 ℃로 가열함으로써 외층에 사용된 저밀도폴리에틸렌수지가 용융되어 밀봉되도록 할 수 있다.
이하 실시예 및 비교예를 바탕으로 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예 및 비교예는 본 발명을 더욱 상세히 설명하기 위한 하나의 예시일 뿐, 본 발명이 하기 실시예 및 비교예에 의해 제한되는 것은 아니다.
이하 실시예 및 비교예에 사용된 성분은 다음과 같다.
저밀도폴리에틸렌(LDPE) : DOW(상품명:ATTANE 4203, MI 0.8g/10min(190 ℃, 2,160 g), 0.905 g/㎤)
선형저밀도폴리에틸렌(LLDPE) : 한화석유화학(상품명:LLDPE 9730, MI 15.0g/10min(190 ℃, 2,160 g), 0.922 g/㎤),
초저밀도폴리에틸렌(VLDPE) : DOW(상품명:1085 NT, MI 0.75g/10min(190 ℃, 2,160 g), 0.884 g/㎤)
자외선 흡수제 : 시바스페셜티사, Tinuvin 918
산화방지제 : IRGANOX®1010
물성은 다음과 같이 측정하였다.
1) 촉진내후성
제논시험기를 이용하여 KS M 3001에 따라 초기 신장률(단위 : %)를 측정하였다. 70이상이면 만족으로 한다.
2) 염수복합싸이클 시험
Atlas사의 CCX11000를 이용하여 염수복합싸이클 시험을 수행하였으며, 표면에 균열, 파손 찢김이 없는 경우를 만족으로 한다.
3) 인장강도
ASTM D 638에 따라 UTM (Universla test machine)으로 측정하였다.
4) 아이조드 충격강도
ASTM D 256에 따라 25 ℃에서 실험하였다.
5) 내후성
JIS D 0205에 의해 실험하였다.
[실시예 1]
저밀도폴리에틸렌 수지 100 중량부에 대하여, 자외선흡수제 5 중량부 및 산화방지제 1 중량부를 혼합한 수지조성물을 압출기에 투입한 후, 이를 250℃의 티다이에서 용융압출하여 두께가 5mm인 시트를 제조한 후, 이어서 두께 2mm인 메쉬 형태의 나일론 직물을 투입하고 90℃로 가열된 제 1 롤러에서 1차 가열 가압한 후, 100℃로 가열된 제 2 롤러 및 제 3 롤러에서 추가로 가열 가압하여 합지하였다. 이때, 상기 가압에 의해 나일론 직물이 저밀도폴리에틸렌 시트의 내부로 함침되어 일체화되었다. 이후, 상기 합지된 외피를 가로 1m, 세로 1m 크기로 자른 후, 지름이 30 cm, 길이가 50 cm인 원통형의 발포폴리스티렌의 외주면에 나일론 직물이 합지된 면이 대면되도록 하여 감싼 후, 외피의 개방된 끝단을 250℃로 가열하여 열접착 및 밀봉하여 부표를 제조하였다.
상기 나일론 직물이 합지된 외피를 도 1 에 나타내었으며, 상기 외피의 물성을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
[실시예 2]
상기 실시예 1에서, 수지조성물에 탄산칼슘 10 중량부를 더 추가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 부표를 제조하였다.
상기 외피의 물성을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
[실시예 3]
상기 실시예 1에서, 수지조성물에 선형저밀도폴리에틸렌 수지 8 중량부를 더 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 부표를 제조하였다.
상기 외피의 물성을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
[실시예 4]
상기 실시예 1에서, 수지조성물에 탄산칼슘 10 중량부, 선형저밀도폴리에틸렌 수지 8 중량부 및 초저밀도폴리에틸렌 수지 2 중량부를 더 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 부표를 제조하였다.
상기 외피의 물성을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
[실시예 5]
상기 실시예 1에서, 메쉬 형태의 나일론 직물 대신 고밀도폴리에틸렌 수지를 이용한 두께 2mm인 부직포를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 부표를 제조하였다.
상기 외피의 물성을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
[실시예 6]
상기 실시예 5에서, 상기 부직포의 일면에 핫멜트 접착제를 사용하여 직경이 1mm이고, 길이가 3mm인 탄소섬유를 부직포 100 중량부에 대하여, 30 중량부로 일면에 부착시킨 것을 사용한 것을 제외하고는 실시예 5와 동일하게 제조하였다.
상기 외피의 물성을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
[실시예 7]
상기 실시예 1에서, 메쉬 형태의 나일론 직물 대신 다우사의 타이벡 시트를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 부표를 제조하였다.
상기 외피의 물성을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
[실시예 8]
상기 실시예 1과 같이 부표를 제조한 후, 중량 평균 분자량이 10,000g/mol이며, 비닐기 함량이 4몰%, 점도는 100cP(25℃)인 ㈜HRS의 HR-U(100) 100 중량부에 대하여, 1분자 중에 2개 이상의 Si-H를 함유하는 오르가노하이드로겐폴리실록산(MPM사의 TSF-484) 4중량부 및 UMICORE사의 PLATINUM DIVINYL TETRAMETHYLDISILOXANE 1000ppm을 혼합하여 액상의 방오코팅조성물을 제조하고, 이를 상기 외피의 최외층에 도포 및 경화하여 방오코팅층을 형성하였다.
상기 방오코팅층을 형성한 경우는 부표를 바다에 설치 후, 3개월 후에 꺼내어 확인하였을 때 외부 오염물질이 부착되지 않는 효과가 있음을 확인하였다.
촉진내후성 염수복합사이클실험 인장강도
(kg/㎠)		 아이조드 충격강도
(kg-cm/cm)		 내후성
실시예 1 만족 만족 680 65 만족
실시예 2 만족 만족 700 68 만족
실시예 3 만족 만족 750 72 만족
실시예 4 만족 만족 800 85 만족
실시예 5 만족 만족 650 63 만족
실시예 6 만족 만족 680 70 만족
실시예 7 만족 만족 750 80 만족

Claims (13)

  1. 발포체 또는 완충용 포장재로 이루어진 몸통부와, 이의 표면을 감싸며 개방된 부분이 용융 및 밀봉된 외피로 이루어지며,
    상기 외피는 저밀도폴리에틸렌 수지, 선형저밀도폴리에틸렌 수지, 초저밀도폴리에틸렌 수지 및 자외선흡수제를 포함하는 수지조성물을 티다이를 통해 용융압출하여 제조된 시트 형태의 외층(a)과, 상기 시트가 냉각되기 전에 티다이 후단에서 부직포, 메쉬 형태의 직물 및 타이벡에서 선택되는 내층(b)이 적층되고 가열가압에 의해 합지된 것인 친환경 부표.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 발포체는 발포폴리스티렌, 폴리우레탄발포폼, 발포폴리프로필렌 및 발포폴리에틸렌에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물이고,
    상기 완충용 포장재는 두 장의 필름 사이에 다수개의 공기셀이 형성된 것인 친환경 부표.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 외피는 비닐기를 함유하는 실리콘 폴리머와, 1분자 중에 3개 이상의 Si-H를 함유하는 오르가노하이드로겐폴리실록산 및 백금촉매를 포함하여 경화한 실록산계 수지를 포함하는 방오코팅층을 최외층에 더 포함하는 것인 친환경 부표.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 외층(a)은 무기충전제를 더 포함하며,
    저밀도폴리에틸렌 수지 100 중량부에 대하여, 무기충전제 0.1 ~ 30 중량부, 선형저밀도폴리에틸렌 수지 0.1 ~ 10 중량부, 초저밀도폴리에틸렌 수지 0.1 ~ 5 중량부 및 자외선흡수제 0.01 ~ 10 중량부를 포함하는 것인 친환경 부표.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 외층(a)은 한층 또는 두층 이상이 공압출되어 적층된 것인 친환경 부표.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 부직포 및 메쉬 형태의 직물은 폴리올레핀계 수지 및 폴리아미드계 수지로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합수지로 이루어지는 것인 친환경 부표.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 부직포 및 메쉬 형태의 직물은 탄소섬유를 더 포함하는 것인 친환경 부표.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 합지는 열접착 방법 또는 가열 압착하여 적층시킨 것인 친환경 부표.
  9. A) 단계, 저밀도폴리에틸렌 수지, 선형저밀도폴리에틸렌 수지, 초저밀도폴리에틸렌 수지 및 자외선흡수제를 포함하는 수지조성물을 티다이를 통해 용융압출하여 시트 형태의 외층(a)을 제조하고, 상기 시트가 냉각되기 전에 티다이 후단에서 부직포, 메쉬 형태의 직물 및 타이벡에서 선택되는 내층(b)을 적층하고, 하나 또는 둘 이상의 롤러를 이용하여 가열 및 가압하여 합지된 외피를 제조하는 단계; 및
    B) 단계, 상기 외피가 냉각되기 전에 발포체 또는 완충용 포장재로 이루어진 몸통부의 표면을 상기 외피로 감싼 후, 외피의 개방된 부분을 용융 및 밀봉시키는 단계;
    를 포함하여 연속적으로 제조가 가능한 친환경 부표의 제조방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 A)단계에서, 상기 롤러의 가열 온도는 90 ~ 200 ℃인 것인 친환경 부표의 제조방법.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 B)단계는 개방된 부분을 150 ~ 300 ℃로 가열 및 가압하여 용융 및 밀봉시키는 것인 친환경 부표의 제조방법.
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 수지조성물은 무기충전제를 더 포함하는 것인 친환경 부표의 제조방법.
  13. 제 9항에 있어서,
    상기 외층(a)은 상기 수지조성물을 용융압출하여 한층으로 제조하거나 또는 공압출하여 두층 이상이 적층되도록 제조하는 것인 친환경 부표의 제조방법.
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