KR102219616B1 - 기계적 특성이 향상된 친환경 부표 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 플라스틱에 의한 환경오염의 문제를 근본적으로 해결하면서 외부 압력에 의해 깨지거나 외형 변형의 문제가 없고 고리가 깨지거나 늘어나는 문제를 개선한, 기계적 물성이 향상된 친환경 부표 및 그 제조방법에 관한 것으로, 상기한 본 발명의 기계적 특성이 향상된 친환경 부표는 사출 성형으로 제작하여 기계적 물성을 강화한 연질 고리부와; 상기 연질 고리부를 회전 성형 금형에 삽입하여 회전 성형으로 부표의 몸체부와 함께 일체로 제작하여, 상기 고리부와 부표의 몸체부가 화학적으로 일체로 결합되게 제작된 것임을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 기계적 특성이 향상된 친환경 부표 및 그 제조방법은 특정한 구성의 조성물로부터 별도의 사출 성형에 의해 제작된 고리부를 연질의 부표 몸체부와 함께 회전 성형에 의해 일체로 제조함에 의해 종래에 제안된 친환경 부표의 가장 큰 문제점인 외부 충격에 의해 깨지기 쉬운 문제점과 수압에 의해 융착부나 열접착부가 파괴되는 문제점을 완전히 해결하여, 연질성, 복원력 및 내충격성을 개선하고 융착부 파손을 방지하였을 뿐만 아니라, 고리에 탄성과 물성강화를 동시에 부여하였고, 고리와 몸체의 화학적 결합을 통한 일체화 성형 방법을 사용함에 의해 고리부 형상의 최적화로 고리부의 접착력을 크게 향상시켰다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 기계적 특성이 향상된 친환경 부표 및 그 제조방법은 특정한 구성의 조성물로부터 별도의 사출 성형에 의해 제작된 고리부를 연질의 부표 몸체부와 함께 회전 성형에 의해 일체로 제조함에 의해 종래에 제안된 친환경 부표의 가장 큰 문제점인 외부 충격에 의해 깨지기 쉬운 문제점과 수압에 의해 융착부나 열접착부가 파괴되는 문제점을 완전히 해결하여, 연질성, 복원력 및 내충격성을 개선하고 융착부 파손을 방지하였을 뿐만 아니라, 고리에 탄성과 물성강화를 동시에 부여하였고, 고리와 몸체의 화학적 결합을 통한 일체화 성형 방법을 사용함에 의해 고리부 형상의 최적화로 고리부의 접착력을 크게 향상시켰다.
Description
본 발명은 기계적 물성이 향상된 친환경 부표 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 부표의 몸체를 연질 재질을 사용하여 형성함에 의해 외부압력이나 충격에 강한 특성을 부여하고, 부표 고리의 기계적 강성을 강화하여 고리에 고 중량의 밧줄을 걸어 사용하여도 쉽게 파손되지 않도록 개선한 부표, 특히 양식장용 부표와, 상기한 특성을 갖는 부표를 회전 성형을 통하여 고리와 몸체는 물리적 및 화학적으로 결합시키고, 융착부나 결합부가 없이 강한 내구성을 지니게 제조할 수 있는 부표의 제조방법에 관한 것이다.
부표는 일반적으로 선박의 안전 항해를 돕기 위하여 항로를 지시하거나, 암초나 침몰선 따위의 위험물이 있음을 경고하기 위해 물 위에 띄우는 항로 표지의 하나로 사용되거나, 또한 고기를 잡는 데 쓰는 도구나 닻과 같은 물속에 있는 물체의 위치를 나타내거나 가두리 양식장에 어망을 유지하기 위하여 사용하는 것들을 지칭한다. 특히, 양식장에서 그물을 해면까지 사슬로 연결하여 띄운 양식용 부표가 가장 많이 사용되고 있는데 이러한 양식용 부표는 주로 스티로폼으로 성형한 부표가 사용되고 있었으며, 친환경 부표로는 합성수지를 브로워 몰딩으로 성형한 부표와 사출성형 후 융착하여 제작하는 부표 등이 사용되고 있다.
상기한 바와 같이 양식에 주로 사용되는 종래의 통상적인 스티로폼 부표의 경우, 제조단가가 저렴하고 용이하게 사용될 수 있다는 장점은 있으나 부표가 쉽게 파손될 뿐만 아니라 파손으로 생성되는 미세 플라스틱이 해양오염의 주범으로 지목되고 있으며, 특히 우리나라 해안의 미세 플라스틱 농도가 세계 평균의 8배에 이르고, 남해안 굴 97%에서 미세 플라스틱이 발견됐다는 보고가 있다. 또한, 동아시아 바다 공동체인 "오션"이 2012~2014년 한국의 18개 해안 미세 플라스틱 오염도를 조사한 결과 세계 최고 수준이었고, 오염 물질의 99%가 스티로폼이었다. 이러한 스티로폼 조각들은 굴 양식장과 김 양식장 등에서 사용하는 부표에서 떨어져 나온 것으로 추정된다. 특히, 이러한 스티로폼 부표는 파도에 잘 깍이고 부스러지는 취약성이 있음에도 스티로폼 부표의 쓰임새는 김 양식장이 44%, 굴 양식장이 30%로 두 업종이 전체 사용량의 74%를 차지하고 있는 실정이며, 이에 종래의 통상적인 스티로폼 부표를 대체하기 위한 다양한 제품들이 출시되어 있으나 이러한 제품들 또한 여러 가지 해결되어야할 문제점을 가지고 있다.
예를 들어, 현재 시중에 나와 있는 친환경 부표의 경우는 경질로 외부 충격에 깨지거나 외부 압력에 의해 찌그러지면 복원되지 못한다는 단점이 있다. 또한, 수중 부표로 사용시 수압을 견디지 못하고 융착 부분이나 연결부위에서 물이 새어 부표로서의 역할을 상실하게 되며, 이로 인하여 물에 가라앉는 하나의 부표로 인해 연쇄적으로 다른 부표를 물속으로 끌어들여 양식장을 망치게 되어 사용상 문제가 있다. 또한, 겨울철 저온에서 합성수지 부표가 딱딱해지면서 작은 충격에도 쉽게 깨져 제 기능을 하지 못하게 되며, 경질이므로 부표와 부딪혔을 때 작업자가 다치기 쉽다는 문제점도 있다. 특히, 현재 사용되고 있는 친환경 부표의 경우 고리에 밧줄을 묶어 사용하는데 겨울철에 내충격성이 약한 경질 재료의 고리부 사용은 치명적인 약점으로 작용한다.
또한, 일부 스티로폼 부표 겉표면을 플라스틱으로 감싼 부표도 제안되어 있는데 이러한 제품은 플라스틱 안의 스티로폼에 물이 스며들면 건조시킬 수도 없으며, 재활용하기 어려워 현재 굴 양식장과 김 양식장 용도에 친환경 부표로 인증받지 못하는 문제점이 있다.
따라서, 상기 부표와 관련된 여러 문제점을 해결하기 위해 다양한 방법들이 제안되어 있는데, 예를 들어, 대한민국 등록특허 제10-1743006호(특허문헌 1)에서는 충격방지부, 덮개부, 부력부의 3층으로 이루어져 있는 부표를 개시하고 있다. 그런데, 상기 특허문헌 1의 기술은 부표의 제작 공정이 다소 복잡하고, 부표의 무거운 무게로 인하여 어민들이 취급하기 어려울 뿐만 아니라 고리부 재질로 사용되는 HDPE와 폴리프로필렌이 저온에서 외부 충격에 의해 깨지기 쉬운 문제점을 가지고 있으며, 충격 방지부에 사용되는 EVA, TPE, POE에 산화방지제와 UV 안정제 등이 첨가되지 않아 장시간 열과 자외선에 노출되면 물성저하로 인하여 부서지기 쉽고, 또한, 구성부 별로 재질이 달라서 화학적으로 결합되지 않으므로 발포 프로필렌으로 이루어진 발포부까지 물이 침투하기 쉬워 부표 본연의 기능을 이루기 어려운 문제를 가지고 있다. 또 다른 방법으로, 대한민국 등록특허 제10-1521845호(특허문헌 2)에서는 폴리에틸렌과 우레탄 발포제를 주요 성분으로 회전 성형법을 이용한 제작 방법 및 부표에 대한 내용을 개시하고 있다. 그런데, 특허문헌 2에서 제안된 바와 같이 부표를 우레탄 발포제를 포함한 재료로 회전 성형에 사용하여 제조하는 방법은 제품 미성형이 일어날 수 있는 문제점을 가지고 있으며, 제품이 형성되더라도 우레탄 발포제로 인한 기공으로 인하여 기체 투과도가 저하되어, 내부에 충진되어 있는 우레탄 폼까지 물이 스며들어 부표 본연의 기능을 달성하기 어려운 문제를 가지고 있다. 또한, 특허문헌 2에서는 성형 후 몸체에 고리부를 별도로 물리적으로 결합하는 형태를 취함으로써 공정 추가로 인한 제작비용 상승을 일으킬 수 있으며, 몸체와 고리부의 재질 차이로 인한 온도 변화에 따르는 팽창 계수의 차이 및 물리적인 결합 방법으로 인하여 고리부가 분리되는 문제점 등으로 부표 본연의 기능을 이루기 어려운 문제점 등이 있어 여전히 해결되어야할 문제점이 많은 기술이다.
또한, 대한민국 등록특허 제10-1792551호(특허문헌 3)에서 부표의 부력을 부여하기 위한 비닐봉지를 그 내부에 넣은 후 본체로 사용하는 상부체와 하부체를 열융착으로 밀봉하여 제조하는 방법을 기술적 요지로 하는 기술을 개시하고 있다. 그런데, 상기 특허문헌 3의 방법은 본체의 재질적인 특성에 의해 저온에서 외부 충격에 의해 깨지기 쉽고 밀봉 단계의 열융착으로 인하여 내부 비닐봉지가 손상될 가능성이 높아 부표의 기능을 이루기 어려운 문제점을 가지고 있으며, 또한 재질 특성으로 인해 작업자가 부표와 부딪혔을 때 다치기 쉬운 문제점을 가지고 있다.
한편, 상기와 같이 부표의 재질 대체와는 달리 종래의 통상적인 스티로폼 부표의 문제점을 간단하고 단순하게 해결하기 위한 방안으로 대한민국 등록특허 제10-1526925호(특허문헌 4)에는 얇은 필름으로 단순히 스티로폼을 포장하는 방법을 제안하면서 제안한 부표는 필름으로 사용된 재질의 찢김 강도나 충격강도를 보완했다고 기술하고 있다. 그러나, 상기 특허문헌 4의 기술은 기재된 바와 같이 단지 얇은 필름으로 스티로폼을 포장한 것에 지나지 않기 때문에 필름이 외부 조건에 의해 쉽게 손상될 수 있고 따라서 필름 내부의 스티로폼이 외부로 드러나 미세 플라스틱으로 진행되므로 상기한 종래의 부표에서 가장 큰 문제인 해양 오염을 방지하기에는 어려움이 있다. 또한, 필름의 조성물로 폴리올레핀 엘라스토머를 일부 사용하기는 하나 그 함량이 폴리에틸렌 대비 소량이므로 탄성을 가지지 않아 연질 부표의 조성물로 사용이 불가하며, 경질로 저온에서 외부 충격에 취약한 단점을 해결하기 어려운 문제점을 가지고 있다.
따라서, 본 발명자 등은 상기한 종래 부표에 있어서의 환경 오염과 이를 해결하기 위해 제안된 기타 유형의 부표에 있어서의 각종 문제들을 해결하고, 특히 부표 본체의 물리적 특성과 고리의 파손에 관한 문제를 해결하기 위해 예의 연구한 결과 이러한 문제점을 해결할 수 있는 부표 본체 및 고리의 조성물과 이를 사용한 성형 방법을 제공할 수 있음을 밝혀내어 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술에 있어서의 기술적 문제점을 감안하여 된 것으로, 본 발명의 주요 목적은 일차적으로 플라스틱에 의한 환경오염의 문제를 근본적으로 해결하면서, 외부 압력에 의해 깨지거나 외형 변형의 문제가 없고, 사용자가 부표 사용 시 고리에 밧줄을 묶어서 사용할 때 고리의 강도가 약해서 깨지거나 늘어나는 문제를 개선한, 기계적 특성이 향상된 친환경 부표를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 수중 부표로 사용 시 수압을 견디지 못하고 융착 부위나 연결 부위로 물이 새는 문제, 친환경 부표의 표면이 딱딱해서 이를 다루는 사용자, 즉 어민들이 다치는 문제 및 부표의 몸체와 고리의 연결 부위의 부착력이 저하되어 쉽게 파손되는 문제를 해결한 부표를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기한 우수한 특성을 갖는 친환경 부표를 보다 용이하게 제조할 수 있는 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 상기 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 이에 부가하여 본 발명은 상기한 명확한 목적 이외에 본 명세서의 전반적인 기술로부터 이 분야의 통상인에 의해 용이하게 도출될 수 있는 다른 목적을 달성함을 그 목적으로 할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 기계적 특성이 향상된 친환경 부표는: 사출 성형으로 제작하여 기계적 물성을 강화한 고리부와; 상기 고리부를 회전 성형 금형의 내측에 삽입하고 연질재료를 상기 금형에 투입하여 회전 성형으로 제작된 몸체부를 포함하고, 상기 고리부와 상기 몸체부는 화학적으로 일체로 결합되게 제작된 것임을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 기계적 특성이 향상된 친환경 부표는, 상기 회전 성형에 삽입되는 연질 고리부는 그 두께 (B)가 5 내지 40㎜이고 고리부를 구성하는 부채꼴의 각도는 100 내지 270°의 사출물임을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기계적 특성이 향상된 친환경 부표는, 상기 회전 성형에 삽입되는 연질 고리부는 폴리올레핀 엘라스토머 60 내지 90 중량부, 선형 저밀도 폴리에틸렌 10 내지 40 중량부, 자외선(UV) 안정제 0.05 내지 2 중량부, 안료 0.05 내지 2 중량부, 분산제 0.05 내지 2 중량부를 포함하는 조성물로부터 사출 성형에 의해 제작된 것임을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기계적 특성이 향상된 친환경 부표는, 상기 부표의 몸체부는 폴리올레핀 엘라스토머 60 내지 100 중량부, 선형 저밀도 폴리에틸렌 0 내지 40 중량부, 자외선(UV) 안정제 0.05 내지 2 중량부, 안료 0.05 내지 2 중량부, 분산제 0.05 내지 2 중량부를 포함하는 조성물로부터 회전 성형에 의해 제작된 것임을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기계적 특성이 향상된 친환경 부표는, 상기 부표의 고리부 및 몸체부를 성형하는데 사용되는 폴리올레핀 엘라스토머는 50% 모듈러스가 50 이상이고, 용융지수가 3 내지 10g/10분인 폴리머임을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기계적 특성이 향상된 친환경 부표는, 상기 부표의 고리부 및 몸체부를 성형하는데 사용되는 폴리올레핀 엘라스토머는 산화방지제를 포함하는 폴리머임을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고리부와 몸체부를 포함하고 기계적 특성이 향상된 친환경 부표의 제조 방법은: 상기 고리부를 사출 성형하여 제작하는 고리 성형 단계; 상기 제작된 고리부를 회전 성형 금형의 내측에 삽입하고 상기 금형의 내측에 연질 재료를 투입하는 원료 투입 단계; 및 상기 금형을 챔버에 넣고 일정 온도에서 회전 성형으로 상기 몸체부를 형성시키는 성형 단계를 포함하고, 상기 고리부는 사출 성형으로 제작하여 기계적 물성이 강화된 것이고, 상기 고리부와 상기 몸체부가 화학적으로 일체로 결합되게 제조되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 기계적 특성이 향상된 친환경 부표의 제조 방법은, 상기 원료 투입 단계 이전에: 상기 몸체부의 원료로 사용되는 폴리머를 분쇄하는 원료 분쇄 단계; 및 원료를 소정의 조성비로 혼합하는 원료 혼합 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기계적 특성이 향상된 친환경 부표의 제조 방법은, 상기 성형 단계 이후에: 상기 금형을 냉각하는 냉각 단계; 및 성형된 부표를 상기 금형으로부터 인출하는 탈형 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기계적 특성이 향상된 친환경 부표의 제조 방법에서, 상기 성형 단계는 220 내지 280℃의 챔버 내 온도에서 15 내지 30분간의 가열하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 기계적 특성이 향상된 친환경 부표 및 그 제조방법은 특정한 구성의 조성물로부터 별도의 사출 성형에 의해 제작된 고리부를 연질의 부표 몸체부와 함께 회전 성형에 의해 일체로 제조함에 의해 종래에 제안된 친환경 부표의 가장 큰 문제점인 외부 충격에 의해 깨지기 쉬운 문제점과 수압에 의해 융착부나 열접착부가 파괴되는 문제점을 완전히 해결하여, 연질성, 복원력 및 내충격성을 개선하고 융착부 파손을 방지하였을 뿐만 아니라, 본 발명에서는 상기한 특정의 고리부 조성물을 통하여 고리에 탄성과 물성강화를 동시에 부여하였고, 고리와 몸체의 화학적 결합을 통한 일체화 성형 방법을 사용함에 의해 고리부 형상의 최적화로 고리부의 접착력을 크게 향상시켰다. 또한, 상기한 본 발명이 해결하고자 하는 과제 부문에서 적시한 구체적인 발명의 목적을 달성하여 상기한 종래의 문제점을 해결하는 유용한 작용효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시형태에 따라 제조된 친환경 부표와 고리부의 확대 사진이고,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 부표의 평면도(도 2a), 고리부의 정면도(도 2b) 및 단면도(도 2c)이고,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시형태에 따라 친환경 부표를 제조하는 회전 성형 공정에서 금형에 고리부가 삽입된 상태를 도시한 사진이고,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시형태에 따라 친환경 부표를 제조하는 회전 성형 공정을 개략적으로 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 부표의 평면도(도 2a), 고리부의 정면도(도 2b) 및 단면도(도 2c)이고,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시형태에 따라 친환경 부표를 제조하는 회전 성형 공정에서 금형에 고리부가 삽입된 상태를 도시한 사진이고,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시형태에 따라 친환경 부표를 제조하는 회전 성형 공정을 개략적으로 도시한 개략도이다.
이하, 본 발명을 첨부도면은 참고로 하여 바람직한 실시형태에 의해 보다 상세히 설명하기로 한다. 하지만, 본 발명의 범주가 여기에 한정되는 것이 아님은 물론이다.
본 명세서에서, 본 실시형태는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것으로서, 본 발명의 범주는 단지 청구항에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시형태들에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명하지 않는다.
본 명세서에서 사용된 용어들은 실시형태를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 결코 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않은 한 복수형도 포함한다. 또한, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시형태에 따라 제조된 친환경 부표와 고리부의 확대 사진이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 부표의 평면도(도 2a), 고리부의 정면도(도 2b) 및 단면도(도 2c)이고, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시형태에 따라 친환경 부표를 제조하는 회전 성형 공정에서 금형에 고리부가 삽입된 상태를 도시한 사진이고, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시형태에 따라 친환경 부표를 제조하는 회전 성형 공정을 개략적으로 도시한 개략도이다.
도면에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 본 발명의 기계적 특성이 향상된 친환경 부표는 고리부 (12)의 기계적 물성을 강화하기 위하여 연질 사출 고리부 (12)를 성형 금형에 삽입한 후 (도 3 참고) 몸체부 (11)를 형성하게 되는 조성물을 투입하고, 고리부 (12)와 몸체부 (11)를 일체로 제작함으로써, 고리와 몸체가 화학적으로 결합되어 부착력을 강화한 연질의 친환경 부표를 제작할 수 있다.
이 때, 고리부 (12)는 사출 성형으로 제조할 수 있다. 또한, 연질 사출 고리부 (12)를 회전 성형 금형에 삽입한 후 (도 3 참고) 몸체부 (11)를 형성하게 되는 조성물을 투입하고 회전 성형으로 고리부 (12)와 몸체부 (11)를 일체로 제작할 수 있다. 그에 따라, 융착부나 연결부에서 물이 새는 종래의 경질의 부표의 문제점을 해결할 수 있고, 종래의 연질의 고리부 파손의 문제점도 해결할 수 있으며, 종래의 고리부와 몸체부의 부착 문제(에어홀, 부풀어 오름) 등의 문제점도 해결할 수 있다.
본 발명의 다른 바람직한 실시형태에 따르면, 본 발명에 사용하는 몸체부 조성물은 산화방지제가 첨가된 폴리머의 합계 100 중량부에 대하여 산화방지제가 첨가된 폴리올레핀 엘라스토머 60 내지 100 중량부 및 선형 저밀도 폴리에틸렌 0 내지 40 중량부와 UV 안정제 0.05 내지 2 중량부, 안료 0.05 내지 2 중량부, 분산제 0.05 내지 2 중량부를 포함하는 구성으로 될 수 있다. 특히, 바람직하기로는 본 발명에서 사용되는 폴리올레핀 엘라스토머는 50% 모듈러스가 50, 더욱 바람직하기로는 80 이상이고, 용융 지수가 3 내지 10g/10분이며, 산화방지제가 함유된 제품을 사용할 수 있다. 이때, 상기 용융 지수가 3 미만이면 제품이 형성되지 않으며, 10을 초과하면 엘라스토머의 높은 유동성으로 인하여 회전 성형 시 고리 사출물의 변형으로 인하여 몸체와 고리 사이 접착에 문제가 발생할 수 있어 바람직하지 않다. 또한, 50% 모듈러스가 50 미만이면 기계적 물성저하로 인하여 부표의 고리가 밧줄에 쉽게 끊어지고 크리프(Creep)에 불리하여 바람직하지 않다. 몸체부의 기계적 강도를 높이기 위하여 선형 저밀도 폴리에틸렌을 추가할 수 있으며, 그 함량은 40 중량부를 넘지 않게 한다. 40 중량부 이상이면 연질 특징을 잃어 버릴 수 있다.
상기 본 발명에 따른 UV 안정제는 광에 의한 열화를 방지하기 위한 첨가제로써 본 기술 분야의 통상인에게 알려진 일반적인 UV 안정제가 사용될 수 있으며 특정한 것에 한정되지 않는다. 이러한 UV 안정제는 0.05 내지 2 중량부로 사용될 수 있는데, 투입 중량이 0.05 중량부 미만이면 노화 후 기계적 물성이 떨어지며, 2 중량부 이상이면 노화 전 기계적 물성이 떨어지는 단점이 있어 바람직하지 않다.
상기 본 발명에 따른 분산제는 안료 분산을 용이하게 하기 위한 첨가제로 지방산계 분산제 중 하나를 선택할 수 있으며, 투입 중량이 0.05 중량부 미만이면 안료가 뭉쳐서 기체 투과도가 현저히 떨어지며, 2 중량부를 초과하는 경우 기계적 물성이 떨어져 바람직하지 않다.
본 발명의 다른 바람직한 실시형태에 따르면, 본 발명에 사용하는 고리부 (12)를 제조하는 조성물은 폴리머의 합계 100 중량부에 대하여 산화방지제가 첨가된 폴리올레핀 엘라스토머 60 내지 90 중량부 및 선형 저밀도 폴리에틸렌 10 내지 40 중량부와, 여기에 UV 안정제 0.05 내지 2 중량부, 안료 0.05 내지 2 중량부, 분산제 0.05 내지 2 중량부를 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 고리부 (12)를 제조하는 조성물에서 폴리올레핀 엘라스토머의 함량이 60 중량부 미만으로 되면, 경질 특성이 강화되어 고리와 몸체 연결 부위에 응력이 집중되어 부착력이 저하되며, 또한 반대로 90 중량부 초과로 사용되면, 기계적 특성이 저하되어 밧줄에 걸리는 무게에 의해 고리가 끊어지는 문제점이 발생하여 바람직하지 않다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 따라 친환경 부표를 제조하는 회전 성형 공정을 개략적으로 도시한 개략도인, 도 4를 참고로 하여, 본 발명의 다른 바람직한 실시형태에 따른 기계적 특성이 향상된 친환경 부표의 제조 방법을 설명하면, 본 발명에 따른 상기 제조 방법은 사출 성형으로 제조하여 고리부의 기계적 물성을 강화한 연질 사출 고리부를 회전 성형 금형에 삽입한 후 부표의 몸체를 구성하는 조성물을 투입하고, 회전 성형으로 제작함으로써 고리부와 몸체부를 화학적인 결합시켜 부착력을 강화한 연질의 친환경 부표 제조 방법으로서, 상기 방법은; 상기 몸체부의 원료로 사용되는 폴리머를 분쇄하는 원료 분쇄 단계, 원료를 소정의 조성비로 혼합하는 원료 혼합 단계, 부표의 고리부를 형성하는 사용되는 고리를 사출 성형하여 제작하는 고리 성형 단계, 금형 내측에 원료를 투입하는 원료 투입 단계, 상기 제작된 고리를 금형에 삽입하는 고리 삽입 단계, 금형을 챔버에 넣고 일정 온도에서 원료 제품을 형성시키는 성형 단계, 상기 금형을 냉각하는 냉각 단계 및 성형된 부표를 인출하는 탈형 단계를 포함하는 것으로 구성된다.
보다 구체적으로, 본 발명에 따른 제조방법을 각 단계별로 개별적으로 기술하면 다음과 같다:
1) 원료 분쇄 단계;
상기 단계는 분쇄기를 이용하여 부표에 사용되는 폴리머를 분쇄하는 단계로, 분쇄된 폴리머의 크기는 특히 한정하지 않으나, 균질한 혼합과 원하는 성형 제품의 특성에 의존하여 변할 수 있을 것이다.
2) 원료 혼합 단계:
상기 단계에서는 몸체부 조성물 비율과 고리부 조성물 비율로 믹서를 이용하여 혼합한다. 이때 믹서의 회전속도와 혼합 시간은 원하는 혼합도에 따라 상호 비례하여 적절하게 조절될 수 있으며, 특히 한정하지 않는다.
3)고리 성형 단계:
상기 단계는 2) 원료 혼합 단계에서 준비된 고리 조성물을 사출성형하여 사출된 고리를 제조한다. 이때 사출기의 온도는 100 내지 130℃가 바람직하다. 고리의 구조에 대해서는 도 2에 도시된 바와 같고, 이때 고리 사출물의 두께 (B)는 5내지 40㎜, 고리를 구성하는 부채꼴의 각도는 100 내지 270°이다.
상기한 고리 사출물의 두께가 5㎜보다 작으면 고리부의 강도가 떨어지고, 40㎜보다 넓으면 부표 몸체와 고리가 부착되지 않아 바람직하지 않다. 또한, 고리의 부채꼴 각도가 100°보다 작으면 고리의 부착력이 떨어지고, 270°보다 크면 에어홀이 발생하거나 미성형이 일어나 바람직하지 않다.
4) 원료 투입 단계(도 4의 1):
상기 단계는 사출된 고리부 (12)를 금형 (21)에 삽입하고 (도 3 참고) 단계 2)의 원료 혼합 단계에서 준비된 몸체부 조성물 (22)을 금형 (21)의 내측으로 투입한다.
5) 성형 단계(도 4의 2):
상기 단계는 220 내지 280℃의 챔버 내 온도에서 10 내지 30분간의 가열하여 성형하는 과정으로, 상기 성형 온도가 220℃보다 낮거나 성형 시간이 10분보다 짧을 경우 부표가 미성형되거나, 부표 몸체부 내에 기포를 많이 함유되어 부표의 가장 큰 품질 특징인 기체 투과성에 악영향을 미칠 수 있어 바람직하지 않다. 또한, 성형 온도가 280℃보다 높거나 성형시간이 40분보다 길 경우는 부표 재질인 폴리올레핀 엘라스토머(POE)의 일부가 열화되어 물성 저하를 일으킬 수 있어 바람직하지 않다.
본 발명의 성형 단계는 바람직하게는 회전 성형 방식에 의해 수행될 수 있다. 이 때, 금형에 삽입된 고리부와 함께 연질의 부표 몸체부를, 예를 들면 회전 성형에 의해 일체로 제조한다.
6) 냉각 단계(도 4의 3);
상기 단계는 성형 단계를 거친 금형의 외측에서 바람을 분사하여 금형을 냉각시키는 단계로서, 통상적인 회전 성형법에 적용되는 냉각 단계와 동일하게 수행된다.
7) 탈형 단계(도 4의 4):
상기 단계는 금형 (21)에서 성형되고 냉각된 친환경 부표를 분리하는 단계로 탈형을 원활하게 하기 위해서 금형 내부에 테프론 등의 재질로 코팅을 실시할 수 있다.
이하, 본 발명을 다음의 바람직한 실시예 및 비교예에 의하여 보다 상세하게 설명하지만, 아래 실시예에 의해 본 발명이 권리범위가 한정되는 것은 아님은 물론이다.
실시예 1 내지 3 및 비교예 1 및 2
고리 재질에 대한 영향도 시험:
본 발명에 사용하는 부표 몸체부 조성물은 산화방지제가 첨가된 폴리올레핀 엘라스토머 100 중량부, UV 안정제 2 중량부, 안료 0.5 중량부, 분산제 1 중량부를 기준으로 하고, 고리부는 하기 표 1에 나타난 바와 같은 중량부로 사출 성형으로 제조한 후, 본 발명의 방법에 따른 회전 성형에 의하여 부표를 제조하고 그 특성을 시험하여 그 결과를 표 2에 나타냈다.
표 2에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예의 경우 고리부 패임이 양호하면서도, 초기변형 및 탄성구간의 하중이 비교예보다 유의하게 높았고 고리부 접착 강도가 400kg에서도 파단이 없었으나, 비교예의 경우 이보다 훨씬 낮은 하중에서 파단되어 바람직하지 않았다.
실시예 4 내지 6 및 비교예 3 내지 5
고리 각도에 대한 영향도 시험:
하기 표 3에 나타난 바와 같은 고리 각도로 고리부를 형성하는 외에는 상기 실시예 2와 같이 하여 각각 실시예 4 내지 6 및 비교예 3 내지 5의 부표를 제조하고 그 특성을 시험하여 그 결과를 표 4에 나타냈다.
표 4에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예의 경우 고리부 패임이 없으면서 제품 인출성이 양호하게 고리부착이 되었고, 고리부 접착 강도가 400kg에서도 파단이 없었으나, 비교예의 경우 이보다 훨씬 낮은 하중에서 파단되어 바람직하지 않았다.
실시예 7 내지 9 및 비교예 6 내지 7
고리 두께 (B)에 대한 영향도 시험:
고리 두께를 8㎜(실시예 7), 20㎜(실시예 8), 30㎜(실시예 9), 3㎜(비교예 6) 및 45㎜(비교예 7)로 각각 형성하는 외에는 상기 실시예 2와 같이 하여 각각 실시예 및 비교예의 부표를 제조하고 그 특성을 시험하여 그 결과를 표 5에 나타냈다.
표 5에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예의 경우 고리부 패임이 없으면서 제품 인출성이 양호하게 고리부착이 되었고, 고리부 접착 강도가 400kg에서도 파단이 없었으나, 비교예의 경우 이보다 훨씬 낮은 하중에서 파단되어 바람직하지 않았다.
실시예 10 내지 11 및 비교예 8 내지 10
몸체부 폴리올레핀 엘라스토머 재질에 대한 영향도 시험:
하기 표 6에 나타난 바와 같은 특성을 갖는 폴리올레핀 엘라스토머 재질을 사용하여 몸체부를 형성하는 외에는 상기 실시예 2와 같이 하여 각각 실시예 10 내지 11 및 비교예 8 내지 10의 부표를 제조하고 그 특성을 시험하여 그 결과를 표 7에 나타냈다.
표 7에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예의 경우 고리부 패임이 없으면서 고리부착이 가능하였고, 고리부 접착 강도가 400kg에서도 파단이 없었으나, 비교예의 경우 이보다 훨씬 낮은 하중에서 파단되어 바람직하지 않았다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시형태에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시형태는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 명백한 것이며, 따라서 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
11: 몸체부
12: 고리부
21: 금형
22: 조성물
12: 고리부
21: 금형
22: 조성물
Claims (10)
- 기계적 특성이 향상된 연질 친환경 부표에 있어서:
사출 성형으로 제작하여 기계적 물성을 강화한 고리부와;
사전제작된 상기 고리부를 회전 성형 금형의 내측에 삽입하고 연질재료를 상기 금형에 투입하여 회전 성형으로 제작된 몸체부를 포함하고,
상기 고리부와 상기 몸체부는 화학적으로 일체로 결합되게 제작되며,
상기 몸체부는 상기 몸체부의 둘레를 따라 형성된 홈부를 가지되, 상기 홈부 중 일부 홈부는 상기 고리부 및 상기 몸체부에 둘러싸이고, 밧줄은 상기 일부 홈부를 통과하며,
상기 고리부는 그 두께가 5 내지 40㎜이고 고리부를 구성하는 부채꼴의 각도는 100 내지 270°이며,
상기 고리부는 연질 고리부로서 폴리올레핀 엘라스토머 60 내지 90 중량부, 선형 저밀도 폴리에틸렌 10 내지 40 중량부, 자외선(UV) 안정제 0.05 내지 2 중량부, 안료 0.05 내지 2 중량부, 분산제 0.05 내지 2 중량부를 포함하며,
상기 몸체부는 폴리올레핀 엘라스토머 60 내지 100 중량부, 선형 저밀도 폴리에틸렌 0 내지 40 중량부, 자외선(UV) 안정제 0.05 내지 2 중량부, 안료 0.05 내지 2 중량부, 분산제 0.05 내지 2 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기계적 특성이 향상된 연질 친환경 부표. - 삭제
- 삭제
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- 제1항에 있어서, 상기 부표의 고리부 및 몸체부를 성형하는데 사용되는 폴리올레핀 엘라스토머는 50% 모듈러스가 50 이상이고, 용융지수가 3 내지 10g/10분인 폴리머임을 특징으로 하는 기계적 특성이 향상된 연질 친환경 부표.
- 제1항에 있어서, 상기 부표의 고리부 및 몸체부를 성형하는데 사용되는 폴리올레핀 엘라스토머는 산화방지제를 포함하는 폴리머임을 특징으로 하는 기계적 특성이 향상된 연질 친환경 부표.
- 고리부와 몸체부를 포함하고 기계적 특성이 향상된 연질 친환경 부표의 제조 방법에 있어서:
상기 고리부를 사출 성형하여 제작하는 고리 성형 단계;
상기 제작된 고리부를 회전 성형 금형의 내측에 삽입하고 상기 금형의 내측에 연질 재료를 투입하는 원료 투입 단계; 및
상기 금형을 챔버에 넣고 일정 온도에서 회전 성형으로 상기 몸체부를 형성시키는 성형 단계를 포함하고,
상기 고리부는 사출 성형으로 제작하여 기계적 물성이 강화된 것이고,
상기 고리부와 상기 몸체부가 화학적으로 일체로 결합되게 제조되며,
상기 몸체부는 상기 몸체부의 둘레를 따라 형성된 홈부를 가지되, 상기 홈부 중 일부 홈부는 상기 고리부 및 상기 몸체부에 둘러싸이고, 밧줄은 상기 일부 홈부를 통과하며,
상기 고리부는 그 두께가 5 내지 40㎜이고 고리부를 구성하는 부채꼴의 각도는 100 내지 270°이며,
상기 고리부는 연질 고리부로서 폴리올레핀 엘라스토머 60 내지 90 중량부, 선형 저밀도 폴리에틸렌 10 내지 40 중량부, 자외선(UV) 안정제 0.05 내지 2 중량부, 안료 0.05 내지 2 중량부, 분산제 0.05 내지 2 중량부를 포함하며,
상기 몸체부는 폴리올레핀 엘라스토머 60 내지 100 중량부, 선형 저밀도 폴리에틸렌 0 내지 40 중량부, 자외선(UV) 안정제 0.05 내지 2 중량부, 안료 0.05 내지 2 중량부, 분산제 0.05 내지 2 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기계적 특성이 향상된 연질 친환경 부표의 제조방법. - 제7항에 있어서,
상기 원료 투입 단계 이전에:
상기 몸체부의 원료로 사용되는 폴리머를 분쇄하는 원료 분쇄 단계; 및
원료를 소정의 조성비로 혼합하는 원료 혼합 단계를 더 포함하는 기계적 특성이 향상된 연질 친환경 부표의 제조방법. - 제7항에 있어서,
상기 성형 단계 이후에:
상기 금형을 냉각하는 냉각 단계; 및
성형된 부표를 상기 금형으로부터 인출하는 탈형 단계를 더 포함하는, 기계적 특성이 향상된 연질 친환경 부표의 제조방법. - 제7항에 있어서, 상기 성형 단계는 220 내지 280℃의 챔버 내 온도에서 15 내지 40분간의 가열하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 기계적 특성이 향상된 연질 친환경 부표의 제조방법.
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| KR1020190149647A KR102219616B1 (ko) | 2019-11-20 | 2019-11-20 | 기계적 특성이 향상된 친환경 부표 및 그 제조방법 |
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