KR102228636B1

KR102228636B1 - 황토조성물 및 제품

Info

Publication number: KR102228636B1
Application number: KR1020200089596A
Authority: KR
Inventors: 장세건; 김슬기
Original assignee: 주식회사 넥스코
Priority date: 2020-07-20
Filing date: 2020-07-20
Publication date: 2021-03-16

Abstract

본 발명의 황토조성물에 관한 것으로, 재생수지, 황토 및 에폭시 수지를 포함하며, 상기 에폭시 수지는 지방산으로 개질된 비스페놀 A 디글리시딜 에테르(diglycidyl ether of bisphenol A : DGEBA) 에폭시 수지인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 지방산으로 개질된 비스페놀 A 디글리시딜 에테르(DGEBA) 에폭시 수지로 인해, 황토의 분산성과 재생수지와의 상용성이 크게 증대되어 물성이 우수한 판재 또는 각재 제품이 제공된다. 특히, 충격 및 굴곡강도 등 물성이 크게 개선되어 물리적 환경이 좋지 않은 산책로나 등산로 등 실외에 사용될 수 있는 우수한 데크플레이트 제품이 제공된다.

Description

황토조성물 및 제품{LOESS COMPOSITION AND PRODUCTS}

본 발명은 황토조성물 및 제품에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 물성이 우수한 황토 함유 판재 또는 각재를 제공할 수 있는 황토조성물 및 제품에 관한 것이다.

일반적으로, 우리 민족의 문화·역사와 깊은 연관을 맺고 있는 황토는 건축재료, 질병 치료용 뿐만 아니라 근래에는 양어장 정화제, 적조 제거, 가축사료 첨가제 등 이용폭이 확대되어 왔다.

최근에는 황토가 물리적 환경이 좋지 않은 산책로나 등산로 등 실외에 설치되는 데크플레이트의 성분으로 사용되고 있으며, 관련 선행기술로는 한국 공개특허공보 제10-2017-0060483호 "결빙방지수단이 구비된 친환경 데크플레이트 및 그 제조방법"이 있다.

상기 선행기술은 황토와 수지 및 죽분을 주성분으로 한 데크플레이트를 제공하며, 수분과 햇빛에 장기간 노출되고 계절 변화에 따른 온도 차이로 인해 팽창과 수축이 반복되면 변형과 파손이 발생하게 되므로 그에 따른 유지보수관리에 많은 비용이 낭비되는 목재나 합성목재로 된 데크플레이트의 문제를 해소하고, 폐기 처리시 재활성을 제공한다.

한국 공개특허공보 제10-2017-0060483호 "결빙방지수단이 구비된 친환경 데크플레이트 및 그 제조방법"

본 발명의 목적은 물성이 우수한 황토 함유 판재 또는 각재를 얻을 수 있는 황토조성물 및 제품을 제공하는데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 황토조성물은 재생수지, 황토 및 에폭시 수지를 포함하며, 상기 에폭시 수지는 지방산으로 개질된 비스페놀 A 디글리시딜 에테르(diglycidyl ether of bisphenol A : DGEBA) 에폭시 수지인 것을 특징으로 한다.

더 구체적으로, 상기 재생수지 100 중량부에 대하여, 상기 황토 20~80 중량부, 상기 에폭시수지 2~10중량부를 포함할 수 있다.

상기 재생수지 100중량부에 대하여, 수산화마그네슘 50~100 중량부, 규회석 3~10중량부를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면, 지방산으로 개질된 비스페놀 A 디글리시딜 에테르(DGEBA) 에폭시 수지로 인해, 황토의 분산성과 재생수지와의 상용성이 크게 증대되어 물성이 우수한 판재 또는 각재 제품이 제공된다. 특히, 충격 및 굴곡강도 등 물성이 크게 개선되어 물리적 환경이 좋지 않은 산책로나 등산로 등 실외에 사용될 수 있는 우수한 데크플레이트 제품이 제공된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 어느 곳에서든지 동일한 부호로 표시한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 황토조성물은 재생수지, 황토 및 에폭시 수지를 포함한다. 이때, 황토조성물은 재생수지 100 중량부에 대하여, 황토 20~80 중량부, 에폭시수지 2~10중량부를 포함할 수 있다.

재생수지는 재생 열가소성수지로서 각 재료의 바인더 기능 뿐만 아니라 성형성 및 수분흡수성을 억제한다. 이러한 재생수지는 재생 PP수지와 재생 PE수지가 혼합되어 이루어질 수 있다. 재생수지가 재생 PP수지 단독으로 이루어진 경우 충격강도가 약해질 수 있고, 재생 PE수지 단독으로 이루어진 경우에는 전반적인 강도가 약해지기 때문에, 재생수지는 두 성분이 혼합해서 이루어져야 최적의 물성을 얻을 수 있다.

재생수지는 재생 PP수지와 재생 PE수지가 9:1 내지 1:9의 중량 비율로 혼합되어 이루어질 수 있다. 바람직하게는 재생 PP수지와 재생 PE수지가 8:2 내지 5:5 중량 비율이 바람직하다. 재생 PP수지의 비율이 많아질수록 강도는 개선되지만 충격이나 신율이 좋지 않으며, 재생 PE수지의 비율이 많아질수록 강도가 떨어지게 된다.

황토는 분산성과 재생수지의 결합력을 고려하여 600㎛ 이하의 입도를 갖도록 선별된 것이 적합하다. 선별되어 600㎛ 이하의 입도를 갖는 황토는 미생물 제거를 위해 200℃ 이상의 온도에서 소성된다. 황토의 입도가 600㎛를 초과하면 분산성 저하로 제품의 일부에 밀도가 집중되어 물성의 불균형이 초래될 수 있다.

본 발명의 항토조성물은 재생수지 100 중량부에 대하여 황토 20~80 중량부를 함유함이 바람직하고, 재생수지 100 중량부에 대하여 황토의 함량이 20 중량부 미만이면 재생수지의 함유량이 늘어나 강성이 증가하여 충격에 부러지는 파손 문제가 있고, 재생수지 100 중량부에 대하여 항토의 함량이 80 중량부를 초과하면 재생수지의 바인더 기능과 에폭시 수지의 상용성이 저하되어 물성 뿐만 아니라 제조상에 문제가 있다.

에폭시 수지는 지방산으로 개질된 비스페놀 A 디글리시딜 에테르(diglycidyl ether of bisphenol A : DGEBA) 에폭시 수지이다. 지방산으로 개질된 DGEBA 에폭시 수지는 하기의 화학식으로 나타낸다.

화학식에서, n 이 5 보다 작으면 폴리올리핀계인 재생수지와의 상용성이 떨어져 신율이 감소하고, n 이 20 보다 크면 유연성이 증가하여 제품의 냉각속도 및 강성 등에 영향을 미친다. n 이 5 에서 20 으로 갈수록 강성은 유지(미미하게 감소)하면서 신율 및 충격이 개선된다.

지방산으로 개질된 DGEBA 에폭시 수지는 폴리올레핀계 수지인 재생수지를 이루는 재생 PP수지 및 재생 PE수지 모두와 상용성을 이루어 황토와의 결합력을 높일 뿐만 아니라, 하기와 같이 첨가되는 무기질(수산화마그네슘, 규회석)과의 결합력을 높임으로써 제품의 물성을 향상시킨다.

본 발명의 항토조성물은 재생수지 100 중량부에 대하여 지방산으로 개질된 DGEBA 에폭시 수지 2~10중량부를 함유함이 바람직하고, 재생수지 100 중량부에 대하여 에폭시 수지의 함량이 2 중량부 미만이면 효과가 미비하고, 재생수지 100 중량부에 대하여 에폭시 수지의 함량이 10 중량부를 초과하면 강성이 저하된다.

지방산으로 개질된 DGEBA 에폭시 수지는 황토의 분산성을 증대하여 신율 등 제품 물성 감소를 개선하고, 조성물 제조를 위해 컴파운드할 때에 에폭시 수지와 황토에 들어 있는 수분이 반응하여 수분을 제거함으로써 제품의 외관 품질을 개선하며, 가교 반응을 통해 제품 성형 후 냉각속도를 크게 개선한다. 또한, 제품의 충격강도 저하 없이 강성을 증가시킨다. 즉, 제품 강성이 증가하며, 지방산 개질 부분의 유연성으로 제품의 충격강도 저하가 방지된다.

한편, 본 발명의 황토조성물은 무기질인 수산화마그네슘, 규회석을 더 함유할 수 있다. 규회석은 분말 형태를 가지며, 재생수지 100중량부에 대하여 수산화마그네슘 50~100 중량부, 규회석 분말 3~10중량부를 함유할 수 있다.

수산화마그네슘은 난연제로서 본 발명의 황토조성물로 제작된 제품의 난연성을 향상시킨다. 본 발명의 황토조성물은 재생수지 100 중량부에 대하여 수산화마그네슘 50~100 중량부를 함유함이 바람직하며, 재생수지 100 중량부에 대하여 수산화마그네슘의 함량이 50 중량부 미만이면, 제품의 난연성 향상을 기대하기 어렵고, 재생수지 100 중량부에 대하여 수산화마그네슘 함량이 100 중량부를 초과하면 난연성은 크게 향상되나 재생수지 등의 타 성분의 함량이 조정되어 제품 물성에 영향을 미친다.

규회석은 보강재로서 제품의 강도를 향상시킨다. 규회석은 지방산으로 개질된 DGEBA 에폭시 수지의 상용성으로 인해 재생수지 및 황토와 결합되어 제품의 강도 즉, 충격강도를 향상시킨다. 본 발명의 황토조성물은 재생수지 100 중량부에 대하여 규회석 3~10 중량부를 함유함이 바람직하며, 재생수지 100 중량부에 대하여 규회석의 함량이 3 중량부 미만이면, 효과가 미미하고, 재생수지 100 중량부에 대하여 규회석 함량이 10 중량부를 초과하면 신율이 저하되는 문제가 있다.

이와 같은 본 발명의 황토조성물은 판재나 각형 제품으로 제작되어 물성이 우수한 건축 자재로 사용될 수 있고, 특히 물리적 환경이 좋지 않은 산책로나 등산로 등 실외에 사용될 수 있는 물성이 우수한 데크플레이트 제품을 제공할 수 있다.

<실시예 1>

재생수지(재생 PP수지와 재생 PE수지의 중량 비율 8:2), 210℃ 온도에서 소성된 입도 600㎛ 이하인 황토를 준비하였다. 황토는 재생수지 100 중량부에 대하여 60 중량부를 준비하였다. 단축 스크류 압출기에 재생수지를 먼저 투입하고 압출기의 중간에 황토를 투입하여 압출기 내부에서 재생수지와 황토를 혼합시키며 성형체를 제조하였다. 이때, 압출기의 온도는 270℃를 유지하였다. 제조된 성형제를 금형에서 2차 가공하여 시편1(150mm×20mm×4mm), 시편2(63.5mm×12.7mm×12.7mm), 시편3(120mm×20mm×10mm)을 제조하였다.

<실시예 2>

재생수지(재생 PP수지와 재생 PE수지의 중량 비율 8:2), 210℃ 온도에서 소성된 입도 600㎛ 이하인 황토, [화학식 1]에서 나타낸 지방산으로 개질된 DGEBA 에폭시 수지를 준비하였다. 황토는 재생수지 100 중량부에 대하여 60 중량부를 준비하였고, [화학식 1]에서 n=1인 지방산으로 개질된 DGEBA 에폭시 수지를 재생수지 100 중량부에 대하여 3 중량부를 준비하였다. 먼저, 황토와 에폭시 수지를 15분 동안 교반하여 혼합물을 만들었다. 단축 스크류 압출기에 재생수지를 먼저 투입하고 압출기의 중간에 혼합물을 투입하여 압출기 내부에서 재생수지와 혼합물을 혼합시키며 성형체를 제조하였다. 이때, 압출기의 온도는 270℃를 유지하였다. 제조된 성형제를 금형에서 2차 가공하여 시편1(150mm×20mm×4mm), 시편2(63.5mm×12.7mm×12.7mm), 시편3(120mm×20mm×10mm)을 제조하였다.

<실시예 3>

[화학식 1]에서 n=1인 지방산으로 개질된 DGEBA 에폭시 수지를 재생수지 100 중량부에 대하여 7 중량부를 준비하였고, 실시예 2와 동일한 방법으로 시편을 제조하였다.

<실시예 4>

[화학식 1]에서 n=10인 지방산으로 개질된 DGEBA 에폭시 수지를 재생수지 100 중량부에 대하여 3 중량부를 준비하였고, 실시예 2와 동일한 방법으로 시편을 제조하였다.

<실시예 5>

[화학식 1]에서 n=10인 지방산으로 개질된 DGEBA 에폭시 수지를 재생수지 100 중량부에 대하여 7 중량부를 준비하였고, 실시예 2와 동일한 방법으로 시편을 제조하였다.

<실시예 6>

[화학식 1]에서 n=10인 지방산으로 개질된 DGEBA 에폭시 수지를 재생수지 100 중량부에 대하여 12 중량부를 준비하였고, 실시예 2와 동일한 방법으로 시편을 제조하였다.

<실시예 7>

[화학식 1]에서 n=18인 지방산으로 개질된 DGEBA 에폭시 수지를 재생수지 100 중량부에 대하여 3 중량부를 준비하였고, 실시예 2와 동일한 방법으로 시편을 제조하였다.

<실시예 8>

[화학식 1]에서 n=18인 지방산으로 개질된 DGEBA 에폭시 수지를 재생수지 100 중량부에 대하여 7 중량부를 준비하였고, 실시예 2와 동일한 방법으로 시편을 제조하였다.

<실시예 9>

[화학식 1]에서 n=25인 지방산으로 개질된 DGEBA 에폭시 수지를 재생수지 100 중량부에 대하여 3 중량부를 준비하였고, 실시예 2와 동일한 방법으로 시편을 제조하였다.

<실시예 10>

[화학식 1]에서 n=25인 지방산으로 개질된 DGEBA 에폭시 수지를 재생수지 100 중량부에 대하여 7 중량부를 준비하였고, 실시예 2와 동일한 방법으로 시편을 제조하였다.

<시험예 1>

실시예 1 내지 10의 시편으로 인장강도, 신율, 충격강도, 굴곡강도 물성을 시험하였고, 냉각속도를 시험하였다. 인장강도와 신율은 KS M ISO 527 시험방법으로 시험하였고, 충격강도와 굴곡강도는 KS M 3015 시험방법으로 시험하였다. 냉각속도는 사출 성형된 성형체를 냉각시킨 10초 후 eject 핀 자국 들어간 정도로 판단하였다(1 : 없음, 2 : 자국 있음, 3 : 자국 심함)

<실시예 11>

재생수지(재생 PP수지와 재생 PE수지의 중량 비율 8:2), 210℃ 온도에서 소성된 입도 600㎛ 이하인 황토, 수산화마그네슘, 규회석을 준비하였다. 재생수지 100 중량부에 대하여, 황토 77.1 중량부, 수산화마그네슘 100 중량부, 규회석 8.6 중량부를 준비하였다. 단축 스크류 압출기에 재생수지를 먼저 투입하고 압출기의 중간에 황토, 수산화마그네슘, 규회석을 투입하여 압출기 내부에서 재생수지, 황토, 수산화마그네슘, 규회석을 혼합시키며 성형체를 제조하였다. 이때, 압출기의 온도는 270℃를 유지하였다. 제조된 성형제를 금형에서 2차 가공하여 시편1(63.5mm×12.7mm×12.7mm), 시편2(120mm×20mm×10mm)를 제조하였다.

<실시예 12>

재생수지(재생 PP수지와 재생 PE수지의 중량 비율 8:2), [화학식 1]에서 n=7인 지방산으로 개질된 DGEBA 에폭시 수지, 210℃ 온도에서 소성된 입도 600㎛ 이하인 황토, 수산화마그네슘, 규회석을 준비하였다. 재생수지 100 중량부에 대하여, 에폭시 수지 3 중량부, 황토 71.4 중량부, 수산화마그네슘 100 중량부, 규회석 8.6 중량부를 준비하였다. 먼저, 에폭시 수지, 황토, 수산화마그네슘, 규회석을 15분 동안 교반하여 혼합물을 만들었다. 단축 스크류 압출기에 재생수지를 먼저 투입하고 압출기의 중간에 혼합물을 투입하여 압출기 내부에서 재생수지와 혼합물을 혼합시키며 성형체를 제조하였다. 이때, 압출기의 온도는 270℃를 유지하였다. 제조된 성형제를 금형에서 2차 가공하여 시편1(63.5mm×12.7mm×12.7mm), 시편2(120mm×20mm×10mm)를 제조하였다.

<실시예 13>

재생수지 100 중량부에 대하여, [화학식 1]에서 n=7인 지방산으로 개질된 DGEBA 에폭시 수지 10중량부, 황토 67.1 중량부, 수산화마그네슘 100 중량부, 규회석 8.6 중량부를 준비하였고, 실시예 12와 동일한 방법으로 시편을 제조하였다.

<실시예 14>

재생수지 100 중량부에 대하여, [화학식 1]에서 n=7인 지방산으로 개질된 DGEBA 에폭시 수지 7중량부, 황토 62.9 중량부, 수산화마그네슘 100 중량부, 규회석 8.6 중량부를 준비하였고, 실시예 12와 동일한 방법으로 시편을 제조하였다.

<시험예 2>

실시예 11 내지 14의 시편으로 충격강도, 굴곡강도 물성과 난연성, 소화시간을 시험하였다. 충격강도와 굴곡강도는 KS M 3015 시험방법으로 시험하였고, 난연성은 KS F 3230 시험방법으로 시험하였다. 소화시간은 불이 붙은 후 완전히 소화된 시간을 측정하였다.

	시편	실시예 11	실시예 12	실시예 13	실시예 14
충격강도 (kj/㎡)	1	3.19	4.54	5.17	5.2
굴곡강도 (MPa)	2	27.24	36.24	38.38	39.02
난연성	1	적합	적합	적합	적합
소화시간	1	2분25초	1분43초	1분41초	1분42초

상기의 본 발명은 바람직한 실시예를 중심으로 살펴보았으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적 기술 범위 내에서 상기 본 발명의 상세한 설명과 다른 형태의 실시예들을 구현할 수 있을 것이다. 여기서 본 발명의 본질적 기술범위는 청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

재생 PP수지와 재생 PE수지로 이루어진 재생수지, 황토 및 에폭시 수지를 포함하며,
상기 에폭시 수지는 하기 화학식 1을 만족하는 지방산으로 개질된 비스페놀 A 디글리시딜 에테르(diglycidyl ether of bisphenol A : DGEBA) 에폭시 수지인 것을 특징으로 하는 황토조성물.
[화학식 1]
제1 항에 있어서,
상기 재생수지 100 중량부에 대하여,
상기 황토 20~80 중량부, 상기 에폭시수지 2~10중량부를 포함하는 황토조성물.
제2 항에 있어서,
상기 재생수지 100중량부에 대하여,
수산화마그네슘 50~100 중량부, 규회석 3~10중량부를 더 포함하는 황토조성물.
제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항의 조성물로 제조된 판재, 각재 중 어느 하나의 제품.