KR102344216B1 - 내구성 및 내충격성이 향상된 부표용 사출성형 조성물, 이를 이용한 부표 및, 이를 이용한 부표의 제조방법 - Google Patents

내구성 및 내충격성이 향상된 부표용 사출성형 조성물, 이를 이용한 부표 및, 이를 이용한 부표의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 내구성 및 내충격성이 우수한 부표용 사출성형 조성물과, 이로 형성된 부표 및 사출성형을 통한 부표의 제조방법에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 중밀도 폴리에틸렌 및 고밀도 폴리에틸렌을 포함하는 복합 수지, 과산화물 가교제 및 카본계 필러를 포함하는 내구성 및 내충격성이 우수한 부표용 사출성형 조성물과, 상기의 조성물을 사출성형하여 형성된 부표 및 상기의 조성물을 사출성형하여 부표를 제조하는 방법을 제공한다.

Description

내구성 및 내충격성이 향상된 부표용 사출성형 조성물, 이를 이용한 부표 및, 이를 이용한 부표의 제조방법{INJECTION MOLDED COMPOSITION FOR BUOY WITH EXCELLENT DURABILITY AND IMPACT RESISTANCE, BUOY USING THE SAME AND, MANUFACTURING METHOD OF BUOY USING THE SAME}
본 발명은 내구성 및 내충격성이 향상된 부표용 사출성형 조성물, 이를 이용한 부표 및, 이를 이용한 부표의 제조방법에 관한 것이다.
구체적으로, 본 발명은 내구성 및 내충격성이 향상된 부표의 제조를 위한 사출성형 조성물과, 상기 부표용 사출성형 조성물을 사출성형하여 형성된 부표 및 상기 부표용 사출성형 조성물을 사출성형하여 부표를 제조하는 방법에 관한 것이다.
해양쓰레기로 인한 해양오염문제는 우리나라를 비롯한 세계 각국의 주요 관심사로 대두되고 있다. 그 중에서도 양식용 스티로폼 부표 또는 해상에 설치되는 각종 공업 시설의 부유를 위한 스티로폼 부표로 인한 해양 오염 문제가 심각한 사안으로 대두되고 있다. 특히, 이러한 스티로폼 부표는 발포된 폴리스티렌 입자로 이루어 진 것으로 충격과 햇빛에 약하고, 쉽게 부서지거나 탈락되어 해양 오염의 주범으로 꼽히고 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해, 스티로폼 표면에 폴리올레핀계 수지 또는 에틸렌비닐아세테이트 수지로 제조된 필름을 부착하여 스티로폼의 부서짐과 탈락을 방지한 기술의 활용이 증가하고 있다. 그러나, 해수와 햇빛에 노출될 경우, 스티로폼과 필름의 부착력이 저하되어, 스티로폼으로부터 필름이 분리됨에 따라, 결국 스티로폼이 외부로 노출됨으로써, 여전히 해양을 오염시키는 문제가 있었다.
이에 따라, 최근에는 에틸렌비닐아세테이트, 폴리에틸렌 등의 수지를 주재료로 하는 조성물을 발포하거나, 사출성형하여 부표를 형성함으로써, 스티로폼 자체의 사용을 배제하고자 하는 시도가 있었다. 일례로, 대한민국 공개특허 제10-2006-0053790호에서는 에틸렌 비닐아세테이트 공중합체 또는 에틸렌 비닐아세테이트 공중합체와 폴리에틸렌 수지의 혼합물, 아조계 발포제, 흐름성 개선제, 유기과산화물 가교제 및 가고조제를 포함하는 부표용 발포체 조성물에 대해 개시하고 있다.
그러나, 상기 공개특허에서는 스티로폼의 사용을 배제하여 환경 오염 문제를 해결함과 동시에 사출성형을 통해 생산성을 향상시킨 반면, 내구성과 내충격성을 충분히 향상시키는 것에 대해서는 고려하고 있지 않은 문제가 있었다. 즉, 부표는 장시간 동안 해수에 부유하여 햇빛에 노출됨에 따라, 우수한 내구성 및 내충격성의 특성이 요구되나, 현재 사출성형을 통해 제조되는 대부분의 부표의 경우, 우수한 내구성과 내충격성을 동시에 확보하는 데에 어려움이 있었다.
이에 따라, 스티로폼의 사용을 배제하여 환경 오염 문제를 해결함과 동시에 사출성형을 통해 제조가능하여 생산성이 높으면서도 우수한 내구성과 내충격성을 동시에 구현할 수 있는 부표에 대한 개발이 요구되고 있다.
대한민국 공개특허 제10-2006-0053790호
본 발명의 첫 번째 목적은 친환경적이면서도 내구성 및 내충격성이 우수한 부표를 제조하기 위한 사출성형 조성물을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 두 번째 목적은 상기의 부표용 사출성형 조성물을 사출성형하여 제조됨으로써, 내구성 및 내충격성이 우수한 부표를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 세 번째 목적은 상기의 부표용 사출성형 조성물을 고온의 사출금형에 주입한 뒤, 사출금형을 냉각시켜 저온의 사출금형으로부터 사출성형된 부표를 수득하는 공정에 따라, 사출성형을 실시함으로써, 내구성 및 내충격성이 우수한 부표를 제조하는 방법을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 목적은 상기된 바와 같은 기술적 과제로 한정되지 않으며, 이하의 설명으로부터 또 다른 기술적 과제가 도출될 수 있다.
상기 첫 번째 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 중밀도 폴리에틸렌 및 고밀도 폴리에틸렌을 포함하는 복합 수지, 과산화물 가교제 및 카본계 필러를 포함하는, 내구성 및 내충격성이 우수한 부표용 사출성형 조성물을 제공한다.
상기 부표용 사출성형 조성물은 상기 복합 수지 100 중량부에 대하여 상기 과산화물 가교제 0.1 ~ 5 중량부 및 상기 카본계 필러 1 ~ 10 중량부를 포함하는 것일 수 있다.
상기 복합 수지는 상기 중밀도 폴리에틸렌 및 고밀도 폴리에틸렌을 1 : 1.5 ~ 3 의 중량비로 포함하는 것일 수 있다.
상기 중밀도 폴리에틸렌은 용융지수(MI) : 0.1 ~ 1 g/10 min 및 밀도 : 0.930 ~ 0.950 g/cc 인 것일 수 있다.
상기 중밀도 폴리에틸렌은 메탈로센 촉매 하에서 중합된 중밀도 폴리에틸렌인 것일 수 있다.
상기 고밀도 폴리에틸렌은 용융지수(MI) : 0.1 ~ 5 g/10 min 및 밀도 : 0.940 ~ 0.970 g/cc 인 것일 수 있다.
상기 과산화물 가교제는 디큐밀 퍼옥사이드, 2,5-디메틸-2,5-t-부틸헥산 퍼옥사이드, 2,4-디클로로벤조일 퍼옥사이드, 다이아세틸 퍼옥사이드, 프로파노일 퍼옥사이드 및 벤조일 퍼옥사이드로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 카본계 필러는 카본블랙, 그래핀, 탄소나노튜브, 그라파이트, 활성탄소, 다공성 탄소, 플러렌 및 인조 다이아몬드로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 두 번째 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 중밀도 폴리에틸렌 및 고밀도 폴리에틸렌을 포함하는 복합 수지, 과산화물 가교제 및 카본계 필러를 포함하는 부표용 사출성형 조성물을 사출성형하여 형성된 부표를 제공한다.
상기 세 번째 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 중밀도 폴리에틸렌 및 고밀도 폴리에틸렌을 포함하는 복합 수지, 과산화물 가교제 및 카본계 필러를 혼합하여 부표용 사출성형 조성물을 형성하는 제1 단계; 및 상기 부표용 사출성형 조성물을 사출금형에 주입하여 사출성형함으로써, 부표를 수득하는 제2 단계;를 포함하는, 내구성 및 내충격성이 우수한 부표의 제조방법을 제공한다.
상기 제2 단계는 180 ~ 220 ℃로 유지되는 사출금형에 상기 부표용 사출성형 조성물을 주입하는 제2-1 단계; 및 상기 사출금형을 20 ~ 40 ℃로 냉각한 다음, 상기 사출금형으로부터 사출성형된 부표를 수득하는 제2-2 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 제2-2 단계에서는 상기 사출금형을 50 ~ 100 ℃/min 의 냉각 속도로 급냉할 수 있다.
본 발명의 조성물은 사출성형으로 형성되면서도 내구성 및 내충격성이 우수한 친환경 부표를 제공할 수 있다.
본 발명의 부표는 상기의 부표용 사출성형 조성물을 사출성형하여 형성한 것으로, 사출성형법으로 제조되어 생산성이 우수하면서도 내구성과 내충격성이 우수할 수 있다.
본 발명의 부표의 제조방법에 따르면, 상기의 부표용 사출성형 조성물을 사용하되, 고온의 사출금형에 부표용 사출성형 조성물을 주입한 뒤, 사출금형을 냉각시켜 저온의 사출금형으로부터 사출성형된 부표를 수득하는 공정에 따라, 사출성형을 실시함으로써, 내구성 및 내충격성이 동시에 우수한 부표를 제공할 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다.
본 발명의 명세서 및 청구범위에 사용된 용어 또는 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명의 명세서 전체에 있어서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명의 명세서 전체에 있어서, "A 및/또는 B"는, A 또는 B, 또는 A 및 B를 의미한다.
이하에서 본 발명을 구체적으로 설명하였으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에서는 내구성 및 내충격성이 우수한 부표용 사출성형 조성물을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에서는 중밀도 폴리에틸렌 및 고밀도 폴리에틸렌을 포함하는 복합 수지, 과산화물 가교제 및 카본계 필러를 포함하는, 내구성 및 내충격성이 우수한 부표용 사출성형 조성물을 제공한다. 본 실시예에서는, 사출성형이 가능하면서도 내구성 및 내충격성이 우수한 부표를 제조할 수 있는 조성물을 제공한다. 이때, 사출성형은 공지의 모든 사출성형 공법을 의미할 수 있다.
본 실시예의 부표용 사출성형 조성물은 중밀도 폴리에틸렌 및 고밀도 폴리에틸렌을 포함하는 복합 수지를 포함한다.
본 실시예에서는 중밀도 폴리에틸렌과 고밀도 폴리에틸렌을 각각 단독으로 사용하지 않고, 상기된 두 가지의 폴리에틸렌을 함께 사용함으로써, 더욱 우수한 내구성 및 내충격성을 구현할 수 있다.
중밀도 폴리에틸렌(MDPE, Medium Density Polyethylene)은 공지된 모든 형태의 중밀도 폴리에틸렌을 의미할 수 있다.
구체적으로, 본 실시예의 중밀도 폴리에틸렌은 밀도가 0.930 ~ 0.950 g/cc인 폴리에틸렌을 의미할 수 있다. 더 구체적으로, 본 실시예의 중밀도 폴리에틸렌은 밀도가 0.930 ~ 0.950 g/cc 이면서도 용융지수(MI)가 0.1 ~ 1 g/10 min 인 것일 수 있다. 특히, 본 실시예의 중밀도 폴리에틸렌의 밀도가 0.930 ~ 0.950 g/cc 이면서도 용융지수가 0.1 ~ 1 g/10 min 일 때, 본 실시예의 부표용 사출성형 조성물은 더욱 우수한 내구성 및 내충격성을 가질 수 있다.
만약, 본 실시예의 중밀도 폴리에틸렌의 용융지수가 0.1 g/10 min 미만이거나 1 g/10 min 초과인 경우에는, 용융지수가 0.1 ~ 1 g/10 min 인 경우 보다, 본 실시예에 따르는 부표용 사출성형 조성물의 내구성과 내충격성이 저하될 수 있다. 특히, 중밀도 폴리에틸렌의 용융지수가 0.1 g/10 min 미만인 경우에는 사출 성형이 어려울 수 있다.
본 실시예의 중밀도 폴리에틸렌은 밀도가 0.930 ~ 0.950 g/cc 이면서도 용융지수(MI)가 0.1 ~ 1 g/10 min 인 것이되, LCB(Long Chain Branch)가 도입된 메탈로센 촉매 하에서 중합된 폴리에틸렌일 수 있다.
본 실시예의 중밀도 폴리에틸렌이 LCB가 도입된 메탈로센 촉매 하에서 중합된 폴리에틸렌일 때, LCB가 도입된 메탈로센 촉매 하에서 중합되지 않은 공지의 폴리에틸렌인 경우 보다, 본 실시예의 부표용 사출성형 조성물은 더욱 우수한 내구성 및 내충격성을 가질 수 있다.
특히, 본 실시예의 부표용 사출성형 조성물은 중밀도 폴리에틸렌으로 메탈로센 촉매 하에서 중합된 폴리에틸렌을 포함할 때, 공지의 치글러-나타(Zigler-Natta) 촉매 하에서 중합된 폴리에틸렌을 포함하는 경우 보다, 더 많은 가교 결합을 형성할 수 있어, 더욱 향상된 내구성 및 내충격성을 구현할 수 있다.
고밀도 폴리에틸렌(HDPE, High Density Polyethylene)은 공지된 모든 형태의 고밀도 폴리에틸렌을 의미할 수 있다.
구체적으로, 본 실시예의 고밀도 폴리에틸렌은 밀도가 0.940 ~ 0.970 g/cc 인 폴리에틸렌을 의미할 수 있다. 더 구체적으로, 본 실시예의 고밀도 폴리에틸렌은 밀도가 0.940 ~ 0.970 g/cc 이면서도 용융지수(MI)가 0.1 ~ 5 g/10 min 인 것일 수 있다. 특히, 본 실시예의 고밀도 폴리에틸렌이 밀도가 0.940 ~ 0.970 g/cc 이면서도 용융지수(MI)가 0.1 ~ 5 g/10 min 일 때, 본 실시예의 부표용 사출성형 조성물은 더욱 우수한 내구성 및 내충격성을 가질 수 있다.
만약, 본 실시예의 고밀도 폴리에틸렌의 용융지수가 0.1 g/10 min 미만이거나 5 g/10 min 초과인 경우에는, 용융지수가 0.1 ~ 5 g/10 min 인 경우 보다, 본 실시예에 따르는 부표용 사출성형 조성물의 내구성과 내충격성이 저하될 수 있다. 특히, 고밀도 폴리에틸렌의 용융지수가 0.1 g/10 min 미만인 경우에는 사출 성형이 어려울 수 있다.
본 실시예의 부표용 사출성형 조성물은 상기된 두 가지의 폴리에틸렌을 특정 비율로 포함하는 복합 수지를 함유함으로써, 현저히 향상된 내구성 및 내충격성을 가질 수 있다.
본 실시예의 복합 수지는 중밀도 폴리에틸렌 및 고밀도 폴리에틸렌을 1 : 1.5 ~ 3의 중량비로 포함할 수 있다. 특히, 본 실시예의 복합 수지가 두 가지의 폴리에틸렌을 포함하되, 상기 중밀도 폴리에틸렌 및 고밀도 폴리에틸렌을 1 : 1.5 ~ 3의 중량비로 포함할 때, 우수한 내구성 및 내충격성을 가지는 부표용 사출성형 조성물을 제공할 수 있다.
더 구체적으로, 본 실시예의 복합 수지는 중밀도 폴리에틸렌 및 고밀도 폴리에틸렌을 1 : 2 ~ 2.5 의 중량비로 포함할 수 있다. 특히, 본 실시예의 복합 수지가 두 가지의 폴리에틸렌을 포함하되, 상기 중밀도 폴리에틸렌 및 고밀도 폴리에틸렌을 1 : 2 ~ 2.5 의 중량비로 포함할 때, 더욱 우수한 내구성 및 내충격성을 가지는 부표용 사출성형 조성물을 제공할 수 있다.
가장 구체적으로, 본 실시예의 복합 수지는 중밀도 폴리에틸렌 및 고밀도 폴리에틸렌을 1 : 2.1 ~ 2.3 의 중량비로 포함할 수 있다. 특히, 본 실시예의 복합 수지가 두 가지의 폴리에틸렌을 포함하되, 상기 중밀도 폴리에틸렌 및 고밀도 폴리에틸렌을 1 : 2.1 ~ 2.3 의 중량비로 포함할 때, 현저히 우수한 내구성 및 내충격성을 가지는 부표용 사출성형 조성물을 제공할 수 있다.
본 실시예의 부표용 사출성형 조성물은 과산화물 가교제를 포함한다.
본 실시예의 과산화물 가교제는 공지된 모든 형태의 과산화물 가교제를 포함할 수 있다.
본 실시예의 과산화물 가교제는 디큐밀 퍼옥사이드, 2,5-디메틸-2,5-t-부틸헥산 퍼옥사이드, 2,4-디클로로벤조일 퍼옥사이드, 다이아세틸 퍼옥사이드, 프로파노일 퍼옥사이드 및 벤조일 퍼옥사이드로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.
구체적으로, 본 실시예의 과산화물 가교제는 1 분간 반감기를 갖는 분해온도가 150 ~ 200 ℃ 인 것일 수 있으며, 예를 들어, 디큐밀 퍼옥사이드일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 실시예의 부표용 사출성형 조성물은 상기 복합 수지 100 중량부에 대하여 상기 과산화물 가교제 0.1 ~ 5 중량부, 구체적으로는 0.5 ~ 3 중량부, 더 구체적으로는 1 ~ 2 중량부를 포함할 수 있다. 특히, 본 실시예의 부표용 사출성형 조성물이 상기 복합 수지 100 중량부에 대해 상기 과산화물 가교제를 0.1 ~ 5 중량부로 포함할 때, 우수한 내구성 및 내충격성을 동시에 구현할 수 있다.
만약, 본 실시예의 부표용 사출성형 조성물이 상기 복합 수지 100 중량부에 대하여 상기 과산화물 가교제를 0.1 중량부 미만으로 포함하거나, 5 중량부 초과로 포함할 경우에는, 상기 과산화물 가교제를 0.1 ~ 5 중량부로 포함하는 경우 보다, 우수한 내구성 및 내충격성의 구현이 어려울 수 있다.
본 실시예의 부표용 사출성형 조성물은 카본계 필러를 포함한다.
본 실시예의 카본계 필러는 공지된 모든 형태의 카본을 소재로 하는 필러 또는 충전제를 포함할 수 있다.
예를 들어, 본 실시예의 카본계 필러는 카본블랙, 그래핀, 탄소나노튜브, 그라파이트, 활성탄소, 다공성 탄소, 플러렌 및 인조 다이아몬드로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다. 구체적으로, 본 실시예의 카본계 필러는 카본블랙을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 실시예의 부표용 사출성형 조성물은 상기 복합 수지 100 중량부에 대하여 상기 카본계 필러를 1 ~ 10 중량부, 구체적으로는 2 ~ 9 중량부, 더 구체적으로는 3 ~ 8 중량부로 포함할 수 있다. 특히, 본 실시예의 부표용 사출성형 조성물이 상기 복합 수지 100 중량부에 대해 상기 카본계 필러를 1 ~ 10 중량부로 포함할 때, 우수한 내구성 및 내충격성을 동시에 구현할 수 있다.
만약, 본 실시예의 부표용 사출성형 조성물이 상기 복합 수지 100 중량부에 대하여 상기 카본계 필러를 1 중량부 미만으로 포함하거나, 10 중량부 초과로 포함할 경우에는, 상기 카본계 필러를 1 ~ 10 중량부로 포함하는 경우 보다, 우수한 내구성 및 내충격성의 구현이 어려울 수 있다.
본 실시예의 부표용 사출성형 조성물은 상기된 성분 이외에, 가교제, 발포제, 윤활제, 이형제, 계면활성제, 유기 용제, 산화방지제, 안료 및 염료로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 첨가제를 더 포함할 수 있다. 본 실시예의 첨가제는 상기된 바에 제한되지 않으며, 공지의 모든 첨가제를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는 상기된 부표용 사출성형 조성물을 사출성형하여 형성되는, 내구성 및 내충격성이 우수한 부표를 제공한다.
본 실시예의 부표는 상기된 부표용 사출성형 조성물을 사출성형하여 형성된 것으로, 물 위에 부유 가능한 모든 형태로 형성될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 이때, 상기 사출성형은 공지의 사출성형 방법을 의미할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는 상기의 부표용 사출성형 조성물로 부표를 제조하는 방법을 제공한다.
구체적으로, 본 실시예에서는 중밀도 폴리에틸렌 및 고밀도 폴리에틸렌을 포함하는 복합 수지, 과산화물 가교제 및 카본계 필러를 포함하는 부표용 사출성형 조성물을 이용하여 부표를 제조하는 방법으로서, 중밀도 폴리에틸렌 및 고밀도 폴리에틸렌을 포함하는 복합 수지, 과산화물 가교제 및 카본계 필러를 혼합하여 부표용 사출성형 조성물을 형성하는 제1 단계; 및 상기 부표용 사출성형 조성물을 사출금형에 주입하여 사출성형함으로써, 부표를 수득하는 제2 단계;를 포함하는, 내구성 및 내충격성이 우수한 부표의 제조방법을 제공한다.
이하에서는 상기의 제1 단계 및 제2 단계를 구체적으로 설명하도록 한다.
(1) 중밀도 폴리에틸렌 및 고밀도 폴리에틸렌을 포함하는 복합 수지, 과산화물 가교제 및 카본계 필러를 혼합하여 부표용 사출성형 조성물을 형성하는 제1 단계;
본 실시예의 제1 단계에서는 중밀도 폴리에틸렌 및 고밀도 폴리에틸렌을 포함하는 복합 수지, 과산화물 가교제 및 카본계 필러를 혼합하여 부표용 사출성형 조성물을 형성할 수 있다. 구체적으로, 제1 단계의 부표용 사출성형 조성물은 상기된 부표용 사출성형 조성물의 내용을 모두 포함한다.
(2)상기 부표용 사출성형 조성물을 사출금형에 주입하여 사출성형함으로써, 부표를 수득하는 제2 단계;
본 실시예의 제2 단계에서는 상기 제1 단계에서 혼합되어 형성된 부표용 사출성형 조성물을 사출금형에 주입하여 사출성형함으로써, 부표를 수득할 수 있다. 구체적으로, 본 실시예의 제2 단계에서는 상기 제1 단계에서 형성된 부표용 사출성형 조성물을 펠렛 형태로 형성하고, 이를 사출금형에 주입하여 사출성형 및 냉각함으로써, 부표를 수득할 수 있다.
특히, 본 실시예의 제2 단계에서는 고온의 사출금형에 부표용 사출성형 조성물을 주입한 뒤, 이를 급냉하고, 저온의 사출금형으로부터 사출성형된 부표를 이형 내지 수득함으로써, 더욱 우수한 내구성 및 내충격성을 가지는 부표를 제조할 수 있다.
구체적으로, 본 실시예의 상기 제2 단계는 180 ~ 220 ℃로 유지되는 사출금형에 상기 부표용 사출성형 조성물을 주입하는 제2-1 단계; 및 상기 사출금형을 20 ~ 40 ℃로 냉각한 다음, 상기 사출금형으로부터 사출성형된 부표를 수득하는 제2-2 단계;를 더 포함할 수 있다.
(2-1)본 실시예의 제2-1 단계에서는 180 ~ 220 ℃로 유지되는 고온의 사출금형에 상기 부표용 사출성형 조성물을 주입할 수 있다. 구체적으로, 본 실시예의 제2-1 단계에서는 약 200 ℃로 유지되는 사출금형에 상기 부표용 사출성형 조성물을 주입하고, 약 200 ℃로 일정 시간 유지할 수 있다. 이때, 상기 일정 시간은 적어도 1 분 이상을 의미할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
특히, 본 실시예에서는 상온이 아닌 약 180 ~ 220 ℃의 고온으로 유지되는 사출금형에 상기 부표용 사출성형 조성물을 주입함으로써, 매끈하고 균일한 표면을 가지는 부표를 제조할 수 있다. 이에 따라, 부표의 내구성과 내충격성은 더욱 향상될 수 있다.
(2-2)본 실시예의 제2-2 단계에서는 사출금형을 급냉하여 약 20 ~ 40 ℃냉각한 다음, 저온의 사출금형으로부터 사출성형된 부표를 수득할 수 있다. 이때, 상기 냉각은 공지의 냉각 방법에 의해 실시될 수 있다.
본 실시예의 제2-2 단계에서는 사출금형을 50 ~ 100 ℃/min 의 냉각 속도, 구체적으로는 50 ~ 70 ℃/min 의 냉각 속도로 급냉할 수 있다. 특히, 본 실시예의 제2-2 단계에서 냉각 속도가 50 ~ 100 ℃/min 일때, 매끈하고 균일한 표면을 가지는 부표를 제조할 수 있다. 이에 따라, 부표의 내구성과 내충격성은 더욱 향상될 수 있다.
만약, 본 실시예의 제2-2 단계에서 사출금형의 냉각 속도가 50 ~ 100 ℃/min 를 벗어날 경우에는, 냉각 속도가 50 ~ 100 ℃/min 인 경우 보다, 매끈하고 균일한 표면을 가지는 부표의 제조가 어려울 수 있으며, 이로 인해 부표의 내구성과 내충격성의 향상 효과가 미미할 수 있다.
상기에서 사출금형의 냉각 속도가 50 ~ 100 ℃/min 인 것은, 사출금형의 온도가 1 분당 약 50 ~ 100 ℃ 낮아지는 것을 의미할 수 있다.
본 실시예에서는 상기 제1 단계 및 제2 단계 이외에, 사출성형에 필요한 추가적인 공정을 더 실시할 수 있다.
이하 실시예, 비교예, 및 실험예를 통하여 본 발명의 내구성 및 내충격성이 우수한 부표용 사출성형 조성물, 이를 사출성형하여 형성된 부표 및 이의 제조방법에 대해 구체적으로 설명하기로 한다. 이들 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이므로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는다.
[ 실시예 ]
실시예 1 내지 5
(1)부표용 사출성형 조성물의 제조
표 1[단위 : 중량부]의 조성으로 각 성분을 혼합하여 부표용 사출성형 조성물을 제조하였다. 이때, 복합 수지는 표 2[단위 : 중량비]의 혼합 비율로 중밀도 폴리에틸렌과 고밀도 폴리에틸렌이 혼합된 것을 사용하였다.
실시예 1 내지 5
복합 수지 100
디큐밀 퍼옥사이드 1
카본블랙 5
실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5
중밀도 폴리에틸렌 1 1 1 1 1
고밀도 폴리에틸렌 0.5 1.5 2.1 3 4
상기 중밀도 폴리에틸렌은 용융지수(MI) : 0.1 ~ 1 g/10 min 및 밀도 : 0.930 ~ 0.950 g/cc 인 것이며, 메탈로센 촉매 하에서 중합된 것을 사용하였다. 또한, 상기 고밀도 폴리에틸렌은 용융지수(MI) : 0.1 ~ 5 g/10 min 및 밀도 : 0.940 ~ 0.970 g/cc 인 것을 사용하였다.
(2)부표의 제조
상기에 따라 제조된 부표용 사출성형 조성물을 약 200 ℃ 로 유지되는 사출금형에 주입한 뒤, 약 1 분간 유지하였다.
이어서, 사출금형을 냉각시켜 온도를 약 30 ℃ 로 낮춘 다음, 사출금형으로부터 성형된 제품(부표)를 수득하였다. 이때, 상기 냉각에는 약 3 분 정도 시간이 소요되었으며, 상기 가열에는 2 분 정도 시간이 소요되었다.
구체적으로, 사출금형의 냉각 속도는 50 ~ 70 ℃/min 이었다.
[ 비교예 ]
비교예 1 내지 5
표 4[단위 : 중량부]의 조성으로 부표용 조성물을 제조한 것을 제외하고는, 실시예 3과 동일하게 부표용 사출성형 조성물을 제조하고, 이를 이용하여 부표를 제조하였다.
비교예1 비교예2 비교예3 비교예4 비교예5
복합 수지 100 100 100 100 100
디큐밀 퍼옥사이드 - 0.01 10 1 1
카본블랙 5 5 5 0.1 15
비교예 6
복합 수지로 중밀도 폴리에틸렌만 사용한 것을 제외하고는, 실시예 3과 동일하게 부표용 사출성형 조성물을 제조하고, 이를 이용하여 부표를 제조하였다.
비교예 7
복합 수지로 고밀도 폴리에틸렌만 사용한 것을 제외하고는, 실시예 3과 동일하게 부표용 사출성형 조성물을 제조하고, 이를 이용하여 부표를 제조하였다.
비교예 8
사출성형 과정에서, 사출금형의 온도를 200 ℃로 일정하게 유지한 것을 제외하고는 실시예 3 과 동일하게 부표용 사출성형 조성물을 제조하고, 이를 이용하여 부표를 제조하였다.
비교예 9
사출성형 과정에서, 사출금형의 온도를 30 ℃로 일정하게 유지한 것을 제외하고는 실시예 3 과 동일하게 부표용 사출성형 조성물을 제조하고, 이를 이용하여 부표를 제조하였다.
비교예 10
용융지수가 0.01 g/10min 인 중밀도 폴리에틸렌을 사용한 것을 제외하고는 실시예 3 과 동일하게 부표용 사출성형 조성물을 제조하고, 이를 이용하여 부표를 제조하였다.
비교예 11
용융지수가 5 g/10min 인 중밀도 폴리에틸렌을 사용한 것을 제외하고는 실시예 3 과 동일하게 부표용 사출성형 조성물을 제조하고, 이를 이용하여 부표를 제조하였다.
비교예 12
용융지수가 0.01 g/10min 인 고밀도 폴리에틸렌을 사용한 것을 제외하고는 실시예 3 과 동일하게 부표용 사출성형 조성물을 제조하고, 이를 이용하여 부표를 제조하였다.
비교예 13
용융지수가 10 g/10min 인 고밀도 폴리에틸렌을 사용한 것을 제외하고는 실시예 3 과 동일하게 부표용 사출성형 조성물을 제조하고, 이를 이용하여 부표를 제조하였다.
[ 실험예 ]
실험예 1 : 내구성 및 내충격성 평가
실시예 및 비교예의 부표를 이용하여 하기 방법에 따라 인장강도 및 충격강도를 측정하였으며, UV 조사 전과 후의 변화를 통해 내구성을 확인한 뒤, 그 결과를 표 5에 나타내었다.
- 인장강도 : ASTM D638
- 충격강도 : ASTM D256
또한, 내구성 확인을 위해, 부표를 하기 조건에서 UV 조사하였으며, UV 조사는 Q-LAB社의 QUV 장비를 100 시간 가동함으로써, 실시되었다.
- UV 램프 타입 : UV-B 313
- 온도 : 60 ℃
- 조건 : 0.63 w/m2, 313 nm
- UVB 조명
UV 조사 전 UV 조사 후
인장강도(MPa) 충격강도(KJ/m 2 ) 인장강도(MPa) 충격강도(KJ/m 2 )
실시예1 27 17 25 15
실시예2 30 19 28 17
실시예3 35 24 34 22
실시예4 30 19 28 17
실시예5 27 16 25 14
비교예1 22 13 10 6
비교예2 21 13 11 7
비교예3 22 13 13 7
비교예4 21 12 11 6
비교예5 25 15 16 9
비교예6 15 9 4 3
비교예7 16 11 5 5
비교예8 - - - -
비교예9 25 14 12 7
비교예10 - - - -
비교예11 23 14 13 8
비교예12 - - - -
비교예13 22 13 12 7
표 5(UV 조사 전)를 보면, 비교예 보다, 본 발명에 따르는 실시예의, 의 인장강도 및 충격강도가 더 우수함을 알 수 있다. 즉, 본 발명에 따를 경우, 내충격성이 우수한 부표의 제조가 가능함을 의미한다.
또한, 표 5(UV 조사 전과 후)를 보면, 본 발명에 따르는 실시예의 경우에는 UV 조사하기 전과 후의 차이가 거의 없으나, 본 발명에 따르지 않는 비교예의 경우에는 UV 조사하기 전과 후의 차이가 현저함을 알 수 있다. 즉, 본 발명에 따를 경우, UV 조사에도 그 물성이 변하지 않고 유지되는 바, 내구성이 우수한 부표를 제공할 수 있음을 의미한다.
한편, 비교예 8의 경우, 비교예 8에 따라 200 ℃로 일정하게 유지되는 사출금형을 통해 사출성형을 실시한 경우, 사출금형으로부터 성형된 부표의 회수가 불가하여 상기 시험의 평가가 어려웠다.
또한, 비교예 9의 경우, 온도가 30 ℃로 일정하게 유지되는 사출금형을 통해 사출성형을 실시한 경우로, 조성물 자체가 충분히 경화되지 않아, 실시예 보다 인장강도 및 충격강도가 저하됨을 알 수 있다.
또한, 비교예 10 및 12의 경우, 용융지수가 현저히 낮은 폴리에틸렌을 사용한 경우로, 조성물 자체가 충분히 경화되지 않아, 사출금형으로부터 성형된 부표의 회수가 불가하여, 상기 시험의 평가가 어려웠다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (12)

  1. 중밀도 폴리에틸렌 및 고밀도 폴리에틸렌을 포함하는 복합 수지,
    과산화물 가교제 및
    카본계 필러를 포함하는 부표용 사출성형 조성물로서,
    상기 부표용 사출성형 조성물은 상기 복합 수지 100 중량부에 대하여 상기 과산화물 가교제 0.1 ~ 1 중량부 및 상기 카본계 필러 5 ~ 10 중량부를 포함하며,
    상기 복합 수지는 상기 중밀도 폴리에틸렌 및 고밀도 폴리에틸렌을 1 : 2.1 ~ 2.3 의 중량비로 포함하고,
    상기 중밀도 폴리에틸렌은 용융지수(MI) : 0.1 ~ 1 g/10 min 및 밀도 : 0.930 ~ 0.950 g/cc 인 것이되, 메탈로센 촉매 하에서 중합된 것이며,
    상기 고밀도 폴리에틸렌은 용융지수(MI) : 0.1 ~ 5 g/10 min 및 밀도 : 0.940 ~ 0.970 g/cc 인 것임을 특징으로 하는, 내구성 및 내충격성이 우수한 부표용 사출성형 조성물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 과산화물 가교제는
    디큐밀 퍼옥사이드, 2,5-디메틸-2,5-t-부틸헥산 퍼옥사이드, 2,4-디클로로벤조일 퍼옥사이드, 다이아세틸 퍼옥사이드, 프로파노일 퍼옥사이드 및 벤조일 퍼옥사이드로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 내구성 및 내충격성이 우수한 부표용 사출성형 조성물.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 카본계 필러는
    카본블랙, 그래핀, 탄소나노튜브, 그라파이트, 활성탄소, 다공성 탄소, 플러렌 및 인조 다이아몬드로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 내구성 및 내충격성이 우수한 부표용 사출성형 조성물.
  9. 제 1 항의 부표용 사출성형 조성물을 사출성형하여 형성된 부표.
  10. 제 1 항의 부표용 사출성형 조성물을 이용하여 부표를 제조하는 방법으로서,
    중밀도 폴리에틸렌 및 고밀도 폴리에틸렌을 포함하는 복합 수지, 과산화물 가교제 및 카본계 필러를 혼합하여 부표용 사출성형 조성물을 형성하는 제1 단계; 및
    상기 부표용 사출성형 조성물을 사출금형에 주입하여 사출성형함으로써, 부표를 수득하는 제2 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 내구성 및 내충격성이 우수한 부표의 제조방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제2 단계는
    180 ~ 220 ℃로 유지되는 사출금형에 상기 부표용 사출성형 조성물을 주입하는 제2-1 단계; 및
    상기 사출금형을 20 ~ 40 ℃로 냉각한 다음, 상기 사출금형으로부터 사출성형된 부표를 수득하는 제2-2 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 내구성 및 내충격성이 우수한 부표의 제조방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제2-2 단계에서는
    상기 사출금형을 50 ~ 100 ℃/min 의 냉각 속도로 급냉하는 것을 특징으로 하는, 내구성 및 내충격성이 우수한 부표의 제조방법.
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