KR102603860B1 - 패각분말을 고함량 포함하는 조성물 및 이를 이용한 마스터 배치 - Google Patents
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Abstract
패각을 분쇄한 패각분말 70 ~ 80중량부; 바인더로서 EPM(Ethylene-propylene methylene) 및 EPDM(Ethylene-propylene-diene monomer) 중 적어도 하나의 5 ~ 20 중량부; 파라핀계 오일 5 ~ 10 중량부; 및 스테아릭산 1 ~ 3 중량부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 패각분말을 고함량 포함하는 조성물이 제공된다.
Description
본 발명은 패각분말을 이용한 마스터 배치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 패각분말을 고함량 포함하는 조성물 및 이를 이용한 마스터 배치에 관한 것이다.
해안지역을 중심으로 조개껍데기 즉 패각은 대량 방치되어 폐기되고 있다. 주로 무기성분으로 이루어진 패각은 특수한 용도로 재활용되기도 하지만 거의 대부분이 그대로 폐기되고 있다. 이렇게 폐기되고 있는 자연의 패각을 마스터 배치에 적용한다면 폐자원의 활용, 환경 보호 및 나아가 마스터 배치의 제조원가를 절감시킬 수 있다. 이를 위해 종래에도 패각을 이용하는 다양한 시도가 개시되어 있다.
예를 들어, 특허등록 제 10-0291729호(패각분말을 함유한 합성수지 조성물)는 EVA, LDPE 등을 기재로 하여 45중량% 이하의 패각분말을 포함하였으며, 필름제조, 성형품 사출 원료로 사용되었다.
특허등록 제 10-2129008호(굴 패각을 이용한 플라스틱 조성물 및 이를 포함하는 굴 양식용 인조패각의 제조방법)는 패각, 무수말레인산, 이타콘산, 실란, 활석 등 상용화제, 폴리올레핀계 수지를 포함하여 구성된 혼합조성물이다. 이러한 기술은 패각 함량이 비교적 높은 편에 속하지만 고융점으로 인해 발포체나 고무용으로는 사용할 수 없었다.
특허등록 제 10-2158270호(패각 분말이 함유된 친환경 발포체 조성물)는 패각분말 마스터배치 10~20 중량부로 이루어지며, 패각분말의 표면 개질제로 실란을 사용하고, 패각분말은 30~50 중량부를 혼합하여 사용하였다. 그러나, 이러한 기술은 패각 함량이 상대적으로 낮아서 활용성이 낮고, 특히 고무에 사용하기 어렵다는 기술적 단점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 폐기되는 패각물질을 상당부분 사용할 수 있는 패각분말을 고함량 포함하는 조성물 및 이를 이용한 마스터 배치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 이러한 마스터 배치를 이용하여 발포체 조성물을 제공하는 것이다.
다만, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위하여, 패각을 분쇄한 패각분말 70 ~ 80중량부; 바인더로서 EPM(Ethylene-propylene methylene) 및 EPDM(Ethylene-propylene-diene monomer) 중 적어도 하나의 5 ~ 20 중량부; 파라핀계 오일 5 ~ 10 중량부; 및 스테아릭산 1 ~ 3 중량부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 패각분말을 고함량 포함하는 조성물이 제공된다.
또한, 패각분말의 입도는 30 ~ 70 ㎛ 범위이다.
또한, 패각분말은 굴, 석화, 전복, 피조개, 바지락, 가리비조개, 진주조개, 진주담치, 꼬막의 패각분말 중 적어도 하나이다.
EPM의 무늬(Mooney) 점도는 10 ~ 60 범위이고, EPDM의 무늬 점도는 20 ~ 70 범위이다.
상기와 같은 본 발명의 목적은, 전술한 조성물을 압출하여 제조하는 것을 특징으로 하는 패각분말을 고함량 포함하는 마스터 배치에 의해서도 달성될 수 있다.
또한, 마스터 배치는 직경이 1 ~ 4 mm인 구형이다.
상기와 같은 본 발명의 목적은, 전술한 패각분말을 고함량 포함하는 마스터 배치 100 중량부; 패각분말의 표면을 개질하기 위한 표면 개질제 10 ~ 30중량부; 및 발포체용 첨가제;를 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 패각분말을 고함량 포함하는 발포체용 조성물에 의해서도 달성될 수 있다.
또한, 표면 개질제는 다이큐밀 과산화물(Dicumyl Peroxide)일 수 있다.
또한, 발포체용 첨가제는 실리콘 폴리우레탄 첨가제 3 ~ 8 중량부이다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 폐기되는 패각을 고함량으로 사용할 수 있기 때문에 폐자원의 활용도가 매우 높다는 효과가 있다.
또한 무기필러를 대체하여 고함량의 패각분말을 사용하기 때문에 물성의 저하를 방지할 수 있다.
또한, 바인더로 사용되는 EPDM과 EPM의 무늬(Mooney) 점도 범위가 넓어서 점도의 영향을 거의 받지 않는 특징이 있다.
또한, 본 발명은 EPDM과 EPM의 유전성(Oil extented) 그레이드도 사용할 수 있다는 장점이 있다.
아울러, 패각분말의 표면 개질제로 실란이나 약산(예 : 이타콘산)을 사용하지 않기 때문에 발포체 사용시 물성이 향상되는 효과가 있다.
다만, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명에 따른 패각분말의 사진,
도 2는 도 1의 패각분말을 고함량 포함하는 마스터 배치의 사진,
도 3은 도 1의 패각분말과 도 2의 마스터 배치의 비교 사진이다.
도 1은 본 발명에 따른 패각분말의 사진,
도 2는 도 1의 패각분말을 고함량 포함하는 마스터 배치의 사진,
도 3은 도 1의 패각분말과 도 2의 마스터 배치의 비교 사진이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
실시예의 구성
이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예의 구성을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 패각분말의 사진이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 패각분말은 굴, 석화, 전복, 피조개, 바지락, 가리비조개, 진주조개, 진주담치, 꼬막의 패각분말 중 적어도 하나이거나 그 혼합물이다. 패각분말은 굴이나 석화의 패각분말을 주성분으로 하고, 그 밖의 패류분말을 혼합하여 사용할 수 있다. 패각분말의 입도는 30 ~ 70 ㎛ 범위이고, 바람직하게는 40 ~ 60 ㎛ 범위이며, 가장 바람직하게는 50 ㎛ 이다. 패각분말이 30 ㎛ 보다 작으면 분쇄에 많은 시간과 필요이상의 장비가 요구되는 비경제성이 있다. 또한, 70 ㎛ 보다 크면 막혀서 잘 압출되지 않거나(압출성 저하)과 마스터 배치의 형상이 일정하지 않게 된다(성형성 저하).
이러한 패각분말은 고함량(70 ~ 80 중량부)으로 혼합된다. 패각분말이 70 중량부 미만으로 혼합될 경우 함량이 낮아져서 패각의 활용성이 저하되고 80 중량부를 초과하는 경우 펠릿으로의 성형성이 악화되는 문제가 있다.
사용되는 바인더는 EPM(Ethylene-propylene methylene) 및 EPDM(Ethylene-propylene-diene monomer) 중 하나를 선택하거나 병용해서 사용할 수 있고, 5 ~ 20 중량부를 포한다. 바인더는 더욱 바람직하게 10 ~ 20 중량부이다. 또한, EPM의 무늬 점도는 10 ~ 60 범위에서 사용 가능하고, EPDM의 무늬 점도는 20 ~ 70 범위에서 사용 가능하다. EPM과 EPDM의 점도 범위가 넓기 때문에 점도의 영향을 거의 받지 않는 특징이 있다.
파라핀계 오일은 5 ~ 10 중량부가 혼합되며 바람직하게는 6 ~ 9 중량부이며, 가장 바람직하게는 8 중량부이다. 파라핀계 오일은 주성분인 패각분말의 혼합과 유동을 촉진하여 혼합물이 균일하게 섞이도록 한다.
스테아릭산(Stearic Acid)은 1 ~ 3 중량부를 포함하며, 혼합물이 믹서의 내부 및 기계의 내부에 달라 붙는 것을 방지한다.
도 2는 도 1의 패각분말을 고함량 포함하는 마스터 배치의 사진이고, 도 3은 도 1의 패각분말과 도 2의 마스터 배치의 비교 사진이다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 조성물을 압출하여 마스터 배치를 제조한다. 특히, 마스터 배치는 직경이 1 ~ 4 mm인 구형이며, 바람직하게는 2 ~ 3 mm이다.
이러한 마스터 배치는 압출되어 배출되는 펠렛(Pellet)을 물속에서 연속적으로 절단(Cutting)한 뒤 원심분리기에서 탈수하고 건조함으로서 제조될 수 있다. 선택적으로는 핫에어 분위기에서 연속적으로 절단한 후 냉각함으로서 제조될 수도 있다.
이와 같은 마스터 배치는 합성수지재, 고무제품 등에서 다양하게 활용될 수 있고, 일 예로는 신발의 고무 발포체에 사용될 수 있다.
보다 구체적으로는, 본 발명의 일 실시예에 따라 패각분말을 고함량 포함하는 마스터 배치 100 중량부에 대해 패각분말의 표면을 개질하기 위한 표면 개질제 10 ~ 30중량부; 및 발포체용 첨가제;를 혼합하여 발포체용 조성물을 만들 수 있다.
이때, 패각분말의 표면 개질제는 실란이나 약산(예 : 이타콘산)이 아닌 다이큐밀 과산화물(Dicumyl Peroxide)을 사용함으로서 발포체의 물성 향상 효과를 얻을 수 있다. 다이큐밀 과산화물이 패각에 의한 가교 지연효과를 억제하기 때문이다.
그리고, 발포체용 첨가제는 실리콘 폴리우레탄 첨가제 3 ~ 8 중량부이다.
실시예
이하는 본 발명에 따른 실시예1 ~ 실시예3 및 비교예1, 비교예2의 혼합 성분과 성능 결과이다.
| 성분 | 실시예1 | 실시예2 | 실시예3 | 비교예1 | 비교예2 |
| 패각분말 | 70 | 80 | 80 | 70 | 80 |
| EPDM | 20 | 10 | 7 | 0 | 0 |
| EPM | 0 | 0 | 3 | 0 | 0 |
| SBR | 0 | 0 | 0 | 20 | 10 |
| 파라핀계 오일 | 8 | 8 | 8 | 8 | 8 |
| 스테아릭산 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 |
| 합계 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| 압출성 | 양호 | 양호 | 양호 | 양호 | 어려움 |
| 펠렛 성형성 | 가능 | 가능 | 가능 | 불가 | 불가 |
| 블록킹(점착) | 없음(양호) | 없음(양호) | 없음(양호) | 부스러짐 | 부스러짐 |
실시예 1 : 패각분말 70중량%, EPDM 20 중량%, 파라핀계 오일 8 중량% 및 스테아릭산 2 중량%를 혼합하여 믹싱한 뒤 압출기에서 압출 성형하였다. 실시예1은 양호한 압출성과 펠렛 성형성을 나타냈으며, 펠렛끼리 상호 뭉치는 블로킹 현상이 없었다.
실시예 2 : 패각분말 80중량%, EPDM 10 중량%, 파라핀계 오일 8 중량% 및 스테아릭산 2 중량%를 혼합하여 믹싱한 뒤 압출기에서 압출 성형하였다. 실시예2는 양호한 압출성과 펠렛 성형성을 나타냈으며, 블로킹 현상이 없었다.
실시예 3 : 패각분말 80중량%, EPDM 7 중량%, EPM 3중량%, 파라핀계 오일 8 중량% 및 스테아릭산 2 중량%를 혼합하여 믹싱한 뒤 압출기에서 압출 성형하였다. 실시예3은 양호한 압출성과 펠렛 성형성을 나타냈으며, 블로킹 현상이 없었다.
비교예 1 : 패각분말 70중량%, SBR(Styrene Butadiene Rubber) 20 중량%, 파라핀계 오일 8 중량% 및 스테아릭산 2 중량%를 혼합하여 믹싱한 뒤 압출기에서 압출 성형하였다. 비교예1은 양호한 압출성을 나타냈으나 부스러지기 때문에 펠렛으로 성형할 수 없었다.
비교예 2 : 패각분말 80중량%, SBR 10 중량%, 파라핀계 오일 8 중량% 및 스테아릭산 2 중량%를 혼합하여 믹싱한 뒤 압출기에서 압출 성형하였다. 비교예2는 압출하기 어려웠으며, 부스러지기 때문에 펠렛으로 성형할 수도 없었다.
상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.
Claims (10)
- 패각을 분쇄한 패각분말 70 ~ 80중량부;
바인더로서 EPM(Ethylene-propylene methylene) 및 EPDM(Ethylene-propylene-diene monomer) 중 적어도 하나의 5 ~ 20 중량부;
파라핀계 오일 5 ~ 10 중량부; 및
스테아릭산 1 ~ 3 중량부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 패각분말을 고함량 포함하는 조성물. - 제 1 항에 있어서,
상기 패각분말의 입도는 30 ~ 70 ㎛ 범위인 것을 특징으로 하는 패각분말을 고함량 포함하는 조성물. - 제 1 항에 있어서,
상기 패각분말은 굴, 석화, 전복, 피조개, 바지락, 가리비조개, 진주조개, 진주담치, 꼬막의 패각분말 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 패각분말을 고함량 포함하는 조성물. - 제 1 항에 있어서,
상기 EPM의 무늬 점도는 10 ~ 60 범위인 것을 특징으로 하는 패각분말을 고함량 포함하는 조성물. - 제 1 항에 있어서,
상기 EPDM의 무늬 점도는 20 ~ 70 범위인 것을 특징으로 하는 패각분말을 고함량 포함하는 조성물. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 따른 조성물을 압출하여 제조하는 것을 특징으로 하는 패각분말을 고함량 포함하는 마스터 배치.
- 제 6 항에 있어서,
직경이 1 ~ 4 mm인 구형인 것을 특징으로 하는 패각분말을 고함량 포함하는 마스터 배치. - 제 6 항에 따른 패각분말을 고함량 포함하는 마스터 배치 100 중량부;
상기 패각분말의 표면을 개질하기 위한 표면 개질제 10 ~ 30 중량부; 및
발포체용 첨가제;를 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 패각분말을 고함량 포함하는 발포체용 조성물. - 제 8 항에 있어서,
상기 표면 개질제는 다이큐밀 과산화물(Dicumyl Peroxide)인 것을 특징으로 하는 패각분말을 고함량 포함하는 발포체용 조성물. - 제 9 항에 있어서,
상기 발포체용 첨가제는 실리콘 폴리우레탄 첨가제 3 ~ 8 중량부인 것을 특징으로 하는 패각분말을 고함량 포함하는 발포체용 조성물.
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