KR20120038656A - 친환경 어구용 봉돌 조성물 및 이의 제조방법 - Google Patents

친환경 어구용 봉돌 조성물 및 이의 제조방법 Download PDF

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KR20120038656A
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Abstract

본 발명은 친환경 어구용 봉돌 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 종래 납을 원료로 하여 제조되는 어구용 봉돌을 대체할 수 있고, 결합제로 사용되는 시멘트를 최소화하고, 충전제로 유해한 납 등의 중금속이 아닌 무해한 금속과 천연광물을 사용함으로써 소금기가 있는 바닷물이나 민물 등에 침전되더라도 산화, 마모, 침식 또는 용해 등에 의한 과정에서 공해 물질이 유발되지 않아 친환경적이다.
특히 생산비용의 절감과 함께 봉돌의 모양, 무게 및 색상을 다양하게 변화시킬 수 있도록 한 친환경 어구용 봉돌 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

Description

친환경 어구용 봉돌 조성물 및 이의 제조방법 {Eco Fishing Sinker Compositions and Method for Preparing the Same}
본 발명은 친환경 어구용 봉돌 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 종래 납을 원료로 하여 제조되는 어구용 봉돌을 대체할 수 있고, 결합제로 사용되는 시멘트를 최소화하고, 충전제로 유해한 납 등의 중금속이 아닌 무해한 금속과 천연광물을 사용함으로써 소금기가 있는 바닷물이나 민물 등에 침전되더라도 산화, 마모, 침식 또는 용해 등에 의한 과정에서 공해 물질이 유발되지 않아 친환경적이다.
특히 생산비용의 절감과 함께 봉돌의 모양과 무게를 다양하게 변화시킬 수 있도록 한 친환경 어구용 봉돌 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
어구용으로 사용되는 봉돌은 대부분 납을 주원료로 하여 제조되는데, 그 용도에 따라 각종 형태와 모양으로 성형하여 제조된다. 여기서 봉돌은 낚시용 추나 그물 등에 사용되는 무게 추를 총칭하는 것으로서, 다른 말로 봇돌 또는 발돌 이라고 한다. 이러한 봉돌은 작업 중 바위에 걸리거나 기타 여러 가지 이유로 자주 유실되어 바다의 연안이나 민물 속에 가라앉게 된다.
바다나 민물 속에 가라앉은 봉돌은 각종 해조류나 모래, 자갈 또는 바위 등에 부딪쳐서 마모되거나 침식되는데, 이 과정에서 유해한 중금속인 납이 과량으로 용출되어 수중에 퍼짐으로써 수중오염을 가중시킬 뿐만 아니라 해조류나 어류 등 해산물에 치명적인 해를 끼치는 폐단이 발생하였다.
또한 납을 주재료로 하여 제조된 봉돌은 그 제조과정에서 대기 중 방치 시 열에 의해 미세한 납 성분이 휘발 되어 대기오염을 가중시키거나 봉돌 제조 작업 중 작업자의 피부와의 접촉에 의해 납 중독과 같은 인체에 유해한 영향을 미치게 되는 폐단이 있었다.
이러한 문제점을 개선하기 위하여 다양한 종류의 봉돌에 대한 연구가 진행되어 왔으며, 그 결과 다양한 기술이 개시된 바 있다. 이와 관련하여 국내 등록특허 제626804호에서는 금속 분말을 합성수지에 혼합시킨 낚시 추를 제공하고 있으며, 국내 등록특허 제393470호에서는 텅스텐, 철, 세라믹 파우더 및 수지 결합제를 물과 혼합한 다음 가압성형한 후 600℃에서 열처리하여 세라믹 낚시 추를 제조하는 방법을 개시하고 있다.
그러나 상기한 방법에 의해 제조된 종래의 봉돌들은 다수의 문제점을 가지고 있다. 먼저 양자는 모두 결합제로 합성수지를 사용하여 제조됨에 따라 제조된 낚시 추는 합성수지의 분해가 잘되지 않기 때문에 새로운 해양오염의 원인으로 작용하게 된다. 아울러 세라믹 낚시 추의 경우 고열의 열처리를 요하므로 제조단가의 상승을 초래하는 문제점이 있어 현재 실용화되지 못하고 있는 실정이다.
최근 국내 등록특허 제10-798138호에서는 시멘트를 이용한 친환경 어구용 수화물계 봉돌의 제조방법에 의하면, 비교적 저가의 비용으로 제조가 간편하고 모양과 무게를 다양하게 변화시킬 수 있으나 강도를 위하여 시멘트의 함량이 25중량% 이상으로 과다하여 친환경성이 떨어지며, 비중의 조절에 한계가 있어 봉돌 제조 및 실제 현장에서 사용되기에 애로사항이 있다.
이러한 요구에 따라 본 발명자들은 시멘트의 함량을 25중량% 이내로 하고 충전제로 금속과 천연광물의 조각 또는 분말을 추가하여 비중을 변화시킴으로써 더욱 환경 친화적이면서도 저렴한 비용으로 간편하게 다양한 모양과 무게의 봉돌을 제조할 수 있는 본 발명을 완성하였다.
본 발명은 종래 납을 원료로 하여 제조되는 어구용 봉돌의 문제점들을 해결하기 위한 목적으로 소금기가 있는 바닷물이나 민물 등에 침전되더라도 산화, 마모, 침식 또는 용해 등에 의한 과정에서 공해 물질이 유발되지 않아 친환경적이며, 특히 생산비용의 절감과 함께 봉돌의 무게를 다양하게 변화시킬 수 있도록 한 친환경 어구용 봉돌 조성물 및 이의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 충전제인 금속과 천연광물의 조각 또는 분말을 75 내지 90중량%, 결합제로 시멘트를 10 내지 25중량%, 감수제를 0.02 내지 0.5중량%, 적당량의 물, 그리고 추가로 착색제를 0.04 내지 1중량% 첨가하여 함께 서로 잘 혼합한 후, 일정 모양의 틀에 넣어 성형하고 경화시킨 후, 방수제 및 방청제로 표면 코팅한 친환경 어구용 봉돌 재료 및 이의 제조방법을 제공한다.
상기에서 설명한 바와 같이 본 발명은 친환경 어구용 봉돌의 제조방법에 관한 것으로서, 종래 납을 원료로 하여 제조되는 어구용 봉돌을 대체할 수 있으며, 유해한 납 등의 중금속이 포함되지 않았고 시멘트의 함량도 감소시켰기 때문에 소금기가 있는 바닷물이나 민물 등에 침전되더라도 산화, 마모, 침식 또는 용해 등에 의한 과정에서 공해 물질이 유발되지 않아 친환경적이다.
특히 생산비용의 절감과 함께 봉돌의 모양과 무게를 다양하게 변화시킬 수 있도록 한 친환경 어구용 봉돌 조성물 및 이의 제조방법을 제공함으로써 수자원 및 수산자원의 관리에 유용한 효과가 있다.
이하 본 발명에 따른 어구용 봉돌의 제조방법을 통하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 어구용 봉돌은 충전제로 금속과 천연광물의 조각 또는 분말을 75 내지 90중량%, 결합제로 시멘트를 10 내지 25중량%, 감수제를 0.02 내지 0.5중량%, 적당량의 물, 그리고 추가로 착색제를 0.04 내지 1중량% 첨가하여 함께 서로 잘 혼합한 후, 일정 모양의 틀에 넣어 성형하고 경화시킨 후, 방청제로 표면 코팅한 친환경 어구용 봉돌 재료 및 이의 제조방법으로, 본 발명에서는 봉돌 제조를 위해 결합제로 시멘트 등의 수경화 결합제를 사용하면서도 25중량% 이내로 최소화하고, 충분한 강도와 비중을 확보하기 위한 충전제로 무해한 금속과 천연광물 조각 또는 분말 형태의 혼합물을 사용함으로서 저렴하고 친환경적인 봉돌을 제조하는 것이 가장 큰 특징이 있다.
충전제로 사용되는 금속과 천연광물의 조각 또는 분말의 혼합물은 봉돌의 비중을 높여주기 위하여 첨가되는 것이며, 형태는 분말보다는 조각을 사용할 경우, 분말을 사용하여 제조한 봉돌보다 단위 함량에 대한 부피를 최소화할 수 있기 때문에 결합제의 함량을 작게 하여도 유사하거나 높은 비중과 강도를 구현할 수 있다.
이때, 그 함량이 90중량%를 초과할 경우 제조된 봉돌의 비중이 충분히 높아지는 이점은 있으나, 결합제의 함량이 상대적으로 매우 적기 때문에 강도가 저하되어 파손의 문제점이 있으므로 적정 강도를 위하여 전체 중량의 75 내지 90중량%이 바람직하다.
여기서, 금속조각 또는 금속분말은 유해성이 없는 철(Fe), 스테인리스 스틸, 니켈(Ni), 코발트(Co), 몰리브데늄(Mo), 비스무스(Bi)및 텅스텐(W) 등 또는 이들의 합금이 가능하지만, 제조 단가와 친환경성를 고려할 때 철 또는 철합금이 바람직하다. 아울러 철은 해양생물의 광합성을 도와주는 역할을 겸하고 있으므로 이를 고려하여 볼 때도 친환경성이 매우 우수한 철이나 철합금의 조각 또는 분말을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 천연광물의 조각 또는 분말은 모래나 마사토 등의 천연물질을 일반적으로 사용할 있으나, 맥반석, 견운모 및 납석 등을 파쇄 시킨 인공물질과 슬래그, 플라이애쉬, 고로슬래그 및 폐유리 등의 부산물을 사용하는 것도 무방하다.
이때 충전제로 사용되는 조각은 혼합이 잘 되도록 0.1 내지 3 mm 범위의 크기로 둥근모양이 적합하고, 분말은 5 내지 100 ㎛ 범위의 크기가 바람직하며, 충진율을 높이기 위하여 조각과 분말을 적절히 혼합하여 비중과 강도를 최적화시킬 필요가 있다.
이와 같이 봉돌을 제조하기 위한 수경화 결합제로 시멘트를 사용화게 되면 기존 결합제로 합성수지(비중; 약 0.9 g/cm3)를 사용하는 것에 비하여 고밀도(비중; 3.14 g/cm3)이기 때문에 봉돌의 비중을 높게 할 수 있으며, 저렴하고 간편하게 제조할 수 있는 장점이 있지만, 시멘트가 유해 물질은 아니지만 환경 친화적이지는 못하기 때문에 함량을 25중량% 이내로 최소화 할 필요가 있다.
여기서, 수경화 결합제로 사용되는 시멘트는 일반 포틀랜드 시멘트는 물론 고강도 시멘트, 조강 시멘트, 초속경 시멘트를 사용하는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않으며, 석고 등도 포함할 수 있다. 더욱이 수경화 결합제를 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있지만, 초기 성형성을 위해서는 포틀랜드 시멘트와 초속경 시멘트를 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.
감수제는 충전제와 결합제를 혼합할 때 유동성을 증진시켜 혼합 효율을 높일 수 있으며, 더욱이 첨가되는 물의 함량을 줄이기 위하여 첨가되는 것으로서, 그 함량은 전체 중량의 0.02 내지 0.5중량%이 바람직하다.
착색제는 천연 및 인공 안료 모두 사용이 가능하며, 어구용 봉돌의 색상을 변화시키기 위해 첨가하는 것으로, 노란색, 녹색, 파란색 및 적색 등의 색상으로 변화시킬 수 있으며, 그 함량은 전체 중량의 0.04 내지 1중량%이 바람직하다.
방청제는 어구용 봉돌 내부의 수분 침투에 따른 균열 및 파손 등의 발생을 억제하기 위한 것으로, 어구용 봉돌 성형체 표면에 1 내지 2회 재벌 코팅하는 하며, 금속 공구 피막용 방청제를 사용하는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않으며, 에폭시 및 우레탄 등의 방수제도 포함할 수 있다.
충전제인 금속과 천연광물의 조각 또는 분말을 75 내지 90중량%, 그리고 결합제로 시멘트를 10 내지 25중량%, 감수제를 0.02 내지 0.5중량%, 적당량의 물, 그리고 추가로 착색제를 0.04 내지 1중량% 첨가하여 함께 서로 잘 혼합한 후, 일정 모양의 몰드에 상기한 혼합물을 넣고 공간이 생기지 않도록 약간의 압력을 가하거나 진동을 주고 경화 시킨 후, 표면을 방청제로 표면 코팅하면 본 발명에 따른 친환경적인 어구용 봉돌을 제조할 수 있게 된다.
이렇게 제조된 봉돌의 강도를 높이기 위해서는 수분을 공급하면서 일주일 정도 추가적인 경화가 바람직하며, 기존 납을 주재로 제조된 봉돌과 유사한 비중과 강도를 나타내기 때문에 대체가 가능하며, 아울러 본 발명에 따라 제조된 봉돌은 유해한 납 등의 중금속이 포함되지 않았고 시멘트의 함량도 감소시켰기 때문에 소금기가 있는 바닷물이나 민물 등에 침전되더라도 산화, 마모, 침식 또는 용해 등에 의한 과정에서 공해 물질이 유발되지 않아 환경 친화적이라는 이점이 있다.
더욱이 생산비용의 절감과 함께 봉돌의 모양과 무게를 다양하게 변화시킬 수 있도록 한 친환경 어구용 봉돌재료와 이의 제조방법을 제공함으로서 수자원 및 수산자원의 관리에 유용한 효과가 있다.
이하 본 발명을 하기 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명하기로 하나, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것일 뿐, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예에 사용된 원료에서, 충전제는 철분말(5 내지 100 ㎛, 지텍, 한국), 철조각(0.1 내지 3 mm, 지텍, 한국), 모래(주문진 표준사), 카올린(Showa, 일본), 견운모(삼경광업, 한국), 폐유리, 플라이애쉬(맨더스. 한국) 및 고로슬래그(한국기초소재, 한국), 결합제로 시멘트(초속경시멘트, 쌍용, 한국), 감수제(폴리카르본산계 고성능(AE)감수제, 케이엠비, 한국), 착색제(산화물계 안료, 다양산업, 한국), 방청제(장기 건성 피막 방청제, 남방CNA) 및 물은 유해한 기름, 산 알칼리, 염류 등을 함유하지 상수도수를 사용하였다.
실시예 1 내지 2:
하기 표1에 나타낸 비율로 철분말 함량 변화를 시킨 원료를,
강제믹서에 각각 투입하여 2분간 교반한 후, 적당량의 물을 첨가하여 다시 2분간 교반하여 어구용 봉돌재료 슬러리를 제조하였다.
제조된 슬러리를 일정 모양의 몰드에 상기한 슬러리를 투입하며 공간이 생기지 않도록 약간의 압력을 가하거나 진동을 주고 12 내지 24 시간 경화시킨다.
그리고 경화된 어구용 봉돌 성형체를 dipping 공정으로 방청제를 1회 코팅한 후 상온에서 12 내지 24 시간 건조시킨 후, 1회 더 코팅하여 제조하였다.
실시예 3 내지 7:
충전제로서 철분말 대신 철조각을 사용하여 함량을 변화시킨 것을 제외하고는 실시예 1 내지 2와 동일하게 실시하여 제조하였다.
실시예 8 내지 12:
충전제로서 철분말 대신 철조각과 모래를 사용하여 함량을 변화시킨 것을 제외하고는 실시예 1 내지 2와 동일하게 실시하여 제조하였다.
실시예 13 내지 22:
충전제로서 철분말 대신 철조각과 카올린, 견운모, 폐유리, 플라이애쉬 및 고로슬래그를 사용하여 함량을 변화시킨 것을 제외하고는 실시예 1 내지 2와 동일하게 실시하여 제조하였다.
이렇게 제조된 친환경 어구용 봉돌의 비중을 측정(KS F 2523)하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
실시예 충전제 1
(중량%)		 충진제 2
(중량%)		 시멘트
(중량%)		 감수제
(중량%)		 착색제
(중량%)		 비중
(g/cm3)		 비고
(충전제 2)
철분말 철조각
1 50 - - 50 0.5 1 2.9 -
2 75 - - 25 0.1 0.25 3.9 -
3 - 50 - 50 0.5 1 3.3 -
4 - 75 - 25 0.1 0.25 4.2 -
5 - 80 - 20 0.08 0.16 4.6 -
6 - 85 - 15 0.05 0.08 5.0 -
7 - 90 - 10 0.02 0.04 5.3 -
8 - 60 20 20 0.08 0.16 3.7 모래
9 - 50 30 20 0.08 0.16 3.4
10 - 40 40 20 0.08 0.16 3.0
11 - 30 50 20 0.08 0.16 2.8
12 - 20 60 20 0.08 0.16 2.6
13 - 60 20 20 0.08 0.16 3.3 카올린
14 - 40 40 20 0.08 0.16 2.9
15 - 60 20 20 0.08 0.16 3.6 견운모
16 - 40 40 20 0.08 0.16 3.1
17 - 60 20 20 0.08 0.16 3.0 폐유리
18 - 40 40 20 0.08 0.16 2.7
19 - 60 20 20 0.08 0.16 3.2 플라이애쉬
20 - 40 40 20 0.08 0.16 2.8
21 - 60 20 20 0.08 0.16 3.4 고로슬래그
22 - 40 40 20 0.08 0.16 3.0
상기 표 1의 실시예 1 내지 7에서 보는 바와 같이 비중이 큰 철(비중;7.87)의 함량이 증가할수록 비중이 증가함을 알 수 있으며, 같은 철 함량에서는 철분말보다는 부피가 작은 철조각을 사용하였을 때 더 큰 비중을 나타내었으며, 충분한 밀도와 시멘트 함량을 최소화하기 위해서 철조각 함량은 75 내지 90중량%, 결합제는 10 내지 25중량%가 바람직하다.
또한, 철조각에 천연 및 인공 광물과 부산물을 첨가하여 혼합할 경우 철보다 낮은 비중이 낮은 원료 첨가에 따라 비중이 감소하는 특성을 나타내며, 적당한 비중을 위해서, 철조각 40 내지 60중량%, 천연 및 인공 광물과 부산물은 20 내지 40중량%가 바람직하다.
실시예 23 내지 34:
하기 표2의 실시예 23 내지 36는 실시예 1 내지 22와 동일하게 실시하여 압축강도용 50*50*50 mm 사각 큐빅 몰드로 제조 후, 7일간 수중 양생하였다.
이렇게 제조된 친환경 어구용 봉돌의 압축강도를 측정(KS L 5105)하고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
실시예 충전제 1
(중량%)		 충전제 2
(중량%)		 시멘트
(중량%)		 압축강도
(MPa)		 비고
(충전제 2)
철분말 철조각
23 50 - - 50 15.1 -
24 75 - - 25 18.2 -
25 - 50 - 50 17.8 -
26 - 75 - 25 20.9 -
27 - 80 - 20 21.3 -
28 - 90 - 10 20.7 -
29 - 60 20 20 16.2 모래
30 - 40 40 20 14.4
31 - 60 20 20 14.3 견운모
32 - 40 40 20 12.6
33 - 60 20 20 11.7 플라이애쉬
34 - 40 40 20 10.1
35 - 60 20 20 12.1 고로슬래그
36 - 40 40 20 10.5
상기 표 2의 실시예 23 내지 26에서 보는 바와 같이 비중이 큰 철(비중;7.87)의 함량이 증가할수록 압축강도가 증가함을 알 수 있으며, 같은 철 함량에서는 철분말보다는 부피가 작은 철조각을 사용하였을 때 더 큰 압축강도를 나타내었으며, 충분한 밀도, 강도 유지 및 시멘트 함량을 최소화하기 위해서 철조각 함량은 75 내지 90중량%, 결합제는 10 내지 25중량%가 바람직하다.
또한, 철조각에 천연 및 인공 광물과 부산물을 첨가하여 혼합할 경우 압축강도는 낮아지지만, 모래와 견운모를 사용하였을 때에는 봉돌로 사용하는데 큰 문제가 없는 압축강도를 나타내며, 적당한 비중을 위해서, 철조각 40 내지 60중량%, 천연 및 인공 광물과 부산물은 20 내지 40중량%가 바람직하다.

Claims (6)

  1. 충전제로 금속과 천연광물의 조각 또는 분말을 75 내지 90중량%, 그리고 결합제로 시멘트를 10 내지 25중량% 혼합하여 제조한 친환경 어구용 봉돌 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    충전제는 비중을 조절하는 금속재료로 철 분말과 조각은 물론, 철을 주성분으로 하는 합금을 포함하며, 니켈, 구리, 망간, 비스무스 및 텅스텐 등과 그 합금을 적당량 혼합하여 비중을 최적화시킨 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서,
    비중을 조절하는 또 다른 충전제로 모래나 마사토 등과 맥반석, 견운모, 납석 등을 파쇄한 천연 및 인공물질과 플라이애쉬, 고로슬래그 및 폐유리 등의 부산물 등의 분말 또는 조각이 적당량 혼합되어 최적화시킨 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서,
    결합제는 시멘트로 일반 포틀랜드 시멘트는 물론 고강도 시멘트, 조강 시멘트, 초속경 시멘트 및 석고 등을 단독 또는 혼합하여 경화속도와 강도를 최적화시킨 수경화 결합제.
  5. 제 1 항에 있어서,
    충전제로 사용되는 금속 또는 광물 조각은 0.1 내지 3 mm 범위의 크기로 둥근 모양이 적합하며, 금속 또는 광물 분말은 5 내지 100 ㎛ 범위의 크기로 이들 조각과 분말을 적절히 혼합하여 비중을 최적화시킨 조성물.
  6. 제 1 항에 있어서,
    충전제로 금속과 천연광물의 조각 또는 분말을 75 내지 90중량%, 결합제로 시멘트를 10 내지 25중량%, 감수제를 0.02 내지 0.5중량%, 적당량의 물, 그리고 추가로 착색제를 0.04 내지 1중량% 첨가하여 함께 서로 잘 혼합한 후, 일정 모양의 틀에 넣어 성형하고 경화시킨 후, 방청제로 표면 코팅한 친환경 어구용 봉돌 조성물의 제조방법.
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