KR20230036718A - 고밀도 폴리에틸렌 및 산화그레핀이 함유된 친환경 부표용 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고밀도 폴리에틸렌 및 산화그레핀이 함유된 친환경 부표용 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고밀도 폴리에틸렌, 산화그레핀 분산액, 방오제, 폴리올레핀 엘라스토머, 커플링제, 분산제, 충전재 및 카놀라유로 이루어진다.
상기의 성분으로 이루어지는 고밀도 폴리에틸렌 및 산화그레핀이 함유된 친환경 부표용 조성물은 내충격성이 우수할 뿐만 아니라, 저온취성 및 열융착성이 우수한 부표를 제공하여 부표에서 발생되는 미세 플라스틱으로 인해 해양환경이 오염되는 것을 억제하기 때문에 친환경적인 효과를 나타낸다.
상기의 성분으로 이루어지는 고밀도 폴리에틸렌 및 산화그레핀이 함유된 친환경 부표용 조성물은 내충격성이 우수할 뿐만 아니라, 저온취성 및 열융착성이 우수한 부표를 제공하여 부표에서 발생되는 미세 플라스틱으로 인해 해양환경이 오염되는 것을 억제하기 때문에 친환경적인 효과를 나타낸다.
Description
본 발명은 고밀도 폴리에틸렌 및 산화그레핀이 함유된 친환경 부표용 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내충격성이 우수할 뿐만 아니라, 저온취성 및 열융착성이 우수한 부표를 제공하여 부표에서 발생되는 미세 플라스틱으로 인해 해양환경이 오염되는 것을 억제하기 때문에 친환경적인 효과를 나타내는 고밀도 폴리에틸렌 및 산화그레핀이 함유된 친환경 부표용 조성물에 관한 것이다.
부표(浮標)는 부구(浮具) 또는 부이(BUOY)라고도 하며, 수면으로 부상되도록 부력을 갖는 구조체로, 선박의 항로나 암초 등 항해상의 위험물의 존재 안내를 비롯하여 어구(漁具)나 닻 등 물속에 있는 물체의 위치 표시와 어패류 및 조류 등을 양식하기 위해서 설치된 그물 등을 고정하는 용도로 사용된다.
전통적으로 어업용 부표는 부력이 뛰어난 스티로폼을 구형이나 원주형태로 압축하여 체결용 망을 씌우고, 망을 통해 각각의 부표가 로프에 연결되도록 구성된다. 하지만, 이와 같은 스티로폼 부표는 각 부표의 로프 연결을 체결용 망 설치에 따른 비용과 시간이 많이 소요되고, 스티로폼이 작업용 배나 파도뿐 아니라 해양 생물 부착이나 침투에 의해 쉽게 파손될 뿐 아니라, 파손된 스티로폼 조각이 수면을 부유하면서 환경오염을 유발하는 문제점이 있었다.
종래의 가두리 양식장용 부표는, 해상 일정범위에 그물을 설치하고 특정의 어류를 양식하는 가두리 양식장과 같은 조건에서는 한쌍의 나무막대를 사다리 모양으로 형성한 통로가 복수의 부표에 의해 부력을 받는 상태로 연결하고 그 아래쪽으로 그물을 설치하게 되며, 이를 위해 부표는 원통형의 스티로폼 외주면에 마대를 감은 구성으로서 끈을 이용하여 통로에 고정되며 통로가 적절한 하중을 견딜수 있도록 부력을 제공하는 형태로 구성되는 것이 일반적이다.
이 경우에서도, 마찬가지로 스티로폼 부표와 나무막대 및 마대는 태양광과 해수에 장시간 노출로 인한 부식과 홍합과 같은 해양생물이 달라붙어 번식함에 따라 부식이 가속되며, 부식과정에서 발생하는 미세 플라스틱으로 인해 해양환경이 심각하게 오염되는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 내충격성이 우수할 뿐만 아니라, 저온취성 및 열융착성이 우수한 부표를 제공하여 부표에서 발생되는 미세 플라스틱으로 인해 해양환경이 오염되는 것을 억제하기 때문에 친환경적인 효과를 나타내는 고밀도 폴리에틸렌 및 산화그레핀이 함유된 친환경 부표용 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 고밀도 폴리에틸렌, 산화그레핀 분산액, 실리카계열의 방오제, 폴리올레핀 엘라스토머, 커플링제, 분산제, 충전제 및 카놀라유로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고밀도 폴리에틸렌 및 산화그레핀이 함유된 친환경 부표용 조성물을 제공함에 의해 달성된다.
본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 고밀도 폴리에틸렌 및 산화그레핀이 함유된 친환경 부표용 조성물은 고밀도 폴리에틸렌 100 중량부, 산화그레핀 분산액 0.03 내지 0.1 중량부, 실리카계방오제 1 내지 3 중량부, 폴리올레핀 엘라스토머 3 내지 6 중량부, 커플링제 2 내지 3 중량부, 분산제 15 내지 25 중량부, 충전재 8 내지 12 중량부 및 카놀라유 15 내지 25 중량부로 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 산화그래핀 분산액은 이온수 100 중량부, 그래핀 0.1 내지 1 중량부 및 분산제 0.01 내지 0.1 중량부로 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 바람직한 특징에 따르면, 상기 방오제는 1분자 중에 3개 이상의 Si-H를 함유하는 오르가노하이드로겐폴리실록산 또는 백금촉매를 포함하여 경화한 실록산계 수지로 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 분산제는 아민계 분산제로 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 충전재는 탄산칼슘, 탈크, 수산화마그네슘, 실리카, 산화티탄 및 카본 블랙으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것으로 한다.
본 발명의 더욱 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 고밀도 폴리에틸렌 및 산화그레핀이 함유된 친환경 부표용 조성물에는 상기 고밀도 폴리에틸렌 100 중량부 대비 자외선 차단제 0.3 내지 0.5 중량부가 더 함유되며, 상기 자외선 차단제는 벤조트리아졸계, 힌다드아민계, 벤조페논계 및 살리실레이트계 화합물로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것으로 한다.
본 발명에 따른 고밀도 폴리에틸렌 및 산화그레핀이 함유된 친환경 부표용 조성물은 내충격성이 우수할 뿐만 아니라, 저온취성 및 열융착성이 우수한 부표를 제공하여 부표에서 발생되는 미세 플라스틱으로 인해 해양환경이 오염되는 것을 억제하기 때문에 친환경적인 탁월한 효과를 나타낸다.
도 1 내지 2는 본 발명의 실시 예 1을 통해 제조되는 친환경 부표를 나타낸 사진이다.
이하에는, 본 발명의 바람직한 실시예와 각 성분의 물성을 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.
본 발명에 따른 고밀도 폴리에틸렌 및 산화그레핀이 함유된 친환경 부표용 조성물은 고밀도 폴리에틸렌, 산화그레핀 분산액, 실리카계방오제, 폴리올레핀 엘라스토머, 커플링제, 분산제, 충전재 및 카놀라유로 이루어지며, 고밀도 폴리에틸렌 100 중량부, 산화그레핀 분산액 0.03 내지 0.1 중량부, 방오제 1 내지 3 중량부, 폴리올레핀 엘라스토머 3 내지 6 중량부, 커플링제 2 내지 3 중량부, 분산제 15 내지 25 중량부, 충전재 8 내지 12 중량부 및 카놀라유 15 내지 25 중량부로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 고밀도 폴리에틸렌(HDPE, High Density Polyethylene)은 본 발명에 따른 고밀도 폴리에틸렌 및 산화그레핀이 함유된 친환경 부표용 조성물에 주재료가 되는 성분으로, 부표에 내충격성을 부여할 뿐만 아니라, 저온취성 및 열융착성이 우수한 부표가 제공될 수 있도록 한다.
고밀도 폴리에틸렌은 부드럽고 강한소재이고 지글러촉매하에 저압에서의 중합생성물로, 대부분의 생활 화학 물질 및 산업 화학 물질에 탁월한 내구성을 가지고 있고, 비 흡습성이며 방습성이 뛰어나 습기 방지 및 누출 방지용으로 많이 사용하고 있다
또한, 고밀도 폴리에틸렌은 실온 및 저온(-10℃)에서도 탁월한 취성을 발휘하여 겨울철 저수온에도 내충격성이 유지될 수 있고, 기계 가공성과 열 접착성이 우수하여 상, 하의 2개의 부표 단품을 열융착하여 결합하게 되면 내부가 밀폐되어 진공상태를 유지하기 때문에, 장시간의 수중압력을 견딜 수 있는 부표를 제공한다.
상기 산화그레핀 분산액은 0.05 내지 0.1 중량부가 함유되며, 본 발명에 따른 고밀도 폴리에틸렌 및 산화그레핀이 함유된 친환경 부표용 조성물에 표면경도를 향상시키며, 내마찰성이나 내스크레치성을 부여하여 부표를 사용하는 과정에서 미세 플라스틱이 발생하는 것을 억제하는 역할을 한다.
또한, 상기 산화그래핀 분산액은 윤활성, UV 차단성 및 내열성능을 부여할 뿐만 아니라, 부표의 내마모성, 인장강도, 굴곡강도 및 굴곡탄성율 등과 같은 기계적 물성을 향상 시키는 역할을 한다.
상기 산화그래핀 분산액의 함량이 0.05 중량부 미만이면 상기의 효과가 미미하며, 상기 산화그래핀 분산액의 함량이 0.1 중량부를 초과하게 되면 상기의 효과는 크게 향상되지 않으면서 제조비용을 지나치게 증가시키게 된다.
이때, 상기 산화그래핀 분산액은 이온수 100 중량부, 50 내지 500 나노미터 수준의 얇은 판상형 그래핀 0.1 내지 1 중량부 및 분산제 0.01 내지 0.1 중량부를 혼합하여 이루어지는데, 상기 이온수는 흑연에서 박리된 나노수준의 얇은 판산형인 그래핀을 중화하는 역할을 하며, 상기 산화그래핀 분산액에 사용되는 분산제는 상기 그래핀이 상기 이온수에 고르게 분산되어 균질한 물성을 나타내는 산화그래핀 분산액이 제공될 수 있도록 하는 역할을 하며, 아민계 및 스테아르산계로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 실리카계 방오제는 2 내지 5 중량부가 함유되며, 본 발명에 따른 고밀도 폴리에틸렌 및 산화그레핀이 함유된 친환경 부표용 조성물에 내오염성을 부여하는 역할을 하는데, 1분자 중에 3개 이상의 Si-H를 함유하는 오르가노하이드로겐폴리실록산 또는 백금촉매를 포함하여 경화한 실록산계 수지를 사용하는 것이 바람직하다.
상기의 성분으로 이루어지는 실록산계 수지는 방오 기능성뿐만 아니라, 경화에 의해 표면을 더욱 단단하게 하여 부표에 크랙이나 스크래치 등이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 방수 기능을 더욱 향상 시킨다.
더욱 상세하게 설명하면, 상기 오르가노하이드로겐폴리실록산은 1,1,3,3-테트라메틸디실록산, 1,3,5,7,-테트라 메틸시클로테트라 실록산, 메틸히드로젠 실록산 환상 중합체, 메틸히드로젠실록산디메틸실록산 환상 공중합체, 트리스(디메틸히드로젠실록시)메틸실란, 트리스(디메틸히드로젠실록시)페닐실란, 양쪽 말단 트리 메틸실록시기 봉쇄 메틸히드로젠폴리실록산디페닐실록산공중합체 등이 사용될 수 있으며, 상업화된 예로는 MPM사의 TSF-484, DOWCORNING사의 DC-1107, BRB사의 AC-3327등이 있으나 이에 한정되지는 않는다.
또한, 상기 백금촉매의 상업화된 예로는 UMICORE사의 PLATINUM DIVINYL TETRAMETHYLDISILOXANE 등을 사용할 수 있다.
상기 폴리올레핀 엘라스토머는 3 내지 6 중량부가 함유되며, 본 발명에 따른 고밀도 폴리프로필렌 및 산화그레핀이 함유된 친환경 부표용 조성물로 제조되는 부표에 내충격성을 부여하는 역할을 하는데, 특히 저온내충격성을 향상시켜, 겨울철과 같은 수온에서도 부표의 내충격성이 유지될 수 있도록 하는 역할을 한다.
상기 폴리올레핀 엘라스토머의 함량이 3 중량부 미만이면 상기의 효과가 미미하며, 상기 폴리올레핀 엘라스토머의 함량이 6 중량부를 초과하게 되면 상기의 효과는 크게 향상되지 않으면서 부표의 표면경도와 같은 물성이 저하될 수 있다.
상기 커플링제는 2 내지 3 중량부가 함유되며, 본 발명에 따른 고밀도 폴리프로필렌 및 산화그레핀이 함유된 친환경 부표용 조성물을 구성하는 성분 중 친수성 성분과 친유성 성분이 고르게 혼합되어 균질한 물성을 나타낼 수 있도록 하는 역할을 하는데, 실란 커플링제로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 분산제 15 내지 25 중량부가 함유되며, 상기 산화그래핀 분산액이 상기 고밀도 폴리에틸렌에 고르게 분산되도록 하는 역할을 하는데, 아민계 분산제로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 분산제의 함량이 15 중량부 미만이면 상기의 효과가 미미하며, 상기 분산제의 함량이 25 중량부를 초과하게 되면 상기의 효과는 크게 향상되지 않으면서 상대적으로 고밀도 폴리에틸렌이나 산화그레핀 분산액의 함량이 지나치게 줄어들어 부표의 물성이 저하될 수 있다.
상기 충전재는 8 내지 12 중량부가 함유되며, 본 발명을 통해 제조되는 부표의 내충격성이나 내마모성괴 같은 기계적 물성을 향상시키는 역할을 하는데, 탄산칼슘, 탈크, 수산화마그네슘, 실리카, 산화티탄 및 카본 블랙으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 충전재의 함량이 8 중량부 미만이면 상기의 효과가 미미하며, 상기 충전재의 함량이 12 중량부를 초과하게 되면 상기의 효과는 크게 향상되지 않으면서 부표의 물성을 저하시키고, 중량을 지나치게 증가시키기 때문에 바람직하지 못하다.
상기 카놀라유는 15 내지 25 중량부가 함유되며, 상기의 고밀도 폴리에틸렌을 연화하는 역할을 하는데, 상기와 같이 카놀라유가 함유되면 성형이 용이하고 방수성이 개선되며 혼련 중 발생하는 발열을 감소시키므로 가공성이 향상된다.
상기 카놀라유의 함량이 15 중량부 미만이면 상기의 효과가 미미하며, 상기 카놀라유의 함량이 25 중량부를 초과하게 되면 카놀라유 성분이 부표의 표면으로 블리딩(bleeding)되는 현상이 심해져 오히려 가공성이 저하될 수 있다.
또한, 상기 고밀도 폴리에틸렌 및 산화그레핀이 함유된 친환경 부표용 조성물에는 상기 고밀도 폴리에틸렌 100 중량부 대비 자외선 차단제 0.3 내지 0.5 중량부가 더 함유될 수도 있으며, 상기 자외선 차단제는 벤조트리아졸계, 힌다드아민계, 벤조페논계 및 살리실레이트계 화합물로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것이 바람직한데, 자외선으로 인해 부표의 물성이 저하되거나 갈변현상이 발생되는 것을 억제하는 역할을 한다.
상기 자외선 차단제의 함량이 0.3 중량부 미만이면 상기의 효과가 미미하며, 상기 자외선 차단제의 함량이 0.5 중량부를 초과하게 되면 자외선차단 효과는 크게 향상되지 않으면서 고밀도 폴리에틸렌이나 산화그레핀 분산액의 함량이 줄어들기 때문에 바람직하지 못하다.
이하에서는, 본 발명에 따른 고밀도 폴리에틸렌 및 산화그레핀이 함유된 친환경 부표용 조성물을 이용한 부표의 제조방법 및 그 제조방법으로 제조된 부표의 물성을 실시예를 들어 설명하기로 한다.
<제조예 1> 산화그래핀 분산액의 제조
이온수 100 중량부, 그래핀(250nm, 판상형) 0.5 중량부 및 분산제(아민계) 0.05 중량부를 혼합하여 산화그래핀 분산액을 제조하였다.
<실시예 1>
고밀도 폴리프로필렌 100 중량부, 상기 제조예 1을 통해 제조된 산화그레핀 분산액 0.08 중량부, 방오제(1,1,3,3-테트라메틸디실록산) 2 중량부, 폴리올레핀 엘라스토머 4.5 중량부, 커플링제(실란) 2.5 중량부, 분산제(아민계) 20 중량부, 충전재(탄산칼슘) 10 중량부 및 카놀라유 20 중량부를 용융혼합한 후에 냉각하여 펠릿형태의 고밀도 폴리에틸렌 및 산화그레핀이 함유된 친환경 부표용 조성물을 제조하고, 제조된 펠릿을 사출 성형하여 아래 도 1에 나타낸 것과 같은 상판(UP) 및 하판(DOWN)을 하고, 상기 상판과 하판을 열융착하여 아래 도 2에 나타낸 부표로 제조하였다.
상기 실시예 1을 통해 제조된 부표의 물성을 측정하여 아래 표 1에 나타내었다.{단, 부표의 물성은 비중, 인장강도, 신율, 굴곡강도, 굴곡탄성율, 내충격성 및 열변형온도를 측정하여 나타내었다.}
<표 1>
상기 표 1에 나타낸 것처럼, 본 발명의 실시예 1을 통해 제조된 고밀도 폴리에틸렌 및 산화그레핀이 함유된 친환경 부표용 조성물로 제조된 부표는 우수한 물성을 나타내는 것을 알 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 고밀도 폴리에틸렌 및 산화그레핀이 함유된 친환경 부표용 조성물은 내충격성이 우수할 뿐만 아니라, 저온취성 및 열융착성이 우수한 부표를 제공하여 부표에서 발생되는 미세 플라스틱으로 인해 해양환경이 오염되는 것을 억제하기 때문에 친환경적인 효과를 나타낸다.
Claims (7)
- 고밀도 폴리에틸렌, 산화그레핀 분산액, 방오제, 폴리올레핀 엘라스토머, 커플링제, 분산제, 충전재 및 카놀라유로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고밀도 폴리에틸렌 및 산화그레핀이 함유된 친환경 부표용 조성물.
- 청구항 1에 있어서,
상기 고밀도 폴리에틸렌 및 산화그레핀이 함유된 친환경 부표용 조성물은 고밀도 폴리에틸렌 100 중량부, 산화그레핀 분산액 0.03 내지 0.1 중량부, 방오제 1 내지 3 중량부, 폴리올레핀 엘라스토머 3 내지 6 중량부, 커플링제 2 내지 3 중량부, 분산제 15 내지 25 중량부, 충전재 8 내지 12 중량부 및 카놀라유 15 내지 25 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고밀도 폴리에틸렌 및 산화그레핀이 함유된 친환경 부표용 조성물.
- 청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 산화그래핀 분산액은 이온수 100 중량부, 그래핀 0.1 내지 1 중량부 및 분산제 0.01 내지 0.1 중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고밀도 폴리에틸렌 및 산화그레핀이 함유된 친환경 부표용 조성물.
- 청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 방오제는 1분자 중에 3개 이상의 Si-H를 함유하는 오르가노하이드로겐폴리실록산 또는 백금촉매를 포함하여 경화한 실록산계 수지로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고밀도 폴리에틸렌 및 산화그레핀이 함유된 친환경 부표용 조성물.
- 청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 분산제는 아민계 분산제로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고밀도 폴리에틸렌 및 산화그레핀이 함유된 친환경 부표용 조성물.
- 청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 충전재는 탄산칼슘, 탈크, 수산화마그네슘, 실리카, 산화티탄 및 카본 블랙으로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고밀도 폴리에틸렌 및 산화그레핀이 함유된 친환경 부표용 조성물.
- 청구항 1에 있어서,
상기 고밀도 폴리에틸렌 및 산화그레핀이 함유된 친환경 부표용 조성물에는 상기 고밀도 폴리에틸렌 100 중량부 대비 자외선 차단제 0.3 내지 0.5 중량부가 더 함유되며,
상기 자외선 차단제는 벤조트리아졸계, 힌다드아민계, 벤조페논계 및 살리실레이트계 화합물로 이루어진 그룹에서 선택된 하나 이상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고밀도 폴리에틸렌 및 산화그레핀이 함유된 친환경 부표용 조성물.
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