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KR100843597B1 - 양식장용 부이 - Google Patents

양식장용 부이 Download PDF

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Publication number
KR100843597B1
KR100843597B1 KR1020050112204A KR20050112204A KR100843597B1 KR 100843597 B1 KR100843597 B1 KR 100843597B1 KR 1020050112204 A KR1020050112204 A KR 1020050112204A KR 20050112204 A KR20050112204 A KR 20050112204A KR 100843597 B1 KR100843597 B1 KR 100843597B1
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KR
South Korea
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nylon
weight
buoy
parts
layered clay
Prior art date
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KR1020050112204A
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KR20070054325A (ko
Inventor
김명호
양영철
신재용
금종구
Original Assignee
주식회사 엘지화학
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Filing date
Publication date
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Abstract

본 발명은 폴리올레핀 수지에 차단성 수지와 층상점토화합물의 나노복합체 및 상용화제를 건조혼합하여 성형된 양식장용 부이에 관한 것으로, 상기 양식장용 부이는 기계적 강도가 뛰어나고 해수 침투량이 적다.

Description

양식장용 부이{Buoy for farm}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 양식장용 부이의 단면을 전자현미경(x600)으로 관찰한 사진이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 양식장용 부이의 단면을 전자현미경(x5000)으로 관찰한 사진이다.
본 발명은 양식작용 부이에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차단성이 높아 쉽게 변형되거나 부서지지 않고 재활용이 가능한 환경친화적인 양식장용 부이에 관한 것이다.
일반적으로 부이(bouy)는 인근해역에 양식장을 설치하기 위하여 그물이나 줄과 같은 양식구조물을 원통형상의 몸체에 매달아 해상에 띄워 놓을 수 있도록 함으로서 양식장을 설치 및 표시하기 위한 하나의 수단으로 사용되며, 김, 미역 또는 굴 등과 같은 부착성 생물을 해수중에서 양식하는 수산업 분야에서는 없어서는 안될 그물 부품의 일종이다. 상기와 같이 인근해역에 양식장을 설치 및 표시하기 위한 수단으로 사용되는 부이는 대부분이 폴리스티렌 폼(polystrene foam:이하 "스티 로폼"이라 한다.) 또는 폴리에틸렌 발포수지 재질로 제조된 것으로서, 그 중 스티로폼 재질의 부이는 가볍고 부력이 매우 강하고 부식성이 없고 제조단가가 저렴할 뿐만 아니라 설치작업이 용이하다는 장점으로 인하여 현재 가장 많이 사용되고 있으며, 그 구조면에서 부력의 성능을 극대화시키기 위하여 중심부에 해당하는 속이 비어 있는 것과, 강도의 보강 측면에서 중심부에 해당하는 속이 비어 있지 않고 일체형으로 제작된 것이 알려져 있다. 그러나 상기와 같은 스티로폼 재질의 부이는 인장강도가 약하여 파도나 바람에 의하여 충격을 받거나 해상에 떠다니는 각종 부유물체와 충돌하였을 경우 쉽게 파손되고, 스티로폼 자체가 기공이 크고 많기 때문에 해수에서 약 1년 정도 사용하게 되면 해수의 응집으로 부력이 저하되어 부이로서의 제 기능을 발휘하지 못하게 되며, 스티로폼 재질의 부이가 파손되어 생성된 스티로폼 파편이 해상에서 부유하면서 인근해역을 오염시키게 되는 문제점이 있었다. 상기와 같이 파손된 상태로 해상에서 부유하는 스티로폼을 걷어내는 데에는 상당한 인력과 비용이 소요될 뿐만 아니라, 해상으로부터 걷어낸 스티로폼의 재활용이 거의 불가능하기 때문에 대부분 소각시키는 형태로 처리하게 되는데, 스티로폼 소각시에 인체에 유해한 각종 매연이 발생하게 되므로 해상에서 부유하는 스티로폼 파편의 제거에 상당한 어려움을 겪게 되고, 이로 인하여 스티로폼 파편을 해상에 방치하여 둠으로써 해상오염을 가중시키게 되는 문제점이 있었다.
한편, 폴리에틸렌 발포수지 재질의 부이는 스티로폼 부이에 비하여 내파열성 및 인장강도가 우수하므로 각종 원인에 의한 파손의 우려는 적으나, 폴리에틸렌 발포수지 자체가 물을 흡수하는 성질을 가지고 있기 때문에, 폴리에틸렌 발포수지 재 질의 부이를 약 1년 사용하게 되면 부이의 부력이 약해져서 해수중에 잠기게 될 뿐만 아니라, 사출성형방법으로는 제조가 불가능하기 때문에 단순 발포식으로 제조되어 생산성이 저하되고, 이로 인하여 폴리에틸렌 발포수지로 제조된 부이의 생산단가가 상승하게 되므로 양식장용 부이에 적용되는 소재로는 다소 부적합한 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 과제는 기계적 강도가 우수하고 해수 차단성이 우수할 뿐 아니라 성형이 용이한 양식장용 부이를 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 제 1 태양에서는
(a) 폴리올레핀 수지 100중량부; 및
(b) 에틸렌-비닐 알코올 공중합체, 폴리아미드, 이오노머 및 폴리비닐알코올로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 차단성 수지와 층상점토화합물의 차단성 나노복합체 1 내지 60중량부; 및
(c) 상용화제 0.5 내지 30중량부가 건조 혼합(dry-blending)된 조성물을 성형하여 제조된 양식장용 부이를 제공한다.
본 발명의 일 구현예에에 따르면 상기 차단성 나노복합체중 차단성 수지와 층상점토화합물의 중량비는 58.0: 42.0 내지 99.9: 0.1일 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 폴리올레핀 수지는 고밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 선형저밀도 폴리에틸렌 및 에틸렌-프로필렌 공중합체, 메 탈로센 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다. 상기 폴리프로필렌은 프로필렌의 호모폴리머, 코폴리머, 메탈로센 폴리프로필렌, 및 호모폴리머 또는 코폴리머에 탈크, 난연제 등을 첨가하여 일반 폴리프로필렌의 물성을 강화한 복합 수지로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 층상점토화합물이 몬트모릴로나이트, 벤토나이트, 카올리나이트, 마이카, 헥토라이트, 불화헥토라이트, 사포나이트, 베이델라이트, 논트로나이트, 스티븐사이트, 버미큘라이트, 할로사이트, 볼콘스코이트, 석코나이트, 마가다이트 및 케냐라이트로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 폴리아미드가 1) 나일론4.6, 2) 나일론6, 3) 나일론6.6, 4) 나일론6.10, 5) 나일론 7, 6) 나일론 8, 7) 나일론 9, 8) 나일론 11, 9) 나일론 12, 10)나일론 46, 11) MXD6, 12) 무정형 폴리아미드, 13) 1)~12)의 폴리아미드중 2 이상의 성분을 갖는 공중합 폴리아미드, 또는 14) 1)~12)의 폴리아미드중 2이상의 혼합물을 선택하여 사용할 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 이오노머가 용융 지수 0.1 내지 10g/10분(190℃, 2,160g)의 범위일 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 상용화제가 에틸렌-무수에틸렌-아크릴산 공중합체, 에틸렌-에틸아크릴레이트 공중합체, 에틸렌-알킬아크릴레이트-아크릴산 공중합체, 무수말레산 변성(그래프트)고밀도 폴리에틸렌, 무수말레산 변성( 그래프트)선형 저밀도 폴리에틸렌, 에틸렌-알킬메타크릴레이트-메타크릴산 공중합체, 에틸렌-부틸아크릴레이트 공중합체, 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체 및 무수말레산 변성(그래프트)에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상일 수 있다.
이하 본 발명에 대하여 보다 상세히 설명한다.
본 발명의 양식장용 부이는 폴리올레핀 수지 100중량부; 에틸렌-비닐 알코올 공중합체, 폴리아미드, 이오노머 및 폴리비닐알코올로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 차단성 수지와 층상점토화합물의 차단성 나노복합체 1 내지 60중량부; 및 상용화제 0.5 내지 30중량부가 건조 혼합(dry-blending)된 조성물을 성형하여 제조될 수 있다.
상기 폴리올레핀 수지로는 고밀도 폴리에틸렌(HDPE, high density polyethylene), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE, low density polydethylene), 선형저밀도폴리에틸렌(LLDPE, linear low density polyethylene), 에틸렌-프로필렌 공중합체, 메탈로센 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상을 사용할 수 있다. 상기 폴리프로필렌은 프로필렌의 호모폴리머, 코폴리머, 메탈로센 폴리프로필렌, 및 호모폴리머 또는 코폴리머에 탈크, 난연제 등을 첨가하여 일반 폴리프로필렌의 물성을 강화한 복합 수지로 이루어지는 군으로부터 1종 이상이 선택되어 사용될 수 있다.
본 발명의 차단성 나노복합체는 층상점토화합물(clay)을 에틸렌-비닐 알코올 공중합체(EVOH), 폴리아미드(p.olyamide), 이오노머(ionomer) 및 폴리비닐알코올 (PVA) 중에서 선택된 1종 이상의 차단성수지와 혼합하여 제조할 수 있다.
상기 차단성 나노복합체중 차단성수지와 층상점토화합물의 중량비는 58.0: 42.0 내지 99.9: 0.1이며, 바람직하게는 85.0: 15.0 내지 99.0: 1.0이다. 상기 차단성수지의 중량비가 58.0 미만이면 층상점토화합물의 뭉침 현상이 발생하여 분산이 적절하게 이루어지지 못하고, 차단성수지의 중량비가 99.9를 초과하면 차단성 상승효과가 미미해서 바람직하지 못하다
상기 층상점토화합물은 유기화제가 층상점토화합물의 층간 사이에 게재되어 있는 유기화된 층상점토화합물인 것이 바람직하다. 상기 층상점토화합물 내의 유기화제 함량은 1 내지 45중량%인 것이 바람직하다. 유기화제 함량이 1중량% 미만이면 층상점토화합물과 차단성수지와의 상용성이 떨어지고, 45중량%를 초과하면 차단성수지 사슬의 층간 삽입이 용이하지 못해서 바람직하지 못하다.
상기 층상 점토화합물은 몬트모릴로나이트(montmorllonite), 벤토나이트(bentonite), 카올리나이트(kalinite), 마이카(mica), 헥토라이트(hectorite), 불화헥토라이트(fluorohectorite), 사포나이트(saponite), 베이델라이트(beidelite), 논트로나이트(nontronite), 스티븐사이트(stevensite), 버미큘라이트(vermiculite), 할로사이트(hallosite), 볼콘스코이트(volkonskoite), 석코나이트(suconite), 마가다이트(magadite), 및 케냐라이트(kenyalite)로 이루어지는 군으로부터 1 종 이상 선택되는 것이 바람직하며, 유기화제는 1(primary)내지 4차 암모늄(quaternary ammonium), 포스포늄(phosphonium), 말레에이트(maleate), 석시네이트(succinate), 아크릴레이트(acrylate), 벤질릭 하이드로젠(benzyic hydrogens), 옥사졸린(oxazoline) 및 디메틸디스테아릴암모늄(dimethyldistearylammonium)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 작용기를 포함하는 유기물인 것이 바람직하다.
본 발명에 사용되는 에틸렌-비닐알코올 공중합체의 에틸렌 함량은 10 내지 50몰%인 것이 바람직하다. 상기 에틸렌의 함량이 10몰% 미만일 경우에는 가공성이 저하되어 용융성형이 어려우며, 50몰% 초과할 경우에는 해수 차단성이 충분하지 않다는 문제점이 있다.
본 발명에 사용되는 폴리아미드는 1) 나일론4.6, 2) 나일론6, 3) 나일론6.6, 4) 나일론6.10, 5) 나일론 7, 6) 나일론 8, 7) 나일론 9, 8) 나일론 11, 9) 나일론 12, 10)나일론 46, 11) MXD6, 12) 무정형 폴리아미드, 13) 1)~12)의 폴리아미드중 2 이상의 성분을 갖는 공중합 폴리아미드, 또는 14) 1)~12)의 폴리아미드중 2 이상의 혼합물이 선택되어 사용될 수 있다.
상기 무정형 폴리아미드는 차동 주사 열량계(DSC)로 측정하였을 때(ASTM D-3417,10oC/분) 흡열 결정질 융점 피이크가 없는, 결정성이 부족한 폴리아미드를 의미한다.
일반적으로 폴리아미드는 디아민과 디카르복실산으로부터 제조될 수 있다. 디아민의 예로는 헥사메틸렌디아민, 2-메틸펜타메틸렌디아민, 2,2,4-트리메틸헥사메틸렌디아민, 2,4,4-트리메틸헥사메틸렌디아민,
비스(4-아미노시클로헥실)메탄, 2,2-비스(4-아미노시클로헥실)이소프로필리딘, 1,4-디아미노시클로헥산, 1,3-디아미노시클로헥산, 메타-크실릴렌디아민, 1,5-디아미노펜탄, 1,4-디아미노부탄, 1,3-디아미노프로판, 2-에틸디아미노부탄, 1,4-디아미노메틸시클로헥산, 메탄-크실릴렌디아민, 알킬 치환 또는 비치환 m-페닐렌디아민 및 p-페닐렌디아민 등이 있다. 디카르복실산의 예로는 알킬 치환 또는 비치환 이소프탈산, 테레프탈산, 아디프산, 세박산, 부탄디카르복실산 등이 있다.
지방족 디아민과 지방족 디카르복실산으로부터 제조되는 폴리아미드는 전통적인 반결정질 폴리아미드(결정질 나일론으로도 칭함)이고 무정형 폴리아미드가 아니다. 방향족 디아민과 방향족 디카르복실산으로부터 제조되는 폴리아미드는 통상적인 용융 가공조건 하에서는 처리하기 곤란한 점이 있다.
따라서 무정형 폴리아미드는 디아민과 디카르복실산 중 어느 한 쪽이 방향족이고 나머지 다른 한쪽이 지방족인 경우에 바람직하게 제조될 수 있다. 이 때 무정형 폴리아미드의 지방족 기들은 바람직하게는 탄소수 1 내지 15의 지방족 또는 탄소수 4 내지 8의 지환족 알킬이다. 무정형 폴리아미드의 방향족 기들은 탄소수 1 내지 6의 치환기를 갖는 모노 또는 비시클릭 방향족기인 것이 바람직하다. 그러나, 상기와 같은 무정형 폴리아미드가 본 발명에 반드시 적합한 것은 아닌데, 예를 들면, 메타크실렌디아민 아디프아미드는 열성형 작업에 전형적인 가열 조건하에서 쉽게 결정화되며, 또한 배향시킬 때에도 결정화되므로 바람직하지 못하다.
본 발명에 적합한 무정형 폴리아미드의 구체적인 예로는 헥사메틸렌디아민 이소프탈아미드, 이소프탈산/테레프탈산의 비율이 99/1 내지 60/40인 헥사메틸렌 디아민 이소프탈아미드/테레프탈아미드 삼원 공중합체, 2,2,4- 와 2,4,4,-트리메틸헥사메틸렌디아민 테레프탈아미드의 혼합물, 이소프탈산 또는 테레프탈산, 또는 이 들의 혼합물과 헥사메틸렌디아민 또는 2-메틸펜타메틸렌디아민의 공중합체를 포함한다. 테레프탈산 함량이 높은 헥사메틸렌디아민 이소프탈아미드/테레프탈아미드를 기재로 하는 폴리아미드 또한 유용할 수 있으나, 가공처리 가능한 무정형 폴리아미드를 생성하기 위해 2-메틸디아미노펜탄과 같은 제 2의 디아민이 혼합되어야 한다.
상기 무정형 폴리아미드는 상기 단량체만을 기재로 하는 중합체가 카프로락탐 또는 라우릴 락탐과 같은 소량의 락탐 종들을 공단량체로서 함유할 수 있다. 중요한 것은 폴리아미드가 전체로서 무정형이어야 하는 것이다. 그러므로 소량의 상기 공단량체들은 폴리아미드에 결정성을 부여하지 않는 한 혼입될 수 있다. 또한 글리세롤, 솔비톨 또는 톨루엔술폰아미드(센티사이저(Santicizer)8몬산토)와 같은 액체 또는 고체 가소제가 약 10중량% 이하로 무정형 폴리아미드에 함께 포함될 수 있다. 대부분의 적용에 있어서 무정형 폴리아미드의 Tg(건조한 상태, 즉 약 0.12중량% 이하의 수분을 함유하는 상태에서 측정됨)는 약 70oC 내지 약 170oC, 바람직하게는 약 80oC 내지 160oC 범위 내이어야 한다. 상기와 같이 특정 블렌딩되지 않는 무정형 폴리아미드는 건조시 대략 125oC의 Tg를 갖는다. Tg의 하한은 명확하지 않으며 70OC가 대략적인 하한이다. Tg의 상한 역시 명확하지 않다. 그러나 약 170oC 이상의 폴리아미드를 사용하면 쉽게 열성형 할 수 없다. 그러므로 산 및 아민 부분 둘 다 방향족기를 갖는 폴리아미드는 Tg가 너무 높아 열성형시킬 수 없으며 따라서 본 발명의 목적에는 일반적으로 부적합하다.
상기 b) 의 폴리아미드 성분은 또한 1종 이상의 반결정질 폴리아미드를 포함한다. 이 용어는 전통적인 반결정질 폴리아미드를 말하는 데, 이는 일반적으로 나일론6 또는 나일론 11과 같은 락탐 또는 아미노산으로 제조되거나, 헥사메탈렌디아민과 같은 디아민을 숙신산, 아디프산, 또는 세박산과 같은 이염기산과 축합하여 제조된다. 상기 폴리아미드의 공중합체 및 삼원공중합체, 예를 들면 헥사메틸렌디아민/아디프산과 카프로락탐(나일론 6,66)의 공중합체가 모두 포함된다. 2 이상의 결정질 폴리아미드의 혼합물도 사용될 수 있다. 반 결정질 및 무정형 폴리아미드는 모두 당업자들에게 잘 알려진 축중합에 의해 제조된다.
본 발명에 사용되는 이오노머는 아크릴산과 에틸렌의 공중합체인 것이 바람직하며, 용융지수는 0.1 내지 10 g/10min(190 ℃, 2,160 g)의 범위인 것이 바람직하다.
상기 차단성 나노복합체는 폴리올레핀 수지 100중량부에 대하여 1 내지 60중량부로 포함되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 3 내지 30중량부로 포함되는 것이다. 차단성 나노복합체가 1중량부 미만이면 차단성 향상효과가 적고, 60중량부를 초과하면 가공이 용이하지 못하고 성형물의 물성이 저하되는 단점이 있어서 바람직하지 못하다.
차단성 나노복합체에서 층상점토화합물이 불연속상인 차단성수지 내부에 미세하게 박리될수록 뛰어난 차단 효과를 발휘한다. 이는 차단성수지 내부에 미세하게 박리된 층상점토화합물이 차단막을 형성하게 되어 차단성수지 자체의 차단성 및 기계적 물성을 향상시키는 역할을 하게 되며, 궁극적으로 조성물 자체의 차단성 및 기계적 물성을 향상시키는 효과까지 얻는 것이다. 따라서, 본 발명에서는 차단성수지와 층상점토화합물을 혼련하여 차단성수지내에 층상점토화합물을 나노크기로 분산시켜 고분자 사슬과 층상점토화합물과의 접촉 면적을 최대화하여 가스 투과 억제 및 액체 투과 억제 기능을 극대화한다.
본 발명에 사용되는 상용화제는 상기 폴리올레핀 수지와 차단성 나노복합체와의 상용성을 향상시켜 안정한 구조의 조성물을 형성시키도록 하는 작용을 한다.
상기 상용화제는 극성기를 함유하는 탄화수소계 중합체를 사용하는 것이 바람직하다. 극성기를 함유하는 탄화수소계 중합체를 사용할 경우, 중합체의 베이스로 이루어지는 탄화수소 중합체 부분에 의해 상용화제와 폴리올레핀 수지, 및 상용화제와 차단성 수지 나노복합체와의 친화성이 양호하게 되어, 결과적으로 얻어지는 수지 조성물에 안정한 구조를 형성시킨다.
상기 상용화제는 에폭시 변성 폴리스티렌 공중합체, 에틸렌-무수에틸렌-아크릴산 공중합체, 에틸렌-에틸아크릴레이트 공중합체, 에틸렌-알킬아크릴레이트-아크릴산 공중합체, 무수말레산 변성(그래프트)고밀도 폴리에틸렌, 무수말레산 변성(그래프트)선형 저밀도 폴리에틸렌, 에틸렌-알킬메타크릴레이트-메타크릴산 공중합체, 에틸렌-부틸아크릴레이트 공중합체, 에틸렌-비닐아세테이트 공중합체, 및 무수말레산 변성(그래프트)에틸렌-비닐아세테이트 공중합체로 이루어지는 군으로부터 1 종 이상 선택된 화합물, 또는 이들의 변성물인 혼합물을 사용할 수 있다.
상기 상용화제는 폴리올레핀 수지 100중량부에 대하여 0.5 내지 30중량부로 포함되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 1 내지 15중량부로 포함되는 것이 다. 상기 상용화제가 0.5중량부 미만이면 조성물의 성형시 성형물의 기계적 물성이 나쁘고, 30중량부를 초과하면 조성물의 성형가공이 용이하지 못하여 바람직하지 못하다.
상기 에폭시 변성 폴리스티렌 공중합체를 상용화제로 사용할 경우에는 스티렌 70 내지 99 중량부, 및 하기 화학식 1로 표시되는 에폭시 화합물 1 내지 30 중량부를 포함하는 주쇄와 화학식 2의 아크릴계 단량체 1 내지 80 중량부로 이루어지는 가지를 포함하는 공중합체가 바람직하다:
[화학식 1]
Figure 112005067496955-pat00001
상기 화학식 1에서,
R 및 R'는 각각 독립적으로 분자구조의 말단에 이중결합기를 갖는 탄소수 1 내지 20의 지방족 또는 탄소수 5 내지 20의 방향족 화합물의 잔기이다.
[화학식 2]
Figure 112005067496955-pat00002
또한, 상기 무수말레산 변성(그래프트)고밀도 폴리에틸렌, 무수말레산 변성(그래프트)선형 저밀도 폴리에틸렌, 또는 무수말레산 변성(그래프트)에틸렌-비닐아세테이트 공중합체는 각각 주쇄 100 중량부에 대하여 무수말레산 0.1 내지 10 중량 부로 이루어지는 가지로 구성되는 것이 바람직하다. 무수말레산 함량이 0.1중량부 미만이면 상용화제로서 성능발휘가 어렵고 10중량부 초과하면 조성물을 성형할 시 냄새가 많이 나서 바람직하지 못하다.
본 발명에서는 상기 차단성 나노복합체 조성물을 성형하여 양식장용 부이를 제조하게 된다. 상기 차단성 나노복합체 조성물을 건조 혼합(dry-blending)함으로써 차단성 나노복합체의 모폴로지를 유지한 채로 성형하여, 제조된 양식장용 부이에서도 박리된 나노복합체가 폴리올레핀 매트릭스에 분산된 구조를 유지함으로써 차단성이 우수하게 된다.
이때 성형방법은 중공성형, 압출성형, 압공성형, 사출성형등 통상적인 성형방법을 이용할 수 있다.
이하 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 더욱 상세히 설명할 것이나, 하기 실시예는 본 발명을 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위를 제한하려는 것은 아니다.
실시예
이하 실시예에서 사용한 재료는 다음과 같다:
EVOH: E-105B (Kuraray, 일본)
HDPE: BE0350 (엘지화학)
아모퍼스 나일론: Dupont(USA) 제품 SELAR 2072
나일론 6, 12: Dupont(USA), Zytel 158L
나일론 6: KP 케미칼즈 제품 EN 300
클레이: SCP 제품 Closite 30B
산화방지제: 송원산업의 제품 IR 1010
제조예 1(나일론 6- 층상점토화합물 나노복합체 제조)
나일론 6 97 중량%를 이축압출기(SM 플라텍 동방향 회전 이축 압출기, Φ40)의 주호퍼에 투입하고, 층상 점토화합물로 유기화된 몬트모릴로나이트 3 중량% 및 상기 나일론 6 및 층상점토화합물을 합한 양 100중량부에 대하여 산화방지제 IR 1010 0.1중량부를 사이드 피더에 분리투입한 후, 나일론6/층상점토화합물 나노복합체를 펠릿 형태로 제조하였다. 이때 압출 온도는 220-225-245-245-245-245-245 ℃이고, 스크류 속도는 300 rpm이고, 토출조건은 40 ㎏/hr였다.
제조예 2( 아모퍼스 나일론- 층상점토화합물 나노복합체 제조)
아모퍼스 나일론 97중량%를 이축압출기(SM 플라텍 동방향 회전 이축 압출기, Φ40)의 주호퍼에 투입하고, 층상 점토화합물로 유기화된 몬트모릴로나이트 3 중량% 및 상기 아모퍼스 나일론과 층상점토화합물을 합한 양 100중량부에 대하여 산화방지제 IR 1010 0.1 중량부를 사이드 피더에 분리투입한 후, 아모퍼스 나일론/층상점토화합물 나노복합체를 펠릿 형태로 제조하였다. 이때 압출 온도는 215-225-235-235-235-235-230 ℃이고, 스크류 속도는 300 rpm이고, 토출조건은 40 ㎏/hr였다.
제조예 3(나일론 6,12- 층상점토화합물 나노복합체 제조)
나일론 6,12 97중량%를 이축압출기(SM 플라텍 동방향 회전 이축 압출기, Φ40)의 주호퍼에 투입하고, 층상 점토화합물로 유기화된 몬트모릴로나이트 3중량% 및 상기 나일론 6,12와 층상 점토화합물을 합한 양 100중량부에 대하여 산화방지제 IR 1010 0.1 중량부를 사이드 피더에 분리투입한 후, 나일론6,12/층상점토화합물 나노복합체를 펠릿 형태로 제조하였다. 이때 압출 온도는 225-245-245-245-245-245-240 ℃이고, 스크류 속도는 300rpm이고, 토출조건은 40㎏/hr였다.
제조예 4( EVOH - 층상점토화합물 나노복합체 제조)
EVOH 6,12 97중량%를 이축압출기(SM 플라텍 동방향 회전 이축 압출기, Φ40)의 주호퍼에 투입하고, 층상 점토화합물로 유기화된 몬트모릴로나이트 3중량% 및 상기 EVOH와 층상 점토화합물을 합한 양 100중량부에 대하여 산화방지제 IR 1010 0.1 중량부를 사이드 피더에 분리투입한 후, EVOH/층상점토화합물 나노복합체를 펠릿 형태로 제조하였다. 이때 압출 온도는 225-245-245-245-245-245-240 ℃이고, 스크류 속도는 300rpm이고, 토출조건은 40㎏/hr였다.
실시예 1
상기 제조예 1에서 제조한 나일론 6/층상점토화합물 나노복합체 4중량부, HDPE 100중량부 및 상용화제 2중량부를 텀블 믹서를 사용하여 건조 혼합한 다음, 중공성형기(SMC- Φ60 블로우 성형기)의 주호퍼에 투입하여 195-210-220-220℃의 압출가공온도에서 중공성형하여 5000ml 부피의 부이를 제작하였다. 도 1 및 도 2에 상기 실시예에 따라 제조한 양식장용 부이의 단면의 전자현미경 사진(x200 및 x5000)을 나타내었다.
도 1 및 도 2에서 보듯이 본 발명에 따른 양식장용 부이의 단면미세구조가 멀티플 라멜라 구조를 가진다는 것을 알 수 있다.
실시예 2
상기 제조예 1에서 제조한 나일론 6/층상점토화합물 나노복합체 15중량부, HDPE 100중량부 및 상용화제 7중량부를 텀블 믹서를 사용하여 건조 혼합한 다음, 중공성형기(SMC- Φ60 블로우 성형기)의 주호퍼에 투입하여 195-210-220-220℃의 압출가공온도에서 중공성형하여 5000ml의 부이를 제작하였다.
실시예 3
상기 제조예 1에서 제조한 나일론 6/층상점토화합물 나노복합체 55중량부, HDPE 100중량부 및 상용화제 20중량부를 텀블 믹서를 사용하여 건조 혼합한 다음, 중공성형기(SMC- Φ60 블로우 성형기)의 주호퍼에 투입하여 195-210-220-220℃의 압출가공온도에서 중공성형하여 5000ml의 부이를 제작하였다.
실시예 4
상기 제조예 2에서 제조한 아모퍼스 나일론/층상점토화합물 나노복합체 15중량부, HDPE 100중량부 및 상용화제 7중량부를 텀블 믹서를 사용하여 건조 혼합한 다음, 중공성형기(SMC- Φ60 블로우 성형기)의 주호퍼에 투입하여 195-205-205-205℃의 압출가공온도에서 중공성형하여 5000ml의 부이를 제작하였다.
실시예 5
상기 제조예 3에서 제조한 나일론 6, 12/층상점토화합물 나노복합체 15중량부, HDPE 100중량부 및 상용화제 7중량부를 텀블 믹서를 사용하여 건조 혼합한 다음, 중공성형기(SMC- Φ60 블로우 성형기)의 주호퍼에 투입하여 205-225-225-225℃의 압출가공온도에서 중공성형하여 5000ml의 부이를 제작하였다.
실시예 6
상기 제조예 4에서 제조한 EVOH/층상점토화합물 나노복합체 15중량부, HDPE 100중량부 및 상용화제 7중량부를 텀블 믹서를 사용하여 건조 혼합한 다음, 중공성형기(SMC- Φ60 블로우 성형기)의 주호퍼에 투입하여 185-195-195-195℃의 압출가공온도에서 중공성형하여 5000ml의 부이를 제작하였다.
비교예 1
HDPE 100중량부를 중공성형기(SMC- Φ60 블로우 성형기) 의 주호퍼에 투입하여 185-190-190-190℃의 압출가공온도에서 중공성형하여 5000ml의 부이를 제작하였다.
비교예 2
HDPE 100중량부, 나일론6 4중량부 및 상용화제 2중량부를 중공성형기(SMC- Φ60 블로우 성형기) 의 주호퍼에 투입하여 195-210-220-220℃의 압출가공온도에서 중공성형하여 5000ml의 부이를 제작하였다.
비교예 3
HDPE 100중량부, 나일론 6 15중량부 및 상용화제 7중량부를 중공성형기(SMC- Φ60 블로우 성형기) 의 주호퍼에 투입하여 185-190-190-190℃의 압출가공온도에서 중공성형하여 5000ml의 부이를 제작하였다.
비교예 4
HDPE 100중량부, 나일론6 55중량부 및 상용화제 20중량부를 중공성형기(SMC- Φ60 블로우 성형기) 의 주호퍼에 투입하여 185-190-190-190℃의 압출가공온도에서 중공성형하여 5000ml의 부이를 제작하였다.
비교예 5
HDPE 100중량부, 아모퍼스 나일론 15중량부 및 상용화제 7중량부를 중공성형기(SMC- Φ60 블로우 성형기) 의 주호퍼에 투입하여 195-205-205-205℃의 압출가공온도에서 중공성형하여 5000ml의 부이를 제작하였다.
비교예 6
HDPE 100중량부, 나일론6,12 15중량부 및 상용화제 7중량부를 중공성형기(SMC- Φ60 블로우 성형기) 의 주호퍼에 투입하여 205-225-225-225℃의 압출가공온도에서 중공성형하여 5000ml의 부이를 제작하였다.
비교예 7
발포제를 함유한 폴리에틸렌으로 제조한 부이제조용 컴파운드 펠릿( eclipsepolymer, 한국)을 사출성형기(Injection molding machine, LG사출기 75톤)를 사용하여 95도의 압입 온도, 175도의 금형온도에서 570초의 발포시간을 주어 발포성형하였다.
차단성 시험
상기 실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 7에서 제조한 양식장용 부이 내부에 헬륨 가스를 충진한 후(충진 이유) 밀봉하였다. 밀봉한 부이를 50℃ 고온, 50% RH 조건으로 세팅한 항온항습실험실내에 해수로 충진한 수조위에 설치한 후 3개월동안 방치한 후 다시 부이를 수거하였다. 수거한 부이의 무게를 측정하여 부이 내부에 침투한 해수량을 측정하였다.
구분 해수침투량(g)
실시예 1 0.04
실시예 2 0.26
실시예 3 0.43
실시예 4 0.38
실시예 5 0.21
실시예 6 0.58
비교예 1 12.35
비교예 2 11.27
비교예 3 11.45
비교예 4 11.77
비교예 5 10.96
비교예 6 11.19
비교예 7 11.91
인장강도 시험
상기 실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 7에서 제조한 양식장용 부이는 ASTM D 638과 같은 방법으로 인장강도를 측정하였으며 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
구분 인장강도(kgf/mm2)
실시예 1 236
실시예 2 266
실시예 3 273
실시예 4 282
실시예 5 307
실시예 6 228
비교예 1 216
비교예 2 206
비교예 3 223
비교예 4 222
비교예 5 217
비교예 6 220
비교예 7 197
상기 표 1 및 2에서 볼 수 있듯이, 폴리올레핀 수지에 차단성수지/층상점토화합물의 차단성 나노복합체 및 상용화제를 건조 혼합한 조성물을 사용하여 성형한 실시예에 따른 양식장용 부이는 비교예에 따른 양식장용 부이에 비하여 해수차단성 및 인장강도가 우수함을 알 수 있다.
본 발명에 따른 양식장용 부이는 기계적 강도가 우수하고, 해수차단성이 우수할 뿐만 아니라, 용이하게 성형할 수 있다.

Claims (11)

  1. 폴리올레핀 수지 100중량부;
    에틸렌-비닐알코올 공중합체, 폴리아미드, 이오노머 및 폴리비닐알콜로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상의 차단성 수지와 층상점토화합물의 차단성 나노복합체 1 내지 60중량부; 및
    상용화제 0.5 내지 30중량부가 건조혼합된 조성물을 성형하여 제조되며,
    상기 차단성 나노복합체중 차단성 수지와 층상점토화합물의 중량비는 58.0:42.0 내지 99.9:0.1인 양식장용 부이.
  2. 제 1항 있어서, 상기 폴리올레핀 수지가 고밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 에틸렌-프로필렌 공중합체, 메탈로센 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 양식장용 부이.
  3. 제 2항 있어서, 상기 폴리프로필렌이 프로필렌의 호모폴리머, 코폴리머, 메탈로센 폴리프로필렌 및 프로필렌의 호모폴리머 또는 코폴리머에 탈크 및 난연제로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 첨가한 복합수지로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 양식장용 부이.
  4. 삭제
  5. 제 1항 있어서, 상기 층상점토화합물이 몬트모릴로나이트, 벤토나이트, 카올린나이트, 마이카, 헥토라이트, 불화헥토라이트, 사포나이트, 베이델라이트, 논트로나이트, 스티븐사이트, 버미큘라이트, 할로사이트, 볼콘스코이트, 석코나이트, 마가다이트 및 케냐라이트로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상인 것을 특징으로 하는 양식장용 부이.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 층상점토화합물이 층상점토화합물내에 1 내지 45중량%의 유기화제를 포함하는 것을 특징으로 하는 양식장용 부이.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 유기화제가 1 내지 4차 암모늄, 포스포늄, 말레에이트, 석시네이트, 아크릴레이트, 벤질릭 하이드로젠, 옥사졸린 및, 디메틸디스테아릴암모늄으로 이루어지는 군으로부터 선택된 어느 하나의 작용기를 포함하는 유기물인 것을 특징으로 하는 양식장용 부이.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 에틸렌-비닐알콜 공중합체중 에틸렌 함량이 10 내지 50몰%인 것을 특징으로 하는 양식장용 부이.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 폴리아미드가 1) 나일론4.6, 2) 나일론6, 3) 나일론 6.6, 4) 나일론6.10, 5) 나일론7, 8) 나일론9, 8) 나일론11, 9) 나일론12, 10) 나일론46, 11) MXD6, 12) 무정형 폴리아미드, 13) 1)~12)의 폴리아미드중 2이상의 성분을 갖는 공중합 폴리아미드 또는 14) 1)~12)의 폴리아미드중 2이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 양식장용 부이.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 무정형 폴리아미드의 유리전이온도가 70 내지 170℃인 것을 특징으로 하는 양식장용 부이.
  11. 제 9항에 있어서, 상기 무정형 폴리아미드가 헥사메틸렌디아민 이소프탈아미드, 이소프탈산/테레프탈산의 비율이 99/1 내지 60/40인 헥사메틸렌디아민 이소프탈아미드/테레프탈아미드 삼원공중합체, 2,2,4- 및 2,4,4-트리메틸헥사메틸렌디아민 테레프탈아미드의 혼합물, 및 이소프탈산 또는 테레프탈산 또는 이의 혼합물과 헥사메텔렌디아민 또는 2-메틸펜타메틸렌디아민의 공중합체로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 양식장용 부이.
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