KR102312662B1 - 내환경응력균열저항성 및 내충격성을 갖는 친환경 부표용 사출성형 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 내환경응력균열저항성 및 내충격성을 갖는 친환경 부표용 사출성형 조성물 및 이를 이용하여 사출성형에 의해 제조되는 친환경 부표에 관한 것이며, 중밀도 폴리에틸렌(MDPE) 30 ~ 70중량부, 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 30 ~ 70중량부, 폴리에틸렌과 글리시딜 관윽기를 갖는 공중합체 1 ~ 10중량부 및 아민계 산화방지제 0.1 ~ 2중량부를 포함하는 것으로 이루어진다.
본 발명의 친환경 부표용 사출성형 조성물은 중밀도 폴리에틸렌(MDPE)와 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)의 적절한 조합에 의해 사출성형재료에 적합한 물성을 나타내며, 사출성형에 의해 제조된 부표의 충격강도 등 기계적 특성 및 내환경응력균열저항성(ESCR) 특성이 우수한 효과를 나타낸다.

Description

내환경응력균열저항성 및 내충격성을 갖는 친환경 부표용 사출성형 조성물{Injection Molded composition for buoy with excellent Environmental Stress Crack Resistance and Impact Resistance}
본 발명은 내환경응력균열저항성 및 내충격성을 갖는 친환경 부표용 사출성형 조성물에 관한 것이며, 구체적으로는 중밀도 폴리에틸렌과 고밀도 폴리에틸렌의 조합에 의해 내환경응력균열저항성(Environmental Stress Crack Resistance : ESCR) 및 내충격성을 향상시킨 부표용 사출성형 조성물에 관한 것이다.
부표는 부구(浮具)라고도 하며, 각종 양식장, 어장표식, 그물표식 등 해상용 어로표식과 선박의 안전한 항해를 돕기 위하여 수면위에 띄워 항로를 지시하거나 암초 또는 침몰선 등 항해상의 위험물의 존재를 경고하기 위하여 설치되는 표시판이며, 부력이 크고 가격이 저렴하여 스티로폼 재질의 부표가 널리 사용되고 있으나, 스티로폼 재질의 부표는 충격과 햇빛에 약하여 쉽게 부서지거나 탈락되어 해양오염에 큰 문제를 발생시키고 있다.
상기한 문제점을 해결하기 위해 부표의 재질을 폴리에틸렌으로 대체하여 회전성형, 사출성형 및 중공성형 등의 방법으로 부표를 제조하고 있으나 성형에 적용하는 성형재료는 다양한 물성을 만족하여야 한다.
특히, 1,000ton 이상의 형체력을 가지는 대형 사출기에서 제조되기 위해서는 성형재료는 높은 흐름성을 지니고 있어야 하지만, 높은 흐름성을 가진 폴리에틸렌은 내환경응력균열저항성(ESCR) 및 내충격성이 떨어지기 때문에 오랜시간 해양에서 염수와 UV를 버티며 5년이상 문제가 발생하지 않아야 하는 부표의 특성을 만족시키지 못하고 있으므로 이를 해결하기 위하여 흐름성이 높으면서도 내환경응력균열저항성(ESCR) 및 내충격성이 우수한 부표 제작을 위하여 사출성형용 수지재료의 개발이 필요하다.
폴리에틸렌 성형재료의 내환경응력균열저항성(ESCR) 개선과 관련한 선행기술로 예를 들면, 특허문헌 1에 지글러-나타 촉매 및 두 개 이상의 반응기를 사용하는 멀티모달 공정으로 제조된 중공성형용 폴리에틸렌 수지이고, 상기 폴리에틸렌 수지는 중량평균분자량이 350,000 ~ 400,000g/mol이고, 분자량 분포가 12 ~ 25이고, 밀도가 0.954 ~ 0.960g/㎤이고, 용융지수가 0.10 ~ 0.16g/10min로서, 상기 폴리에틸렌 수지는 인장강도가 250kgf/㎠ 이상이고, 굴곡탄성율이 10,000kgf/㎠ 이상이고, 아이조드 충격강도가 20kgf·cm/cm 이상이고, 내환경응력균열저항성(ESCR)이 400시간 이상인 것을 특징으로 하는 중공성형용 폴리에틸렌 수지를 개시하고 있으며, 특허문헌 2에 지글러-나타 촉매 및 가스(Gas) 공정으로 제조된 강관코팅용 폴리에틸렌 수지로서, 상기 폴리에틸렌 수지는 밀도가 0.925 ~ 0.930g/㎤, 용융지수가 5 ~ 7g/10min, 인장강도가 150kgf/㎠ 이상이고, IZOD 저온 충격강도가 8kgf·cm/cm 이상이고, 상기 수지를 이용하여 내환경응력균열저항성(ESCR)이 800시간 이상이고, 상기 수지를 이용하여 내환경응력균열저항성(ESCR)이 100% 이상인 것을 특징으로 하는 강관코팅용 폴리에틸렌 수지을 개시하고 있다.
또 특허문헌 3에는 에틸렌 반복단위 또는 알파-올레핀 반복단위를 포함한 라멜라(lamellar) 결정 및 상기 라멜라 결정간의 결합을 매개하는 연결분자를 포함하고, 상기 라멜라(lamellar) 결정의 표면적이 3.0x10-9 ~ 9.0x10-9m2/mol 이고, 에틸렌/알파-올레핀 공중합체 함량을 기준으로 상기 연결분자의 함량 비율이 0.01 ~ 0.1이며, 엉킴 분자량이 7000g/mol ~ 20,000g/mol인 내환경응력균열성이 우수한 에틸렌/알파-올레핀 공중합체를 개시하고 있다.
본 발명의 발명자는 중밀도 폴리에틸렌과 고밀도 폴리에틸렌의 조합에 따른 사출성형용 성형재료에 의해 내환경응력균열저항성 및 내충격성이 우수한 부표를 제작하고 본 발명을 완성하였다.
KR 10-1753985 B1 KR 10-1840124 B1 KR 10-2048521 B1
본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 내환경응력균열저항성(Environmental Stress Crack Resistance : ESCR) 및 내충격성을 갖는 친환경 부표용 사출성형 조성물의 제공에 관한 것이며, 보다 상세하게는 사출성형의 성형재료로 적합한 물성을 갖도록 중밀도 폴리에틸렌과 고밀도 폴리에틸렌을 적의 조합하여 내환경응력균열저항성(ESCR) 및 내충격성을 갖는 부표 제작용 사출성형 조성물을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.
본 발명에 따른 과제의 해결수단으로 내환경응력균열저항성 및 내충격성을 갖는 친환경 부표용 사출성형 조성물은 중밀도 폴리에틸렌(MDPE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 폴리에틸렌과 글리시딜 관능기를 갖는 공중합체 및 아민계 산화방지제를 포함하는 것으로 이루어진다.
본 발명의 내환경응력균열저항성 및 내충격성을 갖는 친환경 부표용 사출성형 조성물에 따른 일 실시형태는 중밀도 폴리에틸렌(MDPE) 30 ~ 70중량부, 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 30 ~ 70중량부, 폴리에틸렌과 글리시딜 관능기를 갖는 공중합체 1 ~ 10중량부 및 아민계 산화방지제 0.1 ~ 2중량부를 포함하는 것으로 이루어진다.
그리고 발명의 또 다른 과제의 해결수단으로는 상기 부표용 사출성형 조성물을 이용하여 사출성형에 의해 제조된 친환경 부표로 이루어지며, 본 발명에 따른 친환경 부표는 충격강도 10이상, 내환경응력균열저항성(ESCR) 1000시간 이상의 특성을 나타낸다.
본 발명의 친환경 부표용 사출성형 조성물은 중밀도 폴리에틸렌(MDPE)와 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)의 적절한 조합에 의해 사출성형재료에 적합한 물성을 나타내며, 사출성형에 의해 제조된 부표의 충격강도 등 기계적 특성 및 내환경응력균열저항성(ESCR) 특성이 우수한 효과를 나타낸다.
이하에서는 본 발명을 실시하기 위한 구체적 내용 및 <실시예> 에 의해 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만 아래 기재 내용 및 실시예의 기재에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 내환경응력균열저항성 및 내충격성을 갖는 친환경 부표용 사출성형 조성물은 부표용 사출성형 수지재료로 충격강도 및 환경응력균열저항성(ESCR) 특성을 향상시키기 위하여 2종의 폴리에틸렌 수지를 적의 조합하는 것으로이루어진다.
상기 본 발명의 내환경응력균열저항성 및 내충격성을 갖는 친환경 부표용 사출성형 조성물은 구체적으로 중밀도 폴리에틸렌(MDPE) 30 ~ 70중량부, 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 30 ~ 70중량부, 폴리에틸렌과 글리시딜 관능기를 갖는 공중합체 1 ~ 10중량부 및 아민계 산화방지제 0.1 ~ 2중량부를 포함하는 것으로 이루어진다.
본 발명에 따른 상기 중밀도 폴리에틸렌(MDPE)는 용융지수 4.0 ~ 7.0g/10min, 밀도 0.930 ~ 0.950g/cc이고, MFR(Melt Flow Index) 40이상의 중밀도 폴리에틸렌(MDPE)이 조성되는 것으로 이루어진다.
상기 중밀도 폴리에틸렌(MDPE)은 메탈로센 촉매 하에서 제조되는 중밀도 폴리에틸렌(MDPE)일 수 있으며, 내환경응력균열저항성 (ESCR) 1000시간 이상의 특성을 나타내는 제품일 수 있다.
본 발명에 따른 상기 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)은 환경응력균열저항성(ESCR)이 매우 중요한 물성 중의 하나이며, 용융지수 0.1 ~ 5g/10min, 밀도 0.940 ~ 0.970g/cc의 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)이 조성되는 것으로 이루어진다.
본 발명에 따른 상기 폴리에틸렌과 글리시딜 관능기를 갖는 공중합체는 아민계 산화방지제와 함께 조성되어 후가교작용에 의하여 사출성형품의 물성의 향상시키는 효과를 나타낸다.
상기 폴리에틸렌과 글리시딜 관능기를 갖는 공중합체는 용융지수 5 g/10min, 밀도 0.940g/cc, 글리시딜 아크릴레이트 함량 8%의 폴리에틸렌-글리시딜 아크릴레이트 공중합체가 조성되는 것으로 이루어진다.
상기 아민계 산화방지제는 디페닐아민, 모노알킬화된 디페닐아민, 디알킬화된 디페닐아민, 트리알킬화된 디페닐아민, 히드록시디페닐아민 또는 이들의 혼합물로부터 선택되는 하나 이상의 성분이며, 구체적으로는 3-히드록시디페닐아민, 4-히드록시디페닐 아민, 모노- 및/또는 디-부틸디페닐아민, 모노- 및/또는 디-옥틸디페닐아민, 모노- 및/또는 디-노닐디페닐아민, 페닐-α-나프틸아민, 페닐-β-나프틸아민, 디헵틸디페닐아민, 모노- 및/또는 디-(α-메틸스티릴)디페닐아민, 모노 - 및/또는 디스티릴디페닐아민, 4-(p-톨루엔설폰아미도)디페닐아민, 4-이소프로폭시디페닐아민, t-옥틸화 N-페닐 -1-나프틸아민, 모노- 및 디알킬화 t-부틸-t-옥틸디페닐아민, N-페닐-1,2-페닐렌디아민, N-페닐-1, 4-페닐렌디아민, N,N'-디페닐-p-페닐렌디아민, N,N'-디(나프틸-2)-p-페닐렌디아민, N-이소프로필-N'-p-페 닐렌디아민, N-(1,3-디메틸부틸)-N'-페닐-p-페닐렌디아민, N-(1-메틸헵틸)-N'-페닐-p-페닐렌디아민 및 N -시클로헥실-N'-페닐-p-페닐렌디아민 및 이들의 혼합물로부터 하나 이상의 성분이 선택된다.
그리고 본 발명에 따른 친환경 부표는 상기 중밀도 폴리에틸렌(MDPE)과 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)의 복합수지 조성물을 사출성형 재료로 하여 사출성형에 의해 제조되며, ESCR 특성 및 내충격성이 우수하다.
이하에서는 <실시예> 및 <시험예>를 통하여 본 발명에 따른 내환경응력균열저항성 및 내충격성을 갖는 친환경 부표용 사출성형 조성물을 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
<실시예 1, 2> 및 <비교예 1 내지 4>
아래 [표 1]에 나타낸 조성 및 비율에 따라 내환경응력균열저항성 및 내충격성을 갖는 친환경 부표용 사출성형 조성물을 제조한다.
성분 조성비(중량부)
실시예1 실시예2 비교예1 비교예2 비교예3 비교예4
중밀도 폴리에틸렌(1) 70 65 65 89 0 75
중밀도 폴리에틸렌(2) 0 0 0 0 0 0
고밀도 폴리에틸렌 30 30 35 0 89 25
폴리에틸렌-글리시딜 아크레이트공중합체 10 10 0 10 10 0
아민계 산화방지제 1 1 1 1 1 0
주)
중밀도 폴리에틸렌(1): 용융지수 4g/10min, 밀도 0.939g/cc, MFR 41
중밀도 폴리에틸렌(2):용융지수 4g/10min, 밀도 0.939g/cc, MFR 22
고밀도 폴리에틸렌:용융지수 0.4g/10min, 밀도 0.959g/cc
<시험예>
상기 <실시예 1, 2> 및 <비교예 1 내지 4>의 수지조성물을 사출성형재료로 하여 사출기에 의해 제작한 시편에 대하여 아래 [표 2]에 기재된 시험항목을 시험하고 그 결과 나타내었다.
시험항목 실시예1 실시예2 비교예1 비교예2 비교예3 비교예4
충격강도(J/m) 12 10 9 8 12 7
ESCR(hr) >1000 >1000 600 >1000 420 400
사출 흐름성(㎝) 32 35 27 40 8 31
상기 [표 2]에 나타낸 <실시예 1> 및 <실시예 2>의 물성으로 사출성형의 흐름성, 충격강도 및 내환경응력균열저항성(ESCR) 특성이 <비교예 1내지 4>에 비하여 균형을 나타내고 있은 점으로 미루어, 본 발명에 따른 중밀도 폴리에틸렌(MDPE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 폴리에틸렌-글리시딜 아크릴레이트 공중합체 및 아민계 산화방지제를 포함하는 수지조성물이 사출성형에 적합하고 또 성형품인 부표의 특성도 보다 우수한 것을 예측할 수가 있다.

Claims (7)

  1. 용융지수 4.0 ~ 7.0g/10min, 밀도 0.930 ~ 0.950g/cc이고, MFR(Melt Flow Index) 40이상의 중밀도 폴리에틸렌(MDPE) 30 ~ 70중량부,
    용융지수 0.1 ~ 5g/10min, 밀도 0.940 ~ 0.970g/cc의 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 30 ~ 70중량부,
    용융지수 5 g/10min, 밀도 0.940g/cc, 글리시딜 아크릴레이트 함량 8%의 폴리에틸렌-글리시딜 아크릴레이트 공중합체 및
    아민계 산화방지제 0.1 ~ 2중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 내환경응력균열저항성 및 내충격성을 갖는 친환경 부표용 사출성형 조성물.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서, 아민계 산화방지제는 디페닐아민, 모노알킬화된 디페닐아민, 디알킬화된 디페닐아민, 트리알킬화된 디페닐아민, 히드록시디페닐아민 또는 이들의 혼합물로부터 선택되는 하나 이상의 성분인 것을 특징으로 하는 내환경응력균열저항성 및 내충격성을 갖는 친환경 부표용 사출성형 조성물.
  6. 청구항 5에 있어서, 중밀도 폴리에틸렌(MDPE)은 메탈로센 촉매 하에서 제조되는 중밀도 폴리에틸렌(MDPE)이고, 내환경응력균열저항성(ESCR) 1000시간 이상의 특성을 나타내는 것을 특징으로 하는 내환경응력균열저항성 및 내충격성을 갖는 친환경 부표용 사출성형 조성물.
  7. 청구항 1 또는 청구항5 또는 청구항 6에 기재된 사출성형 조성물로 사출성형에 의해 제조하는 것을 특징으로 하는 내환경응력균열저항성 및 내충격성을 갖는 친환경 부표.
KR1020210038956A 2021-03-25 2021-03-25 내환경응력균열저항성 및 내충격성을 갖는 친환경 부표용 사출성형 조성물 KR102312662B1 (ko)

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중국특허공개공보 112048116호(2020.12.08.) 1부.*

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