KR20210067385A - 발포체 제조용 폴리올레핀계 수지 조성물, 이로부터 제조된 발포체 및 성형품 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 랜덤 폴리프로필렌; 폴리올레핀계 엘라스토머; 및 핵제를 포함하며, 상기 랜덤 폴리프로필렌과 폴리올레핀계 엘라스토머의 중량비는 1:0.3 내지 1:1인 것을 특징으로 하는 발포체 제조용 폴리올레핀계 수지 조성물, 이로부터 제조된 발포체 및 성형품에 관한 것이다. 본 발명에 따른 폴리올레핀계 수지 조성물은, 융착성 및 기계적 물성이 우수하면서 흡수율이 낮아 부표로 적용 가능한 발포 소재로서 바람직하게 사용될 수 있다.
Description
본 발명은 발포체 제조용 폴리올레핀계 수지 조성물, 이로부터 제조된 발포체 및 성형품에 관한 것으로서, 구체적으로 랜덤 폴리프로필렌과 폴리올레핀계 엘라스토머를 적정 비율로 포함함으로써 융착성 및 기계적 물성이 우수하면서 흡수율이 낮아 부표(Buoy)용 발포소재로서 바람직하게 사용 가능한 폴리올레핀계 수지 조성물, 이로부터 제조된 발포체 및 성형품에 관한 것이다.
일반적으로, 합성수지를 원료로 하는 발포제품에는 폴리스티렌계 수지, 폴리우레탄계 수지, 폴리올레핀계 수지 등이 사용된다. 이들 수지 발포제품은 밀도가 낮으면서도 적절한 화학적, 물리적 및 기계적 특성의 부여가 가능하여 자동차 분야, 건설분야, 전자 분야 등 다양한 산업 분야에서 널리 사용되고 있다.
예컨대, 부표는 각종 양식장, 어장의 표식, 그물의 표식, 어로의 표식, 항로의 지시, 암초 또는 해저 침몰선 등의 위험요소를 표시하기 위한 용도로 이용되는 것으로, 발포 폴리스티렌(Expanded polystyrene(EPS); 스티로폼) 소재가 주로 사용되어 왔다. 그러나, 스티로폼 부표는 재질이 약하여 외부충격에 쉽게 부스러지고 강한 자외선에 의해 조직이 파손되어 사용 수명이 매우 짧은 단점이 있다. 그리고, 파손된 스티로폼 조각은 심각한 해양 오염의 원인이 되고 있다.
이에, 재활용이 가능한 발포 폴리프로필렌(Expanded Polypropylene; EPP)을 이용한 친환경 부표에 대한 연구가 진행되었다. 그러나, EPP 소재를 이용하여 30cm 이상의 두꺼운 부표를 제작할 경우, 중심부분으로 갈수록 EPP의 융착율이 떨어져 성형이 완벽하게 진행되기 어려웠고, 이러한 융착율 편차에 따라 물성 및 내구성 편차가 심해지는 문제점이 있었다.
이러한 문제를 해소하기 위한 방법으로서, 특허문헌 1(대한민국 등록특허공보 제10-1246931호)은 재질을 발포 폴리프로필렌(Expanded Polypropylene, EPP)으로 선택하되, 원통형의 부표에 축직각 방향으로 증기공급용 코어를 삽입하여 부표의 내부에 증기를 공급하는 방식으로 부표의 성형이 완벽하게 이루어질 수 있도록 하였다. 그러나, 특허문헌 1에 따르면, 성형을 위한 증기공급용 코어 구멍을 막기 위해 별도의 성형품을 추가 제작하여 조립 및 후처리하는 공정이 추가되므로 생산성이 저하되고, 상기 별도의 성형품 제작를 위한 금형 또한 요구된다.
한편, 특허문헌 2(대한민국 등록특허공보 제10-1599258호)는 부표를 자연친화적인 발포 폴리프로필렌과 발포 스티렌으로 제작하고 외면에는 보호층을 형성하여 파도나 풍랑에 의해 손상되는 것을 방지하는 방안을 제시하였다. 그러나, 상기 보호층은 발포 성형품의 외면을 녹이는 추가적인 성형 과정을 통해 형성되는 것으로, 추가 공정에 따른 생산성 저하의 문제가 있다. 또한, 1차적으로 성형된 발포 성형품에 열을 공급함으로써 외면을 녹여 보호층을 형성하는 것만으로, 외부 충격으로부터 성형품을 안정적으로 보호하기에는 어려움이 있는바, 여전히 쉽게 파손되는 결점이 있었다. 이렇게 부표의 일부가 파손되는 경우, 부표 내부로 바닷물이 곧바로 흡수되어 부력이 상실되고, 사용수명이 단축될 수 있다.
이에, 30cm 이상의 두꺼운 성형품에서도 중심부분까지 균일한 성형이 진행될 수 있도록 융착성이 우수하고, 기계적 물성이 우수하면서 흡수율이 낮아 부표로 적용 가능한 성형품을 제조할 수 있는 발포체용 폴리올레핀계 수지 조성물에 대한 연구가 필요한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 랜덤 폴리프로필렌과 폴리올레핀계 엘라스토머를 적정 비율로 포함함으로써 융착성 및 기계적 물성이 우수하면서 흡수율이 낮아 부표용 소재로 바람직하게 사용 가능한 발포체 제조용 폴리올레핀계 수지 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은, 상기 폴리올레핀계 수지 조성물로부터 제조된 발포체 및 성형품을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시상태는, 랜덤 폴리프로필렌; 폴리올레핀계 엘라스토머; 및 핵제를 포함하며, 상기 랜덤 폴리프로필렌과 상기 폴리올레핀계 엘라스토머의 중량비는 1:0.3 내지 1:1.0인 것을 특징으로 하는 발포체 제조용 폴리올레핀계 수지 조성물을 제공한다.
본 발명의 다른 실시상태는, 상기 폴리올레핀계 수지 조성물로부터 제조된 폴리올레핀계 수지 발포체를 제공한다.
본 발명의 또 다른 실시상태는, 상기 폴리올레핀계 수지 발포체로부터 제조된 성형품을 제공한다.
본 발명에 따른 발포체 제조용 폴리올레핀계 수지 조성물은, 랜덤 폴리프로필렌과 폴리올레핀계 엘라스토머를 적정 비율로 포함함으로써 융착성이 우수한 발포체를 제조할 수 있다. 이러한 발포체를 사용할 경우, 30cm 이상의 두꺼운 성형품 제작시에도 중심부까지 균일한 성형(발포체 입자간 융착)이 가능하다. 따라서, 본 발명에서는 추가적인 후처리 공정이 없이도 내구성이 우수한 성형품을 제작할 수 있으므로, 생산성이 향상될 수 있다.
또한, 상기 발포체로부터 제조된 성형품은 인장강도 및 신율 등의 기계적 물성이 우수하면서도 낮은 흡수율을 나타낸다. 이에, 상기 성형품을 부표로 적용할 경우, 파도나 풍랑에 의한 파손이 줄어들고, 해양환경에서 해수 흡수에 따른 부력 상실 문제가 최소화될 수 있는바, 사용수명이 연장될 수 있다. 이 밖에도, 상기 성형품은 수축율이 낮아 고온의 성형과정을 거치더라도 양호한 표면상태를 나타낼 수 있다.
더욱이, 본 발명에 따른 성형품의 경우, 로프 조임 시험기(표준 모터:0.4Kw)를 이용하여 표준로프(10mm)로 성형품을 1바퀴 감은 후 잡아 당기는 로프 조임 테스트시 표면 패임과 갈라짐이 나타나지 않았다. 따라서, 상기 성형품은 통상 로프에 의해 고정되어 사용되는 부표의 용도로 바람직하게 사용 가능하다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명의 일 실시상태는, 랜덤 폴리프로필렌; 폴리올레핀계 엘라스토머; 및 핵제를 포함하며, 상기 랜덤 폴리프로필렌과 상기 폴리올레핀계 엘라스토머의 중량비는 1:0.3 내지 1:1.0인 것을 특징으로 하는, 발포체 제조용 폴리올레핀계 수지 조성물을 제공한다.
이때, 상기 랜덤 폴리프로필렌 중량 1을 기준으로 한 상기 폴리올레핀계 엘라스토머의 중량비가 0.3 미만일 경우, 상기 수지 조성물로부터 제조되는 발포체는 가열부와의 거리에 따라 융착율 편차가 크게 나타난다. 이러한 발포체를 이용하여 30cm 두께 이상의 두꺼운 성형품을 제조할 경우, 가열부와 멀어질수록 융착율이 떨어져 외부충격이 가해졌을 때 발포체 입자들 간의 계면에서 파단이 쉽게 일어나고, 이에 따라 기계적 물성이 떨어지는 단점이 있다. 반면, 상기 랜덤 폴리프로필렌 중량 1을 기준으로 한 상기 폴리올레핀계 엘라스토머의 중량비가 1.0을 초과할 경우, 성형품의 인장강도가 떨어져 파도나 풍랑과 같은 외부충격에 의해 쉽게 파손될 수 있다.
본 발명에 따른 발포체 제조용 폴리올레핀계 수지 조성물의 구성요소에 관하여 좀 더 상세히 살펴보면 하기와 같다.
본 발명에 따른 발포체 제조용 폴리올레핀계 수지 조성물은 랜덤 폴리프로필렌 및 폴리올레핀계 엘라스토머를 베이스 수지로 포함하며, 발포셀을 안정적으로 균일하고 미세하게 하기 위해 핵제를 포함한다. 본 발명의 일 시상태에 따르면, 상기 수지 조성물은 상기 랜덤 폴리프로필렌을 49.9중량% 이상 79.9중량% 이하, 상기 폴리올레핀계 엘라스토머를 20중량% 이상 50중량% 이하, 및 상기 핵제를 0.1중량% 이상 0.5중량% 이하의 범위로 포함할 수 있다. 이러한 조성을 갖는 폴리올레핀계 수지 조성물은 융착성 및 기계적 물성이 우수하고 흡수율이 낮아 친환경 부표를 제조하는 발포용 소재로서 바람직하게 사용될 수 있다.
상기 랜덤 폴리프로필렌은 프로필렌을 주성분으로 하는 결정성 공중합체로, 프로필렌과 프로필렌 이외의 다른 단량체(예를 들면, 에틸렌, 1-부텐, 4-메틸-1-펜텐 등과 같은 α-올레핀)를 공중합한 랜덤 중합체이다. 상기 프로필렌 이외의 다른 단량체의 함량은 폴리프로필렌의 특성이 손상되지 않는 정도, 일반적으로 랜덤 폴리프로필렌 중량대비 1중량% 이상 8중량％ 이하일 수 있다. 상기 랜덤 폴리프로필렌의 함량은 본 발명에 따른 수지 조성물 총 중량대비 49.9중량% 이상 79.9중량% 이하일 수 있으며, 구체적으로 49.9중량% 이상 69.9중량% 이하일 수 있다. 랜덤 폴리프로필렌의 함량이 상기 범위 내로 포함되는 경우, 융착성이 우수하면서 기계적 물성이 개선된 발포 성형품을 제공할 수 있다.
상기 폴리올레핀계 엘라스토머는 랜덤 폴리프로필렌에 대하여 높은 상용성 및 결합력을 갖는다. 따라서, 상기 폴리올레핀계 엘라스토머는 본 발명에 따른 수지 조성물의 기계적 물성을 보강하면서도 높은 굴곡 강도 및 굴곡 탄성율을 확보할 수 있고, 안정적이고 견고한 내부 구조를 갖는 성형품을 제공할 수 있다. 상기 폴리올레핀계 엘라스토머의 함량은 본 발명에 따른 수지 조성물 총 중량대비 20중량% 이상 50중량% 이하일 수 있고, 구체적으로 30중량% 이상 50중량% 이하 일 수 있다. 이러한 범위로 폴리올레핀계 엘라스토머를 포함하는 조성물을 이용하여 성형할 경우, 성형품 표면에서 중심부에 이르기까지 발포체 입자간 융착이 더욱 균일하게 일어나므로 물성 및 내구성이 안정적으로 구현될 수 있다.
상기 폴리올레핀계 엘라스토머는 알파올레핀 코폴리머계 수지로서, 상기 알파올레핀은 탄소수 3∼12의 탄화수소로, 예컨대 1-부텐, 1-펜텐, 1-헥센, 4-메틸-1-펜텐, 1-헵텐, 1-옥텐, 1-노넨, 1-데센, 1-운데센 및 1-도데센으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상일 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 폴리올레핀계 엘라스토머는 에틸렌-부텐 고무(Ethylene-Butene Rubber, EBR), 에틸렌-옥텐 고무 (Ethylene-Octene Rubber, EOR), 에틸렌-프로필렌 고무(Ethylene-Propylene Rubber, EPR) 및 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머 고무(Ethylene-Propylene Diene Monomer Rubber, EPDM)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 구체적으로 에틸렌-옥텐 고무를 포함할 수 있다.
상기 핵제는 발포셀의 크기를 줄이거나 균일하게 만들기 위해 사용되는 것으로, 그 사용량은 발포 셀의 구조에 영향을 미칠 수 있다. 구체적으로, 상기 핵제가 과다 투여되면 발포셀의 외벽이 약화되어 오픈 셀(open cell)이 형성될 우려가 있고, 과소 투여되면 발포가 충분히 일어나지 못할 수 있다. 이러한 점을 고려하여, 상기 핵제의 함량은 폴리올레핀계 수지 조성물 총 중량대비 0.1중량% 이상 0.5중량% 이하일 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 핵제는 탈크, 제올라이트, 탄산칼슘, 실리카, 카올린 및 클레이로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 구체적으로 탈크를 포함할 수 있다.
이 밖에도, 본 발명에 따른 폴리올레핀계 수지 조성물은 본 발명이 속하는 기술분야에서 사용되는 통상의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 폴리올레핀계 수지 조성물은 산화방지제, UV안정제, 난연제, 착색제, 가소제, 열안정제, 슬립제 및 대전방지제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 상기 첨가제는 상기 폴리올레핀계 수지 조성물의 성능 및 가공성을 향상시키기 위하여 첨가되는 것으로, 본 발명의 목적에 벗어나지 않는 범위 내에서 기존에 알려진 다양한 첨가제가 사용될 수 있다.
상기 첨가제의 사용량은 각각 폴리올레핀계 수지 조성물을 제조하는데 사용 가능한 것으로 알려진 범위 내에서 전체 제조량 및 제조 공정 등을 고려하여 최적 범위로 조절될 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 첨가제의 함량은 상기 폴리올레핀계 수지 조성물 100중량부를 기준으로 0.1중량부 이상 15중량부 이하일 수 있다.
본 발명의 다른 실시상태는, 상기 폴리올레핀계 수지 조성물로부터 제조된 폴리올레핀계 수지 발포체를 제공한다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 발포체는 발포셀 평균직경이 50㎛ 이상 180㎛ 이하일 수 있다. 이 경우, 기계적 강도가 우수하면서 부력이 높아 부표로서 적용하기에 적합하다.
이러한 폴리올레핀계 수지 발포체는 공지의 방법으로 제조될 수 있다 예를 들어, 상기 발포체의 제조방법은 (1) 랜덤 폴리프로필렌, 폴리올레핀계 엘라스토머 및 핵제를 혼합하여 폴리올레핀계 수지 조성물을 제조하는 단계, (2) 상기 폴리올레핀계 수지 조성물을 반응기에 투입하고, 상기 반응기에 발포제를 주입하여 가열 및 가압하는 단계, 및 (3) 상기 가열 및 가압 단계 이후, 반응기 내부의 수지 조성물을 상기 가압의 압력 보다 낮은 압력으로 방출하는 단계를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 (1) 단계에서 상기 랜덤 폴리프로필렌, 폴리올레핀계 엘라스토머 및 핵제는 동시에 혼합된 후 압출기 내에서 용융 압출되어 폴리올레핀계 수지 조성물로 제조될 수 있다. 이때, 용융 압출된 상기 폴리올레핀계 수지 조성물은 펠렛 또는 비드 형태로 제조될 수 있고, 구체적으로 미니 펠렛 형태로 제조될 수 있다. 상기 폴리올레핀계 수지 조성물이 미니 펠렛 형태일 경우 가공과정에서 취급이 용이할 수 있다. 이러한 수지 조성물 제조과정에서 필요에 따라 다양한 기능성 첨가제들이 상기 랜덤 폴리프로필렌, 폴리올레핀계 엘라스토머 및 핵제와 함께 혼합될 수 있다. 상기 용융 압출은 스크류 회전속도 50rpm 이상 500rpm 이하, 압출온도 150℃ 이상 240℃ 이하의 조건 하에서 체류시간 5초 이상 90초 이하로 수행될 수 있다. 그리고, 상기 용융압출에는 단축압출기, 이축압출기, 니더 등이 사용될 수 있다.
상기 (2)단계에서, 상기 폴리올레핀계 수지 조성물은 분산제가 첨가된 분산매가 존재하는 반응기로 투입되거나, 또는 상기 폴리올레핀계 수지 조성물과 함께 분산제 및 분산매가 반응기로 투입될 수 있다. 이후, 상기 폴리올레핀계 수지 조성물, 분산제 및 분산매가 존재하는 반응기에 발포제를 주입하여 가열 및 가압할 수 있다. 이때, 상기 가열 및 가압은 130℃ 이상 150℃ 이하의 온도 및 20bar 이상 55bar 이하의 압력 조건 하에서 수행될 수 있다.
상기 분산매는 물, 에틸렌글리콜, 글리세린, 메탄올 및 에탄올로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 구체적으로 물일 수 있다. 그리고, 분산제는 고급 지방산, 고급 지방산 에스테르 및 고급 지방산 아미드로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 발포제는 당업계에 공지된 것이 제한 없이 사용될 수 있으나, 구체적으로 프로판, 부탄, 헥산, 펜탄, 헵탄, 시클로부탄, 시클로헥산, 메틸클로라이드, 에틸클로라이드, 메틸렌클로라이드, 디메틸에테르, 디에틸에테르, 메틸에틸에테르, 질소, 이산화탄소 및 아르곤으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 구체적으로 이산화탄소를 포함할 수 있다. 상기 발포제는 상기 폴리올레핀계 수지 조성물 100중량부를 기준으로 5중량부 이상 50 중량부 이하 주입될 수 있으며, 상기 범위로 포함될 경우 균일한 발포가 이루어질 수 있다.
상기 (3) 단계는 상기 반응기 내부로 상기 발포제를 계속 주입하여 압력을 유지하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 반응기 내에서 상기 수지 조성물이 저압으로 방출할 때, 상기 발포제를 지속적으로 주입하여 반응기 내 압력이 급격하게 저하하지 않도록 하고, 일정한 압력으로 반응기 내부의 내용물을 방출하는 것이 균일한 외관과 밀도를 가진 발포 입자를 얻기 위해 바람직하다.
본 발명의 다른 실시상태는, 상기 폴리올레핀계 수지 발포체로부터 제조된 성형품을 제공한다. 상기 성형품은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 성형 방법에 의해 얻어질 수 있다. 예를 들어, 상기 성형품은 상기 폴리올레핀계 수지 발포체를 금형 내에 충진하고 증기(steam) 등의 열 매체를 이용하여 고온에서 가열한 후 냉각하는 과정 등을 통하여 얻어질 수 있다.
상기 발포체는 융착성이 우수하여, 30cm 이상의 두꺼운 성형품을 제작하더라도 내측 중심부까지 균일한 성형(발포체 입자간 융착)이 가능하기 때문에 내구성이 우수한 성형품이 제공될 수 있다. 이러한 성형품은 포장재료, 건축재료, 자동차용 부품 재료 및 해양 구조물 재료 등의 폭넓은 용도에 제한 없이 사용 가능하다. 구체적으로, 본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 성형품은 부표일 수 있다. 상기 성형품이 부표 용도로 사용될 경우, 기계적 물성이 우수하므로 수면과의 마찰 또는 수면 위를 떠다니는 물체와 충돌했을 때 쉽게 파손되지 않고, 흡수율이 낮아 해양환경에서 사용시 해수 흡수에 따른 부력 상실의 문제가 최소화되는바, 사용수명이 연장될 수 있다.
본 발명의 일 실시상태에 따르면, 상기 성형품은 중공을 포함할 수 있다. 이와 같이 중공을 포함할 경우, 성형품 내에 융착율 편차가 더욱 감소될 수 있고, 이에 따라 제품의 성형이 내부까지 완벽하게 이루어 질 수 있다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나 하기의 실시예들은 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명을 이들만으로 한정하는 것은 아니다.
실시예 1
랜덤 폴리프로필렌(제조사:㈜롯데케미칼, 제품명:SEP-550, 프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체, Random PP) 59.9wt%, 폴리올레핀계 엘라스토머(제조사:LG화학, 제품명:LUCENE LC090, 에틸렌-옥텐 고무, EOR) 40wt% 및 탈크(제조사:(주)코츠, 제품명:KCM-6300, 수평균입경:4.0㎛) 0.1중량%를 이축 압출기(screw diameter 39.8mm, L/D 40)에 15kg/hr의 속도로 투입한 후, 스크류 회전속도 360rpm, 압출 온도 210℃의 압출 조건 하에서 용융 압출하였다. 상기 용융 압출에 의해 얻어진 스트랜드 형태의 압출물은 물로 냉각된 후, 펠리타이저에 의해 중량 1.0mg~1.2mg, ø0.7mm*1mm 원기둥 형태의 폴리올레핀계 수지 조성물(이후, '수지 펠렛'이라 함)로 제조되었다.
이어서, 상기 수지 펠렛 100중량부를, 분산제가 첨가된 물 300중량부와 함께 오토클레이브에 투입하였다. 이 후, 상기 오토클레이브에 발포제인 이산화탄소(CO2)를 투입한 후, 교반하면서 오토클레이브 내부 온도를 144℃로 가열하고 압력이 45bar가 되도록 하였다. 이 후, 상기 오토클레이브의 내용물을 대기 중에 노출시켜 발포체를 제조하였다. 이때, 발포배율은 30배이며, 이렇게 제조된 발포체는 평균크기가 150㎛인 발포셀을 가진다.
이어서, 상기 발포체를 60℃의 오븐에서 24시간동안 건조시켰다. 건조된 발포체를 상온 및 대기압 하에서 48시간 동안 보관한 후, 이를 중공형 금형(직경:370mm, 길이:270mm, 금형 중심에 중공 형성을 위한 원통형 핀(직경:35mm, 길이:270mm)이 장착된 원통형의 금형) 내에 충진하였다. 이 후, 상기 금형에 포화 스팀(압력: 2.5bar)을 30초동안 공급하고 상기 발포체끼리 융착시켜 성형한 후, 60℃의 오븐에서 24시간동안 건조시켜 중공형 부표를 제조하였다.
실시예 2 내지 3
상기 Random PP 및 EOR의 함량을 하기의 표 1과 같이 조절한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 중공형 부표를 제조하였다.
비교예 1
상기 중공형 금형 대신에 일반형 금형(직경:370mm, 길이:270mm, 금형 내부에 중공 형성을 위한 구조물이 장착되지 않은 원통형의 금형)을 사용하고, 상기 Random PP 및 EOR의 함량을 하기의 표 1과 같이 조절한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 일반형 부표를 제조하였다.
비교예 2 내지 3
상기 Random PP 및 EOR의 함량을 하기의 표 1과 같이 조절한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 중공형 부표를 제조하였다.
비교예 4
상기 Random PP 대신에 호모 폴리프로필렌(제조사:㈜롯데케미칼, 제품명:J-360, Homo PP)을 사용하고, 상기 Homo PP 및 EOR의 함량을 하기의 표 1과 같이 조절한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 중공형 부표를을 제조하였다.
< 평가방법 >
1. 기계적 물성
만능시험기(Universal Materials Testing Machine, 제조사: Instron)를 이용하여, 상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 4에 따라 제조된 부표의 인장강도(kgf/cm2)와 신율(%)을 측정하였다.
2. 흡수율(%)
상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 4에 따라 제조된 부표를 물에 24시간 침지한 후, 표면에 남은 여분의 물을 닦아내고 습윤 질량을 측정하고, 침지 전후의 성형품의 질량변화율을 계산하여 흡수율로 평가하였다.
3. 융착율(%)
상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 4에 따라 제조된 부표를 절곡하여 파쇄한 후, 그 단면을 현미경으로 촬영하여 융착율을 측정하였다. 구체적으로, 상기 부표의 파단면에서 융착이 잘된 부분은 발포체 입자 내부에서 파단이 일어나 입자 자체가 갈라지거나 쪼개진 형태로 관찰되는 반면, 융착이 잘 되지 않은 부분은 입자간 계면에서 파단이 일어나 입자 표면이 노출되어 관찰된다. 따라서, 부표의 파단면에서 관찰되는 전체 발포체 입자 중에서 입자 내부 파단이 일어난 발포체 입자의 비율로 융착율을 계산하였다.
4. 수축율(%)
상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 4에 따라 제조된 부표의 치수(직경, 길이)를 눈금자로 측정하고, 성형에 이용된 몰드의 크기와 비교하고, 몰드에 대한 성형품의 「직경x길이」 계산값 비율을 수축율로 평가하였다.
5. 로프 조임시 파손
로프 조임 시험기(표준모터:0.4Kw)를 이용하여, 상기 실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 4에 따라 제조된 부표의 허리부분(길이방향 중간부분)을 로프(합사수: 3합, 무게:9.6kg/200m, 표준로프: 10mm)로 1바퀴 감은 후, 잡아당겼을 때 파손되는지 여부를 관찰한 후, 파손 여부를 하기의 표 1에 나타내었다.
| 실시예1 | 실시예2 | 실시예3 | 비교예1 | 비교예2 | 비교예3 | 비교예4 | ||
| A | Random PP (중량%) |
69.9 | 59.9 | 49.9 | 99.9 | 79.9 | 39.9 | - |
| Homo pp | - | - | - | - | - | - | 99.9 | |
| B | EOR (중량%) |
30 | 40 | 50 | 0 | 20 | 60 | 0 |
| 탈크(중량%) | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | |
| 성형품 형태 | 중공형 | 중공형 | 중공형 | 일반형 | 중공형 | 중공형 | 중공형 | |
| A:B* | 1:0.43 | 1:0.67 | 1:1.0 | 1:0 | 1:0.25 | 1:1.5 | 1:0 | |
| 인장강도(kgf/cm2) | 4.9 | 4.7 | 4.4 | 2.9 | 3.9 | 4.0 | 5.3 | |
| 신율(%) | 48 | 52 | 60 | 10 | 29 | 64 | 15 | |
| 흡수율(%) | 7 | 6 | 6 | 16 | 10 | 6 | 17 | |
| 융착율(%) | 86 | 90 | 93 | 30 | 72 | 92 | 50 | |
| 수축율(%) | 2.3 | 2.5 | 2.6 | 2.2 | 2.3 | 2.6 | 2.0 | |
| 로프조임시 파손 | x | x | x | ○ | ○ | x | ○ | |
* "A:B"는 Random PP 또는 Homo PP 중량을 1을 기준으로 한 EOR의 중량비를 나타낸다.
상기 표 1을 살펴보면, Random PP와 EOR를 1:0.3 내지 1:1.0 범위로 포함하는 실시예 1 내지 3에 따라 제조된 부표의 경우, 기계적 물성이 우수하면서도 흡수율이 낮아, 파도나 풍랑에 의한 파손이 줄어들고, 해수 흡수에 의한 부력감소 문제가 최소화될 수 있다. 또한, 이들 부표는 융착율이 높고 및 수축율이 낮아 균일한 내구성 및 우수한 표면상태를 나타내었고, 로프 조임 테스트에서 파손되지 않아 통상 로프에 의해 고정되어 사용되는 부표의 용도로 바람직하게 사용 가능함을 알 수 있다.
반면, Random PP와 EOR의 함량비가 1:0.3 내지 1:1.0 범위를 벗어나는 비교예 2 및 3에 따라 제조된 부표의 경우, 인장강도가 떨어져 파도나 풍랑에 의해 쉽게 파손될 수 있다. 더욱이, Random PP 중량을 1을 기준으로 한 EOR의 중량비가 0.3 미만인 비교예 2에 따라 제조된 부표의 경우에는, 실시예 1 내지 3의 부표에 비해 신율 및 융착율이 떨어지고 수축율은 높게 나타났으며, 더욱이 로프 조임 테스트에서 파손되는 모습을 나타내었는바, 통상 로프에 의해 고정되어 사용되는 부표의 용도로는 부적합하였다.
한편, EOR을 포함하지 않고, 중공 없는 일반형으로 제조된 비교예 1의 부표는 기계적 물성, 흡수율 및 융착율 면에서 실시예 1 내지 3의 중공형 부표에 비해 떨어졌고, 로프 조임 테스트에서도 파손되는 모습을 나타내었다. 그리고, 「Random PP와 EOR」 대신 Homo PP를 단독 사용한 비교예 4에 따라 제조된 부표의 경우는 신율, 흡수율 및 융착율 면에서 실시예 1 내지 3의 부표에 비해 떨어졌고, 로프 조임 테스트에서도 파손되는 모습을 나타내었다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
Claims (11)
- 랜덤 폴리프로필렌;
폴리올레핀계 엘라스토머; 및
핵제를 포함하며,
상기 랜덤 폴리프로필렌과 상기 폴리올레핀계 엘라스토머의 중량비는 1:0.3 내지 1:1인 것을 특징으로 하는, 발포체 제조용 폴리올레핀계 수지 조성물. - 제1항에 있어서,
상기 수지 조성물은 상기 랜덤 폴리프로필렌을 49.9중량% 이상 79.9중량% 이하, 상기 폴리올레핀계 엘라스토머를 20중량% 이상 50중량% 이하, 및 상기 핵제를 0.1중량% 이상 0.5중량% 이하 범위로 포함하는 것을 특징으로 하는, 발포체 제조용 폴리올레핀계 수지 조성물. - 제1항에 있어서,
상기 폴리올레핀계 엘라스토머는 에틸렌-부텐 고무(Ethylene-Butene Rubber, EBR), 에틸렌-옥텐 고무(Ethylene-Octene Rubber, EOR), 에틸렌-프로필렌 고무(Ethylene-Propylene Rubber, EPR) 및 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머 고무(Ethylene-Propylene Diene Monomer Rubber, EPDM)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 발포체 제조용 폴리올레핀계 수지 조성물. - 제1항에 있어서,
상기 핵제는 탈크, 제올라이트, 탄산칼슘, 실리카, 카올린 및 클레이로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 발포체 제조용 폴리올레핀계 수지 조성물. - 제1항에 있어서,
상기 수지 조성물은 산화방지제, UV안정제, 난연제, 착색제, 가소제, 열안정제, 슬립제 및 대전방지제로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 발포체 제조용 폴리올레핀계 수지 조성물. - 제5항에 있어서,
상기 첨가제의 함량은 상기 수지 조성물 100중량부를 기준으로 0.1중량부 이상 15중량부 이하인 것을 특징으로 하는, 발포체 제조용 폴리올레핀계 수지 조성물. - 제1항 내지 제6항 중 선택된 어느 한 항에 따른 폴리올레핀계 수지 조성물로부터 제조된 폴리올레핀계 수지 발포체.
- 제7항에 있어서,
상기 발포체는 발포셀 평균직경이 30㎛ 이상 180㎛ 이하인 것을 특징으로 하는, 폴리올레핀계 수지 발포체. - 제7항에 따른 폴리올레핀계 수지 발포체부터 제조된 성형품.
- 제9항에 있어서,
상기 성형품이 부표인 것을 특징으로 하는, 성형품. - 제9항에 있어서,
상기 성형품은 중공을 포함하는 것을 특징으로 하는, 성형품.
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