KR100978759B1 - 친환경 합성목재 제조용 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 합성목재를 성형하기 위한 조성물에 있어서, 폴리올레핀계 수지 25~30 중량％, 목분이나 왕겨 60~70 중량％, 커플링제 0.003~0.02 중량％, 목분용 왁스 0.5~2 중량％, 수분 방지제 0.1~2 중량％, 안료 0.5~10 중량％를 첨가하여 조성하며, 상기 목분은 침엽수 목분을 사용한 것을 특징으로 하는 합성목재 제조용 조성물이다.
본 발명의 합성목재 제조용 조성물의 주요 효과는 목분을 침엽수 목분을 사용함으로 인하여 제조시의 배합성에서 우수한 특성을 얻을 수 있음은 물론이고, 조직이 보다 치밀한 침엽수 목분을 특성상 합성목재가 강도(휨강도) 등의 측면에서 활엽수 목분을 사용하는 것에 비하여 훨씬 우수한 결과를 얻을 수 있으며, 목분용 왁스로 지방산 계열의 왁스를 사용함으로써, 고강도 폴리올레핀계 수지와 목분 사이의 커플링 작용(결합 작용)을 향상시켜 궁극적으로 합성목재의 고품질을 보장하는 효과를 가지며, 안료로는 유기 안료가 아니라 무기 안료를 사용함으로써 고열 가공으로 합성목재 제조시 합성목재가 필요한 고유 색상을 온전하게 유지할 수 있도록 한다는 점이다.

Description

친환경 합성목재 제조용 조성물{Synthetic wood manufacturing material}

본 발명은 친환경 합성목재 제조용 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폐기 처리되어야 하는 목분을 주원료로 사용하고 원료 중에 환경오염의 원인이 되는 물질의 사용을 배제함으로써 환경적으로 유리함은 물론이고, 주요 성분인 목분을 침엽수 목분을 사용함으로 인하여 제조시의 배합성에서 우수하고 합성목재가 강도(휨강도) 등의 측면에서 우수한 결과를 얻을 수 있으며, 목분용 왁스로 커플링제인 무수 말레이산과 동일 계열인 지방산 계열의 왁스를 사용함으로써, 고강도 폴리올레핀계 수지와 목분 사이의 커플링 작용(결합 작용)을 향상시켜 합성목재의 제품성을 향상시킬 수 있는 등의 바람직한 결과를 얻을 수 있는 친환경 합성목재 제조용 조성물에 관한 것이다.

천연목을 직접 가공하여 만든 천연목재판의 경우, 그것의 표면을 매끄럽게 처리하였을 때 우수한 외관 및 질감을 제공하므로, 건축물의 실내외 장식에 사용되는 천연목재판은 정교한 표면처리를 행한 높은 상품성의 제품들이 사용된다. 이러한 표면처리된 천연목재판은 아름다운 나무무늬를 나타낼 뿐만 아니라, 촉감이 매끄럽고 부드러우며, 적당한 광택도로 인해 나무 문양의 표현에도 무리가 없다. 천연목을 이용하여 일상생활에 필요한 기구 및 가구등을 만들 경우에는 나무특유의 재질로 인해 부드러우면서 아늑한 분위기를 자아내게 된다.

그런데, 천연목은 생산량이 많아짐에 따라 점차 고갈되어 가고 있는 상황에서 자원을 보호하면서 천연목과 같은 질감을 갖도록 하기 위한 여러가지 합성목재가 제안되었다. 제안된 합성목재는 원목을 얇게 자른 다음 일측면이나 양측면에 착색하여 건조시키고 접착제를 이용하여 필름등을 부착하여 건조시킨 다음 소정 길이로 절단하여 사용하도록 구비된 합판형태와, 원목이나 폐목을 가루로 분쇄한 다음 접착제를 소정 비율로 섞고 가열 압착시켜 만드는 MDF(Meduum Density Fiberwood) 등으로 구분된다.

그러나, 합성목재를 제조하는 과정에서 접착제에 포함된 유해물질로 인해 환경을 오염시키는 문제점이 있는 관계로, 본 출원인은 천연목의 질감을 가지는 합성목재를 제조할 수 있는 친환경적인 합성목재 제조용 조성물을 개발하게 된 것이다.한 것이다.일련의 공정라인을 따라 연속적으로 압출 성형함으로써, 합성목재의 품질 향상을 꾀하면서도 제조 작업성을 향상시키고, 환경친화성을 기할 수 있도록 하기 위해 개발된 합성목재 제조방법을 개발한 것이다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제를 해결하기 위해 개발된 것으로, 본 발명의 목적은 폐기 처리되어야 하는 목분을 주원료로 사용하고 원료 중에 환경오염의 원인이 되는 물질의 사용을 배제함으로써 환경적으로 유리함은 물론이고, 주요 성분인 목분을 침엽수 목분을 사용함으로 인하여 제조시의 배합성에서 우수하고 합성목재가 강도(휨강도) 등의 측면에서 우수한 결과를 얻을 수 있으며, 목분용 왁스로 커플링제인 무수 말레이산과 동일 계열인 지방산 계열의 왁스를 사용함으로써, 고강도 폴리올레핀계 수지와 목분 사이의 커플링 작용(결합 작용)을 향상시켜 합성목재의 제품성을 향상시킬 수 있는 등의 바람직한 결과를 얻을 수 있도록 된 새로운 친환경 합성목재 제조용 조성물을 제공하고자 하는 것이다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의하면, 합성목재를 성형하기 위한 조성물에 있어서, 폴리올레핀계 수지 25~30 중량％, 목분이나 왕겨 60~70 중량％, 커플링제 0.003~0.02 중량％, 목분용 왁스 0.5~2 중량％, 수분 방지제 0.1~2 중량％, 안료 0.5~10 중량％를 첨가하여 조성하며, 상기 목분은 침엽수 목분을 사용한 것을 특징으로 하는 합성목재 제조용 조성물이 제공된다.

상기 커플링제는 지방산 계열의 무수 말레이산으로 이루어지고, 상기 조성물에 지방산 계열의 목분용 왁스 0.5~2 중량％를 더 혼합한 것을 특징으로 한다.

상기 침엽수 목분은 제습 드라이어에 의해 건조된 목분을 사용한 것을 특징으로 한다.

상기 조성물 100 중량％에 대해 스테아린산으로 미리 코팅된 탈크 1.5~2 중량％를 더 첨가한 것을 특징으로 한다.

상기 안료로는 무기 안료를 채택한 것을 특징으로 한다.

상기 조성물 100 중량％에 대해 은나노 10~20 중량％, 자외선 방지제 0.2~0.5 중량％를 더 첨가한 것을 특징으로 한다.

상기 목분은 1차 건조시 함수율이 5~10％로 유지하고, 2차 건조시 함수율이 1.5~2％로 유지하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 침엽수 목분을 상온 80℃~90℃에서 건조하는 과정과, 상기 침엽수 목분의 수분 제거와 입자를 균질하게 하도록 1차 배합하는 과정과, 상기 1차 배합된 목분과 고강도 폴리올레핀계 수지와 무수 말레이산을 상온 100℃~110℃ 범위에서 2차 배합하는 과정과, 상기 2차 배합된 성분에 무기 안료를 첨가 혼합하는 과정을 포함하여 조성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 본 발명은 폐기 처리되어야 하는 목분이나 왕겨를 원료로 사용하고 원료 중에 환경 오염의 원인이 되는 물질의 사용을 배제하여 환경적으로 유리한 친환경 합성목재 제조에 기여할 수 있다.

이때, 본 발명에서는 주요 성분인 목분을 활엽수 목분을 쓰지 않고 침엽수 목분을 사용함으로 인하여 제조시의 배합성에서 우수한 특성을 얻을 수 있음은 물론이고, 조직이 보다 치밀한 침엽수 목분을 특성상 합성목재가 강도(휨강도) 등의 측면에서 활엽수 목분을 사용하는 것에 비하여 훨씬 우수한 결과를 얻을 수 있으며, 이러한 점이 본 발명의 합성목재 제조용 조성물의 구별되는 특징 중의 하나라 할 수 있다.

또한, 본 발명은 결합 강화제인 커플링제로서 무수 말레이산을 사용함으로써, 다량 사용되는 목분과 수지로 인한 제품의 강도 저하를 방지하고 천연 목재 수준의 탄성과 강도를 갖는 합성 목재를 제조 가능한 효과가 있음은 물론이고, 특히, 목분용 왁스로 같은 계열인 지방산 계열의 왁스를 사용함으로써, 고강도 폴리올레핀계 수지와 목분 사이의 커플링 작용(결합 작용)을 향상시켜 합성목재의 제품성을 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다. 메탈 계열 왁스는 각 성분의 커플링 작용을 방해하는 특성이 있어서 목분용 왁스를 무수 말레이산과 같은 지방산 계열을 사용하지 않으면 오히려 반대의 작용(디커플링 작용)을 해서 커플링제에 의한 목분과 수지의 결합을 방해하고, 이로 인해, 합성목재 성형 후에 왁스가 표면으로 밀려 나오는 현상이 생기게 되는 바람직하지 못한 현상이 생기게 되지만, 본 발명에서는 목분용 왁스로 무수말레이산과 동일 계열인 지방산 계열의 왁스를 사용함으로써, 각 성분의 결합 작용을 도와주어 궁극적으로 합성목재의 고품질을 보장하는 효과를 갖게 되는 것이다.

또한, 본 발명은 주요 조성물 폴리올레핀과 목분 또는 왕겨를 주성분으로 사용하면서도 탈크(Talc)와 경탄(CaCo3)을 사용하는데, 이러한 탈크와 경탄은 수분을 먹지 않고, 표면 활성효과를 높여서 치수한정(수축 변화 방지) 효율 높이며, 이러한 탈크와 경탄에 의해 표면 활성 효과 및 치수한정 효율을 높임으로써, 합성목재의 제조시 성형성을 현저하게 개선시킬 수 있고, 천연 목재 수준의 질감을 갖는 관상, 판상, 중공상의 합성목재를 제조할 수 있는 효과가 있다.

또한, 결합 강화제인 커플링제로서 무수 말레이산을 일정량을 사용함으로써, 다량 사용되는 목분으로 인한 제품의 강도 저하를 방지하고 천연 목재 수준의 탄성과 강도를 갖는 합성 목재를 제조 가능한 효과도 있다. 종래 실란을 사용하는 경우 목분에는 적합하지만 수지와 접합에서는 문제가 생기는데, 본 발명은 커플링제로서 무수 말레이산을 일정량을 사용함으로써, 수지와의 접합성도 높임으로써 제품의 강도 저하를 방지하고 천연 목재 수준의 강도 특성 등을 가진 친환경 합성목재를 제조 가능하도록 한다.

아울러, 본 발명에서는 안료를 선택적으로 사용할 수 있는데, 본 발명에서 사용되는 안료로는 유기 안료가 아니라 무기 안료를 사용한 것에서 특징이 있다. 다시 말해, 안료로는 무기 안료, 유기 안료, 염료 등이 있는데, 무기 안료는 1000℃ 정도에서 열변형되고 유기 안료는 300℃ 정도에서 열변형되어, 유기 안료와 비교하여 무기 안료의 열변형 온도가 높기 때문에(즉, 열에 보다 강하므로), 본 발명에서는 무기 안료를 사용함으로써 고열 가공으로 합성목재 제조시 합성목재가 필요한 고유 색상을 온전하게 유지할 수 있도록 하는 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다. 본 발명에서는 친환경 합성목재 제조용 조성물 중에서 폴리올레핀계 수지를 25~30 중량％를 사용한다. 본 발명에서는 고충격용 폴리올레핀계 수지를 사용하는데, 고충격 폴리올레핀계 수지의 사용량이 25 중량％ 미만이면 휨강도가 저하되고, 30 중량％를 초과하면 천연목재와 같은 질감(복원력과 고유 탄성)을 얻을 수 없게 된다.

고강도 폴리올레핀계 수지를 사용하는 경우 생산량이나 기계가 받는 부하 등에서는 다소 지장이 있으나, 고강도 폴리올레핀계 수지가 합성목재로서의 강도를 유지할 수 있으므로, 이러한 고강도 폴리올레핀계 수지를 주원료로 사용하는 것이다. 폴리올레핀계 수지가 아닌 다른 일반 수지의 경우 작업성 등에서 좋은 면이 있으나 충격 강도가 합성목재에서 요구되는 정도에 미치지 못하므로, 고강도 폴리올레핀계 수지를 사용하는 것으로 보면 된다.

다시 말해, 폴리올레핀계 수지가 아닌 일반 수지로 합성목재를 만든 경우 외부 충격(예를 들어, 사람이 올라설 때의 하중 등)에 의해 쉽게 합성목재가 부러질 수 있는데, 본 발명에서는 이를 감안하여 고강도 폴리올레핀계 수지를 사용함으로써 외부의 충격에 충분히 견딜 수 있다. 한국 건자재 시험연구권의 기준인 GRF 기준에서 휨강도가 18N/㎟ 이상되어야 하는데, 일반적인 수지 사용 제품은 이러한 기준을 맞추지 못하는 반면, 본 발명은 고강도 폴리올레핀계 수지를 사용함으로 인하여 이러한 휨강도 기준에 맞출 수 있게 된다. 본 발명에서는 일례로 호남석유회사의 JH330 또는 SK 의 520Y 같은 것을 사용한다.

본 발명은 폐기 처리되어 각종 환경 오염을 일으키고 있는 목분(톱밥)을 합성목재 제조용 조성물의 원료로 다량 사용함으로써 천연 목재와 같은 우수한 질감을 갖는 합성목재를 제조할 수 있도록 한다. 본 발명에서는 목분으로 톱밥 이외에 대나무를 분쇄한 죽분, 왕겨를 분쇄한 목분, 삼나무 목분으로 대체하여 사용할 수도 있다.

이때, 목분은 60~70 중량％를 사용하는데, 목분이 하한치 60 중량％ 이하인 경우 합성목재의 휨강도 요구 조건에 만족하지 못하고, 목분이 상한치 70 중량％ 이상인 경우에는 과도한 목분 함유로 인해 합성목재 표면이 거칠어지고 목분 박리 현상이 생겨서 고품질의 합성목재를 보장하기 어려울 수 있다.

한편, 목분은 다량의 수분을 함유하고 있어서 건조 사이로에서 대략 40분 정도 돌려서 수분을 제거한다. 건조 사이로에서 1차 건조하여 함수율 5~10％로 유지하고, 2차 건조하여 함수율을 1.5~2％로 유지하여, 합성목재 성형이 유리한 조건으로 만든다.

특히, 본 발명에서 목분 건조시에는 일반적인 열풍 건조기가 아닌 제습 드라이어를 사용하여 건조를 수행하게 된다.

일반 열풍 건조기는 외부의 공기를 블로잉하여 물건을 말리는 원리를 이용하는 것이기 때문에, 열풍 건조기로 건조시 외부의 공기에 포함된 습기까지 포함된 상태로 목분 건조 과정이 진행되어, 건조 효율이 저하되는 문제가 생기고, 상기 1차 건조시의 함수율과 2차 건조시의 함수율을 제대로 맞추기 어려워지며, 나아가, 상기 요구되는 함수율을 맞추지 못하는 경우에는 합성목재 제조시 수지(즉, 고강도 폴리올레핀계 수지)와 목분의 결합이 잘 안될 수도 있으며, 이로 인해, 최종 생산되는 합성목재의 품질에 지장을 줄 수도 있다.

따라서, 본 발명에서는 일반 열풍 건조기에 의한 것이 아니라 제습 드라이어에 의해 목분을 건조시킴으로써 건조 효율이 저하되는 문제를 해결하고, 상기 1차 건조시의 함수율과 2차 건조시의 함수율을 제대로 맞추기 용이하며, 나아가, 상기 요구되는 함수율을 용이하게 맞추어줌으로 인하여 합성목재 제조시 수지(즉, 고강도 폴리올레핀계 수지)와 목분의 결합이 원활하게 이루어질 수 있으며, 이로 인해, 최종 생산되는 합성목재의 품질을 보장할 수 있게 된다. 목분 건조시에 건조열 자체에 습기가 없으면 상당히 목분이 빨리 건조될 수 있어서 건조 효율을 매우 높일 수 있는데, 본 발명에서 제습 드라이어를 채용하는 것은 그러한 원리를 응용한 것이라 할 수 있다.

또한, 본 발명의 주요 성분인 목분은 침엽수 목분과 활엽수 목분으로 나뉠 수 있는데, 본 발명에서는 활엽수 목분이 아니라 침엽수 목분을 사용하며, 이처럼 침엽수 목분을 사용하는 것이 본 발명의 친환경 합성목재 제조용 조성물에서 매우 중요한 특징이 되는 것이다.

다시 말해, 침엽수는 비중이 상대적으로 활엽수에 비하여 높고 입자를 일정하게 제조할 수 있고, 농축을 보다 더 시킬 수 있다. 그리고, 활엽수는 침엽수에 비하여 섬유질 조직과 같은 조직 입자들이 상대적으로 더 커서 조직 사이가 침엽수에 비하여 보다 성기다. 반대로 얘기하면 침엽수의 섬유질 조직이 보다 치밀하다. 또한, 활엽수는 겉보기 비중이 침엽수에 비하여 적다.

활엽수 목분은 수지(고강도 폴리올레핀계 수지)와 믹싱할 경우, 같은 무게에서 비교하면 침엽수 목분에 비하여 상대적으로 보다 많은 양을 투입하여야 하기 때문에, 합성목재의 강도면에서 부정적인(negative) 영향을 미치게 된다.

따라서, 본 발명에서는 침엽수가 보다 조직이 치밀하다는 점에 착안하여 합성목재의 강도(휨강도) 유지 차원에서 침염수 목분을 사용한 것이다. 즉, 목분의 입자에서 섬유질 조직 등이 활엽수 입자의 그것에 비하여 보다 치밀하므로, 합성목재의 강도면에서 활엽수 목분을 사용하는 것에 비하여 훨씬 우수한 결과를 얻을 수 있게 된다.

또한, 본 발명에서는 침엽수 목분을 사용함으로써 배합성에 있어서도 보다 우수하다.

다시 말해, 상기한 바와 같이 침엽수 목분의 섬유질 조직 등이 활엽수의 그것에 비하여 상대적으로 보다 치밀하므로, 똑같은 용량에서 비교할 때 활엽수는 보다 가볍고 침엽수는 보다 무거워서 고강도 폴리올레핀계 수지 등과 목분을 믹싱할 때에 활엽수 목분의 경우 믹싱 작업시 가벼워서 위로 떠버리므로 배합이 잘 안되는 문제가 생긴다.

이에 반해, 본 발명에서는 침엽수 목분을 사용하였고, 이러한 침엽수 목분은 상대적으로 더 무거워서 고강도 폴리올레핀계 수지 등과 침엽수 목분을 믹싱할 때에 위로 떠버리는 현상이 없으므로, 다른 성분과의 배합성에 있어서 보다 우수한 결과를 얻을 수 있도록 한다.

이처럼, 본 발명에서 활엽수 목분을 쓰지 않고 침엽수 목분을 사용함으로 인하여 제조시의 배합성에서 우수한 특성을 얻을 수 있음은 물론이고, 조직이 보다 치밀한 침엽수 목분을 특성상 합성목재가 강도(휨강도) 등의 측면에서 활엽수 목분을 사용하는 것에 비하여 훨씬 우수한 결과를 얻을 수 있으며, 이러한 점이 본 발명의 합성목재 제조용 조성물의 주요 특징 중의 하나라 하겠다.

표 1은 종래 합성목재의 휨강도를 보여주는 시험성적서이고, 표 2는 본 발명의 조성물에 의해 제조되는 합성목재의 휨강도를 보여주는 시험성적서로서, 표 1과 표 2를 비교하여 알 수 있듯이, 본 발명의 조성물에 의해 제조되는 합성목재의 휨강도가 종래 일반 합성목재에 비하여 매우 우수함을 알 수 있다.

<표 1>

<표 2>

한편, 본 발명은 입자 굵기가 #100~200 범위인 목분을 사용한다. #100~200의 의미는 1인치당 거름망의 입자 통과용 눈 수가 100개에서 200개라는 것을 의미하는데, 이처럼 목분의 입자 굵기를 유지함으로써 고강도 폴리올레핀계 수지 등과 균일하게(고르게) 혼합되도록 할 수 있다. 목분의 입자 굵기가 #100 이하이면 혼합성에서 좋지 않으며 #200 이상이면 지나치게 목분이 미세하게 되어 합성목재 고유 강도(휨강도 등)가 잘 나오지 않게 되므로, 목분의 입자 사이즈를 상기의 입자 크기 범위로 유지하는 것이 중요하다. 아울러, 목분의 입자 사이즈가 균일하지 않으면 어느 부분은 잘 섞이고 어느 부분은 잘 섞이지 않는 편중 현상이 발생되므로, 상기한 범위로 목분의 입자 사이즈를 균일하게 유지하는 것이 중요하다.

또한, 상기한 바와 같이, 건조 사이로에서 목분을 1차 건조하여 함수율 5~10％로 유지하고, 2차 건조하여 함수율을 1.5~2％로 유지하는데, 목분의 함수율이 상기 범위를 벗어나면 고강도 폴리올레핀계 수지 등과 결합이 잘 안될 수 있으므로, 목분의 수분 함수율을 상기 1.5~2％ 범위 내로 맞추는 것이 중요하다.

한편, 본 발명에서는 목분으로 톱밥 이외에 대나무를 분쇄한 죽분, 왕겨를 분쇄한 목분, 삼나무 목분으로 대체하여 사용할 수도 있다.

목분의 결합 강화제로서 커플링제를 0.003~0.02 중량％를 사용한다. 본 발명에서는 무수 말레이산 0.003~0.02 중량％를 커플링제로 사용한다. 무수 말레이산은 수지(고강도 폴리올레핀계 수지)와 목분을 강제 결합시키기 위해서 사용하는 것으로 가격이 실란보다 싸다는 장점이 있다.

한편, 커플링제인 무수 말레이산의 사용량이 0.003 중량％ 미만인 경우에는 강도의 증가가 미미하여 제품의 기능성 면에서 미흡하며, 무수 말레이산의 사용량이 0.02 중량 퍼센트 이상이면, 합성목재가 표면 부분에서 박리 현상(MIGRATION)이 발생되어 제품성이 저하된다. 무수 말레이산이 0.02 중량 퍼센트보다 많이 들어가면 합성목재 표면으로 떠버려서 표면 박리 현상이 일어나므로, 0.02 중량 퍼센트 이하를 쓴다. 왜냐하면, 무수 말레이산이 0.02 중량％ 이상인 경우, 잔여 무수 말레이산과 결합시킬 것이 없게 되어서, 무수 말레이산이 합성목재 표면으로 떠 버리므로, 합성목재 표면에서 박리 현상이 일어나는 것이다. 목분을 커플링시켜주고 남는 잔류 무수 말레이산이 다른 성분과 잘 섞이는 것이 아니라 합성목재의 표면 부분으로 떠버려서 합성목재 표면 부분에서 박리 현상이 생기고, 이로 인해, 합성목재 표면이 갈라져서 파도 모양처럼 보기 좋지 않게 되며, 이러한 파도처럼 갈라진 모양 생김으로 인하 합성목재 자체의 품질이 저하되는 문제가 생긴다. 그래서, 커플링제인 무수 말레이산의 사용량을 상기의 범위로 맞추는 것이 필수적이다.

또한, 본 발명에서 조성물로 목분용 왁스(활제)를 사용한다. 이러한 목분용 왁스(활제)는 0.5~2 중량％를 사용하는데, 목분을 매끄럽게 함으로써, 합성목재 성형시 이송용 스크류에 목분이 달라붙지 않고 잘 밀려날 수 있도록 한다.

이때, 목분용 왁스로는 메탈계와 지방산계가 있는데, 커플링제로 사용하는 무수 말레이산이 지방산 계열이기 때문에, 목분용 왁스도 같은 계통으로 투입하여야 한다. 그래서, 본 발명에서는 지방산 계열의 목분용 왁스를 사용하게 된다.

무수 말레이산이 지방산 계열의 커플링제인데 메탈계열 왁스를 사용하면 커플링 작용을 방해하여, 커플링 작용(즉, 고강도 폴리올레핀계 수지와 목분 사이의 결합 작용)이 저하되어 합성목재의 제품성이 떨어지게 되므로, 지방산 계열의 목분용 왁스를 쓰는 것이 필수적이다.

다시 말해, 메탈 계열 왁스는 각 성분의 커플링 작용을 방해하는 특성이 있어서 목분용 왁스를 무수 말레이산과 같은 지방산 계열을 사용하지 않으면 오히려 반대의 작용(디커플링 작용)을 해서 커플링제에 의한 목분과 수지의 결합을 방해하고, 이로 인해, 합성목재 성형 후에 왁스가 표면으로 밀려 나오는 현상이 생기게 되는 바람직하지 못한 현상이 생기게 되므로, 반드시 목분용 왁스로 지방산 계열의 왁스를 사용해야 한다.

상기 메탈 계열 왁스를 사용하는 경우 선열팽창 계수가 지방산 계열 왁스를 쓰는 경우보다 높아져서 합성목재 품질이 떨어진다. 즉, 치수 한정의 효율성과 성형성 개선 등의 측면에서 메탈 계열 왁스를 쓰는 것은 좋지 못한 것이다. 표 3은 종래 합성목재의 열팽창 계수를 보여주고, 표 4는 본 발명의 합성목재 조성물에 의해 제조되는 합성목재의 열팽창 계수를 보여주는 시험성적서인데, 표 3과 표 4에서 비교할 수 있듯이, 본 발명에 의한 합성목재의 열팽창 계수가 종래의 일반 합성목재 제품에 비하여 우수함을 알 수 있다.

<표 3>

<표 4>

선열팽창 계수가 높으면 완제품 합성목재를 만든 후 기후 변화에 의한 수축 팽창률이 높아서 날씨가 더우면 그만큼 더 많이 늘어나고 추우면 그만큼 더 많이 줄어들기 때문에, 완제품 합성목재 설치 후에 시공 불량이 많이 나오게 된다.

그런데, 본 발명의 합성목재 조성물의 경우 상기 표 2에서와 같이 종래에 비하여 선열팽 계수를 낮춤으로써 완제품 합성목재를 만든 후 기후 변화에 의한 수축 팽창률이 그만큼 줄어들기 때문에, 완제품 합성목재 설치 후에 생길 수 있는 시공 불량을 상당히 줄일 수 있게 된다.

또한, 본 발명에서는 수분을 먹지 않는 스테아린산 액상으로 탈크를 코팅한 후, 이러한 코팅된 탈크를 사용한다. 코팅된 탈크는 1.5~2 중량％를 사용한다. 대용으로 항균성 있는 필러를 사용할 수도 있다.

탈크 자체는 내부에 기공이 많은 것으로서, 탈크 자체가 기공 속으로 수분을 머금으면 다른 성분과 잘 섞이지 않으므로, 스테아린산으로 미리 탈크를 코팅하고, 이러한 코팅된 탈크를 사용하는 것이다.

상기와 같이 탈크를 스테아린산으로 코팅하여 기공을 메우게 되는데, 이처럼 탈크를 코팅하는 이유는 탈크 안의 기공들에 의해 합성목재가 열에 의해 더 많이 팽창하게 되는 문제를 방지하는 것이다. 다시 말해, 탈크 안에 기공들이 많으면 이러한 기공들로 인해 합성목재가 열에 의해 더 많이 수축 팽창하게 되는 문제가 생길 수 있으나, 본 발명에서는 미리 스테아린산으로 탈크를 코팅하여 기공을 메움으로써 열에 의한 열팽창 정도를 줄여서 합성목재에 요구되는 열팽창 정도를 달성할 수 있게 된다. 참고로, 상온 80℃~ 영하 30℃ 범위에서 수축 팽창 테스트를 하는데, 탈크 안의 기공이 있는 상태에서는 합성목재가 그만큼 더 많이 팽창하고 수축되고, 이처럼 길이 열팽창 계수가 높으면 기후 변화에 의한 수축 팽창률이 높아서 합성목재의 제품성이 떨어진다는 것을 의미한다. 따라서, 본 발명에서는 탈크 내부의 기공을 메워주기 위해 스테아린산으로 탈크를 코팅함으로써 합성목재의 각 성분 결합력을 견고하게 유지하여 궁극적으로 합성목재의 고품질을 보장할 수 있는 것으로 보면 된다.

또한, 본 발명에서는 상기 탈크(Talc)에 더하여 경탄(CaCo3)을 사용하는데, 이러한 탈크와 경탄은 수분을 먹지 않고, 표면 활성효과를 높여서 치수한정(수축 변화 방지) 효율 높이며, 이러한 탈크와 경탄에 의해 표면 활성 효과 및 치수한정 효율을 높임으로써, 합성목재의 제조시 성형성을 현저하게 개선시킬 수 있고, 천연 목재 수준의 질감을 갖는 관상, 판상, 중공상의 합성목재를 제조할 수 있는 효과가 있다.

종래에는 조성물에 생석회와 무수 말레인산을 5:5 내지 7:3으로 혼합한 탈수제를 사용하였는데, 생석회는 수분을 먹는 문제점이 있고, 가스 발생으로 인하여 합성목재 제조후 추후에 밖으로 오돌토돌한 부분이 밖으로 기어나오며, 분진이 발생하였으나, 본 발명은 상기의 탈크와 경탄을 사용함으로써 이러한 문제를 해결한 장점이 있다.

그리고, 본 발명에서는 안료를 선택적으로 사용할 수 있다. 안료는 0.5~10 중량중량％를 사용한다. 블랙은 비중이 적어 카본 80g을 사용하고 옐로우는 산화철계로서 1kg을 사용하며, 레드는 산화철계로서 600~700g을 사용한다.

이때, 안료로는 무기 안료, 유기 안료, 염료 등이 있는데, 무기 안료는 1000℃ 정도에서 열변형되고 유기 안료는 300℃ 정도에서 열변형되어, 유기 안료와 비교하여 무기 안료의 열변형 온도가 높기 때문에(즉, 열에 보다 강하므로), 본 발명에서는 무기 안료를 사용하는 것이다.

그리고, 본 발명은 은나노와 자외선 방지제를 선택적으로 사용할 수 있다. 은나노는 상기의 조성물 100 중량％에 대해 10~20 중량％, 자외선 방지제는 상기의 조성물 100 중량％에 대해 0.2~0.5 중량％를 사용한다.

통상적으로, 필름에서는 2500ppm, 즉 0.0025％를 사용하지만, 본 발명에 의해 제조되는 합성목재는 필름이 아니므로, 자외선 방지제를 상기의 범위에서 혼합함으로써 충분한 자외선 방지제 피막을 형성할 수 있게 되는 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 합성목재 제조용 조성물에 의하면, 주요 조성물 폴리올레핀과 목분을 사용하면서도 수분 방지제인 경탄을 사용하여 합성목재의 제조시 성형성을 현저하게 개선시킬 수 있고, 천연 목재 수준의 질감을 갖는 관상, 판상, 중공상의 합성목재를 제조할 수 있는 효과가 있다.

특히, 본 발명에서는 주요 성분인 목분을 활엽수 목분이 아니라 침엽수 목분을 사용함으로써, 합성목재의 강도면에서 활엽수 목분을 사용하는 것에 비하여 훨씬 우수한 결과를 얻을 수 있으며, 고강도 폴리올레핀계 수지 등과 침엽수 목분을 믹싱할 때에 위로 떠버리는 현상이 없으므로, 다른 성분과의 배합성에 있어서 보다 우수한 결과를 얻을 수 있게 된다.

이처럼, 본 발명에서 활엽수 목분을 쓰지 않고 침엽수 목분을 사용함으로 인하여 제조시의 배합성에서 우수한 특성을 얻을 수 있음은 물론이고, 조직이 보다 치밀한 침엽수 목분을 특성상 합성목재가 강도(휨강도) 등의 측면에서 활엽수 목분을 사용하는 것에 비하여 훨씬 우수한 결과를 얻을 수 있으며, 이러한 점이 본 발명의 합성목재 제조용 조성물의 주요 특징 중의 하나이다.

또한, 본 발명은 결합 강화제인 커플링제로서 무수 말레이산을 사용함으로써, 다량 사용되는 목분과 수지로 인한 제품의 강도 저하를 방지하고 천연 목재 수준의 탄성과 강도를 갖는 합성 목재를 제조할 수 있는 효과가 있으며, 특히, 목분용 왁스로 같은 계열인 지방산 계열의 왁스를 사용함으로써, 고강도 폴리올레핀계 수지와 목분 사이의 커플링 작용(결합 작용)을 향상시켜 합성목재의 제품성을 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.

다시 말해, 메탈 계열 왁스는 각 성분의 커플링 작용을 방해하는 특성이 있어서 목분용 왁스를 무수 말레이산과 같은 지방산 계열을 사용하지 않으면 오히려 반대의 작용(디커플링 작용)을 해서 커플링제에 의한 목분과 수지의 결합을 방해하고, 이로 인해, 합성목재 성형 후에 왁스가 표면으로 밀려 나오는 현상이 생기게 되는 바람직하지 못한 현상이 생기게 되지만, 본 발명에서는 목분용 왁스로 무수말레이산과 동일 계열인 지방산 계열의 왁스를 사용함으로써, 각 성분의 결합 작용을 도와주어 궁극적으로 합성목재의 고품질을 보장하는 효과를 갖게 된다.

아울러, 본 발명은 다량의 폐기처분될 목분이나 왕겨를 사용하여 합성 목재를 제조할 수 있음은 물론 종래에 주환경 오염 물질인 유리 장섬유 등을 사용하지 않으므로, 환경 친화적인 효과도 기대할 수 있다.

한편, 본 발명의 합성목제 제조용 조성물을 만드는 과정을 약술하면 다음과 같다.

먼저, 상기 침엽수 목분을 상온 80℃~90℃에서 건조하고, 이러한 침엽수 목분의 수분 제거와 입자를 균질하게 하도록 1차 배합한다. 믹서기 등을 이용하여 목분을 배합할 수 있다.

1차 배합된 침엽수 목분과 고강도 폴리올레핀계 수지와 무수 말레이산을 상온 100℃~110℃ 범위에서 2차 배합한다. 이때에는 믹서기와 같은 믹싱 장치를 이용할 수 있음은 당연하다. 이때, 상온 100℃~110℃ 범위를 유지한다. 왜냐하면, 커플링제(즉, 무수 말레이산)가 녹는 온도(분해 온도)가 98℃에서 102℃ 정도가 되므로 고강도 폴리올레핀계 수지가 녹지 않은 상태에서 커플링제가 수지에 달라붙도록 하고, 이후에 목분과 수지가 결합되기 용이하도록 미리 배합하는 것이다. 2차 배합시에는 5~10분 정도 소요된다.

다음, 상기 2차 배합된 성분에 무기 안료를 첨가 혼합하는 과정을 수행한다. 즉, 2차 배합성분에 무기 안료를 섞고, 이에 더하여 기타 첨가물(상기 탈크, 경탄 및 자외선 방지제)를 더 집어넣고 상온 100℃~110℃ 범위에서 3분 정도 배합한다.

마지막으로, 상기 배합된 조성물을 호퍼를 통해 믹서기 등에 투입하여 통상적인 방법으로 배합함으로써 본 발명의 합성수지 제조용 조성물을 만들게 된다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 점이 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.

Claims (8)

1. 합성목재를 성형하기 위한 조성물에 있어서, 폴리올레핀계 수지 25~30 중량％, 목분이나 왕겨 60~70 중량％, 커플링제 0.003~0.02 중량％, 목분용 왁스 0.5~2 중량％, 수분 방지제 0.1~2 중량％, 안료 0.5~10 중량％를 첨가하여 조성하며, 상기 목분은 침엽수 목분을 사용하며,
   상기 커플링제는 지방산 계열의 무수 말레이산으로 이루어지고, 상기 조성물에 지방산 계열의 목분용 왁스 0.5~2 중량％를 혼합한 것을 특징으로 하는 합성목재 제조용 조성물.
   
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서, 상기 침엽수 목분은 제습 드라이어에 의해 건조된 목분인 것을 특징으로 하는 합성목재 제조용 조성물.
   
4. 제 1 항에 있어서, 상기 조성물 100 중량％에 대해 스테아린산으로 미리 코팅된 탈크 1.5~2 중량％를 더 첨가한 것을 특징으로 하는 합성목재 제조용 조성물.
   
5. 제 1 항에 있어서, 상기 안료로는 무기 안료를 채택한 것을 특징으로 하는 합성목재 제조용 조성물.
   
6. 제 1 항에 있어서, 상기 조성물 100 중량％에 대해 은나노 10~20 중량％, 자외선 방지제 0.2~0.5 중량％를 더 첨가한 것을 특징으로 하는 합성목재 제조용 조성물.
   
7. 제 1 항에 있어서, 상기 목분은 1차 건조시 함수율이 5~10％로 유지하고, 2차 건조시 함수율이 1.5~2％로 유지하는 것을 특징으로 하는 합성목재 제조용 조성물.
   
8. 제 1 항에 있어서, 상기 침엽수 목분을 상온 80℃~90℃에서 건조하는 과정과, 상기 침엽수 목분의 수분 제거와 입자를 균질하게 하도록 1차 배합하는 과정과, 상기 1차 배합된 목분과 고강도 폴리올레핀계 수지와 무수 말레이산을 상온 100℃~110℃ 범위에서 2차 배합하는 과정과, 상기 2차 배합된 성분에 무기 안료를 혼합하는 과정을 거쳐서 제조되는 것을 특징으로 하는 합성목재 제조용 조성물.