KR101153834B1 - Eco-friendly synthetic wood composition including flame retardant - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 난연성을 구비하는 친환경 합성목재 조성물로 이루어진 합성목재에 관한 것으로, 목분에 나노복합수지 및 난연제를 첨가하여, 난연성을 향상시킨 난연성을 구비하는 친환경 합성목재 조성물로 이루어진 합성목재에 관한 것이다.
The present invention relates to a synthetic wood made of an environmentally friendly synthetic wood composition having flame retardancy, and relates to a synthetic wood made of an environmentally friendly synthetic wood composition having a flame retardancy improved by adding a nanocomposite resin and a flame retardant to wood powder.
최근에는 천연목재에 대한 소비자의 선호도가 크게 증가하고 있으며, 특히, 천연목재의 수요가 많은 건축자재 경우 더욱 그러하며, 가구, 건축분야 등 다양한 분야에서 천연목재에 대한 소비자의 선호도가 크게 증가하고 있다. Recently, consumers' preference for natural wood has increased greatly, especially for building materials with high demand for natural wood, and consumer's preference for natural wood has increased greatly in various fields such as furniture and construction.
상기 천연목재는 우수한 외관 및 질감과, 나무특유의 재질로 인해 부드러우면서 아늑한 분위기를 자아내기 때문에 건축물의 실내외 장식에 많이 사용되고 있으나, 산림자원이 절대적으로 부족하여 사용 목재의 70％ 이상을 수입에 의존하고 있는 우리나라의 경우, 천연목재의 공급이 절대적으로 부족한 실정이며, 목재의 벌목에 따른 산림 훼손과, 화재시에 유해물질 방출로 인한 환경파괴의 문제점이 발생되고 있다.The natural wood is used for interior and exterior decoration of buildings because of its excellent appearance and texture, and soft and cozy atmosphere due to the unique material of the wood, but the forest resources are absolutely insufficient, so more than 70% of the wood used for import In the case of Korea, the supply of natural wood is absolutely lacking, and there are problems of environmental damage due to forest damage and the release of harmful substances in the fire due to the logging of wood.
특히, 천연목재는 고유 물성에 의한 내수성, 내열성, 충격강도, 휨강도, 치수안정성, 난연성, 내후성, 항균성 물성이 저하되어 건축물의 외장재로 사용이 곤란한 문제점과, 목재 재질에 의한 항균성이 저하되어 수명이 단축되며, 상기 항균성 강화를 위한 용도의 구리, 비소, 크롬 계통의 방부제(일명 CCA 방부제라고 함)가 혼입, 사용되고 있는 실정이다.In particular, natural wood has a problem in that it is difficult to use as a building exterior material due to its water resistance, heat resistance, impact strength, flexural strength, dimensional stability, flame retardancy, weather resistance, and antibacterial properties due to its inherent physical properties, and deterioration of antibacterial properties by wood materials. It is shortened, and the copper, arsenic, and chromium-based preservatives (called CCA preservatives) for the purpose of strengthening the antimicrobial properties are mixed and used.
따라서, 화재 발생시에 상기 구리, 비소, 크롬 계통의 방부제 연소에 의한 유독물질이 배출되어 인체에 유해하며, 난연기능이 없어 화재가 번지는 문제점이 발생되고 있는 실정이다.
Therefore, when a fire occurs, toxic substances caused by the combustion of the preservatives of the copper, arsenic, and chromium systems are discharged and are harmful to the human body.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 천연목재를 대체할 수 있는 소재 개발에 대한 목소리가 높아지고 있다. 이러한 대체소재로, 천연목재와 유사한 질감 및 외관을 가진 합성목재가 건축물의 내,외장재로 널리 사용되고 있다.
In order to solve the above problems, the voice for the development of materials that can replace natural wood is rising. As such a substitute material, synthetic wood having a texture and appearance similar to natural wood is widely used as interior and exterior materials of buildings.
종래의 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 다량의 수지를 첨가한 후 가열 압착시켜 만드는 MDF(Medium Density Fiberwood)로 구분된다. 상기 MDF는 천연 무늬목이나 비닐 무늬목을 부착시켜 용도에 맞게 가공해서 사용할 수 있다.Conventional synthetic timber is cut into thin wood and then colored and dried on one side or both sides, dried by attaching a film, etc. using an adhesive, and then cut into a predetermined length and used to cut and use a solid wood or waste wood as a powder. It is divided into MDF (Medium Density Fiberwood), which is made by crushing and adding a large amount of resin, followed by heat compression. The MDF can be used by processing natural veneer or vinyl veneer to suit the application.
그러나 이러한 합성목재는 접착제 또는 다량의 수지에 포함된 유해물질로 인하여 환경을 오염시킨다. 또한, MDF는 무늬목과 판재간에 수축 팽창이 일어나며, 외부 수분 등의 영향으로 인해 부착된 무늬목이 분리되고, 갈라지거나 부패가 되는 문제점이 있다.However, these synthetic woods pollute the environment due to harmful substances contained in adhesives or large amounts of resin. In addition, the MDF shrinkage expansion between the veneer and the plate, there is a problem that the attached veneer is separated, cracked or rot due to the influence of external moisture.
또한, 최근의 합성목재는 폴리염화비닐, 폴리프로필렌 등의 열가소성 수지에 목분, 왕겨분, 펄프 분말, 볏짚 분말 등 소위 리그노셀루로오즈계 분말을 혼합한 조성물을 압출가공한 후 적당한 형상 및 크기로 제조하고 있으나, In addition, the recent synthetic wood is a suitable shape and size after extrusion processing a mixture of so-called lignocellulose-based powder such as wood flour, rice husk powder, pulp powder, rice straw powder and thermoplastic resin such as polyvinyl chloride, polypropylene, etc. Manufactured with,
이중에서 PVC를 매개체로 하는 합성목재는 PVC를 제조하는 과정에서 첨가되는 여러가지 첨가제의 유해성과 화재시 연소되며 발생되는 염화수소 개스가 인체에 치명적인 영향을 미치기 때문에 인체에 해롭다는 문제점을 갖고 있어 본 발명에서는 환경친화적인 합성수지인 폴리프로필렌 혹은 폴리에틸렌을 매개체로 사용하는 것으로 한다.Among them, synthetic wood using PVC as a medium has a problem that it is harmful to the human body because the harmful effects of various additives added in the process of producing PVC and the hydrogen chloride gas generated by burning in a fire have a fatal effect on the human body. Polypropylene or polyethylene, an environmentally friendly synthetic resin, is used as a medium.
또한 상기 합성수지 매개체중 하나인 폴리프로필렌의 경우에는 POWDER상태의 것을 사용하고 용융지수(MI)가 10정도의 원료를 사용하는 것이 바람직하다. 이는 흐름성을 좋게 하고 POWDER상태는 목분과 다양한 첨가제와의 혼련성을 좋게 하기 때문이다.In addition, in the case of polypropylene, which is one of the synthetic resin mediators, it is preferable to use a POWDER state and a raw material having a melt index (MI) of about 10. This is because the flowability is good and the powder state improves the kneading of the wood powder with various additives.
본 발명의 목적은 인체에 무해한 성분들로 이루어져 친환경성을 구비함과 동시에, 난연성을 구비하는 친환경 합성목재 조성물로 이루어진 합성목재를 제공하는 것이다. It is an object of the present invention to provide a synthetic wood made of environmentally friendly synthetic wood composition having a flame retardancy and at the same time having an environmentally friendly composition made of components harmless to the human body.
본 발명의 또다른 목적은 목분과 나노복합합성수지 및 난연제를 첨가하여, 친환경성 및 우수한 난연성을 구비하는 친환경 합성목재 조성물로 이루어진 합성목재를 제공하는 것이다.
Still another object of the present invention is to provide a synthetic wood made of an environmentally friendly synthetic wood composition having environmentally friendly and excellent flame retardancy by adding wood flour, nanocomposite resin and flame retardant.
본 발명은 목분 65～75중량%, 나노복합수지 10～30중량%, 탄산칼슘 2～4중량%, 산화방지제 0.01～5중량%, 자외선 안정제 0.01～3중량%, 마레익 엔하이드라이드 폴리프로필렌 1～3중량%, 윤활제 0.05～5중량%, 데카브로모디페닐옥사이드(DBDPO) 0.05～3중량%를 포함하되,
상기 나노복합수지는 폴리프로필렌수지 또는 폴리에틸렌수지 92～95중량%, 몬모릴로나이트 5～8중량%을 포함하는 친환경 합성목재 조성물을 압출성형하여 합성목재를 형성하도록 되어 있다.
The present invention is 65 to 75% by weight of wood powder, 10 to 30% by weight of nanocomposite resin, 2 to 4% by weight of calcium carbonate, 0.01 to 5% by weight of antioxidant, 0.01 to 3% by weight of UV stabilizer, mare enhydride polypropylene 1-3 wt%, 0.05-5 wt% of lubricant, 0.05-3 wt% of decabromodiphenyl oxide (DBDPO),
The nanocomposite resin is formed by extruding an environmentally friendly synthetic wood composition comprising 92 to 95% by weight of polypropylene or polyethylene resin and 5 to 8% by weight of montmorillonite.
본 발명은 천연목재에 비하여 내수성과 내열성, 치수안정성, 난연성, 항균성 물성이 향상되고, 인체에 무해한 성분들로 이루어져 있어, 환경친화적이면서도, 저렴하고 내구성이 뛰어나며, 온도나 습도 및 자외선 등의 주변 환경에 의해 변형되지 않는 장점을 가진다.Compared to natural wood, the present invention has improved water resistance, heat resistance, dimensional stability, flame retardancy, and antimicrobial properties, and is made of components that are harmless to the human body, and are environmentally friendly, inexpensive, and excellent in durability, and surrounding environments such as temperature, humidity, and ultraviolet rays. It has the advantage of not being deformed by it.
또한, 본 발명은 결합제로 마레익 엔하이드라이드 폴리프로필렌(MALEIC ANHYDRIDE PP) 또는 아미노기 변성 폴리프로필렌을 첨가하도록 되어 있어, 목재와 합성수지의 접합성을 높이고, 제품 강도저하를 방지하며, 천연 목재 수준의 탄성과 강도를 갖는 합성목재를 제조할 수 있다. In addition, the present invention is to add a MALEIC ANHYDRIDE PP or amino-modified polypropylene as a binder, to improve the adhesion of wood and resin, prevent product strength degradation, elasticity of natural wood level Synthetic wood having excessive strength can be produced.
또한 본 발명은 난연성을 구비하고 있어, 화재 위험을 방지할 수 있으며, 특히 나노복합소재의 첨가에 의한 나노복합수지의 경우, 나노복합소재가 연소시 외부로부터의 산소공급 및 열전달을 차단할 수 있는 장벽이 형성되도록 하여, 난연성이 획기적으로 향상되는 효과를 구비한다. 특히, 본 발명은 폴리프로필렌수지 또는 폴리에틸렌수지에 나노복합소재인 몬모릴로나이트가 첨가된 나노복합 합성수지를 사용하도록 되어 있어, 종래 난연제의 첨가에 따른 난연성과 대비할 경우, 난연특성이 대략 3배 이상 향상되는 효과가 있다. In addition, the present invention has a flame retardancy, it is possible to prevent the risk of fire, especially in the case of nano composite resin by addition of the nano composite material, the barrier that can block the oxygen supply and heat transfer from the outside when the nano composite material is burned It is provided so that the flame retardancy can be improved significantly. In particular, the present invention is to use a nano-composite synthetic resin in which montmorillonite as a nanocomposite material is added to polypropylene resin or polyethylene resin, compared with the flame retardant according to the addition of a conventional flame retardant, the effect of improving the flame retardant approximately three times or more There is.
또한, 본 발명은 나노복합 합성수지와 난연제의 최적배합을 통해, 경제성을 구비하면서도 합성목재의 난연성을 향상시킬 수 있는 등 많은 효과가 있다.
In addition, the present invention has many effects, such as to improve the flame retardancy of the synthetic wood while having economical efficiency through the optimal combination of the nanocomposite synthetic resin and the flame retardant.
도 1 은 본 발명에 따른 합성목재의 제조공정을 보인 예시도
도 2 는 본 발명의 합성목재로 이루어진 제품사진예시도1 is an exemplary view showing a manufacturing process of synthetic wood according to the present invention
Figure 2 is an illustration of a product photo made of synthetic wood of the present invention
도 1 은 본 발명에 따른 합성목재의 제조공정을 보인 예시도를, 도 2 는 본 발명의 합성목재로 이루어진 제품사진예시도를 도시한 것으로, 본 발명은 목분 65～75중량%, 나노복합수지 10～30중량%, 탄산칼슘 2～4중량%, 산화방지제 0.01～5중량%, 자외선 안정제 0.01～3중량%, 결합제로 마레익 엔하이드라이드 폴리프로필렌 1～3중량%, 윤활제 0.05～5중량%, 난연제로 데카브로모디페닐옥사이드(DBDPO) 0.05～3중량%를 포함하되,
상기 나노복합수지는 폴리프로필렌수지 또는 폴리에틸렌수지 92～95중량%, 몬모릴로나이트 5～8중량%을 포함하는 친환경 합성목재 조성물을 압출성형하여 합성목재를 형성하도록 되어 있다.
Figure 1 is an exemplary view showing a manufacturing process of the synthetic wood according to the present invention, Figure 2 shows a photographic illustration of the product made of the synthetic wood of the present invention, the present invention 65 to 75% by weight wood powder, nano composite resin 10-30% by weight, 2-4% by weight calcium carbonate, 0.01-5% by weight antioxidant, 0.01-3% by weight UV stabilizer, 1-3% by weight Mare En-hydride polypropylene as binder, 0.05-5% by weight lubricant %, 0.05 ~ 3% by weight of decabromodiphenyl oxide (DBDPO) as a flame retardant,
The nanocomposite resin is formed by extruding an environmentally friendly synthetic wood composition comprising 92 to 95% by weight of polypropylene or polyethylene resin and 5 to 8% by weight of montmorillonite.
상기 목분은 간벌목 자재나(주로 소나무와 같은 침엽수) 폐목자재를 사용하는데, 소나무와 같은 침엽수는 반드시 목재가 함유하고 있는 로진(Rosin) 성분을 사전에 제거하여 사용해야 하며, 통상 100 메쉬(0.14㎜) 내지 120 메쉬(0.117㎜) 크기의 목분을 건조하여 사용한다. The wood powder is used for thinning wood materials (mostly coniferous trees such as pine trees) or waste wood materials, and coniferous trees such as pine trees must be used after removing the rosin component, which is usually contained in wood, and usually 100 mesh (0.14 mm). ) To 120 mesh (0.117 mm) wood flour is used to dry.
상기 목분은 입자 굵기가 100 메쉬(0.14㎜) 미만이면 혼합성에서 좋지 않으며 120 메쉬(0.117㎜)를 초과하면 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.The wood powder is not good in mixing properties when the particle size is less than 100 mesh (0.14㎜), and if the particle size exceeds 120 mesh (0.117㎜), the wood powder becomes too fine and the natural wood natural strength (bending strength, etc.) is hard to come out. It is important to keep the particle size in the above particle size range. In addition, if the particle size of the wood powder is not uniform, some parts are mixed well and some parts are not mixed well, so it is important to maintain the particle size of the wood powder uniformly in the above range.
또한, 상기 목분은 수분 함수율 5% 미만, 바람직하게는 1～3％ 범위를 구비하며, 이와 같은 목분의 함수율은 합성수지 또는 나노복합수지와의 결합력을 고려한 것이다.
In addition, the wood flour has a moisture content of less than 5%, preferably in the range of 1 to 3%, the moisture content of such wood powder is to take into account the bonding strength of the synthetic resin or nano composite resin.
상기 매개체로 사용되는 합성수지는 결정성 폴리머로서 인체에 전혀 무해하며 소각을 하더라도 다이옥신과 같은 유해 물질이 전혀 검출되지 않는 환경친화적인 특성을 구비한 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌을 사용하며, 10～30중량%, 보다 바람직하게는 15～28중량%, 가장 바람직하게는 20～25중량%를 첨가한다.
Synthetic resin used as the mediator is a crystalline polymer, which is completely harmless to the human body, and uses polyethylene or polypropylene having environmentally friendly properties such that no harmful substances such as dioxins are detected even when incinerated, and 10 to 30% by weight, More preferably, 15 to 28 weight%, Most preferably, 20 to 25 weight% is added.
상기 나노복합수지는 고분자인 합성수지에 나노 사이즈의 나노복합소재 입자를 박리, 분산시킨 것으로, 폴리프로필렌수지 또는 폴리에틸렌수지에 나노복합소재인 몬모릴로나이트를 첨가하여 나노복합화한 것이다. 이와 같은 본 발명의 나노복합수지는 내충격성, 인성 및 투명성 등의 손상이 없이, 강도, 내마모성, 고온안정성, 난연성 등이 향상된 특성을 구비한다. The nanocomposite resin is obtained by peeling and dispersing nano-sized nanocomposite particles in a synthetic resin, which is a polymer, and nanocomposites by adding montmorillonite, which is a nanocomposite material, to a polypropylene resin or a polyethylene resin. Such a nanocomposite resin of the present invention has improved properties such as strength, wear resistance, high temperature stability, flame retardancy, and the like without damages such as impact resistance, toughness and transparency.
즉, 일반적인 고분자 수지의 경우 난연특성을 보강하기 위해 난연제를 단순히 혼합하게 되는데, 이 경우 고분자 수지 자체의 기계적 물성을 저하시키는 결과를 초래하므로 단순 컴파운딩에서 벗어나 기계적 물성과 난연특성을 동시에 향상시키기 위하여 본 발명은 나노복합수지를 사용한다.In other words, in the case of general polymer resins, flame retardants are simply mixed to reinforce the flame retardant properties. In this case, the mechanical properties of the polymer resins are reduced. The present invention uses a nano composite resin.
상기 나노복합수지는 합성수지 92～95중량%에, 무기질 나노입자인 몬모릴로나이트 5～8중량%를 첨가하여 형성한다. 상기 나노복합수지는 일예로 합성수지와 몬모릴로나이트를 배합기와 이축압출기를 사용하여 용융혼합법으로 형성하며, 이때, 상용화제로 무수말레인산이 그래프트된 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌을 더 첨가할 수 있다. The nanocomposite resin is formed by adding 5 to 8% by weight of montmorillonite, which is an inorganic nanoparticle, to 92 to 95% by weight of synthetic resin. For example, the nano-composite resin is formed by melt mixing using synthetic resin and montmorillonite using a blender and a twin screw extruder. In this case, polypropylene or polyethylene grafted with maleic anhydride may be further added as a compatibilizer.
상기 몬모릴로나이트는 판상 실리케이트 구조인 몬모릴로나이트로, 몬모릴로나이트 또는, 층간에 있는 금속이온을 암모늄이나 포스포튬 이온을 포함하는 유기화제 또는 알킬암모늄 염으로 치환시킨 개질 몬모릴로나이트를 사용한다. The montmorillonite is montmorillonite having a plate-silicate structure, montmorillonite, or modified montmorillonite in which metal ions in the interlayers are substituted with an organic agent or alkylammonium salt containing ammonium or phosphonium ions.
또한, 상기 나노복합수지는 합성수지 및 몬모릴로나이트를 투입하고, 이를 배합기를 사용하여 150～220℃의 온도조건에서 220～300rpm으로 혼련하고, 이축압출기를 이용하여 스트랜드 커팅(strand cutting)방식으로 펠렛화할 수 있다.
In addition, the nano-composite resin is added to the synthetic resin and montmorillonite, and kneaded at 220 ~ 300rpm at a temperature condition of 150 ~ 220 ℃ using a compounding machine, it can be pelletized by the strand cutting method using a twin screw extruder have.
상기와 같이 이루어진 본 발명에 따른 나노복합수지는 연소시, 고분자 수지인 합성수지는 연소되지만, 무기입자인 몬모릴로나이트는 연소되지 않고, 표면에 축적되어 합성목재의 표면에 장벽(barrier)가 형성되게 되며, 이로 인해 외부로부터 산소공급과 열전달이 차단되어 고분자 수지 및 목분이 연소되는 것을 방해하여 향상된 난연특성을 구비하게 된다. When the nanocomposite resin according to the present invention made as described above is combusted, the synthetic resin, which is a polymer resin, is combusted, but montmorillonite, which is an inorganic particle, is not combusted, and accumulates on the surface to form a barrier on the surface of the synthetic wood. As a result, the oxygen supply and heat transfer are blocked from the outside, thereby preventing the polymer resin and the wood powder from burning, thereby providing improved flame retardancy.
또한, 상기 나노복합수지는 그 자체에도 우수한 난연성을 구비하고 있으나, 별도의 난연제를 첨가하여 합성목재를 성형할 경우, 일반적인 난연제의 첨가에 따른 난연성에 비해, 약 2～3배 향상된 난연특성을 구비하는 특성을 구비하게 된다.
In addition, the nanocomposite resin itself has excellent flame retardancy, but when forming a synthetic wood by adding a separate flame retardant, it has about two to three times improved flame retardancy compared to the flame retardancy according to the addition of a common flame retardant It is equipped with the characteristic to make.
상기 탄산칼슘은 수분의 침투를 방지하고, 표면 활성효과를 높여서 치수안정(수축 변화 방지) 효율 높이는 기능 및, 합성목재의 제조시 성형성을 현저하게 개선시키는 기능을 부여하며, 합성목재의 충격강도, 굽힘강도, 열변형 온도 및 하중에 의한 장기적인 변형을 개선시킨다.
The calcium carbonate prevents the penetration of moisture, enhances the surface activity effect, increases the dimensional stability (prevention of shrinkage) efficiency, and imparts the function of remarkably improving the formability during the manufacture of the synthetic wood, the impact strength of the synthetic wood Improve long-term deformation due to bending strength, heat deflection temperature and load.
상기 산화방지제는 공기로부터 산소접근을 막아 변색이 되는 것을 방지하는 역할을 하며, 그 범위를 한정하는 것은 아니나, 포스페이트(PHOSPHATE) 계통의 화합물, 2,6-di-t-부틸-1-하이드록시-4-메틸벤젠 및, 테트라키스 메틸렌-3-(3'-5'-di-t-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트메탄으로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 2이상의 혼합물을 사용한다. The antioxidant serves to prevent discoloration by blocking oxygen access from the air, but not limited to the range, the compound of the phosphate (PHOSPHATE) system, 2,6-di-t-butyl-1-hydroxy One or a mixture of two or more selected from the group consisting of 4-methylbenzene and tetrakis methylene-3- (3'-5'-di-t-butyl-4-hydroxyphenyl) propionatemethane is used .
상기 산화방지제는 0.01～5중량% 첨가하며, 보다 구체적으로는 합성수지로서 폴리프로필렌수지가 사용되는 경우 0.1～0.25중량%, 합성수지로서 폴리에틸렌수지가 사용되는 경우 0.01～0.08 중량% 첨가되는 것이 가장 바람직하다.
The antioxidant is added 0.01 to 5% by weight, more specifically 0.1 to 0.25% by weight when polypropylene resin is used as the synthetic resin, 0.01 to 0.08% by weight when the polyethylene resin is used as the synthetic resin is most preferred. .
상기 자외선 안정제는 태양광선으로부터 자외선을 차단시켜 합성목재 제품의 기계적 성질이 저하 및 변색을 방지해 주는 역할을 하며, 그 범위를 한정하는 것은 아니나, 벤조페논계, 벤조트리아졸계, 힌더드 아민류, 유기니켈 화합물로 구성된 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 2이상의 혼합물을 사용한다. 또한, 상기 자외선 안정제는 0.01～3중량% 보다 바람직하게는 0.1～1 중량% 첨가한다.
The UV stabilizer serves to block the UV rays from the sun to prevent the mechanical properties of the synthetic wood products degradation and discoloration, but not limited to the range, benzophenone-based, benzotriazole-based, hindered amines, organic One or a mixture of two or more selected from the group consisting of nickel compounds is used. Moreover, the said ultraviolet stabilizer adds 0.01-1 weight% more preferably 0.01-3 weight%.
상기 결합제는 합성목재 원료를 제조할 때 플라스틱(합성수지)과 목분과의 결합력을 개선시키는 역할을 하며, 구체적으로는 마레익 엔하이드라이드 폴리프로필렌(MALEIC ANHYDRIDE PP)을 사용한다. The binder serves to improve the binding force between plastic (synthetic resin) and wood flour when preparing a synthetic wood raw material, and specifically, MALEIC ANHYDRIDE PP is used.
즉, 목분은 친수성인 극성을 나타내고 합성수지는 소수성인 비극성을 가지므로 두 물질과의 결합력이 약하기 때문에 이러한 점을 개선시키기 위하여 결합제가 첨가되며, 상기의 결합제는 굽힘강도(modulus of rupture. MOR)와 탄성계수(modulus of elasticity. MOE)를 증가시키고 제품의 칫수 안정성 및, 충격강도를 향상시키며, 특히 목분의 분산성을 향상시킨다. In other words, wood flour has a hydrophilic polarity and synthetic resin has a hydrophobic nonpolarity, so that the binding strength between the two materials is weak, and a binder is added to improve the above point. The above binder has a modulus of rupture (MOR) and It increases the modulus of elasticity (MOE) and improves the dimensional stability and impact strength of the product, in particular the dispersion of wood flour.
또한, 상기 마레익 엔하이드라이드 폴리프로필렌은 나노복합수지와 혼합용융되어, 나노복합수지내의 몬모릴로나이트를 골고루 분산시키는 기능을 동시에 구비하고 있어, 난연성을 더욱 향상시키게 된다. 즉, 상기 결합제는 목분과 합성수지를 커플링시키는 기능 및, 난연복합수지의 난연성을 더욱 향상시키는 기능을 동시에 구비한다.In addition, the Maric enhydride polypropylene is melted and mixed with the nanocomposite resin, and at the same time has a function to evenly disperse montmorillonite in the nanocomposite resin, further improving the flame retardancy. That is, the binder has a function of coupling wood flour and synthetic resin and a function of further improving the flame retardancy of the flame retardant composite resin.
이와 같은 상기 결합제는 0.1～5중량%, 보다 바람직하게는 1～3중량% 첨가하며, 상기 커플링제는 0.1중량％ 미만인 경우에는 강도의 증가가 미미하여 제품의 기능성 면에서 미흡하며, 5중량%를 초과하면, 잔여성분이 존재하게 되므로, 합성목재의 표면에 박리현상(MIGRATION)이 발생되어 제품성이 저하되게 된다.
Such binder is added in an amount of 0.1 to 5% by weight, more preferably 1 to 3% by weight, and when the coupling agent is less than 0.1% by weight, the increase in strength is insignificant and is insufficient in terms of product functionality. If exceeded, residual components are present, so that peeling phenomenon (MIGRATION) occurs on the surface of the synthetic wood, resulting in deterioration of product properties.
상기 윤활제는 합성목재 가공중에 목분의 분산성을 높이기 위한 것으로, 긴 고리로 구성된 중합체인 폴리머는 높은 온도에서 비교적 점성이 높기 때문에, 합성목재 가공 중에 목분의 분산성을 높이기 위하여 윤활제를 첨가시켜 합성목재의 표면 성질을 개선시킨다. 또한, 상기 윤활제는 그 범위를 한정하는 것은 아니나, 폴리에틸렌 왁스, 지방산 또는 지방산 에스테르계 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 또는 2이상의 혼합물을 사용하며, 상기 윤활제는 0.05～5중량%, 보다 바람직하게는 0.1～3 중량% 첨가한다.
The lubricant is used to increase the dispersibility of wood powder during synthetic wood processing. Since the polymer composed of long rings is relatively viscous at high temperature, a lubricant is added to increase the dispersibility of wood powder during synthetic wood processing. To improve the surface properties. In addition, the lubricant is not limited to the range, but any one or a mixture of two or more selected from the group consisting of polyethylene wax, fatty acid or fatty acid ester compound is used, the lubricant is 0.05 to 5% by weight, more preferably Add 0.1 to 3 wt%.
상기 난연제는 고온에서의 연소에 의한 화재위험을 방지하기 위한 것으로, 할로겐(Halogen)계 난연제(주로 브롬계 난연제)인 데카브로모디페닐옥사이드(DBDPO)을 사용하며, 상기 난연제는 0.05～3중량%, 보다 바람직하게는 0.1～3중량% 첨가된다.
The flame retardant is to prevent the risk of fire due to combustion at high temperatures, using a halogen flame retardant (mainly bromine flame retardant) decabromodiphenyl oxide (DBDPO), the flame retardant 0.05 ~ 3% by weight More preferably, 0.1 to 3 weight% is added.
상기와 같이 이루어지는 본 발명은 합성목재 성형제품을 생산할 수 있으며, 합성목재 제품을 성형, 생산하는 방법에는 이형압출성형 및 티-다이 압출등의 방법이 있으나 이형압출성형을 통해 생산하는 것이 다양한 형상의 제품을 성형할 수 있다는 점에서 보다 바람직하다. 이형압출생산 방식의 경우, 다양한 형상을 갖는 금형(Mold)을 활용하여 줌으로써 원하는 형태의 제품을 얻어낼 수가 있다.
The present invention made as described above can produce a synthetic wood molded product, there is a method of forming and producing a synthetic wood product, such as release extrusion molding and tee-die extrusion, but the production through release extrusion molding of various shapes It is more preferable at the point that a product can be shape | molded. In the case of the release extrusion production method, a product having a desired shape can be obtained by utilizing a mold having various shapes.
즉, 도 1 은 본 발명에 따른 합성목재의 제조공정을 보인 예시도를, 도 2 는 본 발명의 합성목재로 이루어진 제품사진예시도를 도시한 것으로, 본 발명은 목분과 나노복합수지, 탄산칼슘, 산화방지제, 자외선 안정제, 결합제, 윤활제, 난연제의 원료를 건조 및 일정비율로 배합하는 단계; 상기 배합된 원료를 원료배합기의 호퍼를 통해 실린더로 공급하는 단계; 실린더내에서 배합된 원료를 열용융하여 금형의 다이스로 공급하여 성형하는 단계;를 포함한다. 또한, 도 2 에 도시된 사진은 본 발명의 합성목재 조성물에 의해 제조된 다양한 성형제품(10)을 나타낸 것이다.
That is, Figure 1 is an exemplary view showing a manufacturing process of the synthetic wood according to the present invention, Figure 2 shows a photographic illustration of the product made of the synthetic wood of the present invention, the present invention wood flour and nano composite resin, calcium carbonate Blending the raw materials of antioxidants, UV stabilizers, binders, lubricants, flame retardants in a fixed ratio; Supplying the blended raw materials to a cylinder through a hopper of a raw material mixer; It comprises; and heat-melting the blended raw material in the cylinder to supply to the die of the mold; In addition, the picture shown in Figure 2 shows a variety of molded
이하 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples.
실시예 1Example 1
폴리프로필렌과 난연제 및 몬모릴로나이트를 하기의 [표1]에 따라 혼합하고 이를 150℃ 배합혼련기로 배합을 한 후 이를 이축압출기로 생산된 원료로 시편을 제조하였다. 이에 대하여 한계산소지수 및 열발생속도를 측정하여 난연성을 테스트 하였으며, 그 결과는 [표2]에 나타내었다. The polypropylene and the flame retardant and montmorillonite were mixed according to the following [Table 1] and blended with a 150 ℃ blending kneader to prepare a specimen from the raw material produced by a twin screw extruder. The flame resistance was tested by measuring the limit oxygen index and heat generation rate, and the results are shown in [Table 2].
이때, 상기 폴리프로필렌과 난연제는 75℃에서 24시간 건조시켰으며, 폴리프로필렌에 몬모릴로나이트를 혼합하고, 이를 배합기에 의해 컴파운딩하여 이축압출기로 펠렛을 제조한 후, 제조된 펠렛 100중량부에 난연제는 데카브로모디페닐옥사이드(DBDPO) 3중량부를 혼합하여 시편을 제조하였다. At this time, the polypropylene and the flame retardant was dried for 24 hours at 75 ℃, mixed with montmorillonite in polypropylene, compounded by a compounding machine to prepare a pellet by a twin screw extruder, the flame retardant to 100 parts by weight of the prepared pellet A specimen was prepared by mixing 3 parts by weight of decabromodiphenyl oxide (DBDPO).
이때, 상기 열발생속도는 콘 칼로리미터를 사용하여 조사(ASTM E1354 및 ISO 5660 )하였으며, 한계산소지수는 시편을 수직으로 장착하여 위쪽을 점화시켜 불이 타들어가는 산소의 최저농도를 구하는 방법으로 측정하였다.
At this time, the heat generation rate was investigated using a cone calorimeter (ASTM E1354 and ISO 5660), the limit oxygen index is measured by measuring the minimum concentration of oxygen burning fire by mounting the specimen vertically to ignite the upper It was.
[표1]Table 1
[표2][Table 2]
실시예 3 Example 3
[표3]의 배합비율에 따라 배합기에서 혼련하게 되는데, 150도에서 220도섭씨의 조건하에서 배합속도는 220에서 300rpm으로 대략 1시간정도 배합을 한다. 배합된 컴파운딩 원료를 원료 생산용 압출기를 통해 하기 [표4]와 같은 작업조건으로 합성목재 원료(Pellet)를 제조하였다. (이때, 실린더 1,2,3,4,5 는 실린더의 각 부분을 전면부부터 표기한 것을 의미한다.)According to the mixing ratio of Table 3, the mixture is kneaded in the blender. The mixing speed is about 1 hour at 220 to 300 rpm under the conditions of 150 to 220 degrees Celsius. The compounding compounding material was manufactured through a raw material production extruder under the working conditions as shown in Table 4 below to prepare a synthetic wood material (Pellet). (At this time, cylinders 1,2,3,4,5 mean that each part of the cylinder is marked from the front.)
배합된 컴파운딩 원료를 호퍼(Hopper)에 투입을 하여 상기와 같은 조건하에서 컴파운딩 원료가 실린더 내부에서 용융이 되고 스크류로 이를 밀어내게 되면 마치 국수가락과 같은 형태의 원료가 압출이 되고 이를 수냉이나 공냉 방식으로 냉각시키면서 커팅기로 자동 커팅되는 과정을 거쳐 최종 원료(pellet)를 제조하였다. 이때, 수지는 폴리프로필렌 92wt%, 첨가제로는 몬모릴로나이트 8wt%로 이루어진 나노복합수지, 목분은 함수율2%의 폐목자재, 산화방지제는 2,6-di-t-부틸-1-하이드록시-4-메틸벤젠, 자외선안정제는 벤조페논계 화합물, 결합제는 MALEIC ANHYDRIDE PP, 윤활제는 지방산 에스테르계 화합물, 난연제는 데카브로모디페닐옥사이드(DBDPO)를 사용하였다.When the compounding compound is blended into a hopper and the compounding compound is melted inside the cylinder and pushed out with a screw under the above conditions, the raw material in the form of noodle soup is extruded. The final raw material (pellet) was prepared through a process of automatically cutting with a cutter while cooling by an air cooling method. At this time, the resin is a polypropylene 92wt%, the additive is a nano composite resin consisting of montmorillonite 8wt%, wood flour is a waste wood material of 2% moisture content, antioxidant is 2,6-di-t-butyl-1-hydroxy-4- Methylbenzene, UV stabilizer was used as benzophenone compound, binder was MALEIC ANHYDRIDE PP, lubricant was fatty acid ester compound, flame retardant was decabromodiphenyl oxide (DBDPO).
[표3][Table 3]
[표4]Table 4
실시예 4Example 4
실시예 3 에 따른 펠렛을 이용하여 이형압출기로 합성목재(바닥판)를 제조한 결과 [표6]에서와 같이, 모두 합성목재(바닥판)로 성형되었음을 확인할 수 있었다. 이때, 이형압출기에 대한 조건은 하기의 [표5]에 따르고, 그 외의 조건은 통상적인 합성목재의 제조방법에 따라 제조하였다.As a result of manufacturing the synthetic wood (floor plate) by the release extruder using the pellets according to Example 3, it was confirmed that all molded into the synthetic wood (floor plate) as shown in [Table 6]. At this time, the conditions for the release extruder are in accordance with the following [Table 5], and the other conditions were prepared according to the conventional synthetic wood production method.
[표5][Table 5]
실시예 5Example 5
실시예 4 에 따른 합성목재에 대하여, 난연성, 충격강도, 뒤틀림성 등등의 물성을 테스트하였으며, 그 결과는 하기의 [표6]에 나타내었다. For the synthetic wood according to Example 4, the physical properties such as flame retardancy, impact strength, warpage property, etc. were tested, and the results are shown in the following [Table 6].
[표6]Table 6
상기 [표6]에서와 같이, 모든 시험편이 난연성(KS F 2819) 탄화길이 20㎝ 이하, 나머지 불꽃 10초 이하를 구비하고, 충격강도(KS M ISO 179-1) 6.5 이상을 구비하며, 뒤틀림성(온도 25±2℃, 상대습도 85±5%에서 3일, 온도 20±2℃, 상대습도 35±5%에서 함량에 도달할 때까지 방치한 후, KS L 3112에 따라 측정) 1.5% 이하의 우수한 물성을 구비하고 있음을 알 수 있으며, 이는 KS F 3230:2011 에 따른 목재플라스틱 복합재 바닥판의 기준성능을 모두 만족하는 것이다. 특히, 본 발명에 따른 합성목재는 난연성에 있어서, 바닥판의 기준성능에 비해 매우 우수함을 알 수 있다.
As shown in the above [Table 6], all the specimens have flame retardancy (KS F 2819) carbonization length 20 cm or less, remaining
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.
The present invention is not limited to the above-described specific preferred embodiments, and various modifications can be made by any person having ordinary skill in the art without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Of course, such changes will fall within the scope of the claims.
(10) : 성형품(10): molded article
Claims (8)
나노복합수지 10～30중량%,
탄산칼슘 2～4중량%,
산화방지제 0.01～5중량%,
자외선 안정제 0.01～3중량%,
마레익 엔하이드라이드 폴리프로필렌 1～3중량%,
윤활제 0.05～5중량%,
데카브로모디페닐옥사이드(DBDPO) 0.05～3중량%를 포함하되,
상기 나노복합수지는 폴리프로필렌수지 또는 폴리에틸렌수지 92～95중량%, 몬모릴로나이트 5～8중량%을 포함하는 친환경 합성목재 조성물을 압출성형한 것을 특징으로 하는 난연성을 구비하는 친환경 합성목재 조성물로 이루어진 합성목재.65 to 75% by weight of wood,
10-30 wt% of nano composite resin,
Calcium carbonate 2-4% by weight,
0.01 to 5 wt% antioxidant,
0.01-3% by weight of UV stabilizer,
1 to 3% by weight of Mareick N-hydride polypropylene,
0.05-5% by weight of lubricant,
Decabromodiphenyl oxide (DBDPO) 0.05 to 3% by weight,
The nanocomposite resin is a synthetic wood made of an environmentally friendly synthetic wood composition having a flame retardancy, characterized in that the extrusion of an environmentally friendly synthetic wood composition comprising polypropylene resin or polyethylene resin 92 ~ 95% by weight, montmorillonite 5 ~ 8% by weight .
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