KR101838185B1 - 옻을 포함하는 성형용 복합재료 및 그 제조방법, 그리고 상기 복합재료를 이용하여 제조된 성형품 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 펠렛 형태, 분말형태 및 이들이 혼합된 형태로부터 선택되는 플라스틱 성형재료의 표면에 옻과 고무를 포함하는 도막이 피복된 성형용 복합재료 및 그 제조방법, 그리고 상기 복합재료를 이용하여 제조된 성형품에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 옻의 유연성 및 혼련성을 향상시킬 수 있고, 따라서 상기 성형용 복합재료를 이용함으로써 항균성, 내구성, 내수성, 내열성, 탈취성, 내오염성 등과 같은 옻의 장점을 가지면서 동시에 우수한 물리적 강도를 나타내는 플라스틱 성형품을 제공할 수 있고, 옻의 분산성 불량으로 인한 제품 결함 문제 또한 해소할 수 있다.

Description

옻을 포함하는 성형용 복합재료 및 그 제조방법, 그리고 상기 복합재료를 이용하여 제조된 성형품{COMPOSITE MATERIAL FOR MOLDING INCLUDING LACQUER, MANUFACTURING METHOD THEREOF AND MOLDED ARTICLE}
본 발명은 옻을 포함하는 성형용 복합재료 및 그 제조방법, 그리고 상기 복합재료를 이용하여 제조된 성형품에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 고무성분이 포함된 옻을 플라스틱 성형재료에 적용시킨 성형용 복합재료 및 그 제조방법, 그리고 상기 복합재료를 이용하여 제조된 우수한 물리적 강도를 갖는 성형품에 관한 것이다.
옻나무(Rhus verniciflua 또는 Rhus vernicifera)는 옻나무과 (Anacardiaceae)에 속하는 낙엽교목으로서 중앙아시아 고원지대 및 히말라야 지방이 원산지이며, 현재 열대지방을 중심으로 아열대 지방과 온대지방에 널리 분포하고 있고, 한국, 일본 및 중국 등의 동남아시아 지역에서 주로 칠액을 얻기 위하여 재배되고 있다.
옻나무에서 채취되는 옻액을 이용하여 옻칠을 하고 적정한 조건으로 건조시키면 항균성, 내구성, 내수성, 내열성, 탈취성, 내오염성 등의 우수한 특성을 부여할 수 있고, 특히 보존성이 향상된다는 것은 잘 알려진 사실이다. 따라서, 오래 전부터 옻칠을 나무나 종이 등에 적용하여 장롱, 그릇, 수저, 상 등의 일상 생활용품을 제조하는 데에 대량으로 사용하여 왔고, 고구려 고분벽화, 가야국 경남 의창군 다호리 고분의 제기, 고려 팔만대장경 경판 등은 전통적인 옻칠을 이용함으로써 오랜 기간 동안 보존이 가능하게 되어 현재 후손들까지 볼 수 있게 된 대표적인 예이다.
이러한 우수한 장점을 갖는 옻칠을 플라스틱에 적용하는 방법에 대한 연구가 지속적으로 시도되어 왔다.
이러한 종래의 방법으로서, 플라스틱 판상에 스크린 코팅 또는 스프레이 방법으로 직접 옻칠을 하거나, 접착력 향상을 위하여 플라스틱 판상에 프라이머를 도포하여 건조시킨 후에 옻칠을 하는 방법이 시도되었다.
그러나, 상기 방법에 따르면 옻칠과 플라스틱 간의 접착력이 저하되어 내구성이 떨어지거나, 건조과정에서 제품이 변형되거나 건조시간이 장기간 소요되는 단점이 있으며, 복잡한 모양을 가진 제품에는 도포하기가 어렵다는 문제가 있었다.
옻을 플라스틱에 적용하는 다른 방법으로서, 옻 분말을 압사출시 플라스틱 수지에 혼합하여 사용하는 방법이 사용되었다. 이러한 옻 분말을 만드는 방법으로는 옻 자체나 옻에 소량의 플라스틱을 혼합한 것을 판상으로 도포하여 건조시킨 후 기계적으로 분쇄하여 작은 옻 분말로 만드는 방법, 고압의 공기로서 분무하여 건조시킨 후 분쇄하여 작은 옻 분말로 만드는 방법, 물속에 작은 분말로 분산시켜서 경화시킨 후 얻어진 분말의 습기를 제거하여 분쇄하여 사용하는 방법 등이 검토되었다.
예컨대, 특허문헌 1(국내 등록특허공보 제10-1404019호)에는 액상의 생옻을 교반기를 이용하여 교반시키는 교반단계, 상기 교반단계에서 교반된 액상의 생옻을 평판 용기에 미리 설정된 범위의 두께로 담는 평탄화단계, 상기 평탄화단계에서 평판용기에 담긴 생옻을 건조시키는 건조단계, 상기 건조단계에서 건조된 옻을 분쇄기로 분쇄하여 분말로 만드는 분말화 단계 및 상기 분말화 단계에서 분말화된 옻 분말을 도료 또는 접착제에 혼합하여 옻칠 대상부위에 도포하는 도포단계를 포함하는 옻 도포 방법이 기재되어 있다.
그러나, 상기한 방법들을 이용하여 옻 분말을 만들 경우, 분쇄가 어렵고 수율이 낮아 경제성 및 기술적 제약이 크므로 실용성이 떨어진다는 단점이 있다.
한편, 특허문헌 2(국내 공개특허공보 제10-2013-0081884호)에는 플라스틱 수지에 옻을 혼합하여 압출기를 통해서 압출한 후 마스터배치를 만들어 사출성형시 섞어 사용하는 방법이 제시되어 있다. 그러나, 이 방법 역시 옻의 경화로 인하여 옻 마스터 배치를 만드는 공정의 수율이 낮아 경제성 및 기술성이 문제되고 있다.
구체적으로, 옻은 건조과정에서 경화성 물질로 바뀌는데, 이렇게 경화된 옻은 유연성이 없어 절곡되거나 충격을 받을 경우 쉽게 깨지고 갈라지고 파손되는 결함이 있다. 전통적으로 사용된 목제 나전의 경우에도 옻칠 끝 경계면이 충격에 의해 쉽게 깨지고 떨어져 나가는 결함이 종종 발견된다. 특히, 옻을 플라스틱에 횬용하여 사용할 경우, 옻의 경화성으로 인하여 유연성과 혼련성이 극히 저하될 수 있다. 따라서, 특허문헌 2에서와 같이 옻 마스터 배치를 제조하거나, 옻을 플라스틱 수지에 직접 혼합하여 압출, 사출 또는 프레스 성형하여 플라스틱 성형품을 제조할 경우, 옻의 유연성 문제로 인해 물리적 강도가 저하되어 약한 충격에도 쉽게 깨질 수 있고, 불균일하게 분산된 옻으로 인해 제품에 얼룩이나 부분적 결함이 발생될 수 있다.
특허문헌 1: 한국 특허등록공보 제10-1404019호 특허문헌 2: 한국 특허공개공보 제10-2013-0081884호
본 발명은 옻과 함께 고무성분을 포함하는 도막을 플라스틱 성형재료의 표면에 피복시킴으로써 유연성 및 혼련성이 개선된 성형용 복합재료 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 상기 복합재료를 이용하여 제조된 우수한 물리적 강도를 갖는 성형품을 제공하고자 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 펠렛 형태, 분말형태 및 이들이 혼합된 형태로부터 선택되는 플라스틱 성형재료의 표면에 옻과 고무를 포함하는 도막이 피복된 성형용 복합재료를 제공한다.
상기 도막은 액상옻과 액상고무의 혼합액이 상기 플라스틱 성형재료의 표면에 도포된 후 건조되어 형성될 수 있으며, 상기 도막에는 착색제가 더 포함될 수 있다.
상기 플라스틱 성형재료로서는 열가소성 수지 또는 열경화성 프리폴리머가 사용될 수 있다.
또한, 본 발명은 액상옻과 액상고무를 교반하면서 혼합하는 혼합단계; 상기 혼합단계에서 얻어진 혼합액을 펠렛 형태, 분말형태 및 이들이 혼합된 형태로부터 선택되는 플라스틱 성형재료에 첨가하고 교반하여 상기 성형재료의 표면을 상기 혼합액으로 피복하는 도포단계; 및 상기 도포단계를 거친 성형재료를 건조하여 성형재료의 표면에 도막을 형성하는 건조단계를 포함하는 성형용 복합재료의 제조방법을 제공한다.
상기 혼합단계는 액상옻에 액상고무를 투입하여 10~30rpm의 교반속도로 10~60분동안 저속 교반시키는 1차 혼합단계와, 상기 1차 혼합단계를 거친 혼합액을 100~500rpm의 교반속도로 5~30분동안 고속 교반시키는 2차 혼합단계를 포함할 수 있다.
상기 혼합단계에서 상기 액상옻은 80~99.95중량%, 상기 액상고무는 0.05~20중량%의 범위로 투입될 수 있다.
상기 혼합단계에서 착색제가 더 투입될 수 있고, 이때 상기 착색제의 함량은 상기 액상옻과 액상고무의 혼합액 100중량부를 기준으로 5 ~ 30중량부인 것이 바람직하다.
상기 도포단계를 거치기 전에 상기 플라스틱 성형재료를 용융점 이하의 온도로 가열하여 수분을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 도포단계에서 상기 혼합액은 상기 성형재료 100중량부를 기준으로 0.1~10중량부로 첨가되는 것이 바람직하고, 이때 수행되는 교반은 15~80℃의 온도에서 진행될 수 있다.
상기 건조단계는 상대습도 40~80%, 건조온도 18~30℃에서 12시간~48시간동안 실시되는 저온건조 방법 및 건조온도 80~300℃에서 3분~12시간동안 건조된 후 상온으로 냉각시키는 고온건조 방법 중 선택된 어느 하나의 방법 또는 두 가지 방법을 병용하여 수행될 수 있다.
상기 혼합단계, 도포단계 및 건조단계는 1~5회 반복될 수 있다.
그리고, 본 발명은 상기 성형용 복합재료를 이용하여 성형된 성형품을 제공한다.
상기 성형은 사출성형, 압출성형 및 프레스 성형으로부터 선택될 수 있으며, 성형시 상기 성형용 복합재료와 옻을 포함하지 않는 플라스틱 성형재료를 혼용하여 성형할 수 있다.
본 발명에 따르면, 옻과 함께 고무성분을 포함하는 도막을 플라스틱 성형재료의 표면에 피복한 성형용 복합재료를 제공함으로써 옻의 유연성 및 혼련성을 향상시킬 수 있다.
따라서, 상기 성형용 복합재료를 이용하여 항균성, 내구성, 내수성, 내열성, 탈취성, 내오염성 등과 같은 옻의 장점을 가지면서 동시에 우수한 물리적 강도를 나타내는 플라스틱 성형품을 제공할 수 있고, 옻의 분산성 불량으로 인한 제품 결함 문제 또한 해소할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 도막이 피복된 펠렛의 횡단면을 모직적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예 3에 따라 제조된 성형재료를 이용하여 성형된 성형품의 사진이다.
도 3은 본 발명의 실시예 4에서 사용된 성형재료들의 횡단면을 모식적으로 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 실시예 5에서 사용된 성형재료들의 횡단면을 모식적으로 나타낸 것이다.
본 발명은 옻을 포함하는 성형용 복합재료 및 그 제조방법, 그리고 상기 복합재료를 이용하여 제조된 성형품에 관한 것이다.
먼저, 본 발명에 따른 성형용 복합재료에 대해 살펴보면 하기와 같다.
상기 성형용 복합재료는 펠렛 형태, 분말형태 및 이들이 혼합된 형태로부터 선택되는 플라스틱 성형재료의 표면에 옻과 고무를 포함하는 도막이 피복되어 이루어진다.
도 1을 살펴보면, 본 발명의 실시예 1에 따라 펠렛 형태의 플라스틱 성형재료(110)의 표면에 도막(120)이 피복된 성형용 복합재료(100)의 횡단면이 모식적으로 도시되어 있다.
일반적으로 도막이란 도료를 칠하여 건조시켜서 얻어지는 고체의 피막을 의미하는 것으로, 본 발명에서 도막은 액상옻과 액상고무의 혼합액이 상기 플라스틱 성형재료의 표면에 도포된 후 건조되어 형성될 수 있다.
이와 같이 액상고무를 액상옻에 혼합하여 사용하면 전통적인 옻의 결함인 탄성과 연신성을 개선시킨 옻칠을 얻을 수 있다. 특히, 본 발명에서는 펠렛이나 분말형태의 플라스틱 성형재료 하나하나의 표피부분에 고무성분을 포함하는 옻 도막이 형성되어 있고, 이렇게 형성된 성형용 복합재료가 바로 설비에서 압출, 사출 또는 프레스 성형될 수 있기 때문에, 옻의 분산성이 향상될 수 있다. 또한, 상기 도막 형성에 사용되는 액상고무는 옻의 경화성으로 인해 발생하는 유연성 문제를 해소시켜주므로 성형품의 물리적 강도를 향상시켜 줄 수 있다.
상기 액상옻은 생옻, 정제옻 및 이들의 혼합물로부터 선택될 수 있다. 여기서, 생옻은 옻나무에서 채집된 옻액의 불순물을 제거한 상태를 말하며, 정제옻은 생옻을 용도에 알맞게 가공하거나 화학반응을 일으켜 그 기능을 보강한 옻액을 통틀어 말한다.
상기 액상고무는 천연 라텍스, 합성 액상고무, 해중합 고무 및 용해된 합성고무로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있다. 상기 액상고무는 분자량이 500 ~ 3,000의 올리고머인 것이 바람직하고, 상기 분자량이 상기 범위에 포함될 경우 옻의 유연성 향상에 가장 바람직하다.
상기 도막에는 착색제가 더 포함될 수 있으며, 상기 착색제의 색상이나 함량, 착색제가 포함된 도막으로 피복된 플라스틱 성형재료의 크기 등을 조절함으로써 다양한 색상이나 표면 무늬를 가진 미려한 옻 함유 플라스틱 제품이 얻어질 수 있다.
그리고, 본 발명의 성형용 복합재료에 사용되는 플라스틱 성형재료는 열가소성 수지 또는 열경화성 프리폴리머일 수 있다.
구체적으로, 상기 열가소성 수지로서는 폴리에틸렌(PE, poly ethylene), 폴리프로필렌(PP, polypropylene), 아크릴로니트릴-부타디엔-스트렌(ABS, acrylonitril butadiene styrene), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA, polymethyl methacrylate), 내충격성 폴리스티렌(HIPS, High Impact Polystryene), 열가소성 폴리올레핀(TPO, thermoplastic-olefin), 나일론(nylon), 열가소성 엘라스토머(TPE, thermoplastic elastomer) 및 합성고무로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상이 사용될 수 있다.
상기 열경화성 프리폴리머로서는 폴리에스테르계 및 폴리에테르계 폴리우레탄 올리고머, 폴리올 및 폴리이소시아네이트로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상이 사용될 수 있다. 구체적으로, 상기 폴리에스테르계 및 폴리에테르계 폴리우레탄 올리고머로서는 직접 중합하거나 시판되는 것을 구입 사용할 수 있고, 시판되는 상품으로는 노베온사의 ESTANE® 5701 TPU, ESTANE® 5703 TPU, ESTANE® 5707 TPU, ESTANE® 5708 TPU, ESTANE® 5713 TPU, ESTANE® 5714 TPU, ESTANE® 5715 TPU, ESTANE® 5719 TPU 또는 ESTANE® 5778 TPU 등을 예로 들 수 있다. 상기 폴리올의 종류는 특별히 한정되지는 않으나, 바람직하게 폴리올의 예로는 폴리에틸렌 글리콜 폴리올, 폴리카프로락톤 폴리올, 폴리에스테르 폴리올, 폴리에테르 폴리올, 폴리아크릴 폴리올 또는 폴리카보네이트 폴리올디올을 들 수 있다. 상기 폴리이소시아네이트의 종류 또한 특별히 한정되지는 않으나, 바람직하게는 지방족 및 방향족 이소시아네이트가 중합되어 이루어진 폴리머가 사용될 수 있고, 보다 구체적인 상기 지방족 디이소시아네이트의 예로는 1,4-테트라메틸렌 디이소시아네이트, 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트, 1,4-사이클로헥실 디이소시아네이트, 이소포론 디이소시아네이트 또는 α,α-크실릴렌 디이소시아네이트를 들 수 있고, 상기 방향족 폴리이소시아네이트의 예로는 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 1,3-페닐렌 디이소시아네이트 또는 톨루엔디이소시아네이트를 들 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 성형용 복합재료의 제조방법에 대해 구체적으로 살펴본다.
(1) 혼합단계
이 단계는 액상옻과 액상고무를 교반하면서 혼합하는 단계이다.
상기 혼합단계는 액상옻에 액상고무를 투입하여 10~30rpm의 교반속도로 10~60분동안 저속 교반시키는 1차 혼합단계와, 상기 1차 혼합단계를 거친 혼합액을 100~500rpm의 교반속도로 5~30분동안 고속 교반시키는 2차 혼합단계를 포함할 수 있다. 이와 같이, 2단계의 혼합과정을 거칠 경우 액상옻에 액상고무가 더욱 균일하게 분산된 혼합액을 얻을 수 있으므로 바람직하다.
상기 혼합단계에서 상기 액상옻은 80~99.95중량%, 상기 액상고무는 0.05~20중량%의 범위로 투입되는 것이 바람직하며, 상기 액상고무의 함량이 0.05중량% 미만일 경우에는 옻의 유연성 향상에 기여하기에 어려움이 있고, 반면 상기 함량이 20중량%를 초과할 경우에는 상대적으로 옻의 함량이 줄어들게 되어 옻의 우수한 장점인 항균성, 내구성, 내수성, 내열성, 탈취성, 내오염성 등이 다소 부족해질 우려가 있다.
여기서 사용되는 액상옻은 전술한 바와 같이 생옻, 정제옻 및 이들의 혼합물로부터 선택될 수 있으며, 액상고무는 천연 라텍스, 합성 액상고무, 해중합 고무 및 용해된 합성고무로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상일 수 있다. 이때, 액상고무로서 라텍스를 사용하는 경우에는 액상옻의 응고방지를 위하여 소량의 암모니아수를 첨가하여 pH를 조절하는 것이 바람직하다.
상기 혼합단계에서 착색제가 더 투입될 수 있으며, 상기 착색제로서는 무기안료, 유기안료, 염료 및 진주안료로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상이 사용될 수 있다. 특히, 착색제가 함유된 성형용 복합재료를 이용하여 프레스 공법으로 성형할 경우, 둥글고 각진 아름다운 옻의 색상으로 외곽선 무늬를 가진 제품을 만들 수 있다.
상기 착색제의 함량은 상기 액상옻과 액상고무의 혼합액 100중량부를 기준으로 5 ~ 30중량부인 것이 바람직하다. 착색제의 함량을 상기 범위 내에서 변경함으로써 옻의 색상농도를 조절할 수 있고, 이로써 다양한 색상을 가진 성형용 복합재료를 제조할 수 있게 된다. 예컨대, 여러 색상의 성형용 복합재료를 섞어서 프레스 공법 등으로 성형할 경우, 모자이크 형태의 다양한 색상을 가진 제품도 만들 수 있다. 그 결과, 다양한 색상을 가지면서 항균성, 내구성, 내수성, 내열성, 탈취성, 내오염성, 유연성이 우수한 옻 함유 플라스틱 제품을 만들 수 있다. 또한, 외곽표면 무늬를 다양한 크기로 만들기 위하여 성형용 복합재료의 크기를 몇 가지로 만들어서 섞어주면 크기가 다른 무늬를 가진 옻 함유 제품도 만들 수 있다.
(2) 도포단계
이 단계는 상기 혼합단계에서 얻어진 혼합액을 펠렛 형태, 분말형태 및 이들이 혼합된 형태로부터 선택되는 플라스틱 성형재료에 첨가하고 교반하여 상기 성형재료의 표면을 상기 혼합액으로 피복하는 단계이다.
상기 도포단계를 거치기 전에 상기 플라스틱 성형재료를 융점 이하의 온도로 가열하여 수분을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 공업용 대형 오븐이나 온도를 조절할 수 있는 대형 혼합기 등에 플라스틱 성형재료를 투입하고 60~200℃사이에서 성형재료의 종류에 따라 성형재료의 용융점 이하의 온도로 가열하여 성형재료가 가지고 있는 수분을 제거할 수 있다. 만약, 성형재료에 수분이 남아 있을 경우, 성형시 기포가 발생하고 성형된 제품의 물리적 강도가 저하될 수 있다.
상기 도포단계에서 상기 혼합액은 상기 성형재료 100중량부를 기준으로 0.1~10중량부로 첨가되는 것이 바람직하며, 상기 첨가량이 0.1중량부 미만일 경우 옻의 장점을 발현하기에 어려움이 있고, 반면 10중량부를 초과할 경우 성형품의 물리적 강도가 떨어져 쉽게 부서질 우려가 있다.
상기 혼합액을 플라스틱 성형재료에 첨가하고, 이들을 혼합기에 투입하여 충분한 시간동안 교반시키면, 펠렛 또는 분말형태를 갖는 각각의 플라스틱 성형재료의 표면에 혼합액이 균일하게 도포된다. 이때, 사용 가능한 혼합기의 종류는 특별히 한정되지 않으나, 내부 온도조절이 가능한 회전 혼합기, 저속 교반 혼합기 등 다양한 설비가 이용될 수 있다.
상기 도포단계에서 교반은 15~80℃의 온도에서 수행되는 바람직하다. 플라스틱 성형재료의 표면에 도포되는 혼합액의 두께는 혼합기 내부의 온도에 의존하는데, 상기 온도가 높으면 상기 혼합액의 두께가 얇아지고, 반면 상기 온도가 낮으면 상기 혼합액의 두께가 두꺼워지므로 필요한 두께에 따라 온도를 조정해 주는 것이 바람직하다. 상기 혼합액의 도포가 완료된 플라스틱 성형재료는 상온에서 냉각되고, 이후 후술될 "(3) 건조단계"에서 건조되어 경화된다.
(3) 건조단계
이 단계는 상기 도포단계를 거친 성형재료를 건조하여 성형재료의 표면에 도막을 형성하는 단계이다.
상기 건조단계는 상대습도 40~80%, 건조온도 18~30℃에서 12시간~48시간동안 실시되는 저온건조 방법 및 건조온도 80~300℃에서 3분~12시간동안 건조된 후 상온으로 냉각시키는 고온건조 방법 중 선택된 어느 하나의 방법 또는 두 가지 방법을 병용하여 수행될 수 있다. 이러한 건조단계를 거치면 플라스틱 성형재료의 표면에 반경화 또는 경화된 도막이 피복된 성형용 복합재료가 얻어진다.
이렇게 얻어진 성형용 복합재료의 경우, 펠렛 또는 분말 형태의 플라스틱 성형재료 하나하나의 표면에 옻을 포함하는 도막이 형성되어 있으므로 플라스틱 제품 성형시 옻의 분산성이 향상될 수 있고, 도막에 포함된 고무성분으로 인해 옻의 결점인 유연성이 개선될 수 있다.
상기한 성형용 복합재료의 제조공정에서 옻의 함량을 증가시키기 위하여, 상기 혼합단계, 도포단계 및 건조단계를 1~5회 반복할 수 있다.
한편, 본 발명은 상기 성형용 복합재료를 이용하여 성형된 성형품을 제공한다. 상기 성형품은 항균성, 내구성, 내수성, 내열성, 탈취성, 내오염성 등과 같은 옻의 전통적인 장점을 가지면서 옻의 개선된 유연성의 결과로 우수한 물리적 강도를 가진다. 또한, 옻의 분산성 불량으로 인한 제품의 결함이 없다는 장점이 있다.
상기 성형은 사출성형, 압출성형 및 프레스 성형으로부터 선택될 수 있다.
이때, 본 발명에 따른 성형용 복합재료와 옻을 포함하지 않는 플라스틱 성형재료를 혼용하여 성형품을 제조할 수 있다. 예컨대, 상기 성형용 복합재료로서 착색제가 추가된 도막으로 피복된 플라스틱 성형재료를 사용하고, 이와 함께 도막이 형성되지 않은 플라스틱 성형재료를 혼용하여 프레스 성형할 경우, 표면 무늬가 있는 부분과 무늬가 없는 부분이 같이 형성되어 독특한 외관을 지닌 아름다운 형상의 제품을 만들 수 있다. 동시에 도막이 형성되지 않은 플라스틱 성형재료가 용융을 쉽게 하여 경화에 따른 물성저하를 저감시켜 제품의 물리적 강도를 더욱 증가시키는 장점이 있다.
이하, 실시예들을 들어 본 발명에 관하여 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명이 이러한 실시예들에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
저속혼합기에 생옻 4kg을 투입하여 20rpm의 교반속도로 교반하면서, 여기에 액상고무인 천연 라텍스 500g을 투입하여 동일한 교반속도로 30분동안 교반하는 1차 혼합단계를 진행한다.
상기 1차 혼합단계를 거친 혼합액을 고속교반기로 옮겨 150rpm의 교반속도로 10분동안 교반하는 2차 혼합단계를 진행하다.
100℃의 오븐에서 수분이 제거된 폴리프로필렌 펠렛 50kg을 준비하고, 준비된 폴리프로필렌 펠렛을 온도조절이 가능한 회전 혼합기에 투입한다. 상기 혼합기에 상기 2차 혼합단계를 거친 혼합액 3kg을 투입하고, 혼합기 내부 온도를 50℃로 조절하여 20rpm의 교반속도로 60분동안 교반시킴으로써 폴리프로필렌 펠렛의 표면에 상기 혼합액을 균일하게 도포시킨다.
이어서, 상기 혼합액으로 도포된 폴리프로필렌 펠렛을 상대습도 75%, 건조온도 23℃에서 24시간동안 건조시켜 도막이 피복된 성형용 복합재료를 제조하였다.
실시예 2
상기 실시예 1에 따라 제조된 성형용 복합재료와 100℃의 오븐에서 수분이 제거된 폴리프로필렌 펠렛을 1:1로 혼합하여 성형재료로 사용하였다.
비교예 1
100℃의 오븐에서 수분이 제거된 폴리프로필렌 펠렛을 성형재료로 사용하였다.
< 평가방법 >
실시예 1의 성형용 복합재료, 실시예 2 및 비교에 1의 성형재료를 사출성형기(Toggle-type, 동신유압)로 투입하고, 200℃의 온도에서 55㎏/㎠의 사출압력, 40%의 사출속도, 20초의 냉각시간으로 사출 성형하여 5cm×5cm×1cm인 시편을 제조하였다. 이렇게 제조된 시편으로 내충격성 평가를 실시하고, 그 결과를 하기의 표 1에 나타내었다.
내충격성 평가
내충격성은 ASTM D 2794에 따라 평가되었다. 1kg 추를 50cm 위에서 떨어뜨려 시편의 표면에 충격을 주었을 때, 균열이 생기는지 여부를 관찰하였으며, 균열이나 파손이 발생한 경우에는 불량, 발생하지 않은 경우 양호로 기재하였다.
실시예 1 실시예 2 비교예 1
내충격성 양호 양호 불량
상기 표 1을 참조하면, 본 발명에 따른 성형용 복합재료를 이용하여 성형품을 제조한 실시예 1 및 실시예 2의 경우, 비교예 1에 비하여 내충격성이 양호하게 나타나는바 물리적 강도가 향상되었음을 확인할 수 있다.
또한, 상기 실시예 1의 성형용 복합재료를 이용하여 사출 성형한 시편의 경우, 외견상 얼룩이나 결함이 발견되지 않은바, 옻이 균일하게 분산되었음을 알 수 있다.
실시예 3
상기 1차 혼합단계에서 착색제인 검은색 안료를 500g 더 투입하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 복합재료를 제조하고, 이를 성형재료로 사용하였다.
실시예 4
상기 폴리프로필렌 펠렛의 직경이 1mm, 2mm, 3mm 및 5mm 인 것을 혼용한 것을 제외하고는 실시예 3과 동일한 방법으로 복합재료를 제조하고, 이를 성형재료로 사용하였다.
실시예 5
상기 실시예 3에 따라 제조된 성형용 복합재료와 100℃의 오븐에서 수분이 제거된 폴리프로필렌 펠렛을 1:1로 혼합하여 성형재료로 사용하였다.
외관 평가
실시예 3 내지 5에 따라 얻어진 성형재료를 프레스 성형기로 투입하고 200℃의 온도에서 20 ㎏/㎠의 프레스압력으로 성형한 후 상온에서 120초동안 냉각시켜 성형품을 제조하였다.
도 2에는 실시예 3의 성형재료를 이용한 성형품이 도시되어 있으며, 상기 성형품 표면에 채색옻의 색상이 나타나는 것을 확인할 수 있다.
도 3에는 실시예 4에서 사용된 성형재료들의 횡단면도가 모식적으로 도시되어 있으며, 구체적으로 상기 성형재료들은 직경이 서로 다른 4종류의 펠렛(310, 320, 330, 340)에 도막(350)이 피복된 형상으로 구성된다. 상기 성형재료를 이용할 경우, 크기가 다른 여러 가지 무늬를 갖는 성형품이 제조될 수 있다.
도 4에는 실시예 5에서 사용된 성형재료들의 횡단면도가 모식적으로 도시되어 있으며, 구체적으로 상기 성형재료들은 도막이 피복된 펠렛(410, 430)과 도막이 피복되지 않은 펠렛(400, 420)으로 구성된다. 상기 성형재료를 이용할 경우 표면 무늬가 있는 부분과 무늬가 없는 부분이 같이 형성되어 독특한 외관을 지닌 아름다운 형상의 성형품을 제조할 수 있다.
이상, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 안전범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하며 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (16)

  1. 펠렛 형태, 분말형태 및 이들이 혼합된 형태로부터 선택되는 열가소성 수지 성형재료의 표면에,
    액상옻과 액상고무의 혼합액이 도포된 후 건조되어 형성되는 도막이 피복되고,
    상기 액상고무는 분자량이 500 ~ 3,000의 올리고머이며, 일 구성성분으로 라텍스를 포함하는 성형용 복합재료.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 액상옻은 생옻, 정제옻 및 이들의 혼합물로부터 선택되는 성형용 복합재료.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 도막에 착색제가 더 포함되는 성형용 복합재료.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 열가소성 수지 성형재료는 폴리에틸렌(PE, poly ethylene), 폴리프로필렌(PP, polypropylene), 아크릴로니트릴-부타디엔-스트렌(ABS, acrylonitril butadiene styrene) 및 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA, polymethyl methacrylate)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상인 성형용 복합재료.
  6. 액상옻 80~99.95중량%와 액상고무 0.05~20중량%를 포함하는 혼합액 및 상기 혼합액 100 중량부를 기준으로 5~30 중량부의 착색제를 교반하면서 혼합하는 혼합단계;
    열가소성 수지 성형재료 100중량부 기준으로 0.1~10중량부의 상기 혼합된 혼합액을 상기 성형재료에 첨가하고 교반하여 상기 성형재료의 표면을 상기 혼합액으로 피복하는 도포단계; 및
    상기 도포단계를 거친 성형재료를 건조하여 성형재료의 표면에 도막을 형성하는 건조단계를 포함하는 성형용 복합재료의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 혼합단계는 액상옻에 액상고무를 투입하여 10~30rpm의 교반속도로 10~60분동안 저속 교반시키는 1차 혼합단계와,
    상기 1차 혼합단계를 거친 혼합액을 100~500rpm의 교반속도로 5~30분동안 고속 교반시키는 2차 혼합단계를 포함하는 성형용 복합재료의 제조방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제6항에 있어서,
    상기 도포단계를 거치기 전에 상기 열가소성 수지 성형재료를 용융점 이하의 온도로 가열하여 수분을 제거하는 단계를 더 포함하는 성형용 복합재료의 제조방법.
  11. 제6항에 있어서,
    상기 도포단계에서 교반은 15~80℃의 온도에서 수행되는 성형용 복합재료의 제조방법.
  12. 제6항에 있어서,
    상기 건조단계는 상대습도 40~80%, 건조온도 18~30℃에서 12시간~48시간동안 실시되는 저온건조 방법 및 건조온도 80~300℃에서 3분~12시간동안 건조된 후 상온으로 냉각시키는 고온건조 방법 중 선택된 어느 하나의 방법 또는 두 가지 방법을 병용하여 수행되는 성형용 복합재료의 제조방법.
  13. 제6항에 있어서,
    상기 혼합단계, 도포단계 및 건조단계가 1~5회 반복되는 성형용 복합재료의 제조방법.
  14. 제1항, 제2항, 제4항 및 제5항 중 어느 한 항에 따른 성형용 복합재료를 이용하여 성형된 성형품.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 성형은 사출성형, 압출성형 및 프레스 성형으로부터 선택되는 성형품.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 성형용 복합재료와 옻을 포함하지 않는 열가소성 수지 성형재료를 혼용하여 성형된 성형품.
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