KR102040507B1 - 표면온도를 저감시키는 합성목재 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 목분 100중량부 기준으로, 폴리프로필렌 20 내지 60중량부; 폴리에틸렌 5 내지 40중량부; 충전제 5 내지 30중량부; 세라믹의 미세중공체 분말 1 내지 10중량부; 산화방지제 0.1 내지 2중량부; 자외선 안정제 0.1 내지 2중량부; 윤활제 1 내지 5중량부; 커플링제 2 내지 8중량부; 적외선 투과성안료, 적외선 반사성안료 또는 이들의 혼합물인 적외선관련 안료 0.1 내지 5중량부; 및 착색안료 0.1 내지 2중량부를 포함하는 합성목재 조성물에 관한 것이다.
본 발명에 따른 표면온도를 저감시키는 합성목재 조성물은 합성목재를 구성하는 목분과 고분자 수지 및/또는 적외선을 투과 또는 반사시키는 안료 등을 이용하여 내수성, 내구성 등을 개선하면서, 외부의 온도변화에 영향을 덜 받도록 하는 효과가 있다.

Description

표면온도를 저감시키는 합성목재 조성물{Synthetic Wood Composition for Reducing Surface Temperature}
본 발명은 표면온도를 저감시키는 합성목재 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 목분, 고분자 수지 및/또는 적외선을 투과 또는 반사시키는 안료 등을 이용하여 건물외벽, 야외데크 등에 시공되어도 계절적 요인 등에 의한 외부온도변화에 영향을 덜 받도록 하는 표면온도를 저감시키는 합성목재 조성물에 관한 것이다.
일반적으로 천연목을 직접 가공하여 만든 천연목재판의 경우, 표면을 매끄럽게 처리하였을 때 우수한 외관 및 질감을 제공할 수 있어, 표면처리를 행한 높은 상품성의 제품들이 사용되어 왔다.
이러한 표면처리된 천연목재판은 아름다운 나무무늬를 나타낼 뿐만 아니라, 촉감이 매끄럽고 부드러우며, 적당한 광택도로 인해 나무 문양의 표현에도 무리가 없다.
그러나 천연목은 생산량이 많아짐에 따라 점차 고갈되어 가고 있는 상황에서 자원을 보호하면서 천연목과 같은 질감을 갖도록 하기 위한 여러 가지 합성목재가 개발되고 있다.
이러한 일례로서, 합성목재는 원목을 얇게 자른 다음 일측면이나 양측면에 착색하여 건조시키고 접착제를 이용하여 필름 등을 부착시킨 뒤 건조시킨 후 소정 길이로 절단하여 사용하도록 구비된 합판형태와, 원목이나 폐목을 가루로 분쇄한 다음 접착제를 소정 비율로 섞고 가열 압착시켜 만드는 MDF(Medium Density Fiberboard) 등으로 구분된다.
이러한 합성목재는 시공이 간편하기 때문에, 최근 들어 건물 실내의 바닥 마감용 바닥판, 기둥, 패널, 건물 외벽 데크재, 야외 데크재 및 난간용 등에 보다 용이하게 적용되고 있는 실정이다.
한편, 이러한 합성목재 재질의 건축 자재의 경우 자연적인 느낌이 나면서도 원목에 비하여 여러 장점이 있으나, 강도면에서는 원목이나 합성수지재질의 재료에 비하여 약하기 때문에, 합성목재를 바닥판으로 활용하는 경우에는 상부에 작용하는 하중에 대하여 강성을 유지하도록 두께를 증가시키거나, 다른 강도 향상방법을 부가하고 있다.
또한, 상기 합성목재는 외부의 온도, 특히 고온의 환경에서 열에 의해 변형이 일어나 합성목재가 뒤틀리거나 크랙이 발생할 수 있으며, 변색되는 문제가 발생한다.
더욱이, 열 안정성이 취약한 합성목재의 경우 형상이 뒤틀리는 변형을 일으켜 사고발생 위험이 높아지거나, 기온 변화에 따른 수축 팽창이 반복되면서 고정구조가 풀리거나 파괴되어 불의의 각종 사고가 발생할 수 있으며, 건물 외벽 데크재는 계절적인 온도변화에 따른 단열에 취약하고 또한, 해변과 같은 야외에 설치된 합성목재 데크는 여름철 데크의 표면온도가 약 40~50℃ 내외로 상승하여 맨발로 다니는 해수욕객들이 발바닥에 화상을 일으키는 문제점이 있고, 겨울철에는 온도 하강에 따른 결빙 현상으로 보행자의 안전을 위협하는 문제점이 있다.
상기와 같은 종래의 문제점을 극복하기 위하여 대한민국특허 제10-1559530호에는 목분과 유브이(UV) 흡수제로 되는 목분 조성물과 열가소성 수지를 포함하는 원료 조성물을 이용하여 합성목재를 성형함으로써, 합성목재의 열교환 성능을 우수하게 하는 방법이 개시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출한 것으로서, 건물용 사이딩 및 루바제, 야외 및 실내 데크재 및 난간용 등에 사용되는 합성목재가 외부의 온도변화에 영향을 받지 않도록 하는 표면온도를 저감시키는 합성목재 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은
목분 100중량부 기준으로,
폴리프로필렌 20 내지 60중량부;
폴리에틸렌 5 내지 40중량부;
충전제 5 내지 30중량부;
세라믹의 미세중공체 분말 1 내지 10중량부;
산화방지제 0.1 내지 2중량부;
자외선 안정제 0.1 내지 2중량부;
윤활제 1 내지 5중량부;
커플링제 2 내지 8중량부;
적외선 투과성안료, 적외선 반사성안료 또는 이들의 혼합물인 적외선관련 안료 0.1 내지 5중량부; 및
착색안료 0.1 내지 2중량부를 포함하는 합성목재 조성물을 제공한다.
본 발명에 따른 표면온도를 저감시키는 합성목재 조성물은 합성목재를 구성하는 목분과 고분자 수지 및/또는 적외선을 투과 또는 반사시키는 안료 등을 이용하여 내수성, 내구성 등을 개선하면서, 외부의 온도변화에 영향을 덜 받도록 하는 효과가 있다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명한다.
본 발명은 목분 100중량부 기준으로, 폴리프로필렌 20 내지 60중량부; 폴리에틸렌 5 내지 40중량부; 충전제 5 내지 30중량부; 세라믹의 미세중공체 분말 1 내지 10중량부; 산화방지제 0.1 내지 2중량부; 자외선 안정제 0.1 내지 2중량부; 윤활제 1 내지 5중량부; 커플링제 2 내지 8중량부; 적외선 투과성안료, 적외선 반사성안료 또는 이들의 혼합물인 적외선관련 안료 0.1 내지 5중량부; 및 착색안료 0.1 내지 2중량부를 포함하는 합성목재 조성물을 제공한다.
본 발명에 따른 목분은 당업계의 통상적인 목분, 예를 들면 나무를 분말화 하거나 나무가공 중에 발생된 분말 등이라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하다.
특히, 본 발명에 따른 목분은 가문비나무, 튜울립나무, 미송, 황자작나무, 황단풍나무로부터 얻어지는 목분 또는 이들 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 목분 혼합물을 사용하는 것이 좋고, 필요에 따라 상기 언급된 목분을 탄화시킨 탄화분, 목분을 일부 탄화시킨 반탄화분 등을 사용할 수도 있다.
한편, 본 발명에 따른 목분은 크기가 작을수록 선팽창계수 효과를 감소시킬 수 있기 때문에 효과적일 수 있으나, 너무 작은 크기를 갖게 되면 소실되는 목분이 증가하고, 가공비가 상승하여 경제적이지 못하다.
이에, 바람직한 목분의 입자크기는 20 내지 100메쉬(mesh), 보다 바람직하게는 40 내지 80메쉬인 것이 좋지만, 더욱 바람직하게는 상기 20 내지 100메쉬 크기의 목분이 길이 대 직경의 비가 3:1 내지 5:1이고, 수분 함유율이 1 내지 2%인 건조된 것을 사용하는 것을 추천한다. 여기서, 상기 목분의 크기가 100메쉬 이상인 경우 선열팽창계수의 감소가 미미하여 열팽창계수가 좋지 않다.
본 발명에 따른 합성목재 조성물, 특정적으로 표면온도를 저감시키는 합성목재 조성물을 구성하는 목분 외 나머지 성분들의 함량은 목분 100중량부 기준으로 한다.
본 발명에 따른 폴리프로필렌은 합성목재를 구성하는 구성성분 간의 결합력을 향상시키고, 외부 충격에 의한 파손을 방지하기 위한 고분자 수지로서, 이러한 목적을 갖는 당업계의 통상적인 폴리프로필렌이라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하다.
바람직한 폴리프로필렌의 사용량은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 목분 100중량부 기준으로 20 내지 60중량부인 것이 좋다.
본 발명에 따른 폴리에틸렌은 합성목재를 제조하기 위한 고분자 수지로서, 합성목재를 구성하는 구성성분 간의 결합력을 향상시키고, 외부 충격에 의한 파손을 방지한다.
상기 폴리에틸렌은 당업계의 통상적인 폴리에틸렌이라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 고밀도폴리에틸렌(HDPE) 및/또는 저밀도폴리에틸렌(LDPE)를 사용하는 것이 좋지만, 보다 바람직하게는 상기 고밀도폴리에틸렌과 저밀도폴리에틸렌이 1:1 내지 1:9의 중량비로 혼합하여 사용하는 것을 추천한다.
바람직한 폴리에틸렌의 사용량은 목분 100중량부 기준으로 5 내지 40중량부인 것이 좋다.
본 발명에 따른 충전제는 합성목재 조성물의 노화방지, 뒤틀림 방지, 보강 및/또는 증량 등을 위해 사용되는 것으로서, 이러한 목적을 갖는 당업계의 통상적인 충전제라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 탄산칼슘, 활석, 운모 또는 이들로부터 선택된 적어도 하나 이상의 혼합물을 사용하는 것이 좋다.
바람직한 충전제의 사용량은 특별히 한정되지 않지만, 목분 100중량부 기준으로 5 내지 30중량부인 것을 추천한다.
본 발명에 따른 세라믹의 미세 중공체(microscopic hollow sphere) 분말은 고분자 수지인 폴리프로필렌 및/또는 폴리에틸렌 등을 포함하는 합성목재 조성물의 고온 가공시 점성이 증가하여 가공성이 감소되는 것을 방지하기 위한 것이다.
바람직한 세라믹의 미세 중공체 분말은 특별히 한정되지 않지만, 추천하기로는 알루미노 실리케이트로서, 그 입자크기가 30 내지 100㎛인 것이 좋고, 그 사용량은 목분 100중량부 기준으로 1 내지 10중량부인 것이 좋다.
본 발명에 따른 산화방지제는 합성목재 조성물의 산화를 방지하기 위한 것이다.
바람직한 산화방지제는 아민계, 비스페놀계, 모노페놀계 및 유황계 산화방지제가 사용될 수 있고, 그 사용량은 목분 100중량부 기준으로 0.1 내지 2중량부인 것이 좋다.
특정적으로, 본 발명에 따른 산화방지제는 고온에서 가공이 이루어질 경우 저분자형 고분자형 페놀계 산화방지제, 예를 들면 2.2-메틸렌비스(4-메틸-6-t-부틸페놀)[2 . 2 - M e t h y l e n e b i s ( 4 - m e t h y l - 6 - t - b u t y l p h e n o l )], 2.6-디-t-부틸-4-메틸페놀(2.6-di -t-Butyl-4-methylphenol) 또는 이들의 혼합물을 사용하는 것을 추천한다.
본 발명에 따른 자외선 안정제는 합성목재 조성물을 자외선으로부터 보호하여 안정성을 제공하기 위한 것으로서, 이러한 목적을 갖는 당업계의 통상적인 자외선 안정제라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 아크릴 폴리올 수지, 무황변 폴리 우레아수지, 폴리이소시아네이트 또는 이들의 혼합물을 사용하는 것이 좋고, 그 사용량은 목분 100중량부 기준으로 0.1 내지 2중량부인 것을 추천한다.
본 발명에 따른 윤활제는 합성목재 조성물, 특정적으로 표면온도를 저감시키는 합성목재 조성물의 윤활성을 향상, 바람직하게는 가공시 목분의 분산성을 향상시키기 위한 것으로서, 이러한 목적을 갖는 당업계의 통상적인 윤활제라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 추천하기로는 지방산(Fatty acids)계, 산아미드(acid amide)계, 불소중합체(fluoropolymer)계 및/또는 탄화수소계 윤활제를 사용하는 것이 좋고, 보다 바람직하게는 지방산에스테르, 예를 들면 글리세린 지방산 에스테르, 솔비탄 지방산 에스테르, 피리독신 지방산 에스테르, 아마이드ㅇ카르복시산아미드 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.
바람직한 윤활제의 사용량은 목분 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부인 것을 추천한다.
본 발명에 따른 커플링제(Coupling Agent)는 합성목재 조성물을 구성하는 구성성분들이 서로 용이하게 결합되도록 하기 위한 것으로서, 이러한 목적을 갖는 당업계의 통상적인 커플링제라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 HDPE커플링제, PP커플링제, MAPP(maleated poly-propylene), 티탄산염(Titanate) 또는 이들의 혼합물을 사용하는 것이 좋고, 그 사용량은 목분 100중량부 기준으로 2 내지 8중량부인 것이 좋다.
여기서, 상기 커플링제로서 HDPE커플링제와 PP커플링제 혼합물을 사용하는 경우, 그 혼합비가 1:1 내지 1:3 중량비를 갖는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 적외선관련 안료는 적외선 투과성안료, 적외선 반사성안료 또는 이들이 혼합물로 합성목재 조성물로 이루어진 목재로 조사되는 광(光)에 포함된 적외선을 투과 또는 반사시켜 합성목재의 표면온도를 감소시키기 위한 것으로서, 그 사용량은 특별히 한정되지 않지만, 추천하기로는 목분 100중량부 기준으로 0.1 내지 5중량부인 것이 좋다.
여기서, 상기 적외선 투과성안료는 크롬-철 헤마타이트 구조를 갖는 브라운 또는 블랙 색상의 안료, 그린 쉐이드 색상의 산화코발트, 옐로우 색상의 비스무스 바나듐, 산화티타늄의 결정격자에 니켈이 포함된 구조를 가지는 옐로우 색상의 안료, 산화티타늄의 결정격자에 크롬이 포함된 구조를 가지는 브라운 색상의 안료, 산화티타늄의 결정격자에 망간이 포함된 브라운 색상의 안료 또는 이들로부터 선택된 적어도 하나 이상의 혼합물을 포함한다.
특정 양태로서, 본 발명에 따른 적외선 투과성안료는 700 내지 1,200nm의 파장에서 투과도가 20% 이상인 것을 포함할 수 있다.
다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 적외선 투과성안료는 탄산칼슘, 결정성 또는 비정질의 실리카, 탈크, 카올린, 장석(feldspar), 마이카, 소결된 클레이, 울라스토나이트(wollastonite), 네펠린(nepheline), 사이에나이트(syenite), 애터펄자이트(attapulgite) 클레이, 벤토나이트(bentonite), 유기적으로 변성된 벤토나이트, 알루미나 트리하이드레이트(삼수화물), 산화알루미늄, 바라이트(barite) 및 리소폰(lithopone)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이 희석재와 혼합되어 형성될 수 있다.
여기서, 적외선 투과성안료와 희석재의 혼합비는 사용자의 선택에 따라 변경 가능하지만, 바람직하게는 적외선 투과성안료 및 희석재가 1:0.1 내지 1:5의 중량비율로 혼합되는 것이 좋다.
한편, 본 발명에 따른 적외선 반사성안료는 산화티타늄, 레드 또는 옐로우 색상의 산화철, 프탈로 시아닌 블루, 팔리오겐 블랙, 니켈 망간 철 블랙, 브라운 블랙 색상의 철-크로마이트 또는 이들로부터 선택된 적어도 하나 이상의 혼합물을 포함할 수도 있다.
특정 양태로서, 본 발명에 따른 적외선 반사성안료는 700 내지 1,200nm의 파장에서 반사도가 20 ~ 40%인 것을 사용할 수 있다.
다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 적외선 반사성안료는 산화티타늄, 유무기 복합체 또는 유리 중 적어도 하나로 이루어진 중공성 미세구 상에 코팅 또는 적층된 형태를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 중공성 미세구는 입자크기는 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 마이크로미터 단위, 특정적으로 10 내지 100마이크로미터인 것이 좋다.
본 발명에 따른 적외선 관련안료는 상기의 적외선 투과성안료와 적외선 반사성안료가 1:9 내지 9:1의 중량비로 혼합되어 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 착색안료는 합성목재 조성물의 경도, 광택 등의 물리적 특성을 향상시키는 동시에 합성목재 조성물에 색상을 제공하기 위한 것이다.
여기서, 착색안료로는 당업계의 통상적인 안료라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 무용제 도료 등에 사용되는 착색안료라면 어느 것이든 사용 가능하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
바람직한 착색안료는 백색 또는 유색 안료들이 사용되는데, 백색안료는 루틸타입의 티타늄 디옥사이드 중 종류에 상관없이 사용이 가능하고, 유색 안료는 2가 이상의 금속이온을 함유하지 않으며 반응성이 없는 무기성분의 안료를 사용하는 것이 바람직하다. 또한 산화철 계통의 무기 착색 안료 또는 카본블랙 등을 사용할 수 있지만, 추천하기로는 이산화티타늄 및/또는 아조화합물, 예를 들면 "Yellow 83", 산화철블랙, 산화철레드 또는 이들의 혼합물을 사용하는 것이 좋다.
상기 착색안료의 사용량은 특별히 한정되지 않지만, 추천하기로는 목분 100중량부 기준으로 0.1 내지 2중량부인 것이 좋다.
본 발명에 따른 합성목재 조성물, 특정적으로 표면온도를 저감시키는 합성목재 조성물은 하기의 특정 양태에 따른 부가물을 1종 또는 1종 이상 더 포함할 수 있다.
특정 양태로서, 본 발명에 따른 합성목재 조성물, 특정적으로 표면온도를 저감시키는 합성목재 조성물은 조성물이 산화되는 것을 방지하기 위하여 목분 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부의 항산화제를 더 포함할 수 있다.
바람직한 항산화제로는 페놀계, 예를 들면 폴리페놀, 알킬-4-실릴헤테로고리형 페놀, 티오페놀 또는 이들의 혼합물을 사용하는 것이 좋다.
다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 합성목재 조성물은 조성물을 온도변화에 따른 열화 등의 충격으로부터 보호하기 위하여 열안정제 목분 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부의 열안정제를 더 포함할 수 있다.
바람직한 열안정제로는 SPB(Sodium Benzene Phosphinate)를 사용하는 것을 추천한다.
또 다른 양태로서, 본 발명에 따른 합성목재 조성물은 조성물의 내염성을 향상시키기 위하여 목분 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부의 내염제를 더 포함하 수 있다.
여기서, 상기 내염제는 당업계의 통상적인 내염제라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 멜라민시아누레이트, 금속옥사이드, 금속하이드록사이드, 포스페이트, 포스피네이트 또는 이들로부터 선택된 적어도 하나 이상의 혼합물을 사용하는 것이 좋다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 합성목재 조성물은 조성물에 난연성을 제공하기 위해 목분 100중량부 기준으로 3 내지 20중량부의 난연제를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 난연제는 금속수산화물; 인계 난연제; 또는 이들의 혼합물을 사용하는 것이 좋다.
이때, 상기 난연제의 사용량이 3중량부 이하인 경우 합성목재 조성물의 난연성이 원하는 수준에 만족할 수 없고, 사용량이 20중량부 이상인 경우 제조되는 합성목재 조성물의 경도가 증가하여 쉽게 파손될 수 있다.
여기서, 상기 난연제에 사용되는 금속수산화물, 예를 들면 수산화알루미늄, 수산화마그네슘 등이라면 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 수산화마그네슘, 특정적으로 스테아린산, 비닐 실란, 지방산, 인산 또는 이들의 혼합물로 표면처리, 특정적으로 코팅되어 표면처리된 수산화마그네슘을 사용하는 것이 좋다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 합성목재 조성물, 특정적으로 표면온도를 저감시키는 합성목재 조성물은 조성물의 강도를 증가시키고, 조성물간의 결합력, 균열방지 등을 제공하기 위하여 목분 100중량부 기준으로 폴리아미드 섬유 보강재 1 내지 10중량부를 더 포함할 수 있다.
상기 폴리아미드 섬유 보강재는 합성목재 조성물의 균열방지 및 인성증대를 위해 첨가된다.
상기 폴리아미드 섬유 보강재로는 폴리아미드(나일론) 6, 폴리아미드(나일론) 66 또는 이들의 혼합물을 포함한다.
상기 폴리아미드는 비교적 우수한 불활성 물질이며, 강염기를 포함한 다양한 유/무기 물질에 내성이 우수한 것으로 알려져 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 합성목재 조성물은 소성변형을 감소시키기 위해 목분 100중량부 기준으로 1 내지 10중량부의 변형방지제를 더 포함할 수 있다.
바림직한 변형방지제는 폴리에틸렌, 폴리뷰텐, 하임팩트폴리스티렌, 폴리프로필렌 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것을 추천한다.
이때, 상기 변형방지제의 사용량이 5중량부 미만이면 변형을 방지하는 효과가 미미하고, 30중량부를 초과하면 합성목재 조성물을 이용하여 제품, 특정적으로 합성목재 제품을 제조할 경우 다른 구성성분과의 혼합이 용이하지 않다는 문제점이 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 합성목재 조성물은 조성물의 수명 연장을 위하여 마그네슘 실리케이트를 목분 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부로 더 포함할 수 있다.
상기, 마그네슘 실리케이트는 내화학성 및 내약품성과 풍화 저항성이 우수한 물성을 갖고 있으므로 표면온도를 저감시키는 합성목재 조성물에 포함되면 상기와 같은 특성에 의해 수명이 연장되는 것이다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 합성목재 조성물은 조성물의 표면에 수분침투를 방지하면서 통기성을 확보하기 위하여 목분 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부의 소디윰스테아레이트를 더 포함할 수 있는데, 그 사용량이 목분 100중량부 기준으로 1중량부 미만이면 목적한 수분침투 방지기능을 얻을 수 없고, 5중량부를 초과하면 조성물의 강도 저하현상을 나타내어 좋지 않다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 합성목재 조성물은 합성목재 조성물로 제조되는 제품의 표면이 오염되는 것을 방지하기 위하여 목분 100중량부 기준으로 1 내지 10중량부의 방오제를 더 포함할 수 있다.
상기 방오제는 산화제일구리(Cu2O), 피리디 아연(Zinc prithione) 또는 이들로부터 선택된 하나 이상의 혼합물을 사용하는 것이 좋지만, 추천하기로는 무기 방오제인 산화제일구리 및/또는 유기 방오제인 피리디 아연을 에틸렌디아민사아세트산(EDTA)과 1:0.1 내지 1:10의 중량비율로 혼합하여 사용하는 것이 좋다.
또한, 상기 방오제는 분말 형태로 사용하는 것이 바람직한바, 그 입자크기는 50 내지 100㎛인 것을 추천한다.
또 다른 특정 양태로서 본 발명에 따른 합성목재 조성물은 합성목재 조성물로 조사되는 열원인 적외선을 차단하기 위하여 목분 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부의 안티몬주석산화물을 더 포함할 수 있다.
상기 안티몬주석산화물은 염기성 용액 50 내지 80중량%에 안티몬과 주석의 몰비가 0.5:9.5 내지 1.5:8.5가 되도록 안티몬염 및 주석염을 합하여 20 내지 50중량%를 혼합한 후 소결한 것을 포함한다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 합성목재 조성물은 조성물의 항균성을 향상시키기 위하여 목분 100중량부 기준으로 0.1 내지 5중량부의 제올라이트계 항균제를 더 포함할 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 합성목재 조성물은 합성목재 제품의 오염을 방지하기 위하여 목분 100중량부 기준으로 1 내지 10중량부의 이산화티타늄 입자를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 이산화티타늄 입자의 크기는 5 내지 30nm인 것이 좋다.
또한, 상기 이산화티타늄 입자는 광촉매로서 합성목재 조성물에 포함된 상태에서 최종적인 제품으로 제조될 수도 있지만, 제품의 표면에서 광(光)과 여기반응하여 오염물질을 제거하는 것이 바람직하므로 용액상태로 합성목재 제품에 도포되어 광촉매층, 즉 이산화티타늄 입자층으로 제조될 수도 있다.
여기서, 상기 이산화티타늄 입자를 제공하기 위한 방법으로서 용액상으로 합성목재 제품의 표면에 적용될 수 있는바, 이러한 경우 상기 이산화티타늄 광촉매 용액은 티타늄알콕사이드 8 내지 30중량%, 실리콘알콕사이드 5 내지 15중량%, 산 2 내지 6중량% 및 물 50 내지 80중량%를 혼합한 후 50 내지 80℃에서 4 내지 10시간 교반하면서 가열하여 제조할 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 합성목재 조성물은 목분 100중량부 기준으로 3 내지 12중량부의 플라이 애시를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 플라이 애시는 합성목재 조성물로 제조되는 합성목재 제품의 난연성을 향상시키기 위한 것으로서, 이러한 목적을 갖는 당업계의 통상적인 플라이 애시라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 석탄을 연소하는 화력발전소 등에서 발생하는 석탄재 중 미분탄 연소 보일러의 집진기로 포집되는 입자상을 사용하는 것이 좋다.
특정적으로, 본 발명에 따른 합성목재 조성물은 조성물로서 플라이 애시를 사용하는 경우, 플라이 애시 첨가로 인한 합성목재의 강도 저하를 방지하기 위해 목분 100중량부 기준으로 석회분을 3 내지 5중량부 더 포함할 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 합성목재 조성물은 단열성을 향상시키기 위하여 목분 100중량부 기준으로 2 내지 10중량부의 발포 우레탄을 더 포함할 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 합성목재 조성물은 합성목재 제품에서 원적외선을 발산하기 위하여 목분 100중량부 기준으로 3 내지 10중량부의 대숯, 게르마늄, 맥반석 또는 이들로부터 선택된 적어도 하나 이상의 원적외선 방사물질을 더 포함할 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 합성목재 조성물은 내구성 및 강도를 증진시키기 위하여 목분 100중량부 기준으로 1 내지 10중량부의 탄소섬유를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 탄소섬유는 적어도 4mm 이하로 절단된 형태를 갖는 것이 좋다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 합성목재 조성물은 조성물의 치수 안정성을 위하여 목분 100중량부 기준으로 0.1 내지 3중량부의 나노점토를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 나노점토는 나노미터 단위의 크기를 갖는 점토입자를 지칭한다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 합성목재 조성물은 합성목재 조성물로 제조되는 목재 제품에 무늬를 제공하기 위하여 목분 100중량부 기준으로 3 내지 30중량부의 고무칩, 코르크칩 또는 이들의 혼합물을 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 고무칩 및 코르크칩은 사용자의 선택에 따라 단독으로 사용할 수도 있지만, 바람직하게는 고무칩과 코르크칩이 1:0.5 내지 1:2의 중량비율로 혼합된 형태로 사용되는 것을 추천한다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 합성목재 조성물은 제조되는 합성목재의 경량화를 위하여 목분 100중량부 기준으로 10 내지 40중량부의 경량재를 더 포함할 수 있다.
바람직한 경량재로는 질석, 코르크, 스티로폼, 규사 발포재 또는 이들의 혼합물을 사용하는 것이 좋다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 합성목재 조성물은 조성물이 서로 용이하게 분산되어 밀착결합될 수 있도록 목분 100중량부 기준으로 무수말레산이 그라프트된 폴리프로필렌 화합물을 1 내지 10중량부를 더 포함할 수 있다.
상기 폴리프로필렌 화합물은 호모 폴리프로필렌, 랜덤 폴리프로필렌 또는 이들의 혼합물을 사용하는 것이 좋지만, 추천하기로는 호모 폴리프로필렌 50 내지 90중량% 및 랜덤 폴리프로필렌 10 내지 50중량%가 혼합된 형태를 갖는 것이 좋다.
여기서, 상기 랜덤 폴리프로필렌으로는 특별히 한정되는 것은 아니나, 예컨대, 프로필렌과 에틸렌, 부틸렌 및 옥텐으로 이루어진 그룹에서 선택된 공단량체가 중합된 것일 수 있고, 바람직하게는 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체일 수 있다. 이때, 공단량체는 랜덤 폴리프로필렌 100중량부에 대하여 1 내지 10중량부, 바람직하게는 3 내지 8중량부 중합될 수 있으며, 상기 공단량체 함량이 1중량부 미만일 경우 무수말레산 첨가량 대비 그라프트율이 만족스럽지 않을 수 있고, 10중량부를 초과할 경우 기계적 특성 및 내열성이 저하될 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 합성목재 조성물은 조성물의 이온화를 방지하기 위하여 목분 100중량부 기준으로 1 내지 10중량부의 소듐헥사메타포스페이트를 더 포함할 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 합성목재 조성물은 조성물의 신율과 강도를 개선하기 위하여 테트라 플루오로 에틸렌을 목분 100중량부 기준으로 1 내지 10중량부로 더 포함할 수 있는데, 그 함량이 목분 100중량부를 기준으로 1중량부 미만이면 신율 및 강도 개선의 효과가 미미하며, 10중량부를 초과하면 경제적이지 못하여 좋지 않다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 합성목재 조성물은 조성물의 점도, 휨강도 및 충격강도를 개선하기 위하여 목분 100중량부 기준으로 1 내지 10중량부의 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트를 더 포함할 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 합성목재 조성물은 자외선을 흡수하고 크랙의 발생을 방지하기 위하여 목분 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부의 하이드라진 페닐 트리아진을 더 포함할 수 있다.
또 다른 특정 양태로서, 본 발명에 따른 합성목재 조성물은 합성목재 조성물을 구성하는 성분들간의 배합을 용이하게 하고 조성물의 안정성을 향상하기 위하여 술폭시폴리에틸렌글리콜알릴에테르를 목분 100중량부 기준으로 1 내지 10로 더 포함할 수 있는데, 그 함량이 목분 100중량부 기준으로 1중량부 미만이면 조성물의 배합이 용이하지 못하며, 10중량부를 초과하면 과량으로 안정성이 저하되어 좋지 않다.
이하에서 실시예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명하기로 한다. 그러나 하기의 실시예는 오로지 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로 이들 실시예에 의해 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.
[실시예 1]
약 60메쉬 크기의 가문비나무 목분 100g, 폴리프로필렌 40g, 폴리에틸렌 20g, 탄산칼슘 15g, 입자크기가 약 60㎛인 알루미노 실리케이트로 이루어진 세라믹의 미세중공체 분말 5g, 2.2-메틸렌비스(4-메틸-6-t-부틸페놀) 1g, 아크릴 폴리올 수지 1g, 글리세린 지방산 에스테르 3g, MAPP 5g, 산화티타늄 4g, 및 산화철블랙 1g을 혼합하여 합성목재 조성물을 제조하였다.
[실시예 2]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 산화티타늄 4g 대신 쉐이드 색상의 산화코발트 2g과 산화티타늄 2g을 혼합한 혼합물 4g을 사용하여 실시하였다.
[실시예 3]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 폴리에틸렌 20g 대신 고밀도폴리에틸렌(HDPE) 10g, 및 저밀도폴리에틸렌(LDPE) 10g이 혼합된 혼합물을 사용하여 실시하였다.
[실시예 4]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 알킬-4-실릴헤테로고리형 페놀 3g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 5]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, SPB 3g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 6]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 멜라민시아누레이트 3g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 7]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 스테아린산으로 코팅되어 표면처리된 수산화마그네슘 10g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 8]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 폴리아미드 섬유 보강재인 나인론 66 5g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 9]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 하임팩트폴리스티렌 5g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 10]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 마그네슘 실리케이트 3g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 11]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 소디윰스테아레이트 3g을 더 포함시켜 실시하였다.
[실시예 12]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 방오제인 산화제일구리 2g 및 에틸렌디아민사아세트산 3g을 혼합시킨 혼합물을 더 포함시켜 실시하였다.
[실시예 13]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 안티몬주석산화물 3g을 더 포함시켜 실시하였다.
[실시예 14]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 제올라이트계 항균제 3g을 더 포함시켜 실시하였다.
[실시예 15]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 입자의 크기가 약 20nm인 이산화티타늄 입자 5g을 더 포함시켜 실시하였다.
[실시예 16]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 플라이 애시 5g을 더 포함시켜 실시하였다.
[실시예 17]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 플라이 애시 5g 및 석회분 4g을 더 포함시켜 실시하였다.
[실시예 18]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 발포 우레탄 6g을 더 포함시켜 실시하였다.
[실시예 19]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 게르마늄 6g을 더 포함시켜 실시하였다.
[실시예 20]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 약 2mm 길이로 절단된 탄소섬유 5g을 더 포함시켜 실시하였다.
[실시예 21]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 평균입경이 10nm인 나노점토 2g을 더 포함시켜 실시하였다.
[실시예 22]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 고무칩과 코르크칩이 1:0.5 내지 1:2의 중량비율로 혼합된 혼합물 15g을 더 포함시켜 실시하였다.
[실시예 23]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 규사 발포재 25g을 더 포함시켜 실시하였다.
[실시예 24]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 호모 폴리프로필렌 90중량% 및 랜덤 폴리프로필렌(에틸렌 함량 5중량%) 10중량%의 혼합물에 무수말레산을 전체 고분자 화합물 중량에 대해 1.3중량% 첨가하여 제조된 무수말레산이 그라프트된 고분자 화합물 5g을 더 포함시켜 실시하였다.
[실시예 25]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 소듐헥사메타포스페이트 5g을 더 포함시켜 실시하였다.
[실시예 26]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 테트라 플루오로 에틸렌 5g을 더 포함시켜 실시하였다.
[실시예 27]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트 5g을 더 포함시켜 실시하였다.
[실시예 28]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 하이드라진 페닐 트리아진 5g을 더 포함시켜 실시하였다.
[실시예 29]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 술폭시폴리에틸렌글리콜알릴에테르 5g을 더 부가하여 실시하였다.
[실시예 30]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 실시예 4 내지 실시예 29에 부가된 부가물을 모두 더 포함시켜 실시하였다.
[비교예 1]
실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 산화티타늄 4g을 제외하고 실시하였다.
[실 험]
실시예에 따라 제조된 합성목재 조성물을 압출기에 넣고 압출하여 연속 판형의 합성목재를 조제 한 후 기계적 물성 및 표면온도를 측정하였다.
여기서, 표면온도는 제조된 판형의 합성목재에 적외선램프(광원 500W, 램프거리 30cm)를 2시간 동안 조사시키면서 합성목재의 표면온도를 측정하였다.
그 결과를 표 1로 나타냈다.
휨강도 (N/mm2) 충격강도 (kj/㎡) 굴곡크리프 변형 (%) 표면온도(℃)
초기 1hr 2hr
실시예 1 16.1 3.1 0.08 22 43 63
실시예 2 14.8 2.9 0.07 22 46 67
실시예 3 16.1 3.0 0.08 22 48 68
실시예 4 14.7 3.2 0.09 23 45 68
실시예 5 16.3 3.6 0.08 22 41 67
실시예 6 15.8 3.3 0.09 21 43 61
실시예 7 15.3 3.1 0.07 22 46 69
실시예 8 16.9 3.3 0.08 22 49 62
실시예 9 16.6 3.1 0.12 22 48 65
실시예 10 14.5 3.0 0.08 21 49 69
실시예 11 16.3 3.0 0.09 22 42 63
실시예 12 16.3 3.1 0.08 23 42 64
실시예 13 15.8 3.2 0.11 22 45 68
실시예 14 15.9 3.1 0.08 22 48 69
실시예 15 16.5 3.2 0.09 21 46 64
실시예 16 16.6 3.1 0.08 22 41 61
실시예 17 14.6 2.8 0.13 22 41 62
실시예 18 15.8 3.1 0.06 22 42 61
실시예 19 15.9 3.4 0.08 23 49 69
실시예 20 15.5 3.0 0.08 21 48 67
실시예 21 16.4 3.7 0.07 23 47 64
실시예 22 15.8 3.4 0.09 22 49 67
실시예 23 16.3 3.0 0.09 24 48 69
실시예 24 16.2 3.2 0.08 23 42 63
실시예 25 15.3 3.2 0.09 23 44 67
실시예 26 16.1 3.1 0.07 22 48 68
실시예 27 15.7 3.2 0.09 21 44 67
실시예 28 15.6 3.1 0.07 22 48 68
실시예 29 15.6 3.0 0.09 22 44 67
실시예 30 16.1 3.1 0.07 21 48 66
비교예 1 22 59 79
표 1에 나타난 바와 같이, 실시예들에 따라 제조된 합성목재 조성물의 휨강도가 좋고, 굴곡크리프 변형이 낮으며, 충격강도가 좋고, 표면온도가 적외선 램프 조사후 2시간 동안 70℃를 넘지 않아 표면온도의 상승이 비교예보다 현저히 낮음을 확인할 수 있었다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모두 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모두 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (16)

  1. 목분 100중량부 기준으로,
    폴리프로필렌 20 내지 60중량부;
    폴리에틸렌 5 내지 40중량부;
    충전제 5 내지 30중량부;
    세라믹의 미세중공체 분말 1 내지 10중량부;
    산화방지제 0.1 내지 2중량부;
    자외선 안정제 0.1 내지 2중량부;
    윤활제 1 내지 5중량부;
    커플링제 2 내지 8중량부;
    적외선 투과성안료, 적외선 반사성안료 또는 이들의 혼합물인 적외선관련 안료 0.1 내지 5중량부; 및
    착색안료 0.1 내지 2중량부를 포함하는 합성목재 조성물에,
    안티몬주석산화물을 목분 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부로 더 포함하고,
    제올라이트계 항균제를 목분 100중량부 기준으로 0.1 내지 5중량부로 더 포함하며,
    플라이 애시를 목분 100중량부 기준으로 3 내지 12중량부로 더 포함하고,
    석회분을 목분 100중량부 기준으로 3 내지 5중량부로 더 포함하며,
    발포 우레탄을 목분 100중량부 기준으로 2 내지 10중량부로 더 포함하고,
    게르마늄을 목분 100중량부 기준으로 3 내지 10중량부로 더 포함하며,
    탄소섬유를 목분 100중량부 기준으로 1 내지 10중량부로 더 포함하고,
    규사 발포재를 목분 100중량부 기준으로 10 내지 40중량부로 더 포함하며,
    소듐헥사메타포스페이트를 목분 100중량부 기준으로 1 내지 10중량부로 더 포함하고,
    테트라 플루오로 에틸렌을 목분 100중량부 기준으로 1 내지 10중량부로 더 포함하며,
    셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트를 목분 100중량부 기준으로 1 내지 10중량부로 더 포함하고,
    하이드라진 페닐 트리아진을 목분 100중량부 기준으로 1 내지 5중량부로 더 포함하며,
    술폭시폴리에틸렌글리콜알릴에테르를 목분 100중량부 기준으로 1 내지 10중량부로 더 포함하는 합성목재 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 목분은 20 내지 100메쉬의 입자크기를 갖는 것을 포함하는 합성목재 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 폴리에틸렌은 고밀도폴리에틸렌과 저밀도폴리에틸렌이 1:1 내지 1:9의 중량비로 혼합된 것을 포함하는 합성목재 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 세라믹의 미세 중공체 분말은 입자크기가 30 내지 100㎛인 알루미노 실리케이트인 것을 포함하는 합성목재 조성물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 산화방지제는 2.2-메틸렌비스(4-메틸-6-t-부틸페놀), 2.6-디-t-부틸-4-메틸페놀 또는 이들의 혼합물을 포함하는 합성목재 조성물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 자외선 안정제는 아크릴 폴리올 수지, 무황변 폴리 우레아수지, 폴리이소시아네이트 또는 이들의 혼합물을 포함하는 합성목재 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 윤활제는 지방산계, 산아미드계, 불소중합체계, 탄화수소계 윤활제 또는 이들로부터 선택된 적어도 하나 이상의 혼합물을 포함하는 합성목재 조성물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 커플링제는 HDPE커플링제, PP커플링제, MAPP(maleated poly-propylene), 티탄산염 또는 이들의 혼합물을 포함하는 합성목재 조성물.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 적외선관련 안료는 적외선 투과성안료와 적외선 반사성안료가 1:9 내지 9:1의 중량비로 혼합되는 혼합물을 포함하는 합성목재 조성물.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 적외선 투과성안료는 크롬-철 헤마타이트 구조를 갖는 브라운 또는 블랙 색상의 안료, 그린 쉐이드 색상의 산화코발트, 옐로우 색상의 비스무스 바나듐, 산화티타늄의 결정격자에 니켈이 포함된 구조를 가지는 옐로우 색상의 안료, 산화티타늄의 결정격자에 크롬이 포함된 구조를 가지는 브라운 색상의 안료, 산화티타늄의 결정격자에 망간이 포함된 브라운 색상의 안료 또는 이들로부터 선택된 적어도 하나 이상의 혼합물을 포함하는 합성목재 조성물.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 적외선 투과성안료는 700 내지 1,200nm의 파장에서 투과도가 20% 이상인 것을 포함하는 합성목재 조성물.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 적외선 투과성안료는 탄산칼슘, 결정성 또는 비정질의 실리카, 탈크, 카올린, 장석, 마이카, 소결된 클레이, 울라스토나이트, 네펠린, 사이에나이트, 애터펄자이트 클레이, 벤토나이트, 유기적으로 변성된 벤토나이트, 알루미나 트리하이드레이트(삼수화물), 산화알루미늄, 바라이트 및 리소폰으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상이 희석재와 혼합된 것을 포함하는 합성목재 조성물.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 적외선 반사성안료는 산화티타늄, 레드 또는 옐로우 색상의 산화철, 프탈로 시아닌 블루, 팔리오겐 블랙, 니켈 망간 철 블랙, 브라운 블랙 색상의 철-크로마이트 또는 이들로부터 선택된 적어도 하나 이상의 혼합물을 포함하는 합성목재 조성물.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 적외선 반사성안료는 700 내지 1,200nm의 파장에서 반사도가 20 ~40%인 것을 포함하는 합성목재 조성물.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 적외선 반사성안료는 산화티타늄, 유무기 복합체 또는 유리 중 적어도 하나로 이루어진 중공성 미세구 상에 코팅 또는 적층된 형태를 포함하는 합성목재 조성물.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 중공성 미세구는 10 내지 100마이크로미터의 입자크기를 갖는 것을 포함하는 합성목재 조성물.
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