KR102215573B1 - Synthetic wood with high impact strength - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 내충격성 등의 기계적 물성이 우수하고 자가치유능을 갖는 합성목재에 관한 것이다. The present invention relates to a synthetic wood having excellent mechanical properties such as impact resistance and self-healing ability.
천연 목재는 오래동안 건축자재, 가구 및 소품의 재료로 사용되었다. 그러나 이러한 천연목재는 습기 또는 수분에 노출되는 경우 비틀림 등의 변형이 발생하는 치명적인 단점이 있으며, 그 생산량에 한계가 있는 문제점이 있다. Natural wood has long been used as a material for building materials, furniture and small items. However, such natural wood has a fatal disadvantage in that deformation such as torsion occurs when exposed to moisture or moisture, and there is a problem in that the production amount is limited.
이러한 문제점을 극복하기 위하여 MDF, HDF 등의 합판이 고안되어 저렴한 가격으로 가구 및 소품등에 다양하게 적용되었다. 그러나 최근 이러한 합판들이 인체에 치명적인 물질을 지속적으로 배출하며, 이에 따라 피부 뿐만 아니라 인체의 여러 곳에 위험을 끼칠 수 있다는 지적이 나오고 있다. In order to overcome this problem, plywood such as MDF and HDF has been devised and applied in various ways to furniture and small items at low prices. However, recently, it has been pointed out that such plywood continuously discharges substances that are lethal to the human body, and accordingly, may pose a danger to various places of the human body as well as the skin.
이러한 문제점을 고안하기 위하여 열가소성 폴리머와 목분을 혼합하여 제조되는 합성목재의 수요 및 제조가 증가하고 있다. 다만 이러한 합성목재는 열가소성 폴리머로 인하여 상대적으로 내마모도 및 기계강도가 낮은 한계가 있다. In order to devise such a problem, the demand and manufacture of synthetic wood manufactured by mixing a thermoplastic polymer and wood powder are increasing. However, such synthetic wood has relatively low wear resistance and mechanical strength due to the thermoplastic polymer.
또한 친수성의 목분과 소수성의 열가소성 폴리머가 균일하게 혼합되지 못하는 한계가 있으며, 장기간 충격이 가해지는 경우 목분과 폴리머의 결합력이 낮아져 내구성이 현저히 저하되는 문제를 안고 있다. In addition, there is a limitation in that the hydrophilic wood powder and the hydrophobic thermoplastic polymer cannot be uniformly mixed, and when an impact is applied for a long period of time, the bonding strength between the wood powder and the polymer is lowered, resulting in a problem that the durability is significantly reduced.
이에, 합성목재의 충격강도 등과 같은 기계강도를 개선하면서도 목분이 균일하게 분산되어 내구성이 우수한 합성목재의 개발이 필요한 실정이다. Accordingly, there is a need to develop synthetic wood having excellent durability because wood powder is uniformly dispersed while improving mechanical strength such as impact strength of synthetic wood.
본 발명의 목적은 내충격성이 우수한 합성목재를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a synthetic wood having excellent impact resistance.
본 발명의 다른 목적은 목분이 균일하게 분산된 합성목재를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a synthetic wood in which wood powder is uniformly dispersed.
본 발명의 또 다른 목적은 기계적 물성이 우수한 합성목재를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a synthetic wood having excellent mechanical properties.
본 발명의 또 다른 목적은 자가치유가 가능한 합성목재를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a synthetic wood capable of self-healing.
본 발명에 의한 합성목재는 나노 셀룰로오스 및 소수성 개질제로 표면개질된 목분, 폴리프로필렌 복합체, 충진제 및 자가치유 수지로 표면개질된 광물섬유를 포함하며, 상기 폴리프로필렌 복합체는 에텐-1-부텐 공중합체, 에텐-1-옥텐 공중합체, 폴리올레핀 단일중합체 및 말레이산 무수물을 포함한다.Synthetic wood according to the present invention comprises nanocellulose and wood powder surface-modified with a hydrophobic modifier, a polypropylene composite, a mineral fiber surface-modified with a filler and a self-healing resin, and the polypropylene composite is an ethene-1-butene copolymer, Ethene-1-octene copolymer, polyolefin homopolymer, and maleic anhydride.
본 발명의 일 실시예에 의한 합성목재에서 상기 소수성 개질제는 말단에 에폭시기를 포함하는 실란계 화합물일 수 있다. In the synthetic wood according to an embodiment of the present invention, the hydrophobic modifier may be a silane-based compound including an epoxy group at the terminal.
본 발명의 일 실시예에 의한 합성목재에서 상기 말단에 에폭시기를 포함하는 실란계 화합물은 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸디에톡시실란 및 3-글리시독시프로필메틸디메톡시실란에서 선택되는 하나 또는 둘 이상일 수 있다. In the synthetic wood according to an embodiment of the present invention, the silane compound containing an epoxy group at the terminal is 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, and 3-glycidoxypropyl It may be one or two or more selected from methyldiethoxysilane and 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane.
본 발명의 일 실시예에 의한 합성목재에서 상기 표면개질된 목분은 목분을 나노 셀룰로오스로 표면개질한 뒤, 소수성 개질제로 개질한 것일 수 있다. In the synthetic wood according to an embodiment of the present invention, the surface-modified wood powder may be obtained by surface-modifying wood powder with nano cellulose and then modified with a hydrophobic modifier.
본 발명의 일 실시예에 의한 합성목재 상기 나노 셀룰로오스는 평균 단면 직경이 3 내지 40 ㎚이며, 평균 길이가 30 내지 400 ㎚일 수 있다. Synthetic wood according to an embodiment of the present invention The nanocellulose may have an average cross-sectional diameter of 3 to 40 nm, and an average length of 30 to 400 nm.
본 발명의 일 실시예에 의한 합성목재에서 상기 폴리프로필렌 복합체는 에텐-1-부텐 공중합체 60 내지 80 중량%, 에텐-1-옥텐 공중합체 10 내지 20 중량%, 폴리올레핀 단일중합체 6 내지 22 중량% 및 말레이산 무수물 0.1 내지 1 중량%를 포함할 수 있다. In the synthetic wood according to an embodiment of the present invention, the polypropylene composite is ethene-1-butene copolymer 60 to 80% by weight, ethene-1-octene copolymer 10 to 20% by weight, polyolefin homopolymer 6 to 22% by weight And 0.1 to 1% by weight of maleic anhydride.
본 발명의 일 실시예에 의한 합성목재에서 상기 자가치유 수지로 표면개질된 광물섬유에서 상기 자가치유 수지는 폴리아크릴아마이드아크릴산인 것을 특징으로 할 수 있다. In the synthetic wood according to an embodiment of the present invention, in the mineral fiber surface-modified with the self-healing resin, the self-healing resin may be characterized in that polyacrylamide acrylic acid.
본 발명의 일 실시예에 의한 합성목재에서 상기 합성목재는 상기 표면개질된 목분 100 중량부 대비 30 내지 65 중량부의 폴리프로필렌 복합체, 20 내지 50 중량부의 충진제 및 15 내지 40 중량부의 자가치유 수지로 표면개질된 광물섬유를 포함할 수 있다. In the synthetic wood according to an embodiment of the present invention, the synthetic wood is made of 30 to 65 parts by weight of a polypropylene composite, 20 to 50 parts by weight of a filler, and 15 to 40 parts by weight of a self-healing resin based on 100 parts by weight of the surface-modified wood flour. It may contain modified mineral fibers.
본 발명에 의한 나노 셀룰로오스 및 소수성 개질제로 표면개질된 목분, 폴리프로필렌 복합체, 충진제 및 자가치유 수지로 표면개질된 광물섬유를 포함하며, 상기 폴리프로필렌 복합체는 에텐-1-부텐 공중합체, 에텐-1-옥텐 공중합체, 폴리올레핀 단일중합체 및 말레이산 무수물을 포함함으로써 내충격성 등의 기계적 물성이 우수하고 내구성이 뛰어나며, 자가치유능을 갖는 특징이 있다. Nanocellulose and wood powder surface-modified with a hydrophobic modifier according to the present invention, a polypropylene composite, a filler, and a mineral fiber surface-modified with a self-healing resin, and the polypropylene composite is an ethene-1-butene copolymer, ethene-1 -By including octene copolymer, polyolefin homopolymer, and maleic anhydride, mechanical properties such as impact resistance are excellent, durability is excellent, and it has the characteristics of self-healing ability.
본 발명의 실시예들에 대한 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Advantages and features of the embodiments of the present invention, and a method of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described later in detail together with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in a variety of different forms, and only these embodiments make the disclosure of the present invention complete, and are common knowledge in the technical field to which the present invention pertains. It is provided to completely inform the scope of the invention to those who have, and the invention is only defined by the scope of the claims. The same reference numerals refer to the same components throughout the specification.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In describing the embodiments of the present invention, if it is determined that a detailed description of a known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, a detailed description thereof will be omitted. In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in an embodiment of the present invention, which may vary according to the intention or custom of users or operators. Therefore, the definition should be made based on the contents throughout this specification.
본 발명에 의한 합성목재는 나노 셀룰로오스 및 소수성 개질제로 표면개질된 목분, 폴리프로필렌 복합체, 충진제 및 자가치유 수지로 표면개질된 광물섬유를 포함하며, 상기 폴리프로필렌 복합체는 에텐-1-부텐 공중합체, 에텐-1-옥텐 공중합체, 폴리올레핀 단일중합체 및 말레이산 무수물을 포함하는 것을 특징으로 하며, 내충격성 등의 기계적 물성이 우수한 특징이 있다. Synthetic wood according to the present invention comprises nanocellulose and wood powder surface-modified with a hydrophobic modifier, a polypropylene composite, a mineral fiber surface-modified with a filler and a self-healing resin, and the polypropylene composite is an ethene-1-butene copolymer, It is characterized by containing an ethene-1-octene copolymer, a polyolefin homopolymer, and maleic anhydride, and has excellent mechanical properties such as impact resistance.
본 발명에 의한 합성목재는 폴리프로필렌 복합체를 포함하며, 폴리프로필렌 복합체는 에텐-1-부텐 공중합체, 에텐-1-옥텐 공중합체, 폴리올레핀 단일중합체 및 말레이산 무수물을 포함하는 것을 특징으로 한다. 좋게는 본 발명의 일 실시예에 의한 합성목재의 폴리프로필렌 복합체에서 폴리올레핀 단일중합체는 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌을 포함할 수 있다. The synthetic wood according to the present invention includes a polypropylene composite, and the polypropylene composite is characterized by comprising an ethene-1-butene copolymer, an ethene-1-octene copolymer, a polyolefin homopolymer, and maleic anhydride. Preferably, the polyolefin homopolymer in the polypropylene composite of synthetic wood according to an embodiment of the present invention may include polyethylene and polypropylene.
종래 합성목재에 있어서 목분을 응집하여 성형하기 위한 바인더로는 열가소성 수지가 통상적으로 이용되었다. 이러한 열가소성 수지를 포함함으로써 압출 또는 사출을 거쳐 목분 및 바인더를 포함하는 혼합물이 성형되어 성형체가 형성될 수 있다. 그러나 통상적으로 바인더로 이용되는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 바인더는 내충격성 등의 기계강도가 낮은 문제점이 있으며, 이에 따라 합성목재 전체의 기계강도 및 내구성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.In conventional synthetic wood, a thermoplastic resin has been commonly used as a binder for agglomerating and molding wood powder. By including such a thermoplastic resin, a mixture including wood powder and a binder may be molded through extrusion or injection to form a molded body. However, a binder, such as polyethylene or polypropylene, which is typically used as a binder, has a problem of low mechanical strength such as impact resistance, and accordingly, a problem of lowering the mechanical strength and durability of the entire synthetic wood may occur.
그러나 본 발명에 의한 합성목재에서 폴리프로필렌 복합체는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌과 같은 폴리올레핀 단일중합체와 에텐-1-부텐 공중합체 및 에텐-1-옥텐 공중합체를 포함함으로써 내충격성 등의 기계강도를 현저히 향상시킬 수 있는 장점이 있다. 또한, 에텐-1-부텐 공중합체 및 에텐-1-옥텐 공중합체를 혼합하는 경우 상용성이 낮아지는 문제가 발생할 수 있으며, 말레이산 무수물을 포함함으로써 상용성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다. However, in the synthetic wood according to the present invention, the polypropylene composite can significantly improve mechanical strength such as impact resistance by including polyolefin homopolymers such as polyethylene and polypropylene, ethene-1-butene copolymer, and ethene-1-octene copolymer. There is an advantage to be able to. In addition, when the ethene-1-butene copolymer and the ethene-1-octene copolymer are mixed, a problem of lowering the compatibility may occur, and there is an advantage of improving compatibility by including maleic anhydride.
본 발명의 일 실시예에 의한 합성목재에서 상기 폴리프로필렌 복합체는 에텐-1-부텐 공중합체 60 내지 80 중량%, 에텐-1-옥텐 공중합체 10 내지 20 중량%, 폴리올레핀 단일중합체 6 내지 22 중량% 및 말레이산 무수물 0.1 내지 1 중량%를 포함할 수 있으며, 더욱 좋게는 폴리올레핀 단일 중합체가 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌을 포함하는 경우 폴리에틸렌 1 내지 7 중량%, 폴리프로필렌 5 내지 15 중량%를 포함할 수 있다. 폴리프로필렌 복합체가 상술한 범위를 만족하는 경우 에텐-1-부텐 공중합체 및 에텐-1-옥텐 공중합체에 의한 내충격성 향상효과를 나타내면서도 우수한 상용성을 나타낼 수 있다. In the synthetic wood according to an embodiment of the present invention, the polypropylene composite is ethene-1-butene copolymer 60 to 80% by weight, ethene-1-octene copolymer 10 to 20% by weight, polyolefin homopolymer 6 to 22% by weight And 0.1 to 1% by weight of maleic anhydride, and more preferably, when the polyolefin homopolymer includes polyethylene and polypropylene, 1 to 7% by weight of polyethylene and 5 to 15% by weight of polypropylene may be included. When the polypropylene composite satisfies the above-described range, the ethene-1-butene copolymer and the ethene-1-octene copolymer may exhibit an effect of improving impact resistance and exhibit excellent compatibility.
본 발명의 일 실시예에 의한 폴리프로필렌 복합체에서 상기 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌의 경우 190 ℃ 기준 용융지수가 15 내지 30 g/10 min일 수 있으며, 에텐-1-부텐 공중합체의 경우 용융지수가 0.5 내지 1.8 g/10 min일 수 있고, 에틸렌-1-옥텐 공중합체의 경우 용융지수가 0.8 내지 1.5 g/10 min일 수 있다. 이러한 용융지수 범위를 만족함으로써 압출 또는 사출을 통해 원활한 성형이 가능하면서도 높은 충격강도를 확보할 수 있다. In the polypropylene composite according to an embodiment of the present invention, in the case of the polyethylene and polypropylene, the melt index based on 190° C. may be 15 to 30 g/10 min, and in the case of the ethene-1-butene copolymer, the melt index is 0.5 to It may be 1.8 g/10 min, and in the case of the ethylene-1-octene copolymer, the melt index may be 0.8 to 1.5 g/10 min. By satisfying the melt index range, smooth molding can be performed through extrusion or injection, while high impact strength can be secured.
본 발명의 일 실시예에 의한 합성목재는 표면개질된 목분 100 중량부 대비 30 내지 65 중량부, 좋게는 40 내지 60 중량부의 폴리프로필렌 복합체를 포함할 수 있다. 폴리프로필렌 복합체를 소량 포함하는 경우 바인더가 불충분하여 내수성 등이 저하되는 문제가 발생할 수 있으며, 폴리프로필렌 복합체를 다량 포함하는 경우 충분한 경도를 확보하기 어려운 문제가 발생할 수 있다. Synthetic wood according to an embodiment of the present invention may include 30 to 65 parts by weight, preferably 40 to 60 parts by weight of a polypropylene composite, based on 100 parts by weight of surface-modified wood flour. When a small amount of the polypropylene composite is included, a problem of deteriorating water resistance, etc. may occur due to insufficient binder, and when a large amount of the polypropylene composite is included, it may be difficult to secure sufficient hardness.
본 발명에 의한 합성목재는 자가치유 수지로 표면개질된 광물섬유를 포함한다. 본 발명에 의한 합성목재는 자가치유 수지로 표면개질된 광물섬유를 포함함으로써 광물섬유에 의한 경도, 압축강도 등의 기계강도 향상효과를 나타낼 수 있으며, 자가치유 수지로 표면개질 됨으로써 광물섬유의 상용성을 향상시킴과 동시에 합성목재가 자가치유능을 나타내는 장점이 있다. The synthetic wood according to the present invention includes mineral fibers that have been surface-modified with a self-healing resin. Synthetic wood according to the present invention can exhibit the effect of improving mechanical strength such as hardness and compressive strength due to mineral fibers by including mineral fibers surface-modified with self-healing resin, and the compatibility of mineral fibers by surface modification with self-healing resin. At the same time, synthetic wood has the advantage of showing self-healing capabilities.
본 발명의 일 실시예에 의한 합성목재에서 상기 자가치유 수지는 폴리아크릴아마이드아크릴산일 수 있다. 상기 자가치유 수지로 폴리아크릴아마이드아크릴산을 이용하는 경우, 폴리아크릴아마이드아크릴산 내의 수소결합 네트워크에 의한 지퍼 효과로 자가치유 특성을 발현시킬 수 있다.또한, 상기 자가치유 수지로 폴리아키를아마이드아크릴산을 이용함으로써 상기 복합 폴리프로필렌과의 상용성이 우수하며, 압출 또는 사출 가공을 통해 성형체를 제조할 수 있고, 광물섬유를 높은 효율로 표면개질 할 수 있는 장점이 있다. In the synthetic wood according to an embodiment of the present invention, the self-healing resin may be polyacrylamide acrylic acid. When polyacrylamide acrylic acid is used as the self-healing resin, the self-healing properties can be expressed by the zipper effect due to the hydrogen bonding network in the polyacrylamide acrylic acid. In addition, by using polyacrylamide acrylic acid as the self-healing resin It is excellent in compatibility with the composite polypropylene, it is possible to manufacture a molded article through extrusion or injection processing, and has the advantage of being able to modify the surface of the mineral fiber with high efficiency.
좋게는 상기 폴리아크릴아미드아크릴산은 아크릴아미드 : 아크릴산을 6:4 내지 4:6의 몰비로 포함할 수 있으며, 이러한 범위에서 목분 및 폴리프로필렌 복합체와 우수한 상용성을 나타내는 특징이 있다. Preferably, the polyacrylamide acrylic acid may contain an acrylamide:acrylic acid in a molar ratio of 6:4 to 4:6, and exhibits excellent compatibility with wood flour and polypropylene composites within this range.
본 발명의 일 실시예에 의한 폴리아크릴아마이드아크릴산은 아크릴아미드와 아크릴산을 중합하여 제조된 것일 수 있으며, 좋게는 중량평균분자량(Mw)이 150,000 내지 300,000, 좋게는 180,000 내지 250,000일 수 있으며, 분자량 분포(PDI=중량평균 분자량/수평균 분자량)는 1.2 내지 2.0을 만족할 수 있다. 중량평균 분자량이 상술한 범위를 만족함으로써 폴리프로필렌 복합체와 우수한 상용성을 나타내어 광물섬유 전체의 상용성을 향상시킬 수 있으며, 분자량 분포값이 낮아 균일한 분자량을 갖는 폴리아크릴아마이드아크릴산을 이용함으로써 합성목재가 균일한 물성을 갖는 특징이 있다. Polyacrylamide acrylic acid according to an embodiment of the present invention may be prepared by polymerizing acrylamide and acrylic acid, preferably having a weight average molecular weight (Mw) of 150,000 to 300,000, preferably 180,000 to 250,000, and molecular weight distribution (PDI = weight average molecular weight / number average molecular weight) may satisfy 1.2 to 2.0. When the weight average molecular weight satisfies the above range, it exhibits excellent compatibility with the polypropylene composite, thereby improving the compatibility of the entire mineral fiber, and the use of polyacrylamide acrylic acid having a uniform molecular weight due to a low molecular weight distribution value. Is characterized by having uniform physical properties.
본 발명의 일 실시예에 의한 합성목재에서 자가치유 수지로 표면개질된 광물섬유의 제조는 통상의 표면개질방법을 이용할 수 있으며, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 구체적이고 비한정적인 일예로 상기 광물섬유의 표면개질은 폴리아크릴아마이드아크릴산을 수용액 상에 1 내지 5 중량% 농도로 분산하고, 산화제 및 광물섬유를 투입한 뒤 3 내지 15시간 동안 교반하고, 고형분을 분리하여 건조하는 방법으로 제조될 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. The production of mineral fibers surface-modified with self-healing resin from synthetic wood according to an embodiment of the present invention may use a conventional surface modification method, and the present invention is not limited thereto. As a specific and non-limiting example, the surface modification of the mineral fiber is to disperse polyacrylamide acrylic acid in an aqueous solution at a concentration of 1 to 5% by weight, add an oxidizing agent and the mineral fiber, and then stir for 3 to 15 hours, and the solid content is It may be manufactured by separating and drying, but the present invention is not limited thereto.
본 발명의 일 실시예에 의한 합성목재에서 상기 자가치유 수지로 표면개질된 광물섬유는 상술한 표면개질 과정을 거쳐 광물섬유 100 중량부 대비 10 내지 20 중량부의 폴리아크릴아마이드아크릴산을 포함할 수 있으며, 폴리아크릴아마이드아크릴산이 소량 포함되는 경우 표면개질에 의한 상용성 향상 효과를 나타내기 어려우며, 폴리아크릴아마이드아크릴산이 다량 포함되는 경우 표면경도 등이 저하되는 문제가 발생할 수 있다. The mineral fiber surface-modified with the self-healing resin in the synthetic wood according to an embodiment of the present invention may contain 10 to 20 parts by weight of polyacrylamide acrylic acid based on 100 parts by weight of the mineral fiber through the surface modification process described above, When a small amount of polyacrylamide acrylic acid is included, it is difficult to exhibit the effect of improving the compatibility by surface modification, and when a large amount of polyacrylamide acrylic acid is included, a problem such as a decrease in surface hardness may occur.
이때, 상기 산화제는 통상의 산화제인 경우 제한없이 이용이 가능하며, 구체적으로 과황산칼륨 또는 과황산암모늄일 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 또한 산화제의 첨가량은 전체 폴리아크릴아마이드아크릴산 수용액 100 중량부 대비 1 내지 3 중량부일 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. In this case, the oxidizing agent may be used without limitation if it is a conventional oxidizing agent, and specifically, potassium persulfate or ammonium persulfate may be used, but the present invention is not limited thereto. In addition, the amount of the oxidizing agent may be 1 to 3 parts by weight based on 100 parts by weight of the total polyacrylamide acrylic acid aqueous solution, but the present invention is not limited thereto.
본 발명의 일 실시예에 의한 합성목재에서 자가치유 수지로 표면개질된 광물섬유에 포함된 광물섬유는 좋게는 인조 광물섬유일 수 있다. 구체적으로 상기 광물섬유는 이산화규소, 산화알루미늄, 이산화철 및 알칼리토금속 산화물을 포함할 수 있다. 이러한 조성을 갖는 광물섬유를 이용함으로써 종래 석면 등과 같은 광물섬유에 의한 인체 위해 위험을 현저히 낮추고 합성목재의 강도를 현저히 향상시킬 수 있는 장점이 있다. In the synthetic wood according to an embodiment of the present invention, the mineral fiber contained in the mineral fiber surface-modified with a self-healing resin may preferably be an artificial mineral fiber. Specifically, the mineral fiber may include silicon dioxide, aluminum oxide, iron dioxide, and alkaline earth metal oxides. By using the mineral fiber having such a composition, there is an advantage of remarkably reducing the risk of harm to the human body due to the conventional mineral fiber such as asbestos, and remarkably improving the strength of the synthetic wood.
제조방법적인 측면에서, 상기 광물섬유는 이산화규소, 산화알루미늄, 이산화철 및 알칼리토금속 산화물을 용융하여 균일하게 혼합한 뒤, 사출 등의 가공 방법을 이용하여 성형된 것일 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. In terms of manufacturing method, the mineral fiber may be formed by melting silicon dioxide, aluminum oxide, iron dioxide, and alkaline earth metal oxides and uniformly mixing them, and then molding using a processing method such as injection, but the present invention is limited thereto. It does not become.
구체적으로, 상기 광물섬유는 이산화규소 30 내지 50 중량%, 산화알루미늄 10 내지 30 중량%, 이산화철 0.5 내지 10 중량%, 산화칼슘 5 내지 30 중량% 및 산화마그네슘 3 내지 25 중량%의 조성을 만족할 수 있으며, 이러한 범위에서 표면개질 효율을 높일 수 있다. Specifically, the mineral fiber can satisfy the composition of 30 to 50% by weight of silicon dioxide, 10 to 30% by weight of aluminum oxide, 0.5 to 10% by weight of iron dioxide, 5 to 30% by weight of calcium oxide, and 3 to 25% by weight of magnesium oxide. And, it is possible to increase the surface modification efficiency in this range.
본 발명의 일 실시예에 의한 합성목재는 상기 나노 셀룰로오스 및 소수성 개질제로 표면개질된 목분 100 중량부 대비 15 내지 40 중량부의 자가치유 수지로 표면개질된 광물섬유를 포함할 수 있다. 상기 자가치유 수지로 표면개질된 광물섬유가 소량 포함되는 경우 광물섬유에 의한 경도 향상효과가 낮아질 수 있으며, 자가치유 수지로 표면개질된 광물섬유가 다량 포함되는 경우 크랙 등이 쉽게 발생할 위험이 있다. The synthetic wood according to an embodiment of the present invention may include a mineral fiber surface-modified with a self-healing resin of 15 to 40 parts by weight relative to 100 parts by weight of wood flour surface-modified with the nano cellulose and hydrophobic modifier. When a small amount of the mineral fibers surface-modified with the self-healing resin is included, the effect of improving the hardness of the mineral fibers may be lowered, and when a large amount of the mineral fibers surface-modified with the self-healing resin is included, there is a risk of easily generating cracks.
본 발명에 의한 합성목재는 나노 셀룰로오스 및 소수성 개질제로 표면개질된 목분을 포함한다. 본 발명에 의한 합성목재는 나노 셀룰로오스 및 소수성 개질제로 표면개질된 목분을 포함함으로써, 목분의 균일한 분산을 유도하면서도 전체적인 기계강도를 현저히 향상시킬 수 있는 장점이 있다. Synthetic wood according to the present invention includes wood powder surface-modified with nanocellulose and a hydrophobic modifier. The synthetic wood according to the present invention includes wood powder surface-modified with nano cellulose and a hydrophobic modifier, thereby inducing uniform dispersion of wood powder and improving overall mechanical strength significantly.
구체적으로, 본 발명에 의한 합성목재는 목분 표면에 형성된 나노 셀룰로오스 제 1 표면개질층을 포함함으로써, 합성목재 전체의 기계강도를 향상시킬 수 있다. 나노 셀룰로오스를 이용하여 목분의 표면개질을 수행하는 경우, 목분의 표면과 유사한 셀룰로오스에 의하여 기타 공지된 다른 표면개질제를 이용하는 경우 대비 목분과 결착력이 현저히 우수하며, 이에 따른 개질에 의한 기계강도 향상효과 또한 뛰어난 장점이 있다. Specifically, the synthetic wood according to the present invention may improve the mechanical strength of the entire synthetic wood by including the first surface-modifying layer of nanocellulose formed on the surface of the wood powder. In the case of performing the surface modification of wood powder using nano cellulose, the bonding strength with wood powder is remarkably excellent compared to the case of using other known surface modifiers by cellulose similar to the surface of wood powder. Accordingly, the effect of improving the mechanical strength by the modification It has an outstanding advantage.
본 발명에 의한 합성목재에서 상기 목분은 나노 셀룰로오스로 표면개질하여 생성된 제 1 표면개질층 상에 소수성 개질제로 개질하여 형성된 제 2 표면개질층을 포함하는 것을 특징으로 한다. 나노 셀룰로오스의 경우 구조적 특성상 친수성이 높은 장점이 있으며, 이에 따라 폴리프로필렌 복합체 등과의 상용성이 현저히 낮아지며, 제조과정 중 목분간 응집 등과 같은 문제가 발생할 수 있는 위험이 있다. In the synthetic wood according to the present invention, the wood powder is characterized in that it comprises a second surface modification layer formed by modifying the surface with a hydrophobic modifier on the first surface modification layer produced by surface modification with nano cellulose. Nanocellulose has an advantage of high hydrophilicity due to its structural characteristics, and thus its compatibility with a polypropylene composite is significantly lowered, and there is a risk that problems such as coagulation may occur during the manufacturing process.
그러나, 상술한 소수성 개질제로 개질하여 형성된 제 2 표면개질층을 포함하는 경우, 목분의 표면이 소수성으로 개질되어 폴리프로필렌 복합체 등과의 상용성이 현저히 향상될 수 있는 장점이 있다. 즉, 본 발명에 의한 합성목재에서 상기 목분은 나노 셀룰로오스 및 소수성 개질제로 표면개질됨으로써 나노 셀룰로오스 표면개질에 대한 기계강도 향상 효과 및 소수성 개질제에 의한 상용상 향상 효과를 동시에 나타낼 수 있는 장점이 있다. However, in the case of including the second surface modification layer formed by modifying with the hydrophobic modifier described above, the surface of the wood powder is modified to be hydrophobic, so that compatibility with a polypropylene composite or the like can be remarkably improved. That is, in the synthetic wood according to the present invention, the wood powder is surface-modified with nanocellulose and a hydrophobic modifier, thereby improving mechanical strength for surface modification of nanocellulose and commercially improving effects by the hydrophobic modifier.
본 발명의 일 실시예에 의한 합성목재에서 상기 소수성 개질제는 좋게는 말단에 에폭시기를 포함하는 실란계 화합물일 수 있다. 말단에 에폭시기를 포함하는 실란계 화합물을 소수성 개질제로 이용함으로써, 상기 나노 셀룰로오스를 포함하는 제 1 표면개질층과 결착력이 우수하면서도 폴리프로필렌 복합체와의 상용성이 우수한 장점이 있다. In the synthetic wood according to an embodiment of the present invention, the hydrophobic modifier may preferably be a silane-based compound including an epoxy group at the terminal. By using a silane-based compound including an epoxy group at the terminal as a hydrophobic modifier, there is an advantage in that the first surface-modifying layer including the nanocellulose has excellent binding strength and excellent compatibility with the polypropylene composite.
구체적이고 비한정적인 일예로 상기 말단에 에폭시기를 포함하는 실란계 화합물은 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸디에톡시실란 및 3-글리시독시프로필메틸디메톡시실란에서 선택되는 하나 또는 둘 이상일 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. As a specific and non-limiting example, the silane compound containing an epoxy group at the terminal is 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane And one or two or more selected from 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, but the present invention is not limited thereto.
본 발명의 일 실시예에 의한 합성목재에서 상기 나노 셀룰로오스는 목재, 농업 부산물, 박테리아 등으로부터 유래된 셀룰로오스를 나노 입자와 하여 제조된 것인 경우 제한없이 이용이 가능하며, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 이때 셀룰로오스를 나노 입자와 하는 방법은 리파이너를 이용하는 리파이닝법, 고압에서 노즐 분사를 수행하는 고압균질법 및 셀룰로오스를 냉동시킨 다음 분쇄하는 냉동 분쇄법 등의 기계적 방법 또는 산 가수분해 또는 효소처리 등의 화학적 방법을 이용하여 제조된 것일 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. In the synthetic wood according to an embodiment of the present invention, the nanocellulose can be used without limitation if it is manufactured by using cellulose derived from wood, agricultural by-products, bacteria, etc. with nanoparticles, and the present invention is limited thereto. no. At this time, the method of making cellulose with nanoparticles is a mechanical method such as a refining method using a refiner, a high-pressure homogeneous method in which nozzle spraying is performed at high pressure, a freeze pulverization method in which cellulose is frozen and then pulverized, or chemical methods such as acid hydrolysis or enzyme treatment It may be manufactured using a method, but the present invention is not limited thereto.
본 발명의 일 실시예에 의한 합성목재에서 상기 나노셀룰로오스는 단면 직경이 3 내지 40 ㎚, 길이가 30 내지 400 ㎚일 수 있으며, 이러한 범위에서 목분과 현저히 높은 결착력을 나타낼 수 있는 장점이 있다. 상기 나노 셀룰로오스의 크기가 상술한 범위보다 큰 경우 표면개질 효율이 낮아지는 문제가 발생할 수 있으며, 나노 셀룰로오스의 크기가 상술한 범위보다 큰 경우에도 나노 셀룰로오스간 응집이 발생하여 표면개질 효율이 낮아지는 위험이 발생할 수 있다. In the synthetic wood according to an embodiment of the present invention, the nanocellulose may have a cross-sectional diameter of 3 to 40 ㎚ and a length of 30 to 400 ㎚, and there is an advantage in that it can exhibit remarkably high binding strength with wood flour in this range. When the size of the nanocellulose is larger than the above-described range, a problem of lowering the surface modification efficiency may occur, and even when the size of the nanocellulose is larger than the above-described range, aggregation between the nanocelluloses occurs and the surface modification efficiency is lowered. This can happen.
본 발명의 일 실시예에 의한 합성목재에서 상기 목분을 나노 셀룰로오스로 표면개질하는 방법은 통상의 표면개질 방법을 이용할 수 있으며, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 구체적으로, 물 및/또는 에탄올에 나노 셀룰로오스를 균일하게 분산시켜 제 1 표면개질 용액을 제조한뒤, 여기에 목분을 침지하여 30분 내지 5시간 동안 교반한 뒤, 고형분을 분리하여 건조하는 단계를 포함할 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 이때, 상기 제 1 표면개질 용액은 나노 셀룰로오스가 3 내지 10 중량% 포함된 것일 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. The method for surface modification of the wood powder with nanocellulose in the synthetic wood according to an embodiment of the present invention may use a conventional surface modification method, but the present invention is not limited thereto. Specifically, after preparing a first surface modification solution by uniformly dispersing nanocellulose in water and/or ethanol, immersing wood flour therein, stirring for 30 minutes to 5 hours, separating and drying the solid content It may include, but the present invention is not limited thereto. In this case, the first surface modification solution may contain 3 to 10% by weight of nanocellulose, but the present invention is not limited thereto.
본 발명의 일 실시예에 의한 합성목재에서 나노 셀룰로오스로 표면개질하여 생성된 제 1 표면개질층 상에 소수성 개질제로 개질하는 단계 또한 통상적인 표면개질 방법을 이용하는 경우 제한이 없다. 구체적이고 비한정적인 일예로, 상기 소수성 개질제를 아세톤, 에탄올 및 이소프로판올 등에서 선택되는 하나 이상의 용매에 용해하여 제 2 표면개질 용액을 제조한 뒤, 여기에 나노 셀룰로오스로 표면개질된 목분을 첨가하여 3 내지 12시간 동안 침지한 뒤, 고형분을 분리하는 방법을 이용할 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 이때, 제 2 표면개질 용액은 상기 소수성 개질제를 1 내지 8 중량% 포함할 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. The step of modifying with a hydrophobic modifier on the first surface modification layer produced by surface modification with nanocellulose from the synthetic wood according to an embodiment of the present invention is also not limited when a conventional surface modification method is used. As a specific and non-limiting example, after preparing a second surface modification solution by dissolving the hydrophobic modifier in one or more solvents selected from acetone, ethanol, isopropanol, etc., 3 to 3 by adding wood powder surface-modified with nanocellulose thereto. After immersing for 12 hours, a method of separating solids may be used, but the present invention is not limited thereto. At this time, the second surface modification solution may contain 1 to 8% by weight of the hydrophobic modifier, but the present invention is not limited thereto.
통상적으로 이러한 2단계의 표면개질을 수행하는 경우 표면개질층을 안정적으로 유지하는데 어려움이 있으나, 본 발명에 의한 합성목재에 포함되는 목분의 경우 목분에 포함하는 셀룰로오스 성분에 의하여 나노 셀룰로오스로 표면개질된 제 1 표면개질층이 현저히 견고한 장점이 있으며, 이에 따라 2차 표면개질에 의한 제 2 표면개질층 또한 안정적으로 유지 가능한 장점이 있다. Typically, when performing such two-step surface modification, it is difficult to stably maintain the surface modification layer, but in the case of wood powder included in the synthetic wood according to the present invention, the surface is modified with nano cellulose by the cellulose component included in the wood powder. There is an advantage that the first surface modification layer is remarkably strong, and accordingly, the second surface modification layer by the secondary surface modification can also be stably maintained.
또한 상기 목분은 평균입경이 30 내지 700 ㎛인 것을 이용할 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 다만 목분의 평균입경이 낮은 경우 응집이 발생할 수 있으며, 목분의 평균입경이 큰 경우 합성목재 자체의 표면 거칠기가 높아지는 문제가 발생할 수 있다. In addition, the wood flour may be used having an average particle diameter of 30 to 700 ㎛, but the present invention is not limited thereto. However, when the average particle diameter of wood powder is low, agglomeration may occur, and when the average particle diameter of wood powder is large, the problem of increasing the surface roughness of the synthetic wood itself may occur.
본 발명에 의한 합성목재는 충진제를 포함하여 일정 수준이상의 경도를 확보할 수 있다. 이때 사용되는 충진제는 통상적으로 압출 또는 사출의 성형체에 이용되는 충진제 또는 합성목재에 이용되는 충진제인 경우 제한없이 이용이 가능하며, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 구체적이고 비한정적인 일예로, 상기 충진제는 탄산칼슘, 실리카, 황산바륨, 황산마그네슘, 황산칼슘, 탈크, 카올린, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 산화아연 및 이산화티탄 등에서 선택되는 하나 또는 둘 이상을 이용할 수 있으며, 좋게는 탄산칼슘, 실리카, 황산바륨, 황산마크네슘 및 탈크 등에서 선택되는 하나 또는 둘 이상을 이용할 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. The synthetic wood according to the present invention can secure a hardness of a certain level or more, including a filler. The filler used at this time may be used without limitation in the case of a filler used for a molded article of extrusion or injection or a filler used for synthetic wood, and the present invention is not limited thereto. As a specific and non-limiting example, the filler may use one or two or more selected from calcium carbonate, silica, barium sulfate, magnesium sulfate, calcium sulfate, talc, kaolin, aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, zinc oxide, and titanium dioxide. And, preferably, one or two or more selected from calcium carbonate, silica, barium sulfate, marknesium sulfate, and talc may be used, but the present invention is not limited thereto.
이러한 충진제의 입경 또한 합성목재의 사출 또는 압출 성형에 제한이 가지않으며, 폴리프로필렌 복합체 등의 다른 조성과 상용성을 확보할 수 있는 범위에서 제한없이 이용이 가능하며, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 구체적이고 비한정적인 일예로 상기 충진제는 평균 입경이 10 내지 300 ㎛ 좋게는 20 내지 250 ㎛일 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. The particle diameter of such a filler is also not limited to injection or extrusion molding of synthetic wood, and can be used without limitation within a range that can secure compatibility with other compositions such as polypropylene composites, and the present invention is not limited thereto. . As a specific and non-limiting example, the filler may have an average particle diameter of 10 to 300 µm, preferably 20 to 250 µm, but the present invention is not limited thereto.
본 발명의 일 실시예에 의한 합성목재는 상기 목분 100 중량부 대비 25 내지 50 중량부, 좋게는 20 내지 45 중량부의 충진제를 포함할 수 있으며, 충진제를 소량 포함하는 경우 경도 확보가 어렵고, 충진제를 다량 포함하는 경우 상대적으로 적은 폴리프로필렌 복합체에 의해 합성목재에 쉽게 크랙 등이 발생할 수 있다. The synthetic wood according to an embodiment of the present invention may contain 25 to 50 parts by weight, preferably 20 to 45 parts by weight of a filler, relative to 100 parts by weight of the wood flour, and it is difficult to secure hardness when a small amount of the filler is included. When a large amount is included, cracks may easily occur in the synthetic wood due to the relatively small polypropylene composite.
본 발명의 일 실시예에 의한 합성목재는 상술한 조성 외에도 산화방지제, 자외선 안정제, 분산제 등의 기타 첨가제를 더 포함할 수 있으며, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. The synthetic wood according to an embodiment of the present invention may further include other additives such as antioxidants, ultraviolet stabilizers, and dispersants in addition to the above-described composition, and the present invention is not limited thereto.
구체적으로 상기 첨가제의 첨가량은 첨가제의 종류 및 제조되는 합성목재의 이용 목적 등에 따라 달라질 수 있으며 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 좋게는 상기 첨가제는 각각 상기 목분 100 중량부 대비 0.1 내지 10 중량부 포함될 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. Specifically, the amount of the additive may vary depending on the type of additive and the purpose of use of the synthetic wood produced, and the present invention is not limited thereto. Preferably, the additive may be included in an amount of 0.1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the wood flour, but the present invention is not limited thereto.
구체적으로 상기 자외선 안정제는 페닐실리케이트계, 벤조페논계 및 벤조트리아졸계 자외선 안정제에서 선택되는 하나 또는 둘 이상을 이용할 수 있으며, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. Specifically, the ultraviolet stabilizer may be one or two or more selected from phenyl silicate-based, benzophenone-based and benzotriazole-based UV stabilizers, and the present invention is not limited thereto.
상기 분산제 또한 폴리프로필렌을 포함하는 성형체에 이용되는 분산제인 경우 제한없이 이용이 가능하다. 구체적으로 상기 분산제는 지방산 알코올, 지방산 등을 포함하는 음이온성 분산제, 지방산 아민 등을 포함하는 양이온성 분산제, 폴리알킬 에테르 등을 포함하는 비이온성 분산제, 폴리실록산계 분산제 및 포타슘 트리폴리포스페이트 등을 포함하는 무기계 분산제 등에서 선택되는 하나 또는 둘 이상을 이용할 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. The dispersant may also be used without limitation if it is a dispersant used for a molded article containing polypropylene. Specifically, the dispersant is an inorganic type including a fatty alcohol, an anionic dispersant including fatty acids, a cationic dispersant including a fatty acid amine, a nonionic dispersant including a polyalkyl ether, a polysiloxane-based dispersant, and potassium tripolyphosphate. One or two or more selected from dispersants, etc. may be used, but the present invention is not limited thereto.
이하, 본 발명을 실시예 및 비교예에 의해 구체적으로 설명한다. 아래 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위가 아래 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by examples and comparative examples. The following examples are only intended to aid understanding of the present invention, and the scope of the present invention is not limited by the following examples.
[제조예 1][Production Example 1]
1.표면개질된 목분의 제조1. Preparation of surface-modified wood flour
나노 셀룰로오스로 표면개질된 목분의 제조Preparation of surface-modified wood flour with nano cellulose
물 1 kg에 단면 평균 직경이 약 35 ㎚이며, 평균 길이가 약 260 ㎚인 나노셀룰로오스 65 g을 투입하여 표면개질제 수용액을 제조하였다. 여기에 평균 입경이 90 ㎛인 건조된 목분을 투입하고, 3시간 동안 교반한 뒤, 고형분을 분리하여 열풍건조를 통해 완전히 건조하여 1차로 표면개질된 목분을 제조하였다. 65 g of nanocellulose having an average cross-sectional diameter of about 35 nm and an average length of about 260 nm was added to 1 kg of water to prepare an aqueous surface modifier solution. Dried wood powder having an average particle diameter of 90 µm was added thereto, and after stirring for 3 hours, the solid was separated and completely dried through hot air drying to prepare a first surface-modified wood powder.
소수성 개질제로 표면개질된 목분의 제조Preparation of surface-modified wood flour with hydrophobic modifier
아세톤 : 에탄올을 90 : 10의 중량비로 혼합한 용액 1 kg에 3-글리시독시프로필트리메톡시실란 50 g을 균일하게 혼합하여 표면개질제 수용액을 제조한 뒤, 1차로 표면개질된 목분 1 kg을 투입하고 5시간 동안 교반하여 표면개질 반응을 수행한다. 이후, 고형분을 분리한 뒤 완전히 건조하여 최종적으로 나노 셀룰로오스 및 소수성 개질제로 표면개질된 목분을 제조하였다. After preparing a surface modifier aqueous solution by uniformly mixing 50 g of 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane in 1 kg of a solution in which acetone: ethanol is mixed in a weight ratio of 90:10, 1 kg of wood flour with the first surface modification was added. It was added and stirred for 5 hours to perform a surface modification reaction. Thereafter, after separating the solid content, it was completely dried, and finally, wood powder surface-modified with nanocellulose and a hydrophobic modifier was prepared.
2. 자가치유수지로 표면개질된 광물섬유의 제조2. Manufacture of mineral fiber surface-modified with self-healing resin
중량평균 분자량이 21만이며, 아크릴아마이드 : 아크릴산의 몰비가 40 : 60이고, 분자량 분포 값이 1.4인 제 1 폴리아크릴아마이드아크릴산 및 중량평균 분자량이 20만 8천이며, 아크릴아마이드 : 아크릴산의 몰비가 60 : 40이고, 분자량 분포 값이 1.3인 제 2 폴리아크릴아마이드아크릴산을 1:1로 혼합한 뒤, 물 1 kg에 30 g 혼합하여 표면개질제 용액을 제조한다. The weight average molecular weight is 210,000, the molar ratio of acrylamide: acrylic acid is 40:60, the first polyacrylamide acrylic acid having a molecular weight distribution value of 1.4 and the weight average molecular weight is 28,000, and the molar ratio of acrylamide: acrylic acid is After mixing the second polyacrylamide acrylic acid of 60:40 and a molecular weight distribution value of 1.3 in a 1:1 ratio, 30 g of 1 kg of water is mixed to prepare a surface modifier solution.
이와 별개로, 용융, 사출 및 연화를 통하여 통해 평균 단면 직경이 3 ㎛이며, 평균 길이가 5 ㎜인 광물섬유를 제조하였다. 이때 광물섬유의 조성은 이산화규소 45.5 중량%, 산화알루미늄 23 중량%, 이산화철 6.5 중량%, 산화칼슘 15 중량% 및 산화마그네슘 10 중량%이 되도록 하였다. Separately, a mineral fiber having an average cross-sectional diameter of 3 μm and an average length of 5 mm was prepared through melting, injection and softening. At this time, the composition of the mineral fibers was made to be 45.5% by weight of silicon dioxide, 23% by weight of aluminum oxide, 6.5% by weight of iron dioxide, 15% by weight of calcium oxide, and 10% by weight of magnesium oxide.
제조된 광물섬유 1kg을 상기 표면개질제 용액 1kg에 혼합한 뒤, 산화제로 과황산칼륨 25g을 혼합한 뒤 30 ℃ 온도에서 6시간 동안 교반하여 표면개질 반응을 수행하고, 고형분을 분리하여 열풍건조를 통해 완전히 건조하였다. After mixing 1 kg of the prepared mineral fiber with 1 kg of the surface modifier solution, 25 g of potassium persulfate as an oxidizing agent was mixed and stirred at 30° C. for 6 hours to perform a surface modification reaction, and the solid content was separated and hot air dried. It was completely dry.
건조 후 측정된 무게를 바탕으로 표면개질 전 광물섬유 100 중량부 대비 약 15 중량부의 폴리아크릴아마이드아크릴산이 표면개질로 첨가되었음을 확인하였다. Based on the weight measured after drying, it was confirmed that about 15 parts by weight of polyacrylamide acrylic acid was added as a surface modification to 100 parts by weight of the mineral fiber before surface modification.
3. 폴리프로필렌 복합체의 제조3. Preparation of polypropylene composite
용융지수가 25 g/10 min인 폴리에틸렌 5 중량%, 용융지수가 20 g/10 min인 폴리프로필렌 10 중량%, 용융지수가 1.0 g/10 min인 에틸렌-1-옥텐 공중합체 14.5 중량%, 용융지수가 1.0 g/10 min인 에텐-1-부텐 공중합체 70 중량%를 혼합하고, 130℃에서 용융하여 혼합한 뒤, 이를 냉각 및 분쇄하여 폴리프로필렌 복합체를 제조하였다. 5% by weight of polyethylene with a melt index of 25 g/10 min, 10% by weight of polypropylene with a melt index of 20 g/10 min, 14.5% by weight of an ethylene-1-octene copolymer with a melt index of 1.0 g/10 min, melting 70% by weight of an ethene-1-butene copolymer having an index of 1.0 g/10 min was mixed, melted and mixed at 130° C., cooled and pulverized to prepare a polypropylene composite.
4. 합성목재의 제조4. Manufacture of synthetic wood
목분 10 kg, 폴리프로필렌 복합체 펠렛(이하 PP복합체라 함) 5.5 kg, 평균입경이 30 ㎛인 탄산칼슘 충진제 3.5 kg, 자가치유수지로 표면개질된 광물섬유(이하 광물섬유라 함) 2.5 kg, 벤조트리아졸계 자외선 안정제 100 g, 안료 1 kg 및 아민계 산화방지제 100 g을 투입하고 압출기를 통해 압출하여 합성목재를 제조하였다. 10 kg of wood flour, 5.5 kg of polypropylene composite pellets (hereinafter referred to as PP composite), 3.5 kg of calcium carbonate filler with an average particle diameter of 30 µm, mineral fiber surface-modified with self-healing resin (hereinafter referred to as mineral fiber) 2.5 kg, benzo 100 g of a triazole-based UV stabilizer, 1 kg of a pigment, and 100 g of an amine-based antioxidant were added and extruded through an extruder to prepare a synthetic wood.
[제조예 2[Production Example 2
제조예 1과 같은 방법으로 제조하도, 하기 표 1과 같은 비율로 혼합하여 합성목재를 제조하였다. 다만, 중복 기재를 피하기 위하여 자외선 안정제, 안료 및 산화방지제의 첨가량은 생략하였으며, 모두 제조예 1과 동량 투입하였다. 표 1의 표시단위는 kg이다. Also prepared in the same manner as in Preparation Example 1, it was mixed in the same ratio as in Table 1 to prepare a synthetic wood. However, in order to avoid overlapping description, the amounts of the ultraviolet stabilizer, pigment, and antioxidant were omitted, and all were added in the same amount as in Preparation Example 1. The display unit in Table 1 is kg.
제조예 7의 경우 나노 셀룰로오스로만 표면개질한 목분을 동량 첨가하여 합성목재를 제조하였으며, 제조예 8의 경우 목분을 나노 셀룰로오스 개질 없이 바로 소수성 개질제로 개질하여 제조된 목분을 동량 첨가하였고, 제조예 9의 경우 광물섬유의 표면개질 없이 광물섬유 단독으로 제조예 1과 동량으로 첨가하였으며, 제조예 10은 자가치유 수지만을 광물섬유와 동량 첨가하였고, 제조예 11의 경우 폴리아크릴아마이드아크릴산의 표면개질을 1.5시간 동안 수행하여 표면개질 전 광물섬유 100 중량부 대비 약 5 중량부의 폴리아크릴아마이드아크릴산이 첨가된 표면개질된 광물섬유를 이용하였다. In Preparation Example 7, synthetic wood was prepared by adding the same amount of wood powder surface-modified only with nanocellulose, and in Preparation Example 8, the same amount of wood powder prepared by directly modifying wood powder with a hydrophobic modifier without nanocellulose modification was added, and Preparation Example 9 In the case of, the mineral fiber alone was added in the same amount as in Preparation Example 1 without surface modification of the mineral fiber, and in Preparation Example 10, only the self-healing resin was added in the same amount as the mineral fiber, and in Preparation Example 11, the surface modification of polyacrylamide acrylic acid was added. By performing for 1.5 hours, a surface-modified mineral fiber to which about 5 parts by weight of polyacrylamide acrylic acid was added relative to 100 parts by weight of the mineral fiber before surface modification was used.
합성목재의 물성 확인Check the properties of synthetic wood
KS M ISO 179－1에 따라 노치(notch) 없는 시험편을 사용하고 합성목재를 타격하여 측정하였으며, 3개의 시험편에 대한 평균값을 계산하여 내충격성을 도출하였다.According to KS M ISO 179-1, a notch-free test piece was used and the composite wood was hit to measure, and the impact resistance was derived by calculating the average value of the three test pieces.
KS M ISO 4892－2의 조건으로 합성목재에 대하여 2000시간(340 nm, 0.55 w/m2) 방치한 후 다시 충격강도를 측정하여 초기 충격강도 대비 변화율을 %로 내후성을 도출하였다. After leaving the composite wood for 2000 hours (340 nm, 0.55 w/m 2 ) under the conditions of KS M ISO 4892-2, the impact strength was measured again, and the weather resistance was derived as a% change rate compared to the initial impact strength.
내마모성은 ASTM D4060에 의한 방법으로 측정을 완료하였다. Wear resistance was measured by the method according to ASTM D4060.
표 2를 참고하면, 나노 셀룰로오스 및 소수성 개질제로 표면개질된 목분, 폴리프로필렌 복합체, 충진제 및 자가치유 수지로 표면개질된 광물섬유를 포함하며, 표면개질된 목분 100 중량부 대비 30 내지 65 중량부의 폴리프로필렌 복합체, 20 내지 50 중량부의 충진제 및 15 내지 40 중량부의 자가치유 수지로 표면개질된 광물섬유를 포함하는 제조예 1 및 2가 충격강도, 내후성, 내마모성이 모두 우수한 것을 확인할 수 있다. Referring to Table 2, wood powder surface-modified with nanocellulose and hydrophobic modifier, polypropylene composite, filler, and mineral fibers surface-modified with self-healing resin, and 30 to 65 parts by weight of poly It can be seen that Preparation Examples 1 and 2 including a propylene composite, 20 to 50 parts by weight of a filler, and a mineral fiber surface-modified with 15 to 40 parts by weight of a self-healing resin are excellent in impact strength, weather resistance, and abrasion resistance.
Claims (8)
상기 폴리프로필렌 복합체는 에텐-1-부텐 공중합체, 에텐-1-옥텐 공중합체, 폴리올레핀 단일중합체 및 말레이산 무수물을 포함하고,
상기 자가치유 수지는 폴리아크릴아마이드아크릴산이며,
상기 표면개질된 목분은 나노 셀룰로오스로 표면개질하여 생성된 제 1 표면개질층 상에 소수성 개질제로 개질하여 형성된 제 2 표면개질층을 포함하고,
상기 표면개질된 목분 100 중량부 대비 30 내지 65 중량부의 폴리프로필렌 복합체, 20 내지 50 중량부의 충진제 및 15 내지 40 중량부의 자가치유 수지로 표면개질된 광물섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 합성목재. Includes nanocellulose and wood powder surface-modified with a hydrophobic modifier, mineral fibers surface-modified with a self-healing resin, a polypropylene composite, and a filler,
The polypropylene composite includes an ethene-1-butene copolymer, an ethene-1-octene copolymer, a polyolefin homopolymer, and maleic anhydride,
The self-healing resin is polyacrylamide acrylic acid,
The surface-modified wood powder includes a second surface-modified layer formed by modifying the surface with a hydrophobic modifier on the first surface-modified layer produced by surface-modifying with nanocellulose,
Synthetic wood comprising 30 to 65 parts by weight of a polypropylene composite, 20 to 50 parts by weight of a filler, and 15 to 40 parts by weight of a mineral fiber surface-modified with a self-healing resin based on 100 parts by weight of the surface-modified wood flour.
상기 소수성 개질제는 말단에 에폭시기를 포함하는 실란계 화합물인 것을 특징으로 하는 합성목재. The method of claim 1,
Synthetic wood, characterized in that the hydrophobic modifier is a silane-based compound containing an epoxy group at the terminal.
상기 말단에 에폭시기를 포함하는 실란계 화합물은 3-글리시독시프로필트리메톡시실란, 3-글리시독시프로필트리에톡시실란, 3-글리시독시프로필메틸디에톡시실란 및 3-글리시독시프로필메틸디메톡시실란에서 선택되는 하나 또는 둘 이상인 합성목재. The method of claim 2,
The silane-based compound containing an epoxy group at the terminal is 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, and 3-glycidoxypropyl One or two or more synthetic wood selected from methyldimethoxysilane.
상기 나노 셀룰로오스는 평균 단면 직경이 3 내지 40 ㎚이며, 평균 길이가 30 내지 400 ㎚인 합성목재. The method of claim 1,
The nanocellulose has an average cross-sectional diameter of 3 to 40 ㎚, and an average length of 30 to 400 ㎚ synthetic wood.
상기 폴리프로필렌 복합체는 에텐-1-부텐 공중합체 60 내지 80 중량%, 에텐-1-옥텐 공중합체 10 내지 20 중량%, 폴리올레핀 단일중합체 6 내지 22 중량% 및 말레이산 무수물 0.1 내지 1 중량%를 포함하는 합성목재. The method of claim 1,
The polypropylene composite includes 60 to 80% by weight of ethene-1-butene copolymer, 10 to 20% by weight of ethene-1-octene copolymer, 6 to 22% by weight of polyolefin homopolymer, and 0.1 to 1% by weight of maleic anhydride Synthetic wood.
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