KR102634862B1 - 합성 목재 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 합성 목재 및 이의 제조 방법에 대한 것이다. 보다 상세하게는, 목분과의 상용성이 우수한 폴리에스테르 수지를 포함함으로써, 우수한 굴곡 특성 및 충격 강도를 갖는 합성 목재 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

Description

합성 목재{SYNTHETIC WOOD}
본 발명은 합성 목재 및 이의 제조 방법에 대한 것이다. 보다 상세하게는, 우수한 굴곡 특성 및 충격 강도를 갖는 합성 목재 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
최근, 원목에 대한 소비자의 선호도 증가와 천연 질감에 의한 미관이 향상의 이유로, 마루판, 문짝, 문틀, 창틀, 창문 틀, 휀스, 데크와 같은 건축용 자재로 천연 목재가 사용되고 있다
그러나, 천연 목재를 사용한 건축물의 내, 외장재는 목재의 벌목에 따른 산림 훼손의 문제점과 화재 발생에 취약한 문제점을 가지고 있으며, 특히 목재의 고유 물성에 의한 내수성, 내열성, 내충격성, 휨강도, 치수안정성, 내후성 물성이 저하되어 건축물의 내, 외장재로 사용이 곤란한 문제점을 가지고 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 최근 천연 목재와 유사한 질감 및 외관을 가진 합성 목재가 건축물의 내,외장재로 널리 사용되고 있다. 합성 목재는 폐목이나 자투리 목재 및 경제성이 없는 잡목 등의 목분을 주로 폴리염화비닐(PVC)과 같은 수지와 혼합한 합성목재 조성물을 압출 가공에 의하여 만들어진다. 이러한 합성 목재는 천연 목재에 비하여 내수성과 내열성, 내충격성, 휨강도, 치수안정성, 내후성 물성이 향상되며, 가격이 저렴한 목분의 함유로 제조원가가 절감된다. 하지만, 목분과 함께 사용된 PVC 수지는 가공성을 높이기 위해 프탈레이트계 가소제 및 중금속 등이 함유된 안정제를 사용함으로써 환경유해 논란이 붉어지고 있다. PVC에 함유되는 가소제는 본체와 결합되지 않고 떠 있는 상태로 존재하기 때문에 작은 충격에도 용출되기 쉽다. 유럽이나 미국 등 선진국에서는 가소제가 간이나 신장에 암을 유발하고 다른 장기에도 유해한 영향을 미칠 수 있다고 하여 가소제가 포함된 PVC 재질의 유아용 완구에 대한 판매 금지 또는 제품 회수 등의 안전 조치를 취하고 있다. 또한, 열안정제로 사용중인 카드뮴스테아레이트(Cd-St)나 납스테아레이트(Pb-St) 등의 중금속 이온은 인체에 접하면 중금속 중독을 유발할 위험이 있으며 새집 증후군 등의 문제를 일으키는 주요 원인이 되고 있다.
또한, PVC 합성 목재는 옥외에 설치 시 햇볕 등에 노출되는 경우 열변형, 변색, 수지의 광분해 등의 내후성 문제점이 발생할 수 있다. 이러한 PVC 합성 목재가 가지는 결점을 보완하고자 하는 시도가 계속되고 있다.
이에 대한 대체 친환경 재료로 대한민국 등록 특허 10-0983970호, 대한민국 등록 특허 10-1073774호 에서는 폴리올레핀계 수지를 통해 PVC 합성목재를 대체하는 방안을 제시하고 있다. 하지만 폴리올레핀계 수지는 선열팽창계수가 높아 치수 변형등의 문제점을 가질 수 있다. 또한, 합성 목재 중 목재는 극성이 있는 친수성계 물질이며 폴리프로필렌(PP) 및 폴리에틸렌(PE) 등의 폴리올레핀계 수지는 극성이 없는 소수성 물질이므로 목분과 폴리올레핀계 수지의 상용성이 없어 상용화재가 첨가되어 가공시 재료비 상승 및 인장, 압축, 휨, 충격강도가 떨어지는 단점을 갖고 있어 파손이 쉬운 문제가 발생될 수 있다. 이에 따라, PVC 수지와 폴리올레핀계 수지의 문제점을 개선할 수 있는 새로운 친환경 건축 소재, 특히 환경 친화적인 고강도 합성 목재와 그 제조방법에 대한 요구가 계속되고 있다.
대한민국 등록 특허 10-1073774호 대한민국 등록 특허 10-0983970호
본 발명의 합성 목재 및 이의 제조 방법에 따르면, 목분과의 상용성이 우수한 폴리에스테르 수지를 포함함으로써, 우수한 굴곡 특성 및 충격 강도를 구현할 수 있다.
본 명세서에서는, 폴리에스테르 수지(A) 및 목분(B)을 포함하는 합성 목재로서, 상기 폴리에스테르 수지(A)는, 테레프탈산을 포함하는 디카르복실산 성분의 잔기; 및 사이클로헥산디메탄올을 포함하는 디올 성분의 잔기를 포함하는 제1 폴리에스테르 수지, 또는 테레프탈산을 포함하는 디카르복실산 성분의 잔기; 및 사이클로헥산디메탄올 10 내지 80 몰%, 아이소소바이드 5 내지 60 몰%, 및 잔량의 기타 디올 화합물을 포함하는 디올 성분의 잔기를 포함하는 제2 폴리에스테르 수지인, 합성 목재를 제공한다.
상기 제1 폴리에스테르 수지는 유리 전이 온도(Tg)가 75 내지 85 ℃ 일 수 있다.
상기 제2 폴리에스테르 수지는 유리 전이 온도(Tg)가 85 내지 130 ℃일 수 있다.
상기 폴리에스테르 수지(A)는, 테레프탈산을 포함하는 디카르복실산 성분의 잔기; 및 사이클로헥산디메탄올 10 내지 80 몰%, 아이소소바이드 5 내지 12 몰%, 및 잔량의 기타 디올 화합물을 포함하는 디올 성분의 잔기를 포함하는 제2 폴리에스테르 수지일 수 있다.
상기 폴리에스테르 수지(A)의 고유점도가 0.5 내지 1.0 dl/g일 수 있다.
상기 폴리에스테르 수지(A)는 목분(B) 100 중량부에 대하여 30 내지 80중량부로 포함될 수 있다.
상기 폴리에스테르 수지(A)는 목분(B) 100 중량부에 대하여 50 내지 70 중량부로 포함될 수 있다.
상기 목분(B)은 평균 입경이 50 내지 200 mesh일 수 있다.
상기 목분(B)은 함수율이 0.01 내지 3 %일 수 있다.
상기 합성 목재의 KS M ISO 178에 따른 굴곡 하중이 4,000 내지 10,000 N일 수 있다.
상기 합성 목재의 KS M ISO 179-1에 따른 충격 강도가 3.3 내지 7.0 kJ/m2 일 수 있다.
또한, 본 명세서에서, 폴리에스테르 수지(A) 및 목분(B)을 혼합하고, 상기 혼합물을 150 내지 250 ℃의 온도로 압출하는 단계를 포함하는 합성 목재의 제조 방법으로서, 상기 폴리에스테르 수지(A)는, 테레프탈산을 포함하는 디카르복실산 성분의 잔기; 및 사이클로헥산디메탄올을 포함하는 디올 성분의 잔기를 포함하는 제1 폴리에스테르 수지, 또는 테레프탈산을 포함하는 디카르복실산 성분의 잔기; 및 사이클로헥산디메탄올 10 내지 80 몰%, 아이소소바이드 5 내지 60 몰%, 및 잔량의 기타 디올 화합물을 포함하는 디올 성분의 잔기를 포함하는 제2 폴리에스테르 수지일 수 있다.
상기 폴리에스테르 수지(A)는 목분(B) 100 중량부에 대하여 30 내지 80 중량부로 혼합될 수 있다.
상기 제1 폴리에스테르 수지는, 아연계 화합물을 포함하는 에스테르화 반응 촉매의 존재 하에, 사이클로헥산디메탄올을 포함하는 디올 성분과 테레프탈산을 포함하는 디카르복실산 성분을 에스테르화 반응시키는 단계; 상기 에스테르화 반응이 80 % 이상 진행된 시점에 인계 안정제를 첨가하는 단계; 및 상기 에스테르화 반응 생성물을 중축합 반응시키는 단계를 포함하여 제조될 수 있다.
상기 제2 폴리에스테르 수지는, 아연계 화합물을 포함하는 에스테르화 반응 촉매의 존재 하에, 아이소소바이드 5 내지 60 몰%, 사이클로헥산디메탄올 10 내지 80 몰% 및 잔량의 기타 디올 화합물을 포함하는 디올 성분과 테레프탈산을 포함하는 디카르복실산 성분을 에스테르화 반응시키는 단계; 상기 에스테르화 반응이 80 % 이상 진행된 시점에 인계 안정제를 첨가하는 단계; 및 상기 에스테르화 반응 생성물을 중축합 반응시키는 단계를 포함하여 제조될 수 있다.
상기 폴리에스테르 수지(A)는 0.5 내지 1.0 dl/g 의 고유점도를 가질 수 있다.
상기 디올 성분 또는 디카르복실산 성분 중 상기 에스테르화 반응에 참여하지 않은 미반응 잔량이 20 % 미만일 수 있다.
상기 에스테르화 반응은 0 내지 10.0 kg/㎠ 의 압력 및 150 내지 300 ℃ 온도에서 이루어질 수 있다.
상기 에스테르화 반응에서 디카르복실산 성분: 디올 성분의 몰비는 1:1.05 내지 1:3.0일 수 있다.
상기 에스테르화 반응 각각은 0 내지 10.0 kg/㎠ 의 압력 및 150 내지 300 ℃ 온도에서 이루어질 수 있다.
상기 에스테르화 반응은 200 내지 330분 동안 이루어질 수 있다.
상기 중축합 반응 단계는, 150 내지 300 ℃ 온도 및 600 mmHg 내지 0.01 mmHg의 감압 조건에서 1 내지 24시간 동안 이루어질 수 있다.
상기 중축합 반응에 티타늄계 화합물, 게르마늄계 화합물, 안티몬계 화합물, 알루미늄계 화합물 및 주석계 화합물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 촉매 화합물을 추가로 첨가하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 합성 목재에 따르면, 특정 폴리에스테르 수지를 사용함으로써 목분과 수지와의 계면 접착력을 향상시켜, 합성 목재의 기계적 특성, 특히, 굴곡 특성 및 충격 강도를 현저히 개선할 수 있다.
또한, 본 발명의 합성 목재의 제조 방법에 따르면, 특정 폴리에스테르 수지와 목분을 혼합하고 이를 특정 조건 하에서 압출하는 공정을 통해, 합성 목재의 기계적 특성, 특히, 굴곡 특성 및 충격 강도가 우수한 합성 목재를 제조할 수 있다.
본 발명은, 폴리에스테르 수지(A) 및 목분(B)을 포함하며, 상기 폴리에스테르 수지(A)는, 테레프탈산을 포함하는 디카르복실산 성분의 잔기; 및 사이클로헥산디메탄올을 포함하는 디올 성분의 잔기를 포함하는 제1 폴리에스테르 수지, 또는 테레프탈산을 포함하는 디카르복실산 성분의 잔기; 및 사이클로헥산디메탄올 10 내지 80 몰%, 아이소소바이드 5 내지 60 몰%, 및 잔량의 기타 디올 화합물을 포함하는 디올 성분의 잔기를 포함하는 제2 폴리에스테르 수지인, 합성 목재에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 폴리에스테르 수지(A) 및 목분(B)을 혼합하고, 상기 혼합물을 150 내지 250 ℃의 온도로 압출하는 단계를 포함하는 합성 목재의 제조 방법으로서, 상기 폴리에스테르 수지(A)는, 테레프탈산을 포함하는 디카르복실산 성분의 잔기; 및 사이클로헥산디메탄올을 포함하는 디올 성분의 잔기를 포함하는 제1 폴리에스테르 수지, 또는 테레프탈산을 포함하는 디카르복실산 성분의 잔기; 및 사이클로헥산디메탄올 10 내지 80 몰%, 아이소소바이드 5 내지 60 몰%, 및 잔량의 기타 디올 화합물을 포함하는 디올 성분의 잔기를 포함하는 제2 폴리에스테르 수지인, 합성 목재의 제조 방법에 관한 것이다.
이하, 본 발명의 구체적인 구현예에 따른 합성 목재 및 이의 제조 방법 등에 대해 설명하기로 한다.
본 명세서에서 사용되는, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용되며, 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 예시적인 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다", "구비하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 구성 요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 구성 요소, 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 예시하고 하기에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
합성 목재
종래 합성 목재에 사용되던 폴리올레핀계 수지는 소수성을 나타내어 친수성을 나타내는 목분과의 혼합 시, 계면 간에 접착력이 낮아 목재의 굴곡 강도가 저하되는 등의 문제가 있었다. 또한, 폴리염화비닐(PVC) 수지의 경우, 합성 수지 제조시 가공성 향상을 위해 프탈레이트계 가소제 및 중금속 등이 함유된 안정제를 함께 사용하게 되며, 이들이 쉽게 목재 외부로 용출되어 환경 오염의 문제가 있었다.
이에 본 발명자들은 전술한 문제를 해결하기 위해 보다 향상된 물성 및 목분과의 우수한 상용성을 갖는 수지에 대한 연구를 진행하여, 별도의 첨가제 없이도 가공이 용이하며, 목분과의 계면 접착력이 우수하여 뛰어난 굴곡 특성 및 충격 강도를 갖는 합성 목재에 대한 발명을 완성하였다.
본 발명의 일 구현예에 따른 합성 목재는, 폴리에스테르 수지(A) 및 목분(B)을 포함하며, 상기 폴리에스테르 수지(A)는, 테레프탈산을 포함하는 디카르복실산 성분의 잔기; 및 사이클로헥산디메탄올을 포함하는 디올 성분의 잔기를 포함하는 제1 폴리에스테르 수지, 또는 테레프탈산을 포함하는 디카르복실산 성분의 잔기; 및 사이클로헥산디메탄올 10 내지 80 몰%, 아이소소바이드 5 내지 60 몰%, 및 잔량의 기타 디올 화합물을 포함하는 디올 성분의 잔기를 포함하는 제2 폴리에스테르 수지이다.
본 발명에 있어서, 상기 폴리에스테르 수지(A)는 코폴리에스테르가 가지고 있는 폴리에스테르 결합의 친수성기에 의해 목분과 상호 작용이 뛰어나며, 이에 따라 두 성분의 계면 접착력이 현저히 개선된다.
본 명세서에서, '잔기'는 특정한 화합물이 화학 반응에 참여하였을 때, 그 화학 반응의 결과물에 포함되고 상기 특정 화합물로부터 유래한 일정한 부분 또는 단위를 의미한다. 예를 들어, 상기 디카르복실산 성분의 '잔기' 또는 디올 성분의 '잔기' 각각은, 에스테르화 반응 또는 축중합 반응으로 형성되는 폴리에스테르에서 디카르복실산 성분으로부터 유래한 부분 또는 디올 성분으로부터 유래한 부분을 의미한다.
상기 '디카르복실산 성분'은 테레프탈산 등의 디카르복실산, 이의 알킬 에스테르(모노메틸, 모노에틸, 디메틸, 디에틸 또는 디부틸에스테르 등 탄소수 1 내지 4의 저급 알킬 에스테르) 및/또는 이들의 산무수물(acid anhydride)을 포함하는 의미로 사용되며, 디올 성분과 반응하여, 테레프탈로일 부분(terephthaloyl moiety) 등의 디카르복실산 부분(dicarboxylic acidmoiety)을 형성할 수 있다.
상기 폴리에스테르의 합성에 사용되는 디카르복실산 성분이 테레프탈산을 포함함에 따라, 제조되는 목재의 내열성, 내화학성 또는 내후성(예를 들어, UV에 의한 분자량 감소 현상 또는 황변화 현상 방지) 등의 물성이 향상될 수 있다.
상기 디카르복실산 성분은 기타의 디카르복실산 성분으로 방향족 디카르복실산 성분, 지방족 디카르복실산 성분 또는 이들의 혼합물을 더 포함할 수 있다. 이때 '기타의 디카르복실산 성분'은 상기 디카르복실산 성분 중 테레프탈산을 제외한 성분을 의미한다.
상기 방향족 디카르복실산 성분은 탄소수 8 내지 20, 바람직하게는 탄소수 8 내지 14의 방향족 디카르복실산 또는 이들의 혼합물 등일 수 있다. 상기 방향족 디카르복실산의 예로, 이소프탈산, 2,6-나프탈렌디카르복실산 등의 나프탈렌디카르복실산, 디페닐 디카르복실산, 4,4'-스틸벤디카르복실산, 2,5-퓨란디카르복실산, 2,5-티오펜디카르복실산 등이 있으나, 상기 방향족 디카르복실산의 구체적인 예가 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 지방족 디카르복실산 성분은 탄소수 4 내지 20, 바람직하게는 탄소수 4 내지 12의 지방족 디카르복실산 성분 또는 이들의 혼합물 등일 수 있다. 상기 지방족 디카르복실산의 예로, 1,4-사이클로헥산디카르복실산, 1,3-사이클로헥산디카르복실산 등의 사이클로헥산디카르복실산, 프탈산, 세바식산, 숙신산, 이소데실숙신산, 말레산, 푸마르산, 아디픽산, 글루타릭산, 아젤라이산 등의 선형, 가지형 또는 고리형 지방족 디카르복실산 성분 등이 있으나, 상기 지방족 디카르복실산의 구체적인 예가 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 상기 디카르복실산 성분은 테레프탈산 50 내지 100 몰%, 바람직하게는 70 내지 100몰 %; 및 방향족 디카르복실산 및 지방족 디카르복실산으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 디카르복실산 0 내지 50 몰%, 바람직하게는 0 내지 30 몰%;를 포함할 수 있다. 상기 디카르복실산 성분 중 테레프탈산의 함량이 너무 작거나 너무 크면, 폴리에스테르 수지의 내열성, 내화학성 또는 내후성 등의 물성이 저하될 수 있다.
상기 폴리에스테르 수지(제1 폴리에스테르 수지 및 제2 폴리에스테르 수지의 합성)의 합성에 사용되는 디올 성분(diol component)은 사이클로헥산디메탄올(CHDM)을 포함한다.
상기 사이클로헥산디메탄올은 구체적으로 1,2-사이클로헥산디메탄올, 1,3-사이클로헥산디메탄올, 1,4-사이클로헥산디메탄올일 수 있으며, 사이클로헥산디메탄올에 의해 폴리에스테르 수지의 내충격 강도가 크게 증가할 수 있다.
상기 폴리에스테르 수지의 합성에 사용되는 디올 성분은 사이클로헥산디메탄올(CHDM) 외에 아이소소바이드(ISB)를 더 포함할 수 있으며(제2 폴리에스테르 수지의 합성), 상기 디올 성분이 아이소소바이드(isosorbide, 1,4:3,6-dianhydroglucitol)를 포함하는 경우, 합성 목재의 내열성이 향상될 뿐만 아니라 내화학성, 내약품성 등의 물성이 향상될 수 있다. 특히, 상기 디올 성분이 아이소소바이드를 포함함에 따라서, 수지의 친수성을 더욱 향상시켜 목분과의 상용성을 더욱 향상시킬 수 있고, 이에 따라, 상기 구현예의 합성 목재의 굴곡강도를 더욱 개선할 수 있다.
상기 디올 성분이 아이소소바이드를 더 포함하는 경우, 사이클로헥산디메탄올 10 내지 80 몰%, 아이소소바이드 5 내지 60 몰%, 및 잔량의 기타 디올 화합물을 포함할 수 있다.
상기 '기타의 디올 성분'은 상기 아이소소바이드 및 사이클로헥산디메탄을 제외한 디올 성분을 의미하며, 예를 들어 지방족 디올, 방향족 디올 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
상기 방향족 디올은 탄소수 8 내지 40, 바람직하게는 탄소수 8 내지 33의 방향족 디올 화합물을 포함할 수 있다. 이러한 방향족 디올 화합물의 예로는, 폴리옥시에틸렌-(2.0)-2,2-비스(4-하이드록시페닐) 프로판, 폴리옥시프로필렌-(2.0)-2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판, 폴리옥시프로필렌-(2.2)-폴리옥시에틸렌-(2.0)-2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판, 폴리옥시에틸렌-(2.3)-2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판, 폴리옥시프로필렌-(6)-2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판, 폴리옥시프로필렌-(2.3)-2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판, 폴리옥시프로필렌-(2.4)-2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판, 폴리옥시프로필렌-(3.3)-2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판, 폴리옥시에틸렌-(3.0)-2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판, 폴리옥시에틸렌-(6)-2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판 등의 에틸렌 옥사이드 및/또는 프로필렌 옥사이드가 부가된 비스페놀 A 유도체(폴리옥시에틸렌-(n)-2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판, 폴리옥시프로필렌-(n)-2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판 또는 폴리옥시프로필렌-(n)-폴리옥시에틸렌-(n)-2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판 등을 들 수 있으나, 방향족 디올 화합물의 구체적인 예가 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 n은 폴리옥시에틸렌 또는 폴리옥시프로필렌 유닛(unit)의 개수(number)를 의미한다.
상기 지방족 디올은 탄소수 2 내지 20, 바람직하게는 탄소수 2 내지 12의 지방족 디올 화합물을 포함할 수 있다. 이러한 지방족 디올 화합물의 예로는, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 프로판디올(1,2-프로판디올, 1,3-프로판디올 등), 1,4-부탄디올, 펜탄디올, 헥산디올(1,6-헥산디올 등), 네오펜틸 글리콜(2,2-디메틸-1,3-프로판디올), 1,2-사이클로헥산디올, 1,4-사이클로헥산디올, 1,2-사이클로헥산디메탄올, 1,3-사이클로헥산디메탄올, 1,4-사이클로헥산디메탄올, 테트라메틸사이클로부탄디올 등의 선형, 가지형 또는 고리형 지방족 디올 성분을 들 수 있으나, 지방족 디올 화합물의 구체적인 예가 이에 한정되는 것은 아니다.
상술한 바와 같이, 상기 폴리에스테르 수지의 디올 성분은 5 내지 60 몰%, 바람직하게는 5 내지 45 몰%, 더욱 바람직하게는 5 내지 12 몰%의 아이소소바이드를 포함할 수 있다. 아이소소바이드의 함량이 상기 범위로 포함됨으로써, 수지의 내열성 또는 내화학성을 향상시킬 수 있다. 다만, 상기 아이소소바이드의 함량이 60 몰%를 초과하면, 폴리에스테르 수지 또는 제품이 외관 특성이 저하되거나 황변(yellowing) 현상이 발생할 수 있다.
한편, 상기 폴리에스테르 수지는 전체 수지 중, 아연계 촉매 및 인계 안정제를 함유할 수 있다.
상기 인계 안정제는 폴리에스테르 수지의 합성 과정에서 사용되며, 구체적으로는, 상기 폴리에스테르 수지는 전체 수지 중, 중심 금속 원자 기준으로 인계 안정제를 10 ppm 내지 300 ppm, 바람직하게는 20 ppm 내지 200 ppm로 함유할 수 있다. 인계 안정제의 구체적인 예로는 인산, 트리메틸포스페이트, 트리에틸포스페이트, 트리페닐포스페이트 및 트리에틸 포스포노 아세테이트 등을 들 수 있으며, 이들은 단독으로 또는 2종 이상 혼합되어 사용될 수 있다.
상기 폴리에스테르 수지는, 전체 수지 중, 중심 금속 원자 기준으로 1 내지 100 ppm의 아연계 촉매를 포함할 수 있다. 이러한 아연계 촉매의 구체적인 예로는 아연 아세테이트, 아연 아세테이트 디하이드레이트, 염화아연, 황산아연, 황화아연, 탄산아연, 아연 시트레이트 및 글루콘산 아연 등을 들 수 있으며, 이들은 단독으로 또는 2종 이상 혼합되어 사용될 수 있다.
한편, 상기 폴리에스테르 수지의 합성 과정의 중축합 반응에서는 티타늄계 화합물, 게르마늄계 화합물, 안티몬계 화합물, 알루미늄계 화합물, 주석계 화합물 또는 이들의 혼합물을 포함하는 중축합 촉매를 사용할 수 있다. 이에 따라, 상기 폴리에스테르 수지는 전체 수지 중 중심 금속 원자 기준으로 1 내지 100 ppm의 함량의 중축합 촉매를 포함할 수 있다.
상기 티타늄계 화합물의 예로는, 테트라에틸티타네이트, 아세틸트리프로필티타네이트, 테트라프로필티타네이트, 테트라부틸티타네이트, 폴리부틸티타네이트, 2-에틸헥실 티타네이트, 옥틸렌글리콜티타네이트, 락테이트티타네이트, 트리에탄올아민 티타네이트, 아세틸아세토네이트티타네이트, 에틸아세토아세틱에스테르티타네이트, 이소스테아릴티타네이트, 티타늄디옥사이드, 티타늄디옥사이드/실리콘디옥사이드 공중합체, 티타늄디옥사이드/지르코늄디옥사이드 공중합체 등을 들 수 있다.
상기 게르마늄계 화합물의 예로는 게르마늄디옥사이드(germanium dioxide, GeO2), 게르마늄테트라클로라이드(germanium tetrachloride, GeCl4), 게르마늄에틸렌글리콕시드(germanium ethyleneglycoxide), 게르마늄아세테이트(germanium acetate), 이들을 이용한 공중합체, 이들의 혼합물 등을 들 수 있다. 바람직하게는, 게르마늄디옥사이드를 사용할 수 있으며, 이러한 게르마늄 디옥사이드로는 결정성 또는 비결정성 모두를 사용할 수 있고, 글리콜 가용성도 사용할 수 있다.
상기 폴리에스테르 수지는 합성 과정에서 반응에 참여하지 않은 미반응 원료의 양이 상대적으로 작으며, 높은 반응 효율 및 중합도를 나타낼 수 있으며, 이에 따라, 폴리에스테르 수지는 고유점도가 0.5 내지 1.0 dl/g일 수 있다. 상기 고유점도를 만족함으로써, 목분과의 혼합이 용이한 장점이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 합성 목재는, 전술한 특정 잔기를 갖는 폴리에스테르 수지 외에 열 가소성 수지를 함께 사용할 수 있으며, 추가로 조합되는 열 가소성 수지는, 폴리에스테르 수지에 의한 목재와의 상용성 향상 및 기계적 물성 향상 효과를 저하시키지 않는 범위 내에서 적정 함량으로 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 합성 목재에 있어서, 상기 제1 폴리에스테르 수지는, 유리 전이 온도가 75 내지 85 ℃일 수 있으며, 바람직하게는 78 내지 82 ℃일 수 있다. 상기 범위의 유리 전이 온도를 나타내는 경우, 목분과의 상용성을 향상시킬 수 있으며, 이에 따라 계면간의 접착력이 뛰어나다.
본 발명의 일 실시예에 따른 합성 목재에 있어서, 상기 제2 폴리에스테르 수지는, 유리 전이 온도가 85 내지 130 ℃일 수 있으며, 바람직하게는 85 내지 110 ℃일 수 있다. 상기 범위의 유리 전이 온도를 나타내는 경우, 목분과의 상용성을 향상시킬 수 있으며, 이에 따라 계면간의 접착력이 뛰어나다.
본 발명의 일 실시예에 따른 합성 목재에 있어서, 상기 폴리에스테르 수지(A)는 목분(B) 100 중량부에 대하여 30 내지 80 중량부, 바람직하게는 50 내지 70 중량부로 혼합될 수 있다. 상기 폴리에스테르의 함량이 30 중량부를 미만인 경우 수지와 목분의 혼련성이 저하되며, 압출물 형태로 제조하기가 어려워진다. 또한, 폴리에스테르의 함량이 80 중량부를 초과하는 경우 목분 함량이 작아 천연재료의 질감을 충분히 표현하기가 어렵고, 창틀, 창문 틀, 휀스, 데크로서 요구되는 물리적인 특성, 예를 들어, 휨강도나 인장 강도, 충격 강도 등을 충족하기 어려워진다.
본 발명의 일 실시예에 따른 합성 목재는, 전술한 특정 잔기를 갖는 폴리에스테르 수지(A)와 목분(B)을 포함한다.
상기 목분은 목재를 분쇄하고 건조해서 제조된 목재 분말이며, 폐목이나 자투리 목재 및 경제성이 없는 잡목 등을 사용할 수 있다. 구체적으로, 활엽교목, 침엽교목을 이용할 수 있으며, 활엽교목으로는, 박달나무, 단풍나무, 상수리나무, 오갈피나무, 옻나무, 떡갈나무, 물푸레나무, 오리나무, 피나무 등을 이용할 수 있다. 침엽교목으로는 편백나무, 삼나무, 구상나무, 화백나무, 소나무, 잣나무, 젓나무 등을 이용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 목분은 다량의 수분을 자연상태에서 함유하고 있기 때문에 수분을 제거하기 위한 건조 과정을 거치는 것이 바람직하며, 구체적으로 80 내지 150 ℃에서 건조 후, 측정한 함수율이 0.01 % 내지 3 %일 수 있으며, 바람직하게는 0.05 % 내지 1 %인 것이 좋다. 상기 범위의 함수율을 만족하는 경우, 전술한 폴리에스테르 수지와 혼합되어 우수한 상용성을 구현할 수 있다.
상기 목분은 평균 입경이 50 내지 200 mesh인 것을 사용할 수 있으며, 바람직하게는, 60 내지 140 mesh인 것을 사용할 수 있다. 여기서 목분의 직경은 건조 후의 직경을 의미하는 것이다. 상기 목분의 입경이 50 mesh 미만이면 혼합성이 저하되고, 200 mesh를 초과하게 되면 입자가 너무 작아 강도를 저하시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 합성 목재는, 본 발명이 목적하는 효과를 벗어나지 않는 범위 내에서 추가적인 성능 개선을 위한 첨가제를 더 포함할 수 있다. 첨가제의 종류로는, 자외선(UV) 흡수제, 산화 방지제 및 활제 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 자외선 흡수제의 구체적인 예로는, 2-(2-히드록시-5-메틸페닐)벤조트리아졸, 2-(2-히드록시-3-터셔리-부틸-5-메틸페닐)-5-클로로벤조트리아졸, 2-(2-히드록시-3,5-디터셔리-부틸페닐)-5-클로로벤조트리아졸 등을 들 수 있으며, 이들은 단독으로 또는 2종 이상 혼합되어 사용될 수 있다.
상기 자외선 흡수제는, 합성 목재 총 100 중량부에 대하여 0.01 내지 5.0 중량부, 바람직하게는 0.1 내지 1 중량부로 사용될 수 있으며, 이 경우, 합성 목재의 물성 저하 없이, 자외선 흡수제의 기능을 구현할 수 있어 바람직하다.
상기 산화 방지제로는, 페놀계, 인계 또는 황에스테르계 산화 방지제를 들 수 있으며, 이들은 단독으로 혹은 혼합 사용 가능하다. 상기 산화 방지제는 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여 0.01 내지 5.0 중량부, 바람직하게는 0.1 내지 1 중량부로 사용될 수 있으며, 이 경우, 합성 목재의 물성 저하 없이, 산화 방지제의 기능을 구현할 수 있어 바람직하다.
상기 활제로는, 에틸렌비스스테아르아미드, 폴리에틸렌왁스, 징크스테아레이트, 마그네슘스테아레이트, 스테아린산 등이 사용 가능하며, 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여, 0.01 내지 5.0 중량부로 사용될 수 있으며, 이 경우, 합성 목재의 물성 저하 없이, 활제의 기능을 구현할 수 있어 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 합성 목재는, 전술한 폴리에스테르계 수지 및 목분을 포함함으로써, KS M ISO 178에 따른 굴곡 하중이 4,000 내지 10,000 N을 만족할 수 있으며, 상기 범위 내의 경우, 건축물의 내외장재로 사용하기 적합하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 합성 목재는, 전술한 폴리에스테르계 수지 및 목분을 포함함으로써, KS M ISO 179-1에 따른 충격 강도가 3.3 내지 10.0 kJ/m2을 만족할 수 있으며, 상기 범위 내의 경우, 건축물의 내외장재로 사용하기 적합하다.
합성 목재의 제조 방법
한편, 본 발명은 합성 목재의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 합성 목재의 제조 방법은, 폴리에스테르 수지(A) 및 목분(B)을 혼합하고, 상기 혼합물을 150 내지 250 ℃의 온도로 압출하는 단계를 포함한다.
상기 압출 단계에 있어서, 혼합물을 150 내지 250 ℃의 온도 조건 하에서 압출함으로써, 폴리에스테르 수지 및 목분의 물성 변화 없이 우수한 기계적 강도를 갖는 합성 목재를 제조할 수 있다. 상기 압출 공정이 150 ℃ 미만에서 수행되는 경우, 목분과의 상용성이 떨어져 물성이 저하될 수 있으며, 250 ℃를 초과하는 경우 목분이 타거나, 수지 자체가 열화하는 등의 문제가 발생할 수 있다.
또한, 상기 압출 단계는 프로파일 압출 및 사출 설비를 이용하여 수행될 수 있으며, 이 때, 전술한 온도 범위는 압출 및 사출 설비의 설정 온도를 의미할 수 있다.
상술한 합성 목재의 제조 방법은, 상기 혼합물을 압출하는 단계를 포함한다. 본 발명의 합성 목재의 제조 방법에 사용되는 성분 및 함량비는 전술한 본 발명의 합성 목재에 포함되는 성분 및 함량비가 동일하게 적용될 수 있다.
상기 폴리에스테르 수지(A)는, 테레프탈산을 포함하는 디카르복실산 성분의 잔기; 및 사이클로헥산디메탄올을 포함하는 디올 성분의 잔기를 포함하는 제1 폴리에스테르 수지, 또는 테레프탈산을 포함하는 디카르복실산 성분의 잔기; 및 사이클로헥산디메탄올 10 내지 80 몰%, 아이소소바이드 5 내지 60 몰%, 및 잔량의 기타 디올 화합물을 포함하는 디올 성분의 잔기를 포함하는 제2 폴리에스테르 수지이다.
여기서, 상기 제1 폴리에스테르 수지는 하기의 단계를 통해 제조될 수 있다. 구체적으로, 아연계 화합물을 포함하는 에스테르화 반응 촉매의 존재 하에, 사이클로헥산디메탄올을 포함하는 디올 성분과 테레프탈산을 포함하는 디카르복실산 성분을 에스테르화 반응시키는 단계; 상기 에스테르화 반응이 80 % 이상 진행된 시점에 인계 안정제를 첨가하는 단계; 및 상기 에스테르화 반응 생성물을 중축합 반응시키는 단계를 포함하여 제조된다.
또한, 상기 제2 폴리에스테르 수지는 하기의 단계를 통해 제조될 수 있다. 구체적으로, 제1 폴리에스테르 수지의 제조에 사용되는 디올 성분으로 사이클로헥산디메탄올 외에 아이소소바이드를 더 포함하여 제조될 수 있다.
상기 폴리에스테르 수지의 제조 단계에 있어서, 아연계 화합물을 포함하는 에스테르화 반응 촉매를 사용하고, 상기 에스테르화 반응의 말기에, 예를 들어 반응이 80% 이상 진행된 시점에서 반응액에 인계 안정제를 첨가하고, 상기 에스테르화 반응의 결과물을 중축합 시키면, 높은 내열성, 내화학성 및 내충격성 등의 물성을 나타내며 우수한 외관 특성 및 높은 기밀성(氣密性)을 갖는 폴리에스테르 수지가 제공될 수 있다.
상기 제조 방법에 따라 제공되는 폴리에스테르 수지는, 높은 내열성과 함께, 높은 점도 및 우수한 충격 강도를 가질 수 있으며, 그 분자 구조적 특징으로 인하여 낮은 산소 투과도 및 상대적으로 높은 고유 점도를 가질 수 있다. 상술한 바와 같이, 상기 폴리에스테르 수지가 갖는 폴리에스테르 수지는 0.5 내지 1.0 dl/g 의 고유점도를 가질 수 있으며, 목분과의 혼합이 용이하여, 제조되는 합성 목재의 기계적 물성을 향상시킬 수 있다.
한편, 상기 아연계 촉매를 사용하고 인계 안정제를 특정 시점에 첨가함에 따라서, 상기 에스테르화 반응은 상대적으로 짧은 시간 안에, 구체적으로 400분 이내, 바람직하게는 200분 내지 330분 이내에, 보다 바람직하게는 230분 내지 310분 이내에 이루어질 수 있으며, 이와 동시에, 높은 반응 효율을 나타낼 수 있다. 이와 같이, 상기 에스테르화 반응 시간이 짧아짐에 따라서, 고온에서의 접촉 시간이 단축되어 제조되는 폴리에스터 수지 색상이 개선될 수 있으며, 반응 시간 단축에 따른 에너지 절감 효과 측면에서도 유리하다.
또한, 상기 폴리에스테르 수지의 제조 단계에서는, 상기 디올 성분 또는 디카르복실산 성분 중 상기 에스테르화 반응에 참여하지 않은 미반응 잔량이 20 % 미만일 수 있다. 이러한 높은 반응 효율은 상기 아연계 촉매의 사용 및 인계 안정제의 첨가 시점에 따른 것으로 보인다. 이와 같이, 상기 폴리에스테르 수지의 제조 단계에서는, 반응 원료인 디올 성분 또는 디카르복실산 성분이 대부분 반응에 참여하여 잔류하는 미반응 물질의 양이 상대적으로 작게 나타나며, 이에 따라 합성되는 폴리에스테르 수지가 상술한 우수한 물성을 가져서 상용 제품에 용이하게 적용할 수 있다.
상기 테레프탈산을 포함하는 디카르복실산 성분, 사이클로헥산디메탄올, 아이소소바이드 및 기타 디올 화합물에 관한 구체적인 내용은 본 발명의 합성 목재에 관해 상술한 바와 같다.
상기 에스테르화 반응에서는, 상기 디카르복실산 성분과 디올 성분을 반응시킴으로서 일정한 올리고머가 형성될 수 있다. 상기 폴리에스테르 수지의 제조 방법에서는, 상기 아연계 촉매를 사용하고 인계 안정제의 첨가 시점을 특정함에 따라서, 적절한 물성 및 분자량을 갖는 올리고머를 높은 효율로 형성할 수 있다.
이러한 에스테르화 반응 단계는 디카르복실산 성분 및 디올 성분을 0 내지 10.0 kg/㎠ 의 압력 및 150 내지 300 ℃ 온도에서 반응시킴으로서 이루어질 수 있다. 상기 에스테르화 반응 조건은 제조되는 폴리에스테르의 구체적인 특성, 디카르복실산 성분과 글리콜의 몰비, 또는 공정 조건 등에 따라 적절히 조절될 수 있다. 구체적으로, 상기 에스테르화 반응 조건의 바람직한 예로, 0 내지 5.0kg/㎠, 보다 바람직하게는 0.1 내지 3.0 kg/㎠ 의 압력; 200 내지 270 ℃, 보다 바람직하게는 240 내지 260 ℃의 온도를 들 수 있다.
그리고, 상기 에스테르화 반응은 배치(batch)식 또는 연속식으로 수행될 수 있고, 각각의 원료는 별도로 투입될 수 있으나, 디올 성분에 디카르복실산 성분을 혼합한 슬러리 형태로 투입하는 것이 바람직하다. 그리고, 상온에서 고형분인 아이소소바이드 등의 디올 성분은 물 또는 에틸렌글리콜에 용해시킨 후, 테레프탈산 등의 디카르복실산 성분에 혼합하여 슬러리로 만들 수 있다. 혹은 60 ℃ 이상에서 아이소소바이드가 용융된 후, 테테프탈산 등의 디카르복실산 성분과 기타 디올 성분을 혼합하여 슬러리도 만들 수 있다. 또한, 디카르복실산 성분, 아이소소바이드 및 에틸렌글리콜 등의 공중합 디올 성분이 혼합된 슬러리에 물을 추가로 투입하여 슬러리의 유동성 증대에 도움을 줄 수도 있다.
상기 에스테르화 반응에 참여하는 디카르복실산 성분과 디올 성분의 몰비는 1:1.05 내지 1:3.0 일 수 있다. 상기 디카르복실산 성분:디올 성분의 몰비가 1.05 미만이면, 중합반응 시 미반응 디카르복실산 성분이 잔류하여 수지의 투명성이 저하될 수 있고, 상기 몰비가 3.0을 초과할 경우 중합반응속도가 낮아지거나 수지의 생산성이 저하될 수 있다.
한편, 상기 폴리에스테르 수지의 제조 단계에서는, 에스테르화의 말기, 예를 들어 상기 에스테르화 반응 각각이 80 % 이상 진행된 시점에 인계 안정제를 첨가할 수 있다. 상기 에스테르화 반응이 80 % 이상 진행된 시점은 디카르복실산 성분이 80 % 이상 반응한 시점을 의미하며, 디카르복실산 성분의 말단기인 카르복실산 함량 분석을 통하여 측정할 수 있다.
상기 인계 안정제는 합성되는 수지 중량 대비 10 ppm 내지 300 ppm, 바람직하게는 20 ppm 내지 200 ppm 양으로 사용될 수 있으며, 이러한 인계 안정제의 구체적인 예로는 상술한 바와 같다.
이와 같이, 상기 에스테르화 반응이 80 % 이상 진행된 시점에 인계 안정제가 투입됨에 따라서, 미반응 원료의 양을 크게 줄일 수 있으며, 수지의 중합도를 향상시킬 수 있어서 제조되는 폴리에스테르가 높은 내열성와 함께, 높은 점도, 우수한 충격 강도 및 특정한 용융 점도 특성 등 상술한 특성을 가질 수 있다.
한편, 상기 에스테르화 반응은 아연계 화합물을 포함하는 에스테르화 반응 촉매의 존재 하에 이루어질 수 있다. 이러한 촉매는 합성되는 폴리에스테르 수지 중 중심 금속 원자 기준으로 1 내지 100 ppm 으로 사용될 수 있으며 이러한 아연계 촉매의 구체적인 예로는 아연 아세테이트, 아연 아세테이트 디하이드레이트, 염화아연, 황산아연, 황화아연, 탄산아연, 아연 시트레이트, 글루콘산 아연 또는 이들의 혼합물을 들 수 있다. 상기 아연계 촉매의 함량이 너무 작으면, 에스테르화 반응의 효율이 크게 향상되기 어려울 수 있으며, 반응에 참여하지 않는 반응물의 양이 크게 늘어날 수 있다. 또한, 상기 아연계 촉매의 함량이 너무 많으면, 제조되는 폴리에스테르 수지의 외관 물성이 저하될 수 있다.
상기 에스테르화 반응 생성물을 중축합(poly-condensation) 반응시키는 단계는, 상기 디카르복실산 성분 및 디올 성분의 에스테르화 반응 생성물을 150 내지 300 ℃ 온도 및 600 내지 0.01 mmHg의 감압 조건에서 1 내지 24시간 동안 반응시키는 단계를 포함할 수 있다.
이러한 중축합 반응은, 150 내지 300 ℃, 바람직하게는 200 내지 290 ℃, 보다 바람직하게는 260 내지 280 ℃의 반응 온도; 및 600 내지 0.01 mmHg, 바람직하게는 200 내지 0.05 mmHg, 보다 바람직하게는 100 내지 0.1 mmHg의 감압 조건;에서 수행될 수 있다. 상기 중축합 반응의 감압 조건을 적용함에 따라서 중축합 반응의 부산물인 글리콜을 계외로 제거할 수 있으며, 이에 따라 상기 중축합 반응이 600 내지 0.01 mmHg감압 조건 범위를 벗어나는 경우 부산물의 제거가 불충분할 수 있다.
또한, 상기 중축합 반응이 150 내지 300 ℃ 온도 범위 밖에서 일어나는 경우, 축중합 반응이 150 ℃ 이하로 진행되면 중축합 반응의 부산물인 글리콜을 효과적으로 계외로 제거하지 못해 최종 반응 생성물의 고유 점도가 낮아 제조되는 폴리에스테르 수지의 물성이 저하될 수 있으며, 300 ℃ 이상으로 반응이 진행될 경우, 제조되는 폴리에스테르 수지의 외관이 황변(yellow)이 될 가능성이 높아진다. 그리고, 상기 중축합 반응은 최종 반응 생성물의 고유 점도가 적절한 수준에 이를 때까지 필요한 시간 동안, 예를 들면, 평균 체류 시간 1 내지 24시간 동안 진행될 수 있다.
한편, 상기 폴리에스테르 수지의 제조 단계에 있어서, 중축합 촉매를 추가로 첨가하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이러한 중축합 촉매는, 상기 중축합 반응의 개시 전에 에스테르화 반응 또는 에스테르 교환 반응의 생성물에 첨가될 수 있고, 상기 에스테르화 반응 전에 디올 성분 및 디카르복실산 성분을 포함하는 혼합 슬러리 상에 첨가할 수 있으며, 상기 에스테르화 반응 단계 도중에 첨가할 수 도 있다.
상기 중축합 촉매로는, 티타늄계 화합물, 게르마늄계 화합물, 안티몬계 화합물, 알루미늄계 화합물, 주석계 화합물 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 상기 티타늄계 화합물 및 게르마늄계 화합물의 예는 상술한 바와 같다.
이하 발명의 구체적인 실시예를 통해 발명의 작용, 효과를 보다 구체적으로 설명하기로 한다. 다만, 이는 발명의 예시로서 제시된 것으로 이에 의해 발명의 권리범위가 어떠한 의미로든 한정되는 것은 아니다.
실시예 및 비교예
실시예 1
먼저 입경이 50 내지 200 mesh의 목분을 80 내지 120 ℃에서 4시간 동안 건조하여 수분 함수율이 1% 미만인 상태로 만들었다.
테레프탈산-1,4-사이클로헥산디메탄올-에틸렌글리콜 공중합체 폴리에스테르 수지(Tg: 80) 75 wt% 및 폴리프로필렌 수지(PP) 25 wt%로 혼합된 수지 혼합물(A) 38 중량부, 건조된 목분(B)(소나무 및 고무나무의 혼합, 입경 범위 60 내지 140 mesh) 60 중량부를 혼합하고, 추가적인 성능 개선을 위해서 자외선 흡수제 2-(2-히드록시-5-메틸페닐)벤조트리아졸 0.2 중량부, 인계 산화방지제 0.3 중량부, 활제로는 폴리올레핀왁스 1 중량부, 강도 증가를 위해 중질탄산칼슘 7중량부, 표면 개선을 위해 폴리올레핀을 3.5 중량부 첨가하여 압출 진행하였다.
상기 실시예 1에서, 테레프탈산-1,4-사이클로헥산디메탄올-에틸렌글리콜 공중합체 폴리에스테르 수지는 국내 에스케이케미칼사의 PETG KN-100(Tg:80), 폴리프로필렌 수지는 국내 롯데케미칼 Y120 PP를 사용하였다.
상기 혼합물을 20분 가량 배합하여 이축 압출기(Twin-screw extruder)에 투입하여 펠렛을 제조하였다. 압출 작업 온도 분포는 150 내지 250 ℃로 수행하였으며, 프로파일 압출을 통하여 프로파일 제품을 제작하였다.
실시예 2 내지 6 및 비교예 1 및 2
하기 표 1에 기재된 성분 및 함량을 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법을 통해 프로파일 제품(합성 목재)를 제조하였다.
구분 열가소성 수지(A)
(종류(중량비)*/함량(중량부)*)		 목분(B)
(종류/함량(중량부))		 첨가제(C)
(종류/함량(중량부))
실시예 1 PP:PETG=25:75/38 B-1/60 C-1/12
실시예 2 PETG/38 B-1/60 C-1/12
실시예 3 PP:ECOZEN T90=25:75/38 B-1/60 C-1/12
실시예 4 ECOZEN T90/38 B-1/60 C-1/12
실시예 5 PP: ECOZEN T110=25:75/38 B-1/60 C-1/12
실시예 6 ECOZEN T110/38 B-1/60 C-1/12
비교예 1 PVC/38 B-1/60 C-1/12
비교예 2 PP/38 B-1/60 C-1/12
A, B 및 C의 성분은 열가소성 수지 총 100중량부를 기준으로 계산된 것이며, A의 함량은 혼합 수지 총 100wt%를 기준으로 각 수지의 함량을 의미하는 것임.
A(열가소성 수지):
* A 수지 종류(중량비)는 혼합 수지의 각 성분의 중량비를 나타낸 것임.
* A 수지 함량(중량부)은 합성 목재 내 포함된 A 수지의 함량을 중량부로 나타낸 것임.
PP: 실시예 1에서 사용된 롯데케미칼사의 Y120 PP
PETG: 실시예 1에서 사용된 에스케이케미칼사의 PETG KN-100 Tg: 80℃(디올성분으로 CHDM 포함)
ECOZEN T90: 에스케이케미칼사의 ECOZEN T90(Tg:90℃) (디올성분으로 CHDM 및 ISB 포함)
ECOZEN T110: 에스케이케미칼사의 ECOZEN T110(Tg:110℃) (디올성분으로 CHDM 및 ISB 포함)
PVC: (주)엘지화학의 PVC(LS100E, K-Value = 67, 중합도 = 1040±50)
C-1: 실시예 1에서 사용된 첨가제(자외선 흡수제, 인계 산화방지제, 활제 포함)
실험 방법
1. 길이선열팽창계수(Coefficient of Thermal Expansion)
길이선열팽창계수 측정은 길이 50 mm의 시험편을 사용하여 KS M 3060에 따라, -30 에서 60 ℃의 온도범위에서 시험하고 아래 식에 의해 계산하였으며, 그 결과를 표 2에 나타내었다.
길이선열팽창계수(a) = (L2- L1)/[L0(T2-T1)]
상기 식 중에서, L2, L1: 온도 T2, T1에서의 각 시험편의 길이이며, L0: 시험 전 온도 23℃±2℃, 상대습도 (66 ± 5)%에서 3일 이상 정치한 후 측정한 시험편의 길이이다.
2. 충격 강도
샤르피 충격강도 시험으로 KS M ISO 179-1에 따라 1호형 시험편을 사용하였으며, 수행 온도는 23℃±2℃ 에서 표준시험실시하여 측정하였으며, 그 결과를 표 2에 나타내었다.
3. 굴곡 하중
시험편의 길이는 600 mm로 하며, 시험편의 너비는 150 ± 10 mm를 넘지 않도록 하였다. 굴곡 최대 하중 시험방법은 KS M ISO 178에 따라 가압봉 및 지지대의 반경, 시험속도를 결정하고, 시험편을 거치하여 굴곡 최대 하중을 측정하였다. 시험면은 시공 시 노출면으로 하고 3개를 시험하여 평균값으로 측정하였으며, 그 결과를 표 2에 나타내었다.
4. 내후성시험
크세논 아크 램프식 내후성 시험법으로 KS B 5549법에 준하여 웨더-오-미터(weather-o-meter) 장치 및 크세논(xenon) 램프를 이용하여 63℃의 온도, 0.35W/㎡의 조도 및 50%의 습도의 조건하에서 200시간 변색도를 측정하여 조사 후의 색상과 조사 전의 색상차이(ΔE)로 측정하였으며, 그 결과를 하기 평가 기준에 따라 표 2에 나타내었다.
<평가 기준>
◎ : ΔE<3
○ : 3≤ΔE<5
△ : 5≤ΔE<8
X : 8≤ΔE
구분 굴곡 하중
(N)		 길이선열팽창계수
(1/℃)(x10^-5)		 충격 강도
(kJ/m2)		 내후성
(200hr)
실시예 1 4800 5.7 3.4 ○
실시예 2 7200 4.0 3.4 ○
실시예 3 5800 5.6 4.0 ○
실시예 4 9700 3.0 5.0 ◎
실시예 5 5000 5.5 3.8 ○
실시예 6 8600 3.0 4.5 ◎
비교예 1 3600 6.0 3.0 △
비교예 2 3400 5.8 3.0 △
상기 표 2에서 확인할 수 있듯이, 폴리에스테르 수지를 사용한 실시예들의 경우, 목분과의 계면 접착력이 뛰어나, 굴곡 하중, 충격 강도, 길이선열팽창계수 및 내후성의 특성이 현저히 뛰어난 것을 확인할 수 있습니다.
특히, 디올 성분으로 사이클로헥산디올과 아이소소바이드를 조합하여 사용한 ECOZEN 수지를 단독으로 사용한 실시예 4의 경우, 가장 우수한 굴곡 하중 및 충격 강도를 구현하는 것을 확인할 수 있었다.
이와 비교하여, PVC 수지만을 사용한 비교예 1의 경우, 결정성 수지의 특징으로 충격 강도가 낮으며, 목분과의 상용성 저하로 굴곡 하중 및 내후성이 현저히 저하되는 것을 확인할 수 있었다.
또한, PP만을 사용한 비교예 2의 경우에도 굴곡 하중 및 충격 강도가 실시예 대비 현저히 은 것을 확인할 수 있었다.

Claims (23)

  1. 폴리에스테르 수지(A) 및 목분(B)을 포함하는 합성 목재로서,
    상기 폴리에스테르 수지(A)는,
    테레프탈산을 포함하는 디카르복실산 성분의 잔기; 및 사이클로헥산디메탄올을 포함하는 디올 성분의 잔기를 포함하는 제1 폴리에스테르 수지, 또는
    테레프탈산을 포함하는 디카르복실산 성분의 잔기; 및 사이클로헥산디메탄올 10 내지 80 몰%, 아이소소바이드 5 내지 60 몰%, 및 잔량의 기타 디올 화합물을 포함하는 디올 성분의 잔기를 포함하는 제2 폴리에스테르 수지인, 합성 목재.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 폴리에스테르 수지는 유리 전이 온도(Tg)가 75 내지 85℃인, 합성 목재.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 폴리에스테르 수지는 유리 전이 온도(Tg)가 85 내지 130℃인, 합성 목재.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 폴리에스테르 수지(A)는, 테레프탈산을 포함하는 디카르복실산 성분의 잔기; 및 사이클로헥산디메탄올 10 내지 80 몰%, 아이소소바이드 5 내지 12 몰%, 및 잔량의 기타 디올 화합물을 포함하는 디올 성분의 잔기를 포함하는 제2 폴리에스테르 수지인, 합성 목재.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 폴리에스테르 수지(A)는 고유점도가 0.5 내지 1.0 dl/g인, 합성 목재.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 폴리에스테르 수지(A)는 목분(B) 100 중량부에 대하여 30 내지 80 중량부로 포함되는, 합성 목재.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 폴리에스테르 수지(A)는 목분(B) 100 중량부에 대하여 50 내지 70 중량부로 포함되는, 합성 목재.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 목분(B)은 평균 입경이 50 내지 200 mesh인, 합성 목재.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 목분(B)은 함수율이 0.01 내지 3%인, 합성 목재.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 합성 목재의 KS M ISO 178에 따른 굴곡 하중이 4,000 내지 10,000 N인, 합성 목재.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 합성 목재의 KS M ISO 179-1에 따른 충격 강도가 3.3 내지 10.0kJ/m2인, 합성 목재.
  12. 폴리에스테르 수지(A) 및 목분(B)을 혼합하고, 상기 혼합물을 150 내지 250 ℃의 온도에서 압출하는 단계를 포함하는 합성 목재의 제조 방법으로서,
    상기 폴리에스테르 수지(A)는,
    테레프탈산을 포함하는 디카르복실산 성분의 잔기; 및 사이클로헥산디메탄올을 포함하는 디올 성분의 잔기를 포함하는 제1 폴리에스테르 수지, 또는
    테레프탈산을 포함하는 디카르복실산 성분의 잔기; 및 사이클로헥산디메탄올 10 내지 80 몰%, 아이소소바이드 5 내지 60 몰%, 및 잔량의 기타 디올 화합물을 포함하는 디올 성분의 잔기를 포함하는 제2 폴리에스테르 수지인, 합성 목재의 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 폴리에스테르 수지(A)는 목분(B) 100 중량부에 대하여 30 내지 80중량부로 혼합되는 것인, 합성 목재의 제조 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제1 폴리에스테르 수지는,
    아연계 화합물을 포함하는 에스테르화 반응 촉매의 존재 하에, 사이클로헥산디메탄올을 포함하는 디올 성분과 테레프탈산을 포함하는 디카르복실산 성분을 에스테르화 반응시키는 단계;
    상기 에스테르화 반응이 80% 이상 진행된 시점에 인계 안정제를 첨가하는 단계; 및
    상기 에스테르화 반응 생성물을 중축합 반응시키는 단계를 포함하여 제조되는, 합성 목재의 제조 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 제2 폴리에스테르 수지는,
    아연계 화합물을 포함하는 에스테르화 반응 촉매의 존재 하에, 아이소소바이드 5 내지 60 몰%, 사이클로헥산디메탄올 10 내지 80 몰% 및 잔량의 기타 디올 화합물을 포함하는 디올 성분과 테레프탈산을 포함하는 디카르복실산 성분을 에스테르화 반응시키는 단계;
    상기 에스테르화 반응이 80% 이상 진행된 시점에 인계 안정제를 첨가하는 단계; 및
    상기 에스테르화 반응 생성물을 중축합 반응시키는 단계를 포함하여 제조 되는, 합성 목재의 제조 방법.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 폴리에스테르 수지(A)는 0.5 내지 1.0 dl/g 의 고유점도를 갖는, 합성 목재의 제조 방법.
  17. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    상기 디올 성분 또는 디카르복실산 성분 중 상기 에스테르화 반응에 참여하지 않은 미반응 잔량이 20% 미만인, 합성 목재의 제조 방법.
  18. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    상기 에스테르화 반응은 0 내지 10.0 kg/㎠ 의 압력 및 150 내지 300 ℃ 온도에서 이루어지는, 합성 목재의 제조 방법.
  19. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    상기 에스테르화 반응에서 디카르복실산 성분: 디올 성분의 몰비는 1:1.05 내지 1:3.0인, 합성 목재의 제조 방법.
  20. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    상기 에스테르화 반응 각각은 0 내지 10.0 kg/㎠ 의 압력 및 150 내지 300 ℃ 온도에서 이루어지는, 합성 목재의 제조 방법.
  21. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    상기 에스테르화 반응은 200 내지 330분 동안 이루어지는, 합성 목재의 제조 방법.
  22. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    상기 중축합 반응 단계는, 150 ℃ 내지 300 ℃ 온도 및 600 mmHg 내지 0.01 mmHg의 감압 조건에서 1 내지 24시간 동안 이루어지는, 합성 목재의 제조 방법.
  23. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    상기 중축합 반응에 티타늄계 화합물, 게르마늄계 화합물, 안티몬계 화합물, 알루미늄계 화합물 및 주석계 화합물로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 촉매 화합물을 추가로 첨가하는 단계를 더 포함하는, 합성 목재의 제조 방법.
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102605373B1 (ko) * 2018-09-19 2023-11-23 스미토모덴키고교가부시키가이샤 입방정 질화붕소 소결체, 그것을 포함하는 절삭 공구, 및 입방정 질화붕소 소결체의 제조 방법
KR102238288B1 (ko) * 2019-08-01 2021-04-09 주식회사 휴비스 고강도 목재 플라스틱 복합재 및 이의 제조방법
KR102299796B1 (ko) * 2019-10-14 2021-09-09 주식회사 휴비스 저융점 폴리에스테르계 접착 파우더를 이용한 고강도 목재 플라스틱 복합재
RU2768389C1 (ru) * 2021-06-10 2022-03-24 Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Биохимической Физики Им. Н.М. Эмануэля Российской Академии Наук (Ибхф Ран) Огнебиозащитное средство для древесины (варианты)
KR102441219B1 (ko) * 2022-02-04 2022-09-07 주식회사 한국에코이노베이션 재활용 pet 수지를 이용한 친환경 합성목재 및 그 제조방법

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100983970B1 (ko) 2010-03-24 2010-09-27 주식회사 폴리우드 친환경 및 난연성 합성목재 복합재 및 이의 제조방법

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3932319A (en) * 1972-07-28 1976-01-13 Union Carbide Corporation Blends of biodegradable thermoplastic dialkanoyl polymer, a naturally occurring biodegradable product, a plastic additive and a filler
US6071984A (en) * 1995-09-26 2000-06-06 Bayer Aktiengesellschaft Biodegradable plastics filled with reinforcing materials
EP0765911A3 (de) * 1995-09-26 1998-05-20 Bayer Ag Mit Verstärkungsstoffen gefüllte biologisch abbaubare Kunststoffe
JPH10166355A (ja) * 1996-12-10 1998-06-23 Eco Polymer Kk 木粉と熱可塑性樹脂から複合材料を作る方法
JP4267139B2 (ja) * 1999-09-17 2009-05-27 三菱レイヨン株式会社 樹脂成形品の製法
JP4417599B2 (ja) * 2001-11-07 2010-02-17 リケンテクノス株式会社 押出成形用非晶質ポリエステル樹脂組成物及びその成形品
US7480070B2 (en) * 2001-11-20 2009-01-20 Electronics For Imaging, Inc. Spot color pattern system
US6608167B1 (en) * 2002-03-26 2003-08-19 E. I. Du Pont De Nemours And Company Bis(2-hydroxyethyl isosorbide); preparation, polymers derived therefrom, and enduses thereby
JP2003276011A (ja) * 2002-03-26 2003-09-30 Nippon Polyurethane Ind Co Ltd 熱圧成形木質ボードの製造方法
JP4047652B2 (ja) * 2002-07-30 2008-02-13 三菱樹脂株式会社 ポリエステル樹脂製化粧シート
JP5124901B2 (ja) * 2003-07-04 2013-01-23 東レ株式会社 木材代替材料
KR20110028696A (ko) * 2009-09-14 2011-03-22 에스케이케미칼주식회사 아이소소바이드와 1,4-사이클로헥산디메탄올이 공중합된 폴리에스테르 수지 및 그 제조방법
JP5341727B2 (ja) * 2009-11-20 2013-11-13 Ｗｐｃコーポレーション株式会社 合成木材用の添加材及びその製造方法，前記添加材を含む合成木材用の成形材並びに合成木材
KR101073774B1 (ko) 2011-04-12 2011-10-13 김현용 친환경 합성목재의 제조방법 및 이에 의해 제조된 친환경 합성목재
JP2013067681A (ja) * 2011-09-20 2013-04-18 Fuji Xerox Co Ltd 木粉含有材料及びその製造方法、並びに、成形体
US20130095269A1 (en) * 2011-10-14 2013-04-18 Eastman Chemical Company Polyester compositions containing furandicarboxylic acid or an ester thereof and ethylene glycol
KR20130126063A (ko) * 2012-05-10 2013-11-20 노향순 합성수지계 섬유소를 포함하는 합성 목재 제조 방법 및 그 합성 목재
KR101995457B1 (ko) * 2012-05-25 2019-07-02 에스케이케미칼 주식회사 폴리에스테르 수지의 제조 방법
WO2014046296A1 (ja) * 2012-09-21 2014-03-27 帝人株式会社 複合材料の製造方法
FR3027906B1 (fr) * 2014-10-29 2017-01-06 Roquette Freres Procede de fabrication d'un polyester contenant au moins un motif 1,4 : 3,6-dianhydrohexitol a coloration amelioree
KR102210477B1 (ko) * 2014-10-31 2021-01-29 에스케이케미칼 주식회사 다층 플라스틱 카드
US10556388B2 (en) * 2015-04-22 2020-02-11 Eastman Chemical Company Polyester-based tape composites for wood reinforcement

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100983970B1 (ko) 2010-03-24 2010-09-27 주식회사 폴리우드 친환경 및 난연성 합성목재 복합재 및 이의 제조방법

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