KR20120086466A - Lightweight wood-plastic composite and method for manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A light weight timber-plastic composite and a manufacturing method thereof are provided to mold by using foam beads, thereby having uniform distribution of pores inside the final products. CONSTITUTION: A light weight timber-plastic composite comprises an inner foaming layer and a surface layer. The inner foaming layer comprises form beads. The foam bead includes a raw material of a resin complex. The resin composite comprises 15-50 weight% of wood dust or wood fiber and 20-60 weight% of synthetic resin. The resin composite additionally includes 40-70 weight% of inorganic foaming agent. A surface layer is formed by surface treating the inner foaming layer. The inner foaming layer and the surface layer are formed into one body. The surface treating fuses and compresses the surface part of the inner foaming layer by heating and pressurizing the inner foaming layer. The synthetic resin is one or more selected from a group consisting of polypropylene, polyethylene and polystyrene. The inorganic foaming agent is bicarbonate of soda or calcium carbonate.

Description

경량 목재-플라스틱 복합재 및 이를 제조하는 방법{LIGHTWEIGHT WOOD-PLASTIC COMPOSITE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}LIGHTWEIGHT WOOD-PLASTIC COMPOSITE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME

본 발명은 내외장재용 및 구조재용 목재-플라스틱 복합재에 대한 것이다. 더욱 상세하게는 최종 제품의 경량화를 위해 발포된 목재-플라스틱 복합재 및 이를 제조하는 방법에 대한 것이다.The present invention relates to wood-plastic composite materials for interior and exterior materials and structural materials. More specifically, it relates to a foamed wood-plastic composite and a method of manufacturing the same for lightening the final product.

목재-플라스틱 복합재(Wood Plastic Composit)는 목분 또는 목섬유 등의 천연 소재와 열가소성 합성수지를 혼합하여 성형한 복합 소재로서 마이크론 단위의 미세한 목분 또는 목섬유를 합성 수지가 둘러싸며 결합한 것으로서 천연 목재의 장점과 합성 수지의 장점을 모두 가지고 있다. 이러한 목재-플라스틱 복합소재는, 습기 등 외부 환경에 의한 변형이 심한 목재에 비해 내습성, 내열성, 인장강도, 휨강도 등 천연 목재에 비해 매우 우수한 내구성을 갖는다. Wood Plastic Composit is a composite material formed by mixing natural materials such as wood powder or wood fiber and thermoplastic synthetic resin. It combines fine wood powder or wood fiber in micron unit with synthetic resin surrounded and combines the advantages of natural wood and synthetic resin. Has all the advantages. The wood-plastic composite material has a very excellent durability compared to natural wood, such as moisture resistance, heat resistance, tensile strength, bending strength, compared to wood that is severely deformed by the external environment such as moisture.

상기 목재-플라스틱 복합재는 변형이 없으며 목재와 같은 방부처리가 필요하지 않고 규격화된 공산품으로 제조할 수 있어 가공성이 높고 일반 방부목 또는 목자재에 비해 별도의 도장이나 관리가 필요하지 않고, 일반 합성수지에 비해서 우수한 천연 질감을 나타내고 있어 최근 건축용 내장재 및 외장재로 널리 사용되고 있다. 또한, 재사용 및 재가공이 가능한 장점이 있어 환경친화적인 소재로 관심을 받고 있다. The wood-plastic composite material is not deformed and does not require preservative treatment such as wood, and can be manufactured as a standardized industrial product, which has high processability and does not require separate painting or management as compared with general synthetic wood or wood materials, and compared with general synthetic resins. It exhibits excellent natural texture and has been widely used as a building interior and exterior material for construction. In addition, there is an advantage that can be reused and reworked, attracting attention as an environmentally friendly material.

이러한 특성으로 목재-플라스틱 복합재(Wood Plastic Composit)는 북미 및 일본에서는 데크, 펜스 및 사이딩 등의 내외장재의 용도로 연 성장율 20% 이상의 시장성을 보이고 있으며, 국내에서도 그 사용이 증가하는 추세이다. Due to these characteristics, wood-plastic composites show annual market growth of more than 20% for interior and exterior materials such as decks, fences, and siding in North America and Japan, and their use is increasing in Korea.

상기 목재-플라스틱 복합재는 주로 외장재용으로 사용되고 있으나 충격에 약하고 비중이 1.1~1.8 정도로 천연 목재에 비해 높기 때문에 내외장재 전반에 사용하기는 어려운 실정이었다. 이러한 단점을 극복하기 위해 목재-플라스틱 복합재(Wood Plastic Composit)를 경량화하는 다양한 방법이 연구되어 왔다. 이 중 중공구조를 갖는 형상으로 제품을 성형하는 방법이 알려져 있으나 이는 제품의 내부의 중공 구조로 인해 물성이 감소되는 단점이 발생하였다. 또한, 물성 감소를 방지하기 위해 보강재를 추가로 첨가함으로써 제품의 단가가 높아지는 부작용을 초래하였다. Although the wood-plastic composite material is mainly used for exterior materials, it is difficult to be used for interior and exterior materials because it is weak to impact and has a specific gravity of about 1.1 to 1.8, which is higher than that of natural wood. In order to overcome this drawback, various methods of lightening the wood plastic composite have been studied. Among them, a method of molding a product into a shape having a hollow structure is known, but this causes a disadvantage in that physical properties are reduced due to the hollow structure of the product. In addition, the addition of a reinforcing material to prevent a decrease in physical properties has caused a side effect of the unit price of the product increases.

이에 따라, 종래의 열가소성 수지를 발포하는 방법을 이용하여 합성목재 발포체를 제조하려는 노력이 계속되어 왔다. 구체적인 예로서, 종래 대표적인 발포 방법인 화학 발포제를 첨가하여 합성목재를 발포하는 방법이 시도되었지만, 발포제가 골고루 섞이기 어렵고 이로 인해 제품 전체가 고르게 발포되지 않는 문제점이 있다. 또한, 발포제가 분해하여 가스를 발생시키기 위해서는 일정한 온도 수준을 유지해야 하는데, 천연소재가 50% 이상 고충진 된 합성목재의 경우, 이러한 조건을 충족시키기가 어렵고, 분해 후에 잔류물이 남기 때문에 발포 후 최종 제품의 물성이 심각하게 저하되는 문제점이 있었다. 또한, 화학적 발포제를 사용하는 경우 앞서 설명한 바와 같이, 일정한 온도 수준을 유지해야 하는데 이러한 조건을 충족시키기가 어렵고, 환경에 유해하며 분해 후에 잔류물이 남기 때문에 발포 후 최종 제품의 물성이 심각하게 저하되는 문제점이 있다. 따라서, 기계적 물성이 우수한 목재-플라스틱 복합재 및 이를 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.Accordingly, efforts have been made to produce synthetic wood foams by using conventional methods for foaming thermoplastic resins. As a specific example, a method of foaming synthetic wood by adding a chemical blowing agent, which is a typical foaming method, has been attempted, but there is a problem in that the blowing agent is difficult to mix evenly and thus the whole product is not evenly foamed. In addition, in order to decompose the blowing agent to generate gas, it is necessary to maintain a constant temperature level. In the case of synthetic wood filled with more than 50% of natural materials, it is difficult to meet these conditions, and after foaming, since residue remains after decomposition. There was a problem that the physical properties of the final product is seriously degraded. In addition, when using a chemical blowing agent, as described above, it is necessary to maintain a constant temperature level, it is difficult to meet these conditions, it is harmful to the environment and residues after decomposition, which seriously degrades the physical properties of the final product after foaming There is a problem. Therefore, there is a high need for a wood-plastic composite having excellent mechanical properties and a technology thereof.

본원 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 보완하기 위해 안출된 것이다. 본원 발명은 발포시킨 경량의 목재-플라스틱 복합재를 제공하는 것을 목적으로 한다. 더욱 상세하게는 본원 발명은 표면층의 밀도를 높임으로서 발포 경량재에서 나타날 수 있는 물성저하를 방지한 목재-플라스틱 복합재를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본원 발명은 무기계 발포제를 사용하여 공극이 작고 고르게 발포된 발포 비드를 사용함으로써 충격강도나 경도가 우수한 목재-플라스틱 복합재를 제공하는 것을 목적으로 한다. 마지막으로 본원 발명은 상기 목재-플라스틱 복합재의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above. The present invention aims to provide a foamed lightweight wood-plastic composite. More specifically, it is an object of the present invention to provide a wood-plastic composite material which prevents the degradation of properties that can occur in foamed lightweight materials by increasing the density of the surface layer. In addition, an object of the present invention is to provide a wood-plastic composite material having excellent impact strength and hardness by using foam beads having small pores and foamed evenly using an inorganic foaming agent. Finally, an object of the present invention is to provide a method for producing the wood-plastic composite.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 목분 또는 목섬유 15 내지 50 중량%, 합성수지 20 내지 60 중량%, 무기계 발포제 40 내지 70 중량%를 포함하는 수지 복합체를 원료로 포함하여 형성된 발포 비드를 포함하는 발포내층; 및 상기 발포내층을 표면 처리하여 형성된 표면층;을 포함하며, 상기 발포내층과 표면층이 일체로 구성되는 것을 특징으로 하는 목재-플라스틱 복합재를 제공한다. The present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above, comprising a resin composite containing 15 to 50% by weight of wood powder or wood fiber, 20 to 60% by weight of synthetic resin, 40 to 70% by weight of inorganic blowing agent as a raw material Foam inner layer containing foam beads formed by; And a surface layer formed by surface-treating the foamed inner layer, wherein the foamed inner layer and the surface layer are integrally provided.

상기 표면 처리는 상기 발포내층에 가열 및 가압하여 발포내층의 표면부를 용융 및 압착하는 것을 특징으로 한다.The surface treatment is characterized in that the surface portion of the foamed inner layer is melted and pressed by heating and pressing the foamed inner layer.

상기 합성수지는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 및 폴리스티렌으로 구성된 그룹에서 하나 이상 선택된 것을 특징으로 한다.The synthetic resin is characterized in that at least one selected from the group consisting of polypropylene, polyethylene and polystyrene.

상기 무기계 발포제는 중조 또는 탄산칼슘인 것을 특징으로 한다.The inorganic blowing agent is characterized in that the sodium bicarbonate or calcium carbonate.

상기 표면층의 두께는 상기 발포내층의 두께 대비 2 내지 10%인 것을 특징으로 한다.The thickness of the surface layer is characterized in that 2 to 10% of the thickness of the foam inner layer.

상기 수지 복합체는 상기 수지 복합체 100 중량%에 대하여 유기계 발포제를 5 내지 10 중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The resin composite is characterized in that it further comprises 5 to 10% by weight of the organic foaming agent with respect to 100% by weight of the resin composite.

상기 수지 복합체는 상기 수지 복합체 100 중량%에 대하여 스티렌계 공중합체 또는 폴리올레핀계 공중합체를 3 내지 15 중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The resin composite is characterized in that it further comprises 3 to 15% by weight of the styrene-based copolymer or polyolefin-based copolymer with respect to 100% by weight of the resin composite.

상기 수지 복합체는 상기 수지 복합체 100 중량%에 대하여 실리카, 발포제, 난연제, 윤활제, 활제, 광안정화제, 염료, 충진제 및 가소제로 이루어진 그룹에서 선택되는 하나 이상의 첨가제를 3 내지 15 중량% 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The resin composite further comprises 3 to 15% by weight of one or more additives selected from the group consisting of silica, foaming agent, flame retardant, lubricant, lubricant, light stabilizer, dye, filler and plasticizer based on 100% by weight of the resin composite. It is done.

상기 발포 비드는 상기 비드 내부의 셀의 평균 입경이 50 내지 500㎛인 것을 특징으로 한다.The foam beads are characterized in that the average particle diameter of the cells inside the beads is 50 to 500㎛.

상기 목재-플라스틱 복합재의 밀도는 0.5 내지 0.8 g/㎤ 것을 특징으로 한다.The wood-plastic composite has a density of 0.5 to 0.8 g / cm 3.

상기 발포내층의 공극율은 30 내지 50%인 것을 특징으로 한다.The porosity of the foamed inner layer is characterized in that 30 to 50%.

상기 표면층의 공극율은 2 내지 15%인 것을 특징으로 한다.The porosity of the surface layer is characterized in that 2 to 15%.

또한, 본 발명은 목분 또는 목섬유 15 내지 50 중량%, 합성수지 20 내지 60 중량%, 무기계 발포제 40 내지 70 중량%를 포함하는 수지 복합체를 용융,압출 및 발포시켜 발포 비드를 제조하는 발포 비드 제조 단계; 상기 발포 비드를 가열 및 가압하여 상기 발포 비드로 구성된 발포내층을 형성하는 발포내층 형성 단계; 및 상기 발포내층의 표면을 가열 및 가압하여 발포내층의 표면부를 용융 및 압착함으로써 발포내층의 표면에 표면층을 형성시키는 표면 처리 단계;를 포함하며, 상기 발포내층과 표면층이 일체로 구성되도록 하는 것을 특징으로 하는 목재-플라스틱 복합재 제조 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a process for preparing foam beads by melting, extruding and foaming a resin composite comprising wood powder or wood fiber 15 to 50% by weight, synthetic resin 20 to 60% by weight, and inorganic foaming agent 40 to 70% by weight; Forming a foamed inner layer comprising the foamed beads by heating and pressing the foamed beads; And a surface treatment step of forming a surface layer on the surface of the foamed inner layer by melting and compressing the surface of the foamed inner layer by heating and pressing the surface of the foamed inner layer, wherein the foamed inner layer and the surface layer are integrally formed. It provides a wood-plastic composite manufacturing method.

상기 발포내층 형성 단계에서 상기 가열은 120℃ 내지 200℃의 조건에서 수행되는 것을 특징으로 한다.The heating in the foamed inner layer forming step is characterized in that it is carried out under the conditions of 120 ℃ to 200 ℃.

상기 표면 처리 단계에서 상기 가열은 120℃ 내지 200℃의 조건에서 수행되는 것을 특징으로 한다.In the surface treatment step, the heating is characterized in that carried out under the conditions of 120 ℃ to 200 ℃.

상기 발포내층 형성 단계는 성형몰드를 이용하여 수행되는 것을 특징으로 한다.The foamed inner layer forming step is characterized in that it is carried out using a molding mold.

이상에서 설명한 바와 같이 본원 발명에 따른 목재-플라스틱 복합소재 및 이의 제조방법은 발포 비드를 사용하여 성형하므로 최종 제품의 내부의 공극 분포가 고른 장점이 있다. 또한, 본원 발명에 따른 목재-플라스틱 복합재는 간단한 표면 처리 공정을 수행하여 달성할 수 있는 장점이 있다. 이러한 장점에 의해 본원 발명에 따른 목재-플라스틱 복합재는 물성이 강화되어 내구성이 우수한 특성이 있다. 마지막으로 본원 발명의 목재-플라스틱 복합재는 무기계 발포제로 사용하여 발포시킨 발포비드를 사용하여 제조되기 때문에 공극의 크기가 작고 균일하며 물성이 저하되지 않은 경량화 제품의 생산이 가능하다. As described above, the wood-plastic composite material and the manufacturing method thereof according to the present invention are molded using foamed beads, so that the pore distribution of the interior of the final product is uniform. In addition, the wood-plastic composite according to the present invention has the advantage that can be achieved by performing a simple surface treatment process. Due to these advantages, the wood-plastic composite according to the present invention has excellent durability and excellent properties. Finally, since the wood-plastic composite material of the present invention is manufactured using foamed beads foamed using an inorganic foaming agent, it is possible to produce a lightweight product having a small pore size, uniformity, and low physical properties.

도 1은 발포 비드를 사용하여 성형된 발포내층을 나타낸 것이다.
도 2는 발포내층을 표면 처리한 후 형성된 표면층을 나타낸 것이다.
도 3은 성형된 발포 비드를 나타낸 것이다.
도 4는 발포 비드를 절단한 단면을 나타낸 것이다.
도 5는 발포 비드 내부를 전자주사현미경으로 찍은 SEM 사진이다.
도 6은 표면층 형성시 각 면에 적용되는 가열온도의 차이에 의해 최종 성형제품에 휨 현상이 나타난 것을 나타낸 것이다.
도 7은 실시예 1에서 제조된 시편을 DSC(differential scanning calorimeter)법을 이용해서 분석한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 8은 실시예 1에서 제조된 시편을 TAG(Thermogravimetric analysis)법을 이용해서 분석한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 9는 본원 발명에 따른 목재-플라스틱 복합재의 제조 방법을 도시한 흐름도이다. 1 shows a foamed inner layer molded using foamed beads.
Figure 2 shows the surface layer formed after the surface treatment of the foamed inner layer.
3 shows molded foam beads.
Figure 4 shows a cross section of the foam beads.
5 is an SEM photograph of the inside of the foam beads taken with an electron scanning microscope.
Figure 6 shows that the warpage phenomenon appeared in the final molded product due to the difference in the heating temperature applied to each surface when forming the surface layer.
7 is a graph showing the results of analyzing the specimen prepared in Example 1 by using a differential scanning calorimeter (DSC) method.
8 is a graph showing the results of analyzing the specimen prepared in Example 1 using the TAG (Thermogravimetric analysis) method.
9 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a wood-plastic composite according to the present invention.

본원 발명은 목분 또는 목섬유, 합성수지 및 무기계 발포제를 포함하는 수지 복합체를 원료로 하여 형성된 발포 비드를 포함하는 발포내층; 및 상기 발포내층을 표면 처리하여 형성된 표면층을 포함하는 목재-플라스틱 복합재를 제공한다. The present invention provides a foamed inner layer comprising foamed beads formed from a resin composite comprising wood flour or wood fibers, a synthetic resin, and an inorganic blowing agent; And it provides a wood-plastic composite material comprising a surface layer formed by surface treatment of the foam inner layer.

상기 목재-플라스틱 복합재의 상기 표면층은 상기 발포내층에 열압축 성형기를 이용해서 가열 및 가압하여 발포내층의 표면부를 용융 및 압착함으로서 형성되는 것을 특징으로 한다. The surface layer of the wood-plastic composite is formed by melting and pressing the surface portion of the foamed inner layer by heating and pressing the foamed inner layer using a heat compression molding machine.

상기와 같은 구조의 목재-플라스틱 복합재는 발포내층에 의해 제품의 경량화를 달성할 수 있다. 또한, 발포내층의 표면부를 가열 및 가압하여 표면층을 형성함으로서 발포내층 표면부의 공극율을 감소되어 표면층의 밀도가 증가함으로서 발포 경량재의 문제점인 물성 저하 문제를 방지할 수 있는 장점이 있다. Wood-plastic composite material of the above structure can achieve the weight reduction of the product by the foam inner layer. In addition, by forming the surface layer by heating and pressing the surface portion of the foamed inner layer to reduce the porosity of the foamed inner layer surface portion has the advantage that the density of the surface layer is increased to prevent the problem of physical properties deterioration problem of the foamed lightweight material.

이하 하기 도면을 바탕으로 본원 발명의 목재-플라스틱 복합재 및 그 제조방법을 상세하게 설명한다. Hereinafter, the wood-plastic composite of the present invention and a manufacturing method thereof will be described in detail with reference to the following drawings.

본원 발명의 목재-플라스틱 복합재의 발포내층을 이루는 상기 발포 비드는 원료로서 목분 또는 목섬유 15 내지 50 중량%, 합성수지 20 내지 60 중량% 및 무기계 발포제 40 내지 70 중량%가 포함된 수지 복합체를 사용한다. The foam beads forming the foam inner layer of the wood-plastic composite of the present invention uses a resin composite containing 15 to 50% by weight of wood powder or wood fibers, 20 to 60% by weight of synthetic resin and 40 to 70% by weight of an inorganic foaming agent.

상기 목분 또는 목섬유는 셀룰로오스 분자 구조를 가진 섬유질인 것으로서, 천연 원목이나 재활용 목재, 재생 펄프, 제지섬유 등을 과립, 펠릿 등의 형태로 작게 분쇄한 단섬유 등, 삼(Hemp), 플렉스(Flex), 황마(Jute), 양마(Kenaf) 등의 천연섬유를 일정한 길이로 절단한 단섬유 등, 해조류ㆍ땅콩껍질ㆍ대나무ㆍ짚ㆍ옥수수ㆍ야자수열매 등의 유기질 섬유질을 작게 분쇄한 단섬유 등이 모두 포함된다. 상기 천연 원목으로는 침엽수계 및 활엽수계를 모두 포함하며, 바람직하게는 잦나무, 소나무, 가문비나무 등의 침엽수인 것이다. The wood flour or wood fiber is a fiber having a cellulose molecular structure, such as hemp and flex, such as short fibers obtained by pulverizing natural wood or recycled wood, recycled pulp, and paper fiber into granules and pellets. And short fibers obtained by cutting natural fibers such as jute and kenaf to a certain length, and short fibers obtained by pulverizing organic fibers such as seaweed, peanut peel, bamboo, straw, corn, and palm fruit. Included. The natural wood includes both conifers and hardwoods, and is preferably conifers such as bark, pine and spruce.

상기 목분 또는 목섬유는 목재-플라스틱 복합재의 사용 목적에 따라 달라질 수는 있지만, 바람직하게는 수지 복합체 전체 중량을 기준으로 대략 15 내지 50 중량%의 범위로 사용될 수 있다. 다만, 목분 또는 목섬유의 함량이 너무 적은 경우에는 합성수지의 함량이 지나치게 많아져서 천연원목에 상응하는 외관 내지 질감을 제공하기 어렵고, 반대로 너무 많은 경우에는 합성수지의 함량 감소로 인한 목섬유 또는 목분 상호간의 결합력 저하로 소망하는 정도의 강도 및 내구성을 제공하기 어렵다. The wood flour or wood fibers may vary depending on the purpose of use of the wood-plastic composite, but may preferably be used in the range of about 15 to 50% by weight based on the total weight of the resin composite. However, when the content of wood flour or wood fiber is too small, the content of synthetic resin is too high to provide the appearance or texture corresponding to natural wood. On the contrary, when too much, the binding strength between wood fibers or wood powder is reduced due to the decrease of the content of synthetic resin. It is difficult to provide the desired strength and durability.

상기 목섬유 또는 목분의 크기는 80 내지 300 메쉬인 것, 바람직하게는 90 내지 150 메쉬인 것이다. 목섬유 또는 목분이 너무 큰 경우에는, 합성 수지에 의한 목분 또는 목섬유 상호간의 결합력이 저하되어 판재의 강도가 저하되며, 표면이 매우 거칠어 천연원목 절개면의 고급스러운 외관 내지 질감을 제공하지 못할 수 있다. 반대로, 목섬유 또는 목분의 크기가 너무 작은 경우에는, 목분 또는 목섬유와 합성수지를 혼합하여 수지 복합체를 제조할 때 분산이 잘 되지 않고 응집될 수 있어 외관에 의한 미감 및 질감이 저하될 수 있다. The size of the wood fibers or wood flour is 80 to 300 mesh, preferably 90 to 150 mesh. If the wood fiber or wood powder is too large, the strength of the plate material is reduced by the bonding strength between the wood powder or wood fibers by the synthetic resin, the surface may be very rough may not provide a luxurious appearance or texture of the natural wood cut surface. On the contrary, when the size of the wood fibers or wood flour is too small, when the resin composite is prepared by mixing wood flour or wood fibers and synthetic resin, it may be difficult to disperse and may be agglomerated, resulting in deterioration of aesthetics and texture due to appearance.

상기 목분 또는 목섬유는 사전에 건조하고 분말화한 것일 수 있다. 상기 목분 또는 목섬유는 0.5 ~ 8 중량%, 바람직하게는 4 ~ 6 중량%의 수분함유량을 갖도록 건조시키는 것이 바람직하다. 목분 또는 목섬유의 수분함유량이 8 중량%를 초과하여 수분함량이 높아지면 발포 비드 제조시 수증기가 과발생하여 기포가 형성되는 문제점이 있어, 생산성(생산량) 및 제품에 악 영향을 미치게 된다.The wood flour or wood fibers may be previously dried and powdered. The wood flour or wood fiber is preferably dried to have a water content of 0.5 to 8% by weight, preferably 4 to 6% by weight. If the moisture content of wood flour or wood fiber exceeds 8% by weight, the water content increases when foaming beads are produced, resulting in air bubbles, which adversely affects productivity (production) and products.

상기 합성수지는 목섬유 또는 목분과의 상용성이 우수하고 그 자체로서 우수한 강도와 내구성을 제공하는 고분자 수지라면 특별히 제한되지 않는다. 상기 합성수지는 아크릴수지, 염화비닐수지, 폴리에틸렌수지, 폴리스티렌수지, 폴리프로필렌수지와 같은 열가소성 수지로 구성된 그룹에서 하나 이상의 합성수지를 선택하여 사용할 수 있다. 바람직하게는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌 등의 폴리올레핀계 고분자 수지인 것이며, 더욱 바람직하게는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 이를 혼합하여 사용할 수 있다.The synthetic resin is not particularly limited as long as it is a polymer resin having excellent compatibility with wood fibers or wood flour and providing excellent strength and durability in itself. The synthetic resin may be used by selecting one or more synthetic resins from the group consisting of thermoplastic resins such as acrylic resin, vinyl chloride resin, polyethylene resin, polystyrene resin, polypropylene resin. It is preferably polyolefin-based polymer resin such as polyethylene, polypropylene, polystyrene, and more preferably polyethylene, polypropylene or a mixture thereof.

상기 합성수지는 수지 복합체 전체 중량을 기준으로 대략 20 내지 60 중량% 사용될 수 있다. 합성수지의 함량이 너무 적은 경우에는 목섬유 또는 목분의 결합력이 저하되어 소망하는 정도의 강도 및 내구성을 제공하기 어렵다. 합성수지의 함량이 지나치게 많은 경우에는 천연원목에 상응하는 외관 내지 질감을 제공하기 어려운 단점이 있다.The synthetic resin may be used in about 20 to 60% by weight based on the total weight of the resin composite. When the content of the synthetic resin is too small, the binding strength of the wood fibers or wood powder is reduced, it is difficult to provide the desired strength and durability. When the amount of the synthetic resin is too high, there is a disadvantage that it is difficult to provide the appearance or texture corresponding to the natural wood.

상기 발포제는 고분자재료에 배합하여 열분해에 의해 가스를 발생시켜 고분자 내부에 공극을 형성하기 위해 사용된다. 상기 발포제로는 무기계 발포제를 사용할 수 있다. 상기 무기계 발포제로는 중조(NaHCO3) 또는 탄산칼슘(CaCO3)를 사용할 수 있으며 바람직하게는 탄산칼슘인 것이다. 상기 탄산칼슘을 본래는 충전제로 사용되는 것이지만 발포제로서 목재-플라스틱 복합재에 적용하는 경우 비드 내부의 공극의 직경이 작고 고르게 형성되는 특징이 있다. 일반적으로 발포 경량재의 경우에 강도나 경도 등의 물성이 저하되는 측면이 있는데 탄산칼슘과 같은 무기계 발포제를 사용하는 경우에는 공극의 크기가 적어 물성의 저하를 일정 수준에서 방지하는 효과가 있다.The blowing agent is used to form a pore inside the polymer by generating a gas by thermal decomposition in combination with the polymer material. An inorganic blowing agent may be used as the blowing agent. As the inorganic blowing agent, sodium bicarbonate (NaHCO 3 ) or calcium carbonate (CaCO 3 ) may be used, and preferably calcium carbonate. The calcium carbonate is originally used as a filler, but when applied to wood-plastic composites as a blowing agent, the diameter of the pores inside the beads is small and evenly formed. In general, in the case of foamed lightweight materials, there are aspects in which physical properties such as strength and hardness are lowered, but in the case of using an inorganic foaming agent such as calcium carbonate, the size of the pores is small, thereby preventing the deterioration of physical properties at a certain level.

또한, 상기 무기계 발포제는 유기계 발포제에 비해 발포율이 낮으므로 유기계 발포제에 비해 많은 양을 사용할 수 있다. 이 경우 무기계 발포제, 특히 탄산칼슘을 많이 첨가하게 되면 목분 또는 목섬유 및 합성수지의 양을 어느 정도 대체할 수 있어 제품 단가를 저감하는 효과가 있다. 또한 탄산칼슘은 무기 충진제로서 작용하므로 경량 제품의 물성 저하를 방지하는 역할을 할 수 있다. 아울러 상기 탄산칼슘은 난연제를 대체하는 기능을 수행할 수 있다.In addition, since the foaming rate is lower than that of the organic foaming agent, a larger amount of the inorganic foaming agent may be used than the organic foaming agent. In this case, when the inorganic foaming agent, especially calcium carbonate is added, the amount of wood powder or wood fiber and synthetic resin can be replaced to some extent, thereby reducing the product cost. In addition, calcium carbonate may act as an inorganic filler, and may play a role in preventing the deterioration of physical properties of the lightweight product. In addition, the calcium carbonate may perform a function of replacing the flame retardant.

상기 무기계 발포제는 상기 수지 복합체 전체 중량을 기준으로 대략 40 내지 70 중량% 사용될 수 있다. 상기 무기계 발포제의 함량이 너무 적은 경우에는 공극이 잘 형성되지 않거나 불균일하게 형성되는 단점이 있다. 상기 무기계 발포제의 함량이 지나치게 많은 경우에는 발포 후 수지 내 잔존비율이 높아지는 단점이 있다. The inorganic blowing agent may be used in about 40 to 70% by weight based on the total weight of the resin composite. If the content of the inorganic blowing agent is too small, there is a disadvantage in that the voids are not formed well or are formed unevenly. If the content of the inorganic blowing agent is too large, there is a disadvantage that the residual ratio in the resin is increased after foaming.

필요에 따라서는 상기 수지 복합체에 유기계 발포제를 더 첨가할 수 있다. 상기 유기계 발포제는 동량의 무기계 발포제에 비해 공극이 많이 발생되고 공극의 직경이 크다. 따라서, 이러한 유기계 발포제는 최종 제품의 사용 목적에 따라 경량화 정도가 더 높은 제품의 성형이 필요한 경우 상기 수지 복합체에 더 첨가하여 사용할 수 있다. 상기 유기계 발포제의 첨가량은 상기 수지 복합체 100 중량% 대비 5 내지 10 중량% 범위 내인 것이다. If necessary, an organic blowing agent may be further added to the resin composite. The organic foaming agent generates a lot of pores and has a larger diameter than the inorganic foaming agent of the same amount. Therefore, such an organic foaming agent can be used by further adding to the resin composite when it is necessary to mold the product having a higher degree of lightening according to the purpose of use of the final product. The addition amount of the organic blowing agent is in the range of 5 to 10% by weight relative to 100% by weight of the resin composite.

유기계 발포제로는 아조디카본아미드(Azodicarbonamide;ADAC), P,P'- 옥시 비스 (벤젠 설포닐 하이드라지드)(P,P'-Oxybis(benzene sulfonyl hydrazide); OBSH), N,N'-디니트로소 펜타메틸렌 테트라민(N,N'- Dinitroso pentamethylene tetramine; DPT), P-톨루엔 설포닐 하이드라지드(P-Toluene sulfonyl hydrazide; TSH), 또는 P-톨루엔설포닐세미카바지드(P-Toluenesulfonyl semicarbazide; PTSS)와 같은 것을 사용할 수 있다. Organic blowing agents include azodicarbonamide (ADAC), P, P'-oxybis (benzene sulfonyl hydrazide) (OBSH), N, N'- Dinitroso pentamethylene tetramine (N, N'-Dinitroso pentamethylene tetramine (DPT), P-toluene sulfonyl hydrazide (TSH), or P-toluenesulfonyl semicarbazide (P- Toluenesulfonyl semicarbazide (PTSS) can be used.

상기 수지 복합체는 필요에 따라 상기 수지 복합체 100 중량% 대비 3 내지 15 중량%의 범위 내에서 스티렌에틸렌/부틸렌 스티렌(Styrene-ethylene/butylene styrene; SEBS)와 같은 스티렌계 공중합체 또는 폴레핀계 공중합체를 더 포함할 수 있다. 또한 상기 수지 복합체는 상기 수지 복합체 100 중량% 대비 3 내지 15 중량% 범위 내에서 실리카, 난연제, 윤활제, 활제, 광안정제, 염료, 충진제 및 가소제로 이루어진 그룹에서 선택되는 하나 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다.The resin composite may be a styrene-based copolymer such as styrene-ethylene / butylene styrene (SEBS) or polyolefin-based air in a range of 3 to 15% by weight based on 100% by weight of the resin composite, if necessary. It may further comprise coalescence. In addition, the resin composite may further include at least one additive selected from the group consisting of silica, flame retardant, lubricant, lubricant, light stabilizer, dye, filler and plasticizer within the range of 3 to 15% by weight relative to 100% by weight of the resin composite. have.

상기 발포 비드는 상기 수지 복합체를 혼련 및 발포시켜 이를 펠렛 형태로 압출한 것이다(도 3). 상기 발포 비드의 성형은 공지의 고분자 압출기를 이용하여 수행할 수 있다. 상기 발포 비드 내부의 공극의 크기는 대략 50 내지 500㎛인 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 300㎛인 것이다. 도 5는 본원 발명에 따른 목재-플라스틱 복합재의 발포 비드의 내부를 전자 주사 현미경으로 살펴본 것으로 공극의 크기가 50 내지 500㎛의 범위로 형성된 것을 확인할 수 있었다. 상기 공극의 크기가 너무 작으면 경량재로서의 특성이 나타나지 않으며 공극의 크기가 500㎛를 초과하는 경우에는 최종 제품의 공극율이 증가하여 휨강도나 파단강도가 낮아지는 단점이 발생한다. The expanded beads are kneaded and foamed to the resin composite and extruded into pellets (FIG. 3). Molding of the foam beads can be carried out using a known polymer extruder. The size of the voids in the foam beads is preferably about 50 to 500㎛. More preferably, it is 300 micrometers. 5 was examined by the electron scanning microscope of the foam beads of the wood-plastic composite according to the present invention was confirmed that the size of the pore formed in the range of 50 to 500㎛. If the size of the pore is too small, it does not appear as a lightweight material, and if the size of the pore exceeds 500 μm, the porosity of the final product increases, resulting in a decrease in flexural strength or breaking strength.

상기 발포비드는 발포 비드 외부의 밀도가 내부의 밀도보다 높은 다층 형태의 발포 비드가 형성될 수 있다(도 4). 이는 상기 발포 비드의 제조 과정에서 압출 후 냉각시 온도차이에 의해 발포 비드의 표면이 급격하게 냉각되면서 발포 비드 표면의 공극이 축소되면서 발생할 수 있다. 또한, 이러한 효과는 발포제로서 탄산칼슘을 사용하는 경우 다른 화학 발포제를 사용했을 때 비해 형성되는 공극의 크기가 작아 발포 비드의 냉각 과정에서 일어나는 발포 비드 표면부 공극 축소 효과가 더 두드러지게 나타난다. 상기 외층의 밀도가 더 높은 다층 형태의 발포 비드를 사용하여 발포내층을 형성하는 경우 상기 발포 비드의 밀도가 높은 외층이 상기 발포내층의 보강재의 역할을 할 수 있어 최종 제품의 강도가 향상되는 효과를 나타낸다. The foam beads may be formed of a multi-layer foam beads having a density outside the foam beads than the density of the inside (Fig. 4). This may occur as the voids on the surface of the foam beads are reduced while the surface of the foam beads is rapidly cooled by the temperature difference during cooling after extrusion in the manufacturing process of the foam beads. In addition, when the calcium carbonate is used as the blowing agent, the size of the pores formed is smaller than that of other chemical blowing agents, so that the effect of reducing the voids on the surface of the foam beads during cooling of the foam beads is more pronounced. When the foam inner layer is formed by using the multilayered foam beads having a higher density of the outer layer, the outer layer having a higher density of the foam beads may serve as a reinforcing material of the foam inner layer, thereby improving the strength of the final product. Indicates.

상기 공극의 크기는 최종 제품의 용도에 따라 조절하여 소정의 밀도나 강도 등의 물성 수치를 원하는 수치 내에서 조정하는 것이 가능하다. 상기 공극 크기의 조절은 투입되는 발포제의 종류 및 양을 조절하거나 압출시 온도를 조절하거나 압출기 내부의 스크류의 속도를 조절함으로써 가능하다. 가령 공극의 크기를 키우려면 무기계 발포제의 양을 늘리거나 유기계 발포제를 추가로 첨가하거나 온도를 올리거나 스크류의 속도를 증가시키는 것이다. 반대로 공극의 크기를 작게 하려면 발포제의 양을 줄이거나 온도를 낮추거나 스크류의 속도를 낮추는 것이다. The size of the pores can be adjusted according to the use of the final product to adjust the physical properties such as a predetermined density or strength within a desired value. The pore size can be controlled by adjusting the type and amount of blowing agent added, adjusting the temperature during extrusion, or adjusting the speed of the screw inside the extruder. For example, to increase the size of the pores, increase the amount of inorganic blowing agent, add additional organic blowing agent, raise the temperature or increase the speed of the screw. Conversely, to reduce the size of the pores, reduce the amount of blowing agent, lower the temperature, or lower the speed of the screw.

상기 발포내층은 상기 발포 비드를 가열 및 가압함으로써 형성된다(도 1). 종래에는 최종 제품의 형상으로 준비된 성형몰드에 직접 발포체를 형성하는 방법에 의해 합성 수지 발포 경량재를 제조하였다. 그러나 이러한 종래 기술은 제품의 위치에 따라 발포가 균일하지 않아 공극율이 일정치 않으며 물성이 저하되는 문제점이 있었다. 이에 반해 본원 발명의 목재-플라스틱 복합재는 발포내층을 발포 비드와 같은 작은 소단위체를 조합하여 형성하기 때문에 제품의 각 위치마다 공극율이 일정한 특성이 있다. 본 발명의 일 실시형태에 따르면 상기 발포내층은 상기 발포 비드를 일정한 모양의 성형몰드에 채우고 이를 가열 및 가압하여 얻을 수 있는데, 이 경우 소단위체인 발포 비드가 성형몰드에 고르게 분포할 수 있어 그 결과 최종 제품의 전 부분에 공극율이 일정한 결과물을 얻을 수 있게 된다. 또한 발포비드를 사용하는 경우 최종 제품의 비중을 조절하는 것이 더 용이하다. 또한, 발포비드를 사용함으로써 취급 및 최종 제품의 성형이 용이한 측면이 있다. The foamed inner layer is formed by heating and pressing the foamed beads (FIG. 1). Conventionally, a synthetic resin foamed lightweight material was produced by forming a foam directly on a molding mold prepared in the shape of a final product. However, this prior art has a problem that the foaming is not uniform according to the position of the product, the porosity is not constant and the physical properties are lowered. In contrast, the wood-plastic composite material of the present invention has a characteristic that the porosity is constant at each position of the product because the foam inner layer is formed by combining small subunits such as foam beads. According to an embodiment of the present invention, the foamed inner layer may be obtained by filling the molded beads of a predetermined shape, heating and pressurizing them, and in this case, the expanded beads, which are subunits, may be evenly distributed in the molded molds. The result is a constant porosity in all parts of the product. It is also easier to control the specific gravity of the final product when using foam beads. In addition, by using the foam beads there is a side that is easy to handle and molding the final product.

상기 발포내층의 평균 공극율은 대략 20% 내지 60%인 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 30% 내지 50%인 것이다. 상기 공극율이 지나지게 낮으면 밀도가 높아져 경량재로서의 특성이 나타나지 않으며 공극율이 60%를 초과하게 되면 밀도가 낮아져 강도 등의 물성이 저하되는 단점이 있다. The average porosity of the foamed inner layer is preferably about 20% to 60%. More preferably, it is 30 to 50%. If the porosity is too low, the density is high, the characteristics of the lightweight material does not appear, and if the porosity exceeds 60%, there is a disadvantage that the density is lowered and the physical properties such as strength are lowered.

상기 표면층은 상기 발포내층의 표면부를 가열 및 가압하는 방식의 표면 처리를 수행하여 형성할 수 있다(도 2). 상기 표면 처리를 통해 형성된 표면층은 상기 발포내층보다 공극율이 낮고 밀도가 높아 외부의 충격으로부터 내부의 발포내층을 보호하며 최종 제품의 강도증가 등 물성 향상을 꾀할 수 있다. 상기 표면 처리는 가열 및 가압을 위해 열압축 성형기와 같은 장치를 사용할 수 있다. 상기 표면층의 두께는 최종제품의 용도에 따라 적절하게 선택할 수 있다. 바람직하게는 발포내층 두께 대비 2 내지 20%인 것이다. 더욱 바람직하게는 10% 이하인 것이다. 표면층이 지나치게 두꺼우면 공극이 소실되어 밀도가 높아져 경량재로서의 역할을 수행할 수 없으며 지나치게 얇으면 강도 증가 등 물성 향상의 효과를 나타낼 수 없다. The surface layer may be formed by performing a surface treatment in a manner of heating and pressing the surface portion of the foamed inner layer (FIG. 2). The surface layer formed through the surface treatment has a lower porosity and higher density than the foamed inner layer, thereby protecting the inner foamed inner layer from external impact and improving physical properties such as increasing the strength of the final product. The surface treatment may use a device such as a thermocompression molding machine for heating and pressurization. The thickness of the surface layer can be appropriately selected depending on the use of the final product. Preferably it is 2 to 20% of the thickness of the foam inner layer. More preferably, it is 10% or less. If the surface layer is too thick, the voids are lost and the density becomes high, so it cannot serve as a lightweight material. If the surface layer is too thin, the effect of improving the physical properties such as increased strength cannot be obtained.

상기 표면층의 두께는 하기 설명하는 표면 처리 단계를 수행할 때 가열 온도나 시간을 조절하여 두께를 조절할 수 있다. 가열 온도가 높은 경우, 가열 시간이 길어지는 경우에는 표면층의 두께가 두껍게 형성되며 반대로 가열 온도가 낮거나 가열 시간이 짧은 경우에는 표면층이 얇게 형성될 수 있다. The thickness of the surface layer can be adjusted by adjusting the heating temperature or time when performing the surface treatment step described below. When the heating temperature is high, the thickness of the surface layer is formed thick when the heating time is long, and conversely, when the heating temperature is low or the heating time is short, the surface layer may be formed thin.

상기와 같이 형성된 목재-플라스틱 복합재의 최종 밀도는 0.5 내지 0.8g/㎤인 것이 바람직하다.The final density of the wood-plastic composite formed as above is preferably 0.5 to 0.8 g / cm 3.

다음은 본원 발명의 목재-플라스틱 복합재의 제조 방법을 제조 순서에 따라 설명한다(도 9참조). 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 돕기 위한 것으로서 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
The following describes the manufacturing method of the wood-plastic composite of the present invention according to the manufacturing sequence (see FIG. 9). This is intended to facilitate an easier understanding of the present invention and the scope of the present invention is not limited thereto.

발포 firing 비드Bead 제조 단계 Manufacturing stage

목분 또는 목섬유, 합성수지 및 무기계 발포제를 혼합한 수지 복합체를 용융 혼련하고 발포 및 압출하여 제조한다(S100). It is prepared by melt kneading, foaming and extruding a resin composite mixed with wood flour or wood fiber, synthetic resin and an inorganic blowing agent (S100).

이 단계는 공지의 고분자 압출기를 이용하여 수행될 수 있다. 우선 상기 목분 또는 목섬유, 합성수지와 발포제를 압출기에 동시에 또는 순차적으로 투입한다. 상기 투입된 원료들은 압출기 내부에서 혼련 및 발포된다. 다르게는 압출기의 적당한 위치에서 발포제를 압출기에 연결된 펌프 등의 주입장치를 이용해 별도로 주입하고 고압하에서 균일하게 분산시킨 후 압출물이 다이를 통과하여 압출될 때 압출기 내외부의 압력차이로 인해 압축되었던 발포제가 즉시 팽창하면서 발포가 될 수 있다. 상기 압출 온도는 발포온도를 고려하여 120℃ 내지 200℃의 조건에서 수행되는 것이 바람직하다. 상기 압출기 내부의 스크류의 회전 속도는 60rpm에서 200rpm으로 하는 것이 바람직하다. This step can be performed using a known polymer extruder. First, the wood flour or wood fiber, synthetic resin and blowing agent are simultaneously or sequentially introduced into the extruder. The injected raw materials are kneaded and foamed inside the extruder. Alternatively, the blowing agent may be separately injected at an appropriate location of the extruder by using an injection device such as a pump connected to the extruder, uniformly dispersed under high pressure, and then compressed by the pressure difference between the extruder and the extruder when the extrudate is extruded through the die. Can expand immediately and foam. The extrusion temperature is preferably carried out under the conditions of 120 ℃ to 200 ℃ in consideration of the foaming temperature. The rotational speed of the screw inside the extruder is preferably set to 60 rpm at 200 rpm.

상기 발포 및 압출된 발포 압출물을 언더 커트 등의 방법을 이용해서 펠렛 형태의 발포 비드를 제조한다. 상기 압출되어 형성된 발포 비드는 수냉각 후 건조시켜 발포내층 형성단계에서 사용할 때까지 보관한다. The foamed and extruded foamed extrudate is prepared by pelletizing foam beads using a method such as undercut. The extruded foam beads are dried after water cooling and stored until used in the foam inner layer forming step.

상기 수냉각을 통해 압출 후 발포 비드의 표면이 급격하게 냉각되면서 발포 비드 표면의 공극이 축소된다. 발포제로서 탄산칼슘을 사용하는 경우 발포시 생성되는 공극의 크기가 작아 냉각 과정에서 일어나는 발포 비드 표면부 공극 축소 효과가 더 두드러지게 나타난다. 상기 외층의 밀도가 더 높은 다층 형태의 발포 비드를 사용하여 발포내층을 형성하는 경우 상기 발포 비드의 밀도가 높은 외층이 상기 발포내층의 보강재의 역할을 할 수 있어 최종 제품의 강도가 향상되는 효과를 나타낸다.
Through the water cooling, the surface of the foam beads is rapidly cooled after extrusion, thereby reducing the voids on the foam beads surface. When calcium carbonate is used as the blowing agent, the size of the pores produced during foaming is small, so that the effect of reducing the voids on the surface of the foam beads during cooling is more pronounced. When the foam inner layer is formed by using the multilayered foam beads having a higher density of the outer layer, the outer layer having a higher density of the foam beads may serve as a reinforcing material of the foam inner layer, thereby improving the strength of the final product. Indicates.

발포내층Foam inner layer 형성 단계 Forming steps

상기 발포 비드를 가열 및 가압하여 상기 발포 비드로 구성된 발포내층을 형성한다(S101). The foam beads are heated and pressurized to form a foam inner layer composed of the foam beads (S101).

상기 가열 및 가압은 공지의 열압축 성형기를 이용하여 수행될 수 있다. 상기 사출기를 사용하는 경우 상기 가열 및 가압은 동시에 또는 순차적으로 수행될 수 있다. 상기 발포내층은 최종 제품의 사용 목적에 따라 다양한 형태의 성형 몰드를 이용해서 형성할 수 있다. The heating and pressurization can be performed using a known thermocompression molding machine. When using the injection machine, the heating and pressurization may be performed simultaneously or sequentially. The foamed inner layer may be formed using various molds according to the purpose of use of the final product.

이 단계에서 상기 가열 온도는 120℃ 내지 200℃에서 수행되는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 150℃ 내지 180℃의 범위 내인 것이다. 이 단계에서 가압 조건은 10 Psi 내지 40 Psi인 것이다. 앞서 설명한 바와 같이 발포내층을 수개의 소단위체인 발포 비드를 가열 가압함으로써 형성되는 것이므로 제품 전체에 고르게 공극을 형성시킬 수 있는 장점이 있다.
In this step, the heating temperature is preferably carried out at 120 ℃ to 200 ℃. More preferably, it exists in the range of 150 degreeC-180 degreeC. Pressing conditions at this stage are 10 Psi to 40 Psi. As described above, since the foam inner layer is formed by heating and pressurizing the foam beads, which are several subunits, there is an advantage in that the voids can be evenly formed throughout the entire product.

표면 처리 단계Surface treatment steps

상기 발포내층 형성 단계에서 형성된 발포내층은 발포내층의 외부를 가열 및 가압하여 용융 및 압착하여 상기 발포내층 외부에 표면층을 형성한다(S102). The foamed inner layer formed in the foamed inner layer forming step is melted and compressed by heating and pressurizing the outside of the foamed inner layer to form a surface layer on the outer foamed inner layer (S102).

상기 표면 처리 단계는 공지의 열압축 성형기를 이용하여 수행될 수 있으며 열압축 성형기를 사용하는 경우 가열과 가압이 동시에 이루어질 수 있다. 다르게는 가열 및 가압을 순차적으로 수행하는 방식으로 표면 처리 단계를 수행할 수 있다. The surface treatment step may be performed using a known thermocompression molding machine, and when using a thermocompression molding machine, heating and pressing may be simultaneously performed. Alternatively, the surface treatment step can be carried out in a sequential manner of heating and pressing.

상기 표면 처리에 의해 발포내층의 표면부에 형성되는 표면층은 발포내층이 외부에 노출되지 않도록 발포내층의 표면부 전체에 모두 시행할 수 있다. 다르게는, 본원 발명의 일 실시형태에 따르면 최종 제품의 형태가 판형이 경우에는 대향하는 두 면에 대해 표면 처리를 시행할 수 있다. The surface layer formed on the surface portion of the foamed inner layer by the surface treatment can be applied to the entire surface portion of the foamed inner layer so that the foamed inner layer is not exposed to the outside. Alternatively, according to one embodiment of the present invention, when the final product is in the form of a plate, surface treatment may be performed on two opposing surfaces.

상기 표면 처리시 발포내층의 표면부에 적용되는 온도 조건 및 압력 조건은 표면 처리가 시행되는 표면부 전체에 걸쳐 일정하게 유지되는 것이 바람직하다. 만일 온도 및 압력 조건이 일정하게 유지되지 않는 경우에는 형성되는 표면층의 두께가 일정하지 않을 수 있다. 가령, 높은 온도가 적용되거나 높은 압력이 적용되는 경우에는 그렇지 않은 경우에 비해 표면층이 더 두껍게 형성될 수 있다. 이러한 경우 밀도의 차이로 인한 내부응력이 존재하여 휨 현상이 나타난다. 대칭되는 면 중 하나의 면에만 표면층이 형성되는 경우에도 표면층이 일정하게 형성되지 않는 경우와 마찬가지인 상태로 남게 되어 최종 제품에 휨 현상이 나타나는 단점이 있다(도 6). The temperature and pressure conditions applied to the surface portion of the foamed inner layer during the surface treatment is preferably kept constant throughout the surface portion subjected to the surface treatment. If the temperature and pressure conditions are not kept constant, the thickness of the surface layer formed may not be constant. For example, when a high temperature is applied or a high pressure is applied, the surface layer may be formed thicker than otherwise. In this case, there is an internal stress due to the difference in density, resulting in warpage. Even when the surface layer is formed on only one of the symmetrical surfaces, the surface layer remains in the same state as the case in which the surface layer is not formed uniformly.

이 단계에서 상기 가열 온도는 120℃ 내지 200℃에서 수행되는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 150℃ 내지 180℃의 범위 내인 것이다. 이 단계에서 가압 조건은 10Psi 내지 40Psi인 것이다.In this step, the heating temperature is preferably carried out at 120 ℃ to 200 ℃. More preferably, it exists in the range of 150 degreeC-180 degreeC. Pressing conditions at this stage are 10Psi to 40Psi.

상기 발포내층 형성 단계와 상기 표면 처리 단계는 순차적으로 또는 동시에 수행할 수 있다. 예를 들어, 상기 발포 비드를 성형몰드에 채우고 열압축 성형기를 이용해 가열 및 가압함으로써 상기 발포 비드가 서로 접합되어 발포내층이 형성되고 동시에 발포내층의 외부에서 표면층을 형성시킬 수 있다. 이 단계에서 상기 가열 온도는 120℃ 내지 200℃에서 수행되는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 150℃ 내지 180℃의 범위 내인 것이다. 이 단계에서 가압 조건은 10Psi 내지 40Psi인 것이다.The foamed inner layer forming step and the surface treatment step may be performed sequentially or simultaneously. For example, the foam beads may be filled into a molding mold and heated and pressurized using a thermocompression molding machine to bond the foam beads together to form a foam inner layer, and at the same time, to form a surface layer outside of the foam inner layer. In this step, the heating temperature is preferably carried out at 120 ℃ to 200 ℃. More preferably, it exists in the range of 150 degreeC-180 degreeC. Pressing conditions at this stage are 10Psi to 40Psi.

이하 본 발명에 따른 실시예를 참조하여 발명의 내용을 상술한다. 이는 발명의 범주를 한정하는 것은 아니며 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.
Hereinafter, with reference to the embodiment according to the present invention will be described in detail. This does not limit the scope of the invention and those skilled in the art will be able to perform various applications and modifications within the scope of the present invention based on the above contents.

폴리에틸렌 중량 25%(바젤사, 독일), 목 섬유 중량 15%, 탄산칼슘 중량 55%, 및 윤활제 5%로 이루어진 수지 복합체를 압출기에 투입하고 압출조건 150℃, 스크류회전속도 100rpm의 조건하에서 혼련 압출하여 압출물을 얻었다. 이때 다이의 온도는 150℃로 하였다. 상기 압출물을 수냉각하고 및 언더 커팅하여 펠렛 형태의 발포 비드를 얻었다. A resin composite consisting of 25% polyethylene (Basel, Germany), 15% wood fiber, 55% calcium carbonate, and 5% lubricant was charged to the extruder and kneaded and extruded under the conditions of an extrusion condition of 150 ° C. and a screw rotation speed of 100 rpm. To obtain an extrudate. At this time, the temperature of die | dye was 150 degreeC. The extrudate was water cooled and undercut to obtain foamed beads in pellet form.

다음으로 상기 발포 비드를 판형 성형 몰드에 투입하고 열압축 성형기를 이용하여 온도 150℃, 압력 20 Psi의 조건으로 30초 동안 가열 및 가압하여 상기 발포내층 및 표면층을 형성하여 5cm 두께의 판형의 목재-플라스틱 복합재 시편을 얻었다.
Next, the foam beads were put into a plate-molding mold, and heated and pressed for 30 seconds under a condition of a temperature of 150 ° C. and a pressure of 20 Psi using a heat compression molding machine to form the foam inner layer and the surface layer. Plastic composite specimens were obtained.

실시예 1의 수지 복합체에 수지 복합체 100 중량%에 대해 스티렌 에틸렌/부틸렌 공중합체(바젤사, 독일)를 10중량% 더 포함하는 것을 제외하고는 실시예 1의 조건과 동일하게 하여 목재-플라스틱 복합재 시편을 얻었다.
The resin composite of Example 1 was further subjected to the same conditions as in Example 1 except that the resin composite further contained 10% by weight of styrene ethylene / butylene copolymer (Basel, Germany) based on 100% by weight of the resin composite. Composite specimens were obtained.

평가evaluation

1. 발포 비드의 공극의 크기1. Size of voids in foam beads

상기 실시예 1 및 실시예 2에 따른 방법으로 형성된 발포 비드를 절단하여 전자주사현미경으로 발포 비드 내부를 확인하였다. 도 5는 발포 비드 내부의 전자주사현미경 사진이다. 상기 결과에 따르면 발포 비드 내부의 공극의 평균 크기가 500㎛ 이하인 것을 확인할 수 있다.
The foam beads formed by the method according to Example 1 and Example 2 were cut to check the foam beads inside with an electron scanning microscope. 5 is a scanning electron micrograph inside the foam beads. According to the results, it can be seen that the average size of the voids in the foam beads is 500 μm or less.

2. 비중측정2. Specific gravity measurement

비중측정기(신정정밀)를 이용해서 실시예 1 및 실시예 2의 시편의 비중을 측정하였다. 실시에 1의 경우에는 비중은 0.724이고 실시예 2의 경우에는 0.75인 것을 확인하였다. 이는 경량화 되지 않은 목재-플라스틱 복합재의 평균 비중인 1.1 내지 1.8에 비해 낮은 수치로 본원 발명에 따른 목재-플라스틱 복합재의 경량화가 달성되었음을 확인하였다.
Specific gravity of the specimens of Examples 1 and 2 was measured using a specific gravity measuring instrument (new precision). In the case of Example 1, the specific gravity was 0.724 and in the case of Example 2, it was confirmed that it was 0.75. It was confirmed that the weight reduction of the wood-plastic composite material according to the present invention was achieved at a low value compared to 1.1 to 1.8, which is an average specific gravity of the non-lightweight wood-plastic composite material.

3. 경도측정 3. Hardness measurement

쇼아 경도기(SATO사)를 이용해서 실시예 1 및 실시예 2의 시편의 경도를 측정하였다. 실시예 1 및 실시예 2의 경도 측정값은 각각 95 (Hs)이었으며 본원 발명에 따른 목재-플라스틱 복합재가 내외장재로 사용하기에 적합한 물성을 나타냄을 확인할 수 있었다.
The hardness of the specimen of Example 1 and Example 2 was measured using the Shoa hardness tester (SATO company). The hardness measurement value of Example 1 and Example 2 was 95 (Hs), respectively, and it was confirmed that the wood-plastic composite according to the present invention exhibited suitable physical properties for use as interior and exterior materials.

4. 열중량 분석4. Thermogravimetric Analysis

상기 실시예 1 및 2에서 얻어진 시편의 열중량을 분석하였다.
The thermogravimetric weight of the specimens obtained in Examples 1 and 2 was analyzed.

도 7은 실시예 1 및 2의 DSC 분석 결과이다. 이에 따르면 상기 시편들의 유리전이온도는 70℃, 녹는 점은 120℃로 나타났다.7 shows the DSC analysis results of Examples 1 and 2. FIG. According to this, the glass transition temperature of the specimens was 70 ℃, the melting point was 120 ℃.

도 8은 실시예 1 및 2의 TGA 분석 결과이다. 이에 따르면 400℃ 부근에서 수분 및 휘발성 물질이 소실되어 중량이 10% 감소하였으며, 550℃ 부근에서 유기물 약 40%가 탄화되었으며, 나머지 20%는 약 700℃ 부근에서 탄화되었다. 최종적으로 탄산칼슘 등의 무기물이 15%가 잔존하였음을 확인하였다. 이를 통해 본원 발명에 따른 목재-플라스틱 복합재는 무기계 발포제를 사용함으로써 난연성질이 개선됨을 확인하였다. 8 shows TGA analysis results of Examples 1 and 2. FIG. According to this, water and volatiles were lost at around 400 ° C., resulting in a 10% weight loss. At about 550 ° C., about 40% of organic matter was carbonized, and the remaining 20% was carbonized at about 700 ° C. Finally, it was confirmed that 15% of inorganic substances such as calcium carbonate remained. Through this, the wood-plastic composite according to the present invention was confirmed that the flame retardancy is improved by using an inorganic blowing agent.

Claims (9)

목분 또는 목섬유 15 내지 50 중량%, 합성수지 20 내지 60 중량%, 무기계 발포제 40 내지 70 중량%를 포함하는 수지 복합체를 원료로 포함하여 형성된 발포 비드를 포함하는 발포내층; 및
상기 발포내층을 표면 처리하여 형성된 표면층;
을 포함하며, 상기 발포내층과 표면층이 일체로 구성되는 것을 특징으로 하는 목재-플라스틱 복합재. An inner foam layer including foamed beads formed of a resin composite including 15 to 50 wt% of wood flour or wood fiber, 20 to 60 wt% of synthetic resin, and 40 to 70 wt% of inorganic blowing agent; And
A surface layer formed by surface treating the foam inner layer;
And a wood-plastic composite, wherein the foam inner layer and the surface layer are integrally formed. 제1항에 있어서,
상기 표면 처리는 상기 발포내층을 가열 및 가압하여 발포내층의 표면부를 용융 및 압착하는 것을 특징으로 하는 목재-플라스틱 복합재.The method of claim 1,
The surface treatment is a wood-plastic composite, characterized in that for heating and pressing the foam inner layer to melt and compress the surface portion of the foam inner layer. 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 합성수지는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 및 폴리스티렌으로 구성된 그룹 중에서 하나 이상 선택된 것을 특징으로 하는 목재-플라스틱 복합재.The method according to claim 1 or 2,
The synthetic resin is a wood-plastic composite, characterized in that at least one selected from the group consisting of polypropylene, polyethylene and polystyrene. 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 무기계 발포제는 중조 또는 탄산칼슘인 것을 특징으로 하는 목재 플라스틱 복합재.The method according to claim 1 or 2,
The inorganic blowing agent is wood plastic composite, characterized in that the sodium bicarbonate or calcium carbonate. 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 표면층의 두께는 상기 발포내층의 두께 대비 2 내지 10%인 것을 특징으로 하는 목재-플라스틱 복합재.The method according to claim 1 or 2,
The thickness of the surface layer is a wood-plastic composite, characterized in that 2 to 10% of the thickness of the foam inner layer. 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 수지 복합체는 상기 수지 복합체 100 중량%에 대하여 유기계 발포제를 5 내지 10 중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 목재-플라스틱 복합재.The method according to claim 1 or 2,
The resin composite is wood-plastic composite, characterized in that it further comprises 5 to 10% by weight of the organic blowing agent relative to 100% by weight of the resin composite. 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 수지 복합체는 상기 수지 복합체 100 중량%에 대하여 스티렌계 공중합체 또는 폴리올레핀계 공중합체를 3 내지 15 중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 목재-플라스틱 복합재.The method according to claim 1 or 2,
The resin composite is wood-plastic composite, characterized in that further comprises 3 to 15% by weight of the styrene-based copolymer or polyolefin-based copolymer with respect to 100% by weight of the resin composite. 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 수지 복합체는 상기 수지 복합체 100 중량%에 대하여 실리카, 발포제, 난연제, 윤활제, 활제, 광안정화제, 염료, 충진제 및 가소제로 이루어진 그룹에서 선택되는 하나 이상의 첨가제를 3 내지 15 중량% 더 포함하는 것을 특징으로 하는 목재-플라스틱 복합재.The method according to claim 1 or 2,
The resin composite further comprises 3 to 15% by weight of one or more additives selected from the group consisting of silica, foaming agent, flame retardant, lubricant, lubricant, light stabilizer, dye, filler and plasticizer based on 100% by weight of the resin composite. Wood-plastic composites. 목분 또는 목섬유 15 내지 50 중량%, 합성수지 20 내지 60 중량%, 무기계 발포제 40 내지 70 중량%를 포함하는 수지 복합체를 용융,압출 및 발포시켜 발포 비드를 제조하는 발포 비드 제조 단계;
상기 발포 비드를 가열 및 가압하여 상기 발포 비드로 구성된 발포내층을 형성하는 발포내층 형성 단계; 및
상기 발포내층의 표면을 가열 및 가압하여 발포내층의 표면부를 용융 및 압착함으로써 발포내층의 표면에 표면층을 형성시키는 표면 처리 단계;
를 포함하며, 상기 발포내층과 표면층이 일체로 구성되도록 하는 것을 특징으로 하는 목재-플라스틱 복합재 제조 방법.A step of preparing foam beads by melting, extruding and foaming a resin composite comprising 15 to 50 wt% of wood flour or wood fiber, 20 to 60 wt% of synthetic resin, and 40 to 70 wt% of inorganic blowing agent;
Forming a foamed inner layer comprising the foamed beads by heating and pressing the foamed beads; And
A surface treatment step of forming a surface layer on the surface of the foamed inner layer by melting and pressing the surface of the foamed inner layer by heating and pressing the surface of the foamed inner layer;
And a wood-plastic composite material manufacturing method, characterized in that the foam inner layer and the surface layer are integrally formed.
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