KR20140008904A - 친환경 합성목재 및 그 제조 방법 - Google Patents

친환경 합성목재 및 그 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20140008904A
KR20140008904A KR1020120076530A KR20120076530A KR20140008904A KR 20140008904 A KR20140008904 A KR 20140008904A KR 1020120076530 A KR1020120076530 A KR 1020120076530A KR 20120076530 A KR20120076530 A KR 20120076530A KR 20140008904 A KR20140008904 A KR 20140008904A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
weight
parts
powder
wood
starch
Prior art date
Application number
KR1020120076530A
Other languages
English (en)
Inventor
신형근
Original Assignee
신형근
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 신형근 filed Critical 신형근
Priority to KR1020120076530A priority Critical patent/KR20140008904A/ko
Publication of KR20140008904A publication Critical patent/KR20140008904A/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27N—MANUFACTURE BY DRY PROCESSES OF ARTICLES, WITH OR WITHOUT ORGANIC BINDING AGENTS, MADE FROM PARTICLES OR FIBRES CONSISTING OF WOOD OR OTHER LIGNOCELLULOSIC OR LIKE ORGANIC MATERIAL
    • B27N3/00—Manufacture of substantially flat articles, e.g. boards, from particles or fibres
    • B27N3/02—Manufacture of substantially flat articles, e.g. boards, from particles or fibres from particles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27M—WORKING OF WOOD NOT PROVIDED FOR IN SUBCLASSES B27B - B27L; MANUFACTURE OF SPECIFIC WOODEN ARTICLES
    • B27M1/00—Working of wood not provided for in subclasses B27B - B27L, e.g. by stretching
    • B27M1/08—Working of wood not provided for in subclasses B27B - B27L, e.g. by stretching by multi-step processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27N—MANUFACTURE BY DRY PROCESSES OF ARTICLES, WITH OR WITHOUT ORGANIC BINDING AGENTS, MADE FROM PARTICLES OR FIBRES CONSISTING OF WOOD OR OTHER LIGNOCELLULOSIC OR LIKE ORGANIC MATERIAL
    • B27N3/00—Manufacture of substantially flat articles, e.g. boards, from particles or fibres
    • B27N3/08—Moulding or pressing
    • B27N3/28—Moulding or pressing characterised by using extrusion presses
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L97/00—Compositions of lignin-containing materials
    • C08L97/02—Lignocellulosic material, e.g. wood, straw or bagasse

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Forests & Forestry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Dry Formation Of Fiberboard And The Like (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

본 발명은 천연물질과 합성수지 및 각종 첨가제를 함께 혼합하여 압출 성형한 친환경 합성목재 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 목분 50 내지 65 중량부, 전분 0.5 내지 5 중량부, 맥반석 분말 0.1 내지 5 중량부, PVC 20 내지 30 중량부, ABS 5 내지 20 중량부 및 유용 미생물군인 EM분말 0.05 내지 1 중량부와, 첨가제를 가열 혼합한 후 압축하여 성형된 친환경 합성목재를 제공한다.
본 발명에 의하면, 정화성이 우수한 맥반석과 유용 미생물인 EM이 포함되어 다이옥신 등 오염물질을 분해하고 수질을 정화하며, 항산화력, 항균력 및 항취력이 우수하여 기계적 성질이 저하되거나 변색되지 않고, 산성 물질을 알칼리화하여 합성목재가 산화되는 것을 방지할 뿐만 아니라, 표면의 마찰저항을 높여 미끄럼 방지 성능이 우수하고, 길이선열팽창계수가 낮아 변형이 없어 내구성이 우수하며, 천연목재에 가까운 느낌을 주는 효과가 있다.

Description

친환경 합성목재 및 그 제조 방법{ECO-FRIENDLY SYNTHETIC WOOD AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 합성목재 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 천연물질과 합성수지 및 각종 첨가제를 함께 혼합하여 압출 성형한 친환경 합성목재 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
통상적으로 실내·외용 마감재, 마루판, 문틀, 창호, 조경용 울타리, 휀스, 등산로 등 계단용 바닥재, 난간부재, 다리 등에 천연목재가 주로 사용되어 왔다.
천연목재는 질감은 우수하지만 습기에 취약하여 내수성이 좋지 못하고, 부식에 대한 저항성이 떨어지며, 표면의 마모도가 좋지 않고, 난연성이 떨어지며, 내구성이 좋지 않은 여러 가지 문제들을 내포하고 있다.
이러한 천연목재의 문제들을 보완함과 동시에 천연목재와 가장 근접하게 만들어진 것이 합성목재이고, 최근에는 건축용, 조경용 등의 내·외장재로 널리 보급되어 사용되고 있다.
이러한 합성목재는 목분(wood flour) 내지는 왕겨(chaff) 분말, 볏짚 분말 등과 같이 자연에서 생산되는 섬유질을 갖는 원료와, 열가소성 합성수지 및 각종 첨가물을 혼합한 후 압출기에서 고온으로 녹이면서 가압 이송시켜 금형을 통해 생산되고 있다.
이와 관련하여, 대한민국 공개특허공보 제10-1997-0073955호와 대한민국 공개특허공보 제10-2001-0055513호 등에서 합성목재의 제조 방법에 관하여 기술하고 있다.
그러나, 이러한 종래 기술은 목분과 합성수지의 이질적인 성질로 인하여 목분과 합성수지의 결합력이 저하되어 합성목재에 균열이 발생되거나 파손될 수 있는 문제가 있다.
또한, 미끄럼 방지 성능이 떨어져 산책로 및 등산로 등의 계단재나 건축용 바닥재로 설치되는 경우 습기가 높거나 비, 눈 등이 있는 경우 미끄럼이 발생하여 사고 가능성이 높은 문제가 있다.
더불어, 시간이 지남에 따라 합성목재 표면의 마모도가 증가하여 내구성과 미끄럼 방지 성능이 떨어지고, 항균성, 항취성, 항산화성이 떨어져 세균에 의해 부식, 부패되거나 변색되거나 기계적 성질이 저하되는 문제가 있다.
나아가, 외부의 물리적 충격에 의해 합성목재가 휘어지거나 구부러지고, 길이선열팽창계수가 높아 외부의 계절별, 주야간 온도 차에 의하여 쉽게 수축되거나 팽창되어 변형되므로 뒤틀림이 발생되거나 치수가 불안정해져 내구성이 저하되는 문제가 있다.
아울러, 화재 발생시 유독물질이 배출되는 문제도 발생한다.
본 발명은 상술된 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 정화성이 우수한 맥반석과 유용 미생물인 EM이 포함되어 다이옥신 등 오염물질을 분해하고 수질을 정화하며, 항산화력, 항균력 및 항취력이 우수하여 기계적 성질이 저하되거나 변색되지 않고, 산성 물질을 알칼리화하여 합성목재가 산화되는 것을 방지할 뿐만 아니라, 표면의 마찰저항을 높여 미끄럼 방지 성능이 우수하고, 길이선열팽창계수가 낮아 변형이 없어 내구성이 우수하며, 천연목재에 가까운 느낌을 주는 친환경 합성목재 및 그 제조 방법의 제공을 그 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 목분 50 내지 65 중량부, 전분 0.5 내지 5 중량부, 맥반석 분말 0.1 내지 5 중량부, PVC 20 내지 30 중량부, ABS 5 내지 20 중량부 및 유용 미생물군인 EM분말 0.05 내지 1 중량부와, 첨가제를 가열 혼합한 후 압축하여 성형된 친환경 합성목재를 제공한다.
또한, 본 발명은 왕겨 분말 50 내지 65 중량부, 전분 0.5 내지 5 중량부, 맥반석 분말 0.1 내지 5 중량부, PVC 20 내지 30 중량부, ABS 5 내지 20 중량부 및 유용 미생물군인 EM분말 0.05 내지 1 중량부와, 첨가제를 가열 혼합한 후 압축하여 성형된 친환경 합성목재를 제공한다.
이때, 본 발명의 상기 첨가제는 무독안정제 0.5 내지 5 중량부, 커플링제 1 내지 10 중량부, 착색제 0.1 내지 1 중량부, 활제 0.1 내지 0.5 중량부, UV 안정제 0.1 내지 0.5 중량부, 탄산칼슘 0.05 내지 0.5 중량부 중 적어도 하나 이상이 첨가되는 것에도 그 특징이 있다.
그리고, 본 발명은 목분, 전분 및 맥반석 분말을 건조기에서 건조하여 살균하는 건조 및 살균 단계; 목분 50 내지 65 중량부, 전분 0.5 내지 5 중량부, 맥반석 분말 0.1 내지 5 중량부, PVC 20 내지 30 중량부, ABS 5 내지 20 중량부 및 유용 미생물군인 EM분말 0.05 내지 1 중량부와 첨가제를 배합기에 넣고 가열하여 혼합물을 제조하는 가열 및 혼합 단계; 가열 및 혼합된 상기 혼합물을 압축하여 기재판을 성형하는 압축 및 성형 단계; 및 압축 및 성형된 상기 기재판을 냉각시키는 냉각 단계;를 포함하는 친환경 합성목재의 제조 방법를 제공한다.
더불어, 본 발명은 왕겨 분말, 전분 및 맥반석 분말을 건조기에서 건조하여 살균하는 건조 및 살균 단계; 왕겨 분말 50 내지 65 중량부, 전분 0.5 내지 5 중량부, 맥반석 분말 0.1 내지 5 중량부, PVC 20 내지 30 중량부, ABS 5 내지 20 중량부 및 유용 미생물군인 EM분말 0.05 내지 1 중량부와 첨가제를 배합기에 넣고 가열하여 혼합물을 제조하는 가열 및 혼합 단계; 가열 및 혼합된 상기 혼합물을 압축하여 기재판을 성형하는 압축 및 성형 단계; 및 압축 및 성형된 상기 기재판을 냉각시키는 냉각 단계;를 포함하는 친환경 합성목재의 제조 방법을 제공한다.
여기서, 본 발명의 상기 건조 및 살균 단계는 130 ~ 150℃의 온도에서 3 ~ 5 시간 동안 이루어지는 것에도 그 특징이 있다.
이와 함께, 본 발명의 상기 가열 및 혼합 단계에서 상기 첨가제는 무독안정제 0.5 내지 5 중량부, 커플링제 1 내지 10 중량부, 착색제 0.1 내지 1 중량부, 활제 0.1 내지 0.5 중량부, UV 안정제 0.1 내지 0.5 중량부, 탄산칼슘 0.05 내지 0.5 중량부 중 적어도 하나 이상이 첨가되는 것에도 그 특징이 있다.
나아가, 본 발명의 상기 가열 및 혼합 단계는 130℃ 이하의 영상 온도에서 이루어지는 것에도 그 특징이 있다.
추가로, 본 발명의 상기 압축 및 성형 단계는 170 ~ 250℃의 온도에서 이루어지는 것에도 그 특징이 있다.
아울러, 본 발명의 상기 냉각 단계는 10℃이하의 영상 온도에서 이루어지는 것에도 그 특징이 있다.
본 발명에 의하면, 정화성이 우수한 맥반석과 유용 미생물인 EM이 포함되어 다이옥신 등 오염물질을 분해하고 수질을 정화하며, 항산화력, 항균력 및 항취력이 우수하여 기계적 성질이 저하되거나 변색되지 않고, 산성 물질을 알칼리화하여 합성목재가 산화되는 것을 방지할 뿐만 아니라, 표면의 마찰저항을 높여 미끄럼 방지 성능이 우수하고, 길이선열팽창계수가 낮아 변형이 없어 내구성이 우수하며, 천연목재에 가까운 느낌을 주는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 친환경 합성목재의 제조방법에 관한 플로우 차트.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 친환경 합성목재의 제조방법에 관한 플로우 차트.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 친환경 합성목재에 대한 한국건설생활환경시험연구원(KCL)의 시험성적서.
도 3c는 KS F 3230에 따른 시험성적서 항목의 품질기준을 나타낸 표.
본 발명자는 종래의 합성목재가 목분과 합성수지의 이질적인 성질로 인하여 목분과 합성수지의 결합력이 저하되어 균열이 발생되거나 파손될 수 있고, 미끄럼 방지 성능이 떨어져 사고 가능성이 높으며, 표면의 마모도가 높고, 항균성, 항취성, 항산화성이 떨어지며, 외부의 물리적 충격에 의해 휘어지고, 길이선열팽창계수가 높아 숙축 및 팽창에 의해 변형되는 문제가 있음을 인지하고 이러한 문제들을 해결하기 위하여 연구와 노력을 거듭한 결과, 정화성이 우수한 맥반석 분말과 유용 미생물인 EM분말을 포함시켜 다이옥신 등 오염물질을 분해하고 수질을 정화하며, 항산화력, 항균력 및 항취력이 우수하여 기계적 성질이 저하되거나 변색되지 않고, 산성 물질을 알칼리화하여 합성목재가 산화되는 것을 방지할 뿐만 아니라, 표면의 마찰저항을 높여 미끄럼 방지 성능이 우수하고, 길이선열팽창계수가 낮아 변형이 없어 내구성이 우수하며, 천연목재에 가까운 느낌을 주는 친환경 합성목재 및 그 제조 방법에 관한 본 발명을 완성시켰다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 보다 상세히 설명한다.
[건조 및 살균 단계( S10 )]
도 1에 도시된 바와 같이, 먼저, 건조 및 살균 단계(S10)는 목분, 전분 및 맥반석 분말을 건조기에서 건조하여 살균하는 공정이다.
상기 목분, 전분 및 맥반석 분말은 미리 미세한 입자로 분쇄되어 입자 크기가 20 ~ 120메쉬(mesh)의 범위로 준비된다. 이는 이들의 입자가 작을수록 분산과 결합 등 가공성은 우수하지만 제품의 강도가 낮아지고, 반대로 입자가 크면 제품의 강도는 높아지지만 가공성이 떨어지는 특성이 있기 때문이다.
목분, 전분 및 맥반석 분말에 함유된 수분은 합성목재의 표면 형성에 악영향을 주고 공극을 초래할 수 있고, 세균 번식에 의한 부식 및 부패가 발생할 수 있기 때문에 미리 건조기에 투입되어 건조 및 살균되어야 한다.
더불어, 건조에 의해 목분 등의 함수율이 낮아질 수록 기계적 물성이 우수하고, 열에 대해 안정적이며 제품의 팽윤 현상을 줄일 수 있으므로 함수율이 낮도록 건조시킨다.
또한, 상기 건조 및 살균 단계(S10)는 130 ~ 150℃의 온도에서 3 ~ 5 시간 동안 수행되는 것이 바람직한 바, 이는 건조 및 살균 온도가 130℃ 미만이거나 건조 및 살균 시간이 3 시간 미만인 경우, 건조 및 살균 효과가 저하될 수 있고, 건조 및 살균 온도가 150℃를 초과하거나 건조 및 살균 시간이 5시간을 초과하는 경우 휘발성 물질의 방출, 변색, 냄새 및 목질 성분의 열화을 일으킬 수 있기 때문이다.
[가열 및 혼합 단계( S20 )]
상기 건조 및 살균 단계(S10)의 수행 후에, 목분 50 내지 65 중량부, 전분 0.5 내지 5 중량부, 맥반석 분말 0.1 내지 5 중량부, PVC 20 내지 30 중량부, ABS 5 내지 20 중량부 및 유용 미생물군인 EM분말 0.05 내지 1 중량부와 첨가제를 배합기에 넣고 가열하여 혼합물을 제조하는 가열 및 혼합 단계(S20)를 수행한다.
목분(wood flour)은 원목이나 폐목, 칩, 셰이빙 및 톱밥과 같은 물질을 분쇄기를 이용하여 미세한 가루의 형태로 분쇄시켜 만들어지고, 화학적 조성은 미소섬유로 이루어진 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스, 리그닌 및 저분자량의 왁스, 탄닌 및 로진 등이 포함되며, 합성목재에 목재와 같은 질감을 부여한다.
이때, 상기 목분은 50 내지 65 중량부가 포함되는 것이 바람직한 바, 상기 목분이 50 중량부 미만으로 포함되면, 합성목재의 목재와 같은 질감이 현저히 저하되고, 목재 고유의 탄성도 감소하며, 상기 목분이 65 중량부를 초과하여 포함되면, 합성목재의 내구성과 강도가 저하될 수 있고, 제대로 압출이 이루어지지 않아 압출 성형이 곤란해지기 때문이다.
전분(sratch)은 옥수수, 감자, 고구마 등에서 얻어진 매우 부드러운 분말로서, 고온에서 가압하면 전분의 결정체가 경화되어서 합성목재를 단단하게 한다.
이때, 상기 전분은 0.5 내지 5 중량부가 포함되는 것이 바람직한 바, 상기 전분이 0.5 중량부 미만으로 포함되면 상술한 효과가 저하되고, 상기 전분이 5 중량부를 초과하여 포함되면 합성목재의 강도가 오히려 저하될 수 있기 때문이다.
맥반석 분말은 원적외선을 방출하고, 산성의 수질을 알칼리화하여 합성목재가 산화되는 것을 방지하며, 유해 세균 등을 분해하고, 탈취 성능도 우수하다.
이때, 상기 맥반석 분말은 0.1 내지 5 중량부가 포함되는 것이 바람직한 바, 상기 맥반석 분말이 0.5 중량부 미만으로 포함되면 상술한 효과가 저하되고, 과도하게 포함되는 경우 비용이 증가하기 때문이다.
PVC(Poly Vinyl chloride)와 ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene)는 모두 가공성이 우수한 대표적인 열가소성 수지로서, 상기 PVC는 칩이나 분말 형태로 합성목재에 혼합되어 압출 성형될 경우 합성수지의 내수성, 부식 저항성, 난연성 및 내구성이 증가하게 된다.
이때, 상기 PVC는 20 내지 30 중량부가 포함되는 것이 바람직한 바, 상기 PVC는 20 중량부 미만으로 포함되면, 목분의 분산과 결합력이 저하될 수 있고, 그로 인하여 합성목재의 강도와 내구성이 저하되는 문제가 있으며, 상기 PVC가 30 중량부를 초과하면, 합성목재의 탄성과 복원력이 저하되는 문제가 있기 때문이다.
또한, 상기 ABS는 아크릴과 부타디엔 및 스티렌을 중합한 합성수지로서, 칩이나 분말 형태로 사용되고, 아크릴계로서 목분과 친화도가 우수하여 목분이 원활히 분산되고, 목분과 잘 혼용되어 결합력이 우수할 뿐만 아니라, 합성목재에 우수한 탄성을 부여하여 미끄럼 방지 성능을 부여하고, 뛰어난 표면 광택도 제공한다.
이때, 상기 ABS 5 내지 20 중량부가 포함되는 것이 바람직한 바, 상기 ABS 5 중량부 미만으로 포함되면 상술된 효과가 저하되고, 상기 ABS가 20 중량부를 초과하여 포함되면, PVC와의 혼합 비율이 적정하지 않게 되고 목재와 같은 질감의 목재의 기본 특성이 떨어지기 때문이다.
이와 같이, 상기 ABS는 합성목재에 탄성을 부여하여 표면의 마찰저항을 높이고, 이로써 합성목재에 요철을 형성시키는 공정을 별도로 수행하지 않고도 미끄럼 방지 성능을 갖게 되는 것이다.
또한, 상기 PVC와 ABS는 상술한 바와 같은 적정 비율로 목분 등과 함께 혼합되면 길이선열팽창계수가 낮아 변형이 없고 내구성도 우수하다.
EM(Effective microorganism)은 자연계에 존재하는 수많은 미생물중에서 사람에게 유익한 유용 미생물군을 의미하고, 여기에는 광합성세균, 유산균, 효모균, 방선균 등이 있으며, 이들 균들 간의 복잡한 공존공영관계가 만들어내는 발효생성물의 항산화력이 EM의 효과라고 말할 수 있다.
광합성세균은 토양이 받는 빛과 열을 에너지원으로 식물의 뿌리로부터 분비물, 유기물 또는 유해가스 등을 먹이로 하여 질소화합물, 아미노산, 생리활성물질, 당류 등 식물의 생육을 촉진시키는 다수의 물질을 합성하는 독립영양 미생물이다. 이들의 대사물은 식물에도 직접 흡수되지만 다른 미생물이 번식하는 먹이로도 되며, 토양에서 광합성세균이 증가하면 다른 유효한 토양미생물도 증가한다. 예를 들면, 식물 뿌리에서는 흡수되지 못한 불용성 인산을 식물에 공급할 수 있는 능력이 있는 VA 균근류가 증가하며, 또한 질소 고정균의 일종인 아조토박터와 공생하여 질소 고정능력을 촉진하다.
유산균은 광합성세균, 호모균 등에서 받은 당류를 갖고 유산을 만들어낸다. 유산은 강한 살균력이 있으며 특히 유해한 미생물의 활동과 유기물의 급격한 부패분해를 억제한다. 유산균은 리그닌이나 셀룰오소스 등의 난분해성 유기물의 분해를 용이하게 하는 동시에 미분해 유기물이 일으키는 갖가지 폐해를 방지하고 유기물을 발효 분해시키는 중요한 활동을 한다.
호모균은 호모균이 갖고 있는 발효력을 이용하여 작물의 뿌리에서 배출되는 분비물, 광합성세균이 배출하는 아미노산, 당류나 토양 속의 유기물 등을 작물에 유용한 물질로 변화시키며, 그것과 효모균이 만들어 내는 생리활성물질 등은 뿌리와 세포의 분열을 활성화시킨다. 또한 다른 유용미생물(유산균, 방선균)을 증식시키는 역할도 한다.
방선균은 세균과 곰팡이의 중간 형태의 균으로 광합성세균이 만들어내는 아미노산을 받아서 항생물질을 만들어 내고, 그것으로 병원균을 억제하거나 유해한 곰팡이나 세균류가 증식하는데 필요한 물질을 선점하여 증식을 억제하는 역할을 하며, 다른 미생물을 위하여 서식하기 좋은 환경을 만들어낸다. 더불어 방선균은 다이옥신, 포름알데히드 및 휘발성유기화합물(VOC) 등 오염물질을 분해한다. 또한, 방선균은 광합성세균과 공존하기 때문에 단독으로 보다는 광합성세균과 혼재하는 상황에서 정균작용을 배가시킨다. 그리고 방선균은 아조토박터나 VA균근류의 활동을 조장하는 역할도 하고 있다.
이상과 같이, EM분말에 포함된 광합성세균, 유산균, 효모균 및 방선균 등의 유용 미생물군은 각기 중요한 활동을 하고 있고, 특히 중심적인 역할을 하고 있는 것은 광합성세균으로서, 이러한 광합성세균의 합성활동에 의하여 다른 미생물들의 활동이 유지되고 있지만, 광합성세균도 다른 미생물이 만들어내는 물질을 활용하여 공존공영의 관계를 갖고 있다.
따라서, 합성목재에 포함된 EM 분말의 유용 미생물군의 작용에 의하여 유해한 미생물이 억제됨과 동시에 유용 미생물들이 풍부해지며, 다이옥신, 포름알데히드 및 휘발성유기화합물(VOC) 등 오염물질을 분해하고, 수질을 정화하며, 부패를 방지하고, 항산화력, 항균력 및 항취력이 크게 발휘될 수 있는 것이다.
상기 EM 분말은 EM원액을 숙성, 정제하여 분말로 제조한 것으로 EM분말 0.05 내지 1 중량부가 포함되는 것이 바람직한 바, 상기 EM 분말이 0.05 중량부 미만으로 포함되면 상술한 효과가 부족하고, 상기 EM 분말이 과도하게 포함되면 비용이 증가하기 때문이다.
이와 함께, 상기 가열 및 혼합 단계(S20)에서 상기 첨가제는 무독안정제 0.5 내지 5 중량부, 커플링제 1 내지 10 중량부, 착색제 0.1 내지 1 중량부, 활제 0.1 내지 0.5 중량부, UV 안정제 0.1 내지 0.5 중량부, 탄산칼슘 0.05 내지 0.5 중량부 중 적어도 하나 이상이 첨가될 수 있다.
첨가제(additives)는 합성목재의 내구성과 가공성에 영향을 미치는 보조재 역할을 하는 것으로, 합성목재의 가공 성능을 개선하거나, 사용 중 산화되거나 자외선(UV)에 대한 안정성을 높이고, 기계적 성질을 개선시키며, 내구성도 증가시키는 기능을 한다.
즉, 무독안정제(non toxic complex)는 안정성을 갖고 인체에 무해한 물질이고, 커플링제(coupling agents)는 친수성인 목분과 소수성인 합성수지와의 결합력을 개선시키기 위하여 사용되는 것이며, 제품의 치수안정, 충격강도 및 목분의 분산에도 영향을 끼친다.
또한, 착색제(colorants)는 색의 안정성을 부여하고, 목재와 같은 외양을 나타내며, 자외선(UV)에 대한 저항성을 높이는 기능을 하고, 활제(lubricants)는 목분의 분산성을 높여주어 합성목재 제품의 표면 성질을 개선시킨다.
그리고, UV안정제(UV stabilizers)는 태양광선으로부터 자외선을 차단시켜 기계적 성질이 저하되거나 변색을 일으키는 원인을 사전에 방지하는바, 이는 목분의 주성분인 셀룰로오스와 리그닌이 외부에 노출시 변색이 되고, 합성수지는 자외선(UV)의 존재 하에 변색이 일어나기 때문이다.
더불어, 탄산칼슘은 미네랄 충전제(mineral fillers)로서, 합성목재의 충격강도, 굽힘강도, 열변형 등 사용중에 일어나는 장기적인 변형을 개선하기 위하여 선택적으로 사용된다.
나아가, 상기 가열 및 혼합 단계(S20)는 130℃ 이하의 영상 온도하에서 천연재료와 합성수지 및 첨가제를 배합기에 넣고 교반하여, 목분 세포가 PVC와 안전하게 혼화되도록 혼합물을 제조한다.
[압축 및 성형 단계( S30 )]
상기 가열 및 혼합 단계(S20)의 수행 후에, 가열 및 혼합된 상기 혼합물을 압축하여 기재판을 성형하는 압축 및 성형 단계(S30)를 수행한다.
상기 압축 및 성형 단계(S30)는 상기 가열 및 혼합 단계(S20)에서 제조된 혼합물을 170 ~ 250℃의 온도에서 압축하면서 기재판을 성형하게 되는데, 목분 세포의 탄화를 방지하고, 안전성 및 반동성을 고려하여 250℃를 넘지 않도록 한다.
이때, 압출기에 의하여 압축되어 배출되는 부위에 다이스를 장착하여 기재판을 성형하고, 상기 기재판은 다이스의 형상에 따라 기다란 판재이거나 중공부가 형성된 사각기둥, 파이프 형상 등 다양하게 변형될 수 있다.
[냉각 단계( S40 )]
상기 압축 및 성형 단계(S30)의 수행 후에, 압축 및 성형된 상기 기재판을 냉각시키는 냉각 단계(S40)를 수행한다.
즉, 압출기에서 배출되는 기재판을 냉각장치에 통과시키면서 냉각수에 의해 냉각시키며, 이때 상기 냉각 단계(S40)는 10℃이하의 영상 온도에서 이루어짐으로써, 기재판을 경화시키고 고품질의 합성목재 제품을 얻을 수 있다.
그리고, 냉각된 기재판은 원하는 규격대로 절단하여 사용된다.
지금까지, 목분이 주재료로 포함된 친환경 합성목재 및 그 제조 방법에 대하여 설명하였지만, 도 2에 도시된 바와 같이 왕겨 분말이 주재료로 포함된 친환경 합성목재 및 그 제조 방법의 경우에도 목분이 왕겨 분말로 변경되었을 뿐 나머지 구성 및 효과는 동일하다.
왕겨(chaff)는 벼의 겉겨로서 나오는 벼의 부산물로서, 상기 목분과 같이 셀룰로오스와 리그닌을 함유하고 있어 상기 목분을 대체하여 합성목재의 주성분으로 사용하고, 상기 왕겨 분말은 50 내지 65 중량부가 포함되는 것이 바람직한 바, 상기 왕겨 분말이 50 중량부 미만으로 포함되면, 합성목재의 목재와 같은 질감이 현저히 저하되고, 목재 고유의 탄성도 감소하며, 상기 왕겨 분말이 65 중량부를 초과하여 포함되면, 합성목재의 내구성과 강도가 저하될 수 있고, 제대로 압출이 이루어지지 않아 압출 성형이 곤란해지기 때문이다.
목분, 전분 및 맥반석 분말을 건조기에 넣고 145℃에서 4시간 동안 건조 및 살균하고, 건조 및 살균된 중량%로 목분 55%에 PVC 20%, ABS 20%를 첨가하고, 또한 전분 1.5%와, 맥반석 분말 0.5%와, EM 분말 0.1%가 포함된 기타 첨가제 5%를 배합기에 함께 넣고 130℃를 초과하지 않는 온도 범위에서 혼합 및 가열하여 혼합물을 제조하였다.
그리고, 상기 혼합물을 200℃로 조정된 압출기로 압축하여 기재판을 성형하고, 냉각장치를 통과시켜 냉각수로 냉각시킨 후에 절단기로 적정 규격으로 절단하여 본 발명에 따른 친환경 합성목재를 제조하였다.
이와 같이 제조된 친환경 합성목재에 대하여 한국건설생활환경시험연구원(KCL)에 시험평가 및 분석을 의뢰하였고, KCL에서 시험평가 및 분석을 한 결과, 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같은 시험성적서를 얻었고, 이를 요약하여 표 1에 나타내었다.
[표 1]
Figure pat00001
상기 표 1의 결과에서 알 수 있듯이, 포름알데히드 방산량, 총휘발성유기화합물의 양은 품질기준보다 현저히 낮고, Pb, Cd, Cr, Hg, As 등 유해물질이 검출되지 않아 친환경적이고, 인체에 무해한 제품임을 확인할 수 있다.
또한, 길이선열팽창계수가 품질기준보다 현저히 낮아 기후나 온도 변화에 따른 수축과 팽창에 의한 변형이 적어 내구성이 우수함을 확인할 수 있다.
그리고, 미끄럼 저항성은 0.54로서 품질기준인 0.4를 훨씬 넘는 수치이고, 이와 같이, 본 발명에 따른 친환경 합성목재는 미끄럼 저항성이 현저히 뛰어난 것으로 나타났으며, 이로써 표면의 마찰저항이 높아 바닥재로도 우수한 제품임을 확인할 수 있다.
더불어, 충격강도, 최대굴곡하중, 굴곡크리프변형률, 충격저항성, 뒤틀림성, 동결융해 등의 수치도 품질기준보다 모두 우수하므로, 본 발명에 따른 친환경 합성목재는 기계적 강도가 높고 변형이 적으며 내구성이 우수함을 확인할 수 있다.
또한, 난연성 탄화길이가 11cm로서 품질기준인 20cm 보다 훨씬 작고, 난연성 불꽃의 잔류시간도 1초 이내로서 품질기준인 10초 이내이므로, 본 발명에 따른 친환경 합성목재는 난연성이 부여되어 화재발생시 위험이 감소됨을 확인할 수 있다.
아울러, 나사못유지력이 1635로서 품질기준인 400보다 현저히 높고, 이로 인하여 사용중 수축이나 갈라짐이 덜함을 확인할 수 있다.
이상, 목분이 주성분으로 포함된 실시예에 대한 시험성적서를 기준으로 설명하였으나, 목분과 구성 성분이 유사한 왕겨 분말이 포함되는 경우에도 동일한 효과가 나타날 것은 당업자에게 자명할 것이다.
결국, 본 발명에 따른 친환경 합성목재 및 그 제조 방법에 의하면, 정화성이 우수한 맥반석과 유용 미생물인 EM이 포함되어 다이옥신 등 오염물질을 분해하고 수질을 정화하며, 항산화력, 항균력 및 항취력이 우수하여 기계적 성질이 저하되거나 변색되지 않고, 산성 물질을 알칼리화하여 합성목재가 산화되는 것을 방지할 뿐만 아니라, 표면의 마찰저항을 높여 미끄럼 방지 성능이 우수하고, 길이선열팽창계수가 낮아 변형이 없고 내구성이 우수하다.
본 발명에서 상기 실시 형태는 하나의 예시로서 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 갖고 동일한 작용효과를 이루는 것은 어떠한 것이라도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

Claims (10)

  1. 목분 50 내지 65 중량부, 전분 0.5 내지 5 중량부, 맥반석 분말 0.1 내지 5 중량부, PVC 20 내지 30 중량부, ABS 5 내지 20 중량부 및 유용 미생물군인 EM분말 0.05 내지 1 중량부와, 첨가제를 가열 혼합한 후 압축하여 성형된 친환경 합성목재.
  2. 왕겨 분말 50 내지 65 중량부, 전분 0.5 내지 5 중량부, 맥반석 분말 0.1 내지 5 중량부, PVC 20 내지 30 중량부, ABS 5 내지 20 중량부 및 유용 미생물군인 EM분말 0.05 내지 1 중량부와, 첨가제를 가열 혼합한 후 압축하여 성형된 친환경 합성목재.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 첨가제는 무독안정제 0.5 내지 5 중량부, 커플링제 1 내지 10 중량부, 착색제 0.1 내지 1 중량부, 활제 0.1 내지 0.5 중량부, UV 안정제 0.1 내지 0.5 중량부, 탄산칼슘 0.05 내지 0.5 중량부 중 적어도 하나 이상이 첨가되는 것을 특징으로 하는 친환경 합성목재.
  4. 목분, 전분 및 맥반석 분말을 건조기에서 건조하여 살균하는 건조 및 살균 단계;
    목분 50 내지 65 중량부, 전분 0.5 내지 5 중량부, 맥반석 분말 0.1 내지 5 중량부, PVC 20 내지 30 중량부, ABS 5 내지 20 중량부 및 유용 미생물군인 EM분말 0.05 내지 1 중량부와 첨가제를 배합기에 넣고 가열하여 혼합물을 제조하는 가열 및 혼합 단계;
    가열 및 혼합된 상기 혼합물을 압축하여 기재판을 성형하는 압축 및 성형 단계; 및
    압축 및 성형된 상기 기재판을 냉각시키는 냉각 단계;를 포함하는 친환경 합성목재의 제조 방법.
  5. 왕겨 분말, 전분 및 맥반석 분말을 건조기에서 건조하여 살균하는 건조 및 살균 단계;
    왕겨 분말 50 내지 65 중량부, 전분 0.5 내지 5 중량부, 맥반석 분말 0.1 내지 5 중량부, PVC 20 내지 30 중량부, ABS 5 내지 20 중량부 및 유용 미생물군인 EM분말 0.05 내지 1 중량부와 첨가제를 배합기에 넣고 가열하여 혼합물을 제조하는 가열 및 혼합 단계;
    가열 및 혼합된 상기 혼합물을 압축하여 기재판을 성형하는 압축 및 성형 단계; 및
    압축 및 성형된 상기 기재판을 냉각시키는 냉각 단계;를 포함하는 친환경 합성목재의 제조 방법.
  6. 제 4항 또는 제 5항에 있어서,
    상기 건조 및 살균 단계는 130 ~ 150℃의 온도에서 3 ~ 5 시간 동안 이루어지는 것을 특징으로 하는 친환경 합성목재의 제조 방법.
  7. 제 4항 또는 제 5항에 있어서,
    상기 가열 및 혼합 단계에서 상기 첨가제는 무독안정제 0.5 내지 5 중량부, 커플링제 1 내지 10 중량부, 착색제 0.1 내지 1 중량부, 활제 0.1 내지 0.5 중량부, UV 안정제 0.1 내지 0.5 중량부, 탄산칼슘 0.05 내지 0.5 중량부 중 적어도 하나 이상이 첨가되는 것을 특징으로 하는 친환경 합성목재의 제조 방법.
  8. 제 4항 또는 제 5항에 있어서,
    상기 가열 및 혼합 단계는 130℃ 이하의 영상 온도에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 친환경 합성목재의 제조 방법.
  9. 제 4항 또는 제 5항에 있어서,
    상기 압축 및 성형 단계는 170 ~ 250℃의 온도에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 친환경 합성목재의 제조 방법.
  10. 제 4항 또는 제 5항에 있어서,
    상기 냉각 단계는 10℃이하의 영상 온도에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 친환경 합성목재의 제조 방법.
KR1020120076530A 2012-07-13 2012-07-13 친환경 합성목재 및 그 제조 방법 KR20140008904A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120076530A KR20140008904A (ko) 2012-07-13 2012-07-13 친환경 합성목재 및 그 제조 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120076530A KR20140008904A (ko) 2012-07-13 2012-07-13 친환경 합성목재 및 그 제조 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20140008904A true KR20140008904A (ko) 2014-01-22

Family

ID=50142548

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120076530A KR20140008904A (ko) 2012-07-13 2012-07-13 친환경 합성목재 및 그 제조 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20140008904A (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101718475B1 (ko) * 2016-07-25 2017-03-21 주식회사 케이폴리텍 미끄럼 저항성이 향상된 다층 합성목재 바닥재 및 그 제조방법
KR102414128B1 (ko) 2021-11-04 2022-06-29 대진산업(주) 목질 섬유의 pvc 수지와의 혼합성, 접착성이 현저하게 향상하여 장기 내구성이 우수한 pvc 합성 목재
KR102449416B1 (ko) 2022-04-14 2022-09-30 주식회사 엔투하이텍 내구성 및 항균성이 우수한 합성목재 및 이의 제조방법
KR102467820B1 (ko) 2022-03-02 2022-11-17 주식회사 삼진우드 미끄럼 저항성 향상과 변색 및 부식 방지 기능이 향상된 합성목재 바닥판 제조용 원재료 혼합장치

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101718475B1 (ko) * 2016-07-25 2017-03-21 주식회사 케이폴리텍 미끄럼 저항성이 향상된 다층 합성목재 바닥재 및 그 제조방법
KR102414128B1 (ko) 2021-11-04 2022-06-29 대진산업(주) 목질 섬유의 pvc 수지와의 혼합성, 접착성이 현저하게 향상하여 장기 내구성이 우수한 pvc 합성 목재
KR102467820B1 (ko) 2022-03-02 2022-11-17 주식회사 삼진우드 미끄럼 저항성 향상과 변색 및 부식 방지 기능이 향상된 합성목재 바닥판 제조용 원재료 혼합장치
KR102449416B1 (ko) 2022-04-14 2022-09-30 주식회사 엔투하이텍 내구성 및 항균성이 우수한 합성목재 및 이의 제조방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100987698B1 (ko) 친환경 합성목재 조성물 및 이로 제조된 합성목재
KR102061126B1 (ko) 강도 및 내후성이 우수한 합성목재 및 그 제조방법
KR101062659B1 (ko) 대나무 목질분을 함유하는 합성 목재용 복합재료 및 그 제조방법, 이를 이용하여 제조된 합성 목재
KR101757904B1 (ko) 잣피를 이용한 데크 제조용 펠릿 조성물
KR101756821B1 (ko) 폐플라스틱을 이용한 합성목재 및 그의 제조 방법
CN1621440A (zh) 塑料木化板材及其制备方法
EP2997079A1 (de) Biowerkstoffprodukt auf basis von sonnenblumenkernschalen bzw. sonnenblumenkernhülsen
EP2780256A1 (de) Biokomposit bzw. biowerkstoff mit sonnenblumenkernschalen/-hülsen
CN104927241A (zh) 一种防霉抗菌木塑材料配方
KR20140008904A (ko) 친환경 합성목재 및 그 제조 방법
KR102113446B1 (ko) 스톤 플라스틱 복합판재(spc)용 코어층 조성물, 스톤 플라스틱 복합판재(spc)/바닥재 및 이의 제조방법
EP2492255A2 (en) Reed composite material, method for producing a reed composite material, and construction material using same
CN102627795A (zh) 防霉防静电塑木复合材料及其制备方法
CN105062109A (zh) 一种抗菌防霉木塑材料
KR20160046709A (ko) 반탄화 목분을 함유하는 합성 목재 조성물
KR20210111669A (ko) 내후성 합성목재 제조방법 및 내후성 합성목재
KR102415879B1 (ko) 친환경 생분해성 목분 플라스틱 및 이의 제조방법
CN102746561A (zh) 一种木塑材料及其制备方法
KR101266151B1 (ko) 팜 부산물과 팜 슬러지를 이용한 보드 및 그 제조방법
KR101992602B1 (ko) 대나무 분말이 포함된 합성목재 제조방법
KR102016880B1 (ko) 폐자원의 재활용을 통한 친환경 합성목재 제조방법
KR102261370B1 (ko) 코코넛 속껍질을 포함하는 목재 스트랜드 보드 조성물 및 이에 의해 제조된 목재 스트랜드 보드
KR101549875B1 (ko) 고강도 및 수축팽창율이 낮은 합성목재, 및 이의 제조방법
KR102335163B1 (ko) 난연성 합성목재 및 그 제조방법
KR101489242B1 (ko) Hips-sbr 하이브리드 복합체를 포함하는 미끄럼 방지성능과 열 안정성을 가지는 합성목재 조성물 및 이에 의해 제조된 합성목재

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right