KR100301394B1 - 물성증강제로표면처리한목분및그목분이첨가된합성목재제조용염화비닐수지계조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 경량성 건축 내·외장재인 문틀, 창틀, 바닥재, 몰딩류 등 광범위한 분야의 천연목재를 대체할 합성목재를 제조하는데 쓰이는 목분에 있어서, 표면을 물성증강제로 처리하여 수지와의 상용성을 향상시킨 목분에 관한 것이다.
또한 본 발명은 합성목재를 제조하는데 쓰이는 염화비닐수지계 조성물에 있어서, 염화비닐수지에 목분을 첨가함으로써 압출 성형물에 천연목재와 유사한 외관 및 표면 질감을 부여하고 성형품의 성형시 수축률을 감소시키고 가공성에 있어서도 용접, 밴딩(bending) 등의 염화비닐수지 가공방법 이외에 대패질, 못질 등의 목재 가공방법으로 가공할 수 있도록 할 뿐만 아니라, 상기의 표면을 물성증강제로 처리한 목분을 사용함으로써 혼련시 수지 내에서 목분의 분산성 및 압출 성형시 용융 수지의 흐름성을 좋게 하고 또 성형된 성형품의 인장 강도, 굴곡 강도 및 내충격성 등의 기계적 특성을 크게 하며, 또한 금속 산화물 등의 중화제를 사용하여 압출 성형시 목분이 탄화되어 생기는 유해 물질인 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO2) 등의 목가스(木 gas)와 잔류 수분을 처리함으로써 목가스에 의해 압출 설비가 부식되거나 수명이 단축되고 압출 성형의 효율이 감소하며 압출 성형품의 표면거칠음 현상과 핀홀현상을 방지하고 또 잔류 수분에 의해 성형품이 쉽게 부패되는 문제점을 해결한 목분이 첨가된 염화비닐수지계 조성물에 관한 것이다.

Description

물성증강제로 표면처리한 목분 및 그 목분이 첨가된 합성목재 제조용 염화비닐수지계 조성물
본 발명은 표면을 물성증강제로 처리하여 수지와의 상용성을 향상시킨 목분 및 그 목분이 첨가되어 천연목재와 유사한 외관 및 표면 질감을 부여하고 또한 압출 공법으로 원하는 형상의 제품을 자유롭게 만들 수 있는 합성목재 제조용 염화비닐수지계 조성물에 관한 것이다.
근래에 들어 천연목재에 대한 소비자의 선호도가 크게 증가하고 있으며 또한 전세계적으로 환경 보존 문제가 크게 대두되고 있다.
산림자원이 절대적으로 부족하여 사용 목재의 70％ 이상을 수입에 의존하고 있는 우리나라에서는 목재 채취국의 벌목 제한이나 원화 상승에 따른 가격 급등으로 인해 목재 구득란이 심화되고 있으며 따라서 목재의 대체소재 개발이 시급한 실정이다.
최근 천연목재와 유사한 외관 및 표면 질감을 가진 합성목재에 관한 연구가 많이 이루어지고 있는데 이러한 합성목재를 제조하는데 쓰이는 목분 및 그 목분이 첨가된 합성목재 제조용 염화비닐수지계 조성물의 종래 기술을 보면 다음과 같다.
우선 염화비닐수지에 어떠한 처리도 하지 않은 체 목분만을 첨가한 합성목재 제조용 염화비닐수지계 조성물은 목분과 수지의 상용성이 낮아 혼련시 수지 내에서 목분의 분산성이 좋지 않고, 압출 성형시 용융 수지의 흐름성이 좋지 않으며, 성형된 성형품의 인장 강도, 굴곡 강도 및 내충격성 등의 기계적 특성이 크게 떨어지는 문제점이 있었다. 또한 이러한 문제점은 염화비닐수지에 첨가한 목분의 양이 증가할수록 이에 비례하여 더욱 확연히 나타났다.
일본국 공개특허 평 8-25318호의 합성목재 제조용 염화비닐수지계 조성물은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 염화비닐수지와 목분의 상용성을 크게 하기 위하여 에폭시기를 가진 염화비닐-초산비닐-아릴글리시딜에테르 공중합체를 상용화제로 사용하였다.
이 상용화제를 사용한 합성목재 제조용 염화비닐수지계 조성물은 압출 성형한 성형품의 인장 강도 등 기계적 특성을 어느 정도 향상시키기는 하였으나 압출 성형시 고온에서 목분이 탄화되면서 생기는 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO2) 등의 목가스(木 gas) 및 잔류 수분을 처리하지 못하여 이 처리하지 못한 목가스에 의해 압출 설비가 부식되거나 수명이 단축되고 압출 성형의 효율이 감소하며 성형품에 표면거칠음과 핀홀(pinhole)이 발생하고, 또한 잔류 수분에 의해 성형품이 쉽게 부패되는 문제점이 있었다. 이때 핀홀이란 얇은 플라스틱 성형품에 마치 핀으로 찌른 것과 같은 형상으로 형성된 미세한 구멍을 말한다.
이에 본 발명에서는 목분 표면을 물성증강제로 처리하여 수지와의 상용성을 향상시킨 목분을 제공하고자 한다.
또한 본 발명에서는 천연목재와 유사한 외관 및 표면 질감을 부여한 염화비닐수지계 합성목재 제조용 염화비닐수지계 조성물을 구성함에 있어서, 상기 물성증강제로 표면처리한 목분을 사용함으로써 혼련시 수지 내에서 목분의 분산성 및 압출 성형시 용융 수지의 흐름성을 좋게 하고 또 성형된 성형품의 인장 강도, 굴곡 강도 및 내충격성 등의 기계적 특성을 크게 하며, 또한 금속 산화물 등의 중화제를 사용하여 압출 성형시 목분이 탄화되어 생기는 유해 물질인 목가스와 잔류 수분을 처리함으로써 목가스에 의해 압출 설비가 부식되거나 수명이 단축되고 압출 성형의 효율이 감소하며 압출 성형품의 표면거칠음 현상과 핀홀현상을 방지하고, 또 잔류 수분에 의해 성형품이 쉽게 부패되는 문제점을 해결한 목분이 첨가된 염화비닐수지계 조성물을 제공하고자 한다.
이하 본 발명인 물성증강제로 표면처리한 목분 및 그 목분을 첨가한 합성목재 제조용 염화비닐수지계 조성물을 상세하게 설명한다.
먼저 물성증강제로 표면처리한 목분을 보면 다음과 같다.
건조시킨 목분과 물성증강제를 고속믹서에 투입한 후 상부 덮개를 덮고 고속믹서를 80∼110℃, 600∼1200rpm 으로 5∼10분간 회전시켜 목분 표면에 활성반응기가 형성될 수 있도록 잘 혼련시킨다.
이때 목분은 입자 크기가 10∼200㎛, 바람직하게는 50∼100㎛ 인 것이 적당하다.
입자 크기가 200㎛ 이상의 목분을 첨가한 합성목재 제조용 염화비닐수지계 조성물로 압출 성형한 성형품은 기계적 특성이 떨어지고, 입자 크기가 10㎛ 이하의 목분을 염화비닐수지와 혼련할 때에는 목분의 분진(粉塵) 비산(飛散)의 문제가 발생한다.
목분은 또한 수분 함량이 7％ 이내, 바람직하게는 2％ 이내가 되도록 건조시킨 것이 바람직하다. 위 범위 내의 목분을 첨가한 합성목재 제조용 염화비닐수지계 조성물을 압출 성형할 때 목분에서 나오는 수분의 양은 최소화된다.
물성증강제로는 실란계, 티타네이트계, 지르코네이트계 커플링(coupling)제를 사용한다. 이러한 커플링제의 예로는 아래의 구조식Ⅰ 내지 구조식 Ⅳ의 화합물이 있다.
물성증강제의 사용량은 목분 85∼99 중량％에 물성증강제 15∼1 중량％, 바람직하게는 목분 90∼95 중량％에 물성증강제 10∼5 중량％이다.
물성증강제의 함량이 15 중량％를 초과할 때에는 미반응 물성증강제에 의하여 목분과 반응한 물성증강제의 결합력이 떨어지고, 물성증강제의 함량이 1 중량％ 미만일 때에는 물성증강제의 분산성이 떨어져 물성 저하 현상이 초래된다.
목분을 물성증강제로 표면처리함으로써 목분 표면에 물성증강제의 활성반응기가 형성된다.
상기의 방법으로 물성증강제로 표면처리를 한 목분을 첨가한 합성목재 제조용 염화비닐수지계 조성물 및 이 조성물로 성형품을 제조하는 방법을 보면 다음과 같다.
가열믹서에 아래에서 설명할 염화비닐수지계 조성물을 투입한 후 90∼125℃, 800∼1250rpm 으로 15∼20분동안 혼합하여 합성목재 제조용 염화비닐수지계 조성물을 만든다.
염화비닐수지계 조성물은 중합도가 780∼1300인 염화비닐수지 100 중량부에 충격강화제인 메틸메타크릴레이트-부타디엔-스티렌 공중합체, 아크릴수지 또는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 5∼15 중량부, 바람직하게는 10 중량부, 열안정제인 염기성 인산납(DLP : dibasic lead phosphate), 스테아르산 납, 스테아르산 카드뮴, 스테아르산 바륨 또는 스테아르산 아연 0.5∼6.0 중량부, 바람직하게는 4.0 중량부, 산화방지제인 산화티탄 1∼8 중량부, 바람직하게는 3 중량부, 충전제인 탄산칼슘 5∼15 중량부, 바람직하게는 8 중량부, 활제(滑劑)인 폴리에틸렌 왁스, 지방산 또는 지방산에스테르계 1.5∼6.5 중량부, 바람직하게는 3.5 중량부, 물성증강제로 표면처리한 목분 3∼40 중량부, 바람직하게는 3∼15 중량부 및 중화제인 산화아연, 산화망간, 산화마그네슘, 산화바륨 또는 산화칼슘 등의 금속산화물 0.5∼5 중량부, 바람직하게는 1∼3 중량부를 혼합한 것이다.
이때 목분의 사용량이 40 중량부 이상일 때에는 매트리스 수지인 염화비닐수지와 목분과의 결합력이 떨어져 기계적 물성에 나쁜 영향을 줄 뿐만 아니라 압출 성형할 때 압출기 내에서 용융 수지의 마찰 저항이 증대되어 유동성 및 성형성이 크게 떨어지는 문제점이 있으며, 목분의 사용량이 3 중량부 이하일 때에는 목분의 소량 사용에 따라 목질감이 떨어지는 문제점이 있다.
또한 금속산화물의 사용량이 5 중량부 이상일 때에는 압출 성형시 용융 수지의 마찰 저항이 증대되고, 금속산화물의 사용량이 0.5 중량부 이하일 때에는 목가스 및 수분을 효과적으로 중화처리하지 못하여 압출 성형품의 물성이 떨어지고 표면의 외관 품질도 크게 떨어지는 문제점이 있다.
다음, 합성목재 제조용 염화비닐수지계 조성물을 냉각믹서에 투입하여 50∼60℃, 30rpm 으로, 15∼20분동안 냉각시킨다.
다음, 합성목재 제조용 염화비닐수지계 조성물을 압출기에 투입하여 150℃의 온도에서 펠릿(pellet)상으로 압출한다.
이때 합성목재 제조용 염화비닐수지계 조성물의 목분은 압출 성형시 고온에 의하여 탄화되어 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO2) 등의 목가스를 발생시키는데 이 목분에서 발생된 목가스는 합성목재 제조용 염화비닐수지계 조성물의 한 구성성분인 금속산화물에 의해 아래의 반응식 1 및 반응식 2에서 보는 바와 같이 중화된다.
MO + CO + H2O → MCO3+ H2
상기 식에서 M은 마그네슘, 칼슘, 바륨 등의 알칼리토금속 또는 망간, 아연이다.
MO + CO2→ MCO3
상기 식에서 M은 위에서 정의한 바와 같다.
또한 합성목재 제조용 염화비닐수지계 조성물의 잔류 수분도 금속산화물에 의해 아래의 반응식 3에서 보는 바와 같이 중화된다.
MO + H2O → M(OH)2
상기 식에서 M은 위에서 정의한 바와 같다.
다음, 상기 펠릿에 안료를 혼합하고 목무늬 압출기 및 티-다이를 통해 압출하여 성형품을 제조한다.
이때 목무늬 압출기는 일반 압출기의 압출기 헤드(head)와 어댑터(adapter) 사이에 다수의 구멍이 개설된 원판의 브레이커 플레이트(breaker plate)를 설치하여 안료 등이 혼합된 용융수지가 다수의 구멍이 개설된 이 브레이커 플레이트를 지나면서 유체의 마찰저항에 따른 유동 특성 차이를 이용하여 요구무늬를 얻는 것이다. 브레이커 플레이트의 구멍 크기는 2.5∼3.5㎜가 적당하다.
이러한 목무늬 압출기는 압출기 헤드와 어댑터 사이 이외에 어뎁터와 다이(die) 사이에도 추가적으로 브레이커 플레이트를 설치할 수 있다. 또한 브레이커 플레이트에 1∼4장의 스크린 메쉬(screen mesh)를 병용할 수도 있다. 스크린 메쉬는 20메쉬, 35메쉬, 60메쉬의 것을 사용하는 것이 적당하다.
이러한 본 발명에 따른 목분 및 목분을 첨가한 합성목재 제조용 염화비닐수지계 조성물을 이용한 실시예 및 이 실시예와의 비교를 위한 비교예를 통해 본 발명을 더욱 상세히 보면 다음과 같다. 단, 본 발명은 아래의 실시예에만 국한되는 것은 아니다.
실시예 1
평균 입자 크기가 70㎛이고 수분 함량 2％ 이내로 건조시킨 목분 97 중량％와 물성증강제인 구조식 Ⅲ의 화합물 3 중량％를 고속믹서에 투입한 후 100℃, 1000rpm 으로 혼련시켜 물성증강제로 표면처리된 목분을 얻었다.
다음, 중합도가 1000인 염화비닐수지 100 중량부, 충격강화제인 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 10 중량부, 열안정제인 염기성 인산납(DLP) 3 중량부, 스테아르산 납 1 중량부, 산화방지제인 산화티탄(루틸계) 3 중량부, 충전제인 탄산칼슘 8 중량부, 활제인 폴리에틸렌 왁스 0.2 중량부, 스테아르산 0.4 중량부, 하이드록시지방산 0.4 중량부, 다가알콜에스테르 2 중량부, 물성증강제로 표면처리한 목분 15 중량부 및 중화제인 산화마그네슘 3 중량부를 가열믹서에 투입한 후 120℃, 1250rpm 으로 20분동안 혼합하여 합성목재 제조용 염화비닐수지계 조성물을 얻었다.
다음, 합성목재 제조용 염화비닐수지계 조성물을 냉각믹서에 투입하여 60℃, 30rpm 으로 20분동안 냉각시킨 다음, 압출기에 투입하여 150℃의 온도에서 압출하여 크기가 2∼5㎜인 펠릿상의 합성목재 제조용 염화비닐수지계 조성물을 얻었다.
그다음, 펠릿에 안료를 혼합하고 목무늬 압출기 및 티-다이를 통하여 압출성형하여 1.5㎜ 두께의 합성목재 박판을 만들었다.
실시예 2
평균 입자 크기가 70㎛이고 수분 함량 2％ 이내로 건조시킨 목분 95 중량％와 물성증강제인 구조식 Ⅲ의 화합물 5 중량％를 고속믹서에 투입한 후 100℃, 1000rpm 으로 혼련시켜 물성증강제로 표면처리된 목분을 얻었다.
다음, 중합도가 1000인 염화비닐수지 100 중량부, 충격강화제인 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 10 중량부, 열안정제인 염기성 인산납(DLP) 3 중량부, 스테아르산 납 1 중량부, 산화방지제인 산화티탄(루틸계) 3 중량부, 충전제인 탄산칼슘 8 중량부, 활제인 폴리에틸렌 왁스 0.2 중량부, 스테아르산 0.4 중량부, 하이드록시지방산 0.4 중량부, 다가알콜에스테르 2 중량부, 물성증강제로 표면처리한 목분 15 중량부 및 중화제인 산화마그네슘 3 중량부를 가열믹서에 투입한 후 120℃, 1250rpm 으로 20분동안 혼합하여 합성목재 제조용 염화비닐수지계 조성물을 얻었다.
다음, 합성목재 제조용 염화비닐수지계 조성물을 냉각믹서에 투입하여 60℃, 30rpm 으로 20분동안 냉각시킨 다음, 압출기에 투입하여 150℃의 온도에서 압출하여 크기가 2∼5㎜인 펠릿상의 합성목재 제조용 염화비닐수지계 조성물을 얻었다.
그다음, 펠릿에 안료를 혼합하고 목무늬 압출기 및 티-다이를 통하여 압출성형하여 1.5㎜ 두께의 합성목재 박판을 만들었다.
실시예 3
평균 입자 크기가 70㎛이고 수분 함량 2％ 이내로 건조시킨 목분 90 중량％와 물성증강제인 구조식 Ⅲ의 화합물 10 중량％를 고속믹서에 투입한 후 100℃, 1000rpm 으로 혼련시켜 물성증강제로 표면처리된 목분을 얻었다.
다음, 중합도가 1000인 염화비닐수지 100 중량부, 충격강화제인 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 10 중량부, 열안정제인 염기성 인산납(DLP) 3 중량부, 스테아르산 납 1 중량부, 산화방지제인 산화티탄(루틸계) 3 중량부, 충전제인 탄산칼슘 8 중량부, 활제인 폴리에틸렌 왁스 0.2 중량부, 스테아르산 0.4 중량부, 하이드록시지방산 0.4 중량부, 다가알콜에스테르 2 중량부, 물성증강제로 표면처리한 목분 15 중량부 및 중화제인 산화마그네슘 3 중량부를 가열믹서에 투입한 후 120℃, 1250rpm 으로 20분동안 혼합하여 합성목재 제조용 염화비닐수지계 조성물을 얻었다.
다음, 합성목재 제조용 염화비닐수지계 조성물을 냉각믹서에 투입하여 60℃, 30rpm 으로 20분동안 냉각시킨 다음, 압출기에 투입하여 150℃의 온도에서 압출하여 크기가 2∼5㎜인 펠릿상의 합성목재 제조용 염화비닐수지계 조성물을 얻었다.
그다음, 펠릿에 안료를 혼합하고 목무늬 압출기 및 티-다이를 통하여 압출성형하여 1.5㎜ 두께의 합성목재 박판을 만들었다.
실시예 4
평균 입자 크기가 70㎛이고 수분 함량 2％ 이내로 건조시킨 목분 95 중량％와 물성증강제인 구조식 Ⅲ의 화합물 5 중량％를 고속믹서에 투입한 후 100℃, 1000rpm 으로 혼련시켜 물성증강제로 표면처리된 목분을 얻었다.
다음, 중합도가 1000인 염화비닐수지 100 중량부, 충격강화제인 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 10 중량부, 열안정제인 염기성 인산납(DLP) 3 중량부, 스테아르산 납 1 중량부, 산화방지제인 산화티탄(루틸계) 3 중량부, 충전제인 탄산칼슘 8 중량부, 활제인 폴리에틸렌 왁스 0.2 중량부, 스테아르산 0.4 중량부, 하이드록시지방산 0.4 중량부, 다가알콜에스테르 2 중량부, 물성증강제로 표면처리한 목분 15 중량부 및 중화제인 산화마그네슘 1 중량부를 가열믹서에 투입한 후 120℃, 1250rpm 으로 20분동안 혼합하여 합성목재 제조용 염화비닐수지계 조성물을 얻었다.
다음, 합성목재 제조용 염화비닐수지계 조성물을 냉각믹서에 투입하여 60℃, 30rpm 으로 20분동안 냉각시킨 다음, 압출기에 투입하여 150℃의 온도에서 압출하여 크기가 2∼5㎜인 펠릿상의 합성목재 제조용 염화비닐수지계 조성물을 얻었다.
그다음, 펠릿에 안료를 혼합하고 목무늬 압출기 및 티-다이를 통하여 압출성형하여 1.5㎜ 두께의 합성목재 박판을 만들었다.
비교예 1
중합도가 1000인 염화비닐수지 100 중량부, 충격강화제인 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 10 중량부, 열안정제인 염기성 인산납(DLP) 3 중량부, 스테아르산 납 1 중량부, 산화방지제인 산화티탄(루틸계) 3 중량부, 충전제인 탄산칼슘 8 중량부, 활제인 폴리에틸렌 왁스 0.2 중량부, 스테아르산 0.4 중량부, 하이드록시지방산 0.4 중량부, 다가알콜에스테르 2 중량부 및 어떠한 처리도 하지 않은 평균 입자 크기가 70㎛이고 수분 함량 2％ 이내로 건조시킨 목분 15 중량부를 가열믹서에 투입한 후 120℃, 1250rpm 으로 20분동안 혼합하여 합성목재 제조용 염화비닐수지계 조성물을 얻었다.
다음, 합성목재 제조용 염화비닐수지계 조성물을 냉각믹서에 투입하여 60℃, 30rpm 으로 20분동안 냉각시킨 다음, 압출기에 투입하여 150℃의 온도에서 압출하여 크기가 2∼5㎜인 펠릿상의 합성목재 제조용 염화비닐수지계 조성물을 얻었다.
그다음, 펠릿에 안료를 혼합하고 목무늬 압출기 및 티-다이를 통하여 압출성형하여 1.5㎜ 두께의 합성목재 박판을 만들었다.
비교예 2
중합도가 1000인 염화비닐수지 100 중량부, 충격강화제인 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 10 중량부, 열안정제인 염기성 인산납(DLP) 3 중량부, 스테아르산 납 1 중량부, 산화방지제인 산화티탄(루틸계) 3 중량부, 충전제인 탄산칼슘 8 중량부, 활제인 폴리에틸렌 왁스 0.2 중량부, 스테아르산 0.4 중량부, 하이드록시지방산 0.4 중량부, 다가알콜에스테르 2 중량부, 어떠한 처리도 하지 않은 평균 입자 크기가 70㎛이고 수분 함량 2％ 이내로 건조시킨 목분 15 중량부 및 중화제인 산화마그네슘 3 중량부를 가열믹서에 투입한 후 120℃, 1250rpm 으로 20분동안 혼합하여 합성목재 제조용 염화비닐수지계 조성물을 얻었다.
다음, 합성목재 제조용 염화비닐수지계 조성물을 냉각믹서에 투입하여 60℃, 30rpm 으로 20분동안 냉각시킨 다음, 압출기에 투입하여 150℃의 온도에서 압출하여 크기가 2∼5㎜인 펠릿상의 합성목재 제조용 염화비닐수지계 조성물을 얻었다.
그다음, 펠릿에 안료를 혼합하고 목무늬 압출기 및 티-다이를 통하여 압출성형하여 1.5㎜ 두께의 합성목재 박판을 만들었다.
비교예 3
평균 입자 크기가 70㎛이고 수분 함량 2％ 이내로 건조시킨 목분 95 중량％와 물성증강제인 구조식 Ⅲ의 화합물 5 중량％를 고속믹서에 투입한 후 100℃, 1000rpm 으로 혼련시켜 물성증강제로 표면처리된 목분을 얻었다.
다음, 중합도가 1000인 염화비닐수지 100 중량부, 충격강화제인 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 10 중량부, 열안정제인 염기성 인산납(DLP) 3 중량부, 스테아르산 납 1 중량부, 산화방지제인 산화티탄(루틸계) 3 중량부, 충전제인 탄산칼슘 8 중량부, 활제인 폴리에틸렌 왁스 0.2 중량부, 스테아르산 0.4 중량부, 하이드록시지방산 0.4 중량부, 다가알콜에스테르 2 중량부 및 물성증강제로 표면처리한 목분 15 중량부를 가열믹서에 투입한 후 120℃, 1250rpm 으로 20분동안 혼합하여 합성목재 제조용 염화비닐수지계 조성물을 얻었다.
다음, 합성목재 제조용 염화비닐수지계 조성물을 냉각믹서에 투입하여 60℃, 30rpm 으로 20분동안 냉각시킨 다음, 압출기에 투입하여 150℃의 온도에서 압출하여 크기가 2∼5㎜인 펠릿상의 합성목재 제조용 염화비닐수지계 조성물을 얻었다.
그다음, 펠릿에 안료를 혼합하고 목무늬 압출기 및 티-다이를 통하여 압출성형하여 1.5㎜ 두께의 합성목재 박판을 만들었다.
이러한 본 발명에 따른 목분 및 목분을 첨가한 합성목재 제조용 염화비닐수지계 조성물은 경량성 건축 내·외장재인 문틀, 창틀, 바닥재, 몰딩류 등 광범위한 분야의 천연목재를 대체할 합성목재로 제조할 수 있어 천연목재에 대한 소비자의 선호도 증가 및 환경 보존 문제 해결에 일조(一助)할 것으로 기대된다.
그 구체적인 효과를 보면 다음과 같다.
본 발명에 따른 목분은 그 표면을 물성증강제로 처리하여 활성반응기를 형성시킴으로써 수지와의 상용성을 향상시켰다.
본 발명에 따른 합성목재 제조용 염화비닐수지계 조성물은 염화비닐수지에 목분을 첨가함으로써 압출 성형물에 천연목재와 유사한 외관 및 표면 질감을 부여하고, 성형품의 성형시 수축률을 감소시키고 가공성에 있어서도 용접, 밴딩(bending) 등의 염화비닐수지 가공방법 이외에 대패질, 못질 등의 목재 가공방법으로 가공할 수 있도록 하였다.
또 본 발명에 따른 합성목재 제조용 염화비닐수지계 조성물은 표면을 물성증강제로 처리한 목분을 사용함으로써 혼련시 수지 내에서 목분의 분산성 및 압출 성형시 용융 수지의 흐름성을 좋게 하고 또 성형된 성형품의 인장 강도, 굴곡 강도 및 내충격성 등의 기계적 특성을 크게 하였다.
또한 본 발명에 따른 합성목재 제조용 염화비닐수지계 조성물은 금속 산화물 등의 중화제를 사용하여 압출 성형시 목분이 탄화되어 생기는 유해 물질인 목가스와 잔류 수분을 처리함으로써 목가스에 의해 압출 설비가 부식되거나 수명이 단축되고 압출 성형의 효율이 감소하며 압출 성형품의 표면거칠음 현상과 핀홀현상을 방지하고, 또 잔류 수분에 의해 성형품이 쉽게 부패되는 문제점을 해결하였다.
아래의 표 1은 이러한 본 발명의 효과를 알아보기 위하여 상기 실시예 1 내지 실시예 4 및 비교예 1 내지 비교예 3의 각각의 합성목재 박판에서 시편을 채취하여 미국재료시험협회 규격(ASTM : American Society of Test and Materials)에 따라 인장 강도, 굴곡 강도, 충격 강도의 기계적 특성과 열안정성, 압출성형성을 측정한 결과이다.
그 결과를 보면, 물성증강제 및 금속산화물을 모두 사용하지 않거나 또는 물성증강제만을 사용하거나 또는 금속산화물만을 사용한 비교예 1 내지 비교예 3의 경우와 물성증강제 및 금속산화물을 모두 사용한 실시예 1 내지 실시예 4의 경우를 비교하면 물성증강제 및 금속산화물을 모두 사용한 실시예의 경우가 인장 강도, 굴곡 강도 및 충격 강도의 기계적 특성이 향상되고 또한 열안정성 및 압출성형성이 개선됨을 확인할 수 있다.
구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 비교예 1 비교예 2 비교예 3
염화비닐수지(중량부)목분(중량부)물성증강제(중량％)금속산화물(중량부)충격강화제(중량부)안정제(중량부)산화방지제(중량부)충전제(중량부)활제(중량부) 1001533104383 1001553104383 10015103104383 1001551104383 10015­­104383 10015­3104383 100155­104383
인장강도(㎏/㎠)굴곡강도(㎏/㎠)충격강도(㎏·㎝/㎠) 40571112.1 42372013.4 41172611.7 3756938.3 3506696.5 3916788.2 3556726.8
열안정성압출성형성 ○○ ○◎ ○◎ △○ ×× ○○ △×
◎ : 아주 좋음, ○ : 좋음, △ : 보통임, × : 나쁨

Claims (5)

  1. 구조식 Ⅰ, 구조식 Ⅱ, 구조식 Ⅲ 또는 구조식 Ⅳ의 커플링제인 물성증강제로 표면처리한 목분.
  2. 제 2항에 있어서, 물성증강제가 15~1 중량%이고 목분이 85∼99 중량％인 목분.
  3. 중합도가 780∼1300인 염화비닐수지 100 중량부, 충격강화제인 메틸메타크릴레이트-부타디엔-스티렌 공중합체, 아크릴수지 또는 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체 5∼15 중량부, 열안정제인 염기성 인산납(DLP : dibasic lead phos- phate), 스테아르산 납, 스테아르산 카드뮴, 스테아르산 바륨 또는 스테아르산 아연 0.5∼6.0 중량부, 산화방지제인 산화티탄(루틸계) 1∼8 중량부, 충전제인 탄산칼슘 5∼15 중량부, 활제(滑劑)인 폴리에틸렌 왁스, 지방산 또는 지방산에스테르계 1.5∼6.5 중량부, 물성증강제인 다음 구조식 Ⅰ, 구조식 Ⅱ, 구조식 Ⅲ 또는 구조식 Ⅳ의 커플링제로 표면처리한 목분 3∼40 중량부 및 중화제인 금속산화물 0.5∼5 중량부를 혼합하여서 된 합성목재 제조용 염화비닐수지계 조성물.
  4. 제 3항에 있어서, 물성증강제가 15∼1 중량％이고 목분이 85∼99 중량%인 합성목재 제조용 염화비닐수지계 조성물.
  5. 제 4항에 있어서, 중화제인 금속산화물은 산화아연, 산화망간, 산화마그네슘, 산화바륨 또는 산화칼슘인 합성목재 제조용 염화비닐수지계 조성물.
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