KR100806002B1 - Composition of artificial wood by using of plastic and method of making the same - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명의 조성물에 의한 합성 목재를 제조하는 과정을 설명하는 도면1 is a view illustrating a process for producing a synthetic wood by the composition of the present invention
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
10 : 압출기 12 : 금형10: extruder 12: mold
14 : 성형기 16 : 인취 롤러14
18 : 절단 및 적재기18: cutting and stacking machine
본 발명은 목질 및 기능성 첨가제를 이용한 고강도 합성 목재 제조용 조성물 및 그 합성 목재의 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다량의 분쇄목재, 소량의 분쇄왕겨, 폴리올레핀계 수지, 및 유리 장섬유를 합성 목재(관상, 판상, 중공상)의 기본 조성물로 하여 우수한 강도와 천연 목재 수준의 질감을 갖는 합성 목재 제조용 조성물 및 그 합성 목재의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a composition for producing high-strength synthetic wood using wood and functional additives and a method for producing the synthetic wood, and more particularly, to a large amount of ground wood, a small amount of ground chaff, polyolefin resin, and glass filament. The present invention relates to a composition for producing synthetic wood having a superior strength and texture at the level of natural wood as a basic composition of (tubular, plate, hollow) and a method for producing the synthetic wood.
본 발명은 상기 기본 조성물에 침상 규회석과 목질의 수분제거와 결합력 강화를 위한 결합 강화제 및 제품의 성형성과 표면성 향상을 위한 이형제가 함유된 합성 목재 제조용 조성물로서 천연 목재 수준의 우수한 질감과 탄성을 갖도록 제조된다.The present invention is a composition for producing synthetic wood containing a binder reinforcing agent for removing moisture and binding strength of the needle wollastonite and wood in the base composition and a release agent for improving the formability and surface properties of the product to have a good texture and elasticity of natural wood level Are manufactured.
이와 같은 제조에 의해 국제적 협약에 의한 친환경 합성 목재의 제조를 위해 주위에서 쉽게 구할 수 있는 목질을 이용하여 값싼 비용으로 중금속이 함유된 방부목 및 고가의 열대지방 경질원목(Tropical Hard Wood : Apitong)을 대체할 수 있게 된다.This manufacture replaces expensive hardwood-containing preservatives and expensive tropical hard wood (Apitong) using wood that is readily available around the world for the production of eco-friendly synthetic wood according to international conventions. You can do it.
폴리올레핀 수지에 단순 충진재로 일반적인 목질, 섬유질, 목분, 펄프, 종이, 왕겨 등을 사용한 벽체, 창틀재 및 건자재 등의 판상 제품 또는 이형 압출제품이나 그 제조방법에 대해서는 이미 많이 알려져 있다.There are many known plate-shaped products such as walls, window frames, and building materials or general methods for producing polyolefin resins using simple wood, fiber, wood flour, pulp, paper, chaff, etc. as a simple filler.
그런데, 상기 섬유질 목분, 펄프, 종이 등을 충진재로 사용하여 판상 제품을 제조할 경우에는 성형시 혼합성이 떨어지고, 표면이 거칠거나 너무 매끄러워 목재 수준의 질감을 얻을 수 없어 후가공 공정을 거치거나, 흡습성이 커서 성형체가 장시간 수분에 노출될 경우 물성저하의 문제점이 발생되고, 충진재의 단순 혼합으로 경질 목재 수준의 제품 물성을 얻을 수 없었다.By the way, when manufacturing a plate-like product using the fibrous wood flour, pulp, paper, etc. as a filler, the mixing properties are reduced during molding, the surface is rough or too smooth to obtain a wood-level texture, after the post-processing process, When the molded article is exposed to moisture for a long time due to the hygroscopicity, problems of deterioration of physical properties occur, and product properties of hard wood cannot be obtained by simple mixing of fillers.
이후에는 원료 혼합성의 어려움을 극복하고 물성 보강의 목적으로 충진재로서 목분 또는 왕겨를 사용한 판재가 개발된 바 있다. 그러나, 상기 목질을 이용하여 천연 목재의 복원력을 가질 뿐만 아니라, 1차 압출성형으로 목재와 같은 질감의 표면을 가진 특별한 건축자재 또는 바닥재 등으로 활용할 수 있는 제품은 아직까지 제시된 바가 없다.Since then, a plate material using wood flour or chaff as a filler has been developed for the purpose of overcoming the difficulty of mixing raw materials and reinforcing properties. However, as well as the resilience of natural wood using the wood, as well as a product that can be utilized as a special building material or flooring material having a textured surface such as wood by primary extrusion molding has not been proposed yet.
이러한 목질은 단순한 극성 물질(약산 및 약염기 등)에 의해 매우 쉽게 분해 되거나 수용체로부터 용출되는 리그닌(Lignine)을 함유하고 있고, 열에 매우 취약하여 성형 가공 중에 쉽게 변색되며, 고분자 수지를 사용하여 판재 형태의 제품을 성형할 경우 결합력을 크게 떨어뜨리는 문제점이 있다. 또한 규회석은 자체 강도가 매우 약하여 충진재로서는 흔하게 사용하지만 강도 보강재로서는 그 역할을 하지 못하고 있다.These woods contain lignin which is very easily decomposed or eluted from the receptor by simple polar substances (weak acids and weak bases etc.) and is very susceptible to heat and easily discolored during molding. When molding the product, there is a problem that greatly reduces the bonding force. In addition, wollastonite is very weak in its own strength and is commonly used as a filler, but it does not play a role as a strength reinforcing material.
이러한 문제점을 극복하기 위하여 지금까지 여러 형태의 연구가 시도되었는데 그 예로서 길이의 비(두께 대비 길이의 비율)가 수 배 이상인 유리 장섬유, 고분자 섬유 및 침상 규회석을 사용하거나, 목모 등을 투입하는 방법 등과 근본적인 목질 사용에 따른 표면 거침을 막기 위해 점성이 매우 낮은 고분자의 사용, 투입되는 원료의 미분말화, 성형 방법에 있어서의 제품 표면의 마찰 효과를 증대하는 방법 등이 제시 되었다.In order to overcome this problem, various forms of research have been attempted so far. For example, glass fiber, polymer fiber and needle wollastonite having a ratio of length (a ratio of thickness to length) of several times or more, In order to prevent the surface roughness caused by the use of wood and the like, the use of polymers having a very low viscosity, fine powdering of raw materials to be introduced, and a method of increasing the frictional effect of the product surface in the molding method have been proposed.
그러나, 이러한 방법들은 제품의 성형성이나 제품의 색상에는 다소 효과가 있었으나 목재 수준의 표면 질감과 강도에 영향을 미치는 합성수지의 결합력 증대에는 과다한 비용과 미미한 효과로 인해 실용화되지 못하였다.However, these methods had some effects on the formability of the product and the color of the product. However, these methods have not been put to practical use due to the excessive cost and insignificant effects on the increase of the bonding strength of the resin which affects the surface texture and strength at the wood level.
또한, 대한민국 특허 제10-0617590호에는 왕겨를 이용한 고강도 복합판재 조성물과 이를 이용한 복합판재의 제조 방법에 관하여 개시되어 있다.In addition, Korean Patent No. 10-0617590 discloses a high strength composite plate composition using chaff and a method for producing a composite plate using the same.
상기에 개시되어 있는 복합판재의 제조 방법은 목질로서 나무보다 리그닌이 비교적 적은 왕겨만을 이용함으로써, 버려지는 톱밥이나 폐지와 같은 것을 이용한 친환경적인 합성 목재를 제조할 수 없는 문제가 있었다.The manufacturing method of the composite plate disclosed above has a problem that it is not possible to manufacture an environmentally friendly synthetic wood using such as sawdust or waste paper by using only chaff relatively less lignin than wood as wood.
따라서 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 종래의 목질(목분, 목모, 왕겨, 펄프, 종이 등)을 충진재로 하되 왕겨를 소량만 사용하고 톱밥과 같이 폐기하기 어려운 목분이나 폐지를 다량 사용함으로써, 친환경적인 합성 목재 제조용 조성물 및 합성 목재의 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.Therefore, an object of the present invention is to solve the above problems, the conventional wood (wood flour, wood wool, rice husk, pulp, paper, etc.) as a filling material, but using only a small amount of chaff, such as sawdust and waste paper By using a large amount, to provide an environmentally friendly composition for producing synthetic wood and a method for producing synthetic wood.
또한, 본 발명의 다른 목적은 관상, 중공상 및 판상 복합재의 제조시 흡습성으로 인해 물성이 저하되는 문제와 첨가제로 사용하는 침상 규회석 등으로 인해 강도가 저하되는 문제를 해결하고, 거친 원료를 사용하여도 제품 성형시에 나타나는 표면 거침의 현상을 현저하게 개선한 합성 목재 제조용 조성물 및 합성 목재의 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.In addition, another object of the present invention is to solve the problem of lowering the physical properties due to the hygroscopicity in the manufacture of tubular, hollow and plate-like composites and the problem of lowering the strength due to needle-like wollastonite used as an additive, and using a rough raw material The present invention is to provide a composition for producing synthetic wood and a method for producing synthetic wood, which have remarkably improved the phenomenon of surface roughness appearing in forming a product.
또한, 본 발명의 다른 목적은 목분을 다량 사용하여도 목분에서 용출되는 리그닌에 의해 발생되는 강도저하를 해결한 합성 목재 제조용 조성물 및 합성 목재의 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.In addition, another object of the present invention is to provide a composition for producing synthetic wood and a method for producing synthetic wood, which solves the decrease in strength caused by lignin eluted from wood powder even when a large amount of wood powder is used.
또한, 본 발명의 다른 목적은 복합재의 제조가 단순하여 실용화가 용이한 합성 목재 제조용 조성물 및 합성 목재의 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.In addition, another object of the present invention is to provide a composition for producing synthetic wood and a method for producing synthetic wood, which is simple and easy to commercialize the production of composites.
본 발명은 합성 목재 제조용 조성물 중에 근본적으로 사용되는 일정한 형태와 크기의 목질, 침상 규회석과 고물성을 얻기 위한 폴리올레핀계 수지를 기본으로 하였으며, 목질이 함유하고 있는 수분으로 인한 결합 및 성형상의 문제점을 해결하기 위하여 결합 보강제와 탈수제 및 이형제를 적용하여 고탄성에 우수한 합성 목재를 제조할 수 있도록 하였다.The present invention is based on a polyolefin-based resin for obtaining a certain shape and size of wood, acicular wollastonite and high physical properties, which are fundamentally used in the composition for preparing synthetic wood, and solves problems in bonding and forming due to moisture contained in wood. In order to apply a bond reinforcing agent, a dehydrating agent and a release agent to be able to produce a high-elastic composite wood.
또한, 천연목재의 질감과 동일한 관상, 중공상 또는 판상재를 얻기 위하여 본 발명에 의한 합성 목재 제조용 조성물에 사용된 탈수제와 이형제의 상용성을 낮게 하여 합성 목재의 성형시 외부로 이형되는 저분자 물질을 현저하게 증가시켜 표면의 후 처리공정이 필요없는 합성 목재를 제조할 수 있도록 하였다.In addition, in order to obtain a tubular, hollow or plate-like material having the same texture as that of natural wood, the compatibility of the dehydrating agent and the releasing agent used in the composition for producing synthetic wood according to the present invention is lowered, so that the low molecular weight material released to the outside during the molding of the synthetic wood Significantly increased the ability to produce synthetic wood without the need for surface finishing.
따라서, 본 발명은 지금까지의 선행 연구 결과물들에 비해 매우 저렴한 비용과 효과적인 방법으로 우수한 강도와 표면 질감을 가진 합성 목재를 개발함으로써, 건축용 내·외장재, 컨테이너 바닥재, 거푸집 및 일반 방부 목재의 대체재 등으로 사용할 수 있게 되었다.Therefore, the present invention is to develop a composite wood having excellent strength and surface texture in a very low cost and effective way compared to the previous research results so far, the interior and exterior materials for construction, container flooring, formwork and substitutes for general preservative wood, etc. Can be used as.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 합성 목재 제조용 조성물은 폴리올레핀계 수지, 분쇄목질, 유리 장섬유, 침상 규회석, 이행제 및 탈수제가 포함된 합성 목재용 복합재의 조성물에 있어서, 폴리올레핀계 수지 30∼51중량%, 목분과 왕겨로서 목분의 사용량이 왕겨의 사용량보다 많은 분쇄목질 30∼55중량%, 열가소성 수지로 표면 처리한 유리 장섬유 2∼10중량%, 아미노 실란에 함침한 침상 규회석 2∼7중량% 및 이행제로서 저분자 폴리에틸렌 0.02∼2.0중량%를 인공 목재 제조용 조성물의 기본 조성물로 하고, 상기 기본 조성물 100중량%에 대하여 생석회, 석회 혼합물 및 무수 말레인산 중에서 선택된 것이거나 2이상 혼합된 탈수제 0.1∼2.0 중량%를 첨가한 것을 특징으로 한다.The composition for producing synthetic wood of the present invention for achieving the above object is a polyolefin resin, in a composition of a composite wood composite material containing pulverized wood, glass filament, needle wollastonite, transition agent and dehydrating agent, polyolefin resin 30 to 51 30% to 55% by weight of crushed wood with the use of wood powder as the weight and the amount of wood flour and rice husk, 2 to 10% by weight glass filament surface treated with thermoplastic resin, and 2 to 7 weight of needle-like wollastonite impregnated with amino silane % And 0.02 to 2.0% by weight of low molecular weight polyethylene as the base agent as the base composition of the composition for artificial wood production, 0.1 to 2.0 selected from quicklime, lime mixture and maleic anhydride or mixed with two or more based on 100% by weight of the base composition. It is characterized by adding a weight%.
또한, 본 발명에 따른 합성 목재 제조용 조성물에 있어서, 상기 분쇄목질은 분말형 폴리올레핀 수지와 함께 아미노실란계 결합강화제와 수분산성 아크릴 수지로 처리된 것을 특징으로 한다.In addition, in the composition for producing synthetic wood according to the present invention, the pulverized wood is characterized in that it is treated with an aminosilane-based strengthening agent and a water-dispersible acrylic resin together with a powdery polyolefin resin.
또한, 본 발명에 따른 합성 목재 제조용 조성물에 있어서, 상기 탈수제는 생석회와 무수 말레인산으로서 그 비율이 5:5 내지 7:3인 것을 특징으로 한다.In addition, in the composition for producing synthetic wood according to the present invention, the dehydrating agent is characterized in that the ratio of 5: 5 to 7: 3 as quicklime and maleic anhydride.
또한, 본 발명에 따른 합성 목재 제조용 조성물에 있어서, 상기 결합강화제는 아미노실란계인 것을 특징으로 한다.In addition, in the composition for producing synthetic wood according to the present invention, the bonding agent is characterized in that the aminosilane-based.
또한, 본 발명에 따른 합성 목재 제조용 조성물에 있어서, 상기 이행제는 저분자 폴리에틸렌인 것을 특징으로 한다.Further, in the composition for producing synthetic wood according to the present invention, the transition agent is characterized in that the low molecular polyethylene.
또, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 합성 목재의 제조 방법은 폴리올레핀계 수지, 분쇄목질, 열가소성 수지로 표면 처리한 유리 장섬유, 결합강화제, 침상 규회석 및 탈수제가 포함된 합성 목재의 제조 방법 있어서, 분말형 올레핀계 수지 30∼51중량%, 나무와 왕겨의 비율이 7:3 내지 9:1로 되는 목질 30∼55중량%에 결합강화제로서 아미노실란 0.1∼0.5중량%를 첨가하여 상기 목질을 100℃까지의 온도에서 고속 가열 혼합하는 단계, 상기 혼합물에 유리 장섬유 2∼10중량%, 침상 규회석 2∼7중량% 및 이행제로서 저분자폴리에틸렌 0.02∼2중량% 및 생석회와 무수말레인산으로 이루어진 탈수제 0.1∼2.0중량%를 넣고 혼합하는 단계, 상기 혼합된 혼합물을 압출성형하여 절단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the method for producing a synthetic wood of the present invention for achieving the above object is a method for producing a synthetic wood containing a glass fiber, a binder reinforcing agent, needle wollastonite and a dehydrating agent surface-treated with polyolefin resin, ground wood, thermoplastic resin 30 to 51% by weight of powdered olefin resin and 30 to 55% by weight of wood and rice husk in the range of 7: 3 to 9: 1 were added 0.1 to 0.5% by weight of aminosilane as a binder strengthening agent. High temperature heat mixing at a temperature of up to 100 ° C., the mixture comprising 2-10% by weight of glass filaments, 2-7% by weight of wollastonite and 0.02-2% by weight of low molecular polyethylene as a transition agent and a dehydrating agent consisting of quicklime and maleic anhydride Mixing and mixing 0.1 to 2.0% by weight, characterized in that it comprises the step of cutting the mixed mixture by extrusion molding.
또한, 본 발명에 따른 합성 목재의 제조 방법에 있어서, 상기 고속 가열 혼합하는 단계는 목질에서 용출되는 리그닌 억제를 위해 수분산성 아크릴수지 0.1∼4중량%를 더 첨가하여 100℃로 가열 혼합하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the method for producing a synthetic wood according to the present invention, the high-speed heat mixing step is further added by adding 0.1 to 4% by weight of water-dispersible acrylic resin in order to suppress the lignin eluted from the wood and heat-mixed to 100 ℃ It is done.
또한, 본 발명에 따른 합성 목재의 제조 방법에 있어서, 상기 침상 규회석은 물로 희석된 아미노 실란 0.1∼0.5중량%로 혼합 및 건조하여 표면처리된 것을 특징으로 한다.In addition, in the method for producing a synthetic wood according to the present invention, the acicular wollastonite is characterized in that the surface treatment by mixing and drying with 0.1 to 0.5% by weight of amino silane diluted with water.
또한, 본 발명에 따른 합성 목재의 제조 방법에 있어서, 상기 탈수제는 석회 대 무수말레인산으로서 그 비율이 5:5 내지 7:3인 것을 특징으로 한다.Further, in the method for producing a synthetic wood according to the present invention, the dehydrating agent is characterized in that the ratio of lime to maleic anhydride is 5: 5 to 7: 3.
또한, 본 발명에 따른 합성 목재의 제조 방법에 있어서, 상기 이행제는 저분자 폴리에틸렌인 것을 특징으로 한다.In addition, in the method for producing a synthetic wood according to the present invention, the transition agent is characterized in that the low molecular polyethylene.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described.
본 발명은 폴리올레핀계 수지, 고분자 물질로 표면 처리한 유리 장섬유, 아미노실란계 결합강화제로 처리한 목질 및 침상 규회석이 포함되어 있는 합성 목재 제조용 조성물에서, 폴리올레핀계 수지 30∼51중량%, 열가소성 수지로 표면 처리한 유리 장섬유 2∼10중량%, 아미노실란계 결합강화제와 수분산성 아크릴수지로 처리한 50∼350 메쉬 크기의 분쇄목질 30∼55중량%, 침상 규회석 2∼7중량% 그리고 탈수제와 상용성을 억제하여 성형중 외부로 이행하여 성형체 표면의 질감을 천연 목재 수준으로 양호하게 하기 위해 측쇄가 없는 저분자 폴리에틸렌(L-PE wax) 0.02∼2.0중량%를 인공 목재 제조용 조성물의 기본 조성물로 하고, 상기 기본 조성물 100중량%에 대하여 탈수제로 작용하는 생석회와 무수 말레인산 0.1∼2중량%를 첨가한 것을 그 특징으로 한다.The present invention relates to a composition for producing a synthetic wood comprising a polyolefin resin, a glass filament surface treated with a polymer material, a wood and needle wollastonite treated with an aminosilane-based reinforcing agent, 30 to 51% by weight of a polyolefin resin, a thermoplastic resin 2 to 10% by weight of glass filament surface treated with water, 30 to 55% by weight of crushed wood of 50 to 350 mesh size treated with aminosilane-based strengthening agent and water dispersible acrylic resin, 2 to 7% by weight of needle wollastonite and 0.02 to 2.0% by weight of low molecular weight polyethylene (L-PE wax) without side chains is used as the basic composition of the composition for artificial wood production in order to suppress the compatibility and to move to the outside during molding to improve the texture of the molded surface to the level of natural wood. To 100% by weight of the basic composition, the quicklime acting as a dehydrating agent and 0.1 to 2% by weight of maleic anhydride are added.
또한, 본 발명은 상기 합성 목재 제조용 조성물을 혼합한 후, 압출 성형시 상기 조성물 중에서 저분자 폴리에틸렌, 생석회 및 수분산성 아크릴계 수지를 성형 제품의 외부로 이행시켜 합성 목재의 표면이 부드러운 질감을 가지며, 우수한 강도를 갖는 관상, 중공상 및 판상의 합성 목재의 제조 방법을 그 특징으로 한다.In addition, the present invention, after mixing the composition for producing the synthetic wood, the low-molecular polyethylene, quicklime and water-dispersible acrylic resin in the composition during extrusion molding to the outside of the molded article to have a smooth texture, the surface of the synthetic wood, excellent strength Characterized by a method for producing a tubular, hollow and plate-like synthetic wood having.
이하에서는 이와 같은 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
본 발명에서는 합성 목재 제조용 조성물 중에 폴리올레핀 수지를 30∼51중량%로 사용한다. 본 발명에서 사용하는 폴리올레핀계 수지로는 폴리스티렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리카보네이트 및 폴리부타디엔 수지 중에서 선택된 것을 사용하며, 바람직하게는 폴리프로필렌과 폴리에틸렌 수지의 혼용물을 사용한다.In the present invention, polyolefin resin is used at 30 to 51% by weight in the composition for producing synthetic wood. As the polyolefin resin used in the present invention, one selected from polystyrene, polypropylene, polyethylene, polycarbonate, and polybutadiene resin is used. Preferably, a mixture of polypropylene and polyethylene resin is used.
이때, 폴리올레핀계 수지의 사용량이 30중량% 미만이면 충격강도가 저하되고, 그 사용량이 51중량%를 초과하게 되면 천연목재와 같은 질감(복원력과 고유 탄성)을 얻을 수 없을 뿐만 아니라, 국제 규격상의 목재 대체재로서의 지위를 상실하게 된다.At this time, when the amount of the polyolefin resin is less than 30% by weight, the impact strength is lowered. When the amount of the polyolefin resin is more than 51% by weight, not only the texture (resilience and intrinsic elasticity) like natural wood can be obtained, It will lose its status as a substitute for wood.
본 발명은 대부분이 소각 및 방치되어 환경공해를 일으키고 있는 폐기물인 톱밥(목분)을 합성 목재 제조용 조성물에 충진재로서 다량 사용하면서도 천연 목재와 같은 우수한 질감을 갖는 인공 목재를 제조할 수 있다.The present invention can produce artificial wood having an excellent texture such as natural wood while using a large amount of sawdust (wood flour), which is a waste that is mostly incinerated and left to cause environmental pollution, as a filler in a composition for producing synthetic wood.
본 발명의 인공 목재 제조용 조성물에서 주성분으로 사용하는 목질은 나무 및 왕겨로서 나무와 왕겨를 7:3∼9:1이 되도록 혼합한 후, 50∼350메쉬의 크기로 분쇄하여 30∼55중량%를 사용하는 것이 바람직하다.Wood used as a main ingredient in the composition for artificial wood production of the present invention is wood and chaff as a mixture of wood and chaff to be 7: 3-9: 1, and then pulverized to a size of 50-350 mesh to 30-55% by weight It is preferable to use.
이들 목질은 대부분 다량의 수분을 자연상태에서 함유하고 있기 때문에 수분을 제거하기 위해 고속 분쇄기에서 약 100℃까지의 온도에서 분쇄 및 혼합하며, 이때 결합강화제로서 0.1∼0.5중량%의 아미노실란을 첨가하면 15%정도의 강도 향상을 가져오는 매우 뛰어난 물성의 충진재를 얻을 수 있다.Since most of these woods contain a large amount of water in a natural state, they are ground and mixed at a temperature of up to about 100 ° C. in a high-speed grinder to remove water, and when 0.1 to 0.5% by weight of aminosilane is added as a binding agent, It is possible to obtain fillers with very good physical properties, resulting in a 15% strength improvement.
이와 같은 원료 배합의 조성에서 아미노실란의 사용량이 0.1중량% 미만인 경 우에는 그 강도의 증가가 미미하고, 그 사용량이 0.5중량%를 초과하는 경우에는 첨가량 대비 강도 증가의 비율이 현저하게 낮아진다.When the amount of aminosilane used in the composition of such raw materials is less than 0.1% by weight, the increase in strength is insignificant, and when the amount is more than 0.5% by weight, the ratio of strength increase to the amount of addition is significantly lowered.
이때 수분산성 아크릴 수지를 0.1∼4중량%를 함께 투입하면 결합강화제의 분산성이 매우 높아지고 목질에 함유된 리그닌의 용출을 억제하여 그 효과가 현저하게 된다.At this time, when 0.1 to 4% by weight of the water-dispersible acrylic resin is added together, the dispersibility of the binder strengthening agent becomes very high, and the elution of the lignin contained in the wood is suppressed, and the effect is remarkable.
이들 분쇄목질의 입도가 50메쉬 미만이면 곡강도 및 충격강도가 현저하게 저하되고, 350메쉬를 초과하게 되면 용융점성이 증가하여 성형상 문제점을 야기할 뿐 아니라 바인더로 작용하는 수지소비량을 증가시키게 된다.If the particle size of these pulverized wood is less than 50 mesh, the bending strength and impact strength are significantly lowered, and if the particle size exceeds 350 mesh, the melt viscosity increases, causing molding problems and increasing the resin consumption to act as a binder.
그리고 분쇄목질의 사용량에 있어서, 분쇄목질의 사용량이 30중량% 미만이면 목재의 질감과 목재 고유의 탄성(복원력)이 감소하고, 그 사용량이 55중량%를 초과하면 충격강도가 감소하는 문제가 있다.In the amount of pulverized wood used, when the amount of pulverized wood used is less than 30% by weight, the texture of the wood and the elasticity (resilience) inherent in the wood are decreased, and when the amount of the pulverized wood exceeds 55% by weight, the impact strength is reduced. .
또한, 본 발명의 합성 목재 제조용 조성물에 3.0∼4.5㎜ 길이의 유리 장섬유를 투입함으로써, 천연 목재와 같은 복원력 및 탄성을 가진 합성 목재를 얻을 수 있다.Further, by injecting 3.0 to 4.5 mm long glass filament into the composition for producing synthetic wood of the present invention, a synthetic wood having a restoring force and elasticity similar to that of natural wood can be obtained.
이때 유리 장섬유의 사용량은 2∼10중량%로 투입하는 것이 바람직하다.At this time, it is preferable to add the used amount of glass filament at 2 to 10 weight%.
유리 장섬유의 사용량이 2중량% 미만이면 목재 고유의 탄성을 갖지 못하고, 그 사용량이 10중량%를 초과하면 성형체의 유연성을 저하시키게 된다.If the amount of the glass filaments is less than 2% by weight, the inherent elasticity of wood may not be obtained. If the amount of the glass filament is more than 10% by weight, the flexibility of the molded body may be reduced.
또, 0.1∼0.5중량%의 아미노 실란으로 표면처리한 침상 규회석 2∼7중량%를 유리 장섬유와 함께 투입하면 그 효과가 현저하게 나타난다.Moreover, the effect is remarkable when 2-7 weight% of needle-like wollastonite surface-treated with 0.1-0.5 weight% amino silane with glass long fiber is added.
규회석은 침상의 제품이지만 자체 강도가 낮기 때문에 보강재로서의 기능성 이 떨어지므로 아미노 실란으로 처리함으로써, 유리 장섬유와 동일한 보강재로서의 효과를 얻을 수 있게 된다.Wollastonite is a needle-like product, but its own strength is low, so its functionality as a reinforcing material is inferior, so that the treatment with amino silane can provide the same reinforcing material as glass filaments.
본 발명에서는 다량의 수분이 함유된 목질을 사용함에 따라 성형체의 충진 밀도를 저하시키는 문제가 발생되므로 본 발명에 의한 조성물에 탈수제를 사용함으로써, 본 발명에 의해 제조된 합성 목재의 결합력 및 충진밀도를 향상시켜 우수한 탄성과 목재의 질감을 갖도록 한다.In the present invention, since the problem of lowering the packing density of the molded body is caused by using wood containing a large amount of water, by using a dehydrating agent in the composition according to the present invention, the bonding strength and the packing density of the synthetic wood produced by the present invention Improve the elasticity and texture of wood.
본 발명에서는 조성물에 탈수제 0.1∼2.0중량%를 첨가하여 목질에 포함되어 있는 수분에 의해 발생되는 상기와 같은 문제점을 해결하였다. 탈수제로는 생석회와 무수 말레인산을 5:5 내지 7:3으로 혼합하여 사용한다.In the present invention, by adding 0.1 to 2.0% by weight of the dehydrating agent to the composition solved the above problems caused by the water contained in the wood. As a dehydrating agent, quicklime and maleic anhydride are used in a mixture of 5: 5 to 7: 3.
이때 탈수제의 사용량이 2.0중량%를 초과하면 물성 저하의 원인이 되기 때문에 상기 범위의 사용량이 적합하다.At this time, if the amount of the dehydrating agent is more than 2.0% by weight causes a decrease in physical properties, the amount of the dehydrating agent is suitable.
탈수제로 사용되는 무수 말레인산(Maleic Anhydride)은 성형 과정에서 목질에서 발생하는 수분과 반응하여 말레인산으로 변하며, 폴리올레핀계 수지와 상용성이 우수하여 성형 중 활제로 작용하여 성형체의 충진밀도를 증가시키게 된다.Maleic anhydride used as a dehydrating agent is converted to maleic acid by reacting with moisture generated in the wood during molding process, and has excellent compatibility with polyolefin resin to act as a lubricant during molding to increase the filling density of the molded body.
그리고 생석회는 무수 말레인산과 함께 성형과정에서 발생하는 수분을 포집하여 탈수제로 작용함과 동시에 폴리올레핀 수지와 상용성이 매우 낮아 복합재 조성물에 함유된 저분자 폴리에틸렌 수지를 성형체의 외부로 이행시켜 제품의 표면을 매끄럽게 한다. 따라서 생석회와 무수 말레인산으로 이루어지는 탈수제는 상기의 조성과 같이 혼용하는 것이 바람직하다.In addition, quicklime collects moisture generated during the molding process together with maleic anhydride to act as a dehydrating agent, and has low compatibility with polyolefin resin, thereby transferring the low molecular polyethylene resin contained in the composite composition to the outside of the molded product to smooth the surface of the product. do. Therefore, it is preferable to mix | blend a dehydrating agent which consists of quicklime and maleic anhydride like the said composition.
이때에 외부 이행제로서 측쇄가 없는 저분자 폴리에틸렌 0.02∼2중량%를 사 용한다.At this time, 0.02 to 2% by weight of low molecular weight polyethylene without side chain is used as the external transfer agent.
외부 이행제의 사용량이 0.02중량% 미만이면 표면 개질 효과가 미미하고, 그 사용량이 2중량%를 초과하면 물성이 저하되는 부작용이 나타난다.If the amount of the external transfer agent is less than 0.02% by weight, the surface modification effect is insignificant. If the amount of the external transfer agent is more than 2% by weight, the physical properties are lowered.
또한, 외부 이행제로서 저분자 폴리에틸렌 이외에도 이와 유사한 구조의 이들의 유도체 화합물도 이와 동일한 결과를 갖는다.In addition to the low molecular polyethylene as the external transfer agent, derivative compounds thereof having similar structures have the same result.
일반적으로 폴리올레핀계 수지에 다량의 목질이 함유되면 강도가 저하되기 때문에 본 발명에서는 합성 목재 제조용 조성물에 결합 강화제를 사용하였다. 결합 강화제는 이미 설명한 바와 같이 아미노 실란 또는 그 유도체이다.In general, since the strength decreases when a large amount of wood is contained in the polyolefin-based resin, in the present invention, a binding enhancer is used in the composition for producing synthetic wood. The bond enhancer is an amino silane or derivative thereof, as already described.
아미노 실란의 메톡사이드는 목질의 수분으로부터 탈수 반응을 하고, 아민기는 폴리프로필렌의 이중결합과 반응하여 가교를 이루게 된다. 이와 같은 작용에 의해 수분의 제거와 결합력 강화를 효과적으로 만족시킬 수 있게 되었다.The methoxide of the amino silane is dehydrated from the moisture of the wood, and the amine group reacts with the double bond of the polypropylene to form a crosslink. By this action, it is possible to effectively satisfy the removal of moisture and the strengthening of the bonding force.
이와 같이 본 발명에서 탈수제 및 결합 강화제를 사용함으로써, 천연 목재와 같은 질감과 물성을 갖는 판재, 관재 및 중공의 합성 목재를 제조할 수 있게 되었다.As such, by using the dehydrating agent and the binding enhancer in the present invention, it is possible to manufacture a plate, tube and hollow synthetic wood having the same texture and physical properties as natural wood.
이하 상기와 같은 혼합으로 이루어진 합성 목재 제조용 조성물로 인조 목질을 제조하는 방법 대하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter will be described in detail a method for producing artificial wood with a composition for producing synthetic wood consisting of the above mixture.
상기 조성물을 얻기 위한 혼합 공정을 보다 상세 하게 설명하면 다음과 같다Referring to the mixing process for obtaining the composition in more detail as follows.
우선 선택된 분말형 폴리올레핀 수지, 목질, 아미노실란 및 수분산성 아크릴 수지를 규정된 무게로 계량하여 고속 혼합기에 투입하고 약 100℃로 10분간 혼합한 다음 상온까지 냉각하여 1차 조성물을 얻는다First, the selected powdered polyolefin resin, wood, aminosilane, and water-dispersible acrylic resin are weighed in a prescribed weight, put into a high speed mixer, mixed at about 100 ° C. for 10 minutes, and cooled to room temperature to obtain a primary composition.
선택된 침상 규회석과 약 20배수로 물에 희석된 아미노 실란을 규정된 무게로 계량하여 저속 교반형 혼합기에서 약 10분간 상온 혼합한 후 건조 장치에서 3중량% 이하의 수분으로 건조하여 2차 조성물을 얻는다.Amino silane diluted in water with selected needle wollastonite and about 20-fold water was weighed out at a prescribed weight, mixed at room temperature in a slow stirring mixer for about 10 minutes, and then dried in a drying apparatus with moisture of 3% by weight or less to obtain a secondary composition.
그리고 1차 조성물, 2차 조성물, 선택된 탈수제 및 외부 이행제를 저속 교반형 혼합기에 투입하여 약 10분간 혼합하여 본 발명이 이루고자 하는 조성물을 얻게된다. 이 때 조성물은 5시간 이내에 압출 성형하여야 하며 시간이 경과하면 탈수제의 성능이 현저하게 저하된다.The first composition, the second composition, the selected dehydrating agent and the external transfer agent are added to a slow stirring mixer, and mixed for about 10 minutes to obtain a composition to be achieved by the present invention. At this time, the composition should be extruded within 5 hours, and the performance of the dehydrating agent is remarkably degraded over time.
도 1은 본 발명의 조성물에 의한 합성 목재를 성형하는 과정을 설명하는 도면이다.1 is a view illustrating a process of molding a synthetic wood by the composition of the present invention.
상기와 같이 혼합된 본 발명의 조성물을 도 1에 도시된 바와 같이 압출기(10)를 통해 압출하여 금형(12)에서 1차 및 2차에 걸쳐 냉각시킨다.The composition of the present invention mixed as described above is extruded through an extruder 10 as shown in FIG. 1 and cooled in the
냉각된 성형물은 형상 성형기(14)에서 성형하고, 인취 롤러(16)를 통해 절단 및 적재기(18)로 이송되어 일정 크기로 절단되면서 적절한 위치에 적재하게 된다.The cooled molding is molded in the
이하, 본 발명을 구체적인 실시예에 의해 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described by specific examples.
[실시예 1]Example 1
탈수제의 사용에 따른 본 발명의 효과를 알아보기 위하여 표 1의 조성과 함량으로 동일한 혼합공정 및 압출공정에 의해 실시예 1과 비교예 1의 합성 목재를 제조하였다.In order to determine the effect of the present invention according to the use of the dehydrating agent was prepared in the synthesis wood of Example 1 and Comparative Example 1 by the same mixing process and extrusion process in the composition and content of Table 1.
표 1의 조성으로 폴리에틸렌 수지, 분쇄목질과 아미노실란, 수분산성 아크릴에 멀젼을 고속 혼합기에서 혼합하여 1차 원료를 만들고, 침상 규회석과 물에 희석된 아미노 실란을 저속 교반형 혼합기에서 혼합하여 2차 원료로 만든 다음 1차 원료, 2차 원료 및 탈수제와 외부 이행제를 혼합하여 본 발명의 조성물을 얻은 다음, 직경 65㎜ 이도 압출기에서 45*65㎜ 크기의 관상 제품을 성형하여 다음과 같은 물성 측정방법으로 물성을 측정하였는바, 표1에 나타난 바와 같이 실시예1은 비교예1에 비하여 물성이 개선됨을 확인할 수 있었다.In the composition of Table 1, polyethylene resin, pulverized wood, aminosilane, and water-dispersible acryl were mixed in a high speed mixer to prepare a primary raw material, and acicular wollastonite and amino silane diluted in water were mixed in a low speed stirring mixer. After making the raw material and mixing the primary raw material, the secondary raw material, and the dehydrating agent and the external transfer agent to obtain the composition of the present invention, the following physical properties were measured by molding a 45 * 65 mm tubular product in a 65 mm diameter ear canal extruder. The physical properties were measured by the method. As shown in Table 1, Example 1 was confirmed to have improved physical properties compared to Comparative Example 1.
[물성 측정방법][Measurement of physical properties]
1) 밀도 : 시편의 치수 및 중량으로부터 산출한 가비중치1) Density: Weight value calculated from the dimensions and weight of the specimen
2) 굴곡강도 : JIS K-7203 측정방법에 따름2) Flexural strength: According to JIS K-7203 measuring method
3) 열변형점 : JIS K-7207 측정방법에 따름3) Heat distortion point: According to JIS K-7207 measuring method
4) 표면거칠기 : 성형 제품의 표면 거칠기를 육안 및 감각에 의해 표시4) Surface roughness: Display the surface roughness of the molded product by visual and sensory
주1) 열가소성 고분자로 표면처리한 유리 장섬유(KCC社), 아미노실란을 처리한 침상규회석Note 1) Needle-shaped wollastonite treated with glass filament (KCC) and aminosilane surface treated with thermoplastic polymer
2) 목분 대 왕겨분 7:3을 아미노 실란 및 수분산성 아크릴 수지로 처리2) Treated wood flour to rice husk 7: 3 with amino silane and water dispersible acrylic resin
3) 저분자 폴리에틸렌(LLDPE) : 삼성토탈社3) Low molecular polyethylene (LLDPE): Samsung Total
4) 생석회 대 무수 말레인산(LG Caltex社) 6:4 4) Quicklime versus maleic anhydride (LG Caltex) 6: 4
표 1에서 실시예 1은 탈수제를 사용한 경우이고, 비교예 1은 탈수제를 사용하지 않은 경우로서, 실시예 1은 굴곡강도가 비교예 1에 비해 현저하게 상승함을 알 수 있고, 탈수제로 사용된 생석회의 낮은 상용성이 외부 이행제의 작용을 도와 실시예 1은 비교예 1에 비해 표면 거칠기가 현저하게 개선되었음을 알 수 있다.In Table 1 Example 1 is a case using a dehydrating agent, Comparative Example 1 is a case of not using a dehydrating agent, Example 1 can be seen that the flexural strength is significantly increased compared to Comparative Example 1, used as a dehydrating agent The low compatibility of quicklime helps the action of the external transfer agent, and it can be seen that in Example 1, the surface roughness is remarkably improved compared to Comparative Example 1.
[실시예 2]Example 2
결합 강화제인 아미노 실란의 사용에 따른 변화를 알아보기 위하여 표 2의 조성으로 폴리에틸렌 수지, 분쇄목질과 수분산성 결합강화제 없이 단순 아크릴에멀젼을 고속 혼합기에서 혼합하여 1차 원료를 만든 다음 상기 1차 원료, 결합강화제를 처리하지 않은 침상 규회석, 탈수제와 외부 이행제를 혼합하여 본 발명의 조성물을 얻고, 실시예 1과 동일한 방법으로 실시예 2와 비교예 2의 합성 목재를 제조하였다.In order to find out the change according to the use of amino silane as a bond enhancer, a simple acrylic emulsion was mixed in a high speed mixer without polyethylene resin, pulverized wood, and water dispersible bond strengthening agent in the composition of Table 2, and then the primary raw material, A needle-free wollastonite, a dehydrating agent and an external transfer agent were mixed to obtain a composition of the present invention, and synthetic wood of Example 2 and Comparative Example 2 was prepared in the same manner as in Example 1.
물성 측정방법은 실시예 1과 같은 방법으로 하였다.The physical property measurement method was the same method as Example 1.
주1) 유리 장섬유(KCC社), 아미노실란을 처리한 침상규회석Note 1) Needle-shaped wollastonite treated with glass long fiber (KCC) and aminosilane
2) 목분 대 왕겨분 7:3을 아미노 실란 및 수분산성 아크릴 수지로 처리2) Treated wood flour to rice husk 7: 3 with amino silane and water dispersible acrylic resin
3) 저분자 폴리에틸렌(LLDPE) : 삼성토탈社3) Low molecular polyethylene (LLDPE): Samsung Total
4) 생석회 대 무수 말레인산(LG Caltex社) 6:4 4) Quicklime versus maleic anhydride (LG Caltex) 6: 4
5) 실시예의 규회석 및 목질에 함유된 아미노실란 (WITCO社)5) Aminosilanes Contained in Wollastonite and Wood of Examples (WITCO)
표 2에서 실시예 2는 결합 강화제를 사용한 경우이고, 비교예 2는 결합 강화제를 사용하지 않은 경우로서, 실시예 2는 굴곡강도가 비교예 2에 비해 현저하게 상승함을 알 수 있고, 합성 목재의 질감에 영향을 미치는 표면 거칠기는 실시예 2와 비교예 2가 비슷하게 양호하였다.In Table 2, Example 2 is a case using a bond enhancer, Comparative Example 2 is a case using no bond enhancer, Example 2 can be seen that the flexural strength is significantly increased compared to Comparative Example 2, synthetic wood The surface roughness affecting the texture of was similarly good in Example 2 and Comparative Example 2.
[실시예 3]Example 3
외부 이행제의 사용에 따른 변화를 알아보기 위하여 표 3의 조성과 함량으로 실시예 1과 동일한 방법에 의해 실시예 3과 비교예 3의 합성 목재를 제조하였다.In order to determine the change according to the use of the external transfer agent, the synthetic wood of Example 3 and Comparative Example 3 was prepared by the same method as in Example 1 in the composition and content of Table 3.
물성 측정방법은 실시예 1과 같은 방법으로 하였다.The physical property measurement method was the same method as Example 1.
주1) 유리 장섬유(KCC社), 아미노실란을 처리한 침상규회석Note 1) Needle-shaped wollastonite treated with glass long fiber (KCC) and aminosilane
2) 목분 대 왕겨분 7:3을 아미노 실란 및 수분산성 아크릴 수지로 처리2) Treated wood flour to rice husk 7: 3 with amino silane and water dispersible acrylic resin
3) 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) : 삼성토탈社3) Low Density Polyethylene (LLDPE): Samsung Total
4) 생석회 대 무수 말레인산(LG Caltex社) 6:4 4) Quicklime versus maleic anhydride (LG Caltex) 6: 4
5) 실시예의 규회석 및 목질에 함유된 아미노실란 (WITCO社)5) Aminosilanes Contained in Wollastonite and Wood of Examples (WITCO)
표 2에서 실시예 3은 외부 이행제와 결합 강화제를 사용한 경우이고, 비교예 3은 외부 이행제와 결합 강화제를 사용하지 않은 경우로서, 실시예 3은 표면 질감이 비교예 3에 비해 현저하게 개선되었음을 알 수 있다.In Table 2, Example 3 is the case using the external transfer agent and the binding enhancer, Comparative Example 3 is the case using no external transfer agent and the binding enhancer, Example 3 is significantly improved surface texture compared to Comparative Example 3 It can be seen that.
이때에 이행제는 탈수제로 사용된 생석회와 반드시 병행 사용하여야 표면 질감의 개선 효과를 얻을 수 있고, 저분자 물질로 인해 다소의 굴곡강도 저하와 열변형점 저하의 부작용이 있음을 알 수 있다.In this case, the transition agent must be used in parallel with the quicklime used as a dehydrating agent to obtain an effect of improving the surface texture, and it can be seen that the low molecular weight material has some side effects of lowering flexural strength and lowering the thermal strain point.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 합성 목재 제조용 조성물 및 합성 목재의 제조 방법에 의하면, 주요 조성물인 폴리올레핀과 같은 계열인 외부 이행제인 저밀도·저분자 폴리 에틸렌을 이용하면서도 탈수제로 사용한 생석회와의 비상용·비혼합성을 이용하여 이행제를 성형제품인 합성 목재의 외부로 효과적으로 이행시켜 합성 목재의 제조시 성형성을 현저하게 개선시킬 수 있고, 천연 목재 수준의 질감을 갖는 관상, 판상, 중공상의 합성 목재를 제조할 수 있는 효과가 얻어진다.As described above, according to the composition for producing synthetic wood according to the present invention and the method for producing synthetic wood, incompatibility and ratio with quicklime used as a dehydrating agent while using low density and low molecular weight polyethylene, which is an external transfer agent such as polyolefin, which is a main composition, By using the blending property, the transition agent can be effectively transferred to the exterior of the synthetic wood, which is a molded product, to significantly improve the formability in the production of the synthetic wood, and to produce tubular, plate-like and hollow synthetic wood having the texture of natural wood. A possible effect is obtained.
또, 결합 강화제를 사용함으로써, 다량 사용되는 목질로 인한 제품의 강도 저하를 방지하고 천연 목재 수준의 탄성과 강도를 갖는 합성 목재를 제조할 수 있는 효과도 얻어진다.In addition, the use of a binding enhancer also provides the effect of preventing the reduction in strength of the product due to the wood used in large quantities and producing a synthetic wood having elasticity and strength equivalent to that of natural wood.
또, 두 종류의 탈수제를 사용함으로써, 목질이 다량 함유하고 있는 수분과 반응을 일으켜 성형체의 물성 저하를 방지하고, 합성 목재의 성형을 용이하게 하였으며, 많은 수분이 포함된 목질을 다량으로 사용하여 합성 목재를 제조할 수 있는 효과도 얻어진다.In addition, by using two kinds of dehydrating agent, it reacts with water containing a large amount of wood to prevent the deterioration of the physical properties of the molded body, facilitates the molding of synthetic wood, and synthesizes by using a large amount of wood containing a large amount of water. The effect of producing wood is also obtained.
또, 톱밥과 같은 목분을 다량 사용하여 합성 목재를 제조할 수 있으므로 환경친화적인 효과도 얻어진다.In addition, since synthetic wood can be produced using a large amount of wood flour such as sawdust, an environmentally friendly effect is also obtained.
또한, 국제 규격에 맞는 합성 목재를 제조할 수 있는 효과도 얻어진다.In addition, the effect of producing a synthetic wood meeting international standards is also obtained.
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