KR100864484B1 - 성형목재 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 유해한 외부환경에서도 형태변화 없이 오랜 기간 사용하는 성형목재 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 35-80 메쉬(mesh)이고 수분함량이 5 중량%이하인 유기물 섬유질 55-65 중량%, 천연 셀룰로오스 1-3 중량%, 계면활성제 1-5 중량%, C1-C10의 폴리알킬렌인 열가소성수지 25-35 중량%, 무수말레인산 1-5 중량% 및 비할로겐계 난연제 3-12 중량%을 포함한 혼합조성물을 110-230 ℃의 온도조건하에서 성형하여 펠렛 및 합성목재를 제조한다.
섬유질, 비할로겐계 난연제, 성형목재

Description

성형목재 및 이의 제조방법{Plastic Wood and Manufacturing Method Thereof}
본 발명은 외관 및 기계적물성이 우수한 펠렛 및 합성목재에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 유기물 섬유질, 천연 셀룰로오스, 비할로겐계 난연제를 사용함으로써 갖는 우수한 강도, 내구성, 치수안정성 등에 의하여 실내 및 유해한 외부환경에서도 제품의 변화 없이 오랜 기간 사용할 수 있는 펠렛과 합성목재 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
최근 천연목재에 대한 소비자의 선호도가 크게 증가하고 있으며, 또한 천연목재의 벌목에 따른 이산화탄소 증가에 대한 환경파괴 우려가 증폭되면서 천연목재를 대체할 수 있는 소재 개발에 대한 목소리가 높아지고 있다. 특히, 천연목재의 수요가 많은 건축자재 경우 더욱 그러하다.
이러한 배경에서 최근 천연목재와 유사한 질감과 외관을 가진 합성목재 및 이러한 합성목재를 제조할 수 있는 펠렛(pellet)에 관한 연구가 많이 이루어지고 있다.
종래의 합성목재는 원목을 얇게 자른 다음 일측면이나 양측면에 착색하여 건 조시키고 접착제를 이용하여 필름 등을 부착하여 건조시킨 다음 소정 길이로 절단하여 사용하도록 구비된 합판형태와, 원목이나 폐목을 가루로 분쇄한 다음 다량의 수지를 첨가한 후 가열 압착시켜 만드는 MDF(Medium Density Fiberwood)로 구분된다. MDF는 천연 무늬목이나 비닐 무늬목을 부착시켜 용도에 맞게 가공해서 사용할 수 있다.
그러나 이러한 합성목재는 접착제 또는 다량의 수지에 포함된 유해물질로 인하여 환경을 오염시킨다. 또한, MDF는 무늬목과 판제간에 수축 팽창이 일어나며, 외부 수분 등의 영향으로 인해 부착된 무늬목이 분리되고, 갈라지거나 부패가 되는 문제점이 있다.
또한, 최근의 합성목재는 폴리염화비닐, 폴리프로필렌 등의 열가소성 수지에 목분, 왕겨분, 펄프 분말, 볏짚 분말 등 소위 리그노셀루로오즈계 분말을 혼합한 조성물을 압출가공한 후 적당한 형상 및 크기로 제조된다. 특히, 폴리염화비닐과 리그노셀루로오즈계 분말에 의한 합성목재는 가공성이 우수하고 건자재로서 필수적인 난연성도 가지며 가격이 저렴하여 수요가 확대되고 있다. 하지만, 이러한 합성목재는 인체에 치명적인 포름알데하이드와 휘발성유기화합물이 발생하기 때문에 인체에 해로우며, 쉽게 깨지거나 갈라진다. 또한, 뒤틀리는 현상이 발생하여 형태가 변화 할 뿐만 아니라, 안정성에도 문제가 발생하므로 합성목재를 자주 교체해야 하는 문제점이 있다. 따라서 이러한 합성목재는 환경이 열악한 외부에서 사용할 경우 교체주기가 더욱 빨라지므로 비용소모가 크다.
이에, 본 발명은 깨짐, 갈라짐, 뒤틀림 현상 등의 형태변화 없이 안전하게 오랜 기간 사용할 수 있는 성형목재 및 이의 제조방법을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명은 형태변화뿐만 아니라 난연성이 우수한 성형목재 및 이의 제조방법을 제공하는데 있다.
이를 위하여, 본 발명에 따른 성형목재는 35-80 메쉬(mesh)이고 수분함량이 5 중량%이하인 유기물 섬유질 55-65 중량%, 천연 셀룰로오스 1-3 중량%, 비할로겐계 난연제 3-12 중량%, 음이온 계면활성제 1-5 중량%, C1-C10의 폴리알킬렌인 열가소성수지 25-35 중량% 및 무수말레인산 1-5 중량%를 포함하여 이루어진다. 이때, 비할로겐계 난연제는 암모늄 폴리포스페이트(Ammonium polyphosphate) 20-50 중량% 및 물 50-80 중량%를 포함하여 이루어진다.
또한, 천연 셀룰로오스는 목재, 목재 생산물, 비목재 제지섬유, 짚, 잔디, 갈대, 인피 섬유를 가진 줄기, 잎 섬유, 재활용지로 이루어진 군 중에서 선택하여 이루어지며, 유기물 섬유질은 해조류, 땅콩껍질, 대나무, 짚, 옥수수, 야자수 열매로 이루어진 군 중에서 선택된 것이다.
성형목재는 펠렛상이거나 합성목재이다.
본 발명에 따른 성형목재의 제조방법은 35-80 메쉬로 분쇄한 후 수분함량이 5 중량%이하가 되도록 건조시킨 유기물 섬유질 55-65 중량%와 비할로겐계 난연제 1-5 중량%을 혼합하는 제1단계, 제1단계의 혼합물에 천연 셀룰로오스 1-3 중량%를 혼합하는 제2단계, 제2단계의 혼합물에 C1-C10의 폴리알킬렌인 열가소성수지 25-35 중량%, 계면활성제 1-5 중량%, 무수말레인산 1-5 중량%, 안료 2-5 중량% 및 비할로겐계 난연제 2-7 중량%를 혼합하여 혼합조성물을 생성하는 제3단계 및 혼합조성물을 110-230 ℃의 온도조건하에서 성형하는 제4단계를 포함하여 이루어진다.
이와 같이, 본 발명의 펠렛 또는 합성목재인 성형목재는 유기물 섬유질과 천연 셀룰로오스를 주성분으로 사용하므로 친환경적이며, 인장강도, 굽힘강도, 충격강도 등의 강도 및 탄력성이 우수할 뿐만 아니라, 팽윤현상이 일어나지 않는다. 따라서 이러한 기계적 특성으로 인하여 성형목재는 강한 외부의 힘에 의해서 부서지거나 갈라지지 않으며, 햇빛 또는 빗물, 음료와 같은 액체 등에 의한 팽윤현상으로 발생하는 뒤틀림 현상이 발생하지 않는다.
또한, 본 발명의 혼합조성물에 비할로겐계 난연제를 사용함으로써 성형목재를 단단하게 만듦으로써 내구성과 강도를 더욱 우수하게 하며, 난연성이 우수하다. 또한, 탄력성이 우수하며 치수 변화율이 적음에 따라 팽윤현상을 방지함으로써 성형목재에 발생하는 굴곡이나 휘어지는 등의 뒤틀림현상을 더욱 방지할 수 있다. 뿐만 아니라, 비할로겐 난연제를 사용함으로써 방염, 방충효과를 갖기 때문에 성형목재의 수명이 길어진다.
이러한 기계적 특성을 갖는 성형목재는 실내뿐만 아니라, 집의 외벽이나 테라스 등 사람의 이동이 많고 빗물이나 오염된 대기 등 유해환경에 노출이 된 곳에 시공하여도 오랜 기간 형태의 변화없이 안전하게 사용할 수 있으며, 이로써 성형목재를 자주 교체하지 않아도 되므로 경비를 절감할 수 있다.
본 발명은 유기물 섬유질, 식물에서 추출한 천연 셀룰로오스, 비할로겐계 난연제를 이용하는 것으로써, 보다 바람직하게는 천연 셀룰로오스와 비할로겐계 난연제의 결합에 의하여 강도, 내구성, 치수안정성, 난연성, 탄성률이 우수한 성형목재의 제조에 관한 것이다. 여기서 성형목재는 합성목재를 제조할 수 있는 펠렛(pellet) 및 합성목재를 의미한다.
이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명의 성형목재를 제조할 수 있는 혼합조성물은 35-80 메쉬(mesh)의 유기물 섬유질 55-65 중량%, 천연 셀룰로오스 1-3 중량%, C1-C10의 폴리알킬렌인 열가소성수지 25-35 중량%, 계면활성제 1-5 중량%, 무수말레인산 1-5 중량% 및 안료 2-5 중량%를 포함하여 이루어지며, 추가로 비할로겐 난연제 3-12 중량%를 첨가할 수 있다.
유기물 섬유질은 김, 미역, 파래 등의 해조류, 땅콩껍질, 대나무, 짚, 옥수수, 야자수 열매 등에서 선택하여 사용한다. 이러한 유기물 섬유질은 섬유질이 풍부하므로 합성수지 재료를 대체하여 이용할 수 있으며, 구입이 손쉽고 가격이 저렴하다. 또한, 분말로 가공이 용이하고 환경오염의 염려가 없으며, 인장강도, 굽힘강도, 충격강도 등의 강도가 우수하다.
이러한 유기물 섬유질은 35-80메쉬로 분쇄하여 55-65 중량%로 이용하는데, 바람직하게는 45-70메쉬로 분쇄하여 58-62 중량%로 사용하는 것이다. 이때, 유기물 섬유질의 함량이 55 중량% 미만인 경우에는 유기물 섬유질 외에 다른 성분함량이 상대적으로 높아지기 때문에 단가의 절감측면에서 바람직하지 못할 뿐만 아니라 강도가 저하될 수 있으며, 함량이 65 중량% 초과인 경우에는 천연 셀룰로오스와 결합되지 않는 유기물 섬유질이 발생하여 강도가 저하될 수 있다.
이때, 유기물 섬유질은 100 ℃이상인 건조기로 수분 함량이 5 중량%이하가 되도록 건조시키는데, 이렇게 수분을 조절하면 바인더를 첨가하지 않고 성형목재를 제조할 수 있으며, 살균효과도 가질 수 있다. 또한, 유기물 섬유질의 수분 함량이 5중량% 초과이면 폭발성을 갖기 때문에 위험하다.
천연 셀룰로오스는 천연 셀룰로오스 1-3 중량%와 유기물 섬유질이 혼합하여 성형목재의 강도와 탄력성을 증가시킬 수 있으며, 팽윤현상을 잡아줌으로서 성형목재가 뒤틀리지 않도록 유지시켜줄 수 있다. 여기서 천연 셀룰로오스는 목재, 목재 펄프 섬유와 같은 목재 생산물, 목화에서 얻는 비목재 제지 섬유, 벼 및 아프리카 나래새(esparto)와 같은 짚 및 잔디, 바가스(bagasse)와 같은 줄기 및 갈대, 대나무, 황마, 아마, 케나프(kenaf), 대마, 아마포 및 저마와 같은 인피 섬유를 가진 줄기, 마닐라삼 및 사이잘삼과 같은 잎 섬유로 이루어진 군 중에서 선택하여 사용할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 바람직하게는, 천연 셀룰로오스는 목재로부터 나온 것이다. 적합한 목재는 가문비 나무 및 전나무와 같은 침엽수, 오크, 단풍나무, 유칼립투스, 포플러, 너도밤나무 및 사시나무와 같은 활엽수를 포함한다.
이때, 천연 셀룰로오스를 1 중량% 미만으로 사용하는 경우는 천연 셀룰로오스와 유기물 섬유질의 결합에 의해 가지는 강도 및 탄력성 등이 저하될 수 있으며, 천연 셀룰로오스가 3 중량% 초과로 사용하는 경우는 성형목재가 물에 노출되는 경우에 팽윤에 의하여 뒤틀릴 수 있다.
열가소성수지는 25-35 중량%를 사용하며, 내열성, 내후성이 뛰어나고 투명성을 갖는다. 이때 사용된 열가소성수지는 C1-C10의 폴리알킬렌으로서, 보다 바람직하게는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 중합체이다.
계면활성제는 1-5 중량%를 사용하여 유기물 섬유질과 천연 셀룰로오스의 결합을 돕는다. 계면활성제의 함량이 1 중량% 미만인 경우에는 유기물 섬유질과 천연 셀룰로오스를 결합시킬 수 없으며, 계면활성제의 함량이 5 중량% 초과일 경우에는 유기물 섬유질과 천연 셀룰로오스의 결합시 반발력과 표면장력이 커지기 때문에 유기물 섬유질과 천연 셀룰로오스의 결합이 어려울 수 있다. 이때 사용된 계면활성제는 양이온, 음이온, 비이온 계면활성제 중에서 선택하여 사용할 수 있는데, 보다 바람직하게는 음이온계면활성제를 사용하는 것이다.
무수말레인산은 1-5 중량%를 사용하여 계면활성제와 같이 유기물 섬유질과 천연 셀룰로오스의 결합을 도울 뿐만 아니라, 성형시 고열에 혼합조성물이 타지 않도록 한다.
안료는 2-5 중량%를 사용하여 성형목재에 색깔을 부여할 수 있다.
또한, 비할로겐계 난연제는 3-12 중량%를 사용하는데, 이것을 한 번 또는 여러번에 나누어 사용할 수 있다. 이때, 비할로겐 난연제는 암모늄 폴리포스페이트(Ammonium polyphosphate) 20-50 중량%와 물 50-80 중량%로 이루어진다. 여기에 사용된 암모늄 폴리포스페이트는 일반적으로 발포현상이 일어나 성형목재가 갈라지는 등의 하자를 발생시키는데, 본 발명에서는 암모늄 폴리포스페이트와 천연 셀룰로오즈를 사용함으로써 발포현상이 발생하지 않는다.
이러한 비할로겐계 난연제는 경화성을 가지므로 성형목재를 단단하게 형성하여 내구성과 강도를 우수하게하고 불에 쉽게 연소되지 않는다. 또한, 비할로겐계 난연제는 방염, 방충효과를 갖기 때문에 성형목재의 수명을 연장시킬 수 있으며, 습윤시 치수변화가 거의 일어나지 않으므로 팽윤현상을 방지하여 성형목재가 굴곡이 생기거나 휘어지는 등의 뒤틀림이 발생하지 않는다.
도 1은 본 발명의 혼합조성물을 이용하여 일실시예에 따라 성형목재를 제조하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 1을 참조하면, 성형목재를 제조하는 방법은 크게 혼합조성물을 제조하는 단계(S110, S120)와 혼합된 조성물에 압력을 가하여 일정한 형태의 펠렛 또는 합성 목재로 성형시키는 성형목재 제조단계(S130)를 거친다.
먼저, 혼합조성물 제조단계는 유기물 섬유질 55-65 중량%와 천연 셀룰로오스 1-3 중량%를 혼합하는 제1단계(S110)와, 제1단계(S110)의 혼합물에 열가소성수지 25-35 중량%, 계면활성제 1-5 중량%, 무수말레인산 1-5 중량% 및 안료 2-5 중량%를 혼합하는 제2단계(S120)를 거친다.
이렇게 형성된 혼합조성물은 110-230 ℃온도조건하에서 성형목재로 성형하는 단계(S130)을 거친다. 이때, 성형방법은 당분야에서 일반적으로 사용하는 것으로서 압출성형, 사출성형, 프레스성형 등이 있는데 이것에 특별히 한정하는 것은 아니다. 하지만, 혼합조성물을 녹여서 성형해야하므로 110-230 ℃온도에서 진행되어야 한다. 일예로 압출성형을 하는 경우에는 110-230 ℃온도에서 혼합조성물을 밀가루 반죽과 같은 형태로 녹인 후 120-140 kg/cm2의 압력을 가함으로써 성형한다.
이때, 성형단계를 거쳐 제조된 펠렛은 제조하는 합성목재 1회 성형에 필요한 하나의 정량화된 단위체를 혼합조성물을 사용하여 미리 성형한 것이다.
도 2는 본 발명의 혼합조성물을 이용하여 다른 실시예에 따라 성형목재를 제조하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 성형목재를 제조하는 방법은 크게 혼합조성물을 제조하는 단계(S110, S120, S130)와 혼합된 조성물에 압력을 가하여 일정한 형태의 펠렛 또는 합성목재로 성형시키는 성형목재 제조단계(S140)를 거친다.
먼저, 혼합조성물 제조단계는 유기물 섬유질 55-65 중량%와 비할로겐계 난연제 1-5 중량%를 혼합하면서 수분함량이 5 중량% 이하가 되도록 건조시키는 제1단계(S110)와, 제1단계(S110)의 혼합물에 천연 셀룰로오스 1-3 중량%를 혼합하는 제2단계(S120)와, 제2단계(S120)의 혼합물에 열가소성수지 25-35 중량%, 계면활성제 1-5 중량%, 무수말레인산 1-5 중량%, 안료 2-5 중량%, 비할로겐계 난연제 2-7 중량%를 혼합하는 제3단계(S130)를 거친다.
이렇게 형성된 혼합조성물은 110-230 ℃온도조건하에서 성형목재로 성형하는 단계(S140)을 거친다. 이때, 성형방법은 도 1과 동일하다.
이때, 비할로겐계 난연제는 제1단계와 제3단계에 두 번에 나뉘어 첨가되는데, 이것은 유기물 섬유질과 혼합시 폭발성을 억제하기 위해서이다. 또한, 제1단계에서 유기물 섬유질과 비할로겐계 난연제를 먼저 혼합하여 건조시키는 이유도 폭발성을 억제하기 위해서이다.
유기물 섬유질은 5 중량% 초과의 수분이 존재하면 폭발이 일어나므로, 수분을 함유한 다량의 비할로겐계 난연제가 유기물 섬유질과 결합되면 폭발이 일어날 수 있다. 따라서 제1단계는 일정량의 비할로겐계 난연제를 유기물 섬유질과 혼합시키면서 건조시켜 수분을 5 중량% 이하로 조절하여 폭발을 방지한다. 그런 후 제3단계에서 열가소성수지, 계면활성제 등과 비할로겐계 난연제를 제1단계 물질이 포함된 제2단계에 첨가하여 혼합시키면 비할로겐계 난연제의 수분에 의하여 폭발이 일어날 수 있으므로 즉시 성형기계로 옮겨 성형기계의 내부 온도(110-230 ℃)로 자동 건조시켜 폭발성을 방지한다. 또한, 제3단계에서 비할로겐계 난연제를 참가하면 성형목재를 형성하기 위하여 사용된 물질들 전부를 난연처리 할 수 있다.
뿐만 아니라, 제1단계는 유기물 섬유질, 비할로겐계 난연제, 천연 셀룰로오스를 혼합하면서 건조 시켜도 상관없지만 부반응이 많이 일어날 수 있으므로, 바람직하게는 유기물 섬유질과 비할로겐계 난연제를 혼합하여 건조 후 천연 셀룰로오스와 혼합하는 것이다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.
비교예 1.
유기물 섬유질 65 중량%에 폴리프로필렌 17 중량%, 폴리에틸렌 14 중량%, 계면활성제 0.5 중량%, 무수말레인산 0.5 중량% 및 안료 3 중량%를 첨가하여 혼합하였다. 이렇게 조성된 혼합조성물을 220℃하에서 밀가루처럼 녹인 후 130 kg/cm2의 압력을 가함으로써 압출 성형하여 펠렛을 제조하였다.
비교예 2.
천연 셀룰로오스 56 중량%에 폴리프로필렌 14 중량%, 폴리에틸렌 25 중량%, 계면활성제 0.8 중량%, 무수말레인산 1.2 중량% 및 안료 3 중량%를 첨가하여 혼합하였다. 이렇게 조성된 혼합조성물을 220℃하에서 밀가루처럼 녹인 후 130 kg/cm2의 압력을 가함으로써 압출 성형하여 펠렛을 제조하였다.
비교예 3.
유기물 섬유질 67 중량%와 천연 셀룰로오스 0.8 중량%를 혼합한 후 폴리프로필렌 14 중량%, 폴리에틸렌 13 중량%, 계면활성제 0.8 중량%, 무수말레인산 1.4 중량% 및 안료 3 중량%를 첨가하여 혼합하였다. 이렇게 조성된 혼합조성물을 220℃하에서 밀가루처럼 녹인 후 130 kg/cm2의 압력을 가함으로써 압출 성형하여 펠렛을 제조하였다.
실시예 1.
유기물 섬유질 59.5 중량%와 천연 셀룰로오스 2.5 중량%를 혼합한 후 폴리프로필렌 11 중량%, 폴리에틸렌 17 중량%, 계면활성제 3 중량%, 무수말레인산 4 중량% 및 안료 3 중량%를 첨가하여 혼합하였다. 이렇게 조성된 혼합조성물을 220℃하에서 밀가루처럼 녹인 후 130 kg/cm2의 압력을 가함으로써 압출 성형하여 펠렛을 제조하였다.
비교예 4.
유기물 섬유질 69 중량%와 난연제 1 중량%를 혼합한 후 폴리프로필렌 9 중량%, 폴리에틸렌 13 중량%, 계면활성제 0.7 중량%, 무수말레인산 1.8 중량%, 안료 3 중량%, 난연제 2.5 중량%를 첨가하여 혼합하였다. 이렇게 조성된 혼합조성물을 220℃하에서 밀가루처럼 녹인 후 130 kg/cm2의 압력을 가함으로써 압출 성형하여 펠렛을 제조하였다.
비교예 5.
유기물 섬유질 60.5 중량%와 난연제 0.5 중량%를 혼합한 후 천연 셀룰로오스 2 중량%를 혼합하였다. 그런 후 폴리프로필렌 9 중량%, 폴리에틸렌 13 중량%, 계면활성제 2 중량%, 무수말레인산 2 중량%, 안료 3 중량%, 난연제 8 중량%를 첨가하여 혼합하였다. 이렇게 조성된 혼합조성물을 220℃하에서 밀가루처럼 녹인 후 130 kg/cm2의 압력을 가함으로써 압출 성형하여 펠렛을 제조하였다.
실시예 2.
유기물 섬유질 58 중량%와 난연제 2 중량%를 혼합한 후 천연 셀룰로오스 2 중량%를 혼합하였다. 그런 후 폴리프로필렌 10 중량%, 폴리에틸렌 16 중량%, 계면활성제 3 중량%, 무수말레인산 3 중량%, 안료 2 중량% 및 난연제 4 중량%를 첨가하여 혼합하였다. 이렇게 조성된 혼합조성물을 220℃하에서 밀가루처럼 녹인 후 130 kg/cm2의 압력을 가함으로써 압출 성형하여 펠렛을 제조하였다.
시험예 .
인장강도(MPa): KS M 3006(플라스틱 인장성 시험방법)에 의한 인장강도 측정.
굽힘강도(MPa): KS M ISO 178(플라스틱 굽힘성 시험방법)에 의한 굽힘강도 측정.
굽힘 탄성률(MPa): KS M ISO 178(플라스틱 굽힘성 시험방법)에 의한 굽힘탄성률 측정.
흡수율(%): KS M 3015(플라스틱 일반 시험방법)에 의한 수분의 흡수율 측정.
충격강도(kJ/m2): KS M 3055(플라스틱-아이조드 충격강도 시험방법)에 의한 충격강도 측정.
습윤시 치수변화율(%): KS F 3126(치장 목질 마루판 치수변화율 시험방법)에 의한 습윤시 치수변화율 측정.
난연성: KS M ISO 9773(플라스틱 난연성 시험방법)에 의한 난연성 측정.
하기 표 1은 비교예 1-5와 실시예 1-2의 시험예를 비교한 표이다.
비교예1 비교예2 비교예3 실시예1 비교예4 비교예5 실시예2
인장강도(Mpa) 5.1 4.8 6.9 12.3 5.3 9.1 13.9
굽힘강도(Mpa) 10.3 10.1 15.3 23.2 10.1 17.4 25.6
굽힘탄성률(Mpa) 1087 1625 2006 3089 1077 2851 3156
흡수율(%) 3.1 2.9 3.0 1.3 2.7 2.4 1.3
충격강도(kJ/m2) 0.6 0.5 1.9 3.3 0.8 2.3 3.8
습윤시 치수변화율(%) 길이방향 0.6 0.8 0.3 0.02 0.5 0.1 0.01
두께방향 2.5 2.9 1.2 0.2 2.4 1.1 0.15
난연성 - - - - 제2급 제2급 제1급
표 1의 비교예 1-3, 실시예1을 참조하여 결과를 살펴보면, 유기물 섬유질과 천연 셀룰로오스를 혼합하여 사용하지 않으면 강도, 굽힘탄성률, 치수 변화율 등이 떨어져 펠렛이 휘거나 늘어지는 것을 확인하였다. 또한, 실시예1에 비하여 비교예1-3의 흡수율이 높은 것으로 보아 펠렛의 내구성이 떨어지는 것을 알 수 있다.
또한, 난연제가 포함된 펠렛을 시험한 비교예4-5와 실시예2를 참조하여 결과를 살펴보면, 난연제와 천연 셀룰로오스를 혼합하여 사용하면 강도, 굽힘성, 치수 변화율, 난연성 등이 우수한 것을 확인하였다. 하지만, 천연 셀룰로오스를 사용하지 않고 난연제만 사용하면 펠렛이 발포가 되어 성형목재를 제조할 수 없음을 확인하였다. 뿐만 아니라, 난연제의 함량에 따라 강도, 굽힘탄성률, 치수 변화율, 난연성 등이 저하되며, 흡수율이 높은 것을 확인하였다.
이후에 합성목재를 비교예 및 실시예와 동일한 방법으로 제조한 후 시험예와 동일한 방법의 시험을 거쳐 펠렛과 동일한 결과를 갖는 것을 확인하였다.
도 1은 본 발명의 혼합조성물을 이용하여 일실시예에 따라 성형목재를 제조하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 혼합조성물을 이용하여 다른 실시예에 따라 성형목재를 제조하는 방법을 나타낸 흐름도이다.

Claims (8)

  1. 35-80 메쉬(mesh)이고 수분함량이 5 중량%이하인 유기물 섬유질 55-65 중량%, 천연 셀룰로오스 1-3 중량%, 비할로겐계 난연제 3-12 중량%, 음이온 계면활성제 1-5 중량%, C1-C10의 폴리알킬렌인 열가소성수지 25-35 중량% 및 무수말레인산 1-5 중량%를 포함하여 이루어진 성형목재.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 비할로겐계 난연제는 암모늄 폴리포스페이트(Ammonium polyphosphate) 20-50 중량% 및 물 50-80 중량%를 포함하여 이루어진 성형목재.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 천연 셀룰로오스는 목재, 목재 생산물, 비목재 제지섬유, 짚, 잔디, 갈대, 인피 섬유를 가진 줄기, 잎 섬유로 이루어진 군 중에서 선택하여 이루어진 성형목재.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 유기물 섬유질은 해조류, 땅콩껍질, 대나무, 짚, 옥수수, 야자수 열매로 이루어진 군 중에서 선택되어 이루어진 성형목재.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 성형목재는 펠렛상인 성형목재.
  6. 35-80 메쉬로 분쇄한 유기물 섬유질 55-65 중량%와 비할로겐계 난연제 1-5 중량%를 혼합하면서 수분함량이 5 중량%이하가 되도록 건조시키는 제1단계;
    상기 제1단계의 혼합물에 천연 셀룰로오스 1-3 중량%를 혼합하는 제2단계;
    상기 제2단계의 혼합물에 C1-C10의 폴리알킬렌인 열가소성수지 25-35 중량%, 계면활성제 1-5 중량%, 무수말레인산 1-5 중량%, 안료 2-5 중량% 및 비할로겐계 난연제 2-7 중량%를 혼합하여 혼합조성물을 생성하는 제3단계; 및
    상기 혼합조성물을 110-230 ℃의 온도조건하에서 성형하는 제4단계를 포함하여 이루어지는 성형목재 제조방법.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 비할로겐계 난연제는 암모늄 폴리포스페이트(Ammonium polyphosphate) 20-50 중량% 및 물 50-80 중량%를 포함하여 이루어진 성형목재 제조방법.
  8. 제 6항에 있어서, 상기 천연 셀룰로오스는 목재, 목재 생산물, 비목재 제지섬유, 짚, 잔디, 갈대, 인피 섬유를 가진 줄기, 잎 섬유로 이루어진 군 중에서 선택하여 이루어진 성형목재 제조방법.
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