KR100886838B1 - 목분 및 목재파쇄물 등의 프리프레그를 이용한 우드칩과성형체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 목분 및 목재파쇄물 등의 프리프레그를 이용한 우드칩과 성형체에 관한 것으로서, 상기 성형체는; 폐가구의 목분, 폐목재,간벌 등의 목재의 목분, MDF재의 파쇄물을 수거 또는 파쇄기를 사용하여 준비하여, 함유 수분 12 % 이하로 건조하고, 상기 폐가구의 목분, 폐목재,간벌 등의 목재의 목분, MDF재의 파쇄물에 페놀수지레진 10 ~ 20 %를 함침하고, 상기 함침재를 90 ~ 100 도 섭씨에서 가열하여 프리프레그를 형성한 뒤, 상기 프리프레그에, 올레핀계열의 발포PE, 발포PP, EVA 발포성 파쇄재와 상기 올레핀계 가교발포분쇄물 어느 하나 이상을 5 ~ 10 mm 로 각각, 또는 혼합 분쇄하여, 상기 페놀수지의 프리프레그에 대한 올레핀발포재를 전체 총중량대비 10 ~ 20%를 압출기에서 블렌딩하여, 냉각시키면서 블럭, 판재, 각재 등의 성형체를 압출금형을 사용하여 압출하여 다양한 형상의 건축자재 등으로 성형하거나, 상기 성형품의 면을 평활하게 하고, 안료를 사용하여 다양한 색상을 요구시에는 다시 분쇄하여 압출기에서 브렌딩하여 2차로 분쇄, 압출하는 것을 기본적인 특징으로 하며, 내오염성과 내수성, 강도가 높은 우드칩 또는 각종의 성형체를 제조할 수 있어 자원 재활용성과 환경친화성을 동시에 도모할 수 있다.

올레핀발포분쇄물,우드칩,압출기,우레아변성멜라민수지,페놀수지,프리프레그

Description

목분 및 목재파쇄물 등의 프리프레그를 이용한 우드칩과 성형체{Woodchips and structural materials using prepreg of powder and chips of woods}

본 발명은 목분 및 목재파쇄물, MDF파쇄물 등의 폐자재를 이용한 우드칩과 성형체의 제공에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 다양한 경로를 통하여 발생하는 폐목재 및 폐목분을 사용하여 활용도가 높은 우드칩(Wood Chip)과 다양한 형상과 용도의 성형체를 제공하는 기술구성에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 각종의 1,2차 가공의 목재 제재소에서 다량으로 생성되는 목분인 톱밥과, 산림관리에 따른 벌목이나 간벌 등의 폐목을 활용하여 유용한 목재 자원으로 재생하기 위한 기술이다.

종래로부터 저렴한 가격과 상대적인 내구성과 경량성, 마감성이 높아 각종의 가구, 아파트 등의 집단주택의 마감재, 내장재 등으로 널리 사용되고 있던 MDF재 제품은 일정 내구시간이 경과 이후에는 내구성이 급격히 저하되고 인테리어의 변경이나 구조 변경, 노후화 등에 의하여 엄청난 양으로 폐품화하고 있다.

그러나, 이러한 폐품화된 중밀도섬유판(MDF : Medium Density Fiber)재의 제품은 그 자체가 우레아수지를 분무하여 제조하고 내수성을 요구하는 경질 제품은 파라핀을 혼합하여 분무하며, 더욱이 내수성의 요구 시에는 멜라민수지나 페놀수지를 분무하여 제조하기 때문에 소각 이외에는 처리할 방도가 없어 방치하거나 소각하게 되므로, 자연히 수질 및 대기환경 오염의 주범이 되고 있다.

즉, 폐제품에서 발생하는 MDF파쇄재의 분쇄가루는 MDF재 자체의 포함된 우레아수지나 파라핀및 우레아변성멜라민수지 또는 내수성인 멜라민수지,페놀수지가 함침되어 있고, 또한 내수성이 없는 MDF는 폐기시 수분에 의해 부패 등으로 단순하게 재생을 할 수 없다.

통상적인 MDF판의 제조 시에, 그 코어 부분에는 각종의 임산자원물 중, 12 ~ 15 mm 정도의 목재파쇄물을 사용하고 있으며, 12 mm 이하의 목재파쇄물은 버섯재배배지용, 축사보온용 , 퇴비, 조사료 등의 방법으로 처리되고 있다.

또한, MDF재의 구성 중, 올레핀발포분쇄물은 타제품과 결합이 어렵고, 올레핀발포분쇄물의 제안되는 처리방법은 열로 융착하거나, 핫멜트 등으로 접착하는 방법과 소각의 방법이 있으나 소각시에는 다이옥신이 유발되는 치명적인 결함을 가지고 있다. 나아가 가교 발포로 생성된 제품은 난연성으로 접착이나 소각이 더욱 어렵다.

이들 폐자재들의 재생적인 처리방법에 따른 구성품의 제공이 절실한 현실이다.

본 발명의 목분 및 목재파쇄물 등의 프리프레그를 이용한 우드칩과 성형체는 이러한 문제점을 감안하여 안출한 것으로서,

다양하게 산출되는 목재파쇄물 중, 12 mm 이하의 목분 이나 목재가공 후의 톱밥, MDF재의 파쇄물, 파쇄분말 등을 이용하여 페놀수지로 수지함침한 반제품으로서의 프리프레그(Prepreg)를 구성하고,

다시, 발포 P.E 등의 분쇄물을 압출기에서 블랜딩 후 우드칩을 제조함으로서 폐기되던 다양한 목재폐기물, 나아가서 수지를 일부 가지는 MDF파쇄물의 재활용을 가능하게 함으로써, 처리소화하기 어려울 정도로 발생하는 MDF폐자재물, 목분, 목재파쇄물을 활용함으로서 경제성을 극대화하고,

소각이나 야적방치, 매립 등에 따른 회복하기 어려운 환경오염을 사전에 방지할 수 있게 하는 구성의 목분 및 목재파쇄물 등의 프리프레그를 이용한 우드칩과 성형체를 제공한다.

또한, 본 발명은 목분 및 목재파쇄물 등의 프리프레그를 이용하여 생성되고 2 차 가공에 의하여 다양한 용도로서 사용이 가능한 원료로서의 우드칩(wood chip)의 제공뿐만 아니라, 다양한 형상의 건축구조물 등의 성형체로도 구성이 가능한 목분 및 목재파쇄물 등의 프리프레그를 이용한 제품을 제공하고자 한다.

상술한 과제를 해결하기 위하여, 목분 및 목재파쇄물 등의 프리프레그를 이용한 우드칩을 제공함에 있어서, 상기 우드칩은;

폐가구, 폐목재 및 간벌의 목분, 또는 MDF재의 파쇄물을 파쇄기를 사용하여 준비한 후, 함유 수분 12중량% 이하로 건조하고,

상기 목분, 또는 파쇄물을 페놀수지레진에 함침하되, 상기 목분 또는 파쇄물과 페놀수지레진 전체 중량을 기준으로 상기 페놀수지레진을 10 ~ 20중량%로 하고,

상기 상기 목분 또는 파쇄물과 페놀수지레진을 90 ~ 100℃(도 섭씨)에서 가열하여 프리프레그를 형성한 뒤,

상기 프리프레그에, 올레핀계열의 발포PE(polyethylene), 발포PP(polypropylene) 또는 EVA(Ethylene Vinyl Acetate) 발포성 파쇄재의 어느 하나 이상을 5 ~ 10 mm 크기로 각각, 또는 혼합 분쇄하여,

상기 프리프레그에 대하여 상기 올레핀계열의 발포PE(polyethylene), 발포PP(polypropylene) 또는 EVA(Ethylene Vinyl Acetate) 발포성 파쇄재의 어느 하나 이상을 전체 중량대비 10 ~ 20중량%로 압출기에서 블렌딩하여 압출하고, 냉각후 다시 입자를 미세화 하여 표면을 평활하고 또한 안료로 다양한 색상을 요구시에는 이 성형체를 다시 분쇄하여 압출기의 압출금형에서 우드칩 또는 판재, 각재 등의 제품을 성형하는 것을 특징으로 하는 목분 및 목재파쇄물 등의 프리프레그를 이용한 우드칩과 성형체를 제공한다.

이상과 같은 본 발명의 목분 및 목재파쇄물 등의 프리프레그를 이용한 우드칩과 성형체는 목재 가공시 발생하는 톱밥과 간벌시의 간벌목, 폐목재 및 폐가구처리시 발생하는 MDF재의 분쇄목재, 목분을 이용하여, 내오염성과 내수성 및 강도가 높은 우드칩 또는 각종의 성형체를 제조할 수 있어 자원 재활용성과 환경친화성을 동시에 도모할 수 있는 유용한 발명인 것이다.

이하의 부수된 도면과 함께 본 발명의 목분 및 목재파쇄물 등의 프리프레그를 이용한 우드칩과 그 성형물의 구성을 더욱 상세하게 설명한다.

도 1 은 본 발명의 목분 및 목재파쇄물 등의 프리프레그를 이용한 우드칩과 성형체의 제조 방법의 예시적인 프로세스를 도시하는 공정흐름도 , 도 2 는 본 발명의 목분 및 목재파쇄물 등의 프리프레그를 이용한 우드칩과 성형체에 의하여 블럭형상으로 성형한 예시적인 성형체의 사시사진, 도 3 은 본 발명의 목분 및 목재파쇄물 등의 프리프레그를 이용한 우드칩과 성형체에 의하여 블럭형상으로 성형한 예시적인 성형체인 도 2 의 단부면사진이다.

본 발명은 기본적으로 올레핀계 발포제품인 발포PE분쇄물,발포PP, EVA발포재의 분쇄물을 페놀수지로 형성된 프리프레그화된 반제품의 중량 10 ~ 20 %를 압출기에서 블랜딩하여, 다양한 용도로서 사용되는 반제품인 우드칩이나 건축자재 중 천장의 몰딩재,걸레받이 등의 성형체를 제공한다.

이하에서 실시예로서의 본 발명의 구성을 도 1 의 공정흐름도와 함께 설명한다.

[실시예]

(1) 폐가구의 목분, 폐목재,간벌 등의 목재의 목분, MDF재의 파쇄물을 수거 또는 파쇄기를 사용하여 준비(100)하고, 함유 수분 12중량 % 이하로 건조(110)한다.

(2) 상기의 폐가구의 목분, 폐목재,간벌 등의 목재의 목분, MDF재의 파쇄물에 페놀수지레진 10 ~ 20중량 %를 함침(120) 한다.

(3) 상기 함침재를 90 ~ 100℃(도 섭씨)에서 가열하여 프리프레그를 형성(130)한다.

(4) 상기의 프리프레그에, 올레핀계열의 발포PE, 발포PP, EVA 발포성 파쇄재의 어느 하나 이상을 5 ~ 10 mm 로 각각, 또는 혼합 분쇄(140)하여,

위 페놀수지의 프리프레그에 대한 올레핀발포재를 전체 총중량대비 10 ~ 20중량%를 압출기에서 블렌딩(150)하여,

(5) 냉각시키면서 칩(chip)인 우드칩 또는 블럭, 판재, 각재 등의 성형체를 압출금형(Extruding die)을 사용하여 압출(160)하여,

(6) 압출물을 소구경으로 분쇄한 칩화된 반가공품으로서 우드칩의 제조(170) 또는 압출금형을 사용하여 특정한 형상의 각종 성형체를 성형(180), 제조하게 된다.

(7) 상기 성형물의 표면의 고른 입자와 다양한 색상을 위해서는 다시 분쇄하여 압출기에서 성형한다.

상기에서 일반적인 종래로부터의 성형 방법인 폐쇄금형을 이용한 사출성형을 시도하였으나 밀도와 점성 등의 문제로 인하여 150 ~ 170 도 섭씨의 금형에서도 유동성의 불량으로서 성형이 실패하여 압출방식을 채용하였다.

압출기는 내부온도가 150 ~220 도 섭씨로 온도 조절이 용이하고 또한 압출을 위한 회전스크류를 가지는 압출기는 상기의 2 가지 원료를 블랜딩하면서 목분을 포함한 프리프레그와, 올레핀계의 발포분쇄물이 함께 용융되고 이 과정에서 페놀수지가 결합제로서 작용하게 된다.

일반 사출금형에서는 성형이 실패하였으나 압출기에서 프리프레그와 올레핀 발포분쇄물을 블렌딩하여 특별한 형상없이 압출다이를 통하여 성형한 결과 도 1 과 같이 성형되어 성형성이 있음이 입증되었다.

이렇게 생산된 제품은 난연성이며 강도가 매우 높고, 내수성이며 경량으로 특정한 압출다이없이 사각단면형상으로 압출한 블럭형성형체(B)를 도시하는 도 2 및 그 단부면을 도시하는 도 3 과 같이,

단부면(S)에 다수의 다공성 기공홀(H)이 관찰( 사진의 기공의 직경이 작아 과장되게 도시하여 표시함 )되어 경량이어서 목재 대용의 천정의 몰딩재나 걸래받이 ,등산로 등의 계단석및 MDF제조시 코어용의 우드칩으로 생산할 수 있음이 밝혀졌다.

또한, 우드칩의 생산이 압출기로 이루어지므로 입자의 균일과 연속적인 토출로서 압출이 되므로 금형의 개방과 폐쇄가 반복적으로 이루어져야 하는 사출성형보다 생산성이 극히 높다.

나아가, 우드칩은 그 자체가 페놀수지로 프리프레그되어 있으므로 MDF재의 코어로 사용되는 경우, MDF의 접착제는 통상적으로 우레아수지, 우레아변성멜라민수지 등을 사용하므로 페놀수지와 함침성 및 젖음성이 뛰어나 접착성이 대폭 증대되어 대단히 견고한 제품의 생산이 가능하다.

또한 올레핀발포분쇄물의 중량 10 ~20 %의 페놀수지 대신,

노블락수지의 고형분이나 노블락액상수지에 5 ~ 10 %의 헥사민을 동일 비율로 사용하여도 역시 동일한 작용효과를 얻을 수 있음이 밝혀졌다.

또한 올레핀발포분쇄물의 중량10~`20%의 페놀수지중 노블락수지의 고형분과 노블락수지의 5~10%의 헥사민을 상기 비율로 산정하여도 동일한 발명의 효과가 있는 것으로서 밝혀졌다.

도 1 은 본 발명의 목분 및 목재파쇄물 등의 프리프레그를 이용한 우드칩과 성형체의 제조 방법의 예시적인 프로세스를 도시하는 공정흐름도.

도 2 는 본 발명의 목분 및 목재파쇄물 등의 프리프레그를 이용한 우드칩과 성형체에 의하여 블럭형상으로 성형한 예시적인 성형체의 사시사진.

도 3 은 본 발명의 목분 및 목재파쇄물 등의 프리프레그를 이용한 우드칩과 성형체에 의하여 블럭형상으로 성형한 예시적인 성형체인 도 2 의 단부면사진이다.

* 도면의 주요 부분에 사용된 부호의 설명*

B: 블럭형성형체

H: 기공홀

S: 단부면

Claims (4)

1. 목분 및 목재파쇄물 등의 프리프레그를 이용한 우드칩을 제공함에 있어서, 상기 우드칩은;

   폐가구, 폐목재 및 간벌의 목분, 또는 MDF재의 파쇄물을 파쇄기를 사용하여 준비한 후, 함유 수분을 12중량 % 이하로 건조하고,

   상기 목분 또는 파쇄물을 페놀수지레진에 함침하되, 상기 목분 또는 파쇄물과 페놀수지레진 전체 중량을 기준으로 상기 페놀수지레진을 10 ~ 20 중량%로 하고,

   상기 목분 또는 파쇄물과 페놀수지레진을 90 ~ 100 ℃(도 섭씨)에서 가열하여 프리프레그를 형성한 뒤,

   상기 프리프레그에, 올레핀계열의 발포PE(polyethylene), 발포PP(polypropylene) 또는 EVA(Ethylene Vinyl Acetate) 발포성 파쇄재의 어느 하나 이상을 5 ~ 10 mm 크기로 각각, 또는 혼합 분쇄하여,

   상기 프리프레그에 대하여 상기 올레핀계열의 발포PE(polyethylene), 발포PP(polypropylene) 또는 EVA(Ethylene Vinyl Acetate) 발포성 파쇄재의 어느 하나 이상을 전체 중량대비 10 ~ 20중량%로 압출기에서 블렌딩하여 압출하고, 냉각후 다시 입자를 미세화 하여 표면을 평활하고 또한 안료로 다양한 색상을 요구시에는 다시 분쇄하여 압출기의 압출금형에서 우드칩 또는 판재, 각재 등의 제품을 성형하는 것을 특징으로 하는 목분 및 목재파쇄물 등의 프리프레그를 이용한 우드칩.
2. 목분 및 목재파쇄물 등의 프리프레그를 이용한 성형체를 제공함에 있어서, 상기 성형체는;

   폐가구, 폐목재 및 간벌의 목분, 또는 MDF재의 파쇄물을 파쇄기를 사용하여 준비한 후, 함유 수분을 12중량 % 이하로 건조하고,

   상기 목분 또는 파쇄물을 페놀수지레진에 함침하되, 상기 목분 또는 파쇄물과 페놀수지레진 전체 중량을 기준으로 상기 페놀수지레진을 10 ~ 20 중량%로 하고,

   상기 함침재를 90 ~ 100 ℃(도 섭씨)에서 가열하여 프리프레그를 형성한 뒤,

   상기 프리프레그에, 올레핀계열의 발포PE(polyethylene), 발포PP(polypropylene) 또는 EVA(Ethylene Vinyl Acetate) 발포성 파쇄재의 어느 하나 이상을 5 ~ 10 mm 크기로 각각, 또는 혼합 분쇄하여,

   상기 프리프레그에 대하여 상기 올레핀계열의 발포PE(polyethylene), 발포PP(polypropylene) 또는 EVA(Ethylene Vinyl Acetate) 발포성 파쇄재의 어느 하나 이상을 전체 중량대비 10 ~ 20중량%를 압출기에서 블렌딩하여, 거친 표면을 갖는 보도블럭이나 등산로 등의 계단석 등의 용도의 성형체를 제조하는 것을 특징으로 하는 목분 및 목재파쇄물 등의 프리프레그를 이용한 성형체.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 페놀수지 대신 노블락수지의 고형분과 노블락수지의 5 ~ 10 %의 헥사민을 사용할 수 있는 것을 특징으로 하는 목분 및 목재파쇄물 등의 프리프레그를 이용한 우드칩.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 페놀수지대신 노블락액상수지와 헥사민의 등가물을 사용할 수 있는 것을 특징으로 하는 목분 및 목재파쇄물 등의 프리프레그를 이용한 우드칩.

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