KR101077253B1 - 친환경 합성목재 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 친환경 합성목재 제조방법에 관한 것으로서, 항균제, 나노 미립자 티타니아 광촉매 및 활석의 분말을 혼합하되, 항균제 : 활석 : 나노 미립자 티타니아 광촉매이 중량비로 1 : 0.1 ~ 1 : 0.1 ~ 1의 비율로 혼합하는 단계, 상기 혼합물 0.01 ~ 15중량% 및 잔량으로서 열경화성수지 분말을 혼합하여 원료혼합물을 준비하는 단계, 상기 원료 혼합물을 섬유상으로 제조하고, 열경화시킨 후 비활성 분위기에서 탄화시켜 탄소섬유를 제조하는 단계, 제조된 탄소섬유를 활성탄소섬유로 활성화시키는 단계, 건조된 목분 40 ~ 60중량%, 열가소성 수지 30 ~ 40중량%, 활성탄소섬유 1 ~ 5중량%, 첨가제 5 ~ 10중량%를 100 ~ 300℃에서 혼합하는 단계 및 혼합된 반죽을 압출시켜 성형된 합성목재를 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 목분의 함량을 50% 이상 포함하면서도 휨강도가 증대되어 보다 친환경적이고 천연목재에 가까운 느낌을 주는 합성목재의 제조가 가능하고, 항균성 및 탈취성이 보다 우수하여 병균에 노출되고 악취가 많이 발생하는 장소에 매우 적합한 합성목재를 제공할 수 있는 효과가 있다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 목분의 함량을 50% 이상 포함하면서도 휨강도가 증대되어 보다 친환경적이고 천연목재에 가까운 느낌을 주는 합성목재의 제조가 가능하고, 항균성 및 탈취성이 보다 우수하여 병균에 노출되고 악취가 많이 발생하는 장소에 매우 적합한 합성목재를 제공할 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 친환경 합성목재 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 항균성이 우수한 물질이 포함되어 있는 활성탄소섬유를 첨가하여 합성목재를 제조함으로써 항균성이 우수하고 휨강도가 현저하게 증가되도록 하는 기술에 관한 것이다.
일반적으로 마루판, 천정판, 문짝, 문틀, 창호, 휀스(fence)와 같은 건축물의 외장재 또는 내장재로 천연목재가 주로 사용되고 있는데, 이는 나무 특유의 재질로 인해 부드러우면서 아늑한 분위기를 자아내게 되고, 미관이 향상되기 때문이다.
그러나, 이러한 천연목재는 생산량이 많아짐에 따라 점차 고갈되어 가고 있는 상황이며, 고유물성인 내수성, 내열성, 충격강도, 휨강도, 난연성, 항균성 등이 떨어지는 문제가 있다.
그러나, 천연목재를 사용한 건축물의 내,외장재는 목재의 벌목에 따른 산림 훼손과, 목재의 고유 물성에 의한 내수성, 내열성, 충격강도, 휨강도, 치수안정성, 난연성, 내후성, 항균성 물성이 저하되어 건축물의 외장재로 사용이 곤란한 문제점과, 목재 재질에 의한 항균성이 저하되어 수명이 단축되며, 상기 항균성 강화를 위한 용도의 구리, 비소, 크롬 계통의 방부제(일명 CCA 방부제라고 함)가 혼입, 사용되고 있는 실정이다.
이를 해결하기 위해, 최근에는 천연목재와 유사한 질감 및 외관을 가진 합성목재가 개시되고 있는데, 상기 합성 목재는 목재 또는 볏집, 옥수수대, 펄프와 같은 섬유질을 분쇄한 분말과, 상기 분말에 가공성이 우수한 대표적인 열가소성 수지인 폴리프로필렌(PP) 수지, 폴리에틸렌(PE), ABS 수지를 혼합한 형태로 이루어지며, 압출 가공에 의하여 제조되어 사용되고 있다.
이러한 합성목재의 내구성과 강도를 증가시키기 위해서는 목분과 첨가제의 혼합비율을 조절하거나, 목분과 첨가제의 가열 압축시 가열온도 또는 압축하는 압력을 조절하여 합성목재의 내구성과 강도를 증가시키는 방법이 사용된다.
그러나, 이러한 방법으로 내구성과 강도를 증가시키기에는 한계가 있어, 합성목재가 약한 충격에도 쉽게 휘어지거나 파손되는 문제가 있으며, 목분을 함유하고 있기 때문에 항균성이 떨어져 세균에 의해 부식 또는 부패되는 문제가 있다.
특히, 목분의 경우 탄화점이 수지에 비해 낮아 수지를 용융시키기 위해 가열하는 경우 목분이 탄화되어 변색되고 냄새가 나며 표면이 거칠게 되는 문제점이 있어 종래에는 탄화점을 높일 수 있도록 왕겨, 전분, 기타 성분 등을 다량 첨가하고 있고, 이로 인해 목분은 그만큼 첨가량이 줄어들어 보통 30중량% 내외로만 첨가되고 있는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 합성 목재를 제조함에 있어 항균성이 우수한 물질이 포함되어 있는 활성탄소섬유를 첨가함으로써 항균성이 우수함과 아울러 휨강도를 현저하게 증가시켜 보다 많은 목분의 함량을 포함하는 합성 목재를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 항균제, 나노 미립자 티타니아 광촉매 및 활석의 분말을 혼합하되, 항균제 : 활석 : 나노 미립자 티타니아 광촉매이 중량비로 1 : 0.1 ~ 1 : 0.1 ~ 1의 비율로 혼합하는 단계, 상기 혼합물 0.01 ~ 15중량% 및 잔량으로서 열경화성수지 분말을 혼합하여 원료혼합물을 준비하는 단계, 상기 원료 혼합물을 섬유상으로 제조하고, 열경화시킨 후 비활성 분위기에서 탄화시켜 탄소섬유를 제조하는 단계, 제조된 탄소섬유를 활성탄소섬유로 활성화시키는 단계, 건조된 목분 50 ~ 60중량%, 열가소성 수지 30 ~ 40중량%, 활성탄소섬유 1 ~ 5중량%, 첨가제 5 ~ 10중량%를 100 ~ 300℃에서 혼합하는 단계 및 혼합된 반죽을 압출시켜 성형된 합성목재를 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 합성목재 제조방법이 제공된다.
여기서, 상기 나노 미립자 티타니아 광촉매는 10 ~ 1000nm의 평균입경을 갖는 다공성이고, 상기 활석은 5 ~ 100㎛의 평균입경을 갖는 다공성인 것이 바람직하다.
그리고, 상기 건조된 목분 40 ~ 60중량%, 열가소성 수지 30 ~ 40중량%, 활성탄소섬유 1 ~ 5중량%, 첨가제 5 ~ 10중량%를 100 ~ 300℃에서 혼합하는 단계는 0.3 ~ 0.5㎜ 굵기의 대나무 섬유 1 ~ 5 중량%가 더 혼합되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제조된 합성목재를 탈취조에 투입한 후 탈취액을 상기 탈취조로 고압 펌핑하여 상기 탈취액을 상기 합성목재에 침투시키는 단계, 상기 탈취조 내부의 탈취액을 배수 및 탈수 처리하는 단계, 상기 탈취조 내부에 증기열을 공급하여 상기 합성목재를 그라프트 중합 반응시키는 단계 및 상기 열 그라프트 중합 반응이 이루어진 합성목재를 수처리 후 건조시키는 단계가 더 포함되는 것이 더욱 바람직하다.
본 발명에 따르면, 목분의 함량을 50% 이상 포함하면서도 휨강도가 증대되어 보다 친환경적이고 천연목재에 가까운 느낌을 주는 합성목재의 제조가 가능하고, 항균성 및 탈취성이 보다 우수하여 병균에 노출되고 악취가 많이 발생하는 장소에 매우 적합한 합성목재를 제공할 수 있는 효과가 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 친환경 합성목재 제조방법은 (1) 항균제, 나노 미립자 티타니아 광촉매 및 활석의 분말을 혼합하되, 항균제 : 활석 : 나노 미립자 티타니아 광촉매이 중량비로 1 : 0.1 ~ 1 : 0.1 ~ 1의 비율로 혼합하는 단계, (2) 상기 혼합물 0.01 ~ 15중량% 및 잔량으로서 열경화성수지 분말을 혼합하여 원료혼합물을 준비하는 단계, (3) 상기 원료 혼합물을 섬유상으로 제조하고, 열경화시킨 후 비활성 분위기에서 탄화시켜 탄소섬유를 제조하는 단계, (4) 제조된 탄소섬유를 활성탄소섬유로 활성화시키는 단계, (5) 건조된 목분 50 ~ 60중량%, 열가소성 수지 30 ~ 40중량%, 활성탄소섬유 1 ~ 5중량%, 첨가제 5 ~ 10중량%를 100 ~ 300℃에서 혼합하는 단계 및 (6) 혼합된 반죽을 압출시켜 성형된 합성목재를 제조하는 단계를 포함하여 구성된다.
상기 항균제는 편백, 나한백, 유칼리 나무 껍질 분말이 주로 사용되고, 그 외에 은, 구리, 아연과 같은 항균활성을 갖는 금속 이온을 담지 시킨 무기금속항균제인 Aluminosilicate(Zeolite), CalciumPhosphate, ZirconiumPhosphate, SolubleGlass 등이 사용될 수 있다.
상기 나노 미립자 티타니아 광촉매는 10 ~ 1000nm의 평균입경을 갖는 다공성으로서 아나타제형(Anatase)의 결정상을 가지며, 약 3.9의 비중과,약 2.53의 굴절율, 약 5.7의 경도(Mohr's)를 갖는다. 상기 티타니아의 투과전자현미경 사진에 의한 분석 결과, 티타니아 입자는 입자 내부에 나노 크기의 기공들이 다량 존재하고 있으며, 100℃ 이하로 가열처리한 티타니아 분말의 비이티-비표면적이 325㎡/g이고, 총 기공면적은 948.817㎡/g으로 중심 기공경(Volume)은 0.8㎚이였다. 그 전체 기공표면적은 948.817㎡/g이고, 전체 압입용적은 4.2449㎖/g이었으며, 중간기공직경(용적)(Median Pore Diameter(Volume))은 0.00088㎛ 이었다.
상기 활석은 운모와 같은 결정구조를 가지는 단사정계에 속하는 암석으로 색깔은 백색, 은백색, 담녹색 등이 있으며 아트지를 가공할 때의 재료가 되거나 화장품, 보온용 내화재 등에 사용되는 재료이다. 활석은 원적외선 방사량이 많고 항균 기능이 있으며, 화학적인 중성으로 백색도가 높아 안료 발색이 잘되는 것으로 알려져 있다.
상기 활석은 5 ~ 100㎛의 평균입경을 갖는 다공성인 것이 바람직하다.
상기 구성과 실시예에 따라 개발 생산된 천연광물을 이용한 합성목재에 대하여 시험방법 KICM-FIR-1042로 음이온 측정을 한 결과 하기 표 1과 같이, 음이온 발생율 1205ions/cc로 측정되어 일반 합성목재에 비해 매우 우수한 효과를 가짐을 확인할 수 있었다.
상기 구성과 실시예에 따라 개발 생산된 천연광물을 이용한 합성목재에 사용균주로 Escherichia coli ATCC 25922의 대장균을 사용하여 항균시험을 한 결과 하기 표 2와 같이, 대장균이 1시간 후에 거의 제거되어 세균감소율이 99.9%로 항균특성이 일반 합성목재에 비해 매우 우수한 효과를 가짐을 확인할 수 있었다.
상기 첫번째 혼합단계는 항균제, 나노 미립자 티타니아 광촉매 및 활석의 분말을 혼합하되, 항균제 : 활석 : 나노 미립자 티타니아 광촉매이 중량비로 1 : 0.1 ~ 1 : 0.1 ~ 1의 천연광물의 분말을 활성탄소섬유의 제조과정에 포함되도록 함으로써 별도의 접착제를 사용치 않고도 활성탄소섬유에 고정시키며, 그에 의하여 천연광물들의 본연의 기능, 특히 항균 기능을 충분히 발휘하도록 함에 있으며, 동시에 활성탄소섬유의 섬유 상 구조에 의해 합성목재의 주성분들과의 결합력을 증대시켜 천연광물 등의 다량의 무기물을 포함하면서도 우수한 휨강도를 얻을 수 있도록 한 점에 특징이 있다.
특별히 달리 언급하지 않는 한 본 발명에서 사용되는 모든 혼합비들은 백분율과 같은 상대적인 비율이 아닌, 전체 조성에서의 함량비를 의미하는 것으로서, 본 발명자들이 반복되는 실험을 통하여 최적의 조성을 얻기 위하여 결정된 것으로서, 그 상한이나 하한에 어떤 특별한 제한을 두고자 함이 아니며, 단지 본 발명을 실현하기에 최적의 비율로서 본 발명자들의 실험에 의하여 결정된 비율이다.
상기 2차 혼합단계는 1차 혼합단계에서 수득되는 혼합물 0.01 ~ 15중량% 및 잔량으로서 열경화성수지 분말을 혼합하여 원료혼합물을 준비하는 것으로 이루어진다. 상기에서 천연광물분말혼합물이 0.01중량% 미만으로 혼합되는 경우에는 천연광물의 함량이 너무 낮아져서 목적하는 항균 기능이 충분치 못하게 되는 문제점이 있을 수 있고, 반대로 15중량%를 초과하는 경우, 후속하는 섬유형성단계에서의 사절 등이 일어나거나 종국적으로 수득하고자 하는 활성탄소섬유의 물성, 특히 섬유로서의 물성이 저하되는 문제점이 있을 수 있다. 그러나, 합성목재의 물성 향상을 희생하고서라도 항균 기능을 높이기 위하여는 천연광 물분말혼합물의 함량을 더 높일 수 있음은 당업자에게는 당연히 이해될 수 있는 것이다. 열경화성수지분말은 활성탄소섬유의 탄소원으로서 탄화공정에 의하여 탄화되어 활성탄소섬유로 화하는 원료물질이다. 이는 통상의 탄소화합물들은 모두 사용될 수 있기는 하나, 특히 공정의 안정성과 수득된 활성탄소섬유에서의 불순물 함량을 최소화시킬 수 있는 것이 사용되는 것이 바람직하며, 이러한 조건을 만족시킬 수 있는 것으로 선택된 것으로서, 소결 또는 탄화 동안에도 변형되지 않으며, 불순물 함량이 적게 나타나는 것으로서, 예를 들면 노볼락형 페놀수지 등이 사용될 수 있다. 상기 페놀수지 이외에도 여러 종류의 열경화성수지들이 사용될 수 있음은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 용이하게 이해될 수 있으며, 상기한 열경화성수지는 상용화된 것을 구입하여 사용할 수 있을 정도로 공지된 것으로 이해될 수 있다.
상기 섬유형성단계는 상기 원료 혼합물을 섬유상으로 제조하고, 열경화시킨 후 비활성 분위기에서 탄화시켜 탄소섬유를 제조하는 것으로 이루어지며, 상기 원료혼합물의 섬유상으로의 제조는 통상의 섬유제조공정과 동일 또는 유사한 것으로서, 당업자에게는 극히 용이하게 이해될 수 있는 것이다.
섬유상으로의 방사는 원료혼합물을 약 250℃ 정도의 방사온도에서 통상 1.0mm 정도의 구경의 노즐을 통하여 방사하는 것으로 달성될 수 있다.
탄소섬유 제조는 섬유상으로 형성된 원료혼합물을 열경화시킨 후, 비활성 분위기에서 탄화시켜 탄소섬유로 제조하는 것으로 이루어지며, 활성화단계는 상기 제조된 탄소섬유를 활성탄소섬유로 활성화시키는 것으로 이루어진다.
즉, 상기 섬유로 성형된 원료혼합물은 후속되는 탄소섬유 제조단계에 적용되며, 이 탄소섬유 제조단계는 열경화, 탄화 및 수증기 활성화처리로 이루어질 수 있다. 상기 열경화단계에서는 300 내지 400℃의 온도범위에서 가열되어 열경화된다. 이는 소결이라고도 할 수 있으며, 분말상태의 원료혼합물을 탄화시키기에 적절한 상태로 처리하는 단계이다. 상기 열경화단계 이후, 열경화된 원료혼합물은 계속해서 탄화단계에서 900 내지 1,000℃의 온도범위 및 무산소조건 또는 비산화조건에서 가열되어 탄화된다. 이 탄화에 의하여 비로소 상기 원료혼합물 중의 열경화성수지가 탄화되고, 후속하는 수증기 활성화 단계에서 활성탄소섬유로 화하게 된다.
상기 수증기 활성화단계에서의 수증기 처리는 800 내지 1,000℃의 온도범위에서 수증기를 적용시키는 것으로 이루어질 수 있다. 이때, 활성화를 위한 수증기의 압력은 0.4 내지 0.6atm의 범위가 될 수 있다. 상기에서의 온도범위 등은 모두 활성탄소섬유를 제조하는 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 용이하게 이해될 수 있을 정도로 공지된 것으로서, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니며, 공지의 활성탄소섬유의 제조방법에 따라 제조될 수 있는 것으로 이해될 수 있다. 상기에서 무산소조건 또는 비산화조건이라 함은 산소가 없는 상태에서 가열되는 것을 의미하는 것으로서, 탄소화합물로서의 열경화성수지분말을 탄소로 전환시킴에 있어 탄소화율을 높일 수 있도록 작용하는 것으로 이해될 수 있다. 상기 무산소조건 또는 비산화조건은 바람직하게는 질소분위기에서 수행되는 것으로 이루어질 수 있다.
수득된 활성탄소섬유를 포함하는 합성목재를 제조하는 것은 건조된 목분 50 ~ 60중량%, 열가소성 수지 30 ~ 40중량%, 활성탄소섬유 1 ~ 5중량%, 첨가제 5 ~ 10중량%를 100 ~ 300℃에서 혼합하는 단계와 혼합된 반죽을 압출시켜 성형된 합성목재를 제조하는 단계로 이루어진다.
상기에서 건조된 목분 50 ~ 60중량%, 열가소성 수지 30 ~ 40중량%, 첨가제 5 ~ 10중량%들은 모두 합성목재 제조업자들에게는 공지된 것으로서, 국내외 유수의 업자들에 의해 상용적으로 공급되는 것을 구입하여 사용할 수 있을 정도로 공지된 것으로 이해될 수 있는 것이다.
상기 건조된 목분 50 ~ 60중량%, 열가소성 수지 30 ~ 40중량%, 활성탄소섬유 1 ~ 5중량%, 첨가제 5 ~ 10중량%를 100 ~ 300℃에서 혼합하는 단계는 0.3 ~ 0.5㎜ 굵기의 대나무 섬유 1 ~ 5 중량%가 더 혼합되는 것이 바람직하다.
상기 대나무 섬유는 길이가 5 ~ 10㎜, 굵기가 0.3 ~ 0.5㎜인 것을 사용할 수 있는데, 여기서, 상기 대나무 섬유의 길이가 5㎜ 미만시 강도 향상이 미비하여 산업적 응용가치가 저하되며, 10 ㎜ 초과시 균일 분산성이 저하되어 충격강도가 떨어지는 문제점이 있다.
그리고 상기 대나무 섬유의 굵기가 0.3㎜ 미만인 것을 사용하면 열가소성 수지와의 혼합 시 자체 정전기 인력에 의해 응집 현상이 발생되어 열가소성 수지 내의 분산성이 저하되며, 굵기가 0.5㎜ 초과인 것을 사용하면, 충격강도가 저하되는 문제가 발생한다.
상기 합성목재가 제조되면, 상기 합성목재에 탈취처리를 수행하는 것이 바람직하며, 이러한 탈취처리는 상기 제조된 합성목재를 탈취조에 투입한 후 탈취액을 상기 탈취조로 고압 펌핑하여 상기 탈취액을 상기 합성목재에 침투시키는 단계, 상기 탈취조 내부의 탈취액을 배수 및 탈수 처리하는 단계, 상기 탈취조 내부에 증기열을 공급하여 상기 합성목재를 그라프트 중합 반응시키는 단계 및 상기 열 그라프트 중합 반응이 이루어진 합성목재를 수처리 후 건조시키는 단계를 통해 수행된다.
이하에서 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예들이 기술되어질 것이다. 이하의 실시예들은 본 발명을 예증하기 위한 것으로서 본 발명의 범위를 국한시키는 것으로 이해되어져서는 안될 것이다.
실시예
(1) 활성탄소섬유의 제조
항균제 : 활석 : 나노 미립자 티타니아 광촉매이 중량비로 1 : 0.5 : 0.5의 비율로 혼합하여 천연광물분말혼합물을 수득하고, 이 천연광물분말혼합물 1중량%와 99중량%의 페놀 레진과 혼합하되, 상기 페놀 레진은 아세톤에 용해시킨 노볼락형 페놀 레진을 사용하였다. 이를 1.0㎜인 노즐을 통하여 약 250℃에서 방사하여 섬유상으로 제조하였다. 이렇게 제조된 섬유상을 다시 350℃에서 2시간 동안 열경화시킨 후, 950℃에서 30분간 질소분위기 중에서 열처리하여 탄화시켜 페놀레진계 탄소섬유를 제조하였다. 이 페놀 레진계 탄소섬유는 탄화과정에서 일부 활성화 작용을 수반하는 것으로 밝혀졌다. 이 섬유에 활성화 작용을 증대시키기 위하여 약 900℃에서 0.5atm의 압력으로 수증기를 적용시켜 활성화시켰다. 이와 같이 제조된 본 발명에 따른 증가된 항균성을 갖는 활성탄소섬유의 비표면적을 저온질소흡착방법인 시바타 피-850(Sibata P-850 ; 일본국 시바타사의 장치) 흡착장치를 이용하여 얻은 흡착등온곡선으로부터 활성탄소섬유의 비표면적을 구하였으며, 이때 흡착질로는 99.999%의 질소개스(일본국 소재 일본산소(주))를 사용하였으며, 이때 측정대상인 활성탄소섬유는 측정전 250℃에서 3시간 동안 고진공에서 탈기시킨 후 측정한 결과, 1685㎡/g임을 확인할 수 있었다.
(2) 대나무 섬유의 제조
대나무를 10 ㎝로 절단하여 대나무통으로 만든 후, 이를 파쇄기를 이용하여 상기 대나무통을 파쇄하였다. 파쇄된 대나무의 파쇄조각을 분쇄기를 이용하여 잘게 분쇄하여 대나무 칩을 만든 후, 상기 대나무 칩을 25-35mesh 크기의 스크린머신으로 길이 6 ~ 7㎜, 굵기 0.6 ~ 0.7㎜를 갖는 대나무 섬유를 제조하였고 이를 이용하여 하기 실시예 및 비교예에서 사용하였다. 여기서, 상기 분쇄작업은 롤(roll), 엣지러너(degerunner) 또는 햄머밀(hammer mill) 등의 일반적인 분쇄기를 사용하여 압축과 충격에 의해 분쇄할 수 있다
(3) 합성목재의 제조
건조된 목분 55중량%, 열가소성 수지 35중량%, 활성탄소섬유 2중량%, 첨가제 8중량%를 200℃에서 혼합하고, 혼합된 반죽을 압출시켜 성형된 합성목재를 제조하였다.
(4) 탈취액 준비
중합 개시제로서 0.5%농도의 암모늄 퍼옥소디설페이트를 포함하고, 탈취성 단량체로서 5% 농도의 아크릴산 또는 중화된 아크릴산을 포함하며, 잔량으로서 물을 포함하는 탈취액을 준비한다.
중합개시제는 라디칼 중합용 개시제 보다는 유기퍼옥사이드계 개시제, 특히 암모늄 퍼옥소디설페이트(Ammonium Peroxodisulfate), 벤조일 퍼옥사이드, 하이드로겐 퍼옥사이드 등이 적합하다.
또한, 탈취성 단량체로는 이온 교환성을 이용하여 악취를 중화시키는 카르복실산기, 설폰산기, 아미노기를 포함하는 아크릴 또는 비닐 단량체를 이용할 수 있다.
(5) 탈취 처리
우선, 탈취성 단량체로서 아크릴산 250g과 중합개시제로서 암모늄 퍼옥소디설페이트(Ammonium Peroxodisulfate) 75g을 물 4,675g에 혼합하여 탈취액을 제조하였다. 그리고, 3kg 규모의 탈취조에 합성목재를 투입하고, 탈취조 내부의 온도를 110℃로 승온시키고, 탈취조 내부의 온도 및 습도를 균일하게 유지하기 위해 110℃의 포화 증기를 탈취조 내부로 주입하여 30분간 열 그라프트 반응시킨 후에, 내부의 스팀을 뺀 후 95℃에서 20분간 물로 세척하고 열풍으로 건조하였다.
실시예2
실시예 1과 다른 조건을 동일하게 하되, 건조된 목분 55중량%, 열가소성 수지 35중량%, 활성탄소섬유 2중량%, 대나무섬유 3중량%, 첨가제 5중량%를 200℃에서 혼합하고, 혼합된 반죽을 압출시켜 성형된 합성목재를 제조하였다.
비교예
건조된 목분 55중량%, 열가소성 수지 35중량%, 항균제 2중량%, 첨가제 8중량%를 200℃에서 혼합하고, 혼합된 반죽을 압출시켜 성형된 합성목재를 제조하였다.
실험예
비교예와 실시예 1 및 2에 대하여 KS F 3200-2006 시험방법에 따라 휨강도를 실험한 결과가 표 3에 나타나 있으며, 표 3에 나타난 바와 같이, 비교예의 휨강도(N/mm2)가 24.2인데 반해, 실시예1은 35.4, 실시예2는 38.4로 실시예 2의 경우가 가장 휨강도가 우수한 것으로 나타났다.
아래의 표 4는 탈취처리된 합성목재 시료 20g을 100㎖ 증류수가 있는 병에 1000ppm의 암모니아 용액을 1㎖씩 적하하고 5분 후 pH를 측정한 결과로서, 암모니아 첨가 시 pH 변화가 거의 없는 완충효과가 나타났다.
비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.
Claims (5)
- 항균제, 나노 미립자 티타니아 광촉매 및 활석의 분말을 혼합하되, 항균제 : 활석 : 나노 미립자 티타니아 광촉매이 중량비로 1 : 0.1 ~ 1 : 0.1 ~ 1의 비율로 혼합하는 단계;
상기 혼합물 0.01 ~ 15중량% 및 잔량으로서 열경화성수지 분말을 혼합하여 원료혼합물을 준비하는 단계;
상기 원료 혼합물을 섬유상으로 제조하고, 열경화시킨 후 비활성 분위기에서 탄화시켜 탄소섬유를 제조하는 단계;
제조된 탄소섬유를 활성탄소섬유로 활성화시키는 단계;
건조된 목분 50 ~ 60중량%, 열가소성 수지 30 ~ 40중량%, 활성탄소섬유 1 ~ 5중량%, 첨가제 5 ~ 10중량%를 100 ~ 300℃에서 혼합하는 단계;
혼합된 반죽을 압출시켜 성형된 합성목재를 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 친환경 합성목재 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 나노 미립자 티타니아 광촉매는 10 ~ 1000nm의 평균입경을 갖는 다공성이고, 상기 활석은 5 ~ 100㎛의 평균입경을 갖는 다공성인 것을 특징으로 하는 친환경 합성목재 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 건조된 목분 40 ~ 60중량%, 열가소성 수지 30 ~ 40중량%, 활성탄소섬유 1 ~ 5중량%, 첨가제 5 ~ 10중량%를 100 ~ 300℃에서 혼합하는 단계는
0.3 ~ 0.5㎜ 굵기의 대나무 섬유 1 ~ 5 중량%가 더 혼합되는 것을 특징으로 하는 친환경 합성목재 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제조된 합성목재를 탈취조에 투입한 후 탈취액을 상기 탈취조로 고압 펌핑하여 상기 탈취액을 상기 합성목재에 침투시키는 단계;
상기 탈취조 내부의 탈취액을 배수 및 탈수 처리하는 단계;
상기 탈취조 내부에 증기열을 공급하여 상기 합성목재를 그라프트 중합 반응시키는 단계; 및
상기 열 그라프트 중합 반응이 이루어진 합성목재를 수처리 후 건조시키는 단계가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 친환경 합성목재 제조방법. - 제 1항 내지 4항 중 어느 한 항의 방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 친환경 합성목재.
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