KR101167089B1

KR101167089B1 - 합성목재의 제조방법 및 그 합성목재

Info

Publication number: KR101167089B1
Application number: KR1020120001566A
Authority: KR
Inventors: 배종화
Original assignee: (주)스포시스
Priority date: 2012-01-05
Filing date: 2012-01-05
Publication date: 2012-07-23

Abstract

본 발명은 목분을 포함한 성형품의 제조방법 및 그 성형품, 성형품을 이용한 완성품의 제조방법 및 그 완성품에 관한 것으로, 목분과 합성수지를 교반하면서 가압 및 가열하여 반죽상태로 혼합물을 제조하는 제1단계(S10); 상기 혼합물을 자연 경화하여 혼화재를 제조하는 제2단계(S11); 혼화재를 일정 크기로 절단하여 펠릿을 제조하는 제3단계(S12); 펠릿을 용융시켜 금형에 주입하는 제4단계(S13); 및 금형에서 경화된 합성목재를 배출하는 제5단계(S14);가 포함되어 이루어지고, 그리고 합성목재는 사출성형에 의해 제조됨으로써, 복잡하면서 정교한 형상의 제품 제조가 가능하고, 화려한 미관을 갖는 다양한 형태의 제품을 제조할 수 있도록 된 것이다.

Description

합성목재의 제조방법 및 그 합성목재{method for manufacturing composite wood and composite wood thereof}

본 발명은 합성목재에 관한 것으로, 보다 상세하게는 목분과 합성수지가 혼합되어 제조되는 펠릿이 침수과정 없이 제조되고, 이 펠릿을 이용하여 사출성형으로 합성목재를 제조하도록 된 합성목재의 제조방법 및 그 합성목재에 관한 것이다.

일반적으로 천연목재는, 건물의 바닥재나 실내문, 창틀 등과 같은 친환경적인 건축용 내,외장재로서 널리 사용되고 있다. 이 천연목재는 가공성이 우수한 반면에 강도가 극히 취약하고, 외부의 온도변화 및 습기, 층격 등에 쉽게 변형이 발생하게 되며, 반영구적이지 못하고, 산림을 훼손시키면서 천연목 자체의 가격이 고가로 형성되는 등의 많은 문제점이 있다. 따라서, 천연목재를 대신하여 합성수지와 목재를 혼합하여 성형 제조한 합성목재가 널리 개발되고 있는 실정이다.

이러한 종래의 합성목재는 도 1에서와 같이 목분을 준비하는 단계(S1); 수지혼합물을 준비하는 단계(S2); 목분과 수지혼합물을 압출시켜 만든 주재료를 준비하는 단계(S3); 주재료에 혼합재를 혼합시켜 만든 혼합 용융물을 준비하는 단계(S4); 혼합 용융물에 합성재를 혼합시켜 만든 합성원료를 압출하는 단계(S5); 및 절단하는 단계(S6);를 통해 제조되었다.

여기서, 목분과 수지혼합물을 혼합하여 압출시켜 만든 주재료는 펠릿이고, 이 펠릿은 압출하면서 배출된 압출물을 쉽게 절단하기 위해 물에 침수시켜 급속 냉각시켜 만들었다.

하지만, 목분 자체의 수분율이 매우 낮더라도 주재료를 준비하는 단계(S3)에서 침수하여야 하기 때문에 주재료 내의 수분율을 급격이 상승하였고, 추후 건조과정을 거치더라도 수분을 대량 함유된 상태가 유지되었다. 이는 합성원료를 압출하는 단계(S5)에서 주재료가 압출을 위해 가열되는 동안 가스 발생의 원인이 되었고, 또한 가스에 의해 표면에 얼룩이 생기는 등의 불량 원인이 되었다. 여기서, 가스는 목분과 수지혼합물의 균일한 혼합을 위해 분산제를 첨가하여 펠릿을 만들고, 이 펠릿이 가열되면서 주요인인 수분에 의해 발생하게 된다. 또한, 펠릿은 압출성형 단계(S55)를 거쳐 제품화되기 때문에 압출성형의 단점에 의해 단순형상의 외관으로만 제조되었다는 문제점이 있었다.

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상기된 문제점을 해소하기 위해 안출된 본 발명의 제1목적은, 목분 및 합성수지를 혼합하면서 가압 및 가열하여 수분율을 현저히 감소시키고, 종래의 침수과정을 생략하여 합성목재를 제조하는 동안 가스 발생이 방지되도록 한 합성목재의 제조방법 및 그 합성목재를 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 제2목적은, 펠릿을 종래의 압출성형이 아닌 사출성형으로 가공함으로써 복잡하면서도 정교한 형상의 외관을 갖는 합성목재를 제조할 수 있도록 한 합성목재의 제조방법 및 그 합성목재를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 합성목재의 제조방법은, 합성목재를 제조하는 방법에 있어서, 목분과 합성수지를 교반하면서 가압 및 가열하여 반죽상태로 혼합물을 제조하는 제1단계(S10); 배출된 상기 혼합물을 자연 경화하여 혼화재를 제조하는 제2단계(S11); 및 자연 경화된 상기 혼합물을 일정 크기로 절단하여 펠릿을 제조하는 제3단계(S12); 펠릿을 용융시켜 금형에 주입하는 제4단계(S13); 및 금형을 개방함으로써 경화되어 사출 성형된 합성목재를 배출하는 제5단계(S14);가 포함되어 이루어진다.

여기서, 제1단계(S10)단계에서 목분 및 상기 합성수지는 각각 1～65 중량비 및 35～99 중량비로 혼합된다.

또한, 제1단계(S10)단계에서 합성수지는 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌이 단독 또는 혼합되어 이루어진다.

또한, 합성수지의 용융점은 200℃이하이다.

또한, 제1단계(S10)에서 제5단계(S14)까지 목분의 수분함량은 5% 미만으로 유지된다.

또한, 제1단계(S10)에서 목분은 20～500메시이다.

또한, 제1단계(S10)에서 가열온도는 450～500℃이고, 가압 시간은 15～25분이다.

여기서, 제4단계(S13)에서 성형품을 용융시키는 온도는 180～200℃이다.

또한, 제4단계(S13)에서 용융된 성형품을 금형에 주입하는 노즐의 구경은 4～6mm이다.

또한, 제4단계(S13)에서 펠릿을 용융시킨 후 사출 직전에 펠릿의 중량 대비 1～30중량%의 염료 또는 안료가 추가되는 발색단계(S41);가 포함되어 이루어진다.

여기서, 금형은 도마, 밀폐용기를 포함한 용기, 주방용 다회용품 등을 제작할 수 있는 형상으로 제작된다.

본 발명은 상기된 제조방법으로 제조된 합성목재도 포함한다.

상술된 바와 같이 본 발명에 따르면, 목분과 수지가 혼합된 혼합물을 펠릿으로 제조하는 동안 종래의 침수과정이 생략됨으로써, 낮은 수분율을 지속적으로 유지하는 효과가 있다.

또한, 펠릿을 제조하는 동안 혼합물을 가압 및 가열함으로써, 수분율을 더욱 낮추는 효과가 있다.

또한, 현저히 낮은 수분율을 갖는 펠릿을 합성목재로 제조하는 동안 가스의 발생이 미연에 방지되며, 가스에 의한 불량 역시 방지되는 효과가 있다.

또한, 펠릿이 사출성형을 통해 합성목재로 제조되기 때문에 복잡하면서 정교한 형상으로 제품 제조가 가능하고, 화려한 미관을 갖는 다양한 형태의 제품을 제조할 수 있으며, 목분이 자연스럽게 외관에 표출되어 목기와 같은 느낌을 발휘할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 합성목재를 제조하는 방법이 도시된 블럭도이다.
도 2는 본 발명에 따라 합성목재를 제조하는 방법이 도시된 블럭도이다.
도 3은 도 2의 방법에 따라 제조된 펠릿 이전의 혼화재가 도시된 사시도이다.
도 4는 도 3의 혼화재로 제조된 펠릿이 도시된 사시도이다.
도 5는 도 2의 방법에 따라 제조된 합성목재의 일예인 도마가 도시된 사시도이다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 합성목재의 제조방법 및 그 합성목재에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따라 합성목재를 제조하는 방법이 도시된 블럭도이고, 도 3은 도 2의 방법에 따라 제조된 펠릿 이전의 혼화재이 도시된 사시도이며, 도 4는 도 3의 혼화재로 제조된 펠릿이 도시된 사시도이고, 도 5는 도 5의 방법에 따라 제조된 합성목재의 일예가 도시된 사시도이다.

먼저, 도 2를 보면, 본 발명에 따른 합성목재를 제조하는 방법은, 목분과 합성수지를 교반하면서 가압 및 가열하여 반죽상태로 혼합물을 제조(S10)한다. 이때, 목분과 합성수지의 혼합을 위해 교반장치가 이용된다. 여기서, 목분과 합성수지는 각각 1～65 중량비 및 35～99 중량비로 혼합된다. 이렇게 목분의 혼합 중량비를 광범위하게 할 수 있는 이유는 종래와 같은 가스 발생이 거의 없어 표면에 가스 자국 또는 얼룩 등이 발생하지 않고, 표면이 깨끗하게 처리될 수 있기 때문이다. 목분에는 수분율을 낮추기 위한 전처리 공정을 수행할 수도 있다. 또한 교반장치로는 반죽기의 일예인 니더(kneeder)가 이용될 수 있다. 또한, 목분은 20～500메시(mesh)의 입자를 이용하고, 20메시 미만의 거친 입자는 후술된 합성목재를 제조할 때 용융된 펠릿을 분사하는 사출성형용 노즐이 폐색될 수 있다. 또한, 500메시 초과의 고운 입자는 합성목재으로부터 목분입자가 육안으로 확인되지 않아 완성품의 외관이 플라스틱 제품으로 인지할 수 있기 때문이다. 한편, 합성수지는 폴리프로필렌(PP, Poly Propylene) 및 ABS 수지(Acrylonitrile Bustadiene Styrene Copolymer)가 단독 또는 혼합되어 이루어진다. 이외에, 합성수지는 폴리에틸렌(PE, Poly Ethylene), 피브이시(PVC, Poly Vinyle Chloride), 불포화폴리에스테르, RDF(재활용 고형물), 폐비닐 등을 포함한 다양한 종류가 추가로 첨가되거나 단독으로 이루어질 수 있다. 이때의 합성수지는 용융점이 200℃이하인 종류가 사용된다. 한편, 목분 및 합성수지는 대략 450～500℃로 가열되면서 혼합되고, 대략 15～25분 동안 가압하게 된다. 가열함으로써 목분과 합성수지의 혼합을 용이하게 하고, 가압함으로써 혼합물의 수분 증발이 가속화된다. 따라서, 본 발명에 따른 혼합물은 가압 및 가열공정이 없는 종래보다 더 낮은 5% 미만의 수분함량을 얻게 되고, 후술된 합성목재로 사출성형 시 가스의 발생이 방지된다.

다음으로, 혼합물이 교반장치에서 배출되어 자연 경화로 혼화재(110)가 제조(S11)된다. 혼합물이 배출되면서 종래에 수행되었던 침수과정이 생략된다. 따라서, 혼합물의 수분함량은 교반장치 내에서의 현저히 낮은 수분량을 지속적으로 유지하게 되고, 이때는 일반 반죽 정도의 찰진 상태이다. 이 혼합물은 종래와 달리 급속냉각하지 않고 자연 경화하게 된다. 이는 혼합물과 수분의 접촉을 차단하기 위함이다. 이와 같이 혼합물을 자연 경화시켜 얻은 혼화재(110)는 일반 가래떡 정도의 찰진 상태를 얻게된다. 이때의 혼화재(110)는 도 3에서 보는 바와 같이, 혼합물을 종래와 같이 급속냉각이 아닌 자연 경화하기 때문에 규격화되지 않은 덩어리 형태로 제조된다. 여기서, 혼합물은 목분과 합성수지가 혼합된 상태에서 자연 경화되기 이전 상태를, 혼화재(110)는 자연 경화된 이후 상태를 일컫는다.

다음으로, 혼화재(110)를 일정 크기로 절단하여 펠릿(100)으로 성형(S12)된다. 이때, 혼화재(110)는 별도의 분쇄기를 통해 일정 크기 범위로 분쇄될 수도 있다. 이렇게 절단된 펠릿(100)은 추후 완성품을 제조하기 위해 사출성형을 수행할 때 용융이 용이한 정도의 크기로 성형된다. 이때, 펠릿(100)의 크기는 대략 1cm × 1cm의 크기가 적당하고, 단면이 원형, 타원형, 사각형을 비롯한 다각형 등의 다양한 형상 및 크기로 절단될 수 있다. 이 펠릿(100)은 도 4에서 보는 바와 같다.

다음으로, 펠릿(100)을 용융시켜 금형에 주입(S13)한다. 여기서, 금형은 합성목재를 제조하는데 사출성형을 이용하기 때문에 사출성형으로 제작이 가능한 도마 등과 같은 단순한 형상은 물론, 용기, 식기 등의 주방용품이나 열쇠고리, 인형 등의 실생활용 소품 등의 복잡하면서도 정교한 형상으로 제작될 수 있다. 이때, 펠릿(100)의 용융온도는 대략 180～200℃이다. 또한, 펠릿(100)은 목분을 20～500메시로 사용하므로 사출성형용 노즐의 폐색을 방지하기 위해 노즐의 구경은 4～6mm 정도가 적합하다. 또한, 펠릿(100)을 구성하는 합성수지의 용융점이 200℃ 이하이기 때문에 목분이 타지 않게 된다. 여기서, 펠릿(100)을 용융시킨 후 금형에 사출하여 주입하기 직전에 펠릿(100)의 중량 대비 1～30중량%의 염료 또는 안료가 추가되는 발색단계(S41);가 포함된다. 이때, 염료 또는 안료는 사출 형성된 합성목재(200)의 형태로 도마, 밀폐용기를 포함한 다양한 용기 및 이외의 각종 다회성 주방용품 등에 외관상 화려하도록 빛깔을 갖도록 한다.

다음으로, 금형을 개방하여 금형 내에서 경화되어 성형된 합성목재(200)가 배출(S14)된다.

이때의 합성목재(200)는 도 5에서 보는 바와 같고, 이 합성목재(200)의 일예로 도마가 포함된다. 즉, 합성목재는 사출성형으로 제작되므로 밀폐용기의 몸체, 그릇 등의 용기 및 식기, 실생활에 사용되는 다회용품, 주방용품, 생활용품 및 소품 등의 복잡하면서도 정교한 형상으로 만들어질 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 상술한 실시예들은 모든 면에 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에서 명확히 개시되며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100...펠릿 110...혼화재,
200...합성목재.

Claims

합성목재를 제조하는 방법에 있어서,
목분과 합성수지를 교반하면서 가압 및 가열하여 수분을 제거하면서 반죽상태로 혼합물을 제조하는 제1단계(S10);
상기 혼합물을 자연 경화하여 혼화재(110)를 제조하는 제2단계(S11);
상기 혼화재(110)를 일정 크기로 절단하여 펠릿(100)을 제조하는 제3단계(S12);
상기 펠릿(100)을 용융시켜 노즐로 금형에 사출하여 주입하는 제4단계(S13); 및
상기 금형을 개방함으로써 경화되어 사출 성형된 합성목재(200)를 배출하는 제5단계(S14);가 포함되고, 그리고
상기 합성목재(200)는 상기 가압으로 일정 수준 미만으로 수분을 감소시킨 반죽상태의 상기 혼합물이 상기 금형을 통해 사출로 성형되어 복잡한 형상 제작이 가능한 것을 특징으로 하는 합성목재의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 제1단계(S10)에서 상기 목분 및 상기 합성수지는 각각 1～65 중량비 및 35～99 중량비로 혼합되는 것을 특징으로 하는 합성목재의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 제1단계(S10)에서 상기 합성수지는 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌이 단독 또는 혼합되어 이루어진 것을 특징으로 하는 합성목재의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 합성수지의 용융점은 200℃이하인 것을 특징으로 하는 합성목재의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 제1단계(S10)에서 상기 제5단계(S14)까지 상기 목분의 수분함량은 5% 미만으로 유지되는 것을 특징으로 하는 합성목재의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 제1단계(S10)에서 상기 목분은 20～500메시인 것을 특징으로 하는 합성목재의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 제1단계(S10)에서 가열온도는 450～500℃인 것을 특징으로 하는 합성목재의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 제1단계(S10)에서 가압 시간은 15～25분인 것을 특징으로 하는 합성목재의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 제4단계(S13)에서 상기 펠릿(100)을 용융시키는 온도는 180～200℃인 것을 특징으로 하는 합성목재의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 제4단계(S13)에서 용융된 성형품을 주입하는 노즐의 구경은 4～6mm인 것을 특징으로 하는 합성목재의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 제4단계(S13)에는 상기 펠릿(100)을 용융시킨 후 사출 직전에 상기 펠릿(100)의 중량 대비 1～30중량%의 염료 또는 안료가 추가되는 발색단계(S41);가 포함된 것을 특징으로 하는 합성목재의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 금형은 도마, 밀폐용기의 몸체, 용기 및 식기 주방용품, 실생활에 사용되는 다회용품들 중 어느 하나를 제작할 수 있는 형상으로 제작된 것을 특징으로 하는 합성목재의 제조방법.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항의 제조방법으로 제조된 것을 특징으로 하는 합성목재.