KR101183959B1 - Wood plastic compound and preparing thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 경량나무플라스틱 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 초임계 유체를 이용한 발포 공정을 이용하여 경량성 및 기계적 강도가 우수한 발포체를 포함하는 경량 나무플라스틱에 관한 것으로, 상기 경량 나무플라스틱은 초임계 유체의 물리적인 동작만으로 다공구조를 형성할 수 있어 경량 나무플라스틱의 제조단가를 절감할 수 있는 장점이 있으며, 경량성과 함께 향상된 치수안정성 및 기계적 강도를 가지고 있어 다공성 건축 자재 등의 적용에 크게 기여할 것이다.The present invention relates to a lightweight wooden plastic and a method for manufacturing the same, and more particularly to a lightweight wooden plastic comprising a foam having excellent light weight and mechanical strength by using a foaming process using a supercritical fluid, the lightweight wooden plastic Since it can form a porous structure only by the physical operation of supercritical fluid, it has the advantage of reducing the manufacturing cost of lightweight wooden plastic, and it has light weight and improved dimensional stability and mechanical strength. Will contribute greatly.
Description
본 발명은 경량 나무플라스틱 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 초임계 유체를 이용한 발포 공정을 이용하여 경량성 및 기계적 강도가 우수한 발포체를 포함하는 경량 나무플라스틱 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a lightweight wooden plastic and a method of manufacturing the same, and more particularly to a lightweight wooden plastic comprising a foam having excellent light weight and mechanical strength by using a foaming process using a supercritical fluid.
일반적인 플라스틱 사출 성형 기술은 대부분 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 에틸렌비닐아세테이트 공중합체 등의 합성수지로 만들어진 알갱이, 즉 펠릿(pellet)을 전기열과 기계적 마찰 등을 이용하여 녹인 후 힘을 가하여, 원하는 형상으로 만들어진 금형 내로 밀어냄으로써 일정한 형상을 가진 여러 가지 플라스틱 제품을 제조하는 것으로서, 제품 제조비용 중에서 재료가 차지하는 비율이 매우 높기 때문에, 재료비의 절감과 더불어 플라스틱 제품의 무게를 더욱 줄일 수 있도록 하는 노력에 의해 발포기술이 개발, 개선되고 있다. In general, plastic injection molding technology mostly melts pellets made of synthetic resin such as polypropylene, polyethylene, ethylene vinyl acetate copolymer, etc., using electric heat and mechanical friction, and then applies a force to a mold made into a desired shape. As the manufacture of various plastic products with a certain shape by extrusion, since the ratio of the material to the manufacturing cost of the product is very high, the foaming technology was developed by efforts to reduce the material cost and further reduce the weight of the plastic product. Is improving.
상기 발포기술이란 플라스틱 제품 안에 미세한 크기를 갖는 많은 기포들이 생기도록 하는 기술로서, 대부분이 화학적 발포제를 펠릿과 함께 잘 섞은 후 외부에서 열을 가하여 발포 물질들이 기화되도록 함으로써 제품 내부에 기포가 형성되도록 한다. 기포가 형성되면 제품의 많은 부분들은 기포가 차지하므로, 재료비를 대폭 절감할 수 있고, 제품의 무게를 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 기포로 인한 단열 성능을 얻을 수 있는 장점이 있다. 이와 같은 사출발포 방법의 제품의 경우 플라스틱 성형품 전체에 기포가 동일하게 분포되고, 고밀도 발포체의 특성을 가져 기계적 강도가 요구되는 분야에 용이하게 적용될 수 있다.The foaming technology is a technology for generating a large number of bubbles having a fine size in the plastic product, most of the chemical foaming agent is mixed well with the pellets and then heated from the outside so that the foaming material is vaporized to form bubbles inside the product. . When bubbles are formed, a large portion of the product is occupied by bubbles, so that the material cost can be greatly reduced, the weight of the product can be reduced, and the thermal insulation performance due to bubbles can be obtained. In the case of the product of such an injection-foaming method, bubbles are uniformly distributed throughout the plastic molded article, and have a high density foam property, and thus can be easily applied to a field requiring mechanical strength.
이에 본 발명자들은 내부에 미세한 공기주머니와 공기통로가 형성되어 가볍고, 건물의 단열성과 방음성을 크게 향상시킬 수 있게 하는 다공성 건축자재로서 자연 친화적인 생분해성 플라스틱에 대한 지속적인 연구를 한 결과, 물리적인 방법으로 우수한 인장강도 및 충격강도를 나타내는 경량성의 발포체를 제조하고, 본 발명을 완성하였다.Accordingly, the inventors of the present invention conducted a continuous study on biodegradable plastics that are naturally friendly as a porous building material that enables the formation of fine air pockets and air passages inside, which are light and greatly improve the insulation and sound insulation of buildings. Thus, a lightweight foam having excellent tensile strength and impact strength was produced, and the present invention was completed.
본 발명의 목적은 우수한 인장강도 및 충격강도를 나타내는 경량성의 발포체를 포함하는 경량 나무플라스틱 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.It is an object of the present invention to provide a lightweight wooden plastic comprising a lightweight foam exhibiting excellent tensile strength and impact strength and a method of manufacturing the same.
이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 제조방법을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이며 과장되어 도시될 수 있다. Hereinafter, a manufacturing method of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The drawings introduced below are provided as examples and may be exaggerated in order to sufficiently convey the spirit of the present invention to those skilled in the art.
이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다. Hereinafter, the technical and scientific terms used herein will be understood by those skilled in the art without departing from the scope of the present invention. Descriptions of known functions and configurations that may be unnecessarily blurred are omitted.
본 발명은 우수한 인장강도 및 충격강도를 나타내는 경량성의 발포체를 포함하는 경량 나무플라스틱 및 이의 제조방법을 제공한다.The present invention provides a lightweight wooden plastic comprising a lightweight foam exhibiting excellent tensile strength and impact strength and a method of manufacturing the same.
이하 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명은 초임계 상태의 이산화탄소가 목섬유 또는 목분 20 내지 40중량%, 수지 50 내지 70중량% 및 말레인산 무수물을 그라프트시킨 폴리올레핀계 블록 공중합체 3 내지 10중량%를 포함하는 수지 조성물 내에 침투되고 배출됨으로써 형성된 다공구조를 갖는 수지 발포체를 포함하는 경량 나무플라스틱을 제공한다.The present invention permeates and discharges a supercritical carbon dioxide into a resin composition comprising 20 to 40% by weight of wood fibers or wood powder, 50 to 70% by weight of resin, and 3 to 10% by weight of polyolefin block copolymer grafted with maleic anhydride. It provides a lightweight wooden plastic comprising a resin foam having a porous structure formed thereby.
본 발명의 경량 나무플라스틱은 다공성 구조를 갖는 수지 발포체를 포함하는 것을 특징으로 한다. The lightweight wooden plastic of the present invention is characterized by including a resin foam having a porous structure.
또한, 본 발명의 경량 나무플라스틱은 밀도가 0.2 내지 0.3 g/㎤이고, 20 내지 50 ㎛ 평균 셀 크기의 다공성 구조를 가지며, 단위 부피당 셀의 개수가 5.0×107 내지 3.5×108 cell/㎠인 것을 특징으로 한다.In addition, the lightweight wooden plastic of the present invention has a density of 0.2 to 0.3 g /
본 발명의 다공성 구조는 초임계 상태의 유체인 이산화탄소가 수지 조성물 내에 침투되고 다시 배출됨으로써 형성되는 것을 특징으로 한다.The porous structure of the present invention is characterized in that the supercritical fluid carbon dioxide is formed by penetrating into the resin composition and discharged again.
본 발명의 경량 나무플라스틱은 하기 제조방법에 의하여 제조될 수 있다. 경량 나무플라스틱의 제조방법은 a) 목섬유 또는 목분 20 내지 40 중량%, 수지 50 내지 70 중량% 및 말레인산 무수물을 그라프트시킨 폴리올레핀계 블록 공중합체 3 내지 10 중량%를 포함하는 수지 조성물을 이축압출기내에서 반응하여 펠릿상으로 제조하는 단계; b) 초임계 상태의 이산화탄소를 10 내지 25 Mpa의 압력에서 상기 펠릿 내부로 침투시키는 단계; 및 c) 상기 초임계 상태의 이산화탄소가 침투된 펠릿으로부터 이산화탄소를 외부로 배출시킴으로써 다공성 구조를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다. The lightweight wooden plastic of the present invention can be produced by the following production method. The method for producing lightweight wooden plastic comprises a) a resin composition comprising 20 to 40% by weight of wood fibers or wood powder, 50 to 70% by weight of resin and 3 to 10% by weight of polyolefin block copolymer grafted with maleic anhydride in a twin screw extruder. Reacting in the form of pellets; b) penetrating supercritical carbon dioxide into the pellet at a pressure of 10-25 Mpa; And c) forming a porous structure by discharging carbon dioxide to the outside from the pellets into which the carbon dioxide in the supercritical state has penetrated.
상기 경량 나무플라스틱은 다공 구조를 갖는 수지를 포함하고 있어 인장강도 및 충격강도이 매우 우수하다. 상기 다공 구조는 초임계 상태의 유체(Super Critical Fluid; SCF)를 상기 수지 조성물 내에 침투시키고 다시 수지 조성물 외부로 배출시킴으로서 형성된다. 상기 유체로는 이산화탄소를 사용하고, 이는 우수한 침투력과 용해성을 가지고 있어 온도 및 압력을 조절함으로써 용해도, 점도, 확산계수, 열전도도 등의 물성들의 조절이 용이한 장점이 있다. 또한 이산화탄소에 의한 공정은 인체에 무해하고 환경오염이 적어 환경 친화적이다. 상기 초임계 이산화탄소는 고분자 분자들의 공극 사이로 침투하므로 나무플라스틱의 외관을 변화시키지 않는 장점으로 본 발명에서는 아주 중요한 구성요소이다.The lightweight wooden plastic includes a resin having a porous structure, and thus has excellent tensile strength and impact strength. The porous structure is formed by infiltrating a super critical fluid (SCF) into the resin composition and draining it out of the resin composition again. Carbon dioxide is used as the fluid, which has excellent penetrating power and solubility, thereby controlling physical properties such as solubility, viscosity, diffusion coefficient, and thermal conductivity by controlling temperature and pressure. In addition, the process by carbon dioxide is harmless to the human body and environmentally friendly due to less environmental pollution. Since the supercritical carbon dioxide penetrates through the pores of the polymer molecules, it is an important component in the present invention as it does not change the appearance of wood plastic.
본 발명의 다공구조는 20 내지 50 ㎛ 평균 셀 크기를 가지는 것을 특징으로 한다. 만약 상기 셀 크기가 20 ㎛ 미만인 경우는 경량성이 저하되어 바람직하지 않고, 50 ㎛를 초과할 경우 기계적 강도가 현저히 떨어져 본 발명에 따른 목적을 달성할 수 없는 문제점이 있다.The porous structure of the present invention is characterized by having an average cell size of 20 to 50 ㎛. If the cell size is less than 20 μm, it is not preferable to reduce the light weight, and if the cell size is larger than 50 μm, the mechanical strength is remarkably low, and thus there is a problem in that the object according to the present invention cannot be achieved.
본 발명에 따른 발포체의 밀도는 0.2 내지 0.3 g/㎤인 것을 특징으로 한다. 상기 밀도가 0.2 g/㎤ 미만인 경우는 기계적 강도가 현저히 떨어지고, 0.3 g/㎤을 초과할 경우는 경량성이 저하되어 바람직하지 않다.The density of the foam according to the invention is characterized in that 0.2 to 0.3 g /
또한, 본 발명에 따른 발포체의 단위 부피당 셀의 개수는 5.0×107 내지 3.5×108 cell/㎠인 것을 특징으로 한다. 상기 셀의 밀도가 너무 크면 경량성이 저하될 수 있으며, 셀의 밀도가 너무 작으면 기계적 강도가 떨어질 수 있는 문제점이 있다.In addition, the number of cells per unit volume of the foam according to the invention is characterized in that 5.0 × 10 7 to 3.5 × 10 8 cells / ㎠. If the density of the cell is too large, the lightness may be reduced, and if the density of the cell is too small, there is a problem that the mechanical strength may be degraded.
본 발명의 수지 조성물은 목섬유 또는 목분 20 내지 40중량%, 수지 50 내지 70중량% 및 말레인산 무수물을 그라프트시킨 폴리올레핀계 블록 공중합체 3 내지 10중량%를 포함하는 하는 것을 특징으로 하고, 상기 수지 조성물은 수지 조성물 100중량부에 대하여 말레인산 무수물을 그라프트시킨 스틸렌-에틸렌/부틸렌-스틸렌 블록 공중합체 1 내지 10 중량부 및 실리카 0.1 내지 5 중량부를 더 포함할 수 있다.The resin composition of the present invention is characterized in that it comprises 20 to 40% by weight of wood fiber or wood powder, 50 to 70% by weight of resin and 3 to 10% by weight of polyolefin block copolymer grafted with maleic anhydride. 1 to 10 parts by weight of styrene-ethylene / butylene-styrene block copolymer grafted maleic anhydride with respect to 100 parts by weight of the silver resin composition may further comprise 0.1 to 5 parts by weight of silica.
본 발명에 따른 경량 나무플라스틱은 화학적인 발포체를 사용하지 않는 방법으로서, 수지 조성물을 이축압출기내에서 반응하여 펠릿상으로 제조한 후, 초임계 상태의 유체 존재하에 다공구조를 갖는 수지 발포체를 제조하는 방법으로 제조된다. The lightweight wooden plastic according to the present invention is a method that does not use a chemical foam, and reacts the resin composition in a twin screw extruder to produce pellets, and then to produce a resin foam having a porous structure in the presence of a fluid in a supercritical state. Prepared by the method.
보다 상세하게는 a) 목섬유 또는 목분 20 내지 40중량%, 수지 50 내지 70중량% 및 말레인산 무수물을 그라프트시킨 폴리올레핀계 블록 공중합체 3 내지 10중량%를 포함하는 수지 조성물을 이축압출기내에서 반응하여 펠릿상으로 제조하는 단계; b) 초임계 상태의 이산화탄소를 10 내지 25 Mpa의 압력에서 상기 펠릿 내부로 침투시키는 단계; 및 c) 상기 초임계 상태의 이산화탄소가 침투된 펠릿으로부터 이산화탄소를 외부로 배출시킴으로써 다공성 구조를 형성하는 단계;를 포함하는 제조방법으로 제조된다.More specifically, a) a resin composition comprising 20 to 40% by weight of wood fibers or wood powder, 50 to 70% by weight of resin, and 3 to 10% by weight of polyolefin block copolymer grafted with maleic anhydride is reacted in a twin screw extruder. Preparing into pellets; b) penetrating supercritical carbon dioxide into the pellet at a pressure of 10-25 Mpa; And c) forming a porous structure by discharging carbon dioxide to the outside from the pellets in which the carbon dioxide in the supercritical state has penetrated to the outside.
상기 수지는 폴리염화비닐(PVC), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리스티렌(PS), 폴리우레탄(PU), 폴리에틸렌테레프탈레이트-글리콜(PETG) 및 이들의 공중합체 등으로부터 선택된 하나 이상이 사용될 수 있다. 상기 공중합체는 에틸렌-프로필렌 공중합체 및 프로필렌-스티렌 공중합체 등을 예로 들 수 있다. 상기 수지는 바람직하게는 폴리프로필렌(PP)을 유용하게 사용할 수 있다.The resin is at least one selected from polyvinyl chloride (PVC), polypropylene (PP), polyethylene (PE), polystyrene (PS), polyurethane (PU), polyethylene terephthalate-glycol (PETG), copolymers thereof, and the like. This can be used. Examples of the copolymer include ethylene-propylene copolymers and propylene-styrene copolymers. The resin is preferably polypropylene (PP) can be usefully used.
상기 수지 조성물은 본 발명에 따른 경량 나무플라스틱의 내충격성 향상을 위해 첨가제로서 수지 조성물 100 중량부에 대하여 말레인산 무수물을 그라프트시킨 스틸렌-에틸렌/부틸렌-스틸렌 블록 공중합체 1 내지 10 중량부 및 실리카 0.1 내지 5 중량부를 더 포함하는 제조될 수 있다. 상기 첨가제는 상기 첨가량 미만으로 첨가될 경우 요구하는 충격강도를 얻을 수 없으며, 상기 첨가량을 초과할 경우 발포체의 기포가 불균일해지는 문제점이 발생할 수 있다.The resin composition is 1 to 10 parts by weight of styrene-ethylene / butylene-styrene block copolymer grafted maleic anhydride with respect to 100 parts by weight of the resin composition as an additive to improve the impact resistance of lightweight wooden plastics according to the present invention and silica It may be prepared further comprising 0.1 to 5 parts by weight. The additive may not obtain the required impact strength when the additive is added in less than the amount added, and if the additive amount is exceeded, bubbles of the foam may be uneven.
본 발명에 따른 경량 나무플라스틱은 상기 이축압출기로 치합형 동방향 이축압출기로 1개의 역 스크류 엘리멘트와 2개의 니딩 블록 디스크로 구성되는 스크류로 제조되는 것이 바람직하다. 도 2 및 도 3을 참조한다.The lightweight wooden plastic according to the present invention is preferably made of a screw consisting of one reverse screw element and two kneading block discs with a toothed coaxial biaxial extruder with the twin screw extruder. See FIGS. 2 and 3.
상기 경량 나무플라스틱은 이축압출기내 스크류의 회전속도를 30 내지 160 rpm로 설정하여 제조되며, 10 내지 25 Mpa의 압력에서 이축압출기내의 온도를 130 내지 200℃로 설정하여 제조된다.The lightweight wooden plastic is manufactured by setting the rotational speed of the screw in the twin screw extruder to 30 to 160 rpm, and is manufactured by setting the temperature in the twin screw extruder to 130 to 200 ° C. at a pressure of 10 to 25 Mpa.
상기 본 발명의 제조방법에 따르면 경량 나무플라스틱은 이산화탄소를 통하여 고분자 분자들의 공극 사이에 나무플라스틱의 외관을 변화시키지 않는 다공 구조를 갖는 수지 발포체를 포함하고 있어 인장강도 및 충격강도를 만족하는 경량 나무플라스틱을 제조할 수 있다.According to the manufacturing method of the present invention, the lightweight wooden plastic includes a resin foam having a porous structure that does not change the appearance of the wooden plastic between the pores of the polymer molecules through carbon dioxide, so that the lightweight wooden plastic satisfies the tensile strength and impact strength Can be prepared.
본 발명에 의한 경량 나무플라스틱의 제조방법은 이산화탄소를 통하여 고분자 분자들의 공극 사이에 나무플라스틱의 외관을 변화시키지 않고 안정적이고 균일한 다공성을 갖는 수지 발포체를 제조할 수 있는 장점이 있다.The method for producing lightweight wooden plastics according to the present invention has the advantage of producing a resin foam having stable and uniform porosity without changing the appearance of wooden plastics between pores of polymer molecules through carbon dioxide.
본 발명에 의한 경량 나무플라스틱은 초임계 유체의 물리적인 동작만으로 다공구조를 형성할 수 있어 경량 나무플라스틱의 제조단가를 절감할 수 있는 장점이 있으며, 경량성과 함께 향상된 치수안정성 및 기계적 강도를 가지고 있어 다공성 건축 자재 등의 적용에 크게 기여할 것이다.Lightweight wood plastics according to the present invention can form a porous structure only by the physical operation of the supercritical fluid has the advantage of reducing the manufacturing cost of light wood plastics, and has improved dimensional stability and mechanical strength with light weight It will greatly contribute to the application of porous building materials.
도 1은 본 발명에 따른 경량 나무플라스틱의 사진이고,
(A: 바닥면, B: 측면, C: 윗면)
도 2는 본 발명에 따른 이축압출기의 스크류 조합을 보여주는 도면이며,
(A: 스크류 조합 A, B: 스크류 조합 B, C: 스크류 조합 C)
도 3은 본 발명의 이축압출기 스크류 조합에 따른 수지 조성물의 이축압출기내 체류시간(A)및 최종압출물의 기계적 특성(B)을 조사한 결과를 보여주는 것이고,
도 4는 본 발명의 이축압출기 스크류 조합에 따른 최종압출물의 모폴로지 변화를 SEM 사진으로 확인한 결과이며,
(A: 스크류 조합 A, B: 스크류 조합 B, C: 스크류 조합 C)
도 5는 본 발명의 이축압출기 스크류 조합에 따른 최종압출물의 셀 형태를 SEM 사진으로 확인한 결과이고,
(A: 스크류 조합 A, B: 스크류 조합 B, C: 스크류 조합 C)
도 6은 본 발명의 이축압출기 스크류 조합에 따른 최종압출물의 셀 크기를 조사한 결과이며,
도 7은 본 발명의 이축압출기(스크류 조합 C) 회전속도에 따른 최종압출물의 물성(A) 및 이축압출기내 체류시간(B)을 조사한 결과이고,
도 8은 본 발명의 이축압출기(스크류 조합 C) 회전속도에 따른 최종압출물의 모폴로지 변화를 SEM 사진으로 확인한 결과이며,
(A: 50 rpm, B: 100 rpm, C: 150 rpm, D:200 rpm)
도 9는 본 발명의 이축압출기(스크류 조합 C) 회전속도에 따른 최종압출물의 셀 크기를 조사한 결과이고,
도 10은 본 발명의 최종압출물의 제조방법에 있어서, 150℃의 온도하에서 발포압력에 따른 셀 구조를 확인한 결과이며,
(A: 12 MPa, B: 24 MPa)
도 11은 본 발명의 최종압출물의 제조방법에 있어서, 20 MPa의 압력하에서 발포온도에 따른 셀 구조를 확인한 결과이고,
(A: 145℃, B: 155℃)
도 12는 실리카 농도에 따른 본 발명의 최종압출물의 충격강도를 조사한 결과이며,
도 13은 본 발명의 최종압출물의 제조방법에 있어서, 20 MPa, 150℃의 조건하에서 실리카 농도에 따른 최종압출물의 모폴로지 변화를 SEM 사진으로 확인한 결과이고,
(A: 0 phr, B: 0.5 phr, C: 1.0 phr, D: 2 phr, E: 3 phr, F: 5 phr)
도 14는 본 발명의 최종압출물의 제조방법에 있어서, 20 MPa, 150℃의 조건하에서 실리카 농도에 따른 최종압출물의 셀 크기(A) 및 밀도(B)를 조사한 결과이다.1 is a photograph of a lightweight wooden plastic according to the present invention,
(A: bottom, B: side, C: top)
2 is a view showing a screw combination of the twin screw extruder according to the present invention,
(A: screw combination A, B: screw combination B, C: screw combination C)
Figure 3 shows the results of examining the residence time (A) and the mechanical properties (B) of the final extruded in the twin screw extruder of the resin composition according to the twin screw screw combination of the present invention,
4 is a result of confirming the morphology change of the final extrudates according to the twin screw extruder screw combination of the present invention by SEM photograph,
(A: screw combination A, B: screw combination B, C: screw combination C)
5 is a result of confirming the cell shape of the final extrudates according to the twin screw extruder screw combination of the present invention by SEM photograph,
(A: screw combination A, B: screw combination B, C: screw combination C)
6 is a result of examining the cell size of the final extrudates according to the twin screw extruder screw combination of the present invention,
7 is a result of examining the physical properties (A) of the final extrudate according to the rotation speed of the twin screw extruder (screw combination C) and the residence time (B) in the twin screw extruder of the present invention,
8 is a result of confirming the morphology change of the final extrudate according to the rotational speed of the twin-screw extruder (screw combination C) of the present invention by SEM photograph,
(A: 50 rpm, B: 100 rpm, C: 150 rpm,
9 is a result of examining the cell size of the final extrudate according to the rotational speed of the twin screw extruder (screw combination C) of the present invention,
10 is a result of confirming the cell structure according to the foaming pressure at a temperature of 150 ℃ in the manufacturing method of the final extrudates of the present invention,
(A: 12 MPa, B: 24 MPa)
11 is a result of confirming the cell structure according to the foaming temperature under a pressure of 20 MPa in the production method of the final extrudates of the present invention,
(A: 145 ° C, B: 155 ° C)
12 is a result of examining the impact strength of the final extrudates of the present invention according to the silica concentration,
13 is a result of confirming the morphology change of the final extrudate according to the silica concentration under the conditions of 20 MPa, 150 ℃ in the manufacturing method of the final extrudate of the present invention,
(A: 0 phr, B: 0.5 phr, C: 1.0 phr,
FIG. 14 shows the cell size (A) and density (B) of the final extrudate according to the silica concentration under the conditions of 20 MPa and 150 ° C. in the method for producing the final extrudate of the present invention.
이하 본 발명을 하기 실시예에 의하여 더욱 상세하게 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the following examples are only for illustrating the present invention, and the scope of the present invention is not limited thereto.
[실시예 1] 경량 나무플라스틱의 이축압출기 스크류 조합에 따른 영향[Example 1] Effect of Combination of Twin Screw Extruder of Lightweight Wooden Plastics
하기 표 1에 제시된 바와 같이, 수지 조성물 100 중량부에 대하여 목섬유 30 phr, 폴리프로필렌(PP) 65 phr, 및 말레인산 무수물을 그라프트시킨 폴리올레핀계 블록 공중합체(PP-g-MA) 5 phr, 말레인산 무수물을 그라프트시킨 스틸렌-에틸렌/부틸렌-스틸렌 블록 공중합체(SEBS-g-MA) 5 phr로 배합된 수지 조성물을 경량 나무플라스틱의 스크류의 조합에 따른 영향을 조사하였다. As shown in Table 1 below, 30 phr of wood fibers, 65 phr of polypropylene (PP), and 5 phr of a polyolefin-based block copolymer (PP-g-MA) grafted with maleic anhydride with respect to 100 parts by weight of the resin composition, maleic acid The resin composition formulated with 5 phr of styrene-ethylene / butylene-styrene block copolymer (SEBS-g-MA) grafted anhydride was investigated for the effect of the combination of screws of lightweight wooden plastics.
3 종류의 스크류의 조합에 따른 이축압출기에 각각 넣고 150℃ 혼련온도에서 반응하여 펠릿상으로 제조한 후, 펠릿을 수득하였다.After each of the two screw extruders according to the combination of the screw was prepared at the reaction temperature of 150 ℃ kneading to prepare a pellet, a pellet was obtained.
상기 이축압출기는 스크류 조합은 도 2에 나타낸 바와 같이, 하기의 서로 다른 3종류로서 스크류의 조합으로 구성된 것이다.As shown in FIG. 2, the twin screw extruder is composed of a screw combination as three different types as follows.
스크류 조합 A는 2개의 니딩블럭으로 구성되어 있고, 스크류 조합 B는 3개의 니딩블럭, 스크류 조합 C는 1개의 역스크류와 2개의 니딩블럭으로 구성되어 있다.Screw combination A consists of two kneading blocks, screw combination B consists of three kneading blocks, screw combination C consists of one reverse screw and two kneading blocks.
상기 서로 다른 3종류로서 스크류의 조합으로 구성된 이축압출기를 이용하여 수지 조성물의 이축압출기내 수지 조성물의 체류시간 및 최종압출물의 기계적 특성을 조사하였다. 그 결과 도 3에서도 확인할 수 있듯이, 스크류 조합 C의 이축압출기가 기계적 특성이 우수한 펠릿의 제조에 효과적임을 확인할 수 있었다.The residence time of the resin composition in the twin screw extruder of the resin composition and the mechanical properties of the final extrudate were investigated using a twin screw extruder composed of a combination of screws as the three different types. As a result, as can be seen in Figure 3, it was confirmed that the twin screw extruder of the screw combination C is effective in the production of pellets excellent mechanical properties.
또한, 도 5 및 6에서도 확인할 수 있듯이 이축압출기 스크류 조합에 따른 최종압출물의 모폴로지 변화, 셀 형태 를 SEM 사진으로 확인한 결과 스크류 조합 C의 이축압출기가 20 ㎛ 내지 35 ㎛의 크기의 형태가 균일한 셀을 가지고 있는 것을 확인하였고, 이는 우수한 충격강도를 가짐을 확인한 결과이기도 하다.In addition, as shown in FIGS. 5 and 6, the morphology change of the final extrudate according to the screw assembly of the twin screw extruder and the cell shape were confirmed by SEM photographs. As a result, the twin screw extruder of the screw assembly C has a uniform shape having a size of 20 μm to 35 μm. It was confirmed that it has, which is also the result of confirming that it has excellent impact strength.
[[ 실시예Example 2] 경량 나무플라스틱의 2] of lightweight wood plastic 이축압출기Twin screw extruder 스크류screw 회전속도에 따른 영향 Effect of Rotational Speed
상기 제조예 3의 수지 조성물 및 스크류 C의 조합을 이용하여 경량 나무플라스틱의 이축압출기 스크류 회전속도에 따른 영향을 조사하였다.The effect of the screw speed of the twin screw extruder of the lightweight wooden plastic was investigated using the combination of the resin composition and the screw C of Preparation Example 3.
스크류의 회전속도는 50 rpm, 100 rpm, 150 rpm, 200 rpm으로 변화를 주어 조사하였으며, 그 결과 도 7의 A에서도 확인할 수 있듯이, 회전속도가 150 rpm 까지 증가함에 따라서 물성이 증가하는 것을 확인할 수 있었고, 150 rpm을 초과할 경우 물성이 감소함을 확인할 수 있었다.The rotational speed of the screw was examined by changing the speed at 50 rpm, 100 rpm, 150 rpm, and 200 rpm. As a result, as shown in FIG. 7A, the physical properties increased as the rotational speed increased to 150 rpm. It was confirmed that the physical property is reduced when it exceeds 150 rpm.
이는 도 7의 B의 결과를 바탕으로 확인한 결과 스크류 회전속도가 증가됨에 따라 이축압출기 내 보류시간이 짧아지는 경향이 그 원인인 것으로 추측할 수 있었다.As a result of confirming the result of B of FIG. 7, it can be inferred that the cause of the shortening time in the twin screw extruder is shortened as the screw rotation speed is increased.
또한, 이축압출기 회전속도에 따른 펠릿의 모폴로지 변화를 SEM 사진으로 확인한 결과 회전속도가 증가할수록 셀의 크기가 작아지는 경향을 볼 수 있었고, 셀의 크기 역시 20 ㎛ 내지 35 ㎛의 크기의 형태가 균일한 셀을 가지는 최적의 스크류 회전속도는 150 rpm인 것을 확인할 수 있었다.In addition, as a result of confirming the morphology change of the pellet according to the rotation speed of the twin screw extruder, the size of the cell could be decreased as the rotation speed was increased, and the size of the cell was also uniform in the size of 20 μm to 35 μm. Optimal screw rotation speed with one cell was found to be 150 rpm.
[실시예 3] 경량 나무플라스틱의 발포 압력 및 온도에 따른 영향[Example 3] Effect of foaming pressure and temperature of lightweight wooden plastic
(1) 발포하는 압력에 따른 영향(1) Influence by the pressure of foaming
상기 제조예 3의 수지 조성물 및 스크류 C의 조합을 이용하여 제조된 펠릿을 150℃ 온도하에서 발포 압력에 따른 경량 나무플라스틱의 변화를 조사하였다.Pellets prepared using the combination of the resin composition and the screw C of Preparation Example 3 was investigated the change of the lightweight wooden plastic according to the foaming pressure at 150 ℃ temperature.
상기 발포 압력은 12 MPa 및 24 MPa으로 처리하였다.The foaming pressure was treated at 12 MPa and 24 MPa.
그 결과 도 10의 결과에서도 확인할 수 있듯이 150℃의 온도하에서 발포 압력이 증가됨에 따라 셀의 크기가 증가함을 확인하였다.As a result, as can be seen from the results of FIG. 10, it was confirmed that the size of the cell increased as the foaming pressure was increased at a temperature of 150 ° C.
(2) 발포하는 온도에 따른 영향(2) Influence by the temperature of foaming
상기 제조예 3의 수지 조성물 및 스크류 C의 조합을 이용하여 제조된 펠릿을 20 MPa 압력하에서 발포 온도에 따른 경량 나무플라스틱의 변화를 조사하였다.Pellets prepared using the combination of the resin composition and the screw C of Preparation Example 3 was investigated the change of lightweight wood plastics with foaming temperature under 20 MPa pressure.
상기 발포 온도는 145℃ 및 155℃의 조건으로 처리하였다.The foaming temperature was treated under conditions of 145 ° C and 155 ° C.
그 결과 도 11의 결과에서도 확인할 수 있듯이, 20 MPa의 압력하에서 발포 온도가 증가됨에 따라 셀의 크기가 증가함을 확인하였다.As a result, as can be seen in the results of Figure 11, it was confirmed that the size of the cell increases as the foaming temperature is increased under a pressure of 20 MPa.
본 발명에 따른 경량 나무플라스틱의 제조방법에 있어서, 발포 압력 및 발포 온도는 제조되는 발포체의 경량성 및 발포체 자체의 기계적 강도를 위해 고려해야 하는 중요한 조건으로, 상기의 결과를 통하여 최적의 발포 압력 및 온도는 150℃ 온도 및 20 MPa의 압력의 조건인 것을 확인하였다.In the method for producing lightweight wooden plastic according to the present invention, the foaming pressure and the foaming temperature are important conditions to be considered for the lightness of the foam to be produced and the mechanical strength of the foam itself. Was confirmed to be a condition of a temperature of 150 ° C. and a pressure of 20 MPa.
[[ 실시예Example 4] 실리카 첨가에 따른 경량 나무플라스틱의 물성조사 4] Property Investigation of Lightweight Wood Plastics by Addition of Silica
상기 표 2의 수지 조성물을 이용하여 실리카 첨가량에 따른 제조된 경량 나무플라스틱의 물성을 조사하였다.Using the resin composition of Table 2 was investigated the physical properties of the manufactured lightweight wooden plastic according to the amount of silica.
(1) 실리카 농도에 따른 충격강도의 영향(1) Effect of Impact Strength on Silica Concentration
상기 제조예 3 내지 8의 수지 조성물 즉, 수지 조성물 내 0 phr, 0.5 phr, 1.0 phr, 2.0 phr, 3.0 phr 및 5.0 phr 농도의 실리카 첨가에 따른 펠릿의 충격강도를 조사하였다.The impact strength of the pellets according to silica addition of 0 phr, 0.5 phr, 1.0 phr, 2.0 phr, 3.0 phr and 5.0 phr concentrations in the resin composition of Preparation Examples 3 to 8 was investigated.
그 결과 도 12의 결과에서도 확인할 수 있듯이 발포를 통해 약해진 강도가 실리카의 첨가에 따라 강도가 증가하는 것을 확인하였고, 최적의 실리카 첨가 농도가 수지 조성물에 대하여 1.0 phr인 것을 확인하였다.As a result, as can be seen from the results of FIG. 12, it was confirmed that the strength weakened through foaming increased with the addition of silica, and the optimum silica addition concentration was 1.0 phr for the resin composition.
(2) 실리카 농도에 따른 형성되는 셀의 형태 조사(2) Investigation of morphology of cell formed according to silica concentration
상기 제조예 3 내지 8의 수지 조성물로 제조된 펠릿을 이용하여 150℃ 온도, 20 Mpa 압력하에서 발포하여 경량 나무플라스틱을 제조하였다.Using a pellet prepared from the resin composition of Preparation Examples 3 to 8 by foaming at 150 ℃ temperature, 20 Mpa pressure to prepare a lightweight wooden plastic.
상기의 결과들로부터 본 발명에 따른 경량성과 함께 우수한 기계적 강도를 가지는 발포체는 밀도가 0.2 내지 0.3g/㎤, 20 내지 50 ㎛ 평균 셀 크기, 단위 부피당 셀의 개수가 5.0×107 내지 3.5×108 cell/㎠를 가지는 것을 확인할 수 있었다.From the above results, the foam having excellent mechanical strength with light weight according to the present invention has a density of 0.2 to 0.3 g /
Claims (11)
수지 50 내지 70중량% 및
말레인산 무수물을 그라프트시킨 폴리올레핀계 블록 공중합체 3 내지 10중량%를 포함하는 수지 조성물 내에
초임계 상태의 이산화탄소가 침투되고 배출됨으로써 형성된 다공구조를 갖는 수지 발포체로 구성되며,
상기 수지 조성물 100중량부에 대하여 말레인산 무수물을 그라프트시킨 스틸렌-에틸렌/부틸렌-스틸렌 블록 공중합체 1 내지 10 중량부 및 실리카 0.1 내지 5 중량부를 더 포함하는 경량 나무 플라스틱.20-40% by weight of wood fibers or wood flour
50 to 70% by weight of resin and
In a resin composition comprising 3 to 10% by weight of a polyolefin-based block copolymer grafted maleic anhydride
Consists of a resin foam having a porous structure formed by the penetration and discharge of carbon dioxide in the supercritical state,
Lightweight wood plastic further comprising 1 to 10 parts by weight of styrene-ethylene / butylene-styrene block copolymer grafted maleic anhydride to 100 parts by weight of the resin composition and 0.1 to 5 parts by weight of silica.
상기 경량 나무플라스틱은 밀도가 0.2 내지 0.3g/㎤인 경량 나무플라스틱.The method of claim 1,
The lightweight wooden plastic has a density of 0.2 to 0.3 g / cm 3 lightweight wooden plastic.
상기 경량 나무플라스틱은 20 내지 50 ㎛ 평균 셀 크기의 다공성 구조를 가지는 경량 나무플라스틱.The method of claim 1,
The lightweight wooden plastic is a lightweight wooden plastic having a porous structure of 20 to 50 ㎛ average cell size.
상기 경량 나무플라스틱은 단위 부피당 셀의 개수가 5.0×107 내지 3.5×108 cell/㎠인 경량 나무플라스틱.The method of claim 1,
The lightweight wooden plastic is a lightweight wooden plastic having a number of cells per unit volume of 5.0 × 10 7 to 3.5 × 10 8 cell / ㎠.
상기 경량 나무플라스틱은 수지 조성물을 이축압출기내에서 반응하여 펠릿상으로 제조한 후, 초임계 상태의 유체 존재하에 다공구조를 갖는 수지 발포체를 제조하는 방법으로 제조된 경량 나무플라스틱.The method of claim 1,
The lightweight wooden plastic is produced by the method of producing a resin foam having a porous structure in the presence of a fluid in a supercritical state after reacting the resin composition in a twin screw extruder to form a pellet.
상기 경량 나무플라스틱은 이축압출기내 스크류의 회전속도를 30 내지 160 rpm로 제조되는 것인 경량 나무플라스틱.The method according to claim 6,
The lightweight wooden plastic is a lightweight wooden plastic that is produced at a rotational speed of 30 to 160 rpm of the screw in the twin screw extruder.
상기 경량 나무플라스틱은 10 내지 25 Mpa의 압력에서 이축압출기내의 온도를 130 내지 200℃로 제조되는 것인 경량 나무플라스틱.The method according to claim 6,
The lightweight wooden plastic is a lightweight wooden plastic that is produced at 130 to 200 ℃ the temperature in the twin screw extruder at a pressure of 10 to 25 Mpa.
b) 초임계 상태의 이산화탄소를 10 내지 25 Mpa의 압력에서 상기 펠릿 내부로 침투시키는 단계; 및
c) 상기 초임계 상태의 이산화탄소가 침투된 펠릿으로부터 이산화탄소를 외부로 배출시킴으로써 다공성 구조를 형성하는 단계;를 포함하며,
상기 수지 조성물 100중량부에 대하여 말레인산 무수물을 그라프트시킨 스틸렌-에틸렌/부틸렌-스틸렌 블록 공중합체 1 내지 10중량부 및 실리카 0.1 내지 5중량부를 더 포함하는 경량 나무플라스틱의 제조방법.
a) pelletizing a resin composition comprising 20 to 40% by weight of wood fibers or wood flour, 50 to 70% by weight of resin and 3 to 10% by weight of polyolefinic block copolymer grafted with maleic anhydride;
b) penetrating supercritical carbon dioxide into the pellet at a pressure of 10-25 Mpa; And
c) forming a porous structure by discharging carbon dioxide to the outside from the pellets in which the carbon dioxide in the supercritical state has penetrated;
A method for producing a lightweight wooden plastic further comprising 1 to 10 parts by weight of styrene-ethylene / butylene-styrene block copolymer and 0.1 to 5 parts by weight of silica grafted with maleic anhydride based on 100 parts by weight of the resin composition.
상기 a)단계의 펠릿상은 이축압출기로 제조되며,
상기 이축압출기는 스크류의 회전속도를 30 내지 160rpm 및 온도 130 내지 200℃로 설정하는 경량 나무플라스틱의 제조방법.
The method of claim 9,
The pellet phase of step a) is made of a twin screw extruder,
The twin screw extruder is a method of manufacturing a lightweight wooden plastic to set the rotational speed of the screw to 30 to 160rpm and temperature 130 to 200 ℃.
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