KR101275194B1 - 합성목재용 펠렛 - Google Patents

Abstract

발명은 팜 껍질 또는 코코피트를 분쇄한 후 상기 팜 껍질 또는 코코피트 분말과 산화 방지제, 결합제, 스테아린산을 혼합한 1차 혼합물을 제조하고 상기 1차 혼합물에 견운모와 황토를 혼합하여 2차 혼합물을 제조한 후 상기 2차 혼합물과 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌을 혼합하여 3차 혼합물을 제조한 후 상기 3차 혼합물을 압출하여 제조된다.

Description

합성목재용 펠렛{Pellet for Synthetic Woo}

본 발명은 합성목재용 펠렛에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 팜 껍질 또는 코코피트를 분쇄한 후 상기 팜 껍질 또는 코코피트분말과 산화 방지제, 결합제, 스테아린산을 혼합하여 1차 혼합물을 제조하고 이어 상기 1차 혼합물에 견운모 분말과 황토 분말을 혼합하여 2차 혼합물을 제조하고 또 상기 2차 혼합물과 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌을 혼합하여 3차 혼합물을 제조한 후 상기 3차 혼합물을 압출하여 제조된 합성목재용 펠렛에 관한 것이다.

최근 목재에 대한 수요가 크게 증가함에 따라 목재의 벌목이 성행하고 이에 따른 환경파괴가 증폭되면서 목재를 대체할 소재개발의 목소리가 높아지고 있다. 특히 목재 수요가 많은 건축자재의 경우 더욱 그러하다.

이러한 배경 하에 최근 천연목재와 유사한 질감 및 외관을 가진 합성목재에 관한 연구가 많이 이루어지고 있는데, 대표적인 사례가 폴리염화비닐, 폴리프로필렌 등 열가소성 수지에 목분, 왕겨 분말, 펄프 분말, 볏짚 분말을 혼합한 조성물을 압출가공에 의해 적당한 형상 및 크기의 합성목재를 만들고 있다. 그러나 목분, 왕겨 등의 경우 부식 방지를 위해 방부제를 사용하므로 환경과 건강을 해칠 수 있다. 또 열가소성 수지의 다량 사용은 연소될 때 플라스틱성분에서 발생하는 유독가스로 인한 피해를 막을 수가 없다.

따라서 천연목재와 같은 장점을 가지면서 천연목재를 대체할 수 있는 합성목재의 개발이 요구된다.

본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 개발된 것으로서 수분함량 3~5%, 입도 80~1000메시로 분쇄한 팜 껍질 또는 코코피트 분말 50~70 중량부와 산화방지제 0.1~1 중량부, 결합제 5~10 중량부, 스테아린산 0.1~1 중량부를 1차 혼합, 건조하여 수분함수률 1~5%의 1차 혼합물을 제조한다. 이어 상기 1차 혼합물 100 중량부 대비 견운모 분말과 황토 분말을 6~10 중량부를 첨가하여 혼합한 후 180~190℃로 20~30분간 가열하여 2차 혼합물을 제조한다. 이어 상기 2차 혼합물에 폴리프로필렌(PP)15~20 중량부, 폴리에틸렌(PE)15~25 중량부를 혼합하여 130~180℃로 20~30분간 가열하여 3차 혼합물을 제조한 후 상기 3차 혼합물을 압출기를 이용하여 입도 3~7mm의 펠렛을 생산함으로써 달성할 수 있다.

상기와 같이 제조된 합성목재용 펠렛은 용도에 따라 건축 내장제나 외장재, 도어, 싱크대 바디, 문짝, 가드레일 등을 금형을 통해 압출 또는 사출하여 내기만 하면 된다. 또 상기와 같이 제조된 제품은 강도가 강하고 기온이 변하더라도 수축과 팽창이 일어나지 않는다. 또 폴리프로필렌과 폴리에틸렌의 함량을 대폭 줄였으므로 연소시에도 유독가스의 배출이 크게 줄어들었다.

이에 더하여 상기와 같이 제조된 제품은 인체에 유익한 원적외선과 음이온을 다량 방출하는 한편, 향균과 탈취기능까지 갖게 된다.

도 1은 본 발명 합성목재용 펠렛의 생산공정도.

본 발명은 팜 껍질 또는 코코피트를 분쇄한 분말과 산화 방지제, 결합제, 스테아린산을 혼합한 1차 혼합물에 견운모 분말과 황토 분말을 혼합하여 2차 혼합물을 제조한 후 상기 2차 혼합물에 폴리프로필렌과 폴리에틸렌을 혼합하여 3차 혼합물을 제조하고 상기 3차 혼합물을 압출하여 제조된 합성목재용 펠렛에 관한 것이다.

이하, 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명 합성목재용 펠렛의 생산공정도이다.

본 발명은 팜 껍질 또는 코코피트를 주재료로 하고 있다. 팜 껍질은 팜유를 짜내고 남은 부산물로서 합성목재의 재료로 가장 적합하지만 그간 연료로서만 사용되어 왔을 뿐이다. 그 이유는 팜 껍질의 수분흡수율이 목분의 6~7배에 달하므로 습기 때문에 합성목재를 만들어도 강도가 떨어져 사용할 수 없었기 때문이다. 그러나 팜 껍질에서 습기만 제거할 수 있으면 일반 목분에 비하여 그 강도가 훨씬 높으므로 팜 껍질을 주재료로 사용하여 제조된 합성목재의 강도는 일반 목분을 주재료로 하여 제조된 합성목재에 비하여 훨씬 강하다. 본 발명에서는 팜 껍질 분말을 80~95 중량부 사용하였다.

한편, 팜 껍질 대신 코코피트를 사용하여도 된다. 코코피트는 코코넛 열매 껍질에서 섬유질을 분리하고 남은 물질로서 그 성분은 팜 껍질과 극히 유사하다. 즉, 코코피트 역시 수분흡수율이 목분의 6~7배에 달하므로 습기 때문에 합성목재를 만들어도 강도가 떨어져 사용할 수 없었으나 코코피트에서 습기만 제거할 수 있으면 일반 목분에 비하여 그 강도가 훨씬 높으므로 코코피트를 주재료로 사용하여 제조된 합성목재의 강도는 일반 목분을 주재료로 하여 제조된 합성목재에 비하여 훨씬 강함은 팜 껍질과 같다.

산화방지제는 합성목재의 부식을 방지하기 위하여 첨가한 것으로 포스페이트(Phosphate)계열의 산화방지제를 0.1~1 중량부 사용하였다.

결합제는 팜 껍질 분말이 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌과 잘 결합하기 위하여 사용한 것으로 마레익 엔하이드라이드 폴리프로필렌(Maleic Anhydride PP)을 5~10 중량부 사용하였다.

스테아린산은 합성목재에 수분이 흡수되는 것을 방지하기 위한 것으로 0.1~1 중량부 사용하였다.

견운모는 인체의 혈액순환을 촉진하고 세포활동을 활성화하는 원적외선을 90%이상 방사하는 물질로서, 강력한 음이온을 발산하여 각종 유해물질을 흡착할 수 있는 기능을 가지고 있으며, 습도조절도 가능하다. 따라서 건축자재, 공기정화, 사료첨가제, 화장품, 침대매트 등 다방면에 걸쳐 활용되고 있다. 한편, 최근 연구결과에 의하면, 전자파제거 효과도 높은 것으로 알려져 있다.견운모의 입자크기는 1000 내지 5000 메쉬인 바, 특히 3,000메쉬 입자크기가 바람직하나, 이에 한정할 것은 아니다.

본 발명에서는 견운모 분말 15~20 중량부를 사용하였다.

황토는 다량의 탄산칼슘(CaCo3)을 가지고 있다. 또한 실리카(SIO2), 알루미나(AL203), 철분, 마그네슘(Mg), 나트륨(Na), 칼리 등으로 구성되어 있는 바, 이러한 성분비와 다양한 효소들로 구성된 황토는 동식물의 성장에 꼭 필요한 원적외선을 다량 방출하므로 일명 '살아있는 생명체'라고도 부른다.

황토는 표면이 넓은 벌집구조로 수많은 공간이 복층구조를 이루고 있다. 이 스펀지 같은 구멍 안에는 원적외선이 다량 흡수, 저장되어 있어 열을 받으면 발산하여 다른 물체의 분자활동을 자극한다.

황토 한 스푼에는 약 2억 마리의 미생물이 살고 있어 다양한 효소들이 순환작용을 일으키고 있다. 황토의 효소성분에는 카탈라아제, 디페놀, 옥시디아제, 사카라제, 프로테아제 등이 포함되어 있으며, 이 효소들은 각기 독소제거, 분해력, 비료요소, 정화작용 등의 역할을 하고 있어 우리나라에서는 예로부터 집짓는 재료 등으로 널리 사용되어 왔으며, 오늘날에도 침대, 바닥재, 벽지, 찜질팩 등의 재료로서 다양한 용도에 사용되고 있다.

황토의 입자크기는 1000 내지 5000 메쉬인 바, 특히 3000메쉬 입자크기가 바람직하나, 이에 한정할 것은 아니다.

본 발명에서는 황토 분말을 15~25 중량부 사용하였다.

폴리프로필렌(PP)은 프로필렌을 중합하여 얻는 열가소성 수지로서 가볍고 성형 가공이 쉬워서 파이프, 전선피복, 합성섬유 따위에 쓰인다. 천연재료는 기온의 변화에 따라 수축, 팽창을 반복하므로 내구성과 충격흡수성, 휨 감도의 증가 외에도 기온변화에 따른 수축과 팽창을 억제하기 위하여 합성목재의 재료로도 많이 사용되고 있다.

본 발명에서는 폴리프로필렌을 15~20 중량부 사용하였다.

폴리에틸렌(PE)은 에틸렌을 중합하여 만드는 열가소성 수지로서 내약품성, 전기절연성, 방습성, 내한성, 가공성이 뛰어나 절연재료, 그릇, 잡화, 공업용 섬유, 도료 따위에 쓰인다. 근자에는 내구성과 충격흡수성, 휨 감도의 증가 외에도 기온변화에 따른 수축과 팽창의 억제를 위하여 합성목재의 재료로도 많이 사용되고 있다.

본 발명에서는 폴리에틸렌을 15~25 중량부 사용하였다.

이하에서는 합성목재용 펠렛의 제조공정에 대하여 설명한다.

제1 공정 - 팜 껍질 또는 코코피트 분말 제조

우선 분쇄기(60)와 1~3차 혼합기(10,20,30), 압출성형기(40) 및 제습기(50)를 준비한 후 수분 흡입관(51)을 이용하여 상기 각 분쇄기(10,20,30) 및 혼합기(40)와 제습기(50)를 연결한다. 상기 분쇄기와 혼합기는 목재나 석재의 분쇄작업과 혼합작업에 통상 사용되는 것을 시중에서 구입하여 사용한다. 제습기 역시 습기 제거작업에 통상 사용되는 것을 시중에서 구입하여 사용한다.

이어 팜 껍질 또는 코코피트를 호퍼(61)를 통해 상기 분쇄기(60)에 투입하여 80~1,000 메시로 분쇄함과 동시에 제습기(50)를 가동하여 팜 껍질 또는 코코피트에 함유되어 있는 수분을 흡수하여 팜 껍질 또는 코코피트 분말의 수분 함량이 3~5%가 되도록 한다.

제2 공정 - 1차 혼합물 제조

상기 팜 껍질 또는 코코피트 분말 80~95 중량부와 산화 방지제 0.1~1 중량부, 결합제 5~10 중량부, 스테아린산 0.1~1 중량부를 1차 혼합기(10)에 투입하여 혼합함과 동시에 제습기(50)를 가동하여 상기 혼합물로부터 수분을 흡수하여 수분 함량 1~5%의 1차 혼합물을 제조한다.

제3 공정 - 2차 혼합물 제조

상기 1차 혼합물 100 중량부와 견운모 분말 1~2 중량부 및 황토 분말 2~8 중량부를 2차 혼합기(20)에 투입하여 180~190℃로 20~30분간 혼합함과 동시에 제습기(50)를 가동하여 상기 혼합물로부터 수분을 흡수하여 수분 함량 1~5%의 2차 혼합물을 제조한다. 상기와 같이 1차 혼합물에 견운모 분말과 황토 분말을 혼합함으로써 상기 혼합물은 인체에 유익한 음이온 및 원적외선을 다량 방출하는 한편, 향균과 탈취기능까지 갖게 된다.

제4 공정 - 3차 혼합물 제조

상기 2차 혼합물 100 중량부와 폴리프로필렌15~20 중량부 및 폴리에틸렌 15~25 중량부를 혼합하여 3차 혼합기(30)에 투입하여 130~180℃로 20~30분간 혼합함과 동시에 제습기(50)를 가동하여 상기 혼합물로부터 수분을 흡수하여 수분 함량 1~5%의 3차 혼합물을 제조한다.

제5 공정 - 합성목재용 펠렛 제조

상기 3차 혼합물을 압출성형기(40)에 투입하여 입도 3~7mm의 펠렛을 제조하면 본 발명의 합성목재용 펠렛은 완성된다.

따라서 상기 펠렛을 가열한 후 용도에 따라 건축 내장제나 외장재, 도어, 싱크대 바디, 문짝, 가드레일 등을 금형을 통해 압출 또는 사출하여 내기만 하면 된다.

10 : 1차 혼합기 20 : 2차 혼합기
30 : 3차 혼합기 40 : 압출성형기
50 : 제습기 51 : 습기 흡입관
60 : 분쇄기 61 : 호퍼

Claims (2)

1. 80~1,000 메시로 분쇄한 팜 껍질 또는 코코피트 분말 80~95 중량부와 산화 방지제 0.1~1 중량부, 마레익 엔하이드라이드 폴리프로필렌 5~10 중량부, 스테아린산 0.1~1 중량부를 1차 혼합기에 투입, 혼합하여 수분함량 1~5%의 1차 혼합물을 제조한 후 상기 1차 혼합물 100 중량부와 견운모 분말 1~2 중량부 및 황토분말 2~8 중량부를 2차 혼합기에 투입, 혼합하여 수분함량 1~5%의 2차 혼합물을 제조한 후 상기 2차 혼합물 100 중량부에 폴리프로필렌15~20 중량부 및 폴리에틸렌 15~25 중량부를 3차 혼합기에 투입, 혼합하여 제조된 수분함량 1~5%의 3차 혼합물을 압출성형기에 투입하여 입도 3~7mm의 펠렛으로 제조된 것을 특징으로 하는 합성목재용 펠렛
2. 분쇄기와 혼합기 및 제습기를 준비한 후 수분 흡입관을 이용하여 상기 각 분쇄기 및 혼합기와 제습기를 연결하는 단계;
   팜 껍질 또는 코코피트를 상기 분쇄기에 투입하여 80~1,000 메시로 분쇄함과 동시에 제습기를 가동하여 팜 껍질 또는 코코피트에 함유되어 있는 수분을 흡수하여 팜 껍질 또는 코코피트 분말의 수분함량을 3~5%로 하는 단계;
   상기 팜 껍질 또는 코코피트 분말 80~95 중량부와 산화 방지제 0.1~1 중량부, 결합제 5~10 중량부, 스테아린산 0.1~1 중량부를 1차 혼합기에 투입하여 혼합함과 동시에 제습기를 가동하여 상기 혼합물로부터 수분을 흡수하여 수분함량 1~5%의 1차 혼합물을 제조하는 단계;
   상기 1차 혼합물 100 중량부와 견운모 분말 1~2 중량부 및 황토 분말 2~8 중량부를 2차 혼합기에 투입하여 180~190℃로 20~30분간 혼합함과 동시에 제습기를 가동하여 상기 혼합물로부터 수분을 흡수하여 수분 함량 1~5%의 2차 혼합물을 제조하는 단계;
   상기 2차 혼합물 100 중량부와 폴리프로필렌15~20 중량부 및 폴리에틸렌 15~25 중량부를 혼합하여 3차 혼합기에 투입하여 130~180℃로 20~30분간 혼합함과 동시에 제습기를 가동하여 상기 혼합물로부터 수분을 흡수하여 수분 함량 1~5%의 3차 혼합물을 제조하는 단계;
   상기 3차 혼합물을 압출기에 투입하여 입도 3~7mm의 펠렛을 제조하는 단계; 를 거쳐 제조되는 것을 특징으로 하는 합성목재용 펠렛의 제조방법

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