KR101805162B1 - Organic high density material with improved water resistance and durability and producing method thereof - Google Patents

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성용주
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Abstract

The present invention relates to an organic high density material having improved water resistance and durability, and to a producing method thereof, wherein the organic high density material is produced by the following steps: mixing at least one selected from a group consisting of alkyl ketene dimer (AKD), rosin, lignosulfonate, starch, a calcium agent, silicon dioxide and sodium silicate with wood flour or an organic waste; impregnating extrusion-molded pellets with oil or subjecting the extrusion-molded pellets to surface heat treatment.

Description

수분 저항성 및 내구성이 우수한 유기성 고밀도 제재 및 이의 제조방법{Organic high density material with improved water resistance and durability and producing method thereof}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an organic high-density material having excellent moisture resistance and durability,

본 발명은 수분 저항성 및 내구성이 우수한 유기성 고밀도 제재 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an organic high-density material excellent in moisture resistance and durability and a method for producing the same.

일반적으로 펠릿과 같은 고밀도 제재는 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스, 리그닌 및 기타 추출물로 구성된 리그노셀룰로오스성 원료를 사용하여 제조되어진다. 이러한 리그노셀룰로오스성 물질은 펠릿 성형시 발생하는 120~170℃의 마찰열에 의해 열가소성을 갖는 리그닌이 열가소화되어 접착제의 역할을 수행하며, 셀룰로오스 등의 섬유질이 수분 및 열에 의해 연화되면서 고밀도의 펠릿으로써 성형된다. 이러한 일반적인 유기성 펠릿은 친수성을 갖는 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스 성분으로 인해 흡습성을 지니고, 공기 중의 수분 등 다양한 경로로의 수분노출 시 고밀화된 펠릿 내의 섬유질이 수분팽창을 야기하여 펠릿 구조가 파괴되고, 물리적 특성이 저하되는 단점이 있다. 때문에 고밀도 소재로써 수분 노출이 우려되는 환경에서의 적용이 어려울 뿐만 아니라, 높은 흡습성을 갖는 목재 펠릿은 높은 수분함유량에 의해 급격한 발열량 저하 등 여러 문제를 야기하기 때문에 고체연료 분야에서도 펠릿 등급을 결정하는 큰 요인으로서 작용한다.Generally, high density materials such as pellets are prepared using lignocellulosic raw materials composed of cellulose, hemicellulose, lignin and other extracts. Such lignocellulosic material is thermoplasticized by thermoplastic lignin due to frictional heat of 120 to 170 ° C which occurs during pellet molding, and functions as an adhesive. When cellulose such as cellulose is softened by moisture and heat, it is used as a high density pellet . Such general organic pellets have hygroscopicity due to hydrophilic cellulose and hemicellulose components. When water is exposed to water in various ways such as moisture in air, the fibers in the densified pellets cause moisture expansion, resulting in destruction of the pellet structure and deterioration of physical properties There are disadvantages. Therefore, it is difficult to apply in an environment where moisture exposure is a concern due to a high density material. In addition, since a wood pellet having high hygroscopicity causes various problems such as a sudden decrease in calorific value due to a high moisture content, .

본 발명에서 구현하고자 하는 고밀도의 제재는 유기물의 고열압 공정을 통해 고밀도로 제조되는 펠릿 또는 유사 구조체, 제재로 분류되며, 특히 펠릿은 열병합 발전을 위한 바이오매스의 고형연료를 제조하는 것을 주된 목적으로 생산되고 있다. 이러한 펠릿형태의 제재는 부피가 큰 고체원료의 운반용이성, 저장용이성을 증대시키기 때문에 널리 활용되고 있는 기술이다. 현재 보일러용 에너지 연료로 많은 개발이 이루어지고 있는 목재 펠릿, 바이오매스 펠릿 등의 경우 대체로 펠릿의 제조원료가 목분, 톱밥, 옥수수대 등의 유기성 원료를 기반으로 하기 때문에 친수성기를 다량 포함하여 수분에 대해 구조 변형이나 강도 저하 등의 취약한 단점이 있다. 이러한 단점은 수분에 노출되는 상황에서 펠릿 구조를 유지하기 어렵기 때문에 연료가 아닌 다른 용도의 적용이 어려운 단점이 있다.The high density material to be implemented in the present invention is classified into a pellet or a similar structure and a material to be manufactured at a high density through a high temperature process of an organic material. Particularly, the pellet is mainly used for producing a solid fuel of biomass for cogeneration Is being produced. Such a pellet-shaped material is widely used because it increases the ease of transportation and ease of storage of bulky solid materials. In the case of wood pellets and biomass pellets, which are currently being developed as energy fuels for boilers, the raw materials for producing pellets are generally based on organic raw materials such as wood flour, sawdust, and corn stover. Therefore, There is a weak disadvantage such as structural deformation and strength reduction. This disadvantage is disadvantageous in that it is difficult to apply to a non-fuel application because it is difficult to maintain the pellet structure in the case of exposure to moisture.

한국등록특허 제1533924호에는 폐목재의 재활용을 통한 우드펠릿의 제조방법이 개시되어 있고, 한국등록특허 제1007651호에는 목질원료 및 목재를 이용한 연료용 펠릿의 제조방법이 개시되어 있으나, 본 발명의 수분 저항성 및 내구성이 우수한 유기성 고밀도 제재와는 상이하다.Korean Patent No. 1533924 discloses a method for producing wood pellets by recycling waste wood. Korean Patent No. 1007651 discloses a method for producing fuel pellets using wood-based raw materials and wood. However, It is different from an organic high-density material having excellent moisture resistance and durability.

본 발명은 상기와 같은 요구에 의해 도출된 것으로서, 본 발명의 목적은 목분 또는 유기성 폐기물의 고가치 활용도 부여를 위한 고밀도 제재를 제조하기 위해, 목분 또는 유기성 폐기물에 다양한 기능성 첨가제를 혼합하여 성형한 펠릿에 오일 함침 또는 열처리와 같은 추가적인 표면 처리를 하여 내구성 및 수분 저항성이 우수한 유기성 고밀도 제재를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a high-density material for imparting high-value utilization of wood flour or organic waste by using pellets formed by mixing various functional additives into wood flour or organic waste Is subjected to an additional surface treatment such as oil impregnation or heat treatment to provide an organic high-density material excellent in durability and moisture resistance.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 목분 또는 유기성 폐기물에 수피, AKD(Alkyl ketene dimer), 로진, 리그노설포네이트, 전분, 칼슘제재, 이산화규소 및 규산나트륨으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 기능성 첨가제를 혼합한 후 압출 성형하여 제조된 수분 저항성 및 내구성이 우수한 유기성 고밀도 제재를 제공한다.SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above problems, the present invention provides a wood powder or organic waste comprising one or more functionalities selected from the group consisting of bark, AKD (Alkyl ketene dimer), rosin, lignosulfonate, starch, calcium, silicon dioxide, The present invention provides an organic high density material having excellent moisture resistance and durability, which is prepared by mixing additives and extrusion molding.

또한, 본 발명은 목분 또는 유기성 폐기물을 압출 성형한 펠릿을 오일에 함침하거나 표면열처리하여 제조된 수분 저항성 및 내구성이 우수한 유기성 고밀도 제재를 제공한다.The present invention also provides an organic high-density material having excellent water resistance and durability, which is prepared by impregnating or heat-treating pellets extruded from wood powder or organic waste.

또한, 본 발명은 목분 또는 유기성 폐기물에 수피, AKD, 로진, 리그노설포네이트, 전분, 칼슘제재, 이산화규소 및 규산나트륨으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 기능성 첨가제를 혼합한 후 압출 성형한 펠릿을 오일에 함침하거나 표면열처리하여 제조된 수분 저항성 및 내구성이 우수한 유기성 고밀도 제재를 제공한다.The present invention also relates to a method for producing wood pellets or organic waste by mixing extruded pellets after mixing at least one functional additive selected from the group consisting of bark, AKD, rosin, lignosulfonate, starch, calcium, silicon dioxide and sodium silicate Oil-impregnated or surface-heat-treated organic high-density material excellent in moisture resistance and durability.

또한, 본 발명은 목분 또는 유기성 폐기물에 수피, AKD, 로진, 리그노설포네이트, 전분, 칼슘제재, 이산화규소 및 규산나트륨으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 혼합한 후 압출 성형하는 단계를 포함하여 제조하는 것을 특징으로 하는 수분 저항성 및 내구성이 우수한 유기성 고밀도 제재의 제조방법을 제공한다.The present invention also relates to a method for producing a wood powder or an organic waste which comprises mixing wood powder or organic waste with one or more selected from the group consisting of bark, AKD, rosin, lignosulfonate, starch, calcium agent, silicon dioxide and sodium silicate, The present invention also provides a method for producing an organic high-density material excellent in moisture resistance and durability.

또한, 본 발명은 목분 또는 유기성 폐기물을 압출 성형하여 제조한 펠릿을 오일에 함침하거나 표면열처리하는 단계를 포함하여 제조하는 것을 특징으로 하는 수분 저항성 및 내구성이 우수한 유기성 고밀도 제재의 제조방법을 제공한다.Also, the present invention provides a method for producing an organic high-density material having excellent moisture resistance and durability, comprising the steps of impregnating oil or impregnating pellets produced by extrusion-molding wood powder or organic waste.

또한, 본 발명은 (a) 목분 또는 유기성 폐기물에 수피, AKD, 로진, 리그노설포네이트, 전분, 칼슘제재, 이산화규소 및 규산나트륨으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 혼합한 후 압출 성형하여 펠릿을 제조하는 단계; 및 (b) 상기 (a) 단계의 제조된 펠릿을 오일에 함침하거나 표면열처리하는 단계를 포함하여 제조하는 것을 특징으로 하는 수분 저항성 및 내구성이 우수한 유기성 고밀도 제재의 제조방법을 제공한다.The present invention also relates to a method for producing a wood powder or organic waste by mixing (a) wood powder or organic waste with one or more selected from the group consisting of bark, AKD, rosin, lignosulfonate, starch, calcium agent, silicon dioxide and sodium silicate, Lt; / RTI > And (b) impregnating or heat-treating the pellets prepared in step (a) with oil. The present invention also provides a method for producing an organic high-density material excellent in moisture resistance and durability.

또한, 본 발명은 상기 방법으로 제조된 수분 저항성 및 내구성이 우수한 유기성 고밀도 제재를 제공한다.In addition, the present invention provides an organic high-density material having excellent moisture resistance and durability produced by the above method.

본 발명은 목분 또는 유기성 폐기물의 유기물을 기반으로 한 내구성 및 수분 저항성이 높은 기능성 고밀도 소재를 개발하였다. 본 발명의 유기성 고밀도 제재는 수분저항 특성을 증대하고 강화하기 위한 다양한 방법들을 고안하였으며, 특히, 경화특성을 갖는 첨가제와 소수성을 갖는 첨가제 등의 적용과 오일 함침 또는 표면열처리 등의 기술을 개발함으로써 다양한 분야로 적용이 가능한 수분 저항성이 강화된 유기성 고밀도 제재를 제조할 수 있다. 또한, 본 발명의 유기성 고밀도 제재는 인공토양, 황폐지, 매립지 등의 토양개량을 위해 적용되는 경우 수분에 대한 저항성으로 토양 내부에 일정부분 공극성을 부여할 수 있다.The present invention has developed a functional high density material having high durability and moisture resistance based on wood or organic waste organic wastes. The organic high-density material of the present invention devises various methods for enhancing and strengthening the water resistance property. In particular, by applying the additives having the curing properties and the additives having the hydrophobic property and developing the techniques such as the oil impregnation or the surface heat treatment, It is possible to produce an organic high-density material having enhanced water resistance which can be applied to the field. In addition, the organic high-density material of the present invention can impart certain porosity to the interior of the soil due to its resistance to moisture when it is applied for soil improvement such as artificial soil, sulfur waste paper, and landfill.

도 1은 목분 펠릿, 침엽수 수피 첨가 펠릿 및 활엽수 수피 첨가 펠릿을 수분에 함침 30분 후 펠릿의 내구성(%)을 비교한 그래프이다.
도 2는 목분 펠릿, 침엽수 수피 첨가 펠릿 및 활엽수 수피 첨가 펠릿을 수분에 함침 시간에 따른 성상 변화를 비교한 사진이다.
도 3은 목분 펠릿(Control), 목분에 AKD 첨가 펠릿(AKD), 목분에 로진 첨가 펠릿(로진), 목분에 리그노설포네이트 첨가 펠릿(리그노설포네이트), 목분에 산화전분 첨가 펠릿(산화전분)의 내구성(%)을 비교한 그래프이다.
도 4는 목분 펠릿(Control), 목분에 AKD 첨가 펠릿(AKD), 목분에 로진 첨가 펠릿(로진), 목분에 리그노설포네이트 첨가 펠릿(리그노설포네이트), 목분에 산화전분 첨가 펠릿(산화전분)의 수분 함침 시간에 따른 내구성(%) 변화를 비교한 그래프로, (A)는 함침 10분 후, (B)는 함침 20분 후의 결과이다. x: 구조 파괴.
도 5는 표면 열처리 조건에 따른 펠릿의 수축률(%)을 비교한 그래프이다.
도 6은 표면 열처리 조건에 따른 펠릿의 내구성(%)을 비교한 그래프이다.
도 7은 표면 열처리 조건을 달리하여 제조된 펠릿의 수분 함침 시간에 따른 내구성(%) 변화를 비교한 그래프이다.
1 is a graph comparing the durability (%) of pellets after 30 minutes of impregnation of wood pellets, softwood bark-added pellets, and hardwood bark added pellets with moisture.
FIG. 2 is a photograph showing changes in properties of wood pellets, softwood bark-added pellets, and hardwood bark added pellets according to impregnation time in water.
Fig. 3 is a graph showing the results of the analysis of wood powder (Control), AKD added pellets (AKD) in wood powder, rosin added pellets (rosin) in wood powder, lignosulfonate added pellets (lignosulfonate) (%) Of the starch (starch).
Fig. 4 is a graph showing the results of the analysis of wood powder (Control), AKD added pellets (AKD) in wood powder, rosin added pellets (rosin) in wood powder, lignosulfonate added lignosulfonate (lignosulfonate) (A) shows the results after 10 minutes of impregnation, and (B) shows the results after 20 minutes of impregnation. x: Structure destruction.
5 is a graph comparing the shrinkage percentage (%) of the pellets with the surface heat treatment conditions.
6 is a graph comparing the durability (%) of the pellets according to the surface heat treatment conditions.
FIG. 7 is a graph comparing changes in durability (%) with time of moisture impregnation of the pellets produced by different surface heat treatment conditions.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 목분 또는 유기성 폐기물에 수피, AKD(Alkyl ketene dimer), 로진, 리그노설포네이트, 전분, 칼슘제재, 이산화규소 및 규산나트륨으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 기능성 첨가제를 혼합한 후 압출 성형하여 제조된 수분 저항성 및 내구성이 우수한 유기성 고밀도 제재를 제공한다.In order to accomplish the object of the present invention, the present invention provides a wood flour or an organic waste which comprises a wood flour, an alkyd ketene dimer, a rosin, a lignosulfonate, a starch, a calcium agent, a silicon dioxide and a sodium silicate The present invention provides an organic high-density material having excellent moisture resistance and durability, prepared by mixing the above-mentioned functional additive and extrusion molding.

본 발명은 또한, 목분 또는 유기성 폐기물을 압출 성형한 펠릿을 오일에 함침하거나 표면열처리하여 제조된 수분 저항성 및 내구성이 우수한 유기성 고밀도 제재를 제공한다.The present invention also provides an organic high-density material excellent in moisture resistance and durability, prepared by impregnating or heat-treating pellets extruded from wood powder or organic waste.

본 발명은 또한, 목분 또는 유기성 폐기물에 수피, AKD, 로진, 리그노설포네이트, 전분, 칼슘제재, 이산화규소 및 규산나트륨으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 기능성 첨가제를 혼합한 후 압출 성형한 펠릿을 오일에 함침하거나 표면열처리하여 제조된 수분 저항성 및 내구성이 우수한 유기성 고밀도 제재를 제공한다.The present invention also relates to a process for producing wood pellets or organic wastes by mixing extruded pellets after mixing at least one functional additive selected from the group consisting of bark, AKD, rosin, lignosulfonate, starch, calcium, silicon dioxide and sodium silicate Oil-impregnated or surface-heat-treated organic high-density material excellent in moisture resistance and durability.

본 발명의 유기성 고밀도 제재에서, 상기 유기성 폐기물은 농산부산물, 제지슬러지, 식품폐기물, 임지부산물 및 축산분뇨로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 상기 농산부산물은 옥수수대, 유박, 왕겨, 쌀겨, 볏짚, 오일팜 열매송이 부산물(Empty Fruit Bunch), 오일팜, 오일박일 수 있고, 식품폐기물은 두부박, 커피박, 굴 패각일 수 있고, 상기 임지부산물은 나무로부터 피톤치드를 추출하고 남은 잔사, 부식 낙엽일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In the organic high-density material of the present invention, the organic waste may be at least one selected from the group consisting of agricultural by-products, paper sludge, food waste, forestry by-products and animal manure, but is not limited thereto. The agricultural by-products may be cornstalks, yams, rice hulls, rice bran, rice straw, emptive fruit bunch, oil palm, oil meal, food waste may be bean curd, coffee bean, oyster shell, Forestry by-products may be, but are not limited to, residues of residual phytoncide from trees, decaying leaves.

또한, 본 발명의 유기성 고밀도 제재에서, 상기 수피는 활엽수 수피 또는 침엽수 수피일 수 있는데, 상기 수피와 목분 또는 유기성 폐기물을 40~60:40~60 중량비율로 혼합하여 제조할 수 있으며, 바람직하게는 50:50 중량비율로 혼합하여 제조할 수 있는데, 상기 수피가 첨가된 고밀도 제재는 수분 저항성 및 내구성이 우수하였다.In the organic high-density material of the present invention, the bark may be a hardwood bark or a coniferous bark. The bark may be prepared by mixing the bark with wood powder or organic waste at a weight ratio of 40 to 60: 40 to 60, 50: 50 weight ratio. The high-density material added with the bark was excellent in moisture resistance and durability.

또한, 본 발명의 유기성 고밀도 제재에서, 상기 AKD(Alkyl Ketene Dimer)는 인쇄용지, 포장용지 등 다양한 지류 제품 등에 적용되어온 친수성을 갖는 유기물의 하이드록실기와 공유결합을 하여 표면에 소수성을 부여하는 기능성 첨가제로서 적용 후 100℃ 이상의 열이 가해지면 표면에 넓게 퍼지면서 소수성 발현 효과가 더욱 좋아지는 특징을 가지고 있으며, 목분 또는 유기성 폐기물 중량대비 2~4%, 바람직하게는 3% 첨가할 수 있다.In the organic high-density material of the present invention, the AKD (Alkyl Ketene Dimer) is covalently bonded to a hydroxyl group of an organic material having hydrophilicity, which has been applied to various paper products such as printing paper and wrapping paper, When the heat is applied at 100 ° C or more as an additive, it spreads widely on the surface and the hydrophobic development effect is further improved. It can be added in an amount of 2 to 4%, preferably 3%, based on the weight of the wood or organic waste.

또한, 본 발명의 유기성 고밀도 제재에서, 상기 로진은 식물성 추출물로 목분 또는 유기성 폐기물 중량대비 2~4%, 바람직하게는 3% 첨가할 수 있다. 상기 로진의 첨가로 고밀도 제재의 내구성과 수분 저항성을 더욱 향상시킬 수 있으며, 특히, 오랫동안 수분에 노출되는 경우에도 형태를 지속적으로 유지할 수 있게 됨에 따라, 외부환경이 노출되거나 수분이 많은 토양 속에서도 일정한 공극성과 구조를 일정기간 동안 유지할 수 있다.In addition, in the organic high-density material of the present invention, the rosin may be added as a vegetable extract in an amount of 2 to 4%, preferably 3%, based on the weight of the wood or organic waste. The addition of the rosin can further improve the durability and moisture resistance of the high-density material. In particular, since the shape can be maintained even when exposed to moisture for a long time, even when the external environment is exposed or the moisture is high, The performance structure can be maintained for a certain period of time.

또한, 본 발명의 유기성 고밀도 제재에서, 상기 리그노설포네이트는 고밀도 제재의 강도를 증대하는 접착제 역할을 수행하며, 목분 또는 유기성 폐기물 중량대비 2~4%, 바람직하게는 3% 첨가할 수 있다.In addition, in the organic high-density material of the present invention, the lignosulfonate serves as an adhesive for increasing the strength of the high-density material, and may be added in an amount of 2 to 4%, preferably 3%, based on the weight of the wood or organic waste.

또한, 본 발명의 유기성 고밀도 제재에서, 상기 전분은 식물성 전분질 또는 산화 전분(전분 접착제)일 수 있는데, 상기 전분의 첨가로 고밀도 제재의 내구성과 수분 저항성을 더욱 향상시키는 것을 특징으로 한다. 상기 전분은 목분 또는 유기성 폐기물 중량대비 1~3% 첨가할 수 있다.In addition, in the organic high-density material of the present invention, the starch may be a vegetable starch or an oxidized starch (starch glue), which is characterized by further enhancing the durability and moisture resistance of the high-density material by the addition of the starch. The starch may be added in an amount of 1 to 3% based on the weight of wood flour or organic waste.

또한, 본 발명의 유기성 고밀도 제재에서, 상기 칼슘제재는 바람직하게는 산화칼슘(CaO), 탄산칼슘(CaCO3)일 수 있는데, 고밀도 제재 제조 시 상기 칼슘제재의 첨가로 펠릿의 열압 성형 시 증발되는 수분과 반응하여 경화되는 성질에 의해 강도 및 수분 풀림 저항을 증대시킬 수 있었다.In addition, in the organic high-density material of the present invention, the calcium material may preferably be calcium oxide (CaO) or calcium carbonate (CaCO 3 ), which is evaporated during the hot-pressing of the pellet by the addition of the calcium material The strength and moisture releasing resistance can be increased by the property of curing by reacting with moisture.

또한, 본 발명의 유기성 고밀도 제재에서, 목분 또는 유기성 폐기물에 무기물을 포함하는 기본원료 조성에 알칼리금속염을 첨가하여 펠릿 성형 시 발생하는 열과 수분으로 인해 무기경화 반응을 유도함으로써 무기경화 결합을 형성하여 수분저항성이 높은 펠릿으로써 제조할 수 있다. 상기 무기물은 탄산칼슘 또는 이산화규소일 수 있고, 상기 알칼리금속염은 산화칼슘 또는 규산나트륨일 수 있다. 목분 또는 유기성 폐기물과 상기 무기물은 70~90:10~30 중량비율로 혼합하여 제조할 수 있으며, 바람직하게는 80:20 중량비율로 혼합하여 제조할 수 있다. 또한, 상기 알칼리금속염은 기본원료 조성 중량대비 2~4% 첨가할 수 있으며, 바람직하게는 3% 첨가할 수 있다.In addition, in the organic high-density material of the present invention, an alkali metal salt is added to the basic raw material composition containing minerals in wood or organic wastes to induce the inorganic hardening reaction due to the heat and moisture generated in the pellet molding, And can be produced as highly resistant pellets. The inorganic material may be calcium carbonate or silicon dioxide, and the alkali metal salt may be calcium oxide or sodium silicate. The wood powder or the organic waste and the inorganic material may be mixed in a weight ratio of 70 to 90:10 to 30, preferably 80:20. In addition, the alkali metal salt may be added in an amount of 2 to 4%, preferably 3%, based on the weight of the basic raw material composition.

또한, 상기 목분 또는 유기성 폐기물에 무기물을 포함하는 기본원료 조성에 알칼리금속염을 첨가하여 펠릿 성형 시 알칼리염을 추가적으로 첨가한 후 펠릿으로 성형할 수 있다. 구체적으로 기본원료 조성에 알칼리염을 1~5% 첨가하고, 함수율을 40~60%로 조절한 후 2~4시간 동안 반응시켜 가수분해된 기본원료 조성에 알칼리금속염을 첨가하여 펠릿으로 제조할 수 있는데, 이는 알칼리 활성화 처리를 통해 무기반응(중축합반응)이 발생할 수 있는 알콕시드의 함량이 증대됨으로써 보다 많은 무기 경화반응이 발생하여 수분 저항성을 더욱 증진시킬 수 있었다.In addition, an alkaline metal salt may be added to the basic raw material composition containing an inorganic substance in the wood powder or the organic waste, and the alkaline salt may be additionally added to the pellet after the pellet is formed. Specifically, the alkali metal salt may be added to the hydrolyzed basic raw material composition by adding 1 to 5% of alkali salt to the basic raw material composition, adjusting the water content to 40 to 60%, and reacting for 2 to 4 hours to prepare pellets This is because the content of alkoxide which can cause an inorganic reaction (polycondensation reaction) through alkaline activation treatment is increased, so that more inorganic curing reaction can be generated and the water resistance can be further enhanced.

또한, 본 발명의 유기성 고밀도 제재에서, 상기 오일 함침은 바람직하게는 15~25℃의 오일에 30초~7분 동안 함침할 수 있으며, 이후 90~110℃의 온도 조건에서 2~5시간 동안 건조처리할 수 있다. 제조된 펠릿을 상기와 같은 조건으로 상온의 오일에 함침하여 펠릿의 수분 저항성 증대 및 강도적 특성을 더욱 개선시킬 수 있었다.Further, in the organic high-density material of the present invention, the oil impregnation may preferably be impregnated with oil at 15 to 25 ° C for 30 seconds to 7 minutes, then dried at a temperature of 90 to 110 ° C for 2 to 5 hours Can be processed. The prepared pellets were impregnated with the oil at room temperature under the same conditions as described above, so that the water resistance and the strength properties of the pellets could be further improved.

또한, 본 발명의 유기성 고밀도 제재에서, 상기 오일 함침은 함침 후의 건조 조건을 변화시켜 펠릿의 내구성과 수분 저항성을 더욱 개선시킬 수 있었다. 변화된 건조 조건은 110~290℃의 온도 조건에서 30초 내지 3분 동안 열처리 건조한 것으로, 이 경우 펠릿 내 잔존 오일의 함량이 낮아지며, 90~110℃의 온도 조건에서 2~5시간 동안 건조처리한 경우보다 내구성 및 수분 저항성이 더욱 증가되었다.Further, in the organic high-density material of the present invention, the oil impregnation can further improve the durability and moisture resistance of the pellets by changing the drying conditions after impregnation. The changed drying conditions are heat treatment and drying at a temperature of 110 to 290 ° C for 30 seconds to 3 minutes. In this case, the content of residual oil in the pellets is lowered. If the drying is performed at a temperature of 90 to 110 ° C for 2 to 5 hours The durability and moisture resistance were further increased.

또한, 본 발명의 유기성 고밀도 제재에서, 상기 표면열처리는 바람직하게는 270~330℃에서 3~15분간 열처리할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 300℃에서 10분간 열처리할 수 있다. 상기와 같이 제조된 펠릿을 일정한 열처리를 통해 표면구조를 변화시킴으로써 수분 저항성 및 표면 공극성을 부여할 수 있는데, 상기와 같은 조건에서 열처리에 의해 펠릿의 강도 저하 없이 수분 저항성을 증대시킬 수 있었고, 펠릿 표면의 친수성기인 OH기가 물과 이산화탄소로 연소되기 직전에 주변 친수성기 간에 결합함으로써 표면 친수성이 사라지고 표면의 휘발성 성분들이 발산함에 따라 미세공극 등이 발생하게 된다. 그러나 열처리 조건이 상기 범위를 초과할 경우 열분해되어 펠릿의 강도가 크게 감소하는 문제점이 있고, 열처리 조건이 상기 범위 미만일 경우 수분 저항성 증대 효과가 미미한 문제점이 있다.In the organic high-density material of the present invention, the surface heat treatment may preferably be performed at 270 to 330 ° C for 3 to 15 minutes, more preferably at 300 ° C for 10 minutes. By changing the surface structure of the pellets produced through the above-described heat treatment, moisture resistance and surface porosity can be imparted. In the above conditions, the heat resistance can increase the moisture resistance without lowering the strength of the pellets, The surface hydrophilicity of the OH group, which is a hydrophilic group on the surface, is bonded to the surrounding hydrophilic group just before it is burned with water and carbon dioxide, and microvoids are generated as volatile components on the surface dissipate. However, if the heat treatment conditions exceed the above range, there is a problem that the strength of the pellets is greatly reduced due to thermal decomposition, and when the heat treatment conditions are less than the above range, the effect of increasing the moisture resistance is insufficient.

이렇게 수분 저항성을 가지는 유기성 고밀도 제재의 적용분야는 황폐지나 인공조경지 등의 표면덮개로의 활용이 가능하며, 복구지나 황폐지, 광산용지 등의 토양개량소재, 인공토양의 공극성 부여 등을 위한 소재 등으로 적용이 가능하다. 특히, 구조의 형태나 크기를 다양하게 조절함으로써 이송과 보관이 용이하며 적용시 정량을 투입할 수 있으며 외부에 노출되어 비가 오는 경우에도 수분 저항성을 가짐에 따라 일정형태를 유지할 수 있고, 3개월에서 1년 정도 후에는 부서지고 생분해됨에 따라 적용 후 수거나 폐기 등의 문제가 발생하지 않는 장점을 가지고 있다.The application field of organic high density material having moisture resistance is applicable to surface cover such as desolation and artificial landscaping paper. It can be used as soil covering material such as restoration paper, waste paper, mine paper, and porosity of artificial soil. It can be applied to materials. In particular, it can be easily transported and stored by adjusting the shape and size of the structure variously, and it is possible to put a fixed amount at the time of application, and even when it is exposed to the outside, it can maintain a certain form due to moisture resistance, After one year or so, it breaks down and biodegrades, so it does not have problems such as disposal or disposal after application.

본 발명은 또한, 목분 또는 유기성 폐기물에 수피, AKD(Alkyl ketene dimer), 로진, 리그노설포네이트, 전분, 칼슘제재, 이산화규소 및 규산나트륨으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 혼합한 후 압출 성형하는 단계를 포함하여 제조하는 것을 특징으로 하는 수분 저항성 및 내구성이 우수한 유기성 고밀도 제재의 제조방법을 제공한다.The present invention also relates to a method for producing a wood or organic waste by mixing at least one selected from the group consisting of bark, AKD (Alkyl ketene dimer), rosin, lignosulfonate, starch, calcium preparation, silicon dioxide and sodium silicate, The present invention also provides a method for producing an organic high-density material having excellent water resistance and durability.

본 발명은 또한, 목분 또는 유기성 폐기물을 압출 성형하여 제조한 펠릿을 오일에 함침하거나 표면열처리하는 단계를 포함하여 제조하는 것을 특징으로 하는 수분 저항성 및 내구성이 우수한 유기성 고밀도 제재의 제조방법한다.The present invention also provides a method for producing an organic high-density material excellent in moisture resistance and durability, comprising the steps of impregnating oil or impregnating pellets produced by extrusion-molding wood powder or organic waste.

본 발명은 또한, The present invention also relates to

(a) 목분 또는 유기성 폐기물에 수피, AKD(Alkyl ketene dimer), 로진, 리그노설포네이트, 전분, 칼슘제재, 이산화규소 및 규산나트륨으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 혼합한 후 압출 성형하여 펠릿을 제조하는 단계; 및(a) mixing wood flour or organic waste with one or more selected from the group consisting of bark, Alkyl ketene dimer, rosin, lignosulfonate, starch, calcium agent, silicon dioxide and sodium silicate, Lt; / RTI > And

(b) 상기 (a)단계의 제조한 펠릿을 오일에 함침하거나 표면열처리하는 단계를 포함하여 제조하는 것을 특징으로 하는 수분 저항성 및 내구성이 우수한 유기성 고밀도 제재의 제조방법을 제공한다.and (b) impregnating or heat-treating the pellets prepared in step (a) with oil. The present invention also provides a method for producing an organic high-density material having excellent water resistance and durability.

본 발명의 유기성 고밀도 제재의 제조방법은, 보다 구체적으로는The method for producing an organic high-density material of the present invention, more specifically,

(a) 목분 또는 유기성 폐기물에 수피, AKD, 로진, 리그노설포네이트, 전분, 칼슘제재, 이산화규소 및 규산나트륨으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 혼합한 후 압출 성형하여 펠릿을 제조하는 단계; 및(a) mixing wood powder or organic waste with one or more selected from the group consisting of bark, AKD, rosin, lignosulfonate, starch, calcium agent, silicon dioxide and sodium silicate, followed by extrusion molding to produce pellets; And

(b) 상기 (a)단계의 제조한 펠릿을 15~25℃의 오일에 30초~7분 동안 함침하거나 (a)단계의 제조한 펠릿을 270~330℃에서 3~15분간 표면열처리하는 단계를 포함할 수 있으며,(b) impregnating the pellet produced in step (a) with oil at 15 to 25 ° C for 30 seconds to 7 minutes or surface-treating the prepared pellet at 270 to 330 ° C for 3 to 15 minutes , ≪ / RTI >

더욱 구체적으로는More specifically,

(a) 목분 또는 유기성 폐기물에 수피, AKD, 로진, 리그노설포네이트, 전분, 칼슘제재, 이산화규소 및 규산나트륨으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 혼합한 후 압출 성형하여 펠릿을 제조하는 단계; 및(a) mixing wood powder or organic waste with one or more selected from the group consisting of bark, AKD, rosin, lignosulfonate, starch, calcium agent, silicon dioxide and sodium silicate, followed by extrusion molding to produce pellets; And

(b) 상기 (a)단계의 제조한 펠릿을 20℃의 오일에 1~5분 동안 함침하거나 또는 (a)단계의 제조한 펠릿을 300℃에서 10분간 표면열처리하는 단계를 포함할 수 있다.(b) impregnating the pellets prepared in step (a) with oil at 20 ° C for 1 to 5 minutes or surface-treating the prepared pellets at 300 ° C for 10 minutes.

본 발명의 상기 (b) 단계의 오일 함침은 오일 함침한 펠릿을 110~290℃의 온도 조건에서 30초 내지 3분 동안 열처리 건조하는 단계를 추가로 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The oil impregnation of step (b) of the present invention may further include heat treating and drying the oil-impregnated pellets at a temperature of 110 to 290 ° C for 30 seconds to 3 minutes, but the present invention is not limited thereto.

본 발명은 또한, 상기 방법으로 제조된 수분 저항성 및 내구성이 우수한 유기성 고밀도 제재를 제공한다.
The present invention also provides an organic high-density material excellent in moisture resistance and durability produced by the above method.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples. However, the following examples are illustrative of the present invention, and the present invention is not limited to the following examples.

1. 유기성 고밀도 제재 제조1. Manufacture of organic high-density materials

목분에 기능성 첨가제를 혼합한 후 압출 성형하여 고밀도 제재(펠릿)을 제조하고 일정 크기로 절단하였다. 또한, 제조된 펠릿을 오일(대두유)에 함침한 후, 100±5℃의 건조기로 3시간 건조하였다. 또는, 제조된 펠릿을 고온에서 열처리와 같은 추가적인 표면 처리하여 고밀도 제재를 제조하였다.
Functional additives were mixed in wood flour and extrusion molding was performed to produce high density pellets and cut to a certain size. Further, the produced pellets were impregnated with oil (soybean oil) and then dried in a drier at 100 ± 5 ° C for 3 hours. Alternatively, the prepared pellets were subjected to an additional surface treatment such as heat treatment at a high temperature to prepare a high density material.

2. 내구성 측정2. Durability measurement

원료에 따른 내구성(Durability)은 300 rpm의 진동을 가했을 때 분리되어 나온 미세분을 제외한 펠릿의 무게를 측정하였다. 즉, 내구성 % 값이 높게 나타날수록 내구성이 높고 수분 저항성도 높은 것을 나타낸다.The durability according to the raw materials was measured by weighing the pellets excluding the fine particles separated when the vibration of 300 rpm was applied. That is, the higher the% durability, the higher the durability and the higher the moisture resistance.

내구성(Durability, %) = (진동을 가한 후 펠릿의 건조 중량(g)/펠릿 건조 중량(g)) × 100
Durability (%) = (dry weight (g) / pellet dry weight (g) of pellet after applying vibration) x 100

실시예Example 1: 원료배합에 따른 펠릿 특성 분석 1: Characterization of pellets by raw material blending

(1) 배합원료의 성분 특성에 따른 적용 가능성 분석(1) Applicability analysis according to compositional characteristics of ingredients

원료의 성분조성에 따라 제조 펠릿의 수분저항성에 큰 영향을 미친다. 목분의 경우 55-75%의 친수성기를 갖는 홀로셀룰로오스(holocellulose)로 구성되어 대체적으로 친수성의 펠릿이 제조됨에 따라 수분에 의해 강도적, 형태 유지력이 저하되는 경향을 나타낸다. 이를 보완하기 위하여, 리그닌, 왁스, 지방성분의 함량이 높은 수피를 첨가함으로써 리그닌에 의한 결합강도 증대와 원료 내 천연 소수성 성분에 의한 수분저항성이 기대된다.Depending on the composition of the raw material, the moisture resistance of the manufactured pellets is greatly influenced. In the case of wood flour, it is composed of holocellulose having a hydrophilic group of 55-75%. As a result, hydrophilic pellets are generally produced. As a result, moisture and shape retention tend to decrease. In order to compensate for this, it is expected that the addition of the lignin, wax and fat content of the bark increases the bond strength by lignin and the moisture resistance by the natural hydrophobic ingredient in the raw material.

원료의 화학성분 조성(%)Chemical composition of raw materials (%) 구분division 온수추출물Hot water extract 알코올 벤젠Alcohol benzene 홀로셀룰로오스Holocellulose 리그닌Lignin 회분Ash 목분Wood flour 침엽수softwood 1-21-2 0.5-10.5-1 55-7555-75 25-3525-35 1-31-3 활엽수Hardwood 1-41-4 1-21-2 55-7555-75 15-2515-25 1-31-3 수피fell 침엽수softwood 4-74-7 2-32-3 40-5540-55 35-4535-45 4-104-10 활엽수Hardwood 5-75-7 1-41-4 47-5747-57 36-3936-39 4-104-10

(2) 원료 배합에 따른 제조 펠릿의 수분함침 시 내구성 변화(2) Durability change of the pellets produced by the raw material mixture

목분 100% 펠릿과 목분과 수피를 1:1 중량비율로 혼합하여 제조된 펠릿을 수분에 함침하여 30분 후 내구성 변화를 도 1에 나타내었다. 목분 100% 펠릿과 목분 및 수피를 포함하는 펠릿의 경우 30분 수분노출에 의해 내구성이 감소하였으나, 목분 100% 펠릿에 비해 목분 및 수피를 포함하는 펠릿이 내구성을 더 유지하는 것으로 나타났다.
The durability changes after 30 minutes after impregnation of the pellets prepared by mixing the 100% wood pellets with the wood pellets and the wood pellets in a weight ratio of 1: 1 are shown in FIG. The durability of pellets containing 100% wood flour and wood flour and bark was reduced by exposure to water for 30 minutes, but the pellets containing wood flour and bark were more durable than wood flour 100%.

(3) 원료 배합에 따른 펠릿의 수분함침에 따른 성상 변화(3) Influence of water content on the pellets

제조된 펠릿의 수분 함침 시간에 따른 내구성 변화는 도 2에 나타내었다. 목분 펠릿의 경우, 함침 6시간 이후 구조가 팽윤되어 수분저항성이 낮은 결과를 나타내었으나, 침엽수 및 활엽수 수피를 첨가하여 펠릿을 제조하였을 때 6시간 이후에도 펠릿 형태를 다소 유지하는 성상을 나타내었다. 이는 펠릿을 구성하는 수피가 높은 리그닌을 포함하여 자체적으로 소수성을 띄어 수분에 팽윤되지 않아 구조 형태를 유지하는 것으로 판단되며, 펠릿 원료를 수피로 조성할 경우 수분저항성을 증대할 수 있을 것으로 관찰되었다.
The durability change of the prepared pellet with time of moisture impregnation is shown in Fig. In the case of wood pellets, the structure was swelled after 6 hours of impregnation and the water resistance was low. However, when the pellets were prepared by adding coniferous and hardwood bark, the pellet shape was maintained even after 6 hours. It is believed that the pellet containing the high bark lignin, which is constituted by pellets, is self-hydrophobic and does not swell in water, so that it maintains its structure. It is observed that when the pellets are made into water, the water resistance can be increased.

실시예Example 2: 기능성 제재 적용을 통한 펠릿의 수분저항성 부여기술 2: Technology for imparting moisture resistance of pellets by applying functional material

목분을 기본원료로 하여 원료대비 기능성 제재를 혼합 및 교반하여 원료를 조성하고 펠릿을 제조하였다(표 2). 송진에서 테레빈유를 증류 제거하여 얻어지는 고무로진은 70~80℃에서 연화되며, 120~130℃에서 용해되어 펠릿 성형시 연화 및 용해되고 펠릿형태 형성 이후 각 표면에 고착화되어 펠릿에 소수성 부여 및 강도를 개선하는 효과를 갖는다. 또한, AKD(Alkyl ketene dimer)는 친수성을 갖는 유기물의 하이드록실기와 공유결합을 통해 친수성을 제거하고 강성을 증대시키며 유연성을 저해하지 않는 첨가제로써 적용된다. 에멀젼 상태의 AKD는 80℃ 이상의 조건에서 친수성기와 반응하기 때문에 펠릿 성형시 발생하는 120℃ 이상의 열에 의하여 펠릿 원료와 강하게 결합하여 소수성 표면개질 효과를 기대할 수 있다. 리그노설포네이트는 설파이트 증해 등에 의해 섬유질 원료 중의 리그닌과 증해액 중의 중아황산이온 및 아황산과의 반응에 의해 생성되는 리그닌 유도체로써, 용해 상태에서는 친수성을 지니기 때문에 리그노셀룰로오스성 원료와 쉽게 결합하며, 점결력이 강하여 펠릿의 강도부여 및 펠릿화 시 원료의 유연성을 증대함으로써 조업성을 증대하는 효과를 지닌다. 뿐만 아니라 열가소 후 냉각에 의해 경화되어 소수성을 띔으로써 소수성 부여 및 공정개선을 위한 첨가제로서 적용된다.Using wood powder as a base material, the functional material was mixed and agitated to prepare a raw material, and pellets were produced (Table 2). Rubber rosin obtained by distilling turpentine oil from rosin is softened at 70 to 80 ° C and dissolved at 120 to 130 ° C to soften and dissolve in pellet molding and is fixed on each surface after pelletization to impart hydrophobicity to pellets and strength . In addition, AKD (Alkyl ketene dimer) is applied as an additive that removes hydrophilicity through covalent bonds with hydroxyl groups of hydrophilic organic substances, increases rigidity and does not impair flexibility. Since the AKD in the emulsion state reacts with the hydrophilic group at a temperature of 80 ° C or higher, the hydrophobic surface modification effect can be expected by strongly binding with the pellet raw material by the heat of 120 ° C or more generated in the pellet molding. Lignosulfonate is a lignin derivative produced by the reaction of lignin in fibrous raw material with a sulfite ion and sulfurous acid in the digestive juice due to sulfite digestion or the like, and is easily bonded to the lignocellulosic raw material since it is hydrophilic in the dissolved state , It has an effect of strengthening the pellet due to its strong point-bonding force and increasing the flexibility of the raw material upon pelletization, thereby increasing the workability. In addition, it is applied as an additive for improving hydrophobicity and improving the process by curing by cooling after thermo-setting and reducing hydrophobicity.

기능성 제재를 혼합한 펠릿 제조Manufacture of pellets mixed with functional materials 구분division 원료Raw material 첨가제additive AKDAKD 로진rosin 리그노설포네이트Lignosulfonate 산화전분Oxidized starch ControlControl 목분 100Wood flour 100 미첨가Not added AKDAKD 3%3% 로진rosin 3%3% 리그노설포네이트Lignosulfonate 3%3% 산화전분Oxidized starch 3%3%

수분저항성 부여를 위한 첨가제를 적용하여 펠릿을 제조한 결과, 로진, 리그노설포네이트, 산화전분, AKD를 첨가한 펠릿은 무첨가 펠릿(Control)에 비해 강도개선을 위한 바인더의 역할을 수행함으로써 내구성이 보다 증대되는 경향을 나타내었다(도 3).As a result of producing the pellets by applying the additives for moisture resistance, rosin, lignosulfonate, oxidized starch and AKD added pellets act as a binder for improving the strength compared to the pellet without additives, (Fig. 3). ≪ tb > < TABLE >

각 첨가제를 적용한 펠릿의 수분함침 시 내구성 변화를 측정한 결과, AKD 및 로진 첨가 펠릿은 유사한 수준에서 수분저항성 증대 효과를 나타냈으며, 리그노설포네이트 첨가 펠릿의 경우 가장 높은 수분저항성을 나타내었다. 또한, 산화전분 첨가 펠릿은 내구성 증진을 위한 바인더로써의 효과는 우수하지만 수분저항성 부여 효과는 리그노설포네이트 첨가 펠릿에 비해 낮은 수분저항성을 나타내었다. 결과적으로, 리그노설포네이트 적용을 통해 수분에 의한 내구성 변화를 약 20~30% 가량 개선할 수 있을 것으로 기대된다(도 4).
The durability changes of the pellets treated with each additive were measured. As a result, the AKD and rosin - added pellets exhibited increased water resistance at a similar level, and the lignosulfonate - added pellets showed the highest water resistance. In addition, the oxidized starch-added pellets had excellent effect as a binder for improving durability, but the water resistance resistance effect showed lower water resistance than the lignosulfonate-added pellets. As a result, it is expected that the application of the lignosulfonate can improve the durability change by about 20 to 30% by moisture (FIG. 4).

실시예 3: 무기경화 결합 기술 적용에 따른 제조된 펠릿의 수분저항성 특성 평가Example 3 Evaluation of Moisture Resistance Properties of Pellets Prepared by Application of Inorganic Curing Bonding Technology

(1) 무기경화제 단순첨가에 따른 펠릿의 수분저항성 평가(1) Evaluation of moisture resistance of pellets by simple addition of inorganic hardener

펠릿의 구조를 형성하는 결합을 무기경화를 통한 수분 난분해성 결합으로 구성함으로써 수분저항성이 높은 펠릿으로써 제조할 수 있다. 특히, 칼슘염(규산칼슘, 반수석고, 산화칼슘, 제지슬러지 등)이 물과 반응하여 열을 발생하고 수화반응에 의해 굳어지는 성질을 이용하는 칼슘경화 특성은 시멘트에 의한 콘크리트 등 강한 무기경화에 활용되는 기술로써 펠릿에 적용시 고밀도, 고 수분저항성의 펠릿으로의 제조가 가능하다. 또한 규소계 경화는 이산화규소와 같은 무기물과 규산나트륨의 첨가로 인한 가수분해에 의해 타 무기물 입자와 가교결합을 형성하여 강하게 경화되는 특성을 지녀 추가적인 무기물과 규산나트륨 경화제를 적용하여 수분 난분해성 결합을 유도하여 수분저항성이 개선된 펠릿으로 제조할 수 있다.The pellet can be produced as a pellet having high water resistance by constituting the bond forming the structure of the pellet with a water-resistant decomposable bond through inorganic curing. Particularly, the calcium hardening characteristics using calcium salts (calcium silicate, hemihydrate gypsum, calcium oxide, paper sludge, etc.) react with water to generate heat and harden by hydration reaction, are used for strong inorganic hardening such as concrete by cement It is possible to produce pellets of high density and high moisture resistance when applied to pellets. In addition, the silicon-based curing is strongly cured by forming an inorganic material such as silicon dioxide and hydrolysis due to the addition of sodium silicate and crosslinking with other inorganic particles, and by applying an additional inorganic material and a sodium silicate curing agent, And can be produced as pellets having improved water resistance.

본 발명에서는 목분과 추가적인 무기성 원료(칼슘 - 탄산칼슘, 규소-왕겨재(이산화규소, SiO2))를 혼합하고, 경화특성을 발현하기 위한 첨가제를 적용하여 펠릿을 제조하였으며(표 3), 제조 시 무기첨가물에 의한 펠릿 성형 마찰열의 변화를 성형기 표면에 온도센서를 부착하여 측정하였다. 제조된 펠릿의 내구성 및 각 펠릿을 수분에 10, 20, 30분간 함침 후 내구성을 측정하여 수분저항성(수분노출에 따른 내구성) 개선효과를 분석하였다.In the present invention, pellets were prepared by mixing wood and additional inorganic raw materials (calcium-calcium carbonate, silicon-rice husk (silicon dioxide, SiO 2 )) and applying additives to exhibit curing properties (Table 3) The change of frictional heat of pellet molding due to inorganic additives was measured by attaching a temperature sensor to the surface of the molding machine. The durability of the prepared pellets and the durability of each pellet after impregnation for 10, 20, 30 minutes in water were measured to evaluate the improvement of water resistance (durability according to water exposure).

무기경화제 첨가 펠릿의 원료 조성 조건Conditions of raw material composition of inorganic hardener added pellets 구분division 원료Raw material 첨가제additive 주원료Main ingredient 부원료Supplementary material 목분 펠릿Wood flour pellets 목분 100Wood flour 100 -- -- 칼슘바인더 펠릿 #1Calcium Binder Pellet # 1 목분 80Wood flour 80 탄산칼슘 20Calcium carbonate 20 수산화칼슘 3%Calcium hydroxide 3% 칼슘바인더 펠릿 #2Calcium Binder Pellet # 2 목분 70Wood powder 70 탄산칼슘 30Calcium carbonate 30 수산화칼슘 10%Calcium hydroxide 10% 규소바인더 펠릿 #1Silicon Binder Pellet # 1 목분 80Wood flour 80 왕겨재 20Rice cakes 20 규산나트륨 3%Sodium silicate 3% 규소바인더 펠릿 #2Silicon Binder Pellet # 2 목분 70Wood powder 70 왕겨재 30Rice cakes 30 규산나트륨 10%Sodium silicate 10%

무기경화 펠릿의 종류에 따른 내구성 및 수분저항성 변화Changes in durability and moisture resistance depending on the type of inorganic hardened pellets 구분division 내구성durability 수분저항성(수분노출에 따른 내구성)Water resistance (durability due to water exposure) 마찰열 변화
(℃)
Frictional heat change
(° C)
10분10 minutes 20분20 minutes 30분30 minutes 목분 펠릿Wood flour pellets 98.098.0 46.546.5 구조 파괴Destruction of structure 구조 파괴Destruction of structure 145-160145-160 칼슘바인더 펠릿 #1Calcium Binder Pellet # 1 99.799.7 59.559.5 38.438.4 25.625.6 155-175155-175 칼슘바인더 펠릿 #2Calcium Binder Pellet # 2 96.396.3 63.263.2 43.743.7 3333 180-185180-185 규소바인더 펠릿 #1Silicon Binder Pellet # 1 99.499.4 60.860.8 45.645.6 31.531.5 170-180170-180 규소바인더 펠릿 #2Silicon Binder Pellet # 2 93.893.8 71.171.1 53.553.5 39.339.3 190-200190-200

표 4의 결과와 같이, 각 펠릿의 내구성은 칼슘바인더 펠릿 #1 및 규소바인더 펠릿 #1은 내구성이 보다 증대되었으나, 칼슘바인더 펠릿 #2 및 규소바인더 펠릿 라는 목분 펠릿보다 내구성이 감소되는 경향을 나타내었다. 이는 과도적용된 무기물의 첨가에 의해 원료간 마찰 및 펠릿 제조시 펠릿성형구를 통과하는 마찰열이 크게 발생하고, 이에 따라 펠릿 성형온도가 증가함에 따라 다량의 미분이 발생함에 따른 결과로 예측되었다. 이러한 현상은 펠릿 성형 장비의 마모에도 영향을 미치기 때문에 조업적성과 장비 수명을 고려할 때, 무기성 원료는 주원료의 20% 이내의 함량으로 적용되어야 할 것으로 판단되었다. 수분저항성 개선효과는 모든 무기경화 펠릿이 수분노출 30분 이후에도 최소 25% 이상의 내구성을 나타내어 수분 난분해성의 무기결합을 형성함으로써 수분저항성을 증대하는 것으로 확인되었다.
As shown in Table 4, the durability of each of the pellets showed a tendency that the durability of the calcium phosphate pellets # 1 and the silicon binder pellets # 1 was increased but the durability thereof was lower than that of the calcium phosphate pellets # 2 and the silicon binder pellets . This is due to the friction between the raw materials and the frictional heat passing through the pellet mold during the production of the pellets due to the addition of the excessively applied inorganic material, resulting in a large amount of fine powder as the pellet forming temperature increases. This phenomenon affects the wear of the pellet molding equipment. Therefore, it is considered that the inorganic raw materials should be applied within 20% of the main raw materials in consideration of operational suitability and equipment life. The water resistance improvement effect was found to increase the moisture resistance by forming an inorganic bond with a water-impermeable property, with all of the inorganic hardened pellets exhibiting a durability of at least 25% after 30 minutes of water exposure.

(2) 무기경화 유도(알칼리 활성) 전처리에 따른 수분저항성 평가(2) Induction of inorganic hardening (alkali activity) Evaluation of moisture resistance by pretreatment

금속알콕시드(M(OR)n, M: 금속, R:알킬기), 또는 금속염의 출발원료로부터 비정질 세라믹스, 결정화 유리, 세라믹스와 같은 무기재료를 저온에서 합성가능한 새로운 방법인 졸겔(sol-gel)법의 원리를 적용하여, 규소경화반응을 촉진가능한 방안을 고안하고자 하였다.A new method capable of synthesizing an inorganic material such as amorphous ceramics, crystallized glass or ceramics from a starting material of a metal alkoxide (M (OR) n, M: metal, R: alkyl group) By applying the principle of the law, we tried to devise a method that can promote the silicon curing reaction.

본 발명에서는 원료 내에 규산염물질인 왕겨재를 혼합한 후, 수산화나트륨(NaOH)과 같은 알칼리를 적용하여 50%의 함수율 조건에서 3시간 동안 교반 및 반응함으로써 졸 형태의 규산염을 용출하도록 유도하였다. 또한 추가적으로 규산나트륨을 첨가함으로써, 단순하게 규산나트륨을 첨가하는 방법보다 풍부한 규산염을 지닌 원료로 조성하여 펠릿을 제조하였으며 보다 강한 규소경화결합을 유도하였다.In the present invention, rice husk as a silicate material is mixed in the raw material, followed by agitation and reaction at a water content of 50% for 3 hours by applying an alkali such as sodium hydroxide (NaOH) to elute the silicate in the form of a sol. In addition, by adding sodium silicate additionally, pellets were prepared from a raw material having abundant silicate, rather than simply adding sodium silicate, to induce stronger silicon curing bonds.

무기경화 유도 전처리 펠릿의 원료 조성 조건Conditions for raw material composition of inorganic hardening induction pretreatment pellets 구분
division
원료Raw material 첨가제additive 알칼리 활성처리Treatment with alkali active
주원료Main ingredient 부원료Supplementary material 목분 펠릿Wood flour pellets 목분 100Wood flour 100 -- -- -- 규소바인더 펠릿 #1Silicon Binder Pellet # 1 목분 80Wood flour 80 왕겨재 20Rice cakes 20 규산나트륨 3%Sodium silicate 3% 미처리Untreated 규소경화 유도 펠릿Silicon cure inducing pellets 목분 80Wood flour 80 왕겨재 20Rice cakes 20 규산나트륨 3%Sodium silicate 3% 원료대비 수산화나트륨 3% 첨가,
함수율 50% 조절,
3시간 교반 반응
3% sodium hydroxide added to the raw material,
50% moisture control,
Stirring reaction for 3 hours

무기경화 알칼리 활성처리 유무에 따른 펠릿의 내구성 및 수분저항성 변화Changes in durability and moisture resistance of pellets with or without inorganic curing alkali treatment 구분division 내구성durability 수분저항성 (수분노출에 따른 내구성)Water resistance (durability due to water exposure) 마찰열 변화
(℃)
Frictional heat change
(° C)
10분10 minutes 20분20 minutes 30분30 minutes 목분 펠릿Wood flour pellets 98.098.0 46.546.5 구조 파괴Destruction of structure 구조 파괴Destruction of structure 145-160145-160 규소바인더 펠릿 #1Silicon Binder Pellet # 1 99.499.4 60.860.8 45.645.6 31.531.5 170-180170-180 규소경화 유도 펠릿Silicon cure inducing pellets 99.599.5 80.480.4 63.763.7 49.649.6 160-170160-170

알칼리 활성처리를 통한 규소경화 유도 펠릿의 경우 기존의 단순 규소경화제 첨가 펠릿에 비해 수분저항성이 보다 증대되는 경향을 나타내었다(표 6). 이는 알칼리활성화 처리를 통해 무기반응(중축합반응)이 발생되어질 수 있는 알콕시드의 함량이 증대됨으로써 보다 많은 무기경화반응이 발생한 결과로 판단되었다. 뿐만 아니라 높은 함수비 조성과 무기물 입자를 용해하는 알칼리 활성처리에 의해 보다 유연한 원료가 조성되어 마찰열이 일반 목분펠릿과 유사한 정도로 발생하여, 장비의 마모와 펠릿의 내구성 저하가 거의 발생하지 않아 보다 조업적성이 증대된 방법으로써 적용이 가능할 것으로 판단되었다.
In the case of silicon curing induced pellets through alkaline activation treatment, the water resistance of the pellets was more increased than that of the conventional silicon curing agent added pellets (Table 6). This is because the content of alkoxide which can generate an inorganic reaction (polycondensation reaction) through the alkali activation treatment is increased, resulting in more inorganic curing reaction. In addition, due to the high water content and the alkaline activation treatment that dissolves the inorganic particles, a more flexible raw material is formed and the frictional heat is generated to a degree similar to that of ordinary wood pellets. Therefore, the wear of the equipment and the durability of the pellet hardly occur, It was judged that it could be applied as an increased method.

실시예Example 4: 오일 표면처리 공정 적용에 따른  4: Application of oil surface treatment process 펠릿의Pellet 수분저항성 효과 분석 Analysis of moisture resistance effect

(1) 오일 표면처리법(1) Oil surface treatment method

후처리 공정을 통한 펠릿의 수분저항성 증대 기술은 점성과 가연성이 있고 물에 용해되지 않는 유지(Oil)를 활용한 표면처리 기술이 있다. 이러한 오일 표면처리는 단시간 동안 오일에 함침(침지)한 후 잔여오일을 제거 및 건조하는 공정으로 진행되며 표면에 오일성분이 코팅되어 수분 침투를 억제하는 효과를 갖는다.Techniques for increasing the water resistance of pellets through post-treatment processes include surface treatment techniques using oils that are viscous and flammable and are not soluble in water. Such an oil surface treatment proceeds to a process of removing and drying residual oil after impregnating (immersing) in oil for a short period of time, and coating with an oil component on the surface thereof to suppress moisture penetration.

이러한 오일 표면처리 공정의 수분저항성 증대 효과를 분석하기 위해 목분(고무나무)을 원료로 하여 바인더나 기타첨가제를 첨가하지 않고 펠릿을 제조하였으며, 각 제조된 펠릿을 상온의 조건에서 각 1~15분간 식물성 유지(대두유)에 함침하고, 8 mesh 크기의 망 위에 3시간동안 올려 잔존 오일을 자유낙하시켜 제거한 뒤, 100±5℃의 열풍건조기에서 3시간 건조하여 후처리 공정을 완료하였다.In order to analyze the effect of the oil surface treatment on the increase of water resistance, pellets were prepared from wood flour (rubber tree) as a raw material without adding a binder or other additives. Each pellet was treated at room temperature for 1 to 15 minutes The oil was impregnated with vegetable oil (soybean oil) and placed on a mesh of 8 mesh size for 3 hours. The remaining oil was freely dropped off and then dried in a hot air drier at 100 ± 5 ° C for 3 hours to complete the post-treatment process.

오일 표면처리 펠릿의 처리 조건Processing conditions of oil surface treated pellets 구분division 원료Raw material 오일 함침 조건Oil impregnation conditions 유지 온도Holding temperature 함침 시간Impregnation time 목분 펠릿Wood flour pellets 목분 100%100% wood flour -- -- 오일함침 펠릿 #1Oil Impregnated Pellet # 1 20±5℃20 ± 5 ° C 1분1 minute 오일함침 펠릿 #2Oil Impregnated Pellet # 2 5분5 minutes 오일함침 펠릿 #3Oil Impregnated Pellet # 3 7분7 minutes 오일함침 펠릿 #4Oil Impregnated Pellet # 4 10분10 minutes 오일함침 펠릿 #5Oil Impregnated Pellet # 5 15분15 minutes

(2) 오일 표면처리 조건별 펠릿 특성 평가(2) Evaluation of pellet characteristics by oil surface treatment conditions

오일 함침 시간 조건에 따라 잔존하는 유지량이 상이할 수 있으므로 이를 측정하기 위해 후가공 전후의 중량 변화율을 측정하였으며, 5g의 펠릿시료를 n-헥산(Hexane) 용매 150ml와 함께 Sohxlet 유리관에 연결하여 4시간동안 가열추출을 통해 오일흡착률을 측정하였다. 또한, 오일 표면처리에 따른 펠릿의 내구성과 수분저항성을 평가하였으며, 이에 대한 결과를 표 8에 나타내었다.The weight change ratio before and after post-treatment was measured to determine the amount of retention that could be caused by oil impregnation time conditions. A 5 g pellet sample was connected to a Sohxlet glass tube with 150 ml of n-hexane solvent for 4 hours The oil adsorption rate was measured by heat extraction. The durability and moisture resistance of the pellets according to the oil surface treatment were evaluated. The results are shown in Table 8.

오일 표면처리 조건별 펠릿의 특성 Characteristics of pellets by oil surface treatment conditions 구분division 내구성durability 수분저항성(수분노출에 따른 내구성)Water resistance (durability due to water exposure) 중량변화
(%)
Weight change
(%)
오일흡착률 (%)Oil adsorption rate (%)
10분10 minutes 20분20 minutes 30분30 minutes 목분 펠릿Wood flour pellets 98.098.0 46.546.5 구조 파괴Destruction of structure 구조 파괴Destruction of structure 00 00 오일함침 펠릿 #1Oil Impregnated Pellet # 1 97.797.7 69.269.2 41.041.0 25.925.9 +4.11+4.11 1.051.05 오일함침 펠릿 #2Oil Impregnated Pellet # 2 98.098.0 66.166.1 41.641.6 27.627.6 +4.46+4.46 0.800.80 오일함침 펠릿 #3Oil Impregnated Pellet # 3 97.197.1 66.866.8 43.443.4 26.226.2 +5.69+5.69 2.052.05 오일함침 펠릿 #4Oil Impregnated Pellet # 4 97.397.3 64.364.3 42.842.8 23.123.1 +6.10+6.10 3.843.84 오일함침 펠릿 #5Oil Impregnated Pellet # 5 95.895.8 63.863.8 40.740.7 22.622.6 +8.33+8.33 4.804.80

그 결과, 상기 표 8과 같이, 20분의 수분노출에 구조가 파괴되는 목분 펠릿에 비해 오일함침 펠릿은 수분노출 30분 이후에도 약 25%의 내구성을 나타내어 수분저항성이 증가되었음을 확인하였다. 다만, 오일함침 시간을 증가시켰을 때 흡착되는 유지량의 증가로 펠릿 중량이 증가한 반면, 수분저항성의 개선에는 뚜렷한 효과가 나타나지 않았다. 이는 펠릿 표면에 잔류하는 오일에 의해 수분저항성이 발현은 되나, 잔존 유지량과 수분저항성간에 비례적인 상관관계가 없음이 확인된 것으로, 오일 표면처리 후가공은 1~5분 이내의 시간동안 펠릿을 오일에 함침하는 것이 바람직한 것으로 판단되었다.
As a result, as shown in Table 8, it was confirmed that the oil-impregnated pellets showed a durability of about 25% even after 30 minutes of water exposure, thereby increasing moisture resistance, compared to wood pellets whose structure was destroyed by moisture exposure for 20 minutes. However, when the oil impregnation time was increased, the weight of the pellets was increased due to the increase of the amount of adsorbed oil, whereas the effect of improving the water resistance was not remarkable. It was confirmed that the oil resistance on the surface of the pellet was expressed by the oil remaining on the surface of the pellet, but there was no proportional correlation between the amount of residual oil and the resistance to moisture. After the oil surface treatment, It was judged desirable to impregnate it.

(3) 오일코팅 후 열처리법(3) Heat treatment after oil coating

상기 오일 표면처리 후가공은 표면의 잔류오일을 100℃의 열풍 건조를 통해 흡착시키는 방법으로, 잔류오일이 용출되는 단점이 존재한다. 이러한 단점을 보완하기 위하여 오일 표면처리법과 같이 오일을 도포한 후, 전기로를 통해 150~250℃의 온도를 단시간 동안 가하면 puffing(튀김) 효과를 나타낼 수 있다. 이러한 방법은 유지의 변질이나 공정 효율적 측면에서도 우수한 공정으로, 본 발명자는 이러한 후가공 방식을 '오일코팅-열처리' 후가공으로 명명하였다.After the oil surface treatment, there is a disadvantage in that the residual oil on the surface is adsorbed through hot air drying at 100 캜, whereby the residual oil is eluted. In order to compensate for these disadvantages, it is possible to apply a puffing effect by applying oil at a temperature of 150 to 250 ° C. for a short time through an electric furnace after applying oil as in an oil surface treatment method. This method is an excellent process in terms of deterioration of the grease and process efficiency, and the inventor named this post-processing method as "oil coating-heat treatment" post-processing.

본 발명에서는 목분으로 제조된 펠릿을 3분간 상온의 식물성 유지에 함침하여 펠릿 표면에 유지를 코팅한 후, 8 mesh 크기의 망 위에서 잔존 오일을 3시간동안 자유낙하시켜 제거하였다. 이후 150~250℃의 전기로에서 1~5분간 열처리하여 오일코팅-열처리를 완료하였다. 이 후, 각 처리된 펠릿의 내구성과 수분저항성을 측정하였으며, 오일 코팅 후 열처리 조건에 따라 잔존하는 유지량이 상이할 수 있으므로 이를 측정하기 위해 후가공 전후의 중량 변화율을 측정하였으며, 5g의 펠릿시료를 n-헥산(Hexane) 용매 150ml와 함께 Sohxlet 유리관에 연결하여 4시간동안 가열추출을 통해 오일흡착률을 측정함으로써, 오일코팅-열처리 후가공 처리의 효과를 평가하였다.In the present invention, the pellets made of wood powder were impregnated with vegetable oil at room temperature for 3 minutes to coat the oil on the surface of the pellets, and the remaining oil was freely dropped on the mesh of 8 mesh size for 3 hours. Then, it was heat treated in an electric furnace at 150 to 250 ° C for 1 to 5 minutes to complete the oil coating-heat treatment. After that, the durability and moisture resistance of each treated pellet were measured. Since the remaining amount of retention may differ depending on the heat treatment conditions after oil coating, the weight change ratio before and after post-treatment was measured. - The effect of oil coating-heat treatment after oil coating-heat treatment was evaluated by measuring the oil adsorption rate by heating for 4 hours by connecting it to Sohxlet glass tube with 150 ml of hexane solvent.

오일코팅-열처리 처리 조건Oil coating - Heat treatment condition 구분division 원료Raw material 열처리 조건Heat treatment condition 전기로 온도Electric furnace temperature 건조 시간Drying time 목분 펠릿Wood flour pellets 목분 100%100% wood flour -- -- 오일코팅-열처리 펠릿 #1Oil Coating - Heat Treatment Pellet # 1 150℃150 ℃ 1분1 minute 오일코팅-열처리 펠릿 #2Oil coating - Heat treated pellet # 2 150℃150 ℃ 5분5 minutes 오일코팅-열처리 펠릿 #3Oil coating - Heat treated pellet # 3 200℃200 ℃ 1분1 minute 오일코팅-열처리 펠릿 #4Oil coating - Heat treated pellet # 4 200℃200 ℃ 5분5 minutes 오일코팅-열처리 펠릿 #5Oil coating - Heat treated pellet # 5 250℃250 ℃ 1분1 minute 오일코팅-열처리 펠릿 #6Oil coating - Heat treated pellet # 6 250℃250 ℃ 5분5 minutes

오일코팅-열처리 처리 조건별 펠릿 특성Oil coating - Pellet properties by heat treatment 구분division 내구성durability 수분저항성Moisture resistance 중량변화
(%)
Weight change
(%)
오일흡착률 (%)Oil adsorption rate (%)
10분10 minutes 20분20 minutes 30분30 minutes 목분 펠릿Wood flour pellets 98.098.0 46.546.5 구조 파괴Destruction of structure 구조 파괴Destruction of structure 00 00 오일코팅-열처리 펠릿 #1Oil Coating - Heat Treatment Pellet # 1 96.696.6 55.655.6 39.139.1 33.733.7 +1.71+1.71 1.231.23 오일코팅-열처리 펠릿 #2Oil coating - Heat treated pellet # 2 95.395.3 60.260.2 41.941.9 38.638.6 -0.16-0.16 0.670.67 오일코팅-열처리 펠릿 #3Oil coating - Heat treated pellet # 3 97.497.4 64.464.4 53.053.0 43.543.5 +1.63+1.63 0.940.94 오일코팅-열처리 펠릿 #4Oil coating - Heat treated pellet # 4 95.795.7 59.059.0 36.936.9 30.130.1 -0.45-0.45 1.001.00 오일코팅-열처리 펠릿 #5Oil coating - Heat treated pellet # 5 96.196.1 66.866.8 51.751.7 49.049.0 +1.30+1.30 0.780.78 오일코팅-열처리 펠릿 #6Oil coating - Heat treated pellet # 6 93.993.9 58.358.3 36.336.3 29.529.5 -2.27-2.27 -0.34-0.34

오일코팅-열처리 후가공을 통해 수분저항성이 개선됨을 확인되었다(표 10). 전술한 오일 표면처리법에 비해 수분저항성 개선이 더욱 증진되었으며, 오일흡착률이 낮아 잔존 오일에 의한 2차 오염을 완화할 수 있는 방법으로 판단되었다. 다만, 오일코팅-열처리 후가공에서 5분 이상 건조할 경우 열분해에 의한 중량감소와 내구성의 저하가 발생하여, 오일코팅-열처리는 5분 이내의 열처리 시간 및 150~250℃의 열처리 온도에서 수행되는 것이 바람직할 것으로 판단되었다.
It has been confirmed that the water resistance after oil coating-heat treatment improves (Table 10). The improvement in moisture resistance was further enhanced as compared with the above-described oil surface treatment method, and it was judged to be a method capable of alleviating the secondary pollution caused by the residual oil due to the low oil adsorption rate. However, in case of drying for 5 minutes or longer in oil coating-heat treatment, weight reduction due to pyrolysis and lowering of durability are caused, and oil coating-heat treatment is performed at a heat treatment time within 5 minutes and at a heat treatment temperature of 150 to 250 ° C Respectively.

실시예Example 5: 표면열처리 공정 적용을 통한 수분저항성 부여 기술 5: Moisture resistance application technology through application of surface heat treatment process

표면열처리 공정은 펠릿을 일정 온도(200~350℃)에서 단시간(2~10분) 동안 열에너지를 가하여 펠릿의 표면을 개질하는 공정으로써, 이러한 표면열처리 공정은 열에너지를 가하여 펠릿 내 존재하는 자유수 및 결합수 등 수분이 모두 건조된 이후, 건조수축에 의해 펠릿 표면의 수산기가 인접 수산기와 결합하여 친수성을 상실하는 기작으로 적용되면 결론적으로 수분저항성을 증대할 수 있다. 하지만 표면열처리 공정을 과도하게 적용시, 수축률이 크게 발생하여 구조결합을 저해함에 따른 내구성 감소가 우려되므로 이에 대한 최적화 공정 조건의 도출이 필요하다.
The surface heat treatment process is a process of modifying the surface of the pellet by applying heat energy to the pellet at a predetermined temperature (200 to 350 ° C) for a short time (2 to 10 minutes). In this surface heat treatment process, the free energy existing in the pellet After the water is completely dried, the water resistance of the surface of the pellet due to drying shrinkage may be increased by binding to the adjacent hydroxyl group to lose hydrophilicity. However, when the surface heat treatment process is excessively applied, the shrinkage ratio is greatly increased, and the durability is reduced due to the inhibition of the structural bonding.

(1) 표면열처리 공정 적용에 의한 펠릿의 수축률 분석(1) Shrinkage analysis of pellets by surface heat treatment process

열처리 온도 및 시간을 달리하여 제조된 펠릿의 수축률을 분석한 결과, 표면열처리에 의해 열처리 조건이 높아질수록 수축이 크게 발생하는 경향을 나타내었다. 특히, 350℃, 10분 열처리 조건에서는 최대 10% 가량의 부피가 수축하였으며, 이러한 건조 수축과정에서 수산기의 제거가 다소 진행된 것으로 판단되어, 물리적 특성 저하가 발생할 것으로 예상된다(도 5).
As a result of analyzing the shrinkage rate of the pellets produced by varying the heat treatment temperature and time, the shrinkage tends to increase as the heat treatment condition is increased by the surface heat treatment. In particular, the volume shrinks by up to 10% at 350 ° C for 10 minutes under heat treatment conditions, and it is estimated that the removal of hydroxyl groups has progressed somewhat during the drying shrinkage process, resulting in a decrease in physical properties (FIG.

(2) 표면열처리 공정 조건에 따른 펠릿의 내구성 변화(2) Durability change of pellets according to surface heat treatment process conditions

열처리 온도 및 시간을 달리하여 제조된 펠릿의 내구성 변화는 상기 수축률과 유사한 경향을 나타내었으며, 실제 열처리에 의한 건조수축이 내구성에 영향을 미쳐, 200~300℃ 이하의 조건에서 열처리 적용이 되어야할 것으로 판단된다(도 6).
The durability change of the pellets produced by varying the heat treatment temperature and time showed a tendency similar to the shrinkage rate, and the drying shrinkage due to the actual heat treatment affects the durability and the heat treatment should be applied at a temperature of 200 to 300 ° C or less (Fig. 6).

(3) 표면열처리 공정 조건에 따른 펠릿의 수분저항성 효과 분석(3) Analysis of moisture resistance effect of pellets according to surface heat treatment process conditions

표면열처리를 적용한 펠릿의 수분노출 시간에 따른 내구성 변화를 분석하였다. 기존 목분 펠릿은 20분 노출에 의해 펠릿 구조가 완전 해리되었으나, 열처리한 펠릿은 최소 30% 이상의 내구성을 나타내어 수분저항성의 개선효과가 확연히 나타남을 확인할 수 있었다. 200℃ 열처리한 펠릿에서는 30분 수분노출에 의해 완전해리되어 타 조건에 비해 수분저항성 개선효과가 낮았으며, 300℃, 10분간 열처리한 펠릿이 수분저항성 개선효과가 가장 높음이 확인되었다(도 7).The durability changes of the pellets subjected to the surface heat treatment were analyzed according to the water exposure time. Existing wood pellets showed complete dissociation of the pellet structure by 20 minutes exposure, but the heat treated pellets showed a durability of at least 30%, indicating that the improvement in moisture resistance was evident. The pellets heat-treated at 200 ° C showed complete dissociation by water exposure for 30 minutes, and the effect of improving the moisture resistance was lower than that of other conditions. The pellets heat-treated at 300 ° C for 10 minutes showed the highest improvement in moisture resistance (FIG. 7) .

Claims (11)

삭제delete 목분; 또는 제지슬러지, 임지부산물 또는 축산분뇨의 유기성 폐기물;을 압출 성형한 펠릿을 오일에 함침한 후 0.5~3분 동안 150~250℃에서 건조하거나 270~330℃에서 5~10분간 표면열처리하여 제조된 수분 저항성 및 내구성이 우수한 유기성 고밀도 펠릿.Wood powder; Or organic wastes of paper sludge, forestry by-product or livestock manure; oil-impregnated pellets, dried at 150 to 250 ° C for 0.5 to 3 minutes or surface-treated at 270 to 330 ° C for 5 to 10 minutes Organic high density pellets with excellent moisture resistance and durability. 목분; 또는 제지슬러지, 임지부산물 또는 축산분뇨의 유기성 폐기물;에 AKD(Alkyl ketene dimer), 리그노설포네이트, 전분, 칼슘제재 및 이산화규소로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 기능성 첨가제를 혼합한 후 압출 성형한 펠릿을, 오일에 함침한 후 0.5~3분 동안 150~250℃에서 건조하거나 270~330℃에서 5~10분간 표면열처리하여 제조된 수분 저항성 및 내구성이 우수한 유기성 고밀도 펠릿.Wood powder; Or at least one functional additive selected from the group consisting of AKD (Alkyl ketene dimer), lignosulfonate, starch, calcium fertilizer and silicon dioxide is mixed with organic waste of paper sludge, forestry by-product or animal manure, The pellets are impregnated with oil and dried at 150 to 250 ° C for 0.5 to 3 minutes or surface-treated at 270 to 330 ° C for 5 to 10 minutes. The pellets are excellent in moisture resistance and durability. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 목분; 또는 제지슬러지, 임지부산물 또는 축산분뇨의 유기성 폐기물;을 압출 성형한 펠릿을 오일에 함침한 후 0.5~3분 동안 150~250℃에서 건조하거나 270~330℃에서 5~10분간 표면열처리하는 단계를 포함하여 제조하는 것을 특징으로 하는 수분 저항성 및 내구성이 우수한 유기성 고밀도 펠릿의 제조방법.Wood powder; Or organic wastes of paper sludge, forestry by-product or animal manure; oil-impregnated pellets, followed by drying at 150 to 250 ° C for 0.5 to 3 minutes or surface heat treatment at 270 to 330 ° C for 5 to 10 minutes The method of manufacturing an organic high-density pellet having excellent water resistance and durability. (a) 목분; 또는 제지슬러지, 임지부산물 또는 축산분뇨의 유기성 폐기물;에 AKD(Alkyl ketene dimer), 리그노설포네이트, 전분, 칼슘제재 및 이산화규소로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 혼합한 후 압출 성형하여 펠릿을 제조하는 단계; 및
(b) 상기 (a) 단계의 제조된 펠릿을 오일에 함침한 후 0.5~3분 동안 150~250℃에서 건조하거나 270~330℃에서 5~10분간 표면열처리하는 단계를 포함하여 제조하는 것을 특징으로 하는 수분 저항성 및 내구성이 우수한 유기성 고밀도 펠릿의 제조방법.
(a) wood flour; Or an organic waste of paper sludge, forestry by-product or animal manure is mixed with at least one selected from the group consisting of AKD (Alkyl ketene dimer), lignosulfonate, starch, calcium material and silicon dioxide, Producing; And
(b) impregnating the oil with the pellets produced in step (a), and then performing the surface heat treatment at 150 to 250 ° C for 0.5 to 3 minutes or at 270 to 330 ° C for 5 to 10 minutes By weight based on the total weight of the pellets.
삭제delete
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