KR101915090B1 - 내마모성 및 대전방지성이 우수한 합성 목재의 제조방법 - Google Patents

내마모성 및 대전방지성이 우수한 합성 목재의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 내마모성 및 대전방지성이 우수한 합성목재의 제조방법에 관한 것으로, 그 구성은, 내피조성물로 제조되어 합성목재의 골격을 형성하는 내피부와, 외피조성물로 제조되고 상기 내피부의 외측면 중 어느 일측면 하나 이상을 감싸는 외피부를 포함하여 구성되고, 상기 내피조성물은, 폴리올레핀계 수지, 목분, 결합제, UV안정제를 포함하여 구성되고, 상기 외피조성물은, 폴리올레핀계 수지, 결합제, 올레핀계 공중합체 고무, 가교제, UV안정제를 포함하고, 대전방지수지, 마모개선제, 대전방지보조제 중 어느 하나 이상을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

내마모성 및 대전방지성이 우수한 합성 목재의 제조방법{A High Abrasion Resistance and Antistatic WPC Manufacturing Method}
본 발명은 합성목재의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내마모성 및 대전방지성이 우수한 합성 목재의 제조방법에 관한 것이다.
최근 높은 강도를 가지면서도 가벼운 토목, 건축자재에 대한 수요가 지속적으로 요구되고 있다. 이에 따라 천연목재와 유사한 표면 질감 및 무늬를 갖는 목재와 플라스틱을 혼합하여 제조하는 Wood Plastic Composite(이하 WPC라 한다)라는 압출 제품이 각광받고 있다.
상기 WPC의 경우 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등 다양한 열가소성 수지에 목분 및 각종 첨가제를 용융 압출함으로써 주로 제작된다. WPC는 플라스틱의 우수한 가공성과 목재의 수려한 외관, 그리고 기존 목재나 플라스틱 단일 소재의 경우와 대비하여 높은 강도, 저렴한 가격, 적용분야의 다양성 등 여러 장점이 있으며, 최근 외장용 테크 및 펜스 등 다양한 곳에 사용되고 있다.
그러나, 종래 기술에 의한 WPC의 경우 플라스틱 고유의 성질 중 부전도성이 문제가 될 수 있다. 특히 산책로 및 등산로의 계단재와 같은 외장재로 이용이 확산되면서 많은 사람들이 밟고 지나다니는 경우, 피복 등의 마찰로 인해 정전기가 발생하게 되고, 부전도성으로 인해 발생한 정전하가 축전되는 문제가 발생한다. 또한, WPC가 최근 산책로 및 등산로의 계단재와 같은 외장재로 이용이 확산되면서 사람들의 보행이 많아질 경우 금방 표면이 마모되는 내마모성이 떨어지는 문제도 발생한다.
이와 같이 WPC는 외장재로 사용 시 많은 장점이 있지만 내마모성, 대전방지성 모두를 충족시킬 수 없는 단점이 있어 내마모성과 대전방지성이 모두 좋은 우수한 WPC를 제조하기 위한 조성물 개발이 절실히 요구되고 있다.
특허출원번호 제 10-2015-170577호
상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로 본 발명의 목적은 내마모성이 우수하고, 대전방지성이 우수한 합성목재의 제조방법을 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명인 내마모성 및 대전방지성이 우수한 합성목재의 제조방법은, 내피조성물로 제조되어 합성목재의 골격을 형성하는 내피부와, 외피조성물로 제조되고 상기 내피부의 외측면 중 어느 일측면 하나 이상을 감싸는 외피부를 포함하여 구성되고, 상기 내피조성물은, 폴리올레핀계 수지, 목분, 결합제, UV안정제를 포함하여 구성되고, 상기 외피조성물은, 열가소성 수지, 결합제, 고무, 가교제, 마모개선수지, UV안정제, 대전방지수지 및 대전방지보조제를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 외피조성물은, 상기 폴리올레핀계 수지 100중량부에 대하여, 결합제 0.2 내지 5중량부, 올레핀계 공중합체 고무 20 내지 120중량부, 가교제 0.1 내지 1중량부, UV안정제 0.5 내지 10중량부, 대전방지수지 5 내지 50중량부, 마모개선제 10 내지 80중량부, 대전방지보조제 1 내지 20중량부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 대전방지수지는, 표면저항이 103 내지 1014 이하이면서 내마모성이 40 내지 50mg 미만인 열가소성 수지류 및 그들의 공중합체 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 마모개선제는 무기필러와 마모 성능을 높이는 경도 높은 무기필러가 있으며, 경도 높은 무기필러는 평균입자가 0.001 내지 100㎛미만인 세라믹, 실리카, 다이아몬드 분말, 금속산화물, 금속수산화물 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 내피조성물 및 상기 외피조성물에는, 목분이 더 포함되어 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예인 내마모성 및 대전방지성이 우수한 합성목재의 제조방법은, 내피조성물로 제조되어 합성목재의 골격을 형성하는 내피부와, 외피조성물로 제조되며 상기 내피부의 외측면 중 어느 일측면 하나 이상을 감싸는 외피부를 포함하여 구성되고, 상기 내피조성물은, 폴리올레핀계 수지, 목분, 결합제, UV안정제를 포함하여 구성되고, 상기 외피조성물은, 폴리올레핀계 수지, 마모개선제, 결합제, 올레핀계 공중합체 고무, 가교제, UV안정제를 포함하여 구성되며, 상기 제 2외피조성물은, 폴리올레핀계 수지, 결합제, 올레핀계 공중합체 고무, 가교제, UV안정제, 대전방지수지, 마모개선제, 대전방지보조제를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예인 내마모성 및 대전방지성이 우수한 합성목재의 제조방법은, 내피조성물을 1차 압출기를 이용하여 펠렛을 형성하는 제 1단계와, 상기 펠렛을 2차 압출기를 이용하여 합성목재의 골격을 형성하는 내피부인 제 1차 성형체를 제조하는 제 2단계와, 상기 내피부인 제 1차 성형체의 표면에 외피조성물을 이용하여 외피부를 압출하여 제 2차 성형체를 제조하는 제 3단계와, 상기 제 2차 성형체를 소정의 크기로 절단하는 제 4단계와, 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 제 3단계에서, 상기 외피부는, 제 1외피조성물로 제조되며 상기 내피부의 외측면 중 어느 일측면 하나 이상을 감싸는 제 1외피부와, 제 2외피조성물로 제조되며 상기 내피부의 외측면 중 나머지 일측면을 감싸는 제 2외피부를 포함하여 구성되고, 상기 내피조성물은, 폴리올레핀계 수지, 목분, 결합제, UV안정제를 포함하여 구성되고, 상기 제 1외피조성물은, 폴리올레핀계 수지, 마모개선제, 결합제, 올레핀계 공중합체 고무, 가교제, UV안정제를 포함하여 구성되며, 상기 제 2외피조성물은, 폴리올레핀계 수지, 결합제, 올레핀계 공중합체 고무, 가교제, UV안정제, 대전방지수지, 마모개선제, 대전방지보조제를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 내마모성 및 대전방지성이 우수한 합성목재의 제조방법에서는 다음과 같은 효과가 있다.
마모개선제와 대전방지제가 혼합되어 제작되는 합성목재의 내마모성과 대전방지성이 우수하여 합성목재를 다양한 환경에 적용할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 의한 합성목재의 제조방법의 바람직한 실시예가 적용된 합성목재를 보인 도면.
도 2는 본 발명에 의한 합성목재의 제조시스템 중 펠렛을 제조하는 장치를 보인 도면.
도 3은 본 발명에 의한 합성목재의 제조시스템에 펠렛을 이용하여 합성목재를 제조하는 장치를 보인 도면.
이하, 본 발명에 의한 내마모성과 대전방지성이 우수한 합성목재의 제조방법의 바람직한 실시예가 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
본 발명에 의한 내마모성과 대전방지성이 우수한 합성목재의 제조방법은, 내피조성물로 제조되어 합성목재의 골격을 형성하는 내피부(A)와, 외피조성물로 제조되고 상기 내피부(A)의 외측면 중 어느 일측면 하나 이상을 감싸는 외피부(B)를 포함하여 구성되고, 상기 내피조성물은, 폴리올레핀계 수지, 목분, 결합제, UV안합정제를 포함하여 구성되고, 상기 외피조성물은, 폴리올레핀계 수지, 결합제, 올레핀계 공중합체 고무, 가교제, UV안정제를 포함하고, 대전방지수지, 마모개선제, 대전방지보조제 중 어느 하나 이상을 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명에 의한 합성목재는 도 1에 도시된 바와 같이, 내피부(A)가 마련된다. 상기 내피부(A)는 본 발명인 합성목재의 몸체를 구성하는 것으로, 일정한 강도와 내구성이 필요한 것으로 다양한 재질로 구성될 수 있다.
본 발명에서는 상기 내피부(A)는, 내피조성물로 구성될 수 있다 상기 내피조성물은, 폴리올레핀계 수지, 목분, 결합제, UV안정제를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 내피조성물에는 폴리올레핀계 수지가 포함된다. 상기 폴리올레핀계 수지는, 에틸렌비닐아세테이트공중합체, 에틸렌 부텐공중합체, 에틸렌옥텐공중합체, 저밀도폴리에틸렌, 선형저밀도폴리에틸렌, 고밀도폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리프로필렌 공중합체 중 어느 하나 이상이 사용될 수 있다.
상기 올레핀 수지란 폴리프로필렌(polypropylene, PP)과 폴리에틸렌(polyethylene, PE) 및 이들의 공중합체 또는 이들 중합체의 혼합물일 수 있으며, 바람직하게는 폴리프로필렌과 폴리에틸렌을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 폴리에틸렌은 고밀도폴리에틸렌(high density polyethylene, HDPE), 저밀도폴리에틸렌(low density polyethylene, LDPE) 또는 선형저밀도폴리에틸렌(linear low density polyethylene, LLDPE) 등의 에틸렌 중합체일 수 있다. 상기 올레핀 수지는 타 수지에 비하여 외부 충격에 강하여 고강도의 합성목재를 제조할 수 있다.
그리고, 상기 합성목재에는 목분이 더 포함될 수 있다. 상기 목분은 유기필러의 하나로, 목분(wood flour), 목펠렛(wood pellet), 목섬유(wood fiber) 또는 지분일 수 있으며, 경우에 따라 2가지 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 목분은 칩, 셰이빙 및 톱밥과 같은 재활용 물질을 미세한 가루의 형태로 파쇄시켜 만들어질 수 있다. 목분은 20 내지 120메시(mesh)일 수 있으며, 길이 대 직경의 비는 3:1 내지 5:1일 수 있다. 목분의 입자 크기 또는 길이 대 직경의 비가 상기 범위를 벗어나는 경우, 동일 중량의 배합이라도 목분 입자의 개수에 차이가 있어 혼련이 어렵거나, 합성목재로 제조시에 기계적 강도가 떨어지는 문제가 있다.
상기 목분은 침엽수 또는 활엽수에서 얻을 수 있으며, 활엽수는 펜토산(pentosan)의 함유량이 침엽수보다 많이 함유하고 있어 화학적 경합을 방해하므로 침엽수인 것이 효과적이다.
상기 합성목재 조성물은 결합제, UV 안정제, 산화방지제, 활제, 향균제, 항균제, 난연제 또는 안료 등을 첨가제로서 첨가할 수 있으며, 제조되는 합성목재의 특성에 따라 선택되어 단독 또는 2종 이상을 혼합할 수 있다.
상기 UV 안정제는 합성목재가 태양광선으로부터 자외선을 차단하여 합성목재를 보호함으로써 기계적 성질이 저하되거나 변색되는 것을 방지한다. 구체적으로, UV 안정제는 라디칼 제거제와 히드로과산화물 분해제인 힌더드아민 광안정제(hindered amine light stabilizer, HALS)와 같은 유기합성물이 사용될 수 있다.
상기 결합제는 실란 수지 또는 무수 말레인산 변성 수지일 수 있으며, 바람직하게는 무수 말레인산 변성 수지를 사용할 수 있다. 상기 결합제는 다량 사용되는 올레핀 수지, 동적가교고무 및 유기필러로 인한 제품의 강도 저하를 방지하고 천연 목재 수준의 탄성과 강도를 갖는 조성물을 제조할 수 있게 한다.
동적가교고무는 올레핀계 고무가 가교제 및 가교촉진제 의해 일부 가교된 것일 수 있다.
그리고, 상기 내피부(A)의 외측면을 형성하는 외피부(B)가 마련된다. 상기 외피부(B)는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 내피부(A)의 외측면 중 어느 일측면 하나 이상을 감싸도록 형성된다.
상기 외피부(B)는 본 발명인 합성목재의 몸체를 구성하는 것으로, 내마모성 및 대전방지성의 물성을 나타내는 것으로 다양한 재질로 구성될 수 있다.
본 발명에서는 상기 외피부(B)는, 외피조성물로 구성될 수 있다 상기 외피조성물은, 폴리올레핀계 수지, 결합제, 올레핀계 공중합체 고무, 가교제, UV안정제, 대전방지수지, 마모개선제, 대전방지보조제를 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명에 의한 합성목재에는 폴리올레핀계 수지가 포함된다. 상기 폴리올레핀계 수지는, 에틸렌비닐아세테이트공중합체, 에틸렌 부텐공중합체, 에틸렌옥텐공중합체, 저밀도폴리에틸렌, 선형저밀도폴리에틸렌, 고밀도폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리프로필렌 공중합체 중 어느 하나 이상이 사용될 수 있다.
상기 올레핀 수지란 폴리프로필렌(polypropylene, PP)과 폴리에틸렌(polyethylene, PE) 및 이들의 공중합체 또는 이들 중합체의 혼합물일 수 있으며, 바람직하게는 폴리프로필렌과 폴리에틸렌을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 폴리에틸렌은 고밀도폴리에틸렌(high density polyethylene, HDPE), 저밀도폴리에틸렌(low density polyethylene, LDPE) 또는 선형저밀도폴리에틸렌(linear low density polyethylene, LLDPE) 등의 에틸렌 중합체일 수 있다. 상기 올레핀 수지는 타 수지에 비하여 외부 충격에 강하여 고강도의 합성목재를 제조할 수 있다.
그리고, 상기 합성목재에는 목분이 더 포함될 수 있다. 상기 목분은 유기필러의 하나로, 목분(wood flour), 목펠렛(wood pellet), 목섬유(wood fiber) 또는 지분일 수 있으며, 경우에 따라 2가지 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 목분은 칩, 셰이빙 및 톱밥과 같은 재활용 물질을 미세한 가루의 형태로 파쇄시켜 만들어질 수 있다. 목분은 20 내지 120메시(mesh)일 수 있으며, 길이 대 직경의 비는 3:1 내지 5:1일 수 있다. 목분의 입자 크기 또는 길이 대 직경의 비가 상기 범위를 벗어나는 경우, 동일 중량의 배합이라도 목분 입자의 개수에 차이가 있어 혼련이 어렵거나, 합성목재로 제조시에 기계적 강도가 떨어지는 문제가 있다.
상기 유기필러의 원료는 침엽수 또는 활엽수에서 얻을 수 있으며, 활엽수는 펜토산(pentosan)의 함유량이 침엽수보다 많이 함유하고 있어 화학적 경합을 방해하므로 침엽수인 것이 효과적이다.
그리고, 본 발명에 의한 합성목재에는 대전방지수지가 더 포함될 수 있다. 상기 대전방지수지는 표면저항이 103 내지 1014 이하이면서 내마모성이 40 내지 50mg 미만인 열가소성 수지 중 하나 이상을 포함하여 적용될 수 있다.
특히 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 비닐아세테이트 공중합체 등의 폴리올레핀류, 폴리스티렌, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌, 메타아크릴레이트 부타디엔 스티렌 부타디엔 스티렌, 스티렌 에틸렌 부틸렌 스티렌, 스티렌 에틸렌 프로필렌 스티렌, 스티렌 이소프렌 스티렌 등의 스티렌류, 폴리아미드류, 폴리메틸메타크릴레이트, 에틸렌 아크릴산 공중합체, 에틸렌 메타크릴산 공중합체, 에틸렌-알킬아크릴레이트, 에틸렌-메타크릴레이트, 폴리에스터류, 폴리우레탄류, 폴리카보네이트 등의 엔지니어링 플라스틱이 적용가능하다.
상기 대전방지수지는, 영구대전방지성을 부여하는 수지로 술폰산염화합물과 금속화합물 중 하나 이상을 함유한 열가소성 수지 및 그들의 공중합체 중 하나 이상을 사용할 수 있다.
상기 술폰산염화합물이란, 2-술포이소프탈산, 4-술포이소프탈산, 5-술포이소프탈산(3-술포이소프탈산), 2-술포테레프탈산, 2,6-디카르복시나프탈렌-4-술폰산, 2,7-디카르복시나프탈렌-4-술폰산 및 디페닐술포테레프탈산의 나트륨, 칼륨, 리튬 및 암모늄 염 또는 이들 중합체의 혼합물일 수 있다.
상기 금속화합물이란, 금속화합물은 리튬, 나트륨, 칼륨, 아연, 칼슘, 코발트, 니켈, 구리, 납, 마그네슘 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택한 적어도 하나의 금속 양이온을 갖는 화합물로 단독 또는 2종 이상의 혼합물일 수 있다.
그리고, 본 발명에서는 상기 마모개선제가 더 사용될 수 있다. 상기 마모개선제로는 무기필러를 사용하고, 마모성능을 높이기 위해 경도가 높은 무기필러를 더 사용할 수 있다.
상기 마모개선제로 사용되는 무기필러는 탈크, 탄산칼슘, 월라스토나이트, 카오리나이트, 활석 또는 운모일 수 있으며, 바람직하게는 탄산칼슘, 활석 또는 운모일 수 있다.
상기 무기필러는 수분에 강하여 표면 활성효과를 높여서 수축 변화방지 효율이 우수하며 합성수지 제조시 성형성을 현저하게 개선시킬 수 있어, 합성목재 조성물의 물성을 향상시킬 수 있다. 본 발명에서는 탈크가 사용될 수 있다.
또한, 마모성능을 높이기 위하여, 경도가 높은 무기필러는 평균입자가 0.001 내지 100㎛미만인 세라믹, 실리카, 다이아몬드 분말, 금속산화물 중 하나 이상을 포함하여 적용될 수 있다.
그리고, 본 발명에 의한 합성목재에는 대전방지보조제가 더 포함될 수 있다. 상기 대전방지보조제는 폴리페닐렌, 폴리파이렌, 폴리(플로렌), 폴리아줄렌, 폴리나프탈렌, 폴리아세틸렌, 폴리(p-페닐렌 비닐렌), 폴리피롤, 폴리카바졸, 폴리인돌, 폴리아제핀, 폴리아닐린, 폴리(티오펜), 폴리(3,4-에틸렌다이옥시티오펜) 및 폴리(p-페닐렌설파이드)의 전도성 고분자류, 아민계, 암모늄염계의 이온성 화합물류, 폴리글리콜이나 산화에틸렌 유도체의 친수성 화합물류, 카본블랙, 카본나노튜브의 전도성 필터류 중 하나 이상을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 대전방지수지 및 대전방지보조제는 103 내지 1014 이하의 표면저항을 가지는 것이 바람직하다. 이는 상기 합성목재에 혼합되었을 때, 표면저항이 109 내지 1013 의 범위로 형성되도록 하기 위함이다.
상기 합성목재 조성물은 결합제, UV 안정제, 산화방지제, 활제, 향균제, 항균제, 난연제 또는 안료 등을 첨가제로서 첨가할 수 있으며, 제조되는 합성목재의 특성에 따라 선택되어 단독 또는 2종 이상을 혼합할 수 있다.
상기 UV 안정제는 합성목재가 태양광선으로부터 자외선을 차단하여 합성목재를 보호함으로써 기계적 성질이 저하되거나 변색되는 것을 방지한다. 구체적으로, UV 안정제는 라디칼 제거제와 히드로과산화물 분해제인 힌더드아민 광안정제(hindered amine light stabilizer, HALS)와 같은 유기합성물이 사용될 수 있다.
상기 결합제는 실란 수지 또는 무수 말레인산 변성 수지일 수 있으며, 바람직하게는 무수 말레인산 변성 수지를 사용할 수 있다. 상기 결합제는 다량 사용되는 올레핀 수지, 동적가교고무 및 유기필러로 인한 제품의 강도 저하를 방지하고 천연 목재 수준의 탄성과 강도를 갖는 조성물을 제조할 수 있게 한다.
동적가교고무는 올레핀계 고무가 가교제 및 가교촉진제 의해 일부 가교된 것일 수 있다.
그리고, 상기 올레핀계 공중합체 고무는 에틸렌-프로필렌(EPM) 고무 또는 에틸렌-프로필렌-디엔(EPDM) 고무일 수 있으며, 단독 또는 2종을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 가교제는 과산화물계 가교제일 수 있다. 구체적으로 상기 과산화물계 가교제는 벤조일퍼옥시드(benzoyl peroxide), 디벤조일 퍼옥시드(dibenzoyl peroxide), 터트-부틸히드로퍼옥시드(tert-butyl hydro peroxide), 2,4-디클로로벤조일퍼옥시드(2,4-dichloro benzoyl peroxide), 2,5-다이메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시드)헥산(2,5-dimethyl-2,5-di(tertbutylperoxy)hexyne), 2,5-디메틸헥산-2,5-디(퍼옥실벤조에이트), 디큐밀퍼옥시다제(Dicumyl peroxide), 다이-(2,4-다이클로로벤조일)-퍼옥시드(Di-(2,4-dichlorobenzoyl)-peroxide), 터트-부틸 퍼옥시벤조에이트(tertButyl peroxybenzoate), 1,1-다이-(터트-부틸퍼옥시)-3,3,5-트리메틸시클로헥산(1,1-di-(tertbutylperoxy)-3,3,5-trimethylcyclohexane), 다이-(2-터트-부틸-퍼옥시이소프로필)-벤젠(di-(2-tert-butylperoxyisopropyl)-benzene), 터트-부틸큐밀퍼옥시드(tert-Butylcumylperoxide), 다이-터트-부틸퍼옥시드(Di-tertbutylperoxide) 및 2,5-다이메틸-2,5-다이(터트-부틸퍼옥시-헥산-3)(2,5-dimethyl-2,5-di(tert-butylperoxy)hexane-3)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.
그리고, 상기 내피조성물은 폴리올레핀계 수지 100중량부에 대하여, 목분 10 내지 250중량부, 결합제 0.2 내지 5중량부, UV안정제 0.5 내지 10중량부의 비율로 혼합되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 조성물에는 목재의 느낌을 위하여 목분이 더 추가될 수 있다.
그리고, 상기 외피조성물은, 폴리올레핀계 수지 100중량부에 대하여, 결합제 0.2 내지 5중량부, 올레핀계 공중합체 고무 20 내지 120중량부, 가교제 0.1 내지 1중량부, UV안정제 0.5 내지 10중량부, 대전방지수지 5 내지 50중량부, 마모개선제 10 내지 80중량부, 대전방지보조제 1 내지 20중량부의 비율로 혼합되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 조성물에는 목재의 느낌을 위하여 목분이 더 추가될 수 있으며, 상기 목재의 외피만 구성되는 경우에는, 상기 목분은 상술한 조성물에 대해 5 내지 10중량부가 첨가되는 것이 바람직하다.
그리고, 본 발명의 다른 실시예로, 내피조성물로 제조되어 합성목재의 골격을 형성하는 내피부(A)와, 제 1외피조성물로 제조되며 상기 내피부(A)의 외측면 중 어느 일측면 하나 이상을 감싸는 제 1외피부(B1)와, 제 2외피조성물로 제조되며 상기 내피부(A)의 외측면 중 나머지 일측면을 감싸는 제 2외피부(B2)를 포함하여 구성되고, 상기 내피조성물은, 폴리올레핀계 수지, 결합제, UV안정제를 포함하여 구성되고, 상기 제 1외피조성물은, 폴리올레핀계 수지, 마모개선제, 결합제, 올레핀계 공중합체 고무, 가교제, UV안정제를 포함하여 구성되며, 상기 제 2외피조성물은, 폴리올레핀계 수지, 결합제, 올레핀계 공중합체 고무, 가교제, UV안정제, 대전방지수지, 마모개선제, 대전방지보조제를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 상기 내피조성물, 상기 제 1외피조성물 및 제 2외피조성물의 성분들은 상술한 실시예에서의 성분과 동일한 성분들이므로 자세한 설명은 생략한다.
본 실시예에서는 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제 1외피조성물에 의한 제 1외피부(B1)에는 내마모성이 필요한 면에, 상기 제 2외피조성물에 의한 제 2외피부(B2)는, 내마모성과 대전방지성이 모두 필요한 면에 형성될 수 있다. 그 외의 면은 상기 제 1외피조성물에 의한 제 1외피부(B1)가 형성될 수 있다.
상기 내피조성물은 폴리올레핀계 수지 100중량부에 대하여, 목분 10 내지 250중량부, 결합제 0.2 내지 5중량부, UV안정제 0.5 내지 10중량부의 비율로 혼합되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 제 1외피조성물은, 폴리올레핀계 수지 100중량부에 대하여, 마모개선제 10 내지 30중량부, 결합제 0.2 내지 5중량부, 올레핀계 공중합체 고무 20 내지 120중량부, 가교제 0.1 내지 1중량부, UV안정제 0.5 내지 10중량부의 비율로 혼합되는 것이 바람직하다.
상기 제 2외피조성물은, 폴리올레핀계 수지 100중량부에 대하여, 결합제 0.2 내지 5중량부, 올레핀계 공중합체 고무 20 내지 120중량부, 가교제 0.1 내지 1중량부, UV안정제 0.5 내지 10중량부, 대전방지수지 5 내지 50중량부, 마모개선제 10 내지 50중량부, 대전방지보조제 1 내지 20중량부의 비율로 혼합되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 각각의 제 1외피조성물 및 제 2외피조성물에는 목재의 느낌을 위하여 목분이 더 추가될 수 있다.
그리고, 본 발명인 내마모성 및 대전방지성이 우수한 합성목재의 제조방법은, 내피조성물을 1차 압출기를 이용하여 펠렛(Pellet)을 형성하는 제 1단계와, 상기 펠렛을 2차 압출기를 이용하여 합성목재의 골격을 형성하는 내피부인 제 1차 성형체를 제조하는 제 2단계와, 상기 내피부인 제 1차 성형체의 표면에 외피조성물을 이용하여 외피부를 압출하여 제 2차 성형체를 제조하는 제 3단계와, 상기 제 2차 성형체를 소정의 크기로 절단하는 제 4단계를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제 3단계에서, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 외피부(B)는, 제 1외피조성물로 제조되며 상기 내피부(A)의 외측면 중 어느 일측면 하나 이상을 감싸는 제 1외피부(B1)와, 제 2외피조성물로 제조되며 상기 내피부(A)의 외측면 중 나머지 일측면을 감싸는 제 2외피부(B2)를 포함하여 구성되도록 할 수 있다. 이는 상술한 바와 같이, 상기 제 2외피조성물에 의한 제 2외피부(B2)는, 내마모성과 대전방지성이 필요한 면에 형성될 수 있다. 그 외의 면은 상기 제 1외피조성물에 의한 제 1외피부(B1)가 형성될 수 있다.
본 발명에 의한 합성목재를 제조하는 시스템은, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 원료를 혼합하는 혼합기(11)와, 상기 혼합기(11)에서 혼합된 혼합물을 일정한 압력으로 용융 압출시키는 1차압출기(12)와, 상기 1차압출기(12)의 일측에 구비되어 혼합물에 결속제를 투입하는 한쌍의 싸이드 피더(13)와, 상기 1차압출기(12)를 거치며 용융된 용융물을 일정한 두께를 갖게 성형하는 압출금형(14)과, 상기 압출금형(14)을 거쳐 성형된 배출물을 일정한 크기의 펠릿 형태로 커팅하는 커팅수단(15)과, 커팅된 펠릿을 수용하는 적재수단(16)으로 구성된 컴파운드기(10)와; 상기 컴파운드기(10)에서 생성된 펠릿을 호퍼(21)를 통해 투입한 후 용융하여 어댑터(22)를 이용해 압출시키는 2차압출기(20)와; 상기 2차압출기(20)에서 압출되는 압출물을 챔버(31)를 통과시켜 빌릿(Billet) 형태로 1차성형물을 성형하는 성형기(30)와; 상기 성형기(30)를 통과한 1차성형체를 냉각시키는 냉각기(40)와; 냉각시킨 상기 1차 성형체를 인취시키는 인취기(50); 및 상기 인취기(50)에 의해 이동된 1차성형체를 일정한 길이로 절단하는 커팅기(70)를 포함하여 구성된다.
이하, 본 발명에 의한 합성목재의 제조방법의 실험예를 참고하여 상세하게 설명한다.
[ 내피 조성물 ]
폴리에틸렌수지 50중량부, 폴리프로필렌 50중량부, 목분 180중량부, 탈크 40중량부, 결합제 10중량부, UV안정제 3중량부를 혼합하여 1차압출기를 이용하여 펠릿을 제조한 후, 이를 2차 압출기를 이용하여 합성목재의 골격을 형성하는 내피부인 제 1차 성형체를 제조하였다.
[ 비교예 1 ]
폴리에틸렌수지 50중량부, 폴리프로필렌 50중량부, 목분 7중량부, 탈크 20중량부, 결합제 0.2중량부, 에틸렌-프로필렌-디엔 80중량부, 가교제 0.4중량부, UV안정제 3중량부를 혼합하여, 상기 내피조성물로 이루어진 내피부를 감싸는 외피부를 상술한 시스템으로 제조하였다.
[ 실시예 1 ]
폴리에틸렌수지 50중량부, 폴리프로필렌 50중량부, 목분 7중량부, 탈크 10중량부, 세라믹 20중량부, 결합제 0.2중량부, 에틸렌-프로필렌-디엔 80중량부, 가교제 0.4중량부, UV안정제 3중량부, 아민계 대전방지보조제 4중량부를 혼합하여, 상기 내피조성물로 이루어진 내피부를 감싸는 외피부를 상술한 시스템으로 제조하였다.
[ 실시예 2 ]
폴리에틸렌수지 50중량부, 폴리프로필렌 50중량부, 목분 7중량부, 탈크 10중량부, 세라믹 20중량부, 결합제 0.2중량부, 에틸렌-프로필렌-디엔 80중량부, 가교제 0.4중량부, UV안정제 3중량부, 대전방지수지 10중량부, 아민계 대전방지보조제 4중량부를 혼합하여, 상기 내피조성물로 이루어진 내피부를 감싸는 외피부를 상술한 시스템으로 제조하였다.
[ 실시예 3 ]
폴리에틸렌수지 50중량부, 폴리프로필렌 50중량부, 목분 7중량부, 탈크 10중량부, 결합제 0.2중량부, 에틸렌-프로필렌-디엔 80중량부, 가교제 0.4중량부, UV안정제 3중량부, 대전방지수지 10중량부를 혼합하여, 상기 내피조성물로 이루어진 내피부를 감싸는 외피부를 상술한 시스템으로 제조하였다.
[ 실시예 4 ]
폴리에틸렌수지 50중량부, 폴리프로필렌 50중량부, 목분 7중량부, 탈크 10중량부, 결합제 0.2중량부, 에틸렌-프로필렌-디엔 80중량부, 가교제 0.4중량부, UV안정제 3중량부, 대전방지수지 20중량부를 혼합하여, 상기 내피조성물로 이루어진 내피부를 감싸는 외피부를 상술한 시스템으로 제조하였다.
개선외피 조성물 기존
외피
조성물		 내피
조성물
실시예1 실시예2 실시예3 실시예4
PE 50 50 50 50 50 50
PP 50 50 50 50 50 50
목분 7 7 7 7 7 180
탈크 10 10 10 10 20 40
결합제 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 10
EPDM 80 80 80 80 80 -
가교제 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 -
UV안정제 3 3 3 3 3 3
대전방지수지 - 10 10 20 - -
마모개선제(세라믹) 20 20 - - - -
대전방지보조제(아민계) 4 4 - - - -
1. 가교제 : 과산화물
2. 대전방지수지 : 술폰산염화합물 또는 금속화합물 함유한 열가소성 수지
3. 세라믹 : 입자크기 12㎛인 세라믹 분말
4. 실리카 : 입자크기 7㎛인 실리카 분말
5. 대전방지보조제 : 아민계화합물
이하, 표 2에서는 상술한 방법으로 제조되는 비교예와 실시예 1 내지 6의 합성목재의 물성의 측정결과를 나타낸 것이다.
실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 기존
외피
내마모성 (mg/1000revs) 46 45 48 47 50
대전방지성(Ω/sq) 1012 109 1012 1010 1014
내후성(E) 5.2 5.1 5.1 5.1 5.4
<측정방법>
1. 내마모성 (mg/1000revs)은 ASTM D4060 방법으로 측정하였다.
2. 표면저항인 대전방지성(Ω/sq)은 ASTM D 257방법으로 측정하였다.
3. 내후성(△E)은 KS ISO 4892-2 A법 조건으로 2000시간까지 시험하여 색차변화(△E)를 측정하였다.
측정결과, 내마모성의 경우 수치가 낮을수록 우수한데, 기존외피에 비하여, 실시예 1 내지 4가 모두 우수한 것을 확인할 수 있으며, 실시예 1 및 실시예 2가 가장 우수한 것을 확인할 수 있으며, 대전방지보조제와 마모개선제 특히 세라믹이 혼입되어 있는 것에 기인하는 것으로 보인다.
그리고, 표면저항의 경우 109 내지 1013 Ω/sq 일 때 대전방지성을 가지는데, 실시예 1 내지 4의 경우 모두 대전방지성을 가지는 것으로 보인다.
그리고, 내후성은 수치가 낮을수록 우수한데, 실시예 2 내지 실시예 4가 모두 5.1로 가장 낮은 것으로 확인되며, 결과적으로, 실시예 2의 물성이 가장 우수한 것으로 확인된다.
이와 같이, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 청구범위에 의하여 나타나며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
A: 내피부 B: 외피부
B1: 제 1외피부 B2: 제 2외피부
10: 1차 압출기 11: 혼합기
12: 사이드피더 13: 압출금형
14: 커팅수단 15: 적재수단
P: 펠렛 20: 2차 압출기
21: 호퍼/투입기 30: 성형기
40: 냉각기 50: 인취기
60: 삼중압출성형기 61: 투입기 1
62: 투입기 2 70: 커팅기

Claims (8)

  1. 내피조성물로 제조되어 합성목재의 골격을 형성하는 내피부와, 외피조성물로 제조되고 상기 내피부의 외측면 중 어느 일측면 하나 이상을 감싸는 외피부를 포함하여 구성되고,
    상기 내피조성물은,
    폴리올레핀계 수지, 목분, 결합제, UV안정제를 포함하여 구성되고,
    상기 외피조성물은,
    열가소성 수지, 결합제, 고무, 가교제, 마모개선제, UV안정제, 대전방지수지 및 대전방지보조제를 포함하여 구성되고,
    상기 대전방지수지는,
    표면저항이 103 내지 1014 Ω/sq 이하이면서 내마모성이 40 내지 50mg 미만인 열가소성 수지류 및 그들의 공중합체 중 하나 이상을 포함하고,
    상기 외피조성물의 혼합물은 표면저항이 109 내지 1013 Ω/sq 이고,
    상기 외피조성물에서,
    폴리에틸렌수지 50중량부, 폴리프로필렌 50중량부, 목분 7중량부, 탈크 10중량부, 세라믹 20중량부, 결합제 0.2중량부, 에틸렌-프로필렌-디엔 80중량부, 가교제 0.4중량부, UV안정제 3중량부, 대전방지수지 10중량부, 아민계 대전방지보조제 4중량부를 혼합하는 것을 특징으로 하는 내마모성 및 대전방지성이 우수한 합성목재의 제조방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 마모개선제는 무기필러와 마모 성능을 높이는 경도 높은 무기필러가 있으며, 경도 높은 무기필러는 평균입자가 0.001 내지 100㎛미만인 세라믹, 실리카, 다이아몬드 분말, 금속산화물, 금속수산화물 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 내마모성 및 대전방지성이 우수한 합성목재의 제조방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 내피조성물 및 상기 외피조성물에는,
    목분이 더 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 내마모성 및 대전방지성이 우수한 합성목재의 제조방법.
  6. 내피조성물로 제조되어 합성목재의 골격을 형성하는 내피부와, 외피조성물로 제조되며 상기 내피부의 외측면 중 어느 일측면 하나 이상을 감싸는 외피부를 포함하여 구성되고, 상기 외피부는 제 1외피조성물로 제조되며 상기 내피부의 외측면 중 어느 일측면 하나 이상을 감싸는 제 1외피부와, 제 2외피조성물로 제조되며 상기 내피부의 외측면 중 나머지 일측면을 감싸는 제 2외피부를 포함하여 구성되며,
    상기 내피조성물은,
    폴리올레핀계 수지, 목분, 결합제, UV안정제를 포함하여 구성되고,
    상기 제 1외피조성물은,
    폴리올레핀계 수지, 마모개선제, 결합제, 올레핀계 공중합체 고무, 가교제, UV안정제를 포함하여 구성되며,
    상기 제 2외피조성물은,
    폴리올레핀계 수지, 결합제, 올레핀계 공중합체 고무, 가교제, UV안정제, 대전방지수지, 마모개선제, 대전방지보조제를 포함하여 구성되고,
    상기 대전방지수지는,
    표면저항이 103 내지 1014 Ω/sq 이하이면서 내마모성이 40 내지 50mg 미만인 열가소성 수지류 및 그들의 공중합체 중 하나 이상을 포함하고,
    상기 제 2외피조성물의 혼합물은 표면저항이 109 내지 1013 Ω/sq 이고,
    상기 제 2외피조성물에서,
    폴리에틸렌수지 50중량부, 폴리프로필렌 50중량부, 목분 7중량부, 탈크 10중량부, 세라믹 20중량부, 결합제 0.2중량부, 에틸렌-프로필렌-디엔 80중량부, 가교제 0.4중량부, UV안정제 3중량부, 대전방지수지 10중량부, 아민계 대전방지보조제 4중량부를 혼합하는 것을 특징으로 하는 내마모성 및 대전방지성이 우수한 합성목재의 제조방법.
  7. 내피조성물을 1차 압출기를 이용하여 펠렛을 형성하는 제 1단계;
    상기 펠렛을 2차 압출기를 이용하여 합성목재의 골격을 형성하는 내피부인 제 1차 성형체를 제조하는 제 2단계;
    상기 내피부인 제 1차 성형체의 표면에 외피조성물을 이용하여 외피부를 압출하여 제 2차 성형체를 제조하는 제 3단계;
    상기 제 2차 성형체를 소정의 크기로 절단하는 제 4단계;
    를 포함하여 구성되고,
    상기 제 3단계에서,
    상기 외피부는, 제 1외피조성물로 제조되며 상기 내피부의 외측면 중 어느 일측면 하나 이상을 감싸는 제 1외피부와, 제 2외피조성물로 제조되며 상기 내피부의 외측면 중 나머지 일측면을 감싸는 제 2외피부를 포함하여 구성되고,
    상기 내피조성물은,
    폴리올레핀계 수지, 목분, 결합제, UV안정제를 포함하여 구성되고,
    상기 제 1외피조성물은,
    폴리올레핀계 수지, 마모개선제, 결합제, 올레핀계 공중합체 고무, 가교제, UV안정제를 포함하여 구성되며,
    상기 제 2외피조성물은,
    폴리올레핀계 수지, 결합제, 올레핀계 공중합체 고무, 가교제, UV안정제, 대전방지수지, 마모개선제, 대전방지보조제를 포함하고,
    상기 대전방지수지는,
    표면저항이 103 내지 1014 Ω/sq 이하이면서 내마모성이 40 내지 50mg 미만인 열가소성 수지류 및 그들의 공중합체 중 하나 이상을 포함하고,
    상기 제 2외피조성물의 혼합물은 표면저항이 109 내지 1013 이고,
    상기 제 2외피조성물에서,
    폴리에틸렌수지 50중량부, 폴리프로필렌 50중량부, 목분 7중량부, 탈크 10중량부, 세라믹 20중량부, 결합제 0.2중량부, 에틸렌-프로필렌-디엔 80중량부, 가교제 0.4중량부, UV안정제 3중량부, 대전방지수지 10중량부, 아민계 대전방지보조제 4중량부를 혼합하는 것을 특징으로 하는 내마모성 및 대전방지성이 우수한 합성목재의 제조방법.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101107057B1 (ko) * 2011-09-20 2012-01-25 주식회사 테크유니온 이중 구조의 친환경 합성목재

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KR101107057B1 (ko) * 2011-09-20 2012-01-25 주식회사 테크유니온 이중 구조의 친환경 합성목재

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