KR101952019B1 - 폴리스티렌수지를 이용한 가구 구조용 프레임의 제조방법 및 이를 통해 얻어진 가구 구조용 프레임 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폴리스티렌수지를 이용한 가구 구조용 프레임의 제조방법 및 이를 통해 얻어진 가구 구조용 프레임에 관한 것으로 원목을 대체하면서도 친환경적이며 원목에 비해 상대적으로 저렴한 폴리스티렌수지를 이용해 제조하기 위하여, 폴리스티렌수지와 섬유보강재를 1차 혼합하여 마스터배치를 제조하는 제1단계, 상기 마스터배치를 주원료인 폴리스티렌수지와 바이오 세라믹 및 첨가제와 2차 혼합하여 배합원료를 제조하는 제2단계, 상기 제2단계의 배합원료를 용융 및 발포하는 제3단계, 상기 용융 및 발포된 배합원료를 금형에 투입하여 성형물을 성형하는 제4단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 폴리스티렌수지를 이용한 가구 구조용 프레임의 제조방법과 그 방법으로 제조된 가구 구조용 프레임을 제공한다.

Description

폴리스티렌수지를 이용한 가구 구조용 프레임의 제조방법 및 이를 통해 얻어진 가구 구조용 프레임 {MANUFACTURING METHOD OF FRAME USING POLYSTYRENE FOR A FURNITURE STRUCTURE AND THE FRAME MANUFACTURED USING THE SAME}

본 발명은 폴리스티렌수지를 이용한 가구 구조용 프레임의 제조방법 및 이를 통해 얻어진 가구 구조용 프레임에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 성형성이 우수하고 내곰팡이성, 친환경성 등이 우수하여 목재를 대체할 수 있는 폴리스티렌(PS; Polystyrene)수지를 사용하여 침대, 옷장, 책상과 같은 가구의 구조용으로 사용하는 프레임을 제조하는 방법 및 이를 통해 얻어진 가구 구조용 프레임에 관한 것이다.

일반적으로 가정 내에 구비되는 침대, 옷장, 책상 등은 친환경적일 뿐만 아니라 고급스러운 분위기를 연출할 수 있는 점에서 원목이 선호된다.

이와 같은 원목을 이용한 가구는 침대의 메트리스 지지용 구조체나 옷장이나 책상의 구조용 보드 즉, 가구용 구조용 프레임으로 사용시 안정적이며 환경호르몬의 배출 위험이 없다.

한편, 원목가구는 공개특허 제10-2012-0038593호 등에 제안된 바와 같이 원목을 이용하여 가구 제작시 원목 표면의 도료에 포함된 음이온 세라믹 분말에 의해 음이온 및 원적외선을 방사토록 하여 인체에게 유익함을 주고 있지만, 고가일 뿐만 아니라 산림 훼손 등의 문제가 있다.

이에 원목을 대체하기 위해 PB(Particle Board), MDF(Medium Density Fiberboard) 등이 사용되고 있다. PB는 원목으로 목재를 생산하고 부분을 작은 조각으로 부수어 접착제를 사용하여 고온고압으로 압착시킨 것으로 휘거나 뒤틀림이 비교적 적어 원목의 단점을 보완할 수 있으며 크기나 모양을 원하는대로 다양하게 성형이 가능하며, MDF는 목재의 섬유질을 쪄 부드럽게 만든 후 요소 수지 접착제 및 왁스를 배합하고 고압성형한 것으로 목재를 작은 조각을 내어 접착시키는 PB보다 더 입자가 작아 단단하게 결합하여 내구성이 좋고 재질이 부드럽고 밀도가 정밀해 가공이 용이하다.

그런데 이상의 PB, MDF 등은 순수 원목 제품을 사용하는 경우에 비해 최대 1/3 정도로 제조원가를 절감할 수 있는 장점이 있으나, PB, MDF 소재는 화려한 접착시트로 포장된 외관과 달리 내부에는 바인더와 톱밥으로 채워져 있어 근본적으로 유해성 물질이 제거될 수 없으며, 내부 곰팡이 발생에 취약하다.

또한 PB, MDF 등으로 제조된 가구는 폼알데하이드가 틈새를 통해 서서히 방출되기 때문에 쉽게 감소하지 않으며, 장시간 실내공기를 오염시킬 경우 암을 유발하거나 여성 불임의 원인이 될 수 있다.

특히 폼알데하이드는 새집증후군의 원인으로 지목되는 물질로 미국 환경보호국(EPA)과 국제암연구소(IARC)에 의해 발암물질로 지정되어 있으며 발암 방출량이 최소로 감소하기까지 약 4.4년이 소요된다.

아울러 PB, MDF 등의 소재는 추후 재활용도 불가능해 이들 소재로 이루어진 가구가 사용중 파손되는 경우 폐기해야 하므로 2차 환경 오염을 유발하는 문제점도 있다.

따라서 이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 원목을 대체하면서도 친환경적이며 원목에 비해 상대적으로 저렴한 폴리스티렌(PS; Polystyrene)수지를 이용해 제조되는 가구 구조용 프레임의 제조방법 및 이를 통해 얻어진 가구 구조용 프레임을 제공하는데 목적이 있다.

특히 본 발명은 가구 구조용으로 사용할 수 있도록 휨강도를 확보하여 제조되는 가구 구조용 프레임의 제조방법 및 이를 통해 얻어진 가구 구조용 프레임을 제공하는데 목적이 있다.

이와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은;

폴리스티렌수지와 섬유보강재를 1차 혼합하여 마스터배치를 제조하는 제1단계; 상기 마스터배치를 주원료인 폴리스티렌수지와, 바이오 세라믹 및 첨가제와 2차 혼합하여 배합원료를 제조하는 제2단계; 상기 제2단계의 배합원료를 용융 및 발포하는 제3단계; 상기 용융 및 발포된 배합원료를 금형에 투입하여 성형물을 성형하는 제4단계;로 구성되는 것을 특징으로 하는 폴리스티렌수지를 이용한 가구 구조용 프레임의 제조방법을 제공한다.

이때, 상기 마스터배치는 폴리스티렌수지와 섬유보강재인 케냐프(Kenaf)가 9 : 0.8 ~ 1.2의 중량비율로 혼합된 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 제2단계에서 주원료인 폴리스티렌수지 100 중량부를 기준으로, 마스터배치 10 ~ 30 중량부와, 바이오 세라믹 6 ~ 7.5 중량부와, 상기 첨가제로서 상용화제 및 발포제 6 ~ 7.5 중량부를 혼합하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 상용화제와 발포제는 9 : 1의 중량비율로 혼합한 것을 특징으로 한다.

아울러 상기 성형물은 몸체 하부에 길이방향으로 하향 돌출되는 요철이 연속적으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 제4단계 후, 성형물을 냉각하는 제5단계; 및 상기 제5단계를 수행한 성형물은 표면에 전사지를 전사하는 제6단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 제4단계 후, 성형물의 표면 냉각 전에 요철이 형성된 롤러를 이용하여 성형물을 가압하여 표면 문양층을 형성하는 제7단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명은, 이상의 방법에 의해 얻어진 가구 구조용 프레임도 제공한다.

본 발명은 폴리스티렌수지를 주원료로 폴리스티렌수지를 사용하면서도 충분한 휨강도를 확보하여 원목을 대체하면서도 친환경적이며 원목에 비해 상대적으로 저렴한 가구 구조용 프레임을 제조할 수 있다.

아울러, 본 발명에 따른 가구 구조용 프레임은 강도 향상을 위해 섬유보강재를 사용하면서도 포름알데히드, 곰팡이, 중금속 등 유해물질이 실내 공간에서 생활하는 인체에 영향을 주지 못하도록 차단함은 물론 가구의 쾌적성도 향상시키는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 폴리스티렌수지를 이용한 가구 구조용 프레임의 제조 공정도이다.
도 2는 본 발명에 따른 폴리스티렌수지를 이용한 가구 구조용 프레임의 사진이다.
도 3은 본 발명에 따른 폴리스티렌수지를 이용한 가구 구조용 프레임의 "천연섬유 혼합 10%보드"에 관한 한국화학융합시험연구원의 물성 시험성적서이다.
도 4는 본 발명에 따른 폴리스티렌수지를 이용한 가구 구조용 프레임의 "천연섬유 혼합 20%보드"에 관한 한국화학융합시험연구원의 물성 시험성적서이다.
도 5는 본 발명에 폴리스티렌수지를 이용한 가구 구조용 프레임의 "천연섬유 혼합 20%보드"에 관한 한국화학융합시험연구원의 폼알데하이드 방산량 시험성적서이다.
도 6a 및 6b는 본 발명에 폴리스티렌수지를 이용한 가구 구조용 프레임의 "천연섬유 혼합 20%보드"에 관한 한국의류시험연구원의 항곰팡이 시험성적서이다.
도 7a 및 7b는 본 발명에 폴리스티렌수지를 이용한 가구 구조용 프레임의 "천연섬유 혼합 20%보드"에 관한 한국의류시험연구원의 중금속 함량 시험성적서이다.

이하 본 발명에 따른 폴리스티렌수지를 이용한 가구 구조용 프레임의 제조방법 및 이를 통해 얻어진 가구 구조용 프레임을 첨부된 도면을 참고로 하여 상세히 기술되는 실시 예들에 의해 그 특징들을 이해할 수 있을 것이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 실시 예들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1에 의하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 폴리스티렌수지를 이용한 가구 구조용 프레임은 PS(Polystyrene) 수지를 이용하여 침대, 옷장, 책상과 같은 가구의 구조용으로 제조된다.

우선 폴리스티렌(PS; Polystyrene)수지는 스티렌의 라디칼 중합으로 얻어지는 비결정성의 고분자로 무색 투명하고 끓는점 145℃인 열가소성 수지로 성형성이 우수하고 내약품성, 착색성 등이 우수하고, 수지의 특성상 수분에 강하고 내구성이 우수하며, VOC 방출량이 없어 목재 대체 제품으로 건축물 실내외 및 식품용기, 포장재, 장남감 등 생활용품에 폭넓게 사용된다.

특히 폴리스티렌수지는 가볍고, 무미·무취·무독성 및 우수한 절연성을 지니고 있으며, 용융시의 열안정성과 유동성이 양호하고, 성형수축률이 적어 성형가공성이 우수한 특징이 있다. 보통 일반용 폴리스티렌수지(GPPS), 내충격성 폴리스티렌수지(HIPS), 발포성 폴리스티렌수지(EPS)로 나뉘며, 특수 첨가제를 첨가하여 사용하기도 한다. 일반용 폴리스티렌은 투명성을 가진 견고하고 강성이 있는 소재이고, 내충격성 폴리스티렌은 스티렌에 폴리부타디엔(고무류)을 중합시켜서 제조된 반강성 소재이며, 발포폴리스티렌수지는 폴리스 티렌을 발포제의 작용으로 팽창시킨 것으로 체적의 98%가 공기이고 2%가 수지인 자원절약형 소재이다.

본 발명은 이러한 폴리스티렌수지에 기능성 세라믹 소재 등을 이용하여 탈취, 항곰팡이 성능을 부여하여 쾌적성을 확보하고, 기존 제품 대비 동등 이상의 휨강도를 갖기 위해 섬유 보강재, 발포제, 상용화제, 바이오세라믹 등을 사용하고, 설계구조의 디자인을 통해 가구 구조용 프레임을 제조한다.

이와 같은 본 발명은 폴리스티렌수지와 섬유보강재를 1차 혼합하여 마스터배치를 제조하는 단계(S1); 상기 마스터배치를 주원료인 폴리스티렌수지, 바이오 세라믹, 발포제, 상용화제와 2차 혼합하여 배합원료를 제조하는 단계(S2); 상기 제2단계(S2)의 배합원료를 용융 및 발포하는 단계(S3); 상기 용융 및 발포된 배합원료를 금형에 투입하여 성형물을 성형하는 단계(S4); 상기 성형물을 냉각하는 단계(S5);로 구성된다.

이때, 본 발명의 폴리스티렌수지를 이용한 가구 구조용 프레임을 제조하기 위한 배합원료는 주원료로 폴리스티렌수지 100 중량부를 기준으로, 마스터배치 10 ~ 30 중량부와, 바이오 세라믹 6 ~ 7.5 중량부와, 상용화제 및 발포제 등의 첨가제 6 ~ 7.5 중량부를 혼합한다.

이때, 마스터배치는 폴리스티렌수지와 섬유보강제가 9 : 0.8 ~ 1.2 바람직하게는 9 : 1의 중량비율로 혼합된다.

이하, 본 발명의 각 공정을 구체적으로 설명한다.

우선 상기 단계(S1)는 폴리스티렌수지와 섬유보강재를 1차 혼합하여 마스터배치를 제조하는 단계로서, 성형물을 제조시 휨 강도를 보강하기 위하여 섬유보강재를 폴리스티렌수지에 1차로 혼합하여 제조된다.

이때, 섬유보강재는 케냐프(Kenaf), 야자섬유 등의 천연섬유를 사용할 수 있으나, 제폼 성형시 천연섬유의 Aspect ratio, 밀도, 조성, 구조 등이 영향을 미치고 보다 높은 강도를 얻기 위해 섬유의 균일성, 장섬유, 수지와의 상용성 등의 중요한 요소를 고려하여 케냐프(Kenaf)를 사용함이 바람직하다.

이 경우 마스터배치의 제조시 폴리스티렌수지와 섬유보강제를 9 : 1 즉 케냐프 함량을 10 wt%를 초과하여 예를 들어 20 wt%를 혼합하는 경우 섬유의 특성상 무게 대비 부피 증가와 압출시 벤트에서 수증기의 발생량이 많아져 이를 적절히 제거할 수 있는 벤트 펌프와의 연결이 필요하고 혼합이 잘 되지 않은 상태로 토출되므로 바람직하지 않다.

따라서 마스터배치는 폴리스티렌수지와 섬유보강제를 9 : 1의 중량비율로 혼합하여 제조함이 바람직하다.

다음으로 상기 단계(S2)는 상기 마스터배치에 주원료로서 폴리스티렌수지와, 그외 기능 향상을 위한 바이오 세라믹, 발포제, 상용화제를 2차 혼합하여 배합원료를 제조하는 단계로서, 특성상 수분에 강하고 내구성이 우수하며 VOC 방출량이 없어 목재 대체용으로 사용되는 주원료인 폴리스티렌수지 100 중량부를 기준으로, 성형물을 제조시 휨 강도를 보강하기 위한 마스터배치 10 ~ 30 중량부와, 항곰팡이 및 탈취 성능 확보를 위한 바이오 세라믹 6 ~ 7.5 중량부와, 상용화제 및 발포제 등의 첨가제 6 ~ 7.5 중량부를 배합한다.

이때, 상기 바이오세라믹의 배합으로 검은 곰팡이, 푸른 곰팡이 등에 대한 항곰팡이 특성과, 생활악취 등에 대한 탈취력을 확보하여 가구의 쾌적성을 향상시킬 수 있다.

또한 상기 첨가제로서 상용화제는 폴리스티렌수지와 섬유보강제인 케냐프 그리고 바이오세라믹의 결합력을 높여주기 위한 것이고, 상기 발포제는 폴리스티렌수지의 발포를 위한 것이다.

이때 상기 상용화제는 반응성기를 포함하고 있는 고분자수지로 말레산무수물(Maleic anhydride), 아세트산무수물(acetic anhydride) , 숙신산무수물(succinic anhydride), 프탈산무수물(phthalic anhydride)과 같은 극성 반응성기를 갖고 있어야 하며, 용융압출 공정시 섬유표면의 하이드록시 그룹과(-OH)와 반응을 통해 결합하여 매트릭스 수지에 고착화시키는 역할을 수행할 수 있어야 한다. 이때 위 반응성기를 포함하는 상용화제의 수지 종류로는 매트릭스 수지와 동일한 PS수지가 바람직하며, PE수지 등을 사용함도 가능하다. 이 경우 상용화제는 PE-MAH 계열의 OREVAC(R) 18910 또는 CRAY VALLEY의 SMA(R) 계열의 제품을 사용할 수 있으며 이 경우 CRAY VALLEY의 SMA(R) 계열의 제품을 사용함이 더 바람직하다.

상기 발포제(Blowing Agent)는 화학발포제의 일종인 무기발포제 중조(NaHCO3)를 사용한다. 여기에서, 발포란 플라스틱과 고무(Rubber)의 구조물에 발포제를 배합하여 일정한 온도, 압력, 시간 하에서 가스를 발생시켜 셀(Cell)이 형성된 발포체를 만드는 것을 뜻한다. 이러한 발포는 제품의 경량화, 쿠션성, 부양성, 흡수성, 장식성, 촉감성, 원가절감, 치수안정성 등을 목적으로 한다. 화학발포제는 중조(NaHCO3) 등의 무기발포제와 ADAC, OBSH, TSH 등과 같은 유기발포제가 있으며, 대부분 유기발포제가 사용되고 있다. 하지만, 본 발명에서는 인체 무해성과 발포 촉진성을 높이기 위하여 무기발포제인 중조를 분말형태로 첨가 배합하여 사용하는 것이 보다 바람직하다.

이와 같은 상용화제는 5.1 ~ 7.3 중량부를 혼합하고, 발포제는 주원료인 폴리스티렌수지 100 중량부를 기준으로 0.2 ~ 0.9 중량부를 사용한다. 바람직하게는 상용화제와 발포제를 9 : 1의 중량비율로 혼합한다.

다음으로 상기 단계(S3)는 상기 제2단계의 배합원료를 용융 및 발포하는 단계로서 폴리스티렌수지의 용융 온도는 100~180℃이고, 발포 온도는 145 ~ 170℃ 이다.

그리고 상기 단계(S4)는 상기 용융 및 발포된 배합원료를 금형에 투입하여 성형물을 성형하는 단계로서, 상기와 같이 원료가 배합되면 이를 압출기에 투입하여 압출기 내부의 고열에 의해 용융되도록 하고, 용융된 원료는 자체 무게와 압출기 내부에 위치한 스크류가 회전함으로써 금형 안으로 압출되어진다. 이때 압출온도가 200℃ 이상이 될 경우 원료가 분해되어 성질이 변하게 되므로, 용융온도는 100 ~ 180℃를 유지함이 바람직하다.

이 경우 성형물은 그 단면 구조에 따른 최대 굴곡 하중 차이 발생할 수 있으며, 이에 생산효율 및 가격경쟁력이 있는 구조(형태)와 물성(굴곡 하중)의 연관성을 고려하여 수지투입량을 최소화하고 최대 굴곡 하중을 갖도록 함이 바람직하다. 이에 도 2에 도시된 바와 같이 성형물(1)의 몸체(10) 하부에는 길이방향으로 하향 돌출되는 요철(20)을 연속적으로 형성한다. 이 경우 요철(20)은 적어도 2곳 이상 형성함이 바람직하다.

상기 단계(S5)는 성형이 완료된 상기 성형물의 규격을 안정시킬 수 있도록 냉각조에서 1~10℃의 정제수에 의해 냉한다.

그리고 상기 단계(S5)를 수행한 성형물은 표면에 나무 질감 등의 표현을 위한 전사지를 전사하거나, 상기 단계(S4)에서 성형물을 성형(특히 압출 성형) 직후 표면이 냉각되기 전에 목재질감의 요철이 형성된 롤러를 이용하여 성형물을 가압하여 표면 문양층을 형성하는 단계(S6);를 더 수행할 수 있으며, 이를 통해 가구 구조용 프레임을 완성한다.

[실시 예]

이상의 가구 구조용 프레임 제조를 위한 배합원료의 상대적인 함량 비율에 따라 다음의 표 1에서와 같은 상관관계를 얻을 수 있으므로 그 특성을 반영하여 최적의 혼합비율을 선정한다.

	가격	휨강도	나사못 유지력	항곰팡이, 탈취력
발포제(고함량)	하락	하락	하락	-
발포제(저함량)	상승	상승	상승	-
세라믹 필러(고함량)	상승	하락	하락	상승
세라믹 필러(저함량)	하락	상승	상승	하락
섬유 보강재(고함량)	상승	상승	상승	-
-> 재품구조에 따른 각 요소간 최적구간(배합비) 설정

이와 같은 본 발명의 폴리스티렌수지를 이용한 가구 구조용 프레임을 제조하기 위한 배합원료의 실시 예에 따른 시편의 배합비(무게비)는 다음의 표 1과 같다.

실시 예	폴리스티렌수지	마스터배치	바이오세라믹	상용화제/발포제 등 첨가제
배합 1(#1)	80	10	5	5
배합 2(#2)	70	20	5	5

가구 구조용 프레임 제조를 위한 폴리스티렌수지 100 중량부를 기준으로, 마스터배치 10 ~ 30 중량부와, 바이오 세라믹 6 ~ 7.5 중량부와, 상용화제 및 발포제 등의 첨가제 6 ~ 7.5 중량부의 혼합 범위 내에서, 시제품 제작을 위해 상기 표 2에서와 같은 배합 #1 및 #2에서와 같은 중량비로 혼합하여 시편을 압출 성형한다.

즉, 시편은 배합 1(#1)에 따라 폴리스티렌수지 : 마스터배치 : 바이오 세라믹 : 상용화제 및 발포제 등의 첨가제를 80 : 10 : 5 : 5의 중량비율(%)로 혼합하여 제조하고, 배합 2(#2)에 따라 폴리스티렌수지 : 마스터배치 : 바이오 세라믹 : 상용화제 및 발포제 등의 첨가제를 70 : 20 : 5 : 5의 중량비율(%)로 혼합하여 제조한다.

이 경우 제조한 시편은 침대 프레임용으로 사용하기 위한 것으로 도 2에 도시된 바와 같이 필요한 너비 150 mm으로 결정한 후 휨 하중에 지지력을 높이기 위해 총 요철 개수를 4개로 정하고, 가로×세로×두께는 65×3000×15mm로 하고 요철 두께를 15 mm로 하여 압출량에 따른 일정한 성형이 비교적 용이하게 설계하여 제조하였다.

이때, 시편은 도 3에 도시된 바와 같이 마스터배치를 전체 중량 대비 10 % 혼합한 배합 1(#1)을 "천연섬유 혼합 10%보드"라는 시료명으로 하고, 도 4에 도시된 바와 같이 마스터배치를 전체 중량 대비 20 % 혼합한 배합 2(#2)을 "천연섬유 혼합 20%보드"라는 시료명으로 하여 한국화학융합시험연구원에 의뢰하여 물성 분석(휨 강도, 나사못 유지력)을 얻었다.

이는 표 3에서와 같이 시험결과 배합 1, 2의 시편에 따라서 25 ~ 29 MPa의 휨 강도를 나타내었고, 특히 해당 시험결과 휨 강도 시편간의 편차가 적고 나사못 유지력이 2000N 이상으로 측정되어 기준결과를 크게 상회하는 결과를 얻었다.

	보강 전	#1(보강 후)	#2(보강 후)
휨 강도(MPa)	15	25.7	28.0
나사못 유지력(N)	487	2005	2221

한편, 제조된 시료가 항곰팡이 등의 성능에 대한 목표를 달성하는지 여부를 확인하기 위해 폼알데하이드 방산량, 중금속 함량, 항곰팡이 시험을 실시하였다. 이 경우 마스터배치를 전체 중량 대비 10 % 혼합한 배합 1(#1)한 경우보다 마스터배치를 전체 중량 대비 20 % 혼합한 배합 2(#2)의 경우가 천연섬유인 케냐프를 더 많이 포함하고 있음은 자명하다.

이에 천연섬유 등과 같은 목질계의 소재가 포함되는 경우 곰팡이 등의 발생 가능성, 중금속 오염 등이 더 높게 존재할 수 있으므로 상대적으로 마스터배치가 많이 포함된 시료에서의 성능 확보가 가능한지만 확인하기로 하였다.

이상의 조건에 따라 마스터배치를 전체 중량 대비 20 % 혼합한 배합 2(#2)의 경우만을 "천연섬유 혼합 20%보드"라는 시료명으로 하여 시험한 결과는 도 5 내지 도 7에서와 같다.

구체적으로 살펴보면, 도 5은 마스터배치를 전체 중량 대비 20 % 혼합한 배합 2(#2)을 "천연섬유 혼합 20%보드"라는 시료명으로 하여 한국화학융합시험연구원에 의뢰하여 폼알데하이드 방산량 시험(KS M 1998)을 실시한 결과 0.1 mg/L 미만으로 검출되었으므로 매우 효과적임을 확인하였다. 그리고 도 6은 마스터배치를 전체 중량 대비 20 % 혼합한 배합 2(#2)을 "천연섬유 혼합 20%보드"라는 시료명으로 하여 한국의류시험연구원에 의뢰하여 항곰팡이 시험(ASTM G 21-13: 2013)을 실시한 결과 '등급 0(None)'임을 확인하였다. 또한 도 7은 마스터배치를 전체 중량 대비 20 % 혼합한 배합 2(#2)을 "천연섬유 혼합 20%보드"라는 시료명으로 하여 한국의류시험연구원에 의뢰하여 중금속 함량 시험(EL252-2004/5/2015-80) 을 실시한 결과 카드뮴(Cd)의 함량은 5 mg/kg 미만, 납(Pb)의 함량은 10 mg/kg 미만, 크롬(CrVl)의 함량은 1 mg/kg 미만, 수은(Hg)의 함량은 1 mg/kg 미만으로 모두 매우 효과적임을 확인하였다.

이와 같이 본 발명에 따른 "천연섬유 혼합 20%보드"에서도 우수한 특성을 가지는 바 이보다 적은 첨유섬유가 혼합된 "천연섬유 혼합 10%보드"는 더 우수한 폼알데하이드 방산량, 중금속 함량, 항곰팡이 시험 결과를 얻을 수 있음은 자명하다.

이로써, 본 발명에 따른 폴리스티렌수지를 이용한 가구 구조용 프레임은 가구용으로 사용하기 적합한 휨강도를 얻을 수 있을 뿐만 아니라 포름알데히드, 곰팡이 중금속 등 유해물질이 실내 공간에서 생활하는 인체에 영향을 주지 못하도록 하는 차단기능을 가지며 가구의 쾌적성을 향상시킴을 확인할 수 있다.

이상과 같이 본 발명의 실시 예에 대하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시 예와 실질적으로 균등의 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 미친다.

1: 성형물 10: 몸체
20: 요철

Claims (8)

1. 폴리스티렌수지와 섬유보강재를 1차 혼합하여 마스터배치를 제조하는 제1단계; 상기 마스터배치를 주원료인 폴리스티렌수지와, 바이오 세라믹 및 첨가제와 2차 혼합하여 배합원료를 제조하는 제2단계; 상기 제2단계의 배합원료를 용융 및 발포하는 제3단계; 상기 용융 및 발포된 배합원료를 금형에 투입하여 성형물을 성형하는 제4단계;로 구성되고,
   상기 마스터배치는 폴리스티렌수지와 섬유보강재인 케냐프(Kenaf)가 9 : 0.8 ~ 1.2의 중량비율로 혼합되고,
   상기 제2단계에서 주원료인 폴리스티렌수지 100 중량부를 기준으로, 마스터배치 10 ~ 30 중량부와, 바이오 세라믹 6 ~ 7.5 중량부와, 상기 첨가제로서 상용화제 및 발포제 6 ~ 7.5 중량부를 혼합하는 것을 특징으로 하는 폴리스티렌수지를 이용한 가구 구조용 프레임의 제조방법.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 상용화제와 발포제는 9 : 1의 중량비율로 혼합한 것을 특징으로 하는 폴리스티렌수지를 이용한 가구 구조용 프레임의 제조방법.
   
3. 제 1항에 있어서,
   상기 성형물은 몸체 하부에 길이방향으로 하향 돌출되는 요철이 연속적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 폴리스티렌수지를 이용한 가구 구조용 프레임의 제조방법.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 제4단계 후, 성형물을 냉각하는 제5단계; 및
   상기 제5단계를 수행한 성형물은 표면에 전사지를 전사하는 제6단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리스티렌수지를 이용한 가구 구조용 프레임의 제조방법.
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 제4단계 후, 성형물의 표면 냉각 전에 요철이 형성된 롤러를 이용하여 성형물을 가압하여 표면 문양층을 형성하는 제7단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리스티렌수지를 이용한 가구 구조용 프레임의 제조방법.
   
6. 제 1항 내지 제 5항 중의 어느 한 항의 방법에 의해 얻어진 가구 구조용 프레임.
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