KR102016880B1 - 폐자원의 재활용을 통한 친환경 합성목재 제조방법 - Google Patents

폐자원의 재활용을 통한 친환경 합성목재 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르면, (a) 목분, 폴리올레핀 수지, 유기성 폐기물 및 안정제의 혼합물을 제조하는 단계; (b) 상기 혼합물을 펠렛 형태로 성형하는 단계; 및 (c) 상기 펠렛을 압출 또는 사출하여 합성목재를 제조하는 단계;를 포함하는, 친환경 합성목재 제조방법이 제공된다.

Description

폐자원의 재활용을 통한 친환경 합성목재 제조방법{METHOD FOR PRODUCING ECO-FRIENDLY SYNTHETIC WOOD THROUGH RECYCLING OF THE WASTED RESOURCES}
본 발명은 폐자원의 재활용을 통한 친환경 합성목재 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 마루판, 천정판, 문짝, 문틀, 창호, 펜스(fence)와 같은 건축물의 외장재 또는 내장재는 나무를 원료로 하는 재료가 사용된다. 천연목재의 경우 나무 특유의 질감으로 인해 부드러우면서도 아늑한 분위기를 연출하고, 미관이 향상되는 장점을 지니고 있다.
건축물의 고급화 추세가 진행되면서 천연목재의 수요가 증가하고 있으나, 원목의 생산량에는 한계가 있고 천연목재 자체로는 건축물에 필수적으로 요구되는 내수성, 내열성, 충격강도, 굴곡강도, 난연성, 항균성 등의 물성이 부족한 문제가 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해 천연목재와 유사한 질감 및 외관을 나타내는 합성목재에 대한 개발이 지속적으로 이루어지고 있다. 합성목재는 통상 목재, 볏짚, 옥수수대, 펄프 등의 섬유질을 분쇄한 목분과 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP) 등 가공성이 우수한 열가소성 수지를 혼합한 형태로 이루어지며, 압출 가공을 통해 최종적으로 제품화된다.
최근에는 이러한 합성목재에 항균성, 탈취성, 항상성 등이 기능 향상을 위한 친환경 소재들이 적용되고 있다. 예를 들어, 한국등록특허 제10-1299521호에서는 항균성, 탈취성, 내구성 향상을 위해 황토분말과 점토분말을 첨가한 기술을 개시하고, 한국공개특허 제10-2014-0023036호에서는 방충성 향상을 위해 국화 전초 건조분말이 사용된 기술을 개시하고 있다. 또한, 한국등록특허 제10-2014-0008904호에서는 수질 정화능력과 항상성, 항균력을 향상시키기 위해 맥반석과 유용 미생물인 EM을 사용한 기술을 개시하고 있다.
이러한 친환경 합성목재에 적용된 각종 소재들은 기존의 합성목재와 비교하여 항균성, 탈취성, 항상성 등의 기능성을 향상시킬 수는 있으나, 목분과는 상당히 이질적인 소재들로서, 미량의 첨가물로서는 적합할지라도 목분의 일부를 대체하는 소재로 보기는 어려워 자원 재활용 측면에서의 의미는 거의 없다.
최근 국가적인 차원에서 각종 생물자원을 재활용하기 위한 정책 등이 활성화됨에 따라, 합성목재를 제조함에 있어서도 여러 종류의 폐자원을 재활용함과 동시에 목재 고유의 물성을 향상시키기 위한 기술의 개발이 필요한 실정이다.
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 다양한 폐자원을 재활용하면서도 합성목재의 물성을 효과적으로 향상시킬 수 있는 친환경 합성목재 제조방법을 제공하는 것이다.
그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 해당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, (a) 목분, 폴리올레핀 수지, 유기성 폐기물 및 안정제의 혼합물을 제조하는 단계; (b) 상기 혼합물을 펠렛 형태로 성형하는 단계; 및 (c) 상기 펠렛을 압출 또는 사출하여 합성목재를 제조하는 단계;를 포함하는, 친환경 합성목재 제조방법이 제공된다.
일 측에 따르면, 상기 혼합물의 전체 중량을 기준으로, 목분 50~70중량%, 폴리올레핀 수지 20~40중량%, 유기성 폐기물 5~15중량% 및 안정제 5~15중량%를 포함할 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 폴리올레핀 수지는 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 유기성 폐기물은 계란, 게, 땅콩, 호두, 아몬드, 은행, 감귤 및 고구마 껍질로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 분말화한 것일 수 있다.
일 측에 따르면, 상기 (b) 단계 이후에, 코코넛 오일, 올리브 오일, 옥수수 오일, 아보카도 오일, 포도씨 오일, 커피 분말 및 계피 분말로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 첨가하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 친환경 합성목재 제조방법은 특정 종류의 유기성 폐기물을 목분의 대체재 혹은 첨가물로 사용함으로써, 자원 재활용과 함께 건축물로서 목재 고유의 물성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 자원의 절약 및 재활용을 통해 유기성 폐기물에 의한 환경 오염을 방지할 수 있는 효과를 가질 수 있다.
또한, 유기성 폐기물에 적합한 각종 천연오일, 분말 등을 첨가함으로써 유기성 폐기물의 배합으로 인한 합성목재의 물성 향상 효과를 더욱 제고할 수 있다. 더욱이, 상기 혼합물에 게르마늄, 참숯, 황토 등의 원적외선 방사물질을 첨가하여 고유의 약리 효과 내지 세균오염 방지 효과를 구현할 수도 있다.
한편, 상기 합성목재의 제조 이후에 글라스 분말, 비드 등의 재귀반사 조성물로 코팅층을 형성함으로써 미끄럼 방지 효과를 더욱 향상시키면서도 야간의 시인성을 향상시켜 차량이나 자전거의 운행 시 안전성을 확보할 수도 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 친환경 합성목재 제조방법을 도식화한 것이다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
아래 설명하는 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있다. 아래 설명하는 실시예들은 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 이들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
실시예에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 실시예를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
또한, 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 일 실시예는 (a) 목분, 폴리올레핀 수지, 유기성 폐기물 및 안정제의 혼합물을 제조하는 단계; (b) 상기 혼합물을 펠렛 형태로 성형하는 단계; 및 (c) 상기 펠렛을 압출 또는 사출하여 합성목재를 제조하는 단계;를 포함하는, 친환경 합성목재 제조방법을 제공한다.
상기 (a) 단계에서는 합성목재 제조를 위한 각 성분의 함량을 조절하고, 이들을 사전에 혼합함으로써 펠렛 제조 이전에 일정 수준의 균일성을 확보할 수 있다. 이 때, 각 성분의 구체적인 함량은 상기 혼합물의 전체 중량을 기준으로, 목분 50~70중량%, 폴리올레핀 수지 20~40중량%, 유기성 폐기물 5~15중량% 및 안정제 5~15중량%일 수 있다.
상기 목분은 원목으로부터 직접 제조된 것일 수 있으며, 자원 재활용 측면에서 원목, 집성목, 목재의 가공 후 발생한 폐자원으로부터 제조된 것일 수도 있다. 상기 목분의 함량은 상기 (a) 단계의 혼합물 전체 중량을 기준으로 50~70중량%, 바람직하게는 55~65중량%, 더 바람직하게는 55~60중량%일 수 있다. 목분의 함량이 50중량% 미만인 경우에는 건축자재로서 목재 특유의 미관 향상 효과가 저하될 수 있고, 70중량% 초과인 경우에는 합성목재로서 충분한 물성(내수성, 충격강도, 굴곡강도)이 구현되지 않을 수 있다.
또한, 상기 목분은 입자 크기가 40~100메시(mesh)이고, 수분 함량이 4~8%, 바람직하게는 5%인 것을 사용할 수 있다. 목분의 입자 크기와 수분 함량이 상기 범위 내에 있는 경우, 충분한 가공성과 함께 건축자재로 사용하기 위한 내수성을 부여할 수 있다.
상기 폴리올레핀 수지는 건축자재로서의 물성 확보와 함께 우수한 가공성을 부여하기 위한 것으로, 폴리에틸렌(PE) 수지, 폴리프로필렌(PP) 수지 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 폴리에틸렌은 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 및 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 중 어느 것이라도 사용할 수 있으며, 경우에 따라서는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)를 사용할 수도 있고 폐플라스틱을 재활용할 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 폴리올레핀 수지의 함량은 혼합물의 전체 함량을 기준으로 20~40중량%, 바람직하게는 25~35중량%, 더 바람직하게는 30중량%일 수 있다. 상기 폴리올레핀 수지의 함량이 20중량% 미만이면 압출성형에 충분한 가공성을 부여할 수 없고, 40중량% 초과이면 열안정성이 저하될 수 있다.
상기 유기성 폐기물은 폐자원의 재활용과 함께 합성목재의 물성을 향상시키기 위해 사용될 수 있다. 구체적인 종류로는 계란, 게, 땅콩, 호두, 아몬드, 은행, 과일 및 고구마 껍질로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 분말화한 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 과일 껍질의 경우, 여러가지 다양한 과일의 껍질, 예를 들어 감귤, 오렌지, 사과, 배, 바나나, 참외, 포도 껍질 등을 사용할 수 있으나, 감귤 껍질을 사용하는 것이 가장 바람직하다. 각각의 분말을 단독으로 사용할 수 있으며, 이들을 혼합하여 사용할 수도 있으나, 특정 종류의 분말을 혼합하여 사용하는 것이 합성목재의 물성을 더욱 효과적으로 향상시킬 수 있다.
상기 유기성 폐기물 분말은 종류에 따라 항균성을 부여하거나, 습기를 제거할 수 있으며, 그 자체의 강도로 인해 합성목재의 굴곡강도와 같은 기계적 물성을 향상시킬 수도 있다.
또한, 상기 유기성 폐기물 분말의 입자 크기는 목분의 입자 크기보다 현저히 작은 500~800메시일 수 있다. 유기성 폐기물의 입자 크기가 이러한 범위 내에 있을 때 상기 목분의 공극 사이로 침투하여 전체적인 혼합물의 밀도를 향상시킬 수 있고, 합성목재의 기계적 물성과 내후성을 향상시킬 수 있다.
한편, 상기 유기성 폐기물의 함량은 혼합물의 전체 중량을 기준으로 5~15중량%, 바람직하게는 5~10중량%일 수 있다. 유기성 폐기물의 함량이 5중량% 미만이면 합성목재의 굴곡강도, 내수성, 내후성 향상 효과가 미미할 수 있고, 15중량% 초과이면 가공성이 저하될 수 있다.
상기 안정제는 합성목재의 제조 과정이나 최종 제품의 안정성을 향상시키기 위한 것으로, 각 성분간 결합 안정성을 향상시키는 결합촉진제, 열안정성과 내후성을 향상시키는 산화방지제, 빛에 의한 변색을 방지하는 광안정제, 자외선 흡수제 등 다양한 것들을 사용할 수 있다.
결합촉진제로는 말레산 무수물이 그래프트된 폴리프로필렌을 사용하여 목분과 수지의 교반 시 결합구조 형성을 용이하게 할 수 있고, 산화방지제로는 포스페이트 계통의 산화방지제 또는 칼슘 스테아린산염을 사용할 수 있으며, 광안정제로는 비스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)세바케이트를 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 안정제의 함량은 혼합물의 전체 중량을 기준으로 5~15중량%, 바람직하게는 5~10중량%일 수 있다. 상기 안정제의 함량이 5중량% 미만이면 합성목재에 충분한 안정성을 부여할 수 없고, 15중량% 초과이면 합성목재의 기계적 물성이 저하될 수 있다.
그 밖에, 상기 혼합물에 폴리에틸렌 왁스, 폴리프로필렌 왁스와 같은 활제를 첨가할 수 있고, 무기계 안료 등을 첨가하여 색상을 부여할 수도 있다.
또한, 상기 혼합물에 원적외선 방사물질을 첨가할 수도 있다. 상기 원적외선 방사물질은 분말상의 옥 또는 게르마늄, 참숯, 황토, 산화마그네슘, 산화칼슘, 산화알루미늄 및 산화철로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 물질일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 원적외선 방사물질을 첨가하여 제조된 합성목재는 원적외선 방사로 인한 고유의 약리 효과 내지 세균오염 방지 효과를 나타낼 수 있다. 상기 원적외선 방사물질은 그 목적에 따라 상기 (a) 단계의 혼합물 100중량부에 대해 1~15중량부의 양으로 첨가할 수 있다.
상기 (b) 단계에서는 각 성분의 혼합물을 일정 조건으로 성형함으로써 펠렛(pellet) 형태의 마스터배치를 제조할 수 있다. 최종 제품인 합성목재로의 성형에 앞서 펠렛으로 가공함으로써 보관이나 이송 등 취급 상의 편리성을 확보할 수 있고, 휘발성이 강한 오일 등을 이후에 첨가함으로써 해당 성분의 손실을 최소화할 수 있다.
이에 따라, 상기 (b) 단계 이후에, 코코넛 오일, 올리브 오일, 옥수수 오일, 아보카도 오일, 포도씨 오일, 커피 분말 및 계피 분말로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 첨가하는 단계;를 더 포함할 수 있다. 즉, 상기 (b) 단계 이후에 오일이나 커피, 계피 분말을 첨가함으로써 열에 취약한 성분의 손실을 줄일 수 있다.
이들 오일 성분 및 커피, 계피 분말은 전술한 유기성 폐기물과의 적절한 배합 및 상승작용을 통해 유기성 폐기물로 인한 합성목재의 물성 향상 효과를 더욱 증대시킬 수 있다. 이 때, 상기 오일 및 커피, 계피 분말의 함량은 혼합물의 전체 중량을 기준으로 3~5중량%, 바람직하게는 4중량%일 수 있다. 그 함량이 3중량% 미만이거나 5중량% 초과이면 유기성 폐기물과의 상승작용이 충분히 일어나지 않아 이들의 첨가에 따른 물성 향상 효과가 구현되지 않을 수 있다.
상기 (c) 단계에서는 미리 제조된 펠렛을 압출 또는 사출함으로써 합성목재를 제조할 수 있다. 예를 들어, 상기 펠렛을 트윈 스크류 압출기에 투입하고 일정 속도로 압출하면서 금형에 투입, 냉각 과정을 거친 뒤 원하는 규격으로 절단함으로써 최종 제품으로 제조할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 최종 제품인 상기 합성목재의 표면에 미끄럼 방지 및 시인성 향상의 목적으로 재귀반사 조성물을 이용한 코팅층을 형성할 수 있다. 상기 재귀반사 조성물은 고상의 글라스 분말 또는 비드, 발포 글라스, 실리카 및 실리콘 카바이드로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 물질일 수 있다.
구체적으로, 상기 재귀반사 조성물은 이의 전체 중량을 기준으로, 입자크기 60~900㎛의 글라스 분말 또는 글라스 비드 30~50중량%, 및 입자크기 10~200㎛의 발포 글라스, 실리카 또는 실리콘 카바이드 분말 50~70중량%를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 재귀반사 조성물의 코팅층은 합성목재 상에 산발적으로 분산시킨 형태이거나 일정 간격의 규칙성으로 분산시킨 형태일 수도 있다. 이를 통해 합성목재에 마찰력을 부여함으로써 미끄럼 방지 성능을 향상시킬 수 있고, 야간에 차량이나 자전거의 전조등 조사 시 식별력을 대폭 향상시켜 안전성을 확보할 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다. 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 목적으로 기술된 것으로서, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
입자 크기가 40~100메시(mesh)이고, 수분 함량이 5%인 목분 55㎏, 폴리프로필렌 수지 30㎏, 계란 껍질 분말 3㎏, 땅콩 껍질 분말 3㎏, 은행 껍질 분말 2㎏, 고구마 껍질 분말 2㎏, 산화방지제(칼슘 스테아린산염) 2㎏, 광안정제(비스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)세바케이트) 2㎏, 및 결합촉진제(말레산 무수물이 그래프트된 폴리프로필렌) 1㎏을 교반기에 투입하고 상온에서 30분 동안 균일하게 혼합하였다.
이 때, 상기 계란 껍질 분말, 땅콩 껍질 분말, 은행 껍질 분말 및 고구마 껍질 분말은 모두 입자 크기가 500~800메시(mesh) 범위 내인 것을 사용하였다.
다음으로, 혼합물을 압출기에 투입하고 200℃에서 40㎜/sec의 속도로 압출하면서 5~8㎜ 크기의 펠렛으로 성형하였다. 이후, 펠렛을 트윈 스크류 압출기에 투입하고 180℃에서 50㎜/sec의 속도로 압출하면서 금형에 투입, 수냉식 냉각을 거친 후 일정 규격으로 절단함으로써 합성목재를 제조하였다.
실시예 2
상기 땅콩 껍질 분말, 은행 껍질 분말 및 고구마 껍질 분말을 생략하고 계란 껍질 분말 10㎏를 사용한 것을 제외하면, 상기 실시예 1과 동일한 조건 하에 합성목재를 제조하였다.
실시예 3
상기 계란 껍질 분말, 땅콩 껍질 분말 및 고구마 껍질 분말을 생략하고 은행 껍질 분말 10㎏를 사용한 것을 제외하면, 상기 실시예 1과 동일한 조건 하에 합성목재를 제조하였다.
실시예 4
상기 계란 껍질 분말, 땅콩 껍질 분말 및 은행 껍질 분말을 대체하여 게 껍질 분말 2㎏, 호두 껍질 분말 2㎏, 아몬드 껍질 분말 2㎏, 감귤 껍질 분말 2㎏을 사용한 것을 제외하면, 상기 실시예 1과 동일한 조건 하에 합성목재를 제조하였다.
실시예 5
상기 계란 껍질 분말, 땅콩 껍질 분말, 은행 껍질 분말 및 고구마 껍질 분말을 대체하여 게 껍질 분말 10㎏을 사용한 것을 제외하면, 상기 실시예 1과 동일한 조건 하에 합성목재를 제조하였다.
실시예 6
상기 계란 껍질 분말, 땅콩 껍질 분말, 은행 껍질 분말 및 고구마 껍질 분말을 대체하여 아몬드 껍질 분말 10㎏을 사용한 것을 제외하면, 상기 실시예 1과 동일한 조건 하에 합성목재를 제조하였다.
비교예
상기 계란 껍질 분말, 땅콩 껍질 분말, 은행 껍질 분말 및 고구마 껍질 분말을 생략하고 목분 함량을 65㎏로 조절한 것을 제외하면, 상기 실시예 1과 동일한 조건 하에 합성목재를 제조하였다.
상기 실시예 1~6 및 비교예에 따른 각 합성목재의 구체적인 성분 및 이들의 함량을 하기 표 1에 상세히 나타내었다.
성분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 실시예 6 비교예
목분 55 55 55 55 55 55 65
폴리프로필렌 수지 30 30 30 30 30 30 30
산화방지제 2 2 2 2 2 2 2
광안정제 2 2 2 2 2 2 2
결합촉진제 1 1 1 1 1 1 1
계란 껍질 분말 3 10 - - - - -
땅콩 껍질 분말 3 - - - - - -
은행 껍질 분말 2 - 10 - - - -
게 껍질 분말 - - - 2 10 - -
호두 껍질 분말 - - - 2 - - -
아몬드 껍질 분말 - - - 2 - 10 -
감귤 껍질 분말 - - - 2 - - -
고구마 껍질 분말 2 - - 2 - - -
(단위: ㎏)
실험예 1: 유기성 폐기물의 종류 및 함량에 따른 물성 측정
상기 실시예 1~6 및 비교예에 따른 합성목재의 물성을 확인하기 위해, 아래 방법에 따라 각각의 시험편에 대한 굴곡강도, 내수성, 열안정성을 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
- 굴곡강도: 시험편의 표면에 평균 변형속도 50㎜/min의 하중을 가하여 최대 하중(P)을 측정한 다음, 길이방향의 결과값을 아래 수학식 1에 따라 산출하였다.
[수학식 1]
Figure 112019024308708-pat00001
상기 수학식 1에서 P는 최대 하중(N), L은 시험편의 길이, B는 시험편의 너비 T는 시험편의 두께이다.
- 내수성: 온도 20±1℃, 상대습도 65±5% 조건에서 항량에 도달하였을 때의 시험편 길이를 0.01㎜ 눈금 다이얼 게이지로 측정하여 기준 길이로 설정하고, 상온수에서 24시간 침지시킨 전후의 두께 변화를 측정하여 아래 수학식 2에 따라 산출하였다.
[수학식 2]
Figure 112019024308708-pat00002
상기 수학식 2에서 T1은 침지 전의 시험편 두께이고, T2는 침지 후 시험편의 두께이다.
- 열안정성: KS M 3060 기준에 따라 길이 선열팽창계수(1/℃)를 측정하였다.
물성 실시예 1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 실시예 6 비교예
굴곡강도
(kgf/㎠)		 487 445 437 491 454 441 398
내수성(%) 0.97 1.31 1.28 1.03 1.22 1.35 1.47
열안정성(1/℃) 1.5Х10-5 1.6Х10-5 1.8Х10-5 1.4Х10-5 1.7Х10-5 2.1Х10-5 2.8Х10-5
상기 표 2를 참고하면, 각종 유기성 폐기물을 첨가한 실시예 1~6의 합성목재가 어떠한 유기성 페기물도 첨가하지 않은 비교예의 합성목재에 비해 굴곡강도(휨강도), 내수성, 열안정성(내후성) 모두 향상된 값을 나타내는 것을 확인할 수 있다.
특히, 복수의 성분을 혼합하여 적용한 실시예 1 및 4의 합성목재의 경우, 비교예의 합성목재에 비해 월등히 향상된 물성을 나타내고 있음은 물론, 단일 성분만을 첨가한 실시예 2, 3, 5, 6의 합성목재에 비해서도 향상된 물성을 나타내고 있음을 확인할 수 있다.
이러한 결과를 통해, 합성목재를 제조할 때 특정 성분의 유기성 폐기물을 첨가함으로써 폐자원을 효과적으로 재활용하면서도 목재의 물성까지 향상시킬 수 있음을 알 수 있다.
실시예 7
유기성 폐기물의 성분 및 함량을 계란 껍질 분말 2㎏, 땅콩 껍질 분말 1㎏, 은행 껍질 분말 1㎏, 감귤 껍질 분말 1㎏, 고구마 껍질 분말 1㎏로 변경하고, 펠렛 성형 이후에 코코넛 오일 1㎏, 옥수수 오일 1㎏, 포도씨 오일 1㎏ 및 커피 분말 1㎏을 추가로 배합하여 압출한 것을 제외하면, 상기 실시예 1과 동일한 조건 하에 합성목재를 제조하였다.
실시예 8
유기성 폐기물의 성분 및 함량을 계란 껍질 분말 2㎏, 땅콩 껍질 분말 1㎏, 은행 껍질 분말 1㎏, 감귤 껍질 분말 1㎏, 고구마 껍질 분말 1㎏로 변경하고, 펠렛 성형 이후에 올리브 오일 2㎏, 아보카도 오일 1㎏ 및 계피 분말 1㎏을 추가로 배합하여 압출한 것을 제외하면, 상기 실시예 1과 동일한 조건 하에 합성목재를 제조하였다.
상기 실시예 1, 7 및 8에 따른 각 합성목재의 구체적인 성분 및 이들의 함량을 하기 표 3에 상세히 나타내었다.
성분 실시예 1 실시예 7 실시예 8
목분 55 55 55
폴리프로필렌 수지 30 30 30
산화방지제 2 2 2
광안정제 2 2 2
결합촉진제 1 1 1
계란 껍질 분말 3 2 2
땅콩 껍질 분말 3 1 1
은행 껍질 분말 2 1 1
감귤 껍질 분말 - 1 1
고구마 껍질 분말 2 1 1
코코넛 오일 - 1 -
옥수수 오일 - 1 -
포도씨 오일 - 1 -
올리브 오일 - - 2
아보카도 오일 - - 1
커피 분말 - 1 -
계피 분말 - - 1
(단위: ㎏)
실험예 2: 첨가물의 종류 및 함량에 따른 물성 측정
상기 실시예 1, 7 및 8에 따른 합성목재의 물성을 확인하기 위해, 상기 실험예 1과 동일한 방법으로 각 시험편의 굴곡강도, 내수성, 열안정성을 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
물성 실시예 1 실시예 7 실시예 8
굴곡강도(kgf/㎠) 487 492 495
내수성(%) 0.97 0.94 0.95
열안정성(1/℃) 1.5Х10-5 1.3Х10-5 1.3Х10-5
상기 표 4를 참고하면, 유기성 폐기물만을 첨가한 실시예 1의 합성목재에 비해 특정 첨가물을 추가로 배합한 실시예 7, 8의 합성목재가 더욱 향상된 굴곡강도, 내수성, 열안정성을 나타내는 것을 알 수 있다.
이러한 결과로부터, 합성목재 제조에 있어 유기성 폐기물을 첨가하는 경우 적절한 첨가물을 추가로 배합함으로써 자원 재활용과 물성 향상의 효과를 더욱 향상시킬 수 있음을 확인할 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.

Claims (5)

  1. (a) 혼합물의 전체 중량을 기준으로, 목분 55중량%, 폴리올레핀 수지 30중량%, 계란 껍질 분말 2중량%, 땅콩 껍질 분말 1중량%, 은행 껍질 분말 1 중량%, 감귤 껍질 분말 1중량%, 고구마 껍질 분말 1중량% 및 안정제 5중량%를 포함하는 혼합물을 제조하는 단계;
    (b) 상기 혼합물을 펠렛 형태로 성형하는 단계; 및
    (c) 상기 펠렛을 압출 또는 사출하여 합성목재를 제조하는 단계;를 포함하고,
    상기 (b) 단계와 (c) 단계 사이에, 상기 혼합물의 전체 중량을 기준으로, (i) 코코넛 오일 1중량%, 옥수수 오일 1중량%, 포도씨 오일 1중량% 및 커피 분말 1중량%로 이루어진 첨가물, 또는 (ii) 올리브 오일 2중량%, 아보카도 오일 1중량% 및 계피 분말 1중량%로 이루어진 첨가물을 추가로 배합하는 단계;를 더 포함하는, 친환경 합성목재 제조방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 폴리올레핀 수지는 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지 또는 이들의 혼합물인, 친환경 합성목재 제조방법.
  4. 삭제
  5. 삭제
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