KR102057977B1 - 목화섬유가 포함된 친환경 합성바닥재로 사용되는 합성목재 제조방법 - Google Patents

목화섬유가 포함된 친환경 합성바닥재로 사용되는 합성목재 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 목화섬유가 포함된 친환경 합성바닥재로 사용되는 합성목재 제조방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 합성목재 조성물 배합단계, 컴파운드 제조단계, 성형물 제조단계, 냉각 고화단계, 인출단계, 컷팅단계, 표면처리단계 및 포장 및 출하하는 포장 및 출하단계로 구성되며, 상기 합성목재 조성물에서 폐목화와 CPVC가 포함되어 제조된다.
본 발명은 폐목화와 CPVC가 포함되어 내수, 내습 및 내충성에 강하며, 레진 PVC 공장에서 공정중에 발생한 수처리장 오니를 수거하여 건조한 것을 사용하여 제조비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.

Description

목화섬유가 포함된 친환경 합성바닥재로 사용되는 합성목재 제조방법{Manufacture of synthetic wood used as eco-friendly synthetic flooring containing cotton fibers}
본 발명은 목화섬유가 포함된 친환경 합성바닥재로 사용되는 합성목재 제조방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 합성목재 조성물 배합단계, 컴파운드 제조단계, 성형물 제조단계, 냉각 고화단계, 인출단계, 컷팅단계, 표면처리단계 및 포장 및 출하하는 포장 및 출하단계로 구성되며, 상기 합성목재 조성물에서 폐목화와 CPVC가 포함되어 제조되는 목화섬유가 포함된 친환경 합성바닥재로 사용되는 합성목재 제조방법에 관한 것이다.
목재의 소비 증가로 인해 목재 벌목에 따른 원목자원의 고갈, 수급 불균형 및 폐목의 처리비용의 문제로 인해 야기되는 환경파괴로 우려가 커지면서 이를 대체할 수 있는 기술에 대한 관심이 커지고 있다.
특히 대체기술로서 천연목재와 유사하고 목재의 사용량을 줄인 합성목재에 관한 기술개발이 많이 이루어지고 있다.
합성목재는 내구성과 내수성이 일반 목재에 비해 우수하며, 외부의 자극이나 환경요인에 따른 변형과 갈라짐이 거의 없어 치수 안정성이 탁월하고 다양한 용도와 색상을 사용하여 고급스럽고 조화로우며 환경 친화적인 연출이 가능하고 별도의 방부처리 없이도 미생물에 의해 피해가 없는 장점이 있다.
그러나 내후성, 특히 열 안정성이 취약하여 형상이 뒤틀리는 변형을 일으켜 사고발생의 위험이 있고, 기온 변화에 따른 수축 팽창과 같은 열팽창계수의 변화에 따라 고정 구조가 풀리거나 파괴되어 불의의 각종 사고가 발생할 수 있고, 변색 또는 탈색되는 문제점을 가지고 있다.
상기의 문제점을 극복하기 위해 다음과 같은 기술들이 제안되었다.
상기 제안된 기술은 인조목재의 제조방법 및 이를 이용한 인조목재(한국등록특허공보 제10-1059923호)로서, 상기 선행기술은 목분 입자크기 60∼160 mash가 되도록 분쇄하여 70∼110℃의 온도에서 10∼25분간 교반하여 수분함유율이 3∼9%가 되도록 건조하여 25∼55 중량%로 준비하는 목분 준비단계;
PE, PP, PVC, 불포화 폴리에스테르, RDF(재활용 고형물), 폐비닐로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 수지 혼합물을 교반기에서 교반하여 35∼65 중량%로 준비하는 수지 혼합물 준비단계;
상기 목분과 수지 혼합물을 150∼250℃의 온도로 압출시킨 주재료 준비단계;
상기 주재료에 옥, 참숯, 황토, 산화마그네슘, 산화칼슘, 황토, 산화알루미늄, 산화철 중에서 선택된 1종 또는 1종 이상을 혼합 용융한 혼합 용융물에 무기안료 0.5∼5.5 중량%를 투입 60∼120℃에서 7분간 교반하여 2∼15 중량%의 혼합 용융물을 준비하는 단계: 및 상기 혼합 용융물 2∼15 중량%와 방향족 폴리아미드 5∼25 중량%를 배합기에 함께 공급하여 135℃의 온도로 20분간 가열하여 용융 혼련시켜 배합된 합성원료를 150∼250℃로 가열된 압출기에서 압출하면서 15∼90℃의 냉각수를 통과시켜 절단하는 단계로 구성되어 높은 인장강도와 인장탄성률 및 초고강도를 유지하는 방향족폴리아미드(Aromatic Polyamide)를 이용하여 우수한 내마찰성, 탄력성 및 내마모성, 낮은 마찰계수, 높은 충격강도를 갖는 장점이 있다.
그러나 상기 선행기술은 다양한 물질 구성이 포함되어 제조방법이 복잡하고, 생산비용이 증가하며, 비용대비 인조목재의 성능이 평이한 단점이 있다.
인조목재의 제조방법 및 이를 이용한 인조목재(한국등록특허공보 제10-1059923호) 논슬립이 일체형으로 형성되는 데크와 그 제조방법(한국등록특허공보 제10-1394584호)
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 폐목화와 CPVC가 포함되어 제조되는 목화섬유가 포함된 친환경 합성바닥재로 사용되는 합성목재 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 레진 PVC 공장에서 공정중에 발생한 수처리장 오니를 수거하여 건조한 것을 사용하는 목화섬유가 포함된 친환경 합성바닥재로 사용되는 합성목재 제조방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 문제점을 해결하고 목적을 달성하기 위하여 본 발명인 목화섬유가 포함된 친환경 합성바닥재로 사용되는 합성목재 제조방법은
합성목재 조성물을 배합하는 합성목재 조성물 배합단계(S100);
상기 배합된 배합물을 성형하여 컴파운드로 제조하는 컴파운드 제조단계(S200);
상기 제조된 컴파운드를 압출성형하여 성형물을 제조하는 성형물 제조단계(S300);
상기 제조된 성형물을 냉각 고화시키는 냉각 고화단계(S400);
상기 냉각 고화된 성형물을 인출하는 인출단계(S500);
상기 인출된 성형물을 크기별로 절단하는 컷팅단계(S600);
상기 절단된 성형물을 샌딩하여 표면처리하는 표면처리단계(S700); 및
상기 표면처리된 성형물을 포장 및 출하하는 포장 및 출하단계(S800);로 구성된다.
상기 합성목재 조성물은 폐목화 분말 50 ~ 55 중량%, CPVC 레진 분말 4 ~ 8 중량%, PVC 오니 10 ~ 15 중량%, PVC 분말 15 ~ 20 중량%, PA 가공조제 3 ~ 5 중량%, 섬유 3 ~ 8 중량%, 첨가제 3 ~ 8 중량% 및 안정제 3 ~ 8 중량%로 구성된다.
상기 PVC 오니는 레진 PVC 공장에서 공정중에 발생한 수처리장 오니를 수거하여 건조한 것을 사용한다.
상기 압출성형은 160℃를 유지하는 압출성형 금형에 공급하고, 140 ~ 150℃에서 압출성형한다.
본 발명에 따른 목화섬유가 포함된 친환경 합성바닥재로 사용되는 합성목재 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.
(1) 본 발명은 폐목화와 CPVC가 포함되어 내수, 내습 및 내충성에 강한 장점이 있다.
(2) 본 발명은 레진 PVC 공장에서 공정중에 발생한 수처리장 오니를 수거하여 건조한 것을 사용하여 제조비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 목화섬유가 포함된 친환경 합성바닥재로 사용되는 합성목재 제조방법의 공정도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 목화섬유가 포함된 친환경 합성바닥재로 사용되는 합성목재 제조방법에 따라 합성목재가 설치된 형태를 나타낸 사진이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 목화섬유가 포함된 친환경 합성바닥재로 사용되는 합성목재 제조방법에 따라 합성목재가 설치된 형태를 나타낸 사진이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 목화섬유가 포함된 친환경 합성바닥재로 사용되는 합성목재 제조방법에 따라 제조된 합성목재의 유해물질 용출량을 나타낸 시험결과이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 목화섬유가 포함된 친환경 합성바닥재로 사용되는 합성목재 제조방법에 따라 제조된 컴파운드의 유해물질 검출량을 나타낸 시험결과이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 목화섬유가 포함된 친환경 합성바닥재로 사용되는 합성목재 제조방법에 따라 제조된 합성목재의 굴곡 최대하중(N), 굴곡 크리프 변형(%), 충격강도(Charpy impact)(kJ/M2), 뒤틀림성(%) 및 수분 흡수율등을 나타낸 시험결과이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 목화섬유가 포함된 친환경 합성바닥재로 사용되는 합성목재 제조방법에 따라 제조된 컴파운드의 겉보기 비중을 측정한 값을 나타낸 시험결과이다.
먼저, 본 발명의 구체적인 설명에 들어가기에 앞서, 본 발명에 관련된 공지 기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로, 그 정의는 본 발명에 따른 "목화섬유가 포함된 친환경 합성바닥재로 사용되는 합성목재 제조방법"을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 목화섬유가 포함된 친환경 합성바닥재로 사용되는 합성목재 제조방법의 공정도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 목화섬유가 포함된 친환경 합성바닥재로 사용되는 합성목재 제조방법에 따라 합성목재가 설치된 형태를 나타낸 사진이며, 도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 목화섬유가 포함된 친환경 합성바닥재로 사용되는 합성목재 제조방법에 따라 합성목재가 설치된 형태를 나타낸 사진이고, 도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 목화섬유가 포함된 친환경 합성바닥재로 사용되는 합성목재 제조방법에 따라 제조된 합성목재의 유해물질 용출량을 나타낸 시험결과이며, 도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 목화섬유가 포함된 친환경 합성바닥재로 사용되는 합성목재 제조방법에 따라 제조된 컴파운드의 유해물질 검출량을 나타낸 시험결과이고, 도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 목화섬유가 포함된 친환경 합성바닥재로 사용되는 합성목재 제조방법에 따라 제조된 합성목재의 굴곡 최대하중(N), 굴곡 크리프 변형(%), 충격강도(Charpy impact)(kJ/M2), 뒤틀림성(%) 및 수분 흡수율등을 나타낸 시험결과이며, 도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 목화섬유가 포함된 친환경 합성바닥재로 사용되는 합성목재 제조방법에 따라 제조된 컴파운드의 겉보기 비중을 측정한 값을 나타낸 시험결과이다.
도 1을 참조하면, 본 발명인 목화섬유가 포함된 친환경 합성바닥재로 사용되는 합성목재 제조방법은 합성목재 조성물을 배합하는 합성목재 조성물 배합단계(S100);
상기 배합된 배합물을 성형하여 컴파운드로 제조하는 컴파운드 제조단계(S200);
상기 제조된 컴파운드를 압출성형하여 성형물을 제조하는 성형물 제조단계(S300);
상기 제조된 성형물을 냉각 고화시키는 냉각 고화단계(S400);
상기 냉각 고화된 성형물을 인출하는 인출단계(S500);
상기 인출된 성형물을 크기별로 절단하는 컷팅단계(S600);
상기 절단된 성형물을 샌딩하여 표면처리하는 표면처리단계(S700); 및
상기 표면처리된 성형물을 포장 및 출하하는 포장 및 출하단계(S800);로 구성된다.
상기 합성목재 조성물 배합단계(S100)는 상온에서 20 ~ 30분간 배합한다.
상기 컴파운드는 공냉 이송건조하여 함수율이 1% 이하로 구성된다.
상기 합성목재 조성물은 폐목화 분말 50 ~ 55 중량%, CPVC 레진 분말 4 ~ 8 중량%, PVC 오니 10 ~ 15 중량%, PVC 분말 15 ~ 20 중량%, PA 가공조제 3 ~ 5 중량%, 섬유 3 ~ 8 중량%, 첨가제 3 ~ 8 중량% 및 안정제 3 ~ 8 중량%로 구성된다.
상기 첨가제와 안정제는 투입 후, 10 ~ 30분동안 배합한다.
상기에서 언급한 합성소재 조성물에 대하여 자세히 설명한다.
상기 CPVC는 염소의 함량을 높여 기존 PVC보다 열과 압력 부식에 견디는 성질이 강한물질로서 합성소재 조성물중 일부에 포함되어 내후성과 충격보강제로서 역할을 한다.
상기 PVC 오니는 합성소재 조성물의 난연성과 압출성형에 도움을 주며, 레진 PVC 공장의 공정에 의해 발생한 수처리장 오니를 수거하여 건조한 것을 사용한다. 본 발명에서는 수처리장의 오니를 수거하여 사용함으로서, 생산비용을 절감하며, 폐기되는 오니를 재사용함으로 친환경적인 특징을 갖는다.
상기 PA 가공조제는 압출성형시 밀도를 높여 합성소재의 인장강도를 높이는 작용을 한다.
상기 안정제는 내열과 압출안정에 도움을 주는 역할을 하며, 상기 첨가제는 CPVC와 PVC의 열안정이 취약한 점을 보강하기 위해 첨가되며, 첨가제에 의해 열적으로 안정성을 갖는다.
상기 압출성형은 160℃를 유지하는 압출성형 금형에 공급하고, 140 ~ 150℃에서 압출성형한다.
실시예
본 발명에 따른 목화섬유가 포함된 친환경 합성바닥재로 사용되는 합성목재 제조방법에 따라 합성목재를 제조했다.
실험예 1
상기 실시예에 따른 목화섬유가 포함된 친환경 합성바닥재로 사용되는 합성목재를 제조하고 폼알데하이드 방산량(mg/L), 난연성(탄화길이) 및 난연성(나머지 불꽃)등 유해물질 용출여부를 시험하기 위해 KTR 한국화학융합시험연구원에 시험 및 검사(KS F 3230 : 2013)를 실시하고 그 결과를 아래 도 4에 나타냈다.
도 4에 나타난 것과 같이 품질기준으로 폼 알데하이드 방산량(0.1 미만)과 난연성(탄화길이, 18) 및 난연성(나머지불꽃, 1)의 시험·검사종목값이 판정기준에 부합하여 상기 실시예에 따른 합성목재의 우수함을 알 수 있다.
실험예 2
상기 실시예에 따른 목화섬유가 포함된 친환경 합성바닥재로 사용되는 합성목재중 제조되는 컴파운드에서 납(Pb). 카드뮴(Cd) 및 수은(Hg)등 유해물질 용출여부를 시험하기 위해 KTR 한국화학융합시험연구원에 시험 및 검사(KS F3230 : 2013)를 실시하고 그 결과를 아래 도 5에 나타냈다.
상기 도 5에 나타난 것과 같이 품질기준으로 납(Pb). 카드뮴(Cd) 및 수은(Hg)등 유해물질이 모두 검출안됨으로 나타나 시험·검사종목값이 판정기준에 부합하여 상기 실시예에 따른 합성목재의 우수함을 알 수 있다.
실험예 3
상기 실시예에 따른 목화섬유가 포함된 친환경 합성바닥재로 사용되는 합성목재를 제조하고 굴곡 최대하중(N), 굴곡 크리프 변형(%), 충격강도(Charpy impact)(kJ/M2), 뒤틀림성(%) 및 수분 흡수율등을 시험하기 위해 KTR 한국화학융합시험연구원에 시험 및 검사(KS F 3230 : 2013)를 실시하고 그 결과를 아래 표 1과 도 6에 나타냈다.
시험항목 KS 품질기준 우드맥스
바닥재 시험 성적서
굴곡 최대하중(N) S, S-T 3,400 이상 7,053
굴곡 크리프 변형(%) S, S-T 0.25 이하 0.10
충격강도(Charpy impact)(kJ/M2) 3.0 이상 6.6
뒤틀림성(%) 2.0 이하 0.3
수분 흡수율 중량변호(%) 8.0 이하 1.9
상기 표 1과 같이 굴곡 최대하중(7053), 굴곡 크리프 변형(0.1), 충격강도(6.6), 뒤틀림성(0.3) 및 수분 흡수율(1.9)등 나머지 시험·검사종목값이 판정기준에 부합하여 상기 실시예에 따른 합성목재의 우수함을 알 수 있다.
실험예 4
상기 실시예에 따른 목화섬유가 포함된 친환경 합성바닥재로 사용되는 합성목재중에 사용되는 복합재 컴파운드를 제조하고 겉보기 비중을 측정하기 위해 KTR 한국화학융합시험연구원에 시험 및 검사(KS M 0602 : 2010)를 실시하고 그 결과를 아래 도 7에 나타냈다.
상기 도 7에 나타난 것과 같이 품질기준으로 겉보기 비중이 0.53으로 나타나 시험·검사종목값이 판정기준에 부합하여 상기 실시예에 따른 합성목재의 우수함을 알 수 있다.
본 발명인 목화섬유가 포함된 친환경 합성바닥재로 사용되는 합성목재 제조방법은 폐목화와 CPVC가 포함되어 내수, 내습 및 내충성에 강하고, 레진 PVC 공장에서 공정중에 발생한 수처리장 오니를 수거하여 건조한 것을 사용하여 제조비용을 절감할 수 있는 장점을 가지며, 난간재(휀스), 천장용 루버 및 건축자재등으로 다양하게 활용될 수 있다.
본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었지만, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술은 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
S100 : 배합단계 S200 : 컴파운드 제조단계
S300 : 성형물 제조단계 S400 : 냉각 고화단계
S500 : 인출단계 S600 : 컷팅단계
S700 : 표면처리단계 S800 : 포장 및 출하단계

Claims (4)

  1. 목화섬유가 포함된 친환경 합성바닥재로 사용되는 합성목재 제조방법에 있어서,
    상기 합성목재 제조방법은
    합성목재 조성물을 배합하는 합성목재 조성물 배합단계;
    상기 배합된 배합물을 성형하여 컴파운드로 제조하는 컴파운드 제조단계;
    상기 제조된 컴파운드를 압출성형하여 성형물을 제조하는 성형물 제조단계;
    상기 제조된 성형물을 냉각 고화시키는 냉각 고화단계;
    상기 냉각 고화된 성형물을 인출하는 인출단계;
    상기 인출된 성형물을 크기별로 절단하는 컷팅단계;
    상기 절단된 성형물을 샌딩하여 표면처리하는 표면처리단계; 및
    상기 표면처리된 성형물을 포장 및 출하하는 포장 및 출하단계;로 구성되되,
    상기 합성목재 조성물은 폐목화 분말 50 ~ 55 중량%, CPVC 레진 분말 4 ~ 8 중량%, PVC 오니 10 ~ 15 중량%, PVC 분말 15 ~ 20 중량%, PA 가공조제 3 ~ 5 중량%, 섬유 3 ~ 8 중량%, 첨가제 3 ~ 8 중량% 및 안정제 3 ~ 8 중량%로 구성되고,
    상기 PVC 오니는 레진 PVC 공장에서 공정중에 발생한 수처리장 오니를 수거하여 건조한 것을 사용하며,
    상기 압출성형은 160℃를 유지하는 압출성형 금형에 공급하고, 140 ~ 150℃에서 압출성형하고,
    상기 합성목재 조성물 배합단계는 상온에서 20 ~ 30분간 배합하며,
    상기 첨가제와 안정제는 투입 후, 10 ~ 30분간 배합하는 것을 특징으로 하는 목화섬유가 포함된 친환경 합성바닥재로 사용되는 합성목재 제조방법.
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