KR102175300B1 - 난연성과 강도가 강화된 친환경 합성목재의 제조방법 - Google Patents

난연성과 강도가 강화된 친환경 합성목재의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102175300B1
KR102175300B1 KR1020200040904A KR20200040904A KR102175300B1 KR 102175300 B1 KR102175300 B1 KR 102175300B1 KR 1020200040904 A KR1020200040904 A KR 1020200040904A KR 20200040904 A KR20200040904 A KR 20200040904A KR 102175300 B1 KR102175300 B1 KR 102175300B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
pellets
wood
cylinder screen
weight
strength
Prior art date
Application number
KR1020200040904A
Other languages
English (en)
Inventor
김현규
이경훈
전영기
Original Assignee
주식회사 아키페이스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 아키페이스 filed Critical 주식회사 아키페이스
Priority to KR1020200040904A priority Critical patent/KR102175300B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102175300B1 publication Critical patent/KR102175300B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L97/00—Compositions of lignin-containing materials
    • C08L97/02—Lignocellulosic material, e.g. wood, straw or bagasse
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27N—MANUFACTURE BY DRY PROCESSES OF ARTICLES, WITH OR WITHOUT ORGANIC BINDING AGENTS, MADE FROM PARTICLES OR FIBRES CONSISTING OF WOOD OR OTHER LIGNOCELLULOSIC OR LIKE ORGANIC MATERIAL
    • B27N1/00—Pretreatment of moulding material
    • B27N1/02—Mixing the material with binding agent
    • B27N1/0209—Methods, e.g. characterised by the composition of the agent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27N—MANUFACTURE BY DRY PROCESSES OF ARTICLES, WITH OR WITHOUT ORGANIC BINDING AGENTS, MADE FROM PARTICLES OR FIBRES CONSISTING OF WOOD OR OTHER LIGNOCELLULOSIC OR LIKE ORGANIC MATERIAL
    • B27N3/00—Manufacture of substantially flat articles, e.g. boards, from particles or fibres
    • B27N3/002—Manufacture of substantially flat articles, e.g. boards, from particles or fibres characterised by the type of binder
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27N—MANUFACTURE BY DRY PROCESSES OF ARTICLES, WITH OR WITHOUT ORGANIC BINDING AGENTS, MADE FROM PARTICLES OR FIBRES CONSISTING OF WOOD OR OTHER LIGNOCELLULOSIC OR LIKE ORGANIC MATERIAL
    • B27N3/00—Manufacture of substantially flat articles, e.g. boards, from particles or fibres
    • B27N3/02—Manufacture of substantially flat articles, e.g. boards, from particles or fibres from particles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27N—MANUFACTURE BY DRY PROCESSES OF ARTICLES, WITH OR WITHOUT ORGANIC BINDING AGENTS, MADE FROM PARTICLES OR FIBRES CONSISTING OF WOOD OR OTHER LIGNOCELLULOSIC OR LIKE ORGANIC MATERIAL
    • B27N3/00—Manufacture of substantially flat articles, e.g. boards, from particles or fibres
    • B27N3/08—Moulding or pressing
    • B27N3/28—Moulding or pressing characterised by using extrusion presses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27N—MANUFACTURE BY DRY PROCESSES OF ARTICLES, WITH OR WITHOUT ORGANIC BINDING AGENTS, MADE FROM PARTICLES OR FIBRES CONSISTING OF WOOD OR OTHER LIGNOCELLULOSIC OR LIKE ORGANIC MATERIAL
    • B27N5/00—Manufacture of non-flat articles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B11/00—Making preforms
    • B29B11/06—Making preforms by moulding the material
    • B29B11/10—Extrusion moulding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B11/00—Making preforms
    • B29B11/14—Making preforms characterised by structure or composition
    • B29B11/16—Making preforms characterised by structure or composition comprising fillers or reinforcement
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/24—Acids; Salts thereof
    • C08K3/26—Carbonates; Bicarbonates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L23/00—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L23/02—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L23/04—Homopolymers or copolymers of ethene
    • C08L23/06—Polyethene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L23/00—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L23/02—Compositions of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L23/04—Homopolymers or copolymers of ethene
    • C08L23/08—Copolymers of ethene
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27K—PROCESSES, APPARATUS OR SELECTION OF SUBSTANCES FOR IMPREGNATING, STAINING, DYEING, BLEACHING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS, OR TREATING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS WITH PERMEANT LIQUIDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CHEMICAL OR PHYSICAL TREATMENT OF CORK, CANE, REED, STRAW OR SIMILAR MATERIALS
    • B27K2240/00—Purpose of the treatment
    • B27K2240/30—Fireproofing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/20—Oxides; Hydroxides
    • C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
    • C08K2003/2217—Oxides; Hydroxides of metals of magnesium
    • C08K2003/2224—Magnesium hydroxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
    • C08K3/24—Acids; Salts thereof
    • C08K3/26—Carbonates; Bicarbonates
    • C08K2003/265—Calcium, strontium or barium carbonate

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Forests & Forestry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Dry Formation Of Fiberboard And The Like (AREA)

Abstract

본 발명은, 합성목재의 난연성과 강도 향상을 위해 목분(木粉)과 혼합되는 열가소성수지에 환경친화형 난연제인 무기계 난연제를 첨가하여 펠렛을 제조하고, 무기계 난연제가 혼합된 균일한 크기의 펠렛을 선별하여 합성목재 제조에 사용함으로써 합성목재의 균일성과 내구성도 향상시킨, 난연성과 강도가 강화된 친환경 합성목재 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

Description

난연성과 강도가 강화된 친환경 합성목재의 제조방법{Manufacturing method of eco-friendly synthetic wood with enhanced flame retardancy and strength}
본 발명은 합성목재에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 합성목재의 난연성과 물성 향상을 위해 수지에 무기계 난연제를 첨가하여 제조한, 난연성과 강도가 강화된 친환경 합성목재 및 그 제조방법에 관한 것이다.
건축물의 외장재 또는 내장재는 물론 야외에 설치하는 데크, 펜스 등 다양한 분야에 나무가 사용되면서 천연목재의 수요가 꾸준히 증가하고 있는데, 천연목재를 직접 이용할 경우 자연미가 부각되는 장점은 있으나, 재료가 무겁고 규격 및 형상이 한정되어 있어서 시공이 불편할 뿐만 아니라 천연목재 자체가 고가이고, 특히 원목 생산량에는 한계가 있고 대량생산이 어렵다는 문제가 있다. 또한, 천연목재 자체로는 건축물에 필수적으로 요구되는 내수성, 내열성, 난연성, 충격강도, 굴곡강도, 항균성 등의 물성이 부족하다는 문제가 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해 천연목재와 유사한 질감 및 외관을 나타내는 합성목재가 널리 사용되고 있는데, 합성목재는 나무 성분과 플라스틱 성분 및 각종 첨가제를 혼합해서 만든 것으로, 나무 성분으로는 목재 부스러기, 톱밥 등과 같은 목분(木粉)이 사용되며, 플라스틱 성분으로는 열가소성수지(폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리염화비닐 등)가 사용되고, 제품의 용도와 기능 등에 따라 다양한 종류의 첨가제를 사용하여 합성목재를 제조하고 있다.
지금까지 합성목재에 관해서는 많은 기술들이 출현했는데, 예를 들면, 특허등록 제1187947호 "강도와 난연성이 강화된 합성목재 제조방법 및 이에 의해 제조된 합성목재"는 합성목재의 강도와 난연성 강화를 위하여 합성목재 조성물에 흑연 또는 질석 분말을 혼합하여 제조하는 기술인데, 흑연이나 질석이 혼합되기 때문에 합성수지의 색상이 검게 되어 외관에 문제가 있다. 또, 특허등록 제1360938호 "우수한 난연성 및 항균성을 갖는 친환경 합성목재"는 난연성 향상을 위해 조성물에 플라이 애시를 혼합하는 기술인데, 난연성은 다소 향상된다고 하더라도 외관에 문제가 있다. 한편, 통상적인 합성목재는 목분과 합성수지가 주요 혼합물이므로 화재 발생시 목분 및 수지로 인해 화재를 소멸시킬 수 있는 자소능력이 떨어지고 난연성이 부족하여 화재에 취약하다는 공통적인 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 합성목재의 난연성과 강도 향상을 위해 목분(木粉)과 혼합되는 열가소성수지에 환경친화형 난연제인 무기계 난연제를 첨가하여 펠렛을 제조하고, 무기계 난연제가 혼합된 균일한 크기의 펠렛을 선별하여 합성목재 제조에 사용함으로써 합성목재의 균일성과 내구성도 향상시킨, 난연성과 강도가 강화된 친환경 합성목재 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명에 따른 난연성과 강도가 강화된 친환경 합성목재는, 목분(木粉) 50∼65중량부, 합성수지 20∼30중량부, 탄산칼슘 4∼12중량부, 활제 2∼6중량부, 첨가제 4∼12중량부, 물성강화제 3∼10중량부를 포함하며, 상기 합성수지는 폴리프로필렌과 폴리에틸렌을 중량비로 55∼45:45∼55로 혼합한 것인 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 물성강화제는 친환경적이며 무기계 난연제인 수산화마그네슘을 사용한다.
본 발명에 따른 합성목재의 제조방법은, 목분(木粉)과 수지 및 첨가제를 정해진 비율로 배합하여 혼합하는 원재료 배합단계; 혼합된 원재료를 압출기에 투입하여 압출 성형하는 원재료 압출 성형단계; 압출 성형된 원재료를 규격화된 일정 크기로 컷팅하여 펠렛을 성형하는 펠렛 성형단계; 성형된 펠렛을 냉각 및 건조시키면서 일정 크기의 펠렛을 선별하는 펠렛 선별 및 건조단계; 선별하여 건조시킨 일정 크기의 펠렛을 압출기에 투입하여 합성목재를 압출 방식으로 제조하는 단계를 거쳐서 압출 방식으로 제조한다.
본 발명에 따른 합성목재는 목분(木粉)과 혼합되는 열가소성수지에 환경친화형 무기계 난연제인 수산화마그네슘을 첨가함으로써 합성목재의 난연성과 강도 향상은 물론 무독성과 무해성 향상 등 합성목재의 안전성과 친환경성이 현저히 향상되는 효과가 있다. 또한, 합성목재의 압출시 사용하는 펠렛을 크기가 균일한 펠렛을 선별하여 압출기 실린더에 투입함으로써 압출기 내에서 공극이 생기지 않으면서 합성목재의 결합도가 높아지고 균일성과 강도가 향상되어 내구성이 우수하다.
도 1은 본 발명에 따른 합성목재의 제조방법을 개략적으로 표시한 순서도이다.
도 2는 합성목재의 제조방법에서 펠렛 선별 및 건조단계를 거치면서 균일한 크기의 펠렛을 선별해 놓은 펠렛을 촬영한 사진이다.
본 발명에 따른 합성목재의 가장 큰 기술적 특징은, 목분(木粉)과 혼합되는 열가소성수지에 환경친화형 무기계 난연제인 수산화마그네슘을 첨가함으로써 합성목재의 난연성과 강도는 물론 무독성과 무해성 및 안전성을 향상시켰다는 점이다.
본 발명에 따른 합성목재는 목분(木粉) 50∼65중량부, 합성수지 20∼30중량부, 탄산칼슘 4∼12중량부, 활제 2∼6중량부, 첨가제 4∼12중량부, 물성강화제 3∼10중량부를 포함한다.
목분(木粉)은 나무 성분으로 원목이나 폐목을 분쇄기를 이용하여 입도(粒度) 2∼10㎜, 즉 30∼150 메쉬(mesh)로 분쇄한 목재 부스러기, 목질섬유 또는 톱밥 등을 함수율 2∼5% 정도로 건조시킨 것을 사용하며, 목분의 수분 함유율이 2% 미만이면 합성수지와 원활하게 혼합이 이루어지지 않게 되는 문제가 있으며, 수분 함수율이 5%를 초과이면, 합성목재의 제조시 목분 내부의 수분이 증발함에 따른 기포 등의 발생으로 합성수지에 내재되면서 결합력을 약화시키게 되어 불량품이 발생하게 되는 문제가 있다. 목분으로 목질섬유를 사용하는 경우에는 목질섬유는 목분에 비해 표면적이 작아지기 때문에 압출시 그 부하율을 줄일 수 있어 생산성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 합성목재에서 목분의 함량은 50∼65중량부를 사용하는 것이 바람직한데, 목분의 함량이 50중량부 미만으로 너무 적게 포함되면 천연목재와 같은 외관과 질감을 얻기 어렵고, 65중량부를 초과하여 너무 많이 포함되면 목분 박리 현상이 생겨서 고품질의 합성목재를 생산할 수 없게 되는 문제가 발생하게 된다. 한편, 목분의 크기가 30 메쉬 미만일 경우에는 목분 자체의 크기가 너무 커져서 합성목재 자체의 치수안정성, 탄성률 등이 저하되며, 목분의 크기가 150 메쉬를 초과할 경우에는 너무 미세하게 분쇄된 목분에 의해 이를 배합하는 배합 공정시 목분의 뭉침 등과 같은 현상이 빈번하게 발생될 뿐만 아니라 합성수지 등과의 배합이 어렵게 된다는 문제가 발생하게 된다.
합성수지는 목분을 결합시키는 결합제 기능을 하게 되는데, 합성수지는 다른 수지에 비해 외부 충격에 강해서 고강도의 합성목재를 제조할 수 있게 해주며, 열가소성수지인 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리염화비닐 등을 사용할 수 있으나, 본 발명에서는 폴리프로필렌과 폴리에틸렌을 중량비로 55∼45:45∼55로 혼합한 것을 사용하며, 합성목재에서 합성수지의 함량은 20∼30중량부를 사용하는 것이 바람직하다. 합성수지가 20중량부 미만으로 적게 포함되면 물성 및 성형성이 저하되는 문제가 있고, 30중량부를 초과하여 너무 많이 포함되면 천연목재와 같은 질감을 얻을 수 없다는 문제가 발생하게 된다. 또한, 목분 결합제로 한 종류의 수지를 사용하면 강도는 향상되지만 합성목재의 변형이 심해질 수 있다는 문제가 있으므로, 본 발명에서는 이와 같은 문제를 해결하기 위해 폴리프로필렌과 폴리에틸렌을 혼합한 것을 사용한다.
탄산칼슘은 목분과 합성수지 사이에 계면 결합력을 향상시켜 주며, 합성목재의 충격강도와 굴곡강도를 향상시키고, 열적 치수안정성 및 하중에 의한 변형을 개선하기 위해 첨가하는 무기충전제이다. 합성목재에서 탄산칼슘의 함량은 4∼12중량부가 바람직한데, 4중량부 미만으로 너무 적게 함유하면 굴곡강도, 열적 치수안정성, 난연성능이 나빠지는 문제가 있고, 12중량부 이상으로 너무 많이 함유하면 충격강도가 나빠지는 문제가 발생할 수 있다. 탄산칼슘은 입자크기가 1.2∼1.6㎛ 인 것을 사용하는 것이 바람직하다.
활제(lubricant)는 합성목재 가공 중에 목분의 분산성을 높이기 위하여 첨가할 수 있으며, 합성목재의 표면 성질이 개선되어 미끄러짐이 방지될 수 있다. 활제(lubricant)로는 지방산 에스테르 복합물, 에틸렌 비스-스테아라미드(ethylene bis-stearamide, EBS), 아연 스테아라미드(zinc stearate), 파라핀 왁스 또는 산화 폴리에틸렌(oxidized polyethylene) 등을 사용할 수 있으며, 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
첨가제는 합성목재의 디틀림, 갈라짐, 변색 및 착색 등의 문제를 방지하고 강도 등 물성을 향상시키기 위하여 첨가하는 물질로, 용도와 기능에 따라 다양한 물질을 사용할 수 있다. 예를 들면, 착색제는 색의 안정성을 부여하기 위한 것으로, 합성목재의 외양과 자외선에 대한 저항성을 높이기 위해 사용되며, 무기질인 산화철로 구성된 안료를 사용할 수 있다.
산화방지제(항산화제)는 합성목재의 제조, 가공, 저장 및 사용단계에서 공기 중의 산소작용으로 열화해 착색과 기계강도가 저하되는 것을 방지하기 위한 물질로, 히드로과산화물 분해제인 유리기 제거제와 아인산염으로 작용하는 페놀수지류가 사용될 수 있다.
UV 안정제는 목재의 주성분인 셀룰로오스와 리그닌이 외부에 노출되어 자외선에 의해 변색되기 때문에 태양광선으로부터 자외선을 차단하여 합성목재를 보호함으로써 기계적 성질이 저하되거나 변색되는 것을 방지하기 위한 물질인데, 라디칼 제거제와 히드로과산화물 분해제인 힌더드아민 광안정제(hindered amine light stabilizer, HALS) 등과 같은 유기합성물이 사용될 수 있다. 이밖에도 강도 강화제로서 칼슘을 첨가하며, 합성수지와 목분의 결합력을 강화하기 위한 결합제 등 요구되는 사양에 맞게 다양한 첨가제를 사용할 수 있다.
합성목재의 강도 강화와 난연 효과를 향상시키기 위한 물성강화제로는 무기계 난연제인 수산화마그네슘 또는 수산화알루미늄을 사용한다. 무기계 난연제는 유기물과 달리 휘발하지 않으며, 고온에서 탈수현상을 일으켜 고상 재료부를 냉각시키며, 수증기 발생으로 인한 가연성 기체의 차단 및 희석 작용으로 난연성을 발휘하며, 연소시 유독기체 발생이 없으면서 연기발생을 억제시키는 무독성 및 무해성이 뛰어나며 특히 열에 대한 안전성이 우수한 친환경적인 물질이다. 합성수지에 첨가한 수산화마그네슘의 흡열반응으로 진행되므로 착화를 지연시킴은 물론 발화점을 높이고 연기를 적게 나도록 하는 기능을 하게 되며, 수산화마그네슘의 경우 300℃ 이상에서 분해되고 열분해시 생성된 산화마그네슘의 산화피막에 의해 연소 억제 효과를 발휘하게 되고, 탄화를 방지하여 변색 및 가스 발생을 최소화하고 강도를 높여 주는 기능을 하게 된다. 합성목재에서 물성강화제의 함량은 3∼10중량부가 바람직하다. 물성강화제로서 수산화마그네슘이 3중량부 이하로 너무 적게 혼합되면 난연효과가 현저히 떨어지는 문제가 있고, 10중량부보다 많이 혼합되면 상대적으로 합성수지의 비율이 적어지기 때문에 강도가 떨어지는 문제가 발생하게 된다.
본 발명에 따른 합성목재의 제조방법은, 목분(木粉)과 수지 및 첨가제를 정해진 비율로 배합하여 혼합하는 원재료 배합단계(S1), 혼합된 원재료를 압출기에 투입하여 압출 성형하는 원재료 압출 성형단계(S2), 압출 성형된 원재료를 규격화된 일정 크기로 컷팅하여 펠렛을 성형하는 펠렛 성형단계(S3), 성형된 펠렛을 냉각 및 건조시키면서 일정 크기의 펠렛을 선별하는 펠렛 선별 및 건조단계(S4), 선별하여 건조시킨 일정 크기의 펠렛을 압출기에 투입하여 합성목재를 압출 방식으로 제조하는 단계(S5)를 거쳐서 제조한다.
본 명세서에서 '펠렛'이란 목분(木粉)과 수지 및 각종 첨가제를 용융시키고 혼합한 후에 압출하여 일정 크기로 컷팅하여 형성된 합성목재 제조용 원료인 컴파운드 펠렛(compound pellet)을 말하는데, 간단히 줄여서 '펠렛'이라고 기재한다.
원재료 압출 성형단계(S2)에서는, 압출기에 투입된 원재료에 열을 가해서 용융시킨 다음, 압출기의 실린더 외주면에 냉각팬이 설치된 압출기에서 300℃ 이하로 압출 성형온도를 조절하면서 용융된 원재료를 혼합해 주면서 진공흡입기를 통해 압출 성형시 발생하는 가스 및 수증기를 포집하여 제거해 주게 된다. 이와 같이 압출 온도를 낮춰 주고 가스 및 수증기를 발생 즉시 제거해 줌으로써 원재료의 결합력이 강화되고 강도를 비롯한 물성을 향상시키는 효과가 있다. 일반적으로 지금까지는 합성목재를 압출하기 위한 원재료인 펠렛을 압출 성형하기 위한 압출기의 온도는 350∼380℃ 정도의 고온에서 믹싱을 했기 때문에 원재료가 혼합 및 이송되면서 탄화가 많이 발생할 뿐만 아니라 가스의 발생량이 많아서 결국은 합성목재의 품질을 떨어뜨리게 된다는 문제가 있었다. 본 발명에서는 압출기에 냉각팬을 설치하여 펠렛의 압출 성형온도를 300℃ 이하로 함으로써 지금까지의 문제를 해결한 것이다.
펠렛 선별 및 건조단계(S4)는 결합도가 높고 균일한 크기의 양품(良品) 펠렛을 선별하기 위한 단계인데, 메쉬망이 형성된 원통 형상의 회전하는 실린더스크린을 사용하여 펠렛이 회전하는 실린더스크린 내부에서 회전하면서 이송되는 동안 건조 및 자동 선별하게 되며, 실린더스크린은 메쉬망(스크린에 형성된 구멍)의 크기가 다르게 형성된 실린더스크린이 연속하여 설치되어 있다. 압출 성형된 펠렛이 투입되는 1차 실린더스크린은 규격화된 크기보다 작은 펠렛을 제거하기 위한 것으로, 1차 실린더스크린에 형성된 메쉬망의 크기는 규격보다 작게 형성되어 있어서, 크기와 길이가 규격에 맞거나 규격보다 큰 펠렛은 1차 실린더스크린의 하부로 빠져나가지 않고 그대로 통과하게 되고, 규격보다 작은 펠렛은 1차 실린더스크린을 통과하는 동안 실린더스크린의 메쉬망을 통해 하부로 빠져나가게 되어 제거된다.
1차 실린더스크린을 통과한 펠렛은 곧바로 2차 실린더스크린으로 이송되는데, 2차 실린더스크린은 규격화된 크기보다 크기가 큰 펠렛을 제거하여 규격화된 크기의 양품(良品) 펠렛만을 선별하게 되며, 2차로 선별된 펠렛은 합성목재를 제조하기 위한 압출기에 투입되게 된다. 2차 실린더스크린의 실린더스크린에 형성된 메쉬망의 크기는 규격보다 크게 형성되어 있어서, 크기와 길이가 규격보다 큰 펠렛은 2차 실린더스크린의 실린더스크린에 그대로 남게 되고, 규격에 맞는 양품(良品) 펠렛은 2차 실린더스크린을 통과하는 동안 실린더스크린의 메쉬망을 통해 하부로 빠져나가서 자동으로 선별되게 된다. 이와 같이 결합도가 높고 균일한 크기의 자동 선별된 양품 펠렛만을 사용하여 합성목재 제조에 사용하도록 함으로써 합성목재의 균일성과 내구성 및 강도를 향상시킬 수 있게 된다. 2차 실린더스크린에서 메쉬망을 빠져나가지 못하고 메쉬망에 그대로 남은 펠렛은 별도로 수거하여 재활용하게 된다.
합성목재는 압출 성형된 펠렛을 압출기에 투입하여 압출방식으로 성형하기 때문에, 합성목재의 내부에 공극이 없고 강도가 높으며 균일성과 내구성 등 우수한 품질의 합성목재를 성형하기 위해서는 펠렛의 품질이 우수해야 하고 균일한 크기의 펠렛을 사용해야 한다는 점이 가장 기본적인 사항인데, 이와 같은 양품 펠렛만을 건조시키면서 자동 선별한다는 점이 펠렛 선별 및 건조단계(S4)의 가장 큰 특징이다.
이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것이고, 명세서에 게시된 실시예는 본 발명의 기술사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 그러므로 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의해 해석되고, 그와 균등한 범위 내에 있는 기술적 사항도 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (5)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 목분(木粉)과 수지 및 첨가제를 정해진 비율로 배합하여 혼합하는 원재료 배합단계;
    혼합된 원재료를 압출기에 투입하여 압출 성형하는 원재료 압출 성형단계;
    압출 성형된 원재료를 규격화된 일정 크기로 컷팅하여 펠렛을 성형하는 펠렛 성형단계;
    메쉬망이 형성된 원통 형상의 회전하는 실린더스크린을 사용하여 성형된 펠렛이 회전하는 실린더스크린 내부에서 회전하면서 이송되는 동안 냉각 및 건조시키면서 일정 크기의 펠렛을 자동 선별하는 펠렛 선별 및 건조단계;
    선별하여 건조시킨 일정 크기의 펠렛을 압출기에 투입하여 합성목재를 압출 방식으로 제조하는 단계;
    를 거쳐서 제조하며,
    상기 펠렛 선별 및 건조단계에서는 회전하면서 이송시키는 1차 및 2차 실린더스크린을 통과하면서 규격화된 크기의 양품(良品) 펠렛만을 선별하게 되는데,
    압출 성형된 펠렛이 투입되는 1차 실린더스크린은 메쉬망의 크기가 규격보다 작게 형성되어 있어서, 크기와 길이가 규격에 맞거나 규격보다 큰 펠렛은 1차 실린더스크린의 그대로 통과하게 되고, 규격보다 작은 펠렛은 1차 실린더스크린을 통과하는 동안 실린더스크린의 메쉬망을 통해 하부로 빠져나가게 되어 제거되며,
    1차 실린더스크린을 통과한 펠렛은 곧바로 2차 실린더스크린으로 이송되는데, 2차 실린더스크린에 형성된 메쉬망의 크기는 규격보다 크게 형성되어 있어서, 크기와 길이가 규격보다 큰 펠렛은 2차 실린더스크린의 실린더스크린에 그대로 남게 되고, 규격에 맞는 양품(良品) 펠렛은 2차 실린더스크린을 통과하는 동안 실린더스크린의 메쉬망을 통해 하부로 빠져나가서 선별되게 되며, 2차 실린더스크린에서 선별된 규격에 맞는 펠렛만이 합성목재를 제조하기 위한 압출기에 투입되게 되는 것을 특징으로 하는 난연성과 강도가 강화된 친환경 합성목재의 제조방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 원재료 배합단계에서는, 목분(木粉) 50∼65중량부, 합성수지 20∼30중량부, 탄산칼슘 4∼12중량부, 활제 2∼6중량부, 첨가제 4∼12중량부, 물성강화제 3∼10중량부를 배합하며,
    상기 합성수지는 폴리프로필렌과 폴리에틸렌을 중량비로 55∼45:45∼55로 혼합한 것인 것을 특징으로 하는 난연성과 강도가 강화된 친환경 합성목재의 제조방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 물성강화제는 수산화마그네슘인 것을 특징으로 하는 난연성과 강도가 강화된 친환경 합성목재의 제조방법.
KR1020200040904A 2020-04-03 2020-04-03 난연성과 강도가 강화된 친환경 합성목재의 제조방법 KR102175300B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200040904A KR102175300B1 (ko) 2020-04-03 2020-04-03 난연성과 강도가 강화된 친환경 합성목재의 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200040904A KR102175300B1 (ko) 2020-04-03 2020-04-03 난연성과 강도가 강화된 친환경 합성목재의 제조방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102175300B1 true KR102175300B1 (ko) 2020-11-09

Family

ID=73429637

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200040904A KR102175300B1 (ko) 2020-04-03 2020-04-03 난연성과 강도가 강화된 친환경 합성목재의 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102175300B1 (ko)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130017759A (ko) * 2011-08-12 2013-02-20 주식회사 선일에너지 고품질화가 가능한 다목적 이동식 펠릿 제조장치
KR102087838B1 (ko) * 2019-11-20 2020-03-12 경동산업 주식회사 열팽창계수를 조절한 합성목재 조성물 및 이를 이용한 합성목재 제조방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20130017759A (ko) * 2011-08-12 2013-02-20 주식회사 선일에너지 고품질화가 가능한 다목적 이동식 펠릿 제조장치
KR102087838B1 (ko) * 2019-11-20 2020-03-12 경동산업 주식회사 열팽창계수를 조절한 합성목재 조성물 및 이를 이용한 합성목재 제조방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101143952B (zh) 阻燃抑烟型木塑复合材料
US7459493B2 (en) Method of manufacturing composite board
Nazarov et al. Research of fire resistance and physical-mechanical properties of secondary polyethylene
CN104774372B (zh) 一种高性能电缆阻燃料及其制备方法
Subasinghe et al. Effects of wool fibre and other additives on the flammability and mechanical performance of polypropylene/kenaf composites
KR100991506B1 (ko) 합성목재 조성물 및 그 제조방법
KR101153834B1 (ko) 난연성을 구비하는 친환경 합성목재 조성물로 이루어진 합성목재
CN101550249A (zh) 一种无卤膨胀型阻燃玻纤增强聚丙烯材料及其制备方法
Cheremisinoff Advanced polymer processing operations
CN111138716A (zh) 阻燃剂及木塑复合材料
Subasinghe et al. Parametric analysis of flammability performance of polypropylene/kenaf composites
KR20130123746A (ko) 제올라이트가 함유된 고강도 난연성 합성목재 및 그 제조방법
CN108676248A (zh) 一种高阻燃聚丙烯材料及其制备方法与应用
KR100681333B1 (ko) Ｗｐｃ 환경친화적 폴리올레핀/목분 복합체
KR102384851B1 (ko) 폐플라스틱을 활용한 재생 플라스틱 제조방법
KR102175300B1 (ko) 난연성과 강도가 강화된 친환경 합성목재의 제조방법
RU2469976C2 (ru) Способ утилизации отходов с получением огнестойкого строительного материала и композиция для получения огнестойкого строительного материала
CN110079008A (zh) 一种膨胀型无卤阻燃透气膜专用料及其制备方法
CN105348641A (zh) 一种碳酸钙填充阻燃聚丙烯材料及其制备方法
KR101918447B1 (ko) 갈대 또는 억새풀을 활용한 난연성 및 항균성을 가지는 친환경 합성 목재 및 그 제조 방법
CN110713684A (zh) 一种abs复合材料及其应用
KR102335163B1 (ko) 난연성 합성목재 및 그 제조방법
KR102133562B1 (ko) 합성목재 조성물과 이를 이용한 합성목재의 제조방법
CN109385110A (zh) 一种防霉变无卤阻燃竹塑复合材料及其制备方法
WO2019092710A1 (en) Polymeric particulate matter and plastic articles made therefrom

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant