KR102299796B1 - 저융점 폴리에스테르계 접착 파우더를 이용한 고강도 목재 플라스틱 복합재 - Google Patents

저융점 폴리에스테르계 접착 파우더를 이용한 고강도 목재 플라스틱 복합재 Download PDF

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Abstract

본 발명은 본 발명은 저융점 폴리에스테르계 접착 파우더 및 목분이 혼합된 펠렛형태의 고강도 목재 플라스틱 복합재로써, 상기 저융점 폴리에스테르계 접착파우더는 하드세그먼트와 소프트 세그먼트로 구성된 저융점 공중합 폴리에스테르계 수지를 분말화한 것으로, 상기 하드 세그먼트는 80~99몰%의 디메틸테레프탈레이트(Dimetylterapthalate, DMT), 1~20몰%의 이소프탈산(Isophthalic acid, IPA) 또는 그 유도체로 이루어진 디카르본산과 20~80몰%의 부틸렌글리콜(Butylene glycol, BG), 20~80몰%의 헥실렌글리콜(Hexylene Glycol, HG)로 이루어진 디올성분으로 조성되고, 상기 소프트 세그먼트는 수지 중량의 1~25중량%의 폴리테트라메틸렌글리콜(Polytetramethyleneglycol, PTMG)로 조성될 수 있으며, 상기 저융점 공중합 폴리에스테르계 수지는 유리전이온도(Tg)가 50℃이상이고, 경도(Shore D)가 60이상이며, 연화점이 80 내지 140℃인 것을 특징으로 하는 저융점 폴리에스테르계 접착 파우더를 이용한 고강도 목재 플라스틱 복합재에 관한 것이다.

Description

저융점 폴리에스테르계 접착 파우더를 이용한 고강도 목재 플라스틱 복합재{High Strength Wood Plastic Composite Using Low Melting Polyester Adhesive Powder}
본 발명은 저융점 폴리에스테르계 접착 파우더를 이용한 고강도 목재 플라스틱 복합재에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 경도가 높고 상온분쇄가 가능하여 성형성, 접착성이 우수한 폴리에스테르계 저융점 접착 파우더 및 목재를 이용한 고강도 목재 플라스틱 복합재에 관한 것이다.
일반적으로, 목재는 천연 재료로서 널리 사용되고 있는 소재이지만 수분에 약하고, 시간이 지남에 따라 갈라짐, 터짐 등으로 인해 유지보수 비용이 만만치 않다. 이러한 목재의 단점을 보완한 것이 목재 플라스틱 복합재(WPC; Wood Polymer/Plastic Composite)이다. 목재 플라스틱 복합재는 일반 목재의 단점인 탈색되거나 갈라짐, 터짐 등의 변형이 거의 없다. 특히 천연목재와 달리 수분에 강하기 때문에 외장재 용도로 사용할 경우에도 쉽게 썩지 않는다. 이러한 장점 때문에 천연목재와 방부목재를 대체해나가고 있으며, 시장 규모가 점차 커지고 있는 추세이다.
그러나 기존 목재 플라스틱 복합재의 경우 주원료로 목분(Wood flour)을 주로 사용함에 따라 목분과의 상용성(혼합성) 및 굴곡강도 등의 물리적 특성이 다소 약한 점이 있다.
또한 목재 플라스틱 복합재는 목분을 접착 파우더로 결합시켜야 하는데, 일반 폴리에스테르계 접착 파우더는 유리전이온도(Tg)가 낮아 상온 분쇄가 가능하지 못하고, 냉동분쇄만을 해야 되는 단점이 있어 제조공정에서 가격경쟁력이 떨어지는 문제가 있다.
본 발명의 목적은 상온분쇄가 가능한 정융점 폴리에스테르계 접착 파우더를 사용하여 재활용성을 높이고, 접착성, 분쇄성, 성형성이 우수한 고강도 목재 플라스틱 복합재를 제공한는 데 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 저융점 폴리에스테르계 접착 파우더 및 목분이 혼합된 펠렛형태의 고강도 목재 플라스틱 복합재로써, 상기 저융점 폴리에스테르계 접착파우더는 하드세그먼트와 소프트 세그먼트로 구성된 저융점 공중합 폴리에스테르계 수지를 분말화한 것으로, 상기 하드 세그먼트는 80~99몰%의 디메틸테레프탈레이트(Dimetylterapthalate, DMT), 1~20몰%의 이소프탈산(Isophthalic acid, IPA) 또는 그 유도체로 이루어진 디카르본산과 20~80몰%의 부틸렌글리콜(Butylene glycol, BG), 20~80몰%의 헥실렌글리콜(Hexylene Glycol, HG)로 이루어진 디올성분으로 조성되고, 상기 소프트 세그먼트는 수지 중량의 1~25중량%의 폴리테트라메틸렌글리콜(Polytetramethyleneglycol, PTMG)로 조성될 수 있으며, 상기 저융점 공중합 폴리에스테르계 수지는 유리전이온도(Tg)가 50℃이상이고, 경도(Shore D)가 60이상이며, 연화점이 80 내지 140℃인 것을 특징으로 하는 저융점 폴리에스테르계 접착 파우더를 이용한 고강도 목재 플라스틱 복합재를 제공한다.
또한 본 발명은 상기 저융점 폴리에스테르계 접착 파우더의 용융 흐름지수(M.I)가 5~40g/10분이며 (190℃, 2.16kg 조건), 입자 크기는 50~1,500μm인 것을 특징으로 하는 저융점 폴리에스테르계 접착 파우더를 이용한 고강도 목재 플라스틱 복합재를 제공한다.
또한 본 발명은 상기 고강도 목재 플라스틱 복합재의 최대굴곡하중이 5,500N 이상인 것에 특징이 있는 저융점 폴리에스테르를 이용한 고강도 목재 플라스틱 복합재를 제공한다.
또한 본 발명은 저융점 폴리에스테르계 접착 파우더와 목분을 혼합하는 단계; 혼합된 재료를 가지고 컴파운드기를 이용하여 180~200℃에서 펠렛(Pellet)을 생산하는 단계;및 상기 생산된 펠렛(Pellet)를 이용하여 압출기(Extruder)를 통해 1~5m/min로 제품을 제조하는 단계;로 구성된 저융점 폴리에스테르를 이용한 고강도 목재 플라스틱 복합재 제조방법를 제공한다.
본 발명인 고강도 목재 플라스틱 복합재는 유리전이온도(Tg)가 높고 연화점이 낮은 폴리에스테르계 저융점 접착 파우더를 사용하여 목분과의 혼합 전에 상온분쇄가 가능하고 경도를 높여서 성형성을 증가시켰으며, 또한, 목분과의 접착력이 증가된 효과가 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 우선, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.
본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 '약', '실질적으로' 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.
본 발명은 저융점 폴리에스테르계 접착 파우더 및 목분이 혼합된 펠렛형태의 고강도 목재 플라스틱 복합재에 관한 것으로,
접착제 기능을 하는 저융점 폴리에스테르계 접착파우더에 대해 살펴본다.
상기 저융점 폴리에스테르계 접착파우더의 조성물은 폴리에스테르계 수지로 구성된다. 상기 폴리에스테르계 수지는 고융점 성분과 저융점 성분으로 이루어지는데, 저융점 성분이 존재하기 때문에 열접착성이 양호한 섬유를 제조할 수 있다. 다시 말해서, 고융점 성분은 종래의 통상의 폴리에틸렌테레프탈레이트로서 이는 약 250℃ 정도의 융점을 갖는 반면, 저융점 성분은 본 발명에 따른 공중합 폴리에스테르로서 250℃ 이하 때로는 120∼130℃ 정도의 낮은 융점(또는 연화점)을 갖는 것을 의미한다.
일반적으로 폴리에스테르는 디카르본산 성분("제1성분"이라고도 함)과 디올성분("제2성분"이라고도 함)을 중합하여 제조되는데, 제1성분으로 테레프탈산을 사용하고 제2성분으로 에틸렌글리콜을 사용하면 약 250℃ 정도의 높은 융점을 갖는 통상의 폴리에스테르가 제조된다.
본 발명은 일종의 핫멜트 접착 폴리에스테르계 파우더가 핵심 구성으로 이를 이용하는 것으로, 유리전이온도(Tg) 50℃ 이상, 경도(Shore D) 60 이상이며, 연화점 80~140℃인 것을 특징으로 한다.
우선 본 발명에 핫멜트 접착 파우더의 소재인 저융점 공중합 폴리에스테르계 수지의 조성물에 대해서 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은 하드 세그먼트와 소프트 세그먼트로 형성되는 고경도 저융점 폴리에스테르계 수지에 관한 것이다.
상기 하드 세그먼트로는 디메틸테레프탈레이트(Dimetylteraphthalate, DMT), 이소프탈산(Isophthalic aicd, IPA) 또는 그 유도체로 이루어진 디카르본산과 부틸렌글리콜(Butylene glycol, BG), 헥실렌글리콜(Hexylene Glycol, HG)로 이루어진 디올성분으로 형성된다.
상기 소프트 세트먼트는 폴리올(Polyol)인 폴리테트라메틸렌글리콜(Polytetramethyleneglycol, PTMG)로 형성된다.
상기와 같이 하드 세그먼트와 소프트 세그먼트로 형성되는 본 발명의 고경도 저융점 폴리에스테르계 수지는 탄성력이 우수한 엘라스토머 수지이다.
상기 하드 세그먼트로는 80~99몰%의 디메틸테레프탈레이트(DMT), 1~20몰%의 이소프탈산(IPA) 또는 그 유도체로 이루어진 디카르본산과 20~80몰%의 부틸렌글리콜(BG), 20~80몰%의 헥실렌글리콜(HG)로 이루어진 디올성분을 사용하는 것이 바람직할 것이다.
상기 디카르본산과 디올은 몰비 0.8:1.0~1.0:1.5로 사용되는 것이 바람직할 것이다.
상기 소프트 세트먼트를 형성하는 상기 폴리테트라메틸렌글리콜(PTMG)은 고경도를 가지는 저융점 폴리에스테르계 수지 중량의 1~25중량% 함유되는 것이 바람직할 것이다.
종래의 폴리에스테르는 융점 조절을 위해 아디핀산, 숙신산 등의 방향족 또는 지방족 디카르복실산을 공중합 원료로 사용하고 있으나, 본 발명에서는 디메틸테레프탈레이트(DMT), 이소프탈산(IPA)를 디카르본산 성분으로 부틸렌글리콜(BG), 헥실렌글리콜(HG)을 디올 성분으로 사용하여 탄성 특성과 물리적 특성을 유지하면서 동시에 최종 제품의 접착 공정에서 다양하게 요구되는 융점을 용이하게 조절할 수 있는 장점을 가진다.
상기 디올 성분 중에서 헥실렌글리콜(HG)의 함량에 따라 융점 조절이 가능한 것으로 헥실렌글리콜의 함량비가 1몰% 증가함에 따라 수지의 융점이 1.625℃씩 저하되며, 제조되는 폴리에스테르 수지의 융점과 헥실렌글리콜의 융점의 관계식은 하기와 같은 방정식으로 정의될 수 있다.
<관계식>
폴리에스테르 수지의 융점 변화(℃) = - 1.625 × 헥실렌글리콜의 몰%
( 0 ≤ 헥실렌 글리콜 조성 몰% ≤ 65 )
상기 헥실렌글리콜(HG)의 함유량이 65몰% 이상인 경우에는 더 이상의 융점 조절효과가 없어진다.
또한, 디카르본산 성분 중 상기 이소프탈산(IPA) 또는 그 유도체의 함량비에 따라 공중합 폴리에스테르머의 물리적 특성과 탄성특성을 유지하며 융점을 조절할 수 있으나, 상기 이소프탈산(IPA) 또는 그 유도체의 함유량이 30몰%를 초과하는 경우 공중합 폴리에스테르의 융점이 지나치게 낮아질 수 있으므로 상기 이소프탈산(IPA) 또는 그 유도체는 20몰%이하로 함유되는 것이 바람직할 것이다.
상기 소프트 세트먼트는 폴리올(Polyol)인 폴리테트라메틸렌글리콜(Polytetramethyleneglycol, PTMG)을 사용하는 것으로 하드 세그먼트의 디올성분으로 사용되는 부틸렌글리콜(BG), 헥실렌글리콜(HG)과 함께 공중합 비율을 조정하여 물리적 특성과 탄성특성을 유지하면서 다양한 융점을 가지는 공중합 폴리에스테르의 제조가 가능하다.
상기 폴리테트라메틸렌글리콜(PTMG)은 수평균 분자량이 400~20,000 범위가 바람직하며, 상기 분자량 범위내에서 분자량이 상이한 폴리테트라메틸렌 글리콜을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 고경도를 가지는 저융점 폴리에스테르계 수지는 하드 세그먼트의 디메틸테레프탈레이트(DMT), 이소프탈산(IPA) 또는 그 유도체, 부틸렌글리콜(BG), 헥실렌글리콜(HG)와 소프트 세그먼트의 폴리테트라메틸렌 글리콜(PTMG)을 에스테르화 반응시키는 에스테르화 단계 및 상기 에스테르화 반응물에 중합촉매, 열안정제, 광안정제 등과 함께 투입하여 축중합하는 축중합 단계로 제조된다.
상기 에스테르화 단계는 본 발명의 고경도를 가지는 저융점 폴리에스테르계 수지의 하드 세그먼트를 형성하도록 디카르본산의 디메틸테레프탈레이트(DMT), 이소프탈산(IPA) 또는 그 유도체와 디올의 부틸렌글리콜(BG), 헥실렌글리콜(HG)을 에스테르화 반응시킨다.
바람직하게는 하드 세그먼트의 디메틸테레프탈레이트(DMT), 이소프탈산(IPA) 또는 그 유도체, 부틸렌글리콜(BG), 헥실렌글리콜(HG), 소프트세그먼트인 폴리테트라메틸렌글리콜(PTMG)을 에스테르화 반응촉매와 함께 내열·내압 용기에 투입하고 에스테르화 반응을 하여 올리고머 용액을 제조한다.
상기 하드 세그먼트의 디카르본산과 디올은 몰비 1:1로 합성되는 것이나 반응의 안정성과 속도를 높이기 위해 디카르본산과 디올은 몰비 1:1.2~1.5로 디올성분이 과량으로 함유된 상태에서 에스테르화 반응을 시키는 것이 바람직할 것이다.
상기 에스테르화 단계에서 촉매로는 초산아연, 초산소듐, 초산마그네슘 등의 초산계 촉매와 테트라노말부톡시티타네이트, 테트라이소프로필티타네이트, 티탄옥사이드/실리카옥사이드마이크로코폴리머, 나노티타네이트등의 티타늄계 촉매를 들 수 있고, 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용될 수 있다.
상기 에스테르화 단계에서 촉매는 고경도를 가지는 저융점 폴리에스테르계 수지 100중량부에 대하여 50~1000ppm범위로 투입될 수 있고, 바람직하게는 200~700 ppm범위이다.
상기 촉매의 투입량이 부족할 경우 에스테르화 반응속도가 느려질 수 있으며, 과할 경우 저융점 폴리에스테르계 수지의 열안정성이 저하될 수 있다. 부산물로 생성되는 메탄올을 증류하기 위해 상기 에스테르화 반응이 진행되는 내열·내압 용기의 반응온도는 150~210℃ 범위인 것이 바람직할 것이다.
상기 축중합 단계는 상기 에스테르화 반응에 의해 얻어진 올리고머 용액과 소프트세그먼트인 폴리테트라메틸렌글리콜, 축중합 촉매, 열안정제, 광산화 안정제와 함께 진공감압이 가능한 내압·내열 반응기에 투입한 후 760~1,000 Torr의 압력 및 200~270℃의 온도에서 과량의 부틸렌글리콜(BG), 헥실렌글리콜(HG)을 증류한 후, 최종 진공도 1mmHg 이하의 고진공하에서 축중합을 완료하여 본 발명의 고경도를 가지는 저융점 폴리에스테르계 수지를 제조할 수 있다.
상기 축중합 단계에 사용되는 촉매로는 삼산화안티몬, 안티몬 아세테이트 등의 안티몬계 촉매 또는 테트라노말부톡시티타네이트, 테트라이소프로필티타네이트, 티탄옥사이드/실리카옥사이드마이크로코폴리머, 나노티타네이트 등의 티타늄(Ti)계 촉매를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 축중합 촉매는 저융점 폴리에스테르계 수지 100중량부에 대하여 50~2000ppm 범위로 투입되며, 바람직하게는 300~1200ppm 범위이다.
상기 축중합 단계에서 촉매의 투입량이 부족할 경우 축중합 반응속도가 느려져 저융점 폴리에스테르계 수지의 물성이 저하될 수 있으며, 과할 경우 저융점 폴리에스테르계 수지의 열안정성이 저하될 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 저융점 공중합 폴리에스테르계 수지는 Shore D가 60이상으로 고경도 특성을 가지면서, 용융온도(Tm)가 80 내지 130℃로 저융점 특성을 동시에 가지게 된다.
또한, 저융점 폴리에스테르계 수지는 고유점도(IV)가 0.6 내지 1.2로 다양한 형태의 사출 성형물, 필름 성형물의 원료로 사용이 적합할 것이다.
본 발명의 저융점 폴리에스테르계 접착 파우더는 연화점이 80 ~ 140℃, 유리전이온도(Tg)가 50℃ 이상, 경도(Shore D)가 60이상이고, 용융 흐름지수가 5 ~ 40 g/10분이며 (190℃, 2.16kg 조건) 입자 크기는 50 ~ 1,500μm인 것이 바람직하다.
여기에서 용융 흐름 지수가 5g/10분 미만이면 가열 용융공정에서 접착 파우더의 흐름이 원활치 못해 높은 접착력을 기대하기 어려우며, 용융 흐름 지수가 40g/10분을 초과할 경우 부직포 내부로 용융된 접착 파우더가 너무 많이 흘러들어가 상대적으로 접착력이 낮아질 수 있다.
접착 파우더는 연화점이 80~140℃로 80℃ 이하는 고온에서의 저장 안정성이 떨어지고, 140℃ 이상은 접착온도 증가 및 공정온도가 증가함에 따라, 공정 비용 증가와 기재손상이 일어날 수 있다. 유리전이온도(Tg)가 50℃ 이하일 경우 고온 저장안정성이 매우 떨어져 여름철 해외 수출시 이송할 때 파우더의 융착이 일어날 수 있다. 경도(Shore D)가 60미만일 경우 성형성이 떨어지는 문제가 있다.
또한, 본 발명의 상온분쇄가 가능한 접착 파우더는 입자 크기가 50 ~ 1,500μm인 것이 바람직하다. 입자크기가 50μm 미만이면 접착 파우더 산포시 폴리에스테르 부직포 내부로 함침되는 양이 많아져서 접착 파우더 사용량이 증가되며, 입자 크기가 1,500μm를 초과할 경우 접착 파우더의 균일한 산포가 어려우며, 가열에 의한 용융이 원활하지 않아서 높은 접착력을 기대하기 어렵다.
따라서, 본 발명의 상온분쇄가 가능한 폴리에스테르계 저융점 접착 파우더는 연화점이 80 ~ 140℃, Tg값이 50℃이상, 경도(Shore D) 60이상 이고, 용융 흐름지수가 5 ~ 40g/10분이며 (190℃, 2.16kg 조건) 입자 크기는 50 ~ 1,500μm이다.
본 발명의 제조방법은 저융점 폴리에스테르계 접착 파우더와 목분을 혼합하는 단계; 혼합된 재료를 가지고 컴파운드기를 이용하여 180~200℃에서 펠렛(Pellet)을 생산하는 단계; 및 상기 생산된 펠렛(Pellet)를 이용하여 압출기(Extruder)를 통해 1~5m/min로 제품을 제조하는 단계로 구성될 수 있다.
이하 본 발명을 실시예에 의해 더욱 상세하게 설명하기로 한다. 다만 이들 실시예는 본 발명의 내용을 이해하기 위해 제시되는 것일 뿐 본 발명의 권리 범위가 이들 실시예에 반드시 한정되는 것으로 해석되어 져서는 아니된다.
실시예 1
디카르본산으로 디메틸테레프탈레이트 (DMT) 13.2kg, 이소프탈산 2.0kg, 디올성분으로 부틸렌글리콜(BG) 6.8kg, 헥실렌글리콜(HG) 2.6kg, 폴리테트라메틸렌글리콜 (PTMG) 7.5kg 및 에스테르화 반응 촉매로 테트라노말부톡시티타네이트 9g을 교반이 가능한 내열 내압 100리터 반응기에 첨가한 후, 초기 130℃로 가열, 교반하여 디메틸 테레프탈레이트(DMT)가 디올 성분에 용융, 용해되는 것을 확인한다.
상기 디메틸테레프탈레이트(DMT)가 용융, 용해됨을 확인 후, 서서히 가열하여 반응기의 내온이 205℃ 되도록 가열, 교반하여 4시간 동안 반응시키며 부생성물로 발생하는 메탄올을 반응기 밖으로 증류, 제거하여 에스테르화반응을 진행한다.
상기 올리고머 용액을 진공 감압 교반이 가능한 내열 내압 100리터 반응기에 첨가한 후 열 안정제(Song 1300) 125g, 광안정제 (UV 70) 125g, 축중합 촉매로 테트라노말부톡시티타네이트 20g을 첨가한다.
축중합 반응초기 서서히 감압 및 가열을 진행하여 최종온도 250℃, 최종 진공도 1mmHg이하의 고진공하에서 축중합을 완료하여 본 발명에 따른 저융점 공중합 폴리에스테르계 수지를 제조하였다.
상기 실시예 1에서 사용된 화합물 및 화합물의 몰 %를 표1에 나타내었다.
상온에서 고체상태인 상기 수지를 분쇄기로 입자의 직경이 350㎛ 되도록 분쇄하였다.
분쇄된 파우더를 가지고 목분과 혼합된 재료를 가지고 컴파운드기를 이용하여 190℃에서 펠렛(Pellet)을 생산하고, 사출성형기(Extruder)를 통해 5m/min 속도로 제품을 제조하였다.
실시예 2 내지 3
실시예 1과 동일하게 제조하였으나, 디메틸테레프탈레이트(DMT), 이소프탈산(IPA), 부틸렌글릴콜(BG), 헥실렌글리콜(HG), 폴리테트라메틸렌글리콜(PTMG)의 함량을 다르게 하여 본 발명에 따른 저융점 공중합 폴리에스테르계 수지를 제조하였다.
상기 실시예 2 내지 3에서 사용된 화합물의 및 화합물의 몰%를 표 1에 나타내었다.
상온에서 고체상태인 상기 수지를 분쇄기로 입자의 직경이 350㎛ 되도록 분쇄하였다.
분쇄된 파우더를 가지고 목분과 혼합된 재료를 가지고 컴파운드기를 이용하여 190℃에서 펠렛(Pellet)을 생산하고 사출성형기(Extruder)를 통해 5m/min 속도로 제품을 제조하였다.
비교예 1
실시예 1의 조건과 동일하게 목분과 저융점 공중합 폴리에스테르 수지를 50:50으로 혼합하였으며, 공중합 폴리에스테르 수지는 분쇄 입자크기가 직경 1600㎛가 되도록 분쇄하여 제조하였다.
비교예 2
실시예와 같이 동일하게 목분과 올레핀을 50:50으로 혼합하였으며, 올레핀 수지는 분쇄 입자크기가 직경 350㎛가 되도록 분쇄하여 제조하였다.
비교예3
비교예 2에 첨가제(상용화제)인 메타크릴산를 추가하였으며, 비율은 목분 : 올레핀 : 첨가제의 중량비 50:35:15로 혼합하였으며, 올레핀 수지는 분쇄 입자 크기가 직경 350㎛가 되도록 분쇄하여 제조하였다.
구분 Polymer 혼합비율
(Polymer+목분)		 최대굴곡하중
(N)		 변형율
(%)		 제품수율
(%,24hr)		 목분상용성
실시예1 Co-PET 50 : 50 5,510 2.1 98.1 O
실시예2 " : 5,630 2.5 99.5 O
실시예3 " “ 5,710 2.3 99.3 O
비교예1 " “ 2,910 5.4 80.8 X
비교예2 Olefin “ 2,540 6.3 21.1 X
비교예3 " 첨가제 추가 3,520 6.5 98.5 O
◎ 연화점 / Tg / Tm
- 열시차 주사 열량계 (Perkin elmer, DSC-7)를 이용하여 유리전이 온도(Tg), 녹는점(Tm)를 측정하였으며, 동적기계 분석기(DMA-7, Perkin Elmer)를 이용하여 TMA모드에서 연화 거동을 측정하였다.
◎ 용융흐름지수 (MI)
- 용융흐름지수는 190도, 2.16kg 조건에서 측정한 용융흐름지수이다.
◎ 입자크기
- 입자크기는 SEM를 이용하여 측정하였다.
◎ 경도
- ASTM D2240의 측정 방법에 의거 경도를 측정하였다.
◎ 상온분쇄성
- PG-10 분쇄기를 이용하여 상온(10~35도)에서 파우더를 분쇄하여 파우더 형상을 10명의 연구원이 육안검사로 실시하였다.
◎ 최대굴곡하중
- KSF3230을 참고하여, KS M ISO 178에 따라 가압봉 및 지지대의 반경, 시험속도를 결정하고, 시험편을 거치한후 최대굴곡하중을 측정하였다.
◎ 변형율
- KSF3230을 참고하여, KS M ISO 899-2에 따라 1~5초 내에 시험편에 850N의 하중이 걸리도록 하고 24시간 유지한 후, 변형율을 계산하였다.
Figure 112019104656488-pat00001
◎ 제품 수율 (%, 24hr)
- 제품 수율은 24시간동안 사용된 목분과 수지의 양과 생성된 제품의 양을 측정하여 하기의 식으로 계산하였다.
제품수율(%) : 생성된 제품의 양 (kg) / 사용된 목분+수지의양(kg) *100
◎ 목분과의 상용성
- 목분과 수지와 혼합되는 정도를 10명의 연구원이 육안검사로 실시하였다.
최대굴곡하중은 목재 플라스틱 복합재(Wood Plastic composite)에서 중요한 인자로 저융점 공중합 폴리에스테르 수지를 사용할 경우 비교예 2의 기존 올레핀(Olefin)대비 우수하다.
상기 표 1과 같이 본 발명의 폴리에스테르 수지인 실시예 1내지 3은 비교예 1 내지 3보다 최대굴곡하중이 우수한 것을 알 수 있다.
특히, 비교예 1의 경우 입자크기가 1600㎛으로 1500㎛을 초과할 경우 파우더가 균일하게 목분과 혼합이 어려워 목분과의 상용성이 떨어지면서 제품 수율이 낮아짐을 확인 할 수 있다.
또한, 비교예 2의 경우 올레핀(Olefin)일 경우 목분과의 상용성이 없어서 첨가제를 추가하지 않으면 제품 수율 및 물성이 나오지 않는 것을 알 수 있고, 용융흐름지수가(MI)가 높아 흐름성이 실시예 대비 상당히 크며, 극성을 띄지 않기에 목분과 혼합이 잘 되지 않아 최대 굴곡하중이 떨어짐을 알 수 있다.

Claims (4)

  1. 저융점 폴리에스테르계 접착 파우더 및 목분이 혼합된 펠렛형태의 고강도 목재 플라스틱 복합재로써,
    상기 저융점 폴리에스테르계 접착파우더는 하드세그먼트와 소프트 세그먼트로 구성된 저융점 공중합 폴리에스테르계 수지를 분말화한것으로,
    상기 하드 세그먼트는 80~99몰%의 디메틸테레프탈레이트(Dimetylterapthalate, DMT), 1~20몰%의 이소프탈산(Isophthalic acid, IPA) 또는 그 유도체로 이루어진 디카르본산과 20~80몰%의 부틸렌글리콜(Butylene glycol, BG), 20~80몰%의 헥실렌글리콜(Hexylene Glycol, HG)로 이루어진 디올성분으로 조성되고, 상기 소프트 세그먼트는 수지 중량의 1~25중량%의 폴리테트라메틸렌글리콜(Polytetramethyleneglycol, PTMG)로 조성될 수 있으며,
    상기 디카르본산과 디올은 몰비 1:1.2~1.5이고,
    상기 저융점 폴리에스테르계 접착 파우더의 용융 흐름지수(M.I)가 5~40g/10분이며 (190℃, 2.16kg 조건), 입자 크기는 50~1,500μm이며,
    상기 저융점 공중합 폴리에스테르계 수지는 유리전이온도(Tg)가 50℃이상이고, 경도(Shore D)가 60이상이며, 연화점이 80 내지 140℃인 것을 특징으로 하는 저융점 폴리에스테르계 접착 파우더를 이용한 고강도 목재 플라스틱 복합재.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 고강도 목재 플라스틱 복합재의 최대굴곡하중이 5,500N 이상인 것에 특징이 있는 저융점 폴리에스테르를 이용한 고강도 목재 플라스틱 복합재.
  4. 삭제
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