KR102413191B1 - 커피박을 재자원화한 합성목재 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 커피박을 재자원화한 합성목재 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 커피박을 재자원화한 합성목재의 제조방법은 목분과 커피박을 준비한 후 1차로 자연건조하는 목분 및 커피박 1차 건조 단계(S100); 상기 1차 자연건조된 목분과 커피박을 혼합하여 목분조성물을 제조하고, 상기 목분조성물을 2차로 가열하여 건조하는 목분 및 커피박 2차 건조 단계(S200); 상기 목분조성물에 수분차단제, UV 흡수제, 유기 방오제 및 무기 방오제를 혼합한 후 건조하는 목분조성물 코팅실링 단계(S300); 상기 코팅실링된 목분조성물에 수지조성물 및 첨가조성물을 배합하여 혼합하는 배합 혼합 단계(S400); 및 상기 목분조성물, 수지조성물 및 첨가조성물로 이루어진 혼합물을 성형하여 합성목재를 제조하는 성형 단계(S500)를 포함한다.
상기한 구성에 의해 본 발명에 따른 커피박을 재자원화한 합성목재의 제조방법은 사용 후 폐기되는 커피박을 재활용하여 합성목재를 제조함으로써, 친환경적이면서 우수한 습기 조절 능력과 방향성을 가지고, 커피박 고유의 항균, 방습 및 탈취 효과로 인해 곰팡이가 발생하지 않으며 우수한 내구성 및 난연성을 가지는 합성목재를 제조할 수 있다.

Description

커피박을 재자원화한 합성목재 및 그 제조방법{SYNTHETIC WOOD FROM RECYCLED COFFEE GROUNDS AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR}

본 발명은 커피박을 재자원화한 합성목재 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 사용 후 폐기되는 커피박을 재활용하여 합성목재를 제조함으로써, 친환경적이면서 우수한 습기 조절 능력과 방향성을 가지고, 커피박 고유의 항균, 방습 및 탈취 효과로 인해 곰팡이가 발생하지 않으며 우수한 내구성 및 난연성을 가지는 커피박을 재자원화한 합성목재 및 그 제조방법에 관한 것이다.

목재는 건물의 바닥재나 실내문, 창틀 등과 같은 친환경적인 건축용 내·외장재로서 널리 사용되고 있다. 이러한 목재로는 대부분 방부목재가 사용되고 있는데, 방부목재는 천연목재에 방부액을 침투시켜 가공한다.

그러나 이러한 천연목재나 방부목재는 가공성이 우수한 반면에 강도가 극히 취약하고, 외부의 온도변화 및 습기, 충격 등에 쉽게 변형이 발생하게 되며, 반영구적이지 못하고, 산림을 훼손시켜 천연목을 얻어야 하는 등의 단점이 있다. 아울러, 방부목재의 경우 다량의 환경유해물질이 방출됨으로써 사용에 많은 제약이 있었다.

따라서, 상기와 같은 천연목재 또는 방부목재를 대신하여 합성수지와 목재를 혼합하여 성형 제조한 합성목재가 등산로, 데크로드, 생태공원, 전망대 등의 구조재로서 널리 사용되고 있다.

상기 합성목재는 원목을 분쇄한 목분과 열경화성 합성수지 등의 첨가제가 합성된 충전제를 주입하고 가열 압축시켜 패널을 형성하고, 형성된 패널의 전면에 천연 무늬목이나 비닐 무늬목을 접착시켜 용도에 맞게 가공 절단하여 완성한다. 이러한 합성목재는 천연 무늬목의 질감을 가지며, 내구성과 내마모성이 높은 장점이 있다.

그러나 이러한 합성목재는 봄, 여름철 대기 중에 날리는 꽃가루나 송진 등의 이물질에 의해 표면이 오염되거나 목분과 반응하여 부후가 진행되고, 열가소성 수지의 산화가 진행됨으로써, 합성목재의 내후성을 떨어뜨리는 단점이 있었다. 또한, 봄, 여름철이 아니더라도 습기가 있는 강가 등에 설치된 경우 역시 합성목재의 표면에 이끼가 쌓이고 이끼 속의 미세 생물체의 신진대사 활동으로 인해서도 표면이 오염되거나 목분과 반응하여 부후가 진행되고, 열가소성 수지가 산화되는 등의 단점이 있었다.

한편, 커피는 일반 사람들이 즐겨 찾는 음료인데, 국내의 커피를 찾는 인구가 늘어나고 커피시장이 증가함에 따라, 커피숍은 엄청난 숫자로 늘어나고 있는 상태이다. 에스프레소 한잔을 만들면 버려지는 커피박(커피 찌꺼기)은 20g 정도이고, 이러한 배출량이 전국에서 연간 15만톤이 버려지고 있으며, 커피박을 처리하는 비용도 연간 30억원에 해당한다고 한다.

앞으로도 커피를 마시는 인구는 계속적으로 늘어날 추세이기 때문에, 버려지는 커피박은 차츰 증가할 전망인데, 이에 따라 커피박의 처리가 새로운 골칫거리로 떠오르고 있고, 커피박이 통상 70%의 수분을 함유하고 있기 때문에 보관시 쉽게 곰팡이가 발생한다는 문제점도 있으며, 커피박이 산성이기 때문에 토양에 버려지는 경우, 토양의 산성화를 초래한다는 문제점도 있다.

따라서 이러한 문제점을 인식하고, 현재 많은 사람들이 커피박을 재활용하는 기술을 연구하고 있는데, 예를 들어, 커피박을 활용하여 점토로 만들고 점토를 이용해 벽돌을 제조하는 방법도 제시되고 있고, 식물에 주는 비료로 활용하는가 하면, 커피박을 이용하여 바이오 원료도 생산하고 있다. 또한, 팰릿으로 만들어 난방연료로 활용하기도 한다.

최근에는 커피찌꺼기를 활용한 인조목재에 대한 기술도 제시되었는데, 국내등록특허 제10-2042857호는 '커피찌꺼기를 이용한 인조목재의 제조방법 및 그의 제조물'에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 건조 온도 80℃~100℃에서 함수율 5%까지 커피찌꺼기를 건조하는 1차 건조단계; 1차 건조된 상기 커피찌꺼기를 함수율 0.1 내지 0.5%까지 건조하는 2차 건조단계; 2차 건조된 상기 커피찌꺼기와 펠렛 제조용 부가 재료를 계량 및 혼합하여 펠렛 재료를 준비하는 단계; 상기 펠렛 재료를 압출하여 펠렛을 제조하는 단계; 및 상기 펠렛에 발포제를 첨가하여 제품을 압출 성형하는 단계;를 포함하여 커피찌꺼기를 이용한 인조목재의 제조방법 및 그의 제조물에 관한 기술을 제시하고 있다.

이러한 커피박은 습기 조절 능력이 우수하고 방향성을 가지고 있기 때문에 이를 합성목재로 활용하면 상기 특성을 활용할 수 있는 이점이 있다. 그러나 커피박(원두커피 찌꺼기)을 합성목재의 원료로 사용하면 40%에 달하는 커피박의 수분과 단기간에 발생하는 곰팡이로 인해 장기간 보관이 어렵고, 미세 분말로 인해 목분과 열가소성수지, 기타 첨가제 등과의 균일한 배합이 어려운 문제점이 있다.

따라서 커피박을 재자원화한 합성목재를 제조하기 위해서 커피박의 수분을 1~5%로 일정하게 유지하고, 곰팡이균이 번식하지 못하도록 수분차단과 지속적인 항균기능을 유지하며, 건조된 미세한 분말형태의 커피박을 타 원료와 균일하게 배합할 수 있는 기술이 필요한 실정이다.

국내등록특허 제10-2042857호(2019년 11월 04일 등록) 국내등록특허 제10-2035969호(2019년 10월 17일 등록) 국내등록특허 제10-2202817호(2021년 01월 08일 등록)

본 발명은 사용 후 폐기되는 커피박을 재활용하여 합성목재를 제조함으로써, 친환경적이면서 우수한 습기 조절 능력과 방향성을 가지고, 커피박 고유의 항균, 방습 및 탈취 효과로 인해 곰팡이가 발생하지 않으며 우수한 내구성 및 난연성을 가지는 커피박을 재자원화한 합성목재 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.

또한, 본 발명은 커피박을 재활용하여 합성목재를 제조함으로써, 환경오염을 유발하거나 인체에 유해한 물질을 사용하지 않고도 보다 효율적으로 폐자원을 재활용할 수 있고 합성목재의 성형성, 후가공성 및 내후성을 향상시킬 수 있는 커피박을 재자원화한 합성목재 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.

또한, 본 발명은 사용 후 폐기되는 커피박을 재활용하여 합성목재를 제조함으로써, 커피박의 처리에 따른 사회적 비용절감과 전 세계적으로 추진중인 자원선순환 기조에 부합하고 합성목재 제조 원가절감 효과도 가져올 수 있는 커피박을 재자원화한 합성목재 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 다양한 과제들은 이상에서 언급한 과제들에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 커피박을 재자원화한 합성목재의 제조방법은 목분과 커피박을 준비한 후 1차로 자연건조하는 목분 및 커피박 1차 건조 단계(S100); 상기 1차 자연건조된 목분과 커피박을 혼합하여 목분조성물을 제조하고, 상기 목분조성물을 2차로 가열하여 건조하는 목분 및 커피박 2차 건조 단계(S200); 상기 목분조성물에 수분차단제, UV 흡수제, 유기 방오제 및 무기 방오제를 혼합한 후 건조하는 목분조성물 코팅실링 단계(S300); 상기 코팅실링된 목분조성물에 수지조성물 및 첨가조성물을 배합하여 혼합하는 배합 혼합 단계(S400); 및 상기 목분조성물, 수지조성물 및 첨가조성물로 이루어진 혼합물을 성형하여 합성목재를 제조하는 성형 단계(S500)를 포함한다.

상기 목분 및 커피박 1차 건조 단계(S100)에서는 준비된 목분과 커피박을 20~30℃ 온도 및 50~70% 습도하에서 1차로 자연건조함으로써, 자연건조된 목분의 함수율은 6~10%가 되고, 자연건조된 커피박의 함수율은 15~20%가 되도록 건조할 수 있다.

상기 목분 및 커피박 2차 건조 단계(S200)에서는 상기 1차 자연건조된 목분과 커피박을 혼합하여 목분조성물을 제조하고, 상기 목분조성물을 120~200℃의 온도에서 20~60분 동안 가열함으로써 목분 및 커피박으로 구성된 목분조성물의 함수율이 1~5%가 되도록 건조하며, 상기 목분조성물은 목분 및 커피박이 1:0.01~0.5 중량 비율로 혼합되어 제조될 수 있다.

상기 목분조성물 코팅실링 단계(S300)는 상기 목분조성물에 수분차단제, UV 흡수제, 유기 방오제 및 무기 방오제를 혼합한 후 50~120℃ 온도에서 20~60분 동안 가열하여 건조하되, 상기 목분조성물 전체 함량 100 중량부에 대해, 상기 수분차단제 1 내지 10 중량부, UV 흡수제 1 내지 10 중량부, 유기 방오제 1 내지 10 중량부 및 무기 방오제 1 내지 10 중량부의 중량 비율로 혼합될 수 있다.

상기 배합 혼합 단계(S400)에서는 목분조성물 49 내지 62 중량부, 수지조성물 28 내지 33 중량부 및 첨가조성물 10 내지 18 중량부의 중량 비율로 배합되어 혼합될 수 있다.

상기 수지조성물은 열가소성 수지 100 중량부에 대해, UV 안정제 0.5 중량부의 중량비율로 혼합되어 제조될 수 있다.

상기 첨가조성물은 결합제 10 내지 20 중량부, 착색제 1 내지 5 중량부 및 보강제 1 내지 5 중량부의 중량 비율로 혼합되어 제조되되, 상기 결합제는 멜라민 수지 10 내지 20 중량부, 폴리실록산 3 내지 7 중량부, 알콕시실란 1 내지 3 중량부, PMMA(Polymethly Methacrylate) 수지 조성물 3 내지 7 중량부, 항균나노분말 0.8 내지 1.2 중량부, 분산제 0.1 내지 0.5 중량부 및 1,3,5-트리글리시딜 이소시아누레이트 0.5 내지 1.5 중량부의 중량 비율로 포함되어 제조될 수 있다.

또한, 본 발명은 상기한 방법으로 제조된 커피박을 재자원화한 합성목재를 포함한다.

기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명에 포함되어 있다.

본 발명에 따른 커피박을 재자원화한 합성목재의 제조방법은 사용 후 폐기되는 커피박을 재활용하여 합성목재를 제조함으로써, 친환경적이면서 우수한 습기 조절 능력과 방향성을 가지고, 커피박 고유의 항균, 방습 및 탈취 효과로 인해 곰팡이가 발생하지 않으며 우수한 내구성 및 난연성을 가지는 합성목재를 제조할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 커피박을 재자원화한 합성목재의 제조방법은 커피박을 재활용하여 합성목재를 제조함으로써, 환경오염을 유발하거나 인체에 유해한 물질을 사용하지 않고도 보다 효율적으로 폐자원을 재활용할 수 있고 성형성, 후가공성 및 내후성을 향상시킬 수 있는 합성목재를 제조할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 커피박을 재자원화한 합성목재의 제조방법은 사용 후 폐기되는 커피박을 재활용하여 합성목재를 제조함으로써, 커피박의 처리에 따른 사회적 비용절감과 전 세계적으로 추진중인 자원선순환 기조에 부합하고 합성목재 제조 원가절감 효과도 가져올 수 있다.

본 발명의 기술적 사상의 실시예는, 구체적으로 언급되지 않은 다양한 효과를 제공할 수 있다는 것이 충분히 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 커피박을 재자원화한 합성목재의 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2는 본 발명에 따라 제조된 커피박을 재자원화한 합성목재의 일 예를 보여주는 사진이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 커피박을 재자원화한 합성목재 제조방법에 대하여 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 커피박을 재자원화한 합성목재의 제조방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도 2는 본 발명에 따라 제조된 커피박을 재자원화한 합성목재의 일 예를 보여주는 사진이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 커피박을 재자원화한 합성목재의 제조방법은 목분 및 커피박 1차 건조 단계(S100), 목분 및 커피박 2차 건조 단계(S200), 목분조성물 코팅실링 단계(S300), 배합 혼합 단계(S400) 및 성형 단계(S500)를 포함한다.

1. 목분 및 커피박 1차 건조 단계(S100)

상기 목분 및 커피박 1차 건조 단계(S100)는 목분과 커피박을 준비한 후 1차로 자연건조하는 단계이다.

상기 목분 및 커피박 1차 건조 단계(S100)에서는 준비된 목분과 커피박을 20~30℃ 온도 및 50~70% 습도하에서 1차로 자연건조함으로써, 자연건조된 목분의 함수율은 6~10%가 되고, 자연건조된 커피박의 함수율은 15~20%가 되도록 건조할 수 있다.

예를 들어, 상기 목분 및 커피박 1차 건조 단계(S100)에서 상기 목분은 천연원목뿐만 아니라 나무 조각, 톱밥, 대팻밥, 재생 크래프트(kraft) 또는 골판지 등 당해 기술분야에서 공지된 다양한 형태의 목분이 이용될 수 있고, 상기 커피박과의 균일한 혼합을 위하여 상기 목분은 평균 입도가 30 내지 100메쉬(mesh)인 목분이 사용될 수 있다.

또한, 상기 목분 및 커피박 1차 건조 단계(S100)에서 상기 커피박은 coffee waste, coffee meal, coffee ground 등 다양한 이름으로 불리고 있는데, 상기 커피박은 커피원두로부터 커피액을 추출하고 남은 찌꺼기를 의미하는 것으로, 상기 커피박에는 유기물뿐만 아니라 풍부한 섬유소, 리그닌, 카페인, 폴리페놀화합물 등 다양한 기능성 물질을 다량 함유되어 있어 재활용 가치가 높은 유기성 자원 중의 하나로 평가받고 있다.

2. 목분 및 커피박 2차 건조 단계(S200)

상기 목분 및 커피박 2차 건조 단계(S200)는 상기 1차 자연건조된 목분과 커피박을 혼합하여 목분조성물을 제조하고, 상기 목분조성물을 2차로 가열하여 건조하는 단계이다.

상기 목분 및 커피박 2차 건조 단계(S200)에서는 상기 1차 자연건조된 목분과 커피박을 혼합하여 목분조성물을 제조하고, 상기 목분조성물을 120~200℃의 온도에서 20~60분 동안 가열함으로써 목분 및 커피박으로 구성된 목분조성물의 함수율이 1~5%가 되도록 건조할 수 있다.

또한, 상기 목분 및 커피박 2차 건조 단계(S200)에서 상기 목분조성물은 목분 및 커피박이 1:0.01~0.5 중량 비율로 혼합되어 제조될 수 있다.

3. 목분조성물 코팅실링 단계(S300)

상기 목분조성물 코팅실링 단계(S300)는 상기 목분조성물에 수분차단제, UV 흡수제, 유기 방오제 및 무기 방오제를 혼합한 후 건조함으로써 상기 목분조성물을 코팅하여 실링하는 단계이다.

상기 목분조성물 코팅실링 단계(S300)는 상기 목분조성물에 수분차단제, UV 흡수제, 유기 방오제 및 무기 방오제를 혼합한 후 50~120℃ 온도에서 20~60분 동안 가열하여 건조함으로써, 상기 목분조성물에 수분차단제, UV 흡수제, 유기 방오제 및 무기 방오제가 코팅되도록 할 수 있다.

또한, 상기 목분조성물 코팅실링 단계(S300)에서는 상기 목분조성물 전체 함량 100 중량부에 대해, 상기 수분차단제 1 내지 10 중량부, UV 흡수제 1 내지 10 중량부, 유기 방오제 1 내지 10 중량부 및 무기 방오제 1 내지 10 중량부의 중량 비율로 혼합될 수 있다.

상기 목분조성물 코팅실링 단계(S300)에서 상기 수분차단제로는 당해 기술분야에서 공지된 수분차단제가 사용될 수 있는데, 예를 들어, 상기 수분차단제로는 무수 말레인산(Maleic Anhydride)이 사용될 수 있고, 상기 무수 말레인산은 성형과정에서 목분조성물에서 발생하는 수분과 반응하여 말레인산으로 변할 수 있다.

또한, 상기 UV 흡수제는 이 기술이 속하는 분야에서 공지된 다양한 제품이 이용 가능한데, 예를 들어, 상기 UV 흡수제는 2-(2-히드록시-5-메틸페닐)벤조트리아졸, 2-(2-히드록시-3-터셔리-부틸-5메틸페닐)-5-클로로벤조트리아졸 및 2-(2-히드록시-3,5-디터셔리-부틸페닐)-5-클로로벤조트리아졸로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상이 사용될 수 있다.

또한, 상기 무기 방오제로는 산화제일구리(Cu₂O)가 사용되고, 상기 유기 방오제로는 피리디아연(Zinc prithione)이 사용될 수 있다.

4. 배합 혼합 단계(S400)

상기 배합 혼합 단계(S400)는 상기 코팅실링된 목분조성물에 수지조성물 및 첨가조성물을 배합하여 혼합하는 단계이다.

상기 배합 혼합 단계(S400)에서는 상기 코팅실링된 목분조성물에 수지조성물 및 첨가조성물을 배합하여 혼합할 수 있는데, 상기 수지조성물로는 UV 안정제가 포함된 열가소성 수지가 사용될 수 있고, 상기 첨가조성물로는 결합제, 착색제, 보강제가 혼합되어 사용될 수 있다.

또한, 상기 배합 혼합 단계(S400)에서는 목분조성물 49 내지 62 중량부, 수지조성물 28 내지 33 중량부 및 첨가조성물 10 내지 18 중량부의 중량 비율로 배합되어 혼합될 수 있다.

상기 수지조성물은 열가소성 수지 100 중량부에 대해, UV 안정제 0.5 중량부의 중량비율로 혼합되어 제조될 수 있는데, 상기 열가소성 수지는 폴리에틸렌(PE), 폴리염화비닐(PVC) 및 폴리프로필렌(PP)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 열가소성 수지가 사용되고, 상기 UV 안정제는 태양광선으로부터 자외선을 차단하여 열가소성 수지의 변색을 방지하기 위해 사용되는 것으로, 예를 들어, 상기 UV 안정제는 살리실레이트계, 벤조페논계, 벤조트리아졸계, 시아노아크릴레이트계, 벤조에이트계, 트리아진계 및 아민계로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 공지된 UV 안정제가 사용될 수 있다.

상기 첨가조성물은 결합제, 착색제 및 보강제가 혼합되어 제조될 수 있는데, 상기 첨가조성물은 결합제 10 내지 20 중량부, 착색제 1 내지 5 중량부 및 보강제 1 내지 5 중량부의 중량 비율로 혼합되어 제조될 수 있다.

상기 결합제는 상기 합성목재를 제조하는 조성물을 결합력에 제공할 수 있는데, 상기 결합제는 멜라민 수지, 폴리실록산, 알콕시실란, PMMA(Polymethly Methacrylate) 수지 조성물, 항균나노분말, 분산제 및 1,3,5-트리글리시딜 이소시아누레이트를 포함한다.

또한, 상기 결합제는 멜라민 수지 10 내지 20 중량부, 폴리실록산 3 내지 7 중량부, 알콕시실란 1 내지 3 중량부, PMMA(Polymethly Methacrylate) 수지 조성물 3 내지 7 중량부, 항균나노분말 0.8 내지 1.2 중량부, 분산제 0.1 내지 0.5 중량부 및 1,3,5-트리글리시딜 이소시아누레이트 0.5 내지 1.5 중량부의 중량 비율로 포함될 수 있다.

상기 멜라민 수지는 바인더로 작용하고 결합제에 포함되어 접착력을 제공하기 위해 사용될 수 있다.

상기 폴리실록산은 우수한 발수력을 제공함으로써, 합성목재 표면에 대한 우수한 발수성 및 발수내구성 효과를 부여할 수 있다.

상기 폴리실록산은 하기의 [화학식 1]과 같이 나타낼 수 있다.

[화학식 1]

상기 [화학식 1]에서 R⁴은 각각 독립적으로 수소원자, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 치환 또는 비치환된 C6 내지 C30 방향족 유기기, 아크릴레이트류 유기기, 에폭시류 유기기 또는 이들의 조합이고, X는 수소원자, 황화수소기, 치환 또는 비치환된 C1 내지 C10 알킬기, 아크릴레이트류 유기기, 에폭시류 유기기 또는 이들의 조합이며, n은 폴리실록산의 중량평균분자량(Mw)이 1,000g/mol 내지 100,000g/mol로 되게 하는 1 이상의 정수이다.

예를 들어, 상기 폴리실록산은 디메틸폴리실록산 및 오르가노폴리실록산을 포함할 수 있는데, 상기 디메틸폴리실록산 및 오르가노폴리실록산은 3:7 내지 7:3이 되도록 조합하여 사용할 수 있다.

상기 알콕시실란은 가교제, 표면처리제, 부착증진제 및 내부 보강제로 기능할 수 있으며, 일반적으로 무기물 표면과 유기 바인더간의 결합을 강화하고 내약품성, 내습성 등의 여러 가지 향상된 물성을 발휘하게 도움을 줄 수 있도록 이용되고 있다.

상기 알콕시실란은 RnSi(OR')4-n(여기서 R은 탄소수 1~4의 알킬기이고 R'은 탄소수 1~3의 알킬기 또는 탄소수 1~3의 아실기이며 n은 1, 2 또는 3)으로 대표될 수 있다.

상기 PMMA(Polymethly Methacrylate) 수지 조성물은 PMMA 수지를 포함하는데, 상기 PMMA 수지는 메틸메타크릴레이트 단량체를 주성분으로 하는 수지를 말하며, 인간의 일상생활에 널리 사용되고 있는 소재로 콘택트렌즈나 인공관절, 뼈 등으로 사용되고 있고, 규칙적인 결합체로 구성되어 있어 미반응 물질로 인한 환경오염이 적고 작업 및 화재 시 유독가스를 발생하지 않아 친환경적이며 인체에 안전하다.

상기 PMMA 수지는 신장률 100% 이상으로 인장강도가 10MPa 이상인 고탄성 및 고인장강도를 갖는 PMMA 수지가 사용될 수 있는데, 상기 PMMA 수지는 PMMA 수지에 1관능성 단량체 및 2관능성 단량체의 함량을 조절하여 고탄성 및 고인장강도의 PMMA 수지 조성물을 제조할 수 있다.

상기 PMMA 수지 조성물은, 조성물 총 중량 대비 PMMA 수지 30~50 중량부, n-butyl acrylate(BA) 단량체 20~40 중량부, methyl methacrylate(MMA) 단량체 10~30 중량부, 2-hydroxy ethyl methacrylate(2-HEMA) 단량체 5~10 중량부, methacrylic acid(MAA) 단량체 2~5 중량부 및 tripropyleneglycol diacrylate(TPGDA) 단량체 2~5 중량부를 혼합하여 60~70℃ 온도로 가온하고 균일하게 혼합하여 제1 혼합물을 제조하는 제1 단계; 상기 제1 혼합물에 경화촉진제인 n,n-dimethyl-p-toluidine(DMPT) 0.1~1.0 중량부를 40~50℃의 온도에서 혼합하여 제2 혼합물을 제조하는 제2 단계; 및 상기 제2 혼합물을 상온으로 냉각하여 경화제인 dibenzoyl peroxide(BPO) 1~2 중량부를 혼합하여 PMMA 수지 조성물을 제조하는 제3 단계를 포함하여 제조될 수 있다.

상기 PMMA 수지는 메틸 메타아크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, n-부틸 메타크릴레이트, i-부틸 메타아크릴레이트, t-부틸 메타크릴레이트, 라우릴메타크릴레이트, 2-에틸헥실 메타크릴레이트, 트리데실 메타크릴레이트, 스테아릴 메타크릴레이트, 사이클로 헥실 메타크릴레이트, 벤질 메타크릴레이트, 2-하이드록시 에틸 메타크릴레이트, 2-하이드록시 프로필 메타크릴레이트, 글리시딜 메타크릴레이트 등의 메타크릴레이트계 단량체와 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, n-부틸 아크릴레이트, t-부틸 아크릴레이트 및 2-에틸 헥실 아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 아크릴레이트계 단량체, 그리고 메타아크릴산, 아크릴산 등과 같이 산가를 가지는 단량체를 단독 또는 2종 이상을 이용하여 현탁중합, 벌크중합, 용액중합 등의 방법으로 제조할 수 있다.

상기 PMMA 수지는 분자량 5,000~200,000g/mol에 유리전이온도(Tg) 20~100℃가 적당하며, 중합시 사용하는 산가를 가진 단량체는 중합 단량체 총량 대비 0.1~5 중량부가 바람직하다.

상기 1관능성 단량체에는 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, n-부틸 메타크릴레이트, i-부틸 메타크릴레이트, t-부틸 메타크릴레이트, 라우릴 메타크릴레이트, 2-에틸헥실 메타크릴레이트, 트리데실 메타크릴레이트, 스테아릴 메타크릴레이트, 사이클로 헥실 메타크릴레이트, 벤질 메타크릴레이트, 2-하이드록시 에틸 메타크릴레이트, 2-하이드록시 프로필 메타크릴레이트, 글리시딜 메타크릴레이트 등의 메타크릴레이트계 단량체와 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, n-부틸 아크릴레이트, t-부틸 아크릴레이트 및 2-에틸 헥실 아크릴레이트로 이루어젠 군에서 선택되는 아크릴레이트계 단량체를 단독 혹은 2 종류 이상 혼합하여 사용할 수 있다.

상기 2관능성 단량체인 가교성 단량체는 한 분자 내에 라디칼 중합 가능한 이중결합을 2개 이상 가지고 있는 단량체로서 에틸렌글리콜디아크릴레이트, 에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 1,2-프로필렌글리콜디아크릴레이트, 1,2-프로필렌글리콜디메타크릴레이트, 1,3-부틸렌글리콜디아크릴레이트, 1,3-부틸렌글리콜디메타크릴레이트, 1,6-헥산다이올디아크릴레이트, 1,6-헥산다이올디메타크릴레이트, 디에틸렌글리콜디아크릴레이트, 디에틸렌글리콜디메타크릴레이트,디프로필렌글리콜디아크릴레이트, 디프로필렌글리콜디메타크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜디아크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜디메타크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디아크릴레이트 및 폴리에틸렌글리콜디메타크릴레이트로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.

상기 항균나노분말은 결합제에 포함되어 발수성, 내구성, 내후성을 향상시키고 항균성, 탈취성을 부여하기 위하여 사용될 수 있는데, 상기 항균나노분말은 순지트나노분말 및 칠보석나노분말을 1:1의 중량비율로 혼합하여 제조될 수 있다.

상기 순지트나노분말은 순지트의 입경이 나노미터(nm) 단위가 되도록 분말화하여 제조될 수 있는데, 상기 순지트(shungite)는 SiO₂(규산염)과 C₆₀(플러렌)을 주성분으로 하는 물질로서, 천연 플러렌을 함유하는 물질을 의미한다. 플러렌을 90% 이상 함유한 순지트를 엘리트 순지트(Elite shungite) 또는 노블 순지트(Noble Shungite)라 하고, 플러렌을 60% 이하 함유한 순지트를 노멀 순지트(Normal shungite)라 한다.

상기 순지트의 대표적인 기능은 항산화 기능, 전자파 차단 기능, 오염물질의 정화 및 분해 기능, 그리고 살균 및 항균 기능이 있다. 순지트는 강력한 천연산화방지제로서 수많은 질병에 대한 인간의 면역성을 높여주는 기능이 있고, 오염물질을 흡착시켜 물과 공기를 정화시키는 기능을 하며, 흡착한 오염물질을 스스로 분해하는 능력이 있다.

또한, 상기 순지트는 항균 및 살균 성질을 가지고 있어 대장균, 녹농균, 포도상구균 및 유해균만을 99% 이상 제거하는 기능이 있고, 유해전자파를 차단하고, 원적외선을 다량 방출하는 기능이 있다.

또한, 상기 칠보석나노분말은 칠보석의 입경이 나노미터(nm) 단위가 되도록 분말화하여 제조될 수 있는데, 상기 칠보석은 원적외선과 음이온 방출, 항균, 탈취 및 정화 효과를 부여할 수 있다. 상기 칠보석은 모세혈관을 확장시키고, 암을 예방하며 치매를 예방하고 인체 활동에 필요한 세포를 활성화시키는 효과를 가질 수 있다.

또한, 상기 칠보석은 흑색, 적색, 갈색, 홍색, 회색, 담회색 및 녹색 등 일곱 가지 영롱한 색깔을 지니고 있는 광물로서, 화학적인 주성분은 SiO₂, Al₂O₃, Fe₂O₃, FeO, CaO, MgO, Na₂O, TiO₂, P₂O₅ 및 MnO가 주성분이며, 석영, 장석, 흑운모, 백운모, 석류석, 인회석, 저어콘, 방해석, 녹니석, 견운모 및 기타 광물로 구성되어 있고, 에너지 방사 형태는 토션파인 좌파와 우파가 방사되는 형태이다.

특히, 칠보석을 분석한 화합물을 보면 SiO₂가 60% 이상 함유되어 있어 제습효과가 우수하며, 활성알루미나 등이 다량 함유되어 미네랄이 풍부하고, 알칼리염을 중화시키는 정화 효과를 나타낸다.

상기 분산제는 결합제의 분산성이 우수하고 안정성이 뛰어난 물질을 사용할 수 있는데, 상기 분산제로는 하기의 [화학식 2]로 나타내는 화합물을 사용할 수 있다.

[화학식 2]

여기서, X 및 X'는 수소원자 또는 벤조일아미노기이며, Z는 수소원자이고, R1 내지 R4는 같거나 다를 수 있고 메틸기 또는 에틸기이며, n 및 m은 2 또는 3을 의미한다.

구체적으로, 상기 분산제는 하기의 [화학식 3]으로 나타낼 수 있는 분산제를 사용할 수 있다.

[화학식 3]

상기 1,3,5-트리글리시딜 이소시아누레이트는 경화제로 사용될 수 있는데, 상기 1,3,5-트리글리시딜 이소시아누레이트는 결합제에 포함되어 경화 반응을 진행시켜 기계적 및 화학적 물성을 확보할 수 있다.

예를 들어, 상기 1,3,5-트리글리시딜 이소시아누레이트는 유리 전이 온도(Tg)가 -20℃ 이하, 수 평균 분자량(Mn)이 1000 내지 1500의 범위에 있는 것을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 착색제는 색의 안정성을 부여하기 위한 것으로, 목재와 같은 외양과 자외선에 대한 저항성을 높이기 위해 사용될 수 있다. 본 발명에서 상기 착색제는 종류가 제한되지 않는데, 예를 들어, 상기 착색제로는 무기질인 산화철로 구성된 안료가 사용될 수 있다.

상기 보강제는 충격강도, 굽힘강도, 열변형 온도 및 하중에 의한 장기적인 변형을 개선하기 위해 사용되며, 윤활성의 개선 및 목분의 수분 흡수를 위해서도 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 보강제로는 이산화티탄과 탄산칼슘이 1:1의 중량비율로 혼합된 혼합물이 사용될 수 있는데, 상기 보강제는 상기한 기능 이외에도 방오제와 함께, 치밀한 구조를 형성하여 방오제의 성능을 더욱 우수하게 하는 역할을 수행할 수 있다. 또한, 본 발명에서 상기 보강제는 입경이 10nm~30㎛인 것이 사용될 수 있다.

5. 성형 단계(S500)

상기 성형 단계(S500)는 상기 목분조성물, 수지조성물 및 첨가조성물로 이루어진 혼합물을 성형하여 합성목재를 제조하는 단계이다.

상기 성형 단계(S500)에서는 상기 목분조성물, 수지조성물 및 첨가조성물로 이루어진 혼합물을 압출기에 넣고 압출하여 일정한 형상의 합성목재를 제조할 수 있는데, 상기 목분조성물, 수지조성물 및 첨가조성물로 이루어진 혼합물을 성형하여 합성목재를 제조하는 구성은 공지의 기술인바, 설명의 편의 및 본 발명의 기술적 사상의 명확성을 위하여 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

한편, 본 발명에 따른 커피박을 재자원화한 합성목재의 제조방법에서는 상기와 같이 제조된 합성목재의 수축변화를 최소화하고 방부성 및 방충성을 부여하여 곤충 등으로부터 합성목재를 보호함과 동시에 우수한 미관을 부여하기 위하여 하기와 같은 방부처리 단계(S600)를 더 거칠 수 있다.

상기 방부처리 단계(S600)는 폐식용유 분리 정제 단계(S610), 침지 가열 단계(S620) 및 건조 단계(S630)를 포함한다.

(1) 폐식용유 분리 정제 단계(S610)

상기 폐식용유 분리 정제 단계(S610)는 회수된 폐식용유에 포함된 이물질을 제거하고 정제하는 단계이다.

본 발명에서 사용되는 폐식용유로는 산패된 대두유, 팜유, 옥수수유, 콩기름, 참기름, 들기름, 올리브유 등 사용 후 버려지는 튀김가루, 음식물 찌꺼기 등이 포함된 다양한 폐식용유가 이용될 수 있다.

본 발명에서 상기 폐식용유 분리 정제 단계(S610)는 필터링 단계, 가열 및 숙성 단계, 중화 단계, 및 침전물 제거 및 정제 단계를 포함한다.

(a) 필터링 단계

상기 필터링 단계는 회수된 폐식용유를 활성탄 및 견운모를 이용하여 필터링하여 상기 폐식용유에 포함되어 있는 이물질 또는 불순물을 제거하는 단계이다.

본 발명에서 상기 활성탄 및 견운모는 상기 폐식용유에 포함되어 있는 이물질 또는 불순물을 흡착하여 제거할 수 있는데, 상기 회수된 폐식용유 전체 100 중량부에 대하여 상기 활성탄은 1 내지 10 중량부, 상기 견운모는 1 내지 3 중량부의 중량비율로 사용될 수 있고, 상기 필터링 단계는 상기 회수된 폐식용유를 상기 활성탄 및 견운모 혼합물에 통과시켜 상기 폐식용유 내에 포함되어 있는 이물질 또는 불순물을 제거할 수 있다.

상기 활성탄은 미세세공이 발달된 탄소집합체로서, 활성화과정에 의해 내부 표면적을 변화시킬 수 있으며, 내부의 탄소 원자 관능 기에 의해 폐식용유에 포함되어 있는 이물질 또는 불순물과 흡착이 이루어지는 흡수성과 흡착성이 우수한 성질을 갖는다.

본 발명에서 상기 활성탄은 폐식용유에서 발생하는 폐식용유 고유의 냄새 또는 산패시 발생하는 불쾌한 냄새를 흡착 제거할 수 있는데, 상기 활성탄은 상기 회수된 폐식용유 전체 100 중량부에 대하여 1 내지 10 중량부의 중량비율로 사용될 수 있고, 상기 활성탄은 경도 92 질량분율% 이상, 충전밀도 0.45 내지 0.50g/ml, 비표면적 1,100 내지 1,250m²/g, 세공분포는 세공직경이 3Å 내지 10Å, 요오드 흡착력 1,000mg/g 이상, 세공용적 0.50ml/g, pH 10~11, 페놀 흡착력 18ml/g, M·B탈색력 150ml/g 이상인 것이 사용될 수 있다.

본 발명에서 상기 활성탄이 1 중량부 미만으로 사용되는 경우에는 상기 폐식용유로부터 이물질 또는 불순물을 흡착하여 제거하기 어려운 문제가 발생할 수 있고, 10 중량부를 초과하여 사용되는 경우에는 투입되는 양에 따라 더 이상의 현저한 효과의 상승을 기대하기 어려운 바, 본 발명에서 상기 활성탄은 회수된 폐식용유 전체 100 중량부에 대하여 1 내지 10 중량부의 중량비율로 사용되는 것이 바람직하다.

상기 견운모(sericite)는 철분(Fe), 마그네슘(Mg), 아연(Zn), 망간(Mn), 구리(Cu), 몰리브덴(Mo), 셀레늄(Se), 게르마늄(Ge), 규소(Si), 바나듐(V) 및 스트론튬(Sr) 등의 다양한 인체 필수 미네랄을 내포하는 점토성 광물로, 강한 환원력을 지닌 활성산소의 분해용도로 사용되는 운모족 광물로서 생리활성물질이며, 살균작용을 한다.

본 발명에서 상기 견운모는 단사정계(單斜晶系)에 속하며, 백색 또는 회백색에 진주광택이 있고, 도자기나 내화벽돌의 혼입재로 쓰이며, 그 밖에 도료, 전기절연체, 활마재(滑摩材), 화장품용 등 용도가 다양한데, 본 발명에서 상기 견운모는 발포하여 분말화하여 사용하므로 분체 내부에 공기층이 형성되어 탈취 효과나 곰팡이의 발생 방지 및 음이온과 원적외선 효과가 있다.

본 발명에서 상기 견운모는 회수된 폐식용유 전체 100 중량부에 대하여 1 내지 3 중량부가 사용되고, 50 내지 300메쉬(mesh)로 분말화되어 사용될 수 있는데, 상기 견운모가 상기한 하한 범위 미만으로 사용되는 경우에는 탈취 효과나 곰팡이 방지 효과 등이 미미하고, 상기한 상한 범위를 초과하여 사용되는 경우에는 투입되는 양에 따라 더 이상의 현저한 효과의 상승을 기대하기 어려운 문제가 발생할 수 있다.

(b) 가열 및 숙성 단계

상기 가열 및 숙성 단계는 상기 필터링된 폐식용유를 가열한 후 냉각하여 숙성시키는 단계이다.

상기 가열 및 숙성 단계에서는 상기 필터링된 폐식용유를 200 내지 250℃에서 30 내지 80분 동안 가열한 후, 25 내지 35℃의 온도로 냉각하여 1 내지 5시간 동안 숙성시킬 수 있는데, 본 발명에서는 상기 가열 및 숙성 단계를 거침으로써 상기 필터링된 폐식용유에 포함되어 있는 휘발성 성분들을 제거할 수 있고 필터링된 폐식용유의 안정성을 높일 수 있다.

(c) 중화 단계

상기 중화 단계는 상기 숙성된 폐식용유에 산용액 및 염기용액을 넣어 상기 숙성된 폐식용유를 중화시키는 단계이다.

상기 중화 단계는 상기 숙성된 폐식용유에 산용액으로 80% 농도의 인산(H₃PO₄) 용액과 염기용액으로 20% 농도의 수산화나트륨(NaOH) 용액을 넣음으로써 상기 숙성된 폐식용유를 중화시킬 수 있는데, 상기 숙성된 폐식용유 전체 100 중량부에 대해 상기 산용액은 0.001 내지 0.05 중량부가 사용되고, 상기 염기용액은 0.001 내지 0.005 중량부가 사용될 수 있다.

본 발명에서는 상기 숙성된 폐식용유에 산용액을 넣음으로써 상기 숙성된 폐식용유에 포함되어 있는 비수화성 인지질을 수화성 인지질로 전환시켜 제거할 수 있고, 이후 상기 숙성된 폐식용유에 염기용액을 넣음으로써 산용액을 중화시킴과 동시에 유리지방산, 공액이중결합물질 및 폐식용유의 산화생성물을 침전시켜 제거할 수 있다.

(d) 침전물 제거 및 정제 단계

상기 침전물 제거 및 정제 단계는 상기 중화 후 폐식용유에 생성된 침전물을 제거하여 정제하는 단계이다.

상기 침전물 제거 및 정제 단계는 활성탄을 이용하여 필터링하여 상기 중화 후 폐식용유에 생성된 침전물을 제거할 수 있는데, 상기 침전물을 포함하는 중화된 폐식용유 전체 100 중량부에 대하여 상기 활성탄은 0.5 내지 5 중량부의 중량비율로 사용되고, 또한, 상기 활성탄은 경도 92 질량분율% 이상, 충전밀도 0.45 내지 0.50g/ml, 비표면적 1,100 내지 1,250m²/g, 세공분포는 세공직경이 3Å 내지 10Å, 요오드 흡착력 1,000mg/g 이상, 세공용적 0.50ml/g, pH 10~11, 페놀 흡착력 18ml/g, M·B탈색력 150ml/g 이상인 것이 사용될 수 있다.

상기 침전물 제거 및 정제 단계에서는 상기 침전물을 포함하는 중화된 폐식용유를 상기 활성탄에 통과시켜 상기 중화된 폐식용유 내에 포함되어 있는 침전물을 제거할 수 있다.

본 발명에서는 상기와 같이 회수된 폐식용유에 포함되어 있는 이물질 또는 불순물을 필터링한 후 중화, 침전물 제거 및 정제하여 정제된 폐식용유를 제조함으로써, 인체에 무해하고 환경오염의 염려 없이 목재의 수축변화를 최소화하고 강도를 증진시키며 충분한 방부, 방충성이 부여될 수 있는 고강도 방부성 목재를 제조할 수 있다.

(2) 침지 가열 단계(S620)

상기 침지 가열 단계(S620)는 상기 정제된 폐식용유에 합성목재를 침지시킨 후 가열하는 단계이다.

상기 침지 가열 단계(S620)는 상기 합성목재를 정제된 폐식용유에 침지시킨 후 가열함으로써 상기 정제된 폐식용유의 유지 성분이 상기 합성목재의 내부 및 표면에 흡수되도록 할 수 있는데, 본 발명은 상기와 같이 정제된 폐식용유가 합성목재의 내부 및 표면에 흡수되도록 함으로써 강도가 증가하고 기온의 변화에 따른 수축 변화가 최소화되며 발수 성능이 향상되어 합성목재를 변색시키고 강도를 저하시키는 목재 부후균에 대한 저항력을 향상시킬 수 있다.

본 발명에서 상기 침지 가열 단계(S620)는 상기 합성목재를 정제된 폐식용유에 침지시킨 후 250 내지 300℃의 온도 및 2.5 내지 3.5MPa의 압력에서 1 내지 3시간 동안 가열함으로써 진행될 수 있는데, 상기 합성목재의 가열이 상기한 하한 범위 미만에서 수행되는 경우에는 상기 합성목재의 내부 및 표면으로 정제된 폐식용유의 유지 성분이 충분히 흡수되지 못하는 문제가 발생할 수 있고, 상기한 상한 범위를 초과하여 수행되는 경우에는 더이상 상기 정제된 폐식용유의 유지 성분이 합성목재 내부로 침투되지 못하는 문제가 발생할 수 있다.

(3) 건조 단계(S630)

상기 건조 단계(S630)는 상기 가열된 합성목재를 일정한 온도에서 건조하는 단계이다.

상기 건조 단계(S630)에서는 가열된 합성목재를 일정한 온도에서 건조함으로써 상기 합성목재 내부에 정제된 폐식용유의 유지 성분이 견고하게 잔류하도록 할 수 있다.

본 발명에서 상기 건조 단계(S630)는 상기 정제된 폐식용유에 침지되어 가열된 합성목재를 꺼낸 후, 25 내지 40℃의 온도에서 5 내지 10일 동안 건조함으로써 진행될 수 있는데, 상기 합성목재의 건조가 상기한 하한 범위 미만으로 수행되는 경우에는 상기 합성목재 내부까지 충분히 건조되지 못하는 문제가 발생할 수 있고, 상기한 상한 범위를 초과하여 수행되는 경우에는 합성목재의 과도한 건조로 인해 목재의 물성이 나빠지는 문제가 발생할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 커피박을 재자원화한 합성목재의 제조방법에 대한 실시예를 들어 더욱 구체적으로 설명하기로 한다.

< 실시예 1 >

먼저, 목분과 커피박을 준비한 후 건조하여 상기 목분 및 커피박이 1:0.3 중량부의 중량 비율로 혼합되고, 함수율이 3%인 목분조성물을 제조하였다.

다음으로, 상기 목분조성물 전체 함량 100 중량부에 대해, 수분차단제 5 중량부, UV 흡수제 5 중량부, 유기 방오제 5 중량부 및 무기 방오제 5 중량부의 중량 비율로 혼합한 후 건조하여 목분조성물을 코팅하여 실링하였다.

그 다음으로, 상기 목분조성물 56 중량부, 열가소성 수지 100 중량부에 대해 UV 안정제 0.5 중량부의 중량비율로 혼합되어 제조된 수지조성물 30 중량부 및 첨가조성물 14 중량부의 중량 비율로 배합하여 혼합하였다.

이때, 상기 첨가조성물은 결합제 15 중량부, 착색제 3 중량부 및 보강제 3 중량부의 중량 비율로 혼합되어 제조되었다.

이어서, 상기 목분조성물, 수지조성물 및 첨가조성물로 이루어진 혼합물을 성형하여 합성목재를 제조하였다.

< 실시예 2 >

상기 실시예와 동일한 방법으로 합성목재를 제조한 후, 상기 합성목재 표면에 방부처리를 더 수행하여 합성목재를 제조하였다.

즉, 상기 방부처리는 회수된 폐식용유에 포함된 이물질을 제거한 후 정제하였고, 상기 정제된 폐식용유에 합성목재를 침지시킨 후 가열하였으며, 상기 정제된 폐식용유에 침지되어 가열된 합성목재를 꺼낸 후, 32℃의 온도에서 7일 동안 건조하는 과정을 거쳐 진행되었다.

< 비교예 1 >

천연목재로 제조된 목재를 시중에서 구입하였고, 이를 비교예 1에 따른 목재로 사용하였다.

< 비교예 2 >

합성목재로 제조된 목재를 시중에서 구입하였고, 이를 비교예 2에 따른 목재로 사용하였다.

1. 관능평가

상기 실시예 1, 2와 비교예 1, 2에 따라 제조된 목재에 대하여 향(냄새)에 대한 관능평가를 실시하였으며, 관능시험은 50명의 피험자의 반응으로 평가하였으며, 점수 및 평가기준은 아래 [표 1]과 같이 9점 채점법을 이용하였으며, 그 결과를 아래 [표 2]에 나타내었다.

점수	평가 기준
9	매우 좋음
7	좋음
5	보통
3	나쁨
1	매우 나쁨

구분	실시예 1	실시예 2	비교예 1	비교예 2
향(냄새)	8.3	8.4	7.3	6.9

상기 [표 2]를 참조하면, 실시예 1, 2에 따라 제조된 목재는 커피박이 포함되어 소비자의 향(냄새) 기호도가 증진되었음을 확인할 수 있었다.

2. 물성 측정 - 1

상기와 같이 실시예 및 비교예에 따라 제조된 목재의 시편을 준비하였고, 상기 목재의 시편에 대한 물성을 측정하였으며, 그 결과를 하기의 [표 3]에 나타내었다.

(1) 치수변형율 : KSF3126에 의거하여 치수변형율(%)을 측정하였다.

(2) 물흡수율 : GRF-2016의 방법에 따라 물흡수율(%)을 측정하였다.

(3) 외관 : 육안으로 표면상태, 형상의 매끈한 정도 등을 평가하였다.

(4) 열변형점 : JIS K-7207 측정방법에 따라 측정하였다.

구분	치수변형율(%)	물흡수율(%)	외관	열변형점(℃)
실시예 1	0.04	1.1	좋음	178
실시예 2	0.05	1.2	좋음	172
비교예 1	0.21	12	거칠음	112
비교예 2	0.10	5	보통	145

상기 [표 3]을 참조하면, 실시예 1, 2에 따라 제조된 목재가 비교예 1, 2에 따라 제조된 목재에 비하여, 치수변형율 및 물흡수율이 작고 열변형점이 높은 것을 확인할 수 있다.

3. 물성 측정 - 2

상기와 같이 실시예 및 비교예에 따라 제조된 목재의 시편을 준비하였고, 상기 목재의 시편에 대한 물성을 측정하였으며, 그 결과를 하기의 [표 4]에 나타내었다.

(1) 인장강도(N/mm²): KSM3381의 방법에 따라 측정하였다.

(2) 휨강도(N/mm²): KSM3382의 방법에 따라 측정하였다.

(3) 굴곡강도(kg/cm²): JISK-7203의 방법에 따라 측정하였다.

(4) 압축강도(N/mm²): KSM3383의 방법에 따라 측정하였다.

구분	인장강도	휨강도	굴곡강도	압축강도
실시예 1	168	185	486	125
실시예 2	170	186	488	128
비교예 1	58	82	244	61
비교예 2	121	128	305	86

상기 [표 4]를 참조하면, 실시예 1, 2에 따라 제조된 목재가 비교예 1, 2에 따라 제조된 목재에 비하여, 인장강도, 휨강도, 굴곡강도, 압축강도의 특성이 현저히 높은 것을 확인할 수 있다.

이상, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 일 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (5)

1. 목분과 커피박을 준비한 후 1차로 자연건조하는 목분 및 커피박 1차 건조 단계(S100);
   상기 1차 자연건조된 목분과 커피박을 혼합하여 목분조성물을 제조하고, 상기 목분조성물을 2차로 가열하여 건조하는 목분 및 커피박 2차 건조 단계(S200);
   상기 목분조성물에 수분차단제, UV 흡수제, 유기 방오제 및 무기 방오제를 혼합한 후 건조하는 목분조성물 코팅실링 단계(S300);
   상기 코팅실링된 목분조성물에 수지조성물 및 첨가조성물을 배합하여 혼합하는 배합 혼합 단계(S400); 및
   상기 목분조성물, 수지조성물 및 첨가조성물로 이루어진 혼합물을 성형하여 합성목재를 제조하는 성형 단계(S500)를 포함하고,
   상기 목분 및 커피박 1차 건조 단계(S100)에서는 준비된 목분과 커피박을 20~30℃ 온도 및 50~70% 습도하에서 1차로 자연건조함으로써, 자연건조된 목분의 함수율은 6~10%가 되고, 자연건조된 커피박의 함수율은 15~20%가 되도록 건조하며,
   상기 목분 및 커피박 2차 건조 단계(S200)에서는 상기 1차 자연건조된 목분과 커피박을 혼합하여 목분조성물을 제조하고, 상기 목분조성물을 120~200℃의 온도에서 20~60분 동안 가열함으로써 목분 및 커피박으로 구성된 목분조성물의 함수율이 1~5%가 되도록 건조하며, 상기 목분조성물은 목분 및 커피박이 1:0.01~0.5 중량 비율로 혼합되어 제조된 것을 특징으로 하는 커피박을 재자원화한 합성목재의 제조방법.
   
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 목분조성물 코팅실링 단계(S300)는 상기 목분조성물에 수분차단제, UV 흡수제, 유기 방오제 및 무기 방오제를 혼합한 후 50~120℃ 온도에서 20~60분 동안 가열하여 건조하되, 상기 목분조성물 전체 함량 100 중량부에 대해, 상기 수분차단제 1 내지 10 중량부, UV 흡수제 1 내지 10 중량부, 유기 방오제 1 내지 10 중량부 및 무기 방오제 1 내지 10 중량부의 중량 비율로 혼합된 것을 특징으로 하는 커피박을 재자원화한 합성목재의 제조방법.
   
4. 제 3항에 있어서,
   상기 배합 혼합 단계(S400)에서는 목분조성물 49 내지 62 중량부, 수지조성물 28 내지 33 중량부 및 첨가조성물 10 내지 18 중량부의 중량 비율로 배합되어 혼합되고,
   상기 수지조성물은 열가소성 수지 100 중량부에 대해, UV 안정제 0.5 중량부의 중량비율로 혼합되어 제조되며,
   상기 첨가조성물은 결합제 10 내지 20 중량부, 착색제 1 내지 5 중량부 및 보강제 1 내지 5 중량부의 중량 비율로 혼합되어 제조되되, 상기 결합제는 멜라민 수지 10 내지 20 중량부, 폴리실록산 3 내지 7 중량부, 알콕시실란 1 내지 3 중량부, PMMA(Polymethly Methacrylate) 수지 조성물 3 내지 7 중량부, 항균나노분말 0.8 내지 1.2 중량부, 분산제 0.1 내지 0.5 중량부 및 1,3,5-트리글리시딜 이소시아누레이트 0.5 내지 1.5 중량부의 중량 비율로 포함되어 제조되는 것을 특징으로 하는 커피박을 재자원화한 합성목재의 제조방법.
   
5. 제 1항, 제 3항 및 제 4항 중에서 선택된 어느 하나의 방법으로 제조된 것을 특징으로 하는 커피박을 재자원화한 합성목재.

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