KR102459560B1 - 항곰팡이성이 우수한 합성목재 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 표면개질된 목분, 폴리올레핀계 수지 및 개질유황을 포함하는 항곰팡이성이 우수한 합성목재 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 상기 합성목재는 우수한 항곰팡이성을 가짐에 따라 종래보다 부후 현상을 더욱 효과적으로 방지할 수 있다.
Description
본 발명은 항곰팡이성이 우수한 합성목재 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근 환경친화적인 실외 인테리어에 대한 관심이 증가하면서, 실외 테라스, 산책로의 계단 또는 바닥 건축자재로 천연 목재를 사용하는 비중이 증가하고 있다. 그러나 천연목재는 수분에 취약하기 때문에 실외 환경에서 비틀림 등의 변형이 더욱 빈번하게 발생한다. 또한, 실외 환경에서 빈번한 수분 노출로 인하여 곰팡이균이 더욱 쉽게 번식할 수 있다. 목재를 화학적 열화, 기계적 마모와 풍화, 및 미생물에 의한 부후로부터 보호하기 위하여, 천연목재에 방부액을 침투시켜 방부목재를 제조하는 방법이 제안되고 있다. 그러나 방부목재에 첨가되어진 다량의 환경 유해물질이 방출될 수 있는 문제가 있다.
이에 천연 목재와 비슷한 질감 및 외형을 가지면서, 천연목재보다 수분에 더욱 강하고 우수한 항곰팡이성을 나타내어, 변형 및 파손 없이 장기간 사용이 가능할 수 있는 합성목재에 대한 연구 개발이 활발히 이루어지고 있다. 그러나 합성목재 제조시 천연 목재와 비슷한 질감을 더욱 부여하기 위하여 목분과 같은 천연 충진제의 함량을 증가시킬 경우 합성목재 내부의 부패 및 습한 실외 환경에서 미생물이 번식이 쉽게 생기는 문제가 여전히 발생할 수 있다.
상기 문제점을 해결하기 위하여, 더욱 우수한 항곰팡이성을 나타낼 수 있는 합성목재의 개발이 필요하다.
한편, 이에 대한 유사 선행문헌으로는 대한민국 등록특허공보 제10-1570670호(2015.11.16)가 제시되어 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 습한 실외 환경에서 합성목재의 내외부에 곰팡이균이 번식되는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 항곰팡이성이 우수한 합성목재를 제공하는 것을 목적으로 한다.
다만 상기 목적은 예시적인 것으로, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양태는 표면개질된 목분, 폴리올레핀계 수지 및 개질유황을 포함하는 것을 특징으로 하는 항곰팡이성이 우수한 합성목재에 관한 것이다.
상기 일 양태에 있어, 상기 표면개질된 목분은 메타크릴기 함유 실란계 화합물로 표면개질된 것일 수 있다.
상기 일 양태에 있어, 상기 폴리올레핀계 수지는 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.
상기 일 양태에 있어, 상기 개질유황은 유황과 알킬 메타크릴레이트계 화합물을 반응시켜 제조된 것일 수 있다.
상기 일 양태에 있어, 상기 알킬 메타크릴레이트계 화합물은 유황 100 중량부에 대하여 10 내지 50 중량부로 반응되는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.
상기 일 양태에 있어, 상기 알킬 메타크릴레이트계 화합물은 부틸 메타크릴레이트(butyl methacrylate), 헥실 메타크릴레이트(hexyl methacrylate), 2-에틸헥실 메타크릴레이트(2-ethylhexyl methacrylate), 펜틸 메타크릴레이트(pentyl methacrylate), 옥틸 메타크릴레이트(octyl methacrylate), 이소데실 메타크릴레이트(isodecyl methacrylate), 데실 메타크릴레이트(decyl methacrylate), 도데실 메타크릴레이트(dodecyl methacrylate), 테트라데실 메타크릴레이트(tetradecyl methacrylate), 헥사데실 메타크릴레이트(hexadecyl methacrylate) 및 옥타데실 메타크릴레이트(octadecyl methacrylate)로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 양태는 목분을 메타크릴기 함유 실란계 화합물로 표면개질하여 표면개질된 목분을 제조하는 제1 단계; 및 상기 표면개질된 목분, 폴리올레핀계 수지 및 개질유황을 혼합한 뒤 압출하는 제2 단계;를 포함하는 항곰팡이성이 우수한 합성목재의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 합성목재는 표면개질된 목분, 폴리올레핀계 수지 및 개질유황을 포함함에 따라 우수한 항곰팡이성을 가질 수 있으며, 이에 따라 종래보다 부후 현상을 더욱 효과적으로 방지할 수 있다.
이하 본 발명에 따른 항곰팡이성이 우수한 합성목재 및 그 제조방법에 대하여 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있으며, 이하 제시되는 도면들은 본 발명의 사상을 명확히 하기 위해 과장되어 도시될 수 있다. 이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
본 발명의 일 양태는 표면개질된 목분, 폴리올레핀계 수지 및 개질유황을 포함하는 것을 특징으로 하는, 항곰팡이성이 우수한 합성목재에 관한 것이다.
이처럼, 본 발명에 따른 합성목재는 표면개질된 목분, 폴리올레핀계 수지 및 개질유황을 포함함에 따라 우수한 항곰팡이성을 가질 수 있으며, 이에 따라 종래보다 부후 현상을 더욱 효과적으로 방지할 수 있다.
이때, 상기 합성목재는 표면개질된 목분 100 중량부에 대하여 폴리올레핀계 수지 35 내지 65 중량부 및 개질유황 1 내지 10 중량부를 포함할 수 있으며, 보다 좋게는 폴리올레핀계 수지 35 내지 60 중량부 및 개질유황 2 내지 8 중량부, 더욱 좋게는 폴리올레핀계 수지 40 내지 55 중량부 및 개질유황 3 내지 6 중량부를 포함할 수 있다. 이와 같은 범위에서 항곰팡이 성능이 우수할 뿐만 아니라 천연목재와 같은 질감을 얻을 수 있고, 강도 등의 기계적 특성이 우수할 수 있다.
특히, 상기 항곰팡이성이 우수한 합성목재에 표면개질된 목분을 사용함에 따라, 극성인 목분과 소수성인 폴리올레핀계 수지 그리고 개질유황과의 혼화성 및 결착성이 더욱 향상될 수 있다.
보다 구체적인 일 예시로, 상기 표면개질된 목분은 목분을 메타크릴기 함유 실란계 화합물로 표면개질한 것일 수 있으며, 표면개질 방법은 통상의 방법으로 실시될 수 있다.
상기 목분은 칩 및 톱밥 등을 파쇄하여 제조할 수 있고, 원목을 파쇄하여 제조할 수 있다. 활엽수는 침엽수 보다 섬유질 조직이 상대적으로 더 커서 조직 사이가 침엽수에 비하여 보다 성기기 때문에, 활엽수 목분을 사용할 경우 합성목재의 강도가 감소할 수 있다.
상기 목분은 침엽수를 30 내지 120 mesh, 보다 좋게는 30 내지 100 mesh, 더욱 좋게는 40 내지 100 mesh의 입자크기로 분쇄하여서 사용함이 바람직하다. 목분의 입자크기가 30 mesh 미만이면 배합하는 과정에서 목분이 서로 뭉치 현상이 발생하여 합성목재의 각 성분과의 혼합성이 저하 될 수 있으며, 120 mesh를 초과하게 되면 입자가 너무 작아 제조된 합성목재의 강도가 저하될 수 있다.
이와 같은 목분을 메타크릴기 함유 실란계 화합물로 표면개질함으로서 폴리올레핀계 수지 및 개질유황과의 상용성이 향상될 수 있다. 이에 합성목재의 각각의 구성 성분이 보다 더욱 균일한 혼합을 이룰 수 있어 합성목재의 내구성이 더욱 우수해질 수 있다.
한편, 상기 표면개질된 목분은 목분 100 중량부에 대하여 메타크릴기 함유 실란계 화합물 90 내지 200 중량부, 보다 좋게는 120 내지 200 중량부, 더욱 좋게는 150 내지 200 중량부를 첨가하여 표면개질된 것을 특징으로 할 수 있다. 이와 같은 범위에서 표면개질된 목분은 합성목재의 각각의 구성 성분과의 우수한 혼화성을 나타낼 수 있어, 합성목재의 각 성분이 보다 더욱 균일하게 혼합될 수 있다.
이때, 상기 메타크릴기 함유 실란계 화합물은 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필트리에톡시실란, 3-메타크릴옥시프로필메틸디메톡시실란, 및 3-메타크릴옥시프로필메틸디에톡시실란으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 또는 둘 이상의 조합으로 이루어진 군 중 어느 하나인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 예에 따른 상기 폴리올레핀계 수지는 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다. 바람직하게는 폴리에틸렌 단독 또는 폴리프로필렌과 폴리에틸렌을 혼합하여 사용할 수 있다. 보다 바람직하게는 고밀도폴리에틸렌(high density polyethylene, HDPE), 저밀도폴리에틸렌(low densitypolyethylene, LDPE) 또는 선형저밀도폴리에틸렌(linear low density polyethylene, LLDPE) 등의 에틸렌 중합체일 수 있다. 본 발명에 따른 항곰팡이성이 우수한 합성목재는 상기 에틸렌 중합체를 포함함에 따라 더욱 우수한 내수성 및 충격강도 및 휨 강도를 나타낼 수 있다.
상기 폴리올레핀계 수지는 표면개질된 목분 100 중량부에 대하여 35 내지 65 중량부, 보다 좋게는 35 내지 60 중량부, 더욱 좋게는 40 내지 55 중량부로 첨가될 수 있으며, 이를 통해 보다 고강도를 가지며 천연질감을 가지는 합성목재를 제조할 수 있다. 반면, 폴리올레핀계 수지를 표면개질된 목분 100 중량부에 대하여 35 중량부 미만으로 첨가하면 내수성 및 충격강도 및 휨 강도가 저하되고, 표면개질된 목분 100 중량부에 대하여 65 중량부 초과하여 첨가하면 천연목재와 같은 질감을 얻을 수 없다.
또한, 본 발명에 따른 합성목재는 개질유황을 포함하고 있는 것을 특징으로 하고 있다. 상기 개질유황은 유황을 알킬 메타크릴레이트계 화합물로 개질한 것일 수 있다.
종래 기술로서, 방오제를 합성목재에 첨가할 경우 합성목재 표면에 곰팡이균등에 의해 오염되는 것을 방지할 수 있었으나, 합성목재 내부의 부패 및 습한 실외 환경에서 미생물이 번식되는 것을 충분히 방지하지 못하는 문제가 있었다. 반면 본원발명과 같이 개질유황을 첨가할 경우 습한 실외 환경에서도 합성목재의 내외부에 곰팡이균이 번식되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
이때, 유황을 알킬 메타크릴레이트계 화합물로 개질한 개질유황을 사용함으로서, 표면개질된 목분 및 폴리올레핀계 수지와의 상용성이 더욱 우수하게 향상될 수 있다. 이에 합성목재의 각각의 구성 성분이 보다 더욱 균일한 혼합을 이룰 수 있으며, 이를 통해 더욱 우수한 항곰팡이성을 확보할 수 있다.
구체적으로, 상기 개질유황은 유황 100 중량부에 대하여 알킬 메타크릴레이트계 화합물 10 내지 50 중량부, 보다 좋게는 15 내지 45 중량부, 더욱 좋게는 15 내지 40 중량부를 반응시켜 제조할 수 있으며, 이와 같은 범위에서 개질유황이 합성목재의 각각의 구성 성분과의 우수한 혼화성을 나타낼 수 있어, 합성목재의 각 성분이 보다 더욱 균일하게 혼합될 수 있다. 반면, 유황 100 중량부에 대하여 알킬 메타크릴레이트계 화합물이 10 중량부 미만으로 반응되면 개질유황과 표면개질된 목분 및 폴리올레핀 수지 간의 혼화성이 저하될 수 있으며, 알킬 메타크릴레이트계 화합물이 50 중량부 초과로 반응되면 개질유황 내 유황 함량이 낮아 항공팡이 효과가 낮아질 수 있다.
더욱 구체적인 일 예시로, 상기 개질유황은 100 내지 150℃, 보다 좋게는 105 내지 145℃, 더욱 좋게는 110 내지 140℃ 에서 예열 용융된 유황에 알킬 메타크릴레이트계 화합물을 서서히 첨가하여 제조할 수 있다. 이때, 유황 및 알킬 메타크릴레이트계 화합물을 2 내지 3 시간 동안 반응시키며, 유황 및 알킬 메타크릴레이트계 화합물의 반응 시 온도의 급상승이 일어나지 않도록 하여야 한다.
한편, 상기 유황은 천연 유황, 또는 석유나 천연가스의 탈황에 의해 생성되는 부산물 유황일 수 있다. 또한, 상기 유황을 120 ℃ 이상, 바람직하게는 120 내지 150 ℃에서 가열 용융한 용융 유황 또는 석유나 천연가스의 탈황 플랜트에서 액상으로 운송되는 용융 유황을 사용할 수 있으며, 유해성분이 제거된 정제 유황을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 알킬 메타크릴레이트계 화합물은 부틸 메타크릴레이트(butyl methacrylate), 헥실 메타크릴레이트(hexyl methacrylate), 2-에틸헥실 메타크릴레이트(2-ethylhexyl methacrylate), 펜틸 메타크릴레이트(pentyl methacrylate), 옥틸 메타크릴레이트(octyl methacrylate), 이소데실 메타크릴레이트(isodecyl methacrylate), 데실 메타크릴레이트(decyl methacrylate), 도데실 메타크릴레이트(dodecyl methacrylate), 테트라데실 메타크릴레이트(tetradecyl methacrylate), 헥사데실 메타크릴레이트(hexadecyl methacrylate) 및 옥타데실 메타크릴레이트(octadecyl methacrylate)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.
상기 개질유황은 표면개질된 목분 100 중량부에 대하여 1 내지 10 중량부, 보다 좋게는 2 내지 8 중량부, 더욱 좋게는 3 내지 6 중량부로 첨가될 수 있으며, 이를 통해 보다 우수한 항공팡이성을 확보할 수 있다. 반면, 개질유황을 표면개질된 목분 100 중량부에 대하여 1 중량부 미만으로 첨가하면 항공팡이 효과가 우수하지 못하며, 표면개질된 목분 100 중량부에 대하여 10 중량부 초과하여 첨가하면 합성목재의 내구성 및 기계 강도 등의 저하를 유발할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 예에 따른 합성목재는 결합제, 산화방지제, 안료 및 충진제 중 어느 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
상기 결합제는 상기 표면개질된 목분과 상기 폴리올레핀계 수지의 결합력을 증대시키기 위해 첨가하며, 상기 결합제는 소수성인 폴리올레핀계 수지와 상대적으로 친수성인 표면개질된 목분 사이의 계면에서 새로운 화학적 결합이 일어날 수 있도록 하여, 합성 목재의 강도와 치수 안정성을 향상시키는 역할을 한다. 상기 결합제는 말레산무수물(maleic anhydride, MA)이 그래프트된 폴리에틸렌이나 또는 말레산무수물이 그래프트된 폴리프로필렌일 수 있으며, 상기 표면개질된 목분 100 중량부에 대하여 0.1 내지 15 중량부, 보다 좋게는 0.5 내지 10 중량부, 더욱 좋게는 1 내지 5 중량부를 포함할 수 있으며, 상기 결합제가 0.1 중량부 미만으로 포함되는 경우 작용 효과가 미미할 수 있으며, 상기 결합제가 15 중량부를 초과하여 포함된 경우 합성목재의 표면 부분에서 박리 현상(migration)이 일어날 수 있다.
상기 산화방지제는 합성목재 분야에 통상적으로 사용되는 산화방지제 물질인 경우 제한없이 이용이 가능하며, 2.2-메틸렌비스(4-메틸-6-t-부틸페놀) 및 2.6-디-t-부틸-4-메틸페놀에서 선택되는 하나 또는 둘 이상을 이용할 수 있으나, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 구체적인 일 예로, 상기 표면개질된 목분 100 중량부에 대하여 산화방지제 0.1 내지 5 중량부, 보다 좋게는 0.3 내지 3 중량부, 더욱 좋게는 0.5 내지 1 중량부를 포함할 수 있다. 이와 같은 범위에서 충진제는 합성목재의 각각의 구성 성분과의 우수한 혼화성을 나타낼 수 있어, 합성목재의 각 성분이 보다 더욱 균일하게 혼합될 수 있다.
상기 안료는 합성목재 분야에서 통상적으로 사용되는 안료인 경우 제한없이 사용이 가능하며, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 구체적이고 비한정적인 일 예로, 상기 안료 중 백색 안료는 루틸 타입의 이산화티탄을 이용할 수 있으며, 유색 안료로는 금속을 포함하는 무기계 안료, 예를 들어 산화철 계통의 무기안료 등을 이용할 수 있다. 구체적인 일 예로, 상기 표면개질된 목분 100 중량부에 대하여 안료 3 내지 25 중량부, 보다 좋게는 5 내지 20 중량부, 더욱 좋게는 10 내지 15 중량부를 포함할 수 있으며, 상기 안료가 3 중량부 미만으로 포함되는 경우 목재의 색상 구현이 어렵고, 상기 안료가 25 중량부를 초과하여 포함되는 경우 합성목재의 내구성 및 기계 강도 등의 저하를 유발할 수 있다.
상기 충진제는 탄산칼슘, 실리카, 탈크, 질석, 마이카, 수산화알루미늄, 산화알루미늄 및 황산바륨으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 또는 둘 이상의 조합으로 이루어진 군 중 어느 하나인 것을 특징으로 할 수 있다. 구체적인 일 예로, 상기 표면개질된 목분 100 중량부에 대하여 충진제 10 내지 50 중량부, 보다 좋게는 15 내지 50 중량부, 더욱 좋게는 15 내지 40 중량부를 포함할 수 있다. 이와 같은 범위에서 충진제는 합성목재의 각각의 구성 성분과의 우수한 혼화성을 나타낼 수 있어, 합성목재의 각 성분이 보다 더욱 균일하게 혼합될 수 있다.
아울러, 본 발명의 합성목재 조성물은 일반적인 합성목재의 제조시 사용되는 항산화제, UV 안정제, 열안정제 등을 추가로 포함 가능한 것으로, 합성목재 분야에서 공지된 물질이라면 그 종류와 무관하게 추가로 첨가할 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 일 양태는 전술한 항공팡이성이 우수한 합성목재의 제조방법에 관한 것이다.
구체적으로, 목분을 메타크릴기 함유 실란계 화합물로 표면개질하여 표면개질된 목분을 제조하는 제1 단계; 및 상기 표면개질된 목분, 폴리올레핀계 수지 및 개질유황을 혼합한 뒤 압출하는 제2 단계;를 포함하는 것일 수 있다.
이때, 합성목재의 각 구성 성분의 종류 및 함량은 전술한 바와 동일함에 따라 중복 설명은 생략하며, 각 구성 성분을 혼합하는 방법 및 압출 하는 방법은 통상적인 방법을 적용할 수 있다.
이하, 실시예를 통해 본 발명에 따른 항곰팡이성이 우수한 합성목재 및 그 제조방법에 대하여 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예는 본 발명을 상세히 설명하기 위한 하나의 참조일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 여러 형태로 구현될 수 있다.
또한 달리 정의되지 않은 한, 모든 기술적 용어 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 당업자 중 하나에 의해 일반적으로 이해되는 의미와 동일한 의미를 갖는다. 본원에서 설명에 사용되는 용어는 단지 특정 실시예를 효과적으로 기술하기 위함이고 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 또한 명세서에서 특별히 기재하지 않은 첨가물의 단위는 중량%일 수 있다.
[제조예 1]
130℃에서 예열 용융된 유황 100 중량부에 대하여 부틸 메타크릴레이트(butyl methacrylate) 5 중량부를 서서히 첨가하면서 상기 온도를 유지 시켰다.
또한, 유황 및 부틸 메타크릴레이트의 반응 시 온도의 급상승이 일어나지 않도록 하였으며, 3시간 동안 반응시켜 개질유황을 제조하였다.
[제조예 2]
유황 100 중량부에 대하여 부틸 메타크릴레이트 15 중량부를 반응시킨 것 외 모든 과정을 제조예 1과 동일하게 진행하였다.
[제조예 3]
유황 100 중량부에 대하여 부틸 메타크릴레이트 30 중량부를 반응시킨 것 외 모든 과정을 제조예 1과 동일하게 진행하였다.
[제조예 4]
유황 100 중량부에 대하여 부틸 메타크릴레이트 50 중량부를 반응시킨 것 외 모든 과정을 제조예 1과 동일하게 진행하였다.
[제조예 5]
유황 100 중량부에 대하여 부틸 메타크릴레이트 100 중량부를 반응시킨 것 외 모든 과정을 제조예 1과 동일하게 진행하였다.
[실시예 1]
에탄올 500 g에 3-메타크릴옥시프로필 트리에톡시실란 10 g을 투입하여 균일하세 교반하여 표면개질제 용액을 제조하였다. 입자 크기가 100 mesh인 소나무 목분 1 kg을 완전히 건조 시킨 후, 상기 표면개질제 용액에 목분을 투입하고 2시간 동안 교반한 뒤, 남은 표면개질제 용액을 제거한 후 건조하여 메타크릴기 함유 실란계 화합물로 표면개질된 목분을 제조하였다.
상기 제조된 표면개질 목분 1 kg, 폴리에틸렌 400 g, 제조예 1의 개질유황 50 g, 결합제로 말레산무수물(maleic anhydride, MA)이 그래프트된 폴리에틸렌 6 g, 산화방지제로 2.2-메틸렌비스(4-메틸-6-t-부틸페놀) 1 g, 안료로 이산화티탄 50 g 및 산화철 50 g, 및 충진제로 평균입경이 30 ㎛인 탄산칼슘 200 g을 균일하게 혼합하고 압출기에 투입하여 150 ℃에서 압출 성형을 통해 합성목재를 제조하였다.
[실시예 2 내지 5]
하기 표 1에 기재된 바와 같이, 개질유황의 종류를 달리한 것 외에 실시예 1과 동일하게 진행하였다.
[실시예 6 내지 9]
하기 표 1에 기재된 바와 같이, 개질유황의 첨가량을 달리한 것 외에 실시예 3과 동일하게 진행하였다.
[비교예 1]
하기 표 1에 기재된 바와 같이, 표면개질유황을 첨가하지 않은 것 외에 실시예 1과 동일하게 진행하였다.
[비교예 2]
하기 표 1에 기재된 바와 같이, 표면개질된 목분 100 중량부 및 개질되지 않은 유황 5 중량부를 첨가한 것 외에 실시예 1과 동일하게 진행하였다.
| (중량부) | 실시예 | 비교예 | |||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 1 | 2 | |
| 표면개질 목분 | 100 | (좌동) | (좌동) | (좌동) | (좌동) | (좌동) | (좌동) |
| 폴리에틸렌 | 40 | (좌동) | (좌동) | (좌동) | (좌동) | (좌동) | (좌동) |
| 제조예 1 | 5 | - | - | - | - | - | - |
| 제조예 2 | - | 5 | - | - | - | - | - |
| 제조예 3 | - | - | 5 | - | - | - | - |
| 제조예 4 | - | - | - | 5 | - | - | - |
| 제조예 5 | - | - | - | - | 5 | - | - |
| 유황 | - | - | - | - | - | - | 5 |
| (중량부) | 표면개질된 목분 | 폴리에틸렌 | 개질유황 (제조예 3) |
| 실시예 3 | 100 | 40 | 5 |
| 실시예 6 | (상동) | (상동) | 0.1 |
| 실시예 7 | (상동) | (상동) | 1 |
| 실시예 8 | (상동) | (상동) | 10 |
| 실시예 9 | (상동) | (상동) | 20 |
[특성 평가 방법]
1) 항공팡이성 평가:
상기 실시예 및 비교예의 항공팡이성을 평가하기 위하여, 곰팡이저항성 시험을 실시하였다. 상기 곰팡이저항성 시험은 ASTM G 21-15의 방법에 따라 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다. 이때, 균주로는 혼합균주로서 Aspergillus niger ATCC 9642, Penicillium pinophilum ATCC 11797, Chaetomium globosum ATCC 6205, Gliocladium virens ATCC 9645, Aureobasidium pullulans ATCC 15233를 사용하였으며, 배양 조건은 28 ~ 30 ℃, 85 % R.H 이상, 28일로 하였다.
평가 등급: 0 = 자라지 못함
1 = 시편 위 10 % 이하로 자라남
2 = 시편 위 (10 ~ 30) % 이하로 자라남
3 = 시편 위 (30 ~ 60) % 이하로 자라남
4 = 시편 위 60 % 이상 자라남
2) 내마모도 측정:
내마모도 시험은 ASTM D3884:09 규정에 의거하여 마모륜 H18, 하중 1kg, 60 rpm의 조건에서 2,000회 측정하여 감량된 무게(㎎)를 측정하였다.
3) 충격강도 측정:
충격강도 시험은 KS M ISO 179-1에 따라 노치 없는 시험편으로 하여 충격강도(kJ/㎡)를 평가하였으며, 시편 크기는 80㎜×10㎜×4㎜ 크기로 제조하였다.
| 구분 | 항곰팡이성 | 내마모도 (㎎) | 충격강도 (kJ/㎡) |
| 실시예 1 | 1 | 47.2 | 2.9 |
| 실시예 2 | 0 | 36.1 | 3.3 |
| 실시예 3 | 0 | 25.6 | 3.5 |
| 실시예 4 | 0 | 34.5 | 3.5 |
| 실시예 5 | 1 | 40.5 | 3.6 |
| 실시예 6 | 2 | 30.9 | 3.2 |
| 실시예 7 | 1 | 28.4 | 3.4 |
| 실시예 8 | 0 | 33.2 | 3.2 |
| 실시예 9 | 0 | 43.8 | 2.8 |
| 비교예 1 | 3 | 29.3 | 3.2 |
| 비교예 2 | 0 | 88.4 | 2.7 |
상기 표 1 내지 3을 통하여 알 수 있는 바와 같이, 부틸 메타크릴레이트를 적정함량으로 유황과 반응시켜 제조된 개질유황을 첨가한 실시예 2 내지 4의 경우, 개질유황이 표면개질된 목분 및 폴리에틸렌 수지와 잘 혼합되어 우수한 항곰팡이 성능뿐만 아니라 높은 기계적 강도를 확보할 수 있음을 확인할 수 있었다.
반면, 유황 대비 부틸 메타크릴레이트를 미량 반응시키거나 과량 반응시킨 경우, 표면개질된 목분 및 폴리에틸렌 수지와의 혼화성이 저하되어 항곰팡이 성능이 저하되었으며, 기계적 강도 역시 좋지 않았다.
한편, 유황을 전혀 첨가하지 않은 비교예 1의 경우 내마모도 및 충격강도는 우수하였으나 항곰팡이 성능이 크게 떨어졌으며, 개질되지 않은 유황을 첨가한 비교예 2의 경우 항곰팡이 성능을 우수하였으나 내마모도 및 충격강도가 크게 떨어져 좋지 않았다.
이상과 같이 특정된 사항들과 한정된 실시예를 통해 본 발명이 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
Claims (7)
- 표면개질된 목분, 폴리올레핀계 수지 및 개질유황을 포함하는 것을 특징으로 하며,
상기 개질유황은 유황과 알킬 메타크릴레이트계 화합물을 반응시켜 제조된 것이고,
상기 알킬 메타크릴레이트계 화합물은 부틸 메타크릴레이트(butyl methacrylate), 헥실 메타크릴레이트(hexyl methacrylate), 2-에틸헥실 메타크릴레이트(2-ethylhexyl methacrylate), 펜틸 메타크릴레이트(pentyl methacrylate), 옥틸 메타크릴레이트(octyl methacrylate), 이소데실 메타크릴레이트(isodecyl methacrylate), 데실 메타크릴레이트(decyl methacrylate), 도데실 메타크릴레이트(dodecyl methacrylate), 테트라데실 메타크릴레이트(tetradecyl methacrylate), 헥사데실 메타크릴레이트(hexadecyl methacrylate) 및 옥타데실 메타크릴레이트(octadecyl methacrylate)로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 것인, 항곰팡이성이 우수한 합성목재.
- 제 1항에 있어서,
상기 표면개질된 목분은 메타크릴기 함유 실란계 화합물로 표면개질된 것인, 항곰팡이성이 우수한 합성목재.
- 제 1항에 있어서,
상기 폴리올레핀계 수지는 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 것인, 항곰팡이성이 우수한 합성목재.
- 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 알킬 메타크릴레이트계 화합물은 유황 100 중량부에 대하여 10 내지 50 중량부로 반응되는 것을 특징으로 하는, 항곰팡이성이 우수한 합성목재.
- 삭제
- 목분을 메타크릴기 함유 실란계 화합물로 표면개질하여 표면개질된 목분을 제조하는 제1 단계; 및
상기 표면개질된 목분, 폴리올레핀계 수지 및 개질유황을 혼합한 뒤 압출하는 제2 단계;를 포함하며,
상기 개질유황은 유황과 알킬 메타크릴레이트계 화합물을 반응시켜 제조된 것이고,
상기 알킬 메타크릴레이트계 화합물은 부틸 메타크릴레이트(butyl methacrylate), 헥실 메타크릴레이트(hexyl methacrylate), 2-에틸헥실 메타크릴레이트(2-ethylhexyl methacrylate), 펜틸 메타크릴레이트(pentyl methacrylate), 옥틸 메타크릴레이트(octyl methacrylate), 이소데실 메타크릴레이트(isodecyl methacrylate), 데실 메타크릴레이트(decyl methacrylate), 도데실 메타크릴레이트(dodecyl methacrylate), 테트라데실 메타크릴레이트(tetradecyl methacrylate), 헥사데실 메타크릴레이트(hexadecyl methacrylate) 및 옥타데실 메타크릴레이트(octadecyl methacrylate)로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 것인, 항곰팡이성이 우수한 합성목재의 제조방법.
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| JPH0752107A (ja) * | 1993-08-23 | 1995-02-28 | Sekisui Jushi Co Ltd | 改質木質材の製造方法 |
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| KR102170878B1 (ko) * | 2020-04-10 | 2020-10-29 | 김재성 | 내구성이 우수한 합성목재 및 이의 제조방법 |
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2021
- 2021-06-11 KR KR1020210075949A patent/KR102459560B1/ko active IP Right Grant
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