KR102517438B1 - 재활용 수지를 이용한 합성목재 펠릿 조성물, 이로부터 제조되는 데크 패널 및 이의 제조방법 - Google Patents
재활용 수지를 이용한 합성목재 펠릿 조성물, 이로부터 제조되는 데크 패널 및 이의 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
베이스 수지, 목분, 필러, 경화성 수지액, 미끄럼 방지제 및 기타 첨가제를 포함하는 이중 압출 데크 제조용 원료 펠릿 조성물에 있어서, 내피 조성물은 베이스 수지 100 중량부에 대하여, 상기 목분은 140 내지 250 중량부를 포함하고, 상기 필러는 2 내지 30 중량부, 상기 경화성 수지액은 1 내지 10 중량부 및 기타 첨가제를 포함하고, 외피 조성물은 베이스 수지 100 중량부에 대하여, 목분 156 내지 250 중량부를 포함하고, 필러는 6 내지 30 중량부, 경화성 수지액은 4 내지 10 중량부 유·무기 복합 항균제 3 내지 20 중량부, 미끄럼 방지제는 9 내지 20 중량부 및 기타 첨가제를 포함하고, 상기 경화성 수지액은 3-trimethoxysilylpropyl methacrylate(TMPMA), Trimethylolpropane Trimethacrylate(TMPTMA) 및 1,6-Hexanediol diacrylate(HDDA) 중 둘 이상의 혼합물이며, 상기 미끄럼 방지제는 Ethylene Propylene Rubber(EPM)과 Ethylene Propylene Diene Terpolymer(EPDM)의 혼합물이며, 상기 데크 제조용 원료 펠릿 조성물은 전자선이 조사되어, 상기 목분과 수지가 가교 결합된 상태인 것을 특징으로 하는 합성목재 펠릿 조성물을 제공한다.
Description
본 발명은 합성 목재 펠릿 조성물 및 이로부터 제조되는 데크 패널 및 이의 제조방법에 관한 것으로 합성수지는 사용 후 폐기된 재활용 합성수지를 이용하여 제조하는 친환경 데크 패널에 관한 것이다.
목재 플라스틱 복합재(WPC, Wood Plastic Composites)는 바이오매스인 목분과 인체에 무해한 열가소성수지를 특수혼련공법으로 결합하여 만든 친환경 소재로, 사용되는 목분은 비식용계 유기성 폐자원으로 산업화를 통한 부산물의 활용 가능성을 제시할 수 있다.
WPC는 압출 및 사출 성형이 쉽고 CO2 저감과 100% 재활용 가능하며, 목재의 천연 질감과 고분자 수지의 내구성, 내수성, 성형 가공성 등의 장점을 겸비한 친환경 플라스틱 소재로, 자동차 내·외장재, 건축 소재 등에서 수요가 증대되고 있다.
다양한 건축자재로 사용되고 있는 합성목재(Wood Plastic Composite, WPC)는 천연목재와 방부목재가 갖는 단점을 보완하는 것과 동시에, 실내외의 마감재로서 우수한 물성을 가진다는 점에 있어서 오늘날 그 수요가 늘고 있다.
하지만, WPC 제조 시 친수성인 목분과 소수성인 고분자 수지 간의 낮은 계면접착력, 높은 성형온도에 따른 목분 탄화 현상과 바이오매스(목분 등) 특유의 높은 함수율로 인해 물성이 저하되는 문제점 등을 가지고 있다. 이를 해결하기 위해 다양한 상용화제를 첨가한 제품을 개발하고 있지만, 물성 강화 효과가 미비하며 고가의 첨가제를 사용하는 것은 원가 상승의 단점으로 지적되고 있다.
또한, 친수성인 목분을 다량 함유할 경우 높은 함수율로 수분에 의한 균이나 미생물에 의한 목재 플라스틱 복합재가 가지는 자체 물성을 감소시킬 수 있으며, 제품 교체 주기를 단축시키는 등 문제점 등을 발생시킬 수 있다. 이를 해결하기 위해 WPC 합성목재에 항균제와 같은 기능성 첨가제를 적용한 제품 개발에 힘쓰고 있으나, 고가의 항균 기능성 첨가제를 WPC 합성목재에 사용할 경우 항균 효과는 발현될 수 있으나, 표면에만 항균 효과를 발현시킬 수 없기에 제품 전체에 적용되도록 고가의 항균 첨가제를 제품 전체 중량 기준으로 투입되어 원가가 상승하는 단점이 나타날 수 있다.
이에, 목분과 열가소성 수지를 사용하여 제작되는 친환경 합성목재 컴파운드의 물성을 개선한 합성목재 펠릿 조성물, 이를 포함하는 제품 및 합성목재 펠릿 조성물의 제조방법에 대한 개발이 요구되고 있다.
본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 한 것으로, 전자선 경화 기술 적용을 통해 목분과 고분자 수지 간 결합성을 증대시켜 물성 향상이 가능하며, 합성목재 표면에 미끄럼 방지제를 적용하여 미끄럼 저항성을 증가시킴으로써 제품의 기능을 향상시키고 가격 경쟁력을 확보할 수 있는 합성목재 펠릿 조성물을 제공함을 기술적 과제로 한다.
상기한 기술적 과제를 해결하고자, 본 발명은 베이스 수지, 목분, 필러, 경화성 수지액, 미끄럼 방지제 및 기타 첨가제를 포함하는 이중 압출 데크 제조용 원료 펠릿 조성물에 있어서, 내피 조성물은 베이스 수지 100 중량부에 대하여, 상기 목분은 140 내지 250 중량부를 포함하고, 상기 필러는 2 내지 30 중량부, 상기 경화성 수지액은 1 내지 10 중량부 및 기타 첨가제를 포함하고, 외피 조성물은 베이스 수지 100 중량부에 대하여, 목분 156 내지 250 중량부를 포함하고, 필러는 6 내지 30 중량부, 경화성 수지액은 4 내지 10 중량부 유·무기 복합 항균제 3 내지 20 중량부, 미끄럼 방지제는 9 내지 20 중량부 및 기타 첨가제를 포함하고, 상기 경화성 수지액은 3-trimethoxysilylpropyl methacrylate(TMPMA), Trimethylolpropane Trimethacrylate(TMPTMA) 및 1,6-Hexanediol diacrylate(HDDA) 중 둘 이상의 혼합물이며, 상기 미끄럼 방지제는 Ethylene Propylene Rubber(EPM)과 Ethylene Propylene Diene Terpolymer(EPDM)의 혼합물이며, 상기 데크 제조용 원료 펠릿 조성물은 전자선이 조사되어, 상기 목분과 수지가 가교 결합된 상태인 것을 특징으로 하는 합성목재 펠릿 조성물.을 제공한다.
상기 경화성 수지액은 3-trimethoxysilylpropyl methacrylate(TMPMA)에 대하여 Trimethylolpropane Trimethacrylate(TMPTMA) 또는 1,6-Hexanediol diacrylate(HDDA)가 중량비로 70:30으로 혼합된 것을 특징으로 한다.
상기 베이스 수지는 사용 후 폐기 후 수거 재활용되는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리스티렌(PS) 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 중에서 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 합성 목재 펠릿 조성물로부터 제조되는 이중 압출 데크 패널을 제공한다.
본 발명의 또 다른 측면은 베이스 수지, 목분, 필러, 경화성 수지액 및 기타 첨가제을 압출기에 투입하고 혼합하여 내피 조성물을 준비하는 단계: 베이스 수지, 목분, 필러, 경화성 수지액, 유·무기 복합 항균제, 미끄럼 방지제 및 기타 첨가제를 압출기에 투입하고 혼합하여 외피 조성물을 준비하는 단계; 상기 각각의 압출기 내에서 상기 각 원료들을 용융 및 분산시키는 단계; 상기 원료들을 압출하여 펠릿으로 제조하는 단계; 및 상기 펠릿에 대하여 전자선을 조사하는 단계;를 포함하며, 상기 펠릿에 전자선이 조사되어 상기 목분과 수지가 가교 결합하는 것을 특징으로 하는 합성목재 펠릿의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 합성목재 펠릿 조성물은 목분과 열가소성 수지와 혼합된 경화성 수지액에 전자선을 조사하기 때문에, 경화성 수지가 목분과 열가소성 수지 사이에서 가교결합을 형성하여 결합력이 향상될 수 있으며, 목분과 열가소성 수지가 가교되어 멜팅 인덱스(MI)가 감소하고 분자량 증가 및 충격 강도와 인장 강도가 증가한다.
이로 인하여, 상기 합성목재 펠릿 조성물을 압출하여 성형한 펠릿에 전자선을 조사함으로써, 상기 펠릿으로 제작된 데크 패널 및 건축 자재의 경우 충격 강도와 인장 강도가 향상될 수 있다.
본 발명에 따라 제조되는 이중 압출 데크 패널의 경우 외피에 미끄럼 방지제와 유ㆍ무기 복합 항균제가 적용되어 우수한 기능성을 발휘하면서도 제품의 제조원가를 절감할 수 있다.
특히 야외 공원 및 산책로 등에 설치된 경우 수분에 노출되기 쉬운 환경에서도 우수한 내후성을 발휘할 수 있다.
도 1은 본 발명의 전자선 조사 선량에 따른 물성 비교 그래프이다.
도 2는 본 발명의 전자선 조사 선량과 경화성 수지액에 따른 접촉각의 비교 그래프이다.
도 3은 본 발명에 따라 이중 압출된 데크 패널의 시제품 사진이다.
도 2는 본 발명의 전자선 조사 선량과 경화성 수지액에 따른 접촉각의 비교 그래프이다.
도 3은 본 발명에 따라 이중 압출된 데크 패널의 시제품 사진이다.
이하, 실시예 및 실험예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 그러나 이들 예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐 어떠한 의미로든 본 발명의 범위가 이들 예로 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시 형태에 따른 합성 목재 펠릿 조성물은 베이스 수지, 목분, 필러, 경화성 수지액, 미끄럼 방지제 및 기타 첨가제를 포함하는 이중 압출 데크 제조용 원료 펠릿 조성물에 있어서, 내피 조성물은 베이스 수지 100 중량부에 대하여, 상기 목분은 140 내지 250 중량부를 포함하고, 상기 필러는 2 내지 30 중량부, 상기 경화성 수지액은 1 내지 10 중량부 및 기타 첨가제를 포함하고, 외피 조성물은 베이스 수지 100 중량부에 대하여, 목분 156 내지 250 중량부를 포함하고, 필러는 6 내지 30 중량부, 경화성 수지액은 4 내지 10 중량부 유·무기 복합 항균제 3 내지 20 중량부, 미끄럼 방지제는 9 내지 20 중량부 및 기타 첨가제를 포함하고, 상기 경화성 수지액은 3-trimethoxysilylpropyl methacrylate(TMPMA), Trimethylolpropane Trimethacrylate(TMPTMA) 및 1,6-Hexanediol diacrylate(HDDA) 중 둘 이상의 혼합물이며, 상기 미끄럼 방지제는 Ethylene Propylene Rubber(EPM)과 Ethylene Propylene Diene Terpolymer(EPDM)의 혼합물이며, 상기 데크 제조용 원료 펠릿 조성물은 전자선이 조사되어, 상기 목분과 수지가 가교 결합된 상태인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 상기 합성목재 펠릿 조성물이 포함하는 베이스 수지는 사용이 끝나 폐기 후 수거 재활용되는 열가소성 수지일 수 있으며, 예를 들어 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리스티렌(PS) 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 한다.
상기 목분은 유기필러의 하나로, 목분(wood flour), 목펠렛(wood pellet), 목섬유(wood fiber) 또는 지분일 수 있으며, 경우에 따라 2가지 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
상기 목분은 칩, 셰이빙 및 톱밥과 같은 재활용 물질을 미세한 가루의 형태로 파쇄시켜 만들어질 수 있다. 목분은 20 내지 120 메시(mesh)일 수 있으며, 길이 대 직경의 비는 3:1 내지 5:1일 수 있다. 목분의 입자 크기 또는 길이 대 직경의 비가 상기 범위를 벗어나는 경우, 동일 중량의 배합이라도 목분 입자의 개수에 차이가 있어 혼련이 어렵거나, 합성목재로 제조시에 기계적 강도가 떨어지는 문제가 있다.
상기 유기필러의 원료는 침엽수 또는 활엽수에서 얻을 수 있으며, 활엽수는 펜토산(pentosan)의 함유량이 침엽수보다 많이 함유하고 있어 화학적 경합을 방해하므로 침엽수인 것이 효과적이다.
상기 필러는 탈크, 탄산칼슘, 월라스토나이트, 카오리나이트, 활석 및 운모로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 한다. 바람직하게는 탄산칼슘, 활석 또는 운모일 수 있다.
상기 필러는 수분에 강하여 표면 활성효과를 높여서 수축 변화방지 효율이 우수하며 합성수지 제조시 성형성을 현저하게 개선시킬 수 있어, 합성목재 조성물의 물성을 향상시킬 수 있다. 본 발명에서는 탈크가 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 합성목재 펠릿의 내피 조성물은 상기 베이스 수지 100 중량부에 대하여 경화성 수지액 1 내지 10 중량부를 포함한하고 외피 조성물의 경우에는 4 내지 10 중량부를 포함한다.
상기 경화성 수지액은 3-trimethoxysilylpropyl methacrylate(TMPMA), Trimethylolpropane Trimethacrylate(TMPTMA) 및 1,6-Hexanediol diacrylate(HDDA) 중 둘 이상의 혼합물이다. 더욱 바람직하게는, 상기 경화성 수지액은 경화성 수지액은 3-trimethoxysilylpropyl methacrylate(TMPMA)에 대하여 Trimethylolpropane Trimethacrylate(TMPTMA) 또는 1,6-Hexanediol diacrylate(HDDA)가 중량비로 70:30으로 혼합된 것이다.
경화성 수지액이 단독으로 사용될 때보다 2종 이상을 조합하여 사용할 경우에 그에 따른 가교 효과가 더 뛰어난 것을 수많은 실험을 통하여 확인하였으며, 배합 비율 중 TMPTA가 60 중량% 이상으로 사용될 경우에 전자선 조사에 의한 물성 강화에 효과적임을 확인하였다.
상기 합성 목재 펠릿 조성물은 상기 경화성 수지액을 포함하기 때문에, 전자선을 상기 합성 목재 펠릿에 대하여 조사할 경우, 상기 목분과 수지가 가교 결합을 형성하여 목분과 수지의 결합력이 향상될 수 있다.
특히, 본 발명의 일 실시형태에 따른 합성목재 펠릿 조성물은 목분과 열가소성 수지에 전자선을 조사하기 때문에, 목분과 열가소성 수지 사이에 결합력이 향상될 수 있으며, 목분과 열가소성 수지가 가교되어 멜팅 인덱스(MI)가 감소되고 분자량 증가 및 충격강도가 증가 된다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 합성목재 펠릿 외피 조성물은 상기 베이스 수지 100 중량부에 대하여, 상기 미끄럼 방지제를 9 내지 20 중량부를 포함한다.
상기 미끄럼 방지제는 Ethylene Propylene Rubber(EPM)과 Ethylene Propylene Diene Terpolymer(EPDM)의 혼합물이다. EPM은 Ethylene과 Propylene으로 무정형의 규칙성을 갖는 2종의 Monomer로 구성된 공중합체이며, 천연고무를 수소화 반응시켜서 얻은 생성물과 같은 구조로, 고분자 사슬은 포화된 상태이다. EPDM은 EPM에서 불포화된 사슬을 포함하고 있는 형태로, 불포화된 부분은 Ethylene과 Propylene과 함께 3번째 Monomer인 Nonconjugated diene과 공중합을 통해 제조된다. 상기 미끄럼 방지제의 최적의 조합을 위해 흐름성을 평가하고, 미끄럼 방지 특성을 상대적으로 비교하여 중량비로 EPDM : EPM이 10:1의 비율로 포함되는 것이 가장 최적임을 확인하였다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 합성목재 펠릿 외피 조성물은 상기 베이스 수지 100 중량부에 대하여, 상기 유ㆍ무기 복합 항균제 3 내지 20 중량부를 더 포함한다. 유기 항균제는 히노키티올 등 천연 물질에서 얻을 수 있는 조성물을 활용해 세균에 직접 작용하도록 하고, 무기 항균제는 Si, Fe, Al 과 기능성 광물질을 활용해 원적외선 및 음이온 발산 등으로 항균 효과를 발현시킨 것이다.
이 두가지 항균제 성분이 분리되지 않고 항균력을 발휘할 수 있도록 다공성 물질의 기공에 항균 물질을 담지시켜 지속성을 높여주고 합성 목재의 외피 가공시 높은 온도에서 손상을 방지할 수 있도록 한다.
그 외 본 발명의 일 실시형태에 따른 합성목재 펠릿 조성물은 상기 베이스 수지 100 중량부에 대하여, 기타 첨가제를 포함한다. 기타 첨가제는 합성목재 펠릿 제조에 필요한 상용화제, 가소제와 같이 합성 목재 펠릿 제조에 일반적으로 필요한 성분들이다.
본 발명의 또 다른 측면으로는 상기 합성목재 펠릿 조성물로부터 제조되는 데크 패널을 제공한다. 상기 데크 패널은 상기 언급된 모든 성분을 포함하여 제조된 합성목재용 펠릿을 압출기를 이용하여 토출하여 기존 단일 압출 방식으로 제조될 수 있다.
또한, 항균제 및 미끄럼 방지제의 효율적 적용을 위해 내피의 경우 상기의 조성 성분 중 항균제 및 미끄럼 방지제를 제외하고 컴파운드를 제조하고, 외피의 경우 상기 항균제 및 미끄럼 방지제를 포함하여 컴파운드를 제조하여 이중 압출 방식으로 합성목재 데크재를 제조할 수도 있다.
내피의 경우 경화성 수지액을 함유한 컴파운드를 양산 포장 후 전자선 조사 후 합성목재 압출기 Main hopper에 투입 후 가공 온도 140~190℃로 컴파운드를 충분히 용융시킨 뒤 압출 속도 30~35cm/min으로 압출한다.
외피는 내피를 감싸면서 압출되는 형식으로 별도 Side 압출기와 Side hopper를 사용하고, Side hopper에 기능성 첨가제인 미끄럼 방지제 및 유ㆍ무기 복합 항균제를 외피 컴파운드를 투입 후 가공 온도 140~160℃로 용융시킨 뒤 내피와 함께 압출하여 나오는 제품의 두께를 확인하며 토출되는 외피의 양(두께)를 조절하도록 하여 제조할 수 있다.
내피와 외피가 함께 압출되어 하나의 합성목재 제품으로 나온 이중압출 데크 패널은 1차 수냉식 냉각 후 공랭식 건조로 수분을 제거하고, 시공 제품의 길이에 맞게 재단하여 보관한다.
본 발명의 상기 일 실시형태에서와 같이 목분과 열가소성 수지에 전자선을 조사하기 때문에, 상기 합성 목재 펠릿 조성물을 압출하여 성형한 펠릿에 전자선을 조사함으로써, 상기 펠릿으로 제조된 데크 패널 및 건축 자재의 경우 충격강도 및 인장강도가 향상될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면으로는 베이스 수지, 목분, 필러, 경화성 수지액 및 기타 첨가제을 압출기에 투입하고 혼합하여 내피 조성물을 준비하는 단계: 베이스 수지, 목분, 필러, 경화성 수지액, 유·무기 복합 항균제, 미끄럼 방지제 및 기타 첨가제를 압출기에 투입하고 혼합하여 외피 조성물을 준비하는 단계; 상기 각각의 압출기 내에서 상기 각 원료들을 용융 및 분산시키는 단계; 상기 원료들을 압출하여 펠릿으로 제조하는 단계; 및 상기 펠릿에 대하여 전자선을 조사하는 단계;를 포함하며, 상기 펠릿에 전자선이 조사되어 상기 목분과 수지가 가교 결합하는 것을 특징으로 하는 합성 목재 펠릿의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 합성 목재 펠릿 제조방법에 있어서 내피 조성물을 이용한 펠릿의 제조는 베이스 수지, 목분, 필러, 경화성 수지액 및 기타 첨가제를 제시된 함량비로 압출기에 투입하고 혼합함으로써 제조되는 공정이다.
본 발명의 핵심 구성인 외피 조성물을 사용한 펠릿 제조방법을 기준으로 설명하면, 우선 베이스 수지, 목분, 필러, 경화성 수지액, 미끄럼 방지제, 유·무기 복합 항균제 및 기타 첨가제를 압출기에 투입하고 혼합하는 단계가 수행된다. 본 단계는 각 원료들을 압출기에 투입하고 혼합함으로써, 각 원료끼리 골고루 잘 섞이도록 프리-믹싱(Pre-mixing)하는 공정에 해당된다.
다음으로, 상기 압출기 내에서 상기 각 원료들을 용융 및 분산하는 단계가 수행된다. 본 단계에서는 압출기 내에서 각 원료들이 충분히 용융되고 고르게 분산되도록 컴파운딩하는 공정이 수행된다.
다음으로, 상기 원료들을 압출하여 외피용 펠릿으로 제조하는 단계가 수행된다. 상기 압출기 내에서 각 원료들을 용융 및 분산시킨 후 압출함으로써 외피용 펠릿으로 제조하게 된다.
다음으로, 상기 내피용 펠릿 및 외피용 펠릿에 대하여 각각 전자선을 조사하는 단계가 수행되며, 상기 각 펠릿에 대하여 전자선을 조사함으로써 상기 목분과 수지가 가교 결합하는 것이다.
상기 펠릿에 대하여 전자선을 조사하는 단계는 상기 펠릿에 설계된 양으로 팩킹된 상태에서 컨베이어 벨트를 따라 이동하면서 컨베이어의 일측에 마련된 전자선 조사장치에서 전자선을 상기 포장된 펠릿에 대하여 조사함으로써 수행될 수 있다.
다만, 이러한 공정으로 한정되는 것은 아니며, 상기 원료들을 압출하여 제조된 펠릿에 대하여 전자선 조사 장치에 의해 전자선을 조사하여 상기 목분과 수지가 가교 결합하도록 할 수도 있다.
이하, 본 발명에 따른 구체적인 실시예 및 비교예에 대하여 설명한다. 하기의 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위해 예시적으로 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되는 것은 아니다.
<
실시예
1-1~1-6>
먼저 경화성 수지액의 최적 조합을 도출하기 위하여 일반적인 폴리에틸렌 기반 합성목재(WPC) 조성에 대하여 경화성 수지액으로 3-trimethoxysilylpropyl methacrylate(TMPMA), Trimethylolpropane Trimethacrylate(TMPTMA) 및 1,6-Hexanediol diacrylate(HDDA)을 각각 첨가하여 펠릿을 제조하고, 10MeV 전자선 가속기로 5kGray 전자선을 조사하고 시편을 제작하여 그 용융흐름지수(MFI)와 충격강도(Izod impact strength)을 비교하였다.
비교예에서는 경화성 수지액을 투입하기는 하였으나 전자선을 조사하지 않고 측정하였다.
[표 1]
전자선을 조사하지 않은 비교예의 경우에 용융흐름지수가 2.3g/10min으로 각 실시예에 비하여 상당히 높게 나타났으며, 충격 강도는 가장 낮은 수준을 나타내고 있다. 실시예 1-1의 TMPMA : TMPTMA가 중량비로 70:30이고 함량이 1 wt% 수준인 경우에 MFI 0.5g/10min으로 압출 성형에 적합한 수준으로 나타났고, 충격강도도 가장 우수한 것으로 확인되었다.
또한, 실시예 1-5의 TMPMA:HDDA가 중량비로 70:30으로 적용되고 함량이 3 wt%인 경우에도 MFI가 0.9g/10min 수준으로 양호하고 충격강도도 제품화에 적절한 수준인 것으로 확인되었다.
특히 TMPMA의 상대 함량이 90 wt% 이상이 되는 경우에는 MFI가 너무 높아져서 측정 자체가 불가한 수준으로 확인되어 TMPMA의 함량은 70 wt% 이하가 되는 것이 적절한 것으로 판단되며, 그 외 이종의 TMPTMA, HDDA와 같은 성분을 보조적으로 사용하는 것이 적절하다.
<
실시예
2>
실시예 1-1에 따라 목분 55 wt%, 열가소성 수지 39 wt%, 필러 2 wt%, 경화성 수지액(TMPMA:TMPTMA=1:1) 혼합물 1wt%, 기타 첨가제 3 wt%로 구성된 합성 목재용 펠릿 조성물을 제조하였다.
상기 비교예와 실시예 1-3에 따라 제조된 복수의 합성목재 펠릿 샘플에 대하여 방사선 조사 선량을 0, 1, 10, 25kGray로 구분하여 조사한 이후에 합성목재용 펠릿을 압출하여 데크재 패널로 제조하고 패널의 굴곡강도와 연신율을 비교하여 도 1에 표시하였다.
경화성 수지액을 투입하지 않은 비교예의 시료(DW001-1)에서는 방사선량의 증감에 따른 큰변화를 보이지 않았으나, 상기 경화성 수지액을 투입한 실시예의 시료(DW001-2~7)방사선 조사 선량이 많을수록 최대 굴곡강도는 증가하는 것으로 나타났으며, 연신율(%)은 방사선 선량에 반비례하여 감소하는 것으로 확인되었다.
따라서, 최대 굴곡 강도와 연신율을 고려할 때 가장 적절한 방사선 선량은 1 내지 10 Gray인 것으로 확인되었다.
<
시험예
>
상기 실시예 2에 따라 경화성 수지액을 투입하지 않은 비교예(DWI-001-1)와 경화성 수지액을 첨가한 실시예2의 시료(DWI001-4)전자선이 조사된 시료에 대하여 시료에 대하여 목재 복합재에 각각 물방울을 떨어뜨린 후 접촉각을 측정하는 방법에 의하여 수접촉각을 측정하고 그 결과를 도 2에 표시하였다.
그 결과 동일한 전자선 조사 선량에서 경화형 수지액을 첨가한 실시예 2의 DWI-001-4에서 수접촉각이 현저하게 증가하여 이에 따라 소수성이 향상되는 것을 확인할 수 있었으며, 다만, 선량이 증가하는 경우 수지의 표면 산화 및 일부 분해로 소수성 증가 경향이 감소하는 것으로 확인되었다.
이러한 결과는 내후성이 요구되는 야외에서 사용되는 데크재의 사용 환경을 고려할 때 매우 중요한 특성이 발현되는 것으로 보이며, 이 결과를 기준으로 볼 때 적절한 전자선 조사 선량은 1 내지 10 Gray인 것으로 나타났다.
<
실시예
3>
이중 압출 합성 목재의 외피로 적합한 합성 목재 펠릿의 조성을 확인하기 위해서 필러 2 wt%, 유ㆍ무기 복합 항균제 3.5wt%로 고정하고 잔량을 열가소성 수지로 구성하였다. 미끄럼 방지제의 첨가량을 1.1 내지 20.2 wt%로 조절하면서 그에 맞게 열가소성 수지의 함량을 감소 변경하여 전체를 100 wt%로 하여 용융흐름지수(MFI)를 측정하였다. 미끄럼 방지제는 Ethylene Propylene Rubber(EPM)과 Ethylene Propylene Diene Terpolymer(EPDM)을 혼용하면서 실험을 진행하였다.
[표 2]
그 결과 EDPM과 EPM의 합산 함량이 22 wt%를 초과하는 경우에는 MFI가 너무 낮아 측정이 불가하였으며, 이중 압출 외피로 사용하고 있는 기존 컴파운드의 MFI가 0.35 ~0.55g/10min 수준임을 고려할 때 실시예3-3의 Anti-SP(3)이 가장 적절한 것으로 확인되었다.
미끄럼 방지제의 함량 증가에 따라 흐름성이 저하됨을 확인하였으나, 미끄럼 저항성을 높이기 위해서는 과량의 EPDM을 사용할 경우 이중 압출 외피로 압출하기에는 너무 낮은 흐름성을 나타내 양산 적용에 어려움이 있음을 확인하였다.
상기 실시예 3을 기준으로 필러 2 wt%, 유ㆍ무기 복합 항균제 3.5 wt%, EPDM 10 wt%, EPM 1 wt% 및 열가소성 수지 고정하고 잔량으로 열가소성 수지 83.5 wt%를 혼합하여 Anti-SP(3)를 제조하였다.
<
실시예
4>
목분 55 wt%, 필러 2 wt%, 경화성 수지액 1wt%, 기타 첨가제 1 wt%와 잔량으로 베이스 수지로 구성되며, 상기 실시예 3의 Anti-SP(3)의 함량을 변화시키면서 데크재 패널을 제조하여 길이방향과 너비방향의 미끄럼 저항성을 평가하였다.
[표 3]
전체 시료는 KS F 3230 기준치인 0.40에 적합하나, 가장 우수한 시료는 2가지로 Doil-Test3-6와 Doil-Test3-7로 확인되었다. 미끄럼 저항성에 대한 간이 시험 결과 미끄럼방지 기능성 발현 표면에서 추가 미끄러지는 소요 시간을 측정한 결과이므로, 정확한 미끄럼 저항성 측정값이라 할 수 없으나, 공인시험기관에서 평가한 결과와 비교했을 때 유사한 경향을 나타냈다.
따라서, 실시예 4-6 내지 4-7의 조성으로 이중 압출 데크 패널을 제조하기 위한 합성목재 외피용 펠릿 조성물을 제조하는 것이 타당함을 알 수 있었다.
Claims (5)
- 베이스 수지, 목분, 필러, 경화성 수지액, 미끄럼 방지제 및 기타 첨가제를 포함하는 이중 압출 데크 제조용 원료 펠릿 조성물에 있어서,
내피 조성물은 베이스 수지 100 중량부에 대하여, 상기 목분은 140 내지 250 중량부를 포함하고, 상기 필러는 2 내지 30 중량부, 상기 경화성 수지액은 1 내지 10 중량부 및 기타 첨가제를 포함하고,
외피 조성물은 베이스 수지 100 중량부에 대하여, 목분 156 내지 250 중량부를 포함하고, 필러는 6 내지 30 중량부, 경화성 수지액은 4 내지 10 중량부 유·무기 복합 항균제 3 내지 20 중량부, 미끄럼 방지제는 9 내지 20 중량부 및 기타 첨가제를 포함하고,
상기 경화성 수지액은 3-trimethoxysilylpropyl methacrylate(TMPMA), Trimethylolpropane Trimethacrylate(TMPTMA) 및 1,6-Hexanediol diacrylate(HDDA) 중 둘 이상의 혼합물이며,
상기 미끄럼 방지제는 Ethylene Propylene Rubber(EPM)과 Ethylene Propylene Diene Terpolymer(EPDM)의 혼합물이며,
상기 데크 제조용 원료 펠릿 조성물은 전자선이 조사되어, 상기 목분과 수지가 가교 결합된 상태인 것을 특징으로 하는 합성목재 펠릿 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 경화성 수지액은 3-trimethoxysilylpropyl methacrylate(TMPMA)에 대하여 Trimethylolpropane Trimethacrylate(TMPTMA) 또는 1,6-Hexanediol diacrylate(HDDA)가 중량비로 70:30으로 혼합된 것을 특징으로 하는 합성목재 펠릿 조성물. - 제1항에 있어서,
상기 베이스 수지는 사용이 끝나 폐기 후 수거 재활용되는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리스티렌(PS) 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 중에서 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 합성 목재 펠릿 조성물. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 합성목재 펠릿 조성물로부터 제조되는 이중 압출 데크 패널.
- 삭제
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2023
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