KR20010046430A

KR20010046430A - 인조목재용 폴리올레핀계 수지 조성물

Info

Publication number: KR20010046430A
Application number: KR1019990050202A
Authority: KR
Inventors: 김영원; 김석원
Original assignee: 유현식; 삼성종합화학 주식회사
Priority date: 1999-11-12
Filing date: 1999-11-12
Publication date: 2001-06-15

Abstract

본 발명은 인조목재용 수지조성물에 관한 것으로서, 좀더 자세히는 폴리올레핀 수지에 식물성 섬유재, 변성 폴리올레핀수지, 발포제를 혼합하여 제조한 것으로서, 압출물의 외관이 목재와 유사하며 중량이 가벼워 천연 목재 또는 목분을 압축성형한 합판을 대체하기에 적합한 특성을 갖는 복합수지조성물에 관한 것이다.

Description

인조목재용 폴리올레핀계 수지 조성물{Polyolefin Composition for Artificial Wood}

본 발명은 인조목재용 수지조성물에 관한 것으로서, 좀더 자세히는 폴리올레핀 수지에 식물성 섬유재, 변성 폴리올레핀수지, 발포제, 기타 첨가제를 혼합하여 제조한 수지 조성물에 관한 것이다.

일반적으로 목재는 경제적이고, 비중이 비교적 작으며, 가공하기가 용이하여 산업전반에 걸쳐 다양한 용도로 널리 사용되고 있다. 그러나, 천연목재는 흡수성, 흡습성이 높아 실외에서 사용되는 경우 쉽게 부패되고 마모되는 문제점이 있다. 그럼에도 불구하고 마땅한 대체 소재가 없어 지속적으로 사용되고 있는 실정이다. 대표적인 예로서 콘테이너, 트럭 등의 바닥용으로 사용되는 목재, 가로수 및 정원수 등의 지지대로 사용되는 각목의 경우 장시간 외기에 노출되므로 부패가 심하다. 특히 운반차량의 바닥재는 흡수 및 부패로 인해 화물을 오염시키는 경우도 자주 발생한다.

이와 같은 천연목재의 문제점을 해결하기 위하여 목분을 이용한 혼합 조성물에 관한 연구가 많이 있었다.

선행 특허로는 미국특허 US 4,866,110호에 왕겨가루와 유리섬유, 탈지처리한 왕겨, 가죽 분말, 암면 등을 밀폐된 얇은 판위에 투입하여 자동차 도어트림(Door Trim)을 압출성형한 제품을 개시하고 있다. 이 조성물은 유동성이 좋지 않아 압출성형에 부적합하며, 비중이 높으며, 성형품의 외관이 불량하다는 단점이 있다.

또한 일본 특허공개 1977-42008호는 열가소성 수지의 착색안료로서 왕겨가루를 이용한 기술에 대하여 개시하고 있다. 그러나 이 제품은 내열성이 부족하고 수축이 심하다는 단점이 있었다.

본 발명의 목적은 상기 천연목재의 단점 및 종래 목분을 이용한 조성물의 문제점을 개선하려는 것이다.

다시 말하여, 본 발명은 흡습성 및 흡수성이 낮은 인공목재용 수지 조성물을 제공하려는 것이다.

또한, 본 발명은 비중이 작고 외관이 우수한 인공목재용 수지 조성물을 제공하려는 것이다.

또한, 본 발명은 흐름성이 좋고 성형이 용이한 인공목재용 수지 조성물을 제공하려는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명자는 폴리올레핀 수지에 목분을 첨가하여 나무와 유사한 질감을 갖게 하고, 목분의 열분해에 의한 수축현상을 방지하기 위해 발포제를 첨가하여 성형물이 미세한 기포구조를 갖게 함으로써 목재의 질감을 가지면서 비중이 작고 표면 수축현상을 개선한 수지 조성물을 발명하게 되었다.

목재의 질감과 외관을 나타내도록 하기 위하여 인공목재 또는 대용목재에 첨가되는 목분은 일반적으로 190℃이상의 고열을 받을 경우 목분 내에 존재하는 식용 오일 성분과 불포화 지방산, 팔미틱산 등의 각종의 휘발성분이 용융수지 내에서 기화하여 제품의 외관을 손상시키고 심한 수축을 일으키는 단점이 있다. 본 발명자는 이러한 문제의 해결을 위해 발포제를 첨가하여 성형물이 미세기포구조를 갖게 함으로써 본 발명을 완성하였다.

본 발명의 수지 조성물의 구성은

1) 폴리올레핀계 수지 50~75중량%

2) 분말상 식물성 섬유재 20~40중량%

3) 유기 또는 무기 발포제 2~10중량%

4) 무수말레인산이 그라프트된 변성 폴리올레핀 3~10중량%과 같다.

이하 본 발명을 좀더 상세히 설명한다.

본 발명의 수지 조성물 1)성분인 폴리올레핀계수지는 폴리프로필렌, 고밀도폴리에틸렌, 저밀도폴리에틸렌, 에틸렌비닐아세테이트 등으로서 단독으로 혹은 혼합하여 사용이 가능하다. 1)성분의 조성물내 적합한 함량은 50~75중량%로서 50%미만일 경우 흐름성이 저하되며 성형품의 외관이 좋지 않다. 또한 75중량% 이상의 경우 비중이 무거워지고 경제성이 낮아진다.

2)성분인 목분 또는 왕겨가루를 포함하는 분말상 식물성 섬유재는 충진재 성분으로서 비중이 0.5g/㎤ 이하이다. 폴리올레핀계 플라스틱의 비중이 0.89~0.97 g/㎤인 것과 비교해 볼 때 분말상 식물성 섬유재를 첨가하는 경우 비중 감소효과가 탁월하다. 분말상 식물성 섬유재로서는 등겨, 왕겨를 분쇄한 것 및 톱밥, 목분, 쌀 및 보리와 같은 곡류의 껍질을 분쇄한 것 등을 사용할 수 있다. 2)성분은 조성 내에서 20~40중량% 범위가 적합하며 첨가량이 40중량%보다 많을 경우 혼합물의 가공성이 저하되는 동시에 휘발성분의 발생이 심하여 사출 및 압출성형에 적합하지 않고, 20중량%보다 작을 경우에는 목질감을 기대만큼 얻기가 어렵다.

발포제는 유기 혹은 무기 발포제를 사용하며 대표적인 예로서 유기 발포제로는 아조디카본아마이드(azo-di-carbon-amide), 디니트로소펜타메틸렌테트라민(di-nitroso-p-methylene-tetramine) 등이 사용 가능하며, 무기 발포제로는 중탄산소다(NaHCO₃)가 사용 가능하다. 3)성분의 적합한 함량은 2~10중량% 이며 함량이 2중량%보다 작을 경우 제품의 밀도가 0.7g/㎤ 이상으로서 무거우며, 10중량%을 초과하여 과량 첨가되는 경우 제품의 표피 부분으로 기포가 터지는 현상이 심하여 양호한 외관을 형성하기 어렵고 또한 인장강도가 저하되는 단점이 있다.

무수말레인산 그라프트 변성 폴리올레핀은 바람직하게는 폴리프로필렌 수지에 친수성 관능기인 무수말레인산(MAH)를 그라프트 중합시킨 변성 폴리프로필렌으로서, 폴리올레핀 수지와 무기 충진재로서 첨가되는 식물성 섬유재와의 접착성을 향상시키는 역할을 한다. 제조법은 폴리올레핀, 바람직하게는 폴리프로필렌 수지에 무수말레인산을 함침시키고 반응개시제로서 과산화물인 디큐밀퍼옥사이드(dicumyl peroxide)를 혼합한 다음 압출기 내에서 반응시켜 펠렛형상으로 제조한다. 이때 무수말레인산의 결합율은 기질대비 0.3중량% 이상이다. 조성물 4)의 첨가량은 3중량% 이상이 적합한데 첨가량이 3 중량% 미만일 때에는 식물성 섬유재 성분과 수지의 계면 접착이 원활하지 못하여 미세기포구조를 형성하기 어려우며 10중량%를 초과하면 원가 상승요인이 되므로 가장 적합한 첨가량은 3~10중량%이다.

아래에서는 본 발명을 다음의 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명한다.

실시예 1

폴리프로필렌(삼성종합화학주식회사, Grade명 BB110) 50중량%와 미세하게 분쇄된 왕겨가루 40중량%, 무수말레인산 그라프트된 변성 폴리프로필렌(MAH-g-PP)(삼성종합화학주식회사, Grade명 CP4673) 5중량%, 아조디카본아마이드(Uniroyal co.) 5중량% 를 드라이 블랜딩(Dry Blending)한 다음 2축 스크류(Twin Screw) 압출기에 투입하여 용융 압출하면서 펠렛상으로 제조하였다. 이를 일축스크류 압출기를 이용하여 가로 40cmＸ세로 40cm인 막대상의 압출물을 발포성형하면서 막대 표면에 수축발생 유무를 평가하였고, 외관과 겉보기 밀도, 기포구조 등을 평가하였다.

실시예 2∼5 및 비교예 6∼9

표 1 에 나타낸 비율에 따라 각 원료를 혼합한 다음 트윈스크류 압출기로 용융혼련하여 각 조성물을 펠렛상으로 제조하였고, 각 조성물을 일축스크류 압출기를 이용하여 가로 40cmＸ세로 40cm인 막대상의 압출물을 발포성형하면서 막대 표면에 수축발생 유무를 평가하였고, 외관과 겉보기 밀도, 기포구조 등을 평가하였다.

실시예 및 비교예의 평가결과는 표 1에 나타내었다.

평가방법

1. 겉보기 밀도: 형상 압출물을 임의의 크기로 절단한 다음 무게(W)를 측정하고, 부피(V)를 측정한 다음 무게를 부피로 나눈 값을 취한다.

판정결과표시: 0.5이하=우수, 0.51~0.7= 양호, 0.71 이상= 불량

2. 수축평가: 형상 압출시 수축 발생: 불량(X)

형상 압출시 수축 미발생: 양호(O)

3. 기포구조: 형상 압출시 단면상에 직경 1cm 이상의 기포 발생: 불량(X)

형상 압출시 직경 1cm 이하 미세기포: 양호(O)

4. 목질감: 압출물의 외관 및 절단면이 목재와 유사한 질감을 갖는지를 관능 평가에 의해 실시(양호:O, 불량:X)

위와 같이, 본 발명의 수지 조성물은 압출물의 외관이 목재와 유사하며 중량이 가벼울 뿐만 아니라, 흐름성이 우수하고 압출시 수축이 발생하지 않으며, 미세한 기포구조를 가짐으로써 천연 목재 또는 목분을 압축성형한 합판을 대체할 수 있다.

Claims

폴리올레핀 수지 50~75중량%, 분말상 식물성 섬유재 20~40중량%, 발포제 2~10중량%, 변성 폴리올레핀 수지3∼10중량%를 용융 혼합하여 제조한 인조목재용 수지 조성물.
제1항에 있어서,

폴리올레핀 수지는 폴리프로필렌, 고밀도폴리에틸렌, 저밀도폴리에틸렌 또는 에틸렌비닐아세테이트로 구성되는 그룹 중에서 1종 이상을 선택하는 것을 특징으로 하는 인조목재용 수지 조성물.
제1항에 있어서,

분말상 식물성 섬유재는 분쇄된 등겨, 분쇄된 왕겨, 톱밥, 목분, 곡류의 껍질을 분쇄한 것 중의 1종 이상인 것을 특징으로 하는 인조목재용 수지 조성물.
제1항에 있어서,

변성 폴리올레핀 수지는 무수말레인산 그라프트된 폴리프로필렌인 것을 특징으로 하는 인조목재용 수지 조성물.
제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항의 인조목재용 수지 조성물을 이용하여 압출성형한 미세기포구조를 형성하는 압출 성형물.