KR20050097949A - 건축 보드용 왁스 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 낮은 n-파라핀 함량을 갖는 왁스 또는 오일을 보다 높은 n-파라핀 함량을 갖는 왁스와 배합하여 21중량% 이상의 n-파라핀을 갖는 왁스 조성물을 제공하는 건축용 보드 제조에 사용하기 적합한 왁스 조성물에 관한 것이다. .

Description

건축 보드용을 위한 왁스 조성물{WAX COMPOSITION FOR CONSTRUCTION BOARD APPLICATION}

본 발명은 일반적으로는 건축 보드용을 위한 왁스 조성물에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 건축 보드용로 사용하기 위한 각종 왁스의 적합성을 결정하고 적합한 왁스 조성물을 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.

건축 용도로 사용되는 복합 보드 제품 예를 들어 파티클보드(particleboard), 중밀도 섬유보드, 배향된 스트랜드 보드(oriented strand board) 등이 수년동안 생산되어 왔으며 이의 제조방법 또한 당업계에 잘 알려져 있다.

이러한 복합 재료의 기본 성분은 천연산 섬유상 재료이다. 보드 제품을 형성함에 있어서 전형적으로는 섬유상 재료를 소량의 수지 및 왁스질 조성물과 결합시켜서 시이트로 성형(成形)하고 가압 및 가열시킨다.

따라서, 건축 보드용로 사용하기 위한 왁스 조성물을 선택함에 있어서의 주안점은 오일 함량 및 스트림 등급 또는 점도범위, 즉 100℉에서의 SUS 점도에 두어 왔다. 이러한 점도는 전형적으로 "중성" 원("Neutral member) 예를 들어 100N, 300N 등으로 주어진다. 어쨌든 왁스의 에멀젼과 순수한 적용 둘 다를 이용한 사전 조사에 의하면 경질 스트림 등급 왁스 예를 들어 등급 30(550N) 미만을 갖는 개선된 보드 특성을 나타내고 왁스가 저 오일 함량을 갖는 경향을 보여 주었다. 예를 들어 문헌["The Effect of Wax Type and Content on Waferboard Properties", Hsu, et al, International Particleboard/Composite Materials Symposium, April 3-5, 1990, pp. 85-93]에서는 0 내지 45% 왁스 함량 및 0 내지 30중량% 오일 함량에 대한 웨이퍼보드 팽윤이 논의되어 있으며 미국특허 제6,183,849호에는 30중량% 초과의 오일 함량을 갖는 왁스를 사용하여 복합 보드를 제조하는 것이 개시되어 있다.

경험에 의하면 복합 보드를 생산함에 있어서 저 왁스 스트림 등급, 즉 30(550N) 미만의 등급을 사용하는 경우 전형적으로는 보드 품질 및 성능이 좋지만 높은 왁스 스트림 등급, 즉 상기 약 30(550N)을 사용하는 경우에는 보드 품질에 대한 문제에 직면하게 됨이 밝혀졌다. 종종 안전 및 환경적인 이유로 보다 높은 등급의 스트림 왁스를 사용하는 것이 바람직하므로 상기와 같은 문제점은 특히 성가신 점이다. 예를 들어 배향된 스트랜드 보드의 생산에 있어서 경질 증기 등급 왁스가 400℉(205℃) 초과에서 전형적으로 작동하는 프레스에서 휘발성을 최소화시키는 것이 바람직하다.

결론적으로 복합 보드 제조를 위한 왁스 조성물의 적합성을 예측하고 필요한 경우 그러한 왁스 제조에 적합하도록 왁스 조성물을 조정할 필요가 있다. 또한 배출 요건에 부합하는 건축 보드용에 사용되는 오가스 조성물의 휘발성을 조정할 필요가 있다. 추가적으로, 다수의 제품 스트림을 적절한 왁스 조성물로 배합하는 능력은 시장의 필요에 부합한다는 점에서 스톡(stock) 공급업자에게 융통성(flexibility)을 제공한다. 본 발명은 상기 및 기타 필요에 관한 것이다.

발명의 요약

매우 간략하게, 본 발명은, 왁스 조성물의 n-파라핀 함량이 건축용 보드에 사용되는 왁스를 위한 핵심적인 조성 변수이고 적합할 수 있는 왁스 조성물의 경우 상기 n-파라핀 함량이 21중량% 이상이어야 한다는 발견에 기초한다. 따라서 건축 보드용을 위한 왁스의 적합성은 그의 n-파라핀 함량을 기초로 하여 결정될 수 있으며 왁스와 오일의 배합물 및 오일은 요구되는 n-파라핀 함량에 부합하도록 구성될 수 있다.

상기 및 기타 특징은 하기에서 보다 구체적으로 기술될 것이다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 특징을 설명하는 그래프이다.

건축업에 사용되는 복합 보드 제품 예를 들어 파티클보드, 중밀도 섬유보드, 웨이퍼보드, 배향된 스트랜드 보드 등은 전형적으로는 천연 섬유상 재료, 수지 및 왁스 조성물로부터 제조된다.

전형적으로 사용되는 천연 섬유상 재료는 우드 칩(wood chip), 웨이퍼, 톱밥, 면화 및 기타 식물 섬유, 밀짚, 대나무 셀룰로즈 등을 포함한다. 섬유상 재료는 일반적으로 최종적인 보드 제품의 약 90 내지 98중량%를 차지한다.

제조된 보드 재료의 생산에 사용된 수지는 건축용 보드 제품을 제조하는 분야의 숙련가들에게 잘 알려져 있으며 이의 선택은 제조업자의 특정한 조성적 경제적 필요에 따라 좌우된다. 이러한 수지의 비제한적 예는 포름알데하이드와 다른 적절한 화합물과의 중축합에 의해 생산된 열경화성 수지이다. 이의 예로는 페놀 포름알데하이드, 우레아 포름알데하이드, 및 말라민 포름알데하이드 수지가 있다.

복합 보드 제조에 사용된 왁스 조성물은 하나 이상의 천연, 합성 또는 석유 왁스 및 탄화수소계 오일을 포함한다.

합성 왁스는 합성 가스로부터 피셔-트롭쉬 공정(Fischer-Tropsch process)에 의해 제조된 왁스를 포함한다. 다른 합성 왁스는 폴리에틸렌 왁스, 에틸렌 공중합체 왁스, 카보 왁스를 포함한다.

석유 왁스는 예를 들어 슬랙 왁스를 비롯한 석유 정제공정의 부산물(part)인 왁스질 탄화수소 오일 스트림의 용매 탈왁스에 의해 회수된 왁스를 포함하고, 또한 수소분해된 왁스를 포함한다. 다른 석유 왁스는 왁스질 석유 스톡 예를 들어 왁스질 증류물, 라피네이트(raffinate), 페트롤락탐(petrolatum), 미정질 왁스 등을 포함한다.

본 발명에 있어서, 왁스 조성물은 왁스 조성물의 총중량을 기준으로 21중량% 이상, 예를 들어 21 내지 약 90중량%, 바람직하게는 21 내지 30중량%의 n-파라핀을 함유한다.

건축 보드용로 사용되는 전형적인 왁스의 분석은 왁스의 평균분자량을 감소시키거나 증가시키는 광범위한 n-파라핀 함량을 나타내었다. 각종 스트림 가이드에 대한 전형적인 n -파라핀 함량범위는 표 1에 제공되어 있다.

브라이트 스톡 슬랙 왁스(bright stock slack wax) 및 미정질 왁스는 전형적으로 상당량의 n-파라핀을 함유하지는 않는다.

따라서, 건축 보드용을 위한 약 등급 30 초과의 등급에서 왁스 조성물의 적합성은 21중량%가 적합한 것으로 여겨지는 n-파라핀 함량을 갖는 것으로 왁스의 n-파라핀 함량의 분석에 의해 결정된다.

적합성 요건에 부합하는 왁스 조성물은 동일하거나 상이한 점도 등급 왁스 조성물과 배합될 수 있으며, 이것은 21중량% n-파라핀 최소 함량을 만족시키는 한 여전히 적합한 보드 성능에 부합한다. 따라서 휘발성은 필요에 따라 조정될 수 있으며, 이것은 심지어 경제성에 영향을 줄 수 있다. 왁스 조성물에 대한 배합변수 및 그 영향의 관계가 표 2에 주어져 있다.

1: 비이성체화된 피셔-트롭쉬 왁스

2: DWO=탈왁스된 베이스스톡

전술한 내용을 추가적으로 설명하기 위해서는 20중량% 초과의 오일을 갖는 600N 슬랙 왁스가 21중량% 미만의 n-파라핀 함량을 잘 가질 수 있다는 점을 고려한다. 60 내지 80중량%의 n-파라핀을 함유하는 충분히 정제된 250 내지 300N 석유 왁스 또는 전형적으로 90중량% 초과의 n-파라핀을 함유하는 비이성체화된 피셔-트롭쉬 왁스를 슬랙 왁스와 배합하여 왁스 조성물의 n-파라핀 함량을 21중량% 이상, 바람직하게는 21 내지 30중량%의 범위로 만든다.

또한, 탈왁스된 오일 예를 들어 100 내지 850N 범위의 베이스스톡을 충분한 석유 왁스 또는 비이성체화된 피셔-트롭쉬 왁스와 배합하여 21중량% 이상의 n-파라핀을 함유하는 왁스 조성물을 제공한다.

n-파라핀 및 오일 함량을 변화시키면서 일련의 왁스 배합물을 제조한다. 이어서, 이들 배합물을 수 흡수 및 내부결합강도를 참조로 하여 건축용 보드 제조에서의 용도에 대해 평가하였다. 실시예 왁스 조성물 및 시험결과가 하기 표 3에 제공된다.

1: F-T 왁스=피셔-트롭쉬 왁스

2: DWO=탈왁스된 오일

3: 이러한 슬랙 왁스는 에멀젼에서보다 오히려 순수하게 사용되었다.

4: 이 조사를 위한 표적 최대 팽윤은 20%이었다. 압축강도와 같은 상이한 조건 때문에 상업적 결과가 다른 경향이 있다.

5: 수 흡수 및 내부결합강도값에 대한 경향은 두께 팽윤결과에 따른다.

두께 팽윤 및 수 흡수에 대한 n-파라핀 함량의 효과는 도 1에서 그래프로 설명되며 두께 팽윤에 대한 오일 함량의 효과는 도 2에서 그래프로 나타낸다.

그래프 및 데이터는 21중량% 이상의 n-파라핀 수준이 양호한 보드 성능에 대해 필요하고 오일 함량은 그것이 21중량% 미만의 n-파라핀 함량을 감소시킬 정도로 충분히 높지 않는 한 효과가 없다.

Claims (8)

1. 21중량% 미만의 n-파라핀 함량을 갖는 왁스 스트림(wax stream) 또는 오일을, 21중량% 초과의 n-파라핀 함량을 갖는 충분한 양의 왁스와 배합하여 21중량% 이상의 n-파라핀을 갖는 왁스 조성물을 제공하는 것을 포함하는, 건축용 보드의 제조에 사용하기 적합한 왁스 조성물의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   왁스 스트림이 등급 30 이상의 왁스 스트림인 왁스 조성물의 제조방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   오일이 윤활유 베이스스톡(basestock)인 왁스 조성물의 제조방법.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,

   왁스가 비이성체화된 피셔-트롭쉬 왁스(Fischer-Tropsch wax)인 왁스 조성물의 제조방법.
5. 천연 섬유상 재료 및 소량의 수지, 및 윤활유 베이스스톡 및 21중량% 이상의 n-파라핀 왁스를 포함하는 왁스질 조성물을 포함하는, 제조된 복합 보드 제품.
6. (a) 등급 30 이상의 제 1 왁스를 얻는 단계;

   (b) 제 1 왁스의 n-파라핀 함량을 결정하는 단계; 및

   (i) n-파라핀 함량이 21중량% 미만인 경우에는 제 1 왁스를, 21중량% 초과의 n-파라핀을 갖고 배합물이 21중량% 이상의 n-파라핀을 갖게 하는 점도 및 선택된 휘발성을 갖는 충분한 제 2 왁스와 배합하는 단계, 또는

   (ii) n-파라핀 함량이 21중량% 이상인 경우에는 제 1 왁스를, 21중량% 이상의 파라핀 왁스 함량을 갖는 선택된 휘발성의 배합물을 제공하기에 충분한 양의 제 2 왁스 또는 오일과 배합하는 단계를 포함하는,

   복합 보드 제조에 적합하고 특정한 선택된 휘발성을 갖는 배합된 왁스 조성물을 성형(成形)하는 방법.
7. 제 6 항에 있어서,

   제 1 왁스가 슬랙 왁스(slack wax)인 방법.
8. 제 6 항에 있어서,

   제 1 왁스가 비이성체화된 피셔-트롭쉬 왁스이고 제 1 왁스가 탈왁스된 오일(dewaxed oil)인 방법.