KR20100132680A

KR20100132680A - 목재 대체 원료화를 위한 옥수숫대 파우더

Info

Publication number: KR20100132680A
Application number: KR1020090051401A
Authority: KR
Inventors: 이훈희
Original assignee: 이훈희
Priority date: 2009-06-10
Filing date: 2009-06-10
Publication date: 2010-12-20

Abstract

본 발명은 목재 대체 원료화를 위한 옥수숫대 파우더에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수지와 혼합되어 목재 대체 원료로 사용되는 옥수숫대 파우더를 분쇄시 가로 또는 세로중 한곳 이상을 0.1mm 이하의 크기로 분쇄하면서 직사각형으로 형성하여 목재 성형제품의 전체적인 인장강도, 휨강도 등과 같은 기계적 강도를 증대시킴은 물론 옥수숫대 분쇄시 속대를 제거하여 고품질의 제품을 생산 가능케 하고 바로 사용하는 것과 장시간 보관 및 장거리 이동에 따라 일반포장 및 진공포장으로 분류하여 더욱 효과적으로 옥수숫대 파우더를 사용할 수 있도록 한 것이다.

이를 위하여 본 발명은 수분 함수율이 30-35%인 옥수숫대를 준비한 후, 준비된 옥수숫대의 속대를 제거하여 가로 0.1mm이하 세로 0.1mm이상 또는 가로 0.1mm이상 세로 0.1mm이하의 크기로 분쇄하여 직사각형의 파우더로 형성하는 것과, 분쇄된 파우더는 수분 함수율이 15%이하 이면서 바로 사용할 때는 일반포장되고 장기간 보관 및 장거리 이동시에는 진공포장되는 것에 그 특징이 있다.

옥수숫대, 속대, 옥수숫대 파우더, 일반포장, 진공포장

Description

목재 대체 원료화를 위한 옥수숫대 파우더{Cornstalk powder}

본 발명은 목재 대체 원료화를 위한 옥수숫대 파우더에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수지와 혼합되어 목재 대체 원료로 사용되는 옥수숫대 파우더를 분쇄시 가로 또는 세로중 한곳 이상을 0.1mm 이하의 크기로 분쇄하면서 직사각형으로 형성하여 목재 성형제품의 전체적인 인장강도, 휨강도 등과 같은 기계적 강도를 증대시킴은 물론 옥수숫대 분쇄시 속대를 제거하여 고품질의 제품을 생산 가능케 하고 바로 사용하는 것과 장시간 보관 및 장거리 이동에 따라 일반포장 및 진공포장으로 분류하여 더욱 효과적으로 옥수숫대 파우더를 사용할 수 있도록 한 목재 대체 원료화를 위한 옥수숫대 파우더에 관한 것이다.

일반적으로 우리가 알고 있는 옥수수는 세계적으로 널리 분포하고 있는 1.5 ~ 2.5m 정도의 한해살이풀로서 과실이라 할 수 있는 옥수수알이 식용 혹은 가축용 작물로서 애용되고 있으며, 옥수수에서 부생되는 옥수숫대는 옥수수알의 수확 후에 생산되는 것으로, 과거에는 퇴비 등으로 단순 폐기 처분되거나 아니면 가축의 사료, 식품 첨가제 원료로 일부 사용되었으나 최근에 와서는 에탄올과 같은 대체 에너지 생산, 펄프제조 등 다양한 분야에서 연구되고 있다.

한편 옥수숫대를 이용한 다양한 분야에서 연구되고 있으나, 옥수숫대를 이용하는 경우 주재료인 옥수숫대에 적합한 특정의 바인더가 필요하게 되고, 또한 옥수숫대의 특성상 성형 방법과 성형 조건이 까다로워 성형제품이 나온다 해도 기계적 물성이 부족하여 널리 실용화되지 못하고 있는 실정이며, 현재 다양한 분야에서 목재, 합성 플라스틱, 건축자재로 사용할 수 있도록 활발한 연구가 진행중이다.

예를 들어 공개번호 10-0019376 '옥수숫대 플라스틱 개발'에 의하면 옥수숫대 분쇄물의 평균크기(가로×세로)가 0.1 내지 10mm×0.1 내지 10mm로 분쇄된 옥수숫대를 30 내지 80%와 합성수지 20 내지 70%를 혼합한 후 60 내지 120℃로 반응조에서 용융혼합하고 사출 또는 압출 및 가압성형시킨 기술이 안출된 바 있다.

이의 기술을 이용하여 소망하는 성형제품을 성형할 수 있다는 이점은 있으나, 옥수숫대 분쇄물의 크기가 0.1 내지 10mm×0.1 내지 10mm로 형성되어 있고, 형태는 정사각형이기 때문에 조밀성이 부족하여 옥수숫대를 이용한 성형제품은 인장강도, 휨강도 등과 같은 기계적강도가 크게 저하되어 제품 수명이 단축되는 단점이 있었다.

또한, 종래에는 옥수숫대를 분쇄시 속대를 제거하지 않고 옥수숫대 줄기 전체를 일정 크기로 분쇄하여 사용하였다. 이의 경우 제품 생산시 속대는 고온 압출로 거의 제거되지만 남은 일정부분의 옥수숫대 섬유와 수지와의 결합시 섬유가 형성되지 않은 불필요한 부산물에 의해 고품질의 제품을 생산하지 못하는 등의 제반 문제점이 발생되었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 수지와 혼합되어 목재 대체 원료로 사용되는 옥수숫대 파우더를 분쇄시 가로 또는 세로 중 한곳 이상을 0.1mm 이하의 크기로 분쇄하면서 직사각형으로 형성하여 목재 성형제품의 전체적인 인장강도, 휨강도 등과 같은 기계적 강도를 증대시킬 수 있도록 한 목재 대체 원료화를 위한 옥수숫대 파우더를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적는 옥수숫대 분쇄시 속대를 제거하여 옥수숫대 파우더와 수지와의 결합시 불필요한 부산물을 제거하여 고품질의 제품이 생산될 수 있도록 한 목재 대체 원료화를 위한 옥수숫대 파우더를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 분쇄된 옥수숫대 파우더는 바로 사용할 때와 장시간 보관 및 장거리 이동에 따른 포장방법을 달리하여 더욱 효과적으로 옥수숫대 파우더를 사용할 수 있도록 한 목재 대체 원료화를 위한 옥수숫대 파우더를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 수단으로 본 발명은 수분 함수율이 30-35%인 옥수숫대를 준비한 후, 준비된 옥수숫대의 속대를 제거하여 가로 0.1mm이하 세로 0.1mm이상 또는 가로 0.1mm이상 세로 0.1mm이하의 크기로 분쇄하여 직사각형의 파우더로 형성하는 것과, 분쇄된 파우더는 수분 함수율이 15%이하 이면서 바로 사용할 때는 일반포장되고 장기간 보관 및 장거리 이동시에는 진공포장되는 것을 그 기술적 구성상의 기본 특징으로 한다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따르면 수지와 혼합되어 목재 대체 원료로 사용되는 옥수숫대 파우더를 분쇄시 가로 또는 세로중 한곳 이상이 0.1mm 이하의 크기로 분쇄되면서 직사각형으로 형성되어 있다. 따라서 조밀성이 증대되어 목재 성형제품으로 제조되는 제품의 전체적인 인장강도, 휨강도 등과 같은 기계적 강도를 증대시킬 수 있는 것이다.

또한, 옥수숫대 분쇄시 속대가 제거된 상태에서 옥수숫대 파우더로 분쇄되고, 분쇄된 옥수숫대 파우더는 수지와의 결합시 불필요한 부산물이 제거되어 있기 때문에 고품질의 제품을 생산할 수 있는 것이다.

또한, 분쇄된 옥수숫대 파우더는 바로 사용할 때에는 일반포장되고 장시간 보관 및 장거리 이동시에는 진공포장되기 때문에 더욱 효과으로 옥수숫대 파우더를 사용할 수 있는 등의 효과가 있는 것이다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 수분 함수율이 30-35%인 옥수숫대를 준비한 후, 준비된 옥수숫대의 속대를 제거하여 가로 0.1mm이하 세로 0.1mm이상 또는 가로 0.1mm이상 세로0.1mm이하의 크기로 분쇄하여 직사각형의 파우더로 형성하는 것과, 분쇄된 파우더는 수분 함수율이 15%이하 이면서 바로 사용할 때는 일반포장되고 장기간 보관 및 장거리 이동시에는 진공포장되는 것을 특징으로 한다.

옥수숫대 함수율이 30-35%이 바람직하고, 함수율이 낮으면 낮을수록 좋으며, 그 이유는 운송비와 영향을 주기 때문이다.

옥수숫대 파우더 형성시 옥수숫대에 포함된 속대를 사용하여도 제품에 큰 문제는 없으나, 본 발명에서는 고품질의 제품을 제조하기 위해 속대를 제거한 것이 사용된다. 따라서 본 발명에 따른 옥수숫대는 속대(섬유질이 형성되지 안된 부분)를 제거한 것이 사용된다. 목재 대체 원료화를 위한 옥수숫대 파우더는 옥수숫대의 줄기 속대 제거후 전체 부분을 사용하게 된다.

옥수숫대의 속대가 제거된 것은 가로 0.1mm이하 세로 0.1mm이상 또는 가로 0.1mm이상 세로 0.1mm이하의 크기로 분쇄되어 직사각형의 파우더로 형성된다. 직사각형으로 형성된 옥수숫대 파우더는 혼합시 조밀성이 증대되어 성형제품의 인장강도, 휨강도 등과 같은 기계적강도를 증대시키는 역할을 한다.

한편, 옥수숫대는 부피가 커서 저장공간이 많이 필요하게 되는데, 이를 방지하기 위한 수단으로 옥수숫대 파우더 형성시 직사각형의 칩형태로 잘게 자른후 압력을 약하게 가하여 작게 만들면 수분 흡입이 적게될 뿐 아니라, 저장공간도 작아지게된다.

분쇄된 파우더는 건조되면서 수분 함수율이 15%이하 이면서 바로 사용할 때는 일반포장되고 장기간 보관 및 장거리 이동시에는 진공포장된다.

상기와 같은 옥수숫대 파우더는 함수율 15%이하이나, 바람직하게는 10%이하이고, 더욱 바람직하게는 5%이하가 좋다.

포장된 옥수숫대 파우더를 바로 사용할 때는 일반포장되고, 장시간이나 장거 리 이동시에는 진공포장된다. 일반포장시 보관은 환기와 통풍이 잘되게 바닥에서 20cm위 파렛에 적재하고, 보관온도는 10℃-15℃ 이하 습도 15%이하를 유지하는게 좋으며, 진공포장시 보관 온도 및 습도에 상관없으나 함수율 10%이하로 처리하는것이 좋다.

상기와 같은 옥수숫대 파우더로 형성된 본 발명은 수지와 혼합 사용된다. 혼합 비율은 옥수숫대 파우더 30중량% 내지 80중량%와 수지 20중량% 내지 70중량%가 적당한 비율로 혼합 사용되고, 옥수숫대 파우더와 수지가 혼합된 혼합물은 목재제품으로 제조되는 것이다.

이하에서는 옥수숫대 파우더와 수지와의 혼합방법과, 혼합물의 비교예, 실시예 및 휨강도를 설명하기로 한다.

수지에 혼합되는 옥수숫대 파우더를 분쇄시 옥수숫대 파우더의 형상을 직사각형으로 형성하여 인장강도, 휨강도 등과 같은 기계적 성질을 향상시키고, 옥수숫대 파우더와 수지의 혼합물 100중량%에 대해 상용화제를 1중량% ~ 20중량% 혼합하여 옥수숫대와 수지간의 2차 결합을 증대시킬 수 있도록 하였다.

상용화제는 극성의 화합물을 포함한 변성수지, 실란, 우수아레인산, 실레인 등과 같이 극성의 성질을 가진 화합물이 사용된다.

옥수숫대 파우더와 수지의 혼합물 100중량%에 대해 윤활제 0.1중량% ~ 10중량%을 혼합 사용하고, 윤활제로는 미네랄오일, 스테아린산, 금속스타레이트 등이 사용된다.

수지는 에틸렌계수지, 폴리프로필렌수지, 폴리염화비닐수지, 폴리스티렌수지 등을 포함한 범용수지와, 폴리우레아수지, 폴리우레탄수지, 에폭시수지, 멜라민-포름알데히드수지, 페놀-포름알데히드수지, 요소-포름알데히드수지, 무타디엔, 이소프렌, 천연고무 등을 포함한 특수수지가 단독 또는 혼합 사용된다.

옥수숫대와 수지의 혼합물 100중량%에 대해 산화방지제 0.1중량% ~ 5중량%, 방부제 0.1중량% ~ 5중량%, 안정제 0.1중량% ~ 5중량%, 충진제 1중량% ~ 20중량%가 혼합될수 있다.

이하 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예와 이에 대비되는 비교예를 통하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다. 이에 앞서 본 발명의 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며 발명자는 그자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 발명에 따른 명세서에 기재된 실시예와 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로 본 발명의 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형에들이 있음을 이해하여야 한다.

목재 대체 원료화를 위한 옥수숫대 파우더에 대한 시험 결과는 다음과 같다.

수지 : 폴리프로필렌, 랜덤 공중합체수지

나무분말 : 독일산 단풍나무

옥수숫대분말 A : 크기 0.08 × 1mm (중국산 옥수숫대 전장 - 속대 제거후 사용)

옥수숫대분말 B : 크기 1.5 × 1.5mm (중국산 옥수수대 전장 사용)

윤활제 : 마그네슘 스타레이트, 스테아린산

상용화제 : 무수말레인산 변성 폴리프로필렌

휨강도 측정방법 : GR F 2016 : 2006

휨강도 실험은 상기 휨강도 측정방법에 적합한 시험장치를 이용하여 시험편의 표면에 평균 변형속도 약 20mm/min의 하중을 가하고 그 최대 하중(P)을 측정하여 다음 식에 따라 구한다.

휨강도(N/mm²) = (3/2)× (PL/bt ² )

여기에서 P = 최대 하중(N)

L = 스팬(mm)

b = 시험편의 나비(mm)

표1의 결과로부터 알수 있는 바와 같이, 목재 대체 원료화를 위한 파우더를 이용한 비교예1-2 및 실시예1-5의 경우 인장강도 및 휨강도 등의 강도 특성에서 매우 우수한 강도특성을 나타내고 있음을 확인할 수 있다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

Claims

수분 함수율이 30-35%인 옥수숫대를 준비한 후, 준비된 옥수숫대의 속대를 제거하여 가로 0.1mm이하 세로 0.1mm이상 또는 가로 0.1mm이상 세로 0.1mm이하의 크기로 분쇄하여 직사각형의 파우더로 형성하는 것과, 분쇄된 파우더는 수분 함수율이 15%이하 이면서 바로 사용할 때는 일반포장되고 장기간 보관 및 장거리 이동시에는 진공포장되는 것을 특징으로 하는 목재 대체 원료화를 위한 옥수숫대 파우더.