KR20130108736A

KR20130108736A - 고강도 목재 플라스틱 복합재 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR20130108736A
Application number: KR1020120030394A
Authority: KR
Inventors: 정재열
Original assignee: (주)엘지하우시스
Priority date: 2012-03-26
Filing date: 2012-03-26
Publication date: 2013-10-07
Also published as: KR101425264B1

Abstract

본 발명은 목재 플라스틱 복합재의 제조 시 소정 길이로 절단된 목재칩(Wood chip) 및 장섬유(Long fiber)를 주원료로 사용함으로써 압축 및 충격 강도 등의 물리적 특성을 향상시켜줄 수 있으며, 경량화가 가능하도록 한 고강도 목재 플라스틱 복합재 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
이를 실현하기 위한 본 발명은, 목재칩 및 장섬유로 이루어진 주원료를 소정의 크기로 절단 제조하는 단계; 상기 제조된 주원료에 고분자 수지를 투입한 뒤 혼련하여 혼합물(Compounds)을 제조하는 단계; 및 상기 제조된 혼합물을 성형하여 목재 플라스틱 복합재를 제조하는 단계;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 목재 플라스틱 복합재의 제조 시 기존의 목분 대신 소정의 길이로 절단된 목재칩 및 장섬유를 주원료로 사용함으로써, 압축 및 충격 강도 등의 물리적 특성을 향상시켜줄 수 있고, 경량화가 가능하며, 동일 강도에서 제품의 슬림화가 가능하므로 제조 단가를 줄일 수 있는 장점이 있다.

Description

고강도 목재 플라스틱 복합재 및 이의 제조방법{Reinforced wood polymer/plastic composite and manufacturing method thereof}

본 발명은 고강도 목재 플라스틱 복합재에 관한 것으로, 보다 상세하게는 압축 및 충격 강도 등의 물리적 특성을 향상시켜줌과 아울러 경량화가 가능한 고강도 목재 플라스틱 복합재 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 목재는 천연 재료로서 널리 사용되고 있는 소재이지만 수분에 약하고, 시간이 지남에 따라 갈라짐, 터짐 등으로 인해 유지보수 비용이 만만치 않다. 이러한 목재의 단점을 보완한 것이 목재 플라스틱 복합재(WPC; Wood Polymer/Plastic Composite)이다. 목재 플라스틱 복합재는 일반 목재의 단점인 탈색되거나 갈라짐, 터짐 등의 변형이 거의 없다. 특히 천연목재와 달리 수분에 강하기 때문에 외장재 용도로 사용할 경우에도 쉽게 썩지 않는다. 이러한 장점 때문에 천연목재와 방부목재를 대체해나가고 있으며, 시장 규모가 점차 커지고 있는 추세이다.

그러나 기존 목재 플라스틱 복합재의 경우 주원료로 목분(Wood flour)을 주로 사용함에 따라 압축강도, 충격강도 등의 물리적 특성이 다소 약한 점이 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 목재 플라스틱 복합재의 제조 시 소정 길이로 절단된 목재칩(Wood chip) 및 장섬유(Long fiber)를 주원료로 사용함으로써 압축 및 충격 강도 등의 물리적 특성을 향상시켜줄 수 있으며, 경량화가 가능하도록 한 고강도 목재 플라스틱 복합재 및 이의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 목재 플라스틱 복합재 제조방법은, 목재칩 및 장섬유로 이루어진 주원료를 소정의 크기로 절단 제조하는 단계; 상기 제조된 주원료에 고분자 수지를 투입한 뒤 혼련하여 혼합물(Compounds)을 제조하는 단계; 및 상기 제조된 혼합물을 성형하여 목재 플라스틱 복합재를 제조하는 단계;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

이 경우 상기 혼합물은, 목재칩 또는 장섬유 10 ~ 90중량%, 고분자 수지(ＰＰ, ＰＥ, ＰＶＣ, ＡＢＳ, ＰＳ, ＰＣ, ＰＭＭＡ 중 어느 하나 또는 복수 개를 선택적으로) 10 ~ 50중량%를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한 상기 혼합물은, 상용화제 0.1 ~ 50중량%, 충진제 1 ~ 50중량%, 산화방지제 0.1 ~ 30중량%, 윤활제 0.1 ~ 30중량%, 안료 0.1 ~ 30중량%의 첨가제를 선택적으로 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 목재칩은, 0.5 ~ 18㎝의 길이로 절단 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 장섬유는, 옥수수 섬유, 코코넛 섬유, 야자수 섬유, 대나무, 볏짚, 면, 마, 모, 견(Silk)을 포함한 천연섬유, 유리섬유, 탄소섬유, 나일론 중 어느 하나 또는 복수 개를 선택적으로 사용하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 장섬유는, 적어도 0.5㎝ 이상의 길이로 절단 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 목재 플라스틱 복합재는, 상기한 제조 방법 중 어느 하나에 따라 제조된 것을 특징으로 한다.

이상과 같은 구성에 따른 본 발명은, 목재 플라스틱 복합재의 제조 시 기존의 목분 대신 소정의 길이로 절단된 목재칩 및 장섬유를 주원료로 사용함으로써, 압축 및 충격 강도 등의 물리적 특성을 향상시켜줄 수 있고, 경량화가 가능하며, 동일 강도에서 제품의 슬림화가 가능하므로 제조 단가를 줄일 수 있는 장점이 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 목재 플라스틱 복합재 제조과정은, 목재칩 및 장섬유로 이루어진 주원료를 소정의 크기로 절단 제조하는 단계와, 상기 제조된 주원료에 고분자 수지를 투입한 뒤 혼련하여 혼합물(Compounds)을 제조하는 단계와, 상기 제조된 혼합물을 성형하여 목재 플라스틱 복합재를 제조하는 단계를 포함하여 구성된다.

즉, 본 발명에 따른 목재 플라스틱 복합재의 제조방법은, 기존 목재 플라스틱 복합재의 제조 시 주원료로 사용되던 목분(Wood flour) 대신 소정의 길이로 절단 형성된 목재칩(Wood chip) 또는 장섬유(Long fiber)를 주원료로 사용함으로써, 압축 및 충격 강도 등의 물리적 특성을 향상시켜줌과 아울러 경량화가 가능하도록 한 것을 특징으로 한다.

이 경우 상기 목재칩은 0.5 ~ 18㎝의 길이로 절단 형성하는 것이 바람직하다. 즉 목재칩의 길이가 0.5㎝ 이하로 절단 형성될 경우에는 기존 목분을 주원료로 사용했을 경우와 별다른 차이점이 없어 압축 및 충격 강도 등 물리적 특성의 향상을 기대하기가 어렵다. 반대로 목재칩의 길이가 18㎝ 이상으로 절단 경우에는 목재칩과 고분자 수지와의 배합 및 성형 공정을 진행하는데 어려움이 따르게 된다.

아울러 상기 장섬유(Long fiber)는 적어도 0.5㎝ 이상의 길이로 절단하여 형성하는 것이 바람직하다. 즉 장섬유를 0.5㎝ 이하의 길이로 형성하는 경우에는 기존의 목분을 사용하는 경우와 비교하여 별다른 차이점이 없으며, 압축 및 충격 강도 등 물리적 특성의 향상을 기대하기가 어렵다. 이에 따라, 상기 장섬유는 적어도 0.5㎝ 이상의 길이로 형성하는 것이 바람직하다.

여기서, 바람직하게는 상기 장섬유는, 옥수수 섬유, 코코넛 섬유, 야자수 섬유, 대나무, 볏짚, 면, 마, 모, 견(Silk) 등의 천연섬유, 유리섬유, 탄소섬유, 나일론 등의 강화 고분자 섬유 및 스틸와이어(Steel wire) 중 어느 하나 또는 복수 개를 선택적으로 사용할 수 있다.

또한 상기 목재칩 및 장섬유는 수분 함유율이 낮을수록 목재 플라스틱 복합재의 성형성이 우수해지는데, 예컨대 상기 목재칩 및 장섬유의 수분 함유율이 15중량%이하를 유지할 수 있도록 소정의 건조 공정을 실시하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 절단 및 건조 공정을 거친 목재칩 및 장섬유는 플라스틱 및 첨가제와 함께 혼합하여 혼합물(Compounds)을 형성하게 된다.

여기서, 바람직하게는 상기 혼합물(Compounds)은, 목재칩 및 장섬유 10 ~ 90중량%, 고분자 수지(ＰＰ, ＰＥ, ＰＶＣ, ＡＢＳ, ＰＳ, ＰＣ, ＰＭＭＡ 중 어느 하나 또는 복수 개를 선택적으로) 10 ~ 50중량% 및 상용화제 0.1 ~ 50중량%, 충진제 1 ~ 50중량%, 산화방지제 0.1 ~ 30중량%, 윤활제 0.1 ~ 30중량%, 안료 0.1 ~ 30중량%의 첨가제를 혼련기 내부에 선택적으로 각각 투입한 후 소정의 시간 동안 혼련하는 과정을 통해 제조하게 된다.

상기 혼합물이 제조된 후에는 소정의 성형 공정을 거쳐 목재 플라스틱 복합재를 제조하게 된다. 이 경우 본 발명에서는 목재 플라스틱 복합재를 압출 공법을 이용하여 성형 공정을 실시하는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않으며 사출, 프레스 등의 공법을 이용하여 제조할 수 있음은 물론이다.

이러한 공정을 통해 성형 제조되는 목재 플라스틱 복합재는, 건물의 외벽재, 지붕 또는 주택용 펜스, 테라스, 산책로 바닥재 등의 용도로 사용할 수 있게 된다.

이상과 같은 본 발명에 따른 고강도 목재 플라스틱 복합재는, 혼합물에 소정의 길이로 절단된 목재칩 및 장섬유 10 ~ 90중량%가 배합됨에 따라 압축 및 충격 강도 등의 물리적 특성을 향상시켜줌과 아울러 경량화가 가능하게 된다.

아울러 상기 목재칩 및 장섬유에 소정 비율의 고분자 수지 및 첨가제를 배합함에 따라, 각각의 고분자 특성이 발현되어 성형성이 우수해짐은 물론, 굴곡강도, 충격강도, 휨강도 등의 물리적 특성이 강화된다. 또한 옥외 노출 시 수분이나 햇빛에 의해 발생하는 갈라짐, 터짐, 변색 등의 단점을 보완할 수 있게 된다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않으며 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변경과 수정이 가능함은 물론이다.

Claims

목재칩 및 장섬유로 이루어진 주원료를 소정의 크기로 절단 제조하는 단계;
상기 제조된 주원료에 고분자 수지를 투입한 뒤 혼련하여 혼합물(Compounds)을 제조하는 단계; 및
상기 제조된 혼합물을 성형하여 목재 플라스틱 복합재를 제조하는 단계;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 목재 플라스틱 복합재 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 혼합물은,
목재칩 또는 장섬유 10 ~ 90중량%, 고분자 수지(ＰＰ, ＰＥ, ＰＶＣ, ＡＢＳ, ＰＳ, ＰＣ, ＰＭＭＡ 중 어느 하나 또는 복수 개를 선택적으로) 10 ~ 50중량%를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 목재 플라스틱 복합재 제조방법.
제2항에 있어서,
상기 혼합물은,
상용화제 0.1 ~ 50중량%, 충진제 1 ~ 50중량%, 산화방지제 0.1 ~ 30중량%, 윤활제 0.1 ~ 30중량%, 안료 0.1 ~ 30중량%의 첨가제를 선택적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 목재 플라스틱 복합재 제조방법.
제2항에 있어서,
상기 목재칩은, 0.5 ~ 18㎝의 길이로 절단 형성되는 것을 특징으로 하는 목재 플라스틱 복합재 제조방법.
제2항에 있어서,
상기 장섬유는,
옥수수 섬유, 코코넛 섬유, 야자수 섬유, 대나무, 볏짚, 면, 마, 모, 견(Silk)을 포함한 천연섬유, 유리섬유, 탄소섬유, 나일론 중 어느 하나 또는 복수 개를 선택적으로 사용하는 것을 특징으로 하는 목재 플라스틱 복합재 제조방법.
제5항에 있어서,
상기 장섬유는, 적어도 0.5㎝ 이상의 길이로 절단 형성된 것을 특징으로 하는 목재 플라스틱 복합재 제조방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 제조방법에 따라 제조되는 목재 플라스틱 복합재.