KR20130114324A - 합성목재 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 합성목재의 색상을 구현하기 위해 첨가되는 염료의 투입시점 및 공정을 변경해줌으로써 기존 금속계 안료 사용에 따른 제조장비의 마모 방지 및 소요 비용을 절감할 수 있도록 한 합성목재 제조방법에 관한 것이다.
이를 실현하기 위한 본 발명은, 목재칩(Wood chip)에 액상염료를 함침시켜 조색하는 단계; 상기 조색된 목재칩을 파쇄하여 색상이 구현된 목분을 제조하는 단계; 상기 색상이 구현된 목분과 플라스틱을 혼련하여 겔(Gel)상의 혼합물을 형성하는 단계; 및 상기 혼련된 혼합물을 압출기의 금형을 통해 압출하여 합성목재를 성형하는 단계;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 목분의 원료인 목재칩에 액상염료를 함침시켜 조색한 다음 목재칩 분쇄공정을 통해 목분을 제조해줌으로써 기존 금속계 안료 사용에 따른 제조장비의 마모를 방지할 수 있으며, 기존의 무기안료 적용 대비 비용절감의 효과가 있다.

Description

합성목재 및 이의 제조방법{Wood plastic composite and manufacturing method thereof}

본 발명은 합성목재에 관한 것으로, 보다 상세하게는 합성목재의 색상을 구현하기 위해 첨가되는 염료의 투입시점 및 공정을 변경해줌으로써 제조장비의 마모 방지 및 소요 비용을 절감할 수 있는 합성목재 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 합성목재(Wood Plastic Composite)는 천연목재와 비슷한 외관이나 성질을 가지도록 목분과 플라스틱을 혼합하여 혼합물을 형성한 후 사출 또는 압출성형하는 방법으로 제조하여 목재와 유사한 제품을 형성하는 것이다. 이러한 합성목재는 천연의 목재를 대체할 수 있는 재료로 매년 높은 비율로 사용이 증가하는 추세다. 합성목재의 제조방법으로는 상기와 같이 목분과 플라스틱을 섞는 방법을 기초로 하여 다양한 첨가물을 혼합하거나, 그 제조방법을 변경하여 합성목재를 생산하고 있다.

또한, 종래의 합성목재 제조방법에서 사용되는 플라스틱은 고밀도 또는 저밀도의 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 염화비닐(PVC)등을 사용하고, 목분은 대개 재활용된 나무의 생산물들과 목재부스러기, 톱밥을 이용하는 것이 보통이다.

그리고 합성목재의 제조시에 다양하게 첨가되는 첨가물은 합성목재를 형성하기 위한 재료, 생산방식, 제품의 최종용도 등에 따라 첨가물의 종류 및 첨가되는 양이 다양하게 변경되어 첨가되는 것이다.

예컨대, 목분과 플라스틱 혼합물의 부착과 분산을 촉진하기 위한 연결용으로 혼합제가 첨가되고, 혼합물의 결속을 방해하지 않게 차단제가 첨가되며, 제품의 성능 하락을 막는 자외선 차단제와 완충재, 제품의 밀도를 줄이기 위한 발포제 등이 첨가될 수 있는 것이다.

또한 합성목재의 색상을 구현하기 위하여 재료의 압출시 무기안료를 함께 투입 혼합하여 압출하는 방법을 일반적으로 사용하게 된다. 그러나 종래와 같이 금속계 안료를 투입하여 사용하는 경우 제조 장비의 마모 현상이 발생하게 되고, 이에 따라 합성목재의 기계적 물성 감소 및 제조 비용상승 등의 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 합성목재의 색상을 구현하기 위해 첨가되는 염료의 투입시점 및 공정을 변경해줌으로써 기존 금속계 안료 사용에 따른 제조장비의 마모 방지 및 소요 비용을 절감할 수 있도록 한 합성목재 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 합성목재 제조방법은, 목재칩(Wood chip)에 액상염료를 함침시켜 조색하는 단계; 상기 조색된 목재칩을 파쇄하여 색상이 구현된 목분을 제조하는 단계; 상기 색상이 구현된 목분에 플라스틱 및 첨가제를 투입한 뒤 혼련하여 겔(Gel)상의 혼합물을 제조하는 단계; 및 상기 제조된 혼합물을 압출기의 금형을 통해 압출 성형하여 합성목재를 제조하는 단계;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

이 경우 상기 혼합물은, 목분 55 ~ 80중량%, 폴리올레핀 계열 수지 10 ~ 40중량%, 결합제 3 ~ 6중량%, 충진제 2 ~ 7중량%, 산화방지제 0.3 ~ 1중량%, ＵＶ안정제 0.2 ~ 1중량%를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한 상기 폴리올레핀 계열 수지는, ＰＰ를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 폴리올레핀 계열 수지는, ＰＥ를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 혼합물은, 윤활제 3 ~ 8중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 목분은, 80 ~ 120℃의 온도로 가열하여 상기 목분 내의 수분 함유율이 4 ~ 12중량%가 되도록 건조한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 합성목재는 상기 어느 하나의 제조방법에 따라 제조된 것을 특징으로 한다.

이상과 같은 구성에 따른 본 발명은, 목분을 제조하기 전의 목재칩(Wood chip)에 액상염료를 함침시켜 조색한 다음 목재칩 분쇄공정을 통해 목분을 제조해줌으로써, 기존 금속계 안료 사용에 따른 제조장비의 마모를 방지할 수 있으며, 기존의 무기안료 적용 대비 비용절감의 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 합성목재 제조과정을 보여주는 흐름도이다.

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

도 1은 본 발명에 따른 합성목재 제조과정을 보여주는 흐름도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 합성목재 제조과정은, 목재칩(Wood chip)에 액상염료를 함침시켜 조색하는 단계와, 상기 조색된 목재칩을 파쇄하여 소정의 색상이 구현된 목분을 제조하는 단계와, 상기 색상이 구현된 목분에 플라스틱 및 첨가제를 투입 혼련하여 겔(Gel)상의 혼합물을 제조하는 단계와, 상기 제조된 혼합물을 압출기의 금형을 통해 압출 성형하여 합성목재를 제조하는 단계를 포함하여 구성된다.

즉 본 발명에 따른 합성목재의 제조방법은, 합성목재의 색상을 구현하기 위해 기존 목분 및 기타 혼합물의 혼련 과정에서 고가의 금속계 무기 안료를 투입하여 색상을 구현해주는 방식 대신, 상기 목분 제조의 전단계에서 목재칩에 액상염료를 함침시켜 원하는 소정의 색상으로 사전에 조색한다. 그런 다음, 조색된 목재칩을 파쇄하는 파쇄공정을 실시해줌으로써 목분 자체에 색상을 구현해줄 수 있게 된다.

아울러, 상기 목분을 건조기 내에 투입하여 80 ~ 120℃의 온도로 가열하여 상기 목분 내의 수분 함유율이 4 ~ 12중량%가 되도록 건조공정을 수행하게 된다. 즉 목분의 건조온도가 80℃ 이하일 경우에는 건조에 많은 시간이 소요된다. 반대로 건조온도가 120℃ 이상일 경우에는 급격한 건조로 인해 목분 자체의 치밀한 조직이 뒤틀리게 되는 변형을 유발하게 된다.

또한 본 발명은 상기 목분의 수분 함유율이 4 ~ 12중량%가 되도록 건조하는데, 이렇게 수분을 4 ~ 12중량%으로 조절하게 되면 별도의 바인더를 첨가하지 않고도 폴리올레핀 계열 수지와의 원활한 혼합이 이루어져 합성목재를 용이하게 제조할 수 있으며, 살균효과를 가질 수 있다. 이에 반해, 수분 함유율이 12중량% 이상으로 될 경우에는 합성목재의 제조 시 목분 내부의 수분이 증발함에 따른 기포 등이 발생하게 된다. 이 경우 폴리올레핀 계열 수지 등과 같이 배합 시 결합력을 약화시키게 되며, 이에 따라 합성목재를 제조하는 과정에서 불량품이 발생하게 된다.

상기와 같은 건조 공정을 거쳐 건조된 목분은 플라스틱 및 첨가제와 함께 혼합하여 혼합물을 형성한 후 사출 또는 압출 성형하게 된다. 여기서, 바람직하게는 상기 혼합물은, 예컨대 목분 55 ~ 80중량%, 폴리올레핀 계열 수지 10 ~ 40중량%, 결합제 3 ~ 6중량%, 충진제 2 ~ 7중량%, 산화방지제 0.3 ~ 1중량%, ＵＶ안정제 0.2 ~ 1중량%를 혼련기 내부에 각각 투입하게 되며, 소정의 시간 동안 혼련하는 과정을 거치게 된다.

이 경우 상기 폴리올페핀 계열 수지는 ＰＰ(폴리프로필렌) 또는 ＰＥ(폴리에틸렌)를 포함하여 이루어질 수 있다.

이와 같은 상기 혼합물에는 치밀한 섬유 조직을 갖는 침엽수로 구성된 목분이 55 ~ 80중량% 배합됨에 따라 목재 고유의 무늬와 질감을 얻을 수 있다. 또한 상기 목분에 ＰＰ 또는 ＰＥ로 이루어진 폴리올레핀 계열 수지를 10 ~ 40중량%를 배합함에 따라 폴레올레핀 계열 수지 자체의 내약품성과 내화학성이 우수하면서, 쉽게 부식되지 않으며, 직사광선에 물성이 저하되지 않는 고유한 특성을 얻을 수 있게 된다.

아울러 ＵＶ안정제(UV Stabilizers)가 0.2 ~ 1중량% 첨가됨에 따라, 합성목재가 외부에 노출시 자외선 등의 영향에 의해 합성수지 고분자의 분해 현상을 미연에 방지할 수 있다. 이에 따라 합성목재가 쉽게 뒤틀리거나, 형상이 변하게 되는 것을 방지하고 반 영구적으로 사용할 수 있게 된다.

또한 상기 혼합물에는 윤활제 3 ~ 8중량%가 더 첨가될 수 있다. 이에 따라 압출기에서 압출되는 합성목재의 성형성이 좋게 되고, 합성목재의 압출 성형 시 불량 발생률을 낮출 수 있게 된다.

이상과 같은 과정을 통해 압출 성형되는 본 발명에 따른 합성목재는, 압출기의 일측에 설치된 냉각수 분사기에서 분사되는 냉각수에 의하여 냉각 공정을 실시함에 따라 최종적인 제품으로 완성된다. 이렇게 제조된 합성목재는, 건물의 외벽재, 지붕 또는 주택용 펜스, 테라스, 산책로 바닥재 등으로 사용할 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 (7)

1. 목재칩(Wood chip)에 액상염료를 함침시켜 조색하는 단계;
   상기 조색된 목재칩을 파쇄하여 색상이 구현된 목분을 제조하는 단계;
   상기 색상이 구현된 목분에 플라스틱 및 첨가제를 투입한 뒤 혼련하여 겔(Gel)상의 혼합물을 제조하는 단계; 및
   상기 제조된 혼합물을 압출기의 금형을 통해 압출 성형하여 합성목재를 제조하는 단계;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 합성목재 제조방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 혼합물은,
   목분 55 ~ 80중량%, 폴리올레핀 계열 수지 10 ~ 40중량%, 결합제 3 ~ 6중량%, 충진제 2 ~ 7중량%, 산화방지제 0.3 ~ 1중량%, ＵＶ안정제 0.2 ~ 1중량%를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 합성목재 제조방법.
3. 제2항에 있어서,
   상기 폴리올레핀 계열 수지는, ＰＰ를 포함하는 것을 특징으로 하는 합성목재 제조방법.
4. 제2항에 있어서,
   상기 폴리올레핀 계열 수지는, ＰＥ를 포함하는 것을 특징으로 하는 합성목재 제조방법.
5. 제2항에 있어서,
   상기 혼합물은,
   윤활제 3 ~ 8중량%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 합성목재 제조방법.
6. 제2항에 있어서,
   상기 목분은,
   80 ~ 120℃의 온도로 가열하여 상기 목분 내의 수분 함유율이 4 ~ 12중량%가 되도록 건조한 것을 특징으로 하는 합성목재 제조방법.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 제조방법에 따라 제조되는 합성목재.

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