KR20140032132A - 직결시공이 가능한 목재 플라스틱 복합재 및 이의 제조방법 - Google Patents

직결시공이 가능한 목재 플라스틱 복합재 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 주원료인 목분 이외에 고무계열의 원료를 포함해줌으로써 압축 및 충격 강도 등의 물리적 특성을 향상시켜줄 수 있고, 치수안정성을 개선해줌으로써 직결시공이 가능하도록 한 목재 플라스틱 복합재에 관한 것이다.
이를 실현하기 위한 본 발명은, 원목 또는 목재칩을 분쇄하여 주원료인 목분을 제조하는 단계; 상기 목분에 고무계열 원료 및 첨가제를 포함하여 투입한 뒤 혼련하여 겔(Gel)상의 혼합물(Compounds)을 제조하는 단계; 및 상기 제조된 혼합물을 압출, 사출 또는 프레스 성형 중 어느 하나를 통해 목재 플라스틱 복합재를 제조하는 단계;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 목재 플라스틱 복합재를 제조하는데 소요되는 주원료인 목분 이외에 신율과 강도가 우수한 목재칩과 장섬유 그리고 고무계열의 원료를 포함해줌으로써, 각각의 고분자 특성이 발현되어 성형성이 우수해짐과 아울러 치수안정성의 제품 물성을 개선할 수 있으며, 이에 따라 목재 플라스틱 복합재의 직결시공이 가능해지는 장점이 있다.

Description

직결시공이 가능한 목재 플라스틱 복합재 및 이의 제조방법{Direct nailing wood polymer/plastic composite and manufacturing method thereof}
본 발명은 목재 플라스틱 복합재에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고무계열의 원료를 포함하여 압축 및 충격 강도 등의 물리적 특성 및 치수안정성을 향상시킬 수 있는 직결시공이 가능한 목재 플라스틱 복합재에 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 상기와 같은 목재 플라스틱 복합재 천연목재와의 비교시 직결시공의 제한으로 인한 시공상의 불편함이 있었다.
이에 따라 목재 플라스틱 복합재를 제조함에 있어 제품 물성 개선을 통한 치수안정성 향상 및 직결시공이 가능할 수 있도록 목재 플라스틱 복합재를 제조하는데 사용되는 소재의 개선이 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 주원료인 목분 이외에 고무계열의 원료를 포함해줌으로써 압축 및 충격 강도 등의 물리적 특성을 향상시켜줄 수 있고, 치수안정성을 개선해줌으로써 직결시공이 가능하도록 한 목재 플라스틱 복합재를 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 목재 플라스틱 복합재 제조방법은, 원목 또는 목재칩을 분쇄하여 주원료인 목분을 제조하는 단계; 상기 목분에 고무계열 원료 및 첨가제를 포함하여 투입한 뒤 혼련하여 겔(Gel)상의 혼합물(Compounds)을 제조하는 단계; 및 상기 제조된 혼합물을 압출, 사출 또는 프레스 성형 중 어느 하나를 통해 목재 플라스틱 복합재를 제조하는 단계;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
이 경우 상기 목분은, 수분 함유율이 5 ~ 15중량%가 되도록 건조기 내에서 80 ~ 120℃의 온도로 가열 건조되는 것을 특징으로 한다.
상기 혼합물은, 목분, 목재칩 10 ~ 90중량부, 고무계열 원료 10 ~ 50중량부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한 상기 혼합물은, 장섬유 10 ~ 90중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 장섬유는, 옥수수 섬유, 코코넛 섬유, 야자수 섬유, 갈대, 대나무, 볏짚, 면, 마, 모, 견(Silk)을 포함한 천연섬유, 유리섬유, 탄소섬유, 나일론 중 어느 하나 또는 복수를 선택적으로 사용하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 장섬유는 0.5 ~ 18㎝의 길이로 절단 형성된 것을 특징으로 한다.
또한 상기 고무계열 원료는, 합성고무, 천연고무, 재생고무(폐타이어, 탄성블록) 중 어느 하나 또는 복수를 선택적으로 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한 상기 혼합물은, 상용화제 0.1 ~ 50중량부, 충진제 0.1 ~ 50중량부, 산화방지제 0.1 ~ 30중량부, 윤활제 0.1 ~ 30중량부, 안료 0.1 ~ 30중량부의 첨가제를 선택적으로 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 목재칩은 0.5 ~ 18㎝의 길이로 절단 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 목재 플라스틱 복합재는 상기의 제조방법 중 어느 하나의 제조방법에 따라 제조되는 것을 특징으로 한다.
이상과 같은 구성에 따른 본 발명은, 목재 플라스틱 복합재를 제조하는데 소요되는 주원료인 목분 이외에 신율과 강도가 우수한 목재칩과 장섬유 그리고 고무계열의 원료를 포함해줌으로써, 각각의 고분자 특성이 발현되어 성형성이 우수해짐과 아울러 치수안정성의 제품 물성을 개선할 수 있으며, 이에 따라 목재 플라스틱 복합재의 직결시공이 가능해지는 장점이 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 목재 플라스틱 복합재 제조방법은, 원목 또는 목재칩을 분쇄하여 주원료인 목분을 제조하는 단계와, 상기 목분에 고무계열 원료 및 첨가제를 포함하여 투입한 뒤 혼련하여 겔(Gel)상의 혼합물(Compounds)을 제조하는 단계와, 상기 제조된 혼합물을 성형하여 목재 플라스틱 복합재를 제조하는 단계를 포함하여 이루어진다.
즉 본 발명은 목재 플라스틱 복합재의 주원료인 목분 이외에 고무계열 원료 및 첨가제를 포함하여 제조해줌으로써 치수안정성 물성을 개선할 수 있으며, 이에 따라 직결시공이 가능해지게 된다.
이 경우 상기 분쇄 제조된 목분은, 상기 목분 내의 수분 함유율이 5 ~ 15중량%가 되도록 건조기 내부에 투입한 후 80 ~ 120℃의 온도로 가열해주는 건조공정을 수행하게 된다. 즉 상기 목분의 건조온도가 80℃ 이하에서는 건조에 많은 시간이 소요되고, 건조온도가 120℃ 이상에서는 급격한 건조로 인해 목분 자체의 치밀한 조직이 뒤틀리는 변형을 유발하게 된다.
이때 상기 목분의 수분 함유율이 5 ~ 15중량%가 되도록 건조하는데, 이렇게 수분을 5 ~ 15중량부로 유지할 경우 별도의 바인더를 첨가하지 않고도 다른 원료와 원활한 혼합이 이루어지게 된다. 반면에 수분 함유율이 15중량% 이상으로 될 경우에는 목재 플라스틱 복합재의 제조시 목분 내의 수분이 증발함에 따라 기포 등이 발생하게 되어 배합시 결합력을 약화시키게 된다. 이에 따라 불량품이 발생하게 되는 문제가 있다.
또한 상기 혼합물은 주원료인 목분 이외에 목재칩(Wood Flake Chip)과 장섬유(Long Fiber)를 더 포함하여 이루어질 수 있다. 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 고무계열 원료와의 배합 및 성형 공정을 진행하는데 어려움이 따르게 된다.
아울러 상기 장섬유는 0.5 ~ 18㎝의 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. 반대로 목재칩의 길이가 18㎝ 이상으로 절단 경우에는 목재칩과 고무계열 원료와의 배합 및 성형 공정을 진행하는데 어려움이 따르게 된다.
또한 상기 장섬유는, 옥수수 섬유, 코코넛 섬유, 야자수 섬유, 갈대, 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 함유율은 목분의 경우와 마찬가지로 5 ~ 15중량%를 유지할 수 있도록 소정의 건조 공정을 실시하는 것이 바람직하다.
상기와 같이 절단 및 건조 공정을 거친 목재칩 및 장섬유는 고무계열 원료 및 첨가제와 함께 혼합하여 혼합물(Compounds)을 형성하게 된다.
이 경우 상기 고무계열 원료는, 합성고무, 천연고무, 재생고무(폐타이어, 탄성블록) 중 어느 하나 또는 복수를 선택적으로 포함하여 이루어질 수 있다.
여기서, 바람직하게는 이와 같은 혼합물(Compounds)은, 목분, 목재칩 및 장섬유 10 ~ 90중량부, 고무계열 원료 10 ~ 50중량부 및 상용화제 0.1 ~ 50중량부, 충진제 0.1 ~ 50중량부, 산화방지제 0.1 ~ 30중량부, 윤활제 0.1 ~ 30중량부, 안료 0.1 ~ 30중량부의 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 목분 이외에 소정의 길이로 절단된 목재칩 및 장섬유가 배합됨에 따라 압축 및 충격 강도 등의 물리적 특성을 향상시켜줌과 아울러 경량화가 가능하게 된다.
아울러 상기 혼합물에 소정 비율의 고무계열 원료 및 첨가제를 배합함에 따라, 각각의 고분자 특성이 발현되어 성형성이 우수해짐은 물론, 치수안정성의 제품 물성을 개선할 수 있다. 이에 따라 목재 플라스틱 복합재의 직결시공이 가능해지게 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 (10)

  1. 원목 또는 목재칩을 분쇄하여 주원료인 목분을 제조하는 단계;
    상기 목분에 고무계열 원료 및 첨가제를 포함하여 투입한 뒤 혼련하여 겔(Gel)상의 혼합물(Compounds)을 제조하는 단계; 및
    상기 제조된 혼합물을 압출, 사출 또는 프레스 성형 중 어느 하나를 통해 목재 플라스틱 복합재를 제조하는 단계;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 목재 플라스틱 복합재 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 목분은,
    수분 함유율이 5 ~ 15중량%가 되도록 건조기 내에서 80 ~ 120℃의 온도로 가열 건조되는 것을 특징으로 하는 목재 플라스틱 복합재 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 혼합물은,
    목분, 목재칩 10 ~ 90중량부, 고무계열 원료 10 ~ 50중량부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 목재 플라스틱 복합재 제조방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 혼합물은,
    장섬유 10 ~ 90중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 목재 플라스틱 복합재 제조방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 장섬유는,
    옥수수 섬유, 코코넛 섬유, 야자수 섬유, 갈대, 대나무, 볏짚, 면, 마, 모, 견(Silk)을 포함한 천연섬유, 유리섬유, 탄소섬유, 나일론 중 어느 하나 또는 복수를 선택적으로 사용하는 것을 특징으로 하는 목재 플라스틱 복합재 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 장섬유는 0.5 ~ 18㎝의 길이로 절단 형성된 것을 특징으로 하는 목재 플라스틱 복합재 제조방법.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 고무계열 원료는,
    합성고무, 천연고무, 재생고무(폐타이어, 탄성블록) 중 어느 하나 또는 복수를 선택적으로 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 목재 플라스틱 복합재 제조방법.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 혼합물은,
    상용화제 0.1 ~ 50중량부, 충진제 0.1 ~ 50중량부, 산화방지제 0.1 ~ 30중량부, 윤활제 0.1 ~ 30중량부, 안료 0.1 ~ 30중량부의 첨가제를 선택적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 목재 플라스틱 복합재 제조방법.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 목재칩은 0.5 ~ 18㎝의 길이로 절단 형성되는 것을 특징으로 하는 포함된 목재 플라스틱 복합재 제조방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 하나의 제조방법에 따라 제조되는 목재 플라스틱 복합재.
KR1020120098598A 2012-09-06 2012-09-06 직결시공이 가능한 목재 플라스틱 복합재 및 이의 제조방법 KR20140032132A (ko)

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