WO2013147392A1 - 가교된 폴리락트산을 이용한 보드 및 이의 제조방법 - Google Patents

가교된 폴리락트산을 이용한 보드 및 이의 제조방법 Download PDF

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WO2013147392A1
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polylactic acid
board
acid resin
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weight
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황승철
강창원
손지향
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(주)엘지하우시스
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Definitions

  • the present invention relates to a board using a cross-linked polylactic acid and a method for manufacturing the same, and more particularly, to include a cross-linked polylactic acid and wood fibers not only excellent workability in the manufacturing process, but also excellent in water resistance after processing and its manufacture It is about a method.
  • PVC polyvinyl chloride
  • Such boards are manufactured by extrusion or calendering using a resin such as polyvinyl chloride (PVC).
  • PVC polyvinyl chloride
  • the raw material is obtained entirely from crude oil, which is a limited resource, it is expected that problems such as supply and demand of raw materials will occur in the future due to exhaustion of petroleum resources.
  • PVC polyvinyl chloride
  • the existing board is a reinforced floor manufactured using HDF (High Density Fiberboard), these are wood plate products manufactured by molding, heat pressure by applying an adhesive to the wood fiber obtained by dissolving the wood raw material at high temperature, Complex machining is possible, and it is widely used in interior building finishing and furniture.
  • HDF High Density Fiberboard
  • the adhesive is mainly urea-formaldehyde resin or melamine-urea-formaldehyde resin, which is excellent in adhesion and inexpensive but not only irritates eyes and nasal skin after curing but also can cause atopic, bronchial asthma and prolonged cancer inhalation. It slowly releases formaldehyde, which can cause.
  • formaldehyde which can cause.
  • melamine can cause death from kidney stones if consumed in excess.
  • melamine, urea, and formaldehyde, which are made from fossil resources not only lead to continuous price increases due to the depletion of fossil resources, but also consume a lot of energy in the manufacturing process, and release large amounts of greenhouse gases, which can be disposed of by incineration. When it releases many harmful substances such as environmental hormones and toxic gases.
  • polylactic acid Polylactic Acid or Polylactide resin extracted and synthesized from plant resources
  • Polylactic acid is a resin produced by polymerizing a lactic acid obtained by fermenting starch extracted from renewable plant resources (corn, potato, sweet potato, etc.), which is an eco-friendly resin that not only reduces CO 2 but also reduces non-renewable energy.
  • renewable plant resources corn, potato, sweet potato, etc.
  • Patent Publication No. 10-2008-0067424 disclose boards using such polylactic acid resins.
  • the board made of polylactic acid resin is compared to the board made of PVC resin, compared to the board made of PVC resin, it is stuck to the processing equipment during hot plywood processing or high temperature processing Due to lack of viscoelasticity, the machining process of laminating in multiple layers was not easy. Therefore, improvement of water resistance and workability were very important subjects.
  • the polylactic acid resin is crosslinked through thermal initiation or radiation irradiation.
  • the manufacturing method of the board according to an embodiment of the present invention for achieving the above object comprises the steps of making a polylactic acid resin mixture by mixing a polylactic acid resin, a crosslinking agent, a crosslinking aid; Crosslinking a crosslinking reaction upon thermal initiation with respect to the polylactic acid resin mixture; Preparing a board forming composition comprising the crosslinked polylactic acid resin and 50 to 150 parts by weight of wood fibers relative to 100 parts by weight of the crosslinked polylactic acid resin; And thermoforming the composition for forming a board, followed by post-treatment to form a board.
  • the manufacturing method of the board according to another embodiment of the present invention for achieving the above object comprises the steps of making a polylactic acid resin mixture by mixing a polylactic acid resin, a crosslinking aid; Crosslinking an electron beam irradiation crosslinking reaction with respect to the polylactic acid resin mixture; Preparing a board forming composition comprising the crosslinked polylactic acid resin and 50 to 150 parts by weight of wood fibers relative to 100 parts by weight of the crosslinked polylactic acid resin; And thermoforming the composition for forming a board, followed by post-treatment to form a board.
  • a multilayer flooring according to an embodiment of the present invention is characterized in that it includes a board of the present invention.
  • the method for producing a multilayer floor according to an embodiment of the present invention in order to achieve the above object is characterized in that it comprises a method of manufacturing the board of the present invention described above.
  • the board using the cross-linked polylactic acid resin according to the present invention can solve the problem of supply and demand of raw materials due to depletion of petroleum resources by using the plant-based polylactic acid resin instead of the petroleum-based PVC commonly used as a binder.
  • the board using the cross-linked polylactic acid resin according to the present invention has an environmentally friendly advantage of less emissions of environmentally harmful substances, such as HCl during manufacture, and easy disposal.
  • Board according to an embodiment of the present invention comprises a cross-linked polylactic acid resin and wood fiber, the wood fiber is included 50 to 150 parts by weight relative to 100 parts by weight of the cross-linked polylactic acid resin, the cross-linked polylactic acid resin ten It is characterized by crosslinking through crosslinking reaction or irradiation.
  • the cross-linked polylactic acid resin is cross-linked lactide or thermoplastic polyester of lactic acid, for example, by polymerizing the lactic acid produced by fermenting starch extracted from corn, potato, etc. Can be prepared. Since the corn, potatoes and the like are any renewable plant resources, the polylactic acid resin that can be secured from them can effectively cope with the problems caused by the depletion of petroleum resources.
  • polylactic acid resin has significantly less emissions of environmentally harmful substances such as HCl during use or disposal compared to petroleum-based materials such as polyvinyl chloride (PVC), and is environmentally friendly in that it can be easily decomposed under natural environment during disposal.
  • PVC polyvinyl chloride
  • the polylactic acid resin may be classified into a crystalline polylactic acid (c-polylactic acid) resin and an amorphous polylactic acid (a-polylactic acid) resin.
  • a crystalline polylactic acid resin in the case of the crystalline polylactic acid resin, a bleeding phenomenon in which the plasticizer flows out to the board surface may occur, whereas in the case of using the amorphous polylactic acid resin, the bleeding phenomenon may be prevented, but the disadvantage of weak dimensional stability and thermal stability is disadvantageous. It is most preferable to mix and use the said crystalline and amorphous resin.
  • the polylactic acid resin preferably includes at least one selected from L-polylactide, D-polylactide, and L, D-polylactide.
  • the apparent specific gravity of the wood fiber as a material included in the board of the present invention is preferably 100 ⁇ 500kg / m 3 is not limited to this, the moisture content is preferably less than 3.0%. If the apparent specific gravity is less than 100kg / m 3 , there is a problem that is difficult to add, if the 500kg / m 3 or more there is a problem difficult to mix. If the moisture content is more than 3.0%, there is a possibility of difficulty in hydrolysis of PLA as well as difficulty in generating steam during processing.
  • the present invention includes a flooring of a multi-layer structure including a board, wherein the board is as described above, by including a cross-linked polylactic acid and wood fibers to increase the melt strength and easy heat processing, after processing In the product, physical properties such as water resistance, tensile strength, and elongation are improved.
  • the polylactic acid resin, a crosslinking agent, a cross-linking aid to prepare a polylactic acid resin mixture; Crosslinking a crosslinking reaction upon thermal initiation with respect to the polylactic acid resin mixture; Preparing a board forming composition comprising the crosslinked polylactic acid resin and 50 to 150 parts by weight of wood fibers relative to 100 parts by weight of the crosslinked polylactic acid resin; And thermoforming the composition for forming a board, followed by post-treatment to form a board.
  • a method of manufacturing a board may include: preparing a polylactic acid resin mixture by mixing a polylactic acid resin and a crosslinking aid; Crosslinking an electron beam irradiation crosslinking reaction with respect to the polylactic acid resin mixture; Preparing a board forming composition comprising the crosslinked polylactic acid resin and 50 to 150 parts by weight of wood fibers relative to 100 parts by weight of the crosslinked polylactic acid resin; And thermoforming the composition for forming a board, followed by post-treatment to form a board.
  • a crosslinking agent or crosslinking aid with respect to 100 parts by weight of polylactic acid in order to obtain crosslinked polylactic acid. If the content of the crosslinking agent or crosslinking aid is less than 0.01 part by weight, there is a problem in that the crosslinking reaction is not initiated. If the content of the crosslinking agent is 10.0 parts by weight or more, the crosslinking degree is too high, indicating that the thermosetting property is difficult to process.
  • an organic peroxide is preferable. Specifically, t-amyl peroxy-2-ethylhexanoate, 1,1-di (t-butylperoxy) -3,3,5-trimethylcyclo Hexane, dicumyl peroxide (DCP), 2,5-dimethyl-2,5-di (t-butylperoxy) hexane, t-butyl- (2-ethylhexyl) modoferoxycarbonate, and the like. It is not limited.
  • the crosslinking agent may also include a crosslinking aid such as triaryl isocyanate (TAIC).
  • crosslinking aid by electron beam irradiation examples include, but are not limited to, triaryl isocyanate (TAIC).
  • the wood fiber is contained in an amount of 50 to 150 parts by weight based on 100 parts by weight of the polylactic acid.
  • the content of wood fiber is less than 50 parts by weight, processing such as cutting is difficult and commercialization is difficult due to an increase in price.
  • it is 150 parts by weight or more it is difficult to use as a board due to not only thermoforming but also weak bending strength. There is.
  • the wood fiber has an apparent specific gravity of preferably 100 to 500 kg / m 3 , but is not limited thereto.
  • the water content is preferably less than 3.0%. If the apparent specific gravity is less than 100kg / m 3 , there is a problem that is difficult to add, if the 500kg / m 3 or more there is a problem difficult to mix. If the moisture content is more than 3.0%, there is a high possibility of hydrolysis of PLA as well as difficulty in generating steam during processing.
  • composition for board formation of the present invention may further comprise a processing aid.
  • the acrylic copolymer used as the processing aid reinforces the melt strength of the PLA resin to enable calendering and pressing.
  • Acrylic copolymers applicable to the present invention are commercially available from PA828 (manufactured by LG Chem), Biostrength TM 700 (manufactured by Arkema), BPMS-255, 265 (manufactured by Rohm and Haas), Biomax (R) Strong 100, 120 (Dupont). Production) and the like.
  • the content of the processing aid is preferably 0.1 to 50 parts by weight based on 100 parts by weight of polylactic acid resin. If the content is less than 0.1 parts by weight, the effect of reinforcing the melt strength is insufficient, and if more than 50 parts by weight, the melt strength reinforcement width is not only small but there is a problem that the manufacturing cost increases.
  • crosslink polylactic acid 0.01-10.0 parts by weight of a crosslinking agent or crosslinking aid is added to 100 parts by weight of polylactic acid in a banbury, kneader, or extruder, and then thermally crosslinked at 120 to 200 ° C. Or 10-100 kGy electron beam irradiation.
  • a board forming composition is prepared by mixing and kneading each raw material of the board forming composition comprising the cross-linked polylactic acid resin and wood fibers of the present invention described above.
  • the mixing and kneading process of the raw material for example, liquid or powdery raw material may be performed using a super mixer, an extruder, a kneader, two or three rolls and the like.
  • the mixed raw materials are kneaded at a temperature of about 120 to 200 ° C. using a banbury mixer or the like, and the kneaded raw materials are about 120 to 200 ° C. for more efficient mixing.
  • the mixing and kneading process may be repeated in multiple stages, such as in the manner of primary and secondary mixing using a two rolls or the like at a temperature of. At this time, the description of each raw material is as described above, it will be omitted here.
  • the composition for forming a board is thermoformed in a board form at 120 to 200 ° C.
  • the temperature at the time of thermoforming be 120 to 200 ° C., when the thermoforming temperature is less than 120 ° C., there is a problem that thermoforming is difficult, and when the temperature is 200 ° C. or more, the resin is carbonized.
  • Thermoforming is not particularly limited as a method common to a person skilled in the art, and for example, a conventional apparatus such as an inverted L-type four roll calender may be used.
  • the present invention includes a method for producing a flooring of a multi-layered structure, wherein the method for producing a flooring of a multi-layered structure includes the above-described method for producing a board, with respect to 100 parts by weight of the crosslinked polylactic acid resin, Thermoforming the board with a composition comprising 50 to 150 parts by weight of wood fibers; Sanding, surface treatment, aging and cutting; characterized in that it comprises a.
  • the method of manufacturing a flooring of a multi-layered structure of the present invention comprises the steps of preparing a transparent layer, a printed layer, an easy layer of the board with a composition comprising the cross-linked polylactic acid; Preparing a base layer with a composition obtained by mixing 50 to 150 parts by weight of wood fibers with respect to 100 parts by weight of the crosslinked polylactic acid; Thermally plywood a printed layer and an easy layer on the top and bottom of the Venice layer, respectively; Printing on the printed layer; Plywood the transparent layer on the printed printed layer; Coating a surface treating agent on the transparent layer; It may include the step of aging, cutting and packaging.
  • the workability is very easy because the workability is excellent, and the product thereby has the effect of excellent water resistance.
  • crosslinking adjuvant TAIC After adding 1.0 weight part of crosslinking adjuvant TAIC with respect to 100 weight part of polylactic acid resin, the crosslinking adjuvant was fully disperse
  • thermoforming composition comprising polylactic acid crosslinked by the thermal initiation or electron beam irradiation method to produce a transparent layer, a print layer and an easy layer of a multi-layer board by extrusion or calender (120) at 120 ⁇ 200 °C and 100 parts by weight of wood fiber 80
  • the base layer or the chip through board of the multilayer board was prepared in a calendar at 120 to 200 ° C. with a composition including a mixture of parts by weight.
  • the board according to the present invention can be seen that the crosslinking of the polylactic acid increases the melt strength can be processed at a relatively high processing temperature and excellent water resistance of the product.

Abstract

본 발명은 가교된 폴리락트산을 이용한 보드 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가교된 폴리락트산 및 목섬유를 포함하는 조성물을 이용함으로써 제조과정에서 가공성이 우수할 뿐만 아니라, 가공 후 내수성이 우수한, 가교된 폴리락트산을 이용한 보드 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

Description

가교된 폴리락트산을 이용한 보드 및 이의 제조방법
본 발명은 가교된 폴리락트산을 이용한 보드 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가교된 폴리락트산과 목섬유를 포함함으로써 제조과정에서 가공성이 우수할 뿐만 아니라, 가공 후 내수성이 우수한 보드 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
폴리염화비닐(PVC) 등의 석유계 수지를 사용한 보드는, 주택, 맨션, 아파트, 오피스 또는 점포 등의 건축물에서 널리 사용되고 있다.
상기와 같은 보드는, 폴리염화비닐(PVC) 등의 수지를 사용하여 압출 또는 카렌더링 방식 등으로 제조된다. 그런데, 그 원료가 한정된 자원인 원유 등으로부터 전량 얻어지기 때문에, 석유자원의 고갈 등에 따라 향후 원재료의 수급 곤란 등의 문제가 발생할 것으로 예상되고 있다.
또한, 최근 높아지는 환경 문제에 대한 관심을 고려하여도, 폴리염화비닐(PVC)계 보드는, 유해 물질을 배출하기 쉽고, 폐기 시에도 환경에 부담을 준다는 문제점이 있다.
한편, 기존의 보드로는 HDF(High Density Fiberboard)를 이용하여 제조된 강화마루가 있는데, 이들은 목질원료를 고온에서 해섬하여 얻어지는 목섬유에 접착제를 도포하여 성형, 열압을 통해 제조되는 목질 판상제품으로서, 복잡한 기계가공 등이 가능하여 실내 건축 마감용이나 가구 전 분야에 걸쳐 널리 사용되고 있다.
그러나 상기 접착제는 주로 요소-포름알데히드 수지 또는 멜라민-요소-포름알데히드 수지로서 접착력이 뛰어나고 가격이 저렴하지만 경화된 후에도 눈, 코 피부를 자극할 뿐만 아니라 아토피, 기관지 천식을 유발할 수 있으며 장기간 흡입 시 암을 유발할 수 있는 포름알데히드를 서서히 방출한다. 이외에도 멜라민은 과량을 섭취할 경우 신장결석에 의한 사망까지 이를 수 있다. 또한 화석 자원을 원료로 제조된 멜라민, 요소, 포름알데히드 등은 화석 자원의 고갈로 인하여 지속적인 가격 상승을 가져올 뿐만 아니라 제조과정에서 많은 에너지를 소모하는 동시에 대량의 온실가스를 방출하며 소각방식으로 폐기할 때 환경호르몬, 유독가스 등 많은 인체에 유해한 물질을 방출한다.
이러한 문제점에 따라, 최근에는 식물자원에서 추출, 합성된 폴리락트산(Polylactic Acid or Polylactide) 수지가 상기한 석유계 수지를 대체할 수 있는 수단으로 각광받고 있다. 폴리락트산은 재생 가능한 식물자원(옥수수, 감자, 고구마 등)에서 추출한 전분을 발효시켜 얻은 유산을 중합시켜 제조한 수지로서, CO2가 저감될 뿐만 아니라 비재생 에너지를 절감할 수 있는 친환경 수지이다. 특허공개공보 제10-2008-0067424호를 비롯한 다수의 선행문헌에는 이러한 폴리락트산 수지를 사용한 보드가 개시되어 있다.
그러나, 이와 같은 폴리락트산은 일정한 습도 및 온도조건에서 쉽게 가수분해되는바, 폴리락트산 수지로 제조된 보드는 기존 PVC 수지로 제조된 보드와 비교하여, 열 합판 가공 시 가공설비에 달라붙거나 고온 가공 시 점탄성이 부족하여 다층으로 적층하는 가공작업이 용이하지 않은 단점이 있었다. 따라서 내수성 및 가공성의 향상이 매우 중요한 과제였다.
본 발명의 목적은 가교된 폴리락트산과 목섬유를 포함함으로써 제조과정에서 가공성이 우수할 뿐만 아니라, 가공 후 내수성이 우수한 보드 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 보드는 가교된 폴리락트산 수지 및 목섬유를 포함하고, 상기 목섬유는 상기 가교된 폴리락트산 수지 100중량부 대비 50~150중량부 포함되며, 상기 가교된 폴리락트산 수지는 열개시 가교반응 또는 방사선 조사를 통하여 가교된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 보드의 제조방법은, 폴리락트산 수지, 가교제, 가교조제를 혼합하여 폴리락트산 수지 혼합물을 만드는 단계; 상기 폴리락트산 수지 혼합물에 대하여 열개시 가교 반응을 일으켜 가교시키는 단계; 상기 가교된 폴리락트산 수지와, 상기 가교된 폴리락트산 수지 100중량부 대비 50~150중량부의 목섬유를 포함하는 보드 형성용 조성물을 제조하는 단계; 및 상기 보드 형성용 조성물을 열성형한 후, 후처리하여 보드를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 보드의 제조방법은, 폴리락트산 수지, 가교조제를 혼합하여 폴리락트산 수지 혼합물을 만드는 단계; 상기 폴리락트산 수지 혼합물에 대하여 전자선 조사 가교 반응을 일으켜 가교시키는 단계; 상기 가교된 폴리락트산 수지와, 상기 가교된 폴리락트산 수지 100중량부 대비 50~150중량부의 목섬유를 포함하는 보드 형성용 조성물을 제조하는 단계; 및 상기 보드 형성용 조성물을 열성형한 후, 후처리하여 보드를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예에 따른 다층 바닥재는 기한 본 발명의 보드를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일실시예에 따른 다층바닥재의 제조방법은 상기한 본 발명의 보드의 제조방법을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 보드는 가교를 통하여 개질된 폴리락트산 수지를 사용함으로써 용융강도가 증가하여 열가공이 용이하고, 가공 후 제품에 있어서 내수성, 인장강도, 신율 등의 물리적 성질이 향상된다.
본 발명에 따른 가교된 폴리락트산 수지를 사용한 보드는 바인더로 일반적으로 사용하는 석유자원 기반의 PVC 대신에 식물 자원 기반의 폴리락트산 수지를 사용함으로써 석유자원 고갈에 따른 원재료 수급 문제를 해결할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 가교된 폴리락트산 수지를 사용한 보드는 제조 시 HCl 등 환경 유해 물질의 배출이 적고, 폐기가 용이한 친환경적인 장점이 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하 본 발명에 따른 폴리락트산 수지를 사용한 보드 형성용 조성물, 이를 이용하여 형성한 보드, 이의 제조방법에 관하여 상세히 설명하기로 한다.
보드
본 발명의 일실시예에 따른 보드는 가교된 폴리락트산 수지 및 목섬유를 포함하고, 상기 목섬유는 상기 가교된 폴리락트산 수지 100중량부 대비 50~150중량부 포함되며, 상기 가교된 폴리락트산 수지는 열개시 가교반응 또는 방사선 조사를 통하여 가교된 것을 특징으로 한다.
먼저 본 발명의 보드의 주 재료로서, 상기 가교된 폴리락트산 수지는 락타이드 또는 락트산의 열가소성 폴리에스테르가 가교된 것으로서, 제조예를 들면, 옥수수, 감자 등에서 추출한 전분을 발효시켜 제조되는 락트산을 중합시켜 제조될 수 있다. 상기 옥수수, 감자 등은 얼마든지 재생 가능한 식물 자원이므로, 이들로부터 확보할 수 있는 폴리락트산 수지는 석유 자원 고갈에 의한 문제에 효과적으로 대처할 수 있다.
또한 폴리락트산 수지는 사용 또는 폐기 과정에서 HCl 등의 환경 유해 물질의 배출량이 폴리염화비닐(PVC) 등의 석유기반 소재에 비해 월등히 적고, 폐기 시에도 자연 환경 하에서 용이하게 분해될 수 있는 친환경적인 특성을 가진다.
상기 폴리락트산 수지는 결정질 폴리락트산(c-폴리락트산) 수지와 비정질 폴리락트산(a-폴리락트산) 수지로 구분될 수 있다. 이때, 결정질 폴리락트산 수지의 경우 가소제가 보드 표면으로 흘러나오는 브리딩(bleeding) 현상이 발생할 수 있는 반면 비정질 폴리락트산 수지를 사용하는 경우, 브리딩 현상은 방지할 수 있지만 치수안정성 및 열안정성이 약한 단점이 있기 때문에 상기 결정질 및 비정질 수지를 혼합하여 사용하는 것이 가장 바람직하다.
여기에서 상기 폴리락트산 수지는 L-폴리락타이드, D-폴리락타이드, L,D-폴리락타이드 중에서 선택된 1 이상을 포함하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 보드에 포함되는 재료로서 목섬유의 겉보기 비중은 100~500kg/m3인 것이 바람직하며 이에 제한된 것은 아니며 수분 함량은 3.0%미만인 것이 바람직하다. 겉보기 비중이 100kg/m3 미만인 경우에는 투입이 어려운 문제가 있고, 500kg/m3 이상인 경우에는 혼합이 어려운 문제가 있다. 수분 함량이 3.0% 이상인 경우 가공과정에서 수증기가 발생하여 어려움이 있을 뿐만 아니라 PLA의 가수분해가 일어날 가능성이 높다.
한편, 본 발명은 보드를 포함하는 다층 구조의 바닥재를 포함하는바, 여기에서 보드는 상기에서 설명한 바와 같고, 가교된 폴리락트산 및 목섬유를 포함함으로써 용융강도가 증가하여 열가공이 용이하고, 가공 후 제품에 있어서 내수성, 인장강도, 신율 등의 물리적 성질이 향상된다.
보드의 제조방법
본 발명의 일실시예에 따른 보드의 제조방법은, 폴리락트산 수지, 가교제, 가교조제를 혼합하여 폴리락트산 수지 혼합물을 만드는 단계; 상기 폴리락트산 수지 혼합물에 대하여 열개시 가교 반응을 일으켜 가교시키는 단계; 상기 가교된 폴리락트산 수지와, 상기 가교된 폴리락트산 수지 100중량부 대비 50~150중량부의 목섬유를 포함하는 보드 형성용 조성물을 제조하는 단계; 및 상기 보드 형성용 조성물을 열성형한 후, 후처리하여 보드를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 보드의 제조방법은, 폴리락트산 수지, 가교조제를 혼합하여 폴리락트산 수지 혼합물을 만드는 단계; 상기 폴리락트산 수지 혼합물에 대하여 전자선 조사 가교 반응을 일으켜 가교시키는 단계; 상기 가교된 폴리락트산 수지와, 상기 가교된 폴리락트산 수지 100중량부 대비 50~150중량부의 목섬유를 포함하는 보드 형성용 조성물을 제조하는 단계; 및 상기 보드 형성용 조성물을 열성형한 후, 후처리하여 보드를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
먼저, 가교된 폴리락트산을 얻기 위하여 폴리락트산 100중량부 대비 가교제 또는 가교조제 0.01~10.0중량부를 포함하는 것이 바람직하다. 가교제 또는 가교조제의 함량이 0.01중량부 미만인 경우에는 가교반응의 개시가 되지 않은 문제가 있고, 가교제의 함량이 10.0중량부 이상인 경우에는 가교도가 너무 높아 열경화성을 나타내어 가공이 어려운 문제가 있다.
상기 열개시에 의한 가교제로는 유기 과산화물이 바람직한바, 구체적으로 t-아밀 퍼옥시-2-에틸헥사노에이트, 1,1-디(t-부틸퍼옥시)-3,3,5-트리메틸사이클로헥산, 디큐밀퍼옥사이드(DCP), 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥산, t-부틸-(2-에틸헥실)모도퍼옥시카보네이트 등을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 그리고 상기 가교제에는 트리아릴이소시아네이트(TAIC) 등 가교조제도 포함될 수 있다.
상기 전자선 조사에 의한 가교조제로는 트리아릴이소시아네이트(TAIC) 등을 들 수 있으나 이에 제한된 것은 아니다.
다음으로 본 발명의 보드 형성용 조성물에 포함되는 주요 재료로서 목섬유는, 상기 조성물 중 폴리락트산 100중량부 대비 50~150중량부 포함되는 것이 바람직하다. 목섬유의 함량이 50중량부 미만인 경우에는 재단 등 가공이 어려울 뿐만 아니라 가격이 상승하여 상업화가 어려운 문제가 있고, 150중량부 이상인 경우에는 열성형이 어려울 뿐만 아니라 휨강도 등이 약하여 보드로서 사용이 어려운 문제가 있다.
여기에서 상기 목섬유은 겉보기 비중은 100~500kg/m3인 것이 바람직하며 이에 제한된 것은 아니며 수분 함량은 3.0%미만인 것이 바람직하다. 겉보기 비중이 100kg/m3 미만인 경우에는 투입이 어려운 문제가 있고, 500kg/m3 이상인 경우에는 혼합이 어려운 문제가 있다. 수분 함량이 3.0% 이상인 경우 가공과정에서 수증기가 발생하여 어려움이 있을 뿐만 아니라 PLA의 가수분해가 일어날 가능성이 높다.
한편, 본 발명의 보드 형성용 조성물은 가공조제를 더 포함할 수 있다.
상기 가공조제로서 이용되는 아크릴계 공중합체는 PLA 수지의 용융강도를 보강하여 카렌더링, 프레스 가공을 가능하게 하였다. 본 발명에 적용할 수 있는 아크릴계 공중합체는 상업적으로 PA828 (LG화학 제조), BiostrengthTM 700 (Arkema 제조), BPMS-255, 265 (Rohm and Haas 제조), Biomax(R) Strong 100, 120 (Dupont 제조) 등을 제시할 수 있다.
상기 가공조제의 함량은 폴리락트산 수지 100중량부에 대하여 0.1~50중량부인 것이 바람직하다. 함량이 0.1중량부 미만인 경우 용융강도 보강효과가 미흡하며, 50중량부 이상인 경우에는 용융강도보강 폭이 작을 뿐만 아니라 제조단가가 상승하는 문제가 있다.
폴리락트산을 가교하기 위해서 반바리(banbury), 니더(kneader), 또는 압출기(extruder)에서 폴리락트산 100중량부에 가교제 또는 가교조제 0.01~10.0중량부를 첨가한 후 120~200℃에서 열개시 가교반응 또는 10~100kGy 전자선 조사를 이용한다.
상기에서 설명한 본 발명의 가교된 폴리락트산 수지 및 목섬유를 포함하는 보드 형성용 조성물의 각 원료들을 혼합 및 혼련함으로써 보드 형성용 조성물을 제조한다. 상기에서, 원료의 혼합 및 혼련 공정은, 예를 들면, 액상 또는 분말상의 원료를 슈퍼 믹서, 압출기, 혼련기(kneader), 2본 또는 3본 롤 등을 사용하여 수행할 수 있다. 또한, 원료의 혼합 및 혼련 공정에서는 보다 효율적인 혼합을 위하여, 배합된 원료를 반바리 믹서(banbury mixer) 등을 사용하여 120 ~ 200℃정도의 온도에서 혼련하고, 혼련된 원료를 120 ~ 200℃ 정도의 온도에서 2본 롤 등을 사용하여, 1차 및 2차 믹싱하는 방식과 같이, 상기 혼합 및 혼련 공정을 다단계로 반복 수행할 수도 있다. 이 때 각 원료들에 대한 설명은 상기한 바와 같은바, 여기에서는 생략하기로 한다.
다음으로 상기 보드 형성용 조성물을 120 ~ 200℃에서 보드 형태로 열성형한다. 이 때 열성형시의 온도는 120~200℃인 것이 바람직한바, 열성형 온도가 120℃ 미만인 경우에는 열성형이 어려운 문제가 있고, 200℃ 이상인 경우에는 수지가 탄화되는 문제가 있기 때문이다.
열성형은 통상의 당업자에게 일반적인 방법으로서 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면 역 L형 4본롤 카렌더 등의 통상의 장치를 사용할 수도 있다.
한편, 본 발명은 다층 구조의 바닥재의 제조방법을 포함하는바, 여기에서 다층 구조의 바닥재의 제조방법은 상기한 보드의 제조방법을 포함하는 것으로서, 상기 가교된 폴리락트산 수지 100중량부에 대하여, 목섬유 50~150중량부를 포함하는 조성물로 보드를 열성형하는 단계; 샌딩(sanding), 표면처리, 숙성 및 재단하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 다층 구조의 바닥재의 제조방법은 상기 가교된 폴리락트산을 포함하는 조성물로 보드의 투명층, 인쇄층, 이지층을 제조하는 단계; 상기 가교된 폴리락트산 100중량부에 대하여, 목섬유 50~150중량부를 혼합하여 얻은 조성물로 베이스(base)층을 제조하는 단계; 상기 베니스층 상부와 하부에 각각 인쇄층 및 이지층을 열합판하는 단계; 상기 인쇄층 위에 인쇄하는 단계; 상기 인쇄된 인쇄층에 투명층을 합판하는 단계; 상기 투명층위에 표면처리제를 코팅하는 단계; 숙성, 재단 및 포장하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 보드의 제조방법에 의하면, 가공성이 우수하기 때문에 작업이 매우 용이하다는 효과가 있고, 그에 의한 제품이 내수성이 우수하다는 효과가 있다.
실시예 및 비교예에 의한 보드의 제조
이하에서는, 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 보드의 제조예 및 비교예에 의한 제조예를 제시한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며, 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
실시예
폴리락트산 수지 100중량부에 대하여, 열개시 가교제 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥산 1.0중량부 및 가교조제 TAIC 0.5중량부를 첨가한 후 160~200℃ 2축 압출기(twin extruder)를 이용하여 가교된 폴리락트산을 제조하였다.
폴리락트산 수지 100중량부에 대하여 가교조제 TAIC 1.0중량부를 첨가한 후 160~200℃ 2축 압출기를 이용하여 가교조제를 폴리락트산에 충분히 분산시켰다. 상기 가교조제를 함유한 폴리락트산을 10~100kGy 전자선을 조사하여 가교된 폴리락트산을 제조하였다.
상기 열개시 또는 전자선 조사 방법으로 가교된 폴리락트산을 포함한 열성형 조성물로 120~200℃에서 압출 또는 카렌다(calender)방식으로 다층 보드의 투명층, 인쇄층 및 이지층을 제조하며 100중량부에 목섬유 80중량부를 혼합한 것을 포함하는 조성물로 120~200℃에서 카렌다방식으로 다층 보드의 베이스층 또는 칩스루 보드를 제조하였다.
비교예
가교된 폴리락트산 대신 가교되지 않은 폴리락트산을 사용하였다는 점을 제외하고 실시예와 동일한 조건으로 보드를 제조하였다.
평가
실시예와 비교예의 적층 가공성 및 물성(인장강도)에 대한 평가결과는 하기 표 1에 나타낸 바와 같다.
표 1
실시예 비교예
내수성* 8 % 60 %
가공성 카렌다 가공성 우수 카렌다 가공 불가
* 내수성평가기준: 60℃, 90% 습도에서 96시간 방치 전후 인장강도 저하율
상기 평가결과와 같이, 본 발명에 의한 보드는 폴리락트산을 가교시킴으로써 용융강도가 증대되어 비교적 높은 가공온도에서 가공이 가능하며 제품의 내수성도 우수함을 알 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 기술자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 이하에 기재되는 특허청구범위에 의해서 판단되어야 할 것이다.

Claims (15)

  1. 가교된 폴리락트산 수지 및 목섬유를 포함하고,
    상기 목섬유는 상기 가교된 폴리락트산 수지 100중량부 대비 50~150중량부 포함되며,
    상기 가교된 폴리락트산 수지는 열개시 가교반응 또는 방사선 조사를 통하여 가교된 것을 특징으로 하는 보드.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 폴리락트산 수지는 L-폴리락타이드, D-폴리락타이드, L,D-폴리락타이드 중에서 선택된 1 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 보드.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 목섬유는 겉보기 비중이 100~500 kg/m3, 수분 함량이 3%이하인 것을 특징으로 하는 보드.
  4. 폴리락트산 수지, 가교제, 가교조제를 혼합하여 폴리락트산 수지 혼합물을 만드는 단계;
    상기 폴리락트산 수지 혼합물에 대하여 열개시 가교 반응을 일으켜 가교시키는 단계;
    상기 가교된 폴리락트산 수지와, 상기 가교된 폴리락트산 수지 100중량부 대비 50~150중량부의 목섬유를 포함하는 보드 형성용 조성물을 제조하는 단계; 및
    상기 보드 형성용 조성물을 열성형한 후, 후처리하여 보드를 형성하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 보드의 제조방법.
  5. 폴리락트산 수지, 가교조제를 혼합하여 폴리락트산 수지 혼합물을 만드는 단계;
    상기 폴리락트산 수지 혼합물에 대하여 전자선 조사 가교 반응을 일으켜 가교시키는 단계;
    상기 가교된 폴리락트산 수지와, 상기 가교된 폴리락트산 수지 100중량부 대비 50~150중량부의 목섬유를 포함하는 보드 형성용 조성물을 제조하는 단계; 및
    상기 보드 형성용 조성물을 열성형한 후, 후처리하여 보드를 형성하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 보드의 제조방법.
  6. 제 4항 또는 제 5항에 있어서,
    상기 폴리락트산 수지는 L-폴리락타이드, D-폴리락타이드, L,D-폴리락타이드 중에서 선택된 1 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 보드의 제조방법.
  7. 제 4항 또는 제 5항에 있어서,
    상기 목섬유는 겉보기 비중이 100~500 kg/m3, 수분 함량이 3%이하인 것을 특징으로 하는 보드의 제조방법.
  8. 제 4항에 있어서,
    상기 가교제는 폴리락트산 100중량부 대비 0.01~10.0중량부 포함되며,
    t-아밀 퍼옥시-2-에틸헥사노에이트, 1,1-디(t-부틸퍼옥시)-3,3,5-트리메틸사이클로헥산, 디큐밀퍼옥사이드(DCP), 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥산, t-부틸-(2-에틸헥실)모도퍼옥시카보네이트 중에서 선택되는 1 이상인 것을 특징으로 하는 보드의 제조방법.
  9. 제 4항 또는 제 5항에 있어서,
    상기 가교조제는 폴리락트산 100중량부 대비 0.01~10.0중량부 포함되며, 트리아릴시아누레이트인 것을 특징으로 하는 보드의 제조방법.
  10. 제 4항 또는 제 5항에 있어서,
    상기 폴리락트산 수지 혼합물은 가공조제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보드의 제조방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 가공조제는 아크릴계 공중합체인 것을 특징으로 하는 보드의 제조방법.
  12. 제 4항에 있어서,
    상기 열개시 가교 반응시 온도는 120~200℃인 것을 특징으로 하는 보드의 제조방법.
  13. 제 5항에 있어서,
    상기 전자선 조사시 에너지량은 10~100kGy인 것을 특징으로 하는 보드의 제조방법.
  14. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항의 보드를 포함하는 다층 바닥재.
  15. 제 4항 또는 제 5항의 제조방법을 포함하는 다층 바닥재의 제조방법.
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