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KR20160046709A - 반탄화 목분을 함유하는 합성 목재 조성물 - Google Patents

반탄화 목분을 함유하는 합성 목재 조성물 Download PDF

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KR20160046709A
KR20160046709A KR1020150094544A KR20150094544A KR20160046709A KR 20160046709 A KR20160046709 A KR 20160046709A KR 1020150094544 A KR1020150094544 A KR 1020150094544A KR 20150094544 A KR20150094544 A KR 20150094544A KR 20160046709 A KR20160046709 A KR 20160046709A
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Abstract

본 발명은 합성 목재 조성물에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 반탄화 목분을 포함하는 합성 목재 조성물을 제공한다. 본 발명의 합성 목재 조성물은 일반 목분을 이용하던 종래의 합성 복재에 비해, 강도, 치수 안정성, 내습성 등이 우수할 뿐만 아니라, 탈취 효과까지 나타내므로, 종래의 합성 목재를 대체하여 건축물의 내·외장재나 가구의 원료로 유용하게 이용될 수 있다.

Description

반탄화 목분을 함유하는 합성 목재 조성물{WOOD-PLASTIC COMPOSITE COMPRISING SEMI-CARBONIZED WOOD POWDER}
본 발명은 합성 목재 조성물에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 반탄화 목분을 함유하는 합성 목재 조성물에 관한 것이다.
오늘날 원목에 대한 소비자의 선호도 증가와 천연적인 질감에 의해 미관이 향상되는 효과로 인해, 마루판, 천정판, 문짝, 문틀, 창호, 펜스와 같은 건축물의 외장재 또는 내장재로 천연 목재가 주로 이용되고 있다. 그런데 이러한 천연 목재를 이용한 건축물의 내·외장재는 목재의 벌목에 따른 산림 훼손 문제와 더불어, 강도가 약하고, 외부의 온도 변화 및 습도, 충격 등에 의해 쉽게 변형되는 목재의 고유 물성에 의해 건축물의 외장재로 이용되기 곤란한 문제점과, 항균성이 낮아 수명이 단축되는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 최근에는 천연 목재와 합성 수지를 혼합한 후 사출 또는 압출 성형하여 제조한 합성 목재가 등장하였는데, 천연 목재와 유사한 질감 및 외관을 가지면서도 저렴하게 단가로 인해, 건축물의 내·외장재로서 천연 목재를 대체할 소재로 주목 받고 있다.
이러한 합성 목재들은 천연 목재의 첨가량을 줄이고 합성 수지들을 첨가함으로써 기존의 천연 목재의 단점을 보완하고 있으나, 여전히 천연 목재의 목분을 그대로 이용하고 있어서, 천연 목재가 가지는 취약점인 내습성, 내열성, 강도, 치수 안정성 등의 문제점을 근본적으로 해결하고 있지 못하고 있다. 이러한 합성 목재의 문제점을 해결하기 위하여 목분과 첨가제의 혼합 비율을 조절하거나, 목분과 첨가제의 가열 압축시 가열 온도나 압축 압력등을 조절하여 내구성과 강도를 향상시키고자 하는 시도가 있어 왔으나, 이러한 방법만으로는 위와 같은 문제점을 해결하는데는 한계가 있었다.
이에, 위와 같은 합성 목재의 근본적인 문제점을 해결하고, 내습성, 강도, 치수 안정성 등이 전반적으로 우수한 합성 목재의 개발이 필요한 실정이다.
1. 대한민국 공개특허공보 제2013-0063087호 2. 대한민국 공개특허공보 제2012-0110953호
본 발명의 일 목적은 종래의 합성 목재들에 비하여 강도, 치수 안정성 및 내습성이 한층 더 우수한 합성 목재 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 우수한 탈취능까지 갖는 합성 목재 조성물을 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 반탄화 목분을 포함하는 것을 특징으로 하는 합성 목재 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 반탄화 목분을 합성 목재 조성물 전체 중량에 대하여 55 내지 75 중량%의 함량으로 포함되는 것을 특징으로 하는 합성 목재 조성물을 제공한다.
본 발명의 반탄화 목분을 이용한 합성 목재는 일반 목분을 이용하던 종래의 합성 복재에 비해, 강도, 치수 안정성, 내습성 등이 우수할 뿐만 아니라, 탈취 효과까지 나타내므로, 종래의 합성 목재를 대체하여 건축물의 내·외장재나 가구의 원료로 유용하게 이용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 합성 목재 조성물을 이용하여 합성 목재를 제조하는 공정의 순서도를 나타낸 것이다.
먼저, 본 발명의 명세서에서 이용된 용어를 설명한다.
본 발명에서 일컫는 '반탄화'는 원료를 200 ℃ 내지 300 ℃의 온도 범위에서 20분 내지 3시간 동안 열분해하여, 상기 원료 내에 존재하던 자유수(세포 내강이나 세포들 사이에 존재하는 수분)와 결합수(세포벽 내에서 존재하는 수분으로서, 주로 셀룰로오스와 반응하여 헤미셀룰로오스의 형태로 존재)의 함량을 줄이는 과정을 의미한다.
또한, 본 발명에서 일컫는 '반탄화 목분'은 목질계의 원료를 반탄화시킨 후, 이를 일정 크기 이하로 분말화한 것을 의미하고, 이와 대비하여 본 발명에서 일컫는 '일반 목분'은 목질계의 원료를 반탄화시키지 않고 그대로 일정 크기 이하로 분말화한 것을 의미한다.
또한, 본 발명에서 일컫는 '합성 목재'는 목질계 원료와 수지를 혼합 및 발포시켜서 천연 목재와 유사한 외관 및 성질을 갖게 만든 재료를 의미하는 것으로서, WPC(Wood Plastic Composite)이라고도 한다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 합성 목재 조성물을 제공한다.
본 발명의 상기 합성 목재 조성물은 반탄화 목분을 포함한다.
상기 반탄화 목분은 목질계 원료를 200 ℃ 내지 300 ℃, 보다 바람직하게는 220 ℃ 내지 280 ℃, 가장 바람직하게는 240 ℃ 내지 260 ℃의 온도 범위에서, 20분 내지 3시간, 보다 바람직하게는 30분 내지 2시간, 가장 바람직하게는 30분 내지 1시간 동안 반탄화하여 얻어진 것일 수 있다.
상기 목질계 원료는 세포벽이 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스 및/또는 리그닌 등을 주성분으로 하는 것이라면 침염수나 활엽수가 모두 특별히 제한되지 않고 이용될 수 있다. 구체적으로, 상기 목질계 원료는 톱밥, 우드칩, 폐목재 및 산림 부산물 등일 수 있다. 특히, 상기 목질계 원료는 소나무 폐목재 또는 참나무 폐목재 등일 수 있다.
또한, 상기 반탄화 목분은 반탄화 목분 내 자유수 및 결합수의 함량이 낮을수록 바람직하다. 특히 상기 반탄화 목분은 자유수인 수분의 함량이 반탄화 목분 전체 중량에 대하여 3 중량% 이하, 보다 바람직하게는 2 중량% 이하, 가장 바람직하게는 1.5 중량% 이하일 수 있고, 상기 반탄화 목분은 상기와 같은 함량 범위의 수분과 함께, 반탄화 목분 전체 중량에 대하여 20 중량% 이하의 헤미셀룰로오스를 포함하는 것일 수 있다. 특히, 결합수인 상기 헤미셀룰로오스의 함량은 상기 반탄화 목분 전체 중량에 대하여 10 중량%인 것이 보다 바람직하고, 5 중량% 이하인 것이 가장 바람직하나 이에 한정되지 아니한다. 상기 반탄화 목분 내에 포함된 수분의 함량이 3 중량% 이상이거나, 상기 반탄화 목분 내에 포함된 헤미셀룰로오스의 함량이 20 중량% 이상이면, 반탄화 목분의 함수율이 높아서 미생물이나 세균이 번식하기 좋은 환경이 될 수 있고, 그로 인해 반탄화 목분 내의 셀룰로오스가 미생물에 의해 분해되어 발생하는 시공 불량이나, 세균에 의한 악취 발생 등의 문제가 발생할 수 있고, 나아가 치수 안정성이나 수분 흡수율과 같은 합성 목재로서의 물성이 충분하지 못한 문제가 발생할 수도 있다.
또한, 상기 반탄화 목분은 그 분말의 크기가 작을수록 바람직하고, 특히 상기 반탄화 목분은 그 직경이 0.5 ㎜ 이하의 크기를 가지는 것이 바람직하다. 상기 반탄화 목분의 직경이 0.5 ㎜ 보다 크게 되면 반탄화 목분 사이에 기공이 형성될 수 있고, 그로 인해 반탄화 목분 간의 결합력이 저하되어 제조된 합성 목재의 강도가 충분하지 못한 문제가 발생할 수 있다. 상기 반탄화 목분의 분말 크기에 특별한 하한은 없으나, 상기 반탄화 목분을 더욱 세분하는데 소요되는 시간과 비용 등의 효율성 측면에서 상기 반탄화 목분은 그 직경이 0.1 ㎜ 이상일 수 있다.
상기 반탄화 목분은 그 함량(합성 목재 조성물 내에 포함된 함량)이 제조되는 합성 목재의 물성에 중요한 영향을 미치는 요소이고(표 3 참고), 따라서 제조되는 합성 목재의 용도에 맞게 합성 목재의 물성을 조절하기 위해 상기 반탄화 목분의 함량은 제조자가 합성 목재 조성물 전체 중량에 대하여 50 내지 80 중량%의 범위 내에서 적절히 조절할 수 있다. 특히, 합성 목재의 강도, 치수 안정성, 흡습성 및 탈취능을 전반적으로 향상시키기 위해, 상기 반탄화 목분을 상기 합성 목재 조성물 전체 중량에 대하여 55 내지 75 중량%, 보다 바람직하게는 60 내지 70 중량%로 포함시킬 수 있다. 상기 반탄화 목분의 함량이 50 중량% 보다 적은 경우에는 상대적으로 상기 합성 목재 조성물 내에 목분 이외의 다른 성분의 함량이 높아지게 되어 합성 목재 조성물의 융점이 낮아지게 되고, 그로 인해 상기 합성 목재 조성물을 고온에서 압출 및 성형하는 과정에서 크랙이 일어나거나 본딩 효과가 저하되는 등의 불량이 발생할 우려가 있다. 나아가 상기 반탄화 목분의 함량이 50 중량% 이하인 경우에는 합성 목재의 탈취능이 충분하지 못한 문제점도 발생한다(표 3, 실시예 WPC 3 참고). 또한, 반탄화 목분의 함량이 80 중량% 보다 높은 경우에는 상대적으로 상기 합성 목재 조성물 내에 목분 이외의 다른 성분의 함량이 낮아지게 되어 상기 반탄화 목분의 결합력이 저하되게 되고, 그로 인해 합성 목재의 강도나 치수 안정성이 저하되는 문제점이 발생할 우려가 있다(표 3, 실시예 WPC 4 참고).
상기 합성 목재 조성물은 상기 반탄화 목분과 함께 열가소성 수지를 더 포함할 수 있다. 상기 열가소성 수지는 폴리올레핀계 수지인 것이 바람직하고, 상기 열가소성 수지는 폴리스티렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리카보네이트 및 폴리부타디엔으로 구성되는 폴리올레핀계 수지 군에서 선택된 하나의 수지 또는 상기 폴리올레핀계 수지 군에서 선택된 둘 이상의 수지의 혼합물인 것이 더욱 바람직하다. 특히, 상기 열가소성 수지의 일부 또는 전부로서 폴리에틸렌 수지가 이용되는 경우, 폴리에틸렌 수지는 고밀도 폴리에틸렌 수지(High Density Polyethylene, HDPE)일 수 있다.
상기 열가소성 수지는 합성 목재 조성물 전체 중량에 대하여 5 내지 30 중량%의 함량으로 포함될 수 있다. 상기 열가소성 수지의 함량이 5 중량% 보다 낮은 경우에는 합성 목재의 강도나 치수 안정성이 저하되는 문제가 발생할 우려가 있고, 상기 열가소성 수지의 함량이 30 중량% 보다 높은 경우에는 제조된 합성 목재의 질감이 천연 목재와 유사하지 못할 우려가 있다.
또한, 상기 합성 목재 조성물은 상기 반탄화 목분 및 열가소성 수지에 더하여 추가적으로 결합제, 충전제, 산화방지제, UV 안정제, 착색제 및 윤활제로 구성되는 군에서 선택되는 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
상기 결합제(가교제 또는 커플링제라고도 함)는 상기 반탄화 목분과 상기 열가소성 수지의 결합력을 증대시키기 위해 사용하는 것으로서, 상기 결합제는 소수성인 열가소성 수지와 상대적으로 친수성인 반탄화 목분 사이의 계면에서 새로운 화학적 결합이 일어날 수 있도록 하여, 합성 목재의 강도와 치수 안정성을 향상시키는 역할을 한다. 상기 결합제는 말레산무수물(maleic anhydride, MA)이 그래프트 된 폴리에틸렌(MAPE)이나 또는 말레산무수물이 그래프트 된 폴리프로필렌(MAPP)일 수 있고, 상기 합성 목재 조성물 전체 중량에 대하여 1 내지 5 중량%의 함량으로 포함될 수 있다. 상기 결합제의 함량이 1 중량% 보다 낮은 경우에는 제조된 합성 목재의 강도가 충분하지 못할 우려가 있으며, 상기 결합제의 함량이 5 중량% 보다 높은 경우에는 제조된 합성 목재의 표면 부분에서 박리 현상(migration)이 일어날 우려가 있다.
상기 충전제(필러)는 합성 목재의 강도나, 열변형 온도 및 하중에 의한 장기적인 변형을 개선하고, 상기 반탄화 목분과 상기 열가소성 수지의 윤활성을 향상시키고, 상기 반탄화 목분의 수분을 흡수하여 가공성을 개선시키는 역할을 한다. 상기 충전제는 탄산칼슘, 활석 또는 운모일 수 있으며, 상기 합성 목재 조성물 전체 중량에 대하여 5 내지 10 중량%의 함량으로 포함될 수 있다. 상기 충전제의 함량이 5 중량% 보다 낮은 경우에는 제조된 합성 목재의 강도가 충분하지 못할 우려가 있으며, 상기 충전제의 함량이 10 중량% 보다 높은 경우에는 제조된 합성 목재의 질감이 천연 목재와 유사하지 못할 우려가 있다.
상기 산화방지제(항산화제)는 상기 합성 목재 제조 과정이나 제조된 합성 목재가 산소, 열, 빛 등의 영향에 의해 열화되거나, 또는 균열, 변색되는 것을 억제하는 역할을 한다. 상기 산화방지제는 이가녹스 계열, 울트라녹스 계열, 페놀계, 인산 계열 또는 아민 계열의 산화방지제일 수 있으며, 상기 합성 목재 조성물 전체 중량에 대하여 0.2 내지 0.5 중량%의 함량으로 포함될 수 있다. 상기 산화방지제의 함량이 0.2 중량% 보다 낮은 경우에는 그 함량이 충분하지 못하여 합성 목재의 표면이 산화되는 것을 충분히 방지하지 못할 우려가 있으며, 상기 산화방지제의 함량이 0.5 중량% 보다 높은 경우에는 제조된 합성 목재의 표면에서 외부로 석출될 우려가 있다.
상기 UV 안정제는 상기 열가소성 수지가 UV에 의해 분해되고 노화되는 것을 방지하는 역할을 한다. 상기 UV 안정제는 벤조페논계, 벤조트리아졸계 또는 힌드더 아민계의 UV 안정화제일 수 있으며, 상기 합성 목재 조성물 전체 중량에 대하여 0.1 내지 0.5 중량%의 함량으로 포함될 수 있다. 상기 UV 안정제의 함량이 0.1 중량% 보다 낮은 경우에는 그 함량이 충분하지 못하여 합성 목재의 변색이나 물성 저하 등을 충분히 방지하지 못할 우려가 있으며, 상기 UV 안정제의 함량이 0.5 중량% 보다 높은 경우에는 제조된 합성 목재의 단가가 높아지는 문제점이 있다.
상기 착색제는 제조되는 합성 목재에 필요한 색감을 부여하기 위해 첨가된다. 상기 착색제는 무기계 안료일 수 있으며, 산화철, 산화황, 카본 블랙 등이 이용될 수 있다. 상기 착색제는 제조자가 원하는 색감을 구현하기 위하여 제조자가 합성 목재 조성물 전체 중량에 대하여 1 내지 5 중량%의 함량 범위 내에서 적절히 조절하여 첨가할 수 있다.
상기 윤활제는 외부적으로는 합성 목재의 표면에 윤활성을 제공하고, 내부적으로는 각 성분들의 혼합 과정에서 마찰력을 감소시켜 제조 과정에서 각 성분들이 마모되지 않도록 하는 역할을 한다. 상기 윤활제는 지방산 계열, 산 아미드 계열, 불소 중합체 계열 또는 탄화수소 계열의 윤활제일 수 있으며, 상기 합성 목재 조성물 전체 중량에 대하여 1 내지 5 중량%의 함량으로 포함될 수 있다. 상기 윤활제의 함량이 1 중량% 보다 낮은 경우에는 그 함량이 충분하지 못하여 합성 목재의 성형성 등이 저하될 우려가 있으며, 상기 윤활제의 함량이 5 중량% 보다 높은 경우에는 윤활성이 너무 높아져서 상기 무기계 안료가 착색제로 이용되는 경우 상기 무기계 안료가 불균일하게 퍼져서 천연 목재와 같은 색감 또는 질감이 제대로 구현되지 않는 문제점이 발생할 우려가 있다.
아울러, 상기 합성 목재 조성물은 합성 목재로서의 물성을 보다 향상시키기 위하여 열안정제, 내염제, 발포제 및 항균제로 구성된 군에서 선택되는 적어도 하나를 더 포함할 수 있다. 상기 열안정제, 내염제, 발포제 및 항균제 등은 제조자가 공지의 성분을 적절히 이용할 수 있다.
본 발명의 구체적인 실시예에서는, 합성 목재 조성물 전제 충량에 대하여, 60 또는 70 중량부의 반탄화 목분, 25.75 또는 15.75 중량%의 HDPE, 3 중량%의 MAPE, 8 중량%의 활석, 0.5 중량%의 페놀 계열의 산화방지제, 0.25 중량%의 힌더드 아민계 UV 안정제 및 2.5 중량%의 지방산 계열의 윤활제로 이루어진 합성 목재 조성물을 압출기에 넣고 압출한 후, 이를 다시 프레스 성형하여 합성 목재를 제조하였다(실시예 WPC 1 및 2).
상기와 같이 제조된 합성 목재는 300 ㎏f/㎠ 이상의 휨 강도, 2.0×10-5 l/℃ 이하의 길이선열팽창 계수 및 1.5% 이하의 수분 흡수율을 가질 뿐만 아니라, 60% 이상의 우수한 탈취 효과, 90% 이상의 우수한 원적외선 방사 효과 및 90% 이상의 우수한 항균 효과까지 나타냄을 확인하였다(표 3 참고).
이처럼, 본 발명과 같이, 헤미셀룰로오스와 수분의 함량이 낮은 반탄화 목분을 55 내지 75 중량% 함량으로 이용함으로써, 일반 목분을 이용하여 제조하던 종래의 합성 목재에 비해 강도, 치수 안정성 및 흡습성이 전반적으로 향상될 뿐만 아니라, 종래의 합성 목재에서는 기대할 수 없었던 탈취능이나 원적외선 방사율 및 항균성까지 구비한 합성 목재의 제조가 가능하다.
이하, 본 발명을 실시예에 의하여 상세히 설명한다.
단, 하기 실시예는 본 발명을 구체적으로 예시하는 것이며, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 의해 한정되지 아니한다.
반탄화 목분의 준비
국내의 침엽수림 및 활엽수림에서 채취한 목질계의 산림 부산물과 임지 잔재들을 직경 100 ㎜ 이하의 입도를 가지도록 파쇄하여 우드 칩을 준비하였다. 상기와 같이 준비한 우드 칩을 200 ℃의 회전식 건조기에서 30분 동안 건조시켰다. 상기와 같이 건조된 우드 칩을 탄화실에 장입하여 밀폐하고, 260℃의 온도에서 1시간 동안 열분해 분위기의 공정을 거쳐 반탄화시킨 후, 이를 냉각하고 직경 0.5 ㎜ 이하의 입도를 가지도록 분쇄하여 반탄화 목분을 제조하였다.
이와 같이 제조된 반탄화 목분의 성분을 분석한 결과, 상기 반탄화 목분에는 헤미셀룰로오스와 수분이 각각 5 중량% 이하 및 2 중량% 이하의 함량으로 포함되어 있음을 확인하였다.
합성 목재의 제작
상기 실시예 1에서 제조된 반탄화 목분과 함께, 열가소성 수지, 결합제, 충전제, 산화방지제, UV 안정제, 윤활제 및 착색제을 아래의 표 1 및 표 2와 같은 함량으로 혼합하여, 실시예 WPC 1 내지 4와 비교예 WPC 1 내지 4의 합성 목재의 혼합 원료를 준비하였다. 상기와 같이 준비된 합성 목재의 혼합 원료는 압출기에 넣고 200 ℃에서 압출하였다. 상기와 같이 압출된 혼합 원료를 압출 성형 또는 프레스 성형하여 각각 실시예 WPC 1 내지 4와 비교예 WPC 1 내지 4의 합성 목재를 제조하였다.
성분 (중량%) 실시예 WPC
1 2 3 4
반탄화 목분 혼합수종
(산림부산물, 임지잔재)		 60 70 50 80
일반 목문 혼합수종
(산림부산물, 임지잔재)		 0 0 0 0
열가소성 수지
(HDPE) 		재생 수지
(주)태일수지		 25.75 15.75 35.75 5.75
결합제
(MAPE) 		IRUBOND-500
(㈜이루켐)		 3
충전재
(활석) 		TC100
(㈜렉셈)		 8
산화방지제
(페놀 계열) 		SONGOX 21B PW
(㈜송원산업)		 0.5
UV 안정제
(힌더드 아민계) 		CHIMASSORB 944
(㈜기룡)		 0.25
윤활제
(지방산 계열) 		TPX-1300
(㈜이루켐)		 2.5
성형 방식 프레스
성분 (중량%) 비교예 WPC
1 2 3 4
반탄화 목분 혼합수종
(산림부산물, 임지잔재)		 0 0 0 0
일반 목문 혼합수종
(산림부산물, 임지잔재)		 60 70 60 70
열가소성 수지
(HDPE) 		재생 수지
(주)태일수지		 25.75 15.75 25.75 15.75
결합제
(MAPE) 		IRUBOND-500
(㈜이루켐)		 3
충전재
(활석) 		TC100
(㈜렉셈)		 8
산화방지제
(페놀 계열) 		SONGOX 21B PW
(㈜송원산업)		 0.5
UV 안정제
(힌더드 아민계) 		CHIMASSORB 944
(㈜기룡)		 0.25
윤활제
(지방산 계열) 		TPX-1300
(㈜이루켐)		 2.5
성형 방식 압출 프레스
합성 목재의 물성 분석
상기 실시예 2에서 제조된 8개의 실시예 WPC 및 비교예 WPC 합성 목재에 대하여, 각각 휨 강도, 길이열팽창 계수, 수분 흡수율 및 탈취능을 측정 및 분석하였다.
<3-1> 휨 강도, 길이선열팽창 계수 및 수분 흡수율 측정
상기 실시예 2에서 제조된 8개의 실시예 WPC 및 비교예 WPC 합성 목재를, 목재 플라스틱 복합제 바닥판의 물성 측정 방법에 관한 표준번호 KS F 3230:2013 (2013년 12년 30일 개정판 참고)에 따라, 휨 강도, 길이선열팽창 계수 및 수분 흡수율을 각각 측정하였다. 구체적으로 ⅰ) 휨 강도는 상기 KS F 3230:2013의 '7.2 굴곡최대하중'에 기재된 표준 측정 방법에 따라, ⅱ) 길이선열팽창 계수는 상기 KS F 3230:2013의 '7.11 길이선열팽창계수'에 기재된 표준 측정 방법에 따라, 그리고 ⅲ) 수분 흡수율은 상기 KS F 3230:2013의 '7.9 수분흡수율'의 '7.9.3. A 법'에 기재된 표준 측정 방법에 따라, 각각 시편을 제작하고, 그 해당 물성을 측정하였다.
<3-2> 탈취능 측정
상기 실시예 2에서 제조된 8개의 실시예 WPC 및 비교예 WPC 합성 목재로부터 폭 150 ㎜, 길이 500 ㎜ 및 두께 25 ㎜의 시편을 제작하였다. 그런 다음, 표준번호 KS I 2216:2009 (2009년 10년 12일 개정판)의 검지관식 가스측정기를 2개 준비하고(대조군 및 실험군 가스측정기), 실험군 가스측정기에 시험편을 바닥에서 200 ㎜ 띄워서 설치한 후, 각각의 가스측정기에 암모니아 가스를 동일한 용량으로 주입하고 주입 가스의 초기 농도를 측정하였다. 상기 가스측정기는 25ㅁ5 ℃의 대기 온도 조건에 빛이 차단된 장소에 1시간 동안 방치한 다음 각각의 가스측정기의 가스 농도를 측정하고, 아래의 식에 따라 저감 농도를 계산하였다.
Figure pat00001
Wa1, Wa2: 대조군 가스측정기에서 초기 및 방치 후의 가스 농도 (ppm),
Wb1, Wb2: 실험군 가스측정기에서 초기 및 방치 후의 가스 농도 (ppm).
<3-3> 원적외선 방사율 측정
상기 실시예 2에서 제조된 8개의 실시예 WPC 및 비교예 WPC 합성 목재로부터, 한국원적외선협회의 시험 방법인 KIFA-FI-1005 분석 방법에 따라, 폭 30 ㎜, 길이 30 ㎜ 및 두께 3 ㎜의 시편을 제작하였다. 그런 다음, 상기 시편들을 40℃의 5~20㎛의 파장에서 FI-IR 스펙트로메터(원적외선 분광기)를 이용하여 측정한 방사율을 완전흑체의 방사율(100%)에 대비하였다.
<3-4> 항균성 측정
상기 실시예 2에서 제조된 8개의 실시예 WPC 및 비교예 WPC 합성 목재로부터, 한국원적외선협회의 시험 방법인 KIFA-FI-1002 분석 방법에 따라, 대장균 균주(Escherichia coli ATCC 25922)와 포도상구균 균주(Staphylococcus aureus ATCC 6538)의 균액을 상기 목재들의 표면에 접종하고, 24시간 후의 균수를 측정하여, 초기 균수를 기준으로 균수의 감소율을 측정하였다.
<3-5> 측정 결과
상기와 같이 측정된 8개의 합성 목재에 관한 물성은 다음 표 3과 같다.
물성 실시예 WPC 비교예 WPC
1 2 3 4 1 2 3 4
휨 강도
(㎏f/㎠) 		345 340 308 186 288 254 296 262
길이선열팽창 계수
(×10 -5 l/℃) 		1.2 1.4 1.4 4.8 4.6 6.2 4.4 5.3
수분 흡수율
(%) 		0.7 1.0 2.1 4.5 5.4 6.6 5.0 6.1
탈취능
(%) 		97 97 79 98 8 9 8 9
원적외선 방사율
(%) 		92.4 92.6 90.7 92.6 86.2 87.0 86.5 87.2
항균성
(균 제거율, %) 		99.9 99.9 98.9 99.9 77.5 78.6 77.9 79.1
그 결과, 실시예 WPC 1, 2와 비교예 WPC 1 내지 4의 대비로부터, 헤미셀룰로오스와 수분의 함량이 낮은 '반탄화 목분'을 이용함으로써, 일반 목분을 이용하여 제조하던 종래의 합성 목재에 비해, 합성 목재의 강도, 치수 안정성, 흡습성, 탈취능, 원적외선 방사율 및 항균성을 전반적으로 향상시킬 수 있음을 알 수 있다.
또한, 실시예 WPC 1, 2와 실시예 WPC 3, 4의 대비로부터, 상기와 같이 반탄화 목분을 이용하여 합성 목재를 제조하는 경우 이용된 반탄화 목분의 함량이 합성 목재의 물성에 중요한 영향을 미치는 요소로 작용함을 알 수 있고, 이러한 반탄화 목분의 함량이 55 내지 75 중량%일 때 합성 목재로서 전반적으로 가장 우수한 물성을 가지는 것으로 확인되었다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 상기와 같은 특정 실시예에만 한정되지 아니하며, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경이 가능할 것이다.

Claims (22)

  1. 반탄화 목분을 포함하는 것을 특징으로 하는 합성 목재 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 반탄화 목분은
    상기 반탄화 목분 전체 중량에 대하여 20 중량% 이하의 헤미셀룰로오스와 3 중량% 이하의 수분을 함유하는 것을 특징으로 하는 합성 목재 조성물.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 반탄화 목분은
    상기 합성 목재 조성물 전체 중량에 대하여 55 내지 75 중량%의 함량으로 포함되는 것을 특징으로 하는 합성 목재 조성물.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 반탄화 목분은
    직경이 0.1 내지 0.5 ㎜의 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 합성 목재 조성물.
  5. 청구항 1에 있어서,
    열가소성 수지를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 합성 목재 조성물.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 열가소성 수지는
    폴리스티렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리카보네이트 및 폴리부타디엔으로 구성되는 폴리올레핀계 수지 군에서 선택되는 어느 하나의 수지 또는 둘 이상의 수지의 혼합물인 것을 특징으로 하는 합성 목재 조성물.
  7. 청구항 5에 있어서, 상기 열가소성 수지는
    고밀도 폴리에틸렌 수지인 것을 특징으로 하는 합성 목재 조성물.
  8. 청구항 5에 있어서, 상기 열가소성 수지는
    상기 합성 목재 조성물 전체 중량에 대하여 5 내지 30 중량%의 함량으로 포함되는 것을 특징으로 하는 합성 목재 조성물.
  9. 청구항 5에 있어서,
    결합제, 충전제, 산화방지제, UV 안정제, 윤활제 및 착색제로 구성되는 군에서 선택되는 적어도 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 합성 목재 조성물.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 결합제는
    말레산무수물이 그래프트 된, 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌인 것을 특징으로 하는 합성 목재 조성물.
  11. 청구항 9에 있어서, 상기 결합제는
    상기 합성 목재 조성물 전체 중량에 대하여 1 내지 5 중량%의 함량으로 포함되는 것을 특징으로 하는 합성 목재 조성물.
  12. 청구항 9에 있어서, 상기 충전제는
    탄산칼슘, 활석 또는 운모인 것을 특징으로 하는 합성 목재 조성물.
  13. 청구항 9에 있어서, 상기 충전제는
    상기 합성 목재 조성물 전체 중량에 대하여 5 내지 10 중량%의 함량으로 포함되는 것을 특징으로 하는 합성 목재 조성물.
  14. 청구항 9에 있어서, 상기 산화방지제는
    이가녹스 계열, 울트라녹스 계열, 페놀계, 인산 계열 또는 아민 계열의 산화방지제인 것을 특징으로 하는 합성 목재 조성물.
  15. 청구항 9에 있어서, 상기 산화방지제는
    상기 합성 목재 조성물 전체 중량에 대하여 0.2 내지 0.5 중량%의 함량으로 포함되는 것을 특징으로 하는 합성 목재 조성물.
  16. 청구항 9에 있어서, 상기 UV 안정제는
    벤조페논계, 벤조트리아졸계 또는 힌드더 아민계의 UV 안정화제인 것을 특징으로 하는 합성 목재 조성물.
  17. 청구항 9에 있어서, 상기 UV 안정제는
    상기 합성 목재 조성물 전체 중량에 대하여 0.1 내지 0.5 중량%의 함량으로 포함되는 것을 특징으로 하는 합성 목재 조성물.
  18. 청구항 9에 있어서, 상기 윤활제는
    지방산 계열, 산 아미드 계열, 불소 중합체 계열 또는 탄화수소 계열의 윤활제인 것을 특징으로 하는 합성 목재 조성물.
  19. 청구항 9에 있어서, 상기 윤활제는
    상기 합성 목재 조성물 전체 중량에 대하여 1 내지 5 중량%의 함량으로 포함되는 것을 특징으로 하는 합성 목재 조성물.
  20. 청구항 9에 있어서, 상기 착색제는
    무기계 안료인 것을 특징으로 하는 합성 목재 조성물.
  21. 청구항 9에 있어서, 상기 착색제는
    상기 합성 목재 조성물 전체 중량에 대하여 1 내지 5 중량%의 함량으로 포함되는 것을 특징으로 하는 합성 목재 조성물.
  22. 청구항 9에 있어서,
    열안정제, 내염제, 발포제 및 항균제로 구성된 군에서 선택되는 적어도 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 합성 목재 조성물.
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