KR101187947B1 - 강도와 난연성이 강화된 합성목재 제조방법 및 이에 의해 제조된 합성목재 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 합성목재 제조방법 및 이에 의해 제조된 합성목재에 관한 것으로 특히 친환경 물질을 첨가하여 강도와 난연성을 향상시켜 실내외 범용으로 사용할 수 있는 합성목재를 제공하기 위함이며, 건조목분을 주원료로 합성수지를 부원료로
하고 기타 물질을 혼합해 합성목재 조성물을 구성하여 합성목재 제조장치에 투입함으로써 일정한 형태의 합성목재로 압출성형하는 강도 및 난연성이 강화된 합성목재의 제조방법에 있어서,{건조 목분 50~70중량%, 폴리프로필렌(PP)수지 10~20중량%, 폴리에틸렌(PE)수지 또는 고밀도폴리에틸렌(HDPE)수지 10~20중량%, 충진제 3~8중량%, 결합제 2~5중량%, 윤활제 1~5중량%, 안료 1~5중량%, 자외선(UV)안정제 0.1~1중량%, 산화방지제 0.3~1중량%, (팽창흑연분말, 질석분말) 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 물질 0.5~10중량%}로 합성목재 조성물을 조성하는 원료계량단계 (A2)와; 상기의 합성목재 조성물을 핫믹서(16)에서 골고루 혼합하기 위해 고속으로 회전시키면서 팽창흑연분말, 팽창질석분말의 물성변화 방지를 위해 100~125℃이내의 온도로 건조하고 수분 및 가스성분을 방출시키는 1차 혼합건조공정(A3)과; 상기의 합성목재 조성물을 이어지는 쿨믹서(17)에서 골고루 냉각하기 위해 저속으로 회전시키면서 80℃이하로 냉각 안정화시키는 2차 혼합냉각공정(A4)과;상기의 혼합물로 펠렛제조장치(20)에 투입하여 펠렛으로 제조(A6)하여 강도 및 난연성이 강화된 합성목재를 제조(P1)하는 것을 특징으로 하는 제조방법과;상기의 핫믹서(16)을 통하여 쿨믹서(17)에서 배출되어 안정화된 합성목재 혼합조성물을 합성목재 제조장치 (30)의 예열건조기(31)에 투입하여 강도 및 난연성이 강화된 합성목재를 제조(P1)하는 것을 특징으로 하는 제조방법 및 이에 의해 제조된 합성목재를 제안하고자 한다.
하고 기타 물질을 혼합해 합성목재 조성물을 구성하여 합성목재 제조장치에 투입함으로써 일정한 형태의 합성목재로 압출성형하는 강도 및 난연성이 강화된 합성목재의 제조방법에 있어서,{건조 목분 50~70중량%, 폴리프로필렌(PP)수지 10~20중량%, 폴리에틸렌(PE)수지 또는 고밀도폴리에틸렌(HDPE)수지 10~20중량%, 충진제 3~8중량%, 결합제 2~5중량%, 윤활제 1~5중량%, 안료 1~5중량%, 자외선(UV)안정제 0.1~1중량%, 산화방지제 0.3~1중량%, (팽창흑연분말, 질석분말) 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 물질 0.5~10중량%}로 합성목재 조성물을 조성하는 원료계량단계 (A2)와; 상기의 합성목재 조성물을 핫믹서(16)에서 골고루 혼합하기 위해 고속으로 회전시키면서 팽창흑연분말, 팽창질석분말의 물성변화 방지를 위해 100~125℃이내의 온도로 건조하고 수분 및 가스성분을 방출시키는 1차 혼합건조공정(A3)과; 상기의 합성목재 조성물을 이어지는 쿨믹서(17)에서 골고루 냉각하기 위해 저속으로 회전시키면서 80℃이하로 냉각 안정화시키는 2차 혼합냉각공정(A4)과;상기의 혼합물로 펠렛제조장치(20)에 투입하여 펠렛으로 제조(A6)하여 강도 및 난연성이 강화된 합성목재를 제조(P1)하는 것을 특징으로 하는 제조방법과;상기의 핫믹서(16)을 통하여 쿨믹서(17)에서 배출되어 안정화된 합성목재 혼합조성물을 합성목재 제조장치 (30)의 예열건조기(31)에 투입하여 강도 및 난연성이 강화된 합성목재를 제조(P1)하는 것을 특징으로 하는 제조방법 및 이에 의해 제조된 합성목재를 제안하고자 한다.
Description
본 발명은 친환경 합성목재에 관한 것으로, 특히 친환경 물질을 첨가하여 강도와 난연성을 향상시켜 실내외의 범용으로 사용할 수 있는 강도와 난연성이 강화된 합성목재의 제조방법 및 본 제조방법에 의해 제조된 합성목재 제품에 관한 것이다.
일반적으로, 합성목재는 목분(침엽수, 활엽수, 대나무, 야자수등) 내지는 왕겨분말, 볏짚분말, 갈대분말 등(이하 '목분'이라 통칭함)과 같이 자연에서 생산되는 섬유질 원료와, 열가소성 합성수지 그리고, 충진제 , 산화방지제, 결합제 등의 첨가물을 혼합하고, 압출기의 금형을 통해서 고압으로 압출 성형하여 생산된다.
이러한 합성목재에 관한 종래의 [선행기술문헌]으로는 본 발명의 출원인과 동일한 출원인에 의해 선 제안되어 등록 공고된 바에 있는 국내등록특허 제1028913호 (2011.04.05.,등록)와 국내등록특허 제1073774호 (2011.10.07.,등록)가 있으며, 이외에도 다수가 공지된 바에 있으므로 구체적인 설명은 생략하기로 하며 이에 따르는 선행기술의 친환경 합성목재는 목재 플라스틱 복합제 관련 제품으로 「환경기술개발 및 지원에 관한 법률」에 따른 환경표지 대상제품의 인증기준에 적합하여 '환경표지인증서'를 획득한 바 있는 친환경적인 녹색기술이다.
그런데 통상적인 합성목재는 목분과 합성수지가 주요 혼합물이므로 화재의 발생 시 목분 및 수지로 인해 화재를 소멸시킬 수 있는 자소능력이 떨어지고 난연성이 부족하여 화재에 취약하므로 이를 개선하여 위해 일반적으로 상용되고 있는 플라스틱 난연재인 무기질계 또는 유기질계의 난연재를 첨가하여 주로 사용되고 있었고 이런 첨가물 중 일부 난연재는 난연작용 시에 인체에 해로운 유해물질을 발생할 수가 있어, 인체 무해하면서 합성목재의 강도와 생산성 향상에 유용한 물질을 적용하여야 하는 실정이었다.
본 발명의 목적은 합성목재 완제품의 강도를 증가시킴은 물론 합성목재의 화재에 대한 취약함을 보완하기 위해 친환경적인 물질을 합성목재 조성물에 첨가하여 인체에 무해한 합성목재를 제조하고 생산과정에서 윤활제 역할을 하여 생산성과 품질을 향상시키며 화재시에 연소작용을 억제하게 하면서 화재확산의 위험을 방지할 수 있는 난연성을 제공함과 동시에 본 발명의 첨가물은 수지와 강력한 결합을 하여 기존 합성목재의 강도를 향상시킴으로써 강도가 한층 더 강화된 합성목재를 제공하는데에 있다.
또한 합성목재는 화재 발생 시, 합성목재의 대부분을 이루고 있는 목분 및 수지가 가지는 높은 연소성으로 인해 외부의 공기와 접촉하면서 연소하게 되고 외부의 열원인 화염이 제거되더라도 불꽃이 장시간 유지되거나 불꽃은 없어도 목질에 불씨가 남아 2차적인 발화의 원인이 되므로 난연성은 있으나 난연성능이 부족하여 화재에 취약한 점이 있다.
그래서 상기 두 가지를 동시에 개선하기 위해 외부에서 열에너지를 공급받으면 내부에 보유하고 있던 수분의 방출로 인하여 수십 배 팽창할 수 있는 팽창흑연분말 또는 질석분말을 사용한다. 팽창흑연분말 또는 질석분말은 수지와의 강한 결합성과 합성목재 내부에 골고루 분산되어 강도 보강 역할을 하며 합성목재의 저온 및 고온에서의 강도를 강화시키고 윤활작용으로 인하여 제품의 생산성 및 품질향상에도 기여한다. 또한 화재 시 팽창흑연분말 또는 질석분말이 외부 열공급으로 인하여 내부에 보유하고 있는 수분성분이 방출되면서 수십 배 팽창하여 합성목재와 외부공기 간의 차단막을 형성하여 연소작용의 주요원인인 공기(산소)가 합성목재로 공급되는 것을 차단시켜 불에 잘 타지않고 난연성이 증가한다.
즉 본 발명은 팽창흑연분말 또는 질석분말을 합성목재의 조성물에 첨가하여강도가 강화되고 난연성능이 월등히 향상된 합성목재를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 건조 목분과 합성수지가 주원료로 된 합성목재 조성물을 합성목재 펠렛 제조장치에 투입하여 일정한 형태로 압출 성형하여 강도 및 난연성이 향상된 합성목재의 제조방법에 있어서, {건조 목분 50~70중량 %, 폴리프로필렌(PP) 10~20중량%, 폴리에틸렌(PE)또는 고밀도폴리에틸렌(HDPE) 10~20중량%, 충진제 3~8중량%, 결합제 2~5중량%, 윤활제 1~5중량%, 안료 1~5중량%, 자외선안정제0.1~1중량%, 산화방지제 0.3~1중량%, (팽창흑연분말, 질석분말) 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 물질 0.5~10중량%}로 합성목재 조성물을 조성하는 원료 계량공정과(A2); 합성목재 조성물을 핫믹서(16)에서 골고루 분산 혼합시키기 위한 구조를 가진 날개를 900~1200알피엠(rpm)의 고속으로 회전시키면서, 팽창흑연분말 또는 질석분말의 물성을 유지하기 위해 100~125℃이내의 온도로 혼합하면서 수분 및 가스성분을 방출시키는 1차 혼합건조공정(A3)과; 상기의 합성목재 조성물을 이어지는 쿨믹서(17)에서 냉각하되, 100~500알피엠(rpm)의 저속으로 회전시키면서 80℃이하로 냉각, 안정화시키는 2차 혼합냉각공정(A4)으로 이루어지며 이송장치(A5)를 사용하여 펠렛제조장치(20)을 사용하여 압출하며 펠렛 제조용금형 (23)을 사용하여 펠렛상태로 제조하여 합성목재 제품을 제조(P1)하는 것을 특징으로 하는 강도와 난연성이 강화된 합성목재의 제조방법 및 이의 제조방법으로 제조된 것을 특징으로 하는 합성목재 제품을 제안한다.
또한 강도 및 난연성이 향상된 합성목재의 제조방법에 있어서, {건조 목분50~70중량 %, 폴리프로필렌(PP) 10~20중량%, 폴리에틸렌(PE)또는 고밀도폴리에틸렌(HDPE) 10~20중량%, 충진제 3~8중량%, 결합제 2~5중량%, 윤활제 1~5중량%, 안료 1~5중량%, 자외선안정제0.1~1중량%, 산화방지제 0.3~1중량%, (팽창흑연분말, 질석분말) 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 물질 0.5~10중량%}로 합성목재 조성물을 조성하는 원료 계량공정과(A2); 합성목재 조성물을 핫믹서(16)에서 골고루 분산 혼합시키기 위한 구조를 가진 날개를 900~1200알피엠(rpm)의 고속으로 회전시키면서, 팽창흑연분말 또는 질석분말의 물성을 유지하기 위해 100~125℃이내의 온도로 혼합하면서 수분 및 가스성분을 방출시키는 1차 혼합건조공정(A3)과; 상기의 합성목재 조성물을 이어지는 쿨믹서(17)에서 냉각하되, 100~500알피엠(rpm)의 저속으로 회전시키면서 80℃이하로 냉각, 안정화시키는 2차 혼합냉각공정(A4)으로 이루어지며 이송장치(A5)를 사용하여 합성목재 제조장치(30)의 예열건조기(31)에서 건조된 후 압출기(32)에 투입하고 고온에서 겔(Gel) 상태로 녹여 합성목재 성형용 금형(33)을 통해 일정한 형태의 합성목재로 압출 성형되며, 이어지는 냉각공정(34, 35)을 거쳐 합성목재 완제품으로 제조되는 합성목재 제조공정(P1)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 상기 팽창흑연분말은 입도가 50~130메시(Mesh) 이고, 질석분말은 입도가 100~300메시(Mesh)인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 합성목재는 내수성, 방부성, 내마모성, 난연성, 내구성이 우수할 뿐만 아니라 내균성(항균)이 뛰어나고 첨가한 강도 및 난연성강화재는 친환경 물질이다. 특히 친환경 합성목재의 제조방법에 사용된 본 팽창흑연분말과 질석분말의 표면과 수지와의 강한 결합을 하고 합성목재 내부에 골고루 분산되어 강도를 증가시키는 효과가 있으며 윤활성을 증가시켜 생산능력과 품질을 한층 더 향상시킬 수 있으며 난연성을 향상시킴에 따라 화재의 빠른 확산으로 인한 2차적인 피해를 줄이는 매우 안전한 효과를 제공한다.
본 발명은 합성목재가 실외용으로 주로 사용되어 지고 있는데에 멈추지 않고, 강도를 증가시키고 화재에 강력하게 대응할 수 있도록 함으로서 실내용으로 사용할 수 있고, 본 출원인이 발명한 국내등록특허 제1073774호(2011.10.07. 선출원 등록)를 적용할 경우 인체친화적이고 친환경적인 실내외 범용의 합성목재를 제공할 수 있게 되면서 매우 실용적이며, 합성목재의 사용처가 확대되면서 생산성 향상을 통해 수요를 충족시킬 수 있는 등의 효과가 있다.
또한 본 발명의 확인을 위해 공인기관에 의뢰한 결과 우수한 성능을 확보할 수 있음을 알 수 있었다.
| 항 목 | 단 위 | KS F 3230 : 2011 | 본 발명 제품 | 시험기관 |
| 충격강도 | KJ /㎡ | 3. 0이상 | 3.9 |
한국화학융합시험연구원
성적서번호: TAK -013245 2012년02월22일발행 |
| 난연성(탄화길이) | cm | 20 cm 이하 | 10 | |
| 난연성(나머지불꽃) | 초 | 10초이하 | 6 |
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 합성목재 조성물 및 합성목재의 제조공정을 개략적으로 나타낸 공정도.
도 2는 본 발명에 따른 합성목재 펠렛의 제조공정을 나타낸 흐름도.
도 3은 본 발명에 따른 합성목재의 제조공정을 나타낸 흐름도.
도 2는 본 발명에 따른 합성목재 펠렛의 제조공정을 나타낸 흐름도.
도 3은 본 발명에 따른 합성목재의 제조공정을 나타낸 흐름도.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하며 본 출원인이 발명한 국내등록특허 제10728913(2011.04.05 선출원 등록)의 제조공정을 보면 쉽게 이해할 수 있다.
본 발명은, 건조 목분과 합성수지가 주원료로 된 합성목재 조성물을 합성목재 펠렛 제조장치(20)에 투입하여 일정한 형태로 펠렛을 제조한 후 일정한 형태의 합성목재의 제조(P1)방법에 있어서, {건조 목분 50~70중량%, 폴리프로필렌(PP) 10~20중량%, 폴리에틸렌(PE) 또는 고밀도폴리에틸렌(HDPE) 10~20중량%, 충진제 3~8중량%, 결합제 2~5중량%, 윤활제 1~5중량%, 안료 1~5중량%, 자외선(UV)안정제 0.1~1중량%, 산화방지제0.3~1중량%, (팽창흑연분말, 질석분말) 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 물질0.5~10중량%}로 합성목재 조성물을 조성하는 원료 계량공정(A2)과; 상기 합성목재 조성물을 핫믹서(16)에 투입하여 골고루 분산 혼합시키기 위한 구조를 가진 날개를 900~1200알피엠(rpm)의 고속으로 회전시키면서, 팽창흑연분말, 질석분말의 물성을 유지하기 위해 100~125℃이내의 온도로 혼합하면서 수분 및 가스성분을 방출시키는 1차 혼합건조공정(A3)과; 상기의 합성목재 조성물을 이어지는 쿨믹서에서 냉각하되, 100~500알피엠(rpm)의 저속으로 회전시키면서 80℃이하로 냉각시키는 2차 혼합냉각공정(A4) 이루어지는 것을 특징으로 한다.
위를 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 합성목재 조성물은 합성목재의 주원료인 목분 및 폴리프로필렌 수지(PP), 폴리에틸렌수지(PE), 고밀도폴리에틸렌수지(HDPE)에 충진제인 탈크(Talc), 탄산칼슘(CaCO3), 목분 및 수지 혼합물의 결합력을 높이기 위한 결합제, 압출 성형 및 가공성(생산성)을 향상을 위한 윤활제, 적어도 하나 이상의 색상을 부가하기 위한 안료(착색제), 자외선(햇볕)에 의한 손상을 방지하기 위한 자외선(UV)안정제, 산화를 방지하기 위한 산화방지제, 강도 및 난연성 강화원료인 팽창흑연분말, 질석분말을 준비한다.(A0) 또한 국내등록특허 제1073774호(2011.10.07. 선출원 등록, 강도증가 및 친인체 물질인 일라이트(Illite) 첨가)를 병행하면 효과를 배가할 수 있다.
상기 목분은 입자크기가 30~110메시(Mesh)이내인 것이 바람직하며, 먼저 목분에 함유된 수분 및 가스성분, 이물질 등을 제거하기 위해 목분건조기(10)에 의해 충분히 건조된다.(A1) 상기 목분건조기(10)는 목분이 컨베이어 등의 이송수단에 의해 건조실을 통과하면서 목분에 원적외선방출수단(11)으로 원적외선을 130~170℃의
온도로 조사함과 더불어 열풍공급수단(12)에 의해 열풍을 가함에 따라, 건조실 내부의 온도가 200℃ 이상의 고온으로 건조하여 목분의 수분함량이 5%미만으로 제공된다.
상기와 같이 준비된 합성목재의 원료는 각 원료저장통(13)에 보관되고 소정의 원료계량수단(14)에 의해 적정한 비율로 계량한다.(A2)
본 발명에 따른 합성목재의 조성물은 목분 50~70중량%, 폴리프로필렌 수지(PP) 10~20중량%, 폴리에틸렌 수지(PE) 또는 고밀도폴리에틸렌수지(HDPE) 10~20중량%, 충진제 3~8중량%, 결합제 2~5중량%, 윤활제 1~5중량%, 안료 1~5중량%, 자외선(UV)안정제 0.1~1중량%, 산화방지제 0.3~1중량%, (팽창흑연분말, 질석분말)중에서 선택된 적어도 하나 이상의 물질 0.5~10중량%로 계량하여 혼합 조성하게 된다.
상기 팽창흑연분말 또는 질석분말은 합성목재 조성물인 수지와 강력하게 결합하여 합성목재의 강도를 증가시키고 생산시 윤활작용 증가로 제품의 품질과 생산성향상에 기여하게 되며 화재 시 팽창으로 합성목재에 공급되는 공기 차단막을 형성 하여 강력한 난연작용을 하는 특성이 있는 것으로 적어도 하나 또는 두 가지를 혼합하여 사용하게 된다. 즉 강도 및 난연성을 동시에 강화함과 더불어 생산시의 윤활성(가공성)을 한층 더 향상시킬 수 있게 된다.
한편, 상기 팽창흑연분말과 질석분말은 0.5중량% 이하로 첨가하면 난연성 합성목재 제조에 효과가 발생되기 어렵고 역으로, 10중량% 초과하여 첨가할 수도 있다. 하지만, 10중량% 초과하여 첨가하게 되면 합성목재의 강도 및 물성에 변화발생 되면서 품질을 떨어뜨릴 우려가 있어 좋지않다.
또한 본 발명에 따르면, 팽창흑연분말은 입도가 50~130메시(Mesh) 범위, 질석분말은 입도가 100~300메시(Mesh)인 것을 특징으로 한다. 이는 분말 입자크기가 상기 범위보다 크거나 작으면 수지와의 결합력이 떨어져서 강도에도 좋지 않고 화재발생 시 2차 팽창이 되어도 공기차단능력이 떨어져 우수한 난연효과를 얻기가 곤란하다.
또한, 상기의 팽창흑연분말 또는 질석분말은 종류에 따라 팽창온도가 상이하므로, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 결합제 등의 가공온도 등의 생산조건에 따라서 선택적으로 적용된다. 또 팽창흑연 및 팽창질석 분말이 너무 크면 표면의 거칠음으로 인해 압출기와의 마찰이 증가하여 압출기(22)의 수명저하요소가 되고 분말이 너무 작으면 윤활성은 증대시키나 강도 및 난연성능이 떨어지게 된다.
국내등록특허 제1073774호(2011.10.07. 선출원 등록)의 일라이트(Illite)를 적용할 경우 합성목재의 강도증가 및 변형률을 감소시키고 인체에 이로운 친환경적인 제품을 제공하는 등 품질향상에 기여하며, 이미 알려진 유효한 특징 및 작용효과에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 하며 일라이트의 특성을 요구하는 합성목재의 제조에 선택적으로 사용한다. 상기 충진제는 탄산칼슘, 탈크 중에서 선택된 것이 바람직하고, 윤활제, 결합제, UV 안정제, 산화방지제 등이 사용되어 진다.
다음, 상기의 합성목재 조성물은 컨베이어 등의 이송수단(15)을 따라 핫믹서와 쿨믹서로 된 슈퍼믹서에 투입하여 재차 건조 및 냉각공정을 거친다.(A3,A4) 상기의 핫믹서(16, Hot mixer)에는 합성목재 조성물을 900~1200알피엠으로 고속 회전시켜 혼합시킴과 동시에 100~125℃로 건조하게 되며, 이와 함께 잔류가스 및 불순물을 외부로 방출하여 제거하게 된다.(A3)
다시 말해서, 상기의 팽창흑연분말 또는 질석분말은 125℃ 이하의 온도에서는 수축과 팽창률이 아주 낮아서 원래상태(물성)를 유지하면서 평상시 상온에서는 합성목재의 강도(내구성)를 향상시키는 작용을 한다. 또한 팽창흑연분말 및 질석분말의 종류에 따라서 다소 차이는 있으나 통상적으로 팽창시작온도의 범위를 초과하면 수십 배로 팽창하면서 내부에 보유하고 있던 가스 또는 수분을 방출하는 특성을 가지고 있어서 핫믹서에서 합성목재의 조성물을 혼합할 시에 특히 팽창흑연분말 또는 질석분말의 2차 팽창을 방지하기 위해 125℃이하를 유지한다, 이렇게 유지된 팽창흑연분말과 팽창질석 분말의 표면은 불규칙적이고 미세한 돌기가 형성된 구조로 수지와 강하게 결합을 하고 구조보강제로서의 역할을 하여 합성목재의 강도를 강화시키며 화재발생시에는 열에 의한 팽창작용에 의해 흑연 또는 질석이 막을 형성하여 외부로부터 합성목재에 공급되는 산소를 차단하고 특히 연소가 잘되는 목분 및 수지에 공급되는 산소를 차단하여 불씨를 제거한다. 즉 일상적인 사용과 제조과정에서는 윤활작용으로 인하여 생산성 향상과 품질향상에 기여하고 합성목재 제품에는 향상된 강도를 제공하고 화재 시에는 강력한 난연성을 제공하게 되는 것이다.
이후, 핫믹서에서 균일하게 혼합되어 100~125℃로 방출되는 고온의 합성목재 혼합조성물은 온도제어수단을 구비한 쿨믹서(16)에서 100~500알피엠(RPM)의 회전속도로 혼합하면서 80℃이하의 온도로 서서히 일정시간 동안 냉각시킨다.(A4) 상기와 같이 혼합 및 건조가 완료된 합성목재 조성물은 함수율이 4%이하로 된다.
다음, 상기와 같이 건조가 완료된 합성목재 조성물은 펠렛 제조장치(20)에 투입하여 합성목재 펠렛으로 제조(A6, A7)하여 합성목재 생산을 위해 합성목재 제조장치(30)의 예열건조기(31)에 공급하게 되거나 또는, 상기의 합성목재 혼합물을 합성목재 제조장치(30)의 예열건조기(31)에 바로 투입하여 합성목재 완제품으로 제조할 수 있다.(P1)
즉, 상기와 같이 제조된 합성목재 조성물은 컨베이어 등의 이송수단(18)에 의해 이송되고,(A5) 펠렛 제조장치(20)로 투입되어 1차적으로 합성목재 펠렛(Pellete)으로 제조된다.(A6)
상기 합성목재 펠렛의 제조공정(A6)을 살펴보면, 펠렛 제조장치(20)의 일측 교반기(21)를 통해 혼합되어 압출기(22)로 투입되고, 압출기는 온도조절기가 구비된 바렐에 전기적인 가열장치를 마련하고 바렐을 가열하여 상기 합성목재 혼합물을 녹여서 겔(Gel) 상태로 만들고, 겔 상태로 녹인 혼합물을 스크류로 이송하여 출구 측으로 배출시키며, 이때 발생되는 가스 및 수분은 진공펌프로 제거한다. 이어 겔 상태로 된 합성목재 혼합물은 압출기의 출구 측에 구비된 펠렛용 금형(23)을 통해 일정한 형상으로 압출되고, 펠렛절단수단(24)에 의해 일정한 크기로 절단되어 합성목재 펠렛으로 제조된다.(A6) 이렇게 제조된 펠렛은 이송수단(25)을 따라 이송하면서 냉각이 이루어지고 펠렛 저장소(26)에 보관하여 1일(24시간 이상)정도 안정화과정을 거치며, 완성된 합성목재 펠렛은 로트(lot) 단위로 저장된다.(A7) 이러한 펠렛 형태의 합성목재 조성물은 보관이 용이하고 일정한 규격용기에 담아 보관 및 운반 등이 편리하며, 합성목재 제조장치에 투입하여 합성목재 완제품을 생산하기에 적합하다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면 상기의 합성목재 조성물과 동일한 구성비의 합성목재 조성물{목분 50~70중량%, 폴리프로필렌 수지(PP) 10~20중량%, 폴리에틸렌 수지(PE) 또는 고밀도폴리에틸렌수지(HDPE) 10~20중량%, 충진제 3~8중량%, 결합제 2~5중량%, 윤활제 1~5중량%, 안료 1~5중량%, 자외선(UV)안정제 0.1~1중량%, 산화방지제 0.3~1중량%, (팽창흑연분말, 질석분말)중에서 선택된 적어도 하나 이상의 물질 0.5~10중량%}을 혼합건조공정(A1에서 A4까지)을 완료하여 합성목재 제조장치(30)의 압출기(32)에 투입하고 고온에서 겔(Gel) 상태로 녹여 합성목재 성형용 금형(33)을 통해 일정한 형상으로 압출 성형시키며, 이어지는 냉각공정을 거쳐 합성목재로 제조하는 합성목재 제조공정(P1)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
즉, 상기와 같이 제조된 합성목재 조성물 또는 합성목재 펠렛을 합성목재 제조장치(30)에 공급하여 합성목재 완제품으로 제조한다.(P1) 즉 합성목재 조성물을 합성목재 제조장치의 일측 예열건조기(31)로 투입하여 1차 예열건조가 이루어지며, 이때 예열건조기의 온도조절범위는 80~125℃범위 이내가 바람직하다. 다음 압출기(32)는 내측의 바렐이 조성물을 녹여서 겔(Gel) 상태로 만듦과 동시에 스크류에 의해 압송되어 전방의 금형으로 이송시키며, 이때 진공펌프에 의해 가스 및 수분이 제거된다.(P2) 이어, 겔 상태의 합성목재 조성물은 합성목재 성형용 금형(33)을 통해 연속적으로 압출 성형함으로써, 합성목재 완제품으로 제조된다.(P3) 상기의 합성목재 성형용 금형(33)의 온도를 70~180℃범위 이내로 유지하도록 가열 및 냉각하기 위한 온도조절수단이 구비되어 있다.
이후, 금형을 통해 압출 성형된 합성목재는 온도가 높고 경화가 완전하게 되지 않은 상태이므로, 형상유지수단(34)에 의해 냉각 및 경화되기까지 불필요한 변형을 방지하고 합성목재의 형상(판재, 각재, 원형 등등)으로 일정하게 유지시킴과 더불어(P4), 이어지는 냉각공정의 냉각수단(35)을 거치면서 냉각 및 경화되면서 점차적으로 안정화된다.(P5)
다음, 합성목재 완제품은 구동롤러 사이를 통과하면서 자연스럽게 당겨지도록 된 인취수단(36)에 의해 인취된다.(P6) 이후 커터를 가지는 소정의 절단수단(37)에 의해 원하는 길이로 절단되며, 파레트(Pallet) 등과 같은 수납구 또는 소정의 수납공간이 마련된 적재수단(38)에 수납한다.(P7,P8) 이렇게 제조된 합성목재 완제품은 단위 포장하여 출하하도록 된다.
상기 제조공정은 (도1)의 흐름도에서 확인할 수 있다.
10:목분건조기 11:원적외선 방출수단 12:열풍공급수단
13:원료저장통 14:원료계량수단 15,18,25:이송수단
16:핫믹서(Hot mixer) 17:쿨믹서(Cool mixer)
20:펠렛 제조장치 21:교반기
22,32:압출기 23:펠렛제조용 금형
24:펠렛절단수단 26:저장소 30:합성목재 제조장치
31:예열건조기 32:압출기의 바랠과 스크류
33:합성목재 성형용 금형
34:형상유지수단 35:냉각수단 36:인취수단
37:절단수단 38:적재수단
13:원료저장통 14:원료계량수단 15,18,25:이송수단
16:핫믹서(Hot mixer) 17:쿨믹서(Cool mixer)
20:펠렛 제조장치 21:교반기
22,32:압출기 23:펠렛제조용 금형
24:펠렛절단수단 26:저장소 30:합성목재 제조장치
31:예열건조기 32:압출기의 바랠과 스크류
33:합성목재 성형용 금형
34:형상유지수단 35:냉각수단 36:인취수단
37:절단수단 38:적재수단
Claims (3)
- 건조 목분과 합성수지가 주원료로 된 합성목재 혼합조성물(A2)을 합성목재 펠렛 제조장치(20)에 투입하여 압출 성형함에 따라, 일정한 형태의 합성목재로 제조하도록 된 강도와 난연성을 향상할 수 있는 합성목재의 제조방법(A6)에 있어서,
{건조 목분 50~70중량%, 폴리프로필렌(PP)수지 10~20중량%, 폴리에틸렌(PE)수지 또는 고밀도폴리에틸렌(HDPE)수지 10~20중량%, 충진제 3~8중량%, 결합제 2~5중량%, 윤활제 1~5중량%, 안료 1~5중량%, 자외선(UV)안정제 0.1~1중량%, 산화방지제 0.3~1중량%, (팽창흑연분말, 질석분말) 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 물질0.5~10중량%}로 합성목재 조성물을 조성하는 원료계량단계(A2)와;
상기의 합성목재 조성물을 핫믹서(16)에서 골고루 혼합하기 위해 고속으로 회전시키면서 팽창흑연분말, 질석분말의 물성변화 방지를 위해 100~125℃이내의 온도로 건조하고 수분 및 가스성분을 방출시키는 1차 혼합건조공정(A3)과;
상기의 합성목재 조성물을 이어지는 쿨믹서(17)에서 골고루 냉각하기 위해 저속으로 회전시키면서 80℃이하로 냉각 안정화시키는 2차 혼합냉각공정(A4)과;
상기의 혼합물로 펠렛제조장치(20)에 투입하여 펠렛으로 제조(A6)하여 강도 및 난연성이 강화된 합성목재를 제조(P1)하는 것을 특징으로 하는 제조방법과;
상기의 핫믹서(16)을 통하여 쿨믹서(17)에서 배출되어 안정화된 합성목재 온합조성물을 합성목재 제조장치(30)의 예열건조기(31)에 투입하여 강도 및 난연성이 강화된 합성목재를 제조(P1)하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
- 제1항에 방법에 의해 제조되며,
팽창흑연분말은 입도가 50~130메시(Mesh), 질석분말은 입도가 100~300메시(Mesh) 중에서 선택된 것을 특징으로 하는 강도 및 난연성이 강화된 합성목재. - 삭제
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