본 발명은 난연성 경량 나무플라스틱 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 초임계 유체를 이용한 발포 공정을 이용하여 난연성, 경량성 및 기계적 강도가 우수한 발포체를 포함하는 난연성 경량 나무플라스틱에 관한 것으로, 상기 난연성 경량 나무플라스틱은 초임계 유체의 물리적인 동작만으로 다공구조를 형성할 수 있어 난연성 경량 나무플라스틱의 제조단가를 절감할 수 있는 장점이 있으며,
난연성 및 경량성과 함께 향상된 치수안정성 및 기계적 강도를 가지고 있어 다공성 건축 자재 등의 적용에 크게 기여할 것이다.

일반적인 플라스틱 사출 성형 기술은 대부분 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 에틸렌비닐아세테이트 공중합체 등의 합성수지로 만들어진 알갱이, 즉 펠릿(pellet)을 전기열과 기계적 마찰 등을 이용하여 녹인 후 힘을 가하여, 원하는 형상으로 만들어진 금형 내로 밀어냄으로써 일정한 형상을 가진 여러 가지 플라스틱 제품을 제조하는 것으로서, 제품 제조비용 중에서 재료가 차지
하는 비율이 매우 높기 때문에, 재료비의 절감과 더불어 플라스틱 제품의 무게를 더욱 줄일 수 있도록 하는 노력에 의해 발포기술이 개발, 개선되고 있다.
상기 발포기술이란 플라스틱 제품 안에 미세한 크기를 갖는 많은 기포들이 생기도록 하는 기술로서, 대부분이 화학적 발포제를 펠릿과 함께 잘 섞은 후 외부에서 열을 가하여 발포 물질들이 기화되도록 함으로써 제품 내부에 기포가 형성되도록 한다.
기포가 형성되면 제품의 많은 부분들은 기포가 차지하므로, 재료비를 대폭 절감할 수 있고, 제품의 무게를 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 기포로 인한 단열 성능을 얻을 수 있는 장점이 있다.
이와 같은 사출발포 방법의 제품의 경우 플라스틱 성형품 전체에 기포가 동일하게 분포되고, 고밀도 발포체의 특성을 가져 기계적 강도가 요구되는 분야에 용이하게 적용될 수 있다.

문제점

이에 본 발명자들은 내부에 미세한 공기주머니와 공기통로가 형성되어 가볍고, 건물의 단열성과 방음성을 크게 향상시킬 수 있게 하는 다공성 건축자재로서 자연 친화적인 생분해성 플라스틱에 대한 지속적인 연구를 한 결과, 물리적인 방법으로 우수한 인장강도 및 충격강도를 나타내는 난연성의 경량 발포체를 제조하고, 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 물리적인 방법으로 우수한 인장강도 및 충격강도를 나타내는 난연성의 경량 발포체를 포함하는 난연성 경량 나무플라스틱을 제공하고자 한다.
본 발명은 상기 난연성 경량 나무플라스틱의 제조방법을 제공하고자 한다.

해결과제

이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 제조방법을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이며 과장되어 도시될 수 있다.
이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
본 발명은 난연성 경량 플라스틱 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 초임계 유체를 이용한 발포 공정을 이용하여 난연성, 경량성 및 기계적 강도가 우수한 발포체를 포함하는 난연성 경량 나무플라스틱 및 이의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 난연성 경량 나무플라스틱은 다공성 구조를 갖는 수지 발포체를 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 다공성 구조는 초임계 상태의 유체인 이산화탄소가 수지 조성물 내에 침투되고 다시 배출됨으로써 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 경량 나무플라스틱은 밀도가 0.5 내지 0.8 g/㎤이고, 평균 셀의 크기가 4 내지 18 ㎛인 다공성 구조를 가지며, 단위 부피당 셀의 개수가 0.1×10 9 내지 5.5×10 9 cell/㎤인 것을 특징으로 한다.
상기 난연성 경량 나무플라스틱은 다공 구조를 갖는 수지를 포함하고 있어 인장강도 및 충격강도이 매우 우수하다.
상기 다공 구조는 초임계 상태의 유체(Super Critical Fluid; SCF)를 상기 수지 조성물 내에 침투시키고 다시 수지 조성물 외부로 배출시킴으로서 형성된다.
상기 유체로는 이산화탄소를 사용하고, 이는 우수한 침투력과 용해성을 가지고 있어 온도 및 압력을 조절함으로써 용해도, 점도, 확산계수, 열전도도 등의 물성들의 조절이 용이한 장점이 있다.
또한 이산화탄소에 의한 공정은 인체에 무해하고 환경오염이 적어 환경 친화적이다. 상기 초임계 이산화탄소는 고분자 분자들의 공극 사이로 침투하므로 나무플라스틱의 외관을 변화시키지 않는 장점으로 본 발명에서는 아주 중요한 구성요소이다.
본 발명의 다공구조는 4 내지 18 ㎛ 평균 셀 크기를 가지는 것을 특징으로 한다. 만약 상기 셀 크기가 4 ㎛ 미만인 경우는 경량성이 저하되어 바람직하지 않고, 18 ㎛를 초과할 경우 기계적 강도가 현저히 떨어져 본 발명에 따른 목적을 달성할 수 없는 문제점이 있다.
본 발명에 따른 발포체의 밀도는 0.5 내지 0.8 g/㎤인 것을 특징으로 한다. 상기 밀도가 0.5 g/㎤ 미만인 경우는 기계적 강도가 현저히 떨어지고, 0.8 g/㎤을 초과할 경우는 경량성이 저하되어 바람직하지 않다.
또한, 본 발명에 따른 발포체의 단위 부피당 셀의 개수는 0.1×10 9 내지 5.5×10 9 cell/㎤인 것을 특징으로 한다.
상기 셀의 밀도가 너무 크면 경량성이 저하될 수 있으며, 셀의 밀도가 너무 작으면 기계적 강도가 떨어질 수 있는 문제점이 있다.

효과

본 발명에 의한 난연성 경량 나무플라스틱의 제조방법은 이산화탄소를 통하여 고분자 분자들의 공극 사이에 나무플라스틱의 외관을 변화시키지 않고 안정적이고 균일한 다공성을 갖는 수지 발포체를 제조할 수 있는 장점이 있다.
본 발명에 의한 난연성 경량 나무플라스틱은 초임계 유체의 물리적인 동작만으로 다공구조를 형성할 수 있어 경량 나무플라스틱의 제조단가를 절감할 수 있는 장점이 있으며, 난연성 및 경량성과 함께 향상된 치수안정성 및 기계적 강도를 가지고 있어 다공성 건축 자재 등의 적용에 크게 기여할 것이다.

본고는 경상대학교산학협력단 김진국의 발표자료를 요약한 것이다.