목재

2015년 5월 4일

프라운호퍼 소사이어티

목재는 인테리어 디자인에 널리 사용되는 소재이지만, 천연 목재는 쉽게 변색되거나 곰팡이가 생기기 때문에 수분 흡수성으로 인해 욕실에서의 사용이 제한됩니다. 프라운호퍼의 과학자들과 파트너들은 습기에 강하고 인화성이 낮은 가구용 목재-폴리머 복합재료를 개발했습니다.

자원 절약형 목재-고분자 복합재(WPC)는 정원용 가구 및 기타 야외 응용 분야, 특히 테라스 데크, 비바람막이 보드 및 울타리 패널용 재료의 최신 동향입니다. EU가 후원하는 LIMOWOOD 프로젝트의 일환으로 Braunschweig에 있는 Fraunhofer 목재 연구 연구소, Wilhelm-Klauditz-Institut WKI의 연구원들은 현재 벨기에, 스페인, 프랑스 및 독일의 산업 파트너와 협력하여 목재 압착에 적합한 재료를 개발하고 있습니다. 실내 가구 제조를 위한 방습 WPC 보드.

이 보드는 약 60%의 목재 입자와 40%의 열가소성 재료(일반적으로 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌)로 구성됩니다. 목재와 플라스틱 부품 모두 재활용 스트림에서 공급될 수 있습니다. WPC 보드의 목재 성분은 대마, 면화, 쌀알 및 해바라기씨 껍질과 같은 식물의 섬유질 부분에서 추출된 다른 리그노셀룰로오스 제품으로 대체될 수 있습니다. 이 모든 재료는 100% 재활용 가능합니다. 더욱이 WKI 연구진이 생산한 압착 WPC 보드에는 포름알데히드가 없습니다. WKI 연구 과학자인 Arne Schirp 박사는 “기존 압축 목재 제품에 사용되는 결합제로 인한 포름알데히드 방출에 대한 논란의 여지가 있는 문제는 따라서 이 경우에는 문제가 되지 않습니다.”라고 말합니다.

적절한 첨가제를 선택함으로써 연구원들은 WPC 보드의 난연성 특성을 향상시킬 수 있었습니다. 그들은 초기에 용융 단계에서 목재-폴리머 혼합물에 첨가된 시중에서 판매되는 무할로겐 난연제를 사용하여 실험실 규모로 공식을 개발했습니다. 첫 번째 단계는 테스트 대상 품목의 제한 산소 지수를 결정하는 것입니다. 이 매개변수는 화염에 노출되었을 때 플라스틱 또는 목재로 채워진 플라스틱 화합물의 동작을 정의합니다. 이는 화재가 발생한 후에도 재료가 계속 연소되는 최소 산소 농도를 나타냅니다. 이 값이 높을수록 재료의 가연성이 낮아집니다. Schirp와 그의 동료들은 적린과 팽창흑연과 같은 난연제를 조합하여 최상의 결과를 얻었습니다. 이러한 방식으로 처리된 WPC 보드의 산소 제한 지수는 포함된 목재 입자가 방염 처리된 경우 최대 38%까지 확장됩니다. 이에 비해 표준 목재 파티클보드의 한계 산소 지수는 27%이고, 처리되지 않은 WPC 보드의 한계 산소 지수는 19%입니다. 분젠 버너를 테스트 샘플에 대고 유지하는 단일 화염 소스 테스트에서도 처리된 WPC 보드는 높은 내화성을 보여주었습니다. 300초 동안 노출된 후에도 보드에 불이 붙지 않았습니다. 이와 대조적으로, 표준 목재 파티클 보드와 처리되지 않은 WPC 보드의 참조 샘플에는 불이 붙었고 계속 연소되었습니다.

새로운 WPC 소재의 또 다른 특별한 특징은 물을 거의 흡수하지 않아 욕실과 주방에 사용하기에 매우 적합하다는 것입니다. 끓는 물에 5시간 동안 담가두어도 자재는 그대로 드러나는 반면, 기존 목재파티클보드는 이번 시험으로 완전히 파괴됐다. WPC 적용에 대한 유일한 제한 요소는 높은 정적 부하를 지원할 수 없다는 것입니다. 그러나 여기에서도 구성 요소 재료의 적절한 혼합을 활용하여 기존 파티클 보드의 굽힘 강도를 훨씬 초과하는 수준으로 굽힘 강도를 높이는 것이 가능했습니다.

목재-폴리머 복합재는 다양한 방법으로 생산될 수 있습니다. 가장 일반적으로 사용되는 공정은 사출 성형과 압출로, 목재 섬유, 열가소성 소재, 첨가제 등 다양한 구성 요소를 고온, 고압에서 녹여 연속 금형으로 성형하는 공정입니다. Arne Schirp 팀은 프레스 기술에 중점을 두었습니다. 왜냐하면 프레스 기술이 가구 제작에 사용되는 보드를 생산하는 가장 좋은 방법이기 때문입니다. "그 결과 보드는 목재 제품과 동일한 시각적 매력을 갖고 있으며 함께 접착하거나 나사로 고정하여 매력적인 가구를 만들 수 있습니다. 모든 장식용, 비내력 요소에 적합합니다." 그러나 목재-폴리머 복합재는 건물 외부 비바람막이, 무역 박람회 부스 건설, 주택과 선박용 내부 설비 등을 포함하여 다른 많은 응용 분야가 있습니다. LIMOWOOD 프로젝트의 파트너는 개발 작업을 통해 가구 시장의 고급과 저가 사이의 격차를 메우는 것을 목표로 합니다. 가구 시장은 값비싸고 생태학적으로 건전하지 않은 재료와 파티클 또는 섬유판으로 만든 값싼 제품 사이를 포괄합니다. 주로 포름알데히드계 바인더를 사용하여 생산됩니다. WKI 연구원들은 5월 5일부터 8일까지 쾰른에서 열리는 Interzum 무역 박람회(Boulevard, B077)에서 내염성 WPC 보드의 프로토타입을 선보일 예정입니다.