摘 要：本发明涉及一种木材复合材料制造用组合物、利用其的木材复合材料及其制造方法，更详细地，涉及一种包含热塑性树脂、包含丙烯酸酯部分的下述式（1）的硅烷化合物、以及包含红麻粉末及木粉的生物质混合物的木材复合材料制造用组合物；利用其制造的木材复合材料；以及木材复合材料的制造方法。在所述式（1）中，R1、R2和R3各自独立地选自由C1-6烷氧基、C1-6烷基、卤素、C1-6烷基硅氧基、烯丙基及C1-6烯基组成的组；n为0至15；R4为C1-6烷基。
权利要求书
1.一种木材复合材料制造用组合物，以整体组合物的重量为基准，所述木材复合材料制造用组合物包括：
10至85重量%的热塑性树脂；
包含丙烯酸酯部分的0.1至20重量%的下述式（1）的硅烷化合物；以及包含红麻粉末及木粉的10至85重量%的生物质混合物，
在所述式（1）中，R1、R2和R3各自独立地选自由C1-6烷氧基、C1-6烷基、卤素、C1-6烷基硅氧基、烯丙基及C1-6烯基组成的组；
n为0至15；
R4为C1-6烷基。
2.根据权利要求1所述的木材复合材料制造用组合物，其中，每1重量份的生物质混合物包含0.4重量份至2重量份的所述热塑性树脂。
3.根据权利要求1所述的木材复合材料制造用组合物，其中，所述生物质混合物包含重量比为40:60至30:70的木粉和红麻粉末。
4.根据权利要求1所述的木材复合材料制造用组合物，其中，所述红麻为选自由长台（韩国国立种子院第4560号）、完台（韩国国立种子院第9374号）、白马（韩国国立种子院第5285号）、赤峰（韩国国立种子院第5286号）及元白（韩国国立种子院申请2023-72号）组成的组中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的木材复合材料制造用组合物，其中，所述红麻包含芯部和表皮。
6.根据权利要求1所述的木材复合材料制造用组合物，其中，所述热塑性树脂为选自由聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯及聚苯乙烯、聚丙烯组成的组中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的木材复合材料制造用组合物，其中，所述式（1）的硅烷化合物是，在所述式（1）中R1、R2和R3独立地选自甲氧基和乙氧基；n为1至5；R4为甲基、乙基或丙基的化合物。
8.根据权利要求1所述的木材复合材料制造用组合物，其中，所述式（1）的硅烷化合物为选自由3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基丙烯酸酯、3-(氯二甲基甲硅烷基)丙基甲基丙烯酸酯、3-[二乙氧基(甲基)甲硅烷基]丙基甲基丙烯酸酯、3-[二甲氧基(甲基)甲硅烷基]丙基丙烯酸酯、[二甲氧基(甲基)甲硅烷基]甲基甲基丙烯酸酯、3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基甲基丙烯酸酯、3-[三(三甲基硅氧基)甲硅烷基]丙基甲基丙烯酸酯、3-[二甲氧基(甲基)甲硅烷基]丙基甲基丙烯酸酯、3-(甲氧基二甲基甲硅烷基)丙基丙烯酸酯、3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基甲基丙烯酸酯、3-(三烯丙基甲硅烷基)丙基丙烯酸酯、3-(三烯丙基甲硅烷基)丙基甲基丙烯酸酯及(三乙氧基甲硅烷基)甲基甲基丙烯酸酯组成的组中的一种或多种。
9.根据权利要求1所述的木材复合材料制造用组合物，还包括：双官能或三官能的丙烯酸系单体。
10.一种木材复合材料的制造方法，所述方法包括：
将热塑性树脂、包含丙烯酸酯部分的式（1）的硅烷化合物、以及包含红麻粉末及木粉的生物质混合物进行混合，制造权利要求1至9中任一项所述的木材复合材料制造用组合物的步骤；
将所述木材复合材料制造用组合物进行加热挤压以成型的步骤；以及以0.1kGy至50kGy的剂量向成型后的挤压物照射电子束的步骤。
11.根据权利要求10所述的木材复合材料的制造方法，其中，所述成型的步骤在170至250℃的温度范围内进行。
12.根据权利要求10所述的木材复合材料的制造方法，其中，所述照射电子束的步骤在1至9MeV的电子束能量下进行。
13.一种木材复合材料，对权利要求1至9中任一项所述的木材复合材料制造用组合物的加热挤压成型物，照射0.1kGy以上至低于75kGy剂量的电子束制造而成。
技术领域
本发明涉及一种包含红麻的木材复合材料制造用组合物、利用其的木材复合材料及其制造方法，更详细地，涉及一种机械物性得到提高的包含红麻的木材复合材料制造用组合物、利用其的木材复合材料及其制造方法。
背景技术
最近在建筑物领域中，由于偏好木材所具有的自然触感，对木质系材料的需求正在不断提高。然而，如果直接利用这种木材，由于木材对热、水及机械冲击的抵抗性较弱，会发生劣化、变质、腐烂、表面开裂、破损等现象，从而无法保持质量。因此，为了在保持木材具有的自然美观及使用感的同时，提高对热、水及机械冲击的抵抗性，对木材复合材料进行了探讨。木材复合材料中的木粉塑料，即WPC（Wood-Plastic-Combination、Wood-Polymer-Composite等的简称），是将液态固化性树脂或聚合性单体浸渍于木材中后使其固化而获得的，它可以发挥木材的特点并提高基本性能，因此被广泛应用于建筑材料等领域。
另一方面，这种作为环保低碳新材料的木粉塑料，是将天然材料木粉（wood flour）与对人体无害的烯烃系热塑性高分子树脂通过特殊混炼加工结合而成，易于进行挤压及注塑成型，并且作为生物基塑料原料，可以减少二氧化碳排放并实现100%回收利用，是兼具木材高档天然质感与高分子树脂的耐久性、耐水性、成型加工性等优点的环保材料。但是，在挤压及注塑成型加工时会发生热稳定性低的木粉碳化，在成型产品的冷却工序中，由于塑料与木粉的界面粘合力减弱而导致机械物性下降，且由于亲水性导致木粉含水率增加从而降低防腐性，这些都是其局限性。为了克服这些问题，通过使用毒性较强的阻燃剂、防腐剂、防火剂等化学添加剂，从而引发了环境激素等问题。
例如，韩国公开专利第10-2008-0103734号公开了一种包含生物降解性高分子、由纤维素基天然材料构成的主材料及水解防止剂的、机械强度得到改善的生物复合材料，但该技术需要包含如二异丙基-苯基异氰酸酯等水解防止剂。
另一方面，作为天然材料的红麻（Kenaf，洋麻）是原产于西非的锦葵科一年生草本植物，吸收空气中的二氧化碳的能力强，含有大量有用的纤维素（cellulose）成分，而且生长迅速，半年即可长至3~4m的植物资源，是被寄予厚望的材料。红麻的茎在其结构上可分为表皮部分和芯部，表皮部分的纤维素含量高，可获得长而坚韧的纤维，因此红麻纤维很早以前就被用于服装、箱包、绳索等。全世界的红麻品种主要分为在高纬度地区培育的早熟品种和在非洲、印度、美国培育的晚熟品种，在韩国的气候下，早熟品种可以采种，但生物质产量极低，仅为晚熟品种的40~60%；晚熟品种虽然生物质产量高，但在像韩国这样的中纬度温带气候下无法采种，难以连续栽培。为了改善这一点，韩国原子能研究院利用辐射育种技术，开发了在韩国气候下既能采种又能确保生物质产量达到晚熟品种80%以上的中晚熟品种“长台”和“完台”，目前在韩国国内，仅有由韩国原子能研究院开发的“长台”（韩国国立种子院第4560号）和“完台”（韩国国立种子院第9374号）、“白马”（韩国国立种子院第5285号）、“赤峰”（韩国国立种子院第5286号）被注册为红麻品种保护权，并申请了耐盐性得到强化、可在滩涂地栽培的“元白”品种（韩国国立种子院申请2023-72号）。
因此，如果在不需要有害化合物的情况下，利用红麻开发出机械物性得到提高的木材复合材料，预计可广泛应用于相关多种领域。
发明内容
(技术问题)
本发明的一个方面是提供一种木材复合材料制造用组合物，通过该组合物可以获得机械物性得到提高的木材复合材料。
本发明的另一方面是提供一种机械物性得到提高的木材复合材料。
本发明的又一方面是提供一种制造机械物性得到提高的木材复合材料的方法。
(技术方案)
为此，根据本发明的一个方面，提供一种木材复合材料制造用组合物，以整体组合物的重量为基准，所述木材复合材料制造用组合物包括：10至85重量%的热塑性树脂；包含丙烯酸酯部分的0.1至20重量%的下述式（1）的硅烷化合物；以及包含红麻粉末及木粉的10至85重量%的生物质混合物。
根据本发明的另一方面，提供一种利用所述本发明的木材复合材料制造用组合物制造的木材复合材料。
根据本发明的又一方面，提供一种木材复合材料的制造方法，该方法包括：将热塑性树脂、包含丙烯酸酯部分的式（1）的硅烷化合物、以及包含红麻粉末及木粉的生物质混合物进行混合，制造木材复合材料制造用组合物的步骤；将所述木材复合材料制造用组合物进行加热挤压以成型的步骤；以及以0.1kGy至50kGy的剂量向成型后的挤压物照射电子束的步骤。
(发明效果)
根据本发明，可以提供利用辐射技术提高了拉伸强度等机械物性的木材复合材料。
附图说明
图1的(a)示出了利用比较制造例1至3的木材复合材料制造用组合物制造的木材复合材料混炼粒料，图1的(b)示出了木材复合材料薄膜样品。
图1
图2示出了利用扫描电子显微镜确认比较制造例1中使用的木粉以及比较制造例2和3中使用的红麻（完台和长台）粉末的表面图。
图2
图3示出了确认利用比较制造例1至3的木材复合材料制造用组合物制造的木材复合材料混炼粒料的熔体指数、拉伸强度及冲击强度，并将结果分别示于图3的(a)至图3的(c)中。
图3
图4示出了利用扫描电子显微镜确认利用比较制造例1和3、以及制造例2的木材复合材料制造用组合物获得的木材复合材料粒料表面的结果。
图4
图5示出了包含混合、挤压及切割过程的环保红麻合成木材（WPC）的制造工艺以及环保合成木材（WPC）样品的照片。
图5
图6示出了表示根据电子束照射的红麻合成木材（WPC）物性变化的图表，左侧为最大弯曲载荷（N），右侧为冲击强度（KJ/m2）的图表。
图6
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的优选实施方式进行说明。然而，本发明的实施方式可以变形为多种不同形式，本发明的范围并不限定于以下说明的实施方式。
根据本发明，提供一种木材复合材料制造用组合物，其利用辐射技术并应用特定的生物质组合，能够制造出机械物性得到提高的木材复合材料。
更详细地，本发明的木材复合材料制造用组合物包含：热塑性树脂；包含丙烯酸酯部分的下述式（1）的硅烷化合物；以及包含红麻粉末及木粉的生物质混合物。
本发明中可使用的所述红麻可以选自早熟品种、中晚熟品种及晚熟品种的生长型红麻中的至少一种，优选为晚熟品种或中晚熟品种，例如可以是完台或长台。品种“完台”可通过韩国的国立种子院品种保护第9374号获得，“长台”可通过国立种子院品种保护第4560号、“白马”可通过国立种子院第5285号、“赤峰”可通过国立种子院第5286号、“元白”可通过国立种子院申请2023-72号获得。
另一方面，所述红麻可以是包含芯部和表皮，即芯部（core）及茎皮（Bark）的红麻，例如可以使用不分离芯部和表皮，从红麻整个茎部获得的粉末。
红麻粉末的制造方法没有特别限制，例如，可以在红麻种子结实期使用种子油或育苗后剩余的副产物，即包含芯部（core）及茎皮（Bark）在内的所有副产物进行粉碎，从而制造红麻粉末。
本发明通过将红麻粉末与木粉组合使用，由红麻粉末的添加，可以获得具有更优异的拉伸强度的木材复合材料。这可以解释为，基于红麻的多孔性结构，树脂成分能够渗透到多孔性区域中，从而提高物性。
在所述式（1）中，R1、R2和R3各自独立地选自由C1-6烷氧基、C1-6烷基、卤素、C1-6烷基硅氧基、烯丙基及C1-6烯基组成的组；n为0至15；R4为C1-6烷基。
此时，所述C2-6烷基意味着可以包含存在不饱和键的情况。
更优选地，所述R1、R2和R3各自独立地选自由甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、甲基、乙基、丙基、丁基、氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)、碘(I)、甲基硅氧基、三甲基硅氧基、乙基硅氧基、三乙基硅氧基、丙基硅氧基、三丙基硅氧基、丁基硅氧基、三丁基硅氧基、烯丙基及乙烯基组成的组；n为0至10；R4为甲基、乙基、丙基或丁基。
例如，所述式（1）的硅烷化合物可以是，在所述式（1）中R1、R2和R3独立地选自甲氧基和乙氧基；n为整数，例如为1至5；R4为甲基、乙基或丙基的化合物。
更详细地，所述式（1）的硅烷化合物可以是选自由3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基丙烯酸酯、3-(氯二甲基甲硅烷基)丙基甲基丙烯酸酯、3-[二乙氧基(甲基)甲硅烷基]丙基甲基丙烯酸酯、3-[二甲氧基(甲基)甲硅烷基]丙基丙烯酸酯、[二甲氧基(甲基)甲硅烷基]甲基甲基丙烯酸酯、3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基甲基丙烯酸酯、3-[三(三甲基硅氧基)甲硅烷基]丙基甲基丙烯酸酯、3-[二甲氧基(甲基)甲硅烷基]丙基甲基丙烯酸酯、3-(甲氧基二甲基甲硅烷基)丙基丙烯酸酯、3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基甲基丙烯酸酯、3-(三烯丙基甲硅烷基)丙基丙烯酸酯、3-(三烯丙基甲硅烷基)丙基甲基丙烯酸酯及(三乙氧基甲硅烷基)甲基甲基丙烯酸酯组成的组中的一种或多种。
本发明的树脂优选为可热成型的树脂，例如本发明中可使用的所述热塑性树脂可以是选自由聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯及聚苯乙烯、聚丙烯组成的组中的一种或多种，但不限于此。
进一步地，本发明中可使用的所述热塑性树脂包含生物降解性树脂。同时，也可以将上述提及的热塑性树脂中的一种或多种与下文提及的生物降解性树脂中的一种或多种混合使用。所述生物降解性树脂例如可以是生物塑料，更详细地包括：自然界中产生的天然高分子，如多糖类（polysaccharide）、淀粉（starch）、树胶（gum）、果胶、天然橡胶（natural rubber）、木质纤维素、纤维素、半纤维素等；由基于生物质的单体聚合制造的生物高分子（bio-based polymer），如聚乳酸（PLA）、聚乙醇酸（PGA）、聚羟基脂肪酸酯（PHA）等；由石油基单体聚合的生物降解性高分子，如聚羟基丁酸酯（PHB）、聚己内酯（PCL）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）、聚-β-羟基丁酸酯（PHB）、聚-β-羟基戊酸酯（PHV）、聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯（PBAT）、聚对苯二甲酸丙二醇酯（PTT）等，本发明的热塑性树脂可以使用其中的至少一种。
另一方面，本发明的木材复合材料制造用组合物，基于整体组合物的重量，优选包含10至85重量%的树脂、0.1至20重量%的包含丙烯酸酯部分的下述式（1）的硅烷化合物以及10至85重量%的包含红麻粉末及木粉的生物质混合物，例如，包含10至70重量%的树脂、0.1至10重量%的包含丙烯酸酯部分的下述式（1）的硅烷化合物以及10至70重量%的包含红麻粉末及木粉的生物质混合物。
当树脂在上述范围低于10重量%时，复合材料内改性高分子的含量微小，存在机械物性不充分的问题；当超过上述范围85重量%时，相较于高分子，生物质混合物内木粉的含量不足，存在不足以发挥木材复合材料作用的问题。另一方面，当所述式（1）的硅烷化合物在上述范围低于0.1重量%时，生物质混合物与高分子之间的交联度低，在提高机械物性和疏水性方面存在问题；当超过上述范围20重量%时，生物质混合物与高分子之间的交联度过高，存在在热压成型及注塑成型时加工性下降的问题。此外，当生物质混合物在上述范围低于10重量%时，相较于高分子，生物质混合物及/或木粉的含量不足，存在不足以发挥木材复合材料作用的问题；当超过上述范围85重量%时，复合材料内高分子的含量微小，存在机械物性不充分的问题。
进而，本发明的木材复合材料制造用组合物可进一步包含双官能或三官能的丙烯酸系单体。在这种情况下，三官能丙烯酸系单体比双官能丙烯酸系单体在照射辐射时，丙烯酸部分的双键电离数增加，从而增加分子链的结合，具有提高交联结合的效果。
例如，所述双官能丙烯酸系单体可以是选自由1-(丙烯酰氧基)-3-(甲基丙烯酰氧基)一2一丙醇、1,3一丁二醇二甲基丙烯酸酯、双(4一甲基丙烯酰硫苯基)硫化物、1,9一双(丙烯酰氧基)壬烷、1,4一双(丙烯酰氧基)丁烷、1,6一双(丙烯酰氧基)己烷、1,10一双(丙烯酰氧基)癸烷、甘油二甲基丙烯酸酯、1,6一双(丙烯酰氧基)一2,2,3,3,4,4,5,5一八氟己烷、二乙二醇二甲基丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、1,12一十二烷二醇二甲基丙烯酸酯、二乙二醇二丙烯酸酯、双(三羟甲基丙烷)四丙烯酸酯及乙二醇二甲基丙烯酸酯组成的组中的一种或多种。
另一方面，所述三官能丙烯酸系单体可以是选自由1,6一己二醇二甲基丙烯酸酯、4,4'一亚异丙基二苯酚二甲基丙烯酸酯、新戊二醇二甲基丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、壬二醇二甲基丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三乙二醇二甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、四乙二醇二丙烯酸酯、三(2一丙烯酰氧基乙基)异氰脲酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、四乙二醇二甲基丙烯酸酯及四亚甲基二醇二甲基丙烯酸酯组成的组中的一种或多种。
另一方面，每1重量份的生物质混合物包含所述热塑性树脂0.4重量份以上且小于2重量份，例如可以以2:5至5:2，或者2:3至3:2的重量份包含，并且根据注塑或挤压的目的，可以将热塑性树脂:生物质混合物的比例调节为2:5或3:2至1:1，或1:1至2:3或2:5。但如果每1重量份的生物质混合物包含热塑性树脂2重量份以上，则在制造注塑及挤压成型产品时，由于混合物的流动性下降及不均匀性增加，会导致制造物性降低的问题。
所述生物质混合物中优选包含重量比为40:60至30:70的木粉和红麻粉末，例如在这样的范围内可以确保得到进一步改善的拉伸强度。
进而，根据本发明，提供一种利用上述本发明的木材复合材料制造用组合物制造的木材复合材料，本发明的木材复合材料是机械物性得到提高，特别是拉伸强度得到提高。
本发明的木材复合材料可以通过如下过程制造。
更详细地，本发明的木材复合材料的制造方法包括：利用红麻粉末提供上述本发明的木材复合材料制造用组合物的步骤；将所述木材复合材料制造用组合物进行加热挤压以成型的步骤；以及向成型后的挤压物照射电子束的步骤。
本发明中可使用的所述红麻粉末，更详细地，可以在红麻种子结实期进行种子采种后剩余的芯部（Core）和茎皮（Bark）进行粉碎，从而获得90至120mesh范围的红麻粉末进行使用。
在制造出这样的红麻粉末后，利用所述红麻粉末，将热塑性树脂、包含丙烯酸酯部分的式（1）的硅烷化合物、以及包含红麻粉末及木粉的生物质混合物进行混合，从而执行制造上述本发明的木材复合材料制造用组合物的步骤。
之后，利用这种木材复合材料制造用组合物，执行将所述木材复合材料制造用组合物进行加热挤压以成型的步骤。
所述成型的步骤优选在170至250℃的温度范围内进行，例如更优选在190至230℃的温度范围内进行。当成型步骤的温度低于上述170℃范围时，可能无法顺畅地进行成型，当超过上述250℃范围时，由于高分子树脂的热分解和木粉的碳化，可能会导致木材复合材料的机械物性下降的问题。另一方面，成型后的切削步骤可以在冷却后进行，例如在冷却至40至80℃的温度后进行切削等。
所述照射电子束的步骤可以在0.1kGy以上至低于75kGy的剂量下进行，优选地，所述照射电子束的步骤在0.1kGy至50kGy的剂量下进行，例如在1kGy以上至25kGy或低于25kGy的剂量下进行。当剂量低于上述范围时，弯曲强度等物性提高可能不充分；当超过上述范围时，木材复合材料会发生分解，弯曲强度等物性反而会降低。
进一步地，所述照射电子束的步骤优选在1至9MeV的电子束能量下进行，例如在1至5MeV，更优选在2至3MeV的电子束能量下进行。当低于上述范围时，弯曲强度等物性提高可能不充分；当超过上述范围时，木材复合材料会发生分解，弯曲强度等物性反而会降低。[0055]以下，通过具体实施例更详细地说明本发明。下述实施例仅为帮助理解本发明的示例，本发明的范围并不限定于此。
实施方式
实施例
1.木材复合材料制造用组合物的制造
(1)红麻粉末
将从韩国国立种子院获得的“长台”（Jangdae，韩国国立种子院品种保护第4560号）或“完台”（Wandae，韩国国立种子院品种保护第9374号）在种子结实期采收种子（用于油、育苗）后剩余的芯部和表皮不进行分离而直接粉碎，从而分别获得90至120mesh范围的各红麻粉末。
(2)木材复合材料制造用组合物
制造例1
在常温下将9kg聚乙烯、0.1kg的3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基甲基丙烯酸酯（以下简称为‘TMPMA’）以及1kg包含从Doil Ecotech公司获得的木粉和上述1.(1)中获得的完台红麻粉末的生物质混合物进行混合，从而制造木材复合材料制造用组合物。
此时，通过将木粉与红麻粉末的重量比改变为100:0、90:10、70:30、50:50、40:60、30:70、10:90、0:100，制造了木材复合材料制造用组合物。
制造例2
除了使用长台红麻粉末代替完台红麻粉末之外，通过与制造例1相同的过程制造了木材复合材料制造用组合物。
比较制造例1
除了不使用红麻粉末而仅使用木粉之外，通过与制造例1相同的过程制造了木材复合材料制造用组合物。
比较制造例2
除了不使用木粉而仅使用完台红麻粉末之外，通过与制造例1相同的过程制造了木材复合材料制造用组合物。
比较制造例3
除了不使用木粉而仅使用长台红麻粉末之外，通过与制造例2相同的过程制造了木材复合材料制造用组合物。
2.木材复合材料的制造
(1)木材复合材料粒料的制造
利用混炼机（Brabender,Lab-station）在190℃的温度下，对上述1.(2)中获得的木材复合材料制造用组合物进行连续挤压，在此过程中冷却至40至80℃的温度，并切削成长度为2mm至6mm、直径为2mm至4mm的尺寸，从而挤压成型为长约5mm的圆柱形母粒料，然后利用电子束加速器（2.5MeV）照射10kGy剂量的电子束，获得木材复合材料。
将由此获得的木材复合材料混炼粒料示于图1的(a)中。
(2)木材复合材料薄膜样品的制造
利用配备有辊式叶片转子的间歇式熔融混合机（HAAKE PolyDrive Rheomix 600,Thermo Electron Corporation,Germany），对上述1.(2)中获得的木材复合材料制造用组合物进行熔融混合后，利用液压式热压成型机在185℃的温度、3000psi压力下进行4分钟的热压成型，制作成薄膜（片材）形态的样品，并利用电子束加速器（2.5MeV）照射10kGy剂量的电子束。
将由此获得的木材复合材料薄膜样品示于图1的(b)中。
3.木材复合材料的物性确认
(1)表面分析
1)木粉及红麻粉末的表面分析
利用扫描电子显微镜对木粉以及长台和完台红麻粉末的表面进行了观察，其结果如图2所示。在树木粉末（木粉）与红麻粉末的表面分析中，可以确认树木粉末具有光滑的表面，而红麻粉末的表面由于导管纹孔的破裂显示出粗糙的表面，由此证实，在与高分子进行熔融混合时，由于表面间结构的差异可以提高物理物性。
2)木材复合材料的表面分析
当木粉与红麻（长台）粉末的重量比为30:70时，利用扫描电子显微镜对利用制造例2、比较制造例1及3的木材复合材料制造用组合物获得的木材复合材料粒料表面进行确认，并将结果示于图4中。
如图4所示可以确认，当包含红麻粉末时，树脂等成分会进入多孔性结构内，从而提高粘合力及物性，因此当应用木粉及红麻的混合物时，物性可以相互互补，从而更加理想。
(2)物性评价
1)熔体指数
将气缸内孔（bore）的温度加热至210℃后，接着将材料放入气缸内，将施加负荷的活塞置于原位，5分钟后切下从孔口吐出的排出量，再过1分钟后切下，计算吐出速度（g/10min）。
2)拉伸强度
根据ASTM D638进行测试，利用UTM（Universal testing machine，万能试验机）评价材料最基本的机械物性（拉伸强度、伸长率、弹性模量）的试验。将哑铃型标准拉伸试样固定在两侧夹具上后，以恒定速度拉伸，测量S-S曲线和应力应变时获得的拉伸强度、伸长率、弹性模量值。
3)冲击强度
根据ASTM D256进行测试，Izod（悬臂梁）冲击试验是测量在试件上施加高速载荷时的抵抗力的试验。固定标准弯曲试样的一端，用锤子从有缺口的方向打击另一端使其破坏，测量此时的冲击值。
根据上述各个评价方式，分别确认了利用比较制造例1至3的木材复合材料制造用组合物制造的木材复合材料混炼粒料的熔体指数、拉伸强度及冲击强度，并将结果分别示于图3的(a)至图3的(c)中。结果确认，在红麻中，使用完台粉末的情况下，物性得到进一步提升。
另一方面，通过将木粉与红麻粉末的重量比改变为100:0、90:10、70:30、50:50、40:60、30:70、10:90、0:100，对利用制造例2的木粉及长台红麻粉末制造的2.(2)木材复合材料薄膜样品的拉伸强度，以未照射电子束的情况作为对照组进行了比较确认。将其结果示于下表1中。
[表1]
其结果可以确认，当照射电子束时时，拉伸强度显著上升，特别是当木粉:红麻的重量比为40:60至30:70时，拉伸强度优异。
4.环保红麻合成木材（WPC）试制品的制作及物性确认
(1)合成木材(WPC)的制造
如图5所示，通过混合、挤压及切割过程，制造了添加29.7重量%的聚乙烯、0.3重量%的3-(三甲氧基甲硅烷基)丙基甲基丙烯酸酯（以下简称为‘TMPMA’）、60重量%的木粉粉末、以及10重量%的长台红麻生物质粉末的环保合成木材（WPC）。对由此制造的合成木材照射总剂量为20kGy的电子束，并为了确认照射过电子束的红麻合成木材的质量符合性，进行了公认的试验检查。
此时，试验方法根据KS F 3230:2020实施，其结果如下表2所示。
[表2]包含红麻的合成木材（WPC）的质量符合性试验结果
如上表2中可以确认，根据本发明利用红麻制造的合成木材，其冲击强度、最大弯曲载荷、弯曲蠕变变形、抗冲击性（室温/低温）、抗翘曲性、螺钉保持力、抗滑性（C.S.R）、吸水率（重量变化）、冻融（最大弯曲载荷变化率）、线性热膨胀系数、阻燃性、比重等物理特性被确认适合作为合成木材，并且未检测出甲醛释放量以及砷、镉、铬、铅、汞等有害重金属，被确认在化学上也是安全的。
(2)合成木材(WPC)的物性确认
为了提高本发明中包含红麻的合成木材的物性，对合成木材照射电子束（20kGy）并分析其物理强度变化，将结果示于图6中。结果如图6中可以确认，通过照射电子束，红麻合成木材的最大弯曲载荷（N）从3,465增加到3,715，增加了约7%；冲击强度（KJ/m2）从3.3增加到3.5，增加了约6%，表明电子束照射能够提高合成木材的物理特性。
以上对本发明的实施例进行了详细说明，但本发明的权利范围并不限定于此，对于本技术领域的普通技术人员来说显而易见的是，在不脱离权利要求书所记载的本发明的技术思想的范围内，可以进行各种修改及变形。
文章选自国家发明专利，包含红麻的木材复合材料制造用组合物、利用其的木材复合材料及其制造方法，郑圣麟，柳在赫，金载勋等，申请号：202480075158.7，申请日：2024.10.11。
