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KR20110123240A - 이오노머 캡스톡을 이용한 목재-플라스틱 복합물 그리고 그 제조 방법 - Google Patents

이오노머 캡스톡을 이용한 목재-플라스틱 복합물 그리고 그 제조 방법 Download PDF

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KR20110123240A
KR20110123240A KR1020117016731A KR20117016731A KR20110123240A KR 20110123240 A KR20110123240 A KR 20110123240A KR 1020117016731 A KR1020117016731 A KR 1020117016731A KR 20117016731 A KR20117016731 A KR 20117016731A KR 20110123240 A KR20110123240 A KR 20110123240A
Authority
KR
South Korea
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capstock
polymer
extrusion
composite
ionomer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
KR1020117016731A
Other languages
English (en)
Inventor
제임스 피. 프리브린스키
더글라스 지. 맨카쉬
Original Assignee
파이버 콤포지트 엘엘씨.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 파이버 콤포지트 엘엘씨. filed Critical 파이버 콤포지트 엘엘씨.
Publication of KR20110123240A publication Critical patent/KR20110123240A/ko
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

본 발명에 따른 건축 재료로서 사용하도록 된 압출 복합물은 실질적으로 균질한 혼합물 내에 기본 중합체 및 천연 섬유를 갖는 코어 그리고 이오노머 캡스톡을 포함한다. 기본 중합체에 대한 이오노머의 부착성을 개선하기 위해, 이오노머는 코어와의 공압출 전에 유사한 또는 실질적으로 유사한 기본 중합체와 혼합될 수 있다. 추가로, 다양한 첨가제가 제품의 시각적 미감 그리고 특히 시간의 경과에 따른 건축 재료의 성능을 개선하기 위해 캡스톡 재료와 혼합될 수 있다.

Description

이오노머 캡스톡을 이용한 목재-플라스틱 복합물 그리고 그 제조 방법{WOOD-PLASTIC COMPOSITES UTILIZING IONOMER CAPSTOCKS AND METHODS OF MANUFACTURE}
관련 출원에 대한 교차-참조
본 출원은 그 개시 내용이 온전히 여기에 참조로 합체되어 있는 2008년 12월 19일자로 출원된 미국 임시 출원 제61/139,205호에 대한 우선권 및 이익을 향유한다.
본 발명은 압출 목재-플라스틱 복합물을 제조하는 시스템 및 방법에 관한 것으로, 특히 이오노머 캡스톡을 이용한 압출 목재-플라스틱 복합물을 제조하는 시스템에 관한 것이다.
과거 25년 동안, 새로운 형태의 재료가 플라스틱 제품 시장 내로 진입되었다. 목재-플라스틱 복합물(WPC: wood-plastic composite), 섬유-플라스틱 복합물 또는 플라스틱 복합물(PC: plastic composite)로서 흔히 호칭되는 새로운 재료는 실외 데킹(outdoor decking) 및 레일링(railing), 사이딩(siding), 루핑(roofing) 및 다양한 다른 제품 등의 적용 분야에서 건축 제품 시장 내로 수용되었다. 목재-플라스틱 복합물을 위한 시장은 성장하였고, WPC는 이제 경제의 건축 제품 섹터에서 그리고 또한 자동차 분야에서 사용되고 있다.
목재-플라스틱 복합물은 목재 또는 다른 천연 섬유 그리고 열가소성 재료의 혼합 제품이다. 이 제품은 압출 또는 사출 성형 등의 전통적인 플라스틱 공정으로써 제조될 수 있다. 예컨대, 많은 건축 제품이 종래의 플라스틱 처리와 유사한 압출 처리를 사용하여 제조된다. 목재 및 플라스틱 재료는 압출 공정 전에 또는 그 중에 혼합된다. 목재-플라스틱 복합물은 종종 건축 제품 시장에서 목재와 경쟁한다. 기존의 WPC 재료는 대개 목재 또는 천연 섬유 그리고 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 폴리비닐 클로라이드(PVC)의 합성물이다. 그러나, 현재에 이용 가능한 WPC는 일부 결점을 겪는다. 예컨대, 복합물이 과도하게 높거나 과도하게 낮은 플라스틱 대 목재의 비율을 가지면, 완성된 제품이 요구된 시각적 외관 또는 구조적 성능 특성을 갖지 못할 수 있다. 이러한 제품은 시장에서 덜 바람직하다. 추가로, WPC는 제조에서 사용된 열가소성 재료 및 다른 첨가제의 높은 비용으로 인해 제조하기 비쌀 수 있다.
역설적으로, 많은 소비자들은 WPC가 목재와 유사하게 보일 것을 기대하고, 또한 WPC가 강력한 플라스틱 합성물로서 수행할 것을 기대한다. 성능을 증가시키기 위해, 제조업자는 종종 WPC 조성물(WPC formulation) 내로 UV 안정제(UV stabilizer), 산화 방지제(antioxidant), 살생물제(biocide), 색료(color), 내연제(fire retardant) 또는 다른 첨가제를 첨가한다. 그러나, 일부 첨가제가 단지 제품 상의 제한된 위치 상에서 현저한 이익을 제공하지만(예컨대, UV 안정제의 경우에, 그 이익은 단지 태양광에 노출되는 제품의 외부에 영향을 미침), 이들 첨가제는 제품의 제조 비용을 증가시킬 수 있다. 제품 내로 첨가되는 첨가제의 양을 감소시키기 위해, 캡스톡 처리가 종종 사용된다. 일반적으로, 캡스톡은 코어 압출 재료 위에 중합체의 얇은 층을 형성하기 위해 코어 재료와 공압출된다. 다양한 첨가제가 캡스톡 내로 첨가될 수 있고, 그에 의해 제품의 선형 피트당 첨가제의 총량을 감소시킨다. 그러나, 이들 캡스톡은 하부 WPC로부터의 박리를 겪을 수 있고, 균열 또는 파괴될 수 있고, 그에 의해 보기 흉한 외관, 손상된 성능 및 소비자 불만족을 유발한다.
일부 캡스톡으로써, 부착성을 개선하기 위해, 개별 타이 층(tie layer)이 전형적으로 코어 재료와 캡스톡 사이에 위치되지만, 이러한 타이 층은 다수개의 문제점을 제기할 수 있다. 예컨대, 타이 층에 의해 형성된 결합은 시간의 경과에 따라 캡스톡 및 코어 재료의 한쪽 또는 양쪽 모두로부터 분리될 수 있고, 그에 의해 제품 파괴로 이어진다. 이것은 캡스톡 및 코어 재료가 결합의 파괴를 유발할 수 있는 재료 성질 면에서의 차이로 인해 상이한 속도로 팽창 및 수축될 수 있기 때문에 일어날 수 있다. 또한, 설치된 환경 조건과 관련된 물, 얼음 또는 다른 위험물이 여전히 예컨대 개별 캡스톡 섹션의 모서리에서 간극을 통해 캡스톡 층 내로 침투될 수 있다. 추가로, 타이 층이 완성된 캡스톡 및 코어 재료에 적용되어야 하므로, 개별 타이 층을 이용한 캡스톡 처리 제품의 제조 비용이 높기 쉽다.
하나의 태양에서, 본 발명은, 건축 재료로서 사용하도록 구성된 압출 복합물에 있어서, 실질적으로 균질한 혼합물 내에 기본 중합체 및 천연 섬유를 갖는 코어와; 이오노머를 갖는 캡스톡을 포함하는 압출 복합물에 관한 것이다. 하나의 실시예에서, 기본 중합체는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, HDPE, MDPE, LDPE, LLDPE 및 이들의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택된다. 또 다른 실시예에서, 천연 섬유는 목재 칩(wood chip), 목재 가루(wood flour), 목재 플레이크(wood flake), 톱밥(sawdust), 아마(flax), 황마(jute), 대마(hemp), 양마(kenaf), 왕겨(rice hull), 마닐라삼(abaca) 및 이들의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택된다. 또 다른 실시예에서, 캡스톡은 캡스톡 중합체를 추가로 포함하고, 이오노머 및 캡스톡 중합체는 실질적으로 균질한 혼합물이다. 또 다른 실시예에서, 기본 중합체는 제1 중합체를 포함하고, 캡스톡 중합체는 제1 중합체를 포함하고, 제1 중합체는 HDPE일 수 있다.
위의 태양의 또 다른 실시예에서, 캡스톡은 첨가제를 추가로 포함한다. 하나의 실시예에서, 첨가제는 색료, UV 안정제, 산화 방지제, 살생물제 및 내연제 중 적어도 1개를 포함한다. 또 다른 실시예에서, 색료는 복합 색료(variegated colorant)이다. 또 다른 실시예에서, 코어는 약 1 중량% 내지 약 100 중량%의 기본 중합체를 포함한다. 또 다른 실시예에서, 코어는 약 46 중량%의 기본 중합체를 포함한다.
위의 태양의 또 다른 실시예에서, 캡스톡은 약 1 중량% 내지 약 100 중량%의 이오노머; 약 20 중량% 내지 약 80 중량%의 이오노머; 또는 약 27.5 중량%의 이오노머를 포함한다. 또 다른 실시예에서, 캡스톡은 약 0 중량% 내지 약 99 중량%의 캡스톡 중합체; 약 20 중량% 내지 약 80 중량%의 캡스톡 중합체; 또는 약 72.5 중량%의 캡스톡 중합체를 포함한다. 또 다른 실시예에서, 캡스톡은 약 0.030 ㎝(0.012 인치) 내지 약 0.102 ㎝(0.040 인치) 또는 약 0.038 ㎝(0.015 인치) 내지 약 0.051 ㎝(0.020 인치)의 두께를 갖는다. 또 다른 실시예에서, 캡스톡은 공압출을 통해 코어의 적어도 1개의 측면에 직접적으로 결합된다.
또 다른 태양에서, 본 발명은, 건축 재료로서 사용하도록 된 압출 복합물을 제조하는 방법에 있어서, 기본 중합체를 제공하는 단계와; 천연 섬유를 제공하는 단계와; 실질적으로 균질한 용융 혼합물을 포함하는 기본 혼합물을 생성하기 위해 기본 중합체 및 천연 섬유를 혼합 및 가열하는 단계와; 이오노머를 제공하는 단계와; 압출 프로파일(extruded profile)을 형성하기 위해 다이를 통해 기본 혼합물의 적어도 일부 상으로 이오노머를 공압출하는 단계를 포함하는 방법에 관한 것이다. 하나의 실시예에서, 이 방법은, 캡스톡 중합체를 제공하는 단계와; 실질적으로 균질한 용융 혼합물을 갖는 캡스톡 혼합물을 생성하기 위해 이오노머 및 캡스톡 중합체를 혼합 및 가열하는 단계를 추가로 포함한다. 또 다른 실시예에서, 기본 중합체는 제1 중합체를 포함하고, 캡스톡 중합체는 제1 중합체를 포함하고, 제1 중합체는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, HDPE, MDPE, LDPE, LLDPE 및 이들의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택될 수 있다. 하나의 실시예에서, 제1 중합체는 HDPE이다. 또 다른 실시예에서, 이 방법은, 첨가제를 제공하는 단계와; 실질적으로 균질한 용융 혼합물을 갖는 캡스톡 혼합물을 생성하기 위해 이오노머, 캡스톡 중합체 및 첨가제를 혼합 및 가열하는 단계를 추가로 포함한다. 또 다른 실시예에서, 첨가제는 색료, UV 안정제, 산화 방지제, 살생물제 및 내연제 중 적어도 1개이다. 또 다른 실시예에서, 이 방법은, 압출 프로파일을 냉각하는 단계를 추가로 포함하고, 냉각하는 단계는 액체 내로 압출 프로파일을 통과시키는 단계를 포함할 수 있고, 액체는 물 및 냉각수 중 적어도 1개일 수 있다.
여기에서, 그렇지 않다고 언급되지 않으면, 특정한 적용 분야, 공정 또는 실시예를 설명할 때의 하나의 재료의 사용은 언급된 특정한 재료로 설명된 적용 분야, 공정 또는 실시예를 제한하지 않는다. 재료는 여기에서 설명된 개시 내용에 따라 상호 교환 가능하게 사용될 수 있다. 추가로, 그렇지 않다고 언급되지 않으면, 용어 WPC, PC, 섬유-플라스틱 복합물 및 그 관련 표현은 상호 교환 가능하게 사용된다.
본 발명의 다른 특징 및 장점 그리고 또한 본 발명 자체는 첨부 도면과 함께 읽혀질 때에 다양한 실시예의 다음의 상세한 설명으로부터 더 완전하게 이해될 것이다.
도1은 본 발명의 하나의 실시예에 따라 제조된 캡스톡 처리 섬유-플라스틱 복합 압출물의 사시도이다.
도2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 캡스톡 처리 섬유-플라스틱 복합 압출물을 형성하는 시스템의 사시도이다.
도3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 캡스톡 처리 섬유-플라스틱 복합 압출물을 형성하는 시스템의 개략 단면도이다.
도4 및 도4a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 캡스톡 처리 섬유-플라스틱 복합 압출물을 형성하는 공정 라인의 개략도이다.
도5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 캡스톡 처리 섬유-플라스틱 복합 압출물을 형성하는 시스템에서 사용되는 동방향-회전 트윈 스크류 압출기(co-rotating twin screw extruder)의 단부도이다.
도6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 캡스톡 처리 섬유-플라스틱 복합 압출물을 형성하는 시스템에서 사용되는 Y자-블록 어댑터 및 압출 다이 조립체의 사시도이다.
도7a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 캡스톡 처리 섬유-플라스틱 복합 압출물을 형성하는 시스템에서 사용되는 공압출 다이 조립체의 측단면도 및 정면도이다.
도7b는 도7a의 공압출 다이 조립체의 플레이트의 입구, 측면 섹션 및 출구 도면이다.
도7c는 도7a의 공압출 다이 조립체의 부분 확대 측단면도이다.
도8은 캡스톡 이오노머/중합체 조성물 대 처리 강도의 관계를 도시하고 있다.
도1은 본 발명에 따른 캡스톡 처리 압출 섬유-플라스틱 복합물(10)의 하나의 실시예를 도시하고 있다. 압출 목재-플라스틱 복합물(WPC)(10)은 일반적으로 1개 이상의 기본 중합체 및 천연 섬유를 포함하는 혼합물로부터 형성되는 치수적 복합 본체 또는 코어(12)를 포함한다. 기본 중합체는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, HDPE, MDPE, 폴리프로필렌, LDPE, LLDPE, PVC, 유사 재료 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 천연 섬유 또는 충전재 재료는 압출 코어(12)에 천연 목재 제품의 외관 및 질감을 제공하는 것을 돕는다. 목재 충전재 등의 천연 섬유의 형태는 목재 칩, 목재 가루, 목재 플레이크, 톱밥, 아마, 황마, 마닐라삼, 대마, 양마, 왕겨, 유사 재료 및 이들의 조합을 포함한다. 이러한 충전재의 사용은 코어(12)의 중량 및 비용을 감소시킬 수 있다. 추가로, 코어(12)는 색료, 윤활제(lubricant), 내연제, 방미제(mold inhibitor), 상용화제(compatiblizer), 결합제(coupling agent), 살생물제, UV 안정제, 산화 방지제, 다른 재료 및 이들의 조합 등의 첨가제를 포함할 수 있다.
코어(12)는 하나의 실시예에서 이오노머 및 캡스톡 중합체의 혼합물을 포함하는 캡스톡(14)에 의해 적어도 1개의 측면 상에 코팅된다. 하나의 실시예에서, HDPE 기본 중합체를 갖는 코어 위의 HDPE 및 이오노머의 캡스톡이 만족스러운 결과를 나타낸다. 기본 중합체의 하나의 목적은 이오노머와 동일한 중합체를 함유한 압출 WPC(10) 사이의 처리를 용이하게 하는 것이다. 폴리에틸렌 등의 중합체는 일부 조건 하에서 기후로 인해 급속하게 변화되므로, 이오노머의 함유가 또한 외부 기후 성능을 개선할 수 있다. 전형적으로, 이오노머는 단독으로 사용되면 하부 복합 코어(12)에 대해 제한된 부착력을 나타낸다. 이오노머는 코팅되지 않은 압출 WPC보다 개선된 표면 성질을 가능케 하는 보호 성분이다. 압출 WPC(10)의 표면 상의 이오노머 성분은 다수회의 통제 시험에서 나타난 것과 같이 내긁힘성(scratch resistance), 내퇴색성(color fade resistance) 및 내오염성(stain resistance)을 증가시킨다. 이오노머/중합체 캡스톡은 또한 극히 높은 온도 및 극히 낮은 온도에서 물로부터의 WPC(10)에 대한 손상을 감소시킨다. 따라서, WPC의 모든 측면 상에 캡스톡을 제공하는 것이 종종 바람직하다. 그러나, WPC는 그와 관련된 장점으로부터 이익을 취하기 위해 캡스톡에 의해 완전히 포위될 필요는 없다. 일부 실시예에서, 코어 프로파일의 모든 표면보다 적은 표면 상으로 예컨대 단지 가장 가혹한 환경 노출에 취약한 표면[예컨대, 상부 수평 표면 그리고 선택적으로 압출 데크판(extruded deckboard)의 수직 모서리] 상에 캡스톡을 공압출하는 것이 바람직할 수 있다.
위에서 언급된 것과 같이, 일부 실시예에서, 캡스톡 중합체는 코어(12)에서 이용된 기본 중합체와 실질적으로 동일하거나 완전히 동일하다. 예컨대, 캡스톡 중합체 및 기본 중합체의 양쪽 모두가 폴리에틸렌일 수 있다. 대신에, 폴리에틸렌 캡스톡 중합체가 폴리프로필렌 기본 중합체와 연계하여 사용될 수 있다. 폴리에틸렌 기본 중합체와 연계된 폴리프로필렌 캡스톡 중합체의 사용 그리고 또한 상이한 중합체의 다른 조합이 또한 고려될 수 있다. 이것은 코어(12)와 캡스톡(14) 사이의 부착성을 보증한다. 추가로, 캡스톡(14)은 코어(12)에 대해 위에서 나열된 것들 등의 천연 섬유 및 첨가제를 포함할 수 있다. 코어(12) 대신에 캡스톡(14) 내로 첨가제를 첨가함으로써, 압출 복합물의 선형 피트당 첨가제의 총량이 그 내에 직접 첨가된 천연 섬유 및 첨가제를 갖는 복합물에 비해 상당히 감소된다.
일부 실시예에서, 본 발명은 공압출 이오노머/중합체 캡스톡을 갖는 플라스틱 복합 압출물을 형성하는 시스템 및 방법을 포함한다. 도2 및 도3에 도시된 것과 같이, 압출 시스템(100)은 적어도 4개의 메인 스테이션 즉 (예컨대, 분말 및/또는 펠릿의 형태로 된) 기본 중합체 및 다른 첨가제를 분배하는 공급 스테이션 또는 1차 급송기(150); 기본 중합체를 수용하도록 배열되는 동방향-회전 트윈-스크류 압출기(102); 기본 중합체와 혼합하기 위해 압출기(102) 내로 추가의 재료(예컨대, 목재 또는 천연 섬유 등의 충전재 재료, 색료 등의 첨가제 등)를 분배하는 2차 측면-급송기(160); 그리고 소정 프로파일을 갖는 복합 압출물을 형성하는 압출 다이(140)를 포함한다. 아래에서 더 상세하게 설명될 도4 및 도4a는 2개의 공압출 스테이션(100) 그리고 완성된 캡스톡 처리 WPC를 제조하는 관련된 하류 구성 요소를 갖는 도2 및 도3의 압출 시스템을 도시하고 있다.
도2에 도시된 압출 시스템(100)에서, 압출기(102)는 압출 배럴(120) 그리고 한 쌍의 동방향-회전 압출 스크류(110, 112)를 포함한다. 압출 배럴(120)은 재료(예컨대, 기본 중합체, 충전재 재료, 첨가제 등)가 혼합, 가열 및 운반되는 내부 공동(122)(도5)을 형성한다. 압출 배럴(120)은 복수개의 개별 배럴 세그먼트(128)를 포함하는 조립체로서 형성된다. 배럴 세그먼트(128)는 직렬로 배열되고, (즉, 다양한 재료의 운반을 위한) 공급 스테이션(150)과 압출 다이(140) 사이의 유동 경로로서 역할을 하는 내부 공동(122)을 함께 형성한다. 압출 스크류(110, 112)의 각각은 내부 공동(122) 내에 밀봉되고 상류 급송 영역(130)으로부터 압출 다이(140)까지 연장되는 복수개의 개별 스크류 세그먼트(116)를 포함한다. 스크류 세그먼트(116)는 제거 가능, 교체 가능 및 상호 교환 가능하고, 스크류 플라이트(screw flight)는 압출 배럴(120)의 내부 공동(122)을 따라 재료가 압출기를 통해 처리되면서 요구된 급송, 운반, 반죽 및 혼합 순서를 성취하도록 배열될 수 있다.
압출 스크류(110, 112)는 병렬 관계로 배열되고, 서로에 대해 동방향-회전되도록 구성된다. 압출 스크류(110, 112)의 동방향-회전은 기본 중합체, 목재 섬유, 첨가제 등의 재료를 혼합하고, 압출 배럴(120)을 통해 이들 재료를 운반한다. 압출 배럴(120) 및 압출 스크류(110, 112)는 상업적으로 이용 가능한 부품으로 제조될 수 있다. 스크류가 서로에 대해 역방향 회전되는 유사한 형태의 트윈-스크류 압출기가 또한 이 공정에 대해 사용될 수 있다. 역방향 회전 배열에서, 공정은 혼합 및 분산이 덜 강력하다는 점에서 위의 동방향-회전 구성과 상이하다. 이와 같이, 압출 다이(140)를 통한 통과 전에 모든 성분의 혼합을 성취하기 위해 전단 혼합(shear mixing)과 대조적으로 열의 추가에 대한 더 큰 의존성이 부과된다.
도2 및 도3에 도시된 것과 같이, 압출 시스템(100)은 적어도 4개의 메인 스테이션 즉 공급 스테이션(150); 동방향-회전 트윈-스크류 압출기(102); 2차 측면-급송기(160); 및 압출 다이(140)를 포함한다. 공급 스테이션(150)은 압출기(102) 내의 금속 영역(130) 내로의 전형적으로 섬유, 분말 및/또는 펠릿의 형태로 된 고체 재료의 처리를 위한 단축 및/또는 이축 스크류(즉, 트윈-스크류) 중량-감소 중량 측정 급송기(loss-in-weight gravimetric feeder)를 포함할 수 있다. 약 23 ㎏/시간(50 파운드/시간) 내지 약 907 ㎏/시간(2000 파운드/시간)의 최대 급송 속도를 갖는 중량-감소 급송기 또는 급송기들이 전형적인 상업적-크기의 시스템에 대해 이용될 수 있다. 급송기(들)는 또한 공정이 초기에 시작될 때에 압출기 내로 직접적으로 재료를 전달한다.
재차, 도2 및 도3을 참조하면, 트윈 스크류 압출기(102)는 압출 배럴(120) 그리고 한 쌍의 동방향-회전 압출 스크류(110, 112)를 포함한다. 압출 배럴(120)은 실질적으로 연속의 배럴을 형성하는 개별 배럴 세그먼트(128)의 조립체이다. 이러한 배열은 개별 배럴 세그먼트(128)가 상이한 배럴 구성을 제공하도록 예컨대 상이한 급송(예컨대, 진입 포트), 진공 또는 주입 위치를 가능케 하도록 이동, 제거 및/또는 교환될 수 있다는 점에서 역방향 회전 압출기에 비해 우수한 유연성을 제공한다. 추가로, 세그먼트 배럴 구성은 압출기(102) 내로의 (예컨대, 도면 부호 132a, 132b로서 도시된) 다수개의 진입 포트를 선택할 유연성을 제공한다. 예컨대, 1개 초과의 진입 포트의 사용은 혼합 성분, 제품 성질 및 외관의 관점에서 더 복잡한 압출 제품을 성취하도록 채용될 수 있다. 각각의 배럴 세그먼트(128)는 조립될 때에 [즉, 급송 영역(130)으로부터 압출 다이(140)를 향해 연장되는] 압출 배럴(120)의 길이를 따라 실질적으로 연속의 내부 공동(122)을 형성하는 배럴 보어를 형성한다. 각각의 배럴 세그먼트(128)는 가열 카트리지 등의 전기 가열 요소 그리고 역류 액체 냉각을 위한 냉각 보어를 포함하고, 그에 의해 온도의 최적화 가능한 동적 조절 및 제어를 제공한다.
개별 배럴 세그먼트(128)는 (즉, 급송 영역을 위한 진입 포트를 갖는) 개방형 배럴, (탈기, 계량 공급 또는 주입 영역을 위한) 삽입체를 갖는 개방 배럴, 폐쇄 배럴 및/또는 조합 급송(예컨대, 섬유 또는 첨가제의 측면 급송) 및 배기를 위한 조합 배럴로부터 선택되고, 각각은 약 10 ㎝(4 인치) 내지 약 51 ㎝(20 인치)의 길이를 갖는다. 도3에 도시된 것과 같이, 압출 배럴(120)은 각각 1차 급송기(150) 및 2차 측면-급송기(들)(160)와 유체 연통되는 2개의 개방 배럴 세그먼트(128a, 128b)를 포함한다. 누출-방지 밀봉부가 인접 배럴 세그먼트(128) 사이의 계면에 형성된다. 인접 배럴 세그먼트(128)는 도2에 도시된 것과 같은 볼트 플랜지(bolted flange)(127) 또는 그 대신에 C자형-클램프 배럴 커넥터(C-clamp barrel connector)로써 연결될 수 있다.
도2를 참조하면, 동방향-회전 압출 스크류(110, 112)는 용융된 압출물 내에 첨가제 및 다른 재료를 분산 및 분포시킬 수 있는 그 능력의 관점에서 비교적 효율적인 형태의 압출기를 제공한다. 도시된 것과 같이, 압출 스크류(110, 112)의 각각은 압출 스크류(110, 112)의 각각이 샤프트(117) 상으로 끼워지는 일련의 개별 요소 또는 플라이트[즉, 스크류 세그먼트(116)]를 포함하는 세그먼트 스크류 배열을 포함한다. 치형부(teeth) 또는 스플라인(spline)(124)(도5)이 개별 세그먼트(116)가 샤프트(117)에 고정되게 한다. 적절한 스크류 세그먼트가 미국 오리건주 레바논의 엔텍 매뉴팩춰링, 인크.(ENTEK Manufacturing, Inc.)로부터 상업적으로 이용 가능하다. 개별 스크류 세그먼트(116)의 각각은 제거 가능 및 교체 가능하고, 대조적인 스크류 프로파일을 갖도록 선택될 수 있고, 그에 의해 특정한 적용 분야 및/또는 공정 요건에 따라 조정될 수 있는 유연한 스크류 프로파일 배열을 가능케 한다.
다양한 형태의 스크류 세그먼트 프로파일들 중에서, 개별 세그먼트는 운반 요소, 혼합 요소, 반죽 요소 및/또는 특수 요소로부터 선택될 수 있다. 혼합 및 반죽 요소는 다양한 길이, 피치 및 피치 방향으로 설계된다. 반죽 블록은 서로로부터 동일한 거리로 이격되는 동일 또는 가변 폭을 갖는 여러 개의 보조-세그먼트를 사용하여 구성된다. 반죽, 혼합, 운반 및 다른 세그먼트의 순서는 전단 작용, 용융의 정도 및 에너지 추가를 제어하도록 배열될 수 있다. 추가로, 이러한 혼합 공정은 기본 중합체 및 다른 첨가제의 균질한 용융 및 통제된 분산-분포를 제공한다. 세그먼트 스크류(110, 112)는 스크류 프로파일의 변형 예컨대 압출 제품의 처리 파라미터, 가변적인 물리적 성질 및/또는 표면 외관의 변형을 가능케 한다. 일반적으로, 스크류 세그먼트의 전체 직경은 일정하게 유지되지만, 플라이트의 형상(예컨대, 플라이트들 사이의 피치 및 거리)은 변동될 수 있다.
스크류 세그먼트(116)는 압출기(102)의 대략 제1 절반부가 (즉, 기본 중합체 및 임의의 첨가제의 분산 혼합을 위한) 비교적 높은 전단 및 반죽 작용을 제공하고 압출기(102)의 대략 제2 절반부가 (즉, 복합 재료 및 색료 또는 다른 첨가제의 분포 혼합을 위한) 비교적 낮은 전단 작용을 제공하도록 배열될 수 있다. 이러한 배열은 복합 재료의 중합체 부분을 형성하는 1개 이상의 중합체 및 첨가제의 과도한 혼합(overmixing)을 억제하는 데 사용될 수 있다.
도3과 도4 및 도4a는 제조 장비의 예시 실시예를 도시하고 있다. 각각의 압출 스크류(110, 112)는 52개의 개별 스크류 세그먼트(116)를 포함하고, 각각은 약 60 ㎜ 내지 약 120 ㎜의 길이를 갖는다. 이러한 특정한 구성은 12개의 처리 영역(Z1-Z12)을 형성하고, 각각의 영역은 1개 이상의 개별 스크류 세그먼트에 의해 형성되는 스크류 프로파일 면에서의 변화를 나타낸다(예컨대, 도3, 도4, 도4a 및 표 1). 이러한 실시예에서, 스크류 세그먼트(116)는 처음 5개의 영역(Z1-Z5)이 (즉, 비교적 높은 반죽 및 전단 작용을 갖는) 분산 혼합을 위해 구성되는 제1 혼합 영역(170)을 형성하고 마지막 7개의 영역(Z6-Z12)이 (즉, 비교적 낮은 전단 작용을 갖는) 분포 혼합을 위해 구성되는 제2 혼합 영역(172)을 형성하도록 배열된다. 분산 혼합에서, 입자들 사이의 응집 저항(cohesive resistance)이 더 미세한 수준의 분산을 성취하도록 극복될 수 있고; 분산 혼합은 집중 혼합(intensive mixing)으로서 또한 호칭된다. 바꿔 말하면, 분산 혼합은 혼합물 내에서의 개별 입자의 혼합 및 분해를 포함한다. 분배 혼합의 목적은 응집 저항이 작용하지 않는 상태에서 성분의 공간적 분포를 개선하는 것이고; 이것은 또한 단순 또는 범위 혼합(simple or extensive mixing)으로서 호칭된다. 분포 혼합은 입자의 크기 및/또는 형상에 실질적으로 영향을 미치지 않는 상태에서(즉, 입자의 분해가 없는 상태에서) 혼합물 내로의 개별 입자의 분할 및 퍼짐을 가능케 한다.
도4 및 도4a는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 캡스톡 처리 WPC를 형성하는 공정 라인(250)의 개략도이다. 압출기(102) 그리고 또한 한 쌍의 캡스톡 압출기(300a, 300b) 그리고 도2 및 도3에 도시된 프로파일 압출 시스템(100)의 하류의 다양한 구성 요소가 도시되어 있다. 각각의 캡스톡 압출기 시스템(300)은 각각의 압출 호퍼(306)로 요구량의 성분을 전달하는 캡스톡 급송기(302) 및 복합 색료 급송기(304)를 포함한다. 캡스톡 급송기(302)는 특정한 적용 분야에 대해 요망 또는 요구되는 임의의 비율로 된 이오노머 및 기본 캡스톡의 혼합물로 충전된다. 이러한 혼합물은 급송기(302)로 전달되어 사전-혼합될 수 있거나, 2개의 호퍼를 통해 급송기(302)로 유입될 수 있다. 추가의 첨가제가 1개 이상의 첨가제 급송기(308)를 통해 호퍼(306)로 유입될 수 있다. 첨가제는 색료, 살생물제, 내연제, UV 억제제 등을 포함할 수 있다.
각각의 공압출기 본체(310)는 도시된 실시예에서 4개의 영역(Z1-Z4)을 포함하고, 코어 압출 다이(140)의 출구에서 공압출 다이(312)에 연결된다. 공압출기(310)는 단축-스크류 또는 이축-스크류 구성 중 어느 한쪽일 수 있다. 캡스톡 압출기(300)와 관련된 공정 파라미터가 표 1에 제시되어 있다. 도시된 실시예에서, 압출기(102)와 달리, 압출기 본체(310), 스크류 및 배럴은 세그먼트형으로 형성되지 않는다. 추가로, 스크류 프로파일은 혼합 대신에 용융 및 운반을 위해 설계된다. 다른 실시예에서, 세그먼트형 배럴 또는 스크류를 사용한 상이한 형태의 압출기가 이용될 수 있다. 일부 실시예에서, 각각의 압출기 본체(310)로부터의 출력은 약 57 ㎏/시간(125 파운드/시간) 내지 약 79 ㎏/시간(175 파운드/시간)이다. 단축 캡스톡 압출기가 이용되면, 출력은 약 113 ㎏/시간(250 파운드/시간) 내지 약 181 ㎏/시간(400 파운드/시간)일 수 있다. 다른 출력이 특정한 공정 라인의 구성, 캡스톡 층의 표면적 및 두께 등에 따라 고려될 수 있다. 일반적으로, 공압출기 출력은 시스템(100)의 총 출력의 약 5%를 나타낸다. 압출 후에, 압출 캡스톡 처리 복합물은 필요시에 엠보서(embosser)(314)에 의해 장식될 수 있고, 냉각을 촉진하기 위해 물 및/또는 냉각수 등의 액체로 충전될 수 있는 1개 이상의 냉각 탱크(316) 내로 통과된다. 선택 사항인 진공 형태 또는 다른 형태의 사이징 다이(sizing die)가 복합물에 대한 치수 요건을 유지하도록 냉각 중에 사용될 수 있다. 견인기(puller)(318)가 제품이 냉각되면서 제품의 치수 일관성을 유지하기 위해 냉각 탱크(316) 및 사이징 다이를 통해 압출 복합물을 견인하는 데 사용된다. 1개 이상의 톱(saw)(320)이 최종 주위 냉각 스테이션(322) 및 패키징 스테이션(324) 전에 완성된 압출 복합물을 절단한다.
도4 및 도4a에 도시된 공정 라인(250)의 다른 실시예가 고려될 수 있다. 예컨대, 단축 압출기(310)가 공압출 다이(312a, 312b)의 양쪽 모두로 용융된 캡스톡 재료를 급송하는 데 이용될 수 있다. 그러나, 도시된 공압출기 시스템은 상이한 조성의 캡스톡이 압출 WPC의 상이한 표면에 가해지게 하는 것 또는 캡스톡 재료의 신속한 전환이 동일한 배치(batch)의 코어 재료에 가해지게 하는 것이 특히 바람직할 수 있다. 이것은 예컨대 상이한 색상의 캡스톡 WPC의 제조를 가능케 한다.
표 1은 본 발명의 다양한 실시예에 채용된 압출기 처리 시스템에 대한 전형적인 영역 온도 및 다른 세부 사항을 제공하고 있다. 고온/저온 범위 내의 각각의 영역에 대한 온도가 제시되어 있다. 특히, 제시된 범위는 캡스톡 처리 및 캡스톡 미처리 WPC의 양쪽 모두를 제조하는 데 이용될 수 있다. 추가로, 제시된 범위는 또한 목재 또는 천연 섬유를 전혀 이용하지 않고 단지 첨가제 및 기본 중합체로 형성되는 복합물을 제조하는 데 이용될 수 있다. 표 1에 나타낸 범위에 따라 제조된 캡스톡 처리 및 캡스톡 미처리 WPC의 양쪽 모두의 예가 아래에서 설명될 것이다. 도시된 것들의 외부측의 온도 및 다른 공정 파라미터 범위가 또한 고려될 수 있다.
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메인 압출기에 대해, 일반적으로, 운반 및 급송 요소(예컨대, Z1, Z2, Z4, Z6, Z8, Z10 및 Z12)는 제1 진입 포트(132a)로부터 압출 다이(140)를 향해 압출 배럴(120)을 통해 재료를 변위시키는 역할을 한다. 반죽 블록(예컨대, Z3 및 Z6)은 (예컨대, 기본 재료의) 높은 전단 및 분산 작용을 제공한다. 혼합 요소(예컨대, Z7, Z9 및 Z11)는 비교적 높은 입자 분포(예컨대, 섬유 재료의 높은 분포)를 제공한다. 90˚ 미만의 플라이트 피치를 갖는 영역은 재료의 압축을 제공한다. 약 90˚의 플라이트 피치를 갖는 영역은 재료의 운반 작용에 거의 도움을 제공하지 않으면서 재료의 마찰 가열을 제공한다. 90˚ 초과의 플라이트 피치를 갖는 영역은 비교적 높은 운반 작용을 제공한다.
도3-도5 그리고 표 1을 참조하면, 영역 Z0은 주위 온도이다. 영역 Z1 및 Z2는 압출기(102)의 스로트(throat)로부터 재료를 이동시키고 재료가 영역 Z3 내로 유입되기 전에 재료를 가열하도록 구성된다. 더 구체적으로, 제1 처리 영역 Z1은 주위 온도에서의 진입 지점 즉 메인 진입 포트(132a)로부터 제2 처리 영역 Z2를 향해 저온 재료 예컨대 펠릿화된 기본 중합체를 이동시키도록 구성된다. 제2 처리 영역 Z2는 재료가 제3 처리 영역 Z3의 방향으로 전방으로 이동되면서 재료 상의 압력을 증가시키도록 구성된다. 제2 처리 영역 Z2를 구성하는 처음 8개 내지 24개의 세그먼트는 약 90˚의 플라이트 피치를 갖는다. 이러한 부분에서, 운반 작용이 주로 제1 처리 영역 Z1로부터의 추가 재료의 유입을 통해 성취되고, 그에 의해 제2 처리 영역 Z2 내에서의 압력의 축적을 발생시키고, 그 다음에 제2 처리 영역 Z2를 통해 재료를 압박한다.
처리 영역 Z3-Z5는 높은 전단 작용 섹션을 형성한다. 이러한 섹션에서, 기본 재료는 용융된 복합 혼합물로 철저하게 분산된다. 영역 Z6은 분포 혼합 영역(172)으로의 전이부를 표시한다. 이것은 (충전재로서의) 목재 또는 다른 천연 섬유 그리고 일부 첨가제가 용융된 복합 혼합물에 첨가되는 영역이다. 이러한 영역에서의 120˚의 더 큰 플라이트 피치는 영역 Z6을 따른 또는 그 주위에서 증가된 운반 작용을 제공하고, 즉, 이러한 영역은 신속하게 그를 따라 재료를 이동시키고, 그에 의해 재료의 냉각을 억제한다. 영역 Z7-Z9는 용융된 복합 혼합물과 섬유 충전재 재료의 높은 분포 혼합을 제공하도록 구성된다. 제10 처리 영역 Z10은 6개 내지 12개의 개별 스크류 세그먼트를 포함한다. 이들 세그먼트는 비교적 높은 압축 작용을 갖는 제1 섹션 Z10a 그리고 재료가 팽창되게 하고 그에 의해 습기가 증발되어 압출 배럴(120)로부터 배기될 수 있는 외부 표면으로 상승되게 비교적 낮은 운반 작용을 갖는 후속의 섹션 Z10b를 형성한다. 그 다음에, 비교적 높은 압축 작용을 갖는 제2 영역 Z10c가 후속된다.
제11 처리 영역 Z11은 비교적 높은 플라이트 피치를 갖는 혼합 영역이고, 이것은 증가된 운반 작용 및 미세한 혼합 작용을 제공한다. 제12 처리 영역 Z12는 비교적 높은 운반 작용을 하는 제1 섹션(즉, 이러한 영역은 다이 내로 진입되기 전에 냉각을 억제하기 위해 비교적 높은 유동/급송 속도로 재료를 이동시킴)으로부터 비교적 높은 압축 작용을 하는 제2 섹션으로 전이되고, 이것은 압출 다이(140)를 통해 재료를 압박하는 압출기(102)의 말단 단부(126) 근처에서의 압력의 축적을 제공한다.
재차, 도2-도4 및 도4a를 참조하면, 기본 중합체와 혼합하기 위해 압출 배럴 내로 1개 이상의 추가의 재료(예컨대, 충전재 재료 또는 천연 섬유, 색료 및/또는 다른 첨가제)를 분배하는 1개 이상의 2차 측면-급송기(160)가 제공된다. 여기에서 설명된 것과 같이, 코어 재료 대신에 캡스톡 재료 내에 이들 첨가제를 제공하는 것은 압출 복합물의 선형 피트당 추가된 첨가제의 총량을 감소시키는 데 바람직할 수 있다. 일부 요건(예컨대, 특정한 제품 안전 규정을 충족시키기 위한 내연재 등의 첨가제의 첨가)을 충족시키기 위해 코어 재료 내에 첨가제를 포함하는 것이 바람직하거나 요구될 수 있다. 2차 측면-급송기(160)는 단축-스크류 또는 이축-스크류 구성을 사용하여 제2 측면 진입 포트(132b)를 통해 압출기(120) 내로 재료를 이동시킨다. 도3에 도시된 것과 같이, 2차 측면-급송기(160)는 목재 섬유를 분배하는 1개 이상의 중량-감소 중량 측정 급송기(166) 그리고 압출기 내로 다수개의 색료(또는 다른 첨가제)를 분배하는 체적 오거 급송기(volumetric auger feeder) 등의 다수개의 급송기 어레이(162)를 포함할 수 있다. 이와 같이, 2개, 3개, 4개 또는 그 이상의 첨가제가 압출 공정 중에 개별 호퍼(164)로부터 첨가될 수 있다.
2차 측면-급송기(160)는 충전재 재료 및 첨가제가 제2 (비교적 낮은 반죽 및 전단 작용을 하는) 혼합 영역(172) 내에서 기본 중합체와 혼합하기 위해 압출기(102) 내로 분배되도록 (기본 중합체가 유입되는) 1차 급송기(150) 및 제1 혼합 영역(170)의 하류의 위치에 배치될 수 있다. 공통 영역에서의 충전재 재료 및 첨가제의 유입은 특정한 장점을 제공할 수 있다. 예컨대, 섬유 및 첨가제에 대한 압출 스크류(110, 112)의 하류 전단 및 반죽 효과는 기본 재료에 대한 상류 효과보다 작고, 그에 의해 (즉, 기본 중합체 및 충전 재료를 포함한) 철저하게 혼합된 복합 재료를 제공한다.
도4 및 도4a와 도6에 도시된 것과 같이, 시스템은 압출기(102)의 말단 단부(126)에 배치되는 Y자-블록 어댑터(200)를 포함할 수 있다. Y자-블록 어댑터(200)는 위치 T1, T2, T3에 의해 대략적으로 형성되는 3개의 온도 영역으로 분할되는 2개의 어댑터 세그먼트(202, 204)를 포함한다. 가열은 가열 카트리지에 의해 수행된다. Y자-블록 어댑터(200)는 압출 배럴(120)의 내부 공동(122)으로부터의 유동을 2개의 개별 유동 경로(208, 209)로 분할하는 유동 채널(206)을 형성한다.
시스템(100)은 도6에 도시된 것과 같이 어댑터(200)의 말단 단부(210)에 배치되는 압출 다이(140)를 또한 포함한다. 압출 다이(140)는 [즉, 압출 채널(142a, 142b)의 형상에 대응하는] 소정 프로파일 또는 형상을 각각 갖는 한 쌍의 압출된 제품(즉, 압출물)을 동시에 형성하는 유동 채널(208, 209) 중 관련된 유동 채널에 각각 대응하는 한 쌍의 압출 채널(142a, 142b)을 형성할 수 있다. 압출 채널(142a, 142b)의 각각은 3개(또는 그 이상)까지의 개별 세그먼트 즉 채널(142a)에 대응하는 L1-L3 그리고 채널(142b)에 대응하는 R1-R3을 포함한다. 이들 개별 세그먼트 L1-L3, R1-R3은 기포의 유입, 낮은 유동 또는 높은 압력 영역의 생성 등을 방지하기 위해 압출 채널(142a, 142b)을 따라 원통형 유동 경로(208, 209)의 기하 형상을 매끄럽게 전이시킨다. L1-L3 및 R1-R3의 각각은 개별 온도 영역을 포함하고, 개별 히터를 사용하여 가열된다.
재차, 도3을 참조하면, 기본 혼합물(190)은 기본 중합체(하나의 실시예에서, 예컨대 새것인 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 재활용 HDPE 및/또는 재처리 HDPE를 포함하는 폴리에틸렌 혼합물) 그리고 일반적으로 분말 및/또는 펠릿 등의 고체 입자의 형태로 된 다른 첨가제[예컨대, 기본 색료(들), 내부 처리 윤활제, 내연제 등]를 포함한다. 하나의 실시예에서, 기본 혼합물(190)은 약 181 ㎏/시간(400 파운드/시간) 내지 약 907 ㎏/시간(2000 파운드/시간)의 총 급송 속도로 메인 압출기 호퍼(156)로부터의 압출기(102)의 공급 스테이션(150)으로부터 급송 영역(130) 내로 분배된다. 다른 적절한 기본 중합체는 역회전 트윈-스크류 압출기를 사용할 때에 폴리프로필렌, 중밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌 및 PVC를 포함한다. 다른 실시예에서, 재연마 중합체, 재처리 중합체, 재활용 중합체(예컨대, 카펫 폐기물)가 기본 중합체와 함께 또는 처녀 기본 중합체의 대체물로서 첨가될 수 있다. 기본 중합체(190)는 전기 가열 요소에 의해 가열되고, 약 181 ㎏/시간(400 파운드/시간) 내지 약 907 ㎏/시간(2000 파운드/시간)의 급송 속도로 압출 스크류(110, 112)로써 급송 영역(130)으로부터 압출 다이(140)를 향해 압출 배럴(120)을 통해 운반되면서 분산된다(즉, 중합체 입자 및 첨가제 입자가 혼합 및 분해된다).
위에서 언급된 것과 같이, 압출 스크류(110, 112)는 12개의 개별 처리 영역 Z1-Z12를 형성하고, 여기에서 처음 6개의 처리 영역 Z1-Z6은 (비교적 높은 반죽 및 전단 작용을 위한) 제1 혼합 영역(170)을 형성하고, 마지막 6개의 영역 Z7-Z12는 비교적 낮은 전단 및 혼합 작용을 하도록 구성되는 제2 혼합 영역(172)을 형성한다. 본 발명의 다양한 실시예에서 사용되는 고온 및 저온이 표 1에 제공되어 있지만, 제공된 것들보다 높은 온도 또는 낮은 온도가 고려될 수 있다. 표 1에 제공된 것과 같이, 기본 혼합물(190)은 이들 처리 영역 중 처음 4개(즉, Z1-Z4)를 따라 운반될 때에 약 30℃(주위 온도, 영역 Z0에서)의 온도로부터 약 240℃까지 가열되고, 제1 혼합 영역(170)으로부터 배출되기 전에 점차로 냉각되고, 그에 의해 완전히 혼합된 용융된 플라스틱 재료를 형성한다. 공정 중의 이러한 시점에서, 용융된 재료는 기본 중합체의 복합물 즉 고밀도 폴리에틸렌 및 첨가제이다.
충전재 재료(목재 또는 천연 섬유) 및 색료 등의 또 다른 재료가 요구된 물리적 성질 및 외관 효과를 성취하도록 첨가될 수 있다. 목재 또는 천연 섬유는 결과로서 발생된 WPC에 요구된 강성도(stiffness), 강성(rigidity), 외관 또는 상업적으로 성공적인 제품에 요구되는 다른 성질을 제공한다. 색상은 외관 효과를 위한 것이다.
재차, 도3과 도4 및 도4a를 참조하면, 예컨대 목재 섬유, 대마, 양마, 마닐라삼, 황마, 아마, 왕겨 등의 복수개의 천연 섬유(192) 그리고 1개 이상의 첨가제가 용융된 중합체 재료와 혼합하기 위해 1개 이상의 2차 측면-급송기(160)를 통해 압출기(102) 내로 계량 공급된다. 천연 섬유(192) 그리고 선택 사항인 첨가제(194)가 제6 처리 영역 Z6에 근접한 영역 내의 압출기(102) 내로 유입된다. 섬유(192) 및/또는 첨가제/색료(194)가 그 다음에 제2 (비교적 낮은 전단 작용을 하는) 혼합 영역(172)을 통해 운반될 때에 용융된 기본 재료(190)와 혼합된다. 용융된 복합물이 대략 제10 처리 영역 Z10을 따라 운반될 때에, 우선 약 737 ㎜-Hg(29 in-Hg)의 진공 하에서 압축된다. 그 다음에, 재료가 팽창하게 되고, 그에 의해 습기가 증발을 위해 외부 표면으로 상승되게 한다. 재료가 그 다음에 약 635 ㎜-Hg(25 in-Hg) 내지 약 737 ㎜-Hg(29 in-Hg)의 진공 하에서 재차 압축된다. 이러한 전이 영역 Z10은 재료가 압출 다이를 향해 운반될 때에 습기를 제거한다. 스크류 세그먼트(116)는 복합 재료와 색료(194)의 과도한 혼합을 억제하면서 복합 재료(190) 내에서의 섬유(192)의 높은 분포를 제공하기 위해 위에서 상세하게 설명된 것과 같이 선택된다. 이러한 실시예에서, 천연 섬유(192)는 약 181 ㎏/시간(400 파운드/시간) 이하 내지 약 907 ㎏/시간(2000 파운드/시간) 이상의 속도로 압출기(102) 내로 계량 공급된다. 압출기 내로 이러한 시점에서 유입될 수 있는 첨가제는 대개 양적인 면에서 훨씬 더 작고, 2 ㎏/시간(5 파운드/시간) 내지 약 23 ㎏/시간(50 파운드/시간)의 범위 내에 있다. 그 예외가 약 23 ㎏/시간(50 파운드/시간) 내지 약 136 ㎏/시간(300 파운드/시간)의 속도로 첨가될 수 있는 몰더 및/또는 커터 트림(molder and/or cutter trim) 그리고 약 23 ㎏/시간(50 파운드/시간) 내지 약 227 ㎏/시간(500 파운드/시간)의 속도로 첨가될 수 있는 재활용 카펫 폐기물이다. 재활용 카펫 폐기물은 그 개시 내용이 온전히 여기에 참조로 합체되어 있는 미국 특허 출원 공개 제2008/0128933호에 기재된 것과 같이 입자 형태로 되어 있을 수 있다.
메인 진입 포트 및 2차 포트(들)의 양쪽 모두를 위한 모든 급송기는 프로그래밍 가능한 논리 제어기(180)를 통해 제어된다. 추가로, 제어기(180)는 또한 공압출기(300) 및 관련 구성 요소 그리고 또한 하류 구성 요소[예컨대, 견인기(318), 톱(320) 등]을 제어한다. 첨가된 각각의 재료의 양은 최적 조성 제어를 위해 제어되고, 그에 의해 특정량으로의 특정한 재료의 사용이 압출된 복합 제품의 물리적 성질을 제어하게 한다.
복합 재료는 압출 다이(140)를 향해 제2 혼합 영역(172)을 따라 운반되면서 제1 혼합 영역(170)으로부터 배출될 때의 온도로부터 약 170℃ 내지 약 180℃의 온도까지 점차로 냉각된다. 이러한 냉각은 공정 온도에 의해 연소 또는 파괴되지 않으면서 섬유(192)가 용융된 복합 재료(190)와 혼합되게 한다. 재료는 영역 Z11로부터 영역 Z12로 운반되면서 압축되고, 그에 의해 다이를 통해 재료를 압박하기 위해 압력이 예컨대 압출기 출구에서 약 7 바 내지 약 30 바만큼 축적되게 하고 용융물 펌프 출구에서 10 바 내지 80 바까지 증가되게 한다. 하나의 실시예에서, 어댑터 및 용융물 펌프가 압출 시스템(100)의 말단 단부(126)에 위치된다. 용융물 펌프는 시스템(100) 내에서의 압출된 재료의 압력을 동등하게 만든다. 표 1은 또한 용융물 펌프에서의 재료의 온도 및 압력 범위를 나타내고 있다. 복합 재료가 그 다음에 약 165℃의 온도까지 가열되고 2개의 별개 유동으로 분리되는 (존재한다면) Y자-블록 어댑터 내로 급송되고, 이러한 2개의 별개 유동은 캡스톡과 공압출될 한 쌍의 압출된 복합 프로파일을 형성하기 위해 압출 다이(140)의 대응 압출 포트(142a, 142b)를 통해 압박된다. 공압출 다이(312)는 각각의 압출 다이(140)의 (도6에 도시된 것과 같은) 출구면(140a, 140b)에 위치되고, 아래에서 더 상세하게 설명될 것이다. 마찬가지로, 다이(들) 내의 내부 압력은 압출이 단축 다이 또는 이축 다이 배열 중 어느 배열에서 수행 중인 지에 의존한다.
도7a-도7c는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 공압출 다이(312)의 다양한 도면이다. 공압출 다이(312)는 개별 섹션 A-D를 갖는 적층된 4개의 판이다. 각각의 다이 섹션 내의 일부 구멍(400)이 개개의 섹션을 정렬하기 위해 볼트 또는 로케이터 핀(bolt 또는 locator pin)을 수용한다. 다이(312)의 각각의 섹션은 방향 F로 다이(312)를 통해 유동되는 압출된 코어 재료를 수용하도록 구성된 크기를 갖는 채널(402)을 형성한다. 2개의 공압출 다이가 사용된다. 섹션 A의 입구면은 각각의 압출 다이(140)의 출구면(140a, 140b)에 고정된다. 용융된 캡스톡 재료가 섹션 A 내의 입구(406)를 통해 다이(312)로 유입된다. 용융된 캡스톡 재료는 복수개의 채널(408)을 통해 유동된다. 각각의 채널(408)은 다이(312)의 인접 섹션 상의 정합 채널(408)에 대체로 대응한다. 예컨대, 섹션 B의 출구면 상의 채널 구성은 섹션 C의 입구면 상의 채널 구성에 실질적으로 대응한다. 궁극적으로, 용융된 캡스톡 재료는 섹션 B와 섹션 C 그리고 섹션 C와 섹션 D 사이의 계면에서의 위치(410)에서 압출된 코어 재료로 유입되고, 코어 압출물의 통과 외부 표면 상으로 계량 공급된다. 이들 위치(410)는 도7a에 도7c로서 지정된 원에 의해 지시된 것과 같이 도7c에 도시된 부분 확대도에 더 상세하게 도시되어 있다.
다수개의 잠재 캡스톡 조성물이 성능 특성을 결정하기 위해 준비 및 시험된다. 표 2 및 표 3은 본 발명에 따라 준비된 다수개의 조성물을 언급하고 있다. 조성물은 전체 조성물에 대한 각각의 성분의 중량%로서 제공된다. 특정한 샘플 조성물은 "ID#"에 의해 식별된다. 샘플 FCI 1000-FCI 1013 및 FCI 1008B는 이오노머 캡스톡을 생성하기 위해 3개의 산 공중합체 전구체 중 하나 그리고 아연 마스터배치(MB: masterbatch)를 이용한다. 모든 언급된 조성물과 사용된 마스터배치는 CRY ZNCON(로트 4501)이다. 이들 샘플 조성물 중 2개가 완성된 이오노머 즉 듀폰(DuPont)에 의해 제조된 샘플 FCI 1000 및 셜린 9910(Surlyn 9910)이다. 제품 6007 HDPE/0760-01로서 셰브런 필립스(Chevron Phillips)에 의해 제조된 고밀도 폴리에틸렌이 표 내에서 언급된 %로 일부 이오노머 샘플로 유입된다. 칼슘 황산염, 색료 및 정전기 방지 첨가제 등의 다른 첨가제가 또한 첨가된다. 일부 캡스톡 재료는 나중에 제거하기 어려운 먼지 흡인에 대한 친화성을 보이는 것으로 관찰되었다. 이것은 이오노머 내의 반응되지 않은 산의 존재에 기인할 수 있는 것으로 믿어진다. 칼슘 황산염(예컨대, 석고)이 먼지를 모방하여 반응성 산 위치에 결합되도록 조성물에 첨가될 수 있다. 정전기 방지 첨가제가 또한 캡스톡 재료 상의 임의의 전류 정전하를 감소시킴으로써 먼지 흡인을 감소시킬 수 있다.
다양한 샘플 조성물에 대한 시험 결과가 또한 표 2 및 표 3 내에 제공되어 있다. ASTM 표준 시험 즉 용융 지수 시험(Melt Index Test)(ASTM D-1238); 쇼어 D 경도 시험(Shore D Hardness Test)(ASTM D-2240); 가드너 충격 시험(Gardner Impact Test)(ASTM D-5420); 인장 강도 시험(Tensile Strength Test)(ASTM D-412); 연신율 시험(Elongation Test)(ASTM D-412); 및 굽힘 탄성 계수 시험(Flexural Modulus Test)(ASTM D-790)이 아래에서 언급된 결과를 얻도록 수행된다. 요컨대, 완성된 이오노머(즉, 셜린 9910 및 FCI 1000)를 이용한 샘플이 아마도 더 적은 첨가제의 존재로 인해 더 바람직한 결과를 발생시킨다.
Figure pct00002
Figure pct00003
표 4는 증가하는 HDPE %를 이용한 이오노머 캡스톡의 예시 조성물과 관련된 데이터를 제공하고 있다. (표 2 및 표 3에 대해 위에서 설명된 ASTM 표준 시험에 따른) 성능 데이터가 또한 제공된다. 성질 타겟 데이터 정보가 또한 제공된다. 성질 타겟은 완전한 이오노머화 반응(complete ionomerization reaction)을 표시하는 성질을 나타낸다. 하나의 현저한 트렌드는 조성물 내의 HDPE의 %가 증가됨에 따라 증가되는 부착 강도와 관련된다.
Figure pct00004
표 5는 본 발명에 따른 캡스톡 처리 복합 조성물에서 이용될 수 있는 다양한 성분의 범위를 제공한다. 표 5 그리고 본 명세서 내의 모든 표 내에 제공된 범위는 근사치이고; 수용 가능한 범위는 실제로 열거된 것들보다 낮거나 높을 수 있다. 표 2, 표 3 및 표 4 내에 제공된 이오노머 조성물 중 임의의 것이 본 명세서에서 개시된 캡스톡 처리 목재-플라스틱 복합물 또는 단독 플라스틱 코어에서 이용될 수 있다. 구체적으로, 메인 급송부를 통해 유입되는 재료는 (기본 중합체로서의) HDPE 펠릿, 윤활제 및 색료를 포함할 수 있다. 기본 중합체에서 사용된 HDPE 펠릿의 적어도 일부를 대체하기 위한 (분쇄 또는 플레이트 형태로의) 재연마, 재생 및/또는 재활용 중합체 등의 다른 성분이 또한 메인 급송부를 통해 유입될 수 있다. 재연마 재료는 산업적 사용-후의(post-industrial) 또는 소비적 사용-후의(post-consumer) 폴리에틸렌 재료 또는 이들 2개의 조합이다. 재생은 압출된 제품의 제조에서 발생되는 재처리된 압출 재료이다. 재활용 중합체는 재활용 카펫 폐기물, 플라스틱 백, 병 등일 수 있다. 메인 급송부로부터 하류에 위치된 측면 급송부가 필요에 따라 목재 충전재 및 다른 첨가제를 유입하는 데 이용될 수 있다.
Figure pct00005
놀랍게도, 표준 코어 목재-플라스틱 복합물의 조성을 변경할 필요 없이 여기에서 설명된 것과 같은 이오노머 캡스톡이 WPC와 공압출되어 향상된 성능 및 외관 특성을 갖는 압출 제품을 제조할 수 있고 동일한 스크류 프로파일 및 영역 파라미터를 사용하여 압출기 내에서 처리될 수 있다는 것이 밝혀졌다. 추가로, 표 5의 성분 범위 그리고 표 1의 공정 범위에 따라 제조된 캡스톡 WPC의 특정 예가 표 6, 표 7 및 표 8 내에 제공된다.
표 5는 수용 가능한 캡스톡 처리 WPC를 제조하는 데 사용될 수 있는 개개의 성분의 범위를 제공한다. 특히, 이오노머 캡스톡은 약 1 중량% 내지 약 100 중량%의 이오노머를 포함할 수 있다. 다른 실시예의 이오노머 캡스톡은 약 20 중량% 내지 약 80 중량%의 이오노머, 약 50 중량% 내지 약 70 중량%의 이오노머 그리고 약 60 중량% 내지 약 68 중량%의 이오노머를 포함할 수 있다. (기본 중합체로서의) HDPE 펠릿은 캡스톡의 약 0 중량% 내지 약 99 중량%, 캡스톡의 약 20 중량% 내지 약 80 중량%, 캡스톡의 약 30 중량% 내지 약 60 중량% 그리고 캡스톡의 약 30 중량% 내지 약 50 중량%를 포함할 수 있다. 다른 실시예는 캡스톡의 약 32 중량% 내지 약 40 중량%의 HDPE 펠릿을 포함한다. 약 27.5 중량%의 이오노머 및 약 72.5 중량%의 HDPE를 이용한 하나의 실시예의 캡스톡 조성물이 특히 바람직한 상업적 성질을 보인다. 이러한 마지막 조성물에서, 부착성이 매우 높고, 한편 내긁힘성 그리고 손상을 견디는 능력이 심각하게 영향을 받지 않는다.
나아가, 상이한 형태의 윤활제가 처리에서 동일하게 양호하게 수행된다. 예컨대, "원-팩형(one-pack)" 또는 조합형 특수 윤활제[예컨대, 스트럭톨 801(Struktol 801)] 그리고 또한 더 일반적인 개개의 윤활제 패키지(예컨대, 아연 스테아레이트, EBS 왁스 등)가 사용되는 경우에, 본 발명이 조성에 대한 윤활제 접근과 무관하게 처리된다. 표 5 내에 제공된 성분의 범위 내에서, 일부 조성물이 상업적 목적을 위해 특히 바람직한 것으로 입증되었다. 하나의 이러한 실시예의 코어 재료가 약 47.5%의 중합체, 약 5%의 윤활제, 약 1%의 색료 그리고 약 46.5%의 목재 충전재이다. 이러한 실시예를 위한 캡스톡 재료는 약 61.5%의 이오노머, 약 34.6%의 HDPE 펠릿 그리고 약 3.9%의 색료이다.
조성물 내에 사용된 캡스톡 중합체의 높은 %가 수용 가능한 내후성, 증가된 부착성을 발생시키는 것으로 또한 결정되었다. 도8은 조성물 내에서의 HDPE의 %와 부착 강도 사이의 이러한 관계를 도시하고 있다. 특히, 부착성은 HDPE가 증가되면서 꾸준하게 증가되지만, 50%를 초과한 HDPE의 양을 갖는 캡스톡 조성물은 부착성 면에서 존재한다고 하더라도 개선을 거의 나타내지 않는다.
공압출기 다이 배열을 벗어난 하류에서의 기계적 작업은 공압출 캡스톡 처리 복합물이 캡스톡 미처리 목재-플라스틱 복합물에 비해 최종 제품의 처리에 대해 최소 영향을 미친다는 점에서 조성 및 처리 조건과 동일한 패턴을 따른다. 압출 제품은 종래의 이동식 톱 또는 다른 장비를 사용하여 절단될 수 있다. 마찬가지로, 압출 보드는 표준 장비를 사용하여 몰딩 및/또는 엠보싱될 수 있다. 몰딩의 경우에, 블레이드 커터(blade cutter)가 홈형 또는 샌드형 외관(grooved or sanded)으로 표면 외관을 변화시키는 데 사용될 수 있다. 이들 조성물은 또한 고온 표면 엠보싱될 수 있다. 엠보싱 롤의 표면을 가열하기 위한 내부 고온 오일 시스템 또는 롤 표면 양쪽 모두를 가열하기 위한 적외선 가열 시스템 중 어느 한쪽을 사용하는 엠보싱 롤이 보드를 엠보싱하거나, 주위 온도 롤 표면이 고온 공압출 표면 상에 가압될 수 있다.
공압출 복합 조성물이 표준 캡스톡 미처리 복합물과 동일한 굽힘 강도 및 강성도를 발생시킨다. 압출 및 냉각 시에, 완성된 복합 재료가 수용 가능한 성능 및 기하 형상을 보증하도록 시험 및 검사될 수 있다. 시각적 외관, 치수적 제어, 물리적 성질, 물 흡수성 등을 포함한 다수개의 파라미터가 평가될 수 있다.
시각적으로, 복합물은 내부적으로 재료 내의 모서리 또는 간극을 따라 크랙에 대해 검사된다(예컨대, 복합물에는 재료의 일관된 분포, 캡스톡의 처리 등을 확인하도록 절단, 천공 등의 처리가 가해질 수 있다). 치수적 제어 검사는 정적 상태일 때 그리고 하중이 가해질 때의 양쪽 모두에서 복합물이 뒤틀림(warping), 굽힘(bending) 및 비틀림(twisting)에 충분히 저항하는 지를 결정한다. 샘플은 응력, 변위, 탄성 계수 및 하중 등의 특정한 물리적 성질을 결정하기 위해 예컨대 ASTM D-790 하에서 시험될 수 있다.
예
표 6은 본 발명에 따라 제조된 3개의 이오노머 캡스톡 처리 WPC와 관련된 데이터를 제공한다. 코어 재료는 HDPE 펠릿, 재처리 폴리에틸렌, 재연마(재활용 폴리에틸렌), Struktol 801 및 색료를 포함한다. 단풍나무(maple) 목재 가루가 중합체 혼합물에 첨가되고, 그 다음에 캡스톡으로써 공압출된다. 3개의 샘플 9318A, 9318B 및 9318C의 각각에 대한 코어 조성은 동일하다. 각각의 샘플은 상이한 캡스톡을 포함한다. 모든 3개의 샘플은 37%의 HDPE 그리고 듀폰에 의해 제조된 63%의 셜린 9910의 기본 캡스톡 재료를 이용한다. 듀폰 푸사본드 A 및 B(DuPont Fusabond A 및 B)가 부착 촉진제로서 각각 샘플 9318B 및 9318C에 첨가되었다. 흥미롭게도, 샘플 9318A의 부착성 수치는 부착 촉진제를 포함하는 다른 샘플의 부착성 수치보다 높았다. 이것은 캡스톡 재료 내에서의 HDPE 함량에 의해 형성된 결합이 첨가제에 의해 형성된 결합보다 강력하기 때문일 것이다. 추가의 시험 결과가 표 6 내에 제공되고, ASTM D-198에 따라 수행되었다.
캡스톡 처리 WPC 샘플을 24시간 동안 끓는 물에 적용하는 단계 그리고 외관 면에서 임의의 변화를 평가하는 단계를 포함하는 고온수 노출 시험(Hot Water Exposure Test)이 샘플에 적용되었다. 추가로, 캡스톡 처리 WPC 샘플을 3시간 동안 주위 온도에서 물 내로 침지시키는 단계를 포함하는 흡수/냉동/해동 시험(Soak/Freeze/Thaw Test)이 샘플에 적용되었다. 그 후에, 샘플은 3시간 동안 냉동되었고, 그 다음에 최대 12시간 동안 주위에서 해동되게 한다. 이러한 시험에서, 주위 온도는 약 20℃(68℉) 내지 약 26℃(78℉)이다. 캡스톡 처리 샘플은 특히 캡스톡 미처리 WPC에 비해 매우 낮은 물 흡수 성질을 나타낸다. 예컨대, 캡스톡 처리 WPC는 1일 고온수 노출 시험 후에 상당히 낮은 물 손상을 나타낸다. 캡스톡 처리 WPC와 달리, 캡스톡 미처리 WPC의 단부 및 모서리가 열화되고, 마모되고, 습기를 흡수한다. 흡수/냉동/해동 시험의 시각적 결과가 유사한 차이를 나타내고, 여기에서 캡스톡 미처리 WPC는 상당한 크래킹, 커핑(cupping) 및 열화를 경험한다. 일부 크래킹이 동일한 흡수/냉동/해동 시험 후에 캡스톡 처리 WPC 내에서 보이지만, 상당히 감소된다. 캡스톡 미처리 WPC가 모든 방향으로 자유롭게 팽창될 수 있으므로 캡스톡 WPC보다 양호하게 그 형상을 유지할 수 있을 것으로 예측되었다. 따라서, 캡스톡 처리 WPC가 시험 절차를 더 양호하게 견딜 수 있다는 것은 놀랍다.
곰팡이 및 흰곰팡이 저항성(mold 및 mildew resistance)이 복합 코어의 표면 상의 캡스톡 내로 첨가되기만 하면 되는 살생물제의 사용을 통해 캡스톡 미처리 WPC에 비해 개선된다. 추가로, 자외선 및 산소 안정제(ultra-violet and oxygen stabilizer)가 캡스톡 합성물의 색소 형성(pigmentation)을 보호하는 데 사용될 수 있으며, 캡스톡 WPC의 개선된 에이징(aging) 특성을 허용한다.
Figure pct00006
표 7 및 표 8은 본 발명에 따라 제조된 6개의 이오노머 캡스톡 처리 WPC를 나타낸다. 표6에 대해 위에서 설명된 성분에 추가하여, 여러 개의 샘플이 추가의 성분을 포함한다. 부착 촉진제로서의 듀폰 푸사본드 재료 대신에, 표 7 및 표 8에 제공된 예는 듀폰 누크렐(DuPont Nucrel) 또는 듀폰 알발로이(DuPont Alvaloy)(에틸렌 비닐 알코올)를 사용한다. 추가로, 스트럭톨 이오노머를 사용하는 2개의 예가 또한 제시되어 있다. 특히, 스트럭톨 이오노머(Struktol ionomer)를 포함하는 2개의 조성물은 캡스톡 및 코어 재료의 분리가 일어나기 전에 캡스톡 재료가 파열 및 파괴되기 시작할 정도의 높은 부착성을 나타낸다.
Figure pct00007
Figure pct00008

Claims (31)

  1. 건축 재료로서 사용하도록 된 압출 복합물에 있어서,
    실질적으로 균질한 혼합물 내에 기본 중합체 및 천연 섬유를 포함하는 코어와;
    이오노머를 포함하는 캡스톡
    을 포함하는 압출 복합물.
  2. 제1항에 있어서, 기본 중합체는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, HDPE, MDPE, LDPE, LLDPE 및 이들의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 압출 복합물.
  3. 제1항에 있어서, 천연 섬유는 목재 칩, 목재 가루, 목재 플레이크, 톱밥, 아마, 황마, 대마, 양마, 왕겨, 마닐라삼 및 이들의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 압출 복합물.
  4. 제1항에 있어서, 캡스톡은 캡스톡 중합체를 추가로 포함하고, 이오노머 및 캡스톡 중합체는 실질적으로 균질한 혼합물을 포함하는, 압출 복합물.
  5. 제4항에 있어서, 기본 중합체는 제1 중합체를 포함하고, 캡스톡 중합체는 제1 중합체를 포함하는, 압출 복합물.
  6. 제5항에 있어서, 제1 중합체는 HDPE인 압출 복합물.
  7. 제4항에 있어서, 캡스톡은 첨가제를 추가로 포함하는 압출 복합물.
  8. 제7항에 있어서, 첨가제는 색료, UV 안정제, 산화 방지제, 살생물제 및 내연제 중 적어도 1개를 포함하는 압출 복합물.
  9. 제8항에 있어서, 색료는 복합 색료를 포함하는 압출 복합물.
  10. 제1항에 있어서, 코어는 약 1 중량% 내지 약 100 중량%의 기본 중합체를 포함하는 압출 복합물.
  11. 제10항에 있어서, 코어는 약 46 중량%의 기본 중합체를 포함하는 압출 복합물.
  12. 제4항에 있어서, 캡스톡은 약 1 중량% 내지 약 100 중량%의 이오노머를 포함하는 압출 복합물.
  13. 제4항에 있어서, 캡스톡은 약 20 중량% 내지 약 80 중량%의 이오노머를 포함하는 압출 복합물.
  14. 제4항에 있어서, 캡스톡은 약 27.5 중량%의 이오노머를 포함하는 압출 복합물.
  15. 제4항에 있어서, 캡스톡은 약 0 중량% 내지 약 99 중량%의 캡스톡 중합체를 포함하는 압출 복합물.
  16. 제4항에 있어서, 캡스톡은 약 20 중량% 내지 약 80 중량%의 캡스톡 중합체를 포함하는 압출 복합물.
  17. 제4항에 있어서, 캡스톡은 약 72.5 중량%의 캡스톡 중합체를 포함하는 압출 복합물.
  18. 제4항에 있어서, 캡스톡은 약 50 중량% 미만의 캡스톡 중합체를 포함하는 압출 복합물.
  19. 제4항에 있어서, 캡스톡은 약 0.030 ㎝(0.012 인치) 내지 약 0.102 ㎝(0.040 인치)의 두께를 포함하는 압출 복합물.
  20. 제19항에 있어서, 캡스톡은 약 0.038 ㎝(0.015 인치) 내지 약 0.051 ㎝(0.020 인치)의 두께를 포함하는 압출 복합물.
  21. 제1항에 있어서, 캡스톡은 공압출을 통해 코어의 적어도 1개의 측면에 직접적으로 결합되는 압출 복합물.
  22. 건축 재료로서 사용하도록 구성된 압출 복합물을 제조하는 방법에 있어서,
    기본 중합체를 제공하는 단계와;
    천연 섬유를 제공하는 단계와;
    실질적으로 균질한 용융 혼합물을 포함하는 기본 혼합물을 생성하기 위해 기본 중합체 및 천연 섬유를 혼합 및 가열하는 단계와;
    이오노머를 제공하는 단계와;
    압출 프로파일을 형성하기 위해 다이를 통해 기본 혼합물의 적어도 일부 상으로 이오노머를 공압출하는 단계
    를 포함하는 방법.
  23. 제22항에 있어서, 캡스톡 중합체를 제공하는 단계와;
    실질적으로 균질한 용융 혼합물을 포함하는 캡스톡 혼합물을 생성하기 위해 이오노머 및 캡스톡 중합체를 혼합 및 가열하는 단계
    를 추가로 포함하는 방법.
  24. 제22항에 있어서, 기본 중합체는 제1 중합체를 포함하고, 캡스톡 중합체는 제1 중합체를 포함하는, 압출 복합물.
  25. 제24항에 있어서, 제1 중합체는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, HDPE, MDPE, LDPE, LLDPE 및 이들의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 압출 복합물.
  26. 제24항에 있어서, 제1 중합체는 HDPE인 압출 복합물.
  27. 제23항에 있어서, 첨가제를 제공하는 단계와;
    실질적으로 균질한 용융 혼합물을 포함하는 캡스톡 혼합물을 생성하기 위해 이오노머, 캡스톡 중합체 및 첨가제를 혼합 및 가열하는 단계
    를 추가로 포함하는 방법.
  28. 제27항에 있어서, 첨가제는 색료, UV 안정제, 산화 방지제, 살생물제 및 내연제 중 적어도 1개를 포함하는 방법.
  29. 제22항에 있어서, 압출 프로파일을 냉각하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  30. 제28항에 있어서, 냉각하는 단계는 액체 내로 압출 프로파일을 통과시키는 단계를 포함하는 방법.
  31. 제29항에 있어서, 액체는 물 및 냉각수 중 적어도 1개를 포함하는 방법.
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