KR100928683B1 - 집성원목 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 철재각관에 목재를 여러 겹으로 집성하여 원목으로 가공한 집성원목 및 그 제조 방법을 개시한다. 본 발명은 철재각관의 표면에 제1 접착제를 매개로 네 개의 합판들을 압착하여 부착하고, 합판들의 표면에 제2 접착제를 매개로 네 개의 집성목판들을 압착하여 부착한다. 집성목판들의 표면에 제3 접착제를 매개로 네 개의 목재마감판들을 압착하여 부착하며, 목재마감판들의 표면을 원주면으로 형성한다. 집성목판들은 복수의 각목들을 맞대어 접합하고, 제2 접착제와 제3 접착제의 충전을 위하여 각목들의 이면과 목재마감판들의 이면에 길이 방향을 따라 복수의 홈들을 각각 형성한다. 본 발명에 의하면, 철재각관의 외면에 여러 겹으로 집성되어 있는 목재들을 원형으로 가공하여 원목을 제조함으로써, 목재의 우수한 질감과 자연미를 살리면서도 강성이 보강되어 신뢰성 및 변형률을 향상시킬 수 있다. 또한, 저렴한 비용으로 간편하게 제조하여 건축, 토목 분야 등에 변형이 없는 고강도의 공학목재(Engineered Wood)로 매우 실용적이며 경제적으로 사용할 수 있다.

Description

집성원목 및 그 제조 방법{COMPOSITE ROUND TIMBER AND }
본 발명은 집성원목 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 철재각관에 목재를 여러 겹으로 집성하여 원목으로 가공한 집성원목 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
목재는 건축, 토목, 가구 등 광범위한 분야에 다양하게 사용되고 있다. 목재는 건조와 보존 처리와 같은 1차적인 공정을 거쳐 자연적인 상태의 재료로 사용되거나 본래의 상태를 알 수 없을 정도의 상태로 가공되어 사용되고 있다. 이러한 목재는 원목, 제재목, 베니어(Veneer), 합판, 적층재, 파티클보드, 임산물 등으로 구분되어 사용되고 있다. 건축용 원목과 제재목은 질감과 자연미에 의하여 기둥과 보로 많이 사용되고 있으나, 철재보다 강성이 약하고 변형에 취약한 단점이 있다.
철재와 목재가 갖는 재질의 특성을 최대한 활용하기 위하여 철재와 목재를 조합한 자재의 일례로 한국 등록특허 제10-0579702호에 건축용 구조부재가 개시되어 있다. 이 특허문헌의 건축용 구조부재는 철재를 심재로 구성하고, 목재를 마감재로 조합하여 기둥과 보로 사용할 수 있도록 구성되어 있다. 사각형의 철재기둥은 두 개의 주보강판들, 간격판, 보조보강판에 의하여 중공을 갖도록 구성되어 있다. 철재기둥의 외면에 두개의 외장목재들과 두개의 측판목재들이 사각형을 이루도록 부착되어 있다.
그러나 상기한 건축용 구조부재는 철재기둥의 구조가 복잡하여 제조하기 곤란하고, 철재기둥과 목재들이 핀들에 의하여 접합되어 철재기둥으로부터 목재가 쉽게 박리되는 문제가 있다. 또한, 건축용 구조부재의 수평단면이 사각형으로 구성되어 사용에 제한을 받는 문제가 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 철재각관의 외면에 여러 겹으로 집성되어 있는 목재들을 원형으로 가공한 집성원목 및 그 제조 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 목재의 질감과 자연미를 살리면서도 강성이 보강되어 신뢰성 및 변형율을 향상시킬 수 있는 집성원목 및 그 제조 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 저렴한 비용으로 간편하게 제조할 수 있는 집성원목 및 그 제조방법을 제공함에 있다.
이와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 사각단면의 철재각관을 준비하는 단계와; 철재각관의 표면에 제1 접착제를 매개로 네 개의 합판들을 압착하여 부착하는 단계와; 합판들의 표면에 제2 접착제를 매개로 네 개의 집성목판들을 압착하여 부착하는 단계와; 집성목판들의 표면에 제3 접착제를 매개로 네 개의 목재마감판들을 압착하여 부착하는 단계와; 목재마감판들의 표면을 원주면으로 형성하는 단계로 이루어지고, 집성목판들은 복수의 각목들을 맞대어 접합하고, 제2 접착제와 제3 접착제의 충전을 위하여 각목들의 이면과 목재마감판들의 이면에 길이 방향을 따라 복수의 홈들을 각각 형성하는 집성원목의 제조 방법에 있다.
본 발명의 다른 특징은, 사각단면의 철재각관과; 철재각관의 표면에 제1 접착제를 매개로 부착되어 있는 네 개의 합판들과; 합판들의 표면에 제2 접착제를 매개로 부착되어 있는 네 개의 집성목판들과; 집성목판들의 표면에 제3 접착제를 매개로 부착되어 있고, 표면이 원주면으로 형성되어 있는 네 개의 목재마감판들로 이루어지며, 집성목판들은 복수의 각목들이 맞대어져 접합되어 있고, 제2 접착제와 제3 접착제의 충전을 위하여 각목들의 이면과 목재마감판들의 이면에 길이 방향을 따라 복수의 홈들이 각각 형성되어 있는 집성원목에 있다.
본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들과 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.
이하, 본 발명에 따른 집성원목 및 그 제조 방법에 대한 바람직한 실시예들을 첨부된 도면들에 의거하여 상세하게 설명한다.
먼저, 도 1에 본 발명에 따른 집성원목(10)이 기둥으로 사용되고 있는 상태가 예시적으로 도시되어 있다. 도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 집성원목(10)은 강성의 보강을 위한 심재로 사각단면의 철재각관(20)을 구비한다. 철재각관(20)은 일례로 가로 100mm, 세로 100mm, 두께 4.5mm의 정사각형 각관으로 구성될 수 있다.
철재각관(20)의 표면에 네 개의 합판(30a~30d)들이 제1 접착제(40)를 매개로 부착되어 있다. 합판(30a~30d)들은 철재각관(20)의 일단부(22)와 타단부(24)가 노출되도록 철재각관(20)의 표면에 부착되어 있다. 합판(30a~30d)들은 목재를 베니어로 만들어 섬유 방향이 서로 직각이 되도록 겹쳐 접착제로 부착시킨 판으로 치수안정성, 균일한 강도, 할렬(Fracturing)에 대한 저항성이 우수한 장점을 갖는다. 합판(30a~30d)들은 베니어를 5겹 이상으로 접착한 두께 12mm로 구성될 수 있다.
도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 철재각관(20)의 일단부(22), 즉 상단에 브래킷(Bracket: 26)이 용접 또는 볼팅(Bolting)에 의하여 결합된다. 브래킷(26)은 건축물의 들보(2)를 수용하여 지지한다. 철재각관(20)의 타단부(24), 즉 하단부는 지면의 기초콘크리트(4)에 의하여 고정되어 있다. 이와 같이 본 발명에 따른 집성원목(10)은 건축 및 토목 분야에서 기둥으로 사용될 수 있다. 한편, 철재각관(20)의 일단부(22)와 타단부(24)는 콘크리트 구조물, 철골 구조물 등에 용접 또는 볼팅하여 예를 들어 들보 등으로 사용될 수 있다.
도 1 내지 도 3을 다시 참조하면, 합판(30a~30d)들의 표면에 네 개의 집성목판(50a~50d)들이 제2 접착제(42)를 매개로 부착되어 있다. 집성목판(50a~50d)들은 복수의 각목(52)들을 맞대어 고주파 접합 또는 아교(Glue)에 의하여 접합한 판재이다. 각목(52)들은 예를 들어 가로 30mm, 세로 30mm로 구성될 수 있다. 각목(52)들은 그 말단이 맞대어 접합되어 있는 에지아교집성(Edgy glued Composite)을 도시하고 설명하였으나, 각목(52)들은 필요에 따라 핑거조인트(Finger joint)에 의하여 결합력을 증가시킬 수 있다. 집성목판(50a~50d)들의 이면에 길이 방향을 따라 복수의 홈(54)들이 홈파기 가공에 의하여 형성되어 있다. 제2 접착제(42)는 홈(54)들에 충전되어 합판(30a~30d)들과 집성목판(50a~50d)들의 접합력을 증가시킨다.
집성목판(50a~50d)들은 원목에 비하여 비틀림 및 신축변형이 작고, 강도가 우수한 장점을 갖는다. 각목(52)은 연재의 각목은 소나무, 삼나무, 전나무, 잣나무, 가문비나무, 낙엽송 등 가격이 저렴한 연목재(Soft wood)로 구성될 수 있다. 본 실시예에 있어서 집성목판(50a~50d)들은 1겹으로 구성되어 있는 것을 도시하고 설명하였으나, 이는 예시적인 것으로 집성목판(50a~50d)들은 본 발명에 따른 집성원목(10)의 직경에 따라 2겹 이상으로 구성될 수 있다.
집성목판(50a~50d)들의 표면에 네 개의 목재마감판(60a~60d)들이 제3 접착제(44)에 의하여 부착되어 있다. 목재마감판(60a~60d)들의 표면은 원주면(62)으로 형성되어 있다. 목재마감판(60a~60d)들의 원주면(62)은 연속적으로 이어져 원형을 이룬다. 목재마감판(60a~60d)들의 사이에 노출되어 있는 집성목판(50a~50d)들의 양측단부, 즉 집성목판(50a~50d)들의 말단에 배열되어 있는 각목(52)의 표면은 원주면(62)과 동일하게 원주면(56)으로 형성되어 있다.
목재마감판(60a~60d)들의 이면에 복수의 홈(64)들이 길이 방향을 따라 홈파기 가공에 의하여 형성되어 있다. 제3 접착제(44)는 홈(64)들에 충전되어 집성목판(50a~50d)들과 목재마감판(60a~60d)들의 접합력을 증가시킨다. 목재마감판(60a~60d)들은 예를 들어 가로 30mm, 세로 30mm의 판재로 구성될 수 있다. 목재마감판(60a~60d)은 집성목판(50a~50d)들과 마찬가지로 연목재로 구성될 수 있다. 목재마감판(60a~60d)은 필요에 따라 경목재(Hard wood)로 구성될 수도 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 집성원목(10)은 철재각관(20)의 양단을 콘 크리트 구조물, 철재 구조물 등에 용접 또는 볼팅하여 결합함으로써, 건축 및 토목용 기둥, 들보 등으로 사용할 수 있다. 또한, 철재각관(20)이 심재로 구성되어 강성이 증대되고, 합판(30a~30d)들과 집성목판(50a~50d)들에 의하여 변형에 강하여 건축 및 토목용 공학목재로서의 가치가 높아진다. 목재마감판(60a~60d)들의 마감에 의하여 목재의 질감과 자연미를 살리면서도 파손, 균열 등 결점이 있는 목재마감판(60a~60d)들의 사용을 제조 과정에서 배제하여 품질을 높일 수 있다.
한편, 집성목판(50a~50d)들의 홈(54)들과 목재마감판(60a~60d)들의 홈(64)들은 접합력을 증대시킴과 동시에 응력의 전달을 차단하고 균열의 성장을 억제하는 스톱홀(Stop hole)의 기능을 갖는다. 따라서 본 발명에 따른 집성원목(10)의 강성이 증가됨은 물론, 변형과 파손이 방지되어 신뢰성이 향상된다.
지금부터는, 이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 집성원목의 제조방법을 도 8에 의거하여 설명한다.
도 3 내지 도 5를 함께 참조하면, 작업자는 철재각관(20)을 준비하고(S100), 철재각관(20)의 표면에 네 개의 합판(30a~30d)들을 제1 접착제(40)에 의하여 부착한다(S102). 작업자는 합판(30a~30d)들 중 첫 번째 합판(30a)에 제1 접착제(40)를 도포하여 철재각관(20)의 표면에 가접한 후, 첫 번째 합판(30a)을 철재각관(20)에 압착한다. 철재각관(20)과 첫 번째 합판(30a) 사이의 제1 접착제(40)가 경화되면, 첫 번째 합판(30a)의 부착이 완료된다.
작업자는 첫 번째 합판(30a)의 부착이 완료되면, 나머지 합판(30b~30d)들도 첫 번째 합판(30a)과 마찬가지로 하나씩 순차적으로 철재각관(20)에 부착한다. 따 라서 합판(30a~30d)들은 철재각관(20)의 표면에 견고하게 부착된다. 합판(30a~30d)들의 압착은 프레스에 의하여 실시할 수 있다. 합판(30a~30d)들은 철재각관(20)의 일단부(22)와 타단부(24)가 노출되도록 철재각관(20)의 표면에 부착한다. 서로 인접하는 두 개의 합판(30a~30d)들은 그 일단과 타단이 직각으로 엇갈리도록 배열한다. 합판(30a~30d)들의 엇갈리는 부분은 제1 접착제(40)에 의하여 부착한다. 합판(30a~30d)들은 제1 접착제(40)에 의하여 철재각관(20)의 표면에 가접한 후, 프레스에 의하여 합판(30a~30d)들 전체에 압력을 가하여 철재각관(20)에 부착할 수도 있다.
도 4와 도 6을 참조하면, 작업자는 합판(30a~30d)들의 표면에 네 개의 집성목판(50a~50d)들을 제2 접착제(42)에 의하여 부착한다(S104). 작업자는 집성목판(50a~50d)들 중 첫 번째 집성목판(50a)에 제2 접착제(42)를 도포하여 첫 번째 합판(30a)의 표면에 가접한 후, 첫 번째 집성목판(50a)을 첫 번째 합판(30a)에 압착한다. 작업자는 첫 번째 집성목판(50a)의 부착이 완료되면, 나머지 집성목판(50c~50d)들도 첫 번째 집성목판(50a)과 마찬가지로 하나씩 순차적으로 합판(30a~30d)들에 부착한다. 따라서 집성목판(50a~50d)들은 합판(30a~30d)들의 표면에 견고하게 부착된다. 집성목판(50a~50d)들 중 서로 인접하는 두 개의 집성목판들은 그 일단과 타단이 직각으로 엇갈리도록 배열한다. 집성목판(50a~50d)들의 이면에 복수의 홈(54)들을 홈파기 가공에 의하여 형성하여 합판(30a~30d)들과의 접합력을 증가시킬 수 있다.
도 4와 도 7을 참조하면, 작업자는 집성목판(50a~50d)들의 표면에 네 개의 목재마감판(60a~60d)들을 제3 접착제(44)에 의하여 부착한다(S106). 작업자는 목재마감판(60a~60d)들 중 첫 번째 목재마감판(60a)에 제3 접착제(44)를 도포하여 첫 번째 집성목판(50a)의 표면에 가접한 후, 첫 번째 목재마감판(60a)을 첫 번째 집성목판(50a)에 압착한다. 작업자는 첫 번째 목재마감판(60a)의 부착이 완료되면, 나머지 목재마감판(60c~60d)들도 첫 번째 목재마감판(60a)과 마찬가지로 하나씩 순차적으로 나머지 집성목판(50c~50d)들에 부착한다. 따라서 목재마감판(60a~60d)들은 집성목판(50a~50d)들의 표면에 견고하게 부착된다. 목재마감판(60a~60d)들의 이면에 복수의 홈(64)들을 홈파기 가공에 의하여 형성하여 집성목판(50a~50d)들과의 접합력을 증가시킬 수 있다.
마지막으로, 도 1과 도 2를 참조하면, 작업자는 목재마감판(60a~60d)들의 표면을 원주면(62)으로 형성한다(S108). 이때, 목재마감판(60a~60d)들의 사이에 노출되어 있는 집성목판(50a~50d)들의 양측단부도 원주면(62)과 동일하게 원주면(56)으로 형성한다. 원주면(56, 62)은 원형 가공기의 가공에 의하여 형성할 수 있다. 본 발명에 따른 집성원목(10)의 직경(D), 즉 목재마감판(60a~60d)들의 원주면(62)은 집성목판(50a~50d)들의 표면과 목재마감판(60a~60d)들의 양측단면이 만나는 점(P)들을 지나도록 형성된다.
이상에서 설명된 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상과 특허청구범위내에서 이 분야의 당업자에 의하여 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능할 것이며, 그와 같은 실시예들은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이 해되어야 한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 집성원목 및 그 제조 방법에 의하면, 철재각관의 외면에 여러 겹으로 집성되어 있는 목재들을 원형으로 가공하여 원목을 제조함으로써, 목재의 질감과 자연미를 살리면서도 강성이 보강되어 신뢰성및 변형률을 향상시킬 수 있다. 또한, 저렴한 비용으로 간편하게 제조하여 건축, 토목 분야 등에 변형이 없는 고강도의 공학목재(Engineered Wood)로 매우 실용적이며 경제적으로 사용할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 집성원목의 구성을 나타낸 사시도,
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 집성원목의 구성을 분리하여 부분적으로 나타낸 사시도,
도 4는 본 발명에 따른 집성원목에서 목재마감재의 원주면을 형성하기 전의 구성을 부분적으로 나타낸 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 집성원목에서 철재각관에 합판들이 부착되어 있는 구성을 나타낸 단면도,
도 6은 본 발명에 따른 집성원목에서 합판들에 집성목판들이 부착되어 있는 구성을 나타낸 단면도,
도 7은 본 발명에 따른 집성원목에서 집성목판들에 목재마감재들이 부착되어 있는 구성을 나타낸 단면도,
도 8은 본 발명에 따른 집성원목의 제조 방법을 설명하기 위하여 나타낸 흐름도이다.
♣도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명♣
10: 집성원목 20: 철재각관
30a~30d: 합판 40: 제1 접착제
42: 제2 접착제 44: 제3 접착제
50a~50d: 집성목판 52: 각목
54: 홈 60a~60d: 목재마감재
62: 원주면 64: 홈

Claims (7)

  1. 사각단면의 철재각관을 준비하는 단계와;
    상기 철재각관의 표면에 제1 접착제를 매개로 네 개의 합판들을 압착하여 부착하는 단계와;
    상기 합판들의 표면에 제2 접착제를 매개로 네 개의 집성목판들을 압착하여 부착하는 단계와;
    상기 집성목판들의 표면에 제3 접착제를 매개로 네 개의 목재마감판들을 압착하여 부착하는 단계와;
    상기 목재마감판들의 표면을 원주면으로 형성하는 단계로 이루어지고,
    상기 집성목판들은 복수의 각목들을 맞대어 접합하고, 상기 제2 접착제와 상기 제3 접착제의 충전을 위하여 상기 각목들의 이면과 상기 목재마감판들의 이면에 길이 방향을 따라 복수의 홈들을 각각 형성하는 집성원목의 제조 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 합판들, 상기 집성목판들과 상기 목재마감판들 각각은 하나씩 압착하여 부착하고, 상기 합판들은 상기 철재각관의 일단부와 타단부가 노출되도록 부착하는 집성원목의 제조 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 원주면으로 형성하는 단계에서 상기 목재마감판들의 원주면은 상기 집성목판들의 표면과 상기 목재마감판들의 양측단면이 만나는 점들을 지나도록 형성하는 집성원목의 제조 방법.
  5. 사각단면의 철재각관과;
    상기 철재각관의 표면에 제1 접착제를 매개로 부착되어 있는 네 개의 합판들과;
    상기 합판들의 표면에 제2 접착제를 매개로 부착되어 있는 네 개의 집성목판들과;
    상기 집성목판들의 표면에 제3 접착제를 매개로 부착되어 있고, 표면이 원주면으로 형성되어 있는 네 개의 목재마감판들로 이루어지며,
    상기 집성목판들은 복수의 각목들이 맞대어져 접합되어 있고, 상기 제2 접착제와 상기 제3 접착제의 충전을 위하여 상기 각목들의 이면과 상기 목재마감판들의 이면에 길이 방향을 따라 복수의 홈들이 각각 형성되어 있는 집성원목.
  6. 삭제
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 합판들은 상기 철재각관의 일단부와 타단부가 노출되도록 부착되어 있고, 상기 목재마감판들의 사이에 노출되어 있는 상기 집성목판들의 양측단부는 원주면으로 형성되어 있는 집성원목.
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