KR100989929B1 - 엘라스토머 부력재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 해양에서 마리나의 잔교시설 등에 사용되는 부력재에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 내수성 및 탄성을 갖고 있으며 부력이 큰 스티로폼 또는 PE-FOAM 등의 발포성수지로 내부를 속채움하고, 내충격성 및 탄력성이 우수하고 균열이나 물리적 성질에 변화가 없는 폴리우레아 등의 화합물재료와 인장강도 및 탄력성이 우수한 아라미드섬유 등의 보강단섬유를 포함하는 섬유보강 엘라스토머층으로 외부를 둘러싸고, 잔교시설 등의 수상구조체와 결합할 수 있는 결합수단을 포함하는 보강재를 상부에 내설함으로써, 속채움재의 물리적 성질인 내수성, 탄성 및 부력을 갖으며, 섬유보강 엘라스토머층을 외피로 사용하여 파손방지, 다양한 색상연출 및 색상의 반영구적인 유지, 해조류 등의 부착방지 및 용이한 제거 등이 가능하며, 기존 부력재에 비해 경제적이고 설치가 편리하며 친환경적인 엘라스토머 부력재에 관한 것이다.

부력재, 엘라스토머, 폴리우레아, 아라미드섬유

Description

엘라스토머 부력재{An Elastomer Floater}

본 발명은 해양에서 마리나의 잔교시설 등에 사용되는 부력재에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 내수성 및 탄성을 갖고 있으며 부력이 큰 스티로폼 또는 PE-FOAM 등의 발포성수지로 내부를 속채움하고, 내충격성 및 탄력성이 우수하고 균열이나 물리적 성질에 변화가 없는 폴리우레아 등의 화합물재료와 인장강도 및 탄력성이 우수한 아라미드섬유 등의 보강단섬유를 포함하는 섬유보강 엘라스토머층으로 외부를 둘러싸고, 잔교시설 등의 수상구조체와 결합할 수 있는 결합수단을 포함하는 보강재를 상부에 내설함으로써, 속채움재의 물리적 성질인 내수성, 탄성 및 부력을 갖으며, 섬유보강 엘라스토머층을 외피로 사용하여 파손방지, 다양한 색상연출 및 색상의 반영구적인 유지, 해조류 등의 부착방지 및 용이한 제거 등이 가능하며, 기존 부력재에 비해 경제적이고 설치가 편리하며 친환경적인 엘라스토머 부력재에 관한 것이다.

해양레저스포츠의 발달과 인기에 힘입어 많은 해안관광지와 리조트 등에는 마리나와 같은 수상시설이 설치되고 있다. 마리나란 요트와 같은 작은 규모의 선박이 정박하여 수리나 승선 등을 할 수 있도록 하는 수상시설을 의미하는 것으로, 이 러한 마리나시설에는 요트 등이 접안하는 잔교시설 등이 다수 설치되는데 이러한 잔교시설과 같은 수상구조체를 부유하기 위해 종래에는 콘크리트 블록 또는 강구조물 블록 등이 사용되어 왔다.

그러나, 이러한 종래의 콘크리트 블록 또는 강구조물 블록 등의 부력재는 그 자체의 자중이 크기 때문에 수상구조체를 부유시키기 위한 부력이 약할 뿐만 아니라 다양한 크기와 모양으로 제작이 어렵고, 설치하는데 많은 시간과 경비가 소요되는 문제점이 있었다.

또한, 이러한 종래에 사용되고 있는 콘크리트 블록 또는 강구조물 블록 등의 부력재는 생산단가가 높아 경제적이지 못하고, 물에 대한 내수성이 약해 장기간 수중에 사용하는 경우 그 성분이 물에 녹아들게 되어 해양환경에도 악영향을 미치게 되는 문제점이 있었다.

또한, 이러한 종래의 콘크리트 블록 또는 강구조물 블록 등의 부력재는 다양한 색상연출이 어렵고, 장기간 수중에 사용하는 경우 홍합이나 굴 등의 어패류 등이 부착되기 쉽고 또한 그 제거 및 청소도 쉽지 않다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,

본 발명의 목적은 해양에서 사용하는 부력재에 있어서, 내부를 채우고 있는 속채움재와, 외부를 둘러싸고 있는 섬유보강 엘라스토머층과, 상부에 내설된 보강재를 포함함으로써 경제적이며 내구성이 우수하고 다양한 색상을 구현할 수 있는 것을 특징으로 하는 수상구조체의 부유를 위한 엘라스토머 부력재를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 본 발명에 따른 엘라스토머 부력재에 있어서 상기 속채움재는 발포성 수지로서 부력이 크며 탄성, 방수성 및 내후성이 우수한 것을 특징으로 하는 엘라스토머 부력재를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 본 발명에 따른 엘라스토머 부력재에 있어서 상기 섬유보강 엘라스토머층은 상기 속채움재의 외주면에 부착된 보강단섬유에 화합물재료를 도포함으로써 형성되며, 상기 보강단섬유는 아라미드섬유로서 인장강도, 탄성률, 내열성 및 내약품성이 매우 우수하여 반영구적인 사용이 가능함에 따라 해양폐기물을 줄일 수 있는 것을 특징으로 하는 엘라스토머 부력재를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 본 발명에 따른 엘라스토머 부력재에 있어서 상기 화합물재료는 폴리우레아로서 내충격성 및 탄력성이 우수하고, 균열이나 물리적 성질에 변화가 없고, 다양한 색상으로 혼합할 수 있으며 해수나 약품에 강해 색상의 반영구적인 유지가 가능하고, 표면이 매끄러워 어패류의 부착방지 및 제거가 용이 한 것을 특징으로 하는 엘라스토머 부력재를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 본 발명에 따른 엘라스토머 부력재에 있어서 상기 보강재는 경량철강으로서 수상 구조체와 연결할 수 있는 결합수단을 포함함으로써 자중을 줄여 높은 부력으로 결합한 수상 구조체를 부유시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 엘라스토머 부력재를 제공하는 것이다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 엘라스토머 부력재는 다음과 같은 구성을 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명의 엘라스토머 부력재는 내부를 채우고 있는 속채움재와, 외부를 둘러싸고 있는 섬유보강 엘라스토머층과, 상부에 내설된 보강재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 엘라스토머 부력재에 있어서 상기 속채움재는 가볍고, 탄성 및 방수성을 가지고 있는 발포성수지인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 엘라스토머 부력재에 있어서 상기 섬유보강 엘라스토머층은 상기 속채움재의 외주면에 부착된 보강단섬유에 화합물재료를 도포함으로써 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 엘라스토머 부력재에 있어서 상기 보강단섬유는 인장강도 및 탄력성이 우수한 아라미드섬유인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 엘라스토머 부력재에 있어서 상기 화합물재료는 내충격성 및 탄력성이 우수하고, 균열이나 물리적 성질에 변화가 없는 폴리우레아인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 엘라스토머 부력재에 있어서 상기 보강재는 경량철강으로서 수상 구조체와 연결할 수 있는 결합수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 앞서 본 실시예와 하기에 설명할 구성과 결합, 사용관계에 의해 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

본 발명은 해양에서 사용하는 부력재에 있어서, 내부를 채우고 있는 속채움재와, 외부를 둘러싸고 있는 섬유보강 엘라스토머층과, 상부에 내설된 보강재를 포함함으로써 경제적이며 내구성이 우수하고 다양한 색상을 구현할 수 있는 효과를 제공한다.

본 발명은 본 발명에 따른 엘라스토머 부력재에 있어서 상기 속채움재는 발포성 수지로서 부력이 크며 탄성, 방수성 및 내후성이 우수한 효과를 제공한다.

본 발명은 본 발명에 따른 엘라스토머 부력재에 있어서 상기 섬유보강 엘라스토머층은 상기 속채움재의 외주면에 부착된 보강단섬유에 화합물재료를 도포함으로써 형성되며, 상기 보강단섬유는 아라미드섬유로서 인장강도, 탄성률, 내열성 및 내약품성이 매우 우수하여 반영구적인 사용이 가능함에 따라 해양폐기물을 줄일 수 있는 효과를 제공한다.

본 발명은 본 발명에 따른 엘라스토머 부력재에 있어서 상기 화합물재료는 폴리우레아로서 내충격성 및 탄력성이 우수하고, 균열이나 물리적 성질에 변화가 없고, 다양한 색상으로 혼합할 수 있으며 해수나 약품에 강해 색상의 반영구적인 유지가 가능하고, 표면이 매끄러워 어패류의 부착방지 및 제거가 용이한 효과를 제공한다.

본 발명은 본 발명에 따른 엘라스토머 부력재에 있어서 상기 보강재는 경량철강으로서 수상 구조체와 연결할 수 있는 결합수단을 포함함으로써 자중을 줄여 높은 부력으로 결합한 수상 구조체를 부유시킬 수 있는 효과를 제공한다.

이하에서는 본 발명에 따른 엘라스토머 부력재의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 엘라스토머 부력재의 사용상태도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 엘라스토머 부력재의 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 엘라스토머 부력재의 단면도이다.

도 1 내지 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 엘라스토머 부력재는 내부를 채우고 있는 속채움재(10)와, 외부를 둘러싸고 있는 섬유보강 엘라스토머층(20)과, 상부에 내설된 보강재(30)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 속채움재(10)는 본 발명에 따른 엘라스토머 부력재가 수면위에 뜨게 하는 부분으로서 일정 체적과 형상을 갖는데 특히 직육면체 형상 내지는 사다리꼴 형상을 갖는 것이 바람직하다. 본 발명은 상기 속채움재(10)의 겉면에 섬유보강 엘라스토머층(20)을 형성하는 것이기 때문에 상기 속채움재(10)의 체적 및 형상에 따라 소형 및 대형으로의 제조가 용이하다는 특성이 있다. 상기 속채움재(10)로는 부력이 강한 발포성 수지가 사용될 수 있다. 스티로폼, PE-FOAM 또는 EVA 등의 발포성 수지는 가볍고 방수성을 가지며 유연성이 있어 충격흡수력 및 복원력이 대단히 우수하다. 따라서 해수와 항상 접촉하는 해양 또는 구조물에 설치하는 경우 방충 및 방수성이 뛰어나고, 변형 후 복원력이 양호하며, 열전도율이 적어 단열성이 좋고, 내약품성 및 내후성이 우수하며, 가공성이 뛰어나 발포 또는 열융착이 가능하며, 특히 가벼워 부력이 크고 값이 저렴하다. 다만, 강도가 약해 외부충격에 쉽게 파손되며, 장기간 사용시 굴이나 홍합 등 어패류가 유착하여 성장하기에 좋은 조건을 형성하기 때문에 부력이 급격히 저하되는 문제가 있어 발포성 수지만으로는 부력재로서 사용이 부적합하므로 외피보강이 필요하고, 본 발명에서는 외피에 섬유보강 엘라스토머층(20)을 형성하여 이러한 문제를 극복하고 있으며, 또한 강도가 약해 상부의 수상구조체와 결합하기 곤란하므로 상기 속채움재(10)의 상부에 보강재(30)를 내설하여 이러한 문제를 극복하고 있다.

상기 섬유보강 엘라스토머층(20)은 탄성이 현저한 고분자물질 즉, 탄성중합체를 의미하는데, 상기 섬유보강 엘라스토머층(20)은 상기 속채움재(10)의 외피를 둘러싸며 형성되어, 속채움재(10)인 발포성 수지 등의 외부충격에 의한 파손방지 및 균열이나 물리적 성질에 변화가 없는 내구성이 우수한 부력재를 제작가능하도록 한다. 본 발명의 상기 섬유보강 엘라스토머층(20)은 상기 속채움재(10)의 외주면에 부착된 보강단섬유(210)에 화합물재료(220)를 도포함으로써 형성될 수 있다.

상기 보강단섬유(210)는 상기 속채움재(10)의 외주면에 일정횟수 권취되어 부착되는 섬유로서, 시트형 필라맨트 랩 또는 아라미드 섬유가 사용될 수 있는데 특히 아리미드 섬유가 사용되는 것이 바람직하다. 아라미드 섬유란 방향족 폴리아미드(주사슬에 벤젠고리를 가진 폴리아미드를 가리킨다.) 섬유를 의미하는데, 아라미드 섬유의 가장 큰 특성으로는 보통 유기섬유에 비해 매우 우수한 인장강도와 탄성률을 가지며, 섭씨 5백도에서도 타지 않는 내열성과 화학약품에 강한 내약품성을 갖는다는 것이다. 따라서, 아라미드 섬유를 보강단섬유(210)로 한 섬유보강 엘라스토머층(20)을 갖는 부력재는 고강도 및 고탄성을 갖음으로써 외부충격에 의한 파손방지와 변형 및 이에 대한 복원력을 충분히 확보할 수 있으며, 해양에서의 급격한 기온변화와 화학약품에 강한 특성을 가질 수 있게 되고, 그로 인해 본 발명에 따른 엘라스토머 부력재의 반영구적인 사용에 따라 해양폐기물 중에 가장 많은 부피를 차지하는 폐스티로폼 등의 발포성 수지 폐기물을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 기존에 부력재로 사용되는 콘크리트 블록이나 강구조물 블록 등에 의한 해양오염을 줄일 수 있어 친환경적인 특성을 갖게 된다.

상기 화합물재료(220)는 상기 속채움재(10)의 외주면에 권취된 상기 보강단섬유(210)의 외주에 도포되는 재료로서 폴리우레아가 사용될 수 있다. 폴리우레아 란 분자 구조내에 우레아결합을 갖고 있는 고분자화합물을 의미하는데, 폴리우레아의 가장 큰 특성으로는 빠른 경화로 경사면과 수직면에서도 흘러내림 없이 스프레이 할 수 있으며, 한 번에 원하는 두께만큼 시공할 수 있으며, 내충격성과 내마모성 및 탄력성이 우수하며, 높은 열(180℃까지) 및 해수나 약품에 안정성을 갖으며, 균열이나 물리적 성질에 변화가 없으며, 다양한 색상이 가능하며, 매끄러운 표면을 형성할 수 있다는 것이다. 따라서, 폴리우레아를 화합물재료(220)로 한 섬유보강 엘라스토머층(20)을 갖는 부력재는 다양한 형상에서도 상기 화합물재료(220)의 흘러내림 없이 제작이 가능하고, 다양한 색상으로 제작이 가능하고, 색상의 반영구적인 유지 및 균열이나 물리적 성질에 변화가 없어 비용을 절감할 수 있고, 전체표면에 매끄럽고 강한 막이 형성되어 어패류의 서식을 방지함은 물론 굴 등의 어패류가 부착된 경우에도 쉽게 제거할 수 있게 된다.

상기 보강재(30)는 상기 속채움재(10)의 상부면에 내설되는 것으로 특히 상부면의 테두리를 둘러싸며 내설되는 것이 바람직하며, 재질로는 경량철강으로 형성되는 것이 상기 보강재(30)의 자중에 의해 상기 속채움재(10)의 부력을 감소시키지 않게 되므로 바람직하다. 이 경우 상기 보강재(30)는 상부의 잔교시설 등의 수상구조체(a)와 결합할 수 있는 결합수단(310)을 포함할 수 있는데, 상기 결합수단(310)으로는 대표적으로 본 발명에 따른 부력재와 상부 수상구조체(a)를 볼트 체결할 수 있도록 하는 볼트공 등을 의미한다. 따라서 상기 결합수단(310)을 사용하여 본 발명에 따른 부력재와 상부 수상구조체(a)를 결합할 시에 상기 보강재(30)는 상기 속 채움재(10)의 약한 강성을 보완하여 수상구조체(a)와 결합하는 경우에도 본 발명에 따른 부력재가 파손되지 않도록 한다.

이러한 본 발명의 일 실시예에 따른 엘라스토머 부력재는 상기 속채움재(10)의 특성상 우수한 부력을 갖게 될 뿐만 아니라 다양한 크기와 모양으로 제작이 가능하며, 상기 섬유보강 엘라스토머층(20)에 의해 충격, 변형에 강한 내구성과 해수에 강한 내약품성, 다양한 색상연출 및 해조류의 부착방지와 그 제거가 용이하며, 상기 보강재(30)에 의해 상부의 수상구조체(a)와 파손 없이 손쉽게 결합 및 설치할 수 있게 된다.

이하에서는 본 발명에 따른 엘라스토머 부력재의 바람직한 일 실시예의 구체적인 제작 공정을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 엘라스토머 부력재의 제작 공정을 나타내는 블럭도이다.

도 4를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 엘라스토머 부력재를 제작하는 과정은 먼저 일정 체적과 형상을 갖는 성형틀내에서 성형발포된 발포성 수지(속채움재(10))를 준비하는 단계(S1)가 필요하고, 이어서 준비된 발포성 수지(속채움재(10))의 상부에 상기 보강재(30)를 결합하는 단계(S2)를 거치는데 앞서 설명한 바와 같이 상기 보강재(30)가 상기 속채움재(10)의 상부 테두리에 설치되는 경우에는 그에 따라 상기 보강재(30)를 발포성 수지(속채움재(10))의 상부 테두리에 결합하면 되고, 이러한 결합을 위해서는 상기 발포성 수지(속채움재(10))를 준비하는 단계(S1)에서 상기 보강재(30)가 결합할 부분을 미리 형성해야 한다. 상기 보강재(30)를 결합하는 단계(S2)후에는 상기 보강재(30)에 위치한 결합수단(310)이 오염되지 않도록 조치한 후 외피에 폴리우레아(화합물재료(220))를 초벌 도포하는 단계(S3)를 거치며, 초벌 도포된 폴리우레아(화합물재료(220))에 아라미드 섬유(보강단섬유(210))를 권취하는 방식으로 부착하는 단계(S4)를 거치며, 권취되어 부착된 아라미드 섬유(보강단섬유(210))에 다시 폴리우레아(화합물재료(220))를 도포하는 단계(S5)를 거치는데, 상기 S4 단계와 S5 단계를 반복함으로써 엘라스토머 부력재에서 섬유보강 엘라스토머층(20)의 두께를 조절할 수 있게 된다. 따라서, 상기 섬유보강 엘라스토머층(20)이 소정의 두께만큼 형성되면 최종적으로 폴리우레아(화합물재료(220))를 표면에 도포하는 단계(S5)로서 작업이 마무리되어, 본 발명의 일실시예에 따른 엘라스토머 부력재의 제작이 완료된다.

앞서 본 바와 같이, 일정 체적과 형상을 갖는 성형발포된 발포성 수지(속채움재(10))의 외피에 보강재(30)를 결합한 후 폴리우레아(화합물재료(220))의 도포 및 아라미드 섬유(보강단섬유(210))의 권취방식의 부착을 통해 섬유보강 엘라스토머층(20)을 직접 형성함으로써, 발포성 수지(속채움재(10))와 섬유보강 엘라스토머층(20) 사이가 틈이 형성될 수 없게 밀착하게 되어 외부충격에 대한 탄성 보호가 증대되고, 전체표면이 고른 견고성을 갖게 된다. 또한, 성형발포된 발포성 수지(속 채움재(10))의 형상에 따라 다양한 형상 및 크기로 자유롭게 제작 가능하게 된다.

이상에서, 출원인은 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명하였지만, 이와 같은 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 일실시예일 뿐이며 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 한 어떠한 변경예 또는 수정예도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 엘라스토머 부력재의 사용상태도

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 엘라스토머 부력재의 사시도

도 3은 도 2에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 엘라스토머 부력재의 단면도

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 엘라스토머 부력재의 제작 공정을 나타내는 블럭도

*도면에 사용된 주요부호에 대한 설명*

10: 속채움재 20: 섬유보강 엘라스토머층

30: 보강재

210: 보강단섬유 220: 화합물재료

310: 결합수단

a: 수상구조체 b: 요트 c: 엘라스토머 부력재

Claims (6)

1. 해양에서 사용하는 부력재에 있어서, 내부를 채우고 있는 속채움재와; 상기 속채움재의 외부를 둘러싸고 있는 섬유보강 엘라스토머층과; 상기 속채움재 상부에 내설되어 속채움재의 강성을 보완하는 보강재;를 포함하며,

   상기 속채움재는 가볍고 탄성 및 방수성을 가지고 있는 발포성수지이고,

   상기 섬유보강 엘라스토머층은 상기 속채움재의 외주면에 복수회 권취되어 부착되는 보강단섬유에 화합물재료를 도포함으로써 보강단섬유와 화합물재료가 교대로 복수의 층을 이루도록 형성되며,

   상기 보강단섬유는 인장강도 및 탄력성이 우수한 아라미드섬유이고, 상기 화합물재료는 내충격성 및 탄력성이 우수하고 균열이나 물리적 성질에 변화가 없는 폴리우레아가 사용되어, 추가적인 보호층없이 상기 섬유보강 엘라스토머층만으로 반영구적인 사용이 가능한 내구성을 확보할 수 있고,

   상기 보강재는 경량철강으로서 상기 속채움재 상부에 내설되어 상기 속채움재의 외부를 둘러싸는 상기 섬유보강 엘라스토머층에 의해 외부충격으로부터 보호받으며, 보강재 내부에 중공을 형성하여 자중을 줄이면서 상부에는 수상 구조체와 견고하게 볼트체결할 수 있도록 내부 중공을 향해 함입형성되는 볼트공을 포함하는 것을 특징으로 하는 엘라스토머 부력재.
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