KR101004394B1 - 합성목재의 제조방법 - Google Patents

Abstract

규사와 같은 미끄럼방지 알갱이를 통해 미끄럼을 방지할 수 있는 합성목재의 제조방법이 소개된다. 이 합성목재의 제조방법은 목분, 열가소성 합성수지 및 미끄럼방지 알갱이를 혼합하여 합성목재 조성물을 형성하는 재료준비단계와, 합성목재 조성물을 가열 및 냉각하여 만들고자 하는 형상의 합성목재로 성형하는 성형단계와, 성형된 합성목재의 표면에 미끄럼방지 알갱이가 노출되는 돌출면이 형성되도록 흠집을 가공하는 표면가공단계를 포함한다.

Description

합성목재의 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING SYNTHETIC WOOD}

본 발명은 합성목재의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 규사와 같은 미끄럼방지 알갱이를 혼합하여 미끄럼을 방지할 수 있도록 하는 합성목재의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 합성목재는 천연목재와 비슷한 외관이나 성질을 가지도록 목분과 합성수지를 혼합한 후 사출 또는 압출 성형하는 방법으로 제조된다.

합성목재를 제조하기 위한 원료로는, 합성수지, 목분 등이 주로 사용되고, 재료, 생산방식, 및 제품의 최종용도 등에 따라 다양한 첨가물이 추가될 수 있다. 예컨대, 목분 및 합성수지의 부착 및 분산을 촉진하기 위해 혼합제가 첨가되고, 혼합물의 결속을 방해하지 않도록 하는 차단제가 첨가되며, 제품의 성능 하락을 막는 자외선 차단제 및 완충제, 제품의 밀도를 줄이기 위한 발포제 등이 첨가될 수 있다. 그리고 합성목재는 건물의 외벽, 지붕 덮개뿐만 아니라, 겨울철 등산로, 관망대 계단 또는 산책로 데크로도 사용된다.

그런데 합성목재는 표면이 미끄러운 특성이 있는데, 이 미끄러운 특성 때문에 겨울철 등산로, 관망대 계단 또는 산책로 데크를 이용하는 사용자에게서는 미끄럼 사고가 자주 발생되었다.

이러한 미끄럼 사고를 방지하기 위해, 종래에는 요철 모양의 돌기를 합성목재 표면에 일렬로 형성하는 방안과, 판재의 표면에 흡집을 내어 거친 표면을 형성하는 방안이 제안되기도 하였다. 그러나 요철 모양의 돌기를 합성목재 표면에 형성하기 위해서는 별도의 재료 및 비용이 요구되고, 판재의 표면에 흡집을 내는 방법으로는 미끄럼을 방지할 수 있을 정도의 거친 표면을 구현할 수 없다는 등의 문제가 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 규사와 같은 미끄럼방지 알갱이를 통해 미끄럼을 방지할 수 있는 합성목재의 제조방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 합성목재의 제조방법은, 목분, 열가소성 합성수지 및 미끄럼방지 알갱이를 혼합하여 합성목재 조성물을 형성하는 재료준비단계와, 상기 합성목재 조성물을 가열 및 냉각하여 만들고자 하는 형상의 합성목재를 성형하는 성형단계와, 성형된 합성목재의 표면에 미끄럼방지 알갱이가 노출되는 돌출면이 형성되도록 흠집을 가공하는 표면가공단계를 포함한다.

여기서, 상기 합성목재 조성물은 목분 40~60중량%, 열가소성 합성수지 35~45중량% 및 미끄럼방지 알갱이 5~15중량%을 혼합하여 구성되는 것이 바람직하다. 상기 재료준비단계는 상기 합성목재 조성물을 교반한 후 가열 및 냉각하여 펠렛 형태로 성형하는 것이 바람직하다. 상기 표면가공단계는 상기 성형된 합성목재의 표면에 접촉되도록 가공브러쉬를 대향되게 배치하고, 경도차를 통해 미끄럼방지 알갱이가 합성목재의 표면에 돌출되도록 상기 가공브러쉬를 회전시키는 것이 바람직하다. 상기 표면가공단계에서 가공된 합성목재의 표면을 형광물질을 통해 착색하는 착색단계를 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 미끄럼방지 알갱이는 입경이 1.5~ 2.0mm 범위를 만족하는 규사로 이루어진 것이 바람직하다.

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본 발명에 의하면, 다음과 같은 현저한 효과가 구현될 수 있다.

첫째, 본 발명은 규사를 통한 거칠기를 합성목재의 표면에 제공함으로써, 겨울철 등산로, 전망대 계단, 산책로 데크 등과 같은 장소에서 자주 발생되는 미끄럼 사고를 방지하고, 미끄럼으로 인한 안전사고를 미연에 예방할 수 있다는 이점이 있다.

둘째, 본 발명은 합성목재의 제조과정 중 표면을 가공하는 과정에서 합성목재에 거친 표면을 손쉽게 형성할 수 있으므로, 거친 표면을 합성목재에 형성하기 위한 별도 재료가 불필요하고, 나아가 별도 재료를 성형하기 위한 별도 공정이 또한 불필요하다는 이점이 있다.

셋째, 본 발명은 합성목재의 표면에 형광물질을 착색함으로써, 합성목재로 이루어진 제품에 대한 시인성을 높일 수 있다는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 합성목재의 제조방법을 도시한 블록도.
도 2a 내지 2c는 가공브러쉬를 이용하여 본 발명에 따른 합성목재의 표면을 가공하는 과정을 도시한 상태도.

우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.

첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명은 재료준비단계, 성형단계, 표면가공단계 및 착색단계를 통해 제조되는 합성목재를 통해, 미끄럼이 방지되도록 한다.

구체적으로, 재료준비단계는 합성목재를 제조하기 위한 합성목재 조성물(100)을 마련하는 단계이다(S1). 이 합성목재 조성물은 목분 40~60중량%, 열가소성 합성수지 35~45중량% 및 미끄럼방지 알갱이 5~15중량%로 구성된다.

합성목재를 구성하는 합성목재 조성물에 있어서, 이들 구성요소인 목분, 열가소성 합성수지 및 미끄럼방지 알갱이는 독자의 특성이 있으며, 이들 구성요소들은 적절한 비율로 조합되는 것이 요구된다. 그 적절한 조합비를 구하기 위해, 본 발명자는 수많은 시행착오를 거쳤으며, 그 결과 상기 비율의 구성이 가장 적합함을 발견하게 되었다.

예컨대, 목분은 재활용된 나무 및 목재의 부스러기, 톱밥 등으로 구성되는데, 구성비가 40중량% 이하이면, 합성목재의 강도가 저하된다는 우려가 있고, 구성비가 60중량% 이상이면 타 구성성분의 비율이 줄어드는 문제점이 있다.

열가소성 합성수지는 폴리에틸렌(polyetylene) 또는 폴리프로필렌(polypropylene)으로 구성될 수 있으며, 35~45중량% 구성비에서 목분과의 가장 우수한 결합 강도를 확보할 수 있다. 왜냐하면, 구성비가 35중량%이하이면 목분과의 결합력이 저하되며, 구성비가 45중량%이상이면 타 구성성분의 비율이 줄어드는 때문이다.

미끄럼방지 알갱이는 후술하는 표면가공단계를 통해 합성목재에 거친 표면을 제공하는데, 미끄럼방지 알갱이의 구성비가 5중량%이하이면, 합성목재의 표면에 노출된 미끄럼방지 알갱이를 통해 미끄럼을 방지하는 효과가 미미해지고, 구성비가 15중량%이상이면, 목분과 열가소성 합성수지 간의 결합력을 방해할 수 있으며 합성목재의 표면이 필요 이상의 거칠기를 제공할 수 있다는 문제점이 있다.

본 실시예에 따른 미끄럼방지 알갱이는 입경 1.5~ 2.0mm 범위를 만족하는 규사로 이루어지는데, 이때, 미끄럼방지 알갱이의 입경이 1.5mm 이하이면 크기가 너무 작아 미끄럼을 방지하는 효과가 거의 없어지고, 미끄럼방지 알갱이의 입경이 2.0mm 이상이면 크기가 필요 이상으로 크게 되어 합성목재의 질감 및 미감이 저하될 우려가 있다.

목분, 열가소성 합성수지 및 미끄럼방지 알갱이로 구성된 합성목재 조성물은 성형단계로 이동하기 전, 교반한 후 가열 및 냉각함으로써, 펠렛 상태로 가공한다(S2). 펠렛 형태로 가공된 합성목재 조성물은 판재 형태로 가공되는 성형단계로 이동된다.

본 실시예에서는 목분, 열가소성 합성수지 및 미끄럼방지 알갱이를 펠렛 형태로 가공한 후 압출기에 투입하는 과정에 대하여 설명하였지만, 이에 한정되지는 아니하며, 목분, 열가소성 합성수지 및 미끄럼방지 알갱이를 직접 압출기에 투입할 수 있음은 물론이다.

성형단계는 합성목재 조성물을 압출기에 일정량 투입한 후, 가공금형기를 통과시켜 만들고자 하는 형상으로 성형한다(S3). 이때, 압출기의 전방에 인발기 및 절단기를 설치하여 압출기에서 압출과 동시에 합성목재 조성물을 인발 및 절단함으로써, 판재 형태의 합성목재를 생산할 수 있다. 이하, 본 실시예에 따른 성형단계는 압출기 및 가공금형기를 통한 가열 및 냉각 과정을 거쳐 합성목재를 성형하는 통상의 성형방법과 동일하므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.

성형단계를 통해 판재 형태로 성형된 합성목재는 표면가공단계로 이동된다.

표면가공단계는 성형된 합성목재의 표면에 미끄럼방지 알갱이가 노출되도록 흡집을 가공함으로써, 합성목재의 표면에 미끄럼을 방지할 수 있는 돌출면이 형성되도록 한다(S4).

이를 위해, 먼저, 도 2a에 도시된 바와 같이, 성형된 합성목재(100)와 가공브러쉬(210)를 서로 대향되게 배치한다. 여기서, 가공브러쉬(210)는 해당 단부가 지지대(220)에 회전가능하게 설치되는 구조로, 회전시 합성목재(100)의 열가소성 합성수지만을 선별적으로 깎아내어 합성목재(100)의 표면에 미끄럼방지 알갱이(110)만이 노출되도록 한다.

도 2b에 도시된 바와 같이, 가공브러쉬(210)를 합성목재(100)의 표면에 접촉시킨 상태에서 가공브러쉬(210)를 회전시키면, 합성목재(100)를 구성하는 구성요소, 예컨대, 목분, 열가소성 합성수지 및 미끄럼방지 알갱이(110) 간의 경도 차이에 따라 경도가 약한 열가소성 합성수지는 깊이 파이게 되고, 강도가 강한 미끄럼방지 알갱이(110)는 표면에 노출되어, 결국, 도 2c에 도시된 바와 같이, 합성목재(100)에는 거친 표면이 형성된다.

표면가공단계에서 거친 표면이 형성된 합성목재(100)는 착색단계를 통해 착색할 수 있다.

착색단계는 표면가공단계에서 형성된 합성목재(100)의 표면을 형광물질을 통해 착색한다(S5). 착색단계를 통해 합성목재(100)의 표면이 형광물질로 착색되면, 본 발명에 따른 합성목재를 사용한 제품은 시인성이 향상될 수 있다. 특히, 조명이 없는 장소에 본 발명에 따른 합성목재를 설치하는 경우, 어두운 야간에서 보행자는 미끄럼으로 인한 안전 사고에 대해 미리 대처할 수 있는 것이다.

이하, 본 발명을 실시예를 들어 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

[실시예]

먼저, 일반목분:특수목(약재목)= 8:2의 비율로 혼합된 1.5mm 이하의 굵기를 갖는 목분 51중량%과, 폴리에틸렌 39중량% 및 입경 1.5~2.0mm 내외의 굵기를 갖는 경도 7의 규사 10중량%를 준비하였다.

준비된 목분, 폴리에틸렌 및 규사를 믹서기에서 교반하고, 가열 및 냉각하여 펠렛 형태의 합성목재 조성물을 성형하였다.

펠렛 형태의 합성목재 조성물이 성형되면, 성형된 합성목재 조성물을 직경 60mm를 갖는 압출기에 투입하였다. 이때, 압출기는 히팅밴드의 온도를 제1구간 140도, 제2구간 155도, 제3구간 165도로 미리 세팅하여 두었다.

합성목재 조성물이 압출기에 투입되면, 합성목재 조성물을 분당 0.5m의 전진속도로 통과시켰다. 이때, 합성목재 조성물은 히팅밴드에 의해 용융되면서 압출기에서 압출되고, 금형가공기를 통해 만들고자 하는 형상으로 성형되었다. 그리고 압출과 동시에 인발되는 합성목재 조성물은 절단기에 의해 판재 형태의 합성목재(100)로 절단되었다.

판재 형태로 합성목재(100)가 절단되면, 가공브러쉬(210)를 합성목재(100)의 표면에 접촉시킨 상태에서, 합성목재(100)의 표면에 2~3mm의 깊이와 1.5mm이 간격으로 흠집이 형성되도록 가공브러쉬(210)를 회전시켰다.

가공브러쉬(210)의 회전을 통해 합성목재(100)의 표면에 규사에 의한 돌출면이 형성되면, 합성목재의 표면을 형광물질로 착색하였다.

앞에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 합성목재의 표면에 규사를 통한 거칠기를 제공함으로써 미끄럼 사고를 미연에 방지할 수 있고, 합성목재에 거친 표면을 손쉽게 형성할 수 있으므로 제품 생산성이 향상되며, 합성목재의 표면에 형광물질을 착색하여, 합성목재로 이루어진 제품에 대한 시인성을 높일 수 있다는 장점이 있는 것이다.

상기에서 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.

100 :합성목재 110 :미끄럼방지 알갱이
210 :가공브러쉬 220 :지지대

Claims (9)

1. 목분, 열가소성 합성수지 및 미끄럼방지 알갱이를 혼합하여 합성목재 조성물을 형성하는 재료준비단계;
   상기 합성목재 조성물을 가열 및 냉각하여 만들고자 하는 형상의 합성목재를 성형하는 성형단계; 및
   성형된 합성목재의 표면에 미끄럼방지 알갱이가 노출되는 돌출면이 형성되도록 흠집을 가공하는 표면가공단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 합성목재의 제조방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 합성목재 조성물은 목분 40~60중량%, 열가소성 합성수지 35~45중량% 및 미끄럼방지 알갱이 5~15중량%을 혼합하여 구성되는 것을 특징으로 하는 합성목재의 제조방법.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 재료준비단계는 상기 합성목재 조성물을 교반한 후 가열 및 냉각하여 펠렛 형태로 성형하는 것을 특징으로 하는 합성목재의 제조방법.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 표면가공단계는 상기 성형된 합성목재의 표면에 접촉되도록 가공브러쉬를 대향되게 배치하고, 경도차를 통해 미끄럼방지 알갱이가 합성목재의 표면에 돌출되도록 상기 가공브러쉬를 회전시키는 것을 특징으로 하는 합성목재의 제조방법.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 표면가공단계에서 가공된 합성목재의 표면을 형광물질을 통해 착색하는 착색단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 합성목재의 제조방법.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 미끄럼방지 알갱이는 입경이 1.5~ 2.0mm 범위를 만족하는 규사로 이루어진 것을 특징으로 하는 합성목재의 제조방법.
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