KR101127149B1 - 인조목재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인조목재에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인조목재의 휨 강도를 강화시키기 위하여 인조목재의 중간에 직조된 유리섬유 또는 탄소섬유로 이루어진 직조층에 폴리에틸렌 수지를 코팅하여 성형한 보강층에 의해 인조목재의 사용 용도에 따른 다양한 특성의 고강도 인조목재를 제공할 수 있도록 하는 인조목재에 관한 것이다.
이러한 본 발명은 목분과 왕겨 중 어느 하나와 솔리드입자를 혼합하여 압출 성형하며 내부가 빈 공중을 다수 개 형성하고, 상기 중공의 사이에 보강대가 설치된 후 표면이 노출되도록 성형하는 인조목재에 있어서,
유리섬유와 탄소섬유 중 어느 하나로 이루어진 가로선과 세로선을 직조하여 이루어진 직조층을 성형하고, 상기 직조층에 폴리에틸렌 수지를 공급하여 보강층을 성형하며, 상기 보강층이 "I" 형태의 보강 성형빔으로 성형되어 상기 보강대의 중앙에 매입되어 압출층과 일체형이 되도록 성형하는 것을 특징으로 하는 것이다.

Description

인조목재{Artificial lumber}

본 발명은 인조목재에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인조목재의 휨 강도를 강화시키기 위하여 인조목재의 중간에 직조된 유리섬유 또는 탄소섬유로 이루어진 직조층에 폴리에틸렌 수지를 코팅하여 성형한 보강층에 의해 인조목재의 사용 용도에 따른 다양한 특성의 고강도 인조목재를 제공할 수 있도록 하는 인조목재에 관한 것이다.

목재의 사용 증가에 따른 벌목으로 인하여 산림이 줄어들면서 이산화탄소가 증가되어 최근에는 정부의 녹색성장 시책에 따라 천연목재의 사용에 대한 규제가 강화되어 천연목재를 대신할 수 있는 인조목재의 개발이 요구되어 왔다.

이에 따라 천연목재와 유사한 질감이나 외관을 가진 다양한 종류의 인조목재(플라스틱과 목분이 결합된 것)가 개발되어 시판되고 있는데, 종래의 인조목재들은 성형성이 우수한 열가소성수지{폴리염화비닐(PVC), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE) 등}에 목분을 1차 혼합한 후 이를 압출하여 성형하는 것이다.

이와 같이 종래의 인조목재는 목분의 공극 사이로 용융된 합성수지가 함침되어 천연목재에 비하여 비중이 몇 배 높아져 취급이 어렵고, 휨강도가 떨어지는 단점이 있었다.

최근에는 중량을 줄이기 위하여 인조목재를 제조함에 있어서 본체를 발포성형하고, 휨강도를 높이기 위하여 내부에 장섬유다발이 매입된 인조목재가 생산되고 있다.

상기와 같은 종래의 인조목재는 발포로 인하여 표면강도와 휨강도가 현저하게 떨어지는 단점이 있고, 장섬유다발을 인조목재의 내부에 매입할 때 튜브를 사용하여 금형의 전면부에 투입하였는데, 이때에 장섬유를 삽입하기 위한 튜브의 상호 간섭으로 인하여 휨강도의 보완에 있어 가장 중요한 중심부에 집중적으로 삽입하는 것이 불가능하여 제품의 휨강도 보강에 어려운 문제점이 있었다.

최근에는 발포층으로 이루어진 내층의 외측에 발포를 하지 않은 외층을 형성하여 표면강도를 증강시키면서, 상기 내용의 외측에 장섬유다발을 매입하고, 그 외측을 감싸는 형태로 외층을 형성함으로써 표면강도를 물론 휨강도가 증가되도록 한 인조목재가 제안되고 있으나, 이러한 인조목재는 2회의 압출공정에 의하여 성형해야 하는 문제점이 있으며, 발포 제품의 특성상 공극 사이로 스며드는 흡습에 의한 후 변형(뒤틀림, 쪼개짐 등)에 취약하여 내구성에 심각한 문제점이 있었다.

또한, 인조목재의 길이가 길어질 경우에는 장섬유다발 만으로 휨강도를 보강하는 것이 불가능하고, 폭 방향으로 휩강도가 약하며, 전체적인 비틀림 등에 의하여 인조목재가 파손되는 등의 결점이 발생하게 되었다.

그리고 인조목재의 중간층에 보강층으로 유리섬유 또는 탄소섬유를 폴리에틸렌 수지로 코팅하여 공급하는 경우 보강층과 압출층이 서로 결합되지 않아서 높은 강도에도 불구하고 적용하는 것이 매우 어려운 결점이 있었다.

문헌 1. 특허등록번호 제0973161호(2010. 07. 26. 등록) 문헌 2. 특허등록번호 제1001572호(2010. 12. 09. 등록) 문헌 3. 특허등록번호 제0978677호(2010. 08. 23. 등록) 문헌 4. 특허공개번호 제2004-000373호(2004. 01. 03. 공개)

따라서 본 발명은 이러한 종래의 결점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 해결과제는, 유리섬유 또는 탄소섬유로 이루어진 가로선과 세로선을 직조한 직조층을 폴리에틸렌 수지로 소정의 두께를 갖는 보강층으로 성형하여 압출층의 중간층에 공급하여 강도가 우수한 인조목재를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 해결과제는, 보강층의 직조층에 소정의 간격으로 구멍을 천공하거나 가로선과 세로선의 간격을 충분하게 두어 폴리에틸렌 수지가 통과되도록 하는 보강층을 공급하여 인조목재를 성형하면 압출층이 보강층의 사이에 통과되어 일체형으로 성형되도록 함으로써 강도가 우수한 인조목재를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 해결과제는, 가로선과 세로선의 직조층에 공급되는 유리섬유 또는 탄소섬유와 수지섬유를 각각 공급하여 한 가닥으로 형성하여 폴리에틸렌 수지 및 압출층과 우수한 결합력을 갖는 인조목재를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 해결과제는, 유리섬유와 수지섬유를 소정의 길이로 절단한 장섬유로 공급하여 펀칭에 의해 성형한 후 폴리에틸렌 수지로 장섬유 보강층을 공급하여 강도가 우수한 인조목재를 제공하는 것이다.

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본 발명은 목분과 왕겨 중 어느 하나와 솔리드입자를 혼합하여 압출 성형하며 내부가 빈 공중을 다수 개 형성하고, 상기 중공의 사이에 보강대가 설치된 후 표면이 노출되도록 성형하는 인조목재에 있어서,
유리섬유와 탄소섬유 중 어느 하나로 이루어진 가로선과 세로선을 직조하여 이루어진 직조층을 성형하고, 상기 직조층에 폴리에틸렌 수지를 공급하여 보강층을 성형하며, 상기 보강층이 "I" 형태의 보강 성형빔으로 성형되어 상기 보강대의 중앙에 매입되어 압출층과 일체형이 되도록 성형하는 것을 특징으로 하는 것이다.

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본 발명은 유리섬유 또는 탄소섬유로 이루어진 가로선과 세로선을 직조기로 직조한 직조층에 폴리에틸렌 수지로 소정의 두께를 갖는 보강층으로 성형하여 압출층의 중간층에 공급하여 일체형의 인조목재를 성형함으로써 강도가 우수한 인조목재를 성형할 수 있으므로 다양하게 적용하는 것이 가능하다.

본 발명은 보강층의 직조층에 소정의 간격으로 구멍을 천공하거나 가로선과 세로선의 간격을 충분하게 두어 폴리에틸렌 수지가 통과되도록 하는 보강층을 공급하여 압출층과 일체형으로 성형하는 인조목재를 성형하면 압출층이 보강층의 사이에 통과되어 일체형으로 성형되도록 함으로써 강도가 우수한 인조목재를 제공하는 것이다.

본 발명은 가로선과 세로선의 직조층에 공급되는 유리섬유 또는 탄소섬유와 수지섬유를 한 가닥으로 형성하여 직조함으로써 폴리에틸렌 수지 및 압출층과 우수한 결합력을 갖도록 인조목재를 성형함으로써 강도가 우수한 인조목재를 제공하는 것이다.

본 발명은 유리섬유와 수지섬유를 소정의 길이로 절단한 장섬유로 공급하면서 니들 펀칭에 의해 시트형태로 성형한 후 폴리에틸렌 수지로 장섬유 보강층을 성형하고, 장섬유 보강층을 압출층에 공급하여 일체형의 인조목재를 성형함으로써 강도가 우수한 인조목재를 제공하는 것이다.

도 1 은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 인조목재의 사시도
도 2 는 본 발명의 인조목재에 대한 단면도
도 3 은 본 발명의 보강층에 대한 일부 단면 사시도
도 4 는 본 발명의 직조층에 구멍을 설치한 상태의 사시도
도 5 는 본 발명의 보강층에 대한 장섬유의 적용상태 사시도
도 6 은 본 발명의 직조층에 대한 섬유의 결합상태 확대 단면도
도 7 은 본 발명의 인조목재에 대한 다른 실시예의 단면도

이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부시킨 도면에 따라서 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 인조목재의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 인조목재에 대한 단면도를 나타낸 것이다.

중앙에 보강층(20)이 형성되며, 상기 보강층(20)의 외측으로 합성수지와 톱밥이나 왕겨 또는 목분 중 어느 하나가 솔리드입자와 혼합되어 압출되는 압출층(11)이 일체형으로 성형되는 인조목재(10)를 성형한다.

상기 인조목재(10)의 압출층(11)은 세로의 높이에 비하여 가로의 폭이 더 큰 형태를 갖고, 필요에 따라서 높이와 폭의 비율을 달리할 수 있는 것이며, 상측과 하측의 표면(12)은 노출되는 면이므로 돌출부분과 홈부분이 연속해서 요철형태로 성형되는 것이다.

상기 보강층(20)은 유리섬유 또는 탄소섬유로 이루어진 가로선(23)과 세로선(24)이 직조기에 의해 직조되는 직조층(21)을 소정의 두께로 성형하고, 상기 직조층(21)을 폴리에틸렌 수지(22)에 함침하거나 폴리에틸렌 수지(22)를 분사하여 일체형으로 코팅되어 압출층(11)의 압출과 동시에 인조목재(10)의 중앙에 공급되도록 하는 것이다.

도 3은 본 발명의 보강층에 대한 일부 단면 사시도를 나타낸 것으로, 가로선(23)과 세로선(24)을 직조에 의해 성형하는 직조층(21)에 폴리에틸렌 수지(22)를 공급하여 일체형으로 성형한 보강층(20)은 필요에 따라서 두께를 자유롭게 조절할 수 있는 것이며, 압출층(11)을 압출하는 금형의 전방에서 공급하여 압출층(11)과 함께 일체형으로 성형되도록 하는 것이다.

상기 직조층(21)은 가로선(23)과 세로선(24)을 직조하여 선의 사이에 공간이 형성되지 않도록 하는 것이 바람직하다.

도 4는 본 발명의 직조층에 구멍을 설치한 상태의 사시도를 나타낸 것으로, 가로선(23)과 세로선(24)을 직조한 직조층(21)을 소정의 간격에서 5～30mm의 지름을 갖는 구멍(30) 또는 장공 형태를 갖도록 천공하여 공급하는 것이며, 구멍(30)에는 폴리에틸렌 수지(22)로 메워지지 않고 압출층(11)으로 채워지도록 일체형으로 성형하는 것이다.

도 5는 본 발명의 보강층에 대한 장섬유의 적용상태 사시도를 나타낸 것으로, 가로선(23) 또는 세로선(24)을 이루는 직조층(21)을 대신하여 유리섬유 또는 탄소섬유와 수지섬유를 소정의 길이로 절단한 장섬유(41)를 공급하여 소정의 두께로 공급하면서 펀칭에 의해 펀칭선(42)을 성형하여 상기 장섬유(41)를 시트 형태로 공급하고, 상기 시트 형태의 장섬유(41)에 폴리에틸렌 수지(43)를 공급하여 장섬유 보강층(40)을 성형하는 것이다.

상기 장섬유 보강층(40)은 보강층(20)을 대신하여 인조목재(10)의 중간층에 공급되어 압출층(11)과 함께 압출 성형되는 것이다.

도 6은 본 발명의 직조층에 대한 섬유의 결합상태 확대 단면도를 나타낸 것으로, 가로선(23) 또는 세로선(24)은 사각형이나 원형으로 이루어지며, 탄소섬유 또는 유리섬유(31)와 수지섬유(32)가 서로 동일한 개수로 이루어지는 것이다.

상기 유리섬유(31)와 수지섬유(32)로 이루어진 가로선(23)과 세로선(24)이 직조되어 직조층(21)으로 공급하는 것이 바람직하다.

도 7은 본 발명의 인조목재에 대한 다른 실시예의 단면도를 나타낸 것으로, 소정의 간격에 사각형의 중공(52)이 설치되고, 상기 중공(52)의 사이에 보강대(50)가 설치되어 무너짐을 방지하도록 하는 인조목재(10a)는 상기 보강대(50)의 중앙에 설치되어 보강대(50)의 상측과 하측에서 "I"형으로 지지되도록 하는 보강 성혐빔(51)을 설치하되; 상기 보강 성형빔(51)이 보강대(50) 및 압출층(11)과 일체형으로 성형되는 것이다.

이러한 구성으로 이루어진 본 발명은 유리섬유 또는 카본섬유로 이루어진 가로선(23)과 세로선(24)을 공급하여 직조기에서 직조층(21)을 성형하는 것이며, 상기 직조층(21)을 폴리에틸렌 수지(22)가 담겨진 탱크에 침지 시키거나 폴리에틸렌 수지(22)를 분무 및 공급하여 소정의 두께로 보강층(20)을 성형하는 것이다.

보강층(20)에는 소정의 온도로 가열하여 폴리에틸렌 수지(22)가 응고되도록 한 후 압출층(11)을 성형할 금형의 전방에서 공급한다.

상기 보강층(20)이 금형의 중앙에 공급되면서 합성수지와 톱밥이나 왕겨 또는 목분 중 어느 하나 및 이들의 혼합물이 혼합되어 금형에서 압출층(11)으로 공급되고, 이로 인하여 보강층(20)과 압출층(11)이 일체형으로 성형됨으로써 강도가 우수한 인조목재(10)를 성형하는 것이다.

상기 인조목재(10)의 표면(12)은 요홈과 돌기가 연속해서 성형되어 노출되는 것에 의해 미끄럼이 방지되도록 압출 성형한다.

상기 직조층(21)은 도 3에 도시한 바와 같이, 가로선(23)과 세로선(24)을 직조한 공간이 형성되지 않도록 조밀하게 직조하여 공급하는 것이 가능하며,

도 4에 도시한 바와 같이, 소정의 간격으로 5～30mm의 구멍(30) 또는 장공을 천공한 직조층(21)을 공급하여 폴리에틸렌 수지(22)를 공급하여 일체형으로 성형될 때 폴리에틸렌 수지(22)가 상기 구멍(30) 또는 장공에 채워지지 않도록 함으로써 압출층(11)으로 압출될 때 상기 구멍(30) 또는 장공에 채워져 일체형으로 성형됨으로써 결합력을 향상시킨 강도가 우수한 인조목재(10)를 제공하는 것이다.

그리고 가로선(23)과 세로선(24)의 간격을 넓게 직조하여 폴리에틸렌 수지(22)가 채워지지 않도록 함으로써, 일정한 간격에 소정의 크기로 구멍이 형성된 보강층(20)을 공급하여 압출층(11)이 상기 구멍에 채워져 강도가 우수한 인조목재(10)를 제공하는 것이다.

한편, 도 5에 도시한 바와 같이, 가로선(23)과 세로선(24)이 유리섬유 또는 탄소섬유로 이루어져 폴리에틸렌 수지(22)와 결합된 후 압출층(11)과의 결합력이 약해지는 것을 방지하기 위하여, 유리섬유 또는 탄소섬유로 이루어진 장섬유(41)를 소정의 길이로 절단하여 공급하면서 펀칭선(42)에 의해 결합하여 폴리에틸렌 수지(43)를 코팅하여 장섬유 보강층(40)으로 공급하는 것이 가능하다.

상기 장섬유 보강층(40)은 유리섬유 또는 탄소섬유로 이루어진 장섬유(41)를 소정의 길이로 절단하여 공급할 때, 수지섬유(32)를 상기 유리섬유 또는 탄소섬유와 소정의 비율(1:1)로 장섬유(41)와 혼합되도록 함께 공급하여 펀칭선(42)으로 결합하여 공급하면서 폴리에틸렌 수지(43)를 코팅하여 장섬유 보강층(40)으로 공급하여 강도가 우수한 인조목재(10)로 성형하는 것이 가능하다.

상기 장섬유(41)는 10～50mm 정도의 길이로 절단하여 공급하는 것이 바람직하다.

도 6에 도시한 바와 같이, 가로선(23)이나 세로선(24)은 탄소섬유 또는 유리섬유(31)로 이루어지는 가닥수와 수지섬유(32)로 이루어진 가닥수를 동일한 비율로 공급하여 하나의 선(23, 24)이 되도록 공급하여 직조하는 것이 가능하다.

상기 가로선(23)과 세로선(24)을 유리섬유(31)와 수지섬유(32)로 성형함으로써 폴리에틸렌 수지(22)와의 결합력이 높은 보강층(20)을 제공하는 것이다.

또한, 도 7에 도시한 바와 같이, 보강층(20)을 보강 성형빔(51)과 같이 "I"형태를 이루도록 공급하여 보강대(50)의 중앙에 설치되도록 하고, 중공(52)을 성형함으로써 압출층(11)이 일체형으로 성형되어 강도가 우수한 인조목재(10a)를 제공하는 것이다.

본 발명은 가로선과 세로선을 직조에 의해 직조층으로 성형한 후 폴리에틸렌 수지를 코팅함으로써 보강층을 성형하고, 상기 보강층이 압출층의 중앙에 위치하도록 압출 성형함으로써 강도가 매우 우수한 인조목재를 제공하여 다양한 용도로 활용할 수 있도록 하는 것이다.

10, 10a : 인조목재 11 : 압출층
12 : 표면 20 : 보강층
21 : 직조층 22, 43 : 폴리에틸렌 수지
23 : 가로선 24 : 세로선
30 : 구멍 31 : 유리섬유
32 : 수지섬유 40 : 장섬유 보강층
41 : 장섬유 42 : 펀칭선
50 : 보강대 51 : 보강 성형빔
52 : 중공

Claims (6)

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5. 삭제
6. 목분과 왕겨 중 어느 하나와 솔리드입자를 혼합하여 압출 성형하며 내부가 빈 공중(52)을 다수 개 형성하고, 상기 중공(52)의 사이에 보강대(50)가 설치된 후 표면(12)이 노출되도록 성형하는 인조목재에 있어서,
   유리섬유(31)와 탄소섬유 중 어느 하나로 이루어진 가로선(23)과 세로선(24)을 직조하여 이루어진 직조층(21)을 성형하고, 상기 직조층(21)에 폴리에틸렌 수지(43)를 공급하여 보강층(20)을 성형하며, 상기 보강층(20)이 "I" 형태의 보강 성형빔(51)으로 성형되어 상기 보강대(50)의 중앙에 매입되어 압출층(11)과 일체형이 되도록 성형하는 것을 특징으로 하는 인조목재.

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