KR101191243B1 - 단열 기능성 합성목재 제조 방법 및 이에 의한 단열 기능성 합성목재 - Google Patents

단열 기능성 합성목재 제조 방법 및 이에 의한 단열 기능성 합성목재 Download PDF

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Abstract

본 발명은 단열 기능성 합성목재 제조 방법 및 이에 의한 단열 기능성 합성목재를 제공하는 것을 목적으로 하는 것으로, 본 발명의 단열 기능성 합성목재 제조 방법의 구성은 합성목재(10) 내부의 중공부(14)로 단열재 분사관(30)을 투입하는 단계와; 상기 합성목재(10)의 상기 중공부(14)에서 상기 단열재 분사관(30)을 인출하면서 상기 단열재 분사관(30)의 선단부에서 발포 단열재(20)를 분사하여 상기 합성목재(10) 내부의 상기 중공부(14)에 단열재(20)가 발포 성형되도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하며, 합성목재의 내부 중공부에 단열재를 충전하여 단열 기능을 충분히 향상시키고, 천연목재에 비하여 단가가 저렴하면서도 천연목재의 단열 기능은 충분히 가질 수 있어서 합성목재를 이용한 구조물의 시공비 절감을 기대할 수 있으며 합성목재 구조물 시공시에도 편리성 등을 기할 수 있는 효과를 제공한다.

Description

단열 기능성 합성목재 제조 방법 및 이에 의한 단열 기능성 합성목재{Synthetic wood wiht heat insulation funcion manuaturing method and synthetic wood thereby}
본 발명은 단열 기능성 합성목재 제조 방법 및 이에 의한 단열 기능성 합성목재에 관한 것으로, 보다 상세하게는 합성목재의 내부 중공부에 단열재를 충전하여 단열 기능을 충분히 향상시키고, 천연목재에 비하여 단가가 저렴하면서도 천연목재의 단열 기능은 충분히 가질 수 있어서 합성목재를 이용한 구조물의 시공비 절감을 기대할 수 있으며 합성목재 구조물 시공시에도 편리성 등을 기할 수 있는 새로운 단열 기능성 합성목재 제조 방법 및 이에 의한 합성목재에 관한 것이다.
일반적으로, 천연목재를 이용하여 일상생활에 필요한 하우스와 같은 건축물을 지을 경우에는 나무 특유의 재질로 인해 부드러우면서 아늑한 분위기를 자아내게 되지만, 이러한 천연목재는 생산량이 많아짐에 따라 점차적으로 고갈되어 가고 있는 실정이며, 이를 감안하여 자원을 보호하면서 천연목재와 같은 질감을 갖도록 하기 위한 여러 가지 합성목재가 제안되어 사용되고 있다.
이러한 합성목재를 이용한 건축용 패널의 제조방법으로는 원목을 분쇄한 목분과 열경화성 합성수지와 같은 바인더를 혼합하고, 천연목재의 무늬를 낼 수 있는 여러 가지 첨가제도 혼합하여, 이러한 합성목재 원료를 가열 장치에 의해 용융시켜서 압출 몰드를 통해 압출하여 성형하며, 이러한 합성목재를 용도에 맞게 가공 절단하여 건축물 시공을 위하여 사용하게 된다.
이때, 내부가 비어 있지 않고 채워져 있는 합성목재도 있고, 내부에 복수개의 리브 사이에 비어 있는 중공부가 있는 합성목재도 있는데, 내부에 비어 있는 중공부를 구비한 합성목재는 상대적으로 중량이 가벼워서 취급이 용이하며 재료 절감 효과도 있고, 나아가, 건축물 시공시에도 상대적으로 가벼운 중량으로 인하여 시공이 보다 편리한 점도 있다.
그런데, 내부에 중공부가 있는 합성목재의 경우에는 건축물 시공 이후에 단열성이 저하된다는 점에서 적지 않은 문제가 있다. 즉, 내부가 비어 있는 합성목재는 상기와 같이 재료 절감도 되고 가벼워서 건축물 시공 등의 취급시에 편리한 장점이 있어도 단열성에 있어서 문제가 되기 때문에, 건축용 등의 용도로는 쉽게 채용하지 못하고 있는 실정이다. 또한, 내부가 비어 있는 만큼 외부의 충격이나 하중에도 상대적으로 쉽게 휘어지거나 파손되는 등의 문제가 있어서 유지 관리 측면에서도 쉽지 않은 문제가 있다. 즉, 내부가 비어 있는 합성목재는 내부가 채워져 있는 합성목재에 비하여 내구성에 있어서도 상대적으로 취약하므로, 건축용으로 채용하기에는 쉽지 않은 단점이 있다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제를 해결하기 위해 개발된 것으로, 본 발명의 목적은 합성목재의 내부 중공부에 단열재를 충전하여 단열 기능을 충분히 향상시키고, 천연목재에 비하여 단가가 저렴하면서도 천연목재의 단열 기능은 충분히 가질 수 있어서 합성목재를 이용한 구조물의 시공비 절감을 기대할 수 있으며 합성목재 구조물 시공시에도 편리성 등을 기할 수 있는 새로운 단열 기능성 합성목재 제조 방법 및 이에 의한 합성목재를 제공하고자 하는 것이다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의하면, 합성목재(10) 내부의 중공부(14)로 단열재 분사관(30)을 투입하는 단계와; 상기 합성목재(10)의 상기 중공부(14)에서 상기 단열재 분사관(30)을 인출하면서 상기 단열재 분사관(30)의 선단부에서 발포 단열재(20)를 분사하여 상기 합성목재(10) 내부의 상기 중공부(14)에 단열재(20)가 발포 성형되도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단열 기능성 합성목재 제조 방법이 제공된다.
상기 합성목재(10)의 상기 중공부(14)의 한 쪽 단부측에 인접되도록 상기 단열재 분사관(30)의 선단부를 배치시키고, 상기 합성목재(10)의 상기 중공부(14)의 한 쪽 단부에서 다른 쪽 단부측으로 상기 단열재 분사관(30)을 인출하면서 상기 단열재 분사관(30)의 선단부로 상기 발포 단열재(20)를 분사하여 발포시키는 것을 특징으로 한다.
상기 단열재(20)는 기포 구조의 수성 연질폼으로 이루어질 수 있다.
상기 수성 연질폼은 원료 1 ％와 공기 99％로 이루어진 단열 기포 형상으로 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 단열재(20)는 발포 우레탄, 스티로폼으로 이루질 수 있다.
상기 합성목재(10)의 내부에는 일정 간격으로 배치된 복수개의 리브(16)가 구비되고, 상기 리브(16) 사이에 상기 중공부(14)가 복수개로 구비되며, 상기 단열재 분사관(30)은 상기 각각의 중공부(14)에 삽입되며, 상기 복수개의 단열재 분사관(30)은 서포터(34)에 지지되며, 상기 서포터(34)를 이동시킴에 따라 상기 복수개의 단열재 분사관(30)이 동시에 상기 합성목재(10)의 상기 중공부(14)를 따라 인출되면서 상기 발포 단열재(20)를 분사하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 의하면, 내부에 길이 방향으로 연장된 복수개의 리브(16) 사이로 복수개의 중공부(14)가 구비된 합성목재(10)와; 상기 합성목재(10) 내부의 상기 중공부(14)로 단열재 분사관(30)을 투입하고 상기 중공부(14)에서 상기 단열재 분사관(30)을 인출하면서 상기 단열재 분사관(30)의 선단부에서 발포 단열재(20)를 분사하여 상기 합성목재(10) 내부의 상기 중공부(14)에 발포 성형된 단열재(20)를 포함하는 것을 특징으로 하는 단열 기능성 합성목재(10)가 제공된다.
상기 단열재(20)는 원료 1 ％와 공기 99％로 이루어진 단열 기포 형상의 수성 연질폼을 상기 합성목재(10) 내부의 상기 중공부(14)에 분사하여 발포 경화시킴으로써 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 단열 기능성 합성목재 제조 방법은 합성목재 내부의 중공부로 단열재 분사관을 투입하는 단계와, 상기 합성목재 내부의 중공부의 한 쪽 단부측에 인접되도록 단열재 분사관의 선단부를 삽입하여 배치시키고, 상기 단열재 분사관을 합성목재의 중공부의 한 쪽 단부에서 다른 쪽 단부측으로 인출하면서 단열재 분사관의 선단부로 발포 단열재(바람직하게, 수성 연질폼)을 분사하여 속이 비어 있는 합성목재를 단열재로 충전한 단열 기능성 합성목재를 제조하는 것으로서, 이러한 본 발명은 합성목재의 내부의 비어 있는 중공부에 단열재를 발포시켜 충전함으로써 건축물 시공 이후에 단열성이 저하된다는 문제를 해결한 장점이 있다. 즉, 내부가 비어 있는 합성목재는 재료 절감도 되고 가벼워서 건축물 시공 등의 취급시에 편리한 장점이 있어도 단열성에 있어서 문제가 되기 때문에, 건축용 등의 용도로는 쉽게 채용하지 못하고 있는 실정이었는데, 본 발명에서는 상기와 같이 합성목재 내부의 비어 있는 부분에 단열재를 발포 성형하여 비어 있는 공간을 제거하고 단열재로 채워넣은 것이므로, 합성목재가 건축재로서의 우수한 단열성, 방습성, 방음성 등을 유지할 수 있도록 하며, 내부가 꽉 채워진 채로 생산되는 합성목재에 비하여 상대적으로 중량은 보다 가벼워서 건축물 시공 등의 취급에 있어서도 보다 편리한 효과가 있으며, 합성목재의 내부가 발포 단열재로 충전되어 있어서 외부의 충격이나 하중에도 상대적으로 쉽게 휘어지거나 파손되는 등의 문제가 방지되어 유지 관리 측면에서도 용이한 장점이 있다. 즉, 본 발명은 상대적으로 경량이면서도 내부는 발포 단열재로 채워져 있어서 내구성에 있어서도 우수하며, 이로 인해 건축용으로 채용하기에 쉽지 않았던 종래의 문제를 해결할 수 있는 것이다.
도 1은 본 발명에 의한 단열 기능성 합성목재 제조 방법의 실시예에 의한 합성목재에 단열재 분사관을 삽입하기 이전의 상태를 보여주는 사시도
도 2는 도 1에 도시된 단열재 분사관을 합성목재의 내부에 삽입한 상태를 보여주는 사시도
도 3과 도 4는 본 발명에 의해 단열 기능성 합성목재를 제조하는 과정을 보여주는 평단면도
도 5는 본 발명에 의한 단열 기능성 합성목재의 사시도
도 6은 도 5의 평단면도
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다.
도면을 참조하면, 본 발명의 단열 기능성 합성목재 제조 방법은 합성목재(10) 내부의 중공부(14)로 단열재 분사관(30)을 투입하는 단계와, 이 합성목재(10)의 중공부(14)에서 단열재 분사관(30)을 인출하면서 단열재 분사관(30)의 선단부에서 발포 단열재(20)를 분사하여 합성목재(10) 내부의 중공부(14)에 단열재(20)가 발포 성형되어 충전되도록 하는 단계를 포함한다.
상기 합성목재(10)를 일정 길이를 갖는 사각판 형상으로 구성될 수 있는데, 이 합성목재(10)의 한 쪽 단부와 다른 쪽 단부는 외부와 연통되어 있고, 합성목재(10)의 내부에는 길이 방향으로 연장된 복수개의 리브(16)가 나란하게 구비되며, 각 리브(16) 사이에 중공부(14)가 구비되어 합성목재(10) 내부에 복수개의 사각형 중공부(14)가 구비되어 있다.
상기 합성목재(10) 내부의 중공부(14)에 단열재 분사관(30)을 투입하여 단열재(20)를 발포시키도록 합성목재(10)를 고정 지그를 이용하여 안정적으로 설치하는 것이 바람직하다.
상기 합성목재(10)의 내부에 형성된 각각의 중공부(14)에는 하나씩 단열재 분사관(30)이 투입된다. 복수개의 단열재 분사관(30)이 블록 형상으로 이루어진 서포터(34)에 장착되고, 이 서포터(34)는 미도시된 가이드 레일과 같은 가이드 수단에 의해 합성목재(10)의 양단부 중에서 어느 하나 위치의 단부에 전후진 가능하게 배치되어, 서포터(34)의 전진에 따라 복수개의 단열재 분사관(30)이 합성목재(10)의 각 중공부(14)에 투입되도록 한다. 단열재 분사관(30)의 기단부에는 플렉시블 호스와 같은 연결관(32)을 매개로 미도시된 발포 단열재 원료(바람직하게, 수성 연질폼)을 단열재 분사관(30)으로 분사되도록 한다. 필요시, 단열재 분사관(30)의 선단부에 분사 노즐을 설치할 수도 있다.
상기 합성목재(10)의 중공부(14)의 한 쪽 단부측에 인접되도록 단열재 분사관(30)의 선단부를 배치시킨 다음, 상기 단열재 분사관(30)을 합성목재(10)의 중공부(14)의 한 쪽 단부에서 다른 쪽 단부측으로 인출하면서 단열재 분사관(30)의 선단부로 발포 단열재(20)를 분사하여 단열재(20)로 합성목재(10)의 중공부(14)가 채워지도록 한다. 상기와 같이, 복수개의 단열재 분사관(30)은 서포터(34)에 지지되며, 상기 서포터(34)를 이동시킴에 따라 복수개의 단열재 분사관(30)이 동시에 합성목재(10)의 중공부(14)를 따라 인출되면서 발포 단열재(20)를 분사하므로, 단열재(20)가 균일하게 분사되어 발포되며, 이러한 합성목재(10)의 각 중공부(14)에 채워진 단열재(20)에 의해 우수한 단열 기능을 발휘할 수 있게 된다.
이때, 본 발명에서는 단열재(20)로 기포 구조의 수성 연질폼을 채용한다. 일반 우레탄 폼 단열재와 비슷하지만 물을 베이스로 한 단열재이므로 친환경적이다. 열전도율 측면이나 기존 섬유 단열재의 문제점인 열교환현상을 방지하는 특성이 있어서, 본 발명의 합성목재(10)에 적용되어 최적의 단열 조건을 형성할 수 있게 된다. 이러한 수성 연질폼은 원료 1 ％와 공기 99％로 이루어진 단열 기포 형상으로 구성되는데, 스프레이식 분사로 대략 100배 정도의 팽창 효과를 가지게 된다. 또한, 수성 연질폼은 난연성 제품으로서 화재시에 유해 가스가 발생하지 않아서 안전하다 할 수 있다. 또한, 수성 연질폼은 메끄러운 면에도 접착성이 우수하므로, 본 발명의 합성목재(10) 내부의 중공부(14)를 구성하는 리브(16)의 표면과 상하부 내측 표면에 우수한 접착력으로 부착 친화력을 더욱 높이게 되어 우수한 단열성을 보장할 수 있을 것이다. 또한, 수성 연질폼은 일반 우레탄폼 등에 비하여 중량이 가벼운 특성이 있어서 본 발명의 합성목재(10)의 중량은 적절하게 줄이면서도 단열성은 우수하게 유지할 수 있게 된다.
부언하면, 상기 수성 연질폼은 Polysicianate를 주원료로 연질 경량 수성 발포의 특징을 가진 합성수지로서 재료의 비율은 1％이고 나머지 99％는 공기이며, 이 공기는 작은 기포로서 채워져 있기 때문에 우수한 단열 효과를 낼 수 있게 되는 것이다.
결국, 상기 수성 연질폼은 최소의 두께로 최상의 단열 효과를 낼 수 있기 때문에 수정 연질폼 자체의 단열성, 경량성, 완충성 등의 성질을 활용하여 본 발명의 합성목재(10)에 단열재(20)로 채용함으로써 본 발명의 합성목재(10)가 우수한 단열성, 방습성, 방음성 등을 가질 수 있다는 점이 중요하며, 본 발명의 합성목재(10)가 친환경 제품으로서 제공되는 것이 바람직한데, 상기 수성 연질폼 자체가 친환경 단열재(20)이므로, 본 발명의 합성목재(10)를 상기와 같은 우수한 단열성과 방습성 등을 가지면서도 나아가 친환경 제품으로서 제공하고자 하는 목적에 정확히 부합될 수 있을 것이다. 그리고, 수성 연질폼은 세미 오픈 셀(semi-open cell) 구조를 가져서 결로가 생기지 않으므로, 건축물의 결로 현상으로 인한 여러 문제도 해결할 수 있을 것이다.
한편, 본 발명에서 바람직하게 수정 연질폼을 단열재(20)로 채용하지만, 경우에 따라 일반 우레탄폼이나 스티로폼과 같은 단열재(20)를 채용할 수도 있다는 점을 이해해야 할 것이다.
따라서, 본 발명은 합성목재(10)의 내부의 비어 있는 중공부(14)에 단열재(20)를 발포시켜 충전함으로써 건축물 시공 이후에 단열성이 저하된다는 문제를 해결한 장점이 있다. 즉, 내부가 비어 있는 합성목재(10)는 상기와 같이 재료 절감도 되고 가벼워서 건축물 시공 등의 취급시에 편리한 장점이 있어도 단열성에 있어서 문제가 되기 때문에, 건축용 등의 용도로는 쉽게 채용하지 못하고 있는 실정이었는데, 본 발명에서는 상기와 같이 합성목재(10) 내부의 비어 있는 부분에 단열재(20)를 발포 성형하여 빈 공간을 제거하였으므로, 합성목재(10)가 건축재로서의 우수한 단열성, 방습성, 방음성 등을 유지할 수 있도록 하며, 내부가 꽉 채워진 채로 생산되는 합성목재(10)에 비하여 상대적으로 중량이 가벼워서 건축물 시공 등의 취급에 있어서도 보다 편리한 효과가 있으며, 합성목재(10)의 내부가 발포 단열재(20)로 충전되어 있어서 외부의 충격이나 하중에도 상대적으로 쉽게 휘어지거나 파손되는 등의 문제가 방지되어 유지 관리 측면에서도 용이한 장점이 있다. 즉, 본 발명은 상대적으로 경량이면서도 내부는 발포 단열재(20)로 채워져 있어서 내구성에 있어서도 우수하며, 이로 인해 건축용으로 채용하기에 쉽지 않았던 종래의 문제를 해결할 수 있는 것이다.
한편, 본 발명에 의하면, 내부에 길이 방향으로 연장된 복수개의 리브(16) 사이로 복수개의 중공부(14)가 구비된 합성목재(10)와, 이러한 합성목재(10) 내부의 중공부(14)로 단열재 분사관(30)을 투입하고 중공부(14)에서 단열재 분사관(30)을 인출하면서 단열재 분사관(30)의 선단부에서 발포 단열재(20)를 분사하여 합성목재(10) 내부의 중공부(14)에 발포 성형된 단열재(20)를 포함하는 단열 기능성 합성목재(10)가 제공될 수 있다. 즉, 상술한 합성목재 제조 방법에 의해 본 발명의 단열 기능성 합성목재(10)가 제공되는 것인데, 이러한 단열 기능성 합성목재(10)가 가지는 효과는 전술한 바와 동일하므로, 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 한다.
이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 상술하였다. 그러나, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 것이다.
따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
10. 합성목재 14. 중공부
16. 리브 20. 단열재
30. 단열재 분사관 32. 연결관
34. 서포터

Claims (8)

  1. 합성목재(10) 내부의 중공부(14)로 단열재 분사관(30)을 투입하는 단계와;
    상기 합성목재(10)의 상기 중공부(14)에서 상기 단열재 분사관(30)을 인출하면서 상기 단열재 분사관(30)의 선단부에서 발포 단열재(20)를 분사하여 상기 합성목재(10) 내부의 상기 중공부(14)에 단열재(20)가 발포 성형되도록 하는 단계;를 포함하며,
    상기 합성목재(10)의 상기 중공부(14)의 한 쪽 단부측에 인접되도록 상기 단열재 분사관(30)의 선단부를 배치시키고, 상기 합성목재(10)의 상기 중공부(14)의 한 쪽 단부에서 다른 쪽 단부측으로 상기 단열재 분사관(30)을 인출하면서 상기 단열재 분사관(30)의 선단부로 상기 발포 단열재(20)를 분사하는 것을 특징으로 하는 단열 기능성 합성목재 제조 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 단열재(20)는 기포 구조의 수성 연질폼으로 이루어진 것을 특징으로 하는 단열 기능성 합성목재 제조 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 수성 연질폼은 원료 1 ％와 공기 99％로 이루어진 단열 기포 형상으로 구성된 것을 특징으로 하는 단열 기능성 합성목재 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 단열재(20)는 발포 우레탄, 스티로폼 중에서 어느 하나를 채택하여 구성하는 것을 특징으로 하는 단열 기능성 합성목재 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 합성목재(10)의 내부에는 일정 간격으로 배치된 복수개의 리브(16)가 구비되고, 상기 리브(16) 사이에 상기 중공부(14)가 복수개로 구비되며, 상기 단열재 분사관(30)은 상기 각각의 중공부(14)에 삽입되며, 상기 복수개의 단열재 분사관(30)은 서포터(34)에 지지되며, 상기 서포터(34)를 이동시킴에 따라 상기 복수개의 단열재 분사관(30)이 동시에 상기 합성목재(10)의 상기 중공부(14)를 따라 인출되면서 상기 발포 단열재(20)를 분사하는 것을 특징으로 하는 단열 기능성 합성목재 제조 방법.
  7. 삭제
  8. 삭제
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