KR101229534B1

KR101229534B1 - 목재 대체용 합성수지 봉목재 및 그 제조방법 그리고 제조장치

Info

Publication number: KR101229534B1
Application number: KR1020100062110A
Authority: KR
Inventors: 신정아
Original assignee: 박찬민
Priority date: 2010-06-29
Filing date: 2010-06-29
Publication date: 2013-02-07
Also published as: KR20120001366A

Abstract

본 발명은 폐합성수지를 이용한 봉목재 및 그 제조방법 그리고 제조장치에 관한 것으로 더 상세하게는 폐합성수지로 외부체를 형성하고 그 외부체의 내부에 외부체와는 조성이 다른 폐목칩을 넣어 내부체를 형성함으로써, 기존 목재 및 유사 부재에 비해 중량이 가벼우면서도 휨 강도와 압축강도가 우수하고, 안정된 두께 팽창율과 저함수율 및 고밀도의 표면을 갖으면서도 내수성, 침지 박리성, 내마모성, 열충격성, 내알칼리성이 우수한 폐합성수지를 이용한 봉목재 및 그 제조방법 및 제조장치에 관한 것이다.
본 발명은, 길이 방향으로 연장되어 막대 형상으로 형성되는 본체(21); 입자상으로 분쇄된 목칩(22)이 30중량%~40중량%로 압축 성형 되어 상기 본체(21)의 내부체를 형성하는 심체(23); 상기 심체(23)의 외부 둘레를 따라 감겨 지며 재생 합성수지가 원료로 압출 성형 되어 중간체를 형성하는 30중량%~40중량%의 재생 합성수지재층(25); 상기 재생 합성수지재층(25)의 외부 둘레를 감쌓아 그 표면층을 형성하여 외부체를 이루고 물의 침투를 차단하는 30중량%~40중량%의 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 중에서 선택된 어느 1종 또는 2종의 합성수지를 사용하여 구성된 합성수지재층(24)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

목재 대체용 합성수지 봉목재 및 그 제조방법 그리고 제조장치{WOOD PLASTIC AND MANUFACTURING METHOD THEREOF AND APPARATUS FOR WOOD PLASTIC}

본 발명은 폐합성수지를 이용한 봉목재 및 그 제조방법 그리고 제조장치에 관한 것으로 더 상세하게는 폐합성수지로 외부체를 형성하고 그 외부체의 내부에 외부체와는 조성이 다른 폐목칩을 넣어 내부체를 형성함으로써, 기존 목재 및 유사 부재에 비해 중량이 가벼우면서도 휨 강도와 압축강도가 우수하고, 안정된 두께 팽창율과 저함수율 및 고밀도의 표면을 갖으면서도 내수성, 침지 박리성, 내마모성, 열충격성, 내알칼리성이 우수한 폐합성수지를 이용한 봉목재, 그 제조방법 및 제조장치에 관한 것이다.

일반적으로 가두리 양식장 그리고 각종 건축물의 신증축 현장 및 전시 시설물 설치 현장 등 다양한 종류의 가설 및 시설재 설치 현장에서는 봉형상으로 가공된 가공 목재가 많이 쓰인다.

가공된 목재는 금속과 달리 부식이 없고 가벼운 특성 때문에 여러 용도로 유용하게 쓰인다.

가공 목재는 경량이고 취급이 용이한 반면 가두리 양식장 등과 같이 물이 상시 접촉하는 곳에 시설재로 쓰일 경우 다른 재료에 비해 밀도가 낮고 함수율이 높아 부패가 빠르게 일어나고 수축 팽창에 의한 균열 그리고 강도 저하도 일반 금속 및 비금속 재료에 비해 빠르게 나타나는 특성이 있다.

가두리 양식장에는 그물의 설치 및 물막이 그리고 양식에 필요한 여러 인공적 시설물 설치를 위하여 봉 또는 각형 형상으로 가공된 장대 형상의 목재를 많이 사용하고 있으나 부패와 강도가 문제로 된다.

이러한 문제 때문에 가두리 양식장에서 사용하는 목재는 일반 목재보다는 표면 밀도가 높고 함수율이 일반목재에 비해 낮은 대나무를 많이 사용하고 있다. 그러나 대나무는 인위적 양산 공급이 불가능하고 원하는 규격을 맞추기도 어려우며 금속 및 비금속 재료에 비해 수명이 짧은 문제점이 있다.

건물의 신축 및 증축 현장 등에서 공사 작업을 위해 가공 목재가 주로 사용된다. 가공 목재는 운반과 취급이 용이한 장점이 있어 보편적으로 사용되고 있으나 수축 팽창에 따른 강도 변화가 크므로 작업용 재료로 안정적으로 이용하는데 한계가 따른다. 또한 목재 자원의 공급 부족으로 수요를 충당하기 어렵고 재활용과 경제성도 낮았다.

한편, 목재 이용에 따른 문제를 개선하기 위한 예로서 목재를 대체하기 위한 대체제가 개발되었다.
목재의 대체재로서 합성수지재 그리고 폐합성수지재를 포함한 여러 재료를 활용하는 방안은 기본적으로 충분한 휨 강성, 양호한 물성 그리고 경제적으로 제조할 수 있는지에 관한 것이다.

대표적으로 폴리프로필렌(PP) 또는 폴리에틸렌(PE) 합성수지 소재로 제조된 합판이 있다.
대한민국 특허공보 공고번호 제1990-006296호 및 대한민국 특허공개공보 공개번호 제1992-021310호에 개시된 기술은, 단일소재 합성수지를 사용하여 제작된 합성수지 패널의 단점을 개량한 것으로 소개되어 있다.

상기 기술은 폐 합성 섬유를 이용한 판재 제조방법으로서, 열 매체 보일러에서 200℃~300℃로 가열된 오일을 가열로 내부에 순환시키면서 가압 롤러로 폐 합성섬유를 가압하여 판재를 형성하는 기술이다. 이 기술은 여러 종류의 재료가 혼재되어 있는 폐 합성 섬유를 가열 롤러로 압착 성형한 것이므로, 완성된 합판은 강도, 휨 등이 약했고, 구조적으로도 불안정하여 고품질 패널을 얻고자 하는 기대를 충족시키지 못했다.

또한 상기 기술은, 상하로 폐 합성섬유를 공급하고, 120℃~160℃의 열풍을 공급하여 1차적으로 적당한 두께로 압착, 성형한 후, 약 230℃~260℃의 열을 갖는 가열압착 롤러로 10mm 기준으로 100kg/㎠의 압력을 가하여 가열, 압착시켜 양 표면에 고체화된 표피층을 형성함과 아울러, 그 표피층 사이에는 불완전 용해된 상태의 내부쿠션이 형성되도록 한 기술이다.

상기 기술로 제조된 합판은, 내부쿠션이 미용융 상태로 표피층과 접합 되므로 박리가 쉽게 일어나고, 외부 충격에 취약하며 형상 변형이 잦다.

또 다른 기술로 소개된 대한민국 특허 공개번호 2001-073635호의 '폐자재를 이용한 합판 및 그 제조방법'은 목재합판이나 단일수지 합판의 문제점을 개선할 수 있도록 제시된 기술이다.

이 기술은, 폐합성수지와 폐합성섬유로 이루어진 주원료에 석분, 유리섬유, 불연소성소재 등을 일정비율로 혼합하거나 또는 식물성 섬유(인조, 면, 펄프 등)를 혼합하여 이를 가압 혼련 및 T-다이를 통한 압출 합판을 형성하고, 표피층에 PP, PE 등의 수지를 일정두께(12mm 합판의 경우 각각 1mm 표피층)로 융착하여 열 롤러 성형 및 진공냉각 성형, 가열 및 소둔 과정을 거쳐 합판을 제조한 것으로, 대표적인 제조방법은, 폐합성수지와 폐합성섬유 분쇄품이 혼합된 주원료 60∼80중량%와 보조원료인 폐천연섬유 10∼20%, 펄프류 10∼20%를 혼합하여 가압 혼련 하고 압출한 후, 롤러로 압착하고, 양 표피층에 PP, PE 등 단일 신소재를 융착시켜 냉각 성형하는 것이다.

상기 기술은, 목재 합판을 대체하기 위한 합성수지재 합판을 제공하기 위한 것으로 가두리 양식장 및 건물 신증축 현장에서 사용하는 봉형 자재를 제작하기 위한 기술로는 사용할 수 없다.

본 발명은 이러한 점을 감안하여 창작된 것으로, 천연 가공 목재의 대체재로서 중량이 가벼우면서도 천연 가공 목재와 비교할 때 휨 강도와 압축강도가 우수 하고, 안정된 수축팽창율과 저함수율 및 고밀도의 표면을 갖으며, 내수성, 침지박리성, 열충격성이 우수하여 가두리 양식장에서 사용하는 천연 목재 및 대나무를 대체할 수 있는 봉목재를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 폐합성수지와 목칩을 이용하여 가두리 양식장 및 건물의 신증축 작업 현장 등에서 목재를 대체하여 시설재 및 가설재로 사용할 수 있는 봉목재를 연속적으로 제조하기 위한 봉목재 제조방법과 장치를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 목재 대체용 봉목재는.

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길이 방향으로 연장되어 막대 형상으로 형성되는 본체;

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입자상으로 분쇄된 목칩이 30중량%~40중량%로 압축 성형 되어 상기 본체의 내부체를 형성하는 심체;

상기 심체의 외부 둘레를 따라 감겨 지며 재생 합성수지를 원료로 압출 성형 하여 중간체를 형성하는 30중량%~40중량%의 재생 합성수지재층;

상기 재생 합성수지재층의 외부 둘레를 감쌓아 그 표면층을 형성하여 외부체를 이루고 물의 침투를 차단하는 30중량%~40중량%의 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 중에서 선택된 어느 1종 또는 2종의 합성수지를 사용하여 구성된 합성수지재층으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 특징은,

길이 방향으로 연장되어 막대 형상으로 형성되는 본체;

입자상으로 분쇄된 재생합성수지가 30중량%~40중량%로 압축 성형 되어 상기 본체의 내부체를 형성하는 심체;

상기 심체의 외부 둘레를 따라 감겨 지며 재생 합성수지를 원료로 압출 성형 되어 중간체를 형성하는 30중량%~40중량%의 재생 합성수지재층;

상기 재생 합성수지재층의 외부 둘레를 감쌓아 그 표면층을 형성하여 외부체를 이루고 물의 침투를 차단하는 30중량%~40중량%의 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 중에서 선택된 어느 1종 또는 2종의 합성수지를 사용하여 구성된 합성수지재층을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 특징은,

봉목재 제조방법에 있어서,

목재를 수집하고 이를 분쇄 가공하여 입자상의 목칩으로 만드는 단계;

상기 단계를 통하여 만들어진 목칩을 성형기의 성형틀에 연속적으로 공급하여 목칩을 성형틀을 따라 길이 방향으로 연속적으로 압출하여 심체를 형성하는 단계;

상기 단계를 통하여 압출 성형 되는 심체의 외부에 합성수지재층을 일체형으로 형성하기 위하여 성형틀에 합성수지 원료를 공급하는 단계;

상기 단계를 통하여 공급되는 합성수지 원료를 성형기의 성형틀에서 성형하여 심체의 외부를 연속적으로 합성수지재층으로 압출 성형하는 단계;

상기 단계를 통하여 심체의 외부가 합성수지재층으로 성형된 봉상의 성형물을 연속적으로 냉각부에 위치하는 싸이징런너로 통과시켜 싸이징 처리하여 봉목재로 성형하는 단계;

상기 단계를 통하여 싸이징 처리된 봉목재를 가이드롤러부로 유도하고 냉각수조로 통과시켜 냉각과정을 거치도록 하여 목칩으로 된 심체와 합성수지재층이 차례로 적층된 봉목재를 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 특징은,

봉목재 제조방법에 있어서,

상기 단계를 통하여 압출 성형 되는 심체의 외부에 재생 합성수지재층을 일체형으로 형성하기 위하여 성형기의 성형틀에 재생 합성수지 원료를 공급하는 단계;

상기 단계를 통하여 압출 성형 되는 심체의 외부에 재생 합성수지재층을 일체형으로 형성하기 위하여 성형기의 성형틀에 재생 합성수지 원료를 공급하여 재생 합성수지재층을 형성하는 단계;

상기 단계를 통하여 형성된 재생 합성수지재층의 외부에 합성수지 원료를 공급하고 성형기의 성형틀에서 재생 합성수지재층 외부를 합성수지재층으로 압출 성형하는 단계;

상기 단계를 통하여 심체 및 재생 합성수지재층 그리고 외부에 합성수지재층으로 성형된 봉상의 성형물을 연속적으로 냉각부에 위치하는 싸이징런너로 통과시켜 싸이징 처리하여 봉목재로 성형하는 단계;

상기 단계를 통하여 싸이징 처리된 봉목재를 가이드롤러부로 유도하고 냉각수조로 통과시켜 냉각과정을 거치도록 하여 목칩으로 이루어진 심체와 재생 합성수지재층 그리고 합성수지재층이 차례로 층상으로 형성된 봉목재를 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 특징은,

압출성형기를 통해 봉목재를 제조하기 위한 장치에 있어서,

압출기를 통해 공급되는 압출되는 목칩을 성형하는 성형기;

상기 성형기에 분쇄된 목칩을 공급하는 목칩공급호퍼 및 성형기에 액상수지를 압출기를 통해 공급하는 수지공급호퍼;

상기 압출기를 통해 압출되는 목칩을 심체로 형성하고 그 외부에 합성수지재층을 형성하는 성형틀;

상기 성형틀을 통해 연속적으로 성형되는 봉목재를 싸이징 처리하기 위한 싸이징 런너;

상기 싸이징 런너에 진공을 형성하는 흡입진공기;

상기 싸이징 처리된 봉목재를 냉각하는 냉각수조가 설치된 냉각부;

상기 냉각수조 내부에 설치되어 성형된 봉목재의 배출을 안내하는 가이드롤러부로 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 싸이징 런너는,

상기 봉목재의 표면이 되는 합성수지재층의 표면 처리를 위해 봉목재가 통과하는 통로 주변에는 흡입진공기와 진공호스로 연결된 진공공간이 있고, 일단에는 봉목재를 압출시키는 다이스를 장착한 것을 특징으로 한다.

상기 가이드롤러부는,

상,하부로 분리되어 봉목재의 배출을 안내하는 홈이 형성된 상,하부 가이드롤러와,

상기 상,하부 가이드롤러의 간격을 봉목재 사이즈에 따라 조절할 수 있게 움직여주기 위해 상,하부 로울러에 설치된 상,하부 로울러 간격 조절용 유압실린더로 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명은 천연 가공 목재의 대체재로서 중량이 가벼우면서도 천연 가공 목재와 비교할 때 휨 강도와 압축강도가 우수하고, 안정된 수축 팽창율과 저함수율 및 고밀도의 표면을 갖으며, 내수성, 침지박리성, 열충격성이 우수하여 가두리 양식장에서 사용하는 대나무, 건축물 신증축 현장 등에서 사용하는 천연 가공 목재를 대체할 수 있는 봉목재를 경제적이고 효율적으로 제작하고 저비용으로 제공할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 목재 대체용 이중 봉목재의 사시도.
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 목재 대체용 삼중 봉목재의 사시도.
도 3의 (a)(b)(c)(d)는 본 발명의 실시 예에 따른 목재 대체용 봉목재의 다양한 형상을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 목재 대체용 봉목재 제조장치의 예를 나타낸 개략도.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 목재 대체용 봉목제 제조장치의 성형기 상세도.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 싸이징 런너의 상세도.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 냉각부 및 가이드롤러부의 개략도.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 목재 대체용 봉목재 제조장치의 가이드롤러부 상세도.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 가이드롤러부의 일부 종단면도.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 목재 대체용 이중 봉목재 제조 순서도.
도 11 본 발명의 다른 실시 예에 따른 목재 대체용 삼중 봉목재 제조 순서도.

이하, 도면을 참고로 본 발명을 구체적으로 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 목재 대체용 이중 봉목재의 사시도 이다.도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 목재 대체용 삼중 봉목재의 사시도 이다. 도 3의 (a)(b)(c)(d)는 본 발명의 실시 예에 따른 목재 대체용 봉목재의 다양한 형상을 나타낸 도면이다. 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 목재 대체용 봉목재 제조장치의 예를 나타낸 개략도이다. 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 목재 대체용 봉목제 제조장치의 성형기 상세도이다. 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 싸이징 런너의 상세도이다. 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 냉각부 및 가이드롤러부의 개략도이다. 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 목재 대체용 봉목재 제조장치의 가이드롤러부 상세도이다. 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 가이드롤러부의 일부 종단면도이다. 도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 목재 대체용 이중 봉목재 제조 순서도이다. 도 11 본 발명의 다른 실시 예에 따른 목재 대체용 삼중 봉목재 제조 순서도이다.

본 발명에 따른 목재 대체용 봉목재는, 가두리 양식장, 건물 신증축 현장, 그리고 전시 및 시설재로 사용할 수 있도록 두께와 길이 방향으로 길게 연장되는 형상으로 구성된다.

본 발명에 따른 봉목재(10)는, 도 1과 같이, 이중 층상으로 구성된 봉목재(10)로 구성될 수 있다.

주요 부분은, 길이 방향으로 긴 막대 형상으로 형성되는 본체(21)로 구성된다.

그리고 본체(21)는 입자상으로 분쇄된 목칩(22)이 40중량%~60중량%로 압축 성형 되어 본체(21)의 내부체를 구성하는 심체(23)로 이루어진다. 심체(23)는 폐기되는 목재를 잘게 분쇄된 것을 사용하는 것이 바람직하다.

그리고 심체(23)의 외부 둘레를 감싸아 심체(23)의 표면층을 형성하여 외부체를 이루고 물의 침투를 차단하는 40중량%~60중량%의 합성수지재층(24)으로 구성된다.

여기서, 심체(23)를 형성하는 목칩(22)은 재생합성수지를 사용하여도 되며, 재생합성수지를 심체(23)로 선택할 수 있다.

본 발명의 다른 실시 예에 따른 봉목재(10)는, 도 2와 같이, 삼중으로 중첩된 봉목재(10)로 구성될 수 있다. 주요 부분은, 길이 방향으로 길게 연장되는 막대 형상으로 형성되는 본체(21)가 구성된다.

그리고 입자상으로 분쇄된 목칩(22)이 30중량%~40중량%로 압축 성형 되어 본체(21)의 내부체를 구성하는 심체(23)가 구성된다. 심체(23)는 폐기되는 목재를 잘게 분쇄된 것을 사용하는 것이 바람직하다.

그리고 심체(23)의 외부 둘레를 따라 감겨 지는 두께를 가지며 재생 합성수지를 원료로 압출 성형 되어 중간체를 형성하는 30중량%~40중량%의 재생 합성수지재층(25)이 구성된다.

그리고 재생 합성수지재층(25)의 외부 둘레를 감쌓아 그 표면층을 형성하여 외부체를 이루고 물의 침투를 차단하는 30중량%~40중량%의 합성수지재층(24)을 포함하는 구성으로 이루어진다.

본 발명에 따른 합성수지재층(24)은, 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 중에서 선택된 어느 1종 또는 2종의 합성수지를 사용하여 구성될 수 있다. 여기서, 합성수지재층(24)은 폐합성수지재를 원료로 사용하여 구성될 수 있다.

그리고 봉목재(10)는, 이중 봉목재(10)를 대표적으로 나타낸 도 3의 (a)와 같은 원형, (b)와 같은 사각형, (c)와 같은 타원형, (d)와 같은 직사각형 등 다양한 단면 형상으로 성형하여 구성될 수 있다. 도면에는 나타내지 않았으나 삼중 봉목재도 마찬가지의 단면 형상을 가진 다향한 형상의 봉목재로 구성될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 봉목재(10)를 제조하기 위한 제조방법 그리고 이를 위한 제조장치를 도 4 내지 도 11을 참고로 살펴보면 다음과 같다.

통상적으로 봉 형상의 합성수지 관체 및 파이프 구조물 등은 압출성형기를 통해 연속적으로 제조된다. 일반적으로 압출성형기는 수지를 용융시켜 액상으로 공급하는 히터가 있고 용융 수지를 일정한 형상으로 형성하는 성형틀이 있으며 주변장치로서 냉각장치 등을 포함하는 것으로 되어 있다.

본 발명은 봉목재(10)를 성형기(30)의 성형틀(33)을 통해 연속적으로 생산할 수 있도록 하기 위한 것으로, 가두리 양식장, 건물 신증축 현장, 그리고 전시 및 시설재로 사용되는 목재를 대체 사용하기 위하여 두께와 길이 방향으로 길게 연장되는 길이를 갖도록 목칩과 합성수지재를 원료로 포함하여 봉목재(10)를 제조하는 것이다.

봉목재(10)를 제조하기 위한 장치는, 도 4 내지 도 9와 같은 제조장치가 될 수 있다. 제조장치는, 도 4에 전체적으로 나타낸 바와 같이, 성형기(30)와, 성형기(30)에 분쇄된 목칩을 공급하는 목칩공급호퍼(31) 및 압출기(31a) 그리고 성형기(30)에 액상수지를 공급하는 수지공급호퍼(32)와, 목칩(22)을 심체(23)로 형성하고 그 외부에 합성수지재층을 형성하는 성형틀(33)과, 성형틀(33)을 통해 형성되는 봉목재(10)를 싸이징 처리하기 위한 싸이징런너(34)와, 싸이징런너(34)에 진공을 형성하는 흡입진공기(35)와, 싸이징 처리된 봉목재(10)를 냉각하는 냉각수조(36)가 있는 냉각부(36a), 냉각수조(36) 내부에 설치되어 성형된 봉목재(10)의 배출을 안내하는 가이드롤러부(37)로 구성된 제조장치를 이용하여 원하는 구조의 봉목재(10)를 제조할 수 있다.

싸이징 런너(34)는, 도 6과 같이, 봉목재(10)의 표면이 되는 합성수지재층(24)을 고르게 처리를 위해 봉목재(10)가 통과하는 통로(38) 주변에는 흡입진공기(35)와 진공호스(40)로 연결된 진공공간(39)이 있고, 일단에는 봉목재(10)를 최종적으로 압출시키는 다이스(41)가 있으며, 통로(38)는 외부케이싱(50)과 내부런너(51)의 조합으로 형성된다. 외부케이싱(50)과 내부런너(51)는 볼트(52)로 결합되고 분해 조립이 가능하다.

도 6에 나타낸 싸이징 런너(34)는, 도 1과 같이, 목칩(22)으로 된 심체(23), 심체(23) 외부에 합성수지재층(24)이 형성된 이중 봉목재(10)를 성형하는데 사용하될 수 있는 구조이다. 도 2와 같이 심체(23) - 재생합성수지재층(25) - 합성수지재층(24)으로 되는 삼중 봉목재(10)에 사용되는 싸이징 런너(34)는 도면에 나타내지 않았으나 재생 합성수지재층(25)이 통과하는 통로를 더 추가하는 형식이 된다.

가이드롤러부(37)는, 도 7 내지 도 9와 같이, 상,하부로 분리되어 봉목재(10)의 배출을 안내하는 홈(44)이 형성된 상,하부 가이드롤러(42)(42a)와, 상,하부 가이드롤러(42)(42a)의 간격을 봉목재(10) 사이즈에 따라 조절할 수 있게 움직여주기 위해 상,하부로 로울러(42)(42a)에 설치된 유압실린더(43)가 있다.

가이드롤러부(37)는, 유압실린더(43)의 작동을 통해 제조되는 봉목재(10)의 사이즈(굵기)에 따라 간격을 조절할 수 있으므로 다양한 사이즈의 봉목재(10)를 배출할 수 있다.

봉목재(10)는 도면에 나타낸 것처럼 단면이 원형인 것 외에 사각, 타원, 직사각인 것 등으로 다양한 형상으로 변형하여 형성할 수 있다.

도 10은 이중 봉목재(10)를 제조하는 과정을 나타낸 순서도 이다.

폐기되는 각종 폐목재를 수집하고 이를 분쇄 가공하여 입자상의 목칩으로 만든다(단계S100).

S100 단계를 통하여 만들어진 목칩(23)을 성형기(30)의 성형틀(33)에 연속적으로 공급하여 목칩(22)을 성형틀(33)을 따라 길이 방향으로 연속적으로 압출하여 심체(23)를 형성한다(단계 S101).
여기서, 입자상으로 분쇄된 목칩은 다른 접착제 등의 다른 결합제 성분을 첨가하여 압출 성형할 수 있으나 반드시 접착제를 필요로 하지 않는다. 접착제를 첨가하지 않더라도 압출기(31a)를 통해 성형기(30)를 통과시키면 목칩간 공극이 줄어들고 압축되어 심체(23)를 형성한다. 봉 형상의 유지는 그 외부를 감싸고 있는 외부층인 합성수지재층이다.
S101 단계를 통하여 압출 성형 되는 심체(23)의 외부에 합성수지재층(24)을 일체형으로 형성하기 위하여 성형틀(33)에 합성수지 원료를 공급한다(단계 S102).

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S102 단계를 통하여 공급되는 합성수지 원료를 성형기(30)의 성형틀(33)에서 압출 성형하여 심체(23)의 외부를 연속적으로 합성수지재층(24)으로 압출 성형한다(단계 S103).

단계 S103을 통하여 심체(23) 외부에 합성수지재층(24)이 형성된 봉목재(10)를 싸이징 런너(34)를 통과시켜 싸이징 처리한다(단계 S104).

단계 S104를 통하여 싸이징 처리된 봉목재(10)를 냉각부(36a)의 가이드롤러부(37)로 유도하고 이 과정에서 냉각하여 목칩(22)으로 된 심체(23)와 합성수지재층(24)이 차례로 적층된 봉목재(10)를 얻는다(단계 S105).

도 11은 삼중 봉목재(10)를 제조하는 과정을 나타낸 순서도 이다.

폐기되는 각종 폐목재를 수집하고 이를 분쇄 가공하여 입자상의 목칩으로 만든다(단계 S200).

단계 S200을 통하여 만들어진 목칩(22)을 압출성형기(30)의 성형틀(33)에 연속적으로 공급하여 목칩(22)을 성형틀(33)을 따라 길이 방향으로 연속적으로 압출하여 심체(23)를 형성한다(단계 S201).

단계 S201을 통하여 압출 성형 되는 심체(23)의 외부에 재생 합성수지재층(25)을 일체형으로 형성하기 위하여 성형기(30)의 성형틀(33)에 재생 합성수지 원료를 공급한다(단계 S202).
단계 S202를 통하여 압출 성형 되는 심체(23)의 외부에 재생 합성수지재층(25)을 일체형으로 형성하기 위하여 성형기(30)의 성형틀(33)에 재생 합성수지 원료를 공급하여 재생 합성수지재층(25)을 형성한다(단계 S203).

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단계 S203을 통하여 형성된 재생 합성수지재층(25)의 외부에 합성수지 원료를 공급하고 성형기(30)의 성형틀(33)에서 압출 성형하여 재생 합성수지재층(25) 외부를 합성수지재층(24)으로 압출 성형한다(단계 S204).

단계 S204를 통하여 심체(23) 및 재생 합성수지재층(25) 외부에 합성수지재층(24)이 형성된 봉목재(10)를 싸이징런너(34)를 통과시켜 처리한다(단계 S205).

싸이징 처리된 봉목재(10)를 냉각부(36a)의 가이드롤러부(37)를 통해 유도하고 냉각수조(36)에서 냉각하여 목칩(22)으로 이루어진 심체(23)와 재생 합성수지재층(25) 그리고 합성수지재층(24)이 차례로 적층된 봉목재(10)를 얻는다(단계 S206).

여기서, 합성수지재층(24)은, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 중에서 선택된 어느 1종 또는 2종의 합성수지가 사용될 수 있다.

그리고 합성수지재층(24)은, 폐합성수지재를 원료로 사용할 수 있으나 표면 평탄도나 밀도 강도 등은 고품질 합성수지에 비해 떨어지므로 봉목재(10)의 생산 조건에 따라 적절한 재료와 성분 구성 비율을 선택하여 제조 가능하다.

본 발명은 천연 가공 목재의 대체재로 사용하기 위하여 심체(23)를 목칩(22)을 사용하여 구성하고 그 외부는 합성수지재층(24) 또는 재생 합성수지재층(25) 및 합성수지재층(24)을 차례로 갖도록 구성함으로서 중량이 가벼우면서도 천연 가공 목재와 비교할 때 휨 강도와 압축강도가 우수하고 안정된 수축팽창율과 저함수율 및 고밀도의 표면을 갖는 봉목재(10)를 제조할 수 있다.

이렇게 제조된 봉목재(10)는 내수성, 침지박리성, 열충격성이 우수하여 가두리 양식장 및 건물 신증축 현장 등에서 일반적인 목재를 대체하여 다목적으로 사용할 수 있다.

사용하는 재료는, 목칩, 합성수지재, 폐합성수지재, 재생 합성수지재 등으로서, 각 재료들은 봉목재(10)의 전체 성분 중 균등한 비율, 또는 비균등 비율로 제조할 수 있으며, 사용 용도와 목적에 부합되도록 성분 비율을 조절하여 제조가 가능하다.

예를 들면, 높은 강도와 내수성 등을 강화시키기 위한 봉목재(10)는 신재 합성수지재를 사용하여 합성수지재층(24)을 형성하고 그 두께도 평균 이상 증가시켜 전체 비율에서 목칩(22)의 비율을 낮추는 방법으로 제조될 수 있다. 합성수지재층(24)의 두께 증가는 경량화에 배치되고 재료 사용량을 증가시킨다.

봉목재(10) 성분 비율은 아래 표에 나타낸 예와 같이 성분을 균등한 비율로 하는 것이 바람직하다.

	목칩(중량%)	재생합성수지(중량%)	신재합성수지(중량%)
이중 봉목재	40 ~ 60		40 ~ 60
삼중 봉목재	30 ~ 40	30 ~ 40	30 ~ 40

심체(23)의 재료로 선택된 목칩(22)은, 다른 재료에 비해 가볍고 버려지는 폐목재를 분쇄 가공하여 저가로 얻을 수 있으며 제조에서도 압출성형기(30)를 통해 연속적으로 압출 성형이 가능하므로 우수한 성형성이 있다.

목재는 통상 칩상으로 가공하여 가공 합판 등을 제조할 때 많이 쓰이며 다른 재료와 섞이면 연성을 낮추지만 중량을 가볍게 하면서도 강도를 높이는데 효과적으로 이용된다. 가격이 낮은 폐목재를 사용하여도 된다.

목칩(22)은 압출성형기를 통해 심체(23)로 압출 성형되고 그 심체(23)의 외부 표면은 합성수지재층(24)으로 동시 성형 되는데 이 과정에서 목칩(22)은 합성수지와 양호한 밀착력이 유지되어 침지나 박리가 일어나지 않는다.

본 발명에 따라 제조되는 봉목재(10)는 표면이 천연 목재에 비해 밀도가 높은 고밀도 합성수지재층(24)으로 처리됨으로서 수분 침투가 차단되어 특히 바다 가두리 양식장 등에서 사용하는 대나무 대체 구조물로 사용할 경우 변형과 부식 부패 없이 장기간 유용하게 사용할 수 있는 장점이 있다.

심체(23)의 표면층을 형성하는 합성수지재층(24)은 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 중에서 선택된 어느 1종 또는 2종의 신재 합성수지를 원료로 사용할 수 있다.

신재 합성수지를 대체하여 폐합성수지를 사용할 수 있다. 폐합성수지는, 예를 들면 합성수지 성분이 함유된 폐기처리대상 제품들 중 폐어망, 불용성 광케이블, 합성수지 로프, 폴리에틸렌 화이바, 핸드폰케이스 중에서 선택된 어느 1종 또는 2종 이상의 폐기처리대상 제품을 용융 처리하여 칩 상태로 가공한 뒤 이를 성형장치에 투입하여 합성수지재층(24)의 구성성분 원료로 사용할 수 있다.

그러나 폐합성수지를 외부체인 합성수지재층(24)으로 성형하면 고품질 신재 합성수지를 사용하는 것에 비해 경제성은 크지만 신재를 사용하는 것에 비해 강도,내수성, 침지박리성 등이 떨어질 가능성이 크다.

본 발명의 실시 예에 따라 제작된 목재 대체용 봉목재(10)는, 대나무를 능가하는 물성과 하중 및 스트레스에 대한 휨 강성이 양호하여 가두리 양식장에서 사용하는 대나무 및 목재 대체용으로 사용이 가능하다.

또한, 본 발명에 따른 목재 대체용 봉복재(10)는, 천연 목재에 비해 무게가 현저히 증가하지 않으므로 다른 재료에 비해 중량이 가벼우면서도 휨 강도와 압축강도가 우수하고, 안정된 두께팽창율과 저함수율 및 고밀도의 표면을 갖으면서도 내수성, 침지박리성, 내마모성, 열충격성, 내알칼리성이 우수하고 물성적으로 안정된 봉목재로 구성될 수 있다.

본 발명에 의하여 제조되는 봉목재(10)는 다른 유사 구조물과 비교할 때, 휨강도, 불연성, 단열성이 뛰어날 뿐만 아니라 중량이 가볍고, 원자재공급이 용이한 장점이 있으며, 변형 원인이 되는 두께 팽창율과 함수율이 안정된 상태로 나타나고, 수분 침투가 차단되어 목재 대체재로서 유용하게 사용할 수 있으며, 내부 심체와 외부 합성수지재층이 압출성형기에서 일체로 성형 제작됨으로서 침지박리가 없으며, 제조원가가 저렴하여 천연 목재가 사용되는 다양한 분야에서 다목적으로 유용하게 사용할 수 있는 장점이 있다.

이와 같이 본 발명은 도면 및 명세서를 통하여 발명의 일 실시 예를 참고로 설명하였으나 예시이다. 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 다양한 변형 및 균등한 실시가 가능하다.

10:봉목재
21:본체
22:목칩
23:심체
24:합성수지재층
25:재생합성수지재층
30:성형기
31:목칩공급호퍼
32:수지공급호퍼
33:성형틀
34:싸이징런너
35:흡입진공기
36:냉각수조
36a:냉각부
37:가이드롤러부
38:통로
39:진공공간
40:진공호스
41:다이스
42.42a:상,하가이드롤러
43:유압실린더

Claims

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길이 방향으로 연장되어 막대 형상으로 형성되는 본체(21);
입자상으로 분쇄된 목칩(22)이 30중량%~40중량%로 압축 성형 되어 상기 본체(21)의 내부체를 형성하는 심체(23);
상기 심체(23)의 외부 둘레를 따라 감겨 지며 재생 합성수지가 원료로 압출 성형 되어 중간체를 형성하는 30중량%~40중량%의 재생 합성수지재층(25);
상기 재생 합성수지재층(25)의 외부 둘레를 감쌓아 그 표면층을 형성하여 외부체를 이루고 물의 침투를 차단하는 30중량%~40중량%의 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 중에서 선택된 어느 1종 또는 2종의 합성수지를 사용하여 구성된 합성수지재층(24)을 포함하는 것을 특징으로 하는 목재 대체용 봉목재.
길이 방향으로 연장되어 막대 형상으로 형성되는 본체(21);
입자상으로 분쇄된 재생합성수지가 30중량%~40중량%로 압축 성형 되어 상기 본체(21)의 내부체를 형성하는 심체(23);
상기 심체(23)의 외부 둘레를 따라 감겨 지며 재생 합성수지가 원료로 압출 성형 되어 중간체를 형성하는 30중량%~40중량%의 재생 합성수지재층(25);
상기 재생 합성수지재층(25)의 외부 둘레를 감쌓아 표면층을 형성하여 외부체를 이루고 물의 침투를 차단하는 30중량%~40중량%의 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 중에서 선택된 어느 1종 또는 2종의 합성수지를 사용하여 구성된 합성수지재층(24)을 포함하는 것을 특징으로 하는 목재 대체용 봉목재.
봉목재 제조방법에 있어서,
목재를 수집하고 이를 분쇄 가공하여 입자상의 목칩(22)으로 만드는 단계;
상기 단계를 통하여 만들어진 목칩(22)을 성형기(30)의 성형틀(33)에 연속적으로 공급하여 목칩(22)을 성형틀(33)을 따라 길이 방향으로 연속적으로 압출하여 심체(23)를 형성하는 단계;
상기 단계를 통하여 압출 성형 되는 심체(23)의 외부에 합성수지재층(24)을 일체형으로 형성하기 위하여 성형틀(33)에 합성수지 원료를 공급하는 단계;
상기 단계를 통하여 공급되는 합성수지 원료를 성형기(30)의 성형틀(33)에서 성형하여 심체(23)의 외부를 연속적으로 합성수지재층(24)으로 압출 성형하는 단계;
상기 단계를 통하여 심체(23)의 외부가 합성수지재층(24)으로 성형된 봉상의 성형물을 연속적으로 냉각부(36a)에 위치하는 싸이징런너(34)로 통과시켜 싸이징 처리하여 봉목재(10)로 성형하는 단계;
상기 단계를 통하여 싸이징 처리된 봉목재(10)를 가이드롤러부(37)로 유도하고 냉각수조(36)로 통과시켜 냉각과정을 거치도록 하여 목칩(22)으로 된 심체(23)와 합성수지재층(24)이 차례로 적층된 봉목재(10)를 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 목재 대체용 봉목재 제조방법.
봉목재 제조방법에 있어서,
목재를 수집하고 이를 분쇄 가공하여 입자상의 목칩으로 만드는 단계;
상기 단계를 통하여 만들어진 목칩(22)을 성형기(30)의 성형틀(33)에 연속적으로 공급하여 목칩(22)을 성형틀(33)을 따라 길이 방향으로 연속적으로 압출하여 심체(23)를 형성하는 단계;
상기 단계를 통하여 압출 성형 되는 심체(23)의 외부에 재생 합성수지재층(25)을 일체형으로 형성하기 위하여 성형기(30)의 성형틀(33)에 재생 합성수지 원료를 공급하는 단계;
상기 단계를 통하여 압출 성형 되는 심체(23)의 외부에 재생 합성수지재층(25)을 일체형으로 형성하기 위하여 성형기(30)의 성형틀(33)에 재생 합성수지 원료를 공급하여 재생 합성수지재층(25)을 형성하는 단계;
상기 단계를 통하여 형성된 재생 합성수지재층(25)의 외부에 합성수지 원료를 공급하고 성형기(30)의 성형틀(33)에서 재생 합성수지재층(25) 외부를 합성수지재층(24)으로 압출 성형하는 단계;
상기 단계를 통하여 심체(23) 및 재생 합성수지재층(25) 그리고 외부에 합성수지재층(24)으로 성형된 봉상의 성형물을 연속적으로 냉각부(36a)에 위치하는 싸이징런너(34)로 통과시켜 싸이징 처리하여 봉목재(10)로 성형하는 단계;
상기 단계를 통하여 싸이징 처리된 봉목재(10)를 가이드롤러부(37)로 유도하고 냉각수조(36)로 통과시켜 냉각과정을 거치도록 하여 목칩(22)으로 이루어진 심체(23)와 재생 합성수지재층(25) 그리고 합성수지재층(24)이 차례로 층상으로 형성된 봉목재(10)를 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 목재 대체용 봉목재 제조방법.
압출성형기를 통해 봉목재를 제조하기 위한 장치에 있어서,
압출기(31a)를 통해 공급되어 압출되는 목칩(22)을 성형하는 성형기(30);
상기 성형기(30)에 분쇄된 목칩(22)을 공급하는 목칩공급호퍼(31) 및 성형기(30)에 액상수지를 압출기(32a)를 통해 공급하는 수지공급호퍼(32);
상기 압출기(31a)를 통해 압출되는 목칩(22)을 심체(23)로 형성하고 그 외부에 합성수지재층(24)을 형성하는 성형틀(33);
상기 성형틀(33)을 통해 연속적으로 성형되는 봉목재(10)를 싸이징 처리하기 위한 싸이징 런너(34);
상기 싸이징 런너(34)에 진공을 형성하는 흡입진공기(35);
상기 싸이징 처리된 봉목재(10)를 냉각하는 냉각수조(36)가 설치된 냉각부(36a);
상기 냉각수조(36) 내부에 설치되어 성형된 봉목재(10)의 배출을 안내하는 가이드롤러부(37)로 구성된 것을 특징으로 하는 목재 대체용 봉목재 제조장치.
제 7 항에 있어서,
상기 싸이징 런너(34)는,
상기 봉목재(10)의 표면이 되는 합성수지재층(24)의 표면 처리를 위해 봉목재(10)가 통과하는 통로(38) 주변에는 흡입진공기(35)와 진공호스(40)로 연결된 진공공간(39)이 있고, 일단에는 봉목재(10)를 압출시키는 다이스(41)를 장착한 것을 특징으로 하는 목재 대체용 봉목재 제조장치.
제 7 항에 있어서,
상기 가이드롤러부(37)는,
상,하부로 분리되어 봉목재(10)의 배출을 안내하는 홈(44)이 형성된 상,하부 가이드롤러(42)(42a)와,
상기 상,하부 가이드롤러(42)(42a)의 간격을 봉목재(10) 사이즈에 따라 조절할 수 있게 움직여주기 위해 상,하부 로울러(42)(42a)에 설치되어 상,하부 로울러(42)(42a)의 간격을 조절하는 유압실린더(43)로 구성된 것을 특징으로 하는 목재 대체용 봉목재 제조장치.