KR101792861B1 - 산화철이 포함된 데크를 제조하는 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

일 개시에 의하여, 본 발명은 자동으로 산화철이 포함된 데크를 제조하는 방법 및 장치를 제공할 수 있으며, 보다 구체적으로, 제품의 최종 사용 목적에 따라 산화철의 양을 제어하여 데크를 제조함으로써 강도가 상이한 데크를 효율적으로 생성할 수 있으며, 추가적으로 코코넛 섬유를 추가함으로써 데크의 성형성을 우수하게 만들 수 있다.

Description

산화철이 포함된 데크를 제조하는 방법 및 장치{METHOD AND SYSTEM FOR MANUFACTURING A DECK BOARD COMPRISING IRON OXIDE}
본 발명은 산화철을 포함하여 강도가 강화된 데크를 제조하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
목재를 분쇄해 세립화한 것을 충전재로 이용해 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌, 폴리염화비닐 등의 열가소성 수지와 복합화한 재료는 이미 제품화되고 시장에 유통하고 있다. 이것은 목재 플라스틱 성형 복합체(약칭 「혼련형 WPC」)로 불리고 있다.
목재 플라스틱 복합체에 목재를 충전재로 이용하는 이유는 내열성을 올리는, 강도를 개선하는 것외 수지에 나무질감을 부여하는, 원료 비용을 절감하는 것 등에 있다. 그러나 목재를 시작으로 하는 리그노셀룰로오스계 재료는 원래 친수성으로 한쪽 수지는 소수성이며 말하자면 물과 기름의 관계에 있다.
양자의 친숙함을 좋게하기 위해에는 친수성을 갖게 한 수지(이하, 상용화제라고 한다)를 이용하는 것이 유효하다. 말레산 변성 폴리프로필렌은 그 대표이다. 실제의 제품에 있어도 리그노셀룰로오스계 충전재와 열가소성 수지의 외, 상용화제를 약간 첨가하고 있지만, 상용화제는 고가이므로 비용면에서 첨가량이 한정된다. 따라서, 리그노셀룰로오스계 충전재의 첨가량에도 제약이 있고, 실용 상은 리그노셀룰로오스계 충전재50~60%, 수지40~50%가 한도였다. 이 비율을 초과해 리그노셀룰로오스계 충전재를 이용하면, 성형 시의 유동성이 나빠질 뿐더러, 강도나 내후성, 항흡습 흡수성, 치수 안정성 등의 여러 물성도 저하하기 때문에 있다.
최근들어 사회적으로 자연친화적 환경과 시설 붐이 일어나면서 등산로, 공원 내에 설치한 산책로, 호수 주변, 카페나 펜션 등의 실내 또는 실외 바닥면에 다른 재료에 비해 자연친화적일 뿐만 아니라 보행시 발생하는 충격 및 진동을 효율적으로 흡수해 주고 시각적으로도 부드럽고 편안한 느낌을 주는 조립식 목재데크를 바닥 마감재로 많이 사용하고 있다.
일반적으로 목재데크를 설치할 때는, 각목 또는 각관으로 시공되는 장선 위에 데크를 위치시킨 다음, 데크에서 그 하부에 위치한 장선에 못이나 나사못 등과 같은 고정수단을 체결하여 결합 고정시켜서 시공하고, 목재데크는 변형이 잘 일어나는 단부를 포함한 전체가 목재로만 되어 있다. 그러나, 이와 같이 시공되는 목재데크는 다음과 같은 문제가 발생하게 된다.
첫째, 길이방향으로 연속 설치되는 데크의 단부(端部)가 반드시 하나의 장선 위에 위치해야 하는데, 폭이 넓지 않은 장선에 연속되는 두 개의 데크 단부가 위치하게 되므로, 못이나 나사못과 같은 고정수단을 데크의 거의 끝부분에 체결할 수밖에 없기 때문에 고정수단 체결시 데크의 고정수단이 체결되는 곳에서부터 단부까지 쉽게 금이 가거나 갈라지는 문제가 있다.
둘째, 시공시에는 깨지지 않았더라도, 고정수단이 데크의 거의 끝부분에 체결되어 있기 때문에 시공 후 데크 위로 사람이 걸어다닐 때 반복적으로 가해지는충격과 진동에 의해 데크의 단부가 튀어 올라오게 되어 길이방향으로 연이어 설치된 데크와 데크 사이에 단차가 생기게 됨은 물론 고정수단이 돌출되게 되어 보행자가 단차에 걸려 넘어지거나 돌출된 고정수단에 발바닥이 찔려 상처를 입게 된다는 문제가 있다.
세째, 목재데크를 시공하고 난 다음, 햇빛이나 온도 또는 습도 등에 의하여 목재로 된 데크가 뒤틀리거나 변형되면서 변형력을 받아, 가장 취약한 데크의 단부에서부터 변형되게 되면서 고정수단의 결합력이 변형력을 견디지 못하게 되어 상기 둘째에서 지적한 문제가 그대로 생기게 된다.
네째, 장선의 폭이 좁기 때문에 데크 시공작업시 장선과 데크를 체결할 때, 고정수단이 장선에 정확히 위치하도록 하여 체결해야 하기 때문에 체결작업도 어렵거니와, 고정수단의 위치가 조금만 벗어나도 고정수단이 장선에서 옆으로 삐져 나와 결합력이 현저하게 떨어지게 된다는 문제가 있다.
(선행문헌 1) 대한민국 등록특허공보 제 10-1176182호(2012년 08월 16일 등록) (선행문헌 2) 대한민국 등록특허공보 제 10-0361225호(2010년 05월 26일 등록)
일 실시예에 의하여 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 데크의 제작 과정 중 일정량의 산화철을 투입하여 데크의 강도를 강화하는 방법을 제공함에 있다.
일 실시예에 의하여, 산화철이 포함된 데크를 제조하는 방법을 제공할 수 있으며, 본 방법은 열가소성 수지와 목재 조각이 소정의 비율로 배합하여 생성된 WPC를 건조하여 데크의 기본 원료를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 데크의 기본 원료를 소정의 압력을 이용하여 빨아들임으로써 제 1 호퍼 내로 기본 원료를 공급하는 원료 공급 단계를 포함할 수 있다.
또한, 제 1 호퍼를 회전시키면서 제 1호퍼에 연결된 건조기를 통해 제 1호퍼 내부로 열을 공급하여 기본 원료를 건조시키는 기본 원료 건조 단계를 포함할 수 있다.
또한, 건조된 기본 원료를 제 2 호퍼로 이송시키는 기본 원료 이송 단계를 포함할 수 있다.
또한, 제 2 호퍼로 소정의 산화철을 투입시킨 후, 제 2 호퍼를 회전시켜 산화철과 기본 원료가 혼합되도록 하여 최종 원료를 생성하는 산화철 투입 단계를 포함할 수 있다.
또한,최종 원료를 두 개의 스크류를 포함하는 이축 압출기로 이송시키는 최종 원료 이송 단계를 포함할 수 있다.
또한,이축 압출기 내부에 200℃ 이상 300℃의 온도를 가하여 최종 원료를 용융시키는 용융 단계를 포함할 수 있다.
또한,이축 압출기 내부에 설치된 2개의 압력센서를 이용하여 이축 압출기의 내부 압력을 미리 결정된 압력으로 제어하는 가압 단계를 포함할 수 있다.
또한,이축 압출기 내부에서 이축 압출기의 토출구 방향으로 압력을 가하여 용융된 최종 원료를 이축 압출기에 연결된 금형틀로 이송하는 용융된 최종 원료 이송 단계를 포함할 수 있다.
최종 원료가 금형틀에 수용 완료 된 후, 금형틀의 형상으로 사출하여 데크를 성형하는 단계를 포함할 수 있다.
성형이 완료된 금형틀에 냉각용 기체를 분사하여 금형틀을 냉각시키는 금형틀 냉각 단계를 포함할 수 있다.
냉각된 금형틀로부터 성형된 데크를 배출시키는 데크 배출 단계를 포함할 수 있다.
데크에 복수의 클립을 결합시키는 클립 결합 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하여, WPC는, 50~60 질량%의 나무조각 및 40~50 질량%의 수지합성물로 이루어 질 수 있다. 이때, 수지합성물은 고무강화 스티렌계 수지(가), 폴리올레핀 폴리에테르 블록공중합체(나) 및 폴리스티렌 폴리부타디엔 블록공중합체의 수소 첨가물(다)로 구성되며, 수지합성물은 하기 수식 1 내지 수식 3에 의한 중량 비율에 따라 배합된 것을 특징으로 할 수 있다.
Figure 112017008109729-pat00001
또한, 산화철 투입 단계는, 사용자로부터 제작을 원하는 데크를 선택받는 단계를 포함할 수 있다.
선택된 데크의 강도에 따라, 투입되는 산화철의 양을 선택하는 단계를 포함할 수 있다.
선택된 산화철의 양만큼 계량하여, 제 2 호퍼로 계량된 산화철을 투입하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하여, 산화철을 투입하는 단계는, 코코넛 섬유를 80~130℃로 가열하여 코코넛 섬유의 수분 함유율이 5 ~ 16 중량%가 되도록 건조 시킨 후, 코코넛 섬유 5 내지 25 의 중량부를 포함하는 장섬유를 추가적으로 투입하는 단계를 포함할 수 있다.
또는, 산화철을 투입하는 단계 대신 야자수의 코코넛 섬유를 80~130℃로 가열하여 코코넛 섬유의 수분 함유율이 5 ~ 16 중량%가 되도록 건조 시킨 후, 코코넛 섬유 5 내지 25 의 중량부를 포함하는 장섬유를 투입하는 단계만으로 구성될 수도 있다.
즉, 사용자로부터 제작을 원하는 데크를 선택받는 단계; 상기 선택된 데크의 강도에 따라, 상기 투입되는 코코넛 섬유의 양을 선택하는 단계;및 상기 선택된 코코넛 섬유의 양만큼 계량하여, 상기 제 2 호퍼로 계량된 코코넛 섬유를 투입하는 단계;를 포함한다. 이때, 야자수의 코코넛 섬유를 80~130℃로 가열하여 코코넛 섬유의 수분 함유율이 5 ~ 16 중량%가 되도록 건조 시킨 후, 코코넛 섬유 5 내지 25 의 중량부를 포함하는 장섬유를 투입한다.
또한, 산화철은 철, 지르코늄 및 희토류 원소를 함유하는 산화물로서, Fe2O3와 ZrO2의 함유량이 90질량% 이상이며, 900℃이상 온도에서 소성한 후 하기 수식 4 내지 수식 6에 의하여 구해지는 공분산 COV(Fe, Zr +X)의 절대치가 15이하인 것을 특징으로 하며,
Figure 112017008109729-pat00002
수식 4 내지 수식 6 중 Ii(Fe), Ii(Zr) 및 Ii(X)는 산화물에 대하여 15KV의 가속전압, 50nA의 전류, 1um이하의 측정 간격으로 EPMA에 의한 선분석에 의하여 측정되는 측정점 i(i=1~n)의 철, 지르코늄 및 희토류 원소의 X선 강도의 각 원소의 100%강도에 대한 비율을 나타내며, Rav(Fe) 및 Rav(Zr+X)는 각각 Ri(Fe) 및 Ri(Zr+X)의 전체 측정점 n에 대한 평균값을 나타냄을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 의하여, 이축 압출기는, 용융된 최종 원료를 배출하기 위한 복수의 노즐 홀을 포함하며, 복수의 노즐 홀을 이용하여 용융된 최종 원료가 일정 길이 이상 배출되도록 하며, 하기 수식 7에 의하여 선속도(vd)가 24 ~ 40의 범위가 되도록 압출기의 압출량(Q), 복수의 노즐 홀의 직경(D) 및 복수의 노즐홀의 수(n)를 설정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
Figure 112017008109729-pat00003
여기서 υd=선속도(cm/sec), Q = 압출기의 압출량(kg/Hr), D = 복수의 노즐 홀의 직경(mm), n = 노즐 홀의 수, ρm = 용융된 최종 원료의 밀도(g/cm3)이다.
일 실시예에 의하여 산화철이 포함된 데크를 제조하는 장치를 제공할 수 있으며, 열가소성 수지와 목재 조각이 소정의 비율로 배합하여 생성된 WPC를 건조하여 데크의 기본 원료를 생성하는 기본 원료 생성부를 포함할 수 있다.
또한,데크의 기본 원료를 소정의 압력을 이용하여 빨아들임으로써 제 1 호퍼 내로 기본 원료를 공급하는 원료 공급부를 포함할 수 있다.
또한,제 1 호퍼를 회전시키면서 제 1호퍼에 연결된 건조기를 통해 제 1호퍼 내부로 열을 공급하여 기본 원료를 건조시키는 기본 원료 건조부를 포함할 수 있다.
또한,건조된 기본 원료를 제 2 호퍼로 이송시키는 기본 원료 이송부를 포함할 수 있다.
또한,제 2 호퍼로 소정의 산화철을 투입시킨 후, 제 2 호퍼를 회전시켜 산화철과 기본 원료가 혼합되도록 하여 최종 원료를 생성하는 산화철 투입부를 포함할 수 있다.
또한, 최종 원료를 두 개의 스크류를 포함하는 이축 압출기로 이송시키는 최종 원료 이송부를 포함할 수 있다.
또한,내부에 200℃ 이상 300℃의 온도를 가하여 최종 원료를 용융시키고, 내부에 설치된 2개의 압력센서를 이용하여 이축 압출기의 내부 압력을 미리 결정된 압력으로 제어하는 이축 압출기를 포함할 수 있다.
이축 압출기 내부에서 이축 압출기의 토출구 방향으로 압력을 가하여 용융된 최종 원료를 이축 압출기에 연결된 금형틀로 이송하는 최종 원료 이송부를 포함할 수 있다.
또한, 최종 원료가 수용 완료 된 후, 금형틀의 형상으로 사출하여 데크를 성형하는 금형 형성부를 포함할 수 있다.
또한,성형이 완료된 금형틀에 냉각용 기체를 분사하여 금형틀을 냉각시키는 금형틀 냉각부를 포함할 수 있다.
또한,냉각된 금형틀로부터 성형된 데크를 배출시키는 데크 배출부 및 데크에 복수의 클립을 결합시키는 클립 결합부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하여, 본원발명은 산화철을 포함하여 강도가 강화된 데크를 제작하는 방법을 제공할 수 있다.
일 실시예에 의하여, 산화철 및 코코넛껍데기를 이용하여 비율에 따라 강도가 다른 데크를 제작함으로써 목적에 따라 강도가 다른 데크를 효율적으로 생산할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 의한 산화철을 포함하는 데크를 제조하는 방법의 흐름도를 나타낸 도면이다.
도 2는 일 실시예에 의한 산화철을 포함하는 데크를 제조하는 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 일 실시예에 의한 산화철을 포함하는 데크의 견본을 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 실시예에 대하여 설명한다. 본 실시예는 제한적인 것으로 의도된 것이 아니다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 부재 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작 시 부재의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 부재를 뒤집을 경우 "상부" 는 "하부"로 해석될 수 있다. 부재는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 부재는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 부재의 존재 또는 추가를 배제하지않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
도 1은 일 실시예에 의한 산화철을 포함하는 데크를 제조하는 방법의 흐름도를 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 데크를 제조하는 방법은 기본 원료 생성 단계(S101), 기본 원료 공급 단계(S102), 기본 원료 건조 단계(S103), 기본 원료 이송 단계(s104), 산화철 투입 단계(S105), 최종 원료 이송 단계(S106), 최종 원료 용융 단계(s107), 압출기 압력 제어 단계(S108), 데크 성형 단계(S109), 금형틀 냉각 단계(S110), 데크 배출 단계(S111) 및 데크에 클립을 결합하는 단계(S112)를 포함할 수 있다
각 단계의 구체적인 실시에 대하여 아래에서 설명하도록 한다.
일 실시예에 의하여, 산화철이 포함된 데크를 제조하는 방법을 제공할 수 있으며, 본 방법은 열가소성 수지와 목재 조각이 소정의 비율로 배합하여 생성된 WPC를 건조하여 데크의 기본 원료를 생성하는 단계를 포함할 수 있다. WPC 내부의 폴리에틸렌 테레프탈레이트의 함유량이 15~30wt%, 회분이 10~15 wt% 되도록 설정할 수 있다. 이에 제한되지 않는다.
또한, 데크의 기본 원료를 소정의 압력을 이용하여 빨아들임으로써 제 1 호퍼 내로 기본 원료를 공급하는 원료 공급 단계를 포함할 수 있다. 공기 압력을 이용하여 데크의 기본 원료를 빠짐없이 공급할 수 있다.
또한, 제 1 호퍼를 회전시키면서 제 1호퍼에 연결된 건조기를 통해 제 1호퍼 내부로 열을 공급하여 기본 원료를 건조시키는 기본 원료 건조 단계를 포함할 수 있다. 일 실시예에 의하여 기본 원료는 굵기 8~50μm,길이 1~30 mm의 섬유형 파쇄물로 하고, 이것을 습식 비중 선별에 걸어 협잡물을 제거하여 건조할 수 있다.
또한, 건조된 기본 원료를 제 2 호퍼로 이송시키는 기본 원료 이송 단계를 포함할 수 있다. 이송단계는 제 1 호퍼와 제 2 호퍼를 연결하는 이송 레일에 의하여 이루어 질 수 있다. 이송 레일은 원료가 누락되지 않도록 폐쇄된 이송부를 포함할 수 있다.
또한, 제 2 호퍼로 소정의 산화철을 투입시킨 후, 제 2 호퍼를 회전시켜 산화철과 기본 원료가 혼합되도록 하여 최종 원료를 생성하는 산화철 투입 단계를 포함할 수 있다.
최종 원료를 두 개의 스크류를 포함하는 이축 압출기로 이송시키는 최종 원료 이송 단계를 포함할 수 있다. 이축 압출기는 두 개의 스크류를 작동시키기 위하여 두 개의 축을 포함할 수 있다.
이축 압출기 내부에 200℃ 이상 300℃의 온도를 가하여 최종 원료를 용융시키는 용융 단계를 포함할 수 있다. 즉, 이축 압출기 내부의 고열로 최종 원료를 녹인 후, 데크의 성형을 위해 최종 원료를 이송시킬 수 있다.
이축 압출기 내부에 설치된 2개의 압력센서를 이용하여 이축 압출기의 내부 압력을 미리 결정된 압력으로 제어하는 가압 단계를 포함할 수 있다.
이축 압출기 내부에서 이축 압출기의 토출구 방향으로 압력을 가하여 용융된 최종 원료를 이축 압출기에 연결된 금형틀로 이송하는 용융된 최종 원료 이송 단계를 포함할 수 있다.
최종 원료가 금형틀에 수용 완료 된 후, 금형틀의 형상으로 사출하여 데크를 성형하는 단계를 포함할 수 있다.
성형이 완료된 금형틀에 냉각용 기체를 분사하여 금형틀을 냉각시키는 금형틀 냉각 단계를 포함할 수 있다.
냉각된 금형틀로부터 성형된 데크를 배출시키는 데크 배출 단계를 포함할 수 있다.
데크에 복수의 클립을 결합시키는 클립 결합 단계를 포함할 수 있다. 클립은 데크의 홈에 장착 될 수 있다. 클립은 복수개가 데크의 목적에 따라 일정 간격을 두고 설치될 수 있다.
일 실시예에 의하여, WPC는, 50~60 질량%의 나무조각 및 40~50 질량%의 수지합성물로 이루어 질 수 있다. 이때, 수지합성물은 고무강화 스티렌계 수지(가), 폴리올레핀 폴리에테르 블록공중합체(나) 및 폴리스티렌 폴리부타디엔 블록공중합체의 수소 첨가물(다)로 구성되며, 수지합성물은 하기 수식 1 내지 수식 3에 의한 중량 비율에 따라 배합된 것을 특징으로 할 수 있다.
Figure 112017008109729-pat00004
또한, 산화철 투입 단계는, 사용자로부터 제작을 원하는 데크를 선택받는 단계를 포함할 수 있다. 선택된 데크의 강도에 따라, 투입되는 산화철의 양을 선택하는 단계를 포함할 수 있다. 산화철의 양에 따라 제작된 데크의 양이 달라질 수 있다.
또한, 선택된 산화철의 양만큼 계량하여, 제 2 호퍼로 계량된 산화철을 투입하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하여, 산화철을 투입하는 단계는, 코코넛 섬유를 80~130℃로 가열하여 코코넛 섬유의 수분 함유율이 5 ~ 16 중량%가 되도록 건조 시킨 후, 코코넛 섬유 5 내지 25 의 중량부를 포함하는 장섬유를 추가적으로 투입하는 단계를 포함할 수 있다.
코코넛 섬유가 함유된 장섬유를 투입함으로써, 데크의 성형 단계에서 원료의 유연성이 증가하여, 데크 성형의 완성도가 높아질 수 있다.
또한, 산화철은 철, 지르코늄 및 희토류 원소를 함유하는 산화물로서, Fe2O3와 ZrO2의 함유량이 90질량% 이상이며, 900℃이상 온도에서 소성한 후 하기 수식 4 내지 수식 6에 의하여 구해지는 공분산 COV(Fe, Zr +X)의 절대치가 15이하인 것을 특징으로 하며,
Figure 112017008109729-pat00005
수식 4 내지 수식 6 중 Ii(Fe), Ii(Zr) 및 Ii(X)는 산화물에 대하여 15KV의 가속전압, 50nA의 전류, 1um이하의 측정 간격으로 EPMA에 의한 선분석에 의하여 측정되는 측정점 i(i=1~n)의 철, 지르코늄 및 희토류 원소의 X선 강도의 각 원소의 100%강도에 대한 비율을 나타내며, Rav(Fe) 및 Rav(Zr+X)는 각각 Ri(Fe) 및 Ri(Zr+X)의 전체 측정점 n에 대한 평균값을 나타냄을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 의하여, 이축 압출기는, 용융된 최종 원료를 배출하기 위한 복수의 노즐 홀을 포함하며, 복수의 노즐 홀을 이용하여 용융된 최종 원료가 일정 길이 이상 배출되도록 하며, 하기 수식 7에 의하여 선속도(vd)가 24 ~ 40의 범위가 되도록 압출기의 압출량(Q), 복수의 노즐 홀의 직경(D) 및 복수의 노즐홀의 수(n)를 설정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
Figure 112017008109729-pat00006
여기서 υd=선속도(cm/sec), Q = 압출기의 압출량(kg/Hr), D = 복수의 노즐 홀의 직경(mm), n = 노즐 홀의 수, ρm = 용융된 최종 원료의 밀도(g/cm3)이다.
도 2는 일 실시예에 의한 산화철을 포함하는 데크를 제조하는 장치(10)의 구성을 나타내는 도면이다.
일 실시예에 의하여 산화철이 포함된 데크를 제조하는 장치(10)를 제공할 수 있으며, 열가소성 수지와 목재 조각이 소정의 비율로 배합하여 생성된 WPC를 건조하여 데크의 기본 원료를 생성하는 기본 원료 생성부(110)를 포함할 수 있다.
데크의 기본 원료를 소정의 압력을 이용하여 빨아들임으로써 제 1 호퍼 내로 기본 원료를 공급하는 원료 공급부(120)를 포함할 수 있다.
제 1 호퍼를 회전시키면서 제 1호퍼(130)에 연결된 건조기를 통해 제 1호퍼 내부로 열을 공급하여 기본 원료를 건조시키는 기본 원료 건조부(140)를 포함할 수 있다.
건조된 기본 원료를 제 2 호퍼로 이송시키는 기본 원료 이송부(150)를 포함할 수 있다.
제 2 호퍼(160)로 소정의 산화철을 투입시킨 후, 제 2 호퍼(160)를 회전시켜 산화철과 기본 원료가 혼합되도록 하여 최종 원료를 생성하는 산화철 투입부(170)를 포함할 수 있다.
최종 원료를 두 개의 스크류를 포함하는 이축 압출기로 이송시키는 최종 원료 이송부(180)를 포함할 수 있다.
내부에 200℃ 이상 300℃의 온도를 가하여 최종 원료를 용융시키고, 내부에 설치된 2개의 압력센서를 이용하여 이축 압출기의 내부 압력을 미리 결정된 압력으로 제어하는 이축 압출기(190)를 포함할 수 있다.
이축 압출기 내부에서 이축 압출기의 토출구 방향으로 압력을 가하여 용융된 최종 원료를 이축 압출기(190)에 연결된 금형틀로 이송하는 최종 원료 이송부(180)를 포함할 수 있다.
또한, 최종 원료가 수용 완료 된 후, 금형틀의 형상으로 사출하여 데크를 성형하는 금형 형성부(200)를 포함할 수 있다.
성형이 완료된 금형틀에 냉각용 기체를 분사하여 금형틀을 냉각시키는 금형틀 냉각부(210)를 포함할 수 있다.
냉각된 금형틀로부터 성형된 데크를 배출시키는 데크 배출부(220) 및 데크에 복수의 클립을 결합시키는 클립 결합부(230)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하여 본원발명의 이출 압출기(190)는, 일단부측에 재료 공급구를 가짐과 함께 타단부측에 토출구를 갖는 배럴에, 일정한 축간 거리 C를 유지하여 평행하게 배치되고 서로 교합하면서 동일 방향으로 회전하는 2개의 스크류를 갖고, 스크류는 일단부측부터 타단부측을 향하여, 제1 스크류부, 제2 스크류부, 제3 스크류부를 갖는다. 상기 제1 스크류부는 서로 교합하는 2조 나사를 구비하고, 축간 거리 C에 대한 제1 스크류부의 외경 D1의 비 D1/C가 1.25로부터 1.40까지의 값이다. 상기 제3 스크류부는 서로 교합하는 3조 나사를 구비하고, 축간 거리 C에 대한 제3 스크류부의 외형 D3의 비 D3/C가 1.05로부터 1.10까지의 값이다. 상기 제2 스크류부의 외경 D2는 제1 스크류부로부터 제3 스크류부를 향하여 점감한다. 상기 배럴은, 스크류에 대응하여, 제1 배럴부, 제2 배럴부, 제3 배럴부를 갖고 있다. 상기 제1 배럴부에 설치된 스크류의 삽입 관통 구멍은, 제1 스크류부의 외경 D1에 대해 소정의 간극을 구비하고 있다. 상기 제3 배럴부에 설치된 스크류의 삽입 관통 구멍은, 제3 스크류부의 외경 D3에 대해 소정의 간극을 구비하고 있다. 상기 제2 배럴부에 설치된 스크류의 삽입 관통 구멍은, 제1 배럴부로부터 제3 배럴부를 향하여 점감한다.
또한, 본 발명의 일 형태에 의하면, 이출 압출기(190)를 사용한 혼련 방법에 있어서, 상기 이출 압출기(190)는, 일단부측에 재료 공급구를 가짐과 함께 타단부측에 토출구를 갖는 배럴에, 일정한 축간 거리 C를 유지하여 평행하게 배치되고 서로 교합하면서 동일 방향으로 회전하는 2개의 스크류를 갖고, 상기 스크류는 상기 일단부측으로부터 상기 타단부측을 향하여, 제1 스크류부, 제2 스크류부 및 제3 스크류부를 가짐과 함께, 상기 배럴은 상기 제1 스크류부, 제2 스크류부 및 제3 스크류부에 대응하여, 제1 배럴부, 제2 배럴부 및 제3 배럴부를 갖고, 상기 재료 공급구로부터 공급되는 재료를 상기 2개의 스크류에 의해 혼련하면서 상기 토출구에 이송하고, 상기 토출구로부터 혼련된 상기 재료를 토출한다. 상기 제1 스크류부는, 서로 교합하는 2조 나사를 구비함과 함께, 상기 축간 거리 C에 대한 상기 제1 스크류부의 외경 D1의 비 D1/C가 1.25로부터 1.40까지의 값으로 구성되고, 상기 제1 배럴부에 설치되는 상기 스크류의 삽입 관통 구멍은, 상기 제1 스크류부의 외경 D1에 대해 소정의 간극을 갖고 있으며, 상기 제1 스크류부는, 상기 제1 스크류부와 상기 제1 배럴부로 구성되는 제1 부분을 통과하도록, 상기 재료 공급구로부터 공급되는 재료를 이송한다. 상기 제2 스크류부는, 외경 D2가 상기 제1 스크류부로부터 상기 제3 스크류부를 향하여 점감되도록 구성되고, 상기 제2 배럴부에 설치된 상기 스크류의 삽입 관통 구멍은 상기 제1 배럴부로부터 상기 제3 배럴부를 향하여 점감되도록 구성되어 있고, 상기 제2 스크류부는, 상기 제2 스크류부와 상기 제2 배럴부로 구성되는 제2 부분을 통과하도록, 상기 제1 부분으로부터 이송되는 상기 재료를 이송한다. 상기 제3 스크류부는, 서로 교합하는 3조 나사를 구비함과 함께, 상기 축간 거리 C에 대한 상기 제3 스크류부의 외형 D3의 비 D3/C가 1.05로부터 1.10까지의 값으로 구성되고, 상기 제3 배럴부에 설치되는 상기 스크류의 삽입 관통 구멍은, 상기 제3 스크류부의 외경 D3에 대해 소정의 간극을 갖고 있으며, 상기 제3 스크류부는, 상기 제3 스크류부와 상기 제3 배럴부로 구성되는 제3 부분을 통과하도록, 상기 제2 부분으로부터 이송되는 상기 재료를 이송한다.
상기 이출 압출기(190) 및 상기 이출 압출기(190)를 사용한 혼련 방법에서는, 일정한 축간 거리 C를 유지하여 평행하게 배치되고, 서로 교합하면서 동일 방향으로 회전하는 2개의 스크류가, 외경 D1이 큰 2조 나사의 제1 스크류부와, 외경 D3이 작은 3조 나사의 제3 스크류부를 갖고 있으므로, 공급된 수지 원료와 분체상의 충전제 재료로부터 혼입되어 있었던 공기가 배출되어 재료 용적이 작아져도, 스크류의 회전에 의한 전단 작용을 적정하게 작용시킬 수 있어, 혼련된 재료의 물성 열화와 분산 상태를 허용 범위 내에 수용할 수 있다.
또한, 상기 이출 압출기(190) 및 상기 이출 압출기(190)를 사용한 혼련 방법에서는, 제1 스크류부는, 축간 거리 C에 대한 제1 스크류부의 외경 D1의 비 D1/C가 1.25로부터 1.40까지의 사이의 값이므로, 종래의 이출 압출기(190)보다도 단위 시간당의 재료의 처리량이 높아진다. 따라서, 종래의 이출 압출기(190)보다도 생산성이 우수한 혼련을 행할 수 있다.
도 3은 일 실시예에 의한 산화철을 포함하는 데크의 견본을 나타내는 도면이다.
데크(1001)는 복수개의 홀을 포함할 수 있으며, 홀이 형성되지 않은 측면에 복수개의 클립(1002)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하여 데크(1001)의 양쪽 측면에 클립 지지단이 설치되어, 클립이 안정적으로 설치될 수 있다.
데크(1001)는 클립들의 연결에 의하여 안정적으로 조립될 수 있다.
일 실시예에 의하여 클립(1002)들은 2개의 고정 클립이 상호 고정되도록 하나의 고정 클립에 형성되는 관통공과 다른 하나의 고정 클립에 형성되는 관통공에 끼워져 장착되는 고정부재를 포함할 수 있다
관통공은 고정 무재가 관통되어 설치되는 경우, 2개의 고정 클립이 상호 대칭이 되도록 결합시키는 역할을 할 수 있다.
고정 부재는 관통공을 통해 2개의 고정 클립을 상호 고정 시킬 수 있다, 고정부재에 의하여 2개의 고정 클립이 고정되면, 2개의 절곡밀착판이 상호 밀착된 상태로 하부 지지판과 상부 끼움판이 양측으로 돌출되면서 데크의 측면 홈에 상부 끼움판이 각각 끼워져 2개의 데크를 상호 연결할 수 있다.
지금까지, 본 명세서에는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 도면을 참조하여 실시예를 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술분야에 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 실시예로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
이상에서는 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.

Claims (7)

  1. 열가소성 수지와 목재 조각이 소정의 비율로 배합하여 생성된 WPC를 건조하여 데크의 기본 원료를 생성하는 단계;
    상기 데크의 기본 원료를 소정의 압력을 이용하여 빨아들임으로써 제 1 호퍼 내로 상기 기본 원료를 공급하는 원료 공급 단계;
    상기 제 1 호퍼를 회전시키면서 상기 제 1호퍼에 연결된 건조기를 통해 상기 제 1호퍼 내부로 열을 공급하여 상기 기본 원료를 건조시키는 기본 원료 건조 단계;
    상기 건조된 기본 원료를 제 2 호퍼로 이송시키는 기본 원료 이송 단계;
    상기 제 2 호퍼로 소정의 산화철을 투입시킨 후, 상기 제 2 호퍼를 회전시켜 상기 산화철과 상기 기본 원료가 혼합되도록 하여 최종 원료를 생성하는 산화철 투입 단계;
    상기 최종 원료를 두 개의 스크류를 포함하는 이축 압출기로 이송시키는 최종 원료 이송 단계;
    상기 이축 압출기 내부에 200℃ 이상 300℃의 온도를 가하여 상기 최종 원료를 용융시키는 용융 단계;
    상기 이축 압출기 내부에 설치된 2개의 압력센서를 이용하여 상기 이축 압출기의 내부 압력을 미리 결정된 압력으로 제어하는 가압 단계;
    상기 이축 압출기 내부에서 상기 이축 압출기의 토출구 방향으로 압력을 가하여 상기 용융된 최종 원료를 상기 이축 압출기에 연결된 금형틀로 이송하는 용융된 최종 원료 이송 단계;
    상기 최종 원료가 금형틀에 수용 완료 된 후, 상기 금형틀의 형상으로 사출하여 데크를 성형하는 단계;
    상기 성형이 완료된 금형틀에 냉각용 기체를 분사하여 상기 금형틀을 냉각시키는 금형틀 냉각 단계;
    상기 냉각된 금형틀로부터 성형된 데크를 배출시키는 데크 배출 단계; 및
    상기 데크에 복수의 클립을 결합시키는 클립 결합 단계;를 포함하고,
    상기 산화철 투입 단계는,
    사용자로부터 제작을 원하는 데크를 선택받는 단계;
    상기 선택된 데크의 강도에 따라, 상기 투입되는 산화철의 양을 선택하는 단계;및
    상기 선택된 산화철의 양만큼 계량하여, 상기 제 2 호퍼로 계량된 산화철을 투입하는 단계;를 포함하고,
    상기 산화철은 철, 지르코늄 및 희토류 원소를 함유하는 산화물로서, Fe2O3와 ZrO2의 함유량이 90질량% 이상이며, 900℃이상 온도에서 소성한 후 하기 수식 4 내지 수식 6에 의하여 구해지는 공분산 COV(Fe, Zr +X)의 절대치가 15이하인 것을 특징으로 하며,
    Figure 112017076686128-pat00013

    상기 수식 4 내지 수식 6 중 Ii(Fe), Ii(Zr) 및 Ii(X)는 상기 산화물에 대하여 15KV의 가속전압, 50nA의 전류, 1um이하의 측정 간격으로 EPMA에 의한 선분석에 의하여 측정되는 측정점 i(i=1~n)의 철, 지르코늄 및 희토류 원소의 X선 강도의 각 원소의 100%강도에 대한 비율을 나타내며, Rav(Fe) 및 Rav(Zr+X)는 각각 Ri(Fe) 및 Ri(Zr+X)의 전체 측정점 n에 대한 평균값을 나타냄을 특징으로 하는, 산화철이 포함된 데크를 제조하는 방법.
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