KR101965714B1 - 야외시설물용 보강 인조 목재 및 이의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 야외시설물용 인조 목재의 내층에 금속코어를 결합하되 복합소재의 열팽창계수 차이에도 불구하고 최초 압출된 밀착상태를 유지할 수 있도록 하여서 된 야외시설물용 보강 인조 목재 및 이의 제조 방법을 개시한다.
본 발명은 이러한 목적을 달성하기 위하여 중공상의 단면을 갖는 금속코어와, 금속코어의 둘레에 압출되는 발포수지로 된 보강 인조 목재에 있어서, 상기 중공상의 단면으로 된 금속코어를 복수개로 하고 상기 금속코어와 금속코어 사이에 형성된 지지부와, 상기 금속코어를 감싸는 발포수지의 일면에 형성된 간극과, 상기 간극 외측 양측에 형성된 신축부를 구비하여서 된 야외시설물용 보강 인조 목재 및 이를 제조하기 위한 제조 방법을 제시한다. 이에 따라 본 발명은 발포수지와 금속코어의 열팽창계수가 10배 이상 차이가 나는 것임에도 불구하고 인조목재의 금속코어와 발포합성수지가 유리되지 않아 견고한 결합 상태를 유지하게 되어 인조목재에 의하여 목재와 유사한 질감과 낮은 열전도율을 제공하면서도 외력에도 인조목재가 균열되거나 손상되지 않는 높은 강성을 유지하게 되는 유용한 효과가 있다.

Description

야외시설물용 보강 인조 목재 및 이의 제조 방법{Reinforced Artificial Lumber for Outdoor Facilities and Manufacturing Method Thereof}

본 발명은 인조 목재로써 주로 벤치나 퍼거러(pergola), 정자 등의 착석을 위한 횡간이나 바닥을 시공하기 위한 바닥재로 사용하는 보강 인조 목재 및 그 제조방법에 관한 것으로 특히 내층에 금속코어를 구비하여서 된 보강 인조 목재 및 이의 제조를 위한 야외시설물용 보강 인조 목재 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

종래에도 강재를 합성목재와 결합하여서 된 보강 목재가 제안된 바 있다.

그 대표적인 예를 대한민국 등록특허 10-1162272(발명의 명칭: 금속 강화 합성 목재와 이의 제조방법; 이하 '인용발명'이라 함)에 의하여 살펴 볼 수 있다. 이러한 인용발명에 의하면 합성목재 100중량%에 대하여 톱밥, 목설 등과 같은 목분 50~65중량%, 열가소성 합성수지 30~45중량%, UV수지와 석분 혼합물 5~10중량%를 혼합하여 합성목재를 조성하고, 이를 알루미늄,철,스테인리스 스틸 등 금속관,금속판 또는 금속코어의 내부 코아층 외주연에 압출, 성형하여 내부는 강도가 강한 금속 코아층으로 형성되고, 외부는 탄성과 유연성 및 내수성, 내식성이 우수하며 천연 목재와 같은 환경 친화적인 질감을 갖는 합성목재로 형성되어 있고, 또한 자체에 UV수지를 포함하여 조성되어 있어 태양열에 의한 자외선에도 강한 특성을 지니고 있음으로서 표면 변색이나 훼손이 쉽게 일어나지 않고 원형을 오랫동안 보존할 수 있게 되어 각종 건축물 또는 구축물의 난간, 포스트,발판 등의 도시 미관을 위한 구축재로서 사용할 수 있을 뿐만 아니라 고강도를 요하는 도로 중앙분리대, 도로 추락방지난간 등의 안전 설비에도 광범위하게 적용할 수 있게 된다.

반면에 이러한 인용발명의 내측에 매설되는 금속코어는 철 재질인 경우 열팽창계수가 12 [

] 정도이고 합성 목재를 발포폴리스티렌로 한 경우에는 평균 열팽창계수가 120 [

] 정도이므로 열팽창계수의 차이가 10배 정도가 된다.

그 결과, 여러 계절을 거치면서 금속코어와 합성 목재가 10배에 이르는 현저한 차이로 수축을 반복하게 되므로 상호 분리되며, 이에 따라 외부로 부터의 충격을 금속코어가 지지해주지 못하게 되어 합성목재가 쉽게 파손되어 금속에 의한 소재 강화 성능을 유지할 수 없게 되는 문제점이 있는 것이다.

대한민국 등록특허 10-1162272 (발명의 명칭: 금속 강화 합성 목재와 이의 제조방법)

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위하여 야외시설물용 인조 목재의 내층에 금속코어를 결합하되 상기 금속코어의 둘레에 압출되는 발포 합성수지 소재와 철 금속코어가 10배 이상에 달하는 월등히 큰 열팽창계수에도 불구하고 최초 압출된 밀착상태를 유지할 수 있도록 하여서 된 야외시설물용 보강 인조 목재 및 이의 제조 방법을 제공함을 목적으로 하는 것이다.

본 발명은 이러한 목적을 달성하기 위하여 중공상의 단면을 갖는 금속코어와, 금속코어의 둘레에 압출되는 발포수지로 된 보강 인조 목재에 있어서,

상기 중공상의 단면으로 된 금속코어를 복수개로 하고 상기 금속코어와 금속코어 사이에 형성된 지지부와,

상기 금속코어를 감싸는 발포수지의 일면에 형성된 간극과, 상기 간극 외측 양측에 형성된 신축부를 구비하여서 된 것이다.

본 발명은 이러한 인조목재를 제조하기 위하여 특히 발포수지를 압출다이스를 경유하여 압출시킴과 동시에 인조 목재의 중심에 금속코어를 공급하여 상기 압출다이스에 통과시켜 일체로 압출 성형하며,

압출된 발포수지에 냉각수를 분사하여 냉각시킴으로써 형태 안정성을 확보하는 냉각공정과, 상기 냉각공정을 실시한 인조목재를 규격 길이로 절단하는 절단공정을 실시하되,

상기 압출다이스의 중앙 양측으로 2개의 금속코어를 삽입하여 압출다이스 하측의 2개 지지편 상방에 복수개의 금속코어가 재치되도록 하는 금속코어 재치공정과, 상기 2개의 금속코어와 금속코어 사이에 간격을 둔 상태에서 발포수지를 압출하여 지지부가 생성되도록 하는 지지부 형성 공정과,

상기 지지편 위에 금속코어가 재치된 상태에서 발포수지 압출과 금속코어의 언와인딩으로 인하여 금속코어 하방에 생성되는 간극 형성 공정과,

상기 간극이 형성됨에 따라 간극의 외측에 신축부가 구비되는 신축부 형성 공정을 구비하여서 된 것이다.

이와 같이 하여 본 발명은 야외에 설치되는 벤치의 좌판이나 등판 또는 파고라의 바닥판 등으로 사용되는 인조목재가 열이나 냉기에 의하여 팽창되거나 수축되는 바, 이때 금속코어의 팽창률이나 수축률은 합성수지보다 10배 이상 심한 것이나, 본 발명에서는 인조목재의 금속코어에 의하여 신축되는 경우 지지부 양측에 설치된 두 개의 코어가 팽창된 변위 만큼 신축부를 양측으로 밀어내는 것이므로 발포수지와 금속코어의 열팽창계수가 10배 이상 차이가 나는 것임에도 불구하고 인조목재의 금속코어와 발포합성수지가 유리되지 않아 견고한 결합 상태를 유지하게 되는 것이며,

발포수지로 된 인조목재에 의하여 목재와 유사한 질감과 낮은 열전도율을 제공하면서도 외력에도 인조목재가 균열되거나 손상되지 않는 높은 강성을 지니게 되는 것이다.

아울러, 본 발명은 상기한 간극을 유연질의 실리콘 밀봉재로 씰링하여 줌으로써 금속코어가 외부로부터 침투되는 수분에 의하여 부식되지 않도록 함으로써 내식성을 확보함과 아울러, 실리콘 밀봉재의 신축으로 열팽창계수의 차이에 의한 신축부의 변형을 허용할 수 있게 되는 것이다.

도1은 종래의 금속코어에 합성목재를 씌워 압출하기 위한 금속 강화 합성 목재 제조 설비의 전체적인 구성을 보인 평면도.
도2는 합성목재의 단면과 압출을 위한 설비 일부를 보인 설명도.
도3은 종래의 금속 강화 합성 목재의 예를 보인 것으로, (가)는 정사각단면 금속코어, (나)는 직사각단면 금속코어, (다)는 원형단면 금속코어를 사용하여 제조된 인조목재를 보인 설명도.
도4는 본 발명에 의하여 제조된 인조목재를 보인 절개 사시도.
도5은 본 발명에 의하여 제조된 인조목재의 구조를 보인 종단면도.
도6은 본 발명에 의하여 제조된 인조목재의 금속코어가 팽창시 신축부의 변형을 보인 설명도.
도7은 본 발명에 의하여 제조된 인조목재를 보인 다른 실시예.
도8은 본 발명에 의한 인조목재 제조 방법을 보인 흐름도.
도9는 본 발명에 의한 인조목재 제조 방법을 구현하기 위한 압출다이스 구조를 보인 절단도.
도10은 본 발명에 의한 압출다이스에 금속코어를 재치하는 공정을 보인 설명도.
도11은 본 발명에 의한 압출다이스의 압출 및 언와인딩 작동을 설명하는 도면.
도12는 본 발명에 의하여 제조된 인조목재의 다른 실시예 구조를 보인 종단면도.

이러한 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 야외시설물용 보강 인조 목재 및 이의 제조 방법의 구체적인 야외시설물용 보강 인조 목재를 사시도인 도4와 단면도인 도5로 보였다. 이에서 볼 수 있는 바와 같이 본 발명에 의한 인조 목재는 금속코어(200)와 상기 금속코어(200)의 둘레를 감싸도록 압출되는 발포수지(100) 소재에 의하여 야외시설물용 인조 목재를 제조하되, 특히 금속코어(200)를 복수개로 하고, 상기 복수개로 된 금속코어(200) 사이에 발포수지(100)로 형성된 지지부(101)가 형성되도록 하며,

상기 코어를 감싸는 발포수지(100)의 일면에 형성된 간극(102)과, 상기 간극(102) 외측에 구비된 발포수지(100)의 신축부(103)를 구비하여서 것이다.

이와 같이 된 본 발명에 의한 인조 목재는 야외에 설치되는 벤치의 좌판이나 등판 또는 파고라의 바닥판 등으로 사용되는 것인바, 이러한 인조 목재는 하절기와 동절기에 열이나 냉기에 의하여 팽창되거나 수축됨을 반복하게 되며, 이때 금속코어(200)의 팽창률이나 수축률은 발포수지(100)(예 : 발포폴리스티렌)보다 10배 이상 크므로 최초 압출 시에는 일체로 결합된 상태를 유지하고 있으나, 이와 같이 팽창률 또는 수축률의 차이로 인하여 금속코어(200)와 발포수지(100)가 점차 유리(遊離)됨을 피할 수 없게 된다. 본 발명에 의한 인조 목재는 이러한 경우 도5로 보인 바와 같은 단면 상태에서 명확히 확인되는 바와 같이, 간극(102)이 존재하므로 발포수지(100)보다 금속코어(200)가 더 수축하더라도 간극(102)의 폭 범위내에서 함께 수축 가능하여 변형이나 균열 등의 발생 없이 형태를 유지할 수 있게 된다.

아울러, 본 발명은 하절기와 같이 금속코어(200)가 발포수지(100)보다 10배에 달하는 비율로 팽창하게 되면 도6의 점선상태에서 실선상태로 팽창하게 된다. 이에 따라 2개의 금속코어(200)는 팽창하면서 발포수지(100)로 된 지지부(101)를 함께 누르면서 외측에 있는 신축부(103)를 외측으로 밀어 내게 된다. 결국 신축부(103)는 간극(102)의 외측으로 벌어지면서 도6으로 보인 바와 같이 변형되는 것이다. 이러한 도6으로 보인 변형은 이해를 돕기 위하여 과장되게 도시한 것이며, 계절에 따른 수축이 간극(102)에 의하여 흡수되어 발포수지(100)와 금속코어(200)의 밀착상태 및 형태 유지에 아무런 문제가 없게 되는 것이다.

따라서, 본 발명은 계절의 변화와 경년에 따라 반복적으로 금속코어(200)가 수축과 팽창됨에도 불구하고 발포수지(100)가 간극(102)과 신축부(103)에 의하여 유연하게 수축, 팽창되므로 손상이 발생하지 않아 발포수지(100)가 금속코어(200)와 유리되거나 변형됨이 방지되어 내충격력, 강도 등 야외시설물에서 요구하는 물성을 유지할 수 있게 되는 것이다. 이와 같이 하여 본 발명은 발포수지(100)로 된 인조목재에 의하여 목재와 유사한 질감과 낮은 열전도율을 제공하면서도 내층에 매설된 2개의 금속코어(200)가 강한 충격 등을 흡수하여 균열되거나 손상이 발생하지 않는 우수한 물성을 유지하게 되는 것이며, 여기에서 금속코어(200)는 도 5와 도 12에서 예시한 바와 같이, 2개 이상으로 구성될 수 있고, 중심에 지지되는 지지부(101) 이외의 금속코어(200)와 다른 금속코어(200)가 인접된 내부에 변형 방지를 위한 중간 간극(105)이 구비될 수 있다.

또한 본 발명은 도7로 보인 바와 같이, 상기 간극(102)을 유연질의 씰링 부재(400)인 실리콘 밀봉재로 씰링하여 줌으로써 금속코어(200)가 강우 등 높은 습도의 환경으로부터 침투되는 수분에 의하여 부식되지 않도록 함으로써 내식성을 제공함과 아울러 금속코어(200)와 발포수지(100)의 열팽창계수의 차이에 의한 간극(102)과 신축부(103)의 변형을 허용할 수 있게 되는 것이다.

이러한 본 발명에 의한 야외시설물용 보강 인조 목재의 제조 방법을 도8의 흐름도로 도시하였다. 이에서 확인되는 바와 같이, 본 발명은 인조목재를 제조하기 위하여 발포수지(100)를 압출다이스(300)를 경유하여 압출시킴과 동시에 그 중심에 금속코어(200)를 공급하여 일체로 압출 성형하되,

특히 도9 및 도10으로 도시한 바와 같이 상기 압출다이스(300) 하측의 2개 지지편(301) 상방에 2개의 코어가 재치되도록 압출다이스(300)의 중앙 양측으로 복수개의 금속코어(200)를 삽입하는 금속코어(200) 재치공정과, 이러한 상태에서 도11로 도시한 바와 같이, 압출기에 의한 발포수지(100)의 압출 공정과, 금속코어(200)를 압출다이스(300)로 밀어 넣는 언와인딩 공정을 실시함으로써, 상기 2개의 금속코어(200)와 금속코어(200) 사이에 간격을 둔 상태에서 발포수지(100)를 압출하여 지지부(101)가 형성되도록 하는 지지부(101) 형성 공정과,

상기 지지편(301) 위에 금속코어(200)가 재치된 상태에서 발포수지(100) 압출과 금속코어(200)의 언와인딩으로 인하여 코어 하방에 생성되는 간극(102) 형성 공정과,

상기 간극(102)이 형성됨에 따라 간극(102)의 양측에 신축부(103)가 구비되는 신축부(103) 형성 공정이 동시에 이루어지도록 하며, 이와 같이 하여 압출된 인조 목재에 냉각수를 분사하여 냉각시킴으로써 형태 안정성을 확보하는 냉각공정과,

상기 냉각공정을 실시한 인조 목재를 설정된 규격 길이로 절단하는 절단공정을 실시하여서 된 것이다.

이러한 본 발명에서는 인조 목재에 간극(102)을 형성하기 위하여 지지편(301)을 다이스에 설치하였으며, 복수개의 절곡턱(302)을 구비함으로써 간극(102)을 통하여 금속코어(200)가 직접 노출됨을 차단하여 상기 설명과 같이 인조 목재의 외관상 재질의 일체감을 부여할 수 있게 되며, 이물질의 침투를 억제할 수 있는 효과가 있다.

이상에서, 본 발명에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것이 아니고, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범위를 이탈하지 않는 범위 내에서 치수 및 모양 그리고 구조 등의 다양한 변형 및 모방할 수 있음은 명백한 사실이며, 이러한 변형 및 모방은 본 발명의 기술 사상의 범위에 포함된다.

100 : 발포수지 101 : 지지부 102 : 간극
103 : 신축부 104 : 절곡부 105 : 중간 간극
200 : 금속코어 300 : 압출다이스 301 : 지지편
302 : 절곡턱 400 : 씰링 부재

Claims (5)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 발포수지를 압출다이스를 경유하여 압출시킴과 동시에 인조 목재의 중심에 금속코어를 공급하여 상기 압출다이스에 통과시켜 일체로 압출 성형되고,
   압출된 발포수지에 냉각수가 분사되어 냉각시킴으로써 형태 안정성이 확보되는 냉각공정과, 상기 냉각공정을 실시한 인조목재가 설정된 길이로 절단되는 절단공정이 실시되며,
   상기 압출다이스의 중앙 양측으로 2개의 금속코어를 삽입하여 압출다이스 하측의 2개 지지편 상방에 복수개의 금속코어가 재치되도록 하여서 되는 금속코어 재치공정과, 상기 2개의 금속코어와 금속코어 사이에 간격을 둔 상태에서 발포수지를 압출하여 지지부가 생성되도록 하여서 되는 지지부 형성 공정과,
   상기 지지편 위에 금속코어가 재치된 상태에서 발포수지 압출과 금속코어의 언와인딩으로 인하여 금속코어 하방에 생성되는 간극 형성 공정과,
   상기 간극이 형성됨에 따라 상기 간극의 외측에 신축부가 구비되는 신축부 형성 공정이 구성됨을 특징으로 하는 야외시설물 보강 인조 목재의 제조 방법.

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