KR102177000B1 - 코어 내부보강재가 포함된 합성목재 조성물, 및 이로부터 제조된 고강성 합성목재 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 선팽창이 감소된 합성목재 조성물 및 이를 화학적, 기계적, 구조적으로 융합하여 제조되는 고강성 합성목재에 관한 것으로서, 기 압출되어지는 목재본체 내부에 내부보강재가 일정 간격마다 기계적으로 투입되어 이중압출 하더라도, 상기 목재본체와 내부보강재가 서로 화학적으로 동일한 원료를 사용하여 구성됨으로써 구조적으로도 일체성을 유지할 수 있으며, 상기 내부보강재의 조성비에 따라 전체 합성목재의 선팽창 계수를 감소시키면서도 고강성의 특성을 유지할 수 있다. 상기한 바에 따르면, 내부보강재를 목재본체의 길이방향을 따라 폭방향으로 이격되게 이중 압출하여 성형함으로써, 합성목재의 두께를 늘릴 필요가 없으므로 보다 컴팩트한 구조를 이룰 수 있으며, 충분한 강성을 유지함과 동시에 선팽창 계수를 낮출 수 있다.

Description

코어 내부보강재가 포함된 합성목재 조성물, 및 이로부터 제조된 고강성 합성목재{A SYNTHETIC WOOD COMPOSITION COMPRISING A CORE-TYPE INNER REINFORCEMENT, AND A HIGH-RIGIDITY SYNTHETIC WOOD MANUFACTURED BY THE SAME}
본 발명은 코어 내부보강재가가 포함된 합성목재 조성물, 및 이로부터 제조된 고강성 합성목재에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기 압출되어지는 목재본체 내부에 내부보강재가 일정 간격마다 대칭적으로 기계적 투입되어 이중압출 하더라도, 상기 목재본체와 내부보강재가 서로 화학적으로 동일한 원료를 사용하여 구성됨으로써 구조적으로도 일체성을 유지할 수 있으며, 상기 내부보강재의 조성비에 따라 전체 합성목재의 선팽창 계수를 감소시키면서도 고강성의 특성을 유지할 수 있는 새로운 구조의 선팽창이 감소된 합성목재 조성물 및 이를 화학적, 기계적, 구조적으로 융합하여 제조되는 고강성 합성목재에 관한 것이다.
일반적으로 합성목재는 질감이 우수하고 시공이 간편하기 때문에, 최근 건물 실내의 바닥 마감용 바닥판, 기둥, 패널, 건물 외벽 데크재, 야외 데크재 및 난간용 등에 원목보다는 합성목재를 선호하고 있는 추세이다.
합성목재의 강도를 높이기 위해, 종래기술로서 대한민국 등록특허 제10-1618957호에서는 긴장재 내장형 합성목재 바닥판이 소개되어 있으며, 보다 자세하게는 일정크기와 두께를 갖는 판재 형상으로 합성수지 또는 목분과 열가소성 합성수지를 혼합하여 형성된 합성목재 본체(10)와, 내부가 비어있는 금속재의 중공관체 형상으로 합성목재 본체(10)의 내부의 길이방향으로 폭방향의 일정간격마다 삽입되어 구성되며, 내부에 길이방향으로 긴장재(25)가 배치되고, 내부에 충전재(21)가 충전되는 보강 심재(20)와, 상부 플랜지(41)와, 상부 플랜지(41)와 평행하게 하부로 이격되어 형성되는 하부 플랜지(42) 및 상부 플랜지(41)와 하부 플랜지(42)의 폭방향 중앙부를 연결하며 일정간격으로 고정공(431)이 통공되어 형성되는 웨브(43)로 이루어지며, 웨브(43)의 일측면이 합성목재 본체(10)의 측단부와 면접하도록 합성목재 본체(10)의 길이방향의 양단부에 끼워져 결합되되, 긴장재(25)의 양단부가 웨브(43)의 고정공(431)을 관통하여 정착되는 고정부재(40)를 포함하며, 보강 심재(20)는 외주면에서 수직으로 돌출하여 대칭으로 형성되도록 2개 이상의 보강편(22)이 형성되고, 보강 심재(20)의 내부에는 보강편(22)과 보강편(22)의 사이에 내측으로 돌출하는 결합편(23)이 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 긴장재 내장형 합성목재 바닥판에서는 심재에 보강편을 구성하여 심재의 강성을 보강하면서도 합성목재 본체의 뒤틀림 등을 방지하도록 하며, 더불어 보강 심재의 내부에 긴장재를 배치하여 인장력을 도입함으로써 상부 하중에 효과적으로 대응할 수 있도록 하고 있다.
그러나, 상기한 종래의 합성목재는 두껍게 형성하는 경우 설치 시 차지하는 공간확보에 대한 어려움과 컴팩트한 구조를 이룰 수 없는 문제점이 있었으며, 더욱이 길이 선팽창 계수가 높아 계절 간 큰 온도변화에 따른 길이 선팽창 문제가 여전히 남아 있다.
KR 10-1618957 B1 (2016.04.29.)
본 발명은 선팽창이 감소된 합성목재 조성물 및 이를 화학적, 기계적, 구조적으로 융합하여 제조되는 고강성 합성목재에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기 압출되어지는 목재본체 내부에 내부보강재가 일정 간격마다 기계적으로 투입되어 이중압출 하더라도, 상기 목재본체와 내부보강재가 서로 화학적으로 동일한 계통의 원료를 사용하여 구성됨으로써 구조적으로도 일체성을 유지할 수 있으며, 상기 내부보강재의 조성비에 따라 전체 합성목재의 선팽창 계수를 감소시키면서도 고강성의 특성을 유지할 수 있는 새로운 구조의 선팽창이 감소된 합성목재 조성물 및 이를 화학적, 기계적, 구조적으로 융합하여 제조되는 고강성 합성목재를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서,
성형 몰드에 투입되어 압출되어지는 목재본체 내부에 일정 간격마다 내부보강재를 화학적, 기계적, 구조적으로 이중압출 함으로써 합성목재의 두께를 늘리지 않고도 일체성을 유지하도록 성형되어진 고강성 합성목재를 제조하기 위한 선팽창이 감소된 합성목재 조성물에 있어서,
상기 목재본체는, 목분 55 내지 75중량%, 폴리에틸렌 수지 15 내지 40중량%, 첨가제 10 내지 15 중량%를 포함하여 구성되고,
상기 내부보강재는, 3할의 유리섬유를 함유하는 폴리에틸렌 수지 50 내지 65 중량%, 탈크 15 내지 25 중량%, 목분 5 내지 30 중량%, 및 첨가제 5 내지 10 중량%를 포함하여 구성되되,
상기 목재본체 및 내부보강재의 총 목분 함량이 전체 합성목재 조성물 내에서 적어도 50중량% 이상이 되도록 하며,
기 압출되어지는 목재본체 내부에 외부로 노출되는 부분이 없이 상기 내부보강재가 일정 간격마다 기계적으로 투입·이중압출되어, 상기 목재본체와 내부보강재가 서로 화학적으로 동일한 계통의 원료를 사용하여 구성됨으로써 구조적으로도 일체성을 유지할 수 있으며, 상기 내부보강재의 조성비에 따라 전체 합성목재의 선팽창 계수를 감소시키면서도 고강성의 특성을 유지할 수 있는 것을 특징으로 하는 선팽창이 감소된 합성목재 조성물을 제공한다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 목재본체 또는 상기 내부보강재에 포함된 첨가제는, 결합제, 윤활제, 자외선차단제, 산화방지제, 탄산칼슘, 마스크배치업 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 선팽창이 감소된 합성목재 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명의 합성목재 조성물을 화학적, 기계적, 구조적으로 융합하여 제조되는 고강성 합성목재에 있어서, 상기 고강성 합성목재는 합성목재 조성물이 성형몰드를 통과하며 목재본체가 압출 성형되어지고,
상기 목재본체의 폭 방향을 따라 대칭되어 이격되게 배치되도록, 상기 목재본체의 압출성형 시 상기 성형몰드 내로 폭 방향을 따라 이격되게 내부보강재의 조성물이 투입되어져,
내부보강재가 기 압출 성형되는 목재본체의 폭 방향을 따라 상기 목재본체 내부에 외부로 노출되는 부분이 없이 이격되게 위치하면서 길이방향을 따라 이중 압출하여 성형되어져 휨응력을 증가시켜 전체 합성목재의 고강성을 유지시키는 것을 특징으로 하는 화학적, 기계적, 구조적으로 융합하여 제조되는 고강성 합성목재를 제공한다.
또한 본 발명의 합성목재에 있어서, 상기 목재본체보다 강도가 높은 중공형의 금속 또는 비금 속재질로 형성되어, 목재본체의 상면 또는 하면에 형성된 삽입홈에 삽입 결합되어져 휨응력을 증가시키는 보조내부보강재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학적, 기계적, 구조적으로 융합하여 제조되는 고강성 합성목재를 제공한다.
또한 본 발명의 합성목재에 있어서, 상기 보조내부보강재는, 알루미늄, 알루미늄 합금, 철, 철 합금, 카본 및 카본 합금 중 선택된 어느 하나 이상의 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 화학적, 기계적, 구조적으로 융합하여 제조되는 고강성 합성목재를 제공한다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 내부보강재는, 전체 합성목재의 휨응력을 증가시키기 위하여, 소정의 간격을 가지고 균등하게 이격되어 배치되되, 단면의 중심선을 기준으로 양쪽이 대칭되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 화학적, 기계적, 구조적으로 융합하여 제조되는 고강성 합성목재를 제공한다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 내부보강재는, 전체 합성목재의 휨응력을 증가시키기 위하여, 종단면 형상의 폭(W) 대 높이(H)의 횡종비(H/W)가 적어도 6 이상인 직사각 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 화학적, 기계적, 구조적으로 융합하여 제조되는 고강성 합성목재를 제공한다.
본 발명에 따른 합성목재는, 첫째, 목재본체와 함께 직사각형 등의 형태의 휨응력을 증가시킬 수 있는 내부보강재를 포함하고 있기 때문에, 합성목재의 강성을 효과적으로 증가시킬 수 있고, 둘째, 목재본체에 내부보강재 복수개를 길이방향을 따라 폭방향으로 이격되게 이중압출 또는 삽입함으로써 두께를 늘릴 필요 없이 고강도의 합성목재를 제조할 수 있으며, 보다 컴팩트한 구조를 이룰 수 있으며, 셋째, 모멘트 부재는 합성목재 본체에 이중압출에 의해 강성이 보강되어 생산되어짐에 따라 화학적, 기계적, 구조적으로 일체성을 유지할 수 있어, 휨응력 증가 및 선팽창 계수 감소 등 고기능성을 유지하되 원가는 절감시킬 수 있는 장점이 있으며, 이에 따라 전체 시공비도 함께 절감되어질 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 합성목재를 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 합성목재를 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 2의 합성목재의 정단면도이다.
도 4는 도 3의 합성목재에서 내부보강재가 하단으로부터 삽입 설치되는 다른 실시예를 나타내는 정단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 성형 몰드에 투입되어 압출되어지는 목재본체 내부에 일정 간격마다 내부보강재를 화학적, 기계적, 구조적으로 이중압출 함으로써 합성목재의 두께를 늘리지 않고도 일체성을 유지하도록 성형되어진 고강성 합성목재를 제조하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 선팽창이 감소된 합성목재 조성물은, 목분과 수지를 주성분으로 하고, 이에 대한 첨가제를 포함하여 이루어져 있다.
또한, 상기 선팽창이 감소된 합성목재 조성물을 화학적, 기계적, 구조적으로 융합하여 제조되는 고강성 합성목재는 합성목재 조성물이 성형몰드를 통과하며 목재본체가 압출 성형되어지고,
상기 목재본체의 폭 방향을 따라 이격되게 배치되도록, 상기 목재본체의 압출성형 시 상기 성형몰드 내로 폭 방향을 따라, 외부로 노출되는 면이 없도록, 이격되게 내부보강재의 조성물이 투입 및 목재본체와 동시에 이중압출되어져 휨응력을 증가시키고, 전체 합성목재의 고강성을 유지시키는 것을 특징으로 한다.
보다 상세하게, 상기 합성목재 조성물 중 상기 목재본체는, 목분 55 내지 75중량%, 폴리에틸렌 수지 15 내지 40중량%, 첨가제 10 내지 15 중량%를 포함하여 구성되고,
특히, 상기 내부보강재는, 30%의 유리섬유를 함유하는 폴리에틸렌 수지 50 내지 65 중량%, 탈크 15 내지 25 중량%, 목분 5 내지 30 중량%, 및 첨가제 5 내지 10 중량%를 포함하여 구성될 수 있다.
종래의 합성목재도 강도를 보강하기 위해 내부보강재 내지는 모멘트 부재를 추가한 예는 있었으나, 대부분 강도 보강을 위해 첨가된 유리섬유의 내부보강재 내부에서의 혼화성이 낮고, 내부보강재가 목재본체로부터 박리되는 등의 문제점과 이중 압출 시에 내부로 잘 압출되지 않는 문제점 등이 있었다.
이를테면, 내부보강재를 구비하는 종래의 고강도 합성목재는, 본원발명의 출원인에 의해 출원된‘목재본체는 목분 50 내지 75중량%, 폴리에틸렌(PE)계 수지 15 내지 40중량%, 첨가제 10 중량%를 포함하여 구성되고, 상기 내부보강재는, 3할의 유리섬유를 함유하는 폴리에틸렌 수지 50 초과 내지 65 중량%, 탈크 15 내지 25 중량%, 목분 5 내지 30 중량%, 및 첨가제 5 중량%를 포함하여 구성되되, 상기 25 내지 40중량% 폴리에틸렌(PE)계와 폴리프로필렌(PP)계 수지 중 3할인 7.5 내지 12중량%는 유리섬유(GF,Glass fiber)로 구성되는 것’ 을 예시할 수 있는데, 이 경우, 고함량의 목분 및 강도 증강을 위해 투입되는 폴리프로필렌이나 목분으로 인해 목재본체와 접합력을 약화시킬 수 있는 것이다. 이러한, 종래기술의 문제점에 대해서 본 발명의 발명자들은 지속적인 연구 끝에 그 원인을 알아내어 본 발명을 완성하였다.
특히, 강도 증강을 위해 사용되는 폴리프로필렌이 오히려 목재본체와 내부보강재 간의 결합력을 떨어뜨리고 이로 인해 전체적인 내구성이 낮아질 수 있다는 점은 다소 놀라운 사실이다. 이는, 일반적으로 폴리프로필렌은 폴리에틸렌에 비해 인장강도, 탄성계수 높으며, 휨에는 극단적으로 강해 종래의 금속 힌지를 대신하여 플라스틱 힌지를 만들 수도 있는 등 기계적 물성이 매우 우수하기 때문이다.
또한, 폴리프로필렌은 이중압출 과정에서 원활한 이중압출을 다소 방해하는 것으로 드러났다. 즉, 본 발명은, 내부보강재를 목재본체 내부에 외부로 노출되는 면이 없도록 이중압출 하는 것을 그 특징으로 하고, 이렇게 외부 노출면 없이 이중압출되는 경우에는, 압출 시 바깥쪽의 목재본체 조성물에 의한 압력에 의해 내부의 내부보강재 조성물의 압출이 잘 되지 않거나 연속적으로 이루어지지 않을 우려가 큰데, 이러한 압출 과정에서 폴리프로필렌은 좋지 않은 영향을 미친다는 점을, 본 발명의 발명자들이 지속적인 연구 끝에 새로이 발견한 것이다. 다시 말해, 종래의 내부보강재 조성물은 내부로의 완전한 압출이 어려워 구조물 일부가 외부로 들어날 수 밖에 없는 한계가 있었는데, 본원발명에서는 이를 극복하여 내부보강재의 일부가 외부로 드러나지 않도록 코어형으로 제작할 수 있다. 즉 목재본체는 쉬스(sheath)를 형성하고, 내부보강재는 코어(core)를 형성하는, 쉬스-코어형의 합성목재 제작이 가능하다.
아울러, 물리적·기계적 특성을 위해, 내부보강재의 목재 함량을 낮추어, 유리섬유와의 혼화성 및 결합력을 향상시켰다. 즉, 내부보강재를 구비하는 종래의 고강도 합성목재는 내부보강재에 50중량% 이상의 목분을 함유하였는데, 이러한 목분이 유리섬유와의 혼화성 및 결합력 약화 원인이 됨을 발견하였고, 본원발명에서는 이러한 점을 개선하여 목분의 함량을 낮추었다.
다만, 대신에, 목재본체의 목분의 함량을 높혀, 전체적으로 목분의 함량은 50중량% 이상이 되도록 하여 합성목재의 조건을 충족시킬 수 있도록 하였다.
예를 들어, 목재본체에 목분이 55 중량% 포함되고, 내부보강재에 5 중량% 포함되는 경우, 전체 합성목재 조성물 내에서의 목분 함량이 50중량% 이상이 되기 위해서, 내부보강재 조성물의 함량을 10 중량% 이하(목재본체 조성물 90중량% 이상)로 조정할 필요성이 있다.
나아가, 보다 향상된 물리적·기계적 특성을 위해(특히, 열팽창(선팽창), 충격강도, 굴곡하중 물성 향상을 위해), 탈크의 함량을 15 내지 25 중량%로 높혔다. 다만, 일종의 돌가루인 탈크의 함량을 높히게 되면, 이중압출 시에 압출이 어렵게 될 뿐 아니라, 탈크가 조성물 내에서 박리되는 등의 문제점이 야기될 수 있는데, 이는 올리핀계 수지의 특별한 선택과 내부보강재를 목재본체 속으로 완전히 넣음으로써 해결케 한다.
상기 목재본체 또는 상기 내부보강재에 포함된 첨가제는 5 내지 10 중량%로 포함될 수 있으며, 이에 대한 예시로, 결합제(CA), 윤활제, 자외선차단제, 산화방지제, 탄산칼슘(CaCO3), 마스크배치업(MB) 중 어느 하나 이상의 성분을 들 수 있다.
상기 내부보강재는, 전체 합성목재의 휨응력을 증가시키기 위하여, 종단면 형상이 폭(W) 대 높이(H)의 횡종비(H/W)가 적어도 6 이상인 직사각 형상으로 형성되는 것일 수 있다. 이렇게 함으로써, 플라스틱 신용카드 형상과 같이 비교적 얇은 형상으로 내부보강재가 형성될 수 있고, 비용 대비한 합성목재의 물리적·기계적 특성 향상 효과를 나타낼 수 있다. 즉, 합성목재는 주로 횡으로 하중을 받기 때문에, 내부보강재의 폭(W) 보다는 내부보강재의 두께에 해당하는 높이(H)에 더 큰 영향을 받으며, 이에 따라 같은 내부보강재의 양이라면, 폭(W) 보다는 내부보강재의 높이(H), 즉, 두께를 더 두텁게 하여주는 것이 더 효과적이다. 그리고, 종래의 합성 목재 조성물은, 압출 특성이 좋지 않아, 폭(W) 대 높이(H)의 횡종비(W/H)가 적어도 6 이상으로 압출시키는 것이 사실상 불가능하였다. 예를들어, 종래의 기술에 따르면, 두께 25㎜인 경우에, 대략적으로 5×25㎜(폭×높이) 횡종비 5 정도의 내부보강재 압출이 가능한 정도이지만, 본 발명에 따르면, 2.5×17㎜(폭×높이)의 횡종비 6.8을 가진 형상으로도 압출이 가능하다. 다만, 이는 비용 대비 보다 효율적인 성능을 갖기 위함일 뿐, 내부보강재의 폭과 높이의 형상, 치수, 또는 횡종비가 반드시 한정되어야만 한다는 의미는 아니다.
상기 내부보강재는, 소정의 간격을 가지고 균등하게 이격되어 배치되는 것이 하중을 분산하는 측면에서 바람직하고, 또한, 같은 관점에서, 내부보강재가 단면의 중심선(이 때, 중심선은 휨응력(전단력)이 작용하는 방향과 나란한 방향)을 기준으로 양쪽이 대칭되도록 배치되는 것이 바람직하다. 즉, 내부보강재는 중심선을 기준으로 양쪽에 동등하게 짝수로 배치되거나, 중심선을 관통하는 가운데 하나를 중심으로 양쪽에 배치되는 것이 바람직하다.
상기 내부보강재 조성물의 함량 비율은, 필요에 따라 적절히 조절할 수 있는 것이다. 다만, 이렇게 조절되는 경우라도, 합성목재로 인정받기 위해서, 상기 내부보강재 조성물 내의 목분 함량과 목재본체 조성물 내의 목분 함량이 차지는 하는 전체 조성물 내에서의 비율은 적어도 50% 이상이어야 한다. 이에 따라, 내부보강재 조성물은, 전체 조성물 중량 대비, 대략적으로 1/10 내지 2/3 중량 범위로 포함될 수 있다.
물론, 본 발명의 내부보강재는 목재본체 외부로 드러나지 않으므로, 종래의 것에 비해, 미관상 수려하고, 내부보강재가 안정적으로 내부에 안치되기 때문에 물리적·기계적 물성 측면에서도 유리할 뿐 아니라, 장기간 사용 시에도 내부보강재의 물성 저하 우려가 현저히 낮다.
나아가, 유리섬유 또는 탈크가 전체 합성목재 조성물에 고르게 분포되는 경우에 비해, 내부보강재 조성물에 집중적으로 분포되게 하는 경우가 같은 강도를 얻기 위해 포함되는 유리섬유나 탈크의 양의 현저히 줄어드는 효과가 있다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 합성목재에 대하여 살펴보기로 한다.
먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 합성목재(330)는, 목재본체(130)와, 복수개의 내부보강재(260)들을 포함하며, 상기 목재본체(130)와 내부보강재(260)들이 동시에 압출 성형되어 제조된다.
여기서, 상기 목재본체(130)는 전술한 상기 합성목재 조성물로 이루어지며, 압출 성형을 하기 위한 성형몰드 내로 투입되어 압출 성형된다.
상기 내부보강재(260)는 상기 합성목재(330)의 단면2차 모멘트를 향상시켜 합성목재(330)의 강도를 증가시키는 역할을 한다. 이에 상기 내부보강재(260)는 상기 목재본체(130)와 비교하여 휨응력이 큰 내부보강재 조성물로 형성된다.
상기 내부보강재(260)는 상기 목재본체(130) 내부에 삽입되며, 복수개로 상기 목재본체(130)의 폭 방향을 따라 이격되게 배치되고 길이방향을 따라 연장 형성된다. 상기 내부보강재(260)는 상기 목재본체(130)와 함께 압출성형되어 도시된 바와 같이 목재본체(130) 내부에 배치된다.
상기 내부보강재의 조성물은, 상기 합성목재 조성물과 비교하여 휨응력이 크도록 조성되며, 세부적으로 3할의 유리섬유를 함유하는 폴리에틸렌 수지 50 초과 내지 65 중량%, 탈크 15 내지 25 중량%, 목분 5 내지 30 중량%, 및 첨가제 5 내지 10 중량%를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 내부보강재에 포함된 첨가제는 결합제(CA), 윤활제, 자외선차단제, 산화방지제, 탄산칼슘(CaCO3), 마스크배치업(MB) 중 어느 하나 이상의 성분을 포함하여 조성된다.
나아가, 상기 내부보강재 조성물은 합성목재(330)의 선팽창 계수를 5.0×10-5 /℃ 이하로 낮출 수 있도록 조성되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 합성목재(330)는 성형몰드로 상기 합성목재 조성물과 내부보강재 조성물을 동시에 투입하여 압출 성형된다.
이때, 상기 성형몰드는 내부로 상기 합성목재 조성물이 투입되되, 합성목재 조성물 내부로 상기 내부보강재 조성물이 투입될 수 있도록 내부에 호스 또는 알루미늄관(사이드 압출관)으로 이루어진 투입라인이 연결되어 있다.
이에, 상기 합성목재(330)는, 상기 목재본체(130)의 압출성형 시 상기 투입라인으로 상기 내부보강재 조성물이 투입되어 목재본체(130)와 함께 압출 성형된다.
즉, 상기 합성목재(330)는 성형몰드 내로 합성목재 조성물과 함께 상기 투입라인을 통하여 모멘트보강 조성물이 투입되어 상기 합성목재 조성물 내부로 내부보강재 조성물이 투입되어, 목재본체(130)와 내부보강재(260)가 이중으로 압출 성형된다.
따라서 본 발명에 따르면, 기 압출되어지는 목재본체 내부에 상기 내부보강재가 일정 간격마다 기계적으로 투입되어 이중압출 하더라도, 상기 목재본체와 내부보강재가 서로 화학적으로 동일한 계통의 수지원료를 사용하여 구성됨으로써 구조적으로도 일체성을 유지할 수 있으며, 상기 내부보강재의 조성비에 따라 전체 합성목재의 선팽창 계수를 감소시키면서도 고강성의 특성을 유지할 수 있다.
상기한 바에 따르면, 상기 합성목재(330)는 휨응력을 증가시킬 수 있는 내부보강재(260)가 목재본체(130) 내부에 배치되어 있기 때문에, 강도를 포함하는 물성을 향상시키기 위하여 두께를 늘리지 않고 고강도로 제작 가능하다.
도 2 및 도 3을 참조하여, 본 발명의 제2실시예에 따른 합성목재(300)에 대하여 살펴보기로 한다. 상기 합성목재(300)는 목재본체(100)와, 복수개의 내부보강재(200) 및 복수개의 보조내부보강재(230)들을 포함하며, 전술한 제1실시예와 같이 목재본체(130)와 내부보강재(200)가 동시에 압출 성형되되, 압출 성형된 목재본체(100)에 보조내부보강재(230)들이 이후에 삽입되는 구조로 되어 있다.
상기 목재본체(100)는 전술한 합성목재 조성물로 이루어져, 압출성형, 사출성형, 압축성형 등을 통하여 제조된다.
여기서, 상기 목재본체(100)는 상기 보조내부보강재(230)가 삽입될 수 있도록 상면으로 복수개의 삽입홈(102)이 형성되어 있다.
상기 삽입홈(102)은 상기 목재본체(100)의 폭 방향을 따라 이격되게 배치되며, 길이방향을 따라 형성되어 있다.
한편, 상기 목재본체(100)의 상면으로는 미끄럼 방지를 위한 요철부(101)를 형성할 수 있다.
상기 보조내부보강재(230)는 강도 및 휨응력을 보조적으로 증가하시키는 역할을 하며, 종단면이 사각형상으로 상기 삽입홈(102)에 삽입 결합되어 있으며, 상기 목재본체(100)에 폭 방향을 따라 이격되게 배치되고 길이방향을 따라 삽입되어 있다.
여기서, 상기 보조내부보강재(230)는 상기 목재본체(100)에 삽입 결합함에 있어, 표면에 접착제 등을 도포한 후 삽입할 수 있다.
한편, 상기 보조내부보강재(230)는 데크보드와 같은 건축자재로 이용하는 경우 상부로부터 지속적으로 하중을 받기 때문에, 도 4에 나타난 바와 같이 상기 보조내부보강재(240)를 상기 목재본체(110)의 하단면으로부터 형성할 수 있다.
이에 대하여 살펴보면, 상기 목재본체(110)는 하면으로 복수개의 삽입홈(112)이 형성되며, 이에 상기 보조내부보강재(240)는, 상기 목재본체(110)의 하면에 형성된 삽입홈(112)에 삽입 결합된다.
또한, 상기 보조내부보강재(230, 240)는 상기 목재본체(110)의 상면이 아닌 측면에서 삽입할 수 있으며, 별도의 접착제 등이 불필요하다.
상기 보조내부보강재(230, 240)는, 상기 목재본체(100,110)보다 강도가 높은 재질로 형성되며, 금속 또는 비금속재질로 형성될 수 있다.
가령, 상기 보조내부보강재(230, 240)는 알루미늄, 알루미늄 합금, 철, 철 합금, 카본 및 카본 합금 중 선택된 어느 하나의 재질로 형성될 수 있고 더불어 합성수지 재질도 적용할 수 있으나 이에 한정하지는 않는다. 여기서, 상기 보조내부보강재(230, 240)가 금속재질로 형성된 경우 산화방지처리를 하는 것이 바람직하다.
상기한 바에 따르면, 상기 보조내부보강재(230, 240)는 내부가 중공관 형상으로 형성되어 중량을 줄일 수 있으며, 휨응력을 증가시켜 강성저하를 방지할 수 있도록 되어 있다.
한편, 상기 합성목재(300,310,330)는 도시하지 않았지만 표면에 방수층을 형성할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100, 110, 130 : 목재본체
200, 210, 260 : 내부보강재
230, 240 : 보조내부보강재
300, 310, 330 : 합성목재

Claims (6)

  1. 성형 몰드에 투입되어 압출되어지는 목재본체 내부에 일정 간격마다 내부보강재를 화학적, 기계적, 구조적으로 이중압출 함으로써 합성목재의 두께를 늘리지 않고도 일체성을 유지하도록 성형되어진 고강성 합성목재를 제조하기 위한 선팽창이 감소된 합성목재 조성물에 있어서,
    상기 목재본체는, 목분 55 내지 75중량%, 폴리에틸렌 수지 15 내지 40중량%, 첨가제 10 내지 15 중량%를 포함하여 구성되고,
    상기 내부보강재는, 3할의 유리섬유를 함유하는 폴리에틸렌 수지 50 내지 65 중량%, 탈크 15 내지 25 중량%, 목분 5 내지 30 중량%, 및 첨가제 5 내지 10 중량%를 포함하여 구성되되 폴리프로필렌 수지를 불포함하고,
    상기 목재본체 및 내부보강재의 총 목분 함량이 전체 합성목재 조성물 내에서 적어도 50중량% 이상이 되도록 하며,
    기 압출되어지는 목재본체 내부에 외부로 노출되는 부분이 없이 상기 내부보강재가 일정 간격마다 기계적으로 투입·이중압출되어, 상기 목재본체와 내부보강재가 서로 화학적으로 동일한 계통의 원료를 사용하여 구성됨으로써 구조적으로도 일체성을 유지할 수 있으며, 상기 내부보강재의 조성비에 따라 전체 합성목재의 선팽창 계수를 감소시키면서도 고강성의 특성을 유지할 수 있는 것을 특징으로 하는 선팽창이 감소된 합성목재 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 목재본체 또는 상기 내부보강재에 포함된 첨가제는, 결합제, 윤활제, 자외선차단제, 산화방지제, 탄산칼슘, 마스크배치업 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 선팽창이 감소된 합성목재 조성물.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항 중 어느 한 항에 따른 선팽창이 감소된 합성목재 조성물을 화학적, 기계적, 구조적으로 융합하여 제조되는 고강성 합성목재에 있어서, 상기 고강성 합성목재는
    합성목재 조성물이 성형몰드를 통과하며 목재본체가 압출 성형되어지고,
    상기 목재본체의 폭 방향을 따라 이격되게 배치되도록, 상기 목재본체의 압출성형 시 상기 성형몰드 내로 폭 방향을 따라 이격되게 내부보강재의 조성물이 투입되어져,
    내부보강재가 기 압출 성형되는 목재본체의 폭 방향을 따라 상기 목재본체 내부에 외부로 노출되는 부분이 없이 이격되게 위치하면서 길이방향을 따라 이중 압출하여 성형되어져 휨응력을 증가시켜 전체 합성목재의 고강성을 유지시키는 것을 특징으로 하는 화학적, 기계적, 구조적으로 융합하여 제조되는 고강성 합성목재.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 목재본체보다 강도가 높은 중공형의 금속 또는 비금속재질로 형성되어, 목재본체의 상면 또는 하면에 형성된 삽입홈에 삽입 결합되어져 휨응력을 증가시키는 보조내부보강재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화학적, 기계적, 구조적으로 융합하여 제조되는 고강성 합성목재.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 보조내부보강재는, 알루미늄, 알루미늄 합금, 철, 철 합금, 카본 및 카본 합금 중 선택된 어느 하나 이상의 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 화학적, 기계적, 구조적으로 융합하여 제조되는 고강성 합성목재.
  6. 제 3 항에 있어서, 상기 내부보강재는, 전체 합성목재의 휨응력을 증가시키기 위하여, 소정의 간격을 가지고 균등하게 이격되어 배치되되, 단면의 중심선을 기준으로 양쪽이 대칭되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 화학적, 기계적, 구조적으로 융합하여 제조되는 고강성 합성목재.
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