KR102413086B1 - 규사 데크 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 규사 및 바인더를 포함하는 규사 데크에 관한 것으로, 입경이 2~5mm인 규사 66~80 중량%; 입경이 1.5~2mm인 규사 14~22 중량%; 및 입경이 0.2mm 이하인 규사 6~12 중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 다양한 입도의 규사를 혼합하여 사용함으로써, 규사만으로도 충분한 강도와 투수성을 가지는 데크를 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 규사와 바인더만으로 구성된 데크를 통해서, 종래의 목재에 비하여 수명과 활용도가 향상된 친환경 데크를 제공할 수 있는 뛰어난 효과가 있다.

Description

규사 데크 및 그 제조방법{SILICA SAND DECK AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME}

본 발명은 데크에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 목재가 아닌 규사를 이용한 데크에 관한 것이다.

최근 들어 사회적으로 친환경 붐이 일면서 등산로, 공원 내에 설치한 산책로, 호수 주변, 광장 또는 도로변에 위치한 상가 앞의 바닥과 같은 실내·외의 바닥면을 데크(deck)로 마감 시공하는 경우가 많다. 이와 같은 데크는 소재로 천연목재를 사용하는 목재 데크가 가장 많이 사용되고 있으며, 목분을 수지와 결합하여 만든 합성목재 데크도 일부 사용되고 있다.

목재 데크는 천연소재로 질감이 우수하고 원가도 저렴하며, 보행시 탄력성 및 충격 흡수 기능이 좋아서 보행자가 피로감을 덜 느끼는 등의 장점은 있으나, 재질이 나무이기 때문에 갈라짐이나 뒤틀림 등이 발생하여 목재에 변형이 발생하게 된다는 문제가 있다. 한편, 목분과 수지를 결합한 합성목재를 사용하는 합성목재 데크는 변형이 없고, 방부처리가 필요 없으며, 수분 흡수율이 거의 없기 때문에 수분에 강해서 물기가 많은 곳에서도 사용 가능하다는 등의 장점은 있으나, 천연 목재에 비해 변형이 적게 일어날 뿐이며, 장시간 사용으로 인한 내구성 약화, 자외선 등에 의한 물성변화 등을 방지할 수 없는 문제점이 있다. 특히, 합성 목재 데크의 경우는 데크가 파손될 때 일시에 완전히 절단되어 버리기 때문에 이로 인한 2차 사고의 위험이 있다는 문제가 있다.

천연 목재와 합성 목재는 투수성이 취약한 문제점도 있다. 투수성의 취약함 때문에 천연 목재와 합성 목재에 물이 배출되지 않는 습윤 현상이 발생하며, 이에 따라 재료가 썩거나 물성변화가 일어나게 된다. 또한, 투수성의 취약함에 따라 천연 목재와 합성 목재의 표면이 겨울에 쉽게 얼게 되며, 이로 인해 사용자가 미끄러질 수 있는 문제점이 있다.

상기한 목재 데크의 문제를 해결하기 위하여 합성수지를 이용한 데크 기술이 개발(대한민국 등록특허 10-2087547)되고 있지만, 합성수지 데크의 경우에는 투수성이 더 낮아서 미끄러짐의 문제가 더욱 심하기 때문에 복잡한 구조로 제조되는 단점이 있다.

대한민국 등록특허 10-2087547

본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서 규사를 사용하여 투수성이 뛰어난 데크를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 규사 데크는, 규사 및 바인더를 포함하는 규사 데크에 있어서, 상기 규사는, 입경이 2~5mm인 규사 66~80 중량%; 입경이 1.5~2mm인 규사 14~22 중량%; 및 입경이 0.2mm 이하인 규사 6~12 중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다.

규사는 이산화규소(SiO₂)성분이 주성분을 이루는 모래를 말하며, 크게 천연규사와 인공규사로 분류된다. 천연규사는 화강암류, 화강편마암류 등 석영 성분을 다량으로 함유하는 암석이 풍화되어 형성된다. 풍화, 침식, 퇴적 과정에 따라 두 가지 형태로 나뉘는데. 하나는 모암이 풍화되어 가벼운 점토 성분만 물에 씻겨 없어지고 모암의 원위치에 석영립만이 잔류하여 형성되는 잔류규사 혹은 산규사, 또 하나는 석영립이 점토 등과 함께 하천수에 포함되어 휩쓸려 흐르다가 비중의 차에 의하여 석영만이 분급작용에 의해 하안의 일정한 장소에 퇴적되어 형성되는 퇴적규사이다. 인공규사(혹은 은사)는 주로 페그마타이트에 함유되어 있는 석영만을 선별 분쇄하여 입자 크기를 모래 상으로 만든 규사를 말한다. 본 명세서에서는 천연규사와 인공규사를 모두 통칭하는 의미로 사용한다.

이러한 규사는 다양한 분야에서 사용되는 원료물질이며, 데크 기술분야에서도 여러 가지 재료를 함께 적용한 데크를 제작함에 있어서 미끄럼을 방지하는 목적이나 투수성을 부여하려는 목적으로 규사 또는 실리카를 사용하는 경우가 있었다.

본 발명의 발명자들은 종래에 일부분에만 규사를 사용하였던 것에서 벗어나 규사와 바인더만을 이용한 데크를 개발하였으며, 이를 위하여 종래에 단순히 규사를 사용하였던 것과는 달리 입경이 다른 규사를 혼합하여 바인더와 함께 사용함으로써 데크에 필요한 강도와 함께 뛰어난 투수성을 나타내는 규사 데크를 제공할 수 있게 되었다.

상기 규사와 상기 바인더의 혼합비율이 중량을 기준으로 85~95:15~5 범위인 것이 바람직하다.

상기 규사 데크의 표면에 유리 비드가 분산 부착되면 외관에 대한 미감이 향상된다.

상기 규사 데크의 아랫면에 바닥판이 부착되며, 상기 바닥판은 규사 데크를 통과한 물을 배출할 수 있는 배수구를 구비할 수 있다.

본 발명의 다른 형태에 의한 규사 데크의 제조 방법은, 입경이 2~5mm인 규사 66~80 중량%와 입경이 1.5~2mm인 규사 14~22 중량% 및 입경이 0.2mm 이하인 규사 6~12 중량%를 혼합한 규사와 바인더를 포함하는 규사 데크를 제조하는 방법으로서, 상기한 중량 비율에 맞춰 원료물질을 준비하는 원료 준비 단계; 준비된 원료물질을 혼합하는 원료 혼합 단계; 및 혼합된 원료물질에서 바인더가 경화되는 양생 단계를 포함한다.

상기 양생 단계에서 경화제가 완전히 경화되기 전에 표면에 유리비드를 위치시키는 유리비드 설치 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 원료 준비 단계에서 준비된 규사에 색상을 부여하는 색채 부여 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 양생 단계가 혼합된 원료물질을 거푸집에 채운 상태로 진행되며, 상기 양생 단계 이후에 거푸집을 제거하는 탈형 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 양생 단계가 혼합된 원료물질을 바닥판 위에 펼친 상태로 진행되며, 상기 바닥판은 제거되지 않고 데크의 바닥을 구성할 수 있다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명은, 다양한 입도의 규사를 혼합하여 사용함으로써, 규사만으로도 충분한 강도와 투수성을 가지는 데크를 제공할 수 있는 효과가 있다.

또한, 규사와 바인더만으로 구성된 데크를 통해서, 종래의 목재에 비하여 수명과 활용도가 향상된 친환경 데크를 제공할 수 있는 뛰어난 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 규사 데크의 제조 방법을 나타낸 순서도이다.

첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.

그러나 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.

그리고 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 또는 "구비"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함하거나 구비할 수 있는 것을 의미 한다.

또한, "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

현재 규사는 다양한 분야에서 여러 가지 목적으로 사용되고 있으며, 목적에 따라서 적합한 입자의 크기(입도)가 나뉜다. 이에 따라서 규사는 입도를 기준으로 하여 다양한 규격으로 판매되고 있다.

본 발명의 발명자들은 규사 입자 사이의 공극을 통한 투수성은 유지하면서도 입도 분포가 다른 규사들을 혼합하여 사용함으로써 규사 입자 사이의 공극을 줄이는 효과를 통해 규사만으로 구성되었음에도 충분한 강도를 가지는 규사 데크를 개발할 수 있었다.

본 발명의 규사 데크는 다양한 크기의 규사를 혼합하여 사용하고 있으며, 구체적으로 입경이 2~5mm인 규사 66~80 중량%, 입경이 1.5~2mm인 규사 14~22 중량% 및 입경이 0.2mm 이하인 규사 6~12 중량%의 비율로 혼합하여 사용한다.

본 발명은 입자가 상대적으로 굵은 2~5mm의 입경을 갖는 규사를 66% 이상 사용하여 투수성을 유지하면서도, 입경이 1.5~2mm로 입자가 조금 작은 규사와 입경이 0.2mm 이하로 구성되어 상대적으로 입자가 많이 작은 규사를 함께 혼합함으로써 규사 입자 사이의 결합력을 높여서 데크로서 사용할 수 있도록 구성한 점에 특징이 있다. 입경이 1.5~2mm인 규사는 가장 많이 포함된 2~5mm 입경의 규사와 크기가 비슷하여 규사 사이의 공극률을 조절하는 특성과 함께 투수성을 유지하는데 중요하며, 크기 차이가 큰 0.2mm 이하의 입경을 가지는 규사는 공극률을 낮춰 결합력을 높이는 기능을 수행한다. 이와 같이, 다양한 크기의 규사가 각각 중요한 기능을 수행하며, 상기한 비율로 혼합한 경우에만 데크로서 적합한 투수성과 접착강도를 모두 만족할 수 있었다.

본 발명의 규사 데크는 상기한 비율로 혼합된 규사를 바인더와 혼합하여 고정하며, 규사와 바인더를 혼합하는 중량비율은 85~95:15~5 범위이다. 이때, 바인더는 입자상태의 규사를 고정할 수 있는 다양한 재질의 바인더가 사용될 수 있으며, 데크가 사용되는 야외환경을 고려하여 선택할 수 있다. 바인더의 함량이 너무 높으면 규사 입자들 사이의 공간을 모두 막아서 투수성이 낮아지는 문제가 있다. 반대로 바인더의 함량이 너무 적으면 데크의 강도가 낮아지는 문제가 있다. 일반적으로 주제와 경화제를 혼합하여 사용하는 바인더는 주제와 경화제가 1:2.5~4의 범위로 혼합될 수 있다.

상기한 내용으로 준비된 규사와 바인더를 혼합하여 경화시킴으로써 규사 데크를 제조할 수 있으며, 특정의 형태 또는 규격으로 제작하기 위해서는 거푸집에 규사와 바인더를 투입하여 경화시킨다. 경화가 완료되면 거푸집을 탈형하여 규사 데크를 얻을 수 있다.

넓은 면적에 사용하는 규사 데크를 제조하는 다른 방법으로는 거푸집이 아니라 넓은 바닥틀에 규사와 바인더의 혼합물을 넓게 펼친 상태로 경화시킬 수도 있다. 이때, 바닥틀은 경화 후에 제거될 수도 있고, 경화된 규사 데크의 하부에 바닥틀이 부착된 상태로 제품화할 수도 있다. 바닥틀을 제거하지 않는 경우에는, 바닥틀이 규사 데크를 통과한 물을 배출할 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다.

상기한 내용으로 제작된 규사 데크에 대하여 물리적 특성을 시험하였다.

입경 2~5mm 규사와 입경 1.5~2mm 규사 및 입경 0.2mm인 규사를 중량비율 0.73:0.18:0.09로 혼합하여 30 kg 준비하고, 바인더로서 폴리우레탄 계열의 상용제품을 적용하였고 주제 0.48 kg과 경화제 2.7 kg을 준비하였다.

준비된 규사와 바인더를 혼합하여 고르게 혼합한 뒤에 거푸집에 넣고 경화시켜서 규사 데크 샘플을 제조하였다.

제조된 샘플에 대하여 투수성을 포함한 물리적 특성을 측정한 결과를 다음 표에 나타내었다.(KTR, 시험방법 SPC-F-KSPIC-0001-2006:2013)

실험 내용 (단위)	결과
압축강도 (MPa)	1차	24
	2차	23
	3차	22
휨강도 (MPa)	1차	7.4
	2차	7.9
	3차	7.1
동결융해(100회) 후 압축강도 (MPa)	1차	20
	2차	20
	3차	20
미끄럼저항성 (BPN)	81
투수계수 (cm/sec)	2.2×10-1

3회의 강도 시험에서 모두 뛰어난 강도를 나타내어 데크로서 적용할 수 있음을 확인할 수 있었다. 또한, 투수성 시험과 미끄럼 시험에서도 종래의 목재 데크에 비하여 향상된 특성을 가지고 있음을 확인할 수 있었다.

이상의 결과에 따르면 본 발명의 실시예에 따라서 제조된 규사 데크는 야외에서 사용되는 데크에 적용하기 충분한 강도를 나타냈으며, 나아가 투수성도 뛰어난 것으로 확인되었다.

한편, 다양한 크기의 입자를 혼합하여 제조된 규사 데크는 그 자체로도 데크로서의 활용성이 뛰어나지만 추가적인 구성요소를 부가함으로써 외관과 성능이 더욱 향상될 수 있다.

먼저, 규사 데크의 표면에 색채를 부여할 수 있다.

규사 데크의 표면이 소정의 색상을 나타내도록 색채를 부여할 수 있으며, 색채를 부여하는 방법으로는 경화과정 전 또는 중간에 색채를 부여할 수도 있고 경화가 완료된 이후에 도색 작업을 수행할 수도 있다. 이때, 도색 작업으로 인하여 규사 데크의 투수성을 해치지 않도록 하는 것이 중요하므로, 경화과정 전이나 경화과정 중에 색채를 부여하는 것이 바람직하다. 구체적으로 규사 자체가 도색된 컬러 규사를 사용하거나 규사와 함께 안료를 섞어서 사용할 수 있다.

다음으로, 규사 데크의 표면에 유리비드를 부착할 수 있다.

규사 데크의 상부 표면에 유리비드를 부착하면 외관을 더욱 향상시킬 수 있다. 규사 데크에 유리비드를 부착하는 방법으로는 경화과정에서 경화가 완료되기 전에 유리비드를 상부표면에 살포하여 부착할 수도 있고 경화가 완료된 이후에 추가적인 부착작업을 수행할 수도 있다. 이때, 유리비드의 부착과정에서 규사 데크의 투수성을 해치지 않도록 하는 것이 중요하므로, 경화과정 중간에 유리비드를 살포하여 부착하는 것이 바람직하다.

이상에서 설명한 규사 데크의 제조방법 중에 일 실시예를 도 1에 표시하였다.

먼저 규사와 바인더를 계량하여 준비한다. 이때, 규사는 상기한 것과 같이 다양한 입자 크기의 규사를 중량비율에 맞추어 준비하여, 도색된 규사를 사용 준비할 수 있다.

이후에 준비된 규사와 바인더를 혼합한다. 이때, 다양한 크기의 입자가 혼합된 규사의 혼합도를 높이기 위하여 규사와 바인더 각각을 먼저 혼합하고, 혼합된 규사에 혼합된 바인더를 투입한 뒤에 다시 혼합한다. 또한 색상 부여를 위한 안료와 규사를 함께 혼합할 수 있다.

혼합된 규사와 바인더를 거푸집에 투입하고 적절히 다져서 채운다.

노출된 표면에 색상을 부여하고, 경화가 완료되기 전에 표면에 유리비드를 살포한다.

바인더가 완전히 경화된 이후에 거푸집을 제거하는 탈형 작업을 수행하고 마감하여 규사 데크 제조를 완료한다.

상기한 제조방법은 거푸집을 이용한 경우에 대한 것이며, 거푸집 없이 바닥틀을 사용하는 경우에는 탈형 작업이 생략되고 바닥틀이 부착된 규사 데크를 얻을 수 있다.

이상 본 발명을 바람직한 실시예를 통하여 설명하였는데, 상술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화가 가능함은 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 특정 실시예가 아니라 특허청구범위에 기재된 사항에 의해 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상도 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (9)

1. 규사 및 바인더를 포함하는 규사 데크로서,
   규사는,
   입경이 2~5mm인 규사 66~80 중량%;
   입경이 1.5~2mm인 규사 14~22 중량%; 및
   입경이 0.2mm 이하인 규사 6~12 중량%를 포함하고,
   바인더는 주제와 경화제를 혼합하여 사용하며,
   상기 규사와 상기 바인더의 혼합비율이 중량을 기준으로 85~95:15~5 범위인 것을 특징으로 하는 규사 데크.
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 규사 데크의 표면에 유리 비드가 분산 부착된 것을 특징으로 하는 규사 데크.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 규사 데크의 아랫면에 바닥판이 부착되며,
   상기 바닥판은 규사 데크를 통과한 물을 배출할 수 있는 배수구를 구비하는 것을 특징으로 하는 규사 데크.
   
5. 입경이 2~5mm인 규사 66~80 중량%와 입경이 1.5~2mm인 규사 14~22 중량% 및 입경이 0.2mm 이하인 규사 6~12 중량%를 혼합한 규사와 주제와 경화제를 혼합한 바인더를 포함하고, 상기 규사와 상기 바인더의 혼합비율이 중량을 기준으로 85~95:15~5 범위인 규사 데크를 제조하는 방법으로서,
   상기한 중량 비율에 맞춰 원료물질을 준비하는 원료 준비 단계;
   준비된 원료물질을 혼합하는 원료 혼합 단계; 및
   혼합된 원료물질에서 바인더가 경화되는 양생 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 규사 데크의 제조 방법.
   
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 양생 단계에서 경화제가 완전히 경화되기 전에 표면에 유리비드를 위치시키는 유리비드 설치 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 규사 데크의 제조 방법.
   
7. 청구항 5에 있어서,
   상기 원료 준비 단계에서 준비된 규사에 색상을 부여하는 색채 부여 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 규사 데크의 제조 방법.
   
8. 청구항 5에 있어서,
   상기 양생 단계가 혼합된 원료물질을 거푸집에 채운 상태로 진행되며,
   상기 양생 단계 이후에 거푸집을 제거하는 탈형 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 규사 데크의 제조 방법.
   
9. 청구항 5에 있어서,
   상기 양생 단계가 혼합된 원료물질을 바닥판 위에 펼친 상태로 진행되며,
   상기 바닥판은 제거되지 않고 데크의 바닥을 구성하는 것을 특징으로 하는 규사 데크의 제조 방법.

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