KR102593665B1

KR102593665B1 - 투수성과 내구성이 우수한 복합데크 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR102593665B1
Application number: KR1020220190525A
Authority: KR
Inventors: 김정숙; 이종익
Original assignee: 이종익; 김정숙
Priority date: 2022-12-30
Filing date: 2022-12-30
Publication date: 2023-10-25

Abstract

본 발명은, 상부에 길이 방향으로 충진홈(110)이 함몰 형성되되 복수의 투수공이 형성되고 제1 열가소성 수지로 이루어진 강화층(100); 및 상기 충진홈(110)에 충진되어 형성되되 제2 열가소성 수지, 목본, 골재, 산화방지제, 자외선안정제 및 난연제를 포함하는 투수성 충진층(200)를 포함하며, 상기 투수성 충진층(200)은 상기 목본 100 중량부에 대하여 상기 골재 20 내지 60 중량부; 및 상기 제2 열가소성 수지 20 내지 60 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 투수성과 내구성이 우수한 복합데크를 제공한다.

Description

투수성과 내구성이 우수한 복합데크 및 이의 제조방법{COMPOSITE DECK WITH EXCELLENT WATER PERMEABILITY AND DURABILITY AND ITS MANUFACTURING METHOD}

본 발명은 투수성과 내구성이 우수한 복합데크 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 상세하게, 근린공원 및 수변공원 산책로는 물론, 해변산책로, 등산로, 탐방로 등 유지관리가 어렵고 내구성을 필요로 하는 장소에 설치되어 반영구적으로 사용 가능하도록 구성된 투수성과 내구성이 우수한 복합데크 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

최근 현대인들은 바쁜 생활 속에서 스트레스 해소나 건강상의 이유로 주말이 되면 도시 근교에 있는 산을 찾아 등산을 하거나 주변의 공원 등을 산책하는 사람들의 수가 점차 증가하고 있는 추세이다. 이러한 사회적인 추세에 따라 목재 등을 이용한 데크가 등산로나 공원 내에 위치한 산책로 또는 호수 주변을 따라 형성한 보도, 전원주택이나 팬션 등의 테라스 등에 많이 시공되고 있다.

데크는 일반적으로 원목을 길다란 형상으로 가공하여 개별적으로 제조되어 오다가, 최근에는 값싼 목본과 합성수지를 포함하는 합성목재로 제조되고 있다. 그러나, 합성목재로 만들어지는 데크는 습도와 온도 변화에 따라 수축 또는 팽창하여 전체적으로 휘어지거나 비틀어지는 문제가 발생한다. 특히, 합성목재로 이루어지는 데크 중에서도 솔리드 구조에 비해 속이 빈 중공형의 데크나 요철 구조를 갖는 데크가 습도와 온도 변화에 더 취약하다. 이는 데크를 이루는 합성목재가 온도변화에 취약한 합성수지를 포함하기 때문이고, 아울러 요철구조를 갖는 데크의 경우에는 구조적으로 솔리드에 비해 취약하기 때문이다. 이에, 폭염이 기승을 부리는 여름철에는 합성목재로 이루어진 데크가 아래로 처리는 상황까지도 발생하게 된다.

이를 개선하기 위해 대한민국 등록특허 제10-1080151호에는 보강재를 구비한 데크 조립체가 제안되었으나, 데크 조립체를 실제 시공할 때 삼각 형상의 횡단면을 갖는 보강재 부분이 삼각 형상의 데크측 제1연장부를 지지하는 것이 아니라 오히려 하향으로 미끌려 내려오게 되어 사실상 데크를 보강할 수 없는 단점이 존재한다. 또한 금속 보강재 사용에 따른 무게 증가로 인해 시공이 어려운 문제 또한 존재한다.

대한민국 등록특허 제10-1080151호 (2011.10.31.)

본 발명은 전술된 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 복합재료를 적용함으로써 무게 증가 없이 기계적 강도 및 투수성이 향상된 복합데크를 제공하는 것이다.

또한, 상기 복합재료를 감싸도록 구성된 강화층을 도입함으로써 내구성 증가는 물론, 복합테크 제조과정 중 변형없이 일정한 형상 및 크기를 유지하도록 구성된 복합데크를 제공하는 것이다.

그리고, 염분침투 저항성을 개선함으로써 해변 등 염분 환경에서 장기간 안정적으로 사용 가능한 복합데크를 제공하는 것이다.

본 발명은, 상부에 길이 방향으로 충진홈이 함몰 형성되되 복수의 투수공이 형성되고 제1 열가소성 수지로 이루어진 강화층; 및 상기 충진홈에 충진되어 형성되되 제2 열가소성 수지, 목본, 골재, 산화방지제, 자외선안정제 및 난연제를 포함하는 투수성 충진층를 포함하며, 상기 투수성 충진층은 상기 목본 100 중량부에 대하여 상기 골재 20 내지 60 중량부; 및 상기 제2 열가소성 수지 20 내지 60 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 투수성과 내구성이 우수한 복합데크를 제공한다.

일 양태에 따르면, 상기 제1 열가소성 수지 및 제2 열가소성 수지는 각각 폴리우레탄 수지, 폴리케톤 수지 및 폴리에스테르 수지로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.

일 양태에 따르면, 상기 제2 열가소성 수지는 폴리우레탄 수지 및 폴리케톤 수지를 포함할 수 있다.

일 양태에 따르면, 상기 골재는 실리카(SiO₂), 재생슬래그, 화강석 및 대리석으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하며, 상기 목본은 참나무, 호두나무, 삼나무, 대나무 및 가래나무로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.

일 양태에 따르면, 상기 골재는 입자크기 2 ㎜이하이며, 상기 목본은 입자크기 10 ㎜이하일 수 있다.

일 양태에 따르면, 상기 강화층은, 좌측부, 중간부 및 우측부로 나뉘어지되 상기 중간부는 바닥면으로부터 이격되도록 형성된 바닥부; 및 상기 바닥부의 길이방향에 따라 양측에 각각 위치하는 제1측면부와 제2측면부를 포함할 수 있다.

본 발명은 또한, a) 제1 열가소성 수지를 이용하여 상부에 길이 방향으로 충진홈이 함몰 형성되되 복수의 투수공이 형성되도록 강화층을 성형하는 단계; b) 상기 충진홈에 제2 열가소성 수지, 목본, 골재, 난연제, 자외선안정제 및 산화방지제를 포함하는 혼합물을 충진하는 단계; 및 c) 상기 충진홈에 충진된 혼합물을 압축 성형하여 투수성 충진층을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 투수성 충진층(200)은 상기 목본 100 중량부에 대하여 상기 골재 20 내지 60 중량부; 및 상기 제2 열가소성 수지 20 내지 60 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 투수성과 내구성이 우수한 복합데크의 제조방법을 제공한다.

본 발명에 따른 복합데크 및 이의 제조방법에 의하면, 경량이면서도 기계적 강도 및 내구성을 증가시킬 수 있으므로 시공 및 유지관리가 용이한 장점이 있다.

또한, 복합데크 제조과정 중 변형 발생없이 일정한 형상 및 크기를 안정적으로 유지가 가능하되 습도 및 온도 변화에 따른 변형을 효과적으로 억제하고 배수가 용이하여 많은 양의 우수를 효율적으로 배수할 수 있는 효과가 있다.

본 발명에 따르면, 우수한 염분침투 저항성으로 인해 특히 해수 근처에서 염분 침투 등에 의한 부식 및 강도 저하 문제를 효과적으로 억제할 수 있다.

도 1(a)는 본 발명의 일 구현예에 따른 복합데크의 단면도를 나타낸 도면이며,
도 1(b)는 본 발명의 일 구현예에 따른 복합데크 강화층(100) 구성의 단면도를 나타낸 도면이고,
도 2(a)는 본 발명의 일 다른 구현예에 따른 복합데크 강화층(100) 구성의 단면도를 나타낸 도면이며,
도 2(b) 및 도 2(c)는 본 발명의 또 다른 구현예에 따른 복합데크 강화층(100) 구성의 단면도 및 사시도를 나타낸 도면이고,
도 3(a) 및 (b)는 본 발명의 다른 일 구현예에 따른 강화층(100)을 포함하는 복합데크가 피스에 의해 바닥면(300)에 설치되기 전과 후의 모습을 나타낸 도면이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.

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. 명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.

도 1(a)는 본 발명의 일 구현예에 따른 복합데크의 단면도를 나타낸 도면이며, 도 1(b)는 본 발명의 일 구현예에 따른 복합데크 강화층(100) 구성의 단면도를 나타낸 도면이고, 도 2(a)는 본 발명의 일 다른 구현예에 따른 복합데크 강화층(100) 구성의 단면도를 나타낸 도면이다.

도 2(b) 및 도 2(c)는 본 발명의 또 다른 구현예에 따른 복합데크 강화층(100) 구성의 단면도 및 사시도를 나타낸 도면이며, 도 3(a) 및 (b)는 본 발명의 다른 일 구현예에 따른 강화층(100)을 포함하는 복합데크가 피스에 의해 바닥면(300)에 설치되기 전과 후의 모습을 나타낸 도면이다.

도 1(a)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 구현예에 따른 복합데크는 크게 강화층(100) 및 충진층(200)을 포함하여 구성된다.

강화층(100)은 충진층(200)을 지지하되 강도를 부여하기 위한 것으로, 도 1(b)에 도시된 바와 같이, 바닥부(120); 제1측면부(131) 및 제2측면부(132)을 포함하도록 구성된다. 즉, 상기 강화층(100)의 바닥부(120), 제1측면부(131) 및 제2측면부(132)에 의해 충진홈(110)이 형성되고 이러한 충진홈(110) 내부에 제2 열가소성 수지, 목본, 골재, 산화방지제, 자외선안정제 및 난연제를 포함하는 충진층(200)이 형성되어 복합데크를 구성하게 된다.

충진홈(110)의 너비(W1)는 강화층(100) 전체 너비(W)의 90% 이상, 바람직하게는 94% 이상, 보다 바람직하게는 95 내지 97%를 만족함으로써, 무게는 최소화하되 본 발명이 목적하는 기계적 강도 등 특성을 구현할 수 있게 된다. 이를 위해 상기 강화층(100)의 제1측면부(131)과 제2측면부(132) 두께는 각각 강화층(100) 전체 너비(W)의 1.5 내지 2.5%를 만족하고, 상기 바닥부(120)의 두께는 상기 제1측면(131) 및 제2측면(132)의 두께와 동일하도록 구성되는 것이 유리하다.

한편, 강화층(100)의 전체 너비(W)는 12 내지 18 ㎝, 바람직하게는 13 내지 17 ㎝, 보다 바람직하게는 14 내지 16 ㎝를 가지되, 전체 길이(L)는 150 내지 200 ㎝, 바람직하게는 160 내지 190 ㎝를 가지도록 구성되는 것이 유리하다.

도 2(a)에 도시된 바와 같이, 바닥부(120)는 좌측부(121), 중간부(122) 및 우측부(123)로 나누어지며, 상기 중간부(122)는 바닥면(300)으로부터 이격되도록 형성되는 것을 특징으로 한다. 이때 바닥면(300)은 복합데크가 설치 또는 고정되는 대상으로, 상기 바닥부(120)와 접촉하도록 구성된다.

상세하게, 상기 바닥부(120)의 좌측부(121) 및 우측부(123)는 상기 바닥면(300)과 접촉하되, 중간부(122)는 상기 바닥면(300)과 이격하도록 구성됨으로써 강화층(100)의 바닥부(120) 하부로 우수 등에 의한 원활한 배수가 이루어진다. 이를 위해 상기 중간부(122)의 하부면은 바닥면(300) 상부면으로부터 4 내지 7 ㎝ 이격되도록 구성되는 것이 유리하다.

상기 바닥부(120)의 좌측부(121), 중간부(122) 및 우측부(123)에는 바닥부(120)의 길이 방향에 따라 복수의 투수공(미도시)이 형성됨으로써 보다 효율적으로 빗물을 투수시킬 수 있다. 각 투수공은 20 내지 30 ㎝ 간격으로 형성되되 지름 Ψ0.5 ~ 1.0 핀홀 형태를 가지는 것이 유리하다.

상기 중간부(122)는 도 2(b) 및 도 2(c)에 도시된 바와 같이, 상기 바닥면(300)으로부터 일정한 각도를 갖도록 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 바닥면(300)으로부터의 각도(θ)가 20 내지 40°, 가장 바람직하게는 30°를 만족함으로써 후술되는 충진층(200) 사출 성형 시 발생하는 상기 중간부(122)의 변형 문제를 해결하여 목적하는 형상과 크기의 복합데크 제조가 가능하게 된다. 이를 위해 상기 중간부(122)의 하부에는 지지대(124)를 더 포함함으로써 사출 시 인가되는 압력에 의한 변형을 보다 효과적으로 억제할 수 있다. 이때 상기 지지대(124)는 상기 중간부(122)의 중앙부분에 위치하되, 상기 바닥부(120)의 두께와 동일하도록 형성하여 바닥면(300)에 의해 지지되도록 구성된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상술된 구조의 강화층(100)은 피스 등 고정부재에 의해 바닥면(300)에 고정된다. 이때 상기 고정부재는 충진층(200)을 두께 바향으로 통과하되 하부에 위치한 바닥면(300)에 고정되도록 설치된다.

상기 강화층(100)은 제1 열가소성 수지로 구성되는 것을 특징으로 한다.

제1 열가소성 수지는 폴리우레탄 수지, 폴리케톤 수지 및 폴리에스테르 수지로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있으며, 바람직한 예로 상기 제1 열가소성 수지는 폴리우레탄 수지를 포함할 수 있다.

충진층(200)은 상기 강화층(100)에 형성된 충진홈(110) 내에 제2 열가소성 수지, 목본, 골재, 산화방지제, 자외선안정제 및 난연제를 충진함으로써 형성된다.

제2 열가소성 수지는 폴리우레탄 수지, 폴리케톤 수지 및 폴리에스테르 수지로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 제2 열가소성 수지는 폴리우레탄 수지를 포함할 수 있으며, 보다 바람직하게는 지방족 폴리케톤: 폴리우레탄 수지가 1: 2 내지 1: 12, 바람직하게는 1: 4 내지 1: 10, 보다 바람직하게는 1: 5 내지 1: 8 중량비로 혼합된 혼합수지일 수 있다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상술된 조성의 혼합수지를 이용하여 충진층(200) 제조 시 통상적으로 상충관계를 갖는 투수계수 및 열팽창계수를 동시에 만족하는 물성을 나타낼 수 있게 된다. 보다 상세한 내용은 구체적인 실시예를 통해 설명하도록 한다.

목본은 목질 생체조직을 만들어내는 식물로, 바람직하게는 참나무, 호두나무, 삼나무, 대나무 및 가래나무로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다. 바람직하게, 상기 목본은 상술된 나무의 내피 또는 표피를 칩 형태로 분쇄한 것으로 입자크기 10 ㎜ 이하, 바람직하게는 0.5 내지 6 ㎜, 보다 바람직하게는 1 내지 2 ㎜를 가질 수 있다.

골재는 실리카(SiO₂), 재생슬래그, 화강석 및 대리석으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하며, 입자크기 2 ㎜ 이하, 바람직하게는 0.1 내지 1.5 ㎜, 보다 바람직하게는 0.2 내지 0.7 ㎜의 분말상태일 수 있다.

본 발명의 일 양태에 따르면, 상기 분말형태의 골재는 상기 목본 칩의 공극에 물리적 결합을 통해 충전된 상태로 존재할 수 있다. 이때 상기 공극은 목본 칩의 표면 공극을 지칭하며, 상기 충전은 상기 골재 분말이 상기 목본 칩의 표면 공극의 일부 또는 전체를 매워서 채우는 충전을 지칭한다.

이를 위해 상기 목본 칩 및 상기 골재 분말을 회전형 원통용기에 장입한 후 회전시킨다. 이러한 회전과정에서 중력과 원심력에 의해 목본 칩 및 골재 분말이 물리적 접촉이 발생하면서 목본 칩 표면 공극에 골재 분말이 충전된 상태를 형성할 수 있다. 한편, 높은 충전율을 구현하기 위한 측면에서 상기 회전속도는 10 내지 60 rpm, 바람직하게는 20 내지 60 rpm 조건에서 2분 내지 20분, 바람직하게는 5분 내지 15분 동안 수행되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 목본 칩 및 상기 골재 분말이 전술된 입자크기 범위를 벗어나는 경우 낮은 충전율로 인한 기계적 강도 저하 문제 또는 지나치게 높은 충전율로 인한 투수성 저하 문제가 발생하게 된다.

본 발명의 일 구현예에 따른 충진층(200)은 상술된 골재 분말이 표면공극에 충전된 상태의 목본 칩을 포함함으로써 특히 염분의 침투 저항성을 높일 수 있어 염분 환경에서의 내구성을 현저히 증가시킬 수 있게 된다. 이에 따라 해수 근처 등 환경에서도 장기간 안정적으로 사용 가능하게 된다.

상기 충진층(200)은 상기 목본 100 중량부에 대하여, 상기 골재 20 내지 60 중량부, 바람직하게는 20 내지 40 중량부, 보다 바람직하게는 25 내지 35 중량부를 포함하며, 상기 제2열가소성 수지 10 내지 50 중량부, 바람직하게는 20 내지 40 중량부, 보다 바람직하게는 25 내지 35 중량부를 포함함으로써 우수한 기계적 강도를 가지되 투수성을 증가시킬 수 있다.

상기 충진층(200)은 상기 목본 100 중량부에 대하여, 산화방지제 1 내지 15 중량부, 바람직하게는 2 내지 8 중량부, 자외선안정제 1 내지 15 중량부, 바람직하게는 2 내지 8 중량부 및 난연제 1 내지 15 중량부, 바람직하게는 2 내지 8 중량부를 더 포함하도록 구성된다.

산화방지제는 열에 의한 열화 및 변형을 방지하기 위해 첨가되는 것으로, 구체적으로 폐놀계, 아민계, 유황계, 인계 산화방지제 중 하나 이상을 포함할 수 있다.

자외선안정제는 자외선을 차단하거나 흡수하기 위해 첨가되는 것으로, 상기 상부층(100) 내 다른 성분과의 상용성을 고려할 때 할스(HALS)계 물질인 것이 바람직하다. 할스(Hindered Amine Light Stabilizer, 입체장애아민광 안정제, HALS)는 아민기가 입체적인 구조물로 둘러싸여 있고, 광 안정제로 사용되는 물질을 지칭한다.

난연제는 산화마그네슘, 수산화마그네슘, 수산화알루미늄, 인계 난연제, 수산화칼슘 및 하이드로마그네사이트 (hydromagnesite Mg₅(CO₃)₄(OH)₂)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.

상기 충진층(200)은 상기 목본 100 중량부에 대하여 안료 0.1 내지 2 중량부를 더 포함함으로써 다양한 색상을 발현하도록 구성될 수 있다.

상기 안료는 당업계에서 통상적으로 사용되는 염료 또는 안료라면 특별히 한정하지는 않으나, 바람직하게는 철, 동, 망간, 코발트, 크롬, 니켈, 아연, 칼슘 및 은 중에서 선택된 어느 하나의 성분을 포함하는 금속산화물, 복합산화물, 금속황화물 또는 금속탄산염, 카본블랙, 티탄블랙 및 이산화티탄으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 구현예에 따른 복합데크는 기계적 강도 및 내구성이 우수하고 경량이므로 시공 및 유지보수가 용이한 장점이 있다. 또한, 투수성이 우수하여 많은 양의 우수를 효과적으로 배수할 수 있다. 아울러, 습도 및 온도에 따른 변형을 최소화하되 염분침투 저항성을 증가시켜 특히 부식 등이 쉽게 발생하는 해수 근처에도 시공이 가능한 장점을 가진다.

본 발명은 또한, a) 제1 열가소성 수지를 이용하여 상부에 길이 방향으로 충진홈(110)이 함몰 형성되되 복수의 투수공이 형성되도록 강화층(100)을 성형하는 단계; b) 상기 충진홈(110)에 제2 열가소성 수지, 목본, 골재, 산화방지제, 자외선안정제 및 난연제를 포함하는 혼합물을 충진하는 단계; 및 c) 상기 충진홈(110)에 충진된 혼합물을 압축 성형하여 투수성 충진층(200)을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 투수성 충진층(200)은 상기 목본 100 중량부에 대하여 상기 골재 20 내지 60 중량부; 및 상기 제2 열가소성 수지 20 내지 60 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 투수성과 내구성이 우수한 복합데크의 제조방법을 제공한다.

a) 단계에서는 강화층(100)을 성형한다.

구체적으로, 제1 열가소성 수지를 일정형상을 갖는 몰딩금형에 투입한 후 160℃ 내지 200℃에서 1 내지 10분 동안 열압착에 의한 몰딩을 수행하여 입체적 형상을 갖는 성형물, 즉 강화층(100)을 성형한다. 이러한 강화층(100)은 전술된 바와 같이, 바닥부(120), 제1측면부(131) 및 제2측면부(132)를 포함하며, 상부에 길이 방향으로 충진홈(110)이 함몰 형성된 구조를 갖되 바닥부(120) 전체면에는 일정 간격으로 이격되되 복수로 형성된 투수공을 포함하도록 구성된다. 상기 제1 열가소성 수지의 구체적인 종류 및 강화층(100)의 구체적인 구조는 전술한 바와 동일하다.

상기 열압착 수행 직후에는 냉각과정을 수행하여 최종 성형물인 강화층(100)을 얻게 된다. 이때 구체적인 냉각조건은 당업계에서 통상적으로 사용되는 것이라면 특별히 한정되지 않고 사용될 수 있다.

b) 단계에서는 상기 성형된 강화층(100)의 충진홈(110) 내부에 충진층(200)을 형성한다.

우선, 분쇄기를 이용하여 목본을 10 ㎜ 이하, 바람직하게는 0.5 내지 6 ㎜, 보다 바람직하게는 1 내지 2 ㎜ 입자크기의 칩 형태로 분쇄한 후, 골재를 입자크기 2 ㎜ 이하, 바람직하게는 0.1 내지 1.5 ㎜, 보다 바람직하게는 0.2 내지 0.7 ㎜의 분말 형태로 분쇄한다.

다음, 얻어진 목본 칩 및 골재 분말에 제2 열가소성 수지, 산화방지제, 자외선안정제 및 난연제를 교반기를 이용하여 혼합한 후, 얻어진 혼합물을 상기 충진홈(110) 내부에 충진한다. 각 혼합물질의 구체적인 종류 및 함량은 전술한 바와 동일하다.

본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 혼합과정에 앞서, 상기 목본 칩 및 골재 분말을 전술된 충전과정을 수행함으로써 골재 분말이 목본 칩 공극에 충전되도록 한다. 구체적인 충전방식은 전술한 바와 동일하다.

즉, 골재 분말이 공극에 충전된 상태의 목본 칩을 1차적으로 제조한 후 상기 교반 혼합과정을 통해 상기 제2 열가소성 수지와의 혼합물을 제조함으로써 최종 제조되는 충진층(200)의 물리적 특성을 증가시키되 특히 염분의 침투 저항성을 높일 수 있게 된다.

상기 혼합물의 충진 높이는 상기 충진홈(110)의 높이와 동일하도록 형성될 수 있으며, 상기 충진홈(110)의 높이 대비 1 내지 20% 더 높게 형성함으로써 강화층(100)이 외부로 노출되는 부분 없이, 충진층(200)이 강화층(100)의 제1측면부(131) 및 제2측면부(132) 상부를 포함한 전체 상부면을 덮도록 구성될 수 있다. 구체적인 제2 열가소성 수지, 목본 및 골재의 물질 종류는 전술한 바와 동일하다.

c) 단계는 압축 성형하는 단계로, 구체적으로, 제2 열가소성 수지, 목본, 골재, 산화방지제, 자외선안정제 및 난연제를 포함하는 혼합물을 충진홈(110) 내부에 특정 충진 높이로 충진한 후, 120 내지 180℃, 바람직하게는 140 내지 160℃에서 1 내지 8분, 바람직하게는 2 내지 6분 동안 압축 성형하여 충진층(200)을 형성할 수 있다.

한편, 상기 혼합물의 충진 높이가 상기 충진홈(110) 높이 대비 높게 충진되는 경우에는, 압축 성형에 의해 충진층(200)의 최종 높이가 충진홈(110) 높이 대비 2 내지 10% 높게 형성되도록 할 수 있다.

본 발명의 일 구현예에 따른 복합재료 기반 데크의 제조방법은 제조공정이 단순하고, 열가소성 수지 기반 강화층(100)을 기본 성형틀로 사용하여 내부에 충진층(200)을 형성하므로, 종래의 금속재 성형틀 대비 무게가 가벼워 제조 및 시공과정에서의 편의성은 물론 유지보수 또한 용이한 장점을 가진다. 이를 통해 제조된 복합데크는, 기계적 강도 및 내구성은 물론 투수성이 우수하고 주변환경에 따른 변형이 억제되고 염분침투 저항성이 향상되는 등 장점을 나타낸다.

이하 본 발명을 실시예를 통해 상세히 설명하나, 이들은 본 발명을 보다 상세하게 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 권리범위가 하기의 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

실시예

(실시예 1)

폴리우레탄 수지를 180℃에서 5분 동안 압축성형하여 상부에 길이 방향으로 충진홈(110)이 함몰 형성된 강화층(100)을 제조하였다.

구체적으로, 상기 강화층(100)은 도 2(c)에 도시된 구조를 가지되, 바닥부(120)의 전체 너비(W)는 15 ㎝이고 제1측면부(131) 및 제2측면부(132) 두께는 각각 2.5 ㎝가 되도록 하였다. 또한, 상기 바닥부(120)의 중간부(122)는 폭 5 ㎝를 가지며, 바닥면으로부터 5 ㎝ 이격되되 30°각도를 갖도록 하였다.

상기 충진홈(110) 내부에 하기 표 1에 도시된 조성을 갖는 혼합물을 충진한 후, 150℃에서 5분 동안 압축 성형하여 충진층(200)이 형성된 데크 구조체를 제조하였다.

(실시예 2)

상기 실시예 1에서 충진층 형성을 위한 충진용 혼합물 제조 시 제2 열가소성 수지를 폴리우레탄 수지 대신 지방족 폴리케톤: 폴리우레탄 수지가 1: 6 중량비로 혼합된 혼합수지를 사용한 것을 제외하고는 동일하게 수행하여 데크 구조체를 제조하였다.

(실시예 3)

상기 실시예 1에서 충진층 형성을 위한 충진용 혼합물 제조 시 제2 열가소성 수지를 폴리우레탄 수지 대신 지방족 폴리케톤: 폴리우레탄 수지가 1: 3 중량비로 혼합된 혼합수지를 사용한 것을 제외하고는 동일하게 수행하여 데크 구조체를 제조하였다.

(실시예 4)

상기 실시예 2에서 충진층 형성을 위한 혼합물 제조시, 입자크기 2.5 mm 참나무 칩 100 중량부에 대하여 입자크기 0.4 mm 실리카 분말 30 중량부를 회전형 원통용기에 장입한 후 50 rpm에서 10분동안 회전시켜 제조된 실리카 충전된 참나무 칩을 이용하여 제조된 혼합물을 사용한 것을 제외하고는 동일하게 수행하여 데크 구조체를 제조하였다.

(실시예 5~8)

상기 실시예 4에서 목본으로 용된 사용된 입자크기 2.5 mm 참나무 칩 및 골재로 사용된 입자크기 0.4 mm 실리카 분말 대신 하기 표 2에 기재된 것을 사용한 것을 제외하고는 동일하게 수행하여 데크 구조체를 제조하였다.

(비교예 1)

상기 실시예 1에서 실리카 분말을 사용하지 않은 것을 제외하고는 동일하게 수행하여 데크 구조체를 제조하였다.

(비교예 2)

상기 실시예 1에서 제2 열가소성 수지로 폴리우레탄 수지 대신 폴리비닐클로라이드(PVC) 수지를 사용한 것을 제외하고는 동일하게 수행하여 데크 구조체를 제조하였다.

평가예 1: 물성 평가

실시예 1 내지 8 및 비교예 1 내지 2에 의해 제조된 데크 구조체의 충전층(200)에 대해 하기 표 3에 기재된 품질 항목을 평가하였으며, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다. 이때 평가방법은 각각 KS F 4042, KS F 4419, KS F 3230, 및 KS M 5000(3231)기준으로 수행하였다.

상기 표 3에서 확인할 수 있듯이, 본 발명에 따른 실시예 1 내지 8의 경우 모두 KS 품질 규격을 만족하였으며, 비교예 1 내지 2 대비 성능이 우수함을 확인할 수 있다.

구체적으로, 혼합수지를 적용한 실시예(실시예 2, 실시예 4~8)의 경우 그렇지 않은 실시예 1 대비 우수한 투수계수 및 열팽창계수를 나타내었으며 내구성 또한 우수한 것을 확인할 수 있다. 한편, 본 발명에서 제시한 가장 바람직한 혼합조건을 만족하지 못하는 실시예 3의 경우 실시예 1 대비 상술된 성능이 상대적으로 감소된 것을 확인할 수 있다.

또한, 목본 칩과 골재 분말의 충전과정을 거친 실시예 4 내지 8의 경우 그렇지 않은 실시예 1 내지 3 대비 상술된 성능이 상대적으로 더 우수한 것을 확인할 수 있다.

한편, 실시예 4 내지 8로부터, 상술된 충전과정을 수행하더라도 사용되는 목본 및 골재의 입자크기가 본 발명에서 제시하는 조건을 만족하지 못하는 경우 본 발명이 목적하는 성능을 발현할 수 없음을 확인할 수 있다.

평가예 2: 촉진염분침투 평가

실시예 2, 실시예 4~8 및 비교예 1 내지 2에 따라 제조된 데크 구조체를 ASTM C 1202에 따라 염소이온침투 저항성을 평가하였으며, 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다. 한편, 통과전하량(coulombs)이 낮을수록 염분침투 저항성이 우수함을 의미한다.

상기 표 4에서 확인할 수 있듯이, 본 발명에 따른 실시예 2 및 실시예 4~8 의 경우 비교예 1 및 2 대비 우수한 염분침투 저항성을 나타내었다.

구체적으로, 골재 분말의 충전과정을 적용한 실시예 4 내지 8의 경우 그렇지 않은 실시예 2 대비 우수한 성능을 나타내었으며, 목본 칩 공극에 골재 분말 충전 시 본 발명에서 제시하는 가장 바람직한 입자크기를 만족하는 목본 및 골재 사용 한 실시예 6 및 7의 경우 그렇지 않은 실시예 4, 5, 및 8 대비 우수한 염분침투 저항성을 나타낸 것을 확인할 수 있다. 이는 충진과정 중 사용되는 충진대상 물질(목본) 및 충진물질(골재)의 구체적인 입자크기에 따라 염분침투 저항성의 차이가 발생함을 시사한다.

이상에서와 같이 본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

100: 강화층 110: 충진홈 120: 바닥부
121: 좌측부 122: 중간부
123: 우측부 124: 지지대
130: 측면부 131 제1측면부
132: 제2측면부
200: 충진층
300: 바닥면

Claims

상부에 길이 방향으로 충진홈(110)이 함몰 형성되되 복수의 투수공이 형성되고 제1 열가소성 수지로 이루어진 강화층(100); 및
상기 충진홈(110)에 충진되어 형성되되 제2 열가소성 수지, 목본, 골재, 산화방지제, 자외선안정제 및 난연제를 포함하는 투수성 충진층(200)를 포함하며,
상기 투수성 충진층(200)은 상기 목본 100 중량부에 대하여 상기 골재 20 내지 60 중량부; 및 상기 제2 열가소성 수지 20 내지 60 중량부를 포함하고,
상기 제2 열가소성 수지는 지방족 폴리케톤: 폴리우레탄 수지가 1:5 내지 1: 8 중량비로 혼합된 혼합수지이며,
상기 제1 열가소성 수지는 폴리우레탄 수지, 폴리케톤 수지 및 폴리에스테르 수지로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하고,
상기 골재는 실리카(SiO₂), 재생슬래그, 화강석 및 대리석으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하며,
상기 목본은 참나무, 호두나무, 삼나무, 대나무 및 가래나무로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하고,
상기 골재는 입자크기 0.2 내지 0.7 ㎜ 이며, 상기 목본은 입자크기 1 내지 2 ㎜ 이며,
상기 충진층(200)은 상기 목본 100 중량부에 대하여 산화방지제 1 내지 15 중량부, 자외선안정제 1 내지 15 중량부 및 난연제 1 내지 15 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 투수성과 내구성이 우수한 복합데크.
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a) 제1 열가소성 수지를 이용하여 상부에 길이 방향으로 충진홈(110)이 함몰 형성되되 복수의 투수공이 형성되도록 강화층(100)을 성형하는 단계;
b) 상기 충진홈(110)에 제2 열가소성 수지, 목본, 골재, 산화방지제, 자외선안정제 및 난연제를 포함하는 혼합물을 충진하는 단계; 및
c) 상기 충진홈(110)에 충진된 혼합물을 압축 성형하여 투수성 충진층(200)을 형성하는 단계를 포함하며,
상기 투수성 충진층(200)은 상기 목본 100 중량부에 대하여 상기 골재 20 내지 60 중량부; 및 상기 제2 열가소성 수지 20 내지 60 중량부를 포함하고,
상기 제2 열가소성 수지는 지방족 폴리케톤: 폴리우레탄 수지가 1:5 내지 1: 8 중량비로 혼합된 혼합수지이고,
상기 제1 열가소성 수지는 폴리우레탄 수지, 폴리케톤 수지 및 폴리에스테르 수지로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하고,
상기 골재는 실리카(SiO₂), 재생슬래그, 화강석 및 대리석으로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하며,
상기 목본은 참나무, 호두나무, 삼나무, 대나무 및 가래나무로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하고,
상기 골재는 입자크기 0.2 내지 0.7 ㎜이하이며, 상기 목본은 입자크기 1 내지 2 ㎜이하이며,
상기 충진층(200)은 상기 목본 100 중량부에 대하여 산화방지제 1 내지 15 중량부, 자외선안정제 1 내지 15 중량부 및 난연제 1 내지 15 중량부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 투수성과 내구성이 우수한 복합데크의 제조방법.