KR20110074505A - 금속 강화 합성목재와 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 합성목재 100중량%에 대하여 톱밥, 목설 등과 같은 목분 50~70중량%, 열가소성 합성수지 30~45중량%,UV수지와 석분 혼합물 5~10중량%를 혼합하여 합성목재를 조성하고, 이를 알루미늄,철,스테인리스 스틸 등 금속관,금속판 또는 금속봉의 내부 코아층 외주연에 압출, 성형하여 내부는 강도가 강한 금속 코아층으로 형성되고, 외부는 탄성과 유연성 및 내수성, 내식성이 우수하고 천연 목재와 같은 환경친화적인 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 됨으로서 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 있는 금속 강화 합성목재와 이의 제조방법에 관한 것이다.

Description

금속 강화 합성목재와 이의 제조방법{A wooden plastic provide with reinforced metal core and therefor method}

본 발명은 알루미늄,철,스테인리스 스틸 등의 금속관,금속판 또는 금속봉을 내부 코아층으로 하고, 이의 외주연에 톱밥,목설(木屑)과 같은 목분과 합성수지 및 UV수지,석분 등을 혼합한 합성목재층을 결합시켜 금속관,금속판 또는 금속봉의 내부 금속 코아층과 외부 합성목재층의 2중 결합 구조에 의하여 고강도와 내식성, 내충격성이 현저히 향상되고 미려한 외관과 다양한 형태로 성형할 수 있게 하여 도로,항만,주택 등의 각종 건축물 또는 구축물의 난간, 포스트,발판 등으로 광범위하게 사용할 수 있는 금속 강화 합성목재와 이의 제조방법에 관한 것으로, 특히 본 발명은 합성목재 100중량%에 대하여 톱밥, 목설 등과 같은 목분 50~70중량%, 열가소성 합성수지 30~45중량%,UV수지와 석분 혼합물 5~10중량%를 혼합하여 합성목재를 조성하고, 이를 알루미늄,철,스테인리스 스틸 등 금속관,금속판 또는 금속봉의 내부 금속 코아층 외주연에 압출, 성형하여 내부에는 강도가 우수한 금속 코아층이 형성되고 외부에는 내식성, 내충격성과 가공성이 우수한 합성목재층으로 형성하여 외관이 친환경적이며 고강도와 내식성, 내충격성이 우수한 금속 강화 합성목재와 이의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 도로에는 각종 안전 설비, 예로서 차도와 인도 사이의 안전가이드, 중앙분리대 및 노변에 설치되는 추락방지용 안전가이드 등 여러 가지의 안전 설비가 구축되어 있고, 항만이나 공원 등에도 여러 가지 안전설비와 벤치, 울타리,간이 편의 휴식설비 등의 여러 가지 설비가 설치되어 있다.

또한, 이러한 상기의 각종 설비의 구축물에 사용되는 포스트나 난간, 발판등을 구성하기 위한 구축재료로서는 금속재 또는 천연 목재 등이 주류를 이루어 사용되고 있음도 일반적이다.

그러나 금속재의 경우 강도와 내구성이 우수하다는 이점은 있으나, 외관이 금속성을 나타내고 있음으로써 환경친화적이지 못하며, 유연성이 없어 시설물과 통행인이나 이용자가 충돌하거나 접촉하게 되면 상해를 입을 우려가 있어 안전상의 문제점도 나타내고 있을 뿐만 아니라 설치 후 장기간 경과되면 표면이나 용접부위가 부식되어 외관이 훼손되거나 파손되어 설치 구역의 외관이나 미관을 해치는 단점을 나타내고 있다.

한편, 천연 목재의 경우에는 환경친화적이고 재질이 부드러운 특성이 있어 비교적 안전성을 크게 요하지 않고 미관을 요하는 벤치, 울타리,간이 편의 휴식설비 등에 많이 사용되고 있으나,이는 강도가 약하여 외부 충격에 쉽게 파손되는 단점이 있어 설치 후 유지 보수에 많은 인력과 경비가 요구되는 문제점을 나타내고 있으며, 또한 그 강도가 약하여 안전사고 방지를 위한 고강도 구축물 예로서 도로의 안전가이드 등에는 사용할 수 없는 등 사용에 한계를 나타내고 있을 뿐만 아니라, 설비 후 장기간 경과하면 목재 표면이 갈라지고 곰팡이 등이 서식하여 썩거나 손상 또는 변형되어 자연 파손되는 등 그 내구성이 취약한 단점을 나타내고 있다.

이러한 천연 목재의 여러 가지 단점을 해소하여 목분과 합성수지를 혼합한 합성목재의 사용이 제안되고 실시되고 있으나, 이는 천연 목재에 비하여 내식성이나 내수성이 우수하고 외관이 천연 목재의 질감을 나타내어 환경 친화적이라는 특성은 발휘하고 있는 반면에 강도가 취약하고 자외선에 약하여 태양에 장기간 방치되면 표면 색상이 변질되고 물성 자체가 열화되어 내구성에 한계를 들어내는 등의 단점을 나타내어 천연 목재를 대체하는 용도로 밖에 사용할 수 없는 단점을 나타내고 있었다.

따라서 본 발명은 도로,항만,주택 등의 각종 건축물 또는 구축물의 난간, 포스트,발판 등으로 사용되는 금속재, 천연 목재, 합성 목재 등으로 구축되는 구축물의 여러 가지 단점을 해소하여 고강도와 내식성,내수성 및 내구성이 우수하고 외형이나 물성이 환경 친화적인 특성이 우수하여 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 있는 금속 강화 합성목재와 이의 제조방법을 제공함에 그 목적이 있는 것이다.

또한, 본 발명은 외부 합성목재층에 UV수지를 포함시켜 설치 후 태양에 노출되더라나 변색되거나 물성이 열화되어 내구성이 취약해지는 현상을 배제하여 내구성을 향상시킨 금속 강화 합성목재와 이의 제조방법을 제공함에 다른 목적이 있는 것이다.

또, 본 발명은 외부 합성목재층 내부에 알루미늄,철,스테인리스 스틸 등의 금속관,금속판 또는 금속봉을 내부 코아층을 개입하여 줌으로서 내충격 강도와 내구성이 우수하고 표면의 외관상태가 부드럽고 탄성이 있어 충돌이나 접촉에 의한 안전사고를 줄여주고 환경 친화적인 외관 특성을 지녀 설치 주변의 미관을 보다 향상시켜 줄 수 있는 금속 강화 합성목재와 이의 제조방법을 제공함에 또 다른 목적이 있는 것이다.

또한,본 발명은 압출된 금속 강화 합성수지의 표면에 요철 무늬부를 형성시켜 천연 목재와 같은 질감을 나타낼 수 있게 하여 외관이나 시각적 질감을 환경친화적인 분위기를 조성할 수 있는 금속 강화 합성목재와 이의 제조방법을 제공함에 또 다른 목적이 있는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 내부 코아층이 알루미늄,철,스테인리스 스틸 등 금속관,금속판 또는 금속봉으로 형성되고, 외부는 합성목재층으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 금속 강화 합성목재는 외부 합성목재층이 합성목재 100중량%에 대하여 톱밥, 목설 등과 같은 목분 50~70중량%, 열가소성 합성수지 30~45중량%, UV수지와 석분 혼합물 5~10중량%를 혼합하여 조성되고 있으며, 내부 코아층은 알루미늄,철,스테인리스 스틸 등의 금속관,금속판 또는 금속봉 어느 것이라도 좋으며, 내부 코아층의 금속관,금속판 또는 금속봉의 단면 두께(t)에 대하여 외부 합성수지층의 두께(T)를 적어도 5~10배 정도의 두께로 설정하여 피복한다.

본 발명의 금속 강화 합성목재의 외부 합성목재층을 구성하는 조성물은 합성목재 100중량%에 대하여 톱밥, 목설 등과 같은 목분 50~70중량%, 열가소성 합성수지 30~45중량%, UV수지와 석분 혼합물 5~10중량%로 혼합하여 조성하되, 바람직하게는 합성목재 100중량%에 대하여 톱밥, 목설 등과 같은 목분 60중량%, 열가소성 합성수지 35중량%, UV수지와 석분 혼합물 5중량%로 함이 가장 좋다.

본 발명의 금속 강화 합성목재의 합성목재층을 조성하는 열가소성 합성수지는 폴리에칠렌수지(PE),폴리프로필렌수지(PP) 등 모두 사용할 수 있으나, 바람직한 것으로는 폴리프로필렌수지(PP) 계열의 수지가 좋고, 더욱 바람직한 것으로는 고밀도폴리프로필렌(HDPP)이 가장 좋다.

본 발명의 금속 강화 합성목재의 외부 합성목재층을 조성하는 조성물은 합성목재 100중량%에 대하여 UV수지와 석분 혼합물이 5~10중량%로 혼합되어 짐으로서 금속 강화 합성목재 성형 후 외부 합성목재층 표면에 별도의 UV수지를 코팅하는 작업을 요하지 않고 경제적으로 금속 강화 합성목재 자체에 UV차단기능을 부여함으로써, 설치 후 태양광 등의 자외선에 의하여 표면이 변색되거나 표면 물성이 열화되어 훼손되거나 내구력이 감소되는 현상을 방지하여 그 외관과 색상을 오랫동안 유지할 수 있으며, 이에 함유되는 석분에 의하여 금속 강화 합성목재의 강도가 더욱 상승하여 내구성이 향상하게 된다.

이와 같은 본 발명은 내부는 강도가 강한 금속 코아층으로 형성되고, 외부는 탄성과 유연성 및 내수성, 내식성이 우수하고 천연 목재와 같은 환경친화적인 질감을 갖는 합성목재로 형성되어 있고, 또한 자체에 UV수지를 포함하여 조성되어 있어 태양열에 의한 자외선에도 강한 특성을 지니고 있음으로써 표면 변색이나 훼손이 쉽게 일어나지 않고 원형을 오래동안 보존할 수 있게 되어 각종 건축물 또는 구축물의 난간, 포스트,발판 등의 도시 미관을 위한 구축재로서 사용할 수 있을 뿐만 아니라 고강도의 구조물인 도로 중앙분리대, 도로 추락방지난간 등의 안전 설비에도 광범위하게 적용할 수 있는 여러 가지 특징을 지니고 있는 것이다.

도 1은 본 발명의 성형공정도이고,
도 2는 본발명의 성형 후 무늬 성형을 나타낸 계략도이며,
도 3은 도 1의 A-A서 단면도이고,
도 4의 (가)(나)(다)는 본 발명의 각 실시상태 사시도이며,
도 5의 (가)(나)(다)는 본 발명의 각 실시상태 단면도이고,
도 6의 (가),(나),(다)는 본 발명의 요철무늬부를 나타내는 과정의 사진으로서,
(가)는 압출 직후의 표면 의 색상을 표시한 사진이고,
(나)는 표면 연마 후의 표면 색상을 나타낸 사진이며,
(다)는 양각의 압착롤러에 의하여 가열 가압되어 형성된
요철 무늬부의 색상을 나타낸 사진이다.

(합성목재층의 조성)

본 발명의 금속 강화 합성목재(1)의 외부 합성목재층(2)을 구성하는 조성물(3)은 합성목재 100중량%에 대하여 톱밥, 목설 등과 같은 목분 50~70중량%, 열가소성 합성수지 30~45중량%, UV수지와 석분 혼합물 5~10중량%를 혼합하여 조성한다.

(성형공정)

상기와 같이 조성된 금속 강화 합성목재(1)의 외부 합성목재층(2)을 구성하는 조성물(3)은 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 성형기(10)의 일측에 연설된 압출기(11)에 통하여 성형기(10)로 용융 압출되고, 성형기(10)의 중심에는 상하로 연동하여 승강하는 상,하부압송밸트(12),(13)사이에 알루미늄,철,스테인리스 스틸 등의 금속관,금속판 또는 금속봉 등으로 되는 금속 코아재(4)가 성형기(10)의 중심으로 길이방향으로 이송되어 투입되고, 성형기(10)에 투입된 알루미늄,철,스테인리스 스틸 등의 금속관,금속판 또는 금속봉 등으로 되는 금속 코아재(4)의 외주면에 압출기(11)에서 압송된 조성물(3)이 결합되어 내부에 금속 코아층(5)이 형성되고 외부에는 합성목재층(2)이 형성된 금속 강화 합성목재(1)가 압출 성형되면서 배출되고, 배출된 금속 강화 합성목재(1)는 냉각수조(14)에 의하여 냉각된 다음, 절단수단(15)에 의하여 임의의 길이로 절단하여 준다.

또한, 금속 강화 합성목재(1)의 표면에 필요에 따라 요철 무늬를 형성하는 경우에는 도 2에 도시된 바와 같이, 압출 성형된 금속 강화 합성목재(1) 압출시 성형기(10) 내부열에 의하여 합성목재층(2) 표면의 열가소성수지 성분에 의하여 짙은 색상을 띄면서 압출되게 된다(도 6의 (가)사진 참조), 이와 같은 상태에서 압출 성형된 금속 강화 합성목재(1)를 냉각 시키고 절단한 후, 표면을 연마하면 합성목재층(2) 표면에 목분이 노출되어 목분이 지니는 엷은 색으로 변화하게 되며(도 6의 (나)사진 참조), 이와 같이 목분의 엷은 색상을 띄는 표면을 히터가 내장된 상하 양각의 가열압착롤러(16),(17) 사이로 통과시켜 상하 양각의 가열압착롤러(16),(17)에 의하여 가열 가압하면, 상하 양각의 가열압착롤러(16),(17)의 철면(凸面)이 금속 강화 합성목재(1)의 외부 연성의 합성목재층(2) 표면에 요면을 형성시키면서 표면의 열가소성수지 성분을 재차 가열하게되어 상하 양각의 가열압착롤러(16),(17)의 철면(凸面)과 접촉한 부분은 원래의 압출 시의 색상으로 환원되어 금속 강화 합성목재(1)의 표면에 천연 목재의 질감을 나타내는 요철 무늬부(1a)를 도 4의 (가) 및 도 6의 (다)사진과 같이 표출시키게 되어 천연 목재의 질감과 외과응 나타내는 요철 무늬부(1a)가 형성되게 된다.

상기와 같이 성형되는 본 발명 금속 강화 합성목재(1)의 내부 금속 코아층(5)을 구성하기 위한 금속 코아재(4)는 도 4도의 (가)(나)(다)도 및 도 5의(가)(나)(다)에 도시된 바와 같은 4각 또는 원형 파이프의 형태에 국한 되는 것이 아니고, 4각 봉,원형봉, 판상의 형태이어도 좋으며, 금속 강화 합성목재(1)의 외부 합성목재층(2)의 두께(T)는 내부 금속 코아층(5)의 단면 두께(t)에 대하여 적어도 5~10배 정도의 두께로 형성함이 금속 강화 합성목재(1)의 외관이나 강도가 바람직하게 나타나고 있다.

또한 내부 금속 코아재(4)가 원형 파이프, 봉의 경우에는 도5의(나)(다)에 도시된 바와 같이, 내부 금속 코아층(5)과 외부 합성목재층(2)이 분리되는 것을 예방하기 위하여 내부 금속 코아층(5)의 외주면에 결속돌기(5a)나 결속홈(5b)을 형성하여 내부금속 코아층(5)과 외부 합성목재층(2)의 결속을 더욱 견고하게 할 수도 있다.

1: 금속 강화 합성목재 1a: 요철 무늬부
2: 합성목재층 3: 조성물
4: 금속 코아재 5: 금속 코아층
5a: 결속돌기 5b: 결속홈
10: 성형기 11: 압출기
12,13: 상,하부 압송밸트 14: 냉각수조
15: 절단수단 16,17: 양각의 가열압착롤러

Claims (8)

1. 합성목재 100중량%에 대하여 톱밥, 목설 등과 같은 목분 50~70중량%, 열가소성 합성수지 30~45중량%,UV수지와 석분 혼합물 5~10중량%를 혼합하여 합성목재를 조성하고, 이를 내부 금속 코아재 외주연에 압출, 성형하여서 됨을 특징으로 하는 금속 강화 합성목재 제조방법.
2. 내부는 금속 코아층(5)을 구비하고, 이의 외부연에는 합성목재 100중량%에 대하여 톱밥, 목설 등과 같은 목분 50~70중량%, 열가소성 합성수지 30~45중량%,UV수지와 석분 혼합물 5~10중량%를 혼합하여 조성된 합성목재층(2)을 구비하여서 됨을 특징으로 하는 금속 강화 합성목재.
3. 제 2 항에 있어서,
   내부 금속 코아층(5)을 형성하기 위한 금속 코아재(4)는 4각 또는 원형 파이프의 형태인 것을 특징으로 하는 금속 강화 합성목재.
4. 제 2 항에 있어서,
   내부 금속 코아층(5)을 형성하기 위한 금속 코아재(4)는 4각 또는 원형 봉의 형태인 것을 특징으로 하는 금속 강화 합성목재.
5. 제 2 항에 있어서,
   내부 금속 코아층(5)을 형성하기 위한 금속 코아재(4)는 판의 형태인 것을 특징으로 하는 금속 강화 합성목재.
6. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
   원형 봉, 파이프의 형태의 내부 금속 코아층(5)을 형성하기 위한 금속 코아재(4) 외주에 결착돌기(5a)를 복수개 형성한 것을 더 포함하는 금속 강화 합성목재.
7. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
   원형 봉의 형태의 내부 금속 코아층(5)을 형성하기 위한 금속 코아재(4) 외주에 결착홈(5b)를 복수개 형성한 것을 더 포함하는 금속 강화 합성목재.
   
8. 제 2 항에 있어서,
   금속 강화 합성목재 표면을 연마하고 상,하 양각의 가열압착롤러로 가열, 압인하여 요철 무늬부를 형성된 것을 더 포함하는 금속 강화 합성목재.
   
   
   

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