KR20190027973A

KR20190027973A - 표면패턴이 포함된 asa 내후성 수지가 피복된 난간 구조물

Info

Publication number: KR20190027973A
Application number: KR1020170114392A
Authority: KR
Inventors: 오동석; 함의식
Original assignee: (주)행성화학
Priority date: 2017-09-07
Filing date: 2017-09-07
Publication date: 2019-03-18
Also published as: KR102023533B1

Abstract

습한 지역이나 실외에도 채용할 수 있고, 피복재에 질감을 부여하고 다양한 디자인을 표현하는 표면패턴이 포함된 ASA 내후성 수지가 피복된 난간 구조물을 제시한다. 그 구조물은 지면방향으로 지주와 연결되고, 측면방향으로는 핸드레일과 연결된 연결부를 포함하고, 핸드레일, 지주 또는 연결부 중의 적어도 어느 하나는 금속 또는 고분자로 이루어진 심재와, 심재에 도포된 접착제층 및 접착제층에 의해 심재에 피복된 ASA 피복재를 포함하며, ASA 피복재 표면의 전체 또는 일부는 연마입자에 연마되어 디자인이 형성된다.

Description

표면패턴이 포함된 ASA 내후성 수지가 피복된 난간 구조물{Balustrade structure covered with ASA weather resistance resin having surface pattern}

본 발명은 난간 구조물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 습한 지역 또는 실외에 설치되고, 질감을 향상시키고 다양한 디자인이 표현되는 표면패턴이 형성된 ASA 내후성 수지로 피복된 지주와 핸드레일을 포함하는 난간 구조물에 관한 것이다.

난간(balustrade)은 층계, 다리 등의 가장자리에 세워 낙상을 막고 장식을 하는 등과 같은 역할을 한다. 상기 난간은 사용자가 손으로 잡을 수 있는 핸드레일(handrail) 및 핸드레일을 지탱하는 지주를 포함하여 이루어진다. 한편, 핸드레일 또는 지주 중의 적어도 하나는 사용자가 손으로 잡고 의지하거나 부식 등이 일어나는 것을 방지하기 위하여, 관 형태의 심재(心材)에 합성수지가 피복된다. 이러한 핸드레일 및 지주로 이루어진 난간 구조물은 경계를 구분하는 울타리에도 적용된다. 이에 따라, 난간 구조물에는 울타리도 포함된다.

종래에는 난간 구조물에 적용되는 합성수지는 PVC(PolyVinyl Chloride), PE(PolyEthylene) 등이 주로 사용된다. 특히, PVC는 가격이 저렴하고, 난연성, 내화학성 및 용이한 경도조절 등 물성이 우수하여, 난간 구조물에 많이 활용되고 있다. 하지만, PVC는 내후성, 착색성 및 내후변색성이 떨어져, 습한 지역이나 실외에 설치된 난간 구조물에는 적용하기 어렵다. PVC의 문제점을 해결하기 위하여, 일본등록특허 제5,511,228호는 습한 지역이나 실외에서 사용이 가능한 ASA, AES 등의 내후성 수지로 이루어진 피복재를 제시하고 있다. 특히, ASA는 내후성이 더욱 우수하여, 상기 피복재로서 바람직하다.

한편, 난간 구조물에 목재와 같은 질감 및 디자인을 부여하기 위하여 국내공개실용신안 제20-2010-0004050호 등에서 합성목재(wood plastic composite)의 피복재가 적용된 난간 구조물이 제시되고 있다. 그런데, 합성목재 피복재는 목재 입자와 합성수지와의 결합이 제대로 일어나지 않고, 목재 부분이 부패되는 문제가 있다. 이에 따라, 피복재에 질감을 부여하고 다양한 디자인을 표현하기 위한 새로운 방법이 요구되고 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 습한 지역이나 실외에도 채용할 수 있고, 피복재에 질감을 부여하고 다양한 디자인을 표현하는 표면패턴이 포함된 ASA 내후성 수지가 피복된 난간 구조물을 제공하는 데 있다.

본 발명의 과제를 해결하기 위한 표면패턴이 포함된 ASA 내후성 수지가 피복된 난간 구조물은 지면방향으로 지주와 연결되고, 측면방향으로는 핸드레일과 연결된 연결부를 포함하고, 상기 핸드레일, 지주 또는 연결부 중의 적어도 어느 하나는, 금속 또는 고분자로 이루어진 심재와, 상기 심재에 도포된 접착제층 및 상기 접착제층에 의해 상기 심재에 피복된 ASA 피복재를 포함한다. 이때, 상기 ASA 피복재 표면의 전체 또는 일부는 연마입자에 의해 연마되어 디자인이 형성된다.

본 발명의 구조물에 있어서, 상기 ASA 피복재는 ASA 수지에 ACS 수지 또는 AES 수지 중의 적어도 어느 하나가 블렌딩될 수 있다. 상기 접착제층은 상기 접착제층의 총 중량에 대하여 수용성 폴리우레탄 15~30 중량% 및 수용성 용매와 첨가제가 배합된 혼합물 70~85 중량%를 함유하여 상기 연마의 충격을 흡수하여 상기 ASA 피복재의 크랙이나 변형을 방지할 수 있다. 상기 수용성 폴리우레탄은 폴리우레탄에 음이온(anion) 또는 양이온(cation) 중의 적어도 어느 하나의 이온성 관능기가 도입될 수 있다.

본 발명의 바람직한 구조물에 있어서, 상기 ASA 피복재는 열변색성 물질, 축광체 중의 어느 하나 또는 그들의 혼합물을 포함할 수 있다. 상기 ASA 피복재는 올레핀 수지, 나일론 수지, 폴리메타크릴산메틸(PMMA), 방향족 폴리카보네이트(PC), 알킬 아크릴레이트 고무 중합체, 방향족 비닐 화합물과 비닐시안 화합물의 공중합체 수지, 스티렌-아크릴로니트릴 그라프트 무수 말레인산 중에 선택된 적어도 어느 하나가 블렌딩될 수 있다. 상기 ASA 피복재는 고주파 유도가열을 이용하여 분리할 수 있다.

본 발명의 표면패턴이 포함된 ASA 내후성 수지가 피복된 난간 구조물에 의하면, 연마입자로 ASA 피복재의 표면을 연마함으로써, 나무 무늬, 물결 무늬, 문양 등의 다양한 디자인을 자유롭게 표현할 수 있다. 또한, 표면패턴은 요철을 가지므로, 미끄럽지 않은 촉감을 주고, 밋밋한 ASA 피복재의 표면에 질감을 부여한다. 나아가, 접착제층에 수용성 폴리우레탄을 혼합하여, 표면패턴을 형성하는 과정에서 ASA 피복재가 변형되거나 크랙이 발생되는 것을 차단할 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 난간 구조물을 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명에 의한 난간 구조물을 제조하기 위한 장치를 설명하기 위한 개략적인 도면이다.
도 3은 본 발명에 의한 난간 구조물을 나타내는 사시도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다음에서 설명되는 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 한편, 도면들에 있어서, 막(층, 패턴) 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장될 수 있다. 또한, 막(층, 패턴)이 다른 막(층, 패턴)의 상, 상부, 하부, 일면에 있다고 언급되는 경우에, 그것은 다른 막(층, 패턴)에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 다른 막(층, 패턴)이 개재될 수도 있다.

본 발명의 실시예는 ASA 피복재의 표면을 연마함으로써, 습한 지역이나 실외에도 채용할 수 있고, 피복재에 질감을 부여하고 다양한 디자인을 표현할 수 있는 난간 구조물을 제시한다. 이를 위해, 습한 지역이나 실외에도 채용할 수 있는 ASA 피복재의 표면을 연마하여 질감 및 다양한 디자인을 부여하는 방법을 구체적으로 살펴보고, 상기 ASA 내후성 수지가 피복된 난간 구조물의 특징을 상세하게 설명하기로 한다. 난간(balustrade)은 층계, 다리 등의 가장자리에 세워 낙상을 막고 장식을 하는 등과 같은 역할을 한다. 상기 난간은 사용자가 손으로 잡을 수 있는 핸드레일(handrail) 및 핸드레일을 지탱하는 지주를 포함하여 이루어진다. 이러한 난간 구조물은 유사한 구조를 가진 울타리에도 적용될 수 있다.

습한 지역이나 실외에도 채용할 수 있는 합성수지는 ASA(Acrylic Styrene Acrylonitrile) 수지, ACS(Acrylonitrile Chlorinated polyethylene Styrene terpolymer) 수지 또는 AES(Acrylonitrile Ethylene propylene diene monomer Styrene) 수지가 적용될 수 있다. 이중에서 아크릴 고무(acrylic rubber)를 활용한 ASA 수지가 ACS 수지 및 AES 수지보다 특히 내후성이 뛰어나므로, 본 발명의 실시예의 난간 구조물에 적합하여 ASA 수지로 한정하기로 한다. 경우에 따라, ACS 수지 및 AES 수지 중의 적어도 하나를 ASA 수지에 블렌딩할 수도 있다.

ASA(Acrylic Styrene Acrylonitrile) 수지는 ABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene) 수준의 각종 물리적인 특성을 지니면서, 높은 내후성을 보유하여 장기적으로 안정된 물성을 유지하므로, 특히 실외용 난간 구조물에 유리하다. 상기 ABS 수지는 내충격성, 가공성 및 기계적 강도가 좋아서 다양한 내외장재에 활용되고 있다. 그런데, 상기 ABS 수지는 충격보강용으로 사용되는 폴리부타디엔(polybutadiene) 고무 중의 2중 결합의 일부가 공기 중의 산소, 오존 빛 등에 의해 공격을 받아 분해된다. 이에 따라, 상기 ABS 수지는 물성이 급격하게 하락하고 변색이 일어나는 문제가 있다.

이에 반해, 본 발명의 실시예에 적용되는 ASA 수지는 상기 부타디엔(butadiene)을 2중 결합이 없는 아크릴 고무(acrylic rubber)로 대체한 것이다. 아크릴 고무의 주쇄 중 수소의 해리에너지가 약 90kcal/mol으로써, 300nm 이하의 파장 에너지가 높은 광자에서 해리된다. 그런데, 300nm 이하의 파장 에너지는 지상의 태양광선 중에는 존재하지 않는다. ASA 수지는 실외에서 열화가 일어나기 어려운 분자구조를 가지고 있으므로, 상기 ABS 수지의 최대 결점인 내후성을 획기적으로 개선한다. ASA 수지를 장시간에 걸쳐 옥외에서 사용해도, 수지의 특성 및 난간의 외관의 변화가 상기 ABS 수지에 비해 현저하게 적다. 이에 따라, ASA 수지는 내후성이 우수하므로, ASA 내후성 수지라고도 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 ASA 내후성 수지가 피복된 난간 구조물을 나타내는 사시도이다. 여기서 제시된 난간 구조물은 하나의 사례일 뿐이므로, 본 발명의 범주 내에서 다른 형태의 난간 구조물에도 적용된다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 의한 난간 구조물은 연결부(40)에 지면방향으로는 지주(20) 및 측면방향으로는 핸드레일(30)이 연결된다. 연결부(40)에는 지주(20) 및 핸드레일(30)이 삽입되어 고정된다. 연결부(40)의 재질은 금속 또는 고강도의 고분자 등과 같이 강도가 큰 물질이 바람직하다. 핸드레일(30)은 내부가 뚫려있는 금속 또는 고강도의 고분자로 이루진 심재(33)에 ASA 피복재(31)가 피복된 피복관이다. 바람직하게는, 핸드레일(30)은 금속관이 좋다. 핸드레일(30)의 단면은 원형, 타원형, 부분적으로 라운딩된 형태, 사각형 등을 포함할 수 있다. 상기 단면의 형태에 따라, 난간 구조물을 이루는 다른 구성요소의 모양도 이에 부합되도록 변형될 수 있다. 여기서는 장공 형태의 빈 공간을 가진 핸드레일(30)을 표현하였다.

지주(20)는 관 형태가 바람직하며, 일측은 지면에 설치된 지면고정부(10)에 고정되고, 타측은 연결부(40)에 끼워진다. 지주(20)는 내부가 뚫려있는 금속 또는 고강도의 고분자로 이루어진 강관에 ASA 피복재(31)가 피복된 피복관일 수 있다. 바람직하게는, 지주(20)는 금속관이 좋다. 지주(20)의 형상은 원형, 타원형, 부분적으로 라운딩된 형태, 사각형 등을 가질 수 있다. 상기 단면의 형태에 따라, 난간을 이루는 다른 구성요소의 형태도 부합되도록 변형될 수 있다. 지면고정부(10)는 계단, 바닥 등과 같이 본 발명의 실시예에 의한 난간 구조물이 설치되는 곳이며, 콘크리트, 목재 등으로 이루어진다. 지주(20) 사이에는 도시된 바와 같이 가로대(22a) 및 세로대(22b)로 구현된 펜스(22)가 배치된다. 펜스(22)는 본 발명의 실시예에 의한 난간 구조물이 적용되는 환경, 난간 구조물의 종류 등에 따라 다양한 형태로 변형될 수 있다.

본 발명의 실시예에 의한 난간 구조물에 적용되는 핸드레일(30)은 ASA 피복재(31)로 피복된 피복관이다. 경우에 따라, 지주(20) 및 펜스(22)의 적어도 하나에도 ASA 피복재(31)로 피복될 수 있다. 즉, 핸드레일(30)만 피복될 수 있고, 핸드레일(30) 및 지주(20)가 피복될 수 있으며, 핸드레일(30) 및 펜스(22)가 피복될 수 있고, 핸드레일(30), 지주(20) 및 펜스(22) 모두가 피복될 수 있다. ASA 피복재(31)에는 표면패턴이 존재하며, 이에 대해서는 도 2 및 도 3을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 의한 난간 구조물(30)을 제조하기 위한 장치를 설명하기 위한 개략적인 도면이다. 이때, 난간 구조물(30)은 도 1을 참조하기로 한다. 이때, 상기 장치는 도시된 바에 한정되지 않고, 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양하게 변형할 수 있다.

도 2에 의하면, 난간 구조물(30)을 제조하는 장치는 상하로 배치된 벨트 타입의 연마포(53)를 구비한다. 연마포(53)에는 한 쌍의 상부 구동롤(51) 및 한 쌍의 하부 구동롤(52)로 이루어진 롤 구조물(50)에 감겨서 무한궤도 방식으로 움직인다. 이를 위해, 상부 및 하부 구동롤(51, 52)는 난간 구조물(30)이 한 방향으로 통과되도록 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전한다. 도면에서는, 상부 및 하부 구동롤(51, 52)이 시계 방향으로 회전하여 난간 구조물(30)은 지면의 전면에서 후면 방향으로 이동한다.

연마포(53)의 외면, 난간 구조물(30)과 접촉하는 면에는 연마입자(56)가 바인더(55)에 결합된 연마층(54)이 도포되어 있다. 연마포(53)는 반드시 이에 한정하는 것이 아니나, 고무 재질, 직물 등이 적용할 수 있으며, 바인더(55)는 금속 또는 레진으로 이루어진 결합제일 수 있다. 연마입자(56)는 금속 입자, 무기물 입자, 금속 코팅 무기물 입자 등이 있다. 예를 들면, 연마입자는 알루미나(Al₂O₃), 실리카(SiO₂), 실리콘카바이드(SiC), 알루미나-지르코니아(Al₂O₃-ZrO₂), 티타늄 다이보라이드(TiB₂), 보론카바이드(B₄C), 입방정 보론나이트라이드(CBN), 다이아몬드(diamond)입자 등이 있다. 이러한 연마입자는 단독 또는 2 종 이상의 입자들이 혼합된 응집체일 수 있다.

연마입자(56)은 크기는 모두 동일하거나 서로 다르게 설정될 수 있다. 연마입자(56)의 크기는 본 발명의 표면패턴(34)의 형태 등으로 고려하여 적절하게 설정된다. 예컨대, 표면패턴(34)이 나무 무늬이라면, 상기 무늬에 부합하도록 크고 작은 연마입자(56)가 배열될 수 있다. 크기가 큰 연마입자(56)는 ASA 피복재(31)를 깊게 패이게 하고, 크기가 작은 연마입자(56)는 얕게 패이게 한다. 연마입자(56)가 없는 부분은 평탄한 상태로 남게 된다. 이러한 과정을 거쳐서 ASA 피복재(31)의 표면에는 나무 무늬가 형성된다.

경우에 따라, 난간 구조물(30)을 제조하는 장치는 하나의 상부 구동롤(51) 및 하나의 하부 구동롤(52) 각각에 연마층(54)이 있는 연마포(53)가 감긴 상태로 구현될 수 있다. 나아가, 상기 장치는 연마포(53)가 없이, 하나의 상부 구동롤(51) 및 하나의 하부 구동롤(52) 각각 직접 연마층(54)이 존재할 수 있다. 예컨대, 하나의 상부 구동롤(51) 및 하나의 하부 구동롤(52) 각각에 연마입자(56)를 전착 고정하여 접합시킬 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 난간 구조물(30)을 제조하는 장치는 연마입자(56)에 의해 난간 구조물(30)에 표면패턴(34)을 형성하는 것을 모두 포함한다.

한편, 난간 구조물(30)의 형상은 원형, 타원형, 부분적으로 라운딩된 형태, 사각형 등을 가질 수 있으므로, 이에 부합하도록 상부 및 하부 구동롤(51, 52)의 형상을 변형시킬 수 있다. 도면에서는 사각형의 단면을 가진 난간 구조물(30)을 예로 들었으며, 이 경우에 표면패턴(34)은 상하면의 표면패턴(34a) 및 측면의 표면패턴(34b)로 구분될 수 있다. 필요에 따라, 상하면의 표면패턴(34a)을 완성한 후, 난간 구조물(30)을 회전시켜 삽입하면 측면의 표면패턴(34b)가 만들어진다. 또한, 측면의 표면패턴(34b)을 형성하기 위한 별도의 장치를 구비할 수 있다. 즉, 측면에도 상부 및 하부 구동롤(51, 52)과 같은 구조물이 있을 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시예에 의한 난간 구조물(30)을 나타내는 사시도이다. 이때, 상세한 설명을 위하여, 일부를 확대하여 단면도로 나타내었다.

도 3에 의하면, 핸드레일(30)에 ASA 피복재(31)가 피복된 상태를 표현하였다. ASA 피복재(31)의 두께는 본 발명의 실시예에 의한 심재(33)의 크기, 형태, 난간 구조물이 사용되는 환경, 난간 구조물의 디자인 등에 따라 달라질 수 있다. 본 발명의 ASA 피복재(31)는 접착제층(32)에 의해 심재(33)에 피복되며, 표면에는 질감 및 다양한 디자인을 부여하는 표면패턴(34)이 있다. 표면패턴(34)는 여러 가지 형태의 디자인이 구현될 수 있다. 예컨대, 나무 무늬, 물결 무늬, 문자 또는 도형으로 표현한 각종 문양 등이 있다.

사각형의 단면을 가진 난간 구조물(30)의 표면패턴(34)은 상하면의 표면패턴(34a) 및 측면의 표면패턴(34b)로 구분될 수 있으면, 본 발명의 표면패턴(34)는 상하면 표면패턴(34a) 및 측면의 표면패턴(34b) 중의 하나일 수 있다. 이와 같이, 표면패턴(34)는 ASA 피복재(31)의 표면의 전체 또는 일부에 형성될 수 있다. 사진에는 라운딩된 코너 부분을 제외하고 표면 전체에 표면패턴(34)이 있는 모습을 표현한 것이다.

본 발명의 실시예에 의한 접착제층(32)은 수용성 폴리우레탄을 포함한다. 상기 수용성 폴리우레탄를 접착제층(32)에 포함시키는 이유는 도 2의 장치에 의해 난간 구조물(30)을 제조하는 과정에서, ASA 피복재(31)이 변형되거나 크랙이 발생하는 것을 방지하기 위함이다. 한편, 접착제층(32)에 수용성 폴리우레탄을 첨가함으로써, 우레탄 구조로 인하여 유연성, 탄성 등이 우수하고, 내열성, 내한성, 내후성 등 노화에 강하다. 상기 유연성 및 탄성은 표면패턴(34)을 형성하는 과정에서 발생하는 충격을 접착제층(32)이 흡수하여 ASA 피복재(31)의 크랙이나 변형을 방지한다.

상기 수용성 폴리우레탄은 폴리우레탄을 수성화한 것이다. 폴리우레탄이란 분자사슬 내에 우레탄 결합기(-NHCOO-)를 함유한 고분자를 말한다. 폴리우레탄 중에 포함되는 우레탄 결합기는 이소시아네이트(-NCO)와 알코올(-OH)간의 반응에 의해 생성된다. 폴리우레탄 생성반응식은 R-NCO(이소시아네이트) + HO-R'(알콜) → R-NHCOO-R'이다. 본 발명에 사용되는 폴리우레탄을 수성화하는 방법으로는 일반적으로 자기유화법과 강제유화법이 있다. 그 중 자기유화법은, 이온형(Ionomer) 수용성 폴리우레탄으로 분자 중에 음이온(anion) 또는 양이온(cation) 등의 이온성 관능기를 도입하여 유화제가 없이 수중 분산이 가능하다.

상기 수용성 폴리우레탄은 다음과 같은 사례로 제조될 수 있다. 첫째, 음이온(anion) 형태로 이소시아네이트와 폴리올로 합성된 우레탄 프리폴리머(prepolymer)와 아미노알칸술폰산염(amino alkane sulfonate)의 수용액을 반응시켜 생성된 수용성 폴리우레탄 또는 우레탄 프리폴리머(prepolymer)를 수산화기(hydroxyl)를 가진 산과 반응시킨 후 수산화나트륨(NaOH)로 중화하여 생성된다. 둘째, 양이온(cation) 형태로 이소시아네이트와 폴리올로 합성된 우레탄 프리폴리머(prepolymer)를 3급 아미노기를 가진 사슬연장제로 고분자화하여 분자 중에 있는 3급 아미노기를 4급화제로 양이온(cation)화하여 제조된 수용성 폴리우레탄 또는 우레탄 프리폴리머(prepolymer)를 수산화기(hydroyxyl)를 가진 3급 아민과 반응시킨 것을 4급화제로 수화하거나 산 수용액으로 중화하여 제조된다.

셋째, 우레탄 프리폴리머(prepolymer)의 이소시아네이트(isocyanate)기에 중아황산염을 부가시켜 이소시아네이트(isocyanate)기를 단위(block)화하면 단위화된 술폰산염(blocked sulfonate)기의 친수성에 의해 물에 용해되거나 분산되어 제조된다. 넷째, 비이온형 수성 우레탄수지 원료인 폴리올(polyol)의 성분으로 폴리에틸렌글리콜과 같은 수용성 폴리올(polyol)을 사용하여 제조된다. 또한, 이소시아네이트와 폴리올로 합성된 폴리우레탄 또는 우레탄 프리폴리머(prepolymer)를 유화제를 사용하여 높은 기계적 전단력으로 강제 유화시켜 수용성 폴리우레탄을 제조하는 강제유화법도 있다.

상기 수용성 폴리우레탄은 인장강도, 인열강도, 내마모성, 반발탄성 등의 기계적 성질이 우수하고, 3차원 망상구조를 형성함으로써 내용제성, 내알칼리성, 내산성 등 내화학 약품성이 좋다. 또한, 우레탄 구조로 인하여 유연성, 탄성 등이 우수하고, 내열성, 내한성, 내후성 등 노화에 강하다. 나아가, 유기용제를 함유하지 않으므로 친환경적이며 인체에 무해하고, 다공성 폼의 구조적 형태를 가지므로 우수한 통기성을 지닌다.

한편, 본 발명의 접착제층(32)은 접착제층(32)에 대하여, 에틸아민계 가황촉진제를0.5~2 중량%를 혼합한다. 에틸아민계 가황촉진제는 지방족 제1차 아민의 하나로 암모니아의 수소 1개를 에틸기로 치환한 것이다. 화학식 CH₃CH₂NH₂, 분자량 45.09, 녹는점 －81.0℃, 끓는점 16.6℃, 비중 0.6892(15℃)이다. 물, 알코올, 에테르 등에 녹고, 수용액에 수산화나트륨을 녹이면 기름 모양의 물질로 분리된다. 에틸아민계 가황촉진제는 암모니아보다도 강한 염기성이다. 에틸아민계 가황촉진제는 모노에틸아민(C₂H₅NH₂), 디에틸아민[(C₂H₅)₂NH] 또는 트리에틸아민(C₂H₅)₃N] 중에서 트리에틸아민이 바람직하다. 상기 가황촉진제의 함량은 최적화된 가황조건을 얻을 수 있도록 선정된 것이다.

선택적으로, 접착제층(32)에는 심재(33)와의 밀착성과 내식성을 향상시키기 위해 금속 킬레이트를 추가할 수 있다. 상기 금속 킬레이트는 티타네이트계, 지르코늄계 등이 있다. 상기 금속 킬레이트제는 자체 함유된 금속이온 성분이 심재(33)와 결합을 하기 때문에 심재(33)와의 밀착을 향상시킬 뿐 아니라, 접착제층(32)을 이루는 요소들과의 결합력을 향상시킨다. 상기 금속 킬레이트제는 탄산지르코닐암모늄, 지르코늄 아세틸 아세토네이트, 메타바나딘산암모늄, 오산화 바나듐, 티타늄 아세틸 아세토네이트, 아미노 알코올 지르코네이트, 아미노 알코올 티타네이트 등이 있으며, 이들 중 1종 또는 2종 이상의 혼합물로 선택하여 적합하게 사용할 수 있다.

상기 금속 킬레이트제는 접착제층(32)의 총 중량을 기준으로 0.5~5 중량%를 혼합시킬 수 있다. 상기 금속 킬레이트제가 0.5 중량% 미만이면 내식성 향상에 크게 효과적이지 못하고, 5 중량%를 초과하면 반응되지 않은 성분이 내식성을 오히려 저하시키고 접착제층(32)의 접착력을 떨어뜨린다. 본 발명의 금속 킬레이트는 난간 구조물의 내식성을 향상시키기 위한 기술적 사상에 근거한다. 이에 따라, 상기 내식성의 향상이라는 기술적 사상을 고려하지 않고, 이는 금속 킬레이트제의 반복실험을 통하여 획득할 수 없는 것이다.

본 발명의 수용성 폴리우레탄은 접착제층(32)의 총 중량을 기준으로 15~30 중량%를 함유한다. 보다 바람직하게는 20~25 중량%가 좋다. 나머지 70~85중량%는 물과 같은 수용성 용매에 충진제, 희석제, 가황제, 분산제, 소포제, 상기 금속 킬레이트 등과 같은 첨가제가 배합된 혼합물이다. 이때, 상기 첨가제는 2~5 중량%가 혼합될 수 있으며, 상기 수용성 용매는 상기 혼합물 중에, 예컨대 85~98 중량%를 차지할 수 있다. 이러한 용매의 함량은 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 충분하게 유추할 정도이다. 수용성 폴리우레탄의 함량이 15중량%보다 작으면 수용성 폴리우레탄의 특성이 제대로 발휘되지 않고, 30 중량%보다 크면 접착제층(32)이 순간적으로 굳어진다. 접착제층(31)이 굳어지면 접착강도가 떨어진다.

본 발명의 수용성 폴리우레탄은 충격에 의한 크랙이나 변형을 방지하는 기술적 사상에 근거한다. 이에 따라, 상기 크랙이나 변형 방지는 상기 기술적 사상을 고려하지 않고, 이는 수용성 폴리우레탄의 반복실험을 통하여 획득할 수 없는 것이다. 수용성 우레탄 수지의 시판품으로는 HUX20, HUX30, HUX522, HUX350, HUX386, HUX561, HUX 1301(이상 아데카제품), AR20, AR882, T40(이상 테크윈제품), FA1, FA2, FA3, FA4, YD014(이상 케이씨씨제품) 등을 들 수 있고, 이들 중 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 적절하게 선택하여 사용할 수 있다.

경우에 따라, 본 발명의 난간 구조물은 ASA 피복재(31)에 합성수지(resin)를 블렌딩할 수 있다. 상기 블렌딩되는 합성수지는 올레핀 수지, 나일론 수지, 폴리메타크릴산메틸(PMMA), 방향족 폴리카보네이트(PC), 알킬 아크릴레이트 고무 중합체, 방향족 비닐 화합물과 비닐시안 화합물의 공중합체 수지, 스티렌-아크릴로니트릴 그라프트 무수 말레인산 중에 선택된 적어도 어느 하나이다. 이와 같이 합성수지를 블렌딩함으로써, ASA 피복재(31)의 내스크래치성, 열안정성, 충격강도, 굴곡강도 등을 향상시킬 수 있다.

한편, 본 발명의 난간 구조물은 ASA 피복재(31)에 열변색성(thermochromic) 물질을 혼합할 수 있다. 열변색성 물질은 온도변화에 따라 물질의 화학구조가 달라지고, 이로 인해 색상이 변화된다. 열변색성 물질은 전자공여성 화합물인 발색제 및 전자수용성 화합물인 현색제로 구성된다. 상기 화합물들은 온도 변화에 감응하면 상호 작용하여 결정을 이루면서 변색이 된다. 상기 전자공여성 화합물과 전자수용성 화합물이 상호간에 전자의 수수작용이 일어나 색상을 띠도록 하여 발색한다. 또한, 상기 화합물간의 전자의 이동이 없는 상태에서는 무색을 유지한다. 이러한 색상의 변화는 온도 변화에 따라 가역적으로 이루어진다.

상기 전자공여성 화합물은 류코 화합물(leuco compound)로써 전자를 잃어버리면 무색으로 변색되는 염료이다. 상기 염료는 트리페닐계 메탄, 플로란계, 로이다민락탐계 등이 있다. 상기 전자수용성 화합물은 류코 화합물로부터 전자를 받음으로써 발색반응이 일어나는 물질이다. 상기 물질은 비스페놀류, 알킬페놀류, 노블락형 페놀수지 등의 페놀화합물, 방향족 카르본산 유도체 및 금속염, 히드록시 안식향산 에스테르, 활성백토 등이 있다. 이때, 상기 전자공여성 화합물 및 전자수용성 화합물이 가역적으로 열변색하기 위해서는, 상기 화합물들이 혼합된 상태에서 외부와 격리되는 것이 좋다. 이를 위해, 상기 화합물은 공지된 마이크로 캡슐화 방법으로 상기 화합물들을 감쌀 수 있다.

본 발명의 실시예에 의한 난간 구조물에 의하면, ASA 피복재(31)에 열변색성 물질을 혼합함으로써, 주변의 온도에 따라, 난간 구조물의 색상을 변화시킬 수 있다. 이때, 상기 색상은 앞에서 설명한 열변색성 물질의 종류를 달리하여 정할 수 있다. 이와 같이, 열변색성 물질을 활용하면, 본 발명의 난간 구조물은 온도의 변화를 표현할 수도 있고, 난간 구조물에 심미감을 부여할 수 있다. 더불어, 난간 구조물의 위치에 따라, 혼합되는 열변색성 물질의 종류를 달리하거나 혼합되는 영역을 조절하여, 다양한 색상 및 무늬를 난간 구조물에 나타낼 수 있다. 종래의 난간 구조물은 하나의 색상만 표현하고 있으므로, 색상 표현이 단순하다. 하지만, 본 발명의 난간 구조물은 열변색에 의해 색상 및 무늬를 자유롭게 설정할 수 있어서, 디자인을 다양하게 표현할 수 있다.

또한, 본 발명의 난간 구조물은 ASA 피복재(31)에 축광체를 혼합할 수 있다. 축광체는 태양광과 같이 비교적 높은 에너지 준위를 갖는 빛을 흡수한 후, 이를 낮은 준위의 가시광으로 환원한다. 축광체는 어두운 곳에서도 장시간 발광하는 성질을 가진다. 상기 축광체는 다양한 종류가 있으며, 알칼리토금속의 알루민산계, ZnS:Cu, CaS:Bi, (Ca, Sr)S:Cu, (Zn, Cd)S:Cu 등과 같은 황화물계, 산화물계 등이 있다, 특히, 화학적, 환경적으로 안정한 산화물계 축광체에 대한 활용이 증대되고 있다. 산화물계는 예를 들어, 활성제로 희토류 물질이 첨가된 스트론튬-알루미늄산화물계(Sr-Al-O계) 축광체가 있다. 상기 Sr-Al-O계 축광체는 활성제가 가지는 고유의 여기 특성을 통하여, 다양한 파장대의 발광특성을 보일 수 있다.

상기 Sr-Al-O계 축광체의 예로써, 활성제는 Eu²⁺는 4f⁷↔4f²5d¹ 천이에 의해 여기 및 발광한다. 여기에 부활성제인 Dy³⁺를 첨가하면, Dy³⁺가 Eu²⁺에 의해 여기된 정공 혹은 전자의 에너지를 열적으로 포획(trapping)한 다음, 다시 Eu²⁺로 반환(detrapping)하여 긴 잔광특성을 발휘한다. 이러한 긴 잔광특성을 보이는 Sr-Al-O계 산화물은 SrAl₂O₄, (SrO-Al₂O₃), Sr₂Al₆O₁₁, (2SrO-3Al₂O₃), Sr₄Al₁₄O₂₅, (4SrO-7Al₂O₃), SrAl₁₂O₁₉, (SrO-6Al₂O₃) 등이 있다. 상기 축광체가 수분 등과 반응을 일으키지 않도록 공지된 마이크로 캡슐화 방법으로 상기 축광체를 감싸서 외부와 격리시킬 수 있다.

본 발명의 실시예에 의한 난간 구조물은 상기 축광체를 혼합함으로써, 낮에는 빛을 흡수한 후에, 밤에는 가시광으로 방출하여 발광하게 된다. 난간 구조물이 발광하면, 어두운 곳에서 표식을 하는 역할을 하면서, 심미감을 더해준다. 어두운 곳에서는 난간 구조물의 위치를 제대로 확인하기 어렵다. 하지만, 본 발명의 축광체가 혼합된 난간 구조물을 적용하면, 어두운 곳에서도 난간 구조물의 위치를 제대로 확인할 수 있다. 또한, 본 발명의 난간 구조물은 발광하는 빛에 의해, 이용자에게 심미감을 느끼게 할 수 있다. 더불어, 난간 구조물의 위치에 따라, 혼합되는 축광체의 종류를 달리하거나 혼합되는 영역을 조절하여, 다양한 발광 색상 및 무늬를 난간 구조물에 나타낼 수 있다. 본 발명의 난간 구조물은 발광 색상 및 모양을 자유롭게 설정할 수 있어서, 디자인을 다양하게 표현할 수 있다.

한편, 본 발명의 난간 구조물은 상기 축광체와 발광체를 혼합하여 적용할 수 있다. 여기서, 발광체는 외부광, 전계, 전자선, 열, 물리적인 힘 등에 의한 에너지를 받으면 전자가 여기되어 높은 에너지 레벨로 천이되고, 상기 전자가 높은 에너지 레벨에서 낮은 에너지 레벨로 떨어질 때 특정 파장의 빛을 방출하는 물질이다. 이러한 발광체는 질화물, 티타네이트 등과 같이 다양한 물질이 존재한다. 상기 축광체와 발광체를 혼합하면, 난간 구조물에서 발현되는 빛이 유지되는 시간을 증가시킬 수 있다. 바람직하게는 상기 축광체:발광체를 중량%로 45:55~55:45의 범위로 혼합하는 것이 좋다.

한편, 본 발명의 실시예에 적용되는 ASA 수지는 상대적으로 가격이 비싸므로, 재활용을 하는 것이 바람직하다. 이하에서는 본 발명의 ASA 수지는 접착제층(32)에 이형패턴을 두거나, 고주파 유도가열을 이용하여 ASA 피복재(31)를 떼어내어 재활용할 수 있다.

본 발명의 실시예에 의한 난간 구조물은 연마입자(56)로 ASA 피복재(31)의 표면을 연마함으로써, 나무 무늬, 물결 무늬, 문양 등의 다양한 디자인을 자유롭게 표현할 수 있다. 또한, 표면패턴(34)은 요철을 가지므로, 미끄럽지 않은 촉감을 주고, 밋밋한 ASA 피복재(31)의 표면에 질감을 부여한다. 나아가, 접착제층(32)에 수용성 폴리우레탄을 혼합하여, 표면패턴(34)을 형성하는 과정에서 ASA 피복재(31)가 변형되거나 크랙이 발생되는 것을 차단할 수 있다.

이상, 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

10; 지면고정부 20; 지주
30; 핸드레일 31; ASA 피복재
32; 접착제층 32a; 접착제 도포부
32b; 이형 패턴 33; 심재
34; 표면패턴 40; 연결부
50; 롤 구조물 53; 연마포
54; 연마층 56; 연마입자

Claims

지면방향으로 지주와 연결되고, 측면방향으로는 핸드레일과 연결된 연결부를 포함하고,
상기 핸드레일, 지주 또는 연결부 중의 적어도 어느 하나는, 금속 또는 고분자로 이루어진 심재와, 상기 심재에 도포된 접착제층 및 상기 접착제층에 의해 상기 심재에 피복된 ASA 피복재를 포함하고,
상기 ASA 피복재 표면의 전체 또는 일부는 연마입자에 의해 연마되어 디자인이 형성된 것을 특징으로 하는 표면패턴이 포함된 ASA 내후성 수지가 피복된 난간 구조물.
제1항에 있어서, 상기 ASA 피복재는 ASA 수지에 ACS 수지 또는 AES 수지 중의 적어도 어느 하나가 블렌딩된 것을 특징으로 하는 표면패턴이 포함된 ASA 내후성 수지가 피복된 난간 구조물.
제1항에 있어서, 상기 접착제층은 상기 접착제층의 총 중량에 대하여 수용성 폴리우레탄 15~30 중량% 및 수용성 용매와 첨가제가 배합된 혼합물 70~85 중량%를 함유하여 상기 연마의 충격을 흡수하여 상기 ASA 피복재의 크랙이나 변형을 방지하는 것을 특징으로 하는 표면패턴이 포함된 ASA 내후성 수지가 피복된 난간 구조물.
제1항에 있어서, 상기 수용성 폴리우레탄은 폴리우레탄에 음이온(anion) 또는 양이온(cation) 중의 적어도 어느 하나의 이온성 관능기가 도입된 것을 특징으로 하는 표면패턴이 포함된 ASA 내후성 수지가 피복된 난간 구조물.
제1항에 있어서, 상기 ASA 피복재는 열변색성 물질, 축광체 중의 어느 하나 또는 그들의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 표면패턴이 포함된 ASA 내후성 수지가 피복된 난간 구조물.
제1항에 있어서, 상기 ASA 피복재는 올레핀 수지, 나일론 수지, 폴리메타크릴산메틸(PMMA), 방향족 폴리카보네이트(PC), 알킬 아크릴레이트 고무 중합체, 방향족 비닐 화합물과 비닐시안 화합물의 공중합체 수지, 스티렌-아크릴로니트릴 그라프트 무수 말레인산 중에 선택된 적어도 어느 하나가 블렌딩된 것을 특징으로 하는 표면패턴이 포함된 ASA 내후성 수지가 피복된 난간 구조물.
제1항에 있어서, 상기 ASA 피복재는 고주파 유도가열을 이용하여 분리하는 것을 특징으로 하는 표면패턴이 포함된 ASA 내후성 수지가 피복된 난간 구조물.