KR101182149B1 - 수축성을 가진 타카 시공용 판재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 합성목재 기반의 타카 시공용 판재로서, 합성수지 및 50 중량% 이상의 목분을 포함하는 것으로 구성되어 있고, 판재의 두께는 2 mm 내지 10 mm이며, 온도 60℃ 및 습도 90% RH의 조건으로 24 시간 경과 시점에서 판재의 길이방향을 기준으로 0.1 내지 3%의 수축률을 나타내는 타카 시공용 판재를 제공한다.

Description

수축성을 가진 타카 시공용 판재 {Tacker Construction Panel with Contractility}

본 발명은 합성목재 기반의 타카 시공용 판재에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 합성수지 및 50 중량% 이상의 목분을 포함하는 것으로 구성되어 있고, 판재의 두께는 2 mm 내지 10 mm이며, 온도 60℃ 및 습도 90% RH의 조건으로 24 시간 경과 시점에서 판재의 길이방향을 기준으로 0.1 내지 3%의 수축률을 나타내는 타카 시공용 판재에 관한 것이다.

합성목재(Wood Plastic Composite)는 목분 또는 목섬유 등의 천연 소재와 합성수지를 혼합하여 성형한 복합 소재로서, 천연목재와 비교했을 때 우수한 내구성을 가지며 플라스틱에서 얻을 수 없는 우수한 천연 질감 및 가공성으로 목재를 대체하여 사용할 수 있는 내, 외장재로서 북미 및 일본에서 연 20% 이상의 시장 성장률을 보이고 있으며, 국내에서도 시장이 점점 성장하고 있는 추세이다.

구체적으로, 합성목재는 과립 또는 펠릿(Pellet) 형태의 목분과 합성수지를 일정 배율로 혼합하고, 제품 용도에 따라 각종 첨가제를 추가로 혼합하여, 압출 또 는 사출 등의 공정에 의해 판재 형태의 제품으로 만들어진다.

도 1에는 종래의 일반적인 압출성형 방법이 개략적으로 도시되어 있고, 도 2에는 도 1에 따른 압출성형 방법에서 사용되는 압출 다이 및 진공냉각장치(calibration unit)의 부분 모식도가 도시되어 있다.

이들 도면을 참조하면, 압출 성형은 압출물의 진행 방향에 따라 압출기(10), 압출다이(20), 진공냉각장치(30), 인취기(40) 및 절단기(50)를 차례로 거치는 공정으로 구성된다.

구체적으로, 교반기(11)에 의해 혼합된 압출 원료를 가소화시켜 압출기(10)를 통해 용융된 상태로 압출된 압출물은, 소정의 형상을 형성하기 위해 노즐(21)을 따라 외부 가열 수단(22)이 장착된 압출다이(20)를 통과하고, 압출다이(20)에서 고온의 상태로 압출물이 토출된다. 이 때, 고온의 상태로 다이에서 압출된 형상의 프로파일을 냉각하고 형상을 고화시키기 위하여 진공냉각장치(30)를 통과시키고, 인취기(40)를 거쳐 절단기(50)에 의해 소망하는 길이로 절단됨으로써 압출 성형물을 제조할 수 있다.

이렇게 제조된 합성목재는 데크, 펜스 및 사이딩 등의 외장재로 주로 사용되고, 예를 들어, 사이딩(SIDING)을 시공할 경우, 주로 타카 시공이 행해진다. 타카 시공은, 벽면에 판재를 직결시공(못이나 앵커 등을 이용하여 직접 체결)하거나, 각재 및 형강을 이용하여 벽면에 1차 시공을 한 후 판재를 각재 및 형강에 못 등을 이용하여 2차 직결 시공하거나, 클립 부자재 등을 이용하여 간접 체결하는 방식이다.

그러나, 이렇게 제조된 합성목재는 수지 복합체로서 합성수지와 목분의 사용에도 불구하고, 기후 또는 온도와 습도 등 외부요인에 의해 판재가 팽창할 경우 들뜨는 현상 및 뒤틀림 등이 일어날 수 있으며, 타카 시공을 통해 판재간의 결합을 이루더라도, 판재가 들뜨는 현상을 억제하는데 한계가 있다.

따라서, 외장재로 사용되는 합성목재 판재가 팽창되지 않고 타카 시공에 의해 외장재로 시공된 상태에서도 장기간에 걸쳐 안정적인 구조물을 형성할 수 있는 기술에 대한 필요성이 높은 실정이다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.

본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 타카 시공용 판재를 특정 조건으로 미리 수축성을 가지도록 형성할 경우, 외부요인에 의해서도 판재의 형태를 유지함으로써, 결과적으로, 타카 가공이 이루어진 상태에서도 소망하는 수준으로 장기간에 걸쳐 안정적인 구조물을 형성할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 타카 시공용 판재는 합성목재 기반의 타카 시공용 판재로서, 합성수지 및 50 중량% 이상의 목분을 포함하는 것으로 구성되어 있고, 판재의 두께는 2 mm 내지 10 mm이며, 온도 60℃ 및 습도 90% RH의 조건으로 24 시간 경과 시점에서 판재의 길이방향을 기준으로 0.1 내지 3%의 수축률을 나타내고 있다.

즉, 본 발명에 따른 타카 시공용 판재는 상기와 같은 특정한 조건의 수축률을 나타내는 판재로 제조됨으로써, 외부환경에 의해 판재가 팽창되는 조건에서도 수축률의 보상에 의해 결과적으로 들뜨는 현상(warpage)을 효과적으로 방지할 수 있고, 타카 시공 이후 장기간 소망하는 수준의 안정적인 구조물을 형성할 수 있다.

상기 목분은 천연원목이나 재활용 나무 등을 과립, 펠릿 등의 형태로 작게 분쇄한 목분을 일정한 길이로 절단한 단섬유 등을 모두 포함하는 개념이며, 상기 목분의 함량은 바람직하게는, 전체 중량을 기준으로 50 내지 85 중량%로 사용될 수 있다. 다만, 목분의 함량이 너무 적은 경우에는 합성수지의 함량이 지나치게 많아져서 천연원목에 상응하는 외관 내지 질감을 제공하기 어렵고, 반대로 목분의 함량이 너무 많은 경우에는 합성수지의 함량 감소로 인한 목분 상호간의 결합력 저하로 소망하는 정도의 강도 및 내구성을 제공하기 어려우므로 바람직하지 않다.

상기 판재의 두께는 판재 형상, 타카 시공성, 수축률 등을 종합적으로 고려하여 결정되는 바, 앞서 정의한 바와 같이, 2 mm 내지 10 mm인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 3 내지 8 mm일 수 있다.

본 발명에 따른 판재는 다양한 방식으로 제조될 수 있는 바, 예를 들어, 압출성형 공정에 의해 제조되며, 상기 압출성형 공정에서 연신하여 상기 수축률을 부 여할 수 있다. 즉, 압출에 의해 생성되는 압출물을 길이방향으로 연신함으로써, 상기 압출물을 구성하는 합성수지가 부분 결정화를 이루게 되고, 이를 냉각 등에 의해 적당한 내부 응력 상태로 고화시키면, 소망하는 수축률을 가진 판재를 형성할 수 있다.

상기 판재의 수축률은 앞서 정의한 바와 같이 판재의 길이방향을 기준으로 0.1 내지 3%이며, 수축률이 너무 작은 경우에는, 수축에 따른 효과를 발휘하기 어려울 수 있으며, 이와는 반대로, 수축률이 너무 큰 경우에는, 과도한 수축에 의해 소망하는 판재 형태를 유지하기 어려울 수 있으므로 바람직하지 않다. 따라서, 이러한 문제점을 유발하지 않는다면 수축률이 상기 범위를 넘어설 수도 있음은 물론이다. 더욱 바람직한 수축률은 0.2 내지 1%일 수 있다.

하나의 바람직한 예에서, 상기 수축률은 판재의 치수 변화율보다 클 수 있다. 여기서 치수 변화율 은 판재가 팽창 등에 의해 판재 본래의 치수에서 늘어난 증가분을 의미한다. 따라서, 기후 또는 온도와 습도 등 외부요인에 의해 판재가 팽창하더라도, 압출성형 공정시 판재에 부여된 수축률보다 작으므로, 상기 판재가 들뜨는 현상을 방지할 수 있으며, 판재를 소망하는 형태로 유지할 수 있다.

경우에 따라서는, 상기 수축률을 상기 판재 두께 범위에서 두께 대비 반비례 관계로 설정할 수 있다. 즉, 판재의 두께가 두꺼울수록 수축률을 적게 함으로써, 상대적으로 얇은 두께와 큰 수축률의 판재와 비교하여, 동일한 외부 환경 하에서 전체적인 수축 크기를 일정하게 할 수 있다.

상기 판재는 솔리드형 구조로 이루어질 수 있으며, 바람직하게는 1.0 g/cm³ 이하의 밀도, 더욱 바람직하게는 0.5 g/cm³ 이상 1.0 g/cm³ 이하의 밀도를 가질 수 있다.

하나의 바람직한 예에서, 상기 판재는 미세 발포형 구조로 이루어질 수 있다. 이러한 미세 발포형 구조는, 바람직하게는, 본 출원인의 한국 특허출원 제2005-115637호에 개시되어 있는 바와 같이, 미세 발포체의 스킨 부분의 기공이 코어 부분의 기공보다 미세한 구조로 되어 있음으로써, 스킨 부분의 밀도가 조밀하고 무발포 시트와 유사한 기계적 물성을 갖는 것일 수 있다. 상기 출원의 내용은 참조로서 본 발명에 합체된다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.

도 3에는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 타카 시공된 사이딩의 평면 사진이 개시되어 있다.

도 3을 참조하면, 사이딩(100)은 다수의 판재들(110, 120, 130, 140, 150)을 부분 중첩 방식으로 소정 부위에 고정함으로써 만들어진다.

제 1 판재(110)의 하부는 제 2 판재(120)의 상부를 소정의 폭(W)으로 덮고 있고, 제 2 판재(120)의 하부는 제 3 판재의 상부를 상기와 동일한 폭(W)으로 덮고 있으며, 나머지 판재들(130, 140, 150)도 동일한 방법으로 순차적으로 적층되어 있다. 각각의 판재들(110, 120, 130, 140,150)의 상부는 콘크리트용 타카(도시하지 않음)를 이용하여 체결되어 있다.

이하, 본 발명에 따른 실시예 등을 참조하여 발명의 내용을 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

도 1의 압출장치에서 압출기(10)에 폴리에틸렌 34 중량%, 침엽수 목분 53 중량% 및 탈크 10 중량%와, 나머지 함량으로 기타 첨가제를 첨가한 후, 용융 압출하고 연신하여, 두께 6 mm와 길이 3 m의 타카 시공용 판재를 다수 개 제조하였다. 상기 판재는, 온도 60℃ 및 습도 90% RH의 조건으로 24 시간 경과 시점에서 길이방향을 기준으로 약 0.2%의 수축률을 나타내었다.

[실시예 2]

실시예 1에서 압출물의 연신 조건을 달리하여, 동일 조건에서 길이방향을 기준으로 0.8%의 수축률을 가진 타카 시공용 판재를 다수 개 제조하였다.

[실시예 3]

실시예 1에서 압출물의 연신 조건을 달리하여, 동일 조건에서 길이방향을 기 준으로 1%의 수축률을 가진 타카 시공용 판재를 다수 개 제조하였다.

[비교예 1]

실시예 1에서 압출물의 연신 조건을 달리하여, 동일 조건에서 길이방향을 기준으로 0.3%의 팽창률을 가진 타카 시공용 판재를 다수 개 제조하였다.

[실험예 1]

상기 실시예 1 및 비교예 1의 압출물을 6 mm (T), 210 mm (W) 크기로 잘라 제조된 판재로 항온항습 실험을 수행하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 항온항습 실험은 미리 길이가 측정된 판재를 온도 60℃ 및 습도 90% RH의 조건으로 24 시간 경과시킨 다음, 변화된 길이를 측정하여 길이변화율을 계산하는 방법으로 수행하였다.

<표 1>

또한, 실시예 2과 비교예 1에서 각각 제조된 타카 시공용 판재들을 각각 타 카 시공한 후, 온도 60℃ 및 습도 90% RH의 조건에 노출시켰다. 도 4에는 실시예 2에 따른 타카 시공용 판재(200)를 촬영한 사진과 비교예 1에 따른 타카 시공용 판재(300)를 촬영한 사진이 개시되어 있다.

도 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 실시예 2의 타카 시공용 판재(200)는 들뜨지 않지만, 비교예 1의 타카 시공용 판재(300)는 타카 시공으로 고정된 판재의 중앙부위가 팽창에 의해 들뜨는 현상이 나타났다.

[실험예 2]

상기 실시예 2 및 비교예 1의 타카 시공용 판재들을 각각 사용하여 도 3와 같은 형상으로 사이딩을 제조하였다.

즉, 상기 타카 시공용 판재들을 6 mm (T), 210 mm (W) 크기로 자르고, 길이가 30 mm인 콘크리트용 타카로 판재의 상단만 타카 시공하여 사이딩을 제조하였다.

상기와 같은 방법으로 제조된 사이딩을 대상으로 시공 들뜬 높이의 측정 실험을 수행하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 상기 실험은 상온에서 2 일 및 150 일 경과 후, 들뜬 높이 발생 여부를 확인하고 그것의 크기를 측정하였다.

<표 2>

상기 표 2에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 2의 타카 시공용 판 재를 사용한 사이딩은, 팽창에 의한 들뜸 현상이 경과 시간과 상관없이 2 mm로 상대적으로 적게 발생하였다. 반면에, 비교예 1의 타카 시공용 판재를 사용한 사이딩은 2 일 경과 후에는 7 mm, 150 일 경과 후에는 16 mm의 들뜸 발생이 확인되었다. 따라서, 비교예 1의 타카 시공용 사이딩은 경시적으로 들뜸의 크기가 증가함을 알 수 있다.

도 5a에는 수축률이 부여된 사이딩을 2 일 동안 경과한 후 측면에서 촬영한 사진과 들뜬 부분이 확대된 사진이 개시되어 있고, 5b에는 수축률을 부여한 사이딩을 150 일 동안 경과한 후 측면에서 촬영한 사진과 들뜬 부분이 확대된 사진이 개시되어 있다.

도 5a 및 5b에서 보는 바와 같이, 수축률이 부여된 사이딩은 경과된 시간과 상관없이 팽창에 의한 들뜬 높이가 2 mm로 고정되어 있음을 확인할 수 있다.

도 6a에는 수축률이 부여되지 않은 사이딩을 2 일 동안 경과한 후 측면에서 촬영한 사진과 들뜬 부분이 확대된 사진이 개시되어 있고, 도 6b에는 수축률이 부여되지 않은 사이딩을 150 일 동안 경과한 후 측면에서 촬영한 사진과 들뜬 부분이 확대된 사진이 개시되어 있다.

도 6a 및 6b에서 보는 바와 같이, 수축률이 부여되지 않은 사이딩은 시간이 경과함에 따라 팽창에 의해 들뜨는 현상이 외관상으로 명료하게 확인되었다.

이상을 종합하면, 본 발명에 따른 타카 시공용 판재는 판재의 길이방향으로 수축성을 나타내므로, 타카 시공을 할 때, 도 7에서 보는 바와 같이, 하부의 목재 각관에 대해 타카 못 등을 사용하여 판재를 간단하게 시공할 수 있다.

반면에, 종래기술의 타카 시공용 판재는 판재의 길이방향으로 팽창성을 나타내므로, 타카 시공을 할 때, 도 8에서 보는 바와 같이, 하부의 금속 각관들을 다수 설치한 상태에서 고정 클립과 같은 별도의 부재를 사용하여 용접 방식으로 판재를 시공하여야 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 합성목재 기반의 타카 시공용 판재는, 특정한 조건의 수축률을 나타내는 판재로 형성되어 있으므로, 외부요인에 의해 판재가 팽창하여도, 전반적으로 안정적인 판재 형태를 유지함으로써, 결과적으로 외장재로 사용될 경우, 타카 가공이 이루어진 상태에서도 소망하는 수준으로 장기간에 걸쳐 구조물의 안정성을 크게 향상시킬 수 있다.

본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

도 1은 종래의 압출 냉각 시스템의 개략도이다;

도 2는 도 1의 압출 냉각 시스템의 압출 다이 및 진공냉각장치의 단면 모식도이다;

도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 타카 시공용 판재를 사용한 사이딩의 평면 사진이다;

도 4는 수축률이 부여된 판재의 평면 사진과 수축률이 부여되지 않은 판재의 평면 사진이다;

도 5a는 실시예 2의 타카 시공용 판재와 관련하여 2 일 동안 경과한 판재의 평면 사진과 들뜬 부분의 확대 사진이다;

도 5b는 실시예 2의 타카 시공용 판재와 관련하여 150 일 동안 경과한 판재의 평면 사진과 들뜬 부분의 확대 사진이다;

도 6a는 비교예 1의 타카 시공용 판재와 관련하여 2 일 동안 경과한 판재의 평면 사진과 들뜬 부분의 확대 사진이다;

도 6b는 비교예 1의 타카 시공용 판재와 관련하여 150 일 동안 경과한 판재의 평면 사진과 들뜬 부분의 확대 사진이다;

도 7은 본 발명에 따른 타카 시공용 판재를 사용한 타카 시공의 예를 보여주는 부분 모식도이다;

도 8은 종래기술에 따른 타카 시공용 판재를 사용한 타카 시공의 예를 보여주는 부분 모식도이다.

Claims (9)

1. 못질이 가능한 합성목재 기반의 타카 시공용 판재로서, 합성수지 및 50 중량% 이상의 목분을 포함하는 것으로 구성되어 있고, 판재의 두께는 2 mm 내지 10 mm이며, 온도 60℃ 및 습도 90% RH의 조건으로 24 시간 경과 시점에서 판재의 길이방향을 기준으로 0.1 내지 3%의 수축률을 나타내고, 상기 수축률은 판재의 길이방향으로 연신되는 공정에서 미리 부여되는 것을 특징으로 하는 타카 시공용 판재.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 목분의 함량은 전체 중량을 기준으로 50 내지 85 중량%인 것을 특징으로 하는 타카 시공용 판재.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 판재의 두께는 3 내지 8 mm인 것을 특징으로 하는 타카 시공용 판재.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 판재는 압출성형 공정에 의해 제조되며, 상기 압출성형 공정에서 연신하여 상기 수축률을 부여하는 것을 특징으로 하는 타카 시공용 판재.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 판재의 수축률은 0.2 내지 1%인 것을 특징으로 하는 타카 시공용 판재.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 수축률은 판재의 치수 변화율보다 큰 것을 특징으로 하는 타카 시공용 판재.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 판재 두께가 증가하면 상기 수축률은 상기 판재 두께 범위에서 감소하는 관계로 설정하는 것을 특징으로 하는 타카 시공용 판재.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 판재는 1.0 g/cm³ 이하의 밀도를 갖는 솔리드형 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 타카 시공용 판재.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 판재는 미세 발포형 구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 타카 시공용 판재.

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