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KR101276089B1 - 수지금속 복합체 및 이의 제조방법 - Google Patents

수지금속 복합체 및 이의 제조방법 Download PDF

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Publication number
KR101276089B1
KR101276089B1 KR1020120124807A KR20120124807A KR101276089B1 KR 101276089 B1 KR101276089 B1 KR 101276089B1 KR 1020120124807 A KR1020120124807 A KR 1020120124807A KR 20120124807 A KR20120124807 A KR 20120124807A KR 101276089 B1 KR101276089 B1 KR 101276089B1
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KR
South Korea
Prior art keywords
resin
metal material
filler
metal composite
metal
Prior art date
Application number
KR1020120124807A
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English (en)
Inventor
이재춘
박성민
백성식
Original Assignee
(주) 웹스
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Publication date
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Abstract

본 발명은 수지금속 복합체 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 올레핀 수지와 유기 필러, 무기 필러를 포함한 합성수지와 금속재가 결합한 형태의 수지금속 복합체를 제공한다. 또한, 일련의 과정을 통해서 금속재에 합성수지가 도포된 형태의 수지금속 복합체를 제조할 수 있으며, 금속재의 표면의 상태 및 합성수지의 조성을 최적화하여 내구성 및 강도가 우수한 수지금속 복합체를 제공하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 본 발명에 의하면 연속적인 공정에 의하여 원하는 최적화된 형태와 두께의 수지금속 복합체가 제공된다.

Description

수지금속 복합체 및 이의 제조방법{RESIN-METAL COMPOSITE AND METHOD FOR PREPARING THEREOF}
본 발명은 수지금속 복합체 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 올레핀 수지, 필러 및 커플링제가 포함된 수지와 금속재가 결합된 형태의 수지금속 복합체와 일정한 형태의 금속재을 준비하고 금속재의 표면을 화학처리하여 얇으면서도 균일한 두께로 합성수지를 압출방식으로 코팅할 수 있는 수지금속 복합체을 일련의 연속 공정에 의해 제조하는 방법에 관한 것이다.
최근 각광받고 있는 건축자재로 목재와 플라스틱을 혼합하여 제조하는 WPC(Wood Plastic Composite) 프로파일 압출 제품이 내장 및 외장 건축자재로 사용되고 있다.
WPC는 60% 이상의 높은 필러의 함량으로 강도는 높아졌으나 비중이 상대적으로 높아져 그로 인해 무게가 무겁다는 단점이 있다. 이러한 단점을 보완하기 위하여 무게를 가볍게 하기 위한 방법으로 다양한 중공(中空) 형태의 디자인으로 극복하고자 하나 중공구조의 경우, 더 많은 단면적으로 인해 수분에 취약한 단점이 있으며 시공시에도 두께가 상대적으로 얇은 쪽에 하중이 집중되어 충격에 의한 크랙(crack) 또는 구멍 등이 발생하여 결과적으로 WPC가 파손되는 문제점이 있다.
이를 개선하기 위하여 중공형태 내부 치수를 판매하고 있는 C형강 또는 각관의 외경과 맞도록 제작하여 제품 내부에 C형강 또는 각관을 삽입하여 울타리, 기둥 또는 루버 등을 제작하여 사용하고 있으나 이는 원가 상승으로 경제적이지 못하다. 또한 정확한 내측치수가 이루어지지 않을 경우 C형강 또는 각관의 삽입이 어려우며, 일정한 유격이 있을 경우 밀착되지 않아서 충격을 줄 경우 WPC 부분이 깨지게 되는 현상이 일어날 수 밖에 없다. 또한 합성목재가 내부 금속재층과 밀착되어 있지 않기 때문에 제품별로 용도에 따라 10mm 이상의 일정의 두께가 형성되어야 일정 강도가 구비되는 목재금속 복합체를 제조할 수 있어 무게가 무거워서 시공이 어려우며, 경제성이 떨어지는 문제가 있었다. 이 외에도 금속재 상에 여러가지의 수지를 결합시켜 복합체를 만들어 다양한 형태의 건축자재가 용도에 맞도록 적절하게 사용될 수 있도록 함이 필요하다.
따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 올레핀 수지, 유·무기 필러 및 커플링제를 포함한 수지가 금속재 상에 결합함에 있어서, 결합력이 우수하여 견고하면서도 다양한 형태를 구현할 수 있는 수지금속 복합체를 제공함에 목적이 있다.
또한, 본 발명의 목적은 일정한 형태를 가지는 금속재로부터 최종 수지금속 복합체를 제조하는 일체형 공정에 있어서, 일체형 공정을 수행하기 위해서 플라즈마 처리 또는 프라이머 도포를 통해 금속재 표면의 상태를 조절하는 표면처리를 통해 합성수지와의 접착력을 향상시킬 수 있는 금속재 표면 가공단계를 포함한 제조방법을 제공함에 목적이 있다. 또한 얇으면서 강도가 높은 합성수지를 구현하기 위해서 용융 압출시 합성수지 펠렛과 압출 조건을 최적화하고, 합성수지에 일정 점도를 가지는 커플링제를 사용하여 내구성이 우수하면서도 경량인 수지금속 복합체를 제공함에 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 수지금속 복합체는 금속재에 올레핀 수지, 필러 및 커플링제를 포함한 합성수지가 결합된 수지금속 복합체로, 상기 필러는 유기필러 또는 무기필러 중 적어도 하나이고, 상기 유기필러는 목분, 목펠렛, 목섬유 또는 지분에서 선택된 하나 이상이고, 상기 무기필러는 탈크, 탄산칼슘, 월라스토나이트 또는 카오리나이트에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 한다. 상기 올레핀 수지 100중량부에 대하여, 상기 필러는 1 내지 100중량부, 상기 커플링제는 0.1 내지 10중량부인 것이 바람직하다.
바람직한 실시예는 상기 커플링제는 실란 수지 또는 무수 말레인산 변성 수지이고, 상기 합성수지는 첨가제를 더 포함하고, 상기 첨가제는 광안정제, 산화방지제, 자외선흡수제 또는 윤활제 중 적어도 하나이다.
상기 금속재는 알루미늄, 철, 구리, 크롬, 니켈, 규소, 망간, 텅스텐, 아연 또는 마그네슘 중 적어도 하나이며, 상기 금속재는 단면이 원형, 타원형, 삼각형, 사각형, 오각형, 육각형, 칠각형, ㄱ자, ㄷ자 또는 3 내지 10개의 꼭짓점이 있는 열린 형태의 기둥인 것을 특징으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 또 다른 본 발명의 수지금속 복합체 제조방법은 금속재를 준비하는 금속재 준비단계; 상기 금속재의 표면을 가공하는 금속재 표면 가공단계; 합성수지 펠렛을 용융 압출하여 합성수지 코팅액을 준비하는 압출단계; 상기 금속재의 표면에 상기 합성수지 코팅액을 도포하여 수지금속 복합체를 형성하는 코팅단계; 및 상기 수지금속 복합체를 냉각시키는 냉각단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 금속재 준비단계에서 상기 금속재는 알루미늄, 철, 구리, 크롬, 니켈, 규소, 망간, 텅스텐, 아연 또는 마그네슘 중 적어도 하나이고, 상기 금속재 준비단계에서 상기 금속재는 금속판을 롤 포밍 성형하여 단면이 원형, 타원형, 삼각형, 사각형, 오각형, 육각형, 칠각형, ㄱ자, ㄷ자 또는 3 내지 10개의 꼭짓점이 있는 열린 형태의 기둥인 것을 특징으로 한다.
상기 금속재 표면 가공단계는 플라즈마 처리하거나 프라이머를 도포할 수 있다.
상기 압출단계에서 상기 합성수지 펠렛은 올레핀 수지, 필러 및 커플링제를 포함하여 이루어지고, 상기 필러는 유기필러 또는 무기필러 중 적어도 하나이며, 상기 유기필러는 목분, 목펠렛, 목섬유 또는 지분에서 선택된 하나 이상이고, 상기 무기필러는 탈크, 탄산칼슘, 월라스토나이트 또는 카오리나이트에서 선택된 하나 이상이며, 상기 커플링제는 실란 수지 또는 무수 말레인산 변성 수지인 것을 특징으로 한다.
상기 코팅단계에서 상기 금속재의 표면에 상기 합성수지 코팅액을 도포하기 위한 금형을 사용하는 것이 바람직하며, 상기 코팅단계에서 상기 합성수지 코팅액은 0.5 내지 7.0mm의 두께로 상기 금속재의 표면에 도포되는 것이 바람직하다.
상기 냉각 단계에서, 상기 수지금속 복합체는 5 내지 50℃의 분위기에서 0.5내지 10분동안 냉각시키는 것을 특징으로 하며, 상기 수지금속 복합체의 표면에 무늬를 형성하는 엠보싱 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 올레핀 수지와 최적의 필러 및 커플링제를 포함한 수지를 금속재 상에 견고하게 결합시킴으로써 내구성이 우수하면서도 다양한 형태로 구현할 수 있는 수지금속 복합체를 제공할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면, 금속재와 합성수지를 결합한 형태의 수지금속 복합체를 제조함에 있어서, 가공 초기부터 완제품까지 연속적인 공정에 의해 이루어질 수 있으며 이로 인하여 원하는 최적화된 형태와 두께의 완제품을 제조할 수 있다.
또한 합성수지 코팅액을 도포함에 있어서 금속재 표면 상태를 조절하기 위하여 플라즈마 처리 또는 프라이머 도포를 하고, 합성수지는 최적의 점도를 가지는 실란계 커플링제를 포함시킴으로써 금속재와 합성수지 간의 접착력을 강하게 하여 얇고 균일하게 합성수지 코팅액을 도포할 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 수지금속 복합체를 제조하는 방법을 순차적으로 나타낸 순서도
이하, 본 발명에 의한 수지금속 복합체 및 이의 제조방법에 대하여 본 발명의 바람직한 실시형태를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 더 잘 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명의 예시목적을 위한 것이고 첨부된 특허청구범위에 의하여 한정되는 보호범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 발명은 수지금속 복합체에 관한 것으로, 금속재에 올레핀 수지, 필러 및 커플링제를 포함한 수지가 결합된 형태이다. 상기 필러는 유기필러 또는 무기필러 중 적어도 하나이고, 상기 유기필러는 목분, 목펠렛, 목섬유 또는 지분에서 선택된 하나 이상이고, 상기 무기필러는 탈크, 탄산칼슘, 월라스토나이트 또는 카오리나이트에서 선택된 하나 이상인 것이 바람직하다.
유기필러인 목펠렛, 목섬유 또는 지분을 개량하여 압출 제품을 생산할 수도 있으나, 상기에서 언급한 바와 같이 내구성 면에서 현저히 떨어지고 다양한 형태로 제조하기 어렵다는 문제가 있어 본 발명과 같이 금속재 상에 결합하는 형태를 구현함으로써 견고하면서도 용도에 적합한 표면을 가지는 건축자재가 가능하다. 또한, 탈크, 탄산칼슘, 월라스토나이트 또는 카오리나이트와 같은 무기필러를 포함함으로써 수지의 물성을 개선할 수 있다. 즉, 상기와 같은 무기필러는 수분을 먹지 않고, 표면 활성효과를 높여서 수축 변화방지 효율이 우수하며 합성수지 제조시 성형성을 현저하게 개선시킬 수 있다. 따라서, 수지금속 복합체의 용도에 따라 및 금속의 종류에 따라 유기필러와 무기필러를 조합하여 사용할 수 있다.
상기 합성수지의 조성은 올레핀 수지 100중량부에 대하여, 필러는 1 내지 100중량부, 커플링제는 0.1 내지 10중량부인 것이 바람직하다. 필러는 1중량부 미만인 경우에는 강도가 낮아지고 접착력이 현저하게 떨어져 금속재에 결합시키기 어렵다는 문제점이 있고 100중량부를 넘는 경우에는 강도는 높아지나 금속재 상에 수지를 얇게 도포하기 어렵다는 문제점이 있다. 커플링제는 0.1중량부 미만인 경우에는 접착력이 떨어져 수지 내의 물질 간의 결속력이 감소하고 탄성이 떨어지며, 10중량부를 초과하는 경우에는 압출 정도가 감소하는 문제가 있다.
커플링제는 실란 수지 또는 무수 말레인산 변성 수지인 것이 바람직하다. 실란 수지 또는 무수 말레인산 변성 수지는 다량 사용되는 유기필러 및 올레핀 수지로 인한 제품의 강도 저하를 방지하고 천연 목재 수준의 탄성과 강도를 갖는 조성물을 제조할 수 있게 한다. 실란 수지는 아미노 실란, 에폭시 실란, 메르캅토 실란, 우레이도 실란, 메타크릴록시 실란, 비닐 실란, 글리시독시 실란 및 설파이도 실란으로부터 선택된 하나 이상인 것이 바람직하다.
상기 합성수지는 첨가제를 더 포함할 수 있으며, 첨가제는 광안정제, 산화방지제, 자외선흡수제 또는 윤활제 중 적어도 하나인 것이 바람직하다.이러한 첨가제는 해당 기술 분야에서 통상적으로 사용되는 것이라면 제한되지 않고 사용될 수 있다.
자세하게, 광안정제는 비스 2,2,6,6-테트라메틸-4 파이퍼리딜이 바람직하며, 광안정제를 첨가함으로써 올레핀 수지나 합성수지가 자외선에 노출될 때 내후성이 떨어지거나 색이 탈색되는 것을 방지할 수 있다. 산화방지제는 포스페이트 계통의 산화방지제, 페놀계 산화방지제, 칼슘 스테아린산염을 사용하며, 자외선 흡수제는 벤조트리아졸 계통을 사용하는 것이 바람직하며, 이를 통해 수지금속 복합체의 내구성을 향상시킬 수 있다. 또한, 윤활제는 에스테르계 윤활제 또는 아마이드계 윤활제가 바람직하며, 더욱 바람직하게 폴리에틸렌 왁스 또는 폴리프로필렌 왁스가 효과적이다. 윤활제는 합성수지의 각 성분 사이의 윤활성을 제공하고, 각 성분들의 혼합과정에서 마찰력을 감소시켜 필러의 분산도를 높이는 역할을 한다.
금속재는 알루미늄, 철, 구리, 크롬, 니켈, 규소, 망간, 텅스텐, 아연, 마그네슘 중 적어도 하나인 것이 바람직하며, 더 바람직하게는 철이 효과적이고, 더욱 바람직하게는 크롬을 일정량 함유하여 부식이 방지되는 스테인레스강이 가장 효과적이다. 금속재의 형태는 어떠한 형태라도 무방하나, 일반적으로 단면이 원형, 타원형, 삼각형, 사각형, 오각형, 육각형 또는 칠각형으로 닫힌 구조이거나 ㄱ자 또는 ㄷ자 또는 3 내지 10개의 꼭짓점이 있는 열린 형태의 기둥인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 수지금속 복합체 제조방법에 관한 것으로, 더 자세하게는 합성수지-금속 복합체에 최적화된 제조방법에 관한 것이다. 수지금속 복합체는 도 1에서와 같이 금속재 준비단계(S10), 금속재 표면 가공단계(S20), 압출단계(S30), 코팅단계(S40) 및 냉각단계(S50)를 통해 제조된다.
금속재 준비단계(S10)는 수지금속 복합체의 내부에 위치하며 최종적으로 제조되는 수지금속 복합체의 높은 강도를 유지하게하는 금속재를 준비하는 단계이다. 종래의 C형강 혹은 각관을 내부에 삽입하여 WPC와 같은 수지와 금속의 일체형 제품을 생산하는 방식과는 달리, 금속재를 먼저 제조함에 따라 수지금속 복합체의 형태를 다양하게 할 수 있으며 우수한 내구성을 지닌다.
금속재는 알루미늄, 철, 구리, 크롬, 니켈, 규소, 망간, 텅스텐, 아연, 마그네슘 중 적어도 하나인 것이 바람직하며, 더 바람직하게는 철이 효과적이고, 더욱 바람직하게는 크롬을 일정량 함유하여 부식이 방지되는 스테인레스강이 가장 효과적이다.
금속재 금속판 또는 롤 형태로 제공되는 금속을 롤 포밍(Roll foaming) 성형을 하여 일정한 형태로 접어 원하는 형태로 제조할 수 있으며, 금속재의 형태는 어떠한 형태라도 무방하나, 일반적으로 단면이 원형, 타원형, 삼각형, 사각형, 오각형, 육각형 또는 칠각형으로 닫힌 구조이거나 ㄱ자 또는 ㄷ자 또는 3 내지 10개의 꼭짓점이 있는 열린 형태의 기둥인 것이 바람직하다.
금속재 표면 가공단계(S20)는 롤 포밍 성형되어 생성된 금속재의 표면을 가공하는 단계로, 금속재 표면에 하기의 합성수지 코팅액을 얇고 균일한 두께로 도포하기 위한 표면 처리가 이루어진다. 금속재의 표면은 플라즈마 처리 또는 프라이머 도포에 의하여 합성수지 코팅액과 금속재와의 견고한 접착을 이루어지게 할 수 있다.
플라즈마 처리는 통상의 방법에 따라 플라즈마 처리를 실시할 수 있으나, 금속재를 10-2torr 이하 압력에서 아르곤 단독으로, 또는 상기 아르곤에 산소 또는 질소를 더 포함한 분위기 하에서, 플라즈마 처리하는 것이 바람직하다. 상기 압력보다 높은 압력에서 플라즈마 처리를 하게 되면 불순물에 의한 아크방전이 일어날 수 있기 때문이다.
프라이머 도포시, 상기 프라이머는 금속재와 합성수지 코팅액의 접착을 용이하게 하기 위한 것으로 소량을 도포한다. 상기 프라이머는 열경화성수지, 열가소성수지를 포함한 조성물인 것으로, 일반적으로 열가소성수지는 내열온도가 낮으며 수지와의 접착력은 우수하나 금속과의 접착력이 좋지 않고, 열경화성수지는 내열온도가 높으며 열경화성수지나 금속과의 접착력은 우수하나 열가소성수지와의 접착력이 좋지 않은 특성이 있다. 따라서 열경화성수지를 혼합하여 조성된 프라이머를 사용하는 것이 바람직하고, 열경화성수지 100중량부에 대하여 열가소성수지 100중량부인 것이 효과적이다. 열경화성수지로는 에폭시 수지와 멜라민 수지가, 열가소성수지로는 메틸셀룰로오스와 폴리비닐아세테이트 수지가 바람직하다.
상기와 같은 화학적 처리와 함께 표면 거칠기를 조절하는 물리적 가공을 실시함으로써 접착력을 극대화시킬 수 있다. 본 발명의 금속재 표면의 중심선 평균 거칠기(Ra)는 0.5 내지 10㎛, 최대 높이(Rmax)는 20 내지 50㎛인 것이 바람직하다. 상기의 중심선 평균 거칠기와 최대 높이 범위를 벗어나는 경우, 금속재의 표면이 표면 거칠기 정도가 작아 수지 코팅액과의 접착력이 약해 얇게 도포하기 어렵거나 표면 거칠기 정도가 커 매끄럽게 코팅되지 않아 외관상 미감이 떨어지는 문제가 있다. 이러한 표면 가공은 가공방법에 제한이 없으나 선삭(turning), 밀링(milling), 연삭(grinding), 랩핑(lapping) 또는 호닝(honing)의 금속 가공법이 바람직하다.
압출단계(S30)는 금속재에 도포할 합성수지 코팅액을 준비하기 위한 것으로, 합성수지 펠렛을 용융 압출하여 합성수지 코팅액을 준비하는 단계이다.
합성수지 펠렛을 구성하는 합성수지의 조성은 상기에서 설명한 바와 같이, 올레핀 수지, 필러 및 커플링제를 포함하고, 필러는 유기필러 또는 무기필러 중 적어도 하나이며, 상기 유기필러는 목분, 목펠렛, 목섬유 또는 지분에서 선택된 하나 이상이고, 상기 무기필러는 탈크, 탄산칼슘, 월라스토나이트 또는 카오리나이트에서 선택된 하나 이상이며, 상기 커플링제는 실란 수지 또는 무수 말레인산 변성 수지인 것이 바람직하다. 특히, 본 발명의 제조방법은 유기필러인 목분, 목펠렛, 목섬유를 사용하는 경우, 유기필러로 목분, 올레핀 수지 및 커플링제를 포함하는 것이 바람직하다.
유기필러 중 목분에 대해서, 그 종류에는 제한이 없다. 활엽수 목분과 침엽수 목분 중 어느 것을 사용하더라도 무방하나, 활엽수가 침엽수에 비하여 비중이 높고 입자를 일정하게 제조할 수 있어 활엽수 목분이 더 바람직하고, 이러한 특성으로 합성수지 코팅액을 얇게 도포할 수 있게 한다. 목분은 10 내지 200메쉬의 입자크기를 가지고, 함수율이 8% 미만 인 것이 바람직하다. 함수율을 8%를 초과하는 경우 기계적 물성과 생산성의 저하를 가져오는 문제가 있다.
올레핀 수지란 폴리프로필렌(PP)과 폴리에틸렌(HDPE, LDPE, LLDPE와 같은 에틸렌 중합체) 및 이들의 공중합체 또는 이들 중합체의 혼합물을 일컫는다. 올레핀 수지는 타 수지에 비하여 외부 충격에 강하여 고강도 수지를 제조할 수 있다.
올레핀 수지와 필러 간의 결합력을 증대시키기 위하여 커플링제가 포함되는 것이 바람직하다. 커플링제는 실란 수지 또는 무수 말레이산 변성 수지를 사용하는 것이 바람직하며 이는 올레핀 수지와 필러를 결합하는데 우수한 성능을 가진다. 커플링제는 점도가 20,000 내지 25,000cps인 것이 바람직하며, 20,000cps 미만인 경우에는 강도의 증가가 미미하여 수지 코팅제를 얇게 도포하기 어려우며 점도가 25,000cps를 초과하는 경우에는 합성수지가 금속재 표면에서 박리되어 제품의 내구성이 현저히 떨어질 수 있다.
합성수지는 첨가제로 광안정제, 산화방지제, 자외선흡수제 또는 윤활제 중 적어도 하나를 더 포함하는 것이 바람직하며, 각 첨가제 간의 비율은 동일한 중량비로 사용하는 것이 효과적이다.
합성수지의 조성은 올레핀 수지 100중량부에 대하여, 필러 1 내지 100중량부, 커플링제 0.1 내지 10중량부, 첨가제 5 내지 20중량부인 것이 바람직하다.
합성수지 펠렛은 직경이 2 내지 5mm인 것을 사용하고, 사용되는 펠렛의 직경이 평균적으로 상기의 범위로 일정한 경우 압출성이 우수하게 발휘되나, 상기 범위를 벗어나 펠렛의 형상이 서로 다를 경우 스크류에 원료의 공급량이 일정하지 않아 압출성이 떨어지는 문제가 있다.
양질의 합성수지 코팅액을 생산하는 중요한 공정인 압출공정은 원료인 합성수지 펠렛이 압출기의 호퍼(hopper)를 통해 스크류 배부로 들어가면서 시작된다. 목분의 특성상 비중이 낮으며 탄화점이 낮고 목분의 내부 구조가 압출공정 상의 심한 시어-스트레스(shear stress)에 약하므로 이중압출 방식에 의하며 스크류의 지름이 20 내지 100mm인 것이 바람직하다. 상기 지름의 범위의 스크류를 사용하는 경우, 최적의 혼련도 및 최소의 시어-스트레스를 유지하여, 직경이 2 내지 5mm인 합성수지 펠렛에 대하여 최적의 압출 상태를 조성하여 우수한 압출성을 구현할 수 있다.
또한 압출속도는 1 내지 10m/min이 바람직하며 더 바람직하게는 2 내지 5m/min이 효과적이다. 압출속도가 1m/min 미만인 경우에는 제조되는 프로파일의 겉면이 일어나거나 굴곡이 생겨 휘어지고 경제성이 떨어지며, 10m/min을 넘는 경우에는 생산 조건 제어에 어려움이 있어 코팅 상태가 일정하지 않은 제품이 생성되는 문제점이 있다.
코팅단계(S40)는 수지금속 복합체를 형성하는 단계로, 금속재 준비단계(S10)와 금속재 표면 가공단계(S20)를 거쳐 생산된 금속재 상에, 압출단계(S30)를 거쳐 생산된 합성수지 코팅액을 도포한다.
도포하기 위하여 금속재는 금형으로 길이방향으로 이송되어 투입되고, 압출단계(S30)를 거친 합성수지 코팅액이 금속재에 얇은 두께로 도포되어 수지금속 복체가 형성된다. 금형은 도포두께에 따라 달리 제작될 수 있다. 본 발명의 경우 내부에 고강도의 금속재가 있을 뿐만 아니라, 플라즈마 처리 또는 프라이머 도포 과정을 실시하여 금속재의 표면의 상태를 조절하고 합성수지의 조성을 최적으로 하여 접착력을 높였기때문에 종래와 달리 얇은 두께로도 도포가 가능하다. 따라서 합성수지 코팅액을 0.5 내지 7.0mm의 두께로도 금속재 표면에 도포할 수 있으며, 더 바람직하게는 0.5 내지 3.0mm의 두께가 효과적이다.
냉각단계(S50)는 수지금속 복합체를 냉각시키는 단계로, 용융 압출된 상태의 합성수지 코팅액을 도포하였기 때문에 수지금속 복합체를 5 내지 50℃ 분위기 하에서 0.5 내지 10분간 냉각시킨다. 냉각 온도가 5℃ 미만인 경우에는 도포된 합성수지 상에 크랙이 발생할 수 있으며 경제성이 떨어지고, 50℃를 넘는 경우에는 냉각온도가 높아 냉각 시간이 과다로 소요되어 경제성이 떨어진다. 냉각장치로는 냉각수조를 사용하는 것이 바람직하고, 공냉방식을 사용하여도 무방하다.
냉각단계(S50) 이후 생산을 용이하게 하기 위하여 인취단계(S60)를 더 포함할 수 있으며, 인취된 이후에 표면을 유려하기 하기 위한 엠보싱 단계(S70) 및 생산된 수지금속 복합체를 필요한 길이에 따라 절단하는 절단단계(S80)를 더 포함하는 것이 바람직하다. 상기 수지금속 복합체 표면에 다양한 무늬를 형성할 수 있으며, 특히 실제 나무의 질감을 부여하기위하여 나뭇결 무늬를 형성할 수 있으며, 무늬 형성을 위한 엠보싱 처리는 고압으로 딥 엠보싱이 가능하다. 종래의 WPC만으로 된 재료는 강도가 본 발명에 의한 수지금속 복합체보다 약하여 엠보싱이 어렵고, 각관을 삽입하여 만들 경우 연속 생산이 어렵다는 문제가 있다.
이와 같이, 금속재 준비단계(S10), 금속재 표면 가공단계(S20), 압출단계(S30), 코팅단계(S40), 냉각단계(S50), 인취단계(S60), 엠보싱 단계(S70) 및 절단단계(S80)를 포함한 일련의 단계를 통해 가공 초기부터 완제품까지 연속적인 공정에 의해 이루어지게 할 수 있을 뿐만 아니라, 이종 소재 간의 융합 및 생산을 효율적으로 할 수 있어 생산 원가의 절감이 가능하다. 또한 기존 기성품 금속각관 혹은 C형강을 사용하여야 하는 비효율성에서 벗어나 원하는 최적화된 형태와 두께의 제품을 사용할 수 있어, 본 발명에 따르는 경우 제품에 최적화된 설계가 가능하다는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 상기의 방법에 의하여 제조된 수지금속 복합체에 관한 것이다. 종래의 WPC만으로 구성된 자재의 경우 강도가 취약하고 자외선에 약하여 태양에 장기간 방치되면 표면 색상이 변질되고 물성 자체가 열화되어 내구성에 한계가 있는 반면, 본 발명의 제조방법에 의한 수지금속 복합체는 금속재에 합성수지를 코팅한 형태로 우수한 물성 및 내구성을 보유할 수 있다.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.

Claims (15)

  1. 금속재에 올레핀 수지, 필러 및 커플링제를 포함한 합성수지가 결합된 수지금속 복합체로,
    상기 필러는 유기필러 또는 무기필러 중 적어도 하나이고, 상기 유기필러는 목분, 목펠렛, 목섬유 또는 지분에서 선택된 하나 이상이고, 상기 무기필러는 탈크, 탄산칼슘, 월라스토나이트 또는 카오리나이트에서 선택된 하나 이상이고,
    상기 금속재는 단면이 원형, 타원형, 삼각형, 사각형, 오각형, 육각형, 칠각형, ㄱ자, ㄷ자 또는 3 내지 10개의 꼭짓점이 있는 열린 형태의 기둥인 것을 특징으로 하는 건축자재용 수지금속 복합체.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 올레핀 수지 100중량부에 대하여, 상기 필러는 1 내지 100중량부, 상기 커플링제는 0.1 내지 10중량부인 것을 특징으로 하는 수지금속 복합체.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 커플링제는 실란 수지 또는 무수 말레인산 변성 수지인 것을 특징으로 하는 수지금속 복합체.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 합성수지는 첨가제를 더 포함하고, 상기 첨가제는 광안정제, 산화방지제, 자외선흡수제 또는 윤활제 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 수지금속 복합체.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 금속재는 알루미늄, 철, 구리, 크롬, 니켈, 규소, 망간, 텅스텐, 아연 또는 마그네슘 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 수지금속 복합체.
  6. 삭제
  7. 금속판을 롤 포밍 성형하여 단면이 원형, 타원형, 삼각형, 사각형, 오각형, 육각형, 칠각형, ㄱ자, ㄷ자 또는 3 내지 10개의 꼭짓점이 있는 열린 형태의 기둥인 금속재를 준비하는 금속재 준비단계;
    상기 금속재의 표면을 가공하는 금속재 표면 가공단계;
    합성수지 펠렛을 용융 압출하여 합성수지 코팅액을 준비하는 압출단계;
    상기 금속재의 표면에 상기 합성수지 코팅액을 도포하여 수지금속 복합체를 형성하는 코팅단계; 및
    상기 수지금속 복합체를 냉각시키는 냉각단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 건축자재용 수지금속 복합체 제조방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 금속재 준비단계에서 상기 금속재는 알루미늄, 철, 구리, 크롬, 니켈, 규소, 망간, 텅스텐, 아연 또는 마그네슘 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 수지금속 복합체 제조방법.
  9. 삭제
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 금속재 표면 가공단계는 플라즈마 처리하거나 프라이머를 도포하는 것을 특징으로 하는 수지금속 복합체 제조방법.
  11. 제 7항에 있어서,
    상기 압출단계에서 상기 합성수지 펠렛은 올레핀 수지, 필러 및 커플링제를 포함하여 이루어지고,
    상기 필러는 유기필러 또는 무기필러 중 적어도 하나이며, 상기 유기필러는 목분, 목펠렛, 목섬유 또는 지분에서 선택된 하나 이상이고, 상기 무기필러는 탈크, 탄산칼슘, 월라스토나이트 또는 카오리나이트에서 선택된 하나 이상이고, 상기 커플링제는 실란 수지 또는 무수 말레인산 변성 수지인 것을 특징으로 하는 수지금속 복합체 제조방법.
  12. 제 7항에 있어서,
    상기 코팅단계에서 상기 금속재의 표면에 상기 합성수지 코팅액을 도포하기 위한 금형을 사용하는 것을 특징으로 하는 수지금속 복합체 제조방법.
  13. 제 7항 또는 제 12항에 있어서,
    상기 코팅단계에서 상기 합성수지 코팅액은 0.5 내지 7.0mm의 두께로 상기 금속재의 표면에 도포되는 것을 특징으로 하는 수지금속 복합체 제조방법.
  14. 제 7항에 있어서,
    상기 냉각 단계에서, 상기 수지금속 복합체는 5 내지 50℃의 분위기에서 0.5내지 10분동안 냉각시키는 것을 특징으로 하는 수지금속 복합체 제조방법.
  15. 제 7항에 있어서,
    상기 수지금속 복합체의 표면에 무늬를 형성하는 엠보싱 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수지금속 복합체 제조방법.
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