목재 및 그 가공 방법 {Wood and method of manufacturing the same}
본 발명은 목재 및 그 가공 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 목분과 고분자 수지를 구비하는 합성 목재의 어느 일부분이 곡면을 갖는 목재 및 그 가공 방법에 관한 것이다.
목재는 건설 산업, 조경 산업, 환경 산업 등에 필요한 자재이다. 최근에는 상기 목재 중에서도 내구성, 가공성, 유지 관리, 미적 효과 등에 장점을 갖는 합성 목재를 많이 사용하고 있다. 아울러 보다 최근에는 가공성이 용이하기 때문에 중공 구조를 갖는 합성 목재도 많이 사용하고 있다. 그러나 상기 중공 구조의 합성 목재는 곡면을 갖는 구조로 가공하는 것이 거의 힘든 실정이다. 즉, 'V'자 형태의 컷팅(cutting) 구조가 아닌 벤딩(bending)에 의한 굽힘 가공을 통하여 곡면을 갖는 구조로 가공하는 것은 거의 힘든 것이 현실이다. 또한, 상기 중공 구조의 합성 목재는 일반 합성 목재에 비해 강도 측면에서도 다소 불리한 것이 사실이다. 그리고 합성 목재 자체에 대한 곡면 구조를 갖는 가공에 대해서는 본 출원인이 대한민국 특허청에 등록된 특허 892394호에 개시되어 있다. 그러나 상기 등록 특허 892394호의 합성 목재는 합성 목재 자체만을 사용하기 때문에 강도 측면에서도 불리할 뿐만 아니라 합성 목재 자체가 상대적으로 고가이기 때문에 경제적으로도 다소 불리하다.
본 발명의 목적은 강도도 우수하면서도 곡면을 갖는 구조로 형성하는 목재 및 그 가공 방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 목재는 목분과 고분자 수지를 구비하고, 중공 구조를 갖고, 적어도 어느 일부분은 곡면으로 이루어지는 합성 목재 및 상기 합성 목재의 곡면으로 이루어진 일부분과 동일한 곡면을 갖는 구조로 상기 합성 목재의 중공에 삽입되어 상기 합성 목재의 강도를 보강하는 보강재를 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 보강재는 중공 구조를 가질 수 있고, 또한 금속으로 이루어질 수 있다. 특히, 상기 금속은 알루미늄, 알루미늄 합금, 철, 철 합금, 카본, 카본 합금 등을 포함할 수 있고, 이들은 단독 또는 둘 이상을 혼합할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 보강재는 상기 보강재의 바깥쪽 면이 상기 중공에 의한 합성 목재의 안쪽 면에 면접 내지 3mm 이하로 이격되는 구조로 삽입될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 보강재는 열처리되어 있는 상태일 수 있다. 본 발명이 일 실시예에 따르면, 상기 합성 목재에 삽입되는 상기 보강재의 길이는 상기 합성 목재의 길이와 동일할 수 있다. 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 목재의 가공 방법은 목분과 고분자 수지를 구비하고, 중공 구조를 갖는 합성 목재를 형성하고, 상기 합성 목재의 중공에 강도 보강을 위한 보강재를 삽입시킨 후, 상기 보강재가 삽입된 합성 목재를 가열하여 상기 합성 목재의 고분자 수지를 활성화시킴과 아울러 상기 보강재를 열처리시킨 다음 상기 활성화와 열처리된 상태가 경화되기 이전에 상기 보강재가 삽입된 합성 목재를 밴딩시켜 상기 보강재가 삽입된 합성 목재를 곡면 구조를 갖는 형태로 가공한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 보강재는 중공 구조를 가질 수 있고, 금속일 수 있는데 특히 금속의 경우에는 알루미늄, 알루미늄 합금, 철, 철 합금, 카본, 카본 합금 등을 포함할 수 있고, 이들은 단독 또는 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 보강재가 삽입된 합성 목재의 가열은 50 내지 250℃의 온도로 20 내지 200분 동안 수행할 수 있다. 본 발명이 일 실시예에 따르면, 상기 보강재가 삽입된 합성 목재의 가열은 상기 보강재가 삽입된 합성 목재가 위치하는 공간이 외부로부터 차단되는 퍼니스(furnace)를 사용할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 보강재가 삽입된 합성 목재의 밴딩은 임의의 곡면을 갖는 제1 성형틀 및 상기 제1 성형틀과 동일한 곡면을 갖는 제2 성형틀을 구비하는 성형 부재를 사용하고, 상기 제1 성형틀과 상기 제2 성형틀 사이에 상기 보강재가 삽입된 합성 목재를 위치시켜 상기 제1 성형틀과 상기 제2 성형틀을 이용한 가압에 의해 이루어질 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 활성화와 열처리된 상태가 경화가 이루어지도록 상기 곡면 구조를 갖는 형태로 가공된 상기 보강재가 삽입된 합성 목재를 냉각시킬 수 있다.
언급한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 목재는 중공 구조를 갖고, 적어도 어느 일부분은 곡면으로 이루어지는 합성 목재에 강도를 보강하는 보강재가 삽입되는 것으로써, 상기 보강재는 상기 합성 목재의 곡면으로 이루어진 일부분과 동일한 곡면을 갖는 구조로 삽입된다. 아울러, 본 발명의 실시예에 따른 목재의 가공 방법은 언급한 보강재가 삽입되고, 곡면을 갖는 구조가 가능하게 합성 목재의 중공에 보강재를 삽입한 후, 가열을 통하여 곡면을 갖도록 형성한다. 그러므로 언급한 목재는 강도도 우수하면서도 곡면을 갖는 구조로 형성할 수 있다. 이에, 건설 산업, 조경 산업, 환경 산업 등에 보다 적극적으로 활용이 가능하다. 특히, 펜스(fence), 미감을 위한 바닥재 등의 조경 산업에 보다 더 적극적인 활용이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 목재를 나타내는 개략적인 구성도이다.
도 2는 도 1의 A-A'을 자른 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 목재를 나타내는 개략적인 구성도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 목재를 나타내는 개략적인 구성도이다.
도 5 내지 도 9는 도 1의 목재를 가공하는 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 목재 및 가공 방법에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어"있다거나 "접속되어"있다고 기재된 경우, 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 또 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어"있다거나 "직접 접속되어"있다고 기재된 경우에는, 중간에 또 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 예를 들면, "~사이에"와 "직접 ~사이에"또는 "~에 인접하는"과 "~에 직접 인접하는" 등도 마찬가지로 해석될 수 있다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 실시예 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 목재를 나타내는 개략적인 구성도이고, 도 2는 도 1의 A-A'을 자른 단면도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 목재(100)는 합성 목재(10) 및 보강재(12)를 포함한다. 상기 합성 목재(10)는 목분과 고분자 수지를 구비한다. 상기 목분은 목재 부스러기 등으로 이루어지는데, 주로 활엽수 등과 같은 천연 목재로부터 얻을 수 있다. 상기 고분자 수지는 열가소성 수지, 열경화성 수지 또는 이들의 혼합물로 구비될 수 있고, 구체적으로 폴리에스테르, 폴리프로필렌 등으로 구비될 수 있다. 상기 합성 목재(10)는 고온 고압의 조건에서 상기 목분과 고분자 수지를 결합함에 의해 형성할 수 있다. 상기 보강재(12)는 금속으로 이루어진다. 상기 금속은 알루미늄, 알루미늄 합금, 철, 철 합금, 카본, 카본 합금 등으로 이루어질 수 있다. 특히, 이들은 단독으로도 사용할 수 있고, 둘 이상을 혼합하여 사용할 수도 있다. 그리고 실시예에서는 상기 보강재(12)로서 알루미늄을 사용한다. 특히, 상기 보강재(12)가 금속일 경우에는 그 강도 측면에서 상기 합성 목재(10)보다 우수하기 때문에 상기 목재(100)는 상기 보강재(12)를 구비함으로써 보다 높은 강도를 가질 수 있는 것이다. 상기 목재(100)에서, 상기 합성 목재(10)는 중공 구조를 갖고, 상기 보강재(12)는 상기 중공 구조의 합성 목재(10)에 삽입되는 구조를 갖는다. 특히, 상기 보강재(12)는 상기 보강재(12)의 바깥쪽 면이 상기 중공에 의한 합성 목재(10)의 안쪽 면에 면접 내지 3mm 이하로 이격되는 구조로 삽입될 수 있다. 이는, 상기 보강재(12)의 바깥쪽 면이 상기 중공에 의한 합성 목재(10)의 안쪽 면과 3mm를 초과하는 구조로 삽입될 경우 상기 보강재(12)가 상기 합성 목재(10)의 중공 내에서 유격이 발생하여 상기 합성 목재(10)의 중공 내에서 고정된 상태를 유지하는 것이 아니라 움직일 수 있기 때문이다. 즉, 상기 보강재(12)는 상기 합성 목재(10)의 중공 내에 유격이 발생하여 움직이지 않게 삽입되는 구조를 갖는 것이 적절하다. 이에, 상기 목재(100)에서 상기 보강재(12)의 크기와 상기 합성 목재(10)의 중공의 크기는 서로 동일하거나 또는 상기 보강재(12)의 크기가 상기 합성 목재(10)의 크기를 기준으로 3mm 이하로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 보강재(12)는 중공 구조를 갖는다. 구체적으로, 상기 보강재(12)는 봉 구조가 아닌 속이 빈 파이프(pipe) 구조인 것이다. 이는, 상기 합성 목재(10)와 보강재(12) 전체를 밴딩(bending)을 통하여 곡면 구조를 갖는 형태로 가공해야 하기 때문이다. 즉, 상기 보강재(12)가 중공 구조를 갖더라도 강도를 충분하게 보강할 수 있을 뿐만 아니라 보다 용이한 가공을 할 수 있기 때문이다. 그리고 상기 목재(100)는 적어도 일부분(14)이 곡면을 갖는다. 즉, 상기 보강재(12)가 삽입된 합성 목재(10)는 적어도 어느 일부분(14)이 곡면 구조를 갖도록 이루어지는 것이다. 이에, 상기 합성 목재(10)에 삽입되는 보강재(12)의 경우에도 상기 합성 목재의 곡면으로 이루어지는 일부분(14)과 동일한 부분에서 동일한 곡면을 갖는 구조로 이루어진다. 특히, 후술하겠지만, 적어도 어느 일부분(14)이 곡면 구조를 갖도록 이루어지는 상기 목재(100)는 합성 목재(10)를 곡면 구조를 갖도록 형성한 후, 곡면 구조를 갖는 합성 목재(10)에 보강재(12)를 삽입하는 것이 아니라 직선 구조를 갖는 합성 목재(10)에 동일한 직선 구조를 갖는 보강재(12)를 삽입시킨 후, 상기 보강재(12)가 삽입된 합성 목재(10)를 밴딩을 시킴으로써 상기 곡면 구조를 갖는 형태로 수득할 수 있는 것이다. 또한, 상기 목재(100)는 상기 합성 목재(10)의 길이와 상기 보강재(12)의 길이가 동일한 구조를 갖는다. 이는, 상기 보강재(12)가 상기 합성 목재(10)의 전체 영역에서 강도를 충분하게 보강하기 위함이다. 아울러 상기 목재(100)에서, 상기 보강재(12)는 열처리되어 있는 상태인데, 특히 금속일 경우 열처리가 되어 있지 않으면 강도가 충분하지 않기 때문에 열처리되어 있는 것이다. 그러므로 상기 목재(100)는 상기 합성 목재(10)의 강도를 충분하게 보강하기 위해서 상기 보강재(12)가 열처리되어 있는 상태를 유지하는 것이다. 언급한 바와 같이, 상기 목재(100)는 합성 목재(10)와 보강재(12)를 구비하고, 적어도 일부분은 곡면으로 이루어진다. 이에, 상기 목재(100)는 강도도 우수하면서도 곡면을 갖는 구조로 형성할 수 있기 때문에 건설 산업, 조경 산업, 환경 산업 등에 보다 적극적으로 활용이 가능하다. 즉, 상기 목재(100)는 우수한 강도를 요구하는 산업 현장에 그 적용이 용이할 뿐만 아니라 곡면을 갖는 구조이기 때문에 미감을 요구하는 산업 현장에도 그 적용이 보다 용이할 것이다. 그리고 언급한 상기 목재(100)는 타원형 구조, 즉 합성 목재(10) 및 보강재(12)가 타원형 구조를 갖는다. 그러나 상기 목재(100)는 그 모양에 한정되지 않고, 다양한 모양으로도 형성할 수 있다. 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 목재를 나타내는 개략적인 구성도이다. 도 3을 참조하면, 목재(300)에서 합성 목재(30) 및 상기 합성 목재(30)의 중공에 삽입되는 보강재(32) 모두가 사각형의 구조를 가질 수 있다. 도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 목재를 나타내는 개략적인 구성도이다. 도 4를 참조하면, 목재(400)에서 합성 목재(40)는 사각형의 구조를 가지고, 상기 합성 목재(40)의 중공에 삽입되는 보강재(42)는 원형의 구조를 가질 수 있다. 언급한 바와 같이, 상기 목재(100, 300, 400)는 그 모양에 한정되지 않고, 필요에 따라 적절한 모양으로 형성할 수 있다. 이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 목재의 가공 방법에 대하여 설명하기로 한다. 도 5를 참조하면, 합성 목재(10a)를 마련한다. 상기 합성 목재(10a)는 목분과 고분자 수지를 구비하고, 중공(10b) 구조를 갖는다. 그리고 상기 합성 목재(10a)는 직선 구조를 갖는다. 이와 같이, 상기 합성 목재(10a)를 직선 구조로 형성하는 것은 상기 합성 목재(10a)의 중공(10b) 내에 후술하는 보강재(12a)를 용이하게 삽입하기 위함이다. 만약 상기 합성 목재(10a)가 어느 일부분이 곡면 구조를 가질 경우에는 상기 합성 목재(10a)의 중공(10b) 내에 상기 보강재(12a)를 용이하게 삽입시킬 수 없다. 아울러 상기 합성 목재(10a)는 금형을 이용한 압출 성형 공정을 수행하여 형성한다. 이에, 상기 금형의 모양을 중공을 갖는 타원형의 구조로 형성할 경우 상기 합성 목재(10a) 또한 중공(10b)을 갖는 타원형으로 형성할 수 있다. 그러므로 상기 금형의 모양을 적절하게 형성할 경우에는 원하는 모양을 갖는 합성 목재(10a)를 형성할 수 있다. 도 6을 참조하면, 보강재(12a)를 마련한다. 상기 보강재(12a)는 상기 합성 목재(10a)의 중공(10b) 내에 삽입되어 상기 합성 목재(10a)의 강도를 보강하기 위한 부재이다. 이에, 상기 보강재(12a)는 금속으로 이루어진다. 특히 상기 금속일 경우에는 알루미늄, 알루미늄 합금, 철, 철 합금, 카본, 카본 합금 등으로 이루어질 수 있고, 이들은 단독으로 또는 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 그리고 상기 보강재(12a)는 봉 구조가 아닌 속이 빈 파이프 구조로 형성한다. 여기서 상기 보강재(12a)를 속이 찬 봉 구조로 마련하여도 무방하다. 다만, 후술하는 밴딩에서의 공정 용이성을 도모하기 위하여 상기 보강재(12a)를 속이 빈, 즉 중공(12b) 구조를 갖는 형태로 형성한다. 그리고 상기 보강재(12a)를 봉 구조가 아닌 중공(12b) 구조를 갖도록 형성하여도 강도를 보강하기에 무리가 없다. 또한 상기 보강재(12a)는 열처리 이전의 금속으로 구비한다. 만약 열처리가 이루어진 상태의 금속으로 보강재(12a)를 구비할 경우에는 후술하는 밴딩을 용이하게 수행할 수 없기 때문이다. 즉, 열처리가 이루어진 상태의 금속으로 보강재(12a)를 구비할 경우에는 상기 보강재(12a)의 강도가 크기 때문에 후술하는 밴딩에서 곡면을 갖는 구조로 용이하게 가공하기 힘들기 때문이다. 또한, 상기 보강재(12a)의 경우에도 직선 구조를 갖도록 형성한다. 이는, 상기 보강재(12a)를 상기 합성 목재(10a)의 중공(10b) 내에 용이하게 삽입하기 위함이다. 여기서 상기 보강재(12a)를 금속, 특히 알루미늄으로 마련하면 가공의 용이성을 도모할 수 있을 뿐만 아니라 경제적으로 이득이다. 이는, 상기 보강재(12a)로서 마련하는 알루미늄의 가격이 상기 합성 목재(10a)의 가격에 비해 보다 저렴하기 때문이다. 그리고 상기 보강재(12a)의 길이는 상기 합성 목재(10a)의 길이와 동일하게 마련한다. 이는, 상기 보강재(12a)가 상기 합성 목재(10a)의 전체 영역에 충분하게 삽입되어 상기 합성 목재(10a) 전체 영역에서 강도를 충분하게 보강하기 위함이다. 그러나 상기 보강재(12a)를 상기 합성 목재(10a)보다 다소 길게 마련하여도 무방하다. 이는, 후술하는 상기 보강재(12a)를 상기 합성 목재(10a)의 중공(10b) 내에 삽입시킨 후, 상기 합성 목재(10a)로부터 돌출되는 보강재(12a) 부분을 커팅(cutting)처리하면 되기 때문이다. 또한, 상기 합성 목재(10a)의 중공(10b) 내에 상기 보강재(12a)를 삽입시키고, 밴딩 처리한 후, 상기 합성 목재(10a)로부터 돌출되는 보강재(12a) 부분을 처리하면 되기 때문이다. 또한, 상기 합성 목재(10a)와 보강재(12a)를 타원형으로 마련할 경우에는 상기 합성 목재(10a)의 두께가 상기 보강재(12a)의 두께에 비해 약 6 내지 8배 두껍게 마련할 수 있다. 즉, 상기 합성 목재(10a)와 보강재(12a) 각각이 중공(10b, 12b) 구조를 갖기 때문에 두께를 가질 수 있고, 이에 상기 합성 목재(10a)의 두께를 6 내지 8mm로 마련할 경우 상기 보강재(12a)의 두께를 약 1mm로 마련할 수 있는 것이다. 아울러 상기 보강재(12a)는 상기 중공(10b)에 의한 합성 목재(10a)의 안쪽 면에 상기 보강재(12a)의 바깥쪽 면이 면접 내지 약 3mm 이하로 이격되는 크기를 갖도록 마련한다. 이는, 상기 합성 목재(10a)의 중공(10b) 내에 상기 보강재(12a)를 용이하게 삽입하기 위함이고, 더불어 상기 합성 목재(10a)의 중공(10b) 내에 삽입되는 상기 보강재(12a)의 움직임을 최소화하기 위함이다. 즉, 상기 보강재(12a)의 바깥쪽 면이 상기 합성 목재(10a)의 중공(10b)에 의한 안쪽 면과 3mm 초과하는 이격 거리를 가질 경우 상기 합성 목재(10a)의 중공(10b) 내에 삽입되는 상기 보강재(12a)가 상기 합성 목재(10a)의 중공(10b) 내에서 유격이 발생하여 상기 합성 목재(10a)의 중공(10b) 내에서 고정된 상태를 유지하는 것이 아니라 움직일 수 있기 때문이다. 다시 말해, 상기 보강재(12a)가 상기 합성 목재(10a)의 중공(10b) 내에서 움직일 경우 상기 보강재(12a)가 상기 합성 목재(10a)의 강도를 충분하게 보강할 수 없을 뿐만 아니라 상기 보강재(12a)가 삽입된 합성 목재(10a)의 취급 및 시공이 용이하지 않기 때문이다. 언급한 바와 같이, 목분과 고분자 수지로 구비되고, 중공(10b) 구조와 직선 구조를 갖는 합성 목재(10a)와, 금속으로 구비되고, 중공(12b) 구조와 직선 구조를 갖고, 더불어 상기 합성 목재(10a)의 중공(10b) 내에 삽입이 가능한 보강재(12a)를 마련한다. 도 7을 참조하면, 상기 합성 목재(10a)의 중공(10b) 내에 상기 보강재(12a)를 삽입시킨다. 이때, 상기 보강재(12a)의 삽입은 주로 억지 끼움에 의해 이루어진다. 즉, 상기 보강재(12a)의 크기를 상기 합성 목재(10a)의 중공(10b)의 크기보다 작게 형성하기 때문에 상기 억지 끼움으로도 상기 보강재(12a)를 상기 합성 목재(10a)의 중공(10b) 내에 용이하게 삽입시킬 수 있는 것이다. 언급한 바와 같이, 상기 합성 목재(10a)의 중공(10b) 내에 상기 보강재(12a)를 삽입시킴으로써 상기 보강재(12a)가 삽입된 합성 목재(100a)를 얻는다. 도 8을 참조하면, 상기 보강재(12a)가 삽입된 합성 목재(100a)를 가열시킨다. 상기 가열을 약 50℃ 미만의 온도에서 수행할 경우에는 상기 보강재(12a)가 삽입된 합성 목재(100a)에서 상기 합성 목재(10a)의 고분자 수지를 충분하게 활성화시킬 수 없고, 상기 보강재(12a)를 충분하게 열처리할 수 없기 때문에 바람직하지 않고, 약 250℃를 초과하는 온도에서 수행할 경우에는 상기 보강재(12a)가 삽입된 합성 목재(100a)에 열적 스트레스를 끼치고, 가열에 따른 공정 콘트롤을 용이하게 수행할 수 없기 때문에 바람직하지 않다. 따라서 상기 가열은 주로 50 내지 250℃의 온도로 수행할 수 있고, 특히 60 내지 200℃의 온도로 수행할 수 있다. 마찬가지로 상기 가열을 약 20분 미만의 시간 동안 수행할 경우에는 상기 보강재(12a)가 삽입된 합성 목재(100a)에서 상기 합성 목재(10a)의 고분자 수지를 충분하게 활성화시킬 수 없고, 상기 보강재(12a)를 충분하게 열처리할 수 없기 때문에 바람직하지 않고, 약 200분을 초과하는 시간 동안 수행할 경우에는 상기 보강재(12a)가 삽입된 합성 목재(100a)에 열적 스트레스를 끼치기 때문에 바람직하지 않다. 따라서 상기 가열은 약 50 내지 250℃의 온도로 약 20 내지 200분 동안 수행하는 것이 적절하다. 아울러 상기 가열에서 온도의 경우에는 일정 온도를 계속 유지시키거나 또는 약 50 내지 250℃의 온도 범위에서 단계적으로 온도를 조절할 수 있다. 즉, 상기 가열은 특정 온도인 약 100℃를 계속적으로 유지하는 상태로 수행하거나 또는 약 50℃의 온도에서 약 250℃의 온도 사이에서 순차적으로 온도를 조절하는 상태로 수행하는 것이다. 또한, 상기 가열의 경우에는 상기 보강재(12a)가 삽입된 합성 목재(100a)가 위치하는 공간이 외부로부터 차단되는 퍼니스(furnace)(80)를 사용할 수 있다. 이때, 상기 퍼니스(80)는 전기 가열 퍼니스 또는 램프 가열 퍼니스를 구비할 수 있는데, 실시예에서는 상기 보강재(12a)가 삽입된 합성 목재(100a)가 위치하는 상부 및 하부에 전기 가열 부재(80a, 80b)들이 설치된 전기 가열 퍼니스를 사용한다. 이와 같이, 상기 퍼니스(80)를 전기 가열 퍼니스 또는 램프 가열 퍼니스를 구비하는 것은 상기 보강재(12a)가 삽입된 합성 목재(100a)에 끼치는 영향을 최소화하기 위함이다. 아울러 상기 가열에서 상기 퍼니스(80)가 직접적인 화력을 사용할 경우에는 상기 보강재(12a)가 삽입된 합성 목재(100a)에 열적 스트레스를 끼칠 수 있기 때문에 바람직하지 않다. 따라서 상기 가열은 상기 전기 가열 퍼니스, 램프 가열 퍼니스 등과 같은 상기 퍼니스(furnace)(80)에 상기 보강재(12a)가 삽입된 합성 목재(100a)를 위치시키고, 약 50 내지 250℃의 온도로 약 20 내지 200분 동안 수행한다. 이에, 상기 가열을 통하여 상기 보강재(12a)가 삽입된 합성 목재(100a)에서 상기 합성 목재(10a)의 고분자 수지는 활성화가 이루어지고, 상기 보강재(12a)는 열처리가 이루어진다. 특히, 상기 보강재(12a)의 경우에는 열처리 이전의 것을 마련한 후, 상기 가열을 통하여 열처리를 달성할 수 있다. 이에, 상기 보강재(12a)는 후술하는 경화를 통하여 강도를 충분하게 상승시킬 수 있다. 언급한 바와 같이, 상기 보강재(12a)가 삽입된 합성 목재(100a)를 가열하여 상기 합성 목재(10a)의 고분자 수지를 활성화시킴과 아울러 상기 보강재(12a)를 열처리시킨다. 특히 상기 보강재(12a)가 알루미늄일 경우, 상기 알루미늄의 열처리 온도가 약 100 내지 170℃이기 때문에 상기 가열에 의해서도 상기 보강재(12a)는 충분하게 열처리가 이루어질 수 있다. 도 9를 참조하면, 상기 보강재(12a)가 삽입된 합성 목재(100a)를 밴딩시킨다. 이때, 상기 밴딩은 상기 가열을 수행한 후, 연속적으로 이루어진다. 즉, 상기 가열과 밴딩은 인-시튜(in-situ)로 이루어진다. 이는, 상기 가열에 의해 상기 합성 목재(10a)의 고분자 수지가 활성화된 상태와 상기 보강재(12a)가 열처리된 상태가 경화되기 이전에 상기 밴딩이 이루어져야 하기 때문이다. 만약, 상기 합성 목재(10a)의 고분자 수지가 활성화된 상태와 상기 보강재(12a)가 열처리된 상태가 경화된 이후에 상기 밴딩을 수행할 경우 상기 밴딩이 용이하게 이루어지지 않기 때문이다. 즉, 상기 합성 목재(10a)의 고분자 수지가 활성화된 상태와 상기 보강재(12a)가 열처리된 상태가 경화된 이후에 상기 밴딩을 수행하면 상기 보강재(12a)가 삽입된 합성 목재(100a)가 원하는 곡면 구조를 갖는 형태로 가공되는 것이 아니라 부러질 수도 있기 때문이다. 언급한 바와 같이, 상기 활성화와 열처리된 상태가 경화되기 이전에 상기 보강재(12a)가 삽입된 합성 목재(100a)를 밴딩시킨다. 이에, 상기 밴딩을 통하여 상기 보강재(12a)가 삽입된 합성 목재(100a)는 곡면 구조를 갖는 형태로 가공된다. 즉, 도 1에서와 같이 적어도 일부분(14)에 곡면 구조를 갖는 형태로 가공되는 것이다. 상기 밴딩을 구체적으로 살펴보면, 상기 밴딩에서는 임의의 곡면을 갖는 제1 성형틀(90a) 및 상기 제1 성형틀(90a)과 동일한 곡면을 갖는 제2 성형틀(90b)을 구비하는 성형 부재(90)를 사용한다. 이에, 상기 제1 성형틀(90a)과 상기 제2 성형틀(90b) 사이에 상기 보강재(12a)가 삽입된 합성 목재(100a)를 위치시켜 상기 제1 성형틀(90a)과 상기 제2 성형틀(90b)을 이용한 가압에 의해 상기 보강재(12a)가 삽입된 합성 목재(100a)를 밴딩시키는 것이다. 이때, 상기 보강재(12a)가 삽입된 합성 목재(100a)는 상기 활성화와 열처리된 상태가 경화되기 이전이기 때문에 상기 제1 성형틀(90a)과 제2 성형틀(90b)을 이용하여 가압함으로써 상기 제1 성형틀(90a)과 제2 성형틀(90b)이 갖는 임의의 곡면 상태와 동일한 곡면 상태로 용이하게 밴딩이 이루어질 수 있다. 아울러 상기 성형 부재(90)를 이용한 밴딩에서는 상기 제1 성형틀(90a)은 고정된 상태를 유지하고, 상기 제2 성형틀(90b)이 상기 제1 성형틀(90a)로 가압되게 이동하는 구조를 갖는다. 즉, 상기 제1 성형틀(90a)과 상기 제2 성형틀(90b) 사이에 상기 보강재(12a)가 삽입된 합성 목재(100a)를 위치시킨 후, 상기 제2 성형틀(90b)을 상기 제1 성형틀(90a)로 가압되게 이동시킴으로써 상기 보강재(12a)가 삽입된 합성 목재(100a)가 곡면을 갖는 형태로 가공되는 것이다. 그리고 상기 밴딩에서는 어느 일부분, 즉 하나의 부분에서만 곡면 구조를 갖도록 밴딩이 이루어지지만, 이에 한정되지는 않는다. 다시 말해, 상기 성형 부재(90)의 제1 성형틀(90a)과 제2 성형틀(90b) 모두를 두 부분에 곡면 구조를 갖도록 마련할 경우에는 상기 보강재(12a)가 삽입된 합성 목재(100a)는 두 부분에서 곡면 구조를 갖는 형태로 가공이 이루이질 것이고, 상기 성형 부재(90)의 제1 성형틀(90a)과 제2 성형틀(90b) 모두를 세 부분에 곡면 구조를 갖도록 마련할 경우에는 상기 보강재(12a)가 삽입된 합성 목재(100a)는 세 부분에서 곡면 구조를 갖는 형태로 가공이 이루이질 것이다. 따라서 상기 밴딩에 의한 곡면 구조를 갖는 가공은 상기 보강재(12a)가 삽입된 합성 목재(100a)의 원하는 부분 모두에 곡면 구조를 갖도록 수행할 수 있고, 이를 통하여 원하는 부분 모두에 곡면 구조를 갖는 목재의 수득이 가능하다. 이어서, 상기 밴딩을 수행하여 상기 보강재(12a)가 삽입된 합성 목재(100a)를 곡면 구조를 갖는 형태로 가공한 이후에 상기 활성화와 열처리된 상태가 경화가 이루어지도록 상기 곡면 구조를 갖는 형태로 가공된 상기 보강재(12a)가 삽입된 합성 목재(100a)를 냉각시킨다. 이와 같이, 상기 냉각을 통하여 상기 활성화와 열처리된 상태에서 경화가 이루어지면 상기 보강재(12a)가 삽입된 합성 목재(100a)는 상기 곡면 구조를 계속적으로 유지할 수 있다. 특히, 상기 보강재(12a)는 금속이기 때문에 상기 경화를 통하여 열처리가 충분하게 이루어짐으로써 그 강도는 2배 이상으로 상승된다. 즉, 상기 합성 목재(100a)에 삽입된 보강재(12a)는 상기 냉각을 거치면서 강도가 상승하는 것이다. 다시 말해, 상기 보강재(12a)는 냉각에 의해 식어가면서 그 강도가 계속적으로 상승하는 것이다. 그리고 상기 냉각은 자연 냉각, 수냉식 냉각 등에 의해 이루어질 수 있다. 특히, 자연 냉각의 경우에는 상온에서 약 1 내지 8시간 동안 수행함에 의해 이루어질 수 있다. 이와 같이, 상기 밴딩에 의해 곡면 구조를 갖는 형태로 가공한 이후에 상기 냉각을 수행하여 상기 활성화와 열처리된 상태를 충분하게 경화시킴으로써 상기 곡면 구조를 갖는 형태를 계속적으로 유지시킬 수 있다. 즉, 상기 밴딩과 냉각을 통하여 상기 보강재(12a)가 삽입된 합성 목재(100a)를 도 1의 적어도 일부분(14)에서 곡면 구조를 갖고, 보강재(12)가 삽입된 합성 목재(10)를 구비하는 목재(100)로 형성할 수 있는 것이다. 언급한 바와 같이, 상기 목재(100)의 가공 방법에서는 목분과 고분자 수지를 구비하고, 중공 구조를 갖는 합성 목재(10a)를 형성하고, 상기 합성 목재(10a)의 중공에 상기 합성 목재(10a)의 강도 보강을 위한 보강재(12a)를 삽입시키고, 상기 보강재(12a)가 삽입된 합성 목재(100a)를 가열하여 상기 합성 목재(100a)의 고분자 수지를 활성화시킴과 아울러 상기 보강재(12a)를 열처리시킨 후, 상기 활성화와 열처리된 상태가 경화되기 이전에 상기 보강재(12a)가 삽입된 합성 목재(100a)를 밴딩시켜 상기 보강재(12a)가 삽입된 합성 목재(100a)를 곡면 구조를 갖는 형태로 가공하고, 냉각시킨다. 이에, 상기 합성 목재(10)와 보강재(12)를 구비하고, 적어도 일부분(14)에서 곡면 구조를 갖는 목재(100)를 수득할 수 있다. 여기서 상기 보강재(12a)를 알루미늄 등과 같은 금속으로 마련함으로써 상기 밴딩 가공이 용이할 뿐만 아니라 열처리 이전 상태의 것을 열처리시킴으로써 강도의 상승을 통하여 충분한 강도까지도 확보할 수 있다. 또한, 상기 보강재(12a)는 상기 합성 목재(10a)보다 비용이 저렴하기 때문에 경제적인 이득까지도 얻을 수 있다. 그리고 상기 합성 목재(10)와 보강재(12)를 구비하는 목재(100)를 곡면을 갖는 다양한 구조로 형성할 수 있기 때문에 시공의 용이성과 더불어 미감까지도 충분하게 확보할 수 있다. 아울러, 상기 목재(100)는'V'자 형태의 컷팅(cutting) 구조가 아닌 벤딩에 의한 굽힘 가공을 통하여 곡면을 갖는 구조로 용이한 수득이 가능하고, 일반 목재, 특히 일반 합성 목재에 비해 강도 측면에서도 우수하다. 이와 같이, 언급한 목재(100)는 강도도 우수하면서도 곡면을 갖는 구조로 형성할 수 있기 때문에 건설 산업, 조경 산업, 환경 산업 등에 보다 적극적으로 활용이 가능하다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10, 10a, 30, 40, 100a : 합성 목재 12, 12a, 32, 34 : 보강재
80 : 퍼니스 80a, 80b : 전기 가열 부재
90 : 성형 부재 90a, 90b : 성형틀
100, 300, 400 : 목재 |
