KR102702149B1 - 복합 신소재를 이용한 다공성 세라믹 부표 및 그 제조 방법 - Google Patents

복합 신소재를 이용한 다공성 세라믹 부표 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

부표의 제조 방법이 제공된다. 상기 부표의 제조 방법은 복수의 현무암 섬유들로 직조된 현무암 직물, 및 고분자 필름이 라미네이팅된 외피를 제조하는 단계, 세라믹 다공체를 포함하는 베이스 구조체를 제조하는 단계, 상기 베이스 구조체의 표면에 상기 외피를 감싸는 단계, 및 상기 외피의 표면에 UV 안정화제를 포함하는 기능성 코팅액을 코팅하고 건조하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

복합 신소재를 이용한 다공성 세라믹 부표 및 그 제조 방법 {Porous ceramic buoy using new composite material and method for manufacturing the same}
본 발명은 부표 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 복합 신소재를 이용한 다공성 세라믹 부표 및 그 제조 방법에 관련된 것이다.
현재 사용 중인 부표는 우리나라 인근해역에서 양식장에 설치하기 위하여 그물이나 줄과 같은 구조물을 원통형상이나 여러 이형 형태에 매달아 해상에 띄워 놓은 것을 총체적으로 사용하는 것을 말한다. 일반적으로 수산양식에 사용되고 있는 부표는 스티로폼 부표와 합성수지를 브로워 몰딩으로 성형한 부표가 있으나 그중 대부분은 스티로폼으로 제작한 부표가 사용되고 있는 실정이다. 이는 스티로폼 부표가 가볍고 부력이 강하며 부식성이 없고 설치 작업이 용이하며 비용이 저렴 하기 때문이다.
그러나 스티로폼 부표는 자외선에도 매우 취약하고, 재질도 매우 약하여 파손되기 쉽고 이로 인하여 장기간 사용시 수분이 흡수되면서 부력을 잃게 되고 부표가 파손되면 부서진 파편으로 인하여 해양의 오염이 초래됨은 물론 부서진 작은 스티로폼을 고기가 먹으므로서 질식사 하여 죽은 경우가 발생한다든지 수산물의 플라스틱 오염으로 인체에 미치는 악영향도 매우 심각한 수준이다.
또한 파손된 스티로폼은 해안가나 야적장에 방치할 경우 폐기물로 처리하는 많은 어려움이 있다. 그리고 합성 수지 사용을 사용하여 만든 부표는 장시간 자외선에 노출할 경우 점진적으로 합성수지의 재질이 노화되어 강도가 서서히 약화되므로, 파손이 초래될 수 있다. 이에 따라, 종래의 스티로폼 부표나 합성수지 부표를 대체할 수 있는 부표에 관한 요구가 증대되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 장수명의 부표 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 해양생태계 오염을 감소시킬 수 있는 부표 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 강도가 향상된 부표 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 내구성이 향상된 부표 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술된 것에 제한되지 않는다.
상기 기술적 과제들을 해결하기 위하여, 본 발명은 부표의 제조 방법을 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 부표의 제조 방법은 복수의 현무암 섬유들로 직조된 현무암 직물, 및 고분자 필름이 라미네이팅된 외피를 제조하는 단계, 세라믹 다공체를 포함하는 베이스 구조체를 제조하는 단계, 상기 베이스 구조체의 표면에 상기 외피를 감싸는 단계, 및 상기 외피의 표면에 UV 안정화제를 포함하는 기능성 코팅액을 코팅하고 건조하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 외피를 제조하는 단계는, 복수의 롤러들을 통해 상부 이형 필름, 제1 현무암 직물, 고분자 필름, 제2 현무암 직물, 및 하부 이형 필름이 순차적으로 적층되도록 공급하는 단계, 라미네이팅 프리프레그 제조장치를 통해 상기 상부 이형 필름, 제1 현무암 직물, 고분자 필름, 제2 현무암 직물, 및 하부 이형 필름이 순차적으로 적층된 구조체를 가열하며 압착하는 단계, 및 압착된 구조체를 냉각시키는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 베이스 구조체를 제조하는 단계는, 세라믹 다공체 블록을 준비하는 단계, 상기 세라믹 다공체 블록을 가공하여 부표 형상으로 성형하는 단계, 및 상기 세라믹 다공체 블록의 비중을 감소시키기 위하여, 상기 베이스 구조체의 비중을 감소시키기 위하여, 상기 베이스 구조체의 내부에 복수의 환봉을 삽입하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제들을 해결하기 위하여, 본 발명은 부표를 제공한다.
일 실시 예에 따르면, 상기 부표는 복수의 세라믹 다공체들로 충진되고 부표 형상을 갖는 베이스 구조체, 및 상기 베이스 구조체의 표면을 감싸는 외피를 포함하되, 상기 외피는 복수의 현무암 섬유들로 직조된 현무암 직물과 고분자 필름이 적층되고, 상기 베이스 구조체 내에는 상기 베이스 구조체의 길이 방향과 같은 방향으로 연장되는 환봉이 삽입되어 상기 베이스 구조체가 0.25 내지 0.2의 비중을 갖는 것을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 외피의 표면에는, UV 안정화제를 포함하는 코팅층이 형성된 것을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 부표는 복수의 세라믹 다공체들로 충진되고 부표 형상을 갖는 베이스 구조체, 및 상기 베이스 구조체의 표면을 감싸는 외피를 포함하되, 상기 외피는 복수의 현무암 섬유들로 직조된 현무암 직물과 고분자 필름이 적층되고, 상기 베이스 구조체 내에는 상기 베이스 구조체의 길이 방향과 같은 방향으로 연장되는 환봉이 삽입되어 상기 베이스 구조체가 0.25 내지 0.2의 비중을 갖는 것을 포함할 수 있다. 또한, 상기 외피의 표면에는, UV 안정화제를 포함하는 코팅층이 형성될 수 있다. 이에 따라, 강도 및 자외선에 대한 내구성이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 부표의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 부표의 제조 방법 중 외피 제조 단계를 구체적으로 설명하기 위한 순서도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 부표의 제조 공정 중 외피 제조 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 부표가 포함하는 외피를 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 부표의 제조 방법 중 베이스 구조체 제조 단계를 구체적으로 설명하기 위한 순서도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 부표의 제조 공정 중 베이스 구조체 제조 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 부표의 제조 방법 중 베이스 구조체의 표면에 외피를 감싸는 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 제1 변형 예에 따른 부표가 포함하는 베이스 구조체를 설명하기 위한 단면 개략도이다.
도 10은 본 발명의 제2 변형 예에 따른 부표가 포함하는 베이스 구조체를 설명하기 위한 단면 개략도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다.
여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.
명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다.
또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 부표의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 부표의 제조 방법은 외피 제조 단계(S100), 베이스 구조체 제조 단계(S200), 상기 베이스 구조체의 표면에 상기 외피를 감싸는 단계(S300), 및 상기 외피의 표면에 기능성 코팅액을 코팅하고 건조하는 단계(S400)를 포함할 수 있다. 이하, 각 단계에 대해 구체적으로 설명된다.
외피 제조 단계(S100)
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 부표의 제조 방법 중 외피 제조 단계를 구체적으로 설명하기 위한 순서도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 부표의 제조 공정 중 외피 제조 공정을 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 부표가 포함하는 외피를 구체적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 복수의 롤러들(110, 120, 130, 140, 150)들을 통해 상부 이형 필름(RF1), 제1 현무암 직물(BF1), 고분자 필름(PF), 제2 현무암 직물(BF2), 및 하부 이형 필름(RF2)이 라미네이팅 프리프레그 제조장치(200)로 공급될 수 있다(S110).
일 실시 예에 따르면, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 롤러(110)를 통해 상기 상부 이형 필름(RF1)이 공급되고, 제2 롤러(120)를 통해 상기 제1 현무암 직물(BF1)이 공급되고, 제3 롤러(130)를 통해 상기 고분자 필름(PF)이 공급되고, 제4 롤러(140)를 통해 상기 제2 현무암 직물(BF2)이 공급되고, 제5 롤러(150)를 통해 상기 하부 이형 필름(BF2)이 공급될 수 있다.
상기 상부 이형 필름(RF1) 및 상기 하부 이형 필름(RF2)은 탈형을 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 상부 이형 필름(BF1) 및 상기 하부 이형 필름(RF2)은 테프론 이형 필름을 포함할 수 있다.
상기 제1 현무암 직물(BF1) 및 상기 제2 현무암 직물(BF2)은 각각, 복수의 현무암 섬유들이 직조된 것일 수 있다. 예를 들어, 200 m2/g 내지 600 m2/g의 무게, 0.17 mm 내지 2.0 mm의 두께, 20~32 경사, 및 20~32 위사를 갖는 현무암 섬유가 상기 제1 현무암 직물(BF1) 및 상기 제2 현무암 직물(BF2)의 직조에 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 고분자 필름(PF)은 폴리프로필렌(Polypropylene)을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 상부 이형 필름(RF1), 제1 현무암 직물(BF1), 고분자 필름(PP), 제2 현무암 직물(BF2), 및 하부 이형 필름(RF2)이 순차적으로 적층되도록, 상기 라미네이팅 프리프레그 제조장치(200)에 공급될 수 있다.
상기 상부 이형 필름(RF1), 제1 현무암 직물(BF1), 고분자 필름(PF), 제2 현무암 직물(BF2), 및 하부 이형 필름(RF2)은 상기 라미네이팅 프리프레그 제조장치(200)를 통해 가열되며 압착될 수 있다(S120). 예를 들어, 상기 라미네이팅 프리프레그 제조장치(200)는 160℃ 내지 200℃의 온도, 4.0 bar 내지 6.0 bar의 공기압력, 및 15 내지 18의 이송속도 조건에서 상기 상부 이형 필름(RF1), 제1 현무암 직물(BF1), 고분자 필름(PF), 제2 현무암 직물(BF2), 및 하부 이형 필름(RF2)을 가열하며 압착할 수 있다.
압착된 구조체는 냉각핀(300)을 통해 냉각될 수 있다(S130). 이에 따라, 외피(10)가 제조될 수 있다. 상기 외피(10)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 상부 이형 필름(RF1), 제1 현무암 직물(BF1), 고분자 필름(PP), 제2 현무암 직물(BF2), 및 하부 이형 필름(RF2)이 순차적으로 적층된 구조를 가질 수 있다.
베이스 구조체 제조 단계(S200)
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 부표의 제조 방법 중 베이스 구조체 제조 단계를 구체적으로 설명하기 위한 순서도이고, 도 6 및 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 부표의 제조 공정 중 베이스 구조체 제조 공정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5 내지 도 7을 참조하면, 세라믹 다공체 블록이 준비될 수 있다(S210). 일 실시 예에 따르면, 상기 세라믹 다공체는 펄라이트(perlite)를 포함할 수 있다. 상기 세라믹 다공체 블록을 부표 형상으로 가공하여 베이스 구조체를 제조할 수 있다(S220).
복수의 상기 세라믹 다공체 블록이 몰드를 채우고, 발포되며, 상기 세라믹 다공체 블록은 발포되어 폐쇄된 기공(closed pore)를 구성할 수 있다.
상기 베이스 구조체(20)는 약 0.4 내지 0.25의 비중을 가질 수 있다. 약 0.4 내지 0.25의 비중을 갖는 경우, 부표로서 사용되기에 높은 비중임으로, 상기 베이스 구조체(20)의 비중을 낮추는 공정이 수행될 수 있다.
구체적으로, 상기 베이스 구조체(20)의 내부에 복수의 환봉(RB)을 삽입함으로써 상기 베이스 구조체(20)의 비중이 감소될 수 있다(S230). 일 실시 예에 따르면, 상기 베이스 구조체(20)가 0.25 내지 0.2의 비중을 갖도록, 상기 베이스 구조체(20)의 내부에 복수의 상기 환봉(RB)들이 삽입될 수 있다. 삽입되는 상기 환봉(RB)의 개수는, 상기 베이스 구조체(20)의 구체적인 조건(예를 들어, 크기, 세라믹 입자들 비율 등)에 따라 달라질 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 세라믹 다공체는 서로 다른 크기를 갖는 제1 입자 내지 제3 입자들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 입자는 2 mm 내지 5 mm의 지름을 가질 수 있다. 이와 달리, 상기 제2 입자는 5 mm 내지 10 mm의 지름을 가질 수 있다. 이와 달리, 상기 제3 입자는 10 mm 내지 15 mm의 지름을 가질 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 베이스 구조체(20) 내 상기 제1 내지 제3 입자들의 비율이 제어될 수 있다. 구체적으로, 상기 베이스 구조체(20)는 상기 제1 입자, 제2 입자, 및 제3 입자를 3:4:3 vol%의 비율로 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 베이스 구조체(20)의 비중이 0.25 내지 0.2의 비중을 가질 수 있다.
베이스 구조체의 표면에 외피를 감싸는 단계(S300) 및 코팅 단계(S400)
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 부표의 제조 방법 중 베이스 구조체의 표면에 외피를 감싸는 단계를 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참조하면, 상기 S200 단계에서 준비된 상기 베이스 구조체(20)의 표면에 상기 S100 단계에서 준비된 상기 외피(10)가 감싸질 수 있다(S300). 이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 부표(30)가 제조될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 접착용 수지(예를 들어, 에폭시 수지)를 이용하여, 상기 외피(10)가 상기 베이스 구조체(20)의 표면을 감쌀 수 있다.
상기 부표(30)가 제조된 후 상기 부표(30)의 표면에 기능성 코팅액이 코팅될 수 있다(S400). 일 실시 예에 따르면, 상기 기능성 코팅액은 폴리에스터 불포화 수지와 UV 안정화제를 포함할 수 있다. 구체적으로, 폴리에스터 불포화 수지와 액상의 UV 안정화제 4 wt%가 혼합된 기능성 코팅액이 상기 부표(30)에 도포된 후, 160℃ 내지 180℃의 온도에서 24시간 건조됨으로써 상기 부표(30)의 표면에 상기 기능성 코팅액이 코팅될 수 있다. 이에 따라, 상기 부표(30)는 자외선에 대한 내구성이 향상되어 장수명을 가질 수 있다.
결과적으로, 본 발명의 실시 예에 따른 부표는 복수의 세라믹 다공체들로 충진되고 부표 형상을 갖는 상기 베이스 구조체(20), 및 상기 베이스 구조체(20)의 표면을 감싸는 상기 외피(10)를 포함하되, 상기 외피(10)는 복수의 현무암 섬유들로 직조된 현무암 직물과 고분자 필름이 적층되고, 상기 베이스 구조체 내에는 상기 베이스 구조체의 길이 방향과 같은 방향으로 연장되는 환봉이 삽입되어 상기 베이스 구조체가 0.25 내지 0.2의 비중을 갖는 것을 포함할 수 있다. 또한, 상기 외피(10)의 표면에는, UV 안정화제를 포함하는 코팅층이 형성될 수 있다. 이에 따라, 강도 및 자외선에 대한 내구성이 향상될 수 있다.
이상, 본 발명의 실시 예에 따른 부표 및 그 제조 방법이 설명되었다. 이하, 본 발명의 변형 예들에 따른 부표 및 그 제조 방법이 설명된다.
제1 변형 예에 따른 부표 및 그 제조 방법
본 발명의 제1 변형 예에 따른 부표 및 그 제조 방법은 도 1 내지 도 8을 참조하여 설명된 상기 실시 예에 따른 부표 및 그 제조 방법과 같을 수 있다. 다만, 상기 제1 변형 예에 따른 부표 및 그 제조 방법은, 상기 베이스 구조체의 비중을 감소시키기 위해 상기 베이스 구조체의 내부에 복수의 환봉 대신 복수의 중공들이 형성될 수 있다. 이하, 상기 베이스 구조체 내부에 형성된 복수의 중공들에 대해 설명된다.
도 9는 본 발명의 제1 변형 예에 따른 부표가 포함하는 베이스 구조체를 설명하기 위한 단면 개략도이다.
도 9를 참조하면, 상기 베이스 구조체(20)의 내부에는 복수의 중공(ES)들이 형성될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 복수의 중공(ES)들은 상기 베이스 구조체(20)의 길이 방향으로 연장되는 로드(rod) 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 중공(ES)들의 형상은, 상기 실시 예에 따른 베이스 구조체(20)의 내부에 삽입되는 환봉(RB)들과 같은 형상을 가질 수 있다.
상술된 바와 같이, 상기 베이스 구조체(20) 내부에 복수의 중공(ES)들이 형성된 경우, 상기 부표는 낮은 비중을 유지하면서도 높은 내구성을 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 베이스 구조체(20) 내부에 복수의 중공(ES)들이 형성된 경우, 상기 베이스 구조체(20)의 일부(예를 들어, 외곽부)가 파손되더라도 상기 부표는 가라앉지 않고 오랜 시간 동안 물 위에 떠있을 수 있다.
제2 변형 예에 따른 부표 및 그 제조 방법
본 발명의 제2 변형 예에 따른 부표 및 그 제조 방법은 도 1 내지 도 8을 참조하여 설명된 상기 실시 예에 따른 부표 및 그 제조 방법과 같을 수 있다. 다만, 상기 제2 변형 예에 따른 부표 및 그 제조 방법은, 상기 베이스 구조체의 비중을 감소시키기 위해 상기 베이스 구조체의 내부에 복수의 환봉들 및 복수의 중공들이 혼합되어 배치될 수 있다. 이하, 상기 베이스 구조체 내부에 배치된 복수의 환봉들 및 중공들에 대해 설명된다.
도 10은 본 발명의 제2 변형 예에 따른 부표가 포함하는 베이스 구조체를 설명하기 위한 단면 개략도이다.
도 10을 참조하면, 상기 베이스 구조체(20)의 내부에는 복수의 환봉(RB)들 및 중공(ES)이 혼합되어 배치될 수 있다. 구체적으로, 상기 베이스 구조체(20)의 외곽부에는 복수의 환봉(RB)들이 둘레를 따라 배치되는 반면, 상기 베이스 구조체(20)의 중심부에는 중공(ES)이 배치될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 중공(ES)은 상기 환봉(RB)과 같은 형상을 가질 수 있다. 즉, 상기 중공(ES) 또한 상기 베이스 구조체(20)의 길이 방향으로 연장되는 로드(rod) 형상을 가질 수 있다.
상술된 바와 같이, 상기 베이스 구조체(20)의 내부에 복수의 상기 환봉(RB)들과 상기 중공(ES)이 배치됨에 따라, 상기 부표는 낮은 비중을 유지하면서도 높은 내구성을 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 베이스 구조체(20)의 외부에 충격이 가해지는 경우, 복수의 상기 환봉(RB)들로 인하여 충격이 흡수됨으로 외부 충격에 의한 손상이 방지될 수 있다.
제3 변형 예에 따른 부표 및 그 제조 방법
본 발명의 제3 변형 예에 따른 부표 및 그 제조 방법은 도 1 내지 도 8을 참조하여 설명된 상기 실시 예에 따른 부표 및 그 제조 방법과 같을 수 있다. 다만, 상기 제3 변형 예에 따른 부표 및 그 제조 방법은, 상기 외피(10)의 제조에 사용되는 현무암 직물이 상기 실시 예에 따른 외피(10)의 제조에 사용되는 현무암 직물과 다를 수 있다.
구체적으로, 상기 제3 변형 예에 따른 외피(10)의 제조에 사용되는 현무암 직물은, 열가소성 고분자와 UV 안정화제가 혼합된 소스가 코팅된 현무암 섬유를 통해 직조될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 열가소성 고분자와 UV 안정화제가 혼합된 소스를 준비하는 단계, 상기 소스를 열처리하여 용융시키는 단계, 및 용융된 상기 소스 내에 상기 현무암 섬유를 침지시키는 단계를 통해, 상기 현무암 섬유에 상기 소스가 코팅될 수 있다. 예를 들어, 상기 열가소성 고분자는 나일론 6 수지, 폴리아미드 66, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리케톤, 폴리우레탄, 폴리스티렌, 아크릴, 및 아크릴로니트릴 부타민 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 UV 안정화제는 카본블랙, Hals계 등을 포함할 수 있다.
상기 열가소성 고분자가 사용됨에 따라, 상기 외피(10)의 가공 용이성이 향상되고, 기계적 강도 및 열적 특성이 향상될 수 있다. 또한, 상기 UV 안정화제에 의해 상기 외피(10)의 자외선에 대한 내구성이 더욱 향상될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 소스(열가소성 고분자+UV 안정화제)에 복수의 상기 현무암 섬유가 침지되는 과정에서, 복수의 상기 현무암 섬유에 진동이 인가될 수 있다. 이에 따라, 복수의 상기 현무암 섬유의 정렬도가 향상되고, 간격이 균일해질 수 있으며, 상기 소스의 함침율이 균일해질 수 있다. 구체적으로 예를 들어, 복수의 상기 현무암 섬유에 진동을 인가하는 단계는, 서로 이격되어 일방향으로 연장하는 복수의 고분자 라인, 및 상기 고분자 라인 사이에 제공된 플라스틱부를 포함하는 고분자 패드를 준비하는 단계, 초음파 진동기를 준비하는 단계, 상기 고분자 패드를 상기 초음파 진동기 및 복수의 상기 현무암 섬유 사이에 배치시키는 단계, 및 상기 초음파 진동기를 동작시켜 진동을 복수의 상기 현무암 섬유에 인가하는 단계를 포함할 수 있다. 이에 따라, 복수의 상기 현무암 섬유의 정렬도가 향상되고 간격이 균일해질 수 있다.
이와 달리, 다른 실시 예에 따르면, 상기 소스에 상기 현무암 섬유를 함침시키기 전, 상기 소스에 상대적으로 짧은 길이의 현무암 단섬유가 혼합될 수 있다. 이에 따라, 상기 현무암 섬유가 상기 소스에 함침되는 과정에서, 상기 현무암 섬유 사이에 상기 현무암 단섬유가 제공될 수 있고, 이로 인해, 상기 현무암 섬유의 길이 방향에 교차하는 방향으로 기계적 강도가 향상될 수 있다. 또한, 짧은 길이로 인해 활용도가 상대적으로 낮은 상기 현무암 단섬유를 효율적으로 활용할 수 있다.
이와 달리, 또 다른 실시 예에 따르면, 상기 현무암 섬유에 상기 현무암 단섬유를 갖는 상기 소스를 코팅하는 단계는, 상기 현무암 단섬유를 갖는 제1 소스(열가소성 고분자 + UV 안정화제 + 현무암 단섬유)를 준비하는 단계, 상기 현무암 단섬유가 없는 제2 소스(열가소성 고분자 + UV 안정화제)를 준비하는 단계, 및 상기 제1 소스를 상기 현무암 섬유에 코팅한 직후, 상기 제2 소스를 상기 현무암 섬유에 코팅하는 단계를 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 현무암 단섬유가 용이하게 상기 현무암 섬유의 그룹 내부로 제공되는 것은 물론, 상기 현무암 단섬유가 외부로 노출되지 않을 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.
10: 외피
20: 베이스 구조체
110, 120, 130, 140, 150: 제1 내지 제5 롤러
200: 라미네이팅 프리프레그 제조장치
300: 냉각핀
RF1, RF2: 상부 이형 필름, 하부 이형 필름
BF1, BF2: 제1 현무암 직물, 제2 현무암 직물
PF: 고분자 필름
CB: 세라믹 다공체

Claims (5)

  1. 복수의 현무암 섬유를 포함하는 현무암 직물, 및 고분자 필름이 라미네이팅된 외피를 제조하는 단계;
    폐쇄된 기공(closed pore) 구조인 세라믹 다공체를 포함하는 베이스 구조체를 제조하는 단계;
    상기 베이스 구조체의 중심부에 중공을 배치하는 단계;
    상기 베이스 구조체의 외곽부에 상기 외곽부의 둘레를 따라 복수의 환봉을 배치하는 단계;
    상기 베이스 구조체의 표면에 상기 외피를 감싸는 단계; 및
    상기 외피의 표면에 UV 안정화제를 포함하는 기능성 코팅액을 코팅하고 건조하는 단계를 포함하되,
    상기 현무암 직물은 복수의 상기 현무암 섬유를 열경화성 고분자 및 상기 UV 안정화제를 포함하는 소스에 함침시켜 제조되는 것을 포함하고,
    상기 소스는 제1 소스 및 제2 소스를 포함하고,
    상기 제1 소스는 상기 열경화성 고분자, 상기 UV 안정화제, 및 상기 현무암 섬유보다 길이가 짧은 복수의 현무암 단섬유를 포함하고,
    상기 제2 소스는 상기 현무암 단섬유를 미포함하며 상기 열경화성 고분자, 및 상기 UV 안정화제를 포함하고,
    복수의 상기 현무암 섬유를 상기 제1 소스에 함침시켜 복수의 상기 현무암 섬유에 상기 제1 소스를 코팅한 직후, 상기 제1 소스로 코팅된 복수의 상기 현무암 섬유를 상기 제2 소스에 함침시켜, 복수의 상기 현무암 섬유 사이에 복수의 상기 현무암 단섬유가 제공된 상기 현무암 직물을 제조하는 것을 포함하는 부표의 제조 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 외피를 제조하는 단계는,
    복수의 롤러들을 통해 상부 이형 필름, 제1 현무암 직물, 고분자 필름, 제2 현무암 직물, 및 하부 이형 필름이 순차적으로 적층되도록 공급하는 단계;
    라미네이팅 프리프레그 제조장치를 통해 상기 상부 이형 필름, 제1 현무암 직물, 고분자 필름, 제2 현무암 직물, 및 하부 이형 필름이 순차적으로 적층된 구조체를 가열하며 압착하는 단계; 및
    압착된 구조체를 냉각시키는 단계를 포함하는 부표의 제조 방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 베이스 구조체를 제조하는 단계는,
    세라믹 다공체 블록을 준비하는 단계;
    상기 세라믹 다공체 블록을 부표 형상으로 가공하여 베이스 구조체를 제조하는 단계; 및
    상기 베이스 구조체의 비중을 감소시키기 위하여, 상기 베이스 구조체의 내부에 복수의 환봉을 삽입하는 단계를 포함하는 부표의 제조 방법.
  4. 폐쇄된 기공(closed pore) 구조인 복수의 세라믹 다공체들로 충진되고 부표 형상을 갖는 베이스 구조체, 및 상기 베이스 구조체의 표면을 감싸는 외피를 포함하되,
    상기 베이스 구조체의 중심부에 상기 베이스 구조체의 길이 방향과 같은 방향으로 연장되고 로드(rod) 형상을 갖는 중공이 배치되고, 상기 베이스 구조체의 외곽부에 상기 외곽부의 둘레를 따라 상기 중공이 연장된 방향과 같은 방향으로 연장되고 같은 형상을 갖는 복수의 환봉이 배치된 것을 포함하고,
    상기 베이스 구조체는 0.25 내지 0.2의 비중을 갖는 것을 포함하고,
    상기 외피는 복수의 현무암 섬유 사이에 상기 현무암 섬유보다 길이가 짧은 복수의 현무암 단섬유가 제공된 현무암 직물과 고분자 필름이 적층된 것을 포함하고,
    상기 현무암 직물 내에 상기 복수의 상기 현무암 섬유와 복수의 상기 현무암 단섬유의 표면에 열경화성 수지와 UV 안정화제를 포함하는 코팅층이 형성된 것을 포함하는 부표.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 외피의 표면에는, 상기 열경화성 수지와 상기 UV 안정화제를 포함하는 코팅층이 형성된 것을 포함하는 부표.
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