KR101871821B1 - 클린룸용 이중바닥 패널 - Google Patents

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KR101871821B1
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김재영
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주식회사 에스비테크
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Abstract

본 발명은 클린룸용 이중바닥 패널에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 클린룸용 이중바닥 패널은 액세스 플로어(access floor)를 구성하는 블라인드(blind) 및/또는 천공(perforated) 이중바닥 패널의 하부 리브를 대각선상으로 배치함과 아울러 아치상으로 형성함으로써 그 구조를 최적화함과 아울러, 알루미늄 합금 조성을 최적화함으로써 상호 양립하기 어려운 이율배반적인 요소인 경량화와 고강성화를 동시에 만족스럽게 충족시킨 클린룸용 이중바닥 패널을 제공하며, 따라서 반도체 팹(fab)이나, TFT-LCD 팹, PDP 팹 등의 건설에 있어서 수많은 이중바닥 패널로 이루어지는 이중바닥의 중량을 전체적으로 상당 부분 경량화함에 따른 비용 절감은 물론, 그에 따른 이중바닥 하부의 지지 구조에 대한 비용도 절감할 수가 있다.

Description

클린룸용 이중바닥 패널{RAISED FLOOR PANEL FOR CLEAN ROOM}
본 발명은 클린룸용 이중바닥 패널에 관한 것이며, 더욱 상세하게는, 클린룸의 바닥으로부터 이격한 상방에 고정 설치되는 액세스 플로어(access floor)를 구성하는 블라인드(blind) 및/또는 천공(perforated) 패널의 하부 리브 구조와 알루미늄 합금 조성을 최적화함으로써 경량화 및 고강성화를 달성한 클린룸용 이중바닥 패널에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 팹(fab)이나, TFT-LCD 팹, PDP 팹, 또는 의약품이나 식품 제조 공장, 또는 광학 제품이나 인쇄 또는 정밀기계 등을 생산 또는 조립하는 작업장 및 수술실 등 청정 또는 초청정(super-clean) 상태를 요하는 곳에는, 제품 품질에 영향을 미칠 수 있는 초미세 먼지 또는 미스트(mist) 등을 엄밀히 차단함과 아울러, 항온 및 항습 제어를 통하여 온도 및 습도를 소정의 범위 내로 유지하고, 각종 장비의 작동으로 인한 진동을 방지하며, 각종 장비의 하중을 균등하게 분산시킴으로써 각종 장비의 하중으로 인한 균열 또는 침하 현상을 효과적으로 방지할 수 있도록, 지면으로부터 소정 높이 이격한 상방에 올림 바닥 또는 이중 바닥으로써의 액세스 플로어를 설치한 클린룸이 제공되고 있다.
특히, 실리콘 웨이퍼를 생산하는 반도체 팹은 초청정 상태의 대규모 설비로서 그 일반적인 구조는 각종 장비가 설치되며 작업 공간을 구성하는 팹층과 정밀한 온습도 제어 및 제진과 각종 화학적 액체 및 기체의 이송 등을 위한 각종 배관 및 케이블과 관련 공조 및 제진 설비 등이 설치되는 그 하부의 서브팹층으로 이루어지며, 상기한 팹층과 서브팹층 사이에는 액세스 플로어를 형성하는 이중 바닥패널이 설치되는 격자 구조 콘크리트 슬래브인 와플 슬래브(waffle-slab)가 형성되며, 경우에 따라서는 상기한 반도체 팹은 복층으로 형성될 수도 있다.
상기한 이중 바닥으로 형성되는 액세스 플로어는 블라인드 및 천공 패널로 형성되며, 특히 기계 장치 또는 설비와 같은 다양한 중량물이 위치하게 될 극대 하중이 적용되는 개소에는 종래 철 다이캐스팅 또는 알루미늄 12종 합금 다이캐스팅에 의해 형성된 블라인드 패널을 설치함으로써, 각종 장치 또는 설비의 하중을 지지하고 분산시킬 수 있도록 하고 있다.
여기서, 철 다이캐스팅 합금은 비중이 약 7.8 정도로서 중량이 지나치게 크고 주조성이 열등하여 이중바닥 패널의 리브를 박육화하기 곤란하다는 문제점이 있으며, 따라서 근래 들어서는 비중이 2.7에 불과하여 경량성이면서도 주조성 및 피삭성이 양호하며 기계적 특성이 양호하여 상대적으로 고강도인 Al-Si-Cu계의 알루미늄 다이캐스팅 12종 합금(ALDC 12종)이 널리 사용되고 있다.
그러나 상기한 ALDC 12종 합금은 실리콘(Si)과 공존하여 강도를 향상시키는 Mg의 함량이 최대 0.3중량%에 불과하여 그 강도가 충분히 만족스럽지 못하다는 문제점이 있으며, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 잉곳(ingot) 제조 시 Mg를 과량 공급한다 하더라도 Mg의 함량을 증가시키면 마그네슘 산화물이 형성되어 불순물이 증가하며 용탕에 첨가 시 연소될 우려가 있음과 아울러 재용해 주조 시 비산화 상태를 유지하기 어려우며 용탕에 대한 공급성이 열등하여 그 함량 증대가 곤란하다는 문제점이 있었다. 부연하면 상기한 Mg의 산화를 방지하기 위하여 SF6와 같은 보호 기체를 이용한다 하더라도 보호 효과가 충분히 만족스럽지 못함은 물론, SF6는 고가일 뿐만 아니라 환경문제를 유발하는 기체로서 그 사용에 대한 규제는 강화되고 있는 추세에 있다.
상기한 ALDC 12종 합금을 이용한 전형적인 이중바닥 패널의 예로서는, 한국 등록특허공보 제10-0649140호(2006.11.16. 등록)를 들 수 있으며, 도 13 및 도 14에 나타낸 바와 같이, 단면이 테이퍼상으로 형성된 테두리 리브(316)를 가지는 테두리부(302)와, 테두리부(302)의 내부공간에 위치하는 주 보강리브(306)에 의해 분리되는 다수의 정방형 격자부(304)와, 격자부(304)의 내부를 4등분하는 보조 보강리브(307)와, 각 보조 보강리브(307)에 의해 4등분 된 격자부(304)의 바닥층(310)에 형성되는 원형리브로 구성되는 다수개의 원형홈(308)이 형성되어 있어서, 상부로부터 가해지는 수직하중과 편심 하중에 대한 지지력을 강화시킨 이중바닥 패널(30)을 제안하고 있다.
여기서, 원형리브로 구성되는 다수개의 원형홈(308)을 제외하고는, 테두리 리브(316)를 가지는 테두리부(302)와, 테두리부(302)의 내부공간에 위치하는 주 보강리브(306)에 의해 분리되는 다수의 정방형 격자부(304)와, 격자부(304)의 내부를 4등분하는 보조 보강리브(307)의 구성은 상기 종래기술 이전에 당업계에 공지된 구성이다.
도면중 미설명부호 303은 테두리 격자부이고, 312는 유지홈이다.
또한 한국 등록특허공보 제10-0961162호(2010.05.26. 등록)는, 도 15 및 도 16에 나타낸 바와 같이, 알루미늄 재질로 다이캐스팅 주조되며, 일정 두께(t)를 갖는 상판(110)과 사방 테두리에 외벽부(120)가 구비되고, 외벽부(120) 내측에는 외벽부(120)와 동일 높이로 형성되는 다수의 하중분산용 메인리브(130)와 상판(110)의 강도보강용 보조리브(140)가 일정 간격의 격자형으로 구비되는 바닥판(100)과; 바닥판(100)의 상판(110) 표면에 접착제로 부착되는 합성수지재의 타일(도면부호 미부여)로 구성되며, 상기 일체로 부착된 상판(110)과 타일에 관통형의 공기 흐름용 홀(미도시)을 무수히 형성하여 클린룸 바닥용 다공패널을 구성함에 있어서, 바닥판(100)은 상판(110)의 공기 흐름용 홀을 가공할 무수한 부위마다 홀 구경에 대응되는 요홈부(150)를 상판(110)에 형성하여 요홈부(150) 부위의 상판 두께(t1)가 0.4~1 mm의 얇은 두께를 이루도록 구성하고, 얇은 상판 두께(t1)의 요홈부(150)들을 프레스기로 타공하여 공기 흐름용 홀이 구비되게 한 클린룸 바닥용 다공패널을 제안하고 있다.
도면 중 미설명부호 131은 제1 구획부이고, 141은 제2 구획부이며, 160은 비드이다.
그러나 상기한 바와 같은 종래의 ALDC 12종 합금으로 제작된 이중바닥 패널은 2mm 처짐 하중 기준 900kgf/cm2를 충족하기 위해서는 600mm x 600mm 크기의 블라인드 또는 솔리드 이중바닥 패널의 경우 개당 중량이 9.0-10.4kg에 이르러야 하므로, 수만 내지 수십만 장의 이중바닥 패널로 이루어지는 액세스 플로어의 전체 중량이 증가하게 되며, 이는 결과적으로 액세스 플로어를 지지하는 하부 소켓과 그에 장착되는 포스트와, 포스트 탑 등과 같은 지지 구조체의 지지 강도도 필연적으로 증가시켜야 하므로 전체적인 비용 증가를 초래하게 된다는 문제점이 있다.
따라서 이중바닥 패널을 경량화하면서도 충분한 지지 강도를 지니도록 하는 것은 반도체팹 등의 건설에 있어 중요한 문제임에도 이에 대한 효과적인 해결책은 현재까지 제안되어 있는바 없다.
한국 등록특허공보 제10-0649140호(2006.11.16. 등록) 한국 등록특허공보 제10-0961162호(2010.05.26. 등록)
따라서 본 발명의 첫 번째 목적은 액세스 플로어(access floor)를 구성하는 블라인드(blind) 및/또는 천공(perforated) 바닥패널의 하부 리브 구조를 최적화함으로써 경량화 및 고강성화된 클린룸용 이중바닥 패널을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 두 번째 목적은 알루미늄 합금 조성을 최적화함으로써 경량화 및 고강성화를 달성한 클린룸용 이중바닥 패널을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 세 번째 목적은 반도체 팹(fab)이나, TFT-LCD 팹, PDP 팹 등의 건설비용을 저감시킬 수가 있는 경량성 및 고강성의 클린룸용 이중바닥 패널을 제공하기 위한 것이다.
상기한 본 발명의 첫 번째 목적을 원활히 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 일 양태(樣態: aspect)에 따르면, 정방형의 평활 플레이트와; 상기한 평활 플레이트에 플랜지가 형성되도록 위치하는 정방형의 외측벽과, 상기한 외측벽으로부터 소정 거리 이격한 내측에 위치하며 중앙 후벽부와 상기한 중앙 후벽부의 양측에 위치하는 환형 포스트를 가지는 내측벽과, 네 모서리에 위치하는 지지각으로 구성되는 테두리 격자부와; 상기한 내측벽의 중앙 후벽부를 십자상으로 연결하여 4개의 제1 격자부를 형성하는 메인 리브와; 상기한 메인 리브의 양측에 평행하게 위치하여 상기한 4개의 제1 격자부 각각을 다시 4개의 제2 격자부로 구획하는 제1 보조 리브와, 상기한 메인 리브와 제1 보조 리브 사이에 평행하게 위치하는 제2 보조 리브와, 상기한 제1 보조 리브와 내측벽 사이에 평행하게 위치하는 제3 보조 리브와, 상기한 제2 격자부 각각을 다시 4개의 제3 격자부로 구획하는 십자상의 제4 보조 리브로 구성되며, 상기한 제1, 제2 및, 제3 보조 리브가 양단부에 하향 경사부를 가지는 아치(arch) 형태로 대각선상으로 위치하는 보조 리브와; 상기한 메인 리브 및 제1 보조 리브의 중앙부와 상기한 중앙부의 양측으로 등거리에 각각 위치하는 제1 포스트와, 상기한 제1 보조 리브의 양단부에 인접한 영역에 위치하는 제1 교차부와, 상기한 제2 보조 리브에 형성되는 복수의 제2 포스트와, 상기한 제3 보조 리브의 양단부에 인접한 영역에 위치하는 제2 포스트와, 상기한 제4 보조 리브의 중앙부에 위치하는 제2 교차부가, 다이캐스팅에 의해 일체로 구성되며: 상기한 메인 리브가 제1 포스트를 경유하여 상기한 내측벽의 중앙 후벽부에 연결되고, 상기한 제1 보조 리브가 제1 포스트와 제1 교차부를 경유하여 내측벽의 환형 포스트에 연결되며, 상기한 제2 보조 리브가 상기한 제2 포스트를 경유하여 내측벽에 연결되고, 상기한 제3 보조 리브가 제2 포스트와 제1 교차부를 경유하여 상기한 내측벽에 연결되며; 상기한 메인 리브와 제1 보조 리브의 중앙부가 동일 높이로 형성되고, 보조 리브의 높이가 제1 보조 리브〉제2 보조 리브〉제3 보조 리브〉제4 보조 리브의 순서이고, 상기한 환형 포스트와 제1 및 제2 포스트와 제1 및 제2 교차부의 높이가 환형 포스트 = 제1 포스트〉제2 포스트 = 제1 교차부〉제2 교차부의 순서인 클린룸용 이중바닥 패널이 제공된다.
또한 내측벽과 연결되는 상기한 제1 내지 제4 보조 리브 각각의 양단부가 확장된 높이 및 폭을 가지도록 형성될 수 있다.
한편, 상기한 평활 플레이트에 프레싱에 의한 홀을 형성할 수 있도록 다수의 오목부가 형성되어 있을 수 있다.
상기한 제2 보조 리브의 하향 경사부의 단부에는 제2 포스트를 경유하여 연장 경사부가 더 형성되어 있을 수 있다.
또한 상기한 제3 보조 리브는 하향 경사부의 단부에 제2 포스트를 경유하여 연장 경사부가 더 형성됨과 아울러, 상기한 제3 보조 리브의 중앙부가 파형의 오목 경사부로 형성되어 있을 수 있다.
한편, 상기한 테두리 격자부의 네 모서리에 위치하는 지지각이 사각 형상으로 형성되며, 내측 모서리의 만입부와 상기한 만입부에 인접한 양 모서리 부분은 지지각 포스트의 형태로 형성되며, 상기한 지지각은 상기한 메인 리브의 높이와 동일 높이로 형성되는 외측벽 및 내측벽으로부터 돌출되게 형성되어 있을 수 있다.
또한 상기한 테두리 격자부의 상호 대향하는 지지각 사이에는 환형부를 가지는 2개의 단위 격자부가 위치하며, 상기한 각각의 환형부가 상호 접촉하는 부분은 상기한 중앙 후벽부를 형성하며, 상기한 각각의 단위 격자부에는 상기한 외측벽 및 내측벽을 연결하는 복수의 격벽이 일체로 형성되어 있을 수 있다.
상기한 단위 격자부에 위치하는 복수의 격벽은 환형부에 인접한 제1 격벽과, 상기한 내측벽의 환형 포스트에 연결되는 제2 격벽과, 상기한 제2 격벽으로부터 이격하여 지지각 쪽에 인접하게 위치하는 제3 격벽으로 구성되며, 상기한 지지각에 인접한 단위 격자부의 외측벽에는 내측으로 돌출된 반원형 포스트가 형성되고 상기한 제3 격벽이 상기한 반원형 포스트에 연결되며, 상기한 제1 격벽의 높이는 상기한 외측벽 및 내측벽과 동일 높이로 형성되며, 상기한 제1 내지 제3 격벽의 높이가 제1 격벽〉제2 격벽〉 제3 격벽의 순서로 형성되어 있을 수 있다.
상기한 클린룸용 이중 바닥 패널은 평활 플레이트의 평활면에 세라믹 또는 필러 충진 합성수지재 타일이 접착되어 있는 블라인드(blind) 또는 솔리드(solid) 타입일 수 있다.
또한 상기한 클린룸용 이중 바닥 패널은 평활 플레이트의 다수의 오목부가 프레싱 천공되고, 상기한 평활 플레이트 상면에 다수의 천공홀이 형성된 세라믹 또는 필러 충진 합성수지재 타일이 접착되어 있는 천공(perforated) 타입일 수 있다.
여기서, 상기한 클린룸용 이중바닥 패널은 Si 10.8-11.2중량%, Fe 0.8중량%, Cu 1.65-1.75중량%, Mn 0.3중량%, Mg 0.75-0.85중량%, Zn 0.9중량%, Ti 0.13중량%, 잔부가 Al인 알루미늄 합금으로 형성되며, 정방형 격자부를 형성하는 리브를 가지는 것이 바람직하다.
구체적으로는, 상기한 알루미늄 합금은 마그네슘 또는 마그네슘-알루미늄 용탕의 상층부 표면에 산화방지제 내지 내산화제로서의 CaO 첨가제를 분산시켜 분해시킴으로써 환원된 칼슘이 Mg2Ca 또는 (Mg, Al)2Ca를 형성하여 마그네슘 기지 내에 분포된 마그네슘 합금을 알루미늄 용탕에 첨가하여 형성시킨 것일 수 있다.
전술한 바와 같은 본 발명에 따른 클린룸용 이중바닥 패널은 액세스 플로어(access floor)를 구성하는 블라인드(blind) 및/또는 천공(perforated) 이중바닥 패널의 하부 리브 구조를 최적화함과 아울러, 알루미늄 합금 조성을 최적화함으로써 상호 양립하기 어려운 이율배반적인 요소인 경량화와 고강성화를 동시에 만족스럽게 충족시킨 클린룸용 이중바닥 패널을 제공함으로써, 반도체 팹(fab)이나, TFT-LCD 팹, PDP 팹 등의 건설에 있어서 수많은 이중바닥 패널로 이루어지는 이중바닥의 중량을 전체적으로 상당 부분 경량화함에 따른 비용 절감은 물론, 그에 따른 이중바닥 하부의 지지 구조에 대한 비용을 절감할 수가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 클린룸용 이중바닥 패널의 사시도이다.
도 2는 도 1의 저면도이다.
도 3은 도 1의 측면도이다.
도 4a 및 도 4b는 각각 도 1의 사시 사진 및 평면 사진이다.
도 5 및 도 6은 각각 실시예 1의 센터부와 에지부에 대한 처짐 및 파괴하중 시험 결과도이다.
도 7 및 도 8은 각각 실시예 2의 센터부와 에지부에 대한 처짐 및 파괴하중 시험 결과도이다.
도 9 및 도 10은 각각 비교예 1의 센터부와 에지부에 대한 처짐 및 파괴하중 시험 결과도이다.
도 11 및 도 12는 각각 비교예 2의 센터부와 에지부에 대한 처짐 및 파괴하중 시험 결과도이다.
도 13은 종래의 클린룸용 이중바닥 패널의 저면도이다.
도 14는 도 13의 단면도이다.
도 15는 종래의 다른 클린룸용 이중바닥 패널의 저면 일부 사시도이다.
도 16은 도 15의 일부 단면도이다.
이하, 본 발명을 첨부 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 클린룸용 이중바닥 패널(1)의 사시도이고, 도 2는 도 1의 저면도이고, 도 3은 도 1의 측면도이며, 도 4a 및 도 4b는 도 1의 저면을 나타내는 사시 사진 및 평면 사진으로서 설명의 편의 상 함께 설명하기로 하며, 여기서 도 1은 정확하게는 저면 사시도이나 용이한 이해를 위하여 사시도로 설명하기로 한다.
도시된 본 발명에 따른 클린룸용 이중바닥 패널(1)의 주요 구성은, 정방형의 평활 플레이트(10)와, 테두리 격자부(20)와, 메인 리브(30)와 제1 내지 제4 보조 리브(40,41,42,43)와, 제1 및 제2 포스트(50,51)와 제1 및 제2 교차부(52,53)로 구성되며, 알루미늄 합금의 다이캐스팅에 의해 일체로 형성된다.
상기한 테두리 격자부(20)는 평활 플레이트(10)에 플랜지(11)가 형성되도록 위치하는 정방형의 외측벽(21)과, 상기한 외측벽(21)으로부터 소정 거리 이격한 내측에 위치하며 중앙 후벽부(27)와 그 양측의 등거리에 위치하는 환형 포스트(23)를 가지는 내측벽(22)과, 네 모서리에 위치하는 지지각(28)으로 구성된다.
여기서 상기한 환형 포스트(23)는 지지각(23)의 내측면과 중앙 후벽부(27) 사이의 중앙에 위치한다.
한편, 비록 도시하지는 않았지만, 상기한 평활 플레이트(10)의 상면(도시된 예에서는 저면)에는 세라믹 또는 필러 충진 합성수지재의 다양한 색상 또는 문양을 가지는 타일이 접착된다.
상기한 평활 플레이트(10)의 저면(도시된 예에서는 상면)에는 프레싱에 의한 홀(미도시)을 형성할 수 있도록 다수의 오목부(12)가 형성되며, 상기한 다수의 오목부(12)를 프레싱하여 천공홀(미도시)을 형성하지 않을 경우 상기한 클린룸용 이중바닥 패널(1)은 블라인드(blind) 또는 솔리드(solid) 타입 패널로 사용되며, 상기한 다수의 오목부(12)가 프레싱 천공될 경우에는 천공(perforated) 타입 패널로 사용되게 된다.
상기한 테두리 격자부(20)의 네 모서리에 위치하는 지지각(28)은 다양한 형상으로 형성될 수 있기는 하지만, 도시된 예에서는 사각 형상, 특히 전체적으로 정방형으로 형성되며, 큰 하중을 견고히 지지할 수 있도록 지지각(28)의 네 모서리 중 내측 모서리는 만입부(28b)의 형태로 형성되고 상기한 만입부(28b)에 인접한 양 모서리 부분은 환형 기둥 형태의 지지각 포스트(28a)의 형태로 형성되며, 상기한 만입부(28b)에 대각선상으로 대향하는 모서리는 직각 형태로 형성되어 있고, 상기한 지지각(28b)은 후술하는 메인 리브(30)와 동일 높이로 형성되는 외측벽(21) 및 내측벽(23)으로부터 상방으로(실사용 상태에서는 하방으로) 돌출되게 형성된다.
또한 상기한 테두리 격자부(20)의 상호 대향하는 두 지지각(28) 사이에는 내측 단부가 환형부(26)로 형성된 2개의 단위 격자부(29)가 위치하며, 상기한 각각의 환형부(26)가 상호 접촉하는 부분은 상기한 중앙 후벽부(27)를 형성하며, 상기한 각각의 단위 격자부(29)에는 상기한 외측벽(21) 및 내측벽(22)을 수직하게 연결하는 복수의 격벽(25,25a,25b)이 일체로 형성된다.
구체적으로는, 상기한 단위 격자부(29)에 위치하는 복수의 격벽(25,25a,25b)은 환형부(26)에 인접한 제1 격벽(25)과, 내측벽(22)의 상기한 환형 포스트(23)에 연결되는 제2 격벽(25a)과, 상기한 제2 격벽(25a)으로부터 이격하여 지지각(28) 쪽에 인접하게 위치하는 제3 격벽(25b)으로 구성될 수 있으며, 상기한 제1 내지 제3 격벽(25,25a,25b)은 상기한 단위 격자부(29)를 4등분 할 수 있도록 등간격으로 위치한다.
여기서, 상기한 지지각(28)에 인접한 단위 격자부(29)의 외측벽(21)에는 내측으로 돌출된 반원형 포스트(24)가 형성되어 있으며 상기한 제3 격벽(25b)은 상기한 반원형 포스트(24)에 연결된다.
상기한 제1 격벽(25)의 높이는 상기한 외측벽(21) 및 내측벽(22)과 동일 높이로 형성되며, 상기한 제1 내지 제3 격벽(25,25a,25b)의 높이는 제1 격벽〉제2 격벽〉 제3 격벽의 순서로 형성되며, 내측벽(22)에 환형 포스트(23)와 중앙 후벽부(27)를 형성하고, 외측벽(21)에 상기한 반원형 포스트(24)를 형성하는 바와 같은 구조는, 본 발명에 따른 이중바닥 패널(1)의 경량화에 기여하면서도 충분한 지지 강도를 확보할 수 있도록 한다.
상기한 테두리 격자부(20)의 내측에는 4개의 상기한 내측벽(22)의 중앙 후벽부(27)를 십자상으로 연결하는 메인 리브(30)가 위치하며, 상기한 메인 리브(30)에 의하여 상기한 테두리 격자부(20)로 둘러싸인 내측 영역은 4개의 제1 격자부(60)로 나뉘어지게 된다.
또한 하나의 제1 격자부(60)는 편의상 다시 4개의 제2 격자부(61)로 구분될 수 있으며, 하나의 제2 격자부(61)는 다시 4개의 제3 격자부(62)로 구분될 수 있다.
상기한 메인 리브(30)의 높이는 외측벽(21) 및 내측벽(22)과 동일 높이로 형성되며, 상기한 메인 리브(30)에는 그 중앙에 위치함과 아울러, 상기한 중앙으로부터 양측방으로 등거리 이격하여 위치하는 제1 포스트(50)를 가지며, 상기한 제1 포스트(50)는 충분한 지지 강도를 담보할 수 있도록 비록 이에 한정되는 것은 아니지만 원통상의 형태로 형성될 수 있다.
도시된 예에 있어서는, 수평 및 수직 방향으로 십자상으로 형성되는 메인 리브(30)의 교차점인 중앙과, 그 상하 좌우로 각각 상기한 4개의 제1 격자부(60)의 일변을 2등분하는 위치에 제1 포스트(50)가 위치한다.
이어서, 제1 내지 제4 보조 리브(40,41,42,43)에 대하여 순차적으로 설명하기로 한다.
상기한 제1 보조 리브(40)는 상기한 메인 리브(30)의 양측에 그에 평행하게 위치하며 내측벽(22)의 환형 포스트(23)에 연결되어 상기한 4개의 제1 격자부(60)를 다시 4개의 제2 격자부(61)로 구획한다.
도시된 예에서는, 각각의 제1 보조 리브(40)는 중앙부에 3개의 제1 포스트(50)와 양단부에 각각 1개의 제1 교차부(52)가 형성되며, 상기한 3개의 제1 포스트(50)는 2개의 제1 격자부(60)를 4등분 하는 등거리에 각각 위치하며, 상기한 제1 교차부(52)는 내측벽(22)의 환형 포스트(23)와 그에 인접한 제1 포스트(50) 사이의 거리를 2등분 하는 중앙부에 위치한다.
상기한 제1 보조 리브(40)는 충분한 지지 강도를 담보하면서도 경량화에 기여할 수 있도록 제1 교차부(52)와 그에 인접한 제1 포스트(50) 사이에 하향 경사부(45)를 가지는 아치(arch) 형태로 형성된다.
이어서, 제2 보조 리브(41)는 상기한 메인 리브(30)와 제1 보조 리브(40) 사이에 평행하게 위치하며, 복수의 등간격으로 배치되는 제2 포스트(51)를 가진다.
도시된 예에서는, 상하 및 좌우로 연장되는 2개의 메인 리브(30)와 그 양측에 평행하게 배치되는 4개의 제1 보조 리브(40)에 의해 한정되는 정방형 영역, 또는 그에 더하여 내측벽(22)에 의하여 한정되는 정방형 영역은, 상하 및 좌우로 연장되는 제2 보조 리브(41)에 의하여 4개의 영역으로 구획된다. 구체적으로는 각각의 제2 보조 리브(41)에는 4개의 제2 포스트(51)가 등간격으로 형성된다.
결과적으로, 상기한 제2 보조 리브(41)는 제2 포스트(51)를 경유하여 내측벽(22)에 연결된다.
상기한 제2 보조 리브(41) 역시 충분한 지지 강도를 담보하면서도 경량화에 기여할 수 있도록 내측벽(23)에 인접한 제2 포스트(51)를 기준으로 내측으로는 하향 경사부(45)를 가짐과 아울러, 외측으로는 경사 연장부(46)를 가지며, 전체적으로 아치(arch) 형태로 형성된다.
상기한 제2 보조 리브(41)의 수효는 상기한 제1 보조 리브(40)의 수효와 동일하게 4개 존재한다.
한편, 제3 보조 리브(42)는 양단부에 제2 포스트(51)를 가지며, 상기한 제1 보조 리브(40)의 제1 교차부(52)와 제2 보조 리브(41)의 제1 포스트(51)를 공유한다.
결과적으로, 상기한 제3 보조 리브(42)는 제2 포스트(51)와 제1 교차부(52)를 경유하여 내측벽(23)에 연결된다.
상기한 제3 보조 리브(42) 역시 충분한 지지 강도를 담보하면서도 경량화에 기여할 수 있도록 제1 보조 리브(41)의 제1 교차부(52)와 제3 보조 리브(42)의 제2 포스트(51) 사이에 하향 경사부(45)를 가짐과 아울러, 상기한 제3 보조 리브(42)의 제2 포스트(51)와 내측벽(22) 사이에 경사 연장부(46)를 가지는 한편, 상기한 제3 보조 리브(42)의 중앙부는 파형(wave form)의 오목 경사부(47)로 형성되어 전체적으로 현수교나 사장교와 같은 형태로 형성된다.
한편, 상기한 제4 보조 리브(43)는 상기한 제2 격자부(61) 각각을 다시 4개의 제3 격자부(62)로 구획하도록 십자상으로 형성되며 그 중앙에는 제2 교차부(53)가 형성된다.
본 발명에 있어서는 내측벽(22)과 연결되는 상기한 제1 내지 제4 보조 리브 (40,41,42,43) 각각의 양단부는 확장된 높이 및 폭을 가지도록 형성되어 있어 지지 강도 증대를 도모할 수 있도록 형성된다.
상기한 모든 구성 요소는 후술하는 알루미늄 합금 잉곳을 이용한 다이캐스팅에 의해 일체로 구성된다.
한편, 상기한 메인 리브(30)와 제1 보조 리브(40)의 중앙부는 동일 높이로 형성되며, 보조 리브의 높이는 전체적인 높이는 제1 보조 리브(40)〉제2 보조 리브(41)〉제3 보조 리브(42)〉제4 보조 리브(43)의 순서이고, 상기한 환형 포스트(23)와 제1 및 제2 포스트(50,51)와 제1 및 제2 교차부(52,53)의 높이는 환형 포스트(23) = 제1 포스트(50)〉제2 포스트(51) = 제1 교차부(52)〉제2 교차부(53)의 순서이다.
이러한 구성은 이중바닥 패널(1)의 경량화에 기여하게 된다.
이어서, 본 발명의 클린룸용 이중바닥 패널(1)을 구성하는 알루미늄 합금에 대하여 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 클린룸용 이중바닥 패널(1)은 Si 10.8-11.2중량%, Fe 0.8중량%, Cu 1.65-1.75중량%, Mn 0.3중량%, Mg 0.75-0.85중량%, Zn 0.9중량%, Ti 0.13중량%, 잔부가 Al인 알루미늄 합금으로 형성된다.
구체적으로는, 상기한 알루미늄 합금은 마그네슘 또는 마그네슘-알루미늄 용탕의 상층부 표면에 산화방지제 내지 내산화제로서의 CaO 첨가제를 분산시켜 분해시킴으로써 환원된 칼슘이 Mg2Ca 또는 (Mg, Al)2Ca를 형성하여 마그네슘 기지 내에 분포된 마그네슘 모합금을 알루미늄 용탕에 첨가하여 형성시킨 것이다.
상기한 알루미늄 용탕에 첨가하기 위한 마그네슘 모합금은 100중량부의 마그네슘을 용융시켜 마그네슘 용탕을 형성한 후, 1-300㎛의 산화칼슘을 0.001-10중량부 첨가하고 마그네슘 용탕을 0.2분-3시간 동안 교반하면서 유지한 다음, 마그네슘 용탕을 주형에 넣어 주조하고 냉각시켜 제조한다.
용탕 내 마그네슘의 내산화성을 증가시켜 발화 온도를 높이는 산화칼슘을 첨가하는 것에 의해, 종래의 마그네슘 용탕의 발화 방지를 위한 SF6, SO2, HFC-134a, Novec 612와 같은 고가이고 환경에 유해한 보호가스의 사용은 원칙상 불필요하나, 필요하다면 소량으로 사용될 수도 있다.
마그네슘 용탕에 칼슘계 첨가제를 첨가하여 교반하고 유지하는 과정에서 산화칼슘은 칼슘으로 환원되며, 마그네슘 용탕 내에서 환원된 칼슘은 일부만 마그네슘 기지에 고용되고 대부분은 칼슘계 화합물인 Mg2Ca 또는 (Mg, Al)2Ca를 형성하여 마그네슘 기지 내에 분포된다.
본 발명에 따른 클린룸용 이중바닥 패널(1)의 다이캐스팅에 사용되는 알루미늄 합금은 알루미늄을 용해하여 알루미늄 용탕을 만든 후, 칼슘계 화합물을 포함하는 상기한 마그네슘 모합금을 첨가하고 용해시켜 얻어지며, 알루미늄 합금에는 칼슘이 300ppm 이하로 고용되는 한편, 칼슘계 화합물은 미세 입자로 분산 분포되어 별도로 형성된 금속간 화합물로서의 조직을 가지게 되며 이는 알루미늄에 비해 고강도이므로 결과적으로 알루미늄 합금의 강도 증가에 기여하게 된다.
이하, 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 하나, 이는 본 발명을 예증하기 위한 것일 뿐 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
실시예 1
Si 11.0중량%, Fe 0.8중량%, Cu 1.7중량%, Mn 0.3중량%, Mg 0.8중량%, Zn 0.9중량%, Ti 0.13중량%, 잔부가 Al인 알루미늄 합금 잉곳을 이용하여 다이캐스팅법에 의해 도 1에 나타낸 바와 같은 격자 리브 구조를 가지는 600mm x 600mm x 40mm의 클린룸용 블라인드 타입의 이중바닥 패널을 제조하였다.
중량은 8.3kg ± 0.05kg이었다.
실시예 2
실시예 1에서 제조된 이중바닥 패널의 오목부를 프레스로 동시 타발하여 천공하여 클린룸용 천공 패널을 제조하였다. 천공 개구의 수효는 좌 32개, 우 32개의 합계 1024개이고 천공 개구의 직경은 11.25mm로 하였다.
중량은 8.0kg ± 0.05kg이었다.
비교예 1
ALDC 12종 알루미늄 합금 잉곳(Si 9.6-12중량%, Fe 최대 0.9중량%, Cu 1.5-3.5중량%, Mn 최대 0.5중량%, Mg 최대 0.3중량%, Zn 최대 1.0중량%, Ti 최대 0.3중량%, Cr 최대 0.2중량%, 잔부가 Al인 알루미늄)으로 제조된 상업적으로 구입 가능한 정방형 격자 리브 구조를 가지는 공지의 600mm x 600mm x 40mm 치수의 클린룸용 블라인드 타입의 이중바닥 패널을 H사, S사, P사의 것으로 3 종류 준비하였다.
중량은 각각 9.14kg, 9.61kg 및 10.25kg이었다.
비교예 2
비교예 1에서 제조된 이중바닥 패널의 오목부를 프레스로 동시 타발하여 천공하여 클린룸용 천공 패널을 제조하였다. 천공 개구의 수효는 좌 32개, 우 32개의 합계 1024개이고 천공 개구의 직경은 11.25mm로 하였다.
중량은 각각 8.78kg, 9.25kg 및, 9.87kg이었다.
시험예 1
실시예 1 및 비교예 1의 블라인드 패널을 대상으로, 21℃, 상대습도 43%의 환경에서, 프레싱 로드의 직경이 50mm이고 압하 속도 5mm/min의 조건으로 2mm 처짐하중과 파괴하중을 측정하였다.
참고로, 해당 종류 및 치수의 패널에 대한 기준처짐하중과 기준파괴하중은, 센터부는 각각 900kgf 및 2200kgf이고, 에지부는 각각 700kgf 및 1800kgf이다.
실시예 1에서 제조된 시험 제공 패널 3개의 중량은 각각 8.35kg, 8.34kg 및 8.31kg이었다.
실시예 1 및 비교예 1의 시험결과를 하기의 표 1 및 표 2에 나타낸다.
실시예 1
파괴하중(kgf) 2mm 처짐하중(kgf) 최대처짐량(mm) 제품중량(kg)
시편 1 센터 3425 1087 10.668 8.35
시편 2 3293 1082 10.102 8.34
시편 3 3431 1077 11.453 8.31
시편 1 에지(게이트부) 2656 745 18.613 8.35
시편 2 2664 775 16.869 8.34
시편 3 2730 749 18.715 8.31
시편 1 에지(오픈부) 1845 753 6..175 8.35
시편 2 2103 773 11.044 8.34
시편 3 2077 771 7.219 8.31
비교예 1
파괴하중(kgf) 2mm 처짐하중(kgf) 최대처짐량(mm) 제품중량(kg)
H사 센터 3492 1065 11.866 9.14
S사 3321 1078 10.675 9.61
P사 3603 1077 12.382 10.25
H사 에지(게이트부) 2737 768 15.482 9.14
S사 2390 776 15.370 9.61
P사 2728 764 18.733 10.25
H사 에지(오픈부) 2094 714 8.337 9.14
S사 2114 729 8.141 9.61
P사 2191 726 9.179 10.25
상기한 결과를 도 5 및 6과, 도 9 및 도 10에 나타냈다.
위의 결과로부터, 실시예의 클린룸용 블라인드 이중바닥 패널은 종래의 패널 중량에 비하여 8.7~19.0%의 경량화에도 불구하고 만족스러운 정도의 지지 강도를 나타내는 것으로 판명되었다.
시험예 2
실시예 2 및 비교예 2의 천공 패널을 대상으로, 21℃, 상대습도 43%의 환경에서, 프레싱 로드의 직경이 50mm이고 압하 속도 5mm/min의 조건으로 2mm 처짐하중과 파괴하중을 측정하였다.
참고로, 해당 종류 및 치수의 패널에 대한 기준처짐하중과 기준파괴하중은, 센터부는 각각 800kgf 및 1600kgf이고, 에지부는 각각 700kgf 및 1400kgf이다.
실시예 2에서 제조된 시험 제공 패널 3개의 중량은 각각 8.05kg, 8.05kg 및 8.03kg이었다.
실시예 2 및 비교예 2의 시험결과를 하기의 표 3 및 표 4에 나타낸다.
실시예 2
파괴하중(kgf) 2mm 처짐하중(kgf) 최대처짐량(mm) 제품중량(kg)
시편 1 센터 1951 836 5.602 8.05
시편 2 2314 865 7.331 8.05
시편 3 2212 844 6.768 8.03
시편 1 에지(게이트부) 1798 843 5.646 8.05
시편 2 1626 832 4.918 8.05
시편 1 에지(오픈부) 1482 791 4.958 8.05
시편 2 1690 762 7.606 8.05
비교예 2
파괴하중(kgf) 2mm 처짐하중(kgf) 최대처짐량(mm) 제품중량(kg)
H사 센터 2005 794 7.565 8.78
S사 2375 796 10.355 9.25
P사 2045 791 7.671 9.87
H사 에지(게이트부) 1947 783 10.355 8.78
S사 1941 688 11.047 9.25
H사 에지(오픈부) 1776 690 9.011 8.78
S사 1695 744 7.866 9.25
상기한 결과를 도 7 및 8과, 도 11 및 도 12에 나타내며, 상기한 결과로부터 실시예의 클린룸용 천공 이중바닥 패널은 종래의 패널 중량에 비하여 8.3~18.6%의 경량화에도 불구하고 만족스러운 정도의 지지 강도를 나타내는 것으로 판명되었다.
지금까지 본 발명에 따른 바람직한 구체 예를 들어 본 발명을 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 예증하기 위한 것일 뿐 본 발명을 제한하려는 것은 아니며, 당업자라면 본 발명의 영역으로부터 일탈하는 일 없이도 다양한 변화 및 수정이 가능함은 물론이나 이 또한 본 발명의 영역 내임을 유의하여야만 할 것이다.
1: 본 발명에 따른 클린룸용 이중바닥 패널
10: 평활 플레이트
11: 플랜지 12: 오목부
20: 테두리 격자부
21: 외측벽 22: 내측벽
23: 환형 포스트 24: 반원형 포스트
25: 제1 격벽 25a: 제2 격벽
25b: 제3 격벽 26: 환형부
27: 교차부 28: 지지각
28a: 제2 환형 포스트 28b: 만입부
30: 메인 리브
40: 제1 보조 리브 41: 제2 보조 리브
42: 제3 보조 리브 43: 제4 보조 리브
45: 하향 경사부 46: 연장 경사부
47: 오목 경사부
50: 제1 포스트 51: 제2 포스트
52: 제1 교차부 53: 제2 교차부
60: 제1 격자부 62: 제2 격자부
63: 제3 격자부

Claims (12)

  1. 정방형의 평활 플레이트와;
    상기한 평활 플레이트에 플랜지가 형성되도록 위치하는 정방형의 외측벽과, 상기한 외측벽으로부터 소정 거리 이격한 내측에 위치하며 중앙 후벽부와 상기한 중앙 후벽부의 양측에 위치하는 환형 포스트를 가지는 내측벽과, 네 모서리에 위치하는 지지각으로 구성되는 테두리 격자부와;
    상기한 내측벽의 중앙 후벽부를 십자상으로 연결하여 4개의 제1 격자부를 형성하는 메인 리브와;
    상기한 메인 리브의 양측에 평행하게 위치하여 상기한 4개의 제1 격자부 각각을 다시 4개의 제2 격자부로 구획하는 제1 보조 리브와, 상기한 메인 리브와 제1 보조 리브 사이에 평행하게 위치하는 제2 보조 리브와, 상기한 제1 보조 리브와 내측벽 사이에 평행하게 위치하는 제3 보조 리브와, 상기한 제2 격자부 각각을 다시 4개의 제3 격자부로 구획하는 십자상의 제4 보조 리브로 구성되며, 상기한 제1, 제2 및, 제3 보조 리브가 양단부에 하향 경사부를 가지는 아치(arch) 형태로 대각선상으로 위치하는 보조 리브와;
    상기한 메인 리브 및 제1 보조 리브의 중앙부와 상기한 중앙부의 양측으로 등거리에 각각 위치하는 제1 포스트와, 상기한 제1 보조 리브의 양단부에 인접한 영역에 위치하는 제1 교차부와, 상기한 제2 보조 리브에 형성되는 복수의 제2 포스트와, 상기한 제3 보조 리브의 양단부에 인접한 영역에 위치하는 제2 포스트와, 상기한 제4 보조 리브의 중앙부에 위치하는 제2 교차부가, 다이캐스팅에 의해 일체로 구성되며:
    상기한 메인 리브가 제1 포스트를 경유하여 상기한 내측벽의 중앙 후벽부에 연결되고, 상기한 제1 보조 리브가 제1 포스트와 제1 교차부를 경유하여 내측벽의 환형 포스트에 연결되며, 상기한 제2 보조 리브가 상기한 제2 포스트를 경유하여 내측벽에 연결되고, 상기한 제3 보조 리브가 제2 포스트와 제1 교차부를 경유하여 상기한 내측벽에 연결되고;
    상기한 메인 리브와 제1 보조 리브의 중앙부가 동일 높이로 형성되고, 보조 리브의 높이가 제1 보조 리브〉제2 보조 리브〉제3 보조 리브〉제4 보조 리브의 순서이고, 상기한 환형 포스트와 제1 및 제2 포스트와 제1 및 제2 교차부의 높이가 환형 포스트 = 제1 포스트〉제2 포스트 = 제1 교차부〉제2 교차부의 순서이며;
    1-300㎛의 산화칼슘(CaO)이 환원되어 형성된 Mg2Ca 또는 (Mg, Al)2Ca가 마그네슘 기지 내에 분포된 마그네슘 합금을 알루미늄 용탕에 첨가하여 얻어지는, Si 10.8-11.2중량%, Fe 0.8중량%, Cu1.65-1.75중량%, Mn 0.3중량%, Mg 0.75-0.85중량%, Zn 0.9중량%, Ti 0.13중량%, 잔부가 Al인 알루미늄 합금으로 형성된
    클린룸용 이중바닥 패널.
  2. 제1항에 있어서, 내측벽과 연결되는 상기한 제1 내지 제4 보조 리브 각각의 양단부가 확장된 높이 및 폭을 가지는 클린룸용 이중바닥 패널.
  3. 제1항에 있어서, 상기한 평활 플레이트에 프레싱에 의한 홀을 형성할 수 있도록 다수의 오목부가 형성되어 있는 클린룸용 이중바닥 패널.
  4. 제1항에 있어서, 상기한 제2 보조 리브의 하향 경사부의 단부에 제2 포스트를 경유하여 연장 경사부가 더 형성되어 있는 클린룸용 이중바닥 패널.
  5. 제1항에 있어서, 상기한 제3 보조 리브가 하향 경사부의 단부에 제2 포스트를 경유하여 연장 경사부가 더 형성됨과 아울러, 상기한 제3 보조 리브의 중앙부가 파형의 오목 경사부로 형성되어 있는 클린룸용 이중바닥 패널.
  6. 제1항에 있어서, 상기한 테두리 격자부의 네 모서리에 위치하는 지지각이 사각 형상으로 형성되며, 내측 모서리의 만입부와 상기한 만입부에 인접한 양 모서리 부분은 지지각 포스트의 형태로 형성되며, 상기한 지지각은 상기한 메인 리브의 높이와 동일 높이로 형성되는 외측벽 및 내측벽으로부터 돌출되게 형성되어 있는 클린룸용 이중바닥 패널.
  7. 제1항에 있어서, 상기한 테두리 격자부의 상호 대향하는 지지각 사이에는 환형부를 가지는 2개의 단위 격자부가 위치하며, 상기한 각각의 환형부가 상호 접촉하는 부분은 상기한 중앙 후벽부를 형성하며, 상기한 각각의 단위 격자부에는 상기한 외측벽 및 내측벽을 연결하는 복수의 격벽이 일체로 형성되어 있는 클린룸용 이중바닥 패널.
  8. 제7항에 있어서, 상기한 단위 격자부에 위치하는 복수의 격벽이 환형부에 인접한 제1 격벽과, 상기한 내측벽의 환형 포스트에 연결되는 제2 격벽과, 상기한 제2 격벽으로부터 이격하여 지지각 쪽에 인접하게 위치하는 제3 격벽으로 구성되며, 상기한 지지각에 인접한 단위 격자부의 외측벽에는 내측으로 돌출된 반원형 포스트가 형성되고 상기한 제3 격벽이 상기한 반원형 포스트에 연결되며, 상기한 제1 격벽의 높이는 상기한 외측벽 및 내측벽과 동일 높이로 형성되며, 상기한 제1 내지 제3 격벽의 높이가 제1 격벽〉제2 격벽〉 제3 격벽의 순서로 형성되어 있는 클린룸용 이중바닥 패널.
  9. 제1항에 있어서, 상기한 평활 플레이트의 평활면에 세라믹 또는 필러 충진 합성수지재 타일이 접착되어 있는 블라인드(blind) 또는 솔리드(solid) 타입의 클린룸용 이중 바닥 패널.
  10. 제3항에 있어서, 상기한 평활 플레이트의 다수의 오목부가 프레싱 천공되고, 상기한 평활 플레이트 상면에 다수의 천공홀이 형성된 세라믹 또는 필러 충진 합성수지재 타일이 접착되어 있는 천공(perforated) 타입의 클린룸용 이중 바닥 패널.
  11. 1-300㎛의 산화칼슘(CaO)이 환원되어 형성된 Mg2Ca 또는 (Mg, Al)2Ca가 마그네슘 기지 내에 분포된 마그네슘 합금을 알루미늄 용탕에 첨가하여 얻어지는, Si 10.8-11.2중량%, Fe 0.8중량%, Cu 1.65-1.75중량%, Mn 0.3중량%, Mg 0.75-0.85중량%, Zn 0.9중량%, Ti 0.13중량%, 잔부가 Al인 알루미늄 합금으로 형성되며 정방형 리브를 가지는 클린룸용 이중바닥 패널.
  12. 제11항에 있어서, 상기한 Mg2Ca 또는 (Mg, Al)2Ca가 마그네슘 또는 마그네슘-알루미늄 용탕의 상층부 표면에 산화방지제 내지 내산화제로서의 CaO 첨가제를 분산시켜 분해함으로써 형성된 것인 클린룸용 이중바닥 패널.
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