KR102071756B1 - 단열발포소재가 적용된 알루미늄 창호 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 알루미늄 창호의 창틀프레임 및 창짝프레임을 구성하는 실외측 프로파일과 실내측 프로파일 사이에 폴리우레탄 계열의 단열발포소재인 블록형 단열부재를 단열브릿지로 적용함으로써, 단열성이 우수하고 일정한 강도를 가질 수 있도록 한 단열발포소재가 적용된 알루미늄 창호에 관한 것이다.
이를 실현하기 위한 본 발명에 따른 알루미늄 창호(100)는, 창틀프레임(101) 및 창짝프레임(103)의 실외측면을 형성하는 실외측 프로파일(110); 상기 창틀프레임(101) 및 창짝프레임(103)의 실내측면을 형성하는 실내측 프로파일(120); 상기 실외측 프로파일(110)과 실내측 프로파일(120)의 대향면에 서로 마주하도록 결합되는 연결부재(130); 및 상기 마주하는 연결부재(130) 사이에 결합되는 단열발포소재의 블록형 단열부재(140);를 포함한다.

Description

단열발포소재가 적용된 알루미늄 창호{Aluminum window for high thermal insulating}
본 발명은 알루미늄 창호에 관한 것으로, 보다 상세하게는 알루미늄 창호를 구성하는 실외측 프로파일과 실내측 프로파일 사이에 단열발포소재를 적용하여 단열 성능을 높일 수 있도록 한 단열발포소재가 적용된 알루미늄 창호에 관한 것이다.
일반적으로, 건축물의 내외부에는 출입 단속 및 채광을 목적으로 하는 각종의 창호가 마련된다.
이때, 창호는 개폐 방식에 따라 미닫이식, 여닫이식, 고정식 등으로 구분되고, 창틀프레임 및 창짝프레임을 형성하는 재질에 따라 목재 창호, PVC(Poly Vinyl Choride) 창호, 알루미늄 창호 등으로 구분된다.
한편, 목재 창호는 재질 특성상 성형 등의 작업이 번거로워 대량 생산이 곤란한 반면, PVC 창호 및 알루미늄 창호는 사출 공법에 의해 비교적 간단히 성형되어 대량 생산이 원활하므로 최근 창호의 대다수가 PVC 창호 또는 알루미늄 창호로 제작된다.
이 경우 알루미늄 창호는 대량 생산이 원활한 것 외에 고유의 질감에 의해 외관이 미려한 장점 등이 있으나, 제품 단가가 상당할 뿐만 아니라 특히, PVC 창호에 비해 열전달율이 높아 단열 성능이 떨어지는 문제가 있다.
이와 같은 알루미늄 창호의 단열 성능 저하 문제를 해소하고자 도 1에 도시된 바와 같이 창틀 또는 창짝 제조용 프레임(10)을 형성하는 실외측 프로파일(11)과 실내측 프로파일(13) 사이의 상부 및 하부에 폴리아미드(Polyamid) 재질의 바(bar) 형태 단열부재(15)를 결합하는 기술이 제안된 바 있다.
이 경우 상기 바 형태 단열부재(15)는 실외측 프로파일(11)과 실내측 프로파일(13) 사이에서의 열전달을 차단하므로 알루미늄 창호의 단열 성능이 향상된다.
그러나 상기와 같은 바 형태의 단열부재(15)는 그 폭을 일정 수준(30㎜) 이상으로 키울 경우, 크랙 등이 발생하여 쉽게 손상되므로 적용에 제한이 따르게 된다. 특히, 상부 바 형태 단열부재(15)와 하부 바 형태 단열부재(15) 사이의 공간에서 대류와 복사에 의한 열전달이 이루어져 단열 성능이 떨어지는 문제가 있다.
또한 알루미늄 창호의 단열 성능 저하 문제를 해소하고자 도 2에 도시된 바와 같이 창틀 또는 창짝 제조용 프레임(10)의 상부 및 하부에 홈부(10a)를 형성하고, 각 홈부(10a) 내에 아존(AZON)을 충진 및 경화한 아존 단열부재(17)를 적용하는 기술이 제안된 바 있다.
이때, 아존 단열부재(17)는 프레임(10)의 실내측과 실외측 사이에서의 열전달을 차단하므로 알루미늄 창호의 단열 성능이 향상된다.
그러나 아존 단열부재(17)는 그 폭을 일정 수준(20㎜) 이상으로 키울 경우, 크랙 등이 발생하여 쉽게 손상되므로 적용에 제한이 따르는 문제가 있다.
상기의 이유로 해당분야에서는 단열부재의 손상을 방지할 수 있도록 할 뿐만 아니라 단열 성능을 더욱 높일 수 있도록 하는 알루미늄 창호의 개발을 시도하고 있으나, 현재까지는 만족할만한 결과를 얻지 못하고 있는 실정이다.
한편, 관련 선행 기술로는 대한민국 등록실용신안 제20-0156976호(공고일 : 1999. 09. 15) 등이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 알루미늄 창호의 창틀프레임 및 창짝프레임을 구성하는 실외측 프로파일과 실내측 프로파일 사이에 폴리우레탄 계열의 단열발포소재인 블록형 단열부재를 단열브릿지로 적용함으로써, 단열성이 우수하고 일정한 강도를 가질 수 있도록 한 단열발포소재가 적용된 알루미늄 창호를 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 단열발포소재가 적용된 알루미늄 창호는, 창틀프레임 및 창짝프레임의 실외측면을 형성하는 실외측 프로파일; 상기 창틀프레임 및 창짝프레임의 실내측면을 형성하는 실내측 프로파일; 및 상기 실외측 프로파일과 실내측 프로파일의 대향면 사이에 결합되는 단열발포소재의 블록형 단열부재;를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 단열발포소재가 적용된 알루미늄 창호는, 창틀프레임 및 창짝프레임의 실외측면을 형성하는 실외측 프로파일; 상기 창틀프레임 및 창짝프레임의 실내측면을 형성하는 실내측 프로파일; 상기 실외측 프로파일과 실내측 프로파일의 대향면에 서로 마주하도록 결합되는 연결부재; 및 상기 마주하는 연결부재 사이에 결합되는 단열발포소재의 블록형 단열부재;를 포함한다.
이상과 같은 구성에 따른 본 발명은, 실외측 프로파일과 실내측 프로파일 사이에 폴리우레탄 계열의 단열발포소재인 블록형 단열부재를 적용함에 따라 단열부재의 재질 특성과 공극에 의해 실외측 프로파일 및 실내측 프로파일 사이의 열전달을 효율적으로 차단할 수 있으며, 이에 따라 창호의 단열 성능을 높일 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래 알루미늄 창호에 바 형태의 단열부재가 적용된 상태를 보여주는 측단면도,
도 2는 종래 알루미늄 창호에 아존 단열부재가 적용된 상태를 보여주는 측단면도,
도 3은 본 발명에 따른 단열발포소재가 적용된 알루미늄 창호의 측단면도,
도 4는 도 1에 적용된 창틀프레임의 측단면도,
도 5는 본 발명에 따른 단열부재의 결합구조를 보여주는 분해도,
도 6은 본 발명에 따른 단열부재의 기공입자를 보여주는 현미경 확대사진,
도 7은 본 발명에 따른 연결부재와 단열부재가 일체로 형성된 사시도,
도 8은 본 발명에 따른 알루미늄 창호의 실제사진,
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 단열부재를 보여주는 측단면도,
도 10은 본 발명에 따른 알루미늄 창호의 단열성능을 보여주는 테스트 결과자료이다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.
여기서, 각 도면의 구성요소들에 대해 참조부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다.
도 3은 본 발명에 따른 단열발포소재가 적용된 알루미늄 창호의 측단면도이고, 도 4는 도 1에 적용된 창틀프레임의 측단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 단열발포소재가 적용된 알루미늄 창호(100)는, 실외측 프로파일(110)과, 실내측 프로파일(120)과, 연결부재(130)와, 단열부재(140)를 포함한다.
이러한 본 발명의 구성에 대해 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
실외측 프로파일(110)은 창호(100)를 구성하는 창틀프레임(101) 및 창짝프레임(103)의 실외측면을 구성하는 것으로, 알루미늄 재질로 형성된다.
도 4를 참조하면, 실외측 프로파일(110)은 실내측면에 상측 날개(111a)와 하측 날개(111b)의 구조를 통해 그 사이에 홈(111)이 마련될 수 있다.
상기 홈(111)은 후술할 연결부재(130)의 일면에 구비된 돌기(131)가 결합될 수 있도록 마련된 것으로, 돌기(131)가 홈(111)에 삽입된 후 상측 날개(111a)와 하측 날개(111b)가 가압에 의해 돌기(131)를 물어 고정해줌에 따라 실외측 프로파일(110)과 연결부재(130)의 견고한 결합상태를 유지할 수 있다. 이러한 구조의 홈(111)은 복수 개가 실외측 프로파일(110) 실내측면의 상하로 이격 형성될 수 있다.
실내측 프로파일(120)은 창틀프레임(101) 및 창짝프레임(103)이 실내측면을 구성하는 것으로, 알루미늄 재질로 형성된다.
이 경우 실내측 프로파일(120)은 실외측면에 상측 날개(121a)와 하측 날개(121b)의 구조를 통해 그 사이에 홈(121)이 마련될 수 있다.
상기 홈(121)은 후술할 연결부재(130)의 타면에 구비된 돌기(131)가 결합될 수 있도록 마련된 것으로, 돌기(131)가 홈(121)에 삽입된 후 상측 날개(121a)와 하측 날개(121b)가 가압에 의해 돌기(131)를 물어 고정해줌에 따라 실내측 프로파일(120)과 연결부재(130)의 견고한 결합상태를 유지할 수 있다. 이러한 구조의 홈(121)은 복수 개가 실내측 프로파일(110) 실외측면의 상하로 이격 형성될 수 있다.
도 5를 참조하면, 연결부재(130)는 실외측 프로파일(110)과 실내측 프로파일(120)의 대향면에 서로 마주하도록 각각 결합되는 것으로, 폴리아미드(Polyamid) 재질로 형성될 수 있다. 연결부재(130)는 단열발포소재인 단열부재(140)에 비해 고강도 재질이다. 즉 단열부재(140)와 상기 프로파일(110)(120) 사이에 연결부재(130)를 각각 개재하는 방식을 적용해줌으로써 구성요소 간에 견고한 조립이 가능해진다.
이 경우 연결부재(130)에는 실외측 프로파일(110) 및 실내측 프로파일(120)에 각각 결합될 수 있도록 복수의 돌기(131)가 대응되게 구비된다.
즉 연결부재(130)에 복수의 돌기(131)가 마련됨으로써 돌기(131)가 상기 프로파일(110)(120)의 홈(111)(121) 및 단열부재(140)에 구비되는 홈(141) 각각에 결합될 수 있다. 이에 따라 상기 연결부재(130)와 실외측 프로파일(110)의 결속력, 상기 연결부재(130)와 상기 실내측 프로파일(120)의 결속력, 상기 연결부재(130)와 상기 단열부재(140)의 결속력이 배가된다.
단열부재(140)는 서로 마주하는 연결부재(130) 사이에 결합되는 것으로, 발포 폴리우레탄(Polyurethane)으로 형성되어 공극(도 6 참조)을 구비하며, 블록형이다.
구체적으로, 단열부재(140)는 ＰＵ 경화폼으로서 모서리의 강도를 높이고 중심부까지 밀도를 동일하게 한 것이다. 액체 형상의 폴리올과 이소시아네이트 및 기타 첨가제를 포함하여 혼합 가공할 수 있다. 이와 같은 단열부재(140)는 고단열 재질로, 일단 경화가 된 이후에는 온도변화(-50 ~ 115℃의 조건에서 실험)에 따른 변형이 없다.
여기서, 상기 단열부재(140)의 기본물성은, 열전도도가 0.03 ~ 0.08W/mK이고, 탄성계수가 800 ~ 1200MPa이며, 인장강도가 5 ~ 7MPa이고, 기공입자의 크기가 80 ~ 150㎛으로 구성되는 것이 바람직하다.
상기와 같은 기본물성으로 이루어진 블록형 단열부재(140)를 단열브릿지로 사용함으로써, 실외측 프로파일(110)과 실내측 프로파일(120) 사이의 열전달을 차단하여 창호의 단열 성능을 향상시킬 수 있다. 아울러 일정한 강도를 가질 수 있도록 함으로써 창호의 내풍압 성능을 개선할 수 있다.
한편, 단열부재(140)는 연결부재(130)의 대향면에 구비된 돌기(131)가 각각 삽입될 수 있도록 양면에 홈(141)이 대응되게 구비될 수 있다. 이에 따라 연결부재(130) 사이에 단열부재(140)가 간단하면서 견고하게 결합될 수 있다.
이 경우 단열부재(140)는 상기와 같이 별도의 제조 공정을 통해 제조된 후 연결부재(130)와 결합하는 방식으로 제조할 수도 있으나, 도 7에 도시된 바와 같이, 제조 공정의 편의를 위해 몰드 내에 한 쌍의 연결부재(130)를 서로 대향되게 삽입한 상태에서 우레탄 폼의 발포 성형을 통해 상기 연결부재(130) 사이에 단열부재(140)를 일체로 형성하는 것이 바람직하다.
이와 같은 단열부재(140)는 블록형으로 형성됨에 따라 전체 폭 및 길이를 자유롭게 형성할 수 있다. 바람직하게는 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 단열부재(140)는 단열성능의 향상을 위해 창호(100)의 전체 폭에서 적어도 절반 이상의 폭으로 형성될 수 있다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 단열부재를 보여주는 측단면도이다.
본 발명에서는 실외측 프로파일(110)과 실내측 프로파일(120)의 대향면에 연결부재(130)를 서로 마주보게 설치한 다음 그 사이에 단열부재(140)를 일체로 개재한 경우의 일례를 들어 도시하고 설명하였으나, 이에 한정되지 않으며 창호의 단열 성능을 유지할 수 있는 구조라면 다양하게 변경 적용할 수 있다.
예컨대, 도 9에 도시된 바와 같이, 연결부재(130)의 구성요소를 생략하고 실외측 프로파일(110)과 실내측 프로파일(120) 사이에 단열부재(140)를 직접 결합하는 방식으로 변경할 수 있다. 이에 따라 창호(100)의 제조공정을 줄일 수 있음은 물론, 원가를 절감할 수 있다.
이 경우 실외측 프로파일(110) 및 실내측 프로파일(120)과 단열부재(140)의 사이에 연결부재(130)가 생략됨에 따라 이를 결합하기 위한 구조, 즉 상기 본 발명의 일 실시예에서 실외측 프로파일(110)과 실내측 프로파일(120)의 대향면에 구비되었던 홈(111)(121)의 구조는 단열부재(140)의 양면 홈(141)에 직접 결합되는 돌기(111')(121') 구조로 변경 적용될 수 있다.
이상과 같은 구성의 본 발명에 따른 단열발포소재가 적용된 알루미늄 창호(100)는, 도 10의 단열성능 테스트 결과에서 알 수 있듯이 실외측 프로파일(110)과 실내측 프로파일(120) 사이에 폴리우레탄 계열의 단열발포소재인 블록형 단열부재(140)를 적용함에 따라 단열부재(140)의 재질 특성과 공극에 의해 실외측 프로파일(110) 및 실내측 프로파일(120) 사이의 열전달을 효율적으로 차단할 수 있으며, 이에 따라 창호의 단열 성능을 높일 수 있다.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않으며 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변경과 수정이 가능함은 물론이다.
특히, 본 발명에서는 단열부재(140)가 적용된 창호가 여닫이인 경우의 일례를 들어 도시하고 설명하였으나, 이에 한정되지 않으며 상기 단열부재(140)를 미닫이를 포함한 다양한 종류의 창호에 변경 적용할 수 있다.
100 : 알루미늄 창호 101 : 창틀프레임
103 : 창짝프레임 110 : 실외측 프로파일
120 : 실내측 프로파일 130 : 연결부재
140 : 단열부재

Claims (11)

  1. 창틀프레임(101) 및 창짝프레임(103)의 실외측면을 형성하는 실외측 프로파일(110);
    상기 창틀프레임(101) 및 창짝프레임(103)의 실내측면을 형성하는 실내측 프로파일(120); 및
    상기 실외측 프로파일(110)과 실내측 프로파일(120)의 대향면 사이에 결합되는 단열발포소재의 블록형 단열부재(140);를 포함하며,
    상기 실외측 프로파일(110)과 실내측 프로파일(120)의 대향면에는 복수의 돌기(111')(121')가 순차적으로 형성되되, 상기 돌기(111')(121')의 끝단이 양측으로 연장 돌출되어 "ㅓ"자형을 이루고, 상기 단열부재(140)의 양측면에는 상기 돌기(111')(121')가 억지끼움 결합되어 이탈이 방지될 수 있도록 상기 돌기(111')(121')와 상응한 "ㅓ"자형의 홈(141)이 구성되며,
    상기 단열부재(140)는 발포 폴리우레탄(Polyurethane) 재질로 구성되되, 공극을 구비하는 블록형이며, 액체 형상의 폴리올과 이소시아네이트 및 기타 첨가제를 포함하여 혼합 가공된 것인 알루미늄 창호.
  2. 창틀프레임(101) 및 창짝프레임(103)의 실외측면을 형성하는 실외측 프로파일(110);
    상기 창틀프레임(101) 및 창짝프레임(103)의 실내측면을 형성하는 실내측 프로파일(120);
    상기 실외측 프로파일(110)과 실내측 프로파일(120)의 대향면에 서로 마주하도록 결합되는 연결부재(130); 및
    상기 마주하는 연결부재(130) 사이에 결합되는 단열발포소재의 블록형 단열부재(140);를 포함하며,
    상기 실외측 프로파일(110)과 실내측 프로파일(120)의 대향면에 마주하도록 상측 날개(111a)(121a)와 하측 날개(111b)(121b)가 돌출 형성되고 상기 상측 날개(111a)(121a)와 하측 날개(111b)(121b) 사이로 홈(111)(121)이 형성되며,
    상기 연결부재(130)의 일측면에는 상기 홈(111)(121)에 삽입되어 상기 상측 날개(111a)(121a)와 하측 날개(111b)(121b)에 의해 가압 고정될 수 있도록 끝단이 확장된 형태로 돌기(131)가 형성되며,
    상기 연결부재(130)의 타측면에는 복수의 돌기가 형성되되, 상기 돌기의 끝단이 양측으로 연장 돌출되어 "ㅓ"자형을 이루고, 상기 단열부재(140)의 양측면에는 상기 돌기가 억지끼움 결합되어 이탈이 방지될 수 있도록 상기 돌기와 상응한 "ㅓ"자형의 홈이 구성되며
    상기 단열부재(140)는 발포 폴리우레탄(Polyurethane) 재질로 구성되되, 공극을 구비하는 블록형이며, 액체 형상의 폴리올과 이소시아네이트 및 기타 첨가제를 포함하여 혼합 가공된 것인 알루미늄 창호.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 실외측 프로파일(110)과 실내측 프로파일(120)은,
    알루미늄 재질인 것을 특징으로 하는 알루미늄 창호.
  4. 삭제
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 단열부재(140)는,
    열전도도가 0.03 ~ 0.08W/mK인 것을 특징으로 하는 알루미늄 창호.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 단열부재(140)는,
    탄성계수가 800 ~ 1200MPa인 것을 특징으로 하는 알루미늄 창호.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 단열부재(140)는,
    인장강도가 5 ~ 7MPa인 것을 특징으로 하는 알루미늄 창호.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 단열부재(140)는,
    기공입자 크기가 80 ~ 150㎛인 것을 특징으로 하는 알루미늄 창호.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제2항에 있어서,
    상기 연결부재(130)는,
    폴리아미드(Polyamid) 재질인 것을 특징으로 하는 알루미늄 창호.
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