KR102078472B1

KR102078472B1 - 창호용 합성수지 프로파일 제품

Info

Publication number: KR102078472B1
Application number: KR1020180113936A
Authority: KR
Inventors: 구자건; 노용호
Original assignee: (주)엘지하우시스
Priority date: 2018-09-21
Filing date: 2018-09-21
Publication date: 2020-04-07

Abstract

본 발명은 사각틀 형태로 제작되는 창호용 프로파일 제품의 네 모서리부를 요철 형상의 절단면이 맞닿는 구조로 용접해줌으로써 용접 강도가 향상된 창호용 프로파일 제품에 관한 것이다.

Description

창호용 합성수지 프로파일 제품{Synthetic resin profile products for window}

본 발명은 창호용 프로파일 제품에 관한 것으로, 보다 상세하게는 용접부의 용접 강도가 향상된 창호용 프로파일 제품에 관한 것이다.

일반적으로, 창호는 건축물의 개구부에 설치되는 창틀 및 이에 결합하는 창짝으로 구성되는 것으로서 개폐방식에 따라 여닫이, 미닫이 등으로 구분되고, 재질에 따라 목재 창호, 합성수지 창호, 금속 창호 등으로 구분된다.

이 중 합성수지 창호의 창틀 및 창짝은 합성수지 프로파일 간의 결합에 의해 사각형의 프레임 형태로 형성된다.

이 경우 상기 프로파일은 각 단부가 대략 45°의 사선형으로 절단된 후 단부가 서로 맞대어진 상태로 용접됨으로써 사각틀 형태의 창틀 및 창짝이 형성된다.

이때, 프로파일 간의 용접은 종래 대한민국 등록특허 제10-1364023호(공고일: 2014.02.18.) 등을 통해 개시된 창호용 합성수지 프로파일 용접장치에 의해 이루어지고 있다.

구체적으로, 창호용 합성수지 프로파일 용접장치는 단부가 사선형으로 절단된 프로파일이 클램프에 각각 고정된다.

그리고 고정 완료된 프로파일 사이로 가열판이 투입되어 가열판과의 접촉에 의해 대향되는 프로파일 단부 가열 용융되어 용융부위가 각각 형성된다.

그런 후 상기 용융 부위가 굳기 전에 서로 접합시켜 프로파일 간에 용접이 이루어지게 된다.

그러나 종래의 창호 합성수지 프로파일 제품은 가열판에 의해 가열 용융되는 프로파일의 절단면이 대부분 평탄면으로 형성됨으로써 프로파일의 접합 단면적이 그리 넓지 않다.

즉 상기와 같이 평탄면으로 용융된 절단면이 맞닿는 구조로 접합되는 프로파일은 용접 강도가 취약함에 따라 창호의 시공이나 이동 시 창호의 모서리부에 외력이 집중적으로 가해지는 경우 프로파일의 용접 부위가 떨어질 수 있는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 사각틀 형태로 제작되는 창호용 프로파일 제품의 네 모서리부를 요철 형상의 절단면이 맞닿는 구조로 용접되어 용접 강도가 향상된 창호용 프로파일 제품을 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 바와 같은 목적을 구현하기 위해 본 발명은, 용접부를 매개로 접합된 복수의 프레임부를 포함하는 창호용 합성수지 프로파일 제품으로, 상기 용접부는, 상기 프레임부의 양단 절단면이 요철면으로 형성되고, 상기 프레임부의 적어도 실내측면과 접하는 절단면의 가장자리에 평탄면;이 형성된 것인 창호용 합성수지 프로파일 제품을 제공한다.

이상과 같은 구성에 따른 본 발명은, 사각틀 형태로 제작되는 창호용 프로파일 제품의 네 모서리부를 요철 형상의 절단면이 맞닿는 구조로 용접되어 용접 강도를 향상시킬 수 있다.

또한 창호용 프로파일 제품의 네 변을 구성하는 프레임부의 단부 절단면을 요철면으로 형성하되, 상기 절단면의 적어도 실내측면과 접하는 가장자리를 평탄면으로 형성해 줄 경우, 외부에서 보았을 때 말끔한 용접라인을 구현해줄 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 창호용 합성수지 프로파일 제품의 입면도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 창호용 합성수지 프로파일 제품의 절단면이 가열 용융된 상태를 보여주는 요부사시도,
도 3은 도 1의 'A' 부분 확대 단면도,
도 4의 (a), (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 가열판을 이용하여 프레임부의 단부를 가열 용융한 후 접합시키는 과정을 보여주는 도면,
도 5는 도 1의 I-I'선 단면도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 무이음매 용접장치의 사시도,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 칼날을 보여주는 도면,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 좌우측 클램프의 진공흡입구를 보여주는 단면도,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 가열판의 작동상태를 보여주는 평면도,
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 가열판의 사시도,
도 11 및 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 무이음매 용접장치의 작동상태를 보여주는 도면,
도 13은 종래(a)와 본 발명(b)에 따른 용접공정을 비교한 도면,
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 무이음매 용접장치가 메인프레임 상에 배치된 상태를 보여주는 평면도,
도 15a는 본 발명의 실시예 1, 비교예 1 및 참조예 1, 2의 창호용 프로파일 제품의 측단면도,
도 15b는 본 발명의 실시예 2, 비교예 2의 창호용 프로파일 제품의 측단면도,
도 16a는 용접 강도 측정을 위한 시편의 개략적인 평면도,
도 16b는 용접 강도 측정 시 힘을 가하는 부위를 보여주는 개략적인 평면도이다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 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 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 창호용 합성수지 프로파일 제품의 입면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 창호용 합성수지 프로파일 제품의 절단면이 가열 용융된 상태를 보여주는 요부사시도이며, 도 3은 도 1의 'A' 부분 확대 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 창호용 합성수지 프로파일 제품(1)은, 프레임부(10), 용접부(20)를 포함한다.

이러한 본 발명의 구성에 대해 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

프레임부(10)는 창호를 구성하는 창틀과 창짝의 주된 외곽 프레임으로, 합성수지를 압출 성형하는 방식으로 형성된다. 이러한 프레임부(10)는 적어도 네 개가 사각틀 형태로 배치될 수 있도록 각 프레임부(10)의 양단 절단면이 대략 45°의 사선으로 절단된다.

용접부(20)는 네 개의 프레임부(10)가 사각틀 형태의 창호용 합성수지 프로파일 제품(1)으로 제작될 수 있도록 용접되는 부분이다. 이러한 용접부(20)는 후술할 무이음매 용접장치(100)를 통해 각 프레임부(10)의 양단이 가열 용융된 후 맞댐 형성된다.

도 2를 참조하면, 상기 용접부(20)는 용접 강도를 높일 수 있도록 프레임부(10)의 양단이 요철면(21)으로 형성된다.

즉 상기 용접부(20)의 절단면이 종래와 같이 평탄형으로 용융되어 접합되는 경우 용접 강도가 낮아 프레임부(10)의 모서리부에 외력이 가해지는 경우 용접부(20)가 쉽게 떨어질 우려가 있다.

이에 반해, 상기 용접부(20)의 절단면이 요철면(21)으로 형성되어 서로 맞댐 용접되는 경우 상기 평탄형에 비해 높은 용접 강도를 얻을 수 있다.

다시 말해, 도 3에서와 같이, 상기 용접부(20)의 절단면이 요철면(21)으로 형성됨에 따라 용접부(20)의 접합 면적이 넓어지게 되고, 이러한 요철면(21)이 서로 맞물리는 형태로 접합됨으로써 용접부(20)의 용접 강도를 향상시킬 수 있다.

이에 따라 상기 사각틀 형태로 용접된 프레임부(10)의 모서리부에 외력이 집중하더라도 상기 요철면(21)에 의해 외력을 분산시킬 수 있으며, 이에 따라 용접부(20)가 외력에 의해 쉽게 떨어지는 것을 방지해줄 수 있다.

본 발명에서 상기 용접부(20)의 용접 강도는 요철면을 포함하지 않는 경우 대비 10 내지 100% 향상된 것일 수 있다.

상기 용접 강도의 향상율은 하기 [식 1]을 통해 계산될 수 있다.

[식 1]

[(X-Y) × 100]/Y

X : 요철면을 포함하는 용접부의 용접 강도(kgf/㎠)

Y : 요철면을 포함하지 않는 용접부의 용접 강도(kgf/㎠)

상기 용접 강도는 UTM(Universal Testing Machine)을 이용하여 크로스 헤드로 50mm/min의 압력을 각 코너의 용접 부위에 가한 후 파단이 일어나는 최대값일 수 있다(도 16b 참조).

상기 X는 창호용 합성수지 프로파일 제품에서 요철면을 포함하는 용접부의 용접 강도이고, 상기 Y는 창호용 합성수지 프로파일 제품에서 요철면을 포함하지 않는 용접부의 용접 강도로서, 상기 X와 Y는 동일 규격의 창호용 프로파일 제품에서 측정된 값임을 전제로 한다. 그 이유는 창호용 프로파일 제품은 용도가 크게 창짝용 프로파일 또는 창틀용 프로파일로 나뉘고, 또한 각 용도 별로 규격이 매우 다양하며, 제품의 치수가 클수록 용접부의 용접 강도가 크기 때문에, 용접부의 요철면 유무에 따른 용접 강도 향상율을 정확히 비교하기 위해서는 용도가 동일한 경우로서 동일 규격의 창호용 프로파일 제품인 것을 전제로 하여야 한다. 여기서, 동일 규격이란 일 예로, 당업계에서 허용되는 공차 범위 내(일 예로 ±0.3 등)에서 치수가 동일한 것을 의미하는 것일 수 있다.

상기 용접 강도의 향상율은 10 내지 100% 또는 10 내지 55% 일 수 있다. 상기 용접 강도의 향상율이 상기 범위를 만족하지 못할 경우 종래의 창호 합성수지 프로파일 제품에 비해 용접 강도 향상 효과가 미미할 수 있다.

도 4를 참조하면, 용접부(20)는 프레임부(10)의 단부 절단면이 용접장치(100)의 가열판(120)에 의해 요철면(21)으로 가열 용융되는 과정에서 절단면 외부로 밀려나오는 버(Burr)(20a)(도 11 참조)가 발생하게 될 수 있다. 이 경우 상기 버(20a)는 절단면이 톱니 형상의 요철면(21)으로 형성됨에 따라 상기 버(20a)를 제거하더라도 용접부(20)의 외부로 노출되는 용접라인의 외관이 지그재그 형상으로 거칠게 형성될 수밖에 없다.

이를 방지할 수 있도록 상기 용접부(20)의 절단면을 요철면(21)으로 형성하되, 프레임부(10)의 적어도 실내측면(10a)과 접하게 되는 절단면의 가장자리는 평탄면(23)으로 형성될 수 있다.

이에 따라 상기 돌출된 버(20a)를 제거하더라도 용접부(20)의 외부로 노출되는 용접라인이 상기 평탄면(23)에 의해 일직선으로 형성됨으로써 말끔한 외관(도 1 참조)을 얻을 수 있다.

이 경우 본 발명에서는 상기 평탄면(23)이 프레임부(10)의 적어도 실내측면(10a)과 접하게 되는 절단면의 가장자리에 형성된 경우의 일례를 들어 도시하고 설명하였으나 이에 한정되지 않으며, 상기 평탄면(23)이 프레임부(10)의 실내외측면과 접하게 되는 절단면의 가장자리 모두에 형성될 수 있음은 물론이다.

도 5를 참조하면, 상기 용접부(20)는 프레임부(10)의 중공부 내에 형성되는 요철형의 보조용접면(25)을 더 포함할 수 있다.

상기 보조용접면(25)은 가열판(120)을 이용한 프레임부(10) 단부의 가열 용융 시 프레임부(10)의 중공부 내측으로 밀리면서 돌출되는 내부 버(Burr)(25a)를 통해 형성될 수 있다.

상기 내부 버(25a)는 요철형의 보조용접면(25)에 의해 접합면이 요철 형상으로 굴곡지게 형성됨과 아울러, 양 갈래로 갈라지면서 둥글게 말리는 리본 형상으로 형성될 수 있다. 이러한 요철형의 보조용접면(25)을 통해 용접부(20)의 용접 강도를 향상시킬 수 있다.

한편 도 2 내지 도 5에서는 상기 요철면(21)이나 보조용접면(25)의 접합면이 톱니형상으로 형성된 경우의 일례를 들어 도시하고 설명하였으나, 이에 한정되지 않으며 상기 접합면이 사각형, 다각형 또는 반구형 등 다양하게 변경 적용될 수 있음은 물론이다.

다시 도 3을 참조하면, 상기와 같은 구조의 용접부(20)는 요철면(21)의 요철골(D) 깊이가 0.5 내지 2.0㎜ 또는 1.0 내지 1.5㎜로 형성될 수 있다.

상기 요철면(21)의 요철골(D) 깊이가 상기 범위 미만으로 형성되는 경우 종래의 절단면이 평탄면으로 형성된 용접부와 별다른 차이가 없음에 따라 용접 강도가 낮아질 우려가 있다.

반대로 상기 요철면(21)의 요철골(D) 깊이가 상기 범위를 초과하는 경우 프레임부(10)의 양측 단부를 필요 이상으로 가열 용융시켜야 함에 따라 프레임부(10)의 치수가 변경될 우려가 있다.

이상과 같은 창호용 합성수지 프로파일 제품(1)을 제조하기 위한 무이음매 용접장치(100)의 일 실시예에 대하여 구체적으로 설명해보기로 한다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 무이음매 용접장치(100)는, 좌우측 클램프(110), 가열판(120)을 포함한다.

먼저, 좌우측 클램프(110)는 각각의 일면에 칼날(113)이 형성된 상하부 가압편(111)(112)이 구비되어 용접 대상인 합성수지 재질의 프레임부(10)를 각각 고정해주는 것으로, 이러한 좌우측 클램프(110)는 액추에이터(110a)의 전, 후진 작동에 의해 레일(R)을 따라 횡방향으로 왕복이동 가능하게 설치된다.

이 경우 상기 상부 가압편(111)은 액추에이터(111a)의 작동에 의해 상하로 왕복이동 가능하게 설치되며, 이에 따라 상기 하부 가압편(112)의 상면에 올려진 프레임부(10)의 상면을 가압 고정해줄 수 있다. 이때, 상기 하부 가압편(112)의 상면에는 프레임부(10)의 실내측면(10a)이 맞닿게 안착된다.

아울러 상기 상하부 가압편(111)(112)의 대향면에는 칼날(113)이 일체로 형성된다. 상기 칼날(113)은 상부 가압편(111)의 대향면 하단과, 하부 가압편(112)의 대향면 상단에 서로 대향되게 형성된다.

도 7을 참조하면, 상기 칼날(113)의 선단은 수직면(113a)과, 수직면(113a)에서 용접부(20)의 버(20a)를 향해 소정 각도(θ)로 경사지게 형성되는 경사면(113b)으로 형성될 수 있다.

즉 상기 수직면(113a)에 의해 경사면(113b)의 각도(θ)를 조절하기 용이하며, 이에 따라 상기 칼날(113)의 경사면(113b)을 통해 버(20a)를 용이하게 제거할 수 있다.

이 경우 상기 경사면(113b)의 각도(θ)는 15 내지 50° 또는 20 내지 45°로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 경사면(113b)의 각도(θ)가 상기 범위 미만으로 형성되는 경우 칼날(113)의 선단이 필요 이상으로 날카로워짐에 따라 반복적으로 사용하는 경우 쉽게 파손될 우려가 있다. 반대로 상기 경사면(113b)의 각도(θ)가 상기 범위를 초과하는 경우 버(20a)의 원활한 제거가 어려울 수 있다.

도 8을 참조하면, 상기 상하부 가압편(111)(112)에는 진공흡입구(117)가 구비될 수 있다. 진공흡입구(117)는 진공펌프(미도시)에서 발생하는 진공흡입력을 통해 안착된 프레임부(10)의 표면을 흡착해준다. 즉 프레임부(10)는 내부에 중공부가 형성됨에 따라 용접 과정에서 표면이 중공부 측으로 오목하게 들어가는 경우가 발생할 수 있다.

따라서 용접장치(100)를 이용한 프레임부(10)의 용접 시 진공흡입구(117)를 통해 프레임부(10)의 단부를 흡착해줌으로써 프레임부(10)의 표면이 평평한 상태를 유지한 상태로 용접이 이루어질 수 있도록 할 수 있다.

이 경우 본 발명에서는 상기 진공흡입구(117)가 상하부 가압편(111)(112) 모두에 형성된 경우의 일례를 들어 도시하고 설명하였으나 이에 한정되지 않으며, 프레임부(10)의 면적이 넓게 형성되는 저면(실내측면)이 안착되는 하부 가압편(112)에 국한되게 형성될 수 있다.

도 9를 참조하면, 가열판(120)은 좌우측 클램프(110)에 의해 고정된 한 쌍의 프레임부(10) 사이에 액추에이터(120a)의 작동을 통해 투입 또는 배출 가능하게 설치되어 상기 프레임부(10)의 단부를 가열 용융시켜준다.

도 10을 참조하면, 상기 가열판(120)은 대향되는 프레임부(10)의 단부 절단면에 요철면(21)을 형성해주는 요철부(121)와, 상기 절단면의 적어도 실내측 가장자리에 평탄면(23)을 형성해주는 평탄부(123)가 구비된다.

이 경우 상기 요철부(121)는 음각으로 형성될 수 있다. 상기 요철부(121)가 음각으로 형성되는 경우가 양각으로 형성되는 경우에 비해 평탄면(23)를 충분히 가열 용융시켜 용접 강도를 높일 수 있다.

즉 요철부(121)가 음각으로 형성됨에 따라 상기 가열판(120)을 이용한 가열 용융 시 상기 프레임부(10)의 절단면 가장자리에 상기 평탄부(123)가 먼저 맞닿게 된다(도 4 참조).

이에 따라 상기 프레임부(10)의 절단면에 평탄면(23)을 먼저 충분히 가열 용융시킨 다음 요철면(21)을 용융 형성해줌으로써, 상기 평탄면(23)이 형성되는 프레임부(10)의 가장자리를 보다 견고하게 용접해줄 수 있다.

이 경우 상기 요철부(121)의 요철골은 상기 프레임부(10)의 단부에 용융형성되는 요철면(21)의 요철골(D)의 깊이(0.5 내지 2.0㎜ 또는 1.0 내지 1.5㎜)를 원활하게 형성해줄 수 있도록 대응되는 깊이(0.5 내지 2.0㎜ 또는 1.0 내지 1.5㎜)로 형성된다.

아울러 상기 가열판(120)의 양면에 형성되는 요철부(121)는 프레임부(10)의 절단면에 대향되게 형성되는 요철면(21)이 서로 엇갈리게 접합될 수 있도록 형성된다.

또한 상기 프레임부(10)의 절단면과 접촉되는 가열판(120)의 표면은 테프론 코팅 처리된다. 따라서, 상기 가열판(120)을 이용한 프레임부(10)의 단부 가열 용융시 상기 프레임부(10)의 재질인 합성수지가 가열판(120)에 눌어붙는 것을 방지해줄 수 있다.

도 11 및 도 12를 참조하면, 상기와 같은 구조의 가열판(120)을 통해 프레임부(10)의 단부 절단면을 가열 용융 형성해줌과 동시에, 상기 상하부 가압편(111)(112)의 대향면에 일체로 형성된 칼날(113)이 절단면을 통해 외부로 밀려나오는 버(20a)를 제거해주게 된다.

그리고 상기 가열판(120)이 한 쌍의 프레임부(10) 사이로부터 배출된 후에는 좌우측 클램프(110)를 대향되는 프레임부(10)의 절단면을 향해 이동시켜줌으로써, 프레임부(10) 단부에 형성된 요철면(21)과 평탄면(23)을 상호 접합해준다(도 12 참조).

이 경우 상기 칼날(113)은 스프링(114)에 의해 탄성적으로 될 수 있다. 이 경우 대향되게 형성된 칼날(113)의 선단이 서로 부딪히더라도 칼날(113)이 스프링(114)에 의해 탄성지지됨에 따라 충격을 흡수해줄 수 있고, 이에 따라 칼날(113)이 파손되는 것을 방지해줄 수 있다.

아울러 하부 가압편(112)의 저면에는 하부로 돌출된 스토퍼(115)가 결합될 수 있다. 그리고 상기 가열판(120)의 하단에는 스토퍼(115)와 접촉되는 일정한 폭의 간격유지블럭(125)이 결합되어, 상기 상하부 가압편(111)(112)에 각각 구비된 칼날(113)의 사이 간격이 일정하게 유지될 수 있다(도 11 참조).

이때, 상기 스토퍼(115)는 횡방향으로 이동 및 고정 가능하게 형성될 수 있다. 따라서, 상기 칼날(113)을 이용한 용접부(20)의 버(20a)를 제거할 때 스토퍼(115)의 위치를 조절함에 따라 상하부 가압편(111)(112)에 설치된 칼날(113)의 간격을 가열판(120)의 두께와 대응되게 조절해줄 수 있다.

이 경우 상기 스토퍼(115)는 가이드레일 또는 가이드홈(미도시)을 따라 슬라이딩 됨으로써 횡방향으로 이동할 수 있고, 볼트 등의 고정부재(미도시)에 의해 고정될 수 있다.

도 13을 참조하면, 상기 프레임부(10)의 적어도 실내측면에는 장식층(11)이 적층된 상태이다. 따라서, 상기 무이음매 용접장치(100)를 통한 프레임부(10)의 용접 시 상기 장식층(11)은 용접부(20)에서의 이음매 폭(b)이 0.01 내지 0.20㎜ 또는 0.01 내지 0.10㎜로 형성된다(도 13의 (b) 참조).

즉 상기 장식층(11)의 이음매 폭(b)이 상기 범위 미만인 경우 용접부(20)의 형성 시 프레임부(10) 표면에 적층된 장식층(11)이 서로 간섭될 수 있다.

반대로 상기 장식층(11)의 이음매 폭(b)이 상기 범위를 초과하여 형성되는 경우 프레임부(10)의 백색이 외부로 노출될 수 있다.

이처럼 본 발명은 무이음매 용접장치(100)를 이용한 프레임부(10)의 용접 시 프레임부(10) 표면에 적층된 장식층(11)이 제거되는 것을 방지할 수 있으며, 이에 따라 프레임부(10) 본연의 색상인 백색이 외부로 노출되는 것을 방지해줄 수 있다.

구체적으로, 도 13의 (a)에서와 같이, 종래의 창호용 합성수지 용접장치는 장식층(S)이 적층된 프레임부(P)의 열 용접 시 용접부에 형성된 버(B)를 사상기(T)를 이용하여 긁어주는 방식으로 제거해주게 된다.

이때 상기 사상기(T)는 버(B)를 제거함과 동시에 프레임부(P) 표면에 상기 버(B)에 의해 돌출된 장식층(S)을 함께 제거해주게 되며, 이에 따라 용접라인에 프레임부(P)의 백색이 외부로 노출됨으로써 제품의 외관 품질을 저하시키는 원인이 될 수 있다.

이에 반해, 도 13의 (b)에서와 같은 본 발명의 무이음매 용접장치(100)는 장식층(11)이 적층된 프레임부(10)의 열 용접 시 좌우측 클램프(110)의 대향면에 구비된 칼날(113)이 횡방향으로 이동하면서 용접부(20)에 형성된 버(20a)를 제거해주는 방식임에 따라, 상기 버(20a)에 의해 돌출된 장식층(11)이 함께 제거되는 것을 방지해줄 수 있다.

즉 상기 칼날(113)은 용접부(20)에 형성된 버(20a)를 제거해주되, 프레임부(10) 표면에 적층된 장식층(11)의 단부를 용접라인 측으로 밀어주면서 평탄하게 형성해주게 된다. 이에 따라 용접부(20)의 용접라인에 프레임부(10)의 백색이 외부로 노출되지 않도록 하여 제품의 외관 품질을 높일 수 있다.

도 14를 참조하면, 상기와 같은 구조의 본 발명에 따른 창호프레임 무이음매 용접장치(100)는 메인프레임(200) 상의 네 지점에 각각 배치되어 프레임부(10) 네 모서리부의 용접이 동시에 가능하다.

이 경우 상기 창호프레임 무이음매 용접장치(100)가 설치되는 스테이지(210)는 가이드레일(220)을 따라 X, Y축 방향으로 슬라이딩 이동이 가능하게 설치됨에 따라, 다양한 사이즈의 창틀 또는 창짝을 용이하게 제작할 수 있다.

그러면, 상기 무이음매 용접장치(100)를 이용한 창호용 합성수지 프로파일 제품(1)의 제조과정의 일 실시예에 대하여 설명해보기로 한다.

먼저, 좌우측 클램프(110)의 하부 가압편(112) 상면에 네 개의 프레임부(10)를 사각틀 형태로 배치한다(도 6 참조).

상부 가압편(111)의 하강 작동에 의해 네 개의 프레임부(10)가 고정되면, 프레임부(10)의 모서리부 사이 이격 공간에 가열판(120)이 투입된다.

그 다음, 좌우측 클램프(110)가 그 사이에 개재된 가열판(120) 측으로 이동되면서 가열판(120)과의 접촉을 통해 프레임부(10)의 절단면을 가열 용융시킨다(도 9 참조).

이 경우 대향되는 프레임부(10)의 절단면에 요철면(21)이 형성되되, 적어도 실내측면(10a)과 접하는 절단면의 가장자리에는 평탄면(23)이 형성된다.

이와 동시에 좌우측 클램프(110)에 일체로 구비된 칼날(113)이 프레임부(10)의 단부에서 용융되어 외측으로 밀려나오는 버(20a)를 제거해준다(도 11 참조).

상기 프레임부(10)의 절단면에 요철면(21)과 평탄면(23)이 형성되면 좌우측 클램프(110) 사이로부터 가열판(120)이 배출되고, 좌우측 클램프(110)를 절단면의 대향면을 향해 이동시켜 절단면을 상호 접합해주면(도 12 참조), 본 발명에 따른 사각틀 형태의 창호용 합성수지 프로파일 제품(1)이 완성된다.

이하에서는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실시예 및 비교예와 함께 구체적으로 설명한다. 그러나 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변경 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.

[ 실시예 및 비교예 ]

1. 실시예

(1) 실시예 1

도 6의 무이음매 용접장치(100)의 좌우측 클램프(110)에 도 15a와 아래 표 1의 규격을 갖는 네 개의 프레임부(10)를 사각틀 형태로 배치 고정하고, 상기 프레임부(10) 각 모서리부의 단부 사이에 요철골(D)의 깊이가 1.5㎜인 요철형 가열판(120)을 투입하여 프레임부(10)의 단부 절단면에 요철골(D)의 깊이가 1.5㎜인 요철면(21)을 용융 형성한 다음, 상기 프레임부(10)의 요철면(21)을 상호 접합하여 용접부(20)를 구비하는 창호용 프로파일 제품(1)을 제조하였다.

No	치수(mm)	부호	두께(mm)
A	42.0	△	0.8
B	56.5	*	1.0
C	73.0	X	1.2
D	7.4	○	1.5
E	7.0	#	1.8
F	17.0	미표시부	2.0
G	26.0
H	4.4
I	7.2
J	3.0

(2) 실시예 2

실시예 1과 비교할 때 도 15b와 아래 표 2의 규격을 갖는 네 개의 프레임부를 이용하였다는 점을 제외하고는 동일한 방법으로 창호용 프로파일 제품(1)을 제조하였다.

No	치수(mm)	부호	두께(mm)
A	87.0	*	1.0
B	70.5	X	1.2
C	42.0	○	1.5
D	17.0	△	1.8
E	4.4	미표시부	2.0
F	7.4
G	3.0
H	7.2
I	8.0

2. 비교예

(1) 비교예 1

무이음매 용접장치가 아닌 일반적인 용접장치(한성기계, TWL 용접기)에 도 15a와 상기 표 1의 규격의 네 개의 프레임부를 사각틀 형태로 배치 고정하고, 상기 프레임부 각 모서리부의 단부 사이에 평탄형 가열판을 투입하여 프레임부의 단부 절단면에 평탄면을 용융 형성한 다음, 상기 프레임부의 평탄면을 상호 접합한 후, 사상기를 이용하여 절단면 사이로 돌출되는 버(burr)를 제거하는 방식으로 창호용 합성수지 프로파일 제품을 제조하였다.

(1) 비교예 2

비교예 1과 비교할 때 도 15b와 상기 표 2의 규격을 갖는 네 개의 프레임부를 이용하였다는 점을 제외하고는 동일한 방법으로 창호용 프로파일 제품(1)을 제조하였다.

3. 참조예

(1) 참조예 1

실시예 1과 비교할 때 요철골(D)의 깊이가 0.3㎜인 요철형 가열판(120)을 이용하여 요철면(23)의 요철골(D) 깊이가 0.3㎜가 되도록 한 것을 제외하고 동일한 방법으로 창호용 프로파일 제품(1)을 제조하였다.

(2) 참조예 2

실시예 1과 비교할 때 요철골(D)의 깊이가 2.5㎜인 요철형 가열판(120)을 이용하여 요철면(23)의 요철골(D) 깊이가 2.5㎜가 되도록 한 것을 제외하고 동일한 방법으로 창호용 프로파일 제품(1)을 제조하였다.

[ 실험예 ]

1. 용접 강도

실시예, 비교예 및 참조예의 창호용 프로파일 제품의 용접 강도를 측정하였다.

구체적으로 도 16a와 같이 창호용 프로파일 제품의 네 코너를 283mm를 남겨두고 절단하여 시편을 준비한 후, UTM(Universal Testing Machine)(제조사, 모델명)을 이용하여 크로스 헤드로 50mm/min의 압력을 각 코너의 용접 부위에 가한 후 파단이 일어나는 최대값을 측정하였다(도 16b 참조). 이에 따른 용접 강도 결과 및 용접 강도 향상율은 아래의 표 3과 같다.

상기 용접 강도의 향상율은 하기 [식 1]에 의해 계산되었다.

[식 1]

[(X-Y) × 100]/Y

X : 요철면을 포함하는 용접부의 용접 강도(kgf/㎠)

Y : 요철면을 포함하지 않는 용접부의 용접 강도(kgf/㎠)

상기 [식 1]은 동일 규격의 창호용 프로파일 제품의 용접 강도를 비교한 것으로, 실시예 1, 참조예 1, 2 및 비교예 1은 제품의 치수가 동일하고, 실시예 2 및 비교예 2는 제품의 치수가 동일하다.

	코너 번호	용접 강도(kgf/㎠)	요철골(D)의 깊이(mm)	용접 강도 향상율(%)
실시예 1	1	210	1.0	40
	2	225	1.0	52.03
	3	211	1.0	45.52
	4	206	1.0	32.90
	평균	213	1.0	42.61
실시예 2	1	365	1.5	46
	2	364	1.5	37.36
	3	340	1.5	25.93
	4	334	1.5	14.78
	평균	350	1.5	31.02
비교예 1	1	150	-	-
	2	148	-	-
	3	145	-	-
	4	155	-	-
	평균	150	-	-
비교예 2	1	250	-	-
	2	265	-	-
	3	270	-	-
	4	291	-	-
	평균	269	-	-
참조예 1	1	155	0.3	3.33
	2	160	0.3	8.11
	3	150	0.3	3.45
	4	147	0.3	-5.16
	평균	153	0.3	2.43
참조예 2	1	220	2.5	46.67
	2	230	2.5	55.41
	3	250	2.5	72.41
	4	240	2.5	54.84
	평균	235	2.5	57.33

2. 용접부 이음매 노출 부위

실시예, 비교예 및 참조예의 용접부에 노출되는 장식층의 이음매 폭을 자를 이용하여 측정하였으며, 그 결과는 아래 표 4와 같다.

	코너 번호	이음매 폭(mm)
실시예 1	1	0.010
	2	0.024
	3	0.019
	4	0.018
	평균	0.018
실시예 2	1	0.082
	2	0.051
	3	0.034
	4	0.056
	평균	0.056
비교예 1	1	0.40
	2	0.40
	3	0.45
	4	0.43
	평균	0.42
비교예 2	1	0.50
	2	0.60
	3	0.40
	4	0.55
	평균	0.51
참조예 1	1	0.031
	2	0.022
	3	0.024
	4	0.026
	평균	0.026
참조예 2	1	0.046
	2	0.069
	3	0.072
	4	0.062
	평균	0.062

위의 표 3에서 확인되는 바와 같이, 실시예 1, 2의 요철면(21)이 구비된 창호용 합성수지 프로파일 제품(1)은 종래 절단면이 평탄형으로 형성된 창호용 합성수지 프로파일 제품인 비교예 1, 2에 비해 용접 강도가 각각 약 43% 및 31% 향상되었음을 알 수 있다.

또한 표 4에서 확인되는 바와 같이, 실시예 1, 2의 창호용 합성수지 프로파일 제품은 무이음매 용접장치를 이용하여 창호용 합성수지 프로파일 제품을 제조함에 따라 비교예 1, 2에 비해 용접부의 이음매에 백색선이 거의 노출되지 않아 외관 품질이 매우 우수한 효과가 있었다.

한편, 실시예 1에 비해 요철면(21)의 요철골(D)의 깊이가 작은 참조예 1의 경우 용접 강도 개선효과가 미미하고, 요철면(21)의 요철골(D)의 깊이가 큰 참조예 2의 경우에는 용접 후 프레임부를 포함한 창호 프로파일 제품의 치수가 변경되는 문제점이 있었다.

1 : 창호용 합성수지 프로파일 제품 10 : 프레임부
11 : 장식층 20 : 용접부
20a : 버 21 : 요철면
23 : 평탄면 25 : 보조용접면
25a : 내부 버 100 : 무이음매 용접장치
110 : 좌우측 클램프 111 : 상부 가압편
112 : 하부 가압편 113 : 칼날
113a : 수직면 113b : 경사면
114 : 스프링 115 : 스토퍼
117 : 진공흡입구 120 : 가열판
121 : 요철부 123 : 평탄부
125 : 간격유지블럭 200 : 메인프레임
210 : 스테이지 220 : 가이드레일
D : 요철골 R : 레일

Claims

용접부(20)를 매개로 접합된 복수의 프레임부(10)를 포함하는 창호용 합성수지 프로파일 제품으로,
상기 용접부(20)는 상기 프레임부(10)의 양단 절단면이 요철면(21)으로 형성되고, 상기 프레임부(10)의 적어도 실내측면(10a)과 접하게 되는 상기 절단면의 가장자리에 평탄면(23)이 형성되며,
상기 프레임부(10)의 중공부에는 상기 요철면(21)으로부터 연장되면서 내측으로 요철형의 보조용접면(25)이 돌출 형성되되, 상기 보조용접면(25)은 길이방향을 따라 올록볼록하게 형성되며, 상기 요철면(21) 및 보조용접면(25)에 형성되는 요철의 형상은 톱니형, 사각형, 다각형 또는 반구형 중 어느 하나인 것인 창호용 합성수지 프로파일 제품.
제1항에 있어서,
상기 프레임부(10)는,
양단의 절단면이 사선으로 형성되어 사각틀 형태로 접합된 것인 창호용 합성수지 프로파일 제품.
삭제
삭제
제1항에 있어서,
상기 요철면(21)은,
요철골(D)의 깊이가 1.0 내지 1.5㎜로 형성된 것인 창호용 합성수지 프로파일 제품.
삭제
제1항에 있어서,
상기 용접부(20)의 용접 강도는,
요철면을 포함하지 않는 경우 대비 10 내지 55% 향상된 것인 창호용 합성수지 프로파일 제품.
삭제
제1항에 있어서,
상기 프레임부(10)는,
적어도 실내측 표면에 적층된 장식층(11)을 더 포함하되,
상기 장식층(11)은 용접부(20)에서의 이음매 폭(b)이 0.01 내지 0.20㎜로 형성된 것인 창호용 합성수지 프로파일 제품.
제9항에 있어서,
상기 장식층(11)은 용접부(20)에서의 이음매 폭(b)이 0.01 내지 0.10㎜으로 형성된 것인 창호용 합성수지 프로파일 제품.