KR102364956B1

KR102364956B1 - 조립식 단열 패널

Info

Publication number: KR102364956B1
Application number: KR1020210092606A
Authority: KR
Inventors: 최현동
Original assignee: (주)티엔팀버
Priority date: 2021-07-15
Filing date: 2021-07-15
Publication date: 2022-02-18

Abstract

본 발명에 따른 단열 패널은 가벼우면서도 단열 효과가 높으며, 간단한 조립을 통해 쉽게 대면적의 패널을 조립할 수 있어 작업 시 편리성을 도모할 수 있다. 특히 상기 패널은 중간재 형성 시 패널조성물을 혼합하고 경화함에 따라 중간재 조성물을 일종의 접착제로 이용하여 프레임 등을 결합하여 제조하기 때문에 각 결합부재와 표면재, 배면재를 결합할 수 있기 때문에 경제적이며, 특히 인체에 유해한 용제가 사용되는 통상의 접착제 성분을 포함하지 않기 때문에 친환경적이고 인체에 무해하며, 제조 시간을 단축할 수 있는 장점을 가진다.

Description

조립식 단열 패널{Prefabricated panels for thermal insulation}

본 발명은 조립식 단열 패널에 관한 것으로, 상세하게는 가벼우면서도 단열 효과가 높으며, 간단한 제조 및 조립 과정을 통해 쉽게 대면적의 패널을 시공할 수 있어 작업 시 편리성을 도모할 수 있는 조립식 단열 패널에 관한 것이다.

최근 저출산 고령화 시대에 접어들면서 이에 대응하는 주거모델 개발수요가 크게 증가하고 있다. 특히, 청년층과 대학생들을 위한 기숙사와 주거개선 요구도 높아지고 있는데, 이에 공사기간을 1/2로 단축시켜 신속하게 공급이 가능한 조립식 건축물로 인식되고 있는 모듈러 건축물이 주목을 받고 있고, 이와 관련한 연구가 활발히 진행되고 있다.

모듈러 건축물이란 현장에서 대부분의 공정을 진행하는 기존의 건축물과 달리 자동차와 같이 공장에서 다수의 레고블록과 같은 입방체로 구성되는 모듈 구조체에 각종 내장재, 기계설비, 전기배선 등을 공장에서 미리 제작 설치하고 이를 현장에 운반 조립하여 완성하는 건축물을 말한다.

즉, 공장에서 제조산업의 장점을 접목한 고효율성 건축물로서 구조체와 내외장, 설비 등이 모듈 공장제작이 가능하고 개보수가 용이하다는 장점이 있다. 또한, 단위유닛 조립화로 증개축이 용이하며 신속한 공급이 가능하고, 특히 수요자 요구 대응형 건축물로서 수요자의 스타일에 맞추어 다양한 모델로 공급될 수 있다.

상기와 같이 공장에서 제작되는 규격화된 부품 및 자재가 현장 가공 없이 바로 시공되기 위해서는 각 부품 및 자재에 대한 틈이 필연적으로 발생하게 된다. 즉, 규격화된 자재라 할지라도 현장에서 시공시 현장여건 및 시공기술 등에 따라 시공오차가 발생하게 되고, 인접자재와 접합시 접합을 위한 여유치수가 필요하게 된다.

따라서 제작치수와 모듈호칭치수가 같게 설정되면 이러한 오차나 시공여유 때문에 상호 영역을 확보하는 기준을 침범하게 되어 현장에서의 절단을 유발하게 된다. 그러므로 생산 및 시공 시 발생되는 오차나 시공여유 등을 처리할 수 있는 여유 공간이 필요한데 이를 틈이라 한다.

이 틈 값은 시공오차와 시공여유를 합한 값으로 구성되며, 시공오차가 발생하지 않을 경우 최대 틈 값이 발생하게 된다. 이에 표준화 시공에서는 이 틈처리를 어떻게 할 것인가가 매우 중요한 문제이다. 특히, 현장 시공 시, 단위 유닛 간에 형성된 이러한 틈에 의해 단위 유닛 간의 단열 성능이 저하되는 문제점이 있다.

또한, 단위 유닛이 결합 될 때 형성되는 유닛간 일정 틈 공간은, 화재 시 화재 이동 경로로 예상 되어지는 바이의 이동 경로의 차단이 요구되고 있다.

한편, 건축물의 단열방법은 건물 내부에 단열재를 설치하는 내단열 시스템과 건물 외부에 설치하는 외단열 시스템이 있다.

건물 내부에 설치하는 내단열 시스템은 외단열 시스템에 비하여 설치가 용이하나, 건물 외부 전체를 감싸는 외단열 방법보다 단열 효과가 떨어지는 단점이 있다.

최근에는 에너지 절약 차원에서 단열 성능이 점점 강화되고 있어, 대부분의 건축물들은 외단열 시스템을 적용하고 있는 추세이다. 그러나, 최근 건축물의 대형화재로 인해 외단열 시스템에서의 화재에 대한 문제가 대두되고 있다.

단열재는 성능의 특성상 대부분 화재에 타기 쉬운 재질로 구성되어 있어, 화재가 발생하면 건물 전체를 감싸고 있는 단열재로 쉽게 불이 옮겨 붙어 건물 전체로 화재가 번져 대형 인명사고로 이어질 수 있는 문제점이 있다.

이에 따라 준 불연재인 PF단열재 페놀폼(Phenolic Foam)이라는 단열 제품이 각광을 받고 있으나, 시공 방법 상의 문제점과 매우 고가로 건축비에 상당한 부담을 야기한다. 또한 PF단열재 페놀폼과 같은 준 불연재인 글라스 울은 습기에 매우 취약하여 습기에 누출이 빈번한 건축물 외부에 설치될 경우, 글라스 울이 습기를 머금게 되면 처짐 현상이 나타나 단열 성능을 급격하게 저하시킨다.

여기에 또한, 대부분 준 불연재 단열재들은 구조가 연질로서 경질인 일반 스티로폼 종류 단열재와 달리 건축물 외장에 설치 시 외장 마감재를 붙이기 위한 별도의 구조틀의 설치를 필요로 한다. 또한, 외장 마감재가 방수 기능이 없는 마감재일 경우 별도의 방수지를 부착하여야 하는 과정을 거쳐야만 하는 단점이 있다.

따라서, 상기와 같은 문제점을 극복할 수 있는 단위 유닛 간의 단열 성능 및 방화 성능을 향상 시킬 수 있는 기술이 요구되고 있다.

대한민국 등록특허 제10-1743634호 (2017년 05월 30일)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 상세하게는 가벼우면서도 단열 효과가 높으며, 간단한 조립을 통해 쉽게 대면적의 패널을 조립할 수 있어 작업 시 편리성을 도모할 수 있는 조립식 단열 패널의 제공을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 다층의 패널 내부에 발포체에 마그네슘화합물, 세라믹스, 충전재 및 접착제를 포함하는 패널조성물을 혼합하고 이를 경화함으로써 상기 발포체의 표면을 불연성의 패널조성물이 완전히 감쌈에 따라 단열성 및 불연성을 발현할 수 있는 조립식 단열 패널의 제공이다.

본 발명은 조립식 단열 패널에 관한 것이다.

본 발명의 일 양태는 건축용 패널을 다수 개 측면 방향으로 평행하게 결합하여 형성하는 조립 구조물로서, 상기 패널은 순차적으로 표면재, 중간재 및 배면재가 적층하여 형성하며,

상기 패널의 측면에 제1결합부재 및 제2결합부재가 결합하되, 상기 제1결합부재 또는 제2결합부재는 상기 패널의 종방향 및 횡방향 측면에 각각 하나씩 위치하도록 결합하며,

상기 제1결합부재는, 판상으로 구비되는 제1지지부; 상기 제1지지부 양끝단이 서로 대면하도록 패널의 적층 방향으로 절곡되어 상기 표면재와 중간재 사이 또는 상기 중간재와 배면재 사이에 위치하도록 구비되는 제1고정부; 상기 지지부의 일면에 돌출되어 형성되는 상면부; 및 상기 지지부 및 상면부와 결합하여 길이 방향으로 중공을 형성하는 측면부;를 포함하며,

상기 제2결합부재는,

판상으로 구비되는 제2지지부; 상기 제2지지부의 일면에 돌출되어 길이방향으로 결합홈을 형성하는 한 쌍의 돌출부; 및 상기 제2지지부의 끝단이 패널의 적층방향으로 절곡되어 상기 표면재와 중간재 사이 또는 상기 중간재와 배면재 사이에 위치하도록 구비되는 제2고정부;를 포함하며,

상기 패널은 상기 제1결합부재의 상면부와 제2결합부재의 결합홈과 서로 끼움결합하여 조립되는 것을 특징으로 하는 조립식 단열 패널에 관한 것이다.

본 발명에서 상기 제1결합부재는, 상기 측면부에 상기 패널의 적층방향으로 관통되는 하나 또는 복수의 앵커홈이 더 형성된 것을 특징으로 하며, 구체적으로 상기 조립식 단열 패널은 시공 대상과 연결하는 앵커부를 더 구비하되, 상기 앵커부는 시공 대상에 결합되는 시공대상결합부재; 및 상기 앵커홈에 삽입되는 패널결합부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때 상기 시공대상결합부재는, 시공대상의 일면에 접촉하여 결합하는 면결합판; 상기 면결합판의 일면에 돌출되어 상기 패널결합부재를 지지하는 돌출결합판; 및 상기 돌출결합판의 판면을 관통하여 형성되는 제1결합핀삽입공;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 패널결합부재는, 상기 앵커홈에 삽입되어 지지되는 패널지지판; 상기 패널지지판의 일단이 절곡하여 형성되는 고정판; 및 상기 패널지지판의 판면을 관통하여 형성되며, 상기 패널지지판의 길이 방향으로 연장되는 슬릿 형상의 제2결합핀삽입공;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 패널의 상기 표면재는 화강암, 편마암, 현무암, 석회암, 백운석, 맥반석, 오석, 장석, 백운모, 흑운모, 흑연, 사암, 활석, 각섬석, 사문암, 규석, 청석 및 맥섬석에서 선택되는 어느 하나 또는 복수의 세라믹 성분으로 제조될 수 있으며,

상기 중간재는 상기 중간재는 글래스울, 미네랄울, 금속화합물 및 발포체에서 선택되는 어느 하나 또는 복수의 단열재를 포함하는 패널조성물로 형성될 수 있으며, 구체적으로 상기 금속 화합물은 산화마그네슘, 황산마그네슘, 염화마그네슘, 탄산마그네슘, 탄산수소마그네슘, 수산화마그네슘, 과산화마그네슘 및 질산마그네슘에서 선택되는 어느 하나 또는 복수의 마그네슘 화합물을 포함할 수 있으며, 목분, 황토, 물유리, 플라이애시 및 질석에서 선택되는 어느 하나 또는 복수의 충전재를 포함할 수 있으며,

상기 배면재는 산화마그네슘, 염화마그네슘, 플라이애시, 고분자 수지 및 충전재를 포함하는 조성물로 형성될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 단열 패널의 단면을 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 단열 패널 간의 결합을 단면으로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1결합부재의 단면을 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2결합부재의 단면을 도시한 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 홀더부를 이용한 결합부재들의 결합을 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 앵커부를 이용한 단열 패널의 시공을 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 앵커홈과 고정판삽입공이 형성된 단열 패널의 단면을 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 시공대상결합부재(a)와 패널결합부재(b)의 단면을 도시한 것이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 앵커부와 결합된 단열 패널의 단면을 도시한 것이다.

이하, 실시예 및 비교예를 들어 본 발명에 따른 조립식 단열 패널을 더욱 상세히 설명한다. 다만 다음에 소개되는 구체예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다.

따라서 본 발명은 이하 제시되는 구체예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있으며, 이하 제시되는 구체예들은 본 발명의 사상을 명확히 하기 위해 기재된 것일 뿐, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.

이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.

또한 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 사용되는 단수 형태는 문맥에서 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 의도할 수 있다.

또한 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있으며, 이하 제시되는 도면들은 본 발명의 사상을 명확히 하기 위해 과장되어 도시될 수 있다. 또한 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

도 1과 같이 본 발명에 따른 조립식 단열패널은 순차적으로 표면재(110), 중간재(120) 및 배면재(130)가 적층되어 형성된 패널(100)과, 상기 패널의 측면을 감싸도록 구비되되 패널간의 결합을 위해 끼움결합이 가능한 구조로 형성된 제1결합부재(200) 및 제2결합부재(300)가 하나의 패널 당 두 개씩 구비될 수 있다. 이때 상기 제1결합부재 및 제2결합부재는 하나의 패널에서 종방향 및 횡방향의 측면에 각각 하나씩 위치하도록 결합할 수 있다.

즉, 상기 조립식 단열패널은 소정의 두께를 갖는 패널의 측면 전부를 감싸도록 상기 결합부재들이 위치함으로써 도 2와 같이 패널의 결합 시 하나의 패널에서 측면에 위치한 제1결합부재와 다른 패널에서 측면에 위치한 제2결합부재가 밀착하여 끼움결합될 수 있다. 이를 통해 시공 대상의 표면에 다수의 조립식 단열패널이 표면재가 노출되도록 종방향 및 횡방향으로 연속되게 결합될 수 있도록 구성될 수 있다.

이때 상기 제1결합부재 및 제2결합부재는 상술한 바와 같이 하나의 패널(100)에서 종방향 측면과 횡방향 측면에 각각 하나씩 구비되기 때문에 패널의 형태에 따라 길이가 같을 수도 다를 수도 있다. 즉, 표면재나 배면재의 노출면이 정사각형인 경우는 어느 방향이든 결합부재들의 길이가 같기 때문에 측면의 위치에 상관없이 어느 측면이든 제1결합부재와 제2결합부재의 끼움결합을 통해 패널간 결합이 가능하나, 노출면이 직사각형인 경우 하나의 패널에 각각 길이가 다른 제1결합부재와 제2결합부재가 부착되어야 한다.

이를 위해 표면재의 노출면 방향을 고려하여 각 패널들은 동일한 위치에 제1결합부재와 제2결합부재가 부착되어야 하며, 부착 시 각 결합부재들은 길이도 서로 동일하도록 부착되어야 표면재가 노출되도록 하면서도 대면적의 단열 패널을 시공할 수 있다.

상기 제1결합부재(200)는 요철(凹凸)의 ‘철’자와 같이 돌출된 부분을 가져 각 패널들의 끼움결합을 통한 조립을 원할이 하도록 하는 구성으로, 판상으로 구비되는 제1지지부(210); 상기 제1지지부 양끝단이 서로 대면하도록 패널의 적층 방향으로 절곡되어 상기 표면재와 중간재 사이 또는 상기 중간재와 배면재 사이에 위치하도록 구비되는 제1고정부(220); 상기 지지부의 일면에 돌출되어 형성되는 상면부(230); 및 상기 지지부 및 상면부와 결합하여 길이 방향으로 중공(V)을 형성하는 측면부(240);를 포함하여 형성될 수 있다.

도 3은 상기 제1결합부재의 단면으로 도 3과 같이 판상으로 구비되는 제1지지부(210), 상기 제1지지부와 일정 거리 이격되어 위치함으로써 돌출된 부분을 형성하는 상면부(230), 상기 제1지지부와 상면부와 결합하는 측면부(240)가 사다리꼴의 형태로 결합하여 길이 방향으로 길게 연장되는 중공(V)을 형성하게 된다.

즉, 상기 제1결합부재는 중공이 형성된 부분이 지지부에 비해 돌출된 볼록한 돌기 모양을 형성하는 것으로, 내부가 비어있기 때문에 패널의 전체 무게를 감소시킬 수 있어 작업성이 향상되며, 후술할 제2결합부재에 형성된 오목한 부분인 결합홈(321)과 끼움 결합함으로써 쉽게 고정될 수 있다.

다만 상기 제1결합부재는 상면부와 제1지지부의 이격거리나 측면부의 결합 형태 등을 한정하고 있지 않으나, 후술할 제2결합부재의 결합홈과 원활히 결합될 수 있도록 결합홈의 크기나 깊이보다 약간 작거나 짧게 하여 제1지지부가 제2지지부에 완전하게 밀착되어 결합되도록 형성하는 것이 바람직하다. 즉 상기 측면부는 상기 상면부에서 제1지지부로 갈수록 점점 좁아지는 테이퍼 형태를 갖도록 하되, 상기 측면부나 상면부의 길이는 상기 결합홈의 바닥 길이나 측면 길이보다 짧도록 하는 것이 좋다.

상기 제1결합부재에 형성된 중공은 결합부재의 길이방향으로 연장되어 형성되는 것으로, 상술한 바와 같이 사다리꼴 형태를 띨 수 있다 기재하고 있으나, 경우에 따라 다양한 형태의 다각형으로 이루어질 수 있으며, 이는 지지부와 상면부의 대면 구조, 측면부의 결합구조에 따라 다양한 형상을 가질 수 있으며, 본 발명은 이에 한정하지 않는다. 또한 상기 중공은 필요에 따라 강도나 단열성을 더욱 높이기 위해 내부를 단열재 등으로 채워도 무방하다.

상기 제1결합부재는 상기 패널을 이루는 표면재(110), 중간재(120) 및 배면재(130)와 고정될 수 있도록 상기 제1지지부 양끝단이 서로 대면하도록 패널의 적층 방향으로 절곡되거나 돌출하도록 형성하여 상기 표면재와 중간재 사이 또는 상기 중간재와 배면재 사이에 위치하도록 구비되는 제1고정부(220)가 포함될 수 있다.

이러한 제1고정부는 도 1과 같이 패널의 각 층 사이에 끼워지도록 위치하는 것으로, 후술할 제조과정에서 상기 중간재의 형성 및 경화를 통해 다른 접착제나 접착수단 없이도 자연스럽게 패널과 고정될 수 있다.

또한 상기 제1결합부재는 후술할 앵커부(400) 중 패널결합부재(420)를 통과시킬 수 있는 앵커홈(250)이 더 구비될 수도 있다.

상기 앵커홈은 제조된 단열패널을 앵커부를 통해 시공 대상의 표면에 고정하기 위한 것으로 도 7 내지 9와 같이 상기 양 측면부를 관통하여 패널을 구성하는 각 층의 적층방향으로 형성될 수 있으며, 제1결합부재에 형성되는 중공으로 패널결합부재를 통과시켜 고정하게 된다.

상기 앵커홈은 형태, 크기 형성방법 등을 한정하지 않으며, 패널결합부재의 크기 및 형태에 따라 자유롭게 조절할 수 있다. 다만 상기와 같이 중공에 단열재 등을 충전할 경우, 이들을 충전한 후에 앵커홈을 형성하는 것이 가공 시간을 줄일 수 있어 바람직하다.

상기 제2결합부재(300)는 오목한 결합홈을 가져 상술한 제2결합부재와 끼움결합하기 위해 구비되는 것으로, 판상으로 구비되는 제2지지부(310); 상기 제2지지부의 일면에 돌출되어 길이방향으로 결합홈을 형성하는 한 쌍의 돌출부(320); 및 상기 제2지지부의 끝단이 패널의 적층방향으로 절곡되어 상기 표면재와 중간재 사이 또는 상기 중간재와 배면재 사이에 위치하도록 구비되는 제2고정부(330);를 포함할 수 있다.

상기 제2결합부재는 상기 제1결합부재와 유사하게 길이 방향으로 연장된 결합홈을 형성함으로써 상술한 상기 제1결합부재의 상면부 등의 결합으로 형성되며 길이 방향으로 연장된 돌출 돌기와 끼움결합할 수 있다.

구체적으로 상기 제2결합부재는 도 4와 같이 제2지지부(310) 및 상기 제2지지부의 상면에 연장되되, 내부에 중공(V)을 가지는 돌출부(320)가 한 쌍으로 형성되되, 상기 돌출부는 패널의 각 층의 적층방향으로 대향하도록 구성될 수 있다. 이러한 돌출부는 상기 제2지지부의 일면에 연직 상향으로 연장되어 있으며, 상기 제2지지부와 일체로 형성될 수 있다.

즉, 도 4에서 상기 제2지지부와 돌출부가 형성하는 한 쌍의 중공이 형성된 부분은 폐단면부에 해당하며, 상기 돌출부와 돌출부 사이에 형성되는 부분인 결합홈(321)은 개단면부에 해당한다. 상기 제2지지부의 중공은 상기 제1지지부의 중공과 유사하게 패널의 무게를 감소시키기 위해 형성되는 것이며, 상기와 같은 결합홈은 한 쌍의 돌출부 사이에 위치하여 오목한 공간이 형성되는 부분으로 상술한 바와 같이 제1결합부재와 끼움결합하기 위해 구비되는 곳이며, 그 크기 및 깊이 등을 한정하지 않으나, 도 2 등과 같이 제1결합부재의 돌출된 부분보다 약간 큰 정도로 구비되는 것이 바람직하다.

또한 상기 제2결합부재는 상기 제1결합부재와 유사하게 상기 패널을 이루는 표면재(110), 중간재(120) 및 배면재(130)와 고정될 수 있도록 상기 제2결합재의 일단이 상기 돌출부의 돌출 방향과 반대 방향으로 굴곡 연장되어 형성되는 제2고정부를 구비할 수 있다. 상기와 같은 고정부는 패널의 각 층 사이에 끼워지도록 위치하는 것으로, 하나 또는 두 개 이상 형성될 수 있으며, 후술할 제조과정에서 상기 중간재의 형성 및 경화를 통해 다른 접착제나 접착수단 없이도 자연스럽게 패널과 고정될 수 있다.

상기 제1결합부재와 제2결합부재는 도 2와 같이 끼움결합을 통해 결합하여 대면적의 패널을 형성할 수 있으나, 결합강도를 높이기 위해 결합 후 대면하는 빈 공간을 접착제 등으로 완전히 고정할 수도 있다. 이러한 접착제는 본 발명에서 한정하는 것은 아니며, 에폭시 등 당업계에서 통상적으로 사용하는 접착제로 고정하는 것이 바람직하다.

또한 하나의 패널에서 상기 제1결합부재와 제2결합부재 또는 제1결합부재 간이나 제2결합부재 간에는 결합강도를 더욱 높이기 위해 도 5와 같이 홀더부(500)를 더 구비할 수도 있다.

상기 홀더부는 외부에 노출되지 않도록 상기 패널의 측면과 결합부재들의 사이에 위치하며, 더욱 상세하게는 상기 패널의 측면과 측면이 만나는 모서리 쪽에 구비될 수 있다. 이러한 홀더부는 도 5와 같이 기본적으로 ‘ㄱ’자 또는 ‘L’자 형으로 패널의 모서리를 완전히 감쌀 수 있는 형태를 가지며, 상기 결합부재들의 내면과 대향하되 상기 결합부재들이 서로 맞닿는 부분의 내면에 구비되어 이들을 서로 고정하는 역할을 하는 것이다.

상기 홀더부는 상기 결합부재들을 고정하기 위해 결합핀, 나사, 볼트, 접착제 등 다양한 결합수단을 구비할 수 있으며, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 다만 결합핀이나 나사 등과 같이 물리적인 고정 수단을 통해 고정하는 경우, 상기 고정 수단이 구비될 공간이 있어야 하므로 도 5와 같이 결합핀(P)이 위치하는 부분에 하나 또는 복수의 결합핀삽입공(미도시)이 위치할 수 있다. 이러한 결합핀삽입공은 홀더부뿐만 아니라 상기 홀더부와 대향하는 결합부재들의 면에도 구비되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 단열 패널은 도 6 내지 9와 같이 시공 대상에 고정하기 위해 앵커부(400)를 더 구비할 수 있다. 이때 상기 앵커부는 시공 대상에 결합되는 시공대상결합부재(410); 및 상기 앵커홈에 삽입되는 패널결합부재(420);를 포함할 수 있다.

상기 시공대상결합부재(410)는 시공대상의 노출면에 고정되는 부재로, 노출면에 패널의 부착 방향으로 접촉하여 결합하는 면결합판(411); 상기 면결합판의 일면에 돌출되어 상기 패널결합부재를 지지하는 돌출결합판(412); 및 상기 돌출결합판의 판면을 관통하여 형성되는 제1결합핀삽입공(413);을 포함할 수 있다.

상기 면결합판(411)은 상기 돌출결합판의 끝단이 굴곡되어 일정 길이로 연장되어 형성하는 것으로, 후술할 패널결합부재와 접촉하여 고정된다. 이때 상기 면결합판은 도 8의 (a)와 같이 상기 패널결합부재와 더욱 단단히 고정되도록 결합핀을 수용할 수 있는 제1결합핀삽입공(413)이 면결합판의 일면을 관통하여 형성될 수 있다.

상기 돌출결합판(412)은 상기 면결합판의 끝단에 상기 면결합판과 수직하도록 굴곡하여 연장된 것으로, 일정 면적을 갖는 판상의 형태로 형성되어 시공대상의 노출면에 접촉 배치되며, 하나 또는 복수 개의 결합핀을 통해 노출면과 결합한다. 이때 상기 면결합판은 도 8의 (a)와 같이 노출면과 고정할 수 있는 결합핀(P)이 수용되는 벽채고정홈(414)이 상기 돌출결합판을 관통하여 형성될 수 있다.

상기 패널결합부재(420)는 상기 패널 및 시공대상결합부재와 결합되어 상기 패널을 지지하고 동시에 시공대상의 노출면과 연결되는 것으로, 상술한 제1결합부재의 앵커홈을 관통하여 구비되며, 동시에 상기 패널에 일정 부분 삽입되어 고정력을 더욱 높일 수 있다.

이를 위해 상기 패널결합부재는 상기 앵커홈에 삽입되어 지지되는 패널지지판(421); 상기 패널지지판의 일단이 절곡하여 형성되는 고정판(422); 및 상기 패널지지판의 판면을 관통하여 형성되며, 상기 패널지지판의 길이 방향으로 연장되는 슬릿 형상의 제2결합핀삽입공(423);를 포함하여 구비될 수 있다.

상기 패널지지판(421)은 상술한 바와 같이 상기 앵커홈에 삽입, 관통되어 패널을 지지하는 것으로, 수평하게 형성되어 상기 앵커홈의 내부로 삽입된다. 또한 삽입된 부분 중 제2결합핀삽입공이 형성된 부분은 관통하여 외부로 노출되며, 해당 부분은 상기 시공대상결합부재와 접촉하게 된다.

상기 패널지지판은 패널의 두께나 제1결합부재의 두께에 따라 삽입길이가 조절된다. 즉, 상기 앵커홈에 삽입되지 않고 외부로 노출되는 패널지지판의 길이는 단열 패널의 두께 등에 대응되도록 형성될 수 있다.

상기 제2결합핀삽입공(423)은 상기 패널지지판의 노출면 중 상기 앵커홈을 관통한 면에 상기 패널지지판을 관통하여 형성되는 것으로, 패널결합부재와 시공대상결합부재 간의 고정 길이를 조절할 수 있다.

상기 제2결합핀삽입공은 상술한 시공대상결합부재의 제1결합핀삽입공(413)과 대향하여 위치함으로써 결합핀이 상기 제2결합핀삽입공과 제1결합핀삽입공을 순차적으로 통과하여 고정할 수 있다.

상기 제2결합핀삽입공은 도 6 등과 같이 상기 패널지지판의 길이(삽입) 방향으로 일정 길이 형성되며 슬릿과 같은 형상을 가진다. 이를 통해 작업자는 상기 패널지지판과 면결합판을 관통하도록 결합핀을 체결하여 이들의 위치를 고정할 수 있다.

또한 상기 제2결합핀삽입공은 슬릿과 같은 형태를 가짐에 따라 상기 삽입공에 삽입되는 결합핀의 위치를 유동적으로 가져갈 수 있다. 따라서 패널의 두께, 특히 배면부의 두께에 방해받지 않고 패널결합부재와 시공대상결합부재 간의 고정 길이를 조절할 수 있다.

상기 고정판(422)은 상기 패널지지판이 상기 앵커홈에 지나치게 삽입되어 이탈하는 것을 방지하기 위해 구비되는 것으로, 도 6 등과 같이 상기 패널지지판의 길이방향 일단에 형성되되, 상기 제2결합핀삽입공이 인접한 타단과 대향하는 단에 상기 패널지지판의 삽입방향과 수직하는 방향으로 일정 거리 및 일정 면적 돌출되어 형성될 수 있다.

상기 고정판은 패널의 고정 효과를 더욱 높이기 위해 상기 패널지지판의 삽입방향과 수직하는 양 방향에 모두 형성되는 것이 바람직하며, 이때 고정판의 일단은 상기 패널의 표면부(110)에 삽입되어 고정되는 것이 바람직하다. 이를 위해 상기 패널은 상기 고정판을 수용하기 위한 고정판삽입공(111)이 더 구비되는 것이 바람직하다.

상기 앵커부나 결합핀은 재질이나 크기 등을 한정하지 않으며, 결합핀의 고정 개수 또한 한정하지 않는다. 상기 앵커부 등은 패널의 하중을 충분히 견딜 수 있도록 지지가 가능한 면적으로 설계되는 것이 바람직하며, 재질 또한 강성을 유지할 수 있는 금속류로 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 패널(100)은 단열효과 및 난연효과를 더욱 높이기 위해 3개의 서로 다른 성분이 층을 이루는 다층 적층체 구조로 이루어지는 것이 바람직하며, 구체적으로 상기 패널은 표면재(110), 중간재(120) 및 배면재(130)로 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 표면재(110)는 시공 대상의 마감재로 사용되는 것으로, 무늬를 가짐과 동시에 조직이 치밀하고 색상의 변화가 없어 강도와 내수성, 내후성, 내식성, 내약품성 등을 확보할 수 있는 재질이라면 종류에 한정치 않고 사용 가능하다.

구체적으로 상기 표면재는 천연 암석을 판 형태로 가공하여 제조하여도 무방하나, 다양한 재질의 세라믹 성분을 포함하는 혼합물을 압축, 성형하여 제조할 수 있다.

본 발명에서 상기 세라믹 성분으로 예를 들면 화강암, 편마암, 현무암, 석회암, 백운석, 맥반석, 오석, 장석, 백운모, 흑운모, 흑연, 사암, 활석, 각섬석, 사문암, 규석, 청석, 맥섬석 등이 있으며, 이들은 단독으로 또는 둘 이상 혼합하여 사용하여도 무방하다. 이때 상기 세라믹 성분의 종류와 혼합비를 통해 고강도의 표면재를 제조할 수 있기 때문에 이를 통해 원하는 물성을 달성할 수 있으며, 바람직하게는 화강암, 편마암, 백운석 등을 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.

상기 세라믹 성분 이외에 이들을 결합하기 위한 결합제를 더 포함할 수 있다. 이러한 결합제의 예를 들면 슬래그 등을 들 수 있으며, 특히 슬래그는 일정 이상의 온도에서 액화되기 때문에 상술한 세라믹 성분의 입자 사이에 용융된 슬래그가 위치하고 그대로 경화함으로써 원하는 성형성을 가질 수 있다.

상기 슬래그는 각종 공정에서 발생하는 부산물을 활용하며, 이러한 슬래그의 예로는 제철 슬래그, 고로 슬래그 등을 들 수 있다. 또한 상기 폐기물 슬래그와 석분 혼합물을 혼합한 세라믹 혼합물 전체에서 상기 산화칼슘과 산화마그네슘이 각각 20 내지 30 중량%, 5 내지 10 중량%가 되도록 할 때 1,400℃ 이하에서 충분히 용융이 가능하며, 특히 산화마그네슘의 함량이 증가할수록 용융 온도를 낮출 수 있어 바람직하다.

상기 슬래그와 세라믹 성분은 조성비를 한정하지는 않으나 3 내지 5 : 5 내지 7 중량비로 혼합하는 것이 내충격성, 내열성, 내후성 등을 증가시킬 수 있어 바람직하다.

상기 표면재는 먼저 상술한 슬래그와 세라믹 성분을 혼합하고 800 내지 1,500℃의 온도로 가열하여 펠렛 형태로 제조한 후, 이를 다시 상기 범위의 온도로 가열함으로써 용융물로 제조하고 이를 다시 성형틀에 투입하고 다단의 롤로 구성된 압연설비로 연속 압축하여 패널 형태로 제조할 수 있다. 이때 필요에 따라 펠렛을 제조하거나 용융하는 과정에서 안료를 더 혼합하여 원하는 색상이나 무늬를 나타내도록 할 수 있다.

상기와 같이 제조된 표면재는 열처리, 냉각, 표면처리 등의 후공정을 선택적으로 더 진행하여도 무방하다. 특히 표면처리를 통해 원하는 표면 광택을 발하는 경우, 마찰에 의한 열 발생을 방지하고 패널의 냉각을 위해 연마액을 분사하면서 동시에 연마를 진행하는 것이 바람직하다. 이렇게 제조된 표면재는 두께를 한정하는 것은 아니나, 10 내지 50 ㎜의 두께를 갖는 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 중간재(120)는 패널의 단열성이나 불연성, 기계적 물성, 다른 적층체와의 접합을 위해 구비되는 것으로, 글래스울, 미네랄울, 금속화합물 및 발포체에서 선택되는 어느 하나 또는 복수의 단열재를 포함하여 제조될 수 있다.

상기 글래스울이나 미네랄울은 일종의 광물성 면으로, 상기와 같은 광물성 면은 기본적으로 부피가 크고 공극이 많기 때문에 열전도율이 다른 물질에 비해 낮은 특성을 가지므로 단열 특성이 우수하다. 특히 상기 글래스울은 임의의 유형의 유리, 특히 높은 알루미나(Al₂O₃) 함량으로 우수한 단열성을 가진다.

상기 발포체에 사용되는 고분자는 열에 연화되는 열가소성 수지로 입자를 형성하여 발포될 수 있는 것이라면 종류에 한정하지 않으며, 발포제 및 발포방법 또한 제한을 받지 않는다.

본 발명에서 사용할 수 있는 열가소성 수지는 예를 들어서 올레핀계 수지, 폴리에스테르계 수지, 방향족 비닐계 수지, 아크릴계 수지, 염화비닐계 수지가 있으며 단독 중합체 또는 2종 이상이 혼합된 혼성중합체를 사용할 수 있다.

이들 중 α-올레핀 중합체는 1-부텐(1-butene), 1-펜텐(1-pentene), 1-헥센(1-hexene) 및 1-옥텐(1-octene) 등이 있으며, 에틸렌-프로필렌 혼성 중합체, 에틸렌-프로필렌-디시클로-펜타디엔 혼성 중합체, 에틸렌-프로필렌-1,4-헥사디엔 등이 있다. 아크릴산과 -방향족비닐계의 혼성 중합체로는 스티렌-(메타)아크릴산 혼성 중합체, 스티렌-메틸(메타)아크릴레이트 혼성 중합체, 스티렌-무수말레인산 혼성 중합체 스티렌-부타디엔 혼성 중합체가 있으며, 메타크릴산메틸, 메타크릴산에틸, 메타크릴산프로필, 메타크릴산부틸, 메타크릴산-2-에틸헥실, 메타크릴산벤질과 방향족 비닐계 모노마인 p-메틸스티렌, 2,4-디메틸스티렌, p-메톡시스티렌, pn-부틸스티렌, p-t-부틸스티렌, p-클로로스티렌, 2,4,6-트리브로모스티렌, o-클로로스티렌, m-클로로스티렌, 스티렌술폰산,스티렌술폰산나트륨, 스티렌, α-메틸스티렌, o-메틸스티렌, m-메틸스티렌과의 혼성 중합체와, 염화 비닐계 중합체는 예를 들어서 초산비닐, 카프론산 비닐 등의 탄소수 2 내지 8의 비닐계에, 아크릴산 메틸, 메타아크리르산 메틸 아크릴산등, 에틸렌, 1－펜텐 등의 올레핀류, 아릴글리시딜에테르, 글리시딜메타아크릴레이트,이소부틸 비닐, 옥틸 비닐 등의 단독 중합체와 혼성 중합체가 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 발포체는 상기 열가소성 수지 이외에도 공지의 난연제를 더 포함하여 난연성을 확보할 수도 있다. 이때 상기 난연제의 예를 들면, 할로겐계 화합물, 안티몬계 산화물, 인계 화합물, 염소계 화합물 등이 있으며, 이들은 단독으로 또는 둘 이상 혼합하여 사용하여도 무방하다.

상기 발포체는 상기 열가소성 수지를 중합법 또는 압출법 등으로 입자 형태로 제조할 수 있으며, 이때 입자의 크기는 0.1 내지 5㎜일 수 있다. 그리고 이를 원하는 배율로 다시 발포하여 성형할 수 있다. 예를 들어 상기 크기를 갖는 열가소성 수지 입자를 10 내지 50배로 1차 발포한 후, 이를 다시 원하는 배율로 2차 발포하는 과정을 거칠 수 있다.

본 발명에서 상기 금속화합물은 낮은 열전도율로 높은 단열성을 가지는 것을 특징으로 하며, 일부 금속화합물의 경우 단열성과 함께 난연성을 가지게 된다.

상기 금속화합물로 더욱 바람직하게는 마그네슘 화합물을 들 수 있다. 상기 마그네슘 화합물은 연소과정에서 유지되어야 하는 열에너지를 소비시키거나 불연성 중질가스를 생성시켜 연소를 진행시키는 가스들끼리의 반응을 억제시키는 방식으로 불연성이나 난연성을 발현함과 동시에 발포체와 조성물 간의 접착력을 향상시켜 충격이나 외력에도 발포체와 조성물이 박리되지 않도록 한다.

상기 마그네슘 화합물의 예를 들면, 산화마그네슘, 황산마그네슘, 염화마그네슘, 탄산마그네슘, 탄산수소마그네슘, 수산화마그네슘, 과산화마그네슘 및 질산마그네슘 등이 있으며, 이들은 단독으로 또는 둘 이상 혼합하여 사용하여도 무방하다.

상기 마그네슘 화합물로 더욱 바람직하게는 산화마그네슘, 황산마그네슘 및 염화마그네슘의 혼합물을 사용하는 것이 바람직하다. 이들 물질은 기본적으로 흡열량이 400kcal/㎏ 이상으로 높고, 고분자의 온도가 낮도록 유지시킴으로서 연소를 억제할 수 있다.

특히 산화마그네슘은 내화성을 가져 다른 성분들의 난연성을 높임과 동시에 다른 무기물과 발포체 간의 접착작용을 촉진하며, 황산마그네슘은 분해 시 생성되는 황산라디칼(SO₄·)에 의해 물과 이산화탄소가 급격하게 발생하여 이들에 의한 산소 차단과 흡열에 의해 연소를 지연하고 저지하며, 염화마그네슘은 가스 상에서 라디칼 트랩 효과에 의해 활성 상태의 OH 라디칼을 안정화시키게 되어 연소의 확산을 차단할 수 있다.

본 발명에서 상기 마그네슘화합물은 전체 결합조성물 100 중량% 중 55 내지 90 중량% 포함하는 것이 바람직하며, 상기와 같이 산화마그네슘, 황산마그네슘 및 염화마그네슘을 포함하는 경우 산화마그네슘 40 내지 50 중량%, 황산마그네슘 20 내지 30 중량% 및 염화마그네슘 5 내지 10 중량%인 것이 바람직하다. 마그네슘 화합물이 상기 범위를 벗어나는 경우 패널의 기계적 물성과 불연성이 하락할 수 있으며, 상기 범위를 초과하는 경우 입자 상태의 발포체 간의 접착력 부족으로 인해 패널의 기계적 물성이 하락할 수 있다.

또한 마그네슘 화합물을 상기 범위로 유지하는 것이 바람직한데, 특히 황산마그네슘과 염화마그네슘을 상기 범위로 유지하지 않는 경우 부식성의 증가로 인해 패널의 수명이 저하하거나, 불연성이 떨어져 화재의 확산을 막기 어려울 수 있다.

본 발명에서 상기 패널 조성물은 상기 성분들 이외에도 단열성을 높이기 위해 세라믹스, 충전재, 접착제 등을 더 포함할 수 있다.

상기 세라믹스는 상기 마그네슘 화합물과 결합하여 불연, 내화, 흡음, 단열 등의 효과를 높이는 물질들로, 특히 패널의 기계적 강도를 더욱 높일 수 있다.

상기 세라믹스의 예를 들면, 탄화규소, 질화규소, 알루미나, 토르말린, 질화붕소, 질화알루미늄, 질화규소, 질화갈륨, 이산화규소, 산화알루미늄, 산화티타늄, 산화아연, 산화주석, 산화구리, 산화니켈, 탄산칼슘, 티타늄산바륨 및 티타늄산칼륨 등이 있으며, 이들은 단독으로 또는 둘 이상 혼합하여 사용하여도 무방하다.

본 발명에서 상기 세라믹스로 더욱 바람직하게는 탄화규소(carborundum)를 들 수 있다. 상기 탄화규소는 강도가 강하여 마찰재로 주요 쓰이며, 화염에 강해 상기 마그네슘 화합물과 혼합 시 화재 발생을 더욱 억제하는 역할을 하며, 이외에도 원적외선을 발생하거나 음이온 수분의 조절까지 하여 인체 친화적인 성분이다.

상기 세라믹스는 전체 결합조성물 100 중량% 중 1 내지 10 중량% 포함하는 것이 바람직하다. 세라믹스의 함량이 상기 범위 미만인 경우 패널의 내열성과 기계적 물성이 떨어질 수 있으며, 상기 범위를 초과하는 경우 다른 조성물의 첨가량이 감소하여 특히 발포체와의 결합력이 떨어질 수 있다.

본 발명에서 상기 충전재는 상기 발포체의 첨가에 의한 기계적 물성이 저하되는 문제점을 해결하기 위해 첨가하는 것으로, 상기 세라믹스 또는 마그네슘화합물과의 결합력이 높으면서도 입자 형태를 가지는 상기 물질들의 응집을 돕기 위해 섬유상의 형태를 가지는 것이 좋다.

상기 충전재의 예를 들면 목분, 황토, 물유리, 플라이애시 및 질석 등이 있으며, 이들 이외에도 섬유상 충전재로 폴리비닐알콜, 폴리에스테르, 폴리올레핀, 폴리아크릴, 셀룰로스, 마, 면, 유리섬유 등을 포함할 수도 있다.

특히 상기 충전재로 바람직하게는 유리섬유를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 유리섬유는 섬유상 충전재 특유의 물리, 기계적 특성을 가지기 때문에 균열 방지 및 내충격성을 강화하는 작용을 하며, 이에 의해 상기 중간재의 접착력과 견고성이 크게 강화되어 전체적인 내구성 및 구조적 강도를 증가시킬 수 있다.

상기 유리섬유는 크기 등을 한정하지 않으나 섬도(KS K ISO 5084:2011)는 0.4 내지 0.6mm이고, 중량(KS K 0514:2011)은 65 내지 75g/㎡, 길이는 10 내지 50㎜ 범위 내인 것을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 충전재는 전체 결합조성물 100 중량% 중 1 내지 10 중량% 포함하는 것이 바람직하다. 상기 범위에서 조성물의 균일한 분산을 달성함과 동시에 가공성을 높일 수 있다.

본 발명에서 상기 접착제는 상기 마그네슘 화합물, 충전재, 세라믹스 등의 입자들을 혼합하여 상기 발포체의 표면에 상기 입자들을 포함하는 코팅층을 형성하기 위한 것으로, 기본적으로 에폭시 수지를 베이스로 포함할 수 있다.

상기 에폭시 수지는 당업계에서 무기물들을 결합하기 위해 통상적으로 사용하는 것으로, 산무수물 경화제를 함께 혼합할 경우 급격히 경화되는 특성을 가진다.

상기 에폭시 수지의 예를 들면 비스페놀 A형 에폭시 수지(Bisphenol A type Epoxy resin), 비스페놀 F형 에폭시 수지(Bisphenol F type Epoxy resin), 노볼락 에폭시 수지(Novolac Epoxy resin), 변성 다이머산 에폭시 수지(Dimer Acid Modified Epoxy resin), 변성 고무 에폭시 수지(Rubber Modified Epoxy resin) 변성 우레탄 에폭시 수지(Urethane Modified Epoxy resin) 등이 있으며, 이들은 단독으로 또는 둘 이상 혼합하여 사용할 수 있다.

상기 에폭시 수지로 더욱 바람직하게는 비스페놀 A형 에폭시 수지를 들 수 있다. 상기 비스페놀 A형 에폭시 수지는 액상 에폭시 수지로 뛰어난 접착력, 내약품성, 내열성 등 경화물성이 우수하여 다양한 용도로 응용되는 범용 에폭시 수지로서, 반응수축이 매우 작고 휘발이 발생하지 않을 뿐만 아니라, 기계적 강도가 우수하며, 치수안정성, 강근성, 고온특성, 내마모성이 좋아 기계적 가공성이 높다.

상기 산무수물 경화제는 당업계의 통상적인 것이라면 종류에 한정하지 않으며, 이들의 예를 들면 도데실 석신 안하이드라이드(Dodecenyl succinic anhydride), 헥사히드로-4-메틸프탈릭 안하이드라이드(Hexahydro-4-Methylphthalic anhydride), 메틸부테닐 테트라하이드로프탈릭 안하아드라이드(Methylbutenyl tetrahydrophthalic anhydride), 메틸렌도메틸렌 테트라하이드로프탈릭 안하이드라이드(Methylendomethylene tetrahydrophthalic anhydride), 메틸테트라하이드로프탈릭 안하아이드라이드(Methyltetrahydrophthalic anhydride), 메틸사이클로헥산 디카르복실릭 안하이드라이드(Methylcyclohexene dicarboxylic anhydride), 석신 안하이드라이드(Succinic anhydride), 테트라하이드로프탈릭 안하이드라이드(Tetrahydrophthalic anhydride), 트리멜리틱 안하이드라이드(Trimellitic anhydride), 헥사하이드로프탈릭 안하이드라이드(Hexahydrophthalic anhydride), 벤조페논 트라카르복실릭 안하이드라이드(Benzophenone tracarboxylic anhydride) 등이 있으며, 이들은 상기 에폭시 수지 100 중량부 대비 50 내지 200 중량부 포함하는 것이 좋다.

또한 상기 접착제는 조성물의 점도를 높이고 발포체와의 부착성을 향상시키기 위해 상기 에폭시 수지에 증점제를 더 첨가할 수도 있다.

상기 증점제는 당업계에서 통상적으로 사용되는 것이라면 종류에 한정하지 않으며, 이들의 예를 들면 폴리아크릴산계 증점제, 우레탄계 증점제, 셀룰로스계 증점제, 천연고분자계 증점제 등을 들 수 있다.

폴리아크릴산계 증점제의 예를 들면 폴리아크릴산, 폴리아크릴산-폴리(메트)아크릴산 알킬에스테르 공중합체(아크릴산계 공중합체) 등이 있으며, 상기 폴리아크릴산을 중화한 중화물도 사용 가능하다. 이때 중화물로 예를 들면 폴리아크릴산 나트륨, 폴리아크릴산 칼륨 등이 있으며, 이외에도 상기 폴리아크릴산의 카르복실기 일부를 스티렌기나 알킬기 등 소수성기로 치환한 변성 폴리아크릴산계 증점제도 역시 사용 가능하다.

상기 우레탄계 증점제의 예를 들면 분자 중에 우레탄 결합과 폴리에테르쇄를 갖는 우레탄 화합물이며, 수중에서 우레탄 결합끼리가 회합함으로써, 증점 작용을 발현할 수 있는 우레탄 화합물을 포함할 수 있다.

상기 셀룰로스계 증점제의 예를 들면 메틸셀룰로스, 에틸셀룰로스 및 히드록시알킬셀룰로스 등을 들 수 있다.

상기 천연고분자계 증점제의 예를 들면 크산탄검, 겔란검, 구아검, 알긴산 나트륨, 카라기난, 펙틴 등이 있다.

상기 증점제는 상기 성분들 중 어느 하나 또는 복수를 포함할 수 있으며, 이들 중 메틸셀룰로스를 사용하는 것이 가장 바람직하다.

상기 접착제는 에폭시 수지 100 중량부 대비 증점제를 1 내지 10 중량부 포함하는 것이 바람직하다. 증점제의 함량이 상기 범위 미만인 경우 발포체 간의 결합력이 약화되어 패널의 기계적 물성이 떨어질 수 있으며, 상기 범위를 초과하는 경우 조성물의 유동성이 떨어져 발포체의 접착력이 일정하지 않게 된다.

여기에 상기 결합조성물은 난연성 및 기계적 물성을 더욱 높이기 위해 인산에스테르 화합물을 더 첨가할 수 있다.

상기 인산에스테르 화합물은 상기 마그네슘화합물과 혼합 시 기체 상태의 염산이나 황산, 마그네슘 산화물, 마그네슘 염화물 등을 생성시키는데, 이들 물질이 라디칼 트랩 효과 및 산소의 차폐효과를 극대화하여 불연성을 높인다. 특히 상기 마그네슘 산화물의 경우 분자량이 높고 무겁기 때문에 산소의 차단효과가 높다.

또한 상기 인산에스테르 화합물은 일반적으로 고분자와 혼합 시 압축강도와 같은 기계적 물성을 저하시키는 요인으로 작용하나, 본 발명에 따른 결합조성물은 함께 혼합되는 증점제, 특히 셀룰로스 계열의 증점제와 상용 블렌드(miscible blend)를 형성하게 되어 경화된 결합조성물의 기계적 강도를 증가시킬 수 있다.

상기 인산에스테르 화합물의 예를 들면, 비스페놀 A-비스(디페닐 포스페이트)(BDP), 트리아릴 포스페이트이소프로필레이트(TIPP 65), 디메틸메틸 포스페이트(DMMP), 테트라페닐 m-페닐렌 비스(포스페이트)(RDP), 트리에틸 포스페이트(TEP), 트리페닐 포스페이트(TPP), 트리스(1,3-디클로로-2-프로필)포스페이트(TDCPP), 트리스(2-클로로에틸)포스페이트(TCEP) 및 트리스(2-클로로이소프로필)포스페이트(TCPP) 등이 있으며, 이들은 단독으로 또는 둘 이상 혼합하여 사용하여도 무방하다.

상기 인산에스테르 화합물은 상기 에폭시 수지 100 중량부 대비 1 내지 10 중량부 첨가하는 것이 바람직하다. 인산에스테르 화합물이 상기 범위 미만 첨가되는 경우 인산에스테르 화합물의 첨가에 따른 난연성 및 기계적 물성 향상 효과가 미비하며, 상기 범위 초과 첨가하는 경우 결합조성물 내에서 상기 인산에스테르 화합물이 결점으로 작용하여 오히려 기계적 물성이 하락할 수 있다.

본 발명에서 중간재는 제조방법을 한정하지 않으며, 상기 발포체에 결합조성물을 혼합하여 패널조성물을 제조하는 것이 바람직하다. 이때 상기 발포체와 결합조성물의 조성비를 한정하는 것은 아니나, 발포체 100 중량부 대비 결합조성물 50 내지 100 중량부 혼합하는 것이 바람직하다. 혼합은 일반적인 교반기를 사용하는 것이 좋으며, 교반 온도 및 교반 속도는 본 발명에서 한정하지 않는다. 교반된 조성물은 상술한 화강석과 결합부재가 형성한 공간에 붓고 경화함으로써 패널 형태의 중간재로 제조할 수 있다.

상기 중간재는 크기 등을 한정하는 것은 아니나, 10 내지 100㎜의 두께를 갖는 것이 상술한 단열성 이외에도 내열성, 난연성, 기계적 물성 등을 확보할 수 있어 바람직하다.

본 발명에서 상기 배면재(130)는 내화성, 내구성, 방수성, 차음성, 단열성 등을 더욱 강화하기 위해 적층되는 것으로, 산화마그네슘, 염화마그네슘, 플라이애시, 고분자 수지 및 충전재를 포함하는 조성물로 형성될 수 있다.

상기 산화마그네슘과 염화마그네슘은 단열성을 확보하기 위해 첨가하는 것으로, 이 중 산화마그네슘(MgO)은 마그네슘과 산소의 화합물로 공기 중에서 물 및 이산화탄소를 흡수하며 흰색의 비결정성 가루이며 염화마그네슘(MgCl₂)은 무수물 외에 2,4,6,8,10,12 수화물 등이 있으나, 보통은 육수화물 MgCl₂·6H₂O로서 존재한다. 본 발명에서는 무수물을 이용하며 산화마그네슘을 섞어서 바인더를 구성하는 것이 바람직하다.

상기 플라이애시는 배면제의 강도를 증진시키기 위해 첨가하는 것으로, 화력발전소 등에서 미분탄을 연소했을 때 생기는 폐가스 속에 포함되어 있는 탄의 미립자를 집진기에 의하여 포집한 것을 말한다.

상기 고분자 수지는 상기 중간재에 포함되는 고분자와 유사하게 열에 연화되는 열가소성 수지를 포함할 수 있으며, 특히 올레핀계 수지를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 충전재는 조성물의 기계적 물성을 더욱 높이기 위해 첨가하는 것으로, 본 발명에서는 이를 한정하는 것은 아니나 몬모릴로나이트, 헥토라이트, 세포나이트 또는 이들의 혼합물로 이루어지는 클레이; 랩토나이트(laptonite), 플루오로미카(fluoromica), 플루오로헥토라이트(fluorohectorite), 히드록실 헥토라이트(hydroxyl hectorite), 보론플루오플로고파이트(boron fluophlogopite), 히드록실보론플로고파이트(hydroxyl boron phlogopite) 등의 합성 클레이; 탈크(talc), 플루오로탈크(fluorotalc), 폴리리티오나이트(polylithionite), 플루오로폴리리티오나이트(fluoro polylithionite), 플로가파이트(phlogapite), 플루오로플로가파이트(fluoro phlogapite) 등의 기타 광물들을 들 수 있으며, 이들은 단독으로 또는 둘 이상 혼합하여 사용할 수 있다.

상기 배면재를 제조하는 조성물은 조성비를 한정하는 것은 아니나 산화마그네슘 100 중량부 대비 염화마그네슘 10 내지 100 중량부, 플라이애시 1 내지 10 중량부, 고분자 수지 100 내지 300 중량부 및 충전재 10 내지 100 중량부를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 배면재 또한 두께 등을 한정하지 않으나 바람직하게는 1 내지 10㎜의 두께를 갖는 것이 상술한 내화성, 내구성, 방수성, 차음성, 단열성 등을 만족할 수 있어 좋다.

본 발명에 따른 단열 패널은 제조방법을 한정하지 않는다. 일예로 상기 단열 패널은 상술한 중간재를 조성물 형태로 제조한 후, 상기 중간재를 경화하기 위한 형틀을 상기 표면재와 결합부재의 결합재로 적용하고, 그 위에 배면재를 결합하여 형성하는 것이 좋다.

구체적으로 상기 단열패널의 제조방법과, 이로부터 제조된 단열패널의 시공방법은, a) 제1결합부재와 제2결합부재를 고정, 조립하여 프레임을 제조하는 단계; b) 상기 제1결합부재의 앵커홈에 패널결합부재를 관통시키는 단계; c) 상기 프레임의 개단면부에 표면재를 접촉시키되, 상기 표면재에 앵커홈을 형성한 후 상기 앵커홈에 패널결합부재의 고정판이 삽입되도록 접촉시키는 단계; d) 상기 프레임과 표면재가 형성한 공간에 중간재 조성물을 주입하는 단계; e) 상기 프레임의 다른 개단면부에 배면재를 접촉시키고 상기 중간재 조성물을 경화하는 단계; f) 시공대상의 노출면에 시공대상결합부재를 고정한 후, 결합핀 등으로 경화가 완료된 패널의 패널결합부재와 시공대상결합부재를 고정하는 단계;를 포함하여 진행할 수 있다.

즉, 상기 단열패널은 중간재 조성물을 일종의 접착제로 이용하여 프레임 등을 결합하여 제조하는 것으로, 당업계에서 통상적으로 사용하는 접착제를 적용하지 않고도 각 결합부재와 표면재, 배면재를 결합할 수 있기 때문에 경제적이며, 특히 인체에 유해한 용제가 사용되는 통상의 접착제 성분을 포함하지 않기 때문에 친환경적이고 인체에 무해하며, 제조 시간을 단축할 수 있는 장점을 가진다.

이하, 실시예 및 비교예를 들어 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 다만 하기 실시예 및 비교예는 본 발명을 더욱 상세히 설명하기 위한 하나의 예시일 뿐, 본 발명이 하기 실시예 등에 제한되는 것은 아니다.

실시예 및 비교예를 통해 제조된 시편의 물성 측정방법과 제원은 다음과 같다.

(압축강도)

KS F 2405(콘크리트의 압축 강도 시험 방법)에 의거하여 압축 시험기로 시편의 파괴가 일어날 때까지 하중을 가하여 파괴 시 압축강도를 측정하였다.

(휨강도)

KS F 2408(콘크리트의 휨 강도 시험 방법)의 3등분점 재하법에 의거하여 실시하되, 하기 식 1을 이용하여 휨강도를 얻었다.

[식 1]

휨강도(MPa) = P × I/bh²

(상기 식 1에서 P는 시험기가 기록한 최대하중(N)이며, I는 지간(㎜), b는 파괴 단면의 너비(㎜), h는 파괴단면의 높이(㎜)를 뜻한다.)

(불연성)

KS F ISO 5660-1 (콘칼로리미터법)으로 시험하여 가열 개시 후 10분간 총방출열량을 측정하였으며, 가열 후 시험체를 관통하는 균열, 구멍 및 용융이 발생하였는지를 육안으로 관찰하여 하기의 기준으로 평가하였다. 또한 KS F 2271(건축물 마감재료의 가스유해성 시험방법)에 의거하여 연소된 가스를 실험용 쥐에 공급하였을 때 쥐의 평균적인 행동이 정지되는 시간을 측정하였다.

◎ : 표면에 그을음이 발생하였을 뿐, 시험체를 관통하는 구멍이나 균열 및 용융이 발생하지 않았다.

○ : 시험체 표면에 관통하는 구멍이나 균열 및 용융 중 어느 하나가 발생하였다.

△ : 시험체 표면에 관통하는 구멍이나 균열 및 용융 중 둘 이상이 발생하였다.

× : 시험체 표면에 관통하는 구멍이나 균열 및 용융 모두가 발생하였으며, 용융된 시험체 일부가 시험체로부터 떨어져나갔다.

(열관류율)

KS F 2278의 열관류율 측정방법에 의거하여 측정하였다.

(표면재)

화강암 석분과 백운석 석분을 7 : 3 중량비로 혼합한 혼합물 60 중량%와 슬래그 분말 40 중량%를 혼합하고 이를 1,350℃로 가열하여 용융한 후, 성형틀에 투입하고 압연롤러로 압축 성형하여 20㎜ 두께의 표면재를 제조하였다.

(배면재)

산화마그네슘 100 중량부 대비 염화마그네슘 50 중량부, 플라이애시 5 중량부, 폴리에틸렌 200 중량부, 충전재(이산화티탄) 20 중량부를 혼합한 후 이를 성형틀에 투입하고 압연롤러로 압축 성형하여 4㎜ 두께의 배면재를 제조하였다.

(실시예 1)

마그네슘 화합물로 산화마그네슘 46 중량%, 황산마그네슘 28 중량%, 염화마그네슘을 7 중량% 준비하였으며, 여기에 탄화규소 4 중량%, 목분 4 중량%, 비스페놀 A형 에폭시 수지 2 중량%, 메틸셀룰로스 2 중량%를 혼합하여 결합조성물을 제조하였다. 그리고 상기 결합조성물에 폴리스티렌 발포체를 혼합하되, 발포체 100 중량부 대비 결합조성물 60 중량부가 되도록 혼합하였으며, 이때 산무수물 경화제를 3 중량% 혼합하여 중간층 조성물을 제조하였다.

제조된 중간층 조성물을 결합부재(두께 50㎜)와 표면재가 접합된 곳에 부은 후 다시 배면재를 그 위에 놓고 결합부재를 경화하여 시편을 완성하였다. 완성된 시편의 물성을 표 1에 기재하였다.

(실시예 2)

상기 실시예 1에서 결합조성물 제조 시 인산에스테르로 트리스(2-클로로이소프로필)포스페이트를 비스페놀 A형 에폭시 수지 100 중량부 대비 5 중량부 더 첨가한 것을 제외하고 동일한 방법으로 시편을 완성하였다. 완성된 시편의 물성을 측정하여 하기 표 1에 기재하였다.

(실시예 3)

상기 실시예 2에서 결합조성물 제조 시 인산에스테르를 15 중량부 첨가한 것을 제외하고 동일한 방법으로 시편을 완성하였다. 완성된 시편의 물성을 측정하여 하기 표 1에 기재하였다.

(실시예 4)

상기 실시예 1에서 결합조성물 제조 시 산화마그네슘을 첨가하지 않고 염화마그네슘을 53 중량% 첨가한 것을 제외하고 동일한 방법으로 시편을 완성하였다. 완성된 시편의 물성을 측정하여 하기 표 1에 기재하였다.

(실시예 5)

상기 실시예 1에서 결합조성물 제조 시 황산마그네슘을 첨가하지 않고 염화마그네슘을 35 중량% 첨가한 것을 제외하고 동일한 방법으로 시편을 완성하였다. 완성된 시편의 물성을 측정하여 하기 표 1에 기재하였다.

(실시예 6)

상기 실시예 1에서 결합조성물 제조 시 염화마그네슘을 첨가하지 않고 황산마그네슘을 35 중량% 첨가한 것을 제외하고 동일한 방법으로 시편을 완성하였다. 완성된 시편의 물성을 측정하여 하기 표 1에 기재하였다.

(비교예 1)

상기 실시예 1에서 샌드위치 패널을 대신하여 두께 6㎝의 일반 폴리스티렌 발포체를 준비한 후, 상기 발포체의 양면에 비스페놀 A 디글리시딜 에테르를 포함하는 접착제를 0.5㎝ 두께로 도포하여 접착층을 형성한 후, 상기 접착층의 일면에 1㎝ 두께의 대리석 천연석재를 접합하고 가압하여 접착제를 경화하여 시편을 제조하였다. 제조된 시편의 물성을 측정하여 하기 표 1에 기재하였다.

[표 1]

상기 표 1 및 도 2와 같이 본 발명에 따라 제조된 석재 패널은 샌드위치 패널 제조 시 산화마그네슘, 황산마그네슘 및 염화마그네슘을 모두 포함함에 따라 단열성과 불연성이 우수하고 압축강도 및 휨강도와 같은 기계적 물성이 우수한 것을 알 수 있다. 특히 결합조성물에 인산에스테르가 더 첨가된 실시예 2는 가스유해성이 미미하게 증가하였으나 불연특성 및 기계적 물성이 더 강화한 것을 알 수 있다. 다만 상기 인산에스테르가 기준치 이상으로 더 첨가된 실시예 3의 경우 오히려 기계적 물성이 저하된 것을 알 수 있는데, 이는 상술한 바와 같이 조성물 내부에서 크랙으로 작용하여 외력에 취약해진 것으로 보인다.

또한 상기 결합조성물에서 산화마그네슘, 황산마그네슘 및 염화마그네슘이 각각 첨가되지 않은 실시예 4 내지 6은 기계적 물성 및 내염성이 하락하였으며, 염소 및 황산기체의 발생 증가로 인해 가스유해성 또한 유의미하게 증가하였음을 알 수 있다.

상기와 같이 본 발명의 다양한 실시예들을 제시하여 설명하였으나 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함을 쉽게 알 수 있을 것이다.

100 : 패널
110 : 표면재
111 : 고정판삽입홈
120 : 중간재
130 : 배면재
200 : 제1결합부재
210 : 제1지지부
220 : 제1고정부
230 : 상면부
240 : 측면부
250 : 앵커홈
300 : 제2결합부재
310 : 제2지지부
320 : 제2돌출부
321 : 결합홈
330 : 제2고정부
400 : 앵커부
410 : 시공대상결합부재
411 : 면결합판
412 : 돌출결합판
413 : 제1결합핀삽입공
414 : 벽채고정홈
420 : 패널결합부재
421 : 패널지지판
422 : 고정판
423 : 제2결합핀삽입공
500 : 홀더부
P : 결합핀
V : 중공

Claims

건축용 패널을 다수 개 측면 방향으로 평행하게 결합하여 형성하는 조립 구조물로서, 상기 패널은 순차적으로 표면재, 중간재 및 배면재가 적층하여 형성하며,
상기 패널의 측면에 제1결합부재 및 제2결합부재가 결합하되, 상기 제1결합부재 또는 제2결합부재는 상기 패널의 종방향 및 횡방향 측면에 각각 하나씩 위치하도록 결합하며,
상기 제1결합부재는,
판상으로 구비되는 제1지지부;
상기 제1지지부 양끝단이 서로 대면하도록 패널의 적층 방향으로 절곡되어 상기 표면재와 중간재 사이 또는 상기 중간재와 배면재 사이에 위치하도록 구비되는 제1고정부;
상기 지지부의 일면에 돌출되어 형성되는 상면부;
상기 지지부 및 상면부와 결합하여 길이 방향으로 중공을 형성하는 측면부; 및
상기 측면부에 상기 패널의 적층방향으로 관통되는 하나 또는 복수의 앵커홈;
를 포함하며,
상기 제2결합부재는,
판상으로 구비되는 제2지지부;
상기 제2지지부의 일면에 돌출되어 길이방향으로 결합홈을 형성하는 한 쌍의 돌출부; 및
상기 제2지지부의 끝단이 패널의 적층방향으로 절곡되어 상기 표면재와 중간재 사이 또는 상기 중간재와 배면재 사이에 위치하도록 구비되는 제2고정부;
를 포함하며,
시공 대상과 연결하는 앵커부를 더 구비하되,
상기 앵커부는,
시공 대상에 결합되는 시공대상결합부재; 및
상기 앵커홈에 삽입되는 패널결합부재;
를 포함하며,
상기 패널은 상기 제1결합부재의 상면부와 제2결합부재의 결합홈과 서로 끼움결합하여 조립되는 것을 특징으로 하는 조립식 단열 패널.
삭제
삭제
제 1항에 있어서,
상기 시공대상결합부재는,
시공대상의 일면에 접촉하여 결합하는 면결합판;
상기 면결합판의 일면에 돌출되어 상기 패널결합부재를 지지하는 돌출결합판; 및
상기 돌출결합판의 판면을 관통하여 형성되는 제1결합핀삽입공;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 조립식 단열 패널.
제 1항에 있어서,
상기 패널결합부재는,
상기 앵커홈에 삽입되어 지지되는 패널지지판;
상기 패널지지판의 일단이 절곡하여 형성되는 고정판; 및
상기 패널지지판의 판면을 관통하여 형성되며, 상기 패널지지판의 길이 방향으로 연장되는 슬릿 형상의 제2결합핀삽입공;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 조립식 단열 패널.
제 1항에 있어서,
상기 표면재는 화강암, 편마암, 현무암, 석회암, 백운석, 맥반석, 오석, 장석, 백운모, 흑운모, 흑연, 사암, 활석, 각섬석, 사문암, 규석, 청석 및 맥섬석에서 선택되는 어느 하나 또는 복수의 세라믹 성분으로 제조된 것을 특징으로 하는 조립식 단열 패널.
제 1항에 있어서,
상기 중간재는 글래스울, 미네랄울, 금속화합물 및 발포체에서 선택되는 어느 하나 또는 복수의 단열재를 포함하는 패널조성물로 형성된 것을 특징으로 하는 조립식 단열 패널.
제 7항에 있어서
상기 금속화합물은 산화마그네슘, 황산마그네슘, 염화마그네슘, 탄산마그네슘, 탄산수소마그네슘, 수산화마그네슘, 과산화마그네슘 및 질산마그네슘에서 선택되는 어느 하나 또는 복수의 마그네슘 화합물인 것을 특징으로 하는 조립식 단열 패널.
제 7항에 있어서
상기 패널조성물은 목분, 황토, 물유리, 플라이애시 및 질석에서 선택되는 어느 하나 또는 복수의 충전재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조립식 단열 패널.
제 1항에 있어서
상기 배면재는 산화마그네슘, 염화마그네슘, 플라이애시, 고분자 수지 및 충전재를 포함하는 조성물로 형성되는 것을 특징으로 하는 조립식 단열 패널.