KR102396010B1 - 무기섬유 집속체를 포함하고 섬유강화 복합소재를 스킨재로 이용한 건축용 단열 기능성 샌드위치 패널 및 그 제조 방법 - Google Patents
무기섬유 집속체를 포함하고 섬유강화 복합소재를 스킨재로 이용한 건축용 단열 기능성 샌드위치 패널 및 그 제조 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 무기섬유 집속체를 포함하고 섬유강화 복합소재를 스킨재로 이용한 건축용 단열 기능성 샌드위치 패널 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 패널 형상의 무기섬유 집속체(100); 상기 무기섬유 집속체(100)의 양측부에 형성된 고정용 부재(200); 및 상기 고정용 부재의 양쪽 외측에 형성되는 스킨재(300); 를 포함하여 구성되며, 상기 고정용 부재(200)가 상기 무기섬유 집속체(100)의 양측부에서 지지하되, 상기 고정용 부재(200)가 상호 연결되어 열교(heat bridge)가 형성되지 않도록 그 끝단이 상기 무기섬유 집속체(100) 내에 포함되고 양측의 고정용 부재 끝단이 접촉하지 않는 것을 특징으로 하는 건축용 단열 기능성 샌드위치 패널 및 그 제조 방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 글라스, 미네랄 등 무기섬유로 이루어진 무기섬유 집속체를 적용한 단열 기능성 샌드위치 패널에 있어, 글라스, 미네랄 등 내부 섬유 집속체가 비중이 크기 때문에 시공 후 시간이 흐름에 따라 내부 소재가 자중에 의해 아래로 처져 샌드위치 패널 내부의 상부에 공간이 발생하는 것을 억제함으로써, 장기적인 단열 성능을 확보하는 동시에 화재 확산 방지 성능이 저하되지 않도록 할 수 있으며, 패널을 가로질러서 금속재로 연결되어 있지 않게 되므로 열교(heat bridge) 형성이 없어 열손실을 줄일 수 있는 장점이 있다.
본 발명에 따르면, 글라스, 미네랄 등 무기섬유로 이루어진 무기섬유 집속체를 적용한 단열 기능성 샌드위치 패널에 있어, 글라스, 미네랄 등 내부 섬유 집속체가 비중이 크기 때문에 시공 후 시간이 흐름에 따라 내부 소재가 자중에 의해 아래로 처져 샌드위치 패널 내부의 상부에 공간이 발생하는 것을 억제함으로써, 장기적인 단열 성능을 확보하는 동시에 화재 확산 방지 성능이 저하되지 않도록 할 수 있으며, 패널을 가로질러서 금속재로 연결되어 있지 않게 되므로 열교(heat bridge) 형성이 없어 열손실을 줄일 수 있는 장점이 있다.
Description
본 발명은 무기섬유 집속체를 포함하고 섬유강화 복합소재를 스킨재로 이용한 건축용 단열 기능성 샌드위치 패널 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 글라스, 미네랄 등 무기섬유로 이루어진 무기섬유 집속체를 적용한 단열 기능성 샌드위치 패널에 있어, 글라스, 미네랄 등 내부 섬유 집속체가 비중이 크기 때문에 시공 후 시간이 흐름에 따라 내부 소재가 자중에 의해 아래로 처져 샌드위치 패널 내부의 상부에 공간이 발생하는 것을 억제함으로써, 장기적인 단열 성능을 확보하는 동시에 화재 확산 방지 성능이 저하되지 않도록 하는 기술에 관한 것이다.
건축물에서 소모되는 에너지의 사용량 절감을 위하여 건물 내부 및 외부 간의 단열이 중요한바, 경량 단열 기능성 샌드위치 패널은 콘크리트, 강재, 석재 등의 기존의 재료와 대비하여 열전도성이 현저히 낮아 단열 성능이 우수한 복합자재로서 사용이 증가하고 있다.
이러한 단열 기능성 샌드위치 패널은 건축물의 벽체, 슬라브재, 지붕재 등에 적용되거나, 기존 건축물의 내, 외부에 부착되어 단열 성능을 보강하는 재료로써 사용된다.
기존의 일반적인 건축용 패널인 강판 샌드위치 패널은 판재 사이에 유기 발포 판재(예: 스티로폼(EPS))를 적층하여 제조되는 것으로, 원재료 수급 및 제조가 비교적 용이하다는 장점이 있으나, 건축 공정상 콘크리트의 양생 기간 등이 추가로 필요하여 건축 시간이 비교적 길고 패널의 단열성이 불량하며, 특히 화재에 취약해 사람이 거주하는 용도로는 사용이 제한되고 있다.
사람이 거주하거나 머무르는 건축물에 사용되기 위해서는 난연 특성이 화재 관련 여러 법규의 조건을 만족해야 한다.
특히, 근래에 들어 화재에 의한 인명과 재산의 피해를 줄이기 위한 노력의 일환으로 유기소재 발포 판재로 이루어진 건축용 단열 재료에 대한 법규와 기준이 강화되고 있으며, 이로 인하여 건축 시장에 소재 선정의 어려움이 발생하고 있다. 이는 기존 단열 기능성 소재들이 강화되고 있는 건축물의 단열 성능 기준과 화재에 대응하기 위한 소재의 기준을 동시에 만족시키기 어렵기 때문이다.
위와 같이, 기존 단열 기능성 소재들이 건축물의 단열 성능을 높이는 동시에 화재에 대응이 가능하도록 하기 위하여 관련 산업계에서는 다양한 활동을 전개 중이다. 기존 유기소재 발포 판재의 개질 또는 무기섬유 집속체 재도입 등이 주요 움직임으로 볼 수 있다. 무기섬유 집속체는 유기소재 발포 판재 대비 상대적으로 화재에 강한 장점이 있는 반면에 수분에 취약하고 단열 성능이 낮으며 비중이 높다는 단점을 가지고 있다. 그런데, 유기소재 발포 판재의 화재 대응 성능 개선이 완료되기 이전에는 무기섬유 집속체의 채용이 늘어날 것으로 판단되는 바, 동 소재의 단점을 극복하는 기술이 요구되고 있다.
이러한 무기섬유 집속체를 이용한 것으로 최근에는 무기질 울(wool)을 사용한 무기섬유 집속체를 이용한 건축용 단열 기능성 샌드위치 패널(1)이 사용되고 있다.
이러한 무기섬유 집속체를 적용한 건축용 불연 패널은 무기섬유 집속체 등의 무기섬유를 수지바인더로 바인딩하여 판재 형태로 제조한 것인데, 이러한 패널은 가격이 다소 고가라는 단점과 중량이 비교적 크다는 단점은 있으나, 불연재료 또는 준불연재료 특성을 만족하므로 사용이 증가하고 있다.
이러한 무기섬유 집속체를 적용한 건축용 불연 패널은 기존의 EPS를 사용한 건축용 패널에 비하여 단열성이 떨어지는 문제가 있으나, 두께를 조정하여 패널 자체의 단열성을 강화할 수 있다.
따라서, 단열성, 난연성을 만족하는 소재로서 채용이 늘어나고 있으며, 도 1a와 같이 금속재(20) 패널 양단면의 사이에 무기섬유 집속체(10)가 위치한 형태를 갖는다.
그러나, 이러한 무기섬유 집속체(10)를 이용한 건축용 단열 기능성 샌드위치 패널(1)은 구성 섬유의 비중이 높고 그 구조가 섬유 집속체이므로 섬유간의 공간이 비어 있어 섬유 간의 접착을 위한 바인더가 사용되고 있음에도 불구하고 서로 지탱해 주지 못하는 문제로 인하여 시간이 흐름에 따라 하방으로 섬유가 가라앉는 문제가 발생한다.
즉, 글라스, 미네랄 등 내부 섬유소재가 무겁고 상호 지지력이 크지 않아 시공 후 시간이 흐름에 따라 도 1b와 같이 내부 소재가 자중에 의해 아래로 처지는 현상이 발생하며, 이럴 경우 하부는 밀도가 높아지는 반면 상부는 빈 공간이 생기게 된다. 따라서 이와 같은 샌드위치 패널 내부의 상부 공간으로 인해 패널의 단열 성능이 크게 저하되는 근본적인 문제를 가지고 있고, 또한 심재 내부에 공간이 있을 경우 화재에 의한 불꽃이 패널을 관통하여 번지는 문제가 발생될 수 있어 오히려 화재가 확산되는 요인으로 작용할 가능성이 높다. 즉, 무기섬유 집속체를 적용한 건축용 패널은 시간이 흐름에 따라 단열성과 화재 확산 방지 기능이 동시에 떨어지는 문제점을 가지고 있다.
한편, 이와 관련된 종래의 기술로 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2013-0012556(2013.02.04)호 "무기질단열판을 이용한 외단열 시공 방법(the construction method of outside insulation with mineral insulating board)"은 암면판이나 글라스울 또는 기타 무기질재가 포함된 무기질단열판이 구비되고,'L'자 단면을 가지는 엘형브라켓이 구비되며, 최하부 보강메시, 측면 보강메시, 최상부 보강메시, 앞면 보강메시로 구성하는 보강메시가 구비되어, 외단열 시공하는 외벽의 표면을 통상의 방법으로 정리하는 외벽 정리 공정(S1); 시공할 외벽 하부를 따라 브라켓을 수평으로 다수개 설치하고, 설치된 브라켓 위로 최하부 보강메시를 시공지의 길이 방향을 따라 외벽 앞쪽으로 설치하는 브라켓 및 최하부 보강메시 설치 공정(S2); 앞서 설치된 브라켓으로 무기질단열판을 설치하고, 그 무기질단열판의 상부면을 따라 브라켓을 설치하는 과정을 반복하여 외단열 시공하는 면적대로 외벽에 무기질단열판을 설치하는 무기질단열판 설치 반복 공정(S3); 외벽에 설치된 무기질단열판의 최양측면의 상하를 따라 측면 보강메시를 각각 설치하고, 외벽에 설치된 무기질단열판의 최상부면의 좌우 방향을 따라 최상부 보강메시를 설치하는 양측면 및 최상부 보강메시 설치 공정(S4); 외벽에 설치된 무기질단열판 앞면에 앞면 보강메시를 위치하고, 모르타르로 부착하면서 미장하는 앞면 보강메시 설치 공정(S5); 설치된 무기질단열판 및 최하부 보강 메시, 측면 보강메시, 최상부 보강메시 및 앞면 보강메시 면을 모르타르로 미장하는 미장 공정(S6)으로 시공이 완료되어, 보강메시에 의해 무기질단열판을 일체화하여 무기질단열판의 분리나 탈락 및 비산을 방지하고, 시공 후, 화재에도 안전한 외단열 시공 방법에 관한 것이다.
또한, 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2017-0052343(2017.04.24)호 "함석작업이 필요없는 무기질 단열재 및 이의 제조방법(mineral insulator which is not requring the galvanized steel sheet operation and manufacturing method thereby)"은 고온의 배관 등을 감싸 단열이 이루어지도록 하기 위한 단열재에 관한 것이되, 특히 단열재의 외면을 보호하는 함석작업이 필요없도록 하는 무기질 단열재 및 이의 제조방법에 관한 기술로서, 단섬유인 미네랄울(Mineral Wool)로 이루어지는 단열층; 상기 미네랄울 보다 긴 장섬유로 이루어지되 상기 단열층의 외측면에 부착되는 표면처리층; 상기 표면처리층에 함침되어 상기 단열층과의 결합력을 높여주는 결합제; 상기 결합제를 통해 상기 표면처리층의 외면을 감싸 결합되는 ALGC;를 포함하는 것을 특징으로 함으로써 원가절감 및 작업성을 개선할 수 있다는 효과가 있는 기술에 관한 것이다.
또한, 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2011-0068750(2011.07.12)호 "무기질 단열재를 포함하는 단열커버 제조방법(Manufacturing method of insulating cover having inorganic insulating material)"은 단열커버에 관한 것으로, 보다 상세하게는 파이프 등 배관자재에 단열을 목적으로 감싸기 위한 무기질 단열재를 포함하는 단열커버 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 알루미나(Al2O3) 및 실리카(SiO2)를 주성분으로 하는 세라믹울 또는 세라크울(Cerak Wool)을 포함하는 제1단열층 및 상기 제1단열층의 외면에 구비되며, 미네랄울(mineral wool), 글라스울(glass wool), 규산칼슘(calcium cilicate), 퍼라이트(perlite), 중 어느 하나를 포함하는 제2단열층을 포함하는 기술에 관한 것이다.
또한, 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2011-0121648(2011.11.21)호 "방음 및 흡음용 무기질계 융복합 소재 조성물(INORGANIC HYBRID COMPOSITION FOR BLOCKING AND ABSORBING SOUND)"은 질석, 펄라이트 및 나노 실리케이트를 함유하는 방음 및 흡음용 조성물에 관한 것으로, 건축물의 벽간, 층간 및 건물 자체로부터 발생되는 진동 및 소음을 완충 및 흡음할 수 있는 기술에 관한 것이다.
그러나 이러한 종래의 기술들은 무기섬유 집속체를 구성하는 글라스, 미네랄 등 내부 소재가 무거워 시공 후 시간이 흐름에 따라 내부 소재가 자중에 의해 아래로 처지는 현상이 발생하는 것을 억제하여 단열성, 화재 확산 방기 기능을 유지시켜 주도록 하는 기술을 제공하지 못하는 한계점이 있다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 글라스, 미네랄 등 무기섬유로 이루어진 무기섬유 집속체를 적용한 단열 기능성 샌드위치 패널에 있어, 글라스, 미네랄 등 내부 섬유 집속체가 비중이 크기 때문에 시공 후 시간이 흐름에 따라 내부 소재가 자중에 의해 아래로 처져 샌드위치 패널 내부의 상부에 공간이 발생하는 것을 억제함으로써, 장기적인 단열 성능을 확보하는 동시에 화재 확산 방지 성능이 저하되지 않도록 하는 기술을 제공하고자 한다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 구현예는
패널 형상의 무기섬유 집속체(100);
상기 무기섬유 집속체(100)의 양측부에 형성된 고정용 부재(200); 및
상기 고정용 부재의 양쪽 외측에 형성되는 스킨재(300); 를 포함하여 구성되며,
상기 고정용 부재(200)가 상기 무기섬유 집속체(100)의 양측부에서 지지하되, 상기 고정용 부재(200)가 상호 연결되어 열교(heat bridge)가 형성되지 않도록 그 끝단이 상기 무기섬유 집속체(100) 내에 포함되고 양측의 고정용 부재 끝단이 접촉하지 않는 것을 특징으로 하는 건축용 단열 기능성 샌드위치 패널을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 스킨재(300)의 외부에 추가로 형성되는 추가 스킨재; 를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 고정용 부재는 상기 무기섬유 집속체를 중심으로 양쪽에 형성된 금속재에 규칙적 또는 비규칙적으로 펀칭함에 의해 형성된 돌출부가 상기 무기섬유 집속체 방향으로 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 고정용 부재는 금속재 또는 플라스틱 소재를 사출, 압출 또는 가공 방법을 이용하여 판재 또는 띠 모양의 재료에 돌출부가 형성되도록 성형하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 고정용 부재는 상기 무기섬유 집속체를 중심으로 양쪽에 형성된 금속재에 규칙적 또는 비규칙적으로 고정핀을 타공하여 상기 고정핀 선단이 상기 무기섬유 집속체 방향으로 삽입되도록 할 수 있다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 다른 구현예는
무기섬유 집속체(100)의 양측부에 고정용 부재(200)를 접합하는 제1 단계; 및
상기 고정용 부재(200)의 양쪽 외측에 스킨재(300)를 접합하는 제2단계;를 포함하며,
상기 무기섬유 집속체(100)의 양측부에 상기 고정용 부재를 접합함에 있어서 상기 고정용 부재(200)가 상호 연결되어 열교(heat bridge)가 형성되지 않도록 상기 고정용 부재의 끝단이 상기 무기섬유 집속체(100) 내에 포함되고 양측의 고정용 부재 끝단이 접촉하지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 건축용 단열 기능성 샌드위치 패널의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 스킨재(300)의 외부에 스킨재를 추가로 접합하는 제3단계; 를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1단계에서 상기 무기섬유 집속체(100)의 양측부에 고정용 부재(200)를 접합함에 있어서, 상기 고정용 부재는 상기 무기섬유 집속체를 중심으로 양쪽에 형성된 금속재에 규칙적 또는 비규칙적으로 펀칭함에 의해 돌출부가 상기 무기섬유 집속체 방향으로 형성되도록 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1단계에서 상기 무기섬유 집속체(100)의 양측부에 고정용 부재(200)를 접합함에 있어서, 상기 고정용 부재는 금속재 또는 플라스틱 소재를 사출, 압출 또는 가공 방법을 이용하여 판재 또는 띠 모양의 재료에 돌출부가 형성되도록 성형하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1단계에서 상기 무기섬유 집속체(100)의 양측부에 고정용 부재(200)를 접합함에 있어서, 상기 고정용 부재는 상기 무기섬유 집속체를 중심으로 양쪽에 형성된 금속재에 규칙적 또는 비규칙적으로 고정핀을 타공하여 상기 고정핀 선단이 상기 무기섬유 집속체 방향으로 삽입되도록 할 수 있다.
본 발명에 따르면, 글라스, 미네랄 등 무기섬유로 이루어진 무기섬유 집속체를 적용한 단열 기능성 샌드위치 패널에 있어, 글라스, 미네랄 등 내부 섬유 집속체가 비중이 크기 때문에 시공 후 시간이 흐름에 따라 내부 소재가 자중에 의해 아래로 처져 샌드위치 패널 내부의 상부에 공간이 발생하는 것을 억제함으로써, 장기적인 단열 성능을 확보하는 동시에 화재 확산 방지 성능이 저하되지 않도록 할 수 있으며, 패널을 가로질러서 금속재로 연결되어 있지 않게 되므로 열교(heat bridge) 형성이 없어 열손실을 줄일 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래의 기술에 따른 무기섬유 집속체(10)를 활용한 패널 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 무기섬유 집속체(100)를 이용한 건축용 단열 기능성 샌드위치 패널(1)을 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2의 본 발명의 제 1 실시예에 따른 무기섬유 집속체(100)를 이용한 건축용 단열 기능성 샌드위치 패널(1)에서 고정용 부재(200)에서 돌출단(210)이 형성된 배면을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 무기섬유 집속체를 이용한 건축용 단열 기능성 샌드위치 패널(1a)을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 무기섬유 집속체(100)를 이용한 건축용 단열 기능성 샌드위치 패널(1)을 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2의 본 발명의 제 1 실시예에 따른 무기섬유 집속체(100)를 이용한 건축용 단열 기능성 샌드위치 패널(1)에서 고정용 부재(200)에서 돌출단(210)이 형성된 배면을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 무기섬유 집속체를 이용한 건축용 단열 기능성 샌드위치 패널(1a)을 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 무기섬유 집속체(100)를 이용한 건축용 단열 기능성 샌드위치 패널(1)을 나타내는 도면이고, 도 3은 도 2의 본 발명의 제 1 실시예에 따른 무기섬유 집속체(100)를 이용한 건축용 단열 기능성 샌드위치 패널(1)에서 고정용 부재(200)에서 돌출단(210)이 형성된 배면을 나타내는 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 무기섬유 집속체를 이용한 건축용 단열 기능성 샌드위치 패널(1)은 무기섬유 집속체(100)를 구성하는 내부의 글라스 또는 미네랄 소재 등의 무기 섬유가 자중에 의해 아래로 처지는 것을 방지하기 위해 양쪽 고정용 부재(200)에 프레싱을 가해 펀칭을 하여 안쪽 방향으로 눌리게 함으로써, 양쪽 고정용 부재(200) 상에 펀칭된 영역에 해당하는 돌출단(210)이 무기섬유 집속체(100) 방향으로 돌출됨으로써, 무기섬유 집속체(100)을 구성하는 글라스, 미네랄 등 내부 무기섬유 소재가 무거워 시공 후 시간이 흐름에 따라 내부 소재가 자중에 의해 아래로 처지는 현상이 발생하는 것을 억제하여 동 샌드위치 패널(1)의 단열성이 유지되도록 하고, 샌드위치 패널의 내부에 공간이 발생하는 것을 억제하여 화재가 확산하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명에서 사용되는 무기섬유 집속체는 단열성, 내열성 등이 우수한 재료로서, 미네랄울, 글라스울, 세라믹울 등의 무기질 섬유재를 접착용 바인더를 사용하여 판재 형태로 가공한 것, 소량의 접착용 바인더를 사용하고 그 일면 또는 양면에 직포나 부직포와 같은 천 또는 망사를 대고 강한 실로 누벼서 일정한 두께로 가공한 것, 또는 상기한 일 형태로 가공된 판재를 압축강도가 높으면서 경량체인 허니컴 구조체 또는 단열성이 우수한 경량체인 플라스틱 발포폼 양면에 붙인 것 등을 사용할 수 있다.
한편, 양쪽 고정용 부재(200)의 외측면에는 스킨재(300)를 접합함으로써 자립성이 있는 샌드위치 패널이 형성된다.
본 발명은 복합소재 시트를 스킨재(300)로 하고 무기섬유 집속체(100)를 심재로 하는 샌드위치 패널을 사용하는데, 이때 상기 무기섬유 집속체는 비중이 매우 높기 때문에 비록 무기섬유 집속체가 스킨재에 접착제에 의하여 고정되어 있더라도 무기섬유 집속체 자체의 접합력이 충분하지 않기 때문에 시간이 흐름에 따라 무기섬유 집속체가 아래 방향으로 가라앉는 문제가 발생하는 문제가 있다.
이 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 고정용 부재(200)를 사용하는 것을 특징으로 한다. 상기 고정용 부재는 넓은 면 형태, 띠 형태 모두 가능하며, 스킨재에 부착되어 고정되고 이 부재에서 돌출된 부분이 무기섬유 집속체의 내부에 박혀서 무기섬유 집속체의 움직임(하방 침강)을 제한한다. 그러므로, 고정용 부재에 돌출된 부분이 많을수록 유리하고, 수직 방향에 대하여 가로 방향으로 넓은 형태로 돌출이 될수록 많은 무기섬유를 고정할 수 있으므로 유리하다.
이때 상기 돌출부는 핀 형태, 삼각형 돌출물, 사각형 돌출물 등 다양한 형태가 가능하며, 상기 고정용 부재는 먼저 스킨재(300)에 고정이 된다.
우선 준비된 스킨재의 일면에 접착제를 도포하고 고정용 부재를 접착하는 동시에 무기섬유 집속체를 상기 고정용 부재의 상부에 압착하여 고정용 부재의 돌출부가 무기섬유 집속체의 내부에 삽입이 되도록 한다. 다른 스킨재의 일면에 접착제를 도포하고, 다른 고정용 부재를 접착하여 준비하고, 준비된 스킨재와 고정용 부재의 접착물을 고정용 부재의 둘출부가 상기 무기섬유 집속체의 내부에 삽입이 되도록 무기섬유 집속체의 상부 면에 압착하여 고정함으로써, 스킨재와 무기섬유 집속체가 일체화된 샌드위치 패널을 형성한다.
이때, 상기 고정용 부재가 먼저 무기섬유 집속체에 고정이 되는 것도 가능하다. 먼저 상기 고정용 부재를 심재로 사용될 무기섬유 집속체의 양면에 고정을 하고, 바닥에 준비된 스킨재의 상부에 접착제를 도포한 후, 상기 고정용 부재가 양 면에 고정된 무기섬유 집속체를 그 접착제가 도포된 스킨재 위에 얹어 준비하고, 그 상부에 접착제를 도포한 후 스킨재를 접착하거나 접착제가 일면에 도포된 스킨재를 상기 무기섬유 집속체 상부에 접착하고, 압착을 하면 일체화하여 샌드위치 패널이 형성될 수 있다.
여기서 스킨재(300)는 무기섬유 집속체(100)와 함께 샌드위치 패널을 이루는 소재로서, PPS(Polyphenylene sulfide), PP(Polypropylene), PE(Polyethylene), PET(Polyethylene terephthalate), PVC(Polyvinyl chloride), XPS(Extruded Polystyrene) 중 하나의 재료 또는 복합 재료의 보드(board)나 폼(foam) 형태로 형성되어, 무기섬유 집속체(100)에 부착되어 기계적 강도를 향상시키거나 부가 폼이나 보드의 독립적인 형태로 활용될 수 있으며, 이와 같은 소재로 형성된 스킨재(300)는 도시되진 않았지만 스킨재(300)의 외부에 형성가능한 추가 스킨재에 내재되어 무기섬유 집속체(100)의 기계적 물성을 보강하는 기능도 가진다.
결과적으로 무기섬유 집속체를 이용한 건축용 단열 기능성 샌드위치 패널(1)의 형태 안정성을 보강하기 위한 인서트 부품이나 다른 물체를 고정시키기 위한 부재를 무기섬유 집속체를 이용한 건축용 단열 기능성 샌드위치 패널(1)의 무기섬유 집속체(100)에 펀칭 또는 후술하는 구멍을 뚫어 고정하는 경우에도 가공된 영역이 원하는 형상으로 깨끗하게 유지되며 외부에서 가해지는 힘이나 하중에 대한 내구성이 양호하여 체결이 견고하게 장기간 동안 유지된다.
여기서, 스킨재(300)는 고정용 부재(200)의 테두리, 전체면, 양면 중 하나에 접착제 또는 열접착을 통해 각각 접착될 수 있다.
이와 같이 형성된 스킨재(300)는 무기섬유 집속체를 이용한 건축용 단열 기능성 샌드위치 패널(1) 간의 체결을 위하여 리벳(rivet), 네일(nail), 스크류(screw) 등과 같은 기계적 조인트(mechanical joint)를 사용할 때 강한 결합력을 부여할 수 있다.
특히 스킨재(300)는 무기섬유 집속체(100)가 외부로 노출되는 것을 막아주기 때문에 무기섬유 집속체(100)의 내마모 성능을 향상시킬 수 있다. 즉, 스킨재(300)가 PET 폼(foam)으로 제작되면 PET 폼 재질은 70 내지 350kg/m3의 밀도를 가짐으로써, EPS 재질에 비해 중량이 크나, 압축강도가 EPS 대비 매우 높은 성질을 활용할 수 있다. 일반적으로 EPS의 압축강도는 10~20 N/cm2이고, PET 폼의 압축강도 80~90N/cm2에 해당한다. 그러나 본 발명의 다른 실시예로, PET 폼은 EPS 대비 무거워서 패널전체에 PET 폼 재질을 사용하지 않고 무기섬유 집속체(100)과 추가 스킨재 사이에서 테두리나 양면만을 형성할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예로, 무기섬유 집속체(100), 고정용 부재(200), 스킨재(300), 추가 스킨재를 각각 제조한 뒤, 하나의 사출기의 금형 내에 내장하고, 고정용 부재(200)에서 돌출단(210)의 배면쪽과 스킨재(300) 사이에 용융 가소화된 상태의 플라스틱 수지를 주입하는 방식으로 제작할 수 있다.
이 경우, 금형 내에서 고정용 부재(200)에서 돌출단(210)의 배면쪽과 스킨재(300) 사이에 플라스틱 수지가 충진될 수 있도록 소정 간격을 사이에 두고 이격되어야 한다.
이때, 플라스틱 수지는 금형에 내장된 구조물들의 표면을 따라 흘러들어가 그 구조물들을 접합함과 동시에 성형된다. 그리고, 금형은 플라스틱 수지의 용융 온도보다 낮은 온도를 유지한다. 따라서, 플라스틱 수지는 금형 내에서 고화되어 구조물들 사이의 플라스틱으로 형성된다.
본 발명의 일 실시예로, 플라스틱 수지는 비강화 고분자 소재 또는 고분자 소재에 비연속상 강화재가 분산된 복합재료 중 어느 하나를 의미한다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 무기섬유 집속체를 이용한 건축용 단열 기능성 샌드위치 패널(1a)을 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 무기섬유 집속체를 이용한 건축용 단열 기능성 샌드위치 패널(1a)은 무기섬유 집속체(100)를 구성하는 내부의 글라스 또는 미네랄 등 무기섬유 소재가 자중에 의해 아래로 처지는 것을 방지하기 위해 양쪽 고정용 부재(200)에 n×m(n 및 m은 서로 같거나 다른 2 이상의 자연수)의 격자 형상으로 기형성된 삽입홀로 고정핀(220)을 삽입하거나 고정핀(220)을 활용한 타공을 통해 무기섬유 집속체(100) 내측으로 삽입하여 고정용 부재(200) 양쪽 방향에서 안쪽으로 잡아주도록 함으로써, 양쪽 고정용 부재(200) 상에 고정핀(220)이 고정된 영역에서 무기섬유 집속체(100)을 구성하는 글라스, 미네랄 등 내부 무기섬유 소재가 무거워 시공 후 시간이 흐름에 따라 내부 소재가 자중에 의해 아래로 처지는 현상이 발생하는 것을 억제하여 단열성을 유지시켜 줄 수 있고, 내부 빈 공간으로 인한 화재 확산을 방지할 수 잇다.
한편, 양쪽 고정용 부재(200)의 외측면에는 스킨재(300)를 도포함으로써 마무리 시공을 하며, 스킨재(300)는 핀 헤드를 가려주는 역할과 함께 물성을 강화하는 역할을 한다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 무기섬유 집속체를 이용한 건축용 단열 기능성 샌드위치 패널(1a)에서 사용하는 스킨재(300)에는 제 1 실시예에 따른 무기섬유 집속체를 이용한 건축용 단열 기능성 샌드위치 패널(1a)에서 사용하는 스킨재(300)와 동일하거나 다른 성분으로 형성됨으로써, 핀 헤드에 대한 고정을 위한 물성을 획기적으로 향상시킬 수 있다.
즉, 제 2 실시예에 따른 무기섬유 집속체를 이용한 건축용 단열 기능성 샌드위치 패널(1a)에서 사용하는 스킨재(300)는 섬유강화 복합재 시트로서, 강화섬유 직물에 수지 조성물을 도포, 함침 및 중합시킴으로써 제조된 시트 형태의 섬유강화 복합재이며, 강화섬유 및 기지재를 복합화하여 기계적 물성을 획기적으로 향상시킨 소재이다. 위와 같은 섬유강화 복합재 시트를 스킨재(300)로서 적용하면, 기존 강판 샌드위치 패널과 비교할 때에 경량성을 확보하면서도 기계적 물성은 동등 수준이고 단열성은 더욱 우수한 장점이 있다. 또, 대형 판재로 제작하여 건축에 적용할 경우 시공 기간의 획기적인 단축이 가능한 장점을 가지고 있다.
여기서, 강화섬유는 일방향 섬유, 연속상 섬유 직물(woven fabric) 또는 부직포를 사용하는데 특징이 있다. 일방향 섬유는 모든 섬유를 일방향으로 배열하여 그 배열 방향에 대한 강화효과를 가지나 섬유 배열 방향에 대하여 직각 방향으로는 강화효과가 없다는 특징을 가지고 있으므로, 일방향 섬유를 사용할 경우에는 여러 층을 이루어 서로 직교하거나 특정한 각도를 이루도록 적층하여 사용하여야 한다. 연속상 섬유 직물(woven fabric)은 섬유들이 일정한 방향으로 교차하면서 배열되어 있으므로 복수 개의 방향으로 강화 효과를 가지면서 높은 기계적 물성을 구현할 수 있으며, 직조, 이축, 다축 등 다양한 형태의 직물도 사용 가능하기 때문에 원하는 제조 부품의 형태에 따라 물성을 최적화할 수 있다. 부직포는 섬유가 일정한 방향이 없이 섬유끼리 서로 접촉하면서 임의의 방향으로 배치되어 있으므로, 모든 방향으로 강화효과가 있으나 일반적으로 각 섬유의 길이가 짧아 그 강화효과가 일방향 섬유 또는 연속상 섬유 직물 대비 낮다.
본 발명에 사용되는 강화섬유는 특별한 제한이 없으나 기계적 물성의 측면에서, 상기 일방향 섬유, 연속상 섬유 직물 또는 부직포를 구성하는 섬유사가 탄소섬유, 유리섬유 및 아라미드섬유로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 섬유사인 것이 바람직하다.
그리고, 본 발명에 따른 연속상 섬유 직물로서 섬유사를 평직, 능직, 주자직 등의 직조 방법에 의하여 제작된 직물을 사용한다. 사용하는 연속상 섬유 직물의 선택은 요구하는 최종 제품의 물리적 성질, 기계적 물성과 기능에 따라 소재 및 직조 방법을 선택할 수 있다. 예를 들어, 최종 제품에 고강성이 요구될 때에는 주로 탄소섬유를 적용하고, 충격 강도가 요구될 때에는 주로 아라미드 섬유를 선택한다. 또한, 상기 연속상 섬유 직물을 혼합하여 사용할 수도 있다.
다음으로는, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 무기섬유 집속체를 이용한 건축용 단열 기능성 샌드위치 패널(1a)에 있어 스킨재(300)의 제조에 사용되는 수지조성물에 대하여 설명한다. 본 발명에 따른 기지재(matrix resin)로서 열가소성 수지 또는 열경화성 수지를 사용할 수 있는데, 기지재는 강화섬유에 함침되어 복합화함으로써 복합재료의 기계적 물성을 발현하게 된다.
이때, 열가소성 수지로는 폴리아미드계 수지, 폴리부틸렌테레프탈레이트계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 열가소성 폴리우레탄계 수지, 폴리케톤계 수지, 폴리페닐렌술피드계 수지, 폴리에테르에테르케톤계 수지, 폴리올레핀계 수지로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 수지가 바람직하나, 이에 한정되지 않는다. 다른 한편, 열경화성 수지로는 불포화 폴리에스테르계 수지, 비닐 에스테르계 수지, 에폭시계 수지, 페놀계 수지, 열경화성 우레탄계 수지로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 수지가 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.
또한 이용되는 수지는 중합 촉매, 자외선 안정제, 색상 조절 첨가제, 충격 강도 보강제, 내열 안정제, 점도 조절제, 난연제 등을 추가로 포함할 수 있다.
한편, 스킨재(300)가 표피층을 이루도록 하기 위해서는 고정용 부재(200)와의 결합을 위해 접착제를 사용할 수 있다.
여기서, 접착제층에 대해서 살펴보면, 본 발명의 접착제층은 고정용 부재(200)가 스킨재(300) 표면에 결합되도록 하는 역할을 한다.
이러한 접착제층은 1액형 또는 2액형 접착제로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 수지 접착제를 도포함으로써 형성될 수 있다. 상기 접착제는 고정용 부재(200)와 스킨재(300)을 결합하는 부재로서 사용할 수도 있다.
이상, 본 발명에 따른 무기섬유 집속체를 포함하고 섬유강화 복합소재를 스킨재로 이용한 건축용 단열 기능성 샌드위치 패널 및 그 제조 방법에 관하여 도면을 참조하여 상세하게 설명하였다.
이상과 같이, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
1, 1a : 무기섬유 집속체를 이용한 건축용 단열 기능성 샌드위치 패널
100 : 무기섬유 집속체 200 : 고정용 부재
210 : 돌출단 220 : 고정핀
300 : 스킨재
100 : 무기섬유 집속체 200 : 고정용 부재
210 : 돌출단 220 : 고정핀
300 : 스킨재
Claims (10)
- 패널 형상의 무기섬유 집속체(100);
상기 무기섬유 집속체(100)의 양측부에 형성된 고정용 부재(200); 및
상기 고정용 부재의 양쪽 외측에 형성되는 스킨재(300); 를 포함하여 구성되며,
상기 고정용 부재(200)가 상기 무기섬유 집속체(100)의 양측부에서 지지하되, 상기 고정용 부재(200)가 상호 연결되어 열교(heat bridge)가 형성되지 않도록 그 끝단이 상기 무기섬유 집속체(100) 내에 포함되고 양측의 고정용 부재 끝단이 접촉하지 않는 것을 특징으로 하는 건축용 단열 기능성 샌드위치 패널로서,
상기 고정용 부재는 상기 무기섬유 집속체를 중심으로 양쪽에 형성된 금속재에 규칙적 또는 비규칙적으로 펀칭함에 의해 형성된 돌출부가 상기 무기섬유 집속체 방향으로 형성되도록 한 것이거나, 상기 무기섬유 집속체를 중심으로 양쪽에 형성된 금속재에 규칙적 또는 비규칙적으로 고정핀을 타공하여 상기 고정핀 선단이 상기 무기섬유 집속체 방향으로 삽입되도록 한 것인 것을 특징으로 하는 건축용 단열 기능성 샌드위치 패널.
- 청구항 1에 있어서,
상기 스킨재(300)의 외부에 추가로 형성되는 추가 스킨재; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 건축용 단열 기능성 샌드위치 패널.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 무기섬유 집속체(100)의 양측부에 고정용 부재(200)를 접합하는 제1 단계; 및
상기 고정용 부재(200)의 양쪽 외측에 스킨재(300)를 접합하는 제2단계;를 포함하며,
상기 무기섬유 집속체(100)의 양측부에 상기 고정용 부재를 접합함에 있어서 상기 고정용 부재(200)가 상호 연결되어 열교(heat bridge)가 형성되지 않도록 상기 고정용 부재의 끝단이 상기 무기섬유 집속체(100) 내에 포함되고 양측의 고정용 부재 끝단이 접촉하지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 건축용 단열 기능성 샌드위치 패널의 제조 방법으로서,
상기 제1단계에서 상기 무기섬유 집속체(100)의 양측부에 고정용 부재(200)를 접합함에 있어서, 상기 고정용 부재는 상기 무기섬유 집속체를 중심으로 양쪽에 형성된 금속재에 규칙적 또는 비규칙적으로 펀칭함에 의해 돌출부가 상기 무기섬유 집속체 방향으로 형성되도록 한 것이거나, 상기 무기섬유 집속체를 중심으로 양쪽에 형성된 금속재에 규칙적 또는 비규칙적으로 고정핀을 타공하여 상기 고정핀 선단이 상기 무기섬유 집속체 방향으로 삽입되도록 한 것인 것을 특징으로 하는 건축용 단열 기능성 샌드위치 패널의 제조 방법.
- 청구항 6에 있어서,
상기 스킨재(300)의 외부에 스킨재를 추가로 접합하는 제3단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 건축용 단열 기능성 샌드위치 패널의 제조 방법.
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