KR20090005122U - 접합강판을 이용한 창호 프레임 - Google Patents

Abstract

본 고안은 창호 프레임에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 창호 프레임 자체가 흡음성과 제진성을 가져 별도의 흡음 및 제진 구조를 도입할 필요가 없어 건축비를 대폭 절감시킬 수 있고, 알루미늄 등으로 이루어진 표면판재와 일반 강판으로 이루어진 지지판재를 접착수지로 접합함으로써 소재의 원가를 대폭 절감시킬 수 있고, 표면판재를 이루는 알루미늄에 의해 장식미와 표면가공성까지도 얻을 수 있고, 나아가 소정의 점성도를 가져 흡음성과 제진성이 탁월한 접착수지층에 의해 외부로부터 발생되는 소음 및 진동을 효과적으로 감쇠시켜 쾌적한 실내 환경을 유지할 수 있는 창호 프레임에 관한 것이다.

본 고안은, 상측면에 안착 요홈부가 형성되고 적어도 1매의 창호를 수용 지지하는 창호 프레임에 있어서, 상기 창호 프레임은 외부로 노출되는 표면판재, 상기 표면판재를 지지하는 지지판재 및 상기 표면판재와 상기 지지판재 사이에 배치되어 상기 표면판재와 상기 지지판재를 상호 접합시키는 접착 수지층으로 이루어지고, 상기 접착 수지층은 0.02∼0.1mm의 두께로 이루어진 것을 특징으로 하는 창호 프레임을 개시한다.

창호 프레임, 소음, 흡음

Description

접합강판을 이용한 창호 프레임{WINDOW FRAME}

도 1은 본 고안의 실시예에 따른 창호 프레임의 사시도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10: 창호 프레임 10a: 표면판재

10b: 접착수지층 10c: 지지판재

본 고안은 창호 프레임에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 창호 프레임 자체가 흡음성과 제진성을 가져 별도의 흡음 및 제진 구조를 도입할 필요가 없어 건축비를 대폭 절감시킬 수 있고, 알루미늄 등으로 이루어진 표면판재와 일반 강판으로 이루어진 지지판재를 접착수지로 접합함으로써 소재의 원가를 대폭 절감시킬 수 있고, 표면판재를 이루는 알루미늄 등에 의해 장식미와 표면가공성까지도 얻을 수 있고, 나아가 소정의 점성도를 가져 흡음성과 제진성이 탁월한 접착수지층에 의해 외부로부터 발생되는 소음 및 진동을 효과적으로 감쇠시켜 쾌적한 실내 환경을 유지할 수 있는 창호 프레임에 관한 것이다.

일반적인 건축물의 창호프레임으로 목재, 합성수지, 금속재 등이 사용되고 있다. 그러나 목재는 형상가공이 편리하고 자연소재로써 자연미가 돋보이기는 하나, 형상변형(뒤틀림)과 부식, 화재에 취약하므로 이러한 문제를 해소하기 위해 인체에 유해한 여러 가지의 화학약품이 첨가되어야 하는 단점이 있고, 합성수지재는 목재와 같이 형상가공이 용이하나, 재활용이 불가능하여 환경에 악영향을 미칠 수 있는 소지가 있다. 금속재는 형상변형과 부식, 화재에 대한 염려를 줄일 수 있고, 재활용이 가능하여 환경성의 문제도 해소할 수 있다.

그러나 금속재는 가공성이 우수한 알루미늄을 제외하고는 상대적으로 가공성이 떨어져, 절곡, 포밍(forming )등의 가공이 용이하지 않고, 알루미늄과 같은 비철을 사용할 경우 원자재가 고가여서 사용자에게 비용적인 부담을 줄 수 있는 요소가 있다.

이러한 비철류 사용의 비용적인 부담을 줄이기 위해서 일반강재를 사용하는 경우도 있으나, 일반강재는 부식에 취약하며, 장식성이 없어 일반적으로 분체도장이나 디자인 필름을 부착하여 사용해야 하는 번거러움이 있다.

그동안 창호 프레임는 창문탈착방지, 단열, 실내 유입물 차단의 용도로 주로 사용되어 왔으나, 최근에는 주변으로부터 발생하는 생활소음 및 진동에 의한 프라이버시 침해가 심각하게 문제시되고 있는 바, 창호 프레임 자체가 외부에서 발생되는 진동 및 소음을 차단시켜 주는 기능까지 가지는 창호프레임 개발이 활발하게 진행되고 있는 실정이다.

이는 외부에서 진동 및 소음이 건물까지 미칠 경우, 외장재, 단열재, 콘크리 트, 내장재 등 여러 가지의 구성물로 이루어진 건물벽체는 진동 및 소음을 차단하거나 감소시킬 수 있으나, 창호 및 창호프레임은 외부와 직결되어 있기 때문에, 전달되는 진동 및 소음을 차단하거나 감소시키는 효과가 현저하게 떨어짐을 인지하고 창호와 함께 창호 프레임도 소음 및 진동을 흡수할 수 있는 구조로 개발 시도되고 있는 것이다.

특히, 창호 프레임을 알루미늄계로 제조할 경우, 장식미 및 표면가공성을 확보할 수 있는 장점이 있으나, 알루미늄의 소재가격이 고가여서 건축비 상승을 초래하고 알루미늄만으로 이루어진 창호 프레임 자체로는 외부의 소음과 진동을 효과적으로 저감시킬 수 없는 한계가 있으며, 강판으로 제조할 경우, 별도의 분체도장 등의 추가 공정을 요할 뿐만 아니라, 단일 강판을 통하여 소음과 진동이 전달되는 문제점을 해결할 수 없었다.

이에, 본 고안자는 창호 프레임 자체가 흡음성과 제진성을 가져 별도의 흡음 및 제진 구조를 도입할 필요가 없어 건축비를 대폭 절감시킬 수 있을 뿐만 아니라, 알루미늄 등으로 이루어진 표면판재와 일반 강판으로 이루어진 지지판재를 접착수지로 접합함으로써 소재의 원가를 대폭 절감함과 동시에, 표면판재를 이루는 알루미늄에 의해 우수한 장식미 및 표면가공성까지도 얻을 수 있고, 나아가 소정의 점성도를 가져 흡음성과 제진성이 탁월한 접착수지층에 의해 외부 소음과 진동을 효과적으로 저감시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있고, 더욱이 절단 등과 같은 성형 가공시 서로 접합된 판재가 상호 이격되지 않아 우수한 성형가공성을 가진 창호 프레임를 개발하기에 이르른 것이다.

상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 안출된 본 고안은 접합강판의 접착수지를 소정의 점성도를 유지하도록 함으로써, 접합강판으로 창호 프레임를 제조함에 있어서 접착수지층 자체가 깨지지 않음은 물론, 점성도를 가진 접착수지층이 흡음성과 제진성을 증대시켜, 외부 소음과 진동을 감쇠시켜 주는 창호 프레임를 제공하는데 그 목적이 있다.

한편, 본 고안은 종래 상대적으로 값비싼 알루미늄, 동, 스테인리스 등과 같은 단일 강판을 사용할 경우, 제조원가가 대폭 상승하는 문제점을 해결하기 위하여, 창호 프레임의 외부면을 이루는 표면판재를 알루미늄 등으로 제조함과 동시에, 내부에서 표면판재를 지지하는 지지판재는 상대적으로 저렴한 강판으로 형성하고, 흡음성과 제진성이 우수한 접착수지를 이용하여 표면판재와 지지판재를 접합시킴으로써, 제조 원가를 대폭 절감시킬 수 있는 창호 프레임를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 상측면에 안착 요홈부가 형성되고 적어도 1매의 창호를 수용 지지하는 창호 프레임에 있어서, 상기 창호 프레임은 외부로 노출되는 표면판재, 상기 표면판재를 지지하는 지지판재 및 상기 표면판재와 상기 지지판재 사이에 배치되어 상기 표면판재와 상기 지지판재를 상호 접합시키는 접착 수지층으로 이루어진 것을 특징으로 하는 창호 프레임을 개시한다.

바람직하게는, 상기 접착수지층은 2500∼4500 cps의 점성도를 가진다.

보다 바람직하게는, 상기 표면판재와 지지판재는 10.5∼16.5 Nm의 굽힘 강성을 가진다.

가장 바람직하게는, 상기 접착수지층은 에틸 아세테이트 44 내지 46 중량%, 비닐 아세테이이트/아크릴 코폴리머 40 내지 42 중량%, 이소프로필 알코올 8 내지 10 중량%, 톨루엔 1 내지 3 중량%, 비닐 아세테이트 3 중량% 이하, 아세트알데히드 0.1 중량% 이하로 이루어진다.

바람직하게는, 상기 표면판재는 동, 스테인리스, 알루미늄 중 선택된 어느 하나이고, 상기 지지판재는 아연도금강판, 스테인리스, 알루미늄, 칼라강판, 냉연강판 및 산세강판 중 선택된 어느 하나이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 창호 프레임를 상세히 설명한다.

도 1은 본 고안의 실시예에 따른 창호 프레임의 사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 고안에 따른 창호 프레임은 적어도 하나의 유리창으로 이루어진 창호(1)를 수용 지지시킬 수 있도록 구성된다. 즉, 창호 프레임은 그 상측면에 안착 요홈부가 형성되도록 절곡 가공되어 있어, 적어도 1매의 유리창을 포함하는 창호가 안착 요홈부에 수용 지지되게 된다.

상기 창호 프레임(10)은 외부로 노출되는 표면판재(10a), 상기 표면판재를 지지하는 지지판재(10c) 및 상기 표면판재와 상기 지지판재 사이에 배치되어 상기 표면판재와 상기 지지판재를 상호 접합시키는 접착 수지층(10b)으로 이루어진다.

바람직하게는, 상기 표면판재(10a)는 녹이 발생하지 않아 인체에 전혀 무해할 뿐만 아니라 우수한 장식미 및/또는 표면가공성을 가지는 동, 스테인레스, 알루미늄 중 선택된 어느 하나이고, 상기 지지판재(10c)는 아연도금강판(Galvanized-Steel), 스테인리스(Stainless), 알루미늄(Aluminium), 칼라강판(Polyester Painted Steel Sheets), 냉연강판(Cold Rolled Steel Sheets) 및 산세강판(Pickled and Oiled Steel Sheets)등 을 포함하는 모든 종류의 강재 중 하나를 선택한 것이다. 여기서, 아연도금강판은 용융아연도금강판(Galvanized Steel Sheets), 전기아연도금강판(Electrolytic Galvanized Steel Sheets), 합금화 용융아연도금강판(Galvannealed Steel Sheets), 용융알루미늄도금강판(Aluminum Coated Steel Sheets), 갈바륨강판(Zinc Aluminum Alloy Coated Steel Sheets) 등을 포함하는 광의의 개념으로 해석되어야 할 것이다.

상기 창호 프레임의 표면판재와 지지판재는 창호가 수용될 수 있는 안착 요홈부를 이루도록 절곡 내지 프레스 가공할 수 있는 성형가공성을 가져야 하는데, 이러를 충족시키기 위하여 10.5∼16.5 Nm의 굽힘 강성(bending rigidity)를 가지는 재료를 선택 사용하는 것이 바람직하다.

상기 굽힘 강성은 하기 수학식 1로 표기되는 RKU(Ross Kerwin Ungar)방법을 사용하여 계산된다.

여기서, B_c는 굽힘 강성이고, υ는 푸와송비(Poisson's ratio)이고, t_c는 전체 두께이다.

특히, 굽힘 강성이 10.5 Nm 미만일 경우에는 적은 힘으로도 휘어져 성형후 외부의 충격에 취약할 수 있는 문제점이 있고, 굽힘 강성이 16.5 Nm 초과할 경우에는 절곡성이 저하되어 창호 프레임의 형상을 제대로 성형할 수 없는 문제점이 있다.

상기 접착수지층(10b)은 표면판재와 지지판재 사이에 배치되어, 표면판재와 지지판재를 상호 접합시키는 기능을 하는 것으로서, 바람직하게는 그 두께가 0.02∼0.1mm가 되도록 형성한다. 두께가 0.02 mm 미만일 경우에는 흡음성이 저하되는 문제점이 있고, 0.1 mm 초과할 경우에는 접착수지층이 두께 방향으로 균일한 점성도를 유지할 수 없는 문제점이 있다.

접착수지층(10b)은 표면판재와 지지판재 사이에 배치되어 바닥면으로부터 전달되는 진동과 소음을 제진, 흡음시키기에, 창호 프레임 자체가 우수한 제진 내지 흡음 효과를 가질 수 있도록 해 준다. 즉, 접착수지층은 표면판재와 지지판재를 접착시킴과 동시에, 바닥면으로부터 가해지는 진동 및 소음을 감쇄시키는 역활을 하게 된다.

본 고안의 접합강판에 사용되는 접착 수지는 에틸 아세테이트 44 내지 46 중량%, 비닐 아세테이이트/아크릴 코폴리머 40 내지 42 중량%, 이소프로필 알코올 8 내지 10 중량%, 톨루엔 1 내지 3 중량%, 비닐 아세테이트 3 중량% 이하, 아세트알 데히드 0.1 중량% 이하로 이루어진다. 상기와 같은 조성성분과 함량은 본 고안자가 오랜기간동안의 반복 실험에 의해 흡음성과 접합성을 가짐과 동시에, 소정의 점성도를 유지할 수 있어 성형 가공시 접합된 판재가 서로 이격되지 않도록 작용한다.

바람직하게는, 본 고안에 사용되는 접착수지는 2500∼4500 cps의 점성도를 가진다. 이는 점성도가 2500 cps 미만일 경우에는 점성도가 너무 작아 접합시킨 표면판재가 지지판재에 견고하게 접착되지 않아 박리가 발생하고, 특히 절단 등과 같은 성형 가공시 표면판재가 접착된 지지판재로 이격되어 단차를 야기시키는 문제점이 있고, 점성도가 4500 cps 초과할 경우에는 점성도가 너무 커서 특히 접합강판을 성형 가공할 경우 일부 경화된 접착수지층이 깨지거나 표면판재가 휘는 등의 문제점이 발생한다. 따라서, 본 고안에 사용되는 접착수지는 소정의 점성도를 유지하여야만 성형 가공성이 우수할 뿐만 아니라, 그와 같은 점성도를 유지하기에 제진, 흡음 효과를 보다 증대시킬 수 있는 이점이 있다.

하기 표1에는 접착수지의 점성도에 따라 접합강판의 성형가공성, 박리 유무, 차음 효과를 측정한 측정치를 나타내었다.

※ 성형가공성에서 X는 절곡, 프레스 가공 및 드로잉 등과 같은 성형 가공시 접착수지가 접합강판 끝단면을 통해 누설되거나 접합된 강판이 상호 이격되어 단차가 발생하거나 또는 접착수지가 깨져서 제대로 접착력을 가지지 못하는 경우를 나타낸 것이고, △는 일부 발견될 경우를, ○는 전혀 발견할 수 없는 경우를 표기한 것이다.

※박리 유무에서 X는 박리가 전혀 발생하지 않는 경우를, △는 일부 발견될 경우를, O는 전혀 발견할 수 없는 경우를 나타낸 것이다.

※단일 강판의 소음을 1로 했을 경우, 소정의 점성도를 가진 접합강판으로 대체했을 때 측정되는 소음을 상대적인 수치로 나타내었다.

표1에서 알 수 있는 바와 같이, 접착수지의 점성도가 2500~4500 cps일 경우, 성형가공성이 우수하며, 박리가 발생하지 않으며, 차음 효과 또한 단일 강판과 대비하여 탁월함을 알 수 있었다

한편, 본 고안자는 창호 프레임의 진동감쇠 특성을 시험하기 위하여 창호 프레임 시료를 매달고 충격가진망치로 시류에 가진하여 주파수 응답함수 곡선을 구하였고, 그러한 주파수 응답함수 곡선으로부터 1, 2 또는 3차 고유진동수와 각각의 고유진동수에서의 손실계수를 반치폭법으로 구하였다. 시험시 측정 오차를 줄이기 위하여 각각의 시료에 대하여 3번의 시험을 통하여 측정치를 구하였다. 사용된 시료는 단일 STS 강판, STS 접합강판, 단일 Cu 강판, Cu 접합강판, 단일 Al 강판, Al 접합강판이고, 모든 시료의 두께는 0.8mm로 하였다.

상기 표2에서 알 수 있는 바와 같이, 본 고안에 따른 창호 프레임는 단일 소재의 강판과 비교해 볼 때, 특히 중·고 주파수 영역에서 탁월한 흡음 및 제진 성능을 보여 주였다.

또한, 본 고안자는 단일강판과 접합강판의 열전도도 및 열확산율을 각각 측정해 본 결과, 특히 창호 프레임으로 사용되는 접합강판의 열전도도 및 열확산율이 단일강판 보다 훨씬 작았으며, 그 결과 종래 단일강판 보다 열전도도 등이 작은 접합강판을 이용하여 창호 프레임을 제조함으로써 창호의 단열 효과를 증대시킴과 동시에 결로까지도 방지할 수 있게 되었다.

즉, 표 3에서 알 수 있는 바와 같이, Cr 접합강판, Cu 접합강판, STS 접합강판은 각각 단일강판으로 이루어진 소재와 비교해 볼 때 열확산율 및 열전도도 면에서 대폭 작아져 창호의 단열 효과 및 보온 효과를 증대시키게 된다.

이상에서와 같이 상술한 실시예는 본 고안의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만 상기 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 고안의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.

본 고안에 의하면, 다음과 같은 효과를 가진다.

첫째, 본 고안은 접합강판의 접착수지를 소정의 점성도를 유지하도록 함으로써, 접합강판으로 창호 프레임를 성형 가공함에 있어서 접착수지층 자체가 깨지지 않음은 물론, 점성도를 가진 접착수지층이 흡음성과 제진성을 증대시켜, 외부로부터 실내로 유입되는 소음과 진동을 감쇠시켜 쾌적한 실내 환경을 유지해 주는 효과를 얻을 수 있다. 즉, 외부로부터 발생할 수 있는 소음과 진동이 창호 프레임을 통해 실내로 전달됨에 있어 창호 프레임을 이루는 접합강판의 접착수지층이 소음과 진동을 흡수하여, 실내를 편안하고 쾌적하게 유지해 주게 된다.

둘째, 본 고안은 표면판재를 알루미늄 등으로 제조함과 동시에, 내부에서 표면판재를 지지하는 지지판재는 상대적으로 저렴한 강판으로 형성하고, 흡음성과 제진성이 우수한 접착수지를 이용하여 표면판재와 지지판재를 접합시킴으로써, 알루미늄 등으로 제조하는 경우와 비교하여 제조 원가를 대폭 절감시킬 수 있고, 나아가 창호 프레임의 외부면을 이루는 알루미늄 등에 의해 우수한 장식미와 표면가공성을 확보할 수 있는 효과를 가진다. 즉, 고가의 비철금속 창호프레임 보다 훨씬 저렴한 가격으로 종래 비철금속제 창호프레임과 동일한 정도의 장식미와 물성(내구성, 내식성)을 가진 창호 프레임을 제공할 수 있어, 건축비를 대폭 절감시켜 주는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (5)

1. 상측면에 안착 요홈부가 형성되고 적어도 1매의 창호를 수용 지지하는 창호 프레임에 있어서,

   상기 창호 프레임은 외부로 노출되는 표면판재, 상기 표면판재를 지지하는 지지판재 및 상기 표면판재와 상기 지지판재 사이에 배치되어 상기 표면판재와 상기 지지판재를 상호 접합시키는 접착 수지층으로 이루어지고, 상기 접착 수지층은 0.02∼0.1mm의 두께로 이루어진 것을 특징으로 하는 창호 프레임.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 접착수지층은 2500∼4500 cps의 점성도를 가지는 것을 특징으로 하는 창호 프레임.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 접착수지층은 에틸 아세테이트 44 내지 46 중량%, 비닐 아세테이이트/아크릴 코폴리머 40 내지 42 중량%, 이소프로필 알코올 8 내지 10 중량%, 톨루엔 1 내지 3 중량%, 비닐 아세테이트 3 중량% 이하, 아세트알데히드 0.1 중량% 이하로 이루어진 것을 특징으로 하는 창호 프레임.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 표면판재는 동, 스테인리스, 알루미늄 중 선택된 어느 하나이고, 상기 지지판재는 아연도금강판, 스테인리스, 알루미늄, 칼라강판, 냉연강판 및 산세강판 중 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 창호 프레임.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 표면판재와 지지판재는 10.5∼16.5 Nm의 굽힘 강성을 가지는 것을 특징으로 하는 창호 프레임.

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