KR20100126360A - 창문 또는 도어 프레임용 프로파일의 보강 시스템으로서 섬유 강화 플라스틱재의 용도 - Google Patents

창문 또는 도어 프레임용 프로파일의 보강 시스템으로서 섬유 강화 플라스틱재의 용도 Download PDF

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Abstract

E-모듈 > 8,000 N/mm2, 바람직하게는 > 10,000 N/mm2, 연화 온도 > 100℃, 바람직하게는 > 150℃ 및 팽창 계수 < 6 10-5 K-1, 바람직하게는 < 5 10-5 K-1, 특히 바람직하게는 < 4 10-5 K-1 을 갖는 섬유 강화 플라스틱재, 특히 섬유 강화 폴리부틸렌테레프타레이트, 폴리에틸렌테레프타레이트 또는 이들의 혼합물의, 창문 프레임 또는 도어 프레임-중공 프로파일(1, 10)의 보강 비드(2, 6, 7, 14, 15)로서의 용도에 관한 것이다.

Description

창문 또는 도어 프레임용 프로파일의 보강 시스템으로서 섬유 강화 플라스틱재의 용도{USE OF A FIBRE-REINFORCED PLASTIC MATERIAL AS A REINFORCEMENT SYSTEM OF A PROFILE FOR A WINDOW OR DOOR FRAME}
본 발명은 창문 프레임 또는 도어 프레임-중공 프로파일(hollow profile) 보강 시스템으로서 섬유 강화 플라스틱재의 용도에 관한 것이며, 특히 상기 중공 프로파일은 다수의 챔버로 압출 성형된 중공 프로파일로서 열가소성 플라스틱재로부터 형성될 수 있다.
상기 프로파일은 WO 01/06079에 공지되어 있으며, 띠 모양 또는 가이드 레일 모양의 보강 요소(reinforcement element) 형태로 형성된 보강 시스템을 위한 재료로서 플라스틱재뿐 아니라 강철이 기재되어 있고, 강철은 플라스틱재-보강 시스템에 비해 단열이 좋지 않아 제한된다. 그러나 단열은 창문 구성에 있어서 그 중요성이 더 커지고 있다. WO 01/06079의 보강 요소는 특히 서로 반대 방향으로 놓인 종방향 엣지에 펀칭(punching)을 구비할 수 있고, 이 펀칭은 프레임 프로파일과 형상 끼워맞춤 되어 있다.
또한 DE 199 33 099에 창문 또는 도어용 플라스틱재-중공 프로파일이 공지되어 있으며, 이 프로파일에서 보강 시스템은 금속 밴드(metal band)로 구성되어 있고, 이 금속 밴드는 홈을 통해 플라스틱재-중공 프로파일과 형상 끼워맞춤으로 연결되어 있다. 홈을 형성하기 위해 금속 밴드는 국부적으로 펀칭 되어야 하며, 이를 위해 추가 제조 비용을 필요로 한다.
창문 프레임이 프로파일로부터 제조되어야 한다면, 이에 대응하여 프로파일 단면은 코너 영역에서 비스듬하게 절단되고 서로 용접 결합 된다. 프로파일의 보강재(stiffener)가 금속성 재료로 형성된다면, 용접 결합 전에 보강재가 플라스틱재 프로파일의 단부에서 몇 밀리미터(mm) 뒤쪽으로 거리를 둠으로써 보강재가 용접 반사 면에 놓이지 않고, 열가소성 재료 가열시 이송 운동(feed motion)의 억제가 보장되어야 한다. 이것은 분리 삽입된 보강재 프로파일의 경우, 대응하는 짧은 프로파일이 사용됨으로써 달성된다; 압출 성형된 보강재 프로파일의 경우, 보강재가 몇 밀리미터 후방 절삭되어야 한다. 이 두 조치는 프레임 제조를 어렵게 한다.
유리 섬유 강화 플라스틱재 프로파일을 구비한 금속성 보강재 대신 열경화성 재료로부터 가공될 경우 동일한 문제가 발생한다. 공지된 섬유 강화 PVC-프로파일은 모든 하중 조건을 충족시킬 수 있는 충분한 안정성을 구비하고 있지 않다.
본 발명의 목적은 서두에서 언급된 사용에 적합한, 도어 프레임 또는 창문 프레임-중공 프로파일의 보강 비드(bead)로서 사용될 수 있는 플라스틱재를 제공하는 것이며, 이에 따라 도출된 프로파일은 한편으로는 충분히 안정적이고, 다른 한편으로는 낮은 제조 비용 및 우수한 단열성을 특징으로 한다.
본 발명의 상기 목적은 공지된 플라스틱재의 거의 무한정 다수로부터 매우 특별한 플라스틱재가 선택됨으로써 해결되며, 이 플라스틱재는 E-모듈 > 8,000 N/mm2, 바람직하게는 > 10,000 N/mm2, 연화 온도 > 100℃, 바람직하게는 > 150℃ 및 팽창 계수 < 6 10-5 K-1, 바람직하게는 < 5 10-5 K-1, 특히 바람직하게는 < 4 10-5 K-1이며, 특히 섬유 강화 폴리부틸렌테레프타레이트(Polybutylene Terephthalate), 폴리에틸렌테레프타레이트(Polyetylene Terephthalate) 또는 이들의 혼합물 형태인 상기 플라스틱재는 창문 프레임 또는 도어 프레임-중공 프로파일의 압출 성형된 보강 비드로서 설치된다.
즉, 본 발명은 우선 금속성 보강 시스템이 사용되지 않으므로, 단열 악화가 억제되는 장점을 갖는다.
본 발명에 따라 사용되는 플라스틱재의 팽창 계수는 PVC의 경우보다 바람직하게는 적어도 약 10% 낮다. 높은 E-모듈, 높은 연화 온도와 낮은 팽창 계수의 결합은 열에 의해 제한받는 중공 프로파일의 길이 변화가 이전보다 현저하게 줄어들어, 정역학적(static) 조건과 함께 상기 보강 시스템이 온도에 의해 제약을 받는 작용보다 일반적으로 보다 효과적으로 작용하는 장점을 갖는다.
플라스틱재-보강 시스템 자체는 프레임 평면에서 효과적으로 중공 프로파일과 형상 끼워 맞춤을 실행하기 위해 보강 시스템의 횡 방향으로 놓여 있는 비드 또는 상기 비드와 같이 돌출해 있는 몰딩을 통해 프로파일링 될 수 있으므로, 상기 보강 시스템과 중공 프로파일의 형상 끼워 맞춤 연결은 보강 시스템의 프로파일링을 통해 형성된다. 즉, 형상 끼워 맞춤이 보강 시스템과 함께 제조된 보강 시스템의 횡 방향으로 돌출된 부분을 통해 형성되기 때문에, 보강 시스템의 펀칭이 필요하지 않다. 따라서, 낮은 비용으로 플라스틱재-중공 프로파일의 강한 보강재를 얻을 수 있다.
상기 보강 시스템의 프로파일링은 종 방향으로 뻗어 있거나 또는 간헐적으로만 설비될 수 있다.
상기 프로파일링은 바람직한 실시형태에서 보강 비드의 고정된 두꺼운 두께 부분을 형성된다.
상기 보강 시스템의 형태를 위하여 수없이 많은 가능성이 당업자에게 제공된다. 바람직하게는 세로 방향으로, 즉 프로파일의 프레임 평면에 대해 평행하게, 바람직하게는 건물의 바깥쪽 방향을 향해 있는 프로파일의 프레임 평면에 거의 평행하게 배열된다. 상기 건물의 바깥쪽에서 가장 심한 온도 변화가 발생하고, 따라서 열에 의한 전제 조건하에서 팽창을 약화시켜야만 하는 보강 비드를 상기 건물 바깥쪽에 설치하는 것이 권장된다.
상기 보강 비드는 예를 들어 비드 성형 제품으로서 분리되어 설치되고, 압출 노즐로 공급될 수 있거나, 또는 본 발명의 목적에 맞게 중공 프로파일의 압출 과정에 병행하여 엔드리스 벨트(endless belt)로서 압출 성형 되고 노즐로 공급될 수 있다. 상기 두 경우에 보강 시스템은 중공 프로파일과 함께 상호 압출 성형 되며, 이로 인해 두 부품 사이에서 내부 억지 끼워 맞춤 및 필요할 경우 응착 끼워 맞춤 연결이 실행된다.
또한 흡수된 습도로 인한 무게 증가가 0.5% 미만, 바람직하게는 0.25% 미만이 되도록 소량의 습기를 흡수하는 것을 특징으로 하는 플라스틱재를 보강 시스템으로 사용하는 것이 적합하다. 이로 인해 상기 보강 시스템은 습한 상태에서도 원하는 견고성을 유지할 수 있다. 이러한 특성은 상기한 폴리부틸렌테레프타레이트 및/또는 폴리에틸렌테레프타레이트의 사용으로 보장될 수 있다.
상기한 플라스틱재는 지금까지 소형 엔진용 연료 주입 금속 판재(metal blank) 및 하우징에 사용되었으며, 창문 구성에서, 특히 다른 플라스틱재로 구성된 중공 프로파일 내에서 압출 성형된 보강 비드로서의 사용은 당업자에게 알려지지 않았다.
보강 시스템의 가공 온도, 즉 차례로 이어지는 프로파일 단면의 용접 결합이 실행되는 온도와 관련하여, 권장 온도는 220℃ 내지 300℃, 바람직하게는 약 250℃이다. 이로써, 제조된 보강 시스템은 차례로 이어지는 프로파일 단면의 연결을 위해 사용되는 종래의 반사경 용접 방법에 가장 적합하다.
바람직하게는 전술한 플라스틱재는, 상기 보강 비드가 거의 수직으로 위치되도록 다수의 챔버로 구성된 플라스틱재-중공 프로파일에 압출 성형 되고, 적어도 헤드 영역 및 바닥 영역에서 플라스틱재-중공 프로파일과 연결되도록, 적용된다.
본 발명의 또 다른 특징 및 장점은 이하 첨부된 도면을 참조한 실시예를 통하여 더 상세하게 설명될 것이다.
도 1은 블라인드 프레임의 프로파일 횡단면을 도시하고 있고;
도 2는 블라인드 프레임의 선택적 프로파일 횡단면을 도시하고 있고;
도 3은 블라인드 프레임의 또 다른 선택 안을 도시하고 있고;
도 4는 횡단면이 블라인드 프레임 및 여닫이용 창문 프레임을 통해 도시되어 있고;
도 5는 여닫이용 창문 프레임의 프로파일 횡단면을 도시하고 있다.
도 1은 본 발명에 따른 보강 시스템(2)이 통합된 블라인드 프레임의 중공 프로파일(1)을 도시하고 있다.
압출 성형된 PVC-중공 프로파일(1)의 외부 윤곽은 지금까지 공지된 중공 프로파일과 같으므로, 종래의 여닫이용 창문 프레임과 결합 될 수 있다. 그러나 중공 프로파일(1)의 내부 공간 분배는 지금까지의 프로파일과 여러 면에서 차이가 있다:
대개 비어 있는 보강 시스템(2)은 세로 방향, 즉 프레임 평면에 대해 평행하게 뻗어 있는 비드의 형태로 건물 바깥쪽을 향해 있는 프로파일 절반에 위치해 있으며, 상기 비드는 40%의 유리 섬유 함량, 12,000 N/mm2의 E-모듈, 연화 온도 > 200℃ 및 약 3 10-5 K-1의 팽창 계수를 갖는 폴리부틸렌테레프타레이트로 구성된다. 상기 보강 비드는 각각 두 횡 방향의 상단 및 하단 단부에서 두께가 두껍게 형성되고, 이 두꺼운 단부는(2a 및 2b)는 프로파일 내부 쪽으로 뻗어 있는 벽 대응부(1a 및 1b)에 클립 모양으로 연결되어 있다. 중공 프로파일(1)이 보강 시스템(2)과 상호 압출 성형 되기 때문에, 두 부품 사이에서 냉각될 PVC의 수축에 따라 억지 끼워 맞춤(마찰 때문에) 연결 및 더 나아가 프레임 평면 방향으로, 즉 도 1에 도시되어 있는 수직 방향으로 효과적인 형상 끼워 맞춤이 실행된다. 이러한 연결은 보강 시스템의 바람직한 형태에서 중공 프로파일과의 연결 영역에 형상 끼워 맞춤 연결된 프로파일-종 방향으로, 널(knurl) 또는 유사한 거칠기를 가짐으로써 더 강화 될 수 있다.
또한, 종래의 보강 시스템 챔버 대신에 중공 프로파일은 두 개의 수직 벽(3, 4)를 구비하는데, 이 수직 벽은 중공 프로파일을 수직 방향으로 가로지르고, 바람직하게는 횡방향 벽(5)을 통해 연결된다. 따라서, 이 수직 벽은 중공 프로파일의 중간 영역에서 보강부(strengthening)를 형성하며, 이 보강부에는 장착 볼트, 앵커(anchor) 등이 블라인드 프레임을 담 구조와 연결하기 위해 제공될 수 있다.
도 2는 기본적으로 동일한 횡단면을 도시하고 있으나, 추가 보강 시스템(6)이 상기 보강 시스템(2)에 대해 평행하게, 그러나 중공 프로파일(1)의 거의 오른쪽 내부 벽 가까이에 배열되어 있다. 추가 보강 시스템(6)은 기본적으로 상기 보강 시스템(2)과 동일한 형태를 가지며, 마찬가지로 중공 프로파일(1)과 상호 압출 성형된다.
도 1 및 도 2의 상기 보강 시스템(2)은 각각 낮은 프로파일 횡단면을 지나 뻗어 있는 반면, 도 3에서 보강 시스템(7)은 프로파일 바깥쪽에 가깝이 설치되어, 위쪽으로 솟아 있는 프로파일 연장부(1c)까지 뻗어 있다. 이 보강 시스템은 프로파일 외부 벽과 미세한 틈만 두고 나란히 뻗어 있으며, 마찬가지로 두 횡단면 방향으로 상단 및 하단 단부에서 두께가 두껍게 형성되며, 이 두꺼운 단부(7a, 7b)가 중공 프로파일(1, 1c)의 벽 대응부에 끼워져, 형상 끼워 맞춤을 형성한다.
또한, 이 경우, 수평 벽(1d, 1e)이 보강 시스템(7)의 중간 영역에서 지지되어 있다. 이로 인해 상기 보강 시스템(7)은 중공 프로파일의 횡방향 추가 보강재를 제공한다.
도 4는 블라인드 프레임(1)과 여닫이용 창문 프레임(10)의 상호 작용을 도시하고 있다. 상기 여닫이용 창문 프레임은 자체로 공지된 구성을 구비하고 있다. 특히 상기 여닫이용 창문 프레임은 중앙 립(lip)을 구비하고 있으며, 상기 중앙 립은 글레이징(glazing)(12)의 삽입을 용이하게 하고, 동시에 상기 글레이징을 여닫이용 창문 프레임과 연결하는 접착제(13)의 흡수를 위해 챔버를 밀폐시킬 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 보강 시스템이 마찬가지로 여닫이용 창문 프레임에 적합하다는 것을 도시하고 있다. 이를 위해, 중공 프로파일(10)의 왼쪽 중간 및 특히 바람직하게는 오른쪽 중간에 각각 보강 시스템(14 및 15)이 횡단하도록 설치되어 있다. 두 보강 시스템은 단부가 두께가 두껍게 형성되고, 이 두꺼운 단부가 중공 프로파일의 벽 대응부에 끼워진다.
마지막으로, 도 5는 보강 시스템(15)의 예에서 상기 보강 시스템이 수직이 아니라, 비스듬하게 장착될 수 있다는 사실을 도시하고 있다.
전술한 모든 실시예에서, 금속성 보강 비드 대신에 본 발명에 따른 보강 시스템이 설치됨으로써 우수한 안정성 및 내구성과 함께 높은 단열성을 얻을 수 있다.

Claims (3)

  1. E-모듈 > 8,000 N/mm2, 바람직하게는 > 10,000 N/mm2, 연화 온도 > 100℃, 바람직하게는 > 150℃, 및 팽창 계수 < 6 10-5 K-1, 바람직하게는 < 5 10-5 K-1, 특히 바람직하게는 < 4 10-5 K-1 을 갖는 섬유 강화 플라스틱재, 특히 섬유 강화 폴리부틸렌테레프타레이트, 폴리에틸렌테레프타레이트 또는 이들의 혼합물의, 창문 프레임 또는 도어 프레임-중공 프로파일(1, 10)의 보강 비드(2, 6, 7, 14, 15)로서의 용도.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보강 비드(2, 6, 7, 14, 15)는 다수의 챔버 플라스틱재-중공 프로파일(1, 10)에 압출 성형 되고, 상기 보강 비드의 적어도 헤드 영역 및 바닥 영역에서 플라스틱재-중공 프로파일과 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 용도.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 보강 비드(2, 6, 7, 14, 15)는 플라스틱재-중공 프로파일(1, 10)에 거의 수직으로 놓이도록 압출 성형되는, 용도.
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