KR20110000170U - 건축용 메탈 패널 및 알루미늄, 컬러강판 복합 패널 - Google Patents

Abstract

건축용 메탈 패널 및 알루미늄, 컬러강판 복합 패널이 개시된다. 외측 철판과, 외측 철판의 열변형을 흡수하여 외측 철판이 소정의 평탄도를 유지하도록, 외측 철판의 내측에 적층, 부착되는 무기질 보드와, 무기질 보드의 내측에 적층, 부착되며, 복수의 EPS(Expandable Polystyrene) 비드(bead)를 압축하여 성형된 EPS 보드 내에 무기질 난연제를 함유한 난연액을 주입하여 복수의 EPS 비드 사이에 난연제를 충전시켜 형성되는 난연성 보드와, 난연성 보드의 내측에 적층, 부착되는 내측 철판을 포함하는 건축용 메탈 패널은, 메탈 패널의 심재로서 외측에 마그네슘 보드 등의 무기질 보드를 추가함으로써 메탈 패널이 열에 의해 변형되는 정도를 최소화할 수 있어 패널 표면의 평탄도를 일정하게 유지할 수 있고, 난연 성능을 높일 수 있으며, 표면 철판의 두께를 증가시킬 필요가 없어 원자재 수급이 용이하여 경제성이 우수해진다는 효과가 있다.

메탈 패널, 복합 패널, 마그네슘 보드

Description

건축용 메탈 패널 및 알루미늄, 컬러강판 복합 패널{Construction metal panel and aluminium, color steel plate composite panel}

본 고안은 건축용 메탈 패널 및 알루미늄, 컬러강판 복합 패널에 관한 것이다.

건축물이나 구조물의 외장재로 사용되는 알루미늄 시트나 대리석 마감재는 실리콘 코킹의 열화(劣化)에 따른 기름때 오염 문제, 마감재의 과열로 인한 내부 결로 문제 및 그로 인한 단열성능 저하, 하지철물의 부식 등의 문제가 있었으며, 최근 이를 보완하기 위한 대안으로서 메탈 패널이나 알루미늄 복합 패널이 사용되어 왔다.

메탈 패널이나 알루미늄 복합 패널은, 표면에 철판이나 알루미늄판 등의 판재를 사용하여 내구성이 우수하고, 내부에는 폴리에틸렌(PE)이나 폴리우레탄 단열재 등을 심재를 사용하여 결로 발생을 방지하고 단열성능을 확보하였다는 점에서 긍정적인 평가를 받고 있다.

그러나, 종래의 메탈/알루미늄 복합 패널은 철판, 알루미늄판과 심재 간의 열팽창율의 차이로 인하여, 화재시나 계절의 변화에 따라 철판 등이 수축, 팽창하 는 정도와 심재가 수축, 팽창하는 정도가 달라, 결과적으로 표면의 판재가 변형되는 결과를 가져올 수 있다. 이는 패널의 외관상으로는 표면의 판재가 변형되거나 평탄도가 낮아져 이른바 '웨이브(wave) 현상'이 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위해 보다 두꺼운 판재를 사용할 수 있으나, 두꺼운 철판, 알루미늄판은 원자재의 수급이 용이하지 않고 원가가 상승한다는 문제가 있다.

또한, 패널의 심재로서 PE 등의 단열재를 사용하므로, 패널 전체적으로 난연, 불연성이 떨어지고, 패널의 강도가 충분하지 못하다는 문제가 있다. 나아가, 패널 내부에 충전된 심재로서 발포가 덜된 합성수지를 충전할 경우에는, 표면의 철판이나 알루미늄판이 가열됨에 따라 합성수지가 추가적으로 발포, 확장됨으로써 표면의 판재가 변형되는 정도가 더욱 심해질 수 있다.

전술한 배경기술은 고안자가 본 고안의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 고안의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 고안의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.

본 고안은, 온도의 변화에 따라 패널의 평탄도가 일정하게 유지되고 난연, 불연성 및 강도가 우수하며, 복합 패널의 내, 외측 판재로서 서로 다른 금속판을 사용할 수 있는 건축용 메탈 패널 및 알루미늄, 컬러강판 복합 패널을 제공하는 것이다.

본 고안의 일 측면에 따르면, 외측 철판과, 외측 철판의 열변형을 흡수하여 외측 철판이 소정의 평탄도를 유지하도록, 외측 철판의 내측에 적층, 부착되는 무기질 보드와, 무기질 보드의 내측에 적층, 부착되는 난연성 단열재와, 난연성 단열재의 내측에 적층, 부착되는 내측 철판을 포함하는 건축용 메탈 패널이 제공된다.

난연성 단열재로는, 복수의 EPS(Expandable Polystyrene) 비드(bead)를 압축하여 성형된 EPS 보드 내에 무기질 난연제를 함유한 난연액을 주입하여 복수의 EPS 비드 사이에 난연제를 충전시켜 형성되는 난연성 보드가 사용될 수 있다. 내, 외측 철판의 두께는 0.5mm이고, 무기질 보드의 두께는 3mm일 수 있다. 외측 철판의 과열에 따른 변형을 방지하기 위해, 무기질 보드에는 소정의 에어 포켓(air pocket)이 타공될 수 있다.

한편, 본 고안의 다른 측면에 따르면, 알루미늄판 또는 컬러강판과, 알루미늄판 또는 컬러강판의 내측에 적층, 부착되고, 알루미늄판 또는 컬러강판의 열변형을 흡수하여 알루미늄판 또는 컬러강판이 소정의 평탄도를 유지하도록 하며, 소정의 불연성을 갖는 무기질 보드와, 무기질 보드의 내측에 적층, 부착되는 금속판을 포함하는 건축용 알루미늄, 컬러강판 복합 패널이 제공된다.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 잇점이 이하의 도면, 실용신안등록청구범위 및 고안의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.

본 고안의 바람직한 실시예에 따르면, 메탈 패널의 심재로서 외측에 마그네슘 보드 등의 무기질 보드를 추가함으로써, 메탈 패널이 열에 의해 변형되는 정도를 최소화할 수 있어 패널 표면의 평탄도를 일정하게 유지할 수 있고, 난연 성능을 높일 수 있으며, 표면 철판의 두께를 증가시킬 필요가 없어 원자재 수급이 용이하여 경제성이 우수해진다는 효과가 있다.

또한, 알루미늄 복합 패널의 심재로서 마그네슘 보드 등의 무기질 보드를 사용함으로써, 패널의 난연, 불연 성능이 획기적으로 개선되고, 종래의 복합 패널에 비해 강도가 월등하게 향상되며, 패널이 열에 의해 변형되지 않으므로 패널의 양 표면에 이질(異質) 재료의 판재를 사용할 수 있다는 장점이 있다.

본 고안은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 고안을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 고안의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 고안을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 고안의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나 의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 고안을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 본 고안의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 메탈 패널을 나타낸 단면도이다. 도 1을 참조하면, 외측 철판(10), 내측 철판(12), 마그네슘 보드(14), 난연성 보드(16)가 도시되어 있다.

본 실시예는 메탈 패널이나 알루미늄 복합 패널 등의 건축용 내외장 패널의 심재로서 마그네슘 보드를 사용함으로써, 패널의 난연 성능을 높이고, 패널의 평탄도를 유지하기 위해 표면 금속판의 두께를 증가시킬 필요가 없으며, 패널의 내외측 표면재를 이질(異質) 재료로 사용할 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

메탈 패널은 건축물 등 각종 구조물의 외피를 구성하는 데에 사용되는 조립 식 건축 부재로서, 기둥과 보로 이루어지는 구조물의 뼈대에 메탈 패널을 직접 접합하거나, 구조물의 뼈대에 소정의 간격으로 펄린(purlin) 등의 하지재를 시공한 후 펄린에 메탈 패널을 접합함으로써 구조물의 외피를 이루게 된다.

기존의 메탈 패널은 한 쌍의 철판 사이에 EPS(Expandable Polystyrene) 보드 등의 단열재를 심재로서 충전한 것으로서, 메탈 패널을 구조물의 외장재로 시공할 경우 여름철에 직사광선을 받게 됨에 따라 그 온도가 80℃∼120℃까지 상승할 수 있는데, 이 과정에서 표면의 철판이 변형됨으로써 패널에 웨이브 현상이 발생하는, 즉 패널의 평탄도가 저하되는 현상이 발생할 수 있다. 이는 외부에서 볼 때, 구조물이 전체적으로 평평하지 않고 왜곡된 것처럼 보여 미관이 상당히 떨어지는 문제를 야기하게 된다.

이를 방지하고, 표면 철판의 평탄도를 유지하기 위해, 철판의 이면(裏面)에 종이나 금속 박판 재질로 제작된 와플(waffle) 구조 또는 하니콤(honeycomb) 구조를 부착하는 경우도 있으나, 이처럼 와플 구조물이나 하니콤 구조물을 내장하여 패널을 제작하는 데에는 비용이 많이 소요되고, 생산성이 저하되며, 패널 내부에 난열재가 충전될 공간에 와플 구조물이나 하니콤 구조물을 내장함으로써 단열성 및 난연성이 저하된다는 한계가 있었다.

또한, 표면 철판의 두께를 증가시켜 패널의 평탄도를 유지하는 방법도 있는데, 예를 들어 일반적으로 샌드위치 패널에 사용되는 0.5T(mm)의 철판을 사용하는 대신 0.8T의 철판을 사용함으로써 패널 표면의 웨이브 현상을 방지할 수 있다.

그러나, 이처럼 통상적으로 사용되는 철판이 아니라, 두꺼운(예를 들면 0.8T) 철판을 사용하게 되면, 원자재 수급이 용이하지 않아 경제성이 떨어지며 패널 생산이 원활하지 못하다는 어려움이 있다.

이에, 본 실시예에 따른 메탈 패널은 한 쌍의 철판, 즉 외측 철판(10)과 내측 철판(12) 사이에 심재로서 난연성 보드(16)를 사용하고, 나아가 외측 철판(10)의 이면에 마그네슘 보드(14)를 부착함으로써, 외측 철판(10)의 온도 변화에 따른 열변형을 흡수하여 외측 철판(10)이 일정한 수준의 평탄도를 유지하도록 한 것이다.

나아가, 마그네슘 보드(14)에는 소정의 타공 처리를 함으로써, 외측 철판(10)이 과열됨에 따라 마그네슘 보드(14) 내 또는 외측 철판과 마그네슘 보드(14) 사이의 공간에 존재하는 공기나 습기가 팽창되어 철판(10)이 변형되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 마그네슘 보드(14)에 타공된 구멍이 열변형을 방지하기 위한 에어 포켓(air pocket)의 역할을 할 수 있다.

메탈 패널의 심재로 사용되는 단열재로는, 글래스울(glass wool) 보드 등을 사용할 수 있으며, 나아가, 복수의 EPS 비드(bead)를 압축하여 성형된 EPS 보드 내에 무기질 난연제를 함유한 난연액을 주입하여 복수의 EPS 비드 사이에 난연제를 충전시켜 형성되는 난연성 보드(16)를 사용할 수도 있다.

EPS는 폴리스티렌수지에 펜탄(Pantane : C5H12)이나 부탄과 같은 발포제를 첨가시켜 가열, 경화시킴과 동시에 기포를 발생시켜 발포수지로 만든 것으로서 스티렌모노머(Styrene Monomer : C8H8)를 중합시켜 제조된다. EPS는 발포제를 함유하고 있는 스티렌 중합체 또는 공중합체로서 종류에 따라 직경 0.2m∼0.3m의 비 드(bead)나 길이 약 2.5m, 직경 약 0.6m인 원주형 펠레트(pellets) 상태로 공급된다.

EPS는 희고 가벼우며, 내수성, 단열성, 방음성, 완충성 등이 우수하기 때문에 포장재료, 건축재료, 부자. 구명조끼, 장식품, 절연재 및 일용품 등에 널리 이용되며, 성형품은 카메라, 전기기구, 선물 등의 완충포장재료로, EPS 페이퍼(paper)는 1회용 컵 또는 음식 용기, 접시 등으로, 시트(sheet)상 압출품은 식육 냉동창고의 벽재, 냉동 파이프의 외장(外裝)재로, 저포화 성형품은 나뭇결무늬를 가진 건축재료, 장식용 가구 등에 사용되며, 이 밖에 텔레비젼의 무대장치나 인공눈(人工雪)으로도 사용된다.

본 실시예에 따른 난연성 보드(16)는 EPS 보드의 표면에 슬롯팅 핀 등을 침습시켜 복수의 주입공을 천공하고, 주입공을 통해 난연액을 주입하여 EPS 비드 사이의 공극 및 주입공 내부에 충전시킨 후 건조시켜 제조될 수 있다.

보드에 주입되는 난연액은 무기질 재료로 할 수 있는데, 이 경우 수분의 침투, EPS 비드 내에 함유된 발포제의 방출, 및 외부공기의 침투를 차단하여 시간의 경과에 따른 기계적 강도와 단열성능의 저하를 억제할 수 있다. 또한, EPS 보드 자체의 단열성능에 더하여 무기질 재료 격막이 다시 한 번 열전달 및 열손실을 차단하여 단열성능이 향상될 수 있다.

나아가, 본 실시예에 따른 난연액에는 실리카 등의 흡착재료가 더 포함될 수 있다. 난연액에 실리카 성분 등을 더함으로써, 실리카 성분의 가스 흡착성을 이용하여, 연소시 발생하는 일산화탄소, 이산화탄소 등의 가스의 양을 줄일 수 있다.

이처럼, 비드 사이에 난연제가 충전된 벌집구조를 갖는 난연성 보드(16)는 기존의 심재에 비하여 난연성과 안전성이 뛰어나며, 난연제 성분이 보드 내에서 바인더 역할을 수행하여 촘촘한 벌집구조를 형성함으로써 강도 또한 우수하다는 특징이 있다.

또한, 필요에 따라서는 보드 내의 유기질과 무기질 간의 비율을 3:7 등 소정의 비율로 맞춤으로써 우수한 난연성을 확보할 수 있으며, 전술한 바와 같이 흡착재료 등을 포함한 난연액을 사용함으로써 가스 발생량이 거의 없어 화재시에도 안전하게 사용할 수 있다.

기존의 메탈 패널 내에는 폴리우레탄 수지를 주입, 발포시키는 방식으로 단열재를 충전하였는데, 이처럼 후발포 공정으로 충전되는 폴리우레탄 단열재는 그 재질이 딱딱하기 때문에 표면 금속판의 팽창, 수축을 흡수하지 못하고 금속판과 일체로 부착됨에 따라, 장기간 사용시 금속판이 변형되거나 금속판이 단열재로부터 떨어지는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 발포가 덜된 입자가 금속판으로부터 열을 받아 추가적으로 발포될 경우, 폴리우레탄 단열재의 부피가 팽창되어 금속판이 변형되는 등의 문제가 추가로 발생될 우려도 있으며, 폴리우레탄 단열재는 난연성이 떨어진다는 한계가 있다.

본 실시예에 따른 메탈 패널은 전술한 바와 같이 난연성 보드(16)를 심재로 사용한 것으로, 난연성 보드(16)가 자체의 기공을 가지고 어느 정도 팽창, 수축되기 때문에, 온도 변화에 따라 패널 표면의 금속판이 팽창, 수축되더라도 이를 흡수함으로써 패널 표면의 평탄도를 유지하는 데에 기여할 수 있고, 나아가 난연성이 우수하여 기존의 폴리우레탄 단열재의 단점을 보완할 수 있다.

나아가, 본 실시예에 따른 메탈 패널은 외측 철판(10)의 이면에 무기질 성분의 불연 보드인 마그네슘 보드(14)를 부착함으로써, 패널 전체의 난연 성능을 높일 수 있을 뿐만 아니라(예를 들면, 난연 2급까지 향상 가능), 외측 철판(10)이 온도 변화에 따라 열변형되는 것을 완전히 흡수하여 외측 철판(10)의 표면 평탄도를 획기적으로 개선할 수 있다.

이처럼, 메탈 패널의 심재로서 마그네슘 보드(14)를 사용할 경우, 표면 철판의 두께를 굳이 증가시킬 필요가 없는데, 예를 들어, 외측 철판(10)의 이면에 3T의 마그네슘 보드(14)를 부착하여 메탈 패널을 제작하면, 외측 철판(10)으로 통상적으로 사용되는 0.5T의 철판을 사용하더라도 철판의 열변형을 방지하여 더 좋은 품질의 평탄도를 유지할 수 있으며, 어디서나 쉽게 구할 수 있는 0.5T의 철판을 사용하기 때문에 원자재 수급이 용이하고 패널의 생산성 및 경제성이 향상될 수 있다.

도 2는 본 고안의 일 실시예에 따른 알루미늄, 컬러강판 복합 패널을 나타낸 단면도이다. 도 2를 참조하면, 알루미늄판(20), 금속판(22), 마그네슘 보드(24)가 도시되어 있다.

본 실시예는 한 쌍의 알루미늄판, 컬러강판 사이에 심재를 충전하여 생산되는 알루미늄 복합 패널을 개선한 것으로, 심재로서 마그네슘 보드(24)를 사용하여 표면의 알루미늄판(20)이 온도 변화에 따라 열변형되는 것을 흡수함으로써, 알루미늄판(20)이 일정 수준 이상의 평탄도를 유지하도록 한 것이다.

기존의 알루미늄 복합 패널에는 심재로서 폴리에틸렌(PE) 단열재가 사용되었으나, PE는 가연성 재료이기 때문에 난연, 불연 성능이 요구되는 건축 자재로는 적합하지 못하다는 한계가 있었다.

이에, 본 실시예에 따른 알루미늄 복합 패널은 PE 대신 불연성을 갖는 마그네슘 보드(24)를 심재로서 사용함으로써, 난연 성능이 대폭 개선되며, 기존 패널에 비해 강도가 월등하게 향상되는 효과가 있다.

또한, 마그네슘 보드(24)를 심재로 사용하게 되면, 온도 변화에 따른 패널의 열변형을 방지할 수 있으므로, 내외측 모두에 알루미늄판(20), 컬러강판을 사용하는 대신, 외측에만 알루미늄판(20), 컬러강판을 사용하고 내측에는 다른 저렴한 재질의 금속판(22)을 부착하여 복합패널을 제조할 수 있다. 즉, 패널이 열변형을 마그네슘 보드(24)가 잡아주므로, 내외측에 이질 재료의 판재를 사용하더라도 일정 수준 이상의 평탄도를 유지할 수 있다.

이처럼 마그네슘 보드(24)를 심재로 사용한 복합 패널은 그 생산 속도 또한 개선될 수 있는데, 예를 들어 기존의 알루미늄 복합 패널의 생산속도가 평균 2-3m/min라고 하면, 본 실시예에 따른 불연성 알루미늄, 컬러강판 복합 패널은 평균 12m/min 정도의 생산 속도를 나타낼 수 있어, 생산 속도가 월등히 빨라지는 효과가 있다.

전술한 실시예에서는 무기질 보드로서 마그네슘 보드가 사용된 경우를 예로 들어 설명하였으나, 본 고안의 기술적 사상이 유지되는 범위 내에서, 석고보드, 질 석보드, 시멘트 보드, 씨알씨(CRC) 보드 등 다른 종류의 무기질 보드도 사용될 수 있음은 물론이다.

상기에서는 본 고안의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 실용신안등록청구범위에 기재된 본 고안의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 고안을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 메탈 패널을 나타낸 단면도.

도 2는 본 고안의 일 실시예에 따른 알루미늄, 컬러강판 복합 패널을 나타낸 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 외측 철판 12 : 내측 철판

14 : 마그네슘 보드 16 : 난연성 보드

20 : 알루미늄판 22 : 금속판

24 : 마그네슘 보드

Claims (3)

1. 외측 철판과;

   상기 외측 철판의 열변형을 흡수하여 상기 외측 철판이 소정의 평탄도를 유지하도록, 상기 외측 철판의 내측에 적층, 부착되는 무기질 보드와;

   상기 무기질 보드의 내측에 적층, 부착되는 난연성 단열재와;

   상기 난연성 단열재의 내측에 적층, 부착되는 내측 철판을 포함하는 건축용 메탈 패널.
2. 제1항에 있어서,

   상기 외측 철판의 과열에 따른 변형을 방지하기 위해, 상기 무기질 보드에는 소정의 에어 포켓(air pocket)이 타공되는 것을 특징으로 하는 건축용 메탈 패널.
3. 알루미늄판 또는 컬러강판과;

   상기 알루미늄판 또는 컬러강판의 내측에 적층, 부착되고, 상기 알루미늄판 또는 컬러강판의 열변형을 흡수하여 상기 알루미늄판 또는 컬러강판이 소정의 평탄도를 유지하도록 하며, 소정의 불연성을 갖는 무기질 보드와;

   상기 무기질 보드의 내측에 적층, 부착되는 금속판을 포함하는 건축용 알루미늄, 컬러강판 복합 패널.

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