KR20180120490A - 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널 및 이의 체결 방법 - Google Patents

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KR20180120490A
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Abstract

본 발명은 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널 및 이의 체결 방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 EPS 패널; 상기 EPS 패널의 외곽부를 형성하되, PET(Polyethylene terephthalate), PVC(Polyvinyl chloride), XPS(Crosslinked Polystyrene), PPS(Polyphenylene sulfide), PP(Polypropylene), PE(Polyethylene) 중 하나의 재료 또는 복합 재료를 사용하여 보드(board)나 폼(폼) 형태로 형성되며 상기 EPS 패널에 부착되어 기계적 강도를 향상시키기 되는 비금속 보강 폼; 및 상기 비금속 보강 폼에 의해 강도가 보강된 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널의 표피재를 구성하기 위해 강화섬유 직물에 수지 조성물을 도포, 함침 및 중합시켜서 제조된 시트 형태의 섬유강화 복합재 시트로서, 강화섬유 및 기지재를 복합화하여 제작되는 스킨부; 를 포함하는 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널 및 이의 체결 방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 건축 자재로 사용되는 패널에 있어서 열손실의 한계, 결로 등과 같은 문제점을 유발하는 금속의 사용을 지양하되, 금속의 배제로 인해 금속의 장점인 강도에 대한 한계점을 보완하기 위해 외곽부의 강도를 보강할 수 있고, 외곽부 뿐만 아니라 표면부에 대해서도 섬유강화 복합재 시트로 강화함으로써, 기계적 물성을 획기적으로 향상시킬 수 있으며, 두 개 이상의 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널을 체결시에 스크류, 네일, 리벳 등의 체결 수단에 의해 파손이 방지되며, 각 스크류, 네일, 리벳 등의 체결 구조의 다양화를 통해 체결의 견고성을 유지할 수 있는 효과가 있다.

Description

비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널 및 이의 체결 방법{HYBRID PANEL FOR BUILDING MATERIAL BASED ON NON-METALLIC MATERIAL, AND ENGAGING METHOD FOR THE SAME}
본 발명은 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널 및 이의 체결 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 건축 자재로 사용되는 패널에 있어서 열손실의 한계, 결로 등과 같은 문제점을 유발하는 금속의 사용을 지양하되, 금속의 배제로 인해 금속의 장점인 강도에 대한 한계점을 보완하기 위해 외곽부의 강도를 보강하도록 하기 위한 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널, 이의 체결 방법에 관한 것이다.
발포폴리스타이렌(Expanded Polystyrene, 이하 : "EPS")은 밀도가 낮아 가벼우면서도 부피가 크고 단열성능이 우수하기 때문에 건축 또는 토목 용도로 주로 사용되고 있다.
그러나 EPS는 표면이 약해 외부에 노출될 경우 지속적인 접촉 등으로 인해 마모되거나 표면이 손상을 입기가 쉬운 문제점이 있다.
또한, EPS는 단점으로 강도가 약해, 스크류(screw), 네일(nail), 리벳(rivet) 등으로 직접 체결하기 어려운 한계점이 있다. 따라서, 건축용 자재로 EPS 패널을 연결하거나 코너부를 체결할 때 보완이 필요하다.
이에 따라 해당 기술분야에 있어서는 EPS 패널의 단점을 보완할 뿐만 아니라, 건축 자재로 사용되는 패널에 있어서 열손실의 한계, 결로 등과 같은 문제점을 유발하는 금속의 사용을 지양하고, 각 EPS 패널을 자유롭게 체결과 분리할 수 있도록 하기 위한 기술 개발이 요구되고 있다.
한편, 종래의 기술 1에 해당하는 대한민국 특허공개공보 공개번호 제10-2017-0042030호 "건축물 내외장용 패널(A Panel For Inner Or Outer Wall Of Building)"은 화재시 패널에 구비된 관체가 녹아 관체 내에 수용된 물이 배출되어 초기에 화재 진압이 가능한 건축물 내외장용 패널에 관한 것으로, 내부에 합성수지로 이루어진 하나 이상의 관체가 구비되고, 관체 내에는 물이 수용된 것을 특징으로 하나, 외판부재를 알루미늄, 구리, 강철 등의 금속 재질로 구비하는 한계점이 있다.
또한, 종래의 기술 2에 해당하는 대한민국 특허등록공보 등록번호 제10-1157629호 "건축용 패널(Panel)"은 패널충진재와 그 패널충진재의 양면에 부착된 외부패널이 서로 분리되지 않도록 하며, 흡음성과 보온성이 증대되고, 화재발생시 유독가스의 배출을 감소시킬 수 있도록 한 건축용 패널을 제공하나, 종래의 기술 1과 동일하게 제1, 2 외부패널은 금속재로 이루어지는 한계점이 있다.
또한, 종래의 기술 3에 해당하는 대한민국 실용신안공개공보 공개번호 제20-1998-0055995호 "건축용 조립식 패널"은 통상의 건축용 조립식 패널에 있어서, 상기 패널의 판상에 소정의 간격으로 다수의 엠보싱(Embossing)을 성형하고, 엠보싱의 성형으로 형성되는 공간부를 서로 연결시켜 통로를 형성하여 구성됨을 특징으로 하는 건축용 조립식 패널에 관한 것으로, 다수의 건축용 패널을 체결하는 것을 기술적 특징으로 하나 체결의 방향에 있어서의 한계점이 있다.
또한, 종래의 기술 4에 해당하는 대한민국 특허등록공보 등록번호 제10-0654968호 "대마와 석회를 이용한 건축패널(BUILDING PANEL USING HEMP AND LIME)"은 황토에 대마와 거정석분말 등을 혼합하고 프레스에 의해 패널형태로 성형함으로써, 인체에 유익한 음이온과 원적외선을 방출하고 항균과 항취기능이 있으며 자외선과 전자파를 차단하는 등의 다양한 기능을 할 수 있는 대마와 석회를 이용한 건축패널에 관한 것으로, 금속을 사용하지는 않지만, 황토와 대마 등으로 패널 형태로 성형시 중량이 많이 나가 이동의 한계가 있으며, 상호 체결시 재질의 특성상 체결 부재의 사용이 제한되는 문제점이 있다.
대한민국 특허공개공보 공개번호 제10-2017-0042030호 "건축물 내외장용 패널(A Panel For Inner Or Outer Wall Of Building)" 대한민국 특허등록공보 등록번호 제10-1157629호 "건축용 패널(Panel)" 대한민국 실용신안공개공보 공개번호 제20-1998-0055995호 "건축용 조립식 패널" 대한민국 특허등록공보 등록번호 제10-0654968호 "대마와 석회를 이용한 건축패널(BUILDING PANEL USING HEMP AND LIME)"
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 건축 자재로 사용되는 패널에 있어서 열손실의 한계, 결로 등과 같은 문제점을 유발하는 금속의 사용을 지양하되, 금속의 배제로 인해 금속의 장점인 강도에 대한 한계점을 보완하기 위해 외곽부의 강도를 보강하도록 하기 위한 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널, 이의 체결 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 외곽부 뿐만 아니라, 표면부에 대해서도 섬유강화 복합재 시트로 강화함으로써, 기계적 물성을 획기적으로 향상시키도록 하기 위한 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널, 이의 체결 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 두 개 이상의 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널을 체결시에 스크류, 네일, 리벳 등의 체결 수단에 의한 파손이 방지되며, 각 스크류, 네일, 리벳 등에 대해서도 체결 구조의 다양화를 통해 체결의 견고성을 유지할 수 있도록 하기 위한 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널, 이의 체결 방법을 제공하기 위한 것이다.
그러나 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명은
EPS 패널; 상기 EPS 패널의 외곽부를 형성하되, PET(Polyethylene terephthalate), PVC(Polyvinyl chloride), XPS(Extruded Polystyrene), PPS(Polyphenylene sulfide), PP(Polypropylene), PE(Polyethylene) 중 하나의 재료 또는 복합 재료를 사용하여 보드(board)나 폼(폼) 형태로 형성되며 상기 EPS 패널에 부착되어 기계적 강도를 향상시키기 위한 비금속 보강 폼; 및 상기 비금속 보강 폼에 의해 강도가 보강된 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널의 표피재를 구성하기 위해 강화섬유 직물에 수지 조성물을 도포, 함침 및 중합시켜서 제조된 시트 형태의 섬유강화 복합재 시트로서, 강화섬유 및 기지재를 복합화하여 제작되는 스킨부; 를 포함하는 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널을 제공한다.
이때, 본 발명의 다른 실시예에 따른 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널에 있어서, 상기 EPS 패널은, EPS 패널 금형 내에 예비 발포 입자를 충전하고, 예비 가열한 다음으로, EPS 패널 금형의 내부 압력을 0.1 내지 0.5kgf/cm2까지 감압하고, EPS 패널 금형 내부까지 수증기를 완전하게 공급하도록 EPS 패널 금형의 측면으로부터 균일하게 및 순간적으로 수증기를 방출하고, 예비 발포 입자를 발포시켜 성형하는 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널에 있어서, 상기 EPS 패널 제작시, 상기 수증기의 가열 압력은 0.1 내지 0.23MPa의 압력을 유지하며, 수증기 온도는 미리 설정된 가열 온도를 유지하고, 예비 가열 및 감압 과정과 EPS 블록 성형의 과정을 미리 설정된 횟수에 걸쳐 반복한 뒤, 상기 EPS 패널을 진공 냉각하고 EPS 패널 금형으로부터 탈형시켜서 제조하는 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널에 있어서, 상기 비금속 보강 폼은, 상기 EPS 패널의 테두리, 전체면 및 양면 중 하나에 접착제 또는 열접착을 통해 각각 접착되는 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널에 있어서, 상기 비금속 보강 폼은, PET 수지를 이용해 보드 또는 폼 형태로 성형하여 사용하는 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널에 있어서, 상기 비금속 보강 폼은, 상기 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널의 두께 대비 80~500%의 폭을 갖는 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널에 있어서, 상기 스킨부는, 강화섬유를 연속상 섬유 직물(woven fabric) 또는 부직포로 사용하는 제조되는 것일 수 있다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명은
체결하고자 하는 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널을 일렬로 배열하는 제 1 단계; 및 두 개가 이웃하여 배열된 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널 중 EPS 패널의 테두리를 둘러서 형성된 비금속 보강 폼 각각으로 커넥팅 조인트(connecting joint)로 체결하는 제 2 단계; 를 포함하는 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널의 체결 방법을 제공한다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명은
체결하고자 하는 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널 간의 끝단을 직교하는 방향으로 접합면을 위치시키는 제 1 단계; 및 스크류로 두 개의 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널에 구성된 비금속 보강 폼 각각을 직교하는 방향으로 관통시켜 고정하는 제 2 단계; 를 포함하는 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널의 체결 방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널, 이의 체결 방법은, 건축 자재로 사용되는 패널에 있어서 열손실의 한계, 결로 등과 같은 문제점을 유발하는 금속의 사용을 지양하되, 금속의 배제로 인해 금속의 장점인 강도에 대한 한계점을 보완하기 위해 강도를 보강할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널, 이의 체결 방법은, 외곽부 뿐만 아니라 표면부에 대해서도 섬유강화 복합재 시트로 강화함으로써, 기계적 물성을 획기적으로 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
뿐만 아니라, 본 발명의 다른 실시예에 따른 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널, 이의 체결 방법은, 두 개 이상의 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널을 체결시에 스크류, 네일, 리벳 등의 체결 수단에 의한 파손이 방지되며, 각 스크류, 네일, 리벳 등의 체결 수단에 대해서도 금속의 사용을 지양할 뿐만 아니라, 체결 구조의 다양화를 통해 체결의 견고성을 유지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널(100)의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널(100) 간의 체결 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널(100) 간의 체결 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널(100) 간의 체결 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 4의 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널(100)의 체결 구조에 있어서, 스플라이스(410)와 음각 성형 비금속 보강 폼(120a)이 맞닿는 면을 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 1은 본 발명의 실시예에 따른 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널(100)의 구조를 설명하기 위한 도면이다. 보다 구체적으로 도 1의 (a)는 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널(100)의 정면도이며, 도 1의 (b)는 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널(100)의 단면도이며, 도 1의 ⓒ는 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널(100)의 상부면 및 하부면의 구조를 나타내는 도면이다. 한편, 도 1의 (a)는 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널(100) 중 EPS 패널(110) 및 비금속 보강 폼(120)에 의해 형성된 하이브리드 코어(100a)의 구조를 명확하게 나타내기 위해 스킨부(130)를 생략하고 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널(100)은 EPS 패널(panel)(110), 비금속 보강 폼(120), 스킨부(130)를 포함하여 구성된다.
EPS 패널(110)은 비드법 EPS로써 형성되며, 구체적으로 하기의 방법에 의해 제조될 수 있다. 즉, EPS 패널 금형 내에 예비 발포 입자를 충전하고, 예비 가열한 다음으로, EPS 패널 금형의 내부 압력을 약 0.1 내지 0.5kgf/cm2까지 감압한다. 그리고 EPS 패널 금형의 내부까지 수증기를 완전하게 공급하도록 EPS 패널 금형의 측면으로부터 균일하게 및 순간적으로 수증기를 방출하고, 예비 발포 입자를 발포시켜 성형한다. 이때 수증기의 가열 압력은 0.1 내지 0.23MPa의 압력을 유지한다. 수증기 온도는 미리 설정된 가열 온도(예: 110 내지 150 ℃)를 유지한다. 그리고 예비 가열 및 감압 과정과 EPS 블록 성형의 과정을 미리 설정된 횟수에 걸쳐 반복한다. 다음으로, EPS 패널(110)을 진공 냉각하고 EPS 패널 금형으로부터 탈형시킴으로써 제조할 수 있다.
비금속 보강 폼(120)은 PET(Polyethylene terephthalate), PVC(Polyvinyl chloride), XPS(Extruded Polystyrene), PPS(Polyphenylene sulfide), PP(Polypropylene), PE(Polyethylene) 중 하나의 재료 또는 복합 재료의 보드(board)나 폼(폼) 형태로 형성되어, EPS 패널(110)에 부착되어 기계적 강도를 향상시키는 형태로 구성될 수 있다.
여기서, 비금속 보강 폼(120)은 EPS 패널(110)의 테두리, 전체면, 양면 중 하나에 접착제 또는 열접착을 통해 각각 접착되어 있다.
비금속 보강 폼(120)은 EPS 패널(110)의 보강재로서 작용할 수 있는 상술한 재질로 이루어진 보드 또는 폼 형태로 성형한 것이라면 모두 사용이 가능하다.
상기 비금속 보강 폼(120)은 필요에 따라 2개 이상을 사용할 수 있다.
이와 같이 형성된 비금속 보감 폼(120)은 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널(100) 간의 체결을 통해 연결하거나 직각 코너부 등을 구성함으로써, 리벳, 네일, 스크류 등과 같은 기계적 조인트(mechanical joint)를 사용할 때 강한 결합력을 부여할 수 있다.
특히 비금속 보감 폼(120)은 EPS 패널(110)이 외부로 노출되는 것을 막아주기 때문에 내마모 성능을 향상시킬 수 있다. 즉, 비금속 보감 폼(120)이 PET 보드로 제작시 PET 재질은 밀도로 약 60 내지 200kg/m3을 가짐으로써, EPS 재질에 비해 중량이 크나, 강도가 EPS 대비 매우 높은 성질을 활용할 수 있다. 일반적으로 EPS의 압축강도는 5~40 N/cm2이고, PET 폼의 압축강도 50~400N/cm2에 해당한다. 또, 일반적으로 EPS의 인장강도는 0.1~0.2MPa이고, PET 폼의 인장강도는 1.5~4.5MPa에 해당한다. 그러나 PET 폼은 EPS 대비 밀도가 높아 동일 부피일 때에 더 무거우므로 패널 전체에 PET 폼을 사용하는 것은 패널의 무게가 증가하는 문제가 발생하므로, 상술한 바와 같이 테두리나 양면만을 형성하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 비금속 보강 폼은, 상기 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널의 두께 대비 80~500%의 폭을 갖는 것일 수 있다. 상기 비금속 보강 폼의 폭이 상기 범위보다 작을 경우에는 보강 효과가 떨어지고 상기 범위를 넘어 너무 클 경우에는 패널의 중량이 과도하게 증가되고 제작 원가가 상승되는 문제가 있다.
스킨부(130)는 비금속 보강 폼(120)에 의해 강도가 보강된 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널(100)의 표피재를 구성한다.
스킨부(130)는 섬유강화 복합재 시트로 강화섬유 직물에 수지 조성물을 도포, 함침 및 중합시킴으로써 제조된 시트 형태의 섬유강화 복합재로서, 강화섬유 및 기지재를 복합화하여 기계적 물성을 획기적으로 향상시킨 소재이다.
여기서, 강화섬유는 일방향 파이버(fiber)를 사용하는 것이 아니라, 연속상 섬유 직물(woven fabric) 또는 부직포를 사용하는 것이 바람직하다. 직물(woven fabric)은 파이버들이 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.
본 발명에 사용되는 강화섬유 직물은 특별한 제한이 없으나 기계적 물성의 측면에서, 상기 강화섬유 직물을 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 탄소섬유를 적용하고, 충격 강도가 요구될 때에는 주로 아라미드섬유를 선택한다. 또한, 상기 연속상 섬유 직물을 혼합하여 사용할 수도 있다.
다음으로는 본 발명의 섬유강화 복합재 시트의 제조에 사용되는 수지조성물에 대하여 설명한다. 본 발명에 따른 기지재(matrix resin)로서 열가소성 수지 또는 열경화성 수지를 사용할 수 있는데, 기지재는 강화섬유에 함침되어 복합화함으로써, 동 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, 열경화성 우레탄계 수지로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 수지가 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.
또한 상기 이용되는 수지는 중합 촉매, UV 안정제, 색상 조절 첨가제, 충격 강도 보강제, 내열 안정제, 점도 조절제, 난연제 등을 추가로 포함할 수 있다.
한편, 스킨부(130)가 표피층을 이루도록 하기 위해서는 접착제를 활용한다.
여기서, 접착제층에 대해서 살펴보면, 본 발명의 접착제층은 심재인 비금속 보강 폼(120)으로 보강된 EPS 패널(110)의 표면에 스킨부(130)가 결합되도록 하는 역할을 한다. 이러한 접착제층은 강화섬유 복합재 또는 심재 상에 1액형 우레탄계 수지 접착제, 2액형 우레탄계 수지 접착제 및 에폭시계 수지 접착제로 이루어진 군에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 수지 접착제를 도포함으로써 형성된다. 동 접착제는 EPS 패널(110)과 비금속 보강 폼(120)을 결합하는 부재로서 사용할 수도 있다.
한편 본 발명에서는 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널(100)의 구성물인 EPS 패널(panel)(110) 및 비금속 보강 폼(120)의 난연성을 향상시키기 위하여 상기 기지재 및 접착제층에 난연제를 혼합할 수 있다.
이러한 구조에 의해 비금속 보강 폼(120)에 의해 EPS 패널(110)의 외곽부를 구성함으로써, 비금속 보강 폼(120)이 EPS 패널(110)의 단점에 대한 보강으로 기계적 강도 보완, 내마모성 보완, 내구성 보완이 가능한 효과를 제공한다.
스킨부(130)는 EPS 패널(110) 및 비금속 보강 폼(120)에 의해 형성된 하이브리드 코어(100a)의 상부면 및 하부면에 대한 표피재(facing materials)로 복합소재를 사용한다.
한편, 본 발명의 다른 실시예로, EPS 패널(110), 비금속 보강 폼(120), 스킨부(130)를 각각 제조한 뒤, 하나의 사출기의 금형 내에 내장하고, 각 구성요소의 사이에 용융 가소화된 상태의 플라스틱 수지를 주입하는 방식으로 제작할 수 있다.
이 경우, 금형 내에서 구조물들은 그 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 분산된 비연속상 강화재를 사용한 복합재료 중 어느 하나를 의미한다.
이 경우, 플라스틱 수지는 Polyethylene 수지(PE), Poly vinyl chloride 수지(PVC), Polypropylene 수지(PP), Polystyrene 수지(PS), Polyacrylonitrile, Styrene-acrylonitrile 수지(SAN), Acrylonitrile-butadiene-styrene 수지(ABS), Polymethyl metacrylate 수지(PMMA), 폴리올레핀 수지(polyolefin), 열가소성 폴리우레탄 수지(thermoplastic polyurethane, TPU), 폴리카보네이트 수지(polycarbonate, PC), 폴리카보네이트/ABS 수지(polycarbonate/ acrylonitrile-butadiene-styrene), 폴리카보네이트/ASA 수지(polycarbonate/ASA), 폴리아마이드 수지(polyamide, PA), 폴리아마이드/ABS 수지(polyamide/ABS), 폴리부틸렌테레프탈레이트 수지(polybutyleneterephthalate), 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지(polyethyleneterephthalate), 폴리페닐렌 설파이드 수지(polyphenylene sulfide), 액정고분자(liquid crystal polymer), 개질폴리페닐렌옥사이드 수지(Modified Poly Penyleneoxide, M-PPO), 폴리설폰 수지(polysulfone), 폴리에테르설폰 수지(polyethersulfone), 폴리에테르케톤 수지(polyetheretherketone), 신디오탁틱폴리스티렌 수지(syndiotactic polystyrene) 등에서 선택될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널(100) 간의 체결 구조를 설명하기 위한 도면이다. 도 2의 (a)를 참조하면, 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널(100) 간을 커넥팅 조인트(connecting joint)(210)로 연결한 것을 나타낸다. 이 때, 상기 커넥팅 조인트는 열교를 방지하기 위하여 플라스틱 소재로 이루어진 것을 사용하는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
보다 구체적으로, 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널(100) 중 EPS 패널(110)의 테두리를 둘러서 형성된 비금속 보강 폼(120)을 연결하는 커넥팅 조인트를 이용하여 두 개의 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널(100)을 측방향으로 결합시킬 수 있다.
다음으로 도 2의 (b)를 참조하면, 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널(100) 간의 끝단을 직교하는 방향으로 접합면을 위치시킨 뒤, 스크류(220)로 두 개의 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널(100)에 구성된 비금속 보강 폼(120) 각각을 직교하는 방향으로 관통시켜 고정할 수 있다. 이 때, 상기 스크류 또한 열교를 방지하기 위하여 플라스틱 소재로 이루어진 것을 사용하는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널(100) 간의 체결 구조를 설명하기 위한 도면이다. 도 3을 참조하면, 제 1 보강 유닛(300)을 이용하여 두 개의 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널(100) 간을 체결할 수 있다.
비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널(100)을 직렬로 연결하기 위해 각 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널(100)에서 EPS 패널(110)의 테두리를 이루는 비금속 보강 폼(120) 간을 맞닿을 수 있는 방향으로 배치한 뒤, 두 개의 비금속 보강 폼(120) 사이를 연결폼(330)을 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널(100) 전체의 폭(w) 만큼을 배치한다. 이후, 하나의 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널(100)의 비금속 보강 폼(120), 연결폼(330) 및 다른 하나의 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널(100)의 비금속 보강 폼(120)을 맞닿도록 밀착시킨 뒤, 보강 패널(310)을 맞닿은 두 개의 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널(100)에서 비금속 보강 폼(120)과 연결폼(330)의 길이를 합한 만큼의 길이로 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널(100)의 상부면과 하부면에 각각 덧대고, 스크류(screw)(320)를 보강 패널(310)의 외부로부터 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널(100)의 스킨부(130)를 관통하여 비금속 보강 폼(120) 내부로 각각 침투시켜서 고정시킨다. 여기서 각 보강 패널(310)은 두 개의 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널(100)에 길이 방향으로 걸쳐져 있으므로, 하나의 보강 패널(310)을 관통하는 스크류(320)는 각각 다른 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널(100)의 비금속 보강 폼(120)으로 삽입되어 고정용으로 사용되는 것이 바람직하다.
한편, 연결폼(330)은 비금속 보강 폼(120)과 동일한 재질의 것을 사용할 수 있으며, 스크류(320) 또한 플라스틱 소재로 제작된 것을 사용하는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널(100) 간의 체결 구조를 설명하기 위한 도면이다. 도 4를 참조하면, 제 2 보강 유닛(400)을 이용하여 두 개의 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널(100) 간을 체결할 수 있다. 보다 구체적으로, 도 3과 같이 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널(100)을 직렬로 연결하기 위해 각 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널(100)에서 EPS 패널(110)의 테두리를 이루는 음각 성형 비금속 보강 폼(120a) 간을 맞닿을 수 있는 방향으로 배치한다.
여기서, 각 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널(100)의 테두리를 이루는 음각 성형 비금속 보강 폼(120a) 중 마주보는 방향에 위치하는 영역에는 미리 성형을 통해 음각 영역이 형성됨으로써, 스플라이스(splice)(410)가 삽입될 수 있는 공간을 제공한다.
여기서 스플라이스(410)의 길이(L2)는 두 개의 음각 영역의 전체 길이만큼 형성되며, 스플라이스(41)의 폭(w1)은 하나의 음각 영역의 폭만큼 형성된다.
이후, 일 측의 음각 성형 비금속 보강 폼(120a)과 다른 측의 음각 성형 비금속 보강 폼(120a)을 내부의 양측으로 삽입된 스플라이스(410)를 밀착시킨 상태에서 맞닿도록 위치시킨다. 일렬로 놓인 두 개의 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널(100)의 상부면과 하부면에 각각 보강 패널(420)을 덧댄 뒤, 스크류(430)를 보강 패널(420)의 외부로부터 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널(100)의 스킨부(130)를 관통하여 음각 성형 비금속 보강 폼(120a) 내부로 각각 침투시키되, 그 끝이 스플라이스(410)의 일면을 통과한 후 동 스플라이스(410)의 폭(w1)의 약 1/3 깊이까지 진행하도록 하여 각각의 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널(100)을 고정시킨다.
이때, 하나의 스크류(430)는 마주보는 방향에서 진입하는 다른 하나의 스크류와 일직선 상으로 위치하지 않고, 이격 간격을 갖고 엇갈리는 형태로 형성됨으로써, 체결력을 극대화할 수 있다.
즉, 이격 간격에 따라 앵커(anchor) 효과를 얻을 수 있으며, 앵커 효과를 극대화하기 스플라이스(410)와 음각 성형 비금속 보강 폼(120a)이 맞닿는 면은 도 5와 같이 미세 패턴이 형성될 수 있고, 형성된 미세 패턴을 따라 용융 플라스틱 수지를 주입한 뒤, 고화되도록 할 수 있으며, 주입되는 용융 플라스특 수지에는 흐름성을 개선하기 위한 흐름성 강화제가 첨가될 수 있다.
여기서, 스플라이스(410)는 비금속 보강 폼(120) 및 음각 성형 비금속 보강 폼(120a)과 동일한 재질의 것을 사용할 수 있다. 보강 패널(420)은 금속판, 섬유 강화 플라스틱판, 플라스틱 수지판 등의 재질의 것을 사용할 수 있다.
이상, 본 발명에 관하여 도면을 참조하여 상세히 설명하였다.
이상 설명한 본 발명에 따르면, 건축 자재로 사용되는 패널에 있어서 열손실의 한계, 결로 등과 같은 문제점을 유발하는 금속의 사용을 지양하되, 금속의 배제로 인해 금속의 장점인 강도에 대한 한계점을 보완하기 위해 외곽부의 강도를 보강할 수 있고, 외곽부 뿐만 아니라 표면부에 대해서도 섬유강화 복합재 시트로 강화함으로써, 기계적 물성을 획기적으로 향상시킬 수 있으며, 두 개 이상의 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널을 체결시에 스크류, 네일, 리벳 등의 체결 수단에 의해 파손이 방지되며, 각 스크류, 네일, 리벳 등의 체결 구조의 다양화를 통해 체결의 견고성을 유지할 수 있는 효과가 있다.
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.
100 : 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널
100a : 하이브리드 코어
110 : EPS 패널
120 : 비금속 보강 폼
120a : 음각 성형 비금속 보강 폼
130 : 스킨부
210 : 커넥팅 조인트(connecting joint)
220 : 리벳
310 : 보강 패널
320 : 네일(nail)
400 : 제 2 보강 유닛
410 : 스플라이스(splice)
420 : 보강 패널
430 : 스크류

Claims (9)

  1. EPS 패널;
    상기 EPS 패널의 외곽부를 형성하되, PET(Polyethylene terephthalate), PVC(Polyvinyl chloride), XPS(Extruded Polystyrene), PPS(Polyphenylene sulfide), PP(Polypropylene), PE(Polyethylene) 중 하나의 재료 또는 복합 재료를 사용하여 보드(board)나 폼(폼) 형태로 형성되며 상기 EPS 패널에 부착되어 기계적 강도를 향상시키기 위한 비금속 보강 폼; 및
    상기 비금속 보강 폼에 의해 강도가 보강된 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널의 표피재를 구성하기 위해 강화섬유 직물에 수지 조성물을 도포, 함침 및 중합시켜서 제조된 시트 형태의 섬유강화 복합재 시트로서, 강화섬유 및 기지재를 복합화하여 제작되는 스킨부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 EPS 패널은,
    EPS 패널 금형 내에 예비 발포 입자를 충전하고, 예비 가열한 다음으로, EPS 패널 금형의 내부 압력을 0.1 내지 0.5kgf/cm2까지 감압하고, EPS 패널 금형 내부까지 수증기를 완전하게 공급하도록 EPS 패널 금형의 측면으로부터 균일하게 및 순간적으로 수증기를 방출하고, 예비 발포 입자를 발포시켜 성형하는 것을 특징으로 하는 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 EPS 패널 제작시, 상기 수증기의 가열 압력은 0.1 내지 0.23MPa의 압력을 유지하며, 수증기 온도는 미리 설정된 가열 온도를 유지하고, 예비 가열 및 감압 과정과 EPS 블록 성형의 과정을 미리 설정된 횟수에 걸쳐 반복한 뒤, 상기 EPS 패널을 진공 냉각하고 EPS 패널 금형으로부터 탈형시켜서 제조하는 것을 특징으로 하는 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 비금속 보강 폼은,
    상기 EPS 패널의 테두리, 전체면 및 양면 중 하나에 접착제 또는 열접착을 통해 각각 접착되는 것을 특징으로 하는 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 비금속 보강 폼은,
    PET 수지를 이용해 보드 또는 폼 형태로 성형하여 사용하는 것을 특징으로 하는 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 비금속 보강 폼은,
    상기 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널의 두께 대비 80~500%의 폭을 갖는 것을 특징으로 하는 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 스킨부는,
    강화섬유를 연속상 섬유 직물(woven fabric) 또는 부직포를 사용하여 제조되는 것을 특징으로 하는 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널.
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 하나의 항에 해당하는 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널에 대한 체결 방법에 있어서,
    체결하고자 하는 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널을 일렬로 배열하는 제 1 단계; 및
    두 개가 이웃하여 배열된 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널 중 EPS 패널의 테두리를 둘러서 형성된 비금속 보강 폼 각각으로 커넥팅 조인트(connecting joint)로 체결하는 제 2 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널에 대한 체결 방법.
  9. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 하나의 항에 해당하는 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널에 대한 체결 방법에 있어서,
    체결하고자 하는 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널 간의 끝단을 직교하는 방향으로 접합면을 위치시키는 제 1 단계; 및
    스크류로 두 개의 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널에 구성된 비금속 보강 폼 각각을 직교하는 방향으로 관통시켜 고정하는 제 2 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 비금속 기반의 건축 자재용 하이브리드 패널에 대한 체결 방법.
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