KR20230097604A - 알루미늄 창호용 단열바 및 이를 포함하는 알루미늄 창호 시스템 - Google Patents
알루미늄 창호용 단열바 및 이를 포함하는 알루미늄 창호 시스템 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 알루미늄 창호용 단열바 및 이를 포함하는 알루미늄 창호 시스템에 관한 것으로, 제1 열경화성 수지와 연속섬유를 포함하는 복합재로 이루어진 본체부; 및 상기 본체부의 표면에 형성되며, 제2 열경화성 수지를 구비하는 도장층을 포함하는 알루미늄 창호용 단열바 및 이를 포함하는 알루미늄 창호 시스템에 관한 것이다.
Description
본 발명은 알루미늄 창호용 단열바 및 이를 포함하는 알루미늄 창호 시스템에 관한 것으로, 다양한 색상과 무늬를 적용할 수 있어 보다 향상된 외관을 구현할 수 있으면서도, 단열 성능 및 내열 성능이 우수하며, 내후성 또한 우수하여, 알루미늄 창호에 적용하기 적합한 특성을 갖는 복합소재를 이용한 알루미늄 창호용 단열바 및 이를 포함하는 알루미늄 창호 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 건축자재로 사용되는 창호는 실내와 실외를 격리시켜 바람을 막으면서 채광이 실내로 들게 하거나 실내의 환기를 위한 용도로 사용된다.
창호의 구조는 골격을 이루는 창틀과 문으로 구성되며, 다양한 크기와 형태의 창틀과 문을 가공하기 위하여 형상 가공이 용이한 알루미늄 등의 금속재료나 PVC 등의 합성수지 재질이 사용되고 있다.
합성수지 재질의 창호 프레임은 금속재료에 비해 단열 효과가 우수하여 거실과 베란다의 경계 부위에 시공된다. 그리고, 알루미늄 재질의 창호 프레임은 목재 재질에서 발생하는 부패나 변형, 합성수지 재질에서 발생되는 수지재료의 열화(Degradation)로 인해 외관이 손상되거나 강성이 떨어지는 등의 문제가 발생되지 않고, 강성이 우수하여, 실외에 노출되는 발코니, 벽체, 상용 건물의 외부 등에 시공된다.
창호 프레임은 경제성과 중량의 감소 및 시공의 편의성 등을 고려하여 내부에 중공부가 형성된 프레임으로 제작하여 사용하는 것이 일반적인데, 알루미늄과 같은 금속 재질의 창호 프레임은 중공형의 프레임으로 제작하더라도, 높은 열전도도로 인해, 외부의 열이나 내부의 열을 전달하는 열교 역할을 하게 되어, 단열효과가 떨어지는 문제가 있고, 장기간 사용 시 열 변형에 의해 조립부위에 유격이 발생되어 방음 및 단열효과가 떨어진다는 구조적 단점이 있다.
알루미늄 프레임의 우수한 내후성과 강성의 장점을 살리는 한편, 단열 효과가 떨어지는 문제점을 개선하기 위한 방법으로, 알루미늄 프레임 제조 시 프레임 사이에 단열 프레임을 삽입하거나, 공간부 면적에 단열재를 충전하는 방법이 활용되고 있다.
단열바는 내부와 외부의 알루미늄 프레임을 이격시킨 상태에서 삽입되는 단열 프레임으로서, 낮은 열전도도를 갖는 소재를 활용하여, 내외부의 열전달을 차단하여 알루미늄 프레임의 단열 효과가 취약한 문제점을 보완하고 있다.
알루미늄 창호에 적용되는 단열바로는, 폴리아미드 단열바나, 폴리우레탄 소재의 아존 단열바를 사용하는데, 열차단 특성과 창호 시스템에 적용할만한 강성을 갖도록 구성하는 과정에서 어두운 색상, 일반적으로는 검정색상으로만 구현하는 것이 가능하게 되어, 디자인적 측면에서의 제한점이 있다.
특히, 단열바의 색상과 동일한 색상으로 알루미늄 프레임을 제작하는 경우를 제외하고는, 단열바와 알루미늄 프레임이 서로 상이한 색상을 가지게 되어, 외관 상으로 심미감이 떨어지는 문제가 있었다.
반면에, PVC 수지와 같은 합성수지 재질의 창호의 경우, 직접 도색방식이 아닌 표면 랩핑을 통해 디자인적 효과를 부여하는 것이 일반적인데, 표면에 랩핑을 하는 경우, 박리가 일어나거나, 외부의 자외선이나, 온도 변화 등에 의해 표면에 변형이 일어나는 문제가 있었다. 더욱이, 랩핑 과정에서 접착력을 향상시키기 위한 열처리 공정시 프레임 자체의 변형이 유발될 수 있다는 점에서 합성수지 재질의 창호 또한, 디자인적 변형에 제약이 있었다.
따라서, 창호에 다양한 디자인적 변형이 가능하면서도, 창호에서 기본적으로 요구되는 내구성, 내후성 및 단열 특성을 동시에 만족하는 창호 시스템에 대한 개발 요구가 계속되고 있다.
본 발명은 기존의 폴리아미드 단열바나 아존 단열바와 대비하여 다양한 색상과 디자인으로 구현이 가능하여 알루미늄 창호의 색상에 맞추거나 필요에 따라 다양한 색상과 디자인을 부여할 수 있는 알루미늄 창호용 단열바를 제공하는 것을 목적으로 한다.
창호는 UV 노출, 습도 변화, 온도 변화, 수분에의 반복적인 노출이 이루어지는 바, 향상된 내후성을 갖는 알루미늄 창호용 단열바를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 특히, 알루미늄 창호에 흔하게 사용되는 폴리아미드 단열바나 아존 단열바가 블랙 색상으로만 구현이 가능한 디자인적 한계점을 극복하면서도, 디자인적 제한은 없으나, 합성수지 재질의 창호에서 내후성이 떨어지는 문제점을 일거에 해소할 수 있는 알루미늄 창호용 단열바를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 알루미늄 창호용 단열바는, 제1 열경화성 수지와 연속섬유를 포함하는 복합재로 이루어진 본체부; 및 상기 본체부의 표면에 형성되며, 제2 열경화성 수지를 구비하는 도장층을 포함한다.
상기 연속섬유는 상기 본체부 전체 중량을 기준으로 60 중량% 이상으로 포함될 수 있다.
상기 연속섬유는 유리섬유, 탄소섬유 및 아라미드섬유로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 제1 열경화성 수지 및 상기 제2 열경화성 수지는 서로 독립적으로 폴리우레탄 수지, 불포화에스터 수지, 비닐에스터 수지, 에폭시 수지 및 페놀 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 본체부의 표면에너지(surface energy)는 40 내지 45 mN/m일 수 있다.
상기 알루미늄 창호용 단열바는 KS M ISO 16474-2에 의해 측정된 1,000 시간 이후의 평균적인 색차 변화값인 △E가 3.2 이하일 수 있다.
상기 알루미늄 창호용 단열바는 KS M ISO 16474-2에 의해 측정된 1,000 시간 이후의 황변값인 △b의 절댓값이 1.0 이하일 수 있다.
상기 본체부의 표면에 형성된 상기 도장층에 의해 다양한 색감과 질감이 표현되는 것일 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 측면에 따른 알루미늄 창호 시스템은, 전술한 본 발명에 따른 알루미늄 창호용 단열바를 포함한다.
상기 알루미늄 창호 시스템은 2 이상의 알루미늄 프레임이 상기 알루미늄 창호용 단열바에 의해 연결된 것일 수 있다.
상기 알루미늄 프레임은 표면에 불소 수지층이 도포되어 있는 것일 수 있다.
상기 알루미늄 프레임은 KS M ISO 16474-2에 의해 측정된 1,000 시간 이후의 평균적인 색차 변화값인 △E가 1.1 이하일 수 있다.
상기 알루미늄 프레임은 KS M ISO 16474-2에 의해 측정된 1,000 시간 이후의 황변값인 △b의 절댓값이 0.9 이하일 수 있다.
본 발명에 따른 알루미늄 창호용 단열바는 기존의 폴리아미드 단열바나 폴리우레탄 소재의 아존 단열바와 대비하여 단열 성능이 우수하게 유지되는 한편, 다양한 디자인으로 구현할 수 있는 장점을 가진다.
또한, 우수한 외관을 가지지만 취약한 내후성을 가지는 랩핑된 PVC 프로파일과 비교하여, 우수한 외관을 구현함과 동시에 우수한 내후성도 확보할 수 있는 장점을 가진다.
나아가, 알루미늄 창호와 어울리는 외관을 구현할 수 있어, 미관이 보다 향상된 알루미늄 창호 시스템을 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 창호용 단열바를 알루미늄 창호 시스템에 적용한 형태를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 창호 시스템의 단면을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1 및 1-1에서 각각 제조된 단열바(우측)와 알루미늄 프레임(좌측)의 사진을 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예 2 및 2-1에서 각각 제조된 단열바(우측)와 알루미늄 프레임(좌측)의 사진을 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예 3 및 3-1에서 각각 제조된 단열바(우측)와 알루미늄 프레임(좌측)의 사진을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 창호 시스템의 단면을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예 1 및 1-1에서 각각 제조된 단열바(우측)와 알루미늄 프레임(좌측)의 사진을 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예 2 및 2-1에서 각각 제조된 단열바(우측)와 알루미늄 프레임(좌측)의 사진을 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예 3 및 3-1에서 각각 제조된 단열바(우측)와 알루미늄 프레임(좌측)의 사진을 보여주는 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
이하에서 설명할 본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 명확하게 설명하기 위하여 제공되는 것이고, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용되는 단수 형태의 용어는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"이라는 용어는 언급한 형상, 단계, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 단계, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다. 또한, 본 명세서에서 사용된 "연결"이라는 용어는 어떤 부재들이 직접적으로 연결된 것을 의미할 뿐만 아니라, 부재들 사이에 다른 부재가 더 개재되어 간접적으로 연결된 것까지 포함하는 개념이다.
아울러, 본원 명세서에서 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다. 본 명세서에서 사용된 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또한, 본원 명세서에서 사용되는 "약", "실질적으로" 등의 정도의 용어는 고유한 제조 및 물질 허용 오차를 감안하여, 그 수치나 정도의 범주 또는 이에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 제공된 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다. 첨부된 도면에 도시된 영역이나 파트들의 사이즈나 두께는 명세서의 명확성 및 설명의 편의성을 위해 다소 과장되어 있을 수 있다. 상세한 설명 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
본 발명은 알루미늄 창호 시스템에 적용되는 단열바의 기본 물성을 충족하면서도, 기존의 알루미늄 창호 시스템에 적용되어 온 단열바의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 구체적으로, 단열바에서 기본적으로 요구되는 단열성, 내열성 및 내후성을 가지는 한편, 외관을 다양하게 구현할 수 있는 것을 특징으로 한다.
알루미늄 창호 시스템은 열전도율이 높은 알루미늄을 사용함에 따라, 단열성이 떨어지는 문제가 있으나, 강성이나 내구성이 우수하여 창호 재료로 사용되고 있다. 알루미늄은 열전도도가 높아 창호로 구성하는 경우, 알루미늄 창호가 실내와 실외의 열교 역할을 함에 따라, 외부의 열이 내부로 전달되거나, 내부의 열이 외부로 방출되는 문제가 발생될 수 있고, 이는 실내 온도 조절을 어렵게 하고 결로를 유발하는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 열교를 끊는 소재로서, 단열바를 도입하여 내외부의 열전달을 차단하도록 창호 시스템을 구성하고 있다.
기존에 알루미늄 창호에 적용된 단열바로는 폴리우레탄(아존) 단열바, 폴리아미드 단열바가 있으나, 검정색 등의 어두운 색으로만 구현이 가능하기 때문에 알루미늄 고유의 색상에 맞지 않는 문제가 있었고, 다른 색상으로 도색된 알루미늄 프레임/프로파일에 종래의 단열바가 적용될 경우, 창호 시스템의 외관 감성풀질 측면에서, 알루미늄 프레임/프로파일과 다른 이질감을 가지게 되어 외관이 저하되는 문제가 있었다.
본 발명에서는 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 기존에 알루미늄 단열바로 사용되어 어두운 색상으로만 구현 가능했던 단열바 대신, 도장층을 포함함으로써 다양한 색상으로 구현이 가능하며, 단열바로서 성능이 우수한 복합재로 이루어진 알루미늄 창호용 단열바를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 알루미늄 창호용 단열바는, 제1 열경화성 수지와 연속섬유를 포함하는 복합재로 이루어진 본체부; 및 상기 본체부의 표면에 형성되며, 제2 열경화성 수지를 구비하는 도장층을 포함한다.
본 발명에서는 단열바의 본체부를 구성하는 복합재에 사용되는 섬유 소재로서, 연속섬유를 사용한다. 종래의 단섬유 또는 장섬유를 이용한 복합재와 비교하여, 연속섬유를 이용한 복합재의 경우 섬유가 일 방향으로 배향성을 갖는 필러 또는 보강재로 작용하여, 보다 우수한 기계적 물성을 제공할 수 있다.
이때, 상기 연속섬유는 상기 본체부 전체 중량을 기준으로 60 중량% 이상으로 포함될 수 있다.
상기 연속섬유의 함량이 상기 범위보다 소량으로 첨가되는 경우에는, 단열바의 내후성과 내구성이 저하되어 창호 시스템의 품질 저하를 유발할 수 있는 문제가 있으므로, 상기 범위를 만족하는 것이 바람직하다.
더욱 상세하게는, 상기 연속섬유는 상기 본체부 전체 중량을 기준으로 80 중량% 이하로 포함될 수 있고, 이때, 상기 제1 열경화성 수지는 상기 본체부 전체 중량을 기준으로 20 내지 40 중량% 정도로 포함될 수 있다. 이러한 함량을 만족하게 되면, 우수한 물성의 단열바 제품을 제공할 수 있다.
그리고, 상기 연속섬유는 유리섬유, 탄소섬유 및 아라미드섬유로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
예를 들어, 유리섬유인 경우 일반적으로 2,400 내지 4,400 tex로 이루어진 섬유를 사용할 수 있고, 섬유의 직경은 15 내지 20 ㎛의 범위일 수 있으며, 실란계 사이징 처리된 것을 사용할 수 있다. 종래에 창호용 단열바에 적용된 섬유강화 플라스틱의 경우, 포함되는 섬유가 단섬유 형태였음에 반하여, 본 발명에 포함되는 유리섬유는 길이방향으로 길게 끊어지지 않는 형태의 연속섬유이다.
특히, 본 발명에 따른 알루미늄 창호용 단열바는 본체부의 표면에 형성되며, 제2 열경화성 수지를 구비하는 도장층을 포함한다.
상기 도장층은 창호의 외관을 개선하기 위한 용도로 사용될 수 있으며, 이러한 도장층에 의해 단열바에는 다양한 색감과 질감이 표현될 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 도장층은, 알루미늄 창호용 단열바가 알루미늄 프레임과 색감 및/또는 표면 질감이 상이함에 따른 이질감으로 인한 외관의 저하 및/또는 심미감이 저하되는 문제를 해결할 수 있다. 즉, 상기 도장층으로 인해, 알루미늄 프레임과 단열바의 외관(색감 및/또는 표면 질감) 디자인의 통일감을 구현할 수 있다.
따라서, 상기 도장층은 염료, 안료 등의 색상을 구현하기 위한 구성성분이 첨가될 수 있고, 패턴이나 디자인을 표현할 수 있도록 구성될 수도 있다.
한편, 상기 제1 열경화성 수지 및 제2 열경화성 수지는 서로 독립적으로 폴리우레탄 수지, 불포화에스터 수지, 비닐에스터 수지, 에폭시 수지 및 페놀 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있고, 바람직하게는 폴리우레탄 수지를 포함할 수 있다.
본 발명과 같이 제1 및 제2 열경화성 수지를 포함하는 단열바는, 열가소성 수지로 이루어진 단열바나 열가소성 수지를 포함하는 복합재를 구비하는 단열바에 비해 내구성과 내후성이 우수하다.
상기 본체부를 이루는 제1 열경화성 수지와, 상기 도장층을 이루는 제2 열경화성 수지는 서로 동일한 종류의 수지일 수도 있지만, 서로 상이한 종류의 수지일 수도 있다. 하지만, 제2 열경화성 수지는 제1 열경화성 수지와의 부착력과 접착력이 우수하고, 상용성이 우수하여 상기 도장층이 상기 본체부의 표면으로부터 탈리 및/또는 박리되지 않도록 구성되는 것이 바람직하다.
상기 본체부의 표면에너지(surface energy)는 40 mN/m 이상일 수 있으며, 더욱 구체적으로는 40 내지 45 mN/m일 수 있다.
상기와 같은 범위를 만족하게 되면, 제2 열경화성 수지를 구비하는 도장층이 상기 본체부의 표면에서 도장이 잘 이루어지게 되며, 상기 수치범위 미만인 경우에는 도장이 잘 이루어지지 않아 단열바의 품질 저하 문제가 발생할 수 있고, 상기 수치범위를 초과하는 경우에는 도장이 잘 이루어질 수는 있으나, 해당 수치를 만족시키기 위해, 제조공정이 과다하게 수행되거나, 제조비용이 과다하게 소요될 수 있어 바람직하지 않다.
상기 도장층은 80℃ 이상의 온도 분위기 하에서, 도료를 분사함으로써 형성될 수 있으며, 상기 도료는 상기 제2 열경화성 수지 이외에도, 아크릴계, 멜라민계, 이소시아네이트계 또는 이들을 조합한 수지를 더 포함할 수 있다.
종래에 PVC 수지와 같은 열가소성 수지를 이용하여 제조한 단열바의 경우에는, 도장층 형성 공정 또는 프린팅 공정 수행시, 80℃ 이상의 고온의 공정 온도에서, 단열바가 휘거나, 표면 변성 등의 변형이 발생되는 문제가 있었는 바, 본 발명과 같이 상기 도장층 형성 공정 수행시, 본체부가 열경화성 수지로 구성됨으로써 종래 열가소성 수지로 구성된 단열바에서의 문제점인 단열바가 휘는 문제나 표면 변성 등의 변형 문제를 방지할 수 있게 되었다.
또한, 본 발명에 따른 알루미늄 창호용 단열바는 도장층을 더 구비함으로써 단열바의 외관을 알루미늄 프레임의 외관과 디자인적 통일성을 갖게할 수 있고, 단열바의 내후성 또한 우수하게 한다.
구체적으로, 본 발명에 따른 알루미늄 창호용 단열바는 KS M ISO 16474-2에 의해 측정된 1,000 시간 이후의 평균적인 색차 변화값인 △E가 3.2 이하일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 알루미늄 창호용 단열바는 KS M ISO 16474-2에 의해 측정된 1,000 시간 이후의 황변값인 △b의 절댓값이 1.0 이하일 수 있다.
여기서, 상기 △E는 평균적인 색차 변화를 의미하는 것으로, 값이 클수록 색차 변화가 크다는 것을 의미하고, 황변값인 △b의 값이 양의 변화일 경우, 황변 현상이 일어났음을 의미한다.
상기 측정방법에 의해 측정한 결과값으로, △E가 5 이하인 경우, 그리고, △b의 절댓값이 3 이하인 경우에는 사람의 육안상으로 변화를 인지할 수 없다.
본 발명의 경우 육안상으로 색차 변화나 황변 현상을 감지할 수 없기 때문에, 상기 단열바의 내후성이 우수하다는 것을 확인할 수 있다.
이와 대비하여, 종래의 표면이 랩핑된 PVC 단열바의 경우, KS M ISO 16474-2에 의해 측정된 1,000 시간 이후의 평균적인 색차 변화값인 △E가 7.2 정도로 측정되었고, 황변값인 △b는 5.1 정도로 측정되어, 육안상으로도 색차 변화나 황변 현상이 발생하였음을 확인할 수 있고, 이는 본 발명에 비해 내후성이 떨어진다는 것을 의미한다.
참고로, 본 발명의 단열바에서 도장층이 형성되지 아니한 경우, 즉, 본체부만으로 구성된 경우, KS M ISO 16474-2에 의해 측정된 5,000 시간 이후의 △E가 17인 것으로 측정된 반면, 본체부에 흰색계열의 도장층이 형성된 본 발명의 알루미늄 창호용 단열바의 경우, KS M ISO 16474-2에 의해 측정된 5,000 시간 이후의 △E가 1.15인 것으로 측정되었다. 즉, 본체부의 표면에 형성된 상기 도장층에 의해 색차 변화값이 크게 줄은 것을 확인할 수 있고, 도장층의 존재로 인해, 본 발명의 단열바의 내후성이 크게 향상되었음을 알 수 있다.
이하에서는, 도면을 참고하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 창호용 단열바를 알루미늄 창호 시스템에 적용한 형태를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 다른 측면에 따른 알루미늄 창호 시스템은, 본 발명에 따른 알루미늄 창호용 단열바를 포함한다. 전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 알루미늄 창호용 단열바는, 제1 열경화성 수지와 연속섬유를 포함하는 복합재로 이루어진 본체부; 및 상기 본체부의 표면에 형성되며, 제2 열경화성 수지를 구비하는 도장층을 포함하며, 이때, 상기 본체부의 표면에 도장층의 코팅이나 프린팅을 위한 고온(80℃ 이상)의 열처리를 하더라도, 본체부에 변형이 일어나지 않기 때문에, 단열바 자체의 변형없이 상기 도장층의 색감이나 질감 등의 외관에 따라 다양한 디자인적 효과를 구현할 수 있는 장점을 가진다.
나아가, 본 발명의 알루미늄 프레임의 표면에는 불소 수지층이 도포되어 있을 수 있으며, 이러한 불소 수지층에 의해, 상기 알루미늄 프레임에 다양한 색감과 질감을 표현할 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 단열바를 알루미늄 창호 시스템에 적용하여, 알루미늄 프레임과 함께 창호 시스템 전체로써 통일된 색감이나 질감 등의 외관을 형성하는 것이 가능하게 된다. 특히, 기존에는 알루미늄 프레임의 색상을 단열바와 유사한 어두운 색상으로 구현하는 경우가 아니라면, 단열바와 알루미늄 프레임이 통일된 외관을 형성하기 어려웠으나, 본 발명에 따른 단열바는, 다양한 색상과 질감 등의 디자인으로 변형이 가능하므로, 알루미늄 프레임과 통일된 외관을 형성할 수 있는 장점을 가진다.
더욱이, 소비자의 취향에 맞도록 다양하게 변형된 디자인으로 구현할 수 있게 되어 창호 시스템의 디자인적 효과가 향상되는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 알루미늄 프레임은 표면에 불소 수지층을 더 구비함으로써 알루미늄 프레임의 외관을 단열바의 외관과 디자인적 통일성을 갖게할 수 있고, 알루미늄 프레임의 내후성 또한 우수하게 한다.
구체적으로, 본 발명에 따른 알루미늄 프레임은 KS M ISO 16474-2에 의해 측정된 1,000 시간 이후의 평균적인 색차 변화값인 △E가 1.1 이하일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 알루미늄 프레임은 KS M ISO 16474-2에 의해 측정된 1,000 시간 이후의 황변값인 △b의 절댓값이 0.9 이하일 수 있다.
여기서, 상기 △E 및 △b에 대한 정의와, 그 값이 나타내는 의미는 전술한 바와 같으며, 본 발명에 따른 알루미늄 프레임의 경우 육안상으로 색차 변화나 황변 현상을 감지할 수 없기 때문에 내후성이 우수하다는 것을 확인할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 알루미늄 창호 시스템의 단면을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 2를 참조하면, 실외로 노출되는 제1 알루미늄 프레임(10)과 실내측에 위치하는 제2 알루미늄 프레임(30)이 도시되어 있고, 상기 두 알루미늄 프레임(10, 30) 가운데에 위치한 두 개의 단열바(20, 20`)가 연결하는 형태로 구성되어 있다. 이때, 상기 제1 알루미늄 프레임(10)과 상기 제2 알루미늄 프레임(30)은 상기 단열바(20, 20`)에 의해서만 서로 연결됨으로써, 외부의 열이나 내부의 열 전달이 차단된다.
상기 단열바(20, 20`)는 상술한 바와 같이, 복합재로 구성됨에 따라, 다양한 색감 및 질감 등의 다양한 디자인으로 변형이 가능하여, 상기 제1 알루미늄 프레임(10)과 제2 알루미늄 프레임(30)의 색상과 동일한 색감 또는 질감으로 일치시킨 형태로 도입할 수 있다.
이에 따라, 알루미늄 창호 시스템의 장점인 우수한 내후성과 강성을 그대로 유지하는 한편, 단열바의 도입에 따른 단열 효과가 우수하고, 창호 시스템 전체로써의 통일된 외관을 형성할 수 있게 되어 심미 효과가 향상되는 장점이 있다.
상기 도 2에서 단열바는 2 개로 구성되어 있으나, 이에 국한되지 않고, 단열 효과를 가지며, 창호 시스템으로서 기능을 유지하는 범위 내에서 1개 이상의 단열바를 적절히 도입할 수 있다.
특히, 도 2에서는 바(bar) 형태로 도시하고 있으나, 이에만 한정되지 않고, 알루미늄 프레임의 형태에 부합하도록, 중공의 관 형태를 나타낼 수도 있고, 이러한 관의 단면 형상은 원형, 다각형 등 다양한 창호 시스템에 적용 가능하도록, 다양한 형태로 변형하여 적용할 수 있다(도 1의 단열 복합재 참고).
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 더욱 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
이하의 물성은 다음의 측정방법에 의해 측정하였다.
(1) 표면에너지(mN/m)
표면에너지 측정액을 면봉에 묻혀 코팅표면에 문지른 다음, 10초 후 묻은 측정액의 표면적변화가 없는 즉, 액의 뭉침이 발생하지 않는 가장 높은 표면에너지 측정액의 값을 취한다. 값은 10번 측정한 후 평균값을 취한다.
KRUSS社 DSA-100장비를 이용하였다.
표면에너지는 Owens-Wendt-Rabel-Kaeble 수식을 이용하여 계산하였다.
(2) 색차 변화(△E)
KS M ISO 16474-2에 의해 측정하며, 1,000 시간 이후의 값을 취한다.
△E는 평균적인 색차 변화를 의미하는 것으로, 값이 클수록 색차 변화가 크다는 것을 의미하고, △E의 값이 5 이하인 경우, 사람의 육안으로 색차 변화를 인지할 수 없다.
(3) 황변값(△b)
KS M ISO 16474-2에 의해 측정하며, 1,000 시간 이후의 값을 취한다.
△b는 황변값을 의미하는 것으로, △b의 값이 양의 변화일 경우, 황변 현상이 일어났음을 의미하고, △b의 절댓값이 3 이하인 경우, 사람의 육안으로 황변을 인지할 수 없다.
제조예
1. 실시예 1
본 실시예에 사용된 섬유는 유리 연속섬유로, Owenscorning社 PULSTRAND 4100 그레이드이며, 수지는 폴리우레탄으로 Huntsman社 RIMLINE SK14007(Polyol), Suprasec9706(Isocyanate) 그레이드이고, 수지는 Polyol 및 Isocyanate를 1:1.4의 중량비가 되도록 제조하였다.
그리고, 상기 유리 연속섬유는 본체부 전체 중량을 기준으로 60 중량%, 상기 수지(제1 열경화성 수지)는 40 중량%가 되도록 하여, 본체부를 제조하였다.
이어서, 80℃의 온도 분위기 하에서, 상기 본체부의 표면에 검정 색상을 나타내는 폴리 우레탄 도료[Black(DJC013), 제2 열경화성 수지 포함]를 분사함으로써 도장층을 형성시켜 단열바를 제작하였다.
2. 실시예 1-1
사각 모양으로 재단된 알루미늄 프레임의 표면에 검정 색상을 나타내는 불소 수지 도료[Black(DJC013)]를 코팅함으로써 불소 수지층이 형성된 알루미늄 프레임을 제작하였다.
실시예 1 및 1-1에서 각각 제조된 단열바(우측)와 알루미늄 프레임(좌측)의 사진을 도 3에 나타내었다.
3. 실시예 2
유리 연속섬유는 본체부 전체 중량을 기준으로 65 중량%, 상기 수지(제1 열경화성 수지)는 35 중량%가 되도록 하여, 본체부를 제조하고, 상기 본체부의 표면에 그레이 색상을 나타내는 폴리 우레탄 도료[Gray(DJM333), 제2 열경화성 수지 포함]를 분사함으로써 도장층을 형성시키는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 단열바를 제작하였다.
4. 실시예 2-1
알루미늄 프레임의 표면에 그레이 색상을 나타내는 불소 수지 도료[Gray(DJM333)]를 코팅하는 것을 제외하고는 실시예 1-1과 동일한 방법으로 알루미늄 프레임을 제작하였다.
실시예 2 및 2-1에서 각각 제조된 단열바(우측)와 알루미늄 프레임(좌측)의 사진을 도 4에 나타내었다.
5. 실시예 3
유리 연속섬유는 본체부 전체 중량을 기준으로 70 중량%, 상기 수지(제1 열경화성 수지)는 30 중량%가 되도록 하여, 본체부를 제조하고, 상기 본체부의 표면에 브론즈 색상을 나타내는 폴리 우레탄 도료[Bronze(DJK128), 제2 열경화성 수지 포함]를 분사함으로써 도장층을 형성시키는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 단열바를 제작하였다.
6. 실시예 3-1
알루미늄 프레임의 표면에 브론즈 색상을 나타내는 불소 수지 도료[Bronze(DJK128)]를 코팅하는 것을 제외하고는 실시예 1-1과 동일한 방법으로 알루미늄 프레임을 제작하였다.
실시예 3 및 3-1에서 각각 제조된 단열바(우측)와 알루미늄 프레임(좌측)의 사진을 도 5에 나타내었다.
7. 비교예 1
기존의 PA 단열바를 준비하였다.
8. 비교예 2
기존의 PVC 프로파일(단열바)을 준비하였다.
물성 및 도장 가능 여부 평가
각 실시예들과 비교예들에서 준비된 단열바들에 대하여, 상기 물성 및 도장 가능 여부에 대한 평가를 진행하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
| 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | 비교예 1 | 비교예 2 | 실시예 1-1 | 실시예 2-1 | 실시예 3-1 | |
| 단열바 소재 | 복합재 | 복합재 | 복합재 | PA | PVC | Al | Al | Al |
| 본체부 표면에너지 | 41.2 mN/m |
43.4 mN/m |
44.9 mN/m |
37.5 mN/m |
47.2 mN/m |
- | - | - |
| △E | 3.2 | 0.8 | 1.6 | 측정 불가 |
7.2 | 1.1 | 0.5 | 0.6 |
| △b | 1.0 | -0.6 | -0.1 | 측정 불가 |
5.1 | 0.9 | -0.5 | -0.4 |
| 도장 가능 여부 | 가능 (PU) |
가능 (PU) |
가능 (PU) |
불가능 (PU) |
불가능 (PU) |
가능 (불소) |
가능 (불소) |
가능 (불소) |
상기 표 1을 참조하면, 실시예들에 따라 제조된 단열바들은 제2 열경화성 수지를 포함하는 폴리우레탄계 도료에 의해 도장층의 형성이 원활하게 잘 이루어졌으나, 비교예들의 경우에는 도장 자체가 이루어지지 않았다.
나아가, 비교예 2의 경우는 본체부의 표면에너지 자체는 실시예들과 비교하여 더욱 높았지만, PVC는 열가소성 수지로서, 고온의 도장층 형성 과정에서 본체부의 변형이 이루어지면서 도장이 이루어지지 않는 결과를 나타내었다.
또한, 실시예들의 경우 색차 변화나 황변현상이 육안으로 인지할 수 없을 정도로 내후성이 우수한 것을 확인하였고, 도 3 내지 도 5를 참고하면, 실시예들의 단열바는 알루미늄 프레임과 그 색감이나 질감 등의 외관 측면에서 거의 동일한 외관을 나타내어, 알루미늄 창호 시스템의 외관 통일성 측면에서 굉장히 우수한 효과가 나타났음을 확인하였다.
본 명세서에서는 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 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다. 예들 들어, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한 실시예에 따른 알루미늄 창호용 단열바 및 이를 포함하는 알루미늄 창호 시스템은 다양하게 변형될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 따라서, 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고, 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.
10: 제1 알루미늄 프레임
20, 20`: 단열바
30: 제2 알루미늄 프레임
20, 20`: 단열바
30: 제2 알루미늄 프레임
Claims (13)
- 알루미늄 창호용 단열바로서,
제1 열경화성 수지와 연속섬유를 포함하는 복합재로 이루어진 본체부; 및
상기 본체부의 표면에 형성되며, 제2 열경화성 수지를 구비하는 도장층을 포함하는 알루미늄 창호용 단열바. - 제1항에 있어서,
상기 연속섬유는 상기 본체부 전체 중량을 기준으로 60 중량% 이상으로 포함되는 알루미늄 창호용 단열바. - 제1항에 있어서,
상기 연속섬유는 유리섬유, 탄소섬유 및 아라미드섬유로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 알루미늄 창호용 단열바. - 제1항에 있어서,
상기 제1 열경화성 수지 및 상기 제2 열경화성 수지는 서로 독립적으로 폴리우레탄 수지, 불포화에스터 수지, 비닐에스터 수지, 에폭시 수지 및 페놀 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 알루미늄 창호용 단열바. - 제1항에 있어서,
상기 본체부의 표면에너지(surface energy)는 40 내지 45 mN/m인 알루미늄 창호용 단열바. - 제1항에 있어서,
상기 알루미늄 창호용 단열바는 KS M ISO 16474-2에 의해 측정된 1,000 시간 이후의 평균적인 색차 변화값인 △E가 3.2 이하인 알루미늄 창호용 단열바. - 제1항에 있어서,
상기 알루미늄 창호용 단열바는 KS M ISO 16474-2에 의해 측정된 1,000 시간 이후의 황변값인 △b의 절댓값이 1.0 이하인 알루미늄 창호용 단열바. - 제1항에 있어서,
상기 본체부의 표면에 형성된 상기 도장층에 의해 다양한 색감과 질감이 표현되는 알루미늄 창호용 단열바. - 제1항에 따른 알루미늄 창호용 단열바를 포함하는 알루미늄 창호 시스템.
- 제9항에 있어서,
상기 알루미늄 창호 시스템은 2 이상의 알루미늄 프레임이 상기 알루미늄 창호용 단열바에 의해 연결된 것인 알루미늄 창호 시스템. - 제10항에 있어서,
상기 알루미늄 프레임은 표면에 불소 수지층이 도포되어 있는 알루미늄 창호 시스템. - 제11항에 있어서,
상기 알루미늄 프레임은 KS M ISO 16474-2에 의해 측정된 1,000 시간 이후의 평균적인 색차 변화값인 △E가 1.1 이하인 알루미늄 창호 시스템. - 제11항에 있어서,
상기 알루미늄 프레임은 KS M ISO 16474-2에 의해 측정된 1,000 시간 이후의 황변값인 △b의 절댓값이 0.9 이하인 알루미늄 창호 시스템.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210187289A KR20230097604A (ko) | 2021-12-24 | 2021-12-24 | 알루미늄 창호용 단열바 및 이를 포함하는 알루미늄 창호 시스템 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020210187289A KR20230097604A (ko) | 2021-12-24 | 2021-12-24 | 알루미늄 창호용 단열바 및 이를 포함하는 알루미늄 창호 시스템 |
Publications (1)
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| KR20230097604A true KR20230097604A (ko) | 2023-07-03 |
Family
ID=87157500
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020210187289A KR20230097604A (ko) | 2021-12-24 | 2021-12-24 | 알루미늄 창호용 단열바 및 이를 포함하는 알루미늄 창호 시스템 |
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| KR (1) | KR20230097604A (ko) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US966349A (en) | 1909-12-17 | 1910-08-02 | James Mccullah | End-gate latch. |
| US20200071986A1 (en) | 2017-04-10 | 2020-03-05 | Ensinger Gmbh | Insulating profile, in particular for the production of window, door, and facade elements, and methods for the production thereof |
-
2021
- 2021-12-24 KR KR1020210187289A patent/KR20230097604A/ko not_active Application Discontinuation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US966349A (en) | 1909-12-17 | 1910-08-02 | James Mccullah | End-gate latch. |
| US20200071986A1 (en) | 2017-04-10 | 2020-03-05 | Ensinger Gmbh | Insulating profile, in particular for the production of window, door, and facade elements, and methods for the production thereof |
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