KR20240017658A - 열교차단을 위한 건축용 부재 - Google Patents

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KR20240017658A
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Abstract

열교차단을 위한 건축용 부재가 개시된다. 본 발명의 실시예들에 따른 건축용 부재는 150 MPa~300 MPa 범위의 인장강도 및 압축강도, 12~18 KJ/m2 범위의 충격강도, 고온고습환경(85℃, 85%, 1000h 기준)에서 30% 미만의 인장강도 변화율, UL94 기준 V0 등급(0.8T~3.2T 기준) 또는 UL94 5V 기준 5VB 또는 5VA 등급(3.2T~20T 기준)의 난연성을 갖는다. 따라서 성능이 우수한 열교차단재로 활용될 수 있다.

Description

열교차단을 위한 건축용 부재{MEMBER FOR PREVENTING THERMAL BRIDGE OF BUILDING}
본 발명은 건축용 구조 연결부로서의 구조 강성 기능과 단열 성능 향상을 위해 내외기를 차단하는 열교차단 기능을 갖는 건축용 부재에 관한 것이다.
건축물에는 수 많은 건축 부재들이 사용되고 있으며, 이러한 건축 부재들은 건축물 구조 전체에 대해 법적, 경제적, 사회적, 기술적으로 요구되는 품질 수준을 충족시키기 위한 다양한 특성 지표를 갖는다. 특성 지표는 건축 자재의 목적과 용도에 따라 각기 다르게 정해진다.
건축용 부재 중 하나로 열교차단재는 건축물의 에너지성능을 저하시키는 주요 원인인 열교(Heat Bridge)를 차단하기 위한 목적으로 사용되고 있다. 열교는 건축물에서 단열재가 끊기거나 단면이 손상된 부위 또는 철재, 콘크리트 등 이질적 재료가 단열재를 통과하는 부분에서 발생한다. 특히 이질재료는 열관류율 값이 상이하여 보다 열관류율이 떨어지는 부위로 열손실이 발생하는 경향이 있으며, 이와 같이 이질재료가 만나는 부위에 발생하는 열교를 재료적 열교라고 칭하기도 한다.
열교차단재는 건축물에 있어 매우 다양한 부위에 사용될 수 있으며, 그 중 하나로 건축물에서 구조물들을 연결하는 부위에도 사용되고 있다. 예컨대 열교차단재는 건축물 최상층의 반자 또는 지붕에 있어서 소정 간격 이격된 상부 구조물과 하부 구조물 사이에 수직으로 결합되는 형태로 사용될 수 있다. 또한 건축물의 외벽체에 있어서 소정 간격 이격된 두 개의 측 구조물 사이에 수평으로 결합되어 외측 구조물을 내측 구조물에 연결시킴과 동시에 외측 구조물을 지지하는 형태로 사용될 수 있다. 그 이외에도 창호 시스템에서 창호 프레임을 연결하는 부위 또는 창호 프레임에서 이질재료가 만나는 부위 등에 사용될 수 있다.
열교차단재가 건축물의 구조 연결 부위에 사용되기 위해서는 여러 특성 지표들을 충족시켜야만 한다. 우선 열교차단재는 기본적으로 낮은 열전도도를 가져야만 한다. 열교차단재의 소재로 플라스틱 소재가 주로 사용되는 이유다. 또한 열교차단재가 건축물에서 구조물들을 연결하는 부위에 사용되기 위해서는 일정 수준 이상의 내구성이 요구된다. 예컨대 내풍압 성능 확보를 위한 인장강도(Tensile Strength), 내설압이나 분포압 강도 성능 확보를 위한 압축강도(Compressive strength), 내충격 성능 확보를 위한 충격강도(impact strength) 등이 있다. 또한 이러한 강도들이 온습도에 의해 크게 변화되지 않도록 낮은 물성변화율도 요구된다. 또한 플라스틱 소재는 기본적으로 불에 잘 타는 성질이 있으므로 건축물에 사용되기 위해서는 UL94 기준 V0 등급(0.8T~3.2T 기준) 또는 UL94 5V 기준 5VB 또는 5VA 등급(3.2T~20T 기준)에 해당하는 난연성도 갖추어야만 한다.
본 발명은 낮은 열전도도, 높은 인장강도, 낮은 인장강도 변화율 및 난연성(UL94 기준 V0)을 갖는 열교차단을 위한 건축용 부재를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 건축물 최상층의 반자 또는 지붕에 설치되는 것으로 소정 간격 이격되는 상부 구조물과 하부 구조물 사이에 수직으로 결합되거나, 건축물 외벽체에 설치되는 것으로 소정 간격 이격되는 측 구조물 사이에 수평으로 결합되거나 내측 구조물에 삽입되어 외측 구조물을 내측 구조물에 연결시킴과 동시에 외측 구조물을 지지하거나, 또는 창호 프레임을 연결하는 부위나 벽체와 창호 프레임 사이의 간극에 마련되는 몸체를 포함하는 열교차단을 위한 건축용 부재이고, 상기 몸체는, 폴리아미드6, 폴리아미드66 및 폴리아미드 MXD로 구성되는 군에서 1 이상 선택되는 폴리아미드계 베이스 수지; 난연제; 및 유리섬유와 판상형 광물을 포함하는 보강제를 포함하고, 상기 판상형 광물은 탈크, 마이카, 제올라이트 및 몬모릴로나이트로 구성되는 군에서 1이상 선택되는 복합소재로 형성되는 것을 특징으로 하는 열교차단을 위한 건축용 부재가 제공될 수 있다.
이 때, 폴리아미드계 베이스 수지는 폴리아미드6, 폴리아미드66 및 폴리아미드 MXD를 포함하고, 상기 난연제 및 보강제의 중량부 합계가 폴리아미드계 베이스 수지의 중량부보다 높은 값을 가지는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 건축물 최상층의 반자 또는 지붕에 소정 간격 이격되는 상부 구조물과 하부 구조물 사이에 수직으로 결합되거나, 건축물 외벽체에 있어서 소정 간격 이격되는 측 구조물 사이에 수평으로 결합되거나 내측 구조물에 삽입되어 외측 구조물을 내측 구조물에 연결시킴과 동시에 외측 구조물을 지지하거나, 또는 창호 프레임을 연결하는 부위나 벽체와 창호 프레임 사이의 간극에 마련되는 몸체를 포함하는 열교차단을 위한 건축용 부재이고,상기 몸체는, 폴리아미드계 베이스 수지 33~57 중량부; 난연제 13~17 중량부; 및 유리섬유와 판상형 광물을 포함하는 보강제 28~52 중량부를 포함하고, 상기 판상형 광물은 탈크, 마이카, 제올라이트 및 몬모릴로나이트로 구성되는 군에서 1 이상 선택되는 복합소재로 형성되는 것을 특징으로 하는 열교차단을 위한 건축용 부재가 제공될 수 있다.
이 때, 상기 폴리아미드계 베이스 수지는 폴리아미드6 15~25 중량부, 폴리아미드66 15~25 중량부 및 폴리아미드 MXD6 3~7 중량부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 보강제는 유리섬유 25~45 중량부 및 판상형 광물 3~7 중량부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 판상형 광물은 탈크이고, 상기 보강제는 유리섬유 25~45 중량부 및 탈크 3~7 중량부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
한편, 상기 열교차단을 위한 건축용 부재에서, 상기 몸체의 단면적은 0.5cm2 내지 300cm2이고, 표면적은 10cm2 내지 5,000cm2이며, 상기 몸체와 결합되는 구조물 또는 창호 프레임 대비 5배 내지 1,000배 높은 열저항성을 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 열교차단을 위한 건축용 부재는 150 MPa~300 MPa 범위의 인장강도 및 압축강도, 12~18 KJ/m2 범위의 충격강도, 고온고습환경(85℃, 85%, 1000h 기준)에서 30% 미만의 인장강도 변화율, UL94 기준 V0 등급(0.8T~3.2T 기준) 또는 UL94 5V 기준 5VB 또는 5VA 등급(3.2T~20T 기준)의 난연성을 갖는다. 따라서 성능이 우수한 열교차단재로 활용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열교차단을 위한 건축용 부재를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열교차단을 위한 건축용 부재를 개략적으로 도시한 도면이다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명한다. 하기의 설명은 본 발명을 구체적인 예시를 들어 기술하는 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 기술적 사상이 하기의 설명에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 실시예들에 따른 열교차단을 위한 건축용 부재(이하, 건축용 부재)는 건축물에 사용되어 열교(Heat Bridge)를 차단하기 위한 것으로, 특히 건축물에서 구조물들을 연결하는 부위에 사용될 수 있다.
건축용 부재는 폴리아미드계 베이스 수지 기반의 복합소재 조성물을 성형함으로써 제조될 수 있다. 예컨대 폴리아미드계 베이스 수지 기반의 복합소재 조성물을 압출 성형 또는 사출 성형하여 제조할 수 있다. 이 때, 건축용 부재의 형상, 외관, 단면 모양 등은 특정되지 않고 다양할 수 있다. 예컨대 복수의 건축용 부재가 상호 연결되어 다른 형상, 외관을 갖는 건축용 부재를 형성할 수도 있다.
이하, 건축용 부재의 적용 예를 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열교차단을 위한 건축용 부재(100)를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면 건축용 부재(100)는 몸체(110)와 결합부(120)를 포함할 수 있다. 본 예시에 있어서, 건축용 부재(100)는 건축물 최상층의 반자 또는 지붕에 설치되는 것으로 소정 간격 이격되는 상부 구조물과 하부 구조물 사이에 수직으로 결합될 수 있다. 예를 들어 건축물 지붕에는 구조물을 이루는 다양한 금속 소재의 프레임들이 설치될 수 있고, 도 1에서와 같이 상부 프레임(10)과 하부 프레임(20)이 존재할 수 있다. 여기에서 상부 프레임(10)은 외기에 노출될 수 있다. 또한 상부 프레임(10)과 하부 프레임(20) 사이에는 복수의 단열재들이 배치될 수 있다. 이 때 건축용 부재(100)의 몸체(110)는 전체적으로 플레이트 형태로 형성되며 상부 프레임(10)과 하부 프레임(20) 사이에 수직으로 결합될 수 있다. 즉 몸체(110)의 상부는 상부 프레임(10)의 하부에 결합하고, 몸체(110)의 하부는 하부 프레임(20)의 상부에 결합할 수 있다. 또한 건축용 부재(100)는 단열재들 사이의 틈새에 위치할 수 있다. 물론 건축용 부재(100)에서 몸체(110)의 형상, 외관, 단면 등은 도 1에 도시된 것으로 한정되지 않는다.
한편 몸체(110)와 상하부 프레임(10,20)의 결합은 결합부(120)를 통해 이루어질 수 있다. 결합부(120)는 몸체(110)의 상부 및 하부에 마련되는 결합공(미표기)과, 상기 결합공을 관통하는 통상의 결합부재(볼트-너트, 직결나사, 파스너 등)를 포함할 수 있다. 일 예시에 있어서, 몸체(110)의 상하부에는 각각 상부 프레임(10)과 하부 프레임(20)의 일부를 수용하는 수용부가 마련될 수 있다. 그리고 상기 수용부에 상부 프레임(10)과 하부 프레임(20)의 일부를 수용한 후, 통상의 결합부재를 통해 결합부(120), 상부 프레임(10), 하부 프레임(20)을 고정시킬 수 있다. 이와 같은 건축용 부재(100)는 낮은 열전도도를 가지므로 상하로 위치한 금속 프레임으로부터 발생하는 열교를 효과적으로 차단하고, 나아가 우수한 내구성을 가지고 있어 상부 프레임(10)을 아래에서부터 지지함과 동시에 상부 프레임(10) 및 하부 프레임(20)을 견고히 연결시키는 기능을 한다. 또한 난연성을 가지고 있어 건축 부자재로서 적합할 수 있다.
한편, 도 1에서와는 달리 건축용 부재(100)는 건축물 외벽체에 설치되는 것으로 소정 간격 이격되는 측 구조물 사이에 수평으로 결합되거나 내측 구조물에 삽입되어 외측 구조물을 내측 구조물에 연결시킴과 동시에 외측 구조물을 지지하는 데에 적용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열교차단을 위한 건축용 부재(200)를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 2를 참조하면 건축용 부재(200)는 창호 프레임을 연결하는 부위(도 2에서 부호 A로 표기함)에 적용될 수 있다. 창호 프레임은 일반적으로 알루미늄과 같은 금속 소재로 형성되고 이러한 창호 프레임의 연결부위나 스페이서 부분에서 열교가 발생하는 경향이 있다. 일 예시에 있어서 제1 창호 프레임(30)과 제2 창호 프레임(40)이 있고, 이 중 하나의 창호 프레임(40)은 외기에 노출될 수 있다. 이 때 제1,2 창호 프레임(30,40)의 연결 부위(A)에는 홈부(미표기)가 각각 형성되고, 건축용 부재(200)의 양측 단부는 상기 홈부에 끼움될 수 있는 형태를 갖도록 형성될 수 있다. 그리고 건축용 부재(200)의 양측 단부를 상기 홈부에 끼우는 방식으로 건축용 부재(200)를 통해 제1,2 창호 프레임(30,40)을 연결시킬 수 있다. 물론 건축용 부재(200)의 형상, 외관, 단면 등은 도 2에 도시된 것으로 한정되지 않는다. 이와 같은 건축용 부재(200)는 낮은 열전도도를 가지므로 금속 소재의 창호 프레임의 연결 부위에서 발생하는 열교를 효과적으로 차단하고, 나아가 우수한 내구성을 가지고 있어 창호 프레임을 견고히 연결시키는 기능을 한다. 또한 난연성을 가지고 있어 건축 부자재로서 적합할 수 있다.
한편, 도 2에서와는 달리 건축용 부재(200)는 창호 프레임 사이의 간극(스페이서)에 설치될 수 있다. 이 경우 상기 간극에는 마찬가지로 건축용 부재(200)를 끼울 수 있는 형태의 홈부가 마련될 수 있다.
상술한 것과 같은 열교차단을 위한 건축용 부재의 몸체는 단면적은 0.5cm2 내지 300cm2 범위에 있을 수 있고, 표면적은 10cm2 내지 5,000cm2 범위에 있을 수 있다. 또한 상기 몸체와 결합되는 구조물(위에서 설명한 상하부 프레임 등) 또는 창호 프레임 대비 5배 내지 1,000배 높은 열저항성을 가질 수 있다.
이하에서는 열교차단을 위한 건축용 부재의 몸체를 이루는 복합소재에 대하여 구체적으로 설명한다.
본 발명의 실시예들에 따른 건축용 부재의 몸체를 이루는 복합소재(이하, 복합소재)는 폴리아미드계 베이스 수지 33~57 중량부, 무기계 난연제 13~17 중량부 및 보강제 28~52 중량부를 포함한다.
폴리아미드계 베이스 수지는 폴리아미드6, 폴리아미드66 및 폴리아미드 MXD로 구성되는 군에서 1 이상 선택될 수 있다. 나아가 폴리아미드계 베이스 수지는 폴리아미드6, 폴리아미드66 및 폴리아미드 MXD6(Polyxylylene Adipamide)의 혼합물로 구성되는 것이 바람직할 수 있다. 구체적인 일 예시에 있어서, 폴리아미드계 베이스 수지는 폴리아미드6 15~25 중량부, 폴리아미드66 15~25 중량부 및 폴리아미드 MXD6 3~7 중량부를 포함할 수 있다. 보다 구체적인 일 예시에 있어서, 폴리아미드계 베이스 수지는 폴리아미드6 15~20 중량부, 폴리아미드66 15~20 중량부 및 폴리아미드 MXD6 3~7 중량부를 포함할 수 있다. 본 발명의 발명자들은 상술한 것과 같이 폴리아미드계 베이스 수지로 폴리아미드6, 폴리아미드66 및 폴리아미드 MXD6를 상기 범위 내에서 혼합하여 형성하는 경우, 목적하는 기계적 물성(인장강도, 압축강도, 충격강도)을 충족시킬 수 있을 뿐 아니라 고온고습환경에서의 인장강도 변화율을 최소화 할 수 있음을 확인하였다. 이는 하기의 시험예에서 부연 설명될 것이다.
난연제는 복합소재에 난연성을 부여하기 위한 것으로, 일반적으로 폴리아미드계 수지는 엔지니어링 플라스틱으로서 강성, 유연성, 내마모성 등에서 우수한 특성을 가지고 있으나 UL94 기준 V0 등급 수준의 높은 난연성이 요구될 경우에는 난연제가 첨가될 필요가 있기 때문이다. 난연제는 무기계 난연제, 할로겐계 난연제, 인계 난연제, 멜라민계 난연제 중 1 이상을 포함할 수 있다. 무기계 난연제의 예로는 수산화알루미늄, 산화안티몬(삼산화, 오산화), 수산화마그네슘, 주석산아연, 몰리브덴산염, 지르코늄 등이 있고, 할로겐계 난연제의 예로는 염소계 또는 브롬계가 있고, 인계 난연제의 예로는 적인, 암모늄 포스페이트, 암모늄 폴리포스페이트, 할로알킬 포스페이트 등이 있다. 물론 난연제의 종류는 상기에서 나열된 것들로 한정되는 것은 아니다. 보다 구체적인 일 예시로서, 복합소재에서 난연제는 적인 난연제 또는 멜라민계 난연제를 사용할 수 있다.
보강제는 유리섬유와 판상형 광물을 포함한다. 이 때 판상형 광물은 탈크, 마이카, 제올라이트 및 몬모릴로나이트로 구성되는 군에서 1 이상 선택될 수 있으며, 보다 구체적으로는 탈크가 선택될 수 있다. 구체적인 일 예시에서 보강제는 유리섬유 25~45 중량부 및 판상형 광물 3~7 중량부를 포함할 수 있다. 보다 구체적인 일 예시에서 보강제는 유리섬유 25~45 중량부 및 탈크 3~7 중량부를 포함할 수 있다. 본 발명의 발명자들은 상술한 것과 같이 보강제로 유리섬유 및 판상형 광물을 상기 범위 내에서 혼합하여 형성하는 경우, 목적하는 기계적 물성(인장강도, 압축강도, 충격강도)을 충족시킬 수 있을 뿐 아니라 고온고습환경에서의 인장강도 변화율을 최소화 할 수 있음을 확인하였다. 보다 구체적으로 보강제로 유리섬유만 사용하는 경우에는 폴리아미드계 베이스 수지 내에서의 분산성이 저하되어 목적하는 기계적 물성 및 난연성을 동시에 충족하기 어려우나, 보강제로 유리섬유 및 판상형 광물을 상기 범위 내에서 혼합하여 형성하는 경우에는 판상형 광물이 유리섬유의 폴리아미드계 베이스 수지 내에서의 분산 효과를 높여 목적하는 기계적 물성 및 난연성을 동시에 충족할 수 있음을 확인하였다. 이는 하기의 시험예에서 부연 설명될 것이다.
한편, 보강제에 포함되는 유리섬유는 원료를 고온에서 용융시켜 필라멘트(filament) 형태로 제조되는 무기질 섬유를 의미한다. 유리섬유는 봉형, 바늘형 또는 섬유상형으로 형성될 수 있고, 공지된 방법을 통해 제조되거나 상용화 된 제품을 사용할 수 있다. 사용되는 유리섬유의 평균 길이, 직경 및 종횡비 등은 특정되지 않는다. 판상형 광물 또한 상용화 된 제품을 사용 가능하다.
상술한 복합소재로 형성되는 건축용 부재의 몸체는 150 MPa~300 MPa 범위의 인장강도 및 압축강도, 고온고습환경(85℃, 85%, 1000h 기준)에서 30% 미만의 인장강도 변화율, UL94 기준 V0 등급(0.8T~3.2T 기준) 또는 UL94 5V 기준 5VB 또는 5VA 등급(3.2T~20T 기준)의 난연성을 가질 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 복합소재로 형성되는 건축용 부재의 몸체는 150 MPa~260 MPa 범위의 인장강도 및 압축강도, 고온고습환경(85℃, 85%, 1000h 기준)에서 20% 미만의 인장강도 변화율, UL94 기준 V0 등급(0.8T~3.2T 기준) 또는 UL94 5V 기준 5VB 또는 5VA 등급(3.2T~20T 기준)의 난연성을 가질 수 있다.
종래 알려진 열교차단을 위한 건축용 부재인 폴리아미드 수지 기반의 복합소재는 폴리아미드계 베이스 수지, 난연제, 보강제(주로 유리섬유) 및 첨가제가 혼합되어 제조되고 있으나, 기계적 물성(인장강도, 압축강도, 충격강도 등)에서 목표하는 수준에 충분하지 않거나, 기계적 물성 및 UL94 기준 V0 등급(0.8T~3.2T 기준) 등의 난연성을 동시에 충족하지 못하고 있다. 또한 고온고습환경(85℃, 85%, 1000h 기준)에서의 인장강도 변화율이 40%를 초과하는 수준이어서 내구성 확보에 문제가 있다. 그러나 본 발명의 실시예들에 따른 건축용 부재의 몸체를 이루는 복합소재는 첫째, 폴리아미드계 베이스 수지 대비 상대적으로 보강제의 함량을 높이고, 둘째, 보강제를 유리섬유만 사용하는 것이 아니라 판상형 광물을 첨가하여 유리섬유의 베이스 수지에서의 분산성을 높여 기계적 물성, 난연성을 동시에 충족하는 것을 특징으로 한다. 나아가 둘째, 다양한 폴리아미드계 베이스 수지에서 선택된 폴리아미드6, 폴리아미드66 및 폴리아미드 MXD6의 혼합물을 사용하여 인장강도 변화율도 최소화 한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예들에 따른 열교차단을 위한 건축용 부재 및 건축용 부재의 몸체를 이루는 복합소재는 다음의 특성 지표를 갖출 수 있다.
가. 인장강도(MPa): KS M ISO 527-2에 따른 인장시험 결과, 150 MPa~300 MPa 범위, 보다 구체적으로는 150 MPa~260 MPa 범위 내에 있음.
나. 압축강도(MPa): KS M ISO 604에 따른 압축강도 시험 결과, 150 MPa~300 MPa 범위, 보다 구체적으로는 160 MPa~280 MPa 범위 내에 있음.
다. 충격강도(KJ/m2): KS M ISO 180에 따른 IZOD 충격강도 시험 결과, 10~20 KJ/m2 범위, 보다 구체적으로는 12~18 KJ/m2 범위 내에 있음.
라. 인장강도 변화율(%): 하기 식 1로 표시되는 인장강도 변화율이 30% 미만, 보다 구체적으로는 20% 미만 범위 내에 있음.
[식 1]
인장강도 변화율(%) = |(TS2 - TS1)/TS1| × 100
여기에서 TS1은 KS M ISO 527-2에 따른 인장시험에서 측정된 시편의 초기 인장강도(MPa), TS2는 상기 시편을 고온고습환경(85℃, 85%, 1000h 기준)에서 에이징한 후에 KS M ISO 527-2에 따른 인장시험에서 측정된 시편의 인장강도(MPa)를 의미함.
마. 난연등급: UL94 규정에 따라 측정한(0.8T~3.2T 기준) 시편의 난연등급으로, V0 등급 이상. 참고로 UL94 규정에 따른 난연등급은 HB, V2, V1, V0 등으로 분류되며, V0가 가장 우수한 난연성을 보인다. 또는 UL94 5V 규정에 따라 측정한(3.2T~20T 기준) 시편의 난연등급으로, 5VB 또는 5VA 등급.
바. 열전도도(W/mK): KS M ISO 8302에 따른 열전도도 시험 결과, 0.2~10 W/mK 범위, 보다 구체적으로는 0.2~1 W/mK, 더욱 구체적으로는 0.2~0.5 W/mK 범위 내에 있음.
이하에서는 시험예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 다만, 본 발명이 하기 시험예로 한정되지 않음은 자명하다.
시험예
1. 실시예 및 비교예의 준비
하기 표 1에 기재된 조성을 혼합하고(단위: wt%), L/D 45, Φ 45mm인 이축 압출기를 통해 펠렛 형태의 복합소재 시편을 제조하였다. 펠렛이 토출되는 다이 온도는 275℃로 설정되었고, 복합소재가 혼련되는 구간은 270℃로 설정되었다. 이 때, 비교예 5, 7에서는 펠렛 형태의 압출 성형이 불가함을 확인하였다.
구분 베이스 수지 보강제 난연제 성형결과
폴리아미드6 폴리아미드66 폴리아미드MXD6 유리섬유 탈크 적인
실시예1 25 25 5 25 5 15 양호
실시예2 20 20 5 35 5 15 양호
실시예3 15 15 5 45 5 15 양호
실시예4 20 15 5 40 5 15 양호
실시예5 15 20 5 40 5 15 양호
비교예1 60 25 15 양호
비교예2 55 30 15 양호
비교예3 50 35 15 양호
비교예4 45 40 15 불량
비교예5 40 45 15 불가
비교예6 50 35 15 양호
비교예7 20 20 5 40 15 불가
상기 표 1을 통해 다음의 사실을 확인할 수 있었다. 첫째, 베이스 수지가 45wt% 이하이고보강제로 유리섬유만 사용하였을 경우에는(비교예 4, 5, 7 참고), 성형 결과가 불량하거나 아예 성형이 되지 않았다. 둘째, 베이스 수지가 45wt% 이하이더라도 보강제로 유리섬유 및 탈크(판상형 광물)를 함께 사용하는 경우에는(실시예 3, 4, 5 참고) 성형 결과가 양호하였다.
2. 물성 평가
상기 표 1에서 성형이 불가하였던 비교예 5 및 7을 제외한 나머지 시편들에 대해서 다음의물성 평가를 수행하고, 그 결과를 하기 표 2에 정리하였다.
가. 인장강도(MPa): KS M ISO 527-2에 따라, 시편 유형 1A에 해당하는 시험편 10개에 대하여 50mm/min의 속도로 인장시험을 수행하고 평균값을 사용하였다.
나. 압축강도(MPa): KS M ISO 604에 따라, 시편 5개(길이 10mm, 너비 10mm, 두께 4mm)에 대하여 1mm/min의 속도로 압축강도 시험을 수행하고 평균값을 사용하였다.
다. 충격강도(KJ/m2): KS M ISO 180에 따라, 시편 10개(길이 80mm, 너비 10mm, 두께 4mm)에 대하여 IZOD 충격강도 시험을 수행하고 평균값을 사용하였다.
라. 인장강도 변화율(%):식 1로 표시되는 인장강도 변화율을 산출하였다.
[식 1]
인장강도 변화율(%) = |(TS2 - TS1)/TS1| × 100
여기에서 TS1은 KS M ISO 527-2에 따른 인장시험에서 측정된 시편의 초기 인장강도(MPa), TS2는 상기 시편을 고온고습환경(85℃, 85%, 1000h 기준)에서 에이징한 후에 KS M ISO 527-2에 따른 인장시험에서 측정된 시편의 인장강도(MPa)를 의미함.
마. 난연등급: UL94 규정에 따라 난연등급을 측정하였다(1.6T 기준).
바. 열전도도(W/mK): KS M ISO 8302에 따라 열전도도를 측정하였다.
구분 인장강도(MPa, TS1) 압축강도(MPa) 충격강도(KJ/m2) 인장강도 변화율(%) 열전도도(W/mK) 난연등급
TS2 변화율(%)
실시예1 152 163 12 124 18.4 0.34 VO
실시예2 198 241 14 175 11.6 0.35 VO
실시예3 255 274 18 235 7.8 0.39 VO
실시예4 222 239 15 204 8.1 0.36 VO
실시예5 245 262 17 224 8.6 0.37 VO
비교예1 108 112 6 59 45.4 0.35 VO
비교예2 114 124 7 63 44.7 0.35 VO
비교예3 126 132 8 73 42.1 0.35 VO
비교예4 105 98 4 55 47.6 0.42 V1
비교예6 145 156 10 85 41.4 0.35 V0
상기 표 2를 참고하면, 실시예들은 본 발명에서 목적하는 물성을 모두 충족시키고 있음에 반해, 비교예들은 모두 충족하고 있지 못함을 확인하였다. 특히 비교예 1,2,3,6의 경우에는 난연등급 및 열전도도에 있어서는 목적하는 물성을 충족하였으나, 기계적 물성(인장강도, 압축강도 및 충격강도)이나 인장강도 변화율이 실시예들에 비해 매우 떨어짐을 확인하였다.
이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였다. 그러나 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 기술의 구체적 적용에 따른 단순한 설계변경, 일부 구성요소의 생략, 단순한 용도의 변경 등 본 발명을 다양하게 변형할 수 있을 것이며, 이러한 변형 역시 본 발명의 권리범위 내에 포함됨은 자명하다.
100,200: 건축용 부재
110: 몸체
120: 결합부
10: 상부 프레임
20: 하부 프레임
30: 제1 창호 프레임
40: 제2 창호 프레임

Claims (7)

  1. 건축물 최상층의 반자 또는 지붕에 설치되는 것으로 소정 간격 이격되는 상부 구조물과 하부 구조물 사이에 수직으로 결합되거나, 건축물 외벽체에 설치되는 것으로 소정 간격 이격되는 측 구조물 사이에 수평으로 결합되거나 내측 구조물에 삽입되어 외측 구조물을 내측 구조물에 연결시킴과 동시에 외측 구조물을 지지하거나, 또는 창호 프레임을 연결하는 부위나 벽체와 창호 프레임 사이의 간극에 마련되는 몸체를 포함하는 열교차단을 위한 건축용 부재이고,
    상기 몸체는,
    폴리아미드6, 폴리아미드66 및 폴리아미드 MXD로 구성되는 군에서 1 이상 선택되는 폴리아미드계 베이스 수지; 난연제; 및 유리섬유와 판상형 광물을 포함하는 보강제를 포함하고, 상기 판상형 광물은 탈크, 마이카, 제올라이트 및 몬모릴로나이트로 구성되는 군에서 1이상 선택되는 복합소재로 형성되는 것을 특징으로 하는 열교차단을 위한 건축용 부재.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 폴리아미드계 베이스 수지는 폴리아미드6, 폴리아미드66 및 폴리아미드 MXD를 포함하고,
    상기 난연제 및 보강제의 중량부 합계가 폴리아미드계 베이스 수지의 중량부보다 높은 값을 가지는 것을 특징으로 하는 열교차단을 위한 건축용 부재.
  3. 건축물 최상층의 반자 또는 지붕에 소정 간격 이격되는 상부 구조물과 하부 구조물 사이에 수직으로 결합되거나, 건축물 외벽체에 있어서 소정 간격 이격되는 측 구조물 사이에 수평으로 결합되거나 내측 구조물에 삽입되어 외측 구조물을 내측 구조물에 연결시킴과 동시에 외측 구조물을 지지하거나, 또는 창호 프레임을 연결하는 부위나 벽체와 창호 프레임 사이의 간극에 마련되는 몸체를 포함하는 열교차단을 위한 건축용 부재이고,
    상기 몸체는,
    폴리아미드계 베이스 수지 33~57 중량부; 난연제 13~17 중량부; 및 유리섬유와 판상형 광물을 포함하는 보강제 28~52 중량부를 포함하고, 상기 판상형 광물은 탈크, 마이카, 제올라이트 및 몬모릴로나이트로 구성되는 군에서 1 이상 선택되는 복합소재로 형성되는 것을 특징으로 하는 열교차단을 위한 건축용 부재.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 폴리아미드계 베이스 수지는 폴리아미드6 15~25 중량부, 폴리아미드66 15~25 중량부 및 폴리아미드 MXD6 3~7 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교차단을 위한 건축용 부재.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 보강제는 유리섬유 25~45 중량부 및 판상형 광물 3~7 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교차단을 위한 건축용 부재.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 판상형 광물은 탈크이고,
    상기 보강제는 유리섬유 25~45 중량부 및 탈크 3~7 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교차단을 위한 건축용 부재.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 몸체의 단면적은 0.5cm2 내지 300cm2이고, 표면적은 10cm2 내지 5,000cm2이며, 상기 몸체와 결합되는 구조물 또는 창호 프레임 대비 5배 내지 1,000배 높은 열저항성을 갖는 것을 특징으로 하는 열교차단을 위한 건축용 부재.
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