KR20240017659A - 열교차단을 위한 건축 구조물 연결부재 - Google Patents

열교차단을 위한 건축 구조물 연결부재 Download PDF

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Abstract

열교차단을 위한 건축 구조물 연결부재가 개시된다. 본 발명의 실시예들에 따른 열교차단을 위한 건축 구조물 연결부재는 120 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 갖는다. 따라서 성능이 우수한 열교차단재로 활용될 수 있다.

Description

열교차단을 위한 건축 구조물 연결부재{COMPOSITE MATERIAL COMPOSITION FOR CONNECTORS OF BUILDING STRUCTURE}
본 발명은 구조 강성 기능과 단열 성능 향상을 위해 내외기를 차단하는 열교차단 기능을 갖는 건축 구조물 연결부재에 관한 것이다.
건축 구조물에는 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.
건축 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 건축 구조물에 있어 매우 다양한 부위에 사용될 수 있으며, 그 중 하나로 건축 구조물을 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 건축 구조물의 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 건축 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 건축 구조물 연결부재를 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 건축 구조물 연결부재이고, 상기 몸체는, 폴리아미드계 베이스 수지; 폴리프로필렌 또는 실리콘 레진 중에서 선택되는 첨가제; 난연제; 및 유리섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교차단을 위한 건축 구조물 연결부재가 제공될 수 있다.
이 때, 상기 첨가제는 폴리프로필렌이고, 상기 몸체는 폴리아미드계 베이스 수지 20~60 중량부; 폴리프로필렌 3~7 중량부; 난연제 13~17 중량부; 및 유리섬유 20~60 중량부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또는, 상기 첨가제는 실리콘 레진이고, 상기 몸체는 폴리아미드계 베이스 수지 35~45 중량부; 실리콘 레진 1~2 중량부; 난연제 12~16 중량부;및 유리섬유 40~50 중량부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 다른 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 건축 구조물 연결부재이고, 상기 몸체는, 폴리아미드계 베이스 수지; 폴리프로필렌 및 실리콘 레진을 포함하는 첨가제; 난연제; 및 유리섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교차단을 위한 건축 구조물 연결부재가 제공될 수 있다.
이 때, 상기 몸체는 폴리아미드계 베이스 수지 30~40 중량부; 폴리프로필렌 3~5 중량부; 실리콘 레진 1~2 중량부; 난연제 13~17 중량부; 유리섬유 40~50 중량부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
한편, 상기 열교차단을 위한 건축 구조물 연결부재에서, 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 건축 구조물 연결부재는 120 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 갖는다. 따라서 성능이 우수한 열교차단재로 활용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열교차단을 위한 건축 구조물 연결부재를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열교차단을 위한 건축 구조물 연결부재를 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 건축 구조물 연결부재는 건축물에 사용되어 열교(Heat Bridge)를 차단하기 위한 것으로, 특히 건축물에서 구조물들을 연결하는 부위에 사용될 수 있다.
건축 구조물 연결부재는 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, 연결부재의 형상, 외관, 단면 모양 등은 특정되지 않고 다양할 수 있다. 예컨대 복수의 연결부재가 상호 연결되어 다른 형상, 외관을 갖는 연결부재를 형성할 수도 있다.
이하, 건축 구조물 연결부재의 적용 예를 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열교차단을 위한 건축 구조물 연결부재(100)를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면 건축 구조물 연결부재(100)는 몸체(110)와 결합부(120)를 포함할 수 있다. 본 예시에 있어서, 건축 구조물 연결부재(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 건축 구조물 연결부재(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 건축 구조물 연결부재(100)는 단열재들 사이의 틈새에 위치할 수 있다. 물론 건축 구조물 연결부재(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 건축 구조물 연결부재(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 건축 구조물 연결부재(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 건축 구조물 연결부재(200)를 개략적으로 도시한 도면이다. 도 2를 참조하면 건축 구조물 연결부재(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, 건축 구조물 연결부재(200)의 양측 단부는 상기 홈부에 끼움될 수 있는 형태를 갖도록 형성될 수 있다. 그리고 건축 구조물 연결부재(200)의 양측 단부를 상기 홈부에 끼우는 방식으로 건축 구조물 연결부재(200)를 통해 제1,2 창호 프레임(30,40)을 연결시킬 수 있다. 물론 건축 구조물 연결부재(200)의 형상, 외관, 단면 등은 도 2에 도시된 것으로 한정되지 않는다. 이와 같은 건축 구조물 연결부재(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 건축 구조물 연결부재(200)는 창호 프레임 사이의 간극(스페이서)에 설치될 수 있다. 이 경우 상기 간극에는 마찬가지로 건축 구조물 연결부재(200)를 끼울 수 있는 형태의 홈부가 마련될 수 있다.
상술한 것과 같은 열교차단을 위한 건축 구조물 연결부재의 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 건축 구조물 연결부재의 몸체를 이루는 복합소재에 대하여 구체적으로 설명한다.
본 발명의 실시예들에 따른 건축 구조물 연결부재를 이루는 복합소재(이하, 복합소재)는 폴리아미드계 베이스 수지; 첨가제; 난연제 및 유리섬유를 포함한다.
폴리아미드계 베이스 수지는 폴리아미드 6, 폴리아미드 66, 폴리아미드 46, 폴리아미드 11, 폴리아미드 12, 폴리아미드 610, 폴리아미드 612, 폴리아미드 6I, 폴리아미드 6T, 폴리아미드 4T, 폴리아미드 410, 폴리아미드 510, 폴리아미드 1010, 폴리아미드 10T, 폴리아미드 1212, 폴리아미드 12T, 폴리아미드 MXD6 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
첨가제는 복합소재의 목적하는 기계적 물성을 충족시키기 위한 것으로, 본 발명의 실시예들에 따른 건축 구조물 연결부재를 이루는 복합소재에서 첨가제는 폴리프로필렌 및 실리콘 레진 중에서 1 이상 선택될 수 있다. 즉, 첨가제는 폴리프로필렌 또는 실리콘 레진을 사용하거나, 폴리프로필렌 및 실리콘 레진을 모두 사용할 수 있다. 폴리프로필렌과 실리콘 레진은 폴리아미드계 베이스 수지의 수분 흡수성을 낮추고 내충격강도를 향상시키는 첨가제로 작용함으로써 복합소재 조성물의 기계적 물성을 높이는 기능을 한다. 구체적으로 폴리프로필렌 및 실리콘 레진은 복합소재 조성물의 충격강도를 향상시키고, 유동성을 개선하여 분산성을 향상시켜 복합소재 조성물의 수분 흡수를 방지하고 열에 의한 가수분해 방지를 통해 인장강도 변화율을 낮출 수 있다.
우선 폴리프로필렌(Polypropylene, PP)은 폴리아미드계 베이스 수지의 수분 흡수성을 낮추는 기능을 할 수 있다. 폴리프로필렌의 종류로는 단일중합체인 HOMO PP, 공중합체인 Block PP, Random PP, TER PP 등이 있으며, 특정 종류로 한정되지는 않는다. 다만 복합소재로부터 제조되는 건축 구조물 연결부재의 특성 지표 중 인장강도 변화율을 낮추기 위해서는 HOMO PP를, 충격강도를 높이기 위해서는 Block PP가 보다 바람직할 수 있다. 한편 복합소재는 베이스 수지 이외에 첨가제, 유리섬유, 난연제 등이 추가되는 것이므로 상대적으로 유동성이 높은 폴리프로필렌을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 구체적으로는 용융지수가 10 g/10min(230℃, 2.16 kgf) 범위 내에 있는 폴리프로필렌, 보다 구체적으로는 용융지수가 15~45 g/10min(230℃, 2.16 kgf) 범위 내에 있는 폴리프로필렌이 바람직할 수 있다.
실리콘 레진은 실록산 결합(Si-O-Si)으로 구성된 수지로, 반응성 관능기(실리놀기 Si-OH,비닐기 Si-CH=CH2, 하이드로실릴기 Si-H)로 구성되는 3차원 망상 구조로 되어 있는 실리콘 화합물이다. 실리콘 레진의 종류로는 메틸계, 메틸/페닐계, 프로필/페닐계, 에폭시 수지변성계, 알키드 수지변성계, 폴리에스테르 수지 변성계, 고무계 등이 있으며, 특정 종류로 한정되지는 않는다.
이와 같은 폴리프로필렌이나 실리콘 레진은 공지된 방법을 통해 수득하거나, 또는 입수 가능한 상품을 사용할 수 있다.
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, 본 발명의 실시예들에 따른 복합소재에 있어 난연제는 적인 난연제 또는 멜라민계 난연제를 사용할 수 있다.
마지막으로 유리섬유는 폴리아미드계 베이스 수지의 기계적 물성을 보완하는 기능을 한다. 여기에서 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.
본 발명의 실시예들에 따른 열교차단을 위한 건축 구조물 연결부재를 이루는 복합소재의 구체적인 조성에 대해 설명한다.
(1) 첨가제로 폴리프로필렌만 사용되는 경우, 복합소재는 폴리아미드계 베이스 수지 20~60 중량부; 폴리프로필렌 3~7 중량부; 난연제 13~17 중량부; 및 유리섬유 20~60 중량부를 포함할 수 있다.
(2) 첨가제로 실리콘 레진만 사용되는 경우, 복합소재는 폴리아미드계 베이스 수지 35~45 중량부; 실리콘 레진 1~2 중량부; 난연제 12~16 중량부;및 유리섬유 40~50 중량부를 포함할 수 있다.
(3) 첨가제로 폴리프로필렌 및 실리콘 레진이 모두 사용되는 경우, 복합소재는 폴리아미드계 베이스 수지 30~40 중량부; 폴리프로필렌 3~5 중량부; 실리콘 레진 1~2 중량부; 난연제 13~17 중량부; 유리섬유 40~50 중량부를 포함할 수 있다.
상술한 복합소재로 형성되는 건축 구조물 연결부재의 몸체는 120 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 120 MPa~280 MPa 범위의 인장강도 및 압축강도, 고온고습환경(85℃, 85%, 1000h 기준)에서 20% 미만의 인장강도 변화율, UL94 기준 V0 등급(1.6T 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(1.6T 기준)의 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 건축 구조물 연결부재를 이루는 복합소재는 첫째, 첨가제로 폴리프로필렌 및 실리콘 레진 중에서 1 이상 선택한 것을 사용함에 따라 목적하는 기계적 물성 및 난연성을 동시에 충족하는 것을 특징으로 한다. 또한, 둘째, 목적하는 기계적 물성 및 난연성을 충족 가능한 폴리아미드계 베이스 수지, 첨가제(폴리 프로필렌 및 실리콘 레진 중에서 1 이상 선택됨), 난연제 및 유리섬유의 최적 조성을 제시하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예들에 따른 열교차단을 위한 건축 구조물 연결부재 및 건축 구조물 연결부재의 몸체를 이루는 복합소재는 다음의 특성 지표를 갖출 수 있다.
가. 인장강도(MPa): KS M ISO 527-2에 따른 인장시험 결과, 120 MPa~280 MPa 범위, 보다 구체적으로는 120 MPa~260 MPa 범위 내에 있음.
나. 압축강도(MPa): KS M ISO 604에 따른 압축강도 시험 결과, 120 MPa~300 MPa 범위, 보다 구체적으로는 130 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 14~20 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(1.6T 기준) 시편의 난연등급으로, V0 등급 이상. 참고로 UL94 규정에 따른 난연등급은 HB, V2, V1, V0 등으로 분류되며, V0가 가장 우수한 난연성을 보인다.
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 0.3~0.4 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 44, Φ 45mm인 이축 압출기를 통해 펠렛 형태의 복합소재 시편을 제조하였다(한편, 폴리아미드는 폴리아미드66을 사용하였음). 펠렛이 토출되는 다이 온도는 275℃로 설정되었고, 복합소재가 혼련되는 구간은 270℃로 설정되었다. 이 때, 비교예 4에서는 펠렛 형태의 압출 성형이 불가함을 확인하였다.
구분 폴리아미드 폴리프로필렌 실리콘 레진 유리섬유 적인 성형결과
실시예1 55 5 25 15 양호
실시예2 45 5 35 15 양호
실시예3 35 5 45 15 양호
실시예4 25 5 55 15 양호
실시예5 40 1 45 14 양호
실시예6 35 4 1 45 15 양호
비교예1 60 25 15 양호
비교예2 50 35 15 양호
비교예3 40 45 15 불량
비교예4 30 55 15 불가
상기 표 1을 통해 다음의 사실을 확인할 수 있었다. 첫째, 베이스 수지가 40wt% 이하이고별도의 첨가제 없이 유리섬유만 사용하였을 경우에는(비교예 3,4 참고), 성형 결과가 불량하거나 아예 성형이 되지 않았다. 둘째, 베이스 수지가 40wt% 이하이더라도 첨가제로 폴리프로필렌 및 실리콘 레진 중 1이상 선택하여 첨가한 경우에는(실시예 3, 4, 5, 6 참고) 성형 결과가 양호하였다.
2. 물성 평가
상기 표 1에서 성형이 불가하였던 비교예 4를 제외한 나머지 시편들에 대해서 다음의 물성 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 124 134 14 105 15.3 0.32 VO
실시예2 172 189 14 151 12.2 0.32 VO
실시예3 211 235 16 187 11.4 0.33 VO
실시예4 257 277 18 231 10.1 0.34 VO
실시예5 204 228 18 187 8.3 0.35 VO
실시예6 234 256 20 221 5.6 0.35 VO
비교예1 122 133 6 68 44.3 0.32 VO
비교예2 167 184 8 89 46.7 0.34 VO
비교예3 131 145 6 62 52.7 0.36 V0
상기 표 2를 참고하면, 실시예들은 본 발명에서 목적하는 물성을 모두 충족시키고 있음에 반해, 비교예들은 인장강도, 압축강도, 열전도도 및 난연등급에서는 목적하는 물성을 충족시켰으나 충격강도 및 인장강도 변화율에서는 목적하는 물성을 충족하지 못함을 확인하였다. 또한 비교예 1 내지 비교예 3과, 실시예 1 내지 실시예 3을 직접 비교하면, 폴리아미드계 베이스 수지의 일부를 폴리프로필렌 첨가제로 대체하였을 때 인장강도, 압축강도, 충격강도 및 인장강도 변화율 모두에서 물성이 우수해짐을 확인할 수 있었다.
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: 건축 구조물 연결부재
110: 몸체
120: 결합부
10: 상부 프레임
20: 하부 프레임
30: 제1 창호 프레임
40: 제2 창호 프레임

Claims (6)

  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 건축 구조물 연결부재이고,
    상기 몸체는,
    폴리아미드계 베이스 수지; 폴리프로필렌 또는 실리콘 레진 중에서 선택되는 첨가제; 난연제; 및 유리섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교차단을 위한 건축 구조물 연결부재.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 첨가제는 폴리프로필렌이고,
    상기 몸체는 폴리아미드계 베이스 수지 20~60 중량부; 폴리프로필렌 3~7 중량부; 난연제 13~17 중량부; 및 유리섬유 20~60 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교차단을 위한 건축 구조물 연결부재.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 첨가제는 실리콘 레진이고,
    상기 몸체는 폴리아미드계 베이스 수지 35~45 중량부; 실리콘 레진 1~2 중량부; 난연제 12~16 중량부;및 유리섬유 40~50 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교차단을 위한 건축 구조물 연결부재.
  4. 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 건축 구조물 연결부재이고,
    상기 몸체는,
    폴리아미드계 베이스 수지; 폴리프로필렌 및 실리콘 레진을 포함하는 첨가제; 난연제; 및 유리섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교차단을 위한 건축 구조물 연결부재.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 몸체는 폴리아미드계 베이스 수지 30~40 중량부; 폴리프로필렌 3~5 중량부; 실리콘 레진 1~2 중량부; 난연제 13~17 중량부; 유리섬유 40~50 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교차단을 위한 건축 구조물 연결부재.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 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 건축 구조물 연결부재.
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