KR102152089B1 - 유리섬유강화플라스틱의 제조 방법 및 이를 이용한 유리섬유강화플라스틱, 그리고 이를 이용한 건축용 패널 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유리섬유의 함량을 기존 유리섬유강화플라스틱에 비해 늘리면서도 수지를 통한 바인딩은 안정적으로 유지될 수 있어 인장강도 및 굴곡강도 등 기계적 강도가 향상된 유리섬유강화플라스틱의 제공, 그리고 이를 기반으로 제조되어 기계적 강도가 매우 우수할 뿐만 아니라 모듈러 하우스 내지 조립식 건축물 등 건축물의 지붕 내지 외벽에 사용 시에도 변색, 황변, 백화 등의 시각적인 표면 변화를 발생시키지 않는 동시에 외관상 매우 미려하여 해당 건축물의 고급스러운 연출을 실현하는 건축용 패널이 제공될 수 있게 하는 유리섬유강화플라스틱의 제조 방법 및 이를 이용한 유리섬유강화플라스틱, 그리고 이를 이용한 건축용 패널 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 건축용 패널의 제조 방법은, 동일 길이로 재단된 유리섬유들이 유리섬유강화플라스틱(GFRP: Glass Fiber Reinforcement Plastic) 제조용 수지(이하 “GFRP용 레진”이라 함)를 통해 바인딩되어 각각 형성된 한 쌍의 유리섬유강화플라스틱 패널이 사이에 충전 공간을 형성한 상태로 배치되는 단계와, 상치 충전 공간에 충전 재료가 채워지는 단계와, 상기 한 쌍의 유리섬유강화플라스틱 패널 중 어느 하나 또는 둘 모두의 일면에 규사 및 수지의 혼합 재료가 도포되는 단계를 포함하여 구성된다.

Description

유리섬유강화플라스틱의 제조 방법 및 이를 이용한 유리섬유강화플라스틱, 그리고 이를 이용한 건축용 패널 및 그 제조 방법{Manufacturing method for glass fiber reinforced plastic and glass fiber reinforced plastic using the same, and building panel and manufacturing method thereof}

본 발명은 유리섬유의 함량을 기존 유리섬유강화플라스틱에 비해 늘리면서도 수지를 통한 바인딩은 안정적으로 유지될 수 있어 인장강도 및 굴곡강도 등 기계적 강도가 향상된 유리섬유강화플라스틱의 제공, 그리고 이를 기반으로 제조되어 기계적 강도가 매우 우수할 뿐만 아니라 모듈러 하우스 내지 조립식 건축물 등 건축물의 지붕 내지 외벽에 사용 시에도 변색, 황변, 백화 등의 시각적인 표면 변화를 발생시키지 않는 동시에 외관상 매우 미려하여 해당 건축물의 고급스러운 연출을 실현하는 건축용 패널이 제공될 수 있게 하는 유리섬유강화플라스틱의 제조 방법 및 이를 이용한 유리섬유강화플라스틱, 그리고 이를 이용한 건축용 패널 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 모듈러 하우스 내지 조립식 건축물 등의 지붕은 샌드위치패널의 상면에 아스팔트 슁글(asphart shingles)을 부착하는 방식으로 형성된다.

즉, 아스팔트 슁글은 유리섬유를 직조하여 만든 보강 심재의 앞뒷면에 피복용 아스팔트를 도포한 후, 표면을 다양한 색상의 광물질 중 선택되는 광물질로 코팅한 다음 규정된 크기로 절단한 지붕재의 일종이다.

부연 설명하면, 아스팔트 슁글은 표면에 다양한 색상의 광물질을 밀착 코팅하여 외관을 연출하는 지붕재의 일종이며, 이러한 아스팔트 슁글은 기존의 기와에 비해 가볍고 유연하므로, 시공이 용이한 동시에 해당 건축물의 하중을 경감한다. 또한, 아스팔트 슁글은 지진이나 강풍 시 해당 건축물의 지붕 파손을 최소화하는 측면도 있어, 다양한 건축물에 널리 사용되고 있다.

그러나 기존의 아스팔트 슁글을 사용한 지붕 마감의 경우 다음과 같은 여러 난점들을 발생시키는 것이었다.

먼저, 다수의 아스팔트 슁글을 서로 연결하여 지붕을 잇게 되므로, 누수의 위험이 높은 동시에 장시간 경과되면 아스팔트 슁글의 개별적 변형 등으로 인해 아스팔트 슁글의 탈거 현상이 발생된다.

그리고 다수의 아스팔트 슁글을 서로 연결하는 작업이 수반되므로, 지붕을 잇는 과정이 매우 번거롭고, 따라서 해당 지붕의 시공 기간이 길어지는 동시에 일정 수준의 숙련된 작업자가 요구되어 인건비 상승 등에 따른 시공비 상승이 초래됨과 함께 공기가 길어지는 것이었다. 또한, 미숙련 작업자가 시공 시 아스팔트 슁글 간 연결 불량 및 불완전한 마무리로 인해 누수 및 탈거 현상의 위험이 높아지게 된다.

그리고 아스팔트 슁글은 상술한 바와 같이 유리섬유를 직조하여 만든 보강 심재, 피복용 아스팔트, 코팅용 광물질과 같이 여러 소재를 사용하여 여러 단계의 공정을 통해 제조되므로, 그 생산 비용이 비교적 높은 것이었다.

또한, 작은 크기로 개별 생산된 아스팔트 슁글들을 지붕 시공 현장으로 운송한 다음, 필요 시 일정 기간 보관 및 관리해야 하는 것이므로, 비교적 높은 물류비가 사용되는 측면이 있었다.

한편, 유리섬유강화플라스틱(GFRP: Glass Fiber Reinforced Plastic)은 유리섬유, 탄소섬유 또는 케블라 등의 방향족 나일론섬유와 불포화 폴리에스터, 에폭시수지 등의 열경화성수지를 결합한 물질로서, 철보다 강하고 알루미늄보다 가벼우며 녹슬지 않고 가공하기 쉬운 등의 장점을 가진다.

그리고 이러한 기존의 유리섬유강화플라스틱은 불포화 폴리에스터에 지름 0.1㎜ 이하로 가공한 유리섬유를 보강하는 방법이 가장 많이 사용되고 있다. 따라서 이하의 설명에서 기존의 유리섬유강화플라스틱은 이를 기준으로 설명한다.

그러나 기존의 유리섬유강화플라스틱은 소재 특성상 건축물의 지붕 내지 벽체의 외측 벽면 등에 사용될 경우, 일정 기간이 경과되면 변색, 황변, 백화 등의 시각적인 표면 변화를 일으켜 미관상 좋치 못하게 되고, 이의 방지 내지 완화를 위해 정기적으로 보수 작업을 시행하거나 고가의 제품을 사용하는 데 따른 비용 증가의 난점이 있었다.

그리고 상술한 이유로 기존의 유리섬유강화플라스틱은 건축물의 지붕 내지 벽체의 외측 벽면 등에는 잘 사용되지 않는다.

또한, 기존의 유리섬유강화플라스틱은 그 소재인 유리섬유 및 불포화 폴리에스터의 특성상 불포화 폴리에스터와 유리섬유의 비율이 7:3 정도인 것이 이상적인 수치로 인식되어 있고, 따라서 해당 비율을 크게 벗어나지 않는 선에서 제조되고 있는 상황이다. 다시 말해 기존의 유리섬유강화플라스틱은 불포화 폴리에스터를 통한 유리섬유의 안정적인 바인딩 상태 등이 고려되어 불포화 폴리에스터 및 유리섬유 간 비율이 7:3 정도를 벗어나지 않는 수준인 것이 일반적인 상식처럼 인식되고 있다.

한국 등록특허 제10-0699394호(2007.03.27.공고), “ＦＲＰ 지붕재, 그의 제조 방법, 접합 구조 및 접합 방법” 한국 등록특허 제10-0868917호(2008.11.17.공고), “섬유강화 플라스틱제 방음벽”

본 발명의 실시 예는 유리섬유의 함량을 기존 유리섬유강화플라스틱에 비해 늘리면서도 수지를 통한 바인딩은 안정적으로 유지될 수 있어 인장강도 및 굴곡강도 등 기계적 강도가 향상된 유리섬유강화플라스틱을 제조할 수 있도록 한 유리섬유강화플라스틱의 제조 방법을 제공한다.

또한, 본 발명의 실시 예는 상술한 제조 방법을 통해 제조되는 유리섬유강화플라스틱을 제공한다.

또한, 본 발명의 실시 예는 상술한 유리섬유강화플라스틱의 제조 방법 및 그 유리섬유강화플라스틱을 기반으로 하여 인장강도 및 굴곡강도 등 기계적 강도가 매우 우수하면서도, 모듈러 하우스 내지 조립식 건축물 등 건축물의 지붕 내지 외벽에 사용 시 변색, 황변, 백화 등의 시각적인 표면 변화를 발생시키지 않고, 외관상 매우 미려하여 해당 건축물의 고급스러운 연출을 가능케 하는 건축용 패널의 제조 방법 및 그 건축용 패널을 제공한다.

또한, 본 발명의 실시 예는 상술한 유리섬유강화플라스틱의 제조 방법 및 그 유리섬유강화플라스틱을 기반으로 한 단일 패널의 형태를 가짐으로써, 지붕에 적용 시 기존의 아스팔트슁글을 이용하는 지붕과 달리 시공 후 일정 기간 경과하여도 누수 및 슁글 탈거 등의 현상이 근본적으로 방지되는 동시에 그 시공 작업이 용이하여 작업 시간의 단축 및 그에 기반하는 시공 비용의 절감을 가능케 하는 건축용 패널의 제조 방법 및 그 건축용 패널을 제공한다.

또한, 본 발명의 실시 예는 상술한 유리섬유강화플라스틱의 제조 방법 및 그 유리섬유강화플라스틱을 기반으로 함에 따라, 유리섬유강화플라스틱의 수지가 완전히 응고되기 전 해당 유리섬유강화플라스틱의 표면에 수지를 바인더로써 소량 혼합한 규사층을 도포함으로써, 마감층인 동시에 고급스러운 미감을 제공하는 규사층이 일정 기간 경과 후에도 풍화 현상을 발생시키지 않는 건축용 패널의 제조 방법 및 그 건축용 패널을 제공한다.

또한, 본 발명의 실시 예는 기존의 아스팔트 슁글을 사용하는 지붕 방식과 비교하여 지붕 시공에 필요한 원재료 비용이 현저히 절감될 수 있도록 하는 건축용 패널의 제조 방법 및 그 건축용 패널을 제공한다.

본 발명의 실시 예에 따른 유리섬유강화플라스틱의 제조 방법은, 복수의 유리섬유가 금형에 사전 설정된 동일한 길이로서 공급되는 단계와, 상기 금형에 유리섬유강화플라스틱(GFRP: Glass Fiber Reinforcement Plastic) 제조용의 수지(이하 “GFRP용 레진”)가 정량 공급 장치를 통해 사전 설정된 양으로서 공급되는 단계와, 상기 GFRP용 레진이 동일 길이로 재단된 상기 유리섬유들을 바인딩하는 상태로 응고되는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 복수의 유리섬유가 금형에 사전 설정된 동일한 길이로서 공급되는 단계는, 복수의 유리섬유가 피딩롤(feeding roll) 및 커팅부를 포함하는 공급장치를 통해 금형에 사전 설정된 동일한 길이로서 공급되는 것일 수 있다.

또한, 동일 길이로 재단된 상기 유리섬유들 및 상기 GFRP용 레진의 비율이 중량 기준으로 39∼41 : 59∼61인 것일 수 있다.

그리고 본 발명의 실시 예에 따른 유리섬유강화플라스틱은 동일 길이로 재단된 유리섬유들이 유리섬유강화플라스틱(GFRP: Glass Fiber Reinforcement Plastic) 제조용 수지(이하 “GFRP용 레진”)를 통해 바인딩되어 형성될 수 있다.

또한, 상기 유리섬유들 및 상기 GFRP용 레진의 비율이 중량 기준으로 39∼41 : 59∼61인 것일 수 있다.

그리고 본 발명의 실시 예에 따른 건축용 패널의 제조 방법은, 동일 길이로 재단된 유리섬유들이 유리섬유강화플라스틱(GFRP: Glass Fiber Reinforcement Plastic) 제조용 수지(이하 “GFRP용 레진”이라 함)를 통해 바인딩되어 각각 형성된 한 쌍의 유리섬유강화플라스틱 패널이 사이에 충전 공간을 형성한 상태로 배치되는 단계와, 상치 충전 공간에 충전 재료가 채워지는 단계와, 상기 한 쌍의 유리섬유강화플라스틱 패널 중 어느 하나 또는 둘 모두의 일면에 규사 및 수지의 혼합 재료가 도포되는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 한 쌍의 유리섬유강화플라스틱 패널은 각각 상기 유리섬유들이 피딩롤(feeding roll) 및 커팅부를 포함하는 자동공급장치를 통해 금형에 사전 설정된 동일한 길이로서 공급된 다음, 상기 금형에 상기 GFRP용 레진이 정량 공급 장치를 통해 사전 설정된 양으로서 공급되어 상기 유리섬유들을 바인딩하는 것을 통해 형성될 수 있다.

또한, 상기 유리섬유들 및 상기 GFRP용 레진의 비율이 중량 기준으로 39∼41 : 59∼61인 것일 수 있다.

또한, 상기 규사 및 수지 간 혼합비가 규사 8.8∼9.1 및 수지 0.9∼1.2의 비율인 것일 수 있다.

또한, 상치 충전 공간에 충전 재료가 채워지는 단계에서, 상기 충전 재료는 발포우레탄일 수 있다.

또한, 상기 한 쌍의 유리섬유강화플라스틱 패널 중 어느 하나 또는 둘 모두의 일면에 규사 및 수지의 혼합 재료가 도포되는 단계는, 상기 유리섬유강화플라스틱 패널의 상기 GFRP용 레진이 완전히 응고되기 전에 진행되는 것일 수 있다.

또한, 상기 한 쌍의 유리섬유강화플라스틱 패널 중 어느 하나 또는 둘 모두의 일면에 규사 및 수지의 혼합 재료가 도포되는 단계에서, 상기 수지는 상기 GFRP용 레진이 사용될 수 있다.

또한, 상기 한 쌍의 유리섬유강화플라스틱 패널 중 어느 하나 또는 둘 모두의 일면에 규사 및 수지의 혼합 재료가 도포되는 단계는, 규사 탱크의 규사 및 바인더 탱크의 수지가 각각 가압펌프 및 계량펌프의 연동 작용을 통해 믹서에 정량 공급되는 단계와, 상기 믹서에서 정량 공급된 상기 규사 및 수지가 혼합되어 상기 혼합 재료를 형성하는 단계와, 상기 혼합 재료가 피딩롤(feeding roll)을 통한 롤 피딩 방식 또는 분사용 로봇을 통해 상기 유리섬유강화플라스틱 패널의 일면에 도포되는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 혼합 재료가 피딩롤(feeding roll)을 통한 롤 피딩 방식 또는 분사용 로봇을 통해 상기 유리섬유강화플라스틱 패널의 일면에 도포되는 단계에는, 상기 유리섬유강화플라스틱 패널의 일면에 대한 상기 혼합 재료의 도포되는 두께 및 균일도가 3D 카메라 및 레이저 스캐너를 통해 비전 체크(vision check)되는 과정이 포함될 수 있다.

그리고 본 발명의 실시 예에 따른 건축용 패널은, 동일 길이로 재단된 유리섬유들이 유리섬유강화플라스틱(GFRP: Glass Fiber Reinforcement Plastic) 제조용 수지(이하 “GFRP용 레진”이라 함)를 통해 바인딩되어 형성된 제1 유리섬유강화플라스틱 패널과, 상기 제1 유리섬유강화플라스틱 패널과 동일하게 형성되며, 상기 제1 유리섬유강화플라스틱 패널과의 사이에 충전 공간을 형성하는 제2 유리섬유강화플라스틱 패널과, 상기 충전 공간에 충전 재료가 충전되어 형성된 단열층과, 상기 제1 유리섬유강화플라스틱 패널 및 제2 유리섬유강화플라스틱 패널 중 어느 하나 또는 둘 모두의 일면에 규사 및 수지의 혼합 재료가 도포되어 형성된 마감층을 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1 유리섬유강화플라스틱 패널 및 제2 유리섬유강화플라스틱 패널은 각각 상기 유리섬유들 및 상기 GFRP용 레진의 비율이 중량 기준으로 39∼41 : 59∼61인 것일 수 있다.

또한, 상기 단열층의 상기 충전 재료는 발포우레탄일 수 있다.

또한, 상기 혼합 재료의 상기 수지는 상기 GFRP용 레진일 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면, 유리섬유의 함량이 기존 유리섬유강화플라스틱에 비해 늘어나면서도 수지를 통한 바인딩은 안정적으로 유지될 수 있어 인장강도 및 굴곡강도 등 기계적 강도가 향상된 유리섬유강화플라스틱이 제조될 수 있다.

또한, 인장강도 및 굴곡강도 등 기계적 강도가 매우 우수하면서도, 모듈러 하우스 내지 조립식 건축물 등 건축물의 지붕 내지 외벽에 사용 시에도 변색, 황변, 백화 등의 시각적인 표면 변화를 발생시키지 않고, 외관상 매우 미려하여 해당 건축물의 고급스러운 연출을 가능케 하는 건축용 패널이 제공될 수 있다.

또한, 지붕에 적용 시 기존의 아스팔트슁글을 이용하는 지붕과 달리 시공 후 일정 기간 경과하여도 누수 및 슁글 탈거 등의 현상이 근본적으로 방지되는 동시에 그 시공 작업이 용이하여 작업 시간의 단축 및 그에 기반하는 시공 비용의 절감을 가능케 하는 GFRP 기반의 건축용 패널이 제공될 수 있다.

또한, 유리섬유강화플라스틱의 수지가 완전히 응고되기 전 해당 유리섬유강화플라스틱의 표면에 수지를 바인더로써 소량 혼합한 규사층을 도포함으로써, 마감층인 동시에 고급스러운 미감을 제공하는 규사층이 일정 기간 경과 후에도 풍화 현상을 발생시키지 않는 건축용 패널이 제공될 수 있다.

또한, 기존의 아스팔트 슁글을 사용하는 지붕 방식과 비교하여 지붕 시공에 필요한 원재료 비용이 현저히 절감될 수 있도록 하는 건축용 패널이 제공될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유리섬유강화플라스틱의 제조 방법을 예시한 플로우챠트
도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 유리섬유강화플라스틱의 인장강도 및 굴곡강도에 대한 시험 결과를 예시한 도면
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 건축용 패널의 제조 방법을 예시한 플로우챠트
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 건축용 패널의 제조 방법에서 일부 공정의 세부 과정을 예시한 플로우챠트
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 건축용 패널의 제조 방법에서 일부 공정에 사용되는 장치를 예시한 블록 구성도
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 건축용 패널의 제조 방법을 개략적으로 예시한 단면도
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 건축용 패널을 예시한 단면도
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 건축용 패널에서 유리섬유강화플라스틱 패널의 제1 시험예에 따른 결과를 예시한 도면
도 11 및 도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 건축용 패널에서 유리섬유강화플라스틱 패널의 제2 시험예에 따른 결과를 예시한 도면

이하의 본 발명에 관한 상세한 설명들은 본 발명이 실시될 수 있는 실시 예이고 해당 실시 예의 예시로써 도시된 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시 예는 당업자가 본 발명의 실시에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시 예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시 예에 관련하여 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시 예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 기재된 실시 예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다.

따라서 후술되는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 적절하게 설명된다면 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.

본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.

발명에서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 “…부”,　＂…모듈“ 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

도 1 내지 도 11을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 유리섬유강화플라스틱의 제조 방법 및 이를 이용한 유리섬유강화플라스틱, 그리고 이를 이용한 건축용 패널 및 그 제조 방법에 대해 설명한다.

먼저, 도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 유리섬유강화플라스틱의 제조 방법 및 이를 이용한 유리섬유강화플라스틱에 대해 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유리섬유강화플라스틱의 제조 방법을 예시한 플로우챠트이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 유리섬유강화플라스틱의 제조 방법은 단계(S110)에서, 복수의 유리섬유가 피딩롤(feeding roll) 및 커팅부를 포함하는 공급장치를 통해 금형에 사전 설정된 동일한 길이로서 공급된다.

단계(S120)에서, 상기 금형에 유리섬유강화플라스틱(GFRP: Glass Fiber Reinforcement Plastic) 제조용의 수지(이하 “GFRP용 레진”)가 정량 공급 장치를 통해 사전 설정된 양으로서 공급된다. 여기서, GFRP용 레진으로는 불포화 폴리에스터, 에폭시수지 등의 열경화성수지가 사용되며, 본 실시 예에서는 불포화 폴리에스터가 사용되는 것을 예로 하였다.

단계(S130)에서, 상기 GFRP용 레진이 동일 길이로 재단된 상기 유리섬유들을 바인딩하는 상태로 응고된다.

또한, 동일 길이로 재단된 상기 유리섬유들 및 상기 GFRP용 레진의 비율이 중량 기준으로 39∼41 : 59∼61일 수 있다.

그리고 상술한 단계(S110) 내지 단계(S130)을 통해 제조된 유리섬유강화플라스틱은 동일 길이로 재단된 유리섬유들이 상기 GFRP용 레진을 통해 바인딩되어 형성된 형태를 갖게 된다. 여기서 상기 유리섬유들 및 상기 GFRP용 레진의 비율은 중량 기준으로 39∼41 : 59∼61이다.

상술한 구성에 의해서 본 실시 예에 따른 유리섬유강화플라스틱은 동일 길이의 유리섬유들이 균일하게 배열된 상태로 GFRP용 레진을 통해 바인딩된 형태를 가지므로, 기존의 유리섬유강화플라스틱과 비교하여 유리섬유의 함량은 늘어나면서도 GFRP용 레진을 통한 바인딩은 안정적으로 유지될 수 있어, 인장강도 및 굴곡강도 등 기계적 강도가 향상될 수 있게 된다.

부연 설명하면, 본 실시 예에 따라 제조되는 유리섬유강화플라스틱들은 유리섬유 및 GFRP용 레진 간의 비율이 항상 일정한 비율로 유지될 수 있고, 이때 유리섬유들이 동일한 길이인 동시에 기존 유리섬유강화플라스틱의 유리섬유들에 비해 긴 길이로써 균일한 배열을 이루게 되고, 이는 해당 유리섬유강화플라스틱의 제조 시 매번 동일한 기계적 강도를 갖는 유리섬유강화플라스틱이 제조됨을 의미한다. 또한, 이렇게 제조되는 유리섬유강화플라스틱이 기존의 유리섬유강화플라스틱에 비해 유리섬유의 함량은 늘어나 인장강도 및 굴곡강도 등 기계적 강도는 향상되면서 GFRP용 레진을 통한 바인딩이 안정적으로 유지됨은 위에서 언급한바 있다.

도 2 내지 도 4을 참조하면, 도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 유리섬유강화플라스틱의 인장강도 및 굴곡강도에 대한 시험 결과를 예시한 도면이다.

본 시험은 한국건설생활환경연구원에 의뢰하여 진행된 것이며, 유리섬유 및 GFRP용 레진의 비율이 중량 기준으로 4:6으로 제조된 본 실시 예의 유리섬유강화플라스틱과 기계건설공학 연구센터의 기존 유리섬유강화플라스틱 간을 비교한 것이다.

도시된 바와 같이, 본 실시 예의 유리섬유강화플라스틱이 기계건설공학 연구센터의 기존 유리섬유강화플라스틱과 비교하여 유리섬유의 비율이 40% 내외인 것을 기준으로 인장강도 및 굴곡강도에서 향상된 것을 확인할 수 있고, 특히 굴곡강도에서 현저하게 향상된 것을 확인할 수 있다.

다음은 도 5 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 건축용 패널의 제조 방법에 대해 설명한다.

도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 건축용 패널의 제조 방법을 예시한 플로우챠트이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 건축용 패널의 제조 방법은 단계(S210)에서, 동일 길이로 재단된 유리섬유들이 유리섬유강화플라스틱(GFRP: Glass Fiber Reinforcement Plastic) 제조용 수지(이하 “GFRP용 레진”이라 함)를 통해 바인딩되어 각각 형성된 한 쌍의 유리섬유강화플라스틱 패널이 사이에 충전 공간을 형성한 상태로 배치된다. 여기서, 상기 한 쌍의 유리섬유강화플라스틱 패널은 각각 상기 유리섬유들이 피딩롤(feeding roll) 및 커팅부를 포함하는 자동공급장치를 통해 금형에 사전 설정된 동일한 길이로서 공급된 다음, 상기 금형에 상기 GFRP용 레진이 정량 공급 장치를 통해 사전 설정된 양으로서 공급되어 상기 유리섬유들을 바인딩하는 것을 통해 형성된 것일 수 있다.

단계(S220)에서, 상치 충전 공간에 충전 재료가 채워진다. 여기서, 상기 충전 재료는 발포우레탄일 수 있다.

단계(S230)에서, 상기 한 쌍의 유리섬유강화플라스틱 패널 중 어느 하나 또는 둘 모두의 일면에 규사 및 수지의 혼합 재료가 도포된다. 여기서, 단계(S230)은 상기 유리섬유강화플라스틱 패널의 상기 GFRP용 레진이 완전히 응고되기 전에 진행되는 것일 수 있다. 또한, 단계(S230)에서 상기 수지는 상기 GFRP용 레진이 사용되는 것일 수 있다.

그리고 상기 유리섬유들 및 상기 GFRP용 레진의 비율이 중량 기준으로 39∼41 : 59∼61인 것일 수 있다.

또한, 상기 규사 및 수지 간 혼합비가 중량 기준으로 규사 8.8∼9.1 및 수지 0.9∼1.2의 비율인 것일 수 있다. 이러한 혼합비는 해당 혼합비를 벗어나 수지의 혼합되는 양이 상기 0.9보다 적은 경우 소정 기간 경과 시 규사에 대한 바인딩 기능이 저하되면서 본 실시 예에 따른 건축용 패널의 마감층이 풍화 현상을 일으킬 수 있고, 반대로 수지의 혼합되는 양이 상기 1.2보다 많은 경우 소정 기간 경과 시 황변 현상으로 인해 본 실시 예에 따른 건축용 패널의 마감층 색상이 전체적으로 균일하게 유지되지 못하는 수치에 해당된다.

또한, 도 6은 상술한 단계(S230)의 세부 과정을 예시한 플로우챠트이다.

도시된 바와 같이, 상술한 단계(S230)은 이어서 설명되는 단계(S231) 내지 단계(S233)의 과정을 포함할 수 있다.

단계(S231)에서, 규사 탱크의 규사 및 바인더 탱크의 수지가 각각 가압펌프 및 계량펌프의 연동 작용을 통해 믹서에 정량 공급된다.

단계(S232)에서, 상기 믹서에서 정량 공급된 상기 규사 및 수지가 혼합되어 상기 혼합 재료를 형성한다.

단계(S233)에서, 상기 혼합 재료가 피딩롤(feeding roll)을 통한 롤 피딩 방식 또는 분사용 로봇을 통해 상기 유리섬유강화플라스틱 패널의 일면에 도포된다. 또한, 단계(S233)에는 상기 유리섬유강화플라스틱 패널의 일면에 대한 상기 혼합 재료의 도포되는 두께 및 균일도가 3D 카메라 및 레이저 스캐너를 통해 비전 체크(vision check)되는 과정이 포함될 수 있다.

그리고 도 7은 상술한 단계(S230)을 진행하는 장치를 개략적으로 예시한 것이다.

도시된 바와 같이, 규사 탱크(10)에는 규사가 저장되고, 바인더 탱크(20)에는 바인더로써 기능하기 위한 수지가 저장된다. 본 실시 예에서는 이러한 수지로서 유리섬유강화플라스틱(GFRP: Glass Fiber Reinforcement Plastic) 제조용의 수지(이하 “GFRP용 레진”)가 사용되는 것을 예로 하였고, 따라서 이하의 설명에서 상기 GFRP용 레진을 기준으로 설명한다.

믹서(30)는 규사 탱크(10)의 규사 및 바인더 탱크(20)의 GFRP용 레진이 각각 가압펌프(11,21) 및 계량펌프(12,22)의 연동 작용을 통해 정량 공급되며, 정량 공급된 규사 및 GFRP용 레진을 혼합하여 혼합 재료를 형성한다.

그리고 믹서(30)에서의 규사 및 GFRP용 레진 간 혼합비가 중량 기준으로 규사 8.8∼9.1 및 GFRP용 레진 0.9∼1.2의 비율이 되도록 가압펌프(11,21) 및 계량펌프(12,22)의 정량 공급용 설정이 이루어지는 것일 수 있다.

피딩롤 또는 분사용 로봇(50)은 믹서(30)의 혼합 재료를 유리섬유강화플라스틱 패널(40)의 일면에 도포하는 기능을 하며, 본 실시 예에서는 분사용 로봇(50)이 사용되는 것을 예로 하였다.

3D 카메라(60) 및 레이저 스캐너(70)는 믹서(30)의 혼합 재료가 유리섬유강화플라스틱 패널(40)의 일면에 도포되는 상태를 비전 체크(vision check)하기 위한 구성이다.

또한, 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 건축용 패널의 제조 방법을 개략적으로 예시한 단면도이다.

이를 참조하여 부연 설명하면, 상부 몰드(110)의 하면에 유리섬유강화플라스틱 패널(130)이 형성되고, 하부 몰드(120)의 상면에 또 다른 유리섬유강화플라스틱 패널(140)이 형성된 상태에서, 두 유리섬유강화플라스틱 패널(130,140)의 사이 공간에 충전 재료인 발포우레탄(150)이 충전된다. 그리고 상측에 위치한 유리섬유강화플라스틱 패널(130)의 GFRP용 레진이 완전히 응고되기 전에 상부 몰드(110)를 분리 후 유리섬유강화플라스틱 패널(130)의 상면에 규사 및 GFRP용 레진이 혼합된 혼합 재료(미도시)를 도포하게 된다.

그리고 상술한 단계(S210) 내지 단계(S230)을 통해 제조된 건축용 패널의 일 예를 도 9에 도시하였다.

즉, 도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 건축용 패널을 예시한 단면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 건축용 패널(200)은 제1 유리섬유강화플라스틱 패널(210), 제2 유리섬유강화플라스틱 패널(220), 단열층(230) 및 마감층(240)을 포함하여 구성된다.

제1 유리섬유강화플라스틱 패널(210)은 동일 길이로 재단된 유리섬유들이 유리섬유강화플라스틱(GFRP: Glass Fiber Reinforcement Plastic) 제조용 수지(이하 “GFRP용 레진”이라 함)를 통해 바인딩되어 형성된다.

제2 유리섬유강화플라스틱 패널(220)은 제1 유리섬유강화플라스틱 패널(210)과 동일하게 형성되며, 제1 유리섬유강화플라스틱 패널(210)과의 사이에 충전 공간을 형성한다.

그리고 제1 유리섬유강화플라스틱 패널(210) 및 제2 유리섬유강화플라스틱 패널(220)은 각각 유리섬유들 및 상기 GFRP용 레진의 비율이 중량 기준으로 39∼41 : 59∼61인 것일 수 있다.

단열층(230)은 상기 충전 공간에 충전 재료가 충전되어 형성된다. 본 실시 예에서는 이러한 단열층이 발포우레탄으로 형성되는 것을 예로 하였다.

마감층(240)은 제1 유리섬유강화플라스틱 패널(210) 및 제2 유리섬유강화플라스틱 패널(220) 중 어느 하나 또는 둘 모두의 일면에 규사 및 수지의 혼합 재료가 도포되어 형성된다. 본 실시 예에서는 마감층(240)이 제1 유리섬유강화플라스틱 패널(210)의 일면에 형성되는 것을 예로 하였으며, 또한 혼합 재료의 수지가 GFRP용 레진인 것을 예로 하였다.

상술한 구성에 의해서, 건축용 패널(200)은 그 기본 골격을 형성하는 제1 및 제2 유리섬유강화플라스틱 패널(210,220)이 인장강도 및 굴곡강도 등 기계적 강도가 매우 우수함에 따라, 건축용 패널(200) 자체의 인장강도 및 굴곡강도 등 기계적 강도가 매우 우수하게 된다. 여기서, 제1 및 제2 유리섬유강화플라스틱 패널(210,220)의 인장강도 및 굴곡강도 등 기계적 강도가 매우 우수한 것은 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 실시 예들에 상세히 기재되어 있는바, 해당 기재를 참조하여 이해하면 될 것이다.

또한, 건축용 패널(200)은 모듈러 하우스 내지 조립식 건축물 등 건축물의 지붕 내지 외벽에 사용 시 마감층(240)이 제1 유리섬유강화플라스틱 패널(210)을 가려 보호함에 따라, 변색, 황변, 백화 등의 시각적인 표면 변화를 발생시키지 않게 되며, 이에 더하여 마감층(240)이 규사를 통해 장식층의 기능을 함에 따라 그 외관이 매우 미려하여 해당 건축물의 고급스러운 연출을 가능케 한다.

또한, 건축용 패널(200)은 지붕에 적용 시 기존의 아스팔트슁글을 이용하는 지붕과 달리 시공 후 일정 기간 경과하여도 누수 및 슁글 탈거 등의 현상이 근본적으로 방지되는 동시에 그 시공 작업이 용이하여 작업 시간의 단축 및 그에 기반하는 시공 비용의 절감을 가능케 한다.

또한, 건축용 패널(200)은 제1 유리섬유강화플라스틱 패널(210)의 GFRP용 레진이 완전히 응고되기 전 제1 유리섬유강화플라스틱 패널(210)의 표면에 수지를 바인더로써 소량 혼합한 규사층을 도포함으로써, 마감층(240)인 동시에 고급스러운 미감을 제공하는 규사층이 일정 기간 경과 후에도 풍화 현상을 발생시키지 않게 된다.

또한, 건축용 패널(200)은 기존의 아스팔트 슁글을 사용하는 지붕 방식과 비교하여 지붕 시공에 필요한 원재료 비용이 현저히 절감될 수 있도록 한다.

도 10 내지 도 12는 상술한 실시 예에 따른 건축용 패널(200)에서 제1 유리섬유강화플라스틱 패널(210) 내지 제2 유리섬유강화플라스틱 패널(220)의 기계적 강도 등 성능을 시험한 것을 예시한 것이다.

즉, 도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 건축용 패널에서 유리섬유강화플라스틱 패널의 제1 시험예에 따른 결과를 예시한 도면이고, 도 11 및 도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 건축용 패널에서 유리섬유강화플라스틱 패널의 제2 시험예에 따른 결과를 예시한 도면이다.

먼저, 도 10을 참조하면, 도 10의 제1 시험예의 실험 조건 및 결과는 아래와 같다.

그리고 도 11 및 도 12를 참조하면, 도 11 및 도 12의 제2 시험예의 시험 조건 및 결과는 아래와 같다. 도 12에 대해 부연 설명하면, 도 12는 제2 시험예에서 기존 FRP 단품의 변형 상태를 예시한 것이다.

이상과 같이 본 설명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시 예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

따라서 본 발명의 사상은 설명된 실시 예에 국한되어 정하여 저서는 안되며, 후술되는 청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등하거나 등가적인 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

10 : 규사 탱크
11 : 가압펌프
12 : 계량펌프
20 : 바인더 탱크
21 : 가압펌프
22 : 계량펌프
30 : 믹서
40 : 유리섬유강화플라스틱 패널
50 : 분사용 로봇
60 : 3D 카메라
70 : 레이저 스캐너
110 : 상부 몰드
120 : 하부 몰드
130,140 : 유리섬유강화플라스틱 패널
150 : 발포우레탄
200 : 건축용 패널
210 : 제1 유리섬유강화플라스틱 패널
220 : 제2 유리섬유강화플라스틱 패널
230 : 단열층
240 : 마감층

Claims (18)

1. 삭제
2. 삭제
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4. 삭제
5. 삭제
6. 동일 길이로 재단된 유리섬유들이 유리섬유강화플라스틱(GFRP: Glass Fiber Reinforcement Plastic) 제조용 수지(이하 “GFRP용 레진”이라 함)를 통해 바인딩되어 각각 형성된 한 쌍의 유리섬유강화플라스틱 패널이 사이에 충전 공간을 형성한 상태로 배치되는 단계;
   상치 충전 공간에 충전 재료가 채워지는 단계;
   상기 한 쌍의 유리섬유강화플라스틱 패널 중 어느 하나 또는 둘 모두의 일면에 규사 및 수지의 혼합 재료가 도포되는 단계를 포함하는 건축용 패널의 제조 방법.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 한 쌍의 유리섬유강화플라스틱 패널은 각각 상기 유리섬유들이 피딩롤(feeding roll) 및 커팅부를 포함하는 자동공급장치를 통해 금형에 사전 설정된 동일한 길이로서 공급된 다음, 상기 금형에 상기 GFRP용 레진이 정량 공급 장치를 통해 사전 설정된 양으로서 공급되어 상기 유리섬유들을 바인딩하는 것을 통해 형성되는 것을 특징으로 하는 건축용 패널의 제조 방법.
8. 제 6 항에 있어서,
   상기 유리섬유들 및 상기 GFRP용 레진의 비율이 중량 기준으로 39∼41 : 59∼61인 것을 특징으로 하는 건축용 패널의 제조 방법.
9. 제 6 항에 있어서,
   상기 규사 및 수지 간 혼합비가 규사 8.8∼9.1 및 수지 0.9∼1.2의 비율인 것을 특징으로 하는 건축용 패널의 제조 방법.
10. 제 6 항에 있어서,
    상치 충전 공간에 충전 재료가 채워지는 단계에서, 상기 충전 재료는 발포우레탄인 것을 특징으로 하는 건축용 패널의 제조 방법.
11. 제 6 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 유리섬유강화플라스틱 패널 중 어느 하나 또는 둘 모두의 일면에 규사 및 수지의 혼합 재료가 도포되는 단계는,
    상기 유리섬유강화플라스틱 패널의 상기 GFRP용 레진이 완전히 응고되기 전에 진행되는 것을 특징으로 하는 건축용 패널의 제조 방법.
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 유리섬유강화플라스틱 패널 중 어느 하나 또는 둘 모두의 일면에 규사 및 수지의 혼합 재료가 도포되는 단계에서, 상기 수지는 상기 GFRP용 레진이 사용되는 것을 특징으로 하는 건축용 패널의 제조 방법.
13. 제 6 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 유리섬유강화플라스틱 패널 중 어느 하나 또는 둘 모두의 일면에 규사 및 수지의 혼합 재료가 도포되는 단계는,
    규사 탱크의 규사 및 바인더 탱크의 수지가 각각 가압펌프 및 계량펌프의 연동 작용을 통해 믹서에 정량 공급되는 단계;
    상기 믹서에서 정량 공급된 상기 규사 및 수지가 혼합되어 상기 혼합 재료를 형성하는 단계;
    상기 혼합 재료가 피딩롤(feeding roll)을 통한 롤 피딩 방식 또는 분사용 로봇을 통해 상기 유리섬유강화플라스틱 패널의 일면에 도포되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 건축용 패널의 제조 방법.
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 혼합 재료가 피딩롤(feeding roll)을 통한 롤 피딩 방식 또는 분사용 로봇을 통해 상기 유리섬유강화플라스틱 패널의 일면에 도포되는 단계에는,
    상기 유리섬유강화플라스틱 패널의 일면에 대한 상기 혼합 재료의 도포되는 두께 및 균일도가 3D 카메라 및 레이저 스캐너를 통해 비전 체크(vision check)되는 과정이 포함되는 것을 특징으로 하는 건축용 패널의 제조 방법.
15. 제 6 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항의 건축용 패널의 제조 방법을 통해 제조된 건축용 패널로서,
    동일 길이로 재단된 유리섬유들이 유리섬유강화플라스틱(GFRP: Glass Fiber Reinforcement Plastic) 제조용 수지(이하 “GFRP용 레진”이라 함)를 통해 바인딩되어 형성된 제1 유리섬유강화플라스틱 패널;
    상기 제1 유리섬유강화플라스틱 패널과 동일하게 형성되며, 상기 제1 유리섬유강화플라스틱 패널과의 사이에 충전 공간을 형성하는 제2 유리섬유강화플라스틱 패널;
    상기 충전 공간에 충전 재료가 충전되어 형성된 단열층; 및
    상기 제1 유리섬유강화플라스틱 패널 및 제2 유리섬유강화플라스틱 패널 중 어느 하나 또는 둘 모두의 일면에 규사 및 수지의 혼합 재료가 도포되어 형성된 마감층을 포함하는 건축용 패널.
16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제1 유리섬유강화플라스틱 패널 및 제2 유리섬유강화플라스틱 패널은 각각 상기 유리섬유들 및 상기 GFRP용 레진의 비율이 중량 기준으로 39∼41 : 59∼61인 것을 특징으로 하는 건축용 패널.
17. 제 15 항에 있어서,
    상기 단열층의 상기 충전 재료는 발포우레탄인 것을 특징으로 하는 건축용 패널.
18. 제 15 항에 있어서,
    상기 혼합 재료의 상기 수지는 상기 GFRP용 레진인 것을 특징으로 하는 건축용 패널.

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