KR100445450B1 - 내충격성이 우수한 복합재료 판재 및 이를 이용한복합재료 거푸집 - Google Patents

Abstract

본 발명은 콘크리트 건축물을 신축하기 위해 사용되는 복합재료 거푸집에 관한 것으로서, 본 발명의 복합재료 거푸집은 복합재료 판재(20), 복합재료 판재(20)의 외주를 감싸서 지탱하는 장방형 프레임(31), 및 장방형 프레임(31)에 상하부재 또는 좌우부재를 연결하여 보강하는 보강리브(32)를 포함하며, 복합재료 판재(20)는 경량화층(23), 경량화층(23)의 적어도 일측에 있는 내충격층(22, 24), 내충격층의 외측이나 경량화층(23)의 외측에 각각 있는 2개의 복합재료층(21, 25), 및 2개의 복합재료층 중 하나의 외측에 배치되는 코팅층(26)으로 구성된다. 본 발명의 복합재료 거푸집은 내충격성이 우수한 복합재료 판재와, 다수의 구멍을 형성함으로써 경량화된 강철프레임을 서로 결합함으로써 무게를 경량화하여 작업성을 향상시키는 효과가 있다.

Description

내충격성이 우수한 복합재료 판재 및 이를 이용한 복합재료 거푸집{Composite panel and Composite mold using it}

본 발명은 복합재료 판재에 관한 것이며, 특히, 콘크리트 건축물을 신축하기 위해 사용되는 거푸집에 이용될 수 있도록 내충격성을 향상시킨 복합재료 판재에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 내충격성이 우수한 복합재료 판재를 경량화된 강철프레임에 결합하여 구성한 복합재료 거푸집에 관한 것이기도 하다.

종래에 건축 및 토목공사에 사용되던 거푸집은 목재로 제작된 것이 대부분이었다. 그러나, 이 목재 거푸집은 수분을 흡수하므로 합판 부분의 강도가 저하되거나, 수분 흡수에 의한 합판의 국부적인 팽창으로 인해 뒤틀림 현상이 발생하여 반복 사용회수가 낮고, 건축시에 못을 사용하므로 재사용을 위해서는 못을 제거하고 후작업을 하여야 하는 번거로움이 있었다.

상기 목재 거푸집의 단점을 보완하기 위해 종래에는 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 고분자 물질이 코팅된 합판(13)을 강철 프레임(11)과 강철 보강리브(12)가 용접된 강철 구조물에 결합하여 제작한 거푸집(10)을 사용하였다. 즉, 이 거푸집(10)은 양생 후 콘크리트로부터 원활하게 분리될 수 있도록 합판(13)의 표면에 PVC(Polyvinyl chloride)와 같은 고분자 물질을 코팅한 것이다.

이렇게 구성된 거푸집(10)은 목재 거푸집에 비해 반복 사용회수가 높을 뿐만 아니라 건축시에 못을 사용하지 않고 핀을 이용하여 체결 및 분해가 가능하기 때문에 재사용이 용이하다. 그러나, 상기 거푸집(10)은 합판(13)과의 접착력이 미흡하거나 콘크리트와의 친화력으로 인하여 분리시에 합판(13)의 표면으로부터 PVC 코팅층이 박리되거나, 합판(13)의 낮은 강도로 인하여 파손되는 경우가 종종 발생한다.그래서, 상기 거푸집(10)을 이용할 경우에는 수분흡수 및 거푸집의 착탈에 따른 표면 및 합판의 강도저하에 따라 평균 5 ~ 10회 정도 사용 후 합판을 교체하여야 하는 단점이 있다. 또한, 상기 거푸집(10)은 무게가 무거운 강철프레임(11)을 사용하기 때문에, 현장에서 인력에 의한 운반시 효율이 떨어지는 단점이 있다.

대한민국 특허 제232255호에는 본 출원인에 의해 출원되어 등록된 "복합재료 거푸집"에 관한 기술이 기재되어 있다. 상기 복합재료 거푸집은 종래에 사용되던 합판 대신에 복합재료판을 사용함으로써, 수분에 영향을 받지 않고 사용될 수 있도록 구성하였다. 즉, 상기 특허에서는 유리섬유로 보강된 고분자 복합재료나 SMC(Sheet Mold Compound)로 성형된 복합재료판을 사용하였으나 낮은 내충격성으로 인해 쉽게 파손되는 문제점이 발생하였다. 또한, 폼(Foam)과 복합재료를 사용하여 복합재료판을 제작할 경우에는 중간층의 낮은 내충격성으로 인해 쉽게 파손되는 문제점이 발생하였다.

따라서, 본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 이형재료, 복합재료, 내충격성이 우수한 재료 및 경량화 폼을 적층하여 결합함으로써 무게를 경량화함과 아울러 내충격성을 향상시킨 복합재료 판재를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 상기 복합재료 판재를 경량화된 강철프레임에 결합함으로써 무게를 경량화하여 작업성을 향상시킨 복합재료 거푸집을 제공하는데 다른 목적이 있다.

도 1a 및 도 1b는 종래기술에 따른 강철 거푸집의 구성요소들을 도시한 결합사시도 및 분해사시도이고,

도 2는 본 발명에 따른 내충격성이 우수한 복합재료 판재의 구성요소들을 도시한 개략도이고,

도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 복합재료 거푸집의 구성요소들을 도시한 결합사시도 및 분해사시도이다.

♠ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♠

20 : 복합재료 판재 21, 25 : 복합재료층

22, 24 : 내충격층 23 : 경량화층

26 : 코팅층 30 : 복합재료 거푸집

31 : 강철 프레임 32 : 강철 보강리브

33 : 결합구멍 34, 35 : 구멍

36 : 지지대

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 복합재료 판재는, 경량화층, 상기 경량화층의 적어도 일측에 있는 내충격층, 상기 내충격층의 외측이나 상기 경량화층의 외측에 각각 있는 2개의 복합재료층, 및 상기 2개의 복합재료층 중 하나의 외측에 배치되는 코팅층을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 복합재료 거푸집은, 상기와 같이 구성된 복합재료 판재, 상기 복합재료 판재의 외주를 감싸서 지탱하는 장방형 프레임, 및 상기 장방형 프레임에 상하부재 또는 좌우부재를 연결하여 보강하는 보강리브를 포함하는 것을 특징으로 한다.

아래에서, 본 발명에 따른 내충격성이 우수한 복합재료 판재의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다.

도 2는 본 발명에 따른 내충격성이 우수한 복합재료 판재의 구성요소들을 도시한 개략도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 복합재료 판재(20)는 강화제와 수지로 구성되는 복합재료층(21)과, 이 복합재료층(21)의 상부에 적층되며 내충격성이 우수한 재료로 구성된 내충격층(22)과, 이 내충격층(22)에 상부에 적층되며 경량화 폼으로 구성된 경량화층(23)과, 이 경량화층(23)에 순차적으로 적층되는 내충격층(24)과 복합재료층(25) 및, 이 복합재료층(25)의 표면에 코팅되는 코팅층(26)으로 구성된다.

상기 복합재료층(21, 25)의 강화제로는 유리섬유, 탄소섬유, 스펙트라(폴리프로필렌), 케블라 섬유, 폴리에스터 섬유 또는 PVA(폴리비닐아크릴) 섬유 등이 사용되고, 수지로는 에폭시, 폴리에스터, 비닐에스터 또는 폴리우레탄 등이 사용된다. 즉, 본 발명의 복합재료층(21, 25)을 구성하는 수지는 고분자 재료가 사용된다. 그리고, 코팅층(26)은 불포화 폴리에스터 겔 코트(Gel-coat), PVC 또는 테프론 등과 같은 고분자 재료로 형성되어 이형제의 역할을 한다. 이렇듯, 복합재료층(25)과 코팅층(26)이 동일한 재질로 구성되기 때문에, 복합재료층(25)의 표면에는 강한 접합강도를 갖는 코팅층(26)이 형성된다.

상기 내충격층(22, 24)은 합판, 섬유강화 복합재료 등과 같이 내충격성이 우수한 재료로 형성된다. 이 때, 내충격층(22, 24)은 경량화층(23)의 양쪽에 배치되지만, 경우에 따라서는 한 쪽에만 배치될 수도 있다. 이렇게 내충격층(22, 24)을 복합재료 판재(20)에 포함시킴으로써 내충격성이 우수한 복합재료 판재(20)가 제조된다.

상기 경량화층(23)은 폴리우레탄, PVC(Polyvinyl chloride), PMI(Polymethacrylimide), PMMA, 폴리스타이렌(Polystyrene), 발사우드(Balsa wood) 또는 허니컴 Honeycomb) 등을 통해 형성된다. 이 경량화층(23)은 강도저하를 초래하지 않으면서 전체의 중량을 감소시키는 역할을 한다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 복합재료 판재(20)는 RTM 공법(Resin Transfer Molding Process)을 통해 제작된다. 그 제작과정을 간략하게 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 코팅층(26)을 형성하는 이형용 PVC 또는 플라스틱 필름과 같은 고분자 재료를 금형에 도포한다. 그런 다음, 이 도포층의 상부면에 복합재료층(25)을 형성하도록 섬유 강화 매트를 적층하고, 그 상부에 내충격층(24)을 형성하는 내충격성이 우수한 재료를 적층한다. 그리고 나서, 내충격성이 우수한 재료의 상부면에 경량화층(23)을 형성하는 경량화 폼을 적층하고, 이 경량화 폼의 상부면에 내충격층(22)을 형성하는 내충격성이 우수한 재료를 적층하며, 이 내충격성이 우수한 재료의 상부면에 복합재료층(21)을 형성하도록 섬유 강화 매트를 적층한다. 이렇게 하여 복합재료 판재(20)를 구성하는 구성요소들의 적층이 완료되면, 금형을 밀폐하고 이 금형의 내부에 수지를 공급한 후, 열을 가하여 성형한다. 이렇게 함으로써, 복합재료층(25)의 표면에 이형제의 역할을 하는 코팅층(26)이 형성되고, 내부에 내충격층(24)을 갖는 복합재료 판재(20)가 제작된다.

아래에서, 본 발명에 따른 내충격성이 우수한 복합재료 판재를 이용한 복합재료 거푸집의 양호한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명하겠다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명에 따른 복합재료 거푸집의 구성요소들을 도시한 결합사시도 및 분해사시도이다. 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 복합재료 거푸집(30)은 상기와 같이 구성된 복합재료 판재(20)와, 이 복합재료 판재(20)의 외주를 감싸서 지탱하는 장방형 강철 프레임(31) 및, 이 강철 프레임(31)에 상하부재 또는 좌우부재를 연결하여 보강하는 강철 보강리브(32)로 구성된다.

상기 강철 프레임(31)의 각 코너에는 3각형 지지대(36)가 고정되고, 상기 복합재료 판재(20)의 각 모서리와 3각형 지지대(36)를 리벳 접합함으로써 복합재료 판재(20)가 강철 프레임(31)에 고정된다. 이 때, 복합재료 판재(20)의 코팅층이 강철 프레임(31)의 바깥쪽을 향하게 고정된다.

상기 강철 프레임(31)은 종래의 강철 거푸집에 사용되던 프레임과 동일한 형태로 형성된 것으로서, 이 강철 프레임(31)에는 다른 강철 프레임과의 결합시에 핀 등을 이용하도록 결합구멍(33)이 일정 간격을 두고 다수 형성되어 있다. 또한, 강철 프레임(31)에는 전체 중량을 줄이기 위한 구멍(34)이 일정 간격을 두고 다수 형성되어 있다. 이 구멍(34)은 프레스가공 또는 절삭가공을 통해 형성되는 것으로서, 사각형, 원형 또는 모서리가 원형인 사각형 등의 형태를 갖는다. 이렇게 가공된 구멍(34)은 휘어짐에 강한 구조를 갖도록 강철 프레임(31)의 가운데에 형성된다.

상기 강철 보강리브(32)는 종래의 강철 거푸집에 사용되던 보강리브와 동일한 형태로 형성된 것으로서, 이 강철 보강리브(32)에는 전체 중량을 줄이기 위한 구멍(35)이 일정 간격을 두고 다수 형성되어 있다. 이 구멍(35)은 프레스가공 또는 절삭가공을 통해 형성되는 것으로서, 사각형, 원형 또는 모서리가 원형인 사각형 등의 형태를 갖는다. 이렇게 가공된 구멍(35)은 휘어짐에 강한 구조를 갖도록 강철 보강리브(32)의 가운데에 형성된다.

앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 복합재료 거푸집(30)은 내충격층(24)을 갖는 복합재료 판재(20)를 통해 내충격성이 향상되고, 강철 프레임(31) 및 강철 보강리브(32) 중 구조적으로 안전한 위치에 다수의 구멍(34, 35)을 각각 형성함으로써 내구성을 가지면서 경량화가 가능하다.

앞서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명의 복합재료 판재는 이형재료, 복합재료, 내충격성이 우수한 재료 및 경량화 폼을 적층하여 결합함으로써 무게를 경량화함과 아울러 내충격성을 향상시키는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 복합재료 판재는 코팅층과 복합재료층이 동일한 고분자 재료로 구성되므로, 복합재료층과 코팅층의 접합력이 증대되어 그 수명이 증가될 뿐만 아니라 콘크리트 양생 후에 쉽게 분리되는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 복합재료 거푸집은 내충격성이 우수한 복합재료 판재와, 다수의 구멍을 형성함으로써 경량화된 강철프레임을 서로 결합함으로써 무게를 경량화하여 작업성을 향상시키는 효과가 있다.

이상에서 본 발명의 내충격성이 우수한 복합재료 판재 및 이를 이용한 복합재료 거푸집에 대한 기술사항을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

Claims (5)

1. 거푸집에 사용되는 복합재료 판재에 있어서,

   경량화층, 상기 경량화층의 적어도 일측에 있는 내충격층, 상기 내충격층의 외측이나 상기 경량화층의 외측에 각각 있는 2개의 복합재료층, 상기 2개의 복합재료층 중 하나의 외측에 배치되는 코팅층을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합재료 판재.
2. 제1항에 있어서, 상기 코팅층은 불포화 폴리에스터 겔 코트(Gel-coat), PVC 또는 테프론으로 형성되는 것을 특징으로 하는 복합재료 판재.
3. 복합재료 판재와, 상기 복합재료 판재의 외주를 감싸서 지탱하는 장방형 프레임 및, 상기 장방형 프레임에 상하부재 또는 좌우부재를 연결하여 보강하는 보강리브를 포함하는 복합재료 거푸집에 있어서,

   상기 복합재료 판재는, 경량화층, 상기 경량화층의 적어도 일측에 있는 내충격층, 상기 내충격층의 외측이나 상기 경량화층의 외측에 각각 있는 2개의 복합재료층, 상기 2개의 복합재료층 중 하나의 외측에 배치되는 코팅층을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합재료 거푸집.
4. 제3항에 있어서, 상기 장방형 프레임과 상기 보강리브에는 각각 중량 감소용구멍이 다수 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 복합재료 거푸집.
5. 제3항에 있어서, 상기 프레임의 각 코너에는 3각형 지지대가 고정되고, 상기 복합재료 판재의 각 모서리와 상기 3각형 지지대를 리벳 접합함으로써 상기 복합재료 판재가 상기 프레임에 고정되는 것을 특징으로 하는 복합재료 거푸집.