JP2014095471A - 真空断熱材芯材の成形装置及びこれにより製造された真空断熱材（ａｐｐａｒａｔｕｓｆｏｒｍｏｌｄｉｎｇｃｏｒｅｏｆｖａｃｕｕｍｉｎｓｕｌａｔｉｏｎｐａｎｅｌａｎｄｖａｃｕｕｍｉｎｓｕｌａｔｉｏｎｐａｎｅｌｍａｎｕｆａｃｕｒｅｄｔｈｅｒｅｂｙ） - Google Patents

真空断熱材芯材の成形装置及びこれにより製造された真空断熱材（ａｐｐａｒａｔｕｓｆｏｒｍｏｌｄｉｎｇｃｏｒｅｏｆｖａｃｕｕｍｉｎｓｕｌａｔｉｏｎｐａｎｅｌａｎｄｖａｃｕｕｍｉｎｓｕｌａｔｉｏｎｐａｎｅｌｍａｎｕｆａｃｕｒｅｄｔｈｅｒｅｂｙ） Download PDF

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Abstract

【課題】芯材の表面上にパターンを形成して包装材を芯材に密着させることができ、成形空間から空気及び異物を容易に排出することができる真空断熱材芯材の成形装置を提供すること。
【解決手段】芯材が成形される成形空間を形成するように互いに離隔して向き合う一対に設けられ、芯材にパターンを転写するパターン部及び厚さ方向に沿って貫通する排気孔が形成される成形板と、前記成形空間を外部と閉鎖する成形型と、前記一対の成形板のうち少なくともいずれかを加圧する加圧部とを含むことを特徴とする。
【選択図】図1

Description

本発明は、真空断熱材芯材の成形装置及びこれにより製造された真空断熱材に関するものであって、より詳細には芯材の外面上に特定のパターンを形成して成形することができ、芯材の外面上に形成された特定のパターンを介して包装材が芯材に密着されることができる真空断熱材芯材の成形装置及びこれにより製造された真空断熱材に関する。
内部・外部の間の温度差が存在する建物、配管、アイスボックスなどには、熱の移動を制限ために断熱材が使用される。このような断熱材としては、一般的な断熱材と真空断熱材が主に使用される。
一般的な断熱材が30mW/mKの断熱性能を示す一方、真空断熱材は3〜10mW/mKの高性能を示す断熱材である。真空断熱材の高い断熱性にもかかわらず、現在までは高い材料費、また容易ではない製造技術により広く使用されていないのが実情である。
最近では、製造技術における相当な進歩で、ドイツ、イギリス、日本、アメリカ、カナダ、韓国、中国などの多くの国で商業化のために努力しているが、依然として高い材料費及び製造工程費が大きな負担として作用している。
真空断熱材は、通常は無機物からなる断熱成形体と、これを包むガス遮断フィルムで構成され、断熱成形体の内部が真空になることを最大の特徴とする。ここで、真空断熱材の内部を埋める断熱成形体を芯材(Core)と呼ぶ。芯材は、ガラス繊維圧縮物を使用するか、シリカを含む混合粉末を使用して製造する方法が存在する。
ここで、シリカ粉末を含む混合粉末を使用する場合は、韓国登録特許公報第10-1196363号に開示されている。
韓国登録特許公報第10-1196363号は、連続回転式成形型(mold)によって、フュームドシリカ粉末を含む混合粉末を成形型で加圧し、向上した機械的強度を有し、直方体形状の外形を有する芯材を成形し、その成形時間を短縮することができる。
ただし、混合粉末を加圧する成形板を繰り返して使うことにつれて、一部の混合粉末が芯材に成形されないまま成形板の外面上に残留して、以後の芯材加工の際、不良品の生産を引き起こすという問題点が発生する。
この問題を解決するために、成形板と混合粉末の直接的接触を防止するように成形板の外面上に不織布を設置するようになったが、一定の使用回数以上を超えると、不織布が破損して芯材の成形に影響を及ぼしたり、不織布の交替のために全体的な装備を停止させることにより、工程時間を遅延させて生産性を低下させる問題が発生する。
一方、完成した芯材は、内部が真空に維持される包装材に収容される包装工程を介して真空断熱材として使用されるが、これは外部の要素が芯材の内部に浸透することを防止して真空断熱材の耐久性を向上させることとなる。ここで、包装工程は、一般的に芯材を包装材に収容させた後、包装材内部の空気を真空ポンプ等を介して外部に排出させることにより行うことができる。
しかし、包装材の内側ではなく外側から空気が排出することによって包装材内部の空気が完全に排出されなかったり、空気の排出時間が増加するようになる問題点が発生する。
前記のような包装工程での問題点は、真空断熱材の内部真空度の改善に制約として作用して真空断熱材の表面にしわを発生させ、真空断熱材を断熱しようとする壁面に付着する時、壁面と真空断熱材の面との間に隙間を誘発して断熱効果を減少させる問題が発生する。
よって、本発明の目的は、このような従来の問題点を解決するためであって、芯材成形の際、否定的な影響を与える可能性がある異物を成形空間から容易に排出することができる真空断熱材芯材の成形装置及びこれにより製造された真空断熱材を提供することにある。
また、芯材成形と同時に芯材の外面にパターンを形成することによって芯材包装の際、包装内の内部の空気を効率よく排出させることができる真空断熱材芯材の成形装置及びこれをより製造された真空断熱材を提供することにある。
前記目的は、本発明に従って、芯材が成形される成形空間を形成するように互いに離隔されて向き合う一対に設けられる成形板と、前記成形空間を外部と閉鎖する成形型と、前記一対の成形板のうち少なくとも一つを加圧する加圧部とを含み、前記一対の成形板のうち少なくとも一つには、前記成形空間に向かう第1面に設けられ、芯材の外面上にパターンを転写するパターン部、および前記第1面から前記第1面の反対面である第2面に向かう厚さ方向に沿って前記成形板を貫通する排気孔が形成されることを特徴とする真空断熱材芯材の成形装置によって、達成される。
ここで、前記排気孔は、第2面側が前記第1面側より大きく形成されることが好ましい。
また、前記成形板は、前記第1面の断面積が前記第2面の断面積より大きく設けられることが好ましい。
また、前記パターン部は、前記第1面から突出する突出部及び前記第1面の内側に陥没する陥没部が繰り返して配列されることが好ましい。
また、前記突出部の高さまたは前記陥没部の深さは、0.02mmないし0.5mmに設けられることが好ましい。
また、前記成形板は、前記成形板に芯材原料が付着することを防止するコーティング部材を含むことが好ましい。
また、前記第1面側の排気孔は、直径が0.2mmないし3mmであることが好ましい。
また、前記第2面側の排気孔は、直径が2mmないし10mmであることが好ましい。
また、前記排気孔は、前記第1面から前記第2面に向かう方向に沿って直径が増加する増加区間及び直径が一定に維持される維持区間を含むことが好ましい。
また、前記成形板は、1kgf/cm2ないし10kgf/cm2で加圧されることが好ましい。
また、前記排気孔は、前記成形板の1m2の単位面積当たり650個ないし3300個が形成されることでき、また、前記排気孔は、前記成形板の1m2の単位面積当たり1200個ないし1800個が形成されることもできる。
また、前記成形型の上部は開口され、前記成形板は前記成形型の上側に設けられて上下運動することにより、前記成形型を開放したり閉鎖する第1成形板及び前記成形型が開放された状態で所定間隔上昇して前記成形型が閉鎖された状態で所定間隔上昇する第2成形板を含むことが好ましい。
また、前記成形型は、前記第2成形板に向き合う底面が前記第2成形板より大きく設けられることが好ましい。
一方、前記目的は、本発明に従って、第1項ないし第15項のうちいずれかに記載された真空断熱材芯材の成形装置を利用して、前記成形板のパターン部を介して外面上にパターンが形成される芯材を含むことを特徴とする真空断熱材によって、達成される。
ここで、内部が真空の状態で、前記芯材を収容する包装材をさらに含むことが好ましい。
また、前記包装材は前記芯材の包装の際、前記パターンを介して前記包装材の内部の空気を流動させることによって前記芯材の外面上に密着することが好ましい。
本発明によれば、芯材成形の際、成形板の外面に付着して、否定的な影響を及ぼす異物を容易に排出することができる真空断熱材芯材の成形装置及びこれにより製造された真空断熱材が提供される。
また、成形板の排気孔の直径を芯材から離れる方向に沿って大きくなるように設け、芯材原料などが排気孔に挟まることにより、排気孔が遮断されるのを防止することができる。
また、コーティング部材を介して成形空間に提供される粉末が成形板と接触することによって成形板に付着するのを防止することができる。
また、使用者が意図する形状、文字などを芯材の外面上に容易に形成することができる。
また、芯材成形の際、芯材原料などが成形板と成形型の間に挟まることによって成形板の動きを限定するのを防止することができる。
また、芯材に形成されたパターンを介し、包装工程の際、空気の排出を円滑にして包装材と芯材の密着度を向上させることができる。
また、芯材に形成されたパターンを介して、真空断熱材の外観を改善させることができる。
本発明の一実施形態に係る真空断熱材芯材の成形装置を概略的に示した斜視図である。 図1に係る真空断熱材芯材の成形装置を概略的に示した正断面図である。 図1に係る真空断熱材芯材の成形装置で第1成形板の様子を概略的に示した底面図である。 図1に係る真空断熱材芯材の成形装置で加圧部を介して成形空間を加圧する様子を概略的に示した正断面図である。 図1に係る真空断熱材芯材の成形装置で第1成形板及び第2成形板を介して空気及び異物が排出される様子を概略的に示した様子である。 本発明の一実施形態に係る真空断熱材で芯材の表面にパターンが形成された様子を概略的に示した斜視図である。 図6に係る真空断熱材を概略的に示した正断面図である。
説明に先立ち、様々な実施形態において、同一の構成を有する構成要素については、同一の符号を使用して代表的に第1実施形態で説明し、その他の実施形態では第1実施形態と異なる構成について説明することにする。
以下、添付の図面を参照して本発明の一実施形態に係る真空断熱材芯材の成形装置について詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る真空断熱材芯材の成形装置を概略的に示した斜視図であり、図2は、図1に係る真空断熱材芯材の成形装置を概略的に示した正断面図である。
図1または図2を参照すると、本発明の一実施形態に係る真空断熱材芯材の成形装置100は、芯材の成形と同時に芯材の表面に特定のパターンを形成することができ、芯材を形成する芯材原料の内部空気と成形工程で発生可能な微細粉塵形態の浮遊物などを容易に成形空間から排出することができるものであって、成形板110と成形型140と加圧部150とを含む。
前記成形板110は、互いに離隔して向き合う一対の板部材に設けられ、一対の成形板110の間の空間である成形空間(M)を形成し、成形空間(M)の内部に提供される芯材原料を加圧して圧縮することによって芯材105を成形するものであって、本発明の一実施形態においては、一対の成形板110は重力方向に沿って互いに向き合って、上側に配置される第1成形板120と下側に配置される第2成形板130を含む。
図3は、図1に係る真空断熱材芯材の成形装置で第1成形板の様子を概略的に示した底面図である。
図3を参照すると、前記第1成形板120は、成形空間(M)を上側で加圧するものであって、成形空間(M)と近接した面である第1面120aには芯材原料を加圧して成形すると同時に、パターンが形成されるようにパターン部121が形成され、第1面120aと第2面120b(図5参考)を貫通する排気孔122が形成される。
前記パターン部121は、芯材成形の際、芯材105の外面上に同一の形状が転写するように成形板120の第1面120a上に特定の形状の模様で設けられる。
ここで、パターン部121は、製造者の意図に応じて既設定された形状で設けられ、特定の形状を繰り返して配置して全体的形状が既設定された形状を示すように設けられる。
特に、パターン部121は、本発明の一実施形態によって成形された芯材105を包装材で包装する際、空気の流動路として活用されて包装材内部の真空度を向上させることができるが、その機能がこれに限定されるものではない。
ここで、空気の流動路として活用されるためにパターン部121は、第1面120aの外側に突出するか内側に陥没する突出部121a及び陥没部121bに設けられ、空気の流動を円滑にして、包装材の内部を真空に形成するために必要な真空ポンプが消費電力や真空ポンピングの時間を減少させることができる。例えば、突出部121aの高さまたは陥没部121bの深さは0.02mmないし0.5 mmでありうる。
前記排気孔122は、成形工程の際、成形空間(M)内部の空気を排出できる通路であって、第1成形板120を貫通して形成される。第1成形板120で、第2面120b側の排気孔122b(図5参考)が第1面120a側の排気孔122a(図5参考)より大きく形成される。
これは、排気孔122を介して成形空間(M)内部の空気が排出される時、空気と共に芯材原料の一部が同時に排出される可能性があり、排気孔122を介して排出される芯材原料の一部が排気孔122を遮断させて、すなわち芯材原料によって排気孔122が詰まって、成形空間(M)内部の空気排出または異物排出を妨害することを防止するためである。
前述した機能は、流体力学の基本原理の一つであり、有名な物理学者であるベルヌーイが1738年に発表したベルヌーイの原理で説明可能である。ここで、ベルヌーイの原理とは、粘性がなく、非圧縮性である理想流体の流動時の速度、圧力及び高さの関係を示す数式として下記の通りである。
Figure 2014095471
ここで、Pは特定地点における流体の圧力、ρは流体の密度、vは特定地点における速度、gは重力加速度、hは特定地点における高さを意味する。これを、本発明の一実施形態に係る排気孔122に適用すると、第1面120a及び第2面120bとの間の高さの差、すなわち第1成形板120の厚さは、無視できるほど小さく、前記数式で位置エネルギーを意味するgh部分は無視することができるため、流体の流速vと圧力Pは反比例の関係を示すことが分かる。
また、質量保存の法則の別の表現である連続方程式をみると下記の通りである。
Figure 2014095471
ここで、Qは流量、Aは流体が通過する領域の断面積、vは流体の速度を示す。すなわち、流体が特定領域を流動する際、流体の速度と流体が通過する領域の断面積とは反比例の関係を有することが分かる。
前述したベルヌーイの原理及び連続方程式を本発明の排気孔122及び成形空間(M)に適用し、成形空間(M)から排気孔122に沿って流動する空気の流れを層流(laminar flow)と仮定すると、断面積の大きさ(A)は成形空間(M)での大きさ(A0)、第1面120a側の排気孔122aの大きさ(A1)及び第2面120b側の排気孔122bの大きさ(A2)の順に形成される。
これを、連続方程式に適用すると、流体の流速(v)は成形空間(M)、第2面120b側の排気孔122bを通過する場合、第1面120a側の排気孔122aを通過する場合の順に速い。すなわち、
Figure 2014095471
Figure 2014095471
 の関係が成立する。
ここで、異物が排気孔122に付着される場合、排出される流体の運動エネルギーは、異物を排出孔122から押し出すエネルギー源として作用することができ、流体の運動エネルギーは、速度の2乗に比例するため、流体の排出速度が最も速い第1面120a側の排気孔122aで最も活発に異物を押し出すことができる。
また、排出される流体の粘性力も排気孔122に付着される異物を排気孔122から押し出す力として作用することができ、粘性力は速度に比例するため、流体の排出速度が最も速い第1面120a側の排気孔122aで最も活発に異物を押し出すことができる。
もう一度説明すると、異物を排気孔122から押し出す原因として作用することができる流体の運動エネルギー及び流体の粘性力が第1面120a側の排気孔122aで最も大きく作用するため、第1面120a側の排気孔122aから異物が最も活発に排出されることができる。
また、前述した関係にベルヌーイの方程式を適用すると、
Figure 2014095471
 の関係が成立して、結局、成形空間(M)内容の圧力(P0)が第1面120a側の排気孔122aでの圧力(P1)及び第2面120b側の排気孔122bでの圧力(P2)なり圧倒的に高いため、第1面120a側の排気孔122aでの圧力(P1)と第2面120b側の排気孔122bでの圧力(P2)の大きさに関係なく、成形空間(M)内部の流体は成形空間(M)から排気孔122に沿って円滑に排出されることができる。
したがって、第1面120a側の排気孔122aの大きさを第2面120b側の排気孔122bの大きさより大きく形成し、これらそれぞれの大きさを適切に調節して、芯材の成形工程を円滑に行うことができる。
例えば、第1面120a側の排気孔122aの直径は、0.2mmないし3.0mmの範囲内で設けられ、第2面120b側の排気孔122bの直径は、2.0mmないし10.0mmの範囲内で第1面120a側の排気孔122aの直径より大きく設けられる。
一例として、本発明の一実施形態においては、第1面120a側の排気孔122aの直径は1.5mmに設けられ、第2面120b側の排気孔122bの直径は5.0mmに設けられる。
ここで、第1面120a側の排気孔122aの直径と第2面120b側の排気孔122bの直径は、それぞれ芯材105の成分、芯材105成形工程の際に成形空間(M)を圧縮する圧力などを総合的に考慮して決定することができる。
一方、本発明の一実施形態によると、排気孔122は、第1面120aから第2面120b側に行くほど断面積が増加する増加区間と、断面積が一定に維持される維持区間を含むことができる。
これとは異なり、排気孔122は、第1面120aから第2面120b側に行くほど断面積が増加する増加区間のみにより設けられることができる。この時、第1面120a側の排気孔(122a)の大きさが第2面120b側の排気孔122bの大きさより小さく設けられる形状であればいかなる形状でもここに含まれるものであることは当然である。
一方、成形空間(M)の空気が適切に排出できるように排気孔122の個数が調節されることができる。成形空間(M)の空気を適切に排出し、第1成形板120を上側から加圧する圧力の損失を防止するように成形板110の単位面積当たり(1m2)当たり650個ないし3300個、好ましくは1200個ないし1800個の排気孔122が形成されることができる。
この時、それぞれの排気孔122は、15mm〜40mmの間隔を有するように離隔されることができ、またグリッド(grid)を形成するように配置されることができる。
一方、排気孔122は、第1成形板120の上方運動の際、成形空間(M)の空気を排出することによって空気による抵抗力を減少させ、第1成形板120の運動が容易になるように案内することができる。
一方、第1成形板120の外面には、コーティング部材(図示せず)がコーティングされることができる。コーティング部材(図示せず)は、第1成形板120に芯材原料などを含む異物が残留するのを防止することができる。
また、コーティング部材(図示せず)によって、芯材105が第1成形板120と接触した状態から分離する工程において、第1成形板120の表面に芯材原料が付着するのを防止することができる。
ここで、コーティング部材(図示せず)は、フッ素樹脂系列の素材で設けられることができる。
より詳しく説明すると、第1成形板120のコーティング部材(図示せず)は、付着性が弱いフッ素樹脂系列で設けられ、第1成形板120が芯材105から離隔される場合に芯材が破損することを防止し、第2成形板120のコーティング部材(図示せず)は、摩擦係数が低く、付着性が弱いフッ素樹脂系列の素材で設けられ、芯材105の搬出の際、芯材の破損を防止することができる。
すなわち、コーティング部材(図示せず)を介して、成形板110上に異物が付着することを防止し、芯材105と成形板110との間の摩擦係数を低くすることによって芯材の搬出の際、芯材の破損を防止することができる。
前記第2成形板130は、成形空間(M)の下側に設けられる成形板であって、第1成形板120と向き合うように配置される。第2成形板130は、成形装置100の下部側に配置されることを除いては、前述した第1成形板120と実質的に同じであるため、ここでは詳しい説明を省略する。
ただし、第2成形板130は、成形空間(M)に近接した第1面130aの断面積が第2面130bの断面積より小さいこともあり得る。これによって、成形空間(M)から離れるほど第2成形板130と成形型140との間の隔離距離が広がるようにする。このような形状は、前述した排気孔122と実質的に同じ機能を行うことによって、成形空間(M)内部の空気及び芯材原料の一部を含む異物が第2成形板130と成形型140との間で固着化されることを防止し、これを容易に排出させる。
また、第2成形板130と成形型140との間の接触面積を減少させることによって、第2成形板130が上下運動をする場合、第2成形板130と成形型140の接触による機構的干渉を減らし、空気排出の抵抗を減少させることができる。
前記成形型140は、成形空間(M)を外部と閉鎖させるものであって、芯材成形の際、芯材105の形状を決定する型である。
本発明の一実施形態において、成形型140は成形空間(M)の側面を囲み、上面と下面は外側に開放される。
また、成形型140内部に第2成形板130が収容され、第1成形板120によって上側が閉鎖される。ここで、成形型140は、内部断面積が第2成形板130の第1面130aの断面積より大きく設けられる。
前記加圧部150は、成形板110を加圧して成形空間(M)の内部で芯材原料を加圧させる。本発明の一実施形態に係る加圧部150は、周知の技術であるため、ここでは詳しい説明を省略する。
ただし、本発明の一実施形態において加圧部150は、成形空間(M)、好ましくは芯材105に1kgf/cm2ないし10kgf/cm2の圧力がかかるように設けられる。このような圧力範囲で、芯材105を加圧することによって成形板110の第1面上に形成されたパターン部が芯材105の表面に十分に転写し、加圧部150の駆動に必要な消費電力を最小化させて芯材105の密度を容易に制御することができる。
ここで、加圧部150によってかかる圧力は、芯材105の密度だけでなく、排気孔122、132の個数、大きさ、成形板110の第1面の形状などを考慮して、1kgf/cm2ないし10kgf/cm2の圧力が加えられることができる。
図4は、図1に係る真空断熱材芯材の成形装置において、加圧部を介して成形空間を加圧する様子を概略的に示した正断面図である。
一方、加圧部150は、第1成形板120の第2面120b及び第2成形板130の第2面130bのうち少なくともいずれか一つと連結して、成形空間(M)で第1及び第2成形板120、130を移動させ、芯材原料または芯材105を加圧することができる。図4を参照すると、本発明の一実施形態においては、加圧部150が第1成形板120及び第2成形板130をそれぞれ加圧するように設けられる。
また、加圧部150と成形板110が面接触することによって加圧部150が成形板110に均一な圧力を加えるように加圧部150が移動方向を案内するガイド部151をさらに含むことができる。
また、加圧部150が成形板110に向き合う面には、真空吸入器(図示せず)が備えられ、排気孔122、132を介して排出する空気及び異物を吸入するように設けられることができる。
ここで、真空吸入器(図示せず)は、成形板110の表面に残留する異物まで吸入して除去することができる。
一方、本発明の一実施形態において、成形空間111に提供されてる芯材原料は、フュームドシリカ(fumed silica)粉末、有機及び無機繊維粉末などが混合された混合粉末で設けられる。
ここからは、上述した真空断熱材芯材の成形装置100の一実施形態の作動について説明する。
まず、第2成形板130の上側に芯材105を形成する芯材原料が粉末状態で提供される。芯材原料は、第2成形板130の上側に、成形型140の内部に提供することができる。
第2成形板130の上側に芯材原料が提供された後、第1成形板120が成形型140から離隔された状態で、第2成形板130を上方に運動させ、第2成形板130が一定程度上側に移動すると、第1成形板120が下方に移動する。この時、第1成形板120は、成形型140の内部までは移動せず成形型140の上部に配置され、成形型140の上部に形成された開口部側を 閉鎖する形態に配置される。
これは、成形型140の上部側が開放された状態で、第2成形板130が移動するため、第2成形板130の移動速度を早くすることができ、全体的な成形工程にかかる時間を短縮させることができるためである。
第2成形板130上側に提供される芯材原料が第1成形板120と接触すると、第1成形板120と第2成形板130との間で芯材原料が加圧され、粉末状態の原料が高圧によって圧縮されて圧縮物である芯材105を形成することができる。
図5は、図1に係る真空断熱材芯材の成形装置において、第1成形板及び第2成形板を介して、空気及び異物が排出される様子を概略的に示した様子である。
一方、図5を参照すると、第1成形板120及び第2成形板130の移動過程及び加圧過程上で成形空間(M)内部の空気が排気孔122、132を介して排出される。
この時、加圧過程上で成形空間(M)内部の空気及び芯材105に成形されない一部の芯材原料を含む異物が成形型140と第2成形板130との間に排出されることができ、特に成形型140と第2成形板130との間に排出される間、圧力差によって異物が成形型140と第2成形板130との間の空間に排出されないことを防止するように、第2成形板130の第1面130aの断面積が第2面130bの断面積より大きく設けられる。
一方、第1成形板120及び第2成形板130が芯材原料に1kgf/cm2ないし10kgf/cm2の圧力がかかるように加圧することにより、第1成形板120及び第2成形板130に形成されたパターン部121が芯材105上に適切に形成されるようにする。
一方、成形板110から圧力の印加を受け、圧縮されて形成された芯材105の搬出のために芯材105を成形型140の内部から離脱させる過程を行うことができる。
この過程の実行の間、芯材105内部の空隙層及び芯材原料自体の弾性力によるスプリングバック(spring back)現象によって、芯材105に変形が発生することを防止するために、第1成形板120及び第2成形板130との間の隔離距離を一定の状態で維持し、すべて上方に運動させる。
ここで、第1成形板120及び第2成形板130を同期制御することにより、第1成形板120及び第2成形板130の隔離距離が実質的に同一に維持される。
ここで、同期制御とは、特定の時間内に複数のプロセスが進行している時、これらプロセスの相互間において制御の流れを正確に制御する方式を意味する。
すなわち、同期制御によって、第1成形板120が所定の長さを移動すると、第2成形板130も同時に所定の長さを移動することによって第1成形板120及び第2成形板130の隔離距離が実質的に同一に維持される。
次に、前述した真空断熱材芯材の成形装置を介して、製造される真空断熱材について説明する。
図6は、本発明の一実施形態に係る真空断熱材において芯材の表面にパターンが形成された様子を概略的に示した斜視図であり、図7は、図6に係る真空断熱材を概略的に示した正断面図である。
図6または図7を参照すると、本発明の一実施形態に係る真空断熱材200は、芯材210の外面上に形成されるパターン211を介して真空包装する際、包装材220内部を容易に真空状態にすることができるものであって、芯材210及び包装材220を含む。
前記芯材210は、本発明の一実施形態に係る真空断熱材芯材の成形装置100によって成形されるものであって、外面上に成形板110に形成されるパターン部111と同一の形状のパターン(211)が形成される。
ここで、芯材210のパターン211は、美観を秀麗にする機能を行うと共に、芯材210の外側に包装材220を包む包装工程の中、包装材220内部の空気の除去率を向上させることができるようにする。
このような、パターン211の機能を説明する前に、成形工程後の真空断熱材製造のための一連の工程について、まず説明する。
本発明の一実施形態に係る真空断熱材芯材の成形装置100により、芯材210が成形されると、乾燥工程によって水分を除去した後、使用者の要請に応じて一定の規格にカッティング(cutting)するカッティング工程を行う。
また、前述したカッティング工程により、一定規格にカッティングされた芯材210は、包装材220内部に収容され、真空ポンプを介して包装材220内部の空気を除去して包装材220内部を真空状態にする真空包装工程が行われる。
また、前述した真空包装工程後に、包装材220の入口を密封させる密封工程が行われる。
ここで、包装材220内部が1mbar以下の真空度に到達するまで空気が排出されることが好ましく、パターン211は、空気の排出が円滑に行われるように空気が流動することができる流動通路として機能するようになる。
もう一度説明すると、前述した真空包装工程により、包装材220内部の空気を排出させる場合、包装材220の入口に近接した領域から空気が排出され、包装材220の入口から離れるほど空気の排出が難しくなる。
芯材200にパターン(211)がない場合、ある程度空気が排出された後には、包装材220の入口から包装材220と芯材210が密着して、空気が排出されることができる空間がほとんど形成されず、包装材220内の空気を完全に排出して真空状態にすることが難しい。
よって、パターン(211)がない芯材200を包装材220で包装した場合、真空断熱材の表面には排出されない空気による表面のしわが発生する問題がある。
しかし、本発明の一実施形態によれば、芯材210の外面上に形成されたパターン(211)を介して、空気が流動することができ、包装材220の内側の空気も円滑に排出することができるように案内することによって包装材220内の空気を最大に排出させることができる。
前記包装材220は、内部を真空に形成して芯材210を収容するためのものであって、本発明の一実施形態によると、アルミニウムフィルムであることができる。
これとは異なり、包装材220は、収縮包装フィルムまたは不織布で設けられ、芯材210と接触する第1包装材(図示せず)と水分、空気のように真空断熱材の断熱効果を阻害する要素が芯材210内部に侵入することを防止するように、第1包装材(図示せず)を包むアルミニウムフィルムで設けられる第2包装材(図示せず)を含むことができる。
一方、芯材210と包装材220の結合関係についてもう一度説明すると、真空に形成される包装材220内部に芯材210が収容された状態で外部に搬出されると、外部気圧と包装材220内部の気圧差により、包装材220が芯材210側に密着するようになる。
ここで、芯材210の大きさに対応するように包装材220の大きさを設けて包装することが好ましいが、カッティング工程及び密封工程を行う間、包装材220の大きさが芯材210の大きさより大きく設けられることが一般的であり、パターン211がない場合には、包装材220が芯材210側に密着する際、芯材210と接触できない残余部分が真空断熱材200の表面にしわを形成する。
しかし、芯材210にパターン(211)が形成されると、包装材220の一部が芯材210のパターン210の間に密着するようになるので、包装材220と芯材210の接触面積が増加し、包装材220が芯材210に密着する際、残余部分が発生することを防止することができるため、真空断熱材200表面にしわが発生することを防止する。
前述したように、包装材220が芯材210に密着する密着度が向上すれば、断熱効果が向上して製品の性能を向上させることができる。
下記の表は、本発明の一実施形態に係る真空断熱材200と芯材210の表面にパターンが形成されない一般的な製品の性能を比較した表である。
Figure 2014095471
前記の表を検討してみると、本発明の一実施形態に係る真空断熱材の場合、包装材220を芯材210に密着させることにより、従来の真空断熱材よりしわの形成を減らし、しわにより発生する空隙を最小化し、また熱損失を最小限にすることができる。
本発明の一実施形態に係る真空断熱材で芯材210の表面にパターン211を形成することにより、美観を秀麗にすると共に真空包装工程の際、空気が流動できる流動路として作用するようになって包装材220内部の真空度を向上させて断熱効果を向上させ、真空断熱材表面のしわの発生を最小限にして包装材220内部の空気排出の時間を短縮することにより、製造コストを節減することができる。
本発明の権利範囲は、前述した実施形態に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲内で様々な形態の実施形態で具現することができる。特許請求の範囲で請求する本発明の要旨を逸脱することなく、当該発明の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば誰でも変形可能な多様な範囲まで本発明の請求範囲の記載の範囲内にあるものとみなす。
100 真空断熱材芯材の成形装置
110 成形板
120 第1成形板
130 第2成形板
140 成形型
150 加圧部
200 真空断熱材
210 芯材
220 包装材

Claims (17)

  1. 芯材が成形される成形空間を形成するように互いに離隔されて向き合う一対に設けられる成形板と、
    前記成形空間を外部と閉鎖する成形型と、
    前記一対の成形板のうち少なくとも一つを加圧する加圧部とを含み、
    前記一対の成形板のうち少なくとも一つには、
    前記成形空間に向かう第1面に設けられ、芯材の外面上にパターンを転写するパターン部、および
    前記第1面から前記第1面の反対面である第2面に向かう厚さ方向に沿って前記成形板を貫通する排気孔が形成されることを特徴とする真空断熱材芯材の成形装置。
  2. 前記排気孔は、前記第2面側が前記第1面側より大きく形成されることを特徴とする請求項１に記載の真空断熱材芯材の成形装置。
  3. 前記成形板は、前記第1面の断面積が前記第2面の断面積より大きく設けられることを特徴とする請求項１に記載の真空断熱材芯材の成形装置。
  4. 前記パターン部は、前記第1面から突出する突出部及び前記第1面の内側に陥没する陥没部が繰り返して配列されることを特徴とする請求項１に記載の真空断熱材芯材の成形装置。
  5. 前記突出部の高さまたは前記陥没部の深さは、0.02mmないし0.5mmに設けられることを特徴とする請求項４に記載の真空断熱材芯材の成形装置。
  6. 前記成形板は、前記成形板に芯材原料が付着することを防止するコーティング部材を含むことを特徴とする請求項１に記載の真空断熱材芯材の成形装置。
  7. 前記第1面側の排気孔は、直径が0.2mmないし3mmであることを特徴とする請求項２に記載の真空断熱材芯材の成形装置。
  8. 前記第2面側の排気孔は、直径が2mmないし10mmであることを特徴とする請求項２に記載の真空断熱材芯材の成形装置。
  9. 前記排気孔は、前記第1面から前記第2面に向かう方向に沿って直径が増加する増加区間及び直径が一定に維持される維持区間を含むことを特徴とする請求項２に記載の真空断熱材芯材の成形装置。
  10. 前記成形板は、1kgf/cm2ないし10kgf/cm2で加圧されることを特徴とする請求項１に記載の真空断熱材芯材の成形装置。
  11. 前記排気孔は、前記成形板の1m2の単位面積当たり650個ないし3300個が形成されることを特徴とする請求項１０に記載の真空断熱材芯材の成形装置。
  12. 前記排気孔は、前記成形板の1m2の単位面積当たり1200個ないし1800個が形成されることを特徴とする請求項１０に記載の真空断熱材芯材の成形装置。
  13. 前記成形型の上部は開口され、
    前記成形板は、
    前記成形型の上側に設けられて上下運動することにより、前記成形型を開放したり閉鎖する第1成形板、及び
    前記成形型が開放された状態で所定間隔上昇して前記成形型が閉鎖された状態で所定間隔上昇する第2成形板を含むことを特徴とする請求項１に記載の真空断熱材芯材の成形装置。
  14. 前記成形型は、前記第2成形板に向き合う底面が前記第2成形板より大きく設けられることを特徴とする請求項１３に記載の真空断熱材芯材の成形装置。
  15. 請求項１項ないし１４項のいずれか一項に記載された真空断熱材芯材の成形装置を利用して、前記成形板のパターン部を介して外面上にパターンが形成される芯材を含むことを特徴とする真空断熱材。
  16. 内部が真空の状態で、前記芯材を収容する包装材をさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載の真空断熱材。
  17. 前記包装材は前記芯材の包装の際、前記パターンを介して前記包装材の内部の空気を流動させることによって前記芯材の外面上に密着することを特徴とする請求項１６に記載の真空断熱材。
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