KR100816962B1 - 진공 단열재 및 진공 단열재를 구비하는 보냉 기기 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 진공 단열재의 외피재(13)는 내측에서부터 순서대로 실란트층(21), 금속층(22), 제 1 플라스틱 필름층(23), 및 제 2 플라스틱 필름층(24)을 접착제층(25, 26)에 의해 적층한 적층체이며, 이물질이 피어싱된 경우에는 적층체 내부의 어느 하나에서 피어싱에 의한 파단의 전파를 차단함으로써 관통 핀홀의 발생을 방지할 수 있는 것이다. 이에 따라, 높은 가스 배리어성과 미세한 이물질에 의한 피어싱에 대한 내핀홀성이 우수한 외피재를 사용하여, 장기간에 걸쳐 우수한 단열 성능을 유지할 수 있는 고품질의 진공 단열재를 제공할 수 있다.

Description

진공 단열재 및 진공 단열재를 구비하는 보냉 기기{VACUUM HEAT INSULATION MATERIAL AND COLD RESERVING APPARATUS WITH THE SAME}

본 발명은, 심재(芯材)와 외피재(外被材)로 이루어지며, 심재를 외피재로 덮고 내부를 감압 밀폐한 진공 단열재에 관한 것이다.

최근, 에너지 문제나 환경 문제가 긴급한 과제로 대두되고 있어, 에너지를 유효하게 이용하기 위한 시책이 여러 가지로 검토되고 있다.

그 하나로서, 민생 기기인 냉장고 등의 가전 제품의 에너지 절약이 주목받고 있다. 냉장고의 에너지 절약화를 달성하기 위해서는 냉열(冷熱)을 유효하게 이용하는 것이 필요하며, 냉장고 하우징을 구성하는 단열 상자체를 고 단열화하는 것이 유효하다. 그 때문에, 단열 상자체에는 높은 단열 성능을 갖는 단열재를 사용하는 것이 효과적이며, 최근, 고성능 단열재로서 유리 섬유를 심재로 하는 진공 단열재가 적용되고 있다.

진공 단열재는, 다공질체로 이루어진 심재를 외피재에 삽입하고 내부를 감압해 밀폐 봉지하여 구성된다. 따라서, 상기 외피재는 장기간에 걸쳐 내부 압력을 유지할 수 있는 높은 가스 배리어성과 취급시에 핀홀(pin hole)을 발생시키지 않는 내구성을 갖는 것이 필요하다.

그 때문에, 포장 재료는, 최외층에 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름과 같은 보호 필름, 중간층에 알루미늄박이나 가스 배리어성이 우수한 증착 필름, 및 최내층에 열용착성이 우수한 올레핀계의 실란트 필름으로 구성되어 있다.

예컨대, 일본 특허 제2568485호 공보는, 외피재가 스크래치로 인한 핀홀에 대한 내구성이 우수한 진공 단열재로서, 외층에서부터 내층으로 나일론 필름, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 기체 배리어층 및 폴리에틸렌 필름으로 이루어진 4층의 라미네이트 필름으로 밀봉 용기를 형성한 단열체 팩을 기재하고 있다.

그러나, 상기 종래의 구성에서는, 외피재의 최외층에 내스크래치성이나 내핀홀성이 우수한 나일론 필름을 적층하고 있기 때문에, 외부로부터의 마찰이나 이물질에 대한 핀홀의 발생에 대해서는 유효하지만, 진공 포장시에 있어서 내부에 이물질이 혼입되어 최내층의 실란트층 측에서 발생하는 핀홀에 대해서는 충분한 내구성을 갖고 있다고는 말할 수 없었다.

일본 특허공개 제1999-79234호 공보에는, 진공 포장용으로 적합한 포장 재료로서, 두께가 10 내지 70g/㎡인 종이 기재의 한 면에 연신 플라스틱 필름 및 실란트층을, 각각 접합층에 의해 적층하여 이루어지고, 또한 상기 연신 플라스틱 필름이 금속 산화물 증착층인 구성을 기재하고 있다. 이 구성에 의해, 진공 포장을 한 경우, 피포장물의 코너를 매끄럽게 형성할 수 있고, 진공 포장 후에도 방습성 등의 배리어성의 저하를 작게 할 수 있는 것이 제안되어 왔다.

그러나, 상기 종래의 구성에서는, 외부로부터의 충격이나 마찰에 대한 핀홀의 발생 억제에는 유효하지만, 진공 포장시에 있어서 내부에 이물질이 혼입되는 등의 경우, 또한 피포장재의 종류에 따라서는, 최내층의 내측의 요인으로 인하여 발생하는 핀홀에 대해서는 충분한 내구성을 갖고 있다고는 할 수 없었다.

그래서, 일본 특허공개 제1997-317986호 공보에는, 이물질의 피어싱(piercing)에 의한 핀홀에 대하여 내구성이 높은 진공 단열재를 제공할 목적으로, 플라스틱층의 피어싱 강도(puncture resistance)를 향상시킴으로써, 이물질이 피어싱되지 않도록 하는 시도가 개시되어 있다.

그러나, 종래의 진공 단열재는, 외피재를 구성하는 필름끼리가 강력하게 라미네이팅되어 있으며, 라미네이팅되어 있는 필름 사이는 박리 강도가 크다. 선단이 날카로운 이물질에 의한 피어싱 응력이 가해져 필름이 파단되는 원인은 응력 집중에 의한 압축이다. 압축된 물체는 수직 방향으로 길이가 신장되고, 파단시에는 압축 응력과 수직 방향으로 급격한 전단 응력이 발생한다. 또한, 압축에 의해 발생한 수직 방향의 힘은, 접착제를 통해 라미네이팅되어 있는 필름에 대하여 인장 응력으로 되어 가해져서, 이 필름을 동시에 파단시켜 버린다. 이 때문에, 이물질의 길이가 외피재의 두께보다 짧은 경우에 있어서도, 관통 핀홀이 발생한다고 하는 과제를 갖고 있었다.

또한, 일본 특허공개 제2003-340972호 공보에는, 플라스틱 라미네이트 필름의 충격에 의한 파열이나 핀홀을 방지하기 위해서 박리 강도가 작은 층을 마련하는 것이 기재되어 있다. 냉동 식품이나 예각 형상의 내용물이 섞여 있는 제빙물을 수 납하는 포장 백(bag)에 있어서, 저온 유통 환경 하에서도, 수송중의 진동 등에 의해 포장 백이 터지는 일이 없고 또는 화물 취급의 부주의로 인한 낙하 충격에 의해 파열이나 핀홀이 발생하는 일이 없는 내충격성 포장재가 개시되어 있다.

도 12는 종래의 내충격성 포장재의 단면도를 나타낸다. 도 12의 내충격성 포장재(96)는, 합성 수지층으로 이루어진 기재(91)의 한 면 상에, 기재(91) 주연의 밀봉부(97)를 제외하고 인쇄 잉크층(95)을 갖는다. 인쇄 잉크층(95)을 포함한 기재(91) 전면에는 내충격성 수지층(92)이 마련된다. 또한, 내충격성 수지층(92)의 상면에 접합층(93)에 의해 실란트층(94)이 마련된다. 내충격성 포장재(96)의 다른 제작 방법으로는, 기재(91) 주연의 밀봉부(97)를 제외한 기재(91)의 한 면에 인쇄 잉크층(95)을 마련하고, 또한 인쇄 잉크층(95)의 상면에만 내충격성 수지층(92)을 마련하며, 내충격성 수지층(92) 상에서, 기재(91)의 전면에 마련된 접합층(93)에 의해 실란트층(94)을 적층하여 이루어진 것이다.

상기 종래의 내충격성 포장재(96)는, 얼음 등을 내포한 상태에서 낙하 등에 의해 외부에서 충격이 가해진 경우, 기재(91)가 파단되더라도, 박리 강도가 약한 인쇄 잉크층(95)이 박리됨으로써, 관통 핀홀의 발생을 막는 것이다.

그러나, 상기 종래의 내충격성 포장재를 구성하는 라미네이트 필름을 진공 단열재의 외피재로서 적용한 경우의 문제점을 다음에 설명한다. 즉, 라미네이트 필름이 대기압에 의해 심재에 가압되기 때문에, 심재와 밀착시켜 피복할 수 없는 잉여의 라미네이트 필름은 그 자신이 겹쳐져서 무수한 주름을 형성한다. 그 결과, 박리 강도가 약한 인쇄 잉크층을 갖는 라미네이트 필름에서는, 인쇄 잉크층 부분에 발생한 주름으로 인해 쉽게 필름 기재끼리가 박리되어 버린다고 하는 문제가 있었다.

또한, 종래의 포장재에 있어서의 내핀홀성 개선의 목적은, 충격에 의한 인열 방지나, 제빙물과 같은 어느 정도 형상이 큰 벌크한 내용물에 의한 피어싱을 방지하는 것을 주안점으로 한 것이다. 그 때문에, 진공 단열재의 외피재로서 문제가 되는, 유리 섬유와 같은 미소 이물, 글래스 샷(glass shot)이나 분진에 의한 핀홀에 대해서는, 그 내핀홀성의 개선 효과는 충분하지 않았다.

또한, 통상의 진공 포장체와 달리 진공 단열재는 10년간이라는 장기간에 걸쳐 고진공을 유지할 필요가 있어, 라미네이트 필름에는 높은 가스 배리어성이 필요하게 된다. 그 때문에, 종래 수단의 포장재에서는 가스 배리어성의 부족으로 인해 경시적으로 단열 성능이 저하되어, 진공 단열재용의 외피재로서는 적용할 수가 없었다.

발명의 개시

본 발명은 상기 종래의 과제를 해결하는 것으로, 우수한 내핀홀성과 우수한 가스 배리어성을 갖는 라미네이트 필름을 제공함으로써, 장기간에 걸쳐 단열 성능이 우수한 고품질의 진공 단열재를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 종래의 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 심재와, 심재를 덮는 외피재를 갖고, 외피재의 내부가 감압 밀봉되어 이루어진 진공 단열재로서, 외피재가 2층 이상의 플라스틱 필름, 금속층 및 이들의 접합층을 갖는 적층체이며, 적층체가 그 적층체를 관통하도록 작용하는 수직 방향의 파단의 전파를 막을 수 있는 응력 완화 구조를 내층에 구비한 적층체인 것을 특징으로 하는 진공 단열재에 있어서, 이물질이 피어싱된 경우에는 적층체 내부의 어느 하나에서 피어싱에 의한 파단의 전파를 차단함으로써, 관통 핀홀의 발생을 방지하는 것이다.

도 1은 본 발명의 실시형태 1에 있어서의 진공 단열재의 단면도이다.

도 2는 본 발명의 실시형태 1에 있어서의 진공 단열재의 외피재의 단면도이다.

도 3은 본 발명에 있어서의 전단 강도 측정 시험편의 단면도이다.

도 4는 본 발명의 실시형태 2에 있어서의 진공 단열재의 외피재의 단면도이다.

도 5는 본 발명의 실시형태 3에 있어서의 진공 단열재의 외피재의 단면도이다.

도 6은 본 발명의 실시형태 4에 있어서의 진공 단열재의 외피재의 단면도이다.

도 7은 본 발명의 실시형태 5에 있어서의 진공 단열재의 외피재의 단면도이다.

도 8은 본 발명의 실시형태 6에 있어서의 진공 단열재의 외피재의 단면도이다.

도 9는 본 발명의 실시형태 7에 있어서의 진공 단열재의 외피재의 단면도이다.

도 10은 본 발명의 실시형태 8에 있어서의 진공 단열재의 외피재의 단면도이다.

도 11은 본 발명의 실시형태 9에 있어서의 냉동 냉장고의 단면도이다.

도 12는 종래의 내충격성 포장재의 단면도이다.

부호의 설명

11 : 진공 단열재

12 : 심재

13 : 외피재

21 : 실란트층

22 : 금속박층

23, 29 : 제 1 플라스틱 필름층

24 : 제 2 플라스틱 필름층

25, 26 : 접합층

27 : 증착층

28, 48 : 공압출 필름층

51 : 냉장고

52 : 단열 상자체

53 : 외상자(outer case)

54 : 내상자(inner case)

55 : 경질 우레탄폼

56 : 구획판

57 : 냉장실

58 : 냉동실

59 : 전동 댐퍼

60 : 팬 모터

61 : 제상 히터(defrost heater)

62 : 증발기

63 : 압축기

64 : 응축기

65 : 캐피러리 튜브(capillary tube)

66 : 도어체

본 발명의 진공 단열재는, 2층 이상의 플라스틱 필름을 접합하여 이루어진 적층체를 외피재로 하여 심재를 덮는 구조의 진공 단열재이며, 적어도 심재와, 심재를 덮는 외피재를 갖고, 외피재의 내부가 감압 밀봉되어 이루어진 진공 단열재로서, 외피재가 2층 이상의 플라스틱 필름, 금속층 및 이들의 접합층을 갖는 적층체이며, 적층체가 상기 적층체를 관통하도록 작용하는 수직 방향의 압축 응력을 완화하여 파단의 전파를 막을 수 있는 응력 완화 구조를 내층에 구비한 적층체이다.

응력 완화 구조란, 상기 적층체의 내층에 있어서 글래스 샷 등의 피어싱에 의한 플라스틱 필름의 파단이 외층측에 인접하는 다른 플라스틱 필름으로 전파되는 것을 차단할 수 있는 구조이다. 따라서, 응력 완화 구조에서는, 이물질의 피어싱에 의해 적층체에 수직 방향의 압축 응력이 가해진 경우에, (1) 상기 적층체 중 어느 하나의 계면이 박리되는 구조와, (2) 적층체를 구성하는 플라스틱 필름 또는 접합층 중 어느 하나가 파단되는 구조의 2개 구조 중 적어도 하나의 구조를 포함한다.

여기서, 심재 등의 표면에 존재하는 글래스 샷 등의 각(角)을 갖는 이물질이나 분진과 같은 작은 물체가 피어싱되는 경우를 상정하면, 이물질이 피어싱된 내측 필름은, 감압시의 필름의 압축에 의해 외측 방향으로 확장된다. 필름이 파단될 때에는 압축력은 피어싱된 중심점에서 외측을 향하여 퍼진다. 그 때문에, 필름에 라미네이팅되어 있는 외측 필름에 대하여 접착제층을 통해서 피어싱의 중심에서 외측을 향해 작용하는 인장력, 즉 전단력으로서 전파된다.

이 때, 외측 필름이 파단되는 전단력보다 접착제층이 파단되는 전단력 쪽이 작은 경우에는, 전단력에 의해 먼저 접착제층이 파단된다. 그 결과, 이물질의 피어싱력(piercing force)은 약화되고 피어싱력의 전파가 차단되는 것에 의해, 라미네이트 필름의 관통 핀홀의 발생을 억제할 수 있다.

또, 라미네이트 필름 내에 전단 강도가 약한 계면 또는 박리 강도가 약한 계면이 존재하면, 전단력에 의해, 전단 강도 또는 박리 강도가 약한 계면이 박리되고, 그것에 의해 피어싱력이 약화된다. 그 결과, 피어싱력의 전파가 차단되어 라미네이트 필름의 관통 핀홀의 발생을 억제할 수 있다.

이렇게 하여, 적층체의 일부에 전단 강도가 작은 층 또는 전단 강도가 작은 계면을 마련함으로써, 충분한 박리 강도를 확보하면서 우수한 내핀홀성을 갖는 라미네이트 필름을 제공할 수 있다.

또한, 라미네이트 필름이 금속박층, 금속 증착층 또는 세라믹 증착층을 갖는 플라스틱 필름을 포함함으로써, 가스 배리어성이 양호하고 장기간에 걸쳐 단열 성능이 우수한 진공 단열재가 얻어진다.

본 발명의 진공 단열재는 진공 단열재의 외피재로서의 충분한 가스 배리어성을 확보하면서, 또한 우수한 내핀홀성을 갖는 라미네이트 필름으로 이루어진 외피재를 구비함으로써, 장기간에 걸쳐 우수한 단열 성능을 갖는 고품질의 진공 단열재를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 적어도 2층 이상의 플라스틱 필름이 접합층에 의해 적층된 라미네이트 필름으로 이루어진 진공 단열재에 관한 것이다. 이물질이 피어싱된 경우에는, 적층체 내부의 어느 하나에서 피어싱에 의한 파단의 전파가 차단됨으로써 외피재 전체를 관통하는 관통 핀홀의 발생을 방지할 수 있다.

일반적으로, 라미네이트 필름에 이물질 등이 피어싱되는 경우에는 이물질의 피어싱력이 압축력으로서 작용함으로써, 라미네이트 필름이 파단된다. 파단되는 라미네이트 필름에는 파단의 중심에서부터 외측으로 퍼지도록 압축력이 작용하므로, 라미네이트 필름에는 전단력으로서 작용하게 된다.

이 때, 라미네이트 필름의 내부에 전단 강도가 낮은 층이 존재하면, 라미네이트 필름 내부의 가장 낮은 전단 강도를 갖는 층이 파단됨으로써 피어싱력이 분산 완화되기 때문에, 다음 층으로의 피어싱력의 전파가 차단된다. 그 결과, 관통 핀홀의 발생을 방지할 수 있다.

또한 마찬가지로, 라미네이트 필름의 내부에 전단 강도가 낮은 계면이 존재하여도 좋다. 이 경우에는, 라미네이트 필름 내부의 가장 낮은 전단 강도를 갖는 계면이 박리됨으로써 피어싱력이 분산 완화되기 때문에, 다음 층으로의 피어싱력의 전파가 차단된다. 그 결과, 관통 핀홀의 발생을 방지할 수 있다.

또한, 전단 강도가 약한 층 또는 전단 강도가 약한 계면이, 라미네이트 필름의 적어도 최외층과 최내층을 제외한 내부의 층 중 어느 하나에 존재하는 경우, 피어싱력이 보다 효율적으로 분산 완화되어, 피어싱력의 전파가 차단된다. 그 결과, 관통 핀홀의 발생을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명은 피어싱에 의한 파단의 전파를, 적어도 2층 이상의 플라스틱 필름과 접합층으로 이루어진 적층체 중 어느 하나의 층에 있어서의 파단 또는 어느 하나의 층과 층의 계면에 박리에 의해 차단할 수 있는 진공 단열재에 관한 것이다. 피어싱에 의한 파단의 전파는, 전단 강도가 약한 층의 파단 또는 전단 강도가 약한 계면의 박리에 의해, 피어싱에 의한 층을 파단하는 피어싱력이 효율적으로 분산 완화되어, 피어싱력의 전파가 차단된다. 그 결과, 피어싱에 의한 관통 핀홀을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명은 적어도 2층 이상의 플라스틱 필름과 이들의 접합층으로 이루어진 적층체에 있어서, 파단되는 층이 접착제층인 진공 단열재에 관한 것이다.

라미네이트 필름에 사용하는 접착제층을 파단시킴으로써, 라미네이트 필름에 필요한 배리어성 등의 기능에 대한 폐해를 최소한으로 할 수 있다. 또한, 라미네이트 필름의 설계에 있어서는, 임의의 접착제층을 저 전단 강도층으로 하는 것이 가능하기 때문에, 적층 구성에 제한을 받는 일이 없이 자유도가 높은 설계가 가능하게 된다.

또한, 일반적으로, 접착제의 탄성률과 접착제의 전단 강도는 비례 관계에 있어, 탄성률의 저하에 따라 그와 더불어 전단 강도가 저하된다. 따라서, 저탄성률의 접착제를 적용함으로써 접착제의 전단 강도를 저하시킬 수 있다. 이에 따라, 이물질이 피어싱된 경우, 라미네이트 필름을 관통하기 전에 접착제층의 파단이 발생하기 때문에, 이물질의 피어싱력의 전파가 억제됨으로써 관통 핀홀의 억제를 실현할 수 있다.

또한, 본 발명은 접착제층이 우레탄 수지로 형성되며 우레탄 수지의 탄성률이 접착되어 있는 플라스틱 필름의 탄성률보다 작은 진공 단열재에 관한 것이다.

즉, 접착제인 우레탄 수지의 탄성률이 접착되어 있는 플라스틱 필름의 탄성률보다 작아 유연하므로, 내부의 이물질이 외피재를 돌파하는 방향으로 힘이 작용한 경우, 접합층이 그 왜곡을 흡수함으로써 피어싱에 의한 핀홀의 발생을 억제할 수 있다.

일반적으로, 접착제의 탄성률과 접착제의 전단 강도는 비례 관계에 있어, 탄성률의 저하에 따라 그와 더불어 전단 강도가 저하된다. 따라서, 저탄성률의 접착제를 이용함으로써 접착제의 전단 강도를 저하시키면, 이물질이 피어싱된 경우에, 외피재를 뚫고 나가기 전에 접합층의 파단이 발생하여, 이물질의 피어싱력의 전파가 억제됨으로써 핀홀의 억제를 실현할 수 있다.

이상의 결과로부터, 유리 단섬유를 사용한 심재에 글래스 샷과 같은 이물질이 혼입되는 등의 경우에 있어서도, 우수한 내핀홀성을 갖는 진공 단열재를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은 적층체의 각 층간의 적어도 하나의 층간의 접착이 폴리아이소사이아네이트와 폴리에스터 폴리올로 이루어진 우레탄 수지로 이루어진다. 폴리아이소사이아네이트와 폴리에스터 폴리올의 당량비가 1 이상 3 이하이며, 폴리아이소사이아네이트가 과잉인 우레탄 수지를 접합층으로 하는 진공 단열재에 관한 것이다.

이는, 우레탄 수지를 구성하는 아이소사이아네이트의 가교 반응인 알로파네이트 반응이나 뷰렛 반응, 또 아이소사이아네이트의 자기 부가 반응인 아이소사이아누레이트 반응이나, 카보디이미드 반응이나 우레트디온 반응 등에 의한 결합이 적으면 우레탄 수지는 탄성을 가지며, 또한 열가소성 수지와 같은 특성을 발현한다.

그 결과, 상기 당량비이면, 접합층을 구성하는 우레탄 수지는 목적으로 하는 탄성률을 갖는 것을 알 수 있다.

또한, 본 발명은 외피재가 적층체이며, 적층체의 각 층간의 적어도 하나의 층간의 접착이 우레탄 수지로 이루어지고, 또한, 지방족계 폴리아이소사이아네이트로 이루어진 우레탄 수지를 접합층으로 하는 진공 단열재에 관한 것이다.

고분자 화합물이 저탄성률을 갖기 위해서는, 화학 구조상 어느 정도 선형상의 분자 구조일 필요가 있으며, 아이소사이아네이트 성분은 2작용성이거나 2작용성에 가까운 것으로 된다. 따라서, 지방족계 폴리아이소사이아네이트인 헥사메틸렌다이아이소사이아네이트(HDI), 트라이메틸헥사메틸렌다이아이소사이아네이트(TMDI), 리신다이아이소사이아네이트(LDI) 등이 저탄성률의 발현을 위해서는 특히 효과적이다.

이들 아이소사이아네이트를 적용함으로써, 접합층을 구성하는 우레탄 수지의 탄성률을 저하시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 지방족계 폴리에스터 폴리올과 지방족계 폴리아이소사이아네이트로 이루어진 우레탄 수지를 접합층으로 하는 진공 단열재에 관한 것이다.

폴리올 성분에 대해서도 지방족계 폴리에스터 폴리올을 적용함으로써, 접합층을 구성하는 우레탄 수지의 탄성률을 보다 한층 저하시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 상온 이하의 온도 영역에서 사용하는 보냉 기기로서, 보냉 기기의 외상자와 내상자로 형성되는 공간에 경질 수지 폼을 충전한 단열 상자체 또는 단열 도어체의 적어도 어느 하나에 있어서, 내상자와 외상자 사이에 본 발명의 진공 단열재를 구비하는 보냉 기기에 관한 것이다.

일반적으로, 고분자 화합물인 플라스틱은 온도의 저하와 함께 유연성을 잃어 딱딱하고, 무르게 되며, 탄성률이 증대된다. 그러나, 보냉 기기에 적용되는 진공 단열재를 구성하는 외피재의 접합층은 원래 저탄성률이므로, 상온 이하의 온도 영역에서의 사용에 있어서도 충분한 유연성을 유지하고 있다.

따라서, 상온 이하에서 사용하는 보냉 기기에 있어서도, 접착제인 우레탄 수지의 탄성률이 접착되어 있는 피착재의 탄성률보다 작으므로, 내부의 이물질이 외피재를 돌파하여 외측 방향으로 힘이 작용한 경우에도, 접합층이 그 왜곡을 흡수하는 것이 가능하게 되어 피어싱에 의한 핀홀의 발생을 억제할 수 있다.

또한, 적층체의 성형 방법은, 드라이 라미네이션용 접착제를 이용하여 실시하는 드라이 라미네이션 방식이 바람직하다. 또한, 적층체의 일부에, 올레핀계 수지를 이용하여 용융 압출한 수지를 접합층으로 하는 압출 라미네이션 방식을 적용하여도 좋다.

드라이 라미네이션시의 접착제의 코팅은, 그라비아 코터, 및 리버스 코터 등을 사용할 수 있다. 접착제의 도포량(고형분)은 통상 2 내지 10g/㎡이며, 라미네이션 후의 라미네이트 필름은, 통상 20 내지 50℃에서 20 내지 120시간 에이징되는 것에 의해 접착제가 완전 경화된다.

한편, 본 발명에서 사용할 수 있는 심재는 단열 성능의 관점에서 유리 섬유가 바람직하다. 또한, 유리 단섬유는, 섬유화할 수 있는 유리 조성물이면 특별히 문제없이 사용할 수 있다. 보다 바람직하게는, 유리 단섬유의 집합체가 유리 단섬유의 웹의 적층체로 이루어지며, 웹 사이가 집합체의 일체성을 유지할 수 있는 필요 최저한의 교락에 의해 결합되고, 두께 방향으로 균질하게 적층 배열된 것이 바람직하다. 또, 외피재의 핀홀 발생을 억제하기 위하여, 글래스 샷 등의 이물 혼입이 없는 유리 단섬유가 보다 바람직하다. 이러한 조건을 만족하는 범용 공업 제품으로는, 글래스 울이 염가이면서 취급성의 관점에서 보다 바람직하다.

또한, 섬유 직경은, 특별히 지정되는 것은 아니지만, 섬유 직경이 미세한 것은 보다 우수한 단열 성능을 얻을 수 있다. 그러나, 경제성의 관점에서는 평균 섬유 직경이 3 내지 5㎛인 것을 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 적어도 2층 이상의 플라스틱 필름과 이들의 접합층으로 이루어진 적층체에 있어서, 파단되는 층이 플라스틱 필름층인 진공 단열재에 관한 것이다.

파단되는 층을 플라스틱 필름으로 함으로써, 저 전단 강도층의 두께를 접합층 이상으로 충분히 크게 할 수 있다. 그 때문에, 큰 힘에 의한 이물질의 피어싱의 경우에 있어서도 그 피어싱력을 용이하게 분산 완화시키는 것이 가능해져, 사이즈가 큰 이물 또는 섬유와 같은 종횡비가 큰 이물에 대해서도 충분한 내핀홀성을 확보할 수 있다.

또한, 본 발명은 적어도 2층 이상의 플라스틱 필름과 이들의 접합층으로 이루어진 적층체에 있어서, 박리되는 계면이 접착제층과, 플라스틱 필름층, 금속박층 또는 증착층 중 어느 하나의 계면인 진공 단열재에 관한 것이다.

플라스틱 필름층, 금속박층 또는 증착층과, 그들에 인접하는 접착제층의 계면을 박리시킴으로써, 라미네이트 필름에 필요한 배리어성 등의 기능에 대한 폐해를 최소한으로 할 수 있다. 또, 라미네이트 필름의 제작에 있어서는, 임의의 접착제층을 저 전단 강도층으로 하는 것이 가능하게 되기 때문에, 라미네이트 구성에 제한을 받지 않고 자유도가 높은 설계가 가능하게 된다.

또한, 본 발명은 적어도 2층 이상의 플라스틱 필름과 접합층으로 이루어진 적층체에 있어서, 박리되는 계면이, 증착층과, 증착의 기재 필름층의 계면인 진공 단열재에 관한 것이다.

피어싱에 의한 라미네이트 필름의 파단은, 전단 강도가 약한 계면에 있어서의 계면의 박리에 의해, 피어싱력이 분산 완화되기 때문에, 파단의 전파가 차단된다.

특히, 증착층과, 증착의 기재 필름층의 계면에 있어서의 전단 강도를 낮게 한 경우에는, 유리 섬유와 같은 미소한 이물질이나, 미세 분진에 대한 내핀홀성이 비약적으로 개선되는 것을 알 수 있다.

또, 증착층과, 증착의 기재 필름층의 계면을 박리시키기 위해서는, 증착 품질이 나쁜 것이라도 사용함으로써 실현할 수 있지만, 배리어성을 필요로 하는 경우에는, 미리 증착층의 표면에 증착막과 접착력이 높은 수지를 코팅함으로써 실현할 수 있다.

또한, 본 발명은 적어도 2층 이상의 플라스틱 필름과 접합층으로 이루어진 적층체에 있어서, 박리되는 계면이, 공압출에 의해 제작된 플라스틱 필름의 열용착된 계면인 진공 단열재에 관한 것이다.

공압출에 의해 제작된 플라스틱 필름은, 플라스틱 필름의 열용착된 계면의 전단 강도가 낮다. 이것은, 열용착된 플라스틱 필름 사이의 계면의 라미네이트 강도가 낮은 것에 기인한다. 이러한 공압출에 의해 제작된 플라스틱 필름을 이용함으로써, 내핀홀성은 개선된다.

또, 공압출 필름은, 드라이 라미네이션에 의해 제작한 라미네이트 필름과 비교하여 비용면에서의 장점이 크기 때문에, 공압출 필름을 이용함으로써, 저비용으로 내핀홀성 대책을 실시할 수 있다.

또한, 본 발명은 적어도 2층 이상의 플라스틱 필름과 접합층으로 이루어진 적층체에 있어서, 적층체 중 어느 한 층 또는 어느 하나의 계면의 전단 강도가 500N/㎠ 이하인 진공 단열재에 관한 것이다.

전단 강도를 500N/㎠ 이하로 함으로써, 피어싱력이 가해졌을 때에, 층의 파단 또는 층간의 박리를 발생시킬 수 있다. 즉, 이 강도 이하로 함으로써, 피어싱력을 효율적으로 감쇠시킬 수 있어, 다음 층으로의 파단의 전파를 차단할 수 있다.

또한, 본 발명은 적어도 2층 이상의 플라스틱 필름과 이들의 접합층으로 이루어진 적층체에 있어서, 적층체 중 어느 하나의 계면의 박리 강도가 250N/m 이하인 진공 단열재에 관한 것이다.

박리 강도를 250N/m 이하로 함으로써, 피어싱력에 의해 쉽게 박리를 일으킬 수 있어, 피어싱력을 효율적으로 감쇠시킬 수 있다. 이 강도 이하의 경우, 다음 층으로의 파단의 전파를 차단할 수 있다.

본 발명에서 사용할 수 있는 외피재를 형성하는 라미네이트 필름은, 높은 가스 배리어성을 부여하기 위하여, 금속박층 또는 금속 증착층 중 적어도 어느 하나를 갖는 플라스틱제 필름인 것이 보다 바람직하다. 이 때, 금속박층, 및 금속 증착층은, 예컨대 알루미늄 등의 공지(公知)의 재료를 이용할 수 있으며, 특별히 지정되는 것은 아니다.

이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 참조하면서 구체적으로 설명한다. 또, 이 실시형태에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

(실시형태 1)

도 1은 본 발명의 실시형태 1에 있어서의 진공 단열재의 단면도이다. 또한, 도 2는 본 발명의 실시형태 1에 있어서의 진공 단열재의 외피재의 단면도이다.

도 1에 있어서, 진공 단열재(11)는 심재(12)와 흡착제(14)를 외피재(13)에 삽입한 후, 내부를 감압한 것이다. 구체적으로는, 심재(12)를 140℃의 건조로(drying furnace)에서 30분간 건조한다. 라미네이트 필름의 3면을 열용착에 의해 밀봉하고 외피재(13)를 주머니형으로 성형한다. 성형한 외피재(13)에 건조한 심재(12)와 흡착제(14)를 삽입하고, 감압 챔버 내에서 외피재(13) 내부가 13㎩ 이하가 되도록 감압하여 개구부를 열용착에 의해 밀폐 봉지한다.

실시형태 1에 있어서의 외피재(13)는, 내측(즉, 심재(12) 측)에서부터 순서대로, 50㎛ 두께의 직쇄상 저밀도 폴리에틸렌 필름(이하, LLDPE 필름)으로 이루어진 실란트층(21), 6㎛ 두께의 알루미늄박으로 이루어진 금속박(22), 12㎛ 두께의 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(이하, PET 필름)으로 이루어진 제 1 플라스틱 필름층(23), 및 25㎛ 두께의 나일론 필름으로 이루어진 제 2 플라스틱 필름층(24)을 갖는 적층체이다.

여기서 실란트층(21)은 열용착층을 말한다.

또한, 각 층간에는 접합층(25, 26)으로서 우레탄 수지로 이루어진 접착제를 적용하고, 접착제량(고형분량)이 3.5g/㎡가 되도록 드라이 라미네이션법에 의해 라미네이트 필름을 구성하고 있다.

또한, 실란트층(21)과 금속박층(22) 사이, 금속박층(22)과 제 1 플라스틱 필름층(23) 사이는 공지의 우레탄계의 접착제로 이루어진 제 1 접착제층(25)을 이용하여 접착해서 적층체를 제작한다. 제 1 접착제층(25)을 포함하는 적층체의 전단 강도는 1000N/㎠였다.

또한, 제 1 플라스틱 필름층(23)과 제 2 플라스틱 필름층(24) 사이는, 저탄성률의 접착제로 이루어진 제 2 접착제층(26)에 의해 라미네이팅되어 있다. 제 2 접착제층(26)을 포함하는 적층체의 전단 강도는 300N/㎠였다. 일반적으로 탄성률이 작은 접착제로 라미네이팅하면, 박리 강도가 커지는 반면 전단 강도는 작아지는 경향이 있다.

또한, 제 2 접착제층(26)에는 다이닛폰잉크에서 제조한 지방족계 드라이 라미네이션용 접착제인 DICDRY LX-500/KR-90S를 이용하였다. 배합비는 LX-500:KR-90S ＝ 15:1이었다.

한편, 심재(12)는, 유리 단섬유로 이루어진 웹이 섬유 간의 물리적 교락에 의해 결합된 유리 섬유의 적층체이다. 평균 섬유 직경 3.5㎛의 글래스 울을 소정 밀도가 될 때까지 적층한 것을 사용하여 유리의 변형점보다도 낮은 450℃에서 5분간 가열 프레스함으로써 보드형으로 성형하고 있다.

흡착제(14)에는 예컨대 수분 흡착제로서 산화칼슘을 이용한다.

이렇게 하여 제작한 진공 단열재(11)는 외피재(13)의 내핀홀성이 종래 제품과 비교하여 비약적으로 개선됨을 알았다. 또한, 열전도율을 측정한 바, 0.0026W/mK였다.

이하, 내핀홀성이 개선되는 이유를 다음에 설명한다.

외피재의 내부는 13㎩라고 하는 저압이기 때문에, 내부에는 대기압에 의해 약 1kg/㎡의 압축 응력이 작용한다. 심재(12)에 포함되는 미세한 이물질이 외피재(13)에 내측으로부터 피어싱된 경우에는, 외피재(13)인 라미네이트 필름에는 주로 압축 응력이 작용한다.

외피재의 가장 내측의 실란트층(21)은 LLDPE로 구성되기 때문에, 매우 연약하여 피어싱된 이물질이 쉽게 관통한다. 또한, 알루미늄박(22)은 6㎛로 매우 얇기 때문에, 이물질이 쉽게 관통한다. 제 1 플라스틱 필름(23)은 PET에 의해 구성되기 때문에, 일반적으로 이물질에 의한 관통은 곤란하지만, 그래도 일부는 관통한다.

이물질의 선단이 굵은 경우에는, 이물질이 가압 밀착되었을 때 외피재에 가해지는 힘은 주로 인장 응력이지만, 이물질의 선단이 가는 경우에는, 주로 압축 응력이 가해진다.

피어싱된 이물질이 제 1 플라스틱 필름(23)에 가압 밀착되면, 제 1 플라스틱 필름(23)은 피어싱된 방향으로 압축된다. 파단시에는, 이물질을 중심으로 하여 외측을 향해 힘이 해방되고, 그 힘은 제 2 플라스틱 필름(24)으로 전파되고자 한다.

그러나, 제 1 플라스틱 필름(23)과 제 2 플라스틱 필름(24) 사이에는, 저 전단 강도의 제 2 접착제층(26)을 갖고 있다. 전단력이 제 2 접착제층(26)에 작용함으로써, 제 2 접착제층(26)의 파단이 일어나, 피어싱력이 완화 감소된다. 그 결과, 제 1 플라스틱 필름(23)의 파단은 제 2 플라스틱 필름(24)에 전파되지 않는다. 이렇게 하여, 외피재의 관통 핀홀의 발생을 막을 수 있다.

또한 재료의 관점에서 설명하면, 제 1 플라스틱 필름(23)과 제 2 플라스틱 필름(24) 사이에 적용하는 제 2 접착제층(26)에는, 저 전단 강도의 접착제층으로서 지방족계 폴리에스터 폴리올과 지방족계 폴리아이소사이아네이트로 이루어진 우레탄 수지를 이용하고 있다.

일반적으로, 접착제의 탄성률과 접착제의 전단 강도는 비례 관계에 있어, 탄성률의 저하에 따라 그와 더불어 전단 강도가 저하된다. 그 때문에, 이물질이 피어싱된 경우에는, 전단 강도가 낮은 접착제층의 파단에 의해 피어싱력이 완화 감소되기 때문에, 이물질의 피어싱력의 전파가 차단되고, 그에 따라 상층의 필름의 핀홀 발생을 억제할 수 있는 것으로 생각된다.

이상 설명한 바와 같이, 진공 단열재의 외피재로서의 충분한 가스 배리어성을 확보하면서, 또한 우수한 내핀홀성을 갖는 라미네이트 필름으로 이루어진 외피재를 구비함으로써, 장기간에 걸쳐 우수한 단열 성능을 갖는 고품질의 진공 단열재를 제공할 수 있다.

또한, 본 실시형태 1에서 제작한 진공 단열재의 열전도율을 일주일 후에 측정한 바, 0.0026W/mK이며 열전도율의 열화는 보이지 않았다. 이것으로부터, 어떤 진공 단열재에도 관통 핀홀이 발생되어 있지 않음을 알 수 있다.

또, 접합층이 저 전단 강도를 갖기 위해서는, 접착제의 화학 구조 상, 어느 정도 선형상의 분자 구조일 필요가 있다. 따라서, 아이소사이아네이트 성분은 2작용성이거나 2작용성에 가까운 직쇄상의 구조를 갖는 것이 바람직하다.

따라서, 지방족계 폴리아이소사이아네이트인 헥사메틸렌다이아이소사이아네이트(HDI), 트라이메틸헥사메틸렌다이아이소사이아네이트(TMDI), 리신다이아이소사이아네이트(LDI) 등이 저탄성률의 발현을 위해서는 특히 효과적이다.

또한, 접착제 재료인 우레탄 수지의 가교 밀도를 저하시키는 것도 효과적이다. 그 때문에, 폴리올과 폴리아이소사이아네이트의 당량비는 1 이상 3 이하로 폴리아이소사이아네이트를 과잉으로 하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 당량비를 1 이상 2 이하로 하는 것이 좋다. 즉, 제조자 권장 배합비보다도 아이소사이아네이트 성분을 10 내지 30중량% 저감하여 배합하는 것이 바람직하다. 이와 같은 아이소사이아네이트를 적용함으로써, 접착제층을 구성하는 우레탄 수지의 탄성률을 저하시키고, 전단 강도를 저하시킬 수 있다.

또, 접합층을 포함하는 적층체의 전단 강도는 낮을수록 내핀홀성의 개선에 효과적이지만, 한편, 전단 강도가 100N/㎠ 이하이면, 진공 단열재의 외피재를 강하게 구부리는 등의 조작에 의해, 라미네이트 필름에 부하가 가해지면 전단에 의한 라미네이트 필름의 박리가 일어나게 된다. 그 때문에, 전단 강도는 100 내지 300N/㎠ 이하인 것이 바람직하다. 특히 바람직한 전단 강도는, 100 내지 200N/㎠ 이하이다.

따라서, 이러한 전단 강도를 갖는 적층체를 외피재에 이용함으로써, 내핀홀성과 기타 필요 물성을 충분히 만족시키는 고품질의 진공 단열재를 제공할 수 있다.

본 발명에 있어서의 적층체의 전단 강도를 측정하기 위해서는, 일례로서, JIS K6850의 시험 방법에 준하여 측정할 수 있다. 구체적인 측정 방법의 일례를 도 3에 도시한다. 도 3에는, 제 1 플라스틱 필름(23)과 제 2 플라스틱 필름(24)을 저 전단 강도의 제 2 접착제층(26)으로 접착한 적층체의 시험편을 나타낸다. 측정 대상으로 하는 적층체의 최외층 필름 상에 금속판(30) 등을 접합한 시험편을 제작한다. 도 3에서는, 제 1 플라스틱 필름(23) 상과 제 2 플라스틱 필름(24) 상에 금속판(30)을 접합한 시험편을 도시한다. 시험편의 양단부를 유지하고, 도 3의 좌우 방향으로 인장 시험을 실시함으로써, 적층체의 내부의 층 또는 내부의 층끼리의 계면에 있어서의 인장 전단 강도를 측정할 수 있다.

(실시형태 2)

도 4는 본 실시형태 2의 외피재의 단면도이다.

도 4에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태의 외피재(13)는, 내측에서부터 순서대로, 50㎛ 두께의 LLDPE 필름으로 이루어진 실란트층(21), 12㎛ 두께의 PET 필름으로 이루어진 제 1 플라스틱 필름층(23), 및 25㎛ 두께의 나일론 필름으로 이루어진 제 2 플라스틱 필름층(24)을 갖는 적층체이다.

또, 제 1 플라스틱 필름층(23)은 제 2 플라스틱 필름층(24) 측과 대향하는 면에 증착층(27)을 갖는다. 증착막은 알루미늄을 500Å 두께로 증착한 것이다.

실란트층(21)과 제 1 플라스틱 필름층(23) 사이, 및 제 1 플라스틱 필름층(23)과 제 2 플라스틱 필름층(24) 사이에는, 각각 제 1 접착제층(25)을 마련하여, 공지의 방법에 의한 드라이 라미네이트에 의해 적층하였다. 제 1 접착제층(25)으로는 공지의 우레탄계의 접착제를 이용하였다.

또, 본 실시형태 2에 있어서의 진공 단열재는, 외피재(13)의 재료 구성이 다른 것 이외에는, 실시형태 1에 있어서의 제작 방법과 동일한 방법으로 제작된다.

이렇게 하여 제작한 라미네이트 필름에 있어서, 실란트층(21)과 제 1 플라스틱 필름층(23)으로 이루어진 적층체의 전단 강도는 1000N/㎠였다.

한편, 제 1 플라스틱 필름층(23)과 제 2 플라스틱 필름층(24)으로 이루어진 적층체의 전단 강도는 250N/㎠였다. 적층체의 전단 강도 측정 후, 제 1 플라스틱 필름층(23)과 증착층(27)의 계면에서 박리가 발생되어 있는 것을 확인하였다.

이와 같이 제작한 진공 단열재(11)는, 외피재(13)의 내핀홀성이 종래 제품과 비교하여 비약적으로 개선되는 것을 알았다. 또한, 열전도율을 측정한 바, 0.0025W/mK였다.

내핀홀성이 개선되어 있는 요인을 설명한다. 제 1 플라스틱 필름(23)에 이물질에 의한 피어싱력이 가해지면, 제 1 플라스틱 필름(23)은 압축되어, 피어싱 방향에 대하여 수직 방향으로 신장된다. 그 때문에, 제 2 플라스틱 필름(24)에는 피어싱된 중심점으로부터 인장력이 작용한다.

그러나, 제 1 플라스틱 필름층(23), 증착층(27), 제 1 접착제층(25) 및 제 2 플라스틱 필름층(24)으로 이루어진 적층체의 전단 강도는 250N/㎠로 작다. 이것은, 전단력이 증착층(27)에 작용하여 제 1 플라스틱 필름(23)과 증착층(27)의 계면에 박리가 발생함으로써, 피어싱력이 완화 감소된 것에 따른 것으로 생각된다. 그에 따라, 제 1 플라스틱 필름(23)의 파단은 제 2 플라스틱 필름(24)으로 전파되지 않는다. 따라서, 외피재의 관통 핀홀의 발생을 막을 수 있는 것이다.

이상의 결과로부터, 진공 단열재의 외피재로서의 충분한 가스 배리어성을 확보하면서, 또한 우수한 내핀홀성을 갖는 라미네이트 필름으로 이루어진 외피재를 구비함으로써, 장기간에 걸쳐 우수한 단열 성능을 갖는 고품질의 진공 단열재를 제공하는 것이 가능하게 된다.

또, 증착층과, 증착의 기재 필름층의 계면의 전단 강도를 저하시키기 위해서는, 증착 품질이 나쁜 증착 필름을 사용함으로써도 실현할 수 있다. 그러나, 가스 배리어성을 필요로 하는 경우에는, 미리 증착층의 표면에 증착막과 접착력이 높은 수지를 코팅하는 것이 바람직하다.

증착막과 접착력이 높은 수지로는, 공지의 접착용 재료를 적용할 수 있다. 일례로서, 증착막이 알루미늄이면, 폴리아크릴산계 코폴리머와 폴리알콜계 폴리머의 혼합물이 효과적이다.

더 바람직하게는, 혼합물을 도포한 후, 200℃ 전후에서 열처리함으로써 증착막과 코팅제와의 밀착성이 더욱 증대되는 동시에, 기재 필름의 열팽창으로부터 기재 필름과 증착막의 결합력이 약해져서 보다 바람직하다.

또, 본 실시형태 2에서는 증착층으로서 알루미늄의 증착층을 이용하였지만, 대신에 세라믹 증착층을 이용하여도 동등한 결과를 얻을 수 있다.

(실시형태 3)

도 5는 본 실시형태 3에 있어서의 외피재의 단면도를 나타내는 것이다.

도 5에 도시하는 바와 같이, 외피재(13)는, 내측에서부터 순서대로, 50㎛ 두께의 LLDPE 필름으로 이루어진 실란트층(21), 6㎛ 두께의 알루미늄박으로 이루어진 금속박층(22), 15㎛ 두께의 나일론 필름으로 이루어진 제 1 플라스틱 필름층(23), 및 25㎛ 두께의 나일론 필름으로 이루어진 제 2 플라스틱 필름층(24)을 갖는 적층체이다.

또, 제 1 플라스틱 필름층(23)과 제 2 플라스틱 필름층(24)은 공압출에 의해 라미네이팅된 공압출 필름층(28)으로서 형성하고 있다.

또한, 실란트층(21)과 금속박층(22) 사이, 및 금속박층(22)과 제 1 플라스틱 필름층(23) 사이는, 공지의 우레탄계의 접착제로 이루어진 제 1 접착제층(25)을 이용하여 접착되어 있다.

또, 본 실시형태에 있어서의 진공 단열재의 제작 방법은, 외피재(13)의 재료 구성이 다른 것 이외에는, 실시형태 1과 마찬가지이다.

이렇게 하여 제작한 라미네이트 필름에 있어서, 실란트층(21), 금속박층(22), 제 1 플라스틱 필름층(23) 및 제 1 접착제층(25)으로 이루어진 적층체의 전단 강도는 1000N/㎠였다.

한편, 제 1 플라스틱 필름층(23)과 제 2 플라스틱 필름층(24)으로 이루어진 적층체의 전단 강도는 150N/㎠였다. 적층체의 전단 강도 측정 후, 제 1 플라스틱 필름층(23)과 제 2 플라스틱 필름층(24)의 계면에서 박리가 발생되어 있는 것을 확인하였다.

이와 같이 제작한 진공 단열재(11)는, 외피재(13)의 내핀홀성이 종래 제품과 비교하여 비약적으로 개선되는 것을 알았다. 또한, 열전도율을 측정한 바, 0.0025W/mK였다.

내핀홀성이 개선된 이유에 대해서는 이하에 설명한다. 피어싱된 이물질이 제 1 플라스틱 필름(23)에 가압 밀착되면, 제 1 플라스틱 필름(23)은 피어싱 방향으로 압축된다. 파단시에는, 중심으로부터 외측으로 힘이 해방되고, 그 힘은 제 2 플라스틱 필름(24)으로 전파되려고 한다.

그러나, 제 1 플라스틱 필름층(23)과 제 2 플라스틱 필름층(24)으로 이루어진 적층체의 전단 강도는 150N/㎠로 작다. 이것은, 전단력이 제 1 플라스틱 필름(23)에 작용한 경우에, 제 1 플라스틱 필름층(23)과 제 2 플라스틱 필름층(24)의 계면에 박리가 발생한 것에 의해, 피어싱력이 완화 감소된 것으로 생각된다. 그 결과, 제 1 플라스틱 필름(23)의 파단이 제 2 플라스틱 필름(24)에 전파되지 않는 것으로 생각된다. 따라서, 외피재의 관통 핀홀의 발생을 막을 수 있다.

이상의 결과로부터, 진공 단열재의 외피재로서의 충분한 가스 배리어성을 확보하면서, 또한 우수한 내핀홀성을 갖는 라미네이트 필름으로 이루어진 외피재를 구비함으로써, 장기간에 걸쳐 우수한 단열 성능을 갖는 고품질의 진공 단열재를 제공할 수 있다.

(실시형태 4)

도 6은 본 발명의 실시형태 4에 있어서의 진공 단열재의 외피재의 단면도이다.

도 6에 있어서, 외피재(13)는, 내측에서부터 순서대로, 50㎛ 두께의 LLDPE 필름으로 이루어진 실란트층(21), 6㎛ 두께의 알루미늄박으로 이루어진 금속박(22), 12㎛ 두께의 에틸렌-비닐알콜 공중합체 수지 필름으로 이루어진 제 1 플라스틱 필름층(29), 및 25㎛ 두께의 나일론 필름으로 이루어진 제 2 플라스틱 필름층(24)을 갖는 적층체이다.

실란트층(21)과 금속박(22) 사이, 금속박(22)과 제 1 플라스틱 필름층(29) 사이, 및 제 1 플라스틱 필름층(29)과 제 2 플라스틱 필름층(24) 사이는, 각각 제 1 접착제층(25)으로 접착된다. 제 1 접착제층(25)으로서, 공지의 우레탄계의 접착제를 이용하며, 공지의 방법인 드라이 라미네이트에 의해 적층하여 외피재(13)를 제작하였다.

한편, 제 1 플라스틱 필름층(29)에는, 에틸렌-비닐알콜 공중합체 수지 필름(12㎛)을 적용하고 있지만, 이 수지는 저 전단 강도 계면을 갖는 플라스틱 필름층으로서 이용하고 있다.

또, 본 실시형태에 있어서의 진공 단열재는, 외피재(13)의 재료 구성이 다른 것 이외에는, 실시형태 1에 있어서의 제작 방법과 마찬가지이다.

이렇게 하여 제작한 라미네이트 필름에 있어서, 제 1 플라스틱 필름층(29)을 포함하는 적층체의 전단 강도는 300N/㎠였다. 적층체의 전단 강도 측정 후, 제 1 플라스틱 필름층(29)의 계면의 박리, 및 제 1 플라스틱 필름층(29) 자신의 파단이 발생되어 있는 것을 확인하였다.

또한, 진공 단열재(11)는, 외피재(13)의 내핀홀성이 종래 제품과 비교하여 비약적으로 개선되는 것을 알았다. 열전도율은 0.0025W/mK였다.

이와 같이 내핀홀성이 개선되는 메카니즘은, 전술한 바와 마찬가지로, 저 전단 강도의 층이, 내부로부터의 피어싱력에 기인한 전단력에 의해 파괴됨으로써, 피어싱력이 완화되어 감소하고, 파단의 전파가 차단됨으로써 관통 핀홀의 발생을 방지할 수 있다.

본 실시형태에 있어서는, 제 1 플라스틱 필름(29)이 저 전단 강도의 플라스틱 필름층으로서 작용하고 있는 것으로 생각한다.

또, 저 전단 강도의 플라스틱 필름으로는, 에틸렌-비닐알콜 공중합 수지 필름에 한정되는 것은 아니다. 나일론 필름, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 폴리프로필렌 필름, 및 폴리에틸렌 필름 등의 재료를 적용할 수 있다.

이상의 결과로부터, 진공 단열재의 외피재로서의 충분한 가스 배리어성을 확보하면서, 또한 우수한 내핀홀성을 갖는 라미네이트 필름으로 이루어진 외피재를 구비함으로써, 장기간에 걸쳐 우수한 단열 성능을 갖는 고품질의 진공 단열재를 제공할 수 있다.

(실시형태 5)

도 7은 본 실시형태 5의 외피재의 단면도이다.

도 7에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태의 외피재(13)는, 내측에서부터 순서대로, 50㎛ 두께의 LLDPE 필름으로 이루어진 실란트층(41), 6㎛ 두께의 알루미늄박으로 이루어진 금속박(42), 12㎛ 두께의 PET 필름으로 이루어진 제 1 플라스틱 필름층(43), 및 25㎛ 두께의 나일론 필름으로 이루어진 제 2 플라스틱 필름층(44)을 갖는 적층체이다.

이 라미네이트 필름은, 제 1 플라스틱 필름층(43)과 접착제층(46)의 계면, 및 제 2 플라스틱 필름층(44)과 접착제층(46)의 계면에, 각각 저 박리 강도 계면(45)을 갖는다.

또, 본 실시형태에 있어서의 진공 단열재는, 외피재(13)의 재료 구성이 다른 것 이외에는, 실시형태 1에 있어서의 제작 방법과 동일한 방법으로 제작된다.

또한, 실란트층(41)과 금속박(42) 사이, 및 금속박(42)과 제 1 플라스틱 필름층(43) 사이는, 공지의 우레탄계의 접착제를 이용하여 공지의 드라이 라미네이션법에 의해 접착한 것으로, 각 필름 상호간의 박리 강도는 각각 700N/m 이상을 갖고 있었다.

또한, 저 박리 강도 계면(45)은, 제 1 플라스틱 필름(43)과 제 2 플라스틱 필름(44) 사이의 접착제층(46)을 격자형으로 형성함으로써 형성한다. 격자 형상의 접착제의 부착 면적을, 접착면 전체의 1/10 정도로 되도록 도포함으로써, 제 1 플라스틱 필름(43)과 제 2 플라스틱 필름(44)의 접착 강도를 약화시킨 것이다. 이 때의 박리 강도는 150N/m였다.

이와 같이 제작한 진공 단열재(11)는, 외피재(13)의 내핀홀성이 종래 제품과 비교하여 비약적으로 개선되는 것을 알았다. 또한, 열전도율을 측정한 바, 0.0026W/mK였다.

본 실시형태 5에서 내핀홀성이 개선되는 메카니즘을 설명한다. 심재(12)에 포함되는 미세한 이물질이 외피재(13)에 내측으로부터 피어싱된 경우에는, 외피재(13)인 라미네이트 필름에는 주로 압축 응력이 작용한다. 피어싱된 이물질이, 제 1 플라스틱 필름(43)에 가압 밀착되면, 제 1 플라스틱 필름(43)은 피어싱 방향으로 압축된다. 파단시에는 피어싱된 중심점으로부터 외측으로 힘이 해방되고, 그 힘은 제 2 플라스틱 필름(44)에 전파되고자 한다.

그러나, 제 1 플라스틱 필름(43)과 제 2 플라스틱 필름(44) 사이에는, 저 박리 강도 계면(45)이 마련되어 있다. 이 저 박리 강도 계면에, 압축 응력이 가해지면, 계면의 박리가 발생하며, 피어싱에 의한 응력이 완화되고 감소한다. 따라서, 제 1 플라스틱 필름(43)의 파단은 제 2 플라스틱 필름(44)에 전파되지 않는다. 이렇게 하여, 외피재의 관통 핀홀의 발생을 막을 수 있다.

또, 본 실시형태에서는, 격자 형상의 접착제의 부착 면적을, 접착면 전체의 1/10 정도로 되도록 도포함으로써, 접착 강도를 약화시켜 저 박리 강도의 계면을 성형하고 있다. 접착 면적을 제어하는 것 이외에, 접착제의 접착 강도를 콘트롤함으로써, 저 박리 강도의 계면을 형성하는 것도 가능하다.

또, 접착제층을 포함하는 적층체의 박리 강도는 낮을수록 내핀홀성의 개선에 효과적이다. 그러나, 박리 강도가 20N/m 미만으로 되는 경우에는, 진공 단열재의 외피재를 강하게 구부리는 등, 라미네이트 필름에 부하를 부여하면 전단에 의한 라미네이트 필름의 박리가 일어나기 쉬워진다. 그 때문에, 바람직하게는, 박리 강도가 20 이상 내지 200N/m 이하, 더 바람직하게는 박리 강도가 20 이상 내지 100N/m 이하이다.

따라서, 이러한 박리 강도를 갖는 외피재를 적용함으로써, 내핀홀성과 기타 필요 물성을 충분히 만족시키는 고품질의 진공 단열재를 제공할 수 있다.

또, 본 실시형태 5에 있어서의 접착제층(46)의 구조는, 전면에 대략 균일하게 접착제가 도포되는 것이면 격자 형상에 한정되지 않는다. 예컨대, 벌집 형상이어도 좋고, 도트 형상 등이어도 좋다.

(실시형태 6)

도 8은 본 실시형태 6의 외피재의 단면도이다.

도 8에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태의 외피재(13)는, 내측에서부터 순서대로, 50㎛ 두께의 LLDPE 필름으로 이루어진 실란트층(41), 12㎛ 두께의 PET 필름으로 이루어진 제 1 플라스틱 필름층(43), 및 25㎛ 두께의 나일론 필름으로 이루어진 제 2 플라스틱 필름층(44)을 갖는 적층체이다.

또, 제 1 플라스틱 필름층(43) 상의 제 2 플라스틱 필름층(44)과 대향하는 면에는 증착층(47)을 갖는다. 증착층(47)은 알루미늄을 500Å 두께로 증착을 실시한 층이다. 이 증착층(47)과 제 1 플라스틱 필름층(43)의 계면에 저 박리 강도 계면(45)을 마련한다.

또, 본 실시형태에 있어서의 진공 단열재의 제작 방법은, 외피재(13)의 구성 재료가 다른 것 이외에는, 실시형태 1에 있어서의 제작 방법과 마찬가지이다.

또한, 실란트층(41)과 제 1 플라스틱 필름층(43) 사이, 제 1 플라스틱 필름층(43)과 제 2 플라스틱 필름층(44) 사이는, 공지의 우레탄계의 접착제를 이용하여, 공지의 드라이 라미네이션법에 의해 접착한 것이며, 각 필름 상호간의 박리 강도는 각각 700N/m 이상을 갖고 있었다.

한편, 저 박리 강도 계면(45)은, 제 1 플라스틱 필름(43)과 증착층(47)의 계면이며, 박리 강도는 200N/m였다.

이와 같이 제작한 진공 단열재(11)는, 외피재(13)의 내핀홀성이 종래 제품과 비교하여 비약적으로 개선되는 것을 알았다. 또한, 열전도율을 측정한 바, 0.0025 W/mK였다.

이와 같이 내핀홀성이 개선되는 메카니즘을 설명한다. 심재(12)에 포함되는 미세한 이물질이 외피재(13)에 내측으로부터 피어싱된 경우에는, 외피재(13)에는 주로 압축 응력이 작용한다. 피어싱된 이물질이, 제 1 플라스틱 필름(43)에 가압 밀착되면, 제 1 플라스틱 필름(43)은 피어싱 방향으로 압축되며, 파단시에는 중심에서부터 외측으로 힘이 해방되고, 그 힘은 증착층(47)에 전파되고자 한다.

그러나, 제 1 플라스틱 필름(43)과 증착층(47) 사이에는, 저 박리 강도 계면(45)이 마련되어 있다. 이 저 박리 강도 계면에 압축 응력이 가해지면, 계면의 박리가 발생하여, 피어싱에 의한 힘이 완화되고 감소된다. 따라서, 제 1 플라스틱 필름(43)의 파단은 제 2 플라스틱 필름(44)으로 전파되지 않는다.

따라서, 외피재의 관통 핀홀의 발생을 막을 수 있다.

또, 증착층과, 증착의 기재 필름층의 계면의 전단 강도를 저하시키기 위해서는, 증착 품질이 나쁜 증착 필름을 사용함으로써도 실현할 수 있다. 또한, 가스 배리어성을 필요로 하는 경우에는, 미리 증착층의 표면에 증착막과 접착력이 높은 수지를 코팅하는 것이 바람직하다.

증착막과 접착력이 높은 수지로는, 우레탄 수지 등의 공지의 재료를 적용할 수 있지만, 일례로서는 증착막이 알루미늄이면, 폴리아크릴산계 코폴리머와 폴리알콜계 폴리머의 혼합물이 효과적이다. 또, 폴리아크릴산계 코폴리머 대신에, 폴리메타아크릴산계 코폴리머를 이용하여도 좋다.

더 바람직하게는, 혼합물을 도포한 후, 200℃ 전후에서 열처리함으로써, 증착막과 코팅제의 밀착성이 더욱 증대되는 동시에, 기재 필름의 열팽창으로부터 기재 필름과 증착막의 결합력이 약해지기 때문에, 보다 바람직하다.

(실시형태 7)

도 9는 본 실시형태 7에 있어서의 외피재의 단면도를 나타내는 것이다.

도 9에 도시하는 바와 같이, 외피재(13)는, 내측에서부터 순서대로, 50㎛ 두께의 LLDPE 필름으로 이루어진 실란트층(41), 6㎛ 두께의 알루미늄박으로 이루어진 금속박층(42), 25㎛ 두께의 나일론 필름으로 이루어진 제 1 플라스틱 필름층(43), 및 15㎛ 두께의 나일론 필름으로 이루어진 제 2 플라스틱 필름층(44)을 갖는 적층체이다.

또, 제 1 플라스틱 필름층(43)과 제 2 플라스틱 필름층(44)은, 공압출에 의해 라미네이팅되어, 공압출 필름층(48)을 형성하고 있다.

본 실시형태 7에 있어서, 저 박리 강도 계면(45)은, 제 1 플라스틱 필름층(43)과 제 2 플라스틱 필름층(44)의 계면이다.

또, 본 실시형태에 있어서의 진공 단열재의 제작 방법은, 외피재(13)의 구성 재료가 다른 것 이외에는, 실시형태 1에 있어서의 제작 방법과 마찬가지이다.

또한, 실란트층(41)과 금속박(42) 사이, 및 금속박(42)과 제 1 플라스틱 필름층(43) 사이는, 공지의 우레탄계의 접착제를 이용하여 공지의 드라이 라미네이션법에 의해 접착된다. 각 필름 상호간의 박리 강도는 각각 700N/m 이상을 갖고 있었다.

한편, 저 박리 강도 계면(45)의 박리 강도는 100N/m였다.

이와 같이 제작한 진공 단열재(11)는, 외피재(13)의 내핀홀성이 종래 제품과 비교하여 비약적으로 개선되는 것을 알았다. 또한, 열전도율을 측정한 바, 0.0025W/mK였다.

이와 같이 내핀홀성이 개선되는 메카니즘을 설명한다. 심재(12)에 포함되는 미세한 이물질이 외피재(13)에 내측으로부터 피어싱된 경우에는, 외피재(13)인 라미네이트 필름에는 주로 압축 응력이 작용한다. 피어싱된 이물질이 제 1 플라스틱 필름(43)에 가압 밀착되면, 제 1 플라스틱 필름(43)은 피어싱 방향으로 압축되며, 파단시에는 중심으로부터 외측으로 힘이 해방되고, 그 힘은 제 2 플라스틱 필름(44)으로 전파되고자 한다.

그러나, 제 1 플라스틱 필름(43)과 제 2 플라스틱 필름(44) 사이에는 저 박리 강도 계면(45)을 갖고 있다. 피어싱에 의한 응력이 이 저 박리 강도 계면에 작용하면 계면이 박리된다. 그 결과, 피어싱력이 완화 감소하기 때문에, 제 1 플라스틱 필름(43)의 파단은 제 2 플라스틱 필름(44)으로 전파되지 않는다.

따라서, 외피재의 관통 핀홀의 발생을 막을 수 있다.

(실시형태 8)

도 10은 본 발명의 실시형태 8에 있어서의 진공 단열재의 외피재의 단면도이다.

진공 단열재(11)의 제작은 실시형태 1과 동일한 방법을 이용하여 실시하였다.

이 때, 외피재(13)는, 내측에서부터 순서대로, 50㎛ 두께의 LLDPE 필름으로 이루어진 실란트층(21), 6㎛ 두께의 알루미늄박으로 이루어진 금속박(22), 25㎛ 두께의 나일론 필름으로 이루어진 제 1 플라스틱 필름층(23), 및 15㎛ 두께의 나일론 필름으로 이루어진 제 2 플라스틱 필름층(24)을 갖는 적층체이다. 또한, 적층체의 각 층간에는 우레탄 수지로 이루어진 접합층(26)이 마련되며, 각 층간의 접착에 이용된다.

적층체는 접합층(26)의 접착제량(고형분량)이 3.5g/㎡로 되도록 드라이 라미네이션법에 의해 제작되어 있다.

또한, 접합층(26)의 우레탄 수지는, 다이닛폰잉크 제조의 지방족계 드라이 라미네이션용 접착제인 DICDRY LX-500/KR-90S를 배합비 LX-500:KR-90S＝15:1로 하여 사용하였다.

또, 본 실시형태 8에 있어서의 진공 단열재의 제작 방법은, 외피재(13)의 구성 재료가 다른 것 이외에는, 실시형태 1에 있어서의 제작 방법과 마찬가지이다.

제작한 진공 단열재는, 외피재의 내핀홀성이 종래 제품과 비교하여 대폭 개선되는 것을 알았다.

접착제로서 지방족계 폴리에스터 폴리올과 지방족계 폴리아이소사이아네이트로 이루어진 우레탄 수지를 이용하고 있기 때문에, 접합층의 우레탄 수지가 저탄성률이며, 적절한 유연성을 갖고 있다. 그 결과, 우레탄 수지의 탄성률이 접착되어 있는 피착재의 탄성률보다 작아, 내부의 이물질이 외피재를 돌파하는 방향으로 힘이 미치는 경우, 접합층이 그 왜곡을 흡수함으로써 피어싱에 의한 핀홀의 발생을 억제할 수 있는 것으로 생각된다.

또, 접착제의 탄성률과 접착제의 전단 강도는 비례 관계에 있어, 일반적으로, 탄성률의 저하에 따라 그와 더불어 전단 강도가 저하된다. 그 때문에, 이물질이 실란트층에 피어싱된 경우에는, 실란트층을 관통한 후, 전단 강도가 낮은 접합층의 파단이 발생하기 때문에, 이물질의 피어싱력의 전파가 억제되어, 그것보다 상층의 필름에 대한 핀홀의 발생을 억제할 수 있다고 생각된다.

(실시형태 9)

도 11은 본 발명의 실시형태 8에 있어서의 진공 단열재를 적용한 냉동 냉장고의 단면도이다. 보냉 기기의 일례로서 냉동 냉장고의 경우를 설명한다.

도 11에 도시하는 바와 같이, 냉장고(51)는 냉장고의 하우징을 형성하는 단열 상자체(52)와 냉동 사이클로 이루어진다. 단열 상자체(52)는, 철판을 프레스 성형한 외상자(53)와, ABS 수지 등을 성형한 내상자(54)가 플랜지(도시하지 않음)를 거쳐 조립되어 있다. 단열 상자체(52)의 내부에는, 미리 진공 단열재(11)가 배치된다. 진공 단열재(11) 이외의 공간부는 경질 우레탄폼(경질 수지 폼)(55)이 충전되어 있다. 경질 우레탄폼(55)의 제작에는, 발포제로서 시클로펜탄을 사용하고 있다.

단열 상자체(52)는 구획판(56)에 의해 구획되어 있으며, 상부가 냉장실(57), 하부가 냉동실(58)로 되어 있다. 구획판(56)에는 전동 댐퍼(59)가, 냉동실(58)의 내상자(54)에는 냉각용의 팬 모터(60)와 제상(除霜) 히터(defrost heater)(61)가 장착되어 있다.

한편, 냉동 사이클은, 증발기(62), 압축기(63), 응축기(64), 캐피러리 튜브(65) 등으로 이루어지며, 그것들이 순차 환상(環狀)으로 접속되어 형성된다. 또, 증발기(62)를 냉장실(57)과 냉동실(58)의 2개소에 마련하고, 그것들을 직렬로, 또한 병렬로 접속하여 냉동 사이클을 형성하여도 좋다.

또한, 냉장고(51)에는 도어체(66)가 장착되어 있고, 도어체(66)의 내부에는 진공 단열재(11)가 배치되며, 진공 단열재(11) 이외의 공간부는 경질 우레탄폼(55)이 충전되어 있다.

또, 진공 단열재(11)에는, 실시형태 8에 개시한 진공 단열재를 이용할 수 있다.

고분자 화합물인 플라스틱은, 일반적으로, 온도의 저하와 함께 유연성을 잃어 딱딱하고, 또한 무르게 되며, 탄성률은 증대된다. 그러나, 냉장고(51)에 적용하고 있는 진공 단열재(11)를 구성하는 외피재의 접합층(26)의 우레탄 수지는, 원래 저탄성률이므로 상온 이하의 온도 영역에서의 사용에 있어서도 충분한 유연성을 유지하고 있다.

따라서, 진공 단열재를 상온에서부터 냉장고 내 온도인 -18℃ 정도의 온도 영역에서 사용하는 경우에 있어서도, 접합층을 구성하는 우레탄 수지의 탄성률이 작아, 접착제인 우레탄 수지의 탄성률이 접착되어 있는 피착재의 탄성률보다 작기 때문에, 내부의 이물질이 적층 구조의 외피재를 돌파하는 방향으로 힘이 작용한 경우, 접합층이 그 왜곡을 흡수함으로써 피어싱에 의한 핀홀의 발생을 억제할 수 있다.

그 결과, 본 실시형태의 진공 단열재의 품질은 장기간 안정적으로 유지되어, 상기 진공 단열재를 적용한 본 실시형태의 냉장고는 소비 전력량의 저감 효과가 장기간 유지된다.

또, 외피재의 접합층(26)의 우레탄 수지의 유리 전이점은, 진공 단열재를 적용하는 온도 영역과 동등 온도 이하인 것이 탄성률 유지의 관점에서 보다 바람직하다.

이하, 실시예 및 비교예를 이용하여, 외피재의 접합층의 우레탄 수지에 대해 구체적으로 설명한다. 또, 본 발명은 본 실시예에만 한정되는 것은 아니다.

표 1에 드라이 라미네이션시 접착제를 여러 가지로 변경한 경우의 진공 단열재의 내핀홀성에 대하여, 실시예 1 내지 4, 및 비교예 A 내지 D에 개시하였다.

진공 단열재(11)는, 기본적으로는 실시형태 8과 동일한 방법으로 제작되어 있으며, 진공 단열재(11)를 구성하는 외피재(13)의 접합층(26)의 재료만을 각종 변경하여 제작되어 있다. 또한, 진공 단열재(11)의 내핀홀성을 확인하기 위하여, 미리 소정의 입자 직경으로 조정한 글래스 샷을, 규정량만큼 심재 표면에 배치한 상태로 감압 봉지하여 진공 단열재(11)를 제작하였다. 감압 봉지 후에 있어서의 진공 단열재의 리크 유무, 및 진공 단열재의 굴곡 시험에 의한 외피재의 박리 유무에 대하여 평가하였다.

또한 동시에, 접합층(26)을 구성하는 우레탄 수지의 물성에 대하여 나타내었다. 탄성률의 비교에 대해서는 접합층(26)의 우레탄 수지의 탄성률과 필름 등의 피착재의 탄성률 비교를, 표면 경도에 대해서는 우레탄 수지의 벌크를 제작하여, 그 표면 경도를 고무 경도계에 의해 20℃와 0℃에 있어서 측정하였다. 또, 표면 경도는 탄성률의 대체 물성으로서 평가하였지만, 탄성률로서는, 인장 탄성률, 및 압축 탄성률 등을 적용할 수 있다.

또, 진공 단열재(11)에는, 실시양태 8에 개시한 진공 단열재 이외에, 실시양태 1 내지 7에 기재된 진공 단열재를 이용할 수 있다.

(실시예 1)

도 10에 도시한 접합층(26)을 구성하는 우레탄 수지는, 지방족계 폴리에스터 폴리올과 지방족계 폴리아이소사이아네이트인 헥사메틸렌다이아이소사이아네이트(HDI)의 변성체로 이루어진다.

이 때, 접합층(26)의 우레탄 수지의 탄성률은 외피재(13)를 구성하는 각 필름의 탄성률보다 작은 것이었다. 또한, 우레탄 수지의 표면 경도는, 20℃에서 40으로 낮고, 또한 20℃와 0℃에 있어서 표면 경도에 차이는 없었다.

상기 구성으로 이루어진 진공 단열재는, 핀홀, 및 외피재의 박리 발생 등의 문제는 없었다.

또, 지방족계 폴리아이소사이아네이트로서는 공지된 것을 적용할 수 있지만, 헥사메틸렌다이아이소사이아네이트(HDI), 트라이메틸헥사메틸렌다이아이소사이아네이트(TMDI), 리신다이아이소사이아네이트(LDI) 등이 바람직하며, 또한 이들 다이아이소사이아네이트의 변성체가 보다 바람직하다.

지방족계 폴리에스터 폴리올로는 마찬가지로 공지된 것을 적용할 수 있다.

(실시예 2)

도 10의 접합층(26)을, 지방족계 폴리에스터 폴리올과 지환식계 아이소사이아네이트인 이소포론다이아이소사이아네이트(IPDI)의 변성체로 이루어진 우레탄 수지로 제작하였다. 그 배합 비율은 폴리올과 폴리아이소사이아네이트의 당량비가 2로, 폴리아이소사이아네이트가 과잉으로 되어 있다.

이 때, 접합층(26)의 우레탄 수지의 탄성률은, 외피재(13)를 구성하는 각 필름의 탄성률보다 작은 것이었다. 또한, 우레탄 수지의 표면 경도는, 20℃에서 40으로 낮고, 또한 20℃와 0℃에 있어서 표면 경도에 차이는 없었다.

상기 구성으로 이루어진 진공 단열재는, 핀홀, 및 외피재의 박리 발생 등의 문제는 없었다.

또, 지방족계 아이소사이아네이트를 적용할 수 없는 경우는, 지환식계 아이소사이아네이트를 적용하는 것이 효과적이지만, 이 경우에는 폴리올과 폴리아이소사이아네이트의 당량비는 1 이상 3 이하로 폴리아이소사이아네이트가 과잉으로 하는 것이 바람직하다.

지환식계 아이소사이아네이트로는, 공지된 것을 적용할 수 있지만, 디시클로헥실메탄다이아이소사이아네이트(HMDI), 이소포론다이아이소사이아네이트(IPDI), 1.4-시클로헥산다이아이소사이아네이트(CHDI) 등이 있다.

또, 폴리올과 폴리아이소사이아네이트의 당량비는 1 이상 3 이하로 폴리아이소사이아네이트를 과잉으로 하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 당량비를 1 이상 2 이하로 하는 것이다. 또, 접합층(26)의 우레탄 수지의 상태에 있어서 당량비를 판별하기 위해서는, 예컨대, 적외선 흡수 스펙트럼을 측정하여, 폴리아이소사이아네이트 기인의 흡수 강도를 비교함으로써 판별할 수 있다.

(실시예 3)

접합층(26)을, 지방족계 폴리에스터 폴리올과 지환식계 아이소사이아네이트인 디시클로헥실메탄다이아이소사이아네이트(HMDI)의 변성체로 이루어진 우레탄 수지로 제작하였다. 그 배합 비율은 폴리올과 폴리아이소사이아네이트의 당량비가 2로 폴리아이소사이아네이트가 과잉으로 되어 있다.

이 때, 접합층(26)의 우레탄 수지의 탄성률은, 외피재(13)를 구성하는 각 필름의 탄성률보다 작았다. 또한, 우레탄 수지의 표면 경도는, 45(20℃)과, 46(0℃)이었다.

상기 구성으로 이루어진 진공 단열재는, 핀홀, 및 외피재의 박리 발생 등의 문제는 없었다.

(실시예 4)

접합층(26)을, 지방족계 폴리에스터 폴리올과 톨릴렌다이아이소사이아네이트](TDI)의 프리폴리머로 이루어진 우레탄 수지로 제작하였다. 그 배합 비율은 폴리올과 폴리아이소사이아네이트의 당량비가 2로 폴리아이소사이아네이트가 과잉으로 되어 있다.

이 때, 접합층(26)의 우레탄 수지의 탄성률은, 외피재(13)를 구성하는 각 필름의 탄성률보다 작은 것이었다. 또한, 우레탄 수지의 표면 경도는, 45(20℃)와 46(0℃)이었다.

상기 구성으로 이루어진 진공 단열재는, 핀홀, 및 외피재의 박리 발생 등의 문제는 없었다.

(비교예 A)

접합층(26)을 지방족계 폴리에스터 폴리올과 톨릴렌다이아이소사이아네이트(TDI)의 프리폴리머로 이루어진 우레탄 수지로 제작하였다. 그 배합 비율은 폴리올과 폴리아이소사이아네이트의 당량비가 3.2로 폴리아이소사이아네이트가 과잉으로 되어 있다.

이 때, 접합층(26)의 우레탄 수지의 탄성률은 외피재(13)를 구성하는 각 필름의 탄성률보다 작은 것이었다. 또한, 우레탄 수지의 표면 경도는 20℃에서는 50으로 실시형태에 개시한 우레탄 수지와 비교하여 높고, 또한 20℃와 0℃에 있어서 표면 경도의 차는 5였다.

상기 구성으로 이루어진 진공 단열재는, 외피재의 박리 발생은 없지만 핀홀이 다수 발생하여 파열되었다.

이와 같이, 폴리올과 폴리아이소사이아네이트의 당량비가 3을 넘으면, 우레탄 수지의 가교도가 증대되기 때문에, 우레탄 수지의 탄성을 잃는 것으로 생각된다.

(비교예 B)

접합층(26)을 지방족계 폴리에스터 폴리올과 톨릴렌다이아이소사이아네이트(TDI)의 프리폴리머로 이루어진 우레탄 수지로 제작하였다. 그 배합 비율은 폴리올과 폴리아이소사이아네이트의 당량비가 0.9로 폴리아이소사이아네이트가 적게 되어 있다.

이 때, 접합층(26)의 우레탄 수지의 탄성률은 외피재(13)를 구성하는 각 필름의 탄성률보다 작은 것이었다. 또한, 우레탄 수지의 표면 경도는 45로, 실시형태에 개시한 우레탄 수지와 거의 동등한 레벨이며, 또한 20℃와 0℃에 있어서 표면 경도의 차는 1이었다.

상기 구성으로 이루어진 진공 단열재는, 핀홀이 발생하지 않았다. 그러나, 진공 단열재의 굴곡 시험에 의해 외피재의 필름층 간의 일부에서 박리가 발생하였다.

(비교예 C)

접합층(26)을 구성하는 우레탄 수지는, 지방족계 폴리에스터 폴리올과 톨릴렌다이아이소사이아네이트(TDI)로 구성되어 있다.

이 때, 접합층(26)의 우레탄 수지의 탄성률은 외피재(13)를 구성하는 각 필름의 탄성률보다 큰 것이었다. 또한, 우레탄 수지의 표면 경도는 20℃에서 65로, 실시형태에 개시하는 우레탄 수지와 비교하여 크고, 또한 20℃와 0℃에 있어서 표면 경도의 차는 10으로 되어 있었다.

상기 구성으로 이루어진 진공 단열재는, 외피재의 박리 발생은 없지만 핀홀이 다수 발생하여 파열되었다.

(비교예 D)

접합층(26)을, 방향족계 폴리에스터 폴리올과 톨릴렌다이아이소사이아네이트(TDI)로 이루어진 우레탄 수지로 제작하였다.

이 때, 접합층(26)의 우레탄 수지의 탄성률은 외피재(13)를 구성하는 각 필름의 탄성률보다 큰 것이었다. 또한, 우레탄 수지의 표면 경도는, 20℃에서 68로, 실시형태에 개시하는 우레탄 수지와 비교하여 크고, 또한 20℃와 0℃에 있어서 표면 경도의 차는 12로 되어 있었다.

상기 구성으로 이루어진 진공 단열재는, 외피재의 박리의 발생은 없지만 핀홀이 다수 발생하여 파열되었다.

여기서, 본 발명에 있어서의 적층체의 저 박리 강도 계면이란, JIS K6850의 시험 방법에 준하여 측정된 인장 전단력이 작은 계면, 또는 JIS K6854의 시험 방법에 준하여 측정된 박리 강도가 작은 계면을 말한다.

이상과 같이, 본 발명에 따른 진공 단열재는, 내핀홀성이 우수한 동시에, 장기간에 걸쳐 우수한 단열 성능을 유지하는 것이 가능하다.

따라서, 장기간 단열 성능의 유지가 필요로 되는 냉동 냉장고, 주택, 및 주택 설비 기기 등의 용도에도 문제없이 사용할 수 있다. 또, 가스 배리어성이 우수하므로, 인쇄기, 복사기, 액정 프로젝터, 노트북 퍼스널 컴퓨터 등의 정보 기기 등에 대한 열해(熱害) 대책용의 단열재로서도 효과적으로 사용할 수 있다.

또한, 내핀홀성이 우수하므로, 진공 단열재의 절곡이나 원통형으로 가공하여 적용하거나 또는 진공 단열재의 표면을 압축 성형하는 등, 진공 단열재에 대한 가공성도 비약적으로 개선되어 있다. 그 때문에, 애플리케이션성이 개선되어, 종래 사용할 수 없던 곳에도 용이하게 사용할 수 있다.

또한, 본 발명의 진공 단열재를 이용함으로써, 저온 하에서의 사용에 있어서도 내핀홀성의 저하가 작아, 상온 이하에서 사용하는 기기에 있어서도 안정된 품질을 가지며, 우수한 품질의 보냉 기기를 제공할 수 있다.

Claims (25)

1. 적어도 심재와 상기 심재를 덮는 외피재를 갖고, 상기 외피재의 내부가 감압 밀봉되어 이루어진 진공 단열재로서,

   상기 외피재가 2층 이상의 플라스틱 필름, 금속층 또는 세라믹 증착층, 및 이들을 접합하는 접합층을 갖는 적층체이고,

   상기 적층체가, 상기 적층체를 관통하도록 작용하는 수직 방향의 파단의 전파를 막을 수 있는 응력 완화 구조를 내층에 구비한 적층체이며,

   상기 응력 완화 구조로서는, 이물질의 피어싱에 의해 상기 적층체에 수직 방향의 압축 응력이 가해진 경우에, 상기 적층제 중 어느 하나의 계면이 박리되는 구조와, 상기 적층체를 구성하는 플라스틱 필름 또는 접합층 중 어느 하나가 파단되는 구조의 2개 구조 중 적어도 하나의 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 단열재.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 응력 완화 구조는,

   상기 심재 상에 글래스 샷을 배치하고, 상기 외피재 내부를 13㎩ 이하로 감압한 조건에서,

   상기 적층체의 내층에 있어서, 상기 글래스 샷의 피어싱에 의한 제 1 플라스틱 필름의 파단이, 외층측에 인접하는 제 2 플라스틱 필름에 전파되는 것을 차단할 수 있는 구조인 것을 특징으로 하는 진공 단열재.
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 박리되는 계면이 상기 접합층과 다른 층의 계면인 것을 특징으로 하는 진공 단열재.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 금속층이 증착 금속층이며, 상기 박리되는 계면이 상기 증착 금속층과 다른 층의 계면인 것을 특징으로 하는 진공 단열재.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 플라스틱 필름층이 공압출 다층 필름을 갖고, 상기 박리되는 계면이 상기 공압출 필름 내의 계면인 것을 특징으로 하는 진공 단열재.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 적층체가, 전단 강도가 100 내지 300N/㎠인 계면을 갖는 것을 특징으로 하는 진공 단열재.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 금속층이 증착 금속층이며, 상기 증착 금속층과 다른 층의 계면이, 전단 강도가 100 내지 300N/㎠인 계면인 것을 특징으로 하는 진공 단열재.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 플라스틱 필름층이 공압출 다층 필름을 갖고, 상기 공압출 필름 내의 계면이, 전단 강도가 100 내지 300N/㎠인 계면인 것을 특징으로 하는 진공 단열재.
10. 제 1 항에 있어서,

    상기 접합층이 격자형으로 형성되어 이루어진 진공 단열재.
11. 제 1 항에 있어서,

    상기 적층체가, 박리 강도가 20 내지 200N/m인 계면을 갖는 것을 특징으로 하는 진공 단열재.
12. 제 1 항에 있어서,

    상기 플라스틱 필름층이 공압출 다층 필름을 갖고, 상기 공압출 필름 내의 계면이, 박리 강도가 20 내지 200N/m인 계면인 것을 특징으로 하는 진공 단열재.
13. 제 1 항에 있어서,

    상기 금속층이 증착 금속층이며, 상기 증착 금속층과 다른 층의 계면이, 박리 강도가 20 내지 200N/m인 계면인 것을 특징으로 하는 진공 단열재.
14. 삭제
15. 제 1 항에 있어서,

    상기 플라스틱 필름 또는 상기 접합층 중 어느 하나가, 전단 강도가 100 내지 300N/㎠인 진공 단열재.
16. 제 1 항에 있어서,

    상기 접합층의 탄성률이 상기 플라스틱 필름의 탄성률보다 작은 진공 단열재.
17. 제 15 항에 있어서,

    상기 접합층이 우레탄 수지인 진공 단열재.
18. 제 17 항에 있어서,

    상기 우레탄 수지는 폴리아이소사이아네이트와 폴리에스터 폴리올로 이루어진 우레탄 수지로서, 상기 폴리에스터 폴리올에 대한 상기 폴리아이소사이아네이트의 당량비가 1 이상 3 이하인 진공 단열재.
19. 제 1 항에 있어서,

    상기 접합층의 적어도 1층이 우레탄 수지이며, 상기 우레탄 수지는 폴리아이소사이아네이트와 폴리에스터 폴리올로 이루어진 우레탄 수지로서, 상기 폴리에스터 폴리올에 대한 상기 폴리아이소사이아네이트의 당량비가 1 이상 3 이하인 진공 단열재.
20. 제 1 항에 있어서,

    상기 접합층의 적어도 1층이 우레탄 수지이며, 상기 우레탄 수지가 지방족계 폴리아이소사이아네이트로 이루어진 진공 단열재.
21. 제 1 항에 있어서,

    상기 접합층의 적어도 1층이 우레탄 수지이며, 상기 우레탄 수지가 지방족계 폴리에스터 폴리올과 지방족계 폴리아이소사이아네이트로 이루어진 진공 단열재.
22. 상온 이하의 온도 영역에서 사용하는 보냉 기기로서,

    보냉 기기의 외상자와 내상자로 형성되는 공간에 경질 수지 폼을 충전한 단열 상자체 또는 단열 도어체 중 적어도 어느 하나에 있어서, 상기 내상자와 상기 외상자 사이에 진공 단열재를 추가로 갖고,

    상기 진공 단열재가, 적어도 심재와 상기 심재를 덮는 외피재를 갖고, 상기 외피재의 내부가 감압 밀봉되어 이루어진 진공 단열재로서,

    상기 외피재가 2층 이상의 플라스틱 필름, 금속층 또는 세라믹 증착층, 및 이들을 접합하는 접합층을 갖는 적층체이고,

    상기 적층체가, 상기 적층체를 관통하도록 작용하는 수직 방향의 압축 응력을 완화할 수 있는 응력 완화 구조를 내층에 구비한 적층체이며,

    상기 응력 완화 구조로서는, 이물질의 피어싱에 의해 상기 적층체에 수직 방향의 압축 응력이 가해진 경우에, 상기 적층제 중 어느 하나의 계면이 박리되는 구조와, 상기 적층체를 구성하는 플라스틱 필름 또는 접합층 중 어느 하나가 파단되는 구조의 2개 구조 중 적어도 하나의 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 보냉 기기.
23. 삭제
24. 삭제
25. 제 22 항에 있어서,

    상기 진공 단열재가, 상기 접합층의 적어도 1층이 우레탄 수지이며, 상기 우레탄 수지는 폴리아이소사이아네이트와 폴리에스터 폴리올로 이루어진 우레탄 수지로서, 상기 폴리에스터 폴리올에 대한 상기 폴리아이소사이아네이트의 당량비가 1 이상 3 이하인 외피재를 갖는 보냉 기기.

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