KR101017776B1 - 진공 단열재 및 이것을 이용한 냉장고 - Google Patents

Abstract

본 발명의 과제는 생산이 용이하고 손실이 적고, 또한 다양한 부품이나 단열 부위의 형상에 맞춘 진공 단열재를 제공하여, 이것을 적용하는 제품의 에너지 절약을 향상시키는 것이다.

적어도 통기성을 갖는 재료로 이루어지는 코어재(4)와, 가스 배리어성을 갖는 외피재(2)로 이루어지는 진공 단열재(1)에 있어서, 통기부를 갖는 내포재(3) 또는 결착제에 의해 코어재(4)를 미리 입체 형상으로 성형 유지한다. 또는, 발포 재료로 이루어지는 코어재(4)를 금형에서의 발포 등에 의해 입체 형상으로 성형 유지한다. 또한, 이 진공 단열재(1)가 적용되는 제품에 있어서, 진공 단열재(1)의 입체 형상을 제품 형상 또는 제품 내부의 부품 형상에 영합하는 형상으로 한다.

진공 단열재, 코어재, 내포재, 흡착제, 성형형

Description

진공 단열재 및 이것을 이용한 냉장고 {VACUUM HEAT INSULATOR AND REFRIGERATOR USING THE SAME}

본 발명은 진공 단열재 및 이것이 적용된 냉장고에 관한 것이다.

최근, 냉장고 등의 가전 제품이나 업무용 냉동고 등의 업무용 전기 제품에 있어서, 단열 성능을 한층 높이기 위해 진공 단열재가 적용되기 시작하여, 소비 전력량의 저감에 중요한 역할을 하고 있다. 코어재를 가스 배리어성 필름으로 이루어지는 외피재로 덮어 내부를 감압 밀봉함으로써 제작되는 진공 단열재는, 종래의 단열재인 발포 폴리우레탄이나 발포 폴리스틸렌을 능가하는 높은 단열 성능과, 단열 두께(단열재의 두께)를 작게 할 수 있는 것이 특징적이고, 냉장고의 에너지 절약을 추진하기 위해서는 빠뜨릴 수 없는 아이템의 하나로 되어 있다.

진공 단열재는 주로 제작 방법이나 신뢰성의 사정으로부터, 그 대부분이 패널 형상(평면)을 이루고 있고, 그 형상 그대로 냉장고를 비롯한 제품에 적용되는 경우가 대부분이다. 그러나, 단열되어야 할 부위가 반드시 평면 형상이라고는 한정되지 않는다. 단열 부위에 있어서 돌기나 단차가 있는 경우, 패널 형상(평면)의 진공 단열재를 그대로 적용하는 것은 어렵다. 그래서, 진공 단열재에 대해 구부 림, 펀칭 등의 가공을 실시하거나, 미리 외장재의 형상을 성형해 둠으로써 진공 단열재의 형상을 단열 부위의 형상에 대응시킨 방법이 알려져 있다.

입체 형상을 갖는 진공 단열재의 예에서는, 일본 특허 공개 평4-9582호 공보(특허문헌 1)에 개시된 것이 있다. 이는, 내압 용기 중에 지그로 성형된 중공의 외각재를 설치하여, 내압 용기 내부와 외각재 내부를 배기하여 단열성을 갖는 충전재를 충전하는 동시에, 상기 내압 용기 내부가 외각재 내부와 동등한 압력이 되도록 상기 내압 용기 내부로 공기를 유입시켜, 상기 외각체 내부 및 상기 내압 용기 내부를 재배기하여 상기 외각체의 배기구를 밀봉함으로써 판 형상 또는 상자 형상의 진공 단열벽체를 얻는 것을 목표로 한 것이다.

또한, 일본 특허 공개 소61-168772호 공보(특허문헌 2)에 개시된 것이 있다. 이는, 주머니 형상 외각재에 가루 형상 혹은 알갱이 형상의 충전물을 수납하여, 볼록부를 가진 형틀을 이용하여 외각재의 상하를 압축하고, 외각재 내부를 진공 배기함으로써 제작되는 진공 단열 패널이며, 그 표면에 오목부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 일본 특허 공개 소63-163764호 공보(특허문헌 3)에 개시된 것이 있다. 이는, 단열재가 충전된 필름 용기 내부를 감압하여, 히트 시일에 의해 밀봉하여 제작되는 패널 형상의 진공 단열판을 진공 용기 중에 넣어 감압한 상태로 형틀에 의해 성형하고, 이것을 유지한 상태로 상압으로 복귀시키는 것을 특징으로 한 진공 단열판의 제조 방법이다.

[특허문헌 1] 일본 특허 공개 평4-9582호 공보

[특허문헌 2] 일본 특허 공개 소61-168772호 공보

[특허문헌 3] 일본 특허 공개 소63-163764호 공보

그러나, 특허문헌 1에 기재된 진공 단열벽체에서는 외각재가 압력차에 의해 변형되지 않도록 하기 위해, 내압 용기의 내부와 외각재의 내부와의 압력차가 발생하지 않도록 엄격하게 압력 관리를 해야만 하고, 또한 제작 공정이 많으므로, 효율적인 생산이 어렵다는 문제점이 있었다.

또한, 특허문헌 2에 기재된 진공 단열 패널에서는 진공 단열 패널을 제작할 때, 진공 챔버 내에 성형형을 설치하거나, 또는 성형형 자체를 진공 배기 장치로 해야만 해, 장치가 대규모인 것으로 되어 버린다는 과제가 있었다. 또한, 외각재를 직접 형틀에 접하게 하고 있으므로, 주름이 발생하기 쉬워져, 진공 단열 패널의 신뢰성이 저하된다는 문제점이 있었다.

또한, 특허문헌 3에 기재된 진공 단열판에서는 필름 용기를 히트 시일하여 밀봉하고 있으므로, 필름 용기의 신축에 제한이 발생하여, 형상에 따라서는 성형 후 상압으로 복귀시켰을 때에 성형부 주변 등에 있어서, 대기압에 의해 국소적으로 큰 응력이 가해져 버릴 가능성이 있어, 필름으로의 스트레스가 커져 버림으로써 진공 단열판의 신뢰성이 저하된다는 문제점이 있었다.

이상을 감안하여 본 발명은 보다 간편한 수법에 의해, 다양한 부품이나 단열 부위의 형상에 맞춘 신뢰성이 충분한 진공 단열재를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 진공 단열재는 적어도 통기성을 갖는 재료로 이루어지는 코어재와, 가스 배리어성을 갖는 외피재로 이루어지는 진공 단열재에 있어서, 상기 코어재가 미리 입체 형상으로 성형 유지되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명에 따르면, 다양한 부품이나 단열 부위의 형상에 맞춘 각종 입체 형상의 진공 단열재를 얻을 수 있다. 본 발명의 진공 단열재를 냉장고 등의 제품에 적용함으로써, 제품의 단열 효과가 상승하여 소비 전력의 저감 등에 의한 에너지 절약 효과를 얻을 수 있다.

이하, 본 발명의 일 실시예의 진공 단열재 및 이것을 적용한 냉장고를, 도1 내지 도5를 이용하여 설명한다.

우선, 본 실시예의 진공 단열재의 구성에 관하여, 도1의 (a), 도2 및 도6을 참조하면서 설명한다. 도1의 (a)는 본 발명의 일 실시예를 도시하는 진공 단열재의 모식도이다. 도2는 본 발명의 일 실시예를 도시하는 코어재의 성형 방법의 일례이다. 도6은 본 발명의 일 실시예를 도시하는 외피재와 내포재의 모식도이다.

도1의 (a)에서 도시하는 형상의 진공 단열재를 형성하는 순서의 일례를 이하에 기술한다. 도1에서 도시하는 진공 단열재(1)는 중앙에 요철을 포함하는 형상을 하고 있다. 우선, 코어재(4)가 되는 유리 섬유재나 폴리에스테르 섬유 등의 유연 성을 갖는 섬유계 재료를 내포재(3)에 수납하고, 도2에 도시한 바와 같이 성형형(11)을 이용하여 가압 성형, 가열 성형, 진공 성형 등의 수법에 의해 압축 및 성형을 행하고, 내포재(3)의 개구부 및 주연부를 열 용착이나 접착 등에 의해 밀봉함으로써 코어재(4)를 입체 형상으로 유지한다. 내포재(3)는 처음부터 주머니 형상으로 되어 있지 않아도 된다. 예를 들어, 2매의 판 형상의 내포재(3)로 코어재(4)를 끼워 넣고, 성형형(11)을 이용하여 성형한 후, 개구부 및 주연부를 열 용착 등으로 인하여 밀봉함으로써 입체 형상으로 유지하는 것도 가능하다. 1매의 판 형상의 내포재(3)를 U자로 하여 코어재(4)를 끼워 넣어도 동일하게 성형할 수 있다. 또한, 코어재(4)를 입체 형상으로 유지하기 위해, 붕산, 페놀 등의 결착제(바인더)를 이용하는 것도 가능하다. 코어재(4)에 폴리우레탄, 폴리스틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 발포 재료를 이용하는 경우에는, 원하는 형상을 한 금형을 이용하여 발포하거나, 또는 발포체를 형성한 후에 절삭 등을 하여 코어재(4)의 입체 형상을 유지한다. 계속해서, 삼방면이 열 용착 등으로 접합된 주머니 형상의 외피재(2)에 입체 형상으로 유지된 코어재(4)를 수납하여 진공 배기하고, 외피재(2)의 개구부를 열 용착 등에 의해 밀봉함으로써 외피재(2)의 형상이 코어재(4)의 입체 형상에 추종하여, 코어재(4)가 외피재(2)에 의해 밀착 피포(被包)되어 원하는 입체 형상을 이룬 진공 단열재(1)를 제작할 수 있다.

내포재(3)에는 1 개소 이상의 통기구를 형성해 두어, 진공 성형이나 진공 배기 시에 감압을 효율적으로 행할 수 있도록 한다.

진공 배기를 행할 때에는 지그 등을 이용하여 진공 단열재의 고정을 행해도 된다.

입체 형상은 도1의 (a)에 도시하는 형상으로 한정하는 경우는 없고, 예를 들어 절곡, 만곡, 오목, 볼록 등을 부분적 또는 전체적인 구조로서 가진 형상으로, 대략 Z 형상, 대략 U 형상, 밀짚 모자 형상 등의 평면 이외의 형상을 들 수 있다. 또한, 1매의 진공 단열재에 대해 입체 형상이 2 개소 이상이라도 좋고, 요철과 구부림 등, 복수의 형상이 조합되어 있어도 좋다.

입체 형상은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 코어재(4)의 입체 형상에 외피재(2)의 형상을 추종시켜 밀착 피포하기 위해 특별히 바람직한 형상으로서는, 도3에 도시한 바와 같은 대략 Z 형상이나, 도1에 도시한 바와 같은 요철을 포함하는 판 형상 등을 들 수 있다.

입체 형상의 형성 시에는 절곡 등이 성형되는 부분에 있어서의 코어재(4)나 내포재(3)의 두께를 부분적으로 두껍게 해도 좋고, 가공의 용이함이나 단열 성능, 외피재(2)의 코어재(4)에 대한 추종성의 향상에 기여할 수 있다.

입체 형상으로 성형한 진공 단열재(1)의 제작 후, 필요에 따라서 코어재(4)가 포함되지 않는 외피재(2)의 잉여 부분(귀)을 절곡하여 고정해도 된다(귀 접기). 그때, 외피재(2)의 잉여 부분이 진공 단열재(1)의 어느 측의 면으로 절곡되는지는 특별히 한정되지 않는다.

코어재(4)로서는, 글래스 단섬유재 등의 무기 섬유나, 폴리에스테르 섬유 등의 유기 섬유, 폴리우레탄, 폴리스틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 수지 발포체, 실리카 등의 무기 분말 중 어느 하나 또는 이들 복수의 조합을 이용할 수 있 다.

외피재(2)의 잉여 부분은 테이프, 양면 테이프, 접착제 등으로 고정할 수 있다. 또한, 매직 테이프[(주) 크라레의 등록 상표]로 대표되는 면 파스너나 버튼과 같이 착탈 가능한 고정 수단을 이용하거나, 고무 밴드나 PP밴드 등으로 고정해도 되지만, 고정구는 진공 단열재(1)를 파손시키지 않기 위해, 돌기물이 없는 것이 추장된다.

본 발명의 진공 단열재에서는 내포재(3)에 의해 코어재(4)를 입체 형상으로 압축 유지시킴으로써, 진공 배기 시에 있어서 외피재(2)가 코어재 형상에 추종하여, 이것을 밀봉하였을 때에 외피재(2)가 코어재(4)에 밀착한 상태로 피포되어 입체 형상으로 형성된 진공 단열재(1)를 얻을 수 있으므로, 판 형상의 진공 단열재를 후방으로부터 원하는 형상으로 가공하는 경우에 비해, 외피재(2)에 있어서의 국소적인 주름의 발생이나 필름으로의 심각한 데미지를 억제할 수 있고, 가스 배리어성의 저하가 억제되므로, 입체 형상을 가진 진공 단열재(1)에 있어서의 단열 성능이 향상된다.

또한, 평판 형상의 진공 단열재는, 도6의 (a)에 도시한 바와 같이 외피재(2)와 내포재(3)가 밀착되어 있고, 외피재(2)에 형성되는 주름을 내포재(3)에 의해 메울 수 있다. 본 발명의 진공 단열재(1)에 있어서도, 외피재(2)가 코어재(4)의 형상에 추종하여 밀착 피포될 때에 외피재(2)의 일부가 요철부(6)나 단차 구부림부(7)로 끌어 당겨짐으로써 외피재(2)에 주름이 발생하지만, 도6의 (b)에 도시한 바와 같이, 내포재(3)는 외피재(2)의 귀 부분도 포함시켜 외피재(2)에 밀착되어 있 으므로, 내포재(3)가 외피재(2)에 형성되는 주름을 메움으로써, 진공 파괴의 원인이 될 수 있는 외피재(2)로의 필름 데미지를 억제하여 높은 단열성을 얻을 수 있다. 또한, 도6의 (c)에 도시한 바와 같이, 내포재(3)의 귀부가 외피재(2)의 귀부에 위치하고 있으므로, 외피재(2)끼리가 직접 접촉되어 있는 경우에 비해, 귀부에 있어서의 열 전도를 억제할 수 있다(히트 브리지의 억제). 이와 같은 진공 단열재(1)를 형성함으로써, 다양한 형상을 가진 높은 단열 성능을 갖는 진공 단열재를 용이하게 얻을 수 있다.

또한, 외피재(2)가 파손되는 등으로 인하여 진공 단열재(1)가 진공 파괴되었다고 해도, 내포재(3)에 의해 코어재(4)가 상압 하에서도 입체 형상으로 유지되어 있으므로, 새로운 외피재(2)를 이용하여 그대로 진공 배기함으로써 진공 단열재(1)를 제작할 수 있으므로, 불량품을 적게 할 수 있어 생산성이 우수하다.

이상과 같은 성형 방법이 적용됨으로써, 생산성을 손상시키지 않고, 게다가 단열성이 우수한 진공 단열재(1)를 제공할 수 있다.

또한, 도4 및 도5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 진공 단열재(1)를 외부 상자와 내부 상자로 이루어지는 냉장고에 적용할 때, 그 입체 형상을 내부 상자 또는 외부 상자의 형상이나 냉장고 내부의 부품의 형상에 맞춤으로써, 피단열 면적(커버율)을 증가시킬 수 있어, 단열 성능이 높은 진공 단열재(1)에 의해 효율적으로 단열하는 것이 가능해진다. 특히, 본 발명의 진공 단열재(1)에 의해 냉장고의 고내 조명이나, 전기 부품, 압축기 등의 열을 발생하는 부품을 직접 단열함으로써 냉장고의 열 누설을 억제할 수 있어, 결과적으로 에너지 절약에 공헌한다.

본 발명에 의한 진공 단열재(1)에서는 제법상, 코어재(4)를 미리 입체 형상으로 유지하기 위해, 절곡 등의 성형을 행하는 부분에 홈을 형성할 필요가 없고, 홈에 의한 판 두께 감소나 섬유의 파단에 의한 단열 성능의 저하가 없으므로, 높은 단열 성능을 갖는다. 또한, 내포재(3)에 의해 코어재(4)를 입체 형상으로 고정하는 경우에는, 페놀, 붕산 등의 바인더를 이용할 필요가 없어, 바인더를 이용함으로써 단점을 극복할 수 있다. 바인더에 의한 단점으로서 들 수 있는 것으로서는, 예를 들어, 페놀의 경우에는 진공 하에서의 휘발에 의한 진공 단열재(1)의 열 전도율 악화가 있다. 또한, 붕산 등의 무기계 바인더에서는, 입체 형상 유지를 위해 바인더 농도를 올려야만 해, 바인더 고체분을 전하는 고체 열 전도분의 증가에 의한 열 전도율의 악화에 추가하여, 바인더가 고화되어 생기는 결정분이 외피재(2)를 손상시켜 파손되어 버릴 우려가 있다.

다음에, 본 실시예의 진공 단열재(1)에 관하여, 도1의 (b)를 참조하면서 설명한다. 도1의 (b)는 본 발명의 일 실시예를 도시하는 진공 단열재(1)의 단면도이다. 또한, 이하의 기재는 본 발명에 있어서의 일 실시예이고, 본 발명이 이것으로 한정되는 것은 아니다.

진공 단열재(1)는 내포재(3)와, 코어재(4)와, 흡착제(5)와, 내포재(3), 코어재(4) 및 흡착제(5)를 수납하고 또한 가스 배리어성 필름으로 이루어지는 외피재(2)를 구비하여 구성되어 있다. 이 진공 단열재(1)는 내포재(3)에 둘러싸인 코어재(4)와 흡착제(5)를 외피재(2)에 삽입한 상태로 외피재(2)의 내부를 감압하고, 외피재(2)의 주연부를 열 용착하여 밀봉함으로써 제작된다. 진공 단열재(1)의 형 상은 특별히 한정되지 않고, 적용되는 개소와 작업성에 따라서 각종 형상 및 두께의 것이 적용 가능하다.

코어재(4)는 글래스 단섬유재, 유기 섬유의 적층체 등의 섬유계 재료를 적당한 사이즈, 형상으로 컷트하여 이용하고, 이것을 흡착제(5)와 함께 내포재(3)에 수납하고, 압축 프레스하면서 내포재(3)의 주연부를 열 용착하여 밀봉한다. 이 처리에 의해 코어재(4)를 외피재(2)에 원활하게 삽입할 수 있어, 작업성이 향상된다.

코어재(4)의 탈수, 탈가스를 목적으로 하여, 외피재(2)로의 삽입 전에 코어재(4)의 에이징을 실시하는 것은 유효하다. 이때의 가열 온도는 최저한 표면에 부착된 수분의 제거가 가능한 것이므로, 11O ℃ 이상인 것이 바람직하고, 특히 글래스 단섬유재의 경우에는 코어재의 함수율(含水率)을 최대한 감소시키기 위해 180 ℃ 이상에서 에이징하는 것이 보다 바람직하다.

글래스 단섬유재로서는, 평균 섬유 직경이 3 내지 5 ㎛인 것이 바람직하다. 글래스 단섬유재는 평균 섬유 직경에 의해 열 전도율 특성 및 비용에 크게 영향을 미친다. 비용이 저렴한 평균 섬유 직경이 5 ㎛를 초과하는 글래스 울 등은 섬유가 동일한 방향으로 배열되어 섬유의 접촉이 선에 근접하기 위해 접촉 열 저항이 작아지므로, 열 전도율 및 시간이 지남에 따른 열화가 크게 뒤떨어진다. 한편, 평균 섬유 직경이 2 ㎛ 미만에서는 섬유의 접촉이 작아짐으로써 접촉 열 저항은 커지지만, 1매당의 두께가 얇고 단열 성능이 뒤떨어지므로, 시트 형상의 무기 섬유 집합체를 겹쳐서 두께를 유지함으로써 열 전도율과 시간 경과 열화를 저감시켜야만 해, 생산성이 뒤떨어지는 동시에 비용도 앙등한다.

이와 같이, 섬유 직경이 5 ㎛를 초과하면 열 전도율이 높아져 버리므로, 전열 방향으로 불연속이고 소재 사이의 접촉 저항을 유효하게 활용하는 섬유재를 선정하였다. 또한, 접촉 열 저항 외에 열 유로가 지그재그로 되고, 열 저항이 증대되어 열 전도율이 낮아지는 많은 섬유재 중에서, 평균 섬유 직경이 3 내지 5 ㎛인 글래스 단섬유재를 선정함으로써, 열 전도율이나 시간이 지남에 따른 열화의 저감, 두께 감소율의 저감 및 저비용화를 양립하는 것이 가능하다.

글래스 단섬유재 및 유기 섬유의 섬유 방향에 대해서는, 진공 단열재의 두께 방향에 대해 수평 방향으로 늘어서서 배열하는 것이 단열 성능의 점에서 바람직하다.

유기 섬유 적층체로서는, 폴리에틸렌 섬유, 폴리프로필렌 섬유, 폴리아미드 섬유, 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유, 폴리에스테르 섬유 등의 단열성과 가공성을 양립할 수 있는 것이면 어느 것이라도 좋고, 특별히 한정되는 것은 아니다.

내포재(3)로서는, 열 용착이나 접착제 등에 의한 접착이 가능하고, 또한 성형이 가능해서, 아웃 가스가 발생하지 않는 주머니 형상 또는 용기 형상의 것이면 된다. 재질은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어 시일성이나 내케미컬 어텍성이 우수한 폴리에틸렌 수지(고밀도, 중밀도, 저밀도)나, 폴리프로필렌 수지를 비롯하여 폴리스틸렌 수지, ABS 수지(아크릴로니트릴/부타디엔/스틸렌 수지), 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지, 폴리부틸렌테레프탈레이트 수지, 폴리아미드 수지 등의 열가소성 수지나, 페놀 수지, 에폭시 수지, 요소 수지, 폴리우레탄 등의 열 경화성 수지, 메타크릴계 공중합체 등의 광경화성 수지를 들 수 있다. 이용하는 수 지는 무연신이라도 좋고, 연신되어 있어도 좋다. 또한, 수지에는 강도 향상을 위해 필러 등이 혼입되어 있어도 된다. 여기서는 수지를 중심으로 예를 들었으나, 수지로 한정할 필요는 없고, 내포재(3)는 무기물이라도 좋다. 내포재(3)의 두께는 형성 시에 코어재(4)의 입체 형상을 유지할 수 있는 두께로 하면 되고, 특별히 한정되지 않는다[적절한 두께는 내포재(3)의 재질에 따라서 상이함].

코어재(4)를 내포재(3)에 삽입한 후, 성형형(11)에 세트하여 가압 성형을 행한다. 필요에 따라서 가열 성형, 진공 성형 등을 조합해도 좋다. 다음에, 코어재(4)를 가압한 상태로 내포재(3)에 있어서의 코어재(4)가 포함되지 않는 잉여된 부분을 모두 열 용착하여 형상을 고정한다. 단, 내포재(3)는 코어재(4)가 고정되어 있으면 전체를 열 용착할 필요는 없다. 예를 들어, 내포재(3)의 잉여 부분의 내부, 코어재(4)의 단부로부터 10 ㎜까지를 열 용착함으로써 코어재(4)를 고정할 수 있으면, 나머지 잉여 부분은 열 용착하지 않아도 된다. 또한, 가열에 의해 경화되는 성질을 갖는 열 경화성 수지 등을 내포재(3)에 이용하는 경우에는 전체를 가열 압축함으로써 코어재(4)의 입체 형상을 유지하는 것이 가능해진다. 또한, 자외선 등의 광조사에 의해 경화되는 성질을 갖는 광경화성 수지 등을 내포재(3)에 이용하는 경우에는 코어재(4)를 가압 형성하면서 광조사를 하여 형상 고정함으로써, 코어재(4)의 입체 형상을 유지하는 것이 가능해진다.

진공 배기할 때에는 코어재(4)의 내부를 감압하기 위해, 1 개소 이상의 통기구를 형성해야만 하지만, 통기구의 크기나 형상, 수, 장소는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, (1) 코어재(4)의 단부에 직경 3 ㎜인 원 형상의 통기구를 5 개소 형성하고, (2) 코어재(4)의 단부에 슬릿 형상의 통기구를 1 개소 형성하는 등, 코어재(4)의 형상 유지와 진공 배기에 지장이 없으면, 특별히 한정되지 않는다.

외피재(2)는 외층보다 내손상성 향상을 위한 표면 보호층으로서 폴리아미드 필름(15 ㎛), 알루미늄을 증착한 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(12 ㎛), 가스 배리어층으로서 알루미늄을 증착한 에틸렌 비닐 알코올 공중합체 수지 필름(12 ㎛), 열 용착층으로서 고밀도 폴리에틸렌 필름(50 ㎛)을 이용한 라미네이트 필름에 의해 구성되어 있다. 이때, 표면 보호층과 가스 배리어층에 있어서의 서로의 알루미늄 증착면을 부착하면, 가스 배리어성이 보다 높아진다. 또한, 각 층을 접착하기 위한 접착제로서는 2액 경화형 에스테르형 우레탄계 접착제가 이용되나, 특별히 이것으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 대신에 2액 경화형 에테르형 우레탄계 접착제, 아크릴계 접착제, 폴리에스테르계 접착제, 에폭시계 접착제, 실리콘계 접착제 등을 사용해도 된다. 그리고, 이 외피재(2)는 열 용착층끼리를 부착한 주머니로서 사용된다.

외피재(2)에 있어서, 표면 보호층은 내충격성에 대응하기 위한 것이고, 가스 배리어층은 가스 배리어성을 확보하기 위한 것이고, 열 용착층은 열 용착에 의해 진공 단열재(1)의 내부를 밀폐하기 위한 것이다. 따라서, 이들의 목적에 적합한 것이면, 모든 공지 재료가 사용 가능하다. 또한, 더욱 개선하는 수단으로서, 예를 들어 표면 보호층에 금속 증착 또는 실리카 증착함으로써 내충격성 외에, 가스 배리어성을 부가하거나, 가스 배리어층에 금속 증착 또는 실리카 증착을 갖는 필름을 2층 이상 설치하거나, 혹은 금속박을 이용해도 된다. 열 용착층으로서는, 폴리프 로필렌 수지나 폴리아크릴니트릴 수지 등을 이용해도 된다.

외피재(2)에 대해, 더욱 구체적으로 설명한다. 외피재라 함은, 내부에 기밀부를 설치하기 위해 코어재를 덮는 것이고, 구성 재료로서는 특별히 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 표면 보호층에 폴리아미드 수지, 알루미늄 증착을 갖는 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지, 가스 배리어층에 알루미늄박, 열 용착층에 고밀도 폴리에틸렌 수지로 이루어지는 플라스틱 라미네이트 필름이나, 표면 보호층에 폴리아미드 수지, 알루미늄 증착을 갖는 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지, 가스 배리어층에 알루미늄 증착을 갖는 에틸렌 비닐 알코올 공중합체 수지[상품명 에버루, (주식) 크라레제], 열 용착층에 고밀도 폴리에틸렌 수지로 이루어지는 플라스틱 라미네이트 필름을 주머니 형상으로 한 것 등이 예시된다.

또한, 개선하는 수단으로서, 표면 보호층인 폴리아미드 수지에 알루미늄 증착하여 가스 배리어성을 향상시키거나, 가스 배리어층에 알루미늄 증착층을 갖는 에틸렌 비닐 알코올 공중합체 수지를 2층 형성해도 된다. 열 용착층으로서는, 시일성이나 내케미컬 어텍성 등으로부터 고밀도 폴리에틸렌 수지가 바람직하나, 이 밖에, 저밀도 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지나 폴리아크릴 니트릴 수지 등을 이용해도 된다. 외피재의 재료의 구체적 구성으로서는, 예를 들어 외층으로부터 제1 층째에 폴리아미드 수지, 제2 층째에 알루미늄 증착을 갖는 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지, 제3 층째에 알루미늄박, 제4 층째에 고밀도 폴리에틸렌 수지로 이루어지는 알루미네이트 필름이다.

외피재(2)의 잔존 유기 용제 등의 탈가스를 목적으로 하여 코어재(4)의 삽입 전에 외피재(2)의 에이징을 실시하는 것은 유효하다. 이때의 조건은 각종 유기 용제의 제거가 가능하므로, 70 ℃ 이상 및 3 시간 이상의 가열 후, 1 시간 이상의 진공 건조를 행하는 것이 바람직하다.

흡착제(5)는 알루미노 실리케이트의 함수 금속염을 주성분으로 한 합성 제올라이트인 모레큘러시브가 이용된다. 바꿔 말하면, 외피재(2)에 봉입하는 흡착제(5)로서 모레큘러시브를 이용함으로써, 코어재(4)로부터 방출되는 수증기 및 외피재(2)를 통해 외부로부터 진입하는 가스를 흡착하여, 진공 단열재(1)의 시간 경과 열화를 낮게 억제할 수 있다. 바람직하게는, 드럼통 등의 밀폐 용기로부터 취출한 직후의 흡습이 적은 상태의 것을 사용한다. 또한, 모레큘러시브의 형상은 펠렛, 비즈, 파우더 등, 특별히 한정되는 것은 아니다.

또한, 본 실시예에서는 흡착제 성분으로서 모레큘러시브를 사용하고 있으나, 진공 단열재의 신뢰성을 향상시키기 위해, 필요에 따라서 생석회, 도스나이트, 하이드로설타이트, 금속 산화물 등의 가스 흡착제나 바리륨-리튬 합금 등의 합금, 또는 휘발성 또는 소수성의 유기계 가스의 흡착 능력을 높인 소수성 모레큘러시브 등, 공지의 흡착제를 대용 또는 병용하는 것도 유효하다. 또한, 이들의 흡착제가 공지의 포장재에 덮여 있어도 된다.

또한, 흡착제(5)는 진공 단열재(1)의 제조 시에 코어재(4)의 섬유층 내에 삽입된다. 이 삽입에 의해, 진공 단열재(1)의 제조 후에 있어서, 흡착제(5)가 외피재(2)의 표면으로 돌출되지 않으므로, 흡착제(5)의 입자에 의해 외피재(2)를 손상시키거나 파단하는 경우가 없어, 진공 단열재(1)의 단열 성능에 대한 신뢰성을 손 상시키는 경우가 없다. 이때, 흡착제(5)는 발열 부품을 수용하는 오목부에는 삽입하지 않고, 예를 들어 도1의 (b)에 도시한 바와 같이, 진공 단열재(1)에 있어서 오목부가 형성되지 않은 최종 밀봉부 부근의 코어재(4) 섬유층 내에 삽입한다. 이와 같이 함으로써, 흡착제(5)가 발열 부품에 의해 가온되지 않게 되므로, 흡착제(5)에 있어서의 수증기나 가스의 흡착 성능을 효율적으로 발휘할 수 있어, 진공 단열재(1)에 있어서의 단열 성능이 향상된다. 또한, 진공 단열재(1)가 입체 형성될 때에 흡착제(5)가 외피재(2)를 손상시키는 것에 의한 진공 단열재(1)의 파손을 방지할 수 있어, 신뢰성을 높일 수 있다.

이상에 의해, 진공 단열재(1)에 있어서의 제작 시의 취급성 및 작업성을 악화시키지 않고, 또한 흡착제(5)의 가스 흡착 성능을 유지하는 것이 가능하고, 그 결과, 장기간에 걸쳐서 단열 성능이 우수한 진공 단열재를 제공할 수 있다.

다음에, 본 발명의 실시예에 대해 도1 내지 도3을 참조하면서 설명한다. 도1 및 도3은 본 발명의 일 실시예를 도시하는 진공 단열재의 모식도와 단면도이다. 도2는 본 발명의 일 실시예를 도시하는 코어재의 성형 방법의 일례이다.

(제1 실시예)

진공 단열재(1)는 내포재(3)와, 코어재(4)와, 흡착제(5)와, 내포재(3), 코어재(4) 및 흡착제(5)를 수납하고 또한 가스 배리어성 필름으로 이루어지는 외피재(2)를 구비하여 구성되어 있다. 이 진공 단열재(1)는 내포재(3)에 둘러싸인 코어재(4)와 흡착제(5)를 외피재(2)에 삽입한 상태로 외피재(2)의 내부를 감압하고, 외피재(2)의 주연부를 열 용착하여 밀봉함으로써 제작된다.

내포재(3)는 ABS 수지(두께 1 ㎜)를, 코어재(4)는 글래스 단섬유재(평균 섬유 직경 4 ㎛)를, 흡착제(5)는 합성 제올라이트를, 외피재(2)는 표면 보호층, 가스 배리어층 및 열 용착층으로 구성되어, 각 층 사이가 2액 경화형 에스테르형 우레탄계 접착제로 접착된 라미네이트 필름을 이용하고 있다. 또한, 코어재(4)의 사이즈는 폭 450 ㎜, 길이 500 ㎜로 하고, 진공 배기 후의 두께가 12 ㎜가 되도록 하였다. 외피재(2)의 사이즈는 폭 560 ㎜, 길이 650 ㎜로 하였다.

외피재(2)의 라미네이트 구성은 외층보다 표면 보호층으로서 폴리아미드 필름(15 ㎛), 알루미늄 증착을 갖는 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(12 ㎛), 가스 배리어층으로서 알루미늄 증착을 갖는 에틸렌 비닐 알코올 공중합체 수지 필름(12 ㎛), 열 용착층으로서 고밀도 폴리에틸렌 필름(50 ㎛)으로 하였다.

이상과 같이 구성되는 진공 단열재(1)의 제작 순서를 이하에 도시한다. 우선, 코어재(4)를 내포재(3)에 수납하고, 성형형(11)을 이용하여 상하로부터 프레스함으로써 압축 및 성형을 행하고, 그 상태로 내포재(3)의 개구부 및 주연부 전체를 열 용착하여 밀봉함으로써 코어재(4)를 입체 형상으로 유지하였다. 내포재(3)에는 각 측면에 대해 복수의 통기구가 되는 구멍을 형성하였다. 계속해서, 삼방면이 열 용착으로 용착된 주머니 형상의 외피재(2)로 입체 형상으로 유지된 코어재(4)를 수납하고, 이것을 진공 챔버 내에서 진공 배기하여 외피재(2)의 내부를 감압한 후, 외피재(2)의 개구부를 열 용착에 의해 밀봉함으로써, 도1에 도시하는 요철부(6)를 갖는 입체 형상을 한 진공 단열재(1)를 얻을 수 있었다.

이와 같이 하여 얻게 된 진공 단열재(1)의 열 전도율은 2.2 ㎽/mㆍK였다. 이것을 7O ℃의 고온조 내에서 45일간 방치한 후에 열 전도율을 측정한 결과, 4.8 ㎽/mㆍK로서, 초기 성능과의 차는 2.6 ㎽/mㆍK였다.

(제2 실시예)

제1 실시예와 동일한 재료 구성, 사이즈, 제법에 의해, 도3의 (a)에 도시한 바와 같은 단차 구부림부(7)를 갖는 입체 형상의 코어재(4)를 형성하였다. 이것을 삼방면이 열 용착으로 용착된 주머니 형상의 외피재(2)에 수납하고, 진공 챔버 내에서 진공 배기하여 외피재(2)의 내부를 감압한 후, 외피재(2)의 개구부를 열 용착에 의해 밀봉함으로써, 도3의 (a)에 도시하는 입체 형상을 이룬 진공 단열재(1)를 얻었다.

이와 같이 하여 얻어진 진공 단열재(1)의 열 전도율은 1.7 ㎷ /mㆍK였다. 이것을 70 ℃의 고온조 내에서 45일간 방치한 후에 열 전도율을 측정한 결과, 4.4 ㎽/mㆍK이고, 초기 성능과의 차는 2.7 ㎽/mㆍK였다.

(제1 비교예)

제1 실시예와 동일한 재료 구성 및 사이즈이고, 입체 성형을 하지 않은 패널 형상의 진공 단열재(1)를 제작하였다.

이 진공 단열재(1)의 열 전도율은 1.9 ㎽/mㆍK였다. 이것을 70 ℃의 고온조 내에서 45일간 방치한 후에 열 전도율을 측정한 결과, 4.5 ㎽/mㆍK이고, 초기 성능과의 차는 2.6 ㎽/mㆍK였다.

제1 및 제2 실시예와 제1 비교예의 결과로부터, 본 발명에 있어서의 실시예와 비교예에 있어서 열 전도율에 명확한 차는 없고, 본 발명에 의한 제법에서는 성 형에 의한 필름 데미지는 적다고 생각되고 열 전도율의 열화에 거의 차이가 없다고 할 수 있다.

본 발명의 실시예는 본 발명에 의한 진공 단열재의 일례이고, 상기한 형상 이외의 진공 단열재에 대해서도 코어재(4)를 내포재(3)에 의해 상응한 형상으로 유지함으로써 제작 가능하다.

이상에 의해, 본 발명에 의해 생산성을 손상시키지 않고, 진공 단열재(1)를 입체 형상으로 성형하는 것이 가능해지고, 또한 진공 단열재(1)의 입체 형상을 피단열 부위의 형상에 맞추어 이것을 적용함으로써, 진공 단열재(1)에 의한 피 단열 면적(커버율)을 증가시키는 것이 가능해지므로, 높은 단열 효과를 얻을 수 있다. 따라서, 본 발명에 의한 진공 단열재가 냉장고 등의 단열을 필요로 하는 제품에 적용됨으로써, 그 에너지 절약 효과를 한층 높일 수 있는 것이다.

도1은 본 발명의 일 실시예를 도시하는 진공 단열재를 도시한 도면으로, (a)는 모식도, (b)는 단면도.

도2는 본 발명의 일 실시예를 도시하는 코어재의 성형 방법의 일례를 도시한 도면.

도3은 본 발명의 일 실시예를 도시하는 진공 단열재를 도시한 도면으로, (a)는 모식도, (b)는 단면도.

도4는 본 발명의 일 실시예를 도시하는 진공 단열재가 적용된 냉장고의 모식도.

도5는 본 발명의 일 실시예를 도시하는 진공 단열재가 적용된 냉장고의 모식도.

도6은 본 발명의 일 실시예를 도시하는 외피재와 내피재만을 도시한 모식도로, (a)는 성형이 없는 도면, (b)는 성형이 있는 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 진공 단열재

2 : 가스 배리어제 필름으로 이루어지는 외피재

3 : 내포재

4 : 코어재

4a : 코어재의 절입부

5 : 흡착제

6 : 진공 단열재에 있어서의 요철부

7 : 진공 단열재에 있어서의 단차 구부림부

11 : 성형형

21 : 냉장고

22 : 외부 상자

23 : 내부 상자

24 : 냉장고의 도어

25 : 냉장고 부품(고내 조명 등)

Claims (6)

1. 통기성 및 유연성을 갖는 재료로 이루어지는 코어재와, 가스 배리어성을 갖는 외피재로 이루어지는 진공 단열재에 있어서,

   상기 외피재는 가스 배리어층으로서 금속 증착, 실리카 증착, 금속박 중 어느 하나를 구비하고,

   열가소성 수지, 열경화성 수지, 광경화성 수지 중 어느 하나로 이루어지며, 통기부를 갖는 주머니 형상 또는 용기 형상의 내포재에 의해 미리 상기 코어재를 절곡, 만곡, 요철 형상 중 어느 하나의 입체 형상으로 압축 유지하고,

   상기 내포재는 상기 코어재를 입체 형상으로 압축 유지하는 두께를 갖고, 상기 입체 형상으로 압축 유지한 상태의 상기 코어재를 상기 외피재 내에 삽입하고 내부를 감압하여, 상기 내포재가 상기 외피재에 형성되는 주름을 메우는 것을 특징으로 하는 진공 단열재.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 코어재가 유연성을 갖는 섬유계 재료로 이루어지고, 결착제에 의해 상기 코어재를 입체 형상으로 유지한 것을 특징으로 하는 진공 단열재.
4. 제1항에 있어서, 상기 코어재가 연속 기포를 갖는 발포 재료로 이루어지고, 금형이나 절삭 가공 등에 의해 상기 코어재를 입체 형상으로 유지한 것을 특징으로 하는 진공 단열재.
5. 삭제
6. 청구항 제1항에 기재된 상기 진공 단열재가 적용된 냉장고에 있어서, 상기 입체 형상이 냉장고를 구성하는 외부 상자와 내부 상자 사이의 공간 내에 있는 부품이나, 내부 상자 또는 외부 상자의 돌출부, 요철부 등에 맞춘 형상인 것을 특징으로 하는 냉장고.

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