KR101146844B1 - 에어로젤이 합침 된 단열시트의 제조방법 및 그 제조 시스템 - Google Patents

에어로젤이 합침 된 단열시트의 제조방법 및 그 제조 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 섬유펠트에 에어로젤을 합침 시킨 에어로젤이 합침 된 단열시트 의 제조방법 및 그 제조 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 섬유펠트 내에 에어로젤 입자를 고르게 분포 및 견고하게 합침 시키는 것과 더불어 제조공정에서 합침된 에어로젤 입자의 비산 및 탈리를 최소화시켜 단열효과를 극대화시키고, 비교적 간단하게 제조할 수 있어 작업능률 향상은 물론이고 제조단가 인하를 통해 제품 경쟁력을 향상시킬 수 있는 에어로젤이 합침 된 단열시트의 제조방법 및 그 제조 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 중간 섬유펠트를 여러 번 반복 중첩되게 공급함과 동시에 그 사이에 에어로젤 입자를 도포하게 되므로 에어로젤 입자를 고르게 분포 및 견고하게 합침 시키는 것과 더불어 중간 섬유펠트 상하측에 상?하부 섬유펠트를 구비하여 이송 및 제조하게 되므로 제조공정에서 합침된 에어로젤이 비산/탈리를 최소화시켜 단열효과를 극대화시키는 것은 물론이고, 설치 시공시에도 에어로젤 입자의 이탈을 방지하게 되며, 크게 4단계의 공정으로 비교적 간단하게 제조할 수 있어 작업능률 향상은 물론이고 제조단가 인하를 통해 제품 경쟁력을 향상시킬 수 있도록 하는 효과를 나타낸다.

Description

에어로젤이 합침 된 단열시트의 제조방법 및 그 제조 시스템{Method for aerogel adiabatic sheet and method for thereof system}
본 발명은 섬유펠트에 에어로젤을 합침 시킨 에어로젤이 합침 된 단열시트 의 제조방법 및 그 제조 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 섬유펠트 내에 에어로젤 입자를 고르게 분포 및 견고하게 합침 시키는 것과 더불어 제조공정에서 합침된 에어로젤 입자의 비산/탈리를 최소화시켜 단열효과를 극대화시키고, 비교적 간단하게 제조할 수 있어 작업능률 향상은 물론이고 제조단가 인하를 통해 제품 경쟁력을 향상시킬 수 있는 에어로젤이 합침 된 단열시트의 제조방법 및 그 제조 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 에어로젤(aerogel)은 인류가 개발한 가장 가벼운 고체이면서 가장 우수한 단열성을 가진 소재로서, 초단열성을 갖는 이유는 기공비율이 대략 95%가 넘기 때문이며, 미래의 단열재?충격완충재?방음재 등으로 주목을 받아 온 신소재로서, 과거에는 작은 충격에도 쉽게 깨질 정도로 충격에 약해 상용화가 어려웠으나 근래에는 이 단점을 극복한 에어로젤이 상용화되어 보급되고 있으며, 이로 인해 최근에는 다양한 산업분야에서 응용되고 있으며, 특히 단열재로 널리 사용되고 있는 실정이다.
예컨대, 대한민국 등록특허 제0967421호에서 에어로젤을 이용한 보온시트 및 그 제조방법에 대해서 서술하고 있다. 이 공보를 참조로 하면, 에어로젤을 분말 형태로 섬유 조직체와 결합한 시트는 섬유 조직체에 에어로젤이 완전하게 부착되어 있지 않아 제조과정 및 운반 과정에서 에어로젤이 비산되는 문제점이 있어, 에어로젤 포의 상하면에 상/하부시트를 각각 구비하여 복수개의 천공을 형성하고 견고히 부착될 수 있도록 그 천공들로 접착제를 충진시킴으로써 에어로젤이 쉽게 비산되는 문제점을 극복하고 있다.
상기 에어로젤 포의 경우에는 분말 형태의 에어로젤을 표면 도포한 상태로 통상 제조되므로 도포된 에어로젤이 쉽게 비산되는데 기인한 것으로, 이를 해결하고자 그 상/하면에 시트를 각각 부착하되 천공을 형성하여 접착제를 충진한 것은 오히려 그 제조공정을 복잡하게 하는 문제가 있으며, 천공된 부분에는 에어로젤이 존재하지 않기 때문에 단열효과의 극대화를 구현하지 못하는 단점이 있었다. 또한, 제조된 시트에서는 에어로젤이 비산되지 않으나 제조공정 즉, 상/하면에 시트를 부착하기 전의 제조공정 혹은 운반과정에서는 에어로젤이 비산되는 현상을 방지할 수 없게 된다.
또한, 대한민국 공개특허 제2009-0078357호에도 에어로겔 시트 및 그 제조방법이 예시되어 있는데, 이 또한 부직포에 에어로겔 입자를 충진한 뒤 니들펀칭을 하게 되므로 운반단계나 펀칭단계에서 많은 에어로겔 입자가 비산되므로 원하는 비율의 에어로겔 입자가 합침된 에어로겔 시트를 제조하기에 무리가 있었다. 이를 해결하기 위해서는 비산되는 양을 추측하여 최초 충진시 많은 양의 에어로겔 입자를 충진시키기도 하는데 이는 에어로겔 시트의 제조 단가를 상승시키는 원인이기도 하였으며, 제조 공정을 원활하게 하지 못하는 원인을 제공하기도 하였다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 종래에도 에어로젤이 합침된 시트가 다수 제안되고 있으나, 이들의 제조방법을 크게 살펴보면 에어로젤을 섬유에 충진한 뒤 니들펀칭하여 제조하는 것이 대부분이다. 그러면, 에어로젤 입자는 운반되는 과정이나 니들펀칭하는 과정에서 많은 양이 비산되어 유실되므로 경제적이지 못해 제조단가의 상승을 초래하여 결국 제품의 대중화에 기여하지 못하는 단점이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 섬유펠트 내에 에어로젤 입자를 고르게 분포 및 견고하게 합침 시키는 것과 더불어 제조공정에서 합침된 에어로젤 입자의 비산 및 탈리를 최소화시켜 단열효과를 극대화시키고, 비교적 간단하게 제조할 수 있어 작업능률 향상은 물론이고 제조단가 인하를 통해 제품 경쟁력을 향상시킬 수 있는 에어로젤이 합침 된 단열시트의 제조방법 및 그 제조 시스템을 제공하고자 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 하부 섬유펠트를 공급하는 단계; 상기 하부 섬유펠트 상면에 적층수단을 통해 중간 섬유펠트를 여러 겹으로 반복 중첩하면서 적층하되, 중첩될 때 그 사이에 에어로젤 입자를 도포하여 에어로젤 입자가 충진된 중간 섬유펠트를 적층하는 단계; 상기 중간 섬유펠트 상면에 상부 섬유펠트가 위치되도록 공급하는 단계; 및 상기 상?하부 섬유펠트와 그 사이에 위치된 중간 섬유펠트를 동시에 니들펀칭하여 에어로젤이 합침된 단열시트를 완성하는 단계를 포함하되, 상기 적층수단은 상기 중간 섬유펠트를 이송하는 이송콘베어; 상기 이송콘베어의 끝단에 일측이 지지되고, 타측이 상측으로 연장되어 이송되는 중간 섬유펠트를 가이드하는 고정프레임; 상기 고정프레임에 일측이 회전축을 매개로 좌우 방향으로 회전 가능하게 결합되고 타측이 하향되도록 설치되되, 타측에는 이송되는 중간 섬유펠트의 외측을 감싸 유동되는 것을 방지하도록 일측에 투입구가 형성된 가이드판이 구비된 회전프레임; 및 상기 회전프레임의 투입구와 공급관을 매개로 연결되어 내부로 에어로젤 입자를 공급하는 공급호퍼를 포함하여 제조되는 것을 특징으로 한다.
삭제
바람직하게 상기 에어로젤 입자는 분말 형태와 비드 형태가 서로 혼합되되, 비드의 중량이 분말의 중량을 초과하지 않는 비율로 혼합된 것을 특징으로 한다.
삭제
본 발명에 의하면, 중간 섬유펠트를 여러 번 반복 중첩되게 공급함과 동시에 그 사이에 에어로젤 입자를 도포하게 되므로 에어로젤 입자를 고르게 분포 및 견고하게 합침 시키는 것과 더불어 중간 섬유펠트 상하측에 상?하부 섬유펠트를 구비하여 이송 및 제조하게 되므로 제조공정에서 합침된 에어로젤이 비산 및 탈리를 최소화시켜 단열효과를 극대화시키고, 크게 4단계의 공정으로 비교적 간단하게 제조할 수 있어 작업능률 향상은 물론이고 제조단가 인하를 통해 제품 경쟁력을 향상시킬 수 있도록 하는 효과를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 에어로젤이 합침 된 단열시트의 제조방법을 보인 블록도.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 에어로젤이 합침 된 단열시트를 제조하기 위한 시스템을 보인 개념도.
도 3의 "가" 및 "나"는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 적층수단의 작동관계를 보인 개략적 측면도.
이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 에어로젤이 합침 된 단열시트의 제조방법 및 그 제조 시스템을 보다 상세히 설명하기로 한다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해서 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 일실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 에어로젤이 합침 된 단열시트의 제조방법을 보인 블록도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 에어로젤이 합침 된 단열시트를 제조하기 위한 시스템을 보인 개념도이다.
도 1 및 도 2를 참조로 하면, 본 발명의 에어로젤이 합침 된 단열시트(200)는 크게 4단계의 공정을 통해서 제조된다.
첫째, 하부 섬유펠트(210)를 공급하는 단계(s100)이다. 상기 하부 섬유펠트(210)는 유리섬유나 세라믹섬유 등이 속하는 무기섬유, 유기물에서 만들어지는 동물, 재생 및 합성 섬유 등이 속하는 유기섬유의 군 중 선택된 어느 하나로 된 단일섬유 혹은 둘 이상이 서로 혼합된 형태를 가지는 복합섬유로 제공될 수 있다.
이러한, 상기 하부 섬유펠트(210)는 부직포나 시트지 형태로 제조되어 도 2에서 도시하고 있는 제1공급수단(300)에 의해서 공급되는 것으로, 제1공급수단(300)의 롤러(310)에 권취되어 이송콘베어(320)를 따라 타측으로 공급되는 것이다.
둘째, 상기에서 공급되는 하부 섬유펠트(210) 상면에 중간 섬유펠트(220)를 적층하되, 적층과 동시에 에어로젤 입자(230)를 도포하여 에어로젤 입자(230)가 합침된 중간 섬유펠트(220)를 적층하는 단계(s110)이다. 여기서, 적층되는 중간 섬유펠트(220) 또한 상기 하부 섬유펠트(210)와 마찬가지로 유리섬유나 세라믹섬유 등이 속하는 무기섬유, 유기물에서 만들어지는 동물, 재생 및 합성 섬유 등이 속하는 유기섬유의 군 중 선택된 어느 하나로 된 단일섬유 혹은 둘 이상이 서로 혼합된 형태를 가지는 복합섬유로 제공될 수 있다.
이러한, 중간 섬유펠트(220)는 여러 겹으로 반복 중첩되어 상기 하부 섬유펠트(210) 상면에 적층되는 것이 바람직하되, 중첩될 때 그 사이에 각각 에어로젤 입자(230)가 도포되어 충진되면서 중첩되는 것이 더 바람직하다. 즉, 중간 섬유펠트(220)를 여러 겹으로 반복 중첩되게 하고 그 사이에 각각 에어로젤 입자(230)를 도포하게 되면 고르게 분포될 뿐만 아니라 도포된 에어로젤 입자(230)는 그 사이 사이에 견고하게 위치하게 되는 것이다. 이때, 도포되는 에어로젤 입자(230)는 완전한 분말 형태를 도포하여도 가능하지만 미세한 입자크기로 인해 제조 공정에서 쉽게 비산될 수 있다. 또한, 분말 형태보다 입자 크기가 큰 비드 형태만을 도포하여 제조할 수 도 있지만 큰 입자들로 인해 충진이 고르지 못할 뿐만 아니라 입자들 사이에 공극이 발생되어 단열효과가 저하되는 단점이 있다. 그러므로, 본 발명에서는 어느 하나의 형태가 사용되었을 때 발생되는 단점을 보완할 수 있도록 분말 형태와 비드 형태가 서로 혼합된 에어로젤 입자(230)를 도포하는 것이 바람직하며, 더 바람직하게는 분말과 비드가 혼합되는 비율은 비드의 중량이 분말의 중량을 넘지 않는 비율로 혼합되는 것이다. 왜냐하면, 비드의 함유량이 분말의 함유량을 초과하게 되면 고르게 합침 되지 못할 뿐만 아니라 비교적 큰 공극으로 인해 단열효과가 저하되기 때문이다. 그리고, 상기 에어로젤 입자(230)로 소수성으로 표면처리된 에어로젤이 사용되는 것이 바람직하며, 표면처리 방법으로는 대한민국 특허출원 2006-87884호, 대한민국 특허출원 2006-98643호 및 PCT/KR2007/4944의 방법이 사용될 수 있다. 그리고, 상기 에어로젤 입자(230)는 단열시트의 총중량을 기준으로 20 ~ 90wt% 충진되는 것이 바람직하며, 10wt% 미만이면 단열특성이 저하되므로 바람직하지 않고 90wt%를 초과하면 가공상의 어려움 및 제품의 강도면에서 바람직하지 않다. 또한, 상기 에어로젤 입자(230)의 밀도는 열전도율 및 가공성에 영향을 주는 것으로, 밀도가 약 0.01 ~ 0.5g/㎠ 인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 만약, 밀도가 약 0.01g/㎠ 미만이면 입자의 충진율이 높을 경우 가공상의 어려움이 있는 점에서 바람직하지 않고 밀도가 0.5g/㎠를 초과하는 에어로젤은 단열성이 낮을 수 있으므로 바람직하지 않다.
이러한, 중간 섬유펠트(220)는 도 2에서 도시하고 있는 적층수단(400)에 의해서 반복 중첩되게 적층됨과 동시에 에어로젤 입자가 충진되어져 공급되는 것이 바람직한데, 이 적층수단(400)의 구성 및 작동관계에 대해서는 하기에서 다시 살펴보기로 한다.
셋째, 상기에서 적층되어 이송되는 중간 섬유펠트(220) 상면에 상부 섬유펠트(240)를 공급하는 단계(s120)이다. 상기 상부 섬유펠트(240) 또한 하부 섬유펠트(210)와 마찬가지로 유리섬유나 세라믹섬유 등이 속하는 무기섬유, 유기물에서 만들어지는 동물, 재생 및 합성 섬유 등이 속하는 유기섬유의 군 중 선택된 어느 하나로 된 단일섬유 혹은 둘 이상이 서로 혼합된 형태를 가지는 복합섬유로 제공될 수 있다.
이러한, 상기 상부 섬유펠트(240)는 부직포나 시트지 형태로 제조되어 도 2에서 도시하고 있는 제2공급수단(500)에 의해서 공급되는 것으로, 제2공급수단(500)인 롤러부에 권취되어 회전 동작에 의해 이송되는 중간 섬유펠트(220) 상측을 커버하는 형태로 위치하게 되는 것이다.
이렇게 하여 이송되는 중간 섬유펠트(220)의 상하측에 상/하부 섬유펠트(240,210)가 위치하고 있기 때문에 이송과정에서 중간 섬유펠트(220)에 충진된 에어로젤 입자(230)의 비산을 막아주게 되는 것이다. 즉, 제조공정에서 중간 섬유펠트(220)에서 비산되는 에어로젤 입자(230)는 외부로 직접 배출되지 못하고 상/하부 섬유펠트(240,210)에 의해 차단되어 그 내부에 머물게 되는 것인데, 물론 극히 일부는 비산되어 유실될 수 있으나 대부분 차단할 수 있게 된다. 뿐만 아니라, 중간 섬유펠트(220)를 반복 중첩되게 적층하면서 그 사이에 에어로젤 입자(230)를 도포하여 충진하게 되므로 중간 섬유펠트(220)의 적층 방식에서도 에어로젤 입자(230)의 비산을 최소화할 수 있게 됨은 당연하다. 결국, 중간 섬유펠트(220)의 적층 방식과 상/하부 섬유펠트(240,210)에 의해서 에어로젤 입자(230)의 비산을 최소화할 수 있는 구성을 제공하는 것이다. 이러한, 구성은 운반 과정에서도 그 효과를 누릴 수 있으나 후술할 공정에서 더욱 그렇다.
넷째, 상기 상/하부 섬유펠트(240,210)와 그 사이에 위치된 중간 섬유펠트(220)를 동시에 니들펀칭하여 에어로젤 입자(230)가 합침된 단열시트(200)를 완성하는 단계(s130)이다. 즉, 부풀어진 상태로 공급되는 중간 섬유펠트(220)를 니들펀칭하여 원하는 두께로 압축하여 제조하는 것으로, 도 2에서 도시하고 있는 니들펀칭수단(600)에 의해서 구현된다. 이 니들펀칭수단(600)은 앞서 살펴본 종래의 기술에서도 이미 사용되고 있는 바 별도의 상술은 생략하기로 한다. 다만, 니들펀칭함에 있어 에어로젤 입자(230)가 충진된 중간 섬유펠트(220)와 그 상하측에 각각 위치하고 있는 상?하부 섬유펠트(240,210)를 동시에 니들펀칭하게 되는 것이다. 이렇게 되면, 니들펀칭 공정에서 중간 섬유펠트(220)에 충진된 에어로젤 입자(230)가 비산 및 탈리되는 것을 그 상?하측에 위치하고 있는 상?하부 섬유펠트(240,210)가 차단하는 것이다. 예를 들어, 에어로젤 입자(230)를 500g 충진하였는데, 니들펀칭 단계에서 충격으로 인해 20%인 100g이 비산되면 그 만큼 효율성이 저하되는 것이며, 비산된 양은 곧 단열성의 저하를 의미하게 되는 것으로, 이에 대해서는 하기에서 다시 한 번 살펴보기로 한다.
이렇게 하여 제조되는 단열시트(200)는 일부 확대도에서 확인할 수 있듯이 최초 공급될 때에는 상?하부 섬유펠트(240,210)와 그 사이에 중간 섬유펠트(220)가 각각 적층된 형태로 공급되나 니들펀칭 단계(s130)를 거친 뒤에는 층이 확연하게 구분되지 않는 하나의 섬유펠트로 합침 됨을 알 수 있으며, 그리고 에어로젤 입자(230)는 중간 섬유펠트(220)에만 최초 합침되어 있었으나 상하측으로 확산되어 고르게 위치하고 있음을 알 수 있다. 이는, 제조공정에서 비산되는 에어로젤 입자(230)를 상?하부 섬유펠트(240,210)가 차단하게 됨을 알 수 있는 것이다. 이러한 단열시트(200)는 매트 형태로 절단되거나 롤러에 권취되어 사용처에 따라 적정한 크기로 절단 사용됨은 당연하다.
그리고, 미도시 하였으나 상기에서 제조된 단열시트(200) 표면의 어느 일면 혹은 전체를 감싸도록 코팅층을 추가로 형성할 수 있는데, 상기 코팅층은 내열성 및 발수성을 부가하기 위해 하는 것으로, 널리 알러져 있는 다양한 소재를 이용하여 코팅을 할 수 있음은 당연하다. 예컨대, 제조된 단열시트(200)의 어느 한 쪽면 또는 양면에 알류미늄 은박지나 동박지를 코팅처리 혹은 부착하는 것이다.
이제, 하기에서는 중간 섬유펠트(220)를 공급하는 적층수단(400)의 작동관계에 대해서 살펴보기로 한다.
도 3의 "가" 및 "나"는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 적층수단의 작동관계를 보인 개략적 측면도이다.
먼저, "가"를 참조로 하면, 본 발명의 적층수단(400)은 중간 섬유펠트(220)를 이송하는 이송콘베어(410), 상기 이송콘베어(410)의 끝단에 일측이 지지되고 타측이 상측으로 연장되어 이송되는 중간 섬유펠트(220)를 가이드하는 고정프레임(420), 상기 고정프레임(420)에 일측이 회전축(432)을 매개로 좌우 방향으로 회전 가능하게 결합되고 타측이 하향되되 그 하측에는 이송되는 중간 섬유펠트(220)의 외측을 감싸 유동되는 것을 방지하도록 일측에 투입구(436)가 형성된 가이드판(434)이 구비된 회전프레임(430) 및 상기 회전프레임(430)의 투입구(436)와 공급관(442)을 매개로 연결되어 내부로 에어로젤 입자(230)를 공급하는 공급호퍼(440)를 포함하여 구성된다. 이때, 상기 공급관(442)의 경우에는 회전프레임(430)의 좌우 회전 동작시에도 상시 연결된 상태를 유지할 수 있도록 플렉서블한 소재나 자바라 형상을 가지는 주름관 형태를 가지는 것이 바람직하다.
이렇게 구성된 상태에서 "나"와 같이 상기 회전프레임(430)이 좌우측으로 일정 각도 범위 내에서 왕복하게 되면 이송되는 중간 섬유펠트(220)는 여러 겹으로 중첩되게 됨은 당연하다. 이때, 미도시 하였으나 중간 섬유펠트(220) 하측에는 하부 섬유펠트가 먼저 공급되고 있으므로 그 상측에 적층되는 것은 당연하다. 한편, 상기 회전프레임(430)의 투입구와 연결된 공급관(442)은 신축성을 가지므로 좌우 회전동작에서도 상시 연결된 상태를 유지하면서 공급호퍼(440)에 저장된 에어로젤 입자(230)를 공급하게 되므로 중첩되는 중간 섬유펠트(220) 사이에 고르게 에어로젤 입자(230)를 도포하여 충진하게 되는 것이다.
그러나, 본 발명에서는 중간 섬유펠트(220)를 중첩되게 하부 섬유펠트(210) 상측에 적층하는 것으로, 상기의 적층수단(400)은 이를 구현하기 위한 하나의 일실시예 임을 명확히 하며 이 기계장치에 한정하는 것은 아님을 분명히 한다.
이제, 하기에서는 도 1 및 도 2의 제조방법 및 제조시스템을 참조로 하여 본 발명의 단열시트를 제조하여 보겠다.
실시예
우선, 상?하부 섬유펠트(240,210)로는 유리섬유를 준비하고, 중간 섬유펠트(220)로는 유리섬유, 카본섬유가 혼합된 복합섬유를 준비했다. 그리고, 에어로젤 입자(230)는 분말 형태와 비드 형태가 5 : 5로 혼합된 입자를 준비하였다.
먼저, 제1공급수단(300)을 통해서 하부 섬유펠트(210)를 공급하고, 적층수단(400)을 통해서 중간 섬유펠트(220)를 하부 섬유펠트(210) 상측에 공급하되, 여러 번 중첩되게 적층시킴과 동시에 적층수단(400)의 호퍼(440)에 상기 에어로젤 입자(230)를 저장하여 공급함으로써 중첩되는 사이에 에어로젤 입자(230)를 도포하여 에어로젤 입자(230)가 충진 된 중간 섬유펠트(220)를 적층시키는 것이다. 이때, 상기 중간 섬유펠트(220)를 중첩시키는 횟수는 최종적으로 제조될 단열시트의 두께에 의해 결정되는 것은 당연하며, 이는 이미 셋팅되어지며 하부 섬유펠트(210)의 이송속도에 의해 제어될 수 있다. 예컨대, 중간 섬유펠트(220)는 동일한 속도로 공급되면서 중첩된다 가정할 때 하부 섬유펠트(210)의 이동속도를 제어하게 되면 적층되는 두께를 쉽게 조절할 수 있는 것이다.
계속해서, 하부 섬유펠트(210)와 그 상측에 적층된 중간 섬유펠트(220)를 더 이송시키고 제2공급수단(500)에 의해서 상부 섬유펠트(240)를 공급하여 상기 중간 섬유펠트(220) 상측을 커버하도록 한다. 계속해서, 상하측에 상?하부 섬유펠트(240,210)가 각각 구비된 에어로젤이 합침 된 중간 섬유펠트(220)를 니들펀칭수단(600)으로 이송하여 니들펀칭하여 두께가 1cm이고 중량이 30kg인 단열시트(200)를 완성하였다. 이때, 제조된 단열시트(200)의 총중량이 30kg이므로 이에 충진된 에어로젤 입자(230)의 중량은 20wt%인 6kg 충진하여 제조된 것이다. 뿐만 아니라 동일한 방법으로 제조하되 다만 에어로젤 입자(230)의 함유량을 50wt%, 90wt%로 한 단열시트를 각각 더 제조하였다.
이렇게 하여 제조된 3가지 단열시트(200)의 단열성능을 알아보기 위해 1㎡의 크기로 절단하여 한국건설생활환경시험연구소에 실험을 의뢰한 결과 아래의 <표 1>과 같은 결과를 알 수 있었다.(KSL 9102-2008)
20wt% 50wt% 90wt%
밀도(kg/㎡) 164 172 195
열전도율(w/mk) 0.030 0.025 0.019
상기 <표 1>에서 알 수 있듯이, 에어로젤 입자(230)가 많이 합침 될수록 밀도는 높아지고, 열전도율은 우수해지는 것을 알 수 있다. 일반적으로 사용되는 단열시트(에어로젤 입자가 합침되지 않은 것)의 경우 열전도율이 0.037 ~ 0.040w/mk 나오는 것에 비교하면 단열성이 크게 향상됨을 알 수 있다. 이러한 결과는 에어로젤의 특성과 종래기술에서도 이미 입증된 바 있다. 그러나, 본 발명에서 달성하고자 하는 궁극적인 목적 중 하나는 제조과정에서 발생될 수 있는 에어로젤 입자(230)의 비산을 방지하는 것으로, 이에 대해서는 하기의 비교예를 통해서 살펴보기로 한다.
비교예
상기의 실시예와 동일한 섬유와 동일한 조건으로 단열시트를 제조하되 다만 중간 섬유펠트의 상하측에 구비되는 상?하부 섬유펠트를 생략하였다. 즉, 에어로젤 입자가 충진된 중간 섬유펠트만 중첩되게 적층한 뒤 니들펀칭하여 동일한 두께의 다른 단열시트를 제조하였는데, 에어로젤 입자 함유량 역시 실시예와 동일하게 20wt%, 50wt%, 90wt%가 되도록 충진한 단열시트를 각각 제조하였다.
이렇게 하여 제조된 단열시트를 동일한 시험연구기관에 실험을 의뢰한 결과 하기 <표 2>와 같은 결과를 알 수 있었다.
20wt% 50wt% 90wt%
밀도(kg/㎡) 162 170 180
열전도율(w/mk) 0.032 0.028 0.024
상기 <표 2>에서 알 수 있듯이, 본 발명의 실시예와 동일한 조건으로 단열시트를 제조하였으나, 밀도와 열전도율이 저하되는 것을 알 수 있었다. 이는 이송과정이나 니들펀칭 단계에서 에어로젤 입자가 비산되어 최초 충진률 보다 낮아진다는 것을 의미하는 것이다.
결국, 본원발명에서는 에어로젤 입자(230)가 합침된 중간 섬유펠트(220)의 상하측에 상?하부 섬유펠트(240,210)를 구비하게 되므로 에어로젤 입자(230)가 비산되는 것을 거의 완벽하게 차단할 수 있어 효율성을 극대화함을 알 수 있다.
따라서, 본 발명에 의하면, 중간 섬유펠트(220)를 여러 번 반복 중첩되게 공급함과 동시에 그 사이에 에어로젤 입자(230)를 도포하게 되므로 에어로젤 입자(230)를 고르게 분포 및 견고하게 합침 시키는 것과 더불어 중간 섬유펠트(220) 상하측에 상?하부 섬유펠트(240,210)를 구비하여 이송 및 제조하게 되므로 제조공정에서 합침된 에어로젤 입자(230)의 비산 및 탈리를 최소화시켜 단열효과를 극대화시키고, 크게 4단계의 공정으로 비교적 간단하게 제조할 수 있어 작업능률 향상은 물론이고 제조단가 인하를 통해 제품 경쟁력을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
전술한 내용은 후술할 발명의 특허청구범위를 보다 잘 이해할 수 있도록 본 발명의 특징과 기술적 장점을 다소 폭넓게 개설하였다. 본 발명의 특허청구범위를 구성하는 부가적인 특징과 장점들이 이하에서 상술될 것이다. 개시된 본 발명의 개념과 특정 실시예는 본 발명과 유사 목적을 수행하기 위한 다른 구조의 설계나 수정의 기본으로서 즉시 사용될 수 있음이 당해 기술분야의 숙련된 사람들에 의해 인식되어야 한다.
또한, 본 발명에서 개시된 발명의 개념과 실시예가 본 발명의 동일 목적을 수행하기 위하여 다른 구조로 수정하거나 설계하기 위한 기초로서 당해 기술분야의 숙련된 사람들에 의한 그와 같은 수정 또는 변경된 등가 구조는 특허청구범위에서 기술한 발명의 사상이나 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변화, 치환 및 변경이 가능하다.
s100 : 하부 섬유펠트 공급단계 s110 : 중간 섬유펠트 공급단계
s120 : 상부 섬유펠트 공급단계 s130 : 니들펀칭 단계
200 : 단열시트 210 : 하부 섬유펠트
220 : 중간 섬유펠트 230 : 에어로젤 입자
240 : 상부 섬유펠트 300 : 제1공급수단
310 : 롤러 320 : 이송콘베어
400 : 적층수단 410 : 이송콘베어
420 : 고정프레임 430 : 회전프레임
432 : 회전축 434 : 가이드판
436 : 투입구 440 : 공급호퍼
442 : 공급관 500 : 제2공급수단
600 : 니들펀칭수단

Claims (4)

  1. 하부 섬유펠트를 공급하는 단계;
    상기 하부 섬유펠트 상면에 적층수단을 통해 중간 섬유펠트를 여러 겹으로 반복 중첩하면서 적층하되, 중첩될 때 그 사이에 에어로젤 입자를 도포하여 에어로젤 입자가 충진된 중간 섬유펠트를 적층하는 단계;
    상기 중간 섬유펠트 상면에 상부 섬유펠트가 위치되도록 공급하는 단계; 및
    상기 상?하부 섬유펠트와 그 사이에 위치된 중간 섬유펠트를 동시에 니들펀칭하여 에어로젤이 합침된 단열시트를 완성하는 단계를 포함하되,
    상기 적층수단은
    상기 중간 섬유펠트를 이송하는 이송콘베어;
    상기 이송콘베어의 끝단에 일측이 지지되고, 타측이 상측으로 연장되어 이송되는 중간 섬유펠트를 가이드하는 고정프레임;
    상기 고정프레임에 일측이 회전축을 매개로 좌우 방향으로 회전 가능하게 결합되고 타측이 하향되도록 설치되되, 타측에는 이송되는 중간 섬유펠트의 외측을 감싸 유동되는 것을 방지하도록 일측에 투입구가 형성된 가이드판이 구비된 회전프레임; 및
    상기 회전프레임의 투입구와 공급관을 매개로 연결되어 내부로 에어로젤 입자를 공급하는 공급호퍼;
    를 포함하여 제조되는 것을 특징으로 하는 에어로젤이 합침 된 단열시트의 제조방법.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 에어로젤 입자는 분말 형태와 비드 형태가 서로 혼합되되, 비드의 중량이 분말의 중량을 초과하지 않는 비율로 혼합된 것을 특징으로 하는 에어로젤의 합침 된 단열시트의 제조방법.
  4. 삭제
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