KR101232111B1

KR101232111B1 - 단열패널

Info

Publication number: KR101232111B1
Application number: KR1020120102202A
Authority: KR
Inventors: 김중기
Original assignee: 김중기
Priority date: 2012-09-14
Filing date: 2012-09-14
Publication date: 2013-02-12

Abstract

제1 외곽층, 제1 접착층, 단열재층, 제2 접착층 및 제2 외곽층이 순차적으로 형성된 단열패널이 개시된다. 본 발명의 단열패널에서 상기 제1 외곽층은 실내측에 배치되고, 상기 제1 접착층은 물을 흡수하여 수화겔 상태로 된 고흡수성 수지가 접착제와 혼합되어 형성된 것이다. 본 발명의 단열패널은 예를 들어, 전체 두께 62 mm의 단열패널 중에서 0.5 mm 정도의 두께를 가지는 제1 접착층에 20 중량% 정도로 수화겔 상태의 고흡수성 수지를 포함시키는 변경만으로, 전체 단열패널의 성능을 획기적으로 향상시켰다.

Description

단열패널{Heat Insulation Pannel}

본 발명은 단열패널에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 냉장고 및 냉동고 등에 적용되어, 특히 냉동탑차에 적용되어, 동일한 두께에 대하여 단열성능이 향상된 단열패널에 관한 것이다.

고흡수성 수지(SAP; Super Absorbent Polymer)는 자기중량의 수백 배 내지 천배 이상으로 물을 흡수하는 수지이다. 이러한 고흡수성 수지는 3차원 망상구조를 가지면서 하이드록시기(-OH) 또는 카르복시기(-COOH) 등과 같은 다량의 친수기를 갖고 있기 때문에 물에 녹지 않으면서 물을 흡수할 수 있고 또한 흡수된 물은 압축에 의하더라도 배출되지 않는다는 특성을 가진다. 이러한 특성으로 인하여 고흡수성 수지는 물을 잘 흡수해야 하는 제품, 예를 들어 기저귀, 생리대 등 다양한 제품에 오래전부터 적용되어 왔다.

이러한 고흡수성 수지는 오래전부터 아이스팩에도 적용되어 왔는데 이 경우 보냉제로 사용된다. 물을 흡수해야 하는 제품, 예를 들어 기저귀, 생리대 등의 제품에서는 고흡수성 수지는 물을 흡수하지 않은 상태로 사용하지만, 아이스팩에서 보냉제로 사용할 때에는 물을 흡수한 상태, 즉 수화겔 상태로 사용된다. 아이스팩은 수화겔 상태의 고흡수성 수지에 내포된 물을 얼린 후 냉장 유지시키고자 하는 물품들과 함께 아이스박스에 넣어 사용한다. 그러면 아이스박스의 열기는 아이스팩의 고흡수성 수지에 흡수된 물(얼음 상태로 있는 물)로 전달되어 냉장 상태가 유지된다. 이와 같은 냉장 상태의 유지는 보통의 얼음을 아이스박스에 넣는 것과 원리적으로는 차이가 없지만, 고흡수성 수지의 수화겔을 보냉제로 사용하는 아이스팩은 반복적으로 사용할 수 있고, 물의 누출이 없다는 점에서 편리하고 또한 흡수된 물의 어는점이 낮아짐으로써 보통의 얼음보다 보냉유지력이 높다는 점에서 차이가 있다.

한편, 대한민국 특허등록 제0486770호(2005. 04. 22. 등록)는 고흡수성 수지를 포함하는 방수테이프용 수용성 접착제를 개시한다. 여기에서 사용된 고흡수성 수지는 물팽창 기능을 부여하기 위한 것이며, 보냉제와는 무관한 것이었다.

대한민국 특허등록 제0853431호(2008. 08. 14. 등록)는 고흡수성 수지를 포함하는 아크릴계 점착 시트를 개시한다. 이러한 아크릴계 점착 시트에서 고흡수성 수지는 수분을 흡수하여 목재를 보호하는 조습기능을 수행하는 성분으로 사용되는 것이다. 따라서, 이러한 점착 시트에서는 고흡수성 수지는 물을 전혀 또는 충분히 흡수하지 않은 상태이어야 하며, 보냉제와는 무관한 것이었다.

고흡수성 수지는 오래전부터 아이스팩에 보냉제로 사용되어 왔으나, 접착제에서 보냉력 향상을 위하여 사용된 적은 없었다. 이에, 본 발명자는 물을 흡수하여 수화겔 상태로 된 고흡수성 수지를 접착제와 혼합하여 단열재층과 금속층을 접합하여 단열패널을 형성하면 그렇게 형성된 접착층은 단열패널 전체에 비하여 상당히 얇은 두께임에도 불구하고 상당한 단열성능의 향상에 기여함을 확인하고 본 발명을 완성하였다.

따라서, 본 발명의 목적은 냉장고 및 냉동고 등에 적용되어, 특히 냉동탑차에 적용되어, 동일한 두께에 대하여 단열성능이 향상된 단열패널을 제공하는 것이다.

또한 본 발명의 목적은 그러한 단열패널용 접착제 조성물을 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 단열패널은 제1 외곽층, 제1 접착층, 단열재층, 제2 접착층 및 제2 외곽층이 순차적으로 형성된 것이다. 여기에서, 상기 제1 외곽층은 실내측에 배치되고, 상기 제1 접착층은 물을 흡수하여 수화겔 상태로 된 고흡수성 수지가 접착제와 혼합되어 형성된 것이다.

상기 제1 접착층에서 상기 수화겔 상태의 고흡수성 수지와 상기 접착제의 혼합비율은 상기 접착제는 70~90 중량%이고, 상기 수화겔 상태의 고흡수성 수지는 10~30 중량%인 것이 바람직하다.

상기 접착제는 유성 접착제인 것이 바람직하고, 특히 우레탄 접착제인 것이 좋다.

상기 단열패널은 냉동고 또는 냉동탑차용 단열패널인 것이 바람직하다.

상기 제1 외곽층 및 상기 제2 외곽층은 알루미늄 또는 아연 도금 강판으로 이루어지고, 상기 단열재는 합성수지 발포체로 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명은 또한 상기한 단열패널용 접착제 조성물을 제공하는 것이다. 본 발명의 단열패널용 접착제 조성물은 물을 흡수하여 수화겔 상태로 된 고흡수성 수지 10~30 중량% 및 접착제 70~90 중량%를 포함한다.

상기 접착제 조성물은 냉동고 또는 냉동탑차의 단열패널에서 실내측에 배치되는 외곽층과 단열재층을 접착시키는 접착층을 형성하는데 사용되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 단열패널은 물을 흡수하여 수화겔 상태로 된 고흡수성 수지를 접착제와 혼합하여 접착층을 형성함으로써, 즉 금속판과 같은 외곽층과 단열재층을 그러한 접착층에 의하여 접착함으로써 접착제로만 접착하는 것에 비하여 월등하게 향상된 단열성능을 가진다. 이러한 단열성능의 월등한 향상은 단열재의 두께를 증가시킴이 없이, 단지 접착제층에 수화겔 상태의 고흡수성 수지를 포함시킴으로써 달성되었다는 점에서 추가되는 비용 대비 아주 높은 성능 향상을 달성한 것이므로, 매우 경제적이고 획기적이다.

도 1은 본 발명에 따른 단열패널의 개략적 구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 단열패널에 대한 단열성능을 테스트한 결과를 나타낸 것이다.
도 3은 비교에에 따른 단열패널에 대한 단열성능을 테스트한 결과를 나타낸 것이다.

이하 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 단열패널은 제1 외곽층(10), 제1 접착층(20), 단열재층(30), 제2 접착층(40), 및 제2 외곽층(50)이 순차적으로 적층되어 형성된다. 이러한 단열패널은 냉장고 및 냉동고 등에 적용되는 것이며, 특히 냉동탑차에 적용되는 것이다. 이하에서는 제1 외곽층(10)은 냉동고 또는 냉동탑차의 실내 측에 배치되는 것이고, 제2 외곽층(50)은 냉동고 또는 냉동탑차의 외부 측에 배치되는 것으로 가정하고 설명한다.

통상적인 단열패널에서, 단열재층(30)은 예를 들어 냉동탑차의 실내에 형성된 저온 환경을 외부의 고온 환경으로부터 차단하여 열이 외부에서 실내로 전달되지 않게 하는 역할을 하는 것이고, 외곽층들(10 및 50)은 알루미늄, 아연 도금 강판 등과 같은 금속 판재 또는 유리 강화 플라스틱(GRP; Glass Reinforced Plastic) 판재 등과 같은 지지체로 이루어진 것으로서 단열재층(30)을 지지하는 역할을 하는 것이며, 접착층(20 및 40)은 단열재층(30)을 외곽층들(10 및 50)에 접착시켜 일체화된 단열패널을 형성하는 역할을 하는 것이다.

이러한 통상의 단열패널에서, 외곽층들(10 및 50)과 접착층들(20 및 40)도 미약하게나마 열을 차단하는 기능을 수행하지만, 단열재층(30)이 수행하는 단열성능에 비해서는 그 정도가 미약하기 때문에 단열재층(30)에 의해서만 단열성능이 발휘되었다고 하여도 과언은 아니었다. 따라서, 종래에는 더욱 높은 단열성능을 달성하는 단열패널을 만들기 위해서는 단열재층(30)을 구성하는 단열재를 더욱 우수한 단열성능을 가지는 단열재로 변경하거나 단열재층(30)의 두께를 늘여야 했다. 그런데 단열성능이 우수한 단열재로 교체하는 것은 높은 비용을 요구할 뿐만 아니라 선택할 수 있는 단열재에도 한계가 있었으므로, 종래에는 주로 단열재층의 두께를 늘여서 단열성능의 향상을 꾀하였다. 그러나 단열재층의 두께를 크게 하는 것은 냉동탑차의 실내 면적을 줄이는 결과가 되어 바람직하지 않다.

이러한 상황임에도 불구하고 종래에는 단열성능을 향상시키기 위하여 외곽층들 및 접착층들의 재료 또는 구조를 개선하고자 하는 시도는 별로 없었는데, 그것은 외곽층들 및 접착층들이 단열패널의 단열성능에 미치는 영향은 미미한 수준에 불과하였기 때문이었다.

그러나, 본 발명자는 단열패널에서 접착층들, 특히 실내 측에 있는 접착층은 그 두께가 매우 얇아서 접착제만으로 형성된 통상의 경우에는 단열패널 전체에서 단열성능에 기여하는 영향력이 매우 작지만, 물을 흡수하여 수화겔 상태로 된 고흡수성 수지와 접착제를 혼합한 접착제 조성물로 접착층을 형성한다면 접착제만으로 접착층을 형성하는 경우에 비하여 단열패널 전체의 단열성능이 15% 정도 향상되는 것을 확인하였고, 그에 따라 본 발명을 완성하였다. 매우 얇은 접착층의 재료적 변경에 의하여 단열패널 전체의 단열성능이 15% 정도 향상된다는 것은 의외의 결과에 해당하며, 그러한 변경에 의한 재료비 상승과 대비한 성능의 향상은 상당히 높은 것이라 할 수 있다.

본 발명에 대하여 구체적으로 설명하면, 상기한 통상의 단열패널 구조에서 제1 접착층(20)은 물을 흡수하여 수화겔 상태로 고흡수성 수지와 접착제를 혼합하여 형성된 것이다. 수화겔 상태의 고흡수성 수지와 접착제의 혼합비율은 접착제는 바람직하게는, 70~90 중량%이고 수화겔 상태의 고흡수성 수지는 10~30 중량%인 것이다. 특히 접착제 80 중량% 그리고 고흡수성 수지 20 중량%의 비율이 적당하다. 여기에서 접착제의 양은 경화된 접착제 수지를 기준으로 한 것이며, 접착제에 용제가 포함된 경우라면 용제가 휘발되고 접착층(20)에 잔류하는 접착제 수지의 양이 기준이 된다. 접착층에서 수화겔 상태의 고흡수성 수지의 양이 너무 적은 경우에는 본 발명에서 달성하고자 하는 단열성능의 향상 정도가 미미하게 되고, 너무 많은 경우에는 접착성능이 떨어지게 되므로 상기한 범위에서 적절하게 선택되는 것이 바람직하다.

본 발명에서 사용되는 고흡수성 수지는 자기 중량의 수백 배 내지 천배 이상으로 물을 흡수하는, 친수성 작용기를 다량 가지면서 3차원 망상구조를 가지는 고분자 수지라면 특별히 제한 없이 사용할 수 있고, 일반적으로 기저귀, 생리대, 아이스팩 등에 적용되는 것을 사용할 수 있다. 고흡수성 수지는 통상적으로 분말 형태로 제조되며, 물을 흡수하는 경우 수화겔 상태로 된다. 본 발명에서는 물을 흡수하여 수화겔 상태로 된 고흡수성 수지를 사용한다. 본 발명에서 사용하는 고흡수성 수지는 수화되지 않은 분말 상태에서는 1~30 ㎛ 정도의 크기를 가지는 것이 바람직하다. 분말 상태의 크기가 너무 작은 경우에는 제조 및 취급이 어려울 뿐만 아니라 물의 흡수력도 떨어질 수 있으며, 크기가 너무 큰 경우에는 접착층의 접착력을 떨어뜨릴 염려가 있다. 고흡수성 수지의 분자량은 5,000~수백만의 범위에서 적당하게 선택할 수 있으며, 통상적으로 수십만 정도이면 적합하다. 고흡수성 수지의 가교도는 너무 적은 경우에는 물의 흡수능력이 떨어지므로 충분한 물의 흡수능력을 가질 수 있을 정도가 되도록 조절된 것을 사용한다. 통상적으로 기저귀, 생리대, 아이스팩 등에 적용되는 정도라면 물의 흡수능력은 충분하다.

본 발명에서 사용되는 접착제는 수용성 접착제이든 유성 접착제이든 특별히 제한되지 않지만, 일반적으로 수용성 접착제는 접착력이 상대적으로 약하여 냉동탑차용 단열패널 등에는 잘 사용하지 않는다. 따라서, 본 발명에서 사용되는 접착제는 유성 접착제가 바람직하다. 유성 접착제로는 아크릴 수지계 접착제, 에폭시 수지계 접착제, 폴리우레탄계 접착제, 페놀수지계 접착제 등 다양한 접착제가 존재하며, 이러한 유성 접착제는 특별한 제한 없이 본 발명의 단열패널을 제조하는데 사용된다. 통상적으로 냉동탑차 등에 적용되는 단열패널에 대해서는 폴리우레탄계 접착제, 즉 우레탄 접착제가 가장 많이 사용된다. 따라서, 본 발명에서 특별히 적합한 접착제는 우레탄 접착제이다. 우레탄 접착제는 사용형태에 따라 1액형과 2액형으로 구분되고, 경화형태에 따라 용제형과 습기경화형으로 분류할 수 있는데, 어떠한 형태의 것이라도 본 발명에서 사용할 수 있다. 용제형 우레탄 접착제를 사용하는 경우에 접착층(20)을 형성하게 되면 용제는 휘발되고 경화된 폴리우레탄만이 고흡수성 수지와 혼합되어 접착층(20)에 남게 된다.

한편, 실외 측에 배치되는 접착층(40)도 실내 측에 배치되는 접착층(20)과 동일하게 구성할 수도 있으나, 그것은 외곽층(50)을 통하여 실외의 뜨거운 환경과 직접적으로 맞닿게 되므로 수화된 고흡수성 수지를 포함하더라도 단열성능에 큰 영향을 주지 못한다. 따라서, 실외 측에 배치되는 접착층(40)은 통상적인 단열패널에서와 동일하게 접착제만으로 형성하는 것이 바람직하다.

본 발명의 단열패널에서 외곽층들(10 및 50)과 단열재층(30)은 통상적인 단열패널에 적용되는 것과 동일한 것이 사용될 수 있다. 냉동고 또는 냉동탑차에 적용되는 통상적인 단열패널에서, 단열재층(30)으로는 폴리우레탄 폼, 폴리에틸렌 폼, 스티로폼 등과 같은 합성수지 발포체가 사용되고, 외곽층들(10 및 50)로는 알루미늄, 아연 도금 강판 등과 같은 금속 판재 또는 유리 강화 플라스틱(GRP; Glass Reinforced Plastic) 판재 등과 같은 지지체가 사용된다. 통상적인 냉동탑차는 보관하는 제품에 따라 다소 달라질 수 있으나, 보통 영하 20℃ 또는 영하 10 ℃ 정도로 설정된다.

이하 본 발명을 실시예를 통하여 구체적으로 설명한다. 다만 아래에 기재된 실시예는 본 발명의 한 예에 불과하므로, 그러한 실시예에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것으로 이해되어서는 않된다.

실시예

도 1에 도시된 구조의 단열패널에서 외곽층들(10 및 50)은 알루미늄으로 형성하였고, 단열재(30)는 스티로폼으로 형성하였으며, 제2 접착층(40)은 우레탄 접착제로만 형성하였고, 제1 접착층(20)은 우레탄 접착제 80 중량%와 동성화학(주)에서 구입한 고흡수성 수지 20 중량%를 혼합한 조성물로 형성하였다. 이때, 단열패널 전체의 두께는 대략 62 mm였고, 그 중 단열재층은 대략 60 mm였으며, 외곽층들과 접착층들은 각각 0.5 mm 정도였다.

이렇게 제조한 단열패널의 단열성능을 확인하기 위하여 한국화학융합시험연구원에 시험을 의뢰하였으며, 그 결과를 도 2에 나타내었다.

비교예

한편, 상기한 실시예의 단열성능이 통상의 단열패널에 비하여 얼마나 향상되었는지를 시험하기 위하여, 실시예와 동일한 구조의 단열패널을 제조하였다. 다만 여기에서 제1 접착층은 우레탄 접착제로만 형성하였다.

이렇게 제조한 단열패널의 단열성능을 확인하기 위하여 한국화학융합시험연구원에 시험을 의뢰하였으며, 그 결과를 도 3에 나타내었다.

시험결과

실시예의 단열패널(샌드위치판넬 A)은 KS L 9016 : 2010(평판열류계법)에 따라 열저항(20℃)을 시험한 결과 1.46 m²·K/W의 열저항을 가짐을 확인하였다. 반면에 비교예의 단열패널(샌드위치판넬 C)은 KS L 9016 : 2010(평판열류계법)에 따라 열저항(20℃)을 시험한 결과 1.27 m²·K/W의 열저항을 가짐을 확인하였다.

이러한 결과는 본 발명에 따른 단열패널은 종래의 단열패널에 비하여 15% 정도 향상된 단열성능을 가진다는 것을 보여준다. 본 발명에 따른 단열패널은 전체 두께 62 mm의 단열패널 중에서 0.5 mm 정도의 두께를 가지는 제1 접착층에 20 중량% 정도로 수화겔 상태의 고흡수성 수지를 포함시키는 변경만으로, 전체 단열패널의 성능을 획기적으로 향상시켰는데, 이것은 전혀 예측할 수 없는 것이었다.

10,50: 외곽층 20,40: 접착층
30: 단열재층

Claims

제1 외곽층, 제1 접착층, 단열재층, 제2 접착층 및 제2 외곽층이 순차적으로 형성된 단열패널에 있어서,
상기 제1 외곽층은 실내측에 배치되고, 상기 제1 접착층은 물을 흡수하여 수화겔 상태로 된 고흡수성 수지가 접착제와 혼합되어 형성된 것이고,
상기 제1 접착층에서 상기 수화겔 상태의 고흡수성 수지와 상기 접착제의 혼합비율은 상기 접착제는 70~90 중량%이고, 상기 수화겔 상태의 고흡수성 수지는 10~30 중량%인 것을 특징으로 하는 단열패널.
삭제
제1항에 있어서,
상기 접착제는 유성 접착제인 것을 특징으로 하는 단열패널.
제1항에 있어서,
상기 접착제는 우레탄 접착제인 것을 특징으로 하는 단열패널.
제4항에 있어서,
상기 제1 외곽층 및 상기 제2 외곽층은 알루미늄 또는 아연 도금 강판으로 이루어지고, 상기 단열재는 합성수지 발포체로 이루어지는 것임을 특징으로 하는 단열패널.
제1항 및 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 단열패널은 냉동고 또는 냉동탑차용 단열패널인 것을 특징으로 하는 단열패널.
물을 흡수하여 수화겔 상태로 된 고흡수성 수지 10~30 중량% 및 접착제 70~90 중량%를 포함하는 단열패널용 접착제 조성물.
제7항에 있어서,
상기 접착제는 유성 접착제인 것을 특징으로 하는 단열패널용 접착제 조성물.
제7항에 있어서,
상기 접착제는 우레탄 접착제인 것을 특징으로 하는 단열패널용 접착제 조성물.
제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 접착제 조성물은 냉동고 또는 냉동탑차의 단열패널에서 실내측에 배치되는 외곽층과 단열재층을 접착시키는 접착층을 형성하는데 사용되는 것임을 특징으로 하는 단열패널용 접착제 조성물.