KR101281287B1 - 진공단열재의 제조장치 및 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 진공단열재의 제조장치 및 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에서는 일측이 개방된 외피재의 내부에 심재가 삽입된 상태에서 진공챔버 내부에 위치하게 된다. 이 상태에서 심재의 표면에는 적어도 하나 이상의 압착지그가 압착된다. 그리고, 외피재의 개방된 부분의 실링은 열융착을 통해 실링부에 의해 이루어진다. 이와 같이 압착지그가 심재의 표면을 압착한 상태에서 진공프레스가 가해지면 진공단열재의 표면 상태가 균일하게 유지될 수 있다. 이와 같은 본 발명에 의하면, 진공단열재의 균일성이 향상되어 표면 상태가 개선되고 진공단열재의 열전도율 또한 저하되어 단열 성능이 향상되는 효과가 있다. 또한, 수요업체에서는 절곡홈을 따라 원하는 형상으로 진공단열재의 2차 가공을 할 수 있으므로, 진공단열재의 가공성(Groove Type)이 향상되고 제품 만족도 또한 향상되는 효과가 있다.

진공단열재, 심재, 실링

Description

진공단열재의 제조장치 및 제조방법{Manufacturing device and method for vaccum heat insulating material}

본 발명은 진공단열재에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 낮은 열전도율의 단열성능이 우수한 단열재를 제조하기 위해 압착지그를 이용하여 심재 표면 상태를 개선하는 진공단열재의 제조장치 및 제조방법에 관한 것이다.

진공단열재는 주로 냉장고와 같은 가전제품에 사용됨을 물론이고, 최근 들어 건물벽면, 도어 등 건축용이나 냉동차량, 자판기 등의 산업용으로도 많이 사용되고 있다.

이와 같은 진공단열재의 심재로서 다양한 소재가 사용되는데, 그 중에서도 유리섬유(Glass fiber)가 많이 응용되어 사용되고 있다. 상기 유리섬유를 사용하여 진공단열재를 제조하는 경우, 유리섬유의 작업성이 용이하지 않고, 부피가 크고 다루기 어려운 성질(Bulky)로 인하여 진공단열재의 제조 후의 표면 상태가 불균일한 문제점이 있다.

진공단열재의 표면 상태가 불균일하면 열전도율이 높게 측정되고 제품의 신뢰성이 떨어지는 결과를 가져온다. 따라서, 유리섬유의 전처리 공정을 통해 표면 상태를 개선하려는 개발이 진행되고 있다.

상기 유리섬유의 전처리 공정으로서 열 압착, 무기바인더 도포, 니들 펀칭(Needle punching), 적층(Lamination) 등이 시행되고 있다. 하지만, 이와 같은 전처리 공정에 의해서도 여전히 진공단열재의 열전도율이 높게 나타나고 있는 문제가 있으며, 표면 상태의 개선 효과도 미비한 문제가 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 진공단열재의 열전도율을 저하시키고, 표면 상태를 개선할 수 있는 구조를 가진 진공단열재의 제조장치 및 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명에 의한 진공단열재의 제조장치는 일측이 개방된 외피재의 내부에 삽입된 심재와; 상기 심재의 표면에 압착되는 적어도 하나 이상의 압착지그와; 상기 외피재의 개방된 부분을 실링하기 위한 실링부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 압착지그는 상기 심재의 상하부로 이동되는 한 쌍으로 구성되어 상기 심재의 상면 및 하면에 각각 압착됨을 특징으로 한다.

상기 실링부는 상기 외피재의 개방된 부분을 상하부에서 각각 열융착시키는 한 쌍으로 구성됨을 특징으로 한다.

상기 심재는 유리섬유로 만들어지는 것을 특징으로 한다.

상기 압착지그의 표면에는 상기 심재의 표면에 절곡홈을 형성하기 위한 돌출 부가 일방으로 길게 형성됨을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 본 발명에 의한 진공단열재의 제조방법은 일측이 개방된 외피재의 내부에 심재를 삽입하는 단계와; 상기 심재의 표면에 압착지그를 밀착시키는 단계와; 상기 외피재의 개방된 부분을 실링하는 단계와; 상기 심재를 진공상태로 프레스한 후에 진공을 해제하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 압착지그를 밀착시키는 단계에서, 상기 압착지그는 상기 심재의 상하부로 이동되는 한 쌍으로 구성되어 상기 심재의 상면 및 하면에 각각 압착됨을 특징으로 한다.

상기 심재는 유리섬유로 만들어지는 것을 특징으로 한다.

상기 압착지그를 밀착시키는 단계에서, 상기 압착지그의 표면에 돌출부를 형성한 상태에서 상기 심재의 표면에 압착지그를 밀착시킴을 특징으로 한다.

본 발명에서는 진공단열재의 제조시에 심재의 표면에 압착지그가 압착된 상태에서 진공프레스가 가해진다. 이와 같이 심재의 표면이 균일하게 유지된 상태에서 제조가 이루어지기 때문에, 진공단열재의 균일성이 향상되어 표면 상태가 개선되고 진공단열재의 열전도율 또한 저하되어 단열 성능이 향상되는 효과가 있다.

또한, 본 발명에서는 필요에 따라 압착지그의 표면에 돌출부를 두어 심재의 표면에 절곡홈이 형성된다. 따라서, 수요업체에서는 절곡홈을 따라 원하는 형상으로 진공단열재의 2차 가공을 할 수 있으므로, 진공단열재의 가공성(Groove Type)이 향상되고 제품 만족도 또한 향상되는 효과가 있다.

이하 본 발명에 의한 진공단열재의 제조장치 및 제조방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진공단열재의 제조장치의 구성도이고, 도 2 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 진공단열재가 제조되는 과정을 보인 구성도이다.

이들 도면에 도시된 바에 따르면, 본 발명에 의한 진공단열재의 제조장치는 일측이 개방된 외피재(12)의 내부에 삽입된 심재(10)와; 상기 심재(10)의 일면에 압착되는 적어도 하나 이상의 압착지그(20)와; 상기 외피재(12)의 개방된 부분을 실링하기 위한 실링부(30)를 포함한다.

상기 심재(10)는 상기 진공챔버(1)의 내부에서 진공상태로 제작된다. 상기 심재(10)로는 일반적으로 폴리우레탄, 스티로폼, 유리섬유 등이 사용되는데, 본 실시예에서는 바람직하게 유리섬유를 사용한다. 상기 심재(10)로서 유리섬유를 사용한 후에 열전도율을 측정해 본 결과는 다음과 같다.

	종래의 심재	본 발명의 심재	비고
열전도율 (㎉/mh℃)	0.00255	0.00206	HFM 측정법

상기 표에서 알 수 있듯이 종래의 유리섬유를 사용하였을 때보다 본 발명에 의한 진공단열재의 제조장치에 의해 제조된 심재(10)의 경우가 열전도율이 0.00049㎉/mh℃ 만큼 감소한 것을 볼 수 있다. 이와 같이 본 발명에 의한 진공단열재에 의 하면 종래에 비해 열전도율이 현저히 감소하기 때문에 단열 성능이 우수해지는 장점이 있다.

한편, 본 발명에서 열전도율의 측정방법으로서 사용된 HFM(Hot Flow Meter) 측정법은 심재(10)의 한쪽 면에 열을 주고, 다른쪽 면에서는 열을 센서로 감지하여 열전도율을 측정방법이다.

다음으로, 상기 외피재(12)로는 필름 파우치와 같은 소재가 사용된다. 상기 필름 파우치는 복합 필름의 일종으로서, 가스투과율이 낮아 수분 및 가스 등의 차단에 효과적이다. 상기 외피재(12)는 일반적으로 얇은 필름 파우치 두 장으로 구성되는데, 4변 중에 3변을 실링하고 개방된 1변을 통해서 상기 심재(10)를 삽입하게 된다. 그리고, 상기 외피재(12)의 개방된 부분은 상기 실링부(30)에 의해서 실링된다.

상기 압착지그(20)는 상기 심재(10)의 표면에 압착되어 표면의 불균일을 해소하고 표면상태를 개선하는 역할을 한다. 상기 압착지그(20)는 일반적으로 스테인레스강과 같은 스틸 소재로 만들어진다. 상기 압착지그(20)는 상기 진공챔버(1)에 상하방으로 이동가능하게 설치된다. 그리고, 상기 압착지그(20)는 상기 심재(10)를 중심으로 상하부에 한 쌍이 각각 설치되어 이동된다. 즉, 상기 압착지그(20)는 각각 상기 심재(10)의 상면과 하면에 밀착되어 진공프레스 중에 심재(10)의 표면이 불균일해지는 것을 방지하는 역할을 한다.

물론, 상기 압착지그(20)는 상술한 바와 같이 반드시 한 쌍으로 구성되어야 하는 것은 아니고, 상기 심재(10)가 테이블에 안착된 상태에서 상면에만 압착지 그(20)가 압착되는 구성도 가능할 것이다.

또한, 1단 이상의 압착지그(20) 설계로 중간에 위치한 2단 플레이트는 고정형으로 설계되고, 상기 2단 플레이트의 상하부에 각각 1단 플레이트(상방 이동), 3단 플레이트(하방 이동)가 상하 방향으로 이동되는 것도 가능하다.

한편, 상기 실링부(30)는 상기 외피재(12)의 개방된 부분을 실링하는 역할을 하는데, 본 실시예에서는 한 쌍으로 구성되어 상하부에서 각각 외피재(12)를 실링하게 된다. 상기 실링부(30)는 열융착을 통해 상기 외피재(12)를 실링한다.

그리고, 본 실시예에서 설명한 진공단열재는 진공단열재는 냉장고 등 가전용은 물론 건물벽면, 도어 등 건축용이나 냉동차량, 자판기 등 산업용으로도 용도확장이 가능하기 때문에, 향후 그린홈, 그린오피스를 실현하는 핵심소재로 각광받고 있다.

이하에서는 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 진공단열재의 제조장치에 의해 진공단열재가 제조되는 과정을 도 2 내지 도 5를 참조하여 상세하게 설명한다.

우선, 작업자는 상기 심재(10)를 외피재(12)의 개방된 부분을 통해 삽입한 후에 진공챔버(1)에 위치시킨다. 그리고, 도 2와 같이 상기 심재(10)의 상하면에 압착지그(20)가 이동하여 밀착되도록 한다.

도 2의 초기상태에서 상기 실링부(30)가 각각 이동하여 열융착을 통해 외피재(12)의 개방된 부분을 실링하게 된다. 그리고, 도 3에 도시된 바와 같이 진공챔 버(1) 내부를 진공상태(약 1~20Pa)로 만들어 진공프레스를 가한다. 상기 진공프레스가 가해지더라도 상기 심재(10)의 표면은 압착지그(20)에 의해 압착된 상태이므로, 표면이 울퉁불퉁해지거나 홈이 형성되지 않고 균일도가 유지될 수 있다.

이와 같이 진공프레스를 가한 후에 진공상태를 해제하고 진공챔버(1) 내부가 대기압 상태로 유지되게 한다. 그러면, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 진공챔버(1)의 내부는 대기압 상태가 되고, 심재(10)는 진공상태의 압력(약 1~20Pa)로 유지될 수 있다. 그리고 나서, 상기 실링부(30)가 화살표 방향으로 각각 이동하게 된다.

다음으로, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 압착지그(20)가 상부 및 하부로 이동하게 되면 진공단열재가 최종적으로 제조된다. 상기 제조된 진공단열재의 표면은 도 5에서와 같이 대기압을 받더라도 압착지그(20)에 의해 압착된 상태에서 진공프레스가 이루어지므로 표면이 깔끔하게 유지되고 균일성이 향상된다. 이와 같이 제조된 진공단열재는 냉장고, 건물벽면, 도어, 냉동차량, 자판기 등의 다양한 분야에서 사용된다.

이하에서는 도 6 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 진공단열재의 제조장치에 대해 상세하게 설명한다. 참고로, 도 6 내지 도 8에서 상술한 실시예와 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 구체적인 설명은 편의상 생략하기로 한다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 진공단열재의 제조장치의 압착지그(20)의 표면에는 돌출부(22)가 형성된다. 상기 돌출부(22)는 상기 압착지 그(20)에서 심재(10)에 압착되는 면에 일방으로 길게 형성된 부분이다. 상기 돌출부(22)는 진공단열재의 제조과정에서 상기 심재(10)에 절곡홈(15)을 형성시키는 역할을 한다.

예를 들어, 진공단열재는 상술한 과정을 거쳐 제조되는데, 이와 같이 만들어진 진공단열재를 수요업체에서는 2차 가공을 하는 경우가 있다. 이 경우에 수요업체에서 2차 가공을 용이하게 하기 위해 상기 심재(10)에 표면에 절곡홈(15)을 형성시키게 된다. 상기 절곡홈(15)은 상기 압착지그(22)에 의해 압착됨으로써 심재(10)의 표면에 돌출부(22)와 대응되게 형성되고, 수요업체에서는 상기 절곡홈(15)을 중심으로 상기 심재(10)를 도 8에서와 같이 절곡시켜 2차 가공을 하는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 상기 돌출부(22)는 진공단열재의 2차 가공을 위해 심재(10)의 표면에 절곡홈(15)을 형성시키기 위한 구성으로서 수요업체의 요구에 따라 다양한 형상, 길이, 두께의 조건으로 형성될 수 있다. 상기 돌출부(22)에 의해 진공단열재의 가공성이 향상되고 수요업체의 제품 만족도도 향상시킬 수 있다.

본 발명의 권리범위는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진공단열재의 제조장치의 구성도.

도 2 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라 진공단열재가 제조되는 과정을 보인 구성도.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 진공단열재의 제조장치의 구성도.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 의해 제조된 진공단열재의 구성도.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 의해 제조된 진공단열재를 절곡한 것을 보인 구성도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 진공챔버 10 : 심재

12 : 외피재 15 : 절곡홈

20 : 압착지그 22 : 돌출부

30 : 실링부

Claims (9)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 일측이 개방된 외피재의 내부에 심재를 삽입하는 단계와;

   진공프레스 중에 상기 심재의 표면이 불균일해지는 것을 방지하기 위해, 상기 외피재 및 심재의 표면에 압착지그를 밀착시키는 단계와;

   상기 외피재의 개방된 부분을 실링하는 단계와;

   상기 외피재 및 심재를 진공상태로 프레스한 후에 진공을 해제하는 단계를 포함하되,

   상기 압착지그를 밀착시키는 단계에서는, 상기 압착지그를 상기 외피재 및 심재의 상하부로 이동되는 한 쌍의 플레이트로 구성하여, 상기 외피재 및 심재의 상면 및 하면을 각각 밀착시키는 것을 특징으로 하는 진공단열재의 제조방법.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 심재는 유리섬유로 만들어지는 것을 특징으로 하는 진공단열재의 제조방법.
9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,

   상기 압착지그를 밀착시키는 단계에서, 상기 압착지그의 표면에 돌출부를 형성한 상태에서 상기 외피재 및 심재의 표면에 압착지그를 밀착시킴을 특징으로 하는 진공단열재의 제조방법.

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