KR101414515B1 - Vacuum Thermal Insulator Made of a Formed Glass Wool Material and its Fabrication Method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유리백솜 성형체를 단열심재로 한 진공단열재 및 그 제조 방법에 관한 것으로 소위 C-glass 조성으로 된 유리백솜 적층체 (glass wool blanket)에 판유리를 분쇄한 미분말을 산포시키고, 이를 C-glass의 서냉점 (annealing point, μ=1013 poises)에 해당되는 온도구간인 570 내지 610℃ 구간에서 0.007 내지 1.5 kg/cm2의 압력으로 7분 이상 가열 가압하여 0.1 내지 0.5 gr/cm3의 밀도가 되도록 성형하고, 성형된 유리백솜을 내통기성 용기에 넣고 10-5 내지 10-6 torr로 진공 배기하여 밀봉시키므로 제조되는 유리 백솜을 이용한 진공단열재의 제조 방법을 제공한다.The present invention relates to a vacuum insulation material having a glass whisker formed body as an insulation core and a method of manufacturing the same, and is characterized in that a glass powder blanket having a so-called C-glass composition is sprayed with a fine powder obtained by crushing plate glass, of books cold spot density (annealing point, μ = 10 13 poises) it was heated over 7 minutes the pressure to a pressure of 0.007 to 1.5 kg / cm 2 in the temperature range of 570 to 610 ℃ interval 0.1 to 0.5 gr / cm 3 in And the molded glass backing pouch is placed in an airtight container and is vacuum-sealed at 10 -5 to 10 -6 torr, thereby providing a method of manufacturing a vacuum insulating material using glass whitewash produced.
Description
본 발명은 유리백솜 성형체를 단열심재로 한 진공단열재 및 그 제조 방법에 관한 것으로 소위 C-glass 조성으로 된 유리백솜 적층체 (glass wool blanket)에 판유리를 분쇄한 미분말을 산포시키고, 이를 C-glass의 서냉점 (annealing point, μ=1013 poises)에 해당되는 온도구간인 570 내지 610℃ 구간에서 0.007 내지 1.5 kg/cm2의 압력으로 7분 이상 가열 가압하여 0.1 내지 0.5 gr/cm3의 밀도가 되도록 성형하고 성형된 유리백솜을 내통기성용기에 넣고 10-5 내지 10-6 torr로 진공 배기하여 밀봉시키므로 제조되는 유리백솜을 이용한 진공단열재의 제조 방법을 제공한다.The present invention relates to a vacuum insulation material having a glass whisker formed body as an insulation core and a method of manufacturing the same, and is characterized in that a glass powder blanket having a so-called C-glass composition is sprayed with a fine powder obtained by crushing plate glass, of books cold spot density (annealing point, μ = 10 13 poises) it was heated over 7 minutes the pressure to a pressure of 0.007 to 1.5 kg / cm 2 in the temperature range of 570 to 610 ℃ interval 0.1 to 0.5 gr / cm 3 in And the molded glass backsheet is placed in an airtight container and is vacuum-sealed at 10 -5 to 10 -6 torr, thereby providing a method of manufacturing a vacuum insulation material using glass whitewash.
일반적으로 진공단열재는 폴리우레탄 및 폴리스티로폼 등 유기질 발포체로 된 종래의 단열재에 비하여 10배 이상의 단열성 등을 발현할 수 있기 때문에 높은 단열성 등이 요구되는 소위 zero-house (green house) project나 에너지 절약형 냉장 냉동고 제작 및 전기기기의 핵심 소재로 각광을 받고 있다.Generally, since the vacuum insulation material can exhibit
이 진공단열 시스템은 내부를 고도의 진공 상태로 유지하므로 공기 등 기상 매질에 의한 열전달을 최소화시키는 것이므로 패널 (panel)형 등 일정한 형태의 진공용기는 대기압에 의한 외부로부터 내부 심재를 향한 엄청난 압력이 작용된다.Since this vacuum insulation system keeps the inside of the vacuum in a highly vacuumed state, it minimizes the heat transfer by the vapor medium of the air, so that a certain type of vacuum container such as a panel type is subjected to a great pressure from the outside to the inner core by the atmospheric pressure do.
따라서 심재는 이를 견딜 수 있는 충분한 강도를 지녀야하며 단열 성능이 높고 경량이어야 하며 배기 작업이 용이하도록 통기성이 좋아야 한다. 또한, 진공 중에서 단열심재가 분해되어 가스를 발생시키지 말아야 한다. 따라서 이와 같은 단열 심재의 성능과 품질이 최종제품인 진공단열 패널의 성능을 좌우한다.Therefore, the core material must have sufficient strength to withstand this, have a high heat insulation performance, be lightweight, and have good ventilation to facilitate exhausting work. In addition, the heat insulating core material in the vacuum should not be decomposed to generate gas. Therefore, the performance and quality of such an insulating core material determines the performance of the final product, the vacuum insulation panel.
이러한 진공 단열 시스템에 사용되는 심재는 실리카 분말, 유리 섬유, 규산 칼슘계 성형체 등의 무기재료와 유기질 재료로 미세개방 셀 구조를 이용한 폴리우레탄 및 폴리스티로폼 발포체 등이 있다.The core used in such a vacuum insulation system is an inorganic material such as silica powder, glass fiber, or a calcium silicate-based molding, and polyurethane and polystyrene foam using a micro-open cell structure as an organic material.
미국 특허 제 4195395, 4425413, 4636415, 4681788 및 일본 특허 공평 1-44668, 1-33853, 일본국제공표 7-814881 등이 실리카 분말을 주원료로 하여 성형시킨 심재이며, 대한민국 특허 제0359738이 칼슘실리케이트 심재이다.U.S. Patent Nos. 4195395, 4425413, 4636415, 4681788, and Japanese Patent Publication 1-44668, 1-33853, and Japanese International Publication No. 7-814881 are core materials molded from silica powder as the main raw material, and Korean Patent No. 0359738 is a calcium silicate core material .
한편, 폴리우레탄 발포체는 미국 특허 제4668555, 폴리스티로폼 발포체는 대한민국 특허출원 제95-48619 및 대한민국특허공개 특 1999-010954가 있다.On the other hand, the polyurethane foam is disclosed in U.S. Patent No. 4668555, and the polystyrene foam is disclosed in Korean Patent Application No. 95-48619 and Korean Patent Laid-Open Publication No. 1999-010954.
상기와 같은 실리카 분말, 칼슘실리케이트 및 발포 유기체를 심재로 한 진공단열재는 배기 작업성을 위한 통기성의 부족, 분진 발생, 진공 중에서 가스 및 수증기 발생에 의한 장기적 진공도 저하 및 이를 방지키 위한 가스흡착제용 등 단점이 있으며, 무엇보다 열전도도가 0.006 내지 0.008 kcal/mh℃ 정도로 유리섬유심재의 경우에 크게 미치지 못하였다.Vacuum heat insulators made of silica powder, calcium silicate, and foamed organic materials as described above are insufficient in air permeability for exhausting workability, dust is generated, and long-term vacuum degree is lowered due to generation of gas and water vapor in vacuum and for gas adsorbent And the thermal conductivity is about 0.006 to 0.008 kcal / mh ° C, which is far below that of the glass fiber core material.
유리섬유를 심재로 한 경우는 미국 특허 제 4537820, 5090981, 5094899, 5330816와 대한민국특허 제 10-0359056가 있다. 이들 유리섬유심재를 이용한 진공단열재는 진공 배기 작업성이 우수하고, 열전도도가 0.002 내지 0.003 kcal/mh℃로서 단열 성능이 어떠한 종류의 유기 및 무기질 심재보다도 우수하였다.US Patent Nos. 4537820, 5090981, 5094899, and 5330816 and Korean Patent No. 10-0359056 disclose the case where glass fiber is used as a core material. Vacuum heat insulation materials using these glass fiber core materials were excellent in vacuum evacuation workability and had a thermal conductivity of 0.002 to 0.003 kcal / mh ° C, which was superior to any kind of organic and inorganic core materials.
그러나 상기 4개의 미국 특허는 유리섬유를 성형할 때 유기 및 무기질계 바인더를 사용하므로 진공 중에서 가스 방출 가능성을 완전히 배제시키지 못하였으며, 이를 방지하기 위하여 고가의 가스 흡착제 (gas getter)를 채용할 수밖에 없는 단점을 지니고 있었다.However, the above-mentioned four U.S. patents fail to completely exclude the possibility of gas release in a vacuum because organic and inorganic binders are used to form glass fibers, and an expensive gas getter is inevitably employed .
한편, 상기 대한민국 특허 제 10-3595056은 유리백솜을 변형점 (stain point, μ=1014.5 poises)부근에서 가압하기 때문에 높은 단열성 및 통기성 심재를 성형하는 방법이긴 하지만, 점도가 너무 높은 구간, 즉 너무 낮은 가열 온도를 채택하였기 때문에 높은 하중으로 가압하더라도 평형 밀도로 성형시키기 위해서는 약 30분 이상의 장시간이 소요되어 생산 속도의 지연과 고 에너지 소비 등 양산을 위한 생산성의 열등성을 피할 수 없다.On the other hand, Korean Patent No. 10-3595056 discloses a method for molding a high heat-insulating and breathable core material because it pressurizes a glass whitbone in the vicinity of a stain point (μ = 10 14.5 poises). However, Because it adopts the low heating temperature, it takes about 30 minutes or longer to mold it at a flat density even when it is pressurized with a high load, and it is inevitable that the productivity is inferior in productivity for mass production such as delay in production speed and high energy consumption.
본 발명은 상기 대한민국 특허 제 10-0359056의 유리섬유 성형체를 단열심재로 하는 선행 특허에 의한 진공단열재와 동일한 우수한 단열 성능을 발현할 수 있으면서도 선행 기술보다도 생산 시간을 대폭 단축시킬 수 있으며 또한 가스흡착제 (gas getter)도 채용할 필요가 없어 생산성이 매우 개선된 새로운 유리백솜 진공단열재를 제조하는 것이 기술적 과제였다.The present invention can exhibit the same excellent heat insulation performance as the vacuum insulation material according to the prior art in which the glass fiber formed body of the Korean Patent No. 10-0359056 is used as the heat insulation core material, but it can shorten the production time drastically as compared with the prior art, gas getter) is not required to manufacture a new glass whitewash vacuum insulation material having improved productivity.
본 발명에서는 C-glass 백솜의 개별 섬유가 유리 고유의 감성을 잃지 않고 유리섬유들의 접촉점에서 가압 가열될 때 비교적 용이하게 열융착이 이루어질 수 있는 최소한의 점도인 1013 poises, 즉 서냉점 (annealing point) 전후의 온도구간인 570 내지 610℃에서 비교적 짧은 시간 (7 내지 10분) 가열 가압하여 유리백솜을 성형하였다. 더욱이 상기 온도 구간에서 유리백솜 성형체의 내열성을 저하시키지 않으면서도 열융착 성형을 더욱 촉진시키기 위한 수단으로 C-glass 조성보다 약간 낮은 점도를 나타낼 수 있는, 즉 재성형 점도 (109 내지 1010 poises)를 발현하는 판유리 (window glass) 분말을 유리백솜 몸체에 고르게 산포시킴으로써 판유리 분말이 C-glass 섬유와 섬유를 적충체 몸체 곳곳에서 사다리꼴로 접합 (inter-necking) 시킬 수 있도록 하였다. 일종의 열접합제로 사용한 판유리 분말은 고진공하에서 냉각이나 고온 가열을 하더라도 분해되어 가스를 발생시키지 않기 때문에 진공 용기 속에 별도의 가스 흡착제를 잠입시킬 필요가 없다.In the present invention, when the individual fibers of the C-glass back-sheet do not lose their inherent sensitivity to glass, they are minimized in viscosity at a temperature of 10 13 poises which can relatively easily be thermally fused when heated at the contact points of the glass fibers, ) At a temperature interval of 570 to 610 ° C for a relatively short time (7 to 10 minutes) to form a glass whitewash. Further, in the above temperature range, it is possible to exhibit a viscosity slightly lower than that of the C-glass composition, that is, a remolding viscosity (10 9 to 10 10 poises) as means for further promoting the thermal fusion molding without lowering the heat resistance of the glass whisker- The glass glass powder was uniformly dispersed in the glass whisker body so that the glass powder could inter-neck the C-glass fibers and the fibers in a trapezoidal fashion throughout the body of the eukaryotic body. Since the plate glass powder used as a kind of thermal bonding agent does not decompose to generate gas even when it is cooled or heated at high temperature under high vacuum, it is not necessary to infiltrate a separate gas adsorbent into the vacuum container.
본 발명은 이와 같은 수단으로 진공 중에서 가스를 발생시킬 수 있는 접합체를 사용치 않고서도, 그 어떠한 선행기술보다도 빠른 시간 내에 유리 섬유 성형체를 제조할 수 있으므로, 최고의 단열 성능과 생산성이 보장되는 진공단열재를 제조할 수 있다.According to the present invention, since the glass fiber compact can be manufactured in a shorter time than any prior arts without using a junction body capable of generating gas in vacuum by such a means, a vacuum insulator Can be manufactured.
본 발명에 의한 유리백솜 단열 성형체 및 그 제조 공정을 이용하여 진공단열패널을 제조하므로 기존의 유기 및 무기 재료 분말을 심재로 한 진공단열패널의 단열성을 훨씬 능가할 수 있으며, 더욱이 대한민국 특허 제 10-3595056 등 유리섬유를 심재로 한 기존의 진공단열패널 제조 방법에 비하여 유리섬유 백솜의 열간 가압성형 시간을 대폭 단축시킬 수 있기 때문에 생산성을 크게 향상시킬 수 있는 뛰어난 효과가 있다.Since the vacuum insulated panel is manufactured using the glass whitewash adiabatic formed article according to the present invention and the manufacturing process thereof, the heat insulating property of the vacuum insulated panel using the existing organic and inorganic powder as the core material can be far exceeded, 3595056 and the like, the hot press forming time of the glass fiber backsheet can be remarkably shortened compared with the conventional vacuum insulation panel manufacturing method using the glass fiber core as the core material, so that the productivity can be greatly improved.
도 1. 유리백솜의 온도에 따른 점도변화.
도 2. 유리백솜 단열 성형체의 구조 가상도.
도 3. 전체적인 제조 공정도.
도 4. 유리백솜 단열 성형체 제조공정 (1: 프레스의 상가압판, 2: 발열체,
3a: 적층된 유리백솜, 3b: 유리백솜 성형체, 4: 프레스의 하가압판).
도 5. 진공단열패널 구성도 (3b: 유리백솜 성형체, 5, 6: 외피, 7: 배기구).
도 6. 가압온도에 따른 두께변화.
도 7. 가압시간에 따른 두께변화.Figure 1. Viscosity change of glass whitewash with temperature.
Fig. 2 is a schematic view of the structure of the heat-insulating molded glass backsack.
Figure 3. Overall manufacturing process diagram.
Fig. 4: Process of manufacturing a glass whitewash adiabatic formed article (1: press plate of press, 2: heating element,
3a: laminated glass backsheet, 3b: glass whitewash molded article, 4: press platen).
Fig. 5 shows a vacuum insulation panel construction diagram (3b: glass whitewash molded article, 5, 6: sheath, 7: exhaust port).
Figure 6. Change in thickness according to pressing temperature.
Figure 7. Change in thickness with pressing time.
이하 본 발명에 따른 유리백솜 성형체를 단열심재로 한 진공단열재의 제조방법을 통하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a method of manufacturing a vacuum insulation material using a glass whisker formed body according to the present invention as an insulation core will be described in detail.
본 발명의 진공단열재의 심재는 유리백솜 성형체이며, 이 유리백솜은 통상 건축용 단열보온재인 C-glass는 표 1과 같은 조성 (wt%)이며, 섬유 직경이 8 내지 12 ㎛의 glass wool 상태로 적층되어 있는 적층체 (blanket)이다.The core material of the vacuum insulator of the present invention is a glass whitewash molded article. The glass whitewash is generally a composition (wt%) as shown in Table 1 for C-glass which is a thermal insulation material for construction and is a glass wool having a fiber diameter of 8 to 12 탆 (Blanket).
종류ingredient
Kinds
이 유리백솜 적층체를 가열, 가압하여 성형할 때의 한계 조건은 가열 하중에서 유리 섬유 개체가 크게 변형되거나 결정화 등으로 변질되거나 부서지는 일이 없어야 한다. 또한, 유리섬유 고유의 강성을 잃어버리지 말아야 한다.The limit condition for forming the glass whitesthe laminate by heating and pressing is that the glass fiber should not be significantly deformed or deformed or broken by crystallization under the heat load. In addition, the inherent rigidity of the glass fiber should not be lost.
따라서 유리의 온도가 연화점 (softening point, μ=107.65 poises) 이하여야 하며, 유리 구성 이온들이 열역학적 활성을 지니기 시작하는 하한점인 변형점 (stain point, μ=1014.5 poises) 이상의 구간이어야 한다.Therefore, the temperature of the glass should be below the softening point (μ = 10 7.65 poises) and should be above the stain point (μ = 10 14.5 poises) at which the free constituent ions begin to have thermodynamic activity.
연화점 이상의 온도에서는 유리의 형질과 형태와 강성이 크게 훼손될 수 있으며 변형점 이하의 온도에서는 아무리 하중을 가하여도 유리섬유와 섬유의 접촉점에서 액상소결, 즉 접합을 이루어낼 수 있는 충분한 점도 저하 및 유리섬유를 구성하고 있는 이온의 열역학적 활성도를 얻을 수가 없다.At temperatures above the softening point, the quality, shape and rigidity of the glass can be greatly impaired. Even at a temperature below the strain point, even if a load is applied, the liquid phase sintering at the contact point of the glass fiber and the fiber, The thermodynamic activity of the ions constituting the fibers can not be obtained.
대한민국 특허 제 10-0359056의 경우는 유리백솜을 변형점 이하의 온도 구간에서 가열 및 가압하였었는데, 상기와 같은 원리에 의하여 높은 하중으로 가압하더라도 원하는 평형 밀도의 성형체를 얻기 위해서는 30분 이상의 장시간이 요구되어 양산에 필요한 생산성이 열등하였다.In the case of Korean Patent No. 10-0359056, the glass whitewash was heated and pressed at a temperature range below the strain point. However, even if the glass whitewash is pressed under a high load by the above-described principle, And the productivity required for mass production was inferior.
본 발명에서는 이를 개선하기 위하여 C-glass 백솜 조성보다 같은 온도에서 약간 낮은 점도를 발현할 수 있는, 즉 더욱 빨리 연화될 수 있는 유리 조성으로 보통의 판유리 (표 1 참조)를 택하였으며, 쉽게 구할 수 있는 판유리 cullet을 440 mesh 통과 분으로 분쇄한 분말을 상기 백솜 몸체에 산포시킨 후, 이 판유리 분말이 산포된 C-glass 백솜 적층체를 C-glass 조성의 서냉점 (annealing point, μ=1013 poises)이며, 동시에 판유리 조성의 재가열 성형 구간 (μ=109 내지 1010 poises, 도 1 참조)에 해당되는 570 내지 610℃의 온도에서 가압하므로 산포시킨 판유리 분말이 C-glass 백솜의 섬유와 섬유 사이를 쉽게 융착시키므로 단시간 내에 유리백솜 성형체를 제조할 수 있다.In the present invention, in order to improve this, a normal glass plate (see Table 1) was selected as a glass composition capable of exhibiting a slightly lower viscosity at the same temperature than the C-glass white flock composition, that is, the in-glass cullet was sprayed a powder ground to a 440 mesh pass minutes the baeksom body, the glass powder is sprayed a C-glass baeksom laminate of the C-glass stand cold spot of the following composition (annealing point, μ = 10 13 poises ) And at the same time, it is pressurized at a temperature of 570 to 610 ° C corresponding to a reheating section (= 10 9 to 10 10 poises, see FIG. 1) of the composition of the glass plate. Thus, the glass plate powder dispersed is dispersed between the fibers of the C- It is possible to produce a glass whisker compact in a short time.
또한, 판유리 분말이 산포되어 있지 않고 C-glass 섬유와 섬유만이 접촉되어있는 부분일지라도 C-glass 섬유 자체가 서냉점까지 가열되어 있어 하중을 가한 상태에서 액상 소결을 위한 충분한 점도와 유리 성분의 열역학적 활성도를 지니고 있으므로 이들 부분에서도 접착이 쉽게 이루어질 수 있다.In addition, even though the plate glass powder is not dispersed and only the C-glass fiber and the fiber are in contact, the C-glass fiber itself is heated up to the stand-by point so that the sufficient viscosity for the liquid-phase sintering and the thermodynamic Since they have activity, they can be easily adhered to these parts.
즉, 특허 제 10-0359056 경우는 30분 이상의 열간 가압으로 얻을 수 있는데 비해, 상기와 같은 원리에 따라 도 2와 같이 유리백솜 적층체 내부 곳곳에서 접합점을 형성하기 때문에 결과적으로 통기성이 매우 높은 밀도 0.1 내지0.5 g/㎤ (평형밀도)의 유리백솜 성형체를 10분 전후의 가열 및 가압이면 충분히 가능하였다. 또한 본 발명의 방법으로 제조한 백솜 성형체는 C-glass 섬유 고유의 강성과 형질을 그대로 지니고 있다.That is, in the case of Patent No. 10-0359056, a bonding point is formed in the inside of the glass whitesthe laminate body as shown in FIG. 2 in accordance with the above-mentioned principle, while it can be obtained by hot pressing for 30 minutes or more. As a result, To 0.5 g / cm < 3 > (equilibrium density) of the glass whisker molded body could be sufficiently heated and pressurized for about 10 minutes. Also, the whisker formed body produced by the method of the present invention has inherent rigidity and traits of C-glass fiber.
본 발명에서 채용한 판유리 분말은 값싸게 구할 수 있을 뿐만 아니라 기존의 외국 특허에서 무기접착제로 사용하였던 PbO-ZnO-B2O3-SiO2계의 고가의 저용융 유리에 비하여 높은 용융점을 지니고 있어 stainless 극박판의 외피채용과 함께 방화벽 등 열차단재로 사용할 수 있는 내열성을 지니는 장점도 발현할 수 있다.The plate glass powder employed in the present invention is not only inexpensively available but also has a higher melting point than that of the expensive low-melting glass of PbO-ZnO-B 2 O 3 -SiO 2 used as an inorganic adhesive in the existing foreign patent it is possible to develop the advantage of having a heat-resistant property which can be used as a heat barrier such as a fire wall together with the adoption of a stainless steel thin plate shell.
본 발명에서는 상기와 같이 제조한 유리백솜 단열 성형체를 두께 40 내지 100 ㎛의 stainless 극박판으로 된 내진공 용기(외피)에 삽입시키고 배기파이프를 제외한 사방의 접촉면을 모두 기밀 용접시키고 10-4 내지 10-6 torr의 고진공으로 배기시킨 다음 배기파이프도 기밀 봉착시킴으로써 도 5와 같은 구성의 진공 단열 패널을 제작한다.In the present invention was inserted into a glass baeksom the vacuum vessel (envelope) of the heat-insulating molded body with stainless electrode sheet having a thickness of 40 to 100 ㎛ prepared as described above and airtight welding all the contact surfaces of all sides except the
본 발명의 특징은 0.002 내지 0.003 kcal/mh℃의 극히 낮은 열전도도를 발현할 뿐만 아니라 유리백솜 성형을 위하여 고진공 하에서 가스를 발생할 가능성이 있는 어떠한 유기 및 무기계 바인더를 사용하지 않기 때문에 별도로 값비싼 가스흡착제를 채용할 필요 없이 장기적으로 고진공도를 유지시킬 수 있다.It is a feature of the present invention that not only does it exhibit extremely low thermal conductivity of 0.002 to 0.003 kcal / mh ° C but also does not use any organic and inorganic binders that are capable of generating gas under high vacuum for glass whitewash molding, It is possible to maintain a high degree of vacuum for a long period of time.
더욱이 용기 자체가 내부식성이며 고진공에 견딜 수 있는 stainless로 되어 있으며 완전히 용접되어 있기 때문에 장기적 수명이 보장될 수 있으며 recycling이 가능하다. 그리고 용기의 재질뿐만 아니라 단열 심재 자체가 고내열성을 지니고 있어 고온에서도 사용 가능한 장점이 있다. 또한 유리백솜을 가열, 가압하여 성형하는 시간을 기존의 어떠한 제조 방법보다도 짧기 때문에 본 발명은 생산성이 매우 높다.Furthermore, the container itself is corrosion-resistant, rust-resistant to high vacuum, and fully welded, thus ensuring long-term service life and recycling. In addition to the material of the container, the heat insulating core itself has high heat resistance and can be used at high temperatures. Also, since the time for molding the glass whitewash by heating and pressing is shorter than that of any conventional manufacturing method, the productivity of the present invention is very high.
다음은 도면을 참조하여 본 발명에 의한 유리백솜을 이용한 진공단열재 제조 방법을 상세히 설명하겠다.Hereinafter, a vacuum insulator manufacturing method using glass whitewash according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 3은 전체적인 제조공정이다. 유리백솜 적층체 (blanket)는 원하는 크기 (표준 30x30 cm)로 절단한 다음 약 400 mesh로 분쇄된 판유리 분말을 유리백솜 몸체에 산포시킨 다음 0.007 내지 1.5 kg/cm2의 압력으로 570 내지 610℃의 온도에서 두께가 평형 상태에 도달될 때까지 (표준 2 cm) 약 7 내지 10분 동안 가압시키므로 서 부피와 밀도가 0.1 내지 0.5 g/cm3, 표준크기 30x30x2 cm의 유리백솜 단열 성형체를 만들고, 이를 두께 40 내지 100 ㎛의 stainless 극박판으로 된 내통기성 패널형 용기 속에 삽입시키고 배기 파이프를 제외한 모든 테두리를 용접시킨다. 배기 파이프를 통하여 10-4 내지 10-6 torr의 진공이 될 때까지 배기 진공시킨 다음 순간적으로 배기 파이프를 기밀 봉합시킴으로써 표준크기 30x30x2 cm의 stainless 외피로 된 진공단열패널을 완성시킨다.3 is an overall manufacturing process. Glass baeksom laminate (blanket) is the desired size was cut into (standard 30x30 cm) and then in a glass powder pulverized to about 400 mesh to a pressure of which then 0.007 to 1.5 kg / cm 2 dispersion in a glass baeksom body 570 to 610 ℃ A glass whitewash adiabatic molded body having a volume and density of 0.1 to 0.5 g / cm 3 and a standard size of 30 x 30 x 2 cm is produced by pressing the temperature for about 7 to 10 minutes until the thickness reaches equilibrium (standard 2 cm) It is inserted into an air-permeable panel-type container made of a stainless steel thin plate having a thickness of 40 to 100 탆, and all the edges except the exhaust pipe are welded. Vacuum exhaust is made through the exhaust pipe to a vacuum of 10 -4 to 10 -6 torr, and then the exhaust pipe is sealed tightly for a moment to complete a vacuum insulation panel of a standard size 30x30x2 cm stainless steel shell.
도 4는 유리백솜을 가열, 가압하여 단열심재를 만드는 공정을 예시한 것이다. 먼저 press의 상가압판(1)과 하가압판(4)의 발열체(2)에 열을 가하여 온도를 C-glass 백솜의 서냉점 온도구간인 570 내지 610℃로 유지시킨다.4 illustrates a process for producing an insulating core material by heating and pressing glass whitewash. First, heat is applied to the
그 다음 판유리 분말이 산포된 일정한 크기의 유리백솜을 하가압판(4) 위에 적층시킨다(도 4-a). 적층된 유리백솜(3a)을 하가압판(4)을 올리므로 서 서서히 가압한다(도 4-b). 이때 가압온도, 가압 시간 및 성형 압력이 중요한 요소가 되며 적정한 범위에 대해서는 후술한다.Then, a glass whitewash of a certain size scattered on the glass plate powder is laminated on the lower platen 4 (Fig. 4-a). The
성형이 완료되면 하가압판(4)를 아래로 내리고 press에서 유리백솜 성형체 (3b)를 꺼내어 냉각한다(도 4-c).When the molding is completed, the
그 다음 유리백솜 성형체(3b)를 도 5에서 보는 바와 같이 stainless 극박판(5, 6)으로 된 내통기성 용기에 넣고 진공 배기하여 감압한다.5, the glass whitewash molded
상기 내통기성 용기는 두께 40 내지 100㎛의 stainless 극박판으로 이루어진 것을 사용한다. 이러한 감압과정을 통하여 유기백솜 성형체(3b)의 내부구조는 단열 성능이 더욱 향상될 수 있는 구조로 변화된다. 유리백솜 성형체를 내통기성 용기에 넣기 전에 테두리를 원하는 크기로 절단하거나 가공할 수도 있다.The air-permeable container is made of a stainless steel thin plate having a thickness of 40 to 100 mu m. Through the decompression process, the internal structure of the organic whitewash molded
진공배기 과정은 도 5에서 보는 바와 같이 내통기성 용기의 일축에 작은 파이프(7)를 연결하고, 상기 파이프(7)을 통해 배기시켜 통기성 용기의 진공용기 안에 유리백솜 성형체(3b)를 진공으로 만든 후, 상기 파이프(7)를 가압함으로써 밀봉시킨다. 상기 진공배기는 내통기성 용기의 진공도가 10-4 내지 10-6 torr의 범위를 유지하도록 하는 것이 바람직하다.5, a
유리백솜 성형단계 중 가압온도 및 가압 시간은 최적 범위를 설정하기 위하여 일정한 압력하에 가압온도와 가압시간을 변화시켜 가면서 유리백솜의 두께를 조사하였다.In order to set the optimum range of the pressurization temperature and pressurization time during the glass whitening step, the thickness of the glass whitewash was measured while varying the pressurization temperature and pressurization time under a constant pressure.
도 6은 유리백솜을 적층하여 0.01 kg/cm2 압력에서 10분간 가압하였을 때, 유리백솜 성형체를 유지하면서 두께 변화를 나타낸 것이다. 여기에서 알 수 있듯이 일정 압력을 가해도 적정 온도에 이르지 않으면 성형체를 유지하기 위한 두께에 도달되지 않는다. 이러한 경우에는 진공단열재의 심재로 사용하는 것이 불가능하다. 6 is a graph showing a change in thickness of the glass whitewash molded article when the glass whitewash is laminated and pressurized at a pressure of 0.01 kg / cm 2 for 10 minutes. As can be seen from this, even if a certain pressure is applied, the thickness for holding the molded article can not be reached unless the temperature is reached. In such a case, it is impossible to use it as a core material of a vacuum insulator.
성형체로서 두께가 유지될 수 있는 온도는 유리백솜인 C-glass의 서냉점에 해당되는 온도인 590℃보다 약 20℃ 낮은 570℃ 이상이었다. 그러나 유리백솜의 변형이나 변질을 고려할 때 570 내지 610℃의 범위가 가장 적당하였다.The temperature at which the thickness can be maintained as a molded body was more than 570 ° C, which is about 20 ° C lower than 590 ° C, which corresponds to the stand-by temperature of C-glass, However, considering the deformation or alteration of the glass whitewash, the range of 570 to 610 캜 was most suitable.
도 7은 적층된 유리백솜을 590℃에서 0.01 ㎏/㎠의 압력으로 가압할 때 성형체의 두께를 유지할 수 있는 시간 변화를 나타낸 것이다. 7분 미만에서는 성형체의 두께가 형성되지 않았는데 이 경우엔 성형체가 다시 부풀어 올라 진공 단열재의 심재로 취급하기가 곤란하다. 따라서 성형을 위한 가압시간은 적어도 7분 이상이어야 함을 알 수 있다.7 is a graph showing a change over time in which the thickness of the molded article can be maintained when the laminated glass whitewash is pressed at 590 DEG C at a pressure of 0.01 kg / cm < 2 >. In the case of less than 7 minutes, the thickness of the molded body is not formed. In this case, the molded body is again swollen and it is difficult to treat it as a core of the vacuum insulating material. Thus, it can be seen that the pressing time for molding should be at least 7 minutes.
이들 결과로부터 본 발명에 있어 유리백솜 성형체를 유지할 수 있는 적당한 성형 조건은 유리백솜 조성 유리의 서냉점 부근이며 산포된 판유리 분말의 재성형 온도 구간인 570 내지 610℃에서 0.007 내지 1.5 kg/cm2의 압력으로 7분 이상 유지시키는 것이었다.From these results, it can be seen that suitable molding conditions for holding the glass whitewash moldings in the present invention are in the vicinity of the standing cold point of the glass whitewater glass and are in the range of from 0.007 to 1.5 kg / cm 2 at 570 to 610 캜, And maintained for at least 7 minutes under pressure.
이하 실시 예를 통하여 본 발명을 구체적으로 설명하겠으나 본 발명이 다음 실시 예에 의하여 그 범위가 제한되는 것은 아니며 본 발명은 다양한 변형과 개질이 가능하다.The present invention will be described in detail with reference to the following examples. However, the scope of the present invention is not limited by the following examples, and various modifications and alterations of the present invention are possible.
실시예 1: Example 1:
표 1에 예시되어 있는 바와 같은 소위 C-glass 조성의 유리백솜 적층체를 30x30 cm의 크기로 절단한 후 절단된 유리백솜 몸체에 역시 표 1에 예시된 바와 같은 조성의 판유리 미분말 (약 400 mesh)을 균일하게 산포시켰다. 이를 hot press의 하가압판에 적층한 다음, hot press의 상가압판과 하가압판의 온도를 C-glass 백솜의 서냉점이며 산포되어 있는 판유리 미분말의 재가열 성형점에 해당되는 590℃로 유지시키고 하가압판을 올려 약 0.01 kg/cm2 압력으로 두께가 약 2 cm가 되도록 가압한 상태로 10분간 유지하였다. 그리고 하가압판을 내려 유리백솜 단열심재를 두께 80 ㎛의 stainless 극박판으로 된 용기 속에 삽입시키고 배기구를 제외한 용기의 모든 테두리를 용접시킨 수 배기파이프를 통하여 5.6×10-5 torr로 진공 배기하였다. 배기 후에는 배기파이프를 순간적으로 가압기밀 압착시켜 30×30×2 cm 크기의 진공단열 판넬 (panel)을 제조하였다. 이 진공단열패널의 열전도도도 측정치는 20℃에서 평균 0.0023 kcal/mh℃였다.A glass whitestep laminate having a so-called C-glass composition as shown in Table 1 was cut into a size of 30 x 30 cm, and then a plate glass fine powder (about 400 mesh) having the composition as shown in Table 1 was applied to the cut glass whitestock body, Was uniformly dispersed. The temperature of the upper and lower platens of the hot press was maintained at 590 ° C, which corresponds to the reheating temperature of the dispersed plate glass powder, which is the standing point of the C-glass backing, and the lower platen And held for about 10 minutes under a pressure of about 0.01 kg / cm < 2 > at a pressure of about 2 cm. Then, the lower platen was lowered and the core of the glass backsheet was inserted into a container made of a stainless steel sheet having a thickness of 80 μm and evacuated to 5.6 × 10 -5 torr through a water exhaust pipe welded to all the edges of the container except the exhaust port. After the evacuation, the evacuation pipe was instantaneously pressurized and hermetically pressed to fabricate a vacuum insulating panel of 30 × 30 × 2 cm size. The measured thermal conductivities of the vacuum insulated panels were 0.0023 kcal / mh ° C at 20 ° C on average.
실시예 2: Example 2:
실시 예1에서 유리백솜의 성형시 가압력을 0.05 kg/cm2으로 나머지는 동일한 방법으로 진공단열패널을 제조하였다.A vacuum insulation panel was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the pressing force at the time of forming the glass whitewash was 0.05 kg / cm 2 .
실시예 3: Example 3:
실시 예 1에서 유리백솜의 성형시 가압력을 0.08 kg/cm2으로 하고 나머지는 동일한 방법으로 진공단열패널을 제조하였다.In Example 1, a vacuum insulation panel was manufactured in the same manner as in the case of forming a glass whitewash with a pressing force of 0.08 kg / cm 2 .
실시예 4: Example 4:
실시 예1에서와 같이 똑같은 방법으로 만든 유리백솜 성형체 심재를 내진공성특수 폴리우레탄 필름이 피복된 알루미늄 호일 (foil)로 된 용기 속에 삽입시킨 다음 배기파이프롤 제외한 모든 테두리를 열융착시키고 5.6×10-5 torr로 진공 배기시킨 후 배기 파이프롤 기밀 융착시켜 30×30×2 cm 크기의 진공단열패널을 제조하였다.Example by inserting a glass baeksom formed body core material made in the same way in the earthquake-resistant porous special polyurethane film a in the coated aluminum foil (foil) vessel as in the first and then the exhaust pipe was heat-sealed all of the border except rolls 5.6 × 10 - Vacuum exhausted at 5 torr and airtightly fused to the exhaust pipe roll to produce a vacuum insulation panel of 30 x 30 x 2 cm size.
실시예 1 내지 4에 의해 제조한 유리백솜 진공단열재의 열전도도는 표 2에 나타내었다.The thermal conductivity of the glass whitewash vacuum insulation material prepared in Examples 1 to 4 is shown in Table 2.
성형 조건Glass whisk
Molding conditions
(torr)Vacuum degree
(torr)
(kcal/mh℃)Thermal conductivity
(kcal / mh)
590℃, 10분0.01 kg / cm 2 ,
590 ° C, 10 minutes
590℃, 10분0.05 kg / cm 2 ,
590 ° C, 10 minutes
590℃, 10분0.08 kg / cm 2 ,
590 ° C, 10 minutes
피복된
알루미늄 호일Polyurethane
Coated
Aluminum foil
590℃, 10분0.01 kg / cm 2 ,
590 ° C, 10 minutes
Claims (11)
고진공에 견딜 수 있는 내통기성 용기의 재질이 두께 120 ㎛ 이하인 stainless 극박판으로 이루어진 것을 특징으로 하는 유리백솜을 이용한 진공단열재를 제조하는 방법.3. The method of claim 2,
Wherein the material of the airtight container capable of withstanding high vacuum is made of a stainless steel thin plate having a thickness of 120 占 퐉 or less.
내통기성 용기의 재질이 고진공에 견딜 수 있는 폴리우레탄 필름을 코팅한 알루미늄 호일 (foil)로 이루어진 것을 특징으로 하는 유리백솜을 이용한 진공단열재 제조 방법.3. The method of claim 2,
Characterized in that the material of the breathable container is made of an aluminum foil coated with a polyurethane film capable of withstanding high vacuum.
내통기성 용기의 일 측면에서는 진공 배기를 위한 파이프가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 유리백솜을 이용한 진공단열재 제조 방법.3. The method of claim 2,
And a pipe for vacuum exhaust is provided on one side of the air-permeable container.
상기 통기성 용기 내부의 유리백솜 성형체로부터 진공 배기하는 단계 후, 상기 파이프를 가압 또는 열융착하여 밀봉시키는 단계를 추가로 포함하는 유리백솜을 이용한 진공단열재 제조 방법.The method according to claim 6,
Further comprising the step of vacuum sealing the pipe after the step of evacuating the glass whitish compact inside the airtight container by pressurizing or heat sealing the pipe.
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