KR101436804B1 - 진공단열패널 및 진공단열패널의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 진공단열패널은 플라스틱재질이며 블로우 성형(Blow Molding)에 의해 형성되는 본체; 상기 본체와 일체로 형성되며 상기 본체의 면 중에서 서로 마주보는 한쌍의 가장 넓은 면을 서로 연결하도록 등간격을 가지며 설치되는 복수개의 간격유지수단; 및 상기 본체의 단부에 마련되어 상기 본체 내부의 공기를 흡입하기 위한 주입구를 포함한다.

Description

진공단열패널 및 진공단열패널의 제조방법{Vacuum Insulation Panel And Manufacturing Method Thereof}

본 발명은 진공단열패널 및 진공단열패널의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 장시간 사용시에도 진공을 유지할 수 있으며, 무게가 가벼운 진공단열패널 및 진공단열패널의 제조방법에 관한 것이다.

환경비용을 최소화하는 것이 기업과 국가의 핵심 경쟁력이라는 것을 인식하고 모든 건축물에 대해서 에너지 고효율설계가 필수적으로 시행되고 있다. 나아가 외부 에너지에 의존하지 않는 제로 에너지 건축물을 실현할 수 있는 기술들을 선점하기 위해 전 세계적으로 치열한 기술경쟁이 이루어지고 있다. 현재는 친환경건축물인증 에너지효율등급인증 등 에너지 절약을 권고하는 단계를 지나 창호 및 벽의 단열성능기준이 강화되는 상황이다.

또한, 건축물 에너지소비 총량제 도입이 머지 않아 시행될 뿐만 아니라 제로에너지 건축물을 의무화하는 안이 예정되어 있는 상황이 세계적 흐름인 것을 감안한다면, 친환경·녹색산업은 부가가치가 높은 산업임과 동시에 미래성장을 위해서는 관련기술들을 반드시 확보해야되는 것으로 인식되고 있다.

건축물의 냉난방 에너지 손실방지는 건물외피 단열, 창호의 단열을 통해서 전체 에너지 절약의 50% 이상 실현할 수 있다고 알려져 있으며 건물외피 단열, 창호 단열은 건축물 에너지 절약에서 가장 비중 있게 다루어지고 있다.

이와 같이 건물의 단열은 건물 에너지 절약에 필수적이므로 건물의 단열을 위해 단열재가 사용된다. 기존의 건물 단열재로 쓰이는 재료는 발포폴리우레탄 폼, 스티로폼, 유리섬유(glass wool) 등이 이용되었으나 이보다 더욱 단열성능이 뛰어난 진공단열패널(VIP, Vacuum Insulation Panel)과 에어로겔(Aerogel)이 제시되고 있다.

유리섬유 등의 심재로 채운 진공단열패널의 단열성능은 유리섬유의 16배 이상, 빌포폴리우레탄 폼이나 스티로폼의 10배 이상으로 평가받고 있다.

진공단열패널의 구조는 내부의 진공도를 유지하기 위한 차폐재로서 금속 박판 또는 내산성 플라스틱을 이용하고 패널형상을 유지하기 위한 심재를 채워넣어 내부진공이 유지되도록 하는 구조를 가진다. 패널형상을 유지하기 위한 심재로는 유기질 또는 무기질의 분말형·섬유형 혹은 고분자 수지류 성형체가 이용된다. 구체적으로 유리섬유(glass wool), 퓸드실리카(Fumed Silica) 등의 심재가 사용되는데, 시간이 지남에 따라 심재 자체에서 발생하는 가스로 인한 압력상승으로 진공단열패널의 진공이 파괴되는 문제가 발생하게 된다.

또한 진공단열패널의 심재로 들어가는 유리섬유(glass wool), 퓸드실리카(Fumed Silica)는 폐기시에 재활용이 힘든 문제점이 있었다.

또한 밀도가 비교적 큰 심재가 들어가기 때문에 진공단열패널의 전체적인 무게가 무거워지는 단점이 있다.

또한 심재를 외피로 감싸는 다층 구조를 가지게 되므로 가격이 비싸지는 문제점이 있다.

또한 글라스울을 심재로 사용하여 두께 8mm의 진공단열패널을 만들기 위해서는 글라스울의 두께가 최소 8mm 이상이 되어야 하는 등, 30cm x 30cm 이상의 큰 사이즈의 진공단열패널 을 제조하는데 있어 한계가 있었다. 이에 따라 시공 시간이 장시간 소요되며, 진공단열패널 간 조인트(Joint) 부문이 다수 발생하게 되어 조인트 부분의 단열성능이 상대적으로 떨어지게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 진공단열패널의 진공이 파괴되는 것을 방지할 수 있는 진공단열패널 및 진공단열패널의 제조방법을 제공하는 것이다.

또한 진공단열패널의 무게뿐만 아니라 가격을 낮출 수 있는 진공단열패널 및 진공단열패널의 제조방법을 제공하는 것이다.

또한 진공단열패널의 폐기 시 재활용도를 높일 수 있는 진공단열패널 및 진공단열패널의 제조방법을 제공하는 것이다.

또한 큰 사이즈의 진공단열패널을 제조할 수 있어 시공 시간을 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 시공시 진공단열패널 간 조인트 수를 줄일 수 있는 진공단열패널 및 진공단열패널의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 진공단열패널은 플라스틱재질이며 블로우 성형(Blow Molding)에 의해 형성되는 본체; 상기 본체와 일체로 형성되며 상기 본체의 면 중에서 서로 마주보는 한쌍의 가장 넓은 면을 서로 연결하도록 등간격을 가지며 설치되는 복수개의 간격유지수단; 및 상기 본체의 단부에 마련되어 상기 본체 내부의 공기를 흡입하기 위한 주입구를 포함한다.

상기 본체는 폴리에틸렌(polyethylene)으로 형성될 수 있다.

상기 서로 마주보는 한쌍의 면은 각각 상기 간격유지수단이 구비되는 반대측면에 형성되는 요홈을 구비할 수 있다.

상기 요홈에는 상기 본체를 탄성을 가지는 단열패널에 결합하기 위한 결합핀이 삽입될 수 있다.

상기 간격유지수단은 중앙으로 갈수록 두께가 얇아질 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 진공단열패널의 제조방법은 공기주입구를 가지는 플라스틱재질의 예비성형품을 제작하는 단계; 상기 예비성형품을 가열하고 상기 공기주입구를 통해 공기를 주입하는 블로우 성형(Blow Molding)을 통해 본체를 성형하는 단계; 상기 본체에서 서로 마주보는 한쌍의 가장 넓은 면을 복수개의 돌기를 가지는 프레스로 눌러 상기 본체의 내부에 복수개의 간격유지수단을 형성하는 단계; 상기 본체를 냉각하는 단계; 상기 공기주입구를 통해 상기 본체 내부의 공기를 흡입하여 상기 본체 내부를 진공상태로 형성하는 단계; 및 상기 공기주입구를 열로 가열하여 상기 본체 내부를 밀봉하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 본체에서 서로 마주보는 한쌍의 가장 넓은 면을 복수개의 돌기로 누를 때 상기 복수개의 간격유지수단의 반대편에 상기 본체를 탄성을 가지는 단열패널에 결합하기 위한 결합핀을 삽입하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 진공단열패널 및 진공단열패널의 제조방법에 의하면, 내부에 심재가 들어가지 않기 때문에 심재에서 발생하는 가스에 의해 진공단열패널의 진공이 파괴되는 것을 방지할 수 있다.

또한 밀도가 비교적 큰 심재가 들어가지 않기 때문에 진공단열패널의 무게를 줄일 수 있다.

또한 가격이 비싼 심재가 들어가지 않기 때문에 진공단열패널의 가격을 줄일 수 있다.

또한 폐기시 재활용도가 떨어지는 심재가 들어가지 않기 때문에 진공단열패널의 재활용도를 높일 수 있다.

또한 큰 사이즈의 진공단열패널을 제조할 수 있기 때문에 시공시간을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 시공시 진공단열패널 간 조인트 수를 줄일 수 있어 조인트에서 발생하는 단열문제를 해결할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진공단열패널의 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 진공단열패널의 단면도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 진공단열패널의 단면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 진공단열패널의 제조방법을 나타낸 순서도.
도 5는 도 4에 따른 진공단열패널의 제조방법의 각 단계에 따라 제조되는 진공단열패널의 단면도.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 진공단열패널에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진공단열패널의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 진공단열패널의 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 진공단열패널(10)은 플라스틱재질이며 블로우 성형(Blow Molding)에 의해 형성되는 본체(100); 본체(100)와 일체로 형성되며 본체(100)의 면 중에서 서로 마주보는 한쌍의 가장 넓은 면을 서로 연결하도록 등간격을 가지며 설치되는 복수개의 간격유지수단(110)을 구비한다.

본체(100)는 블로우 성형에 의해 형성되어 본체(100)의 내부에는 중공층(105)이 형성된다. 이와 같이 중공층(105)을 구비하는 본체(100) 내부의 공기를 흡입하여 중공층(105) 내부를 진공으로 만듬으로써 진공단열패널(10)을 형성하게 된다.

본체(100)는 폴리에틸렌(Polyethylene), 폴리아크릴니트릴(Polyacrylonitrile), 피브이씨(PVC: Poly vinyl chloride), 폴리프로필렌(PP, Polypropylene) 등의 플라스틱이 사용될 수 있으나, 성형이 용이한 폴리에틸렌(Polyethylene)이 널리 사용될 수 있다.

한편 본체(100)의 단부에는 본체(100) 내부의 공기를 흡입하기 위한 주입구(120)가 형성된다. 블로우 성형 시 주입구(120)를 통해 공기를 불어 넣을 수 있을 뿐만 아니라, 성형이 끝난 이후에는 주입구(120)를 통해 본체(100) 내부의 공기를 흡입하여 본체(100) 내부의 중공층(105)을 진공으로 형성할 수 있다.

한편 본체(100)의 내부에는 본체(100)의 면 중에서 서로 마주보는 한쌍의 가장 넓은 면을 서로 연결하도록 등간격을 가지며 설치되는 복수개의 간격유지수단(110)이 구비된다. 이와 같은 간격유지수단(110)을 형성하는 이유는 주입구(120)를 통해 본체(100) 내부의 공기를 흡입하게 되면, 본체(100) 내부에 형성된 중공층(105)에는 음압이 걸리게 되므로, 서로 마주보는 한쌍의 가장 넓은 면이 서로 가까워지는 방향으로 휘어지는 것을 방지하기 위함이다.

한편 간격유지수단(110)이 열전도성이 낮은 폴리에틸렌 등의 플라스틱으로 형성되지만, 간격유지수단(110)을 통한 열전달을 방지하기 위해 간격유지수단(110)의 단면적을 최소한으로 할 수 있다. 이와 같이 간격유지수단(110)을 통한 열전달을 최소한으로 하기 위해 간격유지수단(110)은 중앙으로 갈수록 두께가 얇아지게 형성될 수 있다.

한편 서로 마주보는 한쌍의 면은 각각 간격유지수단(110)이 구비되는 반대측면에 형성되는 요홈(130)을 구비할 수 있다. 이와 같이 간격유지수단(110)이 형성되는 반대측에 요홈(130)을 형성하는 이유는 본체(100)를 블로우 성형에 의해 형성한 뒤 간격유지수단(110)의 반대측을 눌러 간격유지수단(110)이 형성되도록 하기 때문인다. 또한 본체(100)에 절곡 구조를 형성함으로써 본체(100)의 강성을 높일 수 있기 때문이다.

이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 진공단열패널(10)은 내부에 심재를 구비하지 않고, 중공층(105)을 가지는 플라스틱 본체(100)로 형성되므로 심재에서 발생하는 가스에 의해 진공단열패널의 진공이 파괴되는 것을 방지할 수 있다. 또한 밀도가 비교적 큰 심재가 들어가지 않기 때문에 진공단열패널의 무게를 줄일 수 있다. 또한 가격이 비싼 심재가 들어가지 않기 때문에 진공단열패널의 가격을 줄일 수 있다.

다음으로 본 발명의 다른 실시예에 따른 진공단열패널에 대해 상세히 설명한다. 이하에서 본 발명의 다른 실시예에 따른 진공단열패널을 설명함에 있어 상술한 실시예에 따른 진공단열패널과 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조번호를 사용하며 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 진공단열패널의 단면도이다.

도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 다른 실시예에 따른 진공단열패널(10)은 요홈(130)에 본체(100)를 탄성을 가지는 단열패널(20)에 결합하기 위한 결합핀(140)이 삽입될 수 있다. 이때 결합핀(140)의 단부는 본체(100)의 양측면으로부터 돌출되도록 결합된다.

따라서 결합핀(140)이 구비된 진공단열패널(10)의 측면에 스티로폼, 발포우레탄 등의 단열재를 쉽게 결합할 수 있다. 이에 따라 진공단열패널(10)을 보호할 수 있을 뿐만 아니라 복수개의 단열층을 형성할 수 있다.

다음으로 상술한 진공단열패널의 제조방법에 대해 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 진공단열패널의 제조방법을 나타낸 순서도이고, 도 5는 도 4에 따른 진공단열패널의 제조방법의 각 단계에 따라 제조되는 진공단열패널의 단면도이다.

도 4 및 도 5를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 진공단열패널의 제조방법에 대해 설명한다.

먼저 공기주입구(120)를 가지는 플라스틱재질의 예비성형품(50)을 제작한다(S110).

다음으로 예비성형품(50)을 가열하고 예비성형품(50)을 몰드(200) 사이에 넣은 후 공기주입구(120)를 통해 공기를 주입하는 블로우 성형(Blow Molding)을 통해 본체(100)를 성형한다(S120).

이와 같이 본체(100)를 성형한 후 본체(100)에서 서로 마주보는 한쌍의 가장 넓은 면을 복수개의 돌기(210)를 가지는 프레스(200)로 눌러 본체(100)의 내부에 복수개의 간격유지수단(110)을 형성한다(S130). 이때 본체(100)는 가열되어 용융된 상태이므로 돌기(310)를 가지는 프레스(300)로 본체(100)의 양측면을 누르게 되면 양측면에서 내측으로 돌출되는 부분이 서로 결합되어 간격유지수단(110)을 형성하게 된다.

이와 같이 간격유지수단(110)이 형성된 본체(100)를 냉각한다(S140). 본체(100)를 냉각시키면 본체(100)는 어느 정도의 강도를 가지게 되고, 간격유지수단(110) 및 공기주입구(120)가 형성된 본체(100)가 완성된다.

이와 같이 완성된 본체(100)에서 펌프 등의 흡입수단을 이용하여 공기주입구(120)를 통해 본체(100) 내부의 공기를 흡입하여 본체(100) 내부를 진공상태로 형성한다(S150). 그런 다음 공기주입구(120)를 히터 등을 사용하여 가열하여 본체(100) 내부를 밀봉한다(S160).

이러한 과정을 통해 플라스틱으로 형성되는 진공단열패널(10)이 완성된다.

한편 진공단열패널(10)에 결합핀(140)을 형성하기 위해 본체(100)에서 서로 마주보는 한쌍의 가장 넓은 면을 복수개의 돌기(310)를 가지는 프레스(300)로 누를 때 복수개의 간격유지수단(110)의 반대편에 본체(100)를 탄성을 가지는 단열패널(20)에 결합하기 위한 결합핀(140)을 삽입시킬 수 있다. 따라서 결합핀(140)이 본체(100)와 일체화되도록 할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 실시예에 따른 진공단열패널 및 진공단열패널의 제조방법에 대해 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니한다. 그리고 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.

10: 진공단열패널 100: 본체
105: 중공층 110: 간격유지수단
120: 주입구 130: 요홈
140: 결합핀

Claims (7)

1. 플라스틱재질이며 블로우 성형(Blow Molding)에 의해 형성되는 본체;
   상기 본체와 일체로 형성되며 상기 본체의 면 중에서 서로 마주보는 한쌍의 가장 넓은 면을 서로 연결하도록 등간격을 가지며 설치되는 복수개의 간격유지수단; 및
   상기 본체의 단부에 마련되어 상기 본체 내부의 공기를 흡입하기 위한 주입구를 구비하고,
   상기 서로 마주보는 한쌍의 면은 각각 상기 간격유지수단이 구비되는 반대측면에 형성되는 요홈을 구비하는 것을 특징으로 하는 진공단열패널.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 본체는 폴리에틸렌(polyethylene)으로 형성되는 것을 특징으로 하는 진공단열패널.
   
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,
   상기 요홈에는 상기 본체를 탄성을 가지는 단열패널에 결합하기 위한 결합핀이 삽입되는 것을 특징으로 하는 진공단열패널.
   
5. 제 1항에 있어서,
   상기 간격유지수단은 중앙으로 갈수록 두께가 얇아지는 것을 특징으로 하는 진공단열패널.
   
6. 공기주입구를 가지는 플라스틱재질의 예비성형품을 제작하는 단계;
   상기 예비성형품을 가열하고 상기 공기주입구를 통해 공기를 주입하는 블로우 성형(Blow Molding)을 통해 본체를 성형하는 단계;
   상기 본체에서 서로 마주보는 한쌍의 가장 넓은 면을 복수개의 돌기를 가지는 프레스로 눌러 상기 본체의 내부에 복수개의 간격유지수단을 형성하는 단계;
   상기 본체를 냉각하는 단계;
   상기 공기주입구를 통해 상기 본체 내부의 공기를 흡입하여 상기 본체 내부를 진공상태로 형성하는 단계; 및
   상기 공기주입구를 열로 가열하여 상기 본체 내부를 밀봉하는 단계를 포함하는 진공단열패널의 제조방법.
   
7. 제 6항에 있어서,
   상기 본체에서 서로 마주보는 한쌍의 가장 넓은 면을 복수개의 돌기로 누를 때 상기 복수개의 간격유지수단의 반대편에 상기 본체를 탄성을 가지는 단열패널에 결합하기 위한 결합핀을 삽입하는 단계를 더 포함하는 진공단열패널의 제조방법.

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