KR101450438B1 - 진공단열재의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 단열성분으로 제작된 판상형 내부심재의 외부 6면을 진공포장용 필름으로 감싸고 내부심재의 모서리 부분만을 열점착하되, 상기 진공포장용 필름의 일면에는 외부와 관통된 통공 형태의 배기홀을 갖도록 형성한 예비단열재를 준비한 다음, 이를 진공장치 내에서 감압 및 열압착하여 배기홀을 통해 내부공기를 배기시킨 후, 감압상태에서 포장필름의 배기홀이 형성된 부분을 열압착을 통해 밀봉시키는 것을 특징으로 하는 진공단열재의 제조방법에 관한 것으로,
이를 통하여, 진공장치에 삽입 전에 판상형 내부심재의 6면을 진공포장용 필름으로 열점착하되, 필름의 일면에 외부와 관통된 배기홀을 형성하고 진공장치에서 감압 및 압착한 다음, 필름에 형성된 배기홀을 밀봉함으로써, 기존 내부심재의 개방된 일면에 필름을 부착하는 공정의 생략이 가능하여 내부심재의 체적감소로 인한 뒤틀림 현상으로 발생되는 최종 1면의 열압착시 압착부와 심재와의 거리조절의 어려움에서 오는 생산성 저하를 방지함에 따라 제품의 불량률을 줄이고 작업성을 향상시킬 수 있다.

Description

진공단열재의 제조방법{A MANUFACTURING METHODS OF VACUUM INSULATING PANEL}

본 발명은 진공단열재의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 감압진공 과정에서 내부심재의 개방된 일면에 필름을 부착하는 공정을 생략함으로써 작업시간의 지연율을 감소시킬 수 있고, 다층으로 적층된 상태에서 진공포장용 필름의 최종 밀봉작업이 이루어짐으로써 생산성을 높일 수 있는 진공단열재의 제조방법에 관한 것이다.

통상적으로 단열재는 암면, 유리섬유, 우레탄폼, 스티로폼 등과 같이 열전도율이 낮은 물질을 이용하여 내부와 외부의 온도 흐름을 차단하는 단열기능을 갖는 것으로, 그 적용분야로는 자동차, 냉장고, 건축자재 등 각종 산업 분야에 응용되고 있는 추세이다.

최근에는 일반 단열재에 비하여 단열성능이 우수한 진공단열재가 개발되었으며, 이러한 진공 단열재는 단열성분이 충진된 내부심재의 외부면을 알루미늄과 같은 금속 박막이 코팅된 PET 필름 등으로 진공 포장한 것으로 공기에 의한 열전도 방지는 물론 구조적 강성을 갖도록 제조된 것이다.

이러한 진공단열재의 제조방법으로 한국특허 출원번호 제2002-0011879호에서는 단열성분으로 내부심재인 유리섬유를 외포장재로서 알루미늄이 증착된 고진공용 다층필름으로 감싸고, 그 안에 유기물 가스 및 수분 흡착제인 게터제를 삽입하여 진공배기하여 제조된 진공 단열재 판넬이 소개되어 있다.

이와 같이 종래 판상형의 내부심재를 사용하여 진공단열재를 제조하는 경우, 우선 금속이 증착된 다층형의 고분자 진공포장용 필름을 5면의 모서리 부분에 열점착하여 1면이 개봉된 봉투형으로 제작하고, 상기 봉투형 진공포장용 필름 내에 판상형 내부심재를 삽입한 다음, 이를 진공장치에서 감압 및 열압착하여 개봉된 1면을 통하여 내부 기체를 배기하고, 상기 감압상태에서 다시 개봉된 1면을 동일한 진공포장용 필름으로 가압 열점착한 후, 상압에서 꺼냄으로써 진공 단열재를 완성하게 된다. 이렇게 얻어진 진공 단열재는 기존의 진공을 하지 않은 일반 단열재와 비교하여 수배이상의 단열도가 증가되는 것으로 알려져 있다.

그러나, 기존의 진공단열재의 제조방법에서는 5면이 진공포장용 필름에 의해 봉합된 상태에서 진공가압시 내부심재의 체적 감소 등으로 인하여 내부심재가 뒤틀리는 현상이 발생되는데, 이에 진공상태에서 내부심재의 개방된 1면을 별도의 장치에 의해 진공포장용 필름으로 열점착시 압착부와 내부심재 간의 거리조절이 용이하지 않고 이로 인해 최종 1면 열압착 공정을 천천히 시행해야 하는 문제점이 있었다.

또한, 기존의 진공 단열재의 경우 제조공정상 진공장치의 생산성에 크게 의존을 하게 되는데, 이는 진공장치의 넓이제한으로 진공면적이 생산면적이 되어 작업시간 및 생산비용의 증가로 인한 제품의 가격 상승요인으로 작용을 하게 되며, 생산량을 증가시키기 위해서는 고가의 진공장비를 대량으로 설치해야만 했다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 판상형 내부심재의 6면을 진공포장용 필름으로 열점착하되, 상기 필름의 일면에 외부와 개방된 배기홀을 형성되도록 한 후 진공장치에서 감압 및 압착함으로써, 내부심재의 체적감소로 인한 뒤틀림 현상으로 발생되는 최종 1면의 열압착시 압착부와 심재와의 거리조절의 어려움에서 오는 생산성 저하를 미연에 방지할 수 있는 진공단열재의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

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상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 단열성분으로 제작된 판상형 내부심재의 외부 6면을 진공포장용 필름으로 감싸고 내부심재의 모서리 부분만을 열점착하되, 상기 진공포장용 필름의 일면에는 외부와 관통된 통공 형태의 배기홀을 갖도록 형성한 예비단열재를 준비한 다음, 이를 진공장치 내에서 감압 및 열압착하여 배기홀을 통해 내부공기를 배기시킨 후, 감압상태에서 포장필름의 배기홀이 형성된 부분을 열압착을 통해 밀봉시키는 것을 특징으로 하는 진공단열재의 제조방법을 제공한다.

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상술한 바와 같이 본 발명의 진공단열재의 제조방법은 진공장치에 삽입 전에 판상형 내부심재의 6면을 진공포장용 필름으로 열점착하되, 필름에 일면에 외부와 관통된 배기홀을 형성하고 진공장치에서 감압 및 압착한 다음, 필름에 형성된 배기홀을 밀봉함으로써, 기존 내부심재의 개방된 일면에 필름을 부착하는 공정의 생략이 가능하여 내부심재의 체적감소로 인한 뒤틀림 현상으로 발생되는 최종 1면의 열압착시 압착부와 심재와의 거리조절의 어려움에서 오는 생산성 저하를 방지함에 따라 제품의 불량률을 줄이고 작업성을 향상시킬 수 있다는 효과를 가져온다.

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도 1은 본 발명의 진공단열재의 제조방법을 설명하기 위한 순서도.
도 2a와 도 2b는 본 발명의 배기홀을 형성하는 방법을 설명하기 위한 사시도.
도 3은 본 발명의 진공단열재의 제조장치를 나타낸 개략도.

이하에서는 본 발명의 진공 단열재의 제조방법에 대하여 첨부된 도면을 참고로 하여 설명하기는 하나, 본 발명이 도면에 도시된 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 진공단열재의 제조방법을 설명하기 위한 순서도로서, 이를 참고로 하여 본 발명의 진공단열재를 제조하는 방법에 대해 설명하면 다음과 같다.

먼저, 단열성분으로 제작된 판상형 내부심재(10)의 외부면을 진공포장용 필름(20)으로 열점착하여 예비단열재(1)를 준비하게 되는데, 이는 (a)와 같이 진공포장용 필름(20)을 육면체형태로 접어 각 모서리 부분을 점착하여 5면이 봉합된 봉투형태로 제작하고 판상형의 내부심재(10)를 삽입하는 종래의 방식을 적용할 수도 있으나, 각 필름(20)을 봉투형으로 제작하지 않고 내부심재의 외부 6면에 대응되는 각 필름(20)을 내부심재(10)의 외면에 각각 위치시킨 상태에서 바로 점착하는 방법도 사용될 수 있다.

이 때 상기와 같이 내부심재(10)에 진공포장용 필름(20)을 점착하는 과정에서 필름(20)의 일부가 외부와 개방된 배기홀(2)을 형성하는 것이 바람직하다.

도 2a와 도 2b는 본 발명의 배기홀을 형성하는 방법을 설명하기 위한 사시도로서, 도 2a와 도시된 바와 같이 상기 배기홀(21)의 형성방법으로 내부심재(10)의 외부 5면을 필름(20)으로 점착하고 최종 1면에 대해서는 끝단 일부분을 제외하고 필름(20)을 점착함으로써 최종 1면의 비점착된 부분이 배기홀(21)이 되도록 형성할 수 있으며, 또 다른 방법으로 도 2B와 같이 내부심재(10)의 외부 6면을 모두 필름(20)으로 점착시키기 전이나 또는 점착 후에 진공포장용 필름(20)의 소정 위치에 통공을 형성하여 배기홀(21)을 형성할 수도 있다.

다만, 상기 배기홀(21)의 위치는 내부심재(10)의 측면에 형성되는 것이 바람직하며, 이는 진공과정에서 내부심재(10)의 상·하부 가압판(110,120)이 위치되어 가압됨에 따라 측면을 통해 내부공기의 원활한 배기가 이루어지도록 함과 동시에, 내부공기를 배기 후 필름(20)의 배기홀(21)을 밀봉하기 위한 열압착 공정이 이루어지기 위해서는 가압된 상태에서 상기 배기홀(21)이 상·하부 가압판(110,120)에 의해 밀폐되지 않고 외부로 노출되도록 위치되어야 하기 때문이다.

이와 같이 사용되는 진공포장용 필름(20)의 경우 당해 분야에서 공지된 통상의 금속박막이 증착된 고분자 필름은 모두 제한없이 적용이 가능하다.

일례로서, 진공포장용 필름(20)으로 내약품성과 표면강도가 강한 폴리프로필렌, 폴리이미드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 등과 같이 치밀도와 강도를 갖는 수지층과, 가스차단성이 우수한 폴리비닐알콜 또는 나일론 등으로 구성된 차단층, 공기 및 복사열을 차단하기 위한 알루미늄 금속박막 금속층, Liner Lower Density Polyethylene(LLDPE) 등과 같이 열점착 특성을 갖는 고분자로 이루어진 점착층을 포함한 다층으로 구성된 것을 사용하는 것이 바람직하다.

다음 단계로, (c)와 같이 배기홀(21)이 형성된 예비단열재(1)는 진공장치에 삽입되어 감압조건에서 열선이 구비된 상부 및 하부 가압판(110,120)으로 열압착함으로써 상기 배기홀(21)을 통해 예비단열재(1)의 내부공기가 배기를 배출시킴과 동시에 내부심재(10)에 진공포장용 필름(20)이 융착되어 견고하게 접착되도록 된다. 상기 진공장치내의 진공도와 진공포장재의 진공도는 원리적으로 낮을수록 특성이 좋으나 생산성 등을 고려하고 용도에 따라서 정하는 것이 바람직하다.

다음 단계로, 상기 진공장치에서 예비 단열재(1)의 내부공기가 완전히 배기되면, 감압조건을 유지한 상태에서 진공장치 내에 별도로 설치된 열압착부(130)를 통해 필름(20)의 배기홀(21)을 밀봉시킴으로써 본 발명의 진공단열재를 완성하게 된다.

상기 열압착부(130)는 열선이 내장된 가압판과 동일한 구조로서, 다만 배기홀(21)의 크기에 맞춰 소형으로 제작되며 진공장치의 측면에서 거리조절이 가능한 형태로 설치된다.

상기 예비단열재(1)의 배기홀(21)을 밀봉하는 방법은 전술한 배기홀의 형성방법에 따라 2가지 형태로 진행이 가능하며, 먼저 내부심재(10)의 최종 1면에 진공포장용 필름(20)의 끝단이 비점착됨에 따라 형성된 배기홀(21)의 경우 상기 열압착부(130)가 배기홀(21)에 대응되는 필름(20) 부분만 가열접착함으로써 최종 밀봉이 이루어지게 된다.

또한, 상기 배기홀(21)이 진공포장용 필름(20)에 통공형으로 형성된 경우 배기홀(21)을 커버할 수 있는 크기의 동종 또는 이종의 접착필름(25)을 위치시킨 상태에서 열압착부(130)로 가열접착하여 배기홀(21)의 밀봉이 이루어진다. 이때 상기 배기홀(21)을 최종 밀봉하기 위한 접착필름(25)은 배기홀(21)과 접촉하는 일면에 고분자 접착제를 미리 도포시킴으로써 진공포장용 필름(20)과의 초기접착성을 높여 열압착과정에서 접착필름(25)이 위치이탈되거나 탈리되는 것을 방지할 수 있다.

이러한 진공단열재의 제조방법은 진공장치에 삽입 전에 판상형 내부심재(10)의 6면을 진공포장용 필름(20)으로 열점착하되, 필름(20)에 외부와 관통된 배기홀(21)을 형성하고 진공장치에서 감압 및 압착한 다음, 필름(20)의 배기홀(21)을 감압조건에서 최종 밀봉함으로써, 진공장치 내에서 내부심재의 개방된 일면에 필름을 부착하는 공정을 생략할 수 있으며, 이에 따라 내부심재의 체적감소로 인한 뒤틀림 현상으로 발생되는 최종 1면의 열압착시 압착부와 심재와의 거리조절의 어려움에서 오는 생산성 저하를 미연에 방지함에 따라 제품의 불량률을 줄이고 작업성을 향상시킬 수 있다.

한편, 이와 같이 제조되는 진공 단열재를 제조함에 있어 진공장치 내에 예비단열재를 다수개 적층시킨 상태에서 감압 및 열압착 공정의 진행이 가능하며, 이는 적층된 다수의 예비 단열재의 배기홀을 밀봉할 수 있는 다수의 열압착부만 구비되면 용이하게 시행이 가능하다.

즉, 기존의 방식의 경우 진공감압 과정에서 5면만 필름에 의해 감싸진 내부심재의 개방된 1면을 진공포장용 필름으로 열압착하는 별도의 공정이 필요로 했으며, 이러한 공정은 내부심재와의 거리조절이 어려워 정밀성이 요구되기 때문에 동시에 다수의 예비단열재를 처리하는 것이 용이하지 않았던 반면, 본 발명에서는 이미 내부심재의 6면에 필름이 부착된 상태로 진행되기 때문에 별도의 필름을 부착하기 위한 공정을 생략하고 단지 배기홀을 밀봉하기 위한 열압착부만 장착되면 용이하게 작업이 이루어질 수 있기 때문이다.

이와 같이 예비단열재를 다층으로 적층한 상태에서 감압 및 열압착하기 위한 제조장치로서, 첨부된 도면의 도 3을 통해 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 진공단열재를 제조하기 위한 장치를 나타낸 도면으로서, 이에 도시된 바와 같이 본 발명의 제조장치(100)는 감압공정이 이루어지는 진공실(10) 내에 상·하 간격이 조절이 가능하도록 상부 열가압판(110) 및 하부 열가압판(120)이 설치되고, 상기 상부 및 하부 열가압판(110,120) 사이에는 배기홀(21)이 형성된 예비단열재(1)와 완충판넬(20)이 서로 교차된 상태에서 다수개가 적층되어 있고, 진공실(10) 내부에는 예비단열재(1)의 배기홀(21)을 열압착하기 위한 열압착부(130)가 거리조절이 가능하도록 설치되어 있다.

이와 같은 구성에 있어서, 상부 및 하부 열가압판(110,120)은 그 내부에는 열압착하기 위한 열선이 내장됨과 동시에 외부 조작에 의해 상·하 간격이 조절되는 구조를 갖고 있으며, 그 조절수단으로는 상부 및 하부 열가압판(110,120)을 나사결합 등에 의해 길이조절이 가능한 봉으로 서로 연결하여 그 간격을 조절하거나, 상부 열가압판(110)의 상단에 유압 프레스 등을 통해 그 간격을 조절하는 것과 같이 공지된 수단이 적용가능하다. 이러한 상부 및 하부 열가압판(110,120)은 그 사이에 위치되는 다층의 예비단열재(1)를 프레싱하여 한 상태에서 열압착시키기 위한 것이다.

또한, 완충판넬(2)은 상부 및 하부 열가압판(110,120) 사이에 다층으로 적층되는 예비단열재(1)들 사이에 삽입되어 열가압에 따른 내부심재(10)의 변형을 방지하고 예비단열재(1)들이 독립적으로 분리된 상태에서 열가압이 이루어지도록 하여 상·하로 위치된 예비단열재(1)들 간에 열접착이 이루어지는 것을 방지하기 위함이다. 이러한 완충판넬(2)로는 목재나 플라스틱, 금속 등과 같이 평탄도가 있는 물질은 모두 적용가능하나, 그 중에서도 열전도도가 좋고 평탄도가 우수한 금속판넬이 더욱 바람직하게 사용가능하다.

열압착부(130)는 상부 및 하부 열가압판(110,120)에 의해 감압 및 열압착이 완료된 예비단열재(1)의 배기홀(21)을 최종적으로 밀봉하기 위한 것으로, 역시 이러한 열압착부(130)도 그 내부에 열선이 내장되어 있고 거리조절이 가능한 수단이 구비되어 있다. 상기 열압착부(130)의 경우 예비단열재(1)의 배기홀(21)이 내부심재(10)의 측면에 형성하는 것이 바람직함을 감안하여 그 대응되는 위치에서 배기홀(21)을 열압착할 수 있도록 진공실(101)의 측면에 설치되는 것이 바람직하다.

또한, 이러한 열압착부(130)는 예비단열재(1)의 배기홀(21) 부분만 커버할 수 있는 크기 및 압력 조건만 충족하면 되는 바, 종래 방법과 달리 필름을 부착하기 위한 정밀한 작업을 요구하지 않기 때문에 그 작업시간을 현저하게 줄일 수 있고 접착불량에 의한 제품의 불량률을 줄일 수 있다는 것이다.

이러한 진공단열재의 제조장치는 내부심재의 외부면에 배기홀을 갖는 포장필름이 열점착된 예비 단열재가 복수의 층으로 적층된 상태에서 진공감압이 이루어지도록 함으로써 기존의 1대의 진공장치에서 1개의 진공단열재만 생산되었던 비효율적인 문제점을 해결하여 진공장치의 단위면적당 생산량을 증가시키고 이로 인해 인력 및 생산비용을 절감하여 원가 경쟁력을 높일 수 있다.

1 : 예비단열재 2 : 완충판넬
10 : 내부심재 20 : 진공포장용 필름
21 : 배기홀 25 : 접착필름
100 : 제조장치 101 : 진공실
110 : 상부 가압판 120 : 하부 가압판
130 : 열압착부

Claims (6)

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2. 삭제
3. 단열성분으로 제작된 판상형 내부심재의 외부 6면을 진공포장용 필름으로 감싸고 내부심재의 모서리 부분만을 열점착하되, 상기 진공포장용 필름의 일면에는 외부와 관통된 통공 형태의 배기홀을 갖도록 형성한 예비단열재를 준비한 다음, 이를 진공장치 내에서 감압 및 열압착하여 배기홀을 통해 내부공기를 배기시킨 후, 감압상태에서 포장필름의 배기홀이 형성된 부분을 열압착을 통해 밀봉시키는 것을 특징으로 하는 진공단열재의 제조방법.
   
4. 청구항 3에 있어서, 상기 배기홀은 열압착과정에서 상부 및 하부 가압판과 접촉되지 않은 내부심재의 측면에 형성된 것을 특징으로 하는 진공단열재의 제조방법.
   
5. 청구항 4 있어서, 상기 배기홀을 갖는 예비단열재는 진공장치 내에 다수개 적층시킨 상태에서 동시에 감압 및 열압착한 다음, 적층된 예비단열재에 대해 대응되는 다수의 열압착부가 각각의 예비단열재의 배기홀을 동시에 밀봉하는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 진공단열재의 제조방법.
   
6. 삭제

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