KR101472177B1 - 장섬유를 이용한 단열재 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가전 제품 및 건축 재료로 사용되는 단열재로서, 장섬유가 수평 배열된 유리섬유지를 구비하고, 이 유리 섬유지를 적층시켜 재봉한 것으로, 수조에 담긴 상수에 바인더를 투입 교반하여 점착 용액을 제조한 단계; 상기 점착 용액에 장섬유를 투입하는 투입 단계; 상기 장섬유를 메쉬 벨트에 공급하여 수분을 제거하되, 이 메쉬 벨트는 좌우 및 전후방향으로 운동하며 장섬유가 균일하게 펼쳐지도록 하는 단계; 상기 장섬유를 건조시켜 유리 섬유지를 제조하는 단계; 상기 유리 섬유지를 롤 형태로 권취하는 단계; 상기 유리 섬유지 롤을 다층으로 구비하고, 이 롤에서 공급된 유리 섬유지를 적어도 2개 이상 적층시켜 재봉한 기술적인 특징이 있다.

Description

장섬유를 이용한 단열재 제조 방법{insulation manufacturing method using long glass fiber}
본 발명은 장섬유를 이용한 단열재 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 장섬유가 수평으로 배열된 유리 섬유지를 적층시켜 재봉한 장섬유를 이용한 장섬유를 이용한 단열재 제조 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 냉장고와 같은 가전 제품은 물론 건축 재료로 사용될 수 있는 것으로 초기 성능이 우수하고 제작이 간편하며 단열 효과를 향상시킬 수 있는 단열재에 관한 것이다.
일반적으로 단열재는 열이 전도, 복사에 의해 달아나기 힘든 재료를 벽체 또는 천장에 사용하여 단열 효과를 갖도록 하는 것으로, 종래에는 석면, 암면, 스티로폼, 폴리 우레탄 폼 등이 사용되어 왔다.
그런데 이러한 종래의 단열재가 폐기시 환경을 오염시키고 발암 물질을 발생한다는 사실이 알려지면서 최근에는 유리 섬유 등을 이용한 진공 단열재가 개발되어 사용되고 있다.
이러한 진공 단열재는 다공 심재의 외부에 여러 겹의 막을 감싼 다음 내부 압력을 감소시키고, 밀봉 처리한 구성으로, 가볍고, 폐기 처리시 분진 오염의 염려가 없으며, 건축 재료는 물론 냉장고, 전기 밥솥과 같은 가전 제품에도 적용할 수 있는 것이다.
이러한 진공 단열재는 기공율(80%이상)에 의한 내부에 공극이 생기고, 이 공간의 진공 상태를 유지시키는 가스 차단 필름으로 구성된 외피재와, 외피재의 공간에 수용되며, 진공 공간을 만들어 주는 다공성 소재의 심재와, 가스 및 수분을 흡착하는 게터(Getter)로 구성된다.
상기 외피재는 다층 폴리머와 알루미늄을 라미네이팅한 필름으로 구성될 수 있고, 심재는 글래스 파이버(glass fiber)라고 하는 유리섬유, 글래스 울(Glass wool) 또는 실리카 코어 등을 전처리 공정을 거쳐서 소정의 경도 및 원하는 크기를 갖도록 한 것을 사용하게 되며, 게터는 외피의 내부에 잔존하거나 새로 유입되는 가스 및/또는 수분을 흡수하기 위한 흡기, 흡습제의 일유리다.
그런데 이러한 종래의 진공 단열재는 심재 등에서 발생하는 가스와 외부의 습기 및 가스에 의해 진공 상태를 유지하기 어려운 문제가 있어 사용되는 게터가 고가로 제조 단가를 상승시키는 문제가 있다.
또한, 유리섬유 혹은 글라스 울 등으로 이루어진 심재가 니들링 또는 열압축 공정을 거침으로써 제작이 어렵고, 유리 섬유를 구성하는 장섬유가 수직, 수평, 경사 등 서로 엇갈리게 배열되어 초기 성능이 떨어지는 문제가 있다.
한편, 종래 단섬유로 제작된 단열재는 운반 혹은 시공 과정에서 또는 장기간을 사용하면, 단섬유가 이탈되어 호흡기 등으로 유입되어 인체에 악영향을 주는 문제가 있다.
본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 일정한 방향으로 장섬유가 배열된 유리 섬유를 사용하여 초기성능을 향상시키고, 이 유리 섬유지를 다층으로 적층시켜 재봉함으로써 단열 효과를 극대화시키며, 작업성 및 제작성이 뛰어나고, 제조 원가를 절감할 수 있는 장섬유를 이용한 단열재 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 사용되는 용도에 따라 유리 섬유지의 적층 개수가 선택될 수 있도록 하여 두께 및 단열 성능을 조절할 수 있는 장섬유를 이용한 단열재 제조 방법을 제공하는 데 있다.
또한 본 발명은 장섬유를 이용함으로써 유해 물질 특히 호흡기를 통해 유입될 우려가 없는 장섬유를 이용한 단열재 제조 방법을 제공하는데 있다.
본 발명은 가전 제품 및 건축 재료로 사용되는 진공 단열재로서, 장섬유가 수평 배열된 유리섬유지를 구비하고, 이 유리 섬유지를 적층시켜 재봉한 것을 기술적인 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 진공 단열재를 제조하는 방법으로서, 수조에 담긴 상수에 바인더를 투입 교반하여 점착 용액을 제조한 단계; 상기 점착 용액에 장섬유를 투입하는 투입 단계; 상기 장섬유를 메쉬 벨트에 공급하여 수분을 제거하되, 이 메쉬 벨트는 좌우 및 전후방향으로 운동하며 장섬유가 균일하게 펼쳐지도록 하는 단계; 상기 장섬유를 건조시켜 유리 섬유지를 제조하는 단계; 상기 유리 섬유지를 롤 형태로 권취하는 단계; 상기 유리 섬유지 롤을 다층으로 구비하고, 이 롤에서 공급된 유리 섬유지를 적어도 2개 이상 적층시켜 재봉한 기술적인 특징이 있다.
본 발명은 첫째, 장섬유가 수평 방향으로 배열되어 유리 섬유지를 이용함으로써 초기 성능 및 단열 효과를 향상시킬 수 있다.
둘째, 본 발명은 일방향으로 장섬유가 배열된 유리 섬유지를 적층시켜 재봉한 것으로, 제작이 용이하고, 제조 단가를 절감하며 또한 사용되는 용처에 두께를 조절할 수 있는 효과가 있다.
셋째, 본 발명의 단열재는 가볍고, 폐기시 환경 오염을 최소화하며, 사용 범위가 광범위한 효과가 있다.
넷째, 본 발명의 단열재는 장섬유를 이용함으로써, 호흡기로 섬유가 유입될 우려가 전혀 없는 발명이다.
도 1은 본 발명에 따른 진공 단열재의 제조 과정을 나타낸 순서도,
도 2는 본 발명에 따른 진공 단열재의 단면도,
도 3은 본 발명 진공 단열재의 다른 실시 예를 나타낸 단면도.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 첨부된 도 1은 본 발명에 따른 단열재의 제조 과정을 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명에 따른 단열재의 단면도이며, 도 3은 본 발명의 다른 실시 예를 나타낸 것이다.
도면에서, 본 발명의 단열재(10)는 건축 재료는 물론, 냉장고, 전기 밥솥 등과 같은 가전제품에도 적용될 수 있으며, 여러 기계 기구 및 전자 제품 등에도 적용될 수 있다.
본 발명의 진공 단열재(10)는 수조 혹은 탱크에 상수를 충수하고, 이 상수에 바인더를 혼합하여 점착 용액을 조성하는 단계와, 이 용액에 장섬유(22)를 투입하여 장섬유들의 점착이 이루어지도록 하는 단계와, 이 장섬유를 메쉬 밸트에 공급하여 수분을 제거하고, 건조기에 투입하여 건조하는 것으로 유리 섬유지(20)를 완성한다.
완성된 유리 섬유지(20)는 와인더에서 롤 형태로 권취되고, 이 유리 섬유지(20) 롤 다수가 걸어진 상태에서 이중 적어도 2개 이상의 재봉기에 공급되어 재봉되는 것으로 본 발명의 단열재(10)가 제조된다.
상기 장섬유(22)에 점성을 부여하여 서로 엉겨 붙도록 상수에 혼합되는 상기 바인더는 아크릴 수지계를 비롯한 PVA계, 우레탄 수지계, 에폭시 수지계 및 페놀 수지계, 폴리 아미드계 등 여러 종류가 선택될 수 있으며, 상수 100중량부에 대하여 1∼20중량부가 혼합된다.
상기 장섬유(22)는 유리 섬유로, 필라멘트 상으로 방사하여 제작된다. 즉 상기 장섬유(22)는 원료 사일로에 저장된 납석, 석회석, 붕산 등을 조성비에 맞춰 혼합하고, 이 혼합 원료를 1,500℃ 이상의 고온으로 가열하여 유리를 제조한 다음, 융용된 유리를 부싱으로 7㎛ 이상의 직경을 갖는 필라멘트 상으로 방사하여 제조하며, 여기에 방사된 필라멘트를 집속제로 표면처리하고 건조하는 실시 예도 있다.
본 발명에서 장섬유의 직경은 길이에 대한 평균 직경이다.
또한, 상기 장섬유(22)는 1∼100mm의 길이로 절단되어, 상수와 바인더가 혼합된 점착 용액에 넣어져 가공된다.
점착 용액에 투입되어 서로 엉겨 붙는 상기 장섬유(22)는 메쉬 벨트에 공급되어 유리 섬유지(20)로 가공된다. 여기서 점성의 장섬유는 수조를 통과하는 메쉬 벨트에 의해 떠지거나 혹은 별도의 공급 호퍼에 의해 메쉬 벨트에 공급되며, 상기 메쉬 벨트는 전후, 좌우로 운동 즉 요동치며 공급된 장섬유를 균일하게 펼치고, 이 과정에서 수분은 메쉬 벨트 하부로 빠져나간다.
물론 메쉬 벨트 방식 이외에 다른 형태의 기계, 기구가 이용될 수도 있다.
메쉬 벨트에서 펼쳐진 장섬유는 건조기를 통과하며 비로소 유리 섬유지(20)가 된다. 건조 온도는 30∼200℃이며, 저온 건조 및 고온 건조 방식이 적용될 수 있으며, 건조 시간 또한 온도에 따라 10분 내지 3시간 동안 진행될 수 있다.
또한, 유리 섬유지(20)는 0.1∼2mm의 두께로 제작됨이 바람직하며, 이 두께가 작은 경우 밀도와 강도, 단열이 떨어지고, 이보다 크면 장섬유가 경사지게 혹은 수직으로 세워질 우려가 있어 초기 성능이 저하될 수 있다.
본 발명에서 상기 유리 섬유지(20)는 재봉 방식으로 결합되어 단열재가 완성된다.
즉, 건조기를 통과한 유리 섬유지(20)는 와인더와 같은 권취기로 롤 형태로 감아 보관하고, 단열재(10)의 제작 시에는 다층으로 재봉기 혹은 재봉기 주변에 유리 섬유지를 걸어, 이 재봉기에 적어도 2개 이상의 유리 섬유지를 투입하여 적층 재봉하는 구성이다.
한편, 본 발명의 단열재에는 필요에 따라 착색제, 난연제 등이 포함될 수 있다. 이들 중 난연제는 수용성 난연제를 포함하는 즉, 할로겐(Halogen)계 난연제, 브롬계 난연제 혹은 인계 난연제(Phosphorus Containing Flame Retardants), 무기계 난연제(Inorganic Flame Retar- dants)가 선택될 수 있으며, 상수를 기준으로 5∼30중량부가 포함될 수 있다.
상기 착색제는 상수를 기준으로 0.1∼5중량부가 포함될 수 있으며, 이산화티타늄, 산화아연, 카본 분말, 칼슘, 마그네슘, 카드뮴, 크롬 등이 사용될 수 있다.
또한, 첨부된 도 3은 본 발명의 다른 실시 예를 나타낸 것으로, 재봉된 단열재(20)의 외면에 외피(30)를 감싸는 구성이다.
이 외피(30)는 재봉된 유리 섬유지의 이탈을 방지하고, 운반을 용이하게 하며 또한 외관을 미려하게 할 수 있다. 상기 외피의 다른 헝태로 박리지 형태로 구성되는 방법도 있다.
다음은 본 발명 단열재의 구체적인 실시 예를 설명한다.
실시 예 1
수조에 상수를 충수하고, 이 상수에 아크릴 수지계 바인더를 투입 교반하여 점착 용액을 완성하되, 상수 100중량부에 대하여 바인더 8중량부를 혼합한다.
길이 10∼20mm로 절단된 장섬유를 상기 점착 용액에 투입하여 교반하여 점착 용액이 장섬유에 흡습될 수 있도록 한다.
다음 메쉬 벨트에 장섬유를 공급하여 전후 좌우로 요동치는 메쉬 벨트 상면에서 장섬유가 펼쳐지도록 하고, 건조 온도 70℃에서 2시간 동안 건조하여 두께 1mm의 유리 섬유지를 제작하였다.
상기 유리 섬유지를 재봉기에 공급하여 재봉하는 것으로 단열재를 완성하되, 유리 섬유 10장을 적층시켜 가전 제품용 단열재를 완성하였다.
실시 예 2
수조에 상수 100중량부, 아크릴 수지계 바인더 7중량부, 착색제 0.5중량부, 난연재 10중량부, 길이 10∼20mm의 장섬유 20중량부를 혼합하고, 이 장섬유를 메쉬 벨트에 공급하여 전후 좌우로 요동치는 메쉬 벨트에서 고루 펼쳐지도록 하며, 건조 온도 70℃에서 2시간 동안 건조하여 두께 1mm의 유리 섬유지를 제작하였다.
상기 유리 섬유지를 재봉기에 공급하여 재봉하는 것으로 단열재를 완성하되, 유리 섬유 25장을 적층시켜 건축용 단열재를 완성하였다.
10 : 단열재 20 : 유리 섬유지
22 : 장섬유

Claims (16)

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  9. 진공 단열재를 제조하는 방법으로서,
    수조에 상수 100중량부, 바인더 1∼20중량부, 난연제 5∼30중량부, 착색제 0.1∼5중량부를 혼합하여 점착 용액을 제조하는 단계;
    상기 점착 용액에 길이 1∼100mm의 장섬유를 투입하여 서로 엉겨 붙도록 하는 단계;
    상기 장섬유를 메쉬 벨트에 공급하여 전후 좌우로 요동치는 메쉬 벨트에서 고루 펼쳐지도록 하는 단계;
    상기 메쉬 벨트 상면의 장섬유를 건조 온도 30∼200℃에서 건조하여 두께 0.1∼2mm의 유리 섬유지를 제작하는 단계;
    상기 유리 섬유지를 적어도 2겹 이상 적층시켜 재봉하는 단계;로 구성된 것을 특징으로 하는 장섬유를 이용한 단열재 제조 방법.
  10. 삭제
  11. 제 9항에 있어서, 상기 바인더는 아크릴 수지계, PVA계, 우레탄 수지계, 에폭시 수지계 및 페놀 수지계, 폴리 아미드계 중 하나인 것을 특징으로 하는 장섬유를 이용한 단열재 제조 방법.
  12. 삭제
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  15. 제 9항에 있어서, 상기 착색제는 이산화티타늄, 산화아연, 카본 분말, 칼슘, 마그네슘, 카드뮴, 크롬 중 어느 하나 이상이 선택되는 것을 특징으로 장섬유를 이용한 단열재 제조 방법.
  16. 제 9항에 있어서, 상기 난연제는 할로겐(Halogen)계 난연제, 브롬계 난연제 혹은 인계 난연제(Phosphorus Containing Flame Retardants), 무기계 난연제(Inorganic Flame Retar- dants) 중 어느 이상이 선택되는 것을 특징으로 하는 장섬유를 이용한 단열재 제조 방법.
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