KR101496848B1 - 진공 단열재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 내부에 진공이 형성되어 단열성능이 우수하면서도 구조가 간단하고 제조가 용이한 진공 단열재에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 진공 단열재는, 다각기둥 형태의 내부 셀이 연접한 구조를 가지는 심재; 상기 심재의 상면에 부착되며, 상기 내부 셀에 대응되는 위치에 관통공을 구비하는 상판; 상기 심재의 하면에 부착되며, 상기 내부 셀에 대응되는 위치에 관통공을 구비하는 하판; 상기 내부 셀 내의 기체를 배기한 상태에서, 상기 심재 및 상, 하판을 외부에서 감싸는 진공 형성봉투; 및 상기 진공 형성봉투 표면에 흡착되어 형성되는 난연성 발포재;를 포함한다.

Description

진공 단열재{THE VACUUM INSULATION PANEL}

본 발명은 진공 단열재에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 내부에 진공이 형성되어 단열성능이 우수하면서도 구조가 간단하고 제조가 용이한 진공 단열재에 관한 것이다.

진공 단열재는 일반 단열재에 대비하여 열성능이 8배 이상의 고성능을 나타내며 열전도율이 0.03 W/mK의 단열성능을 나타내는 반면에, 두께는 일반 단열재 대비 50%이상 얇아 많은 유휴공간을 확보할 수 있는 장점이 있다. 따라서 이미 독일 등 유럽국가 및 미국 등 선진국에서 건축물에 적용하고 있다.

최근 에너지 절감 및 친환경 건축자재의 필요성에 따라 유럽, 미국, 일본, 중국, 캐나다 등의 나라에서 상업화를 시도하고 있으나, 높은 재료비와 까다로운 공정 및 신뢰성 확보의 어려움으로 대중화되지 못하고 있는 실정이다.

진공단열재는 내부 심재를 포함하고 진공을 유지하기 위한 진공봉투를 이용하여 진공포장하여 제조하고, 진공단열재의 내부가 진공으로 유지되어 높은 단열성, 차음성, 결로방지 효과가 큰 것을 특징으로 한다. 기존의 진공 단열재는 내부를 채우는 내부심재의 재료로서 유리섬유, 세라믹 섬유, 실리카와 기타 분말의 성형으로 만들어진 내부심재가 사용되고 있다.

그러나 종래의 내부 심재에 사용되는 유리섬유는 인체에 해롭고, 세라믹섬유, 실리카 재질의 내부심재는 낮은 굴곡강도와 압축강도를 가지고 있어 쉽게 파손되는 단점과 제조 공정이 복잡하며 투자비가 많이 들고 생산단가가 높아 가격이 비싼 단점이 있었다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 내부에 진공이 형성되어 단열성능이 우수하면서도 구조가 간단하고 제조가 용이한 진공 단열재 및 이를 제조하는 제조방법을 제공하는 것이다.

전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 진공 단열재는, 다각기둥 형태의 내부 셀이 연접한 구조를 가지는 심재; 상기 심재의 상면에 부착되며, 상기 내부 셀에 대응되는 위치에 관통공을 구비하는 상판; 상기 심재의 하면에 부착되며, 상기 내부 셀에 대응되는 위치에 관통공을 구비하는 하판; 상기 내부 셀 내의 기체를 배기한 상태에서, 상기 심재 및 상, 하판을 외부에서 감싸는 진공 형성봉투; 및 상기 진공 형성봉투 표면에 흡착되어 형성되는 난연성 발포재;를 포함한다.

또한 본 발명의 진공 단열재는, 상기 상판 또는 하판과 진공 형성봉투 사이에 배치되며, 통기성 재질로 이루어지는 간격유지 판넬을 더 구비하는 것이 바람직하다.

또한 상기 진공 형성봉투 내에는, 심재 및 상, 하판으로 이루어지는 진공 판넬 다수개가 적층되어 배치되는 것이 바람직하다.

또한 상기 진공 판넬 사이에는 열전도 방지재가 더 구비되는 것이 바람직하다.

그리고 상기 열전도 방지재는, 스티로폼, 부직포 중에서 선택되는 어느 하나인 것이 바람직하다.

또한 상기 진공 단열재에는, 상기 진공 형성봉투 내부에 삽입되며, 상기 진공 형성봉투 내부의 기체 및 수증기를 흡착하는 게터가 더 구비되는 것이 바람직하다.

또한 상기 진공 단열재는, 상기 난연성 발포재 표면에 부착되는 마감재를 더 구비하는 것이 바람직하다.

그리고 상기 마감재는, 나무판, 아크릴판, 폴리카보네이트판, 금속판 중에서 선택되는 어느 하나인 것이 바람직하다.

한편 본 발명은, 1) 다각기둥 형태의 내부 셀이 연접한 구조를 가지는 심재 및 상기 내부 셀에 대응되는 위치에 관통공이 형성된 상, 하판을 준비하는 단계: 2) 상기 상, 하판을 상기 심재의 상, 하면에 부착하는 단계; 3) 부착된 상기 심재 및 상. 하판을 진공 형성 봉투에 삽입하는 단계; 4) 상기 진공 형성 봉투 내부의 기체를 흡입하여 배기하는 단계; 5) 상기 진공 형성 봉투의 개구부를 밀봉하는 단계; 6) 상기 진공 형성 봉투 외면에 난연성 발포제를 형성하는 단계;를 포함하는 진공 단열재 제조방법을 제공한다.

본 발명의 진공 단열재 제조방법은, 상기 난연성 발포제 표면에 마감재를 부착하는 단계가 더 수행되는 것이 바람직하다.

본 발명의 진공 단열재는 내부에 진공이 형성되어 단열성, 소음방지, 결로 방지에 대하여 우수한 성능을 발휘하며, 특히, 심재를 종이, 아크릴 등의 가벼운 소재를 사용하므로 가볍고 강도가 우수한 장점이 있다.

또한 진공 단열재의 외면에 형성되는 난연성 발포제에 의하여 난연성을 구비하여 화재시 쉽게 불에 타지 않는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 단열재의 구조를 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 심재의 형상을 도시하는 도면들이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 상판의 구조를 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 진공 판넬의 구조를 도시하는 도면들이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 진공 단열재의 구조를 도시하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 진공 단열재의 구조를 도시하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 단열재 제조방법의 공정을 도시하는 공정도이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다.

본 실시예에 따른 진공 단열재(1)는 도 1에 도시된 바와 같이, 심재(10), 상판(20), 하판(30), 진공 형성봉투(40) 및 난연성 발포재(50)를 포함하여 구성된다.

먼저 상기 심재(10)는 본 실시예에 따른 진공 단열재(1)의 중심부에 배치되며, 진공 상태를 유지할 수 있도록 내부에 일정한 빈 공간을 만드는 역할을 한다. 이를 위하여 상기 심재(10)는 길이방향에 대하여 수직으로 배치되는 다각 기둥 형태의 내부 셀(12)이 연접한 구조를 가진다. 상기 내부 셀의 형태는 도 2a 내지 2c에 도시된 바와 같이, 삼각기둥, 사각기둥, 오각기둥,육각기둥 등 다양한 형태로 변화될 수 있다.

물론 상기 심재는 전술한 내부 셀이 구비되지 않고, 단순히 내부에 빈 공간만을 가지는 구조로 형성될 수도 있다.

그리고 본 실시예에서 상기 심재(10)는 플라스틱, 종이, 아크릴, 금속판, 폴리카보네이트 등 다양한 소재로 이루어질 수 있다.

다음으로 상기 상판(20)과 하판(30)은 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 심재(10)의 상면 및 하면에 각각 부착되는 구성요소이다. 상기 상판(20)과 하판(30)은 상면과 하면이 개방된 심재(10)의 내부 셀(12)을 덮어서 밀폐 공간이 되도록 함과 동시에 상기 내부 셀(12)의 상면이나 하면 중 적어도 일면에 대해서는 관통공(22, 32)을 형성하여 상기 내부 셀(12) 내부의 공기를 흡입하여 배출할 수 있는 구조를 가진다. 따라서 상기 상판(20)과 하판(30)에는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 상판(20) 또는 하판(30)을 두께 방향으로 관통하여 형성되는 다수개의 관통공(22, 32)이 구비된다.

본 실시예에서 상기 관통공(22, 32)은 도 4a에 도시된 바와 같이, 상기 심재(10)의 내부 셀(12)에 각각 대응되도록 상판(20) 및 하판(30)에 모두 형성될 수도 있고, 도 4b에 도시된 바와 같이, 상판(20) 또는 하판(30) 중 어느 한 곳에만 형성될 수도 있고, 도 4c에 도시된 바와 같이, 상판(20)과 하판(30)을 엇갈려서 형성될 수도 있다. 이때 중요한 것은 하나의 내부 셀(12)에 대하여 적어도 하나의 관통공이 배치되는 구조를 가지는 것이다.

상기 상판(20)과 하판(30)도 종이, 아크릴, 금속판, 폴리카보네이트 등 다양한 소재로 이루어질 수 있다.

다음으로 상기 진공 형성봉투(40)는 전술한 바와 같이, 상기 심재(10) 및 상, 하판(20, 30)이 결합된 진공 판넬(이하에서는 상기 심재(10)의 상하면에 각각 상판(20)과 하판(30)이 결합된 구조를 '진공 판넬'이라 한다.)을 외부에서 감싸는 구성요소로서, 상기 내부 셀(12) 내의 기체를 모두 배기한 상태에서 내부 공간과 외부 공간을 완전하게 차단하는 역할을 한다. 이 진공 형성봉투(40)에 의하여 상기 심재(10)의 내부셀(12)에 의하여 형성되는 내부 공간이 진공 상태를 유지할 수 있다.

상기 진공 형성봉투(40)는 알루미늄(Al), LLDPE, PET, 나일론, 비닐, PVC 등 다양한 소재로 이루어질 수 있다.

한편 본 실시예에서는 상기 진공 형성봉투(40)에 상기 심재(10) 및 상하판 이 결합된 진공 판넬(2)을 삽입한 상태에서 내부 공기를 흡입하여 배기하는 과정에서 상기 진공 형성봉투(40)가 상기 상판(20) 또는 하판(30)의 표면에 밀착되어 진공 형성 과정에 어려움이 발생하는 것을 방지하고 진공 형성봉투(40) 자체가 손상되는 것을 방지하기 위하여, 간격유지 판넬(60)을 더 구비할 수 있다.

상기 간격유지 판넬(60)은 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 상판(20) 또는 하판(30)과 진공 형성봉투(40) 사이에 각각 배치되며, 통기성 재질로 이루어지는 판넬 구조를 가진다. 이렇게 상기 간격유지 판넬(60)은 통기성 재질로 이루어지므로 상기 진공 형성봉투(40)와 상기 상판(20) 또는 하판(40) 사이를 일정한 간격으로 이격시키는 역할을 하여 진공 형성 과정에서 상기 진공 형성봉투(40)가 상기 상판(20) 및 하판(30)과 밀착되는 것을 방지할 수 있다.

상기 간격유지 판넬(60)은, 부직포, 우레탄, 섬유면 등 다양한 통기성 재질로 이루어질 수 있다.

또한 본 실시예에서 상기 진공 형성봉투(40) 내에는 하나의 진공 판넬만이 삽입되는 것이 아니라, 도 5에 도시된 바와 같이, 2개의 진공 판넬(2)이 적층되어 배치될 수도 있다. 이 경우에는 적층되는 진공 판넬(2) 사이에 열전도 방지재(70)가 더 구비되는 것이, 진공 판넬(2) 간의 열전도 현상을 막아서 단열 효과를 향상시킬 수 있어서 바람직하다. 본 실시예에서 상기 열전도 방지재(70)는, 스티로폼, 부직포 중에서 선택되는 어느 하나로 구성될 수 있다.

또한 본 실시예에 따른 진공 단열재(1)에서, 상기 진공 형성봉투(40) 내에는 게터(도면에 미도시)가 더 구비될 수 있다. 상기 게터는 상기 진공 형성봉투(40) 내부에 삽입되며, 상기 진공 형성봉투(40) 내부의 기체 및 수증기를 흡착하는 구성요소이다.

다음으로 상기 난연성 발포재(50)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 진공 형성봉투(40) 표면에 흡착되어 형성되며, 본 실시예에 따른 진공 단열재(1)에 난연성을 부여하는 구성요소이다. 상기 난연성 발포재(50)는 상기 진공 형성봉투(40) 표면에 흡착되어 형성되며, 상기 진공 형성봉투(40) 표면을 보호하는 기능과 함께 상기 난연성 발포재(50) 내부 심재, 상,하판 등의 물질들이 쉽게 타지 않도록 난연성을 부여한다.

상기 난연성 발포제(50)는 PIR(Polyisocyanurate), 경질 우레탄폼, 폴리우레탄폼, 수성연질유레탄폼, 폴리스티레폼 등 다양한 난연성 재질의 물질이 0.1 ~ 20cm의 두께로 이루어질 수 있으며, 이러한 난연성 발포제(50)에 형성되는 다수개의 개별 기포가 외부의 습기 및 공기의 영향을 차단하여 상기 진공 단열재(1)의 진공 성능을 장기간 유지할 수 있도록 도와준다.

한편 필요에 따라서는 도 6에 도시된 바와 같이, 이렇게 난연성 발포제(50)까지 형성된 진공 단열재 2개를 적층한 상태에서 다시 그 외부에 외측 진공 형성봉투(90)로 포장하여 이중으로 진공 형성 작업을 진행할 수도 있다. 이렇게 하면 진공 상태를 더욱 장기간 유지할 수 있는 장점이 있다.

또한 상기 난연성 발포제는 난연성 판넬로 대체될 수도 있다. 이 경우에는 난연성 판넬이 상기 진공 형성봉투 표면에 부착되는 구조를 가진다.

다음으로 상기 난연성 발포제(50) 표면에는 마감재(80)가 더 구비되는 것이 바람직하다. 상기 난연성 발포제(50)는 그 자체가 매우 부드러운 성질을 가지므로, 외부 충격에 약할 수 있다. 따라서 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 난연성 발포제(50)의 상면 및 하면에 각각 마감재(80)를 부착하는 것이다. 상기 마감재(80)는, 플라스틱판, 나무판, 아크릴판, 폴리카보네이트판, 금속판 중에서 선택되는 어느 하나인 것이 바람직하다.

이하에서는 전술한 진공 단열재를 제조하는 방법을 설명한다.

본 실시예에 따른 진공 단열재(1)를 제조하는 방법은 도 7에 도시된 바와 같이, 심재(10) 및 상하판(20, 30)을 준비하는 단계(S100)로 시작된다. 즉, 전술한 바와 같은 구조를 가지는 심재(10), 상판(20) 및 하판(30)을 각각 준비한다.

다음으로 준비된 심재(10)의 상하면에 상판(20) 및 하판(30)을 각각 부착하는 단계(S200)가 진행된다. 상기 상판(20)과 하판(30)을 심재(10)에 부착하는 방법은 접착제를 사용하는 등 다양한 방법을 사용할 수 있다.

다음으로는 부착된 상기 심재(10) 및 상. 하판(20, 30)으로 이루어진 진공 판넬(2)을 진공 형성 봉투(40)에 삽입하는 단계(S300)가 진행된다. 이때 상기 진공 판넬(2)과 진공 형성봉투(40) 사이에는 간격 유지 판넬(60)이 더 삽입된 상태로 삽입될 수 있다. 물론 이 단계(S300)에서 하나의 진공 판넬(2)이 아니라 2개의 진공 판넬을 열전도 방지재(70)를 양자 사이에 개재한 상태에서 삽입할 수도 있다.

다음으로는 상기 진공 형성 봉투(40) 내부의 기체를 흡입하여 배기하는 단계(S400)가 진행된다. 즉, 펌프 등을 이용하여 상기 진공 형성 봉투(40) 내의 기체를 모두 흡입하여 제거하는 것이다. 그러면 상기 심재(10) 내에 형성되어 있는 내부 셀(12) 내에 존재하는 기체를 모두 흡입하여 제거하고 진공 상태로 만드는 것이다.

다음으로는 상기 진공 형성 봉투(40)의 개구부를 밀봉하는 단계(S500)가 진행된다. 이 단계(S500)에서는 전 단계에서 상기 진공 형성봉투(40) 내부의 기체를 모두 배기한 상태를 그대로 유지하면서 상기 진공 형성봉투(40)의 개구부를 밀봉하는 것이다. 구체적으로 열경화, 자외선 경화 또는 접착제 등을 이용하여 상기 진공 형성봉투의 개구부를 밀봉할 수 있으며, 필요에 따라 상기 진공 형성봉투(40)의 개구부를 이중으로 밀봉하여 진공 상태를 더욱 지속적으로 유지할 수도 있다.

다음으로는 상기 진공 형성 봉투(40) 외면에 난연성 발포제(50)를 형성하는 단계(S600)가 진행된다. 이 단계에서는 상기 진공 형성봉투(40) 표면에 PIR(Polyisocyanurate), 우레탄폼, 경질폴리우레탄, 연질폴리우레탄, 수성연질우레탄 폼 또는 판넬 등을 약 0.1 내지 20cm의 두께로 형성하는 것이다.

다음으로는 상기 난연성 발포제(50) 표면에 마감재(80)를 부착하는 단계(S700)가 수행된다. 구체적으로 이 단계에서는 상기 난연성 발포제 상면 및 하면에 플라스틱판, 나무판, 아크릴판, 폴리카보네이트판, 금속판 등으로 제조된 마감재(80)를 부착한다.

1 : 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 단열재
2 : 진공 판넬 10 : 심재
20 : 상판 30 : 하판
40 : 진공 형성봉투 50 : 난연성 발포재
60 : 간격유지 판넬 70 : 열전도 방지재
80 : 마감재 90 :

Claims (14)

1. 길이방향에 대하여 수직으로 배치되는 다각 기둥 형태의 내부 셀이 연접한 구조를 가지도록 형성되는 심재;
   상기 심재의 상면에 부착되며, 상기 내부 셀에 대응되는 위치에 관통공을 구비하는 상판;
   상기 심재의 하면에 부착되며, 상기 내부 셀에 대응되는 위치에 관통공을 구비하는 하판;
   상기 내부 셀 내의 기체를 배기한 상태에서, 상기 심재 및 상, 하판을 외부에서 감싸는 진공 형성봉투;
   상기 상판 또는 하판과 진공 형성봉투 사이에 배치되며, 통기성 재질로 이루어지는 간격유지 판넬;
   상기 진공 형성봉투 표면에 형성되며, 상기 진공 형성봉투에 난연성을 부여하는 난연성 발포재;를 포함하는 진공 단열재.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서, 상기 진공 형성봉투 내에,
   심재 및 상, 하판으로 이루어지는 진공 판넬 다수개가 적층되어 배치되는 것을 특징으로 하는 진공 단열재.
5. 제4항에 있어서,
   상기 진공 판넬 사이에는 열전도 방지재가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 진공 단열재.
6. 제5항에 있어서, 상기 열전도 방지재는,
   스티로폼, 부직포, 우레탄, 섬유, 금속판 중에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 진공 단열재.
7. 제1항에 있어서,
   상기 진공 형성봉투 내부에 삽입되며, 상기 진공 형성봉투 내부의 기체 및 수증기를 흡착하는 게터가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 진공 단열재.
8. 삭제
9. 제1항에 있어서, 상기 난연성 부재는,
   상기 진공 형성봉투 표면에 부착되는 난연성 판넬인 것을 특징으로 하는 진공 단열재.
10. 제1항에 있어서, 상기 난연성 부재는,
    상기 진공 형성봉투 포면에 흡착되어 형성되는 난연성 발포재인 것을 특징으로 하는 진공 단열재.
    
11. 제1항에 있어서,
    상기 난연성 부재 표면에 부착되는 마감재를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 진공 단열재.
12. 제11항에 있어서, 상기 마감재는,
    플라스틱판, 나무판, 아크릴판, 폴리카보네이트판, 금속판 중에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 진공 단열재.
13. 삭제
14. 삭제

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