KR101536631B1 - 진공 단열재용 외피재 및 진공 단열재 - Google Patents

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Abstract

무기물 및 바인더 수지를 포함하는 코팅층; 금속 호일, 또는 금속 증착층 및 필름을 포함하는 제1 차단층; 및 무기물 및 올레핀계 수지를 포함하는 복합층을 포함하는 제2 차단층을 포함하고,
상기 필름은 폴리아마이드계 수지, 폴리에스테르계 수지, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 진공 단열재용 외피재를 제공한다.

Description

진공 단열재용 외피재 및 진공 단열재{PACKAGING MATERIAL FOR VACCUM INSULATION PANEL AND VACCUM INSULATION PANEL}
진공 단열재용 외피재 및 진공 단열재에 관한 것이다.
진공 단열재는 극히 낮은 열전도율을 보유하고 있는 심재와 가스나 수분 차단성이 우수한 외피재로 구성되어 있어 일반 단열재보다 두께는 얇으면서 8배 이상의 우수한 단열 효과를 나타낸다. 진공 단열재의 핵심은 낮은 열전도율을 보유하고 있는 심재와 내부 분위기를 열전도율이 0인 진공분위기로 유지시키기 위한 차단성 외피재의 확보이다.
통상의 외피재는 차단성 확보를 위해 다층으로 구성되어 있으며, 금속 증착층 또는 금속 호일을 포함하고 있었다. 금속 증착층을 포함하는 필름의 사용은 가스나 수분에 대한 차단성이 양호하지 못하고, 금속 호일을 이용하는 경우에는, 벤딩성이 양호하지 못해 장기 신뢰성 부분에서 취약한 문제점이 있었다.
본 발명의 일 측면은 수분 및 가스 차단성과 벤딩성이 향상된 진공 단열재용 외피재를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 일 측면은 상기 진공 단열재용 외피재를 포함하는 진공 단열재를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 구현예에서는 무기물 및 바인더 수지를 포함하는 코팅층; 금속 호일, 또는 금속 증착층 및 필름을 포함하는 제1 차단층; 및 무기물 및 올레핀계 수지를 포함하는 복합층을 포함하는 제2 차단층을 포함하고,
상기 필름은 폴리아마이드계 수지, 폴리에스테르계 수지, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 진공 단열재용 외피재를 제공한다.
상기 제1 차단층과 상기 제2 차단층 사이에 접착층을 더 포함할 수 있다.
상기 무기물은 유기 개질제로 개질된 클레이를 포함할 수 있다.
상기 유기 개질제는 디메틸 벤질 수소화 탈로우 4차 암모늄 이온, 비스(수소화 탈로우) 디메틸 4차 암모늄 이온, 메틸 탈로우 비스-2-히드록시에틸 4차 암모늄 이온, 디메틸 수소화 탈로우 2-에틸헥실 4차 암모늄 이온, 메틸 이수소화 탈로우 암모늄, 옥틸 암모늄 클로라이드, 도데실 암모늄 클로라이드, 옥타데실 암모늄 클로라이드, 디메틸 탈수소화 탈로우 4차 암모늄 이온, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 클레이는 벤토나이트(bentonite), 몬모릴로나이트 (montmorilonite), 마이카(mica), 불화헥토라이트(fluorohectorite), 헥토 라이트 (hectorite), 사포나이트 (saponite), 아타풀자이트 (attapulgite), 세피오라이트 (sepiorite), 버미쿨라이트 (vermiculite), 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 바인더 수지는 경화성 수지일 수 있다.
상기 경화성 수지는 열경화성 수지, 자외선 경화성 수지, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나일 수 있다.
상기 경화성 수지는 아크릴계 수지, 실리콘계 수지, 우레탄계 수지, 에폭시계 수지, 에스테르계 수지, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나일 수 있다.
상기 코팅층에서, 무기물은 코팅층의 총 중량에 대하여 1 내지 30 중량%로 포함될 수 있다.
상기 코팅층은 0.5 내지 20 ㎛의 두께를 가질 수 있다.
상기 금속 호일 또는 상기 필름은 5 내지 50 ㎛의 두께를 가질 수 있다.
상기 금속 증착층은 0.1 내지 50 Å의 두께를 가질 수 있다.
상기 올레핀계 수지는 에틸렌 비닐 공중합체, 폴리올레핀계 수지, 폴리에틸렌계 수지, 폴레에틸렌 공중합체, 폴리프로필렌계 수지, 폴리프로필렌 공중합체, 폴리부틸렌계 수지, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 제2 차단층에서, 무기물은 제2 차단층의 총 중량에 대하여 0.2 내지 30 중량%로 포함될 수 있다.
상기 제2 차단층은 10 내지 100 ㎛의 두께를 가질 수 있다.
상기 제2 차단층은 상기 복합층의 상부, 하부 또는 상부 및 하부에 접착성 수지 층을 더 포함할 수 있다.
상기 접착성 수지 층은 아크릴계 수지, 불소계 수지, 실리콘계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 폴리아마이드계 수지, 폴리스타이렌계 수지, 폴리염화비닐계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리올레핀계 수지, 폴리에틸렌계 수지, 폴리프로필렌계 수지, 폴리부틸렌계 수지, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 진공 단열재용 외피재는 최내층에 실링층을 더 포함할 수 있다.
상기 실링층은 폴리올레핀계 수지, 폴리에틸렌계 수지, 폴리프로필렌계 수지, 폴리부틸렌계 수지, 폴리아마이드계 수지, 불소계 수지, 실리콘계 수지, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 구현예에서는 전술한 진공 단열재용 외피재를 포함하는 진공 단열재를 제공한다.
수분 및 가스 차단성과 벤딩성이 향상된 진공 단열재용 외피재 및 이를 포함하는 진공 단열재용 외피재를 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따라 코팅층; 제1 차단층; 및 제2 차단층을 구비한 진공 단열재용 외피재의 적층 구조의 일 실시 형태를 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 코팅층; 제1 차단층; 제2 차단층 및 실링층을 구비한 진공 단열재용 외피재의 적층 구조의 일 실시 형태를 나타낸 개략도이다.
이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 일 구현예에 따른 진공 단열재용 외피재의 적층 구조를 도 1 및 도 2를 참고하여 하기에 설명한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 진공 단열재용 외피재는 무기물 및 바인더 수지를 포함하는 코팅층(10), 금속 호일, 필름, 또는 금속 증착층 및 필름을 포함하는 제1 차단층(20), 및 무기물 및 올레핀계 수지를 포함하는 복합층(32)을 포함하는 제2 차단층(30)을 포함하고,
상기 필름은 폴리아마이드계 수지, 폴리에스테르계 수지, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함한다.
상기 제1 차단층과 상기 제2 차단층 사이에 접착층(40)을 더 포함할 수 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 구현예에 따른 진공 단열재용 외피재는 무기물 및 바인더 수지를 포함하는 코팅층(10), 금속 호일, 필름, 또는 금속 증착층 및 필름을 포함하는 제1 차단층(20), 접착층(40) 및 무기물 및 올레핀계 수지를 포함하는 복합층(32)과 접착성 수지층(31)을 포함하는 제2 차단층(30)이 순차적으로 적층된 구조를 가질 수 있다.
또한, 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 구현예에 따른 진공 단열재용 외피재는 최내층에 선택적으로 실링층(50)을 더 포함하는 것을 제외하고는, 도 1과 유사한 적층 구조를 가질 수 있다. 이 때, 실링층과 제2차단층 사이에 접착층(40)을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 진공 단열재용 외피재는 상기 도 1 및 도 2와 같이 코팅층이 표면에 적층되는 것이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다. 즉, 코팅층이 표면에 적층됨으로써, 외부 충격으로부터 제1 차단층 및/또는 제2 차단층을 보호하는 기능을 할 수 있으나, 상기 코팅층은 상기한 기능 이외에도 가스 및 수분 차단성이 우수하므로, 진공 단열재용 외피재 내에서 상기 코팅층의 적층 위치와 무관하게 코팅층의 존재는 가스 및 수분 차단성 향상에 도움이 된다.
이하 본 발명에 따른 진공 단열재용 외피재의 각 구성층에 대해서 하기에 자세히 설명하고자 한다.
코팅층
상기 코팅층(10)은 상기 진공 단열재용 외피재의 내부에 가스 및 수분이 침투하는 것을 방지하는 역할을 한다. 특히, 표면에 적층될 경우에는 상기한 기능 이외에도, 외부 충격으로부터 하부의 차단층을 보호하는 역할도 할 수 있다.
예를 들어, 제1 차단층의 표면에 코팅층이 부재하는 경우, 상기 제1 차단층의 금속 호일, 또는 금속 증착층이 외부에 그대로 노출되어, 공정 중에 발생할 수 있는 스크래치(scratch)에 취약할 수 밖에 없는데, 스크래치(scratch)는 가스 및 수분이 내부로 침투할 수 있는 통로가 형성되므로, 장기 신뢰성 확보가 어렵다.
또한, 상기 진공 단열재용 외피재 내부를 진공 분위기로 만들기 위해 진공 성형을 하는 과정에서, 구겨짐과 같은 응력이 발생하게 되는데, 상기 응력에 의해 상기 제1 차단층의 금속 호일, 또는 금속 증착층에는 크랙 또는 핀홀이 발생하게 된다. 이러한 크랙 또는 핀홀이 발생되면 진공도가 유지되지 못하여 단열 성능이 저하됨으로써, 진공 단열재로서의 역할을 수행하지 못하게 된다.
따라서, 상기 코팅층을 포함함으로써, 제1 차단층이 외부에 직접적으로 노출되는 것을 방지할 수 있고, 상기 코팅층에 사용되는 재료는 무기물 및 바인더 수지를 포함하는 유연성이 향상된 재료로써, 크랙 및 핀홀의 생성을 최소화할 수 있다.
상기 코팅층은 무기물 및 바인더 수지를 포함할 수 있다.
상기 무기물을 포함함으로써, 진공 단열재용 외피재의 제1 차단층과 외부와의 접촉을 차단할 수 있다. 구체적으로, 상기 무기물로써 클레이가 사용될 수 있다. 더 구체적으로, 상기 클레이는 벤토나이트(bentonite), 몬모릴로나이트 (montmorilonite), 마이카(mica), 불화헥토라이트(fluorohectorite), 헥토 라이트 (hectorite), 사포나이트 (saponite), 아타풀자이트 (attapulgite), 세피오라이트 (sepiorite), 버미쿨라이트 (vermiculite), 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 코팅층에서, 무기물은 코팅층의 총 중량에 대하여 1 내지 30 중량%로 포함될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에서 사용되는 클레이는 바인더 수지와의 상용성을 위하여 탄소수 1 내지 30 알킬 암모늄과 같은 유기 개질제로 처리될 수 있다.
상기 유기 개질제로는 당 업계에서 사용하는 개질제를 제한 없이 사용할 수 있다. 예를 들면, 아조기 또는 퍼옥사이드기를 함유하는 암모늄 이온, 4차 암모늄 이온, 포스포늄 이온 등과 같은 오늄(onium) 이온 등을 포함하는 개질제를 예시할 수 있다. 구체적으로, 디메틸 벤질 수소화 탈로우 4차 암모늄 이온, 비스(수소화 탈로우) 디메틸 4차 암모늄 이온, 메틸 탈로우 비스-2-히드록시에틸 4차 암모늄 이온, 디메틸 수소화 탈로우 2-에틸헥실 4차 암모늄 이온, 메틸 이수소화 탈로우 암모늄, 옥틸 암모늄 클로라이드, 도데실 암모늄 클로라이드, 옥타데실 암모늄 클로라이드, 디메틸 탈수소화 탈로우 4차 암모늄 이온, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 유기 개질제는 무기물 100 중량부에 대하여 1 내지 90 중량부로 포함될 수 있고, 구체적으로는 20 내지 60 중량부로 포함될 수 있다.
또한, 상기 바인더 수지를 포함함으로써, 유연성 및 제1 차단층과의 밀착성이 향상될 수 있다.
상기 바인더 수지의 종류는 특별히 한정되지 않으나, 경화성 수지일 수 있다. 구체적으로, 열 경화성 수지, 자외선 경화성 수지, 또는 이들을 조합한 것을 이용할 수 있다.
상기 경화성 수지의 예로는, 아크릴계 수지, 실리콘계 수지, 우레탄계 수지, 에스테르계 수지, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 들 수 있다.
상기 바인더 수지 중 자외선 경화성 수지는 올리고머, 모노머 및 광개시제를 포함할 수 있다.
상기 올리고머는 중합반응에 의한 고분자 결합을 형성하여 경화 피막을 형성하기 위해 사용되며, 가장 구체적인 예로써, 우레탄 아크릴레이트 올리고머를 들 수 있다.
상기 모노머는 접착력 향상을 위해 올리고머의 가교제, 희석제, 밀착성 개량제로 사용되며, 구체적으로, 2-하이드록시프로필(메타)아크릴레이트, 2-하이드록시에틸(메타)아크릴레이트, 2-하이드록시부틸(메타)아크릴레이트, 2-하이드록시에틸아크릴레이트, 2-하이드록시프로필아크릴레이트, 4-하이드록시부틸아크릴레이트, 네오펜틸글리코모노(메타)아크릴레이트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 가장 구체적으로는 2-하이드록시에틸아크릴레이트를 들 수 있다.
상기 광개시제는 수지의 경화를 위해 사용되며, 자외선 경화성 수지에 사용되는 경우, 자외선에 의해 광개시제가 자유라디칼로 활성화되어 광중합 반응을 개시하고, 연속적으로 반응을 일으켜 올리고머와 모노머를 중합시킴으로써 경화가 진행될 수 있다.
상기 광개시제의 구체적인 예로써, 하이드록시사이클로헥실페닐케톤, 하이드록시케톤 및 벤조페논, 벤질디메틸케톤, 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]-2-모폴리노-프로판-1-온, 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐-프로판-1-온 등을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
코팅층 조성물 총량에 대하여 올리고머는 10 내지 50 중량%, 모노머는 1 내지 20 중량%, 광개시제는 1 내지 10 중량%, 클레이는 1 내지 30 중량%, 및 용제 잔부량으로 사용되는 것이 바람직하다.
올리고머의 양이 10 중량% 미만이면 경화 수축률이 증가하여 필름의 제막이 어렵고, 50 중량%를 초과하면 점도가 높아져 코팅층 조성물을 다루기 어려워 진다.
모노머 사용량이 1 중량% 미만이거나, 20 중량%를 초과하게 되면 점도를 맞추는 것이 어려워져 코팅층 조성물을 다루기 어려워 진다. 광개시제는 1 중량% 미만이거나, 10 중량%를 초과하게 되면 UV 경화하기 위한 작업 속도를 조절하기 어려워 경화가 균일하게 이루어질 수 없다. 클레이 사용량이 1 중량% 미만일 경우, 차단성을 확보할 수 없고, 30 중량% 초과일 경우, 코팅이 제대로 이루어지지 않거나 벤딩(bending) 시 크랙이 발생할 수 있다.
상기 코팅층은 롤코팅법, 스프레이 코팅법, 딥 코팅법, 스핀 도포법 등의 방법으로 형성될 수 있다.
코팅층의 두께는 0.5 내지 20 ㎛가 바람직하다. 코팅층의 두께가 0.5 ㎛보다 얇을 경우 차단성이 감소하고, 코팅층의 두께가 20 ㎛ 보다 두꺼울 경우 생산성이 낮아지고, 기재와의 밀착력이 저하된다.
제1 차단층
제1 차단층은 외부로부터 유입되는 가스 및 수분을 차단하는 역할을 한다.
제1 차단층은 금속 호일, 또는 금속 증착층 및 필름을 포함할 수 있다.
상기 금속 호일 또는 금속 증착층으로 가장 손쉽게 이용할 수 있는 금속은 알루미늄이고, 상기 필름 재질은 폴리아마이드계 수지, 폴리에스테르계 수지, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나일 수 있다.
상기 폴리아마이드계 수지는 신축성과 내 충격성이 우수하고, 폴리에스테르계 수지는 가스 및 수분 차단성이 우수하다.
폴리에스테르계 수지의 구체적인 예로는, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리부틸렌나프탈레이트(PBN), 공중합폴리에스테르, 또는 폴리카보네이트(PC)를 들 수 있다.
또한, 폴리아마이드계 수지의 구체적인 예로는, 이축 연신된 폴리아마이드 필름 수지로서 나일론(nylon) 6, 나일론 6.6, 나일론 6과 나일론 6.6의 공중합체, 나일론 6.10으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 한 성분으로서, 단일 또는 복합층을 구성할 수 있다.
금속 증착층 및 필름을 포함하는 경우, 금속 호일만 포함하는 경우에 비해 외력에 대한 스트레스 저항성이 강화되어 장기 내구성이 확보될 수 있다.
상기 제1 차단층은 하기에 설명되는 제2 차단층과 별도의 층으로써 형성되는 것으로, 제1 차단층과 제2 차단층 사이에 접착층을 더 포함할 수 있다.
제1 차단층으로써, 금속 증착층 및 필름을 포함하는 경우, 상기 필름의 두께는 5 내지 50 ㎛ 이고, 필름 상에 증착되는 금속 증착층의 두께는 0.1 내지 50 Å인 것이 바람직하다.
상기 두께보다 얇을 경우 차단성이 저하되고, 제1 차단층 형성 시 결함이 발생될 수 있으며, 상기 두께보다 두꺼울 경우 생산성 및 가공성이 저하되고, 제조비용 상승 등의 문제가 발생할 수 있다.
제1 차단층으로써, 금속 호일만을 사용할 경우, 상기 금속 호일의 두께는 5 내지 50 ㎛ 인 것이 바람직하다. 금속 호일의 두께가 5 ㎛ 미만인 경우에는 핀홀 발생 및 차단성 저하 등의 문제가 생길 수 있고, 50 ㎛를 초과하는 경우에는 가격 경쟁력이 떨어질 뿐만 아니라, 벤딩성이 좋지 않아 크랙이 발생할 가능성이 높다.
또한, 상기 금속 호일 또는 금속 증착층에 사용되는 금속은 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 박이 바람직하다. 상기 알루미늄 합금은 실리콘, 붕소, 게르마늄, 비소, 안티몬, 구리, 마그네슘, 망간, 아연, 리튬, 철, 크롬, 바나듐, 티타늄, 비스무스, 칼륨, 주석, 납 지르코늄, 니켈, 코발트 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 원소를 포함할 수 있다. 상기 알루미늄 또는 합금은 순도가 높은 계열이 가공성이 우수하므로 10, 80 합금(alloy) 계열의 알루미늄 박이 바람직하다. 상기 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 표면을 산 또는 알칼리로 세정하여 표면의 유분을 제거하는 것이 바람직하다.
제2 차단층
제2 차단층은 제1 차단층과 마찬가지로 외부로부터 유입되는 가스 및 수분을 차단하는 역할을 한다.
제1 차단층과 제2 차단층을 동시에 포함함으로써, 각각의 차단층을 단층으로 포함하는 경우에 비해 가스 및 수분 차단을 더욱 효과적으로 수행할 수 있다.
즉, 제1 차단층은 금속을 포함하는 층이므로, 가스 및 수분 차단성이 우수하고, 제2 차단층은 무기물과 올레핀계 수지를 포함함으로써, 극성 결합된 소재들로 인해 분자간 응집 밀도가 높기 때문에, 우수한 가스 차단성을 확보할 수 있다.
따라서, 제1 차단층과 제2 차단층을 함께 포함함으로써, 더욱 우수한 가스 및 수분 차단성을 확보할 수 있다.
제2 차단층은 무기물 및 올레핀계 수지를 포함하는 복합층을 포함할 수 있다.
상기 무기물은 전술한 바와 같다.
상기 제2 차단층에서, 상기 무기물은 제2 차단층의 총 중량에 대하여 0.2 내지 30 중량%로 포함될 수 있다.
상기 올레핀계 수지는 구체적으로 에틸렌 비닐 공중합체, 폴리올레핀계 수지, 폴리에틸렌계 수지, 폴리에틸렌 공중합체, 폴리프로필렌계 수지, 폴리프로필렌 공중합체, 폴리부틸렌계 수지, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나로부터 선택될 수 있다. 가장 구체적으로는, 에틸렌 비닐 공중합체를 사용할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 제2 차단층의 두께는 10 내지 100 ㎛ 일 수 있다. 제2 차단층의 두께가 상기 범위 내인 경우, 우수한 가스 차단성을 확보할 수 있다.
한편, 상기 복합층의 적어도 일면, 즉 복합층의 상부, 하부, 또는 상부 및 하부에 접착성 수지 층을 더 포함하여 유무기 복합층을 형성할 수 있다.
상기 접착성 수지 층을 더 포함함으로써, 상기 복합층이 공기 중에 직접 노출되는 것이 방지되고, 실링층으로서의 역할도 수행할 수 있으므로, 진공 단열재용 외장재의 장기 내구성 향상에 도움이 된다.
상기 접착성 수지 층의 구체적인 예로는, 아크릴계 수지, 불소계 수지, 실리콘계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 폴리아마이드계 수지, 폴리스타이렌계 수지, 폴리염화비닐계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리올레핀계 수지, 폴리에틸렌계 수지, 폴리프로필렌계 수지, 폴리부틸렌계 수지, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 들 수 있다.
제2 차단층에서, 복합층은 용융 컴파운드 방법(기계적 혼합 방법) 또는 단순 블렌딩 방법을 통하여 컴파운드 레진을 얻은 후, 컴파운드 레진을 다양한 도포 방법을 통해 필름화 하여 형성할 수 있다. 바람직하게는 컴파운드 레진을 만들어 용융상태에서 고분자 수지를 무기물의 층간으로 삽입시켜 분산성을 극대화하여 차단성을 확보할 수 있다.
제2 차단층을 단층 또는 다층의 복합층을 포함하는 필름으로 구성할 수 있다.
실링층
전술한 진공 단열재용 외피재는 선택적으로 실링층을 더 포함할 수 있다.
상기 실링층은 바람직하게는 외피재의 최내층에 위치할 수 있다. 실링층은 외피재를 봉투 형태로 만들고 내부 물질을 외부와 차단시키기 위한 층으로써, 열 접착이 가능한 층이다.
드라이 라미네이션, 압출 라미네이션 등의 방법으로 제2 차단층과 접착하여 형성할 수 있다. 실링층은 압출성형을 통하여 단층 또는 다층의 필름으로 제조할 수 있다.
상기 실링층은 폴리올레핀계 수지, 폴리에틸렌계 수지, 폴리프로필렌계 수지, 폴리부틸렌계 수지, 폴리아마이드계 수지, 불소계 수지, 실리콘계 수지, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되며,
상기에 나열된 각 성분들이 개별 층으로 구성된 다층으로도 형성될 수 있다. 바람직하게는 폴리올레핀계 수지를 이용할 수 있다. 가스 및 수분 차단성을 향상시키기 위해 금속 증착을 할 수도 있다.
실링층은 모노(mono) 압출, 공압출, 텐덤(tandem) 압출, 라미네이션 방법을 이용하여 형성할 수 있고, 우수한 열 봉합성 확보를 위해 10 내지 100 ㎛의 두께로 제조될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 진공 단열재용 외피재는 전술한 코팅층, 제1 차단층, 제2 차단층, 또는 실링층 이외에도 층 상호 간의 접착력 향상을 위해 선택적으로 접착층(40)을 더 포함할 수 있다. 상기 접착층(40)의 구체적인 예로써, 폴리우레탄 접착제를 들 수 있고, 바람직하게는 우레탄 베이스(Base) 2액형 접착제를 사용할 수 있다.
접착층은 그라비아 코팅 등의 롤코팅 방법을 이용하여 형성할 수 있고, 우수한 접착력 및 생산성 향상을 위해 1 내지 5 ㎛의 두께로 제조될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예들을 제시한다. 다만, 하기에 기재된 실시예들은 본 발명을 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로써 본 발명이 제한되어서는 아니된다.
(진공 단열재용 외피재의 제조)
실시예 1
비스(수소화 탈로우) 디메틸 4차 암모늄 이온으로 개질된 클레이(상품명: Cloisite 15A, 제조사: Southern Clay Products)를 톨루엔에 4 중량%로 첨가한 후 임펠러를 이용하여 혼합하였다. 그리고, 울트라소니케이터를 이용하여 약 1시간 동안 분산시켜 분산액을 제조하였다.
고형분이 20 중량%가 되도록 우레탄 아크릴레이트 올리고머, 히드록시에틸 아크릴레이트 모노머, 및 메타논 광개시제 (IRGACURE 184, Ciba)를 톨루엔에 첨가하고 혼합하여 자외선 경화성 수지를 포함하는 용액을 제조하였다.
상기 자외선 경화성 수지를 포함하는 용액에 상기에서 제조한 분산액을 상기 분산액의 총량에 대하여 클레이의 함량이 4 중량%가 되도록 첨가하여 코팅층 조성물을 제조하였다.
상기 자외선 경화성 수지는 아크릴계 모노머, 이의 올리고머, 광개시제를 포함하는 코팅액이 자외선 조사에 의하여 경화되어 형성될 수 있다.
용액의 수지 고형분 100 중량부 대비 개질된 클레이의 함량이 2 중량부가 되도록 10 ㎛ 두께의 EVOH-클레이 필름을 제조하였다.
알루미늄 증착된 두께 12 ㎛의 PET 필름에 상기 코팅층 조성물을 도포한 후, 건조하고, 상기 EVOH-클레이 필름과 합지하여 진공단열재용 외피재를 제조하였다.
실시예 2
10㎛의 EVOH-clay 필름 대신 clay를 포함하지 않은 10㎛ 두께의 EVOH필름을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1 과 동일한 방법으로 진공 단열재용 외피재를 제조하였다.
비교예 1
두께 100 ㎛의 일반 PET 필름 한 장으로 진공 단열재용 외피재를 제조하였다.
비교예 2
알루미늄 증착된 두께 12 ㎛의 PET 한 장으로 진공 단열재용 외피재를 제조하였다.
비교예 3
비스(수소화 탈로우) 디메틸 4차 암모늄 이온으로 개질된 클레이(상품명: Cloisite 15A, 제조사: Southern Clay Products)를 톨루엔에 4 중량%로 첨가한 후 임펠러를 이용하여 혼합하였다. 그리고, 울트라소니케이터를 이용하여 약 1시간 동안 분산시켜 분산액을 제조하였다.
고형분이 20 중량%가 되도록 우레탄 아크릴레이트 올리고머, 히드록시에틸 아크릴레이트 모노머, 및 메타논 광개시제 (IRGACURE 184, Ciba)를 톨루엔에 첨가하고 혼합하여 자외선 경화성 수지를 포함하는 용액을 제조하였다.
상기 자외선 경화성 수지를 포함하는 용액에 상기에서 제조한 분산액을 상기 분산액의 총량에 대하여 클레이의 함량이 4 중량%가 되도록 첨가하여 코팅층 조성물을 제조하였다.
상기 자외선 경화성 수지는 아크릴계 모노머, 이의 올리고머, 광개시제를 포함하는 코팅액이 자외선 조사에 의하여 경화되어 형성될 수 있다.
알루미늄이 증착된 12 ㎛ 두께의 PET 필름에 상기 코팅층 조성물을 도포한 후, 건조하여 진공 단열재용 외피재를 제조하였다.
비교예 4
비스(수소화 탈로우) 디메틸 4차 암모늄 이온으로 개질된 클레이(상품명: Cloisite 15A, 제조사: Southern Clay Products)를 분산액의 총량에 대하여 7 중량%가 되도록 첨가한 것을 제외하고는, 상기 비교예 3과 동일한 방법으로 진공 단열재용 외피재를 제조하였다.
비교예 5
두께 10 ㎛의 EVOH 필름 한장으로 진공 단열재용 외피재를 제조하였다.
평가예
상기 실시예 1, 실시예 2, 및 비교예 1 내지 5에서 얻어진 진공 단열재용 외피재에 대해서 수분 및 가스 차단성을 평가하여 하기 표 1에 그 결과를 나타내었다.
1) 수분 차단성 평가
실시예 또는 비교예에 따른 진공 단열재용 외피재의 시편을 준비하였다. 그 후, 100℉ 및 100%의 상대습도에 상기 시편을 위치시킨 상태에서 상기 시편의 두께 방향에 대한 투습도를 측정하였다. 상기 투습도는 ASTM F1249에서의 규정에 따라서 측정하였다.
2) 가스 차단성 평가
실시예 또는 비교예에 따른 진공 단열재용 외피재의 시편을 준비하였다. 그 후, 73℉ 및 100%의 상대습도에 상기 시편을 위치시킨 상태에서 투기도를 측정하였다. 상기 투기도는 ASTM F1249에서의 규정에 따라서 측정하였다.
투습도 (g/m2·day) 투기도 (cc/m2·day)
비교예 1 7 18
비교예 2 1.5 1.5
비교예 3 1.5 0.7
비교예 4 1.5 0.6
비교예 5 15 0.3
실시예 1 0.3 0.02
실시예 2 0.3 0.1
표 1을 참조하면, 본 발명의 일 구현예에 따른 진공 단열재용 외피재, 즉 코팅층, 제1 차단층, 및 제2 차단층을 포함하는 진공 단열재용 외피재의 경우, 수분 및 가스 차단성이 우수함을 알 수 있다.
10: 코팅층
20: 제1 차단층
30: 제2 차단층
31: 접착성 수지층
32: 복합층
40: 접착층
50: 실링층

Claims (20)

  1. 무기물 및 경화성 수지를 포함하는 코팅층;
    금속 호일, 또는 금속 증착층 및 필름을 포함하는 제1 차단층; 및
    무기물 및 올레핀계 수지를 포함하는 복합층을 포함하는 제2 차단층
    을 포함하고,
    상기 필름은 폴리아마이드계 수지, 폴리에스테르계 수지, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하고,
    상기 코팅층은 표면에 적층되는 진공 단열재용 외피재.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 차단층과 상기 제2 차단층 사이에 접착층을 더 포함하는 진공 단열재용 외피재.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 무기물은 유기 개질제로 개질된 클레이를 포함하는 진공 단열재용 외피재.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 유기 개질제는 디메틸 벤질 수소화 탈로우 4차 암모늄 이온, 비스(수소화 탈로우) 디메틸 4차 암모늄 이온, 메틸 탈로우 비스-2-히드록시에틸 4차 암모늄 이온, 디메틸 수소화 탈로우 2-에틸헥실 4차 암모늄 이온, 메틸 이수소화 탈로우 암모늄, 옥틸 암모늄 클로라이드, 도데실 암모늄 클로라이드, 옥타데실 암모늄 클로라이드, 디메틸 탈수소화 탈로우 4차 암모늄 이온, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는 진공 단열재용 외피재.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 클레이는 벤토나이트(bentonite), 몬모릴로나이트 (montmorilonite), 마이카(mica), 불화헥토라이트(fluorohectorite), 헥토 라이트 (hectorite), 사포나이트 (saponite), 아타풀자이트 (attapulgite), 세피오라이트 (sepiorite), 버미쿨라이트 (vermiculite), 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함하는 진공 단열재용 외피재.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 경화성 수지는 열경화성 수지, 자외선 경화성 수지, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나인 진공 단열재용 외피재.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 경화성 수지는 아크릴계 수지, 실리콘계 수지, 우레탄계 수지, 에스테르계 수지, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나인 진공 단열재용 외피재.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 코팅층에서, 무기물은 코팅층의 총 중량에 대하여 1 내지 30 중량%로 포함되는 진공 단열재용 외피재.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 코팅층은 0.5 내지 20 ㎛의 두께를 갖는 것인 진공 단열재용 외피재.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 금속 호일 또는 상기 필름은 5 내지 50 ㎛의 두께를 갖는 것인 진공 단열재용 외피재.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 금속 증착층은 0.1 내지 50 Å의 두께를 갖는 것인 진공 단열재용 외피재.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 올레핀계 수지는 에틸렌 비닐 공중합체, 폴리올레핀계 수지, 폴리에틸렌계 수지, 폴리에틸렌 공중합체, 폴리프로필렌계 수지, 폴리프로필렌 공중합체, 폴리부틸렌계 수지, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 진공 단열재용 외피재.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 제2 차단층에서, 무기물은 제2 차단층의 총 중량에 대하여 0.2 내지 30 중량%로 포함되는 진공 단열재용 외피재.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 제2 차단층은 10 내지 100 ㎛의 두께를 갖는 것인 진공 단열재용 외피재.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 제2 차단층은 상기 복합층의 상부, 하부 또는 상부 및 하부에 접착성 수지 층을 더 포함하는 진공 단열재용 외피재.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 접착성 수지 층은 아크릴계 수지, 불소계 수지, 실리콘계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 폴리아마이드계 수지, 폴리스타이렌계 수지, 폴리염화비닐계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리올레핀계 수지, 폴리에틸렌계 수지, 폴리프로필렌계 수지, 폴리부틸렌계 수지, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 진공 단열재용 외피재.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 진공 단열재용 외피재는 최내층에 실링층을 더 포함하는 진공 단열재용 외피재.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 실링층은 폴리올레핀계 수지, 폴리에틸렌계 수지, 폴리프로필렌계 수지, 폴리부틸렌계 수지, 폴리아마이드계 수지, 불소계 수지, 실리콘계 수지, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 진공 단열재용 외피재.
  20. 제1항 내지 제5항, 및 제7항 내지 제19항 중 어느 한 항에 따른 진공 단열재용 외피재를 포함하는 진공 단열재.
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