KR101611949B1 - 다층 구조의 단열재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다층 구조의 단열재에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하나 이상의 단위 단열재가 적층되어 이루어지며, 상기 단위 단열재는 베이스 부재와, 상기 베이스 부재의 일면에 적층되는 다수개의 공간부를 갖는 합성수지 발포재와, 상기 합성수지 발포재의 공간부에 충진되는 발포 폴리스틸렌 비드로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 경량성, 단열성, 흡음성은 물론, 강도 역시 우수하고, 시공 및 취급성이 좋으며, 가격 역시 높지 않아 가격경쟁력을 확보할 수 있는 장점이 있다.

Description

다층 구조의 단열재{insulation}

본 발명은 다층 구조의 단열재에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 베이스 필름, 합성수지 발포재 및 발포 폴리스틸렌 비드를 이용하여 경량성, 단열성, 흡음성은 물론 가격경쟁력을 갖춘 다층 구조의 단열재를 구성하는 것이다.

건축물 단열이란 열의 이동을 방지하는 것으로 에너지의 효율적인 이용을 위해 필수적이다.

일반적으로 건축물의 에너지 열손실의 40% 이상을 벽의 열손실이 차지하고 있는데, 건축물의 콘크리트나 벽돌의 미세한 기공을 통해 공기가 건축물의 내·외부로 유입되거나 유출된다. 따라서, 여름에는 덥고 겨울에는 추운 현상이 발생하고 에너지 소비가 커 비효율적으로 에너지를 소비하게 된다. 이러한 건축물의 문제점을 개선하고 건물의 에너지 절약을 위하여, 적정한 단열 설계와 단열재의 시공이 이루어져야 한다.

종래 단열재로는 발포 폴리스틸렌, 유리섬유, 폴리에틸렌과 같은 합성수지 발포재 등이 단독으로 사용되었다.

먼저, 발포 폴리스틸렌(EPS, Expanded Polyp-Styrene, 상품명: 스티로폼)은 폴리스티렌에 발포제로서 저급 탄화수소를 함유시킨 발포성 비드(bead)들을 형틀에 넣고 60배 정도로 가열발포시킨 후, 시트(sheet) 상으로 압출하여 진공 성형하거나, 보통의 폴리스티렌에 발포제를 가해서 30배 정도로 가열발포시킨 후 판상으로 압출하거나, 2배 정도로 저발포 사출성형하여 만들어진다.

이러한 스티로폼은 가격이 저렴하고, 구입이 용이하다는 장점이 있으나, 강도가 약하고, 부피가 크기 때문에 취급이 어려울 뿐 아니라, 쉽게 깨져 작업성 및 시공성이 떨어지는 단점이 있었다. 구체적으로는, 압력에 약해서 바닥 시공시 압력을 강화하기 위해 시멘트 타설 사이사이 구멍을 내어 시멘트 기둥을 내야 하는 등의 단점이 있었다.

또한, 유리섬유는 난연성으로 화재에는 우수한 특성을 보이나, 흡음, 단열성이 좋지 못하며, 표면에 다른 물질을 부착하지 않는 한 내압성이나 내압축성을 기대하기 어렵고, 사용 취급시 분진에 의한 인체의 호흡기 질환을 야기할 수 있는 단점이 있었다.

그리고 상기 폴리에틸렌과 같은 합성수지 발포재는 스티로폼에 비해 강도가 우수하고, 취급성 및 시공성이 우수하여 스티로폼의 대체재로서 많이 사용되었으나, 스티로폼에 비해 가격이 비싸 가격경쟁력을 가질 수 없고, 무게가 증가할 뿐 아니라, 단열성 및 흡음성 역시 스티로폼에 비해 떨어지는 단점이 있었다.

따라서, 대한민국 선등록특허 제10-0232122호에서는 셀룰로오스물질을 발포시킨 완충 단열재가 제안되었고, 대한민국 선등록특허 제10-0237975호에서는 폐우레탄폼과 발포 폴리스틸렌을 이용한 단열재기 제안되었으며, 대한민국 공개특허 제10-2005-0023362호에서는 압출성형법을 이용한 폴리프로필렌 단열 판넬이 제안되었다.

그러나 상기한 선등록 및 선공개 특허들 모두 경량성, 단열성, 흡음성, 가격경쟁력 등 중 일부만을 만족시켰을 뿐, 상기한 특성을 모두 만족시킬 수 없는 단점이 있었다.

KR 10-0232122 B1 KR 10-0237975 B1 KR 10-2005-0023362 A

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 종래의 단열재가 갖는 제반 문제점을 해소하기 위한 것으로, 베이스 필름에 다수개의 공간부를 갖는 합성수지 발포재를 적층하고, 상기 공간부에 발포 폴리 스틸렌 비드를 삽입함으로써, 우수한 경량성, 단열성, 흡음성, 가격경쟁력 및 강도를 갖도록 하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다층 구조의 단열재는, 하나 이상의 단위 단열재가 적층되어 이루어지며, 상기 단위 단열재는 베이스 부재와, 상기 베이스 부재의 일면에 적층되는 다수개의 공간부를 갖는 합성수지 발포재와, 상기 합성수지 발포재의 공간부에 충진되는 발포 폴리스틸렌 비드로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 베이스 부재는 알루미늄 박, 부직포, 합성수지 필름 중 1종의 것으로 되는 것을 특징으로 한다.

상기 합성수지 발포재는 폴리에틸렌 발포재 또는 폴리우레탄 발포재 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.

상기 발포 폴리스틸렌 비드는 바인더와 혼합되어 공간부에 충진되는 것을 특징으로 한다.

상기 합성수지 발포재는 시트 형상의 발포재에 서로 평행한 다수개의 절개선이 형성되고, 상기 절개선의 직각 방향으로 인장력이 가해짐으로써, 공간부가 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 경량성, 단열성, 흡음성은 물론, 강도 역시 우수하고, 시공 및 취급성이 좋으며, 가격 역시 높지 않아 가격경쟁력을 확보할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 의한 다층 구조의 단열재의 사시도.
도 2는 본 발명에 의한 다층 구조의 단열재의 단면도
도 3은 본 발명에 의한 단위 단열재의 분리사시도.
도 4는 본 발명에 의한 단위 단열재의 단면도.
도 5는 본 발명에 의한 단열재의 적층순서를 나타낸 도면.

이하, 본 발명을 설명한다.

종래 단열재로는 발포 폴리스틸렌이 많이 사용되었지만, 상기한 발포 폴리스틸렌은 강도가 약하고, 부피가 커 취급이 용이하지 못하며, 시공 역시 어렵다는 단점이 있었다. 이를 개선하기 위해 폴리에틸렌 또는 폴리우레탄 발포재가 많이 사용되었지만, 이러한 합성수지 발포재는 단독으로는 충분한 단열성 및 흡음성이 확보되지 못하고, 가격이 고가이며 무게가 무거워져 취급이 용이치 못한 단점이 있었다.

따라서, 본 발명은 이러한 발포 폴리스틸렌 및 합성수지 발포재가 갖는 단점들을 개선하기 위한 것으로, 합성수지 발포재와 발포 폴리스틸렌 비드를 이용하여 다층 구조의 단열재를 구성하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

먼저, 도 1은 본 발명에 의한 단열재의 사시도이고, 도 2는 발명에 의한 단열재의 단면도로서, 본 발명의 단열재(A)는 도 1 및 도 2에서와 같이 다수개의 단위 단열재(1)(1')(1")가 적층되어 구성된다.

그리고 상기 단열재(A)는 도 1 및 도 2에서와 같이, 3개의 단위 단열재(1)(1')(1")로 구성될 수도 있으나, 하나의 단위 단열재(1)만으로 구성될 수도 있으며, 2개 또는 4개로 구성될 수도 있는 것으로, 하나 이상의 단위 단열재(1)를 포함한다면 그 개수는 무관하다. 다만, 적층되는 단위 단열재(1)의 수가 너무 많다면 그 두께가 두꺼워져 경량성 및 취급성이 좋지 못하고, 벽체에 시공시 내부 공간이 줄어들 수 있으므로, 단열재(A)의 두께가 10cm를 넘지 않도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명에서는 상기 단위 단열재(1)(1')(1") 간의 접착은 바인더를 이용할 수도 있고, 열융착을 실시할 수도 있는 것으로, 단위 단열재(1)를 서로 적층하여 고정시킬 수 있다면 그 방법을 제한하지 않는다. 아울러, 바인더의 종류 역시 제한하지 않는다.

상기 다층 구조의 단열재(A)를 구성하는 단위 단열재(1)는, 도 3의 분리사시도 및 도 4의 단면도에서와 같이, 베이스 부재(10)와, 상기 베이스 부재(10)의 일면에 적층되는 다수개의 공간부(S)를 갖는 합성수지 발포재(20)와, 상기 합성수지 발포재(10)의 공간부(S)에 충진되는 발포 폴리스틸렌 비드(30)로 구성된다.

상기 단위 단열재(1)를 구성하는 베이스 부재(10)는 단열성을 부여하는 것은 물론, 단위 단열재(1)의 형태를 유지해주고 강도를 부여해주는 특징이 있는바, 알루미늄 박, 부직포, 합성수지 필름 중 1종의 것으로 구성된다. 여기서, 상기 합성수지 필름으로는 LDPE, LLDPE, PET. OPP 등 다양한 종류의 것을 활용할 수 있고, 부직포 역시 PE 부직포, PP 부직포, PET 부직포 등 다양한 종류의 것을 활용할 수 있다.

이때, 상기 베이스 부재(10)로서 알루미늄 박을 선택하여 사용할 경우, 알루미늄 박의 열반사 특성으로 우수한 단열성이 발휘되며, 외부에서 화재가 발생할 때 상기 합성수지 발포재(20) 및 발포 폴리스틸렌 비드(30)를 열로부터 보호할 수 있다. 그리고 상기 베이스 부재(10)로서 부직포 형태의 것을 선택하여 사용한다면, 흡음성을 더욱 높일 수 있으며, 필름재의 것을 선택하면 단열재의 강도를 더욱 높일 수 있어, 취급성 및 시공성 등이 우수해지므로, 필요에 따라 상기 베이스 부재(10)를 선택하여 사용한다.

아울러, 단열재(A)로서 다수개의 단위 단열재(1)를 사용할 경우, 구체적으로 도 1 및 도 2와 같이 3개의 단위 단열재(1)(1')(1")를 사용할 경우, 하나의 단위 단열재(1)는 베이스 필름(10)을 합성수지 필름으로 구성하고, 다른 단위 단열재(1')는 알루미늄 박으로 구성하며, 또 다른 단위 단열재(1")는 부직포로 구성할 수도 있는 것인바, 서로 다른 종류의 베이스 필름(10)을 사용하여 단열재(A)로서의 특성을 더욱 우수하게 할 수도 있다.

그리고 상기 합성수지 발포재(20)는 합성수지를 발포하여서 되는 것으로, 종래 발포 폴리스틸렌 보다 강도, 취급성 및 시공성 면에서 우수한 특징이 있으나, 경량성이 부족하고, 충분한 단열 및 흡음 성능을 발휘하고자 할 경우 가격이 높아지는 단점이 있었다. 따라서, 본 발명에서는 상기 합성수지 발포재(20)를 포함하되 다수개의 공간부(S)를 갖도록 함으로써, 경량성을 갖도록 하는 것은 물론, 가격경쟁력 역시 확보할 수 있도록 한다. 아울러, 상기 공간부(S)에 발포 폴리스틸렌 비드(30)를 충진함으로써 부족한 단열 및 흡음성 역시 개선한 것이다. 상기 발포 폴리스틸렌 비드(30)에 대해서는 하기에서 다시 한번 설명한다.

상기 합성수지 발포재(20)로는 가교 발포재인 폴리에틸렌 발포재 또는 폴리우레탄 발포재 중 어느 하나를 사용하는 것이 바람직하다. 이는 제조 비용을 고려한 것으로, 상기 폴리에틸렌 또는 폴리우레탄 발포재가 아닌 기타의 특수 발포재를 사용할 수도 있지만 가격경쟁력을 고려한다면 폴리에틸렌 발포재 또는 폴리우레탄 발포재 중 하나를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 합성수지 발포재(20)는 시트 형상으로 성형할 때 다수개의 공간부(S)를 갖도록 하거나, 시트 형상으로 성형한 후 구멍을 내어 공간부(S)를 추가로 형성할 수도 있지만, 제조비용, 공정의 효율성 등을 고려할 때 바람직하지 못하다. 따라서, 가장 바람직하게는 상기 합성수지 발포재(20)를 시트 형상으로 성형한 후, 이에 서로 평행한 다수개의 절개선을 형성하고, 상기 절개선의 직각 방향으로 인장력을 가함으로써, 상기 절개선에 의해 공간부(S)가 형성되도록 하는 것이다. 즉, 상기 합성수지 발포재(20)는 인장력이 가해진 상태에서 베이스 필름(10)과 적층되며, 상기 절개선의 크기에 따라 공간부(S)의 크기가 결정된다.

여기서, 상기 합성수지 발포재(20)의 공간부(S)는 전체 면적, 즉 베이스 필름(10) 일면의 전체 면적을 100%로 할 때, 공간부(S)가 약 20~80%가 되도록 형성됨이 바람직한바, 공간부(S)의 면적이 20% 미만일 경우 충진되는 발포 폴리스틸렌 비드(30)가 충분하지 못해 경량성 확보가 어렵고, 다량의 합성수지 발포재(20)가 사용되어 가격경쟁력을 갖지 못하며, 80%를 초과할 경우 강도가 약한 것은 물론, 시공성이 좋지 못하게 되므로 전체 면적의 20~80%가 되도록 함이 바람직하다.

그리고 상기 합성수지 발포재(20)의 공간부(S)에 충진되는 발포 폴리스틸렌 비드(30)는 폴리스틸렌을 발포하여서 되는 것으로, 가격이 저렴하고, 경량성이 우수하며, 단열성 및 흡음성이 우수한 특성이 있다. 다만, 이를 단독으로 사용할 경우, 강도가 좋지 못하고, 취급성 및 시공성이 좋지 못하므로, 본 발명에서는 상기 합성수지 발포재(20)와 함께 사용하는 것이다.

즉, 본 발명은 상기 발포 폴리스틸렌 비드(30)를 상기 합성수지 발포재(20)의 공간부(S)에 충진시킴으로써, 합성수지 발포재(20)의 부족한 경량성, 가격경쟁력, 흡음력 및 단열성을 보완하는 것이다.

또한, 상기 발포 폴리스틸렌 비드(30)를 공간부(S) 충진할 때, 약간의 바인더를 혼합하여 충진할 수 있는바, 이는 발포 폴리스틸렌 비드(30)가 공간부(S)에 충진된 상태에서 외부로 탈락되지 않고 상기 베이스 필름(10) 및 합성수지 발포재(20)에 고정되도록 하기 위함이다. 이때, 상기 바인더의 사용량은 발포 폴리스틸렌 비드(30) 100중량부를 기준으로, 1~10중량부만큼 사용될 수 있으며, 사용되는 바인더로는 발포 폴리스틸렌 비드(30)에 적용가능한 공지된 다양한 종류의 것을 모두 사용할 수 있다.

또한, 본 발명에서는 상기 발포 폴리스틸렌 비드(30)의 크기를 제한하지 않는다.

아울러, 상기 발포 폴리스틸렌 비드(30)를 합성수지 발포재(20)에 충진할 때, 상기 발포 폴리스틸렌 비드(30)가 합성수지 발포재(20) 보다 돌출되거나 함몰되지 않도록 발포재(20)의 두께에 맞춰 충진하는 것이, 단열성의 측면에서 우수하다.

상기와 같이, 베이스 필름(10), 합성수지 발포재(20) 및 발포 폴리스틸렌 비드(30)로 구성된 단위 단열재(1)는 상호 간의 단점을 보완하여 우수한 경량성, 단열성, 흡음성, 강도를 가지며, 가격경쟁력 또한 확보할 수 있는 것이다.

이때, 상기 베이스 필름(10)과 합성수지 발포재(20)의 적층은, 열융착에 의해 접착될 수 있으며, 별도의 바인더를 사용할 수도 있는 것으로, 그 실시를 제한하지 않는다.

아울러, 본 발명에 따른 단열재(A)는 그 두께를 자유롭게 조절할 수 있는 것인바, 상기 단위 단열재(1)의 두께 역시 제한하지 않는다.

그리고 상기 베이스 필름(10)의 두께는 100㎛~5mm로 하고, 상기 합성수지 발포재(20)의 두께는 0.5~10cm의 두께로 구성할 수 있다.

또한, 첨부된 도면에 별도로 도시하지는 않았지만, 단열재(A)의 가장 상면에 다른 하나의 베이스 필름을 더 적층시킬 수도 있는 것으로, 그 추가 실시 역시 제한하지 않는다.

본 발명의 다층 구조의 단열재(A)를 제조하는 순서를 도 5를 참조하여 설명한다.

먼저, 베이스 필름(10)을 준비한다.

다음으로, 베이스 필름(10) 상에 합성수지 발포재(20)를 열융착 또는 바인더로 접착하여 고정한다. 이때, 상기 합성수지 발포재(20)는 시트 형상으로 성형한 뒤, 다수개의 평행한 절개선을 형성하고, 상기 절개선과 수직 방향으로 인장력을 가하여 공간부(S)를 마련한 상태에서 베이스 필름(10)에 적층, 고정한다.

그리고 상기 베이스 필름(10)에 형성된 공간부(S)에 발포 폴리스틸렌 비드(30)를 바인더와 혼합하여 충진함으로써, 상기 발포 폴리스틸렌 비드(30)가 베이스 필름(10)과 합성수지 발포재(20)에 견고하게 고정되도록 한다.

상기와 같이 제조된 단위 단열재(1)의 상면에 다시 베이스 필름(10)을 열융착 또는 바인더로 접착하여 고정시킨다. 그리고 다시 합성수지 발포재(20)를 적층하고, 발포 폴리스틸렌 비드(30)를 충진하는 과정을 반복함으로써, 2층 구조의 단열재를 제조한다.

그리고 필요에 따라, 이러한 과정을 다수 회 반복하여 단위 단열재(1)의 개수를 조정함으로써, 다층 구조의 단열재(A)의 제조를 완료하는 것이다.

이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당 업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백하다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항과 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.

1, 1', 1": 단위 단열재 10: 베이스 부재
20: 합성수지 발포재 30: 발포 폴리스틸렌 비드
S: 공간부

Claims (5)

1. 하나 이상의 단위 단열재(1)가 적층되어 이루어지며,
   상기 단위 단열재(1)는,
   베이스 부재(10)와,
   상기 베이스 부재(10)의 일면에 적층되는 다수개의 공간부(S)를 갖는 합성수지 발포재(20)와,
   상기 합성수지 발포재(20)의 공간부(S)에 충진되는 발포 폴리스틸렌 비드(30)로 구성되되,
   상기 합성수지 발포재(20)는 시트 형상의 발포재에 서로 평행한 다수개의 절개선이 형성되고, 상기 절개선의 직각 방향으로 인장력이 가해짐으로써, 공간부(S)가 형성되는 것을 특징으로 하는 다층 구조의 단열재.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 베이스 부재(10)는 알루미늄 박, 부직포, 합성수지 필름 중 1종의 것으로 되는 것을 특징으로 하는 다층 구조의 단열재.
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 합성수지 발포재(20)는 폴리에틸렌 발포재 또는 폴리우레탄 발포재 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 다층 구조의 단열재.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 발포 폴리스틸렌 비드(30)는 바인더와 혼합되어 상기 합성수지 발포재(20)의 공간부(S)에 충진되는 것을 특징으로 하는 다층 구조의 단열재.
   
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