KR101808897B1 - 진공 단열재 및 이의 제조방법 - Google Patents

진공 단열재 및 이의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101808897B1
KR101808897B1 KR1020140009878A KR20140009878A KR101808897B1 KR 101808897 B1 KR101808897 B1 KR 101808897B1 KR 1020140009878 A KR1020140009878 A KR 1020140009878A KR 20140009878 A KR20140009878 A KR 20140009878A KR 101808897 B1 KR101808897 B1 KR 101808897B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
metal foil
vacuum insulation
core material
vacuum
layer
Prior art date
Application number
KR1020140009878A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20150089362A (ko
Inventor
이명
정승문
이주형
김은주
김현재
Original Assignee
(주)엘지하우시스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)엘지하우시스 filed Critical (주)엘지하우시스
Priority to KR1020140009878A priority Critical patent/KR101808897B1/ko
Publication of KR20150089362A publication Critical patent/KR20150089362A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101808897B1 publication Critical patent/KR101808897B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L59/00—Thermal insulation in general
    • F16L59/06—Arrangements using an air layer or vacuum
    • F16L59/065—Arrangements using an air layer or vacuum using vacuum
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/06—Layered products comprising a layer of synthetic resin as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • B32B27/08—Layered products comprising a layer of synthetic resin as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material of synthetic resin
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L59/00—Thermal insulation in general
    • F16L59/02—Shape or form of insulating materials, with or without coverings integral with the insulating materials
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L59/00—Thermal insulation in general
    • F16L59/04—Arrangements using dry fillers, e.g. using slag wool which is added to the object to be insulated by pouring, spreading, spraying or the like

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Insulation (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

심재; 및 상기 심재를 진공 포장하는 외피재;를 포함하고, 상기 심재 및 상기 외피재 사이에 금속박을 포함하되, 상기 금속박의 적어도 하나의 끝단은 상기 심재의 적어도 하나의 끝단 보다 내측으로 작게 형성되는 진공단열재를 제공한다.
심재 상에 금속박을 적층하는 단계; 상기 금속박이 적층된 심재를 외피재에 삽입하는 단계; 상기 외피재 내부를 진공 감압하여 진공단열재를 제조하는 단계를 포함하고, 상기 금속박과 상기 외피재를 접착하는 단계를 더 포함하는 진공단열재 제조방법을 제공한다.

Description

진공 단열재 및 이의 제조방법{VACUUM INSULATION PANEL AND THE METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
진공 단열 성능이 향상되고, 장기 내구 수명이 우수한 진공 단열재 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
진공 단열재(Vacuum Insulation Panel)는 일반적으로 가스 배리어성이 뛰어난 복합 플라스틱 라미네이트 필름으로 이루어지는 봉지체에 심재로서 연속 기포 경질 플라스틱 발포체나 무기물 등을 수납하고 내부를 감압한 후, 둘레 가장자리의 가스 배리어성 필름끼리의 적층 부분을 히트실링하여 제조된다.
이 때, 진공 단열재에 사용되는 심재는, 열전도율이 작고, 가스 발생이 적은 무기 화합물이 적합하다. 특히, 유리 섬유의 적층체가 심재로서 사용된 진공 단열재는 우수한 단열 성능을 갖는 것으로 알려져 있는바, 진공 단열재용 심재에 대한 연구가 계속되고 있다.
본 발명과 관련된 배경기술로는 대한민국 공개특허공보 제10- 2002-0027725호 (2002. 04. 15. 공개)가 있으며, 상기 복합 진공단열재 및 그 제조방법이 개시되어 있다.
본 발명의 목적은 외피재와 심재 사이에 금속박을 별도로 포함함으로써, 배리어 성능 및 장기내구성능이 향상된 진공 단열재를 제공하는 것이다.
본 발명의 일구현예는 심재; 및 상기 심재를 진공 포장하는 외피재;를 포함하고, 상기 심재 및 상기 외피재 사이에 금속박을 포함하되, 상기 금속박의 적어도 하나의 끝단은 상기 심재의 적어도 하나의 끝단 보다 내측으로 작게 형성되는 진공단열재를 제공한다.
상기 금속박은 알루미늄 호일(Foil)을 포함할 수 있다.
상기 금속박 양 끝단은 상기 심재 양 끝단 보다 내측으로 약 15 내지 약 35mm 작게 형성될 수 있다.
상기 금속박의 양 끝단은 상기 외피재 양 끝단보다 내측으로 약 15 내지 약 55mm 작게 형성될 수 있다.
상기 금속박은 상기 심재 및 상기 외피재가 밀착되는 하나 이상의 가로면에 형성될 수 있다.
상기 외피재는 금속증착층, 배리어층, 실링층을 순차적으로 포함할 수 있다.
상기 금속증착층 및 상기 배리어층 사이에 보호층을 더 포함할 수 있다.
상기 금속 증착층 및 상기 배리어층 사이, 상기 배리어층 및 상기 실링층 사이에 접착체층을 포함할 수 있다.
상기 심재의 내부에 게터재를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 구현예는 심재 상에 금속박을 적층하는 단계; 상기 금속박이 적층된 심재를 외피재에 삽입하는 단계; 상기 외피재 내부를 진공 감압하여 진공단열재를 제조하는 단계를 포함하고, 상기 금속박과 상기 외피재를 접착하는 단계를 더 포함하는 진공단열재 제조방법을 제공한다.
상기 금속박과 상기 외피재를 접착하는 단계는 상기 외피재의 실링층을 가열하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 실링층을 가열하는 단계는 진공챔버 내에서 수행되거나, 상기 금속박과 상기 외피재의 중첩부분을 가열하여 수행될 수 있다.
상기 진공 단열재는 배리어 성능이 형상되고, 결로 현상의 주범인 열교 현상(heat bridge)을 차단함으로써, 상기 진공단열재가 적용되는 제품의 소비전력 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 진공 단열재는 진공 단열 성능이 향상되고, 장기 내구 수명이 우수하다.
도 1는 상기 진공 단열재를 도식화하여 나타낸 단면도이다.
도 2는 상기 진공단열재가 포함하는 외피재, 금속박 및 심재의 단면도이다.
도 3은 상기 진공단열재가 포함하는 외피재, 금속박 및 심재의 또다른 단면도이다.
도 4는 게터재를 포함하는 진공단열재를 도식화하여 나타낸 단면도이다.
도 5는 실시예 1의 진공 단열재를 사진기로 촬영하여 나타낸 사진이다.
도 6은 실시예1 및 비교예1의 열전도율을 그래프로 나타낸 것이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 진공 단열재에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
진공단열재
본 발명의 일 구현예는 심재; 및 상기 심재를 진공 포장하는 외피재;를 포함하고, 상기 심재 및 상기 외피재 사이에 금속박을 포함하되, 상기 금속박의 적어도 하나의 끝단은 상기 심재의 적어도 하나의 끝단 보다 내측으로 작게 형성되는 진공단열재를 제공한다.
일반적인 진공단열재의 경우 외피재는 주로 금속증착필름 또는 알루미늄 호일을 포함하고, 심재에는 글라스 파이버 등이 적용되고 있다. 한편 알루미늄 호일을 포함하는 외피재의 경우 알루미늄의 높은 열전도율로 인해 열교 현상이 발생하여, 알루미늄 호일을 포함하는 외피재를 실제 적용하는 경우는 열전도율 측정장비에 의해 측정된 열전도율 수치보다 높은 열전도율 값이 높게 나타난다.
예를 들어, 알루미늄 호일을 포함하는 외피재로 제작한 진공단열재 (폭X길이X두께, 600mmX600mmX10mm)의 경우 심재 중앙부 열전도율의 값은 약 2.0mW/mK이지만, 심재 끝단부의 열전도율 값은 약 30mW/mK의 수준인바, 이를 면적비율로 계산하였을때, 평균 열전도율은 약 6.6mW/mK로 측정된다.
그러나, 금속증착필름을 포함하는 외피재로 제작한 진공단열재 (폭X길이X두께, 600mmX600mmX10mm)의 경우는 심재 중앙부 열전도율의 값은 위와 동일하게 약 2.0mW/mK이지만, 알루미늄 호일을 포함하는 외피재 보다 상대적으로 열교 현상이 덜 발생하기 때문에 평균 열전도율은 약 4.0mW/mK 수준으로 감소할 수 있다. 즉, 외피재가 알루미늄 호일을 포함하는 경우보다 금속증착필름을 포함하는 경우 실제 열전도율 값은 훨씬 더 감소할 수 있다.
다만, 상기 금속증착필름을 포함하는 외피재의 경우 알루미늄 외피재보다 수분 및 공기에 대한 배리어 성능이 떨어지기 때문에 금속증착필름을 포함하는 외피재가 적용된 진공단열재의 경우 장기적인 내구수명이 알루미늄 호일을 포함하는 외피재에 비해 현저히 떨어지는 문제점이 있어서 알루미늄 호일을 외피재에서 완전히 제거하는데에는 현실적인 어려움이 있었다.
상기 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 외피재와 심재 사이에 별도의 금속박을 포함하고, 상기 금속박을 열교 현상이 발생하지 않는 부분까지만 적용하여, 열교 현상을 최소화하는 진공단열재를 제공하였는바, 상기 금속박을 적용함으로써 진공단열재의 진공 단열 성능 및 장기내구성을 동시에 향상시킬 수 있다.
상기 금속박은 알루미늄 호일을 비롯하여 구리, 금, 은, 니켈, 티탄, 지르코니움, 규소, 인듐, 탄소, 코발트 또는 이들의 혼합물로 구성된 박막을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 금속박으로 알루미늄 호일을 사용하는 경우 금속박의 크기에 따른 초기 단열성능 및 장기내구성능의 효과가 가장 크기 발휘될 수 있다.
도 1는 상기 진공 단열재를 도식화하여 나타낸 단면도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 진공 단열재(200)는 심재(210), 외피재(220), 금속박(100)을 포함할 수 있다.
상기 심재(210)는 열전도율이 작고, 가스 발생이 적은 무기화합물이 적합하며, 글라스 섬유, 글라스 울 및 단열성을 갖는 공지의 심재라면 제한 없이 사용될 수 있다. 상기 심재(210)는 물 또는 유기 화합물을 포함하는 수용액 내에서 교반된 글라스 섬유(Glass fiber)를 열압착시킨 판상의 보드(Board)가 하나 이상 적층되어 형성될 수 있으며, 직경이 약 1 내지 약 10 ㎛인 글라스 섬유 집합체 및 실리카를 포함하는 무기 바인더로 이루어지는 판상의 보드(Board)가 하나 이상 적층되어 형성될 수 있다.
또한, 심재(210)는 글라스 울(Glass wool)이 니들링(Needling) 처리된 판상의 매트(Mat)가 하나 이상 적층되어 형성될 수 있다. 이때, 매트의 밀도는 약 100 내지 약 300 g/mm3인 것이 바람직하다. 상기 매트의 밀도가 약 100 g/mm3미만인 경우 충분한 단열 성능의 확보가 어렵고, 약 300 g/mm3를 초과하는 경우, 취급이 용이하지 않고 진공 단열재의 굽힘성 등이 저하되는 단점이 있다.
상기 외피재(220)는 심재(210)를 감싸는 봉지체로, 금속증착층(20), 배리어층(21) 및 실링층(22)의 적층구조이다.
상기 금속 증착층은 수지 기재와, 상기 수지 기재상에 형성된 금속박 또는 금속 산화물을 포함할 수 있다. 상기 수지 기재로는 폴리프로필렌, 이축연신 폴리프로필렌(OPP), 저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 폴리메틸메타아크릴레이트, 폴리아미드-6(나일론), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리-4-메틸-1-펜텐, 폴리부틸렌, 폴리펜타디엔, 폴리염화비닐, 폴리카보네이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 에틸렌-프로필렌 공중합체 그리고 에틸렌-부텐-프로필렌터폴리머 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 금속박은 전술한 바와 같으며, 상기 금속 산화물은 Zn계 산화물, Sn계 산화물, In계 산화물, 또는 Al계 산화물일 수 있다.
구체적으로, 상기 금속 증착층(20)은 알루미늄이 증착된 폴리에틸렌테레프 탈레이트 필름일 수 있다. 예를 들어, 상기 금속증착층의 두께는 약 10 내지 약 15㎛일 수 있다. 상기 금속증착층의 두께가 약 10㎛ 미만일 경우에는 배리어 성능이 저하될 수 있으며, 약 15㎛ 초과일 경우에는 금속 증착층의 두께만 두꺼워질 수 있다.
상기 배리어층(21)은 내부 진공도 유지 및 외부의 가스 또는 수분 등의 유입을 차단하는 역할을 하며, 예를 들어, 배리어성이 우수한 알루미늄 호일(Al foil)을 포함할 수 있다.
상기, 배리어층(21)의 두께는 약 5 내지 약 15㎛일 수 있다. 상기 배리어층의 두께가 약 5㎛ 미만일 경우, 압연 공정에서 균열이나 결함이 발생할 수 있는 문제점이 있어 배리어 성능을 구현하기 힘들고, 배리어층의 두께가 약 15㎛를 초과할 경우 열전도도가 높은 알루미늄 호일을 따라 열이 전달되어 단열 효과가 저하될 수 있다.
상기 실링층(22)은 배리어층(21) 하부에 접착되며, 진공 단열재(200)의 심재(210) 표면에 밀착될 수 있다. 상기 실링층(22)은 히트실링에 의해서 서로 열융착되는 층으로서 진공 상태를 유지시킬 수 있도록 한다.
따라서, 상기 실링층(22)은 열융착이 쉽게 이루어질 수 있으면서 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 선형저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 미연신 폴리프로필렌(CPP), 연신 폴리프로필렌(OPP), 폴리염화비닐리덴(PVDC), 폴리염화비닐(PVC), 에틸렌-아세트산비닐공중합체(EVA), 에틸렌-비닐알코올 공중합체(EVOH) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 실링층(22)의 두께는 약 30 내지 약 60㎛일 수 있다. 상기 실링층의 두께가 약 30㎛ 미만일 경우 실링층의 박리강도가 떨어져서 해당층의 역할을 발휘하지 못하며, 약 60㎛를 초과할 경우 비용이 증가하고, 실링층을 통해 외부의 가스나 수증기가 들어오는 양이 많아져서 진공 단열재의 장기 내구성을 저하시킬 수 있다.
상기 심재(210) 및 상기 외피재(220) 사이에 알루미늄 호일(Foil)필름(100)을 포함할 수 있고, 상기 금속박 양 끝단은 상기 심재 양 끝단 보다 내측으로 15~35mm 작게 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 금속박의 두께는 약 5㎛ 내지 약 15㎛일 수 있다.
도 2는 상기 진공단열재가 포함하는 외피재, 금속박 및 심재의 단면도이다. 도 2를 참고하면, 상기 금속박 양 끝단은 상기 심재 양 끝단 보다 내측으로 약 15 내지 약 35mm 작게 형성될 수 있다. 도 2를 참고하면, b2가 약 15 내지 약 35mm일 수 있다. 상기 금속박 양 끝단이 상기 심재 양 끝단보다 내측으로 약 15mm 미만으로 작게 형성될 경우에는 열교(Heat Bridge) 현상이 발생할 수 있으며, 약 35mm 초과하여 형성된 작게 형성될 경우에는 상기 외피재의 배리어 성능이 떨어질 수 있다.
또한, 상기 금속박 양 끝단은 상기 외피재 양 끝단보다 내측으로 약 15 내지 약 55mm 작게 형성될 수 있는바, 도 2를 참고하면, b1이 약 15 내지 약 55mm가 될 수 있다. 보통 심재가 외피재에 삽입됨으로써 진공단열재가 제조되고, 상기 외피재의 크기가 심재의 큰 것이 보통인바, 상기 외피재(120)의 양끝단은 상기 심재(110)의 양끝 보다 외측으로 크게 형성될 수 있다.
이 때, 상기 금속박의 양 끝단은 상기 심재의 양 끝단보다 내측으로 약 15 내지 약 35mm 작게 형성되는바, 상기 외피재의 양 끝단보다 내측으로 약 15 내지 약 55mm 작게 형성될 수 있다. 상기 금속박은 상기 외피재를 기준으로 상기와 같은 범위로 형성됨으로써, 열교 현상을 최소화 하고, 배리어 성능을 극대화 할 수 있다.
구체적으로, 상기 금속박의 크기를 유지하여 상기 심재 및 외피재 사이에 포함되는 경우 발생할 수 있는 열교 현상을 최소화 할 수 있고, 배리어 성능이 우수한 금속박의 장점을 동시에 구현함으로써, 진공단열재의 진공 단열 성능 및 장기내구성을 동시에 향상시킬 수 있다.
상기 금속박은 상기 심재 및 상기 외피재가 밀착되는 하나 이상의 가로면에 형성될 수 있다. 도 1 및 도 4를 참고하면, 상기 금속박은 심재의 가로면, 구체적으로 심재의 상부 가로면 또는 하부 가로면에 포함될 수 있다. 예를 들어, 상기 금속박이 심재 및 외피재가 밀착되는 심재의 상부 가로면에만 배치되는 경우, 심재의 하부 가로면은 외피재에 포함된 배리어층에 의해 배리어 성능이 발휘할 수 있다.
도 3은 상기 진공단열재가 포함하는 외피재, 금속박 및 심재의 또다른 단면도이다. 상기 도 3을 참고하면, 외피재는 금속증착층(20), 보호층(23), 배리어층(21) 및 실링층(22)의 적층구조로, 상기 배리어층 및 상기 금속 증착층 사이에 보호층을 더 포함할 수 있다.
상기 보호층(23)은 외부 충격을 흡수 및 분산하여, 외부 충격으로부터 표면이나 진공 단열재 내부의 심재 등을 보호하는 역할을 한다. 따라서, 보호층(23)은 내충격성이 우수한 재질로 형성될 수 있다.
상기 보호층은 나일론 필름이나 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(이하 'PET 필름'이라고 한다)을 포함할 수 있다. 상기 나일론 필름이나 PET 필름을 각각 한 겹의 필름으로 이용할 수 있고, 나일론 필름과 PET 필름을 접착하여 보호층(23)으로 이용할 수 있다.
상기 보호층(23)의 두께는 PET 필름의 경우 약 5 내지 약 20㎛, 나일론 필름의 경우 약 5 내지 약 30㎛일 수 있다. 각각의 필름이 상기 제시된 두께보다 얇을 경우 외부의 충격이나 스크래치 등에 의해 파손될 가능성이 커서 보호층 고유의 기능을 발휘하지 못하며, 각각의 필름이 상기 제시된 두께보다 두꺼울 경우 비용문제 및 진공 단열재 제조 후 모서리 부분을 접을 때 오히려 알루미늄 호일의 연신이 더 많이 발생할 수 있다.
또한, 상기 금속 증착층 및 상기 배리어층 사이, 상기 배리어층 및 상기 실링층 사이에 접착체층을 포함할 수 있다(미도시). 이때, 상기 접착제층은 폴리염화비닐계 접착제, 에틸렌비닐아세테이트(EVA : Ethylene Vinyl Acetate)계 접착제, 폴리올레핀계 접착제, 폴리에스테르계 접착제, 폴라아마이드계 접착제 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
도 4는 게터재를 포함하는 진공단열재를 도식화하여 나타낸 단면도로, 도 4를 포함하면 상기 심재의 내부에는 게터재(230)를 포함할 수 있다. 상기 게터재는 외부의 온도 변화에 의해서 외피재(220) 내부에서 가스 및 수분이 발생할 수 있는 것을 방지할 수 있다.
이때, 게터재는 심재(210)의 내부에 게터재를 삽입한 상태에서 외피재를 밀봉하거나, 심재의 표면에 게터재를 부착시킨 상태에서 외피재를 이용하여 밀봉한 상태도 가능하다.
상기 게터재(230)는 파우치에 순도 95% 이상의 생석회(CaO) 분말을 포함할 수 있고, 제올라이트, 코발트, 리튬, 활성탄, 산화알루미늄, 바륨, 염화칼슘, 산화마그네슘, 염화마그네슘, 산화철, 아연 및 지르코늄 중에서 선택되는 하나 이상의 물질을 포함하는 것이 바람직하다. 파우치 또한 주름지 및 폴리프로필렌(PP) 함침 부직포로 형성하여 25% 이상의 수분 흡수 성능을 확보할 수 있도록 한다. 이때, 전체 단열 패드의 두께를 고려하여 게터재의 두께는 2mm 이내로 형성할 수 있다.
진공단열재 제조방법
본 발명의 다른 구현예는 심재 상에 금속박을 적층하는 단계; 상기 금속박이 적층된 심재를 외피재에 삽입하는 단계; 상기 외피재 내부를 진공 감압하여 진공단열재를 제조하는 단계를 포함하고, 상기 금속박과 상기 외피재를 접착하는 단계를 더 포함하는 진공단열재 제조방법을 제공한다.
상기 심재, 외피재, 금속박에 관한 사항은 전술한 바와 같다.
금속박이 상기 심재 및 상기 외피재 사이에 단순히 놓여 있는 상태, 즉 금속박이 외피재와 접착되지 않은 상태라면 금속박이 배리어 역할을 하기에 어려움이 있는바, 진공단열재를 제조한 후에 금속박과 외피재를 접착하는 별도의 단계가 필요하다.
상기 금속박과 상기 외피재를 접착하는 단계는 상기 외피재의 실링층을 가열하는 단계를 포함할 수 있다. 진공단열재를 제조한 후에 외피재의 최하층인 실링층에 적절한 온도를 가하여 금속박과 외피재의 실링층을 접착하게 할 수 있다. 상기 적절한 온도는 상기 외피재의 실링층이 녹아서 상기 실링층과 알루미늄 다층필름, 또는 심재를 접착할 수 있는 온도를 일컫는다.
구체적으로, 상기 실링층을 가열하는 단계는 약 120℃ 내지 약 130℃의 온도에서 수행될 수 있다. 상기 실링층의 가열이 약 120℃미만에서 수행되는 경우 실링층이 충분히 녹지 않아 외피재와 실링층과의 미접착할 수 있는 문제점이 있고, 약 130℃를 초과하여 수행되는 경우 실링층의 녹는점 이상이 되는바, 가스방생으로 인한 내부의 압력증가 우려가 있어, 상기의 온도범위를 유지하는게 진공단열재의 초기 및 장기성능 구현에 유리하다.
예를 들어, 진공단열재를 제조하고, 외피재의 실링층을 125℃에서 5분간 가열한 후에, 상기 진공단열재를 분해하여 확인한 결과 상기 실링층과 금속박의 접착력이 충분함을 확인하였다.
상기 실링층을 가열하는 단계는 진공챔버 내에서 수행되거나, 상기 금속박과 상기 외피재의 중첩부분을 가열하여 수행될 수 있다. 상기 제조된 진공단열재를 진공챔버에 넣어서 진공챔버 자체에 일정한 온도를 가하거나, 상기 금속박과 상기 외피재의 중첩부분에 국부적으로 온도를 가하여 접착할 수 있다.
상기 제조방법에 의해 제조된 진공단열재는 외피재와 심재 사이에 금속박을 별도로 포함하고 있지 않은 경우에 비해 장기내구성능이 우수하다.
또한, 외피재와 심재 사이에 금속박을 별도로 포함하는 경우 상기 금속박의 크기가 외피재와 동일한 진공단열재에 비해 초기단열성능이 우수하다. 이 때, 상기 외피재 보다 작은 금속박의 크기로 인해 장기내구성능이 조금 저하 될 가능성이 있으나, 이는 실링층의 폭을 약 10 내지 약 20mm로 늘임으로써 극복가능하다.
또한, 상기 외피재 보다 작은 크기의 금속박으로 인해 열교현상이 제거되어 시간흐름에 따른 열전도율의 증가 폭이 작은바, 장기 내구성능을 만족하고 결로현상의 원인인 열교현상을 차단함으로써 진공단열재가 적용되는 제품들의 소비전력을 획기적으로 향상시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 통해 본 발명의 구성 및 작용을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
여기에 기재되지 않은 내용은 이 기술 분야에서 숙련된 자이면 충분히 기술적으로 유추할 수 있는 것이므로 그 설명을 생략하기로 한다.
평가
1. 진공 단열재 제조
실시예 1
심재를 190×250×8mm(두께×폭×길이)의 크기로 제조한 후 진공 단열재용 심재로 사용하였다.
다음으로, 알루미늄이 증착된 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(VM-PET) 12㎛, 나일론(Nylon) 필름 15㎛, 알루미늄 호일 7㎛ 및 선형저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 필름 50㎛의 구조로 형성된 외피재를 형성하였다. 이때, 상기 심재 및 외피재가 밀착하는 심재 상부 가로면에 상기 외피재 한쪽 끝단보다 내측으로 55mm 작게, 상기 심재 한쪽 끝단보다 내측으로 약 35mm 작게 알루미늄 호일을 별도로 형성하였다.
그 다음으로, 순도 95%의 생석회(CaO) 5g을 파우치에 넣어서 제조한 게터 1개를 심재의 표면에 삽입시킨 후, 심재를 상기 외피재에 삽입한 후 10Pa의 진공도 상태에서 밀봉하였다. 그 다음으로, 상기 외피재와 금속박의 중첩부분을 125℃ 온도에서 5분간 가열하여 본 발명에 따른 진공 단열재를 제조하였다.
실시예 2
심재 및 외피재가 밀착하는 심재 하부 가로면에 알루미늄 호일을 별도로 추가하여 형성하는 것을 제외하고는 상기 실시예1과 동일한 조건으로 진공단열재를 제조하였다.
실시예 3
상기 심재 및 외피재가 밀착하는 심재 상부 및 하부 가로면에 상기 외피재 양 끝단보다 내측으로 55mm 작게, 상기 심재 양 끝단보다 내측으로 약 35mm 작게 알루미늄 호일을 별도로 형성한 것을 제외하고는 실시예1과 동일한 조건으로 진공 단열재를 제조하였다.
실시예 4
심재 및 외피재가 밀착하는 심재 상부 및 하부 가로면에 상기 외피재 양 끝단보다 내측으로 60mm 작게, 상기 심재 양 끝단보다 내측으로 약 40mm 작게 알루미늄 호일을 별도로 형성한 것을 제외하고는 실시예1과 동일한 조건으로 진공 단열재를 제조하였다.
실시예 5
심재 및 외피재가 밀착하는 심재 상부 및 하부 가로면에 상기 외피재 양 끝단보다 내측으로 15mm 작게, 상기 심재 양 끝단보다 내측으로 약 5mm 작게 알루미늄 호일을 형성한 것을 제외하고는 실시예1과 동일한 조건으로 진공 단열재를 제조하였다.
비교예 1
심재 및 외피재가 밀착하는 심재 상부 및 하부 가로면에 알루미늄 호일을 별도로 형성하지 않는 것을 제외하고는 상기 실시예1과 동일한 조건으로 진공단열재를 제조하였다.
비교예 2
심재 및 외피재가 밀착하는 심재 상부 및 하부 가로면에 알루미늄 호일 양 끝단을 상기 심재의 양 끝단과 동일하게 형성한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 조건으로 진공 단열재를 제조하였다.
2. 물성 평가
하기 표 1은 상기 실시예 및 비교예에 따른 진공단열재에 대한 열전도율에 대한 결과를 나타낸 것이다. 상기 실시예 및 비교예의 장기내구성능을 살펴보기 위하여, 실시예 및 비교예의 열전도율의 측정에는 HC-074-200(EKO社 제조) 열전도 측정기를 사용하였고, 온도 70℃, 습도 90%의 항온챔버에서 2주간 방치한 후 열전도율을 측정하였다.
초기열전도율(mW/mK) 초기값 대비 변화량
(2주후, mW/mK)
실시예 1 3.65 0.60
실시예 2 3.68 0.40
실시예 3 3.60 0.45
실시예 4 3.60 1.25
실시예 5 3.68 0.40
비교예 1 3.60 1.38
비교예 2 3.80 0.30
상기 표 1을 참조하면, 외피재와 심재 사이에 알루미늄 호일을 별도로 포함하는 실시예 1 내지 5가 알루미늄 호일을 별도로 포함하지 않는 비교예 1에 비해 초기 열전도율 값이 낮음을 알 수 있었다. 또한, 실시예 3 내지 5의 경우 금속박 양 끝단의 크기를 조절함으로써 알루미늄 호일의 양끝단이 심재의 양끝단과 같은 비교예 2에 비해 장기 내구성능이 좋거나, 열교 성능이 최소화됨을 알 수 있었다.
또한, 도 6은 물성평가에 대한 실시예3 및 비교예1의 열전도율을 그래프로 나타낸 것이다. 이 때, 하기 도 6의 X축의 위치는 실시예3 및 비교예1 심재의 중앙부를 0, 끝단부를 6.25cm로 설정한 상태에서 실시예3 및 비교예1의 열전도율을 측정하였다.
도 6을 참조하면, 실시예3의 경우 진공단열재의 끝단으로 갈수록 완만하게 열전도율이 상승하나, 비교예1의 경우 끝단으로 갈수록 급격하게 열전도율이 상승하는바, 이는 알루미늄 호일을 포함하고 있지 않은 비교예1이 실시예3에 비해 끝단에서의 히트브리지 현상이 많이 발생함을 확인하였다.
100: 금속박
20: 금속증착층
21: 배리어층
22: 실링층
23: 보호층
200: 진공 단열재
210: 심재
220: 외피재
230: 게터재

Claims (12)

  1. 심재; 및 상기 심재를 진공 포장하는 외피재;를 포함하고,
    상기 심재 및 상기 외피재 사이에 금속박을 포함하되, 상기 금속박의 적어도 하나의 끝단은 상기 심재의 적어도 하나의 끝단 보다 내측으로 작게 형성되는
    진공단열재.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 금속박은 알루미늄 호일(Foil)을 포함하는
    진공단열재.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 금속박의 양 끝단은 상기 심재의 양 끝단 보다 내측으로 15~35mm 작게 형성되는
    진공단열재.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 금속박의 양 끝단은 상기 외피재 양 끝단보다 내측으로 15~55mm 작게 형성되는
    진공단열재.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 금속박은 상기 심재 및 상기 외피재가 밀착되는 하나 이상의 가로면에 형성되는
    진공단열재.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 외피재는 금속증착층, 배리어층, 실링층을 순차적으로 포함하는
    진공 단열재.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 금속증착층 및 상기 배리어층 사이에 보호층을 더 포함하는
    진공단열재.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 금속 증착층 및 상기 배리어층 사이, 상기 배리어층 및 상기 실링층 사이에 접착체층을 포함하는
    진공 단열재.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 심재의 내부에 게터재를 포함하는
    진공단열재.
  10. 심재 상에 금속박을 적층하는 단계;
    상기 금속박이 적층된 심재를 외피재에 삽입하는 단계;
    상기 외피재 내부를 진공 감압하여 진공단열재를 제조하는 단계를 포함하고, 상기 금속박과 상기 외피재를 접착하는 단계를 더 포함하는
    진공단열재 제조방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 금속박과 상기 외피재를 접착하는 단계는 상기 외피재의 실링층을 가열하는 단계를 포함하는
    진공단열재 제조방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 실링층을 가열하는 단계는 진공챔버 내에서 수행되거나, 상기 금속박과 상기 외피재의 중첩부분을 가열하여 수행되는
    진공단열재 제조방법.
KR1020140009878A 2014-01-27 2014-01-27 진공 단열재 및 이의 제조방법 KR101808897B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140009878A KR101808897B1 (ko) 2014-01-27 2014-01-27 진공 단열재 및 이의 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140009878A KR101808897B1 (ko) 2014-01-27 2014-01-27 진공 단열재 및 이의 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150089362A KR20150089362A (ko) 2015-08-05
KR101808897B1 true KR101808897B1 (ko) 2017-12-13

Family

ID=53885822

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140009878A KR101808897B1 (ko) 2014-01-27 2014-01-27 진공 단열재 및 이의 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101808897B1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018042612A1 (ja) * 2016-09-02 2018-03-08 三菱電機株式会社 真空断熱材及び断熱箱
CN110822219B (zh) * 2019-09-19 2021-06-08 滁州银兴新材料科技有限公司 一种新式干燥法制备冰箱真空隔热板的加工工艺

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017511445A (ja) 2014-03-11 2017-04-20 サムスン エレクトロニクス カンパニー リミテッド 真空断熱材およびこれを含む冷蔵庫

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017511445A (ja) 2014-03-11 2017-04-20 サムスン エレクトロニクス カンパニー リミテッド 真空断熱材およびこれを含む冷蔵庫

Also Published As

Publication number Publication date
KR20150089362A (ko) 2015-08-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101286342B1 (ko) 진공단열재용 복합심재, 그 제조방법 및 이를 이용한 진공단열재
JP2013540607A5 (ko)
JP6214648B2 (ja) 破裂不良が改善された真空断熱材およびその製造方法
KR101859076B1 (ko) 흡수 필름을 구비한 흡수성 적층체 및 이를 포함한 전자 디바이스 및 그 제조 방법
JP6187718B1 (ja) 真空断熱材用外包材、真空断熱材、および真空断熱材付き物品
US20160230918A1 (en) Vacuum insulation panel and method for manufacturing the same
KR101353647B1 (ko) 진공단열재용 심재 및 이를 이용한 진공단열재
KR101302474B1 (ko) 내충격성 및 불연성이 우수한 진공단열재용 봉지부재
KR101825776B1 (ko) 진공 단열재
KR101808897B1 (ko) 진공 단열재 및 이의 제조방법
US20130260078A1 (en) Core material for a vacuum insulation panel formed of a phenolic resin-cured foam and vacuum insulation panel using same, and method for manufacturing same
JP6776618B2 (ja) 真空断熱材用外包材、真空断熱材、および真空断熱材付き機器
KR20180099442A (ko) 진공단열재 외피재용 적층재 및 이를 포함한 진공단열재 외피재
TWI604150B (zh) Vacuum heat insulation material and heat insulation box
WO2018016351A1 (ja) 真空断熱材用外包材、真空断熱材、および真空断熱材付き物品
JP7238566B2 (ja) 真空断熱材用外包材、真空断熱材、および真空断熱材付き物品
WO2018062047A1 (ja) 真空断熱材用外包材、真空断熱材、および真空断熱材付き物品
JP2020008084A (ja) 真空断熱材用外包材、真空断熱材、および真空断熱材付き物品
JP2018189227A (ja) 真空断熱材用外包材、真空断熱材、および真空断熱材付き物品
CN111801525B (zh) 真空隔热件和隔热箱
JP7056029B2 (ja) 真空断熱材用外包材、真空断熱材、および真空断熱材付き物品
JP6187719B1 (ja) 真空断熱材用外包材、真空断熱材、および真空断熱材付き物品
KR101418630B1 (ko) 미네랄 섬유 적층체를 포함하는 진공 단열재용 심재 및 이를 포함하는 진공 단열재
JP7056181B2 (ja) 真空断熱材用積層体及びそれを用いた真空断熱材
CN114867599A (zh) 阻气膜、膜叠层体和真空隔热件

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant