KR101845899B1 - 진공단열재 제조방법 및 제조장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의한 진공단열재 제조방법은, 상면이 압축필름으로 덮여진 지그패널 상면에 심재를 안착시키고 상기 압축필름과 지그패널 사이의 공기를 배출시켜 상기 심재를 압축시킨 후, 상기 지그패널의 전체 또는 일부를 파우치 형태의 외피재 내부에 삽입시킨 상태에서 상기 심재를 가압하여 상기 외피재 내부에 인입시키고, 상기 외피재 내의 공기를 배출한 이후 외피재의 개구부를 밀봉한다. 본 발명에 의한 진공단열재 제조장치는, 상면에 심재가 안착 가능한 평판 형상의 지그패널; 상기 지그패널 상면에 안착된 심재를 덮되, 일측을 제외한 나머지 세 방향 가장자리 또는 타측 가장자리가 상기 지그패널에 밀착 결합되는 압축필름; 상기 지그패널과 상기 압축필름 사이에 진공압을 형성하여 상기 심재를 압축시키는 진공펌프; 및 상기 진공펌프에 의해 압축된 심재를 일측으로 밀어 배출시키는 가압유닛;을 포함한다.

Description

진공단열재 제조방법 및 제조장치 {Method and apparatus for manufacturing vacuum insulation panel}
본 발명은 진공단열재 제조방법 및 제조장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 마진부 축소 및 분진율 감소를 통해 단열성이 개선된 진공단열재를 제조하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
진공단열재는 단열재 내부를 진공 처리함으로써 단열재 내부의 대류 현상을 차단시켜 기존 유/무기 단열재 대비 다섯 배 이상의 우수한 단열성능을 나타내도록 하는 소재이다.
일반적인 진공단열재(10)의 구성은, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 크게 심재(core material)(12), 다층필름(multi layer film) 구조로 이루어져 심재를 감싸는 외피재(11), 및 외피재 내로 유입되는 가스 성분을 제거하기 위한 가스 흡착제(getter)(13)로 이루어진다.
심재(12)를 외피재(11) 내에 용이하게 삽입하기 위해 외피재(11)는 심재 사이즈에 비해 1 내지 80mm 더 크게 제작되며, 이러한 크기 차이로 인하여 외피재(11)의 열융착 테두리 접합부(D1)가 핀(fin)으로 남게 된다. 종래에는 진공단열재의 연속식 설치를 위해 이러한 핀 부를 봉투 접기식으로 폴딩(Folding)하여 사용하였다.
사각형 형태의 진공단열재에서는 총 네 변에 핀이 형성되고, 일반적인 진공단열재의 제조방법에서는 상기 네 변의 핀이 모두 봉투 접기식으로 접혀서 제조된다. 이와 같이 접히는 핀 부는 열교 차단 성능에 불리한 구조를 제공하며, 또한 이중으로 꺾이는 각 모서리 부분에서 크랙이 발생하여 미세 누설 및 투습으로 인해 장기 내구성의 저하 및 높은 불량률의 원인이 되기도 하는 문제점이 있다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 대한민국 공개특허 제2012-0013067호에서는 도 2에 도시된 바와 같이 이격된 두 변만을 폴딩하고 그 단부를 테이프(14)로 고정한 구조를 제시하고 있지만 충분한 해결책이 되지는 못하는 실정이다.
아울러, 상기한 문제점을 해결하기 위하여, 일측에 개구부를 갖는 파우치 형태의 외피재에 심재를 삽입하여 외피재 내부를 감압시킨 후 외피재의 개구부를 밀봉시키는 방법이 제안된 바 있다. 상기 언급한 바와 같이 외피재를 파우치 형태로 제작하면, 외피재의 마진부(margin)가 크게 발생하지 아니하므로 외피재 가장자리를 폴딩할 필요가 없다는 장점이 있다.
그러나 파우치 형태의 외피재를 사용하는 경우, 압축되지 아니한 심재가 외피재 내부로 인입될 수 있도록 하기 위해서는 상기 외피재를 크게 제작해야 하는데, 이와 같이 외피재의 크기가 증가하면 외피재 내부를 감압시켰을 때 외피재의 불필요한 여유면적이 많이 발생한다는 단점이 있다.
따라서 상기 심재는 1차적으로 압축된 이후 파우치 형태의 외피재에 삽입되어야 하는데, 압축된 심재를 외피재에 삽입시키는 과정에서 상기 심재가 일정 수준 복원되므로 외피재의 크기를 소형화시키는데 한계가 있다는 문제가 있다.
대한민국 공개특허 제 2012-0013067호
본 발명은 파우치 형태의 외피재에 압축된 심재를 삽입시킨 후 상기 외피재의 개구부를 밀봉함으로써 외피재의 마진부를 최소화시킬 수 있는 진공단열재 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은 압축된 심재를 파우치 형태의 외피재 내부에 인입시킬 때 상기 심재의 압축률을 유지시킬 수 있어 외피재의 규격 소형화 및 외피재의 마진부 최소화가 가능한 진공단열재 제조장치를 제공한다.
본 발명에 의한 진공단열재 제조방법은, 상면이 압축필름으로 덮여진 지그패널 상면에 심재를 안착시키고 상기 압축필름과 지그패널 사이의 공기를 배출시켜 상기 심재를 압축시킨 후, 상기 지그패널의 전체 또는 일부를 파우치 형태의 외피재 내부에 삽입시킨 상태에서 상기 심재를 가압하여 상기 외피재 내부에 인입시키고, 상기 외피재 내의 공기를 배출한 이후 외피재의 개구부를 밀봉한다.
상기 압축필름의 일측 가장자리는 상기 지그패널의 일단보다 길게 연장되고, 상기 압축필름의 나머지 세 방향 가장자리 또는 상기 압축필름의 타측 가장자리가 상기 지그패널 상면에 밀착 결합되어, 상기 지그패널과 상기 압축필름 사이에 심재가 안착되었을 때 상기 압축필름의 일측이 상기 지그패널의 일단을 감싼 후 상기 지그패널의 저면에 안착된 상태에서 상기 압축필름과 지그패널 사이의 공기가 배출된다.
상기 심재 압축은, 지그패널에 형성된 흡기공을 통해 상기 지그패널과 상기 압축필름 사이의 공기를 배출시키는 공정으로 구현된다.
상기 외피재 내의 공기 배출 및 상기 외피재의 개구부 밀봉은, 진공챔버 내에서 수행된다.
본 발명에 의한 진공단열재 제조장치는, 상면에 심재가 안착 가능한 평판 형상의 지그패널; 상기 지그패널 상면에 안착된 심재를 덮되, 일측을 제외한 나머지 세 방향 가장자리 또는 타측 가장자리가 상기 지그패널에 밀착 결합되는 압축필름; 상기 지그패널과 상기 압축필름 사이에 진공압을 형성하여 상기 심재를 압축시키는 진공펌프; 및 상기 진공펌프에 의해 압축된 심재를 일측으로 밀어 배출시키는 가압유닛;을 포함한다.
상기 지그패널은, 상기 압축필름으로 덮여진 공간 중 상기 심재가 안착되지 아니한 지점에 하나 이상의 흡기공이 형성되고,
상기 진공펌프는, 상기 흡기공을 통해 상기 지그패널과 상기 압축필름 사이의 공기를 외부로 배출시킴으로써, 상기 지그패널과 상기 압축필름 사이에 진공압을 형성한다.
상기 압축필름은, 일측이 상기 지그패널의 일단보다 더 길게 연장되어, 상기 지그패널의 일단을 감싼 후 상기 지그패널의 저면에 안착 가능하며,
상기 진공펌프는, 상기 압축필름의 일측이 상기 지그패널의 저면에 안착된 이후 상기 지그패널과 상기 압축필름 사이의 공기를 배출시킨다.
상기 지그패널은, 파우치 형태의 외피재 내부로 일측이 인입 가능한 형상으로 형성되고,
상기 가압유닛은, 상기 압축된 심재를 상기 압축필름의 일측을 향해 가압하여, 상기 심재를 상기 외피재 내부에 인입시킨다.
상기 가압유닛은, 상기 지그패널의 상면과 평행한 방향으로 왕복 이송 가능하며, 상기 외피재 내부로 인입 가능한 형상으로 형성된다.
상기 지그패널 상면에는, 마찰계수가 기준치 이하인 물질이 코팅되거나, 슬립성 비닐이 도포 또는 부착된다.
일단이 상기 흡기공에 결합되고, 타단이 상기 진공펌프에 연결된 흡기라인을 더 포함한다.
본 발명에 의한 진공단열재 제조방법을 이용하면, 파우치 형태의 외피재에 압축된 심재를 삽입시킨 후 상기 외피재의 개구부를 밀봉할 수 있으므로, 외피재의 마진부를 최소화시킬 수 있고, 판상 압축에 비해 분진율을 감소시킬 수 있으며, 이에 따라 진공단열재의 열전도도를 낮출 수 있다는 장점이 있다.
또한 본 발명에 의한 진공단열재 제조장치를 이용하면, 압축된 심재를 파우치 형태의 외피재 내부에 인입시킬 때 상기 심재가 압축된 상태를 유지시킬 수 있으므로, 외피재의 규격 소형화 및 외피재의 마진부 최소화가 가능해진다는 장점이 있다.
도 1 및 도 2는 종래 기술에 따른 진공단열재의 구조를 도시한 도면으로서, 도 1은 폴딩 이전의 진공단열재 사시도이고, 도 2는 폴딩 이후의 진공단열재 단면도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명에 의한 진공단열재 제조방법에 의해 제작된 진공단열재의 분해사시도 및 사시도이다.
도 5는 본 발명에 의한 진공단열재 제조장치의 분해사시도이다.
도 6은 본 발명에 의한 진공단열재 제조장치의 단면도이다.
도 7 내지 도 9는 본 발명에 의한 진공단열재 제조장치를 이용하여 진공단열재를 제작하는 과정을 순차적으로 도시한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 진공단열재 제조방법 및 제조장치의 실시예를 상세히 설명한다.
도 3 및 도 4는 본 발명에 의한 진공단열재 제조방법에 의해 제작된 진공단열재의 분해사시도 및 사시도이다.
본 발명은, 가스흡착제(Getter)가 삽입된 심재(120)(Core Material)와, 상기 심재(120)를 둘러싸는 외피재(110)(Multi Layer Film)로 크게 구분되는 진공단열재(100)를 제조하기 위한 방법 및 장치에 관한 것으로서, 심재(120)를 둘러싸는 외피재(110)가 한 쌍의 시트 형태로 제공되는 것이 아니라 일측에 개구부를 갖는 파우치 형태로 제공됨으로써, 외피재(110)에 폴딩 면적을 줄여 열교현상을 저감시키고, 생산성을 향상시킬 수 있다.
이때, 상기 심재(120)는 고속원심법으로 제조된 유리섬유를 블로잉하는 과정을 거쳐 제작되므로, 내부에 다수의 공기층이 포함되어 있다. 따라서 진공단열재(100)의 규격대비 단열효과를 높이기 위하여 상기 심재(120)는 외피재(110) 내에 압축된 상태에서 인입되어야 하는데, 상기 심재(120)를 압축하는 공정과 상기 심재(120)를 외피재(110) 내로 인입시키는 공정 사이에 시간차가 발생되면 상기 심재(120)가 일정 부피를 갖도록 복원되므로, 외피재(110)를 크게 제작해야 한다.
그러나 상기 언급한 바와 같이 외피재(110)를 크게 제작하면, 외피재(110) 내부의 공기를 배출시켜 심재(120)를 압축시키는 과정에서 외피재(110)의 마진부(심재(120)와 접촉되지 아니하는 가장자리 부위)가 크게 형성되므로, 폴딩 면적을 줄이고자 하는 본 발명의 효과를 달성할 수 없다. 따라서 본 발명에 의한 진공단열재 제조방법은 심재(120)를 압축시킨 상태 그대로 외피재(110) 내부로 인입시킴으로써, 외피재(110)의 크기를 줄일 수 있고, 이에 따라 열전도율을 최소화시키고 생산성을 향상시킬 수 있도록 구성될 수 있다.
이와 같이 압축된 상태의 심재(120)를 그대로 외피재(110)에 인입시키기 위해서는, 도 5 및 도 6에 도시된 진공단열재 제조장치가 사용될 수 있으며, 이하에서는 상기 진공단열재 제조장치에 대하여 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명에 의한 진공단열재 제조장치의 분해사시도이고, 도 6은 본 발명에 의한 진공단열재 제조장치의 단면도이다.
본 발명에 의한 진공단열재 제조장치는 심재(120)를 압축시키는 과정과 압축된 심재(120)를 외피재(110)에 인입시키는 과정을 연이어 수행함으로써, 압축된 심재(120)가 부풀어 오르도록 복원되는 현상을 방지하도록 구성된다는 점에 구성상의 가장 큰 특징이 있다.
즉, 본 발명에 의한 진공단열재 제조장치는, 상면에 심재(120)가 안착 가능한(도 7 참조) 평판 형상의 지그패널(200)과, 상기 지그패널(200) 상면에 안착된 심재(120)를 덮되 일측(도 6에서는 우측)을 제외한 나머지 세 방향 가장자리가 상기 지그패널(200)에 밀착 결합되는 압축필름(300)과, 상기 지그패널(200)과 상기 압축필름(300) 사이에 진공압을 형성하여 상기 심재(120)를 압축시키는 진공펌프(400)와, 상기 진공펌프(400)에 의해 압축된 심재(120)를 일측으로 밀어 배출시키는 가압유닛(500)을 포함한다.
본 실시예에서는 상기 지그패널(200) 및 압축필름(300)이 직사각형의 평면형상을 갖는 경우만을 도시하고 있으나, 상기 지그패널(200)과 압축필름(300)은 상호 간의 사이에 심재가 안착될 수 있고 상기 심재가 압축필름(300)의 개방된 일측을 통해 인출될 수만 있다면, 어떠한 형상으로도 적용될 수 있다. 또한, 상기 압축필름(300)은, 지그패널(200)과 압축필름(300) 사이에 진공압이 발생될 때 심재(120)의 외측면에 밀착될 수 있도록 일정 수준의 연성을 가지며, 가압유닛(500)의 가압력에 의해 손상되거나 변형되지 아니하도록 기준치 이상의 강도를 갖는 재료로 제작되어야 할 것이다.
지그패널(200) 상면과 압축필름(300) 저면 사이에 심재(120)를 안착시킨 후 진공펌프(400)를 작동시키면, 지그패널(200)과 압축필름(300) 사이의 공기가 외부로 배출되면서 진공압이 형성되고, 상기 지그패널(200)과 압축필름(300) 사이에 위치하고 있던 심재(120)는 상기 진공압에 의해 압축된다. 심재(120)의 압축이 완료되면, 상기 가압유닛(500)은 압축필름(300) 중 지그패널(200)에 부착되지 아니한 일측(도 6에서는 우측)으로 심재(120)를 밀어, 지그패널(200)과 압축필름(300) 사이에 위치하여 있던 심재(120)를 지그패널(200)과 압축필름(300) 외부로 배출시킨다. 이때 상기 압축필름(300)의 일부가 지그패널(200)에 밀착 결합되는 것은 가압유닛(500)이 심재(120)를 밀어 배출시키는 과정에서 압축필름(300)이 심재(120)와 함께 밀려나는 것을 방지하기 위한 것이므로, 상기 압축필름(300)은 심재(120)가 배출되는 일측을 제외한 나머지 세방향 가장자리가 모두 지그패널(200)에 밀착 결합될 수도 있고, 심재(120)가 배출되는 반대측 즉, 타측 가장자리만이 지그패널(200)에 밀착 결합될 수도 있다.
지그패널(200)과 압축필름(300) 외부로 배출된 심재(120)는 미리 배치된 파우치 형상의 외피재(110) 내부로 인입되는데, 심재(120)가 압축된 상태를 유지하면서 외피재(110) 내부에 인입될 수 있으면, 외피재(110)를 크게 제작할 필요가 없게 되고, 이에 따라 외피재(110)의 마진부 감소를 통해 진공단열재(100) 열전도율을 낮출 수 있다는 장점이 있다. 본 발명에 의한 진공단열재 제조장치를 이용하여 심재(120)를 외피재(110)에 인입시키는 과정에 대해서는 이하 도 7 내지 도 9를 참조하여 상세히 설명한다.
도 7 내지 도 9는 본 발명에 의한 진공단열재 제조장치를 이용하여 진공단열재(100)를 제작하는 과정을 순차적으로 도시한다.
본 발명에 의한 진공단열재 제조방법으로 진공단열재(100)를 제조하고자 하는 경우, 먼저 도 7에 도시된 바와 같이 상면이 압축필름(300)으로 덮여진 지그패널(200) 상면에 심재(120)를 인입시키고, 도 8에 도시된 바와 같이 진공펌프(400)로 압축필름(300)과 지그패널(200) 사이의 공간을 감압시켜 상기 심재(120)를 압축시킨다.
상기 지그패널(200)은 압축필름(300)으로 덮여진 공간 중 상기 심재(120)가 안착되지 아니하는 지점에 하나 이상의 흡기공(210)이 형성되는바, 상기 진공펌프(400)는 흡기공(210)을 통해 지그패널(200)과 압축필름(300) 사이의 공기를 외부로 배출시킴으로써 지그패널(200)과 압축필름(300) 사이에 진공압을 형성할 수 있고, 이에 따라 심재(120)를 압축할 수 있다. 이때, 본 실시예에서는 지그패널(200)과 압축필름(300) 사이의 공기를 배출시키기 위한 흡기공(210)이 지그패널(200)에 형성되는 경우만을 도시하고 있으나, 상기 흡기공(210)이 압축필름(300)에 형성되더라도 지그패널(200)과 압축필름(300) 사이의 공기를 배출시킬 수 있다. 상기 흡기공(210)이 압축필름(300)에 형성되는 경우, 상기 압축필름(300)은 설정범위 이내의 연성을 가지면서, 기준치 이상의 강성을 갖는 재료로 제작될 수 있다. 이는 지그패널(200)과 압축필름(300) 사이의 공기를 배출시키는 과정에서 압축필름(300)이 심재(120)의 외측면에 밀착될 수 있으면서, 상기 흡기공(210) 주변의 압축필름이 손상되는 현상을 방지하기 위해서이다.
또한, 상기 압축필름(300)의 일측이 단순히 지그패널(200)의 상면에 안착되면, 진공펌프(400)에 의해 지그패널(200)과 압축필름(300) 사이의 공기가 배출될 때 상기 압축필름(300)의 일측이 심재(120)의 측면을 타고 올라가 지그패널(200)과 압축필름(300) 사이의 진공도가 해제될 수 있다. 따라서 상기 압축필름(300)은, 일측이 지그패널(200)의 일단을 감싼 후 상기 지그패널(200)의 저면에 안착될 수 있도록 지그패널(200)의 일단보다 약 10 내지 20㎝ 더 길게 연장될 수 있다. 이와 같이 압축필름(300)의 일측이 지그패널(200) 저면에 안착된 상태에서 진공펌프(400)가 지그패널(200)과 상기 압축필름(300) 사이의 공기를 배출시키면, 상기 압축필름(300)의 일측이 당겨지더라도 지그패널(200)과 이격되지 아니하므로, 지그패널(200)과 압축필름(300) 사이의 진공도가 안정적으로 유지될 수 있고, 이에 따라 심재(120)가 안정적으로 압축될 수 있다.
이때, 본 발명에 의한 진공단열재 제조장치는, 일단이 흡기공(210)에 결합되고 타단이 진공펌프(400)에 연결되는 흡기라인(410)을 구비하여, 지그패널(200)과 압력필름 사이의 공기가 흡기라인(410)을 통해 외부로 배출되도록 구성되어 있으나, 상기 흡기라인(410)은 본 실시예에 도시된 파이프 형상으로 한정되지 아니하고, 각종 덕트나 챔버 형상으로 대체될 수 있다. 즉, 상기 흡기라인(410)은 진공펌프(400)에서 발생된 진공압에 의해 지그패널(200)과 압력필름 사이의 공기를 외부로 배출시킬 수만 있다면, 어떠한 형상 및 구조로도 대체될 수 있다.
심재(120)의 압축이 완료되면, 도 9에 도시된 바와 같이 파우치 형태를 갖는 외피재(110)의 개구부를 심재(120) 측으로 향한 후 가압유닛(500)으로 심재(120)를 외피재(110) 측으로 밀어 이송시킴으로써, 상기 심재(120)를 외피재(110) 내부에 인입시킨다. 가압유닛(500)으로 심재(120)를 일측으로 밀어 이송시킬 때, 상기 압축필름(300)은 지그패널(200)에 고정되어 있어 심재(120)를 따라 이송하지 아니하므로, 지그패널(200)의 저면에 안착된 압축필름(300) 일측은 이송되는 심재(120)에 의해 가압되어 지그패널(200) 상측에 위치하도록 펴지게 되고, 상기 심재(120)는 압축필름(300) 외부로 인출될 수 있다.
이때, 상기 지그패널(200) 상면과 심재(120) 간의 마찰력이 크게 발생되면, 가압유닛(500)이 심재(120)를 가압하더라도 심재(120)가 원활하게 이송되지 못하는바, 상기 지그패널(200) 상면은 매끄럽게 제작됨이 바람직하다. 예를 들어 상기 지그패널(200) 상면에는, 마찰계수가 기준치 이하인 물질이 코팅되거나, 슬립성 비닐이 도포 또는 부착될 수 있다. 물론, 상기 지그패널(200)의 상면 마찰계수를 감소시킬 수 있다면 상기 지그패널(200) 상면에 마련되는 물질 및 비닐은 다양한 종류로 대체될 수 있다.
압축필름(300) 출구측(도 7에서는 우측)과 외피재(110)의 개구부가 이격되면, 지그패널(200)과 압축필름(300) 사이로부터 인출된 심재(120)가 외피재(110) 내부로 인입되기까지 일정 시간이 경과하게 되는바, 상기 심재(120)가 복원탄성력에 의해 어느 정도 부풀게 된다는 문제가 발생된다. 따라서 본 발명에 의한 진공단열재 제조장치는, 심재(120)가 지그패널(200)과 압축필름(300) 사이로부터 인출되자 마자 외피재(110) 내부에 인입될 수 있도록, 상기 외피재(110)는 지그패널(200)과 압축필름(300)의 일측(더 명확하게는 심재(120)가 배출되는 측)이 내부에 인입되도록 위치되고, 상기 가압유닛(500)은 외피재(110)의 위치 설정이 완료된 이후 심재(120)를 밀어 이송시킴이 바람직하다.
한편, 상기 가압유닛(500)은, 상기 지그패널(200)의 상면과 평행한 방향으로 왕복 가능할 수만 있다면, 실린더에 의해 구동될 수도 있고, 별도의 리니어모터에 의해 구동될 수도 있다. 즉, 일방향으로 왕복 가능하도록 구성되는 가압유닛(500)은 본 발명이 해당하는 기술분야에서 다양한 구조로 상용화되어 있는바, 상기 가압유닛(500)에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이와 같이 지그패널(200)과 압축필름(300)의 일측(더 명확하게는 지그패널(200)과 압축필름(300) 사이로부터 심재(120)가 인출되는 측)이 외피재(110) 내부에 인입된 이후, 상기 가압유닛(500)이 심재(120)를 밀어 이송시키도록 구성되면, 상기 심재(120)는 지그패널(200)과 압축필름(300) 사이로부터 인출되는 즉시 외피재(110) 내부에 위치되므로, 외피재(110)의 크기를 소형화시킬 수 있고, 이에 따라 외피재(110)의 마진부를 최소화시킬 수 있어 진공단열재(100)의 열전도율을 효과적으로 낮출 수 있다는 장점이 있다.
심재(120)가 외피재(110) 내부에 인입되면, 외피재(110) 내부의 공기를 배출시켜 심재(120)를 다시 한 번 압축시킨 후 외피재(110) 개구부를 밀봉시킨다. 이때, 외피재(110) 내부의 공기를 배출시키는 공정과 외피재(110)의 개구부를 융착하여 밀봉시키는 공정은 별도의 진공챔버 내에서 수행되는데, 이와 같이 진공챔버 내에서 외피재(110) 내부의 공기를 배출시키는 공정과 상기 외피재(110)를 융착시키는 공정은 종래의 진공단열재 제조방법에도 실질적으로 동일하게 적용되고 있는바, 상기 진공챔버의 구조 및 외피재(110) 융착에 관한 상세한 설명은 생략한다.
이하, 비교예 및 실시예에 의해 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다. 이들 비교예 및 실시예는 오직 본 발명을 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들에 국한되지 않는다는 것은 당업자에게 있어서 자명하다.
비교예 1
가스 흡착제를 포함한 심재를 판상 압축하여 한 쌍의 필름형 외피재 사이에 넣고, 1.0×10-3 torr로 진공 포장한 후, 외피재의 가장자리 4면을 폴딩하여 진공단열재를 제조하였다.
이때, 상기 외피재 각 면의 구성은 하기 표 1에 제시한 바와 같다. 또한, 상기 가스 흡착제로서 생석회(95%)와 지르코늄, 망간, 티타늄, 바륨, 철, 코발트, 알루미늄, 니켈 및 크롬 분말의 혼합물(5%)을 사용하였고, 상기 심재로서 무바인더 글라스 울을 사용하였다.
실시예 1
가스 흡착제를 포함한 심재를 저진공 압축하여 파우치 형태의 외피재 내에 삽입하고, 1.0×10-3 torr로 진공 포장하여 진공단열재를 제조하였다.
이때, 상기 외피재 각 면의 구성은 하기 표 1에 제시한 바와 같고, 가스 흡착제와 심재는 비교예 1과 동일하다.
구분 비교예1 실시예
접기방식 4면 폴딩 넌-폴딩
심재압축 판상압축 저진공압축
분진율(%) 0.95 0.44
외피재구성
(상, 하단)
(㎛)		 나일론 15 15
나일론 25 25
알루미늄 7 7
LLDPE 50 50
외피재구성
(두께방향)
(㎛)		 Vm-PET - 12
Vm-PET - 12
Vm-PET - 12
LLDPE - 50
제품크기
(㎜)		 가로×세로 290×410 290×410
두께 12.4 12.4
열전도도
(mW/mk)		 센터 열전도도 2.21 1.61
유효 열전도도 15.49 5.33
Vm-PET: 알루미늄-증착 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)
LLDPE: 선형 저밀도 폴리에틸렌
표 1의 실험 결과에서 알 수 있듯이, 진공단열재의 외피재 여유면적을 최소화하기 위해서 판상 압축(심재 상단에 판상을 대고 UTM 또는 이와 유사한 힘으로 누르는 압축)을 했을 경우 섬유 분진율이 0.95%로 나타났고 저진공 압축시 0.44% 수준으로 나타났다. 즉 섬유가 판상 형태의 압력으로 인해 많이 부스러지는 것을 알 수 있고, 이와 반대로 압축필름의 경우 유동적인 형상을 통해 분진율이 상대적으로 낮은 것을 알 수 있었다.
분진율이 높으면 섬유의 접점 개수가 많아지고 이는 열전도도 값에 영향을 줄 수 있다. 실험 결과에서 알 수 있듯이, 판상 압축의 경우 저진공 압축에 비해 센터 열전도도 값이 높은 것을 알 수 있었다. 또한 진공 압축을 통해서 외피재의 면적을 최소화하여 넌-폴딩(Non-Folding) 진공단열재를 제조할 수 있고, 제조된 진공단열재의 성능측정 결과 넌-폴딩 진공단열재의 센터 열전도도 값과 유효 열전도도 값에서 우수한 결과가 나타났는데, 이는 폴딩 폭 감소로 인한 열교현상 개선이 물성 향상에 중요한 역할을 했다고 볼 수 있다. 즉, 넌-폴딩 제품이 4면 폴딩 처리한 진공단열재보다 유효 열전도도가 66% 가량 우수한 것을 알 수 있었다.
이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아님은 명백하다. 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 특허청구범위와 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.
100 : 진공단열재 110 : 외피재
120 : 심재 200 : 지그패널
210 : 흡기공 300 : 압축필름
400 : 진공펌프 410 : 흡기라인
500 : 가압유닛

Claims (11)

  1. 상면이 압축필름으로 덮여진 지그패널 상면에 심재를 안착시키고 상기 압축필름과 지그패널 사이의 공기를 배출시켜 상기 심재를 압축시킨 후, 상기 지그패널의 전체 또는 일부를 파우치 형태의 외피재 내부에 삽입시킨 상태에서 상기 심재를 가압하여 상기 외피재 내부에 인입시키고, 상기 외피재 내의 공기를 배출한 이후 외피재의 개구부를 밀봉하는 진공단열재 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 압축필름의 일측 가장자리는 상기 지그패널의 일단보다 길게 연장되고, 상기 압축필름의 나머지 세 방향 가장자리 또는 상기 압축필름의 타측 가장자리가 상기 지그패널 상면에 밀착 결합되어, 상기 지그패널과 상기 압축필름 사이에 심재가 안착되었을 때 상기 압축필름의 일측이 상기 지그패널의 일단을 감싼 후 상기 지그패널의 저면에 안착된 상태에서 상기 압축필름과 지그패널 사이의 공기가 배출되는 진공단열재 제조방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 심재 압축은, 지그패널에 형성된 흡기공을 통해 상기 지그패널과 상기 압축필름 사이의 공기를 배출시키는 공정으로 구현되는 진공단열재 제조방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 외피재 내의 공기 배출 및 상기 외피재의 개구부 밀봉은, 진공챔버 내에서 수행되는 진공단열재 제조방법.
  5. 상면에 심재가 안착 가능한 평판 형상의 지그패널;
    상기 지그패널 상면에 안착된 심재를 덮되, 일측을 제외한 나머지 세 방향 가장자리 또는 타측 가장자리가 상기 지그패널에 밀착 결합되는 압축필름;
    상기 지그패널과 상기 압축필름 사이에 진공압을 형성하여 상기 심재를 압축시키는 진공펌프; 및
    상기 진공펌프에 의해 압축된 심재를 일측으로 밀어 배출시키는 가압유닛;
    을 포함하는 진공단열재 제조장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 지그패널은, 상기 압축필름으로 덮여진 공간 중 상기 심재가 안착되지 아니한 지점에 하나 이상의 흡기공이 형성되고,
    상기 진공펌프는, 상기 흡기공을 통해 상기 지그패널과 상기 압축필름 사이의 공기를 외부로 배출시킴으로써, 상기 지그패널과 상기 압축필름 사이에 진공압을 형성하는 진공단열재 제조장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 압축필름은, 일측이 상기 지그패널의 일단보다 더 길게 연장되어, 상기 지그패널의 일단을 감싼 후 상기 지그패널의 저면에 안착 가능하며,
    상기 진공펌프는, 상기 압축필름의 일측이 상기 지그패널의 저면에 안착된 이후 상기 지그패널과 상기 압축필름 사이의 공기를 배출시키는 진공단열재 제조장치.
  8. 청구항 5에 있어서,
    상기 지그패널은, 파우치 형태의 외피재 내부로 일측이 인입 가능한 형상으로 형성되고,
    상기 가압유닛은, 상기 압축된 심재를 상기 압축필름의 일측을 향해 가압하여, 상기 심재를 상기 외피재 내부에 인입시키는 진공단열재 제조장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 가압유닛은, 상기 지그패널의 상면과 평행한 방향으로 왕복 이송 가능하며, 상기 외피재 내부로 인입 가능한 형상으로 형성되는 진공단열재 제조장치.
  10. 청구항 5에 있어서,
    상기 지그패널 상면에는, 마찰계수가 기준치 이하인 물질이 코팅되거나, 슬립성 비닐이 도포 또는 부착되는 진공단열재 제조장치.
  11. 청구항 6에 있어서,
    일단이 상기 흡기공에 결합되고, 타단이 상기 진공펌프에 연결된 흡기라인을 더 포함하는 진공단열재 제조장치.
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