KR102408690B1 - 열효율 향상을 위한 건축난방 반사 단열필름 및 그 제조방법 - Google Patents

열효율 향상을 위한 건축난방 반사 단열필름 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 열효율 향상을 위한 건축난방 반사 단열필름 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 투명 필름층(120)과 제 1 및 제 2 접착형 도트층(110, 130)를 포함하는 단열필름층(100)과 단열필름층(100) 일면에 금박호일 또는 은박호일로 이루어진 열전도층(140)을 포함하는 것을 특징으로 하는 열효율 향상을 위한 건축난방 반사 단열필름 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 단열필름은, 도트 사이의 공기층을 격자 형태로 2중 형태로 단열 성능을 확보할 뿐만 아니라, 기존 특허의 단열필름 일면에 금박호일 또는 은박호일을 합지해서 열효율을 더욱 높일 수 있는 효과가 있으므로, 벽면 또는 바닥용 건축자재로 사용될 경우 단열성이 높으므로 열효율이 더욱 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

Description

열효율 향상을 위한 건축난방 반사 단열필름 및 그 제조방법{Insulation film for reflection of architectural heating to improve thermal efficiency, and Manufacturing method thereof}
본 발명은 열효율 향상을 위한 건축난방 반사 단열필름 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 도트 사이의 공기층을 격자 형태로 2중 형태로 단열 성능을 확보할 뿐만 아니라, 기존 특허의 단열필름 일면에 금박호일 또는 은박호일을 합지해서 열효율을 높이도록 하기 위한 열효율 향상을 위한 건축난방 반사 단열필름 및 그 제조방법에 관한 것이다.
도 1은 기존에 사용되는 단열필름을 나타내는 도면이다. 먼저, 도 1a를 참조하면, 기존의 한 종류로 단열필름(20)은 주로 동절기에 유리창(10) 내면에 부착식으로 사용되며, 에어캡이 형성된 포장 내장재를 활용하고 있다. 이 경우 포장 내장재형 단열필름(20)은 단열 효율에 한계가 있으며, 도 1b를 참조하면, 적외선 차단형 단열필름(30)은 열효율 향상을 위한 건축난방 반사 단열필름으로 제조 단가가 높아서 시공시 비용적인 부담이 큰 단점이 있어 왔다.
이와 관련된 종래의 기술로 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2020-0044449(2020.04.13)호 "창호용 단열필름(Insulating film for window)"은 롤 형태로 구비된 단열필름을 창호의 창틀 크기에 맞게 절취하여 창틀에 부착 고정하되, 단열필름에는 접착부가 격자 형태로 구비되어 창틀에 부착되고, 이 접착부에는 이형지가 부착되어 접착부를 보호하는 창호용 단열시트를 제공하는 기술에 관한 것이다.
또한, 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2015-0167498(2015.11.27)호 "나노섬유 건축난방 반사 단열필름의 제조방법 및 그 제조방법으로 제조된 나노섬유 단열필름(Method for manufacturing nano-fiber insulating film and nano-fiber insulating film using the same)"은 일방향을 따라 중공층이 형성되므로 창문의 가시성을 확보할 수 있으며, 중공층이 형성되어 단열효과를 증대시킬 수 있다. 또한, 실내로 투사되는 태양광이 외부로 굴절되는 것을 방지하고, 실내로 투사되도록 함으로써 실내온도를 상승시킬 수 있어 실내 난방을 위해 적은 난방에너지를 사용하여 난방비를 절약할 수 있는 기술에 관한 것이다.
또한, 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2014-0085238(2014.07.08)호 "단열필름(INSULATING FILM)"은 단열필름이 개시되며, 상기 단열필름은 일면 또는 타면에 복수개의 제1 오목부가 형성된 제1 층; 타면이 상기 제1 층의 일면에 접합되는 제1 일면기재; 및 일면이 상기 제1 층의 타면에 접합되는 제1 타면기재를 포함하되, 상기 제1 오목부는 상기 제1 일면기재의 타면 또는 상기 제1 타면기재의 일면에 의해 폐쇄되는 제1 밀폐공간을 형성하는 기술에 관한 것이다.
또한, 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2016-0025752(2016.03.03)호 "난연 단열필름(ANTI-FIRE INSULATION FILM)"은 난연섬유시트의 상하면에 난연접착제로 라미네이팅 접착되는 어퍼(upper) 알루미늄포일 및 언더(under) 알루미늄포일을 구비시켜 생산성 및 작업성을 보장하면서도 난연섬유시트 양측에서의 열전도 및 열복사까지 반사 차단시켜 단열의 효과를 더욱 극대화시킬 수 있는 난연 단열필름에 관한 것이다.
그러나 종래의 기술들은 단열 효율에 한계가 있을 뿐만 아니라, 제조 단가가 높아서 시공시 비용적인 부담이 큰 한계점을 극복하지 못한다.
대한민국 특허출원 출원번호 제10-2020-0044449(2020.04.13)호 "창호용 단열필름(Insulating film for window)" 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2015-0167498(2015.11.27)호 "나노섬유 건축난방 반사 단열필름의 제조방법 및 그 제조방법으로 제조된 나노섬유 단열필름(Method for manufacturing nano-fiber insulating film and nano-fiber insulating film using the same)" 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2014-0085238(2014.07.08)호 "단열필름(INSULATING FILM)" 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2016-0025752(2016.03.03)호 "난연 단열필름(ANTI-FIRE INSULATION FILM)"
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 도트 사이의 공기층을 격자 형태로 2중 형태로 단열 성능을 확보할 뿐만 아니라, 기존 특허의 단열필름 일면에 금박호일 또는 은박호일을 합지해서 열효율을 높이도록 하기 위한 열효율 향상을 위한 건축난방 반사 단열필름 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
그러나 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 구현예는,
투명 필름층(120)과 제 1 및 제 2 접착형 도트층(110, 130)를 포함하는 단열필름층(100)과 단열필름층(100) 일면에 금박호일 또는 은박호일로 이루어진 열전도층(140)을 포함하는 것을 특징으로 하는 열효율 향상을 위한 건축난방 반사 단열필름을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 투명 필름층(120)의 원료로는 불소 수지, 염화비닐 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리에틸렌수지 중 적어도 하나 이상의 열가소성 수지 75 내지 82 중량비에 탄소섬유 18 내지 25 중량비가 첨가 혼합된 혼합물을 사용하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 혼합물 100 중량부에 난연제를 10 내지 15 중량부, 자외선차단제 5 내지 7 중량부를 첨가하여 혼합할 수 있다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 다른 구현예는,
투명 필름층을 형성하는 제 1 단계;
상기 투명 필름층의 양면에 제 1 및 제 2 접착형 도트층을 형성하는 제 2 단계; 및
상기 제 1 및 제 2 접착형 도트층이 형성된 일면에 금박호일 또는 은박호일로 이루어진 열전도층(140)을 형성하는 제 3 단계; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 건축난방 반사 단열필름의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 투명 필름층(120)의 원료로는 불소 수지, 염화비닐 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리에틸렌수지 중 적어도 하나 이상의 열가소성 수지 75 내지 82 중량비에 탄소섬유 18 내지 25 중량비가 첨가 혼합된 혼합물을 사용하고, 상기 혼합물 100 중량부에 난연제를 10 내지 15 중량부, 자외선차단제 5 내지 7 중량부를 첨가하여 혼합한 것을 사용할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 열효율 향상을 위한 건축난방 반사 단열필름 및 그 제조방법은, 도트 사이의 공기층을 격자 형태로 2중 형태로 단열 성능을 확보할 뿐만 아니라, 기존 특허의 단열필름 일면에 금박호일 또는 은박호일을 합지해서 열효율을 더욱 높일 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따른 단열필름은 벽면 또는 바닥용 건축자재로 사용될 경우 단열성이 높으므로 열효율이 더욱 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 기존에 사용되는 단열필름을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 열효율 향상을 위한 건축난방 반사 건축난방 반사 단열필름의 제조방법을 나타내는 흐름도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 열효율 향상을 위한 건축난방 반사 단열필름을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 열효율 향상을 위한 건축난방 반사 단열필름 제조하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 열효율 향상을 위한 건축난방 반사 건축난방 반사 단열필름의 제조방법을 나타내는 흐름도이다. 도 2를 참조하면, 열효율 향상을 위한 건축난방 반사 건축난방 반사 단열필름의 제조방법은 투명 필름층 형성(S11), 제 1 및 제 2 접착형 도트층 형성(S12), 열전도층 형성(S13) 및 슬리팅(S14)의 과정을 통해 형성될 수 있다.
여기서 슬리팅(S14) 과정은 복합형 필름의 제조시 생산 로스를 줄이기 위해 슬리팅하는 것으로 즉, 열전도층이 결합된 단열필름(100)의 양단을 각각 잘라냄으로써(구체적으로, 양단을 각각 10 내지 20 ㎜ 잘라냄) 필름간의 미접합된 부분을 제거하는 과정에 해당할 수 있다.
다음으로, 도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 열효율 향상을 위한 건축난방 반사 단열필름을 나타내는 도면이다. 도 5는 본 발명의 열효율 향상을 위한 건축난방 반사 단열필름 제조하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 도 3 및 도 4를 참조하면, 열효율 향상을 위한 건축난방 반사 단열필름 구조(1)는 벽면이나 바닥면과 같은 건축면(10)에 적용하기 위해 투명 필름층(120)과 제 1 및 제 2 접착형 도트층(110, 130)를 포함하는 단열필름층(100)과 그 일면에 금박호일 또는 은박호일에 해당하는 열전도층(140)으로 이루어질 수 있다.
본 발명에서 제 1 접착형 도트층(110)은 한쪽의 주면에 해당하는 투명 필름층(120)과 접촉된 면으로부터 두께 방향에 걸쳐서 투명한 접착제 베이스 재료에 의해 본질적으로 형성되는 베이스 접착제 영역과, 그 접착제층의 다른 쪽의 주면에 해당하는 건축면(10)과 맞닿는 면으로부터 두께 방향에 걸쳐서 형성된 투명한 점착성의 굴절 컨트롤 영역을 포함하고, 굴절 컨트롤 영역은 베이스 접착제 영역과 접하고, 베이스 접착제 재료의 굴절률보다 높은 굴절률을 가짐으로써, 제 1 접착형 도트층(110)과 투명 필름층(120) 간의 합쳐져서 형성되는 영역과 제 1 접착형 도트층(110)이 없이 투명 필름층(120)만 형성되는 영역 간의 건축면(10)으로부터 입사되는 열기의 손실을 최소화할 수 있는 구조를 제공할 수 있다.
한편, 베이스 접착제 영역은 접착제와 PET 수지의 중량비율을 6 내지 7 : 3 내지 4로 형성하고, 굴절 컨트롤 영역은 접착제와 PET 수지의 중량비율을 3 내지 4 : 6 내지 7로 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서 제 2 접착형 도트층(130)은 한쪽의 주면에 해당하는 열전도층(140)과 접촉된 면으로부터 두께 방향에 걸쳐서 투명한 접착제 베이스 재료에 의해 본질적으로 형성되는 베이스 접착제 영역과, 그 접착제층의 다른 쪽의 주면에 해당하는 투명 필름층(120)과 맞닿는 면으로부터 두께 방향에 걸쳐서 형성된 투명한 점착성의 굴절 컨트롤 영역을 포함하고, 굴절 컨트롤 영역은 베이스 접착제 영역과 접하고, 베이스 접착제 재료의 굴절률보다 높은 굴절률을 가짐으로써, 제 2 접착형 도트층(130)과 투명 필름층(120) 간의 합쳐져서 형성되는 영역과 제 2 접착형 도트층(130)이 없이 투명 필름층(120)만 형성되는 영역 간의 투명 필름층(120)으로부터 입사되는 열기의 손실을 최소화할 수 있는 구조를 제공할 수 있다.
여기서, 베이스 접착제 영역은 접착제와 PET 수지의 중량비율을 5 내지 6 : 4 내지 5로 형성하고, 굴절 컨트롤 영역은 접착제와 PET 수지의 중량비율을 4 내지 5 : 5 내지 6으로 형성하는 것이 바람직하다.
투명 필름층(120)의 원료로는 불소 수지, 염화비닐 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리에틸렌수지 등의 열가소성 수지의 필름을 사용할 수 있는데, 불소 수지 필름이 투명성, 기계적 강도, 내후성, 내자외선성, 내열성, 용착성 등의 점에서 바람직하다. 불소 수지로서는, 에틸렌-테트라플루오로에틸렌계 공중합체 (이하, ETFE 라 약기한다), 헥사플루오로프로필렌-테트라플루오로에틸렌계 공중합체 (이하, FEP 라 약기한다), 퍼플루오로(알킬비닐에테르)-테트라플루오로에틸렌계 공중합체 (이하, PFA 라 약기한다), 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌-불화비닐리덴계 공중합체(이하, THV 라 약기한다), 폴리불화비닐리덴, 불화비닐리덴-헥사플루오로프로필렌계 공중합체, 폴리불화비닐 등을 들 수 있다. 바람직한 것은 ETFE, FEP 및 THV 로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상이고, 보다 바람직한 것은 ETFE 이다. 불소 수지의 필름의 두께는, 주로 수지의 기계적 강도를 고려하여 결정되는데, 바람직하게는 1100 내지 1300㎛, 보다 바람직하게는 1200㎛ 이다.
그리고 본 발명에서 투명 필름층(120)의 소재가 되는 투명 불소수지 시트를 형성하기 위해 압출장치를 이용해 압출하여 압출 용융물을 형성하는데, 여기서 220 내지 230℃의 온도에서 용해시키는 것이 바람직하다. 이후, 용용상태의 압출 용융물을 통과시 T-die 방식으로 필름 타입의 투명 불소수지 시트를 형성하며, 다이의 출구에 부착된 냉각장치를 필름 타입의 투명 불소수지 시트를 냉각시킨다. 냉각시 필름 타입의 투명 불소수지 시트에 대한 냉각을 수행한 뒤, 냉각을 위해 가이드 롤러로 전달한다. 여기서 사용되는 냉각장치는 펠티어 소자와 온도 센서, 그리고 아두이노 기판을 활용하여 미리 설정된 온도 범위로 필름 타입의 투명 불소수지 시트에 대한 온도를 제어할 수 있다. 여기서 온도 설정 범위는 실온 상태에 해당하는 가이드 롤러에 의한 냉각과 압출 용융물에 대한 다이에 의한 T-die 방식을 이용해 필름 타입의 투명 불소수지 시트 생성 직후의 온도 차를 고려하여 5℃ 내지 7℃ 범위로 설정하는 것이 바람직하다.
이후, 가이드 롤러에 의해 냉각된 필름 타입의 투명 불소수지 시트를 연신장치로 안내되며, 가이드 롤러에 의해 필름 타입의 폴리프로필렌 시트에 대한 연신 장치로의 이송을 수행하면서, 가이드 롤러의 전체 길이 설정에 따른 실온 상태에서 열안정화 과정을 제공할 수 있다. 연신장치는 가이드 롤러를 통과한 필름 타입의 투명 불소수지 시트를 박막 필름이 되도록 눌러 잡아당기는 연신을 수행한다. 보다 구체적으로, 연신시 필름 타입의 투명 불소수지 시트에 대한 가열, 가압 상태에서 넓이 방향의 연신을 수행함으로써, 최종 생산물인 투명 필름층(120)에 대한 연신 전후의 면적 비율이 1 : 5.2 내지 6.7 배가 증가하도록 한다. 여기서, 연신시 가열 온도는 240 내지 260 ℃, 가압 상태는 120 내지 130mbar 상태이며, 투명 필름층(120)의 두께를 1200㎛로 생산시 바람직하게는 250 ℃, 123mbar 상태에서 수행하는 것이 바람직하다. 한편 연신시 상술한 바람직한 온도 범위 내인 가열 온도는 240 내지 260 ℃에서 행하여져야 한다. 온도 범위보다 온도가 높아지는 경우 분자의 자유도가 높아져 분자의 배향이 잘 이루어지지 않는다. 또한, 온도 범위보다 낮아지는 경우에는 연신이 잘 이루어지지 않고 폴리프로필렌 시트가 연신되지 못하고 끊어지는 현상이 일어난다.
한편, 투명 필름층(120)에 대한 연신 후 열안정화 과정 사이에 투명 필름층(120)에 대한 연성화와 함께 메쉬 공정에 따라 다이아몬드 형상 구조, 그물 형상, 사각형 형상을 갖는 균일한 격자 구조(메쉬 구조)를 형성할 수 있다. 이와 같은 메쉬 구조를 형성함으로써, 유연성을 제공하고, 다수의 메쉬구조의 투명 필름층(120)를 적층하고 발포함으로써, 무게를 획기적으로 줄일 수 있다.
즉, 상술한 바와 같이 생성된 투명 필름층(120)에 대해서 겹겹이 적층한 뒤, 발포폼의 제조 공정과 같이 전체 공정은 투입된 합성수지 입자를 부풀려 발포시키는 발포단계와, 발포된 입자에 포함된 수분을 제거하는 건조단계와, 건조된 발포 입자에 고온 증기를 공급하여 발포 입자가 서로 엉켜 결합되게 하는 성형단계로 이루어지고 상기 성형 단계를 수행하기 전에 코팅 단계를 더 수행할 수 있다.
여기서, 도 5를 참조하면, 투명 필름층(120)과 제 1 및 제 2 접착형 도트층(110, 130) 간의 점착 방식의 일 실시예는, 투명 필름층(120)을 제 1 폼 실린더(1100) 및 제 1 압착 롤러(1200) 사이에 투입하여 제 1 접착형 도트층(110)를 도트 인쇄시, 제 1 폼 실린더(1100)는 제 1 접착형 원재료 수조(1300)에 그 하부가 침지된 상태에서 제 1 접착형 도트층(110)의 원재료(110a)를 표면에 도포한 상태로 인양하며, 제 1 폼 실린더(1100)의 일측에는 제 1 블레이드(1400)가 구비되어 제 1 폼 실린더(1100)의 표면 양각부에 도포된 제 1 접착형 도트층(110)를 제거하여 제 1 폼 실린더(1100)의 표면 음각부에 수용된 원재료(110a)가 투명 필름층(120)이 제 1 폼 실린더(1100) 및 제 1 압착 롤러(1200) 사이를 통과하면서 투명 필름층(120)에 제 1 접착형 도트층(110)이 도트 인쇄되도록 할 수 있다.
즉, 투명 필름층(120)를 제 1 폼 실린더(1100) 및 제 1 압착 롤러(1200) 사이에 통과시키면서 제 1 폼 실린더(1100)의 음각부에 수용되어 있던 제 1 접착형 도트층(110)의 원재료(110a)가 투명 필름층(120) 표면의 상부면에 도트 인쇄된다.
이후, 도트 인쇄된 투명 필름층(120)을 경화 챔버를 통과시켜 제 1 접착형 도트층(110)를 경화시킨 뒤, 투명 필름층(120)과 제 2 접착형 도트층(130) 간의 점착 방식은 도 5와 같이 투명 필름층(120)을 제 2 폼 실린더(1100a) 및 제 2 압착 롤러(1200a) 사이에 투입하여 제 2 접착형 도트층(130)를 도트 인쇄시, 제 2 폼 실린더(1100a)는 제 2 접착형 원재료 수조(1300a)에 그 하부가 침지된 상태에서 제 2 접착형 도트층(130)의 원재료(130a)를 표면에 도포한 상태로 인양하며, 제 2 폼 실린더(1100a)의 일측에는 제 2 블레이드(1400a)가 구비되어 제 2 폼 실린더(1100a)의 표면 양각부에 도포된 제 2 접착형 도트층(130)를 제거하여 제 2 폼 실린더(1100a)의 표면 음각부에 수용된 원재료(130a)가 투명 필름층(120)이 제 2 폼 실린더(1100a) 및 제 2 압착 롤러(1200a) 사이를 통과하면서 투명 필름층(120)에 제 2 접착형 도트층(130)이 제 1 접착형 도트층(110)의 투명 필름층(120) 상부에 인쇄되지 않은 투명 필름층(120)의 하부면에 도트 인쇄되도록 할 수 있다.
즉, 투명 필름층(120)를 제 2 폼 실린더(1100a) 및 제 2 압착 롤러(1200a) 사이에 통과시키면서 제 2 폼 실린더(1100a)의 음각부에 수용되어 있던 제 2 접착형 도트층(130)의 원재료(130a)가 투명 필름층(120) 표면의 하부면에 도트 인쇄된다.
한편, 제어부(2300)는 제 1 카메라(2100) 및 제 2 카메라(2200)에 의해 촬영되는 각 제 1 접착형 도트층(110)과 제 2 접착형 도트층(130)의 투명 필름층(120)의 상하부에서 중첩되지 않도록 도트 인쇄되도록 제 1 카메라(2100)에 의해 촬영된 제 1 도트 형상과 제 2 카메라(2200)에 의해 촬영된 제 2 도트 형상을 제공받아 제 1 폼 실린더(1100)의 정방향(반시계방향) 및 제 1 압착 롤러(1200)의 역방향(시계방향) 회전 속도, 그리고 제 2 폼 실린더(1100a)의 역방향(시계방향) 및 제 2 압착 롤러(1200)의 정방향(반시계방향) 회전 속도를 조절할 수 있다.
여기서, 제 1 및 제 2 접착형 도트층(110, 130)이 상부 및 하부로 도트 인쇄된 투명 필름층(120)을 경화 챔버를 통과시켜 투명 필름층(120) 하부의 제 2 접착형 도트층(130)를 경화시킨 뒤, 제 2 접착형 도트층(130) 방향에 금박호일 또는 은박호일에 해당하는 열전도층(140)을 압착하여 합지한 상태로 제조될 수 있다.
또한, 도트 인쇄된 투명 필름층(120)을 경화 챔버를 통과시키면서 제 1 및 제 2 접착형 도트층(110, 130)를 일정 정도 경화시키는 경우 경화 챔버로는 자외성(UV) 경화기, 열경화기, 전자빔 경화기, 건조 온풍기 등을 이용할 수 있다.
한편, 경화 챔버를 통과시키기 전에 투명 필름층(120) 상에제 1 및 제 2 접착형 도트층(110, 130)가 도트 인쇄된 상태에서 고주파 가열압착 과정을 더 거칠 수 있다.
투명 필름층(120)의 원료로는 불소 수지, 염화비닐 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리에틸렌수지 등의 열가소성 수지 75 내지 82 중량비에 탄소섬유 18 내지 25 중량비가 첨가 혼합된 혼합물 100 중량부에 난연제를 10 내지 15 중량부, 자외선차단제 5 내지 7 중량부를 첨가하여 혼합함으로써, 인장강도가 우수한 열가소성 수지에 파단강도가 우수한 탄소섬유를 첨가 혼합하여 요구되는 파단강도를 갖추게 되고, 인화성 물질에 난연성을 부가하여 발생할 수 있는 화재 등에 난연성을 갖추게 함으로써, 열가소성 수지를 사용하여 가격 경쟁력이 높으면서도 난연성 등과 같은 기능성을 발휘할 수 있다.
본 발명에서 난연제는 몰리브덴산 안티몬, 수산화알미늄, 산화몰리브덴, 수산화마그네슘 중 어느 하나 또는 2종 이상 혼합한 것을 사용한다. 특히 수산화알미늄(Al(OH)3)은 발포폼 형태로 형성 가능한 투명 필름층(120)에 열이 가해져서 500℃ 이상이 되면 미세 다공질이 무수히 많은 상태로 변화되어 흡착 성능을 가지게 되므로 연소시 발생하는 다이옥신, 염화수소가스(HCl) 등 유해 물질을 흡착하며 열 분해시 흡열 반응을 하여 냉각 효과도 있고 불연성으로서 내수, 내산성이 우수하다. 또한 상기 난연제들을 병용 사용하여 난연 효과의 향상을 기대할 수 있다.
한편, 본 발명에서 투명 필름층(120)의 소재가 되는 필름 타입의 열가소성 수지 시트를 형성하기 위해 압출장치를 이용해 압출하여 압출 용융물을 형성하는데, 여기서 340 내지 350 ℃의 온도에서 용해시키는 것이 바람직하다. 이후, 용용상태의 압출 용융물을 통과시 T-die 방식으로 필름 타입의 투명 필름층 시트를 형성하며, 다이의 출구에 부착된 냉각장치를 필름 타입의 투명 필름층 시트를 냉각시킨다. 냉각시 필름 타입의 투명 필름층 시트에 대한 냉각을 수행한 뒤, 냉각을 위해 가이드 롤러로 전달한다. 여기서 사용되는 냉각장치는 펠티어 소자와 온도 센서, 그리고 아두이노 기판을 활용하여 미리 설정된 온도 범위로 필름 타입의 폴투명 필름층 시트에 대한 온도를 제어할 수 있다. 여기서 온도 설정 범위는 실온 상태에 해당하는 가이드 롤러에 의한 냉각과 압출 용융물에 대한 다이에 의한 T-die 방식을 이용해 필름 타입의 투명 필름층 시트 생성 직후의 온도 차를 고려하여 6℃ 내지 10.5℃ 범위로 설정하는 것이 바람직하다. 이후, 가이드 롤러에 의해 냉각된 필름 타입의 투명 필름층 시트를 연신장치로 안내되며, 가이드 롤러에 의해 필름 타입의 투명 필름층 시트에 대한 연신 장치로의 이송을 수행하면서, 가이드 롤러의 전체 길이 설정에 따른 실온 상태에서 열안정화 과정을 제공할 수 있다. 연신장치는 가이드 롤러를 통과한 필름 타입의 투명 필름층 시트를 박막 필름이 되도록 눌러 잡아당기는 연신을 수행한다. 보다 구체적으로, 연신시 필름 타입의 투명 필름층 시트에 대한 가열, 가압 상태에서 넓이 방향의 연신을 수행함으로써, 최종 생산물인 폴리프로필렌 필름에 대한 연신 전후의 면적 비율이 1 : 5.8 내지 7.2 배가 증가하도록 한다. 여기서, 연신시 가열 온도는 250 내지 350 ℃, 가압 상태는 230 내지 430mbar 상태이며, 폴리프로필렌 필름의 두께를 350㎛로 생산시 바람직하게는 330 ℃, 350mbar 상태에서 수행하는 것이 바람직하다.
한편 연신시 상술한 바람직한 온도 범위 내인 가열 온도는 250 내지 350℃에서 행하여져야 한다. 온도 범위보다 온도가 높아지는 경우 분자의 자유도가 높아져 분자의 배향이 잘 이루어지지 않는다. 또한, 온도 범위보다 낮아지는 경우에는 연신이 잘 이루어지지 않고 투명 필름층 시트가 연신되지 못하고 끊어지는 현상이 일어난다.
한편, 투명 필름층 시트에 대한 연신 후 열안정화 과정 사이에 폴투명 필름층 시트에 대한 연성화와 함께 메쉬 공정에 따라 다이아몬드 형상 구조, 그물 형상, 사각형 형상을 갖는 균일한 격자 구조(메쉬 구조)를 형성할 수 있다. 이와 같은 메쉬 구조를 형성함으로써, 유연성을 제공하고, 다수의 메쉬구조의 폴리프로필렌 시트를 적층하고 발포함으로써, 무게를 획기적으로 줄일 수 있다.
즉, 상술한 바와 같이 생성된 투명 필름층 시트에 대해서 겹겹이 적층한 뒤, 발포폼의 제조 공정과 같이 전체 공정은 투입된 합성수지 입자를 부풀려 발포시키는 발포단계와, 발포된 입자에 포함된 수분을 제거하는 건조단계와, 건조된 발포 입자에 고온 증기를 공급하여 발포 입자가 서로 엉켜 결합되게 하는 성형단계로 이루어지고 상기 성형 단계를 수행하기 전에 코팅 단계를 더 수행할 수 있다.
여기서 발포제는 전체 투명 필름층 시트 100 중량부에 대하여 발포제 4 내지 6 중량부를 배합하는 것이 바람직하다. 여기서 발포타입 혼합물을 제조하기 위해 사용되는 발포제의 함량이 6 중량부를 초과하면 격층 구조의 투명 필름층(120)의 강성과 내열성, 표면 경도가 현저히 저하되어 응용에 부적합하므로 바람직하지 않으며, 4 중량부 미만이면 비중, 발포성, 성형성, 충격특성이 저하되어 바람직하지 않다. 이때 주로 사용되는 화학 발포제는 Sodium bicarbonate(NaHCO3)가 주로 사용되는 것이 바람직하다.
이러한 투명 필름층 시트 간을 발포타입의 적층을 통해서, 투명 필름층 시트 원료의 비중에 대해서 발포제로 인한 배합으로, 비중을 낮출 뿐만 아니라, 절연성을 높일 수 있다.
각 발포형 투명 필름층 시트 생성시, 투명 필름층 시트가 각 이송장치 상부에 있는 프레임에 의해 이송되는 경우, 로터리성형기의 회전원반을 회전시키면서 각 투명 필름층 시트의 사이에 용융된 발포제를 혼합하는 방식한 뒤, 금형에 의해 사출성형시키면서 성형된 금형에는 냉각을 시켜 제품을 취출하는 로터리성형 과정을 수행할 수 있다.
여기서, 발포형 투명 필름층 시트 형성을 위한 두께(dickness)에 대한 제어장치의 제어를 받음으로써, 발포제 압출기에 의하여 용융된 발포제의 발포형 투명 필름층 시트 대비 발포제에 대한 유량 제어가 수행될 수 있다.
한편, 열효율 향상을 위한 건축난방 반사 단열필름 구조(1)에 있어서, 투명 필름층(120)과 제 1 및 제 2 접착형 도트층(110, 130)를 포함하는 단열필름층(100)과 건축면(10)을 기준으로 투명 필름층(120) 중 외측 영역에 형성되는 제 2 접착형 도트층(130)과 닿는 면에 형성되는 금박호일 또는 은박호일에 해당하는 열전도층(140)은 복수의 층 사이에 PCM 캡슐이 도포된 상태로 형성될 수 있다. PCM 캡슐은 PCM 캡슐(Phase Change Material Microcapsul)은 상전이 물질로, 고체, 용융, 열에너지 흡수, 액체, 응결, 열에너지 방출, 고체로 반복적으로 변하는 재질로 형성되며, 상변화물질, 사이즈 5/1000mm(5㎛), 이온반발성, 음이온수지, 대류, 열분산/확산, 방열코팅액 베이스 분산성/확산성 우수 등에 대한 특성을 가짐으로써, 열전도율을 향상시킬 수 있다.
이상과 같이, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
1 : 열효율 향상을 위한 건축난방 반사 단열필름 구조
10 : 건축면 110 : 제 1 접착형 도트층
120 : 투명 필름층 130 : 제 2 접착형 도트층
140 : 열전도층

Claims (5)

  1. 투명 필름층 형성의 제 1 단계; 제 1 및 제 2 접착형 도트층 형성의 제 2 단계; 열전도층 형성의 제 3 단계; 및 슬리팅의 제 4 단계; 로 이루어지는 열효율 향상을 위한 건축난방 반사 단열필름의 제조방법에 있어서,
    슬리팅의 제 4 단계는,
    복합형 필름의 제조시 생산 로스를 줄이기 위해 슬리팅하는 것으로 열전도층이 결합된 단열필름(100)의 양단을 각각 10 내지 20 ㎜ 잘라냄으로써, 필름간의 미접합된 부분을 제거하는 과정이며,
    열효율 향상을 위한 건축난방 반사 단열필름의 제조방법에 의해 생산되는 열효율 향상을 위한 건축난방 반사 단열필름은, 벽면이나 바닥면과 같은 건축면(10)에 적용하기 위해 투명 필름층 형성의 제 1 단계에 의해 제조되는 투명 필름층(120)과, 제 1 및 제 2 접착형 도트층 형성의 제 2 단계에 의해 제조되는 제 1 및 제 2 접착형 도트층(110, 130)를 포함하는 단열필름층(100)과 그 일면에 금박호일 또는 은박호일에 해당하는 열전도층 형성의 제 3 단계에 의해 제조되는 열전도층(140)으로 이루어지며,
    상기 제 2 단계의 제 1 접착형 도트층(110)은,
    한쪽의 주면에 해당하는 투명 필름층(120)과 접촉된 면으로부터 두께 방향에 걸쳐서 투명한 접착제 베이스 재료에 의해 본질적으로 형성되는 베이스 접착제 영역과, 그 접착제층의 다른 쪽의 주면에 해당하는 건축면(10)과 맞닿는 면으로부터 두께 방향에 걸쳐서 형성된 투명한 점착성의 굴절 컨트롤 영역을 포함하고, 굴절 컨트롤 영역은 베이스 접착제 영역과 접하고, 베이스 접착제 재료의 굴절률보다 높은 굴절률을 가짐으로써, 제 1 접착형 도트층(110)과 투명 필름층(120) 간의 합쳐져서 형성되는 영역과 제 1 접착형 도트층(110)이 없이 투명 필름층(120)만 형성되는 영역 간의 건축면(10)으로부터 입사되는 열기의 손실을 최소화할 수 있는 구조를 제공하며, 베이스 접착제 영역은 접착제와 PET 수지의 중량비율을 6 내지 7 : 3 내지 4로 형성하고, 굴절 컨트롤 영역은 접착제와 PET 수지의 중량비율을 3 내지 4 : 6 내지 7로 형성하며,
    상기 제 2 단계의 제 2 접착형 도트층(130)은,
    한쪽의 주면에 해당하는 열전도층(140)과 접촉된 면으로부터 두께 방향에 걸쳐서 투명한 접착제 베이스 재료에 의해 본질적으로 형성되는 베이스 접착제 영역과, 그 접착제층의 다른 쪽의 주면에 해당하는 투명 필름층(120)과 맞닿는 면으로부터 두께 방향에 걸쳐서 형성된 투명한 점착성의 굴절 컨트롤 영역을 포함하고, 굴절 컨트롤 영역은 베이스 접착제 영역과 접하고, 베이스 접착제 재료의 굴절률보다 높은 굴절률을 가짐으로써, 제 2 접착형 도트층(130)과 투명 필름층(120) 간의 합쳐져서 형성되는 영역과 제 2 접착형 도트층(130)이 없이 투명 필름층(120)만 형성되는 영역 간의 투명 필름층(120)으로부터 입사되는 열기의 손실을 최소화할 수 있는 구조를 제공하여, 베이스 접착제 영역은 접착제와 PET 수지의 중량비율을 5 내지 6 : 4 내지 5로 형성하고, 굴절 컨트롤 영역은 접착제와 PET 수지의 중량비율을 4 내지 5 : 5 내지 6으로 형성하며,
    상기 제 1 단계의 투명 필름층(120)의 원료로는 불소 수지, 염화비닐 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리에틸렌수지 중 적어도 하나 이상의 열가소성 수지의 필름을 사용하며,
    불소 수지로는, 에틸렌-테트라플루오로에틸렌계 공중합체 (이하, ETFE 라 약기한다), 헥사플루오로프로필렌-테트라플루오로에틸렌계 공중합체 (이하, FEP 라 약기한다), 퍼플루오로(알킬비닐에테르)-테트라플루오로에틸렌계 공중합체 (이하, PFA 라 약기한다), 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌-불화비닐리덴계 공중합체(이하, THV 라 약기한다), 폴리불화비닐리덴, 불화비닐리덴-헥사플루오로프로필렌계 공중합체, 폴리불화비닐으로 이루어진 선택 군에서 ETFE, FEP 및 THV 로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 사용하며,
    상기 제 1 단계에 의해 제조된 투명 필름층(120)과 상기 제 2 단계에서의 제 1 및 제 2 접착형 도트층(110, 130) 간의 점착 방식은, 투명 필름층(120)을 제 1 폼 실린더(1100) 및 제 1 압착 롤러(1200) 사이에 투입하여 제 1 접착형 도트층(110)를 도트 인쇄시, 제 1 폼 실린더(1100)는 제 1 접착형 원재료 수조(1300)에 그 하부가 침지된 상태에서 제 1 접착형 도트층(110)의 원재료(110a)를 표면에 도포한 상태로 인양하며, 제 1 폼 실린더(1100)의 일측에는 제 1 블레이드(1400)가 구비되어 제 1 폼 실린더(1100)의 표면 양각부에 도포된 제 1 접착형 도트층(110)를 제거하여 제 1 폼 실린더(1100)의 표면 음각부에 수용된 원재료(110a)가 투명 필름층(120)이 제 1 폼 실린더(1100) 및 제 1 압착 롤러(1200) 사이를 통과하면서 투명 필름층(120)에 제 1 접착형 도트층(110)이 도트 인쇄되도록 하되,
    투명 필름층(120)를 제 1 폼 실린더(1100) 및 제 1 압착 롤러(1200) 사이에 통과시키면서 제 1 폼 실린더(1100)의 음각부에 수용되어 있던 제 1 접착형 도트층(110)의 원재료(110a)가 투명 필름층(120) 표면의 상부면에 도트 인쇄되며,
    도트 인쇄된 투명 필름층(120)을 경화 챔버를 통과시켜 제 1 접착형 도트층(110)를 경화시킨 뒤, 투명 필름층(120)과 제 2 접착형 도트층(130) 간의 점착 방식은 투명 필름층(120)을 제 2 폼 실린더(1100a) 및 제 2 압착 롤러(1200a) 사이에 투입하여 제 2 접착형 도트층(130)를 도트 인쇄시, 제 2 폼 실린더(1100a)는 제 2 접착형 원재료 수조(1300a)에 그 하부가 침지된 상태에서 제 2 접착형 도트층(130)의 원재료(130a)를 표면에 도포한 상태로 인양하며, 제 2 폼 실린더(1100a)의 일측에는 제 2 블레이드(1400a)가 구비되어 제 2 폼 실린더(1100a)의 표면 양각부에 도포된 제 2 접착형 도트층(130)를 제거하여 제 2 폼 실린더(1100a)의 표면 음각부에 수용된 원재료(130a)가 투명 필름층(120)이 제 2 폼 실린더(1100a) 및 제 2 압착 롤러(1200a) 사이를 통과하면서 투명 필름층(120)에 제 2 접착형 도트층(130)이 제 1 접착형 도트층(110)의 투명 필름층(120) 상부에 인쇄되지 않은 투명 필름층(120)의 하부면에 도트 인쇄되도록 하며,
    투명 필름층(120)를 제 2 폼 실린더(1100a) 및 제 2 압착 롤러(1200a) 사이에 통과시키면서 제 2 폼 실린더(1100a)의 음각부에 수용되어 있던 제 2 접착형 도트층(130)의 원재료(130a)가 투명 필름층(120) 표면의 하부면에 도트 인쇄되며,
    제어부(2300)는 제 1 카메라(2100) 및 제 2 카메라(2200)에 의해 촬영되는 각 제 1 접착형 도트층(110)과 제 2 접착형 도트층(130)의 투명 필름층(120)의 상하부에서 중첩되지 않도록 도트 인쇄되도록 제 1 카메라(2100)에 의해 촬영된 제 1 도트 형상과 제 2 카메라(2200)에 의해 촬영된 제 2 도트 형상을 제공받아 제 1 폼 실린더(1100)의 정방향(반시계방향) 및 제 1 압착 롤러(1200)의 역방향(시계방향) 회전 속도, 그리고 제 2 폼 실린더(1100a)의 역방향(시계방향) 및 제 2 압착 롤러(1200)의 정방향(반시계방향) 회전 속도를 조절하며,
    제 1 및 제 2 접착형 도트층(110, 130)이 상부 및 하부로 도트 인쇄된 투명 필름층(120)을 경화 챔버를 통과시켜 투명 필름층(120) 하부의 제 2 접착형 도트층(130)를 경화시킨 뒤, 제 2 접착형 도트층(130) 방향에 금박호일 또는 은박호일에 해당하는 열전도층(140)을 압착하여 합지한 상태로 제조되며,
    도트 인쇄된 투명 필름층(120)을 경화 챔버를 통과시키면서 제 1 및 제 2 접착형 도트층(110, 130)를 경화시키는 경우 경화 챔버로는 자외성(UV) 경화기, 열경화기, 전자빔 경화기, 건조 온풍기 중 적어도 하나 이상을 사용하며,
    경화 챔버를 통과시키기 전에 투명 필름층(120) 상에제 1 및 제 2 접착형 도트층(110, 130)가 도트 인쇄된 상태에서 고주파 가열압착 과정을 더 거치며,
    투명 필름층(120)의 원료로는 열가소성 수지 75 내지 82 중량비에 탄소섬유 18 내지 25 중량비가 첨가 혼합된 혼합물 100 중량부에 난연제를 10 내지 15 중량부, 그리고 자외선차단제 5 내지 7 중량부를 첨가하여 혼합하며,
    난연제는 몰리브덴산 안티몬, 수산화알미늄, 산화몰리브덴, 수산화마그네슘 중 어느 하나 또는 2종 이상 혼합한 것을 사용하며,
    투명 필름층(120)의 소재가 되는 필름 타입의 열가소성 수지 시트를 형성하기 위해 압출장치를 이용해 압출하여 압출 용융물을 형성시 340 내지 350 ℃의 온도에서 용해시키며, 용용상태의 압출 용융물을 통과시 T-die 방식으로 필름 타입의 투명 필름층 시트를 형성하며, 다이의 출구에 부착된 냉각장치를 필름 타입의 투명 필름층 시트를 냉각시키며, 냉각시 필름 타입의 투명 필름층 시트에 대한 냉각을 수행한 뒤, 냉각을 위해 가이드 롤러로 전달하며, 사용되는 냉각장치는 펠티어 소자와 온도 센서, 그리고 아두이노 기판을 활용하여 미리 설정된 온도 범위로 필름 타입의 폴투명 필름층 시트에 대한 온도를 제어하며, 온도 설정 범위는 실온 상태에 해당하는 가이드 롤러에 의한 냉각과 압출 용융물에 대한 다이에 의한 T-die 방식을 이용해 필름 타입의 투명 필름층 시트 생성 직후의 온도 차를 고려하여 6℃ 내지 10.5℃ 범위로 설정하고, 가이드 롤러에 의해 냉각된 필름 타입의 투명 필름층 시트를 연신장치로 안내되며, 가이드 롤러에 의해 필름 타입의 투명 필름층 시트에 대한 연신 장치로의 이송을 수행하면서, 가이드 롤러의 전체 길이 설정에 따른 실온 상태에서 열안정화 과정을 제공하며, 연신장치는 가이드 롤러를 통과한 필름 타입의 투명 필름층 시트를 박막 필름이 되도록 눌러 잡아당기는 연신을 수행하되, 연신시 필름 타입의 투명 필름층 시트에 대한 가열, 가압 상태에서 넓이 방향의 연신을 수행함으로써, 최종 생산물인 폴리프로필렌 필름에 대한 연신 전후의 면적 비율이 1 : 5.8 내지 7.2 배가 증가하도록 하며, 연신시 폴리프로필렌 필름의 두께를 350㎛로 생산하는 경우 330 ℃, 350mbar 상태에서 수행하며, 투명 필름층 시트에 대한 연신 후 열안정화 과정 사이에 폴투명 필름층 시트에 대한 연성화와 함께 메쉬 공정에 따라 다이아몬드 형상 구조, 그물 형상, 사각형 형상을 갖는 균일한 격자 구조(메쉬 구조)를 형성하며,
    생성된 투명 필름층 시트에 대해서 겹겹이 적층한 뒤, 발포폼의 제조 공정과 같이 전체 공정은 투입된 합성수지 입자를 부풀려 발포시키는 발포단계와, 발포된 입자에 포함된 수분을 제거하는 건조단계와, 건조된 발포 입자에 고온 증기를 공급하여 발포 입자가 서로 엉켜 결합되게 하는 성형단계로 이루어지고 상기 성형 단계를 수행하기 전에 코팅 단계를 더 수행하며,
    발포제는 전체 투명 필름층 시트 100 중량부에 대하여 발포제 4 내지 6 중량부를 배합하며,
    각 발포형 투명 필름층 시트 생성시, 투명 필름층 시트가 각 이송장치 상부에 있는 프레임에 의해 이송되는 경우, 로터리성형기의 회전원반을 회전시키면서 각 투명 필름층 시트의 사이에 용융된 발포제를 혼합하는 방식한 뒤, 금형에 의해 사출성형시키면서 성형된 금형에는 냉각을 시켜 제품을 취출하는 로터리성형 과정을 수행하며,
    발포형 투명 필름층 시트 형성을 위한 두께(dickness)에 대한 제어장치의 제어를 받음으로써, 발포제 압출기에 의하여 용융된 발포제의 발포형 투명 필름층 시트 대비 발포제에 대한 유량 제어가 수행되며,
    상기 제 3 단계에 있어서, 투명 필름층(120)과 제 1 및 제 2 접착형 도트층(110, 130)를 포함하는 단열필름층(100)과 건축면(10)을 기준으로 투명 필름층(120) 중 외측 영역에 형성되는 제 2 접착형 도트층(130)과 닿는 면에 형성되는 금박호일 또는 은박호일에 해당하는 열전도층(140)은 복수의 층 사이에 PCM 캡슐이 도포된 상태로 형성되며, PCM 캡슐(Phase Change Material Microcapsul)은 상전이 물질로, 고체, 용융, 열에너지 흡수, 액체, 응결, 열에너지 방출, 고체로 반복적으로 변하는 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 열효율 향상을 위한 건축난방 반사 단열필름의 제조방법.
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