KR20030060192A - 무기질 섬유를 이용한 다공성 진공단열재 및 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 무기질 섬유를 심재로 하고 내통기성 외피재로 스테인레스강 박판을 사용한 진공 단열재에 있어서, 특히 무기질 섬유를 천공하여 중공화 함으로서 심재 무게를 감소시켜 진공 단열재를 경량화시킨 것을 특징으로 하는 무기질 섬유를 이용한 다공성 진공단열재 및 제조방법에 관한 것으로,
무기질 섬유의 성형체에 일정한 지름의 홀을 다수개 천공하여 중공화한 심재와, 상기 심재를 둘러쌓는 내통기성 스테인레스 박판으로 이루어지며, 내통기성 스테인레스 박판의 진공도가 10-6- 10-1Torr인 것이 특징이고, 무기질 섬유의 성형체에 일정한 지름의 홀을 다수개 천공하여 심재를 제작하는 단계와, 제작된 심재를 내통기성 스테인레스 박판에 넣고 진공배기하여 감압하는 단계를 포함하는 것이 특징이며,
무기질 섬유를 중공화 하게 되면 심재 무게를 감소시켜 진공 단열재를 경량화시킬 수 있고, 또한 재료를 절감하여 경제적이며, 결국 적은 중량으로 단열의 성능을 높일 수 있는 효과를 제공한다.
Description
본 발명은 무기질 섬유를 심재로 하고 내통기성 외피재로 스테인레스강 박판을 사용한 진공 단열재에 있어서, 특히 무기질 섬유를 천공하여 중공화 함으로서심재 무게를 감소시켜 진공 단열재를 경량화시킨 것을 특징으로 하는 무기질 섬유를 이용한 다공성 진공단열재 및 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 패널상태로 진공을 유지하기 위해서는 대기압을 견딜 수 있는 심재의 강도 및 기공상태 그리고 단열성능이 매우 중요하다.
이러한 진공 단열 시스템에 사용되는 심재로서는 무기재로로 실리카 분말, 유리섬유 규산탈슘계 성형체 등이 있고, 유기재료로는 미세 개방셀 구조를 이용한 폴리우레탄 및 폴리스티렌 발포제 등이 있다.
무기재료인 실리카 분말, 유기재료의 개방셀 구조의 폴리우레탄 발포체 및 폴리스티렌 발포체를 진공단열재의 심재로 이용하는 방법 등이 미국 및 국내 특허에 개시되어 있다.
그 단열성능은 0.015 - 0.02kcal/mh℃인 기존 냉장고의 폴리우레탄 발포체보다 우수한 0.004 - 0.007kcal/mh℃의 열전도율을 나타내나, 무기질 섬유는 0.002kcal/mh℃ 대의 열전도율을 나타내므로 단열재로 이용시 월등한 성능을 기대할 수 있다.
그러나, 무기질 섬유를 심재로 사용한 진공단열재는 무기질 섬유가 심재로서 역할을 하기 위해 대기압에 지탱될 수 있는 정도의 압력으로 가열 가압하여 밀착되었기 때문에 뛰어난 단열성능에 비해 다소 무게가 무겁다는 것이 단점으로 지적되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결코자 하는 것으로, 무기질 섬유를 심재로 한 진공단열재의 뛰어난 단열성능인 0.002kcal/mh℃대를 유지하거나 그 이상의 단열성능이 발휘 될 수 있도록 하고, 동시에 무기질 섬유를 심재로 한 진공단열재의 단점인 무게를 감소시키도록 하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 수단으로,
본 발명은 무기질 섬유의 성형체에 일정한 지름의 홀을 다수개 천공하여 중공화한 심재와, 상기 심재를 둘러쌓는 내통기성 스테인레스 박판으로 이루어지며, 내통기성 스테인레스 박판의 진공도가 10-6- 10-1Torr인 것이 특징이다.
또한, 상기 심재에 형성되는 홀은 직경이 3 - 20mm인 것이 특징이다.
또한, 상기 심재에 형성되는 천공율은 1 - 25%인 것이 특징이다.
또한, 상기 심재를 구성하는 무기질 섬유의 성형체를 무기질 섬유 천으로 포장하여 이루어진 것이 특징이다.
또한, 상기 스테인레스 박판은 두께가 0.05 - 0.15mm인 것이 특징이다.
또한, 상기 스테인레스 박판의 일측면에는 배기를 위한 진공배기구를 더 형성한 것이 특징이다.
또한, 무기질 섬유를 적층하고 압축 및 가열 가압하여 무기질 섬유 성형체를 제작하는 단계와; 상기 무기질 섬유 성형체에 일정한 지름의 홀을 다수개 천공하여 심재를 제작하는 단계와; 제작된 심재를 내통기성 스테인레스 박판에 넣고 진공배기하여 감압하는 단계를 포함하는 것이 특징이다.
또한, 상기 심재를 천공후 무기질 섬유체로 포장하는 단계를 더 포함하는 것이 특징이다.
또한, 상기 심재를 진공배기하는 단계는 진공도가 10-6- 10-1Torr이 되도록 한 것이 특징이다.
또한, 심재를 진공배기후 파이프를 가압하여 밀봉하는 단계를 더 포함하는 것이 특징이다.
도 1은 본 발명의 무기질 섬유 성형체 구성도.
도 2는 도 1의 평면도.
도 3은 본 발명의 무기질 섬유 성형체를 무기질 섬유 천으로 포장한 도 1의 단면도.
도 4는 본 발명의 무기질 성형체를 박판에 부착한 상태도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10: 무기질 섬유 성형체 11: 홀
20: 무기질 섬유 천 30: 스테인레스 박판
40: 파이프 100: 진공단열재
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 무기질 섬유 성형체이고,
도 2는 도 1의 평면도이며,
도 3은 무기질 섬유 천으로 포장한 도 1의 단면도이고,
도 4는 박판 부착 상태도로서,
본 발명은 표면에 직경 3 - 20mm의 구멍(11)이 난 무기질 재료를 제작하여무기질 섬유 성형체(10)의 패널을 유지할 수 있는 심재로 하고, 무기질 섬유 천(20)으로 그 심재를 둘러싸고, 0.05 - 0.15mm의 스테인레스 박판(30)을 진공단열재(100)의 내통기성 외피재로 사용하여 10-6- 10-1Torr의 진공도를 유지하도록 구성한다.
먼저, 본 발명은 무기질 섬유를 적층하고 압축 및 가열 가압하여 무기질 섬유 성형체를 제작한다.
상기와 같이 무기질 섬유 성형체의 제작이 완료되면 , 본 발명은 무기질 재료 성형체(10)에 홀(11)을 형성하는바, 상기 홀(11)의 직경은 3 - 20mm 정도를 사용하고, 바람직하게는 약 5mm정도로 홀(11)을 형성토록 한다. 상기에서 홀(11)은 원형 형태이나, 삼각형이나 사각형등 원형이 아닌 다각형 형태라도 상관없다.
그리고, 홀(11)의 천공율은 1 - 25% 내에서 이루어짐이 바람직하며, 본 발명의 실시예에서는 가로 250mm, 세로 250mm, 높이 20mm인 무기질 재료 성형체(10)에 홀(11)을 200개 형성하여 천공율이 6%인 심재를 제 1 실시예로 기재하고, 상기 크기에 홀(11)을 400개 형성하여 천공율이 12%인 심재를 제 2 실시예로 기재하며, 상기 크기에 홀(11)을 600개 형성하여 천공율이 18%인 심재를 제 3 실시예로 기재하였다.
본 발명의 실시예서는 천공율이 18%까지인 것을 기재하였으나, 25%까지 진행하더라도 무방하며, 상기에서 상한선을 25%를 명시한 이유는 이보다 더 많게 천공하였을 시에는 무기질 섬유 성형체에 구조적인 결함이 발생할 수 있기 때문이다.
상기와 같이 천공하게 되면 비교예의 중량 400g에 비하여 제 1 실시예에서는 370g이고, 제 2 실시예에서는 350g이며, 제 3 실시예에서는 320g으로 천공율이 높아질수록 무기질 재료의 무게가 낮아짐을 알 수 있으며, 이러함에도 불구하고 열전도율은 거의 변화가 없거나 더 낮아지고 있음을 알 수 있다.
즉, 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에서와 같이 적정 수준의 홀(11)을 형성하는 작업에 의해 다수개의 홀을 뚫어줌으로서 결과적으로 진공단열재의 무게를 낮출 수 있고, 또한 상기와 같이 무게를 낮추면서도 일정갯수의 홀(11)을 형성할 때까지 열전도율을 그대로 유지함을 알 수 있다. 또한 더 나아가 어느 한계치보다 더 많은 수의 홀(11)을 형성하게 되면 열전도율이 오히려 더 낮아짐을 알 수 있는 것이다.
상기와 같이 중공이 형성된 무기질 섬유 성형체(10)가 완성되면, 성형체를 무기질 섬유 천(20)으로 포장토록 하는바, 이는 무기질 섬유 성형체(10)의 가공 및 천공시 발생하는 무기질 섬유의 칩을 제거토록 하기 위함이며, 또한, 상기와 같이 무기질 섬유 천(20)으로 포장하게 되면 이후 진행되는 스테인레스 박판(30)과의 용접에서 칩으로 인한 용접불량을 최소화 할 수 있기 때문이다.
이후, 내통기성 스테인레스 박판의 측면에 구비된 파이프(40)를 통하여 10-6- 10-1Torr로 진공배기하고, 끊으면서 밀봉하여 다공성 진공 단열재(100)를 제조한다.
(비교예)
무기질 섬유로 유리섬유를 500℃미만에서 가열 가압하여 성형한 것을 심재로 하고, 스테인레스강 박판을 외피재로 밀봉한 후 10-5Torr에서 진공 배기하여 진공 단열재를 제조하였다.
이 진공단열재의 단열성능은 Rapid-k값에 의한 열전도율과 그 중량을 표 1에 나타내었다.
(실시예 1)
무기질 섬유로 유리섬유를 500℃미만에서 가열 가압하여 성형한 것을 심재에 직경 5mm의 구멍을 약 200개 내어 심재화 하고 이것을 스테인레스강 박판의 외피재에 넣어 밀봉후 10-5Torr로 진공배기하여 진공단열재를 제조하였다.
그 단열성능 및 중량 감소 효과를 표 1에 나타내었다.
(실시예 2)
무기질 섬유로 유리섬유를 500℃ 미만에서 가열 가압하여 성형한 심재에 직경 5mm의 구멍을 약 400개 내어 심재화 하고, 이것을 스테인레스강 박판의 외피재에 넣어 밀봉후 10-5Torr로 진공배기하여 진공단열재를 제조하였다. 그 단열성능 및 중량 감소효과를 표 1에 나타내었다.
(실시예 3)
무기질 섬유로 유리섬유를 500℃미만에서 가열 가압하여 성형한 심재에 직경 5mm의 구멍을 약 600개 내어 심재화 하고, 이것을 스테인레스강 박판의 외피재에 넣어 밀봉후 10-5Torr로 진공배기하여 진공단열재를 제조하였다.
(표 1) 천공량에 따른 중량 변화 및 단열성능 비교
| 비교예 | 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | |
| 천공율(%) | 0 | 6 | 12 | 18 |
| 중량(g) | 400 | 370 | 350 | 320 |
| 비중 | 0.32 | 0.30 | 0.28 | 0.26 |
| 열전도율(kal/mh℃ | 0.0023 | 0.0023 | 0.0023 | 0.0021 |
상술한 바와 같이 본 발명은 무기질 섬유를 중공화 하게 되면 심재 무게를 감소시켜 진공 단열재를 경량화시킬 수 있고, 또한 재료를 절감하여 경제적이며, 결국 적은 중량으로 단열의 성능을 높일 수 있는 효과를 제공한다.
비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 설명과 관련하여 설명되어졌지만, 본 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 첨부된 청구의 범위는 본 발명의 진정한 범위 내에 속하는 그러한 수정 및 변형은 포함한 것으로 판단할 수 있다.
Claims (10)
- 무기질 섬유의 성형체에 일정한 지름의 홀을 다수개 천공하여 중공화한 심재와, 상기 심재를 둘러쌓는 내통기성 스테인레스 박판으로 이루어지며,내통기성 스테인레스 박판의 진공도가 10-6- 10-1Torr인 것을 특징으로 하는 무기질 섬유를 이용한 다공성 진공단열재.
- 제 1 항에 있어서,상기 심재에 형성되는 홀은 직경이 3 - 20mm인 것을 특징으로 하는 무기질 섬유를 이용한 다공성 진공단열재.
- 제 1 항에 있어서,상기 심재에 형성되는 천공율은 1 - 25%인 것을 특징으로 하는 무기질 섬유를 이용한 다공성 진공단열재.
- 제 1 항에 있어서,상기 심재를 구성하는 무기질 섬유의 성형체를 무기질 섬유 천으로 포장하여 이루어진 것을 특징으로 하는 무기질 섬유를 이용한 다공성 진공단열재.
- 제 1 항에 있어서,상기 스테인레스 박판은 두께가 0.05 - 0.15mm인 것을 특징으로 하는 무기질 섬유를 이용한 다공성 진공단열재.
- 제 1 항에 있어서,상기 스테인레스 박판의 일측면에는 배기를 위한 진공배기구를 더 형성한 것을 특징으로 하는 무기질 섬유를 이용한 다공성 진공단열재.
- 무기질 섬유를 적층하고 압축 및 가열 가압하여 무기질 섬유 성형체를 제작하는 단계와;상기 무기질 섬유 성형체에 일정한 지름의 홀을 다수개 천공하여 심재를 제작하는 단계와;제작된 심재를 내통기성 스테인레스 박판에 넣고 진공배기하여 감압하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무기질 섬유를 이용한 다공성 진공단열재 제조방법.
- 제 7 항에 있어서,상기 심재를 천공후 무기질 섬유체로 포장하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무기질 섬유를 이용한 다공성 진공단열재 제조방법.
- 제 7 항에 있어서,상기 심재를 진공배기하는 단계는 진공도가 10-6- 10-1Torr이 되도록 한 것을 특징으로 하는 무기질 섬유를 이용한 다공성 진공단열재 제조방법.
- 제 7 항에 있어서,심재를 진공배기후 파이프를 가압하여 밀봉하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무기질 섬유를 이용한 다공성 진공단열재 제조방법.
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AU2002234990A1 (en) | 2003-07-24 |
| WO2003058113A1 (en) | 2003-07-17 |
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