KR20070091534A

KR20070091534A - 진공단열재와 그것을 이용한 단열 상자체

Info

Publication number: KR20070091534A
Application number: KR1020070017357A
Authority: KR
Inventors: 마사토 하야시; 히데토 사토; 도모유키 곤도
Original assignee: 닛신보세키 가부시키 가이샤
Priority date: 2006-03-06
Filing date: 2007-02-21
Publication date: 2007-09-11
Also published as: JP2007239771A

Abstract

진공단열재가 붙여져 있는 벽면에 커다란 응력이 가해져도 외장 봉지체에 균열이 생기거나 찢어지지 않고, 또한 부설 시의 취급성이 뛰어난 고 단열 성능을 갖는 진공단열재와 그것을 이용한 단열 상자체를 제공하는 것.

열 용착층을 갖는 가스 배리어성 필름으로 이루어지는 봉지체(2)에, 유기 또는 무기의 섬유 또는 분체 중 어느 한 가지 또는 이들을 조합한 것으로 이루어지는 층의 표리 양면에 연속 기포 경질 플라스틱 발포체를 설치한 3층 이상의 구성의 심재 (1)를 수납하고, 내부를 감압 밀봉한 진공단열재(t)의 전체를 상압 하에서 상기 열 용착층의 융점보다 5~35℃ 정도 높은 온도로 가열하여, 상기 심재(1)의 형상에 따른 상기 필름의 미용착 부분 및 상기 필름의 열 용착층과 상기 심재의 표면을 열 용착한 것.

기포, 플라스틱 발포체, 가스 배리어, 봉지체, 진공단열재, 심재

Description

진공단열재와 그것을 이용한 단열 상자체{VACUUM ADIABATIC MATERIAL AND ADIABATIC BOX USING THE SAME}

도 1은 전체 가열하기 전의 진공단열재의 단면도.

도 2는 도 1의 진공단열재를 가열로 내에서 전체 가열하는 상태를 도시한 일부 절개 사시도.

도 3은 본 발명의 진공단열재를 상자체의 벽 내에 배치한 상태를 나타낸 요부 확대 단면도.

도 4는 진공단열재와 독립 기포 경질 폴리우레탄 폼을 일체 성형하는 방법의 일례를 나타낸 개념도로서, 도 4a는 형틀(W)에 진공단열재(VIP)를 넣는 상태를 나타낸 도면, 도 4b는 형틀(W) 내에 우레탄 원료액을 주입하는 상태를 나타낸 도면, 도 4c는 복합 단열재(F)의 단면도.

도 5는 도 4에 도시한 복합 단열재(F)를 상자체 등의 벽 내에 배치한 상태를 나타낸 요부 확대 단면도.

도 6은 진공단열재의 전단 강도 시험의 방법을 나타낸 사시도.

도 7은 진공단열재의 해상수송용 컨테이너에의 첩부 태양을 나타낸 도면으로서, 도 7a는 컨테이너의 천장면과 바닥면 및 장 방향의 측면에 40개의 진공단열재를 나란히 정렬하여 붙인 상태를 나타낸 도면, 도 7b는 단 방향의 측면에 8개 나란 히 정렬하여 붙인 상태를 나타낸 도면.

<부호의 설명>

1 심재

1a 무기 섬유 또는 무기 분체로 이루어지는 층

1b 연속 기포 경질 플라스틱 발포체

2 봉지체

2a 밀봉부

3 가스 흡착제

4 단열 상자체

5 독립 기포 경질 폴리우레탄 폼

t, T 진공단열재

F 복합 단열재

R 가열로

D 개폐 도어

h 손잡이

W 보강 틀체

본 발명은, 진공단열재가 붙여져 있는 벽면에 커다란 응력이 가해져도 외장 봉지체에 균열이 생기거나 찢어지지 않는 진공단열재와 그것을 이용한 단열 상자체에 관한 것이다.

진공단열재(VIP)는, 예컨대 특허문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이, 가스 배리어성이 뛰어난 복합 플라스틱 라미네이트 필름으로 이루어지는 봉지체에 심재로서 연속 기포 경질 플라스틱 발포체나 무기 섬유, 무기 분체 등의 무기물을 수납하고, 내부를 감압한 후, 테두리의 가스 배리어성 필름끼리의 적층 부분을 히트실링하여 제조된다.

이와 같이 제조된 진공단열재는 상자체의 내벽재와 외벽재 사이에 배치되며, 남은 공간에 경질 우레탄 폼과 같은 단열재를 주입하거나 하여 복합화하여 사용되고 있다. 그때, 진공단열재는 내벽재 또는 외벽재에 붙여 사용되는 경우가 많다. 예컨대, 냉장고의 내부 벽면에 접착제로 붙여 사용하는데, 냉장고와 같이 사용 중에 벽면에 커다란 응력이 가해지지 않는 제품에서의 접착에는, 예컨대 고무계의 핫 멜트 접착제가 사용되고 있다. 또한, 보냉 트럭의 수납고나 육상수송용 컨테이너 등 벽면에 커다란 응력이 가해지는 제품에서는 진공단열재를 벽면에 붙이는데 2액성 반응경화형 접착제가 사용되고 있다.

그러나, 더 커다란 응력이 가해지는 해상수송용 컨테이너의 경우에는 벽면에 진공단열재가 강고하게 붙여져 있어도, 벽면에 접착된 외장 봉지체와 심재 사이는 고착되어 있는 것이 아니라 대기압으로 눌려져 있을 뿐이다. 따라서, 벽면에 커다란 응력이 가해지고, 진공단열재에 커다란 왜곡 응력이 가해진 경우, 심재와 외장 봉지체 사이에 커다란 어긋남이 생겨 외장 봉지체가 인장되어 균열이 생기거나 찢 어지는 등의 손상을 받아 내부의 진공이 파괴될 우려가 있었다. 한편, 진공단열재의 외장 봉지체에 균열이 생기거나 찢어지는 것은, 사용 시 이외에, 진공단열재를 벽면에 붙이는 작업 시에도 일어나기 쉬우며, 특히 큰 면적의 한 장의 진공단열재를 붙이는 경우, 그 취급에는 세심한 주의가 요구된다.

예컨대, 아파트 등의 집합주택에 있어서, 바닥의 두께를 크게 상승시키지 않고 열 효율을 향상시키기 위하여, 단열재로서 고 단열 성능의 진공단열재를 적용한 바닥 난방 패널이 제안된 바 있다. 그러나, 진공단열재를 부설할 때, 부설 장소에 이물질이나 미세한 볼록한 형상물이 있으면 플라스틱 라미네이트 필름으로 이루어지는 진공단열재의 외장 봉지체가 쉽게 찢어져 진공단열재의 단열 성능이 저하되게 되는 경우가 있었다. 따라서, 특허문헌 2에서는 진공단열재의 뒷면에 미리 보호재를 붙여 두어 현장시공 시의 취급성을 향상시키는 한편, 진공단열재의 심재를 여러 개로 하고, 심재와 심재 사이의 외장 봉지체끼리를 열 용착하여 각 심재를 각각 독립된 공간에 배치하는 구조로 하여, 외장 봉지체의 일부가 찢어져도 진공단열재 전체의 단열 성능의 저하를 방지할 수 있게 한 고 효율 방열 패널이 제안된 바 있다.

그러나, 특허문헌 2에 제안된 발명에서는 심재가 작게 분할되어 있기 때문에 심재와 심재 사이로부터의 열의 전도가 커서 높은 단열 성능은 기대할 수 없다.

또한, 특허문헌 3에, 열 용착층을 갖는 가스 배리어성의 외피재와 판상의 심재를 가지며, 열 용착층끼리 대향하는 외피재 사이에 심재가 감압 밀봉되어 이루어지고, 외피재 사이에 심재가 있는 부분을 포함시켜 가열 가압함으로써 대향하는 열 용착층끼리 심재 형상에 따르도록 열 용착된 진공단열재의 발명이 제안된 바 있다.

특허문헌 3에서 제안된 발명은 진공단열재를 제조할 때의 열 용착에 있어서, 탄성체로 구성된 열판을 사용하고, 외피재 사이의 심재의 유무를 열판의 변형에 의해 흡수함으로써 대향하는 열 용착층끼리 심재 형상에 따르도록 열 용착하고 있다. 그러나, 이러한 가열 가압에 의한 용착 방법에서는 탄성체로 구성된 열판의 변형은 심재의 두께를 고려하면 한도가 있기 때문에, 심재의 네 변에 따른 가스 배리어성 필름(외장재)의 적층 부분에서의 심재에 가까운 측에 미용착 부분이 잔류하기 쉽다는 문제가 있었다. 또한, 진공단열재의 크기에 상응하는 탄성체로 구성된 열판을 별도로 준비할 필요가 있기 때문에 제조 비용이 너무 많이 든다는 문제도 있었다.

더욱이, 특허문헌 4에는 열 용착층을 갖는 가스 배리어성의 외피재와 판상의 심재를 가지며, 열 용착층끼리 대향하는 외피재 사이에 심재가 감압 밀봉된 진공단열재로서, 외피재 사이에 심재가 있는 부분의 열 용착층이 용융되어서 심재의 표면 부분과 결착되어 있으며, 심재가 존재하지 않는 외피재 부분은 전부가 열 용착되어 있는 진공단열재의 발명이 제안되어 있다.

특허문헌 4에 제안된 발명에 따르면, 외피재의 열 용착층이 심재의 표면 부분에 결착되어 있기 때문에, 종래의 진공단열재보다는 외피재가 잘 찢어지지 않는다는 이점은 있다. 그러나, 특허문헌 4에 제안된 발명에서는, 진공단열재를 제조할 때 심재를 외피재에 의해 끼워 지지한 상태에서 진공 포장기 내에 넣고, 내부를 감압한 후, 컨베이어에 의해 진공 포장기 내를 소정 거리 이동시킨 후에 정지하여, 열판에 의해 가열 가압함으로써 열 용착시키고 있는데, 이러한 컨베이어나 열판이 불가결한 대규모 설비로의 제조는 비용이 너무 많이 든다는 문제가 있었다.

[특허문헌 1] 일본 특허공개 2004-162914호 공보

[특허문헌 2] 특허 제3690420호 공보

[특허문헌 3] 특허 제3559035호 공보

[특허문헌 4] 일본 특허공개 2005-201458호 공보

본 발명은, 진공단열재가 붙여져 있는 벽면에 커다란 응력이 가해져도 외장 봉지체에 균열이 생기거나 찢어지지 않고, 또한 부설 시의 취급성이 뛰어난 고 단열 성능을 갖는 진공단열재와 그것을 이용한 단열 상자체를 제공하는 것을 그 과제로 하는 것이다.

상기 과제를 해결하는 것을 목적으로 하여 이루어진 본 발명의 진공단열재의 구성은, 열 용착층을 갖는 가스 배리어성 필름으로 이루어지는 봉지체에, 유기 또는 무기의 섬유 또는 분체 중 어느 한 가지 또는 이들을 조합한 것으로 이루어지는 층의 표리 양면에 연속 기포 경질 플라스틱 발포체를 설치한 3층 이상 구성의 심재를 수납하고, 내부를 감압 밀봉한 진공단열재의 전체를 상압 하에서 상기 열 용착층의 융점보다 5~35℃ 정도 높은 온도로 가열하여, 상기 심재의 형상에 따른 상기 필름의 미용착 부분 및 상기 필름의 열 용착층과 상기 심재의 표면을 열 용착한 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명은, 상기 구성에 있어서, 연속 기포 경질 플라스틱 발포체로 연속 기포 경질 폴리우레탄 폼, 연속 기포 경질 폴리스티렌 폼 중 어느 하나를 사용할 수 있다. 또, 가스 배리어성 필름은 금속박과 플라스틱 필름의 적층 필름, 또는 금속 또는 무기 산화물의 증착 필름과 플라스틱 필름의 적층 필름을 사용하는 것이 바람직하다. 또, 가스 배리어성 필름의 열 용착층은 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 리니어 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 미연신 폴리프로필렌(CPP), 연신 폴리프로필렌(OPP), 폴리 염화비닐리덴(PVDC), 폴리 염화비닐(PVC), 에틸렌-아세트산 비닐 공중합체(EVA), 에틸렌-비닐 알코올 공중합체(EVOH) 중 어느 하나의 플라스틱 필름, 또는 폴리아미드계, 폴리우레탄계, 폴리에스테르계, 에틸렌-아세트산 비닐 공중합체계, 올레핀계의 핫 멜트 접착제로 할 수 있다.

더욱이, 상기 과제를 해결하는 것을 목적으로 하여 이루어진 본 발명의 단열 상자체의 구성은, 물품을 수용하는 상자체의 내벽재와 외벽재 사이의 공간에, 청구항 1 내지 4 중 어느 하나의 진공단열재를 배치하고, 남은 공간에 독립 기포 경질 폴리우레탄 폼을 충전한 것을 특징으로 하는 것이다.

더욱이, 상기 과제를 해결하는 것을 목적으로 하여 이루어진 본 발명의 단열 상자체의 다른 구성은, 물품을 수용하는 상자체의 내벽재와 외벽재 사이의 공간에, 진공단열재를 해당 단열재의 편면 또는 양면과 둘레측 변을 둘러싸는 독립 기포 경질 폴리우레탄 폼과 일체 성형한 복합 단열재를 배치하고, 남은 공간에 독립 기포 경질 폴리우레탄 폼을 충전한 것을 특징으로 하는 것이다.

발명의 효과

본 발명의 진공단열재는 가스 배리어성 필름의 열 용착층과 심재의 연속 기포 경질 플라스틱 발포체가 강고하게 고착되어 있으므로, 커다란 왜곡 응력이 가해 지는 벽면 등에 붙여 사용하여도 벽면의 커다란 왜곡에 의해 봉지체의 가스 배리어성 필름이 심재로부터 벗겨지거나 균열이 생겨 찢어지지 않아, 진공 파괴를 대폭으로 저감할 수 있다는 효과가 얻어진다.

또한, 본 발명의 진공단열재는 봉지체의 가스 배리어성 필름이 심재 표면에 강고하게 고착되어 있으므로, 인장 강도, 전단 강도 등이 종래의 진공단열재와 비교하여 커진다. 그 결과, 상자체의 벽 내에 배치하여 사용하였을 때에는 상자체의 강성이 증가하여, 커다란 왜곡 응력이 가해지는 해상수송용 컨테이너 등에 적합하게 사용할 수 있다는 효과가 얻어진다.

또한, 본 발명의 진공단열재의 심재는 유기 또는 무기의 섬유 또는 분체 중 어느 한 가지 또는 이들을 조합한 것으로 이루어지는 층의 표리 양면에 연속 기포 경질 플라스틱 발포체를 설치한 3층 이상 구성의 것이기 때문에, 진공단열재의 표면이 매끄러워지고 벽면 등에의 장착성이 양호해진다. 또한, 적어도 유기 또는 무기의 섬유 또는 분체 중 어느 한 가지 또는 이들을 조합한 것으로 이루어지는 층을 가지고 있으므로, 심재가 연속 기포 경질 플라스틱 발포체로만 이루어진 경우와 비교하여 단열 성능이 양호하다. 나아가서는, 유기 또는 무기의 섬유 또는 분체 중 어느 한 가지 또는 이들을 조합한 것으로 이루어지는 층과 표리 양면에 배치된 연속 기포 경질 플라스틱 발포체의 두께의 비율을 바꿈으로써 강도, 단열 성능을 사용 목적에 따라 조절할 수 있다. 이에 더하여, 심재의 표리 양면에 설치하는 연속 기포 경질 플라스틱 발포체의 두께를 조정함으로써 진공단열재의 두께를 크게 하는 등의 조정을 용이하게 할 수 있다는 효과도 있다.

발명을 실시하는 최량의 형태

다음, 본 발명의 실시 형태 예를 도면에 의해 설명하기로 한다.

도 1은 전체 가열하기 전의 진공단열재의 단면도이고, 도 2는 도 1의 진공단열재를 가열로 내에서 전체 가열하는 상태를 나타낸 일부 절개 사시도이고, 도 3은 본 발명의 진공단열재를 상자체의 벽 내에 배치한 상태를 나타낸 요부 확대 단면도이고, 도 4는 진공단열재와 독립 기포 경질 폴리우레탄 폼을 일체 성형하는 방법의 일례를 나타낸 개념도로서, 도 4a는 형틀(W)에 진공단열재(VIP)를 넣는 상태를 나타낸 도면, 도 4b는 형틀(W) 내에 우레탄 원료액을 주입하는 상태를 나타낸 도면, 도 4c는 복합 단열재(F)의 단면도이고, 도 5는 도 4에 도시한 복합 단열재(F)를 상자체 등의 벽 내에 배치한 상태를 나타낸 요부 확대 단면도이고, 도 6은 진공단열재의 전단 강도 시험 방법을 나타낸 사시도이고, 도 7은 진공단열재의 해상수송용 컨테이너에의 첩부 태양을 나타낸 도면으로서, 도 7a는 컨테이너의 천장면과 바닥면 및 장 방향의 측면에 40장의 진공단열재를 나란히 정렬하여 붙인 상태를 나타낸 도면, 도 7b는 단 방향의 측면에 8장 나란히 정렬하여 붙인 상태를 나타낸 도면이다.

도면에서 t는 종래의 방법으로 제조한 진공단열재이며, 본 발명에 있어서는 도 1에 도시한 바와 같이, 심재(1)로서, 유기 또는 무기의 섬유 또는 분체 중 어느 한 가지 또는 이들을 조합한 것으로 이루어지는 층(1a)의 표리 양면에, 연속 기포 경질 플라스틱 발포체(1b, 1b)를 설치한 3층 이상 구성인 것이 사용된다. 3층 이상이란, 표리의 최외층이 연속 기포 경질 플라스틱 발포체(1b, 1b)이고, 그들에 끼 워지는 가운데 층으로 1층 이상의 유기 또는 무기의 섬유 또는 분체 중 어느 한 가지 또는 이들을 조합한 것으로 이루어지는 층을 가지면, 4층 이상이어도 좋다는 의미이다. 따라서, 가운데 층은 유기 또는 무기의 섬유 또는 분체 중 어느 한 가지 또는 이들을 조합한 것으로 이루어지는 층과 연속 기포 경질 플라스틱 발포체를 적층한 층 구성으로 할 수 있다. 유기 또는 무기의 섬유 또는 분체 중 어느 한 가지 또는 이들을 조합한 것으로 이루어지는 층(1a)과 표리 양면에 설치한 연속 기포 경질 플라스틱 발포체(1b, 1b)의 두께 비율은 (1b+1b):1a=1:1로 하는 것이 강도, 단열 성능의 밸런스의 관점에서 가장 바람직하다.

부재번호 2는 열 용착층을 갖는 가스 배리어성 필름으로 이루어지는 봉지체이며, 심재(1)를 수납한 상태에서 내부를 감압 상태로 하여 밀봉함으로써 진공단열재(t)가 제조된다. 한편, 부재번호 2a는 봉지체(2)의 내부를 진공에 가까운 상태까지 흡인한 후 히트실링한 밀봉부이다. 또한, 부재번호 3은 심재(1)의 임의의 장소에 배치한 가스 흡착제로서, 경시적으로 심재(1)로부터 발생하는 아웃가스 및 히트실링부, 및 필름 표면으로부터 경시적으로 진입하는 가스를 흡수하기 위한 것이다.

진공단열재(t)의 심재(1)를 구성하는 연속 기포 경질 플라스틱 발포체(1b)로는, 연속 기포 경질 폴리우레탄 폼, 연속 기포 경질 폴리스티렌 폼 등을 사용할 수 있다. 한편, 이들 발포체는 다단 압축 성형한 적층 구조의 성형체로 한 것을 사용하여도 좋다.

또, 심재(1)를 구성하는 유기 또는 무기의 섬유 또는 분체 중 어느 한 가지 또는 이들을 조합한 것으로 이루어지는 층으로, 유기 섬유로만 이루어지는 층, 무기 섬유로만 이루어지는 층, 유기 섬유와 무기 섬유를 혼합한 것을 사용한 층, 혹은 이들 섬유층에 유기 또는 무기의 분체 중 어느 한 가지 또는 둘 모두를 혼합한 것으로 이루어지는 층을 들 수 있다. 더욱이, 유기 분체 또는 무기 분체로만 이루어지는 층 또는 유기와 무기의 분체를 혼합한 것으로 이루어지는 층을 들 수 있다.

섬유체로서, 무기 섬유로는 유리섬유, 세라믹 파이버, 락 울, 실리카 알루미나 울 등을 사용할 수 있다. 또한, 유기 섬유로는 PET 섬유 등의 폴리에스테르계, PP 섬유 등의 폴리올레핀계, 나일론 섬유 등의 폴리아미드계 등 플라스틱 섬유, 또는 케나후 섬유, 바나나 섬유 등의 식물 유래 섬유를 사용할 수 있다. 분체로서, 무기 분체로는 건식 실리카, 습식 실리카, 펄라이트 등을 주 성분으로 하는 공지의 재료를 사용할 수 있다. 더욱이, 유기 분체로는 케나후 등의 분체를 사용할 수 있다. 예컨대, 유리섬유에 유기 바인더를 0.5~1.5wt%로 도포하여 적층, 압축 성형한 유리섬유 매트나 케나후 섬유 매트, 혹은 바인더 등의 결합제를 도포하지 않고 니들 펀치에 의해 압축 성형한 유리섬유 매트나 유리섬유와 PET 섬유의 혼합물, 또는 유리섬유 등을 물을 이용하여 집면하고, 가열 압축 성형한 유리섬유 매트 등을 사용할 수 있다.

다음, 진공단열재(t)의 봉지체(2)로 사용하는 가스 배리어성 필름은 복합 플라스틱 라미네이트 필름에 의해 형성되어 있다. 구체적으로는, 열 용착층과 금속박과 다른 플라스틱 필름을 적층한 구성의 것으로서, 열 용착층은 봉지체(2)의 최내층에 위치해 있다.

금속박으로는 알루미늄박이나 스틸박, 스테인레스박, 구리박 등을 사용할 수 있다. 금속박 대신 금속이나 무기 산화물의 증착 필름을 사용하여 플라스틱 필름과 적층한 필름을 사용할 수도 있다.

또한, 열 용착층으로는 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 리니어 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 미연신 폴리프로필렌(CPP), 연신 폴리프로필렌 (OPP), 폴리 염화비닐리덴(PVDC), 폴리 염화비닐(PVC), 에틸렌-아세트산 비닐 공중합체(EVA), 에틸렌-비닐알코올 공중합체(EVOH) 등의 플라스틱 필름, 또는 폴리아미드계, 폴리우레탄계, 폴리에스테르계, 에틸렌-아세트산 비닐 공중합체계, 올레핀계의 핫 멜트 접착제를 사용할 수 있다.

상기한 복합 플라스틱 라미네이트 필름의 일례로서, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름/나일론 필름/알루미늄박/폴리에틸렌 필름의 4층 구조의 라미네이트 필름을 들 수 있는데, 이 이외에 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름/알루미늄박/고밀도 폴리에틸렌 필름의 3층 구조의 라미네이트 필름도 있으며, 이들 필름을 봉지체(2)로 형성할 때에는 폴리에틸렌 필름이 봉지체(2)의 내측이 되도록 구성한다. 상기 라미네이트 필름의 알루미늄박을 알루미늄 증착 필름, 알루미나 증착 필름, 실리카 증착 필름, 하나의 기반에 두 종류의 무기 산화물을 적층한 2원 증착 필름 등의 무기 산화물을 증착한 필름으로 치환한 것도 물론 사용할 수 있다.

본 발명의 진공단열재(T)는 상기 구성의 진공단열재(t)의 전체를 상압 하에서 가스 배리어성 필름의 열 용착층의 융점보다 5~35℃ 정도 높은 온도로 가열하여 심재(1)의 외주 형상에 따른 가스 배리어성 필름의 미용착 부분 및 가스 배리어성 필름의 열 용착층과 심재 표면을 열 용착하여 이루어지는 것이다. 진공단열재(t)의 전체를 상압 하에서 가열하는 방법으로는, 예컨대 도 2에 도시한 바와 같이, 가열로(R) 내에 진공단열재(t)를 넣고 가열하는 방법이 있다. 도 2에서는 진공단열재(t)를 한 장씩 가열하고 있으나, 더 큰 가열로에 복수 개의 진공단열재(t)를 넣고 그들을 동시에 가열하여도 좋고, 또 컨베이어 등으로 반송하여 가열로 내로 차례대로 이송하면서 가열하여도 좋다. 한편, D는 가열로(R)의 개폐도어, h는 이 개폐도어(D)의 손잡이이다.

가열 온도는 가스 배리어성 필름의 열 용착층의 융점보다 5~35℃ 정도 높은 온도로 설정한다. 예컨대, 열 용착층이 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 필름인 경우, 이 HDPE의 밀도는 0.93~0.95, 융점은 120~130℃고, 리니어 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 필름의 경우, LLDPE의 밀도는 0.91~0.93, 융점은 100~110℃, 마찬가지로 미연신 폴리프로필렌(CPP)의 경우, CPP의 밀도는 0.90 전후, 융점은 130~170℃이므로, 이들 HDPE, LLDPE, CPP의 융점보다 5~35℃ 정도 높은 온도로 설정한다.

상기와 같이 진공단열재(t)의 전체를 상압 하에서 가열함으로써, 봉지체(2)의 가스 배리어성 필름의 대향한 열 용착층에서 심재(1)에 가까운 측에 있는 미용착 부분을 확실하게 열 용착시킬 수 있다. 또한, 진공단열재(t)에서는 심재(1)의 표리 양면의 연속 기포 경질 플라스틱 발포체(1b, 1b)와 가스 배리어성 필름(2)의 열 용착층은 감압에 의해 밀착되어 있을 뿐, 용착은 되어 있지 않다. 이 상태에서 진공단열재(t)의 전체를 상압 하에서 가열하면, 가스 배리어성 필름의 열 용착층이 연속 기포 경질 플라스틱 발포체(1b)에 확실하게 열 용착된다. 이와 같이 하여 제 조된 본 발명의 진공단열재(T)에 있어서, 심재(1)의 연속 기포 경질 플라스틱 발포체(1b)와 가스 배리어성 필름의 열 용착층은 1.1kgf/㎠ 이상의 힘으로 고착되어 있다.

본 발명의 진공단열재(T)에 있어서, 심재(1)의 최외층에 연속 기포 경질 플라스틱 발포체(1b, 1b)를 설치한 것은 상기한 바와 같이 가스 배리어성 필름의 열 용착층이 용착되기 쉽게 하기 위함이다. 또한, 심재의 표리에 연속 기포 경질 플라스틱 발포체(1b, 1b)가 있으므로, 진공단열재(T)의 표면이 매끄러워지고, 붙이는 벽면과의 접착성이 양호해진다. 특히, 진공단열재(T)를 상자체의 벽 내에 배치하였을 때에는 주입 경질 우레탄 폼과의 접착성도 양호해진다. 또한, 심재(1)의 연속 기포 경질 플라스틱 발포체(1b, 1b)에 끼워지는 가운데 층으로 1층 이상의 유기 또는 무기의 섬유 또는 분체 중 어느 한 가지 또는 이들을 조합한 것으로 이루어지는 층을 설치한 것은 심재가 연속 기포 경질 플라스틱 발포체로만 이루어지는 경우와 비교하여 단열 성능을 향상시킬 수 있기 때문이다. 한편, 연속 기포 경질 플라스틱 발포체(1b, 1b)의 두께를 조정함으로써, 높은 단열성을 유지한 채로 진공단열재(T)의 강도, 단열 성능을 사용 목적에 따라 조정할 수 있다.

본 발명의 진공단열재(T)는 전술한 바와 같이, 가스 배리어성 필름의 열 용착층과 심재(1)의 연속 기포 경질 플라스틱 발포체(1b)가 강고하게 고착되어 있기 때문에, 벽면에 붙여 사용할 때 벽면이 크게 뒤틀린다고 해도 봉지체(2)의 가스 배리어성 필름이 심재(1)로부터 벗겨지지 않아, 진공 파괴를 대폭으로 저감할 수 있다. 또한, 이후 상세하게 설명하는 바와 같이, 진공단열재(T)의 강도(인장 강도, 전단 강도, 굽힘 강도)가 상승하므로, 예컨대 상자체의 벽 내에 배치하였을 때에는 상자체의 강성이 상승하여, 커다란 왜곡 응력이 가해지는 해상수송용 컨테이너 등에의 적용이 가능해진다. 즉, 해상수송용 컨테이너에서는 그 벽면에 복수 개의 진공단열재(T)를 나란히 정렬하여 붙이는데, 컨테이너의 수송 중이나 크레인에 의한 싣고 내림 시 등에는 컨테이너의 벽면에 커다란 응력이 가해져 진공단열재(T) 전체가 뒤틀리거나 한다. 그러나, 그런 때에도 본 발명의 진공단열재(T)는 봉지체(2)의 가스 배리어성 필름이 심재(1)로부터 벗겨지거나 어긋나지 않으므로, 가스 배리어성 필름에 균열이 생기거나 찢어지지 않아 높은 단열 성능을 장기간에 걸쳐 유지할 수 있다.

한편, 본 발명의 진공단열재(T)는 벽면에 커다란 응력이 가해지지 않는 냉장고라든가 냉동고는 물론, 아파트 등 주택에서의 바닥 난방 패널이나 벽의 단열재, 공조설비나 각종 기계설비에서의 단열재, 공장이나 창고에서의 벽이나 칸막이 패널의 단열재, 혹은 육상수송 차량의 짐칸이나 육상수송용 컨테이너의 단열재 등으로도 사용할 수 있다.

다음에, 본 발명의 진공단열재(T)를 전술한 해상수송용 컨테이너를 포함하여 상자 형태의 것, 예컨대 쿨러 박스나 육상수송용 컨테이너 등에 사용한 단열 상자체의 구성에 대하여 설명한다. 도 3은 이러한 단열 상자체(4)의 내벽재(4a)와 외벽재(4b) 사이의 공간에 진공단열재(T)를 배치한 구성을 도시하고 있다. 이 도 3에 도시한 단열 상자체(4)에서는, 진공단열재(T)를 외벽재(4b)에 직접 붙이고, 나머지 공간에 독립 기포 경질 폴리우레탄 폼(5)을 충전하여 진공단열재(T)가 벽 내 에서 위치 어긋나지 않도록 함과 아울러, 폴리우레탄 폼(5)에 의해 단열 성능을 보충적으로 향상시키고 있다. 한편, 진공단열재(T)는 내벽재(4a)에 붙여도 좋고 외벽재(4b)에 붙여도 좋으며, 내벽재(4a)와 외벽재(4b)의 중간부에 배치하여도 좋다.

진공단열재를 단열 상자체(4)의 내벽재(4a)와 외벽재(4b) 사이의 공간에 배치할 때, 진공단열재가 휘거나 뒤틀리거나 하여 벽면에 긴밀히 접착할 수 없는 경우가 있다. 또한, 그 작업에 있어서, 진공단열재가 돌출부에 부딪히거나, 특히 진공단열재의 모서리 부분이 부딪히게 됨으로써, 진공단열재의 봉지체에 흠집이 생길 수 있다. 이러한 경우를 고려하여, 진공단열재를 형틀에 넣고 독립 기포 경질 폴리우레탄 폼을 주입하여 일체 성형함으로써, 그 취급성을 향상시키도록 하고 있다. 도 4는 진공단열재와 독립 기포 경질 폴리우레탄 폼을 일체 성형하는 방법의 일례를 도시하고 있다. 이 중 도 4a는 상면이 개구인 형틀(W)에 진공단열재(VIP)를 넣는 상태를 나타내고, 도 4b는 진공단열재의 테두리에 있는 히트실링한 밀봉부를 상방으로 접어 꺽고 형틀(W) 내에 원료주입기(P)로부터 우레탄 원료액을 주입하는 상태를 나타내고 있다. 한편, 진공단열재의 테두리의 밀봉부의 접어 꺾기는 진공단열재를 형틀(W)에 넣기 전에 행하는 것이 바람직하다. 또, 하방으로 접어 꺾어도 좋고 접어 꺾지 않아도 좋다. 우레탄 원료액을 주입한 후, 형틀(W)의 상면에 덮개를 덮고 15분 정도 경화시키면 도 4c에 도시한 바와 같은 복합 단열재(F)로 된다.

도 5는 진공단열재와 독립 기포 경질 폴리우레탄 폼을 일체 성형한 복합 단열재(F)를 단열 상자체(4)의 내벽재(4a)와 외벽재(4b) 사이의 공간에 배치하고, 나머지 공간에 독립 기포 경질 폴리우레탄 폼(5)을 충전한 상태를 나타내고 있는 것 이다. 한편, 독립 기포 경질 폴리우레탄 폼과 일체 성형할 진공단열재는, 상기한 전체 가열한 진공단열재(T)에 한정되는 것이 아니며, 전체 가열하기 전의 진공단열재(t)여도 좋다. 또, 심재가 유기 또는 무기 섬유 또는 분체 중 어느 한 가지 또는 이들을 조합한 것으로 이루어지는 층으로만 이루어진 진공단열재, 또는 심재가 연속 기포 경질 플라스틱 발포체로만 이루어진 진공단열재, 또는 심재가 유기 또는 무기 섬유 또는 분체 중 어느 한 가지 또는 이들을 조합한 것으로 이루어지는 층과 연속 기포 경질 플라스틱 발포체가 랜덤하게 적층된 진공단열재여도 좋다. 이와 같이 진공단열재를 보강 틀체(W)에 수납한 것을 사용함으로써, 벽 내의 좁은 공간에 진공단열재를 파괴하지 않고 신속하게 부설할 수 있다.

다음에, 본 발명의 진공단열재(T)에 대하여 크기, 두께, 심재의 구성이 서로 다른 것을 제조하고, 그들에 대하여 인장 강도, 전단 강도, 열 전도율의 경시 변화를 측정하였다.

〔실시예 1: 인장 강도의 측정〕

심재로서, 유리섬유 층의 표리 면에 두께 5mm의 연속 기포 경질 폴리우레탄 폼을 적층한 3층 구성의 것을 사용하고, 이 심재를 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름/알루미늄박/고밀도 폴리에틸렌 필름의 3층 구조의 가스 배리어성 필름으로 형성한 봉지체에 수납하고, 내부를 진공에 가까운 상태까지 흡인한 후, 테두리를 히트실링하여, 도 1에 도시한 구조로서 전체 크기가 두께 40mm, 세로 100mm, 가로 100mm인 진공단열재를 2개 제조하였다.

그 중 1개의 진공단열재를 도 2에 도시한 가열로(R) 내에 넣고, 상압 하에서 가스 배리어성 필름의 열 용착층인 고밀도 폴리에틸렌 필름의 융점 120~130℃ 이상의 온도 150℃에서 7분간 가열하고, 심재에 가까운 가스 배리어성 필름끼리의 미용착 부분 및 가스 배리어성 필름의 열 용착층과 심재의 표면을 열 용착하여 본 발명의 진공단열재를 제조하였다.

이들 2개의 진공단열재에 대하여 인장 강도 시험을 행하였다. 인장 강도 시험은 진공단열재와 동일한 100mm×100mm 크기의 두 장의 편평한 판 부재를 준비하고, 이들을 진공단열재의 표리 면에 우레탄계 습기경화형 접착제로 접착하고, 접착제가 충분히 경화된 시점에서 이들 판 부재를 그 면에 대하여 수직방향으로 이간하는 방향으로 잡아당겼을 때 어디까지 견딜 수 있는지를 측정하여 행하였다. 그 결과는 아래 표 1에 나타낸 바와 같았다.

상기 표 1에서, 가열하지 않은 진공단열재에 대해서는 가스 배리어성 필름이 심재 표면으로부터 벗겨졌을 때를 최대점 하중으로 했다. 전체 가열한 진공단열재에 대해서는 심재 표면으로부터 가스 배리어성 필름이 벗겨지는 경우는 없었지만, 유리섬유 층과 연속 기포 경질 폴리우레탄 폼의 접합 부분, 또는 유리섬유 층 내에서 분리가 일어나 봉지체의 테두리가 심재 측면과 벗겨졌을 때를 최대점 하중으로 했다.

〔참고예 1〕

본 발명의 진공단열재는 아니지만, 참고로 심재에 연속 기포 경질 폴리우레탄 폼만 사용하고, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름/알루미늄박/고밀도 폴리에틸렌 필름의 3층 구조의 가스 배리어성 필름으로 형성한 봉지체에 수납하여, 내부를 진공에 가까운 상태까지 흡인한 후, 테두리를 히트실링한 두께 15mm, 세로 50mm, 가로 50mm 크기의 인장 시험용 진공단열재 2개와, 두께 15mm, 세로 25mm, 가로 120mm 크기의 굽힘 시험용 진공단열재 2개를 각각 제조하였다. 그리고, 이들 중 각각 하나를 도 2에 도시한 가열로(R) 내에 넣고, 상압 하에서 온도 150℃에서 3분간 전체 가열하였다. 이와 같이 하여 제조한 진공단열재에 대하여 각각 인장 시험과 굽힘 시험을 행하였다.

인장 시험은 실시예 1의 경우와 마찬가지로 50mm×50mm 크기의 두 장의 편평한 판 부재를 준비하고, 이들을 인장 시험용 진공단열재의 표리 면에 우레탄계 습기경화형 접착제로 접착하고, 접착제가 충분히 경화한 시점에서 이들 판 부재를 그 면에 대하여 수직방향으로 이간하는 방향으로 잡아당겼을 때 어디까지 견딜 수 있는지를 측정하여 행하였다.

굽힘 시험은 100mm 간격으로 세워 설치한 두 개의 지주 상에 굽힘 시험용 진공단열재를 올려놓고 지지한 상태에서, 이 진공단열재의 중앙을 봉 형태의 것으로 내리눌렀을 때 어디까지 견딜 수 있는지를 측정하여 행하였다. 그 결과는 아래 표 2에 나타낸 바와 같았다.

상기한 표 2로부터, 심재로 연속 기포 경질 폴리우레탄 폼만을 사용한 경우라도, 전체 가열한 진공단열재는 가열하지 않은 진공단열재와 비교하여 인장 강도뿐만 아니라 굽힘 강도도 높아졌음을 알 수 있다. 한편, 본 발명에서, 심재로 유리섬유 층의 표리 면에 두께 5mm의 연속 기포 경질 폴리우레탄 폼을 적층한 3층 구성의 것을 사용한 진공단열재에 대한 굽힘 시험은 행하지 않았으나, 표 2로부터 굽힘 강도가 전체 가열하지 않는 진공단열재보다 높아진다는 것을 추측할 수 있다.

〔실시예 2: 전단 강도와 열 전도율의 측정〕

심재로서, 유리섬유 층의 표리 면에 연속 기포 경질 폴리우레탄 폼을 적층한 3층 구성의 것을 사용하고, 이 심재를 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름/알루미늄박/고밀도 폴리에틸렌 필름의 3층 구조의 가스 배리어성 필름으로 형성한 봉지체에 수납하고, 내부를 진공에 가까운 상태까지 흡인한 후, 테두리를 히트실링하여 도 1에 도시한 구조로서 전체 크기가 두께 20mm, 세로 100mm, 가로 100mm인 진공단열재를 2개 제조하였다.

그 중 1개의 진공단열재를 도 2에 도시한 가열로(R) 내에 넣고, 상압 하에서 가스 배리어성 필름의 열 용착층인 고밀도 폴리에틸렌 필름의 융점 120~130℃ 이상의 온도 150℃에서 5분간 가열하고, 심재에 가까운 가스 배리어성 필름끼리의 미용착 부분 및 가스 배리어성 필름의 열 용착층과 심재의 표면을 열 용착하여 본 발명의 진공단열재를 제조하였다.

한편, 상기한 진공단열재는 표리의 연속 기포 경질 폴리우레탄 폼의 두께를 3mm, 5mm, 8.5mm로 변경하여 제조하였으므로, 연속 기포 경질 폴리우레탄 폼의 두께가 3mm인 것에 대해 전체 가열한 것, 두께가 5mm인 것에 대해 전체 가열한 것과 가열하지 않은 것을 제조하고, 두께가 8.5mm인 것에 대해서는 전체 가열한 것을 제조하였다.

다음, 심재로서 연속 기포 경질 폴리우레탄 폼으로만 이루어진 것을 사용하고, 이 심재를 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름/알루미늄박/고밀도 폴리에틸렌 필름의 3층 구조의 가스 배리어성 필름으로 형성한 봉지체에 수납하고, 내부를 진공에 가까운 상태까지 흡인한 후, 테두리를 히트실링하여 전체 크기가 두께 25mm, 세로 100mm, 가로 100mm인 진공단열재를 2개 제조하였다.

그 중 1개의 진공단열재를 도 2에 도시한 가열로(R) 내에 넣고, 상압 하에서 가스 배리어성 필름의 열 용착층인 고밀도 폴리에틸렌 필름의 융점 120~130℃ 이상의 온도 150℃에서 5분간 가열하고, 심재에 가까운 가스 배리어성 필름끼리의 미용착 부분 및 가스 배리어성 필름의 열 용착층과 심재의 표면을 열 용착하여 비교예 1이 될 진공단열재를 제조하였다.

다음, 심재로서 유리섬유로만 이루어진 것을 사용하고, 이 심재를 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름/알루미늄박/고밀도 폴리에틸렌 필름의 3층 구조의 가스 배리어성 필름으로 형성한 봉지체에 수납하고, 내부를 진공에 가까운 상태까지 흡인한 후, 테두리를 히트실링하여 전체 크기가 두께 20mm, 세로 100mm, 가로 100mm인 진공단열재를 1개 제조하였다. 이것을 도 2에 도시한 가열로(R) 내에 넣고, 상압 하에서 가스 배리어성 필름의 열 용착층인 고밀도 폴리에틸렌 필름의 융점 120~130℃ 이상의 온도 150℃에서 5분간 가열하고, 심재에 가까운 가스 배리어성 필름끼리의 미용착 부분 및 가스 배리어성 필름의 열 용착층과 심재의 표면을 가능한 한 열 용착하여 비교예 2가 될 진공단열재를 제조하였다.

이상의 제조 방법으로 얻어진 진공단열재에 대해 각각 전단 강도 시험을 행하였다. 전단 강도 시험은 도 6에 도시한 바와 같이, 진공단열재의 표리 면에 각각 우레탄계 습기경화형 접착제로 시험편을 부착하고 충분히 접착시킨 후, 시험편을 화살표 방향으로 잡아당겼을 때 어디까지 견딜 수 있는지를 측정하여 행하였다. 한편, 접착면은 50×100mm이다. 아울러, 이들 진공단열재의 열 전도율도 측정하였다. 그 결과는 다음 표 3에 나타낸 바와 같았다.

실시예 1, 2로부터, 인장 강도, 전단 강도 모두 전체 가열하지 않을 때에는 대략 대기압의 강도(1.0kgf/㎠)이다. 그러나, 전체를 가열하면, 심재가 연속 기포 경질 폴리우레탄 폼으로만 이루어진 것과 본 발명의 진공단열재와 같이 심재가 유리섬유 층의 표리 면에 연속 기포 경질 폴리우레탄 폼을 적층한 3층 구성인 것에서는, 심재 표면과 봉지체의 가스 배리어성 필름의 열 용착층이 용착(고착)됨으로써 강도가 증가하는 것을 알 수 있다. 또, 실시예 2로부터, 전단 강도는 심재가 유리섬유 층의 표리 면에 연속 기포 경질 폴리우레탄 폼을 적층한 3층 구성의 것인 경우, 우레탄 폼의 두께에 따라 증가하는 것을 알 수 있다.

게다가, 해상수송용 컨테이너와 같이 커다란 응력이 가해지는 제품에 진공단열재를 사용하려면, 컨테이너 벽면의 벽면재와 주입 우레탄 폼의 인장 강도(자기접착 강도)가 1.4kgf/㎠와 동일하거나 그 이상인 강도가 진공단열재에 필요하며, 그 평가로서 실시예 1, 2에 있어서 인장 강도, 전단 강도를 측정하였다. 특히, 실시예 2에서는, 유리섬유 층의 두께와 표리 면의 연속 기포 경질 폴리우레탄 폼을 합한 두께의 비율이 1:1일 때, 컨테이너에의 사용에 필요한 강도 1.4kgf/㎠를 만족하며, 그때의 열 전도율은 0.0025(W/m·K)가 되기 때문에 가장 바람직한 비율임을 알 수 있다.

〔실시예 3: 진공단열재를 상자체의 벽 내에 배치하는 상태에서 강도 시험〕

진공단열재의 양면에 독립 기포 경질 폴리우레탄 폼을 적층한 상태에서 인장 강도와 전단 강도를 측정하였다.

〔인장 강도 시험〕

심재로서, 유리섬유 층의 표리 면에 연속 기포 경질 폴리우레탄 폼을 적층한 3층 구성의 것을 사용하고, 이 심재를 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름/알루미늄박/고밀도 폴리에틸렌 필름의 3층 구조의 가스 배리어성 필름으로 형성한 봉지체에 수납하고, 내부를 진공에 가까운 상태까지 흡인한 후, 테두리를 히트실링하여 도 1에 도시한 구조로서 전체 크기가 두께 20mm, 세로 100mm, 가로 100mm인 진공단열재를 제조하였다.

이 진공단열재를 도 2에 도시한 가열로(R) 내에 넣고, 상압 하에서 가스 배리어성 필름의 열 용착층인 고밀도 폴리에틸렌 필름의 융점 120~130℃ 이상의 온도 150℃에서 10분간 가열하고, 심재에 가까운 가스 배리어성 필름끼리의 미용착 부분 및 가스 배리어성 필름의 열 용착층과 심재의 표면을 열 용착하였다.

이 전체 가열한 진공단열재의 양면에 두께 22.5mm의 독립 기포 경질 폴리우레탄 폼의 층을 적층하여 시험편을 얻었다. 적층은 주입틀의 하면에 진공단열재를 배치하고, 그 상측의 공간에 우레탄 원료를 주입 발포시켜 경화 후 꺼내고, 다음으로 진공단열재가 표면으로 나오는 면을 주입틀의 상면으로 하여, 그 상측의 공간에 우레탄 원료를 주입 발포시켜 행하였다. 시험편은 주입틀로부터 복합 단열재를 꺼낸 후, 진공단열재가 존재하는 부분을 잘라 없애고 제조하였다.

인장 시험은 100mm×100mm 크기의 두 장의 편평한 판 부재를 준비하고, 이들을 상기 시험편의 표리 면에 우레탄계 습기경화형 접착제로 접착하고, 접착제가 충분히 경화한 시점에서 이들 판 부재를 그 면에 대하여 수직방향으로 이간하는 방향으로 잡아당겼을 때 어디까지 견딜 수 있는지를 측정하여 행하였다. 시험 결과를 다음 표 4에 나타내었다.

〔전단 강도 시험〕

시험편은 사용하는 진공단열재의 전체 크기가 두께 20mm, 세로 200mm, 가로 200mm인 것 이외에는 상기한 인장 시험에서의 시험편과 동일한 방법으로 제조하였다.

전단 강도 시험은, 도 6에 도시한 바와 같이, 시험편의 표리 면에 각각 우레탄계 습기경화형 접착제로 시험편을 부착하고 충분히 접착시킨 후, 시험편을 화살표 방향으로 잡아당겼을 때 어디까지 견딜 수 있는지를 측정하여 행하였다. 한편, 접착면은 50×200mm이다. 시험 결과를 다음 표 5에 나타내었다.

실시예 3으로부터, 진공단열재와 독립 기포 경질 폴리우레탄 폼을 일체 성형한 복합 단열재를 상자체의 벽 내에 배치하고, 남은 공간에 독립 기포 경질 폴리우레탄 폼을 충전한 경우에 있어서는, 진공단열재가 중간부에 배치되기 때문에 인장 강도가 1.45kgf/㎠, 전단 강도가 1.85kgf/㎠가 되어, 진공단열재 단일체를 면재에 붙였을 때보다 강도가 더 증가하여, 해상수송용 컨테이너에의 사용에 있어서 보다 바람직하다는 것을 알 수 있다.

〔실시예 4: 단열 성능 열화 가속 시험〕

다음에, 심재로서 유리섬유 층의 표리 면에 연속 기포 경질 폴리우레탄 폼을 적층한 3층 구성의 것을 사용하고, 이 심재를 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름/알루미늄박/고밀도 폴리에틸렌 필름의 3층 구조의 가스 배리어성 필름으로 형성한 봉지체에 수납하고, 내부를 진공에 가까운 상태까지 흡인한 후, 테두리를 히트실링하여 도 1에 도시한 구조로서 전체 크기가 두께 20mm, 세로 480mm, 가로 1000mm인 진공단열재를 제조하고, 도 2에 도시한 가열로(R) 내에 넣고, 상압 하에서 가스 배리어성 필름의 열 용착층인 고밀도 폴리에틸렌 필름의 융점 120~130℃ 이상의 온도 150℃에서 10분간 가열하고, 심재에 가까운 가스 배리어성 필름끼리의 미용착 부분 및 가스 배리어성 필름의 열 용착층과 심재의 표면을 열 용착하여 본 발명의 진공단열재를 제조하였다.

또한, 비교예 1로서, 심재로 연속 기포 경질 폴리우레탄 폼으로만 이루어진 것을 사용하고, 이 심재를 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름/알루미늄박/고밀도 폴리에틸렌 필름의 3층 구조의 가스 배리어성 필름으로 형성한 봉지체에 수납하고, 내부를 진공에 가까운 상태까지 흡인한 후, 테두리를 히트실링하여 전체 크기가 두께 25mm, 세로 480mm, 가로 1000mm인 진공단열재를 제조하였다.

더욱이, 비교예 2로서, 심재로 유리섬유로만 이루어진 것을 사용하고, 이 심재를 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름/알루미늄박/고밀도 폴리에틸렌 필름의 3층 구조의 가스 배리어성 필름으로 형성한 봉지체에 수납하고, 내부를 진공에 가까운 상태까지 흡인한 후, 테두리를 히트실링하여 전체 크기가 두께 15mm, 세로 480mm, 가로 1000mm인 진공단열재를 제조하였다.

한편, 이들 진공단열재에는 모두 가스 흡착제를 넣어 두었다.

이들 진공단열재에 대하여 70℃×건조의 조건으로 단열 성능의 열화를 촉진시켜 열 전도율의 경시 변화를 측정하였다. 한편, 측정은 HC-074-600(에이코 세이키 사 제)에 의해 행하였다. 측정 결과를 다음 표 6에 나타내었다.

실시예 4에 의해, 심재로 유리섬유 층의 표리 면에 연속 기포 경질 폴리우레탄 폼을 적층한 3층 구성의 것을 사용한 본 발명의 진공단열재는 열 전도율의 증가 비율이, 종래의 심재로서 유리섬유만, 혹은 연속 기포 경질 우레탄 폼만을 사용한 진공단열재와 비교하여 동등 또는 그 이하이고, 단열 성능의 내구성은 동등하다고 할 수 있다.

〔사용예: 해상수송용 컨테이너의 열 수지 계산〕

다음, 본 발명의 진공단열재를 해상수송용 컨테이너에 사용하였을 때의 열 수지를, 현행의 벽 내에 독립 기포 경질 폴리우레탄(PUF)만을 주입한 경우, 종래의 심재로 연속 기포 경질 폴리우레탄 폼만을 사용한 진공단열재를 사용한 경우와 비교한다.

· 컨테이너의 치수는 2500×2500×12000(mm)이고, 단열할 벽의 두께는 65mm이다.

· 사용할 진공단열재의 크기는 두께 20mm, 세로 500mm, 가로 1000mm인 것이다.

· 진공단열재의 첩부는, 도 7에 도시한 바와 같이, (a) 컨테이너의 천장면과 바닥면 및 장 방향의 측면에 40장의 진공단열재를 나란히 정렬하여 붙이고, 또한 (b) 단 방향의 측면에 8장 나란히 정렬하여 붙였다. 한편, 진공단열재 이외의 공간에는 독립 기포 경질 폴리우레탄을 주입하였다.

· 바깥 기온을 35℃, 컨테이너의 내부 온도를 -20℃로 하여 측정하였다.

각각에 대해 열 수지를 측정한 후, 비교한 결과를 다음 표 7에 나타내었다.

표 5로부터, 해상수송용 컨테이너에 진공단열재(VIP)를 사용하였을 때에는, PUF만을 주입하였을 때와 비교하여 심재로 연속 기포 경질 폴리우레탄 폼만을 사용한 경우에는 23%, 심재로 유리섬유 층의 표리 면에 연속 기포 경질 폴리우레탄 폼을 적층한 3층 구성의 것을 사용한 본 발명의 진공단열재의 경우에는 31%의 열 이동을 삭감할 수 있음을 알 수 있다.

한편, 상기 실시예에서는 심재에 있어서, 유기 또는 무기의 섬유 또는 분체 중 어느 한 가지 또는 이들을 조합한 것으로 이루어지는 층으로서 유리섬유를 사용하였으나, 유리섬유 이외의 것을 사용한 전술한 각 층에 있어서도 대략 동일한 측정 결과가 얻어졌다.

본 발명의 진공단열재는, 무기 섬유 또는 무기 분체에 의한 층을 연속 기포 경질 플라스틱 발포체로 샌드위치 형태로 끼운 3층 이상의 구성의 심재를 가스 배리어성 필름으로 이루어지는 봉지체에 수납하고, 내부를 감압 후 밀봉하여 얻어진 진공단열재에 대하여 그 전체를 상압 하, 소정 온도 범위 내에서 가열함으로써 심재의 형상에 따른 대향하는 가스 배리어성 필름의 미용착 부분은 물론, 가스 배리어성 필름의 열 용착층과 심재의 표면도 열 용착된다. 그 결과, 진공단열재를 벽면에 붙일 때 봉지체에 균열이 생기거나 찢어지는 경우는 거의 없다.

또한, 본 발명의 진공단열재를 해상수송용 컨테이너의 벽면에 붙여 사용하여도 커다란 응력이 가해졌을 때 벽면에 접착되어 있는 봉지체만이 잡아당겨져서 심재로부터 벗겨져 찢어지게 되는 경우가 없으므로, 장기간에 걸쳐 높은 단열 성능을 유지할 수 있다는 효과가 얻어진다. 더욱이, 본 발명의 진공단열재는 내부를 감압 후 밀봉하여 얻어진 진공단열재 전체를 그대로 상압 하에서 가열하기만 하면 되므로 제조 비용이 별로 들지 않고, 게다가 복수의 심재가 아니라 하나의 커다란 심재를 수납한 큰 면적의 진공단열재에 대하여 적용할 수 있으므로 해상수송용 컨테이너 같은 큰 상자체에 적합하게 사용할 수 있다. 한편, 본 발명의 진공단열재는 심재 테두리에 있는 봉지체의 가스 배리어성 필름끼리의 접합부에 미용착 부분이 없으므로 테두리에 고정용 기구를 부착할 수도 있다.

본 발명의 진공단열재는 가스 배리어성 필름의 열 용착층과 심재의 연속 기포 경질 플라스틱 발포체가 강고하게 고착되어 있으므로, 커다란 왜곡 응력이 가해지는 벽면 등에 붙여 사용하여도 벽면의 커다란 왜곡에 의해 봉지체의 가스 배리어성 필름이 심재로부터 벗겨지거나 균열이 생겨 찢어지지 않아, 진공 파괴를 대폭으로 저감할 수 있다는 효과가 얻어진다.

Claims

열 용착층을 갖는 가스 배리어성 필름으로 이루어지는 봉지체에, 유기 또는 무기의 섬유 또는 분체 중 어느 한 가지 또는 이들을 조합한 것으로 이루어지는 층의 표리 양면에 연속 기포 경질 플라스틱 발포체를 설치한 3층 이상 구성의 심재를 수납하고, 내부를 감압 밀봉한 진공단열재의 전체를, 상압 하에서 상기 열 용착층의 융점보다 5~35℃ 정도 높은 온도로 가열하여, 상기 심재의 형상에 따른 상기 필름의 미용착 부분 및 상기 필름의 열 용착층과 상기 심재의 표면을 열 용착한 것을 특징으로 하는 진공단열재.
제 1 항에 있어서, 연속 기포 경질 플라스틱 발포체는 연속 기포 경질 폴리우레탄 폼 또는 연속 기포 경질 폴리스티렌 폼인 것을 특징으로 하는 진공단열재.
제 1 항에 있어서, 가스 배리어성 필름은 금속박과 플라스틱 필름의 적층 필름, 또는 금속 또는 무기 산화물의 증착 필름과 플라스틱 필름의 적층 필름인 것을 특징으로 하는 진공단열재.
물품을 수용하는 상자체의 내벽재와 외벽재 사이의 공간에, 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 진공단열재를 배치하고, 남은 공간에 독립 기포 경질 폴리우레탄 폼을 충전한 것을 특징으로 하는 단열 상자체.
물품을 수용하는 상자체의 내벽재와 외벽재 사이의 공간에, 진공단열재를 해당 단열재의 편면 또는 양면과 둘레측 변을 둘러싸는 독립 기포 경질 폴리우레탄 폼과 일체 성형한 복합 단열재를 배치하고, 남은 공간에 독립 기포 경질 폴리우레탄 폼을 충전한 것을 특징으로 하는 단열 상자체.