KR20080023260A - 복합 단열 재료 - Google Patents

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Abstract

외부 벽과 내부 벽 사이의 한정된 공동(cavity)에 채워지는 경우 높은 단열 성능을 증명할 수 있는, 가정집에서 사용하기에 적합한 복합 단열 재료. 복합물은 두 개의 시트-형태의 섬유-주원료 단열 재료(6), 및 이러한 섬유-주원료 단열 재료(6) 사이에 결합된(삽입된) 진공 단열 재료(7)로 구성된다. 섬유-주원료 단열 재료(6)와 진공 단열 재료(7) 사이의 영역은 접착제로 안전하게 하는 것이 바람직하다.

Description

복합 단열 재료{A COMPOSITE THERMALLY INSULATING MATERIAL}
본 발명은 진공 단열 재료와 예를 들어 가정집에서 사용되는 보통의 단열 재료의 복합 재료를 포함하는 고-성능의 복합 단열 재료에 관한 것이다.
가정집 등에서, 벽 및 지붕 등의 단열 특성을 향상시키기 위해서 사용되는 일반적인 수단은 장착된 단열 재료의 두께를 증가시키거나, 훨씬 낮은 열 전도성, 즉 더 나은 단열 성능을 지닌 단열 재료를 선택하는 것이다. 그러나 예를 들어 가정집의 벽의 단열의 경우, 단열 재료는 외부 벽과 내부 벽 사이의 제한된 공동(cavity)을 채우기 위해 사용되기 때문에, 단열 재료의 두께를 증가시키는 것은 단열 성능을 향상시키는데 제한이 있다.
게다가 우수한 단열 성능을 가진 단열 재료에 대하여, 현재 사용되는 그러한 단열 재료 중, 플라스틱 단열 재료의 경우, 약 0.02 W/m·K의 단열 레벨을 달성하는 것이 가능하다. 그러나 이러한 값은 본래 제한을 가지며, 특히 춥거나 매우 더운 지역에 있는 건물에서 사용하기에는 불충분하다. 그러므로 벽 공동을 단열 재료로 채우면서, 단열 클래딩(cladding)을 추가할 필요가 있다.
일본특허 3580315(JP2005220954), 국제특허출원 제0185445호 또는 일본특허 3578172(JP2005180594)에 기재되어 있는 진공 단열 재료는 다른 분야에서 고-성능 단열 재료로 알려져 있다. 그러한 진공 단열 재료의 경우, 유리솜(glass wool)과 같은 코어 재료가 플라스틱 필름 등을 포함하는 외부 덮개 재료 내부에 채워지고(packed), 코어 영역에 진공을 유지함으로써, 높은 단열이 나타나는 것을 가능하게 해준다. 그러한 재료는 주로 냉동 장치 및 냉장고 등에서 단열을 위해 사용된다.
진공 단열 재료는 고성능을 갖지만, 이들은 외부 충격에 대해 매우 약하다. 그 결과, 앞의 참고문헌에 기재된 진공 단열 재료가 가정집에서 사용되기 위해 전환되는 경우, 운송 또는 장착 등의 동안에 충격을 받기 쉬울 때, 균열 및 작은 구멍(pinhole)이 쉽게 생기고 내부 진공이 손상된다. 게다가, 일단 진공의 정도가 낮아지면, 성능은 보통의 섬유-주원료 단열 재료의 성능에 비해 즉각 떨어진다. 결과적으로, 이들은 가정집 단열을 위해 사용되기는 어렵다.
앞서 언급된 문제를 해결하기 위해, 본 발명에 관한 복합 단열 재료는, 사이에 적어도 하나의 진공 단열 재료가 삽입되어 있는, 시트 형태의 적어도 두 개의 섬유-주원료 단열 재료를 포함하고, 진공 단열 재료의 외부 형태는 섬유-주원료 단열 재료의 치수보다 작은 치수의 시트의 외부 형태이고, 섬유-주원료 단열 재료는 일체로 결합된다.
게다가 바람직한 실시예에서, 적어도 하나의 섬유-주원료 단열 재료의 표면에, 내부에 삽입된 진공 단열 재료의 외부 가장자리에 해당하는 선이 그려진다.
본 발명에 관한 복합 단열 재료에서, 충격을 받기 쉬운 진공 단열 재료가 시트-형태의 섬유-주원료 단열 재료 사이에 삽입되고, 이 둘에 의해 보호되어, 운송 및 장착 동안의 충격이, 진공 단열 재료 그 자체에 의한 핸들링과 비교하여 완화되도록 함으로써, 운송 특성 및 실용성이 눈에 띄게 향상된다. 게다가 이런 식으로 충격을 완화시키면서 진공의 정도가 낮아지는 것을 예방함으로써, 단열 성능을 유지하는 것이 가능하다. 결과적으로, 종래의 섬유-주원료 단열 재료의 두께와 동일한 두께에서, 더 높은 성능을 갖는 복합 단열 재료를 생산하는 것이 가능하고, 주어진 두께의 벽을 채우는 방법에 비교하여, 지금까지 보다 더 나은 단열 성능을 얻는 것이 가능하다.
게다가, 진공 단열 재료가 섬유-주원료 단열 재료 사이에 삽입되는 경우, 진공 단열 재료는 주변의 섬유-주원료 단열 재료보다 더 딱딱하기 때문에, 상기 진공 단열 재료의 위치를 단지, 외부로부터 압력을 가함으로써 또는 약간 구부림으로써 어느 정도 확인 할 수 있다. 그러나 진공 단열 재료의 정확한 위치를 아는 것은 어려울 수 있다. 그러므로, 벽 등의 사이에 설치되는 경우, 예를 들어 복합 단열 재료의 가장자리가 요구되는 공간에 맞추기 위해 현장에서 잘려지는 경우, 진공 단열 재료 또한 절단될 것이라고 염려가 있다.
그러므로, 특정한 일실시예에서, 적어도 하나의 섬유-주원료 단열 재료의 표면에는, 내부에 삽입된 진공 단열 재료의 외부 가장자리에 해당하는 선과 같은 패턴이 그려진다. 그래서 적절한 크기(이후 "사이징"으로 지칭함)로 절연 재료를 놓을 때, 진공 단열 재료의 임의의 그러한 절단을 확실하게 피하는 것이 가능하다.
또 다른 실시예에서, 진공 단열 재료는, 지정된 간격으로 위치되고 각각의 간격으로 밀봉된 엔벨로프 안에 담겨진 복수의 코어 부재로 형성된 여러 종류의 복수의 개별적인 진공 차단 셀(cell)로 이루어진다. 셀의 크기는 필요에 따라 선택될 수 있다. 한 가지 그러한 재료는 본 명세서에 참고문헌으로서 전적으로 병합되어 있는 JP2004-197935에 기재되어 있다. 그러한 진공 단열 재료와 함께 절단의 결과물은 영향받은 셀의 수로 제한된다. 또한 밀봉 라인처럼, 셀 사이의 분리 영역과 같은, 절단이 진공 단열에 해로운 곳에 해당하는 패턴을 적어도 하나의 단열 재료의 표면에 그리는 것이 가능하다.
이하, 본 발명의 실시예는 첨부된 도면에 기초하여 설명된다.
도 1은 종래의 구성 방법에 기초하여 단열 재료로 채워진 벽의 단면도.
도 2는 본 발명의 복합 단열 재료가 적용되는 예를 도시한 단면도.
도 3은 또 다른 실시예에 관한 복합 단열 재료가 사용되는 예를 도시하는 단면도.
도 4는 "사이징(sizing)"이 가능하게 하도록 형성된 본 발명의 복합 단열 재료의 사시도.
도 5는 "사이징(sizing)"이 가능하게 하도록 형성된 본 발명의 복합 단열 재료의 "사이징된(sized)" 상태를 도시하는 부분 단면도.
도 1에서, 공동(스페이스)(S)은 외부 건물 재료(3)와 내부 건물 재료(4)의 장착(fitment)에 의해 기둥(pillar)(1)과 샛기둥(stud)(2)의 면 사이에서 한정되 고, 이러한 공동(S)은 단열 재료(5)로 채워진다. 단열 재료(5)의 두께는 기둥(1)과 샛기둥(2)의 너비에 의해 제한되고, 이들보다 단열인 재료를 고정하는 것이 바람직한 경우, 지금까지는 외부 건물 재료(3)의 바깥쪽을 추가 단열 재료로 커버할 필요가 있었다.
다른 한편으로는, 도 2는 두 개의 시트-형태의 섬유-주원료 단열 재료(6), 및 이러한 섬유-주원료 단열 재료(6) 사이에 결합된(삽입된) 진공 단열 재료(7)로 이루어지는 본 발명의 복합 단열 재료를 도시한다.
섬유-주원료 단열 재료(6)와 진공 단열 재료(7) 사이의 영역은 접착제로 보호되는 것이 바람직하다.
게다가, 섬유-주원료 단열 재료(6) 사이의 접합(6') 영역에 대하여, 이러한 영역은 도 2에 도시되는 바와 같이 섬유-주원료 단열 재료(6)의 유연성을 사용하여 막을 수 있지만, 진공 단열 재료(7)가 두껍고 상기 접합(6')에 틈이 형성되는 경우에, 그 틈 영역이 도 3에 도시된 바와 같이 얇게-절단된 섬유-주원료 단열 재료(6a)로 채워질 수 있다.
섬유-주원료 단열 재료(6)는 종래에 사용된 유리솜 등을 포함하는 단열 재료이다. 반면에, 진공 단열 재료(7)는 유리솜 몰딩(moulded) 재료 또는 석면 몰딩 재료를 포함하는 코어 재료를 단단하거나 플렉시블한 플라스틱, 부직포 또는 종이 등을 포함하는 외부 덮개 재료로 커버함으로써 구성된다.
코어를 만든 재료는 전술한 유리솜 또는 석면으로 제한되지 않으며, 또한 유기 섬유, 수지 분말 또는 세라믹 분말 등과 같은 재료를 포함하며, 이들의 두께 는 유지될 수 있다.
게다가, 진공 단열 재료(7)의 밀도는 약 150-300kg/㎥이고, 유리솜으로 만들어진 섬유-주원료 단열 재료(6)의 밀도는 8-100kg/㎥, 바람직하게는 10-96kg/㎥, 더 바람직하게는 10-32kg/㎥인 반면에, 석면으로 만들어진 섬유-주원료 단열 재료(6)의 밀도는 약 24-80kg/㎥이다.
코어 영역에서의 진공 또는 감소된 압력의 높은 레벨은, 감소된 압력 하에서 진공 단열 재료(7)를 제작함으로써, 또는 압력을 낮추고 후속적으로 몰딩함으로써 안정화된다. 이러한 구성의 진공 단열 재료(7)의 열 전도성은 섬유-주원료 단열 재료(6)와 비교하여 약 1/5 내지 1/20 낮은 것을 특징으로 한다.
예시적인 일실시예에서, 복합 단열 재료는, 총 밀도가 약 34kg/㎥가 되도록 진공 단열 재료를 중간에 삽입하여, 밀도가 24kg/㎥인 100㎜의 유리솜(4개의 25㎜인 층)으로 구성되었다. 열 흐름 계량 장치를 구비한 JIS A1412-2에 따라 측정된 내열성은, 0.021W/m·K의 열 전도성에 해당하는, 4.7㎡·K/W인 반면에, 단지 밀도가 24kg/㎥인 동일한 두께의 유리솜의 내열성은, 0.035W/m·K의 열 전도성에 해당하는, 2.85㎡·K/W이다. 따라서 본 발명의 복합물은 우수한 단열 성능을 제공한다.
섬유-주원료 단열 재료(6)와 진공 단열 재료(7) 사이의 적어도 고정된 밀도차(예를 들어 적어도 30 또는 50kg/㎥)를 제공함으로써, 외부로부터 압력을 가하거나 구부리는 경우, 외부로부터 볼 수 없어서 트리밍(trimming)이 가능한 내부 진공 단열 재료(7)의 위치를 어느 정도 확인하는 것이 가능하다.
도 4 및 도 5는 추가 실시예를 도시하는데, 도 4는 "사이징(sizing)"이 가능 하게 하도록 형성된 본 발명의 복합 단열 재료의 사시도이고, 도 5는 "사이징(sizing)"이 가능하게 하도록 형성된 본 발명의 이러한 복합 단열 재료의 "사이징된" 상태를 도시하는 부분 단면도이다.
도 4에서, 진공 단열 재료(7)의 4개의 시트는 섬유-주원료 단열 재료(6)에 의해 채워진다. 이러한 진공 단열 재료(7) 각각의 외부 가장자리에 해당하는 선(8)이 섬유-주원료 단열 재료(6)의 표면에 그려진다. 이러한 선(8) 사이의 스페이스(W)는 "사이징"할 때 절단이 가능한 영역이다. 벽 또는 천장 등의 공동이 이런 식으로 형성된 본 발명의 복합 단열 재료를 사용하여 채워지는 경우, 스페이스(W)의 영역에서 "사이징"을 수행함으로써, 진공 단열 재료(7)를 손상시키지 않고, 벽 너비 등과 맞추기 위한 고정을 수행하는 것이 가능하다. 도 5는 "사이징"이 스페이스(W)에서 수행되는 예를 도시한다{화살표(A)로 표시된 영역}.
도 4에서, 진공 단열 재료(7)의 4개의 시트가 채워지는, 삽입된 진공 단열 재료(7)는 또한 단일 시트일 수 있는 예를 설명하고 있다. 그러한 환경에서, 절단 위치는 복합 단열 재료 가장자리 영역이다.
진공 단열 재료가 분리된 진공 차단 셀을 포함하는 유형인 경우, 표시 라인은 밀봉 라인과 같은, 셀 사이의 분리 영역에 해당할 수 있다.
본 발명에 관한 복합 단열 재료는, 내부와 외부 벽 사이의 제한된 공동을 채우기 위한 고성능 단열 재료로서 사용될 수 있다.
상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 진공 단열 재료와 예를 들어 가정집에 서 사용되는 보통의 단열 재료의 복합 재료를 포함하는 고-성능의 복합 단열 재료에 사용된다.

Claims (3)

  1. 복합 단열 재료로서,
    시트 형태인 적어도 두 개의 섬유-주원료 단열 재료(6) 사이에, 외부 형태가 섬유-주원료 단열 재료의 치수보다 작은 치수의 시트의 외부 형태인 적어도 하나의 진공 단열 재료(7)가 삽입되고, 섬유-주원료 단열 재료는 일체로 결합되는 것을 특징으로 하는, 복합 단열 재료.
  2. 제 1항에 있어서, 섬유-주원료 단열 재료(6) 중 적어도 하나의 표면에, 내부에 삽입된 진공 단열 재료의 외부 가장자리에 해당하는 라인과 같은, 패턴이 그려져 있는, 복합 단열 재료.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 진공 단열 재료(7)는 복수의 개별적인 진공 차단 셀(cell)로 이루어지는, 복합 단열 재료.
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