KR20090031601A - 진공 단열재의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의해 제조되는 진공 단열재(2)는, 심재(3)와 심재(3)를 덮는 외피재(4)를 포함하고, 외피재(4)는 내부가 감압되고, 심재(2)는 유리 섬유가 적층되어 구성된 적층체를 가지며, 유리 섬유는 저취성으로 또한 섬유 강도가 강화된 강화 유리 섬유이다. 이 구성에 의해, 단열 성능이 개선됨과 함께, 재료 비용이 저감된 진공 단열재(2)가 얻어진다.

Description

진공 단열재의 제조 방법{MANUFACTURING METHOD OF THE VACUUM HEAT INSULATOR}
본 발명은, 심재와 심재를 덮는 외피재를 갖고, 외피재의 내부가 감압 밀폐된 진공 단열재의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 진공 단열재에 사용되는 심재는, 열전도율이 작고, 가스 발생이 적은 무기 화합물이 적합하다. 특히, 유리 섬유의 적층체가 심재로서 사용된 진공 단열재는 우수한 단열 성능을 갖는다. 이러한 진공 단열재를 구성하는 심재의 일례로서 예를 들면, 일본 공표공보 평 7-103955호 공보(이하, 특허 문헌 1이라고 부른다) 등에 개시된 심재가 알려져 있다. 도 8은, 특허 문헌 1에 기재된 심재의 단면의 모식도이다.
도 8에 도시한 바와 같이, 유리 섬유 등의 무기질 세경(細徑) 섬유(101a)(이하, 섬유(101a)라고 부른다)는, 섬유(101a)의 길이 방향이 진공 단열재의 전열 방향과 수직이 되도록 적층된다. 또한, 섬유(101a)끼리는 각각의 길이 방향이 서로 교차하도록 하고, 서로 점접촉하도록 랜덤(random)으로 적층되어 있다. 또, 진공 단열재의 전열 방향과 평행해지도록, 페네트레이션(penetration) 섬유(101c)(이하, 섬유(101c)라고 부른다)가 주입되어 있다. 이와 같이 하여, 무기질 세경 섬유 매트(101d)가 구성된다. 또한, 무기질 세경 섬유 매트(101d)가 복수장(N장) 겹쳐짐으로써, 심재(101)가 형성되어 있다. 심재(101)가, 외피재로서의 스테인리스제의 외장재(도시하지 않음)에 장전되어, 진공 단열재가 구성된다.
그런데, 예를 들면, 종래의 진공 단열재에 이용되는 심재는, 유리 섬유 등의 무기질 세경 섬유가 서로 점접촉 상태로 접촉하므로, 각각의 무기질 세경 섬유의 접촉점에 있어서의 접촉 열저항이 크다. 이에 따라, 심재의 두께 방향의 전열량은 작다.
그러나, 진공 단열재의 전열 방향에 대해 수직으로 배치된 무기질 세경 섬유만으로는, 진공 단열재의 전열 방향에 가해지는 대기압에 대해 견디지 못해, 진공 단열재의 내압축성이 저하한다. 이에 따라, 진공 단열재가 진공 포장된 후에 가해지는 대기압에 의해, 심재가 압축되고, 심재의 두께가 변화한다. 이 때문에, 진공 단열재의 전열 방향과 평행해지도록, 페네트레이션 섬유가 설치되고, 진공 단열재의 전열 방향에 있어서의 내압축성이 높아진다.
그러나, 페네트레이션 섬유가 설치됨으로써, 진공 단열재의 전열 방향에 있어서의 단열 성능이 저하한다. 이 때문에, 무기질 세경 섬유 매트를 복수장 겹침으로써, 진공 단열재의 전열 방향에 있어서의 단열 성능이 높아진다.
이와 같이, 종래의 진공 단열재의 구성에서는, 페네트레이션 섬유에 의한 열전도성의 기여도가 크다. 이 때문에, 무기질 세경 섬유 매트가 복수장 겹쳐졌다고 해도, 열전도성이 충분히 저감되지 않고, 열전도되는 열량이 크다.
한편, 유리 섬유 등의 무기질 세경 섬유가 진공 단열재의 전열 방향과 수직인 방향으로만 적층되어 구성된 심재는, 이하에 나타내는 요인에 의해, 열전도성이 서서히 증가하는 경향을 갖는다.
진공 단열재에는, 항상, 외피재 내외의 기압차 상당의 압력이 작용하고 있다. 이 때문에, 외피재 내부의 심재에는 외피재를 통해 압축력이 가해진다. 심재의 내부에서는 유리 섬유 상호가 엉켜 있고, 대기압에 의해 심재에 압축력이 가해지면, 유리 섬유에 인장 응력과 굽힘 응력이 가해져, 유리 섬유에 왜곡과 파단이 생긴다.
유리 섬유에 생기는 왜곡은, 유리 섬유가 엉켜 형성되어 있는 공극을 축소하는 방향으로 작용한다. 따라서, 유리 섬유에 큰 왜곡이 생기면, 압축력이 가해져 있지 않은 상태에서는 접촉하고 있지 않은 섬유 상호여도, 접촉하는 경우가 있다. 유리 섬유 상호가 접촉하여 생긴 접점은 전열 경로가 된다. 이 때문에, 심재의 열전도성이 높아진다.
또, 유리 섬유가 파단한 경우는, 유리 섬유의 왜곡이 진행되는 경우와 동일하게, 심재의 공극 부분이 눌러 찌그러진다. 심재의 공극 부분은, 유리 섬유 상호의 엉킴에 의해 형성되어 있다. 심재의 공극 부분이 눌러 찌그러지면, 유리 섬유 상호의 접촉수가 증대한다. 또한, 부분적으로는 유리 섬유가 선접촉으로 접촉하는 개소가 생긴다. 이와 같이 하여, 유리 섬유 상호의 접촉 면적이 증대한다. 이로부터, 심재 내부의 유리 섬유의 접촉 열저항이 저하한다. 또한, 심재의 공극 부분이 파단한 유리 섬유에 의해 충전된다. 이에 따라, 심재의 공극 부분이 한층 작아 짐과 함께, 유리 섬유 상호의 접촉수도 증가한다.
이상과 같은 이유로부터, 심재가 전열하는 전열량이 증대하고, 진공 단열재의 단열 성능이 저하한다. 또, 심재의 두께가 충분히 확보되지 않으므로, 심재를 구성하는 유리 섬유의 사용량이 증가한다. 이로부터, 재료 비용이 증대한다.
이상, 종래의 진공 단열재에 대해 설명하였다. 본 발명의 진공 단열재 및 이를 제조하는 방법은, 종래의 진공 단열재에 비해, 단열 성능이 개선됨과 함께, 재료 비용이 저감된다.
또한, 본 발명의 유리 섬유 적층체의 검사 방법은, 본 발명의 진공 단열재를 구성하는 심재에 적합한 유리 섬유 적층체를 용이하게 판별한다. 이에 따라, 종래의 진공 단열재에 비해, 단열 성능이 개선됨과 함께, 재료 비용이 저감되는 진공 단열재가 용이하게 얻어진다.
본 발명의 진공 단열재의 제조 방법은, 유리 섬유가 소정 두께가 될 때까지 적층되어 구성된 적층체로 이루어지는 심재를, 외피재로 덮고, 상기 외피재의 내부를 감압하고, 열용착에 의해 밀폐 밀봉하는 진공 단열재의 제조 방법으로서, 섬유화 직후의 고온의 유리 섬유에 대해 냉각 공기를 분사하는 가열 급랭법에 의해 저취성 또한 섬유 강도가 강화된 강화 유리 섬유를 이용하고, 그 길이 방향이 전열 방향에 대해서 대략 수직이 되도록 또한 서로 교차하도록 랜덤하게 배치하면서 두께 방향으로 적층하여 상기 적층체를 형성한다.
또한, 본 발명의 진공 단열재의 제조 방법은, 상기 적층체를 판형상으로 성형하여 상기 심재를 구성한다.
또한, 본 발명의 진공 단열재의 제조 방법은, 상기 적층체를 열성형에 의해 판형상으로 성형한다.
또한, 본 발명의 진공 단열재의 제조 방법은, 상기 적층체를 결합제를 이용하여 판형상으로 성형한다.
또한, 본 발명의 진공 단열재의 제조 방법은, 상기 적층체가 1013hPa의 압축 강도까지 두께 방향으로 압축된 후, 상기 압축이 해제되고, 압축과 해제가 상기 적층체에 반복하여 가해지는 경우에 있어서, 1회째의 압축시의 압축 강도가 300hPa이 될 때의 상기 적층체의 두께를 제2 기준 두께 T300으로 하고, 상기 적층체의 2회째의 압축시의 상기 적층체의 두께가 상기 제2 기준 두께 T300이 될 때의 압축 강도를 제2 압축 강도 PM2로 하고, 상기 적층체의 2회째의 압축시의 압축 강도가 300hPa이 될 때의 상기 적층체의 두께를 제2 측정 두께 TM2으로 했을 때, 제2 압축비 X2가, X2=PM2/300≥0.65 가 되거나, 또는 제2 두께비 Y2가, Y2=TM2/T300≥0.9 가 된다.
본 발명의 진공 단열재의 제조 방법은, 유리 섬유가 소정 두께가 될 때까지 적층되어 구성된 적층체로 이루어지는 심재를, 외피재로 덮고, 상기 외피재의 내부를 감압하고, 열용착에 의해 밀폐 밀봉하는 진공 단열재의 제조 방법으로서, 섬유화 직후의 고온의 유리 섬유에 대해 냉각 공기를 분사하는 가열 급랭법에 의해 저취성 또한 섬유 강도가 강화된 강화 유리 섬유를 이용하고, 그 길이 방향이 전열 방향에 대해서 대략 수직이 되도록 또한 서로 교차하도록 랜덤하게 배치하면서 두 께 방향으로 적층하여 상기 적층체를 형성한다. 이 제조 방법에 의해, 단열 성능이 개선됨과 함께, 재료 이용이 저감된 진공 단열재에 이용되는 유리 섬유 적층체가 용이하게 제조된다.
본 발명의 진공 단열재의 제조 방법에 의해 제조되는 진공 단열재는, 심재와 심재를 덮는 외피재를 포함하고, 외피재는 내부가 감압되고, 심재는 유리 섬유가 적층되어 구성된 적층체를 가지며, 유리 섬유는 저취성으로 또한 섬유 강도가 강화된 강화 유리 섬유이다. 이 구성에 의해, 단열 성능이 개선됨과 함께, 재료 비용이 저감된 진공 단열재가 제공된다.
본 발명의 유리 섬유 적층체의 검사 방법은, 유리 섬유 적층체를 갖는 심재와, 심재를 덮어, 내부가 감압된 외피재를 갖는 진공 단열재에 이용되는 유리 섬유 적층체의 검사 방법으로서, 전처리 압축 단계와, 제1 압축 단계와, 제2 압축 단계와, 산출 단계를 갖고, 전처리 압축 단계는 유리 섬유 적층체에 전처리 압축 강도 P0까지 압축력을 가하고, 제1 압축 단계는 유리 섬유 적층체에, 부하 압축 강도 P1까지 1회째의 압축력을 더 가하고, 1회째의 압축 과정에 있어서, 압축 강도가 기준 압축 강도 PA가 될 때의 유리 섬유 적층체의 두께를 기준 두께 T로서 검출하고, 제2 압축 단계는 유리 섬유 적층체에, 부하 압축 강도 P1까지 2회째의 압축력을 더 가하고, 2회째의 압축 과정에 있어서, 유리 섬유 적층체의 두께가 기준 두께 T가 될 때의 압축 강도를 측정 압축 강도 PM으로서 검출하고, 산출 단계는 유리 섬유 적층체 의 반복 압축 강도비 X를, X=PM/PA를 이용하여 산출한다. 이 검사 방법에 의해, 단열 성능이 개선됨과 함께, 재료 이용이 저감된 진공 단열재에 이용되는 유리 섬유 적층체가 용이하게 검사된다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해 도면을 이용하여 설명한다. 또한, 이하의 실시 형태에 의해 본 발명은 한정되지 않는다.
(실시 형태 1)
도 1은, 실시 형태 1에 있어서의 진공 단열재의 단면도이다. 도 2는, 도 1에 나타낸 진공 단열재에 이용되는 심재의 단면을 도시한 모식 단면도이다.
도 1과 도 2에 도시한 바와 같이, 진공 단열재(2)는, 심재(3)와 흡착제(5)가 외피재(4)에 의해 피복되고, 외피재(4)의 내부가 감압되어 구성되어 있다. 심재(3)는, 유리 섬유 웹(web)(23)(이하, 웹(23)이라고 부른다)이 적층되어 구성된 적층체(22)가 판형상으로 성형되어 구성되어 있다. 진공 단열재(2)의 두께가 10(mm)이 되도록, 심재(3)의 두께, 밀도 등의 심재 특성이 조정되어 있다. 또, 외피재(4)는, 진공 단열재(2)의 외장재를 구성한다.
또, 도 2에 도시한 바와 같이, 웹(23)은, 심재(3)의 단면에 대해 실질적으로 평행하게 배치된 유리 섬유(21a)와, 심재(3)의 단면에 대해 실질적으로 수직으로 배치된 유리 섬유(21b)로 구성되어 있다. 유리 섬유(21a)와 유리 섬유(21b)는, 각각이 유리 섬유(21)(이하, 섬유(21)라고 부른다)를 구성한다.
또, 심재(3)의 제작은, 웹(23)으로 이루어지는 유리솜이 소정 두께가 될 때까지 적층되고, 섬유(21) 사이가 교락(交絡)에 의해 결합된 적층체(22)가 성형된다. 그 후, 사용되는 섬유(21)의 왜곡점보다도 낮은 온도인 450(℃)의 온도 조건으로, 5분간의 가열 프레스의 열성형의 가공을 받음으로써, 판형상으로 성형된다.
또한, 가열 프레스시에 결합제(도시하지 않음)를 이용하여, 고강성의 판형상의 심재(3)가 더 성형되어도 된다. 심재(3)를 판형상으로 성형하는 방법은, 요구되는 진공 단열재(2)의 품질과 생산성이 고려되어 결정된다.
심재(3)로부터 진공 단열재(2)가 제작되는 공정은, 우선, 심재(3)가 140(℃)의 건조로에서 20분간 건조된 후, 외피재(4)에 삽입된다. 다음에, 감압 챔버(decompression chamber)(도시하지 않음) 내에서 외피재(4)의 내부가 10(Pa) 이하로 감압된다. 또한, 내부가 감압된 외피재(4)의 개구부(도시하지 않음)가 열용착에 의해 밀착되고, 밀폐 밀봉된다.
심재(3)에 사용되는 섬유(21)는, 취성이 낮고, 또한, 섬유 강도가 강화된 유리 섬유가 이용되고 있다. 이에 따라, 심재(3)에 대해 압축력이 반복하여 가해졌을 때에, 심재(3)의 기준 두께에 있어서의 압축 강도의 저하가 작게 억제된다. 또, 심재(3)에 사용되는 섬유(21)는 공지의 섬유가 사용된다. 특히, 섬유 직경이 가늘고, 소재 자신의 열전도율이 작은 섬유가 바람직하다. 또한, 섬유의 인장 강도치가 0.5(GPa) 이상인 것이 보다 바람직하다.
또, 웹(23)은 섬유(21)가 랜덤으로 배치되고, 섬유(21) 상호가 점접촉이 되도록 성형된 구성인 것이 바람직하다. 또한, 웹(23) 사이는, 적층체(22)의 일체성 을 유지할 수 있을 정도로 필요 최저한도의 양의 섬유(21)의 교락에 의해 결합되고, 적층체(22)는 두께 방향(화살표 C방향)으로 균질하게 적층 배열된 구성인 것이 보다 바람직하다.
심재(3)에, 이러한 적층체(22)를 이용함으로써, 심재(3)의 두께 방향(화살표 C방향)의 열전도율은, 섬유(21) 고유의 열전도율보다, 섬유(21) 상호간에 형성되는 접촉점의 접촉 열저항이 지배적이 된다. 일례로서, 범용의 유리 섬유의 상온에서의 열전도율은 1(W/mK) 전후이다. 이 유리 섬유를 섬유(21)로서 이용하여 심재(3)를 구성한 진공 단열재(2)는, 적층체(22)의 고체 성분에 관한 외관상의 열전도율이 유리 섬유 자신의 열전도율의 100분의 1 이하가 된다.
또, 섬유(21)의 직경은, 특별히 지정되지 않는다. 그러나, 섬유 직경이 미세한 섬유(21)를 이용한 진공 단열재(2)는 보다 우수한 단열 성능이 얻어진다. 경제성의 관점을 근거로, 평균 직경이 3∼5(μm)인 섬유가 섬유(21)로서 이용되는 것이 바람직하다.
다음에, 섬유(21)가 저취성이고, 또한 고강도가 되도록 처리하는 방법의 일례에 대해 설명한다.
유리 조성의 적정화 또는 제조 프로세스의 적정화 등에 의해, 섬유(21)가 저취성이고, 또한 고강도가 되도록 처리할 수 있다. 예를 들면, 제조 프로세스의 적정화를 이용하여 섬유(21)의 기계적 강도를 증대하는 방법은, 화학 강화법과 이온 교환법과 가열 급랭법이 있다.
화학 강화법은, 불화 수소산 등으로 유리 표면을 침식하는 방법이다. 이 방 법에 의해, 유리 표면에 존재하는 그리피스 플로우(Grifith flow)를 제거할 수 있다. 이 때문에, 유리 섬유의 취성과 기계적 강도가 개선된다.
이온 교환법은, 유리 표면의 나트륨 이온을 분자 직경이 큰 칼륨 이온으로 치환함으로써, 유리의 표면에 높은 압축 응력층을 형성하는 방법이다. 이에 따라, 화학 강화법과 동일하게, 유리 섬유의 취성과 기계적 강도가 개선된다.
공업적으로 가장 많이 이용되는 방법이 가열 급랭법이다. 가열 급랭법은 풍랭 강화법이라고 불리기도 한다. 가열 급랭법은, 가열된 유리에 대해, 저온의 공기를 급속히 분사하는 처리가 이루어진다. 이에 따라, 유리의 표면에 높은 압축 응력층이 형성되고, 인장 응력에 대한 내구성이 향상된다.
가열 급랭법은, 유리 섬유에 대해도 동일하게 적용 가능하다. 유리 재료가 섬유화된 직후의 고온 상태에서, 유리 섬유에 대해 냉각된 공기가 분사된다. 이에 따라, 유리 섬유가 강화된다. 가열 급랭법은, 유리 재료를 섬유화하기 위한 가열 공정에 연동하여 처리되므로, 효율적으로 처리할 수 있는 유리 강화 방법의 하나이다.
이상, 공업적으로 이용되는 유리 강화 방법에 대해 예시하였다. 그러나, 유리 섬유의 기계적 강도를 강화하는 방법은, 전술한 방법에 한정되지 않고, 공지의 방법이 적용된다.
외피재(4)는, 최외층과 중간층과 최내층의 3층 구조를 갖는 플라스틱 라미네이트 필름(plastic laminated film)으로 구성되어 있다. 외피재(4)는, 플라스틱 라미네이트 필름의 세 방면이 열용착에 의해 용착되어, 주머니형상으로 성형되어 있다. 최외층은, 두께가 12(μm)인 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름(polyethylene terephthalate film)을 재료로 한다. 중간층은 두께가 6(μm)인 알루미늄박(aluminum foil)을 재료로 한다. 또한, 최내층이 되는 열용착층은, 두께가 50(μm)인 직쇄상 저밀도 폴리에틸렌 필름(straight-chain low-density polyethylene film)을 재료로 한다.
수분 흡착제인 흡착제(5)는, 산화칼슘을 재료로 한다.
또, 심재(3)를 구성하는 유리 섬유 웹(23)은, 이하의 제작 공정을 거침으로써, 인장 파단 강도가 큰 유리 섬유의 비율이 커진다.
섬유(21)는, 범용적인 소다 석회 유리(soda-lime glass) 조성물이 이용된다. 섬유(21)는, 고속으로 회전하는 섬유화 장치로부터 유리 섬유가 토출됨으로써 섬유화된다. 섬유(21)가 섬유화된 직후에, 냉각 공기가 분사됨으로써, 섬유(21) 표면이 급랭되어 강화된다.
심재(3)에 대기압에 의한 압축력이 가해지면, 내부에서 엉킨 섬유(21)에 인장력이 작용한다. 기계적 강도가 강화된 섬유(21)는, 인장 파단 강도가 크다. 이에 따라, 섬유(21)에 인장력이 작용해도, 섬유(21)가 파단하기 어렵다. 이에 따라, 섬유(21) 주위의 공극(24)이 유지되고, 인접하는 섬유(21)끼리가 접촉하지 않는 상태를 유지한다. 또한, 섬유(21)의 파단도 억제된다. 이 때문에, 파단부가 자유단이 됨으로써 생기는, 섬유(21)끼리의 접촉이 억제된다. 따라서, 섬유(21)의 파단이 적은 심재(3)는, 섬유(21)끼리가 직접 접촉하여 일어나는 단열 특성의 저하가 적다.
이상과 같이 하여 제작한 진공 단열재(2)의 열전도율이, 에코 세이키제의 오토Λ(상품명) 등의 열전도율 측정 장치를 이용하여 측정된다. 열전도율을 측정한 결과, 진공 단열재(2)의 열전도율은, 평균 온도 24(℃)에서 0.0015(W/mK)로 우수한 단열 성능을 갖고 있었다. 또한, 심재(3)의 반복 압축 시험에 있어서의 제1 반복 압축 강도비 X1은 0.93이었다. 또, 심재(3)의 반복 압축 시험에 있어서의 제2 반복 압축 강도비 X2는 0.8이었다. 또한, 반복 압축 시험에 있어서의 제1 반복 압축 강도비 X1과 제2 반복 압축 강도비 X2에 대해는, 뒤에서 상세하게 설명한다.
이상과 같이 구성된 진공 단열재(2)는, 저취성이고, 또한 섬유의 기계적 강도가 강화된 섬유(21)가 심재(3)로 이용된다. 이에 따라, 심재(3)에 대한 반복 압축이 가해질 때의, 심재(3)의 압축 강도의 저하가 억제된다.
또한, 이상과 같이, 심재(3)의 내압축성이 개선되므로, 심재(3) 상호간의 공극률을 높일 수 있고, 심재(3)의 저밀도화가 가능하다. 이 결과, 진공 단열재(2)에 이용되는 심재(3)의 체적이 적어진다. 이에 따라, 진공 단열재(2)의 저비용화가 실현된다.
또한, 심재(3)가, 가열 프레스를 이용한 열성형에 의해, 적층체(22)가 판형상으로 성형되어 형성되어 있다. 이에 따라, 성형을 위한 결합제가 불필요하고, 단열 성능의 경시적인 변화가 적다. 따라서, 우수한 단열 성능을 갖는 진공 단열재(2)가 얻어진다.
다음에, 유리 섬유 적층체의 검사 방법에 대해 도 3을 이용하여 설명한다. 또, 심재(3)의 반복 압축 시험에 있어서의 반복 압축 강도비(이하, 압축비라고 부른다)와 두께비를 얻기 위한 측정 방법에 대해서 구체적으로 설명한다.
우선, 준비 공정에 있어서, 적층체(22) 또는 심재(3)의 반복 압축 시험에 있어서의 압축비를 측정하기 위해 섬유(21)가 적층하여 구성된 적층체(22) 또는 심재(3)의 시험 시료(이하, 시료라고 부른다)가 준비된다(S21). 준비된 시료가 압축 시험되어, 압축비와 두께비가 측정된다.
다음에, 시료의 전처리 공정에 있어서, 시료가 전처리 압축 강도 P0(hPa)까지 압축된다(S22). 전처리 압축 강도 P0까지 시료를 압축하는 목적은, 적층체(22) 또는 심재(3)가 진공 단열재(2)에 구성될 때의 진공 포장 전후의 압축 등에 의한 압축 이력을 제거하여, 보다 정확한 측정 데이터를 얻기 위해서이다.
다음에, 제1 압축 공정에 있어서, 1회째의 압축으로서, 시료가 부하 압축 강도 P1(hPa)까지 압축되고, 신속하게 압축력이 해제된다(S23). 압축력이 해제된 시료는 소정의 두께까지 두께가 회복된다. 1회째의 압축 과정에 있어서, 압축 강도가 기준 압축 강도 PA(hPa)가 될 때의 두께가 측정되고, 기준 두께 T(mm)로서 검출된다.
다음에, 제2 압축 공정에 있어서, 1회째의 압축시와 동일 개소가, 재차, 부하 압축 강도 P1(hPa)까지 압축된다(S24). 요컨대, 시료에 2회째의 압축력이 가해진다. 2회째의 압축 과정에 있어서, 시료의 두께가 기준 두께 T(mm)가 될 때의 압 축 강도가 측정되고, 측정 압축 강도 PM(hPa)으로서 검출된다. 또한, 시료에 가해지는 압축력의 압축 강도가 기준 압축 강도 PA가 될 때의 시료의 두께가 측정되고, 측정 두께 TM(mm)으로서 검출된다.
다음에, 산출 공정에 있어서, 압축비와 두께비가 산출된다(S25). 반복 압축 강도비 X(이하, 압축비 X라고 부른다)가 압축비 산출식 X=PM/PA를 이용하여 산출된다. 두께비 Y가 두께비 산출식 Y=TM/T를 이용하여 산출된다.
또한, 판정 공정에 있어서, 압축 시험된 시료가, 진공 단열재(2)에 이용되는 적층체(22) 또는 심재(3)로서 적합한지의 여부가, 각각의 판정식을 이용하여 판정된다(S26). 압축비 판정식 X≥XS를 이용하여, 압축비에 의거한 판정이 행해진다. 여기에서 XS는 압축비 판정치이다. 또, 두께비 판정식 Y≥YS를 이용하여, 두께비에 의거한 판정이 행해진다. 여기에서, YS는 두께비 판정치이다. 시료가 각각 판정된 후, 검사는 종료한다(S27 또는 S28).
또한, 이상 설명한 유리 섬유 적층체의 검사 방법의 각각의 공정에 있어서, 압축비와 두께비의 양쪽을 검출하여, 산출하고, 판정하는 방법에 대해 설명하였다. 그러나, 반드시 압축비와 두께비의 양쪽이 검출되어, 산출되고, 판정될 필요는 없다. 예를 들면, 압축비만을 이용한 검사 방법이어도 되고, 두께비만을 이용한 검사 방법이어도 된다. 따라서, 압축비와 두께비의 어느 한 쪽을 이용하여 검사할지, 또는, 압축비와 두께비의 양쪽을 이용하여 검사할지는, 적절히 판단되면 된다.
예를 들면, 제1 검사 조건이 이하와 같이 설정되어 있다. 전처리 압축 강도 P0으로서, 제1 전처리 압축 강도 P01이 1500(hPa)으로 설정되어 있다. 또, 부하 압축 강도 P1로서, 제1 부하 압축 강도 P11(이하, 압축 강도 P11이라고 부른다)이 소정의 값으로 설정되어 있다. 또한, 기준 압축 강도 PA로서, 제1 기준 압축 강도 PA1(이하, 압축 강도 PA1이라고 부른다)이 1800(hPa)으로 설정되어 있다. 그리고, 제1 압축 공정의 1회째의 압축 과정에 있어서, 압축 강도가 압축 강도 PA1=1800(hPa)이 될 때의 두께가 측정되고, 제1 기준 두께 T1800(이하, 기준 두께 T1800이라고 부른다)으로서 검출된다. 또, 제2 압축 공정의 2회째의 압축 과정에 있어서, 기준 두께 T1800이 될 때의 압축 강도가 측정되고, 제1 측정 압축 강도 PM1(이하, 압축 강도 PM1이라고 부른다)로서 검출된다. 또, 시료에 가해지는 압축력의 압축 강도가 압축 강도 PA1이 될 때의 시료의 두께가 측정되고, 제1 측정 두께 TM1(이하, 두께 TM1이라고 부른다)로서 검출된다.
이상과 같은, 제1 검사 조건에 의하면, 제1 반복 압축 강도비 X1(이하, 압축비 X1이라고 부른다)이 제1 압축비 산출식 X1=PM1/PA1=PM1/1800을 이용하여 산출된다. 또한, 제1 두께비 Y1(이하, 두께비 Y1이라고 부른다)이 제1 두께비 산출식 Y1=TM1/T1800을 이용하여 산출된다.
또한, 제1 압축비 판정식 X1≥XS1=0.89를 이용하여, 압축비에 의거한 판정이 행해진다. 또, 제1 두께비 판정식 Y1≥YS1=0.98을 이용하여, 두께비에 의거한 판정이 행해진다. 여기에서, 제1 압축비 판정치 XS1과 제1 두께비 판정치 YS1은, 각각 실험적으로 얻어진 판정 기준치이다.
또, 예를 들면, 제2 검사 조건이 이하와 같이 설정되어 있다. 전처리 압축 강도 P0으로서, 제2 전처리 압축 강도 P02가 300(hPa)으로 설정되어 있다. 또, 부하 압축 강도 P1로서, 제2 부하 압축 강도 P12(이하, 압축 강도 P12라고 부른다)가 1013(hPa)으로 설정되어 있다. 또한, 기준 압축 강도 PA로서, 제2 기준 압축 강도 PA2(이하, 압축 강도 PA2라고 부른다)가 300(hPa)으로 설정되어 있다. 그리고, 제1 압축 공정의 1회째의 압축 과정에 있어서, 압축 강도가 압축 강도 PA2=300(hPa)이 될 때의 두께가 측정되고, 제2 기준 두께 T300(이하, 기준 두께 T300이라고 부른다)으로서 검출된다. 또, 제2 압축 공정의 2회째의 압축 과정에 있어서, 기준 두께 T300이 될 때의 압축 강도가 측정되고, 제2 측정 압축 강도 PM2(이하, 압축 강도 PM2라고 부른다)로서 검출된다. 또, 시료에 가해지는 압축력의 압축 강도가 압축 강도 PA2가 될 때의 시료의 두께가 측정되고, 제2 측정 두께 TM2(이하, 두께 TM2라고 부른다)로서 검출된다.
이상과 같은, 제2 검사 조건에 의하면, 제2 반복 압축 강도비 X2(이하, 압축비 X2라고 부른다)가 제2 압축비 산출식 X2=PM2/PA2=PM2/300을 이용하여 산출된다. 또한, 제2 두께비 Y2가 제2 두께비 산출식 Y2=TM2/T300을 이용하여 산출된다.
또한, 제2 압축비 판정식 X2≥XS2=0.65를 이용하여, 압축비에 의거한 판정이 행해진다. 또, 제2 두께비 판정식 Y2≥YS2=0.90을 이용하여, 두께비에 의거한 판정이 행해진다. 여기에서, 제2 압축비 판정치 XS2와 제2 두께비 판정치 YS2는, 각각 실험적으로 얻어진 판정 기준치이다.
또, 이상의 검사 방법에 있어서의 측정을 실현하기 위해 이용되는 반복 압축 시험 장치는, 예를 들면, 시마즈 제작소제의 오토그래프(상품명) 등의 정밀 재료 시험기가 사용된다. 압축 시험의 시험 조건의 일례로서, 이하의 조건을 채용할 수 있다. 예를 들면, 압축 속도가 1(mm/분) 또는 10(mm/분)이고, 압축용 지그가 상하 모두 직경 100(mm)인 철제의 원형형이다. 또한, 시료의 크기가 200(mm)×200(mm)이고, 시료의 기준중량이 2500(g/m2)±15(％)이다. 또, 시료의 중심부에 있어서 압축력이 반복하여 가해지고, 압축 강도 시험이 행해진다. 또한, 예를 들면, 압축비 X와 두께비 Y는, 각각 n=3의 평균치가 이용된다.
또, 제1 검사 조건을 이용하여 검사가 행해지는 경우, 사전에 1500(hPa) 이상의 압력이 가해지지 않은 시료이면, 진공 포장의 유무에 관계없이 거의 같은 측정 결과가 얻어진다.
제1 검사 조건을 이용한 검사 방법으로, 시료가 반복하여 압축된 경우에, 압축비 X1이 0.89 이상이 되는 섬유(21)가 판별된다. 그리고, 압축비 X1이 0.89 이상이 되는 섬유(21)를 이용한 적층체(22)를 갖는 심재(3)에 의해 진공 단열재(2)가 구성된다. 이에 따라, 심재(3)의 두께 방향(화살표 C방향)으로 전열되는 전열량이 저하한다. 이 결과, 단열 성능이 개선된 진공 단열재(2)가 얻어진다.
*또, 동일하게, 제1 검사 조건을 이용한 검사 방법으로, 시료가 반복하여 압축된 경우에, 두께비 Y1이 0.98 이상이 되는 섬유(21)가 판별된다. 그리고, 두께비 Y1이 0.98 이상이 되는 섬유(21)를 이용한 적층체(22)를 갖는 심재(3)에 의해 진공 단열재(2)가 구성된다. 이에 따라, 심재(3)의 두께 방향(화살표 C방향)으로 전열되는 전열량이 저하한다. 이 결과, 단열 성능이 개선된 진공 단열재(2)가 얻어진다.
또, 제2 검사 조건을 이용한 검사 방법으로, 시료가 반복하여 압축된 경우에, 압축비 X2가 0.65 이상이 되는 섬유(21)가 판별된다. 그리고, 압축비 X2가 0.65 이상이 되는 섬유(21)를 이용한 적층체(22)를 갖는 심재(3)에 의해 진공 단열재(2)가 구성된다. 이에 따라, 심재(3)의 두께 방향(화살표 C방향)으로 전열되는 전열량이 저하한다. 이 결과, 단열 성능이 개선된 진공 단열재(2)가 얻어진다.
또, 동일하게, 제2 검사 조건을 이용한 검사 방법으로, 시료가 반복하여 압 축된 경우에, 두께비 Y2가 0.90 이상이 되는 섬유(21)가 판별된다. 그리고, 두께비 Y2가 0.90 이상이 되는 섬유(21)를 이용한 적층체(22)를 갖는 심재(3)에 의해 진공 단열재(2)가 구성된다. 이에 따라, 심재(3)의 두께 방향(화살표 C방향)으로 전열되는 전열량이 저하한다. 이 결과, 단열 성능이 개선된 진공 단열재(2)가 얻어진다.
또한, 제1 검사 조건과 제2 검사 조건 중, 어느 검사 조건을 선택할지는, 진공 단열재(2)의 사용되는 용도, 조건, 또는 재료비 등의 여러 가지 조건에 의거하여 선택되면 된다. 또, 제1 검사 조건 또는 제2 검사 조건 이외의 조건에 있어서, 검사되어도 된다.
또한, 도 3에 나타낸 검사 방법에 의해 판별된 섬유(21)가 이용됨으로써, 내압축성이 개선된 심재(3)가 용이하게 얻어진다. 이에 따라 내압축성이 개선된 심재(3)는 공극률이 높아져도, 단열 성능이 유지된다. 이 때문에, 심재(3)의 공극률이 높아짐으로써, 저밀도화된 심재(3)가 얻어진다. 이 결과, 단열 성능이 유지되고, 심재(3)의 저비용화가 실현된 진공 단열재(2)가 제공된다.
또, 종래, 섬유(21)의 취성에 관한 특성은, 섬유(21)의 인장 강도로 관리되어 있다. 그러나, 실제로는, 적층체(22)를 구성하는 섬유(21)는, 각각의 섬유(21)의 섬유 강도에 폭넓은 분포를 갖는다. 이 때문에, 적층체(22) 또는 심재(3)의 섬유 강도에 관한 특성의 전체상을 파악하기 위해 방대한 노력과 시간을 요하고 있다.
그러나, 도 3에 나타낸 유리 섬유 적층체의 검사 방법은, 적층체(22) 또는 심재(3)에 있어서의 압축 특성이, 섬유(21)의 섬유 강도에 관한 특성에 대용한다. 이에 따라, 적층체(22) 또는 심재(3)를 구성하는 섬유(21)의 관리가 용이하다. 또, 적층체(22) 또는 심재(3)의 전체상이 더 구체적으로 파악되어, 보다 실체에 가까운 특성을 관리하는 것이 용이하다.
다음에, 도 3에 나타낸 유리 섬유 적층체의 검사 방법에 의한 압축 특성을 이용하여, 적층체(22)를 구성하는 섬유(21)의 섬유 강도의 분포를 평가하는 관계에 대해 설명한다.
섬유(21)가 엉킨 상태의 유리솜(도시하지 않음)이 압축되었을 때의 압축 강도는, 섬유(21)의 1개 1개가 변형에 대해 저항하는 힘의 합을 나타내는 하나의 지표이다. 요컨대, 압축 강도가 저하하는 것이, 압축 응력에 기여하는 섬유(21)의 파단에 의해, 변형에 대해 저항하는 섬유(21)가 감소하는 것을 나타내는 지표가 된다.
즉, 도 3에 나타낸 유리 섬유 적층체의 검사 방법에 의해 얻어지는 반복 압축 강도비 X가, 진공 단열재(2)의 열전도율과 양호한 상관 관계를 갖고 있는 것을 새롭게 발견하였다.
한편, 제1 검사 조건에 있어서, 압축 강도 P11이 소정의 값으로 설정되어 있다. 이것은, 진공 단열재(2)의 표면성을 높이기 위한 등의 이유에 의해, 진공 단열재(2)가 압축되는 것을 상정하고 있다. 이와 같이, 진공 단열재(2)가 압축되는 경우, 대기압과 압축력이 합계된 큰 압력이 섬유(21)에 가해진다고 상정된다.
또, 제1 검사 조건에 있어서, 기준 두께 T1800은, 압축 강도 PA1=1800(hPa)일 때의 적층체(22)의 두께이다. 이것은, 1800(hPa)일 때의 적층체(22)의 두께를 기준으로 한 경우가, 진공 단열재(2)의 단열 성능과 양호한 상관이 얻어지기 때문이다. 또, 압축비 X1이 안정하게 검출됨으로써, 압축 강도 PA에 따른 압축비 X1의 측정 결과의 변동이 억제된다.
또, 압축비 X1이 0.89 이상이 되는 섬유(21)가 이용된 적층체(22)는, 압축력이 개방된 상태의 두께의 저하가 작다. 또한, 일단 압축된 진공 단열재(2)가 리사이클된 경우에도, 우수한 단열 성능을 갖는 진공 단열재(2)가 얻어진다.
또, 압축비 X1이 0.89 이상이 되는 섬유(21)가 이용된 심재(3)는, 압축비 X1이 0.89 미만인 종래의 유리 섬유가 이용된 심재와 비교하여, 열전도율이 0.0004(W/mK) 저감되어 있다.
또한, 심재 제작시에, 동일한 재료 구성, 제작 방법에 의해 제작된 심재(3)에 대해, 동일하게 압축비 X1을 측정한 바, 0.931이었다. 이것은, 진공 단열재(2)를 해체하여 취출한 심재(3)의 압축비 X1의 0.93과 거의 동등한 값이었다. 양자의 차는, 시료의 로트 내 편차라고 생각된다.
또, 제2 검사 조건에 있어서, 압축 강도 P12가 1013(hPa)으로 설정되어 있다. 이것은, 심재(3)가 진공 포장된 진공 단열재(2)에는, 끊임없이 대기압이 가해 지는 것을 이유로 하여 설정되어 있다. 또한, 압축 강도 P12가 1013(hPa)에 비해, 다소 달라도 된다. 또한, 진공 단열재(2)에 가해지는 압축력이 대기압과 동등하므로, 취성의 저하 혹은 섬유의 파단 등의 진행이 억제된다. 이 때문에,압축 강도 P12가 너무 크고, 압축비 X2가 0.65 미만이 되는 것을 피하기 위해 압축 강도 P12는 대기압과 가까운 압력 1013(hPa)인 것이 바람직하다.
또, 제2 검사 조건에 있어서, 기준 두께 T300은 압축 강도 PA2=300(hPa)일 때의 적층체(22)의 두께이다. 이것은, 압축 강도가 300(hPa)일 때의 적층체(22)의 두께를 기준으로 한 경우가, 진공 단열재(2)의 단열 성능과 양호한 상관이 얻어지기 때문이다. 또, 압축비 X2가 안정하게 검출됨으로써, 압축 강도 PA2에 따른 압축비 X2의 측정 결과의 변동이 억제된다.
또, 압축비 X2가 0.65 이상이 되는 섬유(21)가 이용된 심재(3)는, 압축비 X2가 0.65 미만인 종래의 유리 섬유가 이용된 심재와 비교하여, 열전도율이 0.0004(W/mK) 저감되어 있다.
이상, 제1 검사 조건과 제2 검사 조건에 있어서 각각 검사된 섬유(21)를 이용한 적층체(22) 또는 심재(3)에 대해 설명하였다. 각각, 압축비 X1이 0.89 이상, 또는 압축비 X2가 0.65 이상이 되는 섬유(21)가 심재(3)로서 이용된 진공 단열재(2)는, 종래의 진공 단열재에 비해, 심재 밀도가 작다. 구체적으로는, 진공 단열재의 두께를 10(mm)으로 하기 때문에, 종래의 진공 단열재의 심재 밀도는 250(kg/m3)이었지만, 진공 단열재(2)의 심재 밀도는(240kg/m3)이었다.
이러한 결과가 얻어진 이유는, 종래품과 비교하여 대기압에 의해 심재(3)가 압축되어도, 섬유(21)의 굴곡이나 파단이 생기기 어렵다. 이에 따라, 섬유(21)의 엉킴에 의해 형성되는 공극(24)이 유지되고, 섬유(21)의 접촉수가 적은 상태로 대기압을 유지하기 때문이라고 생각된다.
이상의 결과로부터, 심재(3)의 두께 방향(화살표 C방향)으로 전열되는 전열량이 저하한다. 이로부터, 진공 단열재(2)의 단열 성능이 개선된다. 또한, 심재(3)의 내압축성이 개선되므로, 심재(3)의 공극률이 높아지고, 심재(3)의 저밀도화가 가능해진다. 이에 따라, 섬유(21)의 사용량이 4(％) 저감되어, 원재료비가 저감된다.
또한, 실시 형태 1에서는, 심재(3)를 구성하는 섬유(21)는, 범용 공업 재료인 유리솜이 적용되고, 적층체(22)의 압축비 X1이 0.89 이상 또는 압축비 X2가 0.65 이상이 되도록 가열 급랭법으로 강화되어 있다.
그러나, 심재(3)에 적용할 수 있는 섬유(21)는, 저취성이고, 또한 고강도의 유리 섬유이면 된다. 또, 제1 검사 조건을 이용하여 검사된 경우, 바람직하게는, 압축비 X1이 0.89 이상이 되는 섬유(21), 보다 바람직하게는, 압축비 X1이 0.91 이상이 되는 섬유(21), 더 바람직하게는, 압축비 X1이 0.93 이상이 되는 섬유(21)가 적층체(22)에 이용되면 된다. 또, 제2 검사 조건을 이용하여 검사된 경우, 바람직하게는, 압축비 X2가 0.65 이상이 되는 섬유(21), 보다 바람직하게는, 압축비 X2가 0.70 이상이 되는 섬유(21), 더 바람직하게는, 압축비 X2가 0.75 이상이 되는 섬유(21)가 적층체(22)에 이용되면 된다.
또한, 제1 검사 조건을 이용한 검사의 결과에 의하면, 압축비 X1은 0.89를 경계로 하여 열전도율이 크게 저하한다. 그러나, 압축비 X1이 0.94를 넘으면 열전도율의 더 이상의 저하는 확인할 수 없다. 압축비 X1이 0.89에서 0.94의 범위에 있어서, 압축비 X1이 커짐에 따라 열전도율이 저하하는 경향의 상관 관계를 볼 수 있다. 또, 제2 검사 조건을 이용한 검사의 결과에 의하면, 압축비 X2는 0.65를 경계로 하여 열전도율이 크게 저하한다. 그러나, 압축비 X2가 0.75를 넘으면 열전도율의 더 이상의 저하는 확인할 수 없다. 압축비 X2가 0.65에서 0.75의 범위에 있어서, 압축비 X2가 커짐에 따라 열전도율이 저하하는 경향의 상관 관계를 볼 수 있다.
또, 일반적으로, 유리 조성물의 파괴는, 저온으로부터 상온에 있어서 전형적인 취성 파괴이고, 임계 응력 하에서 급격하게 파괴가 일어난다. 이러한 취성 고체의 파괴는, 인장 응력에 의해 원자간의 결합이 끊어지고, 원자가 분리함으로써 일어난다.
그러나, 실제, 유리 표면이나 유리 내부에는 대소의 그리피스 플로우라고 불 리는 상처가 다수 존재한다. 이 때문에, 이러한 그리피스 플로우가 응력 집중원이 되어, 이론치보다 훨씬 낮은 부하 응력의 하에서 유리의 파괴에 이른다. 이것이, 유리 무름의 원인의 하나가 된다.
따라서, 유리 섬유의 경우에 있어서도, 섬유(21)를 강화하는 것, 또한 유리 그 자체를 저취성으로 함으로써, 압축 등의 부하 응력에 대해 섬유(21)의 파단이 일어나기 어려워진다.
대기압에 의해 압축되어도 파단하지 않는 섬유(21)가 많은 경우는, 섬유(21) 주위의 공극(24)이 유지되어, 주위의 섬유(21) 상호가 접촉하기 어려워진다. 또한, 섬유(21)의 파단부가 자유단이 됨으로서, 주위의 섬유(21)와 접촉함으로써 생기는 열전도의 증대가 억제된다. 따라서, 유리의 고체 성분의 열전도의 증대가 억제되어, 고체 성분의 열전도가 저감된 진공 단열재(2)가 얻어진다.
(실시예)
이하, 구체적인 실시예와 비교예를 이용하여, 여러 가지의 유리 섬유(21)로 제작된 적층체(22) 또는 심재(3)의 반복 압축 시험에 있어서의 특성의 측정 결과에 대해 구체적으로 설명한다.
표 1은, 섬유(21)의 유리 강화 방법과 유리 조성을 여러 가지 변화시킨 경우의, 제1 검사 조건을 이용한 반복 압축 시험에 있어서의 반복 압축 강도비 X1과 두께비 Y1의 관계에 대해 나타낸다. 또한, 표 1은, 진공 단열재(2)의 열전도율과 밀도의 관계에 대해 나타낸다. 또, 표 1은, 본 발명에 따른 실시예 1∼7과 종래예에 의한 비교예 1, 2를 나타내고 있다.
[표 1]
Figure 112009006036930-PAT00001
또, 섬유(21)에 이용한 유리 조성은, 유리 조성 A, B, C의 3종류의 조성을 이용하였다. 유리 조성 A는 소다 석회 유리(일반적으로, C유리라고 불린다)이다. 유리 조성 B는 무알칼리 유리(일반적으로, E유리라고 불린다)이다. 유리 조성 C는, 알칼리의 함유율이 2배가 되도록 처리된 소다 석회 유리에, 산화 바륨이 5(mol%) 첨가되어 있다. 또한, 유리 조성 C는, 알칼리와 산화 바륨의 증가량분에 상당하는 산화 규소량이 저감되어 있다.
또한, 실시예에 이용한 유리 조성 A의 소다 석회 유리는, 가열 급랭법(표 중은, 급랭이라고 기재), 또는 불화 수소산을 이용한 화학 강화법(불소 수소산 처리라고도 한다), 이온 교환법(이온 교환 처리라고도 한다)에 의해 강화되어 있다.
반복 압축 강도와 두께비는, 도 3에 나타낸 검사 방법에 의거하여 측정하였다. 그리고, 각각 n=3의 측정이 행해져, 평균치가 표 1에 나타나 있다. 압축 강도비의 란에는 압축비 X1이 기재되고, 두께비의 란에는 두께비 Y1이 기재되어 있다. 또, 열전도율은, 에코 세이키제의 오토Λ(상품명)를 이용하여, 평균 온도 24(℃)에서 측정한 결과가 기재되어 있다.
또한, 심재(3)의 압축비 X1과 두께비 Y1의 측정은, 진공 단열재(2)를 해체하여, 진공 단열재(2)에서 취출한 심재(3)를 시료로 하여 이용하였다. 이에 따라, 압축 시험에 의한 심재(3)에 대한 악영향에 의해 생길 수 있는, 진공 단열재(2)의 열전도율의 열화가 방지된다.
(실시예 1)
실시예 1에 있어서 이용한 섬유(21)는, 유리 조성 A의 범용적인 유리 컬릿(glass cullet)을 주성분으로 하는 소다 석회 유리가 이용되었다. 또한, 섬유(21)는, 가열 급랭법으로 기계적 강도가 강화되므로, 고강도이고 또한 저취성인 기계적 특성을 갖고 있다. 또한, 급랭시의 공기 온도는 30(℃)의 조건이다.
실시예 1에 있어서, 압축비 X1은 0.91이고, 동일하게 두께비 Y1은 0.982였다.
또, 진공 단열재(2)의 열전도율은, 0.0016(W/mK)이고, 종래품과 비교하여 0.0003(W/mK) 개선되어 있다. 또, 동일하게, 진공 단열재(2)의 심재 밀도는 245(kg/m3)이고, 종래품의 심재 밀도 250(kg/m3)과 비교하여 2(%) 저감되었다.
또한, 실시예 1에 있어서, 심재(3)는, 진공 단열재(2)의 제작수의 2배의 시료수를 제작하여, 반수는 진공 포장하고, 반수는 진공 포장을 행하지 않고 반복 압축 시험을 행하였다. 진공 포장을 행하지 않고 반복 압축 시험을 행한 결과, 압축비 X1은 0.91, 두께비 Y1은 0.981이었다. 진공 포장의 유무에 의해, 두께비 Y1이 약간 다르지만, 이 차는 시료의 로트 내 편차라고 생각된다.
이와 같이, 진공 포장의 유무에 관계없이, 반복 압축 시험으로 거의 동일한 값이 얻어진다. 이것은, 검사 방법의 전처리 공정에 있어서, 압축 이력이 통일되어 있기 때문이라고 생각된다.
또, 이러한 결과가 얻어진 이유는, 대기압에 의해 압축된 경우에, 종래품과 비교하여, 섬유(21)의 왜곡이나 파단이 생기기 어렵고, 섬유(21)의 엉킴에 의해 형성되는 공극(24)이 유지되기 때문이라고 생각된다. 이에 따라, 섬유(21)의 접촉수가 비교적 적은 상태로 대기압을 유지할 수 있기 때문이라고 생각된다.
이 결과, 심재(3)의 두께 방향(화살표 C방향)으로 전열되는 전열량이 저하하므로, 진공 단열재(2)의 단열 성능이 개선된다. 또한, 심재(3)의 내압축성이 개선되므로, 심재(3)의 공극률을 높일 수 있고, 심재(3)의 저밀도화가 가능하다.
(실시예 2)
실시예 2에 있어서 이용한 섬유(21)는, 재료와 강화 방법이 실시예 1과 동일하다. 또한, 급랭시의 공기 온도도 30(℃)이고, 실시예 1과 동일하다.
실시예 2에 있어서, 압축비 X1은 0.93이고, 동일하게 두께비 Y1은 0.986이었 다.
또, 진공 단열재(2)의 열전도율은 0.0015(W/mK)이고, 종래품과 비교하여 0.0004(W/mK) 개선되었다. 또, 동일하게, 진공 단열재(2)의 심재 밀도는 240(kg/m3)이고, 종래품의 심재 밀도 250(kg/m3)과 비교하여 4(%) 저감되었다.
이상의 결과는, 실시예 1과 동일한 작용과 효과에 의해 개선되었기 때문이라고 생각된다.
(실시예 3)
실시예 3에 있어서 이용한 섬유(21)는, 재료와 강화 방법이 실시예 1, 2와 동일하다. 또한, 급랭시의 공기 온도가 10(℃)의 조건이고, 실시예 1, 2에 비해, 20(℃) 낮은 온도 조건으로 섬유(21)가 더 제작되었다.
실시예 3에 있어서, 압축비 X1은 0.94이고, 동일하게 두께비 Y1은 0.989였다. 이와 같이, 실시예 1, 2에 비해, 압축비 X1과 두께비 Y1이 증대하였다. 증대하는 이유는, 급랭시의 공기 온도가 30(℃)에서 10(℃)으로 낮게 설정된 것에 의한다. 이에 따라, 섬유(21) 표면에 작용하는 담금질 효과가 더 현저하게 작용했기 때문이라고 생각된다.
또, 진공 단열재(2)의 열전도율은 0.0015(W/mK)이고, 종래품과 비교하여 0.0004(W/mK) 개선되었다. 또, 동일하게, 진공 단열재(2)의 심재 밀도는 240(kg/m3)이고, 종래품의 심재 밀도 250(kg/m3)과 비교하여 4(%) 저감되었다.
이상의 결과는, 실시예 1, 2와 동일한 작용과 효과에 의해 개선되었기 때문이라고 생각된다.
(실시예 4)
실시예 4에 있어서 이용한 섬유(21)는, 재료가 실시예 1, 2, 3과 동일하다. 또한, 섬유(21)는 불화 수소산을 이용한 화학 강화법으로 기계적 강도가 강화되었기 때문에, 고강도이고 또한 저취성인 기계적 특성을 갖고 있다.
실시예 4에 있어서, 압축비 X1은 0.94이고, 동일하게 두께비 Y1은 0.988이었다. 이러한 값은, 실시예 3에서 나타낸, 가열 급랭법에 있어서의 공기 온도 10(℃)의 조건으로 얻어진 섬유(21)와 거의 동일한 결과였다.
또, 진공 단열재(2)의 열전도율은 0.0014(W/mK)이고, 종래품과 비교하여 0.0005(W/mK) 개선되었다. 또, 동일하게, 진공 단열재(2)의 심재 밀도는 2 40(kg/m3)이고, 종래품의 심재 밀도 250(kg/m3)과 비교하여 4(％) 저감되었다.
이상의 결과는, 실시예 1∼3과 동일한 작용과 효과에 의해 개선되었기 때문이라고 생각된다.
(실시예 5)
실시예 5에 있어서 이용한 섬유(21)는, 재료가 실시예 1∼4와 동일하다. 또한, 섬유(21)는 이온 교환법으로 기계적 강도가 강화되어 있으므로, 고강도이고 또한 저취성인 기계적 특성을 갖고 있다.
실시예 5에 있어서, 압축비 X1은 0.941이고, 동일하게 두께비 Y1은 0.989였 다. 이러한 결과는, 가열 급랭법을 이용한 경우와 비교하여 증대하였다. 이것은, 이온 교환법이, 가열 급랭법에 비해 더 효과적이라고 생각된다.
또, 진공 단열재(2)의 열전도율은 0.0014(W/mK)이고, 종래품과 비교하여 0.0005(W/mK) 개선되었다. 또, 동일하게, 진공 단열재(2)의 심재 밀도는 240(kg/m3)이고, 종래품의 심재 밀도 250(kg/m3)과 비교하여 4(%) 저감되었다.
이상의 결과는, 실시예 1∼4와 동일한 작용과 효과에 의해서 개선되었기 때문이라고 생각된다.
(실시예 6)
실시예 6에 있어서 이용한 섬유(21)는, 유리 조성 B의 무알칼리 유리인 E유리가 이용되었다. E유리의 유리 조성물 자체의 영률이 소다 석회 유리와 비교하여 약 10(％) 크다. 그 결과, 섬유(21)의 인장 강도가 증대되었다.
실시예 6에 있어서, 압축비 X1은 0.938이고, 동일하게 두께비 Y1은 0.988이었다.
또, 진공 단열재(2)의 열전도율은 0.0014(W/mK)이고, 종래품과 비교하여 0.0005(W/mK) 개선되었다. 또, 동일하게, 진공 단열재(2)의 심재 밀도는 235(kg/m3)이고, 종래품의 심재 밀도 250(kg/m3)과 비교하여 6(%) 저감되었다.
이러한 결과가 얻어진 이유는, 기압에 의해 압축된 경우에, 종래품과 비교하여, 섬유(21)의 왜곡이나 파단이 생기기 어렵고, 섬유(21)의 엉킴에 의해 형성되는 공극(24)이 유지되었다고 생각된다. 이에 따라, 섬유(21)의 접촉수가 비교적 적은 상태로 대기압을 유지하기 때문이라고 생각된다.
이 결과, 심재(3)의 두께 방향으로 전열되는 전열량이 저하하므로, 진공 단열재(2)의 단열 성능이 개선된다. 또한, 심재(3)의 내압축성이 개선되었으므로, 심재(3)의 공극률을 높일 수 있고, 심재(3)의 저밀도화가 가능해진다. 또, 이상의 결과로부터, 유리 조성을 변경하는 것으로도, 단열 성능을 개선할 수 있는 것을 알 수 있다.
(실시예 7)
실시예 3과 동일한 방법으로 제작된 섬유(21)가 이용되었다. 또한, 페놀 수지(phenolic resin)가 결합제(바인더, binder)로서 적층체(22)에 도포되어, 심재(3)가 제작되었다.
실시예 7에 있어서, 압축비 X1은 0.91이고, 동일하게 두께비 Y1은 0.982였다.
또, 진공 단열재(2)의 열전도율은 0.0017(W/mK)이고, 종래품과 비교하여 0.0002(W/mK) 개선되었다. 또, 동일하게, 진공 단열재(2)의 심재 밀도는 225(kg/m3)이고, 종래품의 심재 밀도 250(kg/m3)과 비교하여 10(％) 저감되었다.
이 결과는, 페놀 수지의 작용에 의해 섬유(21)의 상대 위치가 고정되어, 심재(3) 전체에 대한 강성이 향상했기 때문이라고 생각된다.
(비교예 1)
심재에 이용되는 유리 섬유로서, 일반적인 소다 석회 유리가 이용되었다. 또, 유리 섬유에 특별한 처리가 실시되어 있지 않다. 이로부터, 범용적인 재료 물성을 갖는 종래의 유리 섬유가 이용되었다.
비교예 1에 있어서, 압축비 X1은 0.88이고, 동일하게 두께비 Y1은 0.975였다.
또, 진공 단열재의 열전도율은 0.0019(W/mK)이고, 진공 단열재의 심재 밀도는 250(kg/m3)이었다.
(비교예 2)
심재에 이용되는 유리 섬유로서, 유리 조성 C가 이용되었다. 또, 유리 섬유는 특별한 처리가 실시되지 않고, 일반적인 방법으로 섬유화되었다.
비교예 2에 있어서, 압축비 X1은 0.83이고, 동일하게 두께비 Y1은 0.941이었다.
또, 진공 단열재(2)의 열전도율은 0.0022(W/mK)이고, 종래품과 비교하여 0.0003(W/mK) 악화되어 있었다. 또, 동일하게, 진공 단열재(2)의 심재 밀도는 280(kg/m3)이고, 종래품의 심재 밀도 250(kg/m3)과 비교하여 증대하는 결과가 되었다.
이상, 표 1에 대해 설명하였다. 또, 표 1에 나타낸 바와 같이, 압축비 X1이 커짐에 따라, 열전도율이 저감되었고, 압축비 X1이 적층체(22) 또는 심재(3)에 이용되는 섬유(21)의 제작 방법에 의존하지 않는 것을 알 수 있다.
다음에, 표 2는, 섬유(21)의 유리 강화 방법과 유리 조성을 여러 가지 변화시킨 경우의, 제2 검사 조건을 이용한 반복 압축 시험에 있어서의 압축 강도비 X2와 두께비 Y2의 관계에 대해 나타낸다. 또한, 표 2는, 표 1과 동일하게, 진공 단열재(2)의 열전도율과 밀도의 관계에 대해 나타낸다. 또한, 표 2는, 본 발명에 따른 실시예 8∼13과 종래예에 의한 비교예 3, 4를 나타낸다.
[표 2]
Figure 112009006036930-PAT00002
표 2에 기재된 유리의 조성과 유리 강화 방법은 표 1과 동일하다. 또, 표 2에 기재된 열전도율과 심재 밀도의 측정 결과를 얻기 위해 이용된 측정 방법은, 표 1의 경우와 동일한 방법이 이용되었다.
또한, 반복 압축 강도비와 두께비는, 도 3에 나타낸 검사 방법에 의거하여 측정되었다. 그리고, 각각 n=3의 측정이 행해져, 평균치가 표 1에 나타나 있다. 압축 강도비의 란에는 압축비 X2가 기재되고, 두께비의 란에는 두께비 Y2가 기재되어 있다.
(실시예 8)
실시예 8에 있어서 이용한 섬유(21)는, 유리 조성 A의 범용적인 유리 컬릿을 주성분으로 하는 소다 석회 유리가 이용되었다. 또한, 섬유(21)는, 가열 급랭법으로 기계적 강도가 강화되어 있으므로, 고강도이고 또한 저취성인 기계적 특성을 갖고 있다. 또한, 급랭시의 공기 온도는 30(℃)의 조건이다.
실시예 8에 있어서, 압축비 X2는 0.65이고, 동일하게 두께비 Y2는 0.905였다.
또, 진공 단열재(2)의 열전도율은 0.0016(W/mK)이고, 종래품과 비교하여 0.0003(W/mK) 개선되었다. 또, 동일하게, 진공 단열재(2)의 심재 밀도는 245(kg/m3)이고, 종래품의 심재 밀도 250(kg/m3)과 비교하여 2(%) 저감되었다.
이러한 결과가 얻어진 이유는, 대기압에 의해 압축된 경우에, 종래품과 비교하여, 섬유(21)의 왜곡이나 파단이 생기기 어렵고, 섬유(21)의 엉킴에 의해 형성되는 공극(24)이 유지되어 있다고 생각된다. 이에 따라, 섬유(21)의 접촉수가 비교적 적은 상태로 대기압을 유지할 수 있기 때문이라고 생각된다.
이 결과, 심재(3)의 두께 방향(화살표 C방향)으로 전열되는 전열량이 저하하므로, 진공 단열재(2)의 단열 성능이 개선된다. 또한, 심재(3)의 내압축성이 개선되므로, 심재(3)의 공극률을 높일 수 있고, 심재(3)의 저밀도화가 가능하다.
(실시예 9)
실시예 9에 있어서 이용한 섬유(21)는, 재료와 강화 방법이 실시예 8과 동일하다. 또한, 급랭시의 공기 온도도 30(℃)이고, 실시예 8과 동일하다.
실시예 9에 있어서, 압축비 X2는 0.75이고, 동일하게 두께비 Y2는 0.915였 다.
또, 진공 단열재(2)의 열전도율은 0.0015(W/mK)이고, 종래품과 비교하여 0.0004(W/mK) 개선되었다. 또, 동일하게, 진공 단열재(3)의 심재 밀도는 240(kg/m3)이고, 종래품의 심재 밀도 250(kg/m3)과 비교하여 4(%) 저감되었다.
이상의 결과는, 실시예 8과 동일한 작용과 효과에 의해 개선되었기 때문이라고 생각된다.
(실시예 10)
실시예 10에 있어서 이용한 섬유(21)는, 재료와 강화 방법이 실시예 8, 9와 동일하다. 또한, 급랭시의 공기 온도가 10(℃)의 조건이고, 실시예 8, 9에 비해, 20(℃) 낮은 온도 조건으로 섬유(21)가 더 제작되었다.
실시예 10에 있어서, 압축비 X2는 0.84이고, 동일하게 두께비 Y2는 0.930이었다. 이와 같이, 실시예 8, 9에 비해, 압축 강도비와 두께비가 증대하였다. 증대하는 이유는, 급랭시의 공기 온도가 30(℃)에서 10(℃)으로 낮게 설정된 것에 의한다. 이에 따라, 섬유(21) 표면에 작용하는 담금질 효과가 더 현저하게 작용했기 때문이라고 생각된다.
또, 진공 단열재(2)의 열전도율은 0.0015(W/mK)이고, 종래품과 비교하여 0.0004(W/mK) 개선되었다. 또, 동일하게, 진공 단열재(2)의 심재 밀도는 240(kg/m3)이고, 종래품의 심재 밀도 250(kg/m3)과 비교하여 4(%) 저감되었다.
이상의 결과는, 실시예 8, 9와 동일한 작용과 효과에 의해 개선되었기 때문 이라고 생각된다.
(실시예 11)
실시예 11에 있어서 이용한 섬유(21)는, 재료가 실시예 8, 9, 10과 동일하다. 또한, 섬유(21)는 불화 수소산을 이용한 화학 강화법으로 기계적 강도가 강화되었기 때문에, 고강도이고 또한 저취성인 기계적 특성을 갖고 있다.
실시예 11에 있어서, 압축비 X2는 0.85이고, 동일하게 두께비 Y2는 0.931이었다. 이러한 값은, 실시예 10에 나타낸, 가열 급랭법에 있어서의 공기 온도 10(℃)의 조건으로 얻어진 섬유(21)와 거의 동일한 결과였다.
또, 진공 단열재(2) 열전도율은 0.0014(W/mK)로 종래품과 비교하여 0.0005(W/mK) 개선되었다. 또, 동일하게, 진공 단열재(2)의 심재 밀도는 240(kg/m3)이고, 종래품의 심재 밀도 250(kg/m3)과 비교하여 4(%) 저감되었다.
이상의 결과는, 실시예 8∼10과 동일한 작용과 효과에 의해 개선되었기 때문이라고 생각된다.
(실시예 12)
실시예 12에 있어서 이용한 섬유(21)는, 재료가 실시예 8∼11과 동일하다. 또한, 섬유(21)는 이온 교환법으로 기계적 강도가 강화되어 있으므로, 고강도이고 또한 저취성인 기계적 특성을 갖고 있다.
실시예 12에 있어서, 압축비 X2는 0.90이고, 동일하게 두께비 Y2는 0.942였다. 이러한 결과는, 가열 급랭법을 이용한 경우와 비교하여 증대되었다. 이것은, 이온 교환법이 가열 급랭법에 비해 더 효과적이라고 생각된다.
또, 진공 단열재(2)의 열전도율은 0.0014(W/mK)이고, 종래품과 비교하여 0.0005(W/mK) 개선되었다. 또, 동일하게, 진공 단열재(2)의 심재 밀도는 240(kg/m3)이고, 종래품의 심재 밀도 250(kg/m3)과 비교하여 4(%) 저감되었다.
이상의 결과는, 실시예 8∼11과 동일한 작용과 효과에 의해 개선되었기 때문이라고 생각된다.
(실시예 13)
실시예 13에 있어서 이용한 섬유(21)는, 유리 조성 B의 무알칼리 유리인 E유리가 이용되었다. E유리의 유리 조성물 자체의 영률이 소다 석회 유리와 비교하여 약 10(%) 크다. 그 결과, 섬유(21)의 인장 강도가 증대하였다.
실시예 13에 있어서 압축비 X2는 0.80이고, 동일하게 두께비 Y2는 0.930이었다.
또, 진공 단열재(2)의 열전도율은 0.0014(W/mK)이고, 종래품과 비교하여 0.0005(W/mK) 개선되었다. 또, 동일하게, 진공 단열재(2)의 심재 밀도는 235(kg/m3)이고, 종래품의 심재 밀도 250(kg/m3)과 비교하여 6(%) 저감되었다.
이러한 결과가 얻어진 이유는, 기압에 의해 압축된 경우에, 종래품과 비교하여, 섬유(21)의 왜곡이나 파단이 생기기 어렵고, 섬유(21)의 엉킴에 의해 형성되는 공극(24)이 유지되었다고 생각된다. 이에 따라, 섬유(21)의 접촉수가 비교적 적은 상태로 대기압을 유지하기 때문이라고 생각된다.
이 결과, 심재(3)의 두께 방향으로 전열되는 전열량이 저하하므로, 진공 단열재(2)의 단열 성능이 개선된다. 또한, 심재(3)의 내압축성이 개선되었으므로, 심재(3)의 공극률을 높일 수 있고, 심재(3)의 저밀도화가 가능해진다. 또, 이상의 결과로부터, 유리 조성을 변경하는 것으로도, 단열 성능을 개선할 수 있는 것을 알 수 있다.
(비교예 3)
심재에 이용되는 유리 섬유로서, 일반적인 소다 석회 유리가 이용되었다. 또, 유리 섬유에 특별한 처리가 실시되어 있지 않다. 이로부터, 범용적인 재료 물성을 갖는 종래의 유리 섬유가 이용되었다.
비교예 3에 있어서, 압축비 X2는 0.63이고, 동일하게 두께비 Y2는 0.895였다.
또, 진공 단열재의 열전도율은 0.0019(W/mK)이고, 진공 단열재의 심재 밀도는 250(kg/m3)이었다.
(비교예 4)
심재에 이용되는 유리 섬유로서, 유리 조성 C가 이용되었다. 또, 유리 섬유는 특별한 처리가 실시되지 않고, 일반적인 방법으로 섬유화되었다.
비교예 4에 있어서, 압축비 X2는 0.50이고, 동일하게 두께비 Y2는 0.880이었다.
또, 진공 단열재의 열전도율은 0.0022(W/mK)이고, 종래품과 비교하여, 0.0003(W/mK) 악화되었다. 또, 동일하게, 진공 단열재의 심재 밀도는 280(kg/m3)이고, 종래품의 심재 밀도 250(kg/m3)과 비교하여 증대하는 결과가 되었다.
또, 표 2에 나타낸 바와 같이, 압축비 X2가 커짐에 따라, 열전도율이 저감되고, 압축비 X2가 적층체(22) 또는 심재(3)에 이용되는 섬유(21)의 제작 방법에 의존하지 않는 것을 알 수 있다.
(실시 형태 2)
도 4는 실시 형태 2에 있어서의 진공 단열재의 단면도이다.
도 4에 있어서, 진공 단열재(2a)는, 심재(3a)와 흡착제(5)가 외피재(4)에 삽입되고, 외피재(4)의 내부가 감압되어 구성되어 있다. 진공 단열재(2a)는, 진공 단열재(2a)의 두께가 10(mm)이 되도록 심재(3a)가 조정되어 있다.
심재(3a)는, 유리 섬유(21)를 이용한 웹(23)으로 이루어진 유리솜이 소정의 두께가 될 때까지 적층되어 형성된다. 또, 웹(23) 사이가 섬유(21)의 교락에 의해 결합된 적층체(22a)가 성형된다. 심재(3a)는, 결합제, 혹은 열성형 등에 의해 판형상으로 성형되지 않고, 적층체(22a)가 그대로의 상태로 심재(3a)로서 사용된다.
또한, 실시 형태 2에 있어서의 진공 단열재(2a)는, 심재(3a)의 제조 방법이 다른 것 이외는, 실시 형태 1에 있어서의 재료 구성, 제작 방법과 동일하다.
심재(3a)에 적용되는 섬유(21)는, 섬유의 평균 직경 3.5(μm)인 유리솜이고, 심재(3a)의 압축비 X1은 0.93이고, 압축비 X2는 0.80이었다.
이와 같이 하여 제작된 진공 단열재(2a)의 열전도율은, 평균 온도 24(℃)에서 0.0014(W/mK)로 우수한 단열 성능을 갖고 있다. 또, 종래의 진공 단열재와 비교하여, 열전도율은 0.0005(W/mK) 저감하는 것을 알 수 있다. 또한, 종래의 진공 단열재는, 압축비 X1이 0.89 미만이고, 또한 압축비 X2가 0.65 미만인 유리 섬유가 이용되었다.
또, 실시 형태 1과 비교하여, 적층체(22a)의 압축비 X1과 압축비 X2가 동등함에도 불구하고, 진공 단열재(2a)의 단열 성능은 향상되었다.
또, 동일하게, 진공 단열재의 두께를 10(mm)으로 하기 때문에, 종래의 진공 단열재의 심재 밀도는 250(kg/m3)이었지만, 진공 단열재(2a)의 심재 밀도는 235(kg/m3)였다.
이러한 결과가 얻어진 이유는, 종래품과 비교하여 대기압에 의해 압축되어도 섬유(21)의 왜곡이나 파단이 생기기 어렵고, 섬유(21)의 엉킴에 의해 형성되는 공극(24)이 유지되어 있다. 이에 따라, 섬유(21)의 접촉수가 적은 상태로, 대기압을 유지하는 것이 가능해졌기 때문이라고 생각된다.
이 결과, 심재(3a)의 두께 방향으로 전열되는 전열량이 저하한다. 이로부터, 진공 단열재(2a)의 단열 성능이 개선된다. 또한, 심재(3a)의 내압축성이 개선되어 있으므로, 심재(3a)의 공극률을 높일 수 있고, 심재(3a)의 저밀도화가 가능해진다. 이에 따라, 섬유(21)의 사용량이 6(%) 저감 가능하고, 원재료비의 저감도 실현된다.
이상과 같이, 심재(3a)가 판형상으로 성형되어 있지 않은 경우에도, 실시 형태 1과 동등한 작용과 효과에 의해 우수한 단열 성능을 갖는 진공 단열재(2a)가 얻어진다. 또, 심재(3a)는, 판형상으로 성형하는 공정을 거치지 않고, 진공 단열재(2a)가 제작되므로, 진공 단열재(2a)의 비용이 낮게 억제된다.
이와 같이, 진공 단열재(2a)의 열전도율을 개선하기 위해 이용되는 섬유(21)는, 반복 압축시의 압축 강도의 저하가 작은 것이 바람직하다.
(실시 형태 3)
도 5는, 실시 형태 3에 있어서의 진공 단열재의 단면도를 도시한다.
도 5에 있어서, 진공 단열재(2b)는, 심재(3b)와 흡착제(5)가 외피재(4)에 삽입되고, 외피재(4)의 내부가 감압되어 구성되어 있다. 진공 단열재(2b)의 두께가 10(mm)이 되도록 심재(3b)가 조정되어 있다.
심재(3b)는, 유리 섬유(21c)(이하, 섬유(21c)라고 부른다)로서 유리솜이 이용되고, 결합제(도시하지 않음)로서 페놀 수지가 섬유(21c)에 도포되어 있다. 이에 따라, 적층체(22b) 전체로서의 강성을 높일 수 있고, 취급성이 개선된다.
또한, 실시 형태 3에 있어서의 진공 단열재(2b)는, 심재(3b)의 제조 방법이 다른 것 이외는, 실시 형태 1에 있어서의 진공 단열재(2)의 재료 구성, 제작 방법과 동일하다.
이와 같이 하여 제작된 진공 단열재(2b)의 열전도율은, 평균 온도 24(℃)에서 0.0017(W/mK)이다. 그리고, 결합제를 이용하지 않고 제작된 심재를 이용한 진 공 단열재와 비교하면, 열전도율이 0.0002(W/mK) 크다.
이것은, 페놀 수지가 적층체(22b)의 섬유(21c) 상호의 접점에서의 전열을 크게 하는 작용을 하기 때문이다. 또, 심재(3b)의 압축비 X1은 0.91이고, 결합제를 이용하지 않고 제작된 심재와 비교하면 0.02 작아진다. 이것은, 이하와 같이 추측된다.
제1 압축 공정에 있어서의 1회째의 압축으로 섬유(21c)가 파단한다. 이에 더해, 페놀과 섬유(21c)의 이탈이 생긴다. 따라서, 제2 압축 공정에 있어서의 2회째의 압축에 기여하는 인자가 저감하기 때문이다.
한편, 진공 단열재(2b)의 밀도는 225(kg/m3)였다. 이것은, 페놀 수지에 의해, 섬유(21c)의 상대 위치가 변화하기 어려워지기 때문이라고 생각된다. 이에 따라, 대기압에 의해 압축되기 어려워진다. 따라서, 실시 형태 3에 있어서의 진공 단열재(2b)는, 섬유(21c)의 사용량이 10(%) 저감 가능해진다. 이로부터, 원재료비의 저감도 실현된다.
또, 심재(3b)는, 결합제를 이용하여 판형상으로 성형되어 있으므로, 열성형 불가능한 유리 섬유여도 판형상으로 성형할 수 있다. 그리고, 용이하게 우수한 단열 성능을 갖는 진공 단열재(2b)가 얻어진다.
(실시 형태 4)
도 6은, 발명의 실시 형태 4에 있어서의 진공 단열재의 모식 평면도를 도시한다. 또, 도 7은, 도 6의 7-7선에 있어서의 진공 단열재의 단면을 도시한 모식 단면도이다.
도 6에 있어서, 진공 단열재(2c)는, 복수의 심재(3c)가 가스 배리어성의 높은 외피재(4)에 의해 감압 밀봉되어 있다. 또한, 열용착부(27)에 의해, 심재(3c)가 각각의 독립한 진공 공간(28)으로 구분된 상태로 유지되어 있다.
외피재(4)는, 상부 필름(4a)과 하부 필름(4b)이 상하 한 쌍으로 상대되는 상태로 구성되어 있다. 상부 필름(4a)과 하부 필름(4b)은 각각 플라스틱 라미네이트 필름을 재료로 한다.
진공 단열재(2c)의 제작 방법은, 우선, 상부 필름(4a)과 하부 필름(4b)이 진공 챔버 내에 설치된다. 하부 필름(4b)의 상측면에는, 140(℃)에서 20분간 건조된 복수의 심재(3c)가 미리 고정된다. 심재(3c)는, 열용착 등의 공지의 방법으로, 하부 필름(4b)의 상측면에 고정된다.
그 후, 심재(3c)의 주위가 10(Pa) 이하가 되도록 감압된 상태로, 미리 가열되어 있었던 상부 필름(4a)과 하부 필름(4b)이 심재(3c)를 포함시켜 열용착된다. 각각의 심재(3c)의 주변부 근방까지 상대되는 상하 필름(4a, 4b)이 열용착되어 열용착부(27)가 형성된다. 이에 따라, 심재(3c)가 각각 독립한 진공 공간(28)으로 구분된 상태로 유지된다.
또한, 실시 형태 4에 있어서의 진공 단열재(2c)는, 제조 방법이 다른 것 이외는, 실시 형태 1∼3에서 설명한 진공 단열재(2, 2a, 2b)의 재료 구성과 거의 동일하다. 그러나, 진공 단열재(2c)에는, 수분 흡착제는 이용되어 있지 않다. 그리고, 진공 단열재(2c)의 두께가 5(mm)가 되도록, 심재(3c)의 두께, 밀도 등의 여러 특성이 조정되어 있다.
심재(3c)로 이용되는 섬유(21)는, 섬유의 평균 직경이 3.5(μm)인 유리솜이다. 또, 적층체(22)의 압축비 X1은 0.932이고, 압축비 X2는 0.76이었다.
이와 같이 하여 제작된 진공 단열재(2c)의 열전도율은, 평균 온도 24(℃)에서 0.0015(W/mK)로 우수한 단열 성능을 갖고 있고, 종래의 유리 섬유를 이용한 심재와 비교하여, 열전도율은 0.0004(W/mK) 저감하는 것을 알 수 있었다.
또, 동일하게, 진공 단열재의 두께를 5(mm)로 하기 때문에, 종래의 진공 단열재의 심재 밀도는 250(kg/m3)이었지만, 진공 단열재(2c)의 심재 밀도는 240(kg/m3)이었다.
이러한 결과가 얻어진 이유는, 종래품과 비교하여 대기압에 의해 압축되어도 섬유(21)의 왜곡이나 파단이 생기기 어렵고, 섬유(21)의 엉킴에 의해 형성되는 공극(24)이 유지된다. 이에 따라, 섬유(21)의 접촉수가 적은 상태로, 대기압을 유지하는 것이 가능해졌기 때문이라고 생각된다.
이 결과, 심재(3c)의 두께 방향으로 전열되는 전열량이 저하한다. 이로부터, 진공 단열재(2c)의 단열 성능이 개선된다. 또한, 심재(3c)의 내압축성이 개선되므로, 심재(3c)의 공극률을 높일 수 있고, 심재(3c)의 저밀도화가 가능해진다. 이에 따라, 섬유(21)의 사용량이 4(%) 저감 가능하고, 원재료비의 저감도 실현된다.
이상과 같이, 본 발명에 의하여 제조되는 진공 단열재는, 우수한 단열 성능을 갖고 있으므로, 보다 얇은 두께로 높은 단열 성능이 얻어진다. 따라서, 냉장고, 쿨러박스 등 냉각·보온 기기의 용도에 더해, 액정 프로젝터, 복사기, 노트북 퍼스널 컴퓨터 등과 같이, 좁은 공간에서 높은 단열 성능이 얻어지는 단열재가 요구되는 용도에 더 적용 가능하다.
도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 진공 단열재의 단면도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 진공 단열재의 심재 단면을 도시한 모식 단면도이다.
도 3은 도 1에 나타낸 진공 단열재에 이용되는 유리 섬유 적층체의 검사 방법을 도시한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시 형태 2에 있어서의 진공 단열재의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 형태 3에 있어서의 진공 단열재의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시 형태 4에 있어서의 진공 단열재의 모식 평면도이다.
도 7은 도 6의 7-7선에 의한 단면을 도시한 모식 단면도이다.
도 8은 종래의 진공 단열재의 심재 단면을 도시한 모식도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
2, 2a, 2b, 2c…진공 단열재 3, 3a, 3b, 3c…심재
4…외피재 4a…상부 필름
4b…하부 필름 5…흡착제
21, 21a, 21b, 21c…유리 섬유 22, 22a, 22b…적층체
23…유리 섬유 웹 27…열용착부
28…진공 공간

Claims (5)

  1. 유리 섬유가 소정 두께가 될 때까지 적층되어 구성된 적층체로 이루어지는 심재를, 외피재로 덮고, 상기 외피재의 내부를 감압하고, 열용착에 의해 밀폐 밀봉하는 진공 단열재의 제조 방법으로서,
    섬유화 직후의 고온의 유리 섬유에 대해 냉각 공기를 분사하는 가열 급랭법에 의해 저취성 또한 섬유 강도가 강화된 강화 유리 섬유를 이용하고, 그 길이 방향이 전열 방향에 대해서 대략 수직이 되도록 또한 서로 교차하도록 랜덤하게 배치하면서 두께 방향으로 적층하여 상기 적층체를 형성하는 것을 특징으로 하는 진공 단열재의 제조 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 적층체를 판형상으로 성형하여 상기 심재를 구성하는 진공 단열재의 제조 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 적층체를 열성형에 의해 판형상으로 성형하는 진공 단열재의 제조 방법.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 적층체를 결합제를 이용하여 판형상으로 성형하는 진공 단열재의 제조 방법.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 적층체가 1013hPa의 압축 강도까지 두께 방향으로 압축된 후, 상기 압축이 해제되고, 압축과 해제가 상기 적층체에 반복하여 가해지는 경우에 있어서,
    1회째의 압축시의 압축 강도가 300hPa이 될 때의 상기 적층체의 두께를 제2 기준 두께 T300으로 하고,
    상기 적층체의 2회째의 압축시의 상기 적층체의 두께가 상기 제2 기준 두께 T300이 될 때의 압축 강도를 제2 압축 강도 PM2로 하고,
    상기 적층체의 2회째의 압축시의 압축 강도가 300hPa이 될 때의 상기 적층체의 두께를 제2 측정 두께 TM2으로 했을 때,
    제2 압축비 X2가,
    X2=PM2/300≥0.65
    가 되거나, 또는
    제2 두께비 Y2가,
    Y2=TM2/T300≥0.9
    가 되는 진공 단열재의 제조 방법.
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