KR20110000058A - 연속공정에 의한 진공단열재의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 연속공정에 의한 진공단열재의 제조방법은, (a) 심재(Core material)를 원하는 크기로 재단하는 단계; (b) 상기 재단된 심재를 이송수단을 통해 후공정으로 이송시키면서 복수의 외피재를 상기 심재의 상,하부에서 공급하는 단계; (c) 범퍼챔버(bumper chamber)에서 로터리 펌프를 이용하여 상기 외피재가 부착된 상기 심재에 10-2 Torr의 예비 진공을 부여하는 단계; (d) 메인챔버(main chamber)에서 로터리 펌프를 이용하여 상기 외피재가 둘러싸고 있는 진공단열재에 10-4 Torr 이하의 목표 진공을 부여하는 단계; (e) 190~200℃ 온도 범위를 갖는 복수의 히트 몰드(heat mold)로 상기 외피재가 둘러싸고 있는 진공단열재를 3~5초 동안 열로 가압하여 융착시키는 단계; (f) 범퍼챔버에서 로터리 펌프를 이용하여 상기 진공단열재가 10-2 Torr의 진공을 갖도록 진공을 일부 해제하는 단계; 및 (g) 상기 진공단열재 사이에서 융착된 외피재를 컷팅수단을 통해 컷팅하는 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 소재인 심재의 성형부터 외피재 부착, 예비진공, 목표진공, 가압융착, 진공해제, 진공단열재 컷팅, 적재를 포함하는 진공단열재 제조 공정이 하나의 제조라인에서 연속적으로 수행가능하고, 상기 연속공정에 의해 진공단열재의 생산 속도가 향상되며, 제조 원가의 절감이 도모된다.
진공단열재, 심재, 외피재, 범퍼 챔버, 메인 챔버

Description

연속공정에 의한 진공단열재의 제조방법{Method for manufacturing vacuum insulator by using continuous process}
본 발명은 진공단열재의 제조방법에 관한 것으로, 특히 진공단열재 제조 공정이 하나의 제조라인에서 연속적으로 수행됨으로써, 기존 배치 타입 대비 생산 속도가 향상되고, 이에 따라 제조 원가의 절감이 도모될 수 있도록 한 연속공정에 의한 진공단열재의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 진공단열재는 가스 배리어(gas barrier)성이 뛰어난 복합 플라스틱 라미네이트 필름으로 이루어지는 봉지체에 심재로서 연속 기포 경질 플라스틱 발포체나 무기물 등을 수납하고 내부를 감압한 후, 둘레 가장자리의 가스 배리어성 필름끼리의 적층 부분을 히트실링하여 제조된다.
이러한 진공단열재는 외장 봉지체를 통과하여 공기나 수분이 투과하거나, 혹은 내부에서 이산화탄소나 유기 가스가 발생하기 때문에, 시간의 경과와 함께 진공도는 조금씩 저하되고, 그에 따라 열전도율이 커져 고도의 단열성을 유지할 수 없 다는 단점이 있다.
또한, 진공단열재는 그 둘레 가장자리에 가스 배리어성 필름끼리의 적층 부분이 있기 때문에, 사용시에 빈틈없이 장착하기 위해서는 둘레 가장자리부를 절곡하거나 할 필요가 있다.
종래 진공단열재의 제조방법은 도 1에 도시된 배치 타입 진공단열재 제조장비(1)을 사용하며, 이는 실험실에서 연구하기 위한 방법으로는 좋은 방안이지만, 진공상태를 유지해야 하는 제품의 특성상 1개의 샘플을 만드는데 5분 이상 소요되는 단점이 있다. 즉, 생산속도가 느리므로 실제 제품생산에는 맞지 않는 방법이다.
또한 진공단열재의 원가중에서 공정비가 차지하는 비용이 과다하여 제품가격 상승의 주요인으로 작용하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 진공단열재 제조 공정이 하나의 제조라인에서 연속적으로 수행가능한 연속공정에 의한 진공단열재의 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 연속공정에 의해 진공단열재의 생산 속도 향상과 함께 제조 원가의 절감을 도모할 수 있는 연속공정에 의한 진공단열재의 제조방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
상기한 본 발명의 목적은, (a) 심재(Core material)를 원하는 크기로 재단하는 단계; (b) 상기 재단된 심재를 이송수단을 통해 후공정으로 이송시키면서 복수의 외피재를 상기 심재의 상,하부에서 공급하는 단계; (c) 범퍼챔버(bumper chamber)에서 로터리 펌프를 이용하여 상기 외피재가 부착된 상기 심재에 10-2 Torr의 예비 진공을 부여하는 단계; (d) 메인챔버(main chamber)에서 로터리 펌프를 이용하여 상기 외피재가 둘러싸고 있는 진공단열재에 10-4 Torr 이하의 목표 진공을 부여하는 단계; (e) 190~200℃ 온도 범위를 갖는 복수의 히트 몰드(heat mold)로 상기 외피재가 둘러싸고 있는 진공단열재를 3~5초 동안 열로 가압하여 융착시키는 단계; (f) 범퍼챔버에서 로터리 펌프를 이용하여 상기 진공단열재가 10-2 Torr의 진공을 갖도록 진공을 일부 해제하는 단계; 및 (g) 상기 진공단열재 사이에서 융착된 외피재를 컷팅수단을 통해 컷팅하는 단계;로 이루어지는 연속공정에 의한 진공단열재의 제조방법에 의하여 달성된다.
바람직하게는 이러한 본 발명에서 상기 (a) 단계에서의 상기 심재는, 증류 실리카(Fumed silica), 폴리우레탄 폼(Polyurethane foam), 글라스 울(Glass fiber) 중 선택된 1종인 것을 특징으로 한다.
또한, 이러한 본 발명에서 상기 (a) 단계에서의 상기 재단수단은, 워터젯(water-jet) 또는 톱날인 것을 특징으로 한다.
또한, 이러한 본 발명에서 상기 (b) 단계에서의 상기 외피재는, 무기소재가 증착된 폴리머 필름(polymer film)이 여러 층으로 접착된 구조를 사용하거나, 또는 5~12㎛ 범위의 두께를 갖는 알루미늄 호일(aluminum foil)과 폴리머 필름이 접착된 구조를 사용하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 이러한 본 발명에서 상기 무기소재는, 알루미늄(Al) 또는 실리콘(Si)을 사용하는 것을 특징으로 한다.
더욱이, 이러한 본 발명에서 상기 폴리머 필름은, 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 나일론, 염화 비닐리덴 필름(PVDC), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), K-PET 중 선택된 1종인 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같은 본 발명의 연속공정에 의한 진공단열재의 제조방법에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 소재인 심재의 성형부터 외피재 부착, 예비진공, 목표진공, 가압융착, 진공해제, 진공단열재 컷팅, 적재를 포함하는 진공단열재 제조 공정이 하나의 제조라인에서 연속적으로 수행가능하다.
둘째, 상기 연속공정에 의해 진공단열재의 생산 속도가 향상되고, 이에 따라 제조 원가의 절감이 도모된다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 연속공정에 의한 진공단열재의 제조방법을 설명하기로 한다. 참고로 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
실시예
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연속공정에 의한 진공단열재의 제조방법의 전체 흐름을 나타낸 정면 개략도이고, 도 3은 본 발명에 따른 연속공정에 의한 진공단열재의 제조방법의 제조 흐름도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 연속공정에 의한 진공단열재의 제조방법은 7단계로 이루어지며, 각 단계별 세부 사항은 다음과 같다.
우선, 심재(Core material)(10)를 원하는 크기로 재단한다(S11). 이때, 상기 심재(10)는 증류 실리카(Fumed silica), 폴리우레탄 폼(Polyurethane foam), 글라스 울(Glass fiber) 중 하나를 선택하여 사용 가능하다.
또한, 상기 재단수단으로서는 물을 이용하는 워터젯(water-jet)이나, 일반 톱날을 이용하는 것이 가능하며, 본 발명에서는 수평방향으로 긴 형태를 갖는 톱날(미도시)을 이용하여 심재(10)의 상부에서 하부로 순간적으로 내려오면서 재단하는 방법을 적용하였다.
이후, 상기 심재(10)는 컨베이어 벨트(미도시)와 같은 이송수단을 통해 후공정으로 이송되며, 이송 과정에서 심재(10)를 둘러싸는 상,하부 외피재(20)(22)로 사용되는 필름을 상기 심재(10)의 상,하부에서 공급한다(S12).
이때, 상기 양 외피재(20)(22)는 무기소재가 증착된 폴리머 필름(polymer film)이 여러 층으로 접착된 구조를 사용하거나, 또는 5~12㎛ 범위의 두께를 갖는 알루미늄 호일(aluminum foil)과 폴리머 필름이 접착된 구조를 사용한다.
이때, 상기 무기소재는 알루미늄(Al) 또는 실리콘(Si)을 사용하며, 상기 폴리머 필름은, 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 나일론, 염화 비닐리덴 필름(PVDC), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 외에 특별한 용도로 사용하기 위해 물성을 조절한 K-PET 등의 사용이 가능하다.
이후, 범퍼챔버(bumper chamber)(30)에서 상기 복수의 외피재(20)(22)가 상,하부에 부착된 상기 심재(10)에 예비 진공을 걸어주며(S13), 이때 후술하는 메인챔버(Main chamber)(40)의 진공도는 10-4 Torr 이하(약 0.01 Pa 이하)로서, 상기 범퍼챔버(30)에서는 10-2 Torr (약 1 Pa)의 진공도가 필요하며, 해당 진공 부여수단으로서 로터리 펌프(rotary pump)(30a)를 이용한다.
이후, 상기 메인챔버(40)에서 양 외피재(20)(22)가 둘러싸고 있는 진공단열 재(50)에 목표로 하는 진공을 걸어주며(S14), 이때의 진공도는 10-4 Torr(약 0.01 Pa 이하)이하이고, 메인챔버(40)에서 10-4 Torr의 진공도를 얻기 위해 로터리 펌프(40a)외에 추가로 부스터 펌프(booster pump) 및 확산 펌프(Diffusion pump)를 설치하는 것도 가능하다.
이후, 진공단열재(50) 크기와 동일하게 금형이 구성된 히트 몰드(heat mold)(42)로서 양 외피재(20)(22)가 둘러싸고 있는 진공단열재(50)를 열로 가압하여 융착시킨다(S15). 이때, 융착은 열에 의해 상,하부 외피재(20)(22)의 실링(sealing)층이 접착되는 것으로서, 융착시 상기 히트몰드(42)의 온도는 190~200℃ 내외가 적당하고, 양 히트 몰드(42)가 서로 맞닿는 형태로 가압되면서 상,하부 외피재(20)(22)를 융착시키며, 이때 융착 시간은 약 3~5초 정도로 하는 것이 바람직하다.
이후, 범퍼챔버(32)에서 진공을 일정 부분 풀어주며(S16), 10-2 Torr (약 1 Pa)의 진공도가 필요하고, 해당 진공도의 도달을 위한 구체적인 수단으로서 로터리 펌프(32a)를 사용한다.
이후, 진공단열재(50) 사이에서 열에 의해 융착된 양 외피재(20)(22) 부분을 칼날등과 같은 컷팅수단을 통해 진공단열재(50)와 수평 방향으로 지나면서 컷팅하며(S17), 이와 같이 완성된 진공단열재(50)는 적재후 출하한다.
이와 같은 구성을 갖는 본 발명은 심재의 성형과 외피재 부착, 예비진공, 목표진공, 가압융착, 진공해제, 진공단열재 컷팅, 적재를 포함하는 진공단열재 제조 공정이 하나의 제조라인에서 연속적으로 수행됨으로써, 기존 배치 타입 대비 생산 속도가 향상되고, 이에 따라 제조 원가의 절감이 도모된다.
이상과 같이 본 발명에 따른 연속공정에 의한 진공단열재의 제조방법을 예시된 도면을 참조로 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명은 한정되지 않으며 그 발명의 기술사상 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.
도 1은 종래 배치 타입 진공단열재 제조장비를 나타낸 사진,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연속공정을 통한 진공단열재의 제조방법의 전체 흐름을 나타낸 정면 개략도,
도 3은 본 발명에 따른 연속공정을 통한 진공단열재의 제조방법의 제조 흐름도.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
10 : 심재 20 : 상부 외피재
22 : 하부 외피재 30,32 : 범퍼챔버
40 : 메인챔버 42 : 히트 몰드
50 : 진공단열재

Claims (6)

  1. (a) 심재(Core material)를 원하는 크기로 재단하는 단계;
    (b) 상기 재단된 심재를 이송수단을 통해 후공정으로 이송시키면서 복수의 외피재를 상기 심재의 상,하부에서 공급하는 단계;
    (c) 범퍼챔버(bumper chamber)에서 로터리 펌프를 이용하여 상기 외피재가 부착된 상기 심재에 10-2 Torr의 예비 진공을 부여하는 단계;
    (d) 메인챔버(main chamber)에서 로터리 펌프를 이용하여 상기 외피재가 둘러싸고 있는 진공단열재에 10-4 Torr 이하의 목표 진공을 부여하는 단계;
    (e) 190~200℃ 온도 범위를 갖는 복수의 히트 몰드(heat mold)로 상기 외피재가 둘러싸고 있는 진공단열재를 3~5초 동안 열로 가압하여 융착시키는 단계;
    (f) 범퍼챔버에서 로터리 펌프를 이용하여 상기 진공단열재가 10-2 Torr의 진공을 갖도록 진공을 일부 해제하는 단계; 및
    (g) 상기 진공단열재 사이에서 융착된 외피재를 컷팅수단을 통해 컷팅하는 단계;로 이루어지는 연속공정에 의한 진공단열재의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 (a) 단계에서의 상기 심재는,
    증류 실리카(Fumed silica), 폴리우레탄 폼(Polyurethane foam), 글라스 울(Glass fiber) 중 선택된 1종인 것을 특징으로 하는 연속공정에 의한 진공단열재의 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 (a) 단계에서의 상기 재단수단은,
    워터젯(water-jet) 또는 톱날인 것을 특징으로 하는 연속공정에 의한 진공단열재의 제조방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 (b) 단계에서의 상기 외피재는,
    무기소재가 증착된 폴리머 필름(polymer film)이 여러 층으로 접착된 구조를 사용하거나, 또는 5~12㎛ 범위의 두께를 갖는 알루미늄 호일(aluminum foil)과 폴리머 필름이 접착된 구조를 사용하는 것을 특징으로 하는 연속공정에 의한 진공단열재의 제조방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 무기소재는,
    알루미늄(Al) 또는 실리콘(Si)을 사용하는 것을 특징으로 하는 연속공정에 의한 진공단열재의 제조방법.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 폴리머 필름은,
    폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 나일론, 염화 비닐리덴 필름(PVDC), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), K-PET 중 선택된 1종인 것을 특징으로 하는 연속공정에 의한 진공단열재의 제조방법.
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