KR20120114004A - 굽힘성이 용이한 진공 단열재 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 굽힘성이 용이한 진공 단열재 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 심재에 홈부를 형성함으로써 외피재에 가해지는 스트레스를 감소시켜 굽힘성이 용이한 진공 단열재를 제공하는 기술에 관한 것이다.

Description

굽힘성이 용이한 진공 단열재 및 이의 제조방법{VACUUM HEAT INSULATION PANNEL AND MANUFACTURING MATHOD OF THE SAME}
본 발명은 굽힘성이 용이한 진공 단열재 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 심재에 홈부를 형성함으로써 외피재에 가해지는 스트레스를 감소시켜 굽힘성이 용이한 진공 단열재를 제공하는 기술에 관한 것이다.
진공 단열재는 일반 단열재 대비 8배 이상의 낮은 열전도율을 보유함으로써 고효율 차세대 단열재로 사용되고 있다.
굽히기가 가능한 기존의 진공 단열재의 경우, 완성된 진공 단열재 표면에 치구를 이용하여 압입한 후, 홈부를 형성하는 것이 일반적이다.
그러나 이 때 외피재 및 심재에 직접적인 스트레스가 가해지게 되어 제품의 장기적인 성능 저하에 영향을 미치게 된다.
특히 두께가 두꺼운 진공 단열재 표면을 치구로 압입하여 홈부를 형성하기 위해서는 외피재에 많은 스트레스가 가해지게 되고, 이로 인해 외피재 필름 자체의 가스배리어 성능이 저하될 수 있다.
또한 다수의 홈부를 형성하는 경우, 외피재 필름의 과도한 연신으로 인해 필름 표면이 찢어지게 되어 진공 상태가 해체되는 심각한 문제가 발생할 가능성이 있다.
도 1은 종래 진공 단열재의 홈부 가공 방법을 나타낸 도면이다.
도 1(a)에 도시된 바와 같이, 일체형 보드로 이루어지는 심재(10)를 구비하고, 그 외부에 외피재(20)를 형성한 다음, 내부를 감압함으로써 제조된 진공 단열재(30) 자체에 압입 치구(X)를 사용하여 압입함으로써 홈부(Y)를 형성한다.
이 과정에서 심재(10) 뿐만 아니라, 외피재(20) 자체에 스트레스가 가해지게 되는데, 외피재(20) 필름은 연신됨에 따라 가스배리어 성능이 저하될 수 있고, 다수의 홈부(Y)를 형성하는 경우 필름 표면이 찢어지는 경우도 발생하게 된다.
또한, 도 1(b)와 같이 홈부를 형성한 진공 단열재(30)를 굽히는 경우, 굽힘부의 외측 모서리(Z)부에서 심재(10) 및 외피재(20)의 손상이 발생할 수 있다.
따라서, 외피재에 대한 스트레스를 최소화하여 진공 단열재의 성능을 장기간 유지할 수 있으며, 필요에 따라 용이하게 구부려서 사용할 수 있는 진공 단열재 및 그의 제조방법의 개발이 필요한 실정이다.
본 발명의 목적은 가공된 심재를 내피재로 포장하고, 상기 내피재의 표면에 홀을 형성함으로써 통기성을 구현한 다음, 내피재로 포장된 심재에 압입 지그를 사용하여 홈부를 형성한 후 외피재로 덮어 진공 단열재를 제조하는 것으로, 심재에 형성된 홈부에 의해서 굽힘성이 용이하며, 홈부 형성 및 구부림 시에 외피재에 대한 스트레스를 최소화하여 기존의 진공 단열재에 비하여 진공 단열재의 성능을 장기간 유지할 수 있으며, 필요에 따라 용이하게 구부려서 사용할 수 있는 진공 단열재 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 진공 단열재는 유리 섬유를 포함하는 심재와 상기 심재를 덮고 내부를 감압한 외피재를 구비하며, 상기 심재는 1개 이상의 홈부를 갖는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 진공 단열재는 상기 외피재 내측에 상기 심재를 포장하는 내피재를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 심재는 유리 섬유를 포함하는 습식 보드가 1층 이상 적층된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 내피재는 2축 연신의 열수축 필름일 수 있는데, 상기 2축 연신의 열수축 필름은 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 2축 연신의 열수축 필름은 저밀도 폴리에틸렌 80~99중량%, 에틸렌비닐아세테이트 및 폴리아미드 혼합물 1~20중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 내피재에는 홀이 형성될 수 있는데, 상기 홀의 직경은 2mm 이하인 것을 특징으로 하고, 상기 홀의 개수는 내피재 면적을 기준으로, 3개/m2 이상인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 외피재는 L-LDPE를 포함하는 적층필름일 수 있고, 상기 외피재는 VM-PET를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이 때 상기 VM-PET는 OD(Optical Density)값이 3.0 이상인 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 외피재는 R-CCP를 포함하는 적층필름일 수 있고, 이 때 상기 R-CCP는 녹는점이 160℃ 이상인 것을 특징으로 한다. 한편, 여기에서 상기 외피재의 두께는 50㎛ 이상인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 심재에 형성되는 홈부는 폭이 심재 두께 대비 2배 이상인 것을 특징으로 하고, 상기 홈부의 단면은 그 단부가 곡선인 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기와 같은 진공 단열재를 제조하기 위한 방법으로 본 발명의 일실시예에 따른 진공 단열재의 제조방법은 유리 섬유를 포함하는 심재를 형성하는 단계, 상기 심재를 압입 치구로 압입함으로써 상기 심재에 홈부를 형성하는 단계 및 상기 홈부가 형성된 심재를 외피재로 둘러싸고 내부를 감압한 후 밀봉하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 진공 단열재의 제조방법은 유리 섬유를 포함하는 심재를 형성하는 단계, 상기 심재를 내피재로 포장하는 단계, 상기 내피재에 홀을 형성하는 단계, 상기 내피재로 둘러싸인 상기 심재를 압입 치구로 압입함으로써 상기 심재에 홈부를 형성하는 단계 및 상기 홈부가 형성된 심재 및 내피재를 외피재로 둘러싸고 내부를 감압한 후 밀봉하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기에서 상기 심재는 유리 섬유를 포함하는 습식 보드를 1층 이상 적층하여 형성한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 내피재는 2축 연신의 열수축 필름일 수 있는데, 상기 2축 연신의 열수축 필름은 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 2축 연신의 열수축 필름은 저밀도 폴리에틸렌 80~99중량%, 에틸렌비닐아세테이트 및 폴리아미드 혼합물 1~20중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 홀은 롤 펀칭 또는 롤 스크래칭법에 의해 형성하는 것을 특징으로 하고, 가공 후 홀의 직경은 2mm 이하인 것을 특징으로 하며, 상기 홀의 개수는 내피재 면적을 기준으로, 3개/m2 이상인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 압입 치구로 압입시, 심재의 압입율은 압입전 두께 대비 45% 이하이고, 압입 치구로 압입시 압입 하중은 30~150kg/cm2인 것을 특징으로 하며, 상기 압입 치구의 축방향 단면의 단부는 곡선이고, 직경은 심재 두께 대비 1.5배 이상인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 홈부의 폭은 심재 두께 대비 2배 이상인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 외피재는 L-LDPE를 포함하는 적층필름일 수 있고, 상기 외피재는 VM-PET를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이 때 상기 VM-PET는 OD(Optical Density)값이 3.0 이상인 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 외피재는 R-CCP를 포함하는 적층필름일 수 있고, 이 때 상기 R-CCP는 녹는점이 160℃ 이상인 것을 특징으로 한다. 한편, 여기에서 상기 외피재의 두께는 50㎛ 이상인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 진공 단열재는 심재에 형성된 홈부에 의해서 굽힘성이 용이하며, 홈부 형성 및 구부림 시에 외피재에 대한 스트레스를 최소화하여 기존의 진공 단열재에 비하여 진공 단열재의 성능을 장기간 유지할 수 있으며, 필요에 따라 용이하게 구부려서 사용할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명에 의한 진공 단열재의 제조방법은 외피재 및 심재에 대한 직접적인 스트레스가 최소화되어 외피재의 신뢰도를 크게 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.
도 1은 종래 기술에 따른, 홈부가 형성된 진공 단열재를 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 홈부가 형성된 진공 단열재의 심재와 외피재를 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 홈부가 형성된 진공 단열재의 심재와 내피재를 나타내는 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 심재 및 내피재를 외피재에 넣고 진공 실링(sealing) 하기 전의 모습을 나타내는 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 홈부가 형성된 진공 단열재를 나타내는 단면도.
도 6은 본 발명에 따른 홈부가 형성된 진공 단열재를 제조하는 방법을 나타내는 단면도.
도 7은 본 발명에 따른 홈부가 형성된 진공 단열재와 종래 기술에 따른 진공 단열재의 신뢰도 평가 결과를 나타낸 그래프.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 첨부 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이어서, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 진공 단열재 및 이의 제조방법에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
진공 단열재
도 2는 본 발명에 따른 홈부가 형성된 진공 단열재의 심재와 외피재를 나타낸 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 진공 단열재는 외피재(300)에 적용하여 진공 흡입하기 이전에, 이미 가공에 의해 홈부(101)가 형성된 심재(100)를 사용함을 알 수 있다.
이 때, 심재(100)는 유리 섬유를 포함하는 것이면 제한이 없지만, 실리카 보드(silica board), 글라스 보드(glass board) 및 글라스 울(glass wool) 중에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 재질로 형성하는 것이 바람직하며, 특히 유리 섬유로 조성된 습식 글라스 보드를 150℃ 이하에서 건조한 것을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 심재(100)는 상기와 같은 재질들로 이루어진 보드를 1장 사용하거나, 상기 재질들로 이루어진 보드를 여러 장 적층시켜서 형성할 수 있다.
상기 홈부(101)의 폭은 심재(100)의 두께 대비 2배 이상인 것이 바람직하고, 홈부(101)의 단면은 그 단부가 곡선인 것이 바람직한바, 이 경우 구부림시 외피재에 가해지는 스트레스를 최소화할 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 홈부가 형성된 진공 단열재의 심재(100)와 내피재(200)를 나타내는 단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 진공 단열재는 외피재(300) 내측에 심재(100)를 포장하는 내피재(200)를 더 포함할 수 있다.
상기 내피재(200)는 심재(100)를 고정시켜주는 역할을 함과 동시에, 심재(100) 표면에 홈부(101)를 형성할 시에 심재(100)의 단락을 방지하고, 심재(100)가 이동하는 경우 홈부(101)에 크랙(crack)이 발생하는 것을 저하시켜 주는 역할을 한다.
이 때, 상기 내피재(200)는 2축 연신의 열수축 필름인 것이 바람직한데, 특히 2축 연신의 열수축 필름은 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 중 어느 하나를 포함하는 것이 바람직하다.
특히, 상기 내피재(200)의 역할을 고려할 때, 폴리에틸렌을 포함하는 것이 더욱 바람직하며, 특히 전체 조성 중 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 80~99중량%, 에틸렌비닐아세테이트(EVA) 및 폴리아미드 혼합물 1~20중량%를 포함하는 것을 사용하는 경우, 유연성, 연신율, 가공성, 진공 단열재 내부의 아웃 가스(Out Gas) 발생량 등을 고려한 면에서 유리하다.
또한, 도 3에 도시하지는 않았지만, 상기 내피재(200)에는 홀이 형성되는 것이 바람직하다. 상기 홀은 심재의 홈부(101) 형성시 및 진공 실링(sealing)시 통기성을 구현하는 역할을 한다.
여기에서 상기 홀의 직경은 2mm 이하인 것이 바람직하다. 상기 범위를 초과하는 경우에는 내피재의 연신력이 줄어들어 홀 가공, 운반 등의 취급시 내피재가 찢어지는 문제가 있다. 또한, 상기 홀의 개수는 내피재(200)의 면적을 기준으로 3개/m2 이상인 것이 바람직하다. 상기 범위를 벗어나는 경우에는 진공 실링시 진공 단열재 내부의 가스 및 수분이 원활히 제거되지 않으며, 제조 시간도 늦추어지는 문제가 있다.
도 4는 본 발명에 따른 심재(100) 및 내피재(200)를 외피재(300)에 넣고 진공 실링하기 전의 모습을 나타내는 단면도이다.
본 발명의 진공 단열재는 내피재(200)를 적용하지 않은 경우도 포함하는바, 내피재(200)를 적용하지 않은 경우, 상기 도 2에 나타낸 상태에서 진공 실링함으로써 진공 단열재를 얻을 수 있다.
또한, 도 4에서 알 수 있듯, 본 발명의 진공 단열재는 내피재(200)를 적용한 경우도 포함하는바, 내피재(200)를 적용한 경우에는 도 4에 나타낸 바와 같이, 외피재(300) 내에 홈부(101)가 형성된 심재(100) 및 내피재(200)를 위치시킨 다음, 외피재(300)를 진공 실링함으로써 진공 단열재를 얻을 수 있다. 이 때, 진공 실링 방법은 이 기술이 속하는 분야의 당업자라면 용이하게 알 수 있는 것이므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.
여기에서 상기 외피재(300)는 외부 충격으로부터 표면이나 내부의 심재(100) 등을 보호할 뿐만 아니라, 가스 배리어(barrier)로서 내부의 진공도를 유지하고, 외부의 가스 또는 수분 등의 유입을 차단하는 역할을 한다.
상기 외피재(300)는 구부림 시, 구부러진 부위가 연신되어, 그 부위에서 산소 및 수분의 투과가 증가하여 진공 단열재 내부의 진공도가 저하될 수 있으므로, 외피재(300)는 복수 개의 필름을 건식 접착 방식(Dry Lamination)에 의하여 적층한 것을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 외피재(300)를 구성하는 복수 개의 필름은 각각 순차적으로 접착층, 접착층 상부에 형성되는 금속 배리어층 및 표면 보호층을 구성한다. 이 때, 접착층은 봉지체의 내부에 형성되는 층이고, 표면 보호층은 최외곽에 노출되는 층으로 정의할 수 있다.
접착층은 히트실링(heat sealing)에 의해서 서로 열용착되는 층으로서, 진공 상태를 유지하는 기능을 수행한다. 따라서 접착층은 열용착이 용이한 열가소성 플라스틱 필름으로 형성하는데, 특히 충분한 실링 특성을 제공하기 위해 선형저밀도 폴리에틸렌(L-LDPE)을 사용하고, 그 두께는 50~80㎛의 두께로 형성하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 진공 단열재를 90~130℃의 고온 조건에서 사용하는 경우에는 상기 선형저밀도 폴리에틸렌 대신, R-CPP 필름으로 대체할 수 있다. 이 경우 상기 R-CPP 필름은 녹는점이 160℃ 이상인 것이 바람직하다.
다음으로, 접착층의 상부에 가스 차단 및 심재 보호를 위한 금속 배리어층으로서, 7~12㎛의 두께의 금속 박막을 형성한다. 이 때 일반적으로 알루미늄 호일(Foil)이 많이 사용되는바, 배리어 특성이 알루미늄 호일보다 월등한 금속 박막이 뚜렷이 밝혀지지 않은 상태이므로 본 발명에서도 알루미늄 호일을 이용한다. 이 때 알루미늄은 금속 소재이므로 접힘 시 크랙이 발생되는 등 문제가 있을 수 있는데, 이를 방지하기 위하여 금속 배리어층의 상부에 표면 보호층을 형성한다.
상기 표면 보호층은 12~18㎛ 두께의 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름 및 15~25㎛ 두께의 나일론(Nylon) 필름의 적층구조로 형성하는 것이 바람직하다.
이 경우, 금속 배리어층에서 발생하는 크랙의 정도가 심각한 경우, 폴리에틸렌테레프탈레이트/나일론 필름에도 손상이 가해질 수 있는데, 본 발명에서는 이를 방지하기 위하여 폴리에틸렌테레프탈레이트층 상부에 비닐계 수지층을 코팅하여 사용할 수 있으며, 상기 비닐계 수지층의 범위에는 제한이 없으나 특히 폴리염화비닐리덴(PVDC) 수지를 사용하는 것이 특성면에서 바람직하다.
한편, 배리어 특성을 강화하기 위하여 표면 보호층에는 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 대신, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름의 상부에 알루미늄을 증착한 VM-PET을 사용할 수도 있다. 이 경우, 상기 VM-PET의 광학밀도(Optical Density: OD) 값은 3.0 이상인 것이 배리어 특성을 구현하는데 바람직하다. 또한, VM-PET을 사용시 Al의 증착 두께는 500Å 이상으로 하는 것이 배리어 특성을 구현하는데 바람직하다.
아울러, 외피재(300)의 기밀 특성을 더 향상시키기 위하여 상기 표면 보호층, 금속 배리어층 및 접착층은 각각 폴리우레탄계 수지를 이용하여 접착시키는 것이 바람직하며, 완성된 외피재(300)의 두께는 50㎛ 이상인 것이 필름간의 열용착성 및 진공유지력의 면에서 바람직하다.
도 5는 본 발명에 따른 홈부가 형성된 진공 단열재를 나타내는 단면도이다.
본 발명에 따른 홈부가 형성된 진공 단열재는 외피재(300) 내부에 내피재(200)로 둘러싼 심재(100)를 넣고 진공 실링함으로써 얻어진다. 진공 실링 시 진공도는 10Pa 이하이며, 실링 방법은 열에 의한 용착 방식으로, 이는 이 기술이 속하는 분야의 당업자라면 자명하게 알 수 있는 사항이므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.
진공단열재의 제조방법
도 6은 본 발명에 따른 홈부가 형성된 진공 단열재를 제조하는 방법을 나타내는 단면도이다.
먼저, 도 6(a)에 나타낸 바와 같이, 먼저 유리 섬유를 포함하는 심재(100)를 형성한다.
상기 심재(100)는 내피재(200)로 포장한 후 홈부(101)를 형성할 수도 있고, 내피재(200) 없이 홈부(101)를 형성할 수도 있는데, 이하에서는 내피재(200)로 심재(100)를 포장한 경우의 제조방법을 먼저 설명하기로 한다.
심재(100)가 준비되면, 도 6(b)에 나타낸 바와 같이, 내피재(200)로 심재(100)를 포장한다. 내피재(200)는 상술한 바와 같이, 심재(100)를 고정시켜주는 역할을 함과 동시에, 심재(100) 표면에 홈부(101)를 형성할 시에 심재(100)의 단락을 방지하고, 심재(100)가 이동하는 경우 홈부(101)에 크랙이 발생하는 것을 저하시켜 주는 역할을 한다.
다음으로, 도 6(c)에 나타낸 바와 같이, 내피재(200)에 홀을 형성한다. 홀 형성 가공은 롤(A)을 이용한 롤 펀칭법 또는 롤 스크래칭법에 의한다. 형성된 홀의 직경은 2mm이하이며, 홀의 개수는 내피재(200) 면적을 기준으로 3개/m2 이상인 것이 통기성 구현에 바람직하다.
다음으로, 도 6(d)에 나타낸 바와 같이, 내피재(200)로 둘러싸인 심재(100)를 압입 치구(B)로 압입하여 심재(100)에 홈부(101)를 형성한다. 압입 치구(B)로 압입시, 심재(100)의 압입율은 압입전 두께 대비 45% 이하인 경우 구부림이 용이하다. 이 때, 심재(100)의 압입율은 압입전 심재(100)의 두께를 a, 압입후 두께를 b라고 할 경우 다음의 식에 의해 계산한다.
(식) 심재의 압입율 =
Figure pat00001

여기에서, 심재(100) 표면 압입시 가해지는 하중을 균일하게 분포시키거나 응력이 집중되는 것을 방지하기 위하여, 상기 압입 치구(B)의 축방향 단면의 단부(b')는 곡선, 더욱 바람직하게는 반원형일 수 있다. 또한, 압입 치구(B)의 직경(b")은 심재(100)의 두께 대비 1.5배 이상인 것이 구부림에 유리하므로 바람직하다.
또한, 압입 치구(B)로 압입시 압입 하중은 30~150kg/cm2인 것이 바람직한데, 상기 범위를 벗어나는 경우에는 압입 시 심재의 단락이 일어날 수 있으며, 제조된 진공 단열재를 구부릴 때 구부림이 용이하지 않을 수 있다.
다음으로, 도 6(e), (f), (g)에 나타낸 바와 같이, 홈부(101)가 형성된 심재(100)및 내피재(200)를 외피재(300)로 둘러싸고, 내부를 감압함과 동시에 외피재를 실링함으로써 진공 단열재를 완성한다. 심재(100)를 외피재(300)로 포장하는 방법에는 제한이 없지만, 통상적으로 3면이 열용착된 외피재(300) 내부에 심재(100)를 투입한 후, 진공 상태에서 열용착이 되지 않은 외피재(300)의 나머지 1면을 열용착함으로써 이루어진다. 이 때, 진공도는 10Pa 이하인 것이 바람직하다.
한편, 도면에는 도시하지 않았지만 내피재(200)를 사용하지 않고 본 발명의 진공 단열재를 제조하는 경우에는, 유리 섬유를 포함하는 심재(100)를 준비하고, 상기 심재(100)를 압입 치구(B)로 압입함으로써 상기 심재(100)에 홈부(101)를 형성하며, 상기 홈부(101)가 형성된 심재(100)를 외피재(300)로 둘러싸고 내부를 감압한 후 밀봉하는 과정에 의한다. 내피재(200)를 사용하지 않았다는 점을 제외하고는 상기의 제조과정과 동일하다.
이상의 과정으로 본 발명에 따른 진공 단열재를 완성할 수 있으며, 상기와 같이 형성된 본 발명의 진공 단열재를 적용한 실시예는 다음과 같다.
실시예 및 비교예
실시예
유리섬유를 습식 공법에 의하여 처리하고, 130℃의 건조로에서 1시간 건조하여 완성된 보드타입의 심재를 2축 연신의 열수축 폴리에틸렌 필름(LDPE: 80중량%, EVA+폴리아미드 20중량%)으로 1차 포장하였다. 이 후 롤 펀칭 방식에 의하여 상기 폴리프로필렌 필름의 표면에 미세홀을 가공(3개/m2)한 다음, 홀 가공된 필름으로 포장된 심재에 압입치구를 사용하여 홈부를 형성하였다. 이 때, 심재의 압입율은 심재의 초기 두께 대비 45%, 압입 하중은 100kg/cm2였다. 그 다음으로, 상기 과정에 의하여 홈부가 형성된 심재를 3면이 열용착된 외피재 내부에 투입하였다. 이후 10Pa의 진공 상태에서 열용착되지 않은 나머지 외피재 1면을 열용착함으로써 진공 단열재를 완성하였다.
비교예
유리섬유를 습식 공법에 의하여 처리하고, 130℃의 건조로에서 1시간 건조하여 완성된 보드타입의 심재를 3면이 열용착된 외피재 내부에 투입하고, 10Pa의 진공 상태에서 열용착되지 않은 나머지 외피재 1면을 열용착함으로써 진공 단열재를 완성하였다. 이후 압입치구를 사용하여 상기 외피재로 포장된 진공 단열재에 홈부를 형성하였다. 이 때, 심재의 압입율은 심재의 초기 두께 대비 45%, 압입 하중은 100kg/cm2였다.
평가
상기 실시예 및 비교예에 의하여 제조된 진공 단열재를 일반적인 가속수명 예측법(2n법)으로 10년간의 성능(신뢰도)을 평가하였다. 평가결과는 도 7에 나타내었다.
도 7에서 알 수 있듯, 초기성능 0.0035W/mK 수준에서, 기존 가공법에 의하여 제조한 후 표면에 홈부를 가공한 비교예의 경우 10년 후의 성능이 0.0084W/mK로 예측되었으나, 본 발명에 의한 실시예의 경우 10년 후의 성능이 0.0067W/mK로 예측되었다. 이러한 결과를 통해, 기존 가공법에 의하여 제조한 후 표면에 홈부를 가공하는 진공 단열재의 경우 외피재 표면에 스트레스가 가해져, 장기적으로 성능이 저하된다는 사실을 알 수 있으며, 본 발명에 의해 제조된 진공 단열재의 신뢰도가 상대적으로 우수함을 알 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면 심재에 홈부를 형성하는 가공을 한 다음 외피재를 적용하여 진공 단열재를 제조함으로써, 외피재에 대한 스트레스를 최소화하여 진공 단열재의 성능을 장기간 유지할 수 있으며, 필요에 따라 용이하게 구부려서 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면 특수한 재질의 외피재를 사용하는 불편함을 해소할 수 있으므로, 진공 단열재 제조 비용을 감소시킬 수 있고, 외피재의 크랙과 같은 문제를 해결하여 진공 단열재의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라, 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100 : 심재
101 : 심재의 홈부
200 : 내피재
300 : 외피재

Claims (36)

  1. 유리 섬유를 포함하는 심재;
    상기 심재를 덮고 내부를 감압한 외피재;를 구비하며,
    상기 심재는 1개 이상의 홈부를 갖는 것을 특징으로 하는 진공 단열재.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 진공 단열재는 상기 외피재 내측에 상기 심재를 포장하는 내피재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 단열재.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 심재는 유리 섬유를 포함하는 습식 보드가 1층 이상 적층된 것을 특징으로 하는 진공 단열재.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 내피재는 2축 연신의 열수축 필름인 것을 특징으로 하는 진공 단열재.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 2축 연신의 열수축 필름은 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 단열재.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 2축 연신의 열수축 필름은 저밀도 폴리에틸렌 80~99중량%, 에틸렌비닐아세테이트 및 폴리아미드 혼합물 1~20중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 단열재.
  7. 제 2항에 있어서,
    상기 내피재에는 홀이 형성된 것을 특징으로 하는 진공 단열재.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 홀의 직경은 2mm 이하인 것을 특징으로 하는 진공 단열재.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 홀의 개수는 내피재 면적을 기준으로, 3개/m2 이상인 것을 특징으로 하는 진공 단열재.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 외피재는 L-LDPE를 포함하는 적층필름인 것을 특징으로 하는 진공 단열재.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 외피재는 VM-PET를 포함하는 적층필름인 것을 특징으로 하는 진공 단열재.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 VM-PET는 OD값이 3.0 이상인 것을 특징으로 하는 진공 단열재.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 외피재는 R-CCP를 포함하는 적층필름인 것을 특징으로 하는 진공 단열재.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 R-CCP는 녹는점이 160℃ 이상인 것을 특징으로 하는 진공 단열재.
  15. 제 1항에 있어서.
    상기 외피재의 두께는 50㎛ 이상인 것을 특징으로 하는 진공 단열재.
  16. 제 1항에 있어서,
    상기 홈부는 폭이 심재 두께 대비 2배 이상인 것을 특징으로 하는 진공 단열재.
  17. 제 1항에 있어서,
    상기 홈부의 단면은 그 단부가 곡선인 것을 특징으로 하는 진공 단열재.
  18. 유리 섬유를 포함하는 심재를 형성하는 단계;
    상기 심재를 압입 치구로 압입함으로써 상기 심재에 홈부를 형성하는 단계;
    상기 홈부가 형성된 심재를 외피재로 둘러싸고 내부를 감압한 후 밀봉하는 단계;
    를 포함하는 진공 단열재의 제조방법.
  19. 유리 섬유를 포함하는 심재를 형성하는 단계;
    상기 심재를 내피재로 포장하는 단계;
    상기 내피재에 홀을 형성하는 단계;
    상기 내피재로 둘러싸인 상기 심재를 압입 치구로 압입함으로써 상기 심재에 홈부를 형성하는 단계;
    상기 홈부가 형성된 심재 및 내피재를 외피재로 둘러싸고 내부를 감압한 후 밀봉하는 단계;
    를 포함하는 진공 단열재의 제조방법.
  20. 제 18항 또는 제 19항에 있어서,
    상기 심재는 유리 섬유를 포함하는 습식 보드를 1층 이상 적층하여 형성한 것을 특징으로 하는 진공 단열재의 제조방법.
  21. 제 19항에 있어서,
    상기 내피재는 2축 연신의 열수축 필름인 것을 특징으로 하는 진공 단열재의 제조방법.
  22. 제 21항에 있어서,
    상기 2축 연신의 열수축 필름은 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 단열재의 제조방법.
  23. 제 21항에 있어서,
    상기 2축 연신의 열수축 필름은 저밀도 폴리에틸렌 80~99중량%, 에틸렌비닐아세테이트 및 폴리아미드 혼합물 1~20중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 단열재의 제조방법.
  24. 제 19항에 있어서,
    상기 홀은 롤 펀칭 또는 롤 스크래칭법에 의해 형성하는 것을 특징으로 하는 진공 단열재의 제조방법.
  25. 제 19항에 있어서,
    상기 홀의 직경은 2mm 이하인 것을 특징으로 하는 진공 단열재의 제조방법.
  26. 제 19항에 있어서,
    상기 홀의 개수는 내피재 면적을 기준으로, 3개/m2 이상인 것을 특징으로 하는 진공 단열재의 제조방법.
  27. 제 19항에 있어서,
    상기 압입 치구로 압입시, 심재의 압입율은 압입전 두께 대비 45% 이하인 것을 특징으로 하는 진공 단열재의 제조방법.
  28. 제 19항에 있어서,
    상기 압입 치구의 축방향 단면의 단부는 곡선이고, 직경은 심재 두께 대비 1.5배 이상인 것을 특징으로 하는 진공 단열재의 제조방법.
  29. 제 19항에 있어서,
    상기 홈부의 폭은 심재 두께 대비 2배 이상인 것을 특징으로 하는 진공 단열재의 제조방법.
  30. 제 19항에 있어서,
    상기 압입 치구로 압입시 압입 하중은 30~150kg/cm2인 것을 특징으로 하는 진공 단열재의 제조방법.
  31. 제 18항 또는 제 19항에 있어서,
    상기 외피재는 L-LDPE를 포함하는 적층필름인 것을 특징으로 하는 진공 단열재의 제조방법.
  32. 제 18항 또는 제 19항에 있어서,
    상기 외피재는 VM-PET를 포함하는 적층필름인 것을 특징으로 하는 진공 단열재의 제조방법.
  33. 제 32항에 있어서,
    상기 VM-PET는 OD값이 3.0 이상인 것을 특징으로 하는 진공 단열재의 제조방법.
  34. 제 18항 또는 제 19항에 있어서,
    상기 외피재는 R-CCP를 포함하는 적층필름인 것을 특징으로 하는 진공 단열재의 제조방법.
  35. 제 34항에 있어서,
    상기 R-CCP는 녹는점이 160℃ 이상인 것을 특징으로 하는 진공 단열재의 제조방법.
  36. 제 18항 또는 제 19항에 있어서,
    상기 외피재의 두께는 50㎛ 이상인 것을 특징으로 하는 진공 단열재의 제조방법.
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