KR20130110918A - 투습형 단열재 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 투습형 단열재 및 투습형 단열재를 제조하기 위한 방법에 관한 것으로 더 상세하게는 구조물과 접하는 단열재 표면을 투습형 표면으로 처리하고 단열재 내부를 통과하는 공기 유동이 자유롭도록 전체적으로 단열재에 통기성을 부여 함으로서 단열과 방풍 등의 단열재의 일반적 기능을 유지하는 가운데 통풍성을 개선하여 우수한 내습성과 방습성 그리고 표면 결로를 방지할 수 있는 단열재에 관한 것이다.
본 발명은, 고분자 발포제층(110)은, 두께와 길이 그리고 면적을 갖는 판상의 본체(130), 상기 본체(130)에 공기 유동을 가능하게 하기 위해 뚫려져 형성된 다수의 공기유동공간(140)들, 그리고 그 각 공기유동공간(140)이 독립적으로 구분되도록 하는 동시에 상기 본체(130)의 전체 형상을 유지시키는 보강살(150)로 이루어지며, 상기 표면처리부재(200)는, 상기 본체(130)의 공기유동공간(140)을 따르는 유동 공기의 자유로운 유동을 가능하도록 하기 위하여 기공(210)을 갖는 투습성 표면층(220)으로 이루어지고, 상기 고분자 발포제층(110)의 본체(130) 양면에는 상기 표면처리부재(200)로서 투습성 표면층(220)을 각각 증착한 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 고분자 발포제층(110)은, 두께와 길이 그리고 면적을 갖는 판상의 본체(130), 상기 본체(130)에 공기 유동을 가능하게 하기 위해 뚫려져 형성된 다수의 공기유동공간(140)들, 그리고 그 각 공기유동공간(140)이 독립적으로 구분되도록 하는 동시에 상기 본체(130)의 전체 형상을 유지시키는 보강살(150)로 이루어지며, 상기 표면처리부재(200)는, 상기 본체(130)의 공기유동공간(140)을 따르는 유동 공기의 자유로운 유동을 가능하도록 하기 위하여 기공(210)을 갖는 투습성 표면층(220)으로 이루어지고, 상기 고분자 발포제층(110)의 본체(130) 양면에는 상기 표면처리부재(200)로서 투습성 표면층(220)을 각각 증착한 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 투습형 단열재 및 투습형 단열재를 제조하기 위한 방법에 관한 것으로 더 상세하게는 구조물과 접하는 단열재 표면을 투습형 표면으로 처리하고 단열재 내부를 통과하는 공기 유동이 자유롭도록 전체적으로 단열재에 통기성을 부여 함으로서 단열과 방풍 등의 단열재의 일반적 기능을 유지하는 가운데 통풍성을 개선하여 우수한 내습성과 방습성 그리고 표면 결로를 방지할 수 있는 단열재에 관한 것이다.
일반적으로 건축물에 사용되는 단열재는 건축물의 벽면에 부착하여 열 이동을 막을 목적으로 사용되는 것으로 건축물의 내,외벽에 시공되어 냉기, 열기, 복사열을 차단하여 건축물의 내부 온도가 외부 온도 변화에 의한 영향을 적게 받도록 한다.
건축용 단열재는 실내 열의 유출과 불필요한 열의 유입을 방지하여 에너지 손실을 줄이며 표면 결로나 실내 온도의 편향 그리고 왜곡을 방지하여 쾌적한 실내 온도를 유지할 수 있도록 기능 한다.
건축물에는 표면 결로가 발생 된다. 표면 결로는 수분을 포함한 대기의 온도가 이슬점 이하로 떨어져 대기에 함유된 수분이 물체 표면에서 물방울로 맺히는 일종의 물 맺힘 현상이다. 결로는 습도가 높을수록 쉽게 발생 되고, 건축물의 바닥과 벽체 표면에 얼룩을 형성하고 부패 원인이 되며 곰팡이 등을 발생시킨다.
건축물 표면 결로는 겨울철에 주로 발생 하지만 여름철에도 발생 된다. 여름철에는 주로 건물 지하실과 같은 곳에서 발생할 수 있다. 여름철에는 외부의 영향으로 건물 지상부 벽체는 온도가 높아지지만, 지하부 벽체는 외부의 영향을 거의 받지 못하므로 결로가 발생한다.
건축물 벽체 표면에 부착하는 단열재를 효과적으로 이용하면 열 매질의 이동을 둔화시키고 동시에 결로를 효과적으로 예방할 수 있는 것으로 알려져 있다.
단열은 열이 흐르는 물체의 열 저항값을 크게 해서 열류량을 작게 하는 것이며 건물의 경우에는 열관류율을 작게 하는 것이다.
열관류율은 일정 두께를 갖는 부재의 양 표면이 각각 유체에 접하고 양 유체에 온도차가 있을 경우 고온에서 저온 측으로 부재를 통해 열이 흘러가는 것을 말하며, 이것은 재료의 열전도와 양 표면의 열전달과의 조합이라고 할 수 있다.
단열을 위해 열관류율을 작게 하기 위해서는 재료의 두께를 증가하거나 열전도율이 낮은 재료를 선정하는 등 다양한 방법이 있지만 비용과 시공성 등이 우선적으로 고려되기 때문에 열전도율이 낮은 재료가 선택되고 시공은 건물 벽체에 매입 시공하는 방법이 일반적으로 사용되고 있다.
종래에는 판형 부피 단열재인 스티로폼, 글라스 울 등이 많이 사용되었고 새로운 단열 재료들의 개발과 함께 판형 단열재의 사용은 줄었다.
건축용 복합단열재에서 반사형 단열재로서 스치로폼 표면에 알루미늄 호일을 적층한 예가 알려져 있다.
알루미늄 호일은 방사에 대해 낮은 방사율을 가지는 재료로써 복사열 에너지를 반사해서 단열작용을 한다.
반사형 단열재는 반사 표면의 반사율과 방사율이 중요하다. 알루미늄 호일은 스치로폼의 한쪽 면에만 부착하는 것보다 양쪽 면에 부착하는 것이 더 효과적이다.
그렇게 하면 더 높은 반사율을 지니게 되고 알루미늄 호일을 통해 반사되는 열에너지가 닫혀있는 공기와 충돌을 일으켜 열에너지가 감소하여 열의 이동을 차단하며, 더운 쪽에 위치한 반사면은 일반적으로 결로가 발생하지 않으므로 열 저항을 계속 유지시킬 수 있고 투습 저항체의 역할도 기대할 수 있기 때문이다.
동일한 두께의 공기층에 알루미늄 호일이 접촉한 호일의 개수에 따라 열적 성능은 일반적으로 증가하는데 이는 알루미늄 호일 사이에 형성된 공기층 속에 갇힌 열에너지가 이동하면서 알루미늄 호일의 반사 작용으로 인해 이동이 불가능해 지는데 따른 것으로 볼 수 있다.
일반적으로 알루미늄 호일을 이용한 단열재는 알루미늄 호일 사이에 부직포와 폴리에틸렌 폼을 접착하여 제조되었다.
이러한 단열재는 벽체와 알루미늄 호일 사이의 공기층 사이에서만 열을 반사하여 단열 성능이 저하되는 문제점이 있다.
반사형 단열재와 관련된 다양한 기술이 알려져 있다. 대한민국 등록특허 등록번호 제0583381호에 개시된 기술은 '복합기능 반사 보온 단열재 및 그 제조방법'에 관한 기술로서, 폴리에스터 필름층과 알루미늄 호일층, 부직포, 폴리에틸렌폼 사이에 폴리에틸렌 수지를 열융착 시키는 단열재에 관한 것으로 알루미늄 호일의 한 면만 열을 반사시킬 수 있어 온도차에 의해 실내외 결로가 발생할 가능성이 크다.
또 다른 대한민국 등록실용신안 등록번호 제0397724호에는 '복합 구조의 건설용 단열재'가 개시되어 있다. 이 기술은 도 1에 나타낸 바와 같이, 알루미늄 박층(11)과, 알루미늄 박층(11)에 적층되는 폴리에틸렌층(12) 또는 폴리스티렌층(13)을 포함하고, 외부 환경으로부터 단열재를 보호하는 보호층(14)을 포함하는 단열재(10) 구조이다. 그러나 이 기술은 알루미늄 박층(11)이 있는 한 면을 통해 열을 반사시켜 온도차가 생기고 이에 따라 결로가 발생 되는 문제점이 있었다.
또 다른 대한민국 등록특허 제0592052호의 '폴리우레탄 폼을 이용한 다층 구조의 반사형 단열재'가 개시되어 있다. 이 기술은 도 2에 나타낸 바와 같이, 양면에 알루미늄 호일층(21)(22)을 두어 열을 양면에서 반사시키고, 폴리우레탄 발포제층(23)(24)과 폴리에스테르 부직포층(25), 에어버블층(26)을 형성하여 단열하는 열반사형 단열재(20)로서, 양면의 알루미늄 호일층(21)(22)과 에어버블층(26)을 통해 열반사 성능을 좋게 하여 단열효과를 좋게 하고 결로를 줄일 수 있도록 된 것이나 에어버블층(26)이 조밀한 통공 형상으로 되어 있고 시공 전후 외부로부터 내,외압이 가해지면 에어버블층(26)의 공간 변형으로 열기와 냉기 차단효과가 떨어져 결로현상을 충분히 제어하지 못하는 문제점이 있었으며 제조가 어렵고 쉽게 변형되어 시공성이 나쁜 문제점이 있었다.
또한, 스티로폼과 알루미늄 호일 시트 사이에 공기층이 형성되도록 스티로폼에 공간을 만든 반사형 단열재가 알려져 있다.
상기 기술은 열을 반사시키는 제1 알루미늄 호일층, 제1 알루미늄 호일층 일면에 접착된 폴리에스테르 부직포층, 폴리에스테르 부직포층 일면에 접착되어 열을 차단하는 제2 알루미늄 호일층, 제1 및 제2 알루미늄 호일층 그리고 폴리에스테르 부직포층을 지지하면서 열을 차단하는 고분자 발포제층, 고분자 발포제층의 이면에 접착되어 열 전도를 차단하고 반사시키는 제3 알루미늄 호일층, 그리고 발포수지 및 제4 알루미늄 호일층으로 구성된 것으로 반사율을 높여 단열성능을 향상시키고 에어포켓을 통해 온도차에 의한 결로 현상을 억제할 수 있고 단열재 시공 전후 내, 외압에 의한 변형을 줄여 공기 유동 면적 축소에 따른 열전도율 증가를 막아 단열재 표면에 나타나는 결로 현상을 제어할 수 있도록 구성된 것이다.
그리고, 단열재 내부에 에어포켓을 단순화시켜 제조할 수 있었고 안정된 단열성능과 편리한 시공성을 갖는 단열재를 제공할 수 있었다.
그러나, 양면이 알루미늄 호일층으로 되어 있어 공기 유동이 불가능하여 통풍과 투습이 요구되는 구조물에 시공할 수 없었고 다습한 곳에 설치하면 세균 및 곰팡이 번식에 의한 부패 속도가 빠르게 나타나는 문제점이 있었다.
따라서, 종래의 단열재는 자연 및 강제 건조가 가능하고 다습하거나 온도 편차가 적은 구조물 등에 제한적으로 사용되었고 투습성이 요구되는 구조물을 포함한 다양한 시공 조건을 만족시키는 범용적 사용이 불가능한 문제점이 있었다.
또한, 강도를 유지하는 고분자 발포제층을 사출 성형 한 후 이것을 다시 단열재 연속 제조 설비에 탑재하여 다른 단열부재(예를 들면 알루미늄 호일층 등)들을 적층 시켜 제조하는 것으로 일괄 연속 생산이 불가능하여 생산성 저하 문제, 제품 품질의 규격화와 균일화가 어려운 문제점이 있었다.
본 발명은 종래 기술의 문제점을 개선하기 위하여 창안된 것으로 구조물과 접하는 단열재 표면을 투습형 표면으로 처리하고 단열재 내부를 통과하는 공기 유동이 자유롭게 유동될 수 있도록 전체적으로 단열재에 통기성을 부여 함으로서 단열재의 일반적 기능을 유지하는 가운데 통풍성을 개선하여 우수한 내습성과 방습성 그리고 표면 결로를 방지하는 단열재를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은, 투습과 방습을 포함한 다양한 단열재의 시공 조건을 만족시키는 범용적 사용이 가능한 단열재를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 투습형 단열재를 제조하는데 있어서 별도의 분리 제조나 공정 추가 없이 하나의 제조 라인에서 일괄적으로 연속적이면서도 고속으로 투습형 단열재를 대량 생산할 수 있는 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 투습형 단열재는,
단열재의 전체 형상을 유지시키는 휨 및 굽힘 강도를 가지며 단열 성능을 갖도록 두께를 주어 성형된 열가소성 고분자 발포제층, 상기 고분자 발포제층의 표면에 층상으로 적층 되어 단열재의 단열 성능 유지에 관여하는 표면처리부재로 구성된 투습형 단열재에 있어서,
상기 고분자 발포제층은,
두께와 길이 그리고 면적을 갖는 판상의 본체,
상기 본체에 공기 유동을 가능하게 하기 위해 뚫려져 형성된 다수의 공기유동공간들, 그리고 그 각 공기유동공간이 독립적으로 구분되도록 하는 동시에 상기 본체의 전체 형상을 유지시키는 보강살로 이루어지며,
상기 표면처리부재는,
상기 본체의 공기유동공간을 따라는 유동 공기의 자유로운 유동을 가능하도록 하기 위하여 기공을 갖는 투습성 표면층으로 이루어지고,
상기 고분자 발포제층의 본체 양면에는 상기 표면처리부재로서 투습성 표면층을 각각 증착한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 다른 특징은,
단열재의 전체 단열재의 형상을 유지시키는 휨 및 굽힘 강도를 가지며 단열 성능을 갖도록 두께를 주어 성형된 열가소성 고분자 발포제층, 상기 고분자 발포제층의 표면에 층상으로 적층 되어 단열재의 단열 성능 유지에 관여하는 표면처리부재로 구성된 투습형 단열재에 있어서,
상기 고분자 발포제층은,
두께와 길이 그리고 면적을 갖는 판상의 본체,
상기 본체에 공기 유동을 가능하게 하기 위해 뚫려져 형성된 다수의 공기유동공간들, 그리고 그 각 공기유동공간이 독립적으로 구분되도록 하는 동시에 상기 본체의 전체 형상을 유지시키는 보강살로 이루어지며,
상기 표면처리부재는,
상기 본체의 공기유동공간을 따르는 유동 공기의 자유로운 유동을 가능하도록 하기 위하여 기공을 갖는 투습성 표면층으로 이루어지고,
상기 고분자 발포제층의 본체 양면에는 상기 표면처리부재로서 투습성 표면층을 각각 증착하고,
상기 투습성 표면층을 상기 고분자 발포제층의 본체에 접착시켜 적층상태를 유지시키는 접착층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 고분자 발포제층에 형성되는 다수의 공기유동공간은 격자형 네트 구조로 연속 반복적으로 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 투습성 표면층은 열가소성 합성수지 시트로 구성되며 그 시트에는 조밀한 타공으로 기공을 형성한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 또 다른 특징은,
투습형 단열재를 연속적으로 제조하기 위한 제조방법에 있어서,
정해진 폭과 길이 및 두께로 드럼 로울러에 감겨져 있는 판상형의 열가소성 고분자 발포수지를 바르게 펼쳐서 연속해서 공급하는 고분자 발포수지 공급단계;
상기 단계로부터 공급되는 고분자 발포수지에 연속 또는 불연속적인 절결슬롯을 형성하는 고분자 발포수지의 1차 가공 처리단계;
상기 단계로부터 가공 처리된 고분자 발포수지에 열을 가하여 소성 변형이 가능하도록 연성화 시키는 고분자 발포수지의 열처리 단계;
상기 단계로부터 열처리 된 고분자 발포수지의 양 폭을 당겨서 초기 절결슬롯의 구멍을 넓혀 확장시키고 이를 통해 고분자 발포수지에 공기유동공간을 갖도록 고분자 발포수지를 가공하는 재처리 단계;
상기 단계로부터 공기유동공간이 형성된 고분자 발포수지 양면 표면에 표면처리재로서 기공이 타공 되어 있는 투습성 표면재를 선택하여 증착하는 적층단계;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 투습성 표면재 적층단계에서 상기 투습성 표면재는 고분자 발포수지 표면에 열 접착으로 접착하여 적층 하는 열접착 공정, 또는 별도의 접착제를 투습성 표면재와 고분자 발포수지 사이에 도포하여 투습성 표면재를 고분자 발포수지에 적층 하는 접착제 도포 공정 중 선택된 어느 하나로 고분자 발포수지 표면에 적층 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 구조물과 접하는 단열재 표면을 투습형 표면으로 처리하고 단열재 내부를 통과하는 공기 유동이 자유롭게 유동될 수 있도록 전체적으로 단열재에 통기성을 부여 함으로서 단열재의 일반적 기능을 유지하는 가운데 통풍성을 개선하여 우수한 내습성과 방습성 그리고 표면 결로를 방지하는 단열재를 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 투습과 방습을 포함한 다양한 단열재의 시공 조건을 만족시키는 범용적 사용이 가능한 단열재를 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 투습형 단열재를 제조하는데 있어서 별도의 분리 제조나 공정 추가 없이 하나의 제조 라인에서 일괄적으로 연속적이면서도 고속으로 투습형 단열재를 대량 생산할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 건축용 단열재를 나타낸 사시도.
도 2는 종래의 또 다른 건축용 단열재의 예를 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 투습형 단열재의 분해 사시도.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 투습형 단열재의 단면도.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 투습형 단열재의 단면도.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 투습형 단열재에 따른 공기 유동 상태를 설명하기 위한 도식도.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 투습형 단열재의 제조 공정 설명도.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 투습형 단열재를 제조하기 위한 제조 장치의 전체 개략도.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 투습형 단열재를 제조하기 위한 제조장치의 전체 평면 도식도.
도 2는 종래의 또 다른 건축용 단열재의 예를 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 투습형 단열재의 분해 사시도.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 투습형 단열재의 단면도.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 투습형 단열재의 단면도.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 투습형 단열재에 따른 공기 유동 상태를 설명하기 위한 도식도.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 투습형 단열재의 제조 공정 설명도.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 투습형 단열재를 제조하기 위한 제조 장치의 전체 개략도.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 투습형 단열재를 제조하기 위한 제조장치의 전체 평면 도식도.
이하, 도면을 참고로 본 발명을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 투습형 단열재의 분해 사시도 이다. 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 투습형 단열재의 단면도이다. 도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 투습형 단열재의 단면도이다. 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 투습형 단열재에 따른 공기 유동 상태를 설명하기 위한 도식도 이다. 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 투습형 단열재의 제조 공정 설명도 이다. 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 투습형 단열재를 제조하기 위한 제조 장치의 전체 개략도이다. 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 투습형 단열재를 제조하기 위한 제조장치의 전체 평면 도식도 이다.
본 발명에 따른 투습형 단열재(100)의 구조는, 도 3 내지 도 5에 나타낸 바와 같이, 단열재의 전체 형상을 유지시키는 휨 및 굽힘 강도를 가지며 단열 성능을 갖도록 두께를 주어 성형된 열가소성 고분자 발포제층(110)과, 고분자 발포제층(110)의 표면에 층상으로 적층 되어 단열재의 단열 성능 유지에 관여하는 표면처리부재(200)로 구성된 투습형 단열재(100)이다.
고분자 발포제층(110)은 단열재 구조 분야에서 단열을 위해 선택되는 소재이다. 사출 성형법으로 연속 사출 성형이 가능하여 가공성이 우수하고 가벼워 취급이 용이할 뿐만 아니라 단열성이 좋고 다른 시트 구조물과 적층 시 열 접착과 접착제를 통한 우수한 접착력을 갖는다.
본 발명의 대표적 실시 예에 따른 고분자 발포제층(110)은, 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 두께와 길이 그리고 면적을 갖는 판상의 본체(130)로 구성된다.
판상의 본체(130)에는 공기 유동을 가능하게 하기 위해 다수의 공기유동공간(140)들이 있다. 그리고 그 각 공기유동공간(140)을 독립적으로 구분되도록 하는 동시에 본체(130)의 전체 형상을 유지시키는 보강살(150)이 있다.
여기서, 보강살(150)은 별도로 성형하는 것이 아니고 공기유동공간(140)을 형성하는데 따라 형성되는 부분이다. 즉 공기유동공간(140)을 제외한 부분은 보강살(150)로 남는다.
본 발명에 따른 표면처리부재(200)는, 본체(130)의 공기유동공간(140)을 따르는 유동 공기의 자유로운 유동을 가능하도록 하기 위하여 기공(210)을 갖는 투습성 표면층(220)으로 구성된다. 투습성 표면층(220)을 구성하는 소재로는 합성수지 시트가 적당하다.
기공(210)들은 합성수지 시트를 제조하는 과정에서 타공 공정으로 간단히 형성할 수 있으므로 별도의 가공 작업을 필요로 하지 않는다. 기공(210)은 조밀하면서도 미세한 구멍이면 적당하다. 기공(210)의 사이즈가 지나치게 크면 단열성능에 영향을 미치므로 조밀한 미세 타공 공정을 통해 제조하는 것이 바람직하다.
그리고, 고분자 발포제층(110)의 양면에는 표면처리부재(200)로서 투습성 표면층(220)을 각각 증착하여 투습형 단열재(100)의 적층 구조가 완성된다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 투습형 단열재(100)는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 표면처리부재(200)로서 투습성 표면층(220)을 고분자 발포제층(110)의 본체(130)에 접착시키는데 있어서 적층상태를 유지시키기 위하여 접착제와 같은 별도의 접착층(300)을 포함하는 적층 구조로 투습형 단열재(100)를 구성할 수 있다.
또한, 고분자 발포제층(110)에 형성되는 다수의 공기유동공간(140)은 격자형 네트 구조를 연속 반복적으로 형성하여 구성된다. 연속 반복적 격자형 네트 구조는 고분자 발포제층(110)의 불균형적인 휨과 구부러짐 그리고 편향적 굴곡을 방지하는데 유리한 구조이며 보상살(130)을 규칙적으로 형성할 수 있는 유리한 형상이다.
또한, 투습성 표면층(220)은 열가소성 합성수지 시트로 구성되며 그 시트에는 조밀한 타공으로 기공(210)을 형성하여 구성된다.
본 발명에 따른 투습형 단열재(100)를 제조방법은, 도 7 내지 도 9에 나타낸 바와 같은 제조과정 그리고 제조장치를 통해 제조된다.
본 발명의 실시 예에 따른 투습형 단열재의 제조 방법은 다음과 같다.
먼저 정해진 폭과 길이 및 두께로 드럼 로울러(400)에 감겨져 있는 판상형의 열가소성 고분자 발포수지(410)을 바르게 펼쳐서 연속해서 고분자 발포수지(410)를 제조 라인에 공급한다(S101). 여기서, 고분자 발포수지(410)는 고분자 발포제층(110)을 형성하는 모재이다. 따라서 본 발명의 실시 예에 따른 제조방법에 용어로 선택된 고분자 발포수지(410)은 고분자 발포제층(110)의 성형 전 모재의 의미 이다.
이렇게 S101 단계로부터 공급되는 고분자 발포수지(410)에 연속 또는 불연속적인 절결슬롯(430) 들을 형성한다(S102). 고분자 발포수지(410)에 형성하는 절결슬롯(430)은 공기유동공간(140)을 형성하기 위한 고분자 발포수지(410)의 예비가공에 해당한다. 이 후 가공에서 절결슬롯(430)은 슬롯이 벌어져 공기유동공간(140)을 형성하게 된다.
S102 단계로부터 가공 처리된 고분자 발포수지(410)에 열을 가하여 소성 변형이 가능하도록 고분자 발포수지을 열처리 하여 연성화 시킨다(S103).
S103 단계로부터 열처리 된 고분자 발포수지(410)의 양 폭을 당겨서 초기 절결슬롯(430)의 구멍을 넓혀 확장시켜 이를 통해 고분자 발포수지(410)이 공기유동공간(140)을 갖도록 고분자 발포수지(410)를 재처리 한다(S104).
S104 단계로부터 공기유동공간(140)이 형성된 고분자 발포수지(410) 양면 표면에 투습성 표면재(220)를 증착 적층 하여 투습형 단열재 제조를 완료한다(S105).
또한, 본 발명에 따른 투습형 단열재는 투습성 표면재 적층단계에서 투습성 표면재(220)는 고분자 발포수지(410) 표면에 열 접착으로 접착하여 적층 하는 열접착 공정, 또는 별도의 접착제를 투습성 표면재(220)와 고분자 발포수지(410) 사이에 도포하여 투습성 표면재(220)를 고분자 발포수지(410)에 적층 하는 접착제 도포 공정 중 선택된 어느 하나로 고분자 발포수지(410) 표면에 적층 하여 제조할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 투습형 단열재(100) 제조방법에 따르면 투습성 표면층(220)의 기공(210)과 고분자 발포제층(110)에 형성된 공기유동공간(140)을 통해 단열재 내부 습기의 배출 및 유동공기의 유출입이 가능하도록 함으로서 단열재에서 일반적으로 나타나는 습기 및 결로 현상 등을 충분히 억제할 수 있는 고성능 투습형 단열재(100)를 제조할 수 있으며 연속적으로 생산할 수 있다.
단열재를 이용하여 건축 구조물의 벽면을 단열 시공하는데 있어서 단열성능은, 대표적으로, 단열재의 두께, 사용하는 단열재의 성능에 따라 차이 있다.
본 발명에 따른 투습형 단열재(100)는 고분자 발포제층(110)과 투습성 표면층(220)의 적층 구조로 완성된다. 고분자 발포제층(110)은 가볍고 단열성이 있으며 취급이 용이하고 단열재를 층상의 적층 구조로 구성하는데 있어서도 다른 소재에 비해 유리하다.
본 발명에 따른 투습형 단열재(100)는 연속적으로 고속 대량 생산이 가능하다. 도 8 및 도 9에는 본 발명의 따른 투습형 단열재(100)를 제조하기 위한 장치의 예를 나타낸 것이다.
전체적으로 고분자 발포수지(410)을 연속 제조 라인을 통과시키면서 순차적으로 고분자 발포수지(410)를 가공하고 그 후 투습성 표면층(220)을 적층 시키는 장치이다.
고분자 발포수지(410)는 일반적으로 길게 띠 모양으로 펼쳐지는 발포성 수지를 의미하는 것으로 수지 재료 선택에 따라 연성과 강성이 다르게 나타난다. 본 발명에서는 드럼 로울러(400)에 감겨진 상태에서 풀리면서 연속 제조 라인을 따라 이송되도록 되어 있어 고분자 발포수지(410)의 물성이 어느 정도의 유연성을 갖는다.
투습형 단열재를 제조하기 위한 장치의 주요 부분은, 고분자 발포수지 공급수단(420), 고분자 발포수지 커팅수단(440), 고분자 발포수지 히팅수단(450), 고분자 발포수지 성형수단(470), 고분자 발포수지에 다른 단열부재를 증착시키는 증착수단(490)으로 구성된다.
고분자 발포수지 공급수단(420)은, 정해진 폭과 길이 및 두께로 드럼 로울러(400)에 감겨져 있는 판상형의 열가소성 고분자 발포수지(410)를 바르게 펼쳐서 연속해서 공급한다.
고분자 발포수지 커팅수단(440)은, 고분자 발포수지(410) 공급과정 중 연속 또는 불연속적으로 절결슬롯(430)을 고분자 발포수지(410)에 형성한다.
고분자 발포수지 히팅수단(450)은, 커팅수단(440)을 통과한 고분자 발포수지(410)에 열을 가하여 고분자 발포수지(410)이 소성변형이 가능한 상태로 온도 분위기를 조성하여 고분자 발포수지(410)을 연성화 시킨다.
고분자 발포수지 성형수단(470)은, 히팅수단(450)을 통과하는 고분자 발포수지(410)의 양측을 폭 방향으로 당겨서 절결슬롯(430)의 구멍을 넓히고 이를 통해 고분자 발포수지(410)이 공기유동공간(140)을 갖도록 고분자 발포수지(410)의 폭을 확장시킨다.
증착수단(490)은, 공기유동공간(140)이 형성된 고분자 발포수지(410) 표면에 투습성 표면층(220)을 증착하여 고분자 발포수지(410) 표면을 투습성 표면층(220)으로 형성한다.
단열재의 제조장치는 또 다른 제조장치를 선택하여 투습형 단열재를 제조하는 것도 가능하다.
예를 들면, 공급수단(420), 연결수단(500), 커팅수단(440), 히팅수단(450), 성형수단(470), 보조성형수단(510), 열접착수단(520), 고분자 발포수지(410)에 다른 단열부재를 증착시키는 증착수단(490)으로 구성하여도 된다.
평판 상의 고분자 발포수지(410)를 공급하는 공급수단(420)은, 정해진 폭과 길이 및 두께로 드럼 로울러(400)에 감겨져 있는 판상형의 열가소성 고분자 발포수지(410)를 바르게 펼쳐서 연속해서 공급한다.
연결수단(500)은, 공급수단(420)을 통해 공급되는 고분자 발포수지(410)를 끊기지 않도록 연결한다.
커팅수단(440)은, 고분자 발포수지(410) 공급과정 중 연속 또는 불연속적으로 절결슬롯(430)을 고분자 발포수지(410)에 형성한다.
히팅수단(450)은, 커팅수단(440)을 통과한 고분자 발포수지(410)에 열을 가하여 고분자 발포수지(410)를 소성변형이 가능한 상태로 온도 분위기를 조성하여 고분자 발포수지(410)를 연성화 시킨다.
성형수단(470)은, 히팅수단(450)을 통과하는 고분자 발포수지(410)의 양측을 폭 방향으로 당겨서 절결슬롯(430)의 구멍을 넓히고 이를 통해 고분자 발포수지(410)가 공기유동공간(140)을 갖도록 폭을 확장시킨다.
보조성형수단(510)은, 성형수단(470)에 의해 폭이 확장된 고분자 발포수지(410)의 성형상태를 보존할 수 있도록 가압하고 소성 변형된 상태가 될 수 있도록 온도분위기를 조성한다.
열접착수단(520)은, 보조성형수단(510)을 통과하면서 경화된 고분자 발포수지(410)에 다시 열을 가하여 고분자 발포수지(410) 표면에 투습성 표면층(220)을 형성하는 투습성 표면재를 접착한다.
증착수단(490)은, 공기유동공간(140)이 형성된 고분자 발포수지(410) 표면에 투습성 표면층(220)을 형성하는 투습성 표면재를 증착하여 고분자 발포수지(410) 표면을 투습성 표면층(220)으로 형성한다.
공급수단(420)은, 전체 제조 라인에서 초기 부분에 위치한다. 드럼 로울러(400)에 감겨진 고분자 발포수지(410)를 길이 방향으로 당겨서 길이 방향으로 연속적으로 보내는 인장로울러, 인장로울러를 통과한 고분자 발포수지(410)를 바르게 펼친 상태로 안내하여 제조 라인을 따라 공급하는 가이드롤러로 구성된다.
연결수단(500)은, 고분자 발포수지(410)를 제조라인 상에서 연속적으로 이어서 공급하기 위하여 끊겨진 고분자 발포수지(410)의 단부를 열융착 접합하는 히팅나이프(55), 히팅나이프(550)를 피스톤 헤드부(560)에 장착하여 고분자 발포수지(410) 마디 사이에 위치 결정하도록 하는 작동실린더(57) 및 고분자 발포수지(410)를 평면적으로 이동시키는 가운데 열 융착 접합이 이루어지도록 하는 히팅테이블(580)로 구성한다.
커팅수단(440)은, 고분자 발포수지(410)가 제조 라인을 따라 통과하는 과정에서 절결슬롯(430)을 반복적으로 형성할 수 있는 다수의 절결칼날(600)을 원주상으로 갖는 회전체(590)로 구성한다.
히팅수단(450)은, 커팅수단(440)을 통과하면서 절결슬롯(430)이 형성된 고분자 발포수지(410)에 열을 가하여 고분자 발포수지(410)를 소성변형이 가능한 상태로 온도 분위기를 맞추기 위해 커팅수단(440)과 근접된 위치에 히터(610)를 설치하여 구성한다.
성형수단(470)은, 히팅수단(44)을 통과하는 고분자 발포수지(410)의 양측을 폭 방향으로 당겨서 고분자 발포수지(410)에 형성되어 있는 절결슬롯(430)의 구멍을 넓히기 위해 고분자 발포수지(410)의 폭을 고분자 발포수지(410)가 이동하는 방향으로 점진적으로 확장되는 표면(63)을 구비하는 가이더(640), 그리고 가이더(640)의 표면(630)을 따라 고분자 발포수지(410)를 밀착시켜 양 사이드 방향으로 당겨주기 위해 고분자 발포수지(410)를 양 사이드 방향으로 잡아당겨서 공기유동공간(140)을 형성하는 다수의 핀(650)들을 가이더(640)의 가장자리에 설치하고 가이더(640)를 정 위치에서 회전시키는 구동 휠(660)로 구성한다.
보조성형수단(510)은, 성형수단(470)에 의해 폭이 확장되고 공기유동공간(140)을 갖는 고분자 발포수지(410)의 성형상태를 보존할 수 있도록 가압하고 소성 변형 상태가 유지될 수 있도록 하기 위하여 순차적으로 가압로울러(670), 그리고 팬(680)을 설치하여 고분자 발포수지(410)를 냉각 가압하고 다시 냉각하는 과정을 반복할 수 있도록 구성한다.
열접착수단(520)은, 보조성형수단(510)을 통과하면서 경화된 고분자 발포수지(410)에 다시 열을 가하여 고분자 발포수지(410) 표면에 투습성 표면층(220)을 형성하는 투습성 표면재를 접착할 수 있도록 하기 위하여 고분자 발포수지(410)에 열을 가하는 히터(690)를 설치하고, 히터(69)의 열에 의해 가공된 고분자 발포수지(410) 표면에 투습성 표면층(220)을 형성하는 투습성 표면재를 직접 접착할 수 있도록 구성한다.
증착수단(490)은, 열접착수단(520)을 통과하는 고분자 발포수지(410) 표면에 투습성 표면층(220)을 증착하여 고분자 발포수지(410) 표면을 투습성 표면층(220)으로 형성하도록 한다. 이 증착수단(490)은, 투습성 표면층(220)을 형성하는 모재를 고분자 발포수지(410) 한쪽 표면에 밀착시켜 공급하는 제1 공급부(700), 그리고 투습성 표면층(220)을 형성하는 모재를 공급하는 제1 공급부(700)와 간격을 유지하여 대응 위치에 설치되어 고분자 발포수지(410)의 다른 한쪽 표면에 투습성 표면층(220)을 형성하는 모재를 밀착시켜 공급하는 제2 공급부(710)로 구성한다.
증착수단(490)을 통과한 최종 단열재는 고분자 발포수지(410) 표면에 투습성 표면층(220)이 적층된 투습형 단열재(100)이다. 미설명 부호 730은 투습성 단열재(100)를 감아 회수하는 '와인딩 로울러' 이다.
투습형 단열재(100)는 사용 용도와 목적 특성 그리고 여러 가지 점을 고려하여 투습성 표면재의 소재 및 적층 수 등을 자유롭게 조절하여 제조될 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 작용효과를 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 고분자 발포제층(110)의 내,외부 표면상으로 투습성 표면층(220)을 두어 습기의 투습과 공기의 유동을 자유롭게 하여 습기를 제거하고 온도차에 의한 결로 현상을 억제하는 투습형 단열재(100)를 얻는 것이다.
고분자 발포제층(110)에는 공기유동공간(140)이 형성되어 있고 투습성 표면층(220)은 기공(210)이 있으므로 내부에서 발생된 습기를 기공(210)을 통해 배출할 수 있고 외부 공기의 유출입이 자유롭다.
도 6에는 유동공기의 유동상태가 나타나 있다. 방향을 달리하는 유동공기(a1,a2)는 투습성 표면층(220)과 공기유동공간(140)을 상통하여 자유롭게 유동 되며 이를 통해 고분자 발포제층(110)과 투습성 표면층(220)의 벽면을 따라 형성되는 여러 유형의 습기들을 건조시킨다.
투습형 단열재(100)는 구조적으로 유동공기가 단열재를 투과하여 자유롭게 유동 되도록 함으로서 통풍에 의한 자연 건조와 습기 제거에 유리하며 다습한 구조물에 설치하여도 건조 속도가 빠르므로 세균 및 곰팡이 등의 병원균 번식을 억제한다.
고분자 발포제층(110)은 다양한 고분자 발포수지(410)를 선택하여 구성될 수 있다. 고분자 발포제층(110)에 성형 되는 공기유동공간(140)은 도면에는 규칙 배열 의 마름도꼴 형상으로 나타나 있다. 제조과정 중 고분자 발포수지(410)의 초기 절결슬롯(430)의 형상에 따라 벌집 모양, 원형 등 다양한 형상으로 성형이 가능하다.
낱개의 공기유동공간(140)의 크기는 단열재의 폭이 대략 1000㎠일 때 4 ~ 20㎠가 적합하다. 공기유동공간(140)의 크기가 너무 작으면 투습성 표면층(220)을 통해 유출입 되는 유동공기의 유동면적 축소로 공기 유동에 의한 습기의 제거 및 건조 효과가 감소 된다.
공기유동공간(140)의 크기가 너무 크면 강도가 약해져 시공시 문제가 발생할 수 있으므로 공기유동공간(140)의 사이즈는 적절히 조절하는 것이 바람직하다.
공기유동공간(140)의 사이즈는 제조과정 중 고분자 발포수지(410)에 형성하는 절결슬롯(430)의 사이즈를 조절하여 공기유동공간(140)의 크기를 간단하고 쉽게 조절하여 제조할 수 있다.
본 발명에 따르면 고분자 발포제층(110)이 공기유동공간(140)을 갖는 투습형 단열재(100)의 제조에 있어서 별도의 분리 제조나 공정 추가 없이 하나의 제조 라인에서 일괄적으로 연속적이면서도 고속으로 투습형 단열재(100)를 대량 생산할 수 있다.
투습형 단열재(100)의 고분자 발포제층(110)을 제조하는데 있어서 고분자 발포수지(41)를 제조 라인에 연속적으로 공급하는 과정에서 일괄적으로 공기유동공간(140)을 형성하고 공기유동공간(140)이 형성된 고분자 발포제층(110)을 중심으로 투습성 표면재로 투습성 표면층(220)을 적층하여 다양한 적층 구조의 투습형 단열재(100)를 생산할 수 있다.
투습과 통풍 그리고 공기 유동을 가능하게 하게 하는 공기유동공간(140)을 갖는 고분자 발포제층(110)은 공기유동공간(140)을 별도로 형성하지 않고 제조 과정에서 직접 일괄적으로 형성된다.
고분자 발포수지(410)에 공기유동공간(140)을 형성하는 경우 통상적으로 고분자 발포수지(410) 성형 과정에서 사출 성형법으로 형성하거나 또는 별도로 성형한 후 제조 라인에 세팅하여 제조하지만 본 발명은 고분자 발포수지(410)를 연속 제조 라인에 통과시키는 과정에서 공기유동공간(140)을 직접 성형하고, 그 후 다시 열처리 등을 거쳐 기공(210)이 타공된 투습성 표면층(220)의 적층을 통해 원하는 투습형 단열재(100)를 간단히 생산할 수 있다.
그리고, 투습형 단열재(100)의 자동 생산이 가능하여 제품 품질의 규격화와 균일화가 가능하며 단열성능이 통일된 제품을 생산하는데 유리하다.
그리고, 공기유동공간(140)을 갖는 고분자 발포제층(110)은 공기유동공간(140)을 제외한 부분이 보강살(150)로 형성되어 투습형 단열재(100)의 시공 전후 외부로부터 가해지는 내,외압에 의한 변형을 방지한다.
이와 같이 본 발명에 따른 투습형 단열재(100)는 구조물과 접하는 단열재 표면을 기공(210)이 형성된 투습형 표면층(220)으로 처리하고 단열재 내부를 통과하는 공기 유동이 자유롭게 유동될 수 있도록 고분자 발포제층(110)에 공기유동공간(140)을 형성함으로서 전체적으로 단열재에 통기성을 부여하여 단열재의 일반적 기능을 유지하는 가운데 통풍성을 개선하여 우수한 내습성과 방습성 그리고 표면 결로를 방지하는 장점이 있다.
또한, 투습과 방습을 포함한 다양한 단열재의 시공 조건을 만족시키는 범용적 사용이 가능한 단열재를 제공할 수 있는 장점이 있다.
또한, 투습형 단열재(100)를 제조하는데 있어서 별도의 분리 제조나 공정 추가 없이 하나의 제조 라인에서 일괄적으로 연속적이면서도 고속으로 투습형 단열재(100)를 대량 생산할 수 있는 장점이 있다.
이와 같이 본 발명은 도면 및 명세서를 통하여 발명의 일 실시 예를 참고로 설명하였으나 예시이다. 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 다양한 변형 및 균등한 실시가 가능하다.
100: 투습형단열재
110: 고분자발포제층
130: 본체
140: 공기유동공간
150: 보강살
200: 표면처리부재
210: 기공
220: 투습성표면재
300: 접착층
410: 고분자발포수지
430: 절결슬롯
110: 고분자발포제층
130: 본체
140: 공기유동공간
150: 보강살
200: 표면처리부재
210: 기공
220: 투습성표면재
300: 접착층
410: 고분자발포수지
430: 절결슬롯
Claims (6)
- 단열재의 전체 형상을 유지시키는 휨 및 굽힘 강도를 가지며 단열 성능을 갖도록 두께를 주어 성형된 열가소성 고분자 발포제층(110), 상기 고분자 발포제층(110)의 표면에 층상으로 적층 되어 단열재의 단열 성능 유지에 관여하는 표면처리부재(200)로 구성된 투습형 단열재(100)에 있어서,
상기 고분자 발포제층(110)은,
두께와 길이 그리고 면적을 갖는 판상의 본체(130),
상기 본체(130)에 공기 유동을 가능하게 하기 위해 뚫려져 형성된 다수의 공기유동공간(140)들, 그리고 그 각 공기유동공간(140)이 독립적으로 구분되도록 하는 동시에 상기 본체(130)의 전체 형상을 유지시키는 보강살(150)로 이루어지며,
상기 표면처리부재(200)는,
상기 본체(130)의 공기유동공간(140)을 따르는 유동 공기의 자유로운 유동을 가능하도록 하기 위하여 기공(210)을 갖는 투습성 표면재(220)로 이루어지고,
상기 고분자 발포제층(110)의 본체(130) 양면에는 상기 표면처리부재(200)로서 투습성 표면재(220)를 각각 증착한 것을 특징으로 하는 투습형 단열재. - 단열재의 전체 단열재(100)의 형상을 유지시키는 휨 및 굽힘 강도를 가지며 단열 성능을 갖도록 두께를 주어 성형된 열가소성 고분자 발포제층(110), 상기 고분자 발포제층(110)의 표면에 층상으로 적층 되어 단열재의 단열 성능 유지에 관여하는 표면처리부재(200)로 구성된 투습형 단열재(100)에 있어서,
상기 고분자 발포제층(110)은,
두께와 길이 그리고 면적을 갖는 판상의 본체(130),
상기 본체(130)에 공기 유동을 가능하게 하기 위해 뚫려져 형성된 다수의 공기유동공간(140)들, 그리고 그 각 공기유동공간(140)이 독립적으로 구분되도록 하는 동시에 상기 본체(130)의 전체 형상을 유지시키는 보강살(150)로 이루어지며,
상기 표면처리부재(200)는,
상기 본체(130)의 공기유동공간(140)을 따르는 유동 공기의 자유로운 유동을 가능하도록 하기 위하여 기공(210)을 갖는 투습성 표면재(220)로 이루어지고,
상기 고분자 발포제층(110)의 본체(130) 양면에는 상기 표면처리부재(200)로서 투습성 표면재(220)를 각각 증착하고,
상기 투습성 표면층(220)을 본체(130)에 접착시켜 적층상태를 유지시키는 접착층(300)을 포함하는 것을 특징으로 하는 투습형 단열재. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 고분자 발포제층(110)에 형성되는 다수의 공기유동공간(140)은 격자형 네트 구조가 연속 반복적으로 형성된 것을 특징으로 하는 투습형 단열재. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 투습성 표면층(220)은 열가소성 합성수지 시트로 구성되며 그 시트에는 조밀한 타공으로 기공(210)을 형성한 것을 특징으로 하는 투습형 단열재. - 투습형 단열재(100)를 연속적으로 제조하기 위한 제조방법에 있어서,
정해진 폭과 길이 및 두께로 드럼 로울러(400)에 감겨져 있는 판상형의 열가소성 고분자 발포수지(410)를 바르게 펼쳐서 연속해서 공급하는 고분자 발포수지 공급단계;
상기 단계로부터 공급되는 고분자 발포수지(410)에 연속 또는 불연속적인 절결슬롯(430)을 형성하는 고분자 발포수지의 1차 가공 처리단계;
상기 단계로부터 가공 처리된 고분자 발포수지(410)에 열을 가하여 소성 변형이 가능하도록 연성화 시키는 고분자 발포수지의 열처리 단계;
상기 단계로부터 열처리 된 고분자 발포수지(410)의 양 폭을 당겨서 초기 절결슬롯(430)의 구멍을 넓혀 확장시키고 이를 통해 고분자 발포수지(410)에 공기유동공간(140)을 갖도록 고분자 발포수지(410)를 가공하는 재처리 단계;
상기 단계로부터 공기유동공간(140)이 형성된 고분자 발포수지(410) 양면 표면에 표면처리재로서 기공(210)이 타공 되어 있는 투습성 표면재를 선택하여 증착하는 적층단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 투습형 단열재 제조방법. - 제 5 항에 있어서,
상기 투습성 표면재 적층단계에서 상기 투습성 표면재는 고분자 발포수지(410) 표면에 열 접착으로 접착하여 적층 하는 열접착 공정, 또는 별도의 접착제를 투습성 표면재와 고분자 발포수지(410) 사이에 도포하여 투습성 표면재를 고분자 발포수지(140)에 적층 하는 접착제 도포 공정 중 선택된 어느 하나로 고분자 발포수지(140) 표면에 투습성 표면재(220)를 적층 하는 것을 특징으로 하는 투습형 단열재 제조방법.
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KR1020120033257A KR20130110918A (ko) | 2012-03-30 | 2012-03-30 | 투습형 단열재 및 그 제조방법 |
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KR102180521B1 (ko) * | 2020-03-20 | 2020-11-18 | 김성찬 | 결로 방지 천막 |
US20220034003A1 (en) * | 2017-10-16 | 2022-02-03 | Columbia Sportswear North America, Inc. | Limited conduction heat retaining materials |
-
2012
- 2012-03-30 KR KR1020120033257A patent/KR20130110918A/ko not_active Application Discontinuation
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US20220034003A1 (en) * | 2017-10-16 | 2022-02-03 | Columbia Sportswear North America, Inc. | Limited conduction heat retaining materials |
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