KR20140004876A - 터짐불량이 개선된 진공단열재 및 그의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

심재; 및 상기 심재를 커버하는 외피재를 포함하는 진공단열재에 있어서, 상기 외피재가 외부로부터 표면보호층, 금속 베리어층 및 열용착층의 적층구조를 포함하고, 상기 진공단열재의 실링강도가 5kgf 내지 15kgf인 진공단열재를 제공한다.
또한, 열용착층, 금속 베리어층, 표면보호층을 순차적으로 적층하여 외피재를 준비하는 단계; 상기 외피재 사이에 심재를 삽입하는 단계; 상기 외피재를 감압 및 밀봉하여 진공단열재를 형성하는 단계; 및 상기 진공단열재를 열처리하는 단계를 포함하고, 상기 진공단열재의 실링강도는 6kgf 내지 12kgf인 진공단열재 제조방법을 제공한다.

Description

터짐불량이 개선된 진공단열재 및 그의 제조방법{VACUUM INSULATION PANEL IMPROVED EXPLOSION DEFECT AND THE METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
터짐불량이 개선된 진공단열재 및 열처리 단계를 포함하여 외피재의 미용착부를 최소화한 진공단열재 제조방법에 관한 것이다.
현재 상용되고 있는 진공단열재의 경우，심재로서 글라스울 및 흄드 실리카，에어로겔 등의 무기화합물이 사용되고 있으며，외피재는 나일론/PET /알루미늄 호일, 혹은 알루미늄 증착층과 더붙어 PE 및 PP 등이 융착층으로서 사용된다. 또한 진공단열재의 장기적인 성능 확보를 위해 게터재로서 생석회(CaO) 및 제올라이트，실리카겔 등의 흡습제와 금속 파우더가 사용되고 있다.
그러나, 진공단열재의 성능에 있어서 내부 진공도를 유지하는 것이 무엇보다도 가장 중요한 요소인바, 이를 위하여 10Pa 이하의 고진공상태에서 외피재 실링을 통해 내부 진공도를 유지하지만，외피재의 모서리 부위와 같이 열용착이 되지 않은 부분의 경우, 물리적인 충격 등에 취약하여 터짐 가능성이 높아 이를 다루는데 어려움이 존재하였다.
대한민국등록특허 제 10-0775716호에서도 심재, 게터재, 외피재로 구성되고, 관통구멍을 포함하는 진공단열재에 대해서 기재하고 있기는 하나, 심재에 따라 열용착부를 형성하고, 심재의 주위에 형성되는 주변 가장자리부를 열용착부로 배치하는 것에 의해 넓은 유효 단열 면적을 유지하는 것에 특징이 있는바, 외피재의 미용착부를 용착함으로써 외피재의 모서리 부위와 같은 열용착부의 용착률을 높이고자 하는 등의 내용이 여전히 개시되어 있지 않다.
본 발명의 일 구현예는 심재가 삽입된 외피재 내부를 감압하고 밀봉하여 제조되고 열용착부의 용착률을 높임과 동시에 외피재 부분의 물리적인 충격 등에 의하여 터짐불량 현상 등을 최소화 함으로서 터짐불량이 개선된 진공단열재를 제공한다.
본 발명의 다른 구현예는 상기 진공단열재의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에서, 심재; 및 상기 심재를 커버하는 외피재를 포함하는 진공단열재에 있어서, 상기 외피재가 외부로부터 표면보호층, 금속 베리어층 및 열용착층의 적층구조를 포함하고, 상기 진공단열재의 실링강도가 5kgf 내지 15kgf인 진공단열재를 제공한다.
상기 열용착층이 선형저밀도폴리에틸렌(LLDPE) 또는 연신폴리프로필렌 (CPP)을 포함할 수 있다.
상기 열용착층의 두께가 30㎛ 내지 80㎛일 수 있다.
상기 진공단열재가 하나 이상의 관통홀을 포함할 수 있다.
상기 관통홀이 심재 또는 외피재의 열용착부에 두께방향으로 형성될 수 있다.
상기 관통홀이 다각형, 원, 타원 및 이들을 조합한 형상을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에서, 열용착층, 금속 베리어층, 표면보호층을 순차적으로 적층하여 외피재를 준비하는 단계; 상기 외피재 사이에 심재를 삽입하는 단계; 상기 외피재를 감압 및 밀봉하여 진공단열재를 형성하는 단계; 및 상기 진공단열재를 열처리하는 단계를 포함하고, 상기 진공단열재의 실링강도는 5kgf 내지 15kgf인 진공단열재 제조방법을 제공한다.
상기 외피재 사이에 심재를 삽입하기 단계 전에 상기 심재에 관통홀을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 열처리는 외피재의 미용착부를 용착할 수 있다.
상기 열처리의 열원은 적외선 복사열, 열풍 또는 히터인 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 열처리는 100℃ 내지 200℃의 온도에서 1분 내지 30분 동안 수행될 수 있다.
상기 열처리는 상압 또는 그 이하의 압력상태에서 수행될 수 있다.
상기 진공단열재 열처리 후에 20℃ 내지 90℃의 온도에서 쿨링하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
상기 진공단열재는 외피재 열용착부의 열용착률을 높임으로써 모서리 부분 등의 터짐 불량이 개선됨과 동시에 다양한 형태가공이 용이하다.
또한, 상기 진공단열재의 심재 부분을 제외한 다른 외피재 부분에 관통홀이 형성됨에도 불구하고, 진공단열재의 안정성 및 우수한 단열성을 유지할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 진공단열재의 구조를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 진공단열재의 외피재를 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 관통홀을 포함하는 진공단열재를 나타낸 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 구현예인 진공단열재의 실재 형상을 사진으로 촬영한 것이다.
도 5는 실링강도 측정을 위한 실시예1 및 비교예2에 따른 진공단열재의 각 위치를 나타낸 평면도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 후술하는 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 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부로는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하, 본 발명에 대해서 상세히 설명한다.
진공단열재
본 발명의 일구현예는 심재; 및 상기 심재를 커버하는 외피재를 포함하는 진공단열재에 있어서, 상기 외피재가 외부로부터 표면보호층, 금속 베리어층 및 열용착층의 적층구조를 포함하고, 상기 진공단열재의 실링강도가 5kgf 내지 15kgf인 진공단열재를 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 열처리된 진공단열재의 구조를 나타낸 것으로, 심재(120), 게터재(160), 외피재(140)를 포함한 진공단열재(100)를 나타낸다.
상기 진공단열재(100)의 실링강도는 약 5kgf 내지 약 15kgf일 수 있다. 상기 실링강도는 밀봉강도와 같은 말로 열가소성 플라스틱의 동종 또는 이종의 필름시트 등의 열접착에 있어서 밀봉부의 접착 강도를 일컫는다. 즉, 실링에 대하여 시료를 취하여 상기 실링부가 파괴될 때까지 잡아 당겨 실링부가 분리되는 최대하중을 실링강도라고 한다. 상기 진공단열재는 상압 및 상온에서 약 5kgf미만의 실링강도를 유지하는 종래의 진공단열재와는 달리 상기의 실링강도 범위를 유지함과 동시에, 기존 실링강도 보다 높은 실링강도를 보인다는 점에서 우수하며, 이를 통해 외피재가 상압과의 압력차이로 인해 수축된 상태에서도 내부 진공도의 유지가 가능하고, 다양한 형태가공이 가능하다는 면에서 우수한 효과가 있다.
상기 심재(120)는 글라스 울, 글라스 보드, 펄라이트, 흄드실리카 및 에어로겔 등의 단열성을 갖는 공지의 심재라면 제한 없이 사용될 수 있다. 구체적으로는, 상기 심재(120)는 유/무기 바인더가 포함되지 않거나, 물 또는 유기 화합물을 포함하는 수용액 내에서 교반된 글라스 섬유(Glass fiber)가 하나 이상 적층되어 형성될 수 있으며, 직경이 약 1㎛ 내지 약 10㎛ 이내인 글라스 섬유 집합체, 혹은 유/무기 바인더로 이루어지는 글라스울 및 보드가 하나 이상 적층되어 형성될 수 있다.
상기 진공단열재(100)는 진공단열재 내부의 수분 흡습을 목적으로 게터재(160)를 더 포함할 수 있다. 상기 게터재(160)는 상기 심재에 부착되어 적용되거나, 또는 상기 심재에 삽입되어 적용된다. 도 1은 상기 게터재가 심재에 삽입되어 적용된 실시예이다.
상기 게터재(160)는 순도 95% 이상의 생석회(CaO) 분말을 포함할 수 있고, 제올라이트, 코발트, 리튬, 활성탄, 산화알루미늄, 바륨, 염화칼슘, 산화마그네슘, 염화마그네슘, 산화철, 아연 및 지르코늄 중에서 선택되는 하나 이상의 물질을 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 구현예에 따른 진공단열재의 외피재를 나타내는바, 외피재(140)는 외부로부터 표면보호층(146), 금속 베리어층(144), 열용착층(142)을 포함한다.
상기 표면보호층(146)은 외부 충격을 흡수 및 분산하여, 외부 충격으로부터 표면이나 진공단열재 내부의 심재 등을 보호하는 역할을 한다. 따라서, 표면보호층(146)은 내충격성이 우수한 재질로 형성될 수 있다.
상기 표면보호층(146)의 재질로는 폴리카보네이트 필름, 폴리이미드 필름, 나일론 필름이나 PET(Polyethylene Terephthalate) 필름, 알루미늄이 100nm 이하로 증착된 VM-PET 및 K-PET 필름을 제시할 수 있다. 상기 필름들 가운데 하나 이상의 필름을 선택하여 적층체로서 이용할 수 있으며, 구체적인 예를 들면 나일론 필름과 PET 필름을 접착하여 표면보호층(146)으로 이용할 수 있다.
상기 금속 베리어층(144)은 표면보호층(146)의 하부에 접착되며, 내부 진공도 유지 및 외부의 가스 또는 수분 등의 유입을 차단하는 역할을 한다.
상기 금속 베리어층(144)의 재질로 배리어성이 우수한 알루미늄 호일(Al foil)을 이용하며, 알루미늄 호일 중에서, 철(Fe)의 함량이 0.65중량% 이하인 것을 이용할 수 있다. 철(Fe)의 함량이 0.65중량%를 초과하는 알루미늄 호일의 경우 배리어성의 향상에 비하여 제조 비용 상승 폭이 훨씬 크므로 바람직하지 못하다.
한편, 알루미늄 호일이 찢어질 경우, 찢어진 부위를 통하여 가스나 수분 등이 침투하여 진공 단열재의 장기 내구성을 저해할 수 있다. 이에 추가적으로, 본 발명의 일 구현예에서는 알루미늄 호일의 배리어 성능을 보완하기 위하여, 상기 알루미늄 호일에 PET 필름 또는 EVOH(Ethylene Vinyl Alcohol) 필름을 접착하여 표면보호층(146) 으로 이용할 수 있다.
상기 열용착층(142)은 상기 금속 베리어층(144) 하부에 접착되며, 진공 단열재의 심재 표면에 밀착된다. 상기 열용착층(142)은 열용착이 쉽게 이루어질 수 있으면서 또한 실링성이 우수한 LLDPE(Linear Low-Density Polyethylene), LDPE(Low Density Polyethylene), HDPE(High Density Polyethylene), CPP(Casting Polypropylene) 등이 단독으로 혹은 2종 이상이 혼합되어 이루어진 필름으로 형성될 수 있다.
상기 외피재(140)의 상기 열용착층(142)은 진공단열재 또는 외피재 열용착부(140a)의 실링에 주요한 역할을 하는바, 본 발명의 일구현예인 진공단열재의 실링강도에 영향을 미칠 수 있다. 그러므로, 상기 외피재(140)의 열용착층(142)은 선형저밀도폴리에틸렌 (LLDPE) 또는 연신폴리프로필렌(CPP)을 포함할 수 있고, 이로 인해, 상기 열용착층(142)의 합착이 더 잘 일어날 수 있어 상기 진공단열재의 실링강도를 약 5kgf 내지 약 15kgf를 유지할 수 있다.
또한 상기 LLDPE 및 CPP는 열용착층의 합착이 용이하다는 면에서 장점이 있는바, 열용착층(142)을 LLDPE 또는 CPP로 한정함으로써 열용착층의 실링효과를 극대하하여, 외피재의 미용착부를 용착할 수 있게 한다. 그러므로 이로 인해 상기 진공단열재의 실링강도가 약 5kgf 내지 약 15kgf를 유지할 수 있다.
보다 구체적으로 상기 열용착층(142)은 두께가 약 30㎛ 내지 약 80㎛ 일 수 있다. 상기 열용착층(142)의 두께가 열용착층에 의한 가스투과도를 최소화하고, 실링강도를 고려함과 동시에 진공단열재의 초기성능을 최적화 한다는 점에서 상기 열용착층의 두께를 약 30㎛ 내지 약 80㎛으로 하는 것이 바람직하다.
상기 진공단열재는 실링강도가 약 5kgf 내지 약 15kgf를 유지함으로써, 외피재를 포함하는 심재부부터 외피재의 열용착부(140a)까지 내구성이 확보될 수 있고, 터짐현상이 발생하지 않는바, 하나 이상의 관통홀(150)을 포함할 수 있다.
상기 관통홀(150)은 상기 심재(120)에 두께방향으로 형성되거나, 상기 외피재(140)의 열용착부(140a)에 두께방향으로 형성될 수 있는 것으로, 즉, 심재를 포함하는 외피재의 열용착부 또는 심재를 포함하지 않는 외피재의 열용착부에 형성될 수 있다. 이때, 상기 관통홀(150)은 다각형, 원, 타원 및 이들을 조합한 형상을 포함할 수 있다.
도 3은 상기 관통홀을 포함하는 진공단열재를 나타낸 평면도이다. 도 3(a)는 심재(120) 오른쪽 하부에 사각형의 관통홀(150)을 포함하고, 심재(120)가 포함하는 관통홀(150)은 외피재(140)에 싸여있다. 본 발명의 일구현예인 진공단열재는 5kgf 내지 12kgf의 실링강도를 유지하는바, 외피재 외부의 열용착부(140a) 이외에 관통홀 내부의 열용착부(140b)에서도 일정수준의 실링강도를 유지할 수 있다. 그러므로, 관통홀(150) 존재의 여부와 관계없이 진공단열재의 일정한 내구성이 유지될 수 있고 터짐현상이 발생하지 않는다.
통상의 진공단열재의 경우 낮은 실링강도로 인하여 외피재 열용착부의 내구성이 유지되지 못하였고, 관통홀(150)을 형성하거나 다양한 형태로의 가공시, 열용착부(140a)의 찢김 및 터짐현상 등이 발생하였다. 그러나, 상기 진공단열재는 도 3(b)와 같이 외피재(140)의 열용착부(140a)에 원형의 관통홀(150)을 형성된다 하더라도, 일정수준의 실링강도가 확보된 진공단열재는, 외피재의 열용착부(140a) 에도 단단한 용착이 발생하는바, 관통홀(150)로 인한 진공단열재의 찢김 및 터짐현상이 발생되지 않는다.
도 4는 관통홀을 포함하는 진공단열재의 실재 형상을 사진으로 촬영한 것으로, 도 4(a)는 심재에 두께방향으로 형성된 관통홀이 원형인 진공단열재를, 도 4(b)는 심재에 두께방향으로 형성된 관통홀이 사각형인 진공단열재를 나타낸다.
진공단열재 제조방법
본 발명의 다른 구현예는 열용착층, 금속 베리어층, 표면보호층을 순차적으로 적층하여 외피재를 준비하는 단계; 상기 외피재 사이에 심재를 삽입하는 단계; 상기 외피재를 감압 및 밀봉하여 진공단열재를 형성하는 단계; 및 상기 진공단열재를 열처리하는 단계를 포함하고, 상기 진공단열재의 실링강도는 5kgf 내지 15kgf인 진공단열재 제조방법을 제공한다.
상기 진공단열재 제조방법에 의해서, 유/무기 심재를 외피재에 삽입하고, 고진공상태에서 외피재를 4면 실링 또는 T-실링함으로써 진공단열재를 제조할 수 있다. 이 때, 상기 진공단열재 외피재의 경우 1차적으로 이루어진 4면 실링 또는 T-실링을 통하여 열용착부가 실링되고, 그 후, 열처리하는 단계를 통해 상기 외피재 내부를 고진공상태로 감압시 상압을 유지하는 외피재 외부와의 압력차이를 줄여 상기 1차 실링시 미쳐 실링되지 못한 외피재의 미용착부를 용착하게 할 수 있다.
상기 진공단열재 제조방법은 열용착층에 유기물을 포함하고 있는 외피재로 1차 실링된 진공단열재가 열처리하는 단계를 포함함으로써, 외피재의 모서리 부분과 같은 열용착부를 단단하게 용착되게 하며, 일정한 실링강도를 유지하고, 내구성이 향상된 진공단열재를 제공할 수 있게 한다.
상기 진공단열재를 열처리하는 단계는, 외피재의 미용착부를 용착하는 것을 특징으로 한다. 심재를 내부에 수납한 외피재 내부를 감압하고 밀봉하여 제조된 진공단열재를 한번 더 열처리 함으로써, 외피재 내부 및 외부와의 압력차이에 의하여 실링되지 못한 열용착부의 미용착부를 용착할 수 있다. 상기의 미용착부는 외피재와 외피재의 열용착층이 실링되지 않은 부분을 일컫는바, 본 발명의 일 구현예에서는 열용착부(140a)가 여기에 해당될 수 있다.
이처럼, 1차 밀봉된 진공단열재를 다시 한 번 열처리 함으로써 외피재 내부와 외부와의 압력차에 의하여 발생한 상기 미용착부를 용착하게 할 수 있다. 결과적으로, 열처리로 인한 실링을 통하여 외피재의 열용착부가 다시 한 번 실링되고, 상기 미용착부의 재실링으로 인해 형성된 외피재는 진공단열재의 내부 진공도가 유지되어 일정수준의 내구성이 확보되고, 이로 인해 진공단열재의 다양한 형태가공이 가능하고, 상기 진공단열재의 찢김 현상 또는 터짐 현상을 방지할 수 있다.
상기 외피재 사이에 심재를 삽입하는 단계 전에 상기 심재에 관통홀을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 심재를 외피재에 삽입한 후에 관통홀을 형성하는 경우, 완성된 진공단열재에 관통홀을 형성하는 경우처럼, 관통홀 형성시 터짐현상이 발생할 수 있고, 이로 인해 단열효과가 확보되지 아니할 수 있다. 그러므로 상기 외피재에 심재를 삽입하기 전에 관통홀을 형성함으로써, 다양한 형상으로 이루어진 관통홀을 포함하는 진공단열재를 제공할 수 있다.
본 발명의 일구현예는 열처리 단계를 거침으로써 외피재의 미용착부를 용착하게 하는 진공단열재 제조방법에 관한 것으로, 상기 열처리의 열원은 적외선 복사열, 전기열풍 또는 히터로 할 수 있다. 외피재의 미용착부를 용착할 수 있게 해주는 열처리의 열원에 특별한 제한이 있는 것은 아니나, 비용이 적고, 진공단열재의 전체적인 온도를 균일하게 조절가능하다 점에서 전기에 의한 열풍방식을 열처리의 열원으로 사용하는 것이 바람직하다.
상기 열처리는 약 100℃ 내지 약 200℃의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 한다. 열처리 온도가 상기 범위를 유지함으로써, 미용착부의 용착이 용이하게 이루어진다는 점에서 장점이 있으며, 보다 구체적으로 약 130℃ 내지 약 150℃의 온도로 조절되는 것이 진공단열재의 초기성능을 유지하고, 진공단열재 외피재의 기본물성 열화를 방지한다는 점에서 우수하다.
상기 열처리는 약 1분 내지 약 30분 동안 수행되는 것을 특징으로 하는바, 약 3분~약 10분 동안 수행하는 것이 실링강도를 유지함과 동시에 외피재의 기본물성 열화를 방지한다는 점에서 우수하다. 구체적으로, 상기 열처리가 상기 범위의 시간을 유지함으로써 진공단열재의 미용착부가 물리적인 충격 등에 의한 터짐 발생 현상 등의 단점을 완화할 수 있다.
또한, 상기 열처리는 상압 또는 그 이하의 압력상태에서 수행되는 것을 특징으로 한다. 구체적으로 1기압 또는 그 이하의 압력상태에서 열처리를 수행함으로써 제조된 진공단열재가 내부 진공도를 유지하게 할 수 있고, 미용착부의 용착을 용이하게 할 수 있다.
본 발명의 또다른 구현예는 외부로부터 표면보호층, 금속 베리어층 및 열용착층의 적층구조를 갖는 외피재 내부에 심재를 수납하고, 상기 외피재 내부를 감압하고 밀봉하여 제조된 진공단열재를 상기 열처리한 후에 쿨링하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
상기의 쿨링하는 단계는 열처리된 진공단열재의 외피재를 안정화시키기 위하여 포함되는 단계로, 열처리된 진공단열재의 냉각으로 인하여 외피재의 미용착부가 용착된 열용착부(140a)의 내구성이 더욱 확보될 수 있고, 찢김이나 터짐현상 없이 진공단열재의 다양한 형태가공이 가능할 수 있다. 만일 열처리한 진공단열재가 쿨링하는 단계를 포함하지 아니한 경우 열처리된 진공단열재의 열용착부가 외부의 물리적인 충격에 의하여 공기 등이 진공단열재 내부로 유입되어 초기성능 저하의 우려가 있다.
상기 쿨링은 약 20℃ 내지 약 90℃의 온도에서 수행할 수 있다. 쿨링시, 상기 온도에 제한되는 것은 아니며, 열처리가 수행되는 온도에 비해 낮은 온도의 범위에서 수행될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 쿨링을 상기 범위의 온도에서 수행하는 경우 열용착부의 기본물성을 악화시키지 않는다는 장점이 있다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예들을 제시한다. 다만, 하기에 기재된 실시예들은 본 발명을 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로서 본 발명이 제한되어서는 아니된다.
< 실시예 및 비교예 >
실시예 1
본 발명의 일구현예에 따른 진공단열재를 평가하기 위해서，직경 6㎛의 유리섬유를 집면 시킨 글라스 보드를 2 층 이상 적층한 심재에 산화칼슘을 10g 삽입하였다. 그후，심재와 게터재를 외피재로 감싸 감압 밀봉하였다.
외피재로서는 열용착층으로 50㎛의 LLDPE층, 금속 베리어층으로서 6㎛의 알루미늄 호일층，제 1보호층으로 25㎛의 나일론 필름，제 2보호층으로 약 12㎛의 폴리비닐리덴 클로라이드(PVDC)가 코팅된 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(K-PET)을 사용하였다.
상기 외피재에 상기 심재를 수납하고, 내부를 감압하고 밀봉한 진공단열재에 대하여, 130°C에서 10분 동안 진공단열재를 전기를 통한 열풍방식으로 열처리 하였으며, 완성된 진공단열재 외피재 모서리 부분의 열용착부에 지름 1mm의 구멍을 뚫은 후，열전도율을 측정한 결과 2.54mW/mK로 측정되었다.
실시예 2
심재 하단부에 가로X세로(40mmX50mm) 크기의 사각형 관통홀을 형성하고, 외피재에 삽입하여 진공단열재를 제작하였다. 여기서 외피재 및 게터재는 상기 실시예 1과 동일한 외피재 및 게터재를 사용하였으며, 열처리 과정 또한 실시예1과 동일하게 하였다. 상기 열처리 후，관통홀 내부의 외피재를 가로X세로 (30mmX40mm)의 크기로 절단하였으며，열전도율을 측정한 결과, 진공단열재의 열전도율은 2.57mW/mK로 측정되었다.
비교예1
열처리 과정을 제외하고는 상기 실시예1과 동일한 심재와 외피재，게터재를 사용하여 진공단열재를 제조하였다. 이러한 진공단열재의 열전도율을 측정한 결과，진공단열재의 열전도율은 2.55 mW/mK로 측정되었다.
비교예2
열처리 과정을 제외하고는 상기 실시예1과 동일한 심재와 외피재，게터재를 사용하여 진공단열재를 제조하였다. 이 때, 진공단열재 외피재의 모서리 부분 열용착부에 지름 1mm의 구멍을 뚫은 결과，터짐 불량으로 확인되었다
비교예3
열처리 과정을 제외하고는 상기 실시예2와 동일한 심재와 외피재，게터재를 사용하여 진공단열재를 제조하였다. 이 때, 관통홀 내부의 외피재를 가로X세로 (30mmX40mm) 크기로 절단하였으며，절단한 결과 터짐 불량으로 확인되었다.
실시예1 실시예2 비교예1 비교예2 비교예3
열처리 유/무 유 유 무 무 무
Hole 유/무 외피재
열용착부		 진공단열재 하단부 무 외피재
열용착부		 진공단열재 하단부
열전도율(mW/mK) 2.54 2.57 2.55 터짐 터짐
상기 표 1을 참고하면, 실시예 1은 외피재 모서리 부분의 열용착부에 원형의 관통홀을 포함하고, 실시예 2는 심재를 포함하는 진공단열재 하단부에 사각형의 관통홀을 포함함에도 불구하고 진공단열재의 찢김 및 터짐현상이 발생하지 아니하였다. 또한, 열처리 단계를 포함하지 아니하는 비교예 1과 비슷한 수준의 열전도율을 유지하였는바, 열처리로 인하여 단열효과에 부정적인 영향을 주지 아니하였고, 일정수준의 단열효과를 여전히 확보하고 있음을 확인하였다.
이는 상기 실시예 1 및 2이 열처리 단계를 거친 진공단열재에 관한 것으로, 약 100℃ 내지 약 200℃의 온도에서 약 1분 내지 약 30분 동안 열처리 함으로써, 외피재의 미용착부가 정교하게 용착됨으로써, 외피재 열용착부 및 진공단열재 자체의 내구성을 향상시켰기 때문이다. 이로 인하여 열처리 단계를 거친 진공단열재의 경우, 관통홀 삽입이 가능할 뿐 아니라 다양한 형태의 진공단열재의 제조가 가능함을 알 수 있었다.
반면에, 비교예 2 및 3의 경우 열처리 단계를 거치치 아니하고 제조된 진공단열재로써 외피재의 미용착부가 여전히 존재함으로써 진공단열재의 내구성이 확보되지 아니하였는바, 실시예 1 및 2와 같은 위치에 관통홀을 포함하고 있음에도 불구하고 터짐 및 찢김 현상이 발생하였다.
< 실험예 > - 진공단열재의 실링강도
상기 실시예 1 및 비교예 2에서 제조된 진공단열재에 대하여 실링강도를 측정하였는바, 도 5에 나타난 바와 같이 진공단열재의 No.1 내지 No.10 위치에서, 열용착부의 폭 15mm, 길이 10mm, 총 길이 50mm인 샘플을 절취하고, 이 샘플을 사용하여, 실링부분을 상하 방향으로 180도 박리하도록 인장시험기(만능재료시험기 (5TON), 日 Shimadzu사)에 달고, Load Cell 50Kgf을 통해 실링부분을 박리했을 때의 강도를 측정하였고, 실링강도의 평균값을 구하여 하기 표 2에 기재하였다.
실시예1
실링강도 측정결과(Kgf)		 비교예2
실링강도 측정결과(Kgf)
No.1 12.8 5.0
No.2 11.8 4.2
No.3 10.7 5.0
No.4 11.8 5.3
No.5 10.8 5.3
No.6 14.2 4.8
No.7 12.0 4.7
No.8 13.0 5.4
No.9 12.0 4.6
No.10 11.9 4.1
평균 12.1 4.84
상기 표 2를 참고하면, 실시예1의 경우 평균 실링강도가 10kgf이상으로 측정되었고, 도 5에 나타난 No.1 내지 No.10의 어떠한 위치에서도 진공단열재의 실링강도가 5kgf 이상을 나타내었다. 실시예 1의 경우 열처리를 통하여 진공단열재 내부(10Pa 이하)와 상압 (101325Pa)과의 압력 차이로 인한 물리적인 강한 힘이 존재함으로서 비교예2와 대비하여 외피재의 미용착부에 강한 열용착이 이루어지는바, 외피재의 미용착부가 단단히 용착되어 진공단열재의 내구성이 향상되었기 때문이다.
그러나, 이와 반대로, 비교예 2의 경우, 평균 실링강도가 5kgf미만으로 측정되었고, 도 5에 나타난 No.1 내지 No.10의 어떠한 위치에서도 진공단열재의 실링강도가 5kgf 미만으로 측정되어, 실시예 1에 비해 상대적으로 낮은 실링강도를 나타내었다. 이는 비교예2의 경우, 진공단열재 제조 후에 열처리 단계를 거치지 아니하였으므로, 상압 상태에서 물리적인 힘과 순간적인 열원만으로 열용착부의 열용착이 이루어지는바, 외피재의 미용착부가 다시한번 용착되는 효과를 얻지 못했기 때문이다.
100 : 진공단열재
120 : 심재
140 : 외피재, 140a,140b: 열용착부
160 : 게터재
146 : 표면보호층
144 : 금속 베리어층
142 : 열용착층
150 : 관통홀

Claims (13)

  1. 심재; 및
    상기 심재를 커버하는 외피재를 포함하는 진공단열재에 있어서,
    상기 외피재가 외부로부터 표면보호층, 금속 베리어층 및 열용착층의 적층 구조를 포함하고,
    상기 진공단열재의 실링강도가 5kgf 내지 15kgf인 진공단열재.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 열용착층이 선형저밀도폴리에틸렌(LLDPE) 또는 연신폴리프로필렌 (CPP)을 포함하는
    진공단열재.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 열용착층의 두께가 30㎛ 내지 80㎛ 인
    진공단열재.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 진공단열재가 하나 이상의 관통홀을 포함하는
    진공단열재.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 관통홀이 심재 또는 외피재의 열용착부에 두께방향으로 형성되는
    진공단열재.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 관통홀이 다각형, 원, 타원 및 이들을 조합한 형상을 포함하는
    진공단열재.
  7. 열용착층, 금속 베리어층, 표면보호층을 순차적으로 적층하여 외피재를 준비하는 단계;
    상기 외피재 사이에 심재를 삽입하는 단계;
    상기 외피재를 감압 및 밀봉하여 진공단열재를 형성하는 단계; 및
    상기 진공단열재를 열처리하는 단계를 포함하고,
    상기 진공단열재의 실링강도는 5kgf 내지 15kgf인 진공단열재 제조방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 외피재 사이에 심재를 삽입하는 단계 전에 상기 심재에 관통홀을 형성하는 단계를 포함하는
    진공단열재 제조방법.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 열처리는 외피재의 미용착부를 용착하는 것을 특징으로 하는 진공단열재 제조방법.
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 열처리의 열원은 적외선 복사열, 전기열풍 또는 히터인 것을 특징으로 하는
    진공단열재 제조방법.
  11. 제 7항에 있어서,
    상기 열처리는 100℃ 내지 200℃의 온도에서 1분 내지 30분 동안 수행되는 것을 특징으로 하는
    진공단열재 제조방법.
  12. 제 7항에 있어서,
    상기 열처리는 상압 또는 그 이하의 압력상태에서 수행되는 것을 특징으로 하는
    진공단열재 제조방법.
  13. 제 7항에 있어서,
    상기 진공단열재 열처리 후에 20℃ 내지 90℃의 온도에서 쿨링하는 단계를 추가로 포함하는
    진공단열재 제조방법.
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