KR20140121723A - 유기합성섬유를 포함하는 진공단열재용 심재 및 이를 포함하는 진공단열재 - Google Patents

유기합성섬유를 포함하는 진공단열재용 심재 및 이를 포함하는 진공단열재 Download PDF

Info

Publication number
KR20140121723A
KR20140121723A KR1020130038313A KR20130038313A KR20140121723A KR 20140121723 A KR20140121723 A KR 20140121723A KR 1020130038313 A KR1020130038313 A KR 1020130038313A KR 20130038313 A KR20130038313 A KR 20130038313A KR 20140121723 A KR20140121723 A KR 20140121723A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
organic synthetic
vacuum insulation
core
core material
synthetic fibers
Prior art date
Application number
KR1020130038313A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101774078B1 (ko
Inventor
김은주
정승문
이명
이주형
김현재
Original Assignee
(주)엘지하우시스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)엘지하우시스 filed Critical (주)엘지하우시스
Priority to KR1020130038313A priority Critical patent/KR101774078B1/ko
Priority to PCT/KR2014/002252 priority patent/WO2014168351A1/ko
Priority to CN201480020297.6A priority patent/CN105247128B/zh
Priority to JP2016507878A priority patent/JP6444375B2/ja
Priority to EP14782477.5A priority patent/EP2985376B1/en
Priority to US14/782,597 priority patent/US9734933B2/en
Priority to TW103112616A priority patent/TWI580832B/zh
Publication of KR20140121723A publication Critical patent/KR20140121723A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101774078B1 publication Critical patent/KR101774078B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/18—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
    • H01B3/30—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes
    • H01B3/44—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes vinyl resins; acrylic resins
    • H01B3/441—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes vinyl resins; acrylic resins from alkenes
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/40—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
    • D04H1/42—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties characterised by the use of certain kinds of fibres insofar as this use has no preponderant influence on the consolidation of the fleece
    • D04H1/4282—Addition polymers
    • D04H1/4291—Olefin series
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/40—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
    • D04H1/54—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties by welding together the fibres, e.g. by partially melting or dissolving
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/40—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties
    • D04H1/54—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties by welding together the fibres, e.g. by partially melting or dissolving
    • D04H1/56—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres from fleeces or layers composed of fibres without existing or potential cohesive properties by welding together the fibres, e.g. by partially melting or dissolving in association with fibre formation, e.g. immediately following extrusion of staple fibres
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/70—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of fibres
    • D04H1/74—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of fibres the fibres being orientated, e.g. in parallel (anisotropic fleeces)
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/18—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
    • H01B3/30—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes
    • H01B3/42—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes polyesters; polyethers; polyacetals
    • H01B3/421—Polyesters
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/18—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
    • H01B3/30—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes
    • H01B3/44—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes vinyl resins; acrylic resins
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2321/00—Fibres made from polymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D10B2321/02—Fibres made from polymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds polyolefins
    • D10B2321/022—Fibres made from polymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds polyolefins polypropylene
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2401/00—Physical properties
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2401/00—Physical properties
    • D10B2401/04—Heat-responsive characteristics
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2505/00—Industrial

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Thermal Insulation (AREA)
  • Nonwoven Fabrics (AREA)

Abstract

유기합성섬유; 및 하나 이상의 유기합성섬유 융착부를 포함하는 진공단열재용 심재 및 이의 제조방법을 제공한다. 또한 상기 유기합성섬유; 및 하나 이상의 유기합성섬유 융착부를 포함하는 진공단열재용 심재를 포함하는 진공단열재를 제공한다.

Description

유기합성섬유를 포함하는 진공단열재용 심재 및 이를 포함하는 진공단열재{CORE MATERIAL FOR VACUUM INSULATION HAVING ORGANIC SYNTHETIC FIBERS AND VACUUM INSULATION INCLUDING THE SAME}
유기합성섬유를 포함하는 진공단열재용 심재 및 이를 포함하는 진공단열재를 제공한다.
상기 유리섬유 또는 글래스 울을 사용한 심재는 전처리 공정을 거쳐야만 진공단열재의 심재로서 사용될 수 있는데, 이는 상기 유리섬유 및 글래스 울의 경우 일종의 섬유와 같은 형태를 갖게 되므로, 그대로 사용할 경우 외력에 의해 손쉽게 변형되거나 섬유들 사이에서 서로 밀림이 발생하여 니들링(needling) 등의 압축 공정을 거쳐야 할 뿐만 아니라 재질 사이의 밀림을 방지하기 위해 유기 또는 무기 바인더를 사용하게 된다.
이 때, 상기 유기 또는 무기 바인더는 상기 진공단열재의 성능을 불안정하게 할 수 있고, 진공단열재로서 사용시에 상기 유기 또는 무기 바인더로부터 소정 성분의 가스가 외부로 누출되게 되고 이러한 가스는 진공단열재 내부의 진공도를 떨어뜨리는 원인이 되므로 단열성능을 저하시킬 수 있다.
아울러, 유리섬유 또는 글래스 울의 경우, 폐기시에 재사용 및 소각처리가 어렵고, 소재자체의 중량이 많이 나가며 진공단열재 제조시에 분진이 많이 날릴 수 있다.
본 발명의 일 구현예는 열전도율이 낮은 유기합성섬유를 포함하여 초기 단열성능을 구현하는 진공단열재용 심재를 제공한다.
본 발명의 다른 구현예는 상기 진공단열재용 심재를 포함하는 진공단열재를 제공한다.
본 발명의 일 구현예에서, 유기합성섬유; 및 하나 이상의 유기합성섬유 융착부를 포함하는 진공단열재용 심재를 제공한다.
상기 유기합성섬유 외에 매트릭스 수지를 포함하지 않을 수 있다.
상기 유기합성섬유는 폴리스틸렌, 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 부타디엔, 스틸렌 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택된 수지를 포함할 수 있다.
상기 유기합성섬유의 직경은 약 20㎛인 이하일 수 있다.
상기 유기합성섬유 융착부는 상기 유기합성섬유가 융착되어 형성될 수 있다.
상기 유기합성섬유 융착부의 평균직경이 약 400㎛ 내지 약 600㎛일 수 있다.
상기 유기합성섬유 융착부 중심과 중심 사이의 거리는 약 750㎛ 내지 약 1100㎛일 수 있다.
상기 진공단열재용 심재는 수평으로 배열된 유기합성섬유를 포함할 수 있다.
상기 수평으로 배열된 유기합성섬유는 가로배열 또는 세로배열을 포함할 수 있다.
상기 진공단열재용 심재의 두께가 약 100㎛ 내지 약 200㎛일 수 있다.
상기 진공단열재용 심재가 하나 또는 복수개의 적층구조일 수 있다.
상기 적층된 진공단열재용 심재의 단위 면적당 중량이 약 40g/m2이하일 수 있다.
상기 적층된 진공단열재용 심재의 기공율이 약 60% 내지 약 80%일 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에서, 유기합성섬유를 마련하는 단계; 상기 유기합성섬유를 종이형태로 방사하는 단계; 및 상기 방사된 유기합성섬유를 국부적으로 가열 가압하여 유기합성섬유 융착부를 형성하는 단계를 포함하는 진공단열재용 심재 제조방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 구현예에서, 상기 진공단열재용 심재를 포함하는 진공단열재를 제공한다.
상기 진공단열재용 심재는 초기 단열성능을 구현하고, 인체의 유해성 문제를 해결할 수 있다.
또한, 상기 진공단열재용 심재를 포함하는 진공단열재는 매트릭스 수지로 인한 진공단열재용 심재의 단열 성능 저하를 방지할 수 있다.
도 1은 진공단열재용 심재의 평면도를 SEM촬영하여 나타낸 것이다.
도 2는 진공단열재용 심재의 유기합성섬유 단면을 SEM촬영하여 나타낸 것이다.
도 3은 진공단열재용 심재의 유기합성섬유 용착부의 단면을 SEM촬영하여 나타낸 것이다.
이하, 본 발명의 구현예를 상세히 설명하기로 한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
진공단열재용 심재 및 이의 제조방법
본 발명의 일 구현예에서, 유기합성섬유; 및 하나 이상의 유기합성섬유 융착부를 포함하는 진공단열재용 심재를 제공한다.
통상의 진공단열재는 유리섬유 혹은 흄드 실리카로 형성된 진공단열재용 심재를 알루미늄 호일이 포함된 다층필름 외피재나 금속증착필름 외피재에 넣고 게터제를 장착한 후 진공 배기시켜 제조될 수 있다. 또한, 통상의 유리섬유의 경우 상기 유기합성섬유에 비해 약 7배 내지 약 10배 높은 열전도율을 가지는바, 물질 자체의 열전달 성능만을 비교하는 경우 유리섬유를 이용한 진공단열재용 심재가 훨씬 높은 단열성능을 가질 수 있다,
그러나, 일정수준의 직경 이하, 예를 들면 약 4㎛ 이하의 유리섬유를 포함하는 진공단열재용 심재를 사용하는 것에 대해 인체유해성을 이유로 강력하게 규제 당하고 있으며, 일정수준의 직경, 예를 들어 4㎛ 이상의 표준화된 유리섬유를 진공단열재용 심재로 사용하는 경우 별도의 매트릭스 수지 처리가 필요하게 되고 이는 열전도 성능 저하를 야기할 수 있다.
그러므로, 상기 진용단열재 심재는 물질 자체의 고유 열전도율이 유리와 같은 무기물의 1/10 수준으로 현저히 낮은 유기합성섬유만을 포함하고, 하나 이상의 유기합성섬유 융착부를 포함하는 섬유형태로 가공시 인체 유해성 문제를 해결할 수 있으며, 우수한 단열성능을 구현할 수 있다.
상기 진공단열재 심재는 유기합성섬유만으로 형성될 수 있고, 상기 유리합성섬유 이외에 매트릭스 수지를 포함하지 않을 수 있다. 상기 진공단열재 심재는 균일한 길이 및 직경을 가지는 유기합성섬유를 열융착하여 제조될 수 있는바, 별도의 매트릭스 수지를 포함하지 않음에도 불구하고 진공단열재의 성능을 확보할 수 있고, 매트릭스 수지로부터 가스누출 등이 없어 진공단열재 내부의 진공도를 일정수준으로 유지할 수 있다.
상기 유기합성섬유는 석유, 석탄, 석회석, 염소 등의 저분자를 사용하여 고분자 화합물을 만들고, 상기 고분자 화합물을 방사시켜 제조한 합성섬유를 일컫는바, 폴리스틸렌, 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 부타디엔, 스틸렌 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택된 수지를 포함할 수 있으나, 이들의 종류에 제한된 것을 아니다. 구체적으로, 비교적 가격이 저렴하고 단위중량별 수급이 용이한 폴리프로필렌 수지를 포함하는 유기합성섬유가 그 활용도가 높다.
상기 유기합성섬유의 직경은 약 20㎛ 이하, 구체적으로, 약 10㎛ 내지 약 20㎛일 수 있다. 상기 범위의 직경을 가진 유기합성섬유를 사용함으로써 인체에 무해하고, 통상의 경우 진공단열재용 심재의 기공률이 클수록 단열성능이 우수한바, 상기 범위의 유기합성섬유 직경으로 인해 일정 수준 이상의 공극률을 확보할 수 있다.
또한, 유리섬유를 포함하여 진공단열재 심재를 포함하는 경우 유리섬유 직경이 작을수록 단열성능이 발휘됨이 보통이나, 상기 진공단열재 심재는 유기합성섬유만으로 형성되는바, 상기 범위의 직경을 가지는 유기합성섬유를 포함함으로써 진공단열재용 심재는 일정 열전도율을 확보하여 진공단열재의 초기성능을 유지하는 효과를 용이하게 구현할 수 있다.
예를 들어, 상기 유기합성섬유의 길이는 약 2mm 또는 약 3mm이상 일 수 있다. 섬유 형태의 심재를 진공단열재에 적용하는 경우, 그 섬유의 배열이 최대한 수평방향을 유지하는 것이 단열성능에 유리한바, 수직 배열의 섬유가 많을수록 수직방향으로의 열전달이 발생하므로 단열성능이 떨어지기 때문이다.
그러므로, 약 2mm 또는 약 3mm이상의 유기합성섬유의 길이를 사용함으로써 수직배열의 합성섬유를 최소화 할 수 있어, 진공단열재의 열전도율을 확보한다는 점에서 유리한 효과가 있다.
상기 진공단열재용 심재는 유기합성섬유 융착부를 포함할 수 있다. 상기 유기합성섬유 융착부는 상기 유기합성섬유가 융착되어 형성된 것, 예를 들어 유기합성섬유를 종이형태로 방사한 상태에서 엠보 롤러로 유기합성섬유를 눌러서 섬유와 섬유끼리 열융착시킨 것으로, 유기합성섬유 자체를 부분적으로 열로 녹여 유기함성섬유 융착부를 제조할 수 있다.
구체적으로, 상기 유기합성섬유 융착부는 하나 이상일 수 있고, 열융착에 의해 다각형을 형상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 다각형은 원, 타원, 삼각형, 사각형 등을 포함할 수 있으나, 제한이 있는 것은 아니다.
도 1은 진공단열재용 심재의 평면도를 SEM촬영하여 나타낸 것으로, 상기 진공단열재용 심재는 일정하게 배열되어 방사된 유기합섬섬유 외에, 유기합성섬유가 융착되어 형성된 하나 이상의 유기합성섬유 용착부를 포함하고 있다. 구체적으로, 도 2는 진공단열재용 심재의 유기합성섬유 단면을, 도 3은 진공단열재용 심재의 유기합성섬유 용착부의 단면을 SEM촬영하여 나타낸 것이다.
상기 유기합성섬유 융착부는 평균직경이 약 400㎛ 내지 약 600㎛일 수 있다. 평균직경은 상기 융착부가 원형인 경우 그 직경을 의미하나, 상기 융착부가 원형이 아닌 다각형인 경우 여러 부분에서 측정한 직경의 평균값을 일컫는다. 상기 유기합성섬유의 융착부가 상기 범위의 평균직경을 유지함으로써 유기합성섬유 융착부를 포함하는 진공단열재용 심재의 형상을 유지하게 할 수 있고, 진공단열재용 심재가 일정크기의 기공을 가질 수 있도록 하여 진공단열재의 우수한 단열효과를 확보할 수 있다.
또한, 상기 유기합성섬유 융착부 중심과 중심 사이의 거리는 약 750㎛ 내지 약 1100㎛일 수 있다. 상기 유기합성섬유 융착부 중심과 중심 사이의 거리는, 예를 들어, 상기 유기합성섬유 융착부가 다각형인 경우, 하나의 유기합성섬유 융착부의 중심과 또 다른 하나의 유기합성섬유 융착부의 중심의 거리일 수 있다.
상기 유기 합성섬유 융착부는 일정한 거리만큼 이격되어 하나 이상 존재하는바, 상기 범위의 중심과 중심 사이의 거리를 유지함으로써 단위면적당 일정 개수의 유기합성섬유 융착부를 포함함으로써, 진공단열재용 심재 형상을 유지할 수 있게 한다.
상기 진공단열재용 심재는 수평으로 배열된 유기합성섬유를 포함할 수 있다. 상기 유기합성섬유의 배열이 수평상태에 가까울수록 상기 진공단열재용 심재의 단열성능이 우수해지고, 전술한 바와 같이 일정길이를 가진 유기합성섬유를 포함하는 경우, 수직으로 배열된 유기합성섬유가 거의 존재하지 아니하게 되어, 수직방향으로의 열전달 발생이 저하되고 상대적으로 수평방향으로의 열전달이 활발해 질 수 있다.
구체적으로, 상기 수평으로 배열된 유기합성섬유는 가로배열 또는 세로배열을 포함할 수 있다. 한 평면에서 가로배열 또는 세로배열이 교대로 배열되어 있는 형상으로, 유기합성섬유 사이에 별도의 매트릭스 수지를 포함하지 아니하는바, 열에 의해 섬유형태로 방사되어 형성된 유기합성섬유의 배열이 균일할 수 있다.
상기 진공단열재용 심재의 두께는 약 100㎛ 내지 약 200㎛일 수 있다. 상기 두께 범위를 유지함으로써, 외부압력 등으로 인한 심재의 물리적 내구성을 확보할 수 있고, 외피재에 삽입되어 배기 진공하는 과정에 있어서 일정한 진공도를 유지할 수 있다. 또한, 생산효율 증진 및 초기 단열성능, 장기 내구성을 확보하기 위해 진공단열재용 심재가 상기 범위의 두께를 유지할 수 있다.
상기 진공단열재용 심재는 하나 이상 적층될 수 있고, 적층 개수 등에 따라 상기 진공단열재용 심재의 두께를 조절할 수 있다. 상기 적층된 진공단열재용 심재의 단위 면적당 중량이 약 40g/m2이하, 구체적으로 약 20g/m2이하 일 수 있다. 상기 단위 면적당 중량은 상기 진공단열재용 심재의 단위면적(1m2)당 측정되는 질량값을 일컫는바, 일정한 직경을 가진 유기합성섬유를 포함하는 진공단열재용 심재를 적층하여 밀도 및 기공률을 조절하여 일정수준의 단위 면적당 중량을 확보할 수 있다.
상기 적층된 진공단열재용 심재의 단위 면적당 중량에 하한이 있는 것은 아니나 상기 범위의 단위 면적당 중량을 유지함으로써 일정수준이상의 단열성능을 발휘할 수 있는 것에 반해, 단위 면적당 중량이 약 40g/m2를 초과하는 경우 유기합성섬유간의 접촉이 증가하고, 상기 접촉으로 인해 열전도율이 커져 진공단열재의 단열성능이 저하될 수 있다.
구체적으로, 상기 진공단열재용 심재의 단위 면적당 중량이 약 10g/m2미만인 경우 진공단열재용 심재가 포함하는 기공크기가 커짐으로써 상기 진공단열재용 심재를 포함하는 진공단열재의 단열성능이 저하될 염려가 있다.
또한, 상기 적층된 진공단열재용 심재의 기공율이 약 60% 내지 약 80%일 수 있다. 상기 기공율은 적층된 진공단열재용 심재가 포함하는 기공의 공극 정도를 나타내는 수치로, 적층된 진공단열재의 전 부피에 대한 기공 부피의 백분율을 의미하는바, 일정한 직경을 가진 유기합성섬유를 포함하는 진공단열재용 심재를 적층하여 밀도 및 단위면적당 중량을 조절하여 일정수준의 기공율을 확보할 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에서, 유기합성섬유를 마련하는 단계; 상기 유기합성섬유를 종이형태로 방사하는 단계; 및 상기 방사된 유기합성섬유를 국부적으로 가열 가압하여 유기합성섬유 융착부를 형성하는 단계를 포함하는 진공단열재용 심재 제조방법을 제공한다.
상기 유기 합성섬유는 폴리스틸렌, 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 부타디엔, 스틸렌 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 수지를 섬유형태로 제조하여 마련될 수 있다. 그 후, 상기 마련된 유기합성섬유를 종이형태로 방사할 수 있다.
또한, 상기 진공단열재용 심재는 유기합성섬유 이외에 다른 매트릭스 수지를 포함하지 아니하는바, 유기합성섬유 간의 부착력이 저하될 수 있어 방사된 유기합성섬유를 국부적으로 가열 가압하여 유기합성섬유 융착부를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 유기합성섬유 융착부로 인하여 매트릭스 수지를 포함하지 않음에도 불구하고, 유기합성섬유 만으로 형성된 진공단열재용 심재를 제조할 수 있고, 생성공정 및 제조비용을 최소화 할 수 있다
진공단열재
본 발명의 또다른 구현예에서, 유기합성섬유; 및 하나 이상의 유기합성섬유 융착부를 포함하는 진공단열재용 심재를 포함하는 진공단열재를 제공한다.
상기 진공단열재는 상기 진공단열재용 심재 및 상기 진공단열재용 심재를 진공 포장하는 외피재를 포함하여 형성할 수 있고, 상기 진공단열재용 심재에 부착 또는 삽입되는 게터재를 더 포함할 수 있다.
상기 진공단열재용 심재를 수납하고 내부를 감압한 외피재는 접착층 상부에 금속 배리어층 및 표면 보호층을 순차적으로 형성함으로써, 상기 진공단열재(300)가 최상의 기밀성과 장기 내구성능을 가질 수 있도록 한다. 또한 외부의 온도 변화에 의해서 상기 외피재 내부에서 가스 및 수분이 발생할 수 있는데, 이를 방지하기 위해서 게터재를 사용할 수 있다.
상기 게터재로 파우치에 담긴 생석회(CaO)를 사용할 수 있고 구체적으로, 순도 95% 이상의 생석회 분말을 사용하되, 파우치는 주름지 및 폴리프로필렌(PP) 함침 부직포로 형성하여 25% 이상의 수분 흡수 성능을 확보할 수 있도록 한다. 또한, 전체 진공단열재의 두께를 고려하여 게터재의 두께는 약 2mm 이내로 형성할 수 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
별도의 매트릭스 수지 없이 섬유직경이 약 10㎛ 내지 약 15㎛이고, 길이가 2mm 내지 3mm인 폴리프로필렌(PP) 장섬유를 방사하고, 엠보가 있는 롤러로 상기 방사된 PP섬유를 눌러 하나이상의 PP섬유 융착부(융착부의 평균직경 538㎛, 융착부 중심과 중심사이의 거리 1034㎛)를 포함하는 심재를 제조하였고, 상기 심재를 70℃에서 24시간 건조하고 100장 적층하여 단위면적당 질량이 15g/m2인 진공단열재용 심재로 사용하였다.
그 후 순도 95%의 생석회(CaO) 20g을 파우치에 넣어서 제조한 게터재 1개를 심재에 삽입시켰다. 다음으로, 위로부터 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 (PET) 12.5㎛, 나일론(Nylon) 필름 25㎛, Al 호일 6㎛ 및 선형저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 필름 50㎛의 구조로 형성된 진공 외피재(Koptri-113643-1, ㈜LG하우시스)에 상기 진공단열재용 심재를 삽입한 후, 상기 외피재를 감압하여 진공상태에서 밀봉하여 190X250X10mm(두께X폭X길이) 크기의 진공단열재를 제조하였다.
이 때, Eko사 장비인 HC-074-200을 이용하여 열전도율을 측정한 결과를 하기 표 1에 기재하였다.
실시예2
심재를 80장 적층하여 단위면적당 질량이 20g/m2인 진공단열재용 심재로 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 진공단열재를 제조하였다.
실시예2 -1
심재를 70℃에서 1시간 건조한 것을 제외하고는 상기 실시예 2와 동일한 방법으로 진공단열재를 제조하였다.
실시예2 -2
심재를 120℃에서 24시간 건조한 것을 제외하고는 상기 실시예 2와 동일한 방법으로 진공단열재를 제조하였다.
실시예2 -3
심재를 120℃에서 1시간 건조하여 방사한 것을 제외하고는 상기 실시예 2와 동일한 방법으로 진공단열재를 제조하였다.
실시예3
심재를 40장 적층하여 단위면적당 질량이 40g/m2인 진공단열재용 심재로 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 진공단열재를 제조하였다.
비교예1
평균직경이 5㎛인 유리섬유 집합체 및 실리카를 포함하는 무기 바인더로 이루어지는 두께 0.5mm의 판상의 보드가 각각 한층씩 적층되어 복합체로 구성된 심재를 12X430X912mm(두께X폭X길이)의 크기로 제조한 후 진공단열재용 심재로 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 진공단열재를 제조하였다.
비교예2
글라스 울(Glass wool)을 무기바인더를 이용한 습식법으로 10X600X600mm (두께X폭X길이)의 심재를 제조한 후 진공단열재용으로 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 진공단열재를 제조하였다.
실시예1 실시예2 실시예3
심재 성분 PP 섬유 PP 섬유 PP 섬유
심재 두께(㎛) 100 150 200
심재 단위면적당 질량(g/m2) 15 20 40
열전도율(mW/mK) 4.025 4.131 4.897
비교예1 비교예2
심재 성분 유리섬유 집합체 및 실리카 무기바인더 글라스울 무기바인더
열전도율(mW/mK) 4.032 3.598
상기 표 1 및 표 2를 참조하면, 유기합성섬유를 포함한 진공단열재용 심재를 사용하는 경우의 열전도율이, 유기섬유 집합체 및 실리카를 포함하는 무기바인더를 진공단열재용 심재로 사용한 비교예 1 및 글라스울 무기바인더를 진공단열재용 심재로 사용한 비교예 2의 열전도율과 유사하게 측정됨을 알 수 있었다. 이로 인해, 별도의 매트릭스 수지를 함유하지 아니하고 유기합성섬유만으로 심재를 형성하는 경우에도 일정수준 이상의 열전도율을 확보할 수 있음을 유추할 수 있다.
구체적으로, 실시예 1 내지 3의 경우 동일한 직경 및 길이를 포함하는 유기합성섬유만으로 진공단열재용 심재가 구성되나, 밀도 및 기공률에 따라 심재의 단위면적당 중량을 조절할 수 있다. 단위면적당 중량이 증가할수록, 진공단열재용 심재 자체의 밀도가 높아지고, 기공률이 감소하여 유기합성섬유만으로 구성된 진공단열재용 심재를 통한 열전도 현상이 커지는바, 실시예 1 에서 실시예 3으로 단위면적당 질량이 커질수록 열전도율 값은 높아지는 것을 알 수 있었다.
실시예2 실시예 2-1 실시예 2-2 실시예 2-3
심재 PP 섬유 (단위중량 20g/m2)
건조시간 24hr 1hr 24hr 1hr
건조온도 70℃ 70℃ 120℃ 120℃
열전도율 4.311 4.054 3.981 4.084
또한, 심재의 전처리 조건에 따라 실시예 2 내지 2-3을 구성하였고, 이때의 열전도율 값을 측정하였는바, 그 결과를 표 3에 나타내었다. 유기합성섬유만을 포함하는 진공단열재용 심재를 제조하는 데 있어서, 초기수분 및 불순물을 최대한 제거해 주기 위해서는 심재의 전처리 과정이 필요한바, 용융점이 비교적 낮은 유기합성섬유의 경우 전처리 온도를 용융점 아래로 제한할 수 있다.
그러므로, 상기 실시예 2 내지 2-3과 같이 심재 전처리 과정의 건조시간 및 건조온도를 다르게 한 경우라도, 열전도율은 일정수준이상을 나타내었는바, 유기합성섬유만으로 형성된 진공단열재용 심재를 사용하는 경우에도, 우수한 단열성능을 발휘함을 확인하였다.

Claims (15)

  1. 유기합성섬유; 및
    하나 이상의 유기합성섬유 융착부를 포함하는
    진공단열재용 심재.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 유기합성섬유 외에 매트릭스 수지를 포함하지 않는
    진공단열재용 심재.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 유기합성섬유는 폴리스틸렌, 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 부타디엔, 스틸렌 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택된 수지를 포함하는
    진공단열재용 심재.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 유기합성섬유의 직경은 20㎛인 이하인
    진공단열재용 심재.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 유기합성섬유 융착부는 상기 유기합성섬유가 융착되어 형성된
    진공단열재용 심재.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 유기합성섬유 융착부의 평균직경이 400㎛ 내지 600㎛인
    진공단열재용 심재.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 유기합성섬유 융착부 중심과 중심 사이의 거리는 750㎛ 내지 1100㎛인
    진공단열재용 심재.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 진공단열재용 심재는 수평으로 배열된 유기합성섬유를 포함하는
    진공단열재용 심재.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 수평으로 배열된 유기합성섬유는 가로배열 또는 세로배열을 포함하는
    진공단열재용 심재.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 진공단열재용 심재의 두께가 100㎛ 내지 200㎛인
    진공단열재용 심재.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 진공단열재용 심재가 하나 또는 복수개의 적층구조인
    진공단열재용 심재.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 적층된 진공단열재용 심재의 단위 면적당 중량이 40g/m2이하인
    진공단열재용 심재.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 적층된 진공단열재용 심재의 기공율이 60% 내지 80%인
    진공단열재용 심재.
  14. 유기합성섬유를 마련하는 단계;
    상기 유기합성섬유를 종이형태로 방사하는 단계; 및
    상기 방사된 유기합성섬유를 국부적으로 가열 가압하여 유기합성섬유 융착부를 형성하는 단계를 포함하는
    진공단열재용 심재 제조방법.
  15. 제 1항에 기재된 상기 진공단열재용 심재를 포함하는
    진공단열재.
KR1020130038313A 2013-04-08 2013-04-08 유기합성섬유를 포함하는 진공단열재용 심재 및 이를 포함하는 진공단열재 KR101774078B1 (ko)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130038313A KR101774078B1 (ko) 2013-04-08 2013-04-08 유기합성섬유를 포함하는 진공단열재용 심재 및 이를 포함하는 진공단열재
PCT/KR2014/002252 WO2014168351A1 (ko) 2013-04-08 2014-03-18 유기합성섬유를 포함하는 진공단열재용 심재 및 이를 포함하는 진공단열재
CN201480020297.6A CN105247128B (zh) 2013-04-08 2014-03-18 包含有机合成纤维的真空绝热材料用芯材及包含其的真空绝热材料
JP2016507878A JP6444375B2 (ja) 2013-04-08 2014-03-18 有機合成繊維を含む真空断熱材用芯材、およびそれを含む真空断熱材
EP14782477.5A EP2985376B1 (en) 2013-04-08 2014-03-18 Core material for vacuum insulator, comprising organic synthetic fiber, and vacuum insulator containing same
US14/782,597 US9734933B2 (en) 2013-04-08 2014-03-18 Core material for vacuum insulator, comprising organic synthetic fiber, and vacuum insulator containing same
TW103112616A TWI580832B (zh) 2013-04-08 2014-04-03 包含有機合成纖維的真空絕熱材料用芯材及包含該真空絕熱材料用芯材的真空絕熱材料

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130038313A KR101774078B1 (ko) 2013-04-08 2013-04-08 유기합성섬유를 포함하는 진공단열재용 심재 및 이를 포함하는 진공단열재

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140121723A true KR20140121723A (ko) 2014-10-16
KR101774078B1 KR101774078B1 (ko) 2017-09-01

Family

ID=51689722

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130038313A KR101774078B1 (ko) 2013-04-08 2013-04-08 유기합성섬유를 포함하는 진공단열재용 심재 및 이를 포함하는 진공단열재

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9734933B2 (ko)
EP (1) EP2985376B1 (ko)
JP (1) JP6444375B2 (ko)
KR (1) KR101774078B1 (ko)
CN (1) CN105247128B (ko)
TW (1) TWI580832B (ko)
WO (1) WO2014168351A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7233070B2 (ja) * 2018-04-16 2023-03-06 アクア株式会社 真空断熱材

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3261728B2 (ja) 1992-02-18 2002-03-04 チッソ株式会社 熱接着性繊維シート
JP3275974B2 (ja) * 1993-05-19 2002-04-22 東洋紡績株式会社 ポリエステル系低収縮熱接着繊維
JP3619961B2 (ja) * 2001-06-21 2005-02-16 東亜紡織株式会社 カーペットの製造方法
US6670035B2 (en) 2002-04-05 2003-12-30 Arteva North America S.A.R.L. Binder fiber and nonwoven web
WO2006009146A1 (ja) * 2004-07-20 2006-01-26 Kurashiki Boseki Kabushiki Kaisha 真空断熱材
KR100790662B1 (ko) * 2005-08-24 2008-01-02 히타치 어플라이언스 가부시키가이샤 진공 단열재 및 그것을 이용한 냉장고
JP2008286282A (ja) * 2007-05-16 2008-11-27 Unitica Fibers Ltd 真空断熱材
JP5033595B2 (ja) * 2007-11-21 2012-09-26 倉敷紡績株式会社 真空断熱材
JP2010127421A (ja) * 2008-11-28 2010-06-10 Mitsubishi Electric Corp 真空断熱材および断熱箱
EP2538125A3 (en) 2008-12-26 2013-02-20 Mitsubishi Electric Corporation Vacuum heat insulating material, heat insulating box using vacuum heat insulating material, refrigerator, refrigerating/air-conditioning apparatus, water heater, equipments, and manufacturing method of vacuum heat insulating material
JP4931904B2 (ja) * 2008-12-26 2012-05-16 三菱電機株式会社 断熱シートの製造装置、及び断熱シートの製造方法
KR101190081B1 (ko) * 2009-06-05 2012-10-12 오씨아이 주식회사 합성실리카를 이용한 진공단열재의 내부심재, 이의 제조방법 및 이를 사용하는 진공단열패널
KR20110015326A (ko) * 2009-08-07 2011-02-15 엘지전자 주식회사 진공단열재의 코어 제조방법, 진공단열재의 코어 및 이를 구비한 진공단열재
JP5251830B2 (ja) * 2009-10-28 2013-07-31 三菱電機株式会社 繊維シートおよび真空断熱材
KR101260557B1 (ko) * 2010-01-05 2013-05-06 엘지전자 주식회사 진공 단열 패널 및 이를 제조하는 방법
KR101202503B1 (ko) * 2010-03-09 2012-11-16 (주)엘지하우시스 진공 단열 패널용 심재 및 이를 제조하는 방법

Also Published As

Publication number Publication date
EP2985376A1 (en) 2016-02-17
EP2985376A4 (en) 2016-06-22
JP2016517939A (ja) 2016-06-20
EP2985376B1 (en) 2017-11-22
TW201439389A (zh) 2014-10-16
CN105247128B (zh) 2017-08-25
JP6444375B2 (ja) 2018-12-26
US20160118158A1 (en) 2016-04-28
KR101774078B1 (ko) 2017-09-01
WO2014168351A1 (ko) 2014-10-16
CN105247128A (zh) 2016-01-13
US9734933B2 (en) 2017-08-15
TWI580832B (zh) 2017-05-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20120164365A1 (en) Vacuum insulation panel and method for manufacturing the same
KR20090017645A (ko) 진공 단열재
US20160010249A1 (en) Core for insulation material, manufacturing method therefor, and slim insulating material using same
KR101601170B1 (ko) 단열 시트 및 그 제조 방법과 이를 이용한 단열 패널
CN205173861U (zh) 真空绝热件以及绝热箱
JP5111331B2 (ja) 真空断熱材およびこの真空断熱材を用いた断熱箱
WO2015115149A1 (ja) 真空断熱材、真空断熱材を用いた断熱箱、及び真空断熱材の製造方法
KR101774078B1 (ko) 유기합성섬유를 포함하는 진공단열재용 심재 및 이를 포함하는 진공단열재
JP2009228886A (ja) 真空断熱材及びこれを用いた断熱箱
KR20160113452A (ko) 진공 단열재용 심재 및 진공단열재
KR101619225B1 (ko) 단열 시트, 그 제조 방법 및 단열 패널
KR101330743B1 (ko) 유리섬유직물을 이용한 진공단열재용 심재 및 그를 이용한 진공단열재
KR20110133451A (ko) 진공 단열 패널 및 그 제조방법
KR101576158B1 (ko) 단열 시트, 하이브리드 단열 시트, 그 제조 방법 및 단열 패널
KR101525297B1 (ko) 유리섬유를 포함하는 진공단열재용 심재, 그 제조방법 및 이를 이용한 진공단열재
KR100965971B1 (ko) 진공 단열재
KR20160054437A (ko) 하이브리드 단열시트, 그 제조방법 및 단열패널
JP6359087B2 (ja) 真空断熱材、及びそれを備えた保温体
JP2016507704A (ja) メラミン樹脂硬化発泡体からなる真空断熱材用芯材とこれを用いた真空断熱材及びその製造方法
KR101441182B1 (ko) 장섬유를 이용한 심재, 그 제조방법 및 이를 이용한 진공단열재
KR101808899B1 (ko) 진공단열재용 심재, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 진공단열재
JP2017129237A (ja) 真空断熱材及び真空断熱材を用いた機器並びに芯材の製造方法
KR20150133901A (ko) 진공단열재용 복합심재 및 이를 이용한 진공단열재

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant