KR20150046846A - 진공단열재용 외피재 및 진공단열재 - Google Patents

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Abstract

심재; 및 상기 심재를 피복하는 외피재를 포함하고, 상기 심재는 상기 외피재로 감압되어 밀봉되고, 상기 외피재는 심재를 밀봉하는 접착층, 상기 접착층의 외부에 적층된 금속 배리어층 및 상기 금속 배리어층 외부에 적층된 보호층을 포함하며, 상기 접착층은 산화칼슘을 포함하는 진공 단열재가 제공된다.

Description

진공단열재용 외피재 및 진공단열재 {SKIN LAYER FOR VACUUM INSULATION PANEL AND VACUUM INSULATION PANEL}
진공단열재용 외피재 및 진공단열재에 관한 것이다.
진공 단열재는 일반 단열재 대비 8배 이상의 낮은 열전도율을 보유함으로써 고효율 차세대 단열재로 사용되고 있다.
일반적으로, 진공 단열 패널은 외부로부터 유입되는 수분 및 공기로 인해 진공 단열재 내부의 압력이 상승되면서 시간의 경과와 함께 진공도는 조금씩 저하되고, 그에 따라 열전도율이 커져 고도의 단열성을 유지할 수 없다는 문제가 있다.
본 발명의 일 구현예는 장기 내구성을 향상시킨 진공단열재용 외피재를 제공한다.
본 발명의 다른 구현예는 상기 진공단열재용 외피재를 적용한 진공 단열재를 제공한다.
본 발명의 다른 구현예에서, 산화칼슘을 포함하는 접착층, 금속 배리어층 및 보호층을 순차적으로 포함하는 다층 구조의 진공 단열재용 외피재를 제공한다.
상기 산화칼슘은 상기 접착층 중 약 30 내지 약 40 중량%로 포함될 수 있다.
상기 산화칼슘은 입자의 평균 직경이 약 0.1 ㎛ 내지 약 10㎛인 생석회일 수 있다.
상기 접착층은 열용착될 수 있다.
상기 접착층은 산화칼슘이 분산된, 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 선형저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 미연신 폴리프로필렌(CPP), 연신 폴리프로필렌(OPP), 폴리염화비닐리덴(PVDC), 폴리염화비닐(PVC), 에틸렌-아세트산비닐 공중합체(EVA), 에틸렌-비닐알코올 공중합체(EVOH) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 열가소성 플라스틱 필름일 수 있다.
상기 접착층의 두께는 약 50㎛ 내지 약 100㎛일 수 있다.
상기 배리어 층은 Al 호일(Foil)을 포함할 수 있다.
상기 보호층은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름, 나일론 필름 및 이들의 조합으로 이루어진 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에서, 심재; 및 상기 심재를 피복하는 외피재를 포함하고, 상기 외피재는 심재를 밀봉하는 접착층, 상기 접착층의 외부에 적층된 금속 배리어층 및 상기 금속 배리어층 외부에 적층된 보호층을 포함하며, 상기 접착층은 산화칼슘을 포함하는 진공 단열재를 제공한다.
상기 산화칼슘은 상기 접착층 중 약 30 내지 약 40 중량%로 포함될 수 있다.
상기 산화칼슘은 입자의 평균 직경이 약 0.1 ㎛ 내지 약 10㎛인 생석회일 수 있다.
상기 심재는 유리 섬유(glass fiber), 퓸드 실리카(fumed silica), 실리카 보드(silica board), 글래스 보드(glass board), 유기질 섬유(organic fiber), 유기질 폼(organic foam) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 접착층은 산화칼슘이 분산된, 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 선형저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 미연신 폴리프로필렌(CPP), 연신 폴리프로필렌(OPP), 폴리염화비닐리덴(PVDC), 폴리염화비닐(PVC), 에틸렌-아세트산비닐 공중합체(EVA), 에틸렌-비닐알코올 공중합체(EVOH) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 열가소성 플라스틱 필름일 수 있다.
상기 접착층의 두께는 약 50㎛ 내지 약 100㎛일 수 있다.
상기 배리어 층은 Al 호일(Foil)을 포함할 수 있다.
상기 보호층은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름, 나일론 필름 및 이들의 조합으로 이루어진 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 진공 단열재는 장기 내구성이 우수하다.
도 1은 본 발명의 실시예 1 및 비교예 1에 따른 진공 단열재의 시간에 따른 진공도를 나타낸 그래프이다.
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.
본 발명의 일 구현예에서, 심재; 및 상기 심재를 피복하는 외피재를 포함하는 진공 단열재를 제공한다. 상기 심재는 상기 외피재로 감압되어 밀봉된다. 상기 외피재는 심재를 밀봉하는 접착층, 상기 접착층의 외부에 적층된 금속 배리어층 및 상기 금속 배리어층 외부에 적층된 보호층을 포함하고, 상기 접착층은 산화칼슘을 포함한다.
상기 진공 단열재는 외피재에 흡습 기능을 가지는 산화칼슘을 포함하여 진공 단열재의 장기 내구성을 향상시킬 수 있다.
상기 심재는 진공 단열재의 심재로서 통상적으로 공지된 물질을 사용할 수 있고, 구체적으로 유리 섬유(glass fiber), 퓸드 실리카(fumed silica), 실리카 보드(silica board), 글래스 보드(glass board), 유기질 섬유(organic fiber), 유기질 폼(organic foam) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 외피재는 접착층, 금속 배리어층 및 보호층이 순차적으로 적층된 다층의 박막 구조이고, 상기 접착층이 열용착되어 심재를 밀봉한다.
상기 심재는 외피재로 밀봉되어 감압되어 진공 단열 효과를 나타내게 된다. 상기 외피재의 내부 압력, 즉, 상기 밀봉된 진공단열재 내부의 진공도는 약 10 내지 약 30 Pa일 수 있다.
상기 접착층은 직접 심재를 피복할 수 있고, 히트 실링(heat sealing)에 의해 열용착되어 형성될 수 있으며, 상기 심재의 진공 상태를 유지하는 기능을 수행한다. 따라서, 상기 접착층은 열용착이 용이한 열가소성 플라스틱 필름으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 접착층은 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 선형저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 미연신 폴리프로필렌(CPP), 연신 폴리프로필렌(OPP), 폴리염화비닐리덴(PVDC), 폴리염화비닐(PVC), 에틸렌-아세트산비닐 공중합체(EVA), 에틸렌-비닐알코올 공중합체(EVOH) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 열가소성 플라스틱 필름일 수 있다.
상기 접착층의 두께는 약 50㎛ 내지 약 100㎛일 수 있다.
상기 접착층은 또한 산화칼슘을 포함한다. 산화칼슘은 수분 등을 흡착하는 흡습제이다. 상기 진공 단열재는 외피재에 산화칼슘을 포함함으로써 외부로부터 침투되는 수분을 매우 효과적으로 차단하게 되어 장기 내구 성능이 향상된다. 구체적으로, 상기 접착층이 열용착부를 포함하게 되는데, 이러한 열용착부를 통한 수분 침투를 보다 효과적으로 억제할 수 있다.
부가적으로 상기 접착층에 포함된 산화칼슘은 상기 심재와 접하기 때문에 상기 심재 내부에 남아 있는 수분과도 반응하여 상기 심재 내부의 진공도를 더욱 낮출 수도 있다.
상기 산화칼슘은 상기 접착층을 형성하는 열가소성 플라스틱 필름에 분산되어 포함될 수 있고, 예를 들어, 열가소성 플라스틱 수지와 생석회 분말을 혼합한 조성물을 압출 성형하여 필름으로 제조되어 접착층을 형성할 수 있다.
상기 산화칼슘은 상기 접착층 중 약 30 내지 약 40 중량%로 포함될 수 있다. 상기 범위의 함량으로 산화칼슘을 포함한 접착층을 포함한 진공 단열재는 진공 유지 효과가 우수하고, 내부의 잔류수분 및 외부로부터 침투하는 수분에 반응할수 있는 장점이 있다. 하지만, 40 중량% 이상이 되면 접착강도 저하로 인해 오히려 접착층의 역할을 하지 못한다.
상기 산화칼슘은 구체적으로 입자의 평균 직경이 약 0.1 ㎛ 내지 약 10 ㎛인 생석회를 사용할 수 있다.
상기 금속 배리어층은 상기 접착층 상부에 가스 차단 및 심재 보호를 위한 것으로서, 약 6㎛ 내지 약 12㎛ 의 두께의 금속 박막일 수 있다. 구체적으로 상기 금속 배리어층은 금속층 또는 금속 산화물층으로 형성될 수 있다. 이러한 금속 배리어층은 금속을 증착하여 형성하거나 Al 호일(Foil)과 같은 금속 필름층으로 형성할 수도 있다. Al은 금속 소재이므로 접힘시 크랙(Crack)이 발생되는 등 문제가 있을 수 있는데, 이를 방지하기 위하여, 금속 배리어층 상부에 보호층을 형성할 수 있다.
상기 보호층은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름, 나일론 필름 및 이들의 조합으로 이루어진 적어도 하나를 포함하는 단층 또는 다층 필름으로 형성될 수 있다. 구체적으로 상기 보호층은 약 10㎛ 내지 약 20㎛ 두께의 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(PET) 및 약 10㎛ 내지 약 30㎛ 두께의 나일론(Nylon) 필름의 적층 구조로 형성하여, 상기 배리어층 및 보호층에 크랙 발생을 억제하고, 우수한 진공 단열 특성을 유지할 수 있다.
상기 금속 배리어층에서 발생하는 크랙(Crack)의 정도가 심각한 경우 폴리에틸렌테레프탈레이트/나일론 필름의 보호층에도 손상이 가해질 수 있는데, 이를 방지하기 위하여 폴리에틸렌테레프탈레이트층 상부에 비닐계 수지층을 더 적층할 수 있다.
상기 비닐계 수지층은 구체적으로 폴리염화비닐(PVC), 폴리초산비닐(PVA), 폴리비닐알콜(PVAL), 폴리비닐브탈랄(PVB), 폴리염화비닐리덴(PVDC) 수지 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 사용할 수 있다.
아울러, 외피재의 기밀 특성을 더 향상시키기 위하여 상기 보호층, 금속 배리어층 및 접착층은 각각 폴리우레탄(PU)계 수지를 이용하여 접착시킬 수 있다.
또한, 상기 외피재의 보호층 외부에 난연제가 첨가된 필름 형태의 난연코팅층을 더 형성할 수도 있다. 이와 같은 난연코팅층을 형성함으로써 상기 진공 단열재는 난연성이 더욱 향상된다. 상기 난연제는 난연성이 부여되는 물질이라면 특별히 제한되는 것은 아니지만, 바람직하게는 비할로겐 타입의 인화합물, 질소화합물, 수산화 알루미늄 및 삼산화 안티몬 가운데 선택되는 하나 이상의 물질이 사용될 수 있다. 상기 질소화합물은 멜라민계, 우레아계, 아민계, 아마이드계 등의 난연제를 총칭하는 것이며, 인화합물은 적인과 인산 에스테르 등의 인계 난연제를 총칭하는 것이다. 구체적으로 상기 질소화합물과 인화합물을 혼합하여 사용함으로써 난연 성능의 시너지효과를 얻을 수 있다.
상기 진공 단열재는 상기 외피재의 접착층에 흡습제로소 산화칼슘을 포함하는 것에 더하여, 상기 외피재 내부에서 발생할 수 있는 가스 및 수분을 흡수하기 위하여 추가적으로 게터(getter)를 더욱 포함할 수 있고, 상기 게터는 공지된 재료를 제한없이 사용할 수 있다. 상기 게터는 심재 내에 삽입되거나, 상기 심재와 상기 외피재 사이에 배치될 수 있다.
상기 게터는 파우치에 담겨진 생석회(CaO)일 수 있다. 상기 생석회는 약 95% 이상의 생석회 분말을 사용할 수 있고, 상기 파우치는 주름지 및 폴리프로필렌(PP) 함침 부직포로 형성할 수 있다.
이하 본 발명의 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러한 하기한 실시예는 본 발명의 일 실시예일뿐 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.
( 실시예 )
실시예 1
순도 95% 생석회 분말 35 중량% 포함하도록 혼합하여 제조된 선형저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 필름 50㎛ 상에 Al 호일 6㎛, 폴리염화비닐리덴(PVDC)/폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(PET) 12.5㎛ 및 나일론(Nylon) 필름 25㎛ 을 적층하여 외피재를 제조하였다. 상기 외피재가 글라스울 타입(Glass Wool Type) 심재를 피복하도록 한 다음, 진공챔버내에서 10Pa의 진공상태를 유지한 상태에서 열처리하여 상기 선형저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 필름이 열용착되어 심재를 밀봉시켜 제조하였다.
비교예 1
외피재의 선형저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 필름 제조시 생석회 분말을 혼합하지 않고 산화칼슘을 포함하지 않는 접착층을 형성하도록 제조된 점을 제외하고 실시예 1과 동일한 방법으로 진공 단열재를 제조하였다.
평가
실험예 1
실시예 1 및 비교예 1의 진공 단열재에 대하여 70도 온도 조건에서 30일, 60일 및 90일 후, 진공단열재 내부의 진공도를 측정하였다. 도 1은 그 결과를 나타낸다.
도 1의 결과로부터 실시예 1은 비교예 1 대비하여 진공도 유지 능력 (장기 내구성)이 약 30% 정도 향상되었음을 확인할 수 있다.

Claims (16)

  1. 산화칼슘을 포함하는 접착층,
    금속 배리어층 및
    보호층을 순차적으로 포함하는 다층 구조의 진공 단열재용 외피재.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 산화칼슘은 상기 접착층 중 30 내지 40 중량%로 포함된
    진공 단열재용 외피재.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 산화칼슘은 입자의 평균 직경이 0.1 ㎛ 내지 10㎛인 생석회인
    진공 단열재용 외피재.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 접착층은 열용착될 수 있는
    진공 단열재용 외피재.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 접착층은 산화칼슘이 분산된, 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 선형저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 미연신 폴리프로필렌(CPP), 연신 폴리프로필렌(OPP), 폴리염화비닐리덴(PVDC), 폴리염화비닐(PVC), 에틸렌-아세트산비닐 공중합체(EVA), 에틸렌-비닐알코올 공중합체(EVOH) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 열가소성 플라스틱 필름인
    진공 단열재용 외피재.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 접착층의 두께는 50㎛ 내지 100㎛인
    진공 단열재용 외피재.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 배리어 층은 Al 호일(Foil)을 포함한
    진공 단열재용 외피재.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 보호층은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름, 나일론 필름 및 이들의 조합으로 이루어진 적어도 하나를 포함하는
    진공 단열재용 외피재.
  9. 심재; 및 상기 심재를 피복하는 외피재를 포함하고,
    상기 외피재는 심재를 밀봉하는 접착층, 상기 접착층의 외부에 적층된 금속 배리어층 및 상기 금속 배리어층 외부에 적층된 보호층을 포함하며,
    상기 접착층은 산화칼슘을 포함하는
    진공 단열재.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 산화칼슘은 상기 접착층 중 30 내지 40 중량%로 포함된
    진공 단열재.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 산화칼슘은 입자의 평균 직경이 0.1 ㎛ 내지 10㎛인 생석회인
    진공 단열재.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 심재는 유리 섬유(glass fiber), 퓸드 실리카(fumed silica), 실리카 보드(silica board), 글래스 보드(glass board), 유기질 섬유(organic fiber), 유기질 폼(organic foam) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는
    진공 단열재.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 접착층은 산화칼슘이 분산된, 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 선형저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 미연신 폴리프로필렌(CPP), 연신 폴리프로필렌(OPP), 폴리염화비닐리덴(PVDC), 폴리염화비닐(PVC), 에틸렌-아세트산비닐 공중합체(EVA), 에틸렌-비닐알코올 공중합체(EVOH) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함하는 열가소성 플라스틱 필름인
    진공 단열재.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 접착층의 두께는 50㎛ 내지 100㎛인
    진공 단열재.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 배리어 층은 Al 호일(Foil)을 포함한
    진공 단열재.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 보호층은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름, 나일론 필름 및 이들의 조합으로 이루어진 적어도 하나를 포함하는
    진공 단열재.
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