KR20180072360A

KR20180072360A - 고온 진공단열패널용 외피재, 이를 이용한 고온 진공단열패널 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR20180072360A
Application number: KR1020160175848A
Authority: KR
Inventors: 정석재; 최성진
Original assignee: 삼아알미늄 (주)
Priority date: 2016-12-21
Filing date: 2016-12-21
Publication date: 2018-06-29
Also published as: KR101944162B1

Abstract

본 발명은 진공단열패널용 외피재, 이를 이용한 진공단열패널 및 이를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 좀 더 구체적으로 설명하면, 특정 소재를 도입하여, 고온 하에서도 단열재로서 요구되는 기계적 물성 저하, 단열 효과 저하가 없는 진공단열패널용 외피재, 이를 이용한 진공단열패널를 제공할 수 있는 발명에 관한 것이다.

Description

고온 진공단열패널용 외피재, 이를 이용한 고온 진공단열패널 및 이의 제조방법{Outer packaging materials having high temperature resistance for vacuum insulation panel, Vacuum insulation panel using the same, and Manufacturing method thereof}

본 발명은 히터, 열좌석시트 등의 제품에서 사용이 가능하면서도 두께가 얇은 진공단열패널용 외피재, 이를 이용한 진공단열패널 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 진공단열재에 사용되는 내부심재는 글라스울(또는 유리섬유 등)을 사용하고, 외피재는 스테인레스 극박판 등의 금속재료를 사용하였는데, 이러한 금속재료는 가스를 거의 투과시키지 않고 진공도 유지성이 양호하여 단열성능 저하가 없는 장점이 있다. 그러나, 이러한 진공단열재는 판넬의 밀도가 200 kg/m³ ~ 300 kg/m³ 정도로 무거워서 취급이 용이하지 못하며 진공단열재 접합부분의 날카로워서 위험요소를 갖는 문제가 있으며, 외피재의 접합부의 용접 불량 문제가 발생하였다. 또한, 내부가 진공이라 하더라도 외피재인 스테인레스 등의 금속재료를 통한 열전도가 높기 때문에 목적하는 단열성능을 기대하기는 어려웠다.

이러한 문제점을 개선하기 위해 진공단열재용 라미네이트 외피재가 개발 되었는데, 상기 라미네이트 외피재는 내부의 진공도를 유지하기 위하여, 외부의 충격, 접음(Fold)에 의한 핀홀, 찢어짐, 크랙 등의 발생을 방지하기 위한 보호기능과, 외부로부터 수분 및 가스가 투과하는 것을 방지하기 위한 투습, 가스차단성과, 외피재에 심재를 넣고, 밀착 봉인하기 위한 열융착 기능이 필요하며, 각 기능의 특성을 갖는 필름을 복수매 조합하여 적층시킨 라미네이팅 필름으로 구성된 외피재가 개발되었다.

예를 들면, 열융착층에 사용되는 필름은 열융착부 주변을 따라 투과하는 가스를 막는 가스차단성 및 내열성의 관점에서 고밀도 폴리에틸렌과 폴리프로필렌을 사용하였으며, 또한, 열융착시에 이물이 존재한 경우에도 기밀성을 확보하기 위해 열융착층에 융점이 다른 폴리에틸렌을 적층한 필름을 사용한 기술이 공고되어 있다. 게다가, 진공단열재는 외피재를 열융착을 통해 봉인함과 함께 심재를 삽입하기 때문에 조금 큰 구조로 되어있는 부분을 포함하여, 진공단열재의 가장자리에는 외피재만으로 구성되어 봉인부가 발생한다. 그런데, 봉인부에는 단열효과가 없으므로 유효단열면적이 감소할 뿐만 아니라, 진공단열재를 냉장고 등의 단열벽에 적용할 경우에 있어서, 히트브릿지(Heat Bridge)나 발포단열재의 유동을 저해하는 요인이 된다.

따라서, 봉인부의 악영향을 없애기 위해, 봉인부를 접어 고정하는 기술이 공고되어 있는데, 이는 단열벽의 내측면에 부착된 진공단열재의 봉인부를 다른쪽 면으로 접음으로써 봉인부의 히트브릿지에 따른 단열성능의 저하를 최소한으로 억제하는 것이다.

그러나, 이와 같은 외피재로 제조된 진공단열재는 다층으로 형성되는 외피재 특성상 층간 사이에 접착제로 일체화시키는데, 기존 접착제는 내열성이 좋지 못해서 이로 형성된 접착제층 및 각층이 150℃ 이상의 고온을 견디지 못하고, 파손되어 진공상태를 유지하지 못하는 문제가 있었으며, 외피재 표면에 열에 의한 크팩, 수축 등에 의한 변형이 발생하는 문제가 있었다.

한국 등록특허번호 10-0359738 (2002.10.23)

이에 본 발명자들은 경제성, 생산성 및 단열성이 우수하면서도, 고온 내열성이 우수한 진공단열패널을 제조하고자 노력 및 연구한 결과, 진공단열재의 무게를 크게 증가시키지 않으면서도 단열 효과 상승 및 진공도를 유지시키면서도, 고온 내열성이 우수한 진공단열패널용 외피재를 개발하게 되었다. 즉, 본 발명은 고온 진공단열패널용 외피재, 이를 이용하여 제조한 진공단열패널 및 이를 제조하는 방법을 제공하고자 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 고온 진공단열패널용 외피재는 열융착층; 제1열차단층; 가스-수분 차단층; 및 제2열차단층;이 내부에서 외부방향으로 차례대로 적층된 구조를 가진다.

본 발명의 바람직한 일실시예로서, 열융착층과 제1열차단층, 제1열차단층과 가스-수분 차단층 및 가스-수분 차단층과 제2열차단층 사이에는 고내열 접착제층을 포함할 수 있다.

본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 고내열 접착제층은 우레탄 2액형 접착제로 포함할 수 있다.

본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 우레탄 2액형 접착제는 하드세그먼트(hard segment)와 소프트세그먼트(soft segment)를 1 : 1.1 ~ 1.4 비율로 포함하고, 중량평균분자량 30,000 ~ 40,000인 우레탄 2액형 접착제일 수 있다.

본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 우레탄 2액형 접착제는 주제(-OH) 1 몰에 대한 NCO 몰비가 0.88 ~ 0.92일 수 있다.

본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 열융착층은 CPP(casting polypropylene film), 및 고밀도폴리에틸렌(HDPE) 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 필름을 포함할 수 있다.

본 발명의 바람직한 일실시예로서, 본 발명의 고온 진공단열패널용 외피재의 제1열차단층 및 제2열차단층은 독립적으로 폴리이미드(PI)필름 또는 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 필름을 포함할 수 있다.

본 발명의 바람직한 일실시예로서, 고온 진공단열패널용 외피재의 제1열차단층 및 제2열차단층 모두 폴리이미드 필름 또는 폴리에틸렌나프탈레이트 필름;을 포함할 수 있다.

본 발명의 바람직한 일실시예로서, 고온 진공단열패널용 외피재의 제1열차단층은 폴리에틸렌나프탈레트 필름을 포함하고, 제2열차단층은 폴리이미드 필름을 포함할 수 있다.

본 발명의 바람직한 일실시예로서, 고온 진공단열패널용 외피재의 상기 가스-수분 차단층은 알루미늄 호일(foil)또는 알루미늄(Al)이 증착된 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름을 포함할 수 있다.

본 발명의 바람직한 일실시예로서, 고온 진공단열패널용 외피재에 있어서, 상기 열융착층은 평균두께 35㎛ ~ 70㎛이고, 제1열차단층은 6㎛ ~ 15㎛, 가스-수분 차단층 4.5㎛ ~ 25㎛이고, 제2열차단층은 10㎛ ~ 30㎛일 수 있다.

본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 고내열 접착제층은 평균두께 2㎛ ~ 5㎛일 수 있다.

본 발명의 바람직한 일실시예로서, 고온 진공단열패널용 외피재는 전체 두께가 70㎛ ~ 150㎛일 수 있다.

본 발명의 바람직한 일실시예로서, 본 발명의 고온 진공단열패널용 외피재는 150℃에서 30분간 가열시, MD(machine direction) 방향 열수축율이 1% 이하이고, TD(transverse Direction) 방향 열수축율이 0.8% 이하일 수 있다.

본 발명의 바람직한 일실시예로서, 본 발명의 고온 진공단열패널용 외피재는 열전도율 측정방법(KS L 9016)에 의거하여 측정시, 열전도율이 MD 방향 0.1500 ~ 0.2850 W/mK 및 TD 방향 16.000 ~ 18.000 W/mk일 수 있다.

본 발명의 바람직한 일실시예로서, 본 발명의 고온 진공단열패널용 외피재는 수분흡수율이 0.1 ~ 0.8%일 수 있다.

본 발명의 바람직한 일실시예로서, 본 발명의 고온 진공단열패널용 외피재는 ASTM D3985에 의거하여 측정시, 기체투과도가 0.10 cc/㎡ㆍday 이하 일 수 있다.

본 발명의 바람직한 일실시예로서, 본 발명의 고온 진공단열패널용 외피재는 ASTM F1249에 의거하여 측정시, 수분투습도(ASTM F1249)가 0.05 g/㎡ㆍday 이하 일 수 있다.

본 발명의 다른 목적은 앞서 설명한 다양한 형태의 진공단열패널용 외피재를 이용한 고온 진공단열패널로서, 심재; 및 상기 심재를 진공 팩킹(packing)하는 상기 진공단열패널용 외피재;를 포함한다.

본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 심재는 심재에 부착 또는 삽입되는 게터(getter)재;를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 바람직한 일실시예로서, 본 발명의 고온 진공단열패널은 상기 외피재 외부표면에 형성된 발포체;를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 외피재와 발포체의 접합부위는 열접착(Heat Seal) 및 화학적으로 결합되어, 외피재와 발포체가 일체화되어 있을 수 있다.

본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 발포체는 폴리스티렌 또는 폴리우레탄 발포체일 수 있다.

본 발명의 바람직한 일실시예로서, 본 발명의 고온 진공단열패널은 전체 두께가 10 mm ~ 50mm일 수 있다.

본 발명의 바람직한 일실시예로서, 본 발명의 고온 진공단열패널은 KS F2278에 의거하여 측정시, 패널의 전체 두께가 20mm일 때, 열관류율이 0.25 W/㎡ㆍK 이하일 수 있다.

본 발명의 바람직한 일실시예로서, 본 발명의 고온 진공단열패널은 KS L 9016에 방법에 의거하여 측정시, 패널 전체 두께가 20mm일 때, 열전도율이 0.0045 W/mK 이하일 수 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 앞서 설명한 고온 진공단열패널을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 열융착층, 제1접착제층, 가스-수분 차단층 및 제2접착제층을 건식적층법(dry lamination)으로 적층시켜서 적층체를 제조하는 1단계; 및 심재를 상기 외피재로 진공 팩킹(packing)시켜서 진공단열재를 제조하는 2단계;를 포함하는 공정을 수행하여 제조할 수 있다.

본 발명의 바람직한 일실시예로서, 본 발명의 고온 진공단열패널을 제조하는 방법은 심재가 외피재로 진공 팩킹된 진공단열재를 금형에 넣은 후, 발포제를 적용 및 발포시켜서 발포체를 형성시키는 단계;를 더 포함할 수도 있다.

본 발명의 바람직한 일실시예로서, 1단계의 적층체는 건식적층법(dry lamination)으로 적층시켜서 제조할 수 있다.

본 발명의 바람직한 일실시예로서, 2단계의 팩킹은 진공챔버에서 0.005 ~ 0.05 Torr 진공압으로 수행할 수 있다.

본 발명의 고온 진공단열패널용 외피재는 진공단열재용 외포재가 갖추어야 할 기본적인 물성인 진공도유지, 단열, 수분/가스 차단 등의 효과가 매우 뛰어난 동시에 유연성이 좋을 뿐만 아니라, 특히 내열성이 매우 우수한 바, 건축자재, 저장·운반용 컨테이너, 냉장기기, 보온기기 등뿐만 아니라, 전기/전자제품, 자동차 전자센서, 열좌석 시트 등에도 적용이 가능하다.

도 1은 본 발명의 고온 진공단열패널용 외피재의 개략적인 단면도이다
도 2는 본 발명의 고온 진공단열패널의 개략적인 단면도이다.
도 3은 발포체가 외부에 형성된 발명의 고온 진공단열패널 단면의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일구현예로서, 건조적층법에 의해 접착제층을 형성 및 필름을 적층시키는 공정의 개략도이다.
도 5는 실시예 1의 외포재를 이용하여 제조한 고온 진공단열패널 사진이다.
도 6은 비교제조예 1에서 제조한 진공단열재 패널 사진이다.
도 7a 및 도 7b 각각은 실험예 5에서 실시한 비교제조예 1 및 비교제조예 2의 진공단열재 패널 실험 완료 후 찍은 사진이다.

이하, 본 발명의 고온 진공단열패널용 외피재(이하, '외피재'로 칭함)에 대하여 상세하게 설명을 한다.

본 발명의 외피재(100)는 도 1에 개략적인 단면도로 나타낸 바와 같이 열융착층(1); 제1열차단층(2); 가스-수분 차단층(3); 및 제2열차단층(4);이 내부에서 외부방향으로 차례대로 적층된 구조를 가진다.

그리고, 상기 외피재는 열융착층과 제1열차단층, 제1열차단층과 가스차단-수분차단층 및 가스차단-수분차단층과 제2열차단층 사이에는 고내열 접착제층(5)에 의해 일체화되어 있을 수 있다.

본 발명의 외피재에 있어서, 상기 열융착층(10)은 외피재(100) 내부에 심재(또는 단열재, 100)를 넣은 상태에서 가스 및 수분이 침투되지 않도록 밀봉 또는 고정시키는 역할을 하며, 상기 열융착층은 CPP(casting polypropylene film), 및 고밀도폴리에틸렌(HDPE) 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 필름을 사용할 수 있고, 바람직하게는 녹는점이 155℃ 이상인 CPP 필름을 사용할 수 있다.

또한, 열융착층(1)은 평균두께 35㎛ ~ 70㎛인 것이, 바람직하게는 40㎛ ~ 60㎛인 것이 좋으며, 열융착층이 35㎛ 미만이면 열봉합 강도가 약하고 또한 가스 및 수분침투 가능성의 문제가 있을 수 있고, 65㎛를 초과하면 박육화의 문제가 있을 수 있고, 제대 작업시 열융착을 위한 열봉합 부위에 두께로 인한 열전달이 충분하지 않으면 열융착층의 용융부족으로 인해 접착강도가 약해지는 문제가 있을 수 있으므로 열을 가하는 히터바(Heater Bar)의 온도를 높게 설정해야 하고 생산속도를 낮추어야 하는 문제가 있을 수 있으므로, 상기 범위 내의 두께가 되도록 하는 것이 좋다.

본 발명의 진공단열패널용 외피재에 있어서, 상기 제1열차단층(2)은 차단성(투습 및 투기), 가스-수분 차단층 보호, 진공포장시 지지층 역할로 모서리부분 크랙방지 역할을 하는 것으로서, 폴리이미드(PI) 필름 또는 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 필름을, 바람직하게는 PI 필름을 사용할 수 있다. 이때, 상기 PEN 필름은 당업계의 일반적인 PEN 필름을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 NDC(2,6-Dimethyl Naphthalene Dicarboxylate)와 EG(Ethylene GlycolG)를 에스터 상호교환(Ester Interchange)을 거쳐 BHEN을 만들고, 이후 축합반응을 거쳐 합성한 폴리머 필름이다. 이러한, PEN 필름은 PET(Polyethylene terephthalate) 필름 보다 약 10 높은 융점(266)을 가지고 유리전이점은 큰 나프탈렌 고리가 존재함으로 인하여 PET의 68에 비하여 113로 높은 특징이 있어서 내열성이 우수하며, 내유성, 내약품성, 내가수분해성, 전기절연성이 매우 우수하며, 탁월한 기계적강도, 가스 배리어성(Gas Barrier), 내방사선성이 우수한 특징이 있다.

그리고, 상기 PI 필름은 당업계에서 사용하는 일반적인 PI 필름을 사용할 수 있으며, 바람직한 일례를 들면, PMDA(Pyromellitic dianhydride)와 ODA(oxy-dianiline)을 중합 및 이미드화시켜서 제조한 PI필름을 사용할 수 있다.

상기 제1열차단층의 평균두께는 6㎛ ~ 15㎛이며, 바람직하게는 8㎛ ~ 14㎛, 더욱 바람직하게는 9㎛ ~ 13㎛이며, 제1열차단층의 평균두께가 6㎛ 미만이면 수분 및 가스차단성이 저하 문제와 심재 포장시 가스-수분 차단층 모서리 부분에 크랙이 발생하는 문제가 있을 수 있고, 15㎛를 초과하는 것은 외피재의 박육화 측면에서 불리하므로 상기 범위 내의 두께를 가지도록 형성시키는 것이 좋다.

본 발명의 진공단열패널용 외피재에 있어서, 상기 가스-수분 차단층(3)은 가스를 차단하고, 외부 수분이 심재로 유입되는 것을 방지하는 역할을 하며, 알루미늄 호일(Foil) 또는 알루미늄(Al)이 증착된 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름으로 구성된 단층 구조 또는 다수개 적층된 다층 구조일 수도 있다.

상기 가스-수분 차단층의 평균두께는 4.5㎛ ~ 25㎛인 것이 바람직하게는 6㎛ ~ 20㎛인 것이 좋으며, 4.5㎛ 미만이면 핀홀(Pin Hole)이 많아 투기도와 투습도가 높은 문제가 있을 수 있고, 25㎛를 초과하면 외피재 박육화에 불리하므로, 상기 범위 내의 평균두께로 형성시키는 것이 좋다. 특히, 가스-수분 차단층으로 알루미늄 호일을 사용하는 경우에는 평균두께 4.5㎛ ~ 10㎛, 바람직하게는 평균두께 6㎛ ~ 8㎛인 것을 사용하는 것이 좋다. 그리고, 가스-수분 차단층으로 알루미늄(Al)이 증착된 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름을 사용하는 경우에는 평균두께 12㎛ ~ 25㎛, 바람직하게는 평균두께 14㎛ ~ 20㎛인 것을 사용하는 것이 좋다.

본 발명의 진공단열패널용 외피재에 있어서, 상기 제2열차단층(4)은 투습, 투기도 차단성뿐만 아니라 고온의 열에 의한 수축방지 및 기계적강도로 취급시 파손 및 크랙방지 역할을 하는 것으로서, 폴리이미드(PI) 필름 또는 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 필름을, 바람직하게는 PI 필름을 사용할 수 있다. 그리고, 사용되는 PI 필름 및 PEN 필름은 제1열차단층에서 앞서 설명한 바와 동일하다.

상기 제2열차단층의 평균두께는 10㎛ ~ 30㎛이며, 바람직하게는 10㎛ ~ 25㎛, 더욱 바람직하게는 12㎛ ~ 15㎛이며, 제2열차단층의 평균두께가 10㎛ 미만이면 기계적 강도 저하로 취급시 크랙 및 파손 되는 문제가 있을 수 있고, 30㎛를 초과하는 것은 외피재의 박육화 측면에서 불리하므로 상기 범위 내의 두께를 가지도록 형성시키는 것이 좋다.

본 발명의 진공단열패널용 외피재에 있어서, 고내열 접착제층(5)은 일반적인 플렉서블 팩키지(flexible package)용 접착제가 아닌 내열성용 접착제를 사용하며, 일반적인 접착제를 사용하면 층간박리(delamination)가 발생하는 문제가 있는 바, 특정한 고내열 접착제를 사용하는 것이 바람직하다. 그리고, 각 층 사이에 형성된 고내열 접착제층은 서로 같거나 다른 성분의 접착제로 형성한 것으로서, 당업계에서 사용하는 일반적인 접착제를 사용할 수 있으나, 각 층의 소재간 특징으로 고려하여 폴리에스테르계(Polyester) 우레탄 접착제 및 폴리에테르계(Polyether) 우레탄 접착제 중에서 선택된 1종 단독 또는 2종 이상을 사용하는 것이, 바람직하게는 폴리에스테르계 우레탄 2액형 접착제를 사용하는 것이 좋다.

상기 폴리에스테르계 우레탄 2액형 접착제는 주제(-OH) 1 몰에 대한 NCO 몰비가 0.88 ~ 0.92이며, 중량평균분자량 30,000 ~ 40,000, 바람직하게는 중량평균분자량 32,000 ~ 40,000, 더욱 바람직하게는 34,000 ~ 40,000인 것을 사용할 수 있다. 그리고, 상기 우레탄 2액형 접착제는 하드세그먼트(hard segment)와 소프트세그먼트(soft segment)를 1 : 1.1 ~ 1.4 비율인 것을, 바람직하게는 1:1.25 ~ 1.40인 것을 사용할 수 있으며, 이때, 하드세그먼트에 대하여 소프트세그먼트가 1.40 비율을 초과하면 상대적으로 하드세그먼트가 적어서 내열성이 떨어질 수 있고, 소프트세그먼트가 1.1 비율 미만이면 고내열 접착제층의 유연성이 너무 떨어져서 폴딩성이 악화되는 문제가 있을 수 있으므로 상기 범위 내의 하드세그먼트 및 소프트 세그먼트 비율을 가지는 것을 사용하는 것이 좋다. 여기서, 상기 하드세그먼트는 벤젠링, 우레탄 결합, 우레아 결합 등으로 이루어진 결정질 부위를 의미하며, 상기 소프트세그먼트는 단일결합을 이루어진 비결정질 부위를 의미한다.

이러한, 상기 폴리에스테르계 우레탄 2액형 접착제는 폴리에스테르 폴리올, 쇄연장제, TDI 및 용제를, 바람직하게는 폴리에스테르 폴리올 45 ~ 48 중량%, 쇄연장제 2 ~ 5 중량%, TDI 5 ~ 8 중량% 및 용제 40 ~ 48 중량%를 포함하는 혼합 및 반응시켜 제조한 것이다.

또한, 상기 각 층 사이에 형성된 고내열 접착제층은 서로 같거나 다른 평균두께 두께로 형성될 수 있으며, 각 층 사이에 형성된 고내열 접착제층은 2㎛ ~ 5㎛가 되도록, 바람직하게는 평균두께 2㎛ ~ 4㎛가 되도록 형성시키는 것이 좋으며, 2㎛ 미만이면 각 층간에 접착력이 너무 약한 문제가 있을 수 있고, 5㎛를 초과하면 박육화 측면에서 불리하고, 접착제를 과다 사용하는 것이 되므로 경제성이 떨어진다.

이러한 본 발명의 진공단열패널용 외피재는 전체 두께가 70㎛ ~ 150㎛, 바람직하게는 80㎛ ~ 125㎛인 것이 좋으며, 이때, 외피재 전체 두께가 70㎛ 미만이면 외피재 박편화에 유리하나, 상대적으로 각층이 얇아져야 하기 때문에 어느 한 층이 역할을 제대로 못할 수 있으며, 기계적 물성이 감소하여 외부 충격에 취약할 수 있다. 그리고, 외피재 전체 두께가 150㎛을 초과하는 것은 외피재 박편화에 불리하고 외피재의 유연성이 떨어져서 폴드(Fold) 작업성 및 가공성이 떨어질 수 있으므로 상기 범위 내의 전체 두께를 가지는 것이 좋다.

본 발명의 외피재는 산소투과도가 0.1cc/㎥·day 이하, 바람직하게는 0.05 ~ 0.09 cc/㎥day, 더욱 바람직하게는 0.01 ~ 0.05cc/㎥·day 일 수 있다.

또한, 본 발명의 진공단열패널용 외피재는 투습도가 0.05g/m²·day 이하, 바람직하게는 0.02 ~ 0.04 g/m²·day, 더욱 바람직하게는 0.015 ~ 0.035 g/m²·day 일 수 있다.

또한, 본 발명의 진공단열패널용 외피재는 인장강도가 10.0 ㎏f/15mm 이상, 바람직하게는 10.5 ~ 13.5 ㎏f/15mm, 더욱 바람직하게는 11.0 ~ 13.0 ㎏f/15mm 일 수 있다.

또한, 본 발명의 진공단열패널용 외피재는 파열강도가 10.5 ㎏f/㎠ 이상, 바람직하게는 10.7 ~ 14.5 ㎏/㎠, 더욱 바람직하게는 11.0 ~ 13.5 ㎏/㎠일 수 있다.

또한, 본 발명의 외피재는 150℃에서 30분간 가열시, MD(machine direction) 방향 열수축율이 1% 이하, 바람직하게는 0.010 ~ 0.075%이고, TD(transverse Direction) 방향 열수축율이 0.8% 이하, 바람직하게는 0.001 ~ 0.055%일 수 있다

또한, 본 발명의 외피재는 수분흡수율이 0.1 ~ 0.8%, 바람직하게는 0.15 ~ 0.70%일 수 있다.

또한, 본 발명의 외피재는 KS L 9016에 의거하여 측정시, 열전도율이 MD방향 0.1500 ~ 0.2850 W/mK일 수 있으며, 바람직하게는 0.1500 ~ 0.2650 W/mK일 있고, 더 바람직하게는 0.1600 ~ 0.2600 W/mK일 수 있다. 그리고, TD방향 열전도율은 16.000 ~ 18.000 W/mk일 수 있고, 바람직하게는 16.200 ~ 17.800 W/mK일 수 있고, 더 바람직하게는 16.500 ~ 17.500 W/mK일 수 있다.

또한, 본 발명의 외피재는 ASTM D3985에 의거하여 측정시, 기체투과도(기체차단성)가 0.1cc/㎡ㆍday 이하일 수 있고, 바람직하게는 0.005 ~ 0.05 cc/㎡ㆍday일 수 있다.

또한, 본 발명의 외피재는 ASTM F1249에 의거하여 측정시, 수분차단성이 0.05g/㎡ㆍday 이하일 수 있으며, 바람직하게는 0.005 ~ 0.045 g/㎡·day, 더욱 바람직하게는 0.005 ~ 0.040 g/㎡·day 일 수 있다.

이하에서는 앞서 설명한 진공단열패널용 외피재를 이용하여 고온 진공단열패널을 제조하는 방법에 대하여 설명한다.

본 발명의 진공단열패널은 열융착층, 제1열차단층, 가스-수분 차단층 및 제2열차단층을 적층시켜서 적층체를 제조하는 1단계; 및 심재를 상기 외피재로 진공 팩킹(packing)시켜서 진공단열재를 제조하는 2단계;를 포함하는 공정을 수행하여 제조할 수 있다.

또한, 상기 진공단열재 외부표면에 발포제를 적용 및 발포시켜서 발포체를 형성시키는 단계;를 더 포함할 수도 있으며, 발포제 형성시에는 건축용 진공단열재로 사용하기에 적정하다.

1단계에 있어서, 상기 열융착층, 제1열차단층, 가스-수분 차단층 및 제2열차단층의 구체적인 종류, 두께 등은 앞서 설명한 바와 동일하다. 그리고, 상기 각 층은 당업계에서 사용하는 일반적인 방법으로 접착(또는 접합)시킬 수 있으며, 바람직한 일례를 들면, 건식적층법(Dry lamination)을 이용하여 각 층을 접착제로 접착시켜서 제조할 수도 있다.

상기 라미네이팅 기재층의 각층은 건식적층법으로 적층시켜서 형성시킬 수 있는데, 도 5에 개략도로 나타낸 바와 같은 공정을 통해서 제조할 수 있다. 이를 구체적으로 설명하면, 제1급지부(12)는 적층되는 하층을 구성하는 롤(Roll) 상의 필름을 공급하며, 접착제(14)가 묻은 코팅롤(3)과 프레스(4) 사이를 통과하면 제1급지부로부터 공급되는 필름의 일면에 접착제가 묻으며, 건조기(5, dry chamber)를 통과한 다음, 제2급지부(8)에서 공급되는 적층 될 상층을 구성하는 필름과 닙롤(6, nip roll)에서 하층과 상층이 적층되며, 냉각롤(7, cooling roll)을 거쳐서 권취부(9)에서 최종적으로 하층과 상층이 적층된 필름을 얻을 수 있다. 즉, PI 필름 또는 PEN 필름을 제1급지부에서 제공하고, 알루미늄 필름을 제2급지부에서 제공하여 이들이 적층된 제1열차단층-> 가스-수분 차단층이 형성된 필름 1을 제조할 수 있다. 그리고, 다음으로 상기 필름 1을 제1급지부에서 제공하고, 상기 PI 필름 또는 PEN 필름을 제2급지부에서 제공하여, 제1열차단층 -> 가스-수분 차단층 -> 제2열차단층 형태로 적층된 필름 2를 제조할 수 있다. 그리고, 필름 2를 제1급지부에서 제공하고 CPP 필름을 제2급지부에서 제공하여 열융착층 -> 제1열차단층 -> 가스-수분 차단층 -> 제2열차단층이 적층된 외피재(적층체)를 제조할 수 있다.

또한, 2단계의 팩킹은 2단계에서 제조한 외피재로 심재를 진공챔버에서 0.005 ~ 0.05 Torr, 바람직하게는 0.005 ~ 0.02 Torr의 진공압으로 팩킹시켜서 수행할 수 있다. 진공 팩킹한 단열재 패널은 사진 도 5에 나타내었다.

또한, 앞서 설명한 바와 같이, 건축용 단열재로 적용하는 경우, 심재를 진공팩킹한 진공단열재를 금형에 넣고 발포제를 발포시켜서 발포체를 형성시킬 수도 있는데, 이때, 발포시 발포 온도에 의해 외피재와 발포체 성분의 화학적 결합을 통해 외피재와 발포체를 일체화시킬 수 있다.

그리고, 금형의 형태를 조절하여 원하는 모양, 크기의 진공단열패널을 제조할 수 있다.

상기 발포제는 폴리스티렌(polystyrene) 또는 폴리우레탄(polyurethane) 중에서 선택된 1종 단독 또는 2종을 포함할 수 있다. 상기 폴리스티렌은 발포 폴리스티렌(EPS, expandable polystyrene)을 사용할 수 있으며, 상기 EPS는 PS(polystyrene)수지를 현탁중합(suspension polymerization)시켜서 만든 것으로서, 현탁중합시키면 좁쌀알 크기의 알갱이가 생기는데, 여기에 부탄 및/또는 펜탄 가스를 현탁중합시킨 알갱이 형태의 중합체 내 투입한 것으로서, 발포 폴리스티렌에 스팀(steam)을 쏘이면 발포되어 둥근 알갱이로 부풀고 이 알갱이를 형틀에 넣고 한번 더 스팀을 쏘이면 좀 더 부풀며 서로 표면이 녹아 달라붙게 되어 발포체를 형성하게 되는 것이다.

그리고, 상기 폴리우레탄은 폴리올과 이소시아네이트를 섞으면 서로 엉겨붙는 가교반응을 하며 경화되며, 발포시키기 위해서 폴리우레탄을 외피재에 바른 후, 프레온계 가스 등의 발포가스를 폴리우레탄 경화반응 시 함께 넣어서 발포시킬 수있다.

상기 발포체는 외부 충격 완화, 단열 효과 증대 역할을 하며, 평균두께 15 mm ~ 40 mm인 것이, 바람직하게는 18 mm ~ 30 mm 정도로 형성시키는 것이 좋으며, 이때, 발포체 두께가 15 mm 미만이면 외부 충격에 취약할 수 있고, 40 mm를 초과하면 진공단열패널이 너무 두꺼워지고, 유연성이 떨어지므로 상기 범위 내의 두께로 발포체를 형성시키는 것이 좋다.

앞서 설명한 방법으로 제조한 본 발명의 진공단열패널은 심재; 및 상기 심재를 진공 팩킹(packing)하는 상기 진공단열패널용 외피재; 포함하며, 상기 심재는 심재에 부착 또는 삽입되는 게터(getter)재;를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 게터(getter)재는 주로 진공 안의 잔류 기체 분자를 흡착하거나 그 기체와 화합물을 만드는 역할 및 진공단열재 외피재를 투과하여 유입되는 가스 성분을 제거하여 장기간 동안 진공단열재로서의 단열성능을 유지하도록 하는 것이다.

또한, 상기 외피재 외부표면에 형성된 발포체;를 더 포함할 수도 있다.

이러한, 본 발명의 진공단열패널은 전체 두께가 10mm ~ 50mm, 바람직하게는 10mm ~ 40mm일 수 있으며, 진공단열패널 전체 두께가 20mm일 때, 열관류율 측정방법(KS F2278)에 방법에 의거하여 측정시, 열관류율이 0.25 W/㎡·K 이하, 바람직하게는 0.05 ~ 0.25 W/㎡·K, 더욱 바람직하게는 0.12 ~ 0.25 W/㎡·K 일 수 있다

본 발명의 바람직한 일실시예로서, 본 발명의 고온 진공단열패널은 열전도율 측정방법(KS L 9016)에 방법에 의거하여 측정시, 전체 두께가 20mm일 때, 열전도율이 0.0045 W/mK 이하, 바람직하게는 0.0040 W/mK 이하일 수 있다. 본 발명의 고온 진공단열패널이 고온에 견디지 못하고 외피재의 크랙(부서짐) 발생시에는 공기유입으로 열전도율이 0.0180 W/mK 이상으로 급격하게 증대하는 문제가 있을 수 있다.

이하 본 발명을 바람직한 실시예를 참고로 하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[ 실시예 ]

실시예 1 : 진공단열패널용 외피재의 제조

1)도 5와 나타낸 바와 같은 건식적층법을 이용하여, PI 필름(제조사 : SKCKOLON, 평균두께 12㎛)의 일면에 폴리에스테르 우레탄 2액형 접착제를 묻힌 다음, 평균두께 7㎛의 알루미늄 필름(제조사 : 삼아알미늄)을 적층시켜서 필름 1을 제조하였다(제1열차단층 -> 고내열성 접착제층 -> 가스-수분 차단층). 이때, 고내열성 접착제층 두께는 3.3㎛였다.

2) 다음으로 동일한 건식적층법을 이용하여, 상기 필름1 일면에 상기와 동일한 폴리에스테르 우레탄 2액형 접착제를 묻힌 다음, PI 필름(제조사 : SKCKOLONPI, 평균두께 12㎛)을 적층시켜서 적층제인 필름2(제1열차단층 -> 고내열성 접착제층 -> 가스-수분 차단층 -> 고내열성 접착제층-> 제2열차단층)을 제조하였다. 이때, 고내열성 접착제층 두께는 3.5㎛였다.

3) 다음으로 동일한 건식적층법을 이용하여, 상기 필름1 일면에 상기와 동일한 폴리에스테르 우레탄 2액형 접착제를 묻힌 다음, 무연신 필름인 CPP(casting polypropylene) 필름(제조사 : 필맥스, 상품명 HU, 평균두께 50㎛)을 적층시켜서, 도 1에 단면도와 같은 형태의 열융착층(CPP) -> 고내열성 접착제층 -> 제1열차단층(PI) -> 고내열성 접착제층 -> 가스-수분 차단층(Al) -> 고내열성 접착제층 -> 제2열차단층(PI)으로 구성된 고온 진공단열패널용 외피재를 제조하였다. 이때, 고내열성 접착제층의 두께는 3.5㎛였다.

각 층의 고내열성 접착제층 형성에 사용된 상기 폴리에스테르 우레탄 2액형 접착제는 주제(-OH) 1 몰에 대한 NCO 몰비가 약 0.90이며, 중량평균분자량은 36,200 ~ 36,300이고, 하드세그먼트(hard segment)와 소프트세그먼트(soft segment)가 1 : 1.32 비율인 것이다.

실시예 2 ~ 실시예 3

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 실시예 2는 제2열차단층을 PEN 필름으로 형성시켰으며, 실시예 3은 제1열차단층을 PEN 필름으로 형성시켜서 하기 표 1과 같이 제조하였다.

이때, PEN 필름은 NDC(2,6-Dimethyl Naphthalene Dicarboxylate)와 EG(Ethylene GlycolG)를 에스터 상호교환(Ester Interchange)을 거쳐 BHEN을 만들고, 이후 축합반응을 거쳐 합성한 폴리머 필름이다.

실시예 4 ~ 실시예 8

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하되, 하기 표 1과 같이 각 층의 두께에 변화를 주어서, 외피재를 각각 제조하여 실시예 4 ~ 실시예 8을 실시하였다.

비교예 1

1) 도 5와 나타낸 바와 같은 건식적층법을 이용하여, 알루미늄이 증착 코팅된 에틸렌비닐알코올공중합체 필름(VM-EVOH, 상품명:VM-XL, 제조사:Kurary, 평균두께 12㎛) 일면에 폴리에스테르 우레탄 2액형 접착제를 묻힌 다음, 평균두께 25 ㎛의 알루미늄이 증착 코팅된 PET 필름(VM-PET, 제조사:코오롱, 상품명:CGR)을 적층시켜서 필름 1[가스차단층(VM-EVOH) -> 접착제층 -> 수분차단층(VM-PET)]를 제조하였다. 그리고, 접착제층의 평균두께는 3.5㎛였다.

2) 다음으로 동일한 건식적층법을 이용하여, 상기 필름1 일면에 폴리에스테르계 우레탄 2액형 접착제를 묻힌 다음, 평균두께 50㎛ 폴리에틸렌(PE) 필름(제조사:한국프리팩, 상품명:MPE, 열융착층)을 적층시켜서 적층체(열융착층 -> 접착제층 -> 가스차단층 -> 접착제층 -> 수분차단층)이 적층된 적층체(필름)을 제조하였다. 이때, 접착제층의 평균두께는 3.2㎛였다.

3) 다음으로 동일한 건식적층법을 이용하여, 상기 필름1의 에틸렌비닐알코올공중합체 필름 일면에 폴리에스테르계 우레탄 2액형 접착제를 묻힌 다음 나일론 필름(NY, 상품명:RT92, 제조사:효성, 평균두께 15㎛) 을 적층시켜서 적층체(열융착층 -> 접착제층 -> 가스차단층 -> 접착제층 -> 수분차단층->열차단층)이 적층된 외피재를 제조하였다. 이때, 접착제층의 평균두께는 3.2㎛였다.

이때, 폴리에스테르계 우레탄 2액형 접착제는 상기 실시예 1과 동일한 것을 사용하였다.

비교예 2

상기 실시예 1과 동일한 필름 및 층 두께를 가지는 외포재를 제조하되, 각 층의 접착제층 형성에 사용된 상기 폴리에스테르 우레탄 2액형 접착제는 주제(-OH) 1 몰에 대한 NCO 몰비가 약 0.80이며, 중량평균분자량은 27,500 ~ 27,600이고, 하드세그먼트(hard segment)와 소프트세그먼트(soft segment)가 1 : 0.95 비율인 것을 사용하였다.

비교예 3 ~ 비교예 5

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 외피재를 제조하되, 하기 표 2와 같이 제1열차단층, 가스-수분 차단층 또는 제2열차단층의 두께를 달리하여 외피재를 각각 제조하여 비교예 3 ~ 5를 실시하였다

구분 (단위 : ㎛)			실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	실시예 5	실시예 6	실시예 7	실시예 8
열융착층		CPP	50	50	50	50	40	55	50	50
열융착층		PE	-	-	-	-	-	-	-	-
고내열 접착제층			3.5	3.5	3.5	2.8	2.6	2.5	3.0	3.5
제1열차단층	PI		12	12	-	10	8	11	12	-
제1열차단층	PEN		-	-	12	-	-	-	-	12
고내열 접착제층			3.3	3.4	3.3	2.5	2.4	2.5	3.3	3.3
가스-수분 차단층	Al 필름		7	7	7	8	8	7	-	-
가스-수분 차단층	VM-PET		-	-	-	-	-	-	25	25
고내열 접착제층			3.5	3.5	3.5	2.6	2.5	2.5	3.5	3.5
제2열차단층	PI		12	-	-	13	14	11	12	-
제2열차단층	PEN		-	12	12	-	-	-	-	12

구분 (단위 : ㎛)		비교예 1	비교예 2	비교예 3	비교예 4	비교예 5	비교예 6
열융착층	CPP	-	50	50	50	50	50
열융착층	PE	50	-	-	-	-	-
내열 접착제층		3.5	2.5	2.5	2.5	2.5	2.5
제1열차단층	PI	-	12	4	12	12	-
	PEN	-	-	-	-	-	-
	VM-EVOH	12	-	-	-	-	12
내열 접착제층		3.2	2.4	2.5	2.5	2.5	2.5
가스-수분 차단층	Al 필름	-	7	7	4	7	-
가스-수분 차단층	VM-PET	25	-	-	-	-	25
내열 접착제층		2.5	2.5	2.5	2.6	2.5	2.5
제2열차단층	PI	-	12	12	12	8	12
	PEN	-	-	-	-	-	-
	NY	15	-	-	-	-	-

실험예 1 : 외피재의 물성측정실험 1

상기 실시예 1 ~ 8 및 비교예 1 ~ 6에서 제조한 외피재 각각의 산소투과도, 투습도, 인장강도, 파열강도를 하기 방법으로 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.

(1) 기체투과도 : ASTM D-3985법에 의거 측정하되, MOCON사의 2/21 장비를 이용하여 측정하였다.

(2) 수분투습도 : ASTM F-1249법에 의거하여 측정하되, MOCON사의 3/33 장비를 이용하여 측정하였다.

(3) 인장강도: ASTM D-882법에 의거하여 측정하되, Instron사의 4465 장비를 이용하여 측정하였다.

(4) 파열강도: ASTM D-3786법에 의거하여 측정하되, TOYOSEIKI사의 EL 장비를 이용하여 측정하였다.

구분	기체투과도 (cc/㎥·day)	수분투습도 (g/m²·day)	인장강도 (㎏/㎟)	파열강도 (㎏/㎠)
실시예 1	0.091	0.030	14.5	12.0
실시예 2	0.093	0.029	13.2	11.3
실시예 3	0.095	0.023	12.1	10.1
실시예 4	0.091	0.027	14.5	12.0
실시예 5	0.100	0.027	14.3	11.9
실시예 6	0.092	0.033	14.2	11.9
실시예 7	0.091	0.031	14.3	13.5
실시예 8	0.092	0.029	14.4	13.6
비교예 1	0.110	0.700	14.2	13.4
비교예 2	0.096	0.055	15.1	13.0
비교예 3	0.154	0.067	13.3	10.8
비교예 4	0.112	0.060	13.5	11.2
비교예 5	0.154	0.078	14.3	11.9
비교예 6	0.092	0.039	14.3	12.0

상기 표 3의 실험결과를 살펴보면, 실시예 및 비교예 모두 전반적으로 우수한 인장강도, 파열강도를 가지는 결과를 보였으며, 특히, 접착제층을 구성하는 폴리에스테르 우레탄 2액형 접착제의 소프트 세그먼트 비율이 낮은 것을 사용한 비교예 2의 경우, 인장강도가 매우 우수한 결과를 보였다.

그리고, 실시예 1 ~ 8의 경우, 0.10 cc/㎡·day 이하의 낮은 기체투과도 및 0.05 g/㎡·day 미만의 낮은 수분투습도를 보였다.

이에 반해, 열융착층으로 CPP를 사용하지 않은 비교예 1, 제1열차단층 두께가 6㎛ 미만인 비교예 3, 가스-수분 차단층의 두께가 4.5㎛ 미만이였던 비교예 4, 제2열차단층의 두께가 10㎛ 미만이었던 비교예 5의 경우, 실시예와 비교할 때, 수분, 가스차단성이 좋지 않아서, 상대적으로 높은 기체투과도 및 수분투습도 값을 보였다.

실험예 2 : 외피재의 물성측정실험 2

상기 실시예 1 ~ 실시예 6 및 비교예 1 ~ 6에서 제조한 외피재의 열수축율을 측정하였고, 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.

이때, 열수축율은 외피재를 150℃의 오븐에 투입한 후, 30분 뒤 꺼내어 오븐 투입 전후의 MD(machine direction) 방향 및 TD(transverse Direction) 방향의 길이를 재어서 열수축율을 측정하였다. 또한, 열전도율 측정방법(KS L 9016)에 의거하여 MD 방향 및 TD 방향으로의 열전도율을 측정하였고, 그 결과를 표 4에 나타내었다.

구분	열수축율		열전도율
구분	MD방향 열수축율(%)	TD 방향 열수축율(%)	수평방향 열전도율 (W/mk)	수직방향 열전도율 (W/mk)
실시예 1	0.040%	0.010%	17.25	0.2531
실시예 2	0.041%	0.013%	17.26	0.2531
실시예 3	0.063%	0.041%	17.26	0.2531
실시예 4	0.045%	0.017%	17.95	0.2597
실시예 5	0.041%	0.012%	17.95	0.2596
실시예 6	0.046%	0.015%	17.26	0.2532
실시예 7	0.041%	0.013%	2.34	0.2231
실시예 8	0.045%	0.019%	2.25	0.2251
비교예 1	1.500%	0.710%	2.51	0.2510
비교예 2	0.078%	0.069%	17.27	0.2532
비교예 3	0.043%	0.015%	17.30	0.2535
비교예 4	0.041%	0.013%	17.07	0.2532
비교예 5	0.040%	0.016%	17.24	0.2525
비교예 6	0.083%	0.037%	2.32	0.2524

상기 표 4의 실험결과를 살펴보면, 비교예 1 및 비교예 6의 경우, MD 방향 및/또는 TD 방향으로의 열수축율이 너무 높은 문제를 보임을 확인할 수 있었다.

제조예 1 : 진공단열패널의 제조

상기 실시예 1의 외피재 2장의 열융착층이 마주보도록 겹쳐놓은 후, 제대 M/C에서 파우치 형태로 제조하였다.

다음으로, 게터재가 게재된 심재를 상기 파우치 형태의 외피재에 넣은 후, 진공포장하여 제조한 진공단열패널을 제조하였으며, 이의 사진을 도 5 에 나타내었다.

제조예 2 ~ 제조예 8 및 비교제조예 1, 비교제조예 6

상기 제조예 1과 동일한 방법으로 진공단열패널을 제조하되, 실시예 1의 외피재 대신 실시예 1 ~ 8 및 비교예 6의 외피재 각각을 사용하여 하기 표 5와 같이 진공단열패널을 각각 제조하였다. 진공단열패널의 단면 두께는 진공단열재 두께 20 mm이다.

구분	외피재
제조예 1	실시예 1
제조예 2	실시예 2
제조예 3	실시예 3
제조예 4	실시예 4
제조예 5	실시예 5
제조예 6	실시예 6
제조예 7	실시예 7
제조예 8	실시예 8
비교제조예 1	비교예 1
비교제조예 2	비교예 6

그리고, 비교제조예 1에서 제조한 진공단열패널 사진을 도 6에 나타내었다.

실험예 3 : 진공단열패널의 고온 장기안정성 확인 실험 및 열관류율 측정

(1) 고온 장가안정성 평가

제조예 1, 비교제조예 1 및 비교제조예 6에서 제조한 진공단열패널을 오븐에 투입한 후, 150℃에서 3개월간 방치한 후, 꺼내어 진공단열패널의 외관에 크랙, 층간박리, 외장재의 열봉합강도 저하 여부를 관찰하였으며, 비교제조예 1, 비교제조예 6의 실험 후, 사진을 도 7a 및 도 7b에 각각 나타내었다.

(2) 열관류율 평가

또한, 진공단열패널의 열관류율을 KS F2278 열관류율 측정방법에 의거하여 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 6에 나타내었다. 열관류율 측정은 진공단열재 외피재로 진공포장하여 진공단열패널을 제조한 후, 진공단열패널을 오븐에 투입한 후, 150℃에서 3개월간 방치한 후, 꺼내어 고온 장기안정성 평가 전후의 열관류율을 측정 비교하였다

구분	오븐 투입 전 열관류율(W/㎡·k)	오븐 투입 후 열관류율(W/㎡·k)
제조예 1	0.250	0.270
제조예 2	0.252	0.271
제조예 3	0.255	0.271
제조예 4	0.257	0.279
제조예 5	0.258	0.281
제조예 6	0.250	0.270
제조예 7	0.249	0.271
제조예 8	0.249	0.273
비교제조예 1	0.253	0.752
비교제조예 6	0.251	0.705

도 7a 및 도 7b을 살펴보면, 비교제조예 1 및 비교제조예 6 의 외장재로 제조된 진공단열패널의 경우, 외장재에 크랙이 발생하는 문제가 있음을 확인할 수 있었다.

상기 표 6을 살펴보면, 제조예 1 ~ 8의 경우, 폴딩작업 전후의 열관류율 증가폭이 작은데, 반해, 비교제조예 1 및 비교제조예 6의 경우, 2.5 ~ 3 배 정도 열관류율이 증가하는 문제를 보였는데, 이는 고온에서 장기방치시 크랙발생으로 인한 진공풀림이 발생한 결과로 판단된다

상기 실시예 및 실험예를 통하여 본 발명의 고온 진공단열패널용 외피재가 150℃ 이상에서 고온 장기안정성이 우수할 뿐만 아니라, 박편화하면서도 기계적 물성 및 단열성이 매우 우수한 것을 확인할 수 있었다. 이러한 본 발명의 외피재를 이용하여 다양한 용도, 예를 들면, 전기전자부품, 열좌석시트 등 고온 하에서 작동하는 다양한 물품의 단열패널을 제공할 수 있음을 확인할 수 있었다.

실험예 4 : 진공단열패널 제조시 작업성 시험

상기 제조예 1 ~ 8 및 비교제조예 2에서 제조한 진공단열재 외피재를 사용하여 진공단열패널 제조시 작업성을 평가하였다.

패널작업시 사이드의 열봉합부위(Sealing부위) 접어서 테이프로 고정하는 작업인데, 진공단열재 외피재가 폴딩(folding, 또는 유연성)이 좋으면 작업이 용이하고, 폴딩성이 좋지 않으면 작업성이 떨어진다.

비교결과 제조예 1 ~ 8의 외피재는 폴딩성이 우수했으나, 비교예 2의 외피재는 유연성이 부족하여 폴딩 작업에 어려움이 있었다.

1 : 열융착층 2 : 제1열차단층 3 : 가스-수분 차단층
4 : 제2열차단층 5 : 고내열 접착제층
100 : 외피재 200 : 심재 300 : 발포체
400 : 진공단열패널

Claims

열융착층; 제1열차단층; 가스-수분 차단층; 및 제2열차단층;이 내부에서 외부방향으로 차례대로 적층된 것을 특징으로 하는 고온 진공단열재용 외피재.
제1항에 있어서, 열융착층과 제1열차단층, 제1열차단층과 가스-수분 차단층 및 가스-수분 차단층과 제2열차단층 사이에는 고내열 접착제층을 포함하며,
상기 고내열성 접착제층은 하드세그먼트(hard segment)와 소프트세그먼트(soft segment)를 1 : 1.1 ~ 1.4 비율로 포함하고, 중량평균분자량 30,000 ~ 40,000인 우레탄 2액형 접착제로 형성된 것을 특징으로 하는 고온 진공단열재용 외피재.
제1항에 있어서, 상기 열융착층은 CPP(casting polypropylene film) 및 고밀도폴리에틸렌(HDPE) 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 필름을 포함하는 것을 특징으로 하는 고온 진공단열재용 외피재.
제1항에 있어서, 제1열차단층 및 제2열차단층은 독립적으로 폴리이미드(PI) 필름 또는 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN) 필름을 포함하는 것을 특징으로 하는 고온 진공단열재용 외피재.
제4항에 있어서, 제1열차단층 및 제2열차단층 모두 폴리이미드 필름 또는 폴리에틸렌나프탈레이트 필름;을 포함하거나 또는
제1열차단층은 폴리에틸렌나프탈레트 필름을 포함하고, 제2열차단층은 폴리이미드 필름;을 포함하는 것을 특징으로 하는 고온 진공단열재용 외피재.
제1항에 있어서, 상기 가스-수분 차단층은 알루미늄 호일(Foil) 또는 알루미늄(Al)이 증착된 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름을 포함하는 것을 특징으로 하는 고온 진공단열패널용 외피재.
제1항에 있어서, 열융착층은 평균두께 35㎛ ~ 70㎛이고, 제1열차단층은 6㎛ ~ 15㎛이며, 가스-수분 차단층 4.5㎛ ~ 25㎛이고, 제2열차단층은 10㎛ ~ 30㎛인 것을 특징으로 하는 고온 진공단열패널용 외피재.
제1항에 있어서, 고내열 접착제층은 평균두께 2㎛ ~ 5㎛인 것을 특징으로 하는 고온 진공단열패널용 외피재.
제1항에 있어서, 전체 두께가 70㎛ ~ 150㎛인 것을 특징으로 하는 진공단열패널용 외피재.
제1항 내지 제9항 중에서 선택된 어느 한 항에 있어서, 150℃에서 30분간 가열시, MD(machine direction) 방향 열수축율이 1% 이하이고, TD(transverse Direction) 방향 열수축율이 0.8% 이하인 것을 특징으로 하는 고온 진공단열패널용 외피재.
제1항 내지 제9항 중에서 선택된 어느 한 항에 있어서,
KS L 9016에 의거하여 측정시, 열전도율이 MD 방향 0.1500 ~ 0.2850 W/mK 및 TD 방향 16.000 ~ 18.000 W/mk이고,
ASTM D3985에 의거하여 측정시, 기체투과도가 0.10 cc/㎡·day 이하이고,
ASTM F1249에 의거하여 측정시, 수분투습도(ASTM F1249)가 0.05 g/㎡·day 이하인 것을 특징으로 하는 고온 진공단열패널용 외피재.
유리섬유, 그라스울, 흄드실리카, 폴리우레탄, 폴리프로필렌 및 폴리에스테르 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 심재; 및
상기 심재를 진공 팩킹(packing)하는 제10항의 외피재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고온 진공단열패널.
제12항에 있어서, 상기 외피재 외부표면에 형성된 발포체;를 더 포함하며,
외피재와 발포체가 일체화되어 있는 것을 특징으로 하는 고온 진공단열패널.
제12항에 있어서, 상기 심재는 심재에 부착 또는 삽입되는 게터(getter)재;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고온 진공단열패널.
제13항에 있어서, 상기 발포체는 폴리스티렌 발포체 또는 폴리우레탄 발포체인 것을 특징으로 하는 고온 진공단열패널
열융착층, 제1접착제층, 가스-수분 차단층 및 제2접착제층을 건식적층법(dry lamination)으로 적층시켜서 적층체를 제조하는 1단계; 및
심재를 상기 외피재로 진공 팩킹(packing)시켜서 진공단열재를 제조하는 2단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고온 진공단열패널의 제조방법.
제16항에 있어서,
심재가 외피재로 진공 팩킹된 진공단열재를 금형에 넣은 후, 발포제를 적용 및 발포시켜서 발포체를 형성시키는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고온 진공단열패널의 제조방법.