KR20180079862A - 세라믹 판재 및 이를 포함하는 냉장고 - Google Patents

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Abstract

게시된 발명은 재료의 강도를 보강하도록 일면에 산업용 섬유가 부착된 세라믹 판재 및 이를 포함하는 냉장고에 관한 것이다.
일 측면에 따른 세라믹 판재는 다공성 세라믹 기판, 세라믹 기판의 일면에 결합된 접착제층 및 접착제층 상에 결합되며 산업용 섬유로 마련된 원단을 포함하는 보강재 층을 포함하여 이루어 질 수 있으며, 산업용 섬유의 종류로는 아라미드 섬유 및 탄소 섬유를 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나가 사용될 수 있다.

Description

세라믹 판재 및 이를 포함하는 냉장고{Ceramic plate and refrigerator including thereof}
게시된 발명은 재료의 강도를 보강하도록 일면에 산업용 섬유가 부착된 세라믹 판재 및 이를 포함하는 냉장고에 관한 것이다.
일반적으로 세라믹 판재는 원판층 생산 후 용도에 따라 유약, 인쇄 등의 처리를 하여 완제품 형태로 제작된다. 이러한 방법으로 제작된 세라믹 판재는 건축 내장재 또는 외장재로 사용되며, 특히 건축 외장용 재료는 강도 보강 또는 취급 문제로 인하여 일면에 유리 섬유를 부착할 수 있다.
건축 자재의 취급 및 강도 보강을 위한 유리 섬유의 부착은 수작업 (hand layup), 스프레이 (spray) 또는 접착제 도포 방법에 의할 수 있다. 스프레이와 접착제 도포 방법은 자동화 방식으로 진행되는 점에서 대량 생산 공정에 적합한 반면, 스프레이 방식은 접착제 방식과는 달리 품질 관리가 어려운 문제가 있다. 이에, 설계자의 의도에 따라 적절한 방법을 선택함이 바람직할 것이다.
한편, 세라믹 판재에 유리 섬유의 부착 시 접착제 도포 방법을 취할 경우 균일한 세라믹 판재의 물성 관리가 가능한 반면, 세라믹 판재의 적용 범위를 확대하기에 한계가 있다. 일 예로, 유리 섬유가 적용된 소재는 냉장고용 소재로 사용하기 어려우며, 세라믹 판재에 유리 섬유를 부착할 경우 냉장고용 소재로 적용하기에 필요한 요구 물성을 충족하지 못하는 문제가 있다.
일 측면은, 재료의 강도를 보강하도록 일면에 산업용 섬유가 부착된 세라믹 판재 및 이를 포함하는 냉장고를 제공하고자 한다. 여기서, 산업용 섬유로는 아라미드 섬유(aramid fiber) 또는 카본 섬유(carbon fiber)가 사용될 수 있으며, 산업용 섬유와 세라믹 판재는 폴리우레탄 접착제를 사용한 접착제 도포 방식으로 부착될 수 있다.
일 측면에 따른 세라믹 판재는 다공성 세라믹 기판; 세라믹 기판의 일면에 결합된 접착제층; 및 접착제층 상에 결합되며 아라미드 섬유 및 탄소 섬유를 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나의 산업용 섬유로 직조된 원단으로 마련된 보강재 층;을 포함한다.
또한, 원단은, 표면처리제로 표면처리된 것을 포함할 수 있다.
또한, 원단은, 전체 표면처리제 대비 1 내지 3 중량% 범위의 표면처리 성분을 포함하는 표면처리제로 표면처리 된 것을 포함할 수 있다.
또한, 원단은, 아라미드 섬유를 직조하여 마련된 원단이 비닐에스터계 표면처리제로 표면처리된 것을 포함할 수 있다.
또한, 원단은, 탄소 섬유를 직조하여 마련된 원단이 실란계 표면처리제로 표면처리된 것을 포함할 수 있다.
또한, 아라미드 섬유는, p-페닐렌 디아민(PPD, p-Phenylene diamine)과 테레프탈로일 클로라이드(TPC, Terephthaloyl chloride)의 중합으로 제작된 p-아라미드 섬유를 포함할 수 있다.
또한, 원단은, 2000 내지 6000 데니어 범위의 아라미드 섬유를 직조하여 마련된 것을 포함할 수 있다.
또한, 원단은, 아라미드 섬유의 위사 경사의 밀도가, a x b를 가지도록 마련된 것을 포함하는 세라믹 판재를 포함할 수 있다. 여기서, a 및 b는 각각 13 내지 20 범위를 가지는 정수이다.
또한, 원단은, PAN계 섬유를 원사로 하여 마련된 PAN계 12K 탄소 섬유 직물로 직조된 것을 포함할 수 있다.
또한, 다공성 세라믹 기판은, 고온에서 연속 고압 밸트 프레스 장비로 압착하여 3 내지 6 mm 두께를 가지도록 마련된 것을 포함할 수 있다.
또한, 다공성 세라믹 기판은, 연마 및 유약처리로 95 이상의 광택도를 가지는 것을 포함할 수 있다.
또한, 다공성 세라믹 기판은, 단위 표면적당 기공이 차지하는 면적의 비율이 10 내지 15% 범위를 가지는 것을 포함할 수 있다.
또한, 다공성 세라믹 기판은, 일면에 유약 코팅층이 형성된 것을 포함할 수 있다.
또한, 접착제 층은, 폴리우레탄 성분을 주 성분으로 포함하는 접착제로 마련된 것을 포함할 수 있다.
일 측면에 따른 냉장고는 세라믹 판재로 마련된 내상; 및 내상의 외측에 결합되어 외관을 형성하는 외상;을 포함하고, 세라믹 판재는, 다공성 세라믹 기판; 세라믹 기판의 일면에 결합된 접착제층; 및 접착제층 상에 결합되며 아라미드 섬유 및 탄소 섬유를 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나의 산업용 섬유로 직조된 원단으로 마련된 보강재 층을 포함한다.
또한, 원단은, 전체 표면처리제 대비 1 내지 3 중량% 범위의 표면처리 성분을 포함하는 표면처리제로 표면처리 된 것을 포함할 수 있다.
또한, 원단은, 2000 내지 6000 데니어 범위의 아라미드 섬유를 위사 경사의 밀도가 axb를 가지도록 직조하여 마련된 것을 포함하고, 비닐에스터계 표면처리제로 표면처리된 것을 포함할 수 있다. 여기서, a 및 b는 각각 13 내지 20 범위를 가지는 정수이다.
또한, 아라미드 섬유는, p-페닐렌 디아민(PPD, p-Phenylene diamine)과 테레프탈로일 클로라이드(TPC, Terephthaloyl chloride)의 중합으로 제작된 p-아라미드 섬유를 포함할 수 있다.
또한, 원단은, PAN계 섬유를 원사로 하여 마련된 PAN계 12K 탄소 섬유 직물로 직조된 것을 포함하고, 실란계 표면처리제로 표면처리 된 것을 포함할 수 있다.
또한, 다공성 세라믹 기판은, 단위 표면적당 기공이 차지하는 면적의 비율이 10 내지 15% 범위를 가지는 것을 포함할 수 있다.
게시된 발명은 세라믹 소재를 강도를 보강하기 위한 재료로 유리섬유 대신 산업용 소재를 적용함으로써 냉장고 내상 재료로 유리 섬유의 사용이 불가능하다는 현 규격 내용을 충족함과 동시에 냉장고 내상 재료로서 요구되는 물성 조건을 만족시키는 세라믹 판재 및 이를 포함하는 냉장고를 제공할 수 있다.
도 1은 일 실시 예에 따른 냉장고의 외관을 도시한 도면이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 냉장고의 내부를 도시한 도면이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 세라믹 판재의 구조를 도시한 도면이다.
도 4는 일 실시 예에 따른 세라믹 판재에 적용된 보강재의 구조를 도시한 도면이다.
도 5에서는 PAN계 섬유를 원사로 하여 탄소 섬유를 제조하는 과정을 개략적으로 도시하였다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 본 명세서가 실시 예의 모든 요소들을 설명하는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 일반적인 내용 또는 실시 예에들 간에 중복되는 설명은 생략한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 포함한다고 할 때 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
명세서 전제에서, 어떤 부재가 다른 부재 상에 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
제 1, 제 2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로 구성요소가 전술된 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 예외가 있지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 발명의 작용 원리 및 실시 예들에 대해 설명한다.
게시된 발명은 재료의 강도를 보강하도록 일면에 산업용 섬유가 부착된 세라믹 판재에 관한 것이다. 게시된 발명에서는 기존에 세라믹 판재의 강도 보강을 위해 적용되었던 유리 섬유(glass fiber)를 아라미드 섬유(aramid fiber) 및 탄소 섬유(carbon fiber)와 같은 산업용 섬유로 대체 함으로써 세라믹 판재의 강도를 개선하고 적용 범위의 확대가 가능하도록 하였다.
게시된 발명에 따른 세라믹 판재는 기존에 세라믹 판재가 적용되어 오던 건축용 내외장재뿐 아니라, 냉장고 내상 재료, 전자 기기의 내외장재 재료 등을 포함한 다양한 분야에 적용 가능할 수 있다. 본 명세서에서는 설명의 편의상 게시된 발명에 따른 세라믹 판재가 냉장고 내상 재료로 적용되는 경우를 예로 들어서 설명하도록 할 것이나, 세라믹 판재의 적용 범위가 냉장고 내상 재료로 한정되는 것은 아니다.
이하 게시된 발명에 따른 세라믹 판재가 적용된 냉장고의 구조에 대해 설명한 후 게시된 발명에 따른 세라믹 판재의 구조 및 특성에 대해 보다 상세하게 설명하도록 한다.
도 1은 일 실시 예에 따른 냉장고(100)의 외관을 도시한 도면이고, 도 2는 일 실시 예에 따른 냉장고(100)의 내부를 도시한 도면이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바를 참조하면, 냉장고(100)는 본체(110)와, 본체(110)의 내부에 형성되는 저장실(120, 150)과, 본체(110) 전면에 회동 가능하게 마련되어 저장실(120, 150)읠 외부와 차폐시키는 저장실 도어(130, 140, 200)와, 저장실(120, 150)에 냉기를 공급하는 냉기 공급 장치(미도시)를 포함할 수 있다.
본체(110)는 저장실(120, 150)을 형성하는 내상(112)과, 내상(112)의 외측에 결합되는 외상(111)과, 내상(112)과 외상(111)의 사이에 배치되어 저장실(120, 150) 내부의 냉기 유출을 방지하고 외부의 온기가 저장실(120, 150) 내부로 유입되는 것을 방지하는 단열재를 포함할 수 있다.
본체(110) 하부에는 기계실이 형성될 수 있다. 기계실에는 압축기 등의 부품이 수용되며 압축기에 의해 냉매가 고온 고압으로 압축될 수 있다.
저장실(120, 150)은중간 격벽에 의해 상측의 냉장실(120)과 하측의 냉동실(150)로 구획될 수 있다. 냉장실(120)은 대략 영상 3 ℃의 온도로 유지될 수 있고, 냉동실은 대략 영하 18 ℃의 온도로 유지될 수 있다.
냉장실(120)은 식품을 수납할 수 있도록 전면이 개방되게 마련되고, 개방된 전면은 힌지 부재(미도시)에 의해 회전 가능하게 결합되는 한 쌍의 냉장실 도어(130, 140)에 의해 개폐될 수 있다. 냉장실 도어(130, 140)는 냉장실(120)의 좌측을 개폐하는 좌 도어(130)와 냉장실(120)의 우측을 개폐하는 우 도어(140)를 포함한다. 냉장실(120)의 내부에는 식품을 올려 놓을 수 있는 선반(121)이 마련될 수 있다.
냉장실 도어(130, 140) 전면에는 도어를 개폐할 수 있는 냉장실 도어 손잡이(131, 141)가 마련될 수 있고, 냉장실 도어 손잡이(131, 141)는 냉장실(120)의 좌측을 개폐할 수 있는 좌 도어 손잡이(131)와 냉장실(120)의 우측을 개폐하는 우 도어 손잡이(141)를 포함할 수 있다. 또한, 냉장실 도어(131, 141)의 배면에는 식품을 올려 놓을 수 있는 도어 가드(132, 142)가 마련될 수 있으며, 도어 가드는 좌 도어의 배면에 마련되는 좌 도어 가드(132)와 우 도어의 배면에 마련되는 우 도어 가드(142)를 포함할 수 있다.
냉동실(150)은 식품을 수납할 수 있도록 전면이 개방되게 마련되고, 전후로 슬라이딩 이동 가능하게 마련되는 냉동실 도어(200)에 의해 개폐될 수 있다. 냉동실 도어의 배면에는 저장 박스(160)가 마련될 수 있다.
냉동실 도어(200)와 저장 박스(160)에는 가동 레일부(170)가 결합될 수 있고, 가동 레일부(170)는 본체(110)에 형성되는 고정 레일부(180)에 의해 슬라이딩 가능하게 지지될 수 있다. 따라서 냉동실 도어(200)와 저장 박스(160)는 본체(110)에 대해 슬라이딩 가능할 수 있다. 냉동실 도어(200)의 전면에는 냉동실 도어(200)를 개폐할 수 있는 냉동실 도어 손잡이가 마련될 수 있다.
냉기공급장치는 냉매를 압축하는 압축기와, 냉매를 응축하는 응축기(미도시)와, 냉매를 팽창시키는 모세관(미도시)과, 냉매를 증발시켜 냉기를 생성하는 증발기(미도시)를 포함할 수 있다.
이상으로, 게시된 발명에 따른 냉장고(100) 구조에 대해 설명하였다. 냉장고(100) 구조의 예가 도 1 및 도 2에 도시된 바에 의해 한정되는 것은 아니며 당해 업계에서 통상의 지식을 가진 자가 쉽게 생각할 수 있는 범위 내의 변경을 포함하는 개념으로 넓게 이해되어야 할 것이다.
이하, 도 1, 2에 도시된 냉장고(100)의 내상 재료에 대해 구체적으로 설명하도록 한다. 냉장고(100)의 내상(112)에는 게시된 발명에 따른 세라믹 판재가 적용될 수 있다.
도 3은 일 실시 예에 따른 세라믹 판재(200)의 구조를 도시한 도면이고, 도 4는 일 실시 예에 따른 세라믹 판재(200)에 적용된 보강재 층(230)의 구조를 도시한 도면이다.
도 3 및 도 4에 도시된 바를 참조하면, 세라믹 판재(200)는 다공성 세라믹 기판(210), 세라믹 기판(210)의 일면에 결합된 접착제층(220) 및 접착제층(220) 상에 결합되며 산업용 섬유로 마련된 원단(231)을 포함하는 보강재 층(230)을 포함하여 이루어진다.
다공성 세라믹 기판(210)으로는 단위 표면적당 기공이 차지하는 면적의 비율이 10 내지 15% 범위를 가지는 것이 사용될 수 있다. 이하, 단위 표면적당 기공이 차지하는 면적 비율을 기공율로 지칭하도록 한다. 다만, 다공성 세라믹 기판(210)의 기공율 범위가 전술한 예에 한정되는 것은 아니고, 실시 예에 따라 냄새 배임 및 색 배임을 조절하기 위해 기공율의 범위가 적절하게 조절될 수 있음은 물론이다.
다공성 세라믹 기판(210)은 고온에서 연속 고압 밸트 프레스 장비로 압착하여 3 내지 6 mm 두께를 가지도록 마련된 것을 포함할 수 있다. 아울러, 다공성 세라믹 기판(210)은 일면에 유약 코팅층이 결합된 것을 포함할 수 있으며, 보다 상세하게 연마 및 유약처리로 95 이상의 광택도를 가지는 것을 포함할 수 있다.
세라믹 판재(200)가 게시된 발명에 따른 냉장고 내상(112)에 적용될 경우 다공성 세라믹 기판(210)의 일면에 형성된 유약 코팅층(211)이 냉장고 저장실 내부를 바라보도록 배치될 수 있으며, 타면에 형성된 접착제 층(220) 및 보강재 층(230) 부분이 냉장고 외상(111)을 바라보도록 배치될 수 있다.
접착제층(220)은 세라믹 판재(200)와 보강재 층(230)을 접착하도록 세라믹 판재(200)와 보강재 층(230) 사이에 마련된다. 접착제층(220)은 폴리우레탄을 주 성분으로 접착제를 다공성 세라믹 기판(210)의 일면에 도포하는 방식으로 마련될 수 있다. 게시된 발명은 접착제층(220)의 형성 시 접착제 도포 방식을 적용 함으로써 균일한 접착이 가능한 자동화 대량 생산 공정에 적합하도록 하였으며, 균일한 세라믹 판재(200)의 물성 관리가 가능하도록 하였다. 다만, 접착제 층을 형성하는 방식이 접착제 도포 방식에 한정되는 것은 아니며 수작업 방식, 스프레이 방식 등이 적용될 수 있음은 물론이다.
보강재 층(230)은 세라믹 판재(200)의 강도를 보강하기 위해 마련된 층으로 산업용 섬유를 직조한 원단(231)으로 마련된 것을 포함한다. 게시된 발명에서는 아라미드 섬유 및 탄소 섬유 중 적어도 하나를 포함하는 산업용 섬유를 직조한 원단(231)으로 보강재 층(230)을 마련하였다.
아라미드 섬유는, p-페닐렌 디아민(PPD, p-Phenylene diamine)과 테레프탈로일 클로라이드(TPC, Terephthaloyl chloride)의 중합으로 제작된 p-아라미드 섬유를 포함할 수 있다.
p-아라미드 섬유가 중합되는 과정을 아래의 반응식 1에 나타내었다.
[반응식 1]
Figure pat00001
보강재 층(230)이 아라미드 섬유를 직조한 원단으로 마련될 경우, 아라미드 섬유를 직조한 원단은 2000 내지 6000 데니어 범위의 아라미드 섬유를 위사 경사의 밀도가, axb를 가지도록 직조한 것을 포함할 수 있다. 여기서 a 및 b는 각각 13 내지 20 범위를 가지는 정수 이다. 아라미드 섬유의 종류를 위와 같이 채택한 근거는 후술하는 실험 예에서 상세하게 설명하도록 한다.
탄소 섬유는 PAN계 섬유를 원사로 하여 마련된 것을 포함할 수 있다.
도 5에서는 PAN계 섬유를 원사로 하여 탄소 섬유를 제조하는 과정을 개략적으로 도시하였다.
도 5에 도시된 바를 참조하면, 탄소 섬유는 다음과 같은 방법으로 제조될 수 있다. 먼저, PAN 섬유가 원사로서 200 내지 300 ℃ 온도 조건을 가지는 내염화 화로에 공급되며, 원사가 내염화 화로를 통과하며 내염화사가 제조된다.
이어서, 내염 화사가 1000 내지 2000 ℃ 온도 조건을 가지는 탄화 화로에 공급되며, 내염 화사가 탄화 화로를 통과하며 탄화사가 제조된다.
이어서, 탄화사가 선택적으로 2000 내지 36000 ℃ 온도 조건을 가지는 흑연화 화로에 공급되며, 탄화사가 흑연화 화로를 통과하며 흑연화사가 제조된다.
이어서, 흑연화사가 사이징 표면처리 공정을 거치며 탄소 섬유가 제조된다.
보강재 층(230)이 이와 같이 제조된 탄소 섬유를 직조한 원단으로 마련된 경우, 탄소 섬유를 직조한 원단은 12K PAN계 직물로 마련된 것을 포함할 수 있다. 탄소 섬유의 종류를 위와 같이 채택한 근거를 이하 후술하는 실험 예에서 상세하게 설명하도록 한다.
원단(231)은 표면처리제로 표면처리된 것을 포함할 수 있다. 보다 상세하게 전체 표면처리제 대비 1 내지 3 중량% 범위의 표면처리 성분을 포함하는 표면처리제로 표면처리 된 것을 포함할 수 있다.
여기서, 아라미드 섬유로 마련된 원단은 비닐에스터(vinylester)계 표면처리제로 표면처리 된 것을 포함할 수 있으며, 탄소 섬유로 마련된 원단은 실란(silane)계 표면처리제로 표면처리 된 것을 포함할 수 있다.
이와 같이 마련된 세라믹 판재(200) 및 이를 적용한 냉장고(100)에 따르면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.
먼저, 세라믹 재료의 강도를 보강하기 위한 재료로 유리섬유 대신 산업용 소재를 적용함으로써 냉장고 내상 재료로 유리 섬유의 사용이 불가능하다는 현 규격 내용 범위를 충족시키며 세라믹 재료를 냉장고 내상 재료로 적용 가능할 수 있다.
또한, 세라믹 재료의 일면에 산업용 소재로 직조된 원단을 사용하여 보강재 층(230)을 형성함으로써 굽힘 강도, 자유낙하 충격 강도 등을 포함하여 냉장고 내상 재료로서 요구되는 물성 조건을 만족하는 세라믹 판재(200) 및 이를 포함하는 냉장고를 제공할 수 있다.
이상으로, 세라믹 판재(200)의 구조 및 세라믹 판재(200)가 내상 재료로 적용된 냉장고(100)의 구조에 대해 설명하였다. 이하, 이해를 돕기 위해 세라믹 판재(200)를 구성하는 구성 성분들의 종류, 해당 성분들의 표면처리 여부에 따른 세라믹 판재(200)의 물성 측정 실험에 대해 구체적으로 설명하도록 한다. 후술하는 실시 예는 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐이며 발명의 기술적 사상이 후술하는 실시 예들에 의해 제한되는 것은 아니다.
본 실험에서는 세라믹 판재의 보강재 층에 적용되는 재료들의 종류 및 표면처리 액의 종류 등을 변수로 세라믹 판재의 굽힘 강도, 접착제 밀착력 및 자유낙하강도와 같은 물성을 측정하였다.
이를 위해 아래와 같은 실시 예 및 비교 예들을 설계하였다.
[실시 예 1]
[실시 예 1]에 따른 세라믹 판재는, 세라믹 판재의 보강재 층에 적용되는 산업용 섬유의 종류로 7300 de를 가지는 탄소 섬유(12K 450P)로 직조된 원단을 사용하였다. 탄소 섬유로 직조된 원단은 1 내지 3 중량%의 실란계 표면처리제로 표면처리된 것으로, 7 x 7의 경사 위사 밀도를 가진다.
[실시 예 2]
[실시 예 2]에 따른 세라믹 판재는, 세라믹 판재의 보강재 층에 적용되는 산업용 섬유의 종류로 3000 de를 가지는 아라미드 섬유로 직조된 원단을 사용하였다. 아라미드 섬유로 직조된 원단은 1 내지 3 중량%의 비닐에스테르계 표면처리제로 표면처리된 것으로, 13 x 13의 경사 위사 밀도를 가진 것을 적용하였다.
[비교 예 1]
[비교 예 1]에 따른 세라믹 판재는, 탄소 섬유로 직조된 원단을 표면처리 하지 않은 점을 제외하고 [실시 예 1]에 따른 세라믹 판재와 동일한 원단을 세라믹 판재의 보강재 층에 적용하였다.
[비교 예 2]
[비교 예 2]에 따른 세라믹 판재는, 세라믹 판재의 보강재 층에 적용되는 산업용 섬유의 종류로 1500 de를 가지는 아라미드 섬유로 직조된 원단을 사용하였다. 아라미드 섬유로 직조된 원단은 1 내지 3 중량%의 비닐에스테르계 표면처리제로 표면처리된 것으로, 22 x 22의 경사 위사 밀도를 가진 것을 적용하였다.
[비교 예 3]
[비교 예 3]에 따른 세라믹 판재는, 아라미드 섬유로 직조된 원단을 표면처리 하지 않은 것을 제외하고 [실시 예 2]에 따른 세라믹 판재와 동일한 원단을 세라믹 판재의 보강재 층에 적용하였다.
[비교 예 4]
[비교 예 4]에 따른 세라믹 판재는, 세라믹 판재의 보강재 층에 5300 de를 가지는 유리 섬유로 직조된 원단을 적용하였다. 여기서, 원단의 유리 섬유 경사 위사 밀도는 6.1 x 6.1를 가진다.
[비교 예 5]
[비교 예 5]에 따른 세라믹 판재는, 세라믹 판재의 보강재 층에 3000 de를 가지는 폴리케톤 섬유로 직조된 원단을 적용하였다. 여기서, 원단의 폴리케톤 섬유 경사 위사 밀도는 15.2 x 15.2를 가진다.
[실시 예 1], [실시 예 2] 및 [비교 예 1] 내지 [비교 예 5]에서 설계한 세라믹 판재의 특성을 아래의 [표 1]에 나타내었다.
보강재 층 성분 데니어 표면처리 여부 섬유 밀도(ea/inch)
경사 위사
[실시 예 1] 탄소섬유(12K 450P) 7300 실란계 1-3 wt% 7.1 7.1
[실시 예 2] 아라미드 섬유
(p-aramid)		 3000 비닐에스테르계 1-3 wt% 13 13
[비교 예 1] 탄소섬유(12K 450P) 7300 무처리 7.1 7.1
[비교 예 2] 아라미드 섬유
(p-aramid)		 1500 비닐에스테르계 1-3 wt% 22 22
[비교 예 3] 아라미드 섬유
(p-aramid)		 3000 무처리 13 13
[비교 예 4] 유리 섬유
(E-Glass #570)		 5300 무처리 6.1 6.1
[비교 예 5] 폴리케톤 섬유
(1-oxotrimethylene)		 3000 무처리 15.2 15.2
[실시 예 1], [실시 예 2] 및 [비교 예 1] 내지 [비교 예 4]서 설계한 세라믹 판재의 물성을 아래의 방법으로 측정하였다.
굽힘 강도(JIS A 1509-4)
세라믹 판재를 150 x 300 mm 규격으로 제작하고 이를 두 개의 지지로드에 올렸다. 이 때, 각각의 지지 로드 중심에서 판재 가장자리까지의 길이는 약 5 mm가 되도록 한다. 이어서, 두 개의 지지로드 중앙 상단에 설치한 가압로드를 이용하여 매초(1±2)N/mm2의 속도로 하중을 가하고 판재의 파괴 시의 최대 하중인 파괴 하중(F)을 산출하여 판재의 굽힘 파괴 하중(S) 및 굽힘 강도(R)를 측정하였다.
접착제 밀착력
세라믹 기판에 폴리우레탄 접착제를 도포한 후 25 x 200 mm 크기의 테스트 스트립을 접착시켜 세라믹 판재를 제조하였다. 접착제가 건조되어 테스트 스트립이 세라믹 판재에 결합되면 테스트 스트립의 일단을 잡아 당기며 테스트 스트립의 세라믹 기판에 대한 접착제 밀착력을 측정하였다.
자유낙하 충격 강도
발포 폼 상단에 세라믹 판재를 고정시키고 세라믹 판재의 상단에서 추를 자유낙하 시키며 세라믹 판재의 자유낙하 강도를 측정하였다. 추의 무게와 추가 떨어지는 지점을 변경하며 세라믹 판재에 인가되는 충격 강도를 조절하였다.
위와 같은 방법으로 측정한 [실시 예 1], [실시 예 2] 및 [비교 예 1] 내지 [비교 예 5]에서 설계한 세라믹 판재의 특성을 아래의 [표 2]에 요약해서 나타내었다.
굽힘 강도 접착제 밀착력 자유낙하 충격강도
[실시 예 1] OK(1174N) OK(70N) OK(5J)
[실시 예 2] OK(746N) OK(51N) OK(5J)
[비교 예 1] OK(822N) OK(61N) NG(4J)
[비교 예 2] NG(392N) OK(48N) NG(3J)
[비교 예 3] NG(588N) OK(42N) NG(3J)
[비교 예 4] NG(326N) OK(82N) NG(3J)
[비교 예 5] NG(271N) NG(27N) NG(1J)
[표 2]에서 각각의 물성에 대한 요구 물성은 해당 세라믹 판재를 냉장고 내상에 적용할 수 있는지 여부를 기준으로 평가하였다. 구체적으로, 600 N 이상의 굽힘 강도를 나타내는지 여부, 30 N 이상의 접착제 밀착력을 나타내는지 여부, 5 J 이상의 자유 낙하 충격 강도 실험 조건을 만족하는지 여부를 기준으로 세라믹 판재의 물성을 평가하였다.
[표 2]의 실험 결과를 통해 다음과 같은 결론을 도출할 수 있었다.
먼저, [실시 예 1], [실시 예 2] 및 [비교 예 4], [비교 예 5]를 비교하여, 게시된 발명에 따른 산업용 섬유로 직조된 직물을 보강재 층에 적용할 경우 우수한 세라믹 판재 물성을 구현할 수 있음을 확인하였다.
구체적으로 [실시 예 1], [실시 예 2]는 각각 산업용 섬유로서 탄소 섬유와 아라미드 섬유를 사용한 경우이고, [비교 예 4], [비교 예 5]는 각각 게시된 발명에 따른 산업용 섬유 대신 유리 섬유와 폴리케톤 섬유를 사용한 경우로, [실시 예 1], [실시 예 2]와 같이 산업용 섬유를 사용할 경우 굽힘 강도가 각각 1174 N, 746N, 접착제 밀착력이 각각 70N, 51N, 자유낙하 충격강도가 각각 5J로 굽힘 강도와 접착제 밀착력과 자유낙하 충격강도 실험의 요구 물성 기준을 만족함을 확인하였다.
반면, [비교 예 4]와 같이 유리 섬유를 사용할 경우 굽힘 강도가 326 N, 자유낙하 충격강도가 3J로 굽힘 강도와 자유낙하 충격강도 실험의 요구 물성 기준을 만족하지 못함을 확인하였다. 또한 [비교 예 5]와 같이 폴리케톤 섬유를 사용할 경우 굽힘 강도가 271N, 접착제 밀착력이 27N, 자유낙하 충격강도가 1J로 굽힘 강도, 접착제 밀착력 및 자유낙하 충격강도 실험 모두 요구 물성 기준을 만족하지 못함을 확인하였다.
실험 결과, 게시된 발명에 따른 산업용 섬유로 직조된 직물을 보강재 층의 재료로 제공함으로써 우수한 물성을 가지는 세라믹 판재를 제공 가능함을 확인할 수 있었다.
다음으로, [실시 예 1], [실시 예 2] 및 [비교 예 1], [비교 예 3]를 비교하여 산업용 섬유로 직조된 직물의 표면처리를 수행할 경우 우수한 세라믹 판재 물성을 구현할 수 있음을 확인하였다.
구체적으로, [실시 예 1], [실시 예 2]는 산업용 섬유로 직조된 직물에 표면처리를 수행한 경우이고, [비교 예 1], [비교 예 3]은 각각 유리 섬유와 폴리케톤 섬유로 직조된 직물에 표면 처리를 수행하지 않은 경우로, [실시 예 1], [실시 예 2]와 같이 직물에 표면 처리를 수행할 경우 굽힘 강도가 각각 1174 N, 746N, 접착제 밀착력이 각각 70N, 51N, 자유낙하 충격강도가 각각 5J로 굽힘 강도와 접착제 밀착력과 자유낙하 충격강도 실험의 요구 물성 기준을 만족함을 확인하였다.
반면, [비교 예 1], [비교 예 2]와 같이 직물에 표면 처리를 수행하지 않을 경우 [비교 예 1]에서 자유낙하 충격강도가 4 J로 나타나고, [비교 예 3]에서 굽힘 강도가 392 N으로 나타나 각각 자유낙하 충격강도와 굽힘 강도 실험의 요구물성을 만족하지 못함을 확인하였다.
실험 결과, 표면처리된 산업용 섬유로 직조된 직물을 보강재 층의 재료로 제공함으로써 우수한 물성을 가지는 세라믹 판재를 제공 가능함을 확인할 수 있었다.
다음으로, [실시 예 2] 및 [비교 예 2]의 실험 결과를 비교하여 아라미드 섬유의 굵기 수준을 약 3000 de로 구현하는 것이 바람직 함을 확인할 수 있었다.
구체적으로, [실시 예 2]는 3000 de의 아라미드 섬유를 사용하여 직물을 제조한 경우이고, [비교 예 2]는 1500 de의 아라미드 섬유를 사용하여 직물을 제조한 경우로, [실시 예 2]와 같이 3000 de의 아라미드 섬유를 사용할 경우 굽힘 강도 746N, 접착제 밀착력 51N, 자유낙하 충격강도 50J로 굽힘 강도와 접착제 밀착력과 자유낙하 충격강도 실험의 요구 물성 기준을 만족함을 확인하였다.
반면, [비교 예 2]와 같이 1500 de의 아라미드 섬유를 사용하여 직물을 제조할 경우 굽힘 강도 392N, 접착제 밀착력 48N, 자유낙하 충격강도 3J로 굽힘 강도와 자유낙하 충격강도 실험의 요구 물성을 만족하지 못함을 확인하였다.
실험 결과, 적절한 굵기(약 3000 de)의 아라미드 섬유를 직조하여 직물을 제조하고 이를 보강재 층에 적용함으로써 우수한 물성을 가지는 세라믹 판재를 제공 가능함을 확인할 수 있었다.
한편, [실시 예 1] 및 [실시 예 2]의 데니어와 섬유 밀도를 고려할 때 세라믹 판재의 요구 물성을 만족하기 위한 직물의 밀도가 유사함을 확인할 수 있었다. 여기서, 직물의 밀도는 데니어 수치와 섬유 밀도의 경사 및 위사 수치를 곱한 수치로 평가 가능하다. 실험 결과, [실시 예 1] 및 [실시 예 2]와 같은 직물의 밀도를 가질 경우 우수한 물성을 가지는 세라믹 판재를 제공 가능함을 확인할 수 있었다.
이상으로 발명의 실시 예에 대해 설명하였다. 발명의 기술적 사상이 전술한 실시 예들에 의해 한정되는 것은 아니며 당해 업계에서 통상의 지식을 가진 자가 쉽게 생각할 수 있는 범위 내의 변경을 포함하는 개념으로 넓게 이해되어야 할 것이다.
100: 냉장고
110: 본체
120, 150: 저장실
130, 140: 냉장실 도어
160: 저장 박스
170: 가동 레일부
180: 고정 레일부
200: 세라믹 판재
210: 세라믹 기판
211: 유약코팅층
220: 접착제 층
230: 보강재 층

Claims (20)

  1. 다공성 세라믹 기판;
    상기 세라믹 기판의 일면에 결합된 접착제층; 및
    상기 접착제층 상에 결합되며 아라미드 섬유 및 탄소 섬유를 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나의 산업용 섬유로 직조된 원단으로 마련된 보강재 층;을 포함하는 세라믹 판재.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 원단은,
    표면처리제로 표면처리된 것을 포함하는 세라믹 판재.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 원단은,
    전체 표면처리제 대비 1 내지 3 중량% 범위의 표면처리 성분을 포함하는 표면처리제로 표면처리 된 것을 포함하는 세라믹 판재.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 원단은,
    상기 아라미드 섬유를 직조하여 마련된 원단이 비닐에스터계 표면처리제로 표면처리된 것을 포함하는 세라믹 판재.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 원단은,
    상기 탄소 섬유를 직조하여 마련된 원단이 실란계 표면처리제로 표면처리된 것을 포함하는 세라믹 판재.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 아라미드 섬유는,
    p-페닐렌 디아민(PPD, p-Phenylene diamine)과 테레프탈로일 클로라이드(TPC, Terephthaloyl chloride)의 중합으로 제작된 p-아라미드 섬유를 포함하는 세라믹 판재.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 원단은,
    2000 내지 6000 데니어 범위의 아라미드 섬유를 직조하여 마련된 것을 포함하는 세라믹 판재.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 원단은,
    상기 아라미드 섬유의 위사 경사의 밀도가,
    a x b를 가지도록 마련된 것을 포함하는 세라믹 판재:
    상기 a 및 b는 각각 13 내지 20 범위를 가지는 정수이다.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 원단은,
    PAN계 섬유를 원사로 하여 마련된 PAN계 12K 탄소 섬유 직물로 직조된 것을 포함하는 세라믹 판재.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 다공성 세라믹 기판은,
    고온에서 연속 고압 밸트 프레스 장비로 압착하여 3 내지 6 mm 두께를 가지도록 마련된 것을 포함하는 세라믹 판재.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 다공성 세라믹 기판은,
    연마 및 유약처리로 95 이상의 광택도를 가지는 것을 포함하는 세라믹 판재.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 다공성 세라믹 기판은,
    단위 표면적당 기공이 차지하는 면적의 비율이 10 내지 15% 범위를 가지는 것을 포함하는 세라믹 판재.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 다공성 세라믹 기판은,
    일면에 유약 코팅층이 형성된 것을 포함하는 세라믹 판재.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 접착제 층은,
    폴리우레탄 성분을 주 성분으로 포함하는 접착제로 마련된 것을 포함하는 세라믹 판재.
  15. 세라믹 판재로 마련된 내상; 및
    상기 내상의 외측에 결합되어 외관을 형성하는 외상;을 포함하고,
    상기 세라믹 판재는,
    다공성 세라믹 기판;
    상기 세라믹 기판의 일면에 결합된 접착제층; 및
    상기 접착제층 상에 결합되며 아라미드 섬유 및 탄소 섬유를 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나의 산업용 섬유로 직조된 원단으로 마련된 보강재 층을 포함하는 냉장고.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 원단은,
    전체 표면처리제 대비 1 내지 3 중량% 범위의 표면처리 성분을 포함하는 표면처리제로 표면처리 된 것을 포함하는 냉장고.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 원단은,
    2000 내지 6000 데니어 범위의 아라미드 섬유를 위사 경사의 밀도가 axb를 가지도록 직조하여 마련된 것을 포함하고,
    비닐에스터계 표면처리제로 표면처리된 것을 포함하는 냉장고:
    상기 a 및 b는 각각 13 내지 20 범위를 가지는 정수이다.
  18. 제 15항에 있어서,
    상기 아라미드 섬유는,
    p-페닐렌 디아민(PPD, p-Phenylene diamine)과 테레프탈로일 클로라이드(TPC, Terephthaloyl chloride)의 중합으로 제작된 p-아라미드 섬유를 포함하는 냉장고.
  19. 제 15항에 있어서,
    상기 원단은,
    PAN계 섬유를 원사로 하여 마련된 PAN계 12K 탄소 섬유 직물로 직조된 것을 포함하고,
    실란계 표면처리제로 표면처리 된 것을 포함하는 냉장고.
  20. 제 15항에 있어서,
    상기 다공성 세라믹 기판은,
    단위 표면적당 기공이 차지하는 면적의 비율이 10 내지 15% 범위를 가지는 것을 포함하는 냉장고.
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