KR20190051192A - 진공단열패널용 외피재, 이를 이용한 건축용 진공단열패널 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 진공단열패널용 외피재, 이를 이용한 건축용 진공단열패널 및 이를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 좀 더 구체적으로 설명하면, 본 발명의 진공단열패널용 외피재를 이용하여 진공단열패널 제조시, 기존 단열패널 보다 경량성이 우수하여 구조적 보강을 최소화할 수 있으며, 기존 단열패널을 적용한 건축물 보다 건축물의 내부 유효 사용공간을 확장시킬 수 있는 건축용 진공단열패널 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.

Description

진공단열패널용 외피재, 이를 이용한 건축용 진공단열패널 및 이의 제조방법{Outer packaging materials for vacuum insulation panel, Vacuum insulation panel using the same, and Manufacturing method thereof}
본 발명은 기존의 두꺼운 건축용 단열재로 시공한 건축물과 비교할 때, 건축물의 내부 유효 사용면적을 증가시키면서도 우수한 단열 효과를 가지는 신규한 진공단열패널 및 이를 제조하는 방법, 이 패널의 심재를 진공 패킹시키는데 사용되는 외피재에 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 열융착기능이 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, 한국 특허공보 2000-108255호에서는 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, 특허 10-141583호 공보에 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 냉장고 등 그 사용환경이 가혹하지 않은 곳 또는 외부 충격이 가해지지 않는 환경에서 사용하기에는 적합하나, 건축용 진공단열재로 사용하기에는 한계가 있었다. 건축용으로 사용할 때, 외부 충격에 의해 진공단열재의 외피재의 파손 및/또는 심재가 깨져서 진공이 파괴되는 문제와 시공상의 어려움 등이 발생하기 때문에 기존의 진공단열재를 건축용으로 사용하기에 한계가 있으며, 또한, 진공이 파괴된 채 시공되어 단열 효과가 크게 감소되는 문제가 있었다.
최근 들어, 신규 건축물에 대한 국내 단열법규는 건축에너지 효율정책에 따라 2017년 패시브하우스(Passive House)보급을 목표로 열관류율을 낮추는 방향으로 규제가 강화되고 있다(Passive House: 난방에너지가 연간 15kwh/m2(석유 1.5ℓ/㎡ 소비량) 이하인 건축물) 이러한 정부의 건축에너지 효율정책에 대응하기 위하여 일반 단열재를 사용하게 될 경우는 대략 두께 240mm를 사용해야 하며, 이로 인해 내부 유효 사용면적이 크게 감소하는 문제가 있다.
그리고, 발포단열재와 발포성분과의 접착을 위해 기존 외피재 외층에 발포성분을 코팅하고 그 위에 폴리스티렌과 같은 발포층을 형성시키는 건축용 단열패널의 경우 충격보호 및 파손방지에는 효과가 있으나 단열재가 두꺼워짐으로 인한 벽두께 증가와 발포층을 형성하기 위한 생산성 저하 및 비용증가의 문제점이 있다.
또한, 유리섬유를 적용한 진공단열재의 외피재는 난연성은 우수하나, 비용이 비싸고, 무게가 너무 무겁다는 단점이 있다.
한국 공개특허번호 10-2014-0131112호(2014.11.12) 한국 등록특허번호 10-1283728호(2013.07.02)
이에 본 발명자들은 경제성, 생산성, 시공성 및 단열성이 우수한 건축용 진공단열패널을 제조하고자 노력 및 연구한 결과, 진공단열재의 무게를 줄이면서도 단열 효과 상승 및 외부 충격으로부터 내부 단열재 보호 및 진공도가 우수한 진공단열패널용 외피재를 개발하게 되었다. 즉, 본 발명은 진공단열패널용 외피재, 이를 이용하여 제조한 건축용 진공단열패널 및 이를 제조하는 방법을 제공하고자 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 진공단열패널용 외피재는 공압출필름층; 제1수분차단층; 가스차단층; 제2수분차단층; 및 부직포층;이 내부에서 외부방향으로 차례대로 적층된 구조를 가진다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 제2수분차단층과 부직포층 사이에 접착제층이 형성되어 있을 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 제2수분차단층과 부직포층 사이에 A.C 코팅층 및 폴리에틸렌층이 형성되어 있고, 제2수분차단층, A.C 코팅층, 폴리에틸렌층 및 부직포층이 차례대로 적층되어 있을 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 공압출필름층과 제1수분차단층, 제1수분차단층과 가스차단층 및 가스차단층과 제2수분차단층 사이에 접착제층이 형성되어 있을 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 접착제층은 폴리에스테르계 우레탄 접착제 및 폴리에테르계 우레탄 접착제 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 공압출필름층은 폴리에틸렌층, 타이 수지(tie resin)층, 에틸렌비닐알코올공중합체(EVOH)층, 타이 수지층 및 폴리에틸렌층이 차례대로 적층되어 있는 공압출필름을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 타이 수지는 무수말레익산으로 그래프트된(grafted) 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 수지를 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 제1수분차단층 및 제2수분차단층 각각은 독립적으로 알루미늄(Al)이 증착된 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(VM-PET) 또는 알루미나(Al2O3)가 증착된 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(Alox-PET)을 포함하는 단층 또는 다층 구조일 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 가스차단층은 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 및 나일론 필름 중에서 선택된 1종 이상의 필름이 단층 또는 다층으로 적층된 필름을 포함할 수도 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 공압출필름층은 전체 두께가 40㎛ ~ 60㎛이고, 상기 에틸렌비닐알코올공중합체층 두께는 3㎛ ~ 12㎛일 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 1수분차단층 및 제2수분차단층 각각은 독립적으로 평균두께 8㎛ ~ 25㎛이고, 상기 가스차단층은 10㎛ ~ 35㎛이며, 부직포층은 50㎛ ~ 120㎛일 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 본 발명의 진공단열패널용 외피재는 전체 두께가 120㎛ ~ 230㎛일 수 있다.
본 발명의 다른 목적은 앞서 설명한 다양한 형태의 진공단열패널용 외피재를 이용한 건축용 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 건축용 진공단열패널은 전체 두께가 30 ~ 100 mm일 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 본 발명의 건축용 진공단열패널은 열관류율 측정방법(KS F2278)에 방법에 의거하여 측정시, 전체 두께가 30mm ~ 60mm일 때, 열관류율이 0.15 W/㎡ㆍK 이하일 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 앞서 설명한 건축용 진공단열패널을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 공압출필름, 제1수분차단 필름, 가스차단 필름, 및 제2수분차단 필름을 건식적층법(dry lamination)으로 적층시켜서 적층체를 제조하는 1단계; 상기 적층체의 제2수분차단 필름 상부에 부직포를 건식적층법으로 적층시켜서 외피재를 제조하는 2단계; 및 심재를 상기 외피재로 진공 팩킹(packing)시켜서 진공단열재를 제조하는 3단계;;를 포함하는 공정을 수행하여 제조할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 본 발명의 건축용 진공단열패널은 공압출필름, 제1수분차단 필름, 가스차단 필름, 및 제2수분차단 필름을 건식적층법으로 적층시켜서 적층체를 제조하는 1단계; 적층체의 제2수분차단층 상부에 A.C 코팅제로 코팅시켜서 A.C 코팅층을 형성시키는 2-1단계; 적층체의 A.C 코팅층과 부직포 사이에 압출적층법(extrusion lamination)으로 폴리에틸렌 수지를 코팅시켜서 외피재를 제조하는 2-2단계; 및 심재를 상기 외피재로 진공 팩킹(packing)시켜서 진공단열재를 제조하는 3단계;를 포함하는 공정을 수행하여 제조할 수도 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 3단계의 팩킹은 진공챔버에서 0.005 ~ 0.05 Torr 진공압으로 수행할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 공압출 필름층은 펠렛(Pellet) 형태의 폴리에틸렌 수지, 타이 수지(tie resin), 펠렛 형태의 에틸렌비닐알코올공중합체(EVOH) 수지, 타이 수지 및 펠렛 형태의 폴리에틸렌 수지를 각각을 용융 및 공압출시켜서 필름으로 제조한 것일 수 있다.
본 발명의 진공단열패널용 외피재를 적용한 진공단열패널은 기존 유리섬유를 적용한 단열패널 보다 가볍고 얇기 때문에 구조적 보강 없이 또는 구조적 보강을 최소화할 수 있는 바, 시공성이 매우 우수하다. 또한, 기존 건축용 단열패널과 비교할 때, 8배 ~ 12배 얇은 벽 두께를 가지는 바(도 1 참조), 30평 아파트 기준으로 기존 건축용 단열패널은 내부 유효 사용공간이 약 100 m2이지만, 본 발명의 진공단열패널 적용시 내부 유효 사용공간을 약 108 m2로 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 외피재의 내층필름을 공압출필름을 사용함으로써 기존의 폴리에틸렌 단일층을 사용한 것보다 가스차단성과 밀봉성 역할을 동시에 수행할 수 있는 장점과 원가절감 효과가 있다.
도 1은 기존 건축용 단열패널의 두께와 본 발명의 건축용 진공단열패널의 두께를 비교해 나타낸 개략도이다.
도 2 및 도 3 각각은 본 발명의 바림직한 일구현예로서, 진공단열패널용 외피재 단면에 대한 개략도이다.
도 4는 공압출필름층의 단면에 대한 개략도이다.
도 5는 본 발명의 바림직한 일구현예로서, 본 발명의 건축용 진공단열패널의 단면도에 대한 개략도이다.
도 6A은 제조예 1의 진공단열패널 사진이고, 도 6B는 비교제조예 8의 진공단열패널 사진이다.
본 발명에서 사용하는 용어인 VM-PET의 "VM"은 진공증착(vaccum metalizing)의 약자로서 알루미늄(Al)을 진공에서 기화시켜 박막으로 PET 필름에 증착코팅시킨 PET(폴리에틸렌테레프탈레이트)를 의미한다. 그리고, Alox-PET는 알루미늄을 진공에서 증착 코팅할 때, 인위적으로 공기를 불어 넣어 알루미늄(Al)을 산화시켜서 증착시킴으로서, 알루미나(Al2O3)를 증착 코팅시킨 폴리에틸렌테레프탈레이트를 의미한다.
이하, 본 발명의 진공단열패널용 외피재에 대하여 상세하게 설명을 한다.
본 발명의 진공단열패널용 외피재(100, 타입 1)는 도 2에 개략적인 단면도로 나타낸 바와 같이 공압출필름층(10); 제1수분차단층(20); 가스차단층(30); 제2수분차단층(25); 및 부직포층(60);이 내부에서 외부방향으로 차례대로 적층된 구조를 가진다.
그리고, 공압출필름층과 제1수분차단층, 제1수분차단층과 가스차단층, 가스차단층과 제2수분차단층 및 제2수분차단층과 부직포층 사이에는 접착제층(1)이 형성되어 있고, 이로 인해 각 층이 결합 및 일체화되어 있을 수 있다.
본 발명의 진공단열패널용 외피재(100', 타입 2)는 도 3에 개략적인 단면도로 나타낸 바와 같은 구조를 가질 수 있으며, 구체적으로는 공압출필름층(10); 제1수분차단층(20); 가스차단층(30); 제2수분차단층(25); A.C 코팅층(40) 및 폴리에틸렌층(50) 및 부직포층(60);이 내부에서 외부방향으로 차례대로 적층된 구조를 가질 수 있다. 그리고, 타입 1과 마찬가지로, 공압출필름층과 제1수분차단층, 제1수분차단층과 가스차단층 및 가스차단층과 제2수분차단층 사이에는 접착제층(1)이 형성되어 있고, 이로 인해 각 층이 결합 및 일체화되어 있을 수 있다.
타입 1은 타입 2 보다 외피재의 전체 두께가 얇고 제조공정이 단순화된 장점이 있으나, 제2수분차단층과 부직포층 사이에 형성되어 있는 접착제층의 접착제가 부직포에 형성된 기공을 통해서 외부로 흘러나오거나 노출되는 문제가 발생하는 단점이 있다.
그리고, 타입 2는 타입 1과 같이, 접착제가 부직포 외부 표면으로 노출되는 것을 방지하기 위해 A.C 코팅제를 사용하여 제2수분차단층 상부에 폴리에틸렌층을 형성시킨 후, 폴리에틸렌층과 부직포를 열접합 및 일체화시킨 것이다.
본 발명의 진공단열패널용 외피재에 있어서, 상기 공압출필름층(10)은 외피재(100) 내부에 심재(또는 단열재, 100)를 넣은 상태에서 가스 및 수분이 침투되지 않도록 밀봉 또는 고정시키는 역할을 하며, 또한 상기 공압출필름층(10)은 도 4에 개략도로 나타낸 바와 같이, 폴리에틸렌층(2), 타이 수지(tie resin)층(7), 에틸렌비닐알코올공중합체(EVOH)층(4), 타이 수지층(7) 및 폴리에틸렌층(2')이 차례대로 적층되어 있는 공압출필름을 포함한다.
공압출필름층에 있어서, 상기 폴리에틸렌층(2)은 EVOH층을 수분으로부터 보호하고 코로나(Corona) 방전 처리가 되어 있어서, 제1수분차단층과 접착제에 의한 접착력이 용이하게 하는 역할을 하며, 그 평균두께는 5㎛ ~ 20㎛로, 바람직하게는 평균두께 8㎛ ~ 15㎛ 정도인 것이 좋다. 이때, 폴리에틸렌층의 평균두께가 5㎛ 미만이면 EVOH층의 수분으로부터 보호가 저하되는 문제가 있을 수 있고, 20㎛를 초과하면 수분보호성은 우수하나 상대적으로 EVOH층이 얇아지기 때문에 가스차단성이 저하되는 문제가 있을 수 있다.
그리고, 최하부의 폴리에틸렌층(2')은 심재와 접촉되는 면으로 심재를 감싼 다음 파우치(Pouch)형태로 열융착 밀봉시키는 역할을 하며 그 평균두께는 15㎛ ~ 35㎛로, 바람직하게는 평균두께 20㎛ ~ 30㎛ 정도인 것이 좋다. 이때, 폴리에틸렌층의 평균두께가 15㎛ 미만이면 밀봉력이 저하되는 문제가 있을 수 있고, 30㎛를 초과하는 것은 불필요하게 두꺼워서 경제성이 떨어지며 박편화에 불리하다.
공압출필름층에 있어서, 상기 타이 수지층(7)은 폴리에틸렌 필름과 에틸렌비닐알코올공중합체(EVOH) 필름을 결합시키는 역할을 한다. 그리고, 타이 수지층 형성에 사용되는 타이 수지는 당업계에서 사용하는 일반적인 타이 수지를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 무수말레익산으로 그래프트된 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 수지를 사용하는 것이 좋다. 그리고, 타이 수지층은 평균두께 3㎛ ~ 4.5㎛ 정도로 형성시키는 것이 좋다.
공압출필름층에 있어서, 상기 EVOH층은 가스차단 역할을 하는 것으로서, 평균두께 3㎛ ~ 12㎛, 바람직하게는 평균두께 3.5㎛ ~ 10㎛ 정도인 것이 적절하며, 이때, EVOH층의 평균두께가 3㎛ 미만이면 가스차단성이 저하하는 문제가 있을 수 있고, 12㎛를 초과하면 제조의 어려움과 비용이 증가하는 문제가 있을 수 있다.
그리고, 공압출필름층(10)은 평균두께 40 ㎛ ~ 60 ㎛인 것이, 바람직하게는 42 ~ 55㎛인 것이 좋으며, 공압출필름층이 40 ㎛ 미만이면 열봉합 강도가 약하고 또한 가스 및 수분침투 가능성의 문제가 있을 수 있고, 60 ㎛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 제1수분차단층(20) 및/또는 제2수분차단층(25)은 외부 수분이 심재로의 유입을 방지하는 역할을 하는 것으로서, 1수분차단층 및 제2수분차단층 각각은 독립적으로 알루미늄(Al)이 증착된 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(VM-PET) 또는 알루미나(Al2O3)가 증착된 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(Alox-PET)을 포함하는 단층 또는 다층 구조로 형성시킬 수 있으며, 바람직하게는 VM-PET 필름을 포함하는 단층 또는 다층 구조로 형성시킬 수 있다.
그리고, 제1수분차단층 및 제2수분차단층 각각은 독립적으로 평균두께 8㎛ ~ 25㎛인 것이, 바람직하게는 8㎛ ~ 20㎛, 더욱 바람직하게는 10㎛ ~ 16㎛인 것이 좋으며, 이때, 평균두께가 8㎛ 미만이면 수분차단효과가 떨어져서 열전도 및 열관류율이 저하되는 문제가 있을 수 있고, 25㎛를 초과하면 불필요하게 두꺼워서 비경제적이고 외피재의 박편화에 불리하므로 상기 범위 두께로 형성시키는 것이 좋다.
본 발명의 진공단열패널용 외피재에 있어서, 상기 가스차단층은 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름 및 나일론(NY) 필름 중에서 선택된 1종 이상의 필름이 단층 또는 다층으로 적층된 필름을 포함할 수도 있다. 그리고, 가스차단층은 평균두께 10㎛ ~ 35㎛일 수 있고, 바람직하게는 평균두께 12㎛ ~ 30㎛, 더욱 바람직하게는 15㎛ ~ 25㎛일 수 있다. 이때, 가스차단층의 평균두께가 10㎛ 미만이면 투기도가 높은 문제가 있을 수 있고, 35㎛를 초과하면 박육화에 문제가 있을 수 있으므로 상기 범위 내의 평균두께로 형성시키는 것이 좋다. 상기 가스차단층의 바람직한 일례를 들면, 두께 16㎛ 정도의 PET 필름 또는 두께 25㎛ 정도의 NY 필름으로 형성시키거나, 두께 12㎛ 정도의 PET 필름 및 두께 15㎛ 정도의 NY 필름을 적층시켜서 가스차단층을 형성시킬 수 있다.
그리고, 상기 NY 필름은 NY11, NY6, NY66 및 NY610 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 나일론 필름을 사용하는 것이 좋다.
본 발명의 진공단열패널용 외피재에 있어서, 상기 부직포층은 외부 충격으로부터 하부의 외피재 구성층을 보호할 뿐만 아니라, 단열 효과를 부여하는 역할을 하는 것으로서, 앞서 설명한 바와 같이 상기 부직포층을 접착제를 이용하여 제2수분차단층에 적층시키거나(타입 1), 또는 제2수분차단층 상부에 A.C 코팅층을 형성시킨 후, A.C 코팅층 상부에 폴리에틸렌(PE) 수지를 고온으로 용융압출하여 부직포층을 형성(적층)시킬 수 있다(타입 2). 이때, 타입 1과 같이 상기 부직포층 형성을 위해 제2수분차단층과 부직포층 사이에 접착제층을 형성시키면 외피재 전체 두께의 박육화 및 제조공정이 단순화 되어 유리한 측면이 있으나, 부직포의 공극 사이로 접착제가 노출되는 문제가 있을 수 있다. 그리고, 타입 2와 같이 폴리에틸렌층(PE 층)을 통해서 부직포층을 형성시키는 경우 제조공정이 복잡해지고 외피재의 박육화에는 불리하나, 접착제가 부직포 외부 표면으로 노출되는 것을 방지할 수 있고, 충격보호 강도가 좋아지는 장점이 있다.
그리고, 부직포층을 구성하는 부직포는 단섬유를 이용하여 제조한 멜트블로운(Meltblown) 부직포, 써멀본드(Thermal Bond) 부직포, 니들펀치(Needdle Punch) 부직포, 장섬유를 이용하여 제조한 스펀본드(spun bond) 부직포를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 단섬유로 제조한 방식보다 설비에서 직접 방사한 필라멘트인 장섬유로 제조한 스펀본드 부직포가 안정성이 좋고 인장강도, 인열강도가 우수하며 또한 저중량, 대량생산 측면에서 유리하다.
상기 폴리에틸렌층(PE 층)은 부직포층과 제2수분차단층을 중간에 연결시켜 주는 역할 즉, 접착시켜 주는 역할을 하는데, 이때, PE 층과 제2수분차단층 결합을 위해 폴리에스테르계 우레탄 접착제 및/또는 폴리에테르계 우레탄 접착제를 사용할 수 있으나, A.C 코팅제(anchor coating agent)를 사용하는 것이 PE층과 제2수분차단층의 접합력 측면에서 유리하다. 왜냐하면 PE층을 구성하는 폴리에틸렌 수지는 불활성으로서 극성기가 없기 때문에 제2수분차단층으로 사용되는 VM-PET 필름 및/또는 Alox-PET 필름과의 접착성이 떨어질 수 있기 때문에 A.C 코팅층을 도입하여 필름간 표면 사이에 분자인력을 유발시켜 접착시키는 것이 유리하기 때문이다.
여기서, PE층(압출 PE층)의 평균두께는 10 ~ 30㎛, 바람직하게는 15 ~ 30㎛를, 더욱 바람직하게는 15 ~ 25㎛인 것이 좋은데, 이때, PE층의 평균두께가 10㎛ 미만이면 압출 가공성이 어렵고 접착력이 약한 문제가 있을 수 있고, 30㎛를 초과하면 두께가 너무 두꺼워서 외피재의 박육화가 어려워지므로, 상기 범위 내의 두께로 형성시키는 것이 좋다.
또한, A.C 코팅층(또는 접착제층)은 평균두께 0.3 ~ 2.0㎛로, 바람직하게는 평균두께 0.5 ~ 1.5㎛로 형성시키는 것이 좋으며, 이때, A.C 코팅층의 평균두께가 0.3 ㎛ 미만이면 PE층과 제2수분차단층 간의 접착력이 떨어져서 외부 충격 등에 의해 부직포층의 일부가 떨어지는 문제가 있을 수 있고, 평균두께가 2.0㎛를 초과하는 것은 A.C코팅제 사용이 과량이어서 비경제적인 바, 상기 범위 내로 A.C 코팅층을 형성시키는 것이 좋다.
상기 A.C 코팅제는 티타네이트(Titanate)계, 폴리이민(polyimine)계, 부타디엔(butadiene)계 및 이소시아테이트(Isocyanate)계 중에서 선택된 1종 이상의 A.C 코팅제를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 이소시아네이트 계 A.C 코팅제를 사용하는 것이 접착력, 내열성, 내수성, 내보일(boil)성, 내유성 면에서 유리하다.
본 발명의 진공단열패널용 외피재에 있어서, 공압출필름층과 제1수분차단층, 제1수분차단층과 가스차단층 및 가스차단층과 제2수분차단층 사이에 형성된 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.
또한, 상기 접착제층은 평균두께 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 불리하며, 또한 부직포의 공극 사이로 접착제가 노출되는 문제가 있을 수 있고, 접착제를 과다 사용하는 것이 되므로 경제성이 떨어진다.
이러한 본 발명의 진공단열패널용 외피재는 전체 두께가 120㎛ ~ 230㎛, 바람직하게는 100㎛ ~ 200㎛인 것이 좋으며, 이때, 외피재 전체 두께가 120㎛ 미만이면 외피재 박편화에 유리하나, 상대적으로 공압출필름층, 가스차단층 및/또는 수분차단층이 얇아져야 하기 때문에 어느 한 층이 역할을 제대로 못할 수 있으며, 기계적 물성이 감소하여 외부 충격에 취약할 수 있다. 그리고, 외피재 전체 두께가 230㎛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 진공단열패널용 외피재는 산소투과도가 0.10 cc/㎥·day 이하, 바람직하게는 0.040 ~ 0.085 cc/㎥·day, 더욱 바람직하게는 0.040 ~ 0.065 cc/㎥·day일 수 있다.
또한, 본 발명의 진공단열패널용 외피재는 투습도가 0.0070 g/m2·day 이하, 바람직하게는 0.0035 ~ 0.0065 g/m2·day, 더욱 바람직하게는 0.0040 ~ 0.0060 g/m2·day일 수 있다.
또한, 본 발명의 진공단열패널용 외피재는 인장강도가 14.0 ㎏/㎟ 이상, 바람직하게는 14.0 ~ 18.0 ㎏/㎟, 더욱 바람직하게는 14.5 ~ 17.5 ㎏/㎟일 수 있다. 또한, 본 발명의 진공단열패널용 외피재는 파열강도가 15.0㎏/㎠ 이상, 바람직하게는 15.5 ~ 18.0 ㎏/㎠, 더욱 바람직하게는 16.0 ~ 17.5 ㎏/㎠를 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 진공단열패널용 외피재는 열봉합강도가 9.0 kg/15mm 이상, 바람직하게는 9.2 ~ 12.5 kg/15mm, 더욱 바람직하게는 9.5 ~ 12.0 kg/15mm를 가질 수 있다.
이하에서는 앞서 설명한 진공단열패널용 외피재를 이용하여 건축용 진공단열패널을 제조하는 방법에 대하여 설명한다.
우선, 타입 1의 외피재 형태로 진공단열패널을 제조하는 방법을 설명하면, 공압출필름, 제1수분차단 필름, 가스차단 필름, 및 제2수분차단 필름을 건식적층법(dry lamination)으로 적층시켜서 적층체를 제조하는 1단계; 상기 적층체의 제2수분차단 필름 상부에 부직포를 건식적층법으로 적층시켜서 외피재를 제조하는 2단계; 및 심재를 상기 외피재로 진공 팩킹(packing)시켜서 진공단열재를 제조하는 3단계;를 포함하는 공정을 수행하여 제조할 수 있다.
1단계에 있어서, 상기 공압출필름, 접착제, 제1수분차단 필름, 접착제, 가스차단 필름, 접착제 및 제2수분차단 필름의 구체적인 종류, 두께 등은 앞서 설명한 바와 동일하다.
1단계에서 상기 공압출필름은 펠렛(Pellet)상의 폴리에틸렌 수지, 타이 수지(tie resin)층, 펠렛상의 에틸렌비닐알코올공중합체(EVOH) 수지, 타이 수지층 및 펠렛상의 폴리에틸렌층 수지를 고온으로 용융, 공압출하여 차례대로 적층된 형태의 공압출필름을 제조할 수 있다.
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, 이를 구체적으로 설명하면, 제1급지부는 적층되는 하층을 구성하는 롤(Roll) 상의 필름을 공급하며, 접착제가 묻은 코팅롤과 프레스 사이를 통과하면 제1급지부로부터 공급되는 필름의 일면에 접착제가 묻으며, 건조기(dry chamber)를 통과한 다음, 제2급지부에서 공급되는 적층될 상층을 구성하는 필름과 닙롤(nip roll)에서 하층과 상층이 적층되며, 냉각롤(cooling roll)을 거쳐서 권취부에서 최종적으로 하층과 상층이 적층된 필름을 얻을 수 있다. 즉, 알루미늄이 증착 코팅된 폴리에틸렌테레프탈레이트(VM-PET) 필름을 제1급지부에서 제공하고, 공압출필름을 제2급지부에서 제공하여, 이들이 적층된 공압출필름층 -> 제1수분차단층(VM-PET)이 형성된 필름을 제조할 수 있다. 그리고, 다음으로 PET 필름(또는 시트)을 제1급지부에서 제공하고, 상기 공압출필름층 및 제1수분차단층이 적층된 필름을 제2급지부에서 제공하여, 이들이 적층된 공압출필름층 -> 제1수분차단층(VM-PET) -> 가스차단층(PET) 형태로 적층된 필름을 제조할 수 있다. 다음으로, VM-PET 필름을 다시 제1급지부에 제공하고, 앞서 제조한 적층된 필름을 제2급지부에 제공하여, 공압출필름층 -> 제1수분차단층(VM-PET) -> 가스차단층(PET) -> 제2수분차단층(VM-PET) 형태로 적층된 적층체를 제조할 수 있다.
다음으로, 2단계에서 1단계와 동일한 방법으로 상기 적층체를 제1급지부에 제공하고, 부직포를 제2급지부에 제공하여 공압출필름층 -> 제1수분차단층(VM-PET) -> 가스차단층(PET) -> 제2수분차단층(VM-PET) -> 부직포층 형태로 적층된 외피재를 제조할 수 있다. 이때, 상기 각층 사이에는 접착제층을 포함하며, 부직포를 제2급지부에서 제공하는 이유는 접착제가 부직포층 외부로 배어 나오는 것을 방지하기 위함이다.
다음으로, 3단계의 팩킹은 2단계에서 제조한 외피재로 심재를 진공 챔버에서 0.005 ~ 0.05 Torr, 바람직하게는 0.005 ~ 0.02 Torr의 진공압으로 팩킹시켜서 수행할 수 있다.
타입 2의 외피재를 사용하여 진공단열패널을 제조하는 방법을 설명하면, 공압출필름, 제1수분차단 필름, 가스차단 필름, 및 제2수분차단 필름을 건식적층법으로 적층시켜서 적층체를 제조하는 1단계; 상기 적층체의 제2수분차단층 상부에 A.C 코팅층을 형성시키는 2-1단계; A.C 코팅층 상부에 폴리에틸렌층과 부직포층이 열접합된 열접합체를 적층시켜서 외피재를 제조하는 2-2 단계; 및 심재를 상기 외피재로 진공 팩킹(packing)시켜서 진공단열재를 제조하는 3단계;를 포함하는 공정을 수행하여 진공단열패널을 제조할 수 있다.
여기서, 1단계의 적층체 제조방법은 타입 1의 외피재를 사용하여 진공단열패널을 제조하는 방법의 1단계와 동일하다.
다음으로, 상기 2단계는 적층체의 제2수분차단층 상부에 A.C 코팅제로 코팅시켜서 A.C 코팅층을 형성시킨 후, 적층체의 A.C 코팅층과 부직포 사이에 압출적층법(extrusion lamination)으로 폴리에틸렌 수지를 코팅시켜서 외피재를 제조하는 공정이다.
그리고, 상기 압출적층법은 폴리에틸렌 수지를 310 ~ 330℃의 고온으로 용융압출 및 냉각고화 하여 수행함으로써, 폴리에틸렌층과 부직포를 열접합시켜서 외피재를 제조할 수 있다.
그리고, 상기 3단계는 타입 1의 외피재 제조하는 방법의 3단계와 동일한 방법으로 수행할 수 있다.
앞서 설명한 방법으로 제조한 본 발명의 건축용 진공단열패널은 심재; 및 상기 심재를 진공 팩킹(packing)하는 상기 진공단열패널용 외피재;를 포함한다. 그리고, 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.
이러한, 본 발명의 건축용 진공단열패널은 전체 두께가 30mm ~ 100mm, 바람직하게는 30mm ~ 90mm, 더욱 바람직하게는 30mm ~ 60mm 정도일 수 있으며, 건축용 진공단열패널 전체 두께가 30 ~ 60mm일 때, 열관류율 측정방법(KS F2278)에 방법에 의거하여 측정시, 열관류율이 0.15 W/㎡ㆍK 이하, 바람직하게는 0.10 ~ 0.15 W/㎡ㆍK일 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 ]
준비예 1 : 공압출필름의 제조
공압출필름 제조장비를 이용하여 폴리에틸렌층(2), 타이 수지(tie resin)층, 에틸렌비닐알코올공중합체(EVOH)층, 타이 수지층 및 폴리에틸렌층(2')이 차례대로 적층된 공압출필름을 제조하였다. 이때, 제1수분차단층과 접착되는 폴리에틸렌층(2)은 평균두께 13㎛, 반대편의 열봉합기능의 폴리에틸렌층(2')의 평균두께는 25㎛이고, 타이 수지층은 평균두께 3.5㎛이며, EVOH 층은 평균두께 평균두께 5㎛였으며, 공압출필름의 총 평균두께 50㎛였다.
실시예 1 : 진공단열패널용 외피재의 제조
1) 건식적층법을 이용하여, 알루미늄이 증착 코팅된 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(VM-PET, 상품명:CGV81, 제조사:코오롱, 평균두께 12㎛) 일면에 접착제(Urethane 접착제)를 묻힌 다음, 상기 준비예 1에서 제조한 공압출필름을 적층시켜서 필름 1[공압출필름층 -> 접착제층 -> 제1수분차단층(VM-PET)]를 제조하였다.
2) 다음으로 동일한 건식적층법을 이용하여, 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름(PET 필름, 상품명:PP900, 제조사:효성, 평균두께 12㎛) 일면에 폴리에스테르계 우레탄 2액형 접착제를 묻힌 다음, 상기 필름1에 적층시켜서 필름 2[공압출필름층 -> 접착제층 -> 제1수분차단층(VM-PET)->가스차단층(PET)]를 제조하였다.
3) 다음으로 동일한 건식적층법을 이용하여, 상기 필름 2 일면에 폴리에스테르계 우레탄 2액형 접착제를 묻힌 다음, VM-PET 필름(상품명:CGV81, 제조사:코오롱, 평균두께 12㎛)을 적층시켜서 필름 3[공압출필름층 -> 접착제층 -> 제1수분차단층(VM-PET)->가스차단층(PET)->제2수분차단층(VM-PET)]를 제조하였다.
4) 다음으로 동일한 건식적층법을 이용하여, 상기 필름 3 일면에 폴리에스테르계 우레탄 2액형 접착제를 묻힌 다음, 부직포(상품명: C3030NW, 제조사:코오롱, 평균두께 70㎛) 적층시켜서 외피재[공압출필름층->접착제층->제1수분차단층(VM-PET)->접착제층->가스차단층(PET)->접착제층-제2수분차단층(VM-PET)->접착제층-> 부직포층]를 제조하였다.
실시예 2
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하여 외피재를 제조하되, 가스차단층 형성시, 상기 PET 대신 나일론 필름(NY, 상품명:RT92, 제조사:효성, 평균두께 15㎛)을 사용하여 필름 2를 제조한 후, 이를 이용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 외피재를 제조하였다.
실시예 3
상기 실시예 1의 필름 2를 동일하게 제조하였다.
다음으로, 필름 2의 제2수분차단층 상부에 이소시아네이트계 A.C 코팅제(曹達, T-160)를 묻힌 다음 건조를 수행하여 A.C 코팅층을 형성시킨 다음, A.C 코팅층을 형성된 필름 2와 부직포(상품명: C3030NW, 제조사:코오롱, 평균두께 70㎛) 사이에 300℃인 ~ 330℃인 T-다이(T-die)로 폴리에틸렌 수지를 용융 압출시켜서 외피재[공압출필름층->접착제층->제1수분차단층(VM-PET)->접착제층->가스차단층(PET)->접착제층->제2수분차단층(VM-PET)->A.C코팅층->폴리에틸렌층(PE층)->부직포층]을 제조하였다.
실시예 4 ~ 실시예 7
상기 실시예 3과 동일한 방법으로 외피재를 제조하되, 하기 표 1 및 표 2와 같은 두께를 가지는 외피재를 제조하여 실시예 4 ~ 실시예 7을 각각 실시하였다.
비교예 1
상기 실시예 3과 동일한 방법으로 외피재를 제조하되, 제1수분차단층 및 제2수분차단층을 VM-PET 필름이 아닌 PET를 사용하였으며, 가스차단층은 역시 PET 필름을 사용하여 외피재[공압출필름층->접착제층->제1수분차단층(PET)->접착제층->가스차단층(PET)->접착제층->제2수분차단층(PET)->접착제층->부직포층]를 제조하였다.
비교예 2
상기 실시예 3과 동일한 방법으로 외피재를 제조하되, 제1수분차단층 및 제2수분차단층을 NY필름을 사용하고, 가스차단층은 VM-PET 필름을 사용하여 외피재[공압출필름층->접착제층->제1수분차단층(NY)->접착제층->가스차단층(VM-PET)->접착제층->제2수분차단층(NY)->접착제층->부직포층]를 제조하였다.
비교예 3
상기 실시예 3과 동일한 방법으로 외피재를 제조하되, 준비예 1의 공압출필름 대신 열융착층으로서 저밀도 폴리에틸렌필름(LDPE)를 사용하여 외피재[열융착층->접착제층->제1수분차단층(VM-PET)->접착제층->가스차단층(PET)->접착제층->제2수분차단층(VM-PET)->접착제층->부직포층]를 제조하였다.
비교예 4
상기 실시예 3과 동일한 방법으로 외피재를 제조하되, 준비예 1의 공압출필름 대신 열융착층으로서 고밀도 폴리에틸렌필름(HDPE)를 사용하여 외피재[열융착층->접착제층->제1수분차단층(VM-PET)->접착제층->가스차단층(PET)->접착제층->제2수분차단층(VM-PET)->접착제층->부직포층]를 제조하였다.
비교예 5 ~ 비교예 8
상기 실시예 3과 동일한 방법으로 외피재를 제조하되, 제1수분차단층, 가스차단층, 제2수분차단층 및 부직포층의 두께를 달리하여, 하기 표 2 및 표 3과 같이 실시하였다.
구분
(단위 : ㎛)		 실시예
1 		실시예
2 		실시예
3 		실시예
4 		실시예
5 		실시예
6
공압출필름층 50 50 50 50 50 45
접착제층 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5
제1수분차단층 VM-PET 12 12 12 10 12 12
PET - - - - - -
NY - - - - - -
접착제층 3.2 3.2 3.2 3.2 3.2 3.2
가스차단층 PET층 12 - 12 - 16 12
NY층 - 15 - 25 - 25
VM-PET - - - - - -
접착제층 3.5 3.5 3.4 3.5 3.5 3.5
제2수분차단층 VM-PET 12 12 12 10 12 12
PET - - - - - -
NY - - - - - -
접착제층 3.5 3.5 - - - -
A.C 코팅층 - - 1.5 1.5 1.7 1.5
PE - - 15 15 - -
부직포층 70 70 70 70 70 70
구분
(단위 : ㎛)		 실시예
7 		비교예
1		 비교예
2 		비교예
3 		비교예
4
공압출필름층 50 50 50 - -
열융착층 - - - 50
(LDPE)		 50
(HDPE)
접착제층 3.5 3.5 3.3 3.2 3.3
제1수분차단층 VM-PET 12 - - 12 12
PET - 12 - - -
NY 15
접착제층 3.2 3.2 3.2 3.4 3.4
가스차단층 PET층 10 12 - 12 12
NY층 - - - - -
VM-PET - 12 - -
접착제층 3.5 3.5 3.5 3.4 3.3
제2수분차단층 VM-PET 12 - - 12 12
PET - 12 - - -
NY 15
접착제층 - - - - -
A.C 코팅층 2.5 1.5 1.5 1.5 1.5
PE 15 15 15 15 15
부직포층 100 70 70 70 70
구분
(단위 : ㎛)		 비교예
5 		비교예
6 		비교예
7 		비교예
8
공압출필름층 50 50 35 50
접착제층 3.5 3.4 3.5 3.3
제1수분차단층 VM-PET 6 12 12 12
PET - - - -
NY - - -
접착제층 3.2 3.2 3.2 3.2
가스차단층 PET층 12 12 12 25
NY층 - - - -
VM-PET - - - -
접착제층 3.5 3.4 3.5 3.5
제2수분차단층 VM-PET 6 12 12 12
PET - - - -
NY - - - -
접착제층 - - - -
A.C 코팅층 1.5 1.5 1.5 2.0
PE 15 20 20 20
부직포층 70 38 70 150
실험예 1 : 외피재의 물성측정실험
상기 실시예 1 ~ 7 및 비교예 1 ~ 8에서 제조한 외피재 각각의 산소투과도, 투습도, 인장강도, 파열강도 및 200℃×3kgf×1sec 씰링(Sealing)하여 열봉합강도를 하기 방법으로 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.
(1) 산소투과도 : ASTM D-3985법에 의거 측정하되, MOCON사의 2/21 장비를 이용하여 측정하였다.
(2) 투습도 : ASTM F-1249법에 의거하여 측정하되, MOCON사의 3/33 장비를 이용하여 측정하였다.
(3) 인장강도 및 열봉합강도: ASTM D-882법에 의거하여 측정하되, Instron사의 4465 장비를 이용하여 측정하였다.
(4) 파열강도: ASTM D-3786법에 의거하여 측정하되, TOYOSEIKI사의 EL 장비를 이용하여 측정하였다.
구분 산소투과도
(cc/㎥·day)		 투습도
(g/㎥·day)		 인장강도
(㎏/㎟)		 파열강도
(㎏/㎠)		 열봉합강도
(kg/15mm)
실시예 1 0.053 0.0053 14.1 16.0 9.6
실시예 2 0.051 0.0051 14.4 16.5 9.6
실시예 3 0.053 0.0055 14.5 16.3 9.9
실시예 4 0.052 0.0051 14.7 16.7 10.1
실시예 5 0.052 0.0057 14.7 16.5 10.1
실시예 6 0.051 0.0053 14.9 16.7 9.2
실시예 7 0.055 0.0058 16.5 17.5 10.3
비교예 1 0.079 0.0097 14.1 16.1 9.6
비교예 2 0.082 0.0091 14.2 16.3 9.6
비교예 3 0.107 0.0082 14.4 16.1 9.7
비교예 4 0.103 0.0080 14.6 16.1 5.3
비교예 5 0.087 0.0089 12.2 12.1 9.3
비교예 6 0.054 0.0056 9.1 10.4 9.1
비교예 7 0.077 0.0084 14.2 16.1 5.5
비교예 8 0.052 0.0054 17.1 18.3 10.7
실시예 1 ~ 실시예 7의 경우, 산소투과도가 0.053 cc/㎥·day 이하 및 투습도가 0.0058 g/㎥·day 이하로 우수할 뿐만 아니라, 14.0 ㎏/㎟ 이상의 인장강도, 15.0 ㎏/㎠ 이상의 파열강도 및 9.0 kg/15mm 이상의 열봉합강도를 가지는 우수한 기계적 물성을 보였다.
이에 반해, 공압출필름을 사용하지 않은 비교예 3 ~ 4, 그리고 증착 PET를 사용하지 않은 비교예 1과 제1 수분차단층, 제2 수분차단층으로 NY 필름을 사용한 비교예 1 ~ 2는 산소투과도 및 투습도가 좋지 않았으며, 또한 HDPE를 사용한 비교예 4는 열봉합강도가 상대적으로 떨어지는 문제가 있었다.
또한, 부직포가 얇은 비교예 6의 경우 인장강도 및 파열강도가 좋지 않음을 확인할 수 있었다. 그리고, 공압출필름층이 너무 40㎛ 미만인 비교예 7의 경우, 열봉합강도가 너무 낮은 문제가 있었다. 또한, 부직포층이 120㎛를 초과한 비교예 8의 경우, 인장강도 및 파열강도의 기계적 강도가 우수했으나, 실시예 1과 비교할 때, 다른 물성이 크게 향상되는 것이 없었으며, 외피재가 불필요하게 두꺼워져서 박편화에 불리했다.
실험예 2 : 외피재 열전도율 측정실험
상기 실시예 1 ~ 실시예 7, 비교예 1 ~ 4, 비교예 5 및 비교예 7에서 제조한 진공단열재 외피재의 열전도율을 수직방향 및 수평방향에 대하여 측정하였고, 그 결과를 하기 표 5에 나타내었다. 이때, 심재와 게터를 넣지 않은 상태로 실험을 수행하였다.
구분
(단위 : W/m·K)		 수직방향 수평방향
실시예 1 0.2411 2.3322
실시예 2 0.2343 2.3121
실시예 3 0.2333 2.3341
실시예 4 0.2341 2.3353
실시예 5 0.2335 2.3271
실시예 6 0.2375 2.3183
실시예 7 0.2213 2.3110
비교예 1 0.2875 2.8151
비교예 2 0.2855 2.8345
비교예 3 0.3135 3.4312
비교예 4 0.3123 3.4113
비교예 5 0.2795 2.7937
비교예 7 0.2912 2.8713
실시예 1 ~ 실시예 7의 경우, 수직방향으로의 열전도율이 0.2500 W/m·K 이하 및 수평방향으로의 열전도율이 2.500 W/m·K 이하로 낮은 결과를 보였다. 이에 반해, 비교예 1 ~ 5 및 7의 경우, 수직방향 열전도율이 0.2500 W/m·K을 초과하고, 수평방향 열전도율이 2.500 W/m·K을 초과하는 높은 열전도율을 보이는 문제가 있었다.
제조예 1 : 진공단열패널의 제조
상기 실시예 1의 외피재 2장의 공압출필름층이 마주보도록 겹쳐놓은 후, 제대 M/C에서 파우치 형태로 제조하였다.
다음으로, 게터재가 게재된 심재를 상기 파우치 형태의 외피재에 넣은 후, 진공포장하여 제조한 진공단열재를 제조하였다.
제조한 진공단열패널의 사진을 도 6a에 나타내었다.
제조예 2 ~ 제조예 7 및 비교제조예 1 ~ 비교제조예 8
상기 제조예 1과 동일한 방법으로 진공단열패널을 제조하되, 실시예 1의 외피재 대신 실시예 2 ~ 7 및 비교제조예 1 ~ 8의 외피재 각각을 사용하여 하기 표 6a와 같은 형태의 진공단열패널을 각각 제조하였다. 진공단열패널의 단면 두께는 20 mm로 제작하였다,
구분 외피재 패널 단면 전체두께
제조예 1 실시예 1 20 mm
제조예 2 실시예 2 20 mm
제조예 3 실시예 3 20 mm
제조예 4 실시예 4 20 mm
제조예 5 실시예 5 20 mm
제조예 6 실시예 6 20 mm
제조예 7 실시예 7 20 mm
비교제조예 1 비교예 1 20 mm
비교제조예 2 비교예 2 20 mm
비교제조예 3 비교예 3 20 mm
비교제조예 4 비교예 4 20 mm
비교제조예 5 비교예 5 20 mm
비교제조예 6 비교예 6 20 mm
비교제조예 7 비교예 7 20 mm
비교제조예 8 비교예 8 20 mm
실험예 3 : 진공단열패널의 열관류율 측정 및 폴딩성 평가
상기 제조예 1 ~ 7 및 비교제조예 1 ~ 8에서 제조한 진공단열패널의 폴?(Folding)성 확인과 열관류율을 KS F2278 열관류율 측정방법에 의거하여 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 7에 나타내었으며, 도 6b에 비교제조예 8의 진공단열패널 사진을 나타내었다.
구분 열관류율(W/㎡·k) 폴딩성
제조예 1 0.142 ○
제조예 2 0.141 ○
제조예 3 0.140 ○
제조예 4 0.139 ○
제조예 5 0.142 ○
제조예 6 0.139 ○
제조예 7 0.141 ○
비교제조예 1 0.167 ○
비교제조예 2 0.161 ○
비교제조예 3 0.189 ○
비교제조예 4 0.181 ○
비교제조예 5 0.162 ○
비교제조예 7 0.168 ○
비교제조예 8 0.146 ×
상기 실시예 및 실험예를 통하여 본 발명의 진공단열패널(제조예 1 ~ 제조예 7)이 열관류율이 0.15 W/㎡·K 이하로 정부의 패시브하우스 에너지 정책에 부응함을 확인할 수 있었다.
반면, 비교예 8의 경우는 열관류율은 우수하나 폴딩성이 좋지 않았으며, 비교예 1 ~ 5 및 비교예 7의 경우, 열관류율이 좋지 않은 문제가 있었다.
1 : 접착제층 2 : 공압출필름의 폴리에틸렌층
4 : 에틸렌비닐알코올공중합체(EVOH)층 7 : 타이(tie) 수지층
10 : 공압출층층 20 : 제1수분차단층
25 : 제2수분차단층 30 : 가스차단층
40 : A.C 코팅층 50 : 폴리에틸렌층
60 : 부직포층 100 : 외피재
200 : 심재 400 : 진공단열패널

Claims (17)

  1. 공압출필름층; 제1수분차단층; 가스차단층; 제2수분차단층; 및 부직포층;이 내부에서 외부방향으로 차례대로 적층된 것을 특징으로 하는 진공단열패널용 외피재.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2수분차단층과 부직포층 사이에 접착제층이 형성되어 있거나, 또는
    제2수분차단층과 부직포층 사이에 A.C 코팅층 및 폴리에틸렌층이 형성되어 있고, 제2수분차단층, A.C 코팅층, 폴리에틸렌층 및 부직포층이 차례대로 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 진공단열패널용 외피재.
  3. 제1항에 있어서, 공압출필름층과 제1수분차단층, 제1수분차단층과 가스차단층 및 가스차단층과 제2수분차단층 사이에 접착제층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 진공단열패널용 외피재.
  4. 제1항에 있어서, 상기 공압출필름층은 폴리에틸렌층, 타이 수지(tie resin)층, 에틸렌비닐알코올공중합체(EVOH)층, 타이 수지층 및 폴리에틸렌층이 차례대로 적층되어 있는 공압출필름을 포함하는 것을 특징으로 하는 진공단열패널용 외피재.
  5. 제4항에 있어서, 상기 타이 수지는 무수말레익산으로 그래프트된(grafted) 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공단열패널용 외피재.
  6. 제4항에 있어서, 공압출필름층 전체 두께는 40㎛ ~ 60㎛이고, 상기 에틸렌비닐알코올공중합체층 두께는 3㎛ ~ 12㎛인 것을 특징으로 하는 진공단열패널용 외피재.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제1수분차단층 및 제2수분차단층 각각은 독립적으로 알루미늄(Al)이 증착된 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 또는 알루미나(Al2O3)가 증착된 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름을 포함하는 단층 또는 다층 구조인 것을 특징으로 하는 진공단열패널용 외피재.
  8. 제1항에 있어서, 상기 가스차단층은 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름 및 나일론 필름 중에서 선택된 1종 이상의 필름이 단층 또는 다층으로 적층된 필름을 포함하는 것을 특징으로 하는 진공단열패널용 외피재.
  9. 제3항에 있어서, 상기 접착제층은 폴리에스테르계 우레탄 접착제 및 폴리에테르계 우레탄 접착제 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 진공단열패널용 외피재.
  10. 제1항에 있어서, 상기 부직포층은 폴레에틸렌테레프탈레이트(PET), 나이론(NY) 및 폴리프로필렌(PP) 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 장섬유로 스펀본딩(spun bonding) 공법으로 제조한 것을 특징으로 하는 진공단열패널용 외피재.
  11. 제1항에 있어서, 제1수분차단층 및 제2수분차단층 각각은 독립적으로 평균두께 8㎛ ~ 25㎛이고, 상기 가스차단층은 10㎛ ~ 35㎛이며, 부직포층은 50㎛ ~ 120㎛인 것을 특징으로 하는 진공단열패널용 외피재.
  12. 유리섬유, 그라스울, 폴리우레탄, 폴리프로필렌 및 폴리에스테르 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 심재; 및
    상기 심재를 진공 팩킹(packing)하는 제1항 내지 제10항 중에서 선택된 어느 한 항의 외피재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 건축용 진공단열패널.
  13. 제12항에 있어서, 상기 심재는 심재에 부착 또는 삽입되는 게터(getter)재;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 건축용 진공단열패널.
  14. 제12항에 있어서, 열관류율 측정방법(KS F2278)에 방법에 의거하여 측정시, 진공단열패널 전체 두께가 30mm ~ 60mm일 때, 열관류율이 0.15 W/㎡ㆍK 이하인 것을 특징으로 하는 건축용 진공단열패널.
  15. 공압출필름, 제1수분차단 필름, 가스차단 필름, 및 제2수분차단 필름을 건식적층법(dry lamination)으로 적층시켜서 적층체를 제조하는 1단계;
    상기 적층체의 제2수분차단 필름 상부에 부직포를 건식적층법으로 적층시켜서 외피재를 제조하는 2단계; 및
    심재를 상기 외피재로 진공 팩킹(packing)시켜서 진공단열재를 제조하는 3단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 건축용 진공단열패널의 제조방법.
  16. 공압출필름, 제1수분차단 필름, 가스차단 필름, 및 제2수분차단 필름을 건식적층법으로 적층시켜서 적층체를 제조하는 1단계;
    적층체의 제2수분차단층 상부에 A.C 코팅제로 코팅시켜서 A.C 코팅층을 형성시키는 2-1단계;
    적층체의 A.C 코팅층과 부직포 사이에 압출적층법(extrusion lamination)으로 폴리에틸렌 수지를 코팅시켜서 외피재를 제조하는 2-2단계; 및
    심재를 상기 외피재로 진공 팩킹(packing)시켜서 진공단열재를 제조하는 3단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 건축용 진공단열패널의 제조방법.
  17. 제15항 또는 제16항에 있어서, 상기 공압출 필름층은 펠렛(Pellet) 형태의 폴리에틸렌 수지, 타이 수지(tie resin), 펠렛 형태의 에틸렌비닐알코올공중합체(EVOH) 수지, 타이 수지 및 펠렛 형태의 폴리에틸렌 수지를 각각을 용융 및 공압출시켜서 필름으로 제조한 것을 특징으로 하는 건축용 진공단열패널의 제조방법.
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