KR20190125853A - Vacuum insulation panel and method of preparing the same - Google Patents
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Abstract
Description
진공 단열재 및 이의 제조방법에 관한 것이다.It relates to a vacuum insulator and a method of manufacturing the same.
진공 단열재(Vacuum Insulation Panel)는 밀폐형 패널에 다공성 절연물질을 코어재로 하고, 내부를 진공 상태로 하여 전도와 대류에 의한 열전달을 제거한 단열재를 말한다. Vacuum Insulation Panel (Vacuum Insulation Panel) refers to a heat insulator that removes heat transfer by conduction and convection by using a porous insulation material as a core material in a closed panel and a vacuum inside.
진공 단열재는 건축소재, 냉장고 등에 적용될 수 있으며, 에너지 소모를 최소화하는 것을 목적으로 하는 패시브(passive house) 설계에도 필수적인 재료로서 많이 사용되고 있다.Vacuum insulation may be applied to building materials, refrigerators, and the like, and is widely used as an essential material for passive house designs aimed at minimizing energy consumption.
이러한 진공 단열재의 성능은 열전도율과 관련된 다공성 절연물질의 코어재가 중요한 역할을 한다. 코어재로 사용되는 다공성 절연물질의 예로는 우레탄폼, 스티로폼과 같은 유기계 단열재, 또는 퍼라이트, 글라스울(glass wool), 세라믹 섬유와 같은 무기계 단열재를 들 수 있다. The performance of the vacuum insulation material plays an important role in the core material of the porous insulating material related to the thermal conductivity. Examples of the porous insulating material used as the core material include an urethane foam, an organic insulating material such as styrofoam, or an inorganic insulating material such as perlite, glass wool, and ceramic fiber.
그러나 이러한 다공성 절연물질은 비용이 많이 들거나 또는 내화성 및 낮은 열전도율을 갖는 우수한 단열성의 요건을 충족하지 못한 경우가 많다. However, these porous insulating materials are often expensive or fail to meet the requirements of good thermal insulation with fire resistance and low thermal conductivity.
따라서 비용이 저렴하면서 내화성 및 낮은 열전도율을 갖는 우수한 단열성을 갖는 다공성 절연물질을 코어재로 포함한 진공 단열재에 대한 요구가 여전히 있다. Therefore, there is still a need for a vacuum insulator comprising a porous insulating material as a core material which is inexpensive and has excellent thermal insulation with fire resistance and low thermal conductivity.
일 측면은 내화성이 우수하면서 낮은 열전도율을 가져 얇은 두께에서도 우수한 단열성을 갖는 진공 단열재를 제공하는 것이다. One aspect is to provide a vacuum insulator having excellent heat resistance and low thermal conductivity and having excellent heat insulation even at a thin thickness.
다른 측면은 상기 진공 단열재의 제조방법을 제공하는 것이다. Another aspect is to provide a method of manufacturing the vacuum insulation.
일 측면에 따르면, According to one aspect,
제 1 외피층;A first envelope layer;
제 2 외피층; 및Second envelope layer; And
상기 제 1 외피층의 측면과 제 2 외피층의 측면은 서로 실링되어 있으며,The side surface of the first skin layer and the side surface of the second skin layer are sealed to each other,
상기 제 1 외피층과 제 2 외피층 사이의 내부는 진공 하에 탄소분말과 실리카를 포함하는 다공성 코어재;를 포함하며,And a porous core material including carbon powder and silica under a vacuum between the first outer layer and the second outer layer.
상기 다공성 코어재는 상기 탄소분말과 실리카를 포함한 제 1 혼합액 5 내지 15 부피부 및 스티로폼 비드 85 내지 95 부피부를 혼합하여 발포한 발포 폴리스티로폼을 포함하는, 진공 단열재가 제공된다.The porous core material is provided with a vacuum heat insulating material comprising a foamed polystyrofoam foamed by mixing 5 to 15 parts by volume of the first liquid mixture containing carbon powder and silica and 85 to 95 parts by volume of styrofoam beads.
다른 측면에 따르면, According to another aspect,
탄소분말과 실리카를 포함하는 다공성 코어재를 제조하는 단계; 및Preparing a porous core material including carbon powder and silica; And
상기 다공성 코어재를 상기 제 1 외피층과 제 2 외피층 사이에 삽입하고, 상기 제 1 외피층과 제 2 외피층의 측면 중 적어도 삼면을 열접착으로 밀봉하여 진공 단열재를 제조하는 단계;를 포함하는, 진공 단열재의 제조방법이 제공된다.Inserting the porous core material between the first shell layer and the second shell layer, and sealing at least three sides of the side of the first shell layer and the second shell layer by heat bonding to manufacture a vacuum insulation material, comprising; vacuum insulation Provided is a method for preparing.
일 측면에 따른 진공 단열재는, 제 1 외피층; 제 2 외피층; 및 상기 제 1 외피층의 측면과 제 2 외피층의 측면은 서로 실링되어 있으며, 상기 제 1 외피층과 제 2 외피층 사이의 내부는 진공 하에 탄소분말과 실리카를 포함하는 다공성 코어재;를 포함하며, 상기 다공성 코어재는 상기 탄소분말과 실리카를 포함한 제 1 혼합액 5 내지 15 부피부 및 스티로폼 비드 85 내지 95 부피부를 혼합하여 발포한 발포 폴리스티로폼을 포함함으로써, 내화성이 우수하면서 낮은 열전도도를 가져 얇은 두께에서도 우수한 단열성을 나타낼 수 있다. Vacuum insulation according to one aspect, the first shell layer; Second envelope layer; And a porous core material including carbon powder and silica under a vacuum, wherein the side of the first envelope layer and the side of the second envelope layer are sealed to each other, and the interior between the first envelope layer and the second envelope layer is under vacuum. The core material includes foamed polystyrofoam obtained by mixing 5-15 parts by volume of the first mixed solution containing carbon powder and silica and 85-95 parts by volume of styrofoam beads, thereby providing excellent fire resistance and low thermal conductivity and excellent thickness even at a thin thickness. Insulation may be exhibited.
도 1은 일 구현예에 따른 진공 단열재를 나타내는 확대 개략 단면도이다.1 is an enlarged schematic cross-sectional view showing a vacuum insulator according to one embodiment.
이하에 첨부된 도면을 참조하면서, 예시적인 일 구현예에 따른 진공 단열재 및 이의 제조방법에 대해서 상세하게 설명한다. 이하는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 후술할 특허청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능구성을 갖는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 붙여 중복설명을 생략한다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함한 또는 포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 제 1, 제 2, 제 3, 제 4 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.With reference to the accompanying drawings, it will be described in detail with respect to a vacuum insulator and a method of manufacturing the same according to an exemplary embodiment. The following is presented by way of example, and the present invention is not limited thereto, and the present invention is defined only by the scope of the claims to be described later. In addition, in this specification and drawing, about the component which has a substantially same functional structure, the same code | symbol is attached | subjected and the duplication description is abbreviate | omitted. In this specification, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the phrase. As used herein, "comprises" and / or "comprising" or "comprising" means that one or more other components, steps, operations and / or elements are mentioned. It does not exclude the presence or addition of it. The terms first, second, third, fourth, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are only used to distinguish one component from another.
일 구현예에 따른 진공 단열재는 제 1 외피층; 제 2 외피층; 및 상기 제 1 외피층의 측면과 제 2 외피층의 측면은 서로 실링되어 있으며, 상기 제 1 외피층과 제 2 외피층 사이의 내부는 진공 하에 탄소분말과 실리카를 포함하는 다공성 코어재;를 포함하며, 상기 다공성 코어재는 상기 탄소분말과 실리카를 포함한 제 1 혼합액 5 내지 15 부피부 및 스티로폼 비드 85 내지 95 부피부를 혼합하여 발포한 발포 폴리스티로폼을 포함할 수 있다.Vacuum insulation according to one embodiment includes a first outer layer; Second envelope layer; And a porous core material including carbon powder and silica under a vacuum, wherein the side of the first envelope layer and the side of the second envelope layer are sealed to each other, and the interior between the first envelope layer and the second envelope layer is under vacuum. The core material may include expanded polystyrene foamed by mixing 5 to 15 parts by volume of the first mixed solution including the carbon powder and silica and 85 to 95 parts by volume of styrofoam beads.
도 1은 일 구현예에 따른 진공 단열재(10)를 나타내는 확대 개략 단면도이다.1 is an enlarged schematic cross-sectional view illustrating a
도 1을 참조하면, 진공 단열재(10)는 제 1 외피층(1)과 제 2 외피층(2) 사이에 다공성 코어재(3)가 진공 상태로 배치되어 있고, 상기 제1 외피층(1)과 제 2 외피층(2)의 양 측면이 열접착으로 실링된 측면 실링부(4)로 구성되어 있다. 상기 다공성 코어재(3)는 스피로폼 비드가 발포된 발포입자(12)들 사이에 난연성 코팅막(13)이 배치되어 있다. Referring to FIG. 1, in the
상기 진공 단열재 내부에 포함된 다공성 코어재는 무기계 다공성 코어재로서, 표면에 난연성 코팅막(13)이 배치되어 있기에 1300 ℃의 고온에서도 견딜 수 있고 코어재 표면 전체에 걸쳐 고른 내화성을 가지게 할 수 있다. 상기 다공성 코어재는 무게가 가볍고 상온에서 최대 약 1,000 %까지 발열 발포가 가능하며 친환경적인 특성이 있다. 또한 상기 다공성 코어재는 상기 제 1 외피층과 제 2 외피층 사이의 내부에 진공 상태로 배치되어 있기 때문에, 외부에서 힘이 가해질 때 상기 다공성 코어재가 수축되거나 움푹 파이는 경우를 피할 수 있다. 나아가 상기 다공성 코어재는 진공 상태에서 압착되기 때문에 상용되는 글라스 화이버, 미네랄 울, 팽창 폴리스티렌 등과 비교하여 약 1/4 ~1/10의 얇은 두께를 가지면서 우수한 단열성을 가질 수 있다.The porous core material included in the vacuum insulator is an inorganic porous core material, and since the flame-
상기 다공성 코어재는 상기 탄소분말과 실리카를 포함한 제 1 혼합액 5 내지 15 부피부 및 스티로폼 비드 85 내지 95 부피부를 혼합하여 발포한 발포 폴리스티로폼을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 다공성 코어재는 상기 탄소분말과 실리카를 포함한 제 1 혼합액 8 내지 12 부피부 및 스티로폼 비드 88 내지 92 부피부를 혼합하여 발포한 발포 폴리스티로폼을 포함할 수 있다. The porous core material may include a foamed polystyrofoam obtained by mixing 5 to 15 parts by volume of the first mixed solution including the carbon powder and silica and 85 to 95 parts by volume of styrofoam beads. For example, the porous core material may include foamed polystyrofoam obtained by mixing 8 to 12 parts by volume of the first mixed solution including the carbon powder and silica and 88 to 92 parts by volume of styrofoam beads.
상기 제 1 혼합액은, 상기 탄소분말과 실리카를 1:1의 중량비로 혼합하여 1300 내지 2000 ℃로 용융한 후 냉각하고 분쇄한 10 내지 25 중량%의 분말; 및 질산 및 마그네슘을 함유하는 제 1 수용액, 발열제 및 분산제를 함유하는 제 2 수용액, 및 탄산마그네슘을 혼합한 75 내지 90 중량%의 제 2 혼합액;을 포함할 수 있다. 상기 제 1 혼합액은, 예를 들어, 상기 탄소분말과 실리카를 1:1의 중량비로 혼합하여 1500 내지 1800 ℃로 용융한 후 냉각하고 분쇄한 15 내지 20 중량%의 분말; 및 질산 및 마그네슘을 함유하는 제 1 수용액, 발열제 및 분산제를 함유하는 제 2 수용액, 및 탄산마그네슘을 혼합한 75 내지 85 중량%의 제 2 혼합액;을 포함할 수 있다. The first liquid mixture, the carbon powder and silica in a weight ratio of 1: 1, melted at 1300 to 2000 ℃ after cooling and pulverized 10 to 25% by weight of powder; And 75 to 90 wt% of a second mixed solution obtained by mixing a first aqueous solution containing nitric acid and magnesium, a second aqueous solution containing a heating agent and a dispersant, and magnesium carbonate. The first mixed liquid may be, for example, 15 to 20% by weight of powder, which is mixed with the carbon powder and silica in a weight ratio of 1: 1, melted at 1500 to 1800 ° C, cooled and pulverized; And 75% to 85% by weight of a second mixed solution obtained by mixing a first aqueous solution containing nitric acid and magnesium, a second aqueous solution containing a heat generating agent and a dispersing agent, and magnesium carbonate.
상기 제 2 혼합액은, 상기 분산제를 함유하는 제 2 수용액; 및 상기 질산 및 마그네슘을 함유하는 제 1 수용액, 및 탄산마그네슘을 혼합한 제 3 혼합액;을 혼합한 액일 수 있다. 상기 제 2 혼합액은 상기 제 1 수용액과 별개로 제조되고, 이후 상기 제 1 수용액과 혼합됨으로써 발열반응을 수행하면서 기포발생이 극대화되고 분산성이 향상됨으로써 내화성과 단열성이 극대화되는 진공 단열재를 제공할 수 있다.The second mixed liquid is a second aqueous solution containing the dispersant; And a third mixed solution in which the first aqueous solution containing nitric acid and magnesium and magnesium carbonate are mixed. The second mixed solution may be prepared separately from the first aqueous solution, and then mixed with the first aqueous solution to provide a vacuum insulation material that maximizes bubble generation and improves dispersibility while performing exothermic reaction, thereby maximizing fire resistance and insulation. have.
상기 제 1 수용액은 물 100 중량부를 기준으로 하여 질산 12 내지 16 중량부 및 마그네슘 3 내지 6 중량부를 혼합한 수용액일 수 있다. 상기 제 1 수용액은, 예를 들어, 물 100 중량부를 기준으로 하여 질산 13 내지 15 중량부 및 마그네슘 3 내지 5 중량부를 혼합한 수용액일 수 있다. 질산이 상기 함량 범위로 첨가된다면, 상기 제 1 수용액 내에서 분산성을 향상시키면서 첨가되는 마그네슘과의 반응성을 향상시킬 수 있다.The first aqueous solution may be an aqueous solution of 12 to 16 parts by weight of nitric acid and 3 to 6 parts by weight of magnesium based on 100 parts by weight of water. The first aqueous solution may be, for example, an aqueous solution in which 13 to 15 parts by weight of nitric acid and 3 to 5 parts by weight of magnesium are mixed based on 100 parts by weight of water. If nitric acid is added in the content range, it is possible to improve the reactivity with the added magnesium while improving dispersibility in the first aqueous solution.
상기 제 2 수용액은 물 100 중량부를 기준으로 하여 산화나트륨 4 내지 18 중량부, 실리카 45 내지 54 중량부, 및 폴리옥시알킬에테르 0.3 내지 0.6 중량부를 혼합한 수용액일 수 있다. 상기 제 2 수용액은, 예를 들어, 물 100 중량부를 기준으로 하여 산화나트륨 6 내지 10 중량부, 실리카 45 내지 50 중량부, 및 폴리옥시알킬에테르 0.4 내지 0.6 중량부를 혼합한 수용액일 수 있다. 산화나트륨은 물과 반응할 때 발열 작용을 하여 탈수 기능을 하며, 발열시 상기 제 1 수용액에 포함된 마그네슘과 반응하여 산화마그네슘과 수소가 발생되고 기포를 발생시키도록 할 수 있다. 산화나트륨이 상기 함량 범위로 첨가될 때, 혼합 수용액이 변성되지 않고 발열 작용이 원활하게 수행될 수 있다. 실리카가 상기 함량 범위 내로 첨가된다면, 이를 포함하는 진공 단열재는 우수한 단열성을 유지할 수 있다. 폴리옥시알킬에테르는 계면활성제로서 분산성을 향상시킬 수 있다. The second aqueous solution may be an aqueous solution of 4 to 18 parts by weight of sodium oxide, 45 to 54 parts by weight of silica, and 0.3 to 0.6 parts by weight of polyoxyalkyl ether based on 100 parts by weight of water. The second aqueous solution may be, for example, an aqueous solution in which 6 to 10 parts by weight of sodium oxide, 45 to 50 parts by weight of silica, and 0.4 to 0.6 parts by weight of polyoxyalkyl ether are mixed based on 100 parts by weight of water. When sodium oxide reacts with water, it exerts an exothermic function to dehydrate, and when exothermic, magnesium oxide and hydrogen are generated and bubbles are generated by reacting with magnesium contained in the first aqueous solution. When sodium oxide is added in the above content range, the mixed aqueous solution is not denatured and the exothermic action can be performed smoothly. If silica is added within the above content range, the vacuum insulator including the same may maintain excellent thermal insulation. Polyoxyalkyl ether can improve dispersibility as surfactant.
상기 제 2 혼합액은 상기 제 2 혼합액 100 중량부를 기준으로 하여 메틸규산칼륨(potassium methyl siliconate) 5 내지 8 중량부를 더 포함할 수 있다. 메틸규산칼륨은 발수제로서 다공성 코어재에 습기 침투를 방지하여 내구성을 향상시킬 수 있다. 메틸규산칼륨은 상기 함량 범위 내에서 첨가될 때, 분산성 향상으로 인해 우수한 단열성을 유지할 수 있다.The second mixed solution may further include 5 to 8 parts by weight of potassium methyl siliconate based on 100 parts by weight of the second mixed solution. Potassium methyl silicate can improve the durability by preventing moisture penetration into the porous core material as a water repellent. When potassium methyl silicate is added within the above content range, it is possible to maintain excellent thermal insulation due to improved dispersibility.
상기 제 2 수용액은 상기 제 2 수용액 100 중량부를 기준으로 하여 산화철 0.03 내지 0.06 중량부를 더 포함할 수 있다. 산화철은 안정제로서 상기 함량 범위 내로 첨가시 경제적이면서 형태가 안정될 수 있다.The second aqueous solution may further include 0.03 to 0.06 parts by weight of iron oxide based on 100 parts by weight of the second aqueous solution. Iron oxide can be economical and stable in form when added within the above content range as a stabilizer.
상기 다공성 코어재는 나노 크랙 및 중공을 가질 수 있다. 상기 다공성 코어재는 열전도도를 낮추어 단열성을 향상시킬 수 있다. The porous core material may have nano cracks and hollows. The porous core material may improve thermal insulation by lowering the thermal conductivity.
상기 제 1 외피층 또는 제 2 외피층은 고분자 수지 시트 상에 알루미늄 필름이 배치된 층일 수 있다. 상기 고분자 수지 시트에 대해 제한되지 않으나, 예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 또는 폴리카보네이트 등을 들 수 있다. The first envelope layer or the second envelope layer may be a layer in which an aluminum film is disposed on the polymer resin sheet. Although it does not restrict | limit about the said polymeric resin sheet, For example, polyethylene, a polypropylene, polyethylene terephthalate, a polycarbonate, etc. are mentioned.
상기 고분자 수지 시트의 두께는 예를 들어, 300 ~ 1000 ㎛일 수 있다. 상기 알루미늄 필름의 두께는 예를 들어, 30 ~ 60 ㎛일 수 있다. 상기 고분자 수지 시트 및 알루미늄 필름이 각각 상기 두께 범위를 만족한다면, 외부 충격이나 힘에 의해 손상이 발생하지 않아 진공 단열재 내부의 진공 상태를 유지할 수 있으며, 고분자 수지 시트 상에 알루미늄 필름을 용이하게 증착시킬 수 있다. The thickness of the polymer resin sheet may be, for example, 300 ~ 1000 ㎛. The thickness of the aluminum film may be, for example, 30 ~ 60 ㎛. If the polymer resin sheet and the aluminum film satisfy the thickness range, respectively, damage may not occur due to external impact or force, thereby maintaining a vacuum state inside the vacuum insulator, and easily depositing an aluminum film on the polymer resin sheet. Can be.
상기 알루미늄 필름은 상기 고분자 수지 시트 상에 당업계에서 사용되는 일반적인 제조방법에 의해 배치될 수 있으나, 예를 들어 물리적 또는 화학적 증착법에 의한 증착에 의해 배치될 수 있다. 상기 증착은 예를 들어 고분사 수지 시트 상에 알루미늄 필름을 적층하고 50 ~ 300 ℃의 온도 및 1 ~ 30 Kgf/cm2의 압력 하에 가열 및 가압하여 수행될 수 있다.The aluminum film may be disposed on the polymer resin sheet by a general manufacturing method used in the art, for example, by physical or chemical vapor deposition. The deposition may be carried out, for example, by laminating an aluminum film on a high-spray resin sheet and heating and pressing under a temperature of 50 to 300 ° C. and a pressure of 1 to 30 Kgf / cm 2 .
상기 제 1 외피층의 측면과 제 2 외피층의 측면의 실링은, 예를 들어, 열융착 플레이트를 이용하여 50 ~ 300℃ 온도 및 1~30 Kgf/cm2 압력 하에 가열 및 가압하여 열융착 주머니와 유사한 형태를 가지게 할 수 있다. The sealing of the side of the first outer skin layer and the side of the second outer skin layer is similar to that of the heat-sealing bag by, for example, heating and pressing under a temperature of 50 to 300 ° C. and a pressure of 1 to 30 Kgf / cm 2 using a heat sealing plate. It can be shaped.
상기 진공 단열재는 30 mm 이하의 두께에서 15 kWh/m2/yr의 열관류율(U값)을 가질 수 있다. 상기 진공 단열재는 30 mm 이하의 두께에서도 15 kWh/m2/yr의 열관류율(U값)을 충족시킬 수 있다. 이와 비교하여, 상용되는 글라스 화이버, 미네랄 울, 팽창 폴리스티렌 등은 약 180 mm, 170 mm, 160 mm의 두께에서 15 kWh/m2/yr의 열관류율(U값)을 충족시킬 수 있다. 따라서 일 구현예에 따른 진공 단열재는 상용되는 글라스 화이버, 미네랄 울, 팽창 폴리스티렌 등과 비교하여 얇은 두께에서도 우수한 단열성을 가질 수 있다.The vacuum insulation may have a heat transmission rate (U value) of 15 kWh / m 2 / yr at a thickness of 30 mm or less. The vacuum insulator can satisfy a heat transmission rate (U value) of 15 kWh / m 2 / yr even at a thickness of 30 mm or less. In comparison, commercially available glass fibers, mineral wool, expanded polystyrene and the like can meet a thermal permeability (U value) of 15 kWh / m 2 / yr at thicknesses of about 180 mm, 170 mm, 160 mm. Therefore, the vacuum insulator according to the embodiment may have excellent thermal insulation even at a thin thickness compared to commercially available glass fibers, mineral wool, expanded polystyrene, and the like.
상기 진공 단열재는 0.0022 W/mK 이하의 낮은 열전도율을 가질 수 있다.The vacuum insulator may have a low thermal conductivity of 0.0022 W / mK or less.
다른 일 구현예에 따른 진공 단열재의 제조방법은, 탄소분말과 실리카를 포함하는 다공성 코어재를 제조하는 단계; 및 상기 다공성 코어재를 상기 제 1 외피층과 제 2 외피층 사이에 삽입하고, 상기 제 1 외피층과 제 2 외피층의 측면 중 적어도 삼면을 열접착으로 밀봉하여 진공 단열재를 제조하는 단계;를 포함할 수 있다. 상기 진공 단열재의 제조방법은 경제적이면서 용이하게 진공 단열재를 제조할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, a method of manufacturing a vacuum insulator includes preparing a porous core material including carbon powder and silica; And inserting the porous core material between the first shell layer and the second shell layer, and sealing at least three surfaces of side surfaces of the first shell layer and the second shell layer with heat adhesive to manufacture a vacuum insulation material. . The method of manufacturing the vacuum insulator can economically and easily prepare a vacuum insulator.
상기 다공성 코어재를 제조하는 단계는, 질산 및 마그네슘을 함유하는 제 1 수용액, 발열제 및 분산제를 함유하는 제 2 수용액, 및 탄산마그네슘을 혼합한 제 2 혼합액을 제조하는 단계; 탄소분말과 실리카를 1:1의 중량비로 혼합하여 1300 내지 2000 ℃로 용융한 후 냉각하고 분쇄한 분말을 준비하는 단계; 상기 준비된 10 내지 25 중량%의 분말에 상기 제 2 혼합액 75 내지 90 중량%를 혼합한 분말 함유 제 4 혼합액을 제조하는 단계; 및 상기 분말 함유 제 4 혼합액 5 내지 15 부피부 및 스티로폼 비드 85 내지 95 부피부를 혼합하여 몰드에서 80 내지 100 ℃로 가열 발포한 발포 폴리스티로폼를 제조하는 단계;를 포함할 수 있다.The preparing of the porous core material may include preparing a second mixed solution including a first aqueous solution containing nitric acid and magnesium, a second aqueous solution containing a heating agent and a dispersant, and magnesium carbonate; Mixing the carbon powder and silica in a weight ratio of 1: 1 to melt at 1300 to 2000 ° C. to prepare a cooled and pulverized powder; Preparing a powder-containing fourth mixed liquid obtained by mixing 75 to 90% by weight of the second mixed liquid to the prepared 10 to 25% by weight of the powder; And mixing 5 to 15 parts by volume of the powder-containing fourth mixed solution and 85 to 95 parts by volume of styrofoam beads to prepare expanded polystyrofoam heated and foamed at 80 to 100 ° C. in a mold.
상기 제 2 혼합액을 제조하는 단계는, 상기 발열제 및 분산제를 함유하는 제 2 수용액에 상기 질산 및 마그네슘을 함유하는 제 1 수용액과 탄산마그네슘을 혼합한 제 3 혼합액을 혼합하여 혼합액을 제조하는 공정;을 포함할 수 있다.The preparing of the second mixed liquid may include mixing a third aqueous solution containing the nitric acid and magnesium and a third mixed solution of magnesium carbonate in a second aqueous solution containing the heat generating agent and the dispersing agent to prepare a mixed liquid; It may include.
각 단계별로 첨가되는 재료들의 함량 및 역할 등에 대해서는 상술한 바와 동일하기에 여기에서 설명하는 것을 생략하고자 한다.The content and role of the materials added in each step are the same as described above, and thus will not be described here.
상기 진공 단열재를 제조하는 단계에서, 상기 제 1 외피층과 제 2 외피층의 측면 중 적어도 삼 면을 열접착으로 밀봉한 후 상기 제 1 외피층과 제 2 외피층의 측면 중 개방된 일 면에 진공 배기관으로 연결하고 진공 펌프로 공기를 제거하고 진공을 형성하는 공정; 및 상기 형성된 진공의 진공도가 일정 수준 이상으로 상승하면 상기 개방된 일 면을 열접착으로 밀봉하고 진공배기관을 제거하는 공정;을 포함할 수 있다.In the step of manufacturing the vacuum insulator, at least three surfaces of the side surfaces of the first and second skin layers are heat-sealed and then connected to an open one of the side surfaces of the first and second skin layers by a vacuum exhaust pipe. Removing air with a vacuum pump and forming a vacuum; And when the vacuum degree of the formed vacuum rises to a predetermined level or more, sealing the open one surface by heat adhesion and removing the vacuum exhaust pipe.
이하 본 발명의 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 일 실시예일뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, examples and comparative examples of the present invention are described. However, the following examples are only examples of the present invention and the present invention is not limited to the following examples.
[실시예]EXAMPLE
제조예Production Example 1: 다공성 1: porous 코어재의Core material 제조 Produce
1-1. 1-1. 제 22nd 혼합액 제조 Mixed solution manufacturing
물 100 ℓ에 질산 13 ℓ 및 마그네슘 4 g을 혼합하여 제 1 수용액을 준비하였다. 물 100 ℓ에 발열제로서 산화나트륨 8 g, 실리카 48 g 및 분산제로서 폴리옥시알킬에테르 0.4 g을 혼합하여 제 2 수용액을 준비하였다. 상기 제 2 수용액에 상기 제 1 수용액 4 ℓ과 탄산마그네슘 2 g을 혼합한 제 3 혼합액을 혼합하여 제 2 혼합액을 제조하였다. 13 L of nitric acid and 4 g of magnesium were mixed with 100 L of water to prepare a first aqueous solution. A second aqueous solution was prepared by mixing 8 g of sodium oxide, 48 g of silica and 0.4 g of polyoxyalkyl ether as a dispersant in 100 L of water. To the second aqueous solution was mixed a third liquid mixture of 4 L of the first aqueous solution and 2 g of magnesium carbonate to prepare a second liquid mixture.
1-2. 다공성 1-2. Porosity 코어재의Core material 제조 Produce
탄소분말과 실리카를 1:1의 중량비로 혼합하여 1500 ℃의 온도에서 가열로에서 용융한 다음 이를 분리하여 냉각하고, 볼 밀로 약 1.5 mm 입경을 갖는 분말 약 20 중량%에 상기 제조된 제 2 혼합액을 약 80 중량%를 혼합하여 분말 함유 제 4 혼합액을 제조하였다.Mixing the carbon powder and silica in a weight ratio of 1: 1 to melt in a heating furnace at a temperature of 1500 ℃ and then separated and cooled by a ball mill in a powder mixture having a particle size of about 1.5 mm in about 20% by weight of the second mixture prepared above 80 wt% was mixed to prepare a powder-containing fourth mixed solution.
상기 제 4 혼합액 약 10 부피부에 스티로폼 비드 약 90 부피부를 혼합하여 몰드에서 약 85 ℃의 스팀으로 가열 발포하여, 약 10 cm 두께이고 나노 크랙 및 중공을 갖는 내화성 발포 폴리스티로폼 패널의 다공성 코어재를 제조하였다. Mixing about 90 parts by volume of the styrofoam beads in about 10 parts by volume of the fourth mixture and foaming by heating with steam of about 85 ℃ in the mold, the porous core material of the refractory foamed polystyrofoam panel having a thickness of about 10 cm and having a hollow Was prepared.
제조예Production Example 2: 다공성 2: porosity 코어재의Core material 제조 Produce
상기 제 4 혼합액 대신 상기 1-1에 의해 제조한 제 2 혼합액에 발수제로서 메틸규산칼륨(potassium methyl siliconate) 5 g을 추가로 혼합한 제 5 혼합액을 사용한 것을 제외하고는, 제조예 1과 동일한 방법으로 약 10 cm 두께이고 나노 크랙 및 중공을 갖는 내화성 발포 폴리스티로폼 패널의 다공성 코어재를 제조하였다. The same method as in Preparation Example 1, except that a fifth mixed solution obtained by further mixing 5 g of potassium methyl siliconate as a water repellent was used in the second mixed solution prepared in 1-1 instead of the fourth mixed solution. A porous core material of a refractory expanded polystyrofoam panel about 10 cm thick and having nano cracks and hollows was prepared.
제조예Production Example 3: 다공성 3: porosity 코어재의Core material 제조 Produce
상기 제 4 혼합액 대신 상기 1-1의 제 2 수용액에 제 2 수용액 100 중량부를 기준으로 하여 안정제로서 산화철 0.05 중량부를 추가로 혼합한 제 3 수용액을 이용하여 제조한 제 6 혼합액을 사용한 것을 제외하고는, 제조예 1과 동일한 방법으로 약 10 cm 두께이고 나노 크랙 및 중공을 갖는 내화성 발포 폴리스티로폼 패널의 다공성 코어재를 제조하였다. Except for using the sixth mixed solution prepared by using the third aqueous solution in which 0.05 parts by weight of iron oxide was further added as a stabilizer to the second aqueous solution of 1-1 based on 100 parts by weight of the second aqueous solution instead of the fourth mixed solution. In the same manner as in Preparation Example 1, a porous core material of a refractory expanded polystyrofoam panel having a thickness of about 10 cm and having nano cracks and hollows was prepared.
실시예Example 1~3: 진공 단열재의 제조 1-3: Manufacture of vacuum insulation
상기 제조예 1~3에 의해 제조된 내화성 발포 폴리스티로폼 패널의 다공성 코어재를 각각 폴리에틸렌 시트 상에 알루미늄이 증착된 필름(두께: 400 ㎛, 크기: 420 X 420 mm)의 제1 외피층(상부 외피층)과 제 2 외피층(하부 외피층) 사이에 삽입하고, 상기 제 1 외피층과 제 2 외피층의 측면 중 적어도 삼면을 200 ℃의 온도 및 15 Kgf/cm2 압력 하에 열융착 플레이트를 이용하여 열접착하여 밀봉하였다. 이후, 상기 제 1 외피층과 제 2 외피층의 측면 중 개방된 일 면에 진공 배기관으로 연결하고 진공 펌프로 공기를 제거하고 진공을 형성하였다. 상기 형성된 진공의 진공도가 일정 수준 이상으로 상승하면 상기 개방된 일 면을 상기와 동일한 온도 및 압력 하에 열융착 플레이트를 이용한 열접착으로 밀봉하고 진공배기관을 제거하여 실시예 1~3에 따른 진공 단열재를 제조하였다. The first outer skin layer (upper skin layer) of a film (thickness: 400 μm, size: 420 × 420 mm) in which a porous core material of the fire-resistant foamed polystyrofoam panel prepared in Preparation Examples 1 to 3 was respectively deposited on a polyethylene sheet. ) And a second outer skin layer (lower outer skin layer), and at least three surfaces of the side surfaces of the first outer skin layer and the second outer skin layer are heat-sealed and sealed using a heat-sealed plate at a temperature of 200 ° C. and a pressure of 15 Kgf / cm 2. It was. Subsequently, a vacuum exhaust pipe was connected to an open one of the side surfaces of the first outer layer and the second outer layer, and air was removed by a vacuum pump to form a vacuum. When the degree of vacuum of the formed vacuum rises above a predetermined level, the opened one surface is sealed by thermal bonding using a heat-sealing plate under the same temperature and pressure as above, and the vacuum exhaust pipe is removed to remove the vacuum insulator according to Examples 1 to 3. Prepared.
평가예Evaluation example 1: 열전도율 평가 1: thermal conductivity evaluation
실시예 1에 의해 제조된 진공 단열재에 대하여 평판열류계법으로 열전도율을 측정하였다. 열전도율 측정방법으로는, (20.0 ± 1.0)℃ 온도, (50.0 ± 1.3)% 상대습도에서 KS L 9016: 2010을 이용하여 측정하였다.The thermal conductivity of the vacuum insulator prepared in Example 1 was measured by a plate heat flow meter method. The thermal conductivity measurement method was measured using KS L 9016: 2010 at (20.0 ± 1.0) ° C temperature, (50.0 ± 1.3)% relative humidity.
열전도율을 측정한 결과, 실시예 1에 의해 제조된 진공 단열재는 약 0.0022 W/mK의 열전도율을 갖는 것으로 확인되었다. 이로부터, 실시예 1에 의해 제조된 진공 단열재는 얇은 두께에서도 우수한 단열성을 가질 수 있음을 알 수 있다.As a result of measuring the thermal conductivity, it was confirmed that the vacuum insulator prepared in Example 1 had a thermal conductivity of about 0.0022 W / mK. From this, it can be seen that the vacuum insulator prepared in Example 1 may have excellent heat insulation even at a thin thickness.
이상, 첨부도면을 참조하면서 실시예들에 대해서 상세하게 설명하였지만, 본 발명은 관련례에 한정되지 않는다. 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 자라면, 특허청구범위에 기재된 기술적 사상의 범주 내에서 각종 변경례 또는 수정례에 생각이 미치는 것은 분명하며, 이들에 대해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해된다.As mentioned above, although embodiment was described in detail, referring an accompanying drawing, this invention is not limited to a related example. Those skilled in the art to which the present invention pertains clearly reflect various changes or modifications within the scope of the technical idea described in the claims, and of course, the technical scope of the present invention. It is understood to belong to.
1: 제 1 외피층(상부 외피층), 2: 제 2 외피층(하부 외피층),
3: 다공성 코어재, 4: 측면 실링부,
10: 진공 단열재,
12: 스티로폼 비드가 발포된 발포입자,
13: 난연성 코팅막1: first outer shell layer (upper shell layer), 2: second outer shell layer (lower shell layer),
3: porous core material, 4: side sealing portion,
10: vacuum insulation,
12: foamed foam with styrofoam beads,
13: flame retardant coating film
Claims (15)
제 2 외피층; 및
상기 제 1 외피층의 측면과 제 2 외피층의 측면은 서로 실링되어 있으며,
상기 제 1 외피층과 제 2 외피층 사이의 내부는 진공 하에 탄소분말과 실리카를 포함하는 다공성 코어재;를 포함하며,
상기 다공성 코어재는 상기 탄소분말과 실리카를 포함한 제 1 혼합액 5 내지 15 부피부 및 스티로폼 비드 85 내지 95 부피부를 혼합하여 발포한 발포 폴리스티로폼을 포함하는, 진공 단열재.A first envelope layer;
Second envelope layer; And
The side surface of the first skin layer and the side surface of the second skin layer are sealed to each other,
And a porous core material including carbon powder and silica under a vacuum between the first outer layer and the second outer layer.
The porous core material comprises a foamed polystyrofoam foamed by mixing 5 to 15 parts by volume of the first mixture solution containing the carbon powder and silica and 85 to 95 parts by volume of styrofoam beads.
상기 제 1 혼합액은,
상기 탄소분말과 실리카를 1:1의 중량비로 혼합하여 1300 내지 2000 ℃로 용융한 후 냉각하고 분쇄한 10 내지 25 중량%의 분말; 및
질산 및 마그네슘을 함유하는 제 1 수용액, 발열제 및 분산제를 함유하는 제 2 수용액, 및 탄산마그네슘을 혼합한 75 내지 90 중량%의 제 2 혼합액;을 포함하는, 진공 단열재.The method of claim 1,
The first mixed liquid,
10 to 25% by weight of the powder mixed with the carbon powder and silica in a weight ratio of 1: 1, melted at 1300 to 2000 ° C., cooled and pulverized; And
And a first aqueous solution containing nitric acid and magnesium, a second aqueous solution containing a heat generating agent and a dispersant, and a second mixture of 75 to 90% by weight of magnesium carbonate.
상기 제 2 혼합액은,
상기 분산제를 함유하는 제 2 수용액; 및
상기 질산 및 마그네슘을 함유하는 제 1 수용액, 및 탄산마그네슘을 혼합한 제 3 혼합액;을 혼합한 액인, 진공 단열재.The method of claim 2,
The second mixed liquid,
A second aqueous solution containing the dispersant; And
A vacuum heat insulating material which is a liquid which mixed; the 3rd liquid mixture which mixed the said 1st aqueous solution containing nitric acid and magnesium, and magnesium carbonate.
상기 제 1 수용액은 물 100 중량부를 기준으로 하여 질산 12 내지 16 중량부 및 마그네슘 3 내지 6 중량부를 혼합한 수용액인, 진공 단열재.The method of claim 2,
The first aqueous solution is a vacuum insulator, which is an aqueous solution of 12 to 16 parts by weight of nitric acid and 3 to 6 parts by weight of magnesium based on 100 parts by weight of water.
상기 제 2 수용액은 물 100 중량부를 기준으로 하여 산화나트륨 4 내지 18 중량부, 실리카 45 내지 54 중량부, 및 폴리옥시알킬에테르 0.3 내지 0.6 중량부를 혼합한 수용액인, 진공 단열재. The method of claim 2,
The second aqueous solution is a vacuum insulator, based on 100 parts by weight of water, 4 to 18 parts by weight of sodium oxide, 45 to 54 parts by weight of silica, and 0.3 to 0.6 parts by weight of polyoxyalkyl ether.
상기 제 2 혼합액은 상기 제 2 혼합액 100 중량부를 기준으로 하여 메틸규산칼륨(potassium methyl siliconate) 5 내지 8 중량부를 더 포함하는, 진공 단열재. The method of claim 2,
The second mixed liquid further comprises 5 to 8 parts by weight of potassium methyl siliconate based on 100 parts by weight of the second mixed liquid, vacuum insulator.
상기 제 2 수용액은 상기 제 2 수용액 100 중량부를 기준으로 하여 산화철 0.03 내지 0.06 중량부를 더 포함하는, 진공 단열재.The method of claim 1,
The second aqueous solution further comprises 0.03 to 0.06 parts by weight of iron oxide based on 100 parts by weight of the second aqueous solution, vacuum insulator.
상기 다공성 코어재는 나노 크랙 및 중공을 갖는, 진공 단열재.The method of claim 1,
Wherein said porous core material has nano cracks and hollows.
상기 제 1 외피층 또는 제 2 외피층은 고분자 수지 시트 상에 알루미늄 필름이 배치된 층인, 진공 단열재.The method of claim 1,
The first shell layer or the second shell layer is a vacuum insulator, a layer in which an aluminum film is disposed on the polymer resin sheet.
상기 진공 단열재는 30 mm 이하의 두께에서 15 kWh/m2/yr의 열관류율(U값)을 갖는, 진공 단열재.The method of claim 1,
Wherein said vacuum insulator has a heat transmission rate (U value) of 15 kWh / m 2 / yr at a thickness of 30 mm or less.
상기 진공 단열재는 0.0022 W/mK 이하의 열전도율을 갖는, 진공 단열재.The method of claim 1,
Wherein the vacuum insulator has a thermal conductivity of 0.0022 W / mK or less.
상기 다공성 코어재를 상기 제 1 외피층과 제 2 외피층 사이에 삽입하고, 상기 제 1 외피층과 제 2 외피층의 측면 중 적어도 삼면을 열접착으로 밀봉하여 진공 단열재를 제조하는 단계;를 포함하는, 진공 단열재의 제조방법. Preparing a porous core material including carbon powder and silica; And
Inserting the porous core material between the first shell layer and the second shell layer, and sealing at least three sides of the side of the first shell layer and the second shell layer by heat bonding to manufacture a vacuum insulation material, comprising; vacuum insulation Manufacturing method.
상기 다공성 코어재를 제조하는 단계는,
질산 및 마그네슘을 함유하는 제 1 수용액, 발열제 및 분산제를 함유하는 제 2 수용액, 및 탄산마그네슘을 혼합한 제 2 혼합액을 제조하는 단계;
탄소분말과 실리카를 1:1의 중량비로 혼합하여 1300 내지 2000 ℃로 용융한 후 냉각하고 분쇄한 분말을 준비하는 단계;
상기 준비된 10 내지 25 중량%의 분말에 상기 제 2 혼합액 75 내지 90 중량%를 혼합한 분말 함유 제 4 혼합액을 제조하는 단계; 및
상기 분말 함유 제 4 혼합액 5 내지 15 부피부 및 스티로폼 비드 85 내지 95 부피부를 혼합하여 몰드에서 80 내지 100 ℃로 가열 발포한 발포 폴리스티로폼를 제조하는 단계;를 포함하는, 진공 단열재의 제조방법. The method of claim 12,
Preparing the porous core material,
Preparing a second mixed solution in which a first aqueous solution containing nitric acid and magnesium, a second aqueous solution containing a heat generating agent and a dispersant, and magnesium carbonate are mixed;
Mixing the carbon powder and silica in a weight ratio of 1: 1 to melt at 1300 to 2000 ° C. to prepare a cooled and pulverized powder;
Preparing a powder-containing fourth mixed liquid obtained by mixing 75 to 90% by weight of the second mixed liquid to the prepared 10 to 25% by weight of the powder; And
And mixing 5 to 15 parts by volume of the powder-containing fourth mixed solution and 85 to 95 parts by volume of styrofoam beads to prepare expanded polystyrofoam heated and foamed at 80 to 100 ° C. in a mold.
상기 제 2 혼합액을 제조하는 단계는,
상기 발열제 및 분산제를 함유하는 제 2 수용액에 상기 질산 및 마그네슘을 함유하는 제 1 수용액과 탄산마그네슘을 혼합한 제 3 혼합액을 혼합하여 혼합액을 제조하는 공정;을 포함하는, 진공 단열재의 제조방법.The method of claim 13,
Preparing the second mixed liquid,
And mixing a third mixed solution obtained by mixing the first aqueous solution containing the nitric acid and magnesium and the magnesium carbonate in a second aqueous solution containing the heat generating agent and the dispersing agent, to prepare a mixed solution.
상기 진공 단열재를 제조하는 단계에서,
상기 제 1 외피층과 제 2 외피층의 측면 중 적어도 삼 면을 열접착으로 밀봉한 후 상기 제 1 외피층과 제 2 외피층의 측면 중 개방된 일 면에 진공 배기관으로 연결하고 진공 펌프로 공기를 제거하고 진공을 형성하는 공정; 및
상기 형성된 진공의 진공도가 일정 수준 이상으로 상승하면 상기 개방된 일 면을 열접착으로 밀봉하고 진공배기관을 제거하는 공정;을 포함하는 진공 단열재의 제조방법.The method of claim 12,
In the step of manufacturing the vacuum insulation,
After sealing at least three sides of the side surfaces of the first outer layer and the second outer layer by heat adhesion, the air is connected to an open one of the side surfaces of the first outer layer and the second outer layer by a vacuum exhaust pipe, and the air is removed by a vacuum pump. Forming a; And
And sealing the open one surface by heat adhesion and removing the vacuum exhaust pipe when the vacuum degree of the formed vacuum rises above a predetermined level.
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