KR20220031312A - 중공층을 구비하는 적층 단열재 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 중공층을 구비하는 적층 단열재는 복수개의 중공홈이 형성된 면을 가지고 타측은 평편한 면을 구비하는 판형단열재를 복수개 적층하여 형성되는 중공층을 구비한다.

Description

중공층을 구비하는 적층 단열재{Layered insulator having air-layer}
본 발명은 중공층을 구비하는 적층 단열재에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 단열성을 더욱 높일 수 있는 중공층을 구비하는 적층 단열재에 관한 것이다.
건축물의 에너지 소비 중에서 가장 큰 비중을 차지하는 것은 건축물의 외벽을 통한 열손실이다. 따라서 건축물에서 에너지를 절약하기 위해서는 건축물 외벽의 단열 성능을 높이기 위한 적절한 설계 및 시공이 필요하다.
일반적으로 건축물 외벽의 단열 성능을 높이기 위해 스티로폼, 우레탄폼, 유리면, 암면, 폴리에스테르폼, 페놀폼과 같은 단열재가 주로 사용되고 있다. 이러한 단열재는 전도 및 대류에 의한 열전달을 최소화시키는 저항형 단열방식에 주로 사용된다. 실제로 통상의 스티로폼 등과 같은 판상의 단열재를 사용하면 상당한 정도의 열손실을 막아낼 수 있다.
단열재를 사용하면 건물의 열손실을 줄일 수 있는 반면 화재가 발생한 경우 불을 다른 곳으로 옮기는 역할을 하고 유독가스를 발생시키기 때문에 인명피해를 발생시키게 된다. 이에 따라 난연 단열재 개발이 이루어지고 있다.
난연 단열재는 단열재를 이루는 비드를 무기질인 흑연 등으로 코팅함으로써 형성하게 된다. 그러나 난연성을 향상시키게 되면 단열성이 저하되고, 단열성과 난연성을 동시에 향상시키기는 쉽지 않은 실정이다.
(공개특허공보) 10-2016-0057611호 (2016년 05월 24일)
본 발명의 목적은 난연성을 가지면서도 단열성을 향상시킬 수 있는 중공층을 구비하는 적층 단열재를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 단열재, 층간소음재, 흡음재 등 다양한 용도로 사용할 수 있는 중공층을 구비하는 적층 단열재를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 중공층을 구비하는 적층 단열재는 일측은 복수개의 중공홈이 형성된 면을 가지고 타측은 평편한 면을 구비하는 판형단열재를 복수개 적층하여 형성될 수 있다.
상기 중공홈의 형상은 원형, 다각형, 별형 중 어느 하나로 형성될 수 있다.
상기 판형단열재는 비드법 판형단열재로 형성될 수 있다.
상기 비드법 판형단열재는 비드가 난연물질인 흑연으로 코팅된 후 비드를 서로 접착하여 형성될 수 있다.
상기 중공홈은 상기 판형단열재의 일측면을 열로 가압하여 형성되며, 상기 중공홈의 하측면은 상기 흑연으로 코팅된 비드가 압착되어 흑연층이 형성될 수 있다.
상기 적층 단열재에서 일측 상기 판형단열재와 이웃하는 타측 상기 판형단열재가 서로 결합되는 결합부에는 접착제와 난연제가 혼합되어 형성된 접착층이 구비될 수 있다.
상기 접착층의 일측면에는 열반사시트가 부착될 수 있다.
상기 적층 단열재의 가장 상부에 위치하는 판형단열재에 형성된 복수개의 중공홈을 막기 위해서 마감재가 결합될 수 있다.
상기 판형단열재에서 복수개의 상기 중공홈이 차지하는 단면적의 합은 복수개의 상기 중공홈이 형성되기 전 상기 판형단열재 단면적의 50~70%로 형성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 중공층을 구비하는 적층 단열재는 복수개의 중공홀을 구비하는 판형단열재를 복수개 적층하되 상기 이웃하는 판형단열재 사이에는 열반사시트가 삽입되어 접착될 수 있다.
본 발명에 따른 중공층을 구비하는 적층 단열재에 의하면 난연성을 가지면서도 단열성을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 단열재, 층간소음재, 흡음재 등 다양한 용도로 사용될 수 있다.
또한, 판형단열재에 중공홈을 형성하는 경우 판형단열재의 일측면에 열반사시트를 부착할 필요가 없으므로 단열재의 제조공정을 간편화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 중공층을 구비하는 적층 단열재의 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 중공층을 구비하는 적층 단열재의 분해 사시도.
도 3는 도 1에 도시된 중공층을 구비하는 적층 단열재에 사용되는 판형단열재에 중공홈 형성장치를 이용하여 중공홈을 형성하는 모습을 보인 사시도.
도 4는 도 3에 도시된 중공홈 형성장치에 의해 중공홈이 형성된 판형단열재의 사시도.
도 5는 도 1에 도시된 중공층을 구비하는 적층 단열재의 단면도.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 중공층을 구비하는 적층 단열재에 사용되는 판형단열재의 사시도.
도 7은 도 6에 도시된 중공층을 구비하는 적층 단열재의 단면도.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 대해 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니며 다양한 형태로 변형될 수 있음은 물론이다.
도면에서는 본 발명을 명확하고 간략하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분의 도시를 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 극히 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 참조부호를 사용한다. 그리고 도면에서는 설명을 좀더 명확하게 하기 위하여 두께, 넓이 등을 확대 또는 축소하여 도시하였는바, 본 발명의 두께, 넓이 등은 도면에 도시된 바에 한정되지 않는다.
그리고 명세서 전체에서 어떠한 부분이 다른 부분을 "포함"한다고 할 때, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 부분을 배제하는 것이 아니며 다른 부분을 더 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 중공층을 구비하는 적층 단열재의 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 중공층을 구비하는 적층 단열재의 분해 사시도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면 본 발명의 일 실시 예에 따른 중공층을 구비하는 적층 단열재(10)는 일측은 복수개의 중공홈이 형성된 면을 가지고 타측은 평편한 면을 구비하는 판형단열재(100)를 복수개 적층하여 형성된다.
중공층을 구비하는 적층 단열재(10)를 형성하는 판형단열재(100)의 일측면에는 복수개의 중공홈(110)이 형성되고, 타측면은 평편한 면이 형성된다.
복수개의 중공홈(110)은 소정의 깊이를 가져, 복수개의 판형단열재(100)가 서로 적측되면 적층된 단열재 내부에 중공층이 형성된다. 한편, 본 실시 예에서는 상기 중공홈(110)의 형상이 원형으로 된 것을 보였으나, 상기 중공홈(110)의 형상은 원형, 다각형, 별형 등 다양한 형태로 형성될 수 있다.
한편, 상기 판형단열재(100)에서 복수개의 상기 중공홈(110)이 차지하는 부피의 합은 상기 판형단열재(100)에서 복수개의 상기 중공홈(110)이 형성되기 전 부피의 50~70%로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 중공홈(110)이 차지하는 부피의 합이 50% 보다 적으면 중공층으로 인한 단열효과가 떨어지게 되고, 상기 중공홈(110)이 차지하는 부피의 합이 70% 보다 많으면 판형단열재(100)의 강성이 떨어지기 때문에 판형단열재를 서로 결합할 때 판형단열재(100)의 파손이 쉽게 발생할 수 있기 때문이다.
이와 같이 복수개의 중공홈(110)이 형성된 복수개의 판형단열재(100)를 복수개 적층하여 중공층을 구비하는 적층 단열재(10)를 형성함으로써 판형단열재(100)가 가지는 단열효과에 더하여 중공층으로 인한 단열효과를 더할 수 있으므로 중공층을 구비하는 적층 단열재(10)의 단열효과는 더욱 향상된다.
한편, 상기 판형단열재(100)는 여러가지 단열재로 형성될 수 있다. 예를 들어 발포폴리스티렌, 발포 폴리우레탄, 발포 폴리에틸렌, 폴리페놀 등이 사용될 수 있으며, 그 종류는 한정되지 않는다.
다만, 상기 판형단열재(100)가 비드법 판형단열재로 형성되는 경우, 중공홈(110)에 흑연층(120)을 형성할 수 있다.
비드법 2종은 비드법 1종에 흑연 등을 첨가하여 단열성능을 향상시킨 제품이다. 비드법 2종 판형단열재는 구슬 모양의 비드를 흑연으로 코팅한 후 이러한 비드를 1차로 발포시킨 후 숙성하고 금형에 채워 가열 및 2차 발포를 하여 형성한다.
이러한 판형단열재(100)에 복수개의 중공홈(110)을 형성하기 위해 중공홈 형성장치(200)를 사용할 수 있다.
도 3는 도 1에 도시된 중공층을 구비하는 적층 단열재에 사용되는 판형단열재에 중공홈 형성장치를 이용하여 중공홈을 형성하는 모습을 보인 사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 중공홈 형성장치에 의해 중공홈이 형성된 판형단열재의 사시도이다.
도 3을 참조하면, 중공홈 형성장치(200)는 판형단열재(100)와 대응하는 형상을 가지는 본체(210)와, 상기 본체(210)에 결합되어 있으며 판형단열재(100)에 중공홈(110)을 형성하는 핫핀(220)을 구비한다.
본체(210)에는 핫핀(220)을 가열하기 위한 가열장치(230)가 구비되어 있으며, 핫핀(220)은 판형단열재(100)에 중공홈(110)을 형성하기 위해 본체(210)에 결합된다. 한편 도면에는 도시되지 않았으나 본체(210)를 상하방향으로 이동시키는 이동장치가 구비됨음 물론이다.
본체(210)에 구비되는 가열장치(230)로는 열선 또는 히터펌프 등 열을 발생할 수 있는 수단이면 어느 것이나 가능하다. 핫핀(220)은 본체(210)의 하부에 결합되어 가열장치(230)에서 발생된 열을 받게 된다. 따라서 핫핀(220)이 가열된 상태에서 판형단열재(100)를 누르게 되면 핫핀(220)의 하단부 형상에 따라 중공홈(110)이 형성된다. 본 실시 예에서는 핫핀(220)의 단면 형상이 원형으로 된 것을 보였으므로 중공홈(110)의 형상은 원기둥 형상을 가지게 되는 것이다.
만약 핫핀(220)의 단면 형상이 사각형이면 중공홈(110)은 사각기둥 형상을 가질 것이고, 핫핀(220)의 단면 형상이 별모양이면 중공홈(110)은 별모양기둥 형상을 가질 것이다.
이와 같은 본체(210)의 하부에 결합되는 핫핀(220)의 갯수 및 단면적은 판형단열재(100)에 형성되어야 하는 중공홈(110)의 갯수 및 단면적에 따라 달리할 수 있을 것이다.
이하에서는 상기 판형단열재(100)의 가공에 대해 설명한다.
상기 판형단열재(100)가 폴리스티렌 비드로 형성되는 경우에 대해 설명한다.
폴리스티렌은 90℃ 부근에서 연화하고 120~180℃ 에서 점성액체, 250℃이상에서는 낮은 점도의 액체로 되고 320~330℃ 이상에서부터 분해된다.
따라서 상기 핫핀(220)의 온도를 120~230℃로 유지한 채로 판형단열재(100)를 누르게 되면 판형단열재(100)에서 핫핀(220)과 접촉하는 부위는 점성액체로 변화면서 녹게 되어 복수개의 중공홈(110)이 일체로 생기게 된다.
이때 중공홈(110)의 깊이는 핫핀(220)이 판형단열재(100)의 상단에 위치한 상태에서 핫핀(220)을 하측으로 이동시키는 거리에 의해 정해지게 된다. 이때 핫핀(220)을 하측으로 이동시키는 거리가 판형단열재(100)의 두께보다 작게함으로써 판형단열재(100)에는 중공홈(110)이 형성될 수 있다. 즉 판형단열재(100)의 중공홈(110) 하부는 막혀있는 구조를 가지게 된다.
이때 폴리스티렌 비드가 녹으면서 폴리스티렌 비드에 코팅되어 있던 흑연이 핫핀(220)에 의해 압착되면서 팽창흑연이 발포 압착되어 중공홈(110)의 하부에는 소정의 두께를 가지는 흑연층(120)이 형성된다.
이와 같이 중공홈(110)의 하부에 흑연층(120)이 형성되면 두께가 얇은 중공홈(110)의 하부를 통한 열전달을 차단할 수 있으므로 중공층을 구비하는 적층 단열재(10)의 단열 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.
도 3에 도시된 중공홈 형성장치로 판형단열재를 가공하면 도 4에 도시된 바와 같이 중공홈(110)이 형성된 판형단열재(100)가 제작된다.
한편, 중공층을 구비하는 적층 단열재(10)는 도 4에 도시된 바와 같은 복수개의 중공홈(110)이 형성된 판형단열재(100)를 서로 적층하여 형성한다.
도 5는 도 1에 도시된 중공층을 구비하는 적층 단열재의 단면도이다.
도 1 및 도 5를 참조하면, 복수개의 중공홈(110)이 형성된 판형단열재(100)를 적층하여 형성하기 위해 일측 상기 판형단열재(100)와 이웃하는 타측 상기 판형단열재(100)가 서로 결합되는 결합부에는 접착제와 난연제가 혼합되어 형성된 접착층(150)이 구비된다.
이와 같이 접착제와 난연제가 혼합된 접착층(150)을 구비함으로써 서로 이웃하는 판형단열재(100) 끼리 부착시킬 수 있으며, 중공홈(110)이 이웃하는 판형단열재(100)에 의해 완전히 차단되도록 하여 중공홈(110)에서 공기의 대류에 의한 열전달을 차단할 수 있게 되므로 중공층을 구비하는 적층 단열재(10)의 단열효과를 높일 수 있다. 또한, 접착층(150)에는 난연제가 혼합되어 있으므로 화재발생시 화재가 확산하는 것을 방지할 수 있다.
이와 더불어 접착층(150)의 일측면에는 열반사시트(160)를 부착할 수 있다. 열반사시트(160)로는 방사 알루미늄시트로 형성될 수 있다. 이와 같은 열반사시트(160)를 구비함으로써 접착층(150)에서 기밀을 더욱 유지할 수 있다.
또한, 열반사시트(160)를 부착함으로써 판형단열재(100)의 경계부에서 복사열을 차단할 수 있으므로 중공층을 구비하는 적층 단열재(10)의 단열 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.
이와 같이 복수개의 판형단열재(100)를 접착하면서 적층하면 가장 상층에 위치하는 판형단열재(100)의 중공홈(110)은 노출된다. 따라서 가장 상층에 위치하는 판형단열재(100)에 형성된 복수개의 중공홈(110)을 막기 위해서 마감재(170)가 결합될 수 있다.
이와 같은 마감재(170)는 가장 상층에 위치하는 판형단열재(100)에 접착되어 복수개의 중공홈(110)을 막게 된다. 따라서 중공층을 구비하는 적층 단열재(10)를 형성할 수 있으며, 적층 단열재(10)의 외부를 마감할 수 있다.
이와 같은 마감재(170)로는 목재, 흡음재 등 다양한 재질이 사용될 수 있다. 중공층을 구비하는 적층 단열재(10)는 다양한 용도로 사용될 수 있다. 예를 들어 옹벽에 설치되어 열교를 차단하는 단열재로 사용될 수 있으며, 바닥에 설치되어 층간소음을 저감시키는 층간소음재로 사용될 수 있으며, 공연장 등에 사용되면 흡음패널로도 사용될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 일 실시 예에 따른 중공층을 구비하는 적층 단열재에 설명하였다.
이하에서는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 중공층을 구비하는 적층 단열재에 대해 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 중공층을 구비하는 적층 단열재에 사용되는 판형단열재의 사시도이고, 도 7은 도 6에 도시된 중공층을 구비하는 적층 단열재의 단면도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 중공층을 구비하는 적층 단열재는 복수개의 중공홀(310)을 구비하는 판형단열재(300)를 복수개 적층하되 상기 이웃하는 판형단열재(300) 사이에는 열반사시트(360)가 삽입되어 접착된다.
상술한 실시 예에 따른 적층 단열재와 서로 다른 점은 상술한 실시 예에서는 판형단열재에 소정의 중공홈을 형성하였으나, 본 실시 예에서는 중공홈 대신에 중공홀(310)을 형성하고 중공홀(310) 양측을 밀폐시키기 위하여 판형단열재(300)의 양측면을 열반사시트(360)로 접착한 것이다. 열반사시트(360)를 판형단열재(300)에 접착제 등으로 접착함으로써 판형단열재(300) 사이에는 접착층(350)이 형성된다. 이와 같이 중공홀(310)은 양측은 열반사시트(360)에 의해 막히는 구조를 가지므로 에어포켓을 형성할 수 있어 중공층을 구비하는 적층 단열재(10)의 단열 성능을 향상시킬 수 있다. 그리고, 가장 상층에 위치하는 판형단열재(300)에 형성된 복수개의 중공홀(310)을 막기 위해서 마감재(370)가 결합될 수 있다.
상기 실시예에서는 판형단열재로 열가소성을 가지는 비드법 단열재를 예를 들어 설명을 하였으나, 상술한 판형단열재는 열가소성수지 뿐만 아니라 우레탄폼, 페놀폼 등 열경화성수지도 중공홈 또는 중공홀을 형성할 수 있다. 이때 몰드성형방법으로 중공홈 또는 중공홀이 형성된 판형단열재를 바로 제작할 수 있다.
열경화성수지의 경우 한번 성형되면 열을 가해도 변형되지 않으므로, 열경화성수지의 경우 몰드에 중공홈 또는 중공홀과 대응하는 피스톤을 삽입한 후 성형함으로써 중공홈 또는 중공홀을 구비하는 판형단열재를 제작할 수 있을 것이다.
한편, 소재에 따라 중공홈 또는 중공홀을 형성하는 가공하는 방법이 달라질 수 있을 것이다. 압출법단열재, 비드법단열재와 같은 경우는 열을 이용하여 중공홈 또는 중공홀을 형성할 수 있으며, 페놀폼 등과 같은 경우는 몰드성형 또는 열을 가하지 않고 피스톤으로 유압 또는 공압으로 압착하여 성형하는 방법 등을 이용하여 가공할 수 있을 것이다.
이상에서는 본 발명의 실시 예에 따른 중공층을 구비하는 적층 단열재에 대해 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니한다. 그리고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
10: 중공층을 구비하는 적층 단열재 100: 판형단열재
110: 중공홈 120: 흑연층
150: 접착층 160: 열반사시트
170: 마감층 200: 중공홈 성형장치
210: 본체 220: 핫핀
230: 가열장치

Claims (10)

  1. 일측은 복수개의 중공홈이 형성된 면을 가지고 타측은 평편한 면을 구비하는 판형단열재를 복수개 적층하여 형성되는 중공층을 구비하는 적층 단열재.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 중공홈의 형상은 원형, 다각형, 별형 중 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 중공층을 구비하는 적층 단열재.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 판형단열재는 비드법 판형단열재인 것을 특징으로 하는 중공층을 구비하는 적층 단열재.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 비드법 판형단열재는 비드가 난연물질인 흑연으로 코팅된 후 비드를 서로 접착하여 형성되는 것을 특징으로 하는 중공층을 구비하는 적층 단열재.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 중공홈은 상기 판형단열재의 일측면을 열로 가압하여 형성되며, 상기 중공홈의 하측면은 상기 흑연으로 코팅된 비드가 압착되어 흑연층이 형성되는 것을 특징으로 하는 중공층을 구비하는 적층 단열재.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 적층 단열재에서 일측 상기 판형단열재와 이웃하는 타측 상기 판형단열재가 서로 결합되는 결합부에는 접착제와 난연제가 혼합되어 형성된 접착층이 구비되는 것을 특징으로 하는 중공층을 구비하는 적층 단열재.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 접착층의 일측면에는 열반사시트가 부착된 것을 특징으로 하는 중공층을 구비하는 적층 단열재.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 적층 단열재의 가장 상부에 위치하는 판형단열재에 형성된 복수개의 중공홈을 막기 위해서 마감재가 결합되는 것을 특징으로 하는 중공층을 구비하는 적층 단열재.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 판형단열재에서 복수개의 상기 중공홈이 차지하는 단면적의 합은 복수개의 상기 중공홈이 형성되기 전 상기 판형단열재 단면적의 50~70%인 것을 특징으로 하는 중공층을 구비하는 적층 단열재.
  10. 복수개의 중공홀을 구비하는 판형단열재를 복수개 적층하되 상기 이웃하는 판형단열재 사이에는 열반사시트가 삽입되어 접착된 중공층을 구비하는 적층 단열재.
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