KR100961802B1

KR100961802B1 - 진공 단열재 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR100961802B1
Application number: KR1020070016419A
Authority: KR
Inventors: 다까시 미세끼; 쯔요시 구보따; 아쯔미 다까하시; 와따루 에찌고야
Original assignee: 히타치 어플라이언스 가부시키가이샤
Priority date: 2006-03-30
Filing date: 2007-02-16
Publication date: 2010-06-08
Anticipated expiration: 2027-02-16
Also published as: JP2007263334A; JP4774320B2; CN100516623C; CN101046272A; KR20070098485A

Abstract

본 발명의 과제는 진공 단열재에 있어서, 코어재의 핸들링성 개선, 제작시의 전기ㆍ열에너지 삭감, 및 바인더를 포함하지 않는 조각재의 재이용에 의한 비용 삭감을 도모하는 것이다.

진공 단열재(20)는 가스 배리어성을 갖는 외피재(1) 내에 섬유 중합체로 이루어지는 코어재(10a)를 수납한 진공 단열재(20)이며, 상기 코어재(10a)는 복수의 단열재를 중첩한 적층체이고, 이 적층체가 필요한 크기가 되도록 복수로 절단된 단열체(ba)와, 이 복수로 절단된 단열체a(3a)의 적어도 한쪽면에 설치되어 형상을 유지하는 1매 혹은 복수매의 단열체a(3a)로 구성되고, 이 코어재를 둘러싼 내피재a(2a)와 바인더를 포함하지 않는 섬유 중합체로 이루어지는 단열체b(3b)를 적층하여 코어재 전체를 둘러싸는 내피재b(2b)를 구비하여 구성되어 있고, 상기 내피재b(2b)를 포함하는 상기 외피재(1)는 감압되어 진공 상태로 되어 있다.

진공 단열재, 내피재, 외피재, 밀봉기, 반송 컨베이어

Description

진공 단열재 및 그 제조 방법{VACUUM HEAT INSULATION MATERIAL AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

도1은 제1 실시 형태의 진공 단열재의 단면도.

도2는 단열체(제2 코어재)를 절단한 상태를 도시하는 사시도.

도3은 단열체a, 단열체b 및 흡착제를 조합하는 상태를 도시하는 사시도.

도4는 코어재를 내피재b에 수납하여 감압 및 밀봉하는 상태를 도시하는 단면도.

도5는 코어재를 내피재b로 둘러싼 상태를 도시하는 사시도.

도6은 조각재로부터 단열체a를 제조하는 공정을 나타내는 도면.

도7은 조각재로부터 단열체a를 제조하는 공정을 나타내는 도면.

도8은 제2 실시 형태의 진공 단열재의 단면도.

도9는 제1 비교예를 도시하는 사시도.

도10은 본 실시예의 진공 단열재의 제조 공정(리사이클 공정)을 나타내는 흐름도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 외피재

1a : 귀부

2a : 내피재a

2b : 내피재b

3a : 단열체a(조각재 절단품의 구성)

3b : 단열체b[신재(新材) 등의 구성]

4 : 조각재 절단품

5 : 흡착제

6 : 조각재

7 : 임시 고정 밀봉

9 : 최종 밀봉

10a : 코어재(조각재 40 % + 상하 신재)

10b : 코어재(조각재 50 % + 한쪽 신재)

12 : 개방구

20 : 진공 단열재

30 : 계량 용기

31 : 밀봉기

32 : 평활 회전 롤러

33 : 탈기 압축 롤러

34 : 반송 컨베이어

35 : 프레스판

36 : 형 프레임

[문헌 1] 일본 특허 공개 제2004-60794호 공보

본 발명은 진공 단열재 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 조각재(端材)를 이용한 진공 단열재 및 그 리사이클 제조 방법에 적합한 것이다.

최근, 자원 절약의 관점에서 냉장고나 텔레비전 등의 폐가전제품의 리사이클이 매우 중요한 테마로 되어 있고, 산업 폐기물의 폐기에 관하여 그 구성 재료의 리사이클 이용에 관하여 다양한 대처가 이루어지고 있다. 또한, 지구 환경 문제인 온난화를 방지하는 것의 중요성으로부터 에너지 절약화가 요구되고 있고, 예를 들어 냉장고에 관해서는 냉열을 효율적으로 이용하는 관점으로부터 우수한 단열성을 갖는 단열재가 요구되고, 진공 단열재의 개발 및 그 처리 방법에 관해서도 다양한 대처가 이루어지고 있는 것이 현실이다.

섬유 재료를 이용한 진공 단열재의 조각재 이용에 대해서는 문헌 1에 기재된 것이 있다. 이 문헌 1에서는, 무기 섬유 집합체를 압축 성형하여 바인더로 고화한 코어재의 기초가 되는 성형체를 형성하고, 상기 성형체의 조각재를 제거하고 필요한 크기의 시트 형상 무기 섬유 집합체로 하고, 성형체로부터 코어재를 취출한 후에 남는 무기 섬유 집합체의 조각재를 분쇄하고, 이 분쇄물을 시트 형상 무기 섬유 집합체의 중간층으로서 혼입시켜 압축 성형하여 다시 바인더로 고화한 것을 코어재 로 하고, 이 코어재를 외포재(외피재) 내에 수납하여 외포재 내를 감압함으로써 진공 단열재로 한 것이다. 이 진공 단열재에 따르면, 조각재의 낭비를 줄일 수 있어 자원을 유효 활용할 수 있다.

그러나, 문헌 1의 진공 단열재에서는, 적층하는 시트 형상 무기 섬유 집합체 사이에 조각재의 분쇄물을 중간층으로서 혼입한 것이므로, 이 중간층 부분의 접착이 약하고, 코어재의 핸들링시에 중간층 부분에서 박리가 발생하게 되는 문제가 있었다. 또한, 바인더를 분무하여 가열 압축 성형할 때의 전기ㆍ열에너지는 팽대하여, 지구온난화의 관점에서 환경에의 부하가 큰 진공 단열재로 되어 있었다.

한편, 바인더를 포함하지 않는 무기 섬유 집합체로부터 나온 조각재의 재이용예는 없고, 원료로 복귀하여 리사이클 처리하거나, 폐기 처리하는 것 중 어느 하나가 선택되어 있었다. 어떠한 처리의 경우라도, 바인더를 포함하지 않는 무기 섬유 집합체는 외관의 체적이 큰 데 비해 질량이 적기 때문에, 회수 운반 비용 및 처리 비용이 비교적 비싸져 그 비용 부담이 큰 것으로 되어 있었다.

본 발명은 상기 과제에 비추어 이루어진 것으로, 코어재의 핸들링성 개선, 제작시의 전기ㆍ열에너지 삭감 및 바인더를 포함하지 않는 조각재의 재이용에 의한 비용 삭감을 도모할 수 있는 진공 단열재 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 태양은, 가스 배리어성을 갖는 외피재 내에 섬유 중합체로 이루어지는 코어재를 수납한 진공 단열재이며, 상기 코어재는 복수의 코어재를 중첩한 적층체이고, 이 적층체가 필요한 크기가 되도록 복수로 절단된 제1 코어재(단열체a)와, 이 제1 코어재(단열체a)의 적어도 한쪽면에 설치되어 형상을 유지하는 1매 혹은 복수매의 제2 코어재(단열체b)로 구성되고, 상기 코어재가 상기 제1 코어재(단열체a)를 제1 내피재(내피재a)로 둘러싼 것과, 바인더를 포함하지 않는 섬유 집합체로 이루어지는 제2 코어재(단열체b)를 적층하여 이들을 둘러싸는 제2 내피재(내피재b)를 구비하여 구성되어 있고, 상기 코어재를 포함하는 상기 외피재의 내부가 감압되어 진공 상태로 되어 있는 것이다.

이러한 본 발명의 제1 태양에 있어서의 보다 바람직한 구체적 구성예는 다음과 같다.

(1) 상기 제1 코어재는 조각재의 직사각형 한 변의 폭을 5 ㎜ 이상 내지 20 ㎜ 이하로 절단한 조각재 절단품이 깔려 상기 제1 내피재로 둘러싸여 있고, 상기 코어재 전체에 대해 비율이 20 중량 % 내지 80 중량 %인 것.

(2) 상기 제1 코어재는 필요한 크기가 되도록 복수의 상기 조각재 절단품이 깔린 상태에서 상기 제1 내피재로 둘러싸이고, 압축 및 감압시에 상기 조각재 절단품이 상기 제1 내피재로부터 밖으로 튀어나오지 않도록 상기 제1 내피재의 개구 면적의 10 % 이상을 남기고 흡배기 가능한 형상으로 임시 고정 밀봉되고, 상기 제2 내피재의 내부에서 압축 및 감압한 후에 상기 제2 내피재를 밀봉하는 것.

(3) 상기 제1 내피재는 밀도 0.910 g/㎤ 이상이고 또한 두께가 5 내지 50 ㎛인 용착 가능한 폴리에틸렌 필름이며, 상기 제1 내피재로 둘러싸인 상기 제1 코어 재와 상기 제2 코어재가 적층되어 코어재로 하고, 이 코어재 전체를 둘러싸는 상기 제2 내피재를 갖는 것.

(4) 상기 제1 내피재는 상기 제1 코어재 중에 산재된 입상(粒狀)의 흡착제를 상기 제1 코어재와 함께 둘러싸고 있는 것.

또한, 본 발명의 제2 태양은 가스 배리어성을 갖는 외피재 내에 섬유 집합체로 이루어지는 코어재를 수납한 진공 단열재의 제조 방법이며,

적층되는 코어재보다도 작은 섬유 집합체를 제1 내피재에 삽입하여 제1 코어재를 얻는 공정과, 상기 제1 코어재를 섬유 집합체로 이루어지는 제2 코어재와 중첩하여 적층시키는 공정과, 상기 제1 코어재 및 상기 제2 코어재를 모두 제2 내피재에 삽입하는 공정과, 상기 제2 내피재의 개구를 밀봉하는 공정과, 상기 제2 내피재에 삽입된 상기 제1 코어재 및 상기 제2 코어재를 상기 제1 내피재 및 상기 제2 내피재와 함께 상기 외피재 내에 삽입하여 내부를 감압하는 공정을 구비한 것이다.

이러한 본 발명의 제2 태양에 있어서의 보다 바람직한 구체적 구성예는 다음과 같다.

(1) 상기 복수의 코어재를 중첩한 적층체의 초기 두께의 50 % 이하가 되도록 압축 및 감압한 후에 상기 제2 내피재를 밀봉하고, 이 코어재를 상기 외피재로 둘러싸고 또한 상기 제2 내피재의 밀봉을 해제하여 상기 외피재의 내부를 감압시킨 후, 상기 외피재를 밀봉하는 것. 또한, 상기 외피재로 둘러싸인 상기 제2 내피재의 밀봉을 해제하여 상기 코어재의 외주 길이가 상기 외피재의 내주 길이와 실질적으로 동일한 치수가 될 때까지 복원하는 것.

(2) 상기 섬유 집합체를 소정 형상으로 절단하여 제2 코어재를 얻을 때에 발생하는 다수의 단책 형상의 조각재 또는 진공 단열재의 제조 공정에서 나오게 된 제품 불량인 것으로부터 이물질을 제거하여 얻어지는 코어재를 복수로 절단하여 제1 코어재를 얻는 공정을 구비함으로써, 진공 단열재를 제조하는 공정이 반복되는 것.

이하, 본 발명의 복수의 실시 형태에 대해 도면을 이용하여 설명한다. 각 실시 형태의 도면에 있어서의 동일 부호는 동일물 또는 상당물을 나타낸다.

(제1 실시 형태)

본 발명의 제1 실시 형태의 진공 단열재 및 그 제조 방법을 도1 내지 도5를 이용하여 설명한다. 우선, 본 실시 형태의 진공 단열재(20)의 구성에 관하여 도1을 참조하면서 설명한다. 도1은 본 발명의 제1 실시 형태의 진공 단열재(20)의 단면도이다.

이 진공 단열재(20)는 코어재(10a)와, 이 코어재(10a)를 수납하여 내부를 감압하고 주연부를 용착하여 밀봉한 가스 배리어성을 갖는 외피재(1)를 구비하여 구성되어 있다. 이 진공 단열재(20)는 평판 형상의 직사각형 패널로 구성되어 있다.

이 코어재(10a)는 복수의 단열체를 중첩한 적층체이며, 이 적층체가 필요한 크기가 되도록 복수로 절단된 제1 코어재(이하「단열체a」라 함)(3a)와, 이 복수로 절단된 단열체a(3a)를 적어도 한쪽면에 설치되어 형상을 유지하는, 1매 혹은 복수매의 제2 코어재(이하「단열체b」라 함)(3b)로 구성된다. 단열체a로 이루어지는 코어재는 제1 내피재(이하「내피재a」라 함)(2a)에 의해 덮여 있다.

단열체b는 무기 섬유가 중첩하여 구성되고, 바인더를 포함하지 않는 상태에서 이용되고, 내피재a(2a)에 의해 피복된 단열체a와 적층되어 코어재(10a) 전체를 둘러싸는 제2 내피재(이하「내피재b」라 함)(2b)에 의해 덮여 있다.

외피재(1)는 내부가 감압되어 있으므로 진공 단열재(20)는 직사각형의 패널 형상으로 유지되고, 코어재(10a)를 구성하는 각 단열체를 바인더로 고화할 필요가 없다. 따라서, 바인더를 이용하는 종래의 진공 단열재에 비교하여, 제작시의 전기ㆍ열에너지를 삭감할 수 있는 동시에, 바인더를 포함하지 않는 조각재(6)의 재이용에 의한 비용 삭감을 도모할 수 있다.

또한, 단열체a(3a)는 도2 이후에 도시한 바와 같이 무기 섬유의 집합체가 소정 치수로 절취될 때의 절취된 부분[조각재(6)] 등이 이용된다. 이와 같은 조각재도 내피재a(2a) 내에 수납되는 구성으로 함으로써, 코어재(10a)의 핸들링성을 우수한 것으로 할 수 있다. 게다가, 흡습하기 쉬운 특성을 갖는 무기 바인더를 사용하지 않음으로써, 단열체의 수분 반입이 매우 적어져, 단열 성능이 안정된 진공 단열재를 제공할 수 있다. 그와 함께, 유기 바인더를 사용하지 않음으로써, 유기 바인더로부터 발생하는 가스에 의한 단열 성능의 시간의 흐름에 따른 열화를 방지할 수 있다.

단열체b(3b)는 평균 섬유 직경 4 ㎛의 글라스울이 중첩된 집합체의 적층체로서 구성되어 있다. 단열체a(3a)에는, 단열체b(3b)를 소정 형상으로 절단할 때에 발생하는 다수의 단책 형상의 조각재(6)(도2 참조), 혹은 제조 공정에서 제품 불량이라 판단된 진공 단열재(예를 들어 치수가 맞지 않는 것, 단열 성능을 만족시키지 않은 것, 또는 평면도가 낮았던 것 등)로부터 흡착제 등의 이물질을 제거하여 단열체b(3b)를 취출한 것이 이용된다. 일반적으로, 제조 공정에 있어서는, 1 % 정도의 제품 불량이 나오는 것이 상정되므로, 이들을 폐기 처분으로 하지 않고 내부의 코어재의 재이용을 도모하는 것이다.

또, 글라스울 적층체 대신에, 글라스 파이버, 알루미나 섬유, 실리카 알루미나 섬유 등의 무기 섬유 적층체가 이용되어도 좋다.

단열체a를 피복하는 내피재a(2a)는 열용착에 의해 밀봉 가능한 두께 25 ㎛ 전후의 합성 수지 필름으로 만들어져 있다. 구체적으로는, 직사각형 시트 형상의 필름을 중첩하여 세 변의 주연부를 용착하거나, 혹은 통 형상의 필름의 바닥면부를 용착하여 주머니 형상으로 형성되어 있다. 내피재a(2a)의 두께를 25 ㎛ 전후로 하였으므로, 내피재a(2a) 자체의 유연성도 충분히 확보된다.

조각재(6)가 복수로 절단된 조각재 절단품(4)을 내피재a(2a) 내에 넣음으로써 형성된 단열체a(3a)와, 섬유 집합체로 이루어지는 단열체b(3b)를 적층하여 코어재(10a)로 하고, 이 코어재(10a) 전체가 내피재b(2b) 내에 넣어진다. 그 때, 내피재b(2b) 내에 넣어진 코어재(10a)를 압축ㆍ탈기하여 감압한 후, 내피재b(2b)의 코어재 삽입 개구부를 열용착한다. 내피재a(2a)의 두께를 25 ㎛ 정도로 함으로써 열용착을 행할 때에도 편리하고, 열용착 지그도 만들기 쉽다.

또한, 내피재a(2a)는 열용착 가능한 유기 필름을 밀도 0.910 g/㎤ 이상인 폴리에틸렌 필름으로 하고, 그 두께를 5 내지 50 ㎛로 함으로써 코어재(10a)를 압축 밀봉할 때의 찢어짐에 의한 누설 불량을 저감시키고, 또한 압축 밀봉 후의 부압(負壓) 상태를 장시간 유지할 수 있다. 따라서, 외피재(1)로의 삽입 전의 코어재(10a)의 취급도 용이해지고, 핸들링성이 우수하여 진공 단열재(20)의 생산성이 높아진다.

또한, 후술하는 바와 같이 내피재a(2a)는 임시 고정 밀봉(7)이 이루어진다. 임시 고정 밀봉(7) 후에 압축ㆍ탈기를 행하는 경우에 있어서도, 두께 25 ㎛ 이상의 내피재를 이용함으로써 강도가 충분히 확보된다.

외피재(1)는 기체의 투과를 방지하는 가스 배리어층과, 그 내측에 설치된 열용착용 플라스틱층을 구비한 라미네이트 필름으로 구성되어 있다. 구체적으로는, 본 실시 형태에 있어서의 외피재(1)는 15 ㎛의 폴리아미드계 합성 섬유 수지를 사용하고, 알루미늄 금속 증착막을 400 내지 500 Å로 하고, 상기 증착막의 지지층으로서 12 ㎛의 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지를 사용하고, 알루미늄박을 6 ㎛로 하고, 용착 필름층으로서 50 ㎛의 고밀도 폴리에틸렌 수지를 사용한 알루미늄 필름으로 구성되어 있지만, 이들 구성에 한정되는 것은 아니다.

코어재(10a)는 외피재(1)에 대해 간극 없이 배치되고, 외피재(1)의 내주 길이에 실질적으로 일치하는 외주 길이를 갖도록 외피재(1) 내에 수납되어 있다. 환언하면, 외피재(1)의 3변에 만들어져 있는 귀부(1a)는 코어재(10a)의 측면에 근접한 짧은 것으로 되어 있다. 이에 의해, 3변의 귀부(1a)의 귀접이를 행하지 않아도 좋고, 큰 귀부에 의해 유발되는 냉장고 조립시의 모든 문제를 해소할 수 있는 진공 단열재(20)로 되어 있다.

다음에, 제1 실시 형태의 진공 단열재(20)의 제조 방법에 대해, 제1 실시 형 태의 각 제조 공정을 나타내는 도2 내지 도7을 참조하면서 설명한다. 도2는 단열체b(3b)를 소정 형상으로 절단한 상태를 도시하는 사시도, 도3은 단열체b(3b), 조각재 절단품(4) 및 흡착제(5)를 조합하는 상태를 도시하는 사시도, 도4는 코어재(10a)를 내피재b(2b)에 수납하여 감압 및 밀봉하는 상태를 도시하는 단면도, 도5는 코어재(10a)를 내피재b(2b)로 둘러싼 상태를 도시하는 사시도, 도6 및 도7은 조각재(6)로부터 단열체a를 제조하는 공정을 설명하는 도면이다.

우선, 도2에 도시한 바와 같이, 바인더로 고형화되어 있지 않은 탄력성을 갖는 무기 섬유의 적층체의 소재의 단부를 절단하여 단열체b(3b)를 제작한다. 따라서, 이 단열체b(3b)는 바인더로 고형화되어 있지 않은 탄성력을 갖는 무기 섬유의 적층체로 구성되게 되는 동시에, 단열체b(3b)로부터 절단된 조각재(6)도 바인더로 고형화되어 있지 않은 탄력성을 갖는 무기 섬유의 적층체로 구성되게 된다. 또한, 도2에 나타내는 예에서는, 복수매(2매)의 소재의 단부(6)를 절단하여 복수매의 단열체b(3b)를 동시에 제작하고 있기 때문에 생산성이 양호하지만, 필요에 따라서 1매의 소재의 단부를 절단하여 단열체b(3b)를 제작하도록 해도 좋다. 제작된 단열체b(3b)는 직사각 형상의 패널이고, 절단된 조각재(6)는 단책 형상의 단편이다.

계속해서, 도6, 도7에 도시한 바와 같이, 단열체b(3b)로부터 절단된 조각재(6)는 단책 형상의 단편을 조각재의 직사각형 한 변의 폭을 5 ㎜ 이상 내지 20 ㎜ 이하로 절단한 조각재 절단품(4)을 깔아 단열체a(3a)로서 재이용한다. 절단된 조각재 절단품(4)을 코어재(10a) 전체에 대한 조각재 절단품(4)의 비율을 계량 용기(30)에 공급하여 계량한다. 계량 후의 조각재 절단품(4)과 흡착제(5)를 동시에 내피재a(2a) 내에 공급함으로써, 흡착제(5)를 내피재a(2a) 내에 광범위하게 산재시킬 수 있다.

또한, 적층체가 필요한 크기가 되도록 복수의 조각재 절단품(4)을 깔아 내피재a(2a)로 둘러싸고, 압축 및 감압시에 조각재 절단품(4)이 내피재a(2a)로부터 밖으로 튀어나오지 않도록 개구 면적 10 % 이상 남기고 흡배기 가능한 형상으로 밀봉기(31)에 의해 내포재 a(2a)를 임시 고정 밀봉(7)함으로써 복수의 단열체a(3a)를 중첩한 적층체를 진공화가 가능해진다.

또한, 임시 고정 밀봉(7) 후, 도7에 도시한 바와 같이 무기 섬유로 이루어지는 조각재 절단품(4)을 단열체a(3a)를 평면으로 편평하게 하기 위해, 반송 컨베이어(34)의 상면에 평활 회전 롤러(32)를 압박하여, 조각재 절단품(4)의 표면의 요철을 억제하면서, 탈기 압축 롤러(33)로 압축 및 감압을 할 수 있다. 이것을 실현하기 위해, 평활 회전 롤러(32)는 반송 방향의 하류측으로 감에 따라서 반송 컨베이어(34)와의 간격이 좁아지도록 배치되고, 또한 하류측으로 감에 따라서 피반송품과의 접촉면을 크게 하도록 하고 있다. 도7에 나타내는 예에서는, 하류측 평활 회전 롤러(32)의 수를 많게 하였다. 또한, 하류측에 탈기 압축 롤러(33)를 더 배치하고, 평활 회전 롤러(32)보다도 반송 컨베이어(34)와의 간격을 더 좁게 하는 동시에, 피반송품과의 접촉면을 크게 하고 있다.

또한, 단열체b(3b)의 소정 형상과 동일한 크기의 형 프레임(36)에 세트하고, 단열체a의 두께를 초기의 50 % 이하로 하게 한 결과, 도4에 도시한 바와 같이 내피재b(2b)의 개방구(12)를 용착하여 최종 밀봉(9)한다. 프레스판(35)에 의한 압력을 제거하면, 코어재(10a)는 원래의 크기로 복귀하려고 하지만, 코어재(10a)를 내피재b(2b)로 둘러싸고 프레스로 압축하여 탈기하고 있으므로, 내피재b(2b) 내부에는 거의 공기는 없어 원래의 크기로 복귀하려고 해도 팽창되지 않는다. 그로 인해, 코어재(10a)가 판 형상이 된다.

계속해서, 도3에 도시한 바와 같이 제작한 단열체b(3b)의 상면에, 조각재(6)를 적층체가 필요한 크기가 되도록 복수의 조각재 절단품(4)을 깔아 무기 섬유 집합체를, 내피재a(2a)로 둘러싼 단열체a(3a)를 좌우의 어긋남, 및 평면 형상으로 간극이 없도록 중첩한다. 또한, 그 상면에 단열체b(3b)를 설치함으로써 코어재(10a)로 한다. 환언하면, 상하의 단열체b(3b)의 사이에 단열체a(3a)를 끼워 보유 지지하는 동시에, 단열체a(3a)에 입상의 흡착제(5)를 광범위하게 산재하여 보유 지지할 수 있는 코어재(10a)로 한다. 이와 같이, 외관의 체적이 큰 데 비해 질량이 적은 성질이 있는 바인더를 포함하지 않는 무기 섬유 집합체로 이루어지는 조각재 절단품(4)이라도 용이하게 재이용할 수 있어 비용 삭감을 도모할 수 있다.

코어재(10a) 전체에 대한 조각재 절단품(4)의 비율은 적어도 10 중량 % 이상이고, 특히 20 내지 80 중량 %의 범위가 바람직하다. 단열체b(3b)를 제작할 때에 발생하는 조각재(6)의 비율로부터 생각하면, 더욱 바람직하게는 20 내지 50 중량 %이며, 이 제1 실시 형태에서는 40 중량 %로 하고 있다.

이 조각재 절단품(4)의 함유율에 대해 더 설명한다. 도2에 도시한 바와 같이, 조각재(6)는 단열체b와 비교하여 소량이고, 실제의 제조 공정에 있어서는 대략 10 % 정도의 조각재가 생기는 것이 상정된다. 따라서, 조각재를 폐기하지 않고 모 두 이용하는 것을 전제로 하면, 제조되는 모든 진공 단열재에 조각재 절단품을 이용하는 경우, 10 중량 %의 조각재 절단품이 이용되게 된다.

그러나, 조각재 회수법 등의 제조상의 요청이나, 진공 단열재 자체의 두께가 작은 것이 요구되는 경우 등, 모든 진공 단열재에 조각재 절단품을 이용할 필요는 없고, 적절하게 상황에 따른 대응이 필요해진다.

본 실시 형태에 있어서는, 조각재를 이용하는 경우, 조각재의 절단 공정, 내피재a(2a)로의 삽입 공정, 평활 공정, 혹은 임시 밀봉 공정 등의 각 공정을 필요로 하고, 조각재 사용의 진공 단열재는 조각재를 사용하지 않는 진공 단열재와 비교하여 3배의 제조 시간이 필요해진다. 따라서, 조각재 사용의 진공 단열재를 1개 제조하는 동안에 조각재를 사용하지 않는 진공 단열재를 3개 제조할 수 있다. 따라서, 전체의 25 %를 조각재 사용의 진공 단열재로 할 수 있다.

나머지의 75 %를 차지하는 조각재를 사용하지 않는 진공 단열재로부터는 약 1할의 조각재가 생기므로, 제조된 진공 단열재에 이용되는 코어재와의 비율에서 생각하면 약 7.5 %의 조각재가 생기고 있는 것이 된다. 한편, 조각재 사용의 진공 단열재에 있어서도, 본 실시 형태에서는 40 중량 %의 조각재 절단품을 이용하고 있지만, 나머지의 60 중량 %가 단열체b를 이용하고 있으므로, 그 중 약 1할의 조각재가 생긴다고 하면, 제조된 진공 단열재에 이용되는 코어재와의 비율에서 생각하면 약 1.5 %의 조각재가 생기게 된다. 즉, 약 9 중량 %에 상당하는 조각재가 생기고 있다.

전체의 25 %를 차지하는 조각재 사용의 진공 단열재에 있어서의 조각재의 양 은 제조된 진공 단열재에 이용되는 코어재와의 비율에서 생각하면, 25 % × 40 % = 10 %이기 때문에, 대략 모든 조각재를 재이용할 수 있게 된다.

도1이나 도3에서 상술한 바와 같이, 상하의 단열체b(3b) 사이에 단열체a(3a)를 끼워 보유 지지함으로써 코어재(10a)의 표면을 평탄한 것으로 할 수 있어, 냉장고 등에 설치하는 경우에 적합하다. 또한, 단열체a(3a)에 입상의 흡착제(5)를 산재하여 보유 지지함으로써, 제조 공정에서의 흡착제(5)의 유출을 방지할 수 있는 동시에, 단열체b(3b)에 의해 코어재(10a)의 표면의 요철을 억제할 수 있다. 또한, 광범위하게 흡착제(5)를 산재시킴으로써, 단열체b(3b) 및 단열체a(3a)와 흡착제(5)와의 접촉하는 면적을 늘리고, 흡착제(5)에 수분, 가스에 흡착을 하기 쉽게 할 수 있어, 그 결과, 진공 단열재(20)의 단열 성능을 안정시킬 수 있다.

또한, 흡착제(5)를 단책 형상의 조각재(6)를 절단한 조각재 절단품(4)의 섬유 사이에 충전하여 그 위치를 유지함으로써, 형상이나 길이가 균일하지 않는 조각재 절단품(4)의 섬유 사이의 공간에 잔류하는 가스 성분을 흡착할 수 있어, 장기간에 걸쳐서 단열 성능을 유지하는 것이 가능한 진공 단열재(20)를 제공할 수 있다.

또한, 조각재 절단품(4)을 5 ㎜ 이상 내지 20 ㎜ 이하로 하여, 단열체a(3a)를 상하의 단열체b(3b) 사이에 끼워 보유 지지한 진공 단열재를 실제로 제조한 결과, 표면의 요철성이나 완성 치수의 변동을 적게 할 수 있었다. 또한, 조각재 절단품(4)이 20 ㎜ 이상이 되면, 섬유 방향의 변동이 많아져 진공 단열재(20)의 단열 성능을 안정시킬 수 없게 된다. 따라서, 조각재는 5 내지 20 ㎜의 크기로 절단하는 것이 단열 성능의 확보에 있어서 필요하다.

또한, 내피재a(2a)에서 코어재(10a)를 압축 밀봉할 때에 흡착제(5)를 투입하므로, 진공 감압하에서 저하되는 흡착 특성에 대해 효과적으로 흡착 능력을 발휘할 수 있다. 이에 의해, 열용착 가능한 유기 필름이 반입하는 수분이나 가스 성분 등을 효과적으로 흡착할 수 있어 초기의 단열 성능을 안정시킬 수 있다. 또한, 진공 단열재(20)는 일반적으로 외피재(1)를 통해 수분이나 가스가 서서히 침입하므로, 시간의 흐름에 따라 열화되어 단열 성능이 악화되어 버리지만, 흡착제(5)로서 입상의 물리 흡착을 행하는 흡착제를 이용하여 광범위하게 산재시킴으로써 장기간에 있어서 단열 성능의 열화를 억제할 수 있어, 신뢰성이 높은 진공 단열재(20)를 제공할 수 있다. 흡착제로서는, 합성 제올라이트인 몰레큘러시브(13X)(유니온 카바이트사) 등이 적합하다.

상술한 바와 같이, 코어재(10a)는 열용착 가능한 유기 필름으로 일시적으로 압축함으로써, 가열 압축 등을 필요로 하지 않고 성형이 가능하기 때문에, 팽대한 전기ㆍ열에너지를 소비하지 않고 환경 부하를 경감시킬 수 있다. 따라서, 바인더를 포함하지 않는 무기 섬유 집합체로 이루어지는 조각재(6)의 이용과 함께, 전기ㆍ열에너지의 소비의 삭감 및 비용의 저감을 대폭으로 도모할 수 있어, 환경 부하를 경감한 진공 단열재를 제공할 수 있다.

또, 상기한 작업은 주머니 형상의 외피재(1) 내에 수납할 때에 흡착제(5)가 유출될 우려가 적어 삽입의 작업성도 양호하다.

계속해서, 내피재b(2b)에서 압축 포장된 코어재(10a)를 다시 외피재(1)로 덮게 되지만, 진공화를 행하여 외피재(1)의 개구를 용착하기 전에 도5에 도시한 바와 같이[외피재(1)는 도시 생략], 코어재(10a)의 내피재b(2b)의 한 변을 개방한다[개방구(12)]. 이 제1 실시 형태에서는 진공팩에서 2.2 ㎩까지 진공화를 행하고, 진공 도달 후 2분간 진공을 유지한 후에, 외피재(1)의 개방구를 밀봉한다.

이 제1 실시 형태에서 얻어진 진공 단열재의 열전도율을 에이꼬오세이끼사 열전도율 측정기 오토 λ HC-074로 측정한 결과, 초기치로 2.6 내지 2.8 mW/mㆍK로 양호한 값을 얻을 수 있었다. 또한, 70 ℃ 분위기하에서의 10년 상당 경과 후의 열전도율은 9.8 내지 10.2 mW/mㆍK라는 값이었다.

(제2 실시 형태)

적층체가 필요한 크기가 되도록 복수의 조각재 절단품(4)을 깐 무기 섬유 집합체를 내피재a(2a)로 둘러싼 단열체a(3a)를 적어도 한쪽면에 설치하여 형상을 유지한다. 전체에 대한 단열체a(3a)의 비율을 50 중량 %, 및 바인더를 포함하지 않는 무기 섬유 집합체로 이루어지는 단열체b(3b)를 중첩한 적층체로 구성되고, 양쪽을 함께 내피재b(2b)로 둘러싸서 형성한 코어재(10b)이다.

이 제2 실시 형태에 대해 도8을 이용하여 설명한다. 도8은 본 발명의 제2 실시 형태의 진공 단열재(20)에 이용하는 코어재(10b)의 조합시의 사시도이다. 이 제2 실시 형태는 다음에 서술하는 점에서 제1 실시 형태와 상이한 것이며, 그 밖의 점에 대해서는 제1 실시 형태와 기본적으로는 동일하므로, 중복되는 설명을 생략한다.

이 제2 실시 형태의 진공 단열재(20)는 바인더를 포함하지 않는 평균 섬유 직경 4 ㎛의 글라스울 적층체로부터 단열체b(3b)의 소정 형상으로 절단하였을 때에 발생한 조각재(6)를 절단한 것을 코어재(10b)의 전체 중 50 중량 % 사용하였다. 그리고, 바인더를 포함하지 않는 무기 섬유 집합체로 이루어지는 단열체b(3b)와 적층하여 양쪽을 함께 내피재b(2b)로 압축 포장한 것이다. 즉, 단열체a(3a)의 한쪽에 단열체b(3b)를 중첩하고, 단열체a(3a) 사이에 넓은 범위에서 입상의 흡착제(5)를 산재시킨 것이다.

이 제2 실시 형태에서 얻어진 진공 단열재(20)의 열전도율을 에이꼬오세이끼사제 열전도율 측정기 오토 λ HC-074로 측정한 결과, 초기치로 2.7 mW/mㆍK로, 양호한 값을 얻을 수 있었다. 70 ℃ 분위기하에서의 10년 상당 경과 후의 열전도율은 10.2 mW/mㆍK라는 값이며, 제1 실시예보다도 열화되어 있지만, 코어재에 조각재 50 %를 사용해도 10년 상당 후에도 진공 단열재의 단열 효과를 충분히 발휘하고 있다.

이들 제1 실시 형태 및 제2 실시 형태의 단열 성능을 후술하는 비교예와 대비하여 표1에 나타낸다.

열전도율	제1 실시 형태	제2 실시 형태	제1 비교예	제2 비교예
10년 상당 경과 (mW/mㆍK)	9.8 내지 10.2	10.2	9.5 내지 10.2	29.5

(제1 비교예)

다음에 제1 비교예에 대해 도9를 이용하여 설명한다. 도9는 제1 비교예의 진공 단열재(20)에 이용하는 코어재(10c)와 내피재(2)와의 조합을 나타내는 사시도이다. 이 비교예는 다음에 서술하는 점에서 제1 실시 형태와 다른 것이며, 그 밖의 점에 대해서는 제1 실시 형태와 기본적으로는 동일하므로, 중복되는 설명을 생략한다.

이 비교예의 진공 단열재(20)는 바인더를 포함하지 않는 평균 섬유 직경 4 ㎛의 글라스울 적층체로부터 제작한 단열체b(3b)의 2층을 코어재(10c)의 전부에 이용한 것이며, 단열체b(3b) 100 %로 이루어지는 코어재(10c)를 내피재b(2b)로 압축 포장한 것이다.

이 비교예에서 얻어진 진공 단열재(20)의 열전도율을 에이꼬오세이끼사제 열전도율 측정기 오토 λ HC-074로 측정한 결과, 초기치로 1.7 내지 2.2 mW/mㆍK라는 값을 얻게 되었다. 70 ℃ 분위기하에서의 10년 상당 경과 후의 열전도율은 9.5 내지 10.2 mW/mㆍK라는 값이었다.

(제2 비교예)

제2 비교예는 냉장고 등에서 일반적으로 사용되는 발포 우레탄 단열재이고, 도시는 생략한다. 제1 실시 형태나 제2 실시 형태에 나타내는 본 실시 형태의 진공 단열재는, 냉장고에 사용되는 경우에는 냉장고의 일반적인 사용년수(10년) 경과시에 발포 우레탄 단열재보다도 높은 단열 성능을 유지하고 있는 것이 필요하다. 제2 비교예의 단열재의 열전도율은 18.8 mW/mㆍK이고, 10년 상당 경과 후에는 29.5 mW/mㆍK였다.

이상 도시한 바와 같이, 코어재 전체에 대한 조각재 절단품이 차지하는 비율을 40 중량 %, 또 50 중량 %로 한 경우라도, 10년 상당 경과 후에 있어서 조각재를 사용하지 않은 진공 단열재와 비교하여 동등한 단열 성능을 얻을 수 있는 것을 알 수 있었다. 또한, 적어도 코어재 전체에 대한 조각재 절단품이 차지하는 비율을 10 중량 % 이상으로 하면(모든 진공 단열재에 조각재를 이용하는 것은 생각하기 어렵기 때문에, 보다 바람직하게는 20 중량 % 이상), 1할 정도 발생한다고 생각되는 조각재의 유효 이용이 가능하며, 환경 부하를 고려한 진공 단열재를 제공할 수 있다. 또한, 최대 80 중량 %로 한 경우에도, 일반적으로 사용되는 발포 우레탄 단열재보다도 매우 높은 단열 성능을 얻을 수 있다.

다음에, 도10을 이용하여 상기한 진공 단열재의 제조 공정에 대해 간단하게 설명한다. 단열체b(3b)를 소정 형상으로 절단할 때에 발생하는 다수의 단책 형상의 조각재(6)와, 진공 단열재(20)의 제조 공정에서 나오게 된 제품 불량의 단열체b(3b)의 회수 공정(40)을 경유하여 흡착제(5) 등의 이물질을 제거하는 제거 공정(41)에 이른다.

리사이클 진공 단열재 제조 공정(42)에서는, 회수된 단열체b(3b)와 조각재(6)가 필요한 크기가 되도록 절단하여 조각재 절단품(4)을 생성하고, 이 조각재 절단품(4)을 깐 무기 섬유 집합체를 내피재a(2a)로 둘러싸고, 이 내피재a(2a)를 압축하여 단열체a(3a)로 한다. 그리고, 단열체b(3b)와 함께 코어재(10a)로 하여, 이 코어재(10a)를 외피재(1) 내에 수납한다. 그 때 내피재b(2b)의 최종 밀봉(9)을 해제하여 내피재b(2b)를 포함하는 외피재(1) 내부를 감압하여 진공 상태로 한 후, 외피재(1)를 밀폐한다. 이와 같이 제조된 진공 단열재는 다양한 제품에 탑재된다(공정 43).

리사이클 진공 단열재 제조 공정 42에서 제품 불량이 발생하면, 내부의 코어재가 리사이클되어 공정 40으로 복귀된다. 즉, 진공 단열재(20)를 제조하는 리사이클 진공 단열 제조 공정 42가 반복된다.

본 발명의 진공 단열재 및 그 제조 방법에 따르면, 코어재의 핸들링성 개선, 제작시의 전기ㆍ열에너지 삭감, 및 바인더를 포함하지 않는 조각재의 재이용에 의한 비용 삭감을 도모할 수 있다.

Claims

가스 배리어성을 갖는 외피재 내에 섬유 중합체로 이루어지는 코어재를 수납한 진공 단열재이며, 상기 코어재는 복수의 코어재를 중첩한 적층체이고, 이 적층체가 필요한 크기가 되도록 복수로 절단되며 바인더를 포함하지 않는 무기 섬유 집합체의 조각재로 이루어지는 제1 코어재와, 이 제1 코어재의 적어도 한쪽면에 설치되어 형상을 유지하는 1매 혹은 복수매의 바인더를 포함하지 않는 무기 섬유 집합체로 이루어지는 제2 코어재로 구성되고, 상기 코어재가 상기 제1 코어재를 제1 내피재로 둘러싼 것과, 바인더를 포함하지 않는 섬유 집합체로 이루어지는 제2 코어재를 적층하여 상기 코어재 전체를 둘러싸는 제2 내피재를 구비하여 구성되어 있고, 상기 코어재를 포함하는 상기 외피재의 내부가 감압되어 있는 것을 특징으로 하는 진공 단열재.
제1항에 있어서, 상기 제1 코어재는 조각재의 직사각형 한 변의 폭을 5 ㎜ 내지 20 ㎜로 절단한 조각재 절단품이 깔려 상기 제1 내피재로 둘러싸여 있고, 상기 코어재 전체에 대해, 비율이 20 중량 % 내지 80 중량 %인 것을 특징으로 하는 진공 단열재.
제1항에 있어서, 상기 제1 코어재는 필요한 크기가 되도록 복수의 상기 조각재 절단품이 깔린 상태에서 상기 제1 내피재로 둘러싸이고, 압축 및 감압시에 상기 조각재 절단품이 상기 제1 내피재로부터 밖으로 튀어나오지 않도록 상기 제1 내피재의 개구 면적의 10 % 이상을 남기고 흡배기 가능한 형상으로 임시 고정 밀봉되 고, 상기 제2 내피재의 내부에서 압축 및 감압한 후에 상기 제2 내피재를 밀봉하는 것을 특징으로 하는 진공 단열재.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 내피재는 밀도 0.910 g/㎤ 이상이고 또한 두께가 5 내지 50 ㎛인 용착 가능한 폴리에틸렌 필름이며, 상기 제1 내피재로 둘러싸인 상기 제1 코어재와 상기 제2 코어재가 적층되어 코어재로 하고, 이 코어재 전체를 둘러싸는 상기 제2 내피재를 갖는 것을 특징으로 하는 진공 단열재.
제1항에 있어서, 상기 제1 내피재는 상기 제1 코어재 중에 산재된 입상의 흡착제를 상기 제1 코어재와 함께 둘러싸고 있는 것을 특징으로 하는 진공 단열재.
가스 배리어성을 갖는 외피재 내에 섬유 집합체로 이루어지는 코어재를 수납한 진공 단열재의 제조 방법이며,

적층되는 코어재보다도 작으며 바인더를 포함하지 않는 섬유 집합체를 제1 내피재에 삽입하여 제1 코어재를 얻는 공정과, 상기 제1 코어재를 바인더를 포함하지 않는 섬유 집합체로 이루어지는 제2 코어재와 중첩하여 적층시키는 공정과, 상기 제1 코어재 및 상기 제2 코어재를 모두 제2 내피재에 삽입하는 공정과, 상기 제2 내피재의 개구를 밀봉하는 공정과, 상기 제2 내피재에 삽입된 상기 제1 코어재 및 상기 제2 코어재를 상기 제1 내피재 및 상기 제2 내피재와 함께 상기 외피재 내에 삽입하여 내부를 감압하는 공정을 구비한 진공 단열재의 제조 방법.
제6항에 있어서, 상기 복수의 코어재를 중첩한 적층체의 초기 두께의 50 % 이하가 되도록 압축 및 감압한 후에 상기 제2 내피재를 밀봉하고, 이 코어재를 상기 외피재로 둘러싸고 또한 상기 제2 내피재의 밀봉을 해제하여 상기 외피재의 내부를 감압한 후, 상기 외피재를 밀봉하는 것을 특징으로 하는 진공 단열재의 제조 방법.
제7항에 있어서, 상기 외피재로 둘러싸인 상기 제2 내피재의 밀봉을 해제하여 상기 코어재의 외주 길이가 상기 외피재의 내주 길이와 실질적으로 동일한 치수가 될 때까지 복원하는 것을 특징으로 하는 진공 단열재의 제조 방법.
제6항에 있어서, 상기 섬유 집합체를 소정 형상으로 절단하여 제2 코어재를 얻을 때에 발생하는 다수의 단책 형상의 조각재 또는 진공 단열재의 제조 공정에서 나오게 된 제품 불량인 것으로부터 이물질을 제거하여 얻어지는 코어재를 복수로 절단하여 제1 코어재를 얻는 공정을 구비함으로써, 진공 단열재를 제조하는 공정이 반복되는 것을 특징으로 하는 진공 단열재의 제조 방법.