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KR101955680B1 - 하니콤 형태의 진공단열판재 제조방법 - Google Patents

하니콤 형태의 진공단열판재 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 진공에 의한 단열 및 방음효과를 가지는 하니콤 형태의 단열판재 및 이를 제조하기 위한 제조장치와 방법에 관한 것이다. 장치의 구성은; 상판, 하판, 상기 상판과 하판 사이에 고정 설치되는 하니콤보드를 포함하며, 내부공간이 진공으로 유지되는 하니콤 형태의 진공단열판재를 제조하기 위한 장치로서; 하부덮개 및 상하로 기동하는 상부덮개로 구성되어 기밀을 유지할 수 있는 밀폐된 작업공간을 형성하는 챔버; 상기 챔버 내부에 설치되는 것으로서 상하로 기동하면서 상기 챔버 내부에 놓인 상판, 하판 및 하니콤보드를 열을 가하면서 가압하는 핫프레스기구; 상기 챔버 내부의 공기를 빼내어 진공을 형성하기 위한 것으로서, 상기 하부덮개 또는 상부덮개에 연결되는 진공펌프;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

하니콤 형태의 진공단열판재 제조방법{Method For Manufacturing Honeycomb Insulator Panel}
본 발명은 진공 단열판재에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 진공에 의한 단열 및 방음효과를 가지는 하니콤 형태의 단열판재 및 이를 제조하기 위한 제조장치와 방법에 관한 것이다.
에너지 절감을 위하여 건물 외벽의 단열은 필수적 사항으로 인식되고 있다. 건물의 냉난방에 소요되는 에너지는 건물 외벽 및 창호의 단열을 통해서 전체 에너지의 50% 이상을 절약할 수 있다는 보고가 있다. 그러므로 건물 외벽 단열재는 그만큼 중요시 여겨지고 있다.
기존의 건물 외벽 단열재로 쓰이는 재료는 폴리우레탄 폼의 발포제인 CFC, 스티로폼, 유리섬유(glass wool) 등이 있으며, 이보다 더욱 단열성능이 뛰어난 것으로서 진공단열패널(VIP, Vacuum Insulation Panel)과 에어로겔(Aerogel)이 제시되고 있다. 유리섬유를 심재로 채운 진공단열패널의 단열성능은 유리섬유의 16배 이상, 폴리우레탄 폼이나 스티로폼 보다 단열성능이 월등히 뛰어난 것으로 평가받고 있다. 일반적인 진공단열패널의 구조는 내부의 진공도를 유지하기 위한 차폐재로서 강성이 높은 합성수지나 금속으로 된 케이싱과 그 내부에 충전되는 심재로 구성되며, 케이싱 내부는 진공이 유지되도록 하는 구조를 가진다. 심재로는 유기질 또는 무기질의 분말 또는 섬유가 이용되기도 하고 고분자 수지류가 이용되기도 하였다. 그러나 이들은 환경문제 및 장기간 사용시 단열성능이 저하되는 단점이 있다.
진공단열패널의 장점은 단열효과가 높고 및 내화성과 내열성이 우수하고 방음기능도 우수하다는 것이다. 그러나 가격이 비싸고 높은 강성을 유지해야 하므로 무게가 증가하도, 패널의 규격도 제한적이며, 부분적인 손상(예를 들어 진공 파괴)에 의해 단열기능이 완전히 없어지는 문제점 등이 있다.
대한민국 특허출원 제10-2010-0073704호 대한민국 특허출원 제10-2008-0114230호
위와 같은 문제에 대한 본 발명의 목적은 건물 외벽 단열을 위한 하니콤 구조로 된 진공단열판재를 제공하는 것으로서, 강성이 크고 진공도의 유지능력이 양호하며, 진공단열판재의 크기에 대한 제약이 거의 없으며, 필요시 절개하여 사용할 수 있으며, 제조비용이 과다하게 소요되지 않는, 하니콤 형태의 진공단열판재와 그 제조장치 및 제조방법을 제공하는 것에 있다.
위와 같은 목적은, 상판, 하판, 상기 상판과 하판 사이에 고정 설치되는 하니콤보드를 포함하며, 내부공간이 진공으로 유지되는 하니콤 형태의 진공단열판재를 제조하기 위한 장치로서;
하부덮개 및 상하로 기동하는 상부덮개로 구성되어 기밀을 유지할 수 있는 밀폐된 작업공간을 형성하는 챔버; 상기 챔버 내부에 설치되는 것으로서 상하로 기동하면서 상기 챔버 내부에 놓인 상판, 하판 및 하니콤보드를 열을 가하면서 가압하는 핫프레스기구; 상기 챔버 내부의 공기를 빼내어 진공을 형성하기 위한 것으로서, 상기 하부덮개 또는 상부덮개에 연결되는 진공펌프;를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공단열판재에 의해 달성된다.
본 발명의 다른 목적은, 하니콤 형태로 된 진공단열판재의 제조방법에 있어서;
상면에 접착층이 형성된 하판 위에 하니콤보드를 올려놓고, 그 위에 군데군데 이격부재를 올려놓고, 그 위에 하면에 접착층이 형성된 상판을 올려놓음으로써 적층체를 형성하는 제1단계;
진공챔버 내부에 상기 적층체를 설치하는 제2단계;
상기 진공챔버 내부의 공기를 빼냄으로써 진공화하는 제3단계;
상기 상판과 하판을 가압하여 상판, 하니콤보드 및 하판이 접착 고정되도록 하며 상기 이격부재는 부서지거나 또는 상기 하니콤보드를 찌그러뜨리며 그 내부로 박히게 함으로써 상기 상판과 하니콤보다가 직접 접촉되도록 하는 제4단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 하니콤 형태의 진공단열판재 제조방법에 의해 달성된다.
본 발명의 특징에 의하면, 상기 접착층은 접착제가 함침된 시트 형태로 되어 있을 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 제4단계는 압력과 함께 열을 가하는 것일 수 있다.
본 발명에 따르면, 건물 외벽 단열을 위한 하니콤 형태의 진공단열판재가 제공된다. 특히 형태 유지를 위한 심재를 필요로 하지 않으며, 진공도 유지능력이 양호하며, 진공단열판재의 크기에 대한 제약이 없으며, 필요한 넓이로 절단하여도 진공파괴가 미미하여 여전히 진공단열판재로 사용할 수 있는 진공단열판재의 제조장치 및 그 방법이 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 진공단열판재의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 진공단열판재의 분해 사시도이다.
도 3 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 의한 진공단열판재의 분해 사시도이다. 은 도 1의 A-A선을 따라 취한 단면도이다
도 8은 본 발명의 실시예에 의한 진공단열판재의 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 내용을 상세하게 설명한다. 우선 도 1 내지 도 5를 동시에 참조하여 진공단열판재의 구조를 설명한다.
본 발명에 의한 진공단열판재는 하니콤보드(1)를 포함한다. 하니콤보드(1)는 다수의 띠가 물결모양으로 절곡된 다음 서로 지그재그 방식으로 면접합됨으로써 평면상 벌집모양으로 된 판재이다. 보통의 경우 하니콤보드(1)는 강성증대를 위하여 제작되며 여러 분야에 널리 다양한 용도로 사용되는 구조물이다. 단독으로 사용되는 경우는 많지 않으며 2장의 시트 사이에 개입되어 실내건축을 위한 격벽, 파티션 등에 널리 사용되기도 한다.
하니콤보드(1)의 구체적인 형태는 도시된 것에 한정되지 않으며 다양한 형태가 사용 가능하다.
본 발명은 하니콤 형태의 진공단열판재를 제조하는 장치 및 방법에 큰 특징이 있다. 이하, 그 제조방법에 대하여 먼저 설명한다.
제1단계는 도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이 적층체(1')를 형성하는 단계이다. 적층체(1')는 상면에 제2접착층(7)이 형성된 하판(11) 위에 하니콤보드(1)를 올려놓고, 그 위에 군데군데 이격부재(3)를 올려놓고, 그 위에 하면에 제1접착층(5)이 형성된 상판(9)을 올려놓음으로써 형성된다.
상판(9)과 하판(11)은 같은 소재일 수도 있고 다른 소재일 수도 있다. 이들은 금속소재일 수도 있고 합성수지일 수도 있다.
본 발명의 실시예에 의하면 제1,2접착층(5,7)은 접착제가 함침된 시트 형태로 되어 있다. 그리고 이는 아교와 유사하게 열을 가할 때 활성화되어 접착성능을 발휘하는 특성을 가지는 것을 이용하면 좋다.
이격부재(3)는 하니콤보드(1)의 상면(1a) 군데군데 접착에 의해 고정될 수도 있고 단순히 올려놓음으로써 설치될 수 있다 이격부재(3)는 두께가 3 ~5mm, 한 변의 길이가 30mm 되는 합성수지 블록일 수 있다. 이격부재(3)는 후술되는 바와 같이 압착하게 되면 부서지거나 압착되도록 무른 소재가 사용될 수도 있지만, 그와 반대로 강한 소재가 사용됨으로써 압착시 하니콤보드(1)를 찌그러뜨리면서 하니콤보드(1) 내부로 박히도록 할 수도 있다. 하니콤보드의 하면(1b)에도 군데군데 이격부재(미도시됨)가 놓일 수 있다. 이 경우 적층체의 상하부에 통기공간이 마련되므로 보다 신속하게 진공을 형성할 수도 있고 진공단열판재의 압뒤면의 구분이 없도록 하는 효과도 얻을 수 있다.
이격부재(3)의 설치 위치를 정형화시킴으로써 단열판재의 어느 지점에 이격부재(3)가 설치되어 있는지를 소비자로 하여금 인지할 수 있도록 할 수 있다. 이를 위해 상판(9)의 상면에는 이격부재가 설치되는 위치를 패턴 형태로 표시할 수도 있다(미도시됨). 이격부재(3)는 사각형으로 도시되었지만 원판 형태일 수도 있다.
제2단계는 진공챔버(17) 내부에 적층체를 설치하는 단계이다(도 3 참조). 진공챔버(17) 내에서 척층체가 이루어지도록 할 수도 있지만, 적층체를 먼저 형성한 다음 진공챔버(17) 내에 투입할 수도 있다.
제3단계는 진공챔버(17)를 밀페하여 외부공기와 차단한 다음 그 내부의 공기를 빼냄으로써 진공화하는 단계이다(도 4 참조). 본 발명의 특징에 의하면 적층체(1')가 투입되는 챔버(17)의 작업공간을 최소로 할 수 있다. 챔버(17)의 작업공간을 최소화함으로써 진공화에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있고 결과적으로 생산성을 향상시킬 수 있게 된다.
제4단계는 상판(9)과 하판(11)을 가압하여 상판(9), 하니콤보드(1) 및 하판(11)이 접착 고정되도록 하는 단계이다(도 5 내지 도 6 참조). 이 과정에서 핫프레스(20)를 이용하여 압력과 함께 열을 함께 가할 수 있다. 접착제를 이용하여 접착하는 방법이 예시되었지만, 초음파 융착방식이나 전기용접방식이 이용될 수도 있다.
이 과정을 거친 후 도 7에 도시된 것처럼 챔버를 개방하여 완성된 하니콤 형태의 진공단열판재를 인출한다. 이하에서는 상기 방법을 위한 제조장치를 설명한다.
베이스(13) 위에 설치되는 챔버(17)는 하부덮개(15) 및 실린더(21)에 의해 상하로 기동하는 상부덮개(17)로 구성되어 기밀을 유지할 수 있는 밀폐된 작업공간을 형성한다. 하부덮개(15)와 상부덮개(17)의 접함단부에는 실링부재(22,22')가 설치되어 기밀을 유지하도록 할 수 있다.
챔버(17) 내부의 공기를 빼내어 진공을 형성하기 위한 진공펌프(33)가 파이프(31)를 통해 챔버(17)의 하부덮개(15) 또는 상부덮개(19)에 연결된다. 챔버(17)를 밀폐시킨 다음 진공펌프(33)를 가동하게 되면 적층판(1')의 내부를 포함한 챔버(17) 내부가 진공화된다.
핫프레스(20)가 챔버(17) 내부에 설치된다. 핫프레스(20)는 상하로 기동하면서 챔버(17) 내부에 놓인 적층체(1')에 열과 압력을 가하는 장비이다. 핫프레스(20)의 상하기동 실린더는 챔버(17)의 상부덮개(19) 중앙을 관통하여 설치된다. 핫프레스(20)는 진공펌프(33)의 가동에 의해 적층체(1') 내부가 진공을 유지하고 있는 상태에서 가동한다. 그러므로 완성된 하니콤 형태의 단열판재가 진공상태가 되는 것이다.
핫프레스(20)의 실린더에 의해 상하 기동하는 상부덮개(19)에 매달리는 형태로 설치되는 상판(25,29)과 하부덮개(15)의 상면(15a)에 고정 설치된 하판으로 구성되며, 이들은 공히 가압판(23,25)과 히팅판(27,29)으로 구성된다.
본 발명의 진공단열판재(100)에 의하면, 많은 수의 진공셀이 구비되게 된다. 이 진공셀은 모두 독립된 상태로 진공을 유지하고 있다. 그러므로 도 8에 도시된 바와 같이 임의의 선(C)을 따라 진공단열판재(100)를 절단하더라도 진공이 손상되는 부위는 가장자리에 불과하고 나머지 부분은 여전히 진공을 유지하고 있으므로 진공단열판재로 사용할 수가 있는 것이다.
위에 도시 및 설명된 구성은 본 발명의 기술적 사상에 근거한 바람직한 실시예에 지나지 아니한다. 당업자는 통상의 기술적 상식을 바탕으로 다양한 변경실시를 할 수 있을 것이지만 이는 본 발명의 보호범위에 포함될 수 있음을 주지해야 할 것이다.
1 : 하니콤보드 1' : 적층체
3 : 이격부재 5, 7 : 제1,2접착층
9 : 상판 11 : 하판
13 : 베이스 17 : 챔버
20 : 핫프레스 33 : 진공펌프

Claims (4)

  1. 삭제
  2. 하니콤 형태로 된 진공단열판재의 제조방법에 있어서;
    상면에 접착층이 형성된 하판 위에 하니콤보드를 올려놓고, 그 위에 군데군데 이격부재를 올려놓고, 그 위에 하면에 접착층이 형성된 상판을 올려놓음으로써 적층체를 형성하는 제1단계;
    진공챔버 내부에 상기 적층체를 설치하는 제2단계;
    상기 진공챔버 내부의 공기를 빼내는 진공화 단계로서, 상기 하니콤보드 내부의 공기는 상기 이격부재와 상판 사이의 공간을 통해 외부로 빠지도록 하는 제3단계;
    상기 상판과 하판을 가압하여 상판, 하니콤보드 및 하판이 접착 고정되도록 하며 상기 이격부재는 부서지거나 또는 상기 하니콤보드를 찌그러뜨리며 그 내부로 박히게 함으로써 상기 상판과 하니콤보다가 직접 접촉되도록 하는 제4단계;
    를 포함함으로써;
    독립된 상태로 진공을 유지하고 있는 많은 수의 진공셀이 구비되도록 하는 것을 특징으로 하는 하니콤 형태의 진공단열판재 제조방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 접착층은 접착제가 함침된 시트 형태로 되어 있는 것을 특징으로 하는 하니콤 형태의 진공단열판재 제조방법.
  4. 제2항에 있어서, 상기 제4단계는 압력과 함께 열을 가하는 것을 특징으로 하는 하니콤 형태의 진공단열판재 제조방법.
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