真空断熱パネル用芯材及びこれを製造する方法
【課題】真空断熱パネルの長期耐久性を向上できるようにする発明に関する。
【解決手段】本発明は、真空断熱パネル用芯材及びこれを製造する方法に関するもので、（ａ）無機バインダー溶液を製造する段階と、（ｂ）グラスウールを前記無機バインダー溶液に浸漬させる段階と、（ｃ）前記グラスウールをチャンバーの上部にローディングする段階と、（ｄ）前記チャンバー内に真空を形成し、前記グラスウールに残留する前記無機バインダー溶液を前記チャンバーの内部に排出する段階と、（ｅ）前記グラスウールを乾燥し、真空断熱パネル製造のための芯材の形態に成形する段階とを含む真空断熱パネル用芯材の製造方法を提供する。
【解決手段】本発明は、真空断熱パネル用芯材及びこれを製造する方法に関するもので、（ａ）無機バインダー溶液を製造する段階と、（ｂ）グラスウールを前記無機バインダー溶液に浸漬させる段階と、（ｃ）前記グラスウールをチャンバーの上部にローディングする段階と、（ｄ）前記チャンバー内に真空を形成し、前記グラスウールに残留する前記無機バインダー溶液を前記チャンバーの内部に排出する段階と、（ｅ）前記グラスウールを乾燥し、真空断熱パネル製造のための芯材の形態に成形する段階とを含む真空断熱パネル用芯材の製造方法を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空断熱パネル用芯材及びこれを製造する方法に関するもので、真空断熱パネルを構成する芯材をグラスウールを用いた無機バインダー溶液浸漬法で製造し、外被材及びゲッターの素材及び層間構成を再構成することによって、長期耐久性及び熱伝導率の低い真空断熱パネルを製造する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
真空断熱パネルは、ガスバリア性に優れた複合プラスチックラミネートフィルムからなる封止体に芯材として連続気泡硬質プラスチック発泡体や無機物などを収納して内部を減圧した後、周縁のガスバリア性フィルム同士の積層部分をヒートシールすることによって製造される。（特許文献１を参照）
【０００３】
一般に、真空断熱パネルは、外装封止体を通過して空気や水分が透過したり、又は内部で二酸化炭素や有機ガスが発生するので、時間の経過と共に真空度が少しずつ低下し、その結果、熱伝導率が大きくなり、高度の断熱性を維持できないという問題を有する。
【０００４】
このような基本的な問題を解決するために、従来技術に係る真空断熱パネルは、芯材素材として、主に湿式工程で製造したガラスボード、及び有機バインダーにガラス繊維を混合した材料を使用した。
【０００５】
次に、外被材の場合、表面保護層、金属バリア層及び接着層の積層構造を有する一般の真空包装用材料を主に適用している。
【０００６】
このとき、真空断熱パネル加工時、折り曲げ部分で金属バリア層であるＡｌホイルのクラックによって断熱パッドの性能を劣化させるという問題がある。
【０００７】
その次に、ゲッターは、水分のみを吸収する素材又はガス及び水分を同時に吸収できる素材を適用しており、素材自体の吸収性能と適用量を通して真空断熱パネル内部の真空度を維持する役割をする。
【０００８】
以上説明したように、既存に芯材として有機バインダーにガラス繊維を混合した材料を使用した真空断熱パネルは、長期耐久性能０.０１０Ｋｃａｌ／ｍｈｒ℃を基準にすると、８年以下の寿命を有するようになり、１０年以上の寿命を要求する建築分野のみならず、家電分野に適用するときに信頼性に問題が生じる。
【０００９】
また、湿式製造方式によると、製造時の廃水発生及び乾燥時の過大な費用発生をもたらし、有機バインダー方式の芯材の長期耐久性能が低下するという問題が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平７−５５０８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、芯材を無機バインダー溶液に浸漬されたグラスウールを乾燥成形して製造し、真空チャンバーを用いて大量生産が容易な加工特性を示すとともに、優れた断熱特性を有する芯材を提供し、ビニル系樹脂がコーティングされた外被材を使用してガスバリア性及び遮断性を向上できるようにし、石灰粉末のゲッター材を使用して吸湿性を極大化できるようにする真空断熱パネル製造方法を提供することを目的とする。
【００１２】
また、本発明は、前記のような全ての因子を最適化することによって、少なくとも１０年以上の長期耐久性能を有することができる真空断熱パネルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る真空断熱パネル用芯材の製造方法は、（ａ）無機バインダー溶液を製造する段階と、（ｂ）グラスウールを前記無機バインダー溶液に浸漬させる段階と、（ｃ）前記グラスウールをチャンバーの上部にローディングする段階と、（ｄ）前記チャンバー内に真空を形成し、前記グラスウールに残留する前記無機バインダー溶液を前記チャンバーの内部に排出する段階と、（ｅ）前記グラスウールを乾燥し、真空断熱パネル製造のための芯材の形態に成形する段階とを含むことを特徴とする。
【００１４】
ここで、前記無機バインダーは、セメント、硫酸カルシウム、石膏、泥、粘土、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸アルミナ、ケイ酸カルシウム及びシリカから選択された一つ以上であることを特徴とし、前記無機バインダー溶液は、前記無機バインダー０.５〜４重量％及び残量の水で製造されることを特徴とする。
【００１５】
このとき、前記（ｄ）段階及び前記（ｅ）段階は同時に行うことができ、前記（ｅ）段階の乾燥は３００〜４５０℃の温度で５〜１５分間行うことを特徴とする。
【００１６】
次に、前記（ｄ）段階で、前記グラスウールは前記真空によって圧下され、その圧下率は７０〜８０％であることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明に係る真空断熱パネル用芯材は、上述した方法で製造され、無機バインダーによってグラスウールの組織が結合されていることを特徴とする。
【００１８】
ここで、前記芯材は、平板型ボード又は曲げのためのジョイントを有するグルーブ型ボード形態を有することを特徴とし、前記芯材の厚さは２５〜３０ｍｍであることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明に係る真空断熱パネルは、上述した方法で製造された芯材と、前記芯材を真空包装し、表面保護層、金属バリア層及び接着層の積層構造を有する外被材と、前記芯材と前記外被材との間に配置され、前記芯材に付着又は挿入されるゲッターとを含むことを特徴とする。
【００２０】
ここで、前記芯材は２〜３枚積層された形態で使用することができ、前記外被材の表面保護層は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）及びナイロンフィルムの積層構造であることを特徴とする。
【００２１】
このとき、前記ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムの上部にはビニル系樹脂がコーティングされたことを特徴とし、前記ビニル系樹脂は、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡＬ）、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）樹脂から選択された一つ以上であることを特徴とする。
【００２２】
次に、前記外被材の金属バリア層はＡｌホイルであることを特徴とし、前記外被材の接着層は、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、線形低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、未延伸ポリプロピレン（ＣＰＰ）、延伸ポリプロピレン（ＯＰＰ）、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、エチレン―酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、エチレン―ビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）から選択された一つ以上のプラスチックフィルムであることを特徴とし、前記外被材の前記表面保護層、金属バリア層及び接着層は、それぞれポリウレタン（ＰＵ）系樹脂によって接着されたことを特徴とする。
【００２３】
その次に、前記ゲッターとしては、純度９５％以上の生石灰（ＣａＯ）粉末がパウチに包装されていることを特徴とし、前記パウチは、クレープ紙及びポリプロピレン（ＰＰ）含浸不織布で形成されたことを特徴とし、前記ゲッターは２５％以上の水分吸収率を有することを特徴とし、前記真空包装時に使用される真空度は０.１〜１０Ｐａであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
以上のように、本発明に係る真空断熱パネル用芯材の製造方法は、初期熱伝導率に優れたグラスウールを用いて芯材を製造し、無機バインダー溶液を用いた浸漬法を用いることによって、真空断熱パネル加工時に表面に凹凸が発生することを防止し、長期耐久性能を向上できるという効果を提供する。
【００２５】
また、熱圧着方式を使用せずに、比較的低温と言える３００〜４５０℃で加工可能であるので、工程条件の負担が少なく、真空で回収した無機バインダー溶液を再活用できるので、工程費用も節減できるという効果を提供する。
【００２６】
また、本発明に係る真空断熱パネルは、外被材の表面保護層の上部にビニル系樹脂をコーティングすることによって、Ａｌホイルによる欠陥を防止し、ガスバリア性及び遮断性を向上できるという効果を提供する。
【００２７】
また、本発明に係る真空断熱パネル製造方法は、高純度の生石灰粉末をゲッター材に使用することによって、少量でも水分２５％以上の吸収率を確保できるようにし、真空断熱パネル内部の真空度維持を最適化できるという効果を提供する。
【００２８】
また、上述した芯材及びその他の材料の特性によって、本発明に係る真空断熱パネルの長期耐久性能を少なくとも１０年以上増加できるという効果を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係る真空断熱パネル用芯材及びその製造方法を示した断面図である。
【図２】本発明に係る真空断熱パネル用芯材及びその製造方法を示した断面図である。
【図３】本発明に係る真空断熱パネル用芯材及びその製造方法を示した断面図である。
【図４】本発明に係る真空断熱パネルに含まれるゲッターを示した平面図である。
【図５】本発明に係る真空断熱パネル及びその製造方法を示した断面図である。
【図６】本発明に係る真空断熱パネル及びその製造方法を示した断面図である。
【図７】本発明の一実施例と比較例に係る真空断熱パネルの長期耐久性を比較評価したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明は、長期耐久性に優れた真空断熱パネルを製作するために、芯材のみならず、外被材とゲッターを最適化することを特徴とする。
【００３１】
以下では、本発明に係る真空断熱パネル用芯材及びこれを製造する方法についてより詳細に説明する。
【００３２】
本発明の利点及び特徴、そして、それらを達成する方法は、添付の図面と共に詳細に説明している各実施例を参照すれば明確になるだろう。しかし、本発明は、以下で開示する各実施例に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態で具現される。ただし、本実施例は、本発明の開示を完全にし、本発明の属する技術分野で通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものであり、本発明は請求項の範疇によって定義されるものに過ぎない。明細書全体にわたって同一の参照符号は同一の構成要素を示す。
【００３３】
本発明に係る真空断熱パネル用芯材の製造方法は、まず、グラスウールを無機バインダーが混合された溶液に浸漬させた後、無機バインダー溶液を吸収したグラスウールを取り出し、残留した無機バインダー溶液を除去しながら乾燥する過程を行う。
【００３４】
次に、表面保護層、金属バリア層及び接着層の積層構造を有する外被材を形成する。
【００３５】
その次に、生石灰（ＣａＯ）粉末をパウチに包装して製造したゲッターを形成する。
【００３６】
その次に、前記芯材の上部に前記ゲッターを付着させたり、前記芯材の表面に前記ゲッターを挿入し、前記外被材を用いて封止体を形成した後、封止体に芯材を入れて真空状態で密封させ、真空断熱パネルを完成する。
【００３７】
以下では、まず、本発明に係る芯材を製造する方法及びその具体的な構造について説明する。
【００３８】
図１〜図３は、本発明に係る真空断熱パネル用芯材及びその製造方法を示した断面図である。
【００３９】
図１を参照すると、形成しようとする芯材の形態を概略的に有するグラスウール１００を用意する。グラスウール１００の一例としてガラス綿を挙げることができるので、８０〜１２０ｍｍの厚さを有するガラス綿素材を使用することが望ましい。
【００４０】
このとき、真空断熱パネルの形状にしたがって四角形、円形などにガラス綿素材を裁断して使用することができる。
【００４１】
次に、図２を参照すると、無機バインダーを溶液に混合して製造した無機バインダー溶液１２０を水槽１１０に入れ、無機バインダー溶液１２０内に前記グラスウール１００を浸漬させる。このとき、浸漬方法は、図示したように、グラスウール１００の厚さの半分ずつ浸漬させる方式で両面を全て浸漬させることもでき、一度に全体のグラスウール１００を全て浸漬させることもできる。
【００４２】
ここで、無機バインダー溶液１２０に含まれる無機バインダーとしては、セメント、硫酸カルシウム、石膏、泥、粘土、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸アルミナ、ケイ酸カルシウム及びシリカから選択された一つ以上の物質を使用することができる。これらは、主に水に混合されて強力な接着剤として作用するようになるが、本発明では、このような接着性無機バインダー溶液を製造し、グラスウール１００が芯材として適切なボード形態になるように成形する。このとき、無機バインダーが水に混合される比率としては０.５〜４重量％が適している。無機バインダーの含量が０.５重量％未満になる場合、接着性が低下し、真空断熱パネルの形成に適した芯材を製作することができなかった。そして、無機バインダーが水に混合される比率が４重量％を超える場合、熱伝導率が急激に増加し、真空断熱パネルのための芯材として不適切な熱性能を示した。
【００４３】
以上の結果は、下記の実施例を通した表２を参照して詳細に説明することにし、次には、無機バインダー溶媒１２０に浸漬されたグラスウール１００を芯材形態に成形する方法について説明する。
【００４４】
図３を参照すると、無機バインダー溶媒が全面に均一に吸収された形態のグラスウール１００を、真空ポンプ２３０を含むチャンバー２５０の上板２１０上にローディングする。このとき、チャンバー２５０の上板２１０は複数の真空吸入口２２０を有し、その下部には真空空間２００が確保されるようにする。
【００４５】
したがって、真空ポンプ２３０によって真空空間２００内の圧力が低下すると、グラスウール１００に吸収されていた無機バインダー溶液１２０が真空空間２００内に排出されるようになる。
【００４６】
この過程で、グラスウール１００が自然に圧着されながら芯材１５０の形態に硬化される。このとき、グラスウール１００内に残留する無機バインダー溶液１２０を完全に除去するために、３００〜４５０℃の温度で５〜１５分間乾燥工程を行う。
【００４７】
乾燥温度が３００℃未満であるか、乾燥時間が５分未満である場合、完全に無機バインダー溶液１２０を除去することが難しかった。その一方、乾燥温度が４５０℃を超え、乾燥時間が１５分を超える場合、完全な乾燥が行われた後、追加的な作業が行われることに過ぎないので、不必要なエネルギーを浪費するという結果をもたらした。
【００４８】
このような乾燥方式は、既存の熱圧着方式に比べて加熱温度が低いので、エネルギーを節約することができ、圧着に必要な力も節約できるので、芯材１５０の製造工程をより効率的に行うことができる。
【００４９】
ここで、グラスウール１００が芯材１５０の形態に成形される過程を見ると、平板型ボードの場合、単純な真空吸入工程のみでも７０〜８０％の圧下率を具現することができた。
【００５０】
このとき、平板型ボードの平面形態を多様化したり、圧下率をより向上させるために、追加的な成形枠を形成することができる。特に、グルーブ型ボードである場合、中間に曲げのためのジョイントを形成しなければならないので、成形枠の内部に仕切り形態の圧着部を形成し、芯材の中間に溝が形成されるようにする。
【００５１】
以上のように芯材を完成すると、次に、芯材を覆う封止体になる外被材を形成する。以下では、その具体的な形状及び製造方法を説明する。
【００５２】
まず、外被材には、接着層の上部に形成される金属バリア層及び表面保護層が順次形成される。このとき、接着層は、封止体の内部に形成される層と定義し、表面保護層は、最外郭に露出する層と定義することができる。
【００５３】
また、接着層は、ヒートシーリングによって互いに熱融着される層であって、真空状態を維持させる機能を行う。したがって、接着層は、熱融着が容易な高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、線形低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、未延伸ポリプロピレン（ＣＰＰ）、延伸ポリプロピレン（ＯＰＰ）、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、エチレン―酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、エチレン―ビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）から選択された一つ以上の熱可塑性プラスチックフィルムで形成し、十分なシーリング特性を提供するために１〜１００μｍの厚さで形成することが望ましい。
【００５４】
次に、接着層の上部にガス遮断及び芯材保護のためのバリア層として、６〜７μｍの厚さの金属薄膜を形成する。このとき、一般的にＡｌホイル金属バリア層が最も多く使用されており、Ａｌホイルより優れた特性を有する薄膜が明らかにされていない状態であるので、本発明でもＡｌホイルを用いる。このとき、Ａｌは金属素材であるので、折り曲げたときにクラックが発生するという問題があり得るが、これを防止するために、金属バリア層の上部に表面保護層を形成する。
【００５５】
本発明に係る外被材の表面保護層は、１０〜１４μｍの厚さのポリエチレンテレフタレートフィルム（ＰＥＴ）及び２０〜３０μｍの厚さのナイロンフィルムの積層構造で形成することが望ましい。
【００５６】
この場合、金属バリア層で発生するクラックの程度が深刻な場合、ポリエチレンテレフタレート／ナイロンフィルムにも損傷が加えられるが、本発明では、これを防止するために、ポリエチレンテレフタレート層の上部にビニル系樹脂層をコーティングして使用する。
【００５７】
その次に、本発明に係る外被材の表面保護層は、最外郭フィルムになるポリエチレンテレフタレート層及びビニル系樹脂層の積層構造を見ることができる。ここで、ビニル系樹脂層には、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡＬ）、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）樹脂から選択された一つ以上からなるビニル系樹脂を使用することが望ましい。
【００５８】
併せて、外被材の気密特性をより向上させるために、前記表面保護層、金属バリア層及び接着層は、それぞれポリウレタン（ＰＵ）系樹脂を用いて接着させることが望ましい。
【００５９】
このように外被材を形成することによって、本発明に係る真空断熱パッドは最上の気密性と長期耐久性能を有するようになる。
【００６０】
このとき、外部の温度変化によって外被材の内部でガス及び水分が発生し得るが、これを防止するためにゲッターを使用しており、以下では、本発明に係るゲッターについて説明する。
【００６１】
図４は、本発明に係る真空断熱パネルに含まれるゲッターを示した平面図である。
【００６２】
図４を参照すると、パウチ３１０に置かれた生石灰（ＣａＯ）３００を見ることができる。本発明では、純度９５％以上の生石灰粉末を使用し、パウチ３１０もクレープ紙及びポリプロピレン（ＰＰ）含浸不織布で形成し、２５％以上の水分吸収性能を確保できるようにする。このとき、全体の断熱パッドの厚さを考慮して、ゲッターの厚さは２ｍｍ以内にすることが望ましい。
【００６３】
上述したように、本発明に係る芯材、外被材及びゲッターの形成を完了すると、これらを組み合わせて真空断熱パッドを製造する。
【００６４】
外被材を封止体に製造した後、封止体内に芯材を入れて真空状態で密封する方法を使用するが、このとき、芯材の表面にゲッターを付着させたり、芯材にゲッターの一部を埋め込んで使用することが望ましく、その具体的な形態は下記の図５及び図６に示した。
【００６５】
併せて、封止体内部の真空度は０.１〜１０Ｐａにすることが望ましい。真空度が０.１Ｐａ未満であると生産効率が低下し、真空度が１０Ｐａを超えると初期熱性能及び長期耐久性が低下するおそれがある。
【００６６】
図５及び図６は、本発明に係る真空断熱パネル及びその製造方法を示した断面図である。
【００６７】
図５は、芯材４００の表面にゲッター４１０を付着させた状態で外被材４２０を用いて密封した真空断熱パネルを示したもので、図６は、芯材５００の内部にゲッター５１０を挿入した状態で外被材５２０を用いて密封した真空断熱パネルを示したものである。
【００６８】
このように製造された真空断熱パネルは、いずれも優れた長期耐久性能を発揮した。以下では、その具体的な実施例を説明する。
【００６９】
実施例１
【００７０】
まず、図３で説明したグラスウールタイプの芯材を２５×３００×４００ｍｍ（厚さ×幅×長さ）の大きさに製造した後、真空断熱パネル用に使用した。
【００７１】
ここで、グラスウールを浸漬させる無機バインダー溶液では、無機バインダーとしてシリカを使用し、シリカを水によく混合させるためにゾル形態に製造した。次に、シリカゾル４重量％及び残量の水が混合されたシリカゾル水溶液を製造した。
【００７２】
次に、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）／ポリエチレンテレフタレートフィルム（ＰＥＴ）１２μｍ、ナイロンフィルム２５μｍ、Ａｌホイル６μｍ、及び線形低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）フィルム５０μｍの構造で形成された外装封止体を形成した。
【００７３】
その次に、純度９５％の生石灰（ＣａＯ）２５ｇをパウチに入れて製造した２個のゲッターを、図６のように芯材の表面に挿入した。
【００７４】
その次に、芯材を封止体に挿入した後、１０Ｐａの真空度状態で密封し、本発明に係る真空断熱パネルを製造した。
【００７５】
実施例２
【００７６】
前記実施例１と全ての条件が同一な真空断熱パネルを製造し、シリカゾル２重量％及び残量の水が混合されたシリカゾル水溶液を用いた。
【００７７】
実施例３
【００７８】
前記実施例１と全ての条件が同一な真空断熱パネルを製造し、シリカゾル１重量％及び残量の水が混合されたシリカゾル水溶液を用いた。
【００７９】
実施例４
【００８０】
前記実施例１と全ての条件が同一な真空断熱パネルを製造し、シリカゾル０.５重量％及び残量の水が混合されたシリカゾル水溶液を用いた。
【００８１】
比較例１
【００８２】
グラスウールを５００℃で成形する熱圧着法を用いて２５×３００×４００ｍｍ（厚さ×幅×長さ）の芯材を製造した後、真空断熱パネル用に使用した。
【００８３】
そして、外被材及びゲッターなどは、前記実施例１の条件と同一に使用し、密封方法も同一に進行して真空断熱パネルを製造した。
【００８４】
比較例２
【００８５】
グラスウールを成形する有機バインダーを用いた湿式法で２５×３００×４００ｍｍ（厚さ×幅×長さ）の芯材を製造した後、真空断熱パネル用に使用した。
【００８６】
そして、外被材及びゲッターなどは、前記実施例１の条件と同一に使用し、密封方法も同一に進行して真空断熱パネルを製造した。
【００８７】
比較例３
【００８８】
前記実施例１と全ての条件が同一な真空断熱パネルを製造し、シリカゾル４.１重量％及び残量の水が混合されたシリカゾル水溶液を用いた。
【００８９】
比較例４
【００９０】
前記実施例１と全ての条件が同一な真空断熱パネルを製造し、シリカゾル０.４重量％及び残量の水が混合されたシリカゾル水溶液を用いた。
【００９１】
［性能試験及び評価］
【００９２】
前記実施例１、２及び比較例１、２に係る真空断熱パネルを７０℃で１４時間エージング（Ａｇｉｎｇ）処理した後、８５℃の恒温チャンバーにそれぞれ入れて１０日間維持しながら、全体加熱を実施していないものと熱伝導率を比較しながら実施した。このとき、熱伝導率の測定には、ＨＣ―０７４・３００（エコー精機株式会社製造）熱伝導測定器を使用した。次に、加速ファクターを適用して０〜１０年の熱伝導率を予測し、その結果は下記の表１及び図７に示す通りである。
【００９３】
併せて、前記実施例１〜４及び比較例１、２の熱伝導率を要約し、下記の表２のように整理した。
【００９４】
【表１】
【００９５】
【表２】
【００９６】
図７は、本発明の一実施例と比較例に係る真空断熱パネルの長期耐久性を比較評価したグラフである。
【００９７】
前記表１及び図７を参照すると、比較例１、２の熱伝導率の増加量は時間の経過とともに急激に上昇する一方、本発明に係る実施例１、２の熱伝導率の増加量は緩やかに変化することが分かる。
【００９８】
また、１０年後の熱伝導率を見ると、本発明に係る実施例１の場合は０.００６Ｋｃａｌ／ｍｈｒ℃以下であり、依然として優れた真空断熱性能を維持する一方、比較例１の場合は０.０１Ｋｃａｌ／ｍｈｒ℃であり、一般のポリウレタンフォーム（ＰＵ Ｆｏａｍ）の半分水準まで上昇し、真空断熱特性が著しく低下したことが分かる。併せて、前記グラフの変化量は線形的な増加量を示すので、実施例２及び比較例２も、実施例１及び比較例１と類似した水準に変化することを容易に予測することができる。
【００９９】
したがって、上述した本発明の真空断熱パネルは、断熱性能を極大化できる構造を提供すると同時に、長期耐久性能を少なくとも１０年以上に増加できるという効果を提供する。
【０１００】
併せて、前記表２を参照すると、無機バインダーが溶液に混合される比率としては０.５〜４重量％が適切であることが分かる。無機バインダーの含量が０.５重量％未満になると接着性が低下し、真空断熱パネルの形成に適した芯材を製作することができなかった。
【０１０１】
そして、無機バインダーが水に混合される比率が４重量％を超えると、熱伝導率が急激に増加し、真空断熱パネルのための芯材として不適切な熱性能を示した。
【０１０２】
以上、添付の図面を参照して本発明の各実施例を説明したが、本発明は、前記各実施例に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態に製造することができ、本発明の属する技術分野で通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想や必須特徴を変更せずとも他の具体的な形態で実施可能であることを理解できるだろう。したがって、以上説明した各実施例は、全ての面で例示的なものであって、限定的なものではないことを理解しなければならない。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空断熱パネル用芯材及びこれを製造する方法に関するもので、真空断熱パネルを構成する芯材をグラスウールを用いた無機バインダー溶液浸漬法で製造し、外被材及びゲッターの素材及び層間構成を再構成することによって、長期耐久性及び熱伝導率の低い真空断熱パネルを製造する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
真空断熱パネルは、ガスバリア性に優れた複合プラスチックラミネートフィルムからなる封止体に芯材として連続気泡硬質プラスチック発泡体や無機物などを収納して内部を減圧した後、周縁のガスバリア性フィルム同士の積層部分をヒートシールすることによって製造される。（特許文献１を参照）
【０００３】
一般に、真空断熱パネルは、外装封止体を通過して空気や水分が透過したり、又は内部で二酸化炭素や有機ガスが発生するので、時間の経過と共に真空度が少しずつ低下し、その結果、熱伝導率が大きくなり、高度の断熱性を維持できないという問題を有する。
【０００４】
このような基本的な問題を解決するために、従来技術に係る真空断熱パネルは、芯材素材として、主に湿式工程で製造したガラスボード、及び有機バインダーにガラス繊維を混合した材料を使用した。
【０００５】
次に、外被材の場合、表面保護層、金属バリア層及び接着層の積層構造を有する一般の真空包装用材料を主に適用している。
【０００６】
このとき、真空断熱パネル加工時、折り曲げ部分で金属バリア層であるＡｌホイルのクラックによって断熱パッドの性能を劣化させるという問題がある。
【０００７】
その次に、ゲッターは、水分のみを吸収する素材又はガス及び水分を同時に吸収できる素材を適用しており、素材自体の吸収性能と適用量を通して真空断熱パネル内部の真空度を維持する役割をする。
【０００８】
以上説明したように、既存に芯材として有機バインダーにガラス繊維を混合した材料を使用した真空断熱パネルは、長期耐久性能０.０１０Ｋｃａｌ／ｍｈｒ℃を基準にすると、８年以下の寿命を有するようになり、１０年以上の寿命を要求する建築分野のみならず、家電分野に適用するときに信頼性に問題が生じる。
【０００９】
また、湿式製造方式によると、製造時の廃水発生及び乾燥時の過大な費用発生をもたらし、有機バインダー方式の芯材の長期耐久性能が低下するという問題が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平７−５５０８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、芯材を無機バインダー溶液に浸漬されたグラスウールを乾燥成形して製造し、真空チャンバーを用いて大量生産が容易な加工特性を示すとともに、優れた断熱特性を有する芯材を提供し、ビニル系樹脂がコーティングされた外被材を使用してガスバリア性及び遮断性を向上できるようにし、石灰粉末のゲッター材を使用して吸湿性を極大化できるようにする真空断熱パネル製造方法を提供することを目的とする。
【００１２】
また、本発明は、前記のような全ての因子を最適化することによって、少なくとも１０年以上の長期耐久性能を有することができる真空断熱パネルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る真空断熱パネル用芯材の製造方法は、（ａ）無機バインダー溶液を製造する段階と、（ｂ）グラスウールを前記無機バインダー溶液に浸漬させる段階と、（ｃ）前記グラスウールをチャンバーの上部にローディングする段階と、（ｄ）前記チャンバー内に真空を形成し、前記グラスウールに残留する前記無機バインダー溶液を前記チャンバーの内部に排出する段階と、（ｅ）前記グラスウールを乾燥し、真空断熱パネル製造のための芯材の形態に成形する段階とを含むことを特徴とする。
【００１４】
ここで、前記無機バインダーは、セメント、硫酸カルシウム、石膏、泥、粘土、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸アルミナ、ケイ酸カルシウム及びシリカから選択された一つ以上であることを特徴とし、前記無機バインダー溶液は、前記無機バインダー０.５〜４重量％及び残量の水で製造されることを特徴とする。
【００１５】
このとき、前記（ｄ）段階及び前記（ｅ）段階は同時に行うことができ、前記（ｅ）段階の乾燥は３００〜４５０℃の温度で５〜１５分間行うことを特徴とする。
【００１６】
次に、前記（ｄ）段階で、前記グラスウールは前記真空によって圧下され、その圧下率は７０〜８０％であることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明に係る真空断熱パネル用芯材は、上述した方法で製造され、無機バインダーによってグラスウールの組織が結合されていることを特徴とする。
【００１８】
ここで、前記芯材は、平板型ボード又は曲げのためのジョイントを有するグルーブ型ボード形態を有することを特徴とし、前記芯材の厚さは２５〜３０ｍｍであることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明に係る真空断熱パネルは、上述した方法で製造された芯材と、前記芯材を真空包装し、表面保護層、金属バリア層及び接着層の積層構造を有する外被材と、前記芯材と前記外被材との間に配置され、前記芯材に付着又は挿入されるゲッターとを含むことを特徴とする。
【００２０】
ここで、前記芯材は２〜３枚積層された形態で使用することができ、前記外被材の表面保護層は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）及びナイロンフィルムの積層構造であることを特徴とする。
【００２１】
このとき、前記ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムの上部にはビニル系樹脂がコーティングされたことを特徴とし、前記ビニル系樹脂は、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡＬ）、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）樹脂から選択された一つ以上であることを特徴とする。
【００２２】
次に、前記外被材の金属バリア層はＡｌホイルであることを特徴とし、前記外被材の接着層は、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、線形低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、未延伸ポリプロピレン（ＣＰＰ）、延伸ポリプロピレン（ＯＰＰ）、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、エチレン―酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、エチレン―ビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）から選択された一つ以上のプラスチックフィルムであることを特徴とし、前記外被材の前記表面保護層、金属バリア層及び接着層は、それぞれポリウレタン（ＰＵ）系樹脂によって接着されたことを特徴とする。
【００２３】
その次に、前記ゲッターとしては、純度９５％以上の生石灰（ＣａＯ）粉末がパウチに包装されていることを特徴とし、前記パウチは、クレープ紙及びポリプロピレン（ＰＰ）含浸不織布で形成されたことを特徴とし、前記ゲッターは２５％以上の水分吸収率を有することを特徴とし、前記真空包装時に使用される真空度は０.１〜１０Ｐａであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
以上のように、本発明に係る真空断熱パネル用芯材の製造方法は、初期熱伝導率に優れたグラスウールを用いて芯材を製造し、無機バインダー溶液を用いた浸漬法を用いることによって、真空断熱パネル加工時に表面に凹凸が発生することを防止し、長期耐久性能を向上できるという効果を提供する。
【００２５】
また、熱圧着方式を使用せずに、比較的低温と言える３００〜４５０℃で加工可能であるので、工程条件の負担が少なく、真空で回収した無機バインダー溶液を再活用できるので、工程費用も節減できるという効果を提供する。
【００２６】
また、本発明に係る真空断熱パネルは、外被材の表面保護層の上部にビニル系樹脂をコーティングすることによって、Ａｌホイルによる欠陥を防止し、ガスバリア性及び遮断性を向上できるという効果を提供する。
【００２７】
また、本発明に係る真空断熱パネル製造方法は、高純度の生石灰粉末をゲッター材に使用することによって、少量でも水分２５％以上の吸収率を確保できるようにし、真空断熱パネル内部の真空度維持を最適化できるという効果を提供する。
【００２８】
また、上述した芯材及びその他の材料の特性によって、本発明に係る真空断熱パネルの長期耐久性能を少なくとも１０年以上増加できるという効果を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係る真空断熱パネル用芯材及びその製造方法を示した断面図である。
【図２】本発明に係る真空断熱パネル用芯材及びその製造方法を示した断面図である。
【図３】本発明に係る真空断熱パネル用芯材及びその製造方法を示した断面図である。
【図４】本発明に係る真空断熱パネルに含まれるゲッターを示した平面図である。
【図５】本発明に係る真空断熱パネル及びその製造方法を示した断面図である。
【図６】本発明に係る真空断熱パネル及びその製造方法を示した断面図である。
【図７】本発明の一実施例と比較例に係る真空断熱パネルの長期耐久性を比較評価したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明は、長期耐久性に優れた真空断熱パネルを製作するために、芯材のみならず、外被材とゲッターを最適化することを特徴とする。
【００３１】
以下では、本発明に係る真空断熱パネル用芯材及びこれを製造する方法についてより詳細に説明する。
【００３２】
本発明の利点及び特徴、そして、それらを達成する方法は、添付の図面と共に詳細に説明している各実施例を参照すれば明確になるだろう。しかし、本発明は、以下で開示する各実施例に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態で具現される。ただし、本実施例は、本発明の開示を完全にし、本発明の属する技術分野で通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものであり、本発明は請求項の範疇によって定義されるものに過ぎない。明細書全体にわたって同一の参照符号は同一の構成要素を示す。
【００３３】
本発明に係る真空断熱パネル用芯材の製造方法は、まず、グラスウールを無機バインダーが混合された溶液に浸漬させた後、無機バインダー溶液を吸収したグラスウールを取り出し、残留した無機バインダー溶液を除去しながら乾燥する過程を行う。
【００３４】
次に、表面保護層、金属バリア層及び接着層の積層構造を有する外被材を形成する。
【００３５】
その次に、生石灰（ＣａＯ）粉末をパウチに包装して製造したゲッターを形成する。
【００３６】
その次に、前記芯材の上部に前記ゲッターを付着させたり、前記芯材の表面に前記ゲッターを挿入し、前記外被材を用いて封止体を形成した後、封止体に芯材を入れて真空状態で密封させ、真空断熱パネルを完成する。
【００３７】
以下では、まず、本発明に係る芯材を製造する方法及びその具体的な構造について説明する。
【００３８】
図１〜図３は、本発明に係る真空断熱パネル用芯材及びその製造方法を示した断面図である。
【００３９】
図１を参照すると、形成しようとする芯材の形態を概略的に有するグラスウール１００を用意する。グラスウール１００の一例としてガラス綿を挙げることができるので、８０〜１２０ｍｍの厚さを有するガラス綿素材を使用することが望ましい。
【００４０】
このとき、真空断熱パネルの形状にしたがって四角形、円形などにガラス綿素材を裁断して使用することができる。
【００４１】
次に、図２を参照すると、無機バインダーを溶液に混合して製造した無機バインダー溶液１２０を水槽１１０に入れ、無機バインダー溶液１２０内に前記グラスウール１００を浸漬させる。このとき、浸漬方法は、図示したように、グラスウール１００の厚さの半分ずつ浸漬させる方式で両面を全て浸漬させることもでき、一度に全体のグラスウール１００を全て浸漬させることもできる。
【００４２】
ここで、無機バインダー溶液１２０に含まれる無機バインダーとしては、セメント、硫酸カルシウム、石膏、泥、粘土、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸アルミナ、ケイ酸カルシウム及びシリカから選択された一つ以上の物質を使用することができる。これらは、主に水に混合されて強力な接着剤として作用するようになるが、本発明では、このような接着性無機バインダー溶液を製造し、グラスウール１００が芯材として適切なボード形態になるように成形する。このとき、無機バインダーが水に混合される比率としては０.５〜４重量％が適している。無機バインダーの含量が０.５重量％未満になる場合、接着性が低下し、真空断熱パネルの形成に適した芯材を製作することができなかった。そして、無機バインダーが水に混合される比率が４重量％を超える場合、熱伝導率が急激に増加し、真空断熱パネルのための芯材として不適切な熱性能を示した。
【００４３】
以上の結果は、下記の実施例を通した表２を参照して詳細に説明することにし、次には、無機バインダー溶媒１２０に浸漬されたグラスウール１００を芯材形態に成形する方法について説明する。
【００４４】
図３を参照すると、無機バインダー溶媒が全面に均一に吸収された形態のグラスウール１００を、真空ポンプ２３０を含むチャンバー２５０の上板２１０上にローディングする。このとき、チャンバー２５０の上板２１０は複数の真空吸入口２２０を有し、その下部には真空空間２００が確保されるようにする。
【００４５】
したがって、真空ポンプ２３０によって真空空間２００内の圧力が低下すると、グラスウール１００に吸収されていた無機バインダー溶液１２０が真空空間２００内に排出されるようになる。
【００４６】
この過程で、グラスウール１００が自然に圧着されながら芯材１５０の形態に硬化される。このとき、グラスウール１００内に残留する無機バインダー溶液１２０を完全に除去するために、３００〜４５０℃の温度で５〜１５分間乾燥工程を行う。
【００４７】
乾燥温度が３００℃未満であるか、乾燥時間が５分未満である場合、完全に無機バインダー溶液１２０を除去することが難しかった。その一方、乾燥温度が４５０℃を超え、乾燥時間が１５分を超える場合、完全な乾燥が行われた後、追加的な作業が行われることに過ぎないので、不必要なエネルギーを浪費するという結果をもたらした。
【００４８】
このような乾燥方式は、既存の熱圧着方式に比べて加熱温度が低いので、エネルギーを節約することができ、圧着に必要な力も節約できるので、芯材１５０の製造工程をより効率的に行うことができる。
【００４９】
ここで、グラスウール１００が芯材１５０の形態に成形される過程を見ると、平板型ボードの場合、単純な真空吸入工程のみでも７０〜８０％の圧下率を具現することができた。
【００５０】
このとき、平板型ボードの平面形態を多様化したり、圧下率をより向上させるために、追加的な成形枠を形成することができる。特に、グルーブ型ボードである場合、中間に曲げのためのジョイントを形成しなければならないので、成形枠の内部に仕切り形態の圧着部を形成し、芯材の中間に溝が形成されるようにする。
【００５１】
以上のように芯材を完成すると、次に、芯材を覆う封止体になる外被材を形成する。以下では、その具体的な形状及び製造方法を説明する。
【００５２】
まず、外被材には、接着層の上部に形成される金属バリア層及び表面保護層が順次形成される。このとき、接着層は、封止体の内部に形成される層と定義し、表面保護層は、最外郭に露出する層と定義することができる。
【００５３】
また、接着層は、ヒートシーリングによって互いに熱融着される層であって、真空状態を維持させる機能を行う。したがって、接着層は、熱融着が容易な高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、線形低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、未延伸ポリプロピレン（ＣＰＰ）、延伸ポリプロピレン（ＯＰＰ）、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、エチレン―酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、エチレン―ビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）から選択された一つ以上の熱可塑性プラスチックフィルムで形成し、十分なシーリング特性を提供するために１〜１００μｍの厚さで形成することが望ましい。
【００５４】
次に、接着層の上部にガス遮断及び芯材保護のためのバリア層として、６〜７μｍの厚さの金属薄膜を形成する。このとき、一般的にＡｌホイル金属バリア層が最も多く使用されており、Ａｌホイルより優れた特性を有する薄膜が明らかにされていない状態であるので、本発明でもＡｌホイルを用いる。このとき、Ａｌは金属素材であるので、折り曲げたときにクラックが発生するという問題があり得るが、これを防止するために、金属バリア層の上部に表面保護層を形成する。
【００５５】
本発明に係る外被材の表面保護層は、１０〜１４μｍの厚さのポリエチレンテレフタレートフィルム（ＰＥＴ）及び２０〜３０μｍの厚さのナイロンフィルムの積層構造で形成することが望ましい。
【００５６】
この場合、金属バリア層で発生するクラックの程度が深刻な場合、ポリエチレンテレフタレート／ナイロンフィルムにも損傷が加えられるが、本発明では、これを防止するために、ポリエチレンテレフタレート層の上部にビニル系樹脂層をコーティングして使用する。
【００５７】
その次に、本発明に係る外被材の表面保護層は、最外郭フィルムになるポリエチレンテレフタレート層及びビニル系樹脂層の積層構造を見ることができる。ここで、ビニル系樹脂層には、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡＬ）、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）樹脂から選択された一つ以上からなるビニル系樹脂を使用することが望ましい。
【００５８】
併せて、外被材の気密特性をより向上させるために、前記表面保護層、金属バリア層及び接着層は、それぞれポリウレタン（ＰＵ）系樹脂を用いて接着させることが望ましい。
【００５９】
このように外被材を形成することによって、本発明に係る真空断熱パッドは最上の気密性と長期耐久性能を有するようになる。
【００６０】
このとき、外部の温度変化によって外被材の内部でガス及び水分が発生し得るが、これを防止するためにゲッターを使用しており、以下では、本発明に係るゲッターについて説明する。
【００６１】
図４は、本発明に係る真空断熱パネルに含まれるゲッターを示した平面図である。
【００６２】
図４を参照すると、パウチ３１０に置かれた生石灰（ＣａＯ）３００を見ることができる。本発明では、純度９５％以上の生石灰粉末を使用し、パウチ３１０もクレープ紙及びポリプロピレン（ＰＰ）含浸不織布で形成し、２５％以上の水分吸収性能を確保できるようにする。このとき、全体の断熱パッドの厚さを考慮して、ゲッターの厚さは２ｍｍ以内にすることが望ましい。
【００６３】
上述したように、本発明に係る芯材、外被材及びゲッターの形成を完了すると、これらを組み合わせて真空断熱パッドを製造する。
【００６４】
外被材を封止体に製造した後、封止体内に芯材を入れて真空状態で密封する方法を使用するが、このとき、芯材の表面にゲッターを付着させたり、芯材にゲッターの一部を埋め込んで使用することが望ましく、その具体的な形態は下記の図５及び図６に示した。
【００６５】
併せて、封止体内部の真空度は０.１〜１０Ｐａにすることが望ましい。真空度が０.１Ｐａ未満であると生産効率が低下し、真空度が１０Ｐａを超えると初期熱性能及び長期耐久性が低下するおそれがある。
【００６６】
図５及び図６は、本発明に係る真空断熱パネル及びその製造方法を示した断面図である。
【００６７】
図５は、芯材４００の表面にゲッター４１０を付着させた状態で外被材４２０を用いて密封した真空断熱パネルを示したもので、図６は、芯材５００の内部にゲッター５１０を挿入した状態で外被材５２０を用いて密封した真空断熱パネルを示したものである。
【００６８】
このように製造された真空断熱パネルは、いずれも優れた長期耐久性能を発揮した。以下では、その具体的な実施例を説明する。
【００６９】
実施例１
【００７０】
まず、図３で説明したグラスウールタイプの芯材を２５×３００×４００ｍｍ（厚さ×幅×長さ）の大きさに製造した後、真空断熱パネル用に使用した。
【００７１】
ここで、グラスウールを浸漬させる無機バインダー溶液では、無機バインダーとしてシリカを使用し、シリカを水によく混合させるためにゾル形態に製造した。次に、シリカゾル４重量％及び残量の水が混合されたシリカゾル水溶液を製造した。
【００７２】
次に、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）／ポリエチレンテレフタレートフィルム（ＰＥＴ）１２μｍ、ナイロンフィルム２５μｍ、Ａｌホイル６μｍ、及び線形低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）フィルム５０μｍの構造で形成された外装封止体を形成した。
【００７３】
その次に、純度９５％の生石灰（ＣａＯ）２５ｇをパウチに入れて製造した２個のゲッターを、図６のように芯材の表面に挿入した。
【００７４】
その次に、芯材を封止体に挿入した後、１０Ｐａの真空度状態で密封し、本発明に係る真空断熱パネルを製造した。
【００７５】
実施例２
【００７６】
前記実施例１と全ての条件が同一な真空断熱パネルを製造し、シリカゾル２重量％及び残量の水が混合されたシリカゾル水溶液を用いた。
【００７７】
実施例３
【００７８】
前記実施例１と全ての条件が同一な真空断熱パネルを製造し、シリカゾル１重量％及び残量の水が混合されたシリカゾル水溶液を用いた。
【００７９】
実施例４
【００８０】
前記実施例１と全ての条件が同一な真空断熱パネルを製造し、シリカゾル０.５重量％及び残量の水が混合されたシリカゾル水溶液を用いた。
【００８１】
比較例１
【００８２】
グラスウールを５００℃で成形する熱圧着法を用いて２５×３００×４００ｍｍ（厚さ×幅×長さ）の芯材を製造した後、真空断熱パネル用に使用した。
【００８３】
そして、外被材及びゲッターなどは、前記実施例１の条件と同一に使用し、密封方法も同一に進行して真空断熱パネルを製造した。
【００８４】
比較例２
【００８５】
グラスウールを成形する有機バインダーを用いた湿式法で２５×３００×４００ｍｍ（厚さ×幅×長さ）の芯材を製造した後、真空断熱パネル用に使用した。
【００８６】
そして、外被材及びゲッターなどは、前記実施例１の条件と同一に使用し、密封方法も同一に進行して真空断熱パネルを製造した。
【００８７】
比較例３
【００８８】
前記実施例１と全ての条件が同一な真空断熱パネルを製造し、シリカゾル４.１重量％及び残量の水が混合されたシリカゾル水溶液を用いた。
【００８９】
比較例４
【００９０】
前記実施例１と全ての条件が同一な真空断熱パネルを製造し、シリカゾル０.４重量％及び残量の水が混合されたシリカゾル水溶液を用いた。
【００９１】
［性能試験及び評価］
【００９２】
前記実施例１、２及び比較例１、２に係る真空断熱パネルを７０℃で１４時間エージング（Ａｇｉｎｇ）処理した後、８５℃の恒温チャンバーにそれぞれ入れて１０日間維持しながら、全体加熱を実施していないものと熱伝導率を比較しながら実施した。このとき、熱伝導率の測定には、ＨＣ―０７４・３００（エコー精機株式会社製造）熱伝導測定器を使用した。次に、加速ファクターを適用して０〜１０年の熱伝導率を予測し、その結果は下記の表１及び図７に示す通りである。
【００９３】
併せて、前記実施例１〜４及び比較例１、２の熱伝導率を要約し、下記の表２のように整理した。
【００９４】
【表１】
【００９５】
【表２】
【００９６】
図７は、本発明の一実施例と比較例に係る真空断熱パネルの長期耐久性を比較評価したグラフである。
【００９７】
前記表１及び図７を参照すると、比較例１、２の熱伝導率の増加量は時間の経過とともに急激に上昇する一方、本発明に係る実施例１、２の熱伝導率の増加量は緩やかに変化することが分かる。
【００９８】
また、１０年後の熱伝導率を見ると、本発明に係る実施例１の場合は０.００６Ｋｃａｌ／ｍｈｒ℃以下であり、依然として優れた真空断熱性能を維持する一方、比較例１の場合は０.０１Ｋｃａｌ／ｍｈｒ℃であり、一般のポリウレタンフォーム（ＰＵ Ｆｏａｍ）の半分水準まで上昇し、真空断熱特性が著しく低下したことが分かる。併せて、前記グラフの変化量は線形的な増加量を示すので、実施例２及び比較例２も、実施例１及び比較例１と類似した水準に変化することを容易に予測することができる。
【００９９】
したがって、上述した本発明の真空断熱パネルは、断熱性能を極大化できる構造を提供すると同時に、長期耐久性能を少なくとも１０年以上に増加できるという効果を提供する。
【０１００】
併せて、前記表２を参照すると、無機バインダーが溶液に混合される比率としては０.５〜４重量％が適切であることが分かる。無機バインダーの含量が０.５重量％未満になると接着性が低下し、真空断熱パネルの形成に適した芯材を製作することができなかった。
【０１０１】
そして、無機バインダーが水に混合される比率が４重量％を超えると、熱伝導率が急激に増加し、真空断熱パネルのための芯材として不適切な熱性能を示した。
【０１０２】
以上、添付の図面を参照して本発明の各実施例を説明したが、本発明は、前記各実施例に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態に製造することができ、本発明の属する技術分野で通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想や必須特徴を変更せずとも他の具体的な形態で実施可能であることを理解できるだろう。したがって、以上説明した各実施例は、全ての面で例示的なものであって、限定的なものではないことを理解しなければならない。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）無機バインダー溶液を製造する段階；
（ｂ）グラスウールを前記無機バインダー溶液に浸漬させる段階；
（ｃ）前記グラスウールをチャンバーの上部にローディングする段階；
（ｄ）前記チャンバー内に真空を形成し、前記グラスウールに残留する前記無機バインダー溶液を前記チャンバーの内部に排出する段階；及び
（ｅ）前記グラスウールを乾燥し、真空断熱パネル製造のための芯材形態に成形する段階；を含むことを特徴とする真空断熱パネル用芯材の製造方法。
【請求項２】
前記無機バインダーは、セメント、硫酸カルシウム、石膏、泥、粘土、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸アルミナ、ケイ酸カルシウム及びシリカから選択された一つ以上であることを特徴とする、請求項１に記載の真空断熱パネル用芯材の製造方法。
【請求項３】
前記無機バインダー溶液は、前記無機バインダー０.５〜４重量％及び残量の水で製造されることを特徴とする、請求項１に記載の真空断熱パネル用芯材の製造方法。
【請求項４】
前記（ｄ）段階及び前記（ｅ）段階は同時に行うことを特徴とする、請求項１に記載の真空断熱パネル用芯材の製造方法。
【請求項５】
前記（ｅ）段階の乾燥は、３００〜４５０℃の温度で５〜１５分間行うことを特徴とする、請求項１に記載の真空断熱パネル用芯材の製造方法。
【請求項６】
前記（ｄ）段階で、前記グラスウールは前記真空によって圧下されることを特徴とする、請求項１に記載の真空断熱パネル用芯材の製造方法。
【請求項７】
前記グラスウールの圧下率は７０〜８０％であることを特徴とする、請求項６に記載の真空断熱パネル用芯材の製造方法。
【請求項８】
請求項１〜請求項７のうちいずれか一つの項に記載した方法で製造され、無機バインダーによってグラスウールの組織が結合されていることを特徴とする真空断熱パネル用芯材。
【請求項９】
前記芯材は、平板型ボード又は曲げのためのジョイントを有するグルーブ型ボード形態を有することを特徴とする、請求項８に記載の真空断熱パネル用芯材。
【請求項１０】
前記芯材の厚さは２５〜３０ｍｍであることを特徴とする、請求項８に記載の真空断熱パネル用芯材。
【請求項１１】
請求項１〜請求項７のうちいずれか一つの項に記載した方法で製造された芯材；
前記芯材を真空包装し、表面保護層、金属バリア層及び接着層の積層構造を有する外被材；及び
前記芯材と前記外被材との間に配置され、前記芯材に付着又は挿入されるゲッター；を含むことを特徴とする真空断熱パネル。
【請求項１２】
前記芯材は、２〜３枚が積層された形態で使用されることを特徴とする、請求項１１に記載の真空断熱パネル。
【請求項１３】
前記外被材の表面保護層は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）及びナイロンフィルムの積層構造であることを特徴とする、請求項１１に記載の真空断熱パネル。
【請求項１４】
前記ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムの上部にはビニル系樹脂がコーティングされたことを特徴とする、請求項１３に記載の真空断熱パネル。
【請求項１５】
前記ビニル系樹脂は、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡＬ）、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）樹脂から選択された一つ以上であることを特徴とする、請求項１４に記載の真空断熱パネル。
【請求項１６】
前記外被材の金属バリア層はＡｌホイルであることを特徴とする、請求項１１に記載の真空断熱パネル。
【請求項１７】
前記外被材の接着層は、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、線形低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、未延伸ポリプロピレン（ＣＰＰ）、延伸ポリプロピレン（ＯＰＰ）、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、エチレン―酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、エチレン―ビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）から選択された一つ以上のプラスチックフィルムであることを特徴とする、請求項１１に記載の真空断熱パネル。
【請求項１８】
前記外被材の前記表面保護層、金属バリア層及び接着層は、それぞれポリウレタン（ＰＵ）系樹脂によって接着されたことを特徴とする、請求項１１に記載の真空断熱パネル。
【請求項１９】
前記ゲッターとしては、純度９５％以上の生石灰（ＣａＯ）がパウチに包装されていることを特徴とする、請求項１１に記載の真空断熱パネル。
【請求項２０】
前記パウチは、クレープ紙及びポリプロピレン（ＰＰ）含浸不織布で形成されたことを特徴とする、請求項１９に記載の真空断熱パネル。
【請求項２１】
前記ゲッターは２５％以上の水分吸収率を有することを特徴とする、請求項１１に記載の真空断熱パネル。
【請求項２２】
前記真空包装時に使用される真空度は０.１〜１０Ｐａであることを特徴とする、請求項１１に記載の真空断熱パネル。
【請求項１】
（ａ）無機バインダー溶液を製造する段階；
（ｂ）グラスウールを前記無機バインダー溶液に浸漬させる段階；
（ｃ）前記グラスウールをチャンバーの上部にローディングする段階；
（ｄ）前記チャンバー内に真空を形成し、前記グラスウールに残留する前記無機バインダー溶液を前記チャンバーの内部に排出する段階；及び
（ｅ）前記グラスウールを乾燥し、真空断熱パネル製造のための芯材形態に成形する段階；を含むことを特徴とする真空断熱パネル用芯材の製造方法。
【請求項２】
前記無機バインダーは、セメント、硫酸カルシウム、石膏、泥、粘土、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸アルミナ、ケイ酸カルシウム及びシリカから選択された一つ以上であることを特徴とする、請求項１に記載の真空断熱パネル用芯材の製造方法。
【請求項３】
前記無機バインダー溶液は、前記無機バインダー０.５〜４重量％及び残量の水で製造されることを特徴とする、請求項１に記載の真空断熱パネル用芯材の製造方法。
【請求項４】
前記（ｄ）段階及び前記（ｅ）段階は同時に行うことを特徴とする、請求項１に記載の真空断熱パネル用芯材の製造方法。
【請求項５】
前記（ｅ）段階の乾燥は、３００〜４５０℃の温度で５〜１５分間行うことを特徴とする、請求項１に記載の真空断熱パネル用芯材の製造方法。
【請求項６】
前記（ｄ）段階で、前記グラスウールは前記真空によって圧下されることを特徴とする、請求項１に記載の真空断熱パネル用芯材の製造方法。
【請求項７】
前記グラスウールの圧下率は７０〜８０％であることを特徴とする、請求項６に記載の真空断熱パネル用芯材の製造方法。
【請求項８】
請求項１〜請求項７のうちいずれか一つの項に記載した方法で製造され、無機バインダーによってグラスウールの組織が結合されていることを特徴とする真空断熱パネル用芯材。
【請求項９】
前記芯材は、平板型ボード又は曲げのためのジョイントを有するグルーブ型ボード形態を有することを特徴とする、請求項８に記載の真空断熱パネル用芯材。
【請求項１０】
前記芯材の厚さは２５〜３０ｍｍであることを特徴とする、請求項８に記載の真空断熱パネル用芯材。
【請求項１１】
請求項１〜請求項７のうちいずれか一つの項に記載した方法で製造された芯材；
前記芯材を真空包装し、表面保護層、金属バリア層及び接着層の積層構造を有する外被材；及び
前記芯材と前記外被材との間に配置され、前記芯材に付着又は挿入されるゲッター；を含むことを特徴とする真空断熱パネル。
【請求項１２】
前記芯材は、２〜３枚が積層された形態で使用されることを特徴とする、請求項１１に記載の真空断熱パネル。
【請求項１３】
前記外被材の表面保護層は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）及びナイロンフィルムの積層構造であることを特徴とする、請求項１１に記載の真空断熱パネル。
【請求項１４】
前記ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムの上部にはビニル系樹脂がコーティングされたことを特徴とする、請求項１３に記載の真空断熱パネル。
【請求項１５】
前記ビニル系樹脂は、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡＬ）、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）樹脂から選択された一つ以上であることを特徴とする、請求項１４に記載の真空断熱パネル。
【請求項１６】
前記外被材の金属バリア層はＡｌホイルであることを特徴とする、請求項１１に記載の真空断熱パネル。
【請求項１７】
前記外被材の接着層は、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、線形低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、未延伸ポリプロピレン（ＣＰＰ）、延伸ポリプロピレン（ＯＰＰ）、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、エチレン―酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、エチレン―ビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）から選択された一つ以上のプラスチックフィルムであることを特徴とする、請求項１１に記載の真空断熱パネル。
【請求項１８】
前記外被材の前記表面保護層、金属バリア層及び接着層は、それぞれポリウレタン（ＰＵ）系樹脂によって接着されたことを特徴とする、請求項１１に記載の真空断熱パネル。
【請求項１９】
前記ゲッターとしては、純度９５％以上の生石灰（ＣａＯ）がパウチに包装されていることを特徴とする、請求項１１に記載の真空断熱パネル。
【請求項２０】
前記パウチは、クレープ紙及びポリプロピレン（ＰＰ）含浸不織布で形成されたことを特徴とする、請求項１９に記載の真空断熱パネル。
【請求項２１】
前記ゲッターは２５％以上の水分吸収率を有することを特徴とする、請求項１１に記載の真空断熱パネル。
【請求項２２】
前記真空包装時に使用される真空度は０.１〜１０Ｐａであることを特徴とする、請求項１１に記載の真空断熱パネル。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公表番号】特表２０１３−５１２３９６（Ｐ２０１３−５１２３９６Ａ）
【公表日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５４１０３５（Ｐ２０１２−５４１０３５）
【出願日】平成２３年２月２５日（２０１１．２．２５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＫＲ２０１１／００１３６５
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／１１１９３９
【国際公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【出願人】（５０９２８６７８７）エルジー・ハウシス・リミテッド (49)
【氏名又は名称原語表記】ＬＧ ＨＡＵＳＹＳ，ＬＴＤ．
【住所又は居所原語表記】Ｏｎｅ ＩＦＣ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ，１０ Ｇｕｋｊｅｇｅｕｍｙｕｎｇ−ｒｏ，Ｙｅｏｎｇｄｅｕｎｇｐｏ−ｇｕ，Ｓｅｏｕｌ，Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２５日（２０１１．２．２５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＫＲ２０１１／００１３６５
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／１１１９３９
【国際公開日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【出願人】（５０９２８６７８７）エルジー・ハウシス・リミテッド (49)
【氏名又は名称原語表記】ＬＧ ＨＡＵＳＹＳ，ＬＴＤ．
【住所又は居所原語表記】Ｏｎｅ ＩＦＣ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ，１０ Ｇｕｋｊｅｇｅｕｍｙｕｎｇ−ｒｏ，Ｙｅｏｎｇｄｅｕｎｇｐｏ−ｇｕ，Ｓｅｏｕｌ，Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ
【Ｆターム（参考）】
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