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KR101581130B1 - 단열재 외피재용 복합 필름 및 이의 제조방법 - Google Patents

단열재 외피재용 복합 필름 및 이의 제조방법 Download PDF

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KR101581130B1
KR101581130B1 KR1020140114020A KR20140114020A KR101581130B1 KR 101581130 B1 KR101581130 B1 KR 101581130B1 KR 1020140114020 A KR1020140114020 A KR 1020140114020A KR 20140114020 A KR20140114020 A KR 20140114020A KR 101581130 B1 KR101581130 B1 KR 101581130B1
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KR
South Korea
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film
width
metal foil
adhesive
heat insulating
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KR1020140114020A
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박동일
김정하
국윤봉
Original Assignee
주식회사 알앤에프케미칼
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Abstract

본 발명은 금속박이 일부분에 존재하는 단열재 외피재용 복합 필름 및 이의 제조방법, 상기 단열재 외피재용 복합 필름을 포함하는 단열재용 외피재 및 이를 포함하는 단열재에 관한 것이다.

Description

단열재 외피재용 복합 필름 및 이의 제조방법{A COMPLEX FILM FOR HEAT INSULATION OF OUT COVER MATERIAL AND A MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 단열재의 외피재로 사용되는 복합 필름 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 열손실이나 열의 유입을 줄이기 위한 단열재는 심재(Core Material), 외피재 및 기체 흡착제(Getter)로 이루어진다. 이 중 외피재는 알루미늄 호일과 고분자 필름이 적층된 다층 구조를 가지며, 내부 고진공과 외부 대기압을 1차적으로 차단하는 기능을 수행하여 단열재 내부의 고진공 상태를 계속적으로 유지함으로써 단열재의 장기 내구 성능을 보장한다.
이러한 외피재는 기체 및 수분의 차단성이 우수한 소재로 제조되어야 장기간 사용되는 단열재의 성능을 보장할 수 있다. 기체 및 수분의 차단성이 떨어지는 소재로 이루어진 외피재로 단열재를 제조할 경우 단열재의 내부로 기체 및 수분이 쉽게 유입되며, 유입된 기체 및 수분은 단열재의 진공도를 떨어뜨리는 요인으로 작용하여 단열 성능이 저하되기 때문이다.
한편 종래에는 나일론(Nylon)이나 폴리에틸렌테레프탈레이트(Polyethylene Terephthalate)로 이루어진 제1 필름, 알루미늄 호일, 및 폴리에틸렌(Polyethylene)으로 이루어진 제2 필름이 적층된 복합 필름으로 단열재 제조를 위한 외피재를 제조하였다.
그러나 종래의 외피재는 기체 및 수분의 차단성이 떨어져 단열재의 장기 내구 성능을 만족시키는데 한계가 있었다.
대한민국 공개특허공보 제2001-0067224호
상기한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 단열재의 단열성뿐만 아니라 기체와 수분의 차단성 및 열전도율을 향상시킬 수 있는 단열재 외피재용 복합 필름을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또 본 발명은 상기 단열재 외피재용 복합 필름의 제조방법을 제공하는 것도 목적으로 한다.
또한 본 발명은 상기 단열재 외피재용 복합 필름을 포함하는 단열재용 외피재 및 상기 단열재용 외피재를 포함하는 단열재를 제공하는 것도 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 제1 필름; 상기 제1 필름 상에 구비된 제1 접착필름; 상기 제1 접착필름 상에 구비된 금속박; 상기 금속박 상에 구비된 제2 접착필름; 상기 제2 접착필름 상에 구비된 제2 필름을 포함하고, 상기 금속박의 폭이 상기 제1 필름 및 제2 필름의 폭보다 작은 단열재 외피재용 복합 필름을 제공한다.
또 본 발명은 a) 제1 필름을 권출하는 단계; b) 상기 제1 필름을 제1 접착 조성물이 도포된 제1 코팅롤러와, 상기 제1 코팅롤러의 폭보다 작은 폭을 가지는 제2 코팅롤러 사이로 통과시킨 후 건조하여 상기 제1 필름상에 제1 필름의 폭보다 작은 폭을 가지는 제1 접착필름을 형성하는 단계; c) 상기 제1 접착필름 상에 제1 접착필름의 폭보다 크거나 같은 폭을 가지며, 상기 제1 필름의 폭보다 작은 폭을 가지는 금속박을 결합시키는 단계; d) 상기 금속박 상에 제2 접착 조성물을 도포한 후 건조하여 제2 접착필름을 형성하는 단계; 및 e) 상기 제2 접착필름 상에 상기 금속박의 폭보다 큰 폭을 가지는 제2 필름을 결합시키는 단계를 포함하는 단열재 외피재용 복합 필름의 제조방법을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 단열재 외피재용 복합 필름을 포함하는 단열재용 외피재를 제공한다.
또 본 발명은 심재 및 기체 흡착제(getter)를 포함하는 코어부; 및 씰링라인을 따라 상기 코어부를 씰링하는 상기 단열재용 외피재를 포함하는 단열재를 제공한다.
본 발명은 금속박이 일부에 존재하는 복합 필름을 단열재용 외피재로 적용함으로써, 단열성뿐만 아니라 기체와 수분의 차단성 및 열전도율이 우수한 단열재를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일례에 따른 단열재 외피재용 복합 필름의 단면도이다.
도 2 내지 도 8은 본 발명의 일례에 따른 단열재 외피재용 복합 필름의 제조방법을 설명하기 위한 참고도이다.
도 9는 본 발명의 일례에 따른 단열재용 외피재의 사시도이다.
도 10은 본 발명의 일례에 따른 단열재의 사시도이다.
도 11은 본 발명의 일례에 따른 단열재의 단면도이다.
이하, 본 발명을 설명한다.
일반적으로 금속박을 포함하지 않은 복합 필름은 기체 차단성이 낮기 때문에 이를 단열재의 외피재로 적용할 경우 단열재의 내부 진공도가 낮아져 단열성이 떨어지는 문제가 있었다. 이에 따라 종래에는 금속박을 포함하는 복합 필름을 단열재의 외피재로 적용하여 기체 차단성을 높였으나, 금속박이 외피재 전면에 존재하여 외피재의 열전도율이 과도하게 높아짐에 따라 단열재의 단열성이 오히려 떨어지거나 단열재의 외부에 성애 또는 이슬이 맺히는 문제점이 있었다.
이에 따라 본 발명은 금속박이 복합 필름의 전면이 아닌 일부에 존재하도록 하여 이를 단열재에 적용함으로써 단열재의 단열성뿐만 아니라 기체 차단성 및 열전도율을 최적화한 것으로, 이에 대해 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
1. 단열재 외피재용 복합 필름
도 1은 본 발명의 단열재 외피재용 복합 필름(이하, '복합 필름'이라 함)의 단면도로, 본 발명의 복합 필름(100)은 제1 필름(10), 제1 접착필름(20), 금속박(30), 제2 접착필름(40) 및 제2 필름(50)을 포함한다.
본 발명의 복합 필름(100)에 포함되는 제1 필름(10)은 단열재용 외피재의 최외곽에 존재하는 것으로, 단열재를 보호하는 역할을 한다. 이러한 제1 필름(10)은 1층 또는 2층 이상의 구조로 이루어질 수 있으며, 2층 이상일 경우 각 층을 이루는 물질은 서로 동일하거나 상이하다. 구체적으로, 제1 필름(10)은 단열재의 내구성 및 기체 차단성을 고려할 때, 고분자 수지층(11) 및 상기 고분자 수지층(11) 상에 증착된 증착층(12)으로 이루어진 것이 바람직하다.
상기 고분자 수지층(11)을 이루는 물질은 특별히 한정되지 않으나, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)인 것이 바람직하다. 또한 고분자 수지층(11)의 두께도 특별히 한정되지 않으나, 단열재의 기체 차단성을 고려할 때, 5 내지 50 ㎛인 것이 바람직하며, 10 내지 30 ㎛인 것이 더욱 바람직하다.
상기 증착층(12)을 이루는 물질은 특별히 한정되지 않으나, 금속, 준금속, 금속산화물, 준금속산화물, 금속질화물 및 준금속질화물로 이루어진 군에서 선택되는 것이 바람직하다. 또한 증착층(12)의 광학 밀도(optical density)도 특별히 한정되지 않으나, 단열재의 가공성 및 기체 차단성을 고려할 때 3 내지 7인 것이 바람직하다.
구체적으로, 제1 필름(10)은 알루미늄(Al)이 증착된 PET, 이산화규소(SiO2)가 증착된 PET, 질화규소(SiN)가 증착된 PET 등을 들 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
본 발명의 복합 필름(100)에 포함되는 제1 접착필름(20)은 제1 필름(10) 상에 구비되어 제1 필름(10)과 금속박(30)을 결합시킨다. 이러한 제1 접착필름(20)을 이루는 물질은 당업계에 공지된 제1 접착 조성물(예를 들어, 아크릴계 조성물, 우레탄계 조성물, 실리콘계 조성물 등)이라면 특별히 한정되지 않는다.
한편 제1 접착필름(20)의 폭(W2)은 단열재의 가공성 및 생산성을 고려할 때, 제1 필름(10)의 폭(W1)보다 작고, 금속박(30)의 폭(W3)보다 작거나 같은 것이 바람직하다. 제1 접착필름(20)의 폭(W2)이 금속박(30)의 폭(W3)보다 크면 제1 접착필름(20)에 금속박(30)이 결합되더라도 제1 접착필름(20)의 일부가 노출되는데, 이러한 제1 접착필름(20)의 노출부분은 복합 필름(100)의 제조과정에서 금속박(30)을 제1 접착필름(20)에 결합시키기 위한 가압롤러, 또는 제1 접착필름(20)에 금속박(30)이 결합된 복합체를 이송하는 이송롤러에 전사되어 복합 필름(100)의 생산성을 저하시킬 수 있기 때문이다.
본 발명의 복합 필름(100)에 포함되는 금속박(30)은 제1 접착필름(20) 상에 구비되며, 단열재 내부로의 기체 유입을 차단하는 역할을 한다. 이러한 금속박(30)을 이루는 물질은 특별히 한정되지 않으나, 알루미늄, 구리, 마그네슘, 코발트, 니켈, 아연, 철, 니켈, 주석, 티탄, 스테인레스로 이루어진 군에서 선택되는 것이 바람직하며, 알루미늄인 것이 더욱 바람직하다. 또한 금속박(30)의 두께도 특별히 한정되지 않으나, 단열재의 기체 차단성 및 열전도율을 고려할 때, 1 내지 40 ㎛인 것이 바람직하며, 3 내지 15 ㎛인 것이 더욱 바람직하고, 5 내지 10 ㎛인 것이 더욱 더 바람직하다.
이러한 본 발명의 복합 필름(100)에 포함되는 금속박(30)의 폭(W3)은 제1 필름(10)의 폭(W1) 및 제2 필름(50)의 폭(W5)보다 작은데, 이로 인해 본 발명의 복합 필름(100)으로 외피재를 제조한 후 이를 단열재에 적용할 경우 단열성뿐만 아니라 기체 차단성 및 열전도율이 최적화된 단열재를 제공할 수 있다.
즉, 금속박(30)의 폭(W3)이 제1 필름(10)의 폭(W1) 및 제2 필름(50)의 폭(W5)과 같을 경우 금속박(30)은 복합 필름의 전면에 존재하게 되는데, 이와 같이 금속박(30)이 전면에 존재하는 복합 필름을 단열재의 외피재로 적용할 경우 상기에서 설명한 바와 같이 단열재의 단열성이 저하되거나, 단열재의 외부에 성애 또는 이슬이 쉽게 생기게 된다.
그러나 본 발명의 복합 필름(100)은 제1 필름(10)의 폭(W1) 및 제2 필름(50)의 폭(W5)보다 작은 폭(W3)을 가지는 금속박(30)을 포함함으로써 금속박(30)이 복합 필름(100)의 전면이 아닌 일부에 존재하기 때문에 이를 단열재에 적용할 경우 기체 차단성 및 열전도율이 최적화된 단열재를 제공할 수 있다.
여기서 금속박(30)의 폭(W3)은 제1 필름(10)의 폭((W1) 및 제2 필름(50)의 폭(W5)보다 작기만 하면 그 차는 특별히 한정되지 않으나, 단열재의 기체 차단성 및 열전도율을 고려할 때, 제1 필름(10)의 폭(W1)과 금속박(30)의 폭(W3)의 차(W1-W3)가 5 내지 500㎜인 것이 바람직하며, 제2 필름(50)의 폭(W5)과 금속박(30)의 폭(W3)의 차(W5-W3)도 5 내지 500 ㎜인 것이 바람직하다. 구체적으로 제1 필름(10)의 폭(W1)과 금속박(30)의 폭(W3)의 차(W1-W3)는 20 내지 200 ㎜이고, 제2 필름(50)의 폭(W5)과 금속박(30)의 폭(W3)의 차(W5-W3)는 20 내지 200 ㎜인 것이 더욱 바람직하다. 또한 제1 필름(10)과 금속박(30)의 면적 비율로 보면, 금속박(30)은 제1 필름(10)과의 접촉 면적이 제1 필름(10)의 면적보다 5 내지 30% 작은 것이 바람직하다.
한편 상기에서 설명한 바와 같이 금속박(30)의 폭(W3)은 제1 접착필름(20)의 폭(W2)보다 크거나 같은 것이 바람직하다. 여기서 금속박(30)의 폭(W3)이 제1 접착필름(20)의 폭(W2)보다 클 경우 그 차(W3-W2)는 특별히 한정되지 않으나, 10 ㎜ 이하(구체적으로, 0.1 내지 10 ㎜)인 것이 바람직하다.
본 발명의 복합 필름(100)에 포함되는 제2 접착필름(40)은 금속박(30) 상(구체적으로, 제1 필름(10)의 외주부와 금속박(30) 상)에 구비되어 금속박(30)과 제2 필름(50)을 결합시킨다. 이러한 제2 접착필름(40)을 이루는 물질은 당업계에 공지된 제2 접착 조성물(예를 들어, 아크릴계 조성물, 우레탄계 조성물, 실리콘계 조성물 등)이라면 특별히 한정되지 않는다. 또한 제2 접착필름(40)을 이루는 물질은 제1 접착필름(10)을 이루는 물질과 동일하거나 상이하다.
본 발명의 복합 필름(100)에 포함되는 제2 필름(50)은 제2 접착필름(40) 상에 구비된다. 이러한 제2 필름(50)을 이루는 물질은 특별히 한정되지 않으나, 단열재의 내구성 및 기체 차단성을 고려할 때, 폴리올레핀계 수지(예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등)인 것이 바람직하다. 또한 제2 필름(50)의 밀도도 특별히 한정되지 않으나, 폴리올리핀계 수지로 이루어질 경우 0.9 내지 0.97g/㎤인 것이 바람직하다. 또 제2 필름(50)의 두께도 특별히 한정되지 않으나, 단열재의 가공성 및 생산성을 고려할 때, 10 내지 150 ㎛인 것이 바람직하며, 20 내지 80 ㎛인 것이 더욱 바람직하다.
한편 본 발명의 복합 필름(100)에 포함되는 제1 필름(10), 금속박(30) 및 제2 필름(50) 각각의 폭의 중심(또는 중심라인)은 단열재의 기체 차단성 및 열전도율을 고려할 때 서로 같은 것이 바람직하다. 즉, 금속박(30)이 제1 필름(10)과 제2 필름(20)의 중간에 위치하도록 제1 필름(10)의 폭(W1)의 중심, 금속박(30)의 폭(W3)의 중심 및 제2 필름(50)의 폭(W5)의 중심이 같은 것이다. 이것은 제1 필름(10) 및 제2 필름(50)의 일단에서 금속박(30)까지의 이격거리(da)와, 제1 필름(10) 및 제2 필름(50)의 타단에서 금속박(30)까지의 이격거리(db)가 같은 것(da=db)을 의미한다.
2. 복합 필름의 제조방법
본 발명은 상기에서 설명한 복합 필름의 제조방법을 제공하는데, 이에 대해서 도 2 내지 도 8을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
a) 제1 필름 권출
먼저, 고분자 수지층과 증착층으로 이루어진 제1 필름(10)이 감겨진 롤에서 제1 필름(10)을 권출(unwinder)한다. 이때 권출된 제1 필름(10)에서 제1 접착필름(20)이 형성될 부분(구체적으로, 증착층 표면)은 코로나 처리하는 것이 바람직하다. 코로나 처리된 제1 필름(10)은 가이드롤러를 통해 제1 코팅롤러(R1)와 제2 코팅롤러(R2)가 구비된 구간으로 이동하게 된다.
b) 제1 접착필름 형성
다음, 이동된 제1 필름(10)을 제1 접착 조성물(C)이 도포된 제1 코팅롤러(R1)와, 제1 코팅롤러(R1)의 폭(W6)보다 작은 폭(W7)을 가지는 제2 코팅롤러(R2) 사이로 통과시킨 후 건조하여 제1 필름(10) 상에 제1 접착필름(20)을 형성한다(도 3 및 도 4 참조). 여기서 제1 코팅롤러(R1)는 제1 접착 조성물(C)이 고르게 도포될 수 있도록 메쉬롤러인 것이 바람직하고, 제2 코팅롤러(R2)는 제1 코팅롤러(R1)에 도포되어 있는 제1 접착 조성물(C)이 제1 필름(10) 상에 균일하게 전사되도록 가압롤러인 것이 바람직하다. 이때 제2 코팅롤러(R2)의 형상은 특별히 한정되지 않으나, 도 5에 도시된 바와 같이 (a), (b) 및 (c) 등과 같은 다양한 단면형상을 가질 수 있다.
한편 가압롤러인 제2 코팅롤러(R2)에 의해 제1 필름(10) 상에 제1 접착 조성물(C)이 전사되어 제1 접착필름(20)이 형성되기 때문에 제1 접착필름(20)의 폭(W2)은 제2 코팅롤러(R2)의 폭(W7)에 의해 결정된다. 구체적으로 제2 코팅롤러(R2)의 폭(W7)은 제1 코팅롤러(R1)의 폭(W6) 및 제1 필름(10)의 폭(W1)보다 작기 때문에 제1 필름(10) 상에는 제1 필름(10)의 폭(W1)보다 작은 폭(W2)을 가지는 제1 접착필름(20)이 형성된다(도 6 참조).
이러한 제1 접착필름(20)을 형성하는 조건은 특별히 한정되지 않으나, 제2 코팅롤러(R2)의 가압압력은 0.1 내지 5kgf이며, 제1 접착 조성물(C) 도포 후 50 내지 150℃에서 건조시켜 형성할 수 있다.
c) 금속박 결합
제1 필름(10) 상에 제1 접착필름(20)을 형성한 후, 형성된 제1 접착필름(20) 상에 제1 접착필름(20)의 폭(W2)보다 크거나 같은 폭(W3)을 가지는 금속박(30)을 결합(합지)시킨다. 이때 제1 접착필름(20)이 형성된 제1 필름(10)과 금속박(30)을 결합시키는 방법은 특별히 한정되지 않으나, 두 개의 가압롤러 사이에 제1 접착필름(20)이 형성된 제1 필름(10)과 금속박(30)을 통과시켜 결합시키는 방법을 들 수 있다(도 7 참조). 또한 제1 접착필름(20)과 금속박(30)의 결합력을 높이기 위해 금속박(구체적으로, 제1 접착필름(20)과 결합되는 면)(30)을 코로나 처리한 후 결합시키는 것이 바람직하다.
여기서 제1 접착필름(20)은 그 폭(W2)이 제1 필름(10)의 폭(W1)보다 작으며, 금속박(30)은 그 폭(W3)이 제1 필름(10)의 폭(W1)보다 작고, 제1 접착필름(20)의 폭(W2)보다 크거나 같기 때문에 제1 필름(10)에는 제1 필름(10)의 폭(W1)보다 작은 폭(W3)을 가지는 금속박(30)이 결합된다. 이때 제1 필름(10)의 폭(W1)과 금속박(30)의 폭(W3)의 차(W1-W3)는 특별히 한정되지 않으나, 단열재의 기체 차단성 및 열전도율을 고려할 때, 5 내지 500 ㎜인 것이 바람직하며, 20 내지 200 ㎜인 것이 더욱 바람직하다.
한편 금속박(30)의 폭(W3)은 제1 접착필름(20)의 폭(W2)보다 크거나 같으면 특별히 한정되지 않으나, 제1 접착필름(20)의 폭(W2)보다 클 경우에는 폭의 차(W3-W2)가 10 ㎜ 이하인 것이 바람직하다.
d) 제2 접착필름 형성
상기 금속박(30) 상에 제2 접착 조성물을 도포한 후 건조하여 제2 접착필름(40)을 형성한다. 구체적으로, 제2 접착 조성물은 금속박(30)이 결합되지 않은 제1 필름(10)의 외주부와 금속박(30) 상에 도포되는데, 이때, 제2 접착 조성물의 도포 방법은 당업계에 공지된 방법이라면 특별히 한정되지 않는다. 구체적으로, 제2 접착필름(20)은 제2 접착 조성물을 마이크로 그라비아 코팅법(가압롤러의 압력: 0.1 내지 5kgf)으로 코팅한 후 50 내지 150℃에서 건조시켜 형성할 수 있다.
e) 제2 필름 결합
마지막으로, 상기 제2 접착필름(40) 상에 제2 필름(50)을 결합시켜 복합 필름을 제조한다. 이때, 제2 접착필름(40)과 제2 필름(50)을 결합시키는 방법은 특별히 한정되지 않으나, 두 개의 가압롤러 사이에 제1 필름(10), 제1 접착필름(20), 금속박(30) 및 제2 접착필름(40)이 결합된 복합체와 제2 필름(50)을 통과시켜 결합시키는 방법을 들 수 있다(도 8 참조). 또한 제2 접착필름(40)과 제2 필름(50)의 결합력을 높이기 위해 제2 필름(구체적으로, 제2 접착필름(40)과 결합되는 면)(50)을 코로나 처리한 후 결합시키는 것이 바람직하다.
한편 제2 필름(50)의 폭(W5)은 특별히 한정되지 않으나, 제1 필름(10)의 폭(W1)과 같은 것이 바람직하다.
f) 슬리팅
이러한 본 발명의 복합 필름의 제조방법은 생산 로스를 줄이기 위해 슬리팅하는 단계를 더 포함할 수 있다. 즉, 제2 필름(50)이 결합된 복합 필름의 양단을 각각 잘라냄으로써(구체적으로, 양단을 각각 5 내지 50 ㎜ 잘라냄) 필름간의 미접합된 부분을 제거하는 것이다.
이와 같이 본 발명은 제1 코팅롤러(R1)와 제1 코팅롤러(R1)보다 작은 폭을 가지는 제2 코팅롤러(R2)를 이용하여 제1 필름(10) 상에 제1 접착필름(20)을 형성하고, 형성된 제1 접착필름(20) 상에 금속박(30)을 결합시킨 후 제2 접착필름(40)을 형성하고, 마지막으로 제1 필름(10)과 같은 폭을 가지는 제2 필름(50)을 결합시켜 복합 필름을 제조하기 때문에 금속박(30)이 전면이 아닌 일부에 존재하는 복합 필름을 용이하게 제조할 수 있다.
3. 단열재용 외피재
본 발명은 상기에서 설명한 복합 필름을 포함하는 단열재용 외피재를 제공하는데, 이에 대해 도 9를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 본 발명의 단열재용 외피재(200)는 두 개의 복합 필름(100a, 100b)이 서로 마주보되, 한군데를 제외한 나머지 끝단은 모두 결합(씰링)된 봉투 형태를 가진다.
이러한 단열재용 외피재(200)의 제조방법은 특별히 한정되지 않으나, 제1 복합 필름(100a)의 제2 필름면과 제2 복합 필름(100b)의 제2 필름면이 서로 마주보도록 제1 복합 필름(100a)과 제2 복합 필름(100b)을 배치한 후 한군데를 제외한 나머지 끝단을 열융착하는 방식으로 제조할 수 있다.
이와 같은 본 발명의 단열재용 외피재(200)는 금속박(30a, 30b)이 단열재용 외피재(200)의 전체가 아닌 일부분에 존재하기 때문에 이를 이용하여 단열재를 제조할 경우 단열성뿐만 아니라 기체 차단성 및 열전도율이 우수한 단열재를 제공할 수 있다.
4. 단열재
본 발명은 상기에서 설명한 단열재용 외피재를 포함하는 단열재를 제공하는데, 이에 대해 도 10 및 도 11을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 단열재(300)는 코어부(301) 및 단열재용 외피재(302)를 포함한다.
본 발명의 단열재(300)에 포함된 코어부(301)는 심재(301a) 및 기체 흡착제(301b)를 포함한다. 상기 심재(301a)는 단열재(300)의 외형 및 단열 성능을 부여하기 위한 것이다. 이러한 심재(301a)를 이루는 물질은 열전도율이 낮고 기체 발생이 적은 물질이라면 특별히 한정되지 않으나, 폴리우레탄, 폴리에스테르, 유리섬유, 흄드 실리카 중 1종 이상이 혼합된 물질로 이루어진 것이 바람직하다. 또한 심재(301a)는 섬유 집합체 형태, 또는 폼(foam) 형태일 수 있으며, 그 크기(두께)는 단열재(300)가 적용되는 용도에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
상기 기체 흡착제(301b)는 코어부(301) 내의 수분, 또는 기체 등을 흡수하기 위한 것이다. 이러한 기체 흡착제(301b)로 사용되는 물질은 특별히 한정되지 않으나, 산화 칼슘(CaO), 제올라이트(zeolite), 활성탄, 지르코늄 화합물, 바륨 화합물, 리튬 화합물, 마그네슘 화합물(예를 들어, MgO), 칼슘 화합물(예를 들어, CaO), 생석회 중 1 종 이상이 혼합된 물질을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 단열재(300)에 포함되는 단열재용 외피재(302)는 씰링라인(S)을 따라 상기 코어부(301)를 씰링한다. 이러한 단열재용 외피재(302)는 상기에서 설명한 바와 동일하므로 생략하기로 한다.
한편, 본 발명의 단열재(300)는 단열성, 기체 차단성 및 열전도율 등을 고려할 때, 씰링라인(S)에서 금속박(30a, 또는 30b)의 이격거리(d1, 또는 d2)는 1 내지 300 ㎜인 것이 바람직하다.
이러한 본 발명의 단열재(300)는 쿨러 박스, 병 케이스 등의 생활 용품; 냉장고, 보온병, 밥솥 등의 생활가전; 온수기, 욕조, 유닛 배스(unit bath), 변기 등의 주택 설비; 마루 남방, 태양광 지붕, 저온 복사판 등의 주택 시스템; 및 외벽용 단열 패널 등의 주택 건축 용재의 단열재로서 유용하게 이용될 수 있다.
이하 본 발명을 실시예를 통해 구체적으로 설명하나, 하기 실시예는 본 발명의 한 형태를 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
1-1. 단열재 외피재용 복합 필름의 제조
알루미늄이 증착된 제1 필름(도레이社, MP505, 폭: 800 ㎜)을 권출한 후 우레탄 접착제(강남화성社, KUB-385S)가 도포된 제1 코팅롤러(폭: 800 ㎜)와, 가압롤러인 제2 코팅롤러(폭: 680 ㎜) 사이를 통과시키고(제2 코팅롤러의 압력 3Kgf), 80℃에서 분당 50미터의 공정 속도로 건조하여 제1 필름 상에 제1 접착필름(폭: 680 ㎜)을 형성시켰다. 이때 제 1접착필름은 그 폭의 중심이 제1 필름의 폭의 중심과 같도록 형성시켰고 제 1접착필름이 형성되지 않은 부분은 제 1필름의 양단에서 각각 60 ㎜씩이었다.
다음 제1 접착필름이 형성된 제1 필름과 알루미늄박(롯데 알미늄社, A1235재질, 폭: 690 ㎜)을 함께 두 개의 가압롤러 사이로 통과시켜 제1 필름과 알루미늄박을 결합시켰다. 이때 알루미늄박은 그 폭의 중심이 제1 접착필름의 폭의 중심 및 제1 필름의 폭의 중심과 같도록 결합시켰으며, 알루미늄박이 결합되지 않은 부분은 제1 필름의 양단에서 각각 55 ㎜씩이었다.
그 다음 알루미늄박의 표면 및 제1 필름의 외주부(제1 접착필름 및 알루미늄 박이 존재하지 않는 부분)에 우레탄 접착제(강남화성社, KUB-385S)를 마이크로 그라비아 방법으로 도포하고 80℃에서 분당 50미터의 공정 속도로 건조하여 제2 접착필름(폭: 800 ㎜)을 형성시켰다.
마지막으로 제2 접착필름 상에 제2 필름으로 폴리프로필렌 필름(필맥스社, CPR-HG, 폭: 800 ㎜)을 드라이 라미네이션 방법으로 최종 결합(합지)시키고 양단을 각각 15 ㎜씩 슬리팅하여 복합 필름(최종 폭: 770 ㎜)을 제조하였다.
1-2. 단열재용 외피재의 제조
상기에서 제조된 복합 필름이 감겨진 2롤을 준비한 후 열봉합층면인 제2 필름 면을 서로 마주보도록 배치하고, 봉투 형태로 3방 씰링하여 외피재를 제조하였다.
1-3. 단열재의 제조
상기에서 제조된 단열재용 외피재의 내부에 실리카 파우더(오씨아이주식회사, K-90)와 기체 흡착제(상원피엔씨, CaO)를 투입한 후 10-2 torr 진공 하에 씰링라인을 따라 씰링하여 단열재를 제조하였다. 이때, 씰링라인에서 알루미늄박까지의 이격거리는 40 mm이였다.
[실시예 2]
1-1. 단열재 외피재용 복합 필름의 제조
알루미늄이 증착된 제1 필름(도레이社, MP505, 폭: 800 ㎜)을 권출한 후 우레탄 접착제(강남화성社, KUB-385S)가 도포된 제1 코팅롤러(폭: 800 ㎜)와, 가압롤러인 제2 코팅롤러(폭: 730 ㎜) 사이를 통과시키고(제2 코팅롤러의 압력 3Kgf), 80℃에서 분당 50미터의 공정 속도로 건조하여 제1 필름 상에 제1 접착필름(폭: 730 ㎜)을 형성시켰다. 이때 제 1접착필름은 그 폭의 중심이 제1 필름의 폭의 중심과 같도록 형성시켰고 제 1접착필름이 형성되지 않은 부분은 제 1필름의 양단에서 각각 35 ㎜씩이었다.
다음 제1 접착필름이 형성된 제1 필름과 알루미늄박(롯데 알미늄社, A1235재질, 폭: 740 ㎜)을 함께 두 개의 가압롤러 사이로 통과시켜 제1 필름과 알루미늄박을 결합시켰다. 이때 알루미늄박은 그 폭의 중심이 제1 접착필름의 폭의 중심 및 제1 필름의 폭의 중심과 같도록 결합시켰으며, 알루미늄박이 결합되지 않은 부분은 제1 필름의 양단에서 각각 30 ㎜씩이었다.
그 다음 알루미늄박의 표면 및 제1 필름의 외주부(제1 접착필름 및 알루미늄 박이 존재하지 않는 부분)에 우레탄 접착제(강남화성社, KUB-385S)를 마이크로 그라비아 방법으로 도포하고 80℃에서 분당 50미터의 공정 속도로 건조하여 제2 접착필름(폭: 800 ㎜)을 형성시켰다.
마지막으로 제2 접착필름 상에 제2 필름으로 폴리프로필렌 필름(필맥스社, CPR-HG, 폭: 800 ㎜)을 드라이 라미네이션 방법으로 최종 결합(합지)시키고 양단을 각각 15 ㎜씩 슬리팅하여 복합 필름(최종 폭: 770 ㎜)을 제조하였다.
1-2. 단열재용 외피재의 제조
상기에서 제조된 복합 필름이 감겨진 2롤을 준비한 후 열봉합층면인 제2 필름 면을 서로 마주보도록 배치하고, 봉투 형태로 3방 씰링하여 외피재를 제조하였다.
1-3. 단열재의 제조
상기에서 제조된 단열재용 외피재의 내부에 실리카 파우더(오씨아이주식회사, K-90)와 기체 흡착제(상원피엔씨, CaO)를 투입한 후 10-2 torr 진공 하에 씰링라인을 따라 씰링하여 단열재를 제조하였다. 이때, 씰링라인에서 알루미늄박까지의 이격거리는 15 mm이였다.
[실시예 3]
1-1. 단열재 외피재용 복합 필름의 제조
알루미늄이 증착된 제1 필름(도레이社, MP505, 폭: 800 ㎜)을 권출한 후 우레탄 접착제(강남화성社, KUB-385S)가 도포된 제1 코팅롤러(폭: 800 ㎜)와, 가압롤러인 제2 코팅롤러(폭: 560 ㎜) 사이를 통과시키고(제2 코팅롤러의 압력 3Kgf), 80℃에서 분당 50미터의 공정 속도로 건조하여 제1 필름 상에 제1 접착필름(폭: 560 ㎜)을 형성시켰다. 이때 제1 접착필름은 그 폭의 중심이 제1 필름의 폭의 중심과 같도록 형성시켰고 제1 접착필름이 형성되지 않은 부분은 제1 필름의 양단에서 각각 120 ㎜씩이었다.
다음 제1 접착필름이 형성된 제1 필름과 알루미늄박(롯데 알미늄社, A1235재질, 폭: 570 ㎜)을 함께 두 개의 가압롤러 사이로 통과시켜 제1 필름과 알루미늄박을 결합시켰다. 이때 알루미늄박은 그 폭의 중심이 제1 접착필름의 폭의 중심 및 제1 필름의 폭의 중심과 같도록 결합시켰으며, 알루미늄박이 결합되지 않은 부분은 제1 필름의 양단에서 각각 115 ㎜씩이었다.
그 다음 알루미늄박의 표면 및 제1 필름의 외주부(제1 접착필름 및 알루미늄 박이 존재하지 않는 부분)에 우레탄 접착제(강남화성社, KUB-385S)를 마이크로 그라비아 방법으로 도포하고 80℃에서 분당 50미터의 공정 속도로 건조하여 제2 접착필름(폭: 800 ㎜)을 형성시켰다.
마지막으로 제2 접착필름 상에 제2 필름으로 폴리프로필렌 필름(필맥스社, CPR-HG, 폭: 800 ㎜)을 드라이 라미네이션 방법으로 최종 결합(합지)시키고 양단을 각각 15 ㎜씩 슬리팅하여 복합 필름(최종 폭: 770 ㎜)을 제조하였다.
1-2. 단열재용 외피재의 제조
상기에서 제조된 복합 필름이 감겨진 2롤을 준비한 후 열봉합층면인 제2 필름 면을 서로 마주보도록 배치하고, 봉투 형태로 3방 씰링하여 외피재를 제조하였다.
1-3. 단열재의 제조
상기에서 제조된 단열재용 외피재의 내부에 실리카 파우더(오씨아이주식회사, K-90)와 기체 흡착제(상원피엔씨, CaO)를 투입한 후 10-2 torr 진공 하에 씰링라인을 따라 씰링하여 단열재를 제조하였다. 이때, 씰링라인에서 알루미늄박까지의 이격거리는 100 mm이였다.
[비교예 1]
제1 필름의 폭과 같은 폭을 가지는 제2 코팅롤러(폭: 800㎜)를 사용하여 제1 접착필름(폭: 800㎜)을 형성하고, 형성된 제1 접착필름과 같은 폭을 가지는 알루미늄박(폭: 800㎜)을 결합시키는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 단열재(씰링라인에서 알루미늄박까지의 이격거리: 0 ㎜)를 제조하였다.
[실험예 1]
실시예 1 및 비교예 1에서 각각 제조된 단열재의 성능을 하기와 같은 방법으로 평가하였으며, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
1. 열전도도: ASTM C518 규격으로 시료에 일정한 온도 편차를 주어 두 개의 열용량 센서(heat flow meter)를 통해 측정하였다. 장치는 독일 NETZSCH社, HFM436를 이용하였다.
2. 이슬 맺힘 정도: 열충격시험기(우진테크社, WJ-TSC-302)를 이용하여 시료를 85℃에서 -10℃로 열충격을 가한 후 육안으로 관찰하였다. 이슬 맺힘 정도에 따라 우수는 ◎, 양호는 ○, 보통은 △, 불량은 X로 나타내었다.
3. 수분 투과도: ASTM E398-03 규격으로 system illinois社, L80-5000 장치를 이용하여 측정하였다.
4. 산소 투과도: ASTM D3985 규격으로 system ilinois社, 8001L 장치를 이용하여 측정하였다.
실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
열전도도 (mW/mK) 2.61 2.62 2.64 4.5
이슬 맺힘 정도 ◎ ○ △ X
수분 투과도(g/m2day) 0.0012 0.0013 0.0013 0.0014
산소 투과도(cc/m2day) 0.011 0.012 0.012 0.013
상기 표 1과 같이 본 발명의 단열재에 해당되는 실시예 1 내지 3은 비교예 1의 단열재에 비해 열전도도가 낮으며, 산소와 수분 투과도, 이슬 맺힘 정도가 우수한 것을 확인할 수 있었다.
10: 제1 필름
20: 제1 접착필름
30: 금속박
40: 제2 접착필름
50: 제2 필름
100: 복합 필름
200: 단열재용 외피재
300: 단열재
301: 코어부 302: 단열재용 외피재

Claims (12)

  1. 제1 필름;
    상기 제1 필름 상에 구비된 제1 접착필름;
    상기 제1 접착필름 상에 구비된 금속박;
    상기 금속박 상에 구비된 제2 접착필름;
    상기 제2 접착필름 상에 구비된 제2 필름을 포함하고,
    상기 금속박의 폭이 상기 제1 필름 및 제2 필름의 폭보다 작고,
    상기 금속박의 폭(W3)이 상기 제1 접착필름의 폭(W2)보다 크며,
    상기 제1 필름의 폭(W1)과 상기 금속박의 폭(W3)의 차(W1-W3)와 상기 제2 필름의 폭(W5)과 상기 금속박의 폭(W3)의 차(W5-W3)가 각각 5 내지 200 mm이며,
    상기 금속박이 상기 제1 필름과 접촉하는 접촉 면적이 상기 제1 필름의 표면적보다 5 내지 30 % 작은 단열재 외피재용 복합 필름.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 필름의 폭(W1)의 중심, 상기 제2 필름의 폭(W5)의 중심 및 상기 금속박의 폭(W3)의 중심이 같은 단열재 외피재용 복합 필름.
  5. 삭제
  6. a) 제1 필름을 권출하는 단계;
    b) 상기 제1 필름을 제1 접착 조성물이 도포된 제1 코팅롤러와, 상기 제1 코팅롤러의 폭보다 작은 폭을 가지는 제2 코팅롤러 사이로 통과시킨 후 건조하여 상기 제1 필름상에 제1 필름의 폭보다 작은 폭을 가지는 제1 접착필름을 형성하는 단계;
    c) 상기 제1 접착필름 상에 제1 접착필름의 폭보다 큰 폭을 가지며, 상기 제1 필름의 폭보다 작은 폭을 가지는 금속박을 결합시키는 단계;
    d) 상기 금속박 상에 제2 접착 조성물을 도포한 후 건조하여 제2 접착필름을 형성하는 단계; 및
    e) 상기 제2 접착필름 상에 상기 제1 필름과 같은 폭을 가지는 제2 필름을 결합시키는 단계를 포함하는 제1항의 단열재 외피재용 복합 필름의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 코팅롤러가 메쉬롤러이고, 상기 제2 코팅롤러가 가압롤러인 단열재 외피재용 복합 필름의 제조방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제1 필름의 폭의 중심, 상기 제2 필름의 폭의 중심 및 상기 금속박의 폭의 중심이 같은 단열재 외피재용 복합 필름의 제조방법.
  9. 제6항에 있어서,
    f) 상기 제2 필름이 결합된 복합 필름의 양단을 슬리팅하는 단계를 더 포함하는 단열재 외피재용 복합 필름의 제조방법.
  10. 제1항 및 제4항 중 어느 한 항의 단열재 외피재용 복합 필름을 포함하는 단열재용 외피재.
  11. 심재 및 기체 흡착제(getter)를 포함하는 코어부; 및
    씰링라인을 따라 상기 코어부를 씰링하는 제10항의 단열재용 외피재를 포함하는 단열재.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 씰링라인에서 상기 금속박까지의 이격거리가 1 내지 300 ㎜인 단열재.
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