(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリウレタン断熱材に埋設される真空断熱材コアの製造方法であって、
所定の温度で予備加熱したフレーム内に発泡原液を注入して、該フレームに備えられた蓋を閉めた状態で該発泡原液を発泡させ、前記蓋を開放して脱型する工程を含み、
前記発泡原液の発泡によって前記フレームの内部空間にいっぱいに満たされた状態になる注入量よりもさらに多量の発泡原液を該フレーム内に注入して、該フレーム内での発泡過程で形成された閉鎖形セルを、その発泡時に発生する該閉鎖形セル相互間の物理的圧力により開放させることを特徴とする真空断熱材コアの製造方法。
【請求項２】
前記発泡原液をフレーム内部の空間に注入して発泡させたときに、フレームの体積の１０２乃至１５０％となるように前記発泡原液を注入することを特徴とする請求項１に記載の真空断熱材コアの製造方法。
【請求項３】
前記発泡原液を前記フレームに注入する時、前記蓋を開放して、該発泡原液を入れた発泡液注入器を四方に移動しつつ上側から前記フレーム内に均一に該発泡原液を注入するようにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の真空断熱材コアの製造方法。
【請求項４】
前記発泡原液を前記フレームに注入する時、発泡液注入器を前記フレームの一方の側面に設置し、前記フレーム内に該発泡原液を側面から注入するようにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の真空断熱材コアの製造方法。
【請求項５】
前記フレームの蓋の開放時間を前記発泡原液がフレーム内に注入された後２秒以上１５分以内に設定することを特徴とする請求項１又は２に記載の真空断熱材コアの製造方法。
【請求項６】
前記フレームの予備加熱温度を２０℃から５５℃に設定することを特徴とする請求項１又は２に記載の真空断熱材コアの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は真空断熱材コアの製造方法に関し、特に、製造費用を節減でき、断熱材の特性を向上させることのできる真空断熱材コアの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
冷蔵庫は飲食物を長期間新鮮に保管するために内部の温度を一定の温度以下に維持させなければならない。従って、冷蔵庫の制作時、内部の冷気を保存し、外部の熱を遮断するための断熱材を冷蔵庫のインナーケースとアウターケースとの間に挿入する。
【０００３】
一般に、冷蔵庫用断熱材としてポリウレタンフォーム（ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ  ｆｏａｍ）が用いられる。前記ポリウレタンフォームは、ポリエステル（ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ）又はポリエーテル（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒ）型の多価アルコールとジイソシアン酸エステル（ｄｉｉｓｏｃｙａｎｉｃ  ａｃｉｄ  ｅｓｔｅｒ）を水などの触媒下で反応させると、ポリウレタン繊維が形成され製造される熱硬化性樹脂（ｔｈｅｒｍｏｓｅｔｔｉｎｇ  ｒｅｓｉｎ）である。また、前記反応の進行中に遊離する二酸化炭素のため、マイクロメータ単位のセルより構成された発泡多空質となる。このとき、前記ポリウレタンフォームの発泡を促進するために発泡剤を添加する。
【０００４】
従って、前記ポリウレタン断熱材の多空質の内部は発泡剤ガスと二酸化炭素ガスから満たされている。一般に、前記発泡剤ガスのＣＦＣ、ＨＣＦＣ、サイクロペンタン（Ｃｙｃｌｏｐｅｎｔａｎｅ）と二酸化炭素は熱電導性が大きく、ポリウレタン断熱材の断熱性を低下させる原因となる。従って、一般的にポリウレタン断熱材の内部のセルを開放させ、そのセル内に満たされた発泡剤ガスと二酸化炭素を除去して、断熱性の高い真空断熱材を製造する。ところが、前記真空断熱材の生産過程が複雑であるため単価が高い。従って、通常冷蔵庫の製造時は、インナーケースとアウターケースとの間に真空断熱材を挿入して、その周囲を一般のポリウレタン断熱材で充電する。
【０００５】
図１は従来の真空断熱材コアの製造方法を示す説明図である。図示のように、従来の真空断熱材コアは次のような方法により製造される。
【０００６】
まず、ポリオール、セルオープナー、発泡剤、シリコン界面活性剤、触媒及びその他の添加剤などを混合して製造した第１発泡原液と、イソシアネート（ｉｓｏｃｙａｎａｔｅ）の第２発泡原液を注入器１に注入して混合する。そして、前記第１発泡原液と第２発泡原液との混合液の発泡原液Ｂを注入器１の下側の開口部を介して加熱したコンベアＣＢに流出させる。すると、発泡原液Ｂは、第１発泡原液と第２発泡原液との相互反応によってポリウレタン断熱材ＰＩに変化する。このとき、発泡原液Ｂは、上下部に複数個設けられたローラ２により一定の方向に移動するコンベアＣＢの上下ヒータベルト３によって加熱圧縮され、パネル型のポリウレタン断熱材（ＰＩ）となる。前記方式で製造したパネル型ポリウレタン断熱材ＰＩは、コンベアＣＢの一方の側に設けられたカッター４で切断され、真空断熱材コアとして用いられる。
【０００７】
一方、図２に示すように、第１発泡原液と第２発泡原液とが混合され、相互反応時、前述したように、ポリウレタン繊維が生成されつつマイクロメータ単位の閉鎖形セルＣが多数形成される。そして、閉鎖形セルＣの内部には発泡剤ガスＧと二酸化炭素ガスＧが含まれている。
【０００８】
また、図３に示すように、閉鎖形セルＣ（図２参照）は一定時間の経過後、第１発泡原液内の化学物質のセルオープナーにより開放され、開放形セルＣ′となる。このとき、前記セルオープナーは高温で活性化される。ところが、発泡原液の内部は発泡原液の反応熱によりセルオープナーが効果的に活性化される反面、発泡原液の上下の表面は外部空気との接触により温度が低下するため、セルオープナーの活性度が低下する。この際、前述したように、加熱したヒータベルト３（図１参照）で発泡原液Ｂ（図１参照）を加熱圧縮させ、発泡原液の表面部位の熱を補充することでセルオープナーを活性化させる。しかし、ヒータベルト３による熱補充の限界のため、発泡原液の内部と表面には温度差が発生する。
【０００９】
前記閉鎖形セルを開放するセルオープナーの作用動作は公知技術であり、本発明と直接的関連がないから詳しい説明は省略する。
【００１０】
一方、前記ポリウレタン断熱材ＰＩ（図１参照）を真空断熱材コアとして完成するためには、断熱材内部のガス成分Ｇを除去しなければならない。そのためには、まず、ポリウレタン断熱材ＰＩにゼオライトや活性炭、又は化学的吸着剤が表面に付着されたゲッタ（Ｇｅｔｔｅｒ）を挿入させる。そのゲッタはガスを吸着する性質があり、残存ガスを排気させる役割をする。
【００１１】
そして、前記ポリウレタン断熱材ＰＩ（図１参照）を金属とプラスチックより構成された積層フィルムエンベロープ１０ｂに入れた後、真空ガス排気装置１０に入れ、一定の水準の真空度でポリウレタン断熱材ＰＩの内部の開放形セルＣ′に含まれているガス成分を排気口１０ａに排気させる。その後、エンベロープ１０ｂ全体を密封させることで真空断熱材コア５を完成する。
【００１２】
前記方法による真空断熱材は一般のポリウレタン断熱材の低い断熱効果を補充することができる。即ち、真空断熱材はセルＣを開放して空隙率を増加させ、断熱性の低いセル内部の発泡剤ガスなどを除去したため、冷蔵庫の一般ポリウレタン断熱材とともに埋設する場合、冷蔵庫の断熱性能を大分向上させることができる。
【００１３】
しかし、前記方法により閉鎖形セルＣを備えた真空断熱材コアを製作する方法は次の問題点があった。
【００１４】
第一、開放形セルを形成させるために別途の高価のセルオープナー物質を発泡原液に投入しなければならず、断熱材全体にマイクロセルが均一に形成され得るように高品質のポリオールと特殊なイソシアネート反応原液を必要とするため、製造費用が高い。
【００１５】
また、従来方式は発泡原液がコンベア上で適切に反応して、開放形セルを備えたポリウレタン断熱材で硬化され得るように、コンベアの長さを十分に確保しなければならないので、複雑で大規模製造設備を必要とする。そのため、生産費が上昇する問題が生じる。
【００１６】
第二、従来方式による真空断熱材コアは内部に開放形セルが均一に分布されていない。従来方式は化学反応によってセルがオープンし、その化学反応の条件により開放形セルの形成が左右されるためである。
【００１７】
前述したように、コンベア上で発泡原液が化学反応を行うとき、発泡原液の内部と表面は温度差があり、上下ヒートベルトによる圧縮力の影響においても差がある。従って、発泡原液の内部は温度が高く、ヒータベルトによる圧縮力の影響が少ないため、開放形セルが良く形成されるに対し、発泡原液の表面は温度が低く、ヒータベルトによる圧縮力の影響が大きいため、開放形セルが良く形成されない。結局、開放形セルの均一な真空断熱材コアを用いるためには、パネル形態の断熱材の上下部の表面層を３０〜７０％程度切り取って除去しなければならないから、スクラップによる損失が多い。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記問題点を解決するため成されたもので、その目的は、低廉な製造設備で開放形セルを有した真空断熱材コアを製造する方法を提供することにある。  本発明の他の目的は、開放形セルの均一分布性など断熱材の特性を向上させることができる真空断熱材コアの製造方法を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明による真空断熱材コアの製造方法は、所定の温度で予熱したフレーム内にそのフレームの体積に比べ多量の発泡原液を注入して、発泡時発生するセル相互間の物理的圧力により、発泡過程で形成された閉鎖形セルを開放させる段階を備えることを特徴とする。
【００２０】
前記構成によれば、ポリウレタン断熱材の内部に開放形セルを形成するために高価のセルオープナーを添加する必要がなく、そのセルオープナーの反応を最大化するための従来の大規模の製造設備を必要としないから、製造費用を節減することができる。
【００２１】
本発明による１つの実施形態によれば、本発明による真空断熱材コアの製造方法は、発泡原液をフレーム内部の空間に注入してポリウレタン反応させたとき、ポリウレタン断熱材がフレームの体積の１０２乃至１５０％となるように発泡原液を注入することを特徴とする。
【００２２】
前記構成によれば、ポリウレタン反応により形成されるマイクロセルは自然加圧によって開放形セルに変化する。発泡原液の使用量増加による生産費用が過多に増加することを防止することができる。
【００２３】
本発明による１つの実施形態によれば、本発明による真空断熱材コアの製造方法は、発泡液を前記フレームに注入時、フレームに備えられた蓋を開放して、発泡液を入れた発泡液注入器を四方に移動しつつ上側から前記フレーム内に均一に発泡原液を注入するようにしたことを特徴とする。
【００２４】
前記構成によれば、フレームが大きな場合でも発泡原液をフレーム内に均一に注入できる利点がある。
【００２５】
本発明による１つの実施形態によれば、本発明による真空断熱材コアの製造方法は、発泡液をフレームに注入時、発泡液注入器を前記フレームの一方の側面に設置させ、フレーム内に発泡原液を側面から注入するようにしたことを特徴とする。
【００２６】
前記構成によれば、フレームが小さくて発泡原液を均一に配布するために注入器を移動する必要がない場合、生産時間を短縮することで生産性を向上させ得る利点がある。
【００２７】
本発明による１つの実施形態によれば、本発明による真空断熱材コアの製造方法は、フレームの開放時間を発泡原液がフレーム内に注入された後２秒以上１５分以内に設定することを特徴とする。
【００２８】
前記構成によれば、最も均一で適正な開放形セルを備えた真空断熱材が得られる。
【００２９】
本発明による他の実施形態によれば、本発明による真空断熱材コアの製造方法は、フレームの予備加熱温度を２０℃から５５℃に設定することを特徴とする。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照にして本発明の好適な実施の形態をより詳く説明する。
【００３１】
図４ａ〜４ｂは本発明による真空断熱材コアの製造方法の各段階を示す説明図である。
【００３２】
図示のように、本発明による真空断熱材コアの製造方法は、大体４段階で構成される。第１段階は、図４ａに示す真空断熱材用コアを生産するためのフレーム２０を加熱する段階である。このとき、フレーム２０は蓋２２を閉め、２０℃〜５５℃の間になるように加熱する。フレーム２０を前記温度で加熱した時ポリウレタン反応が適切に行われる。
【００３３】
第２段階は、図４ｂに示すように、前記加熱したフレーム２０内に発泡原液Ｂを注入させる段階である。この際、発泡原液Ｂは、その発泡原液をフレーム内部の空間に注入してポリウレタン反応させ、ポリウレタン断熱材がフレームの内部空間にいっぱい満たされた時の発泡原液の注入量を１００％としたとき、１０２％から１５０％まで過多に注入される。前記したように、発泡原液Ｂをフレーム２０の体積に比べ多く注入すると、発泡原液Ｂのポリウレタン反応で形成されたマイクロセルは相互間に圧力を加えるようになる。従って、ある限界になるとマイクロセルはそれら自身の圧力により開放され、開放形セルとなる。
【００３４】
一方、注入器２４によって発泡原液Ｂがフレーム２０内に注入される。注入器２４の入り口はフレーム２０の側面に挿入され発泡原液Ｂを注入する。これはフレーム２０の大きさが相対的に小さい場合に適用され得る。
【００３５】
即ち、フレーム２０が小さく、発泡原液Ｂをフレーム２０内に均一に配布するために注入器２４を移動する必要がない場合、生産時間を短縮することで生産性を向上させることができる。
【００３６】
第３段階は、図４ｃに示すように、フレーム２０の蓋２２を開放する段階である。
【００３７】
最後の第４段階は、図４ｄに示すように脱型を行う段階である。前記のように、蓋２２を開放して脱型を行う時間は発泡原液Ｂをフレーム２０に注入した後、２秒以上１５分以内にする。前記脱型したポリウレタン断熱材Ｐ１は真空断熱材のコアとなる。一方、脱型時間はフレームの温度によって変わり、発泡原液がポリウレタン反応を行って、その反応により形成された閉鎖形セルがそれら自身の圧力によって開放形セルに変化するに適正な時間として、生産時の条件により定められる。
【００３８】
前記のように、本発明による真空断熱材コアの製造方法は、発泡過程で発生した閉鎖形セルを物理的加圧により破裂させ開放形セルに変化させるため、発泡原液に化学的反応によりセルを開放するセルオープナーを添加する必要がない。従って、真空断熱材コアの製造費用を節減することができる。
【００３９】
そして、本発明による真空断熱材コア用ポリウレタン断熱材は、マイクロセル間のそれら自身の圧力によって閉鎖形セルが開放するので、従来方式と異なって、内部と外部の化学反応の温度差により発生していた開放形セル分布の不均一性問題が生じない。従って、端部や表面層を除去する必要がなく、真空断熱材コアの断熱材特性を向上させることができる。
【００４０】
一方、前記のように製造した真空断熱材コアはその表面にゼオライトや活性炭又は化学的成分の吸着剤を挿入させ、金属−プラスチックより構成された積層フィルムのエンベロープ内に入れる。そして、真空排気装置内に入れ、一定水準の真空度でコアの内部の開放形セル内にあるガス成分を全て排気させた後、エンベロープ全体を密封させることで真空断熱材を完成する。
【００４１】
以下、図５を参照にして本発明による第２実施の形態について説明する。
【００４２】
本発明による第２実施の形態は、発泡原液Ｂをフレーム２０の上側から注入する方式である。即ち、フレーム２０の蓋２２を開け、フレーム２０の上側に設けられた注入器２４を四方に移動させフレーム２０内に発泡原液Ｂを注入する。
【００４３】
これと異なって、注入器２４は固定されフレーム２０が移動することで発泡原液Ｂを注入することもできる。前記のように、注入器２４又はフレーム２０が移動することで、フレーム２０の面積が広い場合でも発泡原液Ｂを均一に配布できる利点がある。その他の段階は第１実施形態と同一であるから、詳細な説明は省略する。
【００４４】
本発明による真空断熱材コアの製造装置は、図４ｂに示すように、発泡原液Ｂがポリウレタン反応を行って一定の形状のポリウレタン断熱材に形成されるフレーム２０と、そのフレーム２０に発泡原液Ｂを注入する注入器２４とより構成されている。前記フレーム２０は上部が開放され、上部に蓋２２を備えている。また、図示のフレーム２０は直六面体状であるが、必要に応じて多様な形状に形成することができる。
【００４５】
一方、図４ｂに示した注入器２４はフレーム２０の一方の側面に挿入される構造であるが、図５に示すように、上側から注入する構造の注入器２４’も可能である。また、前記注入器２４、２４’はフレーム内に発泡原液を均一に分配させ得るよう移動可能に設置しても良い。
【００４６】
前記構成の本発明による真空断熱材コアの製造装置の作動関係は前記本発明による真空断熱材コアの製造方法と同一であるから、詳細な説明は省略する。
【００４７】
本発明による真空断熱材コアの製造方法は、フレーム２０を一定の温度で加熱する段階と、前記加熱したフレーム２０内にそのフレーム２０の体積に比べ多量の発泡原液Ｂを注入し、その注入した発泡原液Ｂのポリウレタン反応により形成されるマイクロセルを自然加圧により開放したセルに形成させる段階と、前記にように形成されたポリウレタン断熱材を脱型する段階とを備えることを特徴とする。
【００４８】
以上の本発明による真空断熱材コアの製造方法は、発泡時発生するセル相互間の物理的圧力により、発泡過程で形成された閉鎖形セルを均一に開放させるため、高価のセルオープナーを添加する必要がなく、真空断熱材コアの製造費用を節減することができる。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したような本発明は次の効果がある。
【００５０】
第一、本発明によれば、物理的力でセルを開放するため、高価のセルオープナーを発泡原液に添加する必要がなく、セルオープナーの反応を最大化するための大規模の製造設備も必要がないから、製造費用を節減することができる。
【００５１】
第二、本発明によれば、従来方式と異なって、化学反応によりセルを開放させることでなく、物理的力を用いてセルを開放する。即ち、発泡原液発泡時の体積がフレームの体積に比べ大きく、マイクロセル相互間に自然圧力が与えられるため、ポリウレタン断熱材の内部に開放形セルを均一に分布させることができ、従って、真空断熱材コアの特性を向上させ、スクラップによる損失を防止できる。また、断熱材の内部に開放形セルを均一に分布させるための高品質のポリオールと特殊のイソシアネート反応原液が必要ないから、製造費用を節減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、従来の真空断熱材コアの製造方法を示す説明図である。
【図２】図２は、従来の一般のポリウレタン断熱材の閉鎖形セルを示す断面図である。
【図３】図３は、従来の真空断熱材コアの製造方法のうち開放形セルからガス成分を排気させる過程を示す説明図である。
【図４ａ】図４ａは、本発明による真空断熱材コアの製造方法を示す説明図である。
【図４ｂ】図４ｂは、本発明による真空断熱材コアの製造方法を示す説明図である。
【図４ｃ】図４ｃは、本発明による真空断熱材コアの製造方法を示す説明図である。
【図４ｄ】図４ｄは、本発明による真空断熱材コアの製造方法を示す説明図である。
【図５】図５は、本発明による真空断熱材コアの製造方法の第２実施形態のうち発泡原液の注入過程を示す説明図である。
【符号の説明】
２０：フレーム
２２：蓋
２４：注入器
Ｂ：発泡原液
ＰＩ：ポリウレタン断熱材
【図１】
0003553860.tif 000002
【図２】
0003553860.tif 000003
【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
0003553860.tif 000006
【図４ｃ】
0003553860.tif 000007
【図４ｄ】
0003553860.tif 000008
【図５】
0003553860.tif 000009