(57)【要約】本発明は、初期断熱性能と輻射熱遮断に優れた真空断熱材用芯材及びこれを用いた真空断熱材について開示する。本発明に係る真空断熱材は、複数のコア層、前記各コア層の間に位置する輻射熱遮断フィルム、及び前記コア層と輻射熱遮断フィルムを真空包装する外被材を含むことを特徴とする。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のコア層；
前記各コア層の間に位置する輻射熱遮断フィルム；を含むことを特徴とする真空断熱材用芯材。
【請求項２】
前記輻射熱遮断フィルムは放射率が０．５以下であることを特徴とする、請求項１に記載の真空断熱材用芯材。
【請求項３】
前記輻射熱遮断フィルムは金属箔を含むことを特徴とする、請求項１に記載の真空断熱材用芯材。
【請求項４】
前記輻射熱遮断フィルムは、樹脂基材と、前記樹脂基材上に形成された金属箔と、を含むことを特徴とする、請求項１に記載の真空断熱材用芯材。
【請求項５】
前記輻射熱遮断フィルムの厚さが５μmないし１５μmであることを特徴とする、請求項１に記載の真空断熱材用芯材。
【請求項６】
前記コア層は、ポリウレタンフォーム、グラスウール、セラミック繊維より選ばれる一つ以上を含むことを特徴とする、請求項１に記載の真空断熱材用芯材。
【請求項７】
複数のコア層；
前記各コア層の間に位置する輻射熱遮断フィルム；及び
前記コア層と輻射熱遮断フィルムを真空包装する外被材；を含むことを特徴とする真空断熱材。
【請求項８】
前記輻射熱遮断フィルムは放射率が０．５以下であることを特徴とする、請求項７に記載の真空断熱材。
【請求項９】
前記輻射熱遮断フィルムは金属箔を含むことを特徴とする、請求項７に記載の真空断熱材。
【請求項１０】
前記輻射熱遮断フィルムは、樹脂基材と、前記樹脂基材上に形成された金属箔と、を含むことを特徴とする、請求項７に記載の真空断熱材。
【請求項１１】
前記輻射熱遮断フィルムの厚さが５μmないし１５μmであることを特徴とする、請求項７に記載の真空断熱材。
【請求項１２】
前記コア層は、ポリウレタンフォーム、グラスウール、セラミック繊維より選ばれる一つ以上を含むことを特徴とする、請求項７に記載の真空断熱材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のコア層及び前記各コア層の間に輻射熱遮断フィルムを含むことを特徴とする真空断熱材用芯材と、前記芯材を構成とする真空断熱材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の真空断熱材の場合、外被材は金属蒸着フィルム又はアルミニウム箔が含まれた多層フィルムで構成され、内容物である芯材には、ガラス繊維、ヒュームド・シリカ（Ｆｕｍｅｄ  ｓｉｌｉｃａ）などが適用され、ゲッター材の場合、酸化カルシウム（ＣａＯ）が適用されている。
【０００３】
大韓民国特許公開公報第２００４―００４７２５６号と大韓民国登録特許第１０―０８２３４０６でも、無機繊維重合体を収納している芯材を含む真空断熱材と、繊維集合体を含む芯材などについては開示されているが、これは、対流による熱伝逹を遮断し、熱性能を高めることに主眼点を置いている。しかし、熱は、伝導、対流、輻射で伝達され、輻射による熱伝逹は依然として遮断できないので、断熱材としての応用に限界があるという問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、初期断熱性能と長期耐久性能のいずれにも優れた真空断熱材用芯材を提供し、前記芯材を含み、輻射による熱伝逹を遮断する真空断熱材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記目的を達成するために、本発明は、複数のコア層；前記各コア層の間に位置する輻射熱遮断フィルム；を含むことを特徴とする真空断熱材用芯材を提供する。
【０００６】
また、本発明は、複数のコア層；前記各コア層の間に位置する輻射熱遮断フィルム；及び前記コア層と輻射熱遮断フィルムを真空包装する外被材；を含むことを特徴とする真空断熱材を提供する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る真空断熱材用芯材は、初期断熱性能を向上させることができ、伝導、対流による熱伝逹のみならず、輻射による熱伝逹も遮断することができ、長期耐久性能にも優れる。
【０００８】
併せて、前記芯材及びその他材料の特性により、本発明に係る真空断熱材は、少なくとも１０年以上断熱性能を維持するという長所を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る各実施例の真空断熱材用芯材の断面図である。
【図２】本発明に係る各実施例の真空断熱材用芯材の断面図である。
【図３】本発明の実施例に係る真空断熱材を示した断面図である。
【図４】比較例２及び比較例３の真空断熱材を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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後述している実施例及び比較例を参照すれば明確になるだろう。しかし、本発明は、以下で開示する実施例及び比較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具現可能である。ただ、本実施例及び比較例は、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って、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、同一の構成要素を称する。
【００１１】
以下では、添付の図面を参照して、本発明の望ましい実施例及び比較例に係る真空断熱材用芯材、これを用いた真空断熱材について詳細に説明する。
【００１２】
真空断熱材用芯材
まず、本発明に係る真空断熱材用芯材について説明する。
【００１３】
図１は、一実施例に係る真空断熱材用芯材１００の断面図である。芯材１００は、複数のコア層１０、及び前記各コア層の間に位置する輻射熱遮断フィルム２０を含んで構成される。
【００１４】
本発明の芯材１００を構成するコア層１０は、特別に制限されないが、ポリウレタンフォーム、グラスウール、セラミック繊維などの無機材料を繊維化したものであって、平均繊維直径が０．１μm以上、１０μm以下であり得る。生産性を考慮すると、平均繊維直径は０．８μm以上、１０μm以下であることが望ましい。また、繊維長さは、特別に指定はしないが、５００mm以下、さらに、２００mm以下であることが望ましい。
【００１５】
また、本発明での真空断熱材用芯材１００は、コア層１０を一つ以上含むことができる。複数のコア層１０を含む場合、コア層１０を構成する成分は同一又は異なり得る。
【００１６】
前記コア層１０は、輻射熱遮断フィルム２０を一つ以上含むことができる。前記輻射熱遮断フィルム２０は、放射率が０．５以下のフィルムを含むことが望ましい。放射率が前記範囲を逸脱する場合は、輻射熱を遮断するにおいてその効果が著しく低下し得る。
【００１７】
放射率は、黒体（ｂｌａｃｋ  ｂｏｄｙ）又は表面によって放出される放射と、プランクの法則によって予想される理論的放射との割合である。放射率という用語は、米国材料試験協会（ＡＳＴＭ）標準によって赤外線範囲内で測定される放射率値をいう。放射率は、放射能測定（ｒａｄｉｏｍｅｔｒｉｃ  ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ）を用いて測定され、半球放射率（ｈｅｍｉｓｐｈｅｒｉｃａｌ  ｅｍｉｓｓｉｖｉｔｙ）及び全放射率（ｎｏｒｍａｌ  ｅｍｉｓｓｉｖｉｔｙ）として記録される。
【００１８】
前記放射率は、前記コーティングによって放出される波長の長い赤外線放射の百分率を示し、放射率が低いことは、ガラスを通して熱が不十分に伝達されることを示す。より具体的に、本発明の放射率は、一つの物体が外部の光エネルギーを吸収した後、一部再放射或いは表面反射現象が起こるときに再輻射するエネルギーの割合をいう。放射率は、０と１との間の値で示すが、０に近いほど輻射熱遮断効果が大きく、物質の種類と表面の状態によって異なる。本発明の前記輻射熱遮断フィルムは、放射率が０．５以下と低いので、その内部支持体を通した輻射熱の伝達が減少し、結果的に真空断熱材用芯材の断熱性能が向上し得る。
【００１９】
前記輻射熱遮断フィルム２０は、金属箔を含むことを特徴とする。前記金属箔は、アルミニウムを始めとして、銅、金、銀、ニッケル、チタン、ジルコニウム、ケイ素、インジウム、炭素、コバルト又はこれらの混合物などを含むことができる。特に、輻射熱に対する放射率が０．５以下の金属箔は全て含まれ得るが、プロセス費用が低価なアルミニウムや銅を含むことが最も望ましい。
【００２０】
前記アルミニウムは、熱伝導度の高い金属であって、それ自体では効果的な断熱材ではないが、アルミニウムは非常に薄いので、これによる伝導の影響は無視できる程度である。また、伝導される輻射熱は、輻射熱の吸収及び放射の少ない表面の使用で抑制できるので、アルミニウムは、輝くように見えるとともに、光と共に行動する電磁波の輻射熱を反射する類型の断熱材として作用する表面を有する。
【００２１】
また、アルミニウムは、輻射による熱伝逹を遮断し、真空断熱材の熱伝導率を低下させるために形成された遮断層であって、７重量％ないし１．３重量％の鉄（Ｆｅ）含量を含む。前記鉄含量を含むアルミニウムは、結晶粒が微細化されて形成されることによって、結晶粒間のスリップが少なくなり、材料自体で収容できる許容応力が大きくなるにつれて、圧力などの加工工程にも耐えられるようになり、軟性が高くなる。
【００２２】
図２は、本発明の一実施例に係る更に他の真空断熱材用芯材１００の断面図である。本発明の輻射熱遮断フィルムは、樹脂基材２１と、前記樹脂基材上に設置された金属箔２２とを含むことができる。
【００２３】
本発明で使用可能な樹脂基材２１としては、ポリプロピレン、二軸延伸ポリプロピレン（ＯＰＰ）、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリアミド―６（ナイロン）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリ―４―メチル―１―ペンテン、ポリブチレン、ポリペンタジエン、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ポリブチレンテレフタレート、エチレン―プロピレン共重合体、及びエチレン―ブテン―プロピレンターポリマーなどを含むことができるが、これに制限されることはない。
【００２４】
また、前記樹脂基材２１上に設置された金属箔２２を形成する金属としては、アルミニウムを始めとして、銅、金、銀、ニッケル、チタン、ジルコニウム、ケイ素、インジウム、炭素、コバルト又はこれらの混合物などを使用することができる。本発明に用いている金属蒸着方法は、公知の方法であって、例えば、熱蒸着法、イオンスパッタリング法であり、金属蒸着層の厚さは、約２０Åないし１，０００Åにすると保温力維持及び経済的な面で望ましい。
【００２５】
前記輻射熱遮断フィルム２０を形成するにおいて、ガス遮断性増大及び透湿防止効果の面で真空中に水分、可塑剤、分解ガスなどの発泡のない金属を親和性の良い樹脂基材に蒸着することが最も望ましい。
【００２６】
特に、前記樹脂基材としてポリエチレンテレフタレートを含み、前記金属箔としてアルミニウムを含むことによって、アルミニウム蒸着フィルムを製造することができる。前記アルミニウム蒸着フィルムは、輻射熱に対する放射率が０．５以下であり、アルミニウム蒸着にはスパッタリング蒸着方式を使用することができる。
【００２７】
より詳細には、１０−４ｔｏｒｒないし１０−８ｔｏｒｒ程度の真空下でアルミニウムを１，５００℃以上に加熱すると、アルミニウムは、蒸発してプラスチックフィルムや紙などの基材上に凝着した。蒸着膜の厚さは４００Åないし８００Åであって、蒸着面は金属アルミニウム箔と同一の外観を示している。また、前記アルミニウム蒸着フィルムを構成するポリエチレンテレフタレート基材は、防湿層としての機能を有し、結露発生を抑制する。一方、樹脂基材がポリエチレン、ポリプロピレンを含む場合は、接着性が劣るので、コロナ（ｃｏｒｏｎａ）処理などが必要である。
【００２８】
前記輻射熱遮断フィルム２０は、５μmないし１５μmの厚さを有することができ、特に、１０μmないし１５μmの厚さを有する場合が最も望ましい。前記輻射熱遮断フィルムの厚さが５μm未満であると、フィルム形態の製造が難しく、たとえ製造したとしても密度が低く、ピンホールが多いので、放射率が０．５以下になり得ない。その一方、 前記輻射熱遮断フィルムの厚さが１５μmを超えると、放射率は満足するが、輻射熱遮断フィルム自体の高い熱伝導率によって真空断熱材の熱伝導率が高くなるという逆効果が表れる。
【００２９】
真空断熱材
図３は、本発明の一実施例に係る真空断熱材３００を示した断面図である。本発明の真空断熱材３００は、複数のコア層１０、前記各コア層の間に位置する輻射熱遮断フィルム２０、及び前記コア層と輻射熱遮断フィルムを真空包装する外被材３０を含んで形成することができ、また、前記芯材に付着又は挿入されるゲッター材３１をさらに含んで形成することができる。
【００３０】
このような外被材３０を形成することによって、本発明に係る真空断熱材３００は、最上の気密性と長期耐久性能を有することができる。また、外部の温度変化によって外被材３０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材３１を使用している。
【００３１】
真空断熱材は、真空断熱材用芯材及び輻射熱遮断フィルムを含むが、その構成要素は前記の通りである。また、このように製造された真空断熱材は、いすれも輻射熱において優れた断熱性能と長期耐久性能を発揮し、以下では、その具体的な実施例及び比較例を説明する。
【００３２】
以下では、本発明の望ましい実施例及び比較例を通して本発明の構成及び作用をより詳細に説明する。ただ、これは、本発明の望ましい例示として提示されたものであって、如何なる意味でも、これによって本発明が制限されると解釈することはできない。
【００３３】
［真空断熱材の製造］
グラスウールで構成されたコア層を８mm×１９０mm×２５０mm（厚さ×幅×長さ）のサイズに製造した後、真空断熱材用芯材として使用した。次に、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＣＤ）及びポリエチレンテレフタレートフィルム（ＰＥＴ）１２μm、ナイロン（Ｎｙｌｏｎ）フィルム２５μm、アルミニウム箔７μm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被材を形成した。
【００３４】
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個のゲッター材を、図３のように前記真空断熱材用芯材の内部に含ませた。
【００３５】
その次に、前記真空断熱材用芯材を封止体に挿入した後、１０Ｐａの真空度状態で密封して本発明に係る真空断熱材を製造した。
【００３６】
＜実施例１ないし８＞
前記真空断熱材芯材を構成する各コア層の間に、下記の表１に示した実施例１ないし８のフィルムを挿入して前記の真空断熱材を製造し、そのときの熱伝導率を測定した。前記輻射熱遮断フィルムが含む金属の放射率は、放射率測定装置（ＩＮＧＬＡＳ  ＴＩＲ  １００―２）を用いて測定し、これは、金属の種類と表面の状態によって変わり得る。
【００３７】
【表１】
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【００３８】
＜比較例１ないし６＞
比較例１ないし６のフィルムをコア層の間に挿入して前記の真空断熱材を製造し、そのときの熱伝導率を測定した。前記輻射熱遮断フィルムが含む金属の放射率は放射率測定装置（ＩＮＧＬＡＳ  ＴＩＲ  １００―２）を用いて測定し、これは、金属の種類と表面の状態によって変わり得る。特に、比較例１は、如何なるフィルムも挿入していない基準である。
【００３９】
【表２】
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【００４０】
（１）輻射熱遮断フィルムの位置による熱伝導率測定
図４（ａ）、（ｂ）に示したように、比較例２の“部分的な覆い”は、２個の層で構成されたコア部をアルミニウム箔で部分的に覆ったことを意味し、比較例３の“全体的な覆い”は、コア部全体を覆ったことを意味する。前記のようにアルミニウム金属箔を位置させ、熱伝導率を測定した結果、熱伝導率は４ｍＷ／ｍＫ以上に測定された。これは、輻射熱遮断フィルムの“部分的な覆い”や“全体的な覆い”がある場合、アルミニウム箔に沿って熱が反対面に伝達されることによって、むしろ熱伝逹が効率的に行われるという逆効果が発生したためである。
【００４１】
その一方、実施例１ないし７では、熱伝導率が４ｍＷ／ｍＫ以下と測定されたが、これは、コア層の間に位置するフィルムが輻射熱を遮断するためである。また、これを通して輻射熱の伝導抑制効果が収得されることは、輻射熱遮断フィルムの放射率が０．５以下の場合であることが分かる。
【００４２】
結果的に、コア層の間に放射率が０．５以下のフィルムを一つ以上含む真空断熱材用芯材を真空断熱材に適用すると、輻射熱が遮断されることによって既存の熱伝導率を低下させ得ることを確認した。
【００４３】
（２）輻射熱遮断フィルムの放射率による熱伝導率測定
比較例４の場合は、アルミニウムが蒸着されたＰＥＴフィルムがコア層の間に置かれ、蒸着面でないＰＥＴフィルム面が熱を受け入れる方向に置かれたときの熱伝導率を測定した結果である。このとき、ＰＥＴフィルム面は放射率が０．５以上と測定され、輻射熱遮断効果がないので熱伝導率が高く測定された。
【００４４】
その一方、実施例のうち、輻射熱遮断フィルムの樹脂基材としてＰＥＴを使用し、金属箔としてアルミニウムを使用するアルミニウム蒸着フィルムの場合、熱伝導率を低下させるにおいて最も効果的であることが分かった。
【００４５】
（３）輻射熱遮断フィルムの厚さによる熱伝導率測定
比較例５及び６では、アルミニウム金属箔の厚さを５μmないし１５μmの範囲から逸脱させ、熱伝導率を測定した。その結果、熱伝導率を低下させるよりは、むしろ熱伝導率を増加させるという逆効果を発揮した。
【００４６】
また、実施例７及び８の熱伝導率の測定結果を通して、コア層が複数である場合も、厚さ範囲を満足するときは熱伝導率が４ｍＷ／ｍＫ以下になることを確認した。これを通して、輻射熱遮断フィルムの厚さによる性能変化を確認することができた。
【００４７】
以上、添付の図面を参照して本発明の実施例及び比較例を説明したが、本発明は、前記実施例及び比較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な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。そのため、以上で記述した実施例及び比較例は、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と理解しなければならない。
【図１】
2014533813.tif 000005
【図２】
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【図３】
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【図４（ａ）】
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【図４（ｂ）】
2014533813.tif 000009
【国際調査報告】
2014533813.tif 000010
2014533813.tif 000011
2014533813.tif 000012
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