辐射热阻隔真空绝热材料

摘要

本发明涉及初期绝热性能和辐射热阻隔优秀的真空绝热材料用芯材及利用该真空绝热材料用芯材的真空绝热材料。本发明的真空绝热材料的特征在于，包括：多个芯层；辐射热阻隔膜，位于上述芯层与芯层之间；以及外皮材料，用于对上述芯层和辐射热阻隔膜进行真空包装。

说明书

技术领域

本发明涉及真空绝热材料用芯材以及以上述芯材为结构的真空绝热材料，上述真空绝热材料用芯材的特征在于，包括：多个芯层；以及辐射热阻隔膜，位于上述芯层与芯层之间。

背景技术

在以往的真空绝热材料的情况下，外皮材料由包含金属蒸镀膜或铝箔的多层膜构成，作为内容物的芯材适用玻璃纤维(Glass fiber)、烘制二氧化硅(Fumed silica)等，在吸收材料的情况下，适用氧化钙(CaO)。

虽然也在韩国专利公开公报第2004-0047256号和韩国登录专利第10-0823406中公开了包含收纳有无机纤维聚合物的芯材的真空绝热材料和包含纤维集合体的芯材等，但其着重点在于，阻隔由对流引起的热传递来提高热性能。但是，热通过传导、对流、辐射的方式传递，且基于辐射的热传递仍旧无法阻隔，因此存在作为绝热材料的应用受限的问题。

发明内容

技术问题

本发明的目的在于，提供初期绝热性能和长期耐久性能均优秀的真空绝热材料用芯材，并提供包括上述芯材，且用于阻隔基于辐射的热传递的真空绝热材料。

解决问题的手段

为了实现上述目的，本发明提供真空绝热材料用芯材，上述真空绝热材料用芯材的特征在于，包括：多个芯层；以及辐射热阻隔膜，位于上述芯层与芯层之间。

并且，本发明提供真空绝热材料，上述真空绝热材料的特征在于，包括：多个芯层；辐射热阻隔膜，位于上述芯层与芯层之间；以及外皮材料，用于对上述芯层和辐射热阻隔膜进行真空包装。

发明的效果

本发明的真空绝热材料用芯材能够提高初期绝热性能，并且不仅能够阻隔传导及对流引起的热传递，还能阻隔辐射引起的热传递，在长期耐久性能方面也呈现卓越的性能。

并且，本发明的真空绝热材料根据上述芯材及其他材料的特性，具有维持最小10年以上的绝热性能的优点。

附图说明

图1及图2为本发明的多个实施例的真空绝热材料用芯材的剖视图。

图3为示出本发明的实施例的真空绝热材料的剖视图。

图4示出了比较例2及比较例3的真空绝热材料。

具体实施方式

以下参照附图详细说明的实施例及比较例会让本发明的优点、特征以及实现这些优点和特征的方法更加明确。但是，本发明并不局限于以下所公开的实施例及比较例，能够以互不相同的各种方式实施，本实施例及比较例只用于使本发明的公开内容更加完整，能够使本发明所属领域的普通技术人员完整地理解本发明的范畴，本发明仅由发明要求保护范围定义。在说明书全文中，相同的附图标记表示相同的结构要素。

以下，参照附图对本发明的优选实施例及比较例的真空绝热材料用芯材以及利用上述真空绝热材料用芯材的真空绝热材料进行的详细说明如下。

真空绝热材料用芯材

首先，观察本发明的真空绝热材料用芯材，其结果如下。

图1为一实施例的真空绝热材料用芯材100的剖视图。芯材100由多个芯层10及辐射热阻隔膜20构成，上述辐射热阻隔膜20位于上述芯层与芯层之间。

本发明的构成芯材100的芯层10不受特殊的限制，但可以使用对聚氨基甲酸乙酯泡沫、玻璃棉、陶瓷纤维等无机材料进行纤维化而成的，平均纤维直径为0.1μm以上且10μm以下的芯层10。考虑到生产率，优选为0.8μm以上且10μm以下。并且，纤维长度并不受特殊的限制，但优选为500mm以下，进而优选为200mm以下。

并且，本发明中的真空绝热材料用芯材100可包括一个以上的芯层10。在包括多个芯层10的情况下，构成芯层10的成分可以相同，也可以不同。

上述芯层10可包括一个以上的辐射热阻隔膜20。优选地，上述辐射热阻隔膜20包括辐射率为0.5以下的膜。在辐射率超过上述范围的情况下，在阻隔辐射热方面，其效果可能会明显降低。

辐射率为由黑体(black body)或表面放出的放射与按照普朗克定律预料的理论性放射之间的比率。辐射率这一术语是指按照美国材料与试验协会(ASTM)的标准，在红外线范围内测定到的辐射率值。辐射率利用辐射测量(radiometric measurement)来测定，并记录为半球辐射率(hemispherical emissivity)及标准辐射率(normal emissivity)。

上述辐射率是指通过上述涂敷放出的波长较长的红外线放射的百分比，辐射率低是指通过玻璃传递较少的热。更具体地，本发明的辐射率是指一个物体吸收外部的光能之后，将一部分重新放射或当产生表面反射现象时进行重新辐射的能量比率。辐射率会以0与1之间的值来显示，越靠近0，辐射热阻隔效果就越大，并且，根据物质的种类和表面的状态而不同。由于本发明的上述辐射热阻隔膜的辐射率为0.5以下，较低，因此，降低通过上述辐射热阻隔膜的内部支撑体的辐射热传递，其结果，可提高真空绝热材料用芯材的绝热性能。

上述辐射热阻隔膜20的特征在于，包含金属箔。上述金属箔除了能够使用铝之外，还能使用铜、金、银、镍、钛、锆、硅、铟、碳、钴或它们的混合物等。尤其，可包含对辐射热的辐射率为0.5以下的所有金属箔，但最优选地，包含工序费用低廉的铝或铜。

上述铝作为热导率高的金属，虽然其本身不是有效的绝热材料，但由于铝非常薄，因此，基于此的传递的影响可以被忽视。并且，传递的辐射热可通过使用辐射热吸收及放射较少的表面来被抑制，上述表面为不仅显得闪亮，而且还反射如同光一样传播的电磁波的辐射热的类型的绝热材料。

并且，铝作为为了阻隔基于辐射的热传递，来降低真空绝热材料的热传导率而形成的阻隔层，由具有7重量％至1.3重量％的铁(Fe)含量的铝形成。随着晶粒细化而成，包含上述铁含量的铝由于晶粒之间的缝隙减少，从而使材料本身能够收容的接受应力增加，由此，在压力等加工工序中也能承受，且软性也会提高。

图2为本发明的一实施例的另一真空绝热材料用芯材100的剖视图。本发明的辐射热阻隔膜可包含树脂基材21和金属箔22，上述金属箔设置于上述树脂基材上。

本发明中可使用的树脂基材21可包含聚丙烯、双向拉伸聚丙烯(OPP)、低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚酰胺-6(尼龙)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚-4-甲基-1-戊烯、聚丁烯、聚戊二烯、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、乙烯-丙烯共聚物以及乙烯-丁烯-丙烯三元共聚物等，但并不局限于此。

并且，作为形成设置于上述树脂基材21上的金属箔22的金属，除了可以使用铝之外，还可以使用铜、金、银、镍、钛、锆、硅、铟、碳、钴或它们的混合物等。本发明利用的金属蒸镀方法作为公知的方法，可以使用热蒸镀法、离子溅射法，并且，在维持保温力及经济方面，优选地，使金属蒸镀层的厚度大致为20～1000A。

就形成上述辐射热阻隔膜20而言，在气体阻隔性(Gas Barrier)增大及防透湿效果方面，最优选地，将在真空中没有水分、增塑剂及裂解气等的发泡的金属蒸镀于亲和性佳的树脂基材。

尤其，可包含聚对苯二甲酸乙二醇酯作为上述树脂基材，并包含铝作为上述金属箔来制备铝蒸镀膜。上述铝蒸镀膜对辐射热的辐射率为0.5以下，且可以在铝蒸镀中使用溅射蒸镀方式。

更详细地，若在10^-4～10^-8托(torr)左右的真空条件下，将铝加热至1500℃以上，则会使铝蒸发，之后凝着于塑料膜或纸张等基材上。蒸镀膜的厚度为400～800蒸镀面显示金属铝箔之类的外观。并且，构成上述蒸镀膜的聚对苯二甲酸乙二醇酯基材起到防湿层的功能，且会抑制结露的产生。另一方面，在树脂基材包含聚乙烯、聚丙烯的情况下，由于粘结性降低，因而需要进行电晕(corona)处理等。

上述辐射热阻隔膜20的厚度可以为5～15μm。尤其，上述辐射热阻隔膜20的厚度最优选为10～15μm。若上述辐射热阻隔膜的厚度小于5μm，则很难制备膜形态，即使制备了，也因密度低且销孔多而无法使辐射率成为0.5以下，若上述辐射热阻隔膜的厚度大于15μm，则虽然满足辐射率，但因辐射热阻隔膜本身的高的热传导率而呈现真空绝热材料的热传导率变高的逆效果。

真空绝热材料

图3为示出本发明一实施例的真空绝热材料300的剖视图。本发明的真空绝热材料300可包括：多个芯层10；辐射热阻隔膜20，位于上述芯层与芯层之间；以及外皮材料30，对上述芯层和辐射热阻隔膜进行真空包装。并且，还可以包括附着或插入于上述芯材的吸收材料31。

通过形成这种外皮材料30，可使本发明的真空绝热材料300具有最佳的气密性和长期耐久性能。并且，会因外部的温度变化而在外皮材料30的内部产生气体及水分，为了防止上述气体及水分的产生，使用吸收材料31。

真空绝热材料包括真空绝热材料用芯材及辐射热阻隔膜，其结构要素如上所述。并且，如此制备的真空绝热材料均对辐射热发挥优秀的绝热性能和长期耐久性能，而观察其具体实施例及比较例如下。

以下，通过本发明的优选实施例及比较例更加详细地说明本发明的结构及作用。但这仅仅是作为本发明的优选例示来提出的，不能以任何意义解释本发明受限于此。

制备真空绝热材料

将由玻璃棉构成的芯层以8×190×250mm(厚度×宽度×长度)的大小制备之后，用作真空绝热材料用芯材。然后，形成了以聚偏二氯乙烯(PVCD)及聚对苯二甲酸乙二醇酯膜(PET)12μm、尼龙(Nylon)膜25μm、铝箔7μm及线性低密度聚乙烯(LLDPE)膜50μm的结构形成的外皮材料。

其次，如图3所示，将两个吸收材料包含于上述真空绝热材料用芯材的内部，上述吸收材料以将25g的纯度为95％的生石灰(CaO)放入袋子中的方式制成。

再次，在将上述真空绝热材料用芯材插入于袋体之后，在10Pa的真空度状态下进行密封，从而制备了本发明的真空绝热材料。

实施例1至实施例8

在构成上述真空绝热材料芯材的芯层之间插入由下表1表示的实施例1至实施例8的膜，来制备上述真空绝热材料，并测定了当时的热传导率。利用辐射率测定装置(INGLAS TIR100-2)测定了包含上述辐射热阻隔膜的金属的辐射率，而这可根据金属的种类和表面的状态而不同。

表1

比较例1至比较例6

将比较例1至比较例6的膜插入于芯层之间，来制备上述真空绝热材料，并测定了当时的热传导率。利用辐射率测定装置(INGLASTIR100-2)测定了包含上述辐射热阻隔膜的金属的辐射率，而这可根据金属的种类和表面的状态而不同。尤其，比较例1为没有插入任何膜的基准。

表2

(1)测定基于辐射热阻隔膜的位置的热传导率

如图4的(a)部分及图4的(b)部分所示，比较例2的“部分包围”意味着利用铝箔部分包围由两层构成的芯部，比较例3的“整体包围”意味着包围芯部的整体。如上所述，插入铝金属箔并测定了热传导率，其结果，热传导率测定为4mW/mK以上。这是因为在存在辐射热阻隔膜的“部分包围”或“整体包围”的情况下，热会沿着铝箔向相反的一面传递，由此，反而产生了使热传递更加顺畅的逆效果。

相反，在实施例1至实施例7中，热传导率测定为4mW/mK以下，这是因为位于芯层之间的膜阻隔辐射热。并且，由此可知，获得辐射热传导抑制效果为辐射热阻隔膜的辐射率在0.5以下的情况。

结果确认了，若将在芯层之间包含一个以上的辐射率为0.5以下的膜的真空绝热材料用芯材适用于真空绝热材料，则会因阻隔辐射热而降低现有的热传导率。

(2)测定基于辐射热阻隔膜的辐射率的热传导率

比较例4的情况是在将蒸镀有铝的聚对苯二甲酸乙二醇酯膜置于芯材之间，并放置于由聚对苯二甲酸乙二醇酯膜面受热的方向上，而不是由蒸镀膜受热的方向上时，测定热传导率的结果。此时，聚对苯二甲酸乙二醇酯膜面的辐射率测定为0.5以上，这是因为由于没有辐射热阻隔效果，因此测定出的热传导率较高。

相反，在实施例中，可知将聚对苯二甲酸乙二醇酯用作辐射热阻隔膜的树脂基材，且将铝用作金属箔的铝蒸镀膜的情况在降低热传导率方面最为有效。

(3)测定基于辐射热阻隔膜的厚度的热传导率

在比较例5及比较例6中，以使铝金属箔的厚度超过5～15μm的范围的方式测定了热传导率。其结果，没有发挥降低热传导率的作用，反而发挥了增加热传导率的逆效果。

并且，通过实施例7及实施例8的热传导率的测定结果，确认了在芯层为多个的情况下，只要满足厚度范围，热传导率就会在4mW/mK以下。由此，可以确认基于辐射热阻隔膜的厚度的性能变化。

以上，参照附图对本发明的多个实施例及比较例进行了说明，但本发明并不局限于上述实施例及比较例，而是能够以互不相同的各种方式制成，且只要是本发明所属领域的普通技术人员就能理解在不变更本发明的技术思想或必要特征的情况下，能够以其他具体方式实施。因此，应理解为以上所记述的多个实施例及比较例在所有方面仅是例示性的，而非限定。