전 세계적으로 다양한 용도로 다양한 종류의 단열재가 사용되고 있습니다. 단열재 종류로는 폼(폴리스티렌, 폴리우레탄, 폴리이소시아누레이트, 폴리에틸렌), 섬유(유리섬유, 미네랄울, 셀룰로스, 실리카), 분말 등이 있습니다.
제품 개요
이러한 재료는 다양한 형태로 사용됩니다. 반경질에서 경질 보드, 블록, 블로운인(blown-in) 재료, 진공 패널 등이 있습니다. 최적의 단열재는 특정 용도에 따라 달라집니다.
단열은 다양한 분야에서 에너지 흐름을 줄이는 데 사용됩니다. 주요 용도로는 건설, 가전제품, 상품 운송 등이 있습니다. 단열 성능은 일반적으로 R값과 열전도도라는 두 가지 요소로 측정됩니다. R값은 건축 및 건설에 사용되는 단열재를 논할 때 흔히 사용됩니다. R값의 경우, 숫자가 높을수록 단열재의 성능이 우수합니다. 열전도도는 상품 운송 및 과학 분야, 특히 제약 및 생명 과학 제품을 논할 때 더 자주 사용됩니다. 열전도도는 재료를 통해 열이 전달되는 속도입니다. 열전도도가 낮을수록 단열재의 성능이 우수합니다. 이 백서에서는 제약 및 생명 과학 제품 운송에 진공 단열 패널을 사용하는 방법을 다룹니다.
장시간 온도 조절이 필요한 경우 VIP는 탁월한 단열재입니다. VIP의 성능을 결정하는 네 가지 주요 요소는 단열재로서의 효과, 즉 차단막, 심재, 건조제/게터, 그리고 진공도입니다.
이미지는 Avery Dennison-Hanita의 제공입니다.
진공 레벨
진공 레벨은 VIP(진공 단열 패널)라는 용어의 첫 글자입니다.진공은 입자가 없는 공간으로 정의됩니다.온도를 유지하는 진공의 효과는 좋아하는 음료를 하루 종일 따뜻하거나 차갑게 유지하는 전통적인 보온병이나 먹을 시간까지 수프나 좋아하는 디저트를 차갑게 유지하는 보온병을 통해 입증할 수 있습니다.이와 동일한 이론이 진공 단열 패널의 한 면에서 다른 면으로의 에너지 전달을 최소화하는 것입니다.이로 인해 한 면은 차갑고 다른 면은 따뜻합니다.VIP를 만드는 제조 과정에서 차단 필름의 두 층 사이의 공간을 진공시켜 가능한 한 많은 공기와 수증기 입자를 제거합니다.진공은 대기압을 기준으로 측정됩니다.VIP 내부 압력과 대기압의 차이가 클수록 VIP의 성능이 더 좋습니다.
배리어 필름
VIP 내부와 외부 대기를 분리하고 진공을 유지하는 재료는 배리어 필름입니다. 배리어 필름의 목적은 VIP 내부와 외부 사이의 입자(공기 및 수증기) 이동을 최소화하여 진공을 유지하는 것입니다. 일반적으로 두 장의 배리어 필름을 사용하여 밀봉하여 외피를 형성합니다. 필름 구조층은 앞서 설명한 바와 같이 배리어 역할을 할 뿐만 아니라, 패널 내부층과 외부층 사이에 누설이 발생하지 않도록 밀봉층 역할을 합니다. 배리어 필름은 또한 외피 내부의 심재를 포함하고 있으며, 패널의 형태를 형성하는 데 도움을 줍니다. 배리어 필름은 일반적으로 다층 적층 구조이며, 다양한 유형의 재료로 구성될 수 있습니다.
일반적으로 사용되는 다양한 소재의 예로는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 나일론, 알루미늄, PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트) 및 이들의 조합이 있습니다. 이러한 층들은 외부에서 내부로 입자가 이동하는 것을 방지하는 가장 효과적인 장벽을 제공하기 위해 결합됩니다. 제조업체의 특정 요구 사항과 요구에 따라 단층부터 최대 7~9층까지 다양한 조합이 사용됩니다.
설계자들이 또 다른 우려하는 점은 사용되는 배리어 필름의 종류에 따라 발생하는 '에지 효과'입니다. 효과적인 배리어 필름 구조 중 다수는 입자 이동을 방지하는 데 매우 효과적인 금속 재료 층을 사용합니다. 하지만 이러한 금속층은 에너지 전도체로서도 매우 우수합니다. 이러한 층은 VIP의 한쪽 면에서 다른 면으로 에너지를 전달하여(에지 효과), VIP의 본래 목적을 상당 부분 저해할 수 있습니다. 배리어 필름 층을 수정하거나 VIP의 각 면에 다른 종류의 필름을 사용하는 등 이러한 '에지 효과'를 최소화하거나 방지하는 다양한 방법이 있습니다. 최고의 배리어 필름은 효과적인 진공 배리어 기능을 제공하는 동시에 에지 효과를 최소화합니다.
핵심 소재
진공 단열 패널의 세 번째 주요 구성 요소는 심재입니다. 심재는 진공 상태에서 형태를 유지할 수 있을 만큼 밀도가 높아야 하지만, 패널 두께를 통해 에너지를 전달할 만큼 밀도가 높아서는 안 됩니다. 수년간 진공 패널의 심재로 다양한 재료가 사용되어 왔습니다. 이러한 재료에는 유리 섬유, 실리카 섬유, 폼, 미네랄울, 유리솜, 그리고 분말 형태의 훈증 또는 발열 실리카와 실리카 에어로젤이 포함됩니다. 가장 적합한 심재는 미세 다공성 구조로, 에너지가 한 표면에서 다른 표면으로 전달되는 연속적인 경로를 제공하지 않고 에너지 흐름을 방해하지 않습니다. 미세 다공성 구조는 에너지를 전달하는 모든 입자가 배출 과정에서 제거될 수 있도록 합니다. 또한, 우수한 심재는 일관되고 견고한 치수 안정성을 제공하고 패널 내부 진공 레벨의 압력을 견뎌냅니다. 치수 안정성은 VIP를 활용하여 상자와 운송 컨테이너를 제작할 때 일관된 치수를 제공하고 견고한 맞춤을 보장합니다.
건조제 및/또는 게터
진공 단열 패널의 네 번째 필수 구성 요소는 건조제 및/또는 게터입니다. 이러한 구성 요소의 목적은 진공 패널 내부에 남아 있을 수 있는 수증기(건조제) 또는 기체 입자(게터)를 흡수하는 동시에, 이음매를 통해 또는 차단 필름 소재의 투과성으로 인해 밀봉된 패널 내부로 유입될 수 있는 입자를 흡수하는 것입니다. 건조제와 게터에는 산화칼슘, 제올라이트, 실리카겔 등 다양한 종류의 재료가 사용됩니다. 게터는 흡수하려는 특정 기체에 맞게 설계될 수 있습니다.
맺음말
VIP 소재는 각 용도에 맞게 선택할 수 있습니다. 마이크로 유리 섬유 코어 소재, 진공도, 건조제/게터, 그리고 배리어 필름 구조의 적절한 조합을 통해 최대 1.15 mW/mK(R >95)의 열전도도를 달성할 수 있음이 입증되었습니다. 수명, 내구성, 단열도, 그리고 비용을 고려하여 특정 용도에 가장 적합한 VIP 유형을 결정하십시오.
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