KR200427596Y1 - 상변화 물질을 이용한 열전도 및 흡수 시트 - Google Patents

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KR200427596Y1 KR2020060018249U KR20060018249U KR200427596Y1 KR 200427596 Y1 KR200427596 Y1 KR 200427596Y1 KR 2020060018249 U KR2020060018249 U KR 2020060018249U KR 20060018249 U KR20060018249 U KR 20060018249U KR 200427596 Y1 KR200427596 Y1 KR 200427596Y1
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Abstract

본 고안은 특정 소자 및 특정 부위에서 발생된 열을 외부로 방출하는 열 흡수 시트에 있어서, 다공성 기재와, 융점이 25 내지 60℃인 유기계 상변화 물질과, 열을 전도하는 열전도성 필러로 구성되되, 40 내지 70℃의 온도에서 용융된 상기 유기계 상변화 물질에 열전도성 필러를 1.0 내지 30wt% 첨가한 후 교반기로 분산시킨 열전도성 상변화 물질로 상기 기재를 1차 코팅시켜 상기 기재 내부에 상기 열전도성 상변화 물질을 침적시킨 동시에 상기 기재의 외주면에 상기 열전도성 상변화 물질 코팅층을 형성시킨 열전도 및 흡수성 시트; 상기 시트에 접촉하고 있는 특정 물체에 상기 열전도성 상변화 물질이 전이 및 확산되는 것을 방지하기 위해 열전도성 페이스트로 상기 시트를 2차 코팅시켜 상기 시트의 외주면에 형성된 상변화 물질 보호층;으로 구성되는 열전도 및 흡수성 시트를 제작함으로써, 휴대용 전자기기에서 발생되는 열을 효율적으로 흡수할 수 있고, 흡수된 열은 서서히 방출할 수 있도록 하며, 소형 박막으로 제작할 수 있어 휴대폰 및 PDA 등과 같은 휴대용 전자제품에 용이하게 적용할 수 있다.

Description

상변화 물질을 이용한 열전도 및 흡수 시트{A heat absorption sheat using phase change material}
도 1은 본 고안의 일실시예에 따른 상변화 물질을 이용한 열전도 및 흡수성 시트의 단면도이고,
도 2는 본 고안의 다른 실시예에 따른 상변화 물질을 이용한 열전도 및 흡수성 시트의 단면도이고,
도 3은 본 고안의 또 다른 실시예에 따른 상변화 물질을 이용한 열전도 및 흡수성 시트의 단면도이고,
도 4는 본 고안의 또 다른 실시예에 따른 상변화 물질을 이용한 열전도 및 흡수성 시트의 단면도이고,
도 5는 본 고안에 따른 상변화 물질을 이용한 열전도 및 흡수성 시트의 제조 공정 순서도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10: 부직포
20, 20' : 열전도성 상변화 물질 코팅층
30, 30': 상변화 물질 보호층
40: 표면에칭 다공성 알루미늄 금속박
50: 메쉬 60: 기재
70, 70':금속박층
본 고안은 상변화 물질을 이용한 열 흡수 시트에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 비표면적이 큰 다공성의 종이류 또는 부직포를 열전도성 상변화 물질에 함침시킨 후 폴리이미드와 같은 내열성 및 내약품성 페이스트를 코팅함으로써 휴대용 전자기기에서 발생되는 열을 효율적으로 흡수하고 흡수된 열은 서서히 방출하는 열전도 및 열흡수성 시트에 관한 것이다.
현대 과학기술의 눈부신 발전으로 인해 인류는 최첨단 이동통신 기기 및 고성능, 다기능 디지털 전자제품 등의 문명의 이기를 누리고 있다.
이와 같이 첨단 전기전자 제품들이 디지털화 되고 휴대용 기기가 소형화 및 컴팩트화 되면서 배터리 및 회로상의 부품들로부터 발생되는 많은 양의 열을 효율적으로 흡수하고 방출시켜야 하는 상황에 놓이게 되었다.
이러한 방열에 관한 문제를 해결하기 위하여 종래에는 열전도도가 우수한 금속성 시트를 사용하거나 실리콘수지에 열전도성 분말을 분산시켜 시트화한 제품을 적용하고 있으나 이들은 그 자체가 열을 효과적으로 흡수하는 특성이 불량하고, 휴대폰 및 PDA 등과 같은 휴대용 전자제품에 적용하는 데는 한계가 있다.
따라서 휴대용 전자기기 등으로부터 발생하는 열을 효율적으로 흡수하고 흡 수한 열은 서서히 방출할 수 있고, 휴대폰 및 PDA 등과 같은 휴대용 전자제품에 용이하게 적용할 수 있는 열 흡수 시트를 필요로 하고 있다.
본 고안은 상기와 같은 여건을 감안하여 창출된 것으로서, 본 고안의 목적은 유기계 상변화 물질에 열전도성 필러 분말을 첨가하여 임펠러 교반기로 분산함으로써 형성된 열전도성 상변화 물질에 다공성 기재를 함침시켜 열전도 및 열흡수성 시트를 제작함으로써, 제작된 열전도 및 열흡수성 시트는 휴대용 전자기기에서 발생되는 열을 효율적으로 흡수하고 흡수된 열은 서서히 방출할 수 있도록 하며 휴대폰 및 PDA 등과 같은 휴대용 전자제품에 용이하게 적용할 수 있는 열전도 및 열흡수성 시트를 제공하는 데 있다.
본 고안의 또 다른 목적은 내열성 및 내약품성이 우수한 폴리이미드, 멜라민 페이스트, 실리콘수지, 우레탄수지 또는 UV 경화형수지를 열전도 및 열흡수성 시트에 코팅시킴으로써, 열전도 및 열흡수성 시트와 접촉해 있는 다른 물체에 열전도성 상변화 물질이 전이되거나 확산되는 것을 방지할 수 있는 열전도 및 열흡수성 시트를 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한, 본 고안에 따른 기술적인 수단은 특정 소자 및 특정 부위에서 발생된 열을 외부로 방출하는 열 흡수 시트에 있어서, 다공성 기재와, 융점이 25 내지 60℃인 유기계 상변화 물질과, 열을 전도하는 열전도성 필러로 구성되되, 40 내지 70℃의 온도에서 용융된 상기 유기계 상변화 물질에 열전도 성 필러를 1.0 내지 30wt% 첨가한 후 교반기로 분산시킨 열전도성 상변화 물질로 상기 기재를 1차 코팅시켜 상기 기재 내부에 상기 열전도성 상변화 물질을 침적시킨 동시에 상기 기재의 외주면에 상기 열전도성 상변화 물질 코팅층을 형성시킨 열전도 및 흡수성 시트; 상기 시트에 접촉하고 있는 특정 물체에 상기 열전도성 상변화 물질이 전이 및 확산되는 것을 방지하기 위해 열전도성 페이스트로 상기 시트를 2차 코팅시켜 상기 시트의 외주면에 형성된 상변화 물질 보호층;으로 구성된다.
본 고안은 유기계 상변화 물질인 노르말 파라핀, 스테아린산, 밀랍, 글리세린, 폴리에스테르 검(polyester gum) 또는 폴리에틸렌글리콜에 열전도성 필러인 그라파이트, 나노 탄소 튜브, 알루미늄 또는 은 분말을 첨가하여 임펠러 교반기 또는 니더로 분산한 후 분산된 열전도성 상변화 물질에 다공성 종이류, 직조된 섬유 또는 부직포류를 함침하여 열전도 및 흡수성 시트를 제작함으로써, 휴대용 전자기기에서 발생되는 열을 효율적으로 흡수할 수 있고, 흡수된 열은 서서히 방출할 수 있도록 하며, 소형으로 제작할 수 있어 휴대폰 및 PDA 등과 같은 휴대용 전자제품에 용이하게 적용할 수 있다.
또한 본 고안은 열전도 및 흡수성 시트에 내열성 및 내약품성이 우수한 폴리이미드, 멜라민 페이스트, 실리콘수지, 우레탄수지 또는 UV 경화형수지를 코팅함으로써 열전도성 상변화 물질이 열전도 및 흡수성 시트와 접촉해 있는 다른 물체에 전이되거나 확산되는 것을 방지할 수 있다.
이하, 첨부한 도면에 의거하여 본 고안의 바람직한 실시예를 자세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 고안의 일실시예에 따른 상변화 물질을 이용한 열 흡수 시트의 단면도로서, 부직포(10), 제 1 열전도성 상변화 물질 코팅층(20), 제 2 열전도성 상변화 물질 코팅층(20'), 제 1 상변화 물질 보호층(30) 및 제 2 상변화 물질 보호층(30')로 구성되고, 도 2는 본 고안의 다른 실시예에 따른 상변화 물질을 이용한 열 흡수 시트의 단면도로서, 제 1 열전도성 상변화 물질 코팅층(20), 제 2 열전도성 상변화 물질 코팅층(20'), 제 1 상변화 물질 보호층(30), 제 2 상변화 물질 보호층(30') 및 표면에칭 다공성 알루미늄 금속 박층(40)로 구성되며, 도 3은 본 고안의 또 다른 실시예에 따른 상변화 물질을 이용한 열 흡수 시트의 단면도로서, 제 1 열전도성 상변화 물질 코팅층(20), 제 2 열전도성 상변화 물질 코팅층(20'), 제 1 상변화 물질 보호층(30), 제 2 상변화 물질 보호층(30'), 메쉬(50)로 구성되고, 도 4는 본 고안의 또 다른 실시예에 따른 상변화 물질을 이용한 열 흡수 시트의 단면도로서, 제 1 열전도성 상변화 물질 코팅층(20), 제 2 열전도성 상변화 물질 코팅층(20'), 기재(60), 제 1 금속박층(70) 및 제 2 금속박층(70')으로 구성된다.
도 1의 시트는 부직포(10)와, 융점이 25 내지 60℃인 유기계 상변화 물질을 40도 내지 70℃의 온도에서 용융시킨 후, 용융된 유기계 상변화 물질에 열전도성 필러 분말을 1.0 내지 30 wt% 첨가하여 터빈타입의 임펠러 교반기로 분산시켜 40 내지 70℃의 온도에서 제조된 페이스트 상태의 열전도성 상변화 물질을 40 내지 70℃의 온도로 유지시키고, 40 내지 70℃의 온도로 유지된 열전도성 상변화 물질에 부직포를 함침시킴으로써 부직포 내부에 열전도성 상변화 물질이 침적되는 동시에 부직포의 상하면에 형성된 열전도성 상변화 코팅층(20, 20')으로 구성된다.
상변화 물질 보호층(30, 30')은 열흡수 시트 주변의 온도가 용융점에 근접하거나 그 이상일 경우 열전도 및 흡수성 시트와 접촉하고 있는 특정 부품 및 기구물에 열전도성 상변화 물질이 전이되거나 확산되는 것을 방지하기 위하여 열전도 및 흡수성 시트의 표면에 내열성 및 내약품성이 우수한 열전도성 폴리이미드 페이스트를 스크린 프린팅 법으로 코팅시킴으로써 형성된다.
상기에서 부직포는 알루미늄 스폰지와 같은 금속 스폰지, 비표면적이 큰 다공성 종이 또는 직조된 섬유 중 어느 하나를 선택하여 대체 사용 가능하다.
참고로, 상변화 물질(즉, 상전이 물질 혹은 잠열저장물질 또는 축열물질)이란 일정한 온도 범위에서 고상에서 액상 또는 액상에서 고상으로 그의 상(phase)이 변화함으로써 열에너지를 흡수 및 방출하는 것이다.
도 2의 시트는 표면에칭 다공성 알루미늄 금속박(40)과, 융점이 25 내지 60 ℃인 유기계 상변화 물질을 40도 내지 70℃의 온도에서 용융시킨 후, 용융된 유기계 상변화 물질에 열전도성 필러 분말을 1.0 내지 30 wt% 첨가하여 터빈타입의 임펠러 교반기로 분산시켜 40 내지 70℃의 온도로 유지된 페이스트 상태의 열전도성 상변화 물질을 표면에칭 다공성 알루미늄 금속박(40)의 표면이 코팅됨으로써 형성된 열전도성 상변화 코팅층(20, 20')으로 구성된다.
상변화 물질 보호층(30, 30')은 열전도 및 흡수성 시트와 접촉하고 있는 특정 부품 및 기구물에 열전도성 상변화 물질이 전이되거나 확산되는 것을 방지하기 위해 시트의 표면에 내열성 및 내약품성이 우수한 열전도성 폴리이미드 페이스트를 스크린 프린팅 법으로 코팅시킴으로써 형성된다.
아울러, 표면에칭 다공성 알루미늄 금속박은 표면에칭 다공성 구리 금속박으로 대체 사용 가능하고, 표면에칭 다공성 알루미늄에 열전도성 상변화 물질을 코팅하는 방법은 스크린 프린팅, 닥터브레이드 또는 함침 중 어느 하나를 선택하여 사용한다.
도 3의 시트는 메쉬(50)와, 융점이 25 내지 60℃인 유기계 상변화 물질을 40도 내지 70℃의 온도에서 용융시킨 후, 용융된 유기계 상변화 물질에 열전도성 필러 분말을 1.0 내지 30 wt% 첨가하여 터빈타입의 임펠러 교반기로 분산시켜 40 내지 70℃의 온도 범위에서 제조된 페이스트 상태의 열전도성 상변화 물질을 40 내지 70℃의 온도로 유지시키고, 40 내지 70℃의 온도로 유지된 열전도성 상변화 물질에 메쉬(50)를 함침시킴으로써 메쉬(50) 내부에 열전도성 상변화 물질이 침적되는 동시에 메쉬의 상하면에 형성된 열전도성 상변화 코팅층(20, 20')으로 구성된다.
상변화 물질 보호층(30, 30')은 열전도 및 흡수성 시트와 접촉하고 있는 특정 부품 및 기구물에 열전도성 상변화 물질이 전이되거나 확산되는 것을 방지하기 위해 시트의 표면에 내열성 및 내약품성이 우수한 열전도성 폴리이미드 페이스트를 스크린 프린팅 법으로 코팅시킴으로써 형성된다.
상기에서 메쉬는 직조된 섬유로 대체 가능하다.
도 1 내지 도 3에서 스크린 프린팅 법은 닥터브레이드 법 또는 함침법 중 어느 하나를 선택하여 대체 사용 가능 하고, 유기계 상변화 물질은 노르말 파라핀, 스테아린산, 밀랍, 글리세린, 폴리에스테르 검 또는 폴리에틸렌글리콜 중에 어느 하나를 선택하여 사용하며, 열전도성 필러는 그라파이트, 나노탄소튜브, 알루미늄 또는 은, 구리, 은 코팅된 알루미늄, 은 코팅된 구리 또는 카본블랙 분말 중 어느 하나를 선택하여 사용하고, 내열성 및 내약품성이 우수한 열전도성 페이스트는 폴리이미드, 멜라민 페이스트, 실리콘수지, 우레탄수지 중 어느 하나를 사용하되, 선택된 전기절연성 수지에 상기의 열전도성 필러를 단일 혹은 2 내지 3 종류와 혼합하여 분산시킨 페이스트를 사용한다.
도 4는 도 1내지 도 3에 사용된 기재(60)에 열전도성 상변화 물질을 코팅함으로써 형성된 열전도성 시트 표면에 상변화 물질 보호층을 코팅시키지 않고, 열전도성 상변화 물질이 코팅된 열전도성 시트 양면에 열전도도가 우수한 알루미늄 박 또는 동박을 합지시킨 제 1 금속박층(70) 및 제 2 금속박층(70')이 형성됨으로써 열전도성 상변화 물질이 열전도 및 흡수성 시트와 접촉해 있는 특정 물체나 혹은 부품에 전이되거나 확산되는 것을 방지하고 특정소자나 회로부에서 발생되는 열이 열전도 및 흡수성 시트에 쉽게 전달되도록 한다.
도 5는 본 고안에 따른 상변화 물질을 이용한 열 흡수 시트의 제조 공정 순서도이다.
융점이 25 내지 60℃의 유기계 상변화 물질(즉, 노르말 파라핀, 스테아린산 또는 폴리에틸렌 글리콜)을 40 내지 70℃ 의 온도에서 용융(S1)시킨 후 열전도성 필러(즉, 그라파이트, 나노 탄소 튜브, 알루미늄 또는 은 )분말을 1.0 내지 30wt% 첨가하여 터빈타입의 임펠러 교반기로 분산(S2)시켜 열전도성 필러가 분산된 페이스트 상태의 상변화 물질을 약 40 내지 70℃의 온도로 유지시킨다.
상기에서 약 40 내지 70℃의 온도로 유지된 열전도성 상변화 물질에 기재(즉, 다공성의 종이류, 직조된 섬유, 메쉬, 부직포류, 금속스폰지류)를 소정시간 동안 함침(S4)시킴으로써 열전도 및 흡수성 시트가 형성(S5)한다. 아울러, 소정시간은 열전도성 상변화 물질이 최대량으로 함침 될 수 있는 10 내지 300초이다.
그 후, 열전도 및 흡수성 시트 내의 상변화 물질이 용융되어 상변화 물질이 침적된 시트와 접촉하고 있는 물체나 부품에 전이되거나 확산되는 것을 방지하기 위해 열전도 및 흡수성 상변화 시트 표면에 열전도성 페이스트(즉, 폴리이미드, 멜라민 페이스트, 실리콘수지, 우레탄수지, UV 경화형 수지에 열전도성 필러인 그라파이트, 나노탄소튜브, 알루미늄, 은, 구리, 은 코팅 알루미늄, 은 코팅 동 또는 카본블랙이 분산된 페이스트)를 스크린 프린팅 법으로 코팅함으로써 상변화 물질 보호층을 형성(S6)시킨다.
또는 상변화 물질의 용융되어 상변화 물질이 침적된 시트와 접촉하고 있는 물체 및 부품에 전이되거나 확산되는 것을 방지하기 위해 열전도 및 흡수성 시트 양면에 열전도도가 우수한 알루미늄박 또는 구리박을 합지시킨다.
본 고안은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하 청구 범위에서 청구하는 본 고안의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.
이상에서 자세히 설명된 바와 같이, 본 고안은 유기계 상변화 물질인 노르말 파라핀, 스테아린산, 밀랍, 글리세린, 폴리에스테르 검(polyester gum) 또는 폴리 에틸렌글리콜에 열전도성 필러인 그라파이트, 나노 탄소 튜브, 알루미늄 또는 은 분말을 첨가하여 임펠러 교반기로 분산한 후 분산된 열전도성 상변화 물질에 다공성 종이류, 직조된 섬유 또는 부직포류를 함침하여 열전도성 시트를 제작함으로써, 휴대용 전자기기에서 발생되는 열을 효율적으로 흡수할 수 있고, 흡수된 열은 서서히 방출할 수 있도록 하며, 소형박막으로 제작할 수 있어 휴대폰 및 PDA 등과 같은 휴대용 전자제품에 용이하게 적용할 수 있다.
또한, 열전도 및 흡수성 시트에 내열 및 내약품성이 우수하고 열전도성을 갖는 폴리이미드, 멜라민 페이스트, 실리콘수지, 우레탄수지, UV 경화형수지 페이스트를 코팅 또는 열전도 및 흡수성 시트 양면에 열전도도가 우수한 알루미늄박 또는 동박을 합지시킴으로써 열전도성 상변화 물질이 열전도 및 흡수성 시트와 접촉해 있는 다른 물체에 전이되거나 확산되는 것을 방지할 수 있어 신뢰성을 높일 수 있고, 취급 시 수반되는 불편함을 해소할 수 있으며, 내열성과 내약품성이 우수하다.

Claims (7)

  1. 특정 소자 및 특정 부위에서 발생된 열을 외부로 방출하는 열 흡수 시트에 있어서,
    다공성 기재와, 융점이 25 내지 60℃인 유기계 상변화 물질과, 열을 전도하는 열전도성 필러로 구성되되, 40 내지 70℃의 온도에서 용융된 상기 유기계 상변화 물질에 열전도성 필러를 1.0 내지 30wt% 첨가한 후 교반기로 분산시킨 열전도성 상변화 물질로 상기 기재를 1차 코팅시켜 상기 기재 내부에 상기 열전도성 상변화 물질을 침적시킨 동시에 상기 기재의 외주면에 상기 열전도성 상변화 물질 코팅층을 형성시킨 열전도 및 흡수성 시트;
    상기 시트에 접촉하고 있는 특정 물체에 상기 열전도성 상변화 물질이 전이 및 확산되는 것을 방지하기 위해 열전도성 페이스트로 상기 시트를 2차 코팅시켜 상기 시트의 외주면에 형성된 상변화 물질 보호층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 상변화 물질을 이용한 열전도 및 흡수성 시트.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 기재는
    직조된 섬유, 메쉬, 금속 스폰지, 다공성 종이, 폴리머 시트, 부직포 표면에칭 다공성 알루미늄 금속 박 또는 표면에칭 다공성 구리 금속 박 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 상변화 물질을 이용한 열전도 및 흡수성 시트.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 유기계 상변화 물질은
    노르말 파라핀, 스테아린산, 밀랍, 글리세린, 폴리에스테르 검(polyester gum) 또는 폴리에틸렌글리콜 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 상변화 물질을 이용한 열전도 및 흡수성 시트.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 열전도성 필러는
    그라파이트, 나노탄소튜브, 알루미늄, 은, 구리, 은 코팅된 알루미늄, 은 코팅된 구리 또는 카본블랙 분말 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 상변화 물질을 이용한 열전도 및 흡수성 시트.
  5. 청구항 1 또는 청구항 4에 있어서, 상기 열전도성 페이스트는
    폴리이미드, 멜라민 페이스트, 실리콘수지, 우레탄수지, UV경화형 수지 또는 상기 특정 수지에 상기 열전도성 필러를 1 내지 3 종류를 혼합하여 분산시킨 페이스트 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 상변화 물질을 이용한 열전도 및 흡수성 시트.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 1차 코팅 및 상기 2차 코팅 법은
    스크린 프린팅, 닥터브레이드, 스프레이 또는 함침 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 상변화 물질을 이용한 열전도 및 흡수성 시트.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 열전도 및 흡수성 시트는
    알루미늄 박 또는 구리 박 중 어느 하나를 양면에 합지시킨 금속박층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상변화 물질을 이용한 열전도 및 흡수성 시트.
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