KR20160024352A - 다공성 기재를 이용한 단열 시트 - Google Patents

다공성 기재를 이용한 단열 시트 Download PDF

Info

Publication number
KR20160024352A
KR20160024352A KR1020150117430A KR20150117430A KR20160024352A KR 20160024352 A KR20160024352 A KR 20160024352A KR 1020150117430 A KR1020150117430 A KR 1020150117430A KR 20150117430 A KR20150117430 A KR 20150117430A KR 20160024352 A KR20160024352 A KR 20160024352A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
porous substrate
heat
nanofiber web
pores
nanofiber
Prior art date
Application number
KR1020150117430A
Other languages
English (en)
Inventor
황승재
Original Assignee
주식회사 아모그린텍
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 아모그린텍 filed Critical 주식회사 아모그린텍
Publication of KR20160024352A publication Critical patent/KR20160024352A/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/18—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by features of a layer of foamed material
    • B32B5/20—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by features of a layer of foamed material foamed in situ
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/12—Layered products comprising a layer of synthetic resin next to a fibrous or filamentary layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/32—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising polyolefins
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/36—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising polyesters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2305/00—Condition, form or state of the layers or laminate
    • B32B2305/02—Cellular or porous
    • B32B2305/026—Porous

Landscapes

  • Laminated Bodies (AREA)
  • Nonwoven Fabrics (AREA)

Abstract

본 발명은 다공성 기재를 이용한 단열 시트에 관한 것으로, 단열 시트는 다수의 기공이 구비된 다공성 기재; 및 상기 다공성 기재의 일면 또는 양면에 적층되며, 고분자 물질을 전기 방사하여 형성된 나노 섬유 웹;을 포함한다.

Description

다공성 기재를 이용한 단열 시트{Heat insulation sheet using porous substrate}
본 발명은 단열 시트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 다공성 기재에 나노 섬유 웹을 적층하여 구성한 다공성 기재를 이용한 단열 시트에 관한 것이다.
최근 전자 기기의 사용이 증가함에 따라 기기의 소형화, 경량화 및 고성능화가 급진적으로 진행되고 있다.
특히, 휴대용 단말기는 사용자의 휴대성 및 편리성을 극대화하기 위하여, 소형화 및 경량화가 필수적이고, 고성능을 위하여 점점 작은 공간에 집적화된 부품들이 실장되고 있다. 이에 따라 휴대용 단말기에 사용되는 부품들은 고성능화로 발열 온도가 높아지고, 이 높아진 발열 온도는 인접된 부품들에 영향을 인가하여 휴대용 단말기의 성능을 저하시킨다.
전가기기 작동시 발생되는 열은 상술한 바와 같이 내부 부품의 열화를 야기시킬 뿐만 아니라 이 열이 외부로 전달되어 전자기기 케이스의 온도가 높아져서 사용자의 불쾌감을 초래하거나 심지어는 사용자가 저온 화상을 입을 우려가 있다.
이에 따라, 전자기기의 발열 부품에서 발생된 열을 확산시켜 방열함과 아울러 이 열의 외부전달을 억제하여 전자기기 케이스의 온도를 일정 온도 이하로 유지할 필요가 있으며, 이러한 외부 온도는 일반적으로 전자기기 제조업체에서 스펙으로 규정하고 있다.
한편, 상기와 같은 전자기기의 방열 및 단열은 방열부재 및/또는 단열부재의 두께를 두껍게 하면 매우 효과적이지만, 경박단소화되고 있는 최근의 전자기기의 추세에서 두꺼운 방열 및/또는 단열부재의 채용은 불가능한 실정이다.
따라서, 매우 얇은 두께를 가지면서도 전자기기의 발열 부품에서 발생된 열의 외부 전달을 억제할 수 있는 단열 시트의 개발이 절실하다.
한국 공개특허공보 제2014-0078338호
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 그 목적은 전기방사로 제조한 다수의 미세 기공을 갖는 나노 섬유 웹을 단열재로 사용함으로써 초박형이면서도 우수한 단열 성능을 유지하는 다공성 기재를 이용한 단열 시트를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 부직포와 같은 다공성 기재에 나노 섬유 웹을 적층함으로써, 제조 원가 절감 및 취급성이 우수하고 단열 성능을 더욱 향상시킬 수 있는 다공성 기재를 이용한 단열 시트를 제공하는 데 있다.
상술된 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 일 실시예에 의한 다공성 기재를 이용한 단열 시트는, 다수의 기공이 구비된 다공성 기재; 및 상기 다공성 기재의 일면 또는 양면에 적층되며, 고분자 물질을 전기 방사하여 형성된 나노 섬유 웹;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 다공성 기재는 폴리에스터 계열, 나일론 계열, 폴리올레핀 계열 및 셀룰로오우스 계열 중 어느 한 계열의 부직포일 수 있다.
또한, 상기 나노 섬유 웹은 고분자 물질이 전기 방사된 나노 섬유가 축적되어 다수의 미세 기공이 형성된 구조를 갖거나, 또는 상기 다수의 기공이 형성된 나노 섬유 웹을 고분자 물질의 융점보다 낮은 온도에서 캘린더링하거나 또는 열처리하여 얻어진 무기공 상태의 구조를 가질 수 있다.
여기서, 상기 다공성 기재의 기공의 크기는 상기 나노 섬유 웹의 기공의 크기보다 클 수 있다.
또한, 상기 나노 섬유의 직경은 1um 이하일 수 있다.
또한, 상기 고분자 물질의 열전도율은 0.1W/mK 미만일 수 있다.
또한, 상기 나노 섬유 웹의 두께는 상기 다공성 기재의 두께보다 얇을 수 있다.
그리고, 상기 다공성 기재와 상기 나노 섬유 웹은 열융착 또는 접착제로 접착될 수 있다.
상기 접착제는 아크릴계, 에폭시계, 우레탄(urethane)계, 폴리아미드(polyamide)계, 폴리에틸렌(polyethylene)계, E.V.A.계, 폴리에스테르(polyester)계, P.V.C.계 중 하나, 또는 열접착이 가능한 섬유가 축적되어 다수의 기공을 갖는 웹 상태 또는 무기공 상태의 핫멜트(Hot melt)성 접착 시트일 수 있다.
한편, 상기 접착제는 에어로겔과 같은 단열 필러를 포함할 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명에서는 다공성 기재의 일면 또는 양면에 나노 섬유 웹을 적층하여, 다공성 기재 및 나노 섬유 웹의 기공에 트랩된 공기의 대류가 원활하지 않아 전달된 열을 차단함으로써, 단열 성능을 향상시킬 수 있다.
본 발명에서는 다공성 기재의 양측에 적층된 나노 섬유 웹으로 이루어진 초박형 구조의 단열 시트를 구현하여, 제조 단가를 줄일 수 있고, 취급성을 우수하게 할 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 제1실시예에 따른 다공성 기재를 이용한 단열 시트의 단면도,
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 다공성 기재를 이용한 단열 시트에 미세 기공이 형성된 상태를 설명하기 위한 개념적인 단면도,
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 단열 시트에 적용된 나노 섬유 웹을 설명하기 위한 도면,
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 단열 시트의 단면도,
도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 단열 시트의 단면도,
도 6은 본 발명의 제4실시예에 따른 단열 시트의 단면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명하도록 한다.
도 1a 및 도 1b를 참고하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 다공성 기재를 이용한 단열 시트는 다수의 기공이 구비된 다공성 기재(110); 및 상기 다공성 기재(110)의 일면 또는 양면에 적층되며, 고분자 물질을 전기 방사하여 형성된 나노 섬유 웹(120,130);을 포함하여 구성한다.
이와 같은 본 발명의 제1실시예에 따른 다공성 기재를 이용한 단열 시트는 다공성 기재(110)의 일면 또는 양면을 나노 섬유 웹(120,130)이 감싸고 있어, 나노 섬유 웹(120,130)과 접한 다공성 기재(110) 영역에 존재하는 다수의 기공의 일부 또는 전부는 폐색되어 다공성 기재(110)의 기공은 클로우즈드 포어(Closed pore)가 되어 트랩된 공기의 대류를 억제하여 전달된 열을 차단할 수 있는 우수한 단열 특성을 갖게 된다.
나노 섬유 웹(120,130)은 고분자 물질과 용매가 혼합된 방사용액이 전기방사된 나노 섬유가 축적되어 다수의 기공이 형성된 구조이거나, 또는 다수의 기공이 형성된 나노 섬유 웹을 고분자 물질의 융점보다 낮은 온도에서 캘린더링하거나 또는 열처리하여 얻어진 무기공 상태의 구조일 수 있다.
여기서, 다공성 기재(110)의 일면 또는 양면이 나노 섬유 웹(120,130)에 감싸져 있으므로, 다공성 기재(110)의 기공에 트랩된 공기는 대류 현상이 원활하지 않아, 단열 시트로 전달된 열을 차단하는 기능을 수행한다.
이때, 다공성 기재(110)의 기공의 크기는 나노 섬유 웹(120,130)의 기공의 크기보다 큰 것이 바람직하다.
전술된 바와 같이, 나노 섬유 웹(120,130)이 무기공 구조인 경우, 다공성 기재(110)의 일면 또는 양면에 나노 섬유 웹(120,130)이 적층되면 나노 섬유 웹(120,130)과 접한 다공성 기재(110) 영역에 존재하는 다수의 기공의 전부는 폐색되어 공기의 대류가 억제되어 단열 특성을 가지게 된다.
그리고, 나노 섬유 웹(120,130)이 기공 구조인 경우에도, 나노 섬유 웹(120,130)의 기공 크기는 다공성 기재(110)의 기공 크기보다 작아 나노 섬유 웹(120,130)과 접한 다공성 기재(110) 영역에 존재하는 다수의 기공의 일부가 폐색되어 단열 특성을 가질 수 있는 것이다.
또한, 본 발명에서는 다공성 기재의 다수의 기공이 우수한 단열 특성을 가지도록, 다공성 기재에 고분자 물질 및 용매가 혼합된 분사용액을 전기 분사하여 얻어진 액적을 축적한 공기 차단층을 형성하여 단열 시트를 구현할 수도 있다.
여기서, 다공성 기재의 일면 또는 양면에 공기 차단층이 형성될 수 있으며, 이 공기 차단층은 액적이 축적되어 무기공성으로, 외부의 공기가 다공성 기재의 기공으로 출입하는 것을 차단하여 다공성 기재의 다수의 기공에 트랩된 공기의 대류를 억제하여 단열 특성을 가지게 되는 것이다.
이때, 액적은 다공성 기재의 다수의 기공에 침투되어, 다공성 기재의 다수의 기공 사이즈를 작게하여 나노 섬유 웹의 기공의 크기와 거의 흡사한 크기를 가질 수도 있어, 저가의 다공성 기재에 얇게 공기 차단층을 적층하여 저렴한 제조 비용으로 단열 시트를 구현할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 다수의 기공(121,131)이 형성된 나노 섬유 웹(120,130)이 다공성 기재(110)에 적층된 경우, 다공성 기재(110)의 기공(111)의 일부는 나노 섬유 웹(120,130)에 의해 폐색되어 클로우즈드 포어가 되어 그 기공(111)에 트랩된 공기의 대류는 억제되는 것이다.
그리고, 무기공 상태의 나노 섬유 웹(미도시)이 다공성 기재(110)에 적층되는 경우, 다공성 기재(110)의 기공(111)의 전부가 무기공 상태의 나노 섬유 웹에 의해 폐색되어, 본 발명의 단열 시트의 단열 성능을 더 높일 수 있다.
즉, 일반적으로 공기는 열전도도가 낮은 우수한 단열 재료로 알려져 있으나, 대류 등에 의해 단열재로 이용하지 못하고 있다. 그러나, 본 발명에 의한 단열 시트에서는 다공성 기재(110) 및 나노 섬유 웹(120,130)의 기공(111,121,131)에 트랩된 공기의 대류가 원활하지 못하게 하여 공기를 기공(111,121,131)에 가두어 둠으로써, 공기 자체가 갖는 우수한 단열 특성을 낼 수 있는 것이다.
그러므로, 본 발명의 제1실시예에 따른 다공성 기재를 이용한 단열 시트는 다공성 기재의 양측에 적층된 나노 섬유 웹으로 이루어진 초박형 구조로 단열 성능을 향상시킬 수 있는 것이다.
또한, 본 발명에서는 나노 섬유 웹(120,130)의 두께(t1,t2)를 다공성 기재(110)의 두께(t3)보다 얇게 하여 복합화함으로써, 단열 시트에 고가의 나노 섬유 웹(120,130)은 소량 사용하고 월등히 저렴한 다공성 기재(110)를 상대적으로 많이 사용함으로써, 제조 단가를 획기적으로 감소시킬 수 있다.
아울러, 본 발명의 단열 시트는 연질의 나노 섬유 웹(120,130)를 강도가 우수한 다공성 기재(110)에 적층하여 취급성을 우수하게 할 수 있다.
본 발명에서 다공성 기재(110)는 폴리에스터 계열, 나일론 계열, 폴리올레핀 계열 및 셀룰로오우스 계열 중 어느 한 계열의 부직포일 수 있다.
여기에서, 사용 가능한 부직포는 예를 들면, 멜트 블로운(melt-blown) 부직포, 스펀 본드(spun bond) 부직포, 서멀 본드 부직포, 캐미컬 본드 부직포, 웨트 레이드(wet-laid) 부직포 중 어느 하나를 사용할 수 있다. 부직포는 섬유의 직경이 30-60㎛이고, 기공이 50 내지 200㎛ 정도인 것을 사용할 수 있다.
그리고, 부직포는 상용화된 2층 또는 3층 구조의 폴리올레핀계 다공성 멤브레인, 예를 들어, PP/PE나 PP/PE/PP 멤브레인 또는 단층 구조의 PP 또는 PE 멤브레인이나, 코어로서 PP 섬유의 외주에 PE가 코팅된 이중 구조의 PP/PE 섬유로 이루어진 부직포, 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 섬유로 이루어진 PET 부직포를 사용하는 것도 가능하다.
다공성 기재(110)는 제1 및 제2나노 섬유 웹(120,130)이 평판 형태를 유지할 수 있도록 지지하는 지지층 역할을 한다.
제1 및 제2나노 섬유 웹(120,130)은 전기 방사 방법에 의해 나노 섬유가 축적된 다수의 미세 기공을 갖는 나노 섬유 웹 형태로 형성된다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 단열 시트에 적용된 나노 섬유 웹을 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참고하면, 본 발명의 단열 시트에 적용된 나노 섬유 웹은 전기 방사 가능한 고분자 물질과 용매를 일정 비율로 혼합하여 방사용액을 만들고, 이 방사용액을 전기 방사에 의해 방사하면 나노 섬유(122)가 형성되고, 나노 섬유(122)가 축적되어 다수의 기공(121)이 형성된 웹 형태를 만든다.
이와 같은, 나노 섬유 웹은 전기 방사된 나노 섬유(122)가 불규칙하게 적층되어 3차원 네트워크 구조로 배열되어 있다. 그 나노 섬유(122)에 의해 나노 섬유 웹에는 불규칙하게 분포된 미세 기공(121)이 형성되고, 미세 기공(121)에 의해 나노섬유 웹도 열 차단 능력을 가지게 된다.
나노 섬유(122)의 직경이 작을수록 나노 섬유(122)의 비표면적이 증대되고 다수의 미세 기공(121)을 구비하는 나노섬유 웹의 열 차단 능력이 커지게 되어 단열 성능이 향상된다.
나노 섬유(122)는 예를 들어, 5um 이하, 바람직하게는 1um 이하의 직경으로 이루어지며, 나노 섬유(122)로 이루어진 나노 섬유 웹은 다수의 미세 기공(121)을 구비함에 따라 미세 기공(121) 내부에 공기를 트랩핑하고, 미세 기공(121)에 트랩되어 갇힌 공기의 대류가 억제되어 전달된 열을 차단 성능이 우수하다.
상기 나노 섬유 웹에 형성되는 미세 기공(121)은 수nm 내지 10um 이하, 바람직하게는 5um 이하로 설정되는 것이 좋으며, 나노 섬유(122)의 직경을 조절하여 구현될 수 있다.
여기에서, 본 발명에 적용되는 방사 방법은 일반적인 전기방사(electrospinning), 에어 전기방사(AES: Air-Electrospinning), 전기분사(electrospray), 전기분사방사(electrobrown spinning), 원심전기방사(centrifugal electrospinning), 플래쉬 전기방사(flash-electrospinning) 중 어느 하나를 사용할 수 있다.
본 발명에서는 단열 시트의 나노 섬유 웹의 내열성 향상을 도모하기 위한 목적으로 열전도율이 낮음과 동시에 내열성이 우수한 고분자 물질 단독 또는 열전도율이 낮은 고분자 물질과 내열성이 우수한 고분자 물질을 소정량 혼합한 혼합 고분자 물질을 전기 방사하여 얻어진 나노 섬유 웹을 적용할 수 있다.
이때, 본 발명에서 사용 가능한 고분자 물질은 유기용매에 용해되어 방사가 가능함과 동시에 열전도율이 낮은 것이 바람직하며, 또한 내열성이 우수한 것이 더욱 바람직하다.
방사가 가능하고 열전도율이 낮은 폴리머는 예를 들어, 폴리우레탄(PU), 폴리스티렌, 폴리비닐클로라이드, 셀룰로오스 아세테이트, 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리비닐아세테이트, 폴리비닐알콜, 폴리이미드 등을 들 수 있다.
또한, 내열성이 우수한 폴리머는 전기방사를 위해 유기용매에 용해될 수 있고 융점이 180℃ 이상인 수지로서, 예를 들어, 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리아마이드, 폴리이미드, 폴리아마이드이미드, 폴리(메타-페닐렌 이소프탈아미이드), 폴리설폰, 폴리에테르케톤, 폴리에틸렌텔레프탈레이트, 폴리트리메틸렌텔레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트 등과 같은 방향족 폴리에스터, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리디페녹시포스파젠, 폴리{비스[2-(2-메톡시에톡시)포스파젠]} 같은 폴리포스파젠류, 폴리우레탄 및 폴리에테르우레탄을 포함하는 폴리우레탄공중합체, 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트, 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트 등을 사용할 수 있다.
상기 고분자 물질의 열전도율은 0.1W/mK 미만으로 설정되는 것이 바람직하다.
상기한 고분자 물질 중 폴리우레탄(PU)은 열전도율이 0.016~0.040W/mK이고, 폴리스티렌와 폴리비닐클로라이드는 열전도율이 0.033~0.040W/mK로 알려져 있어, 이를 방사하여 얻어지는 나노 섬유 웹 또한, 열전도율이 낮게 된다.
나노 섬유 웹의 두께는 5um 내지 50um, 바람직하게는 10um 내지 30um로 설정될 수 있다.
또한 나노 섬유 웹을 다층으로 적층하여 다양한 두께를 갖도록 제작될 수 있다. 즉, 본 발명에 적용된 나노 섬유 웹의 단열 시트는 초박막 구조로 제작되면서도 높은 단열 성능을 가질 수 있다.
용매는 DMA(dimethyl acetamide), DMF(N,N-dimethylformamide), NMP(N-methyl-2-pyrrolidinone), DMSO(dimethyl sulfoxide), THF(tetra-hydrofuran), DMAc(di-methylacetamide), EC(ethylene carbonate), DEC(diethyl carbonate), DMC(dimethyl carbonate), EMC(ethyl methyl carbonate), PC(propylene carbonate), 물, 초산(acetic acid), 및 아세톤으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 사용할 수 있다.
나노 섬유 웹은 전기방사 방법으로 제조되므로 방사용액의 방사량에 따라 두께가 결정된다. 따라서, 나노 섬유 웹의 두께를 원하는 두께로 만들기가 쉬운 장점이 있다.
이와 같이, 방사 방법에 의해 나노 섬유가 축적된 나노섬유 웹 형태로 형성되므로 별도의 공정없이 복수의 기공을 갖는 형태로 만들 수 있고, 방사용액의 방사량에 따라 기공의 크기를 조절하는 것도 가능하다. 따라서, 기공을 미세하게 다수로 만들 수 있어 열 차단 성능이 뛰어나고 이에 따라 단열 성능을 향상시킬 수 있다.
본 발명에서는 나노 섬유 웹을 형성하기 위한 방사용액에 열전달을 차단하기 위한 단열성 필러인 무기물 입자가 함유될 수 있다. 이 경우, 나노 섬유 웹의 나노 섬유 웹에는 무기물 입자가 포함되어 있을 수 있다. 무기물 입자는 방사된 나노 섬유의 내부에 위치되어 있거나, 나노 섬유 표면에 일부가 노출되어 열전달을 차단하게 된다. 또한, 무기물 입자는 단열성 필러로 나노 섬유 웹의 강도를 향상시킬 수 있다.
바람직하게는, 무기물 입자는 SiO2, SiON, Si3N4, HfO2, ZrO2, Al2O3, TiO2, Ta2O5, MgO, Y2O3, BaTiO3, ZrSiO4, HfO2로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 입자, 또는 유리 섬유, 흑연, 암면, 클레이(clay)로 이루어진 군으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 입자가 바람직하나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니고, 이들을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 방사 용액에 포함될 수 있다.
또한, 나노 섬유 웹을 형성하기 위한 방사용액에 흄드 실리카(Fumed Silica)가 포함될 수 있다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 단열 시트의 단면도이고, 도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 단열 시트의 단면도이고, 도 6은 본 발명의 제4실시예에 따른 단열 시트의 단면도이다.
본 발명에서는 다공성 기재(110)와 나노 섬유 웹(120,130)을 복합화하는 방법으로 열융착 공정 또는 접착 공정을 적용할 수 있다.
예컨대, 다공성 기재(110)를 부직포로 적용한 경우, 부직포의 단면 또는 양면에 나노 섬유 웹(120,130)을 합지하여 부직포의 융점보다는 낮고 나노 섬유 웹(120,130)의 융점보다는 높은 온도로 가열하여 부직포와 나노 섬유 웹(120,130)을 열융착 접합하여 단열 시트를 제조한다.
이와 같이, 열 융착된 단열 시트 구조에서, 나노 섬유 웹(120,130)의 1/5 내지 1/2 두께 부분이 부직포에 침투하여 접착되어 있는 구조일 수 있다.
그리고, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에 따른 단열 시트는 다공성 기재(110)의 단면 또는 양면에 나노 섬유 웹(120,130)을 접착제(151,152)로 접착하여 단열 시트를 제조하는 것이다.
접착제(151,152)는 아크릴계, 에폭시계, 우레탄(urethane)계, 폴리아미드(polyamide)계, 폴리에틸렌(polyethylene)계, E.V.A.계, 폴리에스테르(polyester)계, P.V.C.계 중 하나, 또는 열접착이 가능한 섬유가 축적되어 다수의 기공을 갖는 웹 상태 또는 무기공 상태의 핫멜트(Hot melt)성 접착 시트일 수 있다.
본 발명에서는 단열 시트의 일면 또는 양면에 적층된 적어도 하나의 보강 시트(150)를 더 포함할 수 있다.
즉, 다공성 기재(110)의 일면에 나노 섬유 웹(120)이 적층된 도 1b 구조에서 다공성 기재(110) 또는 나노 섬유 웹(120)에 보강 시트(150)가 적층될 수 있다.
그리고, 도 5와 같이, 본 발명의 제3실시예에 따른 단열 시트는 다공성 기재(110)의 양면에 나노 섬유 웹(120,130)이 적층된 구조에서 나노 섬유 웹(120)에 보강 시트(150)를 적층하여 구성하는 것이다.
여기서, 보강시트(150)는 단열 부재 또는 방열 부재일 수 있고, 단열 시트와 보강 시트(150) 사이에 개재된 접착제로 단열 시트와 보강 시트가 접착되어 있을 수 있다.
방열 부재는 열전도도 200W/mK 이상의 금속 또는 비금속으로 이루어진 박판시트를 포함하는 것이 바람직하고, 그 박판시트는 그래파이트 시트, Cu 박막, Al 박막, Ag 박막 중 어느 하나이거나, 이들의 적층 구조일 수 있다.
도 6을 참고하면, 본 발명의 제4실시예에 따른 단열 시트는 다공성 기재(110)의 일면에 나노 섬유 웹(120)이 적층된 단열 시트 구조에서 다공성 기재(110)의 타면에, 열을 차단하는 단열 필러가 분산되어 있는 단열 점착막, 또는 열전도성 필러가 분산되어 있는 방열 점착막(131)이 더 형성되어 있는 것이다.
단열 점착막의 단열 필러는 단열 특성이 우수한 에어로겔로 이루어진 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
단열 필러의 크기는 0.1~1000㎛이며, 단열 필러의 형상은 구형, 다각형, 판상형 등을 사용할 수 있으며, 예컨대, 판상형의 단열 필러를 단열 점착막의 수평방향으로 배열하게 되면, 단열 점착막의 수직방향으로 전달된 열의 차단 효율을 증가시킬 수 있다.
방열 점착막(131)의 열전도성 필러는 발열 부품에서 발생된 열을 수평 방향으로 확산시키는 제1열전도성 필러 및 상기 발열 부품에서 발생된 열을 제1열전도성 필러로 전달하는 제2열전도성 필러를 포함할 수 있다.
여기서, 제1 및 제2열전도성 필러는 방열 점착막(131) 내부에 분산되어 있는 상태로 존재하여 발열부품의 열이 수평 방향으로 확산되는 것을 촉진시키는 기능을 수행하여 방열 점착막(131)의 수직 방향으로 전달되는 열의 온도를 낮출 수 있는 것이다.
제2열전도성 필러는 제1열전도성 필러가 존재하지 않는 방열 점착막(131) 영역에 위치될 수 있으며, 발열부품의 열을 제1열전도성 필러로 전달하여 열 진행 경로를 변경시킨다.
제1열전도성 필러는 방열 점착막(131)의 수평 방향으로 확산시킬 수 있도록 판상형 구조(또는 장방형 구조)를 가지는 것이 바람직하고, GNF(Graphite nano fiber), CNT(Carbon nano tube), 금속 파이버, AlN(Aluminum nitride), BN(Boron nitride) 중 적어도 하나의 소재로 이루어질 수 있다. 그리고, 제1열전도성 필러는 1:100의 종횡비를 가지는 형상으로 구현하는 것이 바람직하다.
제2열전도성 필러는 제1열전도성 필러로 열 전달시킬 수 있도록 구형 구조를 가질 수 있으며, 이때, 제2열전도성 필러는 발열부품에서 전달된 열을 전달받아 구형 표면으로 확산시킴으로 방열 점착막(131)의 수직 방향으로 전달된 열의 경로를 변경시켜 제1열전도성 필러로 신속하게 열을 전달한다. 이러한 제2열전도성 필러는 MgO, Al2O3, SiC, 다이아몬드 중 적어도 하나의 소재로 이루어지는 것이 바람직하다.
여기서, 제1열전도성 필러는 방열 점착막(131)의 수직 방향으로 이격된 층간을 갖는 다수 층 상에 배열될 수 있고, 제2열전도성 필러는 제1열전도성 필러의 층간에 위치될 수 있다.
또한, 제1 및 제2열전도성 필러는 열도전율이 200 ~ 3000W/mk 정도인 소재로 이루어질 수 있다.
그리고, 제1 및 제2열전도성 필러는 방열 점착막(131)의 총중량에 5 ~ 15wt%가 함유되어 있는 것이 바람직하다. 방열 점착막(131)이 5wt% 이하의 제1 및 제2열전도성 필러를 함유하고 있는 경우 원하는 수준의 방열 효율을 얻을 수 없고, 15wt% 이상의 제1 및 제2열전도성 필러를 함유하고 있으면 점착 성능이 저하되는 단점이 있다.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
본 발명은 다공성 기재에 나노 섬유 웹을 적층한 초박형 구조의 단열 시트를 구현하여, 제조 경비를 줄이면서 단열 능력을 우수하게 할 수 있는 단열 시트에 적용된다.

Claims (10)

  1. 다수의 기공이 구비된 다공성 기재; 및
    상기 다공성 기재의 일면 또는 양면에 적층되며, 고분자 물질을 전기 방사하여 형성된 나노 섬유 웹;을 포함하는 다공성 기재를 이용한 단열 시트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 다공성 기재는 폴리에스터 계열, 나일론 계열, 폴리올레핀 계열 및 셀룰로오우스 계열 중 어느 한 계열의 부직포인, 다공성 기재를 이용한 단열 시트.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 나노 섬유 웹은 고분자 물질이 전기 방사된 나노 섬유가 축적되어 다수의 미세 기공이 형성된 구조를 갖거나, 또는 상기 다수의 기공이 형성된 나노 섬유 웹을 고분자 물질의 융점보다 낮은 온도에서 캘린더링하거나 또는 열처리하여 얻어진 무기공 상태의 구조를 갖는, 다공성 기재를 이용한 단열 시트.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 다공성 기재의 기공의 크기는 상기 나노 섬유 웹의 기공의 크기보다 큰, 다공성 기재를 이용한 단열 시트.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 나노 섬유의 직경은 1um 이하인, 다공성 기재를 이용한 단열 시트.
  6. 제3항에 있어서
    상기 고분자 물질의 열전도율은 0.1W/mK 미만인, 다공성 기재를 이용한 단열 시트.
  7. 제1항에 있어서
    상기 나노 섬유 웹의 두께는 상기 다공성 기재의 두께보다 얇은, 다공성 기재를 이용한 단열 시트.
  8. 제1항에 있어서
    상기 다공성 기재와 상기 나노 섬유 웹은 열융착 또는 접착제로 접착되어 있는, 다공성 기재를 이용한 단열 시트.
  9. 제8항에 있어서
    상기 접착제는 아크릴계, 에폭시계, 우레탄(urethane)계, 폴리아미드(polyamide)계, 폴리에틸렌(polyethylene)계, E.V.A.계, 폴리에스테르(polyester)계, P.V.C.계 중 하나, 또는 열접착이 가능한 섬유가 축적되어 다수의 기공을 갖는 웹 상태 또는 무기공 상태의 핫멜트(Hot melt)성 접착 시트인, 다공성 기재를 이용한 단열 시트.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 접착제는 단열 필러를 포함하는, 다공성 기재를 이용한 단열 시트.















KR1020150117430A 2014-08-21 2015-08-20 다공성 기재를 이용한 단열 시트 KR20160024352A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140108847 2014-08-21
KR20140108847 2014-08-21

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20160024352A true KR20160024352A (ko) 2016-03-04

Family

ID=55536002

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150117430A KR20160024352A (ko) 2014-08-21 2015-08-20 다공성 기재를 이용한 단열 시트

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20160024352A (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102118977B1 (ko) * 2019-01-03 2020-06-05 주식회사 나노플랜 기능성 나노섬유원단 제조방법
KR20200084812A (ko) * 2020-02-25 2020-07-13 주식회사 나노플랜 기능성 나노섬유원단과 그 제조 장치
WO2023224405A1 (ko) * 2022-05-18 2023-11-23 주식회사 아모그린텍 복합 흡음재

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140078338A (ko) 2012-12-17 2014-06-25 김연세 고효율 단열시트

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140078338A (ko) 2012-12-17 2014-06-25 김연세 고효율 단열시트

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102118977B1 (ko) * 2019-01-03 2020-06-05 주식회사 나노플랜 기능성 나노섬유원단 제조방법
KR20200084812A (ko) * 2020-02-25 2020-07-13 주식회사 나노플랜 기능성 나노섬유원단과 그 제조 장치
WO2023224405A1 (ko) * 2022-05-18 2023-11-23 주식회사 아모그린텍 복합 흡음재

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101511285B1 (ko) 단열 시트 및 그 제조방법
KR101558418B1 (ko) 방열기능을 갖는 전도성 점착 테이프 및 그 제조방법
KR102109723B1 (ko) 하이브리드 단열 시트 및 그의 제조 방법
JP2009162267A (ja) 真空断熱材用芯材、真空断熱材、および、これらの製造方法
KR101855684B1 (ko) 단열 테이프, 이를 구비한 복합 시트 및 전자기기
US11801660B2 (en) Laminated acoustic absorption member
KR20160024352A (ko) 다공성 기재를 이용한 단열 시트
WO2019124186A1 (ja) 積層吸音材
KR101601170B1 (ko) 단열 시트 및 그 제조 방법과 이를 이용한 단열 패널
KR101786962B1 (ko) 이방성 열분산 시트 및 이를 구비하는 전자기기
KR102043942B1 (ko) 단열 방열 시트 및 이를 이용한 휴대 단말
KR102020640B1 (ko) 단열시트 및 그의 제조방법과, 이를 구비한 휴대 단말기
KR20150047759A (ko) 하이브리드 단열 시트 및 그의 제조 방법
KR101777756B1 (ko) 복합 시트
KR101746066B1 (ko) 방열시트, 그 제조방법 및 그를 구비한 휴대용 단말기
KR102315543B1 (ko) 방열 시트
KR101619225B1 (ko) 단열 시트, 그 제조 방법 및 단열 패널
KR20150098219A (ko) 복합 시트 및 그를 구비한 휴대용 단말기
KR20150098218A (ko) 복합 시트 및 그의 제조 방법과 이를 구비하는 휴대 단말기
JPWO2019026798A1 (ja) 積層吸音材
KR102109721B1 (ko) 하이브리드 단열 시트
WO2015053493A1 (ko) 단열 방열 시트, 이를 이용한 휴대 단말 및 디스플레이
KR20150005858A (ko) 단열 시트, 하이브리드 단열 시트, 그 제조 방법 및 단열 패널
KR101990106B1 (ko) 하이브리드 단열 시트 및 그의 제조 방법
KR101755327B1 (ko) 복합 시트 및 그를 구비한 휴대용 단말