KR101208345B1 - 다중 에어로젤 충진소재 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 에어로젤의 고기능을 보다 편리하고 다양하게 이용하는 방법 중 하나로 기존 에는 물질의 표면,기타 물질에 도포 코팅하여 사용해 오거나 모듈에 가두어 사용 해 왔다.본발명은 또한 본 발명인이 2009년 출원한 발명으로 상변화물질을 액상이 투과되지 않는 박막 소재를 양면에 배치하고 사이에 상 변화물질을 얇게 도포하여 한쪽 또는 양쪽 면을 미세하게 구분이 되도록 설계된 전기를 이용한 열기기판 또는 전자기파 성형판의 전기적 반응으로 소재가 합사 되어 각각의 미세한 공간에 상 변환물질이 충 진 되도록 하여 만들어진 상 변화물질 충 진 소재필름을 출원한 바 있다. 본 발명은 선행 출원 기술을 응용하여 주입된 충진부에 에어로젤을 충진 하여도 무방하여 본 발명을 출원 하였다.에어로젤 또는 에어로젤 혼합물을 주입하기 위하여 용도에 맞는 크기로 1차 성영후 에어로젤 또는 에어로젤 혼합물을 주입하고 복수의 구획으로 나누어 지도록 설계 제작된 2차 성형판을 통하여 다중구획 에어로젤 충진부를 형성 하도록 한 기술로 다중 구획의 에어로젤 충진부로 구성된 소재는 더 작쎌로 얇게,일정한 두께를 유지하고,일정 크기의 평면을 유지하며,소재의 사용이 자유로이 구사 할 수 있는 기술로 소재의 역활에 따라 요구되는 단열,방음용등 의류,침구,인테리어.건축,가구,자동차,항공,선박 등의 내 외장재로 다양하게 사용 할 수 있다.
또한 고비용의 에어로젤 응용의 한계점을 폭넓은 시장의 다양화로 저렴하게 공급하도록 개선 할수 있어 시장 진입이 용이한 기술로 사용 할 수 있으며 에너지 저감 자제로서의 사회적 기여가 기대 되는 기술이다.

Description

다중 에어로젤 충진소재{Many aeorogel Filling material}
실리카 에어로젤(aerogel)은 기본적으로 규소화합물(SiO2)로 이루어진 대표적인 초 다공성 나노 구조의 소재로서 단열 방음 충격 완충재의 용도로 적용이 가능한 신소재로 국내,국외에서 제조시간 단축 및 저렴한 출발 물질로의 기술 개발로 양산이 되고 있는 실정이다.그러나 2차 응용소재로의 개발이 용이하지 않아 시장 활용성이 소재가 갖는 고기능에 비하여 많이 보급되고 있지 않은 관계로 비용도 고가로 유지되고 있는 실정이다.
본 발명 출원인은 에어로젤을 무기,유기물과 혼합하거나 부직포에 흡착하여 쓰는 기술과 달리 에어로젤을 가둘수 있는 소재를 일반 섬유원단,가죽,인조 가죽,유기무기 화학소재 필름,금속 판재에 다중 구획의 계획된 모양이나 크기에 맞는 에어로젤 충진부를 형성하는 소재기술로, 기술을 구현하는 방법으로는 크기와 디자인에 맞도록 설계된 하나의 구획을 갖는 1차 금형틀로 열융착 또는 전자기파 융착및 고앞 프레스 압착을 한 소재에 필요한 양의 에어로젤을 충진 봉합 하는 제 1공정과 에어로젤이 충진된 충진부를 고르게 펼친후 다수의 필요한 크기의 구획으로 나누어지도록 제작된 금형판으로 열융착 및 전자기파,고압 프레스기기를 이용한 제 2공정을 통하여 제조된 에어로젤(aerogel)충진 소재에 대한 기술로 에어로젤을 감싸는 외부소재와 에어로젤 충진부의 체적에 따른 기능으로 건축재.의류,신발,포장재,산업용 소재등으로 사용되는 원단,형상의 변형이 용이한 패널,성형된 패드등 기존 사용에 기술적 제약으로 폭넓은 시장을 갖지 못한 에어로젤의 시장성에 기여하여 단열소재,방음재,충격 흡수재 등 관련 시장적용에 많은 변화가 예상되며 친환경 에너지 저감 소재로서 기여 한다
본 출원인이 상변화물질 미세구획 충진 시트와 흡착 충진시트를 개발하는 과정의 기술을 접목한 것이고 관련 기술의 연구 및 특허출원을 기초로 한다.
출원 특허:상변화물질 미세충진,시트 또는 박막원단
출원 번호:10-2009-0046344
출원 특허:상변화물질 미세충진,시트 또는 박막원단
출원 번호: 10-2009-0045249
출원 특허: 상 변화물질 흡착 충진 시트
출원 번호: 10-2010-0008890
종래에는 다양한 팩에 각각 충진하거나, 유기 및 무기소재와 혼합한 도료 및 점착재로 또는 부직포에 흡착하여 외부를 감싼 소재로 사용하였으나 본 발명에서는 에어로젤을 원료 형태 또는 에어로젤을 혼합재와 혼합한 젤타입의 액상형태로 혼합하여 소재의 쓰임에 맞고 에어로젤 충진부가 스며나옴이 없이 가두어주는 다양한 기능을 갖는 외부 소재에 다양한 크기와 모양으로 설계된 성형판을 통하여 구획 안에 가두어지며 구획의 크기가 작게는 의류용 원단으로 사용할 수 있는 작은 크기의 에어로젤 충진부까지 구현해야 한다.
에어로젤이 소재의 기능에 맞게 제1공정에서 충진부가 형성된 소재에 일정한 양을 주입하여야 하는 것 이 매우 중요하다.
제1공정에서 단일 구획의 충진부를 형성한 소재에 다양한 크기와 모양으로 구획이 나누어진 금형판을 통하여 에어로젤이 일정한양으로 고르게 펼쳐지며 각각의 구획별로 안정적으로 충진 되도록 에어로젤을 감싸는 외부소재에 맞는 소재 융착,봉합에 맞는 열융착,전자기파 고압 융착 또는 고압 프레스 압착을 통하여 각구획에 안정적으로 충진하는 기술이 중요 하다.
또한 에어로젤 충진 소재의 충진부가 일정한 표면 두께를 필요로 할 때를 위한 방법으로 일정한 두께로 에어로젤 구획들이 구현되어야 하는 것이 중요 하다.
본 발명을 위해 필요한 기술은 다음과 같다. 에어로젤은 초경량 초소수성으로 인한 장점도 많으나, 오히려 이로 인해 일반 기타 재료와 잘 혼합되지 않는 단점도 있으며, 특히 용기 밖에서는 쉽게 흩날리거나 표면 가공이 용이하지 않은 단점 또한 있다. 본 발명의 에어로젤 충진부(4)를 형성하기 위하여 일정한 양의 에어로젤을 제 1공정에서 준비된 소재 주입구에 주입하는 것이 중요하다. 준비된 소재의 충진부는 압착이 되어 공기가 없도록 하며, 일정 양의 에어로젤 및 에어로젤 혼합물이 주입이 되어 봉합되어 진다. 에어로젤 및 에어로젤 혼합물은 미리 정해진 양대로 충진되어야 한다. 이를 위해, 본 발명에서는 일정한 양의 에어로젤이 주입되도록 설계/제작된 에어 주입기와 용액 주입기를 사용하게 된다. 에어로젤 충진소재는 역할과 기능에 따라 다양한 기타 혼화 재료를 사용하게 된다. 기능에 맞도록 정한 외부소재(3)의 기공부가 에어로젤보다 클 경우 충진된 에어로젤이 외부로 스며나오는 것을 막기 위하여 외부소재 내측면은 에어로젤의 입자를 가두어둘 수 있는 소재(5)를 덧대어 사용하게 된다.
1차 충진된 에어로젤 충진소재는 2차 금형 충진 작업을 통하여 작은 쎌로 가두어지게 되는데 작은 쎌로 가두는 이유는 다양한 모양과 성형이 가능하도록 하여 에어로젤 충진 소재의 기능을 필요로 하는 소재로 만들 수 있도록 하기 위함이다. 열융착이 가능한 소재일 경우 열융착 방법을 쓰게 되며 일정한 압력을 가할 수 있는 프레스 가압 기술을 가미하여야 한다. 열에 쉽게 반응하여 용융 압착되는 소재를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 외부소재가 열융착에 반응하지 않는 단열성 소재일 경우에 고열 한메트 접착 시트를 사용하여 열에 강한 한멜트를 열 고압 프레스 기법을 쓰며,일반 박막의 금속 판재를 성형할 경우에도 그러하다.
또한, 에어로젤 충진 구획부를 형성하기 위하여 외부 소재(9) 사이의 양측면에 용접,접합부로 사전에 합사한 양측 바깥소재를 일정하게 잡아 주도록 흡착부가 구형이된 에어로젤 단일 구획 충진부의 제1공정을 통하여 1차 충진부를 형성한 충진부는 소재 내부 양측면 접합부(7)에 접합된 흡착부(8)를 통하여 두께를 유지하게 하여 주며 에어로젤 주입기가 고압으로 충진하고 다수 구획 충진의 금형 작업을 하여도 일정한 두께가 유지되도록 하여 건축용 단열 소재 및 의류, 가구용 소재 등 일정한 두께의 평탄한 표면가공을 요구하는 에어로젤 다중 구획 충진부로 사용할 수 있도록 하여 준다.
상 변화물질 흡착 다중 미세충진 시트 또는 박막 필름소재는 에너지 저감 자재로 지구 온난화를 대처하는 소재로 사용할수 있는 고기능 원자재이나 본 물질의 응용 기술개발의 미흡으로 그 동안 시장진출이 용이하지 못하거나 고가의 마이크로 캡슐 우주항공 기능소재 상품으로 대중성을 갖지 못하여 실생활에 적용하기 어려운 한계점이 있었다.
본 발명의 선행 출원인 상변화 물질 미세 다중 충진 원단 기술의 원리를 응용한 다중구획 에어로젤 충진 소재는 에어로젤을 포함하는 소재에 있어 원하는 크기의 다중 충진부, 일정한 두께나 소재의 일정한 평면을 유지하며, 소재를 자유로이 구사할 수 있는 기술로, 실생활에 다양하게 적용하는 의류, 침구, 인테리어, 건축, 가구, 자동차, 항공, 선박 내 외장재로 사용할 수 있다.
또한 고비용의 에어로젤 응용 기술의 한계점을 상당부분 개선할 수 있어 시장 진입이 용이한 기술로 사용할 수 있다.
도1은 다중 구획으로 이루어진 에어로젤 충진 소재를 촬영한 사진.
도2는 단일 구획의 1차 충진부가 형성된 에어로젤 충진 소재의 단면도.
도3은 다중 구획의 2차 충진부가 형성된 에어로젤 충진 소재의 단면도.
삭제
도2는 단일 구획의 1차 충진부가 형성된 에어로젤 충진 소재의 단면도이다.
본 발명은 다중구획의 에어로젤 충진부를 갖는 소제를 구현하기 위한 발명으로, 도2에 도시된 바와 같이, 단일 구획의 에어로젤 1차 충진부를 만드는 제 1공정과 에어로젤의 원 소재 또는 에어로젤 혼합형태의 소재를 정량 주입기를 이용하여 주입,봉합하는 제 2공정과 하나의 구획에 충진된 충진부를 다중 구획으로 일정한 양의 에어로젤 충진부를 형성하도록 열융합, 전자기열 융합, 또는 고압고열의 프레스를 이용한 금형판에 의한 2차 충진부를 갖는 제 3공정으로 나누어 진다.
상기 제1공정은 에어로젤을 충진하기 위하여 에어로젤이 충진되어도 스며나오지 않는 방액 소재(또는 직조물로서 기공구가 에어로젤보다 작지 않아 에어로젤이 스며나오지 않는 소재)와 합사된 제직성형 소재(또는 외부소재(3))를 열융착기(또는 전자파기기 또는 각종 프레스)로 성형한다.
본 발명은 제1공정에서, 에어로젤 충진소재 표면이 일정한 두께로 평탄하게 이루어지도록 하기 위하여 준비된 양쪽 소재 사이에 흡착소재를 포개어 2차 합사를 한 후 제1금형판으로 열, 전자파, 고압프레스 등을 수행하여 필요에 맞는 형상의 금형으로 가공한다.
제1공정 중 흡착 시트를 첨가하는 기술의 특징은, 일정한 두께의 흡착소재(8)가 양측면의 소재면에 본딩,용접부(7)가 형성되어 에어로젤을 평평하게 분포하도록 할 뿐만 아니라, 제2공정(예: 에어로젤(또는 에어로젤을 포함한 혼합물질)을 주입)과 제3공정(예: 다중 구조의 구획으로 성형하는 2차 성형)을 거치더라도 외측 표면소재(9)가 일정한 두께와 표면 평면을 유지하도록 구현하는 기술이라 하겠다.
도1은 다중 구획으로 이루어진 에어로젤 충진 소재를 촬영한 사진이고, 도3은 다중 구획의 2차 충진부가 형성된 에어로젤 충진 소재의 단면도이다.
제 3공정은 에어로젤을 필요한 양과 다중구조의 구획으로 성형되도록 한 금형판을 열,전자기파,고압 고열의 프레스를 이용하여 충진, 봉합하는 공정이다. 도1과 도3에 도시된 바와 같이, 상기 제3공정을 통하여 만들어진 에어로젤 다중 구획 충진소재는 일정한 크기의 롤 원단이나, 사용에 맞도록 설계된 모양이나 크기의 다중구획 에어로젤 충진소재로 준비되어 진다.
본 발명에 따른 에어로젤 다수구획 충진소재는 소재를 구성하는 특정부에 작은 생채기에 의한 파열에도 내용물 전체가 스며나오는 것을 방지할 수 있다. 본 발명은 선행 출원과 마찬 가지로 작은 구획의 충진부를 구성하는 2차 금형판을 통하여 마무리하는 제 3공정을 수행한다. 제3공정을 통하여 완성된 에어로젤 다중구획 충진소재 또는 박막 소제는 소재의 용도에 따라서 소재의 충진 구획을 나누는 압착 봉합부를 구비하며, 본원발명의 압착 봉합부는 의류, 가구, 신발 등 생활 편의품 제작시 봉재선이나 디자인을 수려하게 해주는 부분으로 사용될 수 있으며 완제품을 만들 수 있다. 또한 본 발명에 따른 에어로젤 다중구획 충진소재는 인테리어 벽 마감재 등 현장 재단이 필요한 경우, 별도의 열, 전자기파를 구비하는 기구로 봉합 절단하면 다양한 크기와 모양으로 재단되어 용도에 맞게 사용될 수 있다.
에어로젤(earogel)

Claims (5)

  1. 에어로젤을 가둘 수 있는 소재가 일정한 두께의 단일 구획으로 이루어진 1차 충진부를 형성하도록, 제1금형판을 이용하여 전자기파 융합과 고압고열의 프레스를 수행하는 제1공정과;
    정량 주입기를 이용하여, 에어로젤의 원 소재 또는 에어로젤 혼합 형태의 소재를 상기 형성된 1차 충진부에 주입하고 봉합하는 제2공정과;
    상기 봉합된 1차 충진부가, 다중구조의 구획에 각각 일정한 양의 에어로젤로 충진된 2차 충진부를 형성하도록, 다중구조의 충진 구획을 가지도록 설계된 제2금형판으로 전자기파 융합과 고압고열의 프레스를 수행하는 제3공정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 다중 구획 에어로젤 충진 소재의 제조방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
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