KR101926469B1 - 단열 시트의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 단열 시트 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 단열 시트는 다수의 기공을 갖는 부직포; 및 상기 부직포 양면에 코팅되어 형성되며, 고분자 물질로 이루어진 제1 및 제2 코팅막;을 포함하며, 상기 다수의 기공은 상기 제1 및 제2 코팅막에 의해 열포집용 에어 포켓으로 구현된다.

Description

단열 시트의 제조 방법{Heat insulation sheet and method of manufacturing the same}

본 발명은 단열 시트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 접착력을 증가시켜 박리 강도를 향상시키고, 초박형 구조로 단열 능력을 극대화시킬 수 있는 단열 시트 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 컴퓨터, 디스플레이, 휴대 단말기 등의 전자제품은 내부에서 발생한 열을 외부로 적절히 확산시키지 못하는 경우, 과도하게 축적된 열로 인하여 화면 잔상의 발생, 시스템의 장애와의 충돌 등을 유발하고, 제품의 수명을 단축시키거나, 심한 경우에는 폭발 및 화재의 원인을 제공하기도 한다.

최근, 휴대용 단말기를 비롯한 전자제품이 지속적으로 발전하고 있으며, 전자제품은 사용자의 요구에 따라 고성능화 및 다기능화가 촉진되고 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 저하시키는 문제점을 야기시킨다.

이러한 발열에 의한 문제를 해결하기 위해서 다양한 단열 소재들이 휴대용 단말기에 적용되었으나, 현재까지도 두께가 얇고 단열 성능이 우수한 최적의 단열 소재가 개발되지 않아 단열에 대한 다양한 연구 및 기술 개발이 이루어지고 있다.

한국 공개특허공보 제2012-0036574호에는 단열 기능을 하는 부직포 시트층; 상기 부직포 시트층에 코팅되며, 주방수 기능 및 접착 기능을 하는 무기도막 방수제층; 상기 무기도막 방수제층에 그 일면이 접착되어 적층되는 글라스 화이버(glass fiber)층; 상기 글라스 화이버(glass fiber)층에 코팅되며, 방수 기능을 하는 무용제 우레탄 방수제층; 상기 무용제 우레탄 방수제층에 코팅되는 아크릴수지 코팅제층을 포함하는 단열부직포를 이용한 복합시트 구조체가 개시되어 있어, 내구성을 우수하게 하고, 열이나 충격 등 외부 조건에 의해 변형 및 훼손을 방지할 수 있는 장점이 있다. 그러나, 이와 같은 복합시트 구조체는 단열 기능을 하는 부직포 시트층의 일면에만 무기도막 방수제층이 형성되어 부직포 시트층의 기공이 외부에 노출되어 있으므로, 부직포 시트층 영역에서 단열 능력이 저하되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명자들은 초박형 구조로 단열 성능을 우수하게 할 수 있는 기술에 대한 연구를 지속적으로 진행하여 부직포의 양면에 고분자 물질로 이루어진 코팅막을 형성하여 두께 균일성을 확보하고, 단열 효율을 극대화시키고, 초박형화시킬 수 있는 시트의 구조적인 특징을 도출하여 발명함으로써, 보다 경제적이고, 활용 가능하고 경쟁력있는 본 발명을 완성하였다.

한국 공개특허공보 제2012-0036574호

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 그 목적은 단열 시트의 접착력을 증가시켜 박리 강도를 향상시키는 단열 시트 및 그의 제조 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 초박형 시트로 단열 능력을 극대화시킬 수 있는 단열 시트 및 그의 제조 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 부직포가 포함된 단열 시트의 두께 균일성을 개선할 수 있는 단열 시트 및 그의 제조 방법을 제공하는 데 있다.

상술된 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 일 실시예는, 다수의 기공을 갖는 부직포; 및 상기 부직포 양면에 코팅되어 형성되며, 고분자 물질로 이루어진 제1 및 제2 코팅막;을 포함하며, 상기 다수의 기공은 상기 제1 및 제2 코팅막에 의해 열포집용 에어 포켓으로 구현되는 단열 시트를 제공한다.

또한, 본 발명의 일 실시예는, 다수의 기공을 갖는 부직포를 준비하는 단계; 상기 부직포 양면에 고분자 물질로 이루어진 제1 및 제2 코팅막을 형성하여, 상기 다수의 기공을 열포집용 에어 포켓으로 형성하는 단계; 및 상기 제1 및 제2 코팅막이 형성된 부직포를 건조하는 단계;를 포함하는 단열 시트의 제조 방법을 제공한다.

상기한 바와 같이, 본 발명에서는 부직포에 바인딩 능력이 우수한 고분자 물질로 제1 및 제2 코팅막을 형성하여 단열 시트를 구현함으로써, 단열 시트의 접착력을 증가시켜 박리 강도를 향상시킬 수 있다.

본 발명에서는 열포집용 에어 포켓을 갖는 부직포와 열전도율이 낮은 고분자 물질로 이루어진 제1 및 제2 코팅막으로 단열 능력을 극대화시킬 수 있는 장점이 있다.

본 발명에서는 거친 표면 거칠기를 갖는 부직포의 표면에 코팅막을 형성하여, 부직포가 포함된 단열 시트의 두께 균일성을 개선할 수 있는 효과가 있다.

본 발명에서는 부직포에 코팅되는 코팅막이 불소계 고분자 물질로 이루어져, 수분으로 인한 열 전달을 막음으로써 단열 성능을 향상시킬 수 있다.

본 발명에서는 부직포의 기공의 내측벽에 코팅막이 형성되어, 기공의 크기를 작게하여 열포집용 에어 포켓을 형성함으로써, 열의 대류를 억제할 수 있어 단열 효율을 증대시킬 수 있는 잇점이 있다.

본 발명에서는 부직포와 부직포 양면에 형성된 코팅막으로 단열 시트를 제작함으로써, 초박형 시트를 구현할 수 있는 기술을 제공할 수 있다.

본 발명에서는 부직포의 코팅막에 단열과 같은 동종(同種) 기능 또는 방열, 전자파 차폐와 같은 이종(異種) 기능을 수행하는 시트를 접착시켜, 단열기능뿐만 아니라 다양한 기능을 갖는 적층 시트를 구현할 수 있는 장점이 있다.

본 발명에서는 초박형 구조로 단열 성능을 우수하게 할 수 있어, 휴대용 단말기를 포함한 고성능의 전자 제품에 적용이 가능한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 단열 시트를 설명하기 위한 개략적인 단면도이고,
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 단열 시트의 제조 방법의 흐름도이고,
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제1실시예에 따라 부직포에 고분자 물질의 코팅막이 형성된 상태를 촬영한 사진이고,
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 단열 시트에 열포집용 미세 포켓이 형성된 상태를 도시한 개념적인 일부 단면도이고,
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 단열 시트를 설명하기 위한 개략적인 단면도이고,
도 6는 본 발명의 제3실시예에 따른 단열 시트를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.

삭제

도 1을 참고하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 단열 시트는 다수의 기공을 갖는 부직포(100); 및 상기 부직포(100) 양면에 코팅되어 형성되며, 고분자 물질로 이루어진 제1 및 제2 코팅막(110,120);을 포함한다.
여기서, 상기 부직포(100)의 다수의 기공은 상기 제1 및 제2 코팅막(110,120)에 의해 열포집용 에어 포켓으로 구현된다.

즉, 상기 제1 및 제2 코팅막(110,120)은 부직포(100)의 다수의 기공을 열포집용 에어 포켓으로 형성하는 기능 및 박리 강도를 개선하는 기능을 수행한다.

부연하면 즉, 제1 및 제2 코팅막(110,120)이 형성되기 전(前)에, 부직포(100)에 형성된 다수의 기공은 부직포(100)의 외표면에 열려있는 오픈 포어(open pore) 구조 상태이나, 제1 및 제2 코팅막(110,120)이 형성된 후(後)에, 부직포(100)에 형성된 다수의 기공은 제1 및 제2 코팅막(110,120)에 의해 막혀진 클로즈드 포어(closed pore) 구조 상태가 되어, 다수의 기공은 단열 시트 내에서 열포집용 에어 포켓 기능을 수행하게 된다.

그러므로, 본 발명의 제1실시예에 따른 단열 시트는 부직포(100) 내부에 열포집용 에어 포켓을 구비하여 단열 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 제1 및 제2 코팅막(110,120)은 접착 강화 기능을 수행한다. 즉, 부직포(100)에 다른 시트를 접착하는 경우, 부직포(100)의 오픈 기공에 의해 접착력이 약해 박리가 쉽게 일어난다. 본 발명에서는 제1 및 제2 코팅막(110,120)으로 부직포(100)의 기공을 막고, 바인딩 능력이 우수한 고분자 물질로 제1 및 제2 코팅막(110,120)을 형성하여, 단열 시트의 접착력을 증가시켜 박리 강도를 향상시킬 수 있는 것이다.

아울러, 제1 및 제2 코팅막(110,120)을 이루는 고분자 물질은 열전도율이 낮은 고분자 물질을 적용하여, 제1 및 제2 코팅막(110,120)이 보강된 단열 기능을 갖도록 함으로써, 본 발명의 일실시예에 따른 단열 시트의 열 차단 효율을 더 향상시킬 수 있다.

부직포(100)는 소정의 두께(t)를 갖고 있는바, 제1 및 제2 코팅막(110,120)의 두께(t2,t3)는 부직포(100)의 두께(t1)보다 얇은 것이 바람직하다.

한편, 부직포(100)는 제조된 후, 표면은 평탄하지 않고, 거친 표면 거칠기를 갖는다. 전술된 제1 및 제2 코팅막(110,120)은 거친 표면 거칠기를 갖는 부직포100)의 표면에 코팅되어 단열 시트의 표면을 평탄화시키는 역할을 수행하고, 더불어 단열 시트의 두께 균일성을 확보할 수 있다.

부직포는 PP, PE, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 중 하나의 섬유로 이루어진 부직포, 또는 코어로서 PP 섬유의 외주에 PE가 코팅된 이중 구조의 PP/PE 섬유로 이루어진 부직포를 사용하는 것도 가능하다.

그리고, 제1 및 제2 코팅막(110,120)을 이루는 고분자 물질은 바인딩 능력이 있는 고분자 물질을 사용하며, 특히 불소계 고분자 물질을 사용하는 것이 바람직하다.

이 불소계 고분자 물질은 수분을 흡수 못하게 하는 발수성 고분자로, 수분으로 인한 열 전달을 막음으로써 단열 성능을 높일 수 있다.

더욱이, 본 발명에서는 열전도율이 낮은 고분자 물질을 사용하는 것이 바람직하여, 열전도율이 낮은 고분자 물질은 폴리우레탄(PU), 폴리스티렌, 폴리비닐클로라이드, 셀룰로오스 아세테이트, 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리비닐아세테이트, 폴리비닐알콜, 폴리이미드, 폴리테트라 플루오로에틸렌(PTFE) 중 하나일 수 있다.

그리고, 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 이용하여 형성된 코팅막은 열전도율이 낮게 된다.

이와 같은 본 발명의 일실시예에 따른 단열 시트는 부직포 및 고분자 물질이 포함된 코팅막으로, 부직포 내부에 열포집용 에어 포켓을 형성하여, 단열 효율을 향상시키고, 박리 강도를 개선할 수 있다.

또한, 부직포에 형성되는 코팅막을 열전도율이 낮은 고분자 물질을 사용하여, 단열 시트의 열 차단 능력을 극대화시킬 수 있는 장점이 있다.

도 2를 참고하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 단열 시트의 제조 방법은, 먼저, 다수의 기공을 갖는 부직포를 준비한다(S100).

그 후, 상기 부직포 양면에 고분자 물질로 이루어진 제1 및 제2 코팅막을 형성하여, 상기 다수의 기공을 열포집용 에어 포켓으로 형성한다(S110).

여기서, 부직포 양면에 고분자 물질로 이루어진 제1 및 제2 코팅막을 형성하는 것은, 고분자 물질이 포함된 코팅 용액이 담겨져 있는 조에 부직포를 함침시켜코팅하는 침지 코팅(dip coating), 나이프 코팅, 롤 코팅, 캐스팅 코팅 및 분사 코팅 중 하나의 코팅 방법으로, 부직포 양면에 코팅 용액을 코팅하는 방법을 이용하는 것이 바람직하다. 여기서, 부직포에 코팅 용액이 코팅되는 양은 함침하는 시간 조건에 따라 결정된다.

즉, 부직포를 코팅 용액이 담겨져 있는 조에 함침하는 시간에 따라, 도 3a와 같이 코팅막(111) 표면으로 부직포의 일부 기공(101)이 노출될 수도 있고, 도 3b와 같이 코팅막(111)이 부직포의 기공 입구를 완전히 막을 수 있는 것이다.

이때, 도 4에 도시된 바와 같이, 부직포(100)의 양면에는 코팅 용액이 코팅되어 고분자 물질로 이루어진 제1 및 제2 코팅막(110,120)이 형성된다. 그리고, 부직포(100)의 양면에 노출된 기공(101)의 입구로 코팅 용액이 침투되어 기공(101)의 내측벽에 코팅된다.

여기서, 코팅 용액은 기공(101)을 완전히 막지 못해, 기공(101)은 부직포(100) 내에서 열포집용 에어 포켓(102)이 되고, 코팅 용액이 기공(101)의 내측벽에 코팅됨으로써, 열포집용 에어 포켓(102)의 폭(w1)은 기공(101)의 폭(w2)보다 작아진다. 그러므로, 열포집용 에어 포켓(102) 내부에서 열의 대류를 억제할 수 있어, 단열 효율을 향상시킬 수 있는 것이다.

본 발명에서는 사용 가능한 고분자 물질을 용매에 용해시켜 함침액(코팅 용액)을 제조하고, 이 함침액을 조에 투입시킨 다음 부직포(100)를 함침시켜, 제1 및 제2 코팅막(110,120)을 형성할 수 있다.

용매는 DMA(dimethyl acetamide), DMF(N,N-dimethylformamide), DMAc(di-methylacetamide), IPA(isopropyl alcohol), NMP(N-methyl-2-pyrrolidinone), DMSO(dimethyl sulfoxide), THF(tetra-hydrofuran), 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.

이어서, 상기 제1 및 제2 코팅막이 형성된 부직포를 상온에서 건조한다(S120).

여기서, 상기 제1 및 제2 코팅막이 형성된 부직포를 용매를 흡수할 수 있는 흡수 시트에 올려놓고 건조시키는 것이 바람직하다. 흡수 시트는 코팅 용액의 용매를 흡수하여 건조 시간을 단축할 수 있다.

흡수 시트는 모조지 또는 이형지를 사용할 수 있다.

도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 단열 시트를 설명하기 위한 개략적인 단면도이고, 도 6는 본 발명의 제3실시예에 따른 단열 시트를 설명하기 위한 개략적인 단면도이다.

본 발명의 제2 및 제3실시예에 따른 단열 시트는 제1 및 제2 코팅막(110,120) 중 하나 또는 모두에 다른 기능 시트(200,210,220)를 접착시켜 구현하는 것이다.

이와 같이, 제1 및 제2 코팅막(110,120)에 단열과 같은 동종(同種) 기능 또는 방열, 전자파 차폐와 같은 이종(異種) 기능을 수행하는 시트를 접착시켜, 단열기능뿐만 아니라 다양한 기능을 갖는 적층 시트를 구현할 수 있다.

즉, 도 5에서는, 제2 코팅막(120)에 하나의 기능 시트(200)가 접착되어 있고, 도 6은 제1 및 제2 코팅막(110,120) 각각에 기능 시트(210,220)가 접착되어 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.

100:부직포 101:기공
102:열 포집용 에어 포켓 110,120:코팅막
200,210,220:기능 시트

Claims (15)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 다수의 기공을 갖는 부직포를 준비하는 단계;
    고분자 물질을 용매에 용해한 함침액으로부터 얻은 제1 및 제2 코팅막을 상기 부직포의 양면에 형성하여, 상기 다수의 기공을 클로즈드 포어(closed pore) 구조를 가지는 열포집용 에어 포켓으로 형성하는 단계; 및
    상기 제1 및 제2 코팅막이 형성된 부직포를 건조하는 단계;를 포함하는 단열 시트의 제조 방법이고,
    상기 제1 및 제2 코팅막이 형성된 부직포를 건조하는 단계는,
    상기 제1 및 제2 코팅막이 형성된 부직포를 상기 용매를 흡수할 수 있는 흡수 시트에 올려놓고 건조시키는 단계인 것을 특징으로 하는 단열 시트의 제조 방법.
11. 제10항에 있어서, 상기 부직포 양면에 고분자 물질로 이루어진 제1 및 제2 코팅막을 형성하여, 상기 다수의 기공을 열포집용 에어 포켓으로 형성하는 단계는,
    상기 고분자 물질을 용매에 용해시켜 함침액을 제조하고, 이 함침액을 조에 투입시킨 다음 상기 부직포를 함침시켜 코팅하는 침지 코팅(dip coating), 나이프 코팅, 롤 코팅, 캐스팅 코팅 및 분사 코팅 중 하나의 코팅 방법으로, 상기 제1 및 제2 코팅막을 형성하는 단열 시트의 제조 방법.
12. 제11항에 있어서, 상기 용매는 DMA(dimethyl acetamide), DMF(N,N-dimethylformamide), DMAc(di-methylacetamide), IPA(isopropyl alcohol), NMP(N-methyl-2-pyrrolidinone), DMSO(dimethyl sulfoxide), THF(tetra-hydrofuran), 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 이상인 단열 시트의 제조 방법.
13. 삭제
14. 제10항에 있어서, 상기 흡수 시트는 모조지 또는 이형지인 단열 시트의 제조 방법.
15. 제11항에 있어서, 상기 함침액은 상기 기공의 내측벽에 코팅되어, 상기 열포집용 에어 포켓의 폭은 상기 기공의 폭보다 작은 단열 시트의 제조 방법.
    
    
    

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