KR102233831B1

KR102233831B1 - 흡습성과 내방출성이 개선된 자동차 램프용 조습제 및 이를 포함하는 조습 제품

Info

Publication number: KR102233831B1
Application number: KR1020200027653A
Authority: KR
Inventors: 정종삼
Original assignee: 정종삼
Priority date: 2020-03-05
Filing date: 2020-03-05
Publication date: 2021-03-30

Abstract

흡습성 및 내방출성이 개선된 조습제 및 이를 포함하는 조습 제품이 제공된다. 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 조습제는, 흡습 물질, 무기화합물 및 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA), 이오노머(ionomer) 물질, 열가소성 폴리우레탄(TPU) 및 폴리카프로락톤(PCL)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 고분자 물질을 포함할 수 있다. 무기화합물은 흡습 물질을 도와 흡습 물질의 흡습성을 자동차 램프 하우징 내의 환경에 맞게 향상시킬 수 있다. 또한, 고분자 물질은 주변 온도 증가 시 고점도의 액상으로 상전이를 함으로써 흡수된 수분의 방출을 조절할 수 있는데, 이에 따라 조습제의 내방출성도 크게 향상될 수 있다.

Description

흡습성과 내방출성이 개선된 자동차 램프용 조습제 및 이를 포함하는 조습 제품{MOISTURE CONTROLLING AGENT FOR AUTOMOBILE LAMP WITH IMPROVED HYGROSCOPICITY AND ANTI-RELEASE AND MOISTURE CONTROLLING PRODUCT INCLUDING THE SAME}

본 개시는 흡습성 및 내방출성이 개선된 자동차 램프용 조습제 및 이를 포함하는 조습 제품에 관한 것이다.

우천 시와 같이 습도가 높은 주행 환경에서 자동차 램프 하우징 내의 온도가 낮아지게 되면, 주로 폴리카보네이트로 이루어진 자동차 램프의 하우징 내부 표면과 램프의 렌즈 표면에 김서림 현상이 발생할 수 있다. 이러한 김서림 현상은 온도 저하에 의해 응축된 수분이 하우징 내부 표면 및 렌즈 표면에 미세한 물방울로 맺히는 것을 의미하는데, 이 같은 현상은 광산란을 유발하여 운전자의 주행 안전을 위협할 수 있다.

일반적으로, 위와 같은 문제를 해결하기 위한 방편으로 램프가 내장된 하우징 내에 온도 변화에 의한 습도를 조절할 수 있는 제습제가 배치된다. 그런데, 기존의 제습제는 일정 수분을 흡습한 후, 고온 저습의 주행 환경에서 수분을 재방출함으로써 램프 렌즈의 표면에 결로 현상을 야기하는 문제가 생길 수 있다. 뿐만 아니라, 기존의 제습제는 흡습과 방출이 반복됨에 따라 제습 성능이 떨어져 김서림 방지 기능이 현저하게 떨어지는 문제가 있다.

한국공개특허 제10-2014-0049903호 (2014.04.28 공개)

본 개시의 몇몇 실시예를 통해 해결하고자 하는 기술적 과제는, 흡습성 및 내방출성이 개선된 조습제 및 이를 포함하는 조습 제품을 제공하는 것이다.

본 개시의 몇몇 실시예를 통해 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 자동차 램프 하우징 내의 온도 및 습도 조건에서 반영구적인 사용이 가능한 조습제 및 이를 포함하는 조습 제품을 제공하는 것이다.

본 개시의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 개시의 기술분야에서의 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

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상기 기술적 과제를 해결하기 위한, 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 자동차 램프용 조습제는, 염화칼슘 무수물 및 염화마그네슘 무수물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 흡습 물질 30 중량% 내지 35 중량%; 나트륨 벤토나이트, 카올린 및 산화마그네슘으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 무기화합물 62 중량% 내지 67 중량%; 및 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA), 폴리에틸렌 메타크릴산 공중합체(polyethylene-co-methacrylic acids) 및 폴리카프로락톤(PCL)으로 이루어진 고분자 물질 1 중량% 내지 6 중량%을 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 상기 무기화합물의 평균 입경은 1㎛ 내지 300㎛일 수 있다.
한편, 상기 자동차 램프용 조습제는, 50℃, 90% 상대습도 조건에서 150시간 경과하였을 때 흡습률이 90% 이상이고, 50℃, 90% 상대습도 조건에서 150시간 동안 흡습한 다음, 75℃, 30% 상대습도 조건에서 48시간 방치하였을 때 내방출률이 70% 이상일 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한, 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 자동차 램프용 조습 제품은, 조습제와, 내부에 충전 공간이 형성되고, 상기 충전 공간에 상기 조습제가 충전되어 있는 통기성 포장재를 포함하고, 상기 조습제는, 염화칼슘 무수물 및 염화마그네슘 무수물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 흡습 물질 30 중량% 내지 35 중량%; 나트륨 벤토나이트, 카올린 및 산화마그네슘으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 무기화합물 62 중량% 내지 67 중량%; 및 에틸렌 비닐 아세테이트, 폴리에틸렌 메타크릴산 공중합체 및 폴리카프로락톤으로 이루어진 고분자 물질 1 중량% 내지 6 중량%을 포함하며, 상기 통기성 포장재는, 두께가 0.1mm 내지 0.4mm이고, 인장 강도가 100N/50mm 내지 200N/50mm이며, 인장신도가 7% 내지 15%이고, 투습도가 2,500g/m²/24h 내지 6,500g/m²/24h인 소재로 구현되는 것을 특징으로 한다.

상술한 본 개시의 다양한 실시예에 따르면, 흡습 물질, 고분자 물질 및 무기화합물을 포함하는 조습제가 제공될 수 있다. 무기화합물은 흡습 물질을 도와 조습제의 흡습 성능을 향상시키고, 고분자 분말은 주변 온도 증가 시 고점도의 액상으로 상전이를 함으로써 흡수된 수분의 방출을 조절하는 작용을 할 수 있다. 이에 따라, 조습제의 흡습성과 내방출성이 크게 향상될 수 있다. 특히, 실시예에 따른 조습제는 자동차 램프의 하우징 내 온도 및 습도 조건에서도 내방출성을 보장할 수 있기 때문에, 자동차 램프용으로 유용하게 활용될 수 있다.

또한, 통기성 포장재의 내부에 조습제가 충전된 조습 제품이 제공될 수 있다. 이러한 조습 제품은 자동차 램프의 하우징 내에 배치됨으로써, 반영구적으로 자동차 램프 내부의 습기를 제거할 수 있다. 이는 자동차 램프의 광산란 현상을 방지함으로써 운전자의 주행 안전을 보장할 수 있다.

본 개시의 기술적 사상에 따른 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 자동차 램프용 조습제가 자동차의 헤드램프에 배치된 것을 예시하고 있다.
도 2는 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 조습 장치를 나타내는 예시적인 블록도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 개시의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 개시의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 개시의 기술적 사상은 이하의 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 이하의 실시예는 본 개시의 기술적 사상을 완전하도록 하고, 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 개시의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 개시의 기술적 사상은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 개시를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다. 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 개시를 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.

또한, 본 개시의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

본 개시에서 사용되는 "포함한다 (comprises)" 및/또는 "포함하는 (comprising)"은 언급된 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

이하, 본 개시의 다양한 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.

본 개시의 몇몇 실시예에 따르면, 흡습성 및 내방출성이 개선된 조습제가 제공될 수 있다. 실시예에 따른 조습제는 (A) 흡습 물질, (B) 무기화합물 및 (C) 고분자(polymer) 물질을 포함할 수 있다. 여기서, 무기화합물은 흡습 물질과 함께 수분을 흡수함으로써 조습제의 성능을 향상시키고, 고분자 물질은 주변 온도 증가 시 고점도의 액상으로 상전이를 함으로써 흡수된 수분의 방출을 억제하는 작용을 할 수 있다. 따라서, 실시예에 따른 조습제는 우수한 흡습성과 내방출성을 보장할 수 있다.

상기 조습제는 분말, 과립(granule) 또는 펠릿(pellet) 등과 같이 다양한 형태로 가공(제조)될 수 있다. 예를 들어, (A) 흡습 물질, (B) 무기화합물, 및 (C) 고분자 물질을 적절하게 혼합한 뒤에 압출 가공함으로써 과립 또는 펠릿 형태의 조습제가 제조될 수 있다. 조습제의 가공 형태는 사용 용도에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 이하에서는, 조습제의 조성 물질에 대하여 보다 상세하게 설명하도록 한다.

(A) 흡습 물질은 습기 또는 수분을 흡수할 수 있는 하나 이상의 물질 또는 이들의 혼합물을 의미할 수 있다. 예를 들어, 흡습 물질은 염화마그네슘 무수물, 염화칼슘 무수물, 탄산칼슘 및 탄산나트륨으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 포함할 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 예에서, 흡습 물질은 칼슘마그네슘아세테이트(CMA), 산화마그네슘, 실리카겔 등과 같이 당해 기술 분야에서 널리 알려진 흡습성 물질을 포함할 수도 있다.

몇몇 실시예에서, 조습제에 포함된 흡습 물질의 함량은 대략 10 중량% 내지 70 중량%일 수 있다. 바람직하게는, 상기 함량은 대략 20 중량% 내지 50 중량%일 수 있고, 더욱 바람직하게는 대략 30 중량% 내지 50 중량%일 수 있다. 이러한 수치 범위 내에서 조습제의 흡습성과 제품 안정성이 함께 보장될 수 있다. 가령, 흡습 물질의 함량이 20 중량% 미만인 경우에는 조습제의 흡습성 또는 흡습 속도가 저하될 수 있으며, 흡습 물질의 함량이 50 중량%를 초과하는 경우에는 흡습 물질의 조해성과 과도한 수분 흡습으로 인해 조습제가 액상화될 수 있다. 또한, 흡습 물질의 함량이 50 중량%를 초과하는 경우, 상대적으로 고분자 분말의 함량이 상대적으로 줄어들어 조습제의 내방출성이 떨어질 수도 있다.

(B) 무기화합물은 흡습 물질을 도와 수분을 흡수함으로써 조습제의 흡수성을 향상시킬 수 있다. 또한, 압출 가공을 통해 조습제를 과립 또는 펠릿 형태로 가공하는 경우, 무기화합물은 압출 가공이 용이하게 이루어지도록 할 수 있다. 이러한 무기화합물의 예로는 나트륨 벤토나이트(bentonite), 카올린(kaolin), 칼슘 벤토나이트, 탈크(Talc), 칼슘카보네이트, 산화마그네슘 및 산화칼슘으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 들 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니다.

참고로, 나트륨 벤토나이트는 스멕타이트(smectite)를 주 구성 광물로 하는 점토를 지칭하는 상업적 용어인데, 이의 점토적 특성은 스멕타이트 광물의 결정 화학적 성질에 의해 좌우된다. 나트륨 벤토나이트가 갖는 다른 가장 독특한 성질 중의 하나는 수분 등에 대한 친수성이고, 다른 하나는 수분 흡수에 따른 팽창성이다. 나트륨 벤토나이트는 자기 무게의 대략 5 배의 수분을 흡수할 수 있고, 체적의 10~15 배까지 팽창할 수 있다. 따라서, 나트륨 벤토나이트가 조습제에 첨가되면, 조습제의 흡습 성능이 크게 향상될 수 있다.

상기 무기화합물의 평균 입경은 대략 1㎛ 내지 300㎛일 수 있다. 바람직하게는, 무기화합물의 평균 입경은 대략 5㎛ 내지 100㎛일 수 있다. 이러한 수치 범위 내에서, 무기화합물이 다른 조성 물질과 잘 혼합되며, 압출 가공 시 가공의 용이성이 크게 향상되는 것으로 확인되었다. 또한, 평균 입경이 작아질수록 표면적이 넓어져 흡습량은 증가하나 가격 경쟁력은 떨어지기 때문에, 위와 같은 수치 범위 내에서 적정한 흡습 성능과 가격 경쟁력이 확보될 수 있다. 그러나, 본 개시의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.

몇몇 실시예에서, 조습제에 포함된 무기화합물의 함량은 대략 1 중량% 내지 80 중량%일 수 있다. 바람직하게는, 상기 함량은 대략 10 중량% 내지 70 중량% 또는 대략 20 중량% 내지 70 중량%일 수 있고, 더욱 바람직하게는 대략 30 중량% 내지 70 중량%일 수 있다. 이러한 수치 범위 내에서 흡습성과 내방출성의 개선 효과가 가장 증대될 수 있다. 가령, 무기화합물의 함량이 10 중량% 미만인 경우에는 흡습성의 개선 효과가 미미하고, 무기화합물의 함량이 70 중량%를 초과하는 경우에는 다른 조성 물질(e.g. 흡습 물질, 고분자 물질)의 함량이 줄어들어 흡습성과 내방출성이 저하될 수 있다.

몇몇 실시예에서, 조습제는 제1 무기화합물과 제2 무기화합물을 포함할 수 있다. 여기서, 제1 무기화합물은 나트륨 벤토나이트, 카올린, 칼슘 벤토나이트, 탈크 및 칼슘카보네이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 물질일 수 있고, 제2 무기화합물은 산화마그네슘 및 산화칼슘으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질일 수 있다. 제1 무기화합물은 흡습 물질과 함께 수분을 흡수하여 조습제의 흡습성을 향상시킬 수 있고, 제2 무기화합물은 흡습 물질의 조해성을 억제함으로써 조습제의 제품 안정성을 향상시킬 수 있다. 본 실시예에서, 제1 무기화합물과 제2 무기화합물의 중량비는 대략 1:1 내지 3:1일 수 있다. 보다 바람직하게는, 상기 중량비는 대략 1:1 내지 2:1일 수 있다. 이러한 수치 범위 내에서, 조습제의 흡습성이 크게 향상되며 제품 안정성도 확보되는 것으로 확인되었다.

(C) 고분자 물질은 주변 온도 증가 시 고점도의 액상으로 상전이를 함으로써 흡수된 수분의 방출을 억제시킬 수 있다. 즉, 고분자 물질은 조습제의 내방출성을 향상시키는 역할을 할 수 있다. 내방출성이 향상되면 지속적인 흡습이 이루어질 수 있고, 수분 방출이 천천히 이루어져 램프 하우징 폴리카보네이트 내면과 렌즈 표면의 결로 현상이 방지될 수 있다. 이러한 고분자 물질의 예로는 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA), 이오노머(ionomer) 물질, 열가소성 폴리우레탄(TPU) 및 폴리카프로락톤(PCL)으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 들 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이오노머 물질은 예를 들어 폴리에틸렌 메타크릴산 공중합체(polyethylene-co-methacrylic acids)를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

상기 고분자 물질은 예를 들어 분말의 형태로 조습제에 첨가될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니다.

몇몇 실시예에서, 조습제에 포함된 고분자 물질의 함량은 대략 0.1 중량% 내지 40 중량%일 수 있다. 바람직하게는, 상기 함량은 대략 1 중량% 내지 30 중량% 또는 대략 1 중량% 내지 20 중량%일 수 있고, 더욱 바람직하게는 대략 1 중량% 내지 10 중량%일 수 있다. 이러한 수치 범위 내에서, 조습제의 흡습성과 내방출성이 함께 개선될 수 있다. 가령, 고분자 물질의 함량이 0.1 중량% 미만인 경우에는 내방출성 개선 효과가 미미할 수 있고, 고분자 물질의 함량이 20 중량%를 초과하는 경우에는 상대적으로 다른 조성 물질(e.g. 흡습 물질)의 함량이 줄어들어 조습제의 흡습성과 흡습 속도가 저하될 수 있다.

한편, (A) 흡습 물질, (B) 무기화합물 및 (C) 고분자 분말의 조성 비율에 따라 조습제의 흡습성과 내방출성이 제어될 수 있으므로, 사용 용도 등에 따라 구체적인 조성 비율은 달라질 수 있다.

몇몇 실시예에서, 조습제는 (A) 대략 20 중량% 내지 50 중량%의 흡습 물질, (B) 대략 30 중량% 내지 70 중량%의 무기화합물 및 (C) 대략 1 중량% 내지 20 중량%의 고분자 물질로 이루어질 수 있다. 이러한 경우, 흡습률이 우수할 뿐만 아니라 고온 저습의 환경 조건에서 흡습된 수분의 재방출이 최소화되고, 제품의 안정성도 우수한 것으로 확인되었다(아래의 실험예 참고). 이러한 조습제는 자동차 램프의 주행 환경인 50℃~80℃의 고온 범위에서도 안정적으로 내방출성을 보장할 수 있기 때문에, 자동차 램프용으로 유용하게 활용될 수 있다. 이를테면, 자동차 헤드램프, 리어램프 또는 안개등 등의 조습제로 폭넓게 활용될 수 있다.

지금까지 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 조습제에 대하여 설명하였다. 상술한 바에 따르면, 흡습 물질과 무기화합물 및 고분자 물질을 적절한 비율로 혼합함으로써 흡습성과 내방출성이 크게 개선된 조습제가 제조될 수 있다. 이러한 조습제는 고온 조건에서도 지속적인 흡습이 가능하고, 수분 방출이 천천히 일어나기 때문에, 자동차 램프에 적용되더라도 결로 현상이 일어나지 않는다. 따라서, 상술한 조습제는 자동차 램프용으로 유용하게 활용될 수 있다. 아울러, 상술한 조습제는 수분 방출에 따라 흡습성을 다시 회복할 수 있기 때문에, 반영구적으로 사용 가능하다는 이점이 있다.

이하에서는, 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 조습 제품에 대하여 설명하도록 한다.

본 개시의 몇몇 실시예에 따르면, 흡습성 및 내방출성이 개선된 조습 제품이 제공될 수 있다. 실시예에 따른 조습 제품은 내부에 충전 공간이 형성된 통기성 포장재를 포함하고, 충전 공간 내에 조습제가 구비될 수 있다. 예를 들어, 통기성 포장재 내부에 조습제를 충전하고 열씰링(heat-sealing) 등을 통해 밀봉함으로써 실시예에 따른 조습 제품이 제조될 수 있다.

상기 통기성 포장재는 예를 들어 타이벡(Tyvek), 폴리프로필렌(PP, polypropylene) 부직포, 폴리에틸렌(PE, polyethylene) 부직포, 폴리에틸렌테레프 탈레이트(PET, polyethylene terephthalate) 부직포, 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 부직포, 종이 및 천으로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나를 포함하는 포장재 또는 상기 군에서 선택된 2종 이상을 포함하는 합지 형태의 포장재를 포함할 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니다.

몇몇 실시예에서, 상기 통기성 포장재는 두께가 대략 0.1mm 내지 0.4mm(ASTM D 1777:1996에 의거하여 측정 시), 인장 강도가 대략 100N/50mm 내지 200N/50mm(ASTM D 5035:2011에 의거하여 측정 시), 인장신도가 대략 7% 내지 15%(ASTM D 5035:2011에 의거하여 측정 시), 투습도가 대략 2,500g/m²/24h 내지 6,500g/m²/24h(ASTM E96:2013에 의거하여 측정 시)인 소재로 구현될 수 있다. 이러한 소재로 구현되는 경우, 조습제가 흡습 팽창하더라도 포장재가 손상되지 않고, 조습제의 기능이 잘 발휘되는 것으로 확인되었다.

몇몇 실시예에서, 상기 통기성 포장재는 두 가지의 충전물을 포함할 수 있고, 통공의 개수 또는 크기를 통해 충진물의 기능 발휘 시간을 조절할 수 있는 것일 수 있다. 구체적으로, 통기성 포장재는 제1 충전 공간 주변에 배치된 제1 통공과 제2 충전 공간 주변에 배치된 제2 통공을 포함하고, 제1 통공의 개수/크기가 제2 통공의 개수/크기보다 많거나 클 수 있다. 이러한 경우, 제1 충전 공간에 포함된 충전물의 기능이 더 빠르게 발휘되기 때문에, 충전물의 기능 발휘 시간이 조절될 수 있다. 이러한 포장재에 대해서는 본 발명자의 국내등록특허 제10-1890129호를 참조하도록 하며, 상기 국내등록특허의 전체 내용은 본 명세서에 참조로 포함될 수 있다.

상술한 실시예에서, 조성 비율이 서로 다른 두 가지의 조습제가 통기성 포장재 내에 충전될 수 있다. 예를 들어, 흡습 물질과 무기화합물의 함량을 높여 흡습성을 극대화한 제1 조습제가 제1 충전 공간에 충전되고, 고분자 물질의 함량을 높여 내방출성을 극대화한 제2 조습제가 제2 충전 공간에 충전될 수 있다. 이러한 경우, 제1 조습제의 기능이 먼저 발휘되어 빠르게 수분이 제거될 수 있으며, 습도가 낮아져 제1 조습제로부터 수분이 일부 방출되더라도 제2 조습제의 기능이 발휘되어 방출된 수분이 재흡수될 수 있다. 또한, 제2 조습제의 높은 내방출성으로 인해 재흡수된 수분의 방출은 억제될 수 있다.

앞서 언급한 바와 같이, 실시예에 따른 조습 제품은 자동차 램프용으로 유용하게 활용될 수 있다. 예를 들어, 상술한 조습 제품은 자동차 램프의 하우징 내에 배치되어 주행 환경의 안전성을 도모하는 용도로 활용될 수 있다. 이하, 조습 제품이 자동차 램프에 적용된 예에 대하여 도 1을 참조하여 설명하도록 한다.

도 1은 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 조습제가 자동차 램프에 배치된 것을 예시하고 있다. 특히, 도 1은 자동차의 헤드램프를 예로써 도시하고 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 자동차 램프는 램프 하우징(100), 램프 하우징(100)의 전방에 위치한 외부 렌즈(102), 램프 하우징(100) 내부에 위치한 광원(104) 및 광원에서 발산된 빛을 차량의 전방으로 반사하는 리플렉터(106)를 포함할 수 있다. 또한, 램프 하우징(100) 내 소정의 공간에 조습제(200)가 배치되고, 조습제(200) 주변에 공기 배출구(140)가 위치할 수 있다. 예를 들어, 램프 하우징(100) 내에 공기 배출구(140)가 형성된 통풍 공간이 존재하고, 통풍 공간에 조습제(200)가 배치될 수 있다. 공기 배출구(140)는 조습제(200)에서 방출되는 수분의 배출로 역할을 할 수 있는데, 이러한 경우 자동차 램프 내의 습기 제거 작업이 더욱 원활하게 이루어질 수 있다.

도 1에 도시되어 있지는 않으나, 램프 하우징(100)의 일 구역에는 공기 유입구(미도시)가 위치할 수 있으며, 공기 유입구(미도시)를 통해 유입된 공기가 공기 배출구(140)를 통해 배출될 수 있다. 이러한 경우, 기류 순환을 통해 램프 하우징(100) 내의 습기 배출이 더욱 원활하게 이루어질 수 있다.

한편, 몇몇 실시예에서는, 공기 배출구(140)를 개폐하는 밸브(미도시)가 구비되고, 밸브(미도시)의 제어는 조습 장치(300)에 의해 수행될 수 있다. 이하, 본 실시예에 대하여 도 2를 참조하여 부연 설명하도록 한다.

도 2는 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 조습 장치(300)를 나타내는 예시적인 블록도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 조습 장치(300)는 히터(340), 센서(360), 밸브(380) 및 제어부(320)를 포함할 수 있다. 다만, 도 2에는 본 개시의 실시예와 관련 있는 구성요소들만이 도시되어 있다. 따라서, 본 개시가 속한 기술분야의 통상의 기술자라면 도 2에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성 요소들이 더 포함될 수 있음을 알 수 있다.

히터(340)는 조습제(200)의 주변 온도를 높여서 수분 방출을 가속화하는 역할을 수행할 수 있다. 히터(340)는 조습제(200) 주변에 배치될 수 있으며, 히터(340)에 대한 제어는 제어부(320)에 의해 수행될 수 있다. 히터(340)가 조습제(200) 주변을 가열하는 방식은 어떠한 방식이 되더라도 무방하다.

센서(360)는 램프 하우징(100) 내의 습도, 조습제(200) 주변의 습도, 외부 습도(e.g. 공기 유입구를 통해 유입되는 외기의 습도), 조습제(200)의 상태(e.g. 팽창 정도, 수분 방출 정도)를 감지할 수 있는 하나 이상의 센서 모듈을 포함할 수 있다.

벨브(380)는 공기 배출구(140)에 대한 개폐 동작을 수행할 수 있다. 밸브(380)의 동작은 제어부(320)에 의해 제어될 수 있다.

제어부(320)는 조습 장치(300)의 각 구성의 동작을 전반적으로 제어할 수 있다. 제어부(320)는 CPU(Central Processing Unit), MPU(Micro Processor Unit), MCU(Micro Controller Unit), 또는 본 개시의 기술 분야에 잘 알려진 임의의 형태의 프로세서를 포함하여 구성될 수 있다. 제어부는 예를 들어 자동차의 전반적인 구성을 전자적으로 제어하는 ECU(electronic control unit)일 수 있다.

제어부(320)는 센서(360)의 측정 결과에 기초하여 밸브(380)의 개폐 동작을 제어함으로써, 램프 하우징(100) 내의 습도를 원활하게 제어할 수 있다.

예를 들어, 제어부(320)는 램프 하우징(100) 내 평균 습도에 기초하여 밸브(380)를 제어할 수 있다. 가령, 평균 습도가 기준치 이상인 경우, 제어부(320)는 조습제(200)의 흡습 능력이 떨어진 것으로 판단하고 밸브(380)를 개방시킬 수 있다. 또한, 제어부(320)는 히터(340)를 동작시켜 조습제(200)가 흡수한 수분이 공기 배출구(140)를 통해 원활하게 배출되도록 할 수 있다. 또한, 제어부(320)는 외부의 습도가 내부의 평균 습도보다 낮다는 판단에 응답하여, 밸브(380)를 개방시킬 수도 있다.

다른 예로서, 제어부(320)는 조습제(200)의 팽창 정도에 기초하여 밸브(380)를 제어할 수 있다. 가령, 팽창 정도가 기준치 이상인 경우, 제어부(320)는 조습제(200)가 충분히 습기를 흡수한 것으로 판단하고 밸브(380)를 개방시킬 수 있다. 또한, 제어부(320)는 히터(340)를 동작시켜 조습제(200)가 흡수한 수분이 공기 배출구(140)를 통해 원활하게 배출되도록 할 수 있다.

또 다른 예로서, 제어부(320)는 조습제(200) 주변에서 수분이 감지됨에 응답하여 밸브(380)를 제어할 수 있다. 가령, 수분이 감지된 경우, 제어부(320)는 조습제(200)로부터 수분이 방출된 것으로 판단하고 밸브(380)를 개방시킬 수 있다. 또한, 제어부(320)는 히터(340)를 동작시켜 조습제(200)가 흡수한 수분이 공기 배출구(140)를 통해 원활하게 배출되도록 할 수 있다.

또 다른 예로서, 제어부(320)는 조습제(200)의 흡습 속도에 기초하여 밸브(380)를 제어할 수 있다. 조습제(200)의 흡습 속도는 램프 하우징(100) 내 평균 습도가 변화는 정도에 기초하여 결정될 수 있다. 또는, 제어부(320)는 조습제(200)가 팽창하는 속도에 기초하여 흡습 속도를 결정할 수도 있다. 제어부(320)는 흡습 속도가 기준치 미만인 경우, 조습제(200)의 흡습 능력이 떨어진 것으로 판단하고 밸브(380)를 개방시킬 수 있다. 또한, 제어부(320)는 히터(340)를 동작시켜 조습제(200)가 흡수한 수분이 공기 배출구(140)를 통해 원활하게 배출되도록 할 수 있다.

또 다른 예로서, 제어부(320)는 램프 하우징(100) 내의 평균 습도, 조습제(200)의 흡습 속도 및 팽창 정도 등에 기초하여 밸브(380)의 개방 정도를 제어할 수 있다. 가령, 제어부(320)는 조습제(200)의 흡습 속도가 제1 기준치 미만이라는 판단에 응답하여 밸브(380)를 부분 개방시킬 수 있고, 흡습 속도가 제2 기준치(단, 제2 기준치는 제1 기준치보다 작은 값) 미만이라는 판단에 응답하여 밸브(380)를 완전 개방시킬 수 있다. 또는, 제어부(320)는 조습제(200)의 팽창 정도(또는 평균 습도)가 제1 기준치 이상이라는 판단에 응답하여 밸브(380)를 부분 개방시킬 수 있고, 팽창 정도(또는 평균 습도)가 제2 기준치(단, 제2 기준치는 제1 기준치보다 큰 값) 이상이라는 판단에 응답하여 밸브(380)를 완전 개방시킬 수 있다.

지금까지 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 조습 제품과 조습 장치(300)에 대하여 설명하였다. 이하에서는, 실시예 및 비교예를 통하여 상술한 조습제의 성능(e.g. 흡습성, 내방출성)에 대해 보다 명확하게 하기로 한다. 다만, 이하의 실시예들은 다양한 예시들 중 일부에 불과할 뿐이므로, 본 개시의 범위가 아래의 실시예들에 의해 한정되는 것은 아니다.

먼저, 아래의 실시예 및 비교예에 사용된 조습제 재료의 제원은 하기 표 1과 같다.

구분	화합물	상품명	물성
A-1	염화칼슘 무수물	-	순도 94%
A-2	염화마그네슘 무수물	-	순도 94%
B-1	나트륨 벤토나이트	-	CEC: 63.9meq/100g
B-2	탈크	ETS1000	입도: 6μm
B-3	칼슘카보네이트	SHC 300	-
B-4	카올린	-	-
B-5	산화마그네슘	-	-
C-1	EVA	Elvax	녹는점: 50-90℃
C-2	폴리에틸렌 메타크릴산 공중합체	-	녹는점: 50-100℃
C-3	PCL	Capa™ 6500	녹는점: 58-60℃

실시예1 내지 10

혼합기를 이용하여 하기 표 2의 중량%로 균일하게 혼합하여, 실시예1 내지 10에 따른 조습제 25g을 제조하였다. 이어서, 길이 100mm와 너비 100mm의 통기성 포장재에 실시예1 내지 10에 따른 조습제를 투입하여 시편을 제조하였다.

구분	함량(중량%)
구분	A-1	A-2	B-1	B-2	B-3	B-4	B-5	C-1	C-2	C-3
실시예1	32		35			30		1	1	1
실시예2		32	65					1	1	1
실시예3	32					65		1	1	1
실시예4		32		33	32			1	1	1
실시예5		32	32				33	1	1	1
실시예6	20		77					1	1	1
실시예7		20	68					4	4	4
실시예8	50		47					1	1	1
실시예9	50		38					4	4	4
실시예10		50	49.7					0.1	0.1	0.1

비교예

시중에서 조습제로 판매되는 염화칼슘 제품을 개봉 후 가공 없이 사용하였고, 실시예들과 동일하게 25g의 염화칼슘 제품을 동일한 통기성 포장재에 투입하여 시편을 제조하였다.

실험예1: 흡습성과 제품 안정성 비교 실험

실시예1 내지 10 및 비교예 각각에 따른 시편의 제품 안정성과 흡습성을 평가하는 실험을 수행하였다. 제품 안정성과 흡습성에 대한 평가 메트릭 및 실험 방법은 아래와 같으며, 실험 결과는 하기의 표 3에 기재되어 있다.

안정성

항온항습기를 이용하여 50℃ 온도, 90% 상대습도 조건 하에 150시간 동안 시편(test piece)을 노출시킨 후, 상분리 상태를 육안으로 평가하였다. 평가 등급은 네 등급으로 구분하였으며, 각 등급의 의미는 아래와 같다.

매우 양호: 흡습 후 내용물의 상분리가 발생하지 않은 경우

양호: 흡습 후 내용물의 상분리가 극히 일부 발생한 경우

보통: 흡습 후 내용물의 상분리가 일부 발생한 경우

나쁨: 흡습 후 내용물의 상분리가 심한 경우

흡습률(흡습성)

항온항습기를 이용하여 50℃ 온도, 90% 상대습도 조건 하에 150시간 동안 시편을 노출시킨 후, 하기 수학식 1에 의거하여 흡습률(%)을 산출하였다.

구분	흡습률(%)	안정성
실시예1	116.5	양호
실시예2	119.5	양호
실시예3	113.2	양호
실시예4	105.5	양호
실시예5	110.3	매우 양호
실시예6	92.5	양호
실시예7	90.5	양호
실시예8	141.5	보통
실시예9	132.3	보통
실시예10	143.2	보통
비교예	40	나쁨

상기 표 3을 참조하면, 실시예들에 따른 시편의 흡습률이 비교예보다 대략 3배 정도 높은 것으로 나타났는데, 이를 통해 무기화합물과 고분자 물질이 흡습 물질의 성능을 배가시키는 작용을 한다는 것을 확인할 수 있다. 또한, 이로써 실시예에 따른 조습제가 기존의 상업화된 제품에 비해 현저하게 개선된 흡습성을 가지는 것을 확인할 수 있다.또한, 실시예들에 따른 시편의 제품 안정성이 모두 비교예보다 우수한 것으로 나타났는데, 이를 통해 무기화합물이 흡습 물질의 조해성을 억제하는 작용을 한다는 것을 확인할 수 있다.

또한, 실시예1 또는 2는 다른 실시예에 비해 흡습율이 우수하고 제품 안정성도 양호한 것으로 나타났는데, 이를 통해 나트륨 벤토나이트와 카올린의 혼합물(또는 나트륨 벤토나이트)이 다른 무기화합물에 비해 성능 개선 효과가 뛰어나다는 것을 확인할 수 있다. 표 3에 기재되어 있지는 않으나, 실험 결과 나트륨 벤토나이트와 카올린이 1:1 내지 3:1 범위 내에서 혼합될 때 상대적으로 우수한 성능 개선 효과가 나타나는 것을 확인하였다.

또한, 실시예5의 경우 제품 안정성이 매우 양호하고 흡습률도 우수한 것으로 나타났는데, 이는 나트륨 벤토나이트에 의해 흡습성이 향상되고 산화칼슘에 의해 조해성이 억제되었기 때문인 것으로 판단된다. 표 3에도 기재되어 있듯이, 나트륨 벤토나이트와 산화칼슘이 대략 1:1의 중량비로 첨가되는 경우, 흡습성 개선 효과와 조해성 억제 효과가 함께 개선되는 것을 확인할 수 있었다. 추가 실험 결과 나트륨 벤토나이트와 산화칼슘이 대략 2:1 내지 1:1 범위 내에서 혼합될 때 흡습성 개선 효과와 조해성 억제 효과가 함께 개선되는 것을 확인하였다.

또한, 실시예6 및 7의 경우 흡습률이 다른 실시예에 비해 다소 떨어지는 것으로 나타났는데, 이는 흡습 물질의 함량 감소로 인한 것으로 판단되며, 이로써 조습제의 흡습성을 충분히 개선시키기 위해서는 흡습 물질의 함량이 20 중량% 이상이 되는 것이 바람직하다는 것을 알 수 있다.

또한, 실시예8 및 10은 흡습율이 가장 높게 나타났으나, 제품 안정성은 다소 떨어지는 것으로 확인되었다. 이는 흡습 물질의 함량 증가와 조해성 때문인 것으로 판단되며, 이로써 제품 안정성까지 종합적으로 고려한다면 흡습 물질의 함량은 50 중량% 이하가 되는 것이 바람직하다는 것을 알 수 있다.

또한, 실시예9는 흡습 물질의 함량에 비해 흡습률이 높지 않은 것으로 나타났는데, 이는 무기화합물의 함량 감소 때문인 것으로 판단되며, 이로써 단순히 흡습 물질의 함량을 증가시키는 것보다 흡습 물질과 무기화합물을 적절하게 배합하는 것이 흡습성 개선에 더욱 효과적이라는 것을 알 수 있다.

실험예2: 내방출성 비교 실험

실시예1 내지 10 및 비교예 각각에 따른 시편의 내방출성을 평가하는 실험을 수행하였다. 내방출성에 대한 평가 메트릭과 실험 방법은 아래와 같으며, 실험 결과는 하기의 표 4에 기재되어 있다.

방출률 및 내방출률(내방출성)

항온항습기를 이용하여 50℃ 온도, 90% 상대습도 조건 하에 150시간 동안 시편을 노출시킨 후, 흡습량(g)을 측정하였다. 항온항습기를 건조시켜 환경 조건을 50℃ 온도(또는 75℃ 온도), 30% 상대습도 조건으로 변경하고 48시간 동안 방치한 뒤에 다시 시편의 흡습량을 측정하였으며, 하기 수학식 2에 의거하여 방출률(%)을 산출하였다. 가령, 방출률이 50%라는 것은 건조 후에 흡수된 수분의 50%가 방출되었다는 것을 의미한다. 또한, 하기 수학식 3에 기초하여 내방출률(%)을 산출하였다.

구분	내방출률(%)
구분	50℃	75℃
실시예1	85.3	97.3
실시예2	85.1	97.2
실시예3	83.2	96.2
실시예4	80.2	96.0
실시예5	85.2	96.5
실시예6	80.5	95.3
실시예7	85.6	96.7
실시예8	83.5	94.0
실시예9	86.9	97.6
실시예10	81.5	93.8
비교예	48.3	49.9

상기 표 4를 참조하면, 실시예들에 따른 시편의 내방출률이 비교예를 훨씬 상회하는 것으로 나타났는데, 이를 통해 고분자 물질이 흡습된 수분의 재방출을 조절하는 작용을 하는 것을 확인할 수 있다. 또한, 이로써 실시예에 따른 조습제가 기존의 상업화된 제품에 비해 현저하게 개선된 내방출성을 가지는 것을 알 수 있다.특히, 비교예에 따른 기존의 상업화된 조습제는 50℃ 또는 75의 온도 조건에서 내방출률이 좋지 않은데 반해, 실시예들에 따른 시편은 75℃로 승온된 조건 하에서도 내방출률이 안정적으로 유지되는 것을 확인할 수 있다. 이는 실시예에 따른 조습제가 고온 저습 조건 하에서도 계속적인 흡습성을 확보할 수 있다는 것을 의미하고, 자동차 램프의 주행 환경(e.g. 50℃~80℃의 저습 조건)에 특히 효과적으로 활용될 수 있다는 것을 의미한다.

또한, 실시예10의 경우 내방출률이 다른 실시예에 비해 다소 떨어지는 것으로 나타났는데, 이는 고분자 물질의 함량 감소로 인한 것으로 판단되며, 이로써 조습제의 내방출성을 충분히 개선시키기 위해서는 고분자 물질의 함량이 최소 0.3 중량% 이상 되는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 1 중량% 이상은 되어야 한다는 것을 알 수 있다.

또한, 실시예7 및 9의 경우 내방출률이 실시예10 보다 우수한 것으로 나타났는데, 이는 고분자 물질의 함량 증가로 인한 것으로 판단된다. 다만, 실시예7은 흡습률이 낮고, 실시예9 또한 흡습 물질의 함량에 비해 흡습률이 우수하지 않으며, 실험 결과를 종합해보면 고분자 물질이 소량(e.g. 약3 중량%) 첨가되더라도 조습제의 내방출성이 충분히 개선되는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 흡습성과 내방출성을 종합적으로 고려한다면, 고분자 물질의 함량을 줄이고 적절한 비율로 흡습 물질과 무기화합물을 혼합하는 것(e.g. 실시예1, 2 또는 5 참조)이 더 나을 것으로 판단된다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 개시의 실시예를 설명하였지만, 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 본 개시가 다른 구체적인 형태로도 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 개시의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 개시에 의해 정의되는 기술적 사상의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 램프 하우징 102: 외부 렌즈
104: 광원 140: 공기 배출구
200: 조습제
300: 제어 장치 320: 제어부
340: 히터 360: 센서
380: 밸브

Claims

염화칼슘 무수물 및 염화마그네슘 무수물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 흡습 물질 30 중량% 내지 35 중량%;
나트륨 벤토나이트, 카올린 및 산화마그네슘으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 무기화합물 62 중량% 내지 67 중량%; 및
에틸렌 비닐 아세테이트(EVA), 폴리에틸렌 메타크릴산 공중합체(polyethylene-co-methacrylic acids) 및 폴리카프로락톤(PCL)으로 이루어진 고분자 물질 1 중량% 내지 6 중량%을 포함하는 것을 특징으로 하는, 자동차 램프용 조습제.
제1 항에 있어서,
상기 무기화합물의 평균 입경은 1㎛ 내지 300㎛인 것을 특징으로 하는, 자동차 램프용 조습제.
제1 항에 있어서,
상기 자동차 램프용 조습제는,
50℃, 90% 상대습도 조건에서 150시간 경과하였을 때 흡습률이 90% 이상이고,
50℃, 90% 상대습도 조건에서 150시간 동안 흡습한 다음, 75℃, 30% 상대습도 조건에서 48시간 방치하였을 때 내방출률이 70% 이상인 것을 특징으로 하는, 자동차 램프용 조습제.
조습제와,
내부에 충전 공간이 형성되고, 상기 충전 공간에 상기 조습제가 충전되어 있는 통기성 포장재를 포함하고,
상기 조습제는,
염화칼슘 무수물 및 염화마그네슘 무수물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 흡습 물질 30 중량% 내지 35 중량%;
나트륨 벤토나이트, 카올린 및 산화마그네슘으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함하는 무기화합물 62 중량% 내지 67 중량%; 및
에틸렌 비닐 아세테이트, 폴리에틸렌 메타크릴산 공중합체 및 폴리카프로락톤으로 이루어진 고분자 물질 1 중량% 내지 6 중량%을 포함하며,
상기 통기성 포장재는,
두께가 0.1mm 내지 0.4mm이고, 인장 강도가 100N/50mm 내지 200N/50mm이며, 인장신도가 7% 내지 15%이고, 투습도가 2,500g/m²/24h 내지 6,500g/m²/24h인 소재로 구현되는 것을 특징으로 하는, 자동차 램프용 조습 제품.
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