KR102395436B1 - 산 스캐빈저를 이용한 전기차 배터리 포장용 기능성 흡습제 - Google Patents

산 스캐빈저를 이용한 전기차 배터리 포장용 기능성 흡습제 Download PDF

Info

Publication number
KR102395436B1
KR102395436B1 KR1020210106295A KR20210106295A KR102395436B1 KR 102395436 B1 KR102395436 B1 KR 102395436B1 KR 1020210106295 A KR1020210106295 A KR 1020210106295A KR 20210106295 A KR20210106295 A KR 20210106295A KR 102395436 B1 KR102395436 B1 KR 102395436B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
weight
parts
desiccant
moisture
water
Prior art date
Application number
KR1020210106295A
Other languages
English (en)
Inventor
이광로
설종욱
Original Assignee
바이온팩 주식회사
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 바이온팩 주식회사 filed Critical 바이온팩 주식회사
Priority to KR1020210106295A priority Critical patent/KR102395436B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102395436B1 publication Critical patent/KR102395436B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/26—Drying gases or vapours
    • B01D53/28—Selection of materials for use as drying agents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/26—Drying gases or vapours
    • B01D53/261—Drying gases or vapours by adsorption
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/26—Drying gases or vapours
    • B01D53/263—Drying gases or vapours by absorption
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/04—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising compounds of alkali metals, alkaline earth metals or magnesium
    • B01J20/046—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising compounds of alkali metals, alkaline earth metals or magnesium containing halogens, e.g. halides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/22—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
    • B01J20/26—Synthetic macromolecular compounds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/80—Exchanging energy storage elements, e.g. removable batteries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65D—CONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
    • B65D81/00—Containers, packaging elements, or packages, for contents presenting particular transport or storage problems, or adapted to be used for non-packaging purposes after removal of contents
    • B65D81/24—Adaptations for preventing deterioration or decay of contents; Applications to the container or packaging material of food preservatives, fungicides, pesticides or animal repellants
    • B65D81/26—Adaptations for preventing deterioration or decay of contents; Applications to the container or packaging material of food preservatives, fungicides, pesticides or animal repellants with provision for draining away, or absorbing, or removing by ventilation, fluids, e.g. exuded by contents; Applications of corrosion inhibitors or desiccators
    • B65D81/266—Adaptations for preventing deterioration or decay of contents; Applications to the container or packaging material of food preservatives, fungicides, pesticides or animal repellants with provision for draining away, or absorbing, or removing by ventilation, fluids, e.g. exuded by contents; Applications of corrosion inhibitors or desiccators for absorbing gases, e.g. oxygen absorbers or desiccants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/249—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders specially adapted for aircraft or vehicles, e.g. cars or trains
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
  • Drying Of Gases (AREA)

Abstract

본 발명은 흡습 전후에도 분말상 또는 겔상의 형태가 유지됨과 동시에 높은 흡습성을 가짐으로써 흡습 후에도 내용물의 안정성을 부여할 수 있고, 수분을 흡수한 조해성 성분의 해리에 의해 발생되는 산성 가스의 제거가 가능하여 방청성이 우수해 장시간 동안 전기자동차용 배터리 등과 같은 제품을 안정적으로 운송·보관할 수 있도록 하는 기능성 흡습제에 관한 것으로, 본 발명에 따른 산 스캐빈저를 이용한 전기차 배터리 포장용 기능성 흡습제는 염화마그네슘(MgCl2) 50 내지 90 중량부, 수용성 고분자 5 내지 20 중량부, 산 스캐빈저 1 내지 10 중량부 및 방청제 3 내지 20 중량부를 포함한다.

Description

산 스캐빈저를 이용한 전기차 배터리 포장용 기능성 흡습제{Functional desiccant for EV battery packaging using acid scavenger}
본 발명은 흡습 전후에도 분말상 또는 겔상의 형태가 유지됨과 동시에 높은 흡습성을 가짐으로써 흡습 후에도 내용물의 안정성을 부여할 수 있고, 수분을 흡수한 조해성 성분의 해리에 의해 발생되는 산성 가스의 제거가 가능하여 방청성이 우수해 장시간 동안 전기자동차용 배터리 등과 같은 제품을 안정적으로 운송·보관할 수 있도록 하는 기능성 흡습제에 관한 것이다.
가솔린 또는 디젤 등의 석유 연료의 사용에 의한 배기가스 규제가 강화됨에 따라, 대기오염 방지의 차원에서 중량이 가벼우면서도 출력성능이 우수한 전기 자동차의 개발이 이루어지고 있다. 전기 자동차는 구동모터를 구동시켜 주행하는 순수 전기자동차(electric vehicle, EV), 엔진과 구동모터로 주행하는 하이브리드 자동차(hybrid electric vehicle, HEV), 연료전지에서 생성되는 전력으로 구동모터를 구동시켜 주행하는 연료전지 자동차(fuel cell electric cehicle, FCEV) 등으로 구분될 수 있다.
전술한 바와 같은 전기자동차는 차량을 구동시키기 위한 구동모터와 더불어, 상기 구동모터에 전력을 공급하는 축전수단으로서 니켈-수소, 리튬-폴리머 계열 등의 배터리를 포함하며, 배터리는 배터리 모듈 복수 개가 직렬 또는 병렬로 조합된 배터리 팩으로 구성될 수 있다. 상기와 같은 배터리를 포함하는 전기자동차는 배터리로부터 전력을 공급받아 구동되며, 전기자동차의 구동을 위해 전력을 공급하는 과정에서 배터리에는 발열이 필수적으로 수반된다. 이와 같이, 배터리에 발열이 발생되는 경우 열로 인해 배터리의 방전이 가속화되고, 충전율이 감소되어 배터리 성능이 저하되므로 배터리를 냉각시킬 수 있는 다양한 방법이 도입되어 활용되고 있다.
하지만, 배터리는 냉각 과정 중 온도차이로 인해 수분이 발생되며, 배터리가 수분에 노출될 경우 안전성이 크게 저하되고, 단락 등에 의해 화재가 발생할 수 있다.
한편, 전기자동차의 배터리는 다양한 환경 조건에 노출될 수 있기 때문에 이에 대응할 수 있도록 각종 전장 부품을 설계할 필요가 있다. 예컨대 전기 자동차를 밤새 외부에 주차함에 따라 온도가 낮아져 배터리 모듈 내부에 결로 현상이 일어날 수 있는데, 배터리 모듈 내부에 물방울이 맺히게 되면 커넥터 핀들이 부식되거나 누전이 발생될 우려가 있다. 특히, 배터리 트레이에 결로가 저수되는 경우 부식이 발생되어 배터리의 내구성 저하와 수명 단축을 야기하는 문제점 또한 있다.
기존에는 배터리의 냉각과 다양한 외부 환경에 대응하여 배터리에 발생되는 습기와 결로를 제거하기 위해서, 다양한 형태의 흡습제가 도입되어 활용되고 있다. 상기 흡습제는 배터리 내부의 수분을 효율적으로 흡습하고, 수분의 방출을 최소화함으로써 습도 제어를 통해 결로와 부식 발생을 방지할 수 있도록 실라카겔, 염화칼슘, 염화마그네슘과 같은 흡습 성분을 이용한 제품이 개발되어 사용되고 있다.
하지만, 염화칼슘, 염화마그네슘과 같은 흡습 성분은 조해성 이온염으로 습기를 흡습하여 물을 형성하며, 형성된 물이 누액될 경우 제품의 부식을 일으키고, 해리에 의해 염산(HCl) 가스 등과 같은 산성 성분이 생성되어 배터리의 내구성 저하와 수명 단축을 야기한다는 문제가 있어 이를 보완할 수 있는 방법에 대한 연구가 필요하다.
한국공개특허 제10-2016-0121855호 (공개일 : 2016.10.21.) 한국공개특허 제10-2020-0119636호 (공개일 : 2020.10.20.) 한국등록특허 제10-18256986호 (공고일 : 2018.02.05.) 한국공개특허 제10-2021-0051728호 (공개일 : 2021.05.10)
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 수분을 효과적으로 흡수하고, 산성 가스 성분의 제거가 가능해 부식 발생을 방지하는 방청 성능을 나타내어 배터리의 내구성을 향상시킬 수 있는 산 스캐빈저를 이용한 전기차 배터리 포장용 기능성 흡습제에 관한 기술 내용을 제공하고자 하는 것이다.
또한, 본 발명은 흡습 전후에도 분말상 또는 겔상의 형태가 유지됨과 동시에 높은 흡습성을 가짐으로써 장시간 동안 수분에 민감한 제품의 보관을 위해 용이하게 활용할 수 있는 기능성 흡습제에 관한 기술 내용을 제공하고자 하는 것이다.
상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위해, 본 발명은 염화마그네슘(MgCl2) 50 내지 90 중량부, 수용성 고분자 5 내지 20 중량부, 산 스캐빈저 1 내지 10 중량부, 방청제 3 내지 20 중량부를 포함하는 산 스캐빈저를 이용한 전기차 배터리 포장용 기능성 흡습제를 제공한다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따라 상기 수용성 고분자는 폴리아크릴아마이드-아크릴산 나트륨 공중합체를 사용할 수 있고, 상기 산 스캐빈저는 천연 또는 합성 하이드로탈사이트, 천연 또는 합성 하이드로칼루마이트, 지방산 알칼리 금속염, 지방산 알칼리토금속염, 칼슘 스테아레이트, 아연 스테아레이트, 마그네슘 스테아레이트, 나트륨 스테아레이트, 마그네슘 베헤네이트, 나트륨 리시놀리에이트, 칼륨 팔미테이트, 안티몬 파이로카테콜레이트, 아연 파이로카테콜레이트, 산화아연, 산화마그네슘, 산화알루미늄, 마그네슘 하이드록사이드, 알루미늄 하이드록사이드 또는 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있으며, 바람직하게는, 산화아연(ZnO)을 사용할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따라 상기 방청제는 소듐 벤조에이트, 벤조트리아졸 및 헥사메틸렌테트라민을 포함하는 혼합물을 사용할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따라, 상기 산 스캐빈저를 이용한 전기차 배터리 포장용 기능성 흡습제는 형태 안정제, 필러, 고분자 왁스, 안료, 수화열저감제, 고결방지제, 촉매, 표면-활성 첨가제, 유화제, 반응 지연제, 안료, 염료, 난연제, 노화방지제, 상전이물질, 스코치 억제제(scorch inhibitor), 가소제 및 항균제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 첨가제를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따라, 상기 필러는 개질 셀룰로오스 섬유를 포함하고, 상기 개질 셀룰로오스 섬유는, 셀룰로오스 섬유 5 내지 20 중량부를 10 내지 50% 수산화나트륨 수용액 50 내지 500 중량부에 침지시킨 다음 1 내지 24시간 동안 반응시키고, 칼슘염 1 내지 10 중량부, 인산염 1 내지 20 중량부 및 탈이온수 80 내지 100 중량부를 포함하는 혼합 용액과 3 내지 24시간 동안 반응시켜 제조한 것을 사용할 수 있다.
본 발명은 상기에 기재된 기능성 흡습제 및 포장재를 포함하는 전기차 배터리용 기능성 흡습제 제품을 제공한다.
본 발명에 따른 산 스캐빈저를 이용한 전기차 배터리 포장용 기능성 흡습제는, 산 스캐빈저 및 수용성 고분자가 염화마그네슘과 같은 조해성 금속염화물과 함께 혼합 도입되어 높은 흡습성을 나타내고, 수분을 흡수한 조해성 금속염화물의 해리에 의해 발생되는 염산 등의 산성 가스 성분의 제거가 가능해 우수한 방청 성능을 나타낼 뿐만 아니라, 흡습 전후에도 분말상 또는 겔상의 형태가 안정적으로 유지될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 기능성 흡습제는, 수용성 고분자와 추가 도입되는 필러에 의해 장기간의 흡습 중에도 요변성 및 의가소성을 유지하며, 흡습된 수분이 배출되지 않아 배터리 셀, 배터리 팩, 배터리 캔 등과 같은 배터리 제품과 배터리 관련 물류 분야, 전자기기, 반도체, 군사기기, 자동차, 항공우주, 악기 등의 포장 및 보관을 위한 용도로 폭넓게 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따라, (a) 대조군, (b) 실시예 1, (c) 실시예 2 및 (d) 실시예 5에 따른 방법으로 제조한 흡습제 분말을 이용한 금속시험편의 방청성을 평가한 결과이다.
이하, 구체적인 예를 들어 본 발명에 따른 산 스캐빈저를 이용한 전기차 배터리 포장용 기능성 흡습제를 더욱 상세히 설명한다. 다만 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위한 예로서 제공되는 것이다.
따라서 본 발명은 이하 제시되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있으며, 이하 제시되는 실시예들은 본 발명의 사상을 명확하게 하기 위해 기재된 것일 뿐, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.
이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
또한 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 사용되는 단수 형태는 문맥에서 특별한 지시가 없는 한 복수 형태도 포함하는 것으로 의도할 수 있다.
본 발명에 따른 산 스캐빈저를 이용한 전기차 배터리 포장용 기능성 흡습제는, 염화마그네슘(MgCl2), 수용성 고분자, 산 스캐빈저 및 방청제를 포함하는 조성을 갖는다.
기능성 흡습제에 포함되는 각각의 성분에 대해 상세히 살펴보면, 먼저, 염화마그네슘은 우수한 조해성과 흡습성을 나타내는 조해성 이온염 성분으로 기능성 흡습제에 포함될 수 있다.
상기 염화마그네슘(MgCl2)은 다른 금속염화물에 비해 최대 1.5배 이상 흡습율이 높으며, 무수물 이외에 2, 4, 6, 8, 10, 12 수화물 등을 사용할 수 있고, 바람직하게는, 6 수화물(MgCl2·6H2O)을 사용할 수 있다.
상술한 염화마그네슘은 50 내지 90 중량부의 비율로 도입될 수 있으며, 염화마그네슘의 함량이 50 중량부 미만일 경우 흡습 성능이 저하될 우려가 있고, 90 중량부를 초과할 경우 흡습에 의해 형성되는 겔의 안정성이 저하되고, 과도한 조해성 증가로 인해 액상화된 부식 생성물이 배출될 우려가 있다.
특히, 염화마그네슘은 우수한 조해성을 나타낼 수 있도록 건조된 상태인 것을 사용하도록 하며, 진공건조, 동결건조, 가열건조 등과 같은 통상적인 방법으로 건조하여 제조한 것을 사용할 수 있다.
상기 염화마그네슘은 혼화성, 흡습성, 내방출성 등의 물성을 조절할 수 있도록 평균입자 크기가 1 내지 1,000 ㎛인 것을 사용할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 기능성 흡습제는 분말 형태의 금속염화물을 사용할 수 있으며, BET 비표면적이 10 m2/g 이상인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 40 m2/g 이상인 것을 사용할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 기능성 흡습제는 흡습 성분으로 상술한 염화마그네슘 이외에도 기타의 금속염화물을 더 포함할 수 있으며, 금속염화물은 염화칼슘(CaCl2)을 대표적인 예로 들 수 있다. 염화칼슘은 염화마그네슘을 보조하여 단시간에 다량의 수분을 흡수할 수 있도록 하며, 물에 해리될 때 염소이온(Cl-)의 해리 과정을 촉진하는 촉매 또는 활성제로서의 역할을 하여 고온이나 고습도의 조건에서도 염화마그네슘의 흡습성이 유지되도록 한다.
본 발명에 따른 기능성 흡습제는 염화마그네슘과 염화칼슘을 혼합하는 경우 그 조성비에 한정되지 않으며, 바람직하게는, 염화마그네슘과 염화칼슘이 6 내지 9 : 1 내지 4 중량비로 혼합된 혼합물을 사용할 수 있다. 이는, 염화칼슘이 상기 범위 미만 첨가되는 경우 염화마그네슘의 활성화 효과가 하락하여 고온에서의 흡습율이 저하될 수 있으며, 상기 범위를 초과하는 경우 조성물의 조해성 증가로 인해 흡습 후 겔 형성 효과가 하락할 우려가 있기 때문이다.
상술한 금속염화물은 제조방법에 한정되지 않고 다양한 방법으로 제조한 것을 사용할 수 있으며, 진공건조, 자연건조, 열풍건조, 동결건조 등과 같은 방법을 통해 조해성을 나타낼 수 있도록 충분히 건조한 것을 사용할 수 있다.
한편, 수용성 고분자는 흡습제가 과량의 수분을 흡습하고, 흡습한 물을 응집시켜 겔화될 때, 안정적인 겔 상태를 유지시키도록 함에 따라 과량의 물을 흡수할 수 있도록 하고, 흡습제의 형태를 유지시켜 흡습 성능 저하를 방지하며 액상화된 부식 생성물의 배출과 발청 발생을 방지하는 역할을 한다.
상기 수용성 고분자는 입자 크기가 중요한 요소로 작용하며, 이는 흡습제의 흡습에 따라 수용성 고분자가 용해될 때 입자 간의 엉김 현상이 발생함에 따라 용해시간이 지연되고 용해성이 악화됨에 따라 겔 형성에 악영향을 주기 때문이다. 특히 수용성 고분자는 염화마그네슘 혼합 시 수분의 존재 하에서 요변성과 의가소성을 증가시키는 요인으로 작용하는데, 외력이 없을 경우에 점도가 증가하여 수분을 붙잡아 두는 역할을 한다. 이러한 요변성과 의가소성은 수용성 고분자의 비표면적에 의해 결정될 수 있다.
이에 따라, 상기 수용성 고분자는 평균입자 크기가 10 내지 200 ㎛인 것을 사용할 수 있으며, 수용성 고분자의 크기가 200 ㎛를 초과할 경우 비표면적 저하로 인해 흡습 후 겔 안정성이 크게 저하될 수 있으며 장기 흡습성에도 악영향을 줄 수 있다.
상술한 역할을 하는 수용성 고분자는 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol, PVA), 폴리비닐피롤리돈(polyvinyl pyrrolidone, PVP), 폴리에틸렌옥사이드(polyethylene oxide, PEO), 폴리아크릴산(polyacrylic acid, PAA), 폴리메타크릴산, 쇼듐폴리아크릴산염(poly(sodium acrylate), 폴리N-비닐아세트아마이드, 폴리아크릴아마이드, N-비닐아세트아마이드-아크릴산 나트륨 공중합체, 폴리아크릴아마이드-아크릴산 나트륨 공중합체, 폴리테트라플루오로에틸렌, 카르복시메틸셀룰로스, 메틸셀룰로스, 히드록시에틸셀룰로스, 카제인, 카제인산나트륨, 카제인산암모늄, 알긴산, 알지네이트, 카라기난, 젤라틴, 히알루론산, 키토산, 풀루란, 전분, 산화전분, 젤라틴, 콜라겐 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.
상기 수용성 고분자는 5 내지 20 중량부의 비율로 도입될 수 있으며, 수용성 고분자의 함량이 5 중량부 미만일 경우 염화마그네슘이 흡수한 물을 겔 상태로 보관하지 못하게 되고, 흡습제의 점도가 저하될 우려가 있으며, 20 중량부를 초과할 경우 점도가 크게 증가하고, 흡습 성능이 저하될 우려가 있다.
바람직하게는, 상기 수용성 고분자는 폴리아크릴아마이드-아크릴산 나트륨 공중합체(NAP701)를 사용할 수 있다. 상기와 같은 아크릴아미드와 아크릴산의 공중합체는 상호 결합성이 충분하여 물에 용해되지는 않지만 친수성을 유지함에 따라 과량의 물을 흡수하여 팽창할 수 있으며, 겔 안정성이 우수해 물의 배출을 억제할 수 있다.
한편, 상기 산 스캐빈저는 염화마그네슘, 염화칼슘 등과 같은 조해성 이온염이 수분을 흡수하여 발생되는 해리에 의해 생성되는 염산가스 등의 산성 가스를 제거하는 역할을 하며, 염화마그네슘과 반응하여 고체화 반응을 유도하는 역할을 하며, 습기를 미량 흡습하고, 염화마그네슘의 조해성을 높여 흡습율을 증가시키는 역할을 한다.
산 스캐빈저는 천연 또는 합성 하이드로탈사이트(hydrotalcite), 천연 또는 합성 하이드로칼루마이트(hydrocalumite), 지방산 알칼리 금속염(alkali metal salts of fatty acids)), 지방산 알칼리토금속염(alkali earth metal salts of fatty acids), 칼슘 스테아레이트(calcium stearate), 아연 스테아레이트(zinc stearate), 마그네슘 스테아레이트(magnesium stearate), 나트륨 스테아레이트(sodium stearate), 마그네슘 베헤네이트(magnesium behenate), 나트륨 리시놀리에이트(sodium ricinoleate,), 칼륨 팔미테이트(potassium palmitate), antimony pyrocathecolate 안티몬 파이로카테콜레이트(antimony pyrocatecholate), 아연 파이로카테콜레이트(zinc pyrocatecholate), 산화아연(ZnO), 산화마그네슘(MgO), 산화알루미늄(Al2O3), 마그네슘 하이드록사이드(magnesium hydroxide), 알루미늄 하이드록사이드(aluminium hydroxide) 또는 이들의 혼합물 등을 사용할 수 있다.
상기 산 스캐빈저는 1 내지 10 중량부의 비율로 혼합될 수 있으며, 산 스캐빈저의 함량이 1 중량부 미만일 경우 조해성 제어가 힘들고, 방청 효과가 저하될 우려가 있으며, 10 중량부를 초과할 경우 급격한 마그네시아 반응으로 인해 유도되는 고결현상(caking effect)으로 인해 흡습성이 저하될 우려가 있다.
바람직하게는, 산 스캐빈저는 산화아연을 포함하며, 산화아연은 염화마그네슘의 조해성 증가를 억제하여 물의 배출을 방지할 수 있다.
구체적으로, 염화마그네슘은 조해성이 높아 미량의 습기 또한 완전히 흡습하는 특성을 나타내나, 조해 현상이 유발되어 흡습과 동시에 흡습한 수분이 응집되어 액화되어 수용액이 형성되며, 형성된 수용액은 부식 생성물로 작용하여 방청성을 크게 저하시키게 된다. 따라서, 상기와 같은 특성을 나타내는 염화마그네슘에 산화아연이 도입되면 염화마그네슘에 형성된 수용액이 산화마그네슘과 마그네시아 시멘트를 형성하여 고체가 되는 수화반응이 진행됨으로써 초기 금속염화물의 조해성을 증가를 억제시켜 액화현상을 방지할 수 있다. 이러한 마그네시아 시멘트를 형성하기 위해 조성물은 물을 더욱 더 흡수하게 되며, 그 이후 금속염화물의 조해현상은 정지하게 된다. 따라서 이러한 메커니즘으로 인해 기존의 금속염화물 또는 실리카겔과는 달리 흡수했던 수분을 재방출하는 부작용을 억제할 수 있으며, 방청성능 또한 향상되게 된다.
한편, 방청제는 제품의 부식 방지를 위한 방청 성능을 부여하여 철, 주철 외에 동ㆍ아연, 동, 동합금, 땜납, 아연도금강판, 알루미늄 주물 등과 같은 다양한 금속 제품 보호에 유효하며, 즉시 효과를 발휘하여 장기간 방청 성능을 부여하는 역할을 한다.
방청제는 소듐 벤조에이트(sodium benzoate), 암모늄 벤조에이트(ammonium benzoate), 벤조트리아졸(benzotriazole), 헥사메틸렌테트라민(hexamethylenetetramine), 디사이클로헥실 암모늄 카바메이트(dicyclohexyl ammonium carbamate), 디이소프로필 아민 나이트라이트(diisopropylammine nitrite), 사이클로헥실아민 카보네이트(cyclohexylamime carbamate), 피라졸(pyrazole), 톨리트리아졸(tolytriazole), 소듐 나이트라이트(sodium nitrite), 부틸 하이드록시 톨루엔(butyl hydroxy toluene, BHT) 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.
특히, 상기 방청제는 흡습제의 사용 목적에 따라 구별하여 도입할 수 있으며, 구리 또는 구리합금과 같은 비철 금속의 경우 벤조트리아졸, 피라졸, 톨리트리아졸 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있고, 철 종류 금속에 대하여는 디사이클로헥실아민 카바메이트, 디이소프로필 아민 나이트라이트, 사이클로헥실아민 카보네이트, 소듐 나이트라이트 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.
상기와 같은 방청제는 3 내지 20 중량부의 비율로 도입될 수 있으며, 방청제의 함량이 3 중량부 미만일 경우 부식 방지 성능이 저하될 우려가 있고, 20 중량부를 초과할 경우 흡습 성능이 저하될 우려가 있다.
바람직하게는, 상기 방청제는 소듐 벤조에이트, 암모늄 벤조에이트, 벤조트리아졸 및 헥사메틸렌테트라민을 포함하는 혼합물을 사용할 수 있으며, 소듐 벤조에이트는 질산계통의 성분을 대체할 수 있는 방청 성분으로 금속 제품의 부식을 방지하는 방청 성능을 부여하고, 암모늄 벤조에이트, 벤조트리아졸과 헥사메틸렌테트라민은 각각 비철의 부식 또는 변색의 원인이 되는 이산화황과 습기를 제거하는 방청 촉매의 역할을 하며, 이와 같은 성분들의 혼합 도입을 통해 우수한 방청 성능을 나타낼 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 기능성 흡습제는 물성 향상 및 색감 부여를 위한 용도로 첨가제를 추가로 포함할 수 있다.
상기 첨가제는 형태 안정제, 필러, 고분자 왁스, 안료, 수화열저감제, 고결방지제, 촉매, 표면-활성 첨가제, 유화제, 반응 지연제, 안료, 염료, 난연제, 노화방지제, 상전이물질, 스코치 억제제(scorch inhibitor), 가소제, 항균제 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
구체적으로, 형태 안정제는 흡습제가 수분을 흡수한 상태에서도 안정적으로 겔 상태를 유지하도록 하며, 수분이 제거된 다음에는 염화마그네슘 미립자끼리 접촉시킨 상태로 고정시키는 역할을 한다.
상기 형태 안정제는 구아검, 잔탄검, 아라비아검, 가티검, 로커스트빈검, 담마검, 젤란검, 송진검, 카라야검, 코팔검, 타라검, 타마린드검, 트라가칸스검, 비변성전분, 변성전분 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.
바람직하게는, 상기 형태 안정제는 비변성전분, 변성전분 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있으며, 상기와 같은 전분들은 대부분 호화된 상태의 전분이기 때문에 상술한 염화마그네슘의 용해열에 의해 쉽게 용해되며, 용해된 전분은 용액 상태의 조성물의 점도를 상승시켜 수용액의 유출을 방지하며, 염화마그네슘의 염소이온을 유기산화시켜 염소이온이 다른 물질과 반응하는 것을 방해하고, 이에 의해 조해된 조성물이 금속류를 부식시켜 손상되는 것을 방지할 수 있다.
상기 형태안정제는 5 내지 20 중량부의 비율로 도입될 수 있으며, 형태 안정제의 함량이 5 중량부 미만일 경우 흡습 후 겔 형성이 미비하여 조성물의 조해성을 막기 어려우며, 20 중량부를 초과할 경우 주 흡습성분의 첨가량 하락으로 흡습성이 저하될 우려가 있다.
필러는 흡습제의 수분 흡착성능을 향상시키고, 수분의 용출을 억제하는 역할을 하며, 다공성 세라믹, 셀룰로오스 섬유 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.
구체적으로, 다공성 세라믹은 표면에 미세 기공이 다량 형성된 다공성 구조를 가지며, 이에 따라 수분 흡착성능을 향상시키고, 수분의 용출을 억제할 수 있다.
다공성 세라믹은 카올린, 무수석고, 반수석고, 산화알루미늄, 수산화알루미늄, 이산화티타늄, 벤토나이트, 규조토, 백토, 황토, 차점토, 알로펜, 패분, 이산화규소, 버미큘라이트, 세피올라이트, 제올라이트, 포졸란, 마크로시멘트, 불가사리 유래 다공성 세라믹 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.
바람직하게는, 상기 다공성 세라믹은 불가사리 유래 다공성 세라믹을 사용할 수 있다. 상기 불가사리 유래 다공성 세라믹은 불가사리를 세척하여 염분을 제거하고, 세척한 불가사리를 단백질 분해효소와 반응시켜 단백질을 분해한 분해물을 제조한 다음, 분해물을 건조하여 다공성 세라믹을 수득하는 단계를 포함하는 방법으로 제조한 것을 사용할 수 있다.
또한, 셀룰로오스 섬유는 천연 섬유 또는 합성 섬유로서 표면에 수산기를 가지고 있어 무기 섬유나 고분자 섬유에 비해 친수성을 나타내며, 표면에 불규칙한 크기의 미세 기공이 다량 형성된 다공성 구조를 가져 수분 흡착성능을 향상시키고, 수분의 용출을 억제할 수 있다. 특히, 셀룰로오스 섬유는 기본적으로 종횡비가 높기 때문에 상기 고분자응집제와 유사하게 조해액이 이탈하지 않도록 붙잡아두는 역할을 할 수 있다.
상기 셀룰로오스 섬유는 통상적인 다양한 소재를 이용해 제조하여 다공성 구조를 갖는 것을 사용할 수 있으며, 길이가 1 내지 50 ㎜이고, 섬도가 1 내지 100 dtex인 것을 사용할 수 있다. 셀룰로오스 섬유의 길이 및 섬도가 상기 범위를 벗어나는 경우 흡습제의 조해성 억제 효과가 미비하거나 흡습에 따른 과도한 팽창으로 인해 조해액이 누출될 수 있으며, 섬도가 상기 범위를 벗어나는 경우 수분산성이나 다른 성분과의 접착성, 혼화성, 흡수성 등이 떨어질 수 있다.
바람직하게는, 상기 셀룰로오스 섬유는 친수성을 향상시키고, 표면적을 증가시키기 위해 표면 개질한 개질 셀룰로오스 섬유를 사용할 수 있으며, 개질 셀룰로오스 섬유는 섬유를 구성하는 셀룰로오스 분자의 일부분을 절단하고 절단된 자리에 친수성 관능기를 형성시켜 형태 안정제나 고분자수용성 고분자의 겔 형성 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.
상기 개질 셀룰로오스 섬유는 셀룰로오스 섬유를 수산화나트륨 수용액 등과 같은 알칼리성 수용액으로 처리하여 표면적과 친수성을 증가시키는 머서화(mercerization) 반응을 유도하고, 칼슘염 및 인산염과 반응시켜 흡습 성능이 우수하면서도, 과량의 물을 흡수하는 경우에도 겔의 안정성을 향상시킬 수 있도록 한 것을 사용할 수 있다.
보다 바람직하게는, 상기 개질 셀룰로오스 섬유는 셀룰로오스 섬유 5 내지 20 중량부를 10 내지 50% 수산화나트륨 수용액 50 내지 500 중량부에 침지시킨 다음 1 내지 24시간 동안 반응시키고, 칼슘염 1 내지 10 중량부, 인산염 1 내지 20 중량부 및 탈이온수 80 내지 100 중량부를 포함하는 혼합 용액과 3 내지 24시간 동안 반응시켜 제조한 것을 사용할 수 있으며, 상기와 같은 개질 셀룰로오스 섬유는 셀룰로오스 섬유를 수산화나트륨 수용액 등과 같은 알칼리성 수용액으로 처리하여 표면적과 친수성을 증가시키고, 칼슘염 및 인산염과 반응시켜 흡습 성능이 우수하면서도, 과량의 물을 흡수하는 경우에도 겔의 안정성을 향상시킬 수 있다. 상기 칼슘염은 염화칼슘을 사용할 수 있으며, 인산염은 디소듐포스페이트를 사용할 수 있다.
고분자 왁스는 특정 온도에서 열을 흡수하거나 방출하여 흡습제의 온도를 일정하게 유지시키도록 하며, 이에 의해, 온도에 따른 흡습성 변화를 줄여 일정한 흡습 성능을 나타내도록 한다.
상술한 기능을 갖는 고분자 왁스는 폴리에틸렌 왁스, 폴리프로필렌 왁스, 폴리아미드 왁스, 카노바 왁스, 파라핀 왁스, 폴리테트라플루오로에틸렌 왁스 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 폴리에틸렌 왁스를 사용할 수 있다.
또한 상기 첨가제는 상기 성분들 이외에 흡습제의 흡습성능 및 고결에 따른 흡습성 약화 방지, 수화열을 저감시키는 등의 효과를 부여하기 위한 것으로, 이러한 첨가제의 예를 들면 수화열저감제, 고결방지제, 촉매, 표면-활성 첨가제, 유화제, 반응 지연제, 안료, 염료, 난연제, 노화방지제, 상전이물질, 스코치 억제제(scorch inhibitor), 가소제, 항균제 또는 이들의 혼합물 등을 포함할 수 있다. 이러한 첨가제는 첨가량을 한정하지 않으며, 발명의 목적을 해치지 않는 범위 내에서 자유롭게 첨가제의 종류 및 첨가량을 조절할 수 있다.
상기와 같은 조성을 갖는 기능성 흡습제는, 산 스캐빈저를 포함하여 염화마그네슘 등과 같은 흡습 성분의 수분 흡수 후 해리에 의해 발생되는 염산 등의 산성 가스 성분의 제거가 가능하고, 흡습 성능이 우수하여 제품을 안정적으로 보관할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 기능성 흡습제는 지속적인 흡습성능을 구현할 수 있고, 겔 안정성이 우수해함으로써 제품 내 결로를 효율적으로 억제할 뿐만 아니라, 장기간 습도 제어성능이 탁월하다는 장점이 있다.
따라서, 본 발명에 따른 기능성 흡습제는 배터리 셀, 배터리 팩, 배터리 캔 등과 같은 배터리 제품, 특히, 전기자동차용 배터리와 배터리 관련 물류 분야와 수분에 민감한 제품의 보관을 위한 용도로 용이하게 활용될 수 있다.
특히, 헥사메틸렌테트라민은 산 스캐빈저의 역할을 보조하여 산성 성분을 보다 효과적으로 제거할 수 있도록 하며, 방청성을 부여하여 배터리 등의 제품을 안전하게 보관할 수 있도록 한다.
한편, 본 발명에 따른 기능성 흡습제는 염화마그네슘(MgCl2), 수용성 고분자, 산 스캐빈저 및 방청제를 혼합한 다음 교반하는 방법으로 제조한 것을 사용할 수 있으나, 이에 제한받는 것은 아니다.
바람직하게는, 상기 기능성 흡습제는, (a) 염화마그네슘, 다공성 세라믹, 수용성 고분자, 산 스캐빈저 및 물(H2O)을 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계; 및 (b) 상기 혼합물을 건조한 다음 분쇄하여 분쇄물을 제조하는 단계; 및 (c) 상기 분쇄물을 방청제 조성물과 혼합한 다음 건조하여 흡습제 분말을 제조하는 단계를 포함하는 흡습제 분말의 제조방법으로 제조한 것을 사용할 수 있다.
상기단계 (a)에서는, 염화마그네슘, 수용성 고분자, 발포제, 산 스캐빈저, 방청제 및 물(H2O)을 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계이다.
본 단계에서는, 탈이온수 100 중량부, 염화마그네슘 50 내지 90 중량부, 수용성 고분자 5 내지 20 중량부, 산 스캐빈저 1 내지 10 중량부, 방청제 3 내지 20 중량부를 혼합하여 제조할 수 있다.
그리고, 본 단계에서는, 흡습제가 수분을 흡수하는 경우 겔 안정성을 향상시킬 수 있도록 혼합물 제조시 혼합물에 개질 셀룰로오스 섬유 또는 다공성 세라믹을 추가로 혼합할 수 있다.
또한, 본 단계에서는 상기 혼합물 제조시 흡습제에 표면적을 증가시킬 수 있도록 혼합물에 발포제를 추가로 혼합할 수 있으며, 발포제는 탄산암모늄, 탄산수소나트륨 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
상기 단계 (b)에서는, 상기 혼합물을 건조한 다음 분쇄하여 흡습제 분말을 제조하는 단계로서, 볼밀, 핀밀 등과 같은 통상적인 다양한 분쇄 방법으로 건조물을 분쇄하여 평균입자 크기가 10 내지 1,000 ㎛인 분쇄물을 제조할 수 있다.
또한, 본 단계에서는, 동결 건조, 가열 건조, 자연 건조, 열풍 건조 등과 같은 통상적인 방법으로 혼합물을 건조해 건조물을 제조할 수 있으며, 수분함량이 3% 미만이 될 때 혼합물을 건조하여 분쇄물을 제조할 수 있다.
상기 단계 (c)에서는 상기 분쇄물을 방청제 조성물과 혼합한 다음 건조하여 흡습제 분말을 제조하는 단계로서, 본쇄물을 방청제 조성물과 혼합한 다음 교반하고, 건조하여 흡습제 분말을 제조할 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따른 산 스캐빈저를 이용한 전기차 배터리 포장용 기능성 흡습제는, 산 스캐빈저 및 수용성 고분자가 염화마그네슘과 같은 조해성 금속염화물과 함께 혼합 도입되어 수분을 흡수한 조해성 금속염화물의 해리에 의해 발생되는 염산 등의 산성 가스 성분의 제거가 가능해 우수한 방청 성능을 나타내며, 높은 흡습성을 나타낼 뿐만 아니라 흡습 전후에도 분말상 또는 겔상의 형태가 안정적으로 유지된다.
또한, 본 발명에 따른 기능성 흡습제는, 수용성 고분자와 추가 도입되는 필러에 의해 장기간의 흡습 중에도 요변성 및 의가소성을 유지하며, 흡습된 수분이 배출되지 않아 배터리 셀, 배터리 팩, 배터리 캔 등과 같은 배터리 제품과 배터리 관련 물류 분야, 전자기기, 반도체, 군사기기, 자동차, 항공우주, 악기 등의 포장 및 보관을 위한 용도로 폭넓게 사용될 수 있다.
한편, 본 발명은 산 스캐빈저를 이용한 전기차 배터리 포장용 기능성 흡습제 및 포장재를 포함하는 전기차 배터리 포장용 흡습제 제품을 제공한다. 상기 흡습제 제품은 미립자 또는 분말 등의 고체상의 기능성 흡습제 입자의 운반성이나 취급성을 개선하기 위해 다양한 형태의 포장재로 포장되어 제품화될 수 있고, 포장재는 통기성 포장재, 비통기성 포장재를 사용할 수 있으며, 이와 같은 포장재에 흡습제를 충전하여 흡습제 제품을 형성할 수 있다.
구체적으로 기능성 흡습제는 표면에 흡습된 물이 배어 나오지 않으며, 쉽게 파손되지 않는 연질 포장재 내부에 수용되어 제품화될 수 있고, 상기 연질 포장재는 필름, 시트, 부직포 등과 같은 형상을 갖는 것을 사용할 수 있으며, 바람직하게는, 통기성 부직포층에 고분자 재질의 필름층이 적어도 한층 이상 적층된 다층 구조의 포장재를 사용할 수도 있다.
이하, 실시예 및 비교예를 예로 들어 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
다만, 하기 실시예 및 비교예는 본 발명을 더욱 상세히 설명하기 위한 하나의 예시일 뿐, 본 발명이 하기 실시예 및 비교예에 제한되는 것은 아니다.
<실시예 1>
염화마그네슘(MgCl2), 폴리아크릴아마이드-아크릴산 나트륨 공중합체(NAP 701), 산화아연(ZnO)을 각각 혼합하여 혼합물을 제조하고, 제조한 혼합물을 방청제 조성물과 혼합한 다음 건조하여 흡습제 분말을 제조하였다. 흡습제 분말은 하기 표 1에 나타낸 바와 같은 조성으로 각각을 혼합하여 흡습제 분말을 제조하였으며, 방청제 조성물은 소듐 벤조에이트(sodium benzoate, SB), 암모늄 벤조에이트(Ammonium benzoate, AB), 벤조트리아졸(benzo triazole, BT), 헥사메틸렌테트라민(hexamethylenetetramine, HMTA)을 포함하는 혼합물을 사용하였다.
Figure 112021092890331-pat00001
<실시예 2>
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 직경이 10 ㎛이고 길이가 150 내지 200 ㎛인 셀룰로오스 섬유(CF) 5 중량부를 추가로 혼합하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 흡습제 분말을 제조하였다.
<실시예 3>
직경이 10 ㎛이고 길이가 150 내지 200 ㎛인 개질 셀룰로오스 섬유(MCF)를 도입하여 혼합물을 제조하는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 흡습제 분말을 제조하였다.
개질 셀룰로오스 섬유는 셀룰로오스 섬유 10 중량부를 수산화나트륨 20 중량부 및 탈이온수 80 중량부를 포함하는 수산화나트륨 수용액 100 중량부에 침지시킨 다음 3시간 동안 반응시키고, 염화칼슘 2 중량부, 디소듐포스페이트 3 중량부 및 탈이온수 95 중량부를 포함하는 혼합 용액과 5시간 동안 반응시켜 제조한 것을 사용하였다.
<실시예 4>
평균입자 크기가 30 내지 50 ㎛인 다공성 세라믹 분말(porous ceramic, PC) 2 중량부를 추가로 도입하여 혼합물을 제조하는 것을 제외하고는 실시예 3과 동일한 방법으로 흡습제 분말을 제조하였다.
상기 다공성 세라믹 분말은 불가사리를 세척하여 염분을 제거하고, 세척한 불가사리를 단백질 분해효소와 반응시켜 단백질을 분해한 분해물을 제조한 다음, 분해물을 건조하고, 건조물을 분쇄하여 다공성 세라믹을 수득하는 단계를 포함하는 방법으로 제조한 것을 사용하였다.
<실시예 5>
탈이온수 100 중량부, 염화마그네슘 75 중량부, 수용성 고분자 14 중량부, 산화아연은 5 중량부, 개질 셀룰로오스 섬유 5 중량부, 다공성 세라믹 분말 2 중량부를 혼합하여 혼합물을 제조한 다음, 혼합물을 건조하고, 볼밀 방법으로 분쇄하여 평균입자 크기가 200 ㎛인 분쇄물을 제조하였다. 제조한 분쇄물을 소듐 벤조에이트 3 중량부, 암모늄 벤조에이트 2 중량부, 벤조트리아졸 1 중량부, 헥사메틸렌테트라민 2 중량부를 포함하는 방청제 조성물과 혼합한 다음 건조하여 흡습제 분말을 제조하였다.
<실시예 6>
산 스캐빈저로 산화아연 대신 칼슘 스테아레이트(calcium stearate, CS) 5 중량부를 도입하는 것을 제외하고는 실시예 5와 동일한 조성으로 흡습제 분말을 제조하였다.
<실시예 7>
산 스캐빈저로 산화아연 대신 하이드로탈사이트(hydrotalcite, HC) 5 중량부를 도입하는 것을 제외하고는 실시예 5와 동일한 조성으로 흡습제 분말을 제조하였다.
<실시예 8>
산 스캐빈저로 산화아연 대신 칼륨 팔미테이트(potassium palmitate, PP) 5 중량부를 도입하는 것을 제외하고는 실시예 5와 동일한 조성으로 흡습제 분말을 제조하였다.
<실시예 9>
산 스캐빈저로 산화아연 대신 칼슘 락테이트(calcium lactate, CL) 5 중량부를 도입하는 것을 제외하고는 실시예 5와 동일한 조성으로 흡습제 분말을 제조하였다.
<비교예 1>
헥사메틸렌테트라민(hexamethylenetetramine, HMTA)을 도입하지 않는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 흡습제 분말을 제조하였다.
<실험예>
(1) 방청성 평가
실시예 및 비교예에 따른 방법으로 제조한 흡습제 분말의 방청 성능을 평가하기 위해서, 길이와 너비가 각각 100㎜인 파우치 형상의 연질포장재(PET 부직포층-PP 통기성 필름층-PET 필름층, 두께 150㎛, 평량 78.1g/㎡, 투습도 6,012g/㎡·24hr)에 흡습제 분말을 각각 충전하고, 1010 steel 금속시험편을 연질포장재 내부에 투입한 다음 포장재를 봉인하여 시험용 시료를 제조하였다. 시험용 시료를 50 ℃의 온도 및 95% 상대습도 분위기의 항온항습기에서 14일 동안 노출시킨 후 금속시험편의 총표면 면적 대비 녹이 발생되어 갈변된 부분의 면적 비율을 산출하여 발청도(단위 : %)을 평가하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 또한, 흡습제 분말을 도입하지 않은 금속시험편을 대조군(control)으로 평가하였다. 그리고, 대조군, 실시예 1, 실시예 2 및 실시예 5의 금속시험편의 방청성 평가결과를 촬영해 도 1에 나타내었다.
Figure 112021092890331-pat00002
표 2에 나타낸 바와 같이, 실시예에 따른 방법으로 제조한 흡습제 분말을 활용하여 밀폐시킨 금속시험편의 표면에는 습기 노출에 의해 녹이 발생해 갈변된 부분의 면적이 10% 미만으로 장시간 동안 안정적으로 제품을 보호할 수 있는 방청 성능을 갖는다는 사실을 확인할 수 있었으며, 산성 가스 성분의 제거가 가능하고, 수분을 효과적으로 흡수하여 우수한 방청 성능을 나타냄에 따라 금속시험편에 부식 발생을 억제한다는 사실을 확인할 수 있었다. 특히, 헥사메틸렌테트라민의 첨가로 인해 방청성이 크게 향상된다는 것을 확인할 수 있었으며, 셀룰로오스 섬유의 도입, 다공성 세라믹의 도입 등으로 인해 방청성이 영향을 받아 향상된다는 사실 또한 확인할 수 있었다.
또한, 산 스캐빈저의 종류별 영향을 평가한 결과 실시예 6 내지 9 모두 우수한 방청성을 나타낸다는 사실을 확인할 수 있었다.
(2) 겔 안정성 평가
실시예 및 비교예에 따른 방법으로 제조한 흡습제 분말을 50 ℃의 온도, 90%의 상대습도(R.H.) 분위기의 항온항습기에 투입하고 1일, 30일 동안 보관한 후 초기 겔안정성, 포화 겔안정성을 확인하고, 이를 이용해 겔의 안정성을 하기의 기준을 갖는 5점 평가법으로 평가하였으며, 그 결과를 표 2에 나타내었다.
5 : 탄성을 가지며 매우 보형성이 높다.
4 : 탄성을 가지며 보형성이 있다.
3 : 탄성을 가지나 물과 조성물의 분리가 미세하게 발생하였다.
2 : 탄성을 거의 가지지 않으며 물과 조성물의 분리가 뚜렷하였다.
1 : 탄성과 보형성이 없으며 물과 조성물의 분리가 매우 크게 나타났다.
표 2에 나타낸 바와 같이, 실시예에 따른 방법으로 제조한 흡습제는 우수한 겔 안정성을 나타내며, 셀룰로오스 섬유의 도입, 다공성 세라믹의 도입 등으로 인해 겔 안정성이 영향을 받아 향상된다는 사실을 확인할 수 있었다. 특히, 실시예 3의 흡습제 분말의 경우 셀룰로오스 섬유를 수산화나트륨 수용액 등과 같은 알칼리성 수용액으로 처리하여 표면적과 친수성을 증가시키는 머서화(mercerization) 반응을 유도하고, 칼슘염 및 인산염과 반응시켜 흡습 성능이 우수하면서도, 과량의 물을 흡수하는 경우에도 겔의 안정성을 향상시킬 수 있다는 사실을 확인할 수 있었다.
또한, 산 스캐빈저의 종류별 영향을 평가한 결과 실시예 6 내지 9 모두 우수한 겔 안정성을 나타낸다는 사실을 확인할 수 있었다.
(3) 흡습성 평가
실시예 및 비교예에 따른 방법으로 제조한 흡습제 분말 50 ㅁ 3g을 각각 연질포장지에 투입하여 시험용 시료를 제조하고, 제조한 시료를 50 ℃의 온도, 90%의 상대습도(R.H.) 분위기의 항온항습기에 투입하여 습기 조건에 노출시켰다. 노출 후 시간이 경과할 때마다 시료의 무게를 측정하여 최초 시료와 비교하여 최대 흡습율(단위 : %)을 산출하였으며, 그 결과를 표 2에 나타내었다.
표 2에 나타낸 바와 같이, 실시예에 따른 방법으로 제조한 흡습제의 최대 흡습율은 모두 280%를 초과하여 우수한 흡습 성능을 갖는 것으로 확인되었으며, 셀룰로오스 섬유의 도입, 다공성 세라믹의 도입 등으로 인해 흡습성이 영향을 받아 향상되고, 실시예 5와 같은 제조 공정에 의한 표면적 향상을 통해서도 흡습성이 향상된다는 사실 또한 확인할 수 있었다.
또한, 실시예 6 내지 9에 따른 흡습제의 특성을 평가한 결과 산 스캐빈저의 종류에 일부 영향을 받아 흡습율이 소폭 변경될 수 있으나, 우수한 흡습 특성을 나타낸다는 사실을 확인할 수 있었다.
(4) 누출성 평가
실시예 및 비교예에 따른 방법으로 제조한 흡습제 분말 50 ㅁ 3g을 각각 연질포장지에 투입하여 시험용 시료를 제조하고, 제조한 시료에 포함된 흡습제 분말이 포화 흡습 상태가 되도록 수분을 흡수시켰다. 수분을 흡수시킨 시료를 5㎜ 간격으로 바둑판 모양의 선(빨간 수성 마킹펜)이 표시된 KS M 7602(화학분석용 거름종이)의 상면에 배치한 다음 24 시간 동안 가압하여 흡습제 분말에서 물이 누출되어 표시된 선의 번짐 발생여부를 확인하여 누출성을 평가하였으며, 그 결과를 표 2에 나타내었다.
표 2에 나타낸 바와 같이, 제조한 실시예 2 내지 5에 따른 방법으로 제조한 흡습제의 경우 물이 누출되지 않아 우수한 수분 보유 성능을 갖는 것으로 확인되었다.
상기와 같은 결과를 통해서 제조한 흡습제 분말은 전기자동차용 배터리 보호를 위해 안정적으로 사용될 수 있을 것으로 판단되었으며, 수분에 민감한 전자 제품의 보호를 위해서도 안정적으로 활용이 가능할 것으로 판단되었다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 범위는 상기와 같은 특정 실시예에만 한정되지 않으며, 해당분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 특허청구범위 내에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경이 가능할 것이다.

Claims (7)

  1. 염화마그네슘(MgCl2) 50 내지 90 중량부, 수용성 고분자 5 내지 20 중량부, 산 스캐빈저 1 내지 10 중량부, 직경이 10 ㎛이고 길이가 150 내지 200 ㎛인 개질 셀룰로오스, 평균입자 크기가 30 내지 50 ㎛인 불가사리 유래 다공성 세라믹 분말 및 방청제 3 내지 20 중량부를 포함하고, 상기 수용성 고분자는 폴리아크릴아마이드-아크릴산 나트륨 공중합체이며, 상기 방청제는 소듐 벤조에이트, 암모늄 벤조에이트, 벤조트리아졸 및 헥사메틸렌테트라민을 포함하는 혼합물이며, 상기 개질 셀룰로오스 섬유는, 셀룰로오스 섬유 5 내지 20 중량부를 10 내지 50% 수산화나트륨 수용액 50 내지 500 중량부에 침지시킨 다음 1 내지 24시간 동안 반응시키고, 칼슘염 1 내지 10 중량부, 인산염 1 내지 20 중량부 및 탈이온수 80 내지 100 중량부를 포함하는 혼합 용액과 3 내지 24시간 동안 반응시켜 제조한 것을 특징으로 하는 기능성 흡습제.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 산 스캐빈저는 천연 또는 합성 하이드로탈사이트, 천연 또는 합성 하이드로칼루마이트, 지방산 알칼리 금속염, 지방산 알칼리토금속염, 칼슘 스테아레이트, 아연 스테아레이트, 마그네슘 스테아레이트, 나트륨 스테아레이트, 마그네슘 베헤네이트, 나트륨 리시놀리에이트, 칼륨 팔미테이트, 안티몬 파이로카테콜레이트, 아연 파이로카테콜레이트, 산화아연, 산화마그네슘, 산화알루미늄, 마그네슘 하이드록사이드 및 알루미늄 하이드록사이드로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 기능성 흡습제.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    형태 안정제, 필러, 고분자 왁스, 안료, 수화열저감제, 고결방지제, 촉매, 표면-활성 첨가제, 유화제, 반응 지연제, 안료, 염료, 난연제, 노화방지제, 상전이물질, 스코치 억제제(scorch inhibitor), 가소제 및 항균제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 첨가제를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 기능성 흡습제.
  6. 삭제
  7. 제1항, 제3항 및 제5항 중 어느 한 항에 기재된 기능성 흡습제 및 포장재를 포함하는 전기차 배터리용 흡습제 제품.
KR1020210106295A 2021-08-11 2021-08-11 산 스캐빈저를 이용한 전기차 배터리 포장용 기능성 흡습제 KR102395436B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210106295A KR102395436B1 (ko) 2021-08-11 2021-08-11 산 스캐빈저를 이용한 전기차 배터리 포장용 기능성 흡습제

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210106295A KR102395436B1 (ko) 2021-08-11 2021-08-11 산 스캐빈저를 이용한 전기차 배터리 포장용 기능성 흡습제

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102395436B1 true KR102395436B1 (ko) 2022-05-10

Family

ID=81591505

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210106295A KR102395436B1 (ko) 2021-08-11 2021-08-11 산 스캐빈저를 이용한 전기차 배터리 포장용 기능성 흡습제

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102395436B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023220666A1 (en) * 2022-05-12 2023-11-16 Northern Technologies International Corporation Polyacrylamides as volatile corrosion inhibitors and desiccants, methods of using, and methods of making the same

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101030778B1 (ko) * 2009-03-09 2011-04-27 주식회사 삼부테크 폴리프로필렌 소재로 된 부직포와 마대 원단을 이용한 방청포장재 및 그 제조 방법
KR101276753B1 (ko) * 2012-11-20 2013-06-20 주식회사 러스트케미칼 고성능 수분 흡습 기능을 지닌 기화성 방청제 및 그 제조방법
KR20160121855A (ko) 2015-04-13 2016-10-21 정용주 방청흡습제 제조방법 및 그에 의하여 제조되는 방청흡습제
KR101825698B1 (ko) 2017-06-08 2018-02-05 주식회사 데시칸트 자동차 램프용 내방출성 흡습제 및 이를 포함하는 흡습제품
KR20190125708A (ko) * 2018-04-30 2019-11-07 네이처코스텍 주식회사 변성 셀룰로오스와 그 제조방법
KR20200119636A (ko) 2019-04-10 2020-10-20 주식회사 데시칸 장기 내구성이 양호한 램프용 흡습제 및 이를 포함하는 제품
KR102197666B1 (ko) * 2019-10-29 2020-12-31 (주)티케이이엔에스 내방출성 경질 흡습제 조성물 및 이를 포함하는 흡습제품
KR20210051728A (ko) 2019-10-31 2021-05-10 주식회사 데시칸 고성능 흡습제
KR102265964B1 (ko) * 2020-11-10 2021-06-16 (주)티케이이엔에스 흡습제 조성물 및 이를 포함하는 산업용 흡습제

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101030778B1 (ko) * 2009-03-09 2011-04-27 주식회사 삼부테크 폴리프로필렌 소재로 된 부직포와 마대 원단을 이용한 방청포장재 및 그 제조 방법
KR101276753B1 (ko) * 2012-11-20 2013-06-20 주식회사 러스트케미칼 고성능 수분 흡습 기능을 지닌 기화성 방청제 및 그 제조방법
KR20160121855A (ko) 2015-04-13 2016-10-21 정용주 방청흡습제 제조방법 및 그에 의하여 제조되는 방청흡습제
KR101825698B1 (ko) 2017-06-08 2018-02-05 주식회사 데시칸트 자동차 램프용 내방출성 흡습제 및 이를 포함하는 흡습제품
KR20190125708A (ko) * 2018-04-30 2019-11-07 네이처코스텍 주식회사 변성 셀룰로오스와 그 제조방법
KR20200119636A (ko) 2019-04-10 2020-10-20 주식회사 데시칸 장기 내구성이 양호한 램프용 흡습제 및 이를 포함하는 제품
KR102197666B1 (ko) * 2019-10-29 2020-12-31 (주)티케이이엔에스 내방출성 경질 흡습제 조성물 및 이를 포함하는 흡습제품
KR20210051728A (ko) 2019-10-31 2021-05-10 주식회사 데시칸 고성능 흡습제
KR102265964B1 (ko) * 2020-11-10 2021-06-16 (주)티케이이엔에스 흡습제 조성물 및 이를 포함하는 산업용 흡습제

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023220666A1 (en) * 2022-05-12 2023-11-16 Northern Technologies International Corporation Polyacrylamides as volatile corrosion inhibitors and desiccants, methods of using, and methods of making the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102395436B1 (ko) 산 스캐빈저를 이용한 전기차 배터리 포장용 기능성 흡습제
KR102265964B1 (ko) 흡습제 조성물 및 이를 포함하는 산업용 흡습제
BRPI0806040A2 (pt) inibidores de corrosço em fases de vapor e processo para sua produÇço
KR102368436B1 (ko) 비산 먼지 억제용 조성물 및 이의 제조 방법
KR102197669B1 (ko) 내방출성 연질 흡습제 조성물 및 이를 포함하는 흡습제품
US9138683B1 (en) CO2 removal sorbent composition with high chemical stability during multiple cycles
JP2020171910A (ja) 長期耐久性が良好な自動車ランプ用吸湿パック
KR102341327B1 (ko) 방청흡습제 제조방법 및 그에 의하여 제조되는 방청흡습제
JP5844965B2 (ja) 酸性粉末状化合物とアルカリ性粉末状化合物の混合組成物
JP3204273B2 (ja) 酸素吸収剤
KR102545682B1 (ko) 방청 및 방습 조성물 및 이로부터 제조된 방청 및 방습 제품
CA2799176A1 (en) Controlled release of water to an oxygen scavenger
JP5531180B2 (ja) 非可燃性を有する気化性防錆剤
KR102197666B1 (ko) 내방출성 경질 흡습제 조성물 및 이를 포함하는 흡습제품
KR102200670B1 (ko) 기화성 방청 흡습제 제조방법
KR102569555B1 (ko) 고흡수성 산업용 흡습제 조성물
WO2018021974A1 (en) Composite material, its manufacture and use in gas purification
KR101274880B1 (ko) 흡습력이 우수한 흡수성 수지
JP3824029B2 (ja) 脱酸素剤
JPH10140378A (ja) 防錆剤及び防錆方法
ES2588198T3 (es) Método para la neutralización y solidificación de un alquitrán ácido o suelo que comprende un alquitrán ácido
CN112973431B (zh) 一种脱除船舶尾气中二氧化硫的方法
JP3780517B2 (ja) 防錆方法
RU2782892C1 (ru) Обратимый индикатор (варианты)
KR102615531B1 (ko) 염화칼슘이 함유된 발열흡착포 및 그 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant