KR20110099149A - 에어로젤 충진 소재 - Google Patents

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. 또한 본 발명이전에 에어로젤 다중구획 충진소재를 출원한바 있다.본 발명은 에어로젤 충진 소재를 대량 생산 할수 있도록 구현된 발명으로 매쉬소재 포함 다중구획 에어로젤 충진부를 형성 하도록 한 기술은 다양한 크기의 구획을 갖는 다중 구획의 에어로젤 충진부로 구성된 소재는 재단시 에어로젤이 날리지 않게 할 수 있으며 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 자재로서의 사회적 기여가 기대 되는 기술이다.

Description

에어로젤 충진 소재{Filling material Aerogel}

실리카 에어로젤(aerogel)은 기본적으로 규소화합물(SiO2)로 이루어진 대표적인 초다공성 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 혼합 하거나 부직포에 흡착하여 쓰는 기술과 달리 본 출원인은 에어로젤 응용 소재로 열,전자기파,고온고압 기기를 이용한 다중구획 에어로젤 충진 소재를 출원한바 있다.본 출원은 구현 하고자 하는 양측 마감 소재 사이에 매쉬 그물망 형태의 소재를 합사 하기전 구획사이에 에어로젤을 충진하고 합사,용접한 형태로 롤원단 또는 판재로 에어로젤 다중 구획 충진 소재를 대량 구현 하는 방법으로 에어로젤을 가둘수 있는 응용 소재로 일반 섬유원단,가죽,레자,유기무기 화학소재 필름,금속.고온방열 소재 판재등을 활용하여 다양한 크기나 모양의 매쉬 다중 구획(8)에 에어로젤 충진부를 형성하는 소재기술로, 기술을 구현하는 방법으로는 다중구획을 나누어주는 형상의 매쉬 형상 소재(7)양면에 접합부가 구비 되거나 매쉬 형상 소재(7)가 열,고압 또는 전자기파에 반응 하는 매쉬 그물망 형상의 소재로 다중구획 에어로젤 소재를 구성하는 외부소재(1)(2)번 사이에 배치가 되고 일정한 높이와 폭을 가지는 매쉬라인이 형성된 구획안에 에어로젤을 충진 하는 기술이다.이는 에어로젤을 가압 할 때 매쉬 구획 라인에 의해 에어로젤이 한쪽으로 쏠리는 현상을 막아 줄수 있는 기술이다.매쉬 형상의 매쉬라인은 에어로젤을 가두어두는 충진부 역활도 하지만 특정부에서 넓게 되도록 의도된 매쉬라인은 임가공시 절단부로 사용이 용이하도록 설계가 되어 에어로젤 입자가 시공 또는 사용 함에 있어 알맞은 폭이나 길이로 재단 하더라도 에어로젤이 새어 나오지 않도록 하는 장점이 있어 시공이나 사용에 용이 하도록 하였다. 매쉬형 다중구획 에어로젤(aerogel)충진 소재는 본 발명의 구현으로 대량생산 할 수 있는 기술로 에어로젤을 감싸는 외부소재와 에어로젤 충진부의 두께,기타 혼합물과의 구성 비율에 따라 사용하고자 하는 다양한 기능으로 건축재.의류,신발,포장재,산업용,항공우주,군사용 소재등으로 사용되는 원단과 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 할 수 있다.

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: 상 변화물질 흡착 충진 시트

출원 번호: 10-2010-0008890

출원 특허: 다중구획 에어로젤 충진소재

출원 번호: 10-2010-0051936

본 고안을 통해 만들어지는 매쉬 삽입형 에어로젤 다중 구획 충진 소재는 기존에는 다양한 각각의 팩에 충진하거나,유기및 무기소재와 혼합한 도료 및 점착재로 또는 부직포에 흡착하여 외부를 감싼 소재로 사용 하였으나 본 발명에서는 에어로젤의 원료 형태 또는 에어로젤을 기타 혼합재와 혼합한 젤타입의 액상형태로 혼합하여 소재의 쓰임에 맞고, 에어로젤 충진부가 스며나옴이 없이 가두어주는 다양한 기능을 갖는 외부 소재에 다양한 크기와 모양으로 설계된 매쉬의 삽입 봉합한 구획 구획안에 가두어지며 구획의 크기가 작게는 의류용 원단으로 크게는 산업,건축재로 사용 할 수 있는 다양한 매쉬 크기의 에어로젤 충진부 까지 구현 해야 한다.

이때 에어로젤 충진기의 기능은 에어로젤이 소재의 기능에 맞게 공정상 에서 충진부가 형성된 구획에 일정한 양의 에어로젤이 고르게 분포되도록 하여야 하는 것 이 매우 중요하다.

공정상 에서 다중 구획안에 고르게 분포되어 있는 에어로젤을 윗 소제와 합사하여 다양한 크기와 모양의 가압틀(14)로 고압,고열,전자기파와 연동되는 가압틀을 통하여 에어로젤 충진부 양면소재(1)(2)와 충진구획부(3)를 열융착,봉합 하도록 하는 기술이 필요하다.

또한 일측또는 양측의 가압부를 구성하는 가압틀(14)은 에어로젤의 단열 기능에 맞는 고온에 대응하는 고온,방열 소재를 용융, 봉합 하는 기능을 필요로 하며,판재로 구성되는 매쉬형 다중구획 에어로젤 충진 소재 또한 그러하다.

또한 에어로젤충진 구획을 구성하는 매쉬 소재와 에어로젤을 가두는 양측면 겉소재는 소재가 사용하는 용도가 극한 상황에도 대응 할 수 있는 극 저온소재에서 초고온 소재까지를 포함하는 소재로 구성된다.

에어로젤 매쉬 원단을 사용하지 않은 상태로 롤원단을 공정을 구현할 경우에는 가압 기기판이 다중구획을 나누는 가로형 금현판과 세로형 금형판을 별도로 복수또는 단수로 배치하여 가압해야 한다.

본 발명의 구현을 위하여 필요한 기술은 다음과 같다. 에어로젤은 초경량 초소수성으로 인한 기능상 장점도 많으나 오히려 이로 인해 일반 기타 재료와 혼합이 잘 되지 않는 단점이 있으며 특히 용기 밖에서는 쉽게 흩날리거나 표면 가공이 용이하지 않는 단점 또한 있다.본 발명의 에어로젤 충진부(4)(8)(15)를 형성 하기 위하여 일정한 양의 에어로젤을 공정상에서 고르게 분포하여 충진하는 기술이 필요하다.이를 위해를 구성하는 아래소재(10)와 구획을 구분해주는 매쉬형 소재(9)를 미리 합사 용접 하거나 합쳐지게 공정을 진행함에 있어 윗소재를 합사 하기전에 에어로젤 충진기(12)를 통하여 에어로젤(11)이 고르게 분포 충진되도록 일정한 주입 압력을 조절 가지는 기능을 가져야 한다.이때 윗소재는 충진주입구 바로 뒷면에 밀착되게 바로 덥어주는 부분(16)의 장치가 필요 하다.이는 에어로젤의 소재 특성상 공기중에 흩날림을 방지 하기위한 중요한 기술이다.매쉬형 다중구획 에어로젤 충진소재를 완성하기 위한 가압부는 고온,고압 부기능을 가져야 한다.이는 에어로젤의 기능이 단열등 극한 온도에 대응 하는 소재로 본소재를 구성하는 양면소재(1)(2)와 매쉬(3)을 용접,합사 할 수 있는 전자기파,고열,고압기능을 갖춘 롤또는 평판으로 압형부를 갖는다.

매쉬 소재를 사용 하지 않는 자동 공정 구현 방법으로는 밑소재에 에어로젤을 고르게 구입((12)하고 윗소재를 도포기기(16)으로 도포하여 별도의 구획을 나누는 금형기기 가압틀을 이용하여 열고온,고압,전자기파 등을 이용하여 성형된 구획되로 에어로젤 다중구획 부를 형성 하게되며 이때 가압틀은 가로형,세로형등 다수 구비 될수 있다.

본발명 인의 선행 출원인 에어로젤 다중 구획 충진 원단 기술의 원리를 응용한 매쉬형 다중구획 에어로젤 충진 소재는 소재의 대량 생산을 구현하게 하는 기술로 에어로젤을 포함 하는 소재에 있어 원하는 크기의 다중 충진부,일정한 두께,소재의 일정한 평면을 유지하며,소재를 자유로이 구사 할 수 있는 기술로 실 생활에 다양하게 적용하는 의류,침구,인테리어.건축,가구,자동차,항공,선박 내 외장재로 사용 할수 있다.

본 발명의 구현으로 대량생산이 용이 하게 되는 장점이 있다.

기존 응용기술의 애로로 사장접근이 용이하지 못한점이 다양한 기술에 접목 할수 있는 기술로 인하여 보다 저렴하게 사용 할수 있도록 하는 기술이다.

소재응용의 다양화로 예를들어 방한 제품으로 응용할 경우 극한지역에 고립이 되더라도 동사하는 경우를 방지하는 기술로 사용 될수 있다.또한 에어로젤 응용 기술의 한계점을 상당부분 개선 할수 있어 시장 진입이 용이한 기술로 사용 할 수 있다.

도1은 다수의 구획으로 충진된 에어로젤소재 부분도.
도2는 매쉬형 다중구획 에어로젤 충진 소재 원단 설명도.
도3은 매쉬형 다중구획 에어로젤 충진 소제 제작 원리도.

매쉬형 다중구획의 에어로젤 충진부를 갖는 소재(1)(2)(5)(6)(13)(10)는 에어로젤이 스며나오지 않는 소재로 되며 인체에 사용하는 소재로부터 고온 고압 고열에 대응하는 특수 소재등 다양하다.

공정상 준비된 밑소재(10)와 윗소재(9)는 미리 하나의 소재로 합사되어 한롤의 형태로 구현 될 수도 있다.매쉬 소재가 갖는 소재의 특성으로 별도의 접합부 없이도 양면의 바깥소재(1)(2)와 합사 될수 있으며 별도의 접합부가 구비된 매쉬부(3)를 사용 하기도 한다.이때 사용되는 접착, 용접소재는 고온,고열등 극한 환경에도 견딜수 있는 특수한 소재로 구성 된다.

준비된 소재들 소재 밑 원단부(10) 매쉬부(9) 윗 소재(13)는 원단일 경우 각각 롤에 감겨진 형태로 준비 되며,박막 판재로 준비 될 때도 그러 할수 있으며 각각의 성형판재로 준비 되어 지기도 한다.

공정상 준비된 밑소재(10)와 매쉬부(9)는 에어로젤 주입기(12)를 지나게 된다.에어로젤 주입기는 에어로젤의 특성상 소재를 담은 용기 형태로 교환이 될수 있도록 구성하고 이때 에어로젤 주입부 뒤부분은 윗소재을 매쉬위에 붙여 주는 지지부(16)와 붙어 있는 관계로 주입된 에어로젤이 공기중에 흩어 지거나 충진부가 비어지는 일이 없도록 하는 기능을 하게 된다. 윗소재를 에어로젤 충진부에 합사를 유도하는 지지부(16)는 라운드후 평면을 유지하여 합한 소재가 고압,고열 가압부(14)를 지날때까지 에어로젤이 충진부에서 흩어 날리지 않도록 유도 하는 역할이 매우 중요 하다.

에어로젤 충진소재를 완성시키는 고온,고열,고압 의 기능을 가지도록 고안이 되어 에어로젤 충진 원단에서 에어로젤을 가두는 소재(10)(13)와 에어로젤을 구획으로 나누어주는 매쉬(9)부의 기능이 고압 고열에 견딜수 있는 소재라도 공정상 배치되는 가압부에 의한 고압,고열 융합용접이 될 수 있어야 한다.

구현된 에어로젤 충진 원단은 매쉬부의 기능으로 접힘,휨,다양한 성형에도 에어로젤의 쏠림이 없으며 매쉬선은 용도에따라 절개가 되어도 충진된 에어로젤이 흩어져 나오지 않는 기능을 갖도록 계획된 부분의 매쉬라인은 그 넓이가 다양하게 조정이 된다.

또한 충진되는 에어로젤이 분말 타입이 아닌 고형타입의 에어로젤 일 경우 에도 밑소재를 준비한후 밑소재(10)와 매쉬부(9)위에 도포한후 일측또는 양측의 가압부(14)로 가압 용접한다.매쉬부를 가지지 않고 다중구획 성형틀을 이용하여 에어로젤을 충진 할 경우 본 발명인이 기 출원한 다중구획 에어로젤 충진 공법에 기재한 방법과는 달리 1차 성형틀로 열,전자기파 성형 하기전 밑소재에 에어로젤 고형소재를 배치 하고 윗소재를 덥은후 1차 단일 구획 성형판으로 봉합후 2차 다중구획 성형기판으로 영,전자기파,고압성형 기기를 이용하여 완성 한다.

매쉬가 없는 다중구획 자동화 공정으로 밑소재(10)에 에어로젤 충진기가(12)에어로젤을 고르게 분포한후 위소재 지지기(16)를 이용해 덮은후 별도의 구획라인을 가지는 성형이 구비된 가압틀로(14) 열,고온,고압,전자기파로 봉합 하며 이때 성형기판은 가로와 세로라인을 구분하는 복수의 성형 기기틀(14)을 이용 할 수 있다.

에어로젤 매쉬형 다수구획 충진 소재의 특징으로는 대량 생산을 할수 있는 롤타입 충진 공법으로 본 발명 소재를 구성하는 특정 구획부에 작은 생채기에 의한 파열에도 내용물이 전체가 스며 나오는 것을 방지 할 수 있다.본 발명은 선행 출원과 같이 완성된 매쉬형 에어로젤 다중구획 충진소재 또는 박막 소제는 소재의 용도에 따라서 매쉬라인을 설계된 라인의 모양과 넓이로 구현하여 소재 절개부로 스며 나오는 에어로젤을 최소화하며 다양한 생활용 방한제품,단열제품으로 사용 할 수 있으며 극한 작업에 쓰이는 산업용으로의 용도로도 자유로이 사용 할 수 있도록 고안 하였다.

에어로젤(Aerogel)

Claims (10)

1. 기능에 맞도록 설정된 양측면 각각의 소재 사이에 각각의 구획을 나눌 수 있는 매쉬 형태의 소재와 양측 마감 소재를 합체하여 만든 각각의 매쉬 구획 안에 에어로젤 또는 에어로젤 혼합물이 충진된 일체형 소재로 열,고압,고열,전자기파등 다수의 가압부를 이용하여 만들어진 에어로젤 충진 다중 구획을 가지도록한 매쉬형 소재를 포함한 다중구획 에어로젤 충진 소재.
2. 청구 1항에 있어 복수의 충진 구획을 가지는 에어로젤 충진부 사이에 매쉬 양측에 접착부가 구비되거나 접착 또는 용접기능을 갖는 매쉬 소재가 에어로젤을 충진하는 양쪽소재와 용접이 용이 하도록 접착부가 구비되거나 접착형 매쉬 소재를 이용하여 만든 매쉬형 다중 구획 에어로젤 충진 소재.
3. 청구 1항에 있어 양측면중 한쪽 측면에 에어로젤 또는 에어로젤 혼합물이,다른 한쪽면 일측에 상변화물질의 충진부를 구성한후 다중구획을 구현하도록 각각의 기능을 갖는 소재를 하나의 소재로 합사하여 만든 다중 구획 매쉬형 에어로젤,상변화물질 충진소재.
4. 청구 1항 2항 3항 의 충진 방법및 공정에 있어 충진 소재가 단열,방열,방음,충격 흡수 기능을 가질수 있는 소재로 스티로폼,폴리우레탄등 기타 다공성 기공부를 포함하는 파우더형부터 미립 알갱이 크기의 소재를 충진한 매쉬형 다중구획 물질 충진 소재 와 일측면에 상변화물질 다중구획 충진 소재와 매쉬형 다중 구획 물질 충진소재가 하나의 소재로 합한 상변화물질 충진소재 합사형소재.
5. 청구 1항 2항 3항 4항에 있어 다중구획을 나누도록 하는 매쉬형 소재가 없이 가압 기기틀이 다중구획으로 나눌수 있는 성형기기틀을 단수 혹은 복수로 배치토록 장치하여진 기기를 이용하여 구현된 다중구획 에어로젤등 물질 충진소재
6. 청구 1항 3항 4항에 있어 일측면을 구비하는 마감 소재가 그 기능이 항균,은나노,바이오기능등 기능성 소재원단으로 구비되어 만들어진 다수의 충진부를 형성 하도록 제조된매쉬부를 포함하여 만든 에어로젤 다중구획 충진 소재.
7. 청구 1항 5항에 있어 고형 에어로젤을 포함 하여 만든 매쉬형 다중구획 에어로젤 충진 소재.
8. 에어로젤을 충진하는 방법으로 밑소재와 매쉬형 소재를 합사하는 1공정과 매쉬가 합사된 소재에 에어로젤을 표면에 고르게 분포하여 충진부를 구현하는 에어로젤 주입부와 에어로젤 주입부가 흩날리지 않도록 에어로젤 주입부 일측 바깥부분 끝부분에 윗소재가 밀착되어 바로 덮어주도록 하는 지지대를 구비하여 덥어주는 2공정과 덮어진 위소재와 다중구획의 매쉬와 아래소재와 사 매쉬구획에 충진된 에어로젤을 가두도록 양면 소재와 매쉬를 합사,용융용접 하는 가압틀을 구비하고 열,전자기파,고열,고압 기능으로 하나의 소재로 용접 해주는 3공정을 가지도록 하는 장치.
   
9. 청구 5항에 있어 밑소재에 고형 에어로젤 소재를 배치하고 윗소재를 덮은후 열,전자기파,고압 프레스등 단일구획의 고형 에어로젤 소재를 가둘수 있도록 설계된 금형판으로 1차충진부를 구성한후 다중의 구획을 갖도록 설계된 성형판으로 열,전자기파,고압기기를 이용하여 구현된 다중구획 에어로젤충진 소재
   
10. 청구 1항,2항,3항,4항,5항,6항,7항,8항,9항에 의해 구현된 다중구획 에어로젤 충진 소재,일측면에 부착 하거나 포함하여 만들어진 제품.
    
    
    
    
    
    

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