KR20120045001A - 캡슐화된 유기 상변화 물질 입자를 포함하는 발포체 조성물 - Google Patents

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이안 스튜어트 비긴
마틴 피터 버터스
안네 프란세스 훌레이
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Abstract

본 발명은, A) 셀룰로오스 발포체 매트릭스, 및 B) 셀룰로오스 발포체 매트릭스 내에 분포되어 있는 캡슐화된 유기 상변화 물질 입자를 포함하는 발포체 조성물에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 발포체 조성물의 제조 방법, 및 열 저장 용품, 예컨대 공기-조화 기구에서의 그의 용도에 관한 것이다.

Description

캡슐화된 유기 상변화 물질 입자를 포함하는 발포체 조성물 {FOAM COMPOSITION COMPRISING PARTICLES OF ENCAPSULATED ORGANIC PHASE CHANGE MATERIAL}
본 발명은 캡슐화된 유기 상변화 물질 입자를 함유하는 발포체 조성물에 관한 것이다. 상기 발포체 조성물 및 발포체 조성물로부터 형성된 성형품은 예를 들면 공기 온도의 조절을 위한 공기 조화 시스템 또는 열 교환기에서의 온도 조절에 적합하다.
열 에너지 저장을 위한 조성물은 널리 공지되어 있다. 잠열 저장 물질은 열의 흡수 또는 방출을 한번에 하고 열의 방출 또는 흡수를 다른 때에 하는 것이 중요한 다양한 상황에 사용될 수 있다.
일반적으로 잠열 저장 물질은, 잠열의 방출 또는 저장에 수반되는 상태의 변형 또는 변화를 가역적으로 거치는 화합물 또는 화합물들의 혼합물로 정의될 수 있다. 열 에너지 물질의 상태의 변화는 상(phase)을 변화시키는 경향이 있기 때문에, 이러한 물질을 상변화 물질 (PCM)이라 지칭하는 것이 통상적이다. 상변화 물질은 임의의 고체, 액체 및 증기 사이의 상전이 동안에 열 에너지를 흡수 또는 방출할 것이다. 통상 이는 고체에서 액체로, 또는 액체에서 고체로, 또는 액체에서 증기로, 또는 증기에서 액체로 될 것이다. 일반적으로 상변화 물질은, 저온 또는 열의 저장 또는 온도 극치에 대해 보호하고 목적하는 온도 대역 내에서 온도를 조절하기 위해, 의도하는 용도에 적합한 상변화 온도에 의해 선택될 것이다.
온도의 조절을 위한 다양한 조성물 또는 물품에 상변화 물질을 사용하는 것은 공지되어 있다.
WO2005057119에는 발포체 구조의 리가멘트(ligament)로부터 유체의 열 에너지를 수용하도록 구성된 상변화 물질을 함유하는 상호연결된 리가멘트를 갖는 개방형 셀 발포체 구조를 함유하는 유체의 열적 조화를 위한 상변화 열 교환기가 기재되어 있다.
발포체 구조는 금속, 예컨대 알루미늄; 예를 들어 산화알루미늄을 기재로 하는 세라믹; 내화물, 예컨대 탄화물; 또는 유기 중합체, 예컨대 다환방향족 에테르일 수 있다. 상변화 물질로는 파라핀계 탄화수소가 포함된다.
EP1498680에는 열 매체가 통과하는 개방형 셀 멜라민 포름알데히드 발포체가 개시되어 있다. 발포체는 상변화 물질을 함유할 수 있다.
WO 2008052122에는 상변화 물질을 함유하는 발포체가 기재되어 있다. 발포체는 매우 많은 유형의 열가소성 중합체 중 하나로 제조된다.
US 2004031246에는 다양한 적합한 발포체로 구성된 발포체 물체를 사용하는 것이 제안되어 있고, 셀룰로오스 아세테이트를 비롯한 다양한 물질이 선택되어 있다. 이러한 발포체로는 또한 마이크로미터 크기의 상변화 마이크로캡슐이 포함된다고 한다.
US2004154784에는 자동차의 여러 구성요소에 상이한 용융 온도 범위를 갖는 상변화 물질을 사용하는 것이 기재되어 있다. 상변화 물질은 바람직하게는 전체 열 용량을 향상시키기 위해 중합체 화합물 구조 또는 엘라스토머성 화합물 구조 또는 임의의 발포체 구조에 혼입된다.
WO0035997에는 약 50 J/g 이상의 흡열성 상전이 엔탈피를 갖는 미립자 물질을 함유하는 이소시아네이트-기재 중합체 발포체가 언급되어 있다. 전형적으로 미립자 물질은 결정질 또는 비결정질일 수 있는 상변화 물질이고, 고도로 결정질인 중합체 및 반결정질 중합체가 바람직하다.
US2002132091은 적어도 한쪽 면에 상변화 물질 또는 마이크로캡슐화된 상변화 물질을 함유하는 연속식 코팅을 포함하는 가요성 천 또는 텍스타일 시트, 가요성 필름, 가요성 플라스틱 시트, 가요성 종이, 가요성 발포체 또는 가요성 가죽과 같은 온도 조절용 직물에 관한 것이다.
US2002147242는, 8% 부피 초과의 개방형 셀 함량 및 약 1 내지 200 ㎛의 평균 기공 크기를 갖는 개방형 셀 발포체, 및 약 80% 부피 이상의 양으로 미세기공 개방형 셀 발포체 간극에 함유된 상변화 물질을 포함하는 미세기공 개방형 셀 발포체 복합재에 관한 것이다. 폴리우레탄 발포체가 제시되어 있다.
US5722482에는 마이크로캡슐화된 입자일 수 있는 상변화 물질을 함유하는 매트릭스 물질을 포함하는 가요성 복합재 물질이 기재되어 있다. 매트릭스 물질은 고체 중합체 매트릭스일 수 있거나, 또는 이는 개방형 또는 폐쇄형 셀 중합체 발포체일 수 있다. 만족스러운 매트릭스 물질로는 라텍스, 실리콘, 폴리우레탄, 폴리우레탄 발포체 및 기타 천연 및 합성 고무가 포함된다고 한다. 그 밖의 적합한 물질들의 긴 목록에는 ABS, 아세탈, 아크릴, 알키드, 알릴, 아미노, 셀룰로오스, 에폭시, 플루오로플라스틱, 액정 중합체, 나일론, 페놀, 폴리아미드, 폴리이미드 등이 포함된다.
독일 실용 신안 202008012387 U에는 공기 조화 시스템을 위한 상변화 물질을 함유하는 발포체를 사용하는 것이 기재되어 있다.
US 2006111001에는 셀룰로오스 섬유 매트릭스 성분 및 그 안에 분산된 상변화 물질을 포함하는 복합 열 절연 물질이 기재되어 있다.
본 발명의 목적은 열 저장 용품에 보다 우수한 성능을 제공하는 상변화 물질을 함유하는 조성물 또는 물품을 제공하는 것이다.
또한, 목적은 열 용량의 개선을 가능케 하는 공기 또는 기타 유체의 온도를 조절하는데 적합한 상변화 물질을 함유하는 조성물 또는 물품을 제공하는 것이다.
본 발명에 따라 본 발명자들은,
A) 셀룰로오스 발포체 매트릭스, 및
B) 셀룰로오스 발포체 매트릭스 내에 분포되어 있는 캡슐화된 유기 상변화 물질 입자
를 포함하는, 발포체 조성물을 제공한다.
상기 조성물은 다양한 열 저장 용품, 예를 들어 열 저장 기구, 예컨대 열 교환기에 사용될 수 있다. 상기 조성물은 또한 열 저장 용품에 사용하기에 적합한 물품으로 형성되거나 또는 그에 혼입될 수 있다. 또한, 상기 조성물 또는 조성물을 함유하는 물품을 특정 형상 및 크기로 제공하는 것이 바람직할 수 있다.
본 발명자들은 상기 조성물 및 그로부터 제조된 물품이 상기 언급된 목적을 달성함을 발견하였다.
본 발명은 또한 상기 언급된 발포체 조성물의 제조 방법에 관한 것이다. 이 방법은
i) 셀룰로오스 발포체 매트릭스 (A)를 제공하는 단계;
ii) 캡슐화된 유기 상변화 물질 입자 (B)의 분산액을 셀룰로오스 발포체 매트릭스 (A)에 도입하는 단계; 및
iii) 단계 (ii)의 생성물을 건조시켜 발포체 조성물을 형성하는 단계
를 포함한다.
캡슐화된 상변화 물질의 분산액은 다양한 기술에 의해 셀룰로오스 발포체 매트릭스 내로 도입될 수 있다. 예를 들면, 분산액 함유 스트림을 셀룰로오스 발포체에 유동 통과시킬 수 있다. 대안적으로, 셀룰로오스 발포체를 캡슐화된 상변화 물질의 분산액을 함유하는 배스에 침지시킬 수 있다. 바람직하게는 셀룰로오스 발포체 매트릭스 전반에 걸쳐 분산액을 흡수하도록 셀룰로오스 발포체 매트릭스를 압축하고 분산액과 접촉시킨 다음 팽창시킨다.
이를 달성하는 한가지 방법은 셀룰로오스 발포체 매트릭스가 분산액과 접촉하기 전에 이를 압축시키는 것이다. 바람직한 방법은 셀룰로오스 발포체 매트릭스를 분산액 함유 배스에 침지시킨 다음 셀룰로오스 발포체 매트릭스를 압축시켜 발포체 매트릭스 내부로부터 공기를 배출시킨 후, 캡슐화된 상변화 물질의 분산액을 발포체 매트릭스 내로 흡수하도록 발포체 매트릭스를 캡슐화된 상변화 물질의 분산액에 침지시키면서 발포체 매트릭스를 팽창시키는 것이다. 또한, 배스 내 분산액이 유동 스트림인 것이 바람직할 수 있다.
캡슐화된 상변화 물질의 분산액을 발포체 매트릭스 내로 도입하는 수송 시스템을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 상기 시스템은 셀룰로오스 발포체 매트릭스가, 배스 또는 기타 적합한 용기에 함유된 분산액에 침지되기 전에 통과하는 롤러들로 이루어질 수 있다. 발포체 매트릭스가 분산액에 도입되도록 발포체 매트릭스를 수송하는 것 이외에, 롤러는 발포체 매트릭스 내부로부터 공기가 배출되도록 발포체 매트릭스를 압축시킬 수도 있다. 공기가 배스 내부의 수송 발포체로부터 배출되도록, 1개 이상의 롤러가 배스 내부에 존재할 수 있다. 또한, 롤러는 발포체 매트릭스가 배스로부터 출현할 때 존재할 수도 있다. 발포체 매트릭스는 연속식 또는 반연속식 방식으로 공급될 수 있다. 또한, 압력을 가하거나 또는 진공을 가함으로써 셀룰로오스 발포체 매트릭스 내에 분산액을 밀어넣는 것이 바람직할 수 있다. 이는 또한 발포체로부터 배출된 공기를 제거하는 것을 보조할 수 있어 바람직하다. 임의의 과잉의 분산액은 스크레이퍼(scraper) 또는 기타 적합한 기구를 사용하여 발포체 표면으로부터 제거될 수 있다. 기포의 제거를 돕기 위해 발포체와 접촉하기 전 분산액에 적합한 소포제 또는 탈포제를 첨가할 수 있다. 본 발명의 발포체 조성물을 제조하는데 필요한 설비 및 장비는 셀룰로오스 발포체 매트릭스를 제작하는데 사용되는 설비와 조합될 수 있다.
캡슐화된 상변화 물질 입자의 분산액은 캡슐화된 상변화 물질에 불리하게 영향을 미치지 않는 임의의 적합한 휘발성 액체일 수 있다. 그러나, 일반적으로 캡슐화된 상변화 물질은 수분산액의 형태일 것이다.
분산액을 발포체 매트릭스 내로 도입하는 단계로부터 생성된 생성물은 이물 액체의 제거를 위해 건조시킬 필요가 있을 것이다. 이러한 습윤 생성물 또는 습윤 발포체 매트릭스는 다양한 적합한 기술에 의해 건조될 수 있다. 한가지 가능성은 습윤 생성물을 건조 분위기에 두어 액체의 증발을 가능케 하는 것이다. 습윤 생성물은 예를 들면 30 ℃ 이상, 통상적으로 50 ℃ 이상으로 승온될 수 있다. 사용된 온도는 발포체 매트릭스를 편리하게 건조시킬 만큼 높아야 한다 하더라도, 어떠한 방식으로도 최종 생성물에 손상을 입힐 정도로 높아서는 안된다. 통상적으로 본 발명의 발포체 조성물에 불리한 영향, 예를 들면 상변화 물질 마이크로캡슐에 손상을 초래할 위험을 방지하기 위해 매우 높은 온도는 피해야 한다. 온도는 200 ℃ 정도로 높을 수 있지만, 통상 150 ℃ 이하, 통상적으로 110 ℃ 이하, 또는 심지어 100 ℃ 이하이다. 바람직한 범위는 50 ℃ 내지 110 ℃, 보다 바람직하게는 60 ℃ 내지 100 ℃이다.
바람직하게는 건조 공정은 공기 유동을 사용해야 한다. 사용된 온도는 발포체 매트릭스를 건조시키기에 충분해야 하지만 어떠한 방식으로도 최종 생성물에 손상을 입힐 정도로 높아서는 안된다. 대안적으로 건조는 비교적 저온 또는 주위 온도의 공기를 습윤 매트릭스 상에 통과시킴으로써 달성될 수 있다. 유동 공기의 온도는 10 ℃ 또는 15 ℃ 정도로 낮을 수 있으나, 일반적으로 적어도 20 ℃ 또는 25 ℃일 것이다. 그러나, 바람직하게는 유동 공기 스트림의 공기 온도는 30 ℃ 이상, 종종 50 ℃ 이상, 바람직하게는 60 ℃ 이상이어야 한다. 유동 공기의 온도는 심지어 200 ℃ 정도로 높을 수 있으나, 통상 150 ℃ 이하, 종종 110 ℃ 이하, 바람직하게는 100 ℃ 이하일 것이다. 바람직한 온도 범위는 50 ℃ 내지 110 ℃, 보다 바람직하게는 60 ℃ 내지 100 ℃이다. 양(positive)의 공기압을 사용하는 건조 이외에, 대안적으로 진공의 작용에 의해 건조가 달성될 수 있다.
건조 단계는 목적하는 셀룰로오스 발포체 조성물을 생성한다.
습윤 매트릭스를 성형 또는 형상화시킨 다음 건조시켜 목적하는 형상을 갖는 최종 셀룰로오스 발포체 조성물을 제공할 수 있다. 가소제를 함유하면 가요성 조성물을 형성하는데 유용할 수 있다. 그러나, 조성물이 실질적으로 경질인 것이 바람직하다. 특정 형상을 갖는 조성물이 열 저장 또는 열 조절 장치 내로 혼입하는데 특히 적합할 수 있다.
본 발명의 셀룰로오스 발포체 매트릭스 조성물은 바람직하게는 셀룰로오스 발포체 매트릭스 전반에 걸쳐 분포된 상변화 물질 입자를 함유할 것이다. 적합하게는 상변화 물질 입자는 발포체의 기공 내부에 물리적으로 결합될 수 있다. 이는 발포체가 상변화 물질의 분산액과 접촉하는 동안, 특별히 상기 분산액에 침지되는 동안 팽창한 다음 발포체가 건조 공정에서 수축하는 것에 기인할 수 있다.
본 발명자들은 셀룰로오스 발포체 매트릭스를 사용하면 다른 발포체 조성물에 비해 고밀도 생성물이 생성됨을 발견하였다.
본 발명에 사용된 셀룰로오스 발포체 매트릭스는 또한 통상 셀룰로오스 스폰지 또는 재생 셀룰로오스 발포체 또는 스폰지로 일컬어질 수도 있다.
또한, 일반적으로 스폰지 천으로 일컬어지는 셀룰로오스 발포체가 본 발명에 적합할 수도 있다. 용어 스폰지 천을 사용하는 것은 경우에 따라서는 보다 강한 유형의 셀룰로오스 발포체, 가능한 경우 보다 높은 밀도를 갖고/갖거나 섬유, 메쉬, 스크림 등으로 보강된 것을 나타내도록 의도된다.
액체 및 분산액이 용이하게 흡수되도록, 셀룰로오스 발포체 매트릭스는 다공성이어야 하고, 그에 따라 기공은 폐쇄형이 아닌 개방형이다. 본 발명자들은 개방형 다공성 구조가 마이크로캡슐화된 상변화 물질의 수분산액의 향상된 흡착을 제공함을 발견하였다.
바람직하게는 본질적으로 셀룰로오스 발포체 매트릭스는 실질적으로 친수성이다. 본 발명자들은 이는 셀룰로오스 발포체 매트릭스가 물 또는 수성 액체에 대해 친화도를 가짐을 의미한다. 이는 바람직하게는 상변화 물질의 분산액이 수분산액인 경우 발포체 조성물을 제조하는데 특히 유용하다.
셀룰로오스 발포체 매트릭스는 전형적으로 일정 범위의 기공 크기를 함유하지만, 입자가 발포체 매트릭스 물체 전반에 걸쳐 침투되도록, 평균적으로 발포체 매트릭스의 팽창된 습윤 형태의 기공 크기가 캡슐화된 상변화 물질의 부피 평균 크기보다 큰 경향이 있을 것이다.
바람직하게는 기공 크기 분포는 실질적으로 모든 마이크로캡슐이 발포체 내로 흡수되도록 하는 정도일 것이다.
발포체의 구조 및 기공 크기는 주사 전자 현미경(Scanning Electron Microscopy, SEM)을 사용하여 규명될 수 있다. SEM 시행 전에 발포체를 물로 완전히 습윤시킨 다음 공기 건조시킨다. SEM에 의해 셀룰로오스 발포체의 기공 구조가 상당히 다양할 수 있음을 알 수 있다. 일부 셀룰로오스 발포체는 기공 또는 공극이 상호연결되어 있는 보다 규칙화된 메쉬-유사 기공 구조를 포함한다. 일부 발포체는 훨씬 덜 규칙화되어 있고, 상호연결된 기공 또는 공극이 셀룰로오스 스트랜드의 무작위 층들 사이에 형성되어 있다. 형상이 다양한 기공 또는 공극은 크기 (최장 치수)가 약 2 mm 이하일 수 있지만, 통상적으로 약 1 mm 이하, 흔히 약 0.5 mm 이하이다. 또한, SEM에 의해 상당히 더 작은 많은 공극들을 볼 수 있다.
셀룰로오스 발포체에 물 또는 물-기재 분산액이 침투하면, 셀룰로오스 발포체는 통상적으로 모든 치수가 (반드시 동일한 것은 아니지만) 최대 약 10%까지 팽창하여, 기공 또는 공극의 형상 및 치수가 일반적으로 기공의 팽창에 따라 변화할 우려가 있다. 압축된 발포체의 두께는 물 또는 물-기재 분산액이 흡수된 경우 10%보다 상당히 더 많이 팽창할 수 있다.
셀룰로오스 발포체 매트릭스로 제조되는 셀룰로오스는 주로 목재 펄프 및 면화로부터 수득되는 폴리사카라이드이다. 셀룰로오스는 수불용해성이고, 본 발명에 적합한 셀룰로오스 발포체는 일반적으로 셀룰로오스의 액체 형태로부터 제조된다. 액체 형태는 셀룰로오스를 적합한 수성 용매, 예컨대 구리에틸렌디아민 히드록시드, 구리암모늄 히드록시드 또는 아민 옥시드, 예컨대 N-메틸모르폴린 N-옥시드에 용해시킴으로써 제조될 수 있다. 다공성 발포체는 용해된 셀룰로오스를 침전 용매, 예컨대 물에 첨가하여 고체 셀룰로오스 물질을 재형성시킬 때 생성된다. 기공은 다양한 기술에 의해, 예를 들면 침전 단계 전 용해된 셀룰로오스액의 예비-거품형성에 의해 또는 침전 단계 전 용해된 셀룰로오스액에 염 결정을 첨가하여 형성될 수 있다. 후자의 경우, 기공은 침전 단계 중에 그리고/또는 침전 단계 후 염 결정이 물에 용해될 때 형성된다. 재생 셀룰로오스 발포체 매트릭스의 제조를 위한 통상적인 공정은 "비스코스"라 알려져 있는 셀룰로오스의 수용성 형태를 사용하는 것을 포함한다. 비스코스를 사용하여 발포체를 제조하는 공정은 경우에 따라서는 "비스코스 공정"이라 지칭된다. 셀룰로오스의 수용성 형태는 수산화나트륨을 첨가하여 셀룰로오스를 셀룰로오스나트륨 형태로 전환시킨 다음, 이황화탄소로 처리하여 크산테이트 형태로 전환시켜 제조된다. "비스코스"는 통상적으로 점성의 착색 액체 또는 겔인 크산테이트 형태를 기술하는데 사용되는 용어이다. 염 결정, 예컨대 황산나트륨 십수화물 또는 제삼인산나트륨을 재생 단계 전에 비스코스에 첨가한다. 생성된 페이스트는 50 중량% 초과의 염 결정을 함유할 수 있다. 재생 단계에서, 비스코스 페이스트 (염 결정 함유)를 황산 또는 물 배스에 넣는다. 셀룰로오스 크산테이트가 이황화탄소 (통상 회수되어 공정에서 재활용됨)의 손실과 함께 셀룰로오스로 복귀하여 재생이 일어난다. 염 결정이 용융 및 용해될 때 기공이 형성된다. 또한, 배스를 사용하지 않고 열 처리에 의해 비스코스/염 페이스트로부터 셀룰로오스를 재생하는 것이 가능하다.
비스코스액 중 셀룰로오스의 평균 중합도는 일반적으로 100 내지 2000, 바람직하게는 200 내지 1000, 가장 바람직하게는 300 내지 800이다. 비스코스 공정으로부터 재생된 셀룰로오스는 셀룰로오스 II로 지정된 단위 셀 구조를 갖거나 또는 주로 이 형태이며, 본 발명의 셀룰로오스 발포체 매트릭스에 바람직하다.
공개 논문 [Ryan Coda, Georgia Institute of Technology (May 2005), entitled "A Study of Cellulose Based Biodegradable Foams and Sponges"]은 셀룰로오스 발포체의 제법 및 성질에 대한 더 많은 배경기술을 제공한다.
바람직하게는 본 발명의 발포체 조성물을 형성하는데 사용되는 셀룰로오스 발포체 매트릭스는 사카라이드 반복 단위의 히드록실기가 에스테르화되지 않아 자유 히드록실기로서 존재하는 셀룰로오스를 주로 포함해야 한다. 바람직하게는 셀룰로오스 발포체 매트릭스의 셀룰로오스의 히드록실기 중 50% 이상이 에스테르화되지 않아 자유 히드록실기로서 존재해야 한다. 보다 바람직하게는 이는 70% 이상, 보다 더 바람직하게는 80% 이상, 특히 90% 이상, 특별히 95% 이상, 심지어 99% 또는 100% 정도이어야 한다.
사용되는 셀룰로오스의 가용성 형태와 관계 없이, 셀룰로오스 발포체 매트릭스는 셀룰로오스의 연속식 또는 반연속식 압출로부터의 압출물로서 또는 금형에 함유된 셀룰로오스를 재생함으로써 제조될 수 있다.
발포체를 보강하기 위해 셀룰로오스 발포체 매트릭스에 섬유, 메쉬 또는 스크림 등이 존재할 수 있다. 이러한 섬유, 메쉬 또는 스크림은 비스코스, 면화, 나일론 또는 그 밖의 많은 적합한 물질로부터 제조될 수 있다. 셀룰로오스 발포체 매트릭스는 섬유, 메쉬 또는 스크림을 0 내지 30 중량%, 바람직하게는 0.5 내지 20 중량%, 가장 바람직하게는 1 내지 10 중량% 포함할 수 있다.
본 발명에 유용한 셀룰로오스 발포체는 수분을 15 중량% 이하 함유할 수 있다. 수분 함량을 감소시키는 단계를 포함할 수 있으나, 이는 본 발명의 조성물을 제조하는데 통상적으로 필요한 것은 아니다.
본 발명에 사용된 셀룰로오스 발포체는 길이 및 폭이 수 미터 이하일 수 있다. 폭 및 길이는 주로 마이크로캡슐화된 PCM 분산액을 발포체에 흡수시키는데 사용되는 공정에 좌우된다. 연속식 공정이 사용되면, 셀룰로오스 발포체는 길이 수 미터 및 폭 3 미터 이하의 롤로부터 공급될 수 있다. 또한, 두께는 0.5 mm 내지 50 mm 또는 그 이상으로 다양하게 할 수 있다. 바람직하게는 두께는 1 내지 20 mm, 가장 바람직하게는 2 내지 15 mm이다. 상기 언급된 두께는 탈이온수로 완전히 습윤된 셀룰로오스 발포체에 관한 것이다. 이는 셀룰로오스 발포체의 두께가 물 또는 기타 수성 유체로 습윤될 때 증가할 수 있고, 이는 압축된 셀룰로오스 발포체일 경우 특히 그러하다는 사실을 감안한 것이다.
압축된 셀룰로오스 발포체는, 수송, 저장 및 포장 비용을 줄이기 위해 발포체의 고정 질량이 더 작은 부피를 차지하도록 기계적 압력을 가하여 발포체의 두께를 감소시킨 셀룰로오스 발포체이다. 예를 들면 대략 10 mm 두께의 발포체를 대략 2 mm 두께로 압축시키는 것이 공지되어 있다.
압축된 발포체는 물 또는 기타 수성 유체로 습윤될 때 팽창할 것이다. 본 발명에 압축된 발포체가 사용될 수 있으나, 캡슐화된 PCM 분산액의 발포체로의 완전한 흡수를 위해 추가의 시간을 허용하는 것이 필요할 수 있다. 대안적으로, 압축된 셀룰로오스 발포체를 물을 첨가하여 팽창시키고, 목적하는 경우 분산액으로 처리하기 전에 건조시킬 수 있다.
적합한 셀룰로오스 발포체는 0.005 kg/리터 내지 0.6 kg/리터의 밀도를 갖는다.
바람직하게는 밀도는 0.01 kg/리터 내지 0.4 kg/리터, 가장 바람직하게는 0.04 내지 0.25 kg/리터이다. 밀도는 물로 완전히 습윤시킨 다음 일정 중량으로 공기-건조시킨 발포체를 칭량함으로써 결정된다.
발포체를 항균제로 처리하여 셀룰로오스 발포체의 오염을 방지할 수 있다.
캡슐화된 유기 상변화 물질 입자는 유기 상변화 물질을 함유하는 임의의 입자를 포함한다. 바람직하게는 입자는 외부 쉘(shell) 내부에 유기 상변화 물질의 코어를 포함한다.
일반적으로 외부 쉘 내부에 상변화 물질을 함유하는 입자는 코어/쉘 입자 또는 통상적으로 캡슐 또는 마이크로캡슐이라 지칭될 수 있다. 상기 입자는 캡슐화된 유기 상변화 물질 (PCM)을 생성하는 임의의 적합한 캡슐화 공정에 의해 수득될 수 있다.
경우에 따라서는 캡슐화된 유기 상변화 물질은, 특히 입도가 비교적 작은, 예를 들면 부피 평균 입도 50 ㎛ 미만의 마이크로캡슐화된 유기 상변화 물질 또는 마이크로-PCM이라 지칭될 수 있다. 유사하게, 마이크로캡슐화된 유기 상변화 물질을 수득하기 위한 캡슐화 공정은 마이크로캡슐화라 지칭될 수 있다.
적합한 유기 상변화 물질은 유용한 온도 (전형적으로 0 내지 80 ℃)에서 고체-액체/액체-고체 상변화되는 유기 수불용해성 물질이다. 일반적으로 상변화 엔탈피 (용융 및 결정화 잠열)는 높다. 적합한 유기 상변화 물질은 높은 상변화 엔탈피, 전형적으로 50 J/g 초과, 통상적으로 90 J/g 이상, 바람직하게는 100 J/g 이상, 보다 바람직하게는 120 J/g 초과, 가장 바람직하게는 150 J/g 초과 (시차 주사 열량계(Differential Scanning Calorimetry, DSC)에 의해 결정될 경우, 퍼킨 엘머(Perkin Elmer) DSC1을 사용하여 5 ℃/분의 주사 속도로 측정할 때)를 나타낸다.
적합한 유기 상변화 물질로는 (이에 제한되지는 않지만) 실질적으로 수불용해성인 지방 알콜, 글리콜, 에테르, 지방산, 아미드, 지방산 에스테르, 선형 탄화수소, 분지형 탄화수소, 시클릭 탄화수소, 할로겐화 탄화수소 및 이들 물질의 혼합물이 포함된다.
알칸 (종종 파라핀이라 지칭됨), 에스테르 및 알콜이 특히 바람직하다. 알칸은 바람직하게는 실질적으로 흔히 상이한 쇄 길이의 물질들의 혼합물로서 시판되는 n-알칸이며, 주성분 (기체 크로마토그래피에 의해 결정될 수 있음)이 C10 내지 C50, 통상적으로 C12 내지 C32이다. 알칸 유기 상변화 물질의 주성분의 예로는 n-옥타코산, n-도코산, n-에이코산, n-옥타데칸, n-헵타데칸, n-헥사데칸, n-펜타데칸 및 n-테트라데칸이 포함된다. 적합한 에스테르 유기 상변화 물질은 1종 이상의 C10 - C24 지방산의 C1 - C10 알킬 에스테르, 특히 주성분이 메틸 베헤네이트, 메틸 아라키데이트, 메틸 스테아레이트, 메틸 팔미테이트, 메틸 미리스테이트 또는 메틸 라우레이트인 메틸 에스테르로 구성된다. 적합한 알콜 유기 상변화 물질로는 주성분이 예를 들어 n-데칸올, n-도데칸올, n-테트라데칸올, n-헥사데칸올 및 n-옥타데칸올인 1종 이상의 알콜이 포함된다.
주요 유기 상변화 물질과 함께 할로겐화 탄화수소를 포함하는 것이 또한 가능하다.
유기 상변화 물질은 바람직하게는 실질적으로 수불용해성인데, 이는 캡슐화된 상변화 물질이 바람직하게는 수분산액으로서 제조되기 때문이다.
캡슐화된 상변화 물질은 전형적으로 분산액 중에 자유로이 분산된 입자로서 존재한다. 전형적으로, 캡슐화된 유기 상변화 물질은 유기 상변화 물질 및 임의의 첨가제, 예컨대 상변화 물질에 대해 불투과성인 쉘에 의해 둘러싸인 기핵제 또는 할로겐화 파라핀을 포함한다. 임의의 캡슐화된 형태에서, 유기 상변화 물질은 쉘에 의해 완전히 둘러싸여 포획되고, 오염으로부터 보호된다. 쉘이 견고한 경우, 유기 상변화 물질은 보다 안전하게 함유되고 캡슐 및 캡슐을 포함하는 조성물로부터 방출될 가능성이 적다.
캡슐 입자의 견고 특성의 세부사항은 하기에 제공되어 있다.
본 발명의 발포체 조성물을 제조하는데 있어서, 캡슐화된 상변화 물질 입자의 분산액이 수분산액 형태인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 분산액 중의 캡슐화된 상변화 물질 입자의 농도는 최대한 높아야 한다. 전형적으로 농도는 15 중량% 내지 60 중량%이어야 한다. 바람직하게는 농도는 25 중량% 내지 50 중량%, 가장 바람직하게는 35 중량% 내지 45 중량%이어야 한다. 분산액 중 캡슐화된 상변화 물질 입자의 농도가 지나치게 낮으면 안되는데, 이는 생성된 발포체 조성물 중의 상변화 물질의 저농도를 초래할 수 있기 때문이다. 발포체 조성물 중의 상변화 물질의 농도가 지나치게 낮으면, 열 저장 용품에 허용불가능한 결과를 야기할 수 있다.
캡슐화된 상변화 물질의 분산액은 비교적 높은 유동성, 예를 들면 10 mPa.s 이하를 가질 수 있다 (브룩필드(Brookfield) LVT 점도계, 스핀들 0, 25 ℃에서 측정될 경우). 그러나, 극히 낮은 점도의 분산액은 저농도의 캡슐화된 상변화 물질을 함유할 수 있다. 통상, 저점도 분산액은 이들이 충분한 농도의 상변화 물질을 함유하는 한 허용가능하다. 통상적으로 분산액은, 특별히 분산액 중 캡슐화된 상변화 물질 입자의 농도가 높은 경우 더 높은 점도를 나타낼 것이다. 점도의 물리적 제한이 분산액의 침투 또는 흡수를 억제하지 않는 한, 더 높은 점도의 분산액을 사용하는 것이 여전히 실용적이다. 전형적으로 분산액의 점도는 10 내지 10,000 mPa.s 범위, 바람직하게는 50 내지 2,000 mPa.s 범위, 보다 바람직하게는 50 내지 750 mPa.s 범위일 수 있다 (적절한 스핀들 및 속도를 갖는 브룩필드 RVT 또는 LVT 점도계 사용, 25 ℃에서 측정).
더 작은 캡슐의 수분산액은 바람직한 성질인 보다 우수한 안정성 (감소된 캡슐 크리밍(creaming) 또는 침강), 및 바람직하지 못한 성질인 등가 농도의 더 큰 크기의 캡슐의 분산액에 비해 증가된 점도를 나타내는 경향이 있다. 또한, 일반적으로 매우 작은 입도를 갖는 적합한 캡슐을 제조하는 것이 더 어렵고/거나, 부가적 가공이 요구되고/거나 보다 전문화된 장비가 사용되기 때문에 비용이 더 많이 든다. 이러한 이점과 단점 사이의 균형을 찾아야 하고, 통상적으로 0.2 ㎛ 내지 50 ㎛의 캡슐 (수분산액 형태인 경우)의 부피 평균 직경 (VMD)이 선택된다. 바람직하게는 수분산액 중의 캡슐의 VMD는 0.7 ㎛ 내지 20 ㎛, 보다 바람직하게는 1 ㎛ 내지 10 ㎛이다. VMD는 심파텍 헬로스(Sympatec Helos) 입도 분석기, 또는 심파텍 헬로스 분석기로부터의 결과와 매우 잘 합치되는 마이크로캡슐의 결과를 제공하는 것으로 밝혀진 또다른 기술에 의해 결정된다.
캡슐화된 유기 상변화 물질 입자는 예를 들면 종래 기술에 기재된 임의의 공지된 방법에 의해 제조될 수 있다. 입자가 캡슐 또는 마이크로캡슐의 형태인 경우, 이들은 실질적으로 코어-쉘 형상을 갖는 캡슐을 생성하는 임의의 적합한 방법에 의해 제조될 수 있다. 코어는 유기 상변화 물질로 구성되고, 쉘은 캡슐화용 중합체 물질로 구성된다. 통상, 캡슐은 실질적으로 구형이다. 바람직하게는 쉘은, 유기 상변화 물질이 오염으로부터 보호되고 캡슐로부터 용이하게 방출될 수 없도록 내구성이 있다. 열중량 분석 (TGA)은 캡슐의 견고성을 암시해 준다. "반높이"는 건조 (물-무함유) 캡슐의 고정 질량이 일정 속도로 가열될 때 건조 캡슐의 총 질량의 50%가 손실되는 온도이다. 이러한 분석 방법에서, 유기 상변화 물질이 쉘을 투과하는 증기로서 배출되고/되거나 쉘이 파열되기 때문에 질량이 손실될 수 있다. 특히 적합한 유기 상변화 물질의 마이크로캡슐 (1 ㎛ 내지 5 ㎛ 평균 입도 범위)은 250 ℃ 초과, 바람직하게는 300 ℃ 초과, 보다 바람직하게는 350 ℃ 초과의 반높이 값을 갖는다 (TGA를 전형적으로 5 내지 50 mg의 건조 샘플을 사용하여 질소 분위기에서 분 당 20 ℃의 속도로 퍼킨 엘머 피리스(Perkin-Elmer Pyris) 1을 사용하여 수행하는 경우).
코어 주위에 형성된 쉘은 임의로 첨가제, 예컨대 기핵 물질을 포함하는 1차 상변화 물질의 손실을 방지하고 이를 보호한다. 쉘 물질의 양 및 코어 물질의 양은 최대 양의 코어 물질 및 이에 의한 최대 잠열 용량을 함유하는 내구성 캡슐을 제공하도록 선택된다. 빈번하게는 코어 물질은 캡슐의 20 중량% 이상, 바람직하게는 50% 내지 98%, 가장 바람직하게는 85% 내지 95%를 형성한다.
캡슐은 적당한 형상 및 크기의 캡슐을 제조하는데 적합한 임의의 편리한 캡슐화 공정에 의해 형성될 수 있다. 캡슐의 제조를 위한 다양한 방법이 문헌에 제안되어 있다. 매트릭스 중 활성 성분의 포획을 포함하는 공정은 일반적으로 예를 들면 EP-A-356,240, EP-A-356,239, US 5,744,152 및 WO 97/24178에 기재되어 있다. 코어 주위에 중합체 쉘을 형성하기 위한 전형적인 기술은 예를 들면 GB 1,275,712, 1,475,229 및 1,507,739, DE 3,545,803 및 US 3,591,090에 기재되어 있다.
바람직한 코어/쉘 캡슐을 초래하는 캡슐화 공정은 통상적으로 물 중의 유기 상변화 물질 (임의로는 필요한 경우 기핵제와 같은 첨가제를 포함함)의 분산액을 형성하는 것을 포함한다. 유기 상변화 물질 (임의로는 기핵제와 같은 첨가제를 포함함)은 통상적으로, 유기 상변화 물질 주위에 쉘을 형성하기 전에 목적하는 캡슐 입도를 제공하는데 필요한 특정 직경의 액적을 생성하도록, 용융된 상태이다. 따라서, 캡슐화된 형태의 유기 상변화 물질의 경우, 유기 상변화 물질이 실질적으로 수불용해성인 것이 중요하다. 적합한 유기 상변화 물질로는 실질적으로 수불용해성인 서두에 기재된 것들이 포함된다.
코어 쉘 형상의 캡슐은, 예를 들면 멜라민-포름알데히드, 우레아-포름알데히드 및 우레아-멜라민-포름알데히드와 같이 특히 멜라민 및 우레아를 사용하는 아미노플라스트 물질, 젤라틴, 에폭시 물질, 페놀, 폴리우레탄, 폴리에스테르, 아크릴, 비닐 또는 알릴 중합체 등을 포함하는 다수의 상이한 유형의 물질로부터 형성될 수 있다. EP1251954에는 아크릴 단량체로부터 형성된 아크릴 공중합체 쉘 물질을 갖는 마이크로캡슐이 개시되어 있다. 본 특허 또는 특허 EP1740302에 명시된 바와 같이, 쉘이 포름알데히드 수지 또는 가교된 아크릴 중합체로 구성된 캡슐이 바람직하며, 이는 열중량 분석에 의해 암시되는 바와 같이 이들이 보통 매우 견고하기 때문이다. 아크릴 유형은 포름알데히드 수지를 포함하는 캡슐과 달리 견고하고, 독성 물질인 포름알데히드를 발생시키지 않기 때문에 특히 바람직하다.
필수적인 것은 아니지만, 과냉각(supercooling) 또는 차냉각(subcooling)으로 공지된 효과에 대응하기 위해 기핵제를 사용하는 것이 바람직하다. 과냉각이란, 유기 상변화 물질에서 일반적으로 기대되는 온도보다 더 낮은 온도에서 유기 상변화 물질이 결정화되는 효과이다. 상기 효과는 유기 상변화 물질이 독립적인 미세 도메인으로 단리된 경우, 예를 들면 에멀젼 또는 마이크로캡슐화된 형태인 경우에 가장 뚜렷하게 나타난다. 예를 들면, 마이크로캡슐화된 유기 상변화 물질 (기핵제 없음)의 시차 주사 열량계 (DSC)에서는, 벌크 (비-캡슐화된) 형태의 유기 상변화 물질에 대한 1개 이상의 피크보다 더 낮은 온도에서 나타나는 1개 이상의 결정화 피크가 나타날 수 있다.
과냉각은 유기 상변화 물질의 효과적인 잠열 용량을 감소시킬 수 있기 때문에 보통 바람직하지 않다. 종종 유기 상변화 물질이 캡슐화된 경우와 같이, 유기 상변화 물질이 평균 직경 약 100 ㎛ 미만, 특히 약 50 ㎛ 미만, 더욱 특히 약 10 내지 20 ㎛ 미만인 미립자 형태인 경우에 기핵제를 사용하는 것이 특히 유익하다. 효과적인 기핵제가 유기 상변화 물질에 블렌딩된 경우, 과냉각은 현저하게 감소되거나 제거된다. 바람직하게는 기핵제는, 기핵제와 유기 상변화 물질이 모두 용융되는 온도에서 유기 상변화 물질과 혼화성이 있고, 유기 상변화 물질의 피크 용융 온도보다 15 ℃ 이상, 바람직하게는 20 ℃ 이상 높은 피크 용융 온도를 나타내는 유기 물질이다. 피크 용융 온도는 시차 주사 열량계 (DSC)를 사용하여 결정하며, 1개 초과의 용융 피크가 발견되는 경우 피크 용융 온도는 가장 큰 피크로부터 결정된다. 적합한 기핵제로는 EP0623662 (미츠비시 페이퍼 밀즈(Mitsubishi Paper Mills))에 기재된 것들이 포함된다. 바람직한 기핵제는 파라핀 왁스, 지방산 에스테르 및 지방 알콜로부터 선택된다.
파라핀 왁스는 그들의 유효성, 비용 및 이용성으로 인해 특히 유용하다. 피크 용융 온도가 40 ℃ 내지 80 ℃, 종종 45 ℃ 내지 75 ℃, 흔히 50 ℃ 내지 65 ℃인 파라핀 왁스가 비용 효율이 높고 용이하게 입수가능하다. 이들은 유기 상변화 물질이 본질적으로 노르말 파라핀인 경우 특히 효과적인 기핵제이다. 과냉각을 감소시키거나 제거하기 위해 바람직하게는 하나 이상의 기핵제(들)를 PCM 및 기핵제의 총 중량의 0.5 중량% 내지 30 중량%, 바람직하게는 2 중량% 내지 20 중량%, 보다 바람직하게는 5 중량% 내지 15 중량%의 농도로 유기 상변화 물질과 혼합한다. 상변화 물질에 기핵제로서 혼합되는 마이크로입자 또는 나노입자, 예를 들면 흄드 실리카, TiO2 또는 기타 무기 물질의 나노 입자를 사용하는 것이 또한 가능하다. 이 경우에 상기 마이크로/나노입자 함량은 (유기 상변화 물질을 포함하는 기핵제 입자의 총 중량에 대한 비율로) 0.01% 내지 20%, 바람직하게는 0.05% 내지 10%, 보다 바람직하게는 0.1% 내지 5%인 경향이 있다.
본 발명의 건조 발포체 조성물은 건조 캡슐화된 PCM을 30 중량% 이상 함유하여야 한다. 그러나, 건조 캡슐화된 PCM의 양은 바람직하게는 이보다 훨씬 더 많으며, 예를 들면 50 중량% 이상, 심지어 65 중량% 이상, 가장 바람직하게는 75 중량% 이상이다. 마이크로캡슐에 대하여 만족스러운 매트릭스로서 작용하기 위해 특정량의 셀룰로오스 발포체가 필요한 것을 고려할 때, 본 발명의 최종 건조 조성물 중에 존재할 수 있는 건조 PCM 마이크로캡슐의 최대 함량은 중합체 결합제를 제외하고 98 중량%, 바람직하게는 93 중량%, 가장 바람직하게는 90 중량%이다. 본 발명의 건조 발포체 조성물 중의 셀룰로오스 발포체 함량은 2 중량% 이상이어야 하고, 바람직하게는 5 중량% 이상, 가장 바람직하게는 10 중량% 이상이어야 한다.
상기 값은 알루미늄 포일 등을 이용한 피복과 같은 임의의 추가적인 처리를 행하기 전의 건조 발포체 조성물을 기준으로 한 것임을 참고하여야 한다.
본 발명의 건조 발포체 조성물은 엔탈피라고도 지칭되는 잠열 용량이 30 kJ/kg 이상이어야 한다. 바람직하게는 엔탈피는 이보다 훨씬 더 높으며, 예를 들어 60 kJ/kg 이상, 심지어 80 kJ/kg 이상, 가장 바람직하게는 100 kJ/kg 이상이다. 엔탈피는 5 ℃/분의 주사 속도를 사용하고 전형적으로 5 내지 50 밀리그램의 발포체를 취하여 퍼킨-엘머 DSC 피리스 1을 사용하는 DSC로 결정된다. 엔탈피는 용융 사이클로부터 그리고 유사하게 결정화 사이클에서 피크 또는 주요 피크를 적분함으로써 결정된다. 피크 적분에 있어서 기준선은 용융 사이클에서 그리고 유사하게 결정화 사이클에 대해 얻어지는 모든 상전이 피크를 포함하도록 설정된다. 용융 및 결정화 엔탈피의 평균을 발포체 조성물의 엔탈피로서 취한다 (두 값 사이의 차이는 10%를 초과하지 않는다).
상기 엔탈피 값은 알루미늄 포일 등을 이용한 피복과 같은 임의의 추가적인 처리를 행하기 전의 건조 발포체 조성물을 기준으로 한 것임을 참고하여야 한다.
일반적으로, 엔탈피 밀도 (kJ/리터의 단위)가 최대한 높도록, 본 발명의 발포체 조성물의 밀도가 최대한 높은 것이 바람직할 것이다. 엔탈피 밀도 또는 부피 엔탈피는 본 발명의 조성물이 차지하는 부피에서의 잠열 저장 용량 정도를 규정하기 때문에 특히 중요하다. 적합하게는 부피 엔탈피는 20 kJ/리터 이상일 것이고, 바람직하게는 이보다 훨씬 더 크며, 예를 들어 40 kJ/리터 이상, 심지어 50 kJ/리터 이상, 가장 바람직하게는 70 kJ/리터 이상이다. 부피 엔탈피 또는 엔탈피 밀도는 건조 발포체 조성물의 밀도와, 서두에 정의된 방법에 의해 DSC로 결정된 엔탈피 (kJ/kg 단위)를 곱하여 결정된다. 건조 발포체 조성물의 밀도는 건조 발포체 조성물을 기준으로 0.4 kg/리터 이상, 바람직하게는 0.6 kg/리터 이상, 가장 바람직하게는 0.75 kg/리터 이상이다. 밀도는 보통 1.1 kg/리터 이하이지만, 1.3 kg/리터 또는 그 이상 정도로 높을 수 있다. 밀도는 공지된 부피의 본 발명의 건조 발포체 조성물을 칭량하여 결정된다. 부피는 예를 들면 자 또는 캘리퍼스를 사용하여 본 발명의 발포체 조성물의 치수 (길이, 폭, 두께)를 측정함으로써 결정된다. 이러한 목적을 위해, 정확한 부피 및 이에 따른 밀도 값이 산출되도록, 발포체 조성물의 치수는 매우 규칙적이고 일정하여야 한다.
상기 부피 엔탈피 값은 알루미늄 포일 등을 이용한 피복과 같은 임의의 추가적인 처리를 행하기 전의 건조 발포체 조성물을 기준으로 한 것임을 참고하여야 한다.
발포체 조성물에 기타 첨가제가 포함되는 것이 바람직할 수도 있다. 이러한 첨가제는 캡슐화된 상변화 물질의 분산액을 발포체 매트릭스에 도입하기 전에 함께 혼입될 수 있거나, 또는 예를 들면, 상변화 물질을 포함하기 전의 셀룰로오스 발포체 매트릭스에 또는 대안적으로 상변화 물질의 분산액이 셀룰로오스 발포체 매트릭스와 배합된 이후에 별도로 첨가 또는 적용될 수 있다.
적합한 첨가제로는 가소제, 난연성 화학물질, 색료(colour), 염료, 항균제, 열 전도성 첨가제, 예컨대 흑연, 결합제, 필름 형성제, 중합체, 예컨대 폴리비닐 알콜, 및/또는 내수성을 부여하는 첨가제가 포함될 수 있다. 결합제인 첨가제는 또한 필름 형성제일 수도 있다. 또한, 내수성을 부여하는 첨가제는 또한 결합제일 수도 있다. 결합제를 포함하면 특히 바람직하다.
바람직한 결합제의 수준은 캡슐화된 상변화 물질의 건조 중량을 기준으로 0.5 중량% 내지 20 중량%, 바람직하게는 1 중량% 내지 10 중량%, 가장 바람직하게는 2 중량% 내지 5 중량%이다. 결합제가 필름 형성 특성을 갖는 것이 특히 바람직하다. 바람직한 결합제는 폴리비닐 알콜이다. 폴리비닐 알콜은 필름 형성 특성도 나타내는 결합제이다. 일반적으로 폴리비닐 알콜은 폴리비닐 아세테이트의 부분 또는 완전 가수분해로 제조된다. 보다 바람직하게는 폴리비닐 알콜은 폴리비닐 아세테이트를 90 내지 98%, 특히 약 95% 가수분해하여 제조된다. 바람직한 결합제로는 중합체 물질, 보다 바람직하게는 필름 형성 특성도 나타내는 것이 포함된다.
특히 바람직한 한 형태에서, 캡슐화된 상변화 물질 입자는 셀룰로오스 발포체 매트릭스에 결합될 수 있다. 이는 적합한 결합제를 혼입함으로써 달성될 수 있다. 일 양태에서, 상변화 물질 입자는 발포체에 대한 입자의 결합을 촉진할 수 있는 결합제를 표면에 함유한다.
바람직하게는 본 발명의 발포체 조성물은 결합제, 바람직하게는 전형적으로 (B) 캡슐화된 유기 상변화 물질 입자의 외부 표면상에 위치하는 필름 형성 중합체를 함유할 수 있다. 결합제는 바람직하게는 셀룰로오스 발포체 매트릭스와 배합되기 전에 상변화 물질의 분산액에 혼입된다. 보다 바람직하게는, 결합제는 필름 형성 중합체, 전형적으로 상기에 기술된 바와 같은 폴리비닐 알콜이며, 이는 캡슐화된 상변화 물질의 제조 동안 혼입된다. 또한, 결합제는 분산액에서 캡슐화된 상변화 물질 입자의 형성시 안정화제로서 작용할 수도 있다.
또한 본 발명의 추가 양태는 본 발명에 따라 정의된 발포체 조성물의, 열 조절용 물품 또는 시스템에서의 용도에 관한 것이다. 상기 물품은 예를 들면 특정 크기 및 형상을 갖는 조성물일 수 있다. 대안적으로 상기 물품은 열 조절용으로 특별히 개작된 발포체 조성물을 포함하는 장치 또는 기타 실체일 수 있다.
본 발명의 추가 양태는 본 발명의 발포체 조성물의, 공기 온도의 조절을 위한 공기 조화 시스템에서의 용도에 관한 것이다. 일반적으로 공기는 예를 들면 방 또는 건물 내의 일정 부피의 공기이다.
본 발명은 또한 온도 조절 용품, 특히 공기 조화 시스템에서 사용되기 위해 특별히 개작된 발포체 조성물을 포함하는 성형품에 관한 것이다. 이와 관련하여, 상기 성형품은 펌핑되는 공기에 적합한 특정 형상 및 크기를 가질 수 있다. 물품의 두께, 형태 및 형상, 예를 들면 특정 3 차원 형상은 여러 온도 조절 장치, 특별히 공기 조화 시스템에 맞춰 다양하게 할 수 있다. 상기 물품은 예를 들면 열 교환기 내부에서 사용하기에 특히 적합할 수 있는 판 형상일 수 있다.
비록 조성물의 형태가 가요성일 수 있다 하더라도, 조성물은 경질인 것이 바람직하다. 발포체 조성물 또는 이를 포함하는 물품은 그의 최종 형상으로 형성되면 경질이며 본질적으로 가요성이 없는 것이 바람직하다. 이는 공기를 방 또는 건물 내부나 주변으로 운반하는 공동이나 덕트(duct) 내의 흡열 성분으로서 유용할 수 있다.
조성물 또는 물품은 열 저장 장치, 열 교환기 또는 공기 조화 기구 내의 열 저장 구성요소와 같은 기타 제품의 부품일 수 있다. 이는 예를 들면, 방, 건물 또는 기타 구조물 또는 장치 내에서 열 조절을 제공하기 위해, 특별히 내벽, 천장 및/또는 바닥용 건물 표면 라이닝(lining) 또는 절연물의 표면에서 표면층으로서 존재할 수 있다.
본 발명의 추가 양태는
(i) 공기 온도의 조절에 의해 조화시키고자 하는 일정 부피의 공기를 왕복하는 공기의 유동을 위한 수단, 및
(ii) 온도 조절 장치
를 포함하고, 상기 온도 조절 장치가 본원에 정의된 발포체 조성물 또는 물품을 포함하는 것인 공기 조화 시스템에 관한 것이다.
하기의 실시예는 본 발명을 예시한다.
<실시예>
실시예 1
43.5%의 마이크로캡슐, 1.34%의 폴리비닐 알콜 (고세놀(Gohsenol) GH-20) (본 발명의 조성물에서 마이크로캡슐 안정화제 및 결합제) 및 55.0%의 물을 포함하는 마이크로캡슐화된 상변화 물질 (마이크로PCM) 분산액을 사용하여 본 발명의 조성물을 제조하였다. 마이크로캡슐의 기하구조는 코어-쉘이다. 쉘은 고도로 가교된 아크릴 공중합체로 구성되어 있으며, 코어는 92.5 중량%의 옥타데칸 및 7.5 중량%의 파라핀 왁스 기핵제로 구성되어 있다. 코어는 마이크로캡슐 중량의 87 중량%이고, 아크릴 중합체 쉘은 마이크로캡슐 중량의 13 중량%이다.
열중량 분석을 사용하여 마이크로캡슐의 반높이가 375 ℃임을 결정하였다. 상기 방법은 샘플로부터 물을 제거하기 위해, 110 ℃에서 대략 20분간 (안정한 판독치가 얻어질 때까지) 초기 건조 단계를 포함한다. 이어서, 퍼킨 엘머 TGA 피리스 1을 사용하는 분석 프로그램을 가동시키고, 전형적으로 5 내지 30 밀리그램의 건조 샘플을 20 ℃/분으로 110 ℃에서 500 ℃로 가열한다. 분석은 N2 분위기하에서 수행하였다. 5 ℃/분의 주사 속도로 퍼킨-엘머 DSC 피리스 1을 사용하는 DSC로 측정된 마이크로캡슐 분산액의 잠열 용량은 71.4 kJ/kg이었다. 물 중에서 분석을 수행하는 퀵셀(Quixcel) 분산 시스템을 사용하며 R1 렌즈가 있는 심파텍 헬로스 입도 분석기를 사용하여 마이크로캡슐의 부피 평균 직경은 1.9 마이크로미터이고, X100 입도는 6.0 마이크로미터이었다. 분산액은 브룩필드 RVT 점도계 (스핀들 3, 100 rpm, 25 ℃)를 사용하여 결정된 점도가 164 cP이고, pH가 3.8이었다.
이용된 셀룰로오스 발포체는 다음과 같다: 소매판매처를 통해 공급되는 마파 스폰텍스 유케이 리미티드(Mapa Spontex UK Ltd)의 스폰텍스 가정용 스폰지 천, 및 영국의 상업적 생산자로부터 공급되는 발포체 A (압축된 셀룰로오스 스폰지로 일컬어짐), 발포체 B (셀룰로오스 스폰지 천으로 일컬어짐) 및 발포체 C (셀룰로오스 스폰지 천으로 일컬어짐). 발포체 A는 고도로 압축된 셀룰로오스 발포체이다. 발포체 샘플을 물로 완전히 습윤시킨 다음 공기 건조시켰다. 발포체의 밀도는 다음과 같다:
스폰텍스 = 0.13 kg/리터
발포체 A = 0.077 kg/리터
발포체 B = 0.14 kg/리터
발포체 C = 0.10 kg/리터
본 발명의 조성물은 다음과 같이 제조하였다. 5 cm x 5 cm 정사각형 모양의 셀룰로오스 발포체를 절단하였다. 마이크로PCM 분산액의 깊이가 대략 3 cm이도록, 일정 양의 마이크로PCM 분산액을 얕은 직사각형 리셉터클(receptacle)에 넣었다. 각각의 5 cm x 5 cm 정사각형 모양의 발포체를 마이크로PCM 분산액에 완전히 침지되도록 리셉터클에 넣었다.
폭이 대략 10 cm이고 직경이 대략 2 cm인 스테인레스강 롤러를 각 발포체 상에서 10회 앞뒤로 롤링시켜, 발포체로부터 공기를 빼내고 마이크로PCM 분산액이 발포체 내로 들어가도록 하였다. 발포체 B 및 발포체 C의 경우 침지 직후 이를 행하였고, 발포체 A의 경우 침지 10분 후에 이를 행하였다. 핀셋으로 발포체를 액체에서 꺼내고, 과잉의 마이크로PCM 분산액을 배수시킨 후 이를 플라스틱 트레이에 두었다. 흡수된 마이크로PCM 분산액을 함유하는 발포체를 주위 온도에서 공기 건조시켰다. 추가의 5 cm x 5 cm 발포체 샘플을 사용하여 상기 단계들을 반복하였으나, 이 경우, 흡수된 마이크로PCM 분산액을 함유하는 발포체를 50 ℃의 팬 보조 오븐에서 건조시켰다.
건조되면 마이크로PCM/발포체 샘플은 모두 경질이고 보드와 유사한 것으로 밝혀졌다. 횡단면이 노출되도록 샘플을 자르면 샘플이 공기 공극이 매우 적고 고밀도인 것을 알 수 있다. 각각의 샘플의 밀도를 결정할 수 있도록, 샘플을 칭량하고 치수를 측정하였다.
각각의 건조 마이크로PCM/발포체 샘플들로부터 5 내지 50 mg의 샘플을 취하고, 5 ℃/분의 주사 속도로 퍼킨 엘머 피리스 1 DSC를 사용하여 DSC (시차 주사 열량계)에 의해 분석하였다. 용융 사이클로부터 그리고 유사하게 결정화 사이클에서 주요 피크 또는 피크를 적분하여 엔탈피 또는 잠열 용량을 결정하였다. 피크 적분에 있어서 기준선은 용융 사이클에서 그리고 유사하게 결정화 사이클에 대해 얻어지는 모든 상전이 피크를 포함하도록 설정하였다. 용융 및 결정화 엔탈피의 평균을 마이크로PCM/발포체 조성물의 엔탈피로서 취하였다 (두 값 사이의 차이는 10%를 초과하지 않음).
마이크로PCM/셀룰로오스 발포체 샘플에서 얻어진 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
샘플
참조 번호
 발포체
 밀도
(kg/리터)		 엔탈피
(kJ/kg)		 부피 엔탈피
(kJ/리터)
공기 건조 오븐 건조 공기 건조 오븐 건조 공기 건조 오븐 건조
1.1 스폰텍스 0.674 0.842 125.9 129.1 84.8 108.7
1.2 발포체 A 0.640 136.5 87.4
1.3 발포체 B 0.587 0.600 134.0 135.1 78.7 81.1
1.4 발포체 C 0.668 0.800 125.5 139.2 83.8 111.4
상기 결과로부터, 본 발명의 마이크로PCM/셀룰로오스 발포체 샘플은 고밀도이며 부피 엔탈피가 매우 높다는 것이 밝혀졌다.
실시예 2 (비교)
상이한 화학적 특성 및 물리적 특성의 발포체를 사용하여 발포체 조성물을 제조하였다. 사용된 제조 방법은 실시예 1에서 사용된 방법과 동일하다.
사용된 발포체는 영국 웰링버러 소재의 폼 테크닉스 리미티드(Foam Techniques Ltd.)로부터 얻은 것이다:
FT-11M - 멜라민 발포체
FT-T30KW - 폴리에테르 폴리우레탄 발포체
FT-30FRS - 폴리에스테르 폴리우레탄 발포체
FT-32H - 연소 개질된 폴리우레탄 발포체
FT-40P - 폐쇄형 셀 결합된 팽창된 폴리에틸렌 발포체
FT-T60PPI - 개방형 셀 망상 폴리에테르 발포체
FT-70/0 - 함침된(impregnated) 폴리에테르 발포체
마이크로PCM/발포체 샘플에서 얻어진 결과를 표 2에 나타내었다.
샘플
참조 번호		 발포체
 밀도
(kg/리터)		 엔탈피
(kJ/kg)		 엔탈피
(kJ/리터)
공기 건조 오븐 건조 공기 건조 오븐 건조 공기 건조 오븐 건조
2.1 FT-11M 0.371 0.387 160.3 158.0 59.5 61.1
2.2 FT-30FRS 0.354 0.329 133.8 152.0 47.4 50.0
2.3 FT-T30KW 0.298 0.246 132.8 139.6 39.6 34.3
2.4 FT-32H 0.320 0.297 186.4 129.4 59.6 38.4
2.5 FT-40P 0.093 0.272 47.0 69.7 4.4 18.9
2.6 FT-T60PPI 0.231 0.159 124.4 112.5 28.7 17.9
2.7 FT-70/0 0.229 0.245 104.8 88.8 24.0 21.8
샘플 2.1 내지 2.7은 실시예 1의 샘플보다 밀도가 더 낮고 부피 엔탈피가 훨씬 더 낮은 것으로 밝혀졌다.

Claims (10)

  1. A) 셀룰로오스 발포체 매트릭스, 및
    B) 셀룰로오스 발포체 매트릭스 내에 분포되어 있는 캡슐화된 유기 상변화 물질 입자
    를 포함하는 발포체 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 셀룰로오스 발포체 매트릭스가 개방형 셀 구조를 갖는 것인 발포체 조성물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 20 KJ/리터 이상의 부피 엔탈피를 갖는 발포체 조성물.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, (B) 캡슐화된 유기 상변화 물질 입자의 양이 발포체 조성물의 총 중량을 기준으로 40 중량% 이상인 발포체 조성물.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 결합제, 바람직하게는 필름 형성 중합체가 (B) 캡슐화된 유기 상변화 물질 입자의 외부 표면 상에 위치한 발포체 조성물.
  6. i) 셀룰로오스 발포체 매트릭스 (A)를 제공하는 단계;
    ii) 캡슐화된 유기 상변화 물질 입자 (B)의 분산액을 셀룰로오스 발포체 매트릭스 (A)에 도입하는 단계; 및
    iii) 단계 (ii)의 생성물을 건조시켜 발포체 조성물을 형성하는 단계
    를 포함하는, A) 셀룰로오스 발포체 매트릭스 및 B) 셀룰로오스 발포체 매트릭스 내에 분포되어 있는 캡슐화된 유기 상변화 물질 입자를 포함하는 발포체 조성물의 제조 방법.
  7. 제1항에 따른 발포체 조성물의, 열 조절용 물품 또는 시스템에서의 용도.
  8. 제1항에 따른 발포체 조성물의, 공기 온도의 조절을 위한 공기 조화 시스템에서의 용도.
  9. 제1항에 따른 발포체 조성물을 포함하고, 공기 조화 시스템에서 사용되기 위해 개작된 성형품.
  10. (i) 공기 온도의 조절에 의해 조화시키고자 하는 일정 부피의 공기를 왕복하는 공기의 유동을 위한 수단, 및
    (ii) 온도 조절 장치
    를 포함하고, 상기 온도 조절 장치가 제1항에 따른 발포체 조성물 또는 제9항에 따른 성형품을 포함하는 것인 공기 조화 시스템.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200048192A (ko) * 2018-10-29 2020-05-08 진양산업주식회사 진공함침 물질을 갖는 기능성 소재, 그의 제조방법 및 그의 제조장치
US10818944B2 (en) 2016-12-15 2020-10-27 Hyundai Motor Company Heat exchange device for cooling water of fuel cell and fuel cell system comprising the same
US11476474B2 (en) 2016-12-14 2022-10-18 Hyundai Motor Company Heat exchange apparatus for cooling water of fuel cell and fuel cell system including the same

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2354165A1 (en) * 2010-01-25 2011-08-10 Technion Research and Development Foundation, Ltd. Aeropolysaccharides, composites and preparation thereof
US9534098B2 (en) 2010-02-26 2017-01-03 Peterson Chemical Technology, Llc. Enhanced thermally conductive cushioning foams by addition of metal materials
FR2972007B1 (fr) * 2011-02-25 2014-05-16 Arkema France Utilisation de composes a groupes fonctionnels azotes pour le stockage d'energie thermique
US9598622B2 (en) 2012-09-25 2017-03-21 Cold Chain Technologies, Inc. Gel comprising a phase-change material, method of preparing the gel, thermal exchange implement comprising the gel, and method of preparing the thermal exchange implement
US20160040054A1 (en) * 2013-03-15 2016-02-11 Entropy Solutions Inc. Methods for organic nucleating agents
US10226055B2 (en) 2014-01-08 2019-03-12 Empire Technology Development Llc Phase change systems and methods for their preparation and use
US20150245532A1 (en) * 2014-02-24 2015-08-27 Acta Technology Inc. Self modulating air register technology (smart) floor tile for data centers and other applications
DE102014006336A1 (de) 2014-04-29 2015-10-29 Rainer Busch Herstellungsverfahren für Phase Change Verbund-Material (PCM-V)
CA2961663C (en) * 2014-10-30 2023-09-12 Henry Company, Llc Phase-change materials from wax-based colloidal dispersions and their process of making
WO2017218052A1 (en) * 2016-06-15 2017-12-21 First Quality Retail Services, Llc. Absorbent article with microencapsulated phase change material
US11530877B2 (en) * 2016-08-01 2022-12-20 Lockheed Martin Corporation Heat exchange using phase change material
CN112437799A (zh) * 2018-06-15 2021-03-02 L&P产权管理公司 通过添加金属材料制成的增强导热的垫子泡沫
EP4097186A1 (en) * 2020-01-31 2022-12-07 Dow Global Technologies LLC Coated polyurethane foams
US11814566B2 (en) 2020-07-13 2023-11-14 L&P Property Management Company Thermally conductive nanomaterials in flexible foam
CN112898522A (zh) * 2021-01-16 2021-06-04 上海恭耀实业有限公司 机械或电子器件用保温散热包覆材料
US11597862B2 (en) 2021-03-10 2023-03-07 L&P Property Management Company Thermally conductive nanomaterial coatings on flexible foam or fabrics
WO2023119299A1 (en) * 2021-12-22 2023-06-29 Nostromo Ltd. Nucleation agent

Family Cites Families (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE744162A (fr) 1969-01-16 1970-06-15 Fuji Photo Film Co Ltd Procede d'encapsulage
US3591090A (en) 1969-10-27 1971-07-06 Air Reduction Nebulizer
CH591281A5 (ko) 1974-08-21 1977-09-15 Ciba Geigy Ag
GB1507739A (en) 1975-11-26 1978-04-19 Wiggins Teape Ltd Capsules
DE2631415C3 (de) * 1976-07-13 1980-08-07 Akzo Gmbh, 5600 Wuppertal Verfahren zur Herstellung gefüllter Schaumstoffe aus regenerierter Cellulose
DE3545803C2 (de) 1984-12-24 1991-02-14 Papierfabrik August Koehler AG, 7602 Oberkirch Verfahren zur Mikroverkapselung von Ölen mit darin gelösten Farbreaktionspartnern, danach hergestellte Mikrokapseln und deren Verwendung in Farbreaktionsaufzeichnungssystemen
ATE38337T1 (de) 1984-12-24 1988-11-15 Koehler August Papierfab Verfahren zur mikroverkapselung von oelen mit darin geloesten farbreaktionspartnern, danach hergestellte mikrokapseln und deren verwendung in farbreaktionsaufzeichnungssystemen.
FI96036C (fi) 1988-08-24 1996-04-25 Allied Colloids Ltd Menetelmä partikkelien valmistamiseksi, jotka sisältävät biologisesti tuotetun aineen polymeerimateriaalimatriisissa
NO176278C (no) 1988-08-24 1995-03-08 Allied Colloids Ltd Fremgangsmåte for fremstilling av en partikkelformig blanding av aktiv bestanddel i et polymert materiale
NO175601C (no) 1988-08-24 1994-11-02 Allied Colloids Ltd Flytende, enzymholdig blanding, samt fremgangsmåte for dens fremstilling
US5637389A (en) * 1992-02-18 1997-06-10 Colvin; David P. Thermally enhanced foam insulation
JP3751028B2 (ja) 1992-02-28 2006-03-01 三菱製紙株式会社 蓄熱材用マイクロカプセル
US6004662A (en) 1992-07-14 1999-12-21 Buckley; Theresa M. Flexible composite material with phase change thermal storage
US5770295A (en) * 1993-09-09 1998-06-23 Energy Pillow, Inc. Phase change thermal insulation structure
US5626936A (en) 1993-09-09 1997-05-06 Energy Pillow, Inc. Phase change insulation system
US5804297A (en) * 1995-07-05 1998-09-08 Colvin; David P. Thermal insulating coating employing microencapsulated phase change material and method
GB9526668D0 (en) 1995-12-29 1996-02-28 Allied Colloids Ltd Polymeric particulate materials and compositions containing them
US5677048A (en) * 1996-03-04 1997-10-14 Gateway Technologies, Inc. Coated skived foam and fabric article containing energy absorbing phase change material
US6265457B1 (en) 1998-12-11 2001-07-24 Woodbridge Foam Corporation Isocyanate-based polymer foam and process for production thereof
GB0001752D0 (en) 2000-01-27 2000-03-15 Ciba Spec Chem Water Treat Ltd Particulate compositions and their manufacture
US20050208286A1 (en) * 2000-09-21 2005-09-22 Hartmann Mark H Polymeric composites having enhanced reversible thermal properties and methods of forming thereof
US20020132091A1 (en) * 2001-01-25 2002-09-19 Worley James Brice Micro-perforated temperature regulating fabrics, garments and articles having improved softness, flexibility, breathability and moisture vapor transport properties
US6765031B2 (en) 2001-02-20 2004-07-20 Vacupanel, Inc. Micropore open cell foam composite and method for manufacturing same
WO2002083440A2 (en) 2001-04-17 2002-10-24 Barbara Pause Thermal control of automotive interiors with phase change material
US20030143388A1 (en) * 2001-12-31 2003-07-31 Reeves William G. Regenerated carbohydrate foam composition
JP3985601B2 (ja) * 2002-06-24 2007-10-03 凸版印刷株式会社 ホルムアルデヒド捕捉剤
JP2004036909A (ja) * 2002-06-28 2004-02-05 Mitsubishi Paper Mills Ltd 温度調整用エレメント
US6918236B2 (en) 2002-08-14 2005-07-19 Ortho-Care, Inc. Breathable equine leg wrap
US7106777B2 (en) 2003-01-07 2006-09-12 The Boeing Company Phase-change heat exchanger
JP4069255B2 (ja) * 2003-05-28 2008-04-02 ミサワホーム株式会社 断熱材
DE10332463A1 (de) 2003-07-16 2005-02-10 Basf Ag Kühl- und Warmhalteakku aus Melamin/Formaldehyd-Schaumstoff
JP4711699B2 (ja) * 2004-03-09 2011-06-29 エスケー化研株式会社 制振性積層体
GB0409570D0 (en) 2004-04-29 2004-06-02 Ciba Spec Chem Water Treat Ltd Particulate compositions and their manufacture
US20060111001A1 (en) 2004-11-23 2006-05-25 Jan Kosny Cellulosic insulation containing a phase change material as an active thermal mass component
JP2006225986A (ja) * 2005-02-17 2006-08-31 Mitsubishi Paper Mills Ltd 石膏ボード
JP2006249587A (ja) 2005-03-08 2006-09-21 Gunze Ltd 蓄熱性繊維構造物及び蓄熱性繊維構造物の製造方法
US20100022697A1 (en) * 2006-03-23 2010-01-28 Unversidad De Castilla-La Mancha Process for microencapsulation of phase change materials, microcapsules obtained and uses thereof
BRPI0716328B1 (pt) 2006-10-25 2019-05-14 Dow Global Technologies Inc Dispersão aquosa e escuma aquosa
DE202007012999U1 (de) 2007-09-17 2008-03-27 Ilkazell Isoliertechnik Gmbh Zwickau Vorgefertigtes Verbundplattenelement zum Klimatisieren von Räumen
WO2009112360A1 (en) * 2008-03-10 2009-09-17 Basf Se Encapsulated phase change materials in seed coatings
US20110117353A1 (en) * 2009-11-17 2011-05-19 Outlast Technologies, Inc. Fibers and articles having combined fire resistance and enhanced reversible thermal properties

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11476474B2 (en) 2016-12-14 2022-10-18 Hyundai Motor Company Heat exchange apparatus for cooling water of fuel cell and fuel cell system including the same
US11777112B2 (en) 2016-12-14 2023-10-03 Hyundai Motor Company Heat exchange apparatus for cooling water of fuel cell and fuel cell system including the same
US10818944B2 (en) 2016-12-15 2020-10-27 Hyundai Motor Company Heat exchange device for cooling water of fuel cell and fuel cell system comprising the same
KR20200048192A (ko) * 2018-10-29 2020-05-08 진양산업주식회사 진공함침 물질을 갖는 기능성 소재, 그의 제조방법 및 그의 제조장치

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