KR20190127962A - 열적 절연성 팽창된 폴리테트라플루오로에틸렌 물품 - Google Patents

열적 절연성 팽창된 폴리테트라플루오로에틸렌 물품 Download PDF

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KR20190127962A
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insulating material
expanded
airgel
ptfe
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KR1020197032107A
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그렉 디. 다'르시
제임스 알. 한라한
스티븐 알. 알버딩
조셉 더블유. 헨더슨
케빈 제이. 마베
어닛 두타
그레고리 디. 쿨러
Original Assignee
더블유.엘. 고어 앤드 어소시에이트스, 인코포레이티드
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Abstract

본 발명에는 열적 절연성 재료 및 물품이 기술된다. 하나의 실시양태에서, 열적 절연성 재료는 중합체 매트릭스, 에어로겔 입자 및 팽창된 미소구를 포함하며, 에어로겔 입자는 30 중량% 이상의 양으로 존재하고, 중합체 매트릭스는 20 중량% 이상의 양으로 존재하며, 팽창된 미소구는 0.5 중량% 내지 15 중량%의 양으로 존재하고, 중량 백분율은 중합체 매트릭스, 에어로겔 입자 및 팽창된 미소구의 총 중량을 기준으로 하며, 열적 절연성 재료의 열 전도도는 대기 조건에서 40 mW/m K 미만이다.

Description

열적 절연성 팽창된 폴리테트라플루오로에틸렌 물품
본 발명은 일반적으로 열적 절연성 재료 및 이의 물품에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 열적 절연성 입자, 예컨대 에어로겔 입자, 중합체 매트릭스 및 팽창성 미소구를 함유하는 열적 절연성 재료에 관한 것이다.
열적 절연을 위한 에어로겔의 용도 및 에어로겔의 낮은 열 전도도는 잘 알려져 있다. 유리한 열 전도성 특성은 약 95% 초과인 에어로겔의 매우 높은 다공도, 및 대기압에서 공기 분자의 평균 자유 경로의 크기보다 작거나 약 100 nm 미만인 에어로겔 재료의 작은 소공 크기로부터 결과로 얻어진다. 작은 소공 크기 때문에, 그 재료 내 공기 분자의 이동도가 제한되고 열 전도시 공기의 효과가 감소되며, 그 결과로 낮은 열 전도도가 초래된다. 대기 조건 하에 공기는 약 25 mW/m K(milliwatt per meter Kelvin)의 열 전도도가 얻어진다. 보다 큰 소공 크기를 갖는 절연물, 예컨대 폼, 배팅(batting), 울 및 다른 일반적인 열적 절연성 재료는 약 40 mW/m K의 열 전도도를 가지며, 이것은 방사선 및 고체 전도의 기여로 인하여 공기의 것보다 더 크다. 에어로겔 분말 및 비드는 약 9 내지 20 mW/m K의 열 전도도를 갖는 것으로 알려져 있다. 그러나, 이러한 고 다공성 및 저 밀도 재료는 설치, 취급, 형성 및 성형을 매우 어렵게 하고 추가로 안전성 문제를 제기하는 광범위한 더스팅(dusting)으로 인하여 분말 형태로 많은 적용예에 사용하는 것이 유용하지 않다.
에어로겔을 제조하는 전형적인 방법은 일반적으로 초임계 유체에 의한 추출을 포함한다. 그 방법은 종종 에어로겔 전구체 액체를 몰드 내로 투입하는 단계, 에어로겔 액체를 건조시켜 다양한 액체 교환을 갖는 고 다공성 겔 구조를 형성하는 단계, 및 초임계 유체 추출을 이용하여 에어로겔 모놀리스를 형성하는 단계를 포함한다. 초임계 유체 추출을 이용하는 것과 같은 공정은 매우 시간 소모적이고 비용이 많이 든다. 추가로, 그 생성된 구조는 경질이고, 낮은 기계적 강도를 가지며, 에어로겔 재료가 형성된 후에 원하는 형상으로 추가 성형 또는 형성될 수 있는 능력을을 제한한다. 이러한 재료는 종종 구부러 때 금이 가거나 산산이 부서지며, 미세한 에어로겔 입자의 쉐딩(shedding) 또는 "더스팅"으로 알려져 있다.
에어로겔 재료의 가요성 및 강도를 증가시키기 위한 시도에서, 미국 특허 공개 번호 2002/0094426(Stepanian et al.)에는 강화 구조, 특히 부푼 섬유 배팅과 조합된 에어로겔 재료가 교시되어 있다. 그 에어로겔은 무작위 배향된 마이크로섬유 및/또는 전도성 층과 조합된 섬유 배팅 구조에 의해 강화되는 것이 바람직하다. 에어로겔 시트를 형성하기 위해서, 에어로겔 형성 전구체 액체가 그 배팅에 부어지고 초임계적으로 건조되어 에어로겔을 형성하게 된다. 결과로 얻어지는 강화 에어로겔 구조는 드레이프 가능하고, 구부러 질 때 산산이 부서지는 경향이 덜 하며, 미세 에어로겔 입자를 쉐딩하는 경향이 덜 하는 것으로 교시되어 있다. 그러나, 이러한 재료의 적용예는 이러한 구조의 성형성 및 형성성의 부족뿐만 아니라 초임계적 추출 단계와 관련된 비용으로 인하여 제한된다.
강화 에어로겔과 종종 관련된 취성을 극복하기 위해서, 미국 특허 번호 5,786,059(Frank et al.)에는 에어로겔 분말을 함께 접착하여 연속적인 제품을 형성하는 공정이 교시되어 있다. 구체적으로, 섬유 웹 층 및 에어로겔 입자를 갖는 에어로겔 복합 재료는 바람직하게는 매트 또는 패널로서 형성되는 것이 바람직하다. 그 섬유 웹은 에어로겔 입자가 살포되는 보다 낮은 온도 및 보다 높은 온도의 용융 영역을 갖는 2개의 강하게 상호연결된 중합체의 2성분 섬유 재료를 포함한다. 보다 낮은 용융 온도로 가열할 때, 그 웹의 섬유는 서로 결합할 뿐만 아니라 에어로겔 입자에 결합된다. 결과로 얻어지는 복합재는 비교적 강직한 구조이고, 기계적 응력을 인가할 때, 그래뉼이 섬유로부터 부서지거나 탈착되므로 에어로겔 단편이 그 웹으로부터 떨어질 수 있다.
미국 특허 번호 6,172,120(Smith et al.)에는 에어로겔이 모놀리스 블록 또는 시트 대신에 분말로서 형성되는 에어로겔의 제조 공정이 개시되어 있다. 이 제조 공정은 초임계 유체 추출 단계 없이 에어로겔을 형성하는 이점을 갖는다. 그러나, 분말 형태에서, 에어로겔은 높은 더스팅 및 형성성 부족으로 인하여 많은 적용예에 유용하지 않다.
미국 특허 번호 7,118,801(Ristic-Lehmann et al.)에는 의복, 용기, 파이프, 전자 장치 등을 위한 절연 적용예를 포함하는 다수의 적용예에 유용한 재료가 교시되어 있다. 그 중에서도 특히, 에어로겔 입자 및 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)을 포함하는 상기 미국 특허 번호 7,118,801의 개시내용의 재료는 낮은 입자 쉐딩 및 낮은 열 전도도를 갖도록 형성 가능하다. 그 재료로부터 제조된 복합재는 에어로겔 입자의 쉐딩 또는 전도성 특성의 손실이 거의 또는 전혀 없이 구부러질 수 있고, 연신될 수 있으며, 꼬아질 수 있다.
에어로겔 분말 및 복합재에서 고유한 문제, 예컨대 에어로겔 분말의 형성성 부족 및 복합재의 가요성 부족 뿐만 아니라 기계적 응력의 인가시 에어로겔 입자의 쉐딩 또는 더스팅을 극복하는 절연 재료가 필요하다. 소수성이고 고 통기성이며 고 강도를 보유하는 물품(예를 들어, 팽창된 PTFE 물품)으로 형성될 수 있으며, 그리고 비정적의 고 가요성 적용예에서 사용될 수 있는 절연성 재료가 필요하다. 추가로, 미세 입자의 쉐딩 또는 더스팅이 거의 내지 전혀 없이 가요성, 연신성 및 굽힘성인 절연성 물품이 필요하다.
본 발명 개시내용은, 하나의 실시양태에서, 중합체 매트릭스, 에어로겔 입자 및 팽창된 미소구를 포함하는 열적 절연성 재료로서, 여기서 에어로겔 입자가 30 중량% 이상의 양으로 존재하고, 중합체 매트릭스가 20 중량% 이상의 양으로 존재하며, 팽창된 미소구가 0.5 중량% 내지 15 중량%의 양으로 존재하며, 중량 백분율이 중합체 매트릭스, 에어로겔 입자 및 팽창된 미소구의 총 중량을 기준으로 하고, 열적 절연성 재료의 열 전도도가 대기 조건에서 40 mW/m K 미만인 열적 절연성 재료에 관한 것이다.
대안적인 실시양태에서, 중합체 매트릭스는 플루오로중합체, 폴리테트라플루오로에틸렌, 팽창된 폴리테트라플루오로에틸렌, 초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE), 팽창된 초고분자량 폴리에틸렌, 폴리올레핀, 팽창된 폴리올레핀, 폴리우레탄 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 추가의 대안적인 실시양태에서, 열적 절연성 재료는, 수직 화염에 대한 3초 노출에 따라 시험될 때, 용융, 적하 및/또는 용락(burnthrough)을 전혀 나타내지 않는다.
추가의 대안적인 실시양태에서, 열적 절연성 재료는 대기 조건에서 27 mW/ m K 초과 39 mW/m K 미만인 매트릭스의 열 전도도를 갖는다. 추가의 대안적인 실시양태에서, 열적 절연성 재료는 시트 또는 필름의 형태로 존재하고, 매트릭스는 제1 면, 제2 면 또는 제1 면과 제2 면 양쪽 상에 하나 이상의 층을 추가로 포함한다. 추가의 대안적인 실시양태에서, 하나 이상의 층은 중합체 층, 제직 층, 편직 층, 부직 층 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 추가의 대안적인 실시양태에서, 하나 이상의 층은 플루오로중합체, PTFE, 폴리올레핀, 팽창된 플루오로중합체, 팽창 된 PTFE, 팽창된 폴리올레핀, 폴리우레탄 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 추가의 대안적인 실시양태에서, 열적 절연성 재료의 하나 이상의 층은 연속 또는 불연속 접착제를 사용하여 팽창된 중합체 매트릭스에 접착될 수 있고, 접착제는 난연성 재료를 임의로 포함한다.
본 발명의 개시내용은, 추가의 실시양태에서, 기술된 열적 절연성 재료를 포함하는 물품을 제공한다. 추가로, 이러한 물품은, 특정 실시양태에서, 장갑 절연 삽입물, 신발 절연 삽입물, 의복, 의복 삽입물, 파이프 절연물, 극저온 절연물, 전자 장치, 조리기구, 가전 제품, 저장 용기, 식품 포장물, 제약 포장물, 방수복, 방음재, 단열재 및 전기 절열물을 포함할 수 있지만, 이에 국한되는 것은 아니다.
본 발명의 개시내용은, 추가의 실시양태에서, 열적 절연성 입자를 혼입하고 있는 팽창된 PTFE(ePTFE)를 포함하는 열적 절연성 재료에 관한 것이며, 상기 재료는 대기 조건에서 25 mW/m K 이하의 열 전도도를 갖는다. 대안적인 실시양태에서, 열적 절연성 재료는 약 380℃에서 흡열을 나타낸다. 대안적인 실시양태에서, 열적 절연성 재료는 모놀리스이다.
대안적인 실시양태에서, 열적 절연성 재료는 적어도 0.35 MPa의 길이 방향에서의 인장 강도 및 적어도 0.19 MPa의 횡방향에서의 인장 강도를 갖는 ePTFE를 포함한다.
추가의 실시양태에서, 열적 절연성 재료는 40 중량% 미만의 열적 절연성 입자 및 60 중량% 초과의 폴리테트라플루오로에틸렌(ePTFE)을 포함할 수 있으며, 여기서 상기 복합 재료는 대기 조건에서 25 mW/m K 이하의 열 전도도를 갖는다.
열적 절연성 재료가 열적 절연성 입자를 혼입하고 있는 하나 이상의 실시양태에서, 그 입자는 실리카 에어로겔 입자, 발연 실리카 및 이들의 조합으로부터 선택 될 수 있다.
다른 실시양태에서, 열적 절연성 재료는 노드 및 피브릴 구조를 갖고 대기 조건에서 25 mW/m K 이하의 열 전도도를 갖는 팽창된 PTFE를 포함한다. 추가로, 그 절연성 재료는 약 380℃에서 흡열을 나타내는 팽창된 PTFE를 포함할 수 있다.
다른 실시양태에서, 본 개시내용은 제1 층, 대기 조건에서 25 mW/m K 이하의 열 전도도를 갖는 팽창된 PTFE(ePTFE), 및 제2 층을 포함하는 물품에 관한 것이며, 여기서 상기 ePTFE는 상기 제1 층과 상기 제2 층 사이에 개재된다. 대안적인 실시양태에서, ePTFE는 소수성이다. 대안적으로, 상기 제1 층 및 상기 제2 층 중 적어도 하나는 기체에 대해 불투과성일 수 있다. 추가로, 상기 제1 층 및 상기 제2 층 중 적어도 하나는 액체에 대해 불투과성일 수 있다. 대안적인 실시양태에서, ePTFE는 실리카 에어로겔 및 발연 실리카로부터 선택된 열적 절연성 입자를 포함한다.
첨부되는 도면은 본 개시내용의 추가 이해를 제공하도록 포함되며, 본 개시내용에 인용되어 본 명세서의 일부를 구성하고, 실시양태를 예시하며, 그 설명과 함께 본 개시내용의 원리를 설명하는 작용을 한다.
도 1은 5000x 확대하여 나타낸, 20% 에어로겔 하중을 포함하는 ePTFE 물질을 포함하고 있는 열적 절연성 재료의 표면의 주사 전자 현미경 사진이다.
도 2는 5000x 확대하여 나타낸, 40% 에어로겔 하중을 포함하는 ePTFE 물질을 포함하고 있는 열적 절연성 재료의 표면의 주사 전자 현미경 사진이다.
도 3은 5000x 확대하여 나타낸, 발연 실리카를 포함하는 ePTFE 물질을 포함하고 있는 열적 절연성 재료의 표면의 주사 전자 현미경 사진이다.
도 4는 5000x 확대하여 나타낸낸, 60% 에어로겔 하중을 포함하는 ePTFE 물질을 포함하고 있는 열적 절연성 재료의 표면의 주사 전자 현미경 사진이다.
해당 기술 분야의 당업자라면, 본 개시내용의 다양한 양태는 의도된 기능을 수행하도록 구성된 방법 및 장치의 임의의 수에 의해 실현될 수 있다는 점을 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 또한, 본 명세서에서 언급된 첨부되는 도면은 반드시 실제 크기로 도시되는 것이 아니라, 본 개시내용의 다양한 양태를 예시하도록 과장표현될 수 있으며, 이에 관하여, 도면은 제한으로서 해석되서는 안된다.
본 개시내용의 절연성 재료는 열적 절연성 입자, 예컨대 에어로겔 등 및 중합체 매트릭스를 포함한다. 중합체 매트릭스는, 예를 들면 플루오로중합체, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE), 폴리올레핀, 폴리우레탄 또는 이들의 조합일 수 있다. 일부 실시양태에서, 중합체 매트릭스는 폴리테트라플루오로에틸렌, 팽창된 폴리테트라플루오로에틸렌 또는 이들의 조합이다. 열적 절연성 재료는 소수성이고, 고 통기성이며, 고 강도를 가지며, 비정적 또는 동적 가요성 적용예에서 사용될 수 있는 물품(예를 들면, ePTFE 막, 복합재 등)으로 형성될 수 있다. 열적 절연성 재료로부터 제조된 물품은 가요성, 연신성 및 굽힘성을 갖는다. 또한, 열적 절연성 재료는 미세 입자의 쉐딩 또는 더스팅을 거의 내지 전혀 갖지 않는다. 약 100 kg/m3 미만의 입자 밀도 및 대기 조건(약 298.5 K 및 101.3 kPa)에서 약 15 mW/m K 이하의 열 전도도를 갖는 에어로겔 입자가 그 절연성 재료에서 사용될 수 있다. 용어 "에어로겔(들)" 및 "에어로겔 입자"는 본 명세서에서 상호 교환 가능하게 사용된다는 점을 이해해야 한다.
에어로겔은 대류성 및 전도성 열 전달을 유의적으로 감소시키는 열적 절연체이다. 실리카 에어로겔 입자는 매우 우수한 전도성 절연체이다. 에어로겔 입자는 고체, 경질 및 건조 물질이고, 상업적으로 분말화 형태로 얻을 수 있다. 예를 들면, 비교적 낮은 비용 공정에 의해 형성된 실리카 에어로겔은 미국 특허 번호6,172,120(Smith et al.)에 기술되어 있다. 에어로겔 입자의 크기는 제트 미분쇄 또는 다른 크기 감소 기법에 의해 원하는 치수 또는 등급으로 감소될 수 있다. 그 절연성 재료에 사용하기 위한 에어로겔 입자는 약 1 μm 내지 약 1 mm, 약 1 μm 내지 약 500 μm, 약 1 μm 내지 약 250 μm, 약 1 μm 내지 약 200 μm, 약 1 μm 내지 약 150 μm, 약 1 μm 내지 약 100 μm, 약 1 μm 내지 약 75 μm, 약 1 μm 내지 약 50 μm, 약 1 μm 내지 약 25 μm, 약 1 μm 내지 약 10 μm, 또는 약 1 μm 내지 약 5 μm의 크기를 가질 수 있다. 적어도 하나의 예시적인 실시양태에서, 에어로겔 입자는 약 2 μm 내지 약 24 μm의 크기를 갖는다.
이론에 의해 한정하고자 하는 것은 아니지만, 보다 작은 에어로겔 입자는 절연성 재료의 다른 성분과의 보다 균일한 혼합물을 형성하는 것으로 이해된다. 따라서, 보다 작은 입자 크기, 예를 들면 약 200 nm 이하 또는 심지어는 100 nm 이하의 평균 입자 크기를 갖는 에어로겔이 절연성 재료에 사용될 수 있다.
에어로겔 입자의 밀도는 100 kg/m3 미만, 75 kg/m3 미만, 50 kg/m3 미만, 25 kg/m3 미만, 또는 10 kg/m3 미만일 수 있다. 적어도 하나의 예시적 실시양태에서, 에어로겔 입자는 약 30 kg/m3 내지 약 50 kg/m3의 벌크 밀도를 갖는다.
절연성 재료에 사용하기에 적합한 에어로겔은 무기 에어로겔, 유기 에어로겔 및 이들의 혼합물을 포함한다. 적합한 무기 에어로겔의 비제한적인 예는 규소, 알루미늄, 티탄, 지르코늄, 하프늄, 이트륨 및 바나듐의 무기 산화물로부터 형성된 것들을 포함한다. 절연성 재료에 사용하기에 적합한 유기 에어로겔은 탄소, 폴리아크릴레이트, 폴리스티렌, 폴리아크릴로니트릴, 폴리우레탄, 폴리이미드, 폴리푸르푸랄 알콜, 페놀 푸르푸릴 알콜, 멜라닌 포름알데히드, 레조르시날 포름알데히드, 크레졸, 포름알데히드, 폴리시아누레이트, 폴리아크릴아미드, 에폭사이드, 한천, 및 아가로즈로부터 제조된 에어로겔들을 포함하지만, 이에 국한되는 것이 아니다. 적어도 하나의 예시적인 실시양태에서, 절연성 재료는 무기 에어로겔, 예컨대 실리카를 함유한다. 본 개시내용에 적합한 열적 절연성 입자의 또다른 예로는 발연 실리카(fumed silica)가 있다.
추가로, 절연성 재료에 사용된 에어로겔은 친수성 또는 소수성일 수 있다. 예시적인 실시양태에서, 에어로겔은 소수성 내지 부분 소수성이고, 약 15 mW/m K 미만의 열 전도도를 갖는다. 입자 크기 감소 기법, 예컨대 미분쇄는 소수성 에어로겔 입자의 외부 표면 기의 일부에 영향을 미칠 수 있으며, 이는 결과적으로 부분 표면 친수성을 야기하다(소수성 특성은 에어로겔 입자 내에 보유되어 있다)는 것을 이해해야 한다. 부분 소수성 에어로겔은 다른 화합물에 대한 강화된 결합을 나타낼 수 있으며, 결합이 필요한 적용예에 이용될 수 있다.
본 개시내용의 열적 절연성 재료는 중합체 매트릭스 또는 팽창된 중합체 매트릭스를 추가로 포함하며, 여기서 중합체 매트릭스는 플루오로중합체, 폴리테트라플루오로에틸렌, 팽창된 폴리테트라플루오로에틸렌, 초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE), 팽창된 초고분자량 폴리에틸렌, 폴리올레핀, 팽창된 폴리올레핀, 폴리우레탄 또는 이들의 조합이다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 초고분자량이란 3,000,000 내지 10,000,000 g/mol의 범위에 있는 수 평균 분자량을 갖는 중합체를 의미한다. 일부 실시양태에서, 중합체 매트릭스는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 입자로부터 제조될 수 있다. 예시적인 실시양태에서, PTFE 입자는 에어로겔 입자보다 작은 크기를 갖는다. 그러나, 에어로겔 입자와 유사한 크기를 갖는 PTFE 입자는 사용될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 일반적으로, PTFE는 약 50 nm 이상의 크기를 갖는 일차 입자로서 존재하거나, 분산액 중에 약 600 μm 이하의 크기를 갖는 PTFE 집합체이다. PTFE 분산액은 유화 중합에 의해 형성된 고분자량 PTFE 입자의 수성 콜로이드성 분산액이다. PTFE 분산액은 약 2.2 이하의 SSG를 가질 수 있다.
열적 절연성 재료는 에어로겔과 PTFE 입자의 혼합물을 제조하는 것에 의해, 예를 들어 에어로겔 입자의 수성 분산액과 PTFE 분산액의 혼합물을 형성하는 것 등에 의해 형성된다. 에어로겔/PTFE 입자 혼합물은 약 90 중량% 미만의 에어로겔 입자, 약 85 중량% 미만의 에어로겔 입자, 약 80 중량% 미만의 에어로겔 입자, 약 75 중량% 미만의 에어로겔 입자, 약 70 중량% 미만의 에어로겔 입자, 약 65 중량% 미만의 에어로겔 입자, 약 60 중량% 미만의 에어로겔 입자, 약 55 중량% 미만의 에어로겔 입자, 또는 약 50 중량% 미만의 에어로겔 입자를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 에어로겔 입자는 혼합물 내에 40% 미만, 35% 이하, 30% 이하, 25% 이하, 20% 이하, 15% 이하, 또는 10% 이하의 양으로 존재한다. 에어로겔 입자는 혼합물 내에 약 10% 내지 40%의 양으로 존재할 수 있다. 예시적인 실시양태에서, 에어로겔 입자는 40% 미만의 양으로 존재할 수 있다.
추가적으로, 에어로겔/PTFE 입자 혼합물은 약 10 중량% 초과의 PTFE 입자, 약 15 중량% 초과의 PTFE 입자, 약 20 중량% 초과의 PTFE 입자, 약 25 중량% 초과의 PTFE 입자, 약 30 중량% 초과의 PTFE 입자, 약 35 중량% 초과의 PTFE 입자, 약 40 중량% 초과의 PTFE 입자, 약 45 중량% 초과의 PTFE 입자, 또는 약 50 중량% 초과의 PTFE 입자를 함유할 수 있다. 예시적인 실시양태에서, PTFE 입자는 혼합물 내에 60% 이상, 65% 이상, 70% 이상, 75% 이상, 또는 80% 이상의 양으로 존재한다. PTFE 입자는 약 60% 내지 90%의 양으로 존재할 수 있다. 예시적인 실시양태에서, PTFE 입자는 에어로겔/PTFE 입자 혼합물 내에 60% 초과의 양으로 존재할 수 있다.
열 전도도, 더스팅, 형성성 및 강도와 같은 특성은 혼합물 내에 에어로겔 대 PTFE의 중량 백분율의 비를 다양하게 함으로써 부분적으로 제어될 수 있다.
본 개시내용의 열적 절연성 재료는 추가 성분을 임의로 포함할 수 있다. 임의의 성분, 예컨대 방사성 열 전달을 감소시키고 열적 성능을 개선하는 미세 분산된 불투명화제는 에어로겔/PTFE 바인더 혼합물에 첨가될 수 있으며, 그의 예는 예를 들면 카본 블랙, 이산화티탄, 철 산화물, 탄화규소, 몰리브덴 실리사이드, 산화망간, 폴리디알킬실록산(여기서, 알킬기는 1개 내지 4개의 탄소 원자를 함유한다), 난연성 무질 또는 이들의 조합을 포함한다. 예를 들어, 추가로, 중합체, 염료, 가소화제, 점증제, 다양한 합성 및 천연 섬유가 임의로 첨가되어, 기계적 강도를 증가시키게 되고, 색 및 열 안정성, 탄성 등과 같은 특성을 달성시키게 된다. 임의의 성분은 에어로겔/PTFE 혼합물에 약 10% 미만의 양으로 첨가되는 것이 바람직하다.
또다른 실시양태에서, 열적 절연성 재료는 팽창성 미소구, 예컨대 Expancel, 팽창성 미소구를 더 포함한다. 다른 재료, 팽창성 구, 또는 발포제는 열적 절연성 재료를 발포된 재료로 팽창시키는데 사용될 수 있는 것으로 고려된다. 팽창성 미소구를 함유하는 열적 절연성 재료는 하기 기술된 바와 같이 공응집(co-coagulated)되어 테이프로 형성된다. 이어서, 그 테이프는 미소구를 팽창시키기에 충분한 온도로 가열될 수 있으며, 이는 테이프를 발포된 절연성 재료로 팽창시키게 된다. 팽창성 미소구의 양 및 가공 온도는 최종 제품의 두께에 영향을 미칠 수 있다. 일부 실시양태에서는, 약 10 중량%의 팽창성 미소구를 함유하고 약 1 밀리미터의 두께를 갖는 테이프가 최고 약 8 밀리미터 이상의 두께를 갖는 열적 절연성 재료를 생성하도록 팽창될 수 있다. 다른 예시적인 비제한적인 실시양태에서, 예를 들면, 테이프가 2 mm 두께를 갖는 경우, 가열 및 팽창은 결과적으로 4 mm 두께인 발포된 열적 절연성 재료를 얻게 수행할 수 있다. 그 발포된 열적 절연성 재료는 실질적인 완전 회복성과 함께 유연성 및 압축성을 갖는다. 추가로, 발포된 열적 절연성 재료는 낮은 밀도, 예를 들면 0.5 g/cm3 미만, 또는 0.4 g/cm3 미만, 또는 0.3 g/cm3 미만, 또는 0.2 g/cm3 미만, 또는 0.1 g/cm3 미만의 밀도를 가질 수 있다.
일부 실시양태에서, 열적 절연성 재료는 중합체 매트릭스, 에어로겔 입자 및 팽창된 미소구를 포함한다. 다른 실시양태에서, 열적 절연성 재료는 중합체 매트릭스, 에어로겔 입자 및 팽창된 미소구로 기본적으로 구성될 수 있거나, 중합체 매트릭스, 에어로겔 입자 및 팽청된 미소구로 구성될 수 있다. 팽창성 미소구는 에어로겔 입자, PTFE 입자 및 팽창성 미소구의 총 중량을 기준으로 약 0.5 중량% 내지 15 중량%의 범위에 있는 양으로 존재할 수 있다. 다른 실시양태에서, 팽창성 미소구는 약 0.5 중량% 초과 및 14, 13, 12, 11, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2 또는 1 중량% 이하로 존재할 수 있다. 또다른 추가 실시양태에서, 팽창성 미소구는 약 5% 내지 14% 또는 6% 내지 13%의 범위에 존재하며, 여기서 모든 중량 백분율은 중합체 매트릭스, 에어로겔 입자 및 팽창성 미소구의 총량을 기준으로 한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, "로 기본적으로 구성된다"라는 어구는 열적 절연성 재료가 팽창된 중합체 매트릭스, 에어로겔 입자, 팽창된 미소구, 임의로 첨가 성분으로서 열거된 성분 10 중량% 미만, 및 본 명세서에 기술된 특성, 예를 들면 열 전도도에 실질적으로 영향을 미치는 임의의 다른 성분 2 중량% 미만을 함유한다는 것을 의미한다.
담체 액체, 예를 들면 물, 수용해성 알콜 또는 이들의 조합 중의 에어로겔 및 PTFE 입자의 혼합물이 공응집될 수 있으며, 예를 들면 그 혼합물을 교반으로 또는 응집제의 첨가로 응집함으로써 공응집될 수 있다. 그 공응집된 혼합물은 에어로겔 입자와 PTFE 입자의 실질적으로 균일한 블렌드를 함유한다. 그 공응집된 혼합물은 적어도 부분적으로 건조될 수 있고(예를 들면, 오븐에서), 프리폼으로 압축될 수 있다. 이어서, 프리폼은 테이프로 압출될 수 있고, 원하는 두께로 캘린더링될 수 있으며, 열적 절연성 팽창된 PTFE(ePTFE) 재료로 (일축 또는 이축) 팽창될 수 있다. 다른 실시양태에서, 담체 액체 중의 에어로겔 입자, 중합체 매트릭스, 예를 들면 PTFE 입자 및 팽창성 미소구의 혼합물이 교반으로 또는 응집제의 첨가로 공응집될 수 있다. 그 공응집된 혼합물은 에어로겔 입자, 중합체 매트릭스 입자 및 팽창성 미소구의 실질적인 균일한 블렌드를 함유한다. 이 혼합물은 적어도 부분적으로, 예를 들면 오븐에서, 건조될 수 있으며, 프리폼으로 압축될 수 있다. 이어서, 그 프리폼은 테이프로 압출될 수 있으며, 원하는 두께로 캘린더링될 수 있으며, 열적 절연성 재료로 (일축 또는 이축) 팽창될 수 있다. 테이프를 일축 또는 이축 팽창하는 공정은 전형적으로 상승된 온도에서, 예를 들면 팽창성 미소구가 팽창되는 온도 초과의 온도에서 수행된다. 그 팽창성 미소구의 팽창은 팽창성 미소구의 완전 미만의 팽창, 팽창성 미소구의 완전 팽창, 팽창성 미소구의 파열 또는 이들의 조합인 팽창된 미소구의 형성을 결과적으로 얻을 수 있다.
결과로 얻어지는 재료는 열 전도도(K)가 모두 대기 조건, 즉 즉 298 K 및 101.3 kPa에서 40, 39, 38, 37, 36, 35, 34, 33, 32, 31, 30, 29, 28, 27, 26, 25, 24, 23, 22 또는 21 mW/m-K 이하, 20 mW/m-K 이하, 또는 15 mW/m-K 이하인 절연성 재료이다. ePTFE는 도 1-4에서 볼 수 있는 바와 같이 노드 및 피브릴 구조를 갖는다. 또한, ePTFE는 길이 방향 및 횡 방향에서 고 인장 강도를 입증해 보여준다. 추가로, ePTFE는 MVTR이 5,000 g/m2/24 h 이상, 10,000 g/m2/24 h 이상, 20,000 g/m2/24 h 이상, 또는 30,000 g/m2/24 h 이상인 고 통기성을 갖는다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 통기성은 5,000 g/m2/24 h 이상의 통기성을 지닌 물품을 기술하는 것으로 의미한다.
놀랍게도, 열적 절연성 재료는 팽창된 중합체 매트릭스, 에어로겔 입자 및 팽창된 미소구를 포함하고, 여기서 에어로겔 입자는 30 중량% 이상의 양으로 존재하고, 팽창된 중합체 매트릭스는 20 중량% 이상의 양으로 존재하며, 팽창성 미소구는 0.5 중량% 내지 15 중량%의 양으로 존재하며, 열적 절연성 재료는 수직 화염 시험(하기 기술됨)에 대한 3초 노출에 따라 시험될 때, 용융, 적하 및/또는 용락을 전혀 나타내지 않는 것으로 밝혀졌다. 그 가연성 시험 방법은 하기 기술되어 있으며, Federal Standard 191A Method 5903을 기초로 한다. 일부 실시양태에서, 난연성인 열적 절연성 재료는 팽창된 폴리테트라플루오로에틸렌 매트릭스, 에어로겔 입자 및 팽창된 미소구를 포함하며, 여기서 열적 절연성 재료는 임의의 첨가된 난연성 물질을 함유하지 않는다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 난연성이란 열적 절연성 재료가, 하기 가연성 시험 방법에 따라 시험될 때, 용융, 적하, 용락 또는 이들의 조합에 대하여 저항성을 갖는다는 것을 의미한다.
열적 절연성 재료는 임의로 하나 이상의 추가 층에 적층되거나 접착되거나 달리 결합되어 물품을 형성할 수 있다. 예를 들면, 열적 절연성 재료는 전형적으로 제1 면 및 제2 면을 갖는 시트 또는 필름의 형태로 존재하며, 여기서 두께는 폭 방향 및/또는 길이 방향보다 더 작다. 하나 이상의 층은 열적 절연성 재료의 제1 면, 제2 면 또는 제1 면과 제2 면 양쪽 상에 접착될 수 있다. 그 하나 이상의 추가 층은 중합체 층, 제직 층, 편직 층, 부직 층 또는 이들의 조합일 수 있다. 중합체 층은 비다공성 층, 미다공성 층, 통기성 층 또는 이들의 조합일 수 있다. 예를 들면, 하나 이상의 층은 플루오로중합체, PTFE, 폴리올레핀, 팽창된 플루오로중합체, 팽창된 PTFE, 팽창된 폴리올레핀, 폴리우레탄 또는 이들의 조합일 수 있다. 하나 이상의 층은 접착제, 용접, 캘린더링, 코팅 또는 이들의 조합을 이용하여 열적 절연성 재료에 접착될 수 있다. 일부 실시양태에서, 열적 절연성 재료는 제1 면, 제2 면 또는 제1 면과 제2 면 양쪽 상에 접착되어 있는 팽창된 폴리테트라플루오로에틸렌 층을 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 물품은 다층을 포함할 수 있으며, 예를 들면 열적 절연성 재료는 한 면 또는 양면에 결합되어 있는 팽창된 PTFE의 층을 가질 수 있으며, 이는 결과적으로 2층 또는 3층 구조를 갖는 복합 재료를 얻게 된다. 하나 이상의 추가 텍스타일 층, 예를 들면 제직, 편직, 부직 또는 이들의 조합은 복합 재료에 접착될 수 있다. 전형적으로, 텍스타일 층은 접착제 물질을 사용하여 접착될 수 있다. 그 접착제는, 해당 기술 분야에 공지되어 있는 바와 같이, 연속 방식 또는 불연속 방식으로 열적 절연성 재료에, 텍스타일에 또는 둘 다에 도포될 수 있다. 일부 실시양태에서, 접착제는 난연성 물질을 임의로 포함할 수 있다.
하나 이상의 텍스타일 층은 제직, 편직, 부직 또는 이들의 조합일 수 있다. 추가 실시양태에서, 제직, 편직 또는 부직 텍스타일은 난연성 제직, 난연성 편직 또는 난연성 부직 텍스타일일 수 있다. 적합한 텍스타일 층은 해당 기술 분야에서 잘 알려져 있고, 탄성 및 비탄성 텍스타일, 예를 들면, LYCRA®, 폴리우레탄, 폴리에스테르, 폴리아미드, 아크릴, 코튼, 울, 실크, 린넨, 레이욘, 플랙스, 주트, 난연성 텍스타일, 예를 들면 NOMEX® 아라미드(Du Pont으로부터 구입 가능함, 델라웨어주 윌밍톤 소재), 아라미드, 난연성 코튼, 폴리벤즈이미다졸, 폴리 p-페닐렌-2,6-벤조비스옥사졸, 난연성 레이욘, 모드아크릴, 모드아크릴 블렌드, 폴리아민, 카본, 섬유유리 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
하나의 실시양태에서, 열적 절연성 ePTFE 재료는 신발 물품에서 절연물로서 사용된다. ePTFE 재료는 상부, 힐부, 발가락부, 또는 밑창(바닥)부를 포함하는 신발 물품의 임의의 부분에서 사용될 수 있다. 열적 절연성 ePTFE 이외에도, 또는 그 ePTFE에 대한 대안으로, 발포된 열적 절연성 재료는 신발 물품에서 절연물로서 사용될 수 있다. 예를 들면, 그 발포된 열적 절연성 재료는 상부, 힐부, 발가락부 및/또는 밑창(바닥)부에서 사용될 수 있다. 적어도 하나의 예시적인 실시양태에서, 절연된 신발 물품은 신발 물품의 상부에서 적어도 하나의 열적 절연성 ePTFE 재료 및 신발 물품의 밑창(바닥)부에서 발포된 열적 절연성 재료를 포함한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "신발 물품"이란 신발 및 부츠를 포함하는 것으로 의미한다.
상기 이외에도, 낮은 열 전도도를 지닌 형성성, 성형성, 낮은 더스팅 재료는 본 개시내용의 범위 내에 속하는 것으로 간주된다. 이러한 재료는 하나 이상의 방향에서 곡선을 지닌 가요성 3차원 구조 또는 형상으로 형성될 수 있도록 충분히 성형성을 갖는다. 추가로, 그 재료는 연신시 최소 더스팅으로 연신성 구조를 임의로 형성한다. 그 재료는 절연을 위해 튜브 또는 파이브 둘레를 래핑될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 열적 절연성 재료는 의류, 예컨대 장갑 및 신발 절연 삽입물, 의복 및 의복용 삽입물, 파이프 절연물, 극저온 절연물, 전자 장치, 조리 기구, 가전 제품, 식품 및 약품의 저장 용기 및 포장물, 방수복(immersion suit) 뿐만 아니라 이중 기능성 절연물, 예컨대 음향 절연물, 전기 절연물, 열적 절연물 등에서 사용하기 위한 절연 재료 및 이로부터 제조된 복합재를 포함하는 다수의 적용예에서 사용될 수 있다.
본 개시내용은 일반적으로 상기 기술되어 있고 특정 실시양태와 관련하여 상기 기술되어 있다. 해당 기술 분야의 당업자라면, 본 개시내용의 다양한 변형예 및 변경예는, 첨부된 청구 범위에 정의된 바와 같이, 본 개시내용의 기술적 사상 또는 영역으로부터 벗어나는 일 없이 이루어질 수 있다는 점을 명백히 이해할 수 있을 것이다.
시험 방법
특정 방법 및 장비가 이하 설명되지만, 해당 기술 분야의 당업자에 의해 적합한 것으로 결정된 임의의 방법 또는 장비가 대안적으로 이용될 수 있음을 이해해야한다.
수분 증기 투과율 시험(MVTR)
각각의 샘플 직물에 대한 MVTR은, 샘플 수증기 투과율(WVP)이 장치 수증기 투과율(WVPapp)을 기초하고 하기 전환 수식을 이용하여 MVTR 수분 증기 투과율(MVTR)로 전환된 것을 제외하고는, ISO 15496의 일반적인 교시내용에 따라 측정하였다.
MVTR = (델타 P 값*24)/((1 WVP)+(1+WVPapp 값))
유사 결과를 보장하기 위해서, 견본은 시험 전에 73.4℉ ± 0.4℉ 및 50±2% 상대 습도(rH)에서 2 h 동안 조건화하였고, 수조는 73.4℉ ± 0.4℉로 일정하였다
각 샘플에 대한 MVTR은 1회 측정하고, 그 결과는 g/m2/24 h로서 기록하였다.
인장 강도
막의 인장 강도는 납작한 그립 및 0.445 kN 하중 셀이 장착된 INSTRON® 5565 인장 시험 기기를 사용하여 측정하였다. 게이지 길이는 6.35 cm이었고, 크로스 헤드 속도는 50.8 cm/분(변형률 = 13.3%/초)이었다. 유사한 결과를 보장하기 위해서 실험실 온도는 68℉(20℃) 내지 72℉(22.2℃)로 유지하여 유사 결과를 보장하였다. 샘플이 그립 인터페이스에서 파손되는 경우, 데이터는 버렸다.
길이(길이 방향) 인장 강도 측정의 경우, 샘플의 보다 큰 치수는 기계 방향 또는 "다운 웹" 방향으로 배향하였다. 횡방향 인장 강도 측정의 경우, 샘플의 보다 큰 치수는 기계 방향에 대하여 수직 배향(또한 "크로스 웹" 방향이라고도 칭함)하였다. 이어서, 샘플의 두께는 Mitutoyo 547-400 절대 스냅 게이지를 사용하여 측정하였다. 이어서, 그 샘플을 인장 시험기 상에서 개별 시험하였다. 각 샘플의 3가지 상이한 섹션을 측정하였다. 3개의 최대 하중(즉, 피이크 힘) 측정의 평균치를 사용하였다.
길이 및 횡 인장 강도는 다음의 수식을 이용하여 계산하였다.
인장 강도 = 최대 하중/단면적
3개의 크로스 웨브 측정의 평균치는 길이 및 횡 인장 강도로서 기록하였다.
두께
샘플 두께는 열 전도도 기기(Laser Comp Model Fox 314 Laser Comp Saugus, 매사추세츠주 소재)의 적분 두께 측정법으로 측정하였다. 단일 측정의 결과를 기록하였다.
(압축 하의) 열 전도도 측정
본 개시내용의 샘플의 열 전도도는 ASTM C518의 일반 교시내용 + 대기 조건(약 298 K 및 101.3 kPa)에서의 압축 부가를 수행하는 맞춤형 열류계 열 전도도 시험기를 사용하여 측정하였다. 그 시험기는 표면 내에 매립된 열류 센서(Model FR-025-TH44033, Concept Engineering, 코네티넛주 올드 세이브룩 소재) 및 온도 센서(서미스터)를 구비한 가열된 알루미늄 플레이트, 및 표면 내에 온도 센서가 또한 구비된 실온 유지된 제2 알루미늄 플레이트로 구성되었다.
가열된 플레이트의 온도는 303.15K로 유지하였고, 반면에 "냉간" 플레이트의 온도는 298.15K로 유지하였다. 플레이트의 직경은 약 10 cm이었다. 샘플은 하부 플레이트에 연결된 피봇팅 아암에 추를 적용함으로써 압축하였다. 압축 하에서의 샘플의 두께는 디지탈 마이크로미터(model ID-F125E, Mitutoyo Corp., 일본)를 사용하여 측정된 금속 쐐기(shim)에 의해 보정되어 있는 디지탈 인코더에 의해 측정하였다. 열류 측정은 일반적으로, 정지 상태에 도달했을 때, 샘플을 시험기 내에 배치한지 약 2분 내지 5분 내에 얻었다. 열 전도도는 그 측정된 열류 및 샘플의 두께로부터 수식 K=L*Q에 따라 계산하였고, 여기서 k는 열 전도도(mW/m K)이고, L은 샘플의 두께(m)이며, Q는 열류(mW/m2 K)이다. 단일 측정의 결과를 기록하였다.
(압축 없이) 열 전도도의 측정
열 전도도는 또한 샘플을 압축하는 일 없이 측정하였다. 샘플은 Laser Comp Model Fox 314 열 전도도 분석기(Laser Comp Saugus, 매사추세츠주 소재)에 의해 측정하였다. 단일 측정의 결과를 기록하였다.
공기 흐름 측정(ATEQ)
공기 흐름 측정은 ATEQ model D520(ATEQ Livonia, 미시간주 소재)를 사용하여 수행하였다. 그 기기는 2.99 cm2의 흐름 면적을 갖는 둥근 시일로 핏팅하였다. 2개의 측정의 평균치를 기록하였다.
걸리 수(Gurley Number)
공기 흐름에 대한 샘플의 저항은 걸리 덴소미터(Model 4340, Gurley Precision Instruments Troy 제조, 뉴욕주 소재)로 측정하였다. 그 결과는 공기 100 입방 센티미터가 물 4.88 인치의 압력 강하에서 시험 샘플의 1 제곱 인치를 통과하는데 걸리는 시간(초)인 걸리 수의 용어로 기록하였다. 단일 측정의 결과를 기록하였다.
물 유입 압력(WEP)
물 유입 압력은 막 및/또는 직물을 통과하는 물 침입을 위한 시험 방법을 제공한다.. 시험 샘플은 손상을 야기하지 않도록 유의하면서 한쌍의 시험 플레이트 사이에 클램핑하였다. 하부 플레이트는 샘플의 섹션을 물로 가압할 수 있는 능력을 보유하였다. 페이퍼 타월의 부분은 물 유입을 위한 증거의 인디케이터로서 비가압된 면 상에서 플레이트 사이의 샘플의 톱 상에 배치하였다. 이어서, 샘플은 페이퍼 타월을 통과하는 물의 제1 가시적 신호가 돌파 압력 또는 진입 압력을 나타낼 때까지 작은 증분으로 가압하였다. 그 압력을 물 유입 압력으로서 기록하였다. 단일 측정의 결과를 기록하였다.
가연성 시험 방법
약 75 밀리미터(mm) X 200 mm의 크기를 갖는 열적 절연성 재료의 샘플은 시험 전에 21℃ 및 50%±2% 상대 습도에서 2 시간 동안 조건화하였다. 그 조건화된 샘플은 시험을 위해 제거할 때까지 조건화 후에 밀봉된 샘플 백 내에 넣어 두었다.
모든 시험은 Fed Std 191A Method 5903에서 기술되어 있는 바와 같이 실험실 후두 및 화염 캐비넷에서 수행하였다. 화염 공급원으로서는 (17.3 kpa ± 1.7 kpa의 일정 기체 흐름을 공급할 수 있는) NFPA 1971-34, 2000 Edition에서 특정되어 있는 바와 같이 공급 밸브, 조절기, 니들 밸브 및 가요성 호스 배열을 통해 부탄을 공급하는 이동식 피셔 버너를 사용하였다. 스틸 샘플 홀더는 피셔 버너의 톱 위로 대략 38 mm에서 샘플의 바닥 중심에 배치하였다. 상기 언급된 버너 및 샘플 홀더를 화염 캐비넷의 내측에 위치하였다.
샘플은 샘플 홀더 상에 수평적으로 배치하고, 중간 크기 바인더 클립을 사용하여 제자리에 유지하였다. 실험실 후드 공기 흐름은 낮게 설정하였다. 버너는 화염 캐비넷에서 샘플 홀더로부터 멀리 떨어지게 배치하였다. 니들 밸브를 닫고 공급 밸브를 개방하였다. 니들 밸브를 개방하고 버너를 점화하였다. 화염 높이를 75 mm로 조정하였다. 버너를 1분 동안 연소하고 필요한 경우 화염 높이를 재조정하였다. 이어서, 버너는 가능한 샘플의 중심에 가까이 화염을 배치하면서, 견본 아래에 이동시키고, 타이머를 3 초 동안 시작하였다. 3초 종료에서, 버너는 견본 아래로부터 밖으로 이동시켰다. 샘플이 연소되지 않거나 화염의 제거 직후에 밖으로 꺼낸 경우, 타이머를 정지하였다. 샘플이 연소한 경우, 타이머는 화염이 소멸될 때까지 지속하였다. 잔염 시간을 측정하기 위해서, 타이머 측정된 시간으로부터 3초를 빼기하여 그 결과를 기록하였다. 임의의 용융, 적하 또는 홀 형성도 기록하였다. 융삭 또는 연소를 통한 홀 형성은 용락으로서 공지되어 있으며, 마찬가지로 기록하였다. 용융, 적하 또는 용락은 시험 샘플이 시험에 실패한 것으로 구성하였다.
실시예
실시예 1
PTFE 601(E. I. DuPont de Nemours, Inc.으로부터 상업적으로 이용가능함, 델라웨어주 윌밍톤 소재)의 분산액 및 에어로겔(Enova Aerogel MT 1200, Cabot, 매사추세츠주 보스톤 소재)을 구입하였다. PTFE 및 에어로겔을 다음의 방식으로 공응집하였다. 헥산올(PN H13303-4L, Sigma-Aldrich, 미주리주 세인트 루이스 소재) 91 g을 물 14.4 Kg에 첨가하고, Silverson Model EX60 믹서(Silverson Machines Inc, 매사추세츠주 이스트 롱메도우 소재)에서 1분 동안 1500 rpm의 임펠러 속도로 혼합하였다. 혼합은 에어로겔이 완전 습윤될 때까지(대략 6-10분) 지속하였다. 이어서, PTFE 분산액 3.46 Kg을 첨가하고, 혼합기 속도를 1.5분 동안 1500 rpm으로 증가시켰다. 결과로 얻어지는 응집물은 Reemay 시트(item # 2014-686, Reemay, 테네시주 올드 힉토리 소재)를 통해 탈수하고, 강제 공기 오븐에서 165℃에서 24 h 동안 건조시켰다.
이어서, 결과로 얻어지는 건조 응고물을 ISOPAR K(1 kg/kg) (Exxon Mobile Chemical, 텍사스주 휴스톤 소재)와 블렌딩하고, 이어서 실린더형 프리폼으로 압축하였다. 이어서, 그 프리폼을 배럴을 통해 압출하여 15.2 cm 폭 × 3.7 mm 두께의 습윤 테이프를 제공하였다.
그 습윤 테이프를 2.2 mm의 두께로 캘린더링하고, 150℃로 설정된 강제 공기 오븐에서 4시간 동안 건조시킨 후, 250℃에서 추가 4분 동안 건조시켰다.
이어서, 그 건조되는 캘린더링된 테이프는 다음의 방식: 250℃에서 500%/초의 속도로 길이 방향에서 팽창 비율 8:1로, 횡방향에서 팽창 비율 18:1로 양 방향에서 동시에 이축 팽창시켰다.
결과로 얻어지는 열적 절연성 ePTFE 막은 다음의 특성들: 길이 방향 및 황 방향에서의 인장 강도: 각각 .54 MPa 및 1.53 MPa; 두께: 0.36 mm; 압축 없이 열 전도도: 21 mW/m-K; 5 psi 압축 하에서의 열 전도도: 8.9 mW/m-K; MVTR(MDM): 32508 g/m2/24 h: 걸리 수: 0.7 sec; ATEQ 공기 흐름: 4.5 mBar 압력 강하에서 6.2 1/hr-cm2; 및 물 유입 압력(WEP): 29 psi를 보유하였다. 도 1에는 표면의 5,000배 확대 주사 전자 현미경 사진(SEM)을 도시하였다. 노드(10) 및 피브릴(20)을 나타내었다.
실시예 2
열적 절연성 ePTFE 막을 다음과 같이 제조하였다. PTFE 601(E. I. DuPont de Nemours, Inc.로부터 상업적으로 이용가능함, 델라웨어주 윌밍톤 소재)의 분산액 형태 및 에어로겔(Enova Aerogel MT 1200, Cabot, 매사추세츠주 보스톤 소재)을 구입하였다. PTFE 및 에어로겔을 다음의 방식으로 공응집하였다. 헥산올 136 g을 물 15.1 Kg에 첨가하고, 1분 동안 1500 rpm의 임펠러 속도로 혼합하였다. 속도는 500 rpm으로 늦추고, 실리가 에어로겔 363 g을 서서히 첨가하였다. 혼합은 에어로겔이 완전 습윤화될 때까지(대략 6-10분) 지속하였다. 이어서, PTFE 분산액 2.59 kg을 첨가하고, 혼합기 속도를 1.5분 동안 1500 rpm으로 증가시켰다. 결과로 얻어지는 응집물을 Reemay 시트를 통해 탈수한 후, 고온 공기 오븐에서 165℃ 하에 24 h 동안 건조시켰다.
이어서, 결과로 얻어지는 건조 응집물을 ISOPAR K와 1.5 kg/kg의 비율로 블랜딩하고, 이어서 실린더형 프리폼으로 압축하였다. 이어서, 그 프리폼을 배럴을 통해 압출하여 15.2 cm 폭 × 3.7 mm 두께의 습윤 테이프를 제공하였다.
습윤 테이프를 2.2 mm의 두께로 캘린더링하고, 150℃로 설정된 강제 공기 오븐에서 4분 동안 건조시킨 후, 250℃에서 추가 4분 동안 건조시켰다.
이어서, 그 건조되어 있는 캘린더링된 테이프를 다음의 방식: 250℃에서 500%/sec의 속도로 길이 방향에서 3:1의 팽창 비율로, 횡 방향에서 6:1의 팽창 비율로 이축 팽창시켰다.
결과로 얻어지는 열적 절연성 ePTFE 막은 다음의 특성들: 길이 방향 및 횡 방향에서의 인장 강도: 각각 0.59 MPa 및 0.7 MPa; 두께: 0.86 mm; 압축 없이 열 전도도: 21 mW/m-K; 5 psi 압축 하에서의 열 전도도: 10 mW/m-K; MVTR(MDM): 9798 g/m2/24 h; 걸리 수: 1.4 sec; ATEQ 공기 흐름: 4.5 mBar 압력 강하에서의 2.71/hr-cm2; 및 물 유입 압력(WEP): 34 psi을 보유하였다. 도 2에는 표면의 5000배 확대의 주사 전자 현미경 사진(SEM)을 도시하였다. 노드(10) 및 피브릴(20)을 나타내었다.
실시예 3
또다른 열적 절연성 ePTFE 막을 다음과 같이 제조하였다. PTFE 601(E. I. DuPont de Nemours, Inc.로부터 상업적으로 이용 가능함, 델라웨어주 윌밍톤 소재)의 분산액 형태 및 발연 실리카(Aerosil R812, Evonik Industries AG, 독일 하나우 소재)를 구입하였다. PTFE 및 발연 실리카를 다음의 방식으로 공응집하였다. 헥산올 280 g을 물 23 Kg에 첨가하고, 1500 rpm의 임펠러 속도로 1 분 동안 혼합하였다. 그 임펠러 속도를 500 rpm으로 감소시키고, 발연 실리카 750 g을 서서히 첨가하였다. 혼합은 15분 동안 지속하였다. 이어서, PTFE 분산액 4.4 Kg을 첨가하고, 혼합기 속도를 1500 rpm으로 3.33 분 동안 증가시켰다. 결과로 얻어지는 응집물을 Reemay 시트를 사용하여 탈수한 후, 고온 공기 오븐에서 165℃ 하에 24 h 동안 건조시켰다.
이어서, 결과로 얻어지는 응집물을 95 중량% ISOPAR K 및 5% 라우르산(PN L556, Sigma Aldrich, 미주리주 세인트 루이스 소재)와 1.1 kg/kg의 비율로 혼합하고, 이어서 실린더형 프리폼으로 압축하였다. 이어서, 프리폼을 배럴을 통해 압출하여 15.2 cm 폭 × 3.4 mm 두께의 습윤 테이프를 제공하였다.
그 습윤 테이프를 두께 2 mm로 캘린더링하고, 250℃로 설정된 강제 공기 오븐에서 건조시켰다.
이어서, 그 건조되어 있는 캘린더링된 테이프는 다음의 방식: 280℃에서 양 방향에서의 팽창 속도 = 500%/sec의 속도로, 양 방향에서의 팽창 비율 = 6:1로 동시에 이축 팽창시켰다.
결과로 얻어지는 열적 절연성 ePTFE 막은 다음의 특성들: 길이 및 횡 방향에서의 인장 강도: 각각 0.35 MPa 및 0.19 MPa; 두께: 0.86 mm; 압축 없이 열 전도도: 23 mW/m-K; 및 5 psi 압축 하에서의 열 전도도: 16 mW/m-K를 보유하였다. 도 3에는 표면의 5000배 확대의 주사 전자 현미경 사진(SEM)을 도시하였다. 노드(10) 및 피브릴(20)을 나타내었다.
실시예 4
PTFE 601(E.I. DuPont de Nemours, Inc.로부터 상업적으로 이용가능함, 델라웨어주 윌밍톤 소재)의 분산액 형태 및 에어로겔(Enova Aerogel MT 1200, Cabot, 매사추세츠주 보스톤 소재)을 구입하였다. PTFE 및 에어로겔을 다음의 방식으로 공응집하였다. 헥산올 181 g을 물 15.7 Kg에 첨가하고, 1분 동안 1500 rpm의 임펠러 속도로 혼합하였다. 임펠러 속도를 500 rpm으로 증가시키고, 실리카 에어로겔 544 g을 서서히 첨가하였다. 혼합은 에어로겔이 완전 습윤화될 때까지(대략 6-10분) 지속하였다. 이어서, PTFE 분산액 1.73 kg을 첨가하고, 혼합기 속도를 1.5분 동안 1500 rpm으로 증가시켰다. 결과로 얻어지는 응집물은 Reemay 시트(item # 2014-686, Reemay, 테네시주 올드 힉코리 소재)를 통해 탈수한 후, 강제 공기 오븐에서 165℃ 하에 24 h 동안 건조시켰다.
이어서, 결과로 얻어지는 건조 응집물을 ISOPAR K(1.5 kg/kg)와 블렌딩하고, 이어서 실린더형 프리폼으로 압축하였다. 이어서, 프리폼을 배럴을 통해 압출하여 15.2 cm 폭 × 3.7 mm 두께의 습윤 테이프를 제공하였다.
습윤 테이프를 2.2 mm의 두께로 캘린더링하고, 150℃로 설정된 강제 공기 오븐에서 4분 동안 건조시킨 후, 250℃에서 추가 4분 동안 건조시켰다.
이어서, 그 건조되어 있는 캘린더링된 테이프는 다음의 방식: 250℃ 및 500%/sec의 속도에서 길이 방향에서 4:1의 팽창 비율 및 횡 방향에서 6:1의 팽창 비율로 양 방향에서 동시에 이축 팽창시켰다.
결과로 얻어지는 열적 절연성 ePTFE 막은 다음의 특성들: 길이 및 황 방향에서의 인장 강도: 각각 0.7 MPa 및 0.27 MPa; 두께: 1.1 mm; 압축 없이 열 전도도: 22 mW/m K; 5 psi 압축 하에서의 열 전도도: 12.2 mW/m K; 걸리 수: 0.7 sec; ATEQ 공기 흐름: 4.5 mBar 압력 강하에서의 5.21/hr-cm2; 및 수 진입 압력(WEP): 28 psi를 보유하였다. 도 4에는 5000배 확대의 주사 전자 현미경(SEM)을 도시하였다. 노드(10) 및 피브릴(20)을 나타내었다.
비교예 A
비교의 열적 절연성 재료는 중합체 매트릭스로서 PVOH를 사용하여 제조하였다. 비팽창된 Expancel 951 DU 120(Akzo Nobel, NV 제조, 네덜란드 암스테르담 소재) 50 g을 4 리터 플라스틱 터브에서 ENOVA® MT1200 에어로겔 입자(Cabot Corporation 제조, 매사추세츠주 보스톤 소재) 50 g과 조합하였다. 별도의 용기에서, Elmer's Glue All, PVOH계 접착제(41.5% 고형분) 250 밀리미터(ml)을 물 400 ml와 교반 하에 혼합하였다. 이어서, PVOH과 물의 혼합물은 에어로겔 및 Expancel 입자를 함유하는 플라스틱 터브 내에 투입하였다. 터브는 밀봉하고, 그것이 강하게 거품 형성된 크림의 점도에 도달할 때까지 텀블링으로 혼합하였다.
이어서, PTFE 이형 물질을 테이블 상에 배치하고, ENOVA® MT1200 에어로겔 입자로 가볍게 더스팅하여 엉김을 방지하며, 에어로겔/Expancel/PVOH 혼합물의 골프 공 크기의 분취액을 이형 물질 상에 배치하고, PTFE 이형 물질로 래핑된 90 mm 직경 카드보드 튜브를 사용하여 대략 3 mm 두께 및 150 mm 직경의 디스크로 롤링하였다. 이러한 디스크 형성 공정을 제2 샘플에 대하여 반복하고, 결과로 얻어지는 디스크를, Expancel 팽창을 개시하면서, 이형 물질과 함께 150℃ 오븐에서 대략 30 분(min) 동안 배치하고, 이어서 100℃ 오븐으로 이동시켜 완전 건조를 밤새 수행하였다. 결과로 얻어지는 재료는 6.58 mm의 두께를 보유하였다.
실시예 5
열적 절연성 재료를 다음과 같이 제조하였다. PTFE 601(E. I. DuPont de Nemours, Inc.로부터 상업적으로 이용가능함, 델라워어주 윌밍톤 소재)의 분산액 및 에어로겔(ENOVA®MT 1200 aerogel, Cabot, 매사추세츠주 보스톤 소재)을 다음의 방식으로 공응집하였다. 헥산올 308 g을 물 23.9 킬로그램(kg)에 첨가하고, 1 분 동안 1500 rpm의 임펠러 속도로 혼합하였다. 그 속도를 500 rpm으로 늦추고, ENOVA® 에어로겔 입자 817 kg을 서서히 첨가하였다. 혼합은 에어로겔 입자가 완전 습윤화될 때까지(대략 6-10분) 지속하였다. 이어서, 2.17 kg의 PTFE 분산액 및 136 g의 Expancel 951 DU 120를 첨가하고, 혼합기 속도를 1.5분 동안 1500 rpm으로 증가시켰다. 결과로 얻어지는 응집물을 Reemay 시트를 통해 탈수하고, 이어서 고온 공기 오븐에서 135℃ 하에 24 h 동안 건조시켰다.
이어서, 결과로 얻어지는 건조 응집물을 ISOPAR K와 1.04 kg/kg의 비율로 블렌딩하고, 이어서 실린더형 프리폼으로 압축하였다. 이어서, 그 프리폼을 배럴을 통해 압출하여 15.2 cm 폭 × 3.7 mm 두께의 습윤 테이프를 제공하였다. 그 습윤 테이프를 0.78 mm의 두께로 캘린더링하고, 150℃의 온도로 설정된 강제 공기 오븐에서 4분 동안 건조시킨 후, 190℃에서 추가 4분 동안 건조시켰다. 최종 건조 단계에서는 Expancel을 팽창시켰다. 이러한 확대는 그 건조되어 있는 캘린더링된 테이프를 양 방향에서 동시에 이축 팽창시켰다. 열적 절연성 재료는 다음의 특성들: 두께: 2.25 mm; 압축 없이 열 전도도: XX mW/m K; MVTR 3086 g/m2/24 h를 보유하였다.
실시예 6
PTFE 601(E. I. DuPont de Nemours, Inc.으로부터 상업적으로 이용 가능함, 델라웨어주 윌밍톤 소재)의 분산액 및 에어로겔(ENOVA®MT 1200 aerogel, Cabot, 매사추세츠주 보스톤 소재)을 다음의 방식으로 공응집하였다. 헥산올 308 g을 물 23.9 kg에 첨가하고, 1500 rpm의 임펠러 속도로 1 분 동안 혼합하였다. 그 속도는 500 rpm으로 늦추고, ENOVA® aerogel 817 g을 서서히 첨가하였다. 혼합은 에어로겔이 완전 습윤화될 때까지(대략 6-10분) 지속하였다. 이어서, 2.17kg의 PTFE 분산액 및 13.6 g의 Expancel 951 DU 120을 첨가하고, 혼합기 속도를 1.5분 동안 1500 rpm으로 증가시켰다. 이어서, 결과로 얻어지는 응집물을 Reemay 시트를 통해 탈수한 후, 고온 공기 오븐에서 1250℃ 하에 24 h 동안 건조시켰다.
이어서, 결과로 얻어지는 건조 응집물을 ISOPA K와 1.04 kg/kg의 비율로 블렌딩하고, 이어서 실린더형 프리폼으로 압축하였다. 이어서, 그 프리폼을 배럴을 통해 압출하여 15.2 cm 폭 × 3.7 mm 두께의 습윤 테이프를 제공하였다. 습윤 테이프를 0.78 mm의 두께로 캘린더링하고, 150℃로 설정된 강제 공기 오븐에서 4분 동안 건조시킨 후, 190℃에서 추가 4분 동안 건조시켰다. 최종 건조 단계에서는 Expancel을 팽창시켰다. 이러한 확대는 그 건조되어 있는 캘린더링된 테이프를 양 방향에서 동시에 이축 팽창시켰다. 열적 절연성 재료는 다음의 특성들: 두께: 1.25 mm; 압축 없이 열 전도도: XX mW/m K; MVTR 4475 g/m2/24 h를 보유하였다.
비교예 B
PTFE 601(E. I. DuPont de Nemours, Inc.으로부터 상업적으로 이용 가능함, 델라웨어주 윌밍톤 소재)의 분산액 및 Aerogel(Enova Aerogel MT 1200, Cabot, 매사추세츠주 보스톤 소재)을 다음의 방식으로 공응집하였다. 헥산올 308 g을 물 23.9 kg에 첨가하고, 1500 rpm의 임펠러 속도로 1분 동안 혼합하였다. 그 속도를 500 rpm으로 늦추고, ENOVA® aerogel 817 g을 서서히 첨가하였다. 혼합은 에어로겔이 완전 습윤될 때까지(대략 6-10분) 지속하였다. 이어서, 2.17 kg의 PTFE 분산액 및 272 g의 Expancel 951 DU 120을 첨가하고, 혼합기 속도를 1.5분 동안 1500 rpm으로 증가시켰다. 결과로 얻어지는 응집물을 Reemay 시트를 통해 탈수하고, 이어서 고온 공기 오븐에서 125℃ 하에 24 h 동안 건조시켰다.
이어서, 결과로 얻어지는 건조 응집물을 ISOPAR K와 1.04 kg/kg의 비율로 블렌딩하고, 이어서 실린더형 프리폼으로 압축하였다. 이어서, 그 프리폼을 배럴을 통해 압출하여 15.2 cm 폭 및 3.7 mm 두께의 습윤 테이프를 제공하였다. 습윤 테이프를 0.78 mm의 두께로 캘린더링하고, 150℃로 설정된 강제 공기 오븐에서 4분 동안 건조시키고, 이어서 190℃에서 추가 4분 동안 건조시켰다. 최종 건조 단계에서는 Expancel를 팽창시켰다. 이러한 확대는 그 건조되어 있는 캘린더링된 테이프를 양 방향에서 동시에 이축 팽창시켰다. 열적 절연성 재료는 다음의 특성들: 두께: 3.37 mm; 압축 없이 열 전도도: xx mW/m-K; MVTR(MDM): 3271 g/m2/24 h를 보유하였다.
비교예 C
PTFE 601(E. I. DuPont de Nemours, Inc.로부터 상업적으로 이용 가능함, 델라웨어주 윌밍톤 소재)의 분산액 및 Expancel 951 DU 120 팽창성 종공형 입자(Akzo Nobel, 네덜란드 암스테르담 소재)를 다음의 방식으로 공응집하였다. 헥산올 308 g을 물 23.9 kg에 첨가하고, 1500 rpm의 임펠러 속도로 1 분 동안 혼합하였다. 그 속도를 500 rpm으로 늦추고, Expancel 54 g을 서서히 첨가하였다. 혼합은 그 팽창성 중공형 입자가 완전 습윤화될 때까지(대략 6-20분) 지속하였다. 이어서, 2.17 kg의 PTFE 분산액을 첨가하고, 혼합기 속도를 1500 rpm으로 1.5 분 동안 증가시켰다. 결과로 얻어지는 응집물을 Reemay 시트를 통해 탈수한 후, 고온 공기 오븐에서 125℃ 하에 24 h 동안 건조시켰다.
이어서, 그 결과로 얻어지는 건조 응집물을 ISOPAR K와 1.04 kg/kg의 비율로 블렌딩하고, 이어서 실린더형 프리폼으로 압축하였다. 이어서, 그 프리폼을 배럴을 통해 압출하여 15.2 cm 폭 × 3.7 mm 두께의 습윤 테이프를 제공하였다. 습윤 테이프를 두께 0.78 mm로 캘린더링하고, 150℃로 설정된 강제 공기 오븐에서 4분 동안 건조시킨 후, 190℃에서 추가 4분 동안 건조시켰다. 최종 건조 단계에서는 Expancel를 팽창시켰다. 이러한 확대는 그 건조되어 있는 캘린더링된 테이프를 양 방향에서 동시에 이축 팽창시켰다. 그 결과로 얻어지는 열적 절연성 재료는 다음의 특성들: 두께: 1.1 mm; 압축 없이 열 전도도: xx mW/m-K; MVTR(MDM): 1990 g/m2/24 h를 보유하였다.
실시예 5, 6, 7 및 비교예 A, B 및 C는 상기 기술된 가연성 시험을 이용하여 시험하였다. 이 시험의 결과를 하기 표 1에서 확인하였다.
[표 1]
Figure pct00001
표 1의 실시예는 개시된 열적 전도성 재료가 매우 우수한 열 전도도 및 매우 우수한 난연성을 제공한다는 것을 보여준다.
본 출원의 개시내용은 일반적으로 상기 기술되어 있고 특정한 실시양태에 관하여 상기 기술되어 있다. 그 개시내용이 바람직한 실시양태인 것으로 여겨지는 것에 대하여 설명되어 있긴 하지만, 해당 기술의 당업자에게 공지된 광범위하게 다양한 대체예는 일반적인 개시내용 내에서 선택될 수 있다. 그 개시내용은 하기 설명된 청구범위의 인용을 제외하고는 달리 제한되지 않는다.

Claims (11)

  1. 중합체 매트릭스, 에어로겔 입자 및 팽창된 미소구를 포함하는 열적 절연 재료로서, 에어로겔 입자가 30 중량% 이상의 양으로 존재하고, 중합체 매트릭스가 20 중량% 이상의 양으로 존재하며, 팽창된 미소구가 0.5 중량% 내지 15 중량%의 양으로 존재하고, 중량 백분율이 중합체 매트릭스, 에어로겔 입자 및 팽창된 미소구의 총 중량을 기준으로 하며, 열적 절연성 재료의 열 전도도가 대기 조건에서 40 mW/m K 미만인 열적 절연성 재료.
  2. 제1항에 있어서, 중합체 매트릭스가 플루오로중합체, 폴리테트라플루오로에틸렌, 팽창된 폴리테트라플루오로에틸렌, 초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE), 팽창된 초고분자량 폴리에틸렌, 폴리올레핀, 팽창된 폴리올레핀, 폴리우레탄 또는 이들의 조합인 열적 절연성 재료.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 중합체 매트릭스가 팽창된 폴리테트라플루오로에틸렌이고, 팽창된 폴리테트라플루오로에틸렌이 약 380℃에서 흡열을 나타내는 것인 열적 절연성 재료.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 수직 화염에 대한 3초 노출에 따라 시험될 때, 용융, 적하 및/또는 용락을 나타내지 않은 열적 절연성 재료.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 매트릭스의 열 전도도가 대기 조건에서 27 mW/m K 초과 및 39 mW/m K 미만인 열적 절연성 재료.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 시트 또는 필름의 형태로 존재하고, 매트릭스가 제1 면, 제2 면 또는 제1 면과 제2 면 양쪽 상에 하나 이상의 층을 더 포함하는 것인 열적 절연성 재료.
  7. 제6항에 있어서, 하나 이상의 층이 중합체 층, 제직 층, 편직 층, 부직 층 또는 이들의 조합인 열적 절연성 재료.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 하나 이상의 층이 플루오로중합체, PTFE, 폴리올레핀, 팽창된 플루오로중합체, 팽창된 PTFE, 팽창된 폴리올레핀, 폴리우레탄 또는 이들의 조합인 열적 절연성 재료.
  9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 층이 연속 또는 불연속 접착제를 사용하여 팽창된 중합체 매트릭스에 접착되고, 접착제가 난연성 물질을 임의로 포함하는 것인 열적 절연성 재료.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 열적 절연성 재료를 포함하는 물품.
  11. 제10항에 있어서, 물품이 장갑 절연 삽입물, 신발 절연 삽입물, 의복, 의복 삽입물, 파이프 절연물, 극저온 절연물, 전자 장치, 조리기구, 가전 제품, 저장 용기, 식품 포장물, 약학 포장물, 방수복, 방음재, 단열재 또는 전기 절연물인 물품.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA3119806A1 (en) * 2018-12-05 2020-06-11 W.L. Gore & Associates, Inc. Glove
RU2709129C1 (ru) * 2019-08-15 2019-12-16 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский центр "Современные полимерные материалы" Порошковый форполимер термокомпрессионного синтактического пенопласта
JP6782478B1 (ja) * 2020-03-10 2020-11-11 株式会社コゼットクリエーション エアロゲル含有高通気性積層シート
CN112617330A (zh) * 2020-12-17 2021-04-09 恒劢安全防护用品（南通）有限公司 一种红外隐形手套的制备方法
CN117529521A (zh) * 2021-06-11 2024-02-06 W.L.戈尔及同仁股份有限公司 高温绝热复合材料及其制品
CN113402766B (zh) * 2021-06-22 2023-01-10 成都希瑞方晓科技有限公司 一种膨体聚四氟乙烯材料及其制备方法
JP2023090369A (ja) * 2021-12-17 2023-06-29 アクア株式会社 断熱材及びそれを用いた冷蔵庫、冷凍冷蔵庫、または冷凍庫

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE59508075D1 (de) 1994-12-21 2000-04-27 Cabot Corp Faservlies- aerogel- verbundmaterial enthaltend bikomponentenfasern, verfahren zu seiner herstellung, sowie seine verwendung
US6172120B1 (en) 1997-04-09 2001-01-09 Cabot Corporation Process for producing low density gel compositions
KR100909732B1 (ko) 2000-12-22 2009-07-29 아스펜 에어로겔, 인코퍼레이티드 섬유성 배팅을 보유하는 에어로겔 복합물
AU2003241488B2 (en) * 2002-05-15 2008-01-24 Cabot Corporation Aerogel and hollow particle binder composition, insulation composite, and method for preparing the same
US7118801B2 (en) 2003-11-10 2006-10-10 Gore Enterprise Holdings, Inc. Aerogel/PTFE composite insulating material
US10196814B2 (en) * 2009-04-27 2019-02-05 Cabot Corporation Aerogel compositions and methods of making and using them
CA2876691C (en) * 2012-06-26 2018-06-12 Cabot Corporation Flexible insulating structures and methods of making and using same
KR20160101967A (ko) * 2013-12-19 2016-08-26 더블유.엘. 고어 앤드 어소시에이트스, 인코포레이티드 단열성 팽창 폴리테트라플루오로에틸렌 물품

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