KR20210019104A - 단열재 및 그의 방법 - Google Patents

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KR20210019104A
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핑판 우
티엔 층 우
유미 편
종하이 카이
츠성 판
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Abstract

비용융성이고 난연성인 중합체 섬유를 포함하는 부직 코어 층(non-woven core layer)을 사용하는 다층 단열재 및 관련 방법이 제공된다. 하나 이상의 스크림(scrim)이 부직 코어 층의 서로 반대편에 있는 주 표면들 상에 배치되고, 하나 이상의 스크림의 주연 에지가, 하나 이상의 스크림 내에 부직 코어 층을 실질적으로 봉지하도록 에지 밀봉되거나 에지 밀봉될 수 있다. 선택적으로, 에지 밀봉을 용이하게 하기 위하여 스크림 또는 부직 코어 층 상에 바인더(binder)가 제공된다. 본 제공된 단열재는 본질적으로 무분진(dust-free)이며 엄격한 가연성 표준을 통과할 수 있다.

Description

단열재 및 그의 방법
단열에 사용하기 위한 물품이 제공된다. 제공된 물품은 자동차 및 항공우주 응용, 예컨대 전기 차량용 배터리 격실(battery compartment)에서 단열재로서 사용될 수 있다.
전기 차량에서의 열 관리의 중요성은 아무리 과장해도 지나치지 않다. 온도는 리튬 이온 배터리의 성능 및 사용가능 수명(serviceable lifetime)에 큰 효과를 갖는다. 동결 온도(freezing temperature)는 차량 가속을 감소시키고 주행 범위에 영향을 준다. 다른 극단으로, 고온이 또한 해로운데, 그 이유는 그러한 온도는 전력 페이드(power fade)를 초래하고 배터리 수명을 저하시킬 수 있기 때문이다. 소비자들은 그러한 배터리는 광범위한 지리 및 기후에서 사용될 때 수년 동안 명목상 수행할 것으로 예상하게 되었다.
수동 단열재는 리튬 이온 배터리의 효율을 실질적으로 증가시킬 수 있다. 리튬 이온 배터리는 높은 전력 밀도를 갖는 것으로 알려져 있지만, 그들의 좁은 작동 온도 범위에 의해 제한된다. 예를 들어, 작동 온도는, 배터리 온도가 소정 온도(예를 들어, 45 ℃)를 초과할 때 구동되는 냉각기 및 온도가 소정 온도(예를 들어, 15 ℃) 미만으로 떨어질 때 구동되는 전기 가열기에 의해 관리될 수 있다. 가열 장치 및 냉각 장치는 리튬 배터리 팩을 최적 온도 이내로 유지하기 위하여 납-산 배터리 또는 다른 통상적인 배터리에 의해 급전될 수 있다. 배터리 팩을 가온하거나 냉각시키기 위해 많은 에너지를 필요로 할 수 있다. 수동 단열재는 이러한 에너지 소비를 크게 감소시킬 수 있다.
공학적 열 관리 해결책은 안전성 영향에 의해 복잡해질 수 있다. 일부 국가에서는, 전기 차량이 정부의 인센티브에 대한 자격을 얻기 위해 단회 충전 및 배터리 전력 밀도에 대해 소정의 마일리지 마일스톤(mileage milestone)에 도달할 필요가 있다는 규정을 요구한다. 그렇지만, 높은 전력 밀도는 배터리 구성요소가 착화(catching fire)될 위험을 증가시킬 수 있다. 그 결과, 배터리의 구성요소 및 배터리 주위의 격실은 난연성일 것이 요구된다. 수동 단열 재료의 경우, 예를 들어 제조자는 이들 재료가 UL94-V0 가연성 시험을 통과할 것을 요구한다.
산화된 폴리아크릴로니트릴("OPAN")은 그것을 수동 절연 응용에 적합하게 하는 다양한 물리적 특성을 갖는데, 그 이유는, 그것은 로프티(lofty)한 섬유질 구조로 형성될 수 있고 비가연성이기 때문이다. OPAN과 관련된 한 가지 기술적 문제는 섬유를 "탈락(shedding)"하는 그의 경향과 관련되어 있다. 섬유 탈락은 오염 우려뿐만 아니라 미적으로도 문제가 되는데, 그 이유는, OPAN 섬유는 흑색이어서 심지어 아주 적은 양에서도 그들을 매우 시각적으로 두드러지게 하기 때문이다. 이는 OPAN 섬유뿐만 아니라 비용융성인 다른 섬유에 대한 문제이기도 한데, 그 이유는, 그러한 섬유들은 웨브로 형성될 때 서로 자연스럽게 융착되거나 접합되지 않으며, 이에 따라 용이하게 공기 중에 부유하게(airborne) 되기 때문이다.
섬유 탈락의 문제를 해결하기 위한 한 가지 방법은, 섬유를 포획하고 이들이 공기 중에 부유하게 되는 것을 방지하는 외부 라이닝 사이에 OPAN 섬유를 밀봉하는 것이다. 제조 공정에서, 이것은 에지 밀봉에 의해 - 예를 들어, 핫 프레스를 사용하여 에지를 용융시키고 두께 방향으로 웨브를 고화함으로써 - 달성될 수 있다. 이것은, 용융되지 않는 OPAN 섬유에 대해서는 가능하지 않으며, 열-밀봉성 및 난연성 둘 모두를 나타내는 재료를 사용하여 달성될 수 있다.
본 명세서에는 부직 물품이 제공되는데, 본 부직 물품은 OPAN 코어 층을 가지며, OPAN 코어 층은 절연재가 그의 에지를 따라 열 밀봉될 수 있게 하는 한 쌍의 난연성 스크림들 사이에 국한되어 있다. 유리하게는, 본 봉지된(encapsulated) 물품은 실질적으로 무분진(dust free)이 되도록 제조될 수 있거나, 실질적으로 섬유 탈락을 갖지 않도록 제조될 수 있다. 또한, 본 봉지된 물품은 UL-94 V0 가연성 표준을 통과할 수 있으며, 전기 차량 응용에 사용하기에 기술적으로 적합하다.
제1 태양에서, 다층 단열재가 제공된다. 다층 단열재는 비용융성 난연성 중합체 섬유를 포함하는 부직 코어 층(non-woven core layer); 및 부직 코어 층의 서로 반대편에 있는 주 표면들 상에 배치된 하나 이상의 스크림(scrim)을 포함하며, 하나 이상의 스크림의 주연 에지가, 하나 이상의 스크림 내에 부직 코어 층을 실질적으로 봉지하도록 에지 밀봉되거나 에지 밀봉될 수 있다.
제2 태양에서, 다층 단열재를 포함하는 전기 차량용 배터리 조립체가 제공된다.
제3 태양에서, 비용융성 중합체 섬유를 포함하는 부직 코어 층을 함유하는 다층 단열재를 제조하는 방법이 제공되며, 본 방법은 부직 코어 층의 각각의 주 표면을 따라 스크림을 배치하는 단계; 및 스크림(들)의 주연 에지를 에지 밀봉하여 스크림(들) 내에 부직 코어 층을 실질적으로 봉지하는 단계를 포함한다.
도 1은 열 밀봉되기 전의 다층 단열재의 측단면도이다.
도 2 및 도 3은 열 밀봉된 후의 각각의 다층 단열재들의 측단면도이다.
도 4는 다층 단열재를 제조하는 예시적인 방법의 개략도이다.
본 명세서 및 도면에서 도면 부호의 반복되는 사용은 본 발명의 동일하거나 유사한 특징부 또는 요소를 나타내도록 의도된다. 본 발명의 원리의 범주 및 사상에 속하는 다수의 다른 변형 및 실시 형태가 당업자에 의해 안출될 수 있음을 이해하여야 한다. 도면은 일정한 축척으로 그려져 있지 않다.
정의
본 명세서에 사용되는 바와 같이,
"주위 조건"은 25 ℃ 및 101.3 ㎪ 압력을 의미하고;
"평균"은 달리 명시되지 않는 한 수평균을 의미하고;
"공중합체"는 둘 이상의 상이한 중합체의 반복 단위들로부터 제조된 중합체를 지칭하며, 랜덤, 블록 및 성상(star)(예를 들어, 수지상(dendritic)) 공중합체를 포함하고;
부직 코어 층 내의 섬유의 "평균 섬유 직경"은, 예를 들어 주사 전자 현미경을 사용함으로써 섬유 구조의 하나 이상의 이미지를 생성함으로써 결정되는데; 하나 이상의 이미지에서 명확하게 보이는 섬유들의 횡방향 치수를 측정하여 총 섬유 직경을 얻는 단계; 및 그러한 총 섬유 직경에 기초하여 평균 섬유 직경을 계산하는 단계를 포함하고;
"부직 코어 층"은 사이에 끼워 넣어진 - 그러나 편직 천에서와 같이 식별가능한 방식으로는 아님 - 개별 섬유 또는 필라멘트의 구조를 나타내는 시트 또는 매트를 형성하기 위한 섬유의 얽힘(entanglement) 또는 점 접합(point bonding)을 특징으로 하는 복수의 섬유들을 의미하고;
"중합체"는 분자량이 적어도 약 10,000 g/mol인 비교적 높은 분자량의 재료를 의미하고;
"크기"는 주어진 물체 또는 표면의 가장 긴 치수를 지칭하고;
"실질적으로"는 적어도 30%, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 95, 96, 97, 98, 99, 99.5, 99.9, 99.99, 또는 99.999%, 또는 100%의 양에서와 같이 상당한 정도를 의미하고;
"두께"는 단층 또는 다층 물품의 서로 반대편에 있는 면들 사이의 거리를 의미한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "바람직한" 및 "바람직하게는"은 소정의 상황 하에서 소정의 이점을 제공할 수 있는, 본 명세서에 기재된 실시 형태를 지칭한다. 그러나, 동일한 상황 또는 다른 상황 하에서, 다른 실시 형태가 또한 바람직할 수 있다. 또한, 하나 이상의 바람직한 실시 형태의 언급은 다른 실시 형태가 유용하지 않다는 것을 암시하지 않으며, 본 발명의 범주로부터 다른 실시 형태를 배제하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서 및 첨부된 청구범위에서 사용된 바와 같이, 단수형("a," "an," 및 "the")은 그 내용이 명백하게 달리 지시하지 않는 한 복수의 지시 대상을 포함한다. 따라서, 예를 들어, 단수형의 구성요소에 대한 언급은 하나 이상의 구성요소들과 당업자에게 공지된 그의 균등물들을 포함할 수 있다. 또한, 용어 "및/또는"은 열거된 요소들 중 하나 또는 전부, 또는 열거된 요소들 중 임의의 둘 이상의 조합을 의미한다.
용어 "포함하다" 및 이의 변형은 이러한 용어들이 수반된 기술 내용에 나타내는 제한적인 의미를 갖지 않는다는 것에 유의하여야 한다. 더욱이, 단수형, "적어도 하나" 및 "하나 이상"은 본 명세서에서 상호교환 가능하게 사용된다. 좌측, 우측, 전방, 후방, 상단, 하단, 측부, 상부, 하부, 수평, 수직 등과 같은 상대적인 용어가 본 명세서에서 사용될 수 있으며, 만일 그렇다면, 특정 도면에서 관찰된 조망으로부터 기인된다. 이들 용어는 단지 설명을 단순화하기 위하여 사용되지만 임의의 방식으로 본 발명의 범주를 제한하기 위해 사용되는 것은 아니다.
본 명세서 전체에 걸쳐 "일 실시 형태", "소정 실시 형태", "하나 이상의 실시 형태" 또는 "실시 형태"에 대한 언급은 그 실시 형태와 관련하여 기재된 특정 특징, 구조, 재료, 또는 특성이 본 발명의 적어도 하나의 실시 형태에 포함된다는 것을 의미한다. 따라서, 본 명세서 전체에 걸쳐 다양한 곳에서의 "하나 이상의 실시 형태에서", "소정 실시 형태에서", "일 실시 형태에서" 또는 "실시 형태에서"와 같은 어구의 표현은 반드시 본 발명의 동일한 실시 형태를 언급하는 것은 아니다. 적용가능한 경우, 상표명은 모두 대문자로 표기되어 있다.
다층 구조물
일 실시 형태에 따른 밀봉되지 않은 단열재가 도 1에 도시되어 있으며, 이하에서는 도면 부호 100으로 지칭된다. 밀봉되지 않은 단열재(100)는 한 쌍의 스크림들(102, 102) 사이에 배치된 부직 코어 층(101)을 포함한다. 도시된 바와 같이, 스크림들(102, 102)은 직경 방향으로 반대편에 있으며, 각각의 스크림(102)은 부직 코어 층(101)을 가로질러 연장되고 그와 직접 접촉하고 있다.
이 경우에, 2개의 스크림들(102, 102)은 어떠한 지점에서도 서로 접촉하지 않는다. 일부 실시 형태에서, 스크림들(102, 102)은 밀봉되지 않은 단열재(100)의 하나 이상의 주연 에지를 따라 서로 접합되어 엔벨로프(envelope) 또는 파우치(pouch)를 형성할 수 있으며, 그 안에는 부직 코어 층(101)이 존재한다.
도 1에 도시되지 않은 추가의 가능성으로서, 스크림들(102, 102) 자체가, 밀봉되지 않은 단열재(100)의 한쪽 주연 에지를 따라 절첩된 단일 스크림의 2개의 절반부를 나타낼 수 있으며, 부직 코어 층(101)은 2개의 절반부들 사이에 배치된다.
도 2는 도 1의 밀봉되지 않은 단열재(100)를 에지 밀봉함으로써 얻어지는 단열재(200)를 도시한다. 단열재(100)와 마찬가지로, 단열재(200)는 비용융성 섬유의 부직 코어 층(201)으로 구성되며, 여기서 부직 코어 층(201)은 한 쌍의 스크림 층(202)들 사이에 개재된다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 단열재(200)의 주연 에지들(204, 204)은 영구적으로 압축되거나 에지 밀봉된다. 에지 밀봉은 한 쌍의 스크림 층(202)들 사이에 있는 부직 코어 층(201)을, 그 안의 임의의 성긴 섬유와 함께, 실질적으로 봉지한다. 유리하게는, 단지 에지들만이 밀봉될 수 있으며, 이에 따라 단열재(200)의 큰 영역들을 압축함으로써 야기될 수 있는 단열 성능의 열화를 피할 수 있다.
스크림들(202, 202)의 주연 에지는 임의의 알려진 방법을 사용하여 접합될 수 있다. 한 가지 방법은 열 밀봉인데, 여기서는 열 및 압력이 스크림들(202, 202)의 외부-대면 표면에 가해져서 스크림들(202, 202) 및 부직 코어 층(201) 둘 모두에서 그 안의 공극(void)을 압축하고 강제로 내몰아서 밀봉을 형성한다. 대안적으로, 에지 밀봉은, 어떠한 액체 또는 용융 상도 접합 시점에서 존재하지 않는 상태에서 2개의 표면이 접합되는 공정인 냉간 용접(cold welding)에 의해 달성될 수 있다. 또 다른 대안으로서, 에지 밀봉은 접착식으로 일어날 수 있는데, 여기서는 액체 접착제가 에지 밀봉부(edge seal)를 따라 스크림들(202, 202) 및 부직 코어 층(201) 내의 틈새(interstice)를 충전한다. 각각의 방법은 성긴 섬유의 탈출을 효과적으로 방지할 수 있다.
부직 코어 층과 스크림들은 상호 동연적일 필요는 없다. 예를 들어, 스크림들(102, 102)은 스크림들(102, 102)의 주연 에지가 부직 코어 층(101)의 주연 에지와 중첩되지 않도록 부직포 코어 층(101)보다 면적이 더 크게 제조될 수 있다. 주연 에지는 단열재(100)의 주연부 전체를 따라 연장될 수 있고 스크림들(102, 102)을 포함하지만 부직 코어 층(101)은 배제한다. 유리하게도, 이는 부직 코어 층(101)으로부터의 섬유가 완제품의 외부 표면 상에 노출되는 것을 방지하는 방식으로 스크림들(102, 102)의 주연 에지가 에지 밀봉될 수 있게 한다.
도 3은 단열재의 층들이 서로에 대해 이동하거나 활주하는 것을 방지하기 위해 추가된 특징부를 갖는 밀봉된 단열재(300)를 도시한다. 여기서, 단열재(300)는 앞서의 실시 형태에서 나타낸 바와 같이 한 쌍의 스크림들(302, 302) 사이에 개재된 부직 코어 층(301)을 갖는다. 스크림들(302, 302)은 부직 코어 층(301)의 주연 에지를 넘어서 연장되는 주연 에지(304)를 가지며, 단열재(300)는 이들 주연 에지(304)를 따라 에지 밀봉된다.
앞서의 실시 형태에서와는 달리, 단열재(300)는 도시된 바와 같이 부직 코어 층(301)과 스크림들(302, 302)을 서로에 대해 접합시키는 접착제 층(305)을 추가로 포함한다. 접착제 층(305)은 부직 코어 층(301)과 스크림들(302, 302) 사이의 활주 이동을 방지한다. 접착제 층(305)은, 별도의 바인더(binder)에 대한 필요성 없이, 단열재(300)가 접착제 층(305)만을 사용하여 에지 밀봉될 수 있게 한다.
접착제 층(305)은 임의의 적합한 접착제로 구성될 수 있다. 적합한 접착제는 폴리우레탄 또는 아크릴레이트를 함유하는 열-활성화 접착제를 포함할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 접착제는 자극-감응성(stimuli-responsive)이다. 예를 들어, 접착제 층(305)은 초기에 비점착성일 수 있으며, 이로써 그것이 이형 라이너에 의해 보호되지 않는 상태로 저장될 수 있게 하지만, 열에 의한 활성화 시에 점착성이 될 수 있다. 예시적인 재료는 문헌[Y. L. Dar, W. Yuan-Huffman, S. Shah, and A. Xiao, J. Adhesion Sci. Technol., 21, 1645 (2007)]에 기재되어 있다. 접착제는 또한 난연제, 예컨대 브롬, 포스페이트, 및 요오드 염과 블렌딩될 수 있다.
섬유 치수, 보강 섬유 상의 임의의 접합 부위의 존재, 섬유 얽힘, 및 전체 벌크 밀도를 포함한 다양한 인자들이 본 제공된 다층 구조물의 기계적 특성에 영향을 줄 수 있다. 인장 강도 및 인장 모듈러스는 부직 코어 층의 특성을 특성화할 수 있는 측정기준(metric)이다.
인장 모듈러스는 일반적으로 재료의 강성을 나타내며, 7 ㎪ 내지 1400 ㎪, 70 ㎪ 내지 550 ㎪, 140 ㎪ 내지 350 ㎪, 또는 일부 실시 형태에서는 5 ㎪, 7, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 120, 140, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 550, 600, 700, 800, 900, 1000, 1100, 1200, 1300, 또는 1400 ㎪ 미만, 동일, 또는 초과일 수 있다. 인장 강도는 인열 또는 영구 변형에 대한 부직 코어 층의 저항성을 나타내며, 적어도 28 ㎪, 적어도 32 ㎪, 적어도 35 ㎪, 또는 일부 실시 형태에서는 28 ㎪, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 42, 44, 45, 47, 또는 50 ㎪ 미만, 동일, 또는 초과일 수 있다.
본 제공된 단열재는 도 1 내지 도 3에 도시되지 않은 추가의 층을 선택적으로 포함할 수 있다. 설치를 돕기 위하여, 예를 들어, 이들 예시적인 단열재 중 임의의 것은 외부 접착제 층, 예컨대 감압 접착제 층 또는 다른 부착 층, 또는 체결 기구(fastening mechanism)를 추가로 포함할 수 있다. 그러한 층은 한쪽 또는 양쪽 스크림이나, 또는 단열재의 임의의 다른 외향-대면 표면을 가로질러 연장되고 그와 접촉할 수 있다. 다른 가능성으로서, 이들 단열재 중 임의의 것은 부직 코어 층에 인접한 고체 열 배리어(thermal barrier), 예컨대 알루미늄 시트 또는 포일 층을 포함할 수 있다. 일부 응용의 경우, 하나 이상의 차음 층(acoustically insulating layer)이 또한 부직 코어 층에 결합될 수 있다.
단열재는 임의의 적합한 방법을 사용하여 설치될 수 있다. 본 제공된 단열재는 순응성(conformable)일 뿐만 아니라, 그들이 수용된 공동(cavity) 또는 인클로저를 충전하도록 압축되고 팽창될 수 있다. 일부 경우에, 전기 차량 응용에 사용되는 인클로저는 인클로저의 최대 두께 치수에 비하여 10% 내지 100% 범위의 두께 변동을 가질 수 있다. 예시적인 설치에서, 본 제공된 단열재는 그러한 인클로저 내에 압축 상태로 배치되고, 이어서 팽창되어 인클로저를 실질적으로 충전할 수 있게 될 수 있다.
이들 재료의 탄성(resilience)은 압축된 직후에 그들의 치수 회복에 기초하여 특성화될 수 있다. 바람직한 실시 형태에서, 예를 들어, 두께는 주위 조건에서 그의 원래 두께의 37%로 압축된지 5분 후에 그의 원래 두께의 적어도 70%, 72, 75, 77, 80, 82, 85, 87, 90, 92, 또는 95%로 회복된다.
다층 단열재의 다양한 구성요소들이 하기의 하위섹션에서 더 상세히 설명된다.
부직 코어 층
부직 코어 층은 복수의 비용융성 중합체 섬유로 구성된다. 이들은 어떠한 온도에서도 액체로 되지 않는 중합체로부터 제조된 섬유이다. 일부 경우에, 이들 중합체는 공기의 존재 하에서 가열될 때 먼저 산화되기 때문에 용융되지 않는다. 비용융성 중합체 섬유는 탄소 섬유, 탄소 섬유 전구체, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
탄소 섬유 전구체는 산화된 아크릴 전구체, 예컨대 산화된 폴리아크릴로니트릴을 포함한다. 폴리아크릴로니트릴은 탄소 섬유를 생성하는 데 널리 사용될 수 있는 유용한 아크릴 전구체이다. 일부 실시 형태에서, 폴리아크릴로니트릴은 70 중량% 초과, 75 중량% 초과, 80 중량% 초과, 또는 85 중량% 초과의 아크릴로니트릴 반복 단위를 함유한다.
비용융성 중합체 섬유는 탈수된 셀룰로스성 전구체, 예를 들어 레이온을 추가로 포함한다. 비용융성 중합체 섬유는 리그닌 섬유를 추가로 포함한다. 리그닌은 모노리그놀로 알려진 방향족 알코올의 복합 중합체이며, 식물로부터 유래된다. 모노리그놀 단량체에는 p-쿠마릴 알코올, 코니페릴 알코올, 및 시나필 알코올이 포함되는데, 이들은 서로에 대해 다양한 정도로 메톡실화된다.
비용융성 중합체 섬유는 또한 소정의 열경화성 재료, 예컨대 에폭시, 폴리이미드, 멜라민, 및 실리콘을 포함한다.
천연 섬유, 예컨대 면, 리넨, 대마, 실크, 및 동물 털은 용융 전에 연소된다. 레이온은 셀룰로스로부터 제조된 인조 실크로서, 이는 하기 구조식 I과 같은 화학 구조를 가질 수 있다. 셀룰로스가 연소될 때, 그것은 이산화탄소 및 물을 생성하고 또한 차르(char)를 형성한다. 그러한 연소 반응은, 예를 들어 하기 반응에 의해 나타낼 수 있다:
Figure pct00001
.
[구조식 I]
Figure pct00002
탄소 섬유 전구체는 또한 피치계(pitch-based) 전구체를 포함한다. 피치는 폴리방향족 분자와 헤테로사이클릭 화합물의 복합 블렌드로서, 이는 탄소 복합재 내의 탄소 섬유 또는 탄소 충전제의 전구체로서 사용될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 비닐리덴 클로라이드 및 페놀 수지가 또한 탄소 섬유의 제조를 위한 전구체일 수 있다.
예시적인 실시 형태에서, 비용융성 섬유는 산화된 폴리아크릴로니트릴 섬유로 구성된다. 산화된 폴리아크릴로니트릴 섬유는, 예를 들어 상표명 파이론(PYRON)(미국 미주리주 브리지톤 소재의 졸텍 코포레이션(Zoltek Corporation)) 및 파녹스(PANOX)(독일 마이팅겐 소재의 에스지엘 그룹(SGL Group))로 입수가능한 것들을 포함할 수 있다.
산화된 폴리아크릴로니트릴 섬유는 아크릴로니트릴과 하나 이상의 공단량체의 공중합체를 함유하는 전구체 섬유로부터 유도된다. 유용한 공단량체에는, 예를 들어 메틸 메타크릴레이트, 메틸 아크릴레이트, 비닐 아세테이트, 및 비닐 클로라이드가 포함된다. 공단량체(들)는 공중합 이전의 단량체 혼합물의 전체 중량에 대해 최대 15 중량%, 14 중량%, 13 중량%, 12 중량%, 11 중량%, 10 중량%, 9 중량%, 또는 8 중량%의 양으로 존재할 수 있다.
전구체 섬유의 산화는, 먼저 고온에서 전구체 섬유를 안정화하여 섬유의 용융 또는 융합을 방지하고, 안정화된 섬유를 탄화하여 비탄소 원소를 제거하고, 마지막으로, 심지어 더 높은 온도에서 흑연화 처리를 수행하여 부직 섬유의 기계적 특성을 향상시킴으로써 달성될 수 있다. 본 명세서에 언급된 바와 같은 산화된 폴리아크릴로니트릴 섬유는 부분 또는 완전 산화된 폴리아크릴로니트릴 섬유를 포함한다.
일부 실시 형태에서, 복수의 비용융성 중합체 섬유는 안정화된다. 안정화는 공기 중에서 또는 어떠한 다른 산화 분위기에서 전구체 섬유의 제어된 가열에 의해 수행될 수 있다. 산화는 전형적으로 180℃ 내지 300℃ 범위의 온도에서 분당 1 내지 2℃의 가열 속도로 일어난다.
필요하다면, 전구체 섬유는 수축을 감소시키도록 추가의 가공을 거칠 수 있다. 전구체 섬유의 수축은 저온 안정화 처리 동안 섬유를 그들의 축을 따라 연신함으로써 감소될 수 있다. 그러한 연신은 섬유 축을 따른 고도의 바람직한 배향을 갖는 산화된 폴리아크릴로니트릴 섬유를 생성할 수 있다. 안정화 공정은 아크릴 전구체의 화학 구조에 있어서 변화를 일으키는데, 이로써 재료는 후속 고온 처리에 대해 열적으로 안정하게 된다. 이 공정 동안, 섬유는 색상이 흑색으로 변한다. 흑색 섬유는 섬유의 분자 질서의 손상을 피하도록 느린 가열 속도로 고온에서, 전형적으로 1000℃ 내지 1500℃에서 불활성 분위기에서 탄화된다. 이들 섬유에는, 섬유의 텍스처를 개선하고 부직 코어 층의 인장 모듈러스를 향상시키기 위해, 예를 들어 2000℃ 초과 내지 3000℃의 고온에서의 흑연화 처리가 제공된다. 필요하다면, 섬유의 강도 및 인장 모듈러스는 승온에서 연신함으로써 추가로 개선될 수 있다.
더 일반적으로는, 부직 코어 층에 사용되는 비용융성 중합체 섬유는 섬유가 부직 코어 층 내에서 얽히게 될 수 있게 하는 섬유 직경 및 길이를 가질 수 있다. 그러나, 섬유는 바람직하게는 웨브 강도가 과도하게 손상될 정도로 얇지는 않다. 섬유는 평균 섬유 직경이 1 마이크로미터 내지 100 마이크로미터, 2 마이크로미터 내지 50 마이크로미터, 5 마이크로미터 내지 20 마이크로미터, 또는 일부 실시 형태에서는 1 마이크로미터, 2, 3, 5, 7, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 또는 100 마이크로미터 미만, 동일, 또는 초과일 수 있다.
장섬유의 포함은 섬유 탈락을 감소시키고, 횡방향을 따라 부직 코어 층의 강도를 추가로 향상시킬 수 있다. 비용융성 중합체 섬유는 중위 섬유 길이가 10 밀리미터 내지 100 밀리미터, 15 밀리미터 내지 100 밀리미터, 25 밀리미터 내지 75 밀리미터, 또는 일부 실시 형태에서는 10 밀리미터, 12, 15, 17, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 또는 75 밀리미터 미만, 동일, 또는 초과일 수 있다.
부직 코어 층을 형성하는 데 사용되는 비용융성 중합체 섬유는 벌크 섬유로부터 제조될 수 있다. 벌크 섬유는 개방형/혼합 기계의 입구 컨베이어 벨트 상에 배치될 수 있으며, 여기서 이들은 회전 콤브에 의해 풀어 헤쳐지고(teased apart) 혼합될 수 있다. 이어서, 섬유를 웨브-형성 장비 내로 블로잉하고, 여기서 이들은 드라이-레이드(dry-laid) 부직 코어 층으로 형성된다.
대안으로서, 스파이크(SPIKE) 에어-레잉(air-laying) 형성 장치(덴마크 소재의 폼파이버 엔브이(FormFiber NV)로부터 구매가능함)가 이들 벌크 섬유를 함유하는 부직 섬유질 웨브를 제조하는 데 사용될 수 있다. 스파이크 장치 및 에어-레이드(air-laid) 웨브를 형성함에 있어서 스파이크 장치를 사용하는 방법에 관한 상세한 내용은 미국 특허 제7,491,354호(앤더슨(Andersen)) 및 제6,808,664호(포크(Falk) 등)에 기재되어 있다.
컨베이어 벨트와 함께 2개의 회전 스파이크 롤러를 구비한 분할형 사전-개방 및 블렌딩 챔버 내로 벌크 섬유를 공급할 수 있다. 이후에, 벌크 섬유를 블로워를 구비한 형성 챔버의 상부 내로 공급한다. 섬유 재료는 챔버의 상부에서 개봉되고 부풀려지고(fluffed), 이어서 스파이크 롤러의 상부 열(row)을 통해 형성 챔버의 저부로 떨어지고, 그럼으로써 스파이크 롤러의 하부 열로 전달될 수 있다. 이어서, 재료는, 다공성 형성 벨트/와이어의 하단부로부터 형성 챔버에 가해지는 진공과 중력의 조합에 의해 끌어 당겨져서 다공성 무단 벨트/와이어 상에 침강될 수 있다.
대안적으로, 부직 코어 층은 에어-레이드 기계 내에서 형성될 수 있다. 웨브-형성 장비는, 예를 들어 미국 뉴욕주 마세돈 소재의 란도 머신 컴퍼니(Rando Machine Co.)로부터 구매가능한 란도-웨버(RANDO-WEBBER) 장치일 수 있다. 대안적으로, 웨브-형성 장비는 에어-레잉에 의해서라기보다는 카딩(carding) 및 크로스-랩핑(cross-lapping)에 의해 드라이-레이드 웨브를 생성하는 것일 수 있다. 크로스-랩핑은 수평(예를 들어, 프랑스 76504 엘뵈프 쉬르 센 소재의 아쎌린-티보(ASSELIN-THIBEAU)로부터 구매가능한 프로파일 시리즈(PROFILE SERIES) 크로스-랩퍼(cross-lapper)를 사용함) 또는 수직(예를 들어, 체코 소재의 리베레츠 대학(University of Liberec)으로부터의 스트루토(STRUTO) 시스템 또는 스위스 소재의 산텍스 아게(Santex AG)로부터의 웨이브-메이커(WAVE-MAKER) 시스템을 사용함)일 수 있다.
산화된 폴리아크릴로니트릴 섬유는 원하는 난연성 및 단열 특성을 갖는 단열재를 제공하기에 충분한 임의의 양으로 존재할 수 있다. 산화된 폴리아크릴로니트릴 섬유는 60 중량% 내지 100 중량%, 70 중량% 내지 100 중량%, 81 중량% 내지 100 중량%, 또는 일부 실시 형태에서는 50 중량%, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 또는 95 중량% 미만, 동일, 또는 초과, 또는 100 중량% 이하의 양으로 존재할 수 있다.
일부 실시 형태에서, 부직 코어 층은 2개 이상의 개별 섬유가 함께 매듭지어지거나 꼬이게 된 다수의 섬유 얽힘을 포함한다. 이들 얽힘 내의 섬유들은, 물리적으로 부착되어 있지 않지만, 반대 방향으로 당겨질 때 분리에 저항하도록 서로 엮여질 수 있다.
얽힘은 니들 태킹(needle tacking) 공정 또는 하이드로인탱글링(hydroentangling) 공정에 의해 유도될 수 있다. 유리하게는, 이들 공정은, 부직 코어 층 내의 섬유가 부직 코어 층의 주 표면에 수직한 방향을 따라 실질적으로 얽혀져서 로프트를 향상시키고 이들 방향을 따라 부직 코어 층의 강도를 증가시키는 얽힘을 제공할 수 있다.
부직 코어 층은, 바브형 니들(barbed needle)(예를 들어, 미국 위스콘신주 매니토웍 소재의 포스터 니들 컴퍼니, 인크.(Foster Needle Company, Inc.)로부터 입수가능함)을 구비한, 독일 소재의 딜로(Dilo)로부터 상표명 딜로(DILO)로 구매가능한 니들 태커(needle tacker)를 사용하여 얽혀질 수 있으며, 그럼으로써 전술된 실질적으로 얽힌 섬유는 니들 태킹된 섬유이다. 니들 펀칭으로도 지칭되는 니들 태킹은, 바브형 니들의 어레이를 웨브를 통해 반복적으로 통과시키고 웨브의 섬유를 따라 당기면서 이들을 후퇴(retracting)시킴으로써 부직 코어 층의 주 표면에 수직으로 섬유를 얽히게 한다.
사용되는 니들의 유형(또는 유형들), 침투 깊이, 및 스트로크 속도를 포함한 니들 태킹 공정 파라미터는 특별히 제한되지 않는다. 또한, 매트 면적당 니들 택의 최적 개수는 용도에 따라 달라질 것이다. 전형적으로, 부직 코어 층은 평균 적어도 5개의 니들 택/㎠를 제공하도록 니들 태킹된다. 바람직하게는, 매트는 평균 약 5 내지 60개의 니들 택/㎠, 더 바람직하게는 평균 약 10 내지 약 20개의 니들 택/㎠를 제공하도록 니들 태킹된다.
니들 태킹과 관련된 추가의 선택사항 및 이점이 어딘가 다른 곳에, 예를 들어 미국 특허 출원 공개 제2006/0141918호(리엔크(Rienke)), 제2011/0111163호(보조클리언(Bozouklian) 등), 및 국제 특허 출원 공개 PCT/CN2017/110372호(카이(Cai) 등)에 기재되어 있다.
부직 코어 층은 또한 통상적인 물 얽힘 유닛(water entangling unit)(미국 메릴랜드주 비더포드 소재의 허니콤 시스템즈 인크.(Honeycomb Systems Inc.)로부터 구매가능함; 또한 미국 특허 제4,880,168호(란달, Jr.(Randall, Jr.) 참조))을 사용하여 하이드로인탱글링될 수 있다. 하이드로인탱글러(hydroentangler)에 사용하기 위한 바람직한 액체는 물이지만, 다른 적합한 액체가 물과 함께 또는 물 대신 사용될 수 있다.
물 얽힘 공정에서는, 가압 액체, 예컨대 물이 커튼-유사 어레이로 부직 코어 층 상으로 전달되는데, 이때 부직 코어 층은 액체 스트림 바로 아래로 통과한다. 매트 또는 웨브는 와이어 스크린에 의해 지지되는데, 이는 컨베이어 벨트로서 작동한다. 매트는 제트 오리피스 바로 아래에 있는 와이어 스크린 컨베이어 상의 얽힘 유닛 내로 공급된다. 와이어 스크린은 얽힌 매트의 원하는 최종 외관에 따라 선택된다. 조대 스크린은 스크린 내의 구멍에 상응하는 천공부를 갖는 매트를 생성할 수 있는 반면, 매우 미세한 스크린(예컨대, 100 메시)은 눈에 띄는 천공부가 없는 매트를 생성할 수 있다.
예시적인 실시 형태에서, 부직 코어 층은 평균 벌크 밀도가 15 ㎏/㎥ 내지 50 ㎏/㎥, 15 ㎏/㎥ 내지 40 ㎏/㎥, 20 ㎏/㎥ 내지 30 ㎏/㎥, 또는 일부 실시 형태에서는 15 ㎏/㎥, 16, 17, 18, 19, 20, 22, 24, 25, 26, 28, 30, 32, 35, 37, 40, 42, 45, 47, 또는 50 ㎏/㎥ 미만, 동일, 또는 초과이다.
보강 섬유
선택적으로, 부직 코어 층은 보강 섬유로 알려진 복수의 2차 섬유와 블렌딩된 복수의 산화된 폴리아크릴로니트릴 섬유 둘 모두를 포함한다. 보강 섬유는 부직 코어 층의 후속 용융 가공을 가능하게 하기에 충분히 낮은 용융 온도를 갖는 바인더 섬유를 포함할 수 있다. 바인더 섬유는 일반적으로 중합체이며, 균일한 조성을 갖거나 2가지 이상의 성분을 함유할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 바인더 섬유는, 섬유의 축을 따라 연장되고 원통형 셸(shell) 중합체에 의해 둘러싸인 코어 중합체로 구성된 이성분(bi-component) 섬유이다. 셸 중합체의 용융 온도는 코어 중합체의 용융 온도보다 낮을 수 있다.
그러나, 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "용융"은 승온에서 섬유의, 또는 이성분 셸/코어 섬유의 경우에는 그러한 섬유의 외부 표면의 점진적인 변환을 지칭하는데, 이때 승온은 폴리에스테르가 접촉하게 되는 다른 섬유 - 비용융성 섬유, 및 폴리에스테르와 동일한 특성을 가지며 전술된 바와 같이 더 높거나 더 낮은 용융 온도를 가질 수 있는 임의의 다른 바인더 섬유를 포함함 - 에 접합하기에 충분히 연질이고 점착성으로 되는 온도이다.
폴리에스테르와 같은 소정의 열가소성 재료는 용융될 때 점착성으로 될 수 있으며, 이는 이들을 바인더 섬유의 외부 표면에 적합한 재료가 되게 할 수 있다. 유용한 바인더 섬유는 용융 온도가 100 ℃ 내지 300 ℃, 또는 일부 실시 형태에서는 100 ℃, 105, 110, 115, 120, 125, 130, 135, 140, 145, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280, 290, 또는 300 ℃ 미만, 동일, 또는 초과인 중합체로 구성된 외부 표면을 갖는다.
바인더 섬유는 노드들의 3차원 어레이를 생성함으로써 단열재의 구조적 완전성을 증가시키는데, 이러한 노드들에서는 구성 섬유들이 서로 물리적으로 부착되어 있다. 이들 노드는 거시적 섬유 네트워크를 제공하는데, 이는 인열 강도, 인장 모듈러스를 증가시키고, 최종 제품의 치수 안정성을 보존하고, 섬유 탈락을 감소시킨다. 유리하게도, 바인더 섬유의 혼입은 부직 코어 층의 구조적 완전성을 보존하면서 벌크 밀도가 감소되게 할 수 있으며, 이는 다시 중량 및 열 전도성 둘 모두를 감소시킨다.
보강 섬유는 단열재(100)에 충분한 로프트, 압축성, 및/또는 내인열성을 부여하기에 적합한 임의의 직경을 가질 수 있다. 보강 섬유는 평균 섬유 직경이 10 마이크로미터 내지 1000 마이크로미터, 15 마이크로미터 내지 300 마이크로미터, 20 마이크로미터 내지 100 마이크로미터, 또는 일부 실시 형태에서는 10 마이크로미터, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 120, 150, 170, 200, 250, 300, 400, 500, 750, 또는 1000 마이크로미터 미만, 동일, 또는 초과일 수 있다.
보강 섬유는 1 중량% 내지 40 중량%, 3 중량% 내지 30 중량%, 3 중량% 내지 19 중량%, 또는 일부 실시 형태에서는 0 중량% 이상, 또는 1 중량%, 2, 3, 4, 5, 7, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 또는 50 중량% 미만, 동일, 또는 초과의 양으로 존재할 수 있다.
산화된 폴리아크릴로니트릴 섬유 대 보강 섬유의 바람직한 중량비는 단열재에 대해 높은 인장 강도 내지 내인열성을 부여할 뿐만 아니라 허용가능한 난연성 - 예를 들어, UL-94V0 화염 시험을 통과하는 능력 - 도 부여한다. 산화된 폴리아크릴로니트릴 섬유 대 보강 섬유의 중량비는 적어도 4:1, 적어도 5:1, 적어도 10:1, 또는 일부 실시 형태에서는 4:1, 5:1, 6:1, 7:1, 8:1, 9:1, 또는 10:1 미만, 동일, 또는 초과일 수 있다.
열 전도 및 대류의 전체 효과를 그렇게 감소시킴으로써, 놀라울 정도로 낮은 열 전도율 계수를 달성하는 것이 가능하다. 본 제공된 단열재의 부직 코어 층은 ASTM D1518-85(2003년에 재승인됨)에 따라 주위 조건에서 0.035 W/K-m 미만, 0.033 W/K-m 미만, 0.032 W/K-m 미만, 또는 일부 실시 형태에서는 0.031 W/K-m, 0.032, 0.033, 0.034, 또는 0.035 W/K-m 미만, 동일, 또는 초과의 열 전도율 계수를 나타낼 수 있다. 이들 범위 내의 열 전도율 계수는 부직 코어 층이 그의 완화된 구성(즉, 압축되지 않음) 상태일 때 얻어지거나, ASTM D5736-95(2001년에 재승인됨)에 기초하여 그의 원래 두께의 20%로 압축될 때 얻어질 수 있다.
추가의 선택사항으로서, 부직 코어 층은, 100 ℃ 내지 300 ℃의 용융 온도를 갖는 중합체로 구성된 외부 표면을 갖는 보강 섬유 또는 산화된 폴리아크릴로니트릴 섬유 어느 것도 아닌 복수의 섬유를 포함하는 것이 가능하다. 그러한 섬유는, 예를 들어, 용융 온도가 300 ℃를 초과하는 폴리에스테르 섬유를 포함할 수 있다. 그러나, 단열재의 난연성을 최대화하기 위하여, 산화된 폴리아크릴로니트릴 섬유는 100 ℃ 내지 300 ℃의 용융 온도를 갖는 중합체로 구성된 외부 표면을 갖지 않는 복수의 섬유의 85 부피% 초과, 90 부피% 초과, 또는 95 부피% 초과를 나타내는 것이 바람직하다.
선택적으로, 산화된 폴리아크릴로니트릴 섬유 및 보강 섬유는 권축된(crimped) 구성(예를 들어, 지그재그형, 사인곡선형, 또는 나선형 형상)을 제공하도록 각각 권축된다. 대안적으로, 산화된 폴리아크릴로니트릴 섬유 및 보강 섬유 중 일부 또는 전부는 선형 구성을 갖는다. 권축되는 산화된 폴리아크릴로니트릴 섬유(208) 및/또는 보강 섬유의 분율은 5%, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 또는 100% 미만, 동일, 또는 초과일 수 있다. 유럽 특허 제0 714 248호에 더 상세히 기재된 권축은 부직 코어 층의 벌크, 또는 단위 중량당 부피를 상당히 증가시킬 수 있다.
바인더
부직 코어 층은 선택적으로 단열재의 에지 밀봉을 가능하게 하는 바인더를 포함한다. 바인더는 스크림 및/또는 부직 코어 층 상에 배치될 수 있다. 바인더의 존재는 바인더의 적어도 일부를 용융시킴으로써 스크림(들)의 주연 에지가 에지 밀봉될 수 있게 한다.
바인더는 많은 형태를 취할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 바인더는 전술된 바와 같은 바인더 섬유의 포함을 통해 제공된다. 유용한 바인더 섬유는 이성분 섬유 - 용융성(melty) 섬유를 포함함 -, 또는 일성분(monocomponent) 섬유를 포함할 수 있다. 예로서, 적합한 이성분 섬유는 저융점 폴리올레핀 시스(sheath)와 함께 폴리에스테르 또는 나일론 코어를 포함할 수 있다. 추가의 예로서, 이성분 섬유는, 미국 텍사스주 휴스턴 소재의 코사(KoSa)에 의해 제공된 타입 254 셀본드(Type 254 CELBOND) 섬유와 같이 폴리에스테르-폴리올레핀 공중합체 시스와 함께 폴리에스테르 코어를 가질 수 있다. 이 섬유는 용융 온도가 대략 230 ℉(110℃)인 시스 성분을 갖는다. 바인더 섬유는 또한 이성분 섬유라기보다는 폴리에스테르 단일중합체 또는 공중합체일 수 있다.
적합한 일성분 섬유는 연화 온도가 150 ℃ 미만인 열가소성 섬유(예컨대, 폴리올레핀 또는 나일론)를 포함한다. 다른 적합한 일성분 섬유는 연화 온도가 260 ℃ 미만인 열가소성 섬유(예컨대, 소정의 폴리에스테르 섬유)를 포함한다. 로프트의 향상을 위하여, 이들 바인더 섬유는 상기에서 보강 섬유에 대해 언급된 바와 같이 권축되는 것이 유리하다.
선택적으로, 이들 바인더 섬유는 또한 부직 코어 층을 위한 보강 섬유로서 기능할 수 있다. 대안적으로, 바인더 섬유는 앞서의 섹션에 기재된 보강 섬유와는 별개의 성분으로서 부직 코어 층 내로 블렌딩될 수 있다.
다른 실시 형태에서, 바인더는 코팅에 의해 제공된다. 코팅은 스크림 상에, 부직 코어 층 상에, 또는 둘 모두에 배치될 수 있다. 코팅은 임의의 알려진 방법, 예컨대 용액 캐스팅 또는 고온 용융 코팅을 사용하여 적용될 수 있다. 유용한 용액 캐스팅 방법에는 브러시, 바(bar), 롤(roll), 와이핑(wiping), 커튼(curtain), 로토그라비어(rotogravure), 스프레이, 또는 딥(dip) 코팅 기법이 포함된다.
단열재를 에지 밀봉하는 데 효과적인 코팅은 아크릴 중합체 라텍스 또는 폴리우레탄계 라텍스로부터 제조된 것들을 포함한다. 예시적인 중합체 바인더에는 다우 폴리코(Dow POLYCO) 3103(아크릴/비닐 아세테이트 공중합체), 다우 로플렉스(Dow RHOPLEX) HA-8, 및 디에스엠 뉴레즈(DSM NEWREZ R-966(폴리우레탄계 라텍스)이 포함된다. 다른 유용한 바인더 재료에는, 선택적으로 수성 에멀젼 형태인 플루오르화 열가소성 물질, 예컨대 상표명 THV로 제공되고 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니(3M Company)에 의해 제공되는 것들이 포함된다.
라텍스는 스크림 및/또는 부직 코어 층 상에 수용액으로부터 캐스팅될 수 있다. 라텍스 바인더는 수용액의 고형물 함량에 대해 임의의 적합한 양으로 존재할 수 있다. 라텍스 바인더는 코팅의 전체 고형물 중량을 기준으로 1 중량% 내지 70 중량%, 3 중량% 내지 50 중량%, 5 중량% 내지 20 중량%, 또는 일부 실시 형태에서는 1 중량%, 2, 3, 4, 5, 7, 10, 12, 15, 17, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65 또는 70 중량% 미만, 동일, 또는 초과의 양으로 존재할 수 있다.
바인더는 또한 스크림과 부직 코어 층 사이에 접착을 제공할 수 있다. 이는 스크림(들)의 내부 표면 상에 바인더를 코팅한 후, 스크림을 부직 코어 층과 접촉되게 배치함으로써 달성될 수 있다. 선택적으로, 바인더는 용액으로부터 이들 내부 표면 상에 분무 코팅될 수 있다.
코팅은, 스크림, 및 선택적으로 부직 코어 층이 열 및/또는 압력을 받을 때 대체로 균일하고 무공극(void-free)인 에지 시일을 형성하기에 충분히 두꺼워야 한다. 주어진 응용을 위한 최소 코팅 중량은 다른 인자들 중에서도 특히, 스크림 및 부직 코어 층의 다공도 및 두께에 좌우될 것이다. 예시적인 실시 형태에서, 코팅은 평량(basis weight)이 2 gsm 내지 100 gsm, 5 gsm 내지 50 gsm, 10 gsm 내지 20 gsm, 또는 일부 실시 형태에서는 2 gsm, 3, 4, 5, 7, 10, 12, 15, 17, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 또는 100 gsm 미만, 동일, 또는 초과이다.
코팅은 바인더에 더하여 다른 성분들을 함유하는 것이 유리할 수 있다. 예를 들어, 바인더가 난연성이 아닌 경우, 코팅은 난연성 첨가제를 추가로 포함할 수 있다.
UL94-V0 가연성 표준을 준수하여 측정하는 데 사용되는 이들 물품에 대해 수행된 화염 시험은 단열재 내의 얇은 섹션이 연소에 가장 취약하다는 것을 보여주었다. 또한, 단열재의 에지 밀봉은 두께가 감소된 영역을 초래한다. 그 결과, 에지 밀봉된 영역에 적용되는 코팅 내로의 난연제의 첨가는 전체 내화성을 향상시키는 데 특히 유의한 효과를 갖는 것으로 밝혀졌다. 소정 실시 형태에서, 이러한 개질은 단열재가 UL94-V0 가연성 표준을 통과할 수 있게 한다. 놀랍게도, 일부 실시 형태에서, 부직 코어 층 및 스크림이 개별적으로 통과할 수 없는 경우에도, 전체로서의 다층 단열재는 UL94-V0 가연성 표준을 통과할 수 있는 것으로 밝혀졌다.
유용한 난연성 첨가제는 인산염계 첨가제, 예컨대 폴리인산암모늄을 포함한다. 폴리인산암모늄은 폴리인산과 암모니아의 무기 염이며, 선형 중합체 또는 분지형 중합체 중 어느 하나일 수 있다. 이의 화학식은 [NH4PO3]n(OH)2이며, 여기서 각각의 단량체는 3개의 산소를 갖는 인 원자의 오르토포스페이트 라디칼 및 암모늄 양이온에 의해 중화된 1개의 음전하로 이루어져서, 2개의 결합이 중합이 자유로운 상태로 남겨져 있다. 분지형인 경우에, 일부 단량체는 암모늄 음이온이 누락되어 있으며, 대신에 다른 단량체에 연결되어 있다. 폴리인산암모늄 이외의 유기포스페이트가 또한 사용될 수 있다.
코팅의 내화성을 향상시킬 수 있는 다른 첨가제는 팽창제, 또는 열 노출의 결과로서 팽윤되는 물질을 포함한다. 본 제공된 단열재에서, 팽창성 첨가제는 하기 중 하나 이상을 포함할 수 있다: (1) 인-함유 부분, 예를 들어 폴리인산암모늄에 의해 제공되는 것, (2) 화재 사건에서 차르를 증가시키는 하이드록실-함유 부분, 예컨대 수크로스, 카테콜, 펜타에리트리톨("PER"), 및 갈산, 및 (3) 발포제로서 작용할 수 있는 질소-함유 부분, 예컨대 멜라민 또는 암모늄. 바람직한 실시 형태에서, 성분 (1) 내지 성분 (3)은 모두 조합되어 사용된다. 팽창제는 또한 흑연 충전제, 예컨대 팽창성 흑연을 포함할 수 있다. 팽창성 흑연은 가열될 때 팽창되는 흑연의 합성된 층간 화합물이다.
난연성 첨가제는 공통 용매 중에 바인더와 함께 용해되거나 분산될 수 있고, 두 성분 모두는 스크림 및/또는 부직 코어 층 상에 용액 캐스팅된다. 편리하게는, 폴리인산암모늄은 중합체 라텍스를 또한 함유하는 수용액으로부터 캐스팅될 수 있다.
난연성 첨가제는 코팅의 전체 고형물 중량을 기준으로 5 중량% 내지 95 중량%, 10 중량% 내지 90 중량%, 20 중량% 내지 60 중량%, 또는 일부 실시 형태에서는 5 중량%, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 또는 95 중량% 미만, 동일, 또는 초과의 양으로 존재할 수 있다.
수용액 그 자체는 선택된 코팅 방법에 적절한 점도를 제공하기에, 그리고 스크림 및/또는 부직 코어 층의 섬유 상에 균일한 코팅을 제공하기에 적합한 임의의 농도를 가질 수 있다. 분무 코팅의 경우, 1 중량% 내지 50 중량%, 2.5 중량% 내지 25 중량%, 5 중량% 내지 15 중량%, 또는 일부 실시 형태에서는 1 중량%, 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5, 4, 4.5, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 15, 17, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 또는 50 중량% 미만, 동일, 또는 초과의 고형물 함량을 사용하는 것이 전형적이다.
스크림
도 1 내지 도 3에 언급된 스크림은 특별히 제한되지 않으며, 직조 또는 부직인 임의의 유형의 개방형 메시 구조를 포함할 수 있다.
직조 스크림은 임의의 유형의 짜임(weave)을 가질 수 있으며, 부직 스크림은 멜트 블로잉(melt blowing), 스펀 레이스(spun lace) 및 스펀 본드(spun bond) 기법을 포함한 임의의 잘 알려진 기법을 사용하여 생성된다.
부직 스크림은 폴리에틸렌 섬유, 폴리프로필렌 섬유, 폴리에틸렌 섬유와 폴리프로필렌 섬유의 혼합물, 나일론 섬유(예컨대, 전술된 나일론), 폴리에스테르 섬유(예컨대, 전술된 폴리에스테르), 아크릴 및 모드아크릴 섬유, 예컨대 폴리아크릴로니트릴 섬유 및 아크릴로니트릴 및 비닐클로라이드 공중합체 섬유, 폴리스티렌 섬유, 폴리비닐아세테이트 섬유, 폴리비닐클로라이드 섬유, 셀룰로스 아세테이트 섬유, 유리 섬유 및 비스코스 섬유를 포함한 매우 다양한 섬유들 중 임의의 것으로부터 제조된 것들을 포함한다. 상기 합성 섬유들에 더하여, 면 또는 울과 같은 천연 섬유가 또한 사용될 수 있다.
본 제공된 단열재에서, 스크림을 생성하는 데 사용되는 적합한 중합체 섬유는 폴리아미드, 폴리에스테르, 및 폴리올레핀, 특히 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌, 또는 이들의 조합을 포함한다. 스크림은 또한 유리섬유를 함유할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 개방 메시 천은 적어도 하나의 나일론, 고밀도 폴리에틸렌 또는 이들의 조합을 포함한다.
다양한 실시 형태에서, 각각의 스크림은 난연성 섬유로 구성된다. 유리섬유 섬유는 상기 언급된 중합체보다 더 우수한 고유 내화성을 갖지만, 심지어 가연성 중합체조차도 충분한 양의 난연성 첨가제와 블렌딩함으로써 상당한 내화성이 구비될 수 있다. 예를 들어, 이들 스크림은 난연성 폴리에스테르 섬유로부터 제조될 수 있다.
난연성 첨가제는 호스트 중합체와 혼화성 또는 불혼화성일 수 있다. 혼화성 첨가제는 페놀성 말단 기를 함유하는 인계 난연제와 같은 중합체 용융 첨가제를 포함한다. 폴리포스포네이트 - 폴리포스포네이트 단일중합체 및 공중합체를 포함함 - 가 또한 폴리에스테르와 혼화가능하게 블렌딩되어 난연성 섬유를 형성할 수 있다. 유용한 첨가제는 미국 매사추세츠주 첼름스퍼드 소재의 에프알엑스 폴리머스, 인크.(FRX Polymers, Inc.)로부터 상표명 노피아(NOFIA)로 구매가능하다. 일반적으로, 미세 섬유 직경을 갖는 스크림을 제조하는 데에는 혼화성 첨가제가 바람직하다. 섬유 직경이 10 마이크로미터보다 큰 경우, 소정의 비혼화성 염의 포함이 또한 내화성을 향상시키는 데 사용될 수 있다.
일부 실시 형태에서, 난연성 섬유는, 그러한 섬유 100%로부터 제조되어 부직 웨브로 형성될 때 UL94-V0 가연성 표준을 통과할 수 있고; 평량이 250 gsm 미만일 수 있고 웨브 두께가 6 밀리미터 미만일 수 있다.
적합한 스크림은 섬유성일 필요는 없다. 스크림은, 예를 들어 연속 필름을 포함할 수 있으며, 연속 필름은 메시-유사 구조를 형성하기 위해 천공된다. 유용한 스크림은 미국 특허 제6,617,002호(우드(Wood)), 제6,977,109호(우드), 및 제7,731,878호(우드)에 기재된 것과 같은 천공된 필름으로부터 제조될 수 있다.
스크림은 일반적으로 부직 코어 층보다 훨씬 더 얇다. 단열재의 중량을 최소화하기 위해, 스크림은, 강도 및 인성에 대한 임의의 기술적 요건을 만족시키면서 부직 코어 층 내에 성긴 섬유를 봉지할 목적을 제공하기에 필요한 만큼만 두껍게 만들어질 수 있다. 바람직한 실시 형태에서, 한쪽 또는 양쪽 스크림은 평량이 10 gsm 내지 100 gsm, 20 gsm 내지 80 gsm, 30 gsm 내지 70 gsm, 또는 일부 실시 형태에서는 10 gsm, 12, 15, 17, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 95, 또는 100 gsm 미만, 동일, 또는 초과이다.
추가의 변형 형태가 가능하다. 예를 들어, 부직 코어 층 및/또는 스크림 내의 섬유는 바인더가 아닌 다른 조성물로 코팅될 수 있다. 섬유 상의 코팅은, 예를 들어 실리콘, 아크릴레이트, 및 플루오로중합체로부터 선택될 수 있으며, 이로써 부직 코어 층은 방사율이 0.5 미만이다. 여기서, "방사율"은 재료의 표면으로부터 방사되는 에너지 대 동일한 온도 및 파장에서 그리고 동일한 관찰 조건 하에서 흑체(완전 방사체)로부터 방출된 에너지의 비로서 정의된다. 방사율을 감소시킴으로써, 재료가 열 방사로부터 열을 손실하는 정도를 낮추는 데 도움이 된다.
부직 코어 층의 구성 섬유들을 코팅함으로써, 상당한 기능적 및/또는 미적 효과를 부여할 수 있다. 예를 들어, 섬유를 코팅함으로써, 섬유를 보강하는 효과를 가지며, 이에 따라 웨브의 전체 강도를 증가시킨다. 소정의 코팅 재료, 예컨대 플루오로중합체 및 실리콘은 공기 중에 부유하는 물질이 섬유 표면에 접착되게 되기 때문에 얼룩 또는 부착오염(fouling)에 대한 저항성을 향상시킬 수 있다. 일부 응용에서는, 불투명한 코팅으로 섬유를 시딩(sheathing)하는 것이 바람직할 수 있는데, 이는 또한 부직 코어 층의 색상을 변화시키는 데 사용될 수 있는 것으로, 이때 부직 코어 층은 산화된 폴리아크릴로니트릴 섬유 또는 다른 탄화된 섬유로 인해 대체로 흑색 또는 회색일 것이다.
도 1 내지 도 3에서의 부직 코어 층은 주어진 응용에 대해 할당된 공간에 기초하여 임의의 적합한 두께를 가질 수 있다. 전기 차량 격실에 사용되는 단열재로서, 부직 코어 층은 두께가 1 밀리미터 내지 50 밀리미터, 2 밀리미터 내지 25 밀리미터, 3 밀리미터 내지 20 밀리미터, 또는 일부 실시 형태에서는 1 밀리미터, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 15, 17, 20, 22, 25, 27, 30, 35, 40, 45, 또는 50 밀리미터 미만, 동일, 또는 초과일 수 있다.
제조 방법
본 제공된 단열재는 배치(batch) 방법 및 연속 방법을 포함한 다양한 방식으로 제조될 수 있다.
도 4는 예시적인 연속 제조 방법을 도해하는 워크플로우(50)의 다이어그램이다. 워크플로우는 블록 화살표(52)로 나타낸 재료 투입물에서 시작하며, 이들은 블록(54)으로 나타낸 카딩 공정 내로 공급된다.
재료 투입물은 부직 코어 층의 비용융성 중합체 섬유, 예컨대 OPAN 섬유를 포함한다. 비용융성 섬유는 선택적인 보강 섬유 및/또는 바인더 섬유, 예컨대 고온 폴리에스테르 섬유와 블렌딩될 수 있다. 예시적인 공정에서는, OPAN 섬유를 고온 폴리에틸렌 테레프탈레이트 스테이플 섬유와 블렌딩하고 카딩하여 두께가 약 8 mm인 부직 코어 층을 형성한다.
다시 도 4를 참조하면, 이어서 블록(56)에서, 웨브의 상부 및 하부 주 표면을 바인더 용액으로 분무 코팅한다. 상기 용액 중에는 중합체 바인더, 및 선택적으로, 코팅의 내화성을 개선하기 위한 가용성의 난연성 첨가제가 분산되어 있다. 환경, 건강, 및 안전성 인자에 기초하여, 바인더 수용액을 사용하고, 휘발성 유기 용매에 대한 필요성을 피하는 것이 유리할 수 있다. 대안적인 실시 형태에서, 분무 코팅은 웨브의 상부 주 표면에만 또는 하부 주 표면에만 적용된다.
블록(56)의 분무 코팅 단계는 분무 기법, 분무 소적(droplet)의 크기 및 층의 두께에 따라, 바인더 용액이 부직 코어 층 내로 깊이 침투되게 할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 침투 깊이는 부직 코어 층의 두께에 대해 100%이거나, 또는 95%, 90, 85, 80, 75, 70, 65, 60, 55, 또는 50% 초과, 동일, 또는 미만 이다.
이어서, 코팅된 웨브는 스크림들(58, 58) 사이로 안내되고, 3개의 층 모두는 닙 롤(nip roll)들(60, 60) 사이로 이송될 수 있다. 층들이 합쳐질 때, 바인더 용액은 한쪽 또는 양쪽 스크림 내로 약간 침투할 수 있으며, 이에 따라 코팅이 건조될 때 어느 정도의 접착을 제공할 수 있다. 바인더 용액은 어느 쪽의 스크림이든 이를 완전히 관통하지 않는 것이 유리할 수 있는데, 그 이유는, 이는, 에지 밀봉될 때 단열재의 외부 표면이 공구에 달라붙게 되는 원인이 될 있기 때문이다.
블록(62)에서는, 스크림 및 코팅된 부직 코어 층이 얽힘 공정을 거친다. 얽힘 공정은, 예를 들어 니들 태킹 또는 하이드로인탱글링 공정일 수 있다. 이 공정 단계의 산출물은 스크림 및 코어 층의 섬유들이 부직 코어 층의 주 표면에 수직인 방향을 따라 서로 실질적으로 얽힌 다층 구조물이다.
마지막으로, 블록(64)에서는, 코팅되고 얽힌 웨브를 오븐 내에서 가열하여, 코팅된 섬유를 건조시킨다. 바람직하게는, 이 단계는 블록(56)에서의 섬유 코팅 공정으로부터 웨브 내로 도입된 실질적으로 모든 잔류 용매를 제거한다. 이 워크플로우의 최종 생성물은 에지-개방형(open-edged) 단열재이며, 이는 롤 형태로 저장될 수 있고 가공자(converter) 또는 최종 사용자에 의해 에지 밀봉될 수 있다.
선택적으로, 블록(62)의 얽힘 단계는 워크플로우(50)의 다른 단계에서 일어날 수 있다. 예를 들어, 이 단계는 바인더 용액이 니들 태킹에 사용되는 바브형 니들을 오염시키지 않도록 블록(56)의 분무 코팅 단계 직전에 일어날 수 있다. 이러한 변형된 워크플로우의 불리한 점은 3개의 층 모두라기보다는 단지 코어 층만이 얽히게 될 것이라는 점이다. 다른 가능성으로서, 블록(62)의 얽힘 단계는 블록(64)의 건조 단계 후에 발생하도록 추후로 이동될 수 있다. 얽힘 전에 웨브를 건조시킴으로써, 니들 오염의 문제가 또한 완화될 수 있다.
에지 밀봉은 다수의 유용한 방법을 사용하여 달성될 수 있다. 한 가지 방법은 에지-개방형 단열재를 하나 이상의 가열된 표면을 갖는 공구와 접촉하게 배치함으로써 열 및 압력을 동시에 직접 가하는 것을 수반한다. 일부 실시 형태에서, 표면은 금속 공구 표면이다.
가열된 공구를 사용하는 대신에, 에지-개방형 단열재를 가열되지 않은 공구 표면들 사이에서 가압하기 직전에 단열재의 한쪽 또는 양쪽 주 표면을 가열하여 단열재를 에지 밀봉하는 것이 가능하다. 그러한 가열은 가열된 공기에 의해(예를 들어, 대류 가열에 의해) 또는 광에 대한 노출에 의해(예를 들어, 복사 가열에 의해) 부여될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 스크림 표면들은 초음파 가열을 사용하여 함께 접합된다.
에지 밀봉 후에, 밀봉된 단열재는 공구 표면으로부터 깨끗하게 제거가능한 것이 일반적으로 바람직하다. 바인더의 신중한 선택에 의해 깨끗한 제거가 용이해질 수 있다. 달라붙는 문제를 피하기 위하여, 바인더의 연화 온도(예를 들어, Tg)는 스크림의 연화점보다 훨씬 낮은 것이 바람직하다. 스크림이 반결정질 중합체, 예컨대 폴리에스테르로부터 제조되는 경우, 이러한 연화 온도는 그의 용융 온도에 상응할 수 있다. 또한, 스크림의 용융 온도보다 훨씬 낮은 에지 밀봉 온도를 사용함으로써, 섬유 중합체에서의 용융 및 재결정화로부터 기인될 수 있는 스크림에서의 취성(brittleness)의 유도를 피하는 것을 돕는다.
이형의 품질을 추가로 개선하기 위하여, 스크림의 외부 표면은 실리콘으로 처리될 수 있다.
제한하는 것으로 의도되지 않고서, 추가의 예시적인 실시 형태들이 다음과 같이 열거된다:
1. 다층 단열재로서, 비용융성 난연성 중합체 섬유를 포함하는 부직 코어 층; 및 부직 코어 층의 서로 반대편에 있는 주 표면들 상에 배치된 하나 이상의 스크림을 포함하며, 하나 이상의 스크림의 주연 에지가, 하나 이상의 스크림 내에 부직 코어 층을 실질적으로 봉지하도록 에지 밀봉되거나 에지 밀봉될 수 있는, 다층 단열재.
2. 실시 형태 1에 있어서, 비용융성 중합체 섬유는 탄소 섬유, 탄소 섬유 전구체, 또는 이들의 조합을 포함하는, 다층 단열재.
3. 실시 형태 2에 있어서, 탄소 섬유, 탄소 섬유 전구체, 또는 이들의 조합은 산화된 폴리아크릴로니트릴, 탈수된 셀룰로스성 전구체, 또는 피치계 전구체를 포함하는, 다층 단열재.
4. 실시 형태 1 내지 실시 형태 3 중 어느 하나에 있어서, 스크림 및/또는 부직 코어 층 상에 배치된 바인더를 추가로 포함하며, 주연 에지는 바인더의 적어도 일부를 용융시킴으로써 에지 밀봉되거나 에지 밀봉될 수 있는, 다층 단열재.
5. 실시 형태 4에 있어서, 하나 이상의 스크림은 한 쌍의 스크림을 포함하는, 다층 단열재.
6. 실시 형태 4 또는 실시 형태 5에 있어서, 바인더는 부직 코어 층 내에 분산된 2차 섬유에 의해 제공되는, 다층 단열재.
7. 실시 형태 4 또는 실시 형태 5에 있어서, 바인더는 하나 이상의 스크림 및/또는 부직 코어 층 상에 배치된 코팅에 의해 제공되는, 다층 단열재.
8. 실시 형태 7에 있어서, 코팅은 중합체 라텍스를 포함하는, 다층 단열재.
9. 실시 형태 7 또는 실시 형태 8에 있어서, 바인더는 코팅의 전체 고형물 중량을 기준으로 10 중량% 내지 90 중량%의 양으로 존재하는, 다층 단열재.
10. 실시 형태 9에 있어서, 바인더는 코팅의 전체 고형물 중량을 기준으로 25 중량% 내지 75 중량%의 양으로 존재하는, 다층 단열재.
11. 실시 형태 10에 있어서, 바인더는 코팅의 전체 고형물 중량을 기준으로 30 중량% 내지 60 중량%의 양으로 존재하는, 다층 단열재.
12. 실시 형태 7 내지 실시 형태 11 중 어느 하나에 있어서, 코팅은 난연성 첨가제를 추가로 포함하는, 다층 단열재.
13. 실시 형태 12에 있어서, 난연성 첨가제는 폴리인산암모늄을 포함하는, 다층 단열재.
14. 실시 형태 12 또는 실시 형태 13에 있어서, 난연성 첨가제는 코팅의 전체 고형물 중량을 기준으로 10 중량% 내지 90 중량%의 양으로 존재하는, 다층 단열재.
15. 실시 형태 14에 있어서, 난연성 첨가제는 코팅의 전체 고형물 중량을 기준으로 25 중량% 내지 75 중량%의 양으로 존재하는, 다층 단열재.
16. 실시 형태 15에 있어서, 난연성 첨가제는 코팅의 전체 고형물 중량을 기준으로 40 중량% 내지 60 중량%의 양으로 존재하는, 다층 단열재.
17. 실시 형태 1 내지 실시 형태 16 중 어느 하나에 있어서, 비용융성 중합체 섬유는 부직 코어 층의 전체 중량을 기준으로 30 중량% 내지 100 중량%의 양으로 존재하는, 다층 단열재.
18. 실시 형태 17에 있어서, 비용융성 중합체 섬유는 부직 코어 층의 전체 중량을 기준으로 50 중량% 내지 90 중량%의 양으로 존재하는, 다층 단열재.
19. 실시 형태 18에 있어서, 비용융성 중합체 섬유는 부직 코어 층의 전체 중량을 기준으로 60 중량% 내지 80 중량%의 양으로 존재하는, 다층 단열재.
20. 실시 형태 1 내지 실시 형태 19 중 어느 하나에 있어서, 비용융성 중합체 섬유는 평균 섬유 직경이 1 마이크로미터 내지 100 마이크로미터인, 다층 단열재.
21. 실시 형태 20에 있어서, 비용융성 중합체 섬유는 평균 섬유 직경이 5 마이크로미터 내지 50 마이크로미터인, 다층 단열재.
22. 실시 형태 21에 있어서, 비용융성 중합체 섬유는 평균 섬유 직경이 10 마이크로미터 내지 30 마이크로미터인, 다층 단열재.
23. 실시 형태 1 내지 실시 형태 22 중 어느 하나에 있어서, 부직 코어 층은 평균 벌크 밀도가 5 ㎏/㎥ 내지 200 ㎏/㎥인, 다층 단열재.
24. 실시 형태 23에 있어서, 부직 코어 층은 평균 벌크 밀도가 10 ㎏/㎥ 내지 100 ㎏/㎥인, 다층 단열재.
25. 실시 형태 24에 있어서, 부직 코어 층은 평균 벌크 밀도가 20 ㎏/㎥ 내지 40 ㎏/㎥인, 다층 단열재.
26. 실시 형태 1 내지 실시 형태 25 중 어느 하나에 있어서, 부직 코어 층은 보강 섬유를 추가로 포함하며, 각각의 보강 섬유는 용융 온도가 100 ℃ 내지 300 ℃인 중합체로 구성된 외부 표면을 갖는, 다층 단열재.
27. 실시 형태 26에 있어서, 보강 섬유는 폴리에스테르 섬유를 포함하는, 다층 단열재.
28. 실시 형태 26 또는 실시 형태 27에 있어서, 보강 섬유는 부직 코어 층의 전체 중량을 기준으로 5 중량% 내지 50 중량%의 양으로 존재하는, 다층 단열재.
29. 실시 형태 28에 있어서, 보강 섬유는 부직 코어 층의 전체 중량을 기준으로 10 중량% 내지 40 중량%의 양으로 존재하는, 다층 단열재.
30. 실시 형태 29에 있어서, 보강 섬유는 부직 코어 층의 전체 중량을 기준으로 15 중량% 내지 30 중량%의 양으로 존재하는, 다층 단열재.
31. 실시 형태 26 내지 실시 형태 30 중 어느 하나에 있어서, 보강 섬유는 평균 섬유 직경이 10 마이크로미터 내지 1000 마이크로미터인, 다층 단열재.
32. 실시 형태 31에 있어서, 보강 섬유는 평균 섬유 직경이 15 마이크로미터 내지 300 마이크로미터인, 다층 단열재.
33. 실시 형태 32에 있어서, 보강 섬유는 평균 섬유 직경이 20 마이크로미터 내지 100 마이크로미터인, 다층 단열재.
34. 실시 형태 1 내지 실시 형태 33 중 어느 하나에 있어서, 부직 코어 층은 부직 코어 층의 주 표면에 수직인 방향을 따라 서로 실질적으로 얽힌 섬유를 함유하는, 다층 단열재.
35. 실시 형태 34에 있어서, 실질적으로 얽힌 섬유는 니들 태킹되는, 다층 단열재.
36. 실시 형태 1 내지 실시 형태 35 중 어느 하나에 있어서, 각각의 스크림은 난연성 폴리에스테르 섬유를 포함하는, 다층 단열재.
37. 실시 형태 1 내지 실시 형태 36 중 어느 하나에 있어서, 각각의 스크림은 평량이 10 gsm 내지 100 gsm인, 다층 단열재.
38. 실시 형태 37에 있어서, 각각의 스크림은 평량이 20 gsm 내지 80 gsm인, 다층 단열재.
39. 실시 형태 38에 있어서, 각각의 스크림은 평량이 30 gsm 내지 70 gsm인, 다층 단열재.
40. 실시 형태 4 내지 실시 형태 39 중 어느 하나에 있어서, 바인더는 하나 이상의 스크림 및/또는 부직 코어 층 상에 배치된 코팅에 의해 제공되고, 추가로 코팅은 평량이 5 gsm 내지 100 gsm인, 다층 단열재.
41. 실시 형태 40에 있어서, 코팅은 평량이 10 gsm 내지 50 gsm인, 다층 단열재.
42. 실시 형태 41에 있어서, 코팅은 평량이 20 gsm 내지 40 gsm인, 다층 단열재.
43. 실시 형태 1에 있어서, 주연 에지는 냉간 용접되는, 다층 단열재.
44. 실시 형태 1에 있어서, 주연 에지는 접착식으로 에지 밀봉되는, 다층 단열재.
45. 실시 형태 1 내지 실시 형태 44 중 어느 하나에 있어서, 주연 에지는 부직 코어 층 및 하나 이상의 스크림 둘 모두를 포함하는, 다층 단열재.
46. 실시 형태 1 내지 실시 형태 44 중 어느 하나에 있어서, 하나 이상의 스크림은 부직 코어 층을 넘어서 연장되며, 이로써 주연 에지는, 스크림은 포함하지만 부직 코어 층은 배제하게 되는, 다층 단열재.
47. 실시 형태 1 내지 실시 형태 46 중 어느 하나에 있어서, 하나 이상의 스크림의 외부 표면은 실리콘을 포함하는, 다층 단열재.
48. 실시 형태 1 내지 실시 형태 47 중 어느 하나에 있어서, 다층 단열재는 UL94-V0 가연성 표준을 통과하는, 다층 단열재.
49. 실시 형태 1 내지 실시 형태 48 중 어느 하나에 있어서, 부직 코어 층 및 하나 이상의 스크림 둘 모두는 개별적으로 UL94-V0 가연성 표준을 통과하지 않는, 다층 단열재.
50. 실시 형태 1 내지 실시 형태 49 중 어느 하나의 다층 단열재를 포함하는 전기 차량용 배터리 조립체.
51. 비용융성 난연성 중합체 섬유를 포함하는 부직 코어 층을 함유하는 다층 단열재를 제조하는 방법으로서, 부직 코어 층의 각각의 주 표면을 따라 스크림을 제공하는 단계; 및 스크림(들)의 주연 에지를 에지 밀봉하여 스크림(들) 내에 부직 코어 층을 실질적으로 봉지하는 단계를 포함하는, 방법.
52. 실시 형태 51에 있어서, 각각의 스크림은 난연성인, 방법.
53. 실시 형태 52에 있어서, 각각의 스크림은 난연성 폴리에스테르 섬유를 포함하는, 방법.
54. 실시 형태 51 내지 실시 형태 53 중 어느 하나에 있어서, 주연 에지를 에지 밀봉하는 단계는 스크림(들) 및/또는 부직 코어 층 상에 바인더를 제공하는 단계, 및 열을 가하여 주연 에지를 따라 바인더를 용융시키는 단계를 포함하는, 방법.
55. 실시 형태 54에 있어서, 스크림(들) 및/또는 부직 코어 층 상에 바인더를 배치하는 단계는 바인더를 분무 코팅하는 단계를 포함하는, 방법.
56. 실시 형태 55에 있어서, 바인더는 스크림(들)과 부직 코어 층 사이의 개선된 접착을 위하여 스크림(들)의 내부 표면 상에 분무되는, 방법.
57. 실시 형태 54 내지 실시 형태 56 중 어느 하나에 있어서, 바인더는 아크릴 중합체 라텍스를 포함하는, 방법.
58. 실시 형태 54 내지 실시 형태 57 중 어느 하나에 있어서, 바인더는 난연성 첨가제를 포함하는, 방법.
59. 실시 형태 58에 있어서, 난연성 첨가제는 폴리인산암모늄을 포함하는, 방법.
60. 실시 형태 55 내지 실시 형태 59 중 어느 하나에 있어서, 바인더는 스크림(들) 및/또는 부직 코어 층 상에 수용액으로부터 분무 코팅되는, 방법.
61. 실시 형태 60에 있어서, 수용액은 고형물 함량이 2 중량% 내지 50 중량%인, 방법.
62. 실시 형태 61에 있어서, 수용액은 고형물 함량이 3 중량% 내지 30 중량%인, 방법.
63. 실시 형태 62에 있어서, 수용액은 고형물 함량이 5 중량% 내지 20 중량%인, 방법.
64. 실시 형태 51 내지 실시 형태 63 중 어느 하나에 있어서, 주연 에지를 에지 밀봉하는 단계는 한 쌍의 공구 표면들 사이에서 주연 에지를 가압하는 단계를 포함하는, 방법.
65. 실시 형태 64에 있어서, 적어도 하나의 공구 표면은 가열된 표면인, 방법.
66. 실시 형태 64에 있어서, 주연 에지를 가압하기 전에 초음파 가열에 의해 주연 에지에 열이 부여되는, 방법.
67. 실시 형태 64에 있어서, 주연 에지를 가압하기 전에 대류 가열에 의해 주연 에지에 열이 부여되는, 방법.
68. 실시 형태 64에 있어서, 주연 에지를 가압하기 전에 방사 가열에 의해 주연 에지에 열이 부여되는, 방법.
69. 실시 형태 64 내지 실시 형태 68 중 어느 하나에 있어서, 공구 표면으로부터 주연 에지를 깨끗하게 제거하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
70. 실시 형태 51 내지 실시 형태 69 중 어느 하나에 있어서, 주연 에지를 에지 밀봉하는 단계는 주연 에지가 실질적으로 고화되게 하는 결과를 가져오는, 방법.
71. 실시 형태 51 내지 실시 형태 70 중 어느 하나에 있어서, 주연 에지는 부직 코어 층 및 스크림(들) 둘 모두를 포함하는, 방법.
72. 실시 형태 51 내지 실시 형태 70 중 어느 하나에 있어서, 각각의 스크림은 부직 코어 층을 넘어서 연장되며, 이로써 주연 에지는, 스크림은 포함하지만 부직 코어 층은 포함하지 않게 되는, 방법.
73. 실시 형태 51 내지 실시 형태 72 중 어느 하나에 있어서, 부직 코어 층을 니들 태킹하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
74. 실시 형태 51 내지 실시 형태 73 중 어느 하나에 있어서, 스크림(들)의 외부 표면을 실리콘으로 표면 처리하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
본 발명의 목적 및 이점이 하기의 비제한적인 실시예에 의해 추가로 예시되지만, 이들 실시예에 인용된 특정 재료 및 그 양뿐만 아니라 기타 조건 및 상세 사항은 본 발명을 부당하게 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
실시예
달리 언급되지 않는 한, 실시예 및 본 명세서의 나머지 부분에서의 모든 부, 백분율, 비 등은 중량 기준이다.
[표 1]
Figure pct00003
Figure pct00004
시험 방법:
표면 평량 측정: 부직 웨브의 절편을 30.5 cm × 30.5 cm(12 인치 × 12 인치)로 절단하고 칭량하였다. 절편의 중량(단위: 그램)을 표면적(0.0929 m2)으로 나누어서 표면 평량을 제공하였으며, 이는 제곱미터당 그램("gsm") 단위로 기록하였다.
부직 웨브 두께 측정: 고 로프트 부직 천의 두께에 대한 시험 방법에 따라, ASTM D5736-95의 방법을 따랐다. 플레이트 압력을 0.002 psi(13.790 파스칼)로 보정하였다.
화염 시험: FAR 25-853a 및 FAR 25-853b 수직 버너. UL94-V0 표준에 대한 참조하여, 화염 높이를 20 mm로 하고, 샘플의 바닥 에지를 화염 내로 10 mm 넣고, 매회 10초씩 2회 연소함. 125 mm(5 인치) 미만의 화염 전파 높이를 통과로 간주하였다.
예비 실시예 1:
50 mm 절단 길이의 80%(중량 기준) OPAN 2 및 20%(중량 기준) 트레비라 276 스테이플 섬유를 산텍스 아게로부터의 웨이브-메이커 시스템을 통해 이들 섬유를 통과시킴으로써 카딩하여 150 gsm 코어 웨브를 형성하였다. 코어 웨브 두께를 6 mm로 유지하면서, 샘플을 150℃에서 오븐 활성화시켜 고온 폴리에스테르 섬유를 용융시켜 OPAN 섬유를 접합시켰다. 샘플을 화염 시험을 거쳤으며, 그 결과가 표 2에 나타나 있다.
예비 실시예 2:
50 mm 절단 길이의 80%(중량 기준) OPAN 2 및 20%(중량 기준) 트레비라 276 스테이플 섬유를 산텍스 아게로부터의 웨이브-메이커 시스템을 통해 이들 섬유를 통과시킴으로써 카딩하여 150 gsm 코어 웨브를 형성하였다. 이어서, 코어 웨브를 75개의 니들/행의 23개의 행의 니들보드 어레이를 갖는 딜로 니들 룸, 모델 디-룸 OD-1 6(Dilo Needle Loom, Model DI-LOOM OD-1 6) (독일 에베르바흐 소재)으로 이송하였으며, 여기서 행들은 약간 오프셋되어 패턴을 랜덤화한다. 니들은 포스터(Foster) 20 3-22-1.5B 니들이었다. 어레이는 기계 방향으로 대략 17.8 cm(7 인치)의 깊이를 갖고, 대략 7.6 mm(0.30 인치)의 니들 간격과 함께 공칭 61 cm(24 인치)의 폭을 가졌다. 니들보드를 91회의 스트로크/분으로 작동시켜 웨브를 얽히게 하고 대략 5.1 mm(0.20 인치) 두께로 압축시켰다. 샘플을 화염 시험을 거쳤으며, 그 결과가 표 2에 나타나 있다.
예비 실시예 3:
50 mm 절단 길이의 80%(중량 기준) OPAN 1 및 20%(중량 기준) 트레비라 270 스테이플 섬유를 산텍스 아게로부터의 웨이브-메이커 시스템을 통해 이들 섬유를 통과시킴으로써 카딩하여 100 gsm의 8 mm 코어 웨브를 형성하였다. 코어 웨브 두께를 8 mm로 유지하면서, 미국 미네소타주 미니애폴리스 소재의 데스패치(Despatch)로부터의 데스패치 건조 오븐에 의해 샘플을 250℃에서 오븐 활성화시켜 고온 폴리에스테르 섬유를 용융시켜 OPAN 섬유를 접합시켰다. 샘플을 화염 시험을 거쳤으며, 그 결과가 표 2에 나타나 있다.
예비 실시예 4:
50 mm 절단 길이의 80%(중량 기준) OPAN 1 및 20%(중량 기준) 트레비라 270 스테이플 섬유를 산텍스 아게로부터의 웨이브-메이커 시스템을 통해 이들 섬유를 통과시킴으로써 카딩하여 100 gsm의 8 mm 코어 웨브를 형성하였다. 이어서, 웨브를 딜로 니들 룸, 모델 디-룸 OD-1 6에 의해 니들 태킹하였다. 샘플을 화염 시험을 거쳤으며, 그 결과가 표 2에 나타나 있다.
[표 2]
Figure pct00005
실시예 1 및 실시예 2:
FR PET 스크림을 예비 실시예 1로부터 생성된 코어 웨브의 양쪽 면 상에 배치하였다. 코어 웨브를 수작업으로 니들 택을 통해 퀼팅(quilting)하였다. 샘플을 화염 시험을 거쳤으며, 그 결과가 표 2에 나타나 있다.
실시예 3 및 실시예 4:
FR PET 스크림을 예비 실시예 3 및 예비 실시예 4에서 생성된 코어 웨브 샘플의 양쪽 면 상에 배치하였다. 코어 웨브를 수작업으로 니들 택을 통해 퀼팅하였다. 샘플을 화염 시험을 거쳤으며, 그 결과가 표 2에 나타나 있다.
실시예 5 및 실시예 6:
접착제를 갖는 FR PET 스크림을 예비 실시예 3 및 예비 실시예 4에서 생성된 코어 웨브 샘플의 양쪽 면 상에 배치하였다. 코어 웨브를 수작업으로 니들 택을 통해 퀼팅하였다. 샘플을 화염 시험을 거쳤으며, 그 결과가 표 2에 나타나 있다.
실시예 7 및 실시예 8:
실시예 1 및 실시예 2에서 생성된 샘플을 사용하여, 웨브를 2개의 10.2 cm × 17.8 cm(4 인치 × 7 인치) 알루미늄 플레이트 사이에 배치함으로써, PHI 모델 0238-H 핫 프레스를 사용하여 에지를 밀봉하였다. 웨브의 에지를 150℃(302 ℉) 및 2.7 MPa에서 2.5분 동안 0.6 mm의 두께로 핫 프레싱하였다. 샘플을 화염 시험을 거쳤으며, 그 결과가 표 2에 나타나 있다.
실시예 9 및 실시예 10:
예비 실시예 3 및 예비 실시예 4로부터의 코어 웨브를 아톰(Atom) SE231 프레스 및 나이프 커터 - 미국 뉴햄프셔주 스프링필드 소재의 엠에스(MS, 매뉴팩처스 서플라이스 컴퍼니(Manufacturers Supplies Co.))로부터 입수함 - 를 사용하여 27.9 cm × 27.9 cm(11 in × 11 in) 정사각형으로 다이 절단하였다. 접착제를 갖는 FR PET 스크림 2개를 30.5 cm × 30.5 cm(12 in × 12 in 정사각형)로 다이 절단하였다. 이어서, FR PET 스크림을 코어 웨브의 위와 아래에, 스크림의 1.3 cm(0.5 in)가 4개의 면 모두에서 코어 웨브와 중첩되게 하고 접착제 층이 코어를 향하게 하여 적층하였다. 이어서, 샘플의 에지를 PHI 모델 0238-핫 프레스에 의해 핫 프레싱하고, 변환된 스크림 크기(27.9 cm × 27.9 cm(11 in × 11 in))와 매칭되는 알루미늄 플레이트들 사이에 샘플을 배치함으로써 밀봉하였다. 웨브의 에지를 140℃(280 ℉) 및 2.7 MPa에서 2.5분 동안 0.2 mm의 두께로 핫 프레싱하였다. 샘플을 화염 시험을 거쳤으며, 그 결과가 표 2에 나타나 있다.
실시예 11 및 실시예 12:
실시예 3 및 실시예 4에서 생성된 샘플의 에지를 10% 고형물 함량 THV 제형 중에 딥핑(dipping)하였다. 상기 제형은 1 부의 50% 고형물 함량 THV 340Z를 4 부의 물과 혼합하여 10% 고형물 함량이 되게 함으로써 제조하였다. 이어서, 샘플을 3분 동안 미국 미네소타주 미니애폴리스 소재의 데스패치로부터의 150℃ 데스패치 건조 오븐 내에 넣어서 건조시켰다. 샘플을 화염 시험을 거쳤으며, 그 결과가 표 2에 나타나 있다.
실시예 13:
(Amazon.com을 통해) 미국 플로리다주 탬퍼 소재의 에코스 인크(ECOSS Inc)로부터 입수된 분말 스프레이 건을 사용하여 예비 실시예 3에서 생성된 코어 웨브의 상부 및 하부 상에 5% 고형물 함량 THV 340Z의 코팅을 분무하였다. 상기 제형은 1 부의 50% 고형물 함량 THV 340Z를 9 부의 물과 혼합하여 5% 고형물 함량이 되게 함으로써 제조하였다. 샘플을 5분 동안 미국 미네소타주 미니애폴리스 소재의 데스패치로부터의 150℃ 데스패치 건조 오븐 내에 넣어서 건조시켰다. 샘플을 화염 시험을 거쳤으며, 그 결과가 표 2에 나타나 있다.
실시예 14:
(Amazon.com을 통해) 미국 플로리다주 탬퍼 소재의 에코스 인크로부터 입수된 분말 스프레이 건을 사용하여 예비 실시예 3에 의해 생성된 코어 웨브의 상부 및 하부 상에 5% 고형물 함량 B-15J의 코팅을 분무하였다. 상기 제형은 1 부의 50% 고형물 함량 B-15J를 9 부의 물과 혼합하여 5% 고형물 함량이 되게 함으로써 제조하였다. 샘플을 3분 동안 미국 미네소타주 미니애폴리스 소재의 데스패치로부터의 150℃ 데스패치 건조 오븐 내에 넣어서 건조시켰다. 샘플을 화염 시험을 거쳤으며, 그 결과가 표 2에 나타나 있다.
실시예 15:
예비 실시예 3에 의해 코어 웨브를 생성하였다. 미국 사우스 캐롤라이나주 랜드럼 소재의 플랙텍 인크(FlackTek Inc)로부터의 DAC150 스피드 믹서를 사용하여 5% B-15J를 10% AP420과 혼합하여 300 gsm 혼합물(5% B15 및 10% AP420)을 생성하였다. (Amazon.com을 통해) 탬퍼 소재의 에코스 인크로부터 입수된 분말 스프레이 건을 사용하여 혼합물을 코어 웨브 상에, 즉 코어 웨브의 상부 및 하부 상에 분무하여 표면을 생성하였다. 2개의 FR PET 스크림을 코어 웨브의 상부 및 하부 층 상에 배치하였다. 샘플을 5분 동안 미국 미네소타주 미니애폴리스 소재의 데스패치로부터의 150℃ 데스패치 건조 오븐 내에 넣어서 건조시켰다. 이어서, 웨브를 통과시켜 딜로 니들 룸, 모델 디-룸 OD-1 6에 의해 니들 태킹하였다. 웨브를 2개의 10.2 cm × 17.8 cm(4 인치 × 7 인치) 알루미늄 플레이트 사이에 배치함으로써, PHI 모델 0238-H 핫 프레스를 사용하여 에지를 밀봉하였다. 웨브의 에지를 171℃(340 ℉) 및 2.7 MPa에서 2.5분 동안 0.6 mm의 두께로 핫 프레싱하였다. 샘플을 화염 시험을 거쳤으며, 그 결과가 표 2에 나타나 있다.
실시예 16:
예비 실시예 3에 의해 코어 웨브를 생성하였다. 미국 사우스 캐롤라이나주 랜드럼 소재의 플랙텍 인크로부터의 DAC150 스피드 믹서를 사용하여 5% B-15J를 10% AP420과 혼합하여 300 gsm 혼합물(5% B15 및 10% AP420)을 생성하였다. (Amazon.com을 통해) 탬퍼 소재의 에코스 인크로부터 입수된 분말 스프레이 건을 사용하여 혼합물을 코어 웨브 상에, 즉 코어 웨브의 상부 및 하부 상에 분무하여 표면을 생성하였다. 2개의 백색 PET 스크림을 코어 웨브의 상부 및 하부 상의 코팅 위로 닙 롤링함으로써 적용하였다. 샘플을 5분 동안 미국 미네소타주 미니애폴리스 소재의 데스패치로부터의 150℃ 데스패치 건조 오븐 내에 넣어서 건조시켰다. 이어서, 웨브를 통과시켜 딜로 니들 룸, 모델 디-룸 OD-1 6에 의해 니들 태킹하였다. 웨브를 2개의 10.2 cm × 17.8 cm(4 인치 × 7 인치) 알루미늄 플레이트 사이에 배치함으로써, PHI 모델 0238-H 핫 프레스를 사용하여 에지를 밀봉하였다. 웨브의 에지를 171℃(340 ℉) 및 2.7 MPa에서 2.5분 동안 0.4 mm의 두께로 핫 프레싱하였다. 웨브의 에지를 171℃(340 ℉) 및 10.8 MPa에서 2.5분 동안 0.4 mm의 두께로 핫 프레싱하였다. 샘플을 화염 시험을 거쳤으며, 그 결과가 표 2에 나타나 있다.
실시예 17 내지 실시예 26 및 비교예 1 내지 비교예 4:
예비 실시예 3에 의해 코어 웨브를 생성하였다. 2개의 백색 PET 스크림을 각각의 코어 웨브의 상부 및 하부 층 상에 배치하였다. 예비 실시예 5에 의해 생성된 FR PET 스크림 상에 표 3에 나타낸 제형을 분무 코팅하였다. (Amazon.com을 통해) 미국 플로리다주 탬퍼 소재의 에코스 인크로부터 입수된 분말 스프레이 건을 사용하여 코팅을 적용하였다. 제형을 미국 사우스 캐롤라이나주 랜드럼 소재의 플랙텍 인크로부터의 DAC150 스피드 믹서를 사용하여 혼합하였다. 단지 실시예 21, 실시예 22, 및 실시예 24에서만, 웨브를 2개의 10.2 cm × 17.8 cm(4 인치 × 7 인치) 알루미늄 플레이트 사이에 배치함으로써, PHI 모델 0238-H 핫 프레스를 사용하여 에지를 밀봉하였다. 웨브의 에지를 171℃(340 ℉) 및 2.7 MPa에서 2.5분 동안 0.4 mm의 두께로 핫 프레싱하였다. 다른 방식으로는, 백색 PET 스크림을 코어 웨브에 클립핑하였다. 샘플을 화염 시험을 거쳤으며, 그 결과가 표 2에 나타나 있다.
[표 3]
Figure pct00006
Figure pct00007
특허증을 위한 상기 출원에서의 모든 인용된 참고 문헌, 특허, 및 특허 출원은 전체적으로 일관된 방식으로 본 명세서에 참고로 포함된다. 본 출원과 포함되는 참고 문헌의 부분들 사이에 불일치 또는 모순이 있는 경우, 전술한 설명에서의 정보가 우선할 것이다. 당업자가 청구되는 발명을 실시할 수 있도록 주어진 전술한 설명은, 청구범위 및 그에 대한 모든 등가물에 의해 한정되는 본 발명의 범주를 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다.

Claims (15)

  1. 다층 단열재로서,
    비용융성 난연성 중합체 섬유를 포함하는 부직 코어 층(non-woven core layer); 및
    부직 코어 층의 서로 반대편에 있는 주 표면들 상에 배치된 하나 이상의 스크림(scrim)을 포함하며,
    하나 이상의 스크림의 주연 에지가, 하나 이상의 스크림 내에 부직 코어 층을 실질적으로 봉지하도록 에지 밀봉되거나 에지 밀봉될 수 있는, 다층 단열재.
  2. 제1항에 있어서, 비용융성 중합체 섬유는 탄소 섬유, 탄소 섬유 전구체, 또는 이들의 조합을 포함하는, 다층 단열재.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 스크림 및/또는 부직 코어 층 상에 배치된 바인더(binder)를 추가로 포함하며, 주연 에지는 바인더의 적어도 일부를 용융시킴으로써 에지 밀봉되거나 에지 밀봉될 수 있는, 다층 단열재.
  4. 제3항에 있어서, 바인더는 하나 이상의 스크림 및/또는 부직 코어 층 상에 배치된 코팅에 의해 제공되는, 다층 단열재.
  5. 제4항에 있어서, 코팅은 중합체 라텍스를 포함하는, 다층 단열재.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 코팅은 난연성 첨가제를 추가로 포함하는, 다층 단열재.
  7. 제6항에 있어서, 난연성 첨가제는 폴리인산암모늄을 포함하는, 다층 단열재.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 부직 코어 층은 보강 섬유를 추가로 포함하며, 각각의 보강 섬유는 용융 온도가 100℃ 내지 300℃인 중합체로 구성된 외부 표면을 갖는, 다층 단열재.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 스크림은 난연성 폴리에스테르 섬유를 포함하는, 다층 단열재.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 주연 에지는 부직 코어 층 및 하나 이상의 스크림 둘 모두를 포함하는, 다층 단열재.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 스크림은 부직 코어 층을 넘어서 연장되며, 이로써 주연 에지는, 스크림은 포함하지만 부직 코어 층은 배제하게 되는, 다층 단열재.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항의 다층 단열재를 포함하는 전기 차량용 배터리 조립체.
  13. 비용융성 난연성 중합체 섬유를 포함하는 부직 코어 층을 함유하는 다층 단열재를 제조하는 방법으로서,
    부직 코어 층의 각각의 주 표면을 따라 스크림을 제공하는 단계; 및
    스크림(들)의 주연 에지를 에지 밀봉하여 스크림(들) 내에 부직 코어 층을 실질적으로 봉지하는 단계를 포함하는, 방법.
  14. 제13항에 있어서, 각각의 스크림은 난연성 폴리에스테르 섬유를 포함하는, 방법.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서, 주연 에지를 에지 밀봉하는 단계는
    스크림(들) 및/또는 부직 코어 층 상에 바인더를 제공하는 단계, 및
    열을 가하여 주연 에지를 따라 바인더를 용융시키는 단계를 포함하는, 방법.
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