KR20240074994A - 바인더를 사용하지 않는 복합 다층 단열시트의 제조방법 및 이로부터 제조되는 복합 다층 단열시트 - Google Patents
바인더를 사용하지 않는 복합 다층 단열시트의 제조방법 및 이로부터 제조되는 복합 다층 단열시트 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20240074994A KR20240074994A KR1020220153796A KR20220153796A KR20240074994A KR 20240074994 A KR20240074994 A KR 20240074994A KR 1020220153796 A KR1020220153796 A KR 1020220153796A KR 20220153796 A KR20220153796 A KR 20220153796A KR 20240074994 A KR20240074994 A KR 20240074994A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- alcohol
- paste
- support
- alcohol paste
- fumed silica
- Prior art date
Links
- 238000009413 insulation Methods 0.000 title claims abstract description 178
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 58
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 title claims abstract description 43
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 166
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 101
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 86
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 claims abstract description 76
- 229910021485 fumed silica Inorganic materials 0.000 claims abstract description 68
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 49
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 42
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 41
- 238000000748 compression moulding Methods 0.000 claims abstract description 35
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 17
- 239000003605 opacifier Substances 0.000 claims abstract description 13
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 246
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 41
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 39
- 238000010030 laminating Methods 0.000 claims description 16
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 14
- 229910002011 hydrophilic fumed silica Inorganic materials 0.000 claims description 14
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 10
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 9
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 claims description 9
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 5
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims description 4
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims description 4
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 193
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 description 11
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 9
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 9
- 150000001282 organosilanes Chemical class 0.000 description 9
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 6
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 5
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 5
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 4
- FFUAGWLWBBFQJT-UHFFFAOYSA-N hexamethyldisilazane Chemical compound C[Si](C)(C)N[Si](C)(C)C FFUAGWLWBBFQJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000010445 mica Substances 0.000 description 3
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 3
- 229920002430 Fibre-reinforced plastic Polymers 0.000 description 2
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 2
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 2
- 239000010405 anode material Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 description 2
- 239000004205 dimethyl polysiloxane Substances 0.000 description 2
- LIKFHECYJZWXFJ-UHFFFAOYSA-N dimethyldichlorosilane Chemical compound C[Si](C)(Cl)Cl LIKFHECYJZWXFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011151 fibre-reinforced plastic Substances 0.000 description 2
- 239000003517 fume Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- UQEAIHBTYFGYIE-UHFFFAOYSA-N hexamethyldisiloxane Chemical compound C[Si](C)(C)O[Si](C)(C)C UQEAIHBTYFGYIE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BFXIKLCIZHOAAZ-UHFFFAOYSA-N methyltrimethoxysilane Chemical compound CO[Si](C)(OC)OC BFXIKLCIZHOAAZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 description 1
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920006328 Styrofoam Polymers 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 239000011363 dried mixture Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 239000012210 heat-resistant fiber Substances 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 polydimethylsiloxane Polymers 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000008261 styrofoam Substances 0.000 description 1
- 230000001502 supplementing effect Effects 0.000 description 1
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B38/00—Ancillary operations in connection with laminating processes
- B32B38/08—Impregnating
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B1/00—Layered products having a non-planar shape
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B29/00—Layered products comprising a layer of paper or cardboard
- B32B29/002—Layered products comprising a layer of paper or cardboard as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
- B32B29/005—Layered products comprising a layer of paper or cardboard as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material next to another layer of paper or cardboard layer
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
- B32B37/10—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the pressing technique, e.g. using action of vacuum or fluid pressure
- B32B37/1045—Intermittent pressing, e.g. by oscillating or reciprocating motion of the pressing means
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
- B32B37/10—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the pressing technique, e.g. using action of vacuum or fluid pressure
- B32B37/1054—Regulating the dimensions of the laminate, e.g. by adjusting the nip or platen gap
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B38/00—Ancillary operations in connection with laminating processes
- B32B38/16—Drying; Softening; Cleaning
- B32B38/164—Drying
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B7/00—Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
- B32B7/02—Physical, chemical or physicochemical properties
- B32B7/027—Thermal properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2250/00—Layers arrangement
- B32B2250/26—All layers being made of paper or paperboard
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2260/00—Layered product comprising an impregnated, embedded, or bonded layer wherein the layer comprises an impregnation, embedding, or binder material
- B32B2260/02—Composition of the impregnated, bonded or embedded layer
- B32B2260/028—Paper layer
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2260/00—Layered product comprising an impregnated, embedded, or bonded layer wherein the layer comprises an impregnation, embedding, or binder material
- B32B2260/04—Impregnation, embedding, or binder material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
- B32B2307/30—Properties of the layers or laminate having particular thermal properties
- B32B2307/304—Insulating
Abstract
본 발명은 바인더의 추가없이 무기 단섬유, 소수성 실리카 에어로겔 파우더, 제 1 소수성 흄드실리카 파우더, 제 2 소수성 흄드실리카 파우더, 불투명화제 및 친수성 실리카 에어로겔 파우더를 혼합하여 압축성형함으로써 물성이 우수한 복합 다층 단열시트를 제조할 수 있는 바인더를 사용하지 않는 복합 다층 단열시트의 제조방법 및 이로부터 제조되는 복합 다층 단열시트에 관한 것이다.
Description
본 발명은 바인더의 사용없이 각 단열층의 밀도와 단열소재를 차별화하여 단열특성을 개선함으로써, 우수한 단열성과 내구성을 갖는 바인더를 사용하지 않는 복합 다층 단열시트의 제조방법 및 이로부터 제조되는 복합 다층 단열시트에 관한 것이다.
산업통상자원부에 따르면 2022년 상반기 기준으로 전기자동차차 5만 4,645대가 판매되어 2021년 대비 무려 109% 상승한 것으로 보고되고 있다. 이와 같이 국내 전기자동차 시장이 성장세를 이어가는 반면 차량 화재 논란은 끊임없이 계속되고 있다.
전기자동차의 화재 위험성을 높이는 주요인으로는 배터리가 꼽히고 있다. 최근 전기자동차에 널리 사용되는 리튬이온배터리는 기존의 단점으로 지적되어 왔던 주행거리를 늘리는 등에는 효과적이지만, 내부에서 발생되는 열과 그로 인한 화재 가능성은 여전히 존재하고 있다. 즉, 배터리의 주요 구성인 양극재와 음극재를 분리하는 분리막에 손상이 가해져, 상기 양극재와 음극재가 서로 만나게 되면 과도한 전류가 흐르고 열이 발생해 화재로 이어지기 때문이다.
전기자동차용 단열재 관련 종래기술로서, 대한민국 등록특허공보 제10-1730961호에는 복수개의 배터리 셀과, 상기 복수개의 배터리 셀 사이에 개재되어 배터리 셀들의 열을 제어하는 단열부재를 포함하되, 상기 단열부재는 가황 화이버 시트 (vulcanized fiber sheet)를 포함하고, 상기 가황 화이버 시트는 면섬유 또는 펄프섬유와 셀룰로오스를 적층하고 압축하여 형성되는 것을 특징으로 하는 배터리 모듈이 개시되어 있고, 대한민국 등록특허공보 제10-2072399호에는 전기자동차용 고용량 배터리셀에 장착되어 층간단열재로 사용되는 운모페이퍼의 제조방법으로서, 운모원료와 내열성 섬유원료와 수분산된 실리카 에어로겔을 혼합하여 혼 합물을 만드는 단계와, 상기 혼합물을 탈수하는 단계와, 탈수된 혼합물을 가열 건조하는 단계와, 가열 건조된 혼 합물을 페이퍼 형태로 성형하는 단계를 포함하는 단열 운모페이퍼의 제조방법이 개시되어 있다.
그런데 종래기술에 따른 단열소재는 유연한 적응 및/또는 성형이 불가능하고, 또한 단위 면적당 높은 질량으로 전기자동차에는 적용이 어렵다. 특히 전기자동차의 배터리 모듈내에서 단열소재를 장착할 수 있는 충분한 공간이 허용되지 않고, 배터리팩이 손상되면서 800 ℃까지 상승하는 배터리 열폭주를 견딜 수 있는 단열소재가 매우 드물다.
즉, 전기자동차 또는 에너지저장장치 등에 사용되는 배터리용 단열재는 압축성형으로 제조되는 여러 형태가 사용되고 있으나, 상기 단열재는 유연성이 떨어져 원통형으로는 사용이 불가하다. 따라서 원통형의 배터리에는 열의 폭주를 방지하기 위해 단열재 코팅을 하지만 부족한 단열성능에 의해 효율적으로 열의 폭주를 막는 것이 불가능하다.
이에 따라 전기자동차 또는 에너지저장장치에서 핵심이 되는 구성인 배터리를 보호하기 위한 단열시트 등이 사용되고 있으나, 열전도도가 낮으면서도 얇은 두께로 제조가 용이하고 기계적 물성을 유지할 수 있는 단열시트에 대한 개발이 요구된다.
본 발명은 바인더의 사용없이 단열특성 및 내구성이 우수한 복합 다층 단열시트의 제조방법 및 이로부터 제조되는 복합 다층 단열시트를 제공하기 위한 것이다. 그러나, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 바인더를 사용하지 않는 평판 형상의 복합 다층 단열시트의 제조방법은, 지지체를 준비하는 제 1 단계; 무기 단섬유, 소수성 실리카 에어로겔 파우더, 제 1 소수성 흄드실리카 파우더, 제 2 소수성 흄드실리카 파우더, 불투명화제 및 친수성 실리카 에어로겔 파우더를 혼합하여 제 1 혼합물을 제조하는 제 2 단계; 상기 제 2 단계에서 제조된 제 1 혼합물에 알코올을 혼합하여 제 1 알코올 페이스트를 제조하는 제 3 단계; 무기 단섬유, 불투명화제, 제 1 소수성 흄드실리카 파우더, 제 2 소수성 흄드실리카 파우더 및 친수성 흄드실리카 파우더를 혼합하여 제 2 혼합물을 제조하는 제 4 단계; 상기 제 4 단계에서 제조된 제 2 혼합물에 알코올을 혼합하여 제 2 알코올 페이스트를 제조하는 제 5 단계; 상기 제 1 단계에서 준비된 지지체의 상부에 제 3 단계에서 제조된 제 1 알코올 페이스트를 도포하는 제 6 단계; 상기 제 6 단계에서 제 1 알코올 페이스트가 도포된 지지체의 상부에 페이퍼를 적층한 후, 가압롤러를 통과시켜 상기 제 1 알코올 페이스트를 지지체의 내부로 함침시키면서 두께를 조절하여 제 1 단열층을 형성하는 제 7 단계; 상기 제 1 단열층의 상부에 제 5 단계에서 제조된 제 2 알코올 페이스트를 도포하는 제 8 단계; 상기 제 8 단계에서 도포된 제 2 알코올 페이스트의 상부에 페이퍼를 적층한 후, 가압롤러를 통과시켜 상기 제 2 알코올 페이스트의 두께를 조절하여 제 2 단열층을 형성하는 제 9 단계; 상기 제 1 단열층과 제 2 단열층의 결합력을 증진하기 위하여 상기 제 1 단열층과 제 2 단열층을 압축성형하는 제 10 단계; 상기 압축성형된 제 1 단열층과 제 2 단열층을 1차 건조하는 제 11 단계; 상기 제 7 단계 및 제 9 단계에서 적층된 페이퍼를 제거하는 제 12 단계; 및 상기 제 1 단열층과 제 2 단열층을 2 차 건조하는 제 13 단계;를 포함할 수 있고, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 바인더를 사용하지 않는 평판 형상의 복합 다층 단열시트의 제조방법은, 상기 제 1 단계 내지 제 8 단계 및 상기 제 8 단계에서 도포된 제 2 알코올 페이스트를 가압롤러를 통과시켜 상기 제 2 알코올 페이스트의 두께를 조절하여 제 2 단열층을 형성하는 제 9 단계; 상기 제 9 단계에서 형성된 제 2 단열층의 상부에 지지체를 적층하는 제 10 단계; 상기 제 10 단계에서 적층된 지지체의 상부에 상기 제 3 단계에서 제조된 제 1 알코올 페이스트를 도포하는 제 11 단계; 상기 제 11 단계에서 도포된 제 1 알코올 페이스트의 상부에 페이퍼를 적층한 후, 가압롤러를 통과시켜 상기 제 11 단계에서 도포된 제 1 알코올 페이스트의 두께를 조절하여 제 3 단열층을 형성하는 제 12 단계; 상기 제 1 단열층과 제 2 단열층 및 제 3 단열층의 결합력을 증진하기 위하여 상기 제 1 단열층과 제 2 단열층 및 제 3 단열층을 압축성형하는 제 13 단계; 상기 압축성형된 제 1 단열층과 제 2 단열층 및 제 3 단열층을 1차 건조하는 제 14 단계; 상기 제 7 단계 및 제 12 단계에서 적층된 페이퍼를 제거하는 제 15 단계; 및 상기 제 1 단열층과 제 2 단열층 및 제 3 단열층을 2차 건조하는 제 16 단계;를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명의 제 3 실시예에 따른 바인더를 사용하지 않는 원통 형상의 복합 다층 단열시트(100)의 제조방법은, 상기 제 1 단계 내지 제 7 단계 및 상기 제 7 단계에서 제 1 알코올 페이스가 함침된 지지체를 배관에 권취하는 제 8 단계; 상기 제 8 단계에서 제조된 제 1 알코올 페이스트가 함침된 지지체가 권취된 배관을 원통 형틀의 중앙에 위치시키고, 상기 제 1 알코올 페이스트가 함침된 지지체와 상기 원통 형틀의 사이로 제 5 단계에서 제조된 제 2 알코올 페이스트를 부어 제 2 알코올 페이스트층을 형성하는 제 9 단계; 상기 제 9 단계에서 제조된 제 1 알코올 페이스트가 함침된 지지체와 제 2 알코올 페이스트층을 구비하는 배관의 상부에 페이퍼를 적층하는 제 10 단계; 상기 제 1 알코올 페이스트가 함침된 지지체와 제 2 알코올 페이스트층의 결합력을 증진하기 위하여 상기 제 1 알코올 페이스트가 함침된 지지체와 제 2 알코올 페이스트층을 상부에서 가압하여 압축성형함으로써, 제 1 단열층과 제 2 단열층을 형성하는 제 11 단계; 상기 제 11 단계에서 형성된 제 1 단열층과 제 2 단열층을 1차 건조하는 제 12 단계; 상기 제 10 단계에서 적층된 페이퍼를 제거하는 제 13 단계; 상기 제 1 단열층과 제 2 단열층을 2 차 건조하는 제 14 단계; 및 상기 제 1 단열층 및 제 2 단열층의 중앙에 위치하는 배관 및 제 2 단열층의 외측에 위치하는 원형 형틀을 제거하는 제 15 단계:를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 무기 단섬유는 유리 섬유, 실리카 섬유, 탄소 섬유 및 세라믹 섬유 중 어느 하나이고,
상기 알코올은 부탄올 또는 이소프로필알코올일 수 있으며, 상기 복합 다층 단열시트의 두께는 1 내지 3 mm인 것이 바람직하다.
본 발명의 바인더를 사용하지 않는 복합 다층 단열시트의 제조방법에 따르면, 흄드실리카 파우더와 에어로겔 파우더를 알코올과 혼합한 후 압축성형하여 복합 다층 단열시트를 제조하는 방법으로써, 상기와 같이 제조되는 복합 다층 단열시트는 열전도도가 극히 낮아 단열성능이 우수하고, 공정성이 개선되어 제조 비용을 현저하게 절감함으로써 경제적 측면에서 우수한 효과를 발휘할 수 있다. 또한 가공성 및 성형성이 우수하여, 얇은 두께로의 제조가 가능하며, 전기자동차용 배터리 및 에너지저장장치용 배터리의 셀과 셀 사이에 구비되는 평판형이나 원통형의 단열재로 사용아 가능한 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명에 따른 바인더를 사용하지 않는 평판 형상의 복합 다층 단열시트의 제조방법에 대한 흐름도이고,
도 2는 본 발명에 따라 제조된 복합 다층 단열시트의 단면 모식도이며,
도 3은 본 발명에 따른 바인더를 사용하지 않는 평판 형상의 복합 다층 단열시트의 제조공정 중 제 1, 2 알코올 페이스트 도포 단계 및 가압롤러를 이용한 단열층 형성 단계에 대한 공정도이고,
도 4는 본 발명에 따른 바인더를 사용하지 않는 평판 형상의 복합 다층 단열시트를 압축성형하기 위한 압축성형기의 모식도이고,
도 5는 본 발명에 따른 바인더를 사용하지 않는 원통 형상의 복합 다층 단열시트를 제조하기 위한 제 9 단계 및 제 12 단계를 설명하기 위한 공정도이며,
도 6은 본 발명에 따른 바인더를 사용하지 않는 원통 형상의 복합 다층 단열시트를 제조하기 위한 제 8 단계 및 제 12 단계를 통해 제조되는 제 1, 2 알코올 페이스트층의 단면 모식도이며, 도 7은 본 발명에 따라 제조된 복합 다층 단열시트의 사진이다.
도 2는 본 발명에 따라 제조된 복합 다층 단열시트의 단면 모식도이며,
도 3은 본 발명에 따른 바인더를 사용하지 않는 평판 형상의 복합 다층 단열시트의 제조공정 중 제 1, 2 알코올 페이스트 도포 단계 및 가압롤러를 이용한 단열층 형성 단계에 대한 공정도이고,
도 4는 본 발명에 따른 바인더를 사용하지 않는 평판 형상의 복합 다층 단열시트를 압축성형하기 위한 압축성형기의 모식도이고,
도 5는 본 발명에 따른 바인더를 사용하지 않는 원통 형상의 복합 다층 단열시트를 제조하기 위한 제 9 단계 및 제 12 단계를 설명하기 위한 공정도이며,
도 6은 본 발명에 따른 바인더를 사용하지 않는 원통 형상의 복합 다층 단열시트를 제조하기 위한 제 8 단계 및 제 12 단계를 통해 제조되는 제 1, 2 알코올 페이스트층의 단면 모식도이며, 도 7은 본 발명에 따라 제조된 복합 다층 단열시트의 사진이다.
본 출원에서 “포함한다”, “가지다” 또는 “구비하다” 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 다르게 정의되지 않는 한 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
아래에서는 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
이하, 본 발명에 따른 바인더를 사용하지 않는 복합 다층 단열시트(100)의 제조방법 및 이로부터 제조되는 복합 다층 단열시트(100)에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명에 첨부된 도 1은 본 발명에 따른 바인더를 사용하지 않는 평판 형상의 복합 다층 단열시트(100)의 제조방법에 대한 흐름도이고, 도 2는 본 발명에 따라 제조된 복합 다층 단열시트(100)의 단면 모식도이며, 도 3은 본 발명에 따른 바인더를 사용하지 않는 평판 형상의 복합 다층 단열시트(100)의 제조공정 중 제 1, 2 알코올 페이스트 도포 단계 및 가압롤러를 이용한 단열층 형성 단계에 대한 공정도이고, 도 4는 본 발명에 따른 바인더를 사용하지 않는 평판 형상의 복합 다층 단열시트(100)를 압축성형하기 위한 압축성형기의 모식도이고, 도 5는 본 발명에 따른 바인더를 사용하지 않는 원통 형상의 복합 다층 단열시트를 제조하기 위한 제 9 단계 및 제 12 단계를 설명하기 위한 공정도이며, 도 6은 본 발명에 따른 바인더를 사용하지 않는 원통 형상의 복합 다층 단열시트를 제조하기 위한 제 8 단계 및 제 12 단계를 통해 제조되는 제 1, 2 알코올 페이스트층의 단면 모식도이며, 도 7은 본 발명에 따라 제조된 복합 다층 단열시트의 사진이다.
기존의 습식형 제조방법에 의해 제조되는 흄드실리카를 사용한 단열재는 흄드실리카 파우더와 유기 또는 무기 바인더를 함께 용매에 혼합하는 방식으로 제조됨으로써, 건식형 제조방법에 의해 만들어진 흄드실리카 단열재에 비해 열전도도와 내열성 등의 열적 특성이 크게 떨어지는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명에 따른 복합 다층 단열시트(100)의 제조방법은, 제조시 유기 또는 무기 바인더의 첨가없이 수행됨으로써, 제조되는 복합 다층 단열시트(100)의 열전도도와 내열성 등의 열적 특성을 개선함으로써, 건식형 제조방법에 의해 만들어진 흄드실리카 단열재와 동등한 수준의 열전도도와 내열성 등의 열적 특성을 나타내는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 바인더를 사용하지 않는 평판 형상의 복합 다층 단열시트(100)의 제조방법은, 도 1에 도시된 바와 같이, 지지체(50)를 준비하는 제 1 단계; 무기 단섬유, 소수성 실리카 에어로겔 파우더, 제 1 소수성 흄드실리카 파우더, 제 2 소수성 흄드실리카 파우더, 불투명화제 및 친수성 실리카 에어로겔 파우더를 혼합하여 제 1 혼합물을 제조하는 제 2 단계; 상기 제 2 단계에서 제조된 제 1 혼합물에 알코올을 혼합하여 제 1 알코올 페이스트를 제조하는 제 3 단계; 무기 단섬유, 불투명화제, 제 1 소수성 흄드실리카 파우더, 제 2 소수성 흄드실리카 파우더 및 친수성 흄드실리카 파우더를 혼합하여 제 2 혼합물을 제조하는 제 4 단계; 상기 제 4 단계에서 제조된 제 2 혼합물에 알코올을 혼합하여 제 2 알코올 페이스트를 제조하는 제 5 단계; 상기 제 1 단계에서 준비된 지지체(50)의 상부에 제 3 단계에서 제조된 제 1 알코올 페이스트를 도포하는 제 6 단계; 상기 제 6 단계에서 제 1 알코올 페이스트가 도포된 지지체(50)의 상부에 페이퍼를 적층한 후, 가압롤러를 통과시켜 상기 제 1 알코올 페이스트를 지지체(50)의 내부로 함침시키면서 두께를 조절하여 제 1 단열층(10)을 형성하는 제 7 단계; 상기 제 1 단열층(10)의 상부에 제 5 단계에서 제조된 제 2 알코올 페이스트를 도포하는 제 8 단계; 상기 제 8 단계에서 도포된 제 2 알코올 페이스트의 상부에 페이퍼를 적층한 후, 가압롤러를 통과시켜 상기 제 2 알코올 페이스트의 두께를 조절하여 제 2 단열층(20)을 형성하는 제 9 단계; 상기 제 1 단열층(10)과 제 2 단열층(20)의 결합력을 증진하기 위하여 상기 제 1 단열층(10)과 제 2 단열층(20)을 압축성형하는 제 10 단계; 상기 압축성형된 제 1 단열층(10)과 제 2 단열층(20)을 1차 건조하는 제 11 단계; 상기 제 7 단계 및 제 9 단계에서 적층된 페이퍼를 제거하는 제 12 단계; 및 상기 제 1 단열층(10)과 제 2 단열층(20)을 2차 건조하는 제 13 단계;를 포함하는 것이 바람직하다.
즉, 본 발명에 따른 바인더를 사용하지 않는 평판 형상의 복합 다층 단열시트(100)의 제조방법을 자세히 살펴보면, 먼저 제 1 단계로서, 지지체(50)를 준비하는 단계를 거치게 된다.
흄드실리카를 포함하는 단열시트는 단열 효과는 뛰어나나 강도가 약한 단점이 있다. 따라서 상기 지지체(50)는 제조되는 평판 형상의 복합 다층 단열시트(100)에 포함되어 강도 등을 보완해 주는 역할을 하게 된다.
본 발명에 따르면, 상기 지지체(50)는 E-Glass 티슈(tissue) 또는 펠트(felt) 인 것이 바람직하다. 상기 E-Glass는 알카리 함유량이 0.8% 이하로서 전기적 특성이 우수하며 가장 일반적인 FRP(fiber reinforced plastic)용 강화재로 사용되는 유리섬유이다. 상기와 같은 E-Glass 섬유는 지지체(50)로 사용되기 위하여 티슈(tissue) 또는 펠트(felt) 형태로 제조된 것이 바람직하다.
상기 E-Glass 티슈는 E-Glass 섬유를 3 내지 5 cm의 길이로 절단하여 임의 방향으로 분산한 후 접착제로 사용하여 압착하여 제조되어 부직포 형태를 갖는 것을 가리킨다. 또한 E-Glass 펠트는 E-Glass 섬유를 시트 모양으로 압축하여 제조되는 직물 형태를 가리킨다.
본 발명에 따르면, 상기 지지체(50)의 두께는 0.5 내지 2.0 mm 인 것이 특히 바람직하다. 지지체(50)가 상기와 같은 얇은 두께로 형성됨으로써, 전기자동차용 배터리 또는 에너지저장장치(Energy Storage System, ESS)용 배터리의 셀과 셀 사이에 구비되는 단열재로 사용이 가능하게 된다.
상기와 같이 지지체(50)를 준비하는 제 1 단계를 거친 후에는 제 2 단계로서, 상기 평판 형상의 복합 다층 단열시트(100)를 제조하기 위하여 무기 단섬유, 소수성 실리카 에어로겔 파우더, 제 1 소수성 흄드실리카 파우더, 제 2 소수성 흄드실리카 파우더, 불투명화제 및 친수성 실리카 에어로겔 파우더를 혼합하여 제 1 혼합물을 제조하는 단계를 수행하게 된다.
상기 제 1 혼합물의 제조시 포함되는 무기 단섬유는 상기 실리카 에어로겔 파우더 및 흄드실리카 파우더 등을 웅집시키고, 상기 지지체(50)와 단열층을 결합시키는 역할을 위하여 투입될 수 있다. 본 발명에 따르면, 상기 무기 단섬유는 유리 섬유, 실리카 섬유, 탄소 섬유, 세라믹 섬유 중 어느 하나일 수 있고, 상기 무기 단섬유의 섬유장은 10 내지 50 mm이고, 직경은 5 내지 15 ㎛ 인 것이 바람직하다.
또한, 상기 제 1 혼합물을 제조하기 위한 소수성 실리카 에어로겔 파우더는 단열성을 제고하기 위해 투입될 수 있고, 실리카 에어로겔 파우더를 소수성으로 개질하여 제조한 것을 가리킨다.
즉, 에어로겔(aerogel)은 90 내지 99.9%의 기공율과 1 내지 100 nm 범위의 기공크기를 갖는 초다공성의 고비표면적 물질로서, 뛰어난 초경량/초단열/초저유전 등의 특성을 갖는 재료이다.
또한, 상기 실리카 에어로겔은 대표적인 무기 에어로겔로서, 실리카 전구체 용액을 솔-젤 중합 반응시켜 겔을 만든 후, 초임계조건 혹은 상압조건 하에서 건조하여 제조한다.
상기 에어로겔은 스티로폼 등의 유기 단열재보다 낮은 0.300 W/m·K 이하의 열전도율을 보이는 슈퍼단열성(super-insulation)을 나타낸다. 그러나 상기 실리카 에어로겔은 수분을 흡수하면 겔 구조 특성 및 물성이 저하되는 특성을 갖는다. 따라서 단열소재로 사용되기 위해서는 대기 중의 수분을 흡수하는 것을 영구적으로 방지할 수 있는 소수성 처리가 요구된다.
일반적으로, 소수성을 갖는 실리카 에어로겔은 유기실란 등과 같은 표면개질제를 사용하여 제조하고 있다. 본 발명에서는 상기와 같이 표면개질제를 사용하여 표면을 소수성화한 실리카 에어로겔을 "소수성 실리카 에어로겔"이라 칭하고, 또한 상기와 같이 표면개질제가 처리되지 않은 실리카 에어로겔을 "친수성 실리카 에어로겔"로 칭한다. 상기 친수성 실리카 에어로겔은 파우더 또는 과립 등의 형태로 제조되고 시판되고 있다.
또한, 통상적으로 흄드실리카(Fumed Silica)는 습식 공정 또는 열처리 공정 등을 통해 제조될 수 있고, 상기와 같은 공정을 통해 제조되는 흄드실리카는 특별히 처리되지 않는 한 본질적으로 친수성을 갖는다. 따라서 상기와 같이 친수성으로 제조된 흄드실리카를 소수성으로 전환하기 위해서는 친수성을 갖는 흄드실리카를 유기실란 등과 같은 표면개질제를 이용하여 화학적 후처리를 거치게 된다.
즉, 친수성 흄드 실리카를 소수성 제제인 유기실란 등과 같은 표면개질제로 처리하게 되면, 상기 소수성 제제와 흄드실리카 입자에 포함된 이산화규소 분자의 산화물기와 공유 결합하여 흄드실리카 입자를 소수성으로 전환시키게 된다.
따라서, 본 발명에서 사용되는 용어인 "친수성 흄드실리카"는 유기실란 등과 같은 표면개질제에 의한 화학적 후처리를 거치지 않은 흄드실리카를 가리킨다. 또한 상기 제 1 소수성 흄드실리카 파우더 및 제 2 소수성 흄드실리카 파우더는 상기와 같이 유기실란 등과 같은 표면개질제로 처리하여 소수성으로 전환된 흄드 실리카 파우더로서, 평균직경의 크기가 상이한 소수성 흄드실리카 파우더를 가리킨다.
본 발명의 상기 제 2 단계 및 제 4 단계에서 사용하는 "소수성 실리카 에어로겔 파우더", "제 1 소수성 흄드실리카 파우더" 및 "제 2 소수성 흄드실리카 파우더"는 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane, PDMS), 헥사메틸디실라잔 (Hexamethyldisilazane, HMDZ), 헥사메틸디실록산(Hexamethyldisiloxane, HMDSO), 디메틸디클로로실란(dimethyldichlorosilane, DMDCS) 및 메틸트리메톡시실란 (Methyltrimethoxysilane, MTMS) 중 어느 하나 이상의 유기실란 등과 같은 표면개질제로 표면을 처리하여 소수성화시킨 실리카 에어로겔 파우더 또는 흄드실리카 파우더를 가리킨다.
상기와 같이 흄드실리카 또는 실리카 에어로겔 파우더의 표면에 처리되는 유기실란 등과 같은 표면개질제는 알코올과 혼합시에 상기 알코올에 용출된다. 상기와 같이 알코올에 용출된 유기실란은 상기 흄드실리카와 실리카 에어로겔과 불투명화제 및 단섬유를 결합하는 바인더 역할을 하게 된다.
상기와 같이 알코올에 용출되어 바인더 역할을 하는 유기실란이 소수성 흄드실리카 파우더와 소수성 실리카 에어로겔의 표면에 처리되어 있으므로, 본 발명에 따른 복합 다층 단열시트(100)의 제조시 바인더가 불필요하게 된다.
따라서 본 발명에 따른 복합 다층 단열시트(100)의 제조방법에 따르면, 유기 또는 무기 바인더의 첨가 없이 복합 다층 단열시트(100)를 제조할 수 있고, 이에 따라 흄드실리카를 이용하여 용매없이 건식으로 제조되는 흄드실리카 단열재에 비해 열전도도와 내열성 등의 열적 특성이 동등 또는 우수한 복합 다층 단열시트(100)의 제조가 가능하게 되는 특징을 갖는다.
본 발명에 따르면, 상기 소수성 실리카 에어로겔 파우더의 평균직경은 20 내지 100 ㎛이고, 친수성 실리카 에어로겔 파우더의 평균직경은 20 내지 100 ㎛이고, 제 1 소수성 흄드실리카 파우더의 평균직경은 0.1 내지 1 ㎛이며, 제 2 소수성 흄드실리카 파우더의 평균직경은 20 내지 100 ㎛인 것이 특히 바람직하다.
또한, 제 1 혼합물을 제조하기 위하여 포함되는 불투명화제는 고온에서 복사에 의한 열전도를 감소시켜 단열 효과를 개선하기 위하여 포함될 수 있고, 탄화규소(SiC), 산화티타늄(TiO2), 산화알루미늄(Al2O3) 산화지르코늄(ZrO2) 중에서 선택된 1종 이상일 수 있다. 상기 불투명화제의 평균직경은 2 내지 10 ㎛ 인 것이 바람직할 수 있다.
상기와 같이 준비되는 무기 단섬유, 소수성 실리카 에어로겔 파우더, 제 1 소수성 흄드실리카 파우더, 제 2 소수성 흄드실리카 파우더, 불투명화제 및 친수성 실리카 에어로겔 파우더를 혼합하여 제 1 혼합물을 제조할 수 있고, 이때 혼합은 저속 혼합 및 고속 혼합 모두 가능하고, 예를 들어 고속 혼합기 등의 혼합 설비를 이용할 수 있다.
상기와 같이 무기 단섬유, 소수성 실리카 에어로겔 파우더, 제 1 소수성 흄드실리카 파우더, 제 2 소수성 흄드실리카 파우더, 불투명화제 및 친수성 실리카 에어로겔 파우더를 혼합하여 제 1 혼합물을 제조한 후에는 제 3 단계로서, 상기 제 2 단계에서 제조된 제 1 혼합물에 알코올을 혼합하여 제 1 알코올 페이스트를 제조하는 단계를 거치게 된다.
본 발명에 따르면, 상기 제 1 알코올 페이스트는 무기 단섬유 1 내지 1.5 중량%와 소수성 실리카 에어로겔 파우더 6 내지 9 중량%와 제 1 소수성 흄드실리카 파우더 4 내지 6 중량%와 제 2 소수성 흄드실리카 파우더 7 내지 10.5 중량%와 친수성 실리카 에어로겔 파우더 1 내지 1.5 중량%와 불투명화제 1 내지 1.5 중량% 및 잔부의 알코올로 구성되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 상기 제 3 단계의 수행시 공정을 원활하게 수행하기 위하여 상기 알코올을 60 내지 65℃로 가열되어 수행하는 것도 가능하다. 상기 알코올은 부탄올 또는 이소프로필알코올이 바람직하다.
상기 제 3 단계를 통해 제조되는 제 1 알코올 페이스트는 1,000 내지 15,000 cps의 점도를 갖는 것이 바람직하다. 상기 제 3 단계를 통해 제조되는 제 1 알코올 페이스트의 점도가 1,000 내지 15,000 cps인 경우에 상기 제 1 알코올 페이스트를 지지체(50)에 도포시 흐르지 아니하여 공정성이 개선될 수 있다.
상기와 같이 제 3 단계를 통해 제 1 알코올 페이스트를 제조한 후에는, 제 4 단계로서 무기 단섬유, 불투명화제, 제 1 소수성 흄드실리카 파우더, 제 2 소수성 흄드실리카 파우더 및 친수성 흄드실리카 파우더를 혼합하여 제 2 혼합물을 제조하게 된다. 상기 제 4 단계에서 사용되는 무기 단섬유, 불투명화제, 제 1 소수성 흄드실리카 파우더, 제 2 소수성 흄드실리카 파우더 및 친수성 흄드실리카 파우더는 상기 제 2 단계에서 사용되는 것과 같은 것일 수 있다.
상기와 같이 제 4 단계를 통해 제조된 제 2 혼합물은 이후에 제 5 단계로서 알코올을 혼합하여 제 2 알코올 페이스트를 제조하게 된다.
본 발명에 따르면, 상기와 같이 제조되는 제 2 알코올 페이스트는, 무기 단섬유 2.6 내지 3.4 중량%와 불투명화제 3.9 내지 5.1 중량%와 제 1 소수성 흄드실리카 파우더 6.5 내지 8.5 중량%와 제 2 소수성 흄드실리카 파우더 9.1 내지 11.9 중량% 및 친수성 흄드실리카 파우더 3.9 내지 5.1 중량%와 및 잔부의 알코올 용매로 구성되는 것이 바람직하고, 이때 상기 제 2 알코올 페이스트의 점도는 20,000 내지 35,000 cps인 것이 가장 바람직하다.
즉, 상기 제 2 알코올 페이스트의 점도가 20,000 cps 미만인 경우에는 흐름성이 커서 이후에 압축공정을 수행하기 어려우며, 또한 제 2 알코올 페이스트의 점도가 35,000 cps를 초과하는 경우에는 점도가 너무 커서 압축성형시 두께의 조절이 불가할 수 있고, 이에 따라 제조되는 복합 다층 단열시트(100)의 단열성이 저하될 수 있다.
상기와 같이 제 3 단계를 통해 제조되는 제 1 알코올 페이스트와 제 5 단계를 통해 제조되는 제 2 알코올 페이스트는 이후에 지지체(50)에 처리함으로써, 단열층을 형성하여 본 발명에 따른 바인더를 사용하지 않는 복합 다층 단열시트(100)를 제조하게 된다.
즉, 본 발명의 바인더를 사용하지 않는 복합 다층 단열시트(100)의 제조방법의 제 6 단계로서, 상기 제 1 단계에서 준비된 지지체(50)의 상부에 제 3 단계에서 제조된 제 1 알코올 페이스트를 도포하는 단계를 수행하게 된다.
상기 제 6 단계에서는 통상의 페이스트 도포장치를 사용할 수 있고, 상기 페이스트 도포장치는 지지체(50)의 상부의 좌우측으로 도포 헤드를 이동시키면서 상기 제 1 알코올 페이스트를 지지체(50)의 상부에 도포하게 된다.
도 3을 살펴보면, 상기 제 6 단계는 지지체 공급롤(200)에서 공급되는 지지체(50)의 상부에 제 1 페이스트 도포장치(210)를 이용하여 제 1 알코올 페이스트를 도포하게 된다.
상기와 같이 지지제의 상부에 제 1 알코올 페이스트를 도포한 후에는 상기 도포된 제 1 알코올 페이스트의 상부에 제 1 페이퍼 공급롤(220)에서 공급되는 페이퍼를 적층한 후, 제 1 가압롤러(230)를 통과시켜 상기 제 1 알코올 페이스트를 지지체(50)의 내부로 함침시키면서 도포된 상기 제 1 알코올 페이스트의 두께를 조절하여 제 1 단열층(10)을 형성하는 제 7 단계를 수행하게 된다.
상기와 같이 제 1 가압롤러(230)를 통해 제 1 알코올 페이스트를 지지체(50)의 내부로 함침시키게 되면, 도 2의 (a)와 같이 상기 제 1 알코올 페이스트와 지지체(50)는 일체화되어 제 1 단열층(10)을 형성하게 된다.
상기 제 1 가압롤러(230)는 도 3에 도시된 바와 같이 복수개의 롤로 구성될 수 있고, 상기와 같이 구성되는 제 1 가압롤러(230)는 상기 롤 사이들 주행하는 제 1 알코올 페이스트가 도포된 지지체(50)를 가압함으로써, 상기 지지체(50)의 상부에 도포된 제 1 알코올 페이스트를 지지체(50)의 내부로 함침시켜, 상기 제 1 알코올 페이스트와 지지체(50)는 일체화된다. 상기와 같이 상기 제 1 알코올 페이스트와 지지체(50)가 일체화되면서 동시에 상기 도포된 제 1 알코올 페이스트를 가압하여 그 두께를 감소시키게 된다.
상기와 같이 제 7 단계를 통해 제 1 알코올 페이스트를 지지체(50)의 내부로 함침시키면서 두께를 조절하여 제 1 단열층(10)을 형성한 후에는 제 8 단계로서 제 2 페이스트 도포장치(215)를 이용하여 상기 제 1 단열층(10)의 상부에 제 5 단계에서 제조된 제 2 알코올 페이스트를 도포하는 단계를 거치게 된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제 1 알코올 페이스트가 도포된 지지체(50)는 제 2 페이스트 도포장치(215)에 도달하기 전에 상하부가 반전된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 지지체(50)의 상부에 제 1 알코올 페이스트를 도포한 후에 제 1 가압롤러(230)로 유입되기 전에 상기 지지체(50)의 상부에 도포된 제 1 알코올 페이스트의 상부에 페이퍼가 적층된다.
상기와 같이 제 1 알코올 페이스트의 상부에 페이퍼가 적층된 지지체(50)는 제 1 가압롤러(230)로 유입되어 가압된 후, 상기 지지체(50)의 상하부가 반전되어 제 2 페이스트 도포장치(215)로 이동한다. 상기 제 2 페이스트 도포장치(215)로 이동된 지지체(50)는 상하부가 반전되므로, 상기 지지체(50)의 하부에 제 1 알코올 페이스트가 도포되어 있고, 상기 지지체(50)의 상부에 제 2 페이스트 도포장치(215)로부터 제 2 알코올 페이스트를 도포하게 된다.
상기와 같이 제 2 알코올 페이스트를 지지체(50)의 상부에 도포함으로써, 도 2의 (a)와 같이 지지체(50)의 하부에는 제 1 알코올 페이스트가 도포되어 형성된 제 1 단열층(10)이 형성되고, 상부에는 제 2 알코올 페이스트가 도포되어 형성된 제 2 단열층(20)이 형성될 수 있다.
상기와 같이 제 8 단계를 통해 제 2 알코올 페이스트가 도포된 지제체의 상부에 제 2 페이퍼 공급롤(225)에서 공급되는 페이퍼를 적층한 후, 제 2 가압롤러(235)를 통과시켜 상기 제 2 알코올 페이스트의 두께를 조절하여 제 2 단열층(20)을 형성하는 제 9 단계를 수행하게 된다. 상기 제 8 단계에서 사용되는 제 2 가압롤러(235)는 상기 제 7 단계에서 사용되는 제 1 가압롤러(230)와 동일한 것일 수 있다.
상기와 같이 제 2 단열층(20)을 형성한 후에는 제 10 단계로서, 상기 제 1 단열층(10)과 제 2 단열층(20)의 결합력을 증진하기 위하여 상기 제 1 단열층(10)과 제 2 단열층(20)을 압축성형하는 단계를 수행하게 된다.
상기 제 10 단계는 상기 제 1 단열층(10) 및 제 2 단열층(20)의 표면을 매끄럽게하고, 제 1 단열층(10)과 제 2 단열층(20)의 결합력을 증진시키기 위해 수행될 수 있다.
상기 제 1 단열층(10)과 제 2 단열층(20)을 압축성형하는 제 10 단계는 진공압축 성형장비 등과 같은 고가의 성형장비없이 프레스 등을 통해 압축성형이 가능한 장점을 갖는다.
상기 제 1 단열층(10)과 제 2 단열층(20)의 결합력을 증진하기 위하여 수행되는 제 10 단계는 도 4와 같은 압축성형기(300)를 사용할 수 있다. 상기 압축성형기(300)는 도 4에 도시된 바와 같이 상부 금형(310)과 하부 금형(320)으로 구성되고, 상기 상부 금형(310)과 하부 금형(320) 사이에 제 1 단열층(10)과 제 2 단열층(20)이 도포된 지지체(50)를 장착한 후, 가압하여 압축성형을 실시하여 도 2의 (a)와 같은 복합 다층 단열시트(100)를 제조하게 된다.
또한, 본 발명에 따르면, 압축성형시 상기 제 1 단열층(10)과 제 2 단열층(20)으로부터 배출되는 알코올을 흡수하기 위하여 상기 제 1 단열층(10)의 하부 및 제 2 단열층(20)의 상부에는 흡수시트(335) 구비하는 것이 바람직하다. 상기 흡수시트(335)는 유리섬유 시트 또는 종이 시트일 수 있다.
상기 압축성형기(300)에는 도 4와 같이 상기 제 1 단열층(10)과 제 2 단열층(20)을 구비하는 지지체(50)를 장착한 후 가압하여 압축성형을 실시하여 평판 형상의 복합 다층 단열시트(100)를 제조하게 된다.
또한 상기 제 10 단계를 통한 압축성형 과정에서 제 1 알코올 페이스트 및 제 2 알코올 페이스트에 함유되어 있는 알코올을 배출함으로써, 건조시간을 단축시키며 건조과정에서 발생할 수 있는 복합 다층 단열시트(100)의 균열 등을 최소화할 수 있다.
상기와 같이 압축성형이 완료된 후에는 상기 압축성형된 제 1 단열층(10) 및 제 2 단열층(20)을 1차 건조하는 제 11 단계;를 수행하게 된다. 상기 제 11 단계에서 수행되는 1차 건조는 60 내지 80 ℃에서 1 내지 3시간 동안 수행될 수 있다. 상기와 같이 제 11 단계를 통해 60 내지 80 ℃에서 1 내지 3시간 동안 건조하게 되면 상기 제 1 단열층(10) 및 제 2 단열층(20)으로부터 알코올이 모두 제거됨으로써, 경화된 제 1 단열층(10) 및 제 2 단열층(20)을 형성하게 된다.
상기와 같이 1차 건조가 완료된 후에는 상기 제 7 단계 및 제 9 단계에서 적층한 페이퍼를 제거하는 제 12 단계를 수행하게 된다. 상기와 같이 제 11 단계를 통해 알코올이 제거되어 경화된 제 1 단열층(10) 및 제 2 단열층(20)을 형성함으로써, 상기 페이퍼의 제거가 용이할 수 있다.
상기와 같이 제 12 단계로서 페이퍼를 제거한 후에는 상기 제 1 단열층(10)과 제 2 단열층(20)을 2 차 건조하는 제 13 단계를 수행하게 된다. 상기 제 13 단계는 상기 제 1 단열층(10) 및 제 2 단열층(20)을 130 내지 180 ℃에서 2 내지 5시간 동안 2차 건조하는 것이 바람직하다.
상기와 같이 건조를 두 단계로 나누어서 수행하는 이유는 상기 제 1 단열층(10)과 제 2 단열층(20)에 알코올이 포함되어 있어 저온 즉, 60 내지 80 ℃에서 먼저 알코올을 제거하는 것이 바람직하다. 상기 제 1 단열층(10)과 제 2 단열층(20)으로부터 알코올의 제거없이 바로 고온에서 건조하게 되면, 상기 알코올이 끓으면서 기포가 형성되고, 이로부터 제조되는 복합 다층 단열시트(100)에 크랙이 발생할 수 있기 때문이다. 따라서 60 내지 80 ℃에서 상기 제 1 단열층(10)과 제 2 단열층(20)에 포함된 알코올을 제거한 후, 고온 즉 130 내지 180 ℃에서 2 내지 5시간 동안 건조하게 되면 상기 제 1 단열층(10)과 제 2 단열층(20)으로부터 알코올을 완전히 제거하여 경화된 복합 다층 단열시트(100)를 제조할 수 있게 된다.
상기와 같이 제 13 단계인 2차 건조를 마치게 되면, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 바인더를 사용하지 않는 복합 다층 단열시트(100)로서, 제 1 단열층(10) 및 제 2 단열층(20)으로 구성되는 도 2의 (a)와 같은 복합 다층 단열시트(100)의 제조가 완료될 수 있다.
상기와 같이 제조되는 복합 다층 단열시트(100)의 제 1 단열층(10)의 밀도는 250 내지 350 kg/cm3 이고, 제 2 단열층(20)의 밀도는 300 내지 400 kg/cm3 인 것이 특히 바람직하다. 상기와 같이 본 발명에 따른 복합 다층 단열시트(100)를 구성하는 제 1 단열층(10)과 제 2 단열층(20)의 밀도를 상이하게 제조함으로써, 상기 밀도가 큰 제 2 단열층(20)을 고온측으로 향하도록 배치함으로써 단열효과를 개선하는 효과를 발현할 수 있게 된다.
본 발명의 제 2 실시예에 따르면, 제 1 단열층(10)과 제 2 단열층(20) 및 제 3 단열층(30)으로 구성되는 도 2의 (b)와 같은 평판 형상의 복합 다층 단열시트(100)을 제조할 수 있다.
상기와 같은 제 1 단열층(10)과 제 2 단열층(20) 및 제 3 단열층(30)으로 구성되는 평판 형상의 복합 다층 단열시트(100)는 지지체(50)를 준비하는 제 1 단계; 무기 단섬유, 소수성 실리카 에어로겔 파우더, 제 1 소수성 흄드실리카 파우더, 제 2 소수성 흄드실리카 파우더, 불투명화제 및 친수성 실리카 에어로겔 파우더를 혼합하여 제 1 혼합물을 제조하는 제 2 단계; 상기 제 2 단계에서 제조된 제 1 혼합물에 알코올을 혼합하여 제 1 알코올 페이스트를 제조하는 제 3 단계; 무기 단섬유, 불투명화제, 제 1 소수성 흄드실리카 파우더, 제 2 소수성 흄드실리카 파우더 및 친수성 흄드실리카 파우더를 혼합하여 제 2 혼합물을 제조하는 제 4 단계; 상기 제 4 단계에서 제조된 제 2 혼합물에 알코올을 혼합하여 제 2 알코올 페이스트를 제조하는 제 5 단계;상기 제 1 단계에서 준비된 지지체(50)의 상부에 제 3 단계에서 제조된 제 1 알코올 페이스트를 도포하는 제 6 단계; 상기 제 6 단계에서 제 1 알코올 페이스트가 도포된 지지체(50)의 상부에 페이퍼를 적층한 후, 가압롤러를 통과시켜 상기 제 1 알코올 페이스트를 지지체(50)의 내부로 함침시키면서 두께를 조절하여 제 1 단열층(10)을 형성하는 제 7 단계; 상기 제 1 단열층(10)의 상부에 제 5 단계에서 제조된 제 2 알코올 페이스트를 도포하는 제 8 단계; 상기 제 8 단계에서 도포된 제 2 알코올 페이스트의 상부에 페이퍼를 적층한 후, 가압롤러를 통과시켜 상기 제 2 알코올 페이스트의 두께를 조절하여 제 2 단열층(20)을 형성하는 제 9 단계; 상기 제 9 단계에서 제조된 제 2 단열층(20)의 상부에 지지체(50)를 적층하는 제 10 단계; 상기 제 10 단계에서 적층된 지지체(50)의 상부에 상기 제 3 단계에서 제조된 제 1 알코올 페이스트를 도포하는 제 11 단계; 상기 제 11 단계에서 도포된 제 1 알코올 페이스트의 상부에 페이퍼를 적층한 후, 가압롤러를 통과시켜 상기 제 11 단계에서 도포된 제 1 알코올 페이스트의 두께를 조절하여 제 3 단열층(30)을 형성하는 제 12 단계; 상기 제 1 단열층(10)과 제 2 단열층(20) 및 제 3 단열층(30)의 결합력을 증진하기 위하여 상기 제 1 단열층(10)과 제 2 단열층(20) 및 제 3 단열층(30)을 압축성형하는 제 13 단계; 상기 압축성형된 제 1 단열층(10)과 제 2 단열층(20) 및 제 3 단열층(30)을 1차 건조하는 제 14 단계; 상기 제 7 단계와 제 9 단계 및 제 12 단계에서 적층된 페이퍼를 제거하는 제 15 단계; 및 상기 제 1 단열층(10)과 제 2 단열층(20) 및 제 3 단열층(30)을 2차 건조하는 제 16 단계;를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 제 1 단열층(10)과 제 2 단열층(20) 및 제 3 단열층(30)으로 구성되는 평판 형상의 복합 다층 단열시트(100)의 제조방법을 살펴보면, 제 1 단계 내지 제 8 단계는 앞에서 살핀 본 발명의 제 1 실시예 즉, 제 1 단열층(10) 및 제 2 단열층(20)으로 구성되는 복합 다층 단열시트(100)의 제조방법과 동일하므로, 이에 대한 설명은 생략한다.
즉, 상기 제 1 실시예의 제 1 단계 내지 제 8 단계와 동일한 단계를 거쳐 제 1 단열층(10)의 상부에 제 5 단계에서 제조된 제 2 알코올 페이스트를 도포한 후에는 제 9 단계로서, 상기 제 8 단계에서 도포된 제 2 알코올 페이스트를 가압롤러를 통과시켜 상기 제 2 알코올 페이스트의 두께를 조절하여 제 2 단열층(20)을 형성하게 된다.
상기와 같이 제 2 단열층(20)을 형성한 후에는 제 10 단계로서 상기 제 9 단계에서 형성된 제 2 단열층(20)의 상부에 지지체(50)를 추가로 적층하게 된다. 상기 제 10 단계에서 추가로 적층되는 지지체(50)는 제 1 단계에서 사용된 지지체(50)와 동일한 것일 수 있다.
상기와 같이 지지체(50)를 적층한 후에는 제 11 단계로서, 상기 제 10 단계에서 적층된 지지체(50)의 상부에 상기 제 3 단계에서 제조된 제 1 알코올 페이스트를 도포하는 단계를 거치게 된다. 상기 제 11 단계에서 도포되는 제 1 알코올 페이스트는 이후에 제 3 단열층(30)을 형성하게 된다.
상기 제 11 단계에서 도포된 제 1 알코올 페이스트의 상부에 페이퍼를 적층한 후, 가압롤러를 통과시켜 상기 제 11 단계에서 도포된 제 1 알코올 페이스트의 두께를 조절함과 동시에 상기 지지체(50)의 내부로 제 1 알코올 페이스트를 함침시킴으로써, 제 3 단열층(30)을 형성하는 제 12 단계를 수행하게 된다.
상기 제 12 단계를 통해 가압롤러를 이용하여 제 1 알코올 페이스트를 지지체(50)의 내부로 함침시키게 되면, 도 2의 (b)와 같이 상기 제 1 알코올 페이스트와 지지체(50)는 일체화되어 제 3 단열층(30)을 형성하게 된다.
상기와 같이 가압롤러를 통해 제 1 알코올 페이스트와 지지체(50)를 가압하게 되면, 상기 지지체(50)의 상부에 도포된 제 1 알코올 페이스트를 지지체(50)의 내부로 함침시켜, 상기 제 1 알코올 페이스트와 지지체(50)가 일체화되면서 동시에 상기 도포된 제 1 알코올 페이스트의 두께를 감소시키면서 제 3 단열층(30)을 형성하게 된다.
상기와 같이 제 12 단계를 통해 제 3 단열층(30)을 형성한 후에는, 제 13 단계로서, 상기 제 1 단열층(10)과 제 2 단열층(20) 및 제 3 단열층(30)의 결합력을 증진하기 위하여 상기 제 1 단열층(10)과 제 2 단열층(20) 및 제 3 단열층(30)을 압축성형하게 된다.
상기 제 1 단열층(10)과 제 2 단열층(20) 및 제 3 단열층(30)을 압축성형하는 제 13 단계는 도 4에 도시된 제 1 실시예에서 사용된 것과 동일한 압축성형기(300)를 사용하여 수행될 수 있다.
상기와 같이 제 13 단계로서 압축성형을 마친 후에는 제 14 단계로서, 상기 압축성형된 제 1 단열층(10)과 제 2 단열층(20) 및 제 3 단열층(30)을 1차 건조하게 된다. 상기와 같은 1차 건조는 제 1 실시예와 동일한 조건으로 건조될 수 있다.
상기 1차 건조를 마친 후에는 제 15 단계로서 상기 제 7 단계 및 제 12 단계에서 적층된 페이퍼를 제거하는 단계를 거치게 된다.
상기 제 15 단계로서 제 7 단계 및 제 12 단계에서 적층된 페이퍼를 제거한 후에는 상기 제 1 단열층(10)과 제 2 단열층(20) 및 제 3 단열층(30)을 2차 건조하는 제 16 단계를 수행하게 된다. 상기와 같은 2차 건조 또한 제 1 실시예와 동일한 조건으로 수행될 수 있다.
상기와 같이 제 16 단계인 2차 건조를 마치게 되면, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 바인더를 사용하지 않는 평판 형상의 복합 다층 단열시트(100)로서, 제 1 단열층(10)과 제 2 단열층(20) 및 제 3 단열층(30)으로 구성되는 도 2의 (b)와 같은 평판 형상의 복합 다층 단열시트(100)의 제조가 완료될 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기와 같이 제조되는 평판 형상의 복합 다층 단열시트(100)의 제 1 단열층(10) 및 제 3 단열층(30)의 밀도는 250 내지 350 kg/cm3 이고, 제 2 단열층(20)의 밀도는 300 내지 400 kg/cm3 인 것이 특히 바람직하다. 상기와 같이 본 발명에 따른 복합 다층 단열시트(100)를 구성하는 단열층의 밀도를 상이하게 제조하는 이유는 앞에 살핀 바와 같다.
또한, 본 발명의 제 3 실시예에 따르면, 복합 다층 단열시트의 형상을 원통 형상으로 제조가 가능하다. 즉, 상기 원통 형상의 복합 다층 단열시트의 제조방법은, 지지체를 준비하는 제 1 단계; 무기 단섬유, 소수성 실리카 에어로겔 파우더, 제 1 소수성 흄드실리카 파우더, 제 2 소수성 흄드실리카 파우더, 불투명화제 및 친수성 실리카 에어로겔 파우더를 혼합하여 제 1 혼합물을 제조하는 제 2 단계; 상기 제 2 단계에서 제조된 제 1 혼합물에 알코올을 혼합하여 제 1 알코올 페이스트를 제조하는 제 3 단계; 무기 단섬유, 불투명화제, 제 1 소수성 흄드실리카 파우더, 제 2 소수성 흄드실리카 파우더 및 친수성 흄드실리카 파우더를 혼합하여 제 2 혼합물을 제조하는 제 4 단계;상기 제 4 단계에서 제조된 제 2 혼합물에 알코올을 혼합하여 제 2 알코올 페이스트를 제조하는 제 5 단계; 상기 제 1 단계에서 준비된 지지체의 상부에 제 3 단계에서 제조된 제 1 알코올 페이스트를 도포하는 제 6 단계; 상기 제 6 단계에서 제 1 알코올 페이스트가 도포된 지지체를 가압롤러를 통과시켜 상기 제 1 알코올 페이스트를 지지체 내부로 함침시키는 제 7 단계; 상기 제 7 단계에서 제 1 알코올 페이스트가 함침된 지지체를 배관에 권취하는 제 8 단계; 상기 제 8 단계에서 제조된 제 1 알코올 페이스트가 함침된 지지체가 권취된 배관을 원통 형틀의 중앙에 위치시키고, 상기 제 1 알코올 페이스트가 함침된 지지체와 상기 원통 형틀의 사이로 제 5 단계에서 제조된 제 2 알코올 페이스트를 부어 제 2 알코올 페이스트층을 형성하는 제 9 단계; 상기 제 9 단계에서 제조된 제 1 알코올 페이스트가 함침된 지지체와 제 2 알코올 페이스트층을 구비하는 배관의 상부에 페이퍼를 적층하는 제 10 단계; 상기 제 1 알코올 페이스트가 함침된 지지체와 제 2 알코올 페이스트층의 결합력을 증진하기 위하여 상기 제 1 알코올 페이스트가 함침된 지지체와 제 2 알코올 페이스트층을 상부에서 가압하여 압축성형함으로써, 제 1 단열층과 제 2 단열층을 형성하는 제 11 단계; 상기 제 11 단계에서 형성된 제 1 단열층과 제 2 단열층을 1차 건조하는 제 12 단계; 상기 제 10 단계에서 적층된 페이퍼를 제거하는 제 13 단계; 상기 제 1 단열층과 제 2 단열층을 2 차 건조하는 제 14 단계; 및 상기 제 1 단열층 및 제 2 단열층의 중앙에 위치하는 배관 및 제 2 단열층의 외측에 위치하는 원형 형틀을 제거하는 제 15 단계:를 포함하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 원통 형상의 복합 다층 단열시트의 제조방법에서 제 1 단계 내지 제 7 단계는 앞에서 살핀 본 발명의 제 1 실시예 즉, 제 1 단열층(10) 및 제 2 단열층(20)으로 구성되는 평판 형상의 복합 다층 단열시트(100)의 제조방법과 동일하므로, 이에 대한 설명은 생략한다.
즉, 상기 제 1 실시예의 제 1 단계 내지 제 7 단계와 동일한 단계를 거쳐 제조된 제 1 알코올 페이스트가 함침된 지지체를 배관(75)에 권취하는 제 8 단계를 수행하게 된다. 상기와 제 8 단계는 원형 롤러(85)에 삽입되어 있는 배관(75)을 이용하여 제조가 가능하다. 즉, 도 6의 (a)를 살펴보면, 원형 롤러(85)에 삽입된 배관(75)에 제 1 알코올 페이스트가 함침된 지지체를 권취함으로써, 상기 제 8 단계의 수행이 가능하다.
상기 제 8 단계를 수행한 후에는 상기 제 8 단계에서 제조된 제 1 알코올 페이스트가 함침된 지지체가 권취된 배관(75)을 도 5의 (a)와 같이 원통 형틀(80)의 중앙에 위치시키고, 상기 제 1 알코올 페이스트가 함침된 지지체와 상기 원통 형틀(80)의 사이로 제 5 단계에서 제조된 제 2 알코올 페이스트를 부어 제 2 알코올 페이스트층(65)을 형성하는 제 9 단계를 수행하게 된다.
이때, 상기 원통 형틀(80)의 크기는 상기 제 1 알코올 페이스트가 함침된 지지체가 권취된 배관(75)의 크기보다 큰 직경을 갖는 것이 제 2 단열층의 형성이 용이할 수 있다. 즉, 상기와 같이 상기 제 1 알코올 페이스트가 권취된 배관(75)의 크기보다 큰 직경을 갖는 원통 형틀(80)의 내부 중앙에 상기 제 8 단계에서 제조된 원통 형상의 제 1 알코올 페이스트가 권취된 배관(75)을 위치시킨 후, 상기 제 1 알코올 페이스트와 상기 원통 형틀(80)의 사이로 제 5 단계에서 제조된 제 2 알코올 페이스트를 부어 제 2 알코올 페이스트층(65)을 제조하게 된다.
본 발명의 제 3 실시예에 따르면, 상기 제 9 단계에서 형성되는 제 2 알코올 페이스트층(65)은 도 6의 (b)와 같이, 제 1 알코올 페이스트가 함침된 지지체(50)의 상부에서 절곡되는 형상으로 제조되는 것이 바람직하다. 상기와 같이 제 1 알코올 페이스트가 함침된 지지체(50)의 상부에서 절곡되는 형상으로 제조되는 제 2 알코올 페이스트층(65)은 상기 제 9 단계에서 사용되는 원통 형틀(80)의 높이를 제 1 알코올 페이스트가 함침된 지지체(50)의 높이 보다 높게 설정한 후, 상기 제 2 알코올 페이스트를 상기 원통 형틀과 제 1 알코올 페이스트가 함침된 지지체(50)의 사이로 붓게 된다. 상기와 같이 제 2 알코올 페이스트를 상기 원통 형틀과 제 1 알코올 페이스트가 함침된 지지체(50)의 사이로 붓게 되면, 상기 제 2 알코올 페이스트의 점도가 20,000 내지 35,000 cps이므로 흐르지 않고, 높이가 높은 제 2 알코올 페이스트층(65)의 형성이 가능하게 된다.
상기와 같이 제 1 알코올 페이스트가 함침된 지지체(50) 보다 높은 높이를 갖는 제 2 알코올 페이스트층(65)을 형성한 후에는, 상기 제 2 알코올 페이스트층(65)을 절곡함으로써 상기 제 2 알코올 페이스트층(65)이 제 1 알코올 페이스트가 함침된 지지체(50)의 상부에서 절곡되는 형상으로 제조가 자능하다.
상기와 같이 제 9 단계를 통해 제 2 알코올 페이스트층(65)을 형성한 후에는 제 10 단계로서, 도 5의 (b)와 같이 제 1 알코올 페이스트가 함침된 지지체(50) 및 제 2 알코올 페이스트층(65)을 구비하는 배관(75)의 상부에 페이퍼를 적층하는 단계를 수행하게 된다.
이후에는 상기 제 1 알코올 페이스트가 함침된 지지체(50)와 제 2 알코올 페이스트층(65)의 결합력을 증진하기 위하여 상기 제 1 알코올 페이스트가 함침된 지지체(50)와 제 2 알코올 페이스트층(65)의 상부를 가압하여 압축성형함으로써, 제 1 단열층과 제 2 단열층을 형성하는 제 11 단계를 거치게 된다. 상기와 같이 제 1 알코올 페이스트가 함침된 지지체(50)와 제 2 알코올 페이스트층(65)을 상부로부터 가압하는 압축성형을 거침으로써, 상기 제 1 알코올 페이스트가 함침된 지지체(50)와 제 2 알코올 페이스트층(65) 간의 결합력이 증진되고, 제 1 단열층 및 제 2 단열층을 형성할 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기와 같이 제 1 알코올 페이스트가 함침된 지지체(50)와 제 2 알코올 페이스트층(65)의 제조시 상기 제 2 알코올 페이스트층(65)는 도 6의 (b)와 같이 제 1 알코올 페이스트가 함침된 지지체(50)의 상부에서 절곡되어 상기 제 1 알코올 페이스트가 함침된 지지체(50)를 감싸는 형상으로 제조될 수 있다. 상기와 같이 제 2 알코올 페이스트층(65)이 제 1 알코올 페이스트가 함침된 지지체(50)의 상부에서 절곡되는 형태로 제조됨으로써, 이후에 압축성형을 거쳐 제 1 단열층과 제 2 단열층 간의 결합력을 한층 증대시킬 수 있는 효과를 갖는다.
상기와 같은 제 11 단계를 통해 결합력이 증대된 제 1단열층과 제 2 단열층은 이후에 1차 건조하는 제 12 단계를 수행하게 된다. 상기 1 차 건조는 상기 실시예 1과 동일한 조건으로 수행될 수 있다.
또한 상기와 같이 제 12 단계를 통해 1차 건조된 제 1 단열층 및 제 2 단열층은 상기 제 11 단계에서 적층된 페이퍼를 제거하는 제 13 단계를 수행하게 된다.
상기 제 13 단계를 거쳐 페이퍼가 제거된 제 1 단열층과 제 2 단열층은 이후에 제 14 단계로서 2차 건조를 수행하게 되고, 상기 2 차 건조는 실시예 1과 동일한 조건으로 수행될 수 있다.
상기와 같이 2차 건조를 수행한 후에는 제 15 단계로서, 상기 제 1 단열층 및 제 2 단열층의 중앙에 위치하는 배관 및 제 2 단열층의 외측에 위치하는 원형 형틀을 제거하는 단계를 수행함으로써, 본 발명에 따른 바인더를 사용하지 않는 원통 형상의 복합 다층 단열시트의 제조가 완료될 수 있다.
상기와 같이 제조되는 본 발명에 따른 제 1 실시예 내지 제 3 실시예에 따른 복합 다층 단열시트(100)는 평판 또는 원통 형상으로 제조될 수 있고, 전기자동차 또는 에너지저장장치의 배터리 커버 또는 모듈에 구비되는 단열재로 사용될 수 있다. 상기와 같이 전기자동차 또는 에너지저장장치의 단열재로 사용시 두께가 얇은 것이 바람직하므로, 상기 평판 또는 원통 형상으로 제조되는 복합 다층 단열시트(100)는 도 5의 (a) 및 (b)와 같이 1 내지 3 mm의 두께를 갖는 것이 바람직하다.
상기와 같이 제조되는 본 발명에 따른 복합 다층 단열시트(100)는 열전도도가 극히 낮아 단열성능이 우수하고, 공정성이 개선되어 제조 비용을 현저하게 절감함으로써 경제적 측면에서 우수한 효과를 발휘할 수 있다. 또한 우수한 단열효과를 가짐으로써 단열재의 두께를 얇게 할 수 있으면서도, 내화성이 향상될 수 있는 특유한 효과가 있다. 특히, 용매로서 알코올을 이용함으로써, 진공압축 성형장비 등과 같은 고가의 성형장비없이 프레스 등과 같은 압축성형기(300)를 이용하여 압축성형이 가능하고, 압축성형 과정에서 알코올을 배출함으로써, 건조시간을 단축시키며 건조과정에서 발생할 수 있는 복합 다층 단열시트(100)의 균열 등을 최소화할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실험예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실험예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 또한 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하고, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10 : 제 1 단열층
20 : 제 2 단열층
30 : 제 3 단열층
50 : 지지체
100 : 복합 다층 단열시트
200 : 지지체 공급롤
210 : 제 1 페이스트 도포장치
215 : 제 2 페이스트 도포장치
220 : 제 1 페이퍼 공급롤
225 : 제 2 페이퍼 공급롤
20 : 제 2 단열층
30 : 제 3 단열층
50 : 지지체
100 : 복합 다층 단열시트
200 : 지지체 공급롤
210 : 제 1 페이스트 도포장치
215 : 제 2 페이스트 도포장치
220 : 제 1 페이퍼 공급롤
225 : 제 2 페이퍼 공급롤
Claims (12)
- 지지체를 준비하는 제 1 단계;
무기 단섬유, 소수성 실리카 에어로겔 파우더, 제 1 소수성 흄드실리카 파우더, 제 2 소수성 흄드실리카 파우더, 불투명화제 및 친수성 실리카 에어로겔 파우더를 혼합하여 제 1 혼합물을 제조하는 제 2 단계;
상기 제 2 단계에서 제조된 제 1 혼합물에 알코올을 혼합하여 제 1 알코올 페이스트를 제조하는 제 3 단계;
무기 단섬유, 불투명화제, 제 1 소수성 흄드실리카 파우더, 제 2 소수성 흄드실리카 파우더 및 친수성 흄드실리카 파우더를 혼합하여 제 2 혼합물을 제조하는 제 4 단계;
상기 제 4 단계에서 제조된 제 2 혼합물에 알코올을 혼합하여 제 2 알코올 페이스트를 제조하는 제 5 단계;
상기 제 1 단계에서 준비된 지지체의 상부에 제 3 단계에서 제조된 제 1 알코올 페이스트를 도포하는 제 6 단계;
상기 제 6 단계에서 제 1 알코올 페이스트가 도포된 지지체의 상부에 페이퍼를 적층한 후, 가압롤러를 통과시켜 상기 제 1 알코올 페이스트를 지지체의 내부로 함침시키면서 두께를 조절하여 제 1 단열층을 형성하는 제 7 단계;
상기 제 1 단열층의 상부에 제 5 단계에서 제조된 제 2 알코올 페이스트를 도포하는 제 8 단계;
상기 제 8 단계에서 도포된 제 2 알코올 페이스트의 상부에 페이퍼를 적층한 후, 가압롤러를 통과시켜 상기 제 2 알코올 페이스트의 두께를 조절하여 제 2 단열층을 형성하는 제 9 단계;
상기 제 1 단열층과 제 2 단열층의 결합력을 증진하기 위하여 상기 제 1 단열층과 제 2 단열층을 압축성형하는 제 10 단계;
상기 압축성형된 제 1 단열층과 제 2 단열층을 1차 건조하는 제 11 단계;
상기 제 7 단계 및 제 9 단계에서 적층된 페이퍼를 제거하는 제 12 단계; 및
상기 제 1 단열층과 제 2 단열층을 2 차 건조하는 제 13 단계;를 포함하는 바인더를 사용하지 않는 평판 형상의 복합 다층 단열시트의 제조방법.
- 지지체를 준비하는 제 1 단계;
무기 단섬유, 소수성 실리카 에어로겔 파우더, 제 1 소수성 흄드실리카 파우더, 제 2 소수성 흄드실리카 파우더, 불투명화제 및 친수성 실리카 에어로겔 파우더를 혼합하여 제 1 혼합물을 제조하는 제 2 단계;
상기 제 2 단계에서 제조된 제 1 혼합물에 알코올을 혼합하여 제 1 알코올 페이스트를 제조하는 제 3 단계;
무기 단섬유, 불투명화제, 제 1 소수성 흄드실리카 파우더, 제 2 소수성 흄드실리카 파우더 및 친수성 흄드실리카 파우더를 혼합하여 제 2 혼합물을 제조하는 제 4 단계;
상기 제 4 단계에서 제조된 제 2 혼합물에 알코올을 혼합하여 제 2 알코올 페이스트를 제조하는 제 5 단계;
상기 제 1 단계에서 준비된 지지체의 상부에 제 3 단계에서 제조된 제 1 알코올 페이스트를 도포하는 제 6 단계;
상기 제 6 단계에서 제 1 알코올 페이스트가 도포된 지지체의 상부에 페이퍼를 적층한 후, 가압롤러를 통과시켜 상기 제 1 알코올 페이스트를 지지체의 내부로 함침시키면서 두께를 조절하여 제 1 단열층을 형성하는 제 7 단계;
상기 제 1 단열층의 상부에 제 5 단계에서 제조된 제 2 알코올 페이스트를 도포하는 제 8 단계;
상기 제 8 단계에서 도포된 제 2 알코올 페이스트를 가압롤러를 통과시켜 상기 제 2 알코올 페이스트의 두께를 조절하여 제 2 단열층을 형성하는 제 9 단계;
상기 제 9 단계에서 형성된 제 2 단열층의 상부에 지지체를 적층하는 제 10 단계;
상기 제 10 단계에서 적층된 지지체의 상부에 상기 제 3 단계에서 제조된 제 1 알코올 페이스트를 도포하는 제 11 단계;
상기 제 11 단계에서 도포된 제 1 알코올 페이스트의 상부에 페이퍼를 적층한 후, 가압롤러를 통과시켜 상기 제 11 단계에서 도포된 제 1 알코올 페이스트의 두께를 조절하여 제 3 단열층을 형성하는 제 12 단계;
상기 제 1 단열층과 제 2 단열층 및 제 3 단열층의 결합력을 증진하기 위하여 상기 제 1 단열층과 제 2 단열층 및 제 3 단열층을 압축성형하는 제 13 단계;
상기 압축성형된 제 1 단열층과 제 2 단열층 및 제 3 단열층을 1차 건조하는 제 14 단계;
상기 제 7 단계 및 제 12 단계에서 적층된 페이퍼를 제거하는 제 15 단계; 및
상기 제 1 단열층과 제 2 단열층 및 제 3 단열층을 2차 건조하는 제 16 단계;를 포함하는 바인더를 사용하지 않는 평판 형상의 복합 다층 단열시트의 제조방법.
- 청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 무기 단섬유는 유리 섬유, 실리카 섬유, 탄소 섬유 및 세라믹 섬유 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 바인더를 사용하지 않는 평판 형상의 복합 다층 단열시트의 제조방법.
- 청구항 1 또는 2에 있어서,
상기 알코올은 부탄올 또는 이소프로필알코올인 것을 특징으로 하는 바인더를 사용하지 않는 평판 형상의 복합 다층 단열시트의 제조방법.
- 청구항 1 또는 2의 바인더를 사용하지 않는 평판 형태의 복합 다층 단열시트의 제조방법에 의해 제조되는 평판 형상의 복합 다층 단열시트.
- 청구항 5에 있어서,
상기 평판 형태의 복합 다층 단열시트의 두께는 1 내지 3 mm 인 것을 특징으로 하는 평판 형상의 복합 다층 단열시트.
- 지지체를 준비하는 제 1 단계;
무기 단섬유, 소수성 실리카 에어로겔 파우더, 제 1 소수성 흄드실리카 파우더, 제 2 소수성 흄드실리카 파우더, 불투명화제 및 친수성 실리카 에어로겔 파우더를 혼합하여 제 1 혼합물을 제조하는 제 2 단계;
상기 제 2 단계에서 제조된 제 1 혼합물에 알코올을 혼합하여 제 1 알코올 페이스트를 제조하는 제 3 단계;
무기 단섬유, 불투명화제, 제 1 소수성 흄드실리카 파우더, 제 2 소수성 흄드실리카 파우더 및 친수성 흄드실리카 파우더를 혼합하여 제 2 혼합물을 제조하는 제 4 단계;
상기 제 4 단계에서 제조된 제 2 혼합물에 알코올을 혼합하여 제 2 알코올 페이스트를 제조하는 제 5 단계;
상기 제 1 단계에서 준비된 지지체의 상부에 제 3 단계에서 제조된 제 1 알코올 페이스트를 도포하는 제 6 단계;
상기 제 6 단계에서 제 1 알코올 페이스트가 도포된 지지체를 가압롤러를 통과시켜 상기 제 1 알코올 페이스트를 지지체 내부로 함침시키는 제 7 단계;
상기 제 7 단계에서 제 1 알코올 페이스트가 함침된 지지체를 배관에 권취하는 제 8 단계;
상기 제 8 단계에서 제조된 제 1 알코올 페이스트가 함침된 지지체가 권취된 배관을 원통 형틀의 중앙에 위치시키고, 상기 제 1 알코올 페이스트가 함침된 지지체와 상기 원통 형틀의 사이로 제 5 단계에서 제조된 제 2 알코올 페이스트를 부어 제 2 알코올 페이스트층을 형성하는 제 9 단계;
상기 제 9 단계에서 제조된 제 1 알코올 페이스트가 함침된 지지체와 제 2 알코올 페이스트층을 구비하는 배관의 상부에 페이퍼를 적층하는 제 10 단계;
상기 제 1 알코올 페이스트가 함침된 지지체와 제 2 알코올 페이스트층의 결합력을 증진하기 위하여 상기 제 1 알코올 페이스트가 함침된 지지체와 제 2 알코올 페이스트층을 상부에서 가압하여 압축성형함으로써, 제 1 단열층과 제 2 단열층을 형성하는 제 11 단계;
상기 제 11 단계에서 형성된 제 1 단열층과 제 2 단열층을 1차 건조하는 제 12 단계;
상기 제 10 단계에서 적층된 페이퍼를 제거하는 제 13 단계;
상기 제 1 단열층과 제 2 단열층을 2 차 건조하는 제 14 단계; 및
상기 제 1 단열층 및 제 2 단열층의 중앙에 위치하는 배관 및 제 2 단열층의 외측에 위치하는 원형 형틀을 제거하는 제 15 단계:를 포함하는 바인더를 사용하지 않는 원통 형상의 복합 다층 단열시트의 제조방법.
- 청구항 7에 있어서,
상기 제 9 단계에서 형성되는 제 2 알코올 페이스트층은 제 1 알코올 페이스트가 함침된 지지체의 상부에서 절곡되는 형상으로 제조되는 것을 특징으로 하는 바인더를 사용하지 않는 원통 형상의 복합 다층 단열시트의 제조방법.
- 청구항 7에 있어서,
상기 무기 단섬유는 유리 섬유, 실리카 섬유, 탄소 섬유 및 세라믹 섬유 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 바인더를 사용하지 않는 원통 형상의 복합 다층 단열시트의 제조방법.
- 청구항 7에 있어서,
상기 알코올은 부탄올 또는 이소프로필알코올인 것을 특징으로 하는 바인더를 사용하지 않는 원통 형상의 복합 다층 단열시트의 제조방법.
- 청구항 7 내지 10 중 어느 한 항의 바인더를 사용하지 않는 원통 형상의 복합 다층 단열시트의 제조방법에 의해 제조되는 원통 형상의 복합 다층 단열시트.
- 청구항 11에 있어서,
상기 원통 형상의 복합 다층 단열시트의 두께는 1 내지 3 mm 인 것을 특징으로 하는 원통 형상의 복합 다층 단열시트.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20240074994A true KR20240074994A (ko) | 2024-05-29 |
Family
ID=
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6928131B2 (ja) | エアロゲルシートを含む複合シートの製造方法および製造装置 | |
| CN108602307B (zh) | 经改善包括增强气凝胶复合物的层板 | |
| KR101919121B1 (ko) | 에어로겔 복합체 및 이의 제조방법 | |
| US5789075A (en) | Aerogel composites, process for producing the same and their use | |
| TW202135373A (zh) | 氣凝膠基組分及用於電動車輛熱管理之系統 | |
| EP3281928B1 (en) | Method for manufacturing low-dust high-insulation aerogel blanket | |
| US10682839B2 (en) | Apparatus and method for manufacturing composite sheet comprising aerogel sheet | |
| TW202128594A (zh) | 管理電動汽車電池之熱失控問題之組件及系統 | |
| DE202021004280U1 (de) | Thermomanagement-Element | |
| KR20090078357A (ko) | 에어로겔 시트 및 그 제조방법 | |
| JP2021523869A (ja) | エアロゲルブランケットの製造方法 | |
| KR100948578B1 (ko) | 에어로겔 단열시트를 구비하는 단열관 | |
| CN108116011A (zh) | 一种表面经过防护处理的夹层结构热防护材料及其制备方法 | |
| KR101323618B1 (ko) | 에어로겔 코팅액, 이로 코팅된 에어로겔 시트 제조방법 및 그 제조방법으로 제조된 에어로겔 시트 | |
| KR20240074994A (ko) | 바인더를 사용하지 않는 복합 다층 단열시트의 제조방법 및 이로부터 제조되는 복합 다층 단열시트 | |
| WO2020183773A1 (ja) | 断熱シートおよびその製造方法 | |
| KR20230125662A (ko) | 단열코팅층이 연속무늬 형상으로 형성되는 실리카-에어로젤 절연시트의 연속 제조방법 | |
| KR102201090B1 (ko) | 방열 및 단열 기능성을 갖는 복합시트 및 이의 제조방법 | |
| KR102587401B1 (ko) | 원통형 배터리셀 제조용 단열시트의 제조방법 및 이로부터 제조되는 원통형 배터리셀 제조용 단열시트 | |
| TWI841984B (zh) | 無塵室及電動車安全防護用氣凝膠隔熱複合材及其製備方法 | |
| KR102638819B1 (ko) | 우수한 단열성 및 발수성을 갖는 경량의 다공성 실리카-세라믹 복합단열 성형품의 제조방법 및 이로부터 제조되는 다공성 실리카-세라믹 복합단열 성형품 | |
| JP7369914B2 (ja) | 断熱シートの製造方法 | |
| TW202400701A (zh) | 無塵室及電動車安全防護用氣凝膠隔熱複合材及其製備方法 | |
| CN116968393A (zh) | 一种电池组用防火隔热复合片材及其制备方法 | |
| CN116874278A (zh) | 气凝胶片材及其制备方法和隔热材料 |