WO2022114605A1 - 수동 복사 냉각 필름 및 그의 용도 - Google Patents

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WO2022114605A1
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infrared
layer
infrared emitting
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안준규
박선아
최병두
이현섭
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롯데케미칼 주식회사
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    • F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F13/18—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by applying coatings, e.g. radiation-absorbing, radiation-reflecting; by surface treatment, e.g. polishing

Definitions

  • the present invention relates to multilayer films, and more particularly to passive radiative cooling films.
  • Radiative cooling is a natural phenomenon in which the temperature of an object decreases when the amount of radiation radiated from it exceeds the energy absorbed.
  • the amount of radiant energy emitted is quantified by the Stefan-Boltzmann Law, and can be expressed as in Equation 1 below.
  • the Earth's surface always emits a certain amount of radiant energy. During the daytime, it absorbs radiant energy from the sun, and the absorbed radiant energy is greater than the emitted radiant energy, so radiative cooling does not occur. That is, the radiative cooling effect may theoretically be greater at night, but in places with a lot of clouds and humidity, radiant energy emitted from the earth's surface and objects is re-radiated, and radiative cooling may not occur or be negligible. Due to these characteristics, the radiative cooling effect is mainly maximized on clear, dry days with short days, low humidity, and no clouds. In the case of Korea, this phenomenon is related to the cause of the extreme diurnal temperature difference between spring and autumn.
  • 'radiative cooling technology' This is also called zero energy cooling or passive cooling technology in that it can implement cooling without external energy input, and is attracting attention in terms of carbon and energy reduction effects.
  • the atmosphere that exists between the Earth's surface and space is a mixture of numerous gases such as oxygen and nitrogen, which acts as a translucent medium for radiative cooling. 298 K) to the universe (0 K).
  • the atmosphere is very transparent to thermal radiation in the 8 to 13 ⁇ m wavelength range, called the atmospheric window, allowing heat to be released into space without heating the atmosphere.
  • Atmospheric window transmittance is affected by various environmental factors such as geographic location, cloudiness, and humidity conditions. In general, air window transmittance is high when it is clear and dry.
  • Chinese Patent Laid-Open No. 109070695 discloses a selective heat dissipation cooling structure having an average emissivity of 0.5 to 1.0 for radiation in a wavelength range of 7 to 14 ⁇ m using a selective radiation layer including a polymer and a plurality of dielectric particles dispersed in the polymer, and radiative cooling.
  • An object of the present invention is to provide a passive radiation cooling film that can be used as a packaging material because it has a structure in which radiation cooling performance to a subject can be substantially realized in a passive radiation cooling film, and can be thermally bonded.
  • the present invention includes a polyolefin in which dielectric particles having an average particle diameter of 0.01 to 30 ⁇ m are dispersed in an amount of 0.1 to 25% by weight, and an object from which heat is to be removed is radiated in a wavelength range of 8 to 13 ⁇ m.
  • a first infrared emitting layer selectively radiatively cooled to an average emissivity of 0.5 to 1
  • a second infrared radiation disposed on the first infrared radiation layer comprising a polymer substrate in which dielectric particles having an average particle diameter of 0.01 to 30 ⁇ m are dispersed in an amount of 0.1 to 25% by weight, and emitting the selectively radiatively cooled heat to the outside floor; and a solar reflective layer positioned between the first infrared emitting layer and the second infrared emitting layer to reflect sunlight.
  • the film has a radiative cooling power of 50 to 150 W / m 2 under an operating temperature of -100 to 300 ° C, and provides a passive radiation cooling film, characterized in that the solar reflectance is 80 to 95% do.
  • the dielectric particles are silica (SiO 2 ), alumina (Al 2 O 3 ), aluminum silicate (Al 2 SiO 5 ), zeolite (Na 2 Al 2 Si 3 O-2H 2 O), calcium carbonate (CaCO 3 ), Silicon carbide (SiC), zinc oxide (ZnO), zinc sulfate (ZnSO 4 ), titanium dioxide (TiO 2 ), barium sulfate (BaSO 4 ), cerium oxide (Ce 2 O 3 ) and zirconia (ZrO 2 ) and kaolin oxide (Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4 )
  • a passive radiation cooling film characterized in that at least one selected from the group consisting of.
  • the polyolefin is polyethylene or polypropylene
  • the polymer substrate is PET (Polyethylene terephthalate), PETG (Glycol-modified polyethylene terephthalate), PEN (Polyethylene naphthalate), PVDF (Polyvinylidene fluoride), PTFE (Polytetrafluoroethylene), PFA (Perfluoroalkoxyalkane) , PCTFE (Polychlorotrifluoroethylene), ECTFE (Ethylene chlorotrifluoroethylene), ETFE (Ethylene Tetra fluoro Ethylene), FEP (Fluorinated ethylene propylene), THV (Terpolymer of tetrafluoroethylene, hexafluoropropylene and vinylidene fluoride), PVC (Polyvinyl chloride), PVDC (Polyvinyl chloride), PVDC (Polyvinyl chloride) , PU (Polyurethane), PC (Polyure
  • the thickness of the first infrared emitting layer is 30 to 100 ⁇ m, and provides a passive radiation cooling film, characterized in that the thickness of the second infrared emitting layer is 5 to 50 ⁇ m.
  • the solar reflective layer provides a passive radiation cooling film, characterized in that aluminum (Al) or silver (Ag) is formed on the first infrared emitting layer to a thickness of 20 to 600 nm.
  • an adhesive layer formed of at least one adhesive resin selected from the group consisting of a silicone-based resin, an acrylic resin, a urethane-based resin, and an epoxy-based resin between the second infrared emitting layer and the sunlight reflecting layer is further included.
  • a radiant cooling film is provided.
  • the film provides a passive radiation cooling film, characterized in that the thermal adhesive strength measured according to the following method is 500 gf / 25mm or more.
  • the two films were adhered to each other for 1 second under a pressure of 2 kgf/cm 2 with a heat gradient equipment so that the first infrared emitting layer faced each other, and the measurement sample was cut to a width of 25.4 mm, and the measurement sample was cut to a width of 25.4 mm and 200 mm at 23° C. Peel strength at a peel angle of 180° at a peel rate of /min was measured using a T-peel test method through a tensile strength meter.
  • the present invention is a passive radiation cooling film including a first infrared emitting layer including dielectric particles and a second infrared emitting layer located at the outermost (top) side, and the heat absorbed by radiative cooling from a main body by the first infrared emitting layer It is possible to provide a passive radiation cooling film capable of realizing a practical radiation cooling effect by maximizing radiation cooling power by effectively emitting the second infrared radiation layer to the outside.
  • thermo bonding is possible, so it can be used as a packaging material. This has the advantage of reducing heat exchange resistance and increasing radiative cooling power.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view illustratively showing a passive radiation cooling film according to the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the cooling realization process from the main body of the passive radiation cooling film according to the present invention.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view illustratively showing a passive radiation cooling film according to the present invention
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a cooling realization process from the main body of the passive radiation cooling film according to the present invention.
  • the passive radiation cooling film 100 includes a first infrared radiation layer 140 , a second infrared radiation layer 110 and a solar light reflection layer 130 , and an adhesive layer (120) may be further included.
  • 'film' may also be understood as a 'sheet' according to its relative thickness, and therefore, 'passive radiation cooling film' in the present invention should be understood as a concept including a 'passive radiation cooling sheet'.
  • the passive radiative cooling film 100 according to the present invention exhibits a level of 100 W/m 2 in radiative cooling power at room temperature, during the day or at night.
  • the passive radiation cooling film 100 according to the present invention may exhibit a radiative cooling power of 50 to 150 W/m 2 under an operating temperature of -100 to 300 ° C, and a solar reflectance of 80 to 95% .
  • the first infrared radiation layer 140 is a layer that absorbs heat radiatively cooled from the object to be removed, that is, the main body, and is, for example, a layer that absorbs infrared heat inside the packaging material.
  • the first infrared emitting layer 140 absorbs all infrared bands by setting the layer thickness to be 30 to 100 ⁇ m thick, and dielectric particles 150 having an average particle diameter of 0.01 to 30 ⁇ m are 0.1 to 25 weight.
  • the subject With polyolefin dispersed in % content, the subject is selectively radiatively cooled to an average emissivity of 0.5 to 1 for radiation in the wavelength range 8 to 13 ⁇ m.
  • emissivity means that an object receives light energy and reflects, transmits, or absorbs light energy.
  • the ratio of absorbed energy can be defined as emissivity, which means that the emissivity is It is premised on the same as the absorption rate, and this premise means a case in which the kinetic state remains the same over time (eg, a state in which the temperature does not change).
  • the average emissivity defines the average emissivity when the calculation range is set to a wavelength of 8 to 13 ⁇ m.
  • the first infrared emitting layer containing the polyolefin has a structure that allows thermal bonding without the use of an adhesive, so there is no adhesive on the surface that the main body is in contact with, so it is advantageous for radiation cooling due to low thermal conduction resistance .
  • the polyolefin polyethylene or polypropylene alone, or a uniform mixture thereof may be used.
  • the radiation cooling film according to the present invention may have a thermal bonding strength of 500 gf/25 mm or more, preferably 500 to 3,000 gf/25 mm, more preferably 700 to It can be 2,000 gf/25mm.
  • the two films were adhered to each other for 1 second under a pressure of 2 kgf/cm 2 with a heat gradient equipment so that the first infrared emitting layer faced each other, and the measurement sample was cut to a width of 25.4 mm, and the measurement sample was cut to a width of 25.4 mm and 200 mm at 23° C. Peel strength at a peel angle of 180° at a peel rate of /min was measured using a T-peel test method through a tensile strength meter.
  • the second infrared emitting layer 110 is a layer that serves to radiate the heat absorbed by radiation cooling in the first infrared emitting layer 140 to the outside of the film in infrared form again.
  • the thickness of the substrate is 5 to 50 ⁇ m in order to effectively radiate a specific wavelength (8 to 13 ⁇ m) region among the infrared region in the second infrared emission layer 110, and the first infrared emission layer ( 140) is preferable, and in order to increase the infrared radiation ability in this selective wavelength range, the dielectric particles 150 having an average particle diameter of 0.01 to 30 ⁇ m are 0.1 to 25 as in the first infrared radiation layer 140 . It is dispersed in the polymer substrate at a weight% content.
  • Polyethylene terephthalate PET
  • glycol-modified polyethylene terephthalate PET
  • polyethylene naphthalate PEN
  • polyvinylidene fluoride PVDF
  • polytetrafluoroethylene PTFE
  • perfluoroalkoxyalkane PFA
  • PCTFE Polychlorotrifluoroethylene
  • ECTFE Ethylene chlorotrifluoroethylene
  • ETFE Ethylene Tetra fluoro Ethylene
  • FEP Fluorinated ethylene propylene
  • THV Terpolymer of tetrafluoroethylene, hexafluoropropylene and vinylidene fluoride
  • PVC Polyvinyl chloride
  • PVDC Polyvinyl chloride
  • PVDC Polyvinyl chloride
  • PU Polyurethane
  • PC Polycarbonate
  • the first infrared emitting layer 140 and the second infrared emitting layer 110 may be used by blending additives such as UV stabilizers, flame retardants, antioxidants, neutralizers, and processing aids in the range of 0.1 to 5% by weight, respectively. .
  • the dielectric particles 150 dispersed in the first infrared emission layer 140 and the second infrared emission layer 110 are dispersed on a polyolefin and polymer matrix, respectively, to realize selective emission performance, and have a wavelength range of 8 to Considering the high average emissivity with respect to the radiation of 13 ⁇ m, the dielectric particles 150 having an average particle diameter of 0.01 to 30 ⁇ m are dispersed in an amount of 0.1 to 25% by weight, and preferably the dielectric particles 150 having an average particle diameter of 1 to 10 ⁇ m (150). ) may be dispersed in an amount of 1 to 8% by weight.
  • Such dielectric particles 150 include, for example, silica (SiO 2 ), alumina (Al 2 O 3 ), aluminum silicate (Al 2 SiO 5 ), zeolite (Na 2 Al 2 Si 3 O-2H 2 O), calcium carbonate ( CaCO 3 ), silicon carbide (SiC), zinc oxide (ZnO), zinc sulfate (ZnSO 4 ), titanium dioxide (TiO 2 ), barium sulfate (BaSO 4 ), cerium oxide (Ce 2 O 3 ), zirconia (ZrO 2 ) ), kaolin oxide (Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4 ), and the like.
  • a solar reflective layer 130 is further provided between the first infrared emitting layer 140 and the second infrared emitting layer 110 in order to prevent a decrease in the daytime cooling effect due to heating due to sunlight. .
  • the solar reflective layer 130 is deposited on the first infrared emitting layer 140 to a thickness of 20 to 600 nm, and serves to cool the solar region by physically reflecting the solar region (0.3 to 2.5 ⁇ m). Accordingly, the passive radiation cooling film according to the present invention can have a solar reflectance of 80 to 95%.
  • the material constituting the solar reflective layer 130 is a solar reflective metal material, and aluminum (Al) or silver (Ag) may be preferably applied, and may be deposited by sputtering or thermal evaporation.
  • an adhesive layer 120 may be further provided between the second infrared emitting layer 110 and the sunlight reflecting layer 130 .
  • the material constituting the adhesive layer 120 is not particularly limited as long as it imparts adhesive performance to the adhesive layer and does not reduce the radiation cooling performance according to the present invention, for example, a urethane-based resin, an epoxy-based resin and A reactive adhesive such as a water-based adhesive such as an acrylic resin, a silicone-based resin, etc. may be used.
  • the passive radiation cooling film 100 according to the present invention can be extrusion-molded except for the sunlight reflective layer 130 . That is, the passive radiation cooling film 100 according to the present invention can be manufactured by known methods such as extrusion lamination or co-extrusion using the pellet-like raw material constituting each layer, and thus the existing inorganic material laminated radiation cooling technology. In this case, the workability was not good due to the vacuum deposition process, etc., but the passive radiation cooling film 100 according to the present invention is extrusion-molded using a general-purpose polymer that is widely used as a film for thermal bonding, and thus has excellent processability and economical efficiency. In this case, in the case of the first infrared emitting layer 140 and the second infrared emitting layer 110 , the dielectric particles 150 are uniformly dispersed in the polymer resin itself, pelletized, and then manufactured through extrusion molding.
  • Subjects to be subjected to selective radiative cooling using the passive radiative cooling film 100 according to the present invention include, for example, solar panels, automobile exterior materials or windows, roofs or windows of buildings, curtains and blinds, agricultural shields and plastic houses. It can be applied to a wide variety of objects that require radiative cooling, such as flexible transparent electrodes, outdoor large display surfaces, etc., and a preferred application example is packaging materials for drone delivery.
  • the packaging material for delivery is a good environment for the radiation cooling film according to the present invention to be applied.
  • the process of selective radiation cooling using the passive radiation cooling film 100 according to the present invention is as follows.
  • the film or sheet 100 having a selective radiation cooling structure is attached in close contact with the surface of the subject (target) to be cooled by directing the first infrared emitting layer 140 capable of thermal bonding to the main body.
  • the surface of the film or sheet 100 having a selective radiation cooling structure is cooled by infrared radiation (Surface cool), and the temperature of the subject (target) in a relatively high temperature state compared to the film or sheet 100 is relatively As a result, heat is transferred to the film or sheet 100 in a low temperature state (Space cool).
  • cooling corresponding to the radiative cooling power generated by the selective radiative cooling structure is provided to the subject (target).
  • the passive radiation cooling film 100 provides a selective radiation cooling film structure that performs selective infrared radiation and sunlight reflection functions, thereby lowering the temperature of the subject (target) without additional energy.
  • a zero-energy cooling composite material By providing such a zero-energy cooling composite material, it can contribute to real-life applicability and, as a result, can significantly contribute to energy reduction and carbon reduction effects.
  • PETG a portion corresponding to 30 mol% of ethylene units constituting polyethylene terephthalate (PET) is replaced with 1,4-cyclohexanedimethylene units
  • silica SiO 2
  • polypropylene (PP) and silica (SiO 2 ) having an average particle diameter of 2 to 5 ⁇ m are put into a single-screw extruder in an amount of 0.1 wt%, melt-kneaded and solidified by cooling to produce pellets, and then extrusion-molded to a thickness of 50 ⁇ m
  • PP polypropylene
  • SiO 2 silica
  • a first infrared reflecting layer was prepared.
  • silver (Ag) was heated and vaporized by an electron beam heating method to deposit a solar reflective layer having a thickness of 20 nm.
  • a passive radiation cooling film was prepared by forming an adhesive layer with an acrylic resin between the prepared second infrared reflective layer and the sunlight reflective layer using a multilayer film forming machine and bonding it.
  • a passive radiation cooling film was prepared in the same manner as in Example 1, except that in Example 1, the thickness of each layer and dielectric particles were adjusted as shown in Tables 1 and 2 below.
  • the first infrared emitting layer and the second infrared emitting layer were film-formed through an extruder of a single screw combination having an outer diameter and L/D (ratio of the length and outer diameter of the extruder screw) of 30 mm and 28, respectively.
  • L/D ratio of the length and outer diameter of the extruder screw
  • the prepared film is prepared by attaching the first infrared radiation layer in contact with the upper surface of the radiation cooling force measuring structure (width 100 mm ⁇ length 100 mm) composed of a square-shaped substrate.
  • a Feed Back Heater is installed at the bottom of the substrate, which recognizes the surface temperature cooled by the manufactured film, and maintains it at a constant reference temperature by applying heat. At this time, the radiative cooling power was measured by calculating the applied power value based on the unit area.
  • a measurement sample was prepared by bonding two prepared films with the first infrared emitting layer facing each other for 1 second under a pressure of 2 kgf/cm 2 with a heat gradient device (TOYOSEIKI), and cutting the measurement sample to a width of 25.4 mm at 23 ° C.
  • the peel strength at a peel angle of 180° at a peel rate of 200 mm/min was measured using a T-peel test method using a tensile strength measuring device.
  • Example 1 Example 2
  • Example 3 Example 4
  • Example 6 second infrared emitting layer type - PETG PETG PETG PETG PETG PETG thickness ⁇ m 5
  • Example 11 second infrared emitting layer type - PETG PETG PETG PETG PETG PETG PETG PETG thickness ⁇ m 3 55 20 20 20 20 20 20 dielectric type - silica silica silica silica silica content weight % 0.1 0.1 0.05 30 25 25 25 solar reflective layer type - silver silver silver silver silver silver silver silver thickness nm 20 20 20 20 10 600 first infrared emitting layer type - pp pp pp pp pp pp pp thickness pp thickness ⁇ m 50 50 50 50 100 150 100 dielectric type - silica silica silica silica silica silica silica silica silica silica content weight % 0.1 0.1 0.1 0.1 25 30 machinability - O: Pass, X : Fail X O O O X O X X radiant cooling power - W/m2 100 90 90 100 80 100 100 heat bonding strength - gf/25mm 1000
  • Example 7 and 8 when the thickness of the second infrared emitting layer is formed excessively thin or thick (Examples 7 and 8), workability and radiation cooling power are slightly lowered, respectively, and when the thickness of the solar reflective layer is formed excessively thin (Example 7 and 8) In Example 9), the radiation cooling power is slightly lowered, and when the thickness of the first infrared radiation layer is excessively thick (Example 10) or when the dielectric particle content is excessive (Example 11), the workability is somewhat lowered, In order to realize the desired workability, radiant cooling power, and thermal bonding strength in the composition and layer thickness, it is necessary to design within the preferred range presented in the present invention.
  • first infrared radiation layer 150 dielectric particles

Abstract

주체에 대한 복사 냉각 성능이 실질적으로 구현될 수 있는 구조로서, 열접착이 가능하여 포장재로 사용할 수 있는 수동 복사 냉각 필름이 개시된다. 본 발명은 평균 입경 0.01 내지 30 ㎛의 유전체 입자가 0.1 내지 25 중량% 함량으로 분산된 폴리올레핀을 포함하고, 열을 제거하고자 하는 물체를 파장 범위 8 내지 13 ㎛의 방사에 대하여 평균 방사율 0.5 내지 1로 선택적 복사 냉각시키는 제1 적외선 방사층; 상기 제1 적외선 방사층 상부에 위치하고, 평균 입경 0.01 내지 30 ㎛의 유전체 입자가 0.1 내지 25 중량% 함량으로 분산된 고분자 기재를 포함하고, 상기 선택적 복사 냉각된 열을 외부로 방출시키는 제2 적외선 방사층; 및 상기 제1 적외선 방사층과 상기 제2 적외선 방사층 사이에 위치하여 태양광을 반사시키는 태양광 반사층;을 포함하는 수동 복사 냉각 필름을 제공한다.

Description

수동 복사 냉각 필름 및 그의 용도
본 발명은 다층 필름에 관한 것으로, 보다 상세하게는 수동 복사 냉각 필름에 관한 것이다.
본 출원은 2020년 11월 27일자로 출원된 대한민국 특허출원 제10-2020-0162213호에 대한　우선권　및 이익을 주장하며, 이 출원은 그 전문이 본원에 참조로 포함된다.
복사 냉각이란 물체로부터 방사된 복사량이 흡수된 에너지보다 많을 때 물체의 온도가 감소하는 자연적 현상이다. 방출되는 복사에너지의 양은 스테판-볼츠만 법칙(Stefan-Boltzmann Law)에 의해 정량화되며, 하기 수학식 1과 같이 표시될 수 있다.
[수학식 1]
P = εσT4
(P는 대기의 절대온도(T)에 대한 단위면적당 방출하는 복사에너지(W/㎡), ε은 방출율, σ = 5.67 × 10-8 W/㎡·T4)
지표면은 항상 일정한 복사에너지를 방출하고 있는데, 주간에는 태양으로부터의 복사에너지를 흡수하고, 방출 복사에너지 대비 흡수 복사에너지가 더 크므로 복사 냉각이 발생하지 않는다. 즉, 야간에 복사 냉각 효과가 이론적으로는 더 크게 발생할 수 있으나, 구름 및 습도가 많은 곳에서는 지표면 및 물체로부터 방출된 복사에너지가 재방사되어 복사 냉각이 미미하거나 발생하지 않을 수 있다. 이러한 특징에 의해 복사 냉각 효과는 주로 해가 짧고 습도가 낮으며 구름이 없는 맑고 건조한 날 극대화된다. 우리나라의 경우, 봄철과 가을철에 극심한 일교차를 유발하는 원인과 관계가 있는 현상이다.
이러한 자연적 현상을 공학적으로 이용한 것을 '복사 냉각 기술'이라고 칭한다. 이는 외부 에너지 투입 없이 냉각을 구현할 수 있다는 점에서 제로에너지 냉각(Zero energy cooling) 또는 패시브 쿨링(Passive cooling) 기술로도 불리며 탄소 및 에너지 저감 효과 측면에서 주목을 받고 있다. 지구 표면과 우주 사이에 존재하는 대기는 산소나 질소 등 수많은 기체의 혼합물로서 복사 냉각을 위한 반투명 매개체 역할을 하나, 복사 특성의 관점에서 보면 대기는 대부분의 파장대에서의 낮은 투과율로 인해 지구 표면(평균 298 K)으로부터 우주(0 K)로의 열 복사를 약화시킨다. 그러나, 대기는 대기창(Atmospheric window)이라 불리는 8 내지 13 ㎛ 파장 범위에서의 열 복사에 대해서는 매우 투명하여 대기를 가열하지 않으면서 열을 우주 공간으로 방출할 수 있다. 대기창 투과율은 지리적 위치, 구름의 양, 습도 조건 등 여러가지 환경적 요인의 영향을 받으며, 일반적으로 맑고 건조할 경우 대기창 투과율도 높다.
중국 공개특허 제109070695호는 고분자 및 고분자 내에 분산된 다수의 유전체 입자를 포함하는 선택적 방사층을 이용한 7 내지 14 ㎛ 파장 영역의 방사에 대한 평균 방사율이 0.5 내지 1.0인 선택적 방열 냉각구조로서, 복사 냉각으로 인한 표면 냉각 효과를 발현함으로써 주체(열을 제거하고자 하는 물체)로부터 냉각을 실현하는 방법을 제시하였으나, 필름과 주체 사이의 열전도 저항을 줄이기 위한 수단에 대해서는 언급하지 않고 있고, 제시된 선택적 방사층 구조만으로 실효적인 복사 냉각 구현은 어려울 수 있으며, 주체로부터 복사 냉각에 대한 실제적인 효과에 대해서도 제시하지 않고 있다.
본 발명은 수동 복사 냉각 필름에 있어, 주체에 대한 복사 냉각 성능이 실질적으로 구현될 수 있는 구조로서, 열접착이 가능하여 포장재로 사용할 수 있는 수동 복사 냉각 필름을 제공하고자 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 평균 입경 0.01 내지 30 ㎛의 유전체 입자가 0.1 내지 25 중량% 함량으로 분산된 폴리올레핀을 포함하고, 열을 제거하고자 하는 물체를 파장 범위 8 내지 13 ㎛의 방사에 대하여 평균 방사율 0.5 내지 1로 선택적 복사 냉각시키는 제1 적외선 방사층; 상기 제1 적외선 방사층 상부에 위치하고, 평균 입경 0.01 내지 30 ㎛의 유전체 입자가 0.1 내지 25 중량% 함량으로 분산된 고분자 기재를 포함하고, 상기 선택적 복사 냉각된 열을 외부로 방출시키는 제2 적외선 방사층; 및 상기 제1 적외선 방사층과 상기 제2 적외선 방사층 사이에 위치하여 태양광을 반사시키는 태양광 반사층;을 포함하는 수동 복사 냉각 필름을 제공한다.
또한 상기 필름은 -100 내지 300℃의 작동 온도 하에 50 내지 150 W/㎡의 복사 냉각력(Radiative cooling power)을 가지고, 태양광 반사율이 80 내지 95%인 것을 특징으로 하는 수동 복사 냉각 필름을 제공한다.
또한 상기 유전체 입자는 실리카(SiO2), 알루미나(Al2O3), 규산알루미늄(Al2SiO5), 제올라이트(Na2Al2Si3O-2H2O), 탄산칼슘(CaCO3), 탄화규소(SiC), 산화아연(ZnO), 황산아연(ZnSO4), 이산화타이타늄(TiO2), 황산바륨(BaSO4), 산화세륨(Ce2O3) 및 지르코니아(ZrO2) 및 산화 카올린(Al2Si2O5(OH)4)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 수동 복사 냉각 필름을 제공한다.
또한 상기 폴리올레핀은 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌이고, 상기 고분자 기재는 PET(Polyethylene terephthalate), PETG(Glycol-modified polyethylene terephthalate), PEN(Polyethylene naphthalate), PVDF(Polyvinylidene fluoride), PTFE(Polytetrafluoroethylene), PFA(Perfluoroalkoxyalkane), PCTFE(Polychlorotrifluoroethylene), ECTFE(Ethylene chlorotrifluoroethylene), ETFE(Ethylene Tetra fluoro Ethylene), FEP(Fluorinated ethylene propylene), THV(Terpolymer of tetrafluoroethylene, hexafluoropropylene 및 vinylidene fluoride), PVC(Polyvinyl chloride), PVDC(Polyvinylidene chloride), PU(Polyurethane), PC(Polycarbonate), PE(Polyethylene) 및 PP(Polypropylene)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 1종이거나 2종 이상이 혼합된 것을 특징으로 하는 수동 복사 냉각 필름을 제공한다.
또한 상기 제1 적외선 방사층의 두께는 30 내지 100 ㎛이고, 상기 제2 적외선 방사층의 두께는 5 내지 50 ㎛인 것을 특징으로 하는 수동 복사 냉각 필름을 제공한다.
또한 상기 태양광 반사층은 알루미늄(Al) 또는 은(Ag)이 상기 제1 적외선 방사층 상에 20 내지 600 nm의 두께로 형성된 것을 특징으로 하는 수동 복사 냉각 필름을 제공한다.
또한 상기 제2 적외선 방사층 및 상기 태양광 반사층 사이에 실리콘계 수지, 아크릴계 수지, 우레탄계 수지 및 에폭시계 수지로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 접착성 수지로 형성된 접착층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수동 복사 냉각 필름을 제공한다.
또한 상기 필름은 하기 방법에 따라 측정된 열접착강도가 500 gf/25mm 이상인 것을특징으로 하는 수동 복사 냉각 필름을 제공한다.
[열접착강도 측정방법]
상기 필름 두 장을 상기 제1 적외선 방사층이 마주보도록, Heat gradient 장비로 2 kgf/㎠의 압력 하에서 1초간 접착시켜 측정 샘플을 제작하고, 측정 샘플을 폭 25.4 mm로 재단하여 23℃에서 200 mm/min의 박리속도로 180°의 박리 각에서의 박리강도를 인장강도 측정기를 통해 T-peel 테스트 방식으로 측정함.
또한 상기 필름을 포함하는 드론 배송용 포장재를 제공한다.
본 발명은 유전체 입자를 포함한 제1 적외선 방사층 및 최외측(상단)에 위치하는 제2 적외선 방사층을 포함하는 수동 복사 냉각 필름으로서, 제1 적외선 방사층에 의해 주체로부터 복사 냉각되어 흡수된 열을 제2 적외선 방사층이 효과적으로 외부로 방사시킴으로써 복사 냉각력을 극대화하여 실질적인 복사 냉각 효과 구현이 가능한 수동 복사 냉각 필름을 제공할 수 있다.
또한 제1 적외선 방사층에 폴리올레핀 소재를 사용함으로써 열접착이 가능하여 포장재로 사용할 수 있고, 이는 기존의 복사 냉각 소재가 접착제를 통해 특정 물체에 부착됨으로써 목표물의 온도를 낮추는 방식과는 달리 접착제를 생략함으로써 열교환 저항을 줄여 복사 냉각력을 높이는 장점이 있다.
또한 기존의 무기물 적층형 복사 냉각 기술과 달리 열접착용 필름으로 많이 사용되는 범용 고분자를 사용함으로써 가공성 및 경제성이 우수한 수동 복사 냉각 필름을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 수동 복사 냉각 필름을 예시적으로 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 수동 복사 냉각 필름의 주체로부터의 냉각 실현 과정을 설명하는 모식도이다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.
도 1은 본 발명에 따른 수동 복사 냉각 필름을 예시적으로 나타낸 단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 수동 복사 냉각 필름의 주체로부터의 냉각 실현 과정을 설명하는 모식도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 수동 복사 냉각 필름(100)은 제1 적외선 방사층(140), 제2 적외선 방사층(110) 및 태양광 반사층(130)을 포함하며, 접착층(120)을 더 포함할 수 있다.
본 발명에서 '필름'이라는 용어는 그 상대적인 두께에 따라 '시트'로도 이해될 수 있으며, 따라서 본 발명에서 '수동 복사 냉각 필름'은 '수동 복사 냉각 시트'를 포함하는 개념으로 이해되어야 한다.
본 발명에 따른 수동 복사 냉각 필름(100)은 실온, 주간 또는 야간에, 복사 냉각력(Radiative cooling power)이 100 W/㎡ 수준을 보여준다. 구체적으로, 본 발명에 따른 수동 복사 냉각 필름(100)은 -100 내지 300℃의 작동 온도 하에 50 내지 150 W/㎡의 복사 냉각력을 나타낼 수 있고, 태양광 반사율이 80 내지 95%일 수 있다.
상기 제1 적외선 방사층(140)은 열을 제거하고자 하는 물체, 즉, 주체로부터 복사 냉각된 열을 흡수하는 층으로서, 예컨대, 포장재 내부의 적외선 형태의 열을 흡수하는 층이다.
본 발명에서 상기 제1 적외선 방사층(140)은 층 두께를 30 내지 100 ㎛ 수준으로 두껍게 설정하여 모든 적외선 영역대를 흡수하되, 평균 입경 0.01 내지 30 ㎛의 유전체 입자(150)가 0.1 내지 25 중량% 함량으로 분산된 폴리올레핀을 포함하여, 주체를 파장 범위 8 내지 13 ㎛의 방사에 대하여 평균 방사율 0.5 내지 1로 선택적 복사 냉각시킨다. 여기서 방사율이란, 물체가 빛 에너지를 받아 반사, 투과 또는 흡수를 하게 되는데, 반사율, 투과율 및 흡수율의 합을 '1'이라 할 때 흡수된 에너지가 차지하는 비율을 방사율로 정의할 수 있고, 이는 방사율이 흡수율과 동일함을 전제하며, 이러한 전제 사항은 시간이 지남에 따라 운동 상태가 그대로인 동적 상태(예컨대, 온도가 변하지 않는 상태)인 경우를 의미한다. 한편, 상기 평균 방사율은 산출 범위를 8 내지 13 ㎛ 파장으로 설정하였을 경우의 평균 방사율을 정의하고 있다.
상기 폴리올레핀을 포함하는 제1 적외선 방사층은 종래기술과 다르게 본 발명은 접착제를 사용하지 않아도 되는 열접착이 가능한 구조이기 때문에, 주체가 접촉되는 면에 접착제가 없으므로 열전도 저항이 적어 복사 냉각에 유리하다. 이러한 폴리올레핀으로 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 단독, 또는 이들을 균일하게 혼합하여 사용할 수 있다.
이러한 열접착이 가능한 구조에 따라 본 발명에 따른 복사 냉각 필름은 하기 방법에 따라 측정된 열접착강도가 500 gf/25mm 이상일 수 있고, 바람직하게는 500 내지 3,000 gf/25mm, 더욱 바람직하게는 700 내지 2,000 gf/25mm일 수 있다.
[열접착강도 측정방법]
상기 필름 두 장을 상기 제1 적외선 방사층이 마주보도록, Heat gradient 장비로 2 kgf/㎠의 압력 하에서 1초간 접착시켜 측정 샘플을 제작하고, 측정 샘플을 폭 25.4 mm로 재단하여 23℃에서 200 mm/min의 박리속도로 180°의 박리 각에서의 박리강도를 인장강도 측정기를 통해 T-peel 테스트 방식으로 측정함.
상기 제2 적외선 방사층(110)은 상기 제1 적외선 방사층(140)에서 복사 냉각되어 흡수된 열을 다시 적외선 형태로 필름 외부로 방사하는 역할을 수행하는 층으로서, 적외선 방사율이 높은 고분자 기재를 포함하며, 본 발명에서는 제2 적외선 방사층(110)에서 적외선 영역대 중 특정 파장(8 내지 13 ㎛) 영역대를 효과적으로 방사시키기 위해 기재의 두께를 5 내지 50 ㎛로서 상기 제1 적외선 방사층(140)보다 얇게 설정하는 것이 바람직하며, 이러한 선택적 파장 영역대에서 적외선 방사 능력을 높이기 위해 상기 제1 적외선 방사층(140)에서와 마찬가지로 평균 입경 0.01 내지 30 ㎛의 유전체 입자(150)가 0.1 내지 25 중량% 함량으로 고분자 기재에 분산되어 있다.
상기 제2 적외선 방사층(110)의 고분자 기재로는 PET(Polyethylene terephthalate), PETG(Glycol-modified polyethylene terephthalate), PEN(Polyethylene naphthalate), PVDF(Polyvinylidene fluoride), PTFE(Polytetrafluoroethylene), PFA(Perfluoroalkoxyalkane), PCTFE(Polychlorotrifluoroethylene), ECTFE(Ethylene chlorotrifluoroethylene), ETFE(Ethylene Tetra fluoro Ethylene), FEP(Fluorinated ethylene propylene), THV(Terpolymer of tetrafluoroethylene, hexafluoropropylene 및 vinylidene fluoride), PVC(Polyvinyl chloride), PVDC(Polyvinylidene chloride), PU(Polyurethane) 및 PC(Polycarbonate), PE(Polyethylene), PP(Polypropylene)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 1종이거나 2종 이상이 혼합된 고분자가 적용될 수 있다.
한편, 상기 제1 적외선 방사층(140) 및 제2 적외선 방사층(110)은 각각 UV 안정제, 난연제, 산화방지제, 중화제, 가공조제 등의 첨가제를 0.1 내지 5 중량% 범위에서 블렌드하여 사용할 수 있다.
상기 제1 적외선 방사층(140) 및 제2 적외선 방사층(110)에 분산되어 있는 유전체 입자(150)는 각각 폴리올레핀 및 고분자 기재 매트릭스 상에 분산되어 선택적 방사 성능이 구현되도록 하며, 파장 범위 8 내지 13 ㎛의 방사에 대하여 높은 평균 방사율을 고려할 때 평균 입경 0.01 내지 30 ㎛의 유전체 입자(150)가 0.1 내지 25 중량% 함량으로 분산되어 있고, 바람직하게는 평균 입경 1 내지 10 ㎛의 유전체 입자(150)가 1 내지 8 중량% 함량으로 분산되어 있을 수 있다. 이러한 유전체 입자(150)로는 예컨대, 실리카(SiO2), 알루미나(Al2O3), 규산알루미늄(Al2SiO5), 제올라이트(Na2Al2Si3O-2H2O), 탄산칼슘(CaCO3), 탄화규소(SiC), 산화아연(ZnO), 황산아연(ZnSO4), 이산화타이타늄(TiO2), 황산바륨(BaSO4), 산화세륨(Ce2O3), 지르코니아(ZrO2), 산화 카올린(Al2Si2O5(OH)4) 등을 들 수 있다.
본 발명에서는 태양광으로 인한 가열로 주간 냉각 효과가 저하되는 것을 방지하기 위하여 상기 제1 적외선 방사층(140)과 상기 제2 적외선 방사층(110) 사이에 태양광 반사층(130)을 더 구비한다.
상기 태양광 반사층(130)은 상기 제1 적외선 방사층(140) 상에 20 내지 600 nm의 두께로 증착 형성되어, 태양광 영역대(0.3 내지 2.5 ㎛)를 물리적으로 반사시켜 냉각시키는 역할을 하게 되며, 이에 따라 본 발명에 따른 수동 복사 냉각 필름은 80 내지 95%의 태양광 반사율을 갖도록 할 수 있다.
이러한 태양광 반사층(130)을 이루는 소재는 태양광 반사성 금속 재료로서, 알루미늄(Al) 또는 은(Ag)이 바람직하게 적용될 수 있고, 스퍼터(Sputter) 또는 열증착 (Thermal Evaporation) 방식으로 증착 형성될 수 있다.
본 발명에서는 상기 제2 적외선 방사층(110) 및 상기 태양광 반사층(130) 사이에 접착층(120)이 더욱 구비될 수 있다.
상기 접착층(120)을 이루는 소재로는 상기 접착 대상이 되는 층에 접착 성능을 부여하면서 본 발명에 따른 복사 냉각 성능을 저하시키지 않는 소재라면 특별히 한정되는 것은 아니며, 예컨대, 우레탄계 수지, 에폭시계 수지와 같은 반응성 접착제, 아크릴계 수지와 같은 수성형 접착제, 실리콘계 수지 등이 사용될 수 있다.
이상의 본 발명에 따른 수동 복사 냉각 필름(100)을 구성하는 층들은 상기 태양광 반사층(130)을 제외하고는 모두 압출 성형이 가능하다. 즉, 본 발명에 따른 수동 복사 냉각 필름(100)은 각 층을 구성하는 펠렛상의 원료를 이용하여 압출 라미네이션 내지 공압출 등의 공지된 방법으로 제조될 수 있으며, 따라서 기존의 무기물 적층형 복사 냉각 기술의 경우 진공 증착 공정 등으로 인해 가공성이 좋지 않았으나, 본 발명에 따른 수동 복사 냉각 필름(100)은 열접착용 필름으로 많이 사용되는 범용 고분자를 사용하여 압출 성형되어 가공성 및 경제성이 우수한 장점이 있다. 이때, 상기 제1 적외선 방사층(140) 및 제2 적외선 방사층(110)의 경우 고분자 수지 자체에 유전체 입자(150)를 균일하게 분산시켜 펠렛화한 후 압출 성형을 통해 제조될 수 있다.
본 발명에 따른 수동 복사 냉각 필름(100)을 이용한 선택적 복사 냉각의 대상이 되는 주체로는 예컨대, 태양 전지 패널, 자동차 외장재 혹은 창문, 건축물의 지붕 혹은 창문, 커튼 및 블라인드, 농업용 방호막 및 비닐하우스, 플렉서블 투명 전극, 옥외 대형 디스플레이 표면 등 복사 냉각이 요구되는 매우 다양한 대상에 적용될 수 있으며, 바람직한 적용예로서 드론 배송용 포장재를 들 수 있으며, 운송 과정에서 외부 보관이 많아 태양광에 많이 노출되는 드론 배송용 포장재는 본 발명에 따른 복사 냉각 필름이 적용되기 좋은 환경이라 할 수 있다.
본 발명에 따른 수동 복사 냉각 필름(100)을 이용한 선택적 복사 냉각의 과정은 다음과 같다.
먼저, 선택적 복사 냉각 구조로 이루어진 필름 또는 시트(100)를 열접착이 가능한 제1 적외선 방사층(140)을 주체로 향하게 하여 냉각하고자 하는 주체(목표물)의 표면과 밀착하여 부착한다.
다음으로, 적외선 방사에 의해 선택적 복사 냉각 구조로 이루어진 필름 또는 시트(100)의 표면이 냉각되며(Surface cool), 필름 또는 시트(100) 대비 상대적으로 높은 온도 상태인 주체(목표물)의 온도가 상대적으로 낮은 온도 상태인 필름 또는 시트(100)로 열이 이동한다(Space cool).
다음으로, 선택적 복사 냉각 구조에 의해 발생한 복사 냉각력에 상응하는 냉각을 주체(목표물)에 제공한다.
이와 같이, 본 발명에 따른 수동 복사 냉각 필름(100)은 선택적 적외선 방사 및 태양광 반사 기능을 수행하는 선택적 복사 냉각 필름 구조를 제공함으로써, 별도의 에너지 없이 주체(목표물)의 온도를 낮출 수 있다. 이러한 제로 에너지 냉각 복합 소재를 제공함으로써 실생활 적용 가능성에 기여하고, 결과적으로 에너지 저감 및 탄소 저감 효과에도 크게 기여할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 구체적인 실시예를 들어 설명한다.
실시예 1
PETG(폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)를 구성하는 에틸렌 단위의 30 몰%에 해당하는 부분을 1,4-시클로헥산디메틸렌 단위로 대체)와 평균 입경 2 내지 5 ㎛의 실리카(SiO2)를 0.1 중량% 함량으로 단축압출기에 투입하여 용융 혼련 및 냉각 고화시켜 펠렛상으로 제조한 후, 압출 성형하여 두께 5 ㎛의 제2 적외선 반사층을 제조하였다.
또한 폴리프로필렌(PP)과 평균 입경 2 내지 5 ㎛의 실리카(SiO2)를 0.1 중량% 함량으로 단축압출기에 투입하여 용융 혼련 및 냉각 고화시켜 펠렛상으로 제조한 후, 압출 성형하여 두께 50 ㎛의 제1 적외선 반사층을 제조하였다. 이후, 전자빔 가열법에 의해 은(Ag)을 가열 증기화시켜 두께 20 nm의 태양광 반사층을 증착하였다.
다층 필름 성형기를 이용하여 상기 제조된 제2 적외선 반사층과 태양광 반사층 사이를 아크릴계 수지로 접착층을 형성하여 접착하여 수동 복사 냉각 필름을 제조하였다.
실시예 2 내지 11, 비교예 1 내지 2
상기 실시예 1에서 각 층의 두께, 유전체 입자을 하기 표 1 및 표 2와 같이 조절한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 수동 복사 냉각 필름을 제조하였다.
시험예
상기 제조된 필름에 대하여 하기 방법에 따라 가공성, 복사냉각력 및 열접착강도를 평가 내지 측정하고, 그 결과를 하기 표 1 및 표 2에 나타내었다.
[가공성 평가방법]
상기 실시예 또는 비교예에서 제1 적외선 방사층 및 제2 적외선 방사층을 외경 및 L/D(압출기 스크류의 길이와 외경의 비)가 각각 30 mm 및 28인 단축 스크류 조합의 압출기를 통해 필름 성형 시, 필름이 설정된 두께 및 유전체 함량으로 성형이 가능한 경우 'O(합격)', 설정된 두께 또는 유전체 함량으로 성형되지 않거나, 성형이 불가능한 경우 'X(불합격)'으로 평가하였다.
[복사냉각력 측정방법]
제조된 필름을 정사각형 모양의 기판으로 구성된 복사냉각력 측정 구조체 (가로 100 mm × 세로 100 mm) 상단 면에 제1 적외선 방사층이 맞닿도록 부착하여 준비한다. 기판의 하단에는 Feed Back Heater가 장착되어 있으며, 이는 제조된 필름에 의해 냉각된 표면 온도를 인식하고, 열을 가함으로써 기준 온도로 일정하게 유지시킨다. 이때, 단위 면적 기준으로 가해준 전력 수치를 계산하여 복사냉각력을 측정하였다.
[열접착강도 측정방법]
제조된 필름 두 장을 제1 적외선 방사층이 마주보도록, Heat gradient 장비(TOYOSEIKI)로 2 kgf/㎠의 압력 하에서 1초간 접착시켜 측정 샘플을 제작하고, 측정 샘플을 폭 25.4 mm로 재단하여 23℃에서 200 mm/min의 박리속도로 180°의 박리 각에서의 박리강도를 인장강도 측정기를 통해 T-peel 테스트 방식으로 측정하였다.
항목 구분 단위 실시예1 실시예 2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 실시예 6
제2 적외선 방사층 종류 - PETG PETG PETG PETG PETG PETG
두께 ㎛ 5 50 50 50 50 50
유전체 종류 - 실리카 실리카 실리카 실리카 실리카 실리카
함량 중량 % 0.1 0.1 25 25 25 25
태양광 반사층 종류 - 은 은 은 은 은 은
두께 nm 20 20 20 600 600 600
제1 적외선 방사층 종류 - PP PP PP PP PP PP
두께 ㎛ 50 50 50 50 100 100
유전체 종류 - 실리카 실리카 실리카 실리카 실리카 실리카
함량 중량 % 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 25
가공성 - O : 합격,
X : 불합격		 O O O O O O
복사냉각력 - W/㎡ 100 100 110 110 110 110
열접착강도 - gf/25mm 1000 1000 1000 1000 1100 1100
항목 구분 단위 실시예7 실시예8 비교예1 비교예2 실시예9 실시예
10		 실시예
11
제2 적외선 방사층 종류 - PETG PETG PETG PETG PETG PETG PETG
두께 ㎛ 3 55 20 20 20 20 20
유전체 종류 - 실리카 실리카 실리카 실리카 실리카 실리카 실리카
함량 중량 % 0.1 0.1 0.05 30 25 25 25
태양광 반사층 종류 - 은 은 은 은 은 은 은
두께 nm 20 20 20 20 10 600 600
제1 적외선 방사층 종류 - PP PP PP PP PP PP PP
두께 ㎛ 50 50 50 50 100 150 100
유전체 종류 - 실리카 실리카 실리카 실리카 실리카 실리카 실리카
함량 중량 % 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 25 30
가공성 - O : 합격,
X : 불합격		 X O O X O X X
복사냉각력 - W/㎡ 100 90 90 100 80 100 100
열접착강도 - gf/25mm 1000 1000 1000 1000 1100 1100 1100
표 1 및 표 2를 참조하면, 본 발명에 따라 제1 적외선 방사층, 제2 적외선 방사층 및 태양광 방사층을 일정 범위의 조성 및 두께로 하여 수동 복사 냉각 필름을 설계할 경우(실시예 1 내지 7) 필름 가공성, 복사냉각력 및 열접착강도 모두 우수한 필름 제조가 가능한 것을 확인할 수 있다.
다만, 제2 적외선 방사층 두께를 과도하게 얇거나 두껍게 형성할 경우(실시예 7 및 8)에는 각각 가공성 및 복사냉각력이 다소 저하되고, 태양광 반사층의 두께를 과도하게 얇게 형성할 경우(실시예 9)에는 복사냉각력이 다소 저하되고, 제1 적외선 방사층 두께를 과도하게 두껍게 형성하거나(실시예 10) 유전체 입자 함량이 과도할 경우(실시예 11)에는 가공성이 다소 저하되는 것으로부터, 상기 조성 및 층 두께에 있어 목적하는 가공성, 복사냉각력 및 열접착강도의 구현을 위해서는 본 발명에 제시된 바람직한 범위에서 설계될 필요가 있다.
한편, 제2 적외선 방사층의 유전체 입자 함량이 일정 수준에 미치지 못하거나(비교예 1) 과도할 경우(비교예 2)에는 각각 복사냉각력 및 가공성이 저하되는 것을 확인할 수 있다.
이상으로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하였다. 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미, 범위 및 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
* 부호의 설명
100 : 수동 복사 냉각 필름 110 : 제2 적외선 방사층
120 : 접착층 130 : 태양광 반사층
140 : 제1 적외선 방사층 150 : 유전체 입자

Claims (9)

  1. 평균 입경 0.01 내지 30 ㎛의 유전체 입자가 0.1 내지 25 중량% 함량으로 분산된 폴리올레핀을 포함하고, 열을 제거하고자 하는 물체를 파장 범위 8 내지 13 ㎛의 방사에 대하여 평균 방사율 0.5 내지 1로 선택적 복사 냉각시키는 제1 적외선 방사층;
    상기 제1 적외선 방사층 상부에 위치하고, 평균 입경 0.01 내지 30 ㎛의 유전체 입자가 0.1 내지 25 중량% 함량으로 분산된 고분자 기재를 포함하고, 상기 선택적 복사 냉각된 열을 외부로 방출시키는 제2 적외선 방사층; 및
    상기 제1 적외선 방사층과 상기 제2 적외선 방사층 사이에 위치하여 태양광을 반사시키는 태양광 반사층;
    을 포함하는 수동 복사 냉각 필름.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 필름은 -100 내지 300℃의 작동 온도 하에 50 내지 150 W/㎡의 복사 냉각력(Radiative cooling power)을 가지고, 태양광 반사율이 80 내지 95%인 것을 특징으로 하는 수동 복사 냉각 필름.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 유전체 입자는 실리카(SiO2), 알루미나(Al2O3), 규산알루미늄(Al2SiO5), 제올라이트(Na2Al2Si3O-2H2O), 탄산칼슘(CaCO3), 탄화규소(SiC), 산화아연(ZnO), 황산아연(ZnSO4), 이산화타이타늄(TiO2), 황산바륨(BaSO4), 산화세륨(Ce2O3) 및 지르코니아(ZrO2) 및 산화 카올린(Al2Si2O5(OH)4)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 수동 복사 냉각 필름.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 폴리올레핀은 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌이고, 상기 고분자 기재는 PET(Polyethylene terephthalate), PETG(Glycol-modified polyethylene terephthalate), PEN(Polyethylene naphthalate), PVDF(Polyvinylidene fluoride), PTFE(Polytetrafluoroethylene), PFA(Perfluoroalkoxyalkane), PCTFE(Polychlorotrifluoroethylene), ECTFE(Ethylene chlorotrifluoroethylene), ETFE(Ethylene Tetra fluoro Ethylene), FEP(Fluorinated ethylene propylene), THV(Terpolymer of tetrafluoroethylene, hexafluoropropylene 및 vinylidene fluoride), PVC(Polyvinyl chloride), PVDC(Polyvinylidene chloride), PU(Polyurethane), PC(Polycarbonate), PE(Polyethylene) 및 PP(Polypropylene)로 이루어진 군에서 선택되는 어느 1종이거나 2종 이상이 혼합된 것을 특징으로 하는 수동 복사 냉각 필름.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 적외선 방사층의 두께는 30 내지 100 ㎛이고, 상기 제2 적외선 방사층의 두께는 5 내지 50 ㎛인 것을 특징으로 하는 수동 복사 냉각 필름.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 태양광 반사층은 알루미늄(Al) 또는 은(Ag)이 상기 제1 적외선 방사층 상에 20 내지 600 nm의 두께로 형성된 것을 특징으로 하는 수동 복사 냉각 필름.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2 적외선 방사층 및 상기 태양광 반사층 사이에 실리콘계 수지, 아크릴계 수지, 우레탄계 수지 및 에폭시계 수지로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 접착성 수지로 형성된 접착층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수동 복사 냉각 필름.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 필름은 하기 방법에 따라 측정된 열접착강도가 500 gf/25mm 이상인 것을특징으로 하는 수동 복사 냉각 필름:
    [열접착강도 측정방법]
    상기 필름 두 장을 상기 제1 적외선 방사층이 마주보도록, Heat gradient 장비로 2 kgf/㎠의 압력 하에서 1초간 접착시켜 측정 샘플을 제작하고, 측정 샘플을 폭 25.4 mm로 재단하여 23℃에서 200 mm/min의 박리속도로 180°의 박리 각에서의 박리강도를 인장강도 측정기를 통해 T-peel 테스트 방식으로 측정함.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 필름을 포함하는 드론 배송용 포장재.
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