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KR102109721B1 - Hybrid Heat Insulation Sheet - Google Patents

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KR102109721B1
KR102109721B1 KR1020130127612A KR20130127612A KR102109721B1 KR 102109721 B1 KR102109721 B1 KR 102109721B1 KR 1020130127612 A KR1020130127612 A KR 1020130127612A KR 20130127612 A KR20130127612 A KR 20130127612A KR 102109721 B1 KR102109721 B1 KR 102109721B1
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KR
South Korea
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heat
nanofiber web
insulating sheet
hybrid
nonwoven fabric
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KR1020130127612A
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Korean (ko)
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Inventor
황승재
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주식회사 아모그린텍
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    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H05K7/00Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H05K7/2039Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating characterised by the heat transfer by conduction from the heat generating element to a dissipating body
    • H05K7/20436Inner thermal coupling elements in heat dissipating housings, e.g. protrusions or depressions integrally formed in the housing
    • H05K7/20445Inner thermal coupling elements in heat dissipating housings, e.g. protrusions or depressions integrally formed in the housing the coupling element being an additional piece, e.g. thermal standoff
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Abstract

본 발명은 하이브리드 단열 시트에 관한 것으로, 전달된 열을 분산시키는 히트스프레더; 상기 히트스프레더에서 분산된 열을 시간적으로 지연시켜 전도시키는 열지연부; 및 상기 열지연부에서 시간 지연되어 전도된 열을 포집하여 단열시키는 단열부;를 포함한다.The present invention relates to a hybrid insulating sheet, a heat spreader for dissipating the transferred heat; A heat delay unit that conducts the heat dispersed in the heat spreader by delaying time; And a heat insulating part that collects and insulates the heat conducted by the time delay in the heat delay part to insulate.

Description

하이브리드 단열 시트{Hybrid Heat Insulation Sheet}Hybrid heat insulation sheet

본 발명은 단열 시트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 열분산, 열지연, 단열을 순차적으로 수행할 수 있는 구조를 하이브리드하여 단열 효율을 향상시킬 수 있는 하이브리드 단열 시트에 관한 것이다.The present invention relates to a heat-insulating sheet, and more particularly, to a hybrid heat-insulating sheet capable of improving heat insulation efficiency by hybridizing a structure capable of sequentially performing heat dispersion, heat delay, and heat insulation.

최근, 휴대용 단말기를 비롯한 전자제품이 지속적으로 발전하고 있으며, 전자제품은 사용자의 요구에 따라 고성능화 및 다기능화가 촉진되고 있다.In recent years, electronic products including portable terminals have been continuously developed, and electronic products are promoting high performance and multifunctionality according to user demands.

특히, 휴대용 단말기는 사용자의 휴대성 및 편리성을 극대화하기 위하여, 소형화 및 경량화가 필수적이고, 고성능을 위하여 점점 작은 공간에 집적화된 부품들이 실장되고 있다. 이에 따라 휴대용 단말기에 사용되는 부품들은 고성능화로 발열 온도가 높아지고, 이 높아진 발열 온도는 인접된 부품들에 영향을 인가하여 휴대용 단말기의 성능을 저하시키는 문제점을 야기시킨다.In particular, in order to maximize the portability and convenience of the user, the portable terminal is required to be compact and lightweight, and components integrated in an increasingly small space are mounted for high performance. Accordingly, the parts used in the portable terminal have a high heat generation temperature due to high performance, and the increased heat generation temperature causes a problem of deteriorating the performance of the portable terminal by applying an influence to adjacent parts.

이러한 발열에 의해 문제를 해결하기 위해서 다양한 단열 소재들이 휴대용 단말기에 적용되었으나, 현재까지도 두께가 얇고 단열 성능이 우수한 최적의 단열 소재가 개발되지 않아 단열에 대한 다양한 연구 및 기술 개발이 이루어지고 있다.In order to solve the problem by such heat generation, various insulating materials have been applied to portable terminals, but various researches and technology developments have been made on insulation since an optimal insulating material having a thin thickness and excellent insulation performance has not been developed.

한국 등록특허공보 제10-1134880호에는 엘씨디의 전면에 배치되는 단열필름을 포함하여 구성된 단열필름을 구비한 휴대용 단말기가 개시되어 있어, 휴대용 단말기로부터 발생되는 열이 엘씨디를 통해 사용자의 안면부로 전달됨을 방지할 수 있는 장점이 있다. 그러나, 이러한 단열필름은 그 구성이 구체적이지 않고, 단열성능을 알 수 없어, 최근의 고성능화된 휴대용 단말기에서 발생되는 열 문제를 해결할 수 없는 문제점이 있다.Korean Registered Patent Publication No. 10-1134880 discloses a portable terminal having an insulating film composed of an insulating film disposed on the front of the LCD, so that heat generated from the portable terminal is transferred to the user's face through the LCD. There is an advantage that can be prevented. However, such a heat-insulating film has a problem in that its configuration is not specific and the heat-insulating performance cannot be known, so that it is impossible to solve the heat problem generated in the recently high-performance portable terminal.

따라서, 본 발명자들은 슬림화가 가능하고 단열 성능을 우수하게 할 수 있는 단열 기술에 대한 연구를 지속적으로 진행하여 열분산, 열지연, 단열을 순차적으로 수행할 수 있는 단열 시트의 구조적인 특징을 도출하여 발명함으로써, 보다 경제적이고, 활용 가능하고 경쟁력있는 본 발명을 완성하였다. Accordingly, the present inventors continuously conducted research on insulation technology capable of slimming and excellent insulation performance to derive structural characteristics of an insulation sheet that can sequentially perform heat dispersion, heat delay, and insulation. By inventing, the present invention was completed to be more economical, applicable and competitive.

한국 등록특허공보 제10-1134880호Korean Registered Patent Publication No. 10-1134880

본 발명은 종래기술의 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 그 목적은 열을 차단할 수 있는 다 기능의 구조를 하이브리드하여 단열 효율을 극대화시킬 수 있는 하이브리드 단열 시트를 제공하는 데 있다.The present invention has been devised in view of the problems of the prior art, and its object is to provide a hybrid heat insulating sheet capable of maximizing heat insulating efficiency by hybridizing a multi-functional structure capable of blocking heat.

본 발명의 다른 목적은 열분산, 열지연, 단열을 순차적으로 수행할 수 있고, 경박화가 가능한 구조를 적용하여 초박형 및 초슬림화된 하이브리드 단열 시트를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide an ultra-thin and ultra-slim hybrid insulating sheet by applying a structure capable of sequentially performing heat dissipation, heat delay, and heat insulation, and thinning.

본 발명의 또 다른 목적은 3차원 네트워크 구조로 배열된 나노 섬유 웹을 단열 시트에 포함시켜, 열 포집 능력이 큰 나노 섬유 웹의 3차원의 나노 크기의 미세 기공으로 단열 성능을 향상시킬 수 있는 하이브리드 단열 시트를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to include a nano-fiber web arranged in a three-dimensional network structure in a heat-insulating sheet, a hybrid capable of improving heat-insulating performance with three-dimensional nano-sized fine pores of a nano-fiber web having a large heat trapping ability. In providing an insulating sheet.

상술된 목적을 달성하기 위한, 본 발명의 일 실시예는, 전달된 열을 분산시키는 히트스프레더; 상기 히트스프레더에서 분산된 열을 시간적으로 지연시켜 전도시키는 열지연부; 및 상기 열지연부에서 시간 지연되어 전도된 열을 포집하여 단열시키는 단열부;를 포함하는 하이브리드 단열 시트를 제공한다.In order to achieve the above object, an embodiment of the present invention, a heat spreader for dispersing the transferred heat; A heat delay unit that conducts the heat dispersed in the heat spreader by delaying time; And a heat insulating part that collects and insulates the heat conducted by the time delay in the heat delay part to insulate.

상기한 바와 같이, 본 발명에서는 발열 부품에서 발생된 열을 분산시키는 구조, 분산된 열을 시간적으로 지연시키는 구조, 및 열을 포집하여 열차단시키는 구조가 적층된 다층 구조를 갖는 하이브리드 단열시트를 구현하여 단열 효율을 극대화시킬 수 있는 장점이 있다.As described above, in the present invention, a hybrid insulating sheet having a multilayer structure in which a structure for dissipating heat generated in a heating element, a structure for delaying the dispersed heat in time, and a structure for trapping and blocking heat is stacked is implemented. There is an advantage that can maximize the insulation efficiency.

본 발명에서는 전기 방사된 나노 섬유가 3차원 네트워크 구조로 배열된 나노 섬유 웹의 단열 시트를 채택하여, 열 포집 능력이 큰 나노 섬유 웹의 3차원의 나노 크기의 미세 기공으로 단열 성능을 향상시킬 수 있는 기술을 제공할 수 있다.In the present invention, by adopting an insulating sheet of nanofiber webs in which electrospun nanofibers are arranged in a three-dimensional network structure, it is possible to improve thermal insulation performance with three-dimensional nano-sized micro-pores of nanofiber webs with high heat trapping ability. Technology.

본 발명에서는 열 전도 시간을 지연할 수 있는 상변화 물질이 포함된 단열 시트를 열분산 및 단열시킬 수 있는 시트와 하이브리드하여, 열 차단 효율을 향상시킬 수 있는 잇점이 있다.In the present invention, the heat-insulating sheet containing a phase change material capable of delaying the heat conduction time is hybridized with a sheet capable of heat dissipation and heat insulation, which has the advantage of improving the heat blocking efficiency.

본 발명에서는 열분산, 열지연, 단열을 순차적으로 수행할 수 있어 단열 성능이 우수하여 고성능의 전자 제품에 장착할 수 있고, 이와 동시에, 3층 구조의 두께를 얇게 할 수 있어 초박형 및 초슬림화된 휴대용 단말기를 포함한 전자 제품에도 적용할 수 있는 효과가 있다.In the present invention, since heat dissipation, heat delay, and heat insulation can be performed sequentially, it is excellent in heat insulation performance and can be mounted on high-performance electronic products. At the same time, the thickness of the three-layer structure can be thinned, resulting in ultra-thin and ultra-slim. There is an effect that can be applied to electronic products, including portable terminals.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 단열 시트를 설명하기 위한 개념적인 단면도,
도 2a 및 도 2b는 도 1의 하이브리드 단열 시트의 단열부로 적용되는 나노섬유 웹과 부직포의 적층 구조를 설명하기 위한 개념적인 단면도,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 단열 시트에서의 열흐름을 설명하기 위한 개념적인 단면도,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 단열 시트에 적용된 나노섬유 웹을 형성하는 전기방사장치를 나타내는 개략 단면도이다.
1 is a conceptual cross-sectional view for explaining a hybrid thermal insulation sheet according to an embodiment of the present invention,
2A and 2B are conceptual cross-sectional views for explaining a laminated structure of a nanofiber web and a nonwoven fabric applied as a heat insulating part of the hybrid heat insulating sheet of FIG. 1,
3 is a conceptual cross-sectional view for explaining the heat flow in the hybrid thermal insulation sheet according to an embodiment of the present invention,
4 is a schematic cross-sectional view showing an electrospinning device forming a nanofiber web applied to a hybrid thermal insulation sheet according to an embodiment of the present invention.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms or words used in the present specification and claims should not be interpreted as being limited to ordinary or dictionary meanings, and the inventor can appropriately define the concept of terms in order to best describe his or her invention. Based on the principle that it should be interpreted as meanings and concepts consistent with the technical spirit of the present invention.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the configuration shown in the embodiments and drawings described in this specification is only one of the most preferred embodiments of the present invention and does not represent all of the technical spirit of the present invention, and thus can replace them at the time of application. It should be understood that there may be equivalents and variations.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.

후술하는 본 발명의 하이브리드 단열 시트는 휴대단말기, 냉장고 및 건축물에 적용할 수 있으나, 본 발명은 이에 한정하지 않고 다른 산업 분야에 사용되는 단열재에도 이와 동일하게 적용될 수 있다.The hybrid thermal insulation sheet of the present invention described later may be applied to a portable terminal, a refrigerator, and a building, but the present invention is not limited thereto, and the same may be applied to thermal insulation materials used in other industrial fields.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 단열 시트를 설명하기 위한 개념적인 단면도이고, 도 2a 및 도 2b는 도 1의 하이브리드 단열 시트의 단열부로 적용되는 나노섬유 웹과 부직포의 적층 구조를 설명하기 위한 개념적인 단면도이다. 1 is a conceptual cross-sectional view for explaining a hybrid thermal insulation sheet according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2A and 2B illustrate a laminated structure of a nanofiber web and a nonwoven fabric applied as thermal insulation of the hybrid thermal insulation sheet of FIG. 1 It is a conceptual section for doing.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 단열 시트(100)는 히트스프레더(Heat spreader)(110), 열지연부(120), 및 단열부(130)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a hybrid heat insulating sheet 100 according to an embodiment of the present invention includes a heat spreader 110, a heat delay part 120, and a heat insulating part 130.

히트스프레더(110), 열지연부(120), 및 단열부(130)는 순차적으로 적층되어 있어, 하이브리드 단열 시트(100)는 3층 구조가 된다.The heat spreader 110, the heat delay part 120, and the heat insulating part 130 are sequentially stacked, so that the hybrid heat insulating sheet 100 has a three-layer structure.

히트스프레더(110)는 외부로부터 전달된 열을 분산시킨다. 즉, 히트스프레더(110)는 발열 부품에서 발생하는 열이 한 곳으로 집중하는 것을 막아서 열을 분산시키는 기능을 수행한다. 히트스프레더(110)는 높은 열 전도도를 가지고 있으며, 가격이 저렴한 구리 재료 또는 알루미늄 재료을 사용하는 것이 바람직하고, 산화와 부식 문제를 해결하기 위해 구리 재료의 히트스프레더(110)에 니켈 도금을 수행할 수 있다. 그리고, 히트스프레더(110)의 두께는 10㎛ - 40㎛인 것이 바람직하다.The heat spreader 110 dissipates heat transferred from the outside. That is, the heat spreader 110 prevents the heat generated from the heat generating component from being concentrated in one place and disperses heat. Heat spreader 110 has a high thermal conductivity, it is preferable to use an inexpensive copper or aluminum material, nickel plating can be performed on the heat spreader 110 of the copper material to solve the oxidation and corrosion problems. have. And, the thickness of the heat spreader 110 is preferably 10㎛-40㎛.

열지연부(120)는 히트스프레더(110)에서 분산된 열이 단열부(130)로 전도되는 것을 시간적으로 지연시킨다. 열지연부(120)는 상변화 물질(PCM, Phase Change Material)을 포함하여 구성하는 것이 바람직하다. 상변화 물질은 전달되는 열을 흡수하여 열전도를 지연시킨다. 즉, 상변화 물질은 열이 전달되면 흡열반응하여 고상에서 액상으로 변화되면서 열을 흡수한다. 그리고 상변화 물질은 주변 온도가 떨어지면 다시 고상으로 변화된다. The heat delay unit 120 delays the heat dissipated from the heat spreader 110 to conduct to the heat insulation unit 130 in time. It is preferable that the thermal delay part 120 includes a phase change material (PCM). The phase change material absorbs the heat transferred and retards the thermal conductivity. That is, the phase change material absorbs heat while changing from a solid phase to a liquid phase by absorbing heat when heat is transferred. And the phase change material changes back to solid phase when the ambient temperature drops.

열지연부(120)의 일례의 제조 방법을 설명하면, 먼저 상변화 물질을 분말화한 후, 상변화 물질의 분말, 바인더 및 용매와 혼합하여 상변화 물질의 분말이 분산된 슬러리를 제조하고, 이 슬러리를 필름화하여 상변화 물질의 분말이 분산된 필름을 제조하고, 이를 열지연부(120)로 적용하는 것이다. When explaining an example of the manufacturing method of the thermal delay unit 120, first, the phase change material is powdered, and then mixed with the powder, binder, and solvent of the phase change material to prepare a slurry in which the powder of the phase change material is dispersed, and The slurry is filmed to prepare a film in which the powder of the phase change material is dispersed, and this is applied to the heat delay unit 120.

또한, 열지연부(120)의 다른 예의 제조 방법은 핫 플레이트(Hot plate)에 히트스프레더(110)를 올려놓고, 히트스프레더(110) 상부에 상변화 물질의 분말을 도포하여, 핫 플레이트의 온도(예컨대, 대략 65℃)에서 상변화 물질의 분말을 액상으로 만든후, 히트스프레더(110)를 핫 플레이트에서 이탈시키면 상변화 물질은 필름 형태가 된다. 이와 같은 열지연부(120)의 두께는 10㎛ - 30㎛인 것이 바람직하다.In addition, in another example of the manufacturing method of the heat delay part 120, the heat spreader 110 is placed on a hot plate, and a powder of a phase change material is applied on the top of the heat spreader 110, so that the temperature of the hot plate ( For example, after the powder of the phase change material is made into a liquid at approximately 65 ° C., and the heat spreader 110 is removed from the hot plate, the phase change material becomes a film. The thickness of the heat delay portion 120 is preferably 10㎛-30㎛.

단열부(130)는 열지연부(120)에서 전도된 열을 포집하여 열을 차단한다. 이때, 단열부(130)는 나노 섬유에 의해 집적되어 3차원 미세 기공 구조를 갖는 나노 섬유 웹으로 적용하는 것이 바람직하다. 또한, 단열부(130)의 두께는 10㎛ - 30㎛인 것이 바람직하다.The heat insulation unit 130 collects heat conducted by the heat delay unit 120 to block heat. At this time, the heat insulating unit 130 is preferably applied as a nanofiber web having a three-dimensional microporous structure integrated by nanofibers. In addition, the thickness of the insulating portion 130 is preferably 10㎛-30㎛.

이와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 단열 시트(100)는 열분산, 열지연, 단열을 순차적으로 수행할 수 있어 단열 성능이 우수하여 고성능의 휴대용 단말기에 적용이 가능하고, 이와 동시에, 3층 구조의 두께를 얇게 할 수 있어 초박형 및 초슬림화된 휴대용 단말기에도 채택할 수 있는 장점이 있다.As described above, the hybrid insulating sheet 100 according to an embodiment of the present invention can sequentially perform heat dissipation, heat delay, and heat insulation, and thus has excellent heat insulation performance, and thus can be applied to a high-performance portable terminal. Since the thickness of the three-layer structure can be made thin, there is an advantage that it can be adopted in ultra-thin and ultra-slim portable terminals.

또한, 나노 섬유 웹은 전기 방사된 나노 섬유가 불규칙하게 적층되어 3차원 네트워크 구조로 배열되어 있다. 그 나노 섬유에 의해 나노 섬유 웹에는 불규칙하게 분포된 3차원의 미세 기공이 형성되고, 3차원의 미세 기공에 의해 나노섬유 웹의 열 포집 능력이 커지게 되어 우수한 단열 성능을 갖게된다.In addition, the nanofiber web is arranged in a three-dimensional network structure in which electrospun nanofibers are irregularly stacked. The nanofibers form irregularly distributed three-dimensional fine pores in the nanofiber web, and the three-dimensional fine pores increase the heat trapping ability of the nanofiber web, thereby providing excellent thermal insulation performance.

한편, 나노 섬유 웹은 전기 방사가 가능하고 열전도율이 낮은 고분자 물질과 용매를 일정 비율로 혼합하여 방사용액을 만들고, 이 방사용액을 전기 방사하여 나노 섬유를 형성하고, 이 나노 섬유가 축적되어 다수의 기공을 갖는 나노섬유 웹(nano web) 형태로 형성된다. On the other hand, the nanofiber web is capable of electrospinning and mixes a polymer material with a low thermal conductivity and a solvent in a certain ratio to make a spinning solution, and the spinning solution is electrospun to form nanofibers, and the nanofibers are accumulated to form a number of It is formed in the form of nanofiber webs with pores.

나노 섬유의 직경이 작을수록 나노 섬유의 비표면적이 증대되고 다수의 미세 기공을 구비하는 나노섬유 웹의 열 포집 능력이 커지게 되어 단열 성능이 향상된다. The smaller the diameter of the nanofibers, the greater the specific surface area of the nanofibers and the greater the heat trapping ability of the nanofibrous web with a large number of micropores, thereby improving the thermal insulation performance.

나노 섬유는 예를 들어, 1um 이하의 직경으로 이루어지며, 나노 섬유로 이루어진 나노웹은 3차원 구조의 다수의 미세 기공을 구비함에 따라 미세 기공 내부에 공기를 포집 및 트랩핑할 수 있다.The nanofibers are made of, for example, a diameter of 1 um or less, and the nanoweb made of nanofibers can trap and trap air inside the micropores as it has a plurality of micropores in a three-dimensional structure.

상기 나노웹에 형성되는 미세 기공은 4nm 내지 1um 이하로 설정되는 것이 바람직하며, 나노 섬유의 직경을 조절하여 구현될 수 있다.The micropore formed in the nanoweb is preferably set to 4nm to 1um or less, and can be implemented by adjusting the diameter of the nanofiber.

여기에서, 본 발명에 적용되는 방사 방법은 일반적인 전기방사(electrospinning), 에어 전기방사(AES: Air-Electrospinning), 전기분사(electrospray), 전기분사방사(electrobrown spinning), 원심전기방사(centrifugal electrospinning), 플래쉬 전기방사(flash-electrospinning) 중 어느 하나를 사용할 수 있다. Here, the spinning method applied to the present invention includes general electrospinning, air-electrospinning (AES), electrospray, electrobrown spinning, and centrifugal electrospinning. , Flash-electrospinning can be used.

본 발명에서는 하이브리드 단열 시트의 나노 섬유 웹의 내열성 향상을 도모하기 위한 목적으로 열전도율이 낮음과 동시에 내열성이 우수한 고분자 단독 또는 열전도율이 낮은 고분자와 내열성이 우수한 고분자를 소정량 혼합한 혼합 고분자를 전기 방사하여 얻어진 나노웹을 적용할 수 있다.In the present invention, for the purpose of improving the heat resistance of the nanofibrous web of the hybrid insulating sheet, a polymer with low heat conductivity and heat resistance at the same time or a polymer with low heat conductivity and a polymer having excellent heat resistance are electrospinned by electrospinning. The obtained nanoweb can be applied.

이때, 본 발명에서 사용 가능한 고분자는 유기용매에 용해되어 방사가 가능함과 동시에 열전도율이 낮은 것이 바람직하며, 또한 내열성이 우수한 것이 더욱 바람직하다.At this time, the polymer usable in the present invention is preferably dissolved in an organic solvent and capable of spinning, and at the same time has a low thermal conductivity, and more preferably excellent heat resistance.

방사가 가능하고 열전도율이 낮은 폴리머는 예를 들어, 폴리우레탄(PU), 폴리스티렌, 폴리비닐클로라이드, 셀룰로오스 아세테이트, 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리비닐아세테이트, 폴리비닐알콜, 폴리이미드 등을 들 수 있다.Polymers capable of spinning and having low thermal conductivity are, for example, polyurethane (PU), polystyrene, polyvinyl chloride, cellulose acetate, polyvinylidene fluoride (PVDF), polyacrylonitrile (PAN), polymethyl methacrylate , Polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, polyimide, and the like.

또한, 내열성이 우수한 폴리머는 전기방사를 위해 유기용매에 용해될 수 있고 융점이 180℃ 이상인 수지로서, 예를 들어, 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리아마이드, 폴리이미드, 폴리아마이드이미드, 폴리(메타-페닐렌 이소프탈아미이드), 폴리설폰, 폴리에테르케톤, 폴리에틸렌텔레프탈레이트, 폴리트리메틸렌텔레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트 등과 같은 방향족 폴리에스터, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리디페녹시포스파젠, 폴리{비스[2-(2-메톡시에톡시)포스파젠]} 같은 폴리포스파젠류, 폴리우레탄 및 폴리에테르우레탄을 포함하는 폴리우레탄공중합체, 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트, 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트 등을 사용할 수 있다. In addition, a polymer having excellent heat resistance can be dissolved in an organic solvent for electrospinning and has a melting point of 180 ° C or higher, for example, polyacrylonitrile (PAN), polyamide, polyimide, polyamideimide, poly ( Aromatic polyesters such as meta-phenylene isophthalamide), polysulfone, polyether ketone, polyethylene terephthalate, polytrimethylene telephthalate, polyethylene naphthalate, polytetrafluoroethylene, polydiphenoxyphosphazene, poly Polyurethane copolymers including polyphosphazenes such as {bis [2- (2-methoxyethoxy) phosphagen], polyurethane and polyether urethane, cellulose acetate, cellulose acetate butylate, cellulose acetate propionate Etc. can be used.

상기 고분자의 열전도율은 0.1W/mK 미만으로 설정되는 것이 바람직하다.The thermal conductivity of the polymer is preferably set to less than 0.1W / mK.

상기한 고분자 중 폴리우레탄(PU)은 열전도율이 0.016~0.040W/mK이고, 폴리스티렌와 폴리비닐클로라이드는 열전도율이 0.033~0.040W/mK로 알려져 있어, 이를 방사하여 얻어지는 나노웹 또한, 열전도율이 낮게 된다. Among the polymers, polyurethane (PU) has a thermal conductivity of 0.016 to 0.040 W / mK, and polystyrene and polyvinyl chloride are known to have a thermal conductivity of 0.033 to 0.040 W / mK, and the nanoweb obtained by spinning them also has a low thermal conductivity.

또한 나노웹을 다층으로 적층하여 다양한 두께를 갖도록 제작될 수 있다. 즉, 본 발명에 적용된 나노 섬유 웹의 단열 시트는 초박막 구조로 제작되면서도 높은 단열 성능을 가질 수 있다.In addition, it can be manufactured to have a variety of thickness by laminating the nano-web in multiple layers. That is, the insulating sheet of the nanofiber web applied to the present invention can be made of an ultra-thin structure and have high insulating performance.

용매는 DMA(dimethyl acetamide), DMF(N,N-dimethylformamide), NMP(N-methyl-2-pyrrolidinone), DMSO(dimethyl sulfoxide), THF(tetra-hydrofuran), DMAc(di-methylacetamide), EC(ethylene carbonate), DEC(diethyl carbonate), DMC(dimethyl carbonate), EMC(ethyl methyl carbonate), PC(propylene carbonate), 물, 초산(acetic acid), 및 아세톤으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 사용할 수 있다. Solvents are DMA (dimethyl acetamide), DMF (N, N-dimethylformamide), NMP (N-methyl-2-pyrrolidinone), DMSO (dimethyl sulfoxide), THF (tetra-hydrofuran), DMAc (di-methylacetamide), EC ( Any one or more selected from the group consisting of ethylene carbonate), DEC (diethyl carbonate), DMC (dimethyl carbonate), EMC (ethyl methyl carbonate), PC (propylene carbonate), water, acetic acid, and acetone can be used. Can be.

나노 섬유 웹은 전기방사 방법으로 제조되므로 방사용액의 방사량에 따라 두께가 결정된다. 따라서, 나노 섬유 웹의 두께를 원하는 두께로 만들기가 쉬운 장점이 있다. Since the nanofiber web is manufactured by an electrospinning method, the thickness is determined according to the amount of radiation of the spinning solution. Therefore, there is an advantage that it is easy to make the thickness of the nanofiber web to a desired thickness.

이와 같이, 방사 방법에 의해 나노 섬유가 축적된 나노섬유 웹 형태로 형성되므로 별도의 공정없이 복수의 기공을 갖는 형태로 만들 수 있고, 방사용액의 방사량에 따라 기공의 크기를 조절하는 것도 가능하다. 따라서, 기공을 미세하게 다수로 만들 수 있어 열 차단 성능이 뛰어나고 이에 따라 단열 성능을 향상시킬 수 있다. As described above, since the nanofibers are formed in the form of nanofiber webs in which nanofibers are accumulated by the spinning method, it can be made into a form having a plurality of pores without a separate process, and it is also possible to control the size of the pores according to the amount of radiation of the spinning solution. Therefore, it is possible to make a large number of pores, so it is excellent in heat shielding performance, and accordingly, thermal insulation performance can be improved.

본 발명에서는 나노 섬유 웹을 형성하기 위한 방사용액에 열전달을 차단하기 위한 단열성 필러인 무기물 입자가 함유될 수 있다. 이 경우, 나노 섬유 웹의 나노 웹에는 무기물 입자가 포함되어 있을 수 있다. 무기물 입자는 방사된 나노 섬유의 내부에 위치되어 있거나, 나노 섬유 표면에 일부가 노출되어 열전달을 차단하게 된다. 또한, 무기물 입자는 단열성 필러로 나노 섬유 웹의 강도를 향상시킬 수 있다.In the present invention, inorganic particles, which are insulating fillers for blocking heat transfer, may be contained in the spinning solution for forming the nanofiber web. In this case, the nanofibers of the nanofiber web may contain inorganic particles. The inorganic particles are located inside the spun nanofiber, or a part of the nanofiber surface is exposed to block heat transfer. In addition, the inorganic particles can improve the strength of the nanofiber web as an insulating filler.

바람직하게는, 무기물 입자는 SiO2, SiON, Si3N4, HfO2, ZrO2, Al2O3, TiO2, Ta2O5, MgO, Y2O3, BaTiO3, ZrSiO4, HfO2로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 입자, 또는 유리 섬유, 흑연, 암면, 클레이(clay)로 이루어진 군으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 입자가 바람직하나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니고, 이들을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 방사 용액에 포함될 수 있다.Preferably, the inorganic particles are SiO 2 , SiON, Si 3 N 4 , HfO 2 , ZrO 2 , Al 2 O 3 , TiO 2 , Ta 2 O 5 , MgO, Y 2 O 3 , BaTiO 3 , ZrSiO 4 , HfO One or more particles selected from the group consisting of 2 , or one or more particles selected from the group consisting of glass fiber, graphite, rock wool, and clay are preferred, but are not limited thereto, and these alone or 2 It can be included in the spinning solution by mixing more than one species.

또한, 나노 섬유 웹을 형성하기 위한 방사용액에 흄드 실리카(Fumed Silica)가 포함될 수 있다.In addition, fumed silica may be included in the spinning solution for forming the nanofiber web.

도 2a 및 도 2b를 참고하면, 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 단열 시트의 단열부(130)는 나노섬유 웹(131)과 부직포(132)의 적층 구조(도 2a), 또는 나노섬유 웹(131)/부직포(132)/나노섬유 웹(133)의 적층 구조(도 2b)로 적용할 수 있다. 이때, 나노섬유 웹(131)의 두께(t1)는 부직포(132)의 두께(t2)보다 얇은 것이 바람직하다.Referring to Figures 2a and 2b, the insulating portion 130 of the hybrid insulating sheet according to an embodiment of the present invention is a laminated structure of the nanofiber web 131 and the nonwoven fabric 132 (Figure 2a), or nanofiber web It can be applied as a laminated structure (FIG. 2B) of (131) / non-woven fabric 132 / nanofiber web 133. At this time, the thickness t1 of the nanofiber web 131 is preferably thinner than the thickness t2 of the nonwoven fabric 132.

이와 같이, 단열부(130)를 나노섬유 웹(131)과 부직포(132)의 적층 구조로 적용하게 되면, 부직포(132)가 나노섬유 웹(131)보다 가격이 저렴하고, 강도가 높기 때문에, 하이브리드 단열 시트의 제조 경비를 감소시킴과 동시에 강도를 향상시킬 수 있다. 이와 더불어, 부직포(132)도 다수의 기공이 존재함으로, 열을 포집할 수 있는 기능을 구비하여 단열부의 역할을 수행한다.As described above, when the insulating portion 130 is applied in a stacked structure of the nanofiber web 131 and the nonwoven fabric 132, the nonwoven fabric 132 is cheaper than the nanofiber web 131 and has high strength. It is possible to improve the strength while reducing the manufacturing cost of the hybrid insulating sheet. In addition to this, the nonwoven fabric 132 also has a plurality of pores, and thus has a function of collecting heat to serve as a heat insulator.

여기서, 나노섬유 웹(131)과 부직포(132)는 열 압착으로 인하여 융착될 수 있으며, 나노섬유 웹(131)의 융점을 부직포(132)의 융점보다 낮게 설계하여, 열 압착시 인가되는 열에 의해 나노섬유 웹(131)이 녹아서 부직포(132)에 융착되도록 하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 나노섬유 웹(131)을 형성하기 위한 고분자물질이 PVdF로 적용한 경우, PVdF의 융점(melting point)은 155℃이므로, 부직포(132)는 155℃보다 높은 융점을 갖는 폴리에스터 계열, 나일론 계열 및 셀루로오스 계열 중 하나로 이루어진 부직포(132)를 적용한다.Here, the nanofiber web 131 and the nonwoven fabric 132 may be fused due to thermal compression, and the melting point of the nanofiber web 131 is designed to be lower than the melting point of the nonwoven fabric 132, and the heat is applied during heat compression. It is preferable that the nanofiber web 131 is melted and fused to the nonwoven fabric 132. For example, when the polymer material for forming the nanofiber web 131 is applied as PVdF, the melting point of PVdF is 155 ° C, so the nonwoven fabric 132 is a polyester series having a melting point higher than 155 ° C, A nonwoven fabric 132 made of one of nylon and cellulose is applied.

그러므로, 열 압착시, 부직포(132)에 접한 나노섬유 웹(131) 영역이 녹아서 부직포(132)와 융착된다. 여기서, 부직포(132)의 기공 크기는 나노 웹의 기공 크기보다 월등히 크므로, 녹은 나노섬유 웹(131)의 일부는 부직포(132)의 기공 내부에 침투하게 된다. 즉, 열 압착되기 전의 부직포(132)와 나노섬유 웹(131)의 경계면을 기준으로, 열 압착한 후에 그 경계면에서 나노섬유 웹(131) 방향 및 부직포(132) 방향로 녹은 나노섬유 웹(131)이 확산되어 분포하게 된다. 이러한 기술적인 특징을 바탕으로, 나노섬유 웹(131)의 녹은 량의 정도를 조절하게 되면 부직포(132)의 기공에 나노섬유 웹(131)이 녹아들어가게 되고, 부직포(132) 기공에 스며들어간 나노섬유 웹(131)이 락킹(Locking)하는 역할을 수행하여 나노섬유 웹(131)과 부직포(132)의 접착력을 향상시킬 수 있다. Therefore, upon thermal compression, the region of the nanofiber web 131 in contact with the nonwoven fabric 132 melts and fuses with the nonwoven fabric 132. Here, since the pore size of the nonwoven fabric 132 is significantly larger than the pore size of the nanoweb, a portion of the melted nanofiber web 131 penetrates into the pores of the nonwoven fabric 132. That is, the nanofiber web 131 melted in the direction of the nanofiber web 131 and the nonwoven fabric 132 at the interface after heat pressing, based on the interface between the nonwoven fabric 132 and the nanofiber web 131 before being thermally compressed. ) Is diffused and distributed. Based on these technical characteristics, when the degree of the amount of melt of the nanofiber web 131 is adjusted, the nanofiber web 131 is melted in the pores of the nonwoven fabric 132, and the nano-permeated nanopores in the nonwoven fabric 132. The fiber web 131 performs a role of locking, thereby improving adhesion between the nanofiber web 131 and the nonwoven fabric 132.

본 발명에서는, 나노 웹을 형성하는 고분자물질로, PVdF와 PAN을 5;5로 혼합한 고분자물질을 적용할 수 있다. 이때, 전기방사된 나노 섬유는 PAN으로 이루어진 코어, 및 그 코어 외주면을 감싸고 PVdF로 이루어진 외피부를 갖는 구조로 형성되고, 이러한 구조의 나노 섬유가 적층되어 나노섬유 웹(131)을 형성하게 된다. 코어 및 외피부 구조를 갖는 나노 섬유가 적층된 나노섬유 웹(131)과 부직포(132)가 열 압착하게 되면, 외피부의 PVdF가 녹아서 부직포(132)에 스며들어 융착된다.In the present invention, as a polymer material forming a nano web, a polymer material in which PVdF and PAN are mixed in a ratio of 5; 5 can be applied. At this time, the electrospun nanofibers are formed in a structure having a core made of PAN and an outer skin made of PVdF surrounding the core outer circumferential surface, and the nanofibers having such a structure are stacked to form a nanofiber web 131. When the nanofiber web 131 and the nonwoven fabric 132 on which the nanofibers having the core and outer skin structures are stacked are thermally compressed, PVdF of the outer skin melts and permeates and fuses to the nonwoven fabric 132.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 단열 시트에서의 열흐름을 설명하기 위한 개념적인 단면도이다.3 is a conceptual cross-sectional view for explaining the heat flow in the hybrid thermal insulation sheet according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 단열 시트는 발열 부품에 부착되며, 발열 부품에서 발생된 열을 분산시키는 구조, 분산된 열을 시간적으로 지연시키는 구조, 및 열을 포집하여 열차단시키는 구조가 적층되어 있어 단열 효율을 극대화시킬 수 있다.Hybrid insulation sheet according to an embodiment of the present invention is attached to a heating component, a structure for dispersing heat generated in the heating component, a structure for delaying the heat dispersed in time, and a structure for trapping heat to block heat It can maximize the insulation efficiency.

도 3을 참고하면, 히트스프레더(110)의 국부적인 영역에 집중적으로 열이 전달되는 핫스팟(hotspot)(111)이 발생되면, 핫스팟(111)에서 전달된 열은 히트스프레더(110) 전체로 분산된다.Referring to FIG. 3, when a hotspot 111 in which heat is intensively transferred to a local area of the heat spreader 110 is generated, heat transferred from the hotspot 111 is distributed throughout the heat spreader 110. do.

히트스프레더(110)의 핫스팟(111)에서 전달된 열이 히트스프레더(110)에서 충만되면, 열지연부(120)로 전달된다. 여기서, 히트스프레더(110)에서 열이 충만되지 않더라도, 핫스팟(111)과 가까운 거리에 있는 열지연부(120)에는 열이 전달된다. When the heat transferred from the hot spot 111 of the heat spreader 110 is filled in the heat spreader 110, it is transferred to the heat delay unit 120. Here, even if the heat spreader 110 is not full of heat, heat is transferred to the heat delay unit 120 that is close to the hot spot 111.

열지연부(120)는 전달된 열이 열지연부(120)에서 단열부(130)로 전달되는 시간을 지연시킨다. 즉, 열지연부(120)는 상변화 물질(PCM, Phase Change Material)을 포함하여 이루어져 있으므로, 열지연부(120)로 전달된 열은 상변화 물질에서 흡수된다. 이때, 상변화 물질은 고상에서 액상으로 완전히 변화될때까지 소정의 시간동안 열을 계속적으로 흡수하게 됨으로, 열지연부(120)에서 단열부(130)로 전달되는 시간을 지연시킬 수 있는 것이다.The heat delay unit 120 delays the time when the transferred heat is transferred from the heat delay unit 120 to the heat insulation unit 130. That is, since the heat delay unit 120 includes a phase change material (PCM), heat transferred to the heat delay unit 120 is absorbed by the phase change material. At this time, the phase change material continuously absorbs heat for a predetermined period of time until it is completely changed from the solid phase to the liquid phase, so that the time transferred from the heat delay part 120 to the heat insulating part 130 can be delayed.

열지연부(120)에서 시간이 지연된 열은 단열부(130)로 전달된다. 나노섬유 웹으로 이루어진 단열부(130)는 3차원 미세 기공으로 단열부(130)에서 전달된 열을 포집하여 열을 차단한다.The heat delayed from the heat delay unit 120 is transferred to the heat insulation unit 130. The heat insulating part 130 made of the nanofiber web traps heat transferred from the heat insulating part 130 as three-dimensional fine pores to block heat.

상술된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 단열 시트는 히트스프레더(110)에서 발열 부품으로부터 전달된 열을 분산시키고, 열지연부(120)에서 열을 시간 지연하여 단열부(130)로 전달하고, 단열부(130)에서 전달된 열을 포집하여 차단하는 하이브리드 단열 구조이다.As described above, the hybrid thermal insulation sheet according to an embodiment of the present invention disperses heat transferred from the heat generating component from the heat spreader 110 and delays heat in the thermal delay unit 120 to the thermal insulation unit 130. It is a hybrid thermal insulation structure that transmits and collects and blocks heat transferred from the thermal insulation unit 130.

예를 들어, 히트스프레더(110)의 핫스팟(111)으로 100℃ 열이 전도되면, 히트스프레드(110)에서 분산 기능에 의해, 90℃의 열이 열지연부(120)로 전달되고, 열지연부(120)에서는 단열부(130)로 열이 전달되는 시간을 지연시킴과 동시에, 상변화 물질의 흡열 반응에 의해 잠열(latent heat)로 70℃로 낮아져 단열부(130)로 전달된다. 단열부(130)에서는 나노섬유 웹에서 열을 포집하여 30℃-40℃로 더 낮아져 축열되어 단열 성능이 향상되는 것이다.For example, when 100 ° C. heat is conducted to the hot spot 111 of the heat spreader 110, heat of 90 ° C. is transferred to the heat delay unit 120 by the dispersion function in the heat spread 110, and the heat delay unit ( In 120), while delaying the time of heat transfer to the heat insulating part 130, the heat is lowered to 70 ° C by latent heat by the endothermic reaction of the phase change material and transferred to the heat insulating part 130. In the heat insulating part 130, heat is collected from the nanofiber web and stored at a lower temperature of 30 ° C to 40 ° C to accumulate heat to improve heat insulation performance.

한편, 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 단열 시트는 열지연부(120)가 잠열 기능을 효율적으로 발휘할 수 있도록, 히트스프레더(110)에서 열지연부(120)로 전도되는 열의 온도보다 2℃-5℃ 낮은 온도에서 상변화되는 상변화 물질로 열지연부(120)를 구현하는 것이 바람직하다. On the other hand, the hybrid thermal insulation sheet according to an embodiment of the present invention, the heat delay unit 120 so that the latent heat function can be effectively exhibited, the heat spreader 110 to the heat delay unit 120 than the temperature of the heat conducting 2 ℃ -5 It is preferable to implement the thermal delay unit 120 with a phase change material that is phase-changed at a low temperature.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 하이브리드 단열 시트에 적용된 나노섬유 웹을 형성하는 전기방사장치를 나타내는 개략 단면도이다.4 is a schematic cross-sectional view showing an electrospinning device forming a nanofiber web applied to a hybrid thermal insulation sheet according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참고하면, 전기방사장치는 열전도율이 낮은 고분자 물질과 용매가 혼합되어 방사가 이루어질 때까지 상분리를 방지하도록 공압을 이용한 믹싱 모터(2a)를 구동원으로 사용하는 교반기(2)를 내장한 믹싱 탱크(Mixing Tank)(1)와, 고전압 발생기가 연결된 다수의 방사노즐(4)을 포함한다. 믹싱 탱크(1)로부터 도시되지 않은 정량 펌프와 이송관(3)을 통하여 연결된 다수의 방사노즐(4)로 토출되는 고분자 용액은 고전압 발생기에 의하여 하전된 방사노즐(4)을 통과하면서 나노 섬유(5)로 방출되고, 일정 속도로 이동하는 컨베이어 형태의 접지된 콜렉터(6) 위에 나노 섬유(5)가 축적되어 다공성 나노섬유 웹(7)을 형성한다. Referring to FIG. 4, the electrospinning apparatus is a mixing incorporating a stirrer 2 using a mixing motor 2a using pneumatics as a driving source to prevent phase separation until mixing is performed by mixing a polymer material and a solvent having low thermal conductivity and spinning. It includes a mixing tank (1) and a plurality of radiation nozzles (4) connected to a high voltage generator. The polymer solution discharged from the mixing tank (1) to a plurality of spinning nozzles (4) connected via a metering pump (not shown) and a transfer pipe (3) passes through the spinning nozzle (4) charged by a high voltage generator while nanofibers ( The nanofibers 5 are accumulated on the grounded collector 6 in the form of a conveyor that is discharged to 5 and moves at a constant speed to form a porous nanofiber web 7.

일반적으로 대량생산을 위해 멀티-홀(multi-hole) 방사팩(예를 들어, 245mm/61홀)을 적용하면 멀티홀간의 상호 간섭이 발생하여 섬유가 날려 다니면서 포집이 이루어지지 않게 된다. 그 결과, 멀티-홀(multi-hole) 방사팩을 사용하여 얻어지는 분리막은 너무 벌키(bulky)해짐에 따라 분리막 형성이 어려워지며, 방사의 트러블(trouble) 원인으로 작용한다. In general, when a multi-hole spinning pack (for example, 245mm / 61 holes) is applied for mass production, mutual interference between multi-holes occurs, and fibers are blown away, and collection is not performed. As a result, the separation membrane obtained by using a multi-hole radiation pack becomes too bulky, and thus the formation of the separation membrane becomes difficult and serves as a cause of trouble of radiation.

이를 고려하여 본 발명에서는 도 4에 도시된 바와 같이, 멀티-홀(multi-hole) 방사팩을 사용하여 각 방사노즐(4)마다 에어(4a)의 분사가 이루어지는 에어 전기방사 방법으로 다공성 나노섬유 웹(7)을 제작한다. In consideration of this, in the present invention, as illustrated in FIG. 4, porous nanofibers are produced by an air electrospinning method in which air 4a is injected for each spinning nozzle 4 using a multi-hole spinning pack. The web 7 is produced.

즉, 본 발명에서는 에어 전기방사에 의해 전기방사가 이루어질 때 방사노즐의 외주로부터 에어(Air) 분사가 이루어져서 휘발성이 빠른 고분자로 이루어진 섬유를 에어가 포집하고 집적시키는 데 지배적인 역할을 해 줌으로써 보다 강성이 높은 나노섬유 웹을 생산할 수 있으며, 섬유(fiber)가 날아다니면서 발생할 수 있는 방사 트러블(trouble)을 최소화 할 수 있게 된다.That is, in the present invention, when electric spinning is performed by air electrospinning, air is sprayed from the outer periphery of the spinning nozzle, and thus, air is more rigid by collecting and accumulating fibers made of high-volume polymers, thereby making air more dominant. It is possible to produce this high-fiber nanofiber web, and it is possible to minimize spinning troubles that may occur while fibers are flying.

본 발명에서는 열전도율이 낮은 고분자 물질과 내열성 고분자 물질을 혼합하여 방사하는 경우 2성분계 용매에 첨가하여 혼합방사용액을 제조하는 것이 바람직하다.In the present invention, when mixing and spinning a polymer material having low thermal conductivity and a heat-resistant polymer material, it is preferable to prepare a mixed spinning solution by adding it to a two-component solvent.

상기 얻어진 다공성 나노섬유 웹(7)은 그 후 캘린더 장치(9)에서 고분자의 융점 이하의 온도에서 캘린더링하면 코어재로 사용되는 박막의 나노섬유 웹(10)이 얻어진다.The obtained porous nanofiber web 7 is then calendered at a temperature below the melting point of the polymer in the calender device 9 to obtain a thin film nanofiber web 10 used as a core material.

본 발명에서는 필요에 따라 상기와 같이 얻어진 다공성 나노섬유 웹(7)을 프리히터(8)에 의한 선 건조구간(Pre-air Dry Zone)을 통과하면서 나노섬유 웹(7)의 표면에 잔존해 있는 용매와 수분의 양을 조절하는 공정을 거친 후 캘린더링 공정을 거치는 것도 가능하다. In the present invention, as necessary, the porous nanofiber web 7 obtained as described above remains on the surface of the nanofiber web 7 while passing through a pre-air dry zone by the preheater 8. It is also possible to go through a process of adjusting the amount of solvent and moisture, followed by a calendaring process.

프리히터(8)에 의한 선 건조구간(Pre-Air Dry Zone)은 20~40℃의 에어를 팬(fan)을 이용하여 웹에 인가하여 나노섬유 웹(7)의 표면에 잔존해 있는 용매와 수분의 양을 조절함에 의해 나노섬유 웹(7)이 벌키(bulky)해지는 것을 조절하여 분리막의 강도를 증가시켜주는 역할과 동시에 다공성(Porosity)을 조절할 수 있게 된다. The pre-air dry zone by the preheater 8 applies air of 20-40 ° C. to the web using a fan, and the solvent remaining on the surface of the nanofiber web 7 and By controlling the amount of moisture, the nanofiber web 7 is controlled to be bulky, thereby increasing the strength of the separator and simultaneously controlling the porosity.

이 경우, 용매의 휘발이 지나치게 된 상태에서 캘린더링이 이루어지면 다공성은 증가하나 나노섬유 웹의 강도가 약해지고, 반대로 용매의 휘발이 적게 되면 나노섬유 웹이 녹는 현상이 발생하게 된다.In this case, when calendaring is performed in a state in which the volatilization of the solvent is excessive, the porosity increases, but the strength of the nanofiber web decreases, and when the volatilization of the solvent decreases, the nanofiber web melts.

상기한 도 4의 전기방사장치를 사용하여 다공성 나노섬유 웹(10)을 형성하는 방법은 먼저 열전도율이 낮은 고분자 물질 단독, 열전도율이 낮은 고분자 물질과 내열성 고분자 물질의 혼합물을 용매에 용해시켜서 방사용액을 준비한다. 이 경우 필요에 따라 내열성을 보강하기 위해 소정량의 무기물 입자를 방사용액에 첨가할 수 있다. 또한, 바람직하게는 열전도율이 낮으면서 내열성이 우수한 고분자 물질, 예를 들어 폴리우레탄(PU)을 사용하여 나노섬유 웹을 형성하는 경우 단열 특성과 내열 특성을 동시에 갖게 된다.The method of forming the porous nanofiber web 10 by using the electrospinning device of FIG. 4 is first, a polymer material with low thermal conductivity alone, a mixture of a polymer material with low thermal conductivity and a heat-resistant polymer material dissolved in a solvent to dissolve the spinning solution. Prepare. In this case, a predetermined amount of inorganic particles may be added to the spinning solution to reinforce heat resistance, if necessary. In addition, preferably, when a nanofiber web is formed using a polymer material having low heat conductivity and excellent heat resistance, for example, polyurethane (PU), it has both heat insulating properties and heat resistance properties.

그 후, 방사용액을 전기방사장치를 사용하여 콜렉터(6)에 직접 방사하거나 또는 부직포와 같은 다공성 기재(11)에 방사하여 단층 구조의 다공성 나노섬유 웹(10) 또는 다공성 나노섬유 웹(10)과 다공성 기재(11)로 이루어진 다층 구조의 나노 섬유 웹 시트를 제작한다.Thereafter, the spinning solution is directly radiated to the collector 6 using an electrospinning device, or radiated to a porous substrate 11 such as a non-woven fabric to form a monolayered porous nanofiber web 10 or a porous nanofiber web 10 A nano-fiber web sheet having a multi-layered structure made of a super-porous substrate 11 is produced.

본 발명에서는 다공성 나노섬유 웹(10)을 휴대용 단말기의 단열재로 적용할 수 있고, 건축용 또는 냉장고용 단열재로 적용할 수 있는바, 사용되는 용도에 따라 대면적의 나노 섬유 웹 시트를 제작한 후, 소정의 형상으로 제단하여 사용하는 것도 가능하다. In the present invention, the porous nanofiber web 10 can be applied as a heat insulating material for a portable terminal, and can be applied as a heat insulating material for a building or a refrigerator. After preparing a large area nanofiber web sheet according to the use, It is also possible to use it by cutting in a predetermined shape.

건축용 또는 냉장고용 단열재인 경우, 얻어진 나노 섬유 웹 시트가 광폭인 경우 원하는 폭으로 제단한 후, 이를 원하는 두께를 갖도록 판형상으로 다수회 절첩하거나 권선기에 의해 판형상으로 권선하거나, 원하는 형상으로 다수의 코어용 시트를 절단한 후 이를 다수층 적층한다. 또한, 다수층으로 적층한 후, 이를 원하는 형상으로 절단할 수 있다. 필요에 따라 적층된 다수의 나노 섬유 웹 시트를 열간 또는 냉간 압착하여 적층 밀도를 높일 수 있다.In the case of a heat insulating material for construction or refrigerator, after the obtained nanofiber web sheet is cut to a desired width when it is wide, it is folded several times in a plate shape to have a desired thickness, or wound in a plate shape by a winding machine, or a plurality of desired shapes. After cutting the core sheet, it is laminated in multiple layers. In addition, after stacking in multiple layers, it can be cut into a desired shape. If necessary, the stacking density can be increased by hot or cold pressing a plurality of stacked nanofiber web sheets.

한편, 본 발명에서는 나노섬유 웹을 형성할 때 종이, 방사용액에 포함된 용매에 의해 용해가 이루어지지 않는 고분자 재료로 이루어진 부직포, 폴리올레핀계 필름 중 하나로 이루어지는 트랜스퍼 시트 위에 방사용액을 방사하여 다공성 나노섬유 웹을 형성한 후, 나노섬유 웹을 트랜스퍼 시트와 분리하면서 부직포와 합지하는 방식으로 나노 섬유 웹 시트를 제작하고, 얻어진 시트를 다단 적층할 수 있다. 상기한 트랜스퍼 시트를 사용하여 나노섬유 웹을 생산함에 따라 양산공정에서 생산성 향상을 도모할 수 있다.On the other hand, in the present invention, when forming a nanofiber web, the spinning solution is spun on a transfer sheet made of paper, a nonwoven fabric made of a polymer material that does not dissolve by a solvent contained in a spinning solution, or a polyolefin-based film. After the web is formed, the nanofiber web sheet can be produced by separating the nanofiber web from the transfer sheet and laminating with a nonwoven fabric, and the obtained sheet can be stacked in multiple stages. As the nanofiber web is produced using the transfer sheet described above, productivity can be improved in a mass production process.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.In the above, the present invention has been shown and described with reference to specific preferred embodiments, for example, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and is within the scope of the present invention without departing from the spirit of the present invention. Various changes and modifications will be possible by those who have.

100:하이브리드 단열시트 110:히트스프레더
120:열지연부 130:단열부
131,133:나노섬유 웹 132:부직포
100: hybrid insulation sheet 110: heat spreader
120: thermal delay 130: thermal insulation
131,133: Nanofiber web 132: Non-woven fabric

Claims (17)

전달된 열을 분산시키는 히트스프레더;
상기 히트스프레더에서 분산된 열을 시간적으로 지연시켜 전도시키는 열지연부; 및
상기 열지연부에서 시간 지연되어 전도된 열을 포집하여 단열시키는 단열부;를 포함하고,
상기 단열부는 고분자 물질과 용매를 혼합하여 얻은 방사용액의 전기방사에 의해 1um 이하의 직경으로 이루어진 고분자 물질의 나노 섬유가 불규칙적으로 축적되어 이루어지고 열 포집용 다수의 기공을 가지는 나노섬유 웹을 포함하며,
상기 단열부는 상기 나노섬유 웹과 부직포가 적층된 2층 구조, 또는 부직포의 양면에 상기 나노섬유 웹이 적층된 3층 구조인 것을 특징으로 하는 하이브리드 단열 시트.
A heat spreader that disperses the transferred heat;
A heat delay unit that conducts the heat dispersed in the heat spreader by delaying time; And
It includes; a heat insulating unit for collecting heat insulated by delaying the time from the heat delay unit;
The heat insulation portion comprises a nanofiber web having a plurality of pores for heat collection and made of irregularly accumulated nanofibers of a polymer material having a diameter of 1 μm or less by electrospinning of a spinning solution obtained by mixing a polymer material and a solvent, ,
The insulating portion is a hybrid insulating sheet, characterized in that the two-layer structure in which the nanofiber web and the nonwoven fabric are laminated, or the three-layer structure in which the nanofiber web is laminated on both sides of the nonwoven fabric.
제1항에 있어서, 상기 히트스프레더의 재료는 구리인 하이브리드 단열 시트.The hybrid insulating sheet according to claim 1, wherein the material of the heat spreader is copper. 제2항에 있어서, 상기 히트스프레더는 상기 구리에 도금되어 있는 니켈 도금 층을 더 포함하는 하이브리드 단열 시트.The hybrid heat insulating sheet according to claim 2, wherein the heat spreader further comprises a nickel plating layer plated on the copper. 제1항에 있어서, 상기 열지연부는 상변화 물질(PCM, Phase Change Material)을 포함하는 하이브리드 단열 시트.The hybrid insulating sheet of claim 1, wherein the heat delay part includes a phase change material (PCM). 제4항에 있어서, 상기 상변화 물질은 상기 히트스프레더에서 상기 열지연부로 전도되는 열의 온도보다 2℃-5℃ 낮은 온도에서 상변화되는 하이브리드 단열 시트.The hybrid heat insulating sheet according to claim 4, wherein the phase change material is phase-changed at a temperature of 2 ° C to 5 ° C lower than the temperature of heat conducted from the heat spreader to the heat delay part. 제4항에 있어서, 상기 열지연부는 상기 상변화 물질의 분말이 분산된 필름인 하이브리드 단열 시트.The hybrid insulating sheet according to claim 4, wherein the heat delay part is a film in which the powder of the phase change material is dispersed. 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 방사용액은 무기물 입자를 더 포함하는 하이브리드 단열 시트.
The hybrid insulating sheet of claim 1, wherein the spinning solution further comprises inorganic particles.
삭제delete 제1항에 있어서, 상기 나노섬유 웹의 두께는 상기 부직포의 두께보다 얇은 하이브리드 단열 시트.According to claim 1, The thickness of the nanofiber web is a hybrid thermal insulation sheet thinner than the thickness of the nonwoven fabric. 제1항에 있어서, 상기 부직포와 상기 나노섬유 웹은 열 압착되어, 상기 부직포에 접한 나노섬유 웹 영역이 녹아서 상기 부직포에 융착되는 하이브리드 단열 시트.The hybrid insulating sheet of claim 1, wherein the nonwoven fabric and the nanofiber web are thermally compressed to melt a nanofiber web region in contact with the nonwoven fabric and fuse to the nonwoven fabric. 제11항에 있어서,
상기 나노섬유 웹의 융점은 상기 부직포의 융점보다 낮은 하이브리드 단열 시트.
The method of claim 11,
A hybrid insulating sheet having a melting point of the nanofiber web lower than that of the nonwoven fabric.
제11항에 있어서,
상기 나노섬유 웹은 PVdF로 이루어지고,
상기 부직포는 폴리에스터 계열, 나일론 계열 및 셀루로오스 계열 중 하나인 하이브리드 단열 시트.
The method of claim 11,
The nanofiber web is made of PVdF,
The non-woven fabric is a hybrid insulating sheet that is one of polyester, nylon and cellulose series.
제11항에 있어서,
상기 녹은 나노섬유 웹의 일부는 상기 부직포의 기공에 침투되어 있는 하이브리드 단열 시트.
The method of claim 11,
A portion of the melted nanofiber web is a hybrid insulating sheet that penetrates into the pores of the nonwoven fabric.
제11항에 있어서,
상기 고분자 물질은 PVdF와 PAN을 5;5로 혼합된 고분자 물질인 하이브리드 단열 시트.
The method of claim 11,
The polymer material is a hybrid insulating sheet that is a polymer material mixed with PVdF and PAN 5; 5.
제15항에 있어서,
상기 나노섬유 웹을 구성하는 나노 섬유는, PAN으로 이루어진 코어와, 상기 코어의 외주면을 감싸고 PVdF로 이루어진 외피부를 가지는 하이브리드 단열 시트.
The method of claim 15,
The nanofibers constituting the nanofiber web, a hybrid insulating sheet having a core made of PAN and an outer skin made of PVdF surrounding the outer circumferential surface of the core.
제16항에 있어서,
상기 나노섬유 웹과 상기 부직포의 열 압착시, 상기 외피부의 PVdF가 녹아서 상기 부직포에 융착되는 하이브리드 단열 시트.















The method of claim 16,
When the nanofibrous web and the nonwoven fabric are thermally compressed, a PVDF of the outer skin is melted and fused to the nonwoven fabric to be a hybrid insulating sheet.















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