CN107848815A - 气凝胶片的制造设备 - Google Patents

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Abstract

设备本发明涉及一种气凝胶片的制造设备。所述气凝胶片的制造设备包括：固定容器，毡被插入到所述固定容器中；以及浸渍装置，所述浸渍装置将硅溶胶前驱体注入插入到所述固定容器中的所述毡中，以浸渍并胶凝所述硅溶胶前驱体，其中所述浸渍装置包括旋转辊，所述旋转辊在旋转的同时从所述毡的顶表面的一端向另一端移动，以将储存的硅溶胶前驱体注入所述毡中，从而浸渍并胶凝所述硅溶胶前驱体。

Description

气凝胶片的制造设备
相关申请的交叉引用
本申请要求于2016年2月16日提交的韩国专利申请No.10-2016-0017995的优先权的权益，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及一种气凝胶片的制造设备，更具体地，涉及一种以均匀的厚度浸渍硅溶胶前驱体以提高质量的气凝胶片的制造设备。
背景技术
一般而言，气凝胶是一种迄今已知的在固体中具有约90％至约99％的高孔隙率的高孔隙率材料。将二氧化硅前驱体溶液进行溶胶-凝胶聚合反应以形成凝胶，然后在超临界或大气条件下对所形成的凝胶进行干燥处理以获得气凝胶。也就是说，气凝胶具有充有空气的孔隙结构。
由于其内部空间的90％至99％为空的独特的孔隙结构，上述气凝胶是轻质并且具有诸如绝热性和吸声性的物理特性。上述优点中的最大优点是具有30mW/m.k或更低的导热系数的高绝热性，其明显低于诸如传统聚苯乙烯泡沫塑料等的有机绝缘材料的36mW/m.k的导热系数。
发明内容
技术问题
根据现有技术的气凝胶片通过利用气凝胶片的制造设备来制造。在气凝胶片的制造设备中，将硅溶胶前驱体注入到毡的表面，以浸渍并胶凝硅溶胶前驱体，从而制造气凝胶片。
然而，根据现有技术的气凝胶片的制造设备存在以下问题：硅溶胶前驱体未被均匀地浸渍在毡的外部上，从而导致有缺陷的产品。
本发明是为了解决上述问题而作出的，本发明的目的是提供一种气凝胶片的制造设备，其以均匀的厚度将硅溶胶前驱体浸渍到毡的表面以改善气凝胶片的质量。
技术方案
为实现上述目的，一种气凝胶片的制造设备包括：固定容器，毡被插入到所述固定容器中；以及浸渍装置，将硅溶胶前驱体注入插入到所述固定容器中的所述毡中，以浸渍并胶凝所述硅溶胶前驱体，其中所述浸渍装置包括旋转辊，所述旋转辊在旋转的同时从所述毡的顶表面的一端向另一端移动，以将储存的所述硅溶胶前驱体注入所述毡中，从而浸渍并胶凝所述硅溶胶前驱体。
将储存的所述硅溶胶前驱体排出的多个注射喷嘴可以设置在所述旋转辊的外周面上。
所述多个注射喷嘴中的每一个可以从所述旋转辊的所述圆周面向外突出。
所述旋转辊可以在同一高度上从所述毡的顶表面的一端向另一端移动。
所述浸渍装置可以包括使所述旋转辊旋转的旋转构件。
所述浸渍装置可以包括移动构件，所述移动构件使所述旋转辊从所述毡的顶表面的一端向另一端移动。
所述浸渍装置可以包括升降构件，所述升降构件允许所述旋转辊下降到所述毡的顶表面或者允许所述旋转辊从所述毡的顶表面上升。
所述升降构件可以首次调节所述旋转辊的高度，使得设置在所述旋转辊下部的注射喷嘴插入到所述毡的底表面，并且二次调节所述旋转辊的高度，使得所述注射喷嘴插入所述毡的内部中心。
当所述旋转辊从所述毡的顶表面的一端向另一端向前移动时，可以执行所述升降构件对所述旋转辊的首次高度调节。
当所述旋转辊从所述毡的顶表面的一端向另一端向后移动时，可以执行所述升降构件对所述旋转辊的二次高度调节。
所述设备还可以包括将所述硅溶胶前驱体供应到所述旋转辊的供应装置。
所述供应装置可以包括：硅溶胶容器，硅溶胶容纳在所述硅溶胶容器中；催化剂容器，胶凝催化剂容纳在所述催化剂容器中；混合容器，所述硅溶胶容器中的所述硅溶胶和所述催化剂容器中的所述胶凝催化剂被引入到所述混合容器中并在所述混合容器中混合，以制备所述硅溶胶前驱体；以及连接管，连接所述混合容器和所述旋转辊。
所述硅溶胶可以通过将正硅酸乙酯(TEOS)与乙醇混合来制备。
所述正硅酸乙酯(TEOS)可以包括水解的TEOS。
所述胶凝催化剂可以通过将乙醇与氨水(NH4OH)混合来制备。
所述连接管可以连接到所述旋转辊的旋转轴，以便自由旋转和密封。
有益效果
本发明具有如下效果。
第一：所述气凝胶片的制造设备可以用来改善注入毡中的硅溶胶前驱体的浸渍，从而改善气凝胶片的质量。
第二：由于硅溶胶前驱体被注入毡中，所以设置在气凝胶片的制造设备中的旋转辊的注射喷嘴可以暴露于外部以改善浸渍。
第三：旋转辊可以在同一高度旋转，也可以向前后移动，以均匀调整注入毡中的硅溶胶前驱体的高度。
第四：气凝胶片的制造设备可以包括旋转构件、移动构件和升降构件，以调节旋转速率、移动速率和旋转辊的高度。
附图说明
图1是示出根据本发明的气凝胶片的制造设备的透视图；
图2是示出根据本发明的气凝胶片的制造设备的侧视图；
图3是示出根据本发明的气凝胶片的制造设备的平面图；
图4是示出根据本发明的气凝胶片的制造设备的主视图；
图5是示出根据本发明的气凝胶片的制造设备的剖视图；
图6是设置在根据本发明气凝胶片的制造设备中的旋转构件的透视图；
图7是图5的A部分的放大图；
图8和图9是示出根据本发明的气凝胶片的制造设备的操作状态的视图，图8是示出制备硅溶胶前驱体的状态的图，图9是示出在旋转辊旋转的同时将硅溶胶前驱体注入毡中的状态的图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述本发明的实施例，使得本发明的技术思想可以容易地由本发明所属技术领域的普通技术人员实施。然而，本发明可以以不同的形式来实施，并且不应该被解释为限于本文阐述的实施例。在附图中，为了清楚起见，将省略对于描述本发明不必要的任何内容，并且在附图中相同的附图标记表示相同的元件。
如图1所示，根据本发明的气凝胶片的制造设备100包括：固定容器110，毡10插入固定容器110中；以及浸渍装置120，将硅溶胶前驱体注入插入到固定容器110中的毡10中，以浸渍并胶凝硅溶胶前驱体。
固定容器110被配置成容纳毡10。固定容器110包括：固定构件111，固定构件111在其顶表面中具有其中容纳毡10的容纳槽111a；以及多个固定底脚112，将固定构件111与地面间隔开。这里，排出部113设置在容纳槽111a的侧表面中。排出部113可操作地(openably)设置以收集注入容纳槽111a中的硅溶胶前驱体40。
虽然在本发明的实施例中提供了一个具有矩形形状的固定容器110，但是本发明不限于此。例如，固定容器110可以具有各种形状，例如盘形、圆柱形、矩形等。
而且，用于保护设置在容纳槽111a中的毡10的盖(未示出)可以联接到固定容器110的顶表面。盖可以由具有高强度的透明或半透明材料制成。
如图2至图4所示，浸渍装置120被配置成将硅溶胶前驱体注入毡10的表面中，并且浸渍装置120包括：旋转辊121，将硅溶胶前驱体40放置到毡10的顶表面；旋转构件122，使旋转辊121向前或向后移动；移动构件123，使旋转辊121从毡10的顶面的一端向另一端移动；以及升降构件，允许旋转辊121上升或下降。
也就是说，浸渍装置120可以通过旋转构件122、移动构件123和升降构件124来调节旋转辊121的高度。另外，浸渍装置可以在旋转辊121旋转的同时将旋转辊121从毡10的顶表面的一端向另一端移动，以将硅溶胶前驱体40注入毡10的表面中。
在下文中，将更详细地描述浸渍装置120的构成。
旋转辊121被配置成在旋转并从设置在固定容器中的毡10的表面的一端向另一端移动的同时注入并浸渍硅溶胶前驱体，并且旋转辊121包括：圆柱形辊部121a，设置在固定构件111上方，以将硅溶胶前驱体40储存在其中；旋转轴121b，设置在辊部121a的旋转中心处，以使辊部121a旋转；以及注射喷嘴121c，设置在辊部121a的圆周上，以注入储存在辊部121a中的硅溶胶前驱体40，并从而将硅溶胶前驱体40注入毡10中。
这里，辊部121a可以在旋转的同时从毡10的表面的一端向另一端移动，以按压注入毡10中的硅溶胶前驱体40的顶表面，从而均匀地调节硅溶胶前驱体40的高度。
另外，可以在辊部121a的圆周上沿轴向方向和圆周方向规则地或不规则地设置多个注射喷嘴121c，以将储存在辊部121a中的硅溶胶前驱体40更均匀地注入到毡10的表面。
注射喷嘴121c从辊部121a的圆周面突出。即，当将硅溶胶前驱体40仅注入到毡10的表面时，存在硅溶胶前驱体40未浸渍到毡10的底表面的问题。
因此，由于注射喷嘴121c从辊部121a的圆周面突出，所以当辊部121a被毡10的顶表面支撑或者辊部121a按压毡10的顶表面时，注射喷嘴121c被注入到毡10中以将硅溶胶前驱体40注入到毡10中，从而将硅溶胶前驱体40均匀地浸渍到毡10中。
旋转构件122被配置成使旋转辊121旋转。即，旋转构件122连接到旋转辊121的旋转轴121b，以将动力传输到旋转轴121b，使得旋转辊121的辊部121a旋转。
例如，如图1至图6所示，旋转构件122包括耦接到主动齿轮122a的主动轴。从动齿轮121b-1设置在旋转辊121的旋转轴121b上，并且主动齿轮122a和从动齿轮121b-1通过链或带122b彼此连接。在旋转构件122中，当主动轴旋转时，链或带122b通过主动齿轮122a循环，然后从动齿轮121b-1通过链或带122b旋转，以使包括旋转轴122b的旋转辊121旋转。这里，具有稳定的旋转力的驱动电机可以用作旋转构件122。
如图1和图6所示，移动构件123移动旋转辊121，即，使旋转辊121从毡10的一端向前向另一端移动，或者使旋转辊121从毡的一端向后向另一端移动以回到其原始位置。
例如，移动构件123包括：可动件123a，其上安装有旋转辊121的旋转轴121b和旋转构件122；螺纹件(screw piece)123b，使可动件123a从固定构件110的一端向另一端向前移动，反之亦然；以及旋转电机123c，耦接到螺纹件123b的一端以使螺纹件123b旋转。
这里，外螺纹设置在螺纹件123b的外周面上，具有内螺纹并且耦接到螺纹件123b的外螺纹上的通孔被限定在可动件123a中。也就是说，当螺纹件123b旋转时，外螺纹和内螺纹彼此联接以在可动件123a旋转时移动可动件123a。这里，由于可动件123a由固定构件110的侧部支撑，所以可动件123a不旋转而沿着螺纹件123b向前后移动。
如上所述，在移动构件123中，可动件123a沿着螺纹件123b水平地移动。因此，旋转辊121可以以相同的高度从毡10的一端向另一端移动，以均匀地调节注入毡10表面的硅溶胶前驱体40的高度。
在具有上述构造的浸渍装置120中，旋转辊121旋转并通过旋转构件122和移动构件123从毡10的顶表面的一端向另一端移动，以均匀地注入并放置储存在旋转辊121中的硅溶胶前驱体40。特别地，注射喷嘴121c可以插入毡10中，以改善硅溶胶前驱体40的浸渍。
浸渍装置120还可以包括用于调节旋转辊121的高度的升降构件124。例如，设置在固定构件111的侧部上的升降构件124包括：升降件124a，旋转辊121、旋转构件122以及移动构件123安装在升降件124a上；以及气缸124b，安装在固定底脚112上，以在升降件124水平设置的状态下，使升降件124a上升或下降。也就是说，当升降件124通过气缸124b上升时，升降构件124可以使旋转辊121、旋转构件122和移动构件123与升降件124a一起上升。因此，旋转辊121可以上升以与毡10的顶表面间隔开。另一方面，当升降件124a通过气缸124b下降时，旋转辊121、旋转构件122以及移动构件123可以与升降件124a一起下降。因此，旋转辊121可以下降以紧密地附接到毡10的顶表面。
这里，升降构件124可以分两步或更多步来调节旋转辊121的高度，以改善毡10的浸渍。例如，升降构件124可允许旋转辊121下降，使得设置在旋转辊121下部的注射喷嘴121c插入到毡10的底表面，以首次调节旋转辊121的高度，并且升降构件124可允许旋转辊121上升，使得注射喷嘴121c设置在毡10的内部中心处，以二次调节旋转辊121的高度。
也就是说，当旋转辊121从固定构件111的一端向另一端向前移动时，升降构件124首次调整旋转辊121的高度，使得注射喷嘴121c插入到毡的底表面。而且，当旋转辊121从固定构件111的所述另一端返回向所述一端时，升降构件124二次调节旋转辊121的高度，使得注射喷嘴121c设置在毡10的内部中心处。这里，当旋转辊返回到其原始位置时，在注入毡10中的硅溶胶前驱体40的顶表面被旋转辊121的圆周面支撑的同时，可以调节硅溶胶前驱体40的高度。
如上所述，浸渍装置120可以改善注入毡10中的硅溶胶前驱体40的浸渍，并且还诱导硅溶胶前驱体40的稳定胶凝，并且特别地，均匀地调节注入毡10中的硅溶胶前驱体40的高度。
如图5所示，根据本发明的气凝胶片的制造设备100还可以包括将硅溶胶前驱体40供应到浸渍装置120的旋转辊121的供应装置130。
例如，供应装置130包括：硅溶胶容器131，其中容纳硅溶胶20；催化剂容器132，其中容纳胶凝催化剂30；混合容器133，将硅溶胶容器131中的硅溶胶20和催化剂容器132中的胶凝催化剂30引入其中并在其中混合，以制备硅溶胶前驱体40；以及连接管134，将混合容器133连接到旋转辊121。
这里，硅溶胶20可以通过将正硅酸乙酯(TEOS)与乙醇混合来制备。即，在反应槽(未示出)中提供1.2kg的TEOS和2.7kg的乙醇以制备硅溶胶。
与水具有高反应性的水解溶剂可用作TEOS以改善反应性。即，可以将水解的TEOS与乙醇混合以获得具有优异反应性的硅溶胶。
另外，胶凝催化剂30通过将乙醇与氨水(NH4OH)混合来制备。即，在反应槽(未图示)中将0.5kg的乙醇和30ml的氨水(NH4OH)混合以制备胶凝催化剂30。
另外，连接管134连接到旋转辊121的旋转轴121b，以便可自由旋转或密封。因此，即使旋转辊121旋转，也可以防止连接管134扭曲。
下面将描述根据本发明的包括上述构成的气凝胶片的制造设备的操作状态。
如图8所示，通过供应装置130制备硅溶胶前驱体40。即，硅溶胶20被引入到供应装置130的硅溶胶容器131中，并且胶凝催化剂30被引入到催化剂容器132中。在这种状态下，当设置在硅溶胶容器131和催化剂容器132中的阀131a和132a打开时，硅溶胶容器131中的硅溶胶20和催化剂容器132中的胶凝催化剂30被引入混合容器133中，然后相互混合，以制备硅溶胶前驱体40。然后，混合容器133中的硅溶胶前驱体40通过连接管134被供应到浸渍装置120的旋转辊121。
如上所述，当硅溶胶前驱体40的制备完成时，如图9所示，毡10被插入到固定容器110的容纳槽111a中，然后，从混合容器134供应的硅溶胶前驱体40通过浸渍装置120被注入毡10中。
也就是说，浸渍装置120可以允许旋转辊121通过升降构件124下降，从而首次调节旋转辊121的高度，使得设置在旋转辊121下部的注射喷嘴121c注入到毡10的底表面。在这种状态下，移动构件123和旋转构件122同时操作，以允许旋转辊121从固定构件111的一端向另一端向前移动和旋转。在此，旋转辊121在旋转的同时通过注射喷嘴121c将储存的硅溶胶前驱体10排出，以将硅溶胶前驱体10浸渍并胶凝到毡10中。
当旋转辊121向固定构件111的另一端移动时，升降构件124允许旋转辊121从毡10的顶表面上升到预定高度，从而二次调节旋转辊121的高度。这里，可以根据旋转辊121的高度来调节浸渍到毡10中的硅溶胶前驱体40的厚度。当旋转辊121的高度被完全调节时，移动构件230和旋转构件132同时操作，以允许旋转辊121从固定构件111的所述另一端向所述一端移动并且反向旋转。这里，旋转辊121可以在旋转的同时将硅溶胶前驱体40二次注入毡10的表面中，并且同时，旋转辊121可以通过辊部121a均匀地调节浸渍到毡10的表面中的硅溶胶前驱体40的厚度。
因此，根据本发明的气凝胶片的制造设备100可以改善注入毡中的硅溶胶前驱体的浸渍并且诱导硅溶胶前驱体的稳定凝胶化，并且特别地，可以通过旋转辊均匀地调节注入毡中的硅溶胶前驱体的高度以提高质量。
因此，本发明的范围由所附的权利要求限定，而不是由前面的描述和其中描述的示例性实施例限定。在本发明的权利要求的等同物的意义上以及权利要求内进行的各种修改被认为是在本发明的范围内。

Claims (16)

1.一种气凝胶片的制造设备，所述设备包括：
固定容器，毡被插入到所述固定容器中；以及
浸渍装置，所述浸渍装置将硅溶胶前驱体注入插入到所述固定容器中的所述毡中，以浸渍并胶凝所述硅溶胶前驱体，
其中，所述浸渍装置包括旋转辊，所述旋转辊在旋转的同时从所述毡的顶表面的一端向另一端移动，以将储存的所述硅溶胶前驱体注入所述毡中，从而浸渍并胶凝所述硅溶胶前驱体。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，多个注射喷嘴设置在所述旋转辊的外周面上，所述多个注射喷嘴排出储存的所述硅溶胶前驱体。
3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述多个注射喷嘴中的每一个从所述旋转辊的圆周面向外突出。
4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述旋转辊在同一高度上从所述毡的顶表面的一端向另一端移动。
5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述浸渍装置包括使所述旋转辊旋转的旋转构件。
6.根据权利要求1所述的设备，其中，所述浸渍装置包括移动构件，所述移动构件使所述旋转辊从所述毡的顶表面的一端向另一端移动。
7.根据权利要求1所述的设备，其中，所述浸渍装置包括升降构件，所述升降构件允许所述旋转辊下降到所述毡的顶表面，或允许所述旋转辊从所述毡的顶表面上升。
8.根据权利要求7所述的设备，其中，所述升降构件首次调节所述旋转辊的高度，使得设置在所述旋转辊的下部处的注射喷嘴插入到所述毡的底表面，并且所述升降构件二次调节所述旋转辊的高度，使得所述注射喷嘴插入所述毡的内部中心。
9.根据权利要求8所述的设备，其中，当所述旋转辊从所述毡的顶表面的一端向另一端向前移动时，执行所述升降构件对所述旋转辊的首次高度调节。
10.根据权利要求8所述的设备，其中，当所述旋转辊从所述毡的顶表面的一端向另一端向后移动时，执行所述升降构件对所述旋转辊的二次高度调节。
11.根据权利要求1所述的设备，还包括将所述硅溶胶前驱体供应到所述旋转辊的供应装置。
12.根据权利要求11所述的装置，其中，所述供应装置包括：硅溶胶容器，硅溶胶容纳在所述硅溶胶容器中；催化剂容器，胶凝催化剂容纳在所述催化剂容器中；混合容器，所述硅溶胶容器的所述硅溶胶和所述催化剂容器的所述胶凝催化剂被引入到所述混合容器中并在所述混合容器中混合，以制备所述硅溶胶前驱体；以及连接管，所述连接管将所述混合容器连接到所述旋转辊。
13.根据权利要求12所述的设备，其中，所述硅溶胶通过将正硅酸乙酯(TEOS)与乙醇混合来制备。
14.根据权利要求13所述的设备，其中，所述正硅酸乙酯(TEOS)包括水解的正硅酸乙酯。
15.根据权利要求12所述的设备，其中，所述胶凝催化剂通过将乙醇与氨水(NH4OH)混合来制备。
16.根据权利要求12所述的装置，其中，所述连接管连接到所述旋转辊的旋转轴，以便自由旋转和密封。
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