KR101082982B1 - 실리카 에어로겔 분말 제조시스템 - Google Patents

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유영종
박종철
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Abstract

본 발명은 실리카 에어로겔 분말을 제조할 수 있는 실리카 에어로겔 분말 제조시스템를 개시(introduce)한다. 상기 실리카 에어로겔 분말 제조시스템은, 원료공급부, 혼합부, 건조부 및 회수부를 포함한다. 상기 연료공급부는 정제수, 물유리, 오가노실란 화합물, 무기산 및 적어도 한 종류의 유기용매 중 일부의 원료는 혼합하여 그리고 나머지는 그대로 혼합부에 전달한다. 상기 혼합부는 상기 원료공급부로부터 전달받은 원료들을 혼합하여 실리카 하이드로겔을 생성한다. 상기 건조부는 상기 실리카 하이드로겔을 건조하여 실리카 에어로겔 분말을 생성한다. 상기 회수부는 상기 혼합부 및 상기 건조부에서 사용된 원료 중 기화되는 일부의 원료를 회수한다.

Description

실리카 에어로겔 분말 제조시스템{System for Manufacturing silica aerogel powder}
본 발명은 실리카 에어로겔 분말의 제조시스템에 관한 것으로, 원료의 공급부터 합성공정, 건조공정 및 포집공정을 연속으로 수행할 수 있는 실리카 에어로겔 분말 제조시스템에 관한 것이다.
SiO2·nH2O의 화학식을 가지는 실리카 겔(silica gel)은, 작은 구멍들이 서로 연결되어 튼튼한 그물조직의 규산(SiO2) 입자로 90% 이상의 높은 기공률과 600㎡/g 이상의 비표면적을 가지는 나노 다공질 구조를 가지며, 규산입자들 사이에 용매인 물 등이 들어가 굳어버린 비결정형의 입자이다. 실리카 겔은 표면적이 매우 넓어 물이나 알코올 등을 흡수하는 능력이 매우 뛰어나 제습제로 많이 사용될 뿐만 아니라, 단열 물질, 촉매 담체 및 절연 물질 등으로 활용될 수 있다. 이처럼 활용분야가 방대함에도 불구하고 실리카 겔의 사용이 극도로 제한되어 있는데, 이는 제조과정에 위험요소가 포함되어 있으며 제조과정이 복잡하여 제조비용이 높다는 단점이 있기 때문이다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 실리카 에어로겔 분말을 제조할 수 있는 실리카 에어로겔 분말 제조시스템를 제공하는 것에 있다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 실리카 에어로겔 분말 제조시스템은, 원료공급부, 혼합부, 건조부 및 회수부를 포함한다. 상기 연료공급부는 정제수, 물유리, 오가노실란 화합물, 무기산 및 적어도 한 종류의 유기용매 중 일부의 원료는 혼합하여 그리고 나머지는 그대로 혼합부에 전달한다. 상기 혼합부는 상기 원료공급부로부터 전달받은 원료들을 혼합하여 실리카 하이드로겔을 생성한다. 상기 건조부는 상기 실리카 하이드로겔을 건조하여 실리카 에어로겔 분말을 생성한다. 상기 회수부는 상기 혼합부 및 상기 건조부에서 사용된 원료 중 기화되는 일부의 원료를 회수한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 실리카 에어로겔 분말 제조시스템은, 원료의 공급에서부터 원료의 합성공정, 건조공정 및 포집공정을 연속으로 그리고 자동으로 수행할 수 있으므로 실리카 에어로겔 분말을 대량으로 생산할 수 있는 장점이 있다.
또한 실리카 에어로겔 분말 제조공정에 사용된 용매를 회수하고 응축하여 필요한 공정에 재사용함으로써 원료를 절감할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 실리카 에어로겔 분말 제조시스템을 블록다이어그램이다.
도 2는 열매체 또는 열풍으로 온도를 조절하는 혼합부의 구체적인 실시 예이다.
도 3은 히팅코일로 온도를 조절하는 혼합부의 구체적인 실시 예이다.
도 4는 열매체 또는 열풍으로 온도를 조절하는 건조부의 구체적인 실시 예이다.
도 5는 히팅코일로 온도를 조절하는 건조부의 구체적인 실시 예이다.
도 6은 도 1에 도시된 실리카 에어로겔 분말 제조시스템을 구현하는데 사용되는 설계도이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 예시적인 실시 예를 설명하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 실리카 에어로겔 분말 제조시스템을 블록다이어그램이다.
도 1을 참조하면, 실리카 에어로겔 분말 제조시스템(100)은, 원료공급부(110), 혼합부(120), 건조부(130), 회수부(140), 보일러/히터(150) 및 포집부(160)를 포함한다.
원료공급부(110)는 정제수, 물유리, 오가노실란 화합물, 무기산 및 적어도 한 종류의 유기용매 중 일부의 원료는 혼합하여 그리고 나머지는 그대로 혼합부에 전달하며, 제1교반기(111), 제2교반기(114), 제1저장탱크(112) 및 제2저장탱크(113)를 포함한다.
제1교반기(111)는 정제수 및 물유리를 일정한 비율로 혼합하여 물유리용액을 생성한다. 여기서 정제수(De-Ionized Water)는 물속에 함유되어 있는 Mg+, Ca+ 등과 같은 이온들을 거의 제거한 물를 의미한다. 물유리(water glass)는 이산화규소와 알칼리를 융해해서 얻은 규산나트륨(액상)을 진한 수용액으로 한 것이다. 규사와 소다회의 혼합물을 1,300∼1,500℃에서 용융해서 생긴 것을 저압증기솥에서 처리하면 얻을 수 있다. 정제수 및 물유리는 각각 해당 저장용기(미도시)에 저장되어 있다. 각 저장용기(미도시)와 제1교반기(111)는 관으로 연결되어 있으며 연결관의 중간에는 2개의 제1밸브(V1_1, V1_2)가 설치되어 있다. 따라서 2개의 제1밸브(V1_1, V1_2)의 개폐를 제어하면 제1교반기(111)에 정제수 및 물유리를 유입 여부 및 유입량을 조절할 수 있다. 제1교반기(111)와 혼합부(120)는 관으로 연결되어 있으며 연결관의 중간에는 제5밸브(V5)가 설치되어 있다. 제5밸브(V5)의 개폐를 제어함으로써, 제1교반기(111)에서 혼합된 물유리용액을 혼합부(120)에 전달할 것인가의 여부 및 전달되는 양을 조절한다.
제2교반기(114)에는 적어도 한 종류의 유기용매가 유입된다. 한 종류의 유기용매가 유입되는 경우에는 해당 유기용매를 그대로 혼합부(120)에 전달한다. 그러나 복수의 유기용매가 유입되는 경우 이들을 혼합한 혼합액을 혼합부에 전달한다. 유기용매도 해당 저장용기(미도시)에 저장되어 있으며, 해당 저장용기와 제2교반기(114)는 관으로 연결되어 있으며, 연결관의 중간에는 제4밸브(V4)가 설치되어 있다. 도 1에는 하나의 유기용매만을 전달되는 것으로 도시되어 있어 연결관도 하나이고 밸브의 수도 하나이지만, 복수의 유기용매를 사용하는 경우 동일한 수의 저장용기, 연결관 및 밸브가 사용된다. 제4밸브(V4)의 개폐를 제어함으로써 제2교반기(114)에 유기용매를 전달할 것인가의 여부 및 전달되는 유기용매의 양을 조절한다. 제2교반기(114)와 혼합부(120)는 관으로 연결되어 있으며 연결관의 중간에는 제8밸브(V8)가 설치되어 있다. 제8밸브(V8)의 개폐를 제어함으로써 제2교반기(114)에 전달되는 유기용매의 종류 및 양을 조절한다. 여기서 유기용매는 n-헥산용액(n-hexane solution), n-헵탄용액(n-Heptane solution), 톨루엔(toluene) 및 크실렌(Xylene)과 같은 비극성 유기용매를 의미한다.
제1로드셀을 포함하는 제1저장탱크(112)는 혼합부(120)에 전달되는 오가노실란 화합물 즉 헥사메틸디실라잔(hexamethyldisilazane, HMDS)을 저장한다. 로드셀(load cell)은 무게를 숫자로 표시하는 전자저울에 필수적인 무게측정 소자이다. 오가노실란 화합물(HMDS)도 저장용기(미도시)에 저장되어 있으며, 오가노실란 화합물 저장용기와 제1저장탱크(112)는 관으로 연결되어 있으며 연결관의 중간에는 제2밸브(V2)가 설치되어 있다. 따라서 제2밸브(V2)의 개폐를 제어함으로써 오가노실란 화합물(HMDS)을 제1저장탱크(112)에 전달할 것인가 및 전달되는 양을 조절한다. 제1저장탱크(112)와 혼합부(120)는 관으로 연결되어 있으며 연결관의 중간에는 제6밸브(V6)가 설치되어 있다. 제6밸브(V6)의 개폐를 제어함으로써 제1저장탱크(112)에 저장된 오가노실란 화합물을 혼합부(120)에 전달할 것인가의 여부 및 전달되는 양을 조절한다.
제2로드셀을 포함하는 제2저장탱크(113)는 혼합부(120)에 전달되는 무기산의 양을 저장한다. 여기서 무기산은 질산(HNO3)을 사용하는 것이 바람직하며, 질산은 저장용기(미도시)에 저장되어 있으며, 무기산 저장용기와 제2저장탱크(113)는 관으로 연결되며 연결관에는 제3밸브(V3)이 설치되어 있다. 따라서 제3밸브(V3)의 개폐를 제어함으로써 무기산을 제2저장탱크(113)에 전달할 것인가의 여부 및 전달되는 양을 조절한다. 제2저장탱크(113)와 혼합부(120)는 관으로 연결되어 있으며 연결관의 중간에는 제7밸브(V7)가 설치되어 있다. 제7밸브(V7)의 개폐를 제어함으로써 제2저장탱크(113)에 저장된 무기산을 혼합부(120)에 전달할 것인가의 여부 및 전달되는 양을 조절할 수 있다.
여기서 제1로드셀(112) 및 제2로드셀(113)은 무게 측정장치로 기재되어 있지만, 실제로는 각 로드셀을 포함하는 저장탱크의 개념도 포함한다. 즉 제1로드셀(112) 및 제2로드셀(113)은 해당 저장탱크에 유입되어 저장되는 원료의 양을 측정하며, 저장된 원료는 연결관을 통해 혼합부(120)로 전달된다.
도 1에는 도시되지 않았지만, 각종 원료들의 물리화학적 성질 및 펌프내부의 부품의 수명을 감안하면, SUS(Steel Us Stainless) 재질 및 테프론 코팅 처리가 된 배관을 사용하는 다이아프램 펌프(diaphragm pump)를 사용하여 저장용기에 포함된 원료들을 혼합부(120)에 전달하는 것이 바람직하다.
혼합부(120)에 공급되는 원료들의 순서는 제어부(미도시)에서 미리 설정한 순서에 따라 제어된다. 원료의 혼합의 순서는 혼합되는 원료의 화학반응의 안정성등을 고려하여 설정된다.
혼합부(120)는 원료공급부로부터 전달받은 원료들을 혼합하여 실리카 하이드로겔을 생성하며, 제1모터(121) 및 혼합탱크(122)를 포함한다. 혼합탱크(122)는 제1모터(121)에 의해 회전하며 복수 개의 교반 날개(미도시)가 장착된 교반축(미도시)을 구비하는 교반기(123) 및 혼합탱크(122)의 내부 온도를 측정하는 온도센서(122)를 포함한다. 혼합부(120)와 건조부(130)는 관으로 연결되어 있으며, 연결관의 중간에 설치된 제9밸브(V9)의 개폐를 제어하여 혼합부(120)에서 생성된 실리카 하이드로겔을 건조부(130)에 전달한다.
건조부(130)는 혼합부(120)에서 생성한 실리카 하이드로겔을 건조하여 실리카 에어로겔 분말을 생성하며, BAG 필터(131), 제2모터(132) 및 건조탱크(133)를 포함한다. 본 발명에서는 건조공정이 진행되면서 기화된 유기용매를 회수하는 과정에서 실리카 에어로겔 분말이 포함되지 않도록 BAG 필터(131)를 사용한다. 기화된 유기용매를 회수하는 동안 BAG 필터(131)의 기공이 막히지 않도록 하기 위하여 고압의 공기를 필터에 주기적으로 유입하여야 한다. 건조탱크(133)는 제2모터(132)에 의해 회전하며 복수 개의 교반 날개(미도시)가 장착된 교반축(미도시)을 구비하는 교반기(134) 및 건조탱크(133)의 내부 온도를 측정하는 온도센서(135)를 포함한다. 건조부(130)와 포집부(160)은 관으로 연결되어 있으며 연결관의 중간에는 제10밸브(V10)가 설치되어 있다. 제10밸브(V10)의 개폐를 제어함으로써 건조부(140)에서 생성된 실리카 에어로겔 분말을 포집부(160)에 전달한다.
회수부(140)는 혼합부(120) 및 건조부(130)에서 기화된 유기용매를 회수하며, 응축기(141), 저장탱크(142), 냉각기(143) 및 진공펌프(144)를 포함한다. 혼합부(120)와 회수부(140) 그리고 건조부(130)와 회수부(140)는 관으로 각각 연결되어 있으며, 이들 연결관의 중간에는 제15밸브(V15) 및 제16밸브(V16)가 각각 설치되어 있다. 제15밸브(V15)의 개폐를 제어함으로써 혼합부(120)에서 기화된 유기용매를 회수하며, 제16밸브(V16)의 개폐를 제어함으로써 건조부(130)에서 기화된 유기용매를 회수한다. 응축기(141)는 기화된 유기용매를 액화시키고, 저장탱크(142)는 액화된 유기용매를 저장한다. 냉각기(143)와 진공펌프(144)는 응축기(141)와 저장탱크(142)의 온도와 압력을 조절하는데 사용된다.
보일러/히터(150)는 혼합부(120) 및 건조부(130)에 열매체(therm oil)를 전달하는 열매체 보일러(therm boiler)와 혼합부(120) 및 건조부(130)에 열풍을 전달하는 히터(heater)를 의미한다. 실제로 보일러와 히터 중 하나만을 이용한다. 혼합부(120)에서 진행되는 겔화 및 용매치환은 주변온도의 영향을 받는데, 30℃ 내지 40℃의 분위기에서 겔화 및 용매치환 공정을 진행하는 것이 좋다. 보일러/히터(150)는 혼합부(120)를 가열하는 수단으로써 열매체와 열풍을 제공한다. 건조부(130)에서 진행되는 건조공정도 온도에 영향을 받으며, 일반적으로는 상온 내지 150℃사이에서 건조공정의 효율이 최고이다.
혼합부(120)와 보일러/히터(150)는 2개의 관이 연결되어 있는데, 하나는 보일러/히터(150)로부터 출력되는 열매체 또는 열풍을 혼합부(120)에 전달하는 관이고, 다른 하나는 혼합부(120)에 있는 열매체 또는 열풍을 보일러/히터(150)로 회수하는 관이며, 각각 제11밸브(V11) 및 제12밸브(V12)가 중간에 설치되어 있다. 따라서 제11밸브(V11)의 개폐를 제어하여 혼합부(120)에 열매체 또는 열풍의 전달을 조절하며, 제12밸브(V12)의 개폐를 제어하여 혼합부(120)의 열매체 또는 열풍을 보일러/히터(150)로 회수한다.
건조부(130)와 보일러/히터(150)는 2개의 관이 연결되어 있는데, 하나는 보일러/히터(150)로부터 출력되는 열매체 또는 열풍을 건조부(130)에 전달하는 관이고, 다른 하나는 건조부(130)에 있는 열매체 또는 열풍을 보일러/히터(150)로 회수하는 관이며, 각각 제13밸브(V13) 및 제14밸브(V14)가 중간에 설치되어 있다. 따라서 제13밸브(V13)의 개폐를 제어하여 건조부(130)에 열매체 또는 열풍의 전달을 조절하며, 제14밸브(V14)의 개폐를 제어하여 건조부(130)의 열매체 또는 열풍을 보일러/히터(150)로 회수한다.
혼합부(120) 및 건조부(130)의 온도를 가변시키는 방법은 보일러/히터(150)에서 제공하는 열매체 및 열풍 이외에도 혼합부(120) 및 건조부(130)를 구성하는 혼합탱크(122) 및 건조탱크(133)에 히팅코일(heating coil)을 설치하는 방법이 있다. 자세한 것은 도 2 내지 도 5를 설명하면서 추가로 설명한다.
도 2는 열매체 또는 열풍으로 온도를 조절하는 혼합부의 구체적인 실시 예이다.
도 2를 참조하면, 혼합부(120)는 제1모터(121) 및 혼합탱크(122)를 포함한다. 혼합탱크(122)는 원료공급부(110)로부터 유입된 원료를 혼합하여 실리카 하이드로겔을 생성하며, 제1모터(121)에 연결된 교반축과 교반축에 연결된 복수 개의 교반날개를 포함한다. 혼합탱크(122)은 내벽과 외벽 사이에 일정한 빈공간이 존재하는데, 이 빈공간으로 열매체 또는 열풍이 전달되어 혼합탱크(122)의 온도를 조절하며 가열기능을 완수한 열매체 또는 열풍은 다시 보일러/히터(150)로 회수된다.
도 3은 히팅코일로 온도를 조절하는 혼합부의 구체적인 실시 예이다.
도 3을 참조하면, 혼합탱크(122)의 내벽과 외벽 사이에 설치된 히팅코일이 혼합탱크(122)의 내부 온도를 조절한다.
도 4는 열매체 또는 열풍으로 온도를 조절하는 건조부의 구체적인 실시 예이다.
도 4를 참조하면, 건조부(130)는 제2모터(132) 및 건조탱크(133)를 포함한다. 건조탱크(133)는 혼합부(120)로부터 유입된 실리카 하이드로겔을 건조하여 실리카 에어로겔 분말을 생성하며, 생성된 실리카 에어로겔 분말을 포집부(160)로 전달하며, 제2모터(132)에 연결된 교반축과 교반축에 연결된 복수 개의 교반날개를 포함한다. 건조탱크(133)은 내벽과 외벽 사이에 일정한 빈공간이 존재하는데, 이 빈공간으로 열매체 또는 열풍이 전달되어 건조탱크(133)의 온도를 조절하며 가열기능을 완수한 열매체 또는 열풍은 다시 보일러/히터(150)로 회수된다.
도 5는 히팅코일로 온도를 조절하는 건조부의 구체적인 실시 예이다.
도 5를 참조하면, 건조탱크(133)의 내벽과 외벽 사이에 설치된 히팅코일이 건조탱크(133)의 내부 온도를 조절한다.
도 4 및 도 5에 도시된 건조탱크(133)를 구성하는 교반 날개 중 건조탱크의 내부면과 접촉하는 부분은 테프로 재질로 구현된다. 테프론 재질로 구현된 교반 날개는 건조공정이 끝난 후 실리카 에어로겔 분말을 배출할 때 잔여물이 건조탱크(133)에 남지않도록 한다.
도 1내지 도 5에는 도시되어 있지 않지만, 복수 개의 밸브들의 개폐는 시스템의 제어부(미도시)에서 수행할 것이다. PLC(Program Logic Control) 또는 터치스크린을 이용하여 제어부의 기능제어가 가능하며 처리결과를 확인하는 것이 가능하다. 도면에는 도시하지 않았지만, 밸브들의 개폐를 위해 컴프레셔(compressor) 및 정제수를 공급하기 위한 초순수 제조장치가 본 발명의 영역에 속한다.
도 6은 본 발명에 따른 실리카 에어로겔 분말 제조시스템의 실제도면이다.
도 6은 도 1에 도시된 실리카 에어로겔 분말 제조시스템을 구현하는데 사용되는 설계도이다.
이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 이라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방 가능함은 명백한 사실이다.
110: 원료공급부 120: 혼합부
121: 모터1 122: 혼합탱크
123: 교반기 124: 온도센서
130: 건조부 131: BAG 필터
132: 모터2 133: 건조탱크
134: 교반기 135: 온도센서
140: 회수부 141: 응축기
142: 저장탱크 143: 냉각기
144: 진공펌프 150: 보일러/히터
160: 포집부

Claims (20)

  1. 정제수, 물유리, 오가노실란 화합물, 무기산 및 적어도 한 종류의 유기용매 중 일부의 원료는 혼합하여 그리고 나머지는 그대로 혼합부에 전달하는 원료공급부;
    상기 원료공급부로부터 전달받은 원료들을 혼합하여 실리카 하이드로겔을 생성하는 혼합부;
    상기 실리카 하이드로겔을 건조하여 실리카 에어로겔 분말을 생성하는 건조부; 및
    상기 혼합부 및 상기 건조부에서 사용된 원료 중 기화되는 일부의 원료를 회수하는 회수부를 포함하며,
    상기 혼합부 및 상기 건조부에 열매체(Therm oil)를 전달하는 열매체보일러(therm oil boiler); 및
    상기 혼합부 및 상기 건조부에 열풍을 전달하는 히터 중 적어도 하나를 더 포함하는 는 실리카 에어로겔 분말 제조시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 무기산은 질산(HNO3)이고,
    상기 유기용매는 비극성 유기용매이며,
    상기 오가노실란 화합물은 헥사메틸디실라잔(hexamethyldisilazane, HMDS)인 실리카 에어로겔 분말 제조시스템.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 원료공급부는,
    상기 정제수 및 상기 물유리를 일정한 비율로 혼합하여 물유리용액을 생성하는 제1교반기;
    적어도 두 종류의 유기용매가 입력되는 경우 이들을 혼합하는 제2교반기;
    상기 오가노실란 화합물의 유입량을 측정하는 제1로드셀을 포함하는 제1저장탱크; 및
    상기 무기산의 유입량을 측정하는 제2로드셀을 포함하는 제2저장탱크를 포함하는 실리카 에어로겔 분말 제조시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1교반기, 상기 제2교반기, 상기 제1저장탱크 및 상기 제2저장탱크로부터 출력되는 각각의 원료는 미리 정해진 순서에 따라 상기 혼합부로 전달되는 실리카 에어로겔 분말 제조시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 혼합부는,
    제1모터; 및
    혼합탱크를 포함하며,
    상기 혼합탱크는,
    상기 제1모터에 의해 회전하며 복수 개의 교반 날개가 장착된 교반축을 구비하는 교반기; 및
    상기 혼합탱크의 내부 온도를 측정하는 온도센서를 포함하는 실리카 에어로겔 분말 제조시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 혼합탱크는,
    내벽과 외벽 사이에 일정한 공간이 있으며, 상기 열매체 또는 상기 열풍이 상기 공간에 공급되어 상기 혼합탱크의 내부 온도를 상승시키는 실리카 에어로겔 분말 제조시스템.
  8. 제1항에 있어서, 상기 건조부는,
    제2모터; 및
    건조탱크를 포함하며,
    상기 건조탱크는,
    상기 제2모터에 의해 회전하며 복수 개의 교반 날개가 장착된 교반축을 구비하는 교반기;
    상기 건조부의 내부 온도를 측정하는 온도센서; 및
    상기 기화되는 일부의 원료를 거르는 필터를 포함하는 실리카 에어로겔 분말 제조시스템.
  9. 제8항에 있어서, 상기 건조탱크는,
    내벽과 외벽 사이에 일정한 공간이 있으며, 상기 열매체 또는 상기 열풍은 상기 공간에 공급되는 실리카 에어로겔 분말 제조시스템.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 교반 날개의 상기 건조탱크와 접촉하는 부분은 테프론 재질로 되어 있는 실리카 에어로겔 분말 제조시스템.
  11. 제1항에 있어서, 상기 회수부는,
    상기 기화된 원료를 액화시키는 응축기; 및
    액화된 원료를 저장하는 저장탱크를 포함하는 실리카 에어로겔 분말 제조시스템.
  12. 제11항에 있어서, 상기 기화된 원료는,
    유기용매인 실리카 에어로겔 분말 제조시스템.
  13. 제11항에 있어서, 상기 회수부는,
    상기 응축기 및 상기 저장탱크의 온도를 감소시키는 냉각기(chiller); 및
    상기 응축기 및 상기 저장탱크의 압력을 조절하는 진공펌프(vacuum pump)를 더 포함하는 실리카 에어로겔 분말 제조시스템.
  14. 제1항에 있어서,
    각각의 해당 원료통에 저장되어 있는 상기 정제수, 상기 물유리, 상기 오가노실란 화합물, 상기 무기산 및 적어도 한 종류의 상기 유기용매는 각 원료통에 설치된 다이아프램 펌프를 이용하여 상기 원료공급부에 전달하는 실리카 에어로겔 분말 제조시스템.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 건조부에서 생성된 상기 실리카 에어로겔을 수집하는 포집부를 더 포함하는 실리카 에어로겔 분말 제조시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 원료공급부와 상기 혼합부 사이, 상기 혼합부와 상기 건조부 사이, 상기 건조부와 상기 회수부 사이, 상기 혼합부와 상기 회수부 사이 그리고 상기 건조부와 상기 포집부 사이에는 적어도 하나의 연결관이 설치되어 있으며,
    각각의 연결관은 적어도 하나의 밸브에 의해 개폐되는 실리카 에어로겔 분말 제조시스템.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 혼합부와 상기 열매체보일러 사이 그리고 상기 건조부와 상기 열매체보일러 사이 또는
    상기 혼합부와 상기 히터 사이 그리고 상기 건조부와 상기 히터 사이에는 적어도 하나의 연결관이 연결되며,
    각각의 연결관은 적어도 하나의 밸브에 의해 개폐되는 실리카 에어로겔 분말 제조시스템.
  18. 제1항에 있어서, 상기 혼합부는,
    제1모터; 및
    혼합탱크를 포함하며,
    상기 혼합탱크는,
    외부에 설치되어 있는 제1히팅코일;
    상기 제1모터에 의해 회전하며 복수 개의 교반 날개가 장착된 교반축을 구비하는 교반기; 및
    상기 혼합부의 내부 온도를 측정하는 온도센서를 포함하는 실리카 에어로겔 분말 제조시스템.
  19. 제1항에 있어서, 상기 건조부는,
    제2모터; 및
    건조탱크를 포함하며,
    상기 건조탱크는,
    외부에 설치되어 있는 제2히팅코일;
    상기 제2모터에 의해 회전하며 복수 개의 교반 날개가 장착된 교반축을 구비하는 교반기;
    상기 건조부의 내부 온도를 측정하는 온도센서; 및
    상기 기화되는 일부의 원료를 거르는 필터를 포함하는 실리카 에어로겔 분말 제조시스템.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 교반 날개의 상기 건조탱크와 접촉하는 부분은 테프론 재질로 되어 있는 실리카 에어로겔 분말 제조시스템.
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101400721B1 (ko) * 2012-10-22 2014-05-29 지오스 에어로겔 리미티드 실리카 에어로겔 분말 제조시스템
WO2017164543A1 (ko) * 2016-03-24 2017-09-28 주식회사 엘지화학 실리카 에어로겔 제조시스템
WO2017164541A1 (ko) * 2016-03-24 2017-09-28 주식회사 엘지화학 실리카 에어로겔 제조시스템
KR20190057234A (ko) 2019-05-17 2019-05-28 주식회사 엘지화학 실리카 에어로겔 제조시스템
US10493741B2 (en) 2016-02-17 2019-12-03 Lg Chem, Ltd. Apparatus and method for manufacturing composite sheet comprising aerogel sheet
US10682839B2 (en) 2016-02-19 2020-06-16 Lg Chem, Ltd. Apparatus and method for manufacturing composite sheet comprising aerogel sheet
US10919772B2 (en) 2015-11-03 2021-02-16 Lg Chem, Ltd. Method for preparing hydrophobic metal oxide-silica composite aerogel, and hydrophobic metal oxide-silica composite aerogel prepared thereby
US10941897B2 (en) 2015-02-13 2021-03-09 Lg Chem, Ltd. Preparation method of silica aerogel-containing blanket and silica aerogel-containing blanket prepared by using the same
US11142463B2 (en) 2017-05-12 2021-10-12 Lg Chem, Ltd. Method for producing silica aerogel blanket and silica aerogel blanket produced thereby
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11717018B2 (en) 2016-02-24 2023-08-08 R.J. Reynolds Tobacco Company Smoking article comprising aerogel
US11509016B2 (en) 2019-03-15 2022-11-22 Dupont Safety & Construction, Inc. Papers useful as thermal insulation and flame barriers for battery cells
US11578461B2 (en) 2020-03-17 2023-02-14 Dupont Safety & Construction, Inc. Papers comprising aerogel powder and aramid polymer fibrils

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090032707A (ko) * 2007-09-28 2009-04-01 엠파워(주) 초소수성 실리카계 분말의 제조방법
KR101047965B1 (ko) * 2009-06-11 2011-07-12 한국에너지기술연구원 에어로겔 매트, 이의 제조방법 및 제조장치

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101400721B1 (ko) * 2012-10-22 2014-05-29 지오스 에어로겔 리미티드 실리카 에어로겔 분말 제조시스템
US10941897B2 (en) 2015-02-13 2021-03-09 Lg Chem, Ltd. Preparation method of silica aerogel-containing blanket and silica aerogel-containing blanket prepared by using the same
US10919772B2 (en) 2015-11-03 2021-02-16 Lg Chem, Ltd. Method for preparing hydrophobic metal oxide-silica composite aerogel, and hydrophobic metal oxide-silica composite aerogel prepared thereby
US10493741B2 (en) 2016-02-17 2019-12-03 Lg Chem, Ltd. Apparatus and method for manufacturing composite sheet comprising aerogel sheet
US10682839B2 (en) 2016-02-19 2020-06-16 Lg Chem, Ltd. Apparatus and method for manufacturing composite sheet comprising aerogel sheet
US10343923B2 (en) 2016-03-24 2019-07-09 Lg Chem, Ltd. System for preparing silica aerogel
KR20170110994A (ko) 2016-03-24 2017-10-12 주식회사 엘지화학 실리카 에어로겔 제조시스템
WO2017164541A1 (ko) * 2016-03-24 2017-09-28 주식회사 엘지화학 실리카 에어로겔 제조시스템
WO2017164543A1 (ko) * 2016-03-24 2017-09-28 주식회사 엘지화학 실리카 에어로겔 제조시스템
US11505657B2 (en) 2016-03-24 2022-11-22 Lg Chem, Ltd. System and rotating blade unit for preparing silica aerogel
US11279622B2 (en) 2016-09-12 2022-03-22 Lg Chem, Ltd. Method for producing silica aerogel and silica aerogel produced thereby
US11142463B2 (en) 2017-05-12 2021-10-12 Lg Chem, Ltd. Method for producing silica aerogel blanket and silica aerogel blanket produced thereby
KR20190057234A (ko) 2019-05-17 2019-05-28 주식회사 엘지화학 실리카 에어로겔 제조시스템

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