KR101288736B1 - Aerogel paste and method to manufacture thereof - Google Patents

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김태원
장상췐
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Abstract

PURPOSE: An aerogel paste and a manufacturing method of the same are provided to coat the surfaces of various materials by obtaining a desired viscosity of the paste. CONSTITUTION: A manufacturing method of an aerogel paste includes the steps of: manufacturing a first aerogel paste by mixing a surfactant with aerogel powder which is mixed with a solvent and primarily pulverizing the mixture (S100); manufacturing a second aerogel paste by mixing a binding material or a plasticizer with the first aerogel paste and secondarily pulverizing the mixture (S200); and removing air from the second aerogel paste (S300). [Reference numerals] (AA) Start; (BB) End; (S100) First paste manufacturing step of manufacturing a first aerogel paste by mixing a solvent and a surfactant with aerogel powder and primarily pulverizing; (S200) Second paste manufacturing step of manufacturing a second aerogel paste by mixing a binding material and a plasticizer with the first aerogel paste and secondarily pulverizing; (S300) Air removal step of removing internal air included in the second aerogel paste

Description

에어로겔 페이스트 및 그의 제조 방법{Aerogel paste and method to manufacture thereof}Aerogel paste and method to manufacture thereof

에어로겔 페이스트 및 그의 제조 방법이 개시된다. 보다 상세하게는, 에어로겔을 페이스트 형태로 제조함으로써 우수한 단열성, 차음성 및 방수 성능을 얻을 수 있는 에어로겔 페이스트 및 그의 제조 방법이 개시된다.
Airgel pastes and methods of making the same are disclosed. More specifically, the present invention discloses an airgel paste and a method for producing the same, which can obtain excellent heat insulation, sound insulation and waterproof performance by preparing an airgel in the form of a paste.

에어로겔(aerogel)은 다공질 구조를 갖기 때문에, 낮은 열전도율, 낮은 유전상수, 높은 비표면적 등을 특성을 가지며, 이로 인해 초단열재, 음파지연재 등의 분야에 응용되고 있다.Since aerogel has a porous structure, it has characteristics of low thermal conductivity, low dielectric constant, high specific surface area, etc., and thus has been applied to fields such as ultra-thermal insulation materials and acoustic wave delay materials.

다만, 에어로겔은 소재 자체의 강도가 약해 단독으로 사용되기 보다는 기타 재료와의 복합화를 통해 사용되고 있다. 부연하자면, 에어로겔은 만드는 데 비교적 오랜 시간이 걸리고 손가락으로 가볍게 누르기만 해도 깨질 정도로 약해서 실용화가 쉽지 않으며, 따라서 강도 보강을 위해 복합화가 이루어지는 것이다.However, the airgel is used through complexing with other materials rather than being used alone because the strength of the material itself is weak. In other words, aerogels take relatively long time to make and are fragile enough to be broken by just pressing lightly with a finger, so they are not easy to put to practical use.

예를 들면, 에어로겔에 특수 섬유를 혼합하여 부드러우면서도 강성이 있는 개량 에어로겔을 만들 수 있다. 이 개량 에어로겔은 우수한 내열성 및 내구성을 구비할 뿐만 아니라 단열성을 구비함으로써 슈퍼 단열재, 우주복 등으로 이용될 수 있다.For example, special aerogels can be blended with an aerogel to produce an improved aerogel that is soft and rigid. This improved aerogel not only has excellent heat resistance and durability, but can also be used as a super insulation material, a space suit, etc. by providing heat insulation.

다만, 이러한 개량, 즉 복합 에어로겔은 어느 정도 연구가 진척되었지만, 박막 형태의 복합 에어로겔에 대한 연구는 매우 미흡한 상태이며 따라서 이에 대한 연구가 요구되는 실정이다.
However, such improvement, that is, a composite airgel has been studied to some extent, but research on a composite airgel in the form of a thin film is in a very poor state, and thus, a study on this is required.

본 발명의 실시예에 따른 목적은, 에어로겔을 페이스트 형태로 제조함으로써 우수한 단열성, 차음성 및 방수 성능을 얻을 수 있으며, 이로 인해 다양한 분야의 기기, 시설 또는 재료 등에 단열재, 차음재 또는 방수재 등으로 적용할 수 있는 에어로겔 페이스트 제조 방법을 제공하는 것이다.An object according to an embodiment of the present invention, by manufacturing the airgel in the form of a paste can be obtained excellent heat insulation, sound insulation and waterproof performance, which can be applied as a heat insulating material, sound insulation or waterproofing material, etc. It is to provide a method for producing an airgel paste.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 다른 목적은, 에어로겔 분말과 화학 재료의 혼합으로 제조되는 에어로겔 페이스트가 높은 재료 균질성을 가지면서도 나노 다공질 에어로겔 함유량과 함께 재료의 안정성을 가지며 또한 사용에 편리한 점도를 갖게 됨으로써 각종 재료의 표면 코팅에 적용할 수 있는 에어로겔 페이스트 제조 방법을 제공하는 것이다.
In addition, another object according to an embodiment of the present invention, the airgel paste prepared by mixing the airgel powder and the chemical material has a high material homogeneity, but also has a nanoporous airgel content and stability of the material, and also has a convenient viscosity for use This provides an airgel paste manufacturing method that can be applied to surface coating of various materials.

본 발명의 실시예에 따른 에어로겔 페이스트 제조 단계는, 용제와 혼합된 에어로겔(aerogel) 분말에 계면 활성제를 혼합한 후 제1 분쇄를 통해 제1 에어로겔 페이스트를 제조하는, 제1 페이스트 제조 단계; 및 상기 제1 에어로겔 페이스트에 결합재 또는 가소제를 혼합한 후 제2 분쇄를 통해 제2 에어로겔 페이스트를 제조하는, 제2 페이스트 제조 단계;를 포함할 수 있으며, 이를 통해 에어로겔을 페이스트 형태로 제조함으로써 우수한 단열성, 차음성 및 방수 성능을 얻을 수 있으며, 이로 인해 다양한 분야의 기기, 시설 또는 재료 등에 단열재, 차음재 또는 방수재 등으로 적용할 수 있다.Airgel paste manufacturing step according to an embodiment of the present invention, a first paste manufacturing step of preparing a first airgel paste through a first grinding after mixing the surfactant in the aerogel (aerogel) powder mixed with a solvent; And a second paste manufacturing step of preparing a second airgel paste by mixing a binder or a plasticizer with the first airgel paste, followed by a second milling, through which the airgel is prepared in the form of a paste. In addition, it is possible to obtain sound insulation and waterproof performance, which can be applied as a heat insulating material, a sound insulating material or a waterproofing material to various devices, facilities or materials.

일측에 의하면, 상기 제2 에어로겔 페이스트에 함유된 내부 공기를 제거하는, 공기 제거 단계를 더 포함할 수 있다.According to one side, it may further include an air removing step of removing the internal air contained in the second airgel paste.

일측에 의하면, 상기 제1 페이스트 제조 단계 시 사용되는 상기 에어로겔 분말은, 설정된 비율로 규산나트륨 용액, 아세트산 및 물의 혼합물을 교반하는 단계; 상기 혼합물을 몰드에 부어 겔화하여 겔로 만드는 단계; 상기 겔을 세척한 후 표면처리하는 단계; 표면처리된 상기 겔을 건조한 후 소결시키는 단계; 및 소결된 상기 겔은 분쇄하여 소수성의 에어로겔 분말로 만드는 단계;를 통해 제조될 수 있다.According to one side, the airgel powder used in the first paste manufacturing step, the step of stirring a mixture of sodium silicate solution, acetic acid and water in a set ratio; Pouring the mixture into a mold and gelling to gel; Surface treatment after washing the gel; Drying and sintering the surface treated gel; And the sintered gel may be pulverized to form hydrophobic airgel powder.

일측에 의하면, 상기 제1 페이스트 제조 단계 시, 상기 에어로겔 분말에 메탄올, 에탄올, 부탄온, 벤젠 중 하나 또는 혼합물을 상기 용제로 하여 설정된 비율로 혼합할 수 있다.According to one side, during the first paste manufacturing step, one or a mixture of methanol, ethanol, butanone, benzene in the airgel powder may be mixed in a predetermined ratio.

일측에 의하면, 상기 제1 페이스트 제조 단계 시, 상기 용제와 혼합된 상기 에어로겔 분말에 폴리이소부틸렌, 폴리아크릴산, 트리에탄올아민 중 하나 또는 혼합물을 상기 계면 활성제로 하여 설정된 비율로 혼합할 수 있다.According to one side, during the first paste manufacturing step, one or a mixture of polyisobutylene, polyacrylic acid, triethanolamine may be mixed with the airgel powder mixed with the solvent in a ratio set as the surfactant.

일측에 의하면, 상기 제2 페이스트 제조 단계 시, 상기 제1 에어로겔 페이스트에 폴리비닐 부티랄, 폴리비닐 알코올, 에틸 셀룰로오스 중 하나 또는 혼합물을 상기 결합재로 하여 설정된 비율로 혼합할 수 있다.According to one side, during the second paste manufacturing step, one or a mixture of polyvinyl butyral, polyvinyl alcohol, ethyl cellulose in the first airgel paste may be mixed at a ratio set as the binder.

일측에 의하면, 상기 제2 페이스트 제조 단계 시, 상기 제1 에어로겔 페이스트에 n-부틸, 디부틸, 에틸렌, 폴리에틸렌 글리콜을 상기 가소제로 하여 설정된 비율로 혼합할 수 있다.According to one side, during the second paste manufacturing step, n-butyl, dibutyl, ethylene, polyethylene glycol may be mixed with the first airgel paste at a ratio set as the plasticizer.

일측에 의하면, 상기 에어로겔 분말은 실리카 또는 카본 계열의 에어로겔이며, 분말 입자의 크기가 1 내지 100μm이고, 기공의 지름이 1 내지 100μm이며, 밀도가 0.03 내지 1g/cm3이고, 열전도율이 5 내지 30mW/m·K일 수 있다.According to one side, the airgel powder is a silica or carbon-based airgel, the size of the powder particles is 1 to 100μm, the pore diameter is 1 to 100μm, the density is 0.03 to 1g / cm 3 , the thermal conductivity is 5 to 30mW / m · K may be.

일측에 의하면, 상기 제1 분쇄 또는 상기 제2 분쇄는 지르코니아 구를 이용한 볼 밀 공정에 의해 실행될 수 있다.According to one side, the first milling or the second milling may be performed by a ball mill process using a zirconia sphere.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 에어로겔 페이스트는, 용제와 혼합된 에어로겔(aerogel) 분말에 계면 활성제를 혼합한 후 제1 분쇄를 통해 제1 에어로겔 페이스트를 제조한 다음, 상기 제1 에어로겔 페이스트에 결합재 또는 가소제를 혼합한 후 제2 분쇄를 통해 제2 에어로겔 페이스트를 제조한 후, 상기 제2 에어로겔 페이스트에 함유된 내부 공기를 제거함으로써 제조될 수 있으며, 이를 통해, 에어로겔을 페이스트 형태로 제조함으로써 우수한 단열성, 차음성 및 방수 성능을 얻을 수 있으며, 이로 인해 다양한 분야의 기기, 시설 또는 재료 등에 단열재, 차음재 또는 방수재 등으로 적용할 수 있다.
On the other hand, the airgel paste according to an embodiment of the present invention, after mixing the surfactant in the aerogel powder (aerogel) powder mixed with a solvent to prepare a first airgel paste through the first milling, then the binder in the first airgel paste Alternatively, the second airgel paste may be prepared by mixing a plasticizer, followed by second grinding, and then removing the internal air contained in the second airgel paste. In addition, it is possible to obtain sound insulation and waterproof performance, which can be applied as a heat insulating material, a sound insulating material or a waterproofing material to various devices, facilities or materials.

본 발명의 실시예에 따르면, 에어로겔을 페이스트 형태로 제조함으로써 우수한 단열성, 차음성 및 방수 성능을 얻을 수 있으며, 이로 인해 다양한 분야의 기기, 시설 또는 재료 등에 단열재, 차음재 또는 방수재 등으로 적용할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, by producing the airgel in the form of a paste can be obtained excellent heat insulating properties, sound insulation and waterproof performance, it can be applied as a heat insulating material, sound insulation or waterproof material, etc. in various fields of equipment, facilities or materials. .

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 에어로겔 분말과 화학 재료의 혼합으로 제조되는 에어로겔 페이스트가 높은 재료 균질성을 가지면서도 나노 다공질 에어로겔 함유량과 함께 재료의 안정성을 가지며 또한 사용에 편리한 점도를 갖게 됨으로써 각종 재료의 표면 코팅에 적용할 수 있다.
In addition, according to an embodiment of the present invention, the airgel paste prepared by mixing the airgel powder and the chemical material has a high material homogeneity, but also has a nanoporous airgel content and stability of the material together with a viscosity that is convenient for use. It can be applied to the surface coating of.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로겔 페이스트 제조 방법의 순서도이다.
도 2는 도 1의 순서도에 기재된 구성을 블록화한 도면이다.
도 3은 도 1에 기재된 에어로겔 분말을 제조하는 단계를 순서도로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로겔 페이스트와 다른 재료들의 열관류율을 비교한 그래프이다.
1 is a flow chart of an airgel paste manufacturing method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram illustrating the configuration described in the flowchart of FIG. 1.
FIG. 3 is a flowchart illustrating steps of preparing the airgel powder of FIG. 1.
Figure 4 is a graph comparing the heat permeability of the airgel paste and other materials according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 적용에 관하여 상세히 설명한다. 이하의 설명은 특허 청구 가능한 본 발명의 여러 태양(aspects) 중 하나이며, 하기의 기술(description)은 본 발명에 대한 상세한 기술(detailed description)의 일부를 이룬다. Hereinafter, configurations and applications according to embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The following description is one of many aspects of the claimed invention and the following description forms part of a detailed description of the present invention.

다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 관한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail for the sake of clarity and conciseness.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로겔 페이스트 제조 방법의 순서도이고, 도 2는 도 1의 순서도에 기재된 구성을 블록화한 도면이며, 도 3은 도 1에 기재된 에어로겔 분말을 제조하는 단계를 순서도로 도시한 도면이다.1 is a flow chart of the airgel paste manufacturing method according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a block diagram of the configuration described in the flow chart of Figure 1, Figure 3 is a flow chart of the step of manufacturing the airgel powder described in FIG. FIG.

이들 도면에 도시된 것처럼, 본 실시에의 일 실시예에 따른 에어로겔 제조 방법은, 용제(120)와 혼합된 에어로겔 분말(110)에 계면 활성제(130)를 혼합한 후 제1 분쇄를 통해 제1 에어로겔 페이스트(140)를 제조하는 제1 페이스트 제조 단계(S100)와, 제1 에어로겔 페이스트(140)에 결합재(150) 및 가소제(160)를 혼합한 후 제2 분쇄를 통해 제2 에어로겔 페이스트(170)를 제조하는 제2 페이스트 제조 단계(S200)와, 제2 에어로겔 페이스트(170)에 함유된 내부 공기를 제거하는 공기 제거 단계(S300)를 포함할 수 있다.As shown in these drawings, the airgel manufacturing method according to an embodiment of the present embodiment, after mixing the surfactant 130 in the airgel powder 110 mixed with the solvent 120, the first through a first grinding After mixing the first paste manufacturing step (S100) for manufacturing the airgel paste 140, the binder 150 and the plasticizer 160 to the first airgel paste 140, and then the second airgel paste 170 through a second grinding The second paste manufacturing step (S200) for producing a) and the air removal step (S300) for removing the internal air contained in the second airgel paste 170 may be included.

먼저, 본 실시예의 제1 페이스트 제조 단계(S100)에 앞서, 본 실시예에 사용되는 에어로겔 분말(110)에 대해 설명하기로 한다.First, prior to the first paste manufacturing step S100 of the present embodiment, the airgel powder 110 used in the present embodiment will be described.

본 실시예의 에어로겔 분말(110)은, 상온건조법으로 제조된 소수성 에어로겔이 사용될 수 있다. 도 3을 참조하면, 제1 페이스트 제조 단계(S100) 시 사용되는 에어로겔 분말(110)은, 설정된 비율로 규산나트륨 용액, 아세트산 및 물의 혼합물을 교반하는 교반 단계(S110)와, 혼합물을 몰드에 부어 겔화하는 겔 형성 단계(S120)와, 겔을 세척한 후 표면처리하는 표면 처리 단계(S130)와, 표면처리된 겔을 건조한 후 소결시키는 소결 단계(S140)와, 소결된 겔을 분쇄하여 소수성의 에어로겔 분말(110)로 만드는 분말 제조 단계(S150)를 거쳐 제조될 수 있다.As the airgel powder 110 of the present embodiment, a hydrophobic airgel manufactured by a room temperature drying method may be used. Referring to Figure 3, the airgel powder 110 used in the first paste manufacturing step (S100), a stirring step (S110) for stirring a mixture of sodium silicate solution, acetic acid and water in a set ratio, and poured the mixture into a mold Gel forming step (S120) for gelling, surface treatment step (S130) for surface treatment after washing the gel, sintering step (S140) for drying and sintering the surface-treated gel, and sintered gel pulverized hydrophobic It may be prepared through the powder manufacturing step (S150) to make the airgel powder 110.

여기서, 교반 단계(S110) 시, 규산나트륨 용액, 아세트산, 물은 1 : 5 : 1.5의 비율로 혼합될 수 있으며, 대략 30분간 교반이 이루어질 수 있다. 다만, 혼합 비율 및 교반 시간은 이에 한정되지 않는다.Here, in the stirring step (S110), sodium silicate solution, acetic acid, water may be mixed in a ratio of 1: 5: 1.5, and stirring may be performed for about 30 minutes. However, the mixing ratio and the stirring time are not limited to this.

겔 형성 단계(S120) 시, 교반 단계(S110)에 의해 제조된 혼합물을 직육면체의 PVC 몰드에 부어 대략 1시간 동안 겔화가 이루어지도록 한다. 다만, 몰드 형상 및 겔화 시간이 이에 한정되지는 않는다.In the gel forming step (S120), the mixture prepared by the stirring step (S110) is poured into a PVC mold of a cuboid to allow gelation for about 1 hour. However, mold shape and gelation time are not limited to this.

표면처리 단계(S130) 시, 먼저 제조된 겔을 물과 알코올로 먼저 세척한 후 세척된 겔을 예를 들면 100 : 6 부피비의 헥산과 트라이메틸클로로실레인을 혼합한 표면처리 용액에 24시간 담궈 겔의 표면처리를 수행할 수 있다. 다만, 세척 용액, 표면처리 용액 및 표면처리 시간이 이에 한정되지는 않는다.In the surface treatment step (S130), the gel prepared first is first washed with water and alcohol, and then the washed gel is immersed in a surface treatment solution in which hexane and trimethylchlorosilane are mixed, for example, in a volume ratio of 100: 6, for 24 hours. The surface treatment of the gel can be carried out. However, the cleaning solution, the surface treatment solution and the surface treatment time is not limited thereto.

소결 단계(S140) 시, 표면처리된 겔을 예를 들면 60℃의 온도에서 먼저 6시간 건조시킨 후 230℃의 온도에서 1시간 소결시킬 수 있다. 다만, 건조 온도 및 시간, 소결 온도 및 시간이 이에 한정되지는 않는다.In the sintering step (S140), the surface-treated gel may be first dried at, for example, a temperature of 60 ° C. for 6 hours and then sintered at a temperature of 230 ° C. for 1 hour. However, the drying temperature and time, the sintering temperature and time are not limited thereto.

분말 제조 단계(S150) 시, 표면처리된 겔을 소정의 크기로 분쇄함으로써 본 실시예의 에어로겔 분말(110)로 적용되는 에어로겔 분말(110)을 제조할 수 있다.In the powder manufacturing step (S150), the air-gel powder 110 applied to the airgel powder 110 of the present embodiment can be prepared by grinding the surface-treated gel to a predetermined size.

한편, 전술한 것처럼, 에어로겔 분말(110)이 실리카 계열로 제조될 수도 있지만 이에 한정되지는 않는다. 예를 들면, 카본 계열의 에어로겔이 적용될 수 있다.On the other hand, as described above, the airgel powder 110 may be made of silica, but is not limited thereto. For example, a carbon-based airgel may be applied.

이러한 에어로겔 분말(110)은, 입자의 크기가 1 내지 100μm이고, 기공의 지름이 1 내지 100μm이며, 밀도가 0.03 내지 1g/cm3이고, 열전도율이 5 내지 30mW/m·K일 수 있다. 다만, 이에 한정되지는 않는다.The airgel powder 110 may have a particle size of 1 to 100 μm, a pore diameter of 1 to 100 μm, a density of 0.03 to 1 g / cm 3 , and a thermal conductivity of 5 to 30 mW / m · K. However, the present invention is not limited thereto.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로겔 페이스트 제조 방법의 제1 페이스트 제조 단계(S100)는, 용제(120)를 먼저 에어로겔 분말(110)에 혼합한 후 계면 활성제(130)를 혼합하고 이어서 제1 분쇄를 통해 제1 에어로겔 페이스트(140)를 제조하는 단계이다.On the other hand, the first paste manufacturing step (S100) of the airgel paste manufacturing method according to an embodiment of the present invention, the solvent 120 is first mixed with the airgel powder 110, then the surfactant 130 is mixed and then 1 is a step of manufacturing the first airgel paste 140 by grinding.

제1 페이스트 제조 단계(S100) 시, 에어로겔 분말(110)에 혼합되는 용제(120)로는 에탄올 및 부탄온이 적용될 수 있다. 예를 들면, 에어로겔 분말(110), 에탄올 및 부탄온이 예를 들면 5 : 6 : 4의 비율로 혼합될 수 있는 것이다. In the first paste manufacturing step S100, ethanol and butanone may be applied as the solvent 120 mixed in the airgel powder 110. For example, the airgel powder 110, ethanol and butanone may be mixed at a ratio of 5: 6: 4, for example.

보다 구체적으로는, 에어로겔 분말(110)에 에탄올 50~100g, 메틸에틸케톤 30~60g이 혼합될 수 있고, 이후에 계면 활성제(130) 소량이 혼합될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 메탄올 또는 벤젠 등이 용제(120)로 적용될 수 있으며, 또한 이들의 혼합물이 용제(120)로 적용될 수도 있다.More specifically, ethanol 50 ~ 100g, methyl ethyl ketone 30 ~ 60g may be mixed in the airgel powder 110, after which a small amount of the surfactant 130 may be mixed. However, the present invention is not limited thereto, and methanol or benzene may be used as the solvent 120, and a mixture thereof may be applied as the solvent 120.

이어서, 제1 페이스트 제조 단계(S100) 시, 용제(120)가 혼합된 에어로겔 분말(110)에 계면 활성제(130)를 혼합하는데, 이 때 계면 활성제(130)로 폴리이소부틸렌, 폴리아크릴산, 트리에탄올아민 중 하나 또는 혼합물이 적용될 수 있다. Subsequently, in the first paste manufacturing step (S100), the surfactant 130 is mixed with the aerogel powder 110 in which the solvent 120 is mixed. At this time, the surfactant 130 is polyisobutylene, polyacrylic acid, One or a mixture of triethanolamines may be applied.

부연 설명하면, 용제(120)가 혼합된 에어로겔 분말(110)과 계면 활성제(130)로 적용되는 트리에탄올아민이 100 : 3의 부피비로 혼합될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 에어로겔 분말(110)과 계면 활성제(130)는 100 : 2 내지 100 : 15의 부피비로 혼합될 수 있음은 당연하다.In detail, the triethanolamine applied as the airgel powder 110 mixed with the solvent 120 and the surfactant 130 may be mixed in a volume ratio of 100: 3. However, the present invention is not limited thereto, and the airgel powder 110 and the surfactant 130 may be mixed in a volume ratio of 100: 2 to 100: 15.

또한, 제1 페이스트 제조 단계(S100) 시 제1 분쇄는 지르코니아 구를 이용한 볼 밀 공정을 통해 이루어질 수 있다. 예를 들면, 100 내지 500g의 지르코니아 구를 이용하여 200 내지 500rpm에서 4 내지 24시간 동안 용제(120) 및 계면 활성제(130)가 혼합된 에어로겔 분말(110)을 분쇄(제1 분쇄)함으로써 균일한 제1 에어로겔 페이스트(140)를 얻을 수 있다.In addition, during the first paste manufacturing step (S100), the first grinding may be performed through a ball mill process using zirconia spheres. For example, using 100 to 500 g of zirconia sphere, uniformly by grinding (first grinding) the airgel powder 110 mixed with the solvent 120 and the surfactant 130 at 200 to 500 rpm for 4 to 24 hours. The first airgel paste 140 may be obtained.

한편, 본 실시예의 제2 페이스트 제조 단계(S200)는, 제1 페이스트 제조 단계(S100)에 의해 제조된 제1 에어로겔 페이스트(140)에 결합재(150) 및 가소제(160)를 첨가한 후 제2 분쇄를 통해 제2 에어로겔 페이스트(170)를 제조하는 단계이다.On the other hand, the second paste manufacturing step (S200) of the present embodiment, after the binder 150 and the plasticizer 160 is added to the first airgel paste 140 prepared by the first paste manufacturing step (S100), the second It is a step of manufacturing the second airgel paste 170 by grinding.

제2 페이스트 제조 단계(S200) 시, 제1 에어로겔 페이스트(140)에 혼합되는 결합재(150)로는 폴리비닐 부티랄, 폴리비닐 알코올, 에틸 셀룰로오스 중 하나 또는 혼합물이 적용될 수 있다. In the second paste manufacturing step (S200), one or a mixture of polyvinyl butyral, polyvinyl alcohol, and ethyl cellulose may be applied as the binder 150 mixed in the first airgel paste 140.

예를 들면, 제1 에어로겔 페이스트(140) 및 폴리비닐 부티랄이 100 : 1 부피비로 혼합될 수 있는 것이다. 다만 이에 한정되는 것은 아니며, 제1 에어로겔 페이스트(140) 및 결합재(150)는 100 : 1 내지 100 : 15의 부피비로 혼합될 수 있음은 당연하다.For example, the first airgel paste 140 and polyvinyl butyral may be mixed in a volume ratio of 100: 1. However, the present invention is not limited thereto, and the first airgel paste 140 and the binder 150 may be mixed in a volume ratio of 100: 1 to 100: 15.

보다 구체적으로는 슬러리 상태의 제1 에어로겔 페이스트(140)에 폴리비닐 부티랄 0.1 내지 5g, 마크로골400 0.06 내지 0.6g의 결합재(150)를 혼합할 수 있다. More specifically, 0.1 to 5 g of polyvinyl butyral and 0.06 to 0.6 g of the macrogol 400 may be mixed with the first airgel paste 140 in a slurry state.

이어서, 제2 페이스트 제조 단계(S200) 시, 결합재(150)가 혼합된 제1 에어로겔 페이스트(140)에 가소제(160)가 결합되는데, 여기서 가소제(160)는 전술한 결합재(150) 대비 5 : 3 부피비로 혼합될 수 있다. Subsequently, during the second paste manufacturing step (S200), the plasticizer 160 is bonded to the first airgel paste 140 in which the binder 150 is mixed, where the plasticizer 160 has a ratio of 5 to the binder 150 described above. Can be mixed in 3 volume ratios.

가소제(160)로, n-부틸, 디부틸, 에틸렌, 폴리에틸렌이 적용될 수 있는데, 본 실시예의 경우, 디부틸 프탈레이트가 전술한 부피비로 혼합될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 결합재(150) 및 가소제(160)는 5 : 1 내지 1 : 1의 비율로 혼합될 수 있다.As the plasticizer 160, n-butyl, dibutyl, ethylene, polyethylene may be applied. In the present embodiment, dibutyl phthalate may be mixed in the above-described volume ratio. However, the present invention is not limited thereto, and the binder 150 and the plasticizer 160 may be mixed in a ratio of 5: 1 to 1: 1.

그리고 제2 페이스트 제조 단계(S200) 시 제2 분쇄는, 전술한 제1 분쇄와 마찬가지로, 지르코니아 구를 이용한 볼 밀 공정을 통해 이루어질 수 있다. 예를 들면, 100 내지 500g의 지르코니아 구를 이용하여 200 내지 500rpm에서 4 내지 24시간 동안 결합재(150) 및 가소제(160)가 혼합된 제1 에어로겔 페이스트(140)을 분쇄(제2 분쇄)함으로써 균일한 제2 에어로겔 페이스트(170)를 얻을 수 있는 것이다.In the second paste manufacturing step S200, the second grinding may be performed through a ball mill process using zirconia sphere, similarly to the first grinding. For example, by uniformly pulverizing (second grinding) the first airgel paste 140 mixed with the binder 150 and the plasticizer 160 at 200 to 500 rpm for 4 to 24 hours using 100 to 500 g of zirconia sphere. One second airgel paste 170 can be obtained.

한편, 본 실시예의 공기 제거 단계(S300)는, 탈포기, 거품 제거기 또는 진공 교반기를 이용하여 제2 에어로겔 페이스트(170)에 함유된 내부 공기를 제거하는 단계이다.On the other hand, the air removal step (S300) of the present embodiment is a step of removing the internal air contained in the second airgel paste 170 using a deaerator, defoamer or vacuum stirrer.

이러한 공기 제거 단계(S300) 시, 제2 에어로겔 페이스트(170)를 탈포기에 넣고, 25 내지 60mmHg의 진공도에서 10 내지 30분 동안 10 내지 100rpm의 회전속도로 회전시키면 제2 에어로겔 페이스트(170)로부터 기포를 제거할 수 있으며, 이를 통해 최종 에어로겔 페이스트(180)를 제조할 수 있다.In this air removal step (S300), the second airgel paste 170 is placed in a deaerator and rotated at a rotational speed of 10 to 100 rpm for 10 to 30 minutes at a vacuum degree of 25 to 60 mmHg from the second airgel paste 170. Bubbles can be removed, and thus the final airgel paste 180 can be prepared.

이러한 단계들에 의해 제조된 에어로겔 페이스트(180)는 용매 증발을 방지하기 위해 유리병 등에 넣어 보관될 수 있다.The airgel paste 180 prepared by these steps may be stored in a glass bottle or the like to prevent solvent evaporation.

한편, 이하에서는 도 4를 참조하여, 본 발명이 일 실시예에 따른 에어로겔 페이스트와 다른 제품들의 열전도율을 비교하기로 한다.Meanwhile, referring to FIG. 4, the present invention compares the thermal conductivity of an airgel paste and other products according to an embodiment.

KS 규격의 KSL 9016(보온재의 열전도율 측정 방법)을 기반으로 하여 측정한 결과, 표준상태(27℃, 1기압)에서 본 실시예의 에어로겔 페이스트(180)는 0.06W/mK의 열전도율을 갖는다. 이를 바탕으로 본 실시예의 에어로겔 페이스트(180)와 동일한 질량을 갖는 세라믹 단열 페인트, 단열 몰탈 및 수성 단열 도료의 열관류율(W/m2·K)을 비교할 경우, 비교 대상인 재료들보다 상대적으로 매우 작은 열관류율을 가짐을 알 수 있다. 따라서, 본 실시예의 에어로겔 페이스트(180)의 경우, 기존의 단열 물질보다 단열 성능이 현저히 우수함을 유추할 수 있다.As a result of measuring based on KSL 9016 (Method for measuring thermal conductivity of a heat insulating material) of the KS standard, the airgel paste 180 of the present embodiment has a thermal conductivity of 0.06 W / mK at a standard state (27 ° C., 1 atmosphere). On the basis of this, when comparing the heat permeability (W / m 2 · K) of the ceramic insulating paint, the insulating mortar and the water-based insulating paint having the same mass as the airgel paste 180 of the present embodiment, the thermal permeability is relatively much smaller than the materials to be compared. It can be seen that it has. Therefore, in the case of the airgel paste 180 of the present embodiment, it can be inferred that the heat insulating performance is significantly superior to the existing heat insulating material.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 에어로겔을 페이스트 형태로 제조함으로써 우수한 단열성, 차음성 및 방수 성능을 얻을 수 있으며, 이로 인해 다양한 분야의 기기, 시설 또는 재료 등에 단열재, 차음재 또는 방수재로 적용할 수 있는 장점이 있다.As such, according to an embodiment of the present invention, by manufacturing the airgel in the form of a paste, it is possible to obtain excellent heat insulation, sound insulation and waterproof performance, which can be applied as a heat insulating material, a sound insulation material or a waterproof material to devices, facilities or materials of various fields. There are advantages to it.

또한, 에어로겔 분말(110)과 화학 재료의 혼합으로 제조되는 에어로겔 페이스트(180)가 높은 재료 균질성을 가지면서도 나노 다공질 에어로겔 함유량과 함께 재료의 안정성을 가지며 또한 사용에 편리한 점도를 갖게 됨으로써 각종 재료의 표면 코팅에 적용할 수 있는 장점도 있다.In addition, the airgel paste 180 prepared by mixing the airgel powder 110 and the chemical material has a high material homogeneity, but also has a nanoporous airgel content and stability of the material together with a viscosity that is convenient for use, thereby providing a surface of various materials. There are also advantages that can be applied to coatings.

한편, 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention. Therefore, such modifications or variations will have to be belong to the claims of the present invention.

S100 : 제1 페이스트 제조 단계
S200 : 제2 페이스트 제조 단계
S300 : 공기 제거 단계
110 : 에어로겔 분말
140 : 제1 에어로겔 페이스트
170 : 제2 에어로겔 페이스트
180 : 에어로겔 페이스트S100: first paste manufacturing step
S200: second paste manufacturing step
S300: Air Removal Step
110: airgel powder
140: first airgel paste
170: second airgel paste
180: airgel paste

Claims (10)

용제와 혼합된 에어로겔(aerogel) 분말에 계면 활성제를 혼합한 후 제1 분쇄를 통해 제1 에어로겔 페이스트를 제조하는, 제1 페이스트 제조 단계; 및
상기 제1 에어로겔 페이스트에 결합재 또는 가소제를 혼합한 후 제2 분쇄를 통해 제2 에어로겔 페이스트를 제조하는, 제2 페이스트 제조 단계;
를 포함하는 에어로겔 페이스트 제조 방법.
A first paste manufacturing step of preparing a first airgel paste by first grinding after mixing a surfactant in an aerogel powder mixed with a solvent; And
A second paste manufacturing step of preparing a second airgel paste by second grinding after mixing a binder or a plasticizer with the first airgel paste;
Airgel paste manufacturing method comprising a.
제1항에 있어서,
상기 제2 에어로겔 페이스트에 함유된 내부 공기를 제거하는, 공기 제거 단계를 더 포함하는 에어로겔 페이스트 제조 방법.
The method of claim 1,
The airgel paste manufacturing method further comprises an air removing step of removing the internal air contained in the second airgel paste.
제1항에 있어서,
상기 제1 페이스트 제조 단계 시 사용되는 상기 에어로겔 분말은,
설정된 비율로 규산나트륨 용액, 아세트산 및 물의 혼합물을 교반하는 단계;
상기 혼합물을 몰드에 부어 겔화하여 겔로 만드는 단계;
상기 겔을 세척한 후 표면처리하는 단계;
표면처리된 상기 겔을 건조한 후 소결시키는 단계; 및
소결된 상기 겔은 분쇄하여 소수성의 에어로겔 분말로 만드는 단계;
를 통해 제조되는 에어로겔 페이스트 제조 방법.
The method of claim 1,
The airgel powder used in the first paste manufacturing step,
Stirring the mixture of sodium silicate solution, acetic acid and water in a set ratio;
Pouring the mixture into a mold and gelling to gel;
Surface treatment after washing the gel;
Drying and sintering the surface treated gel; And
Grinding the sintered gel into a hydrophobic airgel powder;
Airgel paste manufacturing method prepared through.
제1항에 있어서,
상기 제1 페이스트 제조 단계 시, 상기 에어로겔 분말에 메탄올, 에탄올, 부탄온, 벤젠 중 하나 또는 혼합물을 상기 용제로 하여 설정된 비율로 혼합하는 에어로겔 페이스트 제조 방법.
The method of claim 1,
Airgel paste manufacturing method of mixing the airgel powder in the first paste manufacturing step, one or a mixture of methanol, ethanol, butanone, benzene in the ratio set as the solvent.
제1항에 있어서,
상기 제1 페이스트 제조 단계 시, 상기 용제와 혼합된 상기 에어로겔 분말에 폴리이소부틸렌, 폴리아크릴산, 트리에탄올아민 중 하나 또는 혼합물을 상기 계면 활성제로 하여 설정된 비율로 혼합하는 에어로겔 페이스트 제조 방법.
The method of claim 1,
In the first paste manufacturing step, an airgel paste manufacturing method for mixing one or a mixture of polyisobutylene, polyacrylic acid, triethanolamine in the proportion set by the surfactant to the airgel powder mixed with the solvent.
제1항에 있어서,
상기 제2 페이스트 제조 단계 시, 상기 제1 에어로겔 페이스트에 폴리비닐 부티랄, 폴리비닐 알코올, 에틸 셀룰로오스 중 하나 또는 혼합물을 상기 결합재로 하여 설정된 비율로 혼합하는 에어로겔 페이스트 제조 방법.
The method of claim 1,
In the second paste manufacturing step, airgel paste manufacturing method for mixing one or a mixture of polyvinyl butyral, polyvinyl alcohol, ethyl cellulose in the ratio set by the binder as the binder.
제1항에 있어서,
상기 제2 페이스트 제조 단계 시, 상기 제1 에어로겔 페이스트에 n-부틸, 디부틸, 에틸렌, 폴리에틸렌 글리콜 중 적어도 어느 하나를 상기 가소제로 하여 설정된 비율로 혼합하는 에어로겔 페이스트 제조 방법.
The method of claim 1,
At the time of the second paste manufacturing step, the first airgel paste is mixed with at least one of n-butyl, dibutyl, ethylene, polyethylene glycol in a proportion set by the plasticizer.
제1항에 있어서,
상기 에어로겔 분말은 실리카 또는 카본 계열의 에어로겔이며, 분말 입자의 크기가 1 내지 100μm이고, 기공의 지름이 1 내지 100μm이며, 밀도가 0.03 내지 1g/cm3이고, 열전도율이 5 내지 30mW/m·K인 에어로겔 페이스트 제조 방법.
The method of claim 1,
The airgel powder is a silica or carbon-based airgel, the powder particles have a size of 1 to 100 μm, a pore diameter of 1 to 100 μm, a density of 0.03 to 1 g / cm 3 , and a thermal conductivity of 5 to 30 mW / m · K. Phosphorus airgel paste manufacturing method.
제1항에 있어서,
상기 제1 분쇄 또는 상기 제2 분쇄는 지르코니아 구를 이용한 볼 밀 공정에 의해 실행되는 에어로겔 페이스트 제조 방법.
The method of claim 1,
Wherein said first milling or said second milling is performed by a ball mill process using zirconia spheres.
용제와 혼합된 에어로겔(aerogel) 분말에 계면 활성제를 혼합한 후 제1 분쇄를 통해 제1 에어로겔 페이스트를 제조한 다음, 상기 제1 에어로겔 페이스트에 결합재 또는 가소제를 혼합한 후 제2 분쇄를 통해 제2 에어로겔 페이스트를 제조한 후, 상기 제2 에어로겔 페이스트에 함유된 내부 공기를 제거함으로써 제조되는 에어로겔 페이스트.After the surfactant is mixed with the aerogel powder mixed with the solvent, a first airgel paste is prepared by first grinding, and then a binder or a plasticizer is mixed with the first airgel paste, followed by a second grinding. An airgel paste prepared by preparing an airgel paste and then removing internal air contained in the second airgel paste.
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