KR102071310B1 - 열 전도율이 낮은 실리카 성형체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 8 중량%보다 적은 C 함량, Hg 다공성 측정에 의해 확인된, 0.30　g/cm3보다 작은 밀도, 4　㎛보다 작은 기공에 대해 Hg 다공성 측정에 의해 확인된, 2.0　cm3/g보다 큰 기공 부피, 총 기공 부피를 기준으로, 60% 이상인, 4　㎛보다 작은 기공의 비율, 및 정상-상태(steady-state) 또는 비-정상-상태(non-steady-state) 방법에 의해 확인된, 30　mW/K*m보다 낮은 열 전도율을 가진 실리카 성형체에 관한 것이다. 나아가, 본 발명은 i) 실리카, 하나 이상의 결합제 및 유기 용매를 포함하는 수분 혼합물을 생성하는 단계, 및 ii) 상기 용매를 상기 수분 혼합물로부터 증발시키며, 여기서 실리카 성형체의 성형이 수행되는 단계를 포함하는, 실리카 성형체의 제1 제조 방법; 및 i) 실리카 및 하나 이상의 결합제를 포함하는 혼합물을 생성하는 단계, 및 ii) 상기 혼합물을 압축시켜, 실리카 성형체를 형성하는 단계를 포함하는, 실리카 성형체의 제2 제조 방법; 및 단열 또는 방음을 위한 실리카 성형체의 용도에 관한 것이다.

Description

열 전도율이 낮은 실리카 성형체
본 발명은 적은 C 함량, 작은 밀도, 큰 기공 부피 및 낮은 열 전도율을 갖는 실리카 성형체, 이러한 실리카 성형체의 2가지 제조 방법, 및 단열 또는 방음을 위한 실리카 성형체의 용도에 관한 것이다.
에너지 절약을 위한 단열은 에너지의 지속 가능한 개발 및 증가하는 비용, 및 점점 희박해지는 화석 원료에 대한 자각의 맥락에서 높은 중요성을 띄어 왔다. 단열의 최적화를 위한 이들 요건은 빌딩, 즉 새로운 건축물 또는 기존의 빌딩, 및 로지스틱 또는 비유동적인 섹터에서의 단열에도 동일하게 적용된다.
열 전도율이 낮고 가연성이 낮은 내구성 절연 처리에 있어서, 무기, 다공성 물질에 초점이 점점 더 맞춰지고 있다.
다공성 절연 물질, 예컨대 에어로겔, 또는 발열성 또는 침강 실리카(precipitated silica)가 낮은 열 전도율을 갖는다.
발열성 실리카는 수소 및 산소 불꽃 내에서의 휘발성 규소 화합물, 예컨대 유기 및 무기 클로로실란의 불꽃 가수분해(flame hydrolysis)에 의해 생성된다. 이러한 방식으로 생성된 실리카는 다공성 구조를 가지며, 친수성이다.
침강 실리카는 침강 공정에 의해 워터 글래스(water glass)로부터 생성딘다. 워터 글래스라는 용어는 용융물 또는 이의 수용액으로부터 고형화된 유리 같은, 즉 비정질, 수용성 소듐, 포타슘 및 리튬 실리케이트를 지칭한다. 염의 중화, 가수분해 및 축합은 사슬-유사 Si-O-Si 화합물로부터 미립자 [SiO4/2] 화합물을 형성한다.
이러한 미립자 시스템은 심지어 느슨한 층(bed)에서 압착 없이 양호한 단열 특성을 갖는다. 그러나, 적합한 구조화, 예를 들어 압착에 의한 구조화는 기공 구조의 표적화된 설정에 의해 이들 절연 특성을 개선한다.
빌딩 섹터에 대한, 실리카를 기반으로 하는 이러한 다공성 단열 물질의 단점은 예를 들어 높은 흡수성이며, 결과적으로 단열 특성의 저하이다.
따라서, 빌딩 절연에 적용하는 경우, 흡수성 및 그로 인한 단열 효과의 저하를 감소시키기 위해, 절연 물질의 매우 높은 소수성을 달성하는 것이 바람직하다.
또한, 매우 낮은 가연성, 및 따라서 매우 낮은 탄소 함량(C 함량)을 갖는 절연 물질을 제조하는 것이 바람직하다.
빌딩 섹터에서, 침강 실리카 또는 발열성 실리카의 미분화된 구조는 가공의 어려움, 예를 들어 심각한 먼지 형성을 초래한다. 마찬가지로, 매우 미분화된 성분의 분말 흐름이 제한된다.
예를 들어, DE 29 46 476은 안정화 효과를 위해 섬유를 첨가함으로써 실리카의 압착을 수행하는 공정을 기재하고 있다. 그러나, 이러한 방식으로 제조될 수 있는 성형체는 가공 시 먼지를 형성하고, 섬유의 함량으로 인해 구조의 파괴 없이는 더 이상 분쇄될 수 없으며, 따라서 많은 적용들의 경우 어렵게만 가공될 수 있을 뿐이다.
먼지 형성을 피하고, 물질의 간략화된 제조 및 따라서 가공을 보장하기 위해, 거친 미립자 성형체, 예를 들어 과립이 제공될 수 있다.
DE 10 2010 003 204 A1은, Hg 기공 부피가 0.9　cm3/g보다 크고 dQ3=10%가 0.4 mm보다 크며 dQ3=90%가 3.0 mm보다 작은 실리카 과립(<4　㎛)이 제공되는 공정에서 발열성 실리카 또는 침강 실리카의 과립화를 기재하고 있다. 이러한 경우, 실리카는 수성 현탁액/분산액으로부터 직접 과립화될 수 있다. 수득된 과립화된 물질은 높은 친수성 및 높은 밀도를 갖는다.
EP 1 357 156 B1은, 하나 이상의 실란을 포함하고 압력 및/또는 온도에 의해 치밀화된 기체 내에서의 마이크로과립화된 충전제의 반응에 의한, 75　㎛보다 작은 비드 분획이 15 중량% 미만이고 입자 크기 분포의 중앙값이 130 ㎛ 내지 500　㎛ 범위인 산화물 또는 규산질(siliceous) 충전제의 변형을 기재하고 있다. 이 문헌에서 변형은 표면에서 발생한다.
DE 10 2012 211 121 A1은 액체로부터의 실리카의 과립화, 또는 압착과 분쇄 및 후속적인 표면 변형제와의 반응에 의해 수득된 관능화된 실리카 과립을 기재하고 있다. 수득된 과립화된 물질은 4　㎛보다 작은 기공에 대해 0.8　cm3/g보다 큰 Hg 기공 부피를 갖는다. 수득된 과립화된 물질은 예를 들어 효소에 대해 높은 흡착 능력을 갖는다.
DE 197 29 505 A1은 액체 내에서 실리카를 분산시키고, 분산액을 계속 교반하여 균질한 상을 형성한 다음, 분산액으로부터 수분을 점차 제거하여 미립자 물질을 생성하고, 수득된 과립을 건조 및 신터링(sintering)함으로써, 과립화된 실리카를 생성하는 방법을 기재하고 있다. 기재된 특징은 기공으로부터의 실질적인 자유(freedom)이고, 또한 1　g/cm3보다 큰 밀도이다. 그 결과, 생성된 과립화된 SiO2 물질의 절연 효과가 낮을 것으로 추정될 수 있다.
본 발명은, 8 중량%보다 적은 C 함량, Hg 다공성 측정에 의해 확인된, 0.30　g/cm3보다 작은 밀도, 4　㎛보다 작은 기공에 대해 Hg 다공성 측정에 의해 확인된, 2.0　cm3/g보다 큰 기공 부피, 총 기공 부피를 기준으로, 60% 이상인, 4　㎛보다 작은 기공의 비율, 및 비-정상-상태(non-steady-state) 방법에 의해 확인된, 30　mW/K*m보다 낮은 열 전도율을 가진 실리카 성형체를 제공한다.
본 발명은 또한,
i) 실리카, 하나 이상의 결합제 및 유기 용매를 포함하는 수분 혼합물을 생성하는 단계, 및
ii) 상기 용매를 상기 수분 혼합물로부터 증발시키며, 이때 성형하여, 실리카 성형체를 형성하는 단계
를 포함하는, 실리카 성형체의 제1 제조 방법을 제공한다.
본 발명은 또한,
i) 실리카 및 하나 이상의 결합제를 포함하는 혼합물을 생성하는 단계, 및
ii) 상기 혼합물을 압축시켜, 실리카 성형체를 형성하는 단계
를 포함하는, 실리카 성형체의 제2 제조 방법을 제공한다.
이러한 방식으로 제조된 성형체는 작은 밀도를 갖고 매우 양호한 단열재인 것으로 확인되었다. 사용되는 결합제에 따라, 수득되는 생성물은 심지어 낮은 C 함량을 갖고 있더라도 계속해서 소수성이다. 성형체는 이의 기계적 안정성 때문에 쉽게 취급 가능하다. 이용되는 공정에 따라, 수득되는 생성물은 과립과 같은 다양한 형상들을 취할 수 있다. 이러한 방식으로, 실리카 성형체의 형상은 공정 및 요건의 함수로서 요망되도록 설정될 수 있다.
실리카 성형체의 C 함량은 바람직하게는 6 중량% 미만, 특히 바람직하게는 4 중량% 미만이다. 실리카 성형체의 C 함량은 바람직하게는 1 중량% 이상, 특히 바람직하게는 1.5 중량% 이상이다. 계속해서 유지되는 소수성 없이 과립이 수득되는 추가의 구현예에서, C 함량은 바람직하게는 3 중량% 미만, 특히 바람직하게는 2 중량% 미만이다.
실리카 성형체의 밀도는 바람직하게는, 비중측정(pycnometry) 또는 Hg 다공성 측정에 의해 확인 시, 바람직하게는 0.25　g/cm3 미만, 특히 바람직하게는 0.20　g/cm3 미만이다.
실리카 성형체는 Hg 다공성 측정에 의해 확인 시, 4　㎛보다 작은 기공에 대해 바람직하게는 2.5　cm3/g 초과, 특히 바람직하게는 2.9　cm3/g 초과, 특히 바람직하게는 3.3　cm3/g 초과의 기공 부피를 갖는다.
Hg 다공성 측정에 의해 확인되고, 총 이론적 기공 부피를 기준으로 하며, 수득된 성형체의 밀도로부터 계산 시, 4　㎛보다 작은 기공의 비율은 바람직하게는 70% 초과, 특히 바람직하게는 80% 초과, 특히 바람직하게는 90% 초과이다.
25℃에서 실리카 성형체의 정상-상태 또는 비-정상-상태에 의해 확인되는 열 전도율은 바람직하게는 26　mW/K*m 미만, 특히 바람직하게는 22　mW/K*m 미만이다.
바람직한 구현예에서, 실리카 성형체는 현재 제시된 특성뿐만 아니라 영구적인 소수성을 갖는다.
실리카 성형체가 취할 수 있는 형상의 예로는, 과립, 플레이트, 한정된 성형체, 예컨대 고리 또는 펠렛 및 무작위한 크기 분포를 갖는 단편들이 있다. 크기 분포는 ii) 이용되는 분쇄 공정을 통한 각각의 성형 단계에 의해 설정될 수 있다.
본 발명의 방법에서, 당업자에게 공지된 모든 실리카들을 사용할 수 있다. 발열성 실리카, 침강 실리카 또는 이들의 혼합물을 사용하는 것이 바람직하다. 나아가, 표면적이 50 내지 800　m2/g, 특히 바람직하게는 100 내지 500　m2/g 범위인 실리카, 특히 바람직하게는 표면적이 150 내지 400　m2/g 범위인 실리카가 바람직하다. 사용되는 실리카는 친수성, 부분적으로 소수성, 또는 소수성일 수 있다.
본 발명의 목적을 위해, 친수성은, 표면 상의 Si-OH 기가 접근 가능하고 실리카가 물에 의해 습윤될 수 있음을 의미한다.
부분적으로 소수성 또는 소수성은, 본 발명의 목적을 위해, 표면 상의 Si-OH 기가 유기 기와 부분적으로 반응하여, 접근 가능한 Si-OH 기 중 일부가 예를 들어 EP1433749 또는 EP686676에 기재된 바와 같이 환원됨을 의미한다.
친수성 실리카, 또는 친수성 실리카와 부분적으로 소수성 실리카의 혼합물을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 방법에 사용되는 실리카는 1차 입자로 구성된 응집된 구조를 가지며, 상기 1차 입자는 다공성 실리카 성형체를 제공하는 공정의 진행 중 구조화된다.
실리카 성형체를 형성하기 위한 구조화 후, 구조물을 화학적 결합 또는 물리적 결합에 의해 고정시킨다.
개별 실리카를 접합시키기 위한 결합제가 화학적 기에 의해 응집됨에 따라, 당업자에게 공지되고 2관능성 또는 보다 높은 관능성을 가진 모든 결합제 시스템들을 이용한다. 전제 조건은, 실리카 표면 상의 관능기, 바람직하게는 OH 기와 반응하는 능력, 즉 결합을 형성하는 능력이다.
결합제 시스템으로서, 식 (I)의 오르가노실란을 사용하는 것이 바람직하다:
Z1+x-SiR2-x-(CH2)v-Y (I),
상기 식 (I)에서,
Z는 할로겐, 질소 라디칼, OR1, OCOR1 또는 OH이고,
R 1 은 C-O-결합된 C1-C15-탄화수소 라디칼, 바람직하게는 C1-C8-탄화수소 라디칼, 특히 바람직하게는 C1-C3-탄화수소 라디칼이다.
R은 수소, 치환기를 갖거나 또는 갖지 않는 유기, 선형, 분지형, 환형, 포화된 또는 불포화된, 방향족 또는 헤테로방향족 라디칼이다. 이는, 라디칼 R이 치환되거나 또는 비치환될 수 있음을 의미한다. 바람직한 치환기는 -CN, -NCO, -NR'2, -COOH, -COOR', -할로겐, -(메트)아크릴, -에폭시, -SH, -OH, -CONR'2, -O-R', -CO-R', -COO-R', -OCO-R', -OCOO-R', -S-R', -NR'-, -N=R', -N=N-R' 또는 -P=R'이다. 특히 바람직한 라디칼 R은 1개 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 포화된 또는 불포화된 라디칼, 특히 바람직하게는 Cl-C4-알킬, 비닐, 3-아미노프로필, -CH2-CH2-CH2-NH-CH2-CH2-NH2, 특히 메틸 또는 에틸이다. R이 메틸기인 것이 특히 바람직하다.
R'는 C1-C6-탄화수소 라디칼, 바람직하게는 Cl-C4-알킬, 비닐, 특히 메틸 또는 에틸이다.
Y는 수소, 포화된, 또는 모노불포화된 또는 폴리불포화된 C1-C20-탄화수소 라디칼, -OC(O)C(R')=CH2, -비닐, -하이드록실, -할로겐, 포스포나토, -NCO, -NH-C(O)-OR', -글리시독시, -SH, 산 무수물, 예컨대 숙신산 무수물이다.
v는 0 내지 10, 바람직하게는 0 내지 5, 특히 바람직하게는 0, 1 또는 3의 정수를 가지고,
x는 1 또는 2이다.
알콕시-관능성 또는 아세톡시-관능성 단량체성 또는 올리고머성 실란 또는 이들의 혼합물을 사용하는 것이 바람직하다. 포화된 또는 불포화된 유기 기 C1-C3-알킬, 및 알콕시기로서 메톡시기 또는 에톡시기를 사용하는 것이 특히 바람직하다.
결합제 시스템으로서, 식 (IIa)의 A 단위 및 식 (IIb 내지 IId)의 B 단위로 구성된 오르가노실록산을 사용하는 것이 또한 바람직하다.
(R3SiO1/2) (IIa),
(R2SiO2/2) (IIb),
(RSiO3/2) (IIc),
(SiO4/2) (IId),
상기 식들에서, 오르가노실록산은 Si 원자 상에 1 또는 2개의 -Z 기를 함유할 수 있으며, 여기서 Z는 상기 정의된 바와 같고, 오르가노실록산은 번호 C에 ≡SiZ 또는 =SiZ2 기를 가지며, 하기의 내용이 A, B 및 C에 적용된다:
1 ≤ B ≤ 5000, 바람직하게는 3 ≤ B ≤ 1000, 특히 바람직하게는 5 ≤ B ≤ 100, 구체적인 구현예에서 5 ≤ B ≤ 50이되, 단, B ≥ A+C, 바람직하게는 B > A+C, 특히 바람직하게는 B > 2 x (A+C)이고, 여기서, A+B=0인 경우 하기의 내용이 적용된다: 10 ≤ B ≤ 100, 바람직하게는 A + C ≤ 20, 특히 바람직하게는 A + C ≤ 2, 여기서 A : C의 비율은 임의의 값을 가질 수 있고, R은 상기 정의된 바와 같다.
식 II의 오르가노실록산을 사용하는 것이 바람직하다.
오르가노실록산의 예로는, 다이알킬실록시 단위의 평균 수를 2 초과, 바람직하게는 10 초과, 바람직하게는 100 미만, 특히 바람직하게는 50 미만으로 갖는 선형 또는 환형 다이알킬실록산이다. 다이알킬실록산은 바람직하게는 다이메틸실록산, 특히 바람직하게는 폴리다이메틸실록산이다.
선형 폴리다이메틸실록산의 예로는, 말단 기를 갖는 것들이 있다: 트리메틸실록시, 다이메틸하이드록시실록시, 다이메틸클로로실록시, 메틸다이클로로실록시, 다이메틸메톡시실록시, 메틸다이메톡시실록시, 다이메틸에톡시실록시, 메틸다이에톡시실록시, 다이메틸아세톡시실록시, 메틸다이아세톡시실록시; 특히 트리메틸실록시 및 다이메틸하이드록시실록시가 바람직하다.
말단 기는 동일하거나 또는 서로 다를 수 있다.
개별 실리카 응집물의 물리적 결합을 위해, 당업자에게 공지된 모든 실리콘 생성물, 특히 실리콘 수지가 사용된다. 예로는, 식 (IIa 내지 IId)의 5개 이상의 단위로 구성된 실리콘 수지가 있으며, 여기서 사실상 어떠한 Z기도 존재하지 않는다. 그러나, 화학적 결합제와 물리적 결합제의 혼합물을 사용하는 것이 또한 가능하다.
추가의 바람직한 구현예에서, 유형 RxSiCl4-x의 클로로실란 또는 이들의 혼합물은 결합제 시스템으로서 사용되고, 여기서, x = 0, 1 또는 2이고, R은 동일하거나 또는 서로 다를 수 있고 상기 정의된 바와 같을 수 있다.
수득된 실리카 성형체의 소수성이 달성되지 않는 추가의 바람직한 구현예에서, 유형 Si-Z4의 4관능성 오르가노실란 또는 이의 가수분해물이 사용되며, 여기서 Z은 상기 정의된 바와 같다.
실리카 성형체의 영구적인 소수성을 달성하기 위해, 2관능성 또는 3관능성 시스템을 사용하는 것이 바람직하며, 즉 소수성화를 초래하는, 규소에 직접 결합된 반응성 기뿐만 아니라 유기 기가 분자 내에 존재한다.
결합제의 양은 표면의 점유, 즉 바람직하게는 소수성화, 및 개별 실리카 응집물의 결합이 둘 다 발생할 수 있도록 선택된다. 여기서, 사용되는 결합제의 양은 실리카의 표면적에 따라 다르다. 상대적으로 작은 표면적의 경우, 결합제를 감소된 양으로 사용하는 것이 유리할 수 있다. 이와는 무관하게, 실리카의 질량을 기준으로, 1 내지 30 중량%, 특히 바람직하게는 5 내지 25 중량%의 결합제를 사용하는 것이 바람직하고, 특히 8 내지 20 중량%의 결합제 시스템을 사용하는 것이 바람직하다.
방법 1용 용매로서, 실리카 및 결합제 시스템의 균질한 분포를 보장할 수 있는 모든 유기 용매들을 사용하는 것이 가능하다. 용매의 성질은 용매의 제거 동안 수축 거동을 결정하고, 따라서 생성물의 최종 특성, 예를 들어 밀도를 결정한다. 용매는 결합제 시스템 또는 실리카와 반응하여 반응을 방해해서는 안 된다. 용매는 결합제를 용해시켜서 실리카에 걸쳐 결합제를 균질하게 분포시킬 수 있어야 한다. 0.10　MPa(abs.)에서 비점이 120℃ 이하, 특히 90℃ 이하인 용매가 바람직하다. 물보다 낮은 표면 장력을 가진 용매를 사용하는 것이 바람직하며, 특히 알칸, 에테르 또는 알코올, 특히 펜탄, n-헥산, 이소헥산, 헵탄, 다이에틸 에테르, 메틸 tert-부틸 에테르, 메탄올 또는 에탄올을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 언급된 용매들의 혼합물을 사용하는 것이 가능하다.
사용되는 용매의 양은, 교반 가능한 물질이 생성된 혼합물로부터 수득되도록 선택된다. 이는, 유체 내지 고도로 점성이도록 설정될 수 있다. 수분 혼합물은 바람직하게는 분산액이다.
용매의 양은 바람직하게는, 30 L/kg 미만의 실리카, 바람직하게는 23 L/kg 미만의 실리카, 특히 바람직하게는 18 L/kg 미만의 실리카, 특히 10 L/kg 미만의 실리카이다.
결합제 시스템의 활성화는 필요하다면, 알콕시실란의 가수분해를 위해 당업자에게 공지된 모든 촉매들, 예를 들어 루이스 산 또는 브뢴스테드 산, 예를 들어 티타늄 알콕사이드 또는 틴(tin) 알콕사이드에 의해 수행될 수 있다. 가수분해는 바람직하게는, 수성 산을 분산액에 첨가함으로써 촉매화된다. 수성 염산을 첨가하는 것이 특히 바람직하다. 마찬가지로, 결합제 시스템의 활성화는 온도를 증가시킴으로써, 또는 촉매와 승온의 조합에 의해 수행될 수 있다. 예를 들어 온도를 대기압에서 비점보다 높게 증가시키기 위해 초대기압 하에서 활성화를 수행하는 것이 또한, 가능하다. 매우 소량의 촉매를 사용하는 것이 바람직하다.
추가의 구성성분으로서, 적외선 범위에서 열 방사선을 흡수하거나, 산란시키거나 또는 반사할 수 있는 화합물이 분산액에 첨가될 수 있다. 이러한 화합물은 일반적으로, IR 불투명체로서 지칭된다. 이들 불투명체는 바람직하게는, 바람직하게는 1.5 내지 10　μm의 IR 스펙트럼 영역 내에서 최대를 갖는다. 입자의 크기는 바람직하게는, 0.5-15　㎛이다. 이러한 성분의 예로는, 바람직하게는 티타늄 옥사이드, 지르코늄 옥사이드, 일메나이트(ilmenite), 아이언 티타네이트, 아이언 옥사이드, 지르코늄 실리케이트, 실리콘 카바이드, 마그네스 옥사이드 및 카본 블랙이 있다.
더욱이, 정전하를 감소시키기 위해 당업자에게 공지된 모든 첨가제들, 예를 들어 전도성 알킬암모늄 염이 필요하다면, 정전하를 감소시키기 위해 분산액에 첨가될 수 있다.
기술적 및/또는 경제적 이유에서, 추가의 충전제들이 분산액에 첨가될 수 있다. 본원에서 사용되는 첨가제는 바람직하게는 실리콘 다이옥사이드의 합성적으로 생성된 변형이며, 예를 들어 에어로겔, 침강 실리카, 전기 아크 실리카, 규소 또는 페로규소의 전기화학적 생성에서 휘발성 실리콘 모노옥사이드의 산화에 의해 형성되는 SiO2-함유 연진이다. 마찬가지로, 실리케이트, 예컨대 칼슘 실리케이트, 마그네슘 실리케이트 및 혼합된 실리케이트, 예컨대 올리빈(olivine)을 산을 이용하여 침출시킴으로써 제조된 실리카를 사용하는 것이 가능하다. 자연 발생 SiO2-함유 화합물, 예컨대 규조토 및 규조토(kieselguhr)가 또한 이용된다.
제1 방법에서, 실리카 성형체는, 유기 용매 내 개별 구성성분들의 혼합물이 생성되고, 후속적으로 성형이 용매의 제거에 의해 수행되는 공정에서 생성된다. 실리카 : 유기 용매의 선택된 비율에 따라, 유체 분산액 또는 슬러리-유사 물질이 수득될 수 있다.
바람직한 구현예에서, 구성성분들은 하나 이상의 유기 용매 내에서 혼합된다. 오로지 하나의 유기 용매를 사용하는 것이 바람직하다. 본원에서 혼합물의 생성은 당업자에게 공지된 모든 방법들, 예를 들어 텀블 믹서에 의한 예를 들어 진탕, 또는 예를 들어 빔 교반기, 고속 교반기, 로터-스테이터 시스템 또는 전단 갭에서 강제적인 습윤을 갖는 인덕터(inductor)에 의한 교반에 의해 수행될 수 있다. 마찬가지로, 혼합물은 실리카에 결합제 시스템 및 유기 용매를 순차적으로 또는 동시에 분무하고, 또한 추가의 구성성분을 예를 들어 이동층 또는 유동층 내에서 분무함으로써 생성될 수 있다.
그런 다음, 반응 혼합물을 바람직하게는 가열하여, 사용되는 결합제를 활성화시킨 후, 용매를 제거한다. 본원에서 온도는 바람직하게는, 20℃ 내지 사용되는 유기 용매의 비점, 특히 바람직하게는 20℃ 내지 80℃, 특히 20℃ 내지 60℃의 범위이다. 예를 들어 대기압에서 온도를 비점보다 높게 증가시키기 위해, 초대기압 하에서의 활성화가 또한 가능하다. 활성화 기간은 바람직하게는 180분 미만, 바람직하게는 120분 미만, 특히 바람직하게는 60분 미만이다. 활성화 기간이 충분했는지의 여부는 예를 들어 NMR 분광광도법에 의해 체크될 수 있다. 본원에서, 반응성 기의 가수분해가 후속될 수 있다.
용매의 증발은 분산액을 줄이는 역할을 하고, 후속해서 감압 및/또는 승온에서 예를 들어 텀블 믹서, 둥근 바닥 플라스크에서의 연속적인 운동에 의해 수행되고, 미립자 조성물(과립 물질)은 추가의 공정 측정 없이 형성된다. 본원에서 사용되는 온도는 상기 언급된 범위이다. 압력 설정은 바람직하게는 2　bar 미만, 특히 바람직하게는 1　bar 미만, 특히 800　mbar 미만이다.
수득된 성형체는 후속해서 건조되어, 추가의 경화를 수행하고, 용매 잔여물을 일정한 중량까지 제거한다. 이들 과립은 몰드 내로 도입되어, 성형이 수행될 수 있다. 일정한 중량까지의 건조는 바람직하게는 80℃ 내지 150℃ 범위의 온도, 특히 바람직하게는 120℃의 온도에서 수행된다. 이러한 건조를 가속화하기 위해, 아대기압(subatmospheric pressure)이 적용될 수 있다. 본원에서, 압력을 800　mbar 미만, 특히 바람직하게는 500　mbar 미만, 특히 200　mbar 미만으로 설정하는 것이 바람직하다. 본원에서 건조는 당업자에게 공지된 모든 방법들을 사용한 방사선, 대류 및/또는 접촉 건조에 의해 수행될 수 있다.
과립화 및 건조 동안 분리되는 용매는 방법 1에서 재순환될 수 있으며, 바람직하게는 예를 들어 없어진 임의의 불순물 또는 반응성 기의 제거 후에 재순환될 수 있으며, 알콕시-관능성 결합제로부터 알코올이 재순환될 수 있다.
다양한 입자 크기들로의 분리는 미립자 물질의 최종 건조 이전, 도중 또는 이후에 수행될 수 있다. 벌크 물질을 체질하거나 분류하기 위해 당업자에게 공지된 모든 방법들이 본원에서 이용될 수 있다. 다양한 입자 크기 분획들을 체질에 의해 분리하는 것이 바람직하다.
수득된 거친 물질은 또한, 모든 종래의 방법들, 예컨대 분류화, 분쇄, 크러싱에 의해 분쇄될 수 있다. 체질 작업 동안, 거친 물질은 바람직하게는, 분쇄를 수행하기 위해 가장 큰 메쉬 개구를 가진 체를 통해 압축된다.
분류화는 또한, 건조(예를 들어 유동층 분류) 동안 수행될 수 있다.
미세물은 과립 생성을 위해 방법 1로 재순환될 수 있다.
성형은 건조 동안 자가-구조화에 의해, 예를 들어 당업자에게 공지된 진탕 또는 다른 과립화 방법에 의해 수행될 수 있다. 그러나, 수분 조성물은 또한, 표적화된 성형을 받게 될 수 있다. 이러한 목적을 위해, 점성 조성물의 성형을 위한 당업자에게 공지된 모든 방법들, 예를 들어 압출 또는 사출 성형을 사용하는 것이 가능하다.
제2 방법에서, 실리카 성형체는, 개별 구성성분들(실리카 및 결합제 시스템, 선택적으로 촉매)의 혼합물이 생성되고, 후속적으로 압착(압축)에 의해 요망되는 형상 및 밀도로 되는 공정에서 생성된다. 후속적으로, 경화가 승온에서 수행된다.
바람직한 구현예에서, 구성성분들이 혼합된다. 액체 결합제 시스템이 이용되는 경우, 이들 시스템은 자유-유동성 분말이 수득될 때까지 예를 들어 실리카를 액체 결합제에 첨가함으로써 실리카의 일부 상에 흡착된다. 마찬가지로, 결합제의 흡착은 이동층 또는 유동층 내에서 실리카에 요망되는 액체 결합제를 분무함으로써 수행될 수 있다. 결합제 시스템을 활성화시키기 위해 촉매가 첨가되는 경우, 이 또한 마찬가지로 바람직하게는, 결합제 시스템과의 혼합물 내에서 실리카 상에 흡착된다.
후속해서, 수득된 혼합물은 압착 또는 압축에 의해 요망되는 밀도로 된다. 이는 당업자에게 공지된 모든 방법들, 예를 들어 수압 프레스 내에서의 압착에 의해 수행될 수 있다. 이러한 목적을 위해, 요망되는 양의 혼합물이 바람직하게는 압축 몰드 내로 도입되고, 요망되는 밀도가 달성될 때까지 펀치가 수압 프레스에 의해 압축되고, 후속해서 펀치가 경화 기간 동안 고정된다. 결합을 수행하기 위해, 승온이지만 사용되는 결합제 시스템의 비점보다 낮은 온도에서 경화를 수행하는 것이 유리하다. 경화는 바람직하게는 60℃ 내지 140℃, 바람직하게는 70℃ 내지 120℃, 특히 바람직하게는 80℃ 내지 100℃ 범위에서 수행된다. 예를 들어 대기압에서 비점보다 높은 온도까지 증가시키기 위한 초대기압 하에서의 활성화가 또한, 가능하다. 이러한 방식으로, 휘발성 결합제 시스템이 또한 사용될 수 있다. 더욱이, 예를 들어 롤러가 압착에 사용될 수 있다. 이를 위해, 혼합물은 수송되고, 롤러에 의해 요망되는 밀도까지 압착된다. 본원에서 경화는 가열 가능한 롤러에 의해 수행될 수 있다. 조성물의 압착은 예를 들어 압출에 의해 수행될 수 있으며, 성형이 선택적으로 동시에 수행될 수 있다. 경화 기간은 바람직하게는 48시간 미만, 특히 바람직하게는 24시간 미만, 특히 3시간 미만이다.
그런 다음, 이러한 방식으로 수득된 성형체는 필요하다면 분쇄될 수 있다. 이러한 분쇄는 당업자에게 공지된 모든 방법들, 예를 들어 크러싱, 분류화 또는 밀링에 의해 수행될 수 있다. 생성된 단편들을 다양한 입자 크기 분획들로 분리하는 것이 후속적으로 수행된다.
본원에서, 벌크 물질의 체질 또는 분류화를 위해 당업자에게 공지된 모든 방법들을 사용할 수 있다. 다양한 입자 크기 분획들의 분리는 바람직하게는 체질에 의해 수행된다.
필요하다면, 한정된 성형체, 예컨대 플레이트, 구, 실린더, (예를 들어 파이프용) 중공 실린더 및 보다 복잡한 형상체, 예컨대 전기 기구(예를 들어 냉장고, 쿠킹 영역)용 절연재 및 자동차 섹터에서의 절연재가 또한, 개시된 방법에 의해 제조될 수 있다.
제조 방법 및 요망되는 용도에 따라, 다양한 입자 크기 또는 입자 크기 분포들이 개시된 방법들을 통해 생성될 수 있다.
실리카 성형체는 바람직하게는 단열 또는 방음을 위해, 당업자에게 공지된 사용 형태로 사용된다. 예를 들어, 실리카 성형체는, 직접 절연 물질로서, 또는 예를 들어 조적벽 내의 중공 공간을 채우거나 또는 중공 빌딩 블록을 채우기 위한 블로우-인(blow-in) 절연 물질로서 사용될 수 있는 보드 형태로 추가로 가공된 후, 선택적으로 추가의 유기 또는 무기 결합제 시스템과 조합하여, 무기 플라스터(plaster) 또는 렌더(render) 시스템에서 컴포넌트로서 이용된다.
상기 식에서 제시된 상기 모든 기호들은 각각의 경우 서로 독립적으로 이들의 의미를 갖는다. 모든 식들에서, 규소 원자는 4가이다. 혼합물의 모든 구성분들의 합계는 100 중량%이다. 실리카라는 표현은 규산을 수반한다.
하기 실시예에서, 다르게 지시되지 않는 한, 표시된 모든 양 및 퍼센트는 중량에 의한 것이고, 모든 압력은 0.10　MPa(abs.)이며, 모든 온도는 20℃이다.
밀도의 확인
소수성 실리카 성형체의 밀도를 비중측정에 의해 확인하였다. 이를 위해, 크기가 5　mm보다 큰 개별 과립화된 물질을 분석용 저울(m1) 상에서 칭량하였으며, 부피를 확인하기 위해, Blaubrand의 DIN ISO 3507에 따라 게이-뤼삭(Gay-Lussac) 유형의 25 ml 비중측정계(유리 비중측정계) 내에서 물의 배수를 실온에서 측정하였다. 이를 위해, 하기 질량들을 분석용 저울 상에서 확인하였다:
m2: 증류수가 채워진 비중측정계의 질량
m3: 과립화된 실리카 및 증류수가 채워진 비중측정계의 질량.
과립화된 물질의 부피(V1)는 배수된 물의 부피(V2)에 상응한다. 과립화된 물질의 부피 및 밀도를 하기 식에 따라 계산하였다:
V1 = V2 = ρw * (m2 - (m3 - m1))
ρ과립화된 실리카 = m1/V1
여기서, ρw는 실온에서 물의 밀도(0.998　g/cm3)이다.
비중측정계에 과립화된 물질 및 물을 채울 때, 공기 방울이 포함되지 않도록 주의를 기울였다. 과립의 높은 소수성으로 인해, 시료의 기공 내에 물이 침투되는 것을 배제한다. 대조군으로서, 과립화된 물질의 중량을, 재칭량에 의한 측정 후 확인하였다.
수율의 확인
수율을 확인하기 위해, 생성물을 일정한 중량까지 건조하고, 후속해서 실온에서 칭량하였다.
열 전도율의 확인
과립화된 물질의 열 전도율을, 실온에서 THB 핫 포인트 센서(3 x 3　mm Kapton)를 사용하여 Linseis사의 THB 트랜지언트 핫 브릿지 애널라이저(THB-100) 상에서 적어도 4 x 4　mm 치수의 매끄러운 면을 가진 과립 상에서 측정하였다(측정 시간 30초, 전류: 5　mA, 발열량: 5　mW). 센서의 보정을 열 전도율이 16.2　mW K * m인 참조 상에서 수행하였다.
압축 작업에 의한 플레이트-성형체의 제조 시, 열 전도율을, 11 x 11 x 2　cm 치수의 플레이트 상에서 Hesto사의 장비 모델 A206을 사용하여 DIN EN 12667:2001을 기반으로 한 방법에 의해 확인한다.
탄소 함량의 확인
시료의 탄소 함량(C 함량)의 확인을 Leco CS 230 애널라이저 상에서 수행하였다. 분석을 산소의 스트림 내에서 시료의 고주파 연소에 의해 수행하였다. 검출을 비분산성 적외선 검출기에 의해 수행하였다.
소수성에 대한 정성적 시험
과립화된 물질의 소수성을 입증하기 위해, 1　g의 소수성 과립화된 실리카를 10 ml의 물에 첨가하고, 밀폐된 용기 내에서 60℃에서 48시간 동안 보관한다. 이후 과립이 물에 의해 습윤되지 않고 상부에 부유할 때, 과립은 장기간 소수성이다. 처리 이전 및 이후에 과립화된 물질을 칭량함으로써 확인한다: 비-흡수성은 과립화된 물질이 소수성임을 의미한다.
4 ㎛보다 작은 수은 기공 부피의 확인
본 방법은 Porotec사의 Pascal 140/440을 사용하여 DIN 66133에 따라 수은 침범을 기반으로 한다.
본 방법의 원리는 적용된 압력의 함수로서 다공성 고체 내로 압축된 수은의 부피의 측정을 기반으로 한다. 여기서, 적용된 압력(최대 400 MPa)에서 수은이 침투될 수 있는 기공만 검출된다(리터 및 드레이크(Ritter and Drake)의 방법).
비습윤성 액체는 압력 하에서만 다공성 시스템 내로 침투한다. 적용되는 압력은 기공 개구의 개방 폭(open width)에 반비례한다. 실린더형 기공의 경우, 기공 반경 rp와 압력 p 사이의 관계식은 워시번 방정식(Washburn equation)에 의해 주어진다:
Figure 112018020672437-pct00001
rp: 기공 반경
p: 압력
σ: 표면 장력(480 mN/m*)
θ: 수은의 접촉각(140°*)
*DIN 66133에 따름.
4　㎛보다 작은 수은 기공 부피는, 직경이 4　㎛ 미만 내지 Pascal 140/440 수은 다공성 측정(최대 압력 400 MPa)의 확인 한계까지 갖는 모든 기공들의 누적된 기공 부피에 의해 주어진다.
총 다공성을 기준으로, 4 ㎛보다 작은 기공의 비율 계산
4 ㎛보다 작은 기공의 비율을 하기 방정식에 따라 계산한다:
Figure 112018020672437-pct00002
총 기공 부피는 하기 방정식에 의해 주어진다:
Figure 112018020672437-pct00003
비정질 SiO2의 밀도는 골격 밀도(skeletal density)로서 사용된다. 이는 2.2　g/cm3이다.
기계적 안정성의 평가
방법 1로부터 수득된 성형체의 기계적 안정성의 정성적 평가를 수득하기 위해, 앞뒤로 여러번 붓고 진탕함으로써 성형체에 기계적 응력을 가한다. 방법 2의 성형체의 기계적 안정성을 확인하기 위해, 수득된 플레이트-유사 성형체를 방법 1의 생성물과 동일한 시험으로 처리한다. 본원에서, 하기의 평가가 사용된다:
++ 매우 안정하며, 마모 또는 분절이 없음
+ 안정하며, 마모가 거의 없음
o 중간 정도로 안정하며, 마모 및 골절이 관찰됨
- 약간 안정하며, 낮은 응력으로 인해 마모 및 골절이 관찰됨
-- 안정하지 않으며, 심지어 기계적 응력이 없어도 성형체의 골절이 관찰됨.
공급원:
HDK ® T30: BET 표면적이 300　m2/g인, Wacker Chemie AG사의 친수성, 발열성 실리카
HDK ® N20: BET 표면적이 200　m2/g인, Wacker Chemie AG사의 친수성, 발열성 실리카
메틸트리메톡시실란: (Wacker Chemie AG사의 WACKER® 실란 M1-트리메톡시) (Wacker).
다이메틸다이메톡시실란: (Wacker Chemie AG사의 WACKER® 실란 M2-다이메톡시).
메틸트리에톡시실란: (Wacker Chemie AG사의 WACKER® 실란 M1-트리에톡시).
다이메틸다이에톡시실란: (Wacker Chemie AG사의 WACKER® 실란 M2-다이에톡시).
테트라에톡시실란: (Wacker Chemie AG사의 WACKER TES28).
모든 추가의 실험 화학물질들을 통상의 공급업체로부터 입수하였다.
방법 1에 대한 실시예
실시예 1
둥근 바닥 플라스크에서, 10　g의 HDK T30을 2　g의 MTMS 및 0.15　g의 HCl(1　M)과 함께 250　ml의 펜탄 내에서 현탁하고, 60℃에서 환류 하에 60분 동안 가열한다. 동요하는 반응 혼합물을 후속해서, 점성 반응 조성물의 과립화가 건조 진행 시 발생할 때까지 40℃ 및 800　mbar에서 회전 증발기 상에서 증발시킨다. 후속해서, 과립을 결정화 디쉬로 옮기고, 진공 건조 오븐 내에서 120℃ 및 50　mbar에서 일정한 중량까지 건조한다. 수득된 과립은 소수성이다.
실시예 2
하기 양의 출발 물질들을 사용한 실시예 1과 같은 절차: 10 g의 HDK T30, 2 g의 DMDMS, 0.15 g의 HCl(1 M), 250 ml의 펜탄. 수득된 과립은 소수성이다.
실시예 3
하기 양의 출발 물질들을 사용한 실시예 1과 같은 절차: 10 g의 HDK T30, 1 g의 MTMS, 1 g의 DMDMS, 0.15 g의 HCl(1 M), 250 ml의 펜탄. 수득된 과립은 소수성이다.
실시예 4
하기 양의 출발 물질들을 사용한 실시예 1과 같은 절차: 10 g의 HDK H30, 1 g의 MTMS, 1 g의 DMDMS, 0.15 g의 HCl(1 M), 250 ml의 펜탄. 수득된 과립은 소수성이다.
실시예 5
하기 양의 출발 물질들을 사용한 실시예 1과 같은 절차: 5 g의 HDK T30, 5 g의 HDK H30, 1 g의 MTMS, 1 g의 DMDMS, 0.15 g의 HCl(1 M), 250 ml의 펜탄. 수득된 과립은 소수성이다.
실시예 6
하기 양의 출발 물질들을 사용한 실시예 1과 같은 절차: 10 g의 HDK T30, 1 g의 MTMS, 1 g의 DMDMS, 0.15 g의 HCl(1 M), 250 ml의 헥산. 수득된 과립은 소수성이다.
실시예 7
하기 양의 출발 물질들을 사용한 실시예 1과 같은 절차: 10 g의 HDK T30, 1 g의 MTMS, 1 g의 DMDMS, 0.15 g의 HCl(1 M), 250 ml의 헵탄. 수득된 과립은 소수성이다.
실시예 8
하기 양의 출발 물질들을 사용한 실시예 1과 같은 절차: 10 g의 HDK T30, 1 g의 MTMS, 1 g의 DMDMS, 0.15 g의 HCl(1 M), 250 ml의 다이에틸 에테르. 수득된 과립은 소수성이다.
실시예 9
하기 양의 출발 물질들을 사용한 실시예 1과 같은 절차: 10 g의 HDK T30, 1 g의 MTMS, 1 g의 DMDMS, 0.15 g의 HCl(1 M), 250 ml의 메탄올. 수득된 과립은 소수성이다.
실시예 10
하기 양의 출발 물질들을 사용한 실시예 1과 같은 절차: 10 g의 HDK T30, 1 g의 MTMS, 1 g의 DMDMS, 0.15 g의 HCl(1 M), 250 ml의 펜탄, 0.2 g의 세틸트리메틸암모늄 브로마이드. 수득된 과립은 소수성이고, 낮은 정전하를 나타낸다.
실시예 11
하기 양의 출발 물질들을 사용한 실시예 1과 같은 절차: 10 g의 HDK T30, 0.5 g의 MTMS, 0.5 g의 DMDMS, 0.15 g의 HCl(1 M), 250 ml의 펜탄. 수득된 과립은 소수성이 아니다.
실시예 12
하기 양의 출발 물질들을 사용한 실시예 1과 같은 절차: 10 g의 HDK T30, 1.5 g의 MTMS, 1.5 g의 DMDMS, 0.15 g의 HCl(1 M), 250 ml의 펜탄. 수득된 과립은 소수성이다.
실시예 13
하기 양의 출발 물질들을 사용한 실시예 1과 같은 절차: 10 g의 HDK T30, 2 g의 MTMS, 2 g의 DMDMS, 0.15 g의 HCl(1 M), 250 ml의 펜탄. 수득된 과립은 소수성이다.
실시예 14
하기 양의 출발 물질들을 사용한 실시예 1과 같은 절차: 10 g의 HDK N20, 1 g의 MTMS, 1 g의 DMDMS, 0.15 g의 HCl(1 M), 250 ml의 펜탄. 수득된 과립은 소수성이다.
실시예 15
하기 양의 출발 물질들을 사용한 실시예 1과 같은 절차: 10 g의 HDK T30, 2 g의 DMDES, 0.15 g의 HCl(1 M), 250 ml의 펜탄. 수득된 과립은 소수성이다.
실시예 16
하기 양의 출발 물질들을 사용한 실시예 1과 같은 절차: 10 g의 HDK T30, 2 g의 TES28, 0.15 g의 HCl(1 M), 250 ml의 펜탄. 수득된 과립은 소수성이 아니다.
실시예 17
하기 양의 출발 물질들을 사용한 실시예 1과 같은 절차: 10 g의 GT3000 (GRACE), 1 g의 MTMS, 1 g의 DMDMS, 0.15 g의 HCl(1 M), 250 ml의 펜탄. 수득된 과립은 소수성이다.
비교예 1
하기 양의 출발 물질들을 사용한 실시예 1과 같은 절차: 10　g of HDK T30, 1 g의 MTMS, 1 g의 DMDMS, 250 ml의 펜탄. 수득된 과립은 소수성이 아니고, 약간의 기계적 안정성을 가진다.
비교예 2
하기 양의 출발 물질들을 사용한 실시예 1과 같은 절차: 10 g의 HDK T30, 250 ml의 펜탄. 수득된 과립은 소수성이 아니고, 약간의 기계적 안정성을 가진다.
분석 데이터
실시예 C 함량
[%]		 밀도
(pycno.)
[g/cm3]		 밀도
(Hg 다공성)
[g/cm3]		 4 ㎛ 미만의 기공 부피
(Hg 다공성)
[cm3/g]		 총 다공성을 기준으로 4 ㎛보다 작은 기공의 비율 Λ
[mW/K*m]		 기계적 안정성
1 2.6 0.15 0.16 3.52 61% 19.9 +
2 2.6 0.16 0.21 3.43 80% 20.3 +
3 2.8 0.18 0.19 3.48 72% 20.5 ++
4 4.1 0.21 0.26 2.74 81% 21.4 o
5 3.3 0.17 0.19 3.31 69% 19.6 +
6 2.6 0.18 0.17 3.45 64% 20.1 ++
7 2.7 0.16 0.18 3.64 71% 20.2 ++
8 2.2 0.26 0.27 3.04 94% 21.8 ++
9 2.2 0.28 0.29 2.81 94% 20.1 ++
10 3.4 0.18 0.19 3.32 69% 20.4 ++
11 1.5 X 0.19 3.79 79% 20.8 -
12 3.0 0.18 0.19 3.37 70% 20.9 +
13 3.7 0.21 0.21 3.21 75% 20.8 o
14 2.5 0.15 0.17 3.47 64% 20.7 ++
15 2.3 0.20 0.20 3.45 76% 20.3 +
16 0.6 X 0.14 4.28 64% 20.1 +
17 2.4 0.26 0.24 2.62 71% 27.6 o
비교예 1 1.3% X 0.19 3.95 82% X -
비교예 2 <0.1% X X X X X --
X: 확인되는 값이 없음.
방법 2에 대한 실시예
실시예 1
출발 물질의 양: 11 g의 다이메틸다이에톡시실란, 55 g의 HDK T30
둥근 바닥 플라스크에서, HDK T30(약 10 g)을, 자유-유동성 분말이 수득될 때까지 11 g의 다이메틸다이에톡시실란에 한번에 조금씩 첨가하였다. 이 분말을 고속 혼합기 내에서 잔여량의 HDK T30와 함께 4000 rpm에서 1시간 동안 혼합하고, 후속해서 압축 몰드로 옮겼다. 혼합물을 압착시키고, 100℃에서 16시간 동안 가열하여, 경화를 수행하였다. 밀도가 0.21　g/cm3이고 치수가 11 x 11 x 2.1　cm인 플레이트를 수득하였다. 상기 플레이트의 열 전도율은 21.1　mW/K*m이었다. 수득된 플레이트는 소수성이었으며, C 함량은 2.8%이었다. 4　㎛ 미만의 기공 부피는 3.65　cm3/g인 것으로 확인되었으며, 이는 총 다공성을 기준으로 4　㎛보다 작은 기공의 비율 85%에 상응한다. 분쇄 후 단편의 기계적 안정성은 +인 것으로 평가되었다.
실시예 2
출발 물질의 양: 11 g의 다이메틸다이에톡시실란, 0.5 g의 티타늄(IV) 이소프로폭사이드, 55 g의 HDK T30
둥근 바닥 플라스크에서, HDK T30(약 10 g)을, 자유-유동성 분말이 수득될 때까지 11 g의 다이메틸다이에톡시실란 및 0.5　g의 Ti(OiPr)4에 한번에 조금씩 첨가하였다. 이 분말을 고속 혼합기 내에서 잔여량의 HDK T30와 함께 4000 rpm에서 1시간 동안 혼합하고, 후속해서 압축 몰드로 옮겼다. 혼합물을 압착시키고, 100℃에서 16시간 동안 가열하여, 경화를 수행하였다. 플레이트를 후속적으로 몰드로부터 제거하였다. 밀도가 0.24　g/cm3이고 치수가 11 x 11 x 2.0　cm인 플레이트를 수득하였다. 상기 플레이트의 열 전도율은 21.0　mW/K*m이었다. 수득된 플레이트는 소수성이었으며, C 함량은 3.2%이었다. 4　㎛ 미만의 기공 부피는 3.42　cm3/g인 것으로 확인되었으며, 이는 총 다공성을 기준으로 4　㎛보다 작은 기공의 비율 92%에 상응한다. 분쇄 후 단편의 기계적 안정성은 ++인 것으로 평가되었다.
수득된 플레이트를 크러싱에 의해 분쇄하고, 2 mm 내지 8 mm 크기 분획을 체질에 의해 분리하였다. 층 내에서의 열 전도율을 이러한 과립화된 물질 상에서 확인하였다. 100　g/l의 벌크 밀도에서, 21.2　mW/K*m의 열 전도율이 수득되었다.
실시예 3
출발 물질의 양: 11 g의 메틸트리에톡시실란, 0.5 g의 티타늄(IV) 이소프로폭사이드, 55 g의 HDK T30
둥근 바닥 플라스크에서, HDK T30(약 10 g)을, 자유-유동성 분말이 수득될 때까지 11 g의 메틸트리에톡시실란 및 0.5　g의 Ti(OiPr)4에 한번에 조금씩 첨가하였다. 이 분말을 고속 혼합기 내에서 잔여량의 HDK T30와 함께 4000 rpm에서 1시간 동안 혼합하고, 후속해서 압축 몰드로 옮겼다. 혼합물을 압착시키고, 100℃에서 16시간 동안 가열하여, 경화를 수행하였다. 플레이트를 후속적으로 몰드로부터 제거하였다. 밀도가 0.20　g/cm3이고 치수가 11 x 11 x 2.1　cm인 플레이트를 수득하였다. 상기 플레이트의 열 전도율은 21.3　mW/K*m이었다. 수득된 플레이트는 소수성이었으며, C 함량은 1.8%이었다. 4　㎛ 미만의 기공 부피는 3.98　cm3/g인 것으로 확인되었으며, 이는 총 다공성을 기준으로 4　㎛보다 작은 기공의 비율 88%에 상응한다. 분쇄 후 단편의 기계적 안정성은 ++인 것으로 평가되었다.
실시예 4
출발 물질의 양: 11 g의 OH-말단화된 실록산(Wacker Chemie AG사로부터 명칭 Weichmacher X-345 하에 입수 가능함), 55 g의 HDK T30
둥근 바닥 플라스크에서, HDK T30(약 10 g)을, 자유-유동성 분말이 수득될 때까지 11 g의 OH-말단화된 실록산에 한번에 조금씩 첨가하였다. 이 분말을 고속 혼합기 내에서 잔여량의 HDK T30와 함께 4000 rpm에서 1시간 동안 혼합하고, 후속해서 압축 몰드로 옮겼다. 혼합물을 압착시키고, 100℃에서 16시간 동안 가열하여, 경화를 수행하였다. 실록산을 활성화시키고 따라서 300℃에서 경화를 수행하기 위한 추가의 단계를 후속적으로 수행하였다. 플레이트를 후속적으로 몰드로부터 제거하였다. 밀도가 0.24　g/cm3이고 치수가 11 x 11 x 2.0　cm인 플레이트를 수득하였다. 상기 플레이트의 열 전도율은 22.3　mW/K*m이었다. 수득된 플레이트는 소수성이었으며, C 함량은 3.2%이었다. 4　㎛ 미만의 기공 부피는 3.22　cm3/g인 것으로 확인되었으며, 이는 총 다공성을 기준으로 4　㎛보다 작은 기공의 비율 87%에 상응한다. 분쇄 후 단편의 기계적 안정성은 ++인 것으로 평가되었다.

Claims (7)

  1. 실리카 성형체의 제조 방법으로서,
    상기 실리카 성형체는,
    8 중량%보다 적은 C 함량,
    Hg 다공성 측정에 의해 확인된, 0.30　g/cm3보다 작은 밀도,
    4　㎛보다 작은 기공에 대해 Hg 다공성 측정에 의해 확인된, 2.0　cm3/g보다 큰 기공 부피,
    총 기공 부피를 기준으로, 60% 이상인, 4　㎛보다 작은 기공의 비율 및
    비-정상-상태(non-steady-state) 방법에 의해 확인된, 30　mW/K*m보다 낮은 열 전도율
    을 가지며,
    상기 제조 방법에서,
    i) 실리카, 하나 이상의 결합제 및 유기 용매를 포함하는 분산액을 생성하는 단계, 및
    ii) 상기 용매를 상기 분산액으로부터 증발시키며, 이때 성형하여, 실리카 성형체를 형성하는 단계
    를 포함하는, 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    친수성 실리카, 또는 친수성 실리카와 부분적으로 소수성 실리카의 혼합물을 사용하는, 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    포화된 또는 불포화된 유기 기 C1-C3-알킬 및 메톡시기 또는 에톡시기를 갖는 실란을 결합제로서 사용하는, 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 용매가 알칸, 에테르, 알코올 및 이들의 혼합물로부터 선택되는, 제조 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 제조 방법에 의해 제조될 수 있는 실리카 성형체.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 실리카 성형체가 단열 또는 방음에 사용되는 것인, 실리카 성형체.
  7. 삭제
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