KR102638819B1 - Manufacturing method for porous silica-ceramic composite molded insulation product and porous silica-ceramic composite molded insulation products therefrom - Google Patents

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Abstract

본 발명은 낮은 열전도율과 우수한 발수성 및 경량의 단열소재를 개발하기 위하여 알코올을 이용한 제 1 알코올겔 슬러리와 증류수를 이용한 제 1 수용성 슬러리를 점착수용액과 혼합하여 높은 점도 및 고형분 함량을 갖는 다공성 실리카-세라믹 복합 슬러리를 제조하고, 이를 이용한 다공성 실리카-세라믹 복합단열 성형품을 제공하기 위한 것이다. The present invention is to develop a lightweight insulation material with low thermal conductivity, excellent water repellency, and a porous silica-ceramic with high viscosity and solid content by mixing a first alcohol gel slurry using alcohol and a first water-soluble slurry using distilled water with an adhesive aqueous solution. The purpose is to manufacture a composite slurry and provide a porous silica-ceramic composite insulating molded product using it.

Description

우수한 단열성 및 발수성을 갖는 경량의 다공성 실리카-세라믹 복합단열 성형품의 제조방법 및 이로부터 제조되는 다공성 실리카-세라믹 복합단열 성형품 { Manufacturing method for porous silica-ceramic composite molded insulation product and porous silica-ceramic composite molded insulation products therefrom }Manufacturing method for a lightweight porous silica-ceramic composite insulation molded product with excellent thermal insulation and water repellency and a porous silica-ceramic composite molded insulation product manufactured therefrom products there from }

본 발명은 낮은 열전도율과 우수한 발수성 및 경량의 단열소재를 개발하기 위하여 알코올을 이용한 제 1 알코올겔 슬러리와 증류수를 이용한 제 1 수용성 슬러리를 점착수용액과 혼합하여 높은 점도 및 고형분 함량을 갖는 다공성 실리카-세라믹 복합 슬러리를 제조하고, 이를 이용한 다공성 실리카-세라믹 복합단열 성형품을 제공하기 위한 것이다. The present invention is to develop a lightweight insulation material with low thermal conductivity, excellent water repellency, and a porous silica-ceramic with high viscosity and solid content by mixing a first alcohol gel slurry using alcohol and a first water-soluble slurry using distilled water with an adhesive aqueous solution. The purpose is to manufacture a composite slurry and provide a porous silica-ceramic composite insulating molded product using it.

자동차와 항공기 등에는 배기 매니폴드 등과 같은 열원 근처나 엔진 격벽에 배치되는 부품들은 고온의 복사 열전달을 포함한 거친 열환경에 노출된다. 특히 전기자동차 및 에너지 저장 시스템(ESS)는 화재 사고의 피해를 줄이기 위하여 열폭주의 전달을 방지하거나 지연시키도록 다양한 단열재가 사용되고 있다.In automobiles and aircraft, parts placed near heat sources such as exhaust manifolds or on engine bulkheads are exposed to harsh thermal environments, including high-temperature radiant heat transfer. In particular, various insulation materials are used in electric vehicles and energy storage systems (ESS) to prevent or delay the transmission of thermal runaway to reduce damage from fire accidents.

이와 같은 열원으로부터 각종 부품들을 보호하기 위하여 단열재가 요구된다. 건축용이나 선박용 등의 다양한 산업분야에서 단열재가 사용되고 있지만, 특히 전기자동차 및 에너지 저장 시스템(Energy Storage System)에 사용되는 단열재는 독특한 요구특성 즉, 단열특성과 발수성 및 경량성 등이 요구된다.Insulating materials are required to protect various components from such heat sources. Insulating materials are used in various industrial fields such as construction and ships, but in particular, insulating materials used in electric vehicles and energy storage systems require unique characteristics, such as insulating properties, water repellency, and lightness.

종래기술에 따른 단열재를 살펴보면, 대한민국 공개특허공보 제10-2019-0035032호에는 물유리, 플라이 애쉬, 소석회, 산화철, 발포제 및 방수제를 포함하며, 상기 산화철의 함량이 조성물 총중량을 기준으로 하여 0.5 내지 2 중량%인 상온 성형 세라믹 단열패널용 조성물과 이를 이용하여 제조되는 상온 성형 세라믹 단열패널이 개시되어 있고, 대한민국 공개특허공보 제10-2020-0023125호에는 화염 확산 방지기능이 향상된 세라믹울을 포함하는 세라믹울 내장형 복합단열재 제조방법 및 세라믹울 내장형 복합단열재가 개시되어 있다.Looking at insulation materials according to the prior art, Korean Patent Publication No. 10-2019-0035032 includes water glass, fly ash, slaked lime, iron oxide, a foaming agent, and a waterproofing agent, and the content of iron oxide is 0.5 to 2 based on the total weight of the composition. A composition for room temperature molded ceramic insulation panels and a room temperature molded ceramic insulation panel manufactured using the same are disclosed, and in Korean Patent Publication No. 10-2020-0023125, a ceramic containing ceramic wool with improved flame spread prevention function is disclosed. A method for manufacturing a wool-embedded composite insulation material and a ceramic wool-embedded composite insulation material are disclosed.

종래기술에 따른 단열소재는 제조과정에서 단열소재로 사용되는 다공성 분말의 기공에 물이나 바인더가 침투하여 건조과정에서 기공 내부로 물이나 바인더가 기화되면서 기공들이 수축되어 최종 성형품의 단열성이 저하되는 문제점이 있다. 또한 세라믹 소재를 이용한 단열재는 친수성을 보이며 이는 슬러리를 성형한 후 건조과정에서 소수성 분말들 간의 결집력이 떨어져 기계적 물성이 떨어지게 되는 문제점을 갖는다. Insulating materials according to the prior art have a problem in that water or binder penetrates into the pores of the porous powder used as an insulating material during the manufacturing process, and as the water or binder vaporizes inside the pores during the drying process, the pores shrink and the insulation of the final molded product deteriorates. There is. In addition, insulation materials using ceramic materials show hydrophilicity, which has the problem of deteriorating mechanical properties due to reduced cohesion between hydrophobic powders during the drying process after molding the slurry.

이에 따라 전기자동차 또는 에너지저장장치에서 핵심이 되는 구성인 배터리 및 그 주변의 전자부품들을 보호하기 위하여 다양한 모양으로 성형이 가능하고 경량이면서 우수한 단열성 및 발수성을 갖는 단열소재의 개발이 요구된다.Accordingly, in order to protect batteries and surrounding electronic components, which are key components in electric vehicles or energy storage devices, there is a need for the development of insulating materials that can be molded into various shapes, are lightweight, and have excellent thermal insulation and water repellency.

본 발명은 성형이 가능하고 우수한 단열성 및 발수성을 갖는 경량의 다공성 실리카-세라믹 복합단열 성형품의 제조방법 및 이로부터 제조되는 다공성 실리카-세라믹 복합단열 성형품을 제공하기 위한 것이다. 그러나, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The present invention is intended to provide a method for manufacturing a lightweight porous silica-ceramic composite insulating molded product that is moldable and has excellent thermal insulation and water repellency, and a porous silica-ceramic composite insulating molded product manufactured therefrom. However, the technical problem to be achieved by the present invention is not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.

본 발명에 따른 우수한 단열성 및 발수성을 갖는 경량의 다공성 실리카-세라믹 복합단열 성형품의 제조방법은 다공성 실리카-세라믹 복합단열 성형품을 제조하기 위한 것으로, a) 실리카 하이드로겔과 실릴화제를 알코올에 투입하여 교반함으로써, 상기 실릴화제가 용해되면서 표면이 실릴화제로 처리된 실리카 하이드로겔을 제조하는 제 1 단계; b) 상기 제 1 단계에서 제조된 표면이 실릴화제로 처리된 실리카 하이드로겔을 실릴화제가 용해된 알코올로부터 분리하는 제 2 단계; c) 상기 제 2 단계에서 분리된 실릴화제가 용해된 알코올로부터 수분을 제거하는 제 3 단계; d) 상기 제 3 단계에서 수분이 제거된 실릴화제를 포함하는 알코올에 아미노계 실란을 혼합하여 유성점착제를 제조하는 제 4 단계; e) 상기 제 2 단계에서 분리된 표면이 실릴화제로 처리된 실리카 하이드로겔과 알코올을 혼합 및 분쇄하여 제 1 알코올겔 페이스트를 제조하는 제 5 단계; f) 소수성 흄드실리카 분말과 단섬유를 상기 제 5 단계에서 제조된 제 1 알코올겔 페이스트와 혼합하는 제 6 단계; g) 상기 제 6 단계에서 제조된 소수성 흄드실리카 분말 및 단섬유를 포함하는 제 1알코올겔 페이스트와 상기 제 4 단계에서 제조된 유성점착제를 혼합하여 제 2 알코올겔 페이스트를 제조하는 제 7단계; h) 상기 제 7 단계에서 제조된 제 2알코올겔 페이스트에 세라믹 분말을 혼합하여 제 1 알코올겔 슬러리를 제조하는 제 8 단계; i) 증류수에 무기바인더를 용해하여 수용성 무기바인더를 제조하는 제 9 단계; j) 상기 제 9 단계에서 제조된 수용성 무기바인더에 세라믹 분말과 단섬유를 혼합하여 제 1 수용성 페이스트를 제조하는 제 10 단계; k) 상기 제 10 단계에서 제조된 제 1 수용성 페이스트에 탄산칼륨을 혼합하여 제 1 수용성 슬러리를 제조하는 제 11 단계; l) 증류수에 수용성점착제를 용해하여 점착수용액을 제조하는 제 12 단계; m) 상기 제 8 단계에서 제조된 제 1 알코올겔 슬러리와 상기 제 11 단계에서 제조된 제 1 수용성 슬러리 및 상기 제 12 단계에서 제조된 점착수용액을 혼합하여 다공성 실리카-세라믹 복합 슬러리를 제조하는 제 13 단계; n) 상기 제 13 단계에서 제조된 다공성 실리카-세라믹 복합 슬러리를 압출성형기에서 성형하여 성형품을 제조하는 제 14 단계; 및 o) 상기 제 14 단계에서 제조된 성형품을 건조하는 제 15 단계;를 포함하고, 상기 실릴화제는 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란, 트리메톡시메틸실란 및 트리메톡시에틸실란으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상이며, 상기 제 8 단계 및 제 10 단계에서 포함되는 세라믹 분말은 알루미나, 제올라이트, 지르코니아, 탄화규소, 실리카, 보크사이트(Bauxite), 벤토나이트(Bentonite), 알루미나 강화 지르코니아 (Alumina Toughened Zirconia), 지르코니아 강화 알루미나 (Zirconia Toughened Alumina) 로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나 이상인 것이 바람직하다.The method for manufacturing a lightweight porous silica-ceramic composite insulation molded product with excellent thermal insulation and water repellency according to the present invention is to manufacture a porous silica-ceramic composite insulation molded product, a) adding silica hydrogel and silylating agent to alcohol and stirring. By doing so, a first step of producing a silica hydrogel whose surface is treated with a silylating agent while the silylating agent is dissolved; b) a second step of separating the silica hydrogel, the surface of which is treated with a silylating agent, prepared in the first step from the alcohol in which the silylating agent is dissolved; c) a third step of removing moisture from the alcohol in which the silylating agent separated in the second step is dissolved; d) a fourth step of preparing an oil-based adhesive by mixing amino silane with alcohol containing a silylating agent from which moisture was removed in the third step; e) a fifth step of preparing a first alcohol gel paste by mixing and pulverizing the silica hydrogel, the surface of which was separated in the second step, treated with a silylating agent, and alcohol; f) a sixth step of mixing hydrophobic fumed silica powder and short fibers with the first alcohol gel paste prepared in the fifth step; g) a seventh step of preparing a second alcohol gel paste by mixing the first alcohol gel paste containing hydrophobic fumed silica powder and short fibers prepared in the sixth step with the oil-based adhesive prepared in the fourth step; h) an eighth step of preparing a first alcohol gel slurry by mixing ceramic powder with the second alcohol gel paste prepared in the seventh step; i) a ninth step of dissolving the inorganic binder in distilled water to prepare a water-soluble inorganic binder; j) a 10th step of preparing a first water-soluble paste by mixing ceramic powder and short fibers with the water-soluble inorganic binder prepared in the 9th step; k) an 11th step of preparing a first aqueous slurry by mixing potassium carbonate with the first aqueous paste prepared in the 10th step; l) Step 12 of preparing an aqueous adhesive solution by dissolving a water-soluble adhesive in distilled water; m) Step 13 of preparing a porous silica-ceramic composite slurry by mixing the first alcohol gel slurry prepared in the 8th step, the first water-soluble slurry prepared in the 11th step, and the adhesive aqueous solution prepared in the 12th step. step; n) a 14th step of manufacturing a molded product by molding the porous silica-ceramic composite slurry prepared in the 13th step in an extruder; and o) a 15th step of drying the molded product prepared in the 14th step, wherein the silylating agent is a group consisting of tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, trimethoxymethylsilane, and trimethoxyethylsilane. and the ceramic powder included in the 8th and 10th steps is alumina, zeolite, zirconia, silicon carbide, silica, bauxite, bentonite, and alumina toughened zirconia. It is preferable that it is at least one selected from the group consisting of Zirconia) and Zirconia Toughened Alumina.

또한, 상기 제 5 단계에서 제조되는 제 1 알코올겔 페이스트의 평균입경은 30 내지 100 ㎛이며, 상기 세라믹 분말의 평균입도는 0.1 내지 100 ㎛이고, 상기 제 12 단계에서 수용성점착제는 카르복시메틸 셀룰로오스, 전분, 폴리아크릴아마이드, 글리세린, 플루란, 고흡수성폴리머 및 젤라틴으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나 이상이며, 상기 제 9 단계에서 무기바인더는 규산나트륨, 규산칼륨 및 리튬실리케이트로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나 이상이고, 상기 알코올은 부탄올, 펜탄올, 헵탄올 및 에틸렌글리콜로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나 이상이며, 상기 제 15 단계에서 건조된 성형품은 실리카 하이드로겔 7 내지 20 중량%와, 실릴화제 0.5 내지 1.5 중량%와, 아미노 실란 0.05 내지 0.7 중량%와, 소수성 흄드실리카 분말 12 내지 15 중량%와, 단섬유 3 내지 5.5 중량%와, 세라믹 분말 45 내지 55 중량%와, 무기바인더 10 내지 15 중량%와 탄산칼륨 3 내지 7 중량% 및 수용성점착제 0.017 내지 0.1 중량%로 구성되는 것이 바람직할 수 있다.In addition, the average particle size of the first alcohol gel paste prepared in the fifth step is 30 to 100 ㎛, the average particle size of the ceramic powder is 0.1 to 100 ㎛, and the water-soluble adhesive in the 12th step is carboxymethyl cellulose and starch. , polyacrylamide, glycerin, flurane, superabsorbent polymer, and gelatin, and in the ninth step, the inorganic binder is at least one selected from the group consisting of sodium silicate, potassium silicate, and lithium silicate. , the alcohol is at least one selected from the group consisting of butanol, pentanol, heptanol, and ethylene glycol, and the molded article dried in the 15th step contains 7 to 20% by weight of silica hydrogel and 0.5 to 1.5% by weight of silylating agent. %, 0.05 to 0.7% by weight of amino silane, 12 to 15% by weight of hydrophobic fumed silica powder, 3 to 5.5% by weight of short fibers, 45 to 55% by weight of ceramic powder, and 10 to 15% by weight of inorganic binder. It may be preferable to consist of 3 to 7% by weight of potassium carbonate and 0.017 to 0.1% by weight of water-soluble adhesive.

본 발명에 따른 다공성 실리카-세라믹 복합단열 성형품은 알코올을 사용하는 제 1 단계 내지 제 8 단계와, 증류수를 사용하는 제 9 단계 내지 제 12 단계를 분리하여 수행함으로써, 다공성 재료로 사용되는 실리카 하이드로겔과 흄드실리카 분말의 기공에 수분과 무기바인더가 침투하는 것을 방지하여 열전도율이 높아지는 것을 최소화하여 우수한 단열성을 갖도록 제조되는 효과를 갖는다. The porous silica-ceramic composite insulation molded product according to the present invention is made by separately performing the first to eighth steps using alcohol and the ninth to twelfth steps using distilled water, thereby producing silica hydrogel used as a porous material. It prevents moisture and inorganic binders from penetrating into the pores of the fumed silica powder, minimizes the increase in thermal conductivity, and has the effect of being manufactured with excellent insulation properties.

또한, 상기와 같이 단계를 분리하여 수행함으로써, 알코올과 무기바인더 혼합시 발생할 수 있는 겔 반응을 방지하며 무기바인더의 문제점인 습윤에 의한 강도 저하를 방지할 수 있는 효과를 갖는다.In addition, by performing the steps separately as described above, it is possible to prevent a gel reaction that may occur when mixing alcohol and an inorganic binder and to prevent a decrease in strength due to wetting, which is a problem with inorganic binders.

그리고, 본 발명에 따라 제조되는 다공성 실리카-세라믹 복합단열 성형품은 압축성형 등과 같은 성형공정을 통해 제조가 가능하여, 2차원 또는 3차원 구조의 다양한 형상을 갖는 성형품의 제조가 가능하며, 세라믹 분말과 다공성 재료 등이 함께 혼합되어, 높은 단열성과 기계적 물성이 우수하고, 경량으로 제조되어 단열부품 등에 적용이 가능한 성형품의 제조가 가능한 효과를 갖는다. In addition, the porous silica-ceramic composite insulating molded product manufactured according to the present invention can be manufactured through a molding process such as compression molding, making it possible to manufacture molded products with various shapes of two-dimensional or three-dimensional structures, and ceramic powder and By mixing porous materials, etc., it has the effect of enabling the production of molded products that have high insulation properties and excellent mechanical properties, and are lightweight and can be applied to insulation parts.

도 1은 본 발명에 따른 다공성 실리카-세라믹 복합성형품의 제조공정에 대한 흐름도이고,
도 2는 본 발명에 따른 다공성 실리카-세라믹 복합 슬러리의 사진(a) 및 다공성 실리카-세라믹 복합단열 성형품에 대한 제품사진(b)이며,
도 3은 본 발명에 따른 다공성 실리카-세라믹 복합단열 성형품의 발수성을 테스트하는 사진이다.
1 is a flow chart of the manufacturing process of a porous silica-ceramic composite molded product according to the present invention;
Figure 2 is a photograph (a) of a porous silica-ceramic composite slurry and a product photograph (b) of a porous silica-ceramic composite insulating molded product according to the present invention;
Figure 3 is a photograph testing the water repellency of the porous silica-ceramic composite insulation molded product according to the present invention.

본 출원에서 “포함한다”, “가지다” 또는 “구비하다” 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In this application, terms such as “comprise,” “have,” or “equipped with” are intended to designate the presence of features, numbers, steps, components, parts, or combinations thereof described in the specification, and are not intended to indicate the presence of one or more other features, numbers, steps, components, parts, or combinations thereof. It should be understood that this does not exclude in advance the possibility of the presence or addition of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

또한, 다르게 정의되지 않는 한 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. Additionally, unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as generally understood by those skilled in the art to which the present invention pertains. Terms defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related technology, and unless clearly defined in the present application, should not be interpreted in an ideal or excessively formal sense. No.

아래에서는 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.Below, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the attached drawings. In order to facilitate overall understanding when describing the present invention, the same reference numerals are used for the same components in the drawings, and duplicate descriptions for the same components are omitted.

이하, 본 발명에 따른 우수한 단열특성을 갖는 경량의 다공성 실리카-세라믹 복합단열 성형품(200)의 제조방법 및 이로부터 제조되는 다공성 실리카-세라믹 복합단열 성형품(200)에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명에 첨부된 도 1은 본 발명에 따른 다공성 실리카-세라믹 복합단열 성형품(200)의 제조공정에 대한 흐름도이고, 도 2는 본 발명에 따른 다공성 실리카-세라믹 복합 슬러리(100)의 사진(a) 및 다공성 실리카-세라믹 복합단열 성형품(200)에 대한 제품사진(b)이며, 도 3은 본 발명에 따른 다공성 실리카-세라믹 복합단열 성형품(200)의 발수성을 테스트하는 사진이다.Hereinafter, the method for manufacturing a lightweight porous silica-ceramic composite insulating molded product 200 with excellent thermal insulation properties according to the present invention and the porous silica-ceramic composite insulating molded product 200 manufactured therefrom will be described in detail with reference to the accompanying drawings. do. Figure 1 attached to the present invention is a flow chart of the manufacturing process of the porous silica-ceramic composite insulating molded article 200 according to the present invention, and Figure 2 is a photograph (a) of the porous silica-ceramic composite slurry 100 according to the present invention. ) and a product photo (b) of the porous silica-ceramic composite insulation molded product 200, and Figure 3 is a photograph testing the water repellency of the porous silica-ceramic composite insulation molded product 200 according to the present invention.

본 발명에 따른 우수한 단열특성을 갖는 경량의 다공성 실리카-세라믹 복합단열 성형품(200)의 제조방법은 도 1에 도시된 바와 같이, a) 실리카 하이드로겔과 실릴화제를 알코올에 투입하여 교반함으로써, 상기 실릴화제가 용해되면서 표면이 실릴화제로 처리된 실리카 하이드로겔을 제조하는 제 1 단계; b) 상기 제 1 단계에서 제조된 표면이 실릴화제로 처리된 실리카 하이드로겔을 실릴화제가 용해된 알코올로부터 분리하는 제 2 단계; c) 상기 제 2 단계에서 분리된 실릴화제가 용해된 알코올로부터 수분을 제거하는 제 3 단계; d) 상기 제 3 단계에서 수분이 제거된 실릴화제를 포함하는 알코올에 아미노계 실란을 혼합하여 유성점착제를 제조하는 제 4 단계; e) 상기 제 2 단계에서 분리된 표면이 실릴화제로 처리된 실리카 하이드로겔과 알코올을 혼합 및 분쇄하여 제 1 알코올겔 페이스트를 제조하는 제 5 단계; f) 소수성 흄드실리카 분말과 단섬유를 상기 제 5 단계에서 제조된 제 1 알코올겔 페이스트와 혼합하는 제 6 단계; g) 상기 제 6 단계에서 제조된 소수성 흄드실리카 분말 및 단섬유를 포함하는 제 1알코올겔 페이스트와 상기 제 4 단계에서 제조된 유성점착제를 혼합하여 제 2 알코올겔 페이스트를 제조하는 제 7단계; h) 상기 제 7 단계에서 제조된 제 2알코올겔 페이스트에 세라믹 분말을 혼합하여 제 1 알코올겔 슬러리를 제조하는 제 8 단계; i) 증류수에 무기바인더를 용해하여 수용성 무기바인더를 제조하는 제 9 단계; j) 상기 제 9 단계에서 제조된 수용성 무기바인더에 세라믹 분말과 단섬유를 혼합하여 제 1 수용성 페이스트를 제조하는 제 10단계; k) 상기 제 10 단계에서 제조된 제 1 수용성 페이스트에 탄산칼륨을 혼합하여 제 1 수용성 슬러리를 제조하는 제 11단계; l) 증류수에 수용성점착제 를 용해하여 점착수용액을 제조하는 제 12 단계; m) 상기 제 8단계에서 제조된 제 1알코올겔 슬러리와 상기 제 11단계에서 제조된 제 1수용성 슬러리 및 상기 제 12단계에서 제조된 점착수용액을 혼합하여 다공성 실리카-세라믹 복합 슬러리(100)를 제조하는 제 13 단계; n) 상기 제 13단계에서 제조된 다공성 실리카-세라믹 복합 슬러리(100)를 압출성형기에서 성형하여 성형품을 제조하는 제 14 단계; 및 o) 상기 제 14 단계에서 제조된 성형품을 건조하는 제 15 단계;를 포함하는 것이 바람직할 수 있다.The method of manufacturing a lightweight porous silica-ceramic composite insulating molded product 200 with excellent thermal insulation properties according to the present invention is as shown in FIG. 1, a) adding silica hydrogel and silylating agent to alcohol and stirring, A first step of producing a silica hydrogel whose surface is treated with a silylating agent while the silylating agent is dissolved; b) a second step of separating the silica hydrogel, the surface of which is treated with a silylating agent, prepared in the first step from the alcohol in which the silylating agent is dissolved; c) a third step of removing moisture from the alcohol in which the silylating agent separated in the second step is dissolved; d) a fourth step of preparing an oil-based adhesive by mixing amino silane with alcohol containing a silylating agent from which moisture was removed in the third step; e) a fifth step of preparing a first alcohol gel paste by mixing and pulverizing the silica hydrogel, the surface of which was separated in the second step, treated with a silylating agent, and alcohol; f) a sixth step of mixing hydrophobic fumed silica powder and short fibers with the first alcohol gel paste prepared in the fifth step; g) a seventh step of preparing a second alcohol gel paste by mixing the first alcohol gel paste containing hydrophobic fumed silica powder and short fibers prepared in the sixth step with the oil-based adhesive prepared in the fourth step; h) an eighth step of preparing a first alcohol gel slurry by mixing ceramic powder with the second alcohol gel paste prepared in the seventh step; i) a ninth step of preparing a water-soluble inorganic binder by dissolving the inorganic binder in distilled water; j) a 10th step of preparing a first water-soluble paste by mixing ceramic powder and short fibers with the water-soluble inorganic binder prepared in the 9th step; k) an 11th step of preparing a first aqueous slurry by mixing potassium carbonate with the first aqueous paste prepared in the 10th step; l) Step 12 of preparing an aqueous adhesive solution by dissolving a water-soluble adhesive in distilled water; m) Preparing a porous silica-ceramic composite slurry (100) by mixing the first alcohol gel slurry prepared in the 8th step, the first water-soluble slurry prepared in the 11th step, and the adhesive aqueous solution prepared in the 12th step. Step 13: n) a 14th step of manufacturing a molded product by molding the porous silica-ceramic composite slurry 100 prepared in the 13th step in an extruder; and o) a 15th step of drying the molded product manufactured in the 14th step.

이를 자세히 살펴보면, 상기 우수한 단열특성을 갖는 경량의 다공성 실리카-세라믹 복합단열 성형품(200)의 제조방법에서 제 1 단계는, 다공성 재료인 실리카 하이드로겔과 실릴화제를 알코올에 함께 투입하여 교반함으로써, 상기 실릴화제가 용해되면서, 상기 실리카 하이드로겔의 표면에 실릴화제가 처리된 실리카 하이드로겔을 제조하는 단계를 가리킨다. Looking at this in detail, the first step in the manufacturing method of the lightweight porous silica-ceramic composite insulating molded product 200 with excellent thermal insulation properties is by adding silica hydrogel, which is a porous material, and a silylating agent together in alcohol and stirring, This refers to the step of manufacturing a silica hydrogel in which the surface of the silica hydrogel is treated with a silylating agent while the silylating agent is dissolved.

상기 제 1 단계는 온도 제어 및 교반이 가능한 공지된 반응기 또는 혼합기 등을 이용하여 수행할 수 있으며, 상기 다공성 재료인 실리카 하이드로겔의 평균입도는 2 내지 5 mm이며, 그 구조 내부에 다수의 기공을 갖고, 상기 기공은 수 nm 내지 수십 ㎛의 크기를 갖는다. The first step can be performed using a known reactor or mixer capable of controlling temperature and stirring, and the average particle size of the silica hydrogel, which is a porous material, is 2 to 5 mm, and has multiple pores within its structure. The pores have a size of several nanometers to tens of micrometers.

또한, 상기 제 1 단계에서 사용되는 알코올은 부탄올(butanol), 펜탄올(pentanol), 헵탄올(heptanol) 및 에틸렌글리콜(ethylene glycol)로 이루어진 그룹으로부터 하나 이상으로 선택되는 것이 바람직할 수 있고, 특히 부탄올을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. In addition, the alcohol used in the first step may preferably be one or more selected from the group consisting of butanol, pentanol, heptanol, and ethylene glycol, especially It may be desirable to use butanol.

본 발명에 따르면, 상기 제 1 단계의 수행시 사용되는 실릴화제로는 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane, 이하, PDMS), 헥사메틸디실라잔(Hexamethyldisilazane, 이하, HMDZ), 헥사메틸디실록산(Hexamethyldisiloxane, 이하, HMDSO), 디메틸디클로로실란(dimethyldichlorosilane, 이하 DMDCS) 및 메틸트리메톡시실란 (Methyltrimethoxysilane, 이하, MTMS)으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것이 바람직할 수 있다. According to the present invention, silylating agents used in the first step include polydimethylsiloxane (PDMS), hexamethyldisilazane (HMDZ), and hexamethyldisiloxane (hereinafter). , HMDSO), dimethyldichlorosilane (DMDCS), and methyltrimethoxysilane (MTMS).

상기와 같이 구비되는 실리카 하이드로겔과 실릴화제를 알코올에 투입한 후에 교반함으로써, 상기 제 1 단계의 수행이 가능하고, 상기 제 1 단계의 수행시 상기 실릴화제가 알코올에 용해되면서 상기 실리카 하이드로겔의 표면에 처리되면서, 상기 실리카 하이드로겔의 기공에 포함된 수분은 알코올과 치환되어 분리되면서 알코올로 배출되게 된다. 또한, 제 1 단계를 통해 표면이 실릴화제로 처리된 실리카 하이드로겔 를 제조하게 된다.The first step can be performed by adding the silica hydrogel and the silylating agent prepared as above into alcohol and then stirring, and when performing the first step, the silylating agent is dissolved in alcohol and the silica hydrogel is dissolved. As the surface is treated, the moisture contained in the pores of the silica hydrogel is separated from the alcohol and is discharged as alcohol. In addition, through the first step, a silica hydrogel whose surface is treated with a silylating agent is manufactured.

상기 제 1 단계를 수행한 후에는 제 2 단계로서, 상기 제 1 단계에서 제조된 표면이 실릴화제로 처리된 실리카 하이드로겔을 실릴화제가 용해된 알코올로부터 분리하는 단계를 수행하게 된다. 상기와 같은 알코올로부터 실리카 하이드로겔과 같은 입자의 분리는 본 기술 분야에서 공지된 기술이므로 이와 관련한 더 이상의 설명은 생략하기로 한다.After performing the first step, the second step is to separate the silica hydrogel, the surface of which is treated with a silylating agent, prepared in the first step from the alcohol in which the silylating agent is dissolved. Since the separation of particles such as silica hydrogel from alcohol as described above is a known technique in the art, further description in this regard will be omitted.

상기 제 2 단계를 수행한 후에는 제 3 단계로서, 상기 제 2 단계에서 실릴화제로 표면이 처리된 실리카 하이드로겔을 분리한 후 실릴화제가 용해된 알코올로부터 수분을 제거하는 단계를 수행하게 된다. 상기 제 1 단계를 통해 알코올로 배출된 수분은 상기 제 1 단계에서 사용된 실리카 하이드로겔의 기공에 포함되어 있던 것으로, 상기 제 1 단계를 통해 알코올과 치환되면서 배출되어 알코올과 혼합되어 존재하게 된다. After performing the second step, the third step is to separate the silica hydrogel whose surface was treated with the silylating agent in the second step and then remove moisture from the alcohol in which the silylating agent is dissolved. The moisture released as alcohol through the first step is contained in the pores of the silica hydrogel used in the first step, and is discharged while being replaced with alcohol through the first step and exists mixed with alcohol.

상기 제 1 단계에서 사용되는 알코올은 부탄올, 펜탄올, 헵탄올 및 에틸렌글리콜로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있고, 부탄올은 끓는점이 117 ℃이고, 펜탄올은 끓는점이 136℃이고, 헵탄올의 끓는점은 158 ℃이며, 에틸렌글리콜은 끓는점이 197 ℃이므로, 가열을 통해 실릴화제가 용해된 알코올로부터 수분은 용이하게 제거할 수 있다. The alcohol used in the first step may be selected from the group consisting of butanol, pentanol, heptanol, and ethylene glycol, butanol has a boiling point of 117°C, pentanol has a boiling point of 136°C, and heptanol has a boiling point of Since the temperature is 158°C and the boiling point of ethylene glycol is 197°C, moisture can be easily removed from the alcohol in which the silylating agent is dissolved through heating.

상기와 같이 제 3 단계를 수행한 후에는 상기 제 3 단계에서 수분이 제거된 실릴화제를 포함하는 알코올에 아미노 실란(Amino silane)을 혼합하여 유성점착제를 제조하는 제 4 단계를 수행하게 된다.After performing the third step as described above, the fourth step of preparing an oil-based adhesive is performed by mixing amino silane with alcohol containing the silylating agent from which moisture was removed in the third step.

상기 아미노 실란은 무기재료와 유기재료 등에 대한 접착력이 우수한 접착족진제로서, 본 발명에 따르면 상기 아미노 실란은 3-Aminopropyltriethoxysilane 또는 3-Aminopropyltrimethoxysilane를 사용할 수 있다.The amino silane is an adhesion promoter with excellent adhesion to inorganic and organic materials, etc. According to the present invention, the amino silane may be 3-Aminopropyltriethoxysilane or 3-Aminopropyltrimethoxysilane.

본 발명에 따르면, 상기 제 4 단계에서 제조되는 유성점착제는 실릴화제 0.01 내지 1 중량%와 아미노 실란 1 내지 3 중량% 및 잔부의 알코올로 구성될 수 있다.According to the present invention, the oil-based adhesive prepared in the fourth step may be composed of 0.01 to 1% by weight of a silylating agent, 1 to 3% by weight of amino silane, and the balance of alcohol.

상기 제 4 단계를 수행한 후에는 제 5 단계로서, 상기 제 2 단계에서 분리된 표면이 실릴화제로 처리된 실리카 하이드로겔과 알코올을 혼합 및 분쇄하여 제 1 알코올겔 페이스트를 제조하는 단계를 수행하게 된다. 상기 제 5 단계는 볼밀(Ball Mill) 등을 이용하여 수행이 가능하며, 상기 제 5 단계에서 제조되는 제 1 알코올겔 페이스트의 평균입경은 30 내지 100 ㎛인 것이 바람직할 수 있다.After performing the fourth step, the fifth step is to prepare a first alcohol gel paste by mixing and pulverizing the silica hydrogel, the surface of which was separated in the second step, treated with a silylating agent, and alcohol. do. The fifth step can be performed using a ball mill, etc., and the average particle diameter of the first alcohol gel paste produced in the fifth step may preferably be 30 to 100 ㎛.

이때, 상기 제 5 단계에서 사용되는 알코올은 제 1 단계에서 사용되는 것과 동일한 알코올을 사용할 수 있다. 상기와 같이 제조되는 제 1 알코올겔 페이스트의 점도는 100 내지 5,000 cps 인 것이 바람직하다. At this time, the alcohol used in the fifth step may be the same alcohol used in the first step. The viscosity of the first alcohol gel paste prepared as described above is preferably 100 to 5,000 cps.

상기 제 5 단계를 수행한 후에는 제 6 단계로서, 제 5 단계에서 제조된 제 1 알코올겔 페이스트와 소수성 흄드실리카 분말 및 단섬유를 혼합하게 된다.After performing the fifth step, in the sixth step, the first alcohol gel paste prepared in the fifth step is mixed with hydrophobic fumed silica powder and short fibers.

본 발명에 따르면, 상기 제 6 단계에서 사용되는 소수성 흄드실리카 분말은 실릴화제 등과 같은 표면개질제에 의한 화학적 후처리를 거친 흄드실리카를 가리킨다. 즉, 상기 소수성 흄드실리카 분말은 상기 실릴화제 등과 같은 표면개질제로 처리하여 표면이 소수성으로 전환된 흄드실리카 분말을 가라킨다. According to the present invention, the hydrophobic fumed silica powder used in the sixth step refers to fumed silica that has undergone chemical post-treatment with a surface modifier such as a silylating agent. In other words, the hydrophobic fumed silica powder refers to a fumed silica powder whose surface has been converted to hydrophobicity by treatment with a surface modifier such as the silylating agent.

상기 실릴화제는 제 1 단계에서 사용하는 동일한 실릴화제를 사용할 수 있고, 상기 실릴화제는 흄드실리카 분말을 처리하여 표면을 소수성화시켜 소수성 흄드실리카 분말을 제조할 수 있다.The silylating agent may be the same silylating agent used in the first step, and the silylating agent may treat the fumed silica powder to hydrophobicize the surface to produce hydrophobic fumed silica powder.

상기와 같이 실릴화제의 처리에 의해 제조되는 소수성 흄드실리카 분말의 BET 비표면적(specific surface area)은 200 내지 400 m2/g이고, 평균입도는 0.1 내지 100 ㎛ 인 것이 특히 바람직할 수 있다.It may be particularly preferable that the hydrophobic fumed silica powder prepared by treatment with a silylating agent as described above has a BET specific surface area of 200 to 400 m 2 /g and an average particle size of 0.1 to 100 ㎛.

상기와 같이 실릴화제로 표면이 처리된 소수성 흄드실리카 분말은 상기 제 1 알코올겔 페이스트와 혼합되어 상기 제 1 알코올겔 페이스트에 포함된 알코올에 의해 상기 실릴화제가 용출되게 된다. 상기와 같이 알코올에 용출된 실릴화제는 상기 제 1 알코올겔 페이스트와 소수성 흄드실리카 분말 및 단섬유를 결합하는 바인더 역할을 하게 된다. Hydrophobic fumed silica powder, the surface of which has been treated with a silylating agent as described above, is mixed with the first alcohol gel paste, and the silylating agent is eluted by the alcohol contained in the first alcohol gel paste. As described above, the silylating agent eluted in alcohol serves as a binder to bind the first alcohol gel paste, hydrophobic fumed silica powder, and short fibers.

또한, 상기 제 6 단계에서 제 1 알코올겔 페이스트 및 소수성 흄드실리카 분말과 혼합되는 단섬유는 유리 섬유, 실리카 섬유, 탄소 섬유, 세라믹 섬유 중 어느 하나일 수 있고, 상기 단섬유의 평균길이는 1 내지 10 mm이고, 평균직경은 5 내지 15 ㎛ 인 것이 바람직할 수 있다.In addition, the single fiber mixed with the first alcohol gel paste and the hydrophobic fumed silica powder in the sixth step may be any one of glass fiber, silica fiber, carbon fiber, and ceramic fiber, and the average length of the single fiber is 1. to 10 mm, and the average diameter may be preferably 5 to 15 ㎛.

상기와 같이 제 6 단계에서 사용되는 단섬유는 상기 제 1 알코올겔 페이스트와 소수성 흄드실리카 분말 등을 응집 및 결합시키는 역할을 위하여 투입될 수 있다. As described above, the short fibers used in the sixth step may be added to coagulate and bind the first alcohol gel paste and the hydrophobic fumed silica powder.

상기와 같이 제 6 단계를 통해 상기 제 1 알코올겔 페이스트와 소수성 흄드실리카 분말 및 단섬유를 혼합한 후에는 상기 제 6 단계에서 제조된 소수성 흄드실리카 분말 및 단섬유를 포함하는 제 1알코올겔 페이스트와 상기 제 4 단계에서 제조된 유성점착제를 혼합하여 제 2 알코올겔 페이스트를 제조하는 제 7 단계를 수행하게 된다.After mixing the first alcohol gel paste with the hydrophobic fumed silica powder and short fibers through the sixth step as described above, the first alcohol gel containing the hydrophobic fumed silica powder and short fibers prepared in the sixth step The seventh step of producing a second alcohol gel paste is performed by mixing the paste and the oil-based adhesive prepared in the fourth step.

상기 제 7 단계에서 제조되는 제 2 알코올겔 페이스트의 점도는 30,000 내지 60,000 cps인 것이 바람직할 수 있다. The viscosity of the second alcohol gel paste prepared in the seventh step may preferably be 30,000 to 60,000 cps.

이후에는 제 8 단계로서, 상기 제 7 단계에서 제조된 제 2알코올겔 페이스트에 세라믹 분말을 혼합하여 제 1 알코올겔 슬러리를 제조하게 된다. Afterwards, in the eighth step, ceramic powder is mixed with the second alcohol gel paste prepared in the seventh step to prepare the first alcohol gel slurry.

본 발명에 따르면, 상기 세라믹 분말은 알루미나(alumina), 제올라이트(zeolite), 지르코니아(zirconia), 탄화규소(silicon carbide), 실리카(silica), 보크사이트(Bauxite), 벤토나이트(Bentonite), 알루미나 강화 지르코니아 (Alumina Toughened Zirconia, Al2O3-Zr), 지르코니아 강화 알루미나(Zirconia Toughened Alumina, Al2O3-ZrO2)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나 이상인 것이 바람직할 수 있다. According to the present invention, the ceramic powder is alumina, zeolite, zirconia, silicon carbide, silica, bauxite, bentonite, and alumina reinforced zirconia. It may be preferable to use at least one selected from the group consisting of (Alumina Toughened Zirconia, Al 2 O 3 -Zr) and Zirconia Toughened Alumina (Al 2 O 3 -ZrO 2 ).

상기 알루미나 강화 지르코니아와 지르코니아 강화 알루미나는 알루미나와 지르코니아를 포함하는 세라믹 분말로서, 뛰이난 내마모성과 인성 및 경도를 갖는 세라믹 복합재료이다. 특히 열전도율이 매우 낮아 우수한 단열특성을 갖는 재료이다.The alumina-reinforced zirconia and zirconia-reinforced alumina are ceramic powders containing alumina and zirconia, and are ceramic composite materials with excellent wear resistance, toughness, and hardness. In particular, it is a material with very low thermal conductivity and excellent insulation properties.

또한 상기 세라믹 분말의 평균입도는 0.1 내지100㎛인 것이 공정이 용이하여 바람직할 수 있다. In addition, it may be preferable that the average particle size of the ceramic powder is 0.1 to 100㎛ because it is easy to process.

또한, 상기 제 8 단계를 통해 제조되는 제 1 알코올겔 슬러리의 점도는 100,000 내지 250,000 cps인 것이 바람직할 수 있다.Additionally, the viscosity of the first alcohol gel slurry prepared through the eighth step may preferably be 100,000 to 250,000 cps.

상기 제 8 단계를 수행완료함으로써, 본 발명에 따른 다공성 실리카-세라믹 복합성형품의 제조방법에 있어서 알코올을 사용하는 단계를 마치게 된다. 상기 제 8 단계의 이후에는 별도의 반응기 또는 혼합기에서 알코올을 사용하지 않고 증류수를 사용하는 단계를 수행하게 된다.By completing the eighth step, the step of using alcohol in the method of manufacturing a porous silica-ceramic composite molded product according to the present invention is completed. After the eighth step, a step of using distilled water instead of alcohol is performed in a separate reactor or mixer.

즉, 상기와 같이 제 8 단계를 수행한 후에는 제 9 단계로서 증류수에 무기바인더를 용해하여 수용성 무기바인더를 제조하게 된다. 본 발명에 따르면, 상기 무기바인더는 규산나트륨(sodium silicate), 규산칼륨(potassium silicate) 및 리튬실리케이트(lithium silicate)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나 이상인 것이 바람직할 수 있다.That is, after performing the eighth step as described above, in the ninth step, the water-soluble inorganic binder is prepared by dissolving the inorganic binder in distilled water. According to the present invention, the inorganic binder may preferably be at least one selected from the group consisting of sodium silicate, potassium silicate, and lithium silicate.

상기 제 9 단계에서 제조되는 수용성 무기바인더는 이후의 제 10 단계에서 수행되는 세라믹 분말과 단섬유를 결합시키게 된다. The water-soluble inorganic binder prepared in the ninth step binds the ceramic powder and short fibers performed in the subsequent tenth step.

장기 제 10 단계는 상기 제 9 단계에서 제조된 수용성 무기바인더에 세라믹 분말과 단섬유를 혼합하여 제 1 수용성 페이스트를 제조하는 단계를 가리킨다. 상기 세라믹 분말은 상기 제 8 단계에서 사용하는 세라믹 분말과 동일한 것을 사용할 수 있으며, 상기 단섬유 또한 상기 제 6 단계에서 사용된 단섬유와 동일한 것을 사용할 수 있다. The tenth long-term step refers to the step of producing a first water-soluble paste by mixing ceramic powder and short fibers with the water-soluble inorganic binder prepared in the ninth step. The ceramic powder may be the same as the ceramic powder used in the eighth step, and the single fiber may also be the same as the single fiber used in the sixth step.

이후에 상기와 같이 제조된 제 1 수용성 페이스트는 탄산칼륨과 혼합하여 제 1 수용성 슬러리를 제조하는 제 11 단계를 수행하게 된다. 상기 탄산칼륨은 제 1 수용성 페이스트와 혼합되어 상기 제 1 수용성 페이스트의 점도를 높히고, 고형분을 증가시켜 슬러리상의 제 1 수용성 슬러리를 제조하게 된다. Thereafter, the first water-soluble paste prepared as above is mixed with potassium carbonate to perform the 11th step of preparing the first water-soluble slurry. The potassium carbonate is mixed with the first water-soluble paste to increase the viscosity of the first water-soluble paste and increase the solid content to prepare a first water-soluble slurry in the form of a slurry.

상기 제 11 단계를 통해 제조되는 제 1 수용성 슬러리의 점도는 50,000 내지 150,000 cps인 것이 바람직할 수 있다.The viscosity of the first water-soluble slurry prepared through the 11th step may preferably be 50,000 to 150,000 cps.

상기 제 11 단계를 통해 제 1 수용성 슬러리를 제조한 후에는 제 12 단계로서, 증류수에 수용성점착제를 용해하여 점착수용액을 제조하게 된다. 본 발명에 따르면, 상기 수용성점착제는 카르복시메틸 셀룰로오스(carboxymethyl cellulose), 전분, 폴리아크릴아마이드, 글리세린(glycerine), 플루란(pullulan), 고흡수성폴리머(super absorbent polymer) 및 젤라틴(gelatin)으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나 이상일 수 있고, 상기 수용성점착제는 증류수에 1 내지 5 중량%로 포함되어 용해되는 것이 바람직할 수 있다. After preparing the first water-soluble slurry through the 11th step, in the 12th step, an aqueous adhesive solution is prepared by dissolving the water-soluble adhesive in distilled water. According to the present invention, the water-soluble adhesive is a group consisting of carboxymethyl cellulose, starch, polyacrylamide, glycerine, pullulan, super absorbent polymer, and gelatin. It may be one or more selected from, and it may be preferable that the water-soluble adhesive is dissolved in distilled water in an amount of 1 to 5% by weight.

상기 제 9 단계 내지 제 12 단계를 수행완료함으로써, 본 발명에 따른 다공성 실리카-세라믹 복합성형품의 제조방법에 있어서 증류수를 사용하는 단계를 마치게 된다. 상기 제 12 단계의 이후에는 제 13 단계로서 상기 제 8 단계에서 제조된 제 1 알코올겔 슬러리와 상기 제 11 단계에서 제조된 제 1 수용성 슬러리 및 상기 제 12 단계에서 제조된 점착수용액을 혼합하여 도 2의 (a)와 같은 다공성 실리카-세라믹 복합 슬러리(100)를 제조하게 된다.By completing the 9th to 12th steps, the step of using distilled water in the method of manufacturing a porous silica-ceramic composite molded product according to the present invention is completed. After the 12th step, the 13th step is to mix the first alcohol gel slurry prepared in the 8th step, the first water-soluble slurry prepared in the 11th step, and the adhesive aqueous solution prepared in the 12th step, as shown in Figure 2 A porous silica-ceramic composite slurry (100) as shown in (a) is manufactured.

상기 제 13 단계를 통해 제조되는 다공성 실리카-세라믹 복합 슬러리(100)는 고형분의 함량이 높고 또한 점도가 높아서 성형기 등을 이용하여 성형품의 제조가 가능하다. 이에 따라 복잡한 형상을 갖는 성형품의 제조가 가능하므로, 전기자동차 및 에너지 저장 시스템 등에 사용되는 복잡한 형상을 갖는 단열부품의 제조가 가능하게 된다. The porous silica-ceramic composite slurry 100 manufactured through the 13th step has a high solid content and a high viscosity, so that molded articles can be manufactured using a molding machine, etc. As a result, it is possible to manufacture molded products with complex shapes, making it possible to manufacture insulation parts with complex shapes used in electric vehicles and energy storage systems.

상기 제 13 단계를 통해 제조된 다공성 실리카-세라믹 복합 슬러리(100)는 제 14 단계로서, 성형기 등과 같은 성형장치를 이용하여 성형함으로써, 도 2의 (b)와 같은 성형품의 제조가 가능하게 된다. The porous silica-ceramic composite slurry 100 manufactured through the 13th step is molded in the 14th step using a molding device such as a molding machine, making it possible to manufacture a molded product as shown in (b) of FIG. 2.

또한, 상기 다공성 실리카-세라믹 복합 슬러리(100)는 세라믹 분말과 다공성 재료 등이 함께 혼합되어 점도 및 고형분의 함량이 커서 성형이 가능하고, 높은 단열성과 발수성 및 강도 등의 기계적 물성이 우수하고, 특히 무게가 가벼운 경량특성을 갖기 때문에 전자 하우징부터 전기자동차의 단열부품까지도 적용이 가능한 성형품의 제조가 가능하게 된다. In addition, the porous silica-ceramic composite slurry 100 is a mixture of ceramic powder and porous materials, etc., so that it has high viscosity and solid content, so it can be molded, and has excellent mechanical properties such as high thermal insulation, water repellency, and strength, and in particular, Because it has lightweight properties, it is possible to manufacture molded products that can be applied to everything from electronic housings to insulation parts for electric vehicles.

상기 다공성 실리카-세라믹 복합 슬러리(100)는 다양한 성형 방법이 가능하고, 본 발명에 따르면, 실린더와 같은 복잡한 형상의 성형품의 제조를 위해 특히 압축성형이 바람직하다.The porous silica-ceramic composite slurry 100 can be formed through various molding methods, and according to the present invention, compression molding is particularly preferable for manufacturing molded products of complex shapes such as cylinders.

즉, 상기 제 13 단계에서 제조된 다공성 실리카-세라믹 복합 슬러리(100)를 몰드에 주입한 후 압축 성형을 수행한다. 상기 압축성형 공정은 온도, 압력 및 시간을 조절하여 제조되는 다공성 실리카-세라믹 복합 단열 성형품의 제어하며, 바람직하기로 상온에서 100 내지 5,000 psi의 압력을 인가하여 20초 내지 2분간 수행할 수 있다. That is, the porous silica-ceramic composite slurry 100 prepared in step 13 is injected into the mold, and then compression molding is performed. The compression molding process controls the porous silica-ceramic composite insulating molded product manufactured by controlling temperature, pressure, and time, and can preferably be performed at room temperature by applying a pressure of 100 to 5,000 psi for 20 seconds to 2 minutes.

상기와 같은 조건에서 압축성형된 다공성 실리카-세라믹 복합 단열 성형품은 적절한 밀도, 인장강도, 신율 등 기계적 물성을 확보하게 되는데, 상기 압축성형 공정 파라미터 중 압력 조건 하에서 상기 기계적 물성이 가장 큰 영향을 받는다.The porous silica-ceramic composite insulating molded product compression molded under the above conditions secures mechanical properties such as appropriate density, tensile strength, and elongation, and among the compression molding process parameters, the mechanical properties are most affected under pressure conditions.

즉, 압축성형시 인가되는 압력이 상기 압력 범위를 벗어날 경우 충분한 기계적 물성을 확보할 수 없다. 즉, 상기 압축성형시에는 광범위의 성형압력이 적용될 수 있고, 본 발명에 따르면, 상기 성형압력은 바람직하게는 100 내지 50,000 psi의 압력을 인가하여 20초 내지 2분간 수행하는 것이 바람직할 수 있다. That is, if the pressure applied during compression molding is outside the above pressure range, sufficient mechanical properties cannot be secured. That is, a wide range of molding pressures can be applied during the compression molding, and according to the present invention, the molding pressure may preferably be applied at a pressure of 100 to 50,000 psi for 20 seconds to 2 minutes.

상기와 같이 제조된 성형품은 이후에 제 15 단계로서 건조를 수행함으로서 본 발명에 따른 우수한 단열특성을 갖는 경량의 다공성 실리카-세라믹 복합단열 성형품(200)의 제조가 완료될 수 있다. The molded product manufactured as described above is then dried as the 15th step, thereby completing the production of a lightweight porous silica-ceramic composite insulating molded product 200 with excellent thermal insulation properties according to the present invention.

상기 제 15 단계에서 수행하는 건조는 60 내지 80 ℃에서 2 내지 4시간 동안 수행되는 1차 건조 및 150 내지 190 ℃에서 4 내지10시간 동안 수행되는 2차 건조를 포함하는 것이 바람직하다. 상기와 같이 1차 건조 및 2차 건조를 통해 성형품을 건조함으로써, 성형품의 잔존 수분을 완벽하게 제거할 수 있으며, 또한 건조 작업의 효율성이 극대화되는 효과가 있다.The drying performed in the fifteenth step preferably includes primary drying performed at 60 to 80 ° C. for 2 to 4 hours and secondary drying performed at 150 to 190 ° C. for 4 to 10 hours. By drying the molded product through primary drying and secondary drying as described above, the remaining moisture in the molded product can be completely removed, and the efficiency of the drying operation is maximized.

본 발명에 따르면, 상기 제 15 단계에서 건조되어 제조되는 성형품은 실리카 하이드로겔 7 내지 20 중량%와, 실릴화제 0.5 내지 1.5 중량%와, 아미노 실란 0.05 내지 0.7 중량%와, 소수성 흄드실리카 분말 12 내지 15 중량%와, 단섬유 3 내지 5.5 중량%와, 세라믹 분말 45 내지 55 중량%와, 무기바인더 10 내지 15 중량%와 탄산칼륨 3 내지 7 중량% 및 수용성점착제 0.017 내지 0.1 중량%로 구성되는 것이 바람직할 수 있다.According to the present invention, the molded article manufactured by drying in the 15th step contains 7 to 20% by weight of silica hydrogel, 0.5 to 1.5% by weight of silylating agent, 0.05 to 0.7% by weight of amino silane, and hydrophobic fumed silica powder 12. to 15% by weight, 3 to 5.5% by weight of short fibers, 45 to 55% by weight of ceramic powder, 10 to 15% by weight of inorganic binder, 3 to 7% by weight of potassium carbonate, and 0.017 to 0.1% by weight of water-soluble adhesive. This may be desirable.

상기 제 15 단계에서 제조되는 건조되어 증류수와 알코올이 제거된 다공성 실리카-세라믹 복합 단열 성형품이 상기와 같은 조성비를 갖게 됨에 따라 고형분의 함량 및 점도가 압축성형에 적합하여 다양한 형상을 갖는 성형품의 제조가 가능하며, 높은 단열성과 기계적 물성이 우수하고, 경량으로 제조될 수 있다.As the porous silica-ceramic composite insulating molded product prepared in the 15th step is dried and the distilled water and alcohol have been removed, and has the above composition ratio, the solid content and viscosity are suitable for compression molding, making it possible to manufacture molded products with various shapes. It has high insulation and excellent mechanical properties, and can be manufactured lightweight.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 살펴본다. 그러나 본 발명은 하기 실시예에만 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be examined in more detail through examples. However, the present invention is not limited to the following examples.

[실시예 1] [Example 1]

제 1 단계로 평균입도 50 ㎛인 실리카 하이드로겔 30 중량%와 실릴화제로서 PDMS 10 중량% 및 잔부의 부탄올을 함께 혼합기에 투입하여 교반함으로써 혼합을 실시하였다. 이후에는 제 2 단계로서 표면이 실릴화제로 처리된 실리카 하이드로겔을 실릴화제가 용해된 알코올로부터 분리망을 이용하여 분리하고, 제 3 단계로 가열하여 실릴화제가 용해된 알코올로부터 수분을 제거하였다. In the first step, 30% by weight of silica hydrogel with an average particle size of 50 ㎛, 10% by weight of PDMS as a silylating agent, and the balance of butanol were added to a mixer and mixed by stirring. Afterwards, in the second step, the silica hydrogel whose surface was treated with the silylating agent was separated from the alcohol in which the silylating agent was dissolved using a separation net, and in the third step, it was heated to remove moisture from the alcohol in which the silylating agent was dissolved.

이후에는 제 4 단계로 수분이 제거되고 실릴화제인 PDMS를 1 중량%를 포함하는 부탄올 250 g에 아미노 실란(Amino silane)인 3-Aminopropyltriethoxysilane를 30분 동안 혼합하여 상기 3-Aminopropyltriethoxysilane 2.5 중량% 및 PDMS 4 중량%를 포함하는 유성점착제를 제조하였다. Afterwards, in the fourth step, moisture is removed and 250 g of butanol containing 1% by weight of PDMS, a silylating agent, and 3-Aminopropyltriethoxysilane, an amino silane, are mixed for 30 minutes to obtain 2.5% by weight of 3-Aminopropyltriethoxysilane and PDMS. An oil-based adhesive containing 4% by weight was prepared.

이후에는 제 5 단계로서 상기 제 2 단계에서 분리된 표면이 실릴화제로 처리된 실리카 하이드로겔 1,200 g과 부탄올 981 g을 혼합 및 교반하여 평균입도 50㎛이고 5,000 mPas의 점도를 갖는 제 1 알코올겔 페이스트를 제조하였다. Afterwards, in the fifth step, 1,200 g of silica hydrogel, the surface of which was separated in the second step, treated with a silylating agent, and 981 g of butanol were mixed and stirred to produce a first alcohol gel paste with an average particle size of 50㎛ and a viscosity of 5,000 mPas. was manufactured.

제 6 단계로 상기 제 1 알코올겔 페이스트 600g과 소수성 흄드실리카 분말(BET 비표면적 200 m 2/g, 평균입도 0.1 ㎛) 152g 및 유리 단섬유(평균길이 2 mm, 평균직경 10 ㎛) 40g를 혼합하고, 제 7 단계로서, 소수성 흄드실리카 분말 및 단섬유를 포함하는 제 1 알코올겔 페이스트와 상기 제 4 단계에서 제조된 유성점착제 105 g을 혼합하여 50,000 cps 점도를 갖는 제 2 알코올겔 페이스트를 제조하였다. In the sixth step, 600 g of the first alcohol gel paste, 152 g of hydrophobic fumed silica powder (BET specific surface area 200 m 2 /g, average particle size 0.1 ㎛), and 40 g of short glass fibers (average length 2 mm, average diameter 10 ㎛) Mix, and in the seventh step, mix the first alcohol gel paste containing hydrophobic fumed silica powder and short fibers with 105 g of the oil-based adhesive prepared in the fourth step to create a second alcohol gel paste with a viscosity of 50,000 cps. Manufactured.

제 8 단계로서, 상기 제 7 단계에서 제조된 제 2 알코올겔 페이스트와 세라믹 분말인 알루미나 분말(평균입도 55㎛) 333g을 혼합하여 점도 150,000 cps 인 제 1 알코올겔 슬러리를 제조하게 된다. In the eighth step, the second alcohol gel paste prepared in the seventh step is mixed with 333 g of alumina powder (average particle size 55㎛), which is a ceramic powder, to prepare a first alcohol gel slurry with a viscosity of 150,000 cps.

이후에는 제 9 단계로서, 증류수에 무기바인더인 규산나트륨을 용해하여 상기 규산나트륨 35 중량%를 포함하는 수용성 무기바인더를 제조하고, 제 10 단계로서, 상기 수용성 무기바인더 863g에 세라믹 분말인 알루미나 분말(평균입도55㎛) 62 g 및 유리 단섬유(평균길이 2mm, 평균직경 10 ㎛) 8g를 혼합하여 제 1수용성 페이스트를 제조하였다. 제 11 단계로 상기 제 1 수용성 페이스트와 탄산칼륨 67 g을 혼합하여 점도 50,000 cps인 제 1 수용성 슬러리를 제조하고, 이후에는 제 12 단계로 증류수에 수용성점착제인 카르복시메틸 셀룰로오스를 용해하여 상기 카르복시메틸 셀룰로오스가 1 중량% 용해된 점착수용액을 제조하였다. Afterwards, in the ninth step, sodium silicate, an inorganic binder, was dissolved in distilled water to prepare a water-soluble inorganic binder containing 35% by weight of the sodium silicate, and in the tenth step, alumina powder (alumina powder, a ceramic powder) was added to 863 g of the water-soluble inorganic binder. A first water-soluble paste was prepared by mixing 62 g of average particle size 55 ㎛ and 8 g of short glass fibers (average length 2 mm, average diameter 10 ㎛). In the 11th step, the first water-soluble paste and 67 g of potassium carbonate were mixed to prepare a first water-soluble slurry with a viscosity of 50,000 cps, and then in the 12th step, carboxymethyl cellulose, a water-soluble adhesive, was dissolved in distilled water to prepare the carboxymethyl cellulose. An aqueous adhesive solution containing 1% by weight of was prepared.

제 13 단계로서, 상기와 같이 제조된 제 1 알코올겔 슬러리 630 g과 제 1 수용성 슬러리 210 g 및 상기 점착수용액 30 g를 혼합 및 교반하여 다공성 실리카-세라믹 복합 슬러리(100)를 제조하였고, 상기 다공성 실리카-세라믹 복합 슬러리(100)를 제 14 단계로서 압축성형기에 투입하여 성형을 실시하였다. In the 13th step, 630 g of the first alcohol gel slurry prepared as above, 210 g of the first water-soluble slurry, and 30 g of the adhesive aqueous solution were mixed and stirred to prepare a porous silica-ceramic composite slurry (100), and the porous In the 14th step, the silica-ceramic composite slurry (100) was put into a compression molding machine and molded.

상기와 같이 성형된 다공성 실리카-세라믹 복합 슬러리(100)를 제 15 단계로서 열풍건조기에서 80 ℃에서 2 시간 동안 1차 건조한 후, 190 ℃에서 4시간 동안 2차 건조를 수행하여 증류수와 알코올을 완전히 제거하였다.In the 15th step, the porous silica-ceramic composite slurry (100) formed as described above was first dried in a hot air dryer at 80°C for 2 hours, and then secondarily dried at 190°C for 4 hours to completely remove distilled water and alcohol. removed.

상기와 같이 증류수와 알코올이 완전히 제거되어, 실리카 하이드로겔 7 내지 20 중량%와, 실릴화제인 PDMS 0.5 내지 1.5 중량%와, 아미노 실란인 3-Aminopropyltriethoxysilane 0.05 내지 0.7 중량%와, 소수성 흄드실리카 분말 12 내지 15 중량%와, 유리 단섬유 3 내지 5.5 중량%와, 세라믹 분말인 알루미나 분말 45 내지 55 중량%와, 무기바인더인 규산나트륨 10 내지 15 중량%와 탄산칼륨 3 내지 7 중량% 및 수용성점착제인 카르복시메틸 셀룰로오스 0.017 내지 0.1 중량%를 포함하는 다공성 실리카-세라믹 복합단열 성형품(200)을 제조하였다. 상기와 같이 제조된 다공성 실리카-세라믹 복합단열 성형품(200)을 가로 X 세로 X 높이를 300 X 300 X 10 mm의 크기로 재단하여 시험편을 제조하였다. As described above, distilled water and alcohol are completely removed, and 7 to 20% by weight of silica hydrogel, 0.5 to 1.5% by weight of PDMS as a silylating agent, 0.05 to 0.7% by weight of 3-Aminopropyltriethoxysilane as an amino silane, and hydrophobic fumed silica powder 12 to 15% by weight, 3 to 5.5% by weight of short glass fibers, 45 to 55% by weight of alumina powder as a ceramic powder, 10 to 15% by weight of sodium silicate as an inorganic binder, 3 to 7% by weight of potassium carbonate, and water-soluble adhesive. A porous silica-ceramic composite insulating molded product (200) containing 0.017 to 0.1% by weight of phosphorus carboxymethyl cellulose was manufactured. The porous silica-ceramic composite insulation molded product (200) prepared as described above was cut into a size of 300 x 300 x 10 mm in width x length x height to prepare a test piece.

[실시예 2][Example 2]

상기 [실시예 1]과 동일한 방법으로 시험편을 제조하되, 제 1 단계 및 제 4 단계에서 실릴화제를 HMDSO를 사용하였고, 상기 제 4 단계에서 아미노 실란으로 3-Aminopropyltrimethoxysilane를 사용하여 다공성 실리카-세라믹 복합단열 성형품(200)을 제조하였다. A test piece was prepared in the same manner as in [Example 1], except that HMDSO was used as a silylating agent in the first and fourth steps, and 3-Aminopropyltrimethoxysilane was used as an amino silane in the fourth step to form a porous silica-ceramic composite. An insulating molded product (200) was manufactured.

상기 다공성 실리카-세라믹 복합단열 성형품(200)은 실리카 하이드로겔 7 내지 20 중량%와, 실릴화제인 HMDSO 0.5 내지 1.5 중량%와, 아미노 실란인 3-Aminopropyltrimethoxysilane 0.05 내지 0.7 중량%와, 소수성 흄드실리카 분말 12 내지 15 중량%와, 유리 단섬유 3 내지 5.5 중량%와, 세라믹 분말인 알루미나 분말 45 내지 55 중량%와, 무기바인더인 규산나트륨 10 내지 15 중량%와 탄산칼륨 3 내지 7 중량% 및 수용성점착제인 카르복시메틸 셀룰로오스 0.017 내지 0.1 중량%를 포함하고, 상기와 같이 제조된 다공성 실리카-세라믹 복합단열 성형품(200)을 가로 X 세로 X 높이를 300 X 300 X 10 mm의 크기로 재단하여 시험편을 제조하였다. The porous silica-ceramic composite insulation molded product 200 includes 7 to 20% by weight of silica hydrogel, 0.5 to 1.5% by weight of HMDSO, a silylating agent, 0.05 to 0.7% by weight of 3-Aminopropyltrimethoxysilane, an amino silane, and hydrophobic fumed silica. 12 to 15% by weight of powder, 3 to 5.5% by weight of short glass fibers, 45 to 55% by weight of alumina powder as a ceramic powder, 10 to 15% by weight of sodium silicate as an inorganic binder, and 3 to 7% by weight of potassium carbonate and water-soluble A test piece was prepared by cutting the porous silica-ceramic composite insulation molded product (200) prepared as described above, which contains 0.017 to 0.1% by weight of carboxymethyl cellulose as an adhesive, to a size of 300 x 300 x 10 mm in width x length x height. did.

[실시예 3][Example 3]

상기 [실시예 1]과 동일한 방법으로 시험편을 제조하되, 제 6 단계 및 제 10 단계에서 단섬유로서 실리카 단섬유(평균길이는 10 mm, 평균직경 10 ㎛)를 사용하고, 제 8 단계 및 제 10 단계에서 세라믹 분말로 제올라이트 분말(평균입도 100 ㎛)을 사용하여 다공성 실리카-세라믹 복합단열 성형품(200)을 제조하였다. 상기 다공성 실리카-세라믹 복합단열 성형품(200)은 실리카 하이드로겔 7 내지 20 중량%와, 실릴화제인 PDMS 0.5 내지 1.5 중량%와, 아미노 실란인 3-Aminopropyltriethoxysilane 0.05 내지 0.7 중량%와, 소수성 흄드실리카 분말 12 내지 15 중량%와, 실리카 단섬유 3 내지 5.5 중량%와, 세라믹 분말인 제올라이트 분말 45 내지 55 중량%와, 무기바인더인 규산나트륨 10 내지 15 중량%와 탄산칼륨 3 내지 7 중량% 및 수용성점착제인 카르복시메틸 셀룰로오스 0.017 내지 0.1 중량%를 포함하고, 포함하고, 상기와 같이 제조된 다공성 실리카-세라믹 복합단열 성형품(200)을 가로 X 세로 X 높이를 300 X 300 X 10 mm의 크기로 재단하여 시험편을 제조하였다. A test piece was prepared in the same manner as in [Example 1], except that silica single fibers (average length 10 mm, average diameter 10 ㎛) were used as single fibers in the 6th and 10th steps, and in the 8th and 10th steps, In step 10, a porous silica-ceramic composite insulating molded product 200 was manufactured using zeolite powder (average particle size 100 ㎛) as the ceramic powder. The porous silica-ceramic composite insulation molded product 200 includes 7 to 20% by weight of silica hydrogel, 0.5 to 1.5% by weight of PDMS, a silylating agent, 0.05 to 0.7% by weight of 3-Aminopropyltriethoxysilane, an amino silane, and hydrophobic fumed silica. 12 to 15% by weight of powder, 3 to 5.5% by weight of silica short fibers, 45 to 55% by weight of zeolite powder as a ceramic powder, 10 to 15% by weight of sodium silicate as an inorganic binder, and 3 to 7% by weight of potassium carbonate and water-soluble The porous silica-ceramic composite insulation molded product (200) prepared as described above, which contains 0.017 to 0.1% by weight of carboxymethyl cellulose as an adhesive, is cut into a size of 300 x 300 x 10 mm in width x length x height. A test piece was prepared.

상기와 같이 제조된 실시예 1 내지 3의 시험편에 대하여 열전도율 및 밀도를 아래와 같은 방법으로 측정하고, 그 결과를 [표 1]에 나타내었다.The thermal conductivity and density of the test pieces of Examples 1 to 3 prepared as described above were measured in the following manner, and the results are shown in [Table 1].

1) 열전도율1) Thermal conductivity

실시예 1 내지 3의 시험편에 대한 열전도율은 KS L 9016(보온재의 열전도율 측정방법)에 의거하여 측정하였다. The thermal conductivity of the test pieces of Examples 1 to 3 was measured according to KS L 9016 (Method for measuring thermal conductivity of insulation materials).

2) 밀도2) Density

실시예 1 내지 3의 시험편에 대한 밀도는 KS M 3808(발포폴리스티렌 단열재)에 의거하여 측정하였으며, 아래의 (식 1)을 이용하여 계산하였다. The density of the test pieces of Examples 1 to 3 was measured according to KS M 3808 (expanded polystyrene insulation) and calculated using Equation 1 below.

열전도율(W/mK)Thermal conductivity (W/mK) 밀도(g/cm3)Density (g/cm 3 ) 실시예 1Example 1 0.100.10 1.801.80 실시예 2Example 2 0.120.12 1.751.75 실시예 3Example 3 0.080.08 1.521.52

상기 표 1을 살펴보면, 실시예 1 내지 3의 시험편은 0.08 내지 0.12 W/mK의 열전도율을 나타내고, 1.52 내지 1.80 g/cm3의 밀도를 갖는다. 통상적으로 알루미나 성형품의 열전도율은 20 내지30 W/mK 이며 실리카-알루미나 성형체의 열전도율은 0.19 W/m.K를 나타내므로, 본 발명에 따른 다공성 실리카-세라믹 복합단열 성형품(200)은 매우 낮은 열전도율을 나타내는 것을 확인할 수 있다. Looking at Table 1, the test specimens of Examples 1 to 3 showed a thermal conductivity of 0.08 to 0.12 W/mK and a density of 1.52 to 1.80 g/cm 3 . Typically, the thermal conductivity of alumina molded products is 20 to 30 W/mK, and the thermal conductivity of silica-alumina molded products is 0.19 W/mK, so the porous silica-ceramic composite insulating molded product 200 according to the present invention exhibits very low thermal conductivity. You can check it.

또한, 실시예 1 내지 3의 시험편은 1.52 내지 1.80 g/cm3의 밀도를 나타내는 것을 확인할 수 있다.In addition, it can be confirmed that the test specimens of Examples 1 to 3 exhibit a density of 1.52 to 1.80 g/cm 3 .

통상적으로 제조되는 알루미나 성형체의 밀도는 2.7 g/cm3을 나타내고, 실리카-알루미나 성형체의 밀도는 2.19 g/cm3를 나타내므로, 본 발명에 따른 다공성 실리카-세라믹 복합단열 성형품(200)은 매우 낮은 밀도를 나타내는 것을 확인할 수 있다.The density of the commonly manufactured alumina molded body is 2.7 g/cm 3 and the density of the silica-alumina molded body is 2.19 g/cm 3 , so the porous silica-ceramic composite insulating molded article 200 according to the present invention has a very low density. You can see that it represents density.

도 3을 살펴보면, 상기 도 3은 본 발명에 따른 다공성 실리카-세라믹 복합단열 성형품(200)을 이용하여 발수성을 테스트하는 사진이다. 상기 도 3을 살펴보면, 본 발명에 따른 다공성 실리카-세라믹 복합단열 성형품(200)의 상부에서 부어지는 수분이 내부로 침투되지 않고, 표면에서 발수되는 것을 확인할 수 있다. Looking at FIG. 3, FIG. 3 is a photograph of testing water repellency using the porous silica-ceramic composite insulating molded product 200 according to the present invention. Looking at FIG. 3, it can be seen that moisture poured from the top of the porous silica-ceramic composite insulation molded product 200 according to the present invention does not penetrate into the interior, but is repelled from the surface.

상기와 같은 다공성 실리카-세라믹 복합단열 성형품(200)의 제조방법에 의해 제조되는 다공성 실리카-세라믹 복합단열 성형품(200)은 알코올을 사용하는 제 1 단계 내지 제 8 단계와, 증류수를 사용하는 제 9 단계 내지 제 12 단계를 분리하여 수행함으로써, 다공성 재료와 흄드실리카 분말의 기공에 알코올이 기공 내부로 침투하는 것을 방지하여 열전도율이 높아지는 것을 최소화하여 우수한 단열성을 갖도록 제조될 수 있다. 그리고, 본 발명에 따라 제조되는 다공성 실리카-세라믹 복합단열 성형품(200)은 압출성형 등과 같은 성형공정을 통해 제조가 가능하여 2차원 또는 3차원 구조의 다양한 형상을 갖는 성형품의 제조가 가능하며, 세라믹 분말과 다공성 재료 등이 함께 혼합되어, 높은 단열성과 기계적 물성이 우수하고, 경량으로 제조되어 전기자동차 및 에너지 저장 시스템 등의 단열재까지도 적용이 가능한 성형품의 제조가 가능한 효과를 갖는다. 또한, 본 발명에 따른 다공성 실리카-세라믹 복합단열 성형품(200)의 제조방법에 따르면, 발수성을 갖고, 밀도가 낮은 경량의 다공성 실리카-세라믹 복합단열 성형품(200)의 제조가 가능함으로써, 전기자동차 및 에너지 저장 시스템 등에 사용되는 단열재의 제조가 가능한 효과를 갖는다.The porous silica-ceramic composite insulating molded article 200 manufactured by the method for manufacturing the porous silica-ceramic composite insulating molded article 200 described above includes steps 1 to 8 using alcohol, and steps 9 using distilled water. By performing steps through steps 12 separately, the alcohol can be prevented from penetrating into the pores of the porous material and the fumed silica powder, minimizing the increase in thermal conductivity, and thus producing excellent thermal insulation properties. In addition, the porous silica-ceramic composite insulating molded product 200 manufactured according to the present invention can be manufactured through a molding process such as extrusion molding, making it possible to manufacture molded products with various shapes of two-dimensional or three-dimensional structures, and ceramic By mixing powder and porous materials together, it has the effect of manufacturing molded products that have high insulation and excellent mechanical properties, and are lightweight and can be applied even to insulation materials such as electric vehicles and energy storage systems. In addition, according to the manufacturing method of the porous silica-ceramic composite insulation molded product 200 according to the present invention, it is possible to manufacture a lightweight porous silica-ceramic composite insulation molded product 200 with water repellency and low density, thereby making it possible to manufacture electric vehicles and This has the effect of enabling the manufacture of insulation materials used in energy storage systems, etc.

그리고, 본 발명에 따라 제조되는 다공성 실리카-세라믹 복합단열 성형품(200)은 압축성형 등과 같은 성형공정을 통해 제조가 가능하여, 2차원 또는 3차원 구조의 다양한 형상을 갖는 성형품의 제조가 가능하며, 세라믹 분말과 다공성 재료 등이 함께 혼합되어, 높은 단열성과 기계적 물성이 우수하고, 경량으로 제조되어 단열부품 등에 적용이 가능한 성형품의 제조가 가능한 효과를 갖는다.In addition, the porous silica-ceramic composite insulating molded product 200 manufactured according to the present invention can be manufactured through a molding process such as compression molding, making it possible to manufacture molded products with various shapes of two-dimensional or three-dimensional structures, Ceramic powder and porous materials are mixed together, which has the effect of producing molded products that have high insulation and excellent mechanical properties, and are lightweight and can be applied to insulation parts.

본 발명은 도면에 도시된 실험예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실험예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 또한 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하고, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.The present invention has been described with reference to the experimental examples shown in the drawings, but these are merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and other equivalent experimental examples are possible therefrom. Additionally, a person skilled in the art to which the present invention pertains will understand that the present invention can be easily modified into another specific form without changing its technical idea or essential features. Therefore, the embodiments described above should be understood in all respects as illustrative and not restrictive, and the true scope of technical protection of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.

100 : 다공성 실리카-세라믹 복합단열 슬러리
200 : 다공성 실리카-세라믹 복합단열 성형품
100: Porous silica-ceramic composite insulation slurry
200: Porous silica-ceramic composite insulation molded product

Claims (9)

우수한 단열성 및 발수성을 갖는 경량의 다공성 실리카-세라믹 복합단열 성형품의 제조방법에 있어서,
a) 실리카 하이드로겔과 실릴화제를 알코올에 투입하여 교반함으로써, 상기 실릴화제가 용해되면서 표면이 실릴화제로 처리된 실리카 하이드로겔을 제조하는 제 1 단계;
b) 상기 제 1 단계에서 제조된 표면이 실릴화제로 처리된 실리카 하이드로겔을 실릴화제가 용해된 알코올로부터 분리하는 제 2 단계;
c) 상기 제 2 단계에서 분리된 실릴화제가 용해된 알코올로부터 수분을 제거하는 제 3 단계;
d) 상기 제 3 단계에서 수분이 제거된 실릴화제를 포함하는 알코올에 아미노계 실란을 혼합하여 유성점착제를 제조하는 제 4 단계;
e) 상기 제 2 단계에서 분리된 표면이 실릴화제로 처리된 실리카 하이드로겔과 알코올을 혼합 및 분쇄하여 제 1 알코올겔 페이스트를 제조하는 제 5 단계;
f) 소수성 흄드실리카 분말과 단섬유를 상기 제 5 단계에서 제조된 제 1 알코올겔 페이스트와 혼합하는 제 6 단계;
g) 상기 제 6 단계에서 제조된 소수성 흄드실리카 분말 및 단섬유를 포함하는 제 1알코올겔 페이스트와 상기 제 4 단계에서 제조된 유성점착제를 혼합하여 제 2 알코올겔 페이스트를 제조하는 제 7단계;
h) 상기 제 7 단계에서 제조된 제 2알코올겔 페이스트에 세라믹 분말을 혼합하여 제 1 알코올겔 슬러리를 제조하는 제 8 단계;
i) 증류수에 무기바인더를 용해하여 수용성 무기바인더를 제조하는 제 9 단계;
j) 상기 제 9 단계에서 제조된 수용성 무기바인더에 세라믹 분말과 단섬유를 혼합하여 제 1 수용성 페이스트를 제조하는 제 10단계;
k) 상기 제 10 단계에서 제조된 제 1 수용성 페이스트에 탄산칼륨을 혼합하여 제 1 수용성 슬러리를 제조하는 제 11단계;
l) 증류수에 수용성점착제 를 용해하여 점착수용액을 제조하는 제 12 단계;
m) 상기 제 8 단계에서 제조된 제 1 알코올겔 슬러리와 상기 제 11 단계에서 제조된 제 1 수용성 슬러리 및 상기 제 12 단계에서 제조된 점착수용액을 혼합하여 다공성 실리카-세라믹 복합 슬러리를 제조하는 제 13 단계;
n) 상기 제 13 단계에서 제조된 다공성 실리카-세라믹 복합 슬러리를 압출성형기에서 성형하여 성형품을 제조하는 제 14 단계; 및
o) 상기 제 14 단계에서 제조된 성형품을 건조하는 제 15 단계;를 포함하는 우수한 단열성 및 발수성을 갖는 경량의 다공성 실리카-세라믹 복합단열 성형품의 제조방법
In the manufacturing method of a lightweight porous silica-ceramic composite insulating molded product with excellent thermal insulation and water repellency,
a) a first step of preparing a silica hydrogel whose surface is treated with a silylating agent by adding the silica hydrogel and a silylating agent to alcohol and stirring it to dissolve the silylating agent;
b) a second step of separating the silica hydrogel, the surface of which is treated with a silylating agent, prepared in the first step from the alcohol in which the silylating agent is dissolved;
c) a third step of removing moisture from the alcohol in which the silylating agent separated in the second step is dissolved;
d) a fourth step of preparing an oil-based adhesive by mixing amino silane with alcohol containing a silylating agent from which moisture was removed in the third step;
e) a fifth step of preparing a first alcohol gel paste by mixing and pulverizing the silica hydrogel, the surface of which was separated in the second step, treated with a silylating agent, and alcohol;
f) a sixth step of mixing hydrophobic fumed silica powder and short fibers with the first alcohol gel paste prepared in the fifth step;
g) a seventh step of preparing a second alcohol gel paste by mixing the first alcohol gel paste containing hydrophobic fumed silica powder and short fibers prepared in the sixth step with the oil-based adhesive prepared in the fourth step;
h) an eighth step of preparing a first alcohol gel slurry by mixing ceramic powder with the second alcohol gel paste prepared in the seventh step;
i) a ninth step of preparing a water-soluble inorganic binder by dissolving the inorganic binder in distilled water;
j) a 10th step of preparing a first water-soluble paste by mixing ceramic powder and short fibers with the water-soluble inorganic binder prepared in the 9th step;
k) an 11th step of preparing a first aqueous slurry by mixing potassium carbonate with the first aqueous paste prepared in the 10th step;
l) Step 12 of preparing an aqueous adhesive solution by dissolving a water-soluble adhesive in distilled water;
m) Step 13 of preparing a porous silica-ceramic composite slurry by mixing the first alcohol gel slurry prepared in the 8th step, the first water-soluble slurry prepared in the 11th step, and the adhesive aqueous solution prepared in the 12th step. step;
n) a 14th step of manufacturing a molded product by molding the porous silica-ceramic composite slurry prepared in the 13th step in an extruder; and
o) a 15th step of drying the molded product manufactured in the 14th step; a method of manufacturing a lightweight porous silica-ceramic composite insulating molded product with excellent thermal insulation and water repellency, comprising:
청구항 1에 있어서,
상기 제 5 단계에서 제조되는 제 1 알코올겔 페이스트의 평균입경은 30 내지 100 ㎛인 것을 특징으로 하는 우수한 단열성 및 발수성을 갖는 경량의 다공성 실리카-세라믹 복합단열 성형품의 제조방법
In claim 1,
Method for producing a lightweight porous silica-ceramic composite insulating molded product with excellent thermal insulation and water repellency, characterized in that the average particle diameter of the first alcohol gel paste prepared in the fifth step is 30 to 100 ㎛
청구항 1에 있어서,
상기 실릴화제는 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란, 트리메톡시메틸실란 및 트리메톡시에틸실란으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 우수한 단열성 및 발수성을 갖는 경량의 다공성 실리카-세라믹 복합단열 성형품의 제조방법
In claim 1,
The silylating agent is a lightweight porous silica-ceramic with excellent heat insulation and water repellency, characterized in that it is at least one selected from the group consisting of tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, trimethoxymethylsilane, and trimethoxyethylsilane. Manufacturing method of composite insulation molded product
청구항 1에 있어서,
상기 제 8 단계 및 제 10 단계에서 포함되는 세라믹 분말은 알루미나, 제올라이트, 지르코니아, 탄화규소, 실리카, 보크사이트(Bauxite), 벤토나이트(Bentonite), 알루미나 강화 지르코니아 (Alumina Toughened Zirconia), 지르코니아 강화 알루미나 (Zirconia Toughened Alumina) 로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 우수한 단열성 및 발수성을 갖는 경량의 다공성 실리카-세라믹 복합단열 성형품의 제조방법
In claim 1,
Ceramic powders included in the 8th and 10th steps include alumina, zeolite, zirconia, silicon carbide, silica, bauxite, bentonite, alumina toughened zirconia, and zirconia strengthened alumina. Method for manufacturing a lightweight porous silica-ceramic composite insulating molded product with excellent thermal insulation and water repellency, characterized by at least one selected from the group consisting of (Toughened Alumina)
청구항 1에 있어서,
상기 세라믹 분말의 평균입도는 0.1 내지 100 ㎛인 것을 특징으로 하는 우수한 단열성 및 발수성을 갖는 경량의 다공성 실리카-세라믹 복합단열 성형품의 제조방법
In claim 1,
Method for manufacturing a lightweight porous silica-ceramic composite insulating molded product with excellent thermal insulation and water repellency, characterized in that the average particle size of the ceramic powder is 0.1 to 100 ㎛
청구항 1에 있어서,
상기 제 12 단계에서 수용성점착제는 카르복시메틸 셀룰로오스, 전분, 폴리아크릴아미드, 글리세린, 플루란, 고흡수성폴리머 및 젤라틴으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 우수한 단열성 및 발수성을 갖는 경량의 다공성 실리카-세라믹 복합단열 성형품의 제조방법
In claim 1,
In the twelfth step, the water-soluble adhesive is a lightweight, porous silica with excellent thermal insulation and water repellency, characterized in that at least one selected from the group consisting of carboxymethyl cellulose, starch, polyacrylamide, glycerin, pullulan, superabsorbent polymer, and gelatin. -Manufacturing method of ceramic composite insulation molded products
청구항 1에 있어서,
상기 제 9 단계에서 무기바인더는 규산나트륨, 규산칼륨 및 리튬실리케이트로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 우수한 단열성 및 발수성을 갖는 경량의 다공성 실리카-세라믹 복합단열 성형품의 제조방법
In claim 1,
In the ninth step, the inorganic binder is a method of manufacturing a lightweight porous silica-ceramic composite insulating molded product with excellent thermal insulation and water repellency, characterized in that at least one selected from the group consisting of sodium silicate, potassium silicate, and lithium silicate.
청구항 1에 있어서,
상기 알코올은 부탄올, 펜탄올, 헵탄올 및 에틸렌글리콜로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 적어도 하나 이상인 것을 특징으로 하는 우수한 단열성 및 발수성을 갖는 경량의 다공성 실리카-세라믹 복합단열 성형품의 제조방법
In claim 1,
A method of manufacturing a lightweight porous silica-ceramic composite insulating molded product with excellent thermal insulation and water repellency, characterized in that the alcohol is at least one selected from the group consisting of butanol, pentanol, heptanol, and ethylene glycol.
청구항 1 내지 8 중 어느 한 항의 우수한 단열성 및 발수성을 갖는 경량의 다공성 실리카-세라믹 복합단열 성형품의 제조방법에 의해 제조되는 우수한 단열성 및 발수성을 갖는 경량의 다공성 실리카-세라믹 복합단열 성형품.

A lightweight porous silica-ceramic composite insulating molded product with excellent thermal insulation and water repellency manufactured by the method for manufacturing a lightweight porous silica-ceramic composite insulated product with excellent thermal insulation and water repellency according to any one of claims 1 to 8.

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