KR20000048699A - 열 전도도가 낮은 조성물 및 단열체 - Google Patents

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윌리암 씨. 애커맨
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마싸 앤 피네간
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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J13/00—Colloid chemistry, e.g. the production of colloidal materials or their solutions, not otherwise provided for; Making microcapsules or microballoons

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Abstract

본 발명은 개선된 열 전도도 값을 갖는 미립자 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 태양은 103421 Pa(15 psi)의 하중, 20 ℃, 및 질소중 133.322 - 13332.2 Pa의 압력하에서, 160 kg/m3이하의 팩킹 밀도, 및 133.322 - 1333.322 Pa에서는 (0.260lnP+4.53) mW/m·K 이하이고 1333.322 - 13332.2 Pa에서는 (0.824lnP+0.47) mW/m·K 이하인 TC를 갖는 미립자 조성물이다. 바람직한 미립자 조성물은 겔 조성물이다. 또한 미립자 조성물을 포함하는 단열체도 개시되어 있다.

Description

열 전도도가 낮은 조성물 및 단열체{Compositions and Insulation Bodies Having Low Thermal Conductivity}
현재 단열재는 창문, 빌딩, 전기 제품 뿐만아니라, 다른 공업용 및 가정용 기구를 포함하는 용도에 사용되고 있다. 단열재중 하나의 형태는 진공 공간이 미립자 단열 조성물, 예를 들어, 분말로 충전되는 "파우더-인-배큠(powder-in-vacuum)" 단열재이다. 파우더-인-배큠 단열재는 냉장고, 온수기, 및 고온 및 저온 액체 저장 및 운반 기구와 같은 가정용 및 공업용 전기 제품을 포함하는 용도에 있어 단열 패널로서 사용할 수 있다.
"진공 패널" 또는 "진공 단열 패널"이라는 용어는 파우더-인-배큠 단열재, 예를 들어, 감소된 내부 압력을 갖는 단열 구조물을 기술하는데 사용될 수 있다. 진공 단열 패널은 일반적으로 단열 조성물 및 충전재를 둘러싸는 사실상 불투과성인 필름으로 성형된 용기를 포함한다. 용기는 일반적으로 내부 압력이 대기압 보다 작게 될 때까지 배기되고, 용접 밀봉된다.
진공 단열 패널은 유익하게는 냉장용 전기 제품의 벽을 포함하는 단열 용도에 사용될 수 있다. 이러한 패널은 20 년을 초과할 수 있는 전기 제품의 수명 동안 유효하게 남아있는 것이 유익하다.
진공 패널의 단열 특성은 사용되는 미립자의 열 전도도 기능 및 확립되고 유지되는 진공도에 있다.
진공 공간을 단열재로 충전시킨 단열 시스템을 사용하는 데는 적어도 몇가지의 문제점을 겪게된다. 일반적으로, 보다 큰 단열값은 주위 보다 낮은 진공도에서 얻어지거나, 다른 방식으로는, 열 전도도는 절대 압력이 증가함에 따라 증가한다. 결과적으로, 제작 비용은 진공도를 주위 보다 낮게 확립하고(낮은 절대 압력), 보다 큰 초기 단열값을 제공하며(보다 낮은 열 전도도), 누출, 온도 증가 및(또는) 단열재 배기를 통한 진공도의 손실의 결과인 단열값의 감소를 최소화시킬 필요성이 증가함에 따라 증가한다. 또한, 제작 및 생산 비용은 단열재를 지지하고, 저 진공도를 유지하는 실질적으로 가스 불투과성인 배리어 재료(예를 들어, 진공 백)의 필요성에 따라 증가한다.
개선된 열 전도도를 획득한 조성물을 갖는 것이 유익할 수 있다. 이러한 조성물은 감소된 내부 압력을 갖는 단열 패널 또는 다른 형태의 파우더-인-배큠 단열재을 포함하는 단열 구조물에 사용하는데 유익할 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.
또한, 지금까지 알려진 단열재 보다 주위 압력에 근접하는 진공도에서 일반적인 단열 용도에 만족스럽게 사용되는 열 전도도 값을 획득하여, 주위 조건 보다 낮게 확립된 진공도와 관련한 생산 및 제작 비용 및 고도로 불투과성인 배리어 재료에 대한 필요성을 감소시켜 진공도를 유지시키는 조성물을 갖는 것이 유익할 수 있다. 이러한 단열 조성물은 유익하게는 단열 구조물의 유용한 수명을 증가시킨다.
<발명의 요약>
본 발명은 103421 Pa(15 psi)의 하중, 20 ℃, 및 질소중 133.322 - 13332.2 Pa의 압력하에서, 160 kg/m3이하의 팩킹 밀도 및 133.322 - 1333.322 Pa에서는 (0.260lnP+4.53) mW/m·K 이하[TC≤(0.260lnP+4.53)mW/m·K]이고 1333.322 - 13332.2 Pa에서는 (0.824lnP+0.47) mW/m·K 이하[TC≤(0.824lnP+0.47)mW/m·K]인 열 전도도(TC)를 갖는 미립자 조성물을 제공한다.
본 발명의 한 측면에 따르면, 103421 Pa(15 psi)의 하중, 20 ℃, 및 질소중 133.322 Pa(1 torr)의 압력하에서, 160 kg/m3이하의 팩킹 밀도 및 5.8 mW/m·K 이하의 TC를 갖는 미립자 조성물이 제공된다.
본 발명의 또다른 측면에 따르면, 103421 Pa(15 psi)의 하중, 20 ℃, 및 질소중 1333.322 Pa(10 Torr)의 압력하에서, 160 kg/m3이하의 팩킹 밀도 및 6.4 mW/m·K 이하의 TC를 갖는 미립자 조성물이 제공된다.
본 발명의 추가의 측면에 따르면, 103421 Pa(15 psi)의 하중, 20 ℃의 온도, 및 질소중 13332.2 Pa(100 Torr)의 압력하에서, 160 kg/m3이하의 팩킹 밀도 및 9 mW/m·K 이하의 TC를 갖는 미립자 조성물이 제공된다.
본 발명의 추가의 측면에 따르면, 103421 Pa(15 psi)의 하중, 20 ℃의 온도, 및 질소중 133.322 - 13332.2 Pa(1-100 Torr)의 압력하에서, 160 kg/m3이하의 팩킹 밀도 및 133.322-1333.322 Pa에서는 (0.260lnP+4.53) mW/m·K 이하[TC≤(0.260lnP+4.53) mW/m·K]이고, 1333.322-13332.2에서는 (0.824lnP+0.47) mW/m·K 이하[TC≤(0.824lnP+0.47) mW/m·K]인 TC를 갖는 미립자 조성물이 제공된다.
본 발명의 조성물과 관련하여 본 명세서에서 사용된 바와 같은 "미립자"라는 용어는 이산된 입자, 과립, 섬유 및(또는) 이들의 혼합물을 포함하는 비단일결정 구조를 의미한다. 본 발명의 바람직한 조성물은 겔 조성물이다.
본 발명의 추가의 측면에 따라, 0.95 이상의 다공성 및 100 kg/m3의 하중 밀도를 갖는 초임계 건조 없이 제조된 겔 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 본 발명의 조성물을 포함하는 단열체를 제공한다.
<도면의 간단한 설명>
도 1은 본 발명을 기술하는데 사용된 방정식을 나타내는 그래프이다.
도 2는 본 발명 단열체의 진공 단열 패널 중 하나의 태양을 나타내는 도이다.
도 3은 열 전도도를 분석하는데 사용되는 장치 중 하나의 태양을 나타내는 도이다.
도 4는 하중하의 팩킹 밀도 및 TC를 측정하기 위하여 조성물을 103421 Pa 하중하에 놓기 위한 장치중 하나의 태양을 나타내는 도이다.
도 5는 본 명세서의 실시예에 기술되어 있는 겔 조성물의 제조 방법의 예를 도시하는 개략도이다.
도 6은 본 명세서의 실시예에 기술되어 있는 실험실용 장치를 이용하여 생성시킨 입도 분포를 나타내는 그래프이다.
도 7은 하기의 실시예 1에서 논의한 다양한 재료의 열 전도도 (TC)를 나타내는 그래프이다.
도 8은 하기의 실시예 1에서 논의한 다양한 재료의 열 전도도 (TC)를 나타내는 또다른 그래프이다
도 9는 하기의 실시예 2에서 논의한 입도가 상이한 재료의 열 전도도 (TC)를 나타내는 그래프이다
도 10은 하기의 실시예 3에서 논의한 입도가 상이한 재료의 열 전도도 (TC)를 나타내는 그래프이다
도 11은 하기의 실시예 4에서 논의한 형태가 상이하고 불투명화제가 존재하는 재료의 열 전도도 (TC)를 나타내는 그래프이다
도 12는 하기의 실시예 5에서 논의한 형태가 상이하고 카본 블랙 불투명화제가 존재하는 재료의 열 전도도 (TC)를 나타내는 그래프이다
본 발명은 개선된 열 전도 특성을 갖는 조성물에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이 조성물을 포함하는 단열체에 관한 것이다.
본 발명은 103421 Pa(15 psi)의 하중, 20 ℃의 온도, 및 질소중 133.322 - 13332.2 Pa의 압력하에서, 160 kg/m3이하, 바람직하게는 140 kg/m3이하, 보다 바람직하게는 10 - 120 kg/m3의 팩킹 밀도, 및 133.322 - 1333.322 Pa에서는 (0.260lnP+4.53) mW/m·K 이하[TC≤(0.260lnP+4.53) mW/m·K], 바람직하게는 (0.3040lnP+3.91) mW/m·K 이하[TC≤(0.304lnP+3.91) mW/m·K]이고, 1333.322 - 13332.2 Pa에서는 (0.824lnP+0.47) mW/m·K 이하[TC≤(0.824lnP+0.47)mW/m·K], 바람직하게는 (0.825lnP+0.61) mW/m·K 이하[TC≤(0.825lnP+0.61)mW/m·K의 TC를 갖는 미립자 조성물을 제공한다.
본 발명에서 사용한 식에 있어서, "ln"이라는 용어는 자연 로그(loge=ln1=0)를 의미한다.
도 1은 본 발명의 조성물을 기술하기 위하여 본 명세서에서 이용되는 식을 나타내는 그래프이다. 도 1의 윗쪽 곡선은 133.322 - 1333.322 Pa에서의 TC=(0.260lnP+4.53) mW/m·K 및 1333.322 - 13332.2 Pa에서의 TC=(0.824lnP+0.47) mW/m·K 를 나타낸다. 도 1의 아랫쪽 곡선은 133.322 - 1333.322 Pa에서의 TC=(0.304lnP+3.91) mW/m·K 및 1333.322-13332.2 Pa에서의 TC=(0.825lnP+0.16) mW/m·K 를 나타낸다.
본 발명의 하나의 측면에 따르면, 103421 Pa(15 psi)의 하중, 20 ℃의 온도, 및 질소중 133.322 Pa(1 torr)의 압력하에서, 160 kg/m3이하, 바람직하게는 140 kg/m3이하, 보다 바람직하게는 10-120 kg/m3의 팩킹 밀도 및 5.8 mW/m·K 이하, 바람직하게는 5.4 mW/m·K 이하의 TC를 갖는 미립자 조성물이 제공된다.
본 발명의 또다른 측면에 따르면, 103421 Pa(15 psi)의 하중, 20 ℃의 온도, 및 질소중 1333.22 Pa(10 Torr)의 압력하에서, 160 kg/m3이하, 바람직하게는 140 kg/m3이하, 보다 바람직하게는 10 - 120 kg/m3의 팩킹 밀도 및 6.4 mW/m·K 이하, 바람직하게는 6.1 mW/m·K 이하의 TC를 갖는 미립자 조성물이 제공된다.
본 발명의 추가의 측면에 따르면, 103421 Pa(15 psi)의 하중, 20 ℃의 온도, 및 질소중 13332.2 Pa(100 Torr)의 압력하에서, 160 kg/m3이하, 바람직하게는 140 kg/m3이하, 보다 바람직하게는 10-120 kg/m3의 팩킹 밀도 및 9 mW/m·K 이하, 바람직하게는 8 mW/m·K 이하의 TC를 갖는 미립자 조성물이 제공된다.
본 발명의 추가의 측면에 따르면, 103421 Pa(15 psi)의 하중, 20 ℃의 온도, 및 질소중 133.322 - 13332.2 Pa(1-100 Torr)의 임의의 압력하에서, 160 kg/m3이하, 바람직하게는 140 kg/m3이하, 보다 바람직하게는 10 - 120 kg/m3의 팩킹 밀도 및 133.322-1333.322 Pa에서는 (0.260lnP+4.53) mW/m·K 이하[TC≤(0.260lnP+4.53) mW/m·K], 바람직하게는, (0.304lnP+3.91) mW/m·K 이하[TC≤(0.304lnP+3.91) mW/m·K]이고, 1333.322-13332.2에서는 (0.824lnP+0.47) mW/m·K 이하[TC≤(0.824lnP+0.47) mW/m·K], 바람직하게는, (0.825lnP+0.16) mW/m·K 이하[TC≤(0.825lnP+0.16) mW/m·K]의 TC를 갖는 미립자 조성물이 제공된다.
본 발명의 조성물에 대한 상기의 기술은 133.322 - 13332.2 Pa(1-100 Torr)의 범위를 포함하는 선택된 압력과 관련하여 제공되었다. 선택된 압력은 조성물의 TC를 측정하는데 이용되는 진공 챔버내의 압력을 의미한다.
본 발명의 조성물은 유익하게는 단열 재료로서 사용되어 패널(예를 들어, 파우더-인-배큠 패널), 블랭킷, 벽, 하우징 등을 포함하는 단열 용도중에서 열 투과율을 감소시킬 수 있으나, 이에 제한 되지는 않는다.
본 발명의 조성물은 진공하의 구조물, 예를 들어, 진공 패널중에 사용되는 것들과 같은 진공 백중의 단열재로서 사용하는데 특히 유익하다.
열 전도도("TC")는 재료의 열 단열능에 대한 측정값이다. TC는 SI 단위로서 mW/m·K로 표현될 수 있고, 영국 단위로서 (시간)(ft2)(℉) 당 (BTU)(인치)로 표현될 수 있다. TC의 값이 클수록 열전도도가 커지고, 단열능이 작아진다. 열 전도도 값이 작을수록 단열능이 커진다.
TC는 열 저항의 역수이다. 열 저항은 SI 단위로서 m·K/mW로 표현될 수 있고, 영국 단위로서 (BTU)(인치) 당 (시간)(ft2)(℉)로 표현될 수 있으며, 종종 R-값/인치로 나타내어진다. 열 저항값이 클수록 단열능이 커지고, TC가 작아진다.
본 명세서에서 기술하고 나타낸 TC 값은 식
열 저항 = 1/TC
를 이용하여 열 저항으로 손쉽게 전환시킬 수 있다.
다공성 미립자 조성물에 있어서, TC는 환경적 조건, 예를 들어, 기공을 둘러쌓고(쌓거나) 채운 대기, 온도 및 압력의 함수로서 다양할 수 있다. 예를 들어, 단열 조성물이 진공하에 있는 단열재에 있어서, TC는 확립되고 유지되는 진공도에 영향을 받을 것이다.
TC와 관련하여 보다 자세한 사항은 ASTM 학술용어 표준 C-168에 설명되어 있다. 본 명세서에서 나타낸 열 전도도 (TC)값은 ASTM 시험 과정 C1114-92를 이요하여 당업계에 공지되어 있는 방법으로 측정하였다. TC를 측정하기 위한 과정과 관련하여 보다 자세한 사항은 하기에 설명하였다.
팩징 밀도는 조성물의 무게 또는 중량을 그의 부피로 나눈 값을 의미한다. 조성물의 무게 또는 중량, 및 그이 부피는 종래의 기술을 사용하여 측정할 수 있다.
단열 조성물의 효용성은 얼마간은 목적하는 TC에서 그의 밀도에 따를 것이다. 밀도가 보다 큰 조성물은 목적하는 단열도를 성취하는데 사용될 재료를 보다 많이 필요로할 수 있다. 일반적으로, 보다 많은 재료를 사용할 수록 가격이 보다 높아질 것이다.
본 발명의 조성물의 단열 특성을 103421 Pa(15 psi)의 외부 하중하의 조성물과 관련하여 기술하였다. 103421 Pa(15 psi) 하중은 공지된 기술을 이용하여 조성물을 압축함으로써 얻을 수 있다. 이들 기술은 조성물을 파우치로 이송하는 단계, 파우치를 밀봉하는 단계, 및 파우치는 두 개의 금속 평판 사이에 놓는 단계 및 가장자리의 속박없이 103421 Pa(15 psi)의 외부 하중까지 압축하는 단계를 포함한다. 압축을 TC를 측정하기 위하여 유지한다.
본 발명 조성물을 설명하는 데 사용한 20 ℃의 온도는 TC 측정이 수행되는 온도를 의미한다.
본 발명의 명세서에 사용된 바와 같이 "질소"는 주성분으로서 질소를 포함하는 기체 분위기를 의미한다. 본 발명 조성물의 특성은 본 발명 조성물의 기공내 및 주위의 기체로서 질소에 관련하여 기재되어 있다. 본 발명의 명세서에서 질소에 관한 참고 문헌은 본 발명 조성물의 TC와 기타 조성물의 TC의 비교 방법을 제공한다. 그러나, 본 발명 조성물의 태양에 있어서, 주위 분위기는 공기, 질소, 또는 상이한 열전도도를 갖는 기체, 예를 들어, 보다 낮은 열전도도를 갖는 아르곤, 크립톤 또는 크세논을 포함할 수 있다.
본 발명 조성물의 바람직한 태양의 BET 표면적은 200 ㎡/g 이상, 바람직하게는 400 ㎡/g 이상, 보다 바람직하게는 500 ㎡/g 이상이다. BET 표면적은 ASTM 시험 방법 D1993을 사용하여 측정할 수 있다.
본 발명 조성물의 바람직한 태양에 있어서, 입자들 사이의 결정 공간의 크기 및 크기 분포는 평균 입도 50 내지 500 마이크론, 바람직하게는 50 내지 250 마이크론인 입자를 포함하는 조성물을 사용함으로써 최소화된다. 이러한 입도는 통상적인 기술, 예를 들어, 분쇄 및(또는) 물리적 분리 기술에 의해 달성될 수 있다.
본 발명 조성물의 바람직한 태양은 다공성이 0.90 이상, 보다 바람직하게는 0.93 이상인 조성물에 관한 것이다. 다공성은 미립자 물질내 및 주위에 다공이 있는 샘플 분획의 부피로서 정의되고 하기 식에 의해 측정될 수 있다.
다공성 = 1 - (다공성 형태의 하중 밀도 측정치/고상 형태 물질의 밀도)
디공율 측정에 관한 보다 상세한 설명에 대해서는 후술한다.
본 발명의 바람직한 조성물은 겔 성분을 포함하는 겔 조성물이다.
본 명세서에 사용된 바와 같은 겔 조성물은 초임계 건조시키거나 건조시키지 않고 제조된 에어로겔, 크세로겔 등이 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 조성물에서 사용하기에 적합한 겔 성분으로는 실리카 겔, 티타니아 겔, 알루미나 겔 등과 같은 금속 산화물 겔을 포함하는 산화물 겔; 레소르시놀-포름알데히드 (R-F) 겔, 멜라민 포름알데히드 (M-F) 겔, 페놀-푸르푸랄 (P-F) 겔과 같은 중합체 겔 등이 있다. 바람직한 겔 성분은 금속 산화물 겔이다. "겔" 및 "겔 성분"에 대한 상세한 설명은 본 명세서에 참고 문헌으로 포함되어 있는 공개된 PCT 출원 제96/18456호에 기재되어 있다. 바람직하게는 겔 성분은 실리카 에어로겔이고, 보다 바람직하게는 규산 나트륨 전구체로부터 제조된 실리카 에어로겔이다.
또한 불투명화제를 포함하는 겔 조성물이 바람직하다.
적합한 불투명화제는 조성물을 통한 적외선 이동을 최소화시키는 것이고, 이의 예로는 탄소질 물질, 철 산화물, Al2O3, FeTiO3, TiO2, ZrO2및 당업계에 공지된 기타 불투명화제가 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 바람직한 불투명화제로는 탄소질 물질이 있다. 탄소질 물질로는 카본 블랙; 활성 탄소; 흑연; 카본 블랙과 금속 산화물을 포함하는 복합재 (, 예를 들어, 실리카); 및 이러한 탄소질 충전제 물질을 포함하는 블렌드가 있다. 보다 바람직하게는 카본 블랙의 질소 표면적 (N2SA)은 10 ㎡/g 이상, 바람직하게는 15 내지 500 ㎡/g이다.
본 발명 조성물의 바람직한 태양에서 조성물은 불투명화제 3 중량% 이상, 바람직하게는 5 중량% 이상, 보다 바람직하게는 5 내지 30 중량%을 포함한다.
불투명화제는 다양한 방식으로 겔 성분과 합해질 수 있다. 불투명화제는 건조 후에 건조 형태로서 겔 성분과 물리적으로 혼합될 수 있다. 바람직하게는 , 예를 들어, 겔 성분을 겔화시키기 전에 겔 성분과 불투명화제를 합함으로써 불투명화제를 겔 성분의 매트릭스 내에 캡슐화시킬 수 있다.
겔 조성물의 취급을 개선하기 위하여, 불투명화제는 바람직하게는 겔 성분에 부착된다. 본 명세서에 사용된 바와 같이 "부착"이란 의미의 상세한 설명은 상기에 참고 문헌으로 포함되어 있는 공개된 PCT 출원 WO 제96/18456호에 기재되어 있다. 공개된 PCT 출원 WO 제96/18456호에 기재된 바와 같이 부착된 불투명화제, 특히 부착된 탄소질 성분을 포함하는 겔 성분의 주사 전자 현미경 (SEM) 이미지는 겔 성분과 불투명화제가 물리적으로 혼합되어 있는 조성물, 또는 불투명화제가 겔 성분의 겔 매트릭스에 캡슐화되어 있지만 부착되어 있지는 않는 조성물의 SEM 이미지와는 상이하다. 또한, 부착된 불투명화제, 특히 부착된 탄소질 성분을 포함하는 겔 조성물의 마찰-탈락(rub-off) 값은 일반적으로 겔 성분과 불투명화제가 물리적으로 혼합되어 있는 조성물, 또는 불투명화제가 겔 성분의 셀 매트릭스에 캡슐화되어 있지만 부착되어 있지는 않는 조성물의 마찰-탈락 값보다는 작다.
필요한 경우, 불투명화제는, 예를 들어, 화학 처리제로 처리되어 불투명화제를 겔 성분에 대하여 부착성이게 만들 수 있다. 공개된 PCT 출원 WO 제96/18456호에 설명되어 있는 바와 같이 탄소질 물질, 특히 카본 블랙은 하기 방식으로 처리되어 탄소질 물질을 겔 성분에 대하여 부착성이 되도록 할 수 있다.
부착성 탄소질 성분은 액상 반응 매체 중에서 디아조늄염과 탄소질 물질을 반응시켜 하나 이상의 유기기를 탄소질 성분의 표면에 부착시킴으로써 제조될 수 있다. 바람직한 반응 매체로는 물, 임의의 물 함유 매체, 및 임의의 알콜 함유 매체가 있다. 물이 가장 바람직한 매체이다.
이를 제조하기 위한 개질된 탄소질 성분 및 다양한 방법은 명칭 "Reaction of Carbon Black with Diazonium Salts, Resultant Carbon Black Products and Their Uses"인 공개된 PCT 출원 WO 제96/18688호; 명칭 "Reaction of Carbon Materials with Diazonium Salts and Resultant Carbon Products"인 공개된 PCT 출원 WO 제96/18690호; 명칭 "Ink Jet Formulations Containing Modified Carbon Products"인 공개된 PCT 출원 WO 제96/18695호; 명칭 "Non-Aqueous Inks and Coatings Containing Carbon Products"인 공개된 PCT 출원 WO 제96/18694호; 명칭 "Aqueous Inks and Coatings Containing Modified Carbon Products"인 공개된 PCT 출원 제96/18696호; 명칭 "Carbon Black Products for Coloring Mineral Binders"인 공개된 PCT 출원 제96/18689호 및 상기 참고 문헌인 공개된 PCT 출원 제96/18456호에 기재되어 있다.
본 발명의 겔 조성물에 사용하기 위한 부착성 탄소질 성분의 제조 방법은 탄소질 성분으로서 카본 블랙과 관련하여 하기 문단에 기재한다. 유사한 방법을 카본 블랙 이외의 부착성 탄소질 성분을 제조하는데 수행할 수 있다.
부착성 카본 블랙을 제조하기 위하여 디아조늄염은 카본 블랙과의 반응을 허용하기 위하여 단지 충분히 안정해질 필요가 있다. 따라서, 반응은 다른식으로는 불안정하고 분해될 것이라고 여겨지는 몇몇의 디아조늄염으로 수행될 수 있다. 몇몇의 분해 공정은 카본 블랙 및 디아조늄염 사이의 반응과 경합할 수 있고, 카본 블랙에 부착되는 유기기의 총 수를 감소시킬 수 있다. 또한, 반응은 승온에서 수행될 수 있고, 다수의 디아조늄염이 쉽게 분해될 수 있다. 또한, 승온은 유익하게는 반응 매체 중에서 디아조늄염의 용해도를 증가시키고, 처리 동안의 조작을 개선시킬 수 있다. 그러나, 승온은 기타 분해 공정으로 인하여 약간의 디아조늄염의 손실을 유발할 수 있다.
카본 블랙은 희석되고 쉽게 교반되는 수성 슬러리로서 존재하는 경우, 또는 카본 블랙 펠렛 제조를 위한 적정량의 물의 존재하에 디아조늄염과 반응할 수 있다. 필요한 경우, 카본 블랙 펠렛은 통상적인 펠렛화 기술을 사용하여 제조될 수 있다.
카본 블랙에 부착될 수 있는 유기기의 군은 관능기로서 이온 또는 이온성 기로 치환된 유기기이다. 이온성 기는 사용되는 매체에서 이온성 기를 형성할 수 있는 것이다. 이온기는 음이온기 또는 양이온기일 수 있고, 이온성 기는 음이온 또는 양이온을 형성할 수 있다.
음이온을 형성하는 이온성 관능기로는, 예를 들어, 산성기 또는 산성기의 염이 있다. 따라서, 유기기로는 유기산으로부터 유도된 기가 있다. 바람직하게는 이들이 음이온을 형성하는 이온성 기를 함유할 때, 이러한 음이온 기는 a) 방향족 기 또는 C1-C12알킬기 및 b) pKa 11 미만인 하나 이상의 산성기, 또는 pKa 11 미만인 하나 이상의 산성기의 염, 또는 pKa 11 미만인 하나 이상의 산성기 및 pKa 11 미만인 하나 이상의 산성기의 염의 혼합물을 갖는다. 산성기의 pKa는 산성 치환기만이 아닌 전체로서의 산성기 pKa를 의미한다. 보다 바람직하게는 pKa는 10 미만이고 가장 바람직하게는 9 미만이다. 바람직하게는 유기기의 방향족기 또는 C1-C12알킬기는 카본 블랙에 직접 부착된다. 방향족기는 비치환되거나, 예를 들어, 알킬기로 추가로 치환될 수 있다. C1-C12알킬기는 분지쇄이거나 비분지쇄일 수 있고, 바람직하게는 에틸이다. 보다 바람직하게는 유기기는 페닐 또는 나프틸기이고, 산성기는 술폰산기, 또는 카르복실산기이다. 예로는 -COOH, -SO3H 및 -PO3H2, 및 이의 염, 예를 들어, -COONa, -COOK, -COO-NR4 +, -SO3Na, -HPO3Na, -SO3-NR4 +및 PO3Na2가 있으며, 여기서 R은 알킬 또는 페닐기이다. 특히 바람직한 이온성 치환기로는 -COOH 및 -SO3H 및 이의 나트륨염 및 칼륨염이다.
가장 바람직하게는 유기기는 치환 또는 비치환 술포페닐기 또는 이의 염; 치환 또는 비치환 (폴리술포) 페닐기 또는 이의 염; 치환 또는 비치환 술포나프틸기 또는 이의 염; 또는 치환 또는 비치환 (폴리술포) 나프틸기 또는 이의 염이 있다. 바람직한 치환 술포페닐기로는 히드록시술포페닐기 또는 이의 염이 있다.
음이온을 형성하는 이온성 관능기를 갖는 특정의 유기기로는 p-술포페닐, 4-히드록시-3-술포페닐, 및 2-술포에틸이 있다.
아민은 이온성 관능기의 예이고, 이는 양이온기를 형성하고, 음이온을 형성하는 이온성기에 대하여 상기에서 기술한 바와 같이 동일한 유기기에 부착될 수 있다. , 예를 들어, 아민은 양성자화되어 산성 매체에서 암모늄기를 형성할 수 있다. 바람직하게는 아민 치환기를 갖는 유기기의 pKb는 5 미만이다. 또한 4 가 암모늄 기 (-NR3 +) 및 4 가 포스포늄 기 (-PR3 +)는 양이온기의 예이고, 음이온을 형성하는 이온성기에 대하여 상기에서 기술한 바와 같이 동일한 유기기에 부착될 수 있다. 바람직하게는 유기기는 페닐 또는 나프틸기 및 4 가 암모늄 또는 4 가 포스포늄기를 함유한다. 방향족기는 바람직하게는 카본 블랙에 직접 부착된다. 또한 4 가 고리형 아민 및 4 가 방향족 아민이 유기기로서 사용될 수 있다. 따라서, 이러한 관점에서 N-메틸-피리딜과 같은 N-치환 피리디늄 화합물이 사용될 수 있다.
또한 본래 불투명한 겔 전구체를 사용함으로써, 또는 겔 또는 겔 전구체 표면을 화학적으로 개질함으로써 불투명 겔을 형성할 수 있다. 화학 개질은 , 예를 들어, 겔 표면에 유기 조성물을 부착하고 유기 조성물의 비탄소 성분을 열분해하여 겔을 불투명하게 함으로써 달성될 수 있다.
본 발명의 바람직한 조성물은 겔 조성물의 통상적인 제조 방법, 예를 들어, 통상적인 졸-겔 방법에 의해 제조될 수 있다. 특히, 겔 조성물은 본 명세서의 실시예 및 참고 문헌으로 포함되어 있는 출원의 실시예에 개시된 방법에 의해 제조될 수 있고, 이의 미세 구조를 조절하여 특정 용도에 목적하는 특성을 최적화할 수 있다. 금속 알콕시드, 콜로이드 현탁액 및 이의 배합물을 포함하여 다양한 전구체를 다양한 겔화 메카니즘으로 본 발명의 조성물을 합성하는데 사용될 수 있다. 시간, 온도, pH 및 다공성 유체와 같은 공정 조건을 변화시킴으로써 조성물의 미세 구조를 변경할 수 있다.
하기 기재된 실시예에 상세히 설명되어 있는 바와 같이, 본 발명의 겔 조성물은 겔 전구체 고상물을 포함하는 용액으로부터 제조될 수 있다. 본 발명의 청구의 범위 내에서 적용되는 하중하에서의 TC 및 팩킹 밀도를 갖는 본 발명의 겔 조성물은 낮은 고상물 농도가 최종 겔 조성물에 유지되는 졸-겔 처리 방법을 사용하여 필요한 팩킹 밀도를 달성하기에 충분히 낮은 고상물 중량 %를 갖는 용액을 처리함으로써 제조될 수 있다.
특히, 본 발명의 겔 조성물은
1) 예를 들어, 초기 고상물 농도로, 겔 전구체 고상물, 또는 겔 전구체 및 불투명화제를 포함하는 용액 중에서, 촉매의 사용을 통해 겔화를 개시하여 최종 겔 조성물중에 목적하는 고상물 농도를 얻는 단계;
2) 미리정한 완성도까지 겔화를 진행시키는 단계;
3) 필요한 경우, 최종 겔 조성물중에 목적하는 기계적 특성을 얻기에 충분한 온도 및 시간으로 숙성시키는 단계;
4) 필요한 경우, 겔을 세척하는 단계;
5) 필요한 경우, 다공성 유체를 교환하는 단계;
6) 필요한 경우, 겔을 화학적으로 처리하는 단계;
7) 생성된 겔 조성물로부터, 예를 들어, 건조에 의해 액상을 제거하는 단계를 포함하는 방법에 의해 제조될 수 있다.
개별적인 처리 단계 3, 4, 5 및(또는) 6은 사용되는 경우 임의의 순서로 수행될 수 있고, 목적하는 특성을 갖는 겔 조성물을 얻기 위하여 반복될 수 있다.
바람직한 방법에 있어서, 본 발명의 조성물은
겔 전구체 고상물을 포함하는 용액중에서 겔화를 개시하고 미리정한 완성도까지 겔화를 진행시키는 단계,
초기 겔을 표면 개질제와 접촉시키는 단계,
생성된 겔로부터 액상을 제거하여 겔 조성물을 형성시키는 단계를 포함하는 방법에 의해 겔 전구체로부터 제조될 수 있다.
겔 전구체로부터 표면 개질된 겔 조성물을 제조하는 방법은
표면 개질제와 접촉시키기 전에, 최종 겔 조성물에서 목적하는 기계적 특성을 얻기에 충분한 온도 및 시간으로 초기 겔을 숙성시키는 단계,
표면 개질제에 접촉시키기 전에, 초기 겔을 세척하는 단계,
표면 개질제에 접촉시킨 후에, 최종 겔 조성물중에 목적하는 기계적 특성을 얻기에 충분한 온도 및 시간으로 생성된 겔을 숙성시키는 단계,
표면 개질제에 접촉시키기 전에, 얻어진 겔중의 기공 유체를 교환하는 단계,
표면 개질제에 접촉시킨 후에, 생성된 겔에서 기공 유체를 교환하는 단계 및 (또는),
표면 개질제에 접촉시킨 후에, 겔을 세척하는 단계
중 하나 이상의 단계를 추가로 포함할 수 있다:
또한, 불투명화제 등과 같은 기타 성분이 최종 겔 조성물에 필요한 경우, 이러한 성분은 겔화 초기화 전에 용액에 첨가될 수 있다.
당업자에게 이해되어지는 바와 같이, 예를 들어, 겔 성분 고상물 및 불투명화제 고상물을 포함할 수 있는 용액의 고상물 농도는 최종 조성물에서 목적하는 밀도를 얻기에 충분하다. 바람직한 본 발명 조성물의 제조 방법에 있어서, 본 발명의 조성물에 목적하는 팩킹 밀도를 얻기 위한 용액의 고상물 농도는 8 % 이하, 바람직하게는 7 % 이하이다.
본 발명 조성물의 제조에 사용될 수 있는, 바람직한 겔 조성물의 제조 방법중 하나의 예는 본 명세서에 참고 문헌으로 포함되어 있는, 뉴 멕시코 대학에 양수된 공개된 PCT 출원 WO 제94/25149호에 기재되어 있다. WO 제94/25149호에 기재된 방법에서 습윤 겔, 예를 들어, 알콕시드 유도 실리카 겔의 내부 기공 표면은 건조시키기 전에 화학식 RxMXy(여기서, R은 유기기이고, M은 Si 또는 Al이고, X는 할로겐임)의 유기 표면 개질제, 예를 들어, 트리메틸클로로실란 [(CH3)3SiCl]과 반응시켜 비-초임계 압력에서 후속되는 겔 건조에 현저한 변화가 얻어져 건조시키는 동안 수축이 대단히 감소된다.
겔 전구체로는 산화물, 중합체 및 하기 표와 같이 공지된 미립자 겔 전구체가 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
금속 산화물 겔 겔 전구체의 형태
SiO2 알콕시드, 실리케이트 조성물,콜로이드, 피로겐
TiO2 알콕시드, 콜로이드, 피로겐,티타네이트 조성물, 할로겐화티타늄
Al2O3 알콕시드, 콜로이드, 알루미네이트 조성물,염, 피로겐, 할로겐화알루미늄
ZrO2 알콕시드, 콜로이드, 지르코네이트 조성물,염, 피로겐, 할로겐화지르코늄
중합체 겔 겔 전구체의 형태
레소르시놀-포름알데히드(R-F) 폴리히드록시 벤젠 (예, 레소르시놀) 및포름알데히드
멜라민-포름알데히드(M-F) 멜라민 및 포름알데히드,관능화 멜라민-포름알데히드 수지
페놀-푸르푸랄(P-F) 페놀 및 푸르푸랄
특정 전구체는 목적하는 조성물 유형을 기준으로 선택한다. 바람직하게는 본 발명 조성물의 겔 성분은 규산 나트륨 전구체로부터 제조된다.
본 발명의 조성물에 사용되는 불투명화제는, 바람직하게는 겔을 제조하는 동안에 첨가된다. 보다 구체적으로는, 불투명화제는 안정한 pH에서 졸 전구체중에서 겔에 미리 분산시킬 수 있고, pH는 겔화를 촉진시키기 위하여 조정된다. 바람직한 결과는 불투명화제가 겔 성분에 부착되거나 겔 매트릭스내에 캡슐화된 조성물이다. 상기 논의된 바와 같이 부착성 불투명화제의 사용은 불투명화제가 겔 성분에 부착되는 겔 조성물을 얻기에 바람직하다.
본 발명 조성물의 제조에 관련하여 추가의 상세한 설명은 본 명세서에 기재된 실시예에 제공한다.
본 발명의 추가의 축면에 따르면, 본 발명의 미립자 조성물을 포함하는 단열체를 제공한다. 단열체는 추가로 배리어, 필름, 구조물, 막 또는 본 발명의 미립자 조성물을 제한하고(하거나) 포함하는 기타 수단을 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 미립자 조성물은 발포, 압출, 성형 또는 한정된 부피로 형성되어 있는 조성물의 성분으로서 첨가될 수 있다.
본 발명의 단열체의 잠재적인 태양은 단열 구조물을 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 구조물이란 (진공하에) 배기되거나 배기되지 않을 수 있고, 본 발명의 미립자 조성물로 충전되거나 부분적으로 충전될 수 있는, 임의의 밀폐된 공간을 의미한다. 이러한 구조물로는 패널, 블랭킷, 벽, 하우징 등이 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 본 발명의 단열체는 시스템을 단열시키기 위해 디자인된 임의의 구조적 형태로서 사용될 수 있다.
본 발명의 단열체의 바람직한 태양은 진공 단열 패널이다. 진공 단열 패널은 진공 및 조성물을 둘러싼 실질적으로 가스 불투과성인 배리어하에 본 발명의 미립자 조성물을 포함한다. 본 발명의 단열 구조물중 하나의 태양은 구조 요소 및(또는) 상당히 낮은 복사율을 얻도록 처리된 표면; 방사 차폐물 등을 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 단열체를 도 2에 나타내고, 실질적으로 가스 불투과성 진공 백(4)에 의해서 밀폐된 본 발명의 입상 조성물(2)에 대하여 설명한다. 본 발명에서 사용하기에 적합한, 본질적인 가스 불투과성 배리어는 금속 배리어를 포함하며, 배리어 필름은 봉투 또는 파우치와 같은 밀폐체, 하나 이상의 중합체층을 포함하는 실질적으로 가스 불토과성인 배리어 필름, 금속화된 중합성 또는 금속 호일 적층을 포함한다.
비진공에서 사용시, 본 발명의 입상 조성물은 배기된 밀폐 범위내에 포함되지 않으며, 본 발명의 상기 입상 조성물의 정해진 부피를 만들기 위한 다른 수단을 사용할 수 있다. 일반적으로, 비진공에서 사용시, 본 발명의 입상 조성물은, 본 발명의 모든 입상 조성물을 실질적으로 포함하기에 충분하도록 배리어 범위내에 밀폐되거나 이에 의해서 둘러싸일 수도 있다. 비진공 용도에 적합한 배리어 물질은 플라스틱, 셀룰로오스 물질, 목재, 시멘트, 아스팔트 및(또는) 금속을 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
대안으로, 본 발명의 입상 조성물은 하나의 성분으로서 조성물에 가해져서 발포되고, 압출되고 성형되거나, 다르게는 일정 부피로 생성된다. 예를 들어, 본 발명의 입상 조성물은 스티로폼 조성물에 가해져서 브릭(brick)을 생성한다. 본 발명의 입상 조성물을 포함하는 조성물은 또한, 필요하다면, 추가로 밀폐시킬 수 있다.
본 발명의 단열체는 본 발명의 진공 단열 패널에 대한 하기 참고 문헌에 기술되어 있는 바와 같은 당업계에 공지된 통상적인 기술에 의해서 제조할 수 있다. 본 발명의 다른 태양도 역시 당업계에 공지된 통상적인 기술에 의해서 제조할 수 있다.
본 발명의 진공 단열 패널은, 실질적으로 가스 불투과성 및 실질적으로 물 불투과성 밀폐막 내에 위치시키기 전에 다공성 파우치에 넣고 목적하는 형태로 가압시킬 수 있다. 또한, 건조 및(또는) 가압 공정 동안에 본 발명의 입상 조성물을 보유하는 것을 돕기 위해서, 건조 단계가 사용되는 경우, 건조 전에 본 발명의 입상 조성물을 다공성 파우치 내에 넣을 수 있다. 적합한 다공성 파우치는 공기 및 수분의 통과를 허락하지만, 본 발명의 입상 조성물은 보유하며, 미분된 입상 혼합물일 수 있는 임의의 물질로부터 제조된 것들을 포함한다. 적합한 다공성 파우치의 예로는 폴리프로필렌, 예를 들어, 미국 델라웨어주 윌밍톤 소재 이. 아이. 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니사에 의해 제조되어 시판되는 TYVEK(등록상표) 폴리프로필렌, 및 셀레니즈(Celenese) 코포레이션에 의해서 제조되어 시판되는 셀가드(CELGARD) 폴리프로필렌를 포함하거나, 이로부터 생성된 다공성 파우치 및 필터 종이로서 사용되는 형태의 종이로부터 제조된 다공성 파우치를 포함한다.
임의의 건조 공정에서, 다공성 파우치가 사용되든지 되지 않든지, 건조 온도는 본 발명의 입상 조성물로부터 임의의 표면수를 제거하기에 충분해야 한다. 일반적으로, 건조 온도는 100 ℃ 이상일 것이고, 상한선은 본 발명의 입상 조성물 또는 다공성 파우치가 사용될 경우에 분해되지 않는 온도이다.
이 후, 건조되고 가압된 본 발명의 입상 조성물을 실질적으로 가스 불투과성인 배리어 밀폐체 내에 넣고, 가스 누출을 방지하도록 제조할 수 있다. 본 발명의 입상 조성물은 다공성 파우치 내에서 건조시킬 경우, 다공성 파우치는 단순하게 멤브레인중에 넣을 수 있다. 일반적으로, 배출 후 밀폐체를 실질적으로 완전하게 채워지도록 하기에 충분한 본 발명의 입상 조성물의 양으로 배리어 밀폐체를 충전시킨다. 당업자에 의해 이해할 수 있는 바와 같이, 통상적으로, 배출 공정은 배리어 밀폐체를 본 발명의 입상 조성물 주위에 맞도록 수축시킬 것이다.
예를 들어, 진공 패널로 사용되는 플라스틱 필름의 전도도으로 인하여, 본 발명의 조성물로 이루어진 진공 패널 구조의 TC는 본 명세서에 기재된 기술에 의해서 단독 측정된 본 발명의 조성물의 TC와 다를 수도 있다는 것을 알아야 한다.
본 발명의 진공 단열 구조는 목적하는 최종 용도에 따라서 임의의 치수를 가질 수 있다. 그러나, 통상 실질적으로 사용될 공간을 채우기에 충분한 길이, 폭 및 두께를 가질 것이다. 예를 들어, 냉장 장치 또는 냉동 장치과 같은 장치에 사용하기 위해서는 그 길이, 폭 및 두께가 장치의 크기에 따라서 다르지만, 진공 단열 패널 구조의 두께는 통상적으로 3 내지 50 밀리미터일 것이다.
바람직하게는, 가스 불투과성 배리어 밀폐체의 전체적인 특성은 뚫어짐 또는 다른 손상없이 처리시에 잘 견디어 내는 것이다. 통상적으로, 본 발명의 입상 조성물의 일정 부피를 제조하기에 적합한 밀폐체의 전체 두께는 약 50 내지 1000 미크론 범위일 것이다. 보다 얇은 재료는 본 발명의 입상 조성물을 보유하기에 충분한 강도를 제공하고 필요한 추가 처리를 가능하게 하는 반면, 이들이 놓여지는 장치의 예상 수명은 감소할 것이다.
통상적으로, 본 발명의 진공 단열 구조체에서 사용되는, 본질적인 가스 불투과성 배리어 밀폐체는 배출 및, 필요하다면 밀폐체를 단열 가스로 재충전을 허락하는 하나 이상의 개구를 갖는다. 먼저, 백을 목적하는 저압, 예를 들어, 133.322 내지 1333.22 Pa(1 내지 10 Torr)가 되도록 배출시킨다. 패널에 남아 있는 낮은 공기 부분압을 보장하도록 배출 주기를 반복할 수 있다. 그 후, 밀폐체를 열로 봉하여 배출 통로를 밀폐시킴으로써 제조 공정을 종결한다.
본 발명의 단열체는 냉장고, 냉동고, 냉각기 등과 같은 냉장 장치에서 열 단열 매개체로서 유리하게 사용할 수 있다.
본 발명의 여러가지 측면 및 태양의 효율성 및 장점을 하기 실시예에서 보다 자세하게 설명할 것이다. 실험 결과, TC가 다른 조성물의 물리적 특성과 구별하는 수단을 제공한다는 것을 하기에 나타낸다. 기공 크기, 기공 크기 분포, 표면적 및 겔과 같은 조성물의 구조는 조성물의 무름성(fragility)로 인하여 측정하기가 어렵다. 기공 크기와 같은 물리적 특성을 측정하기 위한 전통적인 시험은 겔의 변형 및 붕괴로 인하여 부정확한 결과를 낼 수도 있다. 대조적으로, TC는 겔의 변형 및 붕괴의 보다 적은 위험성을 가지고 정확하게 측정할 수 있다. 하기 실시예에서 입증한 바와 같이, 조성물의 TC는 예를 들어, 입도, 밀도, 다공성, 불투명제 및 다공성의 존재 및 타입과 같은 조성물의 물리적 특성에 따라서 다를 것이다.
실시예에서 입증한 바와 같이, 본 발명의 조성물의 장점은 유리한 TC 및 하중(load)하에 팩킹 밀도를 생성하도록 변형시킬 수 있다. 예를 들어, 특정 입자 밀도를 위해서 예를 들어, 분쇄를 통하여 입도를 변화시킴으로써 입자 주위의 가스 운동으로 인한 열전달에 대한 가스상의 기여도를 줄이거나, 바람직하게는 최소화함으로써 하중하의 팩킹 밀도를 변화시킬 수 있다.
조성물의 TC 및 하중하 팩킹 밀도에 의해 나타난 바와 같이, 조성물의 다공성 및 강도는 예를 들어, 실리카와 같은 적당한 겔 성분의 선택을 통해서 변화시키고(거나) 겔을 제조하는데 사용된 용액의 고체 농도를 변화시킴으로써 변화시킬 수 있다. 이러한 변화는 열전달에 대한 고체상 열적 수행의 기여도를 줄이거나 바람직하게는 최소화하는데 사용할 수 있다.
불투명제를 사용하여 방사선 성분을 줄이거나 바람직하게는 최소화할 수 있다.
실시예에서는 하기 시험 방법을 사용하였다.
<열전도도[TC] 및 팩킹 밀도>
조성물의 하중하 열전도도[TC]을 하기에 설명하고, 도 3 및 4에 나타낸 방법 및 장치를 사용하여 ASTM 시험 방법 C1114-92에 따라서 측정하였다. 하기 나타낸 기술에 의해서 조성물의 팩킹 밀도를 측정하였다.
1. 약 200 내지 300 cm3(탭 부피)의 조성물 샘플이 거의 완전히 건조될 때까지 최소 2 시간 동안 120 ℃의 오븐에서 건조시켰다. 사용된 조성물의 양은 하기 단계에 나타낸 바와 같은 2 개의 4 인치(102 mm) 6 인치(152 mm) 0.25 인치(6 mm) TYVEK(등록상표) 파우치를 완전하게 충전시키기에 충분하였다. TYVEK(등록상표)는 미국 델라웨어주 윌밍톤 소재 이. 아이. 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니사의 섬유로 등록된 상표이다. 실제 분말의 부피는 변할 수 있으며, 하중하 TC의 측정에서 고려될 것이다.
2. 조성물 샘플은 2 개의 동일한 중량부로 나누고, 각 중량부를 기록하였다.
3. 조성물 샘플의 각 부분을 4 인치(102 mm) 6 인치(152 mm) 0.25 인치(6 mm) TYVEK(등록상표) 파우치 중에 넣었다.
4. 2 개의 실질적으로 유사한 파우치를 제조하기 위해서 각 파우치를 접착제로 밀봉하였다. 접착제가 건조되는 동안 파우치를 건조기 안에 보관하였다.
5. 접착제를 건조시킨 후, 파우치를 도 3에 나타낸 얇은 호일 가열기 장치(12)의 플레이트 사이에 놓았다. 도 3에서 나타난 바와 같이, 얇은 호일 가열기 장치(12)는 가열기와 열전대 플레이트(14),및 열전대 플레이트(16) 및 (18)로 이루어졌다. 플레이트는 테이프를 포함하는 가용성 커플링(15) 및 (17)으로써 결합시켰다. 전선(24), (26) 및 (28)은 플레이트 (14), (16) 및 (18)로부터 각각 뻗어나가고, 얇은 호일 장치를 가열 및 측정 장치에 연결시키기 위하여 이들 말단상에 연결 수단을 포함하였다.
6. 그 후, 도 4에 나타낸 하중 장치 내에 파우치를 갖는 얇은 호일 가열 장치를 조립하였다. 파우치(32) 및 (34)를 갖는 얇은 호일 가열 장치(12)는 파우치보다 표면적이 더 넓은 알루미늄 블록(42) 및 (44)사이에 놓고, 이는 하중하의 변형에 저항하기에 충분한 두께였다. 부가적인 알루미늄 조각(52) 및 (54)는, 실질적으로 평면의 표면(53) 및 (55) 각각이 알루미늄 블록(42) 및 (44)으로부터 알루미늄 블록(42) 및 (44) 주위에 놓일 C-클램프와 같은 고정 수단을 위한 공간을 허락하도록 충분히 공간을 두었다.
7. 단계 6으로부터 조립된 하중 장치(도 4)는 고정단 (62) 및 이동단 (64)를 포함하는 칼버(Carver), 모델 C 프레스 내에 놓았다.
8. 103421 Pa(4 인치 6 인치의 파우치에 대하여 평방 인치 당 15 파운드)인 파우치 위에 1601.28 뉴톤(360 파운드)의 힘이 작용할 때까지, 이들 사이에 조립된 하중 장치로 고정단 (62)을 향하여 이동단 (64)을 이동시켰다.
9. 알루미늄 플레이트(42) 및 (44) 주위에 위치된 C-클램프를, 프레스에 의해서 가해지는 압력을 유지하기에 충분하도록 조였다. 그 후, 프레스를 제거하였다.
10. 열전대 쉬트 (14) 및 (16)사이의 거리 및 열전대 쉬트 (16) 및 (18)사이의 거리는 103421 Pa(15 psi) 하중하에 각 파우치의 두께를 결정하기 위해서 모두 4 개의 모서리에서 측정하였다. 조성물 샘플의 팩킹 밀도는 하기 공식; 팩킹 밀도 = 질량/(두께 x 면적)에 따라서 단계 10에서 결정된 샘플의 두께, 단계 2에서 결정된 샘플의 중량(질량) 및 15504 평방 mm(102 mm x 152 mm)(24 평방 인치(4 인치 x 6 인치))의 샘플 면적으로부터 계산하였다.
11. 그 후, 비워져 있는 압력 용기 내에서 하중하에 조성물 샘플과 하중 장치를 넣고, 133.322 내지 13332.2 Pa(1 내지 100 Torr)의 선택된 압력에서 TC 측정값을 얻기 위해서 질소로 다시 충전시켰다.
12. 얇은 호일 가열 장치로부터 전원까지의 전기 납과 온도차를 계산하기 위하여 사용되는 나노볼트측정기를 연결시킴으로써 TC 측정값을 얻었다. 온도차 및 사용된 전력으로부터 TC를 계산하였다.
상기 방법에서는, 20 ℃의 질소 대기하에서 조성물의 TC를 결정하였다.
C. 본 발명의 조성물의 TC는 대기 공기 또는 질소의 열전도도와 유사한 열전도도를 갖는 가스의 다른 혼합물(또는 용액) 중에서 측정하면 거의 동일할 것이다. 본 발명의 조성물의 TC는, 조성물의 기공 및 조성물의 부피내 공간을 둘러싸고 충전하는 가스를 분석함에 따라서, 대기 공기 또는 유사한 열전도도를 갖는 가스를 참고하여 측정할 수 있다.
본 발명 조성물의 TC는 통상적으로 질소보다 더 낮은 전도도를 갖는 가스의 대기에서는 감소할 것이다.
20 ℃의 온도에서 측정하였지만, 17 ℃ 내지 25 ℃ 범위에서의 TC는 어떤 변화도 예상되지 않았다.
조성물이 예를 들어, 감소된 내부 압력을 갖는 단열 패널과 같은 외부 하중하에 존재할 경우, 하중하 TC의 측정값은 단열 분야에서의 조성물의 수행능에 대한 정보를 제공하였다.
<입도>
1 mm (18 메쉬), 500 ㎛(35 메쉬), 250 ㎛(60 메쉬) 및 90 ㎛(170 메쉬) 스크린을 사용하는 물리적 분리 기술에 의해서 조성물의 입도를 측정하였다. 분리는 CSC 사이언티픽 시브 쉐이커(Scientific Seive Shaker), 모델 18480을 사용하였다.
<다공성>
조성물의 라드(rod) 밀도를 측정하고 하기 방법으로 다공성을 계산함으로써 겔 조성물의 다공성을 측정하였다.
라드 밀도를 결정하기 위해서, 겔을 캐스팅하여 실린더형 몰드를 생성하였다. 건조 겔의 치수를 물리적으로 측정하여 총 겔 부피를 결정하였다. 건조 겔을 칭량하고, 기하학적 부피로 나누어 벌크 밀도를 측정하였다. 기하학 형태의 라드가 유지되지 않는 경우, 상기 방법의 증명에서와 같이 수은 대체법을 사용하였다.
하기와 같이 수은 대체법을 사용하여, 겔 조성물의 라드 밀도를 측정하였다. 세척된 빈 유리셀을 수은으로 특정 높이까지 채우고, 셀을 칭량하였다. 그 후, 수은을 제거하고 셀을 다시 세척하였다. 다음, 공지된 중량의 건조 겔 샘플을 유리 셀에 넣고, 수은을 전과 같은 동일한 특정 높이까지 셀에 가하였다. 수은 및 샘플을 포함하는 셀의 중량을 측정하였다. 그 후, 이들 중 수은의 중량은 수은 밀도를 기준으로 하는 부피로 전환하였다. 빈 셀을 채운 수은의 부피와, 샘플을 포함하는 셀을 채운 수은 부피간의 차이는 대체된 부피로서 공지되었다. 수은은 샘플을 습윤화하지 않으므로, 이 부피는 샘플의 총 부피와 동일하였다. 이 후, 샘플의 중량을 대체된 부피로 나눔으로써 밀도를 측정하였다.
다공성은 입상 물질내 및 그 주위의, 기공인 샘플 부피의 분획으로서 정의하였고, 이는 하기 식에 의해서 결정할 수 있다.
다공성 = 1 - (다공성 형태로 측정된 라드 밀도/고상 형태로 측정된 재료의 밀도)
재료 중 고상 매스의 밀도는 재료의 조성물을 참고하여 측정하였다. 불투명제가 없는 실리카 겔 조성물의 경우, 재료 중 고상 매스의 밀도는 2.2 g/cc(220 kg/m3)인 실리카의 고상 매스의 밀도인 것으로 추정되었다. 불투명제를 포함하는 겔 조성물의 경우, 재료 중 고상 매스의 밀도가 각 성분의 칭량된 평균 밀도인 것으로 추정되었다. 예를 들어, 실리카 겔 전구 물질 및 카본 블랙 불투명제를 함유하는 겔 조성물의 경우, 재료 중 고상 매스의 밀도는 실리카의 고상 매스의 밀도(2.2 g/cc) 및 카본 블랙의 고상 매스의 밀도(1.8 g/cc)인 것으로 추정되었다.
<카본 블랙의 분석>
실시예에서 사용된 카본 블랙의 질소 표면적(N2SA)은 그람 당 평방 미터(m2/ g)로서 나타내고, ASTM 시험 방법 D3037법 A에 따라서 측정하였다.
사용된 카본 블랙의 디부틸 프탈레이트 흡수값(DBP)은 카본 블랙 100 그람 당 밀리리터(ml/100 g)로서 나타내고, ASTM D2414법 개시된 방법에 따라서 측정하였다.
<용액 제조>
실시예에서 개시된 겔 조성물은 도 5에 개략적으로 나타낸 단계를 사용하여 본 명세서에 기재된 기본적인 졸-겔 방법에 따라 제조하였고, 실시예에서 보다 상세하게 설명하였다.
하기 에어로겔의 예를 제조하기 위해서, 나트륨 실리케이트의 농도가 다른 3 개의 용액이 필요하였다. 나트륨 실리케이트는 미국 펜실바니아주 맬리 폴게 소재 PQ사에 의해서 제조된 시판 용액, N(등록상표) 실리케이트를 사용하였다. N(등록상표) 실리케이트는 Na2O 8.9 %(w/w), SiO228.7 %(w/w) 및 물 62.4 %(w/w)의 조성을 가졌다. 20 ℃에서 N(등록상표) 실리케이트의 밀도는 1.38 g/ml이었다.
1) N(등록상표) 실리케이트 72.5 ml를 탈이온수 410 ml에 가함으로써 5 % 용액을 제조하였다. 이 용액을 실시예에서 2 M H2SO4와 함께 사용하여 약 5 중량%의 고체 농도를 갖는 겔 조성물을 제조하였다.
2) N(등록상표) 실리케이트 72.5 ml를 탈이온수 197 ml에 가함으로써 8 % 용액을 제조하였다. 이 용액을 실시예에서 2 M H2SO4와 함께 사용하여 약 8 중량%의 고체 농도를 갖는 겔 조성물을 제조하였다.
3) N(등록상표) 실리케이트 72.5 ml를 탈이온수 330 ml에 가함으로써 5 % 또다른 용액을 제조하였다. 이 용액을 조성물 P의 제조에 사용하였다. 이 용액을 실시예에서 98 % H2SO4와 함께 사용하여 약 5 중량%의 고체 농도를 갖는 겔 조성물을 제조하였다.
<카본 블랙 특성>
하기 실시예에서 사용된 카본 블랙 CB-A는 미국 메사츄세츠주 보스톤 소재의 캐보트사에 의해서 제조된, 24 m2/g의 N2SA 및 132 ml/100 g의 DBP을 갖는 카본 블랙이었다.
변형된 CB-A 카본 블랙은 하기 방법을 사용하여 겔 조성물에 부착할 수 있는 카본 블랙이 되도록 제조하였다.
CB-A 200 그람을 물 21 g중의 술파닐산 10.1 g 및 농축 질산 6.23 g의 용액에 가하였다. 물 10 g중의 NaNO24.87 g 용액을 교반하고 있는 혼합물에 신속하게 가하였다. 4-술포벤젠디아조늄 히드록시드내 염을 동일반응계내에서 생성하고, 이를 카본 블랙과 반응시켰다. 15 분 후, 분산액을 125 ℃의 오븐에서 건조시켰다.
생성되는 카본 블랙 생성물을 "변형 CB-A"로 명명하고, 이는 4-C6H4SO3-기에 결합된 카본 블랙이다.
카본 블랙 CB-B는 미국 메사츄세츠주 보스톤 소재의 캐보트(Cabot)에 의해서 제조된, 25 m2/g의 N2SA 및 64 ml/100 g의 DBP을 갖는 상표명 MONARCH(등록상표) 120 카본 블랙이었다.
<실시예 1>
이 실시예는 본 발명의 조성물의 제조 방법을 예시한다. 또한, 이 실시예는 기타 조성물과 본 발명의 조성물의 열전도율 (TC)을 비교한다.
본 발명의 겔 조성물 "D"는 도 5에 나타낸 처리 단계를 사용하여 제조한다.
추가의 자세한 것은 하기에 나타낸다.
겔화 단계에 있어서 전술한 5 % 용액을 사용하였다.
약 300 ml 겔에 있어서 2M H2SO442 ml를 20 ℃로 유지된 재킷 비이커에 분배하였다. 이 용액을 20 ℃의 교반 및 재킷 용기에서 적정하였다. 용액 첨가율은 1 ml/분이었다. 일단 pH가 3에 도달하면, 개질된 CB-A 카본 블랙/물 슬러리를 첨가하고, 용액을 몇 초간 교반하였다.
개질된 CB-A 카본 블랙/물 슬러리는 개질된 CB-A 개질된 탄소 2.79 g 및 물 53 g을 혼합하고, 2분간 초음파 처리하여 제조하였다. 첨가된 카본 블랙 및 물의 양을 계산하여 겔의 총 고체 함량을 동시에 정하였다. 이 실시예에서 겔 조성물의 15 중량%는 개질된 CB-A 카본 블랙을 포함하였다.
개질된 CB-A 카본 블랙/물 슬러리의 첨가 후, pH가 5가 될 때까지 적정을 계속하였다. pH를 측정하기 위해 코닝(Corning) pH 미터, 모델 320 및 자동 온도 보정되는 코닝 "3 인(in) 1" pH 조합 전극 (코닝사, 코닝, NY)을 사용하였다.
이어서, 졸을 주조 용기, 약 90 ml 등록상표 테프론 (Teflon) 용기에 부었다. 일단 졸이 겔이 되면, 이 용기를 50 ℃의 오븐에서 15 분간 두었다. 50 ℃ 오븐 처리 후, 겔을 3000 μ x 3000 μ 단면, 사각 과립으로 다이를 통해 압출하였다.
염 세척 단계에 있어서 과립을 부피비 6:1 (물:겔)에서 5 시간 동안 실온 탈이온수로 6회 교환하였다.
에이징 단계에 있어서 과량의 물을 제거하고, 기공 유체만 유지하였다. 이어서, 과립을 80 ℃에서 45 분간 에이징하였다.
용매 교환 단계에 있어서 과립을 아세톤으로 5 회 교환하여 물을 제거하였다. 이 교환은 실온에서 각 교환을 위해 최소 90 분간 부피비 6:1 (아세톤:겔)로 수행하였다.
두 번째 용매 교환 단계를 사용하였다. 과립을 헵탄으로 5 회 교환하여 아세톤을 제거하였다. 이 교환은 실온에서 각 교환을 위해 최소 90 분간 부피비 6:1 (헵탄:겔)로 수행하였다.
TMCS 처리 단계에 있어서 트리메틸클로로실란 (TMCS)를 밤새 0.1 g TMCS/g 습윤 겔의 수준에서 겔/헵탄 혼합물에 첨가하였다. 처리 후, 겔을 헵탄으로 2 회 세척하여 미반응된 TMCS를 제거하였다.
용매 제거 단계에 있어서 과립을 50 ℃ 오븐에서 4 시간 동안 두었다. 이어서, 과립을 80 ℃ 오븐에서 밤새 두고, 과립으로 최종 용매 제거 단계는 120 ℃ 오븐에서 2 시간 동안 수행하였다.
화학 처리가 완결된 후, 과립을 커피 분쇄기 (분(Bunn), GL1)에서 분쇄하였다. 도 6은 분쇄 후 대표적인 과립 크기 분포를 나타낸다.
생성된 분말을 시브하여 90-250 ㎛ 크기의 과립으로 분리하였다(CSC 사이언티픽 시브 쉐이커(Scientific Sieve Shaker), 모델 18480, 15 분간 2.5에 셋팅).
이어서, 90-250 μ 겔 샘플을 전술한 과정에 따른 TC 측정을 위해 제조하였다.
본 발명의 조성물인 D의 열전도율 (TC) 및 103421 Pa (15 psi) 하중하의 팩킹 밀도 및 4 개의 대조 조성물 A, B, C 및 E의 TC 및 103421 Pa (15 psi) 하중하의 팩킹 밀도를 전술한 과정을 사용하여 측정하였다. 대조 조성물 A는 모든 과립이 500 ㎛ 미만이고 중간값 크기가 50 ㎛ 내지 150 ㎛인 과립 크기 범위를 갖는 바스프(BASF) 등록상표 바소겔 (Basogel) 실리카 에어로겔 샘플 (독일 루드빅샤펜 소재, 바스프에서 제조 및 판매)이었다. 대조 조성물 B는 평균 과립 크기가 3 ㎛인 데구사(Degussa) 등록상표 FK500LS 실리카 에어로겔 (독일 프랑크포르트 소재, 데구사 Akgt.에서 제조 및 판매)이었다. 대조 조성물 C는 평균 과립 크기가 0.2-0.3 ㎛인 캐보트(Cabot) 등록상표 Cab-O-Sil EH5 (일리노이주 투스콜라 소재, 캐보트 코포레이션에서 제조 및 판매)이었다. 대조 조성물 E는 에어로겔 과립 샘플이었다. 대조 조성물물 E는 용매 제거를 통한 겔화로부터 본 발명의 조성물 D와 동일한 방법으로 제조하였다. 그러나, 대조 조성물 E는 압출된 형태, 약 3000 μ x 3000 μ 단면 과립으로 남았다.
전술한 방법으로 측정한 각 조성물 A, B, C, D 및 E의 103421 Pa (15 psi)하의 밀도 및 열전도율 (TC)은 하기 표와 같고 도 7 및 8에 도표로 나타냈다.
조성물 팩킹 밀도103421 Pa 하중(kg/m3) 133.322 Pa에서TC (mW/mㆍK) 1333.22 Pa에서TC (mW/mㆍK) 13332.2 Pa에서TC (mW/mㆍK)
A 123 6.89 8.24 12.02
B 180 8.29 11.01 18.03
C 130 6.14 6.77 9.81
D 97 4.61 5.13 7.21
E 111 6.65 7.28 8.58
이러한 결과는 133.322 Pa, 1333.22 Pa 및 13332.2 Pa의 진공 수준에서 본 발명 조성물 D에 의해 성취된 유리한 TC를 나타낸다. 겔 조성물 E는 또한 13332.2 Pa에서 본 발명의 구체적인 특징의 범위내에 포함된다.
겔 조성물 D에 의해 나타난 바와 같이, 하중하의 유리한 TC를 성취하는 본 발명의 조성물의 실시 태양은 조성물을 통해 감소된 열 전이를 나타낸다. 대류없는 열 전이는 가스상 전도, 고체상 전도 및 복사를 통해 발생한다. 미립자 조성물의 다공률 및 과립 크기는 열 전이에 대한 가스상 전도의 기여에 영향을 미친다. 기타 조성물과 비교시 겔 조성물 D의 저팩킹 밀도는 조성물 D의 높은 다공률을 반영한다. 조성물 D의 과립 크기와 관련된 고다공률은 가스상 열 전이를 최소화한다. 저팩킹 밀도는 또한 조성물 D가 바람직하지 않은 정도의 하중하에 변형에 견디기 위해 충분한 강도를 가지는 것을 나타낸다.
조성물 D에서 겔 성분으로서 실리카의 선택 및 조성물 D의 저팩킹 밀도는 열 전이의 고체상 전도를 최소화하기 위해 작용한다.
조성물 D에서 불투명화제의 사용은 열 전이의 복사 성분을 최소화하기 위해 작용한다.
<실시예 2>
이 실시예는 TC에서 103421 Pa 하중하의 팩킹 밀도의 영향을 나타낸다. 조성물 F 및 G는 도 5에 나타낸 겔 처리 단계를 사용하여 제조하였다. 추가의 자세한 것은 하기에 나타냈다.
조성물 F
조성물 F에 사용한 카본 블랙은 전술한 카본 블랙 CB-A였다. 조성물 F에서 카본 블랙 CB-A는 개질되지 않았다.
겔화 단계에 있어서 5 % 용액을 사용하였다.
약 300 ml 겔에 있어서 2M H2SO442 ml를 20 ℃로 유지된 재킷 비이커에 분배하였다. 이 용액을 20 ℃의 교반 및 재킷 용기에서 적정하였다. 용액 첨가율은 1 ml/분이었다. 일단 pH가 3에 도달하면, 카본 블랙/물 슬러리를 첨가하고, 용액을 몇 초간 교반하였다.
카본 블랙 CB-A/물 슬러리는 비개질된 탄소 2.79 g 및 물 53 g을 혼합하고, 10 분간 초음파 처리하여 제조하였다. 첨가된 카본 블랙 및 물의 양을 계산하여 겔의 총 고체 함량을 동시에 정하였다. 이 실시예에서 겔 조성물의 15 중량%는 카본 블랙 CB-A를 포함하였다.
카본 블랙 CB-A/물 슬러리의 첨가 후, pH가 5가 될 때까지 적정을 계속하였다. pH를 측정하기 위해 코닝(Corning) pH 미터, 모델 320 및 자동 온도 보정되는 코닝 "3 인(in) 1" pH 조합 전극 (코닝사, 코닝, NY)을 사용하였다.
이어서, 졸을 주조 용기, 약 90 ml 등록상표 테프론 (Teflon) 용기에 부었다. 일단 졸이 겔이 되면, 이 용기를 50 ℃의 오븐에서 15 분간 두었다. 50 ℃ 오븐 처리 후, 겔을 3000 μ x 3000 μ 단면, 사각 과립으로 압출하였다.
염 세척 단계에 있어서 과립을 부피비 6:1 (물:겔)에서 각각 90 분 동안 실온 탈이온수로 4 회 교환하였다.
에이징 단계에 있어서 과량의 물을 제거하고, 기공 유체만 유지하였다. 이어서, 과립을 80 ℃에서 90 분간 에이징하였다.
용매 교환 단계에 있어서 과립을 아세톤으로 4 회 교환하여 물을 제거하였다. 이 교환은 실온에서 각 교환을 위해 최소 90 분간 부피비 6:1 (아세톤:겔)로 수행하였다.
두 번째 용매 교환 단계를 사용하였다. 과립을 헵탄으로 4 회 교환하여 아세톤을 제거하였다. 이 교환은 실온에서 각 교환을 위해 최소 90 분간 부피비 6:1 (헵탄:겔)로 수행하였다.
TMCS 처리 단계에 있어서 트리메틸클로로실란 (TMCS)를 3 1/2 시간 동안 0.15 g TMCS/g 습윤 겔의 수준에서 겔/헵탄 혼합물에 첨가하였다.
용매 제거 단계에 있어서 과립을 80 ℃ 오븐에서 밤새 두었다. 이어서, 과립을 최종 용매 제거를 위해 120 ℃ 오븐에 2 시간 동안 두었다.
화학 처리가 완결된 후, 과립을 커피 분쇄기 (분(Bunn), GL1)에서 분쇄하였다. 도 6은 분쇄 후 대표적인 과립 크기 분포를 나타낸다.
조성물 G
조성물 G에 사용한 카본 블랙은 카본 블랙 CB-B였다. 조성물 G에서 카본 블랙 CB-B는 개질되지 않았다.
겔화 단계에 있어서 8 % 용액을 사용하였다.
약 680 ml 겔에 있어서 2M H2SO4145 ml를 20 ℃로 유지된 재킷 비이커에 분배하였다. 이 용액을 20 ℃의 교반 및 재킷 용기에서 적정하였다. 용액 첨가율은 1 ml/분이었다. 일단 pH가 3에 도달하면, 카본 블랙/물 슬러리를 첨가하고, 용액을 몇 초간 교반하였다.
카본 블랙 CB-A/물 슬러리는 카본 블랙 CB-A 10.06 g 및 물 118 g을 혼합하고, 10 분간 초음파 처리하여 제조하였다. 첨가된 카본 블랙 및 물의 양을 계산하여 겔의 총 고체 함량을 동시에 정하였다. 이 실시예에서 겔 조성물의 15 중량%는 카본 블랙 CB-B를 포함하였다.
카본 블랙/물 슬러리의 첨가 후, pH가 5가 될 때까지 적정을 계속하였다. pH를 측정하기 위해 코닝(Corning) pH 미터, 모델 320 및 자동 온도 보정되는 코닝 "3 인(in) 1" pH 조합 전극 (코닝사, 코닝, NY)을 사용하였다.
이어서, 졸을 주조 용기, 약 90 ml 등록상표 테프론 (Teflon) 용기에 부었다. 일단 졸이 겔이 되면, 이 용기를 50 ℃의 오븐에서 15 분간 두었다. 50 ℃ 오븐 처리 후, 겔을 3000 μ x 3000 μ 단면, 사각 과립으로 압출하였다.
남은 단계에 있어서 5 개의 겔 배취 (약 680 ml 크기)를 처리를 위해 합하였다.
염 세척 단계에 있어서 과립을 부피비 1:1 (물:겔)에서 각각 90 분 동안 실온 탈이온수로 6 회 교환하였다.
에이징 단계에 있어서 과량의 물을 제거하고, 기공 유체만 유지하였다. 이어서, 과립을 50 ℃에서 12-14 시간 동안 에이징하였다.
용매 교환 단계에 있어서 과립을 아세톤으로 8 회 역방향 방식으로 교환하여 물을 제거하였다. 이 교환은 실온에서 각 교환을 위해 최소 90 분간 부피비 1:1 (아세톤:겔)로 수행하였다.
두 번째 용매 교환 단계를 사용하였다. 과립을 헵탄으로 2 회 역방향 방식으로 교환하여 아세톤을 제거하였다. 이 교환은 실온에서 각 교환을 위해 최소 90 분간 부피비 1:1 (헵탄:겔)로 수행하였다.
TMCS 처리 단계에 있어서 트리메틸클로로실란 (TMCS)를 3 시간 동안 0.1 g TMCS/g 습윤 겔의 수준에서 겔/헵탄 혼합물에 첨가하였다.
용매 제거 단계에 있어서 과립을 160 ℃ 오븐에서 밤새 두었다.
화학 처리가 완결된 후, 과립을 커피 분쇄기 (분(Bunn), GL1)에서 분쇄하였다. 도 6은 분쇄 후 대표적인 과립 크기 분포를 나타낸다.
조성물 F 및 G의 열전도율 (TC) 및 103421 Pa 하중하의 팩킹 밀도를 전술한 과정을 사용하여 측정하였다. 이 결과를 하기 표에 나타내고, 도 8에 도표로 나타냈다.
조성물 팩킹 밀도103421 Pa 하중(kg/m3) 133.322 Pa에서TC (mW/mㆍK) 1333.22 Pa에서TC (mW/mㆍK) 13332.2 Pa에서TC (mW/mㆍK)
F 116 5.77 6.44 7.59
G 151 8.48 11.18 13.73
이러한 결과는 TC에서 하중하의 팩킹 밀도의 영향을 나타낸다.
하중하의 팩킹 밀도는 미립자 조성물의 강도 및 다공률의 표시를 제공한다. 본 발명의 조성물 F의 팩킹 밀도는 이 조성물이 하중하의 다공율을 유지하고 변형을 최소화하기 위해 충분한 강도를 가져서 TC를 바람직하지 않게 증가시키는 열 전이에 대한 고체상 전도의 기여를 최소화하는 표시를 제공한다.
<실시예 3>
이 실시예는 TC에서 과립 크기 및 103421 Pa (15 psi) 하중하의 팩킹 밀도의 영향을 나타낸다.
조성물 H, I 및 J는 도 5에 나타낸 겔 처리 단계를 사용하여 제조하였다. 추가의 자세한 것은 하기에 나타냈다.
조성물 H
조성물 H는 용매 제거를 통한 겔화로부터 전술한 조성물 D와 동일한 방법으로 제조하였다.
화학 처리가 완결된 후, 과립을 커피 분쇄기 (분(Bunn), GL1)에서 분쇄하였다. 도 6은 분쇄 후 대표적인 과립 크기 분포를 나타냈다.
생성된 분말을 15 분간 2.5에 셋팅된 CSC 사이언티픽 시브 쉐이커(Scientific Sieve Shaker), 모델 18480을 사용하여 시브하여 90 ㎛ 미만 크기의 과립으로 분리하였다.
조성물 I
조성물 I는 용매 제거를 통한 겔화로부터 전술한 조성물 D와 동일한 방법으로 제조하였다.
화학 처리가 완결된 후, 과립을 커피 분쇄기 (분(Bunn), GL1)에서 분쇄하였다. 도 6은 분쇄 후 대표적인 과립 크기 분포를 나타냈다.
생성된 분말을 15 분간 2.5에 셋팅된 CSC 사이언티픽 시브 쉐이커(Scientific Sieve Shaker), 모델 18480을 사용하여 시브하여 90-250 ㎛ 크기의 과립으로 분리하였다.
조성물 J
조성물 J는 용매 제거를 통한 겔화로부터 전술한 조성물 D와 동일한 방법으로 제조하였다.
화학 처리가 완결된 후, 과립을 커피 분쇄기 (분(Bunn), GL1)에서 분쇄하였다. 도 6은 분쇄 후 대표적인 과립 크기 분포를 나타냈다.
생성된 분말을 15 분간 2.5에 셋팅된 CSC 사이언티픽 시브 쉐이커(Scientific Sieve Shaker), 모델 18480을 사용하여 시브하여 250-500 ㎛ 크기의 과립으로 분리하였다.
전술한 방법으로 측정한 조성물 H, I 및 J 각각의 103421 Pa 하중하의 밀도 및 열전도율이 하기 표와 같고, 도 9에 도표로 나타냈다.
조성물 과립 크기(㎛) 팩킹 밀도103421 Pa 하중(kg/m3) 133.322 Pa에서TC (mW/mㆍK) 1333.22 Pa에서TC (mW/mㆍK) 13332.2 Pa에서TC (mW/mㆍK)
H 90 미만 113 4.49 5.01 7.75
I 90-250 103 4.71 5.24 6.87
J 250-500 105 5.34 6.08 7.75
이러한 결과는 TC에서 과립 크기 및 103421 Pa 하의 팩킹 밀도의 영향을 나타낸다. 조성물 H, I 및 J는 본 발명의 모든 조성물이지만 상이한 팩킹 밀도 및 TC를 갖는다.
조성물 H 및 I의 비교에서 나타나는 바와 같이, 과립 크기의 감소는 팩킹 밀도의 증가를 초래하지만, 과립 크기의 감소는 또한 133.322 Pa 및 1333.22 Pa의 압력에서 TC을 감소를 초래한다. 실시예 I 및 J에 의해 나타난 더 큰 과립 크기에서, 일정한 팩킹 밀도에서 과립 크기의 증가는 TC의 증가를 초래한다.
<실시예 4>
이 실시예는 TC에서 투명화제의 형태 및 존재와 103421 Pa 하중하의 팩킹 밀도의 효과를 나타낸다.
조성물 K인 대조 조성물은 불투명화제없이 제조하였다. 조성물 L은 비개질된 카본 블랙 CB-A의 물리적 혼합물을 사용하여 제조하였다. 조성물 N은 또한 비개질된 카본 블랙 CB-A를 사용하여 제조하였다. 조성물 M은 개질된 카본 블랙 CB-A를 사용하여 제조하였다. 카본 블랙 CB-A 및 개질된 카본 블랙 CB-A는 전술한 바와 같다.
조성물 K, L, M 및 N은 도 5에 나타낸 겔 처리 단계를 사용하여 제조하였다. 추가의 자세한 것은 하기에 나타냈다.
조성물 K
겔화 단계에 있어서 5 % 용액을 사용하였다.
약 800 ml 겔에 있어서 2M H2SO4110 ml를 20 ℃로 유지된 재킷 비이커에 분배하였다. 이 용액을 20 ℃의 교반 및 재킷 용기에서 적정하였다. 용액 첨가율은 5 ml/분이었다. pH가 5가 될 때까지 적정을 계속하였다. pH를 측정하기 위해 코닝(Corning) pH 미터, 모델 320 및 자동 온도 보정되는 코닝 "3 인(in) 1" pH 조합 전극 (코닝사, 코닝, NY)을 사용하였다.
이어서, 졸을 주조 용기, 약 90 ml 등록상표 테프론 (Teflon) 용기에 부었다. 일단 졸이 겔이 되면, 이 용기를 50 ℃의 오븐에서 15 분간 두었다. 50 ℃ 오븐 처리 후, 겔을 3000 μ x 3000 μ 단면, 사각 과립으로 압출하였다.
첫 번째 염 세척 후, 4 개의 배취 (약 800 ml)를 남은 처리를 위해 합하였다.
염 세척 단계에 있어서 과립을 실온 탈이온수로 5 회 교환하고, 첫 번째 물 세척은 밤새, 5 회 세척을 통한 두 번째 세척은 45 분간 하였다. 모든 세척 부피비는 1.5:1 (물:겔)이었다.
에이징 단계에 있어서 과량의 물을 제거하고, 기공 유체만 유지하였다. 이어서, 과립을 50 ℃에서 15 시간 동안 에이징하였다.
용매 교환 단계에 있어서 과립을 아세톤으로 11 회 역방향 방식으로 교환하여 물을 제거하였다. 이 교환은 실온에서 각 교환을 위해 최소 45 분간 부피비 1:1 (아세톤:겔)로 수행하였다.
두 번째 용매 교환 단계를 사용하였다. 과립을 헵탄으로 2 회 역방향 방식으로 교환하여 아세톤을 제거하였다. 이 교환은 실온에서 각 교환을 위해 최소 45 분간 부피비 1:1 (헵탄:겔)로 수행하였다. 이어서, 과립을 트리메틸클로로실란 첨가를 진행하기 전에 2000 ml의 새로 제조한 헵탄 중에 두었다.
TMCS 처리 단계에 있어서 트리메틸클로로실란 (TMCS)를 3 1/2시간 동안 0.1 g TMCS/g 습윤 겔의 수준에서 겔/헵탄 혼합물에 첨가하였다.
용매 제거 단계에 있어서 과립을 160 ℃ 오븐에 밤새 두었다.
화학 처리가 완결된 후, 과립을 커피 분쇄기 (분(Bunn), GL1)에서 분쇄하였다. 도 6은 분쇄 후 대표적인 과립 크기 분포를 나타낸다.
조성물 L
조성물 L은 용매 제거를 통한 겔화로부터 조성물 K와 동일한 방법으로 제조하였다.
화학 처리가 완결된 후, 과립을 커피 분쇄기 (분(Bunn), GL1)에서 분쇄하였다. 도 6은 분쇄 후 대표적인 과립 크기 분포를 나타낸다.
분쇄된 에어로겔 샘플을 비개질된 카본 블랙 CB-A와 혼합하여 에어로겔 및 탄소 혼합물 중의 카본 블랙의 15 중량% 혼합물을 수득한다. 이 혼합물을 균질한 외양이 성취될 때까지 혼합하였다.
조성물 M
겔화 단계에 있어서 5 % 용액을 사용하였다.
약 300 ml 겔에 있어서 2M H2SO442 ml를 20 ℃로 유지된 재킷 비이커에 분배하였다. 이 용액을 20 ℃의 교반 및 재킷 용기에서 적정하였다. 용액 첨가율은 1 ml/분이었다. 일단 pH가 3에 도달하면, 카본 블랙/물 슬러리를 첨가하고, 용액을 몇 초간 교반하였다.
개질된 카본 블랙 CB-A/물 슬러리는 개질된 카본 블랙 CB-A 2.79 g 및 물 53 g을 혼합하고, 2 분간 초음파 처리하여 제조하였다. 첨가된 카본 블랙 및 물의 양을 계산하여 겔의 총 고체 함량을 동시에 정하였다. 이 실시예에서 겔 조성물의 15 중량%는 카본 블랙 CB-A를 포함한다.
개질된 카본 블랙 CB-A/물 슬러리의 첨가 후, pH가 5가 될 때까지 적정을 계속하였다. pH를 측정하기 위해 코닝(Corning) pH 미터, 모델 320 및 자동 온도 보정되는 코닝 "3 인(in) 1" pH 조합 전극 (코닝사, 코닝, NY)을 사용하였다.
이어서, 졸을 주조 용기, 약 90 ml 등록상표 테프론 (Teflon) 용기에 부었다. 일단 졸이 겔이 되면, 이 용기를 50 ℃의 오븐에서 15 분간 두었다. 50 ℃ 오븐 처리 후, 겔을 3000 μ x 3000 μ 단면, 사각 과립으로 압출하였다.
염 세척 단계에 있어서 과립을 부피비 6:1 (물:겔)에서 5 시간 동안 실온 탈이온수로 6 회 교환하였다.
에이징 단계에 있어서 과량의 물을 제거하고, 기공 유체만 유지하였다. 이어서, 과립을 80 ℃에서 60 분간 에이징하였다.
용매 교환 단계에 있어서 과립을 아세톤으로 5 회 교환하여 물을 제거하였다. 이 교환은 실온에서 각 교환을 위해 최소 90 분간 부피비 6:1 (아세톤:겔)로 수행하였다.
두 번째 용매 교환 단계를 사용하였다. 과립을 헵탄으로 5 회 교환하여 아세톤을 제거하였다. 이 교환은 실온에서 각 교환을 위해 최소 90 분간 부피비 6:1 (헵탄:겔)로 수행하였다.
TMCS 처리 단계에 있어서 트리메틸클로로실란 (TMCS)를 밤새 0.1 g TMCS/g 습윤 겔의 수준에서 겔/헵탄 혼합물에 첨가하였다. TMCS 처리 후, 겔을 헵탄으로 2 회 세척하여 미반응 TMCS를 제거하였다.
용매 제거 단계에 있어서 과립을 50 ℃ 오븐에 4 시간 동안 두었다. 이어서, 과립을 80 ℃에서 밤새 두고, 과립의 최종 용매 제거 단계는 120 ℃ 오븐에서 2 시간 동안 수행하였다.
화학 처리가 완결된 후, 과립을 커피 분쇄기 (분(Bunn), GL1)에서 분쇄하였다. 도 6은 분쇄 후 대표적인 과립 크기 분포를 나타낸다.
조성물 N
조성물 N은 전술한 조성물 F와 동일한 방법으로 제조하였다.
각 조성물 K, L, M 및 N의 103421 Pa 하중하의 밀도 및 열전도율은 하기 표와 같고, 도 11에 도표로 나타냈다.
조성물 불투명화제 팩킹 밀도103421 Pa 하중(kg/m3) 133.322 Pa에서TC (mW/mㆍK) 1333.22 Pa에서TC (mW/mㆍK) 13332.2 Pa에서TC (mW/mㆍK)
K 없음 116 7.59 8.43 9.61
L CB-A 134 5.91 6.80 8.10
M 개질된CB-A 116 5.01 5.59 6.61
N CB-A 116 5.77 6.44 7.59
이러한 결과는 TC에서 불투명화제의 형태 및 존재와 103421 Pa 하중하의 팩킹 밀도의 영향을 나타낸다.
불투명화제의 주어진 양에 있어서, 특히 카본 블랙, 불투명화제 및 조성물의 잔류 성분 사이의 관계의 성질이 열 전이의 고체상 성분에 영향을 준다.
조성물 K의 TC에 대한 조성물 L, M 및 N의 TC의 비교는 불투명화제의 존재가 TC를 감소시키는 것을 나타낸다. 이 실시예에서 최저 TC는 겔 전구체에 "부착된" 불투명화제를 사용하여 조성물 M에 의해 성취된다.
<실시예 5>
이 실시예는 TC에서 카본 블랙 불투명화제의 양의 영향을 나타낸다.
조성물 O는 불투명화제없이 제조하였다. 조성물 P는 개질된 카본 블랙 CB-A를 사용하여 제조하였다. 조성물 Q는 또한 개질된 카본 블랙 CB-A를 사용하여 제조하였다. 개질된 카본 블랙 CB-A는 전술한 실시예 1에서 설명하였다.
조성물 O, P 및 Q는 도 5에 나타낸 겔 처리 단계를 사용하여 제조하였다. 추가의 자세한 것은 하기에 나타냈다.
조성물 O
조성물 O를 동일한 방법으로 제조하고, 전술한 조성물 K와 동일한 조성물이었다.
조성물 P
겔화 단계에 있어서 5 % 용액을 사용하였다.
약 5000 ml 겔에 있어서 탈이온수 1235 ml 및 진한 황산 (98 %, JT 베이커(Baker)) 65 ml를 23 ℃로 유지된 재킷 비이커에 분배하였다. 이 용액을 23 ℃의 교반 및 재킷 용기에서 적정하였다. pH가 3이 될 때까지 용액 첨가율은 40 ml/분이었다. 일단 pH가 3이 되면, 카본 블랙/물 슬러리를 첨가하고, 용액을 몇 초간 교반하였다.
개질된 카본 블랙 CB-A/물 슬러리는 개질된 탄소 25.43 g 및 물 492 ml를 혼합하고, 2분간 초음파 처리하여 제조하였다. 첨가된 카본 블랙 및 물의 양을 계산하여 겔의 총 고체 함량을 동시에 정하였다. 이 실시예에서 겔 조성물의 10 중량%는 개질된 카본 블랙 CB-A를 포함하였다.
개질된 카본 블랙 CB-A/물 슬러리의 첨가 후, pH가 5가 될 때까지 12 ml/분의 첨가율로 적정을 계속하였다. pH를 측정하기 위해 한나(Hanna) pH 미터, 모델 HI8510E 및 콜-파르머 (Cole-Parmer) pH 전극, 모델 5662-31을 사용하였다.
졸을 pH 5에 도달한 후, 25 분간 반응 플라스크에서 혼합하였다. 이어서, 졸을 29.21 cm x 17.78 cm x 7.62 폴리프로필렌 주조 용기 (11.5 인치 x 7 인치 x 3 인치 폴리프로필렌 용기)에 부었다. 이 용기를 65 ℃의 오븐에서 25 분간 두었다. 65 ℃ 오븐 처리 후, 겔을 3000 μ x 3000 μ 단면, 사각 과립으로 압출하였다. 겔을 밤새 물 4 리터에 압출하였다.
에이징 단계에 있어서 과량의 물을 제거하고, 65 ℃의 물 1.6 L로 교환하였다. 이어서, 과립을 79 ℃에서 5 1/2 시간 동안 두었다.
염 세척 단계에 있어서 과립을 부피비 3:1 (물:겔)에서 60 분간 실온 탈이온수로 2 회 교환하였다.
용매 교환 단계에 있어서 과립을 아세톤으로 5 회 역방향 방식으로 교환하여 물을 제거하였다. 이 교환은 실온에서 각 교환을 위해 최소 60 분간 부피비 3:1 (아세톤:겔)로 수행하였다.
두 번째 용매 교환 단계를 사용하였다. 과립을 헵탄으로 2 회 역방향 방식으로 교환하여 아세톤을 제거하였다. 이 교환은 실온에서 각 교환을 위해 최소 60 분간 부피비 3:1 (헵탄:겔)로 수행하였다.
TMCS 처리 단계에 있어서 트리메틸클로로실란 (TMCS)를 최소 3 시간 동안 0.1 g TMCS/g 습윤 겔의 수준에서 겔/헵탄 혼합물에 첨가하였다.
용매 제거 단계에 있어서 과립을 150 ℃ 오븐에서 밤새 두었다.
화학 처리가 완결된 후, 과립을 커피 분쇄기 (분(Bunn), GL1)에서 분쇄하였다. 도 6은 분쇄 후 대표적인 과립 크기 분포를 나타낸다.
조성물 Q
조성물 Q를 전술한 조성물 M과 동일한 방법으로 제조하였다.
전술한 방법으로 측정한 각 조성물 O, P 및 Q의 103421 Pa 하중하의 밀도 및 열전도율은 하기 표와 같고 도 12에 도표로 나타냈다.
조성물 개질된 CB-A (중량%) 팩킹 밀도103421 Pa 하중(kg/m3) 133.322 Pa에서TC 1333.22 Pa에서TC 13332.2 Pa에서TC
O 0 116 7.59 8.43 9.61
P 10 128 5.42 6.06 7.14
Q 15 111 4.89 5.50 6.61
이러한 결과는 TC에서 카본 블랙 불투명화제의 양의 영향을 나타낸다. 불투명화제를 포함하는 조성물 P 및 Q는 불투명화제를 포함하지 않는 조성물 O 보다 더 낮은 TC 값을 가진다. 더 많은 양의 불투명화제를 갖는 조성물 Q는 조성물 P 보다 더 낮은 TC를 가진다.
본 명세서에 설명한 본 발명의 형태가 단지 예시적인 것이며 본 발명의 범위를 제한하려는 것이 아님을 확실히 이해해야 한다.

Claims (60)

103421 Pa의 하중, 20 ℃, 및 질소중 133.322 - 13332.2 Pa의 압력하에서, 160 kg/m3이하의 팩킹 밀도, 및 133.322 - 1333.322 Pa에서는 (0.260lnP+4.53) mW/m·K 이하이고 1333.322 - 13332.2 Pa에서는 (0.824lnP+0.47) mW/m·K 이하인 열 전도도(TC)를 갖는 미립자 조성물.
제1항에 있어서, 조성물이 겔 조성물인 미립자 조성물.
제2항에 있어서, 겔 조성물이 겔 성분 및 불투명화제를 포함하는 미립자 조성물.
제3항에 있어서, 불투명화제가 카본 블랙, 활성 탄소, 흑연, 카본 블랙과 금속 산화물을 포함하는 복합재 또는 이들의 혼합물을 포함하는 미립자 조성물.
제4항에 있어서, 겔 조성물이 3 중량 % 이상의 불투명화제를 포함하는 미립자 조성물.
제4항에 있어서, 불투명화제가 카본 블랙인 미립자 조성물.
제2항에 있어서, 팩킹 밀도가 140 kg/m3이하인 미립자 조성물.
제2항에 있어서, TC가 133.322 - 1333.322 Pa에서는 (0.304lnP+3.91) mW/m·K 이하이고, 1333.322 - 13332.2 Pa에서는 (0.825lnP+0.16) mW/m·K 이하인 미립자 조성물.
제2항에 있어서,조성물이 50 내지 500 마이크론의 평균 입도를 갖는 미립자 조성물.
제2항에 있어서, 조성물이 0.90 이상의 다공성을 갖는 미립자 조성물.
겔 성분 및 불투명화제를 포함하며, 103421 Pa의 하중, 20 ℃, 및 질소중 133.322 - 1333.322 Pa의 압력하에서, 160 kg/m3이하의 팩킹 밀도, 및 133.322 - 1333.322 Pa에서는 (0.260lnP+4.53) mW/m·K 이하이고 1333.22 - 13332.2 Pa에서는 (0.824lnP+0.47) mW/m·K 이하인 TC, 50 내지 500 마이크론의 평균 입도 및 0.90 이상의 다공성을 갖는 미립자 겔 조성물.
제11항에 있어서, 불투명화제가 카본 블랙을 포함하는 미립자 겔 조성물.
103421 Pa의 하중, 20 ℃, 및 질소중 1333.22 Pa의 압력하에서, 160 kg/m3이하의 팩킹 밀도, 및 6.4 mW/m·K 이하의 TC를 갖는 미립자 조성물.
제13항에 있어서, 조성물이 겔 조성물인 미립자 조성물.
제14항에 있어서, 겔 조성물이 겔 성분 및 불투명화제를 포함하는 미립자 조성물
제15항에 있어서, 불투명화제가 카본 블랙, 활성 탄소, 흑연, 카본 블랙과 금속 산화물을 포함하는 복합재 또는 이들의 혼합물을 포함하는 미립자 조성물.
제16항에 있어서, 겔 조성물이 3 중량 % 이상의 불투명화제를 포함하는 미립자 조성물.
제16항에 있어서, 불투명화제가 카본 블랙인 미립자 조성물.
제14항에 있어서, 팩킹 밀도가 140 kg/m3이하인 미립자 조성물.
제14항에 있어서, TC가 6.1 mW/m·K 이하인 미립자 조성물.
제14항에 있어서, 조성물이 50 내지 500 마이크론의 평균 입도를 갖는 미립자 조성물.
제14항에 있어서, 조성물이 0.90 이상의 다공성을 갖는 미립자 조성물.
겔 성분 및 불투명화제를 포함하며, 103421 Pa의 하중, 20 ℃, 및 질소중 1333.22 Pa의 압력하에서, 160 kg/m3이하의 팩킹 밀도 및 6.4 mW/m·K 이하의 TC, 50 내지 500 마이크론의 평균 입도 및 0.90 이상의 다공성을 갖는 미립자 겔 조성물.
제23항에 있어서, 불투명화제가 카본 블랙을 포함하는 미립자 겔 조성물.
103421 Pa의 하중, 20 ℃, 및 질소중 133.322 Pa의 압력하에서, 160 kg/m3이하의 팩킹 밀도 및 5.8 mW/m·K 이하의 TC을 갖는 미립자 조성물.
제25항에 있어서, 조성물이 겔 조성물인 미립자 조성물.
제26항에 있어서, 겔 조성물이 겔 성분 및 불투명화제를 포함하는 미립자 조성물.
제27항에 있어서, 불투명화제가 카본 블랙, 활성 탄소, 흑연, 카본 블랙과 금속 산화물을 포함하는 복합재 또는 이들의 혼합물을 포함하는 미립자 조성물.
제28항에 있어서, 겔 조성물이 3 중량 % 이상의 불투명화제를 포함하는 미립자 조성물.
제28항에 있어서, 불투명화제가 카본 블랙인 미립자 조성물.
제26항에 있어서, 팩킹 밀도가 140 kg/m3이하인 미립자 조성물.
제26항에 있어서, TC가 6.1 mW/m·K 이하인 미립자 조성물.
제26항에 있어서, 조성물이 50 내지 500 마이크론의 평균 입도를 갖는 미립자 조성물.
제26항에 있어서, 조성물이 0.90 이상의 다공성을 갖는 미립자 조성물.
겔 성분 및 불투명화제를 포함하며, 103421 Pa의 하중, 주위 온도, 및 질소중 133.322 Pa의 압력하에서, 160 kg/m3이하의 팩킹 밀도 및 5.8 mW/m·K 이하의 TC, 50 내지 500 마이크론의 평균 입도 및 0.90 이상의 다공성을 갖는 미립자 겔 조성물.
제35항에 있어서, 불투명화제가 카본 블랙인 미립자 겔 조성물.
103421 Pa의 하중, 20 ℃, 및 질소중 13332.2 Pa의 압력하에서, 160 kg/m3이하의 팩킹 밀도 및 9 mW/m·K 이하의 TC을 갖는 미립자 조성물.
제37항에 있어서, 조성물이 겔 조성물인 미립자 조성물.
제38항에 있어서, 겔 조성물이 겔 성분 및 불투명화제를 포함하는 미립자 조성물.
제39항에 있어서, 불투명화제가 카본 블랙, 활성 탄소, 흑연, 카본 블랙과 금속 산화물을 포함하는 복합재 또는 이들의 혼합물을 포함하는 미립자 조성물.
제40항에 있어서, 겔 조성물이 3 중량 % 이상의 불투명화제를 포함하는 미립자 조성물.
제40항에 있어서, 불투명화제가 카본 블랙인 미립자 조성물.
제38항에 있어서, 팩킹 밀도가 140 kg/m3이하인 미립자 조성물.
제38항에 있어서, TC가 8 mW/m·K 이하인 미립자 조성물.
제38항에 있어서, 조성물이 50 내지 500 마이크론의 평균 입도를 갖는 미립자 조성물.
제38항에 있어서, 조성물이 0.90 이상의 다공성을 갖는 미립자 조성물.
겔 성분 및 불투명화제를 포함하며, 103421 Pa의 하중, 주위 온도, 및 질소중 13332.2 Pa의 압력하에서, 160 kg/m3이하의 팩킹 밀도 및 9 mW/m·K 이하의 TC, 50 내지 500 마이크론의 평균 입도 및 0.90 이상의 다공성을 갖는 미립자 겔 조성물.
제47항에 있어서, 불투명화제가 카본 블랙을 포함하는 미립자 겔 조성물.
0.95 이상의 다공성 및 100 kg/m3이하의 하중 밀도를 갖는, 초임계 건조 없이 제조된 겔 조성물.
제49항에 있어서, 겔 성분 및 불투명화제를 포함하는 겔 조성물.
제50항에 있어서, 불투명화제가 카본 블랙인 겔 조성물.
제1항의 미립자 조성물을 포함하는 단열체.
제52항에 있어서, 미립자 조성물이 겔 조성물인 단열체.
제13항의 미립자 조성물을 포함하는 단열체.
제54항에 있어서, 미립자 조성물이 겔 조성물인 단열체.
제25항의 미립자 조성물을 포함하는 단열체.
제56항에 있어서, 미립자 조성물이 겔 조성물인 단열체.
제37항의 미립자 조성물을 포함하는 단열체.
제58항에 있어서, 미립자 조성물이 겔 조성물인 단열체.
제52항의 단열체의 냉장 기기중에서 단열 매체로서의 용도.
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