KR20010041782A - 세공성 입자의 건조 및 제조 방법과 건조 장치 - Google Patents

세공성 입자의 건조 및 제조 방법과 건조 장치 Download PDF

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요헨 카르크, 안드레아스 비베르바흐
바스프 악티엔게젤샤프트
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Abstract

본 발명은 유체를 함유한 세공성 입자의 건조 방법에 관한 것이며, 상기 방법에서 온도를 증가시키는데 필요한 열은 유체의 계면 장력을 바람직하게는 0 내지 1/10 으로, 특히 상온에서의 유체의 계면 장력에 알맞게 0 내지 1/20 으로 감소시키고, 유체의 임계압 부근에서 초임계 수준까지 온도를 적절하게 증가시킴으로써 대류에 의해 공급된다. 또한 본 발명은 공간적으로 교차 결합된 세공성 입자의 제조 방법에 관한 것이며, 이 제조 방법에 상기 건조 방법이 적용된다. 또한, 본 발명은 건조 방법을 실행하기 위한 장치에 관한 것이다. 상기 장치는 내부 용기 및 압력-적재 외부 용기를 구비하는 압력 용기를 포함한다. 또한, 상기 장치는 적합한 계량 및 조절 장치뿐만 아니라 펌핑 및 열 교환 장치도 포함하며, 내부 용기는 건조되는 입자를 수용하도록 마련된다. 내부 및 외부 용기 사이에 간극이 마련된다.

Description

세공성 입자의 건조 및 제조 방법과 건조 장치{METHOD FOR DRYING AND PRODUCING MICROPOROUS PARTICLES AND A DRYING DEVICE}
물유리(water glass)로부터 겔(gel)을 침전시킴으로써 마련될 수 있는 수화겔(hydrogel), 예를 들어 수화 실리카겔은 초임계 조건에서 건조되어 3차원으로 연결된 세공성 실리카 입자를 제공한다. 상기 초임계 건조시에, 상기 3차원으로 교차 결합된 세공성 입자가 수축될 경우 상기 입자의 특성이 완전히 또는 부분적으로 상실되기 때문에, 그 수축을 실질적으로 피하기 위하여 상기 입자 내에 포함된 유체의 계면 장력은 완전히 또는 실질적으로 제거된다. 겔의 경우, 초임계 건조에 의해 얻어지는 이러한 생성물은 에어로겔(aerogel)이라 일컫는다. 특수한 방법을 사용하지 않아서, 건조 동안에 겔의 부피가 크게 수축되고 크세로겔(xerogels)을 형성하는 통상적인 건조와는 달리, 임계점에 근접하여 건조할 때는 단지 소량(〈 15%)의 부피만이 축소된다.
초임계 건조에 의해 에어로겔을 제조하는 종래 기술은 예를 들어, 화학 공학지(Reviews in Chemical Engineering) 제5권 제1-4호의 157-158 페이지(1988)에 자세히 기술되어 있으며, 키슬러(Kistler)의 초기 연구에도 기술되어 있다.
에어로겔을 제조하는 공지된 공정에서, 건조되는 입자의 세공 내에 포함된 유체가 2가지 상의 영역을 포위하는데 필요한 열은 컨테이너 벽을 통한 전도에 의해 공급된다(참조. 화학 공학지 제5권 제1-4호 (1988); Ind. Eng. Chem. Res. 30 (1991)의 126-129 페이지; 재료 과학 저널(Journal of Materials Science) 29 (1994)의 943-948 페이지). 컨테이너의 부피가 증가하고 그에 상응하여 스케일 업(scale-up)의 배치 타임(batch times)이 증가함에 따라, 벽체/부피 비가 더 바람직하지 못하게 된다고 이해된다. 또한, 압력-저항 컨테이너의 벽의 두께는 컨테이너 직경에 비례하여 증가한다. 외부에서의 열이 가압조건에서 벽이 두꺼운 컨테이너에 공급되는 경우, 컨테이너 벽의 열 응력은 압력-저항 컨테이너의 내부 및 외부 면 사이의 온도차를 제한하여, 압력-저항 컨네이너 내로 공급되는 단위 부피당 비열(watt/m3)이 추가적으로 감소된다.
WO-A-95 06 617는 pH 값이 7.5 내지 11 인 산과 물유리 용액을 반응시키는 단계와, 상기 반응에서 발생된 수화겔의 pH 값은 7.5 내지 11로 유지하면서 물 또는 무기염기의 희석 수용액으로 세척하여 상기 수화겔로부터 이온 요소를 실질적으로 제거하는 단계와, 수화겔에 포함된 물 상태인 것을 알코올로 치환하는 단계와, 그리고 그 후에 상기 획득된 알코올을 초임계 건조를 받게 하는 단계를 통해 얻어지는 소수(疏水)성 실리카 에어로겔에 관한 것이다.
중간 시험 규모(pilot scale)에서 실리카 에어로겔을 제조하는 공정은 화이트(White)에 의해 산업 및 기계 화학(Industrial and Engineering Chemistry) 제31권 (1939) 제7호 827-831 페이지와 Tran. A. J. Chem. E. (1942) 의 435-437 페이지에 기술되어 있다. 상기 공정은 실리카 수화겔을 제조 및 숙성시키는 단계와, 상기 수화겔을 분쇄하여 미립자를 공급하는 단계와, 형성된 겔로부터 염을 분리하는 단계와, 상기 겔 내의 물을 알코올로 치환하는 단계와, 적하(滴下)하지 않도록 건조된 겔을 압력-저항 컨테이너에 주입하는 단계와, 상기 압력-저항 컨테이너를 가열하는 단계와, 상기 컨테이너의 압력을 대기압으로 낮추는 단계와, 그 컨테이너를 비우는 단계와, 그리고 그 후에 에어로겔을 제거하는 단계를 포함한다. 이 공정의 단점은 모든 단계가 일괄처리 방식으로 실행되며, 또한 매우 시간 소비적이고, 노동집약적이며, 비용이 많이 든다는 것이다. 화이트는 연속적인 염 제거 또는 미립자 제조 공정은 언급하지 않는다. 액상에서 물/알코올을 교환할 때, 고체 층을 액체를 사용하여 간헐적으로 처리하는 단계를 구성하는 과정이 "층/함투/배수로 덮기"로 기술되는 것을 선호한다. 화이트는 유체가 시간의 함수에서 균일하게 통과하는 것이 덜 경제적이라 믿었다.
US-A-3,672,833 호에 의하면, 겔에서 염을 제거하고 물을 다른 용제로 교체하기 위한 공지된 공정은 매우 지리하고 비용이 많이 드는 공정이다. 이를 피하기 위해, 상기 미국 특허는 저 알킬 오르소실리케이트에서 겔을 제조하는 것을 제안한다. 그러나, 상기 저 알킬 오르소실리케이트를 제조하는데 상당한 에너지를 필요로 한다.
본 발명은 유체를 함유한 세공성 입자의 건조 공정, 상기 건조 공정이 사용되는 3차원으로 연결된 세공성 입자의 제조 공정 및 상기 건조 공정 실행용 장치에 관한 것이다.
도 1은 첨부된 유일한 도면이며 새로운 건조 공정을 실행하기에 적합한 장치의 개략도이다.
본 발명의 목적은 유체를 함유한 세공성 입자의 더 경제적이고 개선된 건조 공정과, 이러한 공정을 실행하기 적합한 장치와, 종래 기술의 전술한 단점을 해소한 건조 공정을 사용하여 3차원으로 연결된 세공성 입자를 더 경제적으로 개선한 제조 공정을 제공하는 것이다.
놀랍게도, 이러한 목적은 적어도 유체의 임계 온도에 근접한 온도까지 가열하는데 필요한 열이 대류에 의해 공급된다면 성취될 수 있다는 것을 발견하였다. 또한, 이러한 방법은 압력 컨테이너가 내부 콘테이너 및 압력-저항 외부 컨테이너를 구비하며 상기 내부 및 외부 컨테이너 사이에 간극이 제공되는 장치에서 실행되는 것이 특히 유익하다는 것을 발견하였으며, 상기 장치는 적합한 계량 및 제어 장치, 펌프, 그리고 열 교환기를 구비한다. 또한, 전술한 건조 공정을 사용하는 것 이외에도, 필수적인 염의 제거 및/또는 세척 또는 세공성 입자의 세공에서 유체의 교환 그리고 흡수된 기체 또는 물질의 제거가 각 경우마다 역류성 수단에 의해 이동층에서 실행되는 매우 유익한 방법으로 3차원으로 연결된 세공성 입자가 제조될 수 있다는 것을 발견하였다.
따라서, 본 발명은 유체의 임계압 부근에서 초임계압까지 온도를 적절하게 증가시킴으로써, 유체의 계면 장력을 바람직하게는 0 내지 1/10 으로, 특히 상온에서는 유체의 계면 장력을 0 내지 1/20 으로 감소시켜 유체 함유 세공성 입자를 건조시키는 공정에 관한 것이다. 이 새로운 공정은 대류에 의해 온도 증가에 필요한 열을 공급하는 것을 포함한다.
또한, 본 발명은 내부 및 압력-저항 외부 컨테이너를 구비한 압력 컨네이너, 적합한 계량 및 제어 장치, 그리고 펌프 장치 및 열교환기를 포함하며 상기 건조 공정을 실행하기 위한 장치에 관한 것이며, 상기 내부 컨테이너는 건조될 입자를 수용하기 위해 마련되고 상기 내부 및 외부 컨테이너 사이에는 간극 또는 공간이 마련된다.
세공성 입자가 건조되는 동안 그 특성을 잃지 않는; 예를 들어, 생성물의 겉보기 밀도가 현저히 증가하지 않고, 생성물의 열전도도가 현저히 증가하지 않으며, 바람직하게는 15% 초과, 특히 10% 초과하는 수축히 발생하지 않는 사실에 의해서 본 발명에 의하여 바람직하게 그 과정이 실행되는 영역이 형성될 수 있다. 또한, 이러한 상태는 에어로겔이 크세로겔(대기압에서 건조되는 겔)이 되지 않는 사실에 의해 설명될 수 있다.
전술한 계면 장력은 라이드, 브라우스니츠 그리고 셔우드에 의해 저술된 1977년 맥그로우 힐(McGraw Hill) 출판사의 기체 및 액체의 특성(The Properties of Gases and Liquids) 601 페이지 이하에 기술된 바와 같이, 실험되는 온도(및 압력)에서의 계면 장력과 상온 및 대기압에서의 계면 장력을 측정하고 그와는 달리 동일 조건하에서 비교하여 결정된다.
또 다른 실시예에서, 본 발명은 3차원으로 연결된 세공성 입자를 제조하는 공정에 관한 것이며, 이 공정은
(a) 세공내 액체 또는 유체를 함유하는 세공성 입자의 제조하는 단계와
(b) 필요하다면, (a) 단계에서 획득된 세공내 액체를 함유하는 입자로부터 용제 및/또는 물에 의해 염을 세척 및/또는 제거하는 단계와,
(c) 필요하다면, 상기 입자의 세공 내의 액체 또는 용제 또는 물을 유체를 함유한 세공성 입자를 획득하기 위한 유체로 완전히 또는 부분적으로 교체하는 단계와,
(d) 상기 유체를 함유한 세공성 입자를 건조하는 단계와, 그리고
(e) 필요하다면, 흡수된 기체 및/또는 물질을 (d) 단계에서 건조된 입자로부터 분리시키는 단계를 이루어진다.
새로운 공정에서, 건조는 전술한 바와 같이 실행되며, (b), (c) 및 (e) 단계는(실행된다면) (a) 단계에서 획득된 입자를 (b) 단계에서 용제 및/또는 물의 흐름에 역류하도록 통과시키고, 상기 입자를 (c) 단계에서 유체에 역류하도록 통과시키며, 그리고 상기 건조된 입자를 (e) 단계에서 불활성 기체에 역류하도록 통과시킴으로써 역류성 수단에 의해 이동층에서 이루어진다. 본 발명의 바람직한 실시예는 후술되는 설명, 종속항, 도면 및 예에 기술된다.
새로운 건조에 적합한 유체를 함유한 세공성 입자는 본질적으로 어떤 특정 저항에도 좌우되지 않는다. 적어도 부분적으로, 바람직하게는 전체적으로 세공성이며 그 세공 내에 유체를 함유하는 모든 입자, 고체, 구조체 또는 미립자가 적합하다. 예를 들어, 적합한 입자는 무기물이나 유기물 소재 또는 폴리머 소재로 이루어지며, 예를 들어, 붕산 이나 실리카산 등과 같은 무기 산화물 또는 무기 수산화물, 금속 티타늄, 몰리브덴, 텅스텐, 철 또는 주석의 산화물 또는 수산화물 이나 산화 알루미늄, 또는 한천(agar agar), 젤라틴 또는 알부민 등과 같은 산화 겔 등이 있다. 새로운 공정은 특히 규산(silicic acid) 겔을 건조하는데 적합하다. 임계 온도가 350℃ 미만인 화합물 또는 그것의 혼합물 이나 집성체(conglomerate), 바람직하게는 물 및/또는 액체 유기 화합물을 유체로서 포함하는 겔을 사용할 수 있다. 적합한 유체는 후술되는 건조 유체에 언급된 모든 화합물을 포함한다. 특히, 적합한 유체로는 물, C1-C6-alkanols(저지방 알코올) 또는 그것의 화합물, 메탄올, 에탄올, n-프로파놀 및 이소프로파놀이 선호된다. 이소프로파놀이 가장 선호된다. 예를 들어, 세공 내에 존재하는 유체에 따라 수화겔 및 알코겔(alcogel)과 같은 용어들이 사용된다. 새로운 공정은 물, 전술된 액체 유기 화합물 또는 그 혼합물을 유체로서 포함하는 규산겔을 건조하는데 가장 자주 사용된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 유체를 함유한 세공성 입자는 입자의 전체 중량 당 50 내지 97, 특히 80 내지 90% 의 중량의 유체를 표준 조건하에서(1 bar, 25℃) 포함한다. 입자의 직경은 1 내지 15 mm 이며, 특히 2 내지 6 mm 이다. 대형-(macro-), 중형-(meso-) 및/또는 미소한 구멍들이 상기 입자에 존재한다. 건조되는 세공성 입자는 예를 들어, 구슬(구) 또는 다각형 등의 형상을 갖는다. 또한, 새로운 건조 공정은 어떤 규칙적인 배열로 블록이 형성되는 유체를 함유한 입자 또는 구조체의 건조에 적합하다. 또한, 적합한 입자로는 예를 들어, 열 분해 가능한 주형(template)이 나타나는 결정화된 구조체, 스스로 규칙적인 배열이 짜여진 나노 구조체, 또는 나노 합성물 또는 그 전구체나 포접 화합물(clathrates)이 있다. 또한, 세공성 입자는 무공성 기질 상에 다공성 상층이 특별히 도프(dope)처리된다. 또한, 함투 또는 변형에 의해 화학적으로 반응하는 중심을 획득하거나, 건조시에 함투 또는 변형되는 촉매 또는 화합물이 적합하다. 에어로겔은 건조 후에 형성되는 것이 바람직하다. 건조된 입자가 새로운 건조에 적합한 유체를 포함하지 않는다면, 상기 유체는 건조 전에 적합한 유체 또는 더 적합한 유체로 교체될 수 있다. 따라서, 본 발명에 의하면, 몇몇 세공성 입자는 유체로서 물을 사용하여 건조될 수 있다. 그러나, 건조 유체로서 물의 높은 임계 온도와 압력를 피할 필요가 있다면, 예를 들어, 알코올과 같이 물에 혼화 가능한 건조 액체(적어도 건조 상태에서 혼화 가능한)가 사용되거나 또는, 수화겔 내에 포함된 물이 전체적으로 또는 부분적으로 예를 들어, 알코올과 같이 건조에 더 적합한 유체로 교체된다. 또한, 교체와 건조는 동시에 실행될 수 있다.
새로운 공정에 의한 대류성 열 공급은 다양한 방법으로 실행될 수 있으며, 특정 제한 조건에 영향을 받지 않는다. 적합한 대류 매체 또는 흐름은 분해되지 않고 초임계 상태에 이를 수 있는 모든 물질이다. 상기 물질은 건조되는 입자에 대해 불활성인 것이 바람직하다. 또한, 화학적으로 변형시키고, 함투시키며 또는 예를 들어, 건조되는 구조체로부터 물의 흔적을 제거하기 위하여, 일정 온도 이상에서 대류 흐름에 물질이 첨가된다. 예를 들어, 변형이 계면 장력을 감소시킬 수 있다면, 변형은 필요하다.
장치의 비용이 더 증가되는 것을 피하기 위하여, 임계 데이터가 그다지 높지 않는 건조 유체를 건조시에 대류 흐름 또는 매체로 사용하는 것이 편리하다. 적합한 건조 유체로는 암모니아, 이산화황, 이산화질소 및 6불화유황(sulfur hexafluoride); 프로판, 부탄, 펜탄, 헥산 및 시클로헥산 등과 같은 알칸족; C1-C7-n-, iso-, neo-, 제2 또는 제3 알켄 등과 같은 알켄족(예를 들어, 에텐 또는 프로펜); 메탄올, 에탄올, n-프로판올, 이소프로판올 또는 부타놀 등과 같은 알카놀; 디메틸 에테르, 디에틸 에테르 또는 테트라히드로퓨란 등과 같은 에테르; 포름 알데히드 또는 아세트 알데히드 등과 같은 알데이드; 아세톤 등과 같은 케톤; 포름산, 아세트산 또는 프로피온산의 메틸, 에틸, n-프로필 또는 이소 프로필 에스테르 등과 같은 에스테르; 모노-, 디- 및 트리메틸- 이나 -에틸- 또는 n- 이나 이소 프로필 아민 또는 상기 물질의 혼합 알킬화 아민 등과 같은 아민; 그리고, 2개 이상의 상기 유체들의 혼합물이 있다. 상기 유기 화합물, C1-C6-알카놀, -에테르, -케톤, -알데히드, -알칸, -알켄, -에스테르 또는 -아민 중의 하나가 선호된다. C1-C3-알카놀이 가장 선호되며, 특히 이소 프로판올이 선호된다. 원칙적으로는, 할로겐화 탄화수소도 또한 적합하지만, 환경적 요구 및 재료 선택에 관한 이유로 기피된다. 또한, 예를 들어, 물과 같이 높은 임계 온도와 압력을 갖는 매체는 기피된다. 또한, 상기 건조 유체 이외에도 초임계 이산화탄소도 건조 유체로 적합하다. 특히 상기 초임계 이산화탄소의 유익한 임계 온도가 31℃ 이므로, 열 반응 물질로 매우 적합하다.
일반적으로, 건조 유체는 여러 주안점에 따라 선택된다. 건조 유체가 임계 조건에 근접하게 되도록 요구된다면, 그 중에서도 특히 건조되는 입자 또는 최종 생성물의 열적 안정성이 건조 유체의 선택을 결정하며, 이로 인해 건조 유체의 임계 온도도 제한한다. 또한, 가능한 유체 회수도, 독소 안전도, 건조되는 입자 내의 유체와의 혼화성, 생성물의 특성 및 안전도 데이타는 건조 유체를 선택하는데 역할을 한다. 또한, 건조되는 입자의 표면에 흡수되거나 반응하는 관능기(functional group)를 포함하는 요소를 건조 유체에 첨가할 수 있다. 따라서, 건조되는 입자의 균일한 외피, 코팅 또는 함투는 건조하는 동안에 동시적으로 성취될 수 있다. 예를 들어, 건조 유체를 변형하여 사용하는 것은, 이소 프로판올이 분해되지 않으면서 산성 수화겔을 건조할 수 있도록 건조 유체인 이소 프로판올에 암모니아를 첨가하는 것이다. 메탄올이 건조 유체일 경우, 암모니아를 첨가하면 불필요한 형태인 다량의 에테르가 나타난다. 예를 들어, 메탄올이 건조 유체로서 사용될 때, 이소 프로판올 또는 이소 부타놀이 규산겔에 소수 특성을 덧붙이기 위해 첨가될 수 있다. 일반적으로, 상기 유체의 임계 온도에 이르기 전에 또는 이를 때, 건조되는 입자를 화학적 또는 물리적으로 변형시키기 위하여 적합한 요소들이 첨가될 수 있다.
적어도 건조시에 나타나는 건조 상태하에서, 건조 유체가 건조 되는 입자 내에 포함된 유체와 혼화할 수 있다면 충분하다. 그러나, 사용되는 건조 유체가 세공성 유체 내에 포함된 유체와 동일한 것이 유익하다. 건조 상태하에서 유체/건조 유체가 완전히 혼화 가능한 예로는 물과 고가의 알코올족 또는 방향족의 혼합이다.
대류 흐름은 건조되는 입자의 층이 상부에서 저부로, 저부에서 상부로 또는 축방향 분배기로부터 외측으로 또는 반대방향으로 건조되도록 통과하여 흐른다. 기계적 안정도, 탄성, 입자의 크기 분포 및 평군 직경은 상기 층을 통과하는 흐름의 방식을 결정한다. 미세하게 분할 형성된 모든 소재는 유체 순환 내에 비말(飛沫) 동반되거나 분리된다. 하부로부터 흐름이 일어날 때는 상기 층은 전체적으로 또는 부분적으로 유동화 된다. 대류 흐름은 열-저항 펌프를 사용하여 순환될 수 있거나 또는 새로운 건조 유체 만이 직접 필요한 온도에 이르게 된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서는, 먼저 대류 매체가 건조 공간 내에 대기압으로 공급된 후, 바람직하게 가열된 건조되는 입자가 대기압에서 세척되는 방식으로 건조가 실행된다. 그후에 건조 공간에서의 압력은 임계점에 근접한 필요한 값에 이른다. 그후에 상기 대류 매체는 플러그 흐름을 형성하는 것이 바람직하다. 그후에, 온도는 임계 온도에 근접한 온도에 이를 때까지 증가된다. 유체가 초임계 또는 근초임계 상태에 이른 후, 압력은 내려가며 그 결과 입자들은 건조된다. 대류 매체는 순환될 수 있다.
화이트[산업 및 기계 화학 31권 (1939) 제7호 827-831 페이지; Trans. A. T. Chem. E. (1942) 435-447 페이지]는 건조 단계를 시작하기 전에 공극 부피 내에 액체를 방출하는 배치 공정을 제안한다. 이 제안은 새로운 대류식 열 공급에 결합된다.
건조되는 입자의 세공 내에 포함된 액체의 계면 장력도 또한 표면 활성 물질을 첨가하거나 또는 유체를 함유한 세공성 입자를 변형하기 전에 예를 들어, 시레인화(silanization), 유기 에테르화 또는 에테르화, 또는 실리카겔의 경우 내부 및 외부 면 부근의 실란/모노/디/트리올 실록산화(siloxanization) 하여 감소될 수 있다.
다른 실시예에서, 본 발명은 3차원으로 연결된 세공성 입자를 위에서 정의된 (a) 에서 (e)단계에 의해 제조하는 공정에 관한 것이다.
세공 내에 액체를 포함하는 세공성 입자는 해당 분야의 숙련자들에게 공지된 공정에 의해 계속적으로 제조될 수 있다.
(a) 단계에서 획득된 입자를 세척하는 단계는 비반응 실험재료 또는 상기 실험재료 내의 불순물 등과 같은 불필요한 요소를 제거하도록 실행된다. 이를 위해, (a) 단계에서 획득된 입자는 이동층에서 용제, 바람직하게는 물에 혼화 가능한 용제에 역류하며 통과된다. 세공 내에 액체 또는 용제를 포함하는 세공성 입자에서 염을 제거하는 (b) 단계는 상기 입자가 불필요한 염을 포함한다면 상기 세척 전에 또는 후에 또는 동시에 실행되거나, 단독으로 실행된다. 상기 염 제거 단계가 사용되면, 이 단계는 (a) 단계에서 획득된 입자 또는 세척 후에 획득된 입자가 이동층에서 물의 흐름에 역류하며 통과함으로써 계속적으로 실행된다. 건조되는 입자의 구체적인 흐름과 이동층에 공급 및 마련되는 물 또는 용제의 적절한 세팅 및 비율은 해당 분야의 숙련자의 통례적인 실험에 의해 결정될 수 있다. 상기 세팅은 그 중에서도 특히 이동층의 높이, 건조되는 입자 내로 운반하는 내부 질량, 그리고 유동화점 즉, 건조되는 입자의 밀도 및 입자의 크기 또는 그 입자의 크기 분포에 따라 결정된다. 물 또는 용제의 흐름은 유동화가 일어나지 않고 그 결과 이동층에서 불필요한 분리가 일어나지 않도록 조정된다. 이동층의 분산 지점에 근접한 곳에서의 물 또는 용제의 유속이 사용된다면, 물 또는 용제의 측면에서의 역혼합이 가장 적다. 미립자로 된 소재를 이송하는데 적합한 모든 형태의 펌프는 건조되는 입자의 방출 및 도입 수단으로써 유용하며, 변형된 콘크리트 펌프가 특히 유용하다는 것이 발견되었다.
놀랍게도, 유체 측면에 불안정한 밀도층이 형성되는 경우에는, 이동층 공정은 세척 및/또는 염 제거에 관하여 아무 문제 없이 사용될 수 있으며 즉, 세공성 입자가 반송 수단 없이 상부에서 저부로 쉽게 이동되는 공정을 사용할 수 있다는 것이 발견되었다. 충분한 이동층 길이에 밀도차가 분산되며 최소 상대 속도가 수립되면 불안정한 밀도층이 유지된다. 또한, 놀랍게도 일괄 처리 방식의 고정층 교체와 비교해 볼때, 여과기 요소의 특별한 필요도 또한 만족된다. 또한, 놀랍게도 역류성 수단에 의해 이동층에서 염을 제거할 때, 매우 유익한 물질의 필요가(즉, 염이 제거되는 수화겔의 비체적을 획득하데 필요한 새로운 물의 체적) 만족될 수 있다. 이는 US-A-3,672,833에 근거하여 염의 제거 단계가 매우 복잡하고 지루하다고 기술한 전술한 문헌이 실리카 에어로겔을 제조하기 위해 저 알킬 오르소실리케이트의 가수 분해를 제안하였기 때문에 더 놀랍다.
모든 필요한 세척도 및 염 제거도가 이루어질 수 있다. 세척 단계 및/또는 염 제거 단계는 온도를 증가시킴으로써 촉진되며, 다시 말해서 온도가 높을수록 상기 단계는 더 빠르게 일어난다. 따라서, 상기 단계는 높은 온도에서 실행되는 것이 바람직하며, 상기 온도의 상한선은 그 중에서도 특히 세척되는 입자 또는 염이 그로부터 제거되는 입자의 분해, 상기 입자의 서로 결합하는 응괴/경향, 유체 내에서의 용해 등에 의해 예정된다. 예를 들어, 염은 대략 80℃ 에서 일부 실리카겔로부터 제거될 수 있다. 또한, 상호간의 혼합을 개선하기 위해, 용제 또는 물 흐름에 맥동을 줄 수 있다. 또한, 이동층은 예를 들어, 공기와 같은 기체로 거품을 일으킴으로써 흐트러질 수 있다. 숙성 후 (b) 단계의 실리카겔로부터 염이 제거되는 것이 바람직하다.
(c) 단계에서, 입자 내에 포함된 세공 내의 액체의 일부 또는 전부, 특히 97 내지 99% 가 유체로 교체된다. 적합한 유체는 유체를 함유한 세공성 입자에 대해 전술한 부분에 기술된 유체이다. 염 제거와 유사하게, 높은 온도가 교체에 유리하다. 따라서, 적합한 온도에 관해서는, (b) 단계에서 보다 높게 형성되는 상태가 적용될 수 있다. 또한, (b) 단계에서 보다 높게 형성되는 상태는 이동층 성립에도 적용될 수 있다. 교체 단계에서도 또한 모든 필요한 교체도가 이루어질 수 있다. 물론, (a) 또는 (b) 단계에서 획득된 입자가 이미 적합한 유체를 포함한다면 이러한 세공 내의 유체의 교환없이 행해질 수 있다. 또한, (c) 단계에서 입자의 세공 내의 액체가 건조에 적합한 유체가 아니라 상기 세공 내의 액체와 혼화 가능한 액체와 제일 먼저 교환될 수 있다. 이런 경우, 세공 내의 액체와 혼화 가능한 액체는 그 후에 건조에 적합한 유체로 교체된다. 또한, (c) 단계에서는 다양한 높이에서 다양한 순도를 갖는 물질의 흐름을 공급하는 것이 가능하다. 또한, 교환 단계에 미세한 파편을 분리하는 단계를 걸합하는 것이 예를 들어, 겔화 단계에서 기름을 접착시키는 것이 가능하여 개별적인 분류를 하지 않아도 된다. 또한, (b) 단계의 염 제거와 (c) 단계에서의 교체를 하나의 장비에서 같이 하는 것이 적절한 동역학적 조건하에서 유익하다. 최초의 세공내 액체의 흔적이 교체된 입자에서 문제를 나타낸다면, 상기 흔적은 특별한 조건 하에서 예를 들어, 반응에 의해 각각의 이동층에서 제거될 수 있다. 또한, 상기 흔적의 제거는 적합한 요소를 첨가하여 이동층을 교체함으로써 가능하며, 세공성 입자의 함투와 같이 실행될 수도 있다.
(d) 단계에서, 유체를 포함한 세공성 입자는 건조된다. 상기 건조는 새로운 건조 공정의 경우에서 전술한 바와 같이, 대류성 열 공급에 의해 실행된다.
(e) 단계가 실행된다면, 건조된 입자는 흡수제 및/또는 흡수성 결합 기체 및/또는 물질로부터 제거되거나 분리된다. 이 단계는 건조된 입자가 불활성 기체 흐름에 역류하며 공급되며, 바람직하게는 감압 상태로 공급되는 이동층에서 역류성 수단에 의해 연속적으로 실행된다. 적합한 불활성 기체로는 질소, 이산화탄소 또는 희가스가 있다. 어떤 상황에서는, 공기 또는 배출 가스도 또한 사용된다. 이동층 성립에 관해서는, (b) 단계에서 보다 높게 형성되는 상태가 유사하게 적용된다. 또한, 건조된 입자와 반응하거나 흡수되는 요소를 불활성 기체 상(相)에 첨가할 수 있다. 필요하다면, 분리 단계는 더 강력한 흡수 물질로 치환하여 흡수함으로써 개량될 수 있다. 어떤 경우에는, 흡수제 및/또는 흡수성 결합 물질 및/또는 기체의 제거는 압력을 감소시킴으로써 간단히 이루어질 수 있다.
3차원적으로 연결된 세공성 입자가 예를 들어, 분쇄, 체질 또는 사용하기에 적합한 첨가물과의 혼합에 의해 필요한 형태가 되는 연속적인 최종 처리 단계에 이어 (e) 단계가 실행된다. 또한, 획득된 입자에 상기 입자의 기계적 강도를 증가시키기 위하여 예를 들어, 소결에 의해 단단한 막이 마련될 수 있다.
획득된 3차원적으로 연결된 세공성 입자는 새로운 건조 공정에서 전술된 입자와 동일하며, 이 입자는 전술된 입자와 비교해 볼때, 불필요한 제2 입자를 제거하였다.
새로운 공정에 의해 획득 가능한 세공성 입자는 많은 산업 영역에서 사용될 수 있다. 상기 입자는 그 중에서 특히, 투명 또는 불투명한 단열 물질(어떤 조건하에서는 클로로 플루오르 카본을 포함한 물질의 대체물)을 제조하는데 적합하다. 또한, 이러한 입자는 촉매 및 촉매 써포트(supports), 흡수제, 전극(세공성 폴리머의 코킹(coking)에 의해 예를 들어, 용량성 에너지 저장소에서 전해질을 주입되었을 때 획득되는 탄소 에어로겔), 박막, 체렌코프(Cerenkov) 검출기, 우주 비행용 액체 연료에 사용되는 화학제/농축기/딕소트로픽(thixotropic)제의 겔화 또는 함유/저장하기 위한 초경량 스폰지, 살충제, 세라믹 또는 고순도 광섬유용 소결 가능한 중간재, 초음파 송신기의 피에조세라믹 발진기, 음향 무반사층에서, 유전체(誘電體)로서, 형광색소용 담체(擔體)로서, 윤활제, 고무 및 방수제의 첨가제로서, 합성 소재에, 레이크 안료 및 코팅에 사용된다.
유체를 함유한 세공성 입자를 건조하는 새로운 장치는 내부 컨테이너 및 압력-저항 외부 컨테이너를 구비하는 하나 이상의 2중 컨테이너, 적절한 계량 및 제어 장치, 펌프 장치, 그리고 열 교환기를 포함한다. 본 발명에 의하면, 내부 컨테이너는 건조되는 입자를 수용하기 위해 의도 또는 마련되었고, 상기 내부 및 외부 컨테이너 사이에는 간극 또는 공간이 마련된다. 내부 컨테이너는 필요한 모든 형태를 취할 수 있으나, 예를 들어, 원뿔형 유출 또는 구면을 갖는 실린더와 같이 회전 대칭한 것이 바람직하여, 본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 간극은 회전 대칭하게 형성된다. 내부 컨테이너는 상부 및/또는 저부에서 원뿔형으로 형성된다. 이는 수립 될 건조 온도에서 필요한 강도를 여전히 갖는 모든 소재로 제작된다. 스테인레스 강, 보일러판 또는 유리 섬유 보강 플라스틱이 선호된다. 스테인레스 강이 가장 선호된다. 내부 컨테이너는 벽면이 얇은 것이 바람직하며, 6 bar 미만의 압력에 견디도록 설계되는 것이 바람직하다. 외부 컨테이너는 건조에 필요한 압력-저항성을 갖는 소재로 구성된다. 초소성화된(grain-refined) 구조강 또는 크리프변형 저항강이 선호된다. 내부 및 외부 컨테이너 사이의 간극 또는 공간은 단열된다. 상기 간극 및 공간은 불활성 기체, 바람직하게는 질소 또는 크립톤과 같이 열 전도성이 나쁜 기체로 채워지는 것이 편리하다. 또한, 상기 간극 및 공간은 단열성을 향상시키기 위해 단열 물질(예를 들어, 암면 또는 유리 솜)로 채워진다.
도 1은 내부 및 외부 컨테이너, 적절한 계량 및 제어 장치, 펌프, 그리고 열 교환기를 포함하는 장치를 도시하며, 상기 장치는 새로운 건조 공정을 실행하기 적합하다. 실제 건조기는 벽면이 얇은 내부 컨테이너(1)와 압력-저항 외부 컨테이너(2)로 이루어진다. 새로운 공정은 다음과 같이 실행된다. 첫째, 내부 컨테이너(1)는 라인(3)을 통해 건조 유체로 채워진다. 그 후에, 건조되는 입자는 저장 컨테이너(4)로부터 라인(5)을 경유한 건조 유체에 의해 건조기의 상부에서 세척된다. 건조기는 폐쇄되며, 그 안의 압력은 근초임계 또는 초임계 조건까지 증가된다. 그 후에, 펌프(6)는 열 교환기(7)에서 가열된 건조 유체를 하부부터 입자 층에 유입시킨다. 건조기 전체에 걸쳐 근초임계 또는 초임계 온도가 수립 되기까지, 건조 유체는 건조기의 상부로부터 공급되어 펌프(6)로 되돌아가거나 또는 건조기 내의 압력을 일정하게 유지하기 위해 밸브(8)를 통해 일부는 방출된다. 그 후에, 밸브(8)는 개방된다. 건조된 입자는 라인(9)을 통해 제거된다. 내부 컨테이너(1)는 가능한 한 얇은 벽면을 갖도록 구성되어야 하므로, 차압 제어는 내부 컨테이너(1)와 외부 컨테이너(2) 사이에서 사용되는 것이 바람직하다. 상기 차압 제어는 다음과 같이 작동한다; 건조 유체의 순환에서 과압이 나타나며 건조 유체가 냉각기(11)을 경유하여 저장 용기(10)로 유동하기 때문에, 저장 용기(10)에서의 높이가 상승하면, 내부 및 외부 컨테이너 사이에 형성된 간극에서의 N2쿠션의 압력은 상기 N2분할 제어기(13)의 도움으로 높이 센서(12)를 통해 증가된다. 저장 용기(10)에서의 높이가 떨어진다면, N2분할 제어기(13)는 그에 상응하게 간극의 N2쿠션의 압력을 감소시킨다. 저장 용기(10) 내에 미세한 파편이 유입되는 것을 피하기 위하여, 작은 세척 유체의 흐름(14)이 유량 제어기를 경유하여 저장 용기(10)를 통과한다. 또한, 이러한 물질의 흐름은 그 중에서도 특히, 새로운 유체의 공급에 의해 형성되는 다루기 힘든 요소의 강화를 감소시키기는 일을 실행한다. 내부 컨테이너(1)과 외부 컨테이너(2) 사이에서 차압의 제어가 실패하게 되면, 상기 내부 및 외부 컨테이너 사이에 있는 배수 밸브가(도시 생략) 내부 컨테이너(1)를 보호하는 것이 바람직하다. 내부 컨테이너(1)를 보호하기 위해, 입자 층의 저부 및 상부 사이의 압력 강하는 제한되어야 한다. 상응하는 제어가 실패한다면, 내부 컨테이너(1)는 건조기의 측관(도시 생략) 내에 있는 추가 배수 밸브에 의해 파괴로부터 보호된다.
본 발명은 외부 컨테이너가 건조하는 동안에 단지 작은 온도의 변화만을 받기 때문에, 상당한 양의 에너지가 절약되는 장점이 있다. 또한, 종래 기술에서 공지된 기술과 비교해 볼때, 플래지 및 장치의 다른 부품들의 열 교환 주기가 실질적으로 감소된다. 건조기를 올려 놓기 위해, 단지 내부 컨테이너만이 예를 들어, 증발 냉각에 의해 냉각되어야 한다. 외부 컨테이너의 가열 및 냉각 공정을 불필요하게 함으로써, 일괄 처리 시간이 상당히 감소된다.
놀랍게도, 도면에 도시된 바와 같이, 저부로부터 상부로 층을 통한 흐름에서 초기에 취해진 액체의 주요 부분이 실내 온도의 용기에서 치환될 수 있다는 것이 발견되었다. 따라서, 다량의 용제가 건조되는 고체와 나란히 흐르면서 가열되어야 하는 연속적인 분쇄 공정과 비교해 볼때, 에너지가 더 절약된다. 또한, 놀랍게도 수화겔로부터 획득되는 통상적인 규산 알코겔 미립자는 대류성 열 공급에 의해 기계적으로 또는 열 응력의 결과로서 파괴되거나 손상되지 않는다는 것이 발견되었다. 또한, 이는 상기 층의 최저층 내의 겔형 구슬에도 적용되며, 상기 구슬은 상온과 300℃ 로 흐르는 유체에서도 변형 되지 않는다.
본 발명은 바람직한 실시예인 다음 예를 통해 더 자세히 추가적으로 설명된다.
예:
(a) 단계 : 수화겔 준비
규산 수화겔이 DE-A-21 03 243, DE-A-44 05 202 및 DE-A-16 67 568 에 의해 준비된다. 상기 규산 수화겔의 부피의 95% 이상이 2 내지 12 mm 의 구 직경을 갖는다. 굵은 소재는 와이어 로드(wire rod) 체을 물에 담궈 분리시킨다. 그 후에, 규산 수화겔은 염 제거 단계 전에 계속적인 물을 이용하는 분류를 받는다.
(b) 단계 : 염 제거
장치 :
각각 높이가 11m, 800m 인 2개의 탈염 이동층이 다양한 높이의 표본화점을 갖춘다. 새로운 물이 분배기에 의해 저부에서 공급되며, 상부에서 슬릿형 체 카트리지를 경유하며 염수가 제거된다. 저부에서는 다공질의 휠 수문이 고체 흐름을 조정한다. 유동 속도가 낮고 겔이 고착하려는 경향이 있을 경우에는, 무동작 혼합기에 의해 층 내의 상호간의 혼합이 개량된다.
과정 :
각 탈염 이동층에서, 약 2450 l/h 인 물 흐름이 약 510 1/h 인 전 단계에서 분류된 수화겔의 하향 흐름(이 흐름의 510 l 중 약 150 l 는 간극 부피에 의해 차지된다)에 역류하도록 하부로부터 공급된다. 늦어도 약 30 시간 후에, 이동층에 정상 상태가 수립된다. 층을 따라 다양한 지점에서 가져온 표본의 전도도는 더이상 변화를 나타내지 않는다. 1 milli-Siemens/cm 이상의 전도도가 배수관에서 측정된다. 간극 부피 내에 있는 물의 염이 제거된 수화겔은 40 micro-Siemens/cm 의 전도도를 가지며, 이는 겔의 중량에서 약 1% 인 나트륨의 용량에 상응한다.
(c) 단계 : 물/알코올 교체
장치 :
액체 교체 단계는 염 제거에 사용되는 것과 동일하게 디자인된 높이가 11 m 이고, 폭이 500mm 인 이동층에서 실행된다. 알코올은 다공질의 휠 수문 상부에서 분배기에 의해 공급된다. 물/알코올 혼합물은 슬릿형 체를 경유하여 흘러갈 수 있다. 유동 속도가 겔이 고착하려는 경향이 있을 경우에는, 무동작 혼합기에 의해 층 내의 상호간의 혼합이 개량된다.
과정 :
약 1400 l/h 인 이소 프로판올이 약 1000 l/h 인(b) 단계에서 염이 제거된 수화겔에 역류하며 공급한다. 늦어도 10 시간 후에, 이동층에 정상 상태가 수립된다. 상기 층을 따라 여러 표본점에서 채취한 표본의 밀도는 더 이상 변화를 나타내지 않는다. 이동층의 저부에서 방출된 겔의 잉여 수분은 중량에서 1% 미만이다. 따라서, 구체적인 이소 프로판올 요구 체적비는 1.4 : 1 이다.
(d) 단계 : 건조
장치 :
사용되는 장치는 도면에 도시된 장치와 개략적으로 일치한다. 따라서, 사용되는 장치는 100 bar 의 압력을 견디는 크리프변형 저항강으로 된 외부 컨테이터와 스테인레스 강으로 된 폭이 400 mm 인 내부 컨테이너로 이루어 진다. 외부 컨테이너는 높이가 8 m 이고 원통형이며 외부 직경은 600 mm 이고 벽면의 두께는 50 mm 이다. 내부 컨테이너는 벽면의 두께가 4 mm 이고 상부 및 저부에서 원뿔형태로 테이퍼져있다. 유효 체적은 1 m3이다. 질소로 채워진 내부 컨테이너와 외부 컨테이너 사이의 환형 간극은 원통형 영역에서 폭이 50 mm 이다. 압력 제어 수단, 순환 펌프 및 열교환기가 수용되는 내부 컨테이너는 건조 유체의 순환과 연통된다. 중앙에 알코겔 공급 라인을 갖고 그 외측의 원통형 측면에 유체/고체 분리용 체 표면을 갖는 노즐이 내부 컨테이너의 상부에서 돌출된다.
과정 :
건조기의 압력-저항 부분은 100 bar 인 스팀에 의해 300℃ 까지 가열된다. 내부 컨테이너는 이소 프로판올 추가에 의한 증발에 의해 냉각된다. 알코겔은 순환되는 이소 프로판올로 세척된다. 이러한 부하 공정 동안에, 알코겔의 온도는 거의 증가되지 않는다. 건조기가 폐쇄된 후, 환형 간근과 내부 컨테이너는 60 bar 가 된다. 압력 제어의 세부적인 것에 관해서는, 도면을 참조한다. 펌프를 켜면 건조 유체가 초기에는 저속으로 예를 들어, 0.7 kg/l 이상의 밀도에서 시간당 1 m3으로 공급된다. 하부로부터 알코겔을 통해 흐른다. 그 후에, 열 교환기가 가열된다. 펌프 속도는 건조 유체의 밀도가 감소함에 따라 증가될 수 있다. 또한, 밀도 대신에, 건조기의 상부에서의 온도가 참조 변수로 사용될 수 있다. 이소 프로판올의 70% 가 실내 온도에서 순환으로부터 치환된다. 50분 후에, 상기 층의 상부에서 초임계 온도에 도달한다. 압력은 2가지 상 영역을 영향을 미치지 않으며 떨어진다.
(e) 단계 : 흡수된 기체/물질의 제거
장치 :
3 m3인 사일로(silo)가 흡수된 기체/물질의 제거/분류를 위해 사용된다.
과정 :
압력이 떨어진 후에, 에어로겔은 공기의 작용에 의해 사일로로 이동된다. 그 후에, 상기 사일로는 비워지며 질소의 느린 흐림이 약 30 mbar 로 상기 층을 통과하여 흐를 수 있다. 상기 질소 흐름은 사일로 내의 주변 기체를 시간당 열번씩 교체한다. 결과적으로, 탈착되는 알코올의 부분 압력은 낮게 유지되고 탈착은 촉진되어 완료된다. 또한, 흡수된 기체/물질을 에어로겔의 누쎈(Knudsen) 세공으로부터 제거하기 위하여, 지연 시간은 30분 이상이다. 냉각할 필요가 있다면, 사일로는 대기압에서 작동되며 N2는 가스 정제 장치를 경유하여 순환된다.
처리 :
연속적인 처리 단계가 핀으로 고정된 원판형 분쇄기에서 분쇄 및 도우펀트(dopant)에 혼합(바람에 불려 들어옴)함으로써 실행된다.
획득된 에어로겔 미립자는 입자의 크기가 12 mm 까지 이르며, 미립자의 체적 중 단지 2% 만이 그 크기가 2 mm 미만이다. 2-3 mm 인 미립자 파편 e10의 평균 열전도도는 독일 공업품 규격(DIN) 52616 에 의하면 18 mW/(m·K) 이상이며, 분말의 경우는 16 mW/(m·K) 이다. 2-3 mm 인 파편의 투명도는 두께가 1 cm 인 층의 60% 이다. ISO 3944 에 의하면 상기 층의 밀도는 70 내지 130 g/l 이다. 상기 에어로겔은 방수성이며, 물 위에서 부유한다. 에어로겔의 상부 간격(상기 층 위에서 기체 상태)은 100℃에서 비폭팔성이며 단지 한 시간 후 160℃ 에서는 폭발성을 띤다.
놀랍게도, 빠르게 가열됨에도 불구하고, 겔은 손상되지 않았으며, 겔의 내마모성은 충분하였고, 그리고 유체 내에 물의 축적은 거의 일어나지 않는다는 것이 발견되었다. 어떤 경우에는, 물의 용량이 감소되는 것이 관찰되는 경우에서도, 건조 유체에 물이 축적되지 않았으며 열 상승 없이 용제의 사용이 허락된다고 관찰되었다.

Claims (10)

  1. 유체의 계면 장력을 바람직하게는 0 내지 1/10 으로, 특히 상온에서는 유체의 계면 장력을 0 내지 1/20 으로 감소시키고, 유체의 임계압 부근에서 초임계압까지 온도를 적절하게 증가시킴으로써 유체를 함유한 세공성 입자를 건조하는 공정으로서,
    온도 증가에 필요한 열을 대류에 의해 공급한는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 건조 공정.
  2. 제1항에 있어서, 건조된 상기 유체를 함유한 입자는 물, C1-C6-알카놀 또는 그 혼합물을 유체로서 포함하는 겔인 것을 특징으로 하는 건조 공정.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 유체로서 이소 프로판올을 포함하는 겔은 건조되는 것을 특징으로 하는 건조 공정.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 규산겔은 건조되는 것을 특징으로 하는 건조 공정.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 대류성 열 공급을 위해 건조 유체가 사용되는 것을 특징으로 하는 건조 공정.
  6. 제5항에 있어서, 사용되는 상기 건조 유체는 C1-C6-알카놀, C1-C6-에테르, C1-C6-케톤, C1-C6-알데히드, C1-C6-알칸, C1-C6-알켄, C1-C6-에스테르 또는 C1-C6-아민 또는 이산화탄소인 것을 특징으로 하는 건조 공정.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 사용되는 상기 건조 유체는 세공성 입자 내에 포함된 것과 동일한 유체인 것을 특징으로 하는 건조 공정.
  8. (a) 세공내 액체 또는 유체를 함유하는 세공성 입자의 제조하는 단계와
    (b) 필요하다면, (a) 단계에서 획득된 세공내 액체를 함유하는 입자로부터 용제 및/또는 물에 의해 염을 세척 및/또는 제거하는 단계와,
    (c) 필요하다면, 상기 입자의 세공 내의 액체 또는 용제 또는 물을 유체를 함유한 세공성 입자를 획득하기 위한 유체로 완전히 또는 부분적으로 교체하는 단계와,
    (d) 상기 유체를 함유한 세공성 입자를 건조하는 단계와, 그리고
    (e) 필요하다면, 흡수된 기체 및/또는 물질을 (d) 단계에서 건조된 입자로부터 분리시키는 단계를 포함하는 3차원으로 연결된 세공성 입자의 제조 공정으로서,
    상기 (d) 단계에서의 건조는 제1항 내지 제7항에서 정의된 바와 같이 실행되며, (b), (c) 및 (e) 단계는 (a) 단계에서 획득된 입자를 (b) 단계에서 용제 및/또는 물의 흐름에 역류하도록 통과시키고, 상기 입자를 (c) 단계에서 유체에 역류하도록 통과시키며, 그리고 상기 건조된 입자를 (e) 단계에서 불활성 기체에 역류하도록 통과시킴으로써 역류성 수단에 의해 이동층에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 3차원으로 연결된 세공성 입자의 제조 공정.
  9. 제1항 내지 제7항에서 청구된 건조 공정을 실행하기 위한 장치로서,
    내부 컨테이너와 압력-저항 외부 컨테이너를 구비한 압력 컨네이너, 적합한 계량 및 제어 장치, 그리고 펌프 장치 및 열 교환기를 포함하며,
    상기 내부 컨테이너는 건조되는 입자를 수용하기 위해 마련되고 상기 내부 및 외부 컨테이너 사이에는 간극이 마련되는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 내부 컨테이너는 스테인레스 강으로, 압력-저항 외부 컨테이너는 크리프변형 저항강으로 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
KR1020007010049A 1998-03-11 1999-03-11 세공성 입자의 건조 및 제조 방법과 건조 장치 KR100604727B1 (ko)

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Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19810565A1 (de) * 1998-03-11 1999-09-16 Basf Ag Verfahren zur Trocknung und Herstellung von mikroporösen Teilchen
JP4857459B2 (ja) * 2000-03-06 2012-01-18 栗田工業株式会社 水熱反応方法および装置
US7326673B2 (en) * 2001-12-31 2008-02-05 Advanced Technology Materials, Inc. Treatment of semiconductor substrates using long-chain organothiols or long-chain acetates
US7557073B2 (en) * 2001-12-31 2009-07-07 Advanced Technology Materials, Inc. Non-fluoride containing supercritical fluid composition for removal of ion-implant photoresist
AU2003303156A1 (en) * 2002-12-19 2004-07-14 Karges-Faulconbridge, Inc. System for liquid extraction, and methods
US7776218B2 (en) * 2003-12-19 2010-08-17 Kfi Intellectual Properties L.L.C. System for liquid extraction, and methods
US20040241742A1 (en) * 2003-05-30 2004-12-02 Peck Bill J. Ligand array processing methods that include a low surface tension fluid deposition step and compositions for practicing the same
US20060084707A1 (en) * 2004-10-15 2006-04-20 Aspen Aerogels, Inc. Methods for manufacture of aerogels
US7877895B2 (en) 2006-06-26 2011-02-01 Tokyo Electron Limited Substrate processing apparatus
US7908765B2 (en) * 2006-12-22 2011-03-22 Collette Nv Continuous granulating and drying apparatus
US8596468B2 (en) * 2007-06-27 2013-12-03 J.M. Huber Corporation Composite caustic silica gel manufacturing method and gels made thereby
US7803343B2 (en) * 2007-06-27 2010-09-28 J.M. Huber Corporation Silica gel manufacturing method and gels made thereby
JP5811620B2 (ja) * 2010-12-13 2015-11-11 富士ゼロックス株式会社 シリカ粒子の製造方法
JP2012151398A (ja) * 2011-01-21 2012-08-09 Toshiba Corp 超臨界乾燥装置及び方法
JP5313411B1 (ja) * 2012-08-24 2013-10-09 パナソニック株式会社 シリカ多孔体および光マイクロフォン
CN107824129B (zh) * 2017-12-04 2024-03-12 陕西盟创纳米新型材料股份有限公司 一种醇超临界法生产气凝胶的干燥系统

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2249767A (en) * 1937-07-03 1941-07-22 Monsanto Chemicals Method of making aerogels
DE3429671A1 (de) * 1984-08-11 1986-02-20 Basf Ag, 6700 Ludwigshafen Verfahren zur herstellung von aerogelen
US4610863A (en) * 1985-09-04 1986-09-09 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Process for forming transparent aerogel insulating arrays
DE4316540A1 (de) * 1993-05-18 1994-11-24 Hoechst Ag Verfahren zur unterkritischen Trocknung von Aerogelen
WO1995006617A1 (de) * 1993-08-31 1995-03-09 Basf Aktiengesellschaft Hydrophobe kieselsäureaerogele
ATE167641T1 (de) * 1994-09-22 1998-07-15 Hoffmann La Roche Heterogenen katalysatoren
US5686031A (en) * 1995-01-05 1997-11-11 Regents Of The University Of California Method for rapidly producing microporous and mesoporous materials
DE19538333A1 (de) * 1995-10-14 1997-04-17 Basf Ag Verfahren zur unterkritischen Herstellung von Aerogelen
US5680713A (en) * 1996-03-05 1997-10-28 Hoechst Aktiengesellschaft Process for the subcritical drying of aerogels

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