KR20070100738A - 에어로겔 함유 블랭킷 - Google Patents

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KR20070100738A
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Abstract

본 발명에는 블랭킷 제조 방법이 기재되어 있고, 소수성 에어로겔, 섬유 및 1종 이상의 습윤제의 수성 슬러리를 형성하고, 상기 수성 슬러리를 건조시켜서 실질적으로 건조된 생성물을 형성하고, 실질적으로 건조된 생성물을 캘린더링하여 블랭킷을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 상기 블랭킷은 창문을 포함한 다양한 응용에 이용될 수 있다.
에어로겔, 단열재, 블랭킷

Description

에어로겔 함유 블랭킷{AEROGEL CONTAINING BLANKET}
본 발명은 에어로겔 입자 및 섬유를 함유하는 블랭킷, 그의 제조 방법 및 용도에 관한 것이다.
에어로겔은 매우 낮은 밀도, 높은 공극률 및 작은 공극 직경을 갖는다. 에어로겔, 특히 약 60% 초과의 공극률 및 약 0.4 g/cc 미만의 밀도를 갖는 에어로겔은 매우 낮은 열 전도도를 나타낸다. 따라서, 에어로겔은 예를 들어, 전문이 본원에 포함되는 EP-A-0 171 722에 기재된 바와 같이 단열재로 사용된다.
그러나, 에어로겔은 몇 가지 불리한 점을 가질 수 있다. 예를 들어, 에어로겔은 불량한 기계적 안정성을 가질 수 있고, 먼지가 많을 수 있고, 미립자 형태일 때는 시간이 지남에 따라 침강하는 경향이 있을 수 있다. 추가로, 에어로겔은 취약성일 수 있고, 비-가요성일 수 있으며, 압축하면 파괴될 수 있다. 일반적으로, 에어로겔로 제조된 큰 물건을 압축하거나 또는 구부리는 어떠한 시도도 그것을 파손시킬 것이다. 또한, 에어로겔은 내충격성 및 가요성이 결여되기 때문에 수송, 취급 및 설치가 어려울 수 있다.
따라서, 상기 기술한 불리한 점들 중 하나 이상을 피하는 조성물이 필요하다.
발명의 요약
본 발명의 특징은 에어로겔 입자 및 섬유를 함유하고, 바람직하게는 낮은 열전도도를 가지며 기계적으로 안정하고/하거나 제조가 용이한 블랭킷 또는 매트의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 특징은 에어로겔 입자 및 섬유를 함유하고 비교적 먼지가 없는 블랭킷의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 특징은 에어로겔 입자를 물로 습윤화된 섬유와 긴밀(intimate) 혼합하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 추가의 특징은 소수성 에어로겔 입자가 바람직하게는 건조 후에 그의 낮은 밀도를 회복하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 추가의 특징 및 이점의 일부는 하기 설명에 나타낼 것이고, 일부는 그 설명으로부터 명백하거나 또는 본 발명의 실시에 의해 알게 될 수 있다. 본 발명의 목적 및 다른 이점은 하기 설명 및 첨부된 특허 청구의 범위에서 구체적으로 지적된 요소 및 조합에 의해 실현되고 달성될 것이다.
이러한 이점 및 다른 이점을 성취하기 위해, 본원에서 실시되고 광범위하게 설명된 본 발명의 목적에 따르면, 본 발명은 에어로겔 입자 및 섬유를 함유하는 블랭킷에 관한 것이다. 본 발명의 블랭킷을 형성하는 방법은 (a) 소수성 에어로겔, 섬유 및 1종 이상의 습윤제의 수성 슬러리를 형성하고, (b) 슬러리를 탈수하고, 임의로는 압축하여 습윤 웹을 형성하고, (c) 웹을 건조시키고, (d) 웹을 캘린더링하여 블랭킷을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 또한, 이 방법은 블랭킷의 하나 이상 의 면 위에 층을 제공하여 라미네이트를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 1종 이상의 습윤제로 습윤화된 에어로겔, 또는 에어로겔 및 1종 이상의 습윤제를 함유하는 슬러리에 관한 것이다.
추가로, 본 발명은 본 발명의 블랭킷이 2개의 유리 층 사이에 위치하는 2개 이상의 유리 층을 갖는 패널에 관한 것이다. 전체 패널이 밀봉된 것이 바람직하다. 유리 대신에, 플라스틱 또는 다른 유사한 물질이 사용될 수 있다. 전체 패널은 창, 벽, 바닥 등으로 사용될 수 있다.
상기 일반적인 설명 및 다음 상세한 설명은 모두 예시적이고 설명적인 것에 지나지 않고, 청구된 바와 같은 본 발명에 대한 추가의 설명을 제공하는 것을 의도하는 것으로 이해해야 한다.
본원 전반에 걸쳐서 언급된 모든 특허, 출원 및 간행물은 그들의 전문이 본 명세서에 포함되고, 본원의 일부를 형성한다.
본 발명은 블랭킷 및 블랭킷의 제조 방법에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명은 상기 기술한 불리한 점들 중 많은 것들을 극복하고, 유리 또는 플라스틱 층들 사이에 위치하여 벽, 커튼, 바닥, 창 등과 같은 많은 응용에 사용될 수 있는 바람직하게는 반투명한 전체 패널을 형성하는 물질로서 이용되는 것을 포함하여 단열 등과 관련된 많은 응용에 이용될 수 있는 에어로겔 함유 블랭킷 또는 매트에 관한 것이다. 블랭킷은 기계적으로 안정하고/하거나, 먼지가 없고(없거나), 제조가 용이하고/하거나, 단열재로 사용하기 위한 낮은 열 전도도를 가질 수 있다.
또한, 본 발명은 예컨대, 에어로겔 입자 형태의 에어로겔 및 섬유를 함유하는 블랭킷에 관한 것이다. 전형적으로, 블랭킷은 섬유들 내에 또는 섬유들 사이에 에어로겔 입자를 함유하거나 또는 분산시킨, 바람직하게는 부직 섬유상 매트릭스 또는 직물인 섬유상 매트릭스이다. 전형적으로, 에어로겔 입자는 미리 형성되고, 섬유들 사이에 균일하게 분산된다. 따라서, 본 발명의 적어도 한 실시태양은 섬유 및 에어로겔, 및 임의로 결합제의 균일 혼합물을 함유하는 하나 이상의 습식 레이드(wetlaid) 부직 층을 함유하는 블랭킷에 관한 것이다.
본 발명의 블랭킷을 제조하는 바람직한 방법에서는, 소수성 에어로겔 입자, 섬유 및 1종 이상의 습윤제의 수성 슬러리를 제조한다. 바람직하게는, 소수성 에어로겔 입자는 적어도 일시적으로 섬유와 긴밀 혼합물을 형성한다. 이어서, 혼합물을 실질적으로 탈수하고, 압하고축, 건조시킬 수 있고, 혼합물은 웹 형태일 수 있으며, 더 치밀한 구조를 형성하는 것을 원한다면, 그후 캘린더링하여 본 발명의 블랭킷을 형성할 수 있다. 본 발명에서, 용어 "에어로겔 입자" 및 "에어로겔"은 호환적으로 사용될 수 있다.
본 발명에서는 어떠한 에어로겔 입자라도 사용할 수 있다. 본 발명에 사용하기 위한 바람직한 에어로겔 입자는 Si 또는 Al 화합물과 같이 졸-겔 기술(C.J. Brinker, G.W. Scherer, Sol-Gel Science, 1990, chapter 2 and 3)에 적합한 금속 산화물을 기반으로 하는 것들, 또는 멜라민-포름알데히드 축합물(미국 특허 5,086,085) 또는 레조르시놀-포름알데히드 축합물(미국 특허 4,873,218)과 같은 졸-겔 기술에 적합한 유기 물질을 기반으로 하는 것들이다. 또한, 바람직한 에어로겔 입자는 상기 기술한 물질들의 혼합물을 기반으로 할 수 있다. 바람직하게는, 규소(Si) 화합물, 더 바람직하게는 SiO2를 함유하는 에어로겔이 사용된다. 열 전도도에 대한 복사의 기여를 감소시키기 위해, 에어로겔은 카본 블랙, 이산화티탄, 산화철 또는 이산화지르코늄 또는 이들의 혼합물과 같은 IR 불투명화제를 함유할 수 있다.
에어로겔은 에어로겔이 슬러리 내에 분산될 수 있도록 하는 임의의 입자 크기일 수 있다. 에어로겔은 다양한 입자 크기 분포를 가질 수 있다. 에어로겔은 분쇄된 분말 또는 더 큰 덩어리(chunk) 형태일 수 있다. 큰 조각은 약 1 mm 내지 블랭킷 두께에 가까운 크기의 직경을 가질 수 있고, 분쇄된 에어로겔은 1 mm 이하의 평균 입자 크기 직경을 가질 수 있다. 큰 조각은 구 모양일 수 있지만, 에어로겔 덩어리는 임의의 모양일 수 있다. 바람직하게는, 에어로겔 입자의 입자 직경은 약 0.5 mm 미만, 더 바람직하게는 약 0.2 mm 미만이다. 적당한 범위는 0.01 mm 내지 1 mm, 또는 0.05 mm 내지 0.9 mm이다.
본질적으로, 본 발명에서는 상업적으로 입수가능한 어떠한 소수성 에어로겔이라도 사용할 수 있다. 예로는 캐보트 코포레이션(Cabot Corporation)으로부터 상업적으로 입수가능한 에어로겔을 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 상업적으로 입수가능한 특정 유형은 나노겔(등록상표)(Nanogel®) 에어로겔을 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 본 발명, 특히 본 발명과 함께 이용되는 바람직한 방법의 이점은 에어로겔이 미리 형성되므로 임의의 원하는 구조, 형태 또는 다른 특성을 선택할 수 있고, 이 특성이 최종 제품(예: 블랭킷)에 본질적으로 존재한다는 것이다.
본 발명에 사용되는 에어로겔 입자는 소수성 표면 기를 갖는다. 공극 내의 수분의 응결에 의해 후속적으로 일어나는 에어로겔의 붕괴를 피하기 위해서는, 소수성 기가 에어로겔의 적어도 내부 표면에 공유 결합되는 것이 바람직하다. 영구적 소수성화를 위해 바람직한 기는 하기 식의 일치환, 이치환 또는 삼치환 실릴기이다:
Figure 112007051082412-PCT00001
상기 식에서, R1은 수소, 또는 비반응성 직쇄, 분지쇄, 시클릭, 방향족 또는 헤테로방향족 유기 라디칼, 바람직하게는, 직쇄, 분지쇄 또는 시클릭 C1-C18-알킬 라디칼 또는 C6-C14-아릴 라디칼이다. R2 및 R3은 동일하거나 상이할 수 있고, 수소 또는 비반응성 직쇄, 분지쇄, 시클릭, 방향족 또는 헤테로방향족 유기 라디칼, 바람직하게는 직쇄, 분지쇄 또는 시클릭 C1-C18-알킬 라디칼, C6-C14-아릴 라디칼, OH 또는 OR'기일 수 있고, 여기서, R'은 직쇄 또는 분지쇄 C1-C6-알킬 라디칼, 바람직하게는 트리알킬 및/또는 트리아릴실릴기이다.
더 바람직하게는, R1, R2 및 R3은 동일하거나 상이할 수 있고, C1-C6-알킬, 시클로헥실 또는 페닐이다.
에어로겔의 영구적 소수성화에 트리메틸- 및 디메틸실릴기를 사용하는 것이 특히 유리할 수 있다. 이들 기는 WO 94/25149(전문이 본 명세서에 포함됨)에 기재된 바와 같이 도입되거나, 또는 에어로겔과 예를 들어, 활성화된 트리알킬실란 유도체, 예컨대, 클로로트리알킬실란 또는 헥사알킬디실라잔 간의 가스상 반응(참고 문헌: R. Iler, The Chemistry of Silica, Wiley & Sons,1979)에 의해 도입될 수 있다.
게다가, 어느 정도의 한계 내에서, 에어로겔의 공극률이 증가하고 밀도가 감소할 때 에어로겔의 열 전도도는 감소할 수 있다. 이러한 이유 때문에, 약 60% 초과의 공극률 및 약 0.4 g/cc 미만의 밀도를 갖는 에어로겔이 바람직하다. 더 바람직하게는, 본 발명의 에어로겔은 약 0.05 내지 약 0.15 g/cc의 밀도를 갖는다. 에어로겔 입자의 열 전도도는 약 40 mW/moK 미만, 바람직하게는 약 25 mW/moK 미만일 수 있고, 더 바람직하게는 에어로겔 입자의 열 전도도는 약 12 내지 약 18 mW/moK 또는 그보다 낮다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 에어로겔 입자는 소수성이고(이거나) 소수성 표면 기를 갖는다. 그러나, 소수성 에어로겔 입자는 물에 의해 습윤화될 수 없다. 일반적으로, 소수성 에어로겔 입자를 물에 첨가하면, 그것은 심지어 격렬한 교반 하에서도 표면에 부유할 뿐이다. 수성 슬러리 중의 소수성 에어로겔 입자 및 섬유의 균질한 분포를 달성하기 위해서는, 소수성 에어로겔 입자가 더 쉽게 물로 습윤화될 수 있게 하기 위해 1종 이상의 표면 활성제(예: 계면활성제)와 같은 1종 이상의 습윤제 및/또는 1종 이상의 분산제가 이용될 수 있다. 분산제는 예를 들어 이온성(음이온성 및 양이온성) 계면활성제, 양쪽성 계면활성제, 비이온성 계면활성제, 고분자량 계면활성제 및 고분자량 화합물로부터 선택될 수 있다. 음이온성 계면활성제는 예를 들어 알킬 술페이트 및 고급 알킬 에테르 술페이트, 더 구체적으로는 암모늄 라우릴 술페이트 및 소듐 폴리옥시에틸렌 라우릴 에테르 술페이트를 포함한다. 양이온성 계면활성제는 예를 들어 지방족 암모늄염 및 아민염, 더 구체적으로는 알킬 트리메틸암모늄 및 폴리옥시에틸렌 알킬 아민을 포함한다. 양쪽성 계면활성제는 예를 들어 알킬 디메틸 베타인과 같은 베타인형, 또는 알킬 디메틸 아민 옥시도와 같은 옥시도형일 수 있다.
비이온성 계면활성제는 글리세롤 지방산 에스테르, 프로필렌 글리콜 지방산 에스테르, 소르비탄 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 지방산 에스테르, 테트라올레산 폴리옥시에틸렌 소르비톨, 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르, 폴리옥시에틸렌 알킬 페닐 에테르, 폴리옥시에틸렌 폴리옥시프로필렌 글리콜, 폴리옥시에틸렌 폴리옥시프로필렌 알킬 에테르, 폴리에틸렌 글리콜 지방산 에스테르, 고급 지방산 알콜 에스테르, 다가 알콜 지방산 에스테르 등을 포함한다. 소수성 에어로겔 입자 및 섬유의 균질 분포는 복합재에 거의 균일한 열 전도도를 제공할 수 있다.
사용될 수 있는 전형적인 습윤제는 예를 들어, 에어로졸(AEROSOL) OT(소듐 디-2-에틸헥실술포숙시나이트), 바록스(BARLOX) 12i (분지쇄 알킬디메틸아민 옥시드), 트리톤(TRITON) 100 (옥틸페녹시폴리에톡시(9-10)에탄올), 트윈(TWEEN) 100 계면활성제 같은 트윈 계면활성제 및 바스프(BASF) 플루로닉(pluronic) 계면활성제를 포함한다. 일반적인 한 부류는 글리콜, 알콕실레이트 폴리옥시알킬렌 지방 에테르, 예컨대, 폴리옥시에틸렌 지방 에테르, 소르비탄 에스테르, 모노 및 디글리세리드, 폴리옥시에틸렌 소르비톨 에스테르, 하이퍼멘(Hypermen) 중합체 계면활성제 같은 중합체 계면활성제, 소듐 코코-PG-디모늄 클로라이드 포스페이트 및 코아미도프로필 PG-디모늄 클로라이드 포스페이트, 포스페이트 에스테르, 폴리옥시에틸렌 (POE) 지방산 에스테르, 레넥스(Renex) 비이온성 계면활성제(에틸렌 옥시드 및 불포화 지방산 및 헤테로시클릭 수지 산의 반응에 의해 형성된 비이온성 에스테르), 알콜 에톡실레이트, 알콜 알콕실레이트, 에틸렌 옥시드/프로필렌 옥시드 블록 공중합체, 소르비탄 에스테르의 폴리옥시에틸렌 유도체 또는 이들의 조합이다. 바람직한 습윤제는 건조 및/또는 핫 캘린더링(hot calendaring)시 휘발하여 소수성 에어로겔 입자의 소수성도가 적당히 회복될 수 있도록 할 수 있다. 습윤제가 에어로겔 입자의 표면에 남아 있으면, 남아 있는 습윤제는 복합재의 전체 열 전도도에 기여할 수 있다. 따라서, 바람직한 습윤제는 분해를 수반하거나 수반하지 않는 휘발 또는 다른 수단에 의해 제거될 수 있는 것이다. 일반적으로, 에어로겔과 상용가능한 임의의 습윤제를 사용할 수 있다.
일반적으로, 소수성 에어로겔 입자는 예를 들어 약 700 ㎡/g와 같은 큰 표면적을 포함할 수 있다. 따라서, 에어로겔을 완전 습윤화되게 하는 계면활성제 또는 분산제의 양은 많을 수 있다. 일반적으로, 완전 습윤화는 물이 에어로겔 입자의 내부에 침투하는 것을 허용하는 충분한 양의 습윤제가 첨가되어 수성 매질 중에 가라앉을 때 일어나는 것으로 여겨진다. 전형적으로, 약 1 중량부의 에어로겔에 약 0.6 내지 0.8 중량부 초과의 습윤제를 첨가하면 소수성 에어로겔 입자가 완전 습윤화될 수 있다. 그러나, 수성 슬러리가 실질적으로 건조될 때, 완전 습윤화된 입자는 입자 벌크 밀도의 큰 증가를 나타낼 수 있다. 따라서, 완전 습윤화된 에어로겔 입자로 제조된 복합재의 열 전도도는 더 높은 열 전도도를 갖는 경향이 있다.
소수성 에어로겔 입자의 소수성도 및 저밀도를 만족스럽게 회복하기 위해서는, 소수성 에어로겔 입자의 외부 표면 층만을 습윤화하는 양의 습윤제를 사용하는 것이 바람직하다. 따라서, 에어로겔 입자의 외부 표면에 흡착되기에 충분한 양의 습윤제가 존재할 수 있다. 에어로겔 입자의 외부 표면 층만 습윤화될 때는, 건조시 에어로겔 입자의 벌크 밀도에 무시할 수 있을 정도의 증가가 존재할 수 있다. 따라서, 소수성 에어로겔 입자의 소수성도는 비교적 영향받지 않고, 복합재는 낮은 열 전도도를 갖는 경향이 있다. 따라서, 바람직하게는 에어로겔 약 1 중량부에 대해 습윤제 약 0.6 중량부 이하가 사용된다. 예를 들어, 에어로겔 약 1 중량부에 대해 습윤제 0.05 내지 약 0.5 중량부를 사용할 수 있다. 습윤제는 에어로겔에 미리 적용될 수 있거나, 또는 바람직하게는 에어로겔이 슬러리에 첨가되기 전에, 첨가됨과 동시에, 또는 첨가된 후에 슬러리에 도입될 수 있다.
에어로겔 입자의 외부 표면 층만 습윤화하는 데 필요한 습윤제의 양은 소수성 에어로겔 입자의 크기에 좌우될 수 있다. 일반적으로, 입자 크기가 작을수록 더 많은 습윤제를 필요로 한다. 바람직하게는, 습윤제는 건조 후 소수성 에어로겔의 소수성도 및 저밀도가 실질적으로 회복되도록 하기에 충분한 양이 사용된다. 더 바람직하게는, 습윤제는 최종 복합재가 약 40 mW/moK 미만의 열 전도도를 갖기에 충분한 양, 가장 바람직하게는 약 10 내지 약 30 mW/moK, 예를 들어 약 12 내지 약 25 mW/moK의 열 전도도를 갖기에 충분한 양이 사용된다.
전형적으로, 에어로겔 1 중량부에 대해 습윤제(물 또는 다른 수용액에 첨가됨) 약 0.1 내지 약 0.4 중량부는, 임의적인 격렬한 진탕 및/또는 교반 후, 교반되는 동안 부유하는 입자가 실질적으로 없을 수 있는 수성 슬러리를 제공할 수 있다. 그러나 정치했을 때, 슬러리는 2개의 층, 즉 에어로겔이 없는 수성 하층 및 표면 습윤화된 에어로겔 입자로 된 상층으로 분리될 수 있다.
분리가 일어나는 속도는 습윤제 대 에어로겔의 중량비, 에어로겔 입자의 크기, 및 슬러리의 고형분 함량에 좌우될 수 있는 슬러리의 점도에 좌우될 수 있다. 고형분 함량이 높을수록 분리 과정이 일어나는 데 걸리는 시간이 더 길어진다. 최소량의 습윤제가 사용되고 에어로겔/섬유 슬러리의 고형분 함량이 약 5 내지 약 10 중량% 고형분에 가까울 때, 슬러리는 분리 과정이 억제될 수 있거나 또는 긴 시간에 걸쳐 일어날 수 있을 정도로 충분한 점성을 가질 수 있다. 사용되는 습윤제의 양이 증가함에 따라, 분리 속도는 감소한다. 따라서, 섬유/에어로겔 분리는 건조된 혼합물을 형성하는 데 필요한 탈수 시간에 비해 분리가 일어나는 시간이 길도록 고형분, 에어로겔 입자 크기 및 습윤제 수준을 조정함으로써 최소화할 수 있다.
섬유는 천연 섬유, 합성 섬유 또는 둘 다일 수 있다. 섬유상 형성은 1종 이상의 열가소성 섬유상 물질을 함유할 수 있고, 에어로겔 입자가 이 열가소성 섬유 물질과 부착될 수 있고 섬유상 형성시 이 열가소성 섬유 물질에 의해 표면에 있는 열가소성 섬유들이 융합되고 냉각시 섬유들을 서로 간에 및 에어로겔 입자에 접합하도록 섬유들이 서로 연결될 수 있다. 이 열적 압밀화(consolidation)는 안정한 섬유상 형성을 보장하고, 에어로겔 입자가 섬유 매트릭스 내에 단단하게 보유되는 것을 보장한다.
섬유상 형성은 표면 형성 기술을 이용하여 제조될 수 있는 임의의 형성일 수 있다. 이러한 표면 형성은 텍스타일 직물, 랜덤 섬유 매팅, 편직물 및/또는 플리스(fleece)일 수 있다.
플리스는 안정한 섬유 매트, 즉 유한 길이를 갖는 섬유의 랜덤 섬유 매트 뿐만 아니라 스펀 섬유 패트, 즉 연속 섬유의 매트를 포함할 수 있다.
열가소성 섬유의 예는 폴리올레핀 섬유, 폴리아미드 섬유 또는 폴리에스테르 섬유를 포함한다. 바람직한 적당한 섬유는 라우샤 파이버 인터내셔날(Lauscha Fiber International)로부터 입수할 수 있는 습식 레이드 방법에 적당한 유리 섬유, 존스 맨빌(Johns Manville)로부터 입수할 수 있는 Q 섬유, 미니-파이버즈(Mini-Fibers)로부터 입수할 수 있는 폴리에틸렌 섬유와 같은 중합체 섬유, 및 인비스타(Invista)(이전 명칭: 코사(Kosa))로부터 입수할 수 있는 짧은 길이로 절단된(short-cut) 이성분 섬유를 포함한다. 본 발명에 사용될 수 있는 다른 유형의 섬유는 광물, 합성 비탄소 섬유, 광물면, 규회석, 세라믹, 셀룰로오스, 면, 폴리벤즈이미다졸, 폴리아라미드, 아크릴, 페놀, 폴리프로필렌, 다른 유형의 폴리올레핀, 또는 유기 섬유, 예컨대, 아라미드 섬유 또는 나일론 섬유이다. 이 섬유들은 또한 코팅될 수 있고, 예컨대, 알루미늄과 같은 금속으로 금속화된 폴리에스테르 섬유이다.
특정 실시태양에서, 본 발명에서 사용되는 섬유들은 반투명 섬유이다.
추가로, 난연 효과를 갖는 블랭킷을 제공하기 위해서는, 할로겐 화합물, 바람직하게는 브롬 화합물, 또는 더 바람직하게는 포스폰 화합물 첨가제가 폴리에스테르 사슬에 축합될 수 있다. 가장 바람직하게는, 난연성 개질 폴리에스테르는 하기 화학식을 갖는 사슬 성분 기에 축합될 수 있다:
Figure 112007051082412-PCT00002
상기 식에서, R은 2 내지 6개의 탄소 원자 또는 페닐을 갖는 알킬렌 또는 폴리메틸렌을 나타내고, R1은 1 내지 6개의 탄소 원자를 갖는 알킬기, 아릴 또는 아랄킬을 나타낸다. 바람직하게는, 상기 식에서, R은 에틸렌을 나타내고, R1은 메틸, 에틸, 페닐, 또는 o-, m- 또는 p-메틸-페닐, 더 바람직하게는 메틸을 나타낸다.
일반적으로 섬유에 있어서, 블랭킷에 사용되는 섬유의 직경은 임의의 크기일 수 있다. 바람직하게는, 높은 비율의 에어로겔이 블랭킷에 결합될 수 있도록 섬유의 직경은 에어로겔 입자의 평균 직경보다 더 작다. 큰 직경의 섬유 대신 매우 미세한 직경의 섬유를 선택하면 감소된 섬유 수준으로 대등한 강도의 매트를 제조할 수 있다. 바람직한 섬유는 약 20 ㎛ 미만(예: 약 1 ㎛ 내지 약 18 ㎛)의 직경을 가지고 입자 직경보다 길이가 훨씬 더 긴(예: 약 200 ㎛ 내지 약 10,000 ㎛) 것들이다.
섬유 직경 및/또는 섬유 물질의 이러한 선택은 열 전도도에 대한 복사의 기여를 감소시킬 수 있고 증가된 기계적 강도를 달성할 수 있다.
섬유의 개별 섬유 데니어는 매우 넓은 한계 내에서 선택될 수 있다. 바람직하게는, 데니어는 약 16 dtx 미만, 더 바람직하게는 약 6 dtx 미만이다. 가장 바람직한 섬유는 4 미만의 데니어 및 4 mm 초과의 절단된 길이를 갖는 이성분 섬유이다.
섬유는 임의의 모양일 수 있다. 섬유는 원형 단면, 3각형 단면, 5각형 단면, 8각형 단면을 가지거나, 스트립 형태이거나, 또는 전나무 모양, 아령 모양, 또는 그 밖의 다른 모양일 수 있다. 또한, 중공 섬유도 사용될 수 있다. 추가로, 섬유 물질은 매끈하거나 또는 주름질 수 있다.
섬유는 통상의 첨가제, 예를 들어 카본 블랙과 같은 대전방지제로 개질될 수 있다. 또한, 열 전도도에 대한 복사의 기여를 감소시키기 위해 섬유는 카본 블랙, 이산화티탄, 산화철 또는 이산화지르코늄 뿐만 아니라 이들의 혼합물과 같은 IR 불투명화제를 함유할 수 있다. 또한, 섬유는 색을 가지도록 염색될 수 있다.
열 전도도에 대한 복사의 기여는 검게 된 섬유, 예를 들어 카본 블랙으로 검게 된 폴리에스테르 섬유 또는 단순히 탄소 섬유를 사용함으로써 더 감소시킬 수 있다. 또한, 카본 블랙은 조성물에 첨가될 수도 있다. 건조 후 얻어지는 물품의 기계적 강도는 또한 조성물 중의 섬유의 길이 및 분포에 의해 영향받을 수 있다.
첨가된 섬유로 인해 야기되는 열 전도도 증가를 감소시키기 위해서는 섬유의 비율(중량비)을 원하는 블랭킷 강도를 달성하는 데 필요한 최소량으로 유지시켜야 한다. 필요한 섬유의 양은 그의 밀도, 직경, 길이 및 특히 결합 성질에 좌우되고, 약 15% 내지 약 70%, 바람직하게는 약 20% 내지 약 60%일 수 있다. 섬유 물질의 열 전도도는 약 0.1 내지 약 1 W/moK , 바람직하게는 약 1 W/moK 미만일 수 있다.
본 발명의 한 실시태양에서, 본 발명은 에어로겔 및 1종 이상의 유형의 습윤제를 섬유와 함께 또는 섬유 없이 함유하는 슬러리에 관한 것이다. 본 발명의 추가의 실시태양에서, 본 발명은 1종 이상의 습윤제 또는 분산제로 코팅되거나 또는 습윤화된 에어로겔에 관한 것이다. 에어로겔 입자는 완전 습윤화되거나, 부분 습윤화(예: 표면 습윤화)되거나, 또는 슬러리에 존재할 수 있다. 성분 및 양에 대한 상세한 사항은 상기 기술한 바와 같다. 슬러리, 또는 습윤제로 코팅된 에어로겔은 임의적으로 경화시켜 고체 물질을 형성할 수 있는 습윤화된 시멘트, 콘크리트, 또는 다른 물 함유 유체, 슬러리 또는 물질과 같은 다양한 물질 내에 소수성 에어로겔을 용이하게 도입시킬 수 있는 방법으로서 유용할 수 있다. 1종 이상의 습윤제로 습윤화된 에어로겔, 또는 1종 이상의 습윤제와 함께 에어로겔을 함유하는 슬러리는 소수성 에어로겔의 용이한 도입 및 균일한 분포를 가능하게 한다. 상기 기술한 바와 같은 에어로겔 및 습윤제의 유형, 양 등은 이들 실시태양에도 동등하게 적용된다.
본 발명의 복합재를 제조하기 위한 바람직한 방법은 수성 기반 부직 제조 방법(예: 습식 레이드)이다. 조성물은 에어로겔 입자, 섬유, 1종 이상의 습윤제 및/또는 추가의 첨가제를 수용액(예: 물)과 혼합함으로써 제조할 수 있다. 이 혼합은 원하는 어떠한 방식으로도 수행할 수 있다. 따라서, 성분들을 혼합 장치에 동시에, 순차적으로, 또는 어떠한 순서로도 도입할 수 있다. 추가로, 이미 제조된 적당한 섬유의 수성 분산액을 이미 제조된 표면 습윤화된 에어로겔의 교반된 슬러리에 첨가해서 두 성분의 긴밀 혼합물을 수득할 수 있다. 또한, 혼합에 필요한 혼합 장치에 대한 제한은 전혀 없다. 이러한 목적으로 당업자에게 알려진 어떠한 혼합 장치라도 사용될 수 있다.
혼합 작업은 바람직하게는 조성물에 존재하는 섬유들 사이에 에어로겔 입자가 분포하게 한다. 분포는 균일할 수 있다. 혼합 기간은 교반 장치의 속도, 섬유 및 에어로겔 입자의 크기, 존재하는 습윤제의 양, 및 온도와 같은 다른 변수에 따라 달라질 수 있다.
낮은 열 전도도를 갖는 비교적 먼지가 없는 블랭킷을 생성하기 위해서는, 섬유의 중량 비율이 가능한한 낮지만 에어로겔을 보유하기에는 충분한 것이 바람직하다. 따라서, 필요한 섬유의 중량은 그의 밀도, 자기 결합 특성, 직경, 길이 등에 좌우될 수 있고, 전형적으로 15% 초과일 수 있다. 바람직하게는, 섬유의 중량 비율은 약 20 중량% 내지 약 70 중량%이다. 다른 양도 사용될 수 있다. 더 바람직하게는, 섬유의 중량은 이성분 섬유의 경우에는 약 30%이고, 유리 섬유의 경우에는 약 50%이고, 이 두 섬유의 동일 중량의 혼합물의 경우에는 약 40%이다. 추가로, 에어로겔의 중량 비율은 바람직하게는 약 30% 내지 약 80%이다. 다른 양도 사용될 수 있다.
그후 슬러리는 와이어 스크린, 여과 등과 같은 공지된 어떠한 방법으로도 탈수될 수 있다. 밀도차로 인한 섬유/에어로겔 분리가 최소한으로 일어나는 것을 보장하기 위해, 탈수되는 동안 약한 교반을 계속할 수 있다. 바람직하게는, 슬러리는 당업자에게 알려진 습식 레이드 기술을 이용해서 와이어 상에서 여과함으로써 탈수된다. 예를 들어, 전문이 본 명세서에 포함되는 미국 특허 5,399,422를 참조할 수 있다.
본 발명의 블랭킷은 임의로 2개 이상의 층을 포함함으로써 3개 이상의 층을 포함할 수 있는 다층 또는 "샌드위치" 구조를 형성할 수 있다. 각 층은 임의의 두께 및/또는 에어로겔 대 섬유 중량비를 가질 수 있다. 이 구조는 중간층보다 상대적으로 낮은 에어로겔 대 섬유 중량비를 갖는 상대적으로 얇은 상층 및 하층, 및 상층 및 하층보다 큰 에어로겔 대 섬유 중량비를 갖는 상대적으로 두꺼운 중간층을 포함할 수 있다. 이러한 구조는 카드보드 제조에 사용되는 유형의 실린더 기계를 이용해서 쉽게 제조할 수 있다.
다층 또는 샌드위치 구조는 임의의 방법, 예컨대, 각 층을 미리 형성한 후 그들을 함께 적층시킴으로써 제조할 수 있다. 또는, 층들은 동소(in situ) 제조 방법에 의해 순차적으로 형성할 수 있다. 예를 들어, 소정의 에어로겔 대 섬유 중량비를 갖는 제1 슬러리를 제조하고 여과해서 제1 층을 형성할 수 있다. 이어서, 상이한 에어로겔 대 섬유 중량비를 갖는 제2 슬러리를 제조하고, 제1 여과 혼합물을 통해 도입 및 여과해서 제1 층 위에 제2 층을 형성할 수 있다. 제2 슬러리가 제1 여과 혼합물을 통해 적어도 실질적으로 여과된 후, 제1 슬러리와 동일하거나 상이한 에어로겔 대 섬유 중량비를 갖는 제3 슬러리를 제조하고, 제1 및 제2 여과 혼합물을 통해 도입해서 제1 또는 제2 층 중 어느 한쪽에 제3 층을 형성할 수 있다.
그후, 생성된 여과된 혼합물 또는 혼합물들을 가압하여 물을 제거하고 웹 밀도를 증가시킬 수 있고, 소정의 온도 및 압력에서 건조시키고, 소정의 온도 및/또는 압력에서 캘린더링하여 본 발명의 블랭킷을 형성할 수 있다. 에어로겔 입자 및 섬유의 여과된 혼합물은 임의의 공지된 방법 및/또는 기기로 가압하고 소정의 온도에서 건조시킬 수 있다. 웹의 탈수 및 압축에는 회전 프레스가 이용될 수 있다. 건조는 증기 가열 실린더, 고속 공기 건조 또는 복사열에 의해 달성할 수 있다. 바람직하게는, 여과된 혼합물은 소수성 에어로겔 입자의 소수성도가 만족스럽게 회복되도록 습윤제가 휘발 또는 분해되는 온도에서 건조시킨다. 추가로, 건조 공정은 또한 섬유들 중 일부 또는 전부가 서로 간에 및/또는 에어로겔에 결합하도록 할 수 있다. 바람직하게는, 여과된 혼합물은 약 100℃ 이상의 온도, 더 바람직하게는 약 120℃ 이상의 온도에서 추가로 건조된다.
그후 웹 형태일 수 있는 건조된 혼합물은 핫 캘린더, 바람직하게는 핫 캘린더 롤로, 적어도 부분적으로, 추가로 열에 의해 결합되어 강하고 비교적 먼지가 없는 블랭킷 또는 복합재를 형성할 수 있다. 또한, 건조된 혼합물/웹은 소정의 온도 및 시간에서 소정의 밀도로 캘린더링될 수 있다. 바람직하게는, 캘린더링 공정 동안에 충분한 온도 및 압력을 적용하여 약 0.07 g/cc 내지 약 0.16 g/cc의 밀도를 갖는 블랭킷을 형성한다. 원하는 블랭킷의 밀도에 따라, 핫 캘린더링의 온도 및 시간이 달라질 수 있다.
본 발명에서, 전형적으로, 섬유 및 에어로겔을 함유하는 블랭킷은 에어로겔 및 섬유를 함유하는 블랭킷을 제조하는 바람직한 방법 때문에 현저한 섬유-섬유 접촉을 갖는다. 추가로, 블랭킷에 존재하거나 또는 블랭킷 중의 섬유 매트릭스 전체에 걸쳐서 분포된 에어로겔은 그의 모양 및 다른 형태적 특성을 실질적으로 유지한다. 다시 말해서, 본 발명의 바람직한 방법을 이용하면, 공지의 구조, 공지의 형태 및 기타 성질을 갖는 에어로겔로 시작할 수 있고, 에어로겔 및 섬유를 함유하는 블랭킷에 일단 존재하는 이들 성질을 실질적으로 유지시킬 수 있다. 이는 동소(in situ)에서 섬유와 함께 에어로겔을 형성함으로써 원하는 구조 또는 기타 특성을 조절 또는 수득할 수 없는 경우와는 상이하다.
상술한 바와 같이, 바람직하게는, 본 발명의 블랭킷은 부직 섬유를 에어로겔, 예컨대, 에어로겔 입자와 함께 함유한다. 본 발명을 기술하는 다른 한 방법은 에어로겔 입자를 함유하는 부직물의 블랭킷이다. 전형적으로, 이 직물은 스테이플 길이의 면, 레이온, 유리, 또는 바람직하게는 랜덤 방식으로 기계적으로 위치된 열가소성 합성 섬유로부터 제조된다. 섬유들은 접착제, 예컨대, 합성 접착제 또는 고무 라텍스를 이용해서 결합시킬 수 있다. 부직물의 시트를 하나 이상 형성할 수 있고, 이를 에어로겔 입자와 함께 가압하여 매트를 형성할 수 있다. 일반적으로, 영구 결합은 섬유들이 서로 접촉할 때, 특히 섬유가 열가소성일 때, 열 처리의 결과로 형성되거나, 또는 영구 결합은 고도 중합체(high polymer) 결합제와 같은 결합제 또는 접착제를 이용해서 달성될 수 있다. 부직물은 2종의 상이한 중합체 또는 유리 및 중합체 섬유의 조합과 같은 하나를 넘는 종류의 섬유일 수 있거나 또는 이를 함유할 수 있다.
본 발명의 블랭킷은 임의로는 내마모성 증가, 표면에 증기 배리어 제공, 또는 표면 오염 방지와 같이 표면 성질을 개선하기 위해 하나 이상의 면에 하나 이상의 커버층을 가짐으로써 라미네이트를 형성할 수 있다. 또한, 커버층은 복합재로부터 제조된 물품의 기계적 안정성을 개선할 수 있다. 커버층이 양쪽 표면 모두에 사용되는 경우, 이들은 동일하거나 상이할 수 있다. 적당한 커버층은 당업자에게 알려진 임의의 물질일 수 있다. 커버층은 비다공성이고, 따라서 증기 배리어로 효과적일 수 있으며, 예로는 열 복사를 반사하는 플라스틱 필름, 금속 호일 또는 금속화 플라스틱 필름이 있다. 물질 내로의 공기 진입을 허용하는 다공성 커버층도 사용될 수 있다. 다공성 커버층의 예는 다공성 필름, 종이, 직물 및 웹이다. 매트릭스 물질 자체도 커버층으로 사용될 수 있다. 바람직하게는, 커버층은 폴리에스테르, 폴리우레탄 등과 같은 중합체 필름 또는 얇은 유리섬유 매트 또는 블랭킷이다. 커버층(들)은 다양한 방법에 의해 블랭킷에 적용될 수 있다. 이미 언급한 동소 방법 이외에, 이들 방법은 다음을 포함한다:
1. 스크림(scrim) 상에 블랭킷을 형성하고/하거나 습윤 블랭킷 상에 스크림을 놓은 후, 압축 및 건조한다. 스크림은 중합체 또는 유리섬유 매트로 이루어질 수 있다.
2. 건조된 블랭킷의 표면 상에 다공성 또는 비다공성 열가소성 필름을 놓은 후, 블랭킷과 커버층(들)의 결합을 일으키기에 충분한 온도에서 핫 캘린더링한다. 결합은 열-용융 접착제를 이용함으로써 더 촉진될 수 있다.
커버층(들)은 전형적으로 에어로겔 함유 매트릭스보다 열 전도도가 더 높기 때문에, 커버층(들)의 두께는 매트릭스의 두께보다 훨씬 더 얇아야 한다. 바람직하게는, 커버층(들)은 약 0.04 mm 이하, 예를 들어 0.005 mm 내지 0.04 mm의 두께를 갖는다.
본 발명의 몇몇 실시태양에서, 본 발명은 유리 층들이 갭에 의해 분리된 2개 이상의 유리 층을 갖는 패널 구조물에 관한 것이다. 본 발명의 에어로겔 블랭킷 또는 매트가 이 갭을 적어도 부분적으로 충전하거나 또는 이 갭 안에 위치함으로써 단열을 포함해서 많은 유익을 제공한다. 에어로겔 블랭킷 또는 매트는 일반적으로 0.35 이하의 U 계수(U-factor) 및 0.4 이하의 태양열 취득 상수를 가질 수 있다. 가시광 투과율(VT)은 0.90 이하 또는 0.75 이하일 수 있다. 따라서, 본 발명의 적어도 한 실시태양에서, 본 발명은 내층 및 외층이 유리이고 그 사이의 공기 갭이 본 발명의 에어로겔 블랭킷 또는 매트로 적어도 부분적으로 대체된 이중가시(double-gazed) 창 또는 구조물에 관한 것이다. 갭은 약 2 mm 내지 약 10 mm 또는 그 이상과 같은 통상의 임의의 크기일 수 있다. 패널 구조물의 크기는 임의의 크기일 수 있고, 예를 들어 길이 또는 폭 또는 양자 모두가 1 m 이하 내지 5 m 이상일 수 있다. 사용된 유리 층들은 투명 유리, 착색 유리, 고성능 착색 유리, 태양열 취득성이 높은 로우-E(Low-E) 유리 또는 다른 변형물일 수 있다. 패널 구조물은 3개 이상의 가시 층을 가질 수 있고, 하나 이상의 갭이 본 발명의 에어로겔 블랭킷 또는 매트를 함유할 수 있다. 3 개 이상 또는 삼중 가시화 패널 구조물은 그 층들 중 하나로서 플라스틱 또는 다른 중합체 층 또는 섬유의 층, 예컨대, 중간가시 층을 가질 수 있다.
에어로겔 블랭킷 또는 매트에 관해서, 1개가 넘는 에어로겔 블랭킷 또는 매트를 갭에 사용하여 다층 에어로겔 블랭킷 또는 매트를 형성할 수 있거나, 또는 단일의 블랭킷 또는 매트를 사용할 수 있다. 에어로겔 블랭킷 또는 매트 두께는 갭과 동일한 두께일 수 있거나 더 작을 수 있다. 다시 말해서, 블랭킷 또는 매트가 갭 전체를 충전할 수 있거나, 또는 일부 공간이 공기 또는 크립톤 기체 또는 아르곤 기체와 같은 다른 기체 또는 다른 물질을 위해 남아 있을 수 있다.
에어로겔 매트 또는 블랭킷의 사용은 많은 이점을 제공한다. 예를 들어, 에어로겔 입자를 두 유리 층 사이의 갭에 단순히 쏟아 넣기만 하는 것이라면, 이러한 에어로겔 사용으로 인해 많은 문제가 발생한다. 첫째, 미립자 에어로겔은 취급하기가 어렵다. 둘째, 에어로겔 입자는 제조 공정시 두 유리 층 사이에 도입하기가 어렵다. 또한, 미립자 에어로겔이 창 구조물의 두 유리 층 사이에 위치할 경우, 유리가 팽창하면 에어로겔이 압력을 받을 수 있고 이 압력은 에어로겔 미립자를 파손시켜서 에어로겔의 단열값을 열화시킬 수 있다. 본 발명은 에어로겔에 안정한 캐리어를 제공하는 에어로겔 블랭킷 또는 매트를 사용함으로써 이러한 난점을 극복한다. 갭에 전체적으로 도입되어 갭을 위부터 바닥까지 완전히 충전하기에 충분한 에어로겔 미립자가 존재하는지 보장하는 것을 필요로 하는 미립자 에어로겔과는 달리, 본 발명의 에어로겔 블랭킷 또는 매트는 에어로겔이 갭 전체에 걸쳐 존재하고 블랭킷 또는 매트에 충분히 매달리도록(suspend) 에어로겔 미립자가 매트 전체에 실질적으로 균일하게 분포된 구조를 제공한다. 따라서, 블랭킷 또는 매트에 존재하는 섬유와 함께, 매달린 에어로겔은 유리 층들이 팽창 또는 수축될 때 블랭킷 또는 매트에 존재하는 에어로겔이 압착되지 않고 따라서 파손되지 않도록 하는 충분한 여유 공간 및 유연성을 제공한다. 다시 말해서, 에어로겔이 파손되지 않도록 하는 충분한 여유 공간 또는 "탄력성"(give)이 있다. 추가로, 블랭킷 또는 매트의 사용은 제조 공정 중 2개의 유리 또는 다른 물질의 층 사이에 에어로겔을 도입하는 용이한 수단을 제공한다. 또한, 에어로겔이 블랭킷 또는 매트에 매달리기 때문에 에어로겔의 침강으로 인한 문제들이 없다.
추가로, 블랭킷 또는 매트가 일단 유리 또는 다른 물질의 층들 사이의 갭에 존재할 때 그것이 구부러지지 않도록, 블랭킷 또는 매트는 스페이서, 패스너 및/또는 첨가제와 같은 물질들의 조합, 또는 블랭킷 또는 매트에 강성을 더해주는 다른 물질 또는 요소로 클램핑(clamping)될 수 있다.
유리 층 대신에, 중합체 등과 같은 적절한 유리 대체물인 다른 물질 층을 사용하는 것도 확실히 본 발명의 실시태양 내이다.
본 발명의 실시태양의 목적상, 에어로겔 블랭킷 또는 매트는 수성 슬러리의 사용과 관련해서 상술한 방법들을 포함해서 어떠한 방식으로도 제조될 수 있다. 그러나, 에어로겔 매트 또는 블랭킷을 제조하는 데는 다른 수단들도 이용될 수 있다.
그후 2개의 유리 또는 다른 물질의 층 사이에 위치한 블랭킷은 2개의 유리 층과 함께 기밀 봉착(hermetical sealing)되어 전체 패널 구조물을 형성한다. 구조물을 기밀 봉착하는 수단은 통상적인 것이고, 당업자에게 알려져 있다. 본 발명의 패널 구조물은 다양한 상이한 창 및 문 및 어느 정도의 빛 투과를 필요로 하는 다른 구조물에 사용될 수 있다. 이 구조물의 틀은 금속, 목재, 중합체 등과 같은 임의의 통상의 물질로 구성될 수 있다. 통상의 창틀의 경우처럼, 패널 구조물의 모양은 통상의 임의의 창 또는 문 모양일 수 있다.
일반적으로, 본 발명의 블랭킷은, 예를 들어 1000℃ 내지 1200℃ 또는 그 이상의 온도에서, 단열을 요하는 응용을 포함하는 단열 용도를 포함한 다양한 용도에 이용될 수 있다. 예를 들어, 단지 예시로서, 본 발명의 블랭킷은 이중 케이싱 파이프(double-casing pipe)와 같은 파이프용 단열재, 항공기 및 그의 부품의 단열, 건물 단열, 우주선 단열, 자동차 단열, 의류 단열, 신발 단열 등으로 이용될 수 있다. 본질적으로, 본 발명은 에어로겔 매트 또는 복수의 에어로겔이 사용되는 경우와 동일한 방식으로 이용될 수 있다.
추가로, 섬유와 함께 또는 섬유 없이 습윤제를 함유하는 에어로겔과 관련해서, 본 발명은 시멘트, 콘크리트, 및 신택틱(syntactic) 발포체와 같은 발포체에서와 같은 건축 재료에 이용될 수 있다. 일반적으로, 이러한 다양한 응용에서 이 물질은 통상적인 양으로 사용될 수 있다. 에어로겔은 원하는 단열 성질을 달성하는 양으로 존재할 수 있다.
본 발명은 다음 실시예에 의해 더 명확해질 것이고, 이들 실시예는 단지 본 발명을 예시하는 것을 의도한다.
실시예 1
두 평균 입자 크기를 가지는 주어진 부피의 에어로겔의 중량을 결정하고, 그로부터 벌크 밀도를 평가하였다. 그후 입자를 바록스(Barlox) 12i 계면활성제를 함유하는 물과 함께 밤새 격렬하게 진탕시켜서 완전 또는 부분(즉, 주로 외부 표면층) 습윤화시켰다. 완전 또는 부분 습윤화는 각 에어로겔 1 중량부 당 습윤제를 각각 0.8 중량부 및 0.2 중량부 첨가함으로써 달성하였다. 슬러리를 건조시키고, 이렇게 하여 얻은 건조 분말의 부피를 결정하였다. 습윤화 전후의 에어로겔 입자의 벌크 밀도를 표 1에 요약하였다. 이 데이터는 입자들을 0.8 부의 습윤제로 습윤화할 때 벌크 밀도가 상당히 증가한다는 것을 나타낸다. 대조적으로, 감소된 양의 습윤제(0.2 부)를 사용했을 때는, 입자 벌크 밀도가 처음 시료의 벌크 밀도보다 약간 더 클 뿐이었다. 이 결과는 슬러리가 실질적으로 건조될 때 소수성 에어로겔의 밀도가 회복/복구된다는 것을 알려준다. 실험 작업은 0.1 중량부의 바록스 12i 계면활성제의 사용이 약 30 ㎛ 초과의 평균 크기를 갖는 에어로겔 입자를 습윤화시키는 데 충분하다는 것을 보여주었다. 이와 같이, 아주 낮은 수준의 습윤제를 사용하는 경우, 표면 습윤화된 에어로겔 입자가 건조될 때 에어로겔 입자의 소수성 특성이 완전 회복된다는 것을 예상할 수 있다.
Figure 112007051082412-PCT00003
실시예 2
두 평균 크기의 에어로겔 입자들의 표면 층들을 바록스 12i 계면활성제를 함유하는 물로 습윤화시켰다. 그후 생성된 슬러리를 코사(Kosa) 타입 105 이성분 섬유(3 데니어, 0.64 mm 절단 길이, 쉬쓰(sheath) 용융 온도 128℃)의 수성 분산액과 합친 후, 0.203 m x 0.203 m (8 inch x 8 inch) 깔대기를 통해서 진공 여과시켰다. 에어로겔 평균 입자 크기 및 사용된 에어로겔, 섬유 및 바록스 12i의 중량을 표 2에 기재하였다. 에어로겔을 약 750 ml의 물/바록스 12i 용액에서 진탕하고, 완전 습윤화가 일어날 때까지(격렬하게 교반된 슬러리의 표면에 부유된 분말이 없을 때) 교반함으로써 분산시켰다. 코사 섬유를 약 1.5 L의 물에서 온화하게 교반함으로써 분산시켰다. 이어서, 이것을 에어로겔 슬러리에 첨가하고, 약 1 분 동안 교반한 후, 여과시켰다. 밀도차로 인한 섬유/에어로겔 분리가 최소한으로 일어나는 것을 보장하기 위해, 약 1.5 L의 여액을 수득할 때까지 여과하는 동안 계속해서 온화하게 교반하고, 그 후에 교반을 중단하였다. 이어서, 이렇게 하여 얻은 매트를 100℃에서 하룻밤 동안 건조시켰다.
Figure 112007051082412-PCT00004
* 바록스 12i는 물 중의 30 중량% 용액으로 사용함. 기재된 중량은 순수 화합물의 중량임.
** 140℃에서 휘발하는 바록스 12i는 배제한 양임.
각 조성물로 수 개의 매트를 제조하였다. 140℃에서 15분 동안 매트를 명시된 두께로 열 가압한 결과, 강도에 상당한 증가가 있었다. 섬유 함량이 감소함에 따라 에어로겔이 매트로부터 떨어져 나가려는 경향이 증가하였다. 33 중량%의 섬유를 함유하는 매트는 비교적 먼지가 없었다.
건조된 매트의 윗면 및 아랫면을 25 ㎛ 두께의 폴리에스테르 필름으로 덮었다. 이어서, 매트들을 140℃에서 15분 동안 상이한 두께로 열 가압하거나, 또는 동일 매트를 연속해서 더 얇은 두께로 열 가압하였다. 매트와 폴리에스테르 필름 사이에 양호한 결합이 형성되어 매트에 먼지가 없었다. 매트의 열 전도도를 레이저콤프 폭스 200 (Lasercomp Fox 200) 열유량 기기를 이용하여 12.5℃의 평균 온도에서 평가하였다(0℃ 냉각측 및 25℃ 가열측). 시료의 벌크 밀도를 그의 열 전도도와 함께 하기 표 3에 기재하였다.
Figure 112007051082412-PCT00005
표의 데이터는 각 조성물마다 최소 열 전도도를 위한 최적 블랭킷 밀도가 있음을 알려준다. 데이터에 어느 정도의 산포가 있지만, 동일 블랭킷 밀도에서는 블랭킷 에어로겔 함량 및 평균 에어로겔 입자 크기가 증가함에 따라 열 전도도가 감소하였다. 그러나, 29 중량%의 섬유를 함유하는 조성물과 25 중량%의 섬유를 함유하는 조성물 간에는 성능 차이가 작았다. 데이터는 본 발명의 섬유의 경우 약 29 중량%의 에어로겔 함량이 먼지 있음과 열 전도도 사이에서 양호한 절충을 제공한다는 것을 암시한다.
실시예 3
22.5 g의 에어로겔을 격렬하게 진탕한 후, 30 중량% 바록스 12i 습윤제 52.5 g을 함유하는 물 400 ml와 함께, 정치시 분리되지 않는 균일한 슬러리가 형성될 때까지 교반하였다. 이 슬러리를 물 3 L 중의 33.75 g의 존스 맨빌 Q-섬유의 분산액에 첨가하였다. 합한 슬러리를 직경 13인치의 부흐너(Buchner)로 여과시켰다. 그후 생성된 매트를 건조시킨 후, 130℃로 가열하여 습윤제를 제거하였다. 열 전도도 평가를 위해 매트로부터 0.203 m x 0.203 m (8 inch x 8 inch) 단편을 잘랐다. 동일 조성을 갖는 추가의 매트를 형성하고, 상이한 밀도로 가압하였다. 다양한 블랭킷의 열 전도도 및 그들의 밀도를 하기 표 4에 기재하였다. 이들 매트의 열 전도도는 매트 밀도와 관계없이 표 3에 기재된 것들보다 훨씬 더 컸다. 사용된 에어로겔에 대한 Q 섬유의 부피가 에어로겔에 대한 코사 섬유의 부피보다 실질적으로 더 크지 않기 때문에, 열 전도도 증가는 건조시 완전 습윤화된 에어로겔의 밀도 증가의 영향 때문인 것으로 생각된다.
Figure 112007051082412-PCT00006
실시예 4
다음 절차를 이용해서 코사 타입 105 섬유 (3 데니어, 4 mm 절단 길이) 및 평균 입자 크기 65 ㎛의 부분 습윤화된 에어로겔을 함유하는 3개의 별개의 슬러리를 제조하였다.
1) 2.5 g의 에어로겔을 0.83 g의 30 중량% 바록스를 함유하는 물 250 ml 중에서 격렬하게 진탕한 후 교반함으로써 분산시켰다. 이어서, 이 생성물을 온화한 교반에 의해 형성된 물 500 ml 중의 2.5 g의 코사 타입 105 섬유로 이루어진 슬러리와 합쳤다.
2) 단계 1)의 조성을 갖는 제2 슬러리를 제조하였다.
3) 24.75 g의 에어로겔을 8.25 g의 30 중량% 바록스를 함유하는 물 750 ml에서 격렬하게 진탕한 후 교반함으로써 분산시켰다. 이어서, 이 생성물을 온화한 교반에 의해 형성된 물 1.5 L 중의 8.25 g의 코사 타입 225 섬유로 이루어진 슬러리와 합쳤다.
슬러리 #1을 잘 혼합한 후, 표면에 물이 없는 매트가 형성될 때까지 0.203 m x 0.203 m (8 inch x 8 inch) 깔대기를 통해 진공 여과시켰다. 슬러리 #3을 잘 혼합한 후, 슬러리 #1의 매트를 통해 여과시켰다. 마지막으로, 잘 혼합된 슬러리 #2를 슬러리 #3의 매트를 통해 여과시켰다. 이리하여, 3층 구조물이 형성되었다. 이 매트를 100℃에서 건조시킨 후, 140℃에서 다양한 밀도로 열 가압하였다. 이 결과, 매트는 양호한 강도를 가졌다. 다양한 매트 밀도에서의 이들의 열 전도도를 하기 표 5에 기재하였다. 하층 및 상층의 두께 감소, 그들의 에어로겔 함량 증가 및 중간층의 에어로겔 함량 증가 등에 의한 매트 구조물의 추가 최적화에 의하여 훨씬 더 작은 열 전도도를 갖는 블랭킷이 형성될 것으로 예상된다.
Figure 112007051082412-PCT00007
실시예 5
매트를 다음과 같이 제조하였다:
1) 평균 입자 크기 65 ㎛의 에어로겔 22 g을 바록스 분산제 2 g(100% 기준)을 함유하는 물 750 ml에서 격렬하게 진탕 및 교반하여 분산시켰다. 별도로, 라우샤 BO6F 섬유 (6 ㎛ 직경) 22 g을 물 3 L에서 분산기를 이용해서 분산시켰다. 유리 섬유 슬러리를 처음에는 온화하게 교반한 뒤, 약 30분 후에 교반 속도를 점차 증가시켰다(약 10,000 RPM까지). 이어서, 에어로겔/유리 섬유 분산액을 합치고, 온화하게 교반하였다. 생성된 슬러리를 0.203 m x 0.203 m (8 inch x 8 inch) 깔대기를 통해 여과시켰다. 매우 신속한 탈수가 일어났다. 매트를 120℃에서 하룻밤 동안 건조시키고, 중량을 잰 후, 연속적으로 높은 밀도(블랭킷 중량 및 두께로부터 측정)로 열 가압하였다. 각 밀도에서 매트의 열 전도도를 결정하였다.
2) 섬유 분산액이 라우샤 B26R 유리 섬유로 이루어진다는 점을 제외하고는 실험 1을 반복하였다.
3) 섬유 분산액이 라우샤 BO6F 섬유 20 g 및 미니파이버즈 EST8 폴리에틸렌 섬유 2 g으로 이루어진다는 점을 제외하고는 실험 1을 반복하였다. 먼저 폴리에틸렌 섬유를 약 300 ml의 물 중에서 워링 블렌더(Warring Blender)를 이용하여 분산시킨 후 유리 섬유에 첨가하였다.
4) 에어로겔을 평균 입자 크기 1 mm의 에어로겔로 대체한 점을 제외하고는 실험 1을 반복하였다.
매트의 밀도, 열 전도도 및 몇 가지 특성을 하기 표 6에 요약하였다.
Figure 112007051082412-PCT00008
a) 매트는 합리적으로 강하고, 먼지가 약간 있을 뿐이다.
b) 매트는 실험 1의 매트보다 훨씬 약하고 먼지가 훨씬 많다. 이것은 실험 1에서보다 더 큰 직경의 유리 섬유를 사용하였기 때문인 것으로 생각된다.
c) 매트는 실험 1의 매트보다 더 강하고 먼지가 덜 있다. 이것은 유리 섬유의 결합제 역할을 하는 폴리에틸렌(그의 용융점 이상으로 가열할 때) 때문인 것으로 생각된다.
d) 매트는 많은 양의 느슨한 에어로겔을 함유한다. 이 실험은 최소한의 먼지가 존재하도록 하기 위한 최적의 에어로겔 크기가 있음을 알려준다.
실시예 6
라우샤 BO6F 유리 섬유 및 평균 입자 크기 65 ㎛의 부분 습윤화된 에어로겔로 된 3개의 별개의 슬러리를 다음 절차를 이용해서 제조하였다.
1) 2.5 g의 에어로겔을 0.83 g의 30 중량% 바록스를 함유하는 물 250 ml에 서 격렬하게 진탕한 후 교반함으로써 분산시켰다. 이어서, 생성물을 분산기에 의해 물 500 ml 중에 분산된 3 g의 라우샤 BO6F 섬유의 슬러리와 함께 합쳤다(교반에 의해).
2) 단계 1)의 조성을 갖는 제2 슬러리를 제조하였다.
3) 9 g의 에어로겔을 3 g의 30 중량% 바록스를 함유하는 물 750 ml에서 격렬하게 진탕한 후 교반함으로써 분산시켰다. 이어서, 이것을 분산기에 의해 분산된 물 1.5 L 중의 라우샤 BO6F 섬유 6 g으로 이루어진 슬러리와 합쳤다(교반에 의해).
슬러리 #1을 잘 혼합한 후, 표면에 물이 없는 매트가 형성될 때까지 0.203 m x 0.203 m (8 inch x 8 inch) 깔대기를 통해 진공 여과시켰다. 슬러리 #3을 잘 혼합한 후, 슬러리 #1의 매트를 통해 여과시켰다. 마지막으로, 잘 혼합된 슬러리 #2를 슬러리 #3의 매트를 통해 여과시켰다. 이리하여, 3층 구조물이 형성되었다. 습윤 매트를 0.635 cm (1/4 ")의 두께로 압착하고 125℃에서 건조시켰다. 그의 열 전도도를 평가한 후, 140℃에서 다양한 밀도로 열 가압하였다. 생성된 매트는 양호한 강도를 가졌고 본질적으로 먼지가 없었다.
실시예 7
라우샤 BO6F 유리 섬유, 폴리에틸렌, 및 평균 입자 크기 65 ㎛의 부분 습윤화된 에어로겔로 된 3개의 별개의 슬러리를 다음 절차를 이용해서 제조하였다.
1) 2.5 g의 에어로겔을 0.83 g의 30 중량% 바록스를 함유하는 물 250 ml 중에서 격렬하게 진탕한 후 교반함으로써 분산시켰다. 이어서, 생성물을 워링 블렌더에서 먼저 분산시킨 1 g의 폴리에틸렌의 슬러리와 함께 합치고(교반에 의해), 이어서 2 g의 라우샤 BO6F에 첨가한 후, 분산기에 의해 500 ml의 물에 분산시켰다.
2) 슬러리 #1의 조성을 갖는 제2 슬러리를 제조하였다.
3) 9 g의 에어로겔을 3 g의 30 중량% 바록스를 함유하는 물 750 ml에서 격렬하게 진탕한 후 교반함으로써 분산시켰다. 이어서, 생성물을 분산기에 의해 분산된 물 1.5 L 중의 라우샤 BO6F 섬유 6 g으로 이루어진 슬러리와 합쳤다(교반에 의해).
슬러리 #1을 잘 혼합한 후, 표면에 물이 없는 매트가 형성될 때까지 0.203 m x 0.203 m (8 inch x 8 inch) 깔대기를 통해 진공 여과시켰다. 슬러리 #3을 잘 혼합한 후, 슬러리 #1의 매트를 통해 여과시켰다. 마지막으로, 잘 혼합된 슬러리 #2를 슬러리 #3의 매트를 통해 여과시켰다. 이리하여, 3층 구조물이 형성되었다. 습윤 매트를 0.635 cm (1/4 ")의 두께로 압착하고 125℃에서 건조시켰다. 그의 열 전도도를 평가한 후, 140℃에서 다양한 밀도로 열 가압하였다. 생성된 매트는 양호한 강도를 가졌고 본질적으로 먼지가 없었다. 실시예 7의 매트는 실시예 6의 매트보다 다소 더 강하였다. 매트 두께, 밀도 및 열 전도도를 하기 표 8에 요약하였다.
Figure 112007051082412-PCT00009
하층 및 상층의 두께 감소, 그들의 에어로겔 함량 증가 및 중간층의 에어로겔 함량 증가 등에 의한 매트 구조물의 추가적 최적화에 의해 주어진 전체 블랭킷 밀도에서 훨씬 더 작은 열 전도도를 갖는 블랭킷이 형성될 것으로 예상된다.
본 발명의 다른 실시태양은 본 명세서에 대한 고찰 및 본 명세서에 기재된 본 발명의 실시로부터 당업자에게 명백할 것이다. 본 명세서 및 실시예는 예시적인 것에 지나지 않으며, 본 발명의 진정한 범위 및 본지는 다음 특허 청구의 범위 및 그의 균등물에 의해 지시되는 것을 의도한다.

Claims (71)

  1. 소수성 에어로겔, 섬유 및 1종 이상의 습윤제의 수성 슬러리를 형성하고,
    상기 수성 슬러리를 건조시켜서 건조된 생성물을 형성하고,
    상기 건조된 생성물을 캘린더링(calendaring)하여 블랭킷을 형성하는 것
    을 포함하는 블랭킷의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 에어로겔이 약 1 mm 미만의 직경을 갖는 것인 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 1종 이상의 습윤제가 1종 이상의 표면 활성제, 1종 이상의 분산제 또는 이들의 조합을 포함하는 것인 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 1종 이상의 습윤제가 소듐 디-2-에틸헥실술포숙시나이트, 분지쇄 알킬디메틸아민 옥시드, 옥틸페녹시폴리에톡시(9-10)에탄올 또는 이들의 조합을 포함하는 것인 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 1종 이상의 습윤제가 상기 슬러리에 상기 1종 이상의 습윤제가 상기 에어로겔의 외부 표면 상에 흡착되기에 충분한 양으로 존재하는 것인 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 1종 이상의 습윤제가 상기 에어로겔 1 중량부 당 약 0.05 내지 약 0.4 중량부의 양으로 존재하는 것인 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 1종 이상의 습윤제가 상기 건조 후 상기 소수성 에어로겔의 소수성도를 실질적으로 회복할 수 있게 하기에 충분한 양으로 존재하는 것인 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 1종 이상의 습윤제의 대부분이 상기 건조시 휘발되는 제조 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 블랭킷이 약 40 mW/moK 미만의 열 전도도를 갖는 것인 제조 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 블랭킷이 약 10 내지 약 30 mW/moK의 열 전도도를 갖는 것인 제조 방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 섬유가 천연 섬유, 합성 섬유 또는 이들의 조합을 포함하는 것인 제조 방법.
  12. 제1항에 있어서, 상기 섬유가 유리 섬유, Q-섬유, 중합체 섬유, 짧은 길이로 절단된(short-cut) 이성분 섬유 또는 이들의 조합을 포함하는 것인 제조 방법.
  13. 제1항에 있어서, 상기 섬유가 약 20 ㎛ 미만의 직경을 가지고 길이가 상기 직경보다 더 긴 것인 제조 방법.
  14. 제1항에 있어서, 상기 수성 슬러리가 상기 소수성 에어로겔 및 섬유의 긴밀 혼합물(intimate mixture)인 것인 제조 방법.
  15. 제1항에 있어서, 상기 건조가 상기 수성 슬러리의 여과 및 압축을 포함하는 것인 제조 방법.
  16. 제1항에 있어서, 상기 소수성 에어로겔이 상기 수성 슬러리에 약 30 중량% 내지 약 85 중량%의 양으로 존재하고, 상기 섬유가 상기 수성 슬러리에 약 15 중량% 내지 약 70 중량%의 양으로 존재하는 것인 제조 방법.
  17. 제1항에 있어서, 상기 건조가 상기 섬유들을 서로 간에 또는 상기 에어로겔에, 또는 이들의 조합에 적어도 부분적으로 결합시키기에 충분한 온도로 상기 슬러리를 가열하는 것을 포함하는 것인 제조 방법.
  18. 제1항에 있어서, 상기 건조가 상기 수성 슬러리를 약 100℃ 이상의 온도로 가열하는 것을 포함하는 제조 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 건조가 상기 수성 슬러리를 약 120℃ 이상의 온도로 가열하는 것을 포함하는 제조 방법.
  20. 제1항에 있어서, 상기 캘린더링이 약 0.065 g/cc 내지 약 0.20 g/cc의 밀도를 갖는 상기 블랭킷을 형성하기에 충분한 압력 및 온도를 적용하는 것을 포함하는 방법.
  21. 제1항에 있어서, 상기 캘린더링이 상기 섬유를 서로 간에, 상기 에어로겔에, 또는 이들의 조합에 적어도 부분적으로 결합시키기에 충분한 열 및 압력을 적용하는 것을 포함하는 제조 방법.
  22. 제1항에 있어서, 상기 블랭킷이 하나 이상의 면을 가지고, 상기 방법이 상기 블랭킷의 상기 하나 이상의 면 위에 층을 제공하여 라미네이트를 형성하는 것을 더 포함하는 제조 방법.
  23. 제22항에 있어서, 상기 층이 중합체 필름, 유리 섬유 또는 이들의 조합을 포 함하는 것인 제조 방법.
  24. 제22항에 있어서, 상기 층이 약 1 mm 이하의 두께를 갖는 것인 제조 방법.
  25. 소수성 에어로겔, 섬유 및 1종 이상의 습윤제의 제1 수성 슬러리를 형성하고,
    상기 제1 수성 슬러리를 여과하여 제1 층을 형성하고,
    소수성 에어로겔, 섬유 및 1종 이상의 습윤제의 제2 수성 슬러리를 형성하고,
    상기 제2 수성 슬러리를 상기 제1 층을 통해 여과하여 상기 제1 층 위에 제2 층을 형성하고,
    소수성 에어로겔, 섬유 및 1종 이상의 습윤제의 제3 수성 슬러리를 형성하고,
    상기 제3 수성 슬러리를 상기 제1 및 제2 층을 통해 여과하여 상기 제2 층 위에 제3 층을 형성하고, 여기서, 상기 제1 층 및 제3 층이 제2 층보다 얇은 두께를 가지고, 상기 제1 층 및 제3 층의 에어로겔 대 섬유의 중량비가 상기 제2 층의 에어로겔 대 섬유의 중량비보다 작으며,
    상기 제1 층, 제2 층 및 제3 층을 압축 및/또는 캘린더링하여 샌드위치 블랭킷 구조물을 형성하는 것
    을 포함하는 샌드위치 블랭킷 구조물의 제조 방법.
  26. 제1항의 방법에 의해 제조된 블랭킷.
  27. 제26항의 블랭킷을 포함하는 단열재.
  28. 제26항에 있어서, 느슨한 에어로겔이 실질적으로 없는 블랭킷.
  29. 소수성 에어로겔, 섬유 및 1종 이상의 습윤제를 포함하고, 상기 소수성 에어로겔이 상기 섬유와 긴밀 혼합된 블랭킷.
  30. 제29항에 있어서, 상기 1종 이상의 습윤제가 상기 에어로겔 1 중량부 당 약 0.05 내지 약 0.4 중량부의 양으로 존재하는 블랭킷.
  31. 제29항에 있어서, 상기 1종 이상의 습윤제가 1종 이상의 표면 활성제, 1종 이상의 분산제 또는 이들의 조합을 포함하는 것인 블랭킷.
  32. 제29항에 있어서, 상기 1종 이상의 습윤제가 소듐 디-2-에틸헥실술포숙시나이트, 분지쇄 알킬디메틸아민 옥시드, 옥틸페녹시폴리에톡시(9-10)에탄올 또는 이들의 조합을 포함하는 것인 블랭킷.
  33. 제29항에 있어서, 상기 1종 이상의 습윤제가 상기 소수성 에어로겔의 외부 표면을 습윤화시키기에 충분한 양으로 존재하는 블랭킷.
  34. 제29항에 있어서, 약 40 mW/moK 미만의 열 전도도를 갖는 블랭킷.
  35. 제29항에 있어서, 약 10 내지 약 30 mW/moK의 열 전도도를 갖는 블랭킷.
  36. 제29항에 있어서, 상기 섬유가 천연 섬유, 합성 섬유 또는 이들의 조합을 포함하는 것인 블랭킷.
  37. 제29항에 있어서, 상기 섬유가 유리 섬유, Q-섬유, 폴리에틸렌 섬유, 짧은 길이로 절단된 이성분 섬유 또는 이들의 조합을 포함하는 것인 블랭킷.
  38. 제29항에 있어서, 상기 섬유가 약 20 ㎛ 미만의 직경을 가지고, 길이가 상기 직경보다 긴 것인 블랭킷.
  39. 제29항의 블랭킷 및 상기 블랭킷의 한 면에 위치한 층을 포함하는 라미네이트.
  40. 제39항에 있어서, 상기 층이 중합체 필름, 유리 섬유 또는 이들의 조합을 포함하는 것인 라미네이트.
  41. 제39항에 있어서, 상기 층이 약 1 mm 이하의 두께를 갖는 것인 라미네이트.
  42. 제39항에 있어서, 상층, 중간층 및 하층을 포함하고, 상기 상층 및 하층의 두께가 상기 중간층의 두께보다 작고, 상기 상층 및 하층의 상기 에어로겔 대 섬유의 중량비가 상기 중간층의 상기 에어로겔 대 섬유의 중량비보다 작은 라미네이트.
  43. 제29항에 있어서, 필름, 패널, 매트 또는 블랭킷(blanket) 형태인 블랭킷.
  44. 제29항의 블랭킷을 포함하는 단열재.
  45. 습식 레이드 방법(wetlaid process)에 의해 제조된, 소수성 에어로겔 및 섬유를 포함하는 단열재 블랭킷.
  46. 에어로겔 및 섬유를 포함하는 블랭킷으로 적어도 부분적으로 충전된 갭에 의해 분리된 2개 이상의 유리 층을 갖는 패널 구조물.
  47. 제46항에 있어서, 각 층이 갭에 의해 분리된 3개 이상의 유리 층을 포함하 고, 이들 갭 중 하나 이상이 상기 블랭킷으로 적어도 부분적으로 충전된 패널 구조물.
  48. 제46항에 있어서, 상기 블랭킷 또는 매트가 2 mm 이상의 두께를 갖는 것인 패널 구조물.
  49. 제46항에 있어서, 상기 블랭킷이 상기 블랭킷에 강성을 제공하는 물질을 더 포함하는 패널 구조물.
  50. 제46항에 있어서, 상기 섬유가 반투명 섬유인 패널 구조물.
  51. 제46항에 있어서, 약 0.40 내지 약 0.9의 VT를 갖는 패널 구조물.
  52. 제46항에 있어서, 상기 블랭킷이 상기 갭을 완전히 충전하는 패널 구조물.
  53. 제46항에 있어서, 상기 블랭킷이 상기 갭을 부분적으로 충전하고, 상기 갭의 나머지 공간이 공기 또는 다른 기체를 함유하는 패널 구조물.
  54. 제46항에 있어서, 상기 갭에 위치하는 에어로겔 및 섬유를 포함하는 제2 블랭킷을 더 포함하는 패널 구조물.
  55. 제46항에 있어서, 상기 블랭킷이 다른 층을 포함하는 라미네이트에 존재하는 것인 패널 구조물.
  56. 섬유 및 에어로겔의 균일 혼합물을 포함하는 하나 이상의 습식 레이드 부직 층을 포함하는 블랭킷.
  57. 제46항에 있어서, 상기 블랭킷이 상기 에어로겔 및 상기 섬유를 포함하는 하나 이상의 습식 레이드 부직 층을 포함하는 것인 패널 구조물.
  58. 소수성 에어로겔 및 1종 이상의 습윤제를 포함하는 슬러리.
  59. 1종 이상의 습윤제로 코팅된 소수성 에어로겔.
  60. 시멘트 및 제59항의 소수성 에어로겔을 포함하는 시멘트.
  61. 제27항에 있어서, 의류, 신발, 자동차, 우주선, 항공기 또는 이들의 부품에 존재하는 단열재.
  62. 제58항에 있어서, 섬유를 더 포함하는 슬러리.
  63. 제62항에 있어서, 상기 섬유가 천연 섬유, 합성 섬유 또는 이들의 조합을 포함하는 것인 슬러리.
  64. 제62항에 있어서, 상기 섬유가 유리 섬유, Q-섬유, 중합체 섬유, 짧은 길이로 절단된 이성분 섬유 또는 이들의 조합을 포함하는 것인 슬러리.
  65. 제58항에 있어서, 상기 소수성 에어로겔이 상기 수성 슬러리에 약 30 중량% 내지 약 85 중량%의 양으로 존재하고, 상기 섬유가 상기 수성 슬러리에 약 15 중량% 내지 약 70 중량%의 양으로 존재하는 슬러리.
  66. 제58항에 있어서, 상기 1종 이상의 습윤제가 소듐 디-2-에틸헥실술포숙시나이트, 분지쇄 알킬디메틸아민 옥시드, 옥틸페녹시폴리에톡시(9-10)에탄올 또는 이들의 조합을 포함하는 것인 슬러리.
  67. 제58항에 있어서, 상기 1종 이상의 습윤제가 1종 이상의 표면 활성제, 1종 이상의 분산제 또는 이들의 조합을 포함하는 것인 슬러리.
  68. 제58항에 있어서, 상기 1종 이상의 습윤제가 상기 에어로겔 1 중량부 당 약 0.05 내지 약 0.4 중량부의 양으로 존재하는 슬러리.
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  70. 제59항에 있어서, 상기 1종 이상의 습윤제가 1종 이상의 표면 활성제, 1종 이상의 분산제 또는 이들의 조합을 포함하는 소수성 에어로겔.
  71. 제59항에 있어서, 상기 1종 이상의 습윤제가 소듐 디-2-에틸헥실술포숙시나이트, 분지쇄 알킬디메틸아민 옥시드, 옥틸페녹시폴리에톡시(9-10) 에탄올 또는 이들의 조합을 포함하는 소수성 에어로겔.
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