KR20100133268A

KR20100133268A - 에어로겔 매트 및 이의 제조방법

Info

Publication number: KR20100133268A
Application number: KR1020090052075A
Authority: KR
Inventors: 여정구; 안영수; 조철희; 홍정민
Original assignee: 한국에너지기술연구원
Priority date: 2009-06-11
Filing date: 2009-06-11
Publication date: 2010-12-21
Also published as: KR101047965B1; EP2440089B1; EP2440089A2; US20120025127A1; WO2010143902A3; US8663739B2; WO2010143902A2; EP2440089A4

Abstract

본 발명은 에어로겔을 함유하는 매트 제조방법 및 그를 이용하여 제조된 매트에 관한 것이다. 본 발명의 에어로겔 함유 매트의 제조방법은, (S1) 반응조에 물유리와 알코올을 혼합하여 습윤겔을 수득하는 단계; (S2) 상기 반응조에 유기실란 화합물 및 비극성 유기용매를 첨가하여 상기 습윤겔의 표면을 개질시키는 단계; (S3) 상기 반응조 내의 혼합액 중 상층액을 분리하여 섬유상 매트릭스에 복합시키는 단계; 및 (S4) 상기 상층액이 함침된 섬유상 매트릭스를 대기중에서 건조시키는 단계를 포함한다. 본 발명의 매트 제조방법 등에 따르면, 고가의 알콕시화물 원료를 사용하거나 초임계 건조를 하지 않고 물유리만을 원료로 하며 대기중에서 건조하여 고성능의 에어로겔 함유 매트를 제조할 수 있다.

실리카, 에어로겔, 물유리, 매트

Description

에어로겔 매트 및 이의 제조방법{AEROGEL MAT AND PREPARATION METHOD THEREOF}

본 발명은 에어로겔을 함유하는 매트 제조방법 및 그를 이용하여 제조된 매트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상압건조 하에서 물유리를 이용하고도 에어로겔을 함유하는 매트를 제조하는 방법 및 그를 이용하여 제조된 매트에 관한 것이다.

에어로겔(aerogel)은 현재까지 알려진 고체 중에서 최대 99% 정도의 높은 기공률을 갖는 다공성 물질로서, 대표적인 무기 에어로겔인 실리카 에어로겔은 실리카 전구체 용액을 솔-젤 축합 반응시켜 겔을 만든 후, 초임계조건 혹은 상압조건 하에서 건조하여 공기가 가득차 있는 기공구조의 에어로겔을 얻는다. 에어로겔은 전술한 바와 같이 매우 높은 다공성 구조로 인해 부서지기 쉬워 실제 응용사례에서는 특정 용기에 담거나(예, 채광창) 섬유상 매트릭스와 복합체(예, 매트)로 만들어 구조적으로 안정한 형태의 제품으로 사용한다.

실리카 에어로겔을 함유하는 매트를 제조하는 종래의 기술은 상압건조 하에서 제조할 때 매트의 밀도가 증가하기 쉽다. 상압건조 방법은 휘발성 유기용제를 기공수와 바꿔 유기용제의 휘발온도 부근 또는 이상에서 제거하는 방법으로 실리카 망목구조가 잔존하는 물 혹은 유기용제와의 고체/액체 계면장력에 의해 수축이 일어나기 때문이다. 수축 현상은 에어로겔이 관심을 끌고 있는 슈퍼단열성, 저경량, 흡음성, 저유전율 등의 물성이 내부 공간의 90-99%가 비어 있는 독특한 기공구조에 의해 발현되는 점에 비춰 원하는 특성을 확보하기 어렵다. 이에, 종래의 기술에서는 수축 문제를 해결하기 위해 고/액 계면장력이 없는 초임계 조건하에서 건조를 행하거나 고가의 알콕시화물을 중간과정에 첨가하여 숙성과정을 거쳐 실리카 망목구조의 강화와 복합체와의 결합력을 향상시켰다.

또한, 제조단가를 낮추는 노력의 일환으로 고가 알콕시화물 원료 대신에 값싼 물유리를 사용하면 불순물을 제거할 목적으로 이온교환컬럼과 같은 졸 수득 과정과 여러 번의 습윤겔 세척을 추가로 행해야 하므로 과정이 복잡해지고 추가 비용이 소요된다.

또한, 개질하지 않은 친수성 겔을 섬유에 함침시키고 소수성 개질반응을 행하므로 섬유가 손상될 수 있고, 섬유와 에어로겔의 결합력이 약해져 건조후의 복합체에서 에어로겔이 가루로 떨어져 나오는 문제점이 발생한다.

실리카 에어로겔을 이용한 복합체 제조와 관련한 한국등록특허 제10-0385829호를 보면, 원료로 물유리 또는 알콕시화물을 사용하며 가수분해시켜 졸을 제조한다. 먼저 알콕시화물을 원료로 하였을 때 섬유상 웹을 졸로 침적시킨 후 숙성, 기 공수 치환, 표면개질의 공정을 거쳐 상압 하에서 건조를 행한다. 이를 극복하고자 물유리를 원료로 사용하였지만 상압 건조 하에서 제조하지 않고 초임계장치를 이용해 건조하였다. 결국, 원료의 단가는 절감하였으나 고가인 초임계 장비를 사용하고 연속적인 제조가 불가능해지는 문제가 있었다.

또한, 한국등록특허 제10-0710887호를 보면, 원료로 물유리와 알콕시화물을 여러 비율로 혼합하여 사용하고, 혼합된 원료용액을 섬유상 웹에 침적하여 숙성, 기공수 치환, 표면개질의 과정을 거쳐 상압하에서 건조를 행하였다. 여기서, 알콕시화물의 혼합비가 높아질수록 낮은 밀도(0.11-0.14 g/mL)를 가지며 기공부피(2-4 g/cc) 및 크기(14-26 nm)가 증가하게 되었으나, 물유리만을 사용하여 제조된 섬유상 복합체의 물성을 살펴보면 높은 밀도(0.2 g/mL), 작은 기공부피(1.5 g/cc) 및 작은 크기(10nm)를 나타낸다.

이처럼, 종래의 제조방법을 이용하면 기계적 강도를 부여하는 섬유상과의 복합체 제조 공정이 복잡해지고 제조 단가가 비싸지므로, 제조 공정을 단순화하고 제조 단가를 낮추면서도 대기 중에서 실리카 에어로겔 복합체를 제조할 수 있는 방법에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 고가의 원료를 사용하거나 초임계 건조를 하지 않고 물유리만을 원 료로 하며 대기 중에서 건조하는 방법으로 고성능의 실리카 에어로겔 함유 매트를 제조할 수 있는 방법을 제공하는 데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 안출된 것으로서,

본 발명은 (S1) 반응조에 물유리와 알코올을 혼합하여 습윤겔을 수득하는 단계; (S2) 상기 반응조에 유기실란 화합물 및 비극성 유기용매를 첨가하여 상기 습윤겔의 표면을 개질시키는 단계; (S3) 상기 반응조 내의 혼합액 중 상층액을 분리하여 섬유상 매트릭스와 복합시키는 단계; 및 (S4) 상기 상층액이 함침된 섬유상 매트릭스를 대기중에서 건조시키는 단계를 포함한다.

상기 알코올은 에탄올, 이소프로필알코올 및 메탄올으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것이 바람직하다.

더욱 바람직하게는 습윤겔 제조시 물유리와 알코올의 반응을 촉진하는 산성 용액을 첨가하는 것이다. 상기 산성 용액은 염산, 황산, 질산 및 아세트산으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 산을 포함하는 것이 바람직하다.

상기 알코올은 물유리 대비 0.33~1의 부피비로 혼합되는 것이 바람직하다.

상기 비극성 유기용매는 이소프로필알코올, n-헥산, n-헵탄, 자일렌 및 사이클로헥산으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것이 바람직하다.

상기 유기실란 화합물은 트리메틸클로로실란, 헥사메틸디실라잔, 메틸트리메톡시실란, 트리메틸에톡시실란, 에틸트리에톡시실란 및 페닐트리에톡시실란으로 이 루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것이 바람직하다.

상기 (S2) 단계에서, 상기 비극성 유기용매는 상기 습윤겔에 대하여 1~10의 부피비로, 상기 유기실란 화합물은 상기 습윤겔에 대하여 0.1~4의 부피비로 혼합되는 것이 바람직하다.

상기 (S3) 단계에서, 상층액과 섬유 매트릭스와 복합은 분리한 상층액을 그대로 붓거나 적실 수 있으며, 바람직하게는 섬유를 눌러 빠르게 할 수 있다.

상기 (S4) 단계는, 대기 중에서 상기 비극성 유기용매의 끓는점 이하의 온도에서 자연 상태로 건조하는 제1 건조 단계 및 상기 비극성 유기용매의 끓는점 내지 300℃의 온도에서 열처리하는 제2 건조 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명은 또한, 상기 본 발명의 매트의 제조방법에 의해 제조된 매트를 제공한다.

본 발명은 또한, 물유리와 알코올이 혼합되어 습윤겔이 형성되며, 상기 습윤겔이 유기실란 화합물 및 비극성 유기용매와 혼합되어 표면개질되는 반응조; 섬유상 매트릭스를 공급하는 섬유상 매트릭스 공급부; 상기 섬유상 매트릭스 공급부로부터 공급된 섬유상 매트릭스에 상기 반응조 내의 혼합액 중 상층액을 배출하여 복합시키는 상층액 배출부; 및 상기 상층액이 복합된 섬유상 매트릭스를 건조시키는 건조기를 포함하는 매트의 제조장치를 제공한다.

상기 건조기는 대기 중에서 상기 비극성 유기용매의 끓는점 이하의 온도에서 자연 상태로 건조하는 제1 건조부 및 상기 비극성 유기용매의 끓는점 내지 300℃의 온도에서 건조하는 제2 건조부를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 제2 건조부는 전기적 저항을 이용하는 오븐을 사용하거나 내부로 열풍을 주입하는 열풍기를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 상층액이 복합화된 섬유상 매트릭스를 가압하여 균일한 두께로 압축하는 가압롤러를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 매트 제조방법 등에 따르면, 고가의 원료를 사용하거나 초임계 건조를 하지 않고 물유리만을 원료로 하며 대기 중에서 건조 공정을 거치면서도 고성능의 실리카 에어로겔 함유 매트를 제조할 수 있다.

개질한 습윤겔 용액을 섬유 매트릭스와 복합함으로써 섬유와의 결합을 향상시키고 섬유의 손상을 미연에 방지할 수 있으며 에어로겔의 기공구조를 안정화시켜 에어로겔 물성과 함유 비율을 개선시킬 수 있다.

또한, 불연속적으로 진행되었던 종래의 에어로겔 복합체 제조방법을 개선하여, 실리카 에어로겔을 단일 반응조에서 제조하여 롤로 공급하는 섬유와 복합시키는 방법으로 에어로겔 매트를 연속적으로 제조할 수 있는 장점이 있다. 이러한 장점에 의해, 생산 및 설비비를 절감할 수 있고, 실리카 에어로겔 매트를 연속적으로 대량 제조할 수 있다.

이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.

먼저, 본 발명에 의한 매트의 제조방법을 설명한다.

본 발명에 의한 매트의 제조방법은 하기의 단계로 구성되어 있다.

먼저, 반응조에 물유리와 알코올을 혼합하여 습윤겔을 수득한다. 습윤겔의 제조시 물유리와 알코올의 반응을 촉진하는 산성용액을 더 첨가할 수 있다. 습윤겔의 제조시 산성용액을 더 첨가하는 경우 물유리, 산성용액 및 알코올을 동시에 첨가하여 습윤겔을 형성할 수도 있으며, 물유리를 산성 용액과 함께 혼합하여 실리카 졸을 합성한 후, 여기에 알코올을 첨가하여 습윤겔을 제조할 수 있다. 이와 같이 제조된 습윤겔은 표면이 실라놀기인 친수성 겔 상태이다.

상기 알코올로는 에탄올, 이소프로필알코올 또는 메탄올 등이 이용될 수 있고, 상기 산성 용액에는 염산, 황산, 질산 또는 아세트산 등의 산이 이용될 수 있다.

종래에는 실리카 졸에 유화제 및 분산제 등의 유기물질을 사용해 입자의 크기와 분산을 조절하고 겔화를 촉진하는 산성 또는 염기성 촉매를 첨가하여 가수분해와 축합반응을 거쳐야 했으나, 본 발명에 따르면 이와 같은 공정을 거치지 않고도 실리카 졸에 알코올을 첨가하여 겔을 얻을 수 있다.

상기 알코올은 물유리 대비 0.33~1의 부피비로 혼합되는 것이 바람직한데, 알코올의 부피비가 상기 범위를 벗어나는 경우 겔화가 진행되지 않거나 겔화 속도가 지나치게 길어지게 된다.

다음으로, 제 1 단계에서 얻은 습윤겔을 비극성 유기용매 및 유기실란 화합 물로 개질시키고 용매치환시킨다. 용매로는 이소프로필알코올, n-헥산, n-헵탄, 자일렌 또는 사이클로헥산 등의 비극성 유기 용매를 사용할 수 있으며, 유기실란 화합물로는 트리메틸클로로실란(trimethylchlorisilane, TMCS), 헥사메틸디실라잔(hexamethyldisilazane, HMDS), 메틸트리메톡시실란(methyltrimethoxysilane), 트리메틸에톡시실란(trimethylethoxysilane), 에틸트리에톡시실란(ethyltriethoxysilane), 페닐트리에톡시실란(phenyltriethoxysilane) 등이 사용될 수 있다.

사용량은 용매의 경우 습윤겔에 대하여 1~10의 부피비로, 유기실란 화합물의 경우 습윤겔에 대하여 0.1~4의 부피비로 혼합되는 것이 바람직하다. 용매의 부피비가 10 초과일 때와 유기 실란 화합물의 부피비가 0.1 미만일 때는 반응시간이 지나치게 길어지며, 또한 용매의 부피비가 4 미만일 때와 유기 실란 화합물의 부피비가 4 초과일 때는 급격한 반응으로 인해 습윤겔의 기공구조가 수축하여 밀도가 높아지거나, 건조 수축으로 인하여 균열이 발생하게 된다.

본 발명에 따르면 제 1 단계에서 습윤겔을 수득한 반응조에 비극성 유기용매 및 유기실란 화합물을 직접 투입하여 제 2 단계를 진행할 수 있으므로, 1단계에 이어 연속적으로 처리할 수 있고 공정을 간소화하고 비용을 절감할 수 있다.

다음으로, 반응조의 상층액을 분리하고, 분리된 상층액을 섬유상 매트릭스에 복합시킨다.

표면개질 반응을 통해 친수성 겔이 소수성으로 개질되면서 반응조 내에는 반응 결과물로 두 개의 용액으로 층분리가 일어나고, 상층 용액에는 기공수가 유기용 매로 바뀌어 가벼워진 소수성 겔이 물과 섞이지 않는 유기용액에 섞여 있으며, 하층의 용액은 겔 내부에서 빠져 나온 물이 주성분으로 물과 섞이는 알코올과 반응부산물이 혼재되어 있다. 반응조의 특정 높이에서 상층액 만을 분리해낼 수 있고 분리한 상층 용액은 롤을 풀어 공급하는 섬유와 복합한다. 상층 용액은 점도가 낮아 흐름성이 좋으므로 그대로 붓거나 적시는 방법으로 섬유에 겔이 들어갈 수 있으며, 섬유와의 복합을 좋게 하기 위해서 섬유를 가볍게 눌러 겔 용액이 빠르게 들어갈 수 있다. 따라서, 본 과정을 통해 섬유상 매트릭스를 실리카 겔로 복합시키게 된다. 다음에 겔이 복합된 섬유 매트릭스를 두개의 롤 사이를 통과하면서 일정 두께로 가압하면서 잉여의 유기 용액을 제거하여 건조시간을 줄일 수도 있다.

다음으로, 상기 겔이 복합된 섬유 매트릭스를 건조시킨다. 건조 공정은 일정한 온도로 진행할 수도 있으나, 상기 비극성 유기용매의 끓는점 이하의 온도에서 자연 상태로 대기 중에서 1차 건조하고 상기 비극성 유기용매의 끓는점 내지 300℃이하의 온도에서 2차 건조하는 다단계 공정으로 진행하는 것이, 겔 건조에 의한 수축속도를 섬유 존재로 조절할 수 있고 섬유와의 결합력을 개선할 수 있어 바람직하다. 왜냐하면, 실리카 망목 구조체가 수축되는 현상을 매트릭스가 잡아주는 효과가 있어, 상기 다단계의 건조과정을 통하여 건조시키면 이를 방지할 수 있기 때문이다. 비극성 유기용매로 헥산을 사용한 경우, 상온에서 1차 건조하고 69℃ 내지 300℃로 2차 건조하는 것이 바람직하다.

다음으로, 도 1을 참조하여 본 발명의 매트 제조장치를 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실리카 에어로겔 분말의 연속 제조장치를 개략적으로 도 시한 도면이다.

본 발명의 매트 제조장치는 앞서 설명한 본 발명에 따른 매트의 제조방법을 적용하여 매트를 제조하는 장치로서, 반응조(110), 섬유상 매트릭스 공급부(170), 상층액 배출부(181) 및 건조기(130, 150)를 포함한다.

반응조(110)는 물유리와 알코올이 혼합되어 습윤겔이 형성되며, 상기 습윤겔이 유기실란 화합물 및 비극성 유기용매와 혼합되어 표면 개질된다. 반응조(110)에는 물유리 주입구(111), 산성 용액 주입구(112), 알코올 주입구(113) 그리고 용매 주입구(114)가 구비된다. 용매 주입구(114)에는 비극성 유기용매와 유기실란 화합물을 함께 주입할 수 있다. 한편, 반응조(110)는 상기한 물질의 혼합을 위해 교반기를 구비할 수 있다.

상층액 배출부(181)는 상층 용액(A) 및 하층 용액(B)의 두 부분으로 나누어진 반응조의 용액 중 상층 용액을 배출하여 섬유상 매트릭스 공급부(170)로부터 공급된 섬유상 매트릭스(201)로 전달하는 부분이다. 상층액 배출부(181)를 통해 배출된 상층 용액(A)에는 소수화된 실리카 겔이 함유되어 있으며, 이 실리카 겔이 섬유상 매트릭스를 복합시키게 된다.

섬유상 매트릭스 공급부(170)는 섬유상 매트릭스를 계속적으로 공급하는 부분으로서, 섬유상 매트릭스 공급부(170)에 의해 공급된 섬유상 매트릭스(101)는 이송 벨트(191)와 같은 이송 수단에 의해 상층액 복합, 건조 등의 공정을 거칠 수 있도록 이송된다.

건조기(130, 150)는 상층액 배출부로부터 공급된 상층액에 의해 복합된 섬유 상 복합체를 건조시키는 부분이다. 소수화 처리된 겔의 건조시 발생될 수 있는 균열 생성 또는 깨짐을 방지하기 위하여, 건조기(130, 150)는 제1 건조부(130) 및 제2 건조부(150)를 포함하는 것이 바람직하다. 여기서, 제1 건조부는 상온 내지 상기 비극성 유기용매의 끓는점 이하의 온도에서 상기 섬유 복합체를 건조하고, 제2 건조부는 상기 비극성 유기용매의 끓는점 내지 300℃의 온도에서 상기 섬유 복합체를 건조한다. 제2 건조부(150)는 전기적 저항을 이용하는 발열체 혹은 내부로 열풍을 주입하는 열풍기를 포함할 수도 있다.

한편, 상기 매트 제조장치는 가압롤러(140)를 더 포함할 수 있으며, 이 가압롤러(140)는 상층액이 함침된 섬유상 매트릭스(101)를 가압하여 균일한 두께로 압축하게 된다.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범주 및 기술사상 범위 내에서 다양한 변경 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속하는 것도 당연한 것이다.

실시예 1

실리카가 주성분인 물유리 용액을 원료로 사용하여 반응조에 넣는다. 반응조 안에 물질을 혼합할 수 있는 속도가 제어되는 교반기가 설치되어있다. 1M의 염산을 물유리의 1/3 부피비로 넣은 후 2분간 저속으로 교반한다. 생성된 졸에 에탄올을 1:1 부피비로 넣어 교반하여 습윤겔을 합성한다. 습윤겔은 실리카 표면이 실라놀기 인 친수성 겔 상태이다. 다음으로 소수성 표면으로 개질 반응을 행하는데, 이소프로필알코올, 노르말헥산, 트리메틸클로로실란을 순서대로 넣어 반응시킨다. 친수성 겔이 소수성으로 개질되면서 두 개의 용액으로 층분리가 일어난다. 상층 용액을 15× 15× 1.25 cm³의 크기와 0.1 g/mL의 밀도를 갖는 섬유 매트릭스에 붓는다. 겔이 복합된 섬유를 1차 온도로 상온, 2차 온도로 유기용제의 끓는점～300℃ 범위에서 선택온도에 맞춰 건조한다. 최종적으로 합성된 에어로겔 복합체를 회수하여 특성을 분석하였으며, 최종 합성된 시트의 부피밀도 및 에어로겔 매트 내부의 에어로겔을 섬유 대비 부피분율을 구하여 표 1에 나타내었다.

실시예 2

상기 실시예 1과 같은 방법으로 소수성 겔이 적층된 섬유를 얻는다. 섬유를 일정한 압력을 가하여 1.25cm 두께로 압축한다. 압축한 섬유시트를 실시예 1과 같이 동일하게 건조하였다. 에어로겔의 복합체의 분석을 위해 최종 합성된 시트의 부피밀도 및 에어로겔 매트 내부의 에어로겔을 섬유 대비 부피분율을 구하여 표 1에 나타내었다.

실시예 3

상기 실시예 1과 같은 방법으로 소수성 겔을 얻는다. 상층용액을 구성하는 헥산용액의 부피가 1/2이 남을 때까지 휘발시킨다. 헥산 용액이 휘발되면서 상층용 액 대비 소수성 겔의 중량비가 증가한다. 실시예 1과 같이 동일하게 섬유와 복합시키고 건조한다. 최종 합성된 매트의 부피밀도 및 에어로겔 매트 내부의 에어로겔을 섬유 대비 부피분율을 구하여 표 1에 나타내었다.

[표 1]

실시예	매트 밀도 [g/mL]	에어로겔 부피분율 [%]
실시예 1	0.102	5.3
실시예 2	0.102	10.8
실시예 3	0.100	13.3

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 매트 제조장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명 *

110: 반응조 130, 150: 건조기

170: 섬유상 매트릭스 배출부 181: 상층액 배출부

Claims

(S1) 반응조에 물유리와 알코올을 넣고 혼합하여 습윤겔을 수득하는 단계;

(S2) 상기 반응조에 유기실란 화합물 및 비극성 유기용매를 첨가하고 혼합하여 상기 습윤겔의 표면을 개질시키는 단계;

(S3) 상기 반응조 내의 혼합액 중 상층액을 분리하여 섬유상 매트릭스에 함침시키는 단계; 및

(S4) 상기 상층액이 함침된 섬유상 매트릭스를 건조시키는 단계

를 포함하는 실리카 에어로겔을 함유하는 매트의 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 (S1) 단계는 반응조에 물유리, 산성용액 및 알코올을 혼합하여 습윤겔을 수득하는 것을 특징으로 하는 실리카 에어로겔을 함유하는 매트의 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 알코올은 에탄올, 이소프로필알코올 및 메탄올으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 실리카 에어로겔을 함유하는 매트의 제조방법.
제2항에 있어서,

상기 산성 용액은 염산, 황산, 질산 및 아세트산으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 산을 포함하는 것을 특징으로 하는 실리카 에어로겔을 함유하는 매트의 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 알코올은 물유리 대비 0.33~1의 부피비로 혼합되는 것을 특징으로 하는 실리카 에어로겔을 함유하는 매트의 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 비극성 유기용매는 이소프로필알코올, n-헥산, n-헵탄, 자일렌 및 사이클로헥산으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 실리카 에어로겔을 함유하는 매트의 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 유기실란 화합물은 트리메틸클로로실란, 헥사메틸디실라잔, 메틸트리메톡시실란, 트리메틸에톡시실란, 에틸트리에톡시실란 및 페닐트리에톡시실란으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 실리카 에어로겔을 함유하는 매트의 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 (S2) 단계에서, 상기 비극성 유기용매는 상기 습윤겔에 대하여 4~10의 부피비로, 상기 유기실란 화합물은 상기 습윤겔에 대하여 2~4의 부피비로 혼합되는 것을 특징으로 하는 실리카 에어로겔을 함유하는 매트의 제조방법.
제1항에 있어서,

상기 (S4) 단계는, 상온 내지 상기 비극성 유기용매의 끓는점 이하의 온도에서 상기 상층액을 건조하는 제1 건조 단계 및 상기 비극성 유기용매의 끓는점 내지 300℃의 온도에서 상기 상층액을 건조하는 제2 건조 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 실리카 에어로겔을 함유하는 매트의 제조방법.
제1항 내지 제9항에 따른 매트의 제조방법에 의해 제조된 실리카 에어로겔을 함유하는 매트.
물유리, 산성 용액 및 알코올이 혼합되어 습윤겔이 형성되며, 상기 습윤겔이 유기실란 화합물 및 비극성 유기용매와 혼합되어 표면개질되는 반응조;

섬유상 매트릭스를 공급하는 섬유상 매트릭스 공급부;

상기 섬유상 매트릭스 공급부로부터 공급된 섬유상 매트릭스에 상기 반응조 내의 혼합액 중 상층액을 배출하여 함침시키는 상층액 배출부; 및

상기 상층액이 함침된 섬유상 매트릭스를 건조시키는 건조기;

를 포함하는 매트의 제조장치.
제11항에 있어서,

상기 건조기는 상온 내지 상기 비극성 유기용매의 끓는점 이하의 온도에서 상기 상층액을 건조하는 제1 건조부 및 상기 비극성 유기용매의 끓는점 내지 300℃의 온도에서 상기 상층액을 건조하는 제2 건조부를 포함하는 것을 특징으로 하는 매트의 제조장치.
제11항에 있어서,

상기 제2 건조부는 내부로 열풍을 주입하는 열풍기를 포함하는 것을 특징으로 하는 매트의 제조장치.
제11항에 있어서,

상기 상층액이 함침된 섬유상 매트릭스를 가압하여 균일한 두께로 압축하는 가압롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 매트의 제조장치.