KR20110097252A - Heat insulation articles without segregation of insulating nano-powder and its manufacturing method - Google Patents

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Abstract

본 발명은 단열성을 발현하는 초미(超微)분말, 특히 에어로겔, 더욱 특히 실리카에어로겔이 시트, 매트 또는 이것을 함유한 성형체로부터 분리되지 않는 단열시트, 단열매트 또는 단열 기능을 발현하는 다양한 성형체 및 그 제조방법에 관한 것이다.
에어로겔은 유기용매에 함침되어진 후 고분자수지용융물에 혼합되어 전기방사법에 의해 방사됨으로써 나노섬유방사포 내의 나노섬유 적층 사이의 기공 내에 균질하게 분산되어 안정적으로 정착됨으로써 나노크기를 갖는 단열특성발현의 초미립자들이 섬유의 직포 사이로 빠져나오지 않게 된다.
단열특성 발현의 에어로겔 초미립자 분말이 나노섬유방사포로부터 이탈 또는 비산되지 않음으로써 인체에 유해하지 않고, 단열성 입자의 불균일 분산에 따른 단열체내의 국부적인 단열특성 편차 및 저하현상이 없다.
산업용, 건축용 단열체의 제조는 물론, 다양한 고분자 수지를 사용하여 얇은 단열 성형체의 제조가 가능하므로 방한복, 소방복, 방한부츠 등 인체에 적용되는 다양한 형태의 단열복 제조에 적용가능하다.
The present invention provides a variety of molded articles expressing heat insulating properties, especially aerogels, in particular aerogels, more particularly silica aerogels, which are not separated from sheets, mats or molded articles containing them, and various molded articles expressing heat insulating functions and their preparation. It is about a method.
Aerogels are impregnated with organic solvents, mixed with polymer resin melts, and spun by electrospinning. It will not escape between the woven fabrics.
Since the aerogel ultrafine particle powder expressing adiabatic properties does not escape or scatter from the nanofibers, it is not harmful to the human body, and there is no local adiabatic characteristic deviation and deterioration phenomenon in the insulator due to uneven dispersion of the adiabatic particles.
As well as the manufacture of insulators for industrial and construction, it is possible to manufacture a thin insulation molded body using a variety of polymer resins, it is applicable to the production of various types of insulation suits applied to the human body, such as winter clothes, fire fighting suits, winter boots.

Description

단열성 나노분말이 단열체로부터 분리되지 않는 단열체 및 그 단열체의 제조방법{HEAT INSULATION ARTICLES WITHOUT SEGREGATION OF INSULATING NANO-POWDER AND ITS MANUFACTURING METHOD} Heat insulator in which the insulating nanopowder is not separated from the heat insulator and a method of manufacturing the heat insulator {HEAT INSULATION ARTICLES WITHOUT SEGREGATION OF INSULATING NANO-POWDER AND ITS MANUFACTURING METHOD}

본 발명은 단열시트, 단열매트 또는 단열성형체의 제조에 관한 것이며, 더 상세하게는 단열성능을 발현하는 나노 크기의 초미립 분말들을 나노섬유로 구성된 나노섬유포 층의 나노망상 구조 내에 포집되게 함으로써 단열시트, 단열매트 또는 다양한 형태의 단열성형체에 함유된 이들 단열성 나노입자들이 해당 단열체로부터 분리되거나 이탈, 비산되지 않은 단열시트, 단열매트 또는 단열성형체 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to the manufacture of a heat insulating sheet, a heat insulating mat or a heat insulating molded article, and more particularly, to heat insulating sheet by allowing ultra-sized ultra-fine powders expressing heat insulating performance to be collected in a nano network structure of a nano fiber cloth layer composed of nano fibers. The present invention relates to a thermally insulating sheet, a thermally insulating mat or a thermally insulating molded product which is not separated from, separated from, or scattered from the thermally insulating material.

단열 및 보온은 가장 직접적인 또 하나의 저탄소 녹색성장의 방안이다. 10%의 보온 및 단열 효과는 단순 계산으로 10%의 에너지를 절감할 수 있으며, 이산화탄소 발생을 10% 억제하는 효과를 갖는다. 그러한 까닭에 고기능성의 단열 및 보온 소재를 개발하는 연구는 인류의 에너지 및 환경문제를 해결하기 위해 매우 효과적으로 추진해야 할 과제이다. Insulation and insulation are another most direct way of low carbon green growth. 10% thermal and thermal insulation effect can save 10% energy by simple calculation and have 10% suppression of carbon dioxide generation. For this reason, research on developing high-performance insulation and thermal insulation materials is a very effective task to solve human energy and environmental problems.

보온 및 단열재에 대한 인류의 연구는 매우 그 역사가 깊으며 인공적으로 합성한 소재인 에어로겔을 비롯하여 천연의 소재로서 기공을 지닌 다양한 형태의 규산염광물들이 제안된 바 있다. 이들 중 에어로겔은 마이크로 크기 및 메조 크기의 기공을 지닌 고다공성 네트워크로 구성된 고체물질로서 초경량, 초단열의 특성 외에도 촉매재료, 광학 및 음향재료, 저유전재료 등의 다양한 용도도 기대되는 소재이다. 에어로겔은 그 종류 또한 다양하여, 폴리이미드에어로겔 등의 유기에어로겔, 금속카바이드에어로겔, 탄소에어로겔, 실리카에어로겔, 알루미나에어로겔 등의 무기에어로겔 등 수많은 형태의 에어로겔이 제안된 바 있다. Human studies on thermal insulation and insulation have a long history, and various types of silicate minerals with pores as natural materials have been proposed, including aerogels, which are artificially synthesized materials. Among them, aerogel is a solid material composed of a highly porous network having micro-sized and meso-sized pores. In addition to ultra-light and ultra-insulated properties, aerogels are expected to be used for various applications such as catalytic materials, optical and acoustic materials, and low dielectric materials. There are various types of aerogels, and many types of aerogels have been proposed, such as organic aerogels such as polyimide aerogels, metal carbide aerogels, carbon aerogels, silica aerogels, and inorganic aerogels such as alumina aerogels.

실리카에어로겔은 여러 종류의 에어로겔 중 보온 및 단열특성이 특히 뛰어난 소재이다. 그러한 까닭에 보온 및 단열재료로서 실리카에어로겔의 제조와 관련한 수많은 특허, 예컨대 대한민국특허 10-0680039, 미국공개특허 2009-0247655, 미국공개특허 2008-0311398, 미국공개특허 2007-0167534, 미국공개특허 2004-0132846, 미국공개특허 2006-0229374, 미국공개특허 2004-0132845, 미국공개특허 2004-0087670, 미국공개특허 2004-0077738, 미국특허 4,987,327, 미국특허 4,717,708, 및 다양한 연구결과가 제안된 바 있을 뿐만 아니라 이미 세계적으로 실리카에어로겔을 양산화하는 생산시설이 건설되어 가동되고 있다. Silica aerogel is a material with excellent thermal insulation and heat insulating properties among various airgels. For this reason, numerous patents related to the manufacture of silica aerogels as thermal insulation and thermal insulation materials, such as Korean Patent 10-0680039, US Patent Publication 2009-0247655, US Patent Publication 2008-0311398, US Patent Publication 2007-0167534, US Patent Publication 2004- 0132846, US Patent Publication 2006-0229374, US Patent Publication 2004-0132845, US Patent Publication 2004-0087670, US Patent Publication 2004-0077738, US Patent 4,987,327, US Patent 4,717,708, and various research results have been proposed as well as already The production facilities for mass production of silica aerogels are being built and operated around the world.

그러나 이 실리카에어로겔을 비롯한 에어로겔은 초경량, 초미립의 나노분체인 까닭에 미분체 상태로서의 활용 및 응용에 크게 제한을 받고 있다. 그러므로 이 에어로겔이 지닌 특성을 활용하고 이용하기 위해서는 이들 미분체 상태로부터 용도에 따라 다양한 형태로 물리화학적으로, 기계적으로 견고하고 안정된 형상으로 변모되거나 또는 그 형태를 유지할 수 있어야 한다. 이에 따라 실리카에어로겔을 보온 및 단열재로서 사용하기 위해 다양한 형태로 형상화하기 위한 수많은 특허가 제안되었다. 이들은 시트형으로서 예컨대 대한민국 공개특허 10-2007-0052269, 미국공개특허 2009-0029147, 미국공개특허 2008-0241490, 매트 등의 판상형으로서 예컨대 미국공개특허 2009-0229032, 미국공개특허 2007-0014979, 미국공개특허 2009-0029109, 미국공개특허 2006-0269734, 미국공개특허 2006-0199455, 미국공개특허 2009-0104401, 미국공개특허 2002-0094426, 괴상 형태로서 예컨대 미국공개특허 2008-0303059, 미국공개특허 2006-0246806, 미국공개특허 2006-0144013, 환형상의 띠 모양으로서 예컨대 미국공개특허 2007-0176282, 미국공개특허 2007-0102055, 미국공개특허 2006-0196568 또는 특별한 형태를 유지하지 않은 복합체로서 예컨대 미국공개특허 2008-0105373, 미국공개특허 2008-0087870, 미국공개특허 2007-0208124, 미국공개특허 2009-0082479, 미국공개특허 2008-0287561 등의 형태로 매우 다양하다. 이들 특허 중 일부는 Aspen사(社) 등이 이미 실용화하여 단열매트 또는 단열시트 등으로 형상화된 제품으로 생산하고 있다. However, aerogels, including silica aerogels, are extremely lightweight and ultrafine nanopowders, and thus are limited in their application and application as a fine powder state. Therefore, in order to utilize and utilize the characteristics of the airgel, it is necessary to be able to change from these fine powder states into various forms depending on the use, and to maintain or maintain the shape which is physicochemically, mechanically and stably. Accordingly, numerous patents have been proposed for shaping silica aerogels into various forms for use as thermal insulation and insulation. They are sheet-like, for example, Korean Patent Publication No. 10-2007-0052269, US Patent Publication 2009-0029147, US Patent Publication 2008-0241490, Matt, such as a plate, such as US Patent Publication 2009-0229032, US Patent Publication 2007-0014979, US Patent Publication 2009-0029109, U.S. Patent Publication 2006-0269734, U.S. Patent Publication 2006-0199455, U.S. Patent Publication 2009-0104401, U.S. Patent Publication 2002-0094426, As a bulk form, for example U.S. Patent Publication 2008-0303059, U.S. Patent Publication 2006-0246806, U.S. Patent Application Publication No. 2006-0144013, annular band shape, for example, U.S. Patent Publication 2007-0176282, U.S. Patent Publication 2007-0102055, U.S. Patent Publication 2006-0196568 or a composite that does not maintain a particular form, for example, U.S. Patent Publication 2008-0105373, US Patent Publication 2008-0087870, US Patent Publication 2007-0208124, US Patent Publication 2009-0082479, US Patent Publication 2008-0287561 and the like in a variety of forms. Some of these patents have already been put to practical use by Aspen, Inc., and are produced as products shaped as insulation mats or insulation sheets.

이 실용화된 제품인 단열매트 또는 단열시트를 비롯하여 이들 특허들에서 제안된 실리카에어로겔의 형상화 방법은 실리카에어로겔을 섬유와 복합체를 만들거나 또는 접착제를 이용하여 형상화하거나 또는 접착제를 이용하여 섬유상에 접착되게 한 것이다. 또는 실리카에어로겔의 제조과정 중 건조전의 에어로겔을 사용하여 섬유상과 복합상을 만든 후 초임계상태에서 건조한 후 형상화하는 방법도 사용하고 있다.The method of shaping the silica aerogels proposed in these patents, including this practical product, an insulating mat or an insulating sheet, is to make the silica aerogels into a composite with the fibers, or to shape them with an adhesive or to adhere them to the fibers with an adhesive. . Or during the manufacturing process of silica aerogels using aerogels before drying using a method of forming a fibrous and composite phase and drying in a supercritical state and then shaping.

실리카에어로겔을 사용하여 보온 단열의 목적으로 소정의 성형체를 만드는 경우 그 성형체는 몇 가지의 조건을 갖추어야 한다. 첫째는 안정된 형상을 지녀야 한다. 둘째는 실리카에어로겔이 목적하는 안정된 성형체에 내재 된다고 하더라고 실리카에어로겔의 구조가 파괴되거나 변경되어 본래의 단열 및 보온기능을 상실하거나 저하되어서는 않된다. 셋째는 안정된 성형체에 함유되거나 내재 된 실리카에어로겔이 사용시 분리되거나 이탈되지 말아야 한다. When using a silica airgel to form a molded article for the purpose of thermal insulation, the molded article must meet several conditions. First, you must have a stable image. Second, even if the silica aerogel is inherent in the desired stable molded body, the structure of the silica aerogel should not be destroyed or altered to lose or degrade the original insulation and thermal insulation function. Third, silica aerogels contained in or embedded in stable moldings should not be separated or separated during use.

그러나 제안된 특허를 바탕으로 실용화된 단열매트 또는 단열시트 등의 성형체는 실리카에어로겔이 사용에 적합한 형태로 구성되거나 또는 실리카에어로겔이 성형체 내에 내재 된 후에도 그 안정성이 낮아 쉽게 성형체로부터 분리 및 이탈되어 나오는데, 이 실리카에어로겔은 초미립, 초경량인 까닭에 구성체로부터 이탈된 경우 심한 비산 현상을 일으켜 보온, 단열 시설의 설치 작업시 심각한 작업공해를 일으키는 원인이 되어 그 불편함은 이루 말할 수 없다. However, molded articles such as heat-insulated mats or heat-insulated sheets, which are practically applied based on the proposed patent, are easily formed and separated from the molded body due to their low stability even after the silica aerogel is formed in a form suitable for use or the silica aerogel is embedded in the molded body. Since the silica airgel is ultra fine and ultra light, it causes severe scattering when separated from the composition, causing serious work pollution during thermal insulation installation work.

따라서 실리카에어로겔은 가능한 한 성형체로부터 분리되지 않아야 하는데 실제로 실리카에어로겔이 분말상인 경우, 그 크기가 나노미터의 수준에 불과하여 분말상태를 그대로 이용하여 매트 등의 성형체에 안정적으로 함유시키는 것은 대단히 어려운 일이다. 현재 제안된 실리카에어로겔을 함유한 단열매트 등의 성형체 등은 실리카에어로겔의 제조공정상 건조과정에서 유리섬유 또는 탄소섬유상의 부직포에 함유되어 보온체 및 단열체로 제조되어 지나, 상기한 미립분말의 분리를 피할 수 없어서 실제 이들 단열매트를 사용하여 보온 시공 공사를 할 때 실리카에어로겔이 비산하여 피부에 달라붙어 피부를 심하게 자극하며 심한 경우 피부병을 유발하기도 하는 까닭에 탁월한 단열 보온특성이 있음에도 그 사용이 기피 되고 있는 상황이다. Therefore, the silica airgel should not be separated from the molded body as much as possible. In fact, when the silica airgel is in the form of powder, it is very difficult to stably contain it in the molded body such as mat by using the powder state as it is only nanometer level. . The presently proposed molded articles such as insulation mats containing silica aerogels are contained in glass fibers or carbon fiber nonwoven fabrics during the drying process of silica aerogels, and are manufactured as a heat insulating body and a heat insulator, thereby avoiding the separation of the fine powder. In fact, when the insulation construction work using these insulation mats, the silica airgel is scattered and sticks to the skin, causing severe skin irritation, and in severe cases, it can cause skin disease. Situation.

한편, 기 제안된 특허중 성형체를 괴상으로 형상화한 방안은 새지 않은 형틀이나 구조물 속에 실리카에어로겔을 충진시켜 사용하는 방법도 있는데, 이는 상기와 같은 기존 제품의 형태로 성형체화 하는 경우의 문제점을 해결할 수 있는 방안이 될 수 있으나 작업의 편의성이 크게 부족하여 실용화를 기대하기 어렵다.On the other hand, the proposed method of shaping the molded body in the form of a mass is also a method to use the silica aerogel filled in the mold or structure not leaked, which can solve the problem of forming the molded product in the form of the existing products as described above It may be a plan, but it is difficult to expect practical use due to the lack of convenience.

또한 기존 제품인 단열매트, 단열시트의 경우처럼 나노미터 크기의 실리카에어로겔 입자를 섬유상의 기질 표면에 부착 또는 성형체 내에 내재시켜 단열매트 등을 제조하는 것은 실리카에어로겔이 초경량, 초미립의 상태이므로 성형체 내에 내재시킬 량의 조절이 어려울 뿐 아니라 섬유상매트 내에 균일 분산이 용이하지 않아 최종적으로 생산된 단열매트 내에 국부적인 열전도도에 편차가 생기며, 제조시마다 제품 성능이 균일하지 않는 단점이 발견되기도 한다.In addition, as in the case of existing thermal insulation mats and thermal insulation sheets, the production of thermal insulation mats by attaching nanometer-sized silica aerogel particles to the surface of a fibrous substrate or incorporating them into a molded body is inherent in the molded body because the silica aerogel is ultra light and ultra fine. Not only is it difficult to control the amount of the material to be uniformly dispersed in the fibrous mat, so that the local thermal conductivity in the finally produced insulation mat, there is a disadvantage that the product performance is not uniform at every production.

그러므로 보온 단열의 기능을 발현하는 초경량, 초미립의 실리카에어로겔이 성형체로부터 분리되거나 또는 이탈되어 비산되지 않으며, 단열기능의 실리카에어로겔 분말이 일정량 주입되고, 단열매트에 균일하게 분산된 단열시트, 단열매트 또는 목적하는 일정 형태를 지닌 단열 성형체 및 그 제조 방법의 발명은 관련 산업분야에서 매우 시급히 요구되는 당면과제이다.Therefore, ultra-light and ultra-fine silica aerogels expressing the function of thermal insulation are not separated or separated from the molded body, and a certain amount of silica aerogel powder is injected into the insulation, and the insulation sheet and the insulation mat are uniformly dispersed in the insulation mat. Alternatively, the invention of the insulating molded article having a desired form and a method of manufacturing the same is a very urgent problem in the related industry.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 실리카에어로겔 등 단열성능을 지닌 다양한 형태의 나노크기의 초미립 분체가 단열시트, 단열매트 등 단열기능의 성형체에 정량 주입될 수 있을 뿐만 아니라, 단열매트 내에 국부적인 단열성능 저하가 나타나지 않도록 균일하게 분산되도록 하며, 특히 이 단열성능을 발현하는 실리카에어로겔과 같은 초미립 분체가 단열시트, 단열매트 등 단열성형체로부터 분리, 이탈 또는 이탈 비산됨이 없는 단열시트, 단열매트 또는 관련 형태의 단열성형체를 제조할 수 있는 방안을 마련하는 것이다.The present invention is to solve the conventional problems as described above, an object of the present invention is to quantitatively injected into a molded article of a thermal insulation function, such as a thermal insulation sheet, a thermal insulation mat of various sizes of nano-sized powder having a thermal insulation performance, such as silica airgel In addition, it is possible to uniformly disperse the thermal insulation performance in the thermal insulation mat, so that the ultra-fine powder such as silica aerogel expressing the thermal insulation performance is separated and separated from the thermal insulation molding such as the thermal insulation sheet and the thermal insulation mat. Or to provide a way to manufacture a thermal insulation sheet, a thermal insulation mat or a related type of insulation molded without escape scattering.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 이론상으로, 마이크론 이하 수 나노미터 크기를 갖는 단열발현성 초미립 분체, 구체적으로는 에어로겔, 더 구체적으로는 실리카에어로겔 등이 일정한 형태의 단열시트, 단열매트 또는 요구되는 성형체에 균일하게 포함되고, 포함된 이들 단열발현성 미립자가 이들 성형체로부터 분리되지 않고 안정적으로 존재하기 위해서는 이들 초미립자를 가두어 둘 수 있는, 이들 초미립자의 크기보다 작은 기공을 지닌 그물망 구조를 갖는 결합체가 요구되며, 본 발명에서는 이러한 결합체를 수 나노미터 크기의 직경을 갖는 나노섬유를 이용하되, 이 나노섬유를 내재시켜야 할 실리카에어로겔의 크기보다 작은 기공을 갖는 망상구조의 섬유포가 이루어 질 수 있도록 적층시킴으로서 목적하는 바를 이루고자 한다. A feature of the present invention for achieving the above object is, theoretically, a heat insulating sheet ultra-fine powder having a size of several nanometers or less, in particular aerogel, more specifically, silica aerogel, etc. , Meshes with pores smaller than the size of these ultrafine particles, which are uniformly contained in the insulating mat or the required shaped body, and which can contain these ultrafine particles in order to be contained stably without being separated from these shaped bodies. There is a need for a conjugate having a structure, and in the present invention, a nanofiber having a diameter of several nanometers is used, and a network of fiber cloth having pores smaller than the size of a silica aerogel in which the nanofibers are to be embedded is made. To achieve the desired purpose by laminating All.

본 발명에서 나노섬유의 제조는 기본적으로 고분자 용액이나 용융체에 고전압을 걸어 폴리머제트(polymer jet)를 유발시켜 나노섬유를 제조하는 전기방사법(電氣紡絲法)의 원리를 이용한다. 즉, 본 발명에서는 단열성의 초미립 분체인 나노크기의 실리카에어로겔을 고분자 용액에 혼입하여 이 고분자 물질을 전기방사법에 의해 방사(紡絲)하는 과정에서 실리카에어로겔이 동반되게 함으로써 나노섬유로 이루어지는 적층 사이에 실리카에어로겔이 균일하게 내재되게 하는 것이다. 그리고 이때 제조되는 나노섬유의 직경의 크기를 조절할 수 있는 나노섬유 방사의 조건과, 나노섬유포에 형성되는 망의 크기가 실리카에어로겔 입자의 크기보다 작아지게 적층이 이루어지게 함으로써 이론적으로, 본 발명의 목적을 달성할 수 있다.In the present invention, the production of nanofibers basically uses the principle of electrospinning to produce nanofibers by applying a high voltage to a polymer solution or a melt to induce a polymer jet. That is, in the present invention, the nano-sized silica aerogel, which is a thermally insulating ultra-fine powder, is mixed in a polymer solution, and the silica aerogel is entrained in the process of spinning the polymer material by electrospinning. Silica airgel is to be uniformly embedded in the air. And in this case, the conditions of the nanofiber spinning to control the size of the diameter of the nanofibers prepared, and the size of the mesh formed on the nanofiber cloth is made smaller than the size of the silica aerogel particles theoretically, the object of the present invention Can be achieved.

본 발명에 따라, 이러한 공정에 따른 본 발명의 수단이 잘 이루어지도록 하기 위해서는 일차적으로 단열발현의 초미세입자인 실리카에어로겔이 방사를 위한 고분자 물질 내에 균일하게 분산되게 하여야 하는데, 나노미터 크기의 초미립 분체를 엄청난 크기의 차이가 나는 고분자 물질 내로 균일하게 도입하는 것이 쉽지 않으며, 더욱이 실리카에어로겔은 초경량으로 인해 극단적으로 밀도가 낮기 때문에, 고분자물질을 용매를 사용하여 녹인 다음 액상으로 만들어 후 이에 직접적으로 혼합한다고 하더라도 그 고분자물질과의 혼합이 쉽지 않다. 그러므로 실리카에어로겔을 일차적으로 용매에 함침 분산시킨 후, 이 용매에 함침 분산된 실리카에어로겔을 이차적으로 고분자수지물질에 도입하는 것이 공정상 처리하기가 용이하다. 특히 실리카에어로겔은 강한 소수성을 지니고 있으므로 물 또는 극성 용매에는 그 분산자체가 거의 불가능하며, 실리카에어로겔을 분산시키는 용매가 고분자수지와 화학적 반응을 동반할 가능성이 있는 용매 또한 채용이 불가능하다. 일단 유기용매에 함침 분산된 실리카에어로겔은 고분자수지가 액상이거나 또는 다른 용매를 통해 용해되어 액상으로 되어 있는 경우 고분자수지상에 쉽게 분산 혼합될 수 있으므로 문제가 되지 않으며, 고상의 고분자수지에 도입되는 경우 실리카에어로겔을 분산시킨 용매가 고상의 고분자수지를 녹일 수 있는 경우라도 문제가 되지 않는다. 그러나 고상의 수지가 방사를 위해 용용되는 경우 실리카에어로겔을 함침 분산시킨 용매의 비점이 고상의 수지 방사를 위한 용용온도보다 낮을 경우, 나노섬유제조를 위한 수지 방사 전에 실리카에어로겔을 분산시킨 상태의 용매가 휘발하므로 고상의 고분자 수지내 실리카에어로겔의 분산효율를 떨어뜨리고 심한 경우 고분자수지로부터 분리되는 현상까지 유발하게 된다. 그러므로 실리카에어로겔을 일차적으로 균일하게 함침 분산시켜야할 적절한 용매의 선택은 매우 중요하다. 본 발명에서는 n-Hexane, Cyclohexane, DMF, p-Xylene, toluene 등을 비롯하여 다양한 비극성용매을 사용한다. According to the present invention, in order to achieve the means of the present invention according to this process, the silica aerogel, which is primarily an ultrafine particle of adiabatic expression, should be uniformly dispersed in the polymer material for spinning, and the nano fine particle powder It is not easy to uniformly introduce into the polymer materials with enormous size difference, and since silica aerogels are extremely low due to their ultra-light weight, they are dissolved in a solvent and then made into a liquid phase and mixed directly. Even if mixed with the polymer is not easy. Therefore, after impregnating and dispersing the silica aerogel in a solvent, it is easy to process the silica aerogel impregnated and dispersed in the solvent into the polymer resin material. In particular, since silica aerogels have strong hydrophobicity, the dispersion itself is almost impossible in water or polar solvents, and solvents in which silica aerogels may be accompanied by chemical reactions with polymer resins are also impossible. The silica aerogel, once impregnated in an organic solvent, is not a problem because the polymer resin can be easily dispersed and mixed on the polymer resin when the polymer resin is in a liquid state or dissolved in another solvent and becomes liquid. It does not matter even if the solvent in which the airgel is dispersed can dissolve the solid polymer resin. However, when the solid resin is melted for spinning, when the boiling point of the solvent impregnated and dispersed in the silica aerogel is lower than the melting temperature for spinning the solid resin, the solvent in which the silica aerogel is dispersed before the spinning of the resin for nanofiber production As it volatilizes, the dispersion efficiency of the silica aerogel in the solid polymer resin is reduced, and in severe cases, the separation from the polymer resin is caused. Therefore, the selection of a suitable solvent to impregnate and uniformly disperse the silica aerogels is very important. In the present invention, a variety of nonpolar solvents are used, including n-Hexane, Cyclohexane, DMF, p-Xylene, toluene, and the like.

본 발명에 따라, 단열성능을 지닌 초미립 분체인 실리카에어로겔이 균일하게 분산되고 일정량 함유된 단열매트 등 단열성형체로부터 분리되거나 또는 이탈 비산됨이 없는 단열시트, 단열매트 또는 관련 형태의 단열성형체는 다음과 같은 공정을 통해 얻어진다. 즉, 이 제조방법은, According to the present invention, a thermally insulating sheet, a thermally insulating mat, or a related type of thermally insulating sheet, in which the silica aerogel, which is an ultrafine powder having thermal insulation performance, is uniformly dispersed and separated or separated from the thermally insulating body such as an insulating mat containing a certain amount, is not dispersed. It is obtained through the same process. That is, this manufacturing method is

단열특성을 발현하는 초미립 분체, 더 구체적으로는 실리카에어로겔을 유기용매에 대한 중량비로 0.01 내지 10 중량비 되게 유기용매에 함침시키는 단계(1-1공정)과; Impregnating the ultra-fine powder, more specifically, silica aerogel, which exhibits adiabatic properties, with the organic solvent in a weight ratio of 0.01 to 10 weight ratio, based on the weight ratio of the organic solvent (step 1-1);

유기용매가 함침된 실리카에어로겔의 표면특성을 개질하는 단계(1-2공정); Modifying the surface properties of the silica aerogel impregnated with an organic solvent (step 1-2);

유기용매에 함침된 실리카에어로겔을 나노방사시 요구되는 일정한 점도를 유지할 수 있도록 일정량을 액상의 고분자수지물질에 도입하여 균일하게 혼합하는 단계(2-1공정), 또는 유기용매에 함침된 실리카에어로겔을 나노방사시 요구되는 일정한 점도를 유지할 수 있도록 일정량을 가온에 의해 용융되어 있는 고분자수지물질에 도입하여 균일하게 혼합하는 단계(2-2 공정);In order to maintain a constant viscosity required for nanospinning the silica aerogel impregnated with the organic solvent, a predetermined amount is introduced into the liquid polymer resin material and mixed uniformly (Step 2-1), or the silica aerogel impregnated with the organic solvent Mixing uniformly by introducing a predetermined amount into the molten polymer resin material by heating so as to maintain a constant viscosity required during nanospinning (step 2-2);

실리카에어로겔이 균일하게 함유된 고분자수지물질로부터 전기방사법에 의해 나노섬유를 제조함으로써 실리카에어로겔을 나노섬유와 분리되지 않도록 나노섬유와 함께 적층하여 시트 또는 매트를 제조하는 단계(3공정);Preparing a sheet or a mat by laminating the silica aerogel together with the nanofibers so as not to be separated from the nanofibers by preparing nanofibers from the polymer resin material containing the silica aerogels uniformly (step 3);

나노섬유가 적층되어 이루어진 나노섬유방사포(紡絲布) 중의 실리카에어로겔을 건조하여 실리카에어로겔 중의 유기용매을 제거하는 단계(4공정); 및Drying the silica aerogel in the nanofiber spinning cloth in which the nanofibers are laminated to remove the organic solvent in the silica aerogel (step 4); And

상기 4공정에 의해 얻어진 실리카에어로겔이 내재되어 적층된 나노섬유방사포를 저온 또는 고온 조건 등 다양한 목적의 용도에 따라 열처리하는 단계(5공정) 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 단열성 초미분, 구체적으로는 실리카에어로겔이 분리, 이탈되어 나오지 않는 단열시트, 단열매트 또는 단열성형체의 제조방법이다.Insulating ultrafine powder, characterized in that it comprises a step (5 steps) of heat-treating the nanofiber radiation cloth in which the silica aerogel obtained by the above step 4 is embedded in accordance with the purpose of various purposes, such as low temperature or high temperature conditions, specifically Silica aerogel is a method of manufacturing a heat insulating sheet, a heat insulating mat or a heat insulating molded article is not separated and separated.

본 발명에서 단열매트를 제조하는 데에 필요한 단열성 미분체를, 편의상 실리카에어로겔을 들어 설명하지만, 이는 바람직한 예시일 뿐, 본 발명에서 단열성 미분체를 실리카에어로겔에 국한되는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명은 예컨대 상기 초미립 분체로서 실리카에어로겔 외에, 금속카바이드에어로겔, 탄소에어로겔, 알루미나에어로겔과 같은 무기에어로겔, 폴리이미드에어로겔과 같은 유기에어로겔, 다공성실리카, 다공성 해포석, 다공성펄라이트, 다공성유리, 다공성마그네시아, 다공성현무암과 같은 광물성 초미립 분체도 사용할 수 있다. In the present invention, the heat-insulating fine powder required for preparing the heat-insulating mat will be described for the sake of convenience of the silica aerogel, but this is only a preferable example, and the heat-insulating fine powder should not be construed as being limited to the silica aerogel in the present invention. The present invention, for example, in addition to the silica aerogel as the ultra fine powder, metal carbide aerogels, carbon aerogels, inorganic aerogels such as alumina aerogels, organic aerogels such as polyimide aerogels, porous silica, porous calcite, porous pearlite, porous glass, porous magnesia, Mineral ultrafine powders such as porous basalt can also be used.

상기 1-1 공정에서 적절한 유기용매를 단열특성의 분말, 보다 구체적으로는 실리카에어로겔의 기공에 함침시키는 것은 균질분산을 도모하는 외에 상기한 바와 같이 방사과정으로부터 건조 및 열처리과정에서 실리카에어로겔의 구조파괴로 인한 단열특성을 상실하지 않도록 하기 위함이다. 이를 위해서 n-헥산, 사이크로헥산, DMF, p-Xylene 등 -OH기를 갖고 있지 않은 비극성 유기용매가 가급적 바람직하나 본 발명의 1-2 공정 이후에 따르는 후속적인 공정에서 상기한 바와 같이 함침된 실리카에어로겔이 고분자수지로부터 분리되거나 뭉치는 현상, 또는 고상의 고분자수지를 녹인 용매와의 반응 등의 현상이 발생하지 않은 조건을 갖춘 다양한 유기 용매를 사용할 수 있다. 함침되는 실리카에어로겔의 량은 유기용매에 대한 중량비로서 0.01 내지 10 중량비로 사용가능하나 바람직하게는 실리카에어로겔에 유기용매를 함침한 상태가 흐름성이 있는 슬러지 상태를 유지하여 고분자수지 물질과 잘 혼합할 수 있을 정도가 적절하다. 실리카에어로겔의 량을 유기용매에 대해 0.01 중량비 이하로 하더라도 큰 문제는 발생되지 않으나 최종적으로 제조되는 시트, 매트 또는 성형체내에 존재하게 될 실리카에어로겔의 량이 적어서 단열 및 보온기능이 낮아질 수 있기 때문이며, 또한 이 조건은 상대적으로 과량의 용매가 사용되기 때문에 일정량 이상의 과량의 유기용매를 사용하는 것은 향후 나노방사 적층 후 건조 제거해야 하므로 경제적으로나 환경적인 측면에서 바람직하지 않다. 10중량비 이상으로 하는 경우 실리카에어로겔, 실리카에어로겔을 함친시킨 용매 그리고 고분자수지로 구성된 방사원료전체의 점도가 지나치게 높아져 나노방사시 원료토출구 쪽으로 원료공급이 어렵게 되어 나노방사의 진행이 여의치 못하기 때문이다. Impregnating the appropriate organic solvent in the thermally insulating powder, more specifically, the pores of the silica aerogel in step 1-1, promotes homogeneous dispersion, and as described above, destroys the structure of the silica aerogel during drying and heat treatment. This is to prevent the loss of thermal insulation properties. For this purpose, non-polar organic solvents having no -OH groups such as n-hexane, cyclohexane, DMF, and p-Xylene are preferred, but silica impregnated as described above in a subsequent step following step 1-2 of the present invention. Various organic solvents may be used in which the aerogels are separated or agglomerated from the polymer resin or react with a solvent in which the solid polymer resin is dissolved. The amount of silica air gel to be impregnated may be used in a weight ratio of 0.01 to 10 as a weight ratio with respect to the organic solvent. Preferably, the silica air gel is impregnated with the organic solvent to maintain a flowing sludge and mix well with the polymer resin material. It is appropriate enough. Even if the amount of silica aerogel is less than 0.01 weight ratio with respect to the organic solvent, it does not cause a big problem, but the amount of the silica aerogel to be present in the sheet, mat or molded product to be finally produced may lower the thermal insulation and thermal insulation function. In this condition, since an excessive amount of solvent is used, using an excess amount of an organic solvent is not preferable in terms of economic and environmental aspects because it needs to be dried and removed after nanospinning in the future. If the ratio is 10 weight ratio or more, the viscosity of the whole raw material consisting of silica aerogel, a solvent containing silica aerogel, and a polymer resin becomes too high, making it difficult to supply the raw material toward the raw material outlet during nanospinning.

상기 1-2 공정에서 실리카에어로겔의 표면개질의 목적도 1-1 공정의 목적과 같이 방사과정으로부터 건조 및 열처리과정에서 실리카에어로겔의 구조파괴로 인한 단열특성을 상실하지 않도록 하기 위함이다. 더 구체적으로는, 나노섬유 적층에 함유된 실리카에어로겔이 실리카에어로겔의 제조공정상 순도가 낮거나 건조처리가 제대로 이루어지지 못하여 수분 또는 -OH기가 실리카에어로겔에 남아 있는 경우는 향후 나노섬유제조시 방사공정을 비롯한 건조 및 열처리과정에서 수분의 증발 또는 이들 -OH기들 사이의 반응으로 인해 실리카에어로겔의 기공이 수축되거나 파괴될 수 있기 때문이다. 그러므로 실리카에어로겔의 제조공정에 따라 차이가 있을 수 있으나, 이 1-2의 표면개질 공정은 순도가 높고 잘 건조처리되어 실리카에어로겔 내에 -OH기가 존재하지 않은 실리카에어로겔을 사용하는 경우 1-1의 공정만으로서도 목적하는 바를 이룰 수 있으므로 선택적인 공정으로 이해되어야 한다. 이 표면개질을 위해서 크로로실란, 메칠클로로실란, 디메칠클로로실란, 트리메칠클로로실란(tri-methylchloro silane) 등 다양한 형태의 유기실란 화합물의 사용이 가능하며 바람직하게는 트리메칠크로로실란이 바람직하다. 표면개질을 위해 이와 같은 유기실란 화합물을 사용하는 이유는 이들 화합물이 -OH기와 카플링(coupling)반응을 하여 -OH기와 결합을 이루기 때문에 건조 및 열처리공정에서 -OH기와 -OH기의 상호반응에 의한 실리카에어로겔의 기공파괴를 차단할 수 있기 때문이다. The purpose of surface modification of the silica aerogel in the 1-2 process is to prevent loss of thermal insulation properties due to structural destruction of the silica aerogel during drying and heat treatment from the spinning process as in the 1-1 process. More specifically, when the silica aerogel contained in the nanofiber lamination has low purity or poor drying treatment in the manufacturing process of the silica aerogel, and moisture or -OH groups remain in the silica aerogel, the spinning process may be performed during the nanofiber manufacturing. This is because pores of the silica aerogel may shrink or break due to evaporation of moisture or reaction between these -OH groups during drying and heat treatment. Therefore, there may be a difference depending on the manufacturing process of the silica airgel, but the surface modification process of 1-2 is high purity and well dried so that the process of 1-1 when using the silica airgel without -OH group in the silica airgel It should be understood as an alternative process because it alone can achieve its purpose. For this surface modification, various types of organosilane compounds such as chromosilane, methylchlorosilane, dimethylchlorosilane and trimethylmethylsilane may be used, and trimethylchlorosilane is preferable. Do. The reason for using such an organosilane compound for surface modification is that these compounds combine with -OH groups by coupling with -OH groups to form -OH groups. This is because the pore breakage of silica airgel can be blocked.

상기 2-1공정 및 2-2공정은 다 같이 유기용매가 함침된 실리카에어로겔과 방사 후에 나노섬유가 될 소재인 고분자수지물질을 혼합하는 공정으로서, 방사될 고분자수지물질의 특성에 따라서 2-1공정 또는 2-2공정 중의 어느 하나의 공정으로 진행된다. Steps 2-1 and 2-2 are a process of mixing a silica aerogel impregnated with an organic solvent and a polymer resin material, which is a material to be nanofibers after spinning, depending on the characteristics of the polymer resin material to be spun. The process proceeds to either one of steps 2-2.

즉, 2-1공정은 나노섬유로 방사될 고분자수지물질이 적절한 용매에 의해서 용해되어 고분자수지물질이 액상으로 될 수 있는 경우 선택될 수 있으며, 2-2공정은 나노섬유로 방사될 고분자수지 물질을 녹일 수 있는 용매가 적절하지 않아서 가열하여 고분자수지물질을 용융시켜서 사용하는 경우이다. 그러므로 2-2공정의 경우는 나노방사를 위해 가온하여 액체상태로 만들 고분자수지물질의 용융온도가 높기 때문에 1-1공정에서 실리카에어로겔에 함침되는 유기용매도 고분자수지물질의 용융온도보다 비점(沸點)이 낮지 않은 적절한 유기용매의 선택은 중요하다. 그리고 2-1공정에서 고분자수지물질을 용해하기 위한 용매는 상기 1공정에서 실리카에어로겔이 함침되는 유기용매와 동일한 유기용매를 사용할 수도 있으며 다른 용매을 사용할 수 있으나 다른 용매를 사용하는 경우 물리화학적 반응이 일어날 수 있으므로 가급적 동일한 비극성 용매를 사용하는 것이 바람직하다.That is, step 2-1 may be selected when the polymer resin material to be spun into nanofibers is dissolved by an appropriate solvent so that the polymer resin material may be in a liquid phase, and step 2-2 is polymer resin material to be spun into nanofibers. This is a case where a solvent capable of dissolving is not suitable and used to melt the polymer resin material by heating. Therefore, in the case of the 2-2 process, since the melting temperature of the polymer resin material to be heated and made liquid for nanospinning is high, the organic solvent impregnated into the silica aerogel in the process 1-1 also has a boiling point higher than the melting temperature of the polymer resin material. The choice of an appropriate organic solvent, which is not low, is important. In addition, the solvent for dissolving the polymer resin material in step 2-1 may use the same organic solvent as the organic solvent impregnated with the silica aerogel in step 1, and may use another solvent. However, when a different solvent is used, a physicochemical reaction may occur. It is preferable to use the same nonpolar solvent as much as possible.

상기의 3공정은 실리카에어로겔을 함유한 고분자수지물질을 전기방사과정을 통해 나노섬유를 제조하면서 이 과정에서 나노섬유의 적층 사이에 실리카에어로겔이 장입 및 분산되는 과정이다. The third step is a process in which the silica airgel is charged and dispersed between the lamination of the nanofibers while the nanofibers are prepared by electrospinning the polymer resin material containing the silica aerogel.

전기방사공정 시스템은 크게 고분자수지물질을 공급하는 공급 토출부, 전압을 걸어주는 고전압 형성부, 그리고 나노섬유를 적층시키는 집진부(collector)의 3영역으로 구성된다. 적층된 나노섬유사이에 실리카에어로겔의 장입이 가능한 이유는 실리카에어로겔이 초경량, 나노미터 크기 수준의 초미세분말이기 때문에 전기방사과정에서 고분자수지물질이 공급되는 토출부로부터 나노섬유를 적층시키는 집진부로 물질이동이 이루어지는 과정에서 실리카에어로겔이 동반(entrainment)될 수 있기 때문에 가능하다.The electrospinning process system is largely composed of three areas: a supply discharge part for supplying a polymer resin material, a high voltage forming part for applying a voltage, and a collector for stacking nanofibers. Silica airgel can be charged between the stacked nanofibers because the silica airgel is an ultra-lightweight and nanometer-sized micropowder, which is a dust collecting part for stacking nanofibers from the discharge part supplied with the polymer resin material during the electrospinning process. This is possible because silica aerogels can be entrained in the course of migration.

이 전기방사에 의한 나노섬유 제조공정은 유변학적 변수로 고분자수지의 분자량, 분자의 형태, 용액화된 고분자수지의 농도, 용액상태의 고분자수지의 점도, 유전상수 등이며, 방사자체의 공정변수로서는 전압, 유동속도, 팁과 집진판(collector)의 거리, 집진판의 이동속도 등이며, 또한 주위의 온도 및 습도도 중요한 변수이다. 그러므로 이들 변수들의 최적조건은 사용되는 실리카에어로겔과 함침되는 유기용매의 비율, 유기용매에 대한 고분자수지물질의 농도와 그 점도에 따라 결정될 것이다. 본 발명에서는 상기의 1-1공정, 1-2공정 그리고 2-1공정, 2-2공정 조건에 따라 혼합되어진 유기용매가 함침된 실리카에어로겔, 고분자수지를 녹인 유기용매에 녹인 고분자수지물질을 혼합한 전체 혼합물(이후 “방사원료혼합물”이라 한다)을 전기방사시스템의 공급토출부에 장입하고 전압을 1,000~100,000Volt의 조건하에 방사하여 나노섬유를 제조하고 적층하여 실리카에어로겔이 매트로부터 분리되지 않게 한다. 전압조건은 나노방사될 고분자수지의 종류에 따라 폭 넓게 결정될 수 있다. 전압을 1,000Volt 이하로 하는 경우 낮은 전기장으로 인해 나노방사가 용이하지 않으며 100,000Volt 이상의 경우는 현재까지 사용된 고분자수지물질을 고려할 때 더 이상의 효과를 기대할 수 없기 때문이다. 또한 방사원료혼합물의 조성과 그에 따른 점도는 나노섬유의 직경과 적층된 나노방사포의 기공을 좌우하므로 중요하다. 이들의 조성비에 따라 총괄적으로 점도가 결정될 수 있으며 점도는 공급토출부의 말단부에 액적(液滴)이 방사되는 동안 떨어지지 않는 상태를 유지하는 것이 실리카에어로겔을 나노방사직포에 함유되고 분리되지 않을 수 있는 적절한 조건이 될 수 있다. 이 방사과정을 위해 고분자수지물질을 가열 용융시키는 경우 온도에 따라 방사원료혼합물의 점도가 달라질 수 있으며, 가열온도 또는 유기용매을 첨가하여 그 점도를 조절할 수 있다. 또한 구체적인 점도는 토출구의 직경에 따라서도 달라질 수도 있다.The nanofiber manufacturing process by electrospinning is a rheological variable such as molecular weight of polymer resin, molecular type, concentration of solution polymerized polymer, viscosity of polymer resin in solution, dielectric constant, etc. Voltage, flow rate, distance between tip and collector, moving speed of collector, etc., and ambient temperature and humidity are also important variables. Therefore, the optimum conditions of these parameters will be determined by the ratio of the organic solvent impregnated with the silica aerogel used, the concentration of the polymer resin to the organic solvent and its viscosity. In the present invention, a mixture of a polymer resin material dissolved in an organic solvent in which a silica aerogel impregnated with an organic solvent mixed according to the steps 1-1, 1-2 and 2-1 and 2-2 is dissolved in a polymer resin. One full mixture (hereinafter referred to as "radioactive material mixture") is charged to the supply discharge of the electrospinning system and spun under a condition of 1,000 to 100,000 Volt to produce and laminate nanofibers so that the silica airgel does not separate from the mat. do. Voltage conditions can be widely determined depending on the type of polymer resin to be nanospun. If the voltage is less than 1,000Volt, nano-radiation is not easy due to the low electric field, and more than 100,000Volt can not expect any further effect considering the polymer resin used so far. In addition, the composition and the resulting viscosity of the raw material mixture is important because it depends on the diameter of the nanofibers and the pores of the laminated nanospun cloth. Depending on their composition ratio, the viscosity can be determined as a whole, and the viscosity is appropriate to contain silica aerogel in the nanospun fabric and not to be separated while maintaining droplets while the droplets are radiated at the distal end of the supply discharge. Can be a condition. In the case of heating and melting the polymer resin material for this spinning process, the viscosity of the raw material mixture may vary depending on temperature, and the viscosity may be adjusted by adding a heating temperature or an organic solvent. In addition, the specific viscosity may also vary depending on the diameter of the discharge port.

본 발명에서 나노섬유의 제조를 위한 방법으로 다양한 고분자수지물질에 적용 가능한 방사방법이 이용될 수 있으므로 본 발명을 특정 유형의 나노섬유 방사방법으로서의 전기방사방법에 국한되는 것으로 해석되어서는 안되며, 본 발명은 나노섬유의 방사방법으로 다중분할법, 플래쉬법, melt blown법 등의 다른 나노섬유 제조방법에도 적용할 수 있다.In the present invention, since the spinning method applicable to various polymer resin materials may be used as a method for producing nanofibers, the present invention should not be construed as being limited to the electrospinning method as a specific type of nanofiber spinning method, and the present invention. As a spinning method of silver nanofibers, it can be applied to other nanofiber manufacturing methods such as multi-division method, flash method and melt blown method.

또한 본 발명에서 나노섬유로서 폴리프로필렌(PP), 폴리아크릴로니트릴(PAN), PVA와 실리카 수지 등으로 제조되는 나노섬유가 설명에 이용되지만, 이는 본 발명이 특정 유형의 고분자수지물질에 국한되는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 개념에 적용될 수 있는 나노섬유를 제조할 수 있는 물질로는 유리섬유, 석영, 폴리에칠렌, 폴리부칠렌, 폴리스티렌, 폴리에스터(PET), 폴리에칠렌, 폴리벤즈이미다졸(PBI), 폴리페닐벤조-비속사졸(PBO), 폴리에테르에테르케돈(PEEK), 폴릴아릴레이트, 폴리아크릴레이트, 폴리테트라플루오르에필렌(PTFE), 폴릴-메타페닐렌디아민(Nomex), 폴리-파라페닐렌 테레프탈라미드(Kevlar), 초고분자량 폴리에칠렌(UHMWPE), 페놀레진, 노블로이드수지(Kynol), 탄소섬유 등도 나노섬유의 제조를 위한 원료물질이 될 수 있다.In addition, in the present invention, nanofibers made of polypropylene (PP), polyacrylonitrile (PAN), PVA and silica resin, etc. are used in the present invention, but the present invention is limited to a specific type of polymer resin material. It should not be construed as. Materials capable of producing nanofibers that can be applied to the concepts of the present invention include glass fiber, quartz, polystyrene, polybutylene, polystyrene, polyester (PET), polyethylene, polybenzimidazole (PBI), polyphenylbenzo Bisoxazoles (PBO), polyetheretherkedones (PEEK), polyallylates, polyacrylates, polytetrafluoroepylenes (PTFE), polyylmethaphenylenediamines (Nomex), poly-paraphenylene terephthalamides (Kevlar), ultra high molecular weight polyethylene (UHMWPE), phenol resin, nobleoid resin (Kynol), carbon fiber, etc. may also be a raw material for the production of nanofibers.

상기 4공정은 상기 3공정에 의해 적층된 나노섬유방사포 중에 함유 분산된 실리카에어로겔을 건조하여 실리카에어로겔 중의 함침된 유기용매를 제거하여 실리카에어로겔의 단열특성을 복원하는 공정이다. 이 건조공정은 제1공정에서 실리카에어로겔에 함침된 유기용매의 비점, 또는 고분자수지물질을 녹이는 용매가 실리카에어로겔에 함침된 유기용매와 다른 경우, 그 용매의 비점에 따라 각각 다른 온도에서 1차 건조를 진행할 수 있다. 더 구체적으로 실리카에어로겔에 함침된 용매 및 고분자수지의 용해 용매가 동일하게 n-핵산을 사용하는 경우, 이 건조과정은 48시간 정도 장시간 상온에서도 실리카에어로겔이 원상태로 복원이 이루어질 수 있으나, 50~70℃의 온도에서, 더 바람직하게는 60℃의 조건에서 수분이 차단된 분위기 하에서 24시간 정도이면 실리카에어로겔의 특성으로 복원되게 된다.The fourth step is a step of restoring the thermal insulation properties of the silica aerogel by drying the silica aerogel contained in the nanofiber spinning cloth laminated by the three steps to remove the organic solvent impregnated in the silica aerogel. This drying step is carried out in the first step if the boiling point of the organic solvent impregnated in the silica aerogel or the solvent for dissolving the polymer resin material is different from the organic solvent impregnated in the silica aerogel, the first drying at different temperatures depending on the boiling point of the solvent You can proceed. More specifically, when the solvent impregnated in the silica aerogel and the dissolving solvent of the polymer resin use the same n-nucleic acid, the drying process may restore the silica aerogel to its original state even at room temperature for about 48 hours. At a temperature of ° C, more preferably, about 24 hours in an atmosphere of water blocked under the condition of 60 ° C is restored to the characteristics of the silica aerogel.

상기 5공정은 상기 4공정을 통해 얻어진 실리카에어로겔 함유 나노섬유방사포에 함유된 실리카에어로겔의 기공율을 최대한 높이기 위한 공정이다. 경우에 따라서는 목적하는 용도에 따라 상기 4공정만을 거침으로서도 단열매트가 얻어질 수 있으나, 나노섬유포의 적층 속에 함유된 실리카에어로겔의 기공율을 높임으로서 더욱 고성능의 단열매트로서의 성능향상을 기할 수 있을 뿐만 아니라 나노섬유화된 고분자물질을 열분해하여 고내열성 섬유화함으로써 고온에서 사용가능한 고온단열매트를 제조할 수 있다. 이 열분해의 조건인 분해온도, 가온지속시간, 승온조건, 냉각 등의 열처리조건은 대상으로 선택한 고분자물질의 종류에 따라 달라진다. 그러나 열처리 조건의 최고온도는 에어로겔의 구조가 파괴될 수 있는 온도, 예를 들어 실리카에어로겔의 경우 800℃ 이상의 온도로는 적용될 수 없다. The fifth step is a step for maximizing the porosity of the silica aerogel contained in the silica aerogel-containing nanofiber spinning cloth obtained through the four steps. In some cases, the insulating mat can be obtained by only following the above four steps according to the intended use, but by improving the porosity of the silica aerogel contained in the lamination of the nanofiber cloth, the performance of the insulating mat can be improved. In addition, by thermally decomposing the nanofibrillated polymer material into high heat resistant fibers, a high temperature insulation mat usable at high temperatures may be manufactured. The heat treatment conditions such as decomposition temperature, heating duration, temperature rising condition and cooling, which are the conditions of the pyrolysis, depend on the type of the polymer material selected. However, the maximum temperature of the heat treatment conditions can not be applied at a temperature where the structure of the airgel can be destroyed, for example, a temperature of 800 ℃ or more in the case of silica airgel.

상기와 같은 단열특성을 발현하는 분말, 보다 구체적으로는 실리카에어로겔이 분리되어 나오지 않는 단열시트 또는 단열매트의 제조방법에서 단열시트 또는 단열매트의 사용 용도 및 적용대상에 따라 1공정에서 실리카에어로겔에 함침되는 유기용매의 특성이 다르며, 2-1공정 및 2-1공정에서 고분자수지의 종류도 달라진다. 또한 고분자수지의 종류에 따라서도 유기용매의 종류가 달라진다. 예를 들어 PP의 경우 용융하는 것이 바람직하나 p-Xylene을 용매로 사용할 수도 있다. Impregnating silica airgel in one step according to the use and application target of the heat insulating sheet or the heat insulating mat in the method of manufacturing a heat insulating sheet or heat-insulating mat that does not separate the silica air gel, and more specifically the above-mentioned heat-insulating properties. The characteristics of organic solvents are different, and the types of polymer resins are different in steps 2-1 and 2-1. The type of organic solvent also varies depending on the type of polymer resin. For example, it is preferable to melt PP, but p-Xylene may be used as a solvent.

이들은 또한 3공정의 방사과정에서 수지의 도입방식에 따라서도 유기용매가 달라진다. 보다 구체적으로는 3공정의 방사과정에서 고분자수지의 도입을 위해 수지를 용매로 용해하는 경우는 1공정에서 사용하는 용매로서 저비점의 용매를 사용할 수 있으나, 고분자 수지의 도입을 위해 가열 용융방식을 적용하는 경우 1공정에 사용하는 용매는 그 비점이 고분자수지의 융점보다 높거나 또는 편차가 적은 용매를 사용하여야 한다. 고분자수지의 도입을 위해 가열 용융방식을 적용하는 경우에 1공정에 사용하는 용매로서 지나치게 비점이 낮은 유기용매를 사용할 때에는 실리카에어로겔에 함침된 유기용매가 증발되어 실리카에어로겔과 고분자수지의 분리 현상이 발생하여 나노섬유의 적층 내에 실리카에어로겔의 분포의 균일성이 저하되어 최종적으로 제조되는 단열매트 내에 국부적인 열전도도 편차가 발생하게 되는 원인이 될 수 있다.They also differ in the organic solvent, depending on how the resin is introduced in the three-spinning process. More specifically, when dissolving the resin as a solvent in order to introduce the polymer resin in the spinning process in three steps, a low boiling point solvent may be used as the solvent used in the first step, but a heat melting method is applied to introduce the polymer resin. In the case of the solvent used in the first step, a solvent whose boiling point is higher than the melting point of the polymer resin or less is to be used. When the heating melting method is used to introduce the polymer resin, when the solvent used in one step is used as an organic solvent having a low boiling point, the organic solvent impregnated in the silica aerogel is evaporated and separation of the silica aerogel and the polymer resin occurs. Therefore, the uniformity of the distribution of the silica aerogels in the stack of the nanofibers may be reduced, which may cause local thermal conductivity deviations in the finally produced insulating mat.

상기와 같은 본 발명에 의한 단열시트 또는 단열매트의 제조방법에 의하면, 높은 단열특성을 지니는 초미립 분체, 보다 구체적으로는 대단히 낮은 열전도를 갖고 있는 실리카에어로겔과 같은 나노미터 수준의 초미립크기의 입자라고 하더라도 시트, 매트 또는 목적하는 성형체로부터 실리카에어로겔이 분리되거나 또는 이탈되어 비산되는 현상이 발생하지 않는다. 그러므로 이러한 단열특성 발현의 시트 또는 매트소재를 이용하여 보온 단열의 목적을 위한 여러 가지 성형체의 제작시 나노크기의 실리카에어로겔이 나노섬유기질로부터 이탈 또는 이탈에 따른 비산 등으로 인한 심각한 작업 오염이 근본적으로 차단됨은 물론, 나노방사포의 원료가 되는 고분자수지의 선택에 따라 실리카에어로겔이 함유된 단열시트 또는 단열매트는 산업용, 건축용은 물론, 방한복, 소방복, 신발깔창 등 인체의 피부가 접촉하는 부분 등 다양한 용도에도 적용할 수 있는 획기적인 단열패드를 제작할 수 있다. According to the manufacturing method of the insulating sheet or the insulating mat according to the present invention, the ultra-fine particles having a high thermal insulation properties, more specifically, the ultra-fine particles of the nanometer level, such as silica aerogel having a very low thermal conductivity Even if the silica aerogel is separated or separated from the sheet, mat or the desired molded body does not occur. Therefore, when fabricating various molded articles for the purpose of thermal insulation using sheet or mat material exhibiting such heat insulating properties, serious work contamination due to scattering of nano-sized silica aerogel from the nanofiber substrate or scattering due to the separation is fundamental. As well as being blocked, according to the choice of the polymer resin that is the raw material of the nano-radiation cloth, the insulation sheet or insulation mat containing silica airgel is used for various purposes such as industrial, construction, contact areas of the human skin such as cold weather clothing, fire fighting suit, shoe insole, etc. It is possible to manufacture breakthrough insulation pads that can be applied to.

도 1a, 도 1b는 나노 크기의 에어로겔 입자들이 나노섬유로 구성된 나노섬유적층포 내의 기공에 분산되어 가두어져 있는 본 발명에 의해 제조된 나노섬유 적층포의 전자현미경사진.
도 2a는 종래 유리섬유포에 실리카에어로겔이 삽입된 단열매트의 전자현미경사진
도 2b는 종래 탄소섬유포에 실리카에어로겔이 삽입된 단열매트의 전자현미경사진
1A and 1B are electron micrographs of the nanofiber lamination fabricated by the present invention in which nano-sized airgel particles are dispersed and confined in pores in a nanofiber lamination fabric composed of nanofibers.
Figure 2a is an electron micrograph of a thermal insulation mat in which a silica airgel is inserted into a conventional glass fiber cloth
Figure 2b is an electron micrograph of a thermal insulation mat inserted silica silica gel in a conventional carbon fiber cloth

이하에서는 본 발명에 의한 단열특성을 지닌 초미립 분체, 보다 구체적으로는 실리카에어로겔 초미립 분말의 이탈 또는 이탈로 인한 비산 등의 현상이 나타나지 않는 단열매트의 제조방법에 대해 실시예를 들어 상세하게 설명한다.
Hereinafter will be described in detail with reference to the embodiment of the production method of the ultra-fine powder having a heat insulating property according to the present invention, more specifically, a heat insulating mat does not appear phenomenon such as scattering due to the separation or separation of the silica airgel ultra-fine powder. do.

< 실시예 1><Example 1>

실리카에어로겔 2.0g에 DMF 10ml을 함침시킨다. 그리고 실란 1ml을 가해서 실리카에어로겔의 표면개질을 한다. 또한 PAN 3.4g을 DMF 15ml에 완전히 녹인 다음 이 PAN용액에 상기의 표면개질되고 DMF가 함침된 실리카에어로겔을 넣고 잘 교반하여 전기방사용 원료 혼합물을 준비한다. 전기방사 시스템의 토출부에 장입하기 전 원료혼합물의 점도는 토출부를 빠져나와 흘러내리지 않고 액적을 만들 수 있을 정도로 유지한다. 전압을 30,000V의 조건으로 유지하며 나노방사를 진행하고 방사되어 나오는 나노섬유를 적층시킨다. 적층포의 두께는 사용용도에 따라 임의로 조정가능하다. 적층포의 두께가 0.2~0.5mm 되면 나노방사된 적층포를 취하여 160 정도에서 건조시킴으로서 실리카에어로겔이 적층포 내부로부터 이탈되지 않는 PAN수지로 형성된 단열시트를 얻는다.2.0 g of silica airgel is impregnated with 10 ml of DMF. Then, 1 ml of silane is added to the surface of the silica aerogel. Also, 3.4 g of PAN is completely dissolved in 15 ml of DMF, and the surface modified and silica air gel impregnated with DMF is added to the PAN solution and stirred well to prepare an electrospinning raw material mixture. The viscosity of the raw material mixture before charging to the discharge section of the electrospinning system is maintained so that droplets can be made without exiting the discharge section. While maintaining the voltage at 30,000V, the nanospinning proceeds and the nanofibers are spun off. The thickness of the laminated fabric can be arbitrarily adjusted according to the intended use. When the thickness of the laminated fabric is 0.2 ~ 0.5mm by taking the nano-spun laminated fabric and dried at about 160 to obtain a heat insulating sheet formed of PAN resin silica silica gel is not separated from the inside of the laminated fabric.

도 1은 상기 실시예 1에 의해서 제조된 나노섬유포의 전자현미경 사진이다.이 사진에 의해 알 수 있듯이 나노미터 크기의 실리카에어로겔이 나노섬유로 구성된 적층포에 구성된 기공 틈에 잡혀 있는 모습을 확인할 수 있다. 1 is an electron micrograph of the nanofiber fabric prepared in Example 1. As can be seen from this photograph, the nanometer-sized silica aerogel is caught in the pore gap formed in the laminated fabric composed of nanofibers. have.

도 2는 이러한 결과와 비교하기 위해서 실리카에어로겔이 유리섬유 또는 탄소섬유상에 함유된 기존 특허에 근거하여 제조된 시제품 단열매트의 전자현미경 사진이다. 기존의 단열매트는 도2와 같은 형태로 실리카에어로겔이 섬유상의 표면에 접착 등으로 함유되어 있어 매트로부터 쉽게 이탈되고 심각한 비산 현상을 야기한다.Figure 2 is an electron micrograph of a prototype insulation mat prepared on the basis of the existing patent containing silica airgel on glass fiber or carbon fiber in order to compare with these results. Existing heat insulating mat in the form as shown in Figure 2 silica aerogel is contained on the surface of the fibrous, such as easily detached from the mat and causes severe scattering phenomenon.

< 실시예 2><Example 2>

실리카에어로겔 2.0g에 DMF 10ml을 함침시킨다. 그리고 트리메칠클로로사이렌 1ml을 가해서 실리카에어로겔의 표면개질을 한다. 또한 폴리프로필렌 수지 3.5g을 120의 p-Xylene 20ml에 완전히 녹인 다음 이 폴리프로필렌 수지용액에 상기의 표면개질되고 DMF가 함침된 실리카에어로겔을 넣고 잘 교반하여 전기방사용 원료 혼합물을 준비한다. 전기방사 시스템의 토출부에 장입하기 전 원료혼합물의 점도는 토출부를 빠져나와 흘러내리지 않고 액적을 만들 수 있을 정도를 유지한다. 전압을 30,000V의 조건으로 유지하여 나노방사를 진행하고 방사되어 나오는 나노섬유를 적층시킨다. 적층포의 두께는 사용용도에 따라 임의로 조정가능하다. 적층포의 두께가 0.2~0.5mm 되면 나노방사된 적층포를 취하여 0.5기압, 80정도에서 2시간 동안 건조시켜 DMF 및 p-Xylene을 증발시키며 1차 건조한다. 그리고 다시 온도를 0.5기압, 100로 유지하여 2시간동안 DMF 및 p-xylene 이 완전히 증발되도록 2차 건조 및 열처리한 다음 실리카에어로겔이 적층포내부로부터 이탈되지 않는 폴리프로필렌 나노섬유의 적층포로 이루어진 단열매트를 얻는다. 상기 1차 건조를 상압하에서 진행하는 경우 온도가 높아지게 되고 그 결과 나노방사된 고분자수지물질의 열적 손상을 입힐 수도 있어서, 상압보다 압력을 낮춘 감압상태에서 진행한 것이다.
2.0 g of silica airgel is impregnated with 10 ml of DMF. Then, 1 ml of trimethylchlorosiren is added to the surface of the silica aerogel. Also, 3.5 g of polypropylene resin is completely dissolved in 20 ml of p-Xylene at 120 ° C. , and the surface of the polypropylene resin solution is added to the silica aerogel impregnated with DMF and stirred well to prepare an electrospinning raw material mixture. The viscosity of the raw material mixture before charging to the discharge section of the electrospinning system is such that droplets can be produced without exiting the discharge section. The voltage is maintained at 30,000V to proceed with nanospinning and the nanofibers are emitted. The thickness of the laminated fabric can be arbitrarily adjusted according to the intended use. When the thickness of the laminated fabric is 0.2 ~ 0.5mm, the nano-spun laminated fabric is taken and dried for 2 hours at 0.5 atm and 80 ° C to evaporate DMF and p-Xylene and dry first. Then, the temperature was maintained at 0.5 atm and 100 ° C. , followed by secondary drying and heat treatment to completely evaporate DMF and p-xylene for 2 hours. Get the mat. When the primary drying is carried out at normal pressure, the temperature is increased, and as a result, thermal damage of the nanospun polymer resin material may occur, and thus the pressure is lowered at a lower pressure than normal pressure.

< 실시예 3><Example 3>

실리카에어로겔 2.0g에 DMF 5ml을 함침시킨다. 그리고 트리메칠 클로로사이렌 1ml을 가해서 실리카에어로겔의 표면을 개질한다. 폴리프로필렌 3.5g을 열을 가해서 녹인 다음 가온한 상태로 액체상을 유지한다. 이 액체상의 폴리프로필렌에 상기 DMF를 함침한 실리카에어로겔을 가한 다음 충분히 교반한다. 슬러지 상태로 실리카에어로겔을 함유한 폴리프로필렌을 전기방사 시스템의 토출부에 장입하여 전기방사를 준비하며, 이때 전기방사를 하기 전 원료혼합물의 점도는 토출부를 빠져나와 흘러내리지 않고 액적을 만들 수 있을 정도로 토출부의 온도를 유지한다. 전압을 30,000V의 조건으로 유지하여 나노방사를 진행하고 방사되어 나오는 나노섬유를 적층시킨다. 적층포의 두께는 사용용도에 따라 임의로 조정가능하다. 적층포의 두께가 0.2~0.5mm 되면 나노방사된 적층포를 취하여 0.5기압 100 정도에서 2시간 동안 건조시켜 DMF를 증발시키며 1차 건조한다. 그리고 다시 온도를 0.5기압 12O로 유지하여 2시간동안 잔류 DMF가 완전히 증발되도록 2차 건조 및 열처리 시킨 다음 실리카에어로겔이 적층포내부로부터 이탈되지 않는 PP소재의 단열매트를 얻는다.
2.0 g of silica airgel is impregnated with 5 ml of DMF. Then, 1 ml of trimethyl chlorosiren is added to modify the surface of the silica aerogel. Heat 3.5 g of polypropylene to dissolve it and keep the liquid phase warm. Silica aerogel impregnated with the DMF was added to this liquid polypropylene, followed by stirring sufficiently. In the sludge state, polypropylene containing silica airgel is charged to the discharge part of the electrospinning system to prepare the electrospinning, where the viscosity of the raw material mixture is sufficient to make droplets without flowing out of the discharge part before the electrospinning. Maintain the temperature of the discharge part. The voltage is maintained at 30,000V to proceed with nanospinning and the nanofibers are emitted. The thickness of the laminated fabric can be arbitrarily adjusted according to the intended use. When the thickness of the laminated fabric is 0.2 ~ 0.5mm, the nano-spun laminated fabric is taken and dried at 0.5 atmosphere of 100 for 2 hours to evaporate DMF and dry first. Then, the temperature was maintained at 0.5 at 12.degree.

< 실시예 4><Example 4>

실리카에어로겔 2.0g에 DMF 5ml을 함침시킨다. 그리고 트리메칠 클로로사이렌 1ml을 가해서 실리카에어로겔의 표면을 개질한다. PVA 3.5g 및 실리카를 열을 가해서 녹인 다음 가온한 상태로 액체상을 유지한다. 이 액체상의 PVA 및 실리카 혼합용액에 상기 n-헥산을 함침한 실리카에어로겔을 가한 다음 충분히 교반한다. 슬러지 상태로 실리카에어로겔을 함유한 PVA 및 실리카 혼합용액을 전기방사 시스템의 토출부에 장입하여 전기방사를 준비하며, 이때 전기방사를 하기 전 원료혼합물의 점도는 토출부를 빠져나와 흘러내리지 않고 액적을 만들 수 있을 정도로 토출부의 온도를 유지한다. 전압을 30,000V의 조건으로 유지하여 나노방사를 진행하고 방사되어 나오는 나노섬유를 적층 시킨다. 적층포의 두께는 사용용도에 따라 임의로 조정가능하다. 적층포의 두께가 0.2~0.5mm 되면 나노방사된 적층포를 취하여 150정도에서 1시간 동안 건조시켜 DMF를 증발시키며 1차 건조한다. 그리고 다시 온도를 18O로 유지하여 2시간 동안 잔류 DMF가 완전히 증발되도록 2차 건조시킨다. 그리고 2차 건조 후 다시 500까지 2/min의 승온 속도로 온도를 높인 후 500에서 1hr 동안 열처리하면 실리카에어로겔이 적층포 내부로부터 이탈되지 않는 고온용 단열매트를 얻는다.2.0 g of silica airgel is impregnated with 5 ml of DMF. Then, 1 ml of trimethyl chlorosiren is added to modify the surface of the silica aerogel. 3.5 g of PVA and silica are dissolved by heating, and the liquid phase is kept warm. Silica aerogel impregnated with n-hexane is added to this liquid PVA and silica mixed solution, followed by stirring sufficiently. The mixture of PVA and silica containing silica aerogel in the sludge state is charged to the discharge part of the electrospinning system to prepare the electrospinning, and before the electrospinning, the viscosity of the raw material mixture does not flow out of the discharge part to make droplets. Maintain the temperature of the discharge portion as much as possible. The voltage is maintained at 30,000V to proceed with nanospinning and the nanofibers are emitted. The thickness of the laminated fabric can be arbitrarily adjusted according to the intended use. When the thickness of the laminated fabric is 0.2 ~ 0.5mm, the nano-spun laminated fabric is taken and dried at 150 ° C. for 1 hour to evaporate the DMF and dry first. The temperature is again maintained at 18O &lt; 0 &gt; C and secondary dried for 2 hours to completely evaporate residual DMF. And if the second heat treatment and then dried for 1hr at 500 Raise the temperature at a heating rate of 2 / min again to obtain a high temperature for the heat insulating mat 500 silica airgel is not detached from the inside laminated fabric.

본 발명에서 제공되는 단열매트는 단열특성을 발현하는 초미분의 분체들이 매트로부터 이탈 또는 이탈에 의해 비산되는 현상이 없으므로, 나노섬유를 이루게 되는 고분자 물질 또는 그에 상응하는 물질을 선택함으로 다양한 용도 및 목적에 적용할 수 있다. 구체적으로는 화학공정용 단열매트, 저온탱크의 보온용 단열매트 등 산업공정용 보온 단열재, 건축용의 보온단열재 등을 비롯하여 방한복, 소방복, 보온신발, 등 인체에 직접 접촉하는 부분에도 적용할 수 있는 단열소재로 이용할 수 있다. Insulation mat provided in the present invention is not a phenomenon that the ultra-fine powder expressing the thermal insulation properties are scattered by the departure or departure from the mat, various applications and purposes by selecting a polymer material or a material corresponding to the nanofibers Applicable to Specifically, insulation process mats for industrial processes such as thermal insulation mats for chemical processes, thermal insulation mats for low temperature tanks, thermal insulation materials for construction, etc., as well as winter clothing, fire fighting suits, thermal shoes, etc. It can be used as a material.

이와 같은 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주에서, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이고, 본 발명의 권리범위는 후술하는 특허청구범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다.In the scope of the basic technical spirit of the present invention, many modifications are possible to those skilled in the art, and the scope of the present invention should be interpreted based on the claims which will be described later. .

Claims (16)

단열특성을 발현하는 초미립 분체가 이탈 또는 이탈에 의한 비산현상이 나타나지 않는 단열시트, 단열매트 또는 목적하는 단열 성형체를 제조하는 방법으로서,
나노섬유를 나노미터 수준의 기공을 갖도록 적층하여 이루어지는 나노섬유포 내의 상기 나노미터 수준의 기공 내에 상기 단열특성을 발현하는 초미립 분체가 가두어져 정착된 단열시트, 단열매트 또는 단열성형체의 제조방법
As a method of manufacturing a heat insulating sheet, a heat insulating mat or a desired heat insulating molded article in which ultra-fine powder expressing a heat insulating property does not show scattering phenomenon due to detachment or separation,
Method for producing a thermally insulating sheet, a thermally insulating mat, or an insulating molded article in which ultra-fine powder expressing the thermal insulation property is confined in the nanometer-level pores formed by laminating nanofibers to have nanometer-level pores.
청구항 1에서, 상기 단열특성을 발현하는 초미립 분체는 실리카에어로겔인 것을 특징으로 하는 단열시트, 단열매트 또는 단열성형체의 제조방법 The method of claim 1, wherein the ultra-fine powder expressing the heat insulating properties is a silica airgel. 단열특성을 발현하는 초미립 분체를 그 초미립 분체가 함침될 유기용매에 대한 중량비로 0.01 내지 10 중량비 되게 비극성 유기용매에 함침시키는 단계(1-1공정)과;
유기용매가 함침된 초미립 분체를 용융된 고분자수지와 혼합하는 공정(2공정)과;
초미립 분체가 혼합된 고분자수지로부터 나노섬유를 제조하여 나노미터 수준의 기공을 갖도록 적층하되, 상기 초미립 분체가 상기 나노미터 수준의 기공 내에 함유되어 그 기공과 분리되지 않도록 나노섬유와 함께 적층되어 나노섬유방사포 시트 또는 매트를 제조하는 단계(3공정); 및
상기 나노섬유가 적층되어 이루어진 나노섬유방사포(紡絲布) 중의 초미립 분체를 건조하여 그 초미립 분체 중의 유기용매를 제거하는 단계(4공정);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 단열특성 발현의 초미립 분체가 이탈 또는 이탈로 인한 비산되지 않는 단열시트, 단열매트 또는 단열성형체의 제조방법의 제조방법.
Impregnating the ultrafine powder expressing the adiabatic property to the nonpolar organic solvent in a ratio of 0.01 to 10% by weight relative to the organic solvent to be impregnated with the ultrafine powder (step 1-1);
Mixing the ultrafine powder impregnated with the organic solvent with the molten polymer resin (step 2);
Nanofibers are prepared from polymer resin mixed with ultra-fine powder and laminated to have nanometer-level pores, and the ultra-fine powder is contained in the nanometer-level pores and laminated together with nanofibers so as not to be separated from the pores. Preparing a nanofiber spinner sheet or mat (3 steps); And
Drying the ultrafine powder in the nanofiber spinning cloth in which the nanofibers are laminated to remove the organic solvent in the ultrafine powder (step 4);
Ultra-fine powder of the expression of heat insulation properties, characterized in that it comprises a method of producing a thermal insulation sheet, a thermal insulation mat or a heat insulating molded article is not scattered due to separation or separation.
청구항 3항에서, 1-1공정 이후 유기용매가 함침된 상기 초미립 분체의 표면특성을 개질하는 단계(1-2공정)가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 단열시트, 단열매트 또는 단열성형체의 제조방법. 4. The method of claim 3, further comprising modifying the surface properties of the ultra-fine powder impregnated with the organic solvent after the step 1-1 (step 1-2). 5. Way. 청구항 4항에서, 상기 4공정 이후 초미립 분체가 내재되어 적층된 나노섬유방사포를 열처리하는 단계(5공정)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단열시트, 단열매트 또는 단열성형체의 제조방법. The method of claim 4, further comprising a step (5 step) of heat-treating the nanofiber yarns in which the ultra-fine powder is embedded after the step 4 (5). 청구항 5에서, 상기 초미립 분체는 실리카에어로겔, 금속카바이드에어로겔, 탄소에어로겔, 알루미나에어로겔, 폴리이미드에어로겔, 다공성실리카, 다공성 해포석, 다공성펄라이트, 다공성유리, 다공성마그네시아, 다공성현무암 중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 단열시트, 단열매트 또는 단열성형체의 제조방법. The method of claim 5, wherein the ultra fine powder is characterized in that any one of silica aerogel, metal carbide aerogel, carbon aerogel, alumina aerogel, polyimide aerogel, porous silica, porous calcite, porous pearlite, porous glass, porous magnesia, porous basalt Method for producing a thermal insulation sheet, thermal insulation mat or insulation molded product. 청구항 6에서, 상기 초미립 분체는 실리카에어로겔이 더 바람직한 것을 특징으로 하는 단열시트, 단열매트 또는 단열성형체의 제조방법. The method of claim 6, wherein the ultra-fine powder is a silica aerogel is more preferable. 청구항 7에서, 실리카에어로겔을 함침하는 비극성 유기용매는 n-헥산, 사이크로헥산, DMF를 비롯하여 -OH기를 갖지 않는 비극성유기용매를 사용하는 것을 특징으로 하는 단열시트, 단열매트 또는 단열성형체의 제조방법. The method of claim 7, wherein the non-polar organic solvent impregnated with the silica aerogel uses a non-polar organic solvent having no -OH group, including n-hexane, cyclohexane, DMF, and the like. . 청구항 4항에서, 초미립분체의 표면 개질을 위한 표면개질제로서 메칠트리클로로사이렌 또는 TiCl4 를 포함하는 coupling agent를 사용하는 것을 특징으로 하는 단열시트, 단열매트 또는 단열성형체의 제조방법. The method of claim 4, wherein a coupling agent comprising methyltrichlorosiren or TiCl 4 is used as a surface modifier for surface modification of the ultra fine powder. 청구항 7에서, 나노섬유로 되고 실리카에어로겔을 함유하게 되는 고분자수지는 폴리아크릴로니트릴, 폴리프로필렌, 폴리아크릴레이트, 폴리올레핀, 폴리스틸렌, 폴리우레탄, 폴리이미드, 폴리푸르푸랄 알콜, 폴리비닐 알콜, 폴리시아누레이트, 폴리아크릴아마이드 중의 어느 하나인 것을 특징으로 하는 단열시트, 단열매트 또는 단열성형체의 제조방법. 8. The polymer resin of claim 7, wherein the polymer resin is nanofibers and contains silica aerogels. Polyacrylonitrile, polypropylene, polyacrylate, polyolefin, polystyrene, polyurethane, polyimide, polyfurfural alcohol, polyvinyl alcohol, polycyanurate Method for producing a heat insulating sheet, a heat insulating mat or a heat insulating molded article, characterized in that any one of the rate, polyacrylamide. 청구항 3에서, 3공정의 나노섬유의 방사방법으로 다중분할법, 플래쉬법, melt blown법 또는 전기방사법에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 단열시트, 단열매트 또는 단열성형체의 제조방법. The method of manufacturing a heat insulating sheet, a heat insulating mat, or a heat insulating molded product according to claim 3, wherein the nanofiber spinning method is performed by a multi-splitting method, a flash method, a melt blown method, or an electrospinning method. 청구항 11에서, 상기 나노섬유의 방사방법은 전기방사법 또는 melt blown법이 더 바람직한 것을 특징으로 하는 단열시트, 단열매트 또는 단열성형체의 제조방법. 12. The method of claim 11, wherein the spinning method of the nanofibers is more preferably electrospinning or melt blown method. 청구항 11 및 12에서, 전기방사시의 전압으로서 1,000~ 100,000 볼트의 전기장을 사용하는 것을 특징으로 하는 단열시트, 단열매트 또는 단열성형체의 제조방법. The method according to claim 11 and 12, characterized in that an electric field of 1,000 ~ 100,000 volts is used as the voltage at the time of electrospinning. 청구항 7에서, 제2공정의 용융고분자수지는 고분자수지를 유기용매로 녹인 것이거나 고분자수지를 가열하여 녹인 것을 특징으로 하는 단열시트, 단열매트 또는 단열성형체의 제조방법. The method of claim 7, wherein the molten polymer resin of the second step is a polymer resin melted with an organic solvent or melted by heating a polymer resin. 청구항 14에서, 고분자수지를 녹이는 유기용매는 초미립 분체에 함침된 비극성 유기용매와 동일한 용매인 것을 특징으로 하는 단열시트, 단열매트 또는 단열성형체의 제조방법. The method according to claim 14, wherein the organic solvent for dissolving the polymer resin is the same solvent as the nonpolar organic solvent impregnated in the ultrafine powder. 청구항 3 내지 15항 중 어느 한 항에 의해 제조되어 내부에 함유된 단열특성 발현의 초미립 분체가 가두어져 정착됨으로써 초미립 분체가 이탈 또는 이탈로 인한 비산이 없는 것을 특징으로 하는 단열시트, 단열매트 또는 단열성형체. Insulation sheet, insulating mat, characterized in that the ultra-fine powder of the expression of heat insulating properties contained in the interior of the 3 to 15, characterized in that the ultra-fine powder is not scattered due to detachment or detachment Or thermal insulation.
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