KR20180124663A - 실리카 에어로겔 블랭킷의 제조방법 및 이로 제조된 실리카 에어로겔 블랭킷 - Google Patents

실리카 에어로겔 블랭킷의 제조방법 및 이로 제조된 실리카 에어로겔 블랭킷 Download PDF

Info

Publication number
KR20180124663A
KR20180124663A KR1020170059587A KR20170059587A KR20180124663A KR 20180124663 A KR20180124663 A KR 20180124663A KR 1020170059587 A KR1020170059587 A KR 1020170059587A KR 20170059587 A KR20170059587 A KR 20170059587A KR 20180124663 A KR20180124663 A KR 20180124663A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
waste liquid
supercritical
silica
silica airgel
solution
Prior art date
Application number
KR1020170059587A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102148388B1 (ko
Inventor
김미리
이제균
오경실
Original Assignee
주식회사 엘지화학
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 엘지화학 filed Critical 주식회사 엘지화학
Priority to KR1020170059587A priority Critical patent/KR102148388B1/ko
Priority to CN201880002449.8A priority patent/CN109415214B/zh
Priority to US16/304,637 priority patent/US11142463B2/en
Priority to JP2019535744A priority patent/JP6757855B2/ja
Priority to PCT/KR2018/003389 priority patent/WO2018208005A1/ko
Priority to EP18798320.0A priority patent/EP3453676B1/en
Publication of KR20180124663A publication Critical patent/KR20180124663A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102148388B1 publication Critical patent/KR102148388B1/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/113—Silicon oxides; Hydrates thereof
    • C01B33/12—Silica; Hydrates thereof, e.g. lepidoic silicic acid
    • C01B33/14—Colloidal silica, e.g. dispersions, gels, sols
    • C01B33/157—After-treatment of gels
    • C01B33/158—Purification; Drying; Dehydrating
    • C01B33/1585—Dehydration into aerogels
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/113—Silicon oxides; Hydrates thereof
    • C01B33/12—Silica; Hydrates thereof, e.g. lepidoic silicic acid
    • C01B33/14—Colloidal silica, e.g. dispersions, gels, sols
    • C01B33/157—After-treatment of gels
    • C01B33/158—Purification; Drying; Dehydrating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/113—Silicon oxides; Hydrates thereof
    • C01B33/12—Silica; Hydrates thereof, e.g. lepidoic silicic acid
    • C01B33/14—Colloidal silica, e.g. dispersions, gels, sols
    • C01B33/141—Preparation of hydrosols or aqueous dispersions
    • C01B33/142—Preparation of hydrosols or aqueous dispersions by acidic treatment of silicates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/32—Thermal properties
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/40—Valorisation of by-products of wastewater, sewage or sludge processing

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)
  • Thermal Insulation (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)

Abstract

본 발명은 실리카 에어로겔 블랭킷의 제조방법에 있어서, 상기 초임계 건조 단계 후 발생하는 초임계 폐액을 회수하는 단계; 상기 회수된 초임계 폐액에 산을 첨가하여 중화시켜 재생하는 단계; 및 상기 재생된 초임계 폐액을 재사용하는 단계를 포함하는 실리카 에어로겔 블랭킷의 제조방법 및 이로 제조된 실리카 에어로겔 블랭킷에 관한 것이다.

Description

실리카 에어로겔 블랭킷의 제조방법 및 이로 제조된 실리카 에어로겔 블랭킷{FEBRICATION METHOD OF SILICA AEROGEL BLANKET AND SILICA AEROGEL BLANKET FABRICATED BY THE SAME}
본 발명은 실리카 에어로겔 블랭킷의 제조방법 및 이로 제조된 실리카 에어로겔 블랭킷에 관한 것으로서, 실리카 에어로겔 블랑킷의 제조방법에서 발생된 초임계 폐액을 재생하여 재사용하는 실리카 에어로겔 블랭킷의 제조방법 및 이로 제조된 실리카 에어로겔 블랭킷에 관한 것이다.
최근 들어 산업기술이 첨단화되면서 단열특성이 뛰어난 에어로겔에 대한 관심이 증대되고 있다. 지금까지 개발된 에어로겔은 레졸시놀-포름알데하이드 또는 멜라민-포름알데하이드 에어로겔 입자 등의 유기 에어로겔과, 실리카, 알루미나, 티타니아 또는 탄소 에어로겔 등의 금속 산화물을 포함하는 무기 에어로겔이 있다.
이중에서도 실리카 에어로겔은 고다공성 물질로서, 높은 기공률(porosity)과 비표면적, 그리고 낮은 열전도도(thermal conductivity)를 가져 단열재, 촉매, 흡음재, 반도체 회로의 층간 절연물질 등 다양한 분야에서의 응용이 기대되고 있다. 비록 복잡한 제조공정과 낮은 기계적 강도 등으로 인해 상업화 속도는 매우 느리지만, 꾸준한 연구 결과로 초기적인 응용상품들이 출시되고 있으며, 단열재를 비롯하여 시장 확대 속도가 점점 빨라지고 있다.
실리카 에어로겔은 다공성 구조로 인해 낮은 기계적 강도를 갖기 때문에, 통상 유리섬유, 세라믹 섬유, 또는 고분자 섬유 등의 기재와 함께 복합화하여 에어로겔 블랭킷 또는 에어로겔 시트 등과 같은 형태로 제품화되고 있다.
일례로, 실리카 에어로겔을 이용한 실리카 에어로겔 블랭킷의 경우, 실리카졸의 제조단계, 겔화 단계, 숙성 단계, 표면개질 단계 및 초임계 건조 단계를 통해 제조된다. 그러나 상술한 실리카 에어로겔 블랭킷은 제조공정 중에 과량의 유기용매를 사용하므로, 유기용매가 실리카 에어로겔 블랭킷의 제조원가 중 높은 비중을 차지한다. 또한, 사용된 유기용매, 즉 폐액의 처리비용이 매우 높다. 이에 따라 제조원가 절감을 위하여, 유기용매의 사용량을 줄이거나, 폐액을 재사용하여 폐액 발생량을 낮추는 방안이 필요하다.
KR1400721B
본 발명의 목적은 실리카 에어로겔 블랭킷의 제조방법 중 초임계 건조 단계 후 발생된 초임계 폐액을 재생한 후 재사용함으로써, 제조원가를 절감할 수 있는 실리카 에어로겔 블랭킷의 제조방법을 제공하는 것이다. 또한, 초임계 폐액을 재생하여 재사용함에도 외관과 물성이 최초 사용 용매로만 제조되는 실리카 에어로겔 블랭킷과 동등 또는 유사 수준으로 구현 가능한 실리카 에어로겔 블랭킷을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 실리카 에어로겔 블랭킷의 제조방법에 있어서, 초임계 건조 단계 후 발생하는 초임계 폐액을 회수하는 단계; 상기 회수된 초임계 폐액에 산을 첨가하여 중화시켜 재생하는 단계; 및 상기 재생된 초임계 폐액을 재사용하는 단계를 포함하는 실리카 에어로겔 블랭킷의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 실리카 에어로겔 블랭킷의 제조방법으로 제조된 실리카 에어로겔 블랭킷을 제공한다.
본 발명에 따른 실리카 에어로겔 블랭킷의 제조방법은 실리카 에어로겔 블랭킷의 제조방법에서 발생된 초임계 폐액을 재생함으로써, 최초 사용 용매의 사용량이 절감되어 제조원가를 절감할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 실리카 에어로겔 블랭킷의 제조방법은 초임계 폐액 뿐만 아니라, 숙성 폐액 및 표면개질 폐액을 재사용할 수 있으므로, 최초 사용 용매뿐만 아니라 표면개질제의 사용량도 절감되어 제조원가를 보다 절감할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 실리카 에어로겔 블랭킷은 실리카 에어로겔 블랭킷의 제조방법에서 발생된 폐액을 재사용하였음에도 불구하고, 외관 및 물성이 최초 사용 용매로만 제조되는 실리카 에어로겔 블랭킷과 동등 또는 유사 수준으로 구현될 수 있다.
이하, 본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명은 실리카 에어로겔 블랭킷의 제조방법에 있어서, 초임계 건조 단계 후 발생하는 초임계 폐액을 회수한 후, 중화시켜 재생하고 재사용함으로써, 최초 사용 용매의 사용량이 절감되어 실리카 에어로겔 블랭킷의 제조 원가를 절감할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 실리카 에어로겔 블랭킷은 실리카 에어로겔 블랭킷의 제조방법에서 발생된 폐액을 재사용하였음에도 외관과 물성이 최초 사용 용매만으로 제조되는 실리카 에어로겔 블랭킷과 동등 또는 유사 수준으로 구현할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 일실시예에 따른 실리카 에어로겔 블랭킷의 제조방법은 실리카 에어로겔 블랭킷의 제조방법에 있어서, 초임계 건조 단계 후 발생하는 초임계 폐액을 회수하는 단계(단계 1); 상기 회수된 초임계 폐액에 산을 첨가하여 중화시켜 재생하는 단계(단계 2); 및 상기 재생된 초임계 폐액을 재사용하는 단계(단계 3)를 포함하는 실리카 에어로겔 블랭킷의 제조방법을 제공한다. 이하 각 단계별로 상세히 설명한다.
본 발명의 일실시예에 따른 실리카 에어로겔 블랭킷의 제조방법에 있어서, 단계 1은 실리카 에어로겔 블랭킷의 제조방법에 있어서, 초임계 건조 단계 후 발생하는 초임계 폐액을 회수하는 단계이다.
상기 초임계 폐액은 일반적인 실리카 에어로겔의 제조방법이 수행된 이후 발생하는 폐액으로서, 일반적인 실리카 에어로겔 블랭킷의 제조방법은 실리카졸을 제조하는 단계(단계 1-1); 상기 실리카졸에 블랭킷용 기재를 침지시킨 후, 염기를 첨가하고 겔화시켜 습윤겔-기재 복합체를 준비하는 단계(단계 1-2); 상기 습윤겔-기재 복합체를 숙성하는 단계(단계 1-3); 상기 숙성된 습윤겔-기재 복합체를 표면개질하는 단계(단계 1-4); 및 상기 표면개질된 습윤겔-기재 복합체를 초임계 건조하여 실리카 에어로겔 블랭킷을 제조하는 단계(단계 1-5)를 포함할 수 있다.
상기 단계 1-1에서 상기 실리카졸은 실리카 전구체, 물 및 극성 유기용매를 혼합함으로써 제조하였다. 상기 실리카졸 제조시 선택적으로 염산 등의 산 촉매를 이용할 수 있다.
상기 실리카 전구체는 실리콘 함유 알콕사이드계 화합물일 수 있으며, 보다 구체적으로는 테트라메톡시실란(tetramethoxy silane; TMOS), 테트라에톡시실란(tetraethoxy silane; TEOS), 메틸트리에틸 오르소실리케이트(methyl triethyl orthosilicate), 디메틸디에틸 오르소실리케이트(dimethyl diethyl orthosilicate), 테트라프로필 오르소실리케이트(tetrapropyl orthosilicate), 테트라이소프로필 오르소실리케이트(tetraisopropyl orthosilicate), 테트라부틸 오르소실리케이트 (tetrabutyl orthosilicate), 테트라 세컨드리부틸 오르소실리케이트(tetra secondary butyl orthosilicate), 테트라 터셔리부틸 오르소실리케이트 (tetra tertiary butyl orthosilicate), 테트라헥실 오르소실리케이트(tetrahexyl orthosilicate), 테트라시클로헥실 오르소실리케이트(tetracyclohexyl orthosilicate), 테트라도데실 오르소실리케이트(tetradodecyl orthosilicate) 등과 같은 테트라알킬 실리케이트일 수 있다. 이중에서도 상기 실리카 전구체는 테트라메틸 오르소실리케이트(TMOS), 테트라에틸 오르소실리케이트(TEOS) 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
상기 실리카 전구체는 물 및 극성 유기용매에 의해 가수분해되며 그 결과로 실리카(SiO2)를 생성한다.
이에 따라, 상기 실리카 전구체로서, 상기한 화합물들의 전가수분해물(pre-hydrolysis)이 사용될 수도 있다. 이 같은 전가수분해물의 경우, 직접 제조하여 사용할 수도 있고, 상업적으로 입수하여 사용할 수도 있다. 직접 제조할 경우, 일례로 TEOS과 알코올을 혼합한 후, 산성 수용액을 첨가하여 가수분해시킨 전가수분해물이 사용될 수 있다.
또, 상기 실리카졸 제조에 이용되는 극성 유기용매는 알코올계 용매일 수 있다. 상기 알코올계 용매는 구체적으로 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 부탄올 등과 같은 1가 알코올; 또는 글리세롤, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 및 솔비톨 등과 같은 다가 알코올일 수 있으며, 이들 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물이 사용될 수 있다. 이중에서도 물 및 에어로겔과의 혼화성을 고려할 때 상기 극성 유기용매는 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 부탄올 등과 같은 탄소수 1 내지 6의 1가 알코올계 용매일 수 있다.
상기 단계 1-2에서, 상기 블랭킷용 기재는 필름, 시트, 네트, 섬유, 다공질체, 발포체, 부직포체 또는 이들의 2층 이상의 적층체일 수 있다. 또 용도에 따라 그 표면에 표면조도가 형성되거나 패턴화된 것일 수도 있다. 보다 구체적으로는 상기 블랭킷용 기재는 블랭킷용 기재 내로 에어로겔의 삽입이 용이한 공간 또는 공극을 포함함으로써 단열 성능을 보다 향상시킬 수 있는 섬유일 수 있다. 또, 상기 블랭킷용 기재는 낮은 열전도도를 갖는 것이 바람직할 수 있다.
구체적으로 상기 블랭킷용 기재는 폴리아미드, 폴리벤즈이미다졸, 폴리아라미드, 아크릴수지, 페놀수지, 폴리에스테르, 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리올레핀(예를 들면, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 이들의 공중합체 등), 셀룰로오스, 카본, 면, 모, 마, 부직포, 유리섬유 또는 세라믹울 등일 수 있으며, 이들에 한정되는 것은 아니다. 보다 구체적으로 상기 기재는 유리섬유 또는 폴리에틸렌을 포함하는 것일 수 있다.
상기 단계 1-2에서, 상기 염기로는 수산화나트륨, 수산화칼륨 등의 무기염기; 또는 수산화암모늄과 같은 유기염기를 들 수 있으나, 무기염기의 경우 화합물 내 포함된 금속이온이 Si-OH 화합물에 배위(coordination)될 우려가 있으므로, 유기염기가 바람직할 수 있다. 구체적으로 상기 유기염기는 수산화암모늄(NH4OH), 테트라메틸암모늄 히드록시드(TMAH), 테트라에틸암모늄 히드록시드(TEAH), 테트라프로필암모늄 히드록시드(TPAH), 테트라부틸암모늄 히드록시드(TBAH), 메틸아민, 에틸아민, 이소프로필아민, 모노이소프로필아민, 디에틸아민, 디이소프로필아민, 디부틸아민, 트리메틸아민, 트리에틸아민, 트리이소프로필아민, 트리부틸아민, 콜린, 모노에탄올아민, 디에탄올 아민, 2-아미노에탄올, 2-(에틸 아미노)에탄올, 2-(메틸 아미노)에탄올, N-메틸 디에탄올아민, 디메틸아미노에탄올, 디에틸아미노에탄올, 니트릴로트리에탄올, 2-(2-아미노에톡시)에탄올, 1-아미노-2-프로판올, 트리에탄올아민, 모노프로판올아민, 또는 디부탄올아민 등을 들 수 있으며, 이들 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물이 사용될 수 있다. 보다 구체적으로 상기 염기는 수산화암모늄(NH4OH)일 수 있다.
상기 염기는 고체상으로 투입시 석출될 우려가 있으므로, 상기한 극성 유기용매에 의해 희석된 용액상으로 첨가되는 것이 바람직할 수 있다.
상기 단계 1-3인 숙성 단계는 상기 습윤겔-기재 복합체를 적당한 온도에서 방치하여 화학적 변화가 완전히 이루어지도록 하기 위한 공정으로서, 습윤겔-기재 복합체에 대한 숙성 공정에 의해, 습윤겔 내부의 망목구조를 강화시킬 수 있다. 또한, 숙성 공정 동안에 습윤겔 내부의 수분이 극성 유기용매로 치환될 수 있으며, 그 결과 후속의 초임계 건조 공정에서 습윤겔 내부의 수분 증발에 따른 실리카겔의 기공 구조 변형 및 감소를 방지할 수 있다.
상기 숙성 단계는 상기 습윤겔-기재 복합체 내 화학적 변화가 완료될 때까지 수행될 수 있으며, 구체적으로 상기 습윤겔-기재 복합체를 50℃ 내지 80℃로 1시간 내지 6시간, 보다 구체적으로는 60℃ 내지 75℃로 2시간 내지 4시간 동안 숙성 용액에 침지시킴으로써 수행될 수 있다.
상기 숙성 용액은 극성 유기용매일 수 있으며, 상기 극성 유기용매에 대한 설명은 상술한 바와 같다.
상기 숙성 단계에서 발생한 숙성 폐액은 회수되어 재사용될 수 있으며, 자세한 설명은 후술할 예정이다.
상기 단계 1-4는 상기 숙성된 습윤겔-기재 복합체를 표면개질 용액에 침지시킨 후, 40℃ 내지 80℃로 1시간 내지 6시간 동안 수행될 수 있다.
구체적으로 상기 표면개질 용액은 HMDS(hexamethyldisilazane), TMSCL(trimethyl chlorosilane), 실리콘 오일(silicone oil), 아미노 실란(amino silane), 알킬 실란(alkyl silane), PDMS(polydimethyl siloxane), 및 DDS(dimethyl dichlorosilane)로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상과 극성 유기용매를 포함하는 용액일 수 있다. 상기 극성 유기용매에 대한 설명은 상술한 바와 같다.
상기 표면개질 단계에서 발생한 표면개질 폐액은 회수되어 재사용될 수 있으며, 자세한 설명은 후술할 예정이다.
상기 단계 1-5에서 초임계 이산화탄소를 이용한 초임계 건조 단계일 수 있다. 이산화탄소(CO2)는 상온 및 상압에서는 기체 상태이지만 임계점(supercritical point)이라고 불리는 일정한 온도 및 고압의 한계를 넘으면 증발 과정이 일어나지 않아서 기체와 액체의 구별을 할 수 없는, 임계 상태가 되며, 이 임계 상태에 있는 이산화탄소를 초임계 이산화탄소라고 한다. 초임계 이산화탄소는 분자의 밀도는 액체에 가깝지만, 점성도는 낮아 기체에 가까운 성질을 가지며, 확산이 빠르고 열전도성이 높아 건조 효율이 높고, 건조 공정 시간을 단축시킬 수 있다.
상기 초임계 건조 단계는 초임계 건조 반응기 안에 표면개질된 습윤겔-기재 복합체를 넣은 다음, 액체 상태의 CO2를 채우고 실리카 에어로겔 내부의 용매를 CO2로 치환하는 용매치환 공정을 수행한다. 그 후에 일정 승온 속도, 구체적으로는 0.1 /min 내지 1 /min의 속도로, 40℃ 내지 50℃로 승온시킨 후, 이산화탄소가 초임계 상태가 되는 압력 이상의 압력, 구체적으로는 100 bar 내지 150 bar의 압력을 유지하여 이산화탄소의 초임계 상태에서 일정 시간, 구체적으로는 20분 내지 1시간 동안 유지한다. 일반적으로 이산화탄소는 31℃의 온도, 73.8bar의 압력에서 초임계 상태가 된다. 이산화탄소가 초임계 상태가 되는 일정 온도 및 일정 압력에서 2시간 내지 12시간, 보다 구체적으로는 2시간 내지 6시간 동안 유지한 다음, 서서히 압력을 제거하여 초임계 건조 단계를 완료할 수 있다.
상기와 같은 건조 공정의 결과로, 나노크기의 기공을 갖는 다공성 실리카 에어로겔을 포함하는 블랭킷이 제조될 수 있다. 상기 실리카 에어로겔은 높은 소수화도와 함께 우수한 물성적 특성, 특히 높은 기공율을 가지며, 이를 포함하는 실리카 에어로겔 블랭킷은 낮은 열전도도와 함께 우수한 기계적 유연성을 가질 수 있다.
상기 단계 1에서는 상기 초임계 폐액을 상기 초임계 건조 단계를 수행하면서 또는 초임계 건조 단계가 완료된 후 회수하였다.
상기 초임계 폐액은 습윤겔 내에 존재하던 용액이 CO2에 의해 치환됨으로써 발생되는 용액과 표면개질된 습윤겔-기재 복합체에 잔류하는 표면개질 폐액을 포함하는 용액일 수 있다. 상기 습윤겔 내에 존재하던 용액과 표면개질 폐액은 초임계 건조 단계를 거치면서, 상기 습윤겔의 표면에 존재하는 표면개질제의 반응 부산물인 암모니아가 CO2와 반응하여 탄산암모늄을 생성할 수 있다. 상기 탄산암모늄은 초임계 장비 내 필터에서 일부 제거될 수는 있으나, 초임계 폐액에도 잔류하여 폐액의 pH를 높이는 역할을 할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 실리카 에어로겔 블랭킷의 제조방법에 있어서, 단계 2는 상기 회수된 초임계 폐액에 산을 첨가하여 중화시켜 재생하는 단계이다.
상기 회수된 초임계 폐액은 중화로 인해 후술할 실리카졸의 제조에 재사용될 수 있다. 상기 중화로 상기 회수된 초임계 폐액으로 제조된 실리카졸은 최초 사용되는 극성 유기용매로만 제조된 실리카졸과 동등 또는 유사수준의 저장 안정성을 구현할 수 있다. 이로 인해 상기 회수된 초임계 폐액으로 제조된 실리카졸이 양산에 적용되었을 때 공정 효율이 저하되지 않을 수 있다. 또한, 상기 회수된 초임계 폐액으로 제조된 실리카졸은 염기를 이용하여 원하는 시점 및 원하는 시간 동안 겔화가 진행될 수 있으며, 이로 인해 균일한 물성을 갖는 실리카 에어로겔 블랭킷을 제조할 수 있다.
만약, 상기 회수된 초임계 폐액을 중화하지 않는다면, 중화되지 않은 초임계 폐액으로 제조된 실리카졸은 촉매 없이도 겔화가 진행될 수 있으므로, 겔화공정의 제어가 어려워 우수한 품질의 실리카 에어로겔 블랭킷을 제조할 수 없다.
상기 산은 아세트산 또는 염산일 수 있으며, 상기 회수된 초임계 폐액 100중량부에 대하여, 0.2 내지 1.5 중량부로 첨가될 수 있다. 구체적으로 상기 산이 아세트산일 경우, 0.5 내지 1.3 중량부, 구체적으로는 0.6 내지 1.1 중량부로 첨가될 수 있다. 상기 산이 염산일 경우, 구체적으로는 0.2 내지 0.7 중량부, 보다 구체적으로는 0.3 내지 0.6 중량부로 첨가될 수 있다. 상술한 범위를 만족하면, 상기 회수된 초임계 폐액의 물성 저하 없이 중화시킬 수 있다. 상술한 범위 미만이면 중화가 제대로 수행되지 않으며, 상술한 범위를 초과하면, 상기 재생된 초임계 폐액이 지나치게 산성화되어 겔화 촉매 필요량이 많아질 수 있으며 잔류 산과 겔화 촉매가 반응하여 불필요한 염을 발생시킬 수 있다. 이로 인해 재생된 초임계 폐액의 순도가 저하되고, 이로 제조된 실리카졸의 물성이 저하될 수 있다
상기 산은 물 및 극성 유기용매를 포함하는 산성 용액 상태로 첨가될 수 있다. 상기 산성 용액 내 산과 극성 유기용매와 물의 중량비는 1:(50~200):(5~20), 구체적으로는 1:(100~150):(10~15)일 수 있다. 상술한 범위를 만족하면, 초임계 폐액의 중화 과정에서 발생되는 가스를 최소화할 수 있다.
상기 극성 유기용매에 대한 설명은 상술한 바와 같다.
상기 재생된 초임계 폐액의 pH는 2 이상 7.5 미만일 수 있으며, 구체적으로는 아세트산으로 중화되어 재생된 초임계 폐액의 pH는 6 이상 7.5 미만, 구체적으로는 pH가 6 내지 6.5일 수 있으며, 염산으로 중화되어 재생된 초임계 폐액의 pH는 2 내지 3, 구체적으로는 pH가 2 내지 2.5일 수 있다. 상술한 범위를 만족하면, 재생된 초임계 폐액을 이용하여 실리카졸을 제조시, 최초 사용되는 극성 유기용매로 제조된 실리카졸과 동등 또는 유사 수준의 저장 안정성을 구현할 수 있으며, 습윤겔-기재 복합체의 겔화 시간을 염기를 통하여 조절할 수 있다. 상술한 범위를 초과한다면, 실리카졸이 염기 없이 겔화가 진행될 수 있고, 이로 인해 실리카졸이 통과하는 배관이 막히는 현상이 발생하여 공정 효율이 저하될 수 있다. 또한 겔화 시간을 조절할 수 없으므로 최종생산품인 실리카 에어로겔 블랭킷의 물성이 균일하게 유지될 수 없다.
한편, 상기 재생된 초임계 폐액 내에는 암모늄 이온이 존재할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 실리카 에어로겔 블랭킷의 제조방법에 있어서, 단계 3은 상기 재생된 초임계 폐액을 재사용하는 단계이다.
구체적으로, 상기 재생된 초임계 폐액은 실리카 에어로겔 블랭킷의 제조방법 중 실리카졸을 제조하는 단계에서 재사용될 수 있다.
이하, 회수 및 재생된 초임계 폐액을 사용하여 실리카 에어로겔 블랭킷을 제조하는 방법은 단계 3-1 내지 단계 3-5로 구체적으로 설명한다.
상기 실리카졸을 제조하는 단계(단계 3-1)는 실리카 전구체, 물, 상기 재생된 초임계 폐액 및 극성 유기용매를 혼합하는 것을 제외하고는 단계 1-1과 동일하다.
상기 단계 3-1에서 사용되는 극성 유기용매는 최초 사용되는 극성 유기용매를 의미하며, 극성 유기용매에 대한 설명은 상술한 바와 같다.
상기 재생된 초임계 폐액은 상기 실리카졸 제조 단계에서 이용되는 전체 극성 유기용매, 즉 상기 재생된 초임계 폐액과 최초 사용되는 극성 유기용매의 총 중량에 대하여, 80중량% 미만, 구체적으로는 10 내지 75 중량%, 보다 구체적으로는 50 내지 75 중량%로 이용할 수 있다. 상술한 범위를 만족한다면, 최초 사용되는 극성 유기용매로만 제조된 실리카 에어로겔 블랭킷과 비교하여, 동등 또는 유사 수준의 외관 및 물성을 갖는 실리카 에어로겔 블랭킷을 제조할 수 있다. 상술한 범위를 초과하여 이용되면, 최종생산품인 실리카 에어로겔 블랭킷의 단열성 및 소수성 등의 물성이 저하될 수 있다. 상술한 범위 미만으로 이용되면, 제조원가 및 폐액처리 비용의 절감효과가 미비할 수 있다.
이어서, 상기 재생된 초임계 폐액을 이용하여 제조된 실리카졸에 블랭킷용 기재를 침지시킨 후, 염기를 첨가하고 겔화시켜 습윤겔-기재 복합체를 준비하는 단계(단계 3-2)를 수행한다. 상기 단계 3-2는 상기 재생된 초임계 폐액을 이용한 것을 제외하고는 상술한 단계 1-2와 동일하다.
상기 단계 3-2를 수행한 후, 상기 단계 1에서 기재한 안정화 단계와 선-숙성 단계 중 어느 하나 이상의 단계를 더 수행할 수 있다.
이어서, 상기 습윤겔-기재 복합체를 숙성하는 단계(단계 3-3)를 수행할 수 있다. 상기 단계 3-3에서는 최초 사용되는 숙성 용액만을 이용하거나, 상기 단계 1-3에서 발생한 숙성 폐액을 재사용할 수 있다. 상기 단계 3-3에서 최초 사용되는 숙성 용액만 이용할 경우, 상기 단계 3-3과 상기 단계 1-3은 동일할 수 있다. 상기 단계 1-3에서 발생한 숙성 폐액을 재사용할 경우, 상기 숙성 폐액과 최초 사용되는 숙성 용액 및 초임계 폐액으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 이때 상기 초임계 폐액은 상기 단계 1-5에서 발생한 초임계 폐액일 수 있다.
한편, 상기 최초 사용되는 숙성 용매에 대한 설명은 상기 단계 1-3에서 상술한 바와 같다.
상기 숙성 폐액은 상기 단계 3-3에서 이용되는 전체 숙성 용액, 즉 상기 숙성 폐액과 최초 사용되는 숙성 용액 및 초임계 폐액으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 총 중량에 대하여, 구체적으로는 90 중량% 이상, 보다 구체적으로는 95 중량% 이상으로 이용할 수 있다. 상술한 범위를 만족한다면, 최초 사용되는 숙성 용액으로만 제조된 실리카 에어로겔 블랭킷과 비교하여, 동등 또는 유사 수준의 외관 및 물성을 갖는 실리카 에어로겔 블랭킷을 제조할 수 있다. 상술한 범위 미만으로 이용하면, 숙성 폐액 사용으로 인한 원가절감효과가 미비할 수 있다.
상기 숙성 폐액의 재사용 횟수는 특별히 한정하지 않으며, 상기 숙성 폐액을 재사용하여도 최초 사용되는 숙성 용액으로만 제조된 실리카 에어로겔 블랭킷과 비교하여, 동등 또는 유사 수준의 외관 및 물성을 갖는 실리카 에어로겔 블랭킷을 제조할 수 있다.
상기 숙성 폐액은 별도의 가공없이 재사용될 수 있는데, 그 이유는 상기 숙성 단계에서 숙성 용액에 별도의 첨가물이 추가되지 않고, 상기 습윤겔-기재 복합체 내부는 소량의 물을 함유한 알코올 용매로 채워져 있으므로 숙성 용액의 함수율도 일정수준 이상으로 높아지지 않기 때문이다. 따라서 숙성 폐액의 조성은 거의 일정한 값으로 유지되고, 이로 인해 숙성 폐액이라도 숙성 단계에서 영향을 미치는 불순물이 많이 포함되지 않을 수 있다.
이어서, 상기 숙성된 습윤겔-기재 복합체를 표면개질하는 단계(단계 3-4)를 수행할 수 있다. 상기 단계 3-4에서는 최초 사용되는 표면개질 용액만을 이용하거나, 상기 단계 1-4에서 발생한 표면개질 폐액을 재사용할 수 있다. 상기 단계 3-4에서 최초 사용되는 표면개질 용액만 이용할 경우, 상기 단계 3-4와 상기 단계 1-4는 동일할 수 있다. 상기 단계 1-4에서 발생한 표면개질 폐액을 재사용할 경우, 상기 표면개질 폐액과 최초 사용되는 숙성 용액 및 초임계 폐액으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 혼합하여 사용할 수 있다. 이때 상기 초임계 폐액은 상기 단계 1-5에서 발생한 초임계 폐액일 수 있다.
상기 표면개질 폐액은 상기 단계 3-4에서 이용되는 전체 표면개질 용액, 즉 상기 표면개질 폐액과 최초 사용되는 표면개질 용액 및 초임계 폐액으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 총 중량에 대하여, 80중량% 이상, 구체적으로는 90 중량% 이상, 보다 구체적으로는 95 중량% 이상으로 이용할 수 있다. 상술한 범위를 만족한다면, 최초 사용되는 표면개질 용액으로만 제조된 실리카 에어로겔 블랭킷과 비교하여, 동등 또는 유사 수준의 외관 및 물성을 갖는 실리카 에어로겔 블랭킷을 제조할 수 있다. 상술한 범위 미만으로 이용하면, 표면개질 폐액 사용으로 인한 원가절감효과가 미비할 수 있다.
상기 단계 3-4에서 이용되는 최초 사용되는 표면개질 용액 내 표면개질제의 함량은 상기 단계 1-4에서 이용되는 최초 사용되는 표면개질 용액 내 표면개질제의 함량에 대하여 60 내지 100중량%, 구체적으로는 80 내지 100중량%, 보다 구체적으로는 80 내지 90중량%로 포함될 수 있다. 상술한 범위를 만족하면, 표면개질 폐액의 재사용 횟수가 증가하더라도, 표면개질 폐액 내 표면개질제 및 표면개질제 유래 부산물의 함량은 일정하게 유지될 수 있다.
상기 표면개질 폐액의 재사용 횟수는 특별히 한정하지 않으며, 상기 표면개질 폐액을 재사용하여도, 최초 사용되는 표면개질 용액으로만 제조된 실리카 에어로겔 블랭킷과 비교하여, 동등 또는 유사 수준의 외관 및 물성을 갖는 실리카 에어로겔 블랭킷을 제조할 수 있다.
상기 표면개질 폐액도 별도의 가공없이 재사용될 수 있는데, 그 이유는 상기 숙성된 습윤겔-기재 복합체 내부는 소량의 물을 함유한 알코올 용매로 채워져 있으므로 표면개질 용액의 함수율도 일정수준 이상으로 높아지지 않기 때문이다. 또한 표면개질제가 습윤겔의 표면을 개질하며 부산물을 생성하는 반응은 용액 내 함수율 등에 영향을 받는 가역반응이므로 표면개질제가 첨가된다고 해서 습윤겔의 표면 개질 후 남은 반응 부산물의 농도가 무한히 높아지는 것이 아니라 일정수준에서 평형을 이루게 된다. 따라서 표면개질 폐액의 조성은 거의 일정한 값으로 유지되어 표면개질 폐액이라도 표면개질 단계에서 영향을 미치는 불순물이 많이 포함되지 않을 수 있다.
필요에 따라, 숙성 폐액 및 표면개질 폐액 내에 잔류하는 실리카 등의 고체 불순물을 제거하기 위하여 여과하는 단계를 더 포함할 수 있다.
이어서, 상기 표면개질된 습윤겔-기재 복합체를 초임계 건조하여 실리카 에어로겔 블랭킷을 제조하는 단계(단계 3-5)를 수행할 수 있다.
상기 단계 3-5에서 발생한 초임계 폐액은 별도의 분리기를 이용하여 회수될 수 있으며,
상기 초임계 폐액은 습윤겔 내에 존재하던 용액이 CO2에 의해 치환됨으로써 발생되는 용액과 표면개질된 습윤겔-기재 복합체에 잔류하는 표면개질 폐액을 포함하는 용액일 수 있다. 상기 습윤겔 내에 존재하던 용액과 표면개질 폐액은 초임계 건조 단계를 거치면서, 상기 습윤겔의 표면에 존재하는 표면개질제의 반응 부산물인 암모니아가 CO2와 반응하여 탄산암모늄을 생성할 수 있다. 상기 탄산암모늄은 초임계 장비 내 필터에서 일부 제거될 수는 있으나, 초임계 폐액에도 잔류하여 폐액의 pH를 높이는 역할을 할 수 있다.
한편, 상기 CO2에 의해 치환됨으로써 발생되는 용액은 숙성 폐액, 표면개질 폐액 및 초임계 폐액으로 이루어진 군에서 선택되는 용액으로부터 유래된 용액을 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 실리카 에어로겔 블랭킷의 제조방법에 재사용될 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 따른 실리카 에어로겔 블랭킷은 본 발명의 일실시예에 따른 실리카 에어로겔 블랭킷의 제조방법으로 제조된 것이다.
본 발명의 다른 일실시예에 따른 실리카 에어로겔 블랭킷은 열전도도가 16 내지 21mW/mK일 수 있고, 탄소 함량은 실리카 에어로겔 총 중량에 대하여 8 내지 12중량%일 수 있다. 상술한 범위를 만족하면, 최초 사용 용매로만 제조된 실리카 에어로겔 블랭킷과 동등 또는 유사 수준의 물성을 가질 수 있다.
한편, 탄소 함량의 기준인 실리카 에어로겔 총 중량은 실리카 에어로겔 블랭킷의 총 중량에서 블랭킷용 기재의 중량을 제외시킨 것을 의미한다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
제조예 1 내지 제조예 8 및 비교제조예 1
테트라에틸오르소실리케이트(TEOS)와 에탄올을 3:1의 중량비로 혼합하여 제조한 혼합 용액에, 물에 희석한 염산 용액(농도=0.15 중량%)을 상기 혼합 용액의 pH가 1이 되도록 첨가한 후 혼합하여 실리카졸(실리카졸 내 실리카 함량=4 중량%)을 제조하였다. 다음으로, 상기 실리카졸에 암모니아 촉매를 100:0.5(실리카졸: 암모니아 촉매)의 부피비로 첨가하고, 유리 섬유를 침적시킨 후 겔화시켜 습윤겔-기재 복합체를 제조하였다.
그 후, 습윤겔-기재 복합체를 에탄올에 침지시킨 후, 70℃인 오븐에서 2시간 숙성하였다. 숙성시 발생한 숙성 폐액을 회수하였다.
상기 숙성된 습윤겔-기재 복합체를 에탄올과 HMDS의 혼합물(에탄올: HMDS의 부피비: 1:19)인 표면개질 용액을 이용하여 70℃에서 5시간 동안 표면개질하였다. 표면개질시 발생한 표면개질 폐액을 회수하였다.
이후 초임계 장비 내 추출기에 상기 표면개질된 습윤겔-기재 복합체를 넣고 초임계 CO2를 이용하여 초임계 건조를 실시하고, 150℃ 및 상압 조건에서 1시간 동안 건조하여, 실리카 에어로겔 블랭킷을 제조하였다.
회수된 초임계 폐액 100g에 대하여 하기 표 1에 기재된 양으로 산을 첨가하여 하기 표 1에 기재된 pH를 갖는 재생된 초임계 폐액을 제조하였다.
상기 재생된 초임계 폐액과 에탄올과 물과 TEOS를 혼합하여 재생 실리카졸(재생 실리카졸 내 상기 재생된 초임계 폐액과 에탄올과 물과 SiO2의 중량비: 11:4.5:0.8:1)을 제조하였다. 여기서, 에탄올은 최초 사용된 에탄올이고, 비교제조예 1의 pH는 회수된 초임계 폐액의 pH를 의미한다.
구분 산 재생된 초임계 폐액의 pH
종류 함량(㎖)
제조예 1 아세트산 0.24 7.2
제조예 2 아세트산 0.40 6.8
제조예 3 아세트산 0.48 6.7
제조예 4 아세트산 0.56 6.6
제조예 5 아세트산 0.64 6.5
제조예 6 아세트산 0.72 6.4
제조예 7 아세트산 1.00 6.3
제조예 8 염산 0.3 2.2
비교제조예 1 - - 8.0
비교제조예 2
최초 사용되는 에탄올과 물과 TEOS를 혼합하여 실리카졸(실리카졸 내 에탄올: 물: SiO2의 중량비=15.5:0.8:1)을 제조하였다.
실험예 1
재생 실리카졸의 저장 안정성을 평가하기 위하여, 상온에서 재생 실리카졸이 염기 없이 겔화가 개시된 시간을 하기 표 2에 기재하였다. 한편, 제조예 7, 제조예 8 및 비교제조예 2의 재생 실리카졸의 경우 36시간 까지만 측정하였으므로, 겔화 개시 시간을 36시간 초과라고 기재하였다.
구분 겔화 개시 시간
제조예 1 6.0시간
제조예 2 17.5시간
제조예 3 20.0시간
제조예 4 21.5시간
제조예 5 22.5시간
제조예 6 26.0시간
제조예 7 > 36.0시간
제조예 8 > 36.0시간
비교제조예 1 1.0시간
비교제조예 2 > 36.0시간
표 2를 참조하면, 제조예 1 내지 제조예 8의 재생 실리카졸의 경우, 제조 후, 6시간 이상이 경과된 후 겔화가 개시되었으므로 저장 안정성이 우수한 것을 확인할 수 있었다. 특히 제조예 6 내지 제조예 8의 재생 실리카졸의 경우 제조 후, 24시간 이상 경과된 후 겔화가 개시되었으므로, 비교제조예 2의 실리카졸과 유사 수준의 겔화 개시 시간을 갖는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 회수된 초임계 폐액을 재생하지 않은 비교제조예 1의 실리카졸의 경우, 겔화 개시 시간이 1시간이므로, 양산 공정에 도입된다면, 실리카졸이 통과하는 라인 내에서 겔화가 진행되어 라인이 막히거나, 라인 내 실리카졸의 유속이 저하되는 문제가 일어나 공정효율이 저하될 수 있다.
실시예 1
제조예 8의 재생 실리카졸에 암모니아 촉매를 100:0.5(실리카졸: 암모니아 촉매)의 부피비로 첨가하고, 유리 섬유를 침적시킨 후 겔화시켜 습윤겔-기재 복합체를 제조하였다. 그 후, 습윤겔-기재 복합체를 최초 사용되는 에탄올에 침지시킨 후, 70℃인 오븐에서 2시간 숙성하였다. 상기 숙성된 습윤겔-기재 복합체를 최초 사용되는 에탄올과 HMDS의 혼합물(에탄올: HMDS의 부피비: 1:19)인 표면개질 용액을 이용하여 70℃에서 5시간 동안 표면개질하였다. 이후 초임계 장비 내 추출기에 상기 표면개질된 습윤겔-기재 복합체를 넣고 초임계 CO2를 이용하여 초임계 건조를 실시하고, 150℃ 및 상압 조건에서 1시간 동안 건조하여, 실리카 에어로겔 블랭킷을 제조하였다.
실시예 2
제조예 6의 재생 실리카졸을 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실리카 에어로겔 블랭킷을 제조하였다.
실시예 3
제조예 6의 재생 실리카졸을 이용하고, 숙성 단계에서 제조예 6에서 회수된 숙성 폐액과 제조예 6에서 회수된 초임계 폐액(산 미처리) 95:5의 중량비로 혼합한 용액을 이용하고, 표면개질 단계에서 제조예 6에서 회수된 표면개질 폐액과 제조예 6에서 회수된 초임계 폐액(산 미처리)을 95:5의 중량비로 혼합한 용액을 이용한 것을 제외하고는 제조예 6과 동일한 방법으로 실리카 에어로겔 블랭킷을 제조하였다.
실시예 4
실시예 3에서 회수한 초임계 폐액을 재생한 초임계 폐액(회수된 초임계 폐액과 아세트산의 중량비: 100:0.8)과 최초 사용되는 에탄올과 물과 SiO2 11:4.5:0.8:1의 중량비로 혼합하여 실리카졸을 제조하고, 숙성 단계에서 실시예 3에서 회수된 숙성 폐액과 실시예 3에서 회수된 초임계 폐액(산처리 안함) 95:5의 중량비로 혼합한 용액을 이용하고, 표면개질 단계에서 실시예 3에서 회수된 표면개질 폐액과 실시예 3에서 회수된 초임계 폐액(산처리 안함)을 95:5의 중량비로 혼합한 용액을 이용한 것을 제외하고는 실시예 3과 동일한 방법으로 실리카 에어로겔 블랭킷을 제조하였다.
실시예 5
실시예 4에서 회수한 초임계 폐액을 재생한 초임계 폐액(회수된 초임계 폐액과 아세트산의 중량비: 100:0.8)과 최초 사용되는 에탄올과 물과 SiO2 11:4.5:0.8:1의 중량비로 혼합하여 실리카졸을 제조하고, 숙성 단계에서 실시예 4에서 회수된 숙성 폐액과 실시예 4에서 회수된 초임계 폐액(산처리 안함) 95:5의 중량비로 혼합한 용액을 이용하고, 표면개질 단계에서 실시예 4에서 회수된 표면개질 폐액과 실시예 4에서 회수된 초임계 폐액(산처리 안함)을 95:5의 중량비로 혼합한 용액을 이용한 것을 제외하고는 실시예 3과 동일한 방법으로 실리카 에어로겔 블랭킷을 제조하였다.
비교예 1
비교제조예 1의 재생 실리카졸을 이용하고, 초임계 폐액을 재생하여 실리카졸을 제조하는 단계를 수행하지 않은 것을 제외하고는 비교제조예 1에 기재된 방법으로 실리카 에어로겔 블랭킷을 제조하려고 하였으나, 실리카졸의 겔화가 너무 일찍 개시되어 실리카 에어로겔 블랭킷을 제조할 수 없었다.
비교예 2
비교제조예 2의 실리카졸과 최초 사용되는 숙성 용액, 표면개질 용액, 초임계 용액만을 이용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실리카 에어로겔 블랭킷을 제조하였다.
실험예 2
실시예 1 내지 실시예 5 및 비교예 2의 실리카 에어로겔 블랭킷의 제조 공정 중 표면개질 단계에서 회수된 표면개질 폐액을 GC 분석(GC/MS (EQC-0248))하고, 그 결과를 하기 표 3에 기재하였다.
구분 트리메틸실라놀
(중량%)		 헥사메틸디실록산
(중량%)		 트리메틸에톡시실란
(중량%)		 총합
(중량%)
실시예 1 1.33 0.02 0.34 1.69
실시예 2 1.35 0.02 0.33 1.70
실시예 3 2.20 0.04 0.71 2.95
실시예 4 2.80 0.10 0.98 3.88
실시예 5 3.20 0.09 1.30 4.59
비교예 2 1.30 0.01 0.30 1.61
표 3을 참조하면, 표면개질 폐액의 재사용 횟수가 증가함에 따라, 표면개질 폐액 내 표면개질제인 HMDS 유래 부산물인 트리메틸실라놀, 헥사메틸디실록산 및 트리메틸에톡시실란의 함량이 증가되는 것을 확인할 수 있었다.
실험예 3
실시예 1 내지 실시예 5 및 비교예 2의 실리카 에어로겔 블랭킷의 두께, 단열성 및 소수성을 평가하여 그 결과를 하기 표 4에 기재하였다.
1) 두께, 단열성 평가 방법: NETZSCH사의 HFM436 Lambda 장비를 이용하여 측정하였다
2) 소수성 평가 방법: ELTRA사의 CS-800 장비를 이용하여 측정하였다.
구분 두께
(㎜)		 단열성 평가
(열전도도
(mW/mk))		 소수성 평가 방법
(실리카 에어로겔 총 중량에 대하여 탄소 함량(중량%))
실시예 1 10.6 18.9 10.9
실시예 2 10.8 19.2 10.8
실시예 3 10.9 19.4 10.8
실시예 4 11.0 19.6 11.1
실시예 5 10.7 19.3 11.2
비교예 2 10.9 19.0 9.8
표 4를 참조하면, 실시예 1 내지 실시예 5의 실리카 에어로겔 블랭킷은 최초 사용되는 용매만 이용한 비교예 2의 실리카 에어로겔 블랭킷과 비교하여 유사 수준의 두께와 단열성과 소수성을 구현하는 것을 확인할 수 있었다. 이 결과로부터 본 발명을 따르면 최종생산품인 실리카 에어로겔 블랭킷의 외관 변화 및 물성 저하 없이 제조원가를 절감할 수 있음을 확인할 수 있었다.

Claims (14)

  1. 실리카 에어로겔 블랭킷의 제조방법에 있어서,
    초임계 건조 단계 후 발생하는 초임계 폐액을 회수하는 단계;
    상기 회수된 초임계 폐액에 산을 첨가하여 중화시켜 재생하는 단계; 및
    상기 재생된 초임계 폐액을 재사용하는 단계를 포함하는 실리카 에어로겔 블랭킷의 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 회수된 초임계 폐액 100중량부에 대하여, 상기 산이 0.2 내지 1.5 중량부로 첨가되는 것인 실리카 에어로겔 블랭킷의 제조방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 산은 아세트산 또는 염산인 것인 실리카 에어로겔 블랭킷의 제조방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 산은 물 및 극성 유기용매를 포함하는 산성 용액 상태로 첨가되는 것인 실리카 에어로겔 블랭킷의 제조방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 재생된 초임계 폐액의 pH는 2 이상 7.5 미만인 실리카 에어로겔 블랭킷의 제조방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 재생된 초임계 폐액을 실리카졸 제조 단계에서 재사용하는 것인 실리카 에어로겔 블랭킷의 제조방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 재생된 초임계 폐액을 실리카졸 제조 단계에서 사용하는 전체 극성 유기용매에 대하여 80중량% 미만으로 재사용하는 것인 실리카 에어로겔 블랭킷의 제조방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 제조방법은 숙성 폐액 및 표면 개질 폐액으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 재사용하는 단계를 더 포함하는 것인 실리카 에어로겔 블랭킷의 제조방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 숙성 폐액은 숙성 단계에서 재사용하는 것인 실리카 에어로겔 블랭킷의 제조방법.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 표면 개질 폐액은 표면 개질 단계에서 재사용하는 것인 실리카 에어로겔 블랭킷의 제조방법.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 회수된 초임계 폐액은 숙성 단계 및 표면개질 단계로 이루어지는 군에서 선택되는 1 이상의 단계에서 재사용하는 것인 실리카 에어로겔 블랭킷의 제조방법.
  12. 청구항 1에 따른 실리카 에어로겔 블랭킷의 제조방법으로 제조된 실리카 에어로겔 블랭킷.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 실리카 에어로겔 블랭킷의 열전도도는 16 내지 21㎽/mK인 것인 실리카 에어로겔 블랭킷.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 실리카 에어로겔 블랭킷의 탄소 함량은 실리카 에어로겔 총 중량에 대하여, 8 내지 12 중량%인 것인 실리카 에어로겔 블랭킷.
KR1020170059587A 2017-05-12 2017-05-12 실리카 에어로겔 블랭킷의 제조방법 및 이로 제조된 실리카 에어로겔 블랭킷 KR102148388B1 (ko)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170059587A KR102148388B1 (ko) 2017-05-12 2017-05-12 실리카 에어로겔 블랭킷의 제조방법 및 이로 제조된 실리카 에어로겔 블랭킷
CN201880002449.8A CN109415214B (zh) 2017-05-12 2018-03-22 二氧化硅气凝胶毡的制备方法和由此制备的二氧化硅气凝胶毡
US16/304,637 US11142463B2 (en) 2017-05-12 2018-03-22 Method for producing silica aerogel blanket and silica aerogel blanket produced thereby
JP2019535744A JP6757855B2 (ja) 2017-05-12 2018-03-22 シリカエアロゲルブランケットの製造方法、及びこれにより製造されたシリカエアロゲルブランケット
PCT/KR2018/003389 WO2018208005A1 (ko) 2017-05-12 2018-03-22 실리카 에어로겔 블랭킷의 제조방법 및 이로 제조된 실리카 에어로겔 블랭킷
EP18798320.0A EP3453676B1 (en) 2017-05-12 2018-03-22 Production method for silica aerogel blanket

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170059587A KR102148388B1 (ko) 2017-05-12 2017-05-12 실리카 에어로겔 블랭킷의 제조방법 및 이로 제조된 실리카 에어로겔 블랭킷

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180124663A true KR20180124663A (ko) 2018-11-21
KR102148388B1 KR102148388B1 (ko) 2020-08-26

Family

ID=64105281

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170059587A KR102148388B1 (ko) 2017-05-12 2017-05-12 실리카 에어로겔 블랭킷의 제조방법 및 이로 제조된 실리카 에어로겔 블랭킷

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11142463B2 (ko)
EP (1) EP3453676B1 (ko)
JP (1) JP6757855B2 (ko)
KR (1) KR102148388B1 (ko)
CN (1) CN109415214B (ko)
WO (1) WO2018208005A1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200077263A (ko) * 2018-12-20 2020-06-30 주식회사 엘지화학 실리카 에어로겔 블랭킷의 제조방법
WO2021066492A1 (ko) * 2019-09-30 2021-04-08 주식회사 엘지화학 에어로겔 블랭킷

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102183537B1 (ko) * 2017-11-17 2020-11-26 주식회사 엘지화학 초임계 폐액을 재사용한 실리카 에어로겔 블랭킷 제조방법
KR102429099B1 (ko) * 2018-12-20 2022-08-04 주식회사 엘지화학 실리카 습윤겔 블랭킷의 초임계 건조 방법
KR102581268B1 (ko) * 2019-09-03 2023-09-22 주식회사 엘지화학 에어로겔 블랭킷 제조방법
KR102655711B1 (ko) * 2020-08-07 2024-04-09 주식회사 엘지화학 실리카 에어로겔 블랭킷 제조방법 및 이의 제조장치
CN115259884A (zh) * 2022-06-21 2022-11-01 中化学华陆新材料有限公司 一种无污染快速制备高温碳气凝胶毡的方法
CN115709998B (zh) * 2022-11-14 2023-03-31 国能龙源环保有限公司 一种焙烧废弃风电叶片制备白炭黑的方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101400721B1 (ko) 2012-10-22 2014-05-29 지오스 에어로겔 리미티드 실리카 에어로겔 분말 제조시스템
WO2015175970A1 (en) * 2014-05-15 2015-11-19 Tahoe Technologies, Ltd. Apparatus and method for manufacturing and packaging of high performance thermal insulator aerogels
KR20160100082A (ko) * 2015-02-13 2016-08-23 주식회사 엘지화학 실리카 에어로겔 함유 블랑켓의 제조방법 및 이에 따라 제조된 실리카 에어로겔 함유 블랑켓
KR20160122634A (ko) * 2015-04-14 2016-10-24 주식회사 엘지화학 실리카 에어로겔 포함 블랑켓의 제조방법 및 이에 따라 제조된 실리카 에어로겔 포함 블랑켓

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1396125A (en) * 1972-06-22 1975-06-04 Kanegafuchi Kakaku Kogyo Kk Finished paper for casings and process of preparing the same
US4717708A (en) * 1983-12-27 1988-01-05 Stauffer Chemical Company Inorganic oxide aerogels and their preparation
US6013821A (en) 1998-06-25 2000-01-11 Abbott Laboratories Removal of silylated compounds from solvent and gas waste streams
FR2894580B1 (fr) * 2005-12-09 2014-04-11 Inst Francais Du Petrole Materiau hybride organique-inorganique mesostructure
KR101434273B1 (ko) * 2007-03-15 2014-08-27 알이엠텍 주식회사 표면개질된 실리카겔의 제조 방법
KR100848856B1 (ko) 2007-03-27 2008-07-29 주식회사 넵 영구적 소수성을 갖는 에어로겔의 제조 방법 및 이로부터제조된 영구적 소수성을 갖는 에어로겔
JP2011190548A (ja) 2010-03-12 2011-09-29 Asahi Kagaku Kk 置換洗浄容器およびこの置換洗浄容器を使用した置換洗浄装置
KR101082982B1 (ko) 2011-03-23 2011-11-11 주식회사 지오스 실리카 에어로겔 분말 제조시스템
CN103396081B (zh) * 2013-07-30 2015-09-02 湖北三江航天红阳机电有限公司 一种疏水型SiO2纳米气凝胶隔热材料的制备方法
EP2930147B1 (en) * 2014-02-06 2020-05-27 LG Chem, Ltd. Production method for hydrophobic silica aerogel
CN105819823B (zh) 2015-01-05 2019-01-01 航天海鹰(镇江)特种材料有限公司 一种二氧化硅气凝胶与玻璃纤维毡复合材料的制备方法
WO2016167494A1 (ko) 2015-04-14 2016-10-20 주식회사 엘지화학 실리카 에어로겔 포함 블랑켓의 제조방법 및 이에 따라 제조된 실리카 에어로겔 포함 블랑켓

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101400721B1 (ko) 2012-10-22 2014-05-29 지오스 에어로겔 리미티드 실리카 에어로겔 분말 제조시스템
WO2015175970A1 (en) * 2014-05-15 2015-11-19 Tahoe Technologies, Ltd. Apparatus and method for manufacturing and packaging of high performance thermal insulator aerogels
US20160046495A1 (en) * 2014-05-15 2016-02-18 Tahoe Technologies, Ltd. Apparatus and method for manufacturing and packaging of high performance thermal insulator aerogels
KR20160100082A (ko) * 2015-02-13 2016-08-23 주식회사 엘지화학 실리카 에어로겔 함유 블랑켓의 제조방법 및 이에 따라 제조된 실리카 에어로겔 함유 블랑켓
KR20160122634A (ko) * 2015-04-14 2016-10-24 주식회사 엘지화학 실리카 에어로겔 포함 블랑켓의 제조방법 및 이에 따라 제조된 실리카 에어로겔 포함 블랑켓

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200077263A (ko) * 2018-12-20 2020-06-30 주식회사 엘지화학 실리카 에어로겔 블랭킷의 제조방법
WO2021066492A1 (ko) * 2019-09-30 2021-04-08 주식회사 엘지화학 에어로겔 블랭킷

Also Published As

Publication number Publication date
US11142463B2 (en) 2021-10-12
JP6757855B2 (ja) 2020-09-23
CN109415214A (zh) 2019-03-01
EP3453676A1 (en) 2019-03-13
WO2018208005A1 (ko) 2018-11-15
KR102148388B1 (ko) 2020-08-26
CN109415214B (zh) 2022-03-18
JP2019529326A (ja) 2019-10-17
EP3453676B1 (en) 2020-05-27
EP3453676A4 (en) 2019-03-27
US20190276322A1 (en) 2019-09-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20180124663A (ko) 실리카 에어로겔 블랭킷의 제조방법 및 이로 제조된 실리카 에어로겔 블랭킷
JP6526337B2 (ja) 超高温用エアロゲルブランケット、その製造方法及びその施工方法
JP6660480B2 (ja) 超高温用シリカエアロゲルブランケット、その製造方法及びその施工方法
KR101938655B1 (ko) 실리카 에어로겔 및 실리카 에어로겔 블랭킷의 제조방법
EP4082980A1 (en) Method for manufacturing aerogel blanket and aerogel blanket prepared therefrom
EP4011831B1 (en) Method for drying wet-gel blanket and method for manufacturing aerogel blanket by using same
KR102429099B1 (ko) 실리카 습윤겔 블랭킷의 초임계 건조 방법
KR102475766B1 (ko) 재활용 용매를 사용하는 실리카 에어로겔 블랭킷 제조방법
KR102559049B1 (ko) 실리카 에어로겔 블랭킷의 제조방법
KR102434826B1 (ko) 실리카 습윤겔 블랭킷의 초임계 건조 방법
KR102623026B1 (ko) 실리카 졸, 이를 이용하여 제조한 실리카 에어로겔 블랭킷 및 그 제조방법
JP2023543245A (ja) エアロゲル複合体の製造方法およびエアロゲル複合体
KR20240029516A (ko) 실리카 에어로겔 블랭킷의 제조방법
KR20220037782A (ko) 초임계 건조방법
KR20210080035A (ko) 에어로겔 블랭킷의 건조 방법 및 이를 이용한 에어로겔 블랭킷의 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant