KR20190063799A - 에어로겔 블랑켓의 제조방법 및 생산된 에어로겔 블랑켓 - Google Patents

에어로겔 블랑켓의 제조방법 및 생산된 에어로겔 블랑켓 Download PDF

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Abstract

본 발명은 에어로겔 블랑켓의 제조방법 및 제조된 에어로겔 블랑켓에 관한 것이다. 본 발명의 에어로겔 블랑켓의 제조방법은 (a) 유리 섬유와 물을 혼합하여 유리 섬유 수분산체를 형성하는 단계 (b) 에어로겔, 계면활성제 및 물을 혼합하여 에어로겔 수분산체를 형성하는 단계 (c) 상기 유리 섬유 수분산체와 상기 에어로겔 수분산체를 혼합하여 슬러리를 형성하는 단계 (d) 유리 섬유 매트에 상기 슬러리를 도포하여 복합층을 형성하는 단계 (e) 상기 복합층을 카딩(Carding)하는 단계 (f) 상기 카딩(Carding)된 복합층을 건조하는 단계 및 (g) 상기 건조된 복합층을 권취하는 단계를 포함함으로써, 난연성이 뛰어나며, 기존의 단열재와 비교하여 단열성능이 우수한 에어로겔 블랑켓을 제공할 수 있다.

Description

에어로겔 블랑켓의 제조방법 및 생산된 에어로겔 블랑켓 {Method of manufacturing aerogel blanket and aerogel and produced aerogel blanket}
본 발명은 단열성 및 난연성이 우수한 에어로겔 블랑켓 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
에어로겔은 가장 가벼운 고체이면서 가장 우수한 단열성을 가진 소재이다. 에어로겔이 우수한 단열성을 갖는 이유는 기공비율이 대략 95%가 넘기 때문이다. 그러나, 에어로겔은 작은 충격에도 쉽게 깨질 정도로 충격에 약해 상용화가 어려웠었다. 근래에는 에어로겔의 기계적 강도를 보강하여, 상기 단점을 극복한 에어로겔이 상용화되어 보급되고 있으며, 이로 인해 에어로겔은 다양한 산업분야에서 응용되고 있으며, 특히 단열재로 널리 사용되고 있는 실정이다.
단열재로 널리 사용되는 에어로겔 블랑켓은 제조 시간 단축 및 연속생산을 위해서 촉매화된 졸을 분배하여 겔 시트를 형성하고 채워진 용매를 연속적으로 캐스팅하는 방법을 이용하였다. 이 방법은 기존 부직포에서 졸-겔 공정으로 겔화, 초임계 건조 등을 수행하여 에어로겔 분말 및 과립을 만드는 방법을 적용하고 있어, 공정 자체가 연속생산 및 대량생산에 부적합하며, 제조비용이 많이 소요되고, 제조시간이 오래 걸리며, 제조 시에 발생하는 부산물을 처리해야 하는 문제가 있었다.
　대안으로서, 에어로겔 분말을 균일하게 분산시킨 분산액을 단섬유 부직포에 침지하여 부직포 내부에 함침시키며, 건조공정을 통해 연속적으로 에어로겔 블랑켓을 제조하는 방법이 실시되었다. 이 방법은 단섬유 부직포를 표면 특성이 다른 에어로겔 분산액에 침지하는 방법을 사용하기 때문에 단섬유가 분산액에 불균일하게 함침될 수 있고, 부직포 내부에 함침되는 에어로겔의 균일성에도 문제가 있었다.
또한, 에어로겔 분말을 균일하게 분산시킨 분산액을 복수개의 단섬유 부직포에 공급하여, 복합재료를 코팅하고, 다층구조로 적층하여, 에어로겔 블랑켓을 연속적으로 생산하는 방법이 실시되었다. 이 방법은 부직포 내부에 함침되는 에어로겔의 균일성은 일부 개선되었으나, 초기 단열성능이 저하되는 문제가 있었다. 이에 따라, 에어로겔의 분산성을 높이고, 열전도도를 낮추어, 단열성능과 난연성이 우수한 에어로겔 블랑켓에 대한 필요성이 대두되고 있다.
본 발명의 목적은 단열성 및 난연성이 우수한 에어로겔 블랑켓 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
그러나, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 에어로겔 블랑켓의 제조방법은(a) 유리 섬유와 물을 혼합하여 유리 섬유 수분산체를 형성하는 단계 (b) 에어로겔, 계면활성제 및 물을 혼합하여 에어로겔 수분산체를 형성하는 단계 (c) 상기 유리 섬유 수분산체와 상기 에어로겔 수분산체를 혼합하여 슬러리를 형성하는 단계 (d) 유리 섬유 매트에 상기 슬러리를 도포하여 복합층을 형성하는 단계 (e) 상기 복합층을 카딩(Carding)하는 단계 (f) 상기 카딩(Carding)된 복합층을 건조하는 단계 및(g) 상기 건조된 복합층을 권취하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 에어로겔 블랑켓의 제조방법은 유리 섬유와 에어로겔을 별도로 분산하여 유리 섬유 수분산체 및 에어로겔 수분산체를 각각 형성한다. 이 후, 상기 유리 섬유 수분산체와 상기 에어로겔 수분산체를 혼합하는 방법으로서, 이에 따라 제조된 에어로겔 블랑켓은 단열성능 및 난연성능이 우수한 효과가 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로겔 블랑켓의 제조방법을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로겔 블랑켓을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 3는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 에어로겔 블랑켓을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리머 섬유 매트가 포함된 에어로겔 블랑켓을 개략적으로 나타낸 것이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 후술하는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
에어로겔 블랑켓의 제조방법
본 발명에 따른 에어로겔 블랑켓의 제조방법(S100)은 (a) 유리 섬유와 물을 혼합하여 유리 섬유 수분산체를 형성하는 단계 (b) 에어로겔, 계면활성제 및 물을 혼합하여 에어로겔 수분산체를 형성하는 단계 (c) 상기 유리 섬유 수분산체와 상기 에어로겔 수분산체를 혼합하여 슬러리를 형성하는 단계 (d) 유리 섬유 매트에 상기 슬러리를 도포하여 복합층을 형성하는 단계 (e) 상기 복합층을 카딩(Carding)하는 단계 (f) 상기 카딩(Carding)된 복합층을 건조하는 단계 및 (g) 상기 건조된 복합층을 권취하는 단계를 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로겔 블랑켓의 제조방법을 개략적으로 나타낸 것이다. 도 1을 참조할 때, 상기 에어로겔 블랑켓의 제조방법(S100)은 유리 섬유와 물을 혼합(S10)하여 유리 섬유 수분산체를 형성하는 단계를 포함한다.
상기 유리 섬유는 무기 섬유의 한 종류로서, 상기 유리 섬유가 포함된 에어로겔 블랑켓은 단열성 및 난연성이 우수하다. 상기 유리 섬유는 직경 1~50㎛ 및 길이 20~50㎜인 것을 사용할 수 있다. 또한, 필요에 따라서는 길이 20㎜ 미만이나 50㎜를 초과하는 것도 사용할 수 있다.　
상기 유리 섬유와 물을 혼합하여 약 10분 동안 분산시킨 후 유리 섬유 수분산체를 형성한다. 유리 섬유와 물의 중량비는 0.1~5:100일 수 있다. 바람직하게는, 상기 유리 섬유와 상기 물의 중량비는 1~3:100일 수 있다. 상기 물의 중량 100 대비, 상기 유리 섬유의 중량이 0.1 미만인 경우 에어로겔 블랑켓의 단열성이 저하될 수 있다. 또한, 상기 물의 중량 100 대비, 상기 유리 섬유의 중량이 5 초과인 경우 다수의 유리 섬유가 응집될 가능성(log현상) 및 다수의 유리 섬유 다발이 twisted(rope현상)될 가능성이 높아, 유리 섬유의 분산성이 저하될 수 있다. 상기 유리 섬유의 분산이 제대로 이루어지지 않을 경우, 열 전달경로가 감소되며, 이로 인해 에어로겔 블랑켓의 열전도도가 상승될 수 있다.
상기 유리 섬유의 분산성을 높이기 위해서 상기 유리 섬유 수분산체는 산을 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 산이 포함된 유리 섬유 수분산체는 pH가 2.5~3.0일 수 있다. 산의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 황산(H2SO4)이 사용될 수 있다. 유리 섬유 수분산체에 산이 포함된다면, 상기 유리 섬유 수분산체의 pH를 2.5~3.0로 조절할 수 있다. 이에 따라, 상기 유리 섬유는 분산성이 향상되고, 열 전달경로의 증가되어, 결과적으로 에어로겔 블랑켓의 열전도도가 감소될 수 있다.
또한, 상기 유리 섬유의 분산성을 높이기 위해서 상기 유리 섬유 수분산체는 폴리머 섬유를 바인더로 포함할 수 있다. 폴리머 섬유의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)가 사용될 수 있다.
도 1을 참조할 때, 상기 에어로겔 블랑켓의 제조방법(S100)은 에어로겔, 계면활성제 및 물을 혼합(S20)하여 에어로겔 수분산체를 형성하는 단계를 포함한다.
상기 에어로겔의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 실리카 에어로겔이 사용될 수 있다. 또한, 상기 계면활성제는 이온성(음이온성 및 양이온성)　계면활성제, 양쪽성　계면활성제, 비이온성　계면활성제, 고분자　계면활성제 및 고분자 화합물로부터 선택될 수 있다.
상기 에어로겔, 계면활성제 및 물을 혼합하여 약 10분 동안 분산시킨 후 에어로겔 수분산체를 형성한다. 특히, 상기 에어로겔 및 계면활성제는 상기 유리 섬유와는 별도의 탱크에서 물에 분산한다.
만약, 상기 에어로겔, 계면활성제 및 유리 섬유를 같은 탱크에서 물에 분산한다면, 상기 에어로겔 및 유리 섬유의 분산성이 저하될 수 있다. 구체적으로, 상기 에어로겔과 유리 섬유는 밀도 차이로 인하여, 층 분리 현상이 나타나게 된다.
상기 유리 섬유와 층 분리된 상기 에어로겔은 공정 중에 비산되는 현상이 심화되어, 분산성이 저하되게 된다. 그러나, 상기 에어로겔 및 계면활성제를 상기 유리 섬유와 별도의 탱크에서 물에 분산한다면, 상기 에어로겔 표면에 계면활성제가 결합하게 되어, 에어로겔 표면은 계면활성제에 의해 둘러 쌓이게 된다. 이에 따라, 계면활성제에 의해 표면이 보호된 에어로겔은 유리 섬유와의 밀도 차이에 의한 층 분리 현상이 완화되며, 상기 에어로겔이 비산되는 현상이 현저히 감소될 수 있다. 이로 인해, 상기 에어로겔 및 유리 섬유는 분산성이 증가될 수 있다.
상기 에어로겔은 계면활성제 및 물에 의해 분산된다. 상기 에어로겔은 분산성을 향상시키기 위하여, 에탄올을 더 포함할 수 있다. 또한, 계면활성제로서 에탄올을 단독으로 사용할 수도 있다.
상기와 같이 에어로겔, 계면활성제 및 물이 혼합된 에어로겔 수분산체에 에탄올이 포함될 경우, 상기 물의 중량 대비, 에탄올의 중량이 높을수록 상기 에어로겔의 분산성은 우수하다. 다만, 높아진 에탄올 중량으로 인하여 상기 에탄올이 에어로겔의 내부로 침투하여, 건조 공정 시 에어로겔 입자의 구조가 붕괴될 수 있다. 이처럼, 상기 에어로겔 입자의 구조가 붕괴된다면, 에어로겔 블랑켓의 열전도도가 높아져 단열성이 저하되는 문제점이 발생된다. 따라서, 상기 에어로겔 수분산체 내의 물의 중량 100 대비 에탄올의 중량은 3~5가 바람직하다.
상기 계면활성제와 상기 에어로겔의 중량비는 0.1~10:100일 수 있다. 바람직하게는, 계면활성제와 에어로겔의 중량비는 1~5:100일 수 있다. 상기 에어로겔의 중량 100 대비, 상기 계면활성제의 중량이 0.1 미만인 경우 상기 에어로겔이 포함된 에어로겔 블랑켓의 단열성이 저하될 수 있다. 또한, 상기 에어로겔 중량 100 대비, 상기 계면활성제의 중량이 10 초과인 경우 상기 에어로겔이 포함된 에어로겔 블랑켓의 난연성이 저하될 수 있다.
도 1을 참조할 때, 상기 에어로겔 블랑켓의 제조방법(S100)은 상기 유리 섬유 수분산체와 상기 에어로겔 수분산체를 혼합하여 슬러리를 형성하는 단계(S30)를 포함한다.
먼저, 상기 유리 섬유 수분산체와 상기 에어로겔 수분산체를 혼합한 후 약 5분간 교반을 실시한다. 이후, 추가적으로 바인더 및 첨가제를 혼합하여 약 5분간 분산을 실시할 수 있다. 바인더의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 폴리머 섬유가 사용될 수 있다. 또한, 첨가제의 종류도 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 불투명화제, 난연제가 사용될 수 있다.
상기 슬러리 내의 유리 섬유 수분산체와 에어로겔 수분산체의 중량비는 0.1~10:1일 수 있다. 바람직하게는, 상기 유리 섬유 수분산체와 에어로겔 수분산체의 중량비는 0.5~5:1일 수 있다. 더욱 바람직하게는, 상기 유리 섬유 수분산체와 에어로겔 수분산체의 중량비는 0.2~2:1일 수 있다. 상기 슬러리 내 유리 섬유 수분산체의 중량비가 0.1 미만인 경우에는 에어로겔 블랑켓의 기계적인 강도가 떨어질 수 있으며, 에어로겔의 비산되는 현상이 심화되어, 상기 에어로겔의 분산성이 저하되게 된다. 상기 슬러리 내 유리 섬유 수분산체의 중량비가 10 초과인 경우에는 상기 유리 섬유간의 결합력이 현저하게 떨어지게 되므로, 추가적으로 폴리머 계열의 바인더가 필수적으로 요구된다.
도 1을 참조할 때, 상기 에어로겔 블랑켓의 제조방법(S100)은 상기 복합층을 석션(Suction)하여 예비 건조하는 단계(S50)를 포함할 수 있다. 상기 석션(Suction) 공정은 복합층에 함유된 수분을 제거하기 위한 것으로, 상기 복합층에 포함된 물을 컨베이어 벨트 아래로 석션(Suction)하여, 상기 복합층를 예비 건조하는 과정을 진행할 수 있다. 상기와 같이, 에어로겔 블랑켓의 제조공정(S100) 내에서 복합층을 추가적으로 건조하는 단계(S50)를 실시함에 따라, 최종적으로 제조된 에어로겔 블랑켓(100)내 수분 함유량을 최소화 할 수 있다.
또한, 상기 에어로겔 블랑켓의 제조방법(S100)은 상기 복합층을 카딩(Carding)하는 단계(S60)를 포함한다. 카딩(Carding)공정은 상기 복합층 내의 불순물과 단섬유를 제거한다. 또한, 엉켜있는 복합층 내의 섬유들을 가지런히 배열한 후 빗질하여, 복합층 내의 섬유의 높이 방향으로의 배열을 최소화 하며, 상기 섬유의 배향성을 높여준다.
아울러, 상기 에어로겔 블랑켓의 제조방법(S100)은 상기 카딩(Carding)된 복합층을 건조하는 단계(S60)를 포함한다. 카딩된 복합층을 약 200℃에서의 건조공정을 통해, 잔류하고 있는 복합층 내부의 수분을 제거하고 복합층 내 섬유의 결합효과(Binding effect)를 부여할 수 있다.
도 1을 참조할 때, 상기 에어로겔 블랑켓의 제조방법(S100)은 상기 건조된 복합층을 권취하는 단계를 포함한다. 또한, 상기 권취된 복합층을 적층하고, 적층된 복합층을 니들 펀치(Needle Punch) 방법에 의해 접착하여, 라미네이션(Lamination)된 다층 구조체를 제조할 수 있다. 상기 니들 펀치(Needle Punch)는 선단에 갈고리가 형성된 니들(바늘)로, 2차원적으로 직조된 섬유를 3차원적으로 연결시켜 섬유의 강도를 증가시키는 작업이다. 이를 통해, 상기 에어로겔 블랑켓의 강도를 증가시킬 수 있다.
이처럼, 본 발명에 따른 에어로겔 블랑켓의 제조방법(S100)은 에어로겔 블랑켓 내의 유리 섬유와 에어로겔의 분산성을 높이기 위해, 각각 별도의 탱크에서 유리 섬유와 에어로겔을 수분산 하여 슬러리를 형성한다. 또한, 에어로겔 블랑켓의 열전도도를 낮추기 위해 공정간에 카딩(Carding) 공정을 이용한다. 상기와 같은 방법으로 제조된 에어로겔 블랑켓은 단열성 및 난연성이 우수하다.
에어로겔 블랑켓
본 발명에 따른 에어로겔 블랑켓(100,200,300)은 앞서 설명한 에어로겔 블랑켓의 제조방법에 의하여 제조한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로겔 블랑켓(100)을 개략적으로 나타낸 것이다. 도 2를 참조할 때, 상기 에어로겔 블랑켓(100)은 유리 섬유 매트(41) 층 사이에 슬러리(40)를 포함한다. 상기 유리 섬유 매트(41) 사이에 상기 슬러리(40)를 도포함으로써, 슬러리(40) 내의 에어로겔 입자가 빠져나오는 것을 방지할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 에어로겔 블랑켓(200)을 개략적으로 나타낸 것이다. 도 3을 참조할 때, 상기 에어로겔 블랑켓(200)은 상기 에어로겔 블랑켓(100)을 적층한 후에 니들 펀치(Needle Punch) 방법에 의해 접착하여, 라미네이션(Lamination)된 다층 구조체를 나타낸다. 이를 통해, 상기 에어로겔 블랑켓(100)의 강도를 증가시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리머 섬유 매트가 포함된 에어로겔 블랑켓(300)을 개략적으로 나타낸 것이다. 도4를 참조할 때, 상기 에어로겔 블랑켓(300)은 에어로겔 블랑켓(100)들의 사이에 폴리머 섬유 매트(42)를 삽입한 다층 구조체를 나타낸다. 상기 폴리머 섬유 매트(42)는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)가 사용될 수 있다. 또한, 상기 폴리머 섬유 매트(42)는 상기 에어로겔 블랑켓(100)들 사이에 건조를 통해 부착될 수 있다. 이를 통해, 상기 에어로겔 블랑켓(100)의 단열성을 증가시킬 수 있다.
본 발명에 따른 에어로겔 블랑켓(100)은 열전도도가 10.0~30.0mW/mK일 수 있다. 바람직하게는, 상기 에어로겔 블랑켓(100)은 열전도도가 10.0~25.0mW/mK일 수 있다. 상기 에어로겔 블랑켓(100)의 열전도도가 30.0mW/mK초과인 경우, 단열재인 그라스 울(glass wool) 및 미네랄 울(mineral wool)과 대비하여, 열전도도의 측면에서 차이가 없다. 결국, 상기 그라스 울(glass wool) 및 미네랄 울(mineral wool)의 가격 대비 비싼 제품인 본 발명에 따른 에어로겔 블랑켓(100)은 열전도도 측면에서의 장점이 상쇄되게 된다.
또한, 본 발명에 따른 에어로겔 블랑켓(100)은 KS F ISO 5660-1(콘칼로리미터법)으로 시험하여 가열 후 10분간 총방출열량이 5.0~5.3MJ/m2이며, 10분간 최대열방출률이 10초 이상 연속으로 50Kw/m2이하일 수 있다. 바람직하게는, 에어로겔 블랑켓(100)은 KS F ISO 5660-1(콘칼로리미터법)으로 시험하여 가열 후 10분간 총방출열량이 5.0~5.2MJ/m2이며, 10분간 최대열방출률이 10초 이상 연속으로 48Kw/m2이하일 수 있다.
본 발명에 따른 에어로겔 블랑켓의 제조방법(S100)에 의해 생산된 에어로겔 블랑켓(100)은 유리 섬유과 에어로겔의 높은 분산성, 유리 섬유 매트(41)와 에어로겔이 포함된 슬러리(40)층의 다층 구조체로 인하여, 난연성이 우수함을 알 수 있다. 구체적으로, 본 발명에 따른 에어로겔 블랑켓(100)은 건축법이 규정한 준불연성능을 만족할 수 있는 우수한 내화성을 가지므로, 화재발생 시 화재가 확산되는 현상을 방지할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예들을 제시한다. 다만, 하기에 기재된 실시예들은 본 발명을 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로서 본 발명이 제한되어서는 아니된다.
< 실시예 및 비교예 >
실시예 1
제1탱크에서 유리 섬유 10kg과 물 1000kg을 10분간 교반하여 유리 섬유 수분산체를 형성하였다. 제2탱크에서 실리카 에어로겔 10Kg, 물 1000kg, (3-아미노프로필)트리메톡시실란 500g 및 황산 500g을 10분간 교반하여 에어로겔 수분산체를 형성하였다. 다음으로, 상기 제1탱크의 유리 섬유 수분산체와 상기 제2탱크의 에어로겔 수분산체를 혼합하여 슬러리를 형성하며, 5분간 교반하였다. 추가적으로, 바인더(오공본드社 CT-5000B) 42g, 티타늄 디옥시드 21g 및 산화안티몬 21g을 첨가한 후 5분간 교반하였다. 다음으로, 컨베이어 벨트위에 유리 섬유 매트를 올려두고, 상기 유리 섬유 매트 상부에 상기 슬러리를 도포한 후, 상기 슬러리의 상부에 상기 유리 섬유 매트를 도포하여 3층의 다층 구조체(1set)를 형성한다. 상기 다층 구조체는 컨베이어 벨트 위를 지나면서 석션(Suction)을 통해 수분이 일부 제거된 후, 카딩(Carding) 공정에 의해 상기 다층 구조체 내의 불순물과 단섬유를 제거한다. 이후, 200℃에서 오븐 건조를 하여, 건조된 상기 다층 구조체를 권취하여 에어로겔 블랑켓을 제조하였다.
실시예 2
상기 실시예 1과 동일한 조건으로 에어로겔 블랑켓을 제조하되, 상기 다층 구조체(1set)를 니들 펀치(Needle Punch) 방법에 의해 접착하여, 라미네이션(Lamination)된 에어로겔 블랑켓을 제조하였다.
실시예 3
상기 실시예 1과 동일한 조건으로 에어로겔 블랑켓을 제조하되, 상기 다층 구조체들 사이에 폴리머 섬유 매트를 삽입하여, 에어로겔 블랑켓을 제조하였다.
비교예 1
상기 실시예 1과 동일한 조건으로 에어로겔 블랑켓을 제조하되, 상기 유리 섬유, 물, 실리카 에어로겔, (3-아미노프로필)트리메톡시실란 및 황산을 모두 1탱크에서 교반하여 슬러리를 형성하였다.
비교예 2
상기 실시예 1과 동일한 조건으로 에어로겔 블랑켓을 제조하되, 유리 섬유 100Kg을 사용하여 슬러리를 형성하였다.
비교예 3
상기 실시예 1과 동일한 조건으로 에어로겔 블랑켓을 제조하되, (3-아미노프로필)트리메톡시실란 50g을 사용하여 슬러리를 형성하였다.
비교예 4
상기 실시예 1과 동일한 조건으로 에어로겔 블랑켓을 제조하되, 상기 유리 섬유, 물, 실리카 에어로겔, (3-아미노프로필)트리메톡시실란 및 황산을 모두 1탱크에서 교반하였으며, 또한, 유리 섬유 100kg 및 (3-아미노프로필)트리메톡시실란 50g을 사용하여 슬러리를 형성하였다.
비교예 5
상기 실시예 1과 동일한 조건으로 에어로겔 블랑켓을 제조하되, 카딩(Carding) 공정을 생략하였다.
<평가>
열전도도 측정
열전도도 측정기(NETZSCH, HFM436 Lambda)를 이용하여 25℃에서 측정하여, 결과는 하기 표1에 나타내었다.
방출열량 및 최대열방출률 측정
KS F ISO 5660-1(콘칼로리미터법)으로 시험하여 가열 후 10분간 총방출열량을 측정하였다. 또한, 10초이상 연속되는 최대열방출률을 측정하였다. 결과는 하기 표1에 나타내었다.
균열 여부 측정
10분간 가열 후 시험체를 관통하는 균열 및 용융 여부를 측정하였다.
구분 열전도도(mW/mK) 방출열량(MJ/m2) 최대열방출률(Kw/m2) 균열/용융 여부
실시예1 22.4 5.1 50 이상 없음
실시예2 22.2 5.0 48 이상 없음
실시예3 20.0 4.6 45 이상 없음
비교예1 33 7.5 55 용융
비교예2 34.2 8.3 57 용융
비교예3 31.3 9.9 62 용융
비교예4 36 10.6 65 균열 및 용융
비교예5 30.2 5.2 51 이상 없음
상기 실시예1~3 및 비교예1~5의 실험결과에 따른 열전도도, 방출열량, 최대열방출률 및 균열/용융 여부를 살펴보면, 별도의 탱크에서 유리 섬유와 에어로겔을 수분산한 실시예1~3에 따른 에어로겔 블랑켓은 비교예1~4에 따른 에어로겔 블랑켓에 비해 열전도도, 방출열량, 최대열방출률의 수치가 상대적으로 낮음을 알 수 있다. 또한, 실시예1~3에 따른 에어로겔 블랑켓과 비교예5에 따른 에어로겔 블랑켓을 비교해보면, 카딩(Carding) 공정을 추가할 경우 에어로겔 블랑켓의 열전도도를 낮출 수 있다는 점을 알 수 있다.
상기 표1에서 확인할 수 있듯이, 본 발명에 따른 에어로겔 블랑켓은 낮은 열전도도 및 방출열량을 나타내며, 이는 단열성 및 난연성이 우수한 점을 알 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 제조될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
S100 : 에어로겔 블랑켓의 제조방법 S10 : 유리 섬유와 물의 혼합단계
S20 : 에어로겔, 계면활성제 및 물의 혼합단계
S30 : 슬러리 형성단계 S40 : 복합층 형성단계
S41 : 유리 섬유 매트 공급하는 단계
S50 : 석션(Suction)하여 예비 건조하는 단계
S60 : 카딩(Carding) 후 건조하는 단계
S70 : 다층 구조체를 제조하는 단계
100,200,300: 에어로겔 블랑켓 40 : 슬러
41 : 유리 섬유 매트 42 : 폴리머 섬유 매트

Claims (12)

  1. (a) 유리 섬유와 물을 혼합하여 유리 섬유 수분산체를 형성하는 단계;
    (b) 에어로겔, 계면활성제 및 물을 혼합하여 에어로겔 수분산체를 형성하는 단계;
    (c) 상기 유리 섬유 수분산체와 상기 에어로겔 수분산체를 혼합하여 슬러리를 형성하는 단계;
    (d) 유리 섬유 매트에 상기 슬러리를 도포하여 복합층을 형성하는 단계;
    (e) 상기 복합층을 카딩(Carding)하는 단계;
    (f) 상기 카딩(Carding)된 복합층을 건조하는 단계;및
    (g) 상기 건조된 복합층을 권취하는 단계;를 포함하는
    에어로겔 블랑켓의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 (a)단계의 유리 섬유와 물의 중량비는 0.1~5:100인
    에어로겔 블랑켓의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 (a)단계의 유리 섬유 수분산체는 산을 더 포함하며, pH가 2.5~3.0인
    에어로겔 블랑켓의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 (a)단계의 유리 섬유 수분산체는 바인더를 더 포함하는
    에어로겔 블랑켓의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 (b)단계의 계면활성제와 에어로겔의 중량비는 0.1~10:100인
    에어로겔 블랑켓의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 (b)단계의 에어로겔 수분산체는 에탄올을 더 포함하는
    에어로겔 블랑켓의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 (c)단계의 유리 섬유 수분산체와 에어로겔 수분산체의 중량비는 0.1~10:1인
    에어로겔 블랑켓의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 (d)단계의 유리 섬유 매트는 Wet-laid방식 또는 Dry-laid방식으로 제조된
    에어로겔 블랑켓의 제조방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 (g)단계의 권취된 복합층을 적층하고, 적층된 복합층을 니들 펀치(Needle Punch) 방법에 의해 접착하여, 라미네이션(Lamination)된 다층 구조체를 제조하는
    에어로겔 블랑켓의 제조방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 제조방법을 통해 제조되는
    에어로겔 블랑켓.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 에어로겔 블랑켓은 폴리머 섬유 매트를 더 포함하는
    에어로겔 블랑켓.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 에어로겔 블랑켓은 열전도도가 10.0~30.0mW/mK인
    에어로겔 블랑켓.
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