KR20200073730A - Method of preparing for aerogel blanket - Google Patents

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KR20200073730A
KR20200073730A KR1020180162236A KR20180162236A KR20200073730A KR 20200073730 A KR20200073730 A KR 20200073730A KR 1020180162236 A KR1020180162236 A KR 1020180162236A KR 20180162236 A KR20180162236 A KR 20180162236A KR 20200073730 A KR20200073730 A KR 20200073730A
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Abstract

The present invention provides a method of manufacturing an aerogel blanket, comprising the steps of: preparing a silica sol containing a silica precursor, alcohol and water; forming silica gel by adding a basic catalyst to the silica sol; and depositing a substrate on the silica gel, wherein the silica precursor is a mixture of a tetraalkoxy silane compound and an alkyl alkoxy silane compound in a molar ratio of 4 : 6 to 8 : 2. The silica gel manufactured according to the present invention can penetrate evenly into an interior of a substrate and penetrate into the substrate with low density, thereby ensuring excellent thermal insulation performance.

Description

에어로겔 블랭킷의 제조방법{METHOD OF PREPARING FOR AEROGEL BLANKET}Manufacturing method of airgel blanket{METHOD OF PREPARING FOR AEROGEL BLANKET}

본 발명은 에어로겔 블랭킷의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing an airgel blanket.

에어로겔(aerogel)은 90% ~ 99.9% 정도의 기공율과 1nm ~ 100nm 범위의 기공크기를 갖는 초다공성의 고비표면적(≥500 m2/g) 물질로서, 뛰어난 초경량/초단열/초저유전 등의 특성을 갖는 신소재이다. 이에 따라, 에어로겔 소재 개발연구는 물론 투명단열재 및 환경 친화적 고온형 단열재, 고집적 소자용 극저유전 박막, 촉매 및 촉매 담체, 슈퍼 커패시터용 전극, 해수 담수화용 전극 재료로서의 응용연구도 활발히 진행되고 있다.Aerogel is an ultra-porous, high specific surface area (≥500 m 2 /g) material with a porosity of about 90% to 99.9% and a pore size in the range of 1 nm to 100 nm. It is a new material having. Accordingly, research on airgel material development as well as application of transparent insulating materials and environmentally friendly high-temperature insulation materials, ultra-low dielectric thin films for highly integrated devices, catalysts and catalyst carriers, electrodes for supercapacitors, and electrode materials for seawater desalination are being actively conducted.

에어로겔의 가장 큰 장점은 종래 스티로폼 등의 유기 단열재보다 낮다는 점과 유기 단열재의 치명적인 약점인 화재 취약성과 화재시 유해가스 발생을 해결할 수 있다는 점이다.The biggest advantage of the airgel is that it is lower than the conventional organic insulating materials such as Styrofoam, and it is capable of solving the fire vulnerabilities, which are the fatal weakness of the organic insulating materials, and the generation of harmful gases in case of fire.

일반적으로, 에어로겔은 에어로겔 블랭킷에 적용되어 사용되는 경우가 많으며, 에어로겔 블랭킷은 졸을 형성한 뒤, 상기 졸에 기재를 침적시킨 뒤 겔화 반응을 수행한다. 이후에 추가적으로 숙성(aging), 용매치환, 표면개질, 건조 단계를 더 거칠 수 있다. 다만, 겔화 반응이 시작되는 시간(gelation time)에 영향을 많이 받는다. 구체적인 예를 들어, 기재에 침적시키기 전에 실리카 졸에서 겔화 반응이 시작되어 버리면, 기재 내부에 실리카 졸을 침적시킬 수 없다. 한편, 겔화 반응이 늦어지게 되면, 블랭킷을 권취하는 등의 이후 공정이 원활하게 진행될 수 없어, 전체 공정이 중단되어 버리는 문제가 발생할 수 있다. In general, aerogels are often used by being applied to airgel blankets, and after forming a sol, an aerogel blanket performs a gelation reaction after depositing a substrate on the sol. Thereafter, further aging, solvent replacement, surface modification, and drying steps may be further performed. However, it is greatly affected by the time at which the gelation reaction starts (gelation time). For a specific example, if the gelation reaction is started on the silica sol before being deposited on the substrate, the silica sol cannot be deposited inside the substrate. On the other hand, if the gelation reaction is delayed, a subsequent process such as winding a blanket cannot proceed smoothly, and a problem may occur in that the entire process is stopped.

또한, 에어로겔 블랭킷을 대량으로 생산하기 위해서는, 기재를 컨베이어 벨트 상에 위치시키고, 기재에 실리카 졸을 도포한 뒤, 컨베이어 벨트 상에서 겔화 반응을 수행하는데, 컨베이어 벨트는 온도의 조절이 어려워 최종적으로 제조된 에어로겔 블랭킷 내 겔화가 불균일하다는 한계가 존재한다.In addition, in order to produce a large amount of airgel blanket, the substrate is placed on a conveyor belt, a silica sol is applied to the substrate, and a gelation reaction is performed on the conveyor belt. There is a limitation that the gelation in the airgel blanket is non-uniform.

따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 공정 도중 겔화 반응에 의한 문제가 발생하지 않도록 하는 에어로겔 블랭킷의 제조방법에 대한 개발이 필요한 시점이다.Therefore, in order to solve the above problems, it is time to develop a method for manufacturing an airgel blanket that does not cause a problem due to a gelation reaction during the process.

한국 공개특허공보 제10-2017-0098003호Korean Patent Publication No. 10-2017-0098003

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 겔화 반응을 먼저 수행한 뒤, 형성된 실리카 겔에 기재를 침적시켜, 겔화 반응에 따른 공정 내 오작동을 최소화된 에어로겔 블랭킷의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.The present invention is to solve the above problems, and after performing the gelation reaction first, by depositing the substrate on the formed silica gel, to provide a method of manufacturing an airgel blanket with minimal malfunction in the process according to the gelation reaction .

일 구현예로서, 본 발명은, 실리카 전구체, 알코올 및 물을 포함하는 실리카 졸을 준비하는 단계; 상기 실리카 졸에 염기성 촉매를 첨가하여 실리카 겔을 형성하는 단계; 및 상기 실리카 겔에 기재를 침적하는 단계;를 포함하고, 상기 실리카 전구체는 테트라 알콕시 실란 화합물 및 알킬알콕시 실란 화합물이 4:6 내지 8:2의 몰 비로 혼합된 것인 에어로겔 블랭킷의 제조방법을 제공한다.In one embodiment, the present invention comprises the steps of preparing a silica sol comprising a silica precursor, alcohol and water; Forming a silica gel by adding a basic catalyst to the silica sol; And depositing a substrate on the silica gel, wherein the silica precursor provides a method for preparing an airgel blanket in which a tetra alkoxy silane compound and an alkylalkoxy silane compound are mixed in a molar ratio of 4:6 to 8:2. do.

한편, 상기 실리카 전구체는 상기 테트라 알콕시 실란 화합물 및 알킬알콕시 실란 화합물이 6:4 내지 8:2의 몰 비로 혼합된 것일 수 있다.Meanwhile, the silica precursor may be a mixture of the tetraalkoxy silane compound and the alkylalkoxy silane compound in a molar ratio of 6:4 to 8:2.

예를 들어, 상기 테트라 알콕시 실란 화합물은 테트라메틸 오르소실리케이트, 테트라에틸 오르소실리케이트, 메틸트리에틸 오르소실리케이트, 디메틸디에틸 오르소실리케이트, 테트라프로필 오르소실리케이트, 테트라이소프로필 오르소실리케이트, 테트라부틸 오르소실리케이트, 테트라세컨드리부틸 오르소실리케이트, 테트라터셔리부틸 오르소실리케이트, 테트라헥실오르소실리케이트, 테트라시클로헥실 오르소실리케이트 및 테트라도데실 오르소실리케이트로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.For example, the tetra alkoxy silane compound is tetramethyl orthosilicate, tetraethyl orthosilicate, methyltriethyl orthosilicate, dimethyldiethyl orthosilicate, tetrapropyl orthosilicate, tetraisopropyl orthosilicate, tetra 1 or selected from the group consisting of butyl orthosilicate, tetrasecondarybutyl orthosilicate, tetratertarybutyl orthosilicate, tetrahexylorthosilicate, tetracyclohexyl orthosilicate and tetradodecyl orthosilicate It may include a combination of.

예를 들어, 상기 알킬알콕시 실란 화합물은 메틸트리에톡시실란, 디메틸디에톡시실란, 트리메틸에톡시실란, 메틸트리메톡시실란, 디메틸디메톡시실란 및 트리메틸메톡시실란으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.For example, the alkylalkoxy silane compound is selected from the group consisting of methyltriethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, trimethylethoxysilane, methyltrimethoxysilane, dimethyldimethoxysilane and trimethylmethoxysilane, or Combinations of these.

한편, 상기 염기성 촉매 및 상기 알코올은 1:4 내지 1:100 부피비로 포함될 수 있다.Meanwhile, the basic catalyst and the alcohol may be included in a volume ratio of 1:4 to 1:100.

예를 들어, 상기 기재의 밀도는 10㎏/㎥ 내지 40㎏/㎥일 수 있다.For example, the density of the substrate may be 10㎏/㎥ to 40㎏/㎥.

다른 예를 들어, 상기 기재의 밀도는 120㎏/㎥ 내지 160㎏/㎥일 수 있다.For another example, the density of the substrate may be 120 kg/m 3 to 160 kg/m 3.

한편, 상기 실리카 겔에 기재를 침적하는 단계는, 상기 실리카 겔을 기재에 도포한 후 가압하여 수행될 수 있다.Meanwhile, the step of depositing the substrate on the silica gel may be performed by applying the silica gel to the substrate and then pressing it.

다른 예를 들어, 본 발명에 따라 제조되는 상기 에어로겔 블랭킷의 수분 함침율은 4 wt% 이하일 수 있다.For another example, the moisture impregnation rate of the airgel blanket prepared according to the present invention may be 4 wt% or less.

또 다른 예를 들어, 본 발명에 따라 제조되는 상기 에어로겔 블랭킷은 상기 범위의 수분 함침율을 가지면서 열전도도는 18.5 mW/mK 이하일 수 있다.For another example, the airgel blanket prepared according to the present invention may have a water impregnation rate in the above range and a thermal conductivity of 18.5 mW/mK or less.

본 발명에 따른 에어로겔 블랭킷의 제조방법은 수행 시간, 온도 조건에 크게 영향을 받는 실리카 겔화 반응을 우선적으로 진행하여, 실리카 졸을 기재에 침적시킨 후 겔화 반응을 수행하는 기존의 에어로겔 블랭킷의 제조방법과 달리, 실리카 겔화 반응의 시작 시간에 따라 발생되는 공정상 문제점들을 효과적으로 제어할 수 있다. The method of manufacturing the airgel blanket according to the present invention preferentially proceeds a silica gelation reaction that is greatly affected by the execution time and temperature conditions, and then deposits the silica sol onto the substrate and then performs the gelation reaction. Alternatively, it is possible to effectively control process problems caused by the start time of the silica gelation reaction.

한편, 본 발명에 따라 제조되는 실리카 겔은 기재 내부에 균일하게 침투될 수 있으면서도, 밀도가 낮은 기재 내에도 침투할 수 있어, 단열성능이 더 우수하다.On the other hand, the silica gel prepared according to the present invention can be uniformly penetrated into the substrate, but also can penetrate into the low-density substrate, and thus has better thermal insulation performance.

이하, 본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail to aid understanding of the present invention.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 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.The terms or words used in the present specification and claims should not be interpreted as being limited to ordinary or lexical meanings, and the inventor can appropriately define the concept of terms in order to best describe his or her invention. Based on the principle that it should be interpreted as meanings and concepts consistent with the technical spirit of the present invention.

본 발명에 따른 에어로겔 블랭킷의 제조방법은, (1) 실리카 졸을 준비하는 단계; (2) 상기 실리카 졸에 염기성 촉매를 첨가하여 실리카 겔을 형성하는 단계; 및 (3) 상기 실리카 겔에 기재를 침적하는 단계;를 포함한다. 이하, 각 단계를 순서대로 설명한다.The method of manufacturing the airgel blanket according to the present invention includes: (1) preparing a silica sol; (2) forming a silica gel by adding a basic catalyst to the silica sol; And (3) depositing a substrate on the silica gel. Hereinafter, each step will be described in order.

(1) 실리카 졸 준비 단계(1) silica sol preparation step

상기 실리카 졸은 실리카 전구체를 비롯하여, 물, 알코올 및 산촉매를 함께 혼합하여 준비할 수 있다.The silica sol may be prepared by mixing water, alcohol, and an acid catalyst together with a silica precursor.

일반적인 에어로겔 블랭킷의 제조 방법은 도 1에 도시된 바와 같이 실리카 졸에 기재를 침적시킨 뒤, 겔화 반응을 수행한다. 겔화 반응을 먼저 수행하게 되면, 실리카 전구체 등이 유동성을 잃고 서로 엉겨서 굳어지게 되면서 망상 구조 등과 같은 형태의 네트워크(network)가 형성되어 기재 내부까지 실리카 졸이 균일하게 함침되기 어렵기 때문이다.A method of manufacturing a general airgel blanket is performed by gelation reaction after depositing the substrate on the silica sol as shown in FIG. 1. This is because, when the gelation reaction is first performed, a silica precursor or the like loses fluidity and is entangled with each other to form a network, such as a network structure, and it is difficult to uniformly impregnate the silica sol even inside the substrate.

따라서, 종래의 에어로겔 블랭킷의 제조 방법은 실리카 졸에 기재를 침적시키는 공정을 겔화 공정보다 먼저 수행하여야 한다는 한계가 존재하였다. 다만, 겔화 반응의 경우, 온도에 영향을 많이 받아, 겔화 공정 도중 공정상 문제가 발생하는 경우가 많다. 예를 들어, 실리카 졸에 기재를 침적시키기 위하여 기재 상에 실리카 졸을 도포하는 등의 과정에서, 겔화 반응이 시작되어 버리면, 기재에 실리카 졸이 균일하게 침적되지 못함은 물론, 실리카 졸을 공급하는 배관이 겔화 반응에 의하여 막혀버리는 문제점이 발생할 수 있다. 한편, 에어로겔 블랭킷을 제조하기 위해서는 겔화 공정 등 이외에 숙성 공정, 표면 개질 공정, 건조 공정 및 제조된 에어로겔 블랭킷을 보관하기 위해 권취(winding)하는 공정을 추가로 더 거치며, 공정의 원활화를 위해 겔화 반응은 컨베이어 벨트 등 이동식 공정 수단 상에서 곧바로 진행되는 경우가 많다. 이때, 실리카 겔이 기재에 침적된 이후에 겔화 반응이 늦어지게 되면, 이후의 공정 등을 수행할 수 없으므로, 전체 공정이 중단되어 버리는 문제점이 존재한다. 다만, 컨베이어 벨트 등과 같은 이동식 공정 수단의 경우, 온도의 조절이 어려우므로, 겔화 반응의 조절 자체가 어려워 공정 도중 상기와 같은 문제점이 빈번하게 발생되는 한계가 존재한다.Therefore, there is a limitation in the conventional method of manufacturing an airgel blanket that the process of depositing the substrate on the silica sol must be performed before the gelation process. However, in the case of a gelation reaction, it is often influenced by temperature, and in many cases, a process problem occurs during the gelation process. For example, in a process such as applying a silica sol on a substrate in order to deposit a substrate on the silica sol, if the gelation reaction starts, the silica sol is not uniformly deposited on the substrate, as well as supplying the silica sol A problem that the piping is clogged by a gelation reaction may occur. Meanwhile, in order to manufacture an airgel blanket, in addition to a gelling process, an aging process, a surface modification process, a drying process, and a winding process for storing the prepared airgel blanket are further performed, and the gelation reaction is performed to facilitate the process. It is often carried out directly on mobile process means such as conveyor belts. At this time, if the gelation reaction is delayed after the silica gel is deposited on the substrate, there is a problem in that the entire process is stopped because the subsequent process cannot be performed. However, in the case of a mobile process means such as a conveyor belt, since it is difficult to control the temperature, it is difficult to control the gelation reaction itself, and there is a limitation in that the above problems are frequently generated during the process.

따라서, 본 발명의 경우, 상기와 같은 공정상 문제점을 최소화하도록 실리카 겔을 미리 제조한 뒤, 상기 실리카 겔을 기재 내에 침적시키도록 하였다. Therefore, in the case of the present invention, after the silica gel was prepared in advance to minimize the above process problems, the silica gel was deposited in the substrate.

보다 구체적으로, 상기 실리카 겔에 사용되는 실리카 전구체는 테트라 알콕시 실란 화합물 및 알킬알콕시 실란 화합물이 4:6 내지 8:2의 몰 비, 보다 바람직하게는, 6:4 내지 8:2의 몰 비로 혼합된 것일 수 있다. 상기 몰 비 범위로 테트라 알콕시 실란 화합물 및 알킬알콕시 실란 화합물이 혼합된 실리카 전구체를 사용하는 경우, 이후 단계에서 형성되는 실리카 겔이 섬유 내에 침투되기 용이하며, 실리카 겔이 기재 등에 공급될 때, 공급부 등의 막힘 현상이 최소화될 수 있다.More specifically, the silica precursor used in the silica gel is a tetra alkoxy silane compound and an alkylalkoxy silane compound mixed in a molar ratio of 4:6 to 8:2, more preferably, 6:4 to 8:2 It may have been done. When using a silica precursor in which a tetra alkoxy silane compound and an alkylalkoxy silane compound are mixed in the molar ratio range, the silica gel formed in a subsequent step is easily penetrated into the fiber, and when the silica gel is supplied to a substrate, etc. The clogging phenomenon of can be minimized.

예를 들어, 상기 테트라 알콕시 실란 화합물은, 테트라메틸 오르소실리케이트(tetramethyl orthosilicate; TMOS), 테트라에틸 오르소실리케이트(tetraethyl orthosilicate; TEOS), 메틸트리에틸 오르소실리케이트(methyl triethyl orthosilicate), 디메틸디에틸 오르소실리케이트(dimethyl diethyl orthosilicate), 테트라프로필 오르소실리케이트(tetrapropyl orthosilicate), 테트라이소프로필 오르소실리케이트(tetraisopropyl orthosilicate), 테트라부틸 오르소실리케이트 (tetrabutyl orthosilicate), 테트라세컨드리부틸 오르소실리케이트(tetra secondary butyl orthosilicate), 테트라터셔리부틸 오르소실리케이트 (tetra tertiary butyl orthosilicate), 테트라헥실오르소실리케이트(tetrahexyl orthosilicate), 테트라시클로헥실 오르소실리케이트(tetracyclohexyl orthosilicate), 테트라도데실 오르소실리케이트(tetradodecyl orthosilicate) 등일 수 있다.For example, the tetra alkoxy silane compound is tetramethyl orthosilicate (TMOS), tetraethyl orthosilicate (TEOS), methyl triethyl orthosilicate (methyl triethyl orthosilicate), dimethyldiethyl Orthosilicate (dimethyl diethyl orthosilicate), tetrapropyl orthosilicate (tetrapropyl orthosilicate), tetraisopropyl orthosilicate (tetraisopropyl orthosilicate), tetrabutyl orthosilicate (tetrabutyl orthosilicate), tetra secondary butyl orthosilicate (tetra secondary butyl orthosilicate, tetra tertiary butyl orthosilicate, tetrahexyl orthosilicate, tetracyclohexyl orthosilicate, tetradodecyl orthosilicate, etc. Can.

예를 들어, 상기 알킬알콕시 실란 화합물은 메틸트리에톡시실란(MTES), 디메틸디에톡시실란(DMDES), 트리메틸에톡시실란(TMES), 메틸트리메톡시실란(MTMS), 디메틸디메톡시실란(DMDMS) 및 트리메틸메톡시실란(TMMS)으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.For example, the alkylalkoxy silane compound is methyltriethoxysilane (MTES), dimethyldiethoxysilane (DMDES), trimethylethoxysilane (TMES), methyltrimethoxysilane (MTMS), dimethyldimethoxysilane (DMDMS ) And trimethylmethoxysilane (TMMS).

한편, 상기 실리카 졸을 준비할 때 사용되는 알코올의 경우, 표면개질 반응을 촉진시키는 동시에 최종 제조되는 실리카 에어로겔 블랭킷의 소수화도를 조절하기 위해 사용된다. 상기 알코올은 구체적으로 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 부탄올 등과 같은 1가 알코올; 또는 글리세롤, 함수에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 및 솔비톨 등과 같은 다가 알코올일 수 있으며, 이들 중 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물이 사용될 수 있다. 이 중에서도 물 및 에어로겔과의 혼화성을 고려할 때 메탄올, 함수에탄올, 이소프로판올, 부탄올 등과 같은 탄소수 1 내지 6의 1가 알코올일 수 있다.On the other hand, in the case of the alcohol used when preparing the silica sol, it is used to promote the surface modification reaction and to control the degree of hydrophobicity of the final produced silica airgel blanket. The alcohol is specifically a monohydric alcohol such as methanol, ethanol, isopropanol, butanol; Or it may be a polyhydric alcohol such as glycerol, hydrous ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, dipropylene glycol, and sorbitol, and any one or a mixture of two or more thereof may be used. Among these, when considering miscibility with water and airgel, it may be a monohydric alcohol having 1 to 6 carbon atoms, such as methanol, hydrous ethanol, isopropanol, and butanol.

또한, 상기 산 촉매는 실리카 졸의 겔화 반응을 촉진시키기 위해서 pH를 조절하기 위해 사용된다. 예를 들어, 상기 산 촉매를 첨가하여, 실리카 졸의 pH를 1 내지 3 정도로 조절할 수 있다. 다만, 실리카 졸에 포함된 성분이나, 겔화 반응의 조건 등을 고려하여, 조절되는 pH 수치는 달라질 수 있다. 한편, 상기 산 촉매는 겔화 반응을 촉진시키기 위해 산화 반응을 일으킬 수 있는 것이면, 어떠한 산이든 사용될 수 있으며, 구체적으로 질산, 염산, 아세트산, 황산 및 불산 등과 같은 1 종 이상의 무기산을 사용할 수 있다. 다만, 상기 나열된 것에 한정되는 것은 아니다.In addition, the acid catalyst is used to adjust the pH to promote the gelation reaction of the silica sol. For example, by adding the acid catalyst, the pH of the silica sol can be adjusted to about 1 to 3. However, in consideration of the components contained in the silica sol or the conditions of the gelation reaction, the pH value to be adjusted may vary. Meanwhile, the acid catalyst may be any acid as long as it can cause an oxidation reaction to promote a gelation reaction, and specifically, one or more inorganic acids such as nitric acid, hydrochloric acid, acetic acid, sulfuric acid, and hydrofluoric acid may be used. However, it is not limited to those listed above.

이 때, 상기 실리카 졸은, 실리카 전구체 및 물이 1:4 내지 1:1의 몰비로 혼합될 수 있다. 한편, 상기 실리카 졸은, 실리카 전구체 및 알코올은 1:2 내지 1:9의 중량비, 바람직하게는 1:4 내지 1:6의 중량비로 혼합될 수 있다. 상기 실리카 전구체, 물 및 알코올이 상기 각각의 범위 내로 혼합되는 경우 최종적으로 형성되는 에어로겔 블랭킷의 기공의 크기가 균일하게 형성될 수 있고, 밀도 또한 적절한 수준으로 조절되어 단열 성능을 개선시킬 수 있다.At this time, the silica sol, the silica precursor and water may be mixed in a molar ratio of 1:4 to 1:1. Meanwhile, the silica sol, the silica precursor and the alcohol may be mixed in a weight ratio of 1:2 to 1:9, preferably 1:4 to 1:6. When the silica precursor, water and alcohol are mixed within the respective ranges, pore sizes of the finally formed airgel blanket may be uniformly formed, and density may also be adjusted to an appropriate level to improve thermal insulation performance.

(2) 실리카 겔 형성 단계(2) silica gel formation step

상기 실리카 졸에 염기성 촉매를 첨가하여 실리카 겔을 형성하는 단계에 대해 설명한다.The step of forming a silica gel by adding a basic catalyst to the silica sol will be described.

(1)단계에서 설명한 바와 같이, 기존의 에어로겔 블랭킷의 경우, 실리카 겔 형성 단계는 기재의 침적도, 실리카 졸의 공급을 원활하게 수행하기 위하여 기재에 실리카 졸을 공급한 이후에 수행되는 것이 일반적이다. 그러나, 본 발명의 경우, 실리카 겔화 반응에 따른 공정상 문제점을 최소화하기 위하여 실리카 겔을 형성하는 단계를 먼저 수행하고, 기재에 실리카 겔을 공급한다.As described in step (1), in the case of the existing airgel blanket, the silica gel forming step is generally performed after the silica sol is supplied to the substrate to facilitate the deposition of the substrate and the supply of the silica sol. . However, in the case of the present invention, in order to minimize process problems due to the silica gelation reaction, a step of forming silica gel is first performed, and silica gel is supplied to the substrate.

이때, 상기 염기성 촉매는 실리카 졸의 pH를 증가시켜 겔화를 촉진하는 역할을 수행한다. 예를 들어, 수산화나트륨, 수산화칼륨 등의 무기 염기; 또는 수산화암모늄(암모니아 수용액)과 같은 유기 염기를 들 수 있으나, 무기 염기의 경우 화합물 내 포함된 금속 이온이 Si-OH 화합물에 배위(coordination)될 우려가 있으므로, 유기 염기가 바람직할 수 있다. 구체적으로 상기 유기 염기는 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, 디에탄올아민, 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 본 발명의 경우 상기 염기는 수산화암모늄(NH4OH)일 수 있다.At this time, the basic catalyst serves to promote gelation by increasing the pH of the silica sol. For example, inorganic bases, such as sodium hydroxide and potassium hydroxide; Alternatively, an organic base such as ammonium hydroxide (ammonia aqueous solution) may be mentioned, but in the case of an inorganic base, an organic base may be preferable because the metal ion contained in the compound may be coordinated with the Si-OH compound. Specifically, the organic base is ammonium hydroxide (NH 4 OH), tetramethylammonium hydroxide (TMAH), tetraethylammonium hydroxide (TEAH), tetrapropylammonium hydroxide (TPAH), tetrabutylammonium hydroxide (TBAH), methylamine, ethylamine, isopropylamine, monoisopropylamine, diethylamine, diisopropylamine, dibutylamine, trimethylamine, triethylamine, triisopropylamine, tributylamine, choline, Monoethanolamine, diethanolamine, 2-aminoethanol, 2-(ethyl amino)ethanol, 2-(methyl amino)ethanol, N-methyl diethanolamine, dimethylaminoethanol, diethylaminoethanol, nitrilotriethanol, 2 -(2-aminoethoxy)ethanol, 1-amino-2-propanol, triethanolamine, monopropanolamine, or dibutanolamine, and the like, and any one or a mixture of two or more thereof may be used. More specifically, in the present invention, the base may be ammonium hydroxide (NH 4 OH).

이때, 실리카 겔화 반응을 조절하기 위하여 상기 염기성 촉매를 사용하는데, 상기 염기성 촉매 및 상기 알코올은 1:4 내지 1:100 부피비, 바람직하게는 1:4 내지 1:20 부피비, 보다 바람직하게는 1:5 내지 1:10 부피비로 포함된 것일 수 있다. 염기성 촉매의 함량은 제조하려는 겔화 정도에 따라 달라질 수 있는데, 본 발명에 따라 제조되는 실리카 겔은, 기재에 침투될 수 있어야 하고, 기재에 공급하는 단계에서 실리카 겔의 공급부의 막힘 현상 등이 일어나지 않을 수준으로 응집도 등이 조절되어야 하므로, 상기 부피 범위의 염기성 수용액을 염기성 촉매로 사용하는 것이 바람직하다. At this time, the basic catalyst is used to control the silica gelation reaction, wherein the basic catalyst and the alcohol are in a 1:4 to 1:100 volume ratio, preferably 1:4 to 1:20 volume ratio, more preferably 1: It may be included in a volume ratio of 5 to 1:10. The content of the basic catalyst may vary depending on the degree of gelation to be produced. The silica gel produced according to the present invention must be able to penetrate the substrate, and clogging of the supply portion of the silica gel in the step of supplying the substrate will not occur. Since the degree of aggregation and the like should be controlled at a level, it is preferable to use the basic aqueous solution in the volume range as a basic catalyst.

(3) 실리카 겔에 기재 침적 단계(3) Step of deposition on silica gel

상기 실리카 겔에 기재를 침적하는 단계에 대해 설명한다.The step of depositing the substrate on the silica gel will be described.

예를 들어, 상기 침적은 기재를 수용할 수 있는 반응 용기 내에서 이루어질 수 있으며, 상기 반응 용기에 실리카 겔을 붓거나, 실리카 겔이 담긴 반응 용기 내에 기재를 넣어 적시거나 함침시키는 방법으로 침적시킬 수 있다. 또는, 컨베이어 벨트와 같은 이동식 공정 수단 상에 기재를 위치시킨 후 실리카 겔을 상기 기재에 공급하는 방법을 사용할 수 있다.For example, the deposition can be made in a reaction vessel that can accommodate a substrate, and can be deposited by pouring or impregnating a silica gel into the reaction vessel, or by putting a substrate into a reaction vessel containing silica gel. have. Alternatively, a method may be used in which silica gel is supplied to the substrate after the substrate is placed on a movable process means such as a conveyor belt.

보다 바람직하게는, 상기 실리카 겔에 기재를 침적하는 단계는, 상기 실리카 겔을 기재에 도포한 후 가압하여 수행되는 것일 수 있다. 본 발명에 따른 실리카 겔의 경우, 실리카 졸과는 달리, 실리카 겔 내부에 실리카 전구체 간의 응집에 의해 형성된 망상 구조 등과 같은 형태의 네트워크가 이미 형성되어 있다. More preferably, the step of depositing the substrate on the silica gel may be performed by applying the silica gel to the substrate and then pressing it. In the case of the silica gel according to the present invention, unlike the silica sol, a network in the form of a network structure formed by agglomeration between silica precursors is already formed inside the silica gel.

따라서, 실리카 겔을 기재에 도포한 후 가압하는 경우, 기재 내부에도 실리카 겔을 균일하게 침투시킬 수 있다.Therefore, when the silica gel is applied to the substrate and then pressurized, the silica gel can be uniformly permeated into the substrate.

한편, 상기 기재의 형태는 필름, 시트, 네트, 섬유, 다공질체, 발포체, 부직포체 또는 이들의 2층 이상의 적층체일 수 있다. 또한, 용도에 따라 그 표면에 표면조도가 형성되거나 패턴화된 것일 수도 있다. 보다 구체적으로 상기 기재는 실리카 에어로겔의 삽입이 용이한 공간 또는 공극을 포함하여 단열 성능이 보다 더 향상될 수 있는 섬유일 수 있다. On the other hand, the form of the substrate may be a film, sheet, net, fiber, porous body, foam, non-woven fabric, or a laminate of two or more of them. Also, depending on the application, the surface roughness may be formed or patterned. More specifically, the substrate may be a fiber that can further improve thermal insulation performance, including spaces or voids in which silica airgel is easily inserted.

구체적으로 상기 기재의 소재는 폴리아미드, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 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 등을 포함할 수 있다.Specifically, the material of the base material is polyamide, polyethylene terephthalate, polybenzimidazole, polyaramid, acrylic resin, phenol resin, polyester, polyether ether ketone (PEEK), polyolefin (for example, polyethylene, polypropylene or Copolymers of these), cellulose, carbon, cotton, wool, hemp, nonwoven fabric, glass fiber or ceramic wool.

이때, 상기 기재는 사용되는 소재 등에 따라 밀도가 달라질 수 있는데, 예를 들어, 10㎏/㎥ 내지 40㎏/㎥의 밀도를 가지는 기재를 사용할 수 있다. 실리카 졸에 기재를 침적시키는 경우에는, 상기 범위의 밀도를 가지는 기재를 사용하는 경우에는 기재 내의 공극을 통해 실리카 졸이 통과되어 버릴 수 있으므로, 상기 범위의 밀도를 가지는 기재를 사용하기 어렵다.At this time, the substrate may have a different density depending on the material used, for example, a substrate having a density of 10㎏/㎥ to 40㎏/㎥ may be used. When the substrate is deposited on the silica sol, when using a substrate having a density in the above range, the silica sol may pass through the pores in the substrate, so it is difficult to use a substrate having a density in the above range.

그러나, 본 발명의 경우, 실리카 졸이 아닌 실리카 겔을 기재에 침적시켜 사용하므로, 저 밀도의 기재를 사용하는 경우에도, 기재 내 공극을 통해 실리카 겔이 통과되지 않고, 균일하게 침투된 상태로 유지될 수 있다.However, in the case of the present invention, since silica gel, not silica sol, is deposited and used on a substrate, even when a low-density substrate is used, the silica gel does not pass through the pores in the substrate and remains uniformly penetrated. Can be.

한편, 본 발명에 따른 제조방법에 의하는 경우, 상기 범위 내의 밀도를 가지는 기재뿐만 아니라, 상대적으로 고밀도인 기재 또한 사용할 수 있다. 예를 들어, 120㎏/㎥ 내지 160㎏/㎥의 밀도 범위인 기재를 사용할 수 있다. On the other hand, according to the manufacturing method according to the present invention, not only a substrate having a density within the above range, but also a relatively high-density substrate can be used. For example, a substrate having a density range of 120 kg/m 3 to 160 kg/m 3 can be used.

따라서, 본 발명의 경우, 다양한 밀도 범위의 기재에 적용할 수 있어, 다양한 용도의 에어로겔 블랭킷을 제조할 수 있고, 그에 따른 기계적 물성 등 또한 함께 조절할 수 있다. Therefore, in the case of the present invention, it can be applied to substrates having various density ranges, and thus it is possible to manufacture airgel blankets for various uses, and mechanical properties and the like can also be adjusted accordingly.

한편, 본 발명에 따른 상기 에어로겔 블랭킷의 수분 함침율은 4 wt% 이하인 것일 수 있다. 바람직하게는 3 wt% 이하, 보다 바람직하게는 2.5wt% 이하일 수 있다. 에어로겔 블랭킷의 수분 함침율이란, 최종적으로 제조되는 에어로겔 블랭킷의 소수화도를 측정하는 척도로서, 에어로겔 블랭킷을 물에 함침시켜 그 전후의 수분 함침 정도를 비교하는 방식으로 계산될 수 있다. 보다 구체적으로, 물에 함침시키기 전의 에어로겔 블랭킷의 무게와 함침시킨 후의 에어로겔 블랭킷의 무게를 비교하여, 무게 증가율을 수분 함침율로 계산한다.Meanwhile, the moisture impregnation rate of the airgel blanket according to the present invention may be 4 wt% or less. Preferably it may be 3 wt% or less, more preferably 2.5 wt% or less. The moisture impregnation rate of the airgel blanket is a measure of the degree of hydrophobicity of the finally manufactured airgel blanket, and can be calculated by comparing the degree of moisture impregnation before and after by impregnating the airgel blanket with water. More specifically, the weight increase rate is calculated as the moisture impregnation rate by comparing the weight of the airgel blanket before impregnation with water and the weight of the airgel blanket after impregnation.

일반적으로, 에어로겔 블랭킷의 경우, 수분을 흡수하게 되면, 물에 의해 열전도도가 급격히 상승한다. 따라서, 본 발명에 따른 에어로겔 블랭킷의 경우, 상기 범위의 수분 함침율을 가지게 되어, 상온(25℃)에서의 열전도도의 증가율이 상승하는 것을 억제할 수 있다. 한편, 상기 범위의 수분 함침율을 가지는 에어로겔 블랭킷은 소수화도가 높으므로, 발수성이 개선되어, 단열재에 적용되는 경우, 내부 수분에 의한 배관의 부식 현상(Corrosion under insulation, CUI) 등을 방지할 수도 있다.In general, in the case of an airgel blanket, when water is absorbed, the thermal conductivity increases rapidly with water. Therefore, in the case of the airgel blanket according to the present invention, it has a moisture impregnation rate in the above range, it is possible to suppress the increase in the increase rate of thermal conductivity at room temperature (25 ℃). On the other hand, the airgel blanket having a water impregnation rate in the above range has a high degree of hydrophobicity, so water repellency is improved, and when applied to an insulating material, corrosion of the pipe due to internal moisture (Corrosion under insulation, CUI) may be prevented have.

한편, 본 발명은 상기 단계들이 완료된 이후, 상기 실리카 겔에 침적된 기재를 적당한 온도에서 방치하여 화학적 변화가 완전히 이루어지도록 숙성하는 단계를 더 포함하여 기계적 안정성을 강화시킬 수 있으며, 이후, 표면개질 단계를 더 포함하여 겔 표면을 소수화시켜 공기 중의 수분 흡수를 억제시켜 낮은 열전도도를 유지하게 할 수 있다.On the other hand, the present invention, after the above steps are completed, it is possible to further enhance the mechanical stability, further comprising the step of aging the substrate deposited on the silica gel at a suitable temperature to complete the chemical change, and then, the surface modification step It may further include a hydrophobic surface of the gel to suppress the absorption of moisture in the air to maintain a low thermal conductivity.

이때, 본 발명에 따라 제조되는 에어로겔 블랭킷은 상기 범위의 수분 함침율을 가지면서, 열전도도는 18.5 mW/mK 이하, 보다 바람직하게는 18.4 mW/mK 이하일 수 있다. 에어로겔 블랭킷이 상기 범위의 수분 함침율 및 열전도도를 가지게 되는 경우, 수분이 흡수되기 이전은 물론, 이후에도 일정한 수준의 열전도도를 유지하여, 우수한 단열성을 유지할 수 있다. At this time, the airgel blanket prepared according to the present invention has a moisture impregnation rate in the above range, and the thermal conductivity may be 18.5 mW/mK or less, more preferably 18.4 mW/mK or less. When the airgel blanket has a moisture impregnation rate and thermal conductivity within the above range, it is possible to maintain a good level of thermal conductivity by maintaining a certain level of thermal conductivity before and after the moisture is absorbed.

한편, 상기 단계 이후 건조 단계를 더 거칠 수 있으며, 상기 건조는 상압건조 또는 초임계 건조에 의할 수 있다.Meanwhile, a drying step may be further performed after the step, and the drying may be performed by atmospheric pressure drying or supercritical drying.

또한, 상기 단계들을 거쳐 제조되는 에어로겔 블랭킷은 1 이상의 기능성층이 더 추가되어 복합 단열 시트를 제조할 수 있다.In addition, the airgel blanket manufactured through the above steps may further manufacture at least one functional layer to produce a composite insulating sheet.

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. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art to which the present invention pertains can easily practice. However, the present invention can be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.

[실시예][Example]

1. 실시예 11. Example 1

테트라에틸오르소실리케이트(TEOS), 메틸트리에톡시실란(MTES) 및 물을 6:4:28의 몰비로 혼합하여 실리카 전구체 용액을 준비한 뒤, 상기 실리카 전구체 용액 및 에탄올이 1:5의 중량비가 되도록 상기 실리카 전구체 용액에 에탄올을 첨가하여 실리카 졸을 제조하였다. 가수분해를 촉진하기 위해 실리카 졸의 pH가 3 이하가 되도록 30 중량% 염산 수용액을 첨가하였다. 다음으로, 1 부피%의 암모니아가 용해된 암모니아 에탄올 용액을 제조하였다. 이후 상기 실리카 졸과 암모니아 에탄올 용액(암모니아 1부피%)이 9:1의 부피비가 되도록 암모니아 에탄올 용액을 첨가하여 실리카 겔을 제조하였다. 이후, 밀도 130 ㎏/㎥ 인 유리섬유를 기재로 준비하여, 상기 기재에 상기 실리카 겔을 뿌린 뒤, 롤러로 가압하여 기재에 실리카 겔을 침적시켜 실리카 겔 복합체를 형성하였다. 이후, 상기 실리카 겔 복합체를 초임계 추출기(extractor)에 넣고 CO2를 주입하였다. 이후 1시간 동안 추출기 내의 온도가 60 ℃가 될 때까지 승온하고, 60 ℃, 100 bar 에서 초임계 건조를 하였다. 이후 2 시간에 걸쳐 CO2 를 배출(venting)한 뒤, 추가로 150 ℃의 오븐에서 상압 건조하여 에어로겔 블랭킷을 제조하였다.After preparing a silica precursor solution by mixing tetraethyl orthosilicate (TEOS), methyltriethoxysilane (MTES) and water in a molar ratio of 6:4:28, the silica precursor solution and ethanol have a weight ratio of 1:5. Silica sol was prepared by adding ethanol to the silica precursor solution. In order to promote hydrolysis, a 30% by weight aqueous hydrochloric acid solution was added so that the pH of the silica sol was 3 or less. Next, an ammonia ethanol solution in which 1% by volume of ammonia was dissolved was prepared. Then, a silica gel was prepared by adding the ammonia ethanol solution so that the silica sol and the ammonia ethanol solution (1 volume% of ammonia) were in a volume ratio of 9:1. Thereafter, glass fibers having a density of 130 kg/m 3 were prepared as a substrate, sprinkled with the silica gel on the substrate, and then pressed with a roller to deposit silica gel on the substrate to form a silica gel composite. Then, the silica gel composite was placed in a supercritical extractor and CO 2 was injected. Thereafter, the temperature in the extractor was increased to 60° C. for 1 hour, and supercritical drying was performed at 60° C. and 100 bar. Thereafter, after venting CO 2 over 2 hours, an airgel blanket was prepared by drying under normal pressure in an oven at 150°C.

2. 실시예 22. Example 2

테트라에틸오르소실리케이트(TEOS) 및 메틸트리에톡시실란(MTES)과 물을 8:2:34의 몰비로 혼합하여 실리카 졸을 제조한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 에어로겔 블랭킷을 제조하였다.An airgel blanket was prepared in the same manner as in Example 1, except that silica sol was prepared by mixing tetraethyl orthosilicate (TEOS) and methyltriethoxysilane (MTES) with water in a molar ratio of 8:2:34. It was prepared.

3. 실시예 33. Example 3

테트라에틸오르소실리케이트(TEOS) 및 디메틸트리에톡시실란(DMDES)과 물을 7:3:34의 몰비로 혼합하여 실리카 졸을 제조한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 에어로겔 블랭킷을 제조하였다.An airgel blanket was prepared in the same manner as in Example 1, except that silica sol was prepared by mixing tetraethyl orthosilicate (TEOS) and dimethyltriethoxysilane (DMDES) with water in a molar ratio of 7:3:34. It was prepared.

4. 실시예 44. Example 4

테트라에틸오르소실리케이트(TEOS) 및 메틸트리에톡시실란(MTES)과 물을 7:3:31의 몰비로 실리카 졸을 제조하고, 밀도가 20 ㎏/㎥ 인 폴리에틸렌테레프탈레이트를 기재로서 사용한 것을 제외하고는, 실시예 3 동일한 방법으로 에어로겔 블랭킷을 제조하였다.Except that tetraethyl orthosilicate (TEOS) and methyl triethoxysilane (MTES) and water were prepared in a silica sol at a molar ratio of 7:3:31, and polyethylene terephthalate having a density of 20 kg/m 3 was used as the substrate. Then, Example 3 Airgel blanket was prepared in the same manner.

[비교예][Comparative example]

1. 비교예 11. Comparative Example 1

테트라에틸오르소실리케이트(TEOS)와 물을 1:4의 몰비로 혼합하여 실리카 전구체를 제조한 뒤, 상기 실리카 전구체 및 에탄올이 1:5의 중량비를 가지도록 에탄올을 첨가하여 실리카 전구체 용액을 제조하였다. 이후, 가수분해를 촉진하기 위해 실리카 전구체 용액의 pH가 3 이하가 되도록 30 중량%의 염산 수용액을 첨가하였다. 다음으로, 1부피%의 암모니아가 용해된 암모니아 에탄올 용액을 제조하였다. 이후, 상기 실리카 전구체 용액과 암모니아 에탄올 용액(암모니아 1부피%)이 9:1의 부피비가 되도록 암모니아 에탄올 용액을 첨가하여 실리카 졸을 제조하였다. 이후, 밀도 20 ㎏/㎥ 인 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유를 기재로 준비하여, 상기 기재에 상기 실리카 졸을 침적시켜 실리카 겔 복합체를 형성하였다. 이후, 상기 실리카 겔 복합체를 초임계 추출기(extractor)에 넣고 CO2 를 주입하였다. 이후 1시간 동안 추출기 내의 온도가 60℃가 될 때까지 승온하고, 60 ℃, 100 bar 에서 초임계 건조를 하였다. 이후 2 시간에 걸쳐 CO2 를 배출(venting)한 뒤, 추가로 150 ℃의 오븐에서 상압 건조하여 에어로겔 블랭킷을 제조하였다.A silica precursor solution was prepared by mixing tetraethyl orthosilicate (TEOS) and water in a molar ratio of 1:4, and then adding ethanol so that the silica precursor and ethanol had a weight ratio of 1:5. . Then, 30% by weight of an aqueous hydrochloric acid solution was added so that the pH of the silica precursor solution was 3 or less to promote hydrolysis. Next, an ammonia ethanol solution in which 1% by volume of ammonia was dissolved was prepared. Thereafter, a silica sol was prepared by adding the ammonia ethanol solution so that the volume of the silica precursor solution and the ammonia ethanol solution (1 vol% ammonia) was 9:1. Then, a polyethylene terephthalate fiber having a density of 20 kg/m 3 was prepared as a substrate, and the silica sol was deposited on the substrate to form a silica gel composite. Thereafter, the silica gel composite was placed in a supercritical extractor and CO 2 was injected. Thereafter, the temperature in the extractor was increased to 60°C for 1 hour, and supercritical drying was performed at 60°C and 100 bar. Thereafter, after venting CO 2 over 2 hours, an airgel blanket was prepared by further drying under normal pressure in an oven at 150°C.

2. 비교예 22. Comparative Example 2

테트라에틸오르소실리케이트(TEOS) 및 물을 1:4 몰비로 혼합하여 실리카 전구체 용액을 준비한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 에어로겔 블랭킷을 제조하였다.An airgel blanket was prepared in the same manner as in Example 1, except that a silica precursor solution was prepared by mixing tetraethylorthosilicate (TEOS) and water in a 1:4 molar ratio.

3. 비교예 33. Comparative Example 3

테트라에틸오르소실리케이트(TEOS), 메틸트리에톡시실란(MTES) 및 물을 9:1:39 몰비로 혼합한 실리카 전구체를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 에어로겔 블랭킷을 제조하였다.An airgel blanket was prepared in the same manner as in Example 1, except that a silica precursor in which a tetraethylorthosilicate (TEOS), methyltriethoxysilane (MTES), and water were mixed at a molar ratio of 9:1:39 was used. .

4. 비교예 44. Comparative Example 4

테트라에틸오르소실리케이트(TEOS), 메틸트리에톡시실란(MTES) 및 물을 3:7:33 몰비로 혼합한 실리카 전구체를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 에어로겔 블랭킷을 제조하였다.An airgel blanket was prepared in the same manner as in Example 1, except that a silica precursor in which a tetraethylorthosilicate (TEOS), methyltriethoxysilane (MTES), and water were mixed at a 3:7:33 molar ratio was used. .

5. 비교예 55. Comparative Example 5

테트라에틸오르소실리케이트(TEOS), 메틸트리에톡시실란(MTES) 및 물을 3:7:33 몰비로 혼합한 실리카 전구체를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 4와 동일한 방법으로 에어로겔 블랭킷을 제조하였다.An airgel blanket was prepared in the same manner as in Example 4, except that a silica precursor in which a tetraethylorthosilicate (TEOS), methyltriethoxysilane (MTES) and water were mixed at a molar ratio of 3:7:33 was used. .

실험예Experimental Example

상기 실시예 1 내지 4 및 비교예 1 내지 5의 각 물성을 측정하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.The physical properties of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 5 were measured, and the results are shown in Table 1 below.

1) 상온 열전도도 (mW/mK, 25℃)1) Thermal conductivity at room temperature (mW/mK, 25℃)

실시예 및 비교예에서 제조한 에어로겔 블랭킷을 NETZSCH社의 HFM 436 장비를 이용하여 상온 열전도도를 측정하였다. The airgel blankets prepared in Examples and Comparative Examples were measured at room temperature thermal conductivity using NETZSCH HFM 436 equipment.

2) 수분 함침율(소수화도)측정 (wt%)2) Moisture impregnation rate (hydrophobicity) measurement (wt%)

실시예 및 비교예에서 제조된 실리카 에어로겔 블랭킷으로 100㎜X100㎜ 크기의 시편을 준비하고, 21±2℃인 증류수 위에 시편을 띄운 뒤, mesh screen을 수면 아래에 127㎜까지 가라앉힌다(함침). 15분 뒤 상기 mesh screen을 제거하고, 시편이 떠오르면 clamp로 시편을 집어 수직으로 60±5 초 동안 매달아 둔다. 이후, 함침 전/후의 시편의 무게를 각각 측정하여 무게 증가율을 하기 식 1로 계산하였고, 이를 수분 함침율로 정의한다.Prepare a specimen having a size of 100 mmX100 mm with a silica airgel blanket prepared in Examples and Comparative Examples, float the specimen on distilled water at 21±2° C., and sink the mesh screen to 127 mm below the water surface (impregnation). After 15 minutes, the mesh screen is removed, and when the specimen rises, the specimen is picked up with a clamp and suspended vertically for 60±5 seconds. Thereafter, the weight of the specimen before and after impregnation was measured, and the weight increase rate was calculated by Equation 1 below, which is defined as the moisture impregnation rate.

[식 1][Equation 1]

무게 증가율(=수분 함침률, wt%) = (함침 후 시편의 무게/함침 전 시편의 무게) X100wt%Weight increase rate (= moisture impregnation rate, wt%) = (weight of specimen after impregnation/weight of specimen before impregnation) X100wt%

열전도도(mW/mK)Thermal conductivity (mW/mK) 수분 함침률(wt%)Moisture impregnation rate (wt%) 실시예 1Example 1 18.418.4 2.22.2 실시예 2Example 2 17.817.8 2.02.0 실시예 3Example 3 18.118.1 1.71.7 실시예 4Example 4 16.016.0 2.32.3 비교예 1Comparative Example 1 17.317.3 8.58.5 비교예 2Comparative Example 2 19.819.8 2828 비교예 3Comparative Example 3 20.420.4 2525 비교예 4Comparative Example 4 26.026.0 4.94.9 비교예 5Comparative Example 5 23.223.2 7.87.8

상기 표 1에 기재된 바와 같이, 실시예들은 비교예와 비교할 때, 열전도도가 낮아 단열성능이 개선됨을 확인할 수 있으며, 수분 함침율이 현저히 낮아 발수성이 높은 것을 확인할 수 있다. As described in Table 1 above, the Examples can be confirmed that the thermal conductivity is improved as the thermal conductivity is low compared to the Comparative Example, and the water impregnation rate is remarkably low, indicating that the water repellency is high.

다만, 비교예 1의 경우, 열전도도가 실시예들과 비교할 때 유사한 수준이나, 실시예에 비하여 수분 함침률이 현저히 높아, 열전도도가 급격히 상승하게 될 수 있어, 수분 흡수시 단열성이 현저히 저하될 것임을 확인할 수 있다. However, in the case of Comparative Example 1, the thermal conductivity is similar to that of the Examples, but the moisture impregnation rate is remarkably high compared to the Examples, and the thermal conductivity may be rapidly increased, so that the heat insulating properties are significantly reduced when absorbing moisture. You can confirm.

Claims (10)

실리카 전구체, 알코올 및 물을 포함하는 실리카 졸을 준비하는 단계;
상기 실리카 졸에 염기성 촉매를 첨가하여 실리카 겔을 형성하는 단계; 및
상기 실리카 겔에 기재를 침적하는 단계;를 포함하고,
상기 실리카 전구체는 테트라 알콕시 실란 화합물 및 알킬알콕시 실란 화합물이 4:6 내지 8:2의 몰 비로 혼합된 것인 에어로겔 블랭킷의 제조방법.
Preparing a silica sol comprising a silica precursor, alcohol and water;
Forming a silica gel by adding a basic catalyst to the silica sol; And
Including; depositing a substrate on the silica gel;
The silica precursor is a tetra alkoxy silane compound and an alkylalkoxy silane compound is a method of manufacturing an airgel blanket that is mixed in a molar ratio of 4:6 to 8:2.
제1항에 있어서,
상기 실리카 전구체는 상기 테트라 알콕시 실란 화합물 및 알킬알콕시 실란 화합물이 6:4 내지 8:2의 몰 비로 혼합된 것인 에어로겔 블랭킷의 제조방법.
According to claim 1,
The silica precursor is a method for producing an airgel blanket, wherein the tetraalkoxy silane compound and the alkylalkoxy silane compound are mixed in a molar ratio of 6:4 to 8:2.
제1항에 있어서,
상기 테트라 알콕시 실란 화합물은 테트라메틸 오르소실리케이트, 테트라에틸 오르소실리케이트, 메틸트리에틸 오르소실리케이트, 디메틸디에틸 오르소실리케이트, 테트라프로필 오르소실리케이트, 테트라이소프로필 오르소실리케이트, 테트라부틸 오르소실리케이트, 테트라세컨드리부틸 오르소실리케이트, 테트라터셔리부틸 오르소실리케이트, 테트라헥실오르소실리케이트, 테트라시클로헥실 오르소실리케이트 및 테트라도데실 오르소실리케이트로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 이들의 조합을 포함하는 것인 에어로겔 블랭킷의 제조방법.
According to claim 1,
The tetra alkoxy silane compound is tetramethyl orthosilicate, tetraethyl orthosilicate, methyltriethyl orthosilicate, dimethyldiethyl orthosilicate, tetrapropyl orthosilicate, tetraisopropyl orthosilicate, tetrabutyl orthosilicate , One or a combination selected from the group consisting of tetrasecondarybutyl orthosilicate, tetratertarybutyl orthosilicate, tetrahexylorthosilicate, tetracyclohexyl orthosilicate and tetradodecyl orthosilicate or combinations thereof The manufacturing method of the airgel blanket.
제1항에 있어서,
상기 알킬알콕시 실란 화합물은 메틸트리에톡시실란, 디메틸디에톡시실란, 트리메틸에톡시실란, 메틸트리메톡시실란, 디메틸디메톡시실란 및 트리메틸메톡시실란으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 또는 이들의 조합을 포함하는 것인 에어로겔 블랭킷의 제조방법.
According to claim 1,
The alkylalkoxy silane compound is selected from the group consisting of methyltriethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, trimethylethoxysilane, methyltrimethoxysilane, dimethyldimethoxysilane and trimethylmethoxysilane, or a combination thereof. Method of manufacturing an airgel blanket that includes.
제1항에 있어서,
상기 염기성 촉매 및 상기 알코올은 1:4 내지 1:100 부피비로 포함되는 것인 에어로겔 블랭킷의 제조방법.
According to claim 1,
The basic catalyst and the alcohol is 1:4 to 1:100 method of manufacturing an airgel blanket that is included in a volume ratio.
제1항에 있어서,
상기 기재의 밀도는 10㎏/㎥ 내지 40㎏/㎥인 것인 에어로겔 블랭킷의 제조방법.
According to claim 1,
The density of the substrate is 10 ㎏ / ㎥ to 40 ㎏ / ㎥ method of manufacturing an airgel blanket.
제1항에 있어서,
상기 기재의 밀도는 120㎏/㎥ 내지 160㎏/㎥인 것인 에어로겔 블랭킷의 제조방법.
According to claim 1,
The density of the substrate is 120 ㎏ / ㎥ to 160 ㎏ / ㎥ method of manufacturing an airgel blanket.
제1항에 있어서,
상기 실리카 겔에 기재를 침적하는 단계는, 상기 실리카 겔을 기재에 도포한 후 가압하여 수행되는 것인 에어로겔 블랭킷의 제조방법.
According to claim 1,
The step of depositing the base material on the silica gel is performed by applying the silica gel to the base material and then pressurizing the airgel blanket.
제1항에 있어서,
상기 에어로겔 블랭킷의 수분 함침율은 4 wt% 이하인 것인 에어로겔 블랭킷의 제조방법.
According to claim 1,
The method of manufacturing an airgel blanket, wherein the water impregnation rate of the airgel blanket is 4 wt% or less.
제9항에 있어서,
상기 에어로겔 블랭킷의 열전도도는 18.5 mW/mK 이하인 것인 에어로겔 블랭킷의 제조방법.
The method of claim 9,
The method of manufacturing an airgel blanket, wherein the heat conductivity of the airgel blanket is 18.5 mW/mK or less.
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