KR20210028127A - 에어로겔 블랭킷 제조장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 에어로겔 블랭킷 제조장치로서, 블랭킷(blanket)이 권취되는 보빈; 상기 보빈을 수용하는 겔화탱크가 구비된 본체; 상기 겔화탱크에 수용된 보빈을 회전시키는 구동부재; 및 상기 겔화탱크에 실리카졸을 주입하여 상기 보빈에 의해 회전하는 블랭킷에 함침시킴에 따라 상기 블랭킷을 겔화시키는 실리카졸 공급부재를 포함한다.

Description

에어로겔 블랭킷 제조장치 및 방법{DEVICE AND METHOD OF PREPARING FOR AEROGEL BLANKET}
본 발명은 에어로겔 블랭킷 제조장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 에어로겔 블랭킷의 생산성을 높일 수 있는 에어로겔 블랭킷 제조장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 에어로겔(aerogel)은 90~99.9% 정도의 기공율과 1~100nm 범위의 기공크기를 갖는 초다공성의 고비표면적(≥500m2/g) 물질로서, 뛰어난 초경량/초단열/초저유전 등의 특성을 갖는 재료이기 때문에 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.
상기한 에어로겔은 섬유와 복합화하여 에어로겔 블랭킷(blanket) 또는 에어로겔 시트(sheet) 등과 같은 형태로의 제품화가 가능하며, 블랭킷 또는 시트의 경우 유연성을 가지고 있어 임의의 크기나 형태로 굽히거나, 접거나 자를 수 있다. 이에, LNG선의 단열패널, 공업용 단열재와 우주복, 교통 및 차량, 전력생산용 단열재 등과 같은 공업용으로의 응용뿐 아니라 재킷이나 운동화류 등과 같은 생활용품에도 적용이 가능하다. 또한, 아파트와 같은 주택에서 지붕이나 바닥뿐만 아니라 방화문에서 에어로겔을 사용할 경우 화재 예방에 큰 효과가 있다.
한편, 상기 에어로겔 블랭킷은 에어로겔이 함침된 물질로, 블랭킷에 실리카졸을 혼합 및 겔화시켜서 제조한다.
그러나 상기한 에어로겔 블랭킷은 제조에 많은 시간이 소요되며, 그에 따라 에어로겔 블랭킷을 대량 생산하기 어려운 문제점이 있었다.
특허공개공보 제10-2012-0070948호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 본 발명은 에어로겔 블랭킷의 생산성을 크게 높일 수 있고, 이에 따라 에어로겔 블랭킷을 대량 생산할 수 있는 에어로겔 블랭킷 제조장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 에어로겔 블랭킷 제조장치는 블랭킷(blanket)이 권취되는 보빈; 상기 보빈을 수용하는 겔화탱크가 구비된 본체; 상기 겔화탱크에 수용된 보빈을 회전시키는 구동부재; 및 상기 겔화탱크에 실리카졸을 주입하여 상기 보빈에 의해 회전하는 블랭킷에 함침시킴에 따라 상기 블랭킷을 실리카졸에 함침시켜 겔화시키는 실리카졸 공급부재를 포함할 수 있다.
상기 보빈은, 상기 블랭킷이 권취되는 권취봉과, 상기 권취봉의 양쪽 단부에 각각 결합되고 상기 권취봉에 권취된 블랭킷의 측부를 지지하는 지지판을 포함할 수 있다.
상기 권취봉은, 내부에 상기 겔화탱크에 주입된 실리카졸을 유입하는 중공이 형성되고, 외부에 상기 중공에 유입된 실리카졸이 권취봉 밖으로 유출되어 권취봉에 권취된 블랭킷에 함침시키는 복수개의 연결구멍이 형성될 수 있다.
상기 지지판에는 복수개의 개방구멍이 형성될 수 있다.
상기 겔화탱크는 내부에 구비되고 상기 보빈을 수용하는 겔화실, 외부 하단에 구비되고 겔화실과 연결되는 배출부, 외부 상단에 구비되고 겔화실과 연결되는 유입부를 포함하며, 상기 겔화실은 상부가 덮개에 의해 개방되는 U'자 단면 형상을 가질 수 있다.
상기 겔화탱크는 상기 겔화실의 양쪽 벽면에 구비되고, 상기 보빈의 양쪽 끝단에 결합되면서 상기 보빈을 상기 겔화실에 회전 가능하게 설치하는 회전부재를 포함할 수 있다.
상기 보빈의 양쪽 끝단에는 결합홈이 형성되고, 상기 회전부재에는 상기 결합홈에 결합되는 결합돌기가 형성되며, 상기 결합홈과 상기 결합돌기의 결합에 의해 상기 보빈과 회전부재은 연동하여 회전할 수 있다.
상기 구동부재는 상기 겔화탱크에 구비된 어느 하나의 회전부재를 통해 상기 보빈을 회전시킬 수 있다.
상기 겔화탱크는 상기 겔화탱크에 구비된 나머지 하나의 회전부재와 결합되면서 상기 보빈을 회전시키는 회전핸들을 포함할 수 있다.
상기 권취봉은 길이방향으로 관통되는 중공이 형성된 원통 형태를 가지고, 외주면에 블랭킷이 롤 형태로 권취되는 에어로겔 블랭킷 제조장치.
상기 연결구멍의 직경은 3mm~50mm를 가질 수 있다.
상기 지지판은 상기 권취봉의 단부가 결합되는 체결홈과, 상기 체결홈의 바닥면에 형성되는 체결구멍을 포함할 수 있다.
상기 결합돌기는 일자 형태를 가지고, 상기 결합홈은 상기 일자 형태의 결합돌기가 결합되도록 일자 형태를 가질 수 있다.
상기 본체는 상기 겔화탱크가 설치되는 제1 설치부재와, 상기 실리카졸 공급부재가 설치되는 제2 설치부재를 포함하고,
상기 제2 설치부재는 바닥편과, 상기 바닥편에 설치되고 상기 실리카 공급부재가 상기 겔화탱크 보다 높게 위치하도록 설치되는 설치대를 포함하는 에어로겔 블랭킷 제조장치.
상기 겔화탱크 내부에 에이징용액을 주입하여 상기 보빈에 의해 회전하는 블랭킷을 에이징하는 에이징부재, 상기 겔화탱크 내부에 표면개질용액을 주입하여 상기 보빈에 의해 회전하는 블랭킷의 표면을 개질하는 표면개질부재, 상기 겔화탱크 내부 온도를 상승시켜서 보빈에 의해 회전하는 브랭킷을 건조하는 건조부재를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 에어로겔 블랭킷 제조장치는 보빈, 겔화탱크를 구비한 본체, 구동부재 및 실리카졸 공급부재를 포함하는 것에 특징을 가진다. 즉 겔화탱크 내에서 블랭킷을 회전시킨 상태로 실리카졸을 함침시켜서 겔화하고, 에이징하며, 표면개질하고, 건조하는 것에 특징을 가지며, 이와 같은 특징으로 인해 에어로겔 블랭킷의 제조시간을 크게 단축시킬 수 있고, 이에 따라 에어로겔 블랭킷의 생산성을 크게 높일 수 있으며, 그 결과 에어로겔 블랭킷을 대량생산할 수 있다. 특히 블랭킷을 회전시킴에 따라 블랭킷의 전체를 균일하게 겔화시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 에어로겔 블랭킷 제조장치에서 보빈은 권취봉과 지지판을 포함하는 것에 특징을 가진다. 이와 같은 특징으로 인해 보빈에 블랭킷을 안정적으로 권취할 수 있고, 특히 지지판을 통해 블랭킷을 동일한 위치에 권취시킬 수 있으며, 그 결과 작업의 효율성을 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 에어로겔 블랭킷 제조장치에서 권취봉은 중공과 복수개의 연결구멍을 포함하는 것에 특징을 가진다. 이와 같은 특징으로 인해 권취봉에 권취된 블랭킷의 내측에 효과적으로 실리카졸을 유입시킬 수 있고, 이에 따라 블랭킷의 내측을 안정적으로 겔화시킬 수 있으며, 그 결과 블랭킷 전체를 균일하게 겔화시킬 수 있고, 블랭킷을 겔화시키는데 걸리는 시간을 크게 단축할 수 있다.
또한, 본 발명의 에어로겔 블랭킷 제조장치에서 지지판은 복수개의 개방구멍을 포함하는 것에 특징을 가진다. 이와 같은 특징으로 인해 권취봉에 권취된 블랭킷의 측부로 실리카졸을 유입할 수 있고, 이에 따라 블랭킷 측부를 안정적으로 겔화시킬 수 있으며, 그 결과 블랭킷 전체를 균일하게 겔화시킬 수 있고, 블랭킷의 겔화시간을 크게 줄일 수 있다.
또한, 본 발명의 에어로겔 블랭킷 제조장치에서 겔화탱크는 U자 단면 형상을 가지는 것에 특징을 가진다. 이와 같은 특징으로 인해 겔화탱크의 바닥에 저장되는 실리카졸과 블랭킷의 접촉력을 높일 수 있고, 그 결과 투입된 모든 졸이 블랭킷에 함침되어 졸의 소모를 최소화할 수 있고, 블랭킷의 겔화를 크게 높일 수 있다. 즉 겔화탱크 바닥과 블랭킷 사이의 공간을 최소화하여 모든 졸이 블랭킷에 함침되게 유도할 수 있다.
또한, 본 발명의 에어로겔 블랭킷 제조장치에서 겔화탱크는 보빈을 회전 가능하게 설치하는 회전부재를 포함하는 것에 특징을 가진다. 이와 같은 특징으로 인해 겔화탱크 내에서 보빈을 안정적으로 회전시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 에어로겔 블랭킷 제조장치에서 보빈과 회전부재는 결합홈과 결합돌기를 통해 결합되는 것에 특징을 가진다. 이와 같은 특징으로 인해 회전부재와 보빈을 간편하게 연결할 수도 있고, 분리할 수 있으며, 그 결과 작업의 효율성을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 에어로겔 블랭킷 제조장치를 도시한 사시도.
도 2는 도 1의 정면도.
도 3은 도 1의 평면도.
도 4는 도 1의 측면도.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 에어로겔 블랭킷 제조장치에서 보빈을 도시한 정면도.
도 6은 도 5의 측단면도.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 에어로겔 블랭킷 제조장치에서 겔화탱크를 도시한 단면도.
도 8은 도 1에서 보빈과 회전부재의 결합상태를 도시한 사시도.
도 9는 본 발명의 제1 실시예에 따른 에어로겔 블랭킷 제조장치에서 에이징부재, 표면개질부재 및 건조부재를 도시한 사시도.
도 10은 본 발명의 제1 실시예에 따른 에어로겔 블랭킷 제조방법을 나타낸 순서도.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 에어로겔 블랭킷 제조장치를 도시한 단면도.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
[본 발명의 제1 실시예에 따른 에어로겔 블랭킷 제조장치]
본 발명의 제1 실시에에 따른 에어로겔 블랭킷 제조장치는 도 1 내지 도 9에 도시되어 있는 것과 같이, 블랭킷(blanket)(10)이 권취되는 보빈(100), 상기 보빈(100)을 수용하는 겔화탱크(210)가 구비된 본체(200), 상기 겔화탱크(210)에 수용된 보빈(100)을 회전시키는 구동부재(300), 및 상기 겔화탱크(210)에 실리카졸(20)을 주입하여 상기 보빈(100)에 의해 회전하는 블랭킷(10)에 실리카졸을 혼합시킴에 따라 상기 블랭킷(10)을 겔화시키는 실리카졸 공급부재(400), 상기 겔화탱크(210)에 에이징용액을 주입하여 상기 보빈(100)에 의해 회전하는 블랭킷(10)을 에이징하는 에이징부재(500), 상기 겔화탱크(210)에 표면개질용액을 주입하여 상기 보빈(100)에 의해 회전하는 블랭킷(10)이 표면을 개질하는 표면개질부재(600), 및 상기 겔화탱크(210)의 온도를 상승시켜서 상기 보빈(100)에 의해 회전하는 블랭킷(10)을 건조하는 건조부재(700)를 포함한다.
보빈
보빈(100)은 도 5 및 도 6에 도시되어 있는 것과 같이, 블랭킷을 롤-형태로 권취하기 위한 것으로, 블랭킷(10)이 롤 형태로 권취되는 권취봉(110)과, 상기 권취봉(110)의 양쪽 단부에 각각 결합되고 상기 권취봉(110)에 권취된 블랭킷(10)의 측부를 지지하는 지지판(120)을 포함한다.
상기 권취봉(110)은 길이방향으로 관통되는 중공(111)이 형성된 원통 형태를 가지며, 외주면에 긴 시트 형태의 블랭킷(10)이 롤 형태로 권취된다.
한편, 권취봉(110)에 권취된 블랭킷(10)의 외측은 실리카졸을 빠르게 함침시킬 수 있어 안정적으로 겔화시킬 수 있지만, 블랭킷(10)의 내측은 실리카졸이 함침되는데 많은 시간이 소요되는 문제점이 있다. 이를 방지하기 위해 권취봉(110)의 외주면에는 중공(111)과 연결되는 복수개의 연결구멍(112)을 포함한다.
즉, 상기 권취봉(110)은 상기 겔화탱크(210)에 주입된 실리카졸을 유입하도록 내부에 중공(111)이 형성되고, 상기 중공(111)에 유입된 실리카졸이 권취봉(110) 밖으로 유출되어 권취봉(110)에 권취된 블랭킷(10)의 내측에 함침되도록 하는 복수개의 연결구멍(112)이 형성된다. 이에 따라 블랭킷(10)의 외측과 내측을 동시에 실리카졸을 함침시킴에 따라 겔화시킬 수 있으며, 그 결과 블랭킷(10)의 겔화시키는데 소요되는 시간을 크게 단축할 수 있고, 그 결과 블랭킷(10) 전체를 균일하게 겔화시킬 수 있다.
한편, 상기 복수개의 연결구멍(112)의 직경은 3~50mm를 가지며, 권취봉(110)의 외주면에 규칙적인 간격으로 형성된다. 이에 따라 권취봉(110)의 외주면에 권취된 블랭킷(10) 전체에 균일하게 실리카졸을 공급할 수 있고, 그에 따라 블랭킷(10) 내측 전체를 균일하게 겔화시킬 수 있다.
한편, 상기 연결구멍(112)의 직경이 3mm 이하일 경우 실리카졸에 포함되는 이물질에 의해 상기 연결구멍이 쉽게 막힐 수 있고, 상기 연결구멍(112)의 직경이 50mm 이상일 경우 권취봉에 형성할 수 있는 연결구멍의 수가 현저히 적어져 실리카졸이 유입될 수 있는 경로가 한정되고, 실리카졸이 효과적으로 분산될 수 없다. 만약 실리카졸의 분산을 위해 직경이 50mm 이상인 연결구멍을 적절한 간격을 두지 않고 촘촘하게 형성하는 경우에는 권취봉의 강도가 약화되어 권취봉이 블랭킷의 무게를 지탱하지 못하고 변형될 수 있다. 이에 따라 상기 연결구멍(112)의 직경은 3~50mm를 가지며, 그 결과 연결구멍의 막힘을 방지할 수 있고, 권취봉에 권취된 블랭킷에 실리카졸을 효과적으로 분사시켜 함침시킬 수 있으며, 특히 권취봉의 강도를 충분히 유지할 수 있다.
한편, 권취봉에 형성된 복수개의 연결구멍은 불규칙한 간격으로 형성될 수도 있다. 예로, 권취봉의 양쪽 끝단에서 가운데로 갈수록 연결 구멍의 간격이 점차 가까워지게 형성될 수 있다. 즉, 권취봉의 양쪽 끝단은 연결 구멍을 적게 형성하고, 가운데는 연결 구멍을 많이 형성한다. 이는 실리카졸이 권취봉의 양쪽 끝단을 통해 유입되기 때문에 권취봉의 양쪽 끝단과 가운데에 형성되는 연결구멍의 수를 조절하여 권취봉 전체의 실리카졸 분사량을 동일하게 조절할 수 있다.
상기 지지판(120)는 권취봉(110)에 권취된 블랭킷(10)이 불규칙하게 권취되지 않도록 지지하는 것으로, 원판 형태를 가지며, 상기 권취봉(110)의 양쪽 단부에 각각 결합되고 상기 권취봉(110)에 권취된 블랭킷(10)의 측부를 지지한다.
한편, 지지판(120)은 상기 권취봉(110)의 단부가 결합되는 체결홈(121)과, 상기 체결홈(121)의 바닥면에 형성되는 체결구멍(122)을 포함한다. 즉, 지지판(120)은 체결홈(121)을 통해 권취봉(110)의 단부에 결합할 수 있다.
한편, 지지판(120)은 복수개의 개방구멍(123)이 형성되며, 복수개의 개방구멍(123)은 권취봉(110)에 권취된 블랭킷(10)의 측부로 실리카졸을 유입할 수 있고, 이에 따라 블랭킷(10) 측부를 안정적으로 겔화시킬 수 있다.
따라서 상기 보빈(100)은 권취봉(110)과 지지판(120)을 포함하며, 이에 따라 블랭킷(10)을 롤형태로 권취할 수 있다.
본체
본체(200)는 보빈을 수용하는 겔화탱크가 설치되는 것으로, 겔화탱크(210), 및 상기 겔화탱크(210)가 설치되는 제1 설치부재(220)를 포함한다.
상기 겔화탱크(210)는 보빈에 수용된 블랭킷을 겔화시키기 위한 것으로, 내부에 구비되고 상기 보빈(100)을 수용하는 겔화실(211), 외부 하단에 구비되고 겔화실(211)과 연결되는 배출부(212), 외부 상단에 구비되고 겔화실(211)과 연결되는 유입부(213)를 포함한다.
특히 겔화탱크(210)의 겔화실(211)은 상부가 덮개(214)에 의해 개방되고, 하부가 권취봉(110)에 권취된 블랭킷(10)과 대응하는 곡률을 가진 U'자 단면 형상을 가지며, 이에 따라 겔화실(211)에 실리카졸이 유입될 경우 실리카졸과 블랭킷(10)의 접촉력을 높일 수 있고, 그 결과 블랭킷(10)의 겔화를 높일 수 있다.
한편, 상기 겔화탱크(210)는 상기 겔화실(211)의 양쪽 벽면에 구비되고, 상기 보빈(100)의 양쪽 끝단에 결합되면서 상기 보빈(100)을 상기 겔화실(211)에 회전 가능하게 설치하는 회전부재(215)를 포함한다.
상기 회전부재(215)는 상기 겔화실의 양쪽 벽면에 형성된 관통홀에 회전 가능하게 설치되고, 겔화실(211)에 수용된 보빈(100)의 단부가 동력 전달 가능하게 설치된다.
일례로, 도 8에 도시되어 있는 것과 같이, 회전부재(215)의 일면에 일자 형태의 결합돌기(215a)가 형성되고, 보빈(100)의 단부에 상기 결합돌기(215a)가 결합되는 일자 형태의 결합홈(124)이 형성된다. 즉, 결합돌기(215a)와 결합홈(124)의 결합을 통해 회전부재(215) 회전시 보빈(100)을 동일 방향으로 회전시킬 수 있다. 그 결과 겔화탱크(210) 내부에 보빈(100)을 회전 가능하게 설치할 수 있다.
한편, 본체(200)는 실리카졸 공급부재(400)가 설치되는 제2 설치부재(230)가 더 포함되며, 상기 제2 설치부재(230)는 바닥편(231)과, 상기 바닥편(231)의 상부에 설치되고 실리카졸 공급부재(400)가 겔화탱크(210) 보다 높게 위치하도록 설치되는 설치대(232), 및 상기 바닥편(231)의 일측 단부에 설치되는 계단(233)을 포함한다.
한편, 상기 겔화탱크는 상기 겔화탱크에 구비된 나머지 하나의 회전부재(215)(도 1에서 보았을 때 좌측 회전부재)와 결합되면서 상기 보빈을 회전시키는 회전핸들(216)을 포함하며, 회전핸들(216)은 외부에서 보빈(100)을 수동으로 회전시킬 수 있다.
한편, 보빈(100)의 회전축은 블랭킷 전체에 실리카졸이 균일하게 함침될 수 있도록 도 2에서 보았을 때 좌우방향으로 수평하게 구비된다. 보다 바람직하게는 보빈(100)의 회전축은 중력 방향에 실질적으로 수직 방향으로 구비되며, 이에 따라 보빈(100) 회전시 블랭킷 전체가 하부에서 상부, 상부에서 하부로 이동하게 되고, 그 결과 블랭킷 전체에 실리카졸을 균일하게 함침시킬 수 있다.한편, 상기 제2 설치부재(230)의 설치대(232)에는 도 9를 참조하면, 에이징부재(500), 표면개질부재(600) 및 건조부재(700)가 더 설치된다.
구동부재
구동부재(300)는 상기 겔화탱크에 수용된 보빈을 회전시키기 위한 것으로, 상기 겔화탱크(210)에 구비된 다른 하나의 회전부재(215) (도 1에서 보았을 때 우측 회전부재)와 동력 전달 가능하게 연결된다. 즉, 구동부재(300)는 회전부재(215)를 회전시키면, 회전부재(215)와 연동하여 겔화탱크(210)에 수용된 보빈(100)을 회전시킬 수 있다.
실리카졸 공급부재
실리카졸 공급부재(400)는 겔화탱크에 실리카졸을 주입하여 보빈에 권취된 블랭킷을 실리카졸을 함침시킴에 따라 블랭킷을 겔화시키기 위한 것으로, 상기 설치대(232)에 설치되고, 실리카졸을 겔화탱크(210)의 유입부(213)를 통해 겔화실(211)에 공급한다.
에이징부재
에이징부재(500)는 겔화탱크에 에이징용액을 주입하여 보빈에 권취된 블랭킷을 에이징하기 위한 것으로, 상기 설치대(232)에 설치되고, 에이징용액을 겔화탱크(210)의 유입부(213)를 통해 겔화실(211)에 공급한다.
표면개질부재
표면개질부재(600)는 겔화탱크에 표면개질용액을 주입하여 보빈에 권취된 블랭킷의 표면을 개질하기 위한 것으로, 상기 설치대(232)에 설치되고, 표면개질용액을 겔화탱크(210)의 유입부(213)를 통해 겔화실(211)에 공급한다.
건조부재
건조부재(700)는 겔화탱크에 고온의 열풍을 공급하여 보빈에 권취된 블랭킷을 건조하기 위한 것으로, 상기 설치대(232)에 설치되고 겔화탱크(210)의 온도를 상승시켜서 겔화탱크(210)에 수용된 블랭킷(10)을 건조한다
따라서 본 발명의 제1 실시예에 따른 에어로겔 블랭킷 제조장치는 에어로겔 블랭킷의 제조시간을 크게 단축시킬 수 있고, 에어로겔 블랭킷의 생산성을 크게 높일 수 있으며, 그 결과 에어로겔 블랭킷을 대량생산할 수 있다.
특히 본 발명의 제1 실시예에 따른 에어로겔 블랭킷 제조장치는 블랭킷을 회전시킴에 따라 블랭킷의 두께 및 길이에 상관없이 안정적인 겔화를 유도할 수 있고, 보빈이 회전하기 때문에 보빈에 권취된 블랭킷 전체를 균일하게 겔화시킬 수 있으며, 겔화탱크를 회전하지 않고 보빈만 회전하기 때문에 겔화탱크의 형태가 제한되지 않는다. 또한, 겔화탱크의 겔화실을 'U'자 단면형태로 형성함에 따라 보빈에 권취된 블랭킷을 보다 효과적으로 겔화시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 제1 실시예에 따른 에어로겔 블랭킷 제조방법을 설명한다.
[본 발명의 제1 실시예에 따른 에어로겔 블랭킷 제조방법]
본 발명의 제1 실시예에 따른 에어로겔 블랭킷 제조방법은 도 1, 도 9 및 도 10에 도시되어 있는 것과 같이, 보빈(100)에 블랭킷(10)을 권취하는 권취단계(S10), 블랭킷(10)이 권취된 보빈(100)을 본체(200)의 겔화탱크(210) 내부에 회전 가능하게 설치하는 수용단계(S20), 실리카졸 공급부재(300)에 전구체 용액과 촉매 용액을 넣고 혼합하여 실라카졸을 제조하는 실리카졸 제조단계(S30), 구동부재(400)를 통해 블랭킷(10)이 권취된 보빈(100)을 회전시키는 회전단계(S40), 상기 실리카졸 공급부재(400)에 혼합된 실리카졸을 상기 겔화탱크(210)에 주입하여 보빈(100)에 의해 회전하는 상기 블랭킷(10)에 함침 및 겔화시키는 겔화단계(S50), 겔화탱크(210)에 남아 있는 실리카졸을 회수하는 회수단계(S60), 에이징부재(500)를 통해 겔화탱크(210)에 에이징용액을 투입하여 보빈(100)에 의해 회전하는 블랭킷(10)을 에이징 단계(S70), 표면개질부재(600)를 통해 표면개질 용액을 겔화탱크(210)에 투입하여 보빈(100)에 의해 회전하는 블랭킷(10)의 표면을 개질하는 표면개질 단계(S80), 및 건조부재(700)를 통해 겔화탱크(210)의 온도를 상승시켜서 겔화탱크(210)에 수용된 블랭킷(10)을 건조함에 따라 에어로겔 블랭킷을 완성하는 건조단계(S90)를 포함한다.
권취단계
권취단계(S10)는 보빈(100)을 이용하여 블랭킷(10)을 롤 형태로 권취한다. 즉, 보빈(100)의 권취봉(110)에 블랭킷(10)의 시작점을 위치시킨 상태로 롤 형태로 권취한다. 이때 권취봉(110)에 권취되는 블랭킷(10)의 측부는 지지판(120)에 지지됨에 따라 균일하게 권취할 수 있다.
한편, 블랭킷은 에어로겔 블랭킷의 단열성을 개선하는 측면에서 구체적으로는 다공질(porous) 기재인 것일 수 있다. 다공질의 블랭킷을 사용하면 촉매화된 졸이 기재 내부로 침투가 용이하여 블랭킷 내부에서 균일하게 에어로겔을 형성함에 따라 제조된 에어로겔 블랭킷이 우수한 단열성을 가질 수 있다.
즉, 블랭킷은 필름, 시트, 네트, 섬유, 발포체, 부직포체 또는 이들의 2층 이상의 적층체일 수 있다. 또한, 용도에 따라 그 표면에 표면조도가 형성되거나 패턴화된 것일 수도 있다. 보다 구체적으로는 상기 블랭킷은 에어로겔의 삽입이 용이한 공간 또는 공극을 포함함으로써 단열 성능을 보다 향상시킬 수 있는 섬유일 수 있다. 상기 블랭킷은 낮은 열전도도를 갖는 것이 바람직할 수 있다.
구체적으로 상기 블랭킷은 폴리아미드, 폴리벤즈이미다졸, 폴리아라미드, 아크릴수지, 페놀수지, 폴리에스테르, 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리올레핀(예를 들면, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 이들의 공중합체 등), 셀룰로오스, 카본, 면, 모, 마, 부직포, 유리 섬유 또는 세라믹 울 등일 수 있으며, 보다 구체적으로 상기 블랭킷은 유리 섬유(glass felt)일 수 있다.
수용단계
수용단계(S20)는 블랭킷(10)이 권취된 보빈(100)을 본체(200)에 구비된 겔화탱크(210) 내부에 회전 가능하게 설치한다. 즉, 보빈(100)을 겔화탱크(210)에 수용한 다음, 보빈(100)의 양쪽 단부를 겔화탱크(210)의 양쪽 벽면에 구비된 회전부재(215)에 설치한다. 그러면 보빈(100)은 회전부재(215)와 연동하여 회전시킬 수 있다. 즉, 회전부재(215)가 회전하면, 회전부재(215)와 연동하여 보빈(100)이 회전하고, 보빈(100)이 회전함에 따라 블랭킷(10)을 회전시킬 수 있다.
실리카졸 제조단계
실리카졸 제조단계(S30)는 실리카졸 공급부재(300)에 전구체 용액과 촉매 용액을 넣고 혼합하여 촉매화된 실라카졸을 제조한다.
한편, 상기 촉매화된 실리카졸은 졸과 염기 촉매를 혼합하여 제조하는 것일 수 있고, 염기 촉매는 졸의 pH를 증가시켜 겔화를 촉진하는 역할을 한다.
이 때 실리카졸은 졸-겔 반응으로 다공성의 겔을 형성할 수 있는 물질이라면 제한하지 않으며, 구체적으로 무기 졸, 유기 졸 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 무기 졸은 지르코니아, 산화이트륨, 하프니아, 알루미나, 티타니아, 세리아, 실리카, 산화 마그네슘, 산화칼슘, 플루오르화 마그네슘, 플루오르화 칼슘 및 이들의 조합물을 포함할 수 있고, 유기 졸은 폴리아크릴레이트, 폴리올레핀, 폴리스틸렌, 폴리아크릴로니트릴, 폴리우레탄, 폴리이미드, 폴리푸르푸랄 알콜, 페놀 푸르푸릴 알콜, 멜라민 포름알데히드, 레조르시놀 포름알데히드, 크레졸 포름알데히드, 페놀 포름알데히드, 폴리비닐 알콜 디알데히드, 폴리시아누레이트, 폴리아크릴아미드, 다양한 에폭시, 한천, 아가로스 및 이들의 조합물을 포함할 수 있다.
한편, 실리카 졸은 실리카 전구체 물질과 알코올을 혼합하여 제조하는 것일 수 있다. 또한, 실리카 졸은 겔화를 용이하게 하기 위해 낮은 pH에서 가수분해를 진행할 수 있다.
여기서 실리카 졸의 제조에 사용 가능한 실리카 전구체인 전구체 용액은 실리콘 함유 알콕사이드계 화합물일 수 있으며, 구체적으로는 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) 등과 같은 테트라알킬 실리케이트일 수 있다. 이 중에서도 보다 구체적으로 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 실리카 전구체는 테트라에틸 오르소실리케이트(TEOS)일 수 있다.
상기 실리카 전구체인 전구체 용액은 실리카 졸 내 포함되는 실리카(SiO2)의 함량이 3 중량% 내지 30 중량%가 되도록 하는 양으로 사용될 수 있다. 상기 실리카의 함량이 3 중량% 미만이면 최종 제조되는 블랭킷에서의 실리카 에어로겔의 함량이 지나치게 낮아 목적하는 수준의 단열 효과를 기대할 수 없는 문제가 발생할 수 있으며, 30 중량%를 초과할 경우 과도한 실리카 에어로겔의 형성으로 블랭킷의 기계적 물성, 특히 유연성이 저하될 우려가 있다.
한편, 실리카 졸의 제조에 사용 가능한 알코올은 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. 이 중에서도 물 및 에어로겔과의 혼화성을 고려할 때 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 부탄올 등과 같은 탄소수 1 내지 6의 1가 알코올일 수 있다.
한편, 실리카 졸은 실리카 전구체인 전구체 용액과 물이 1:4 내지 1:1의 몰비로 포함될 수 있다. 또한, 실리카 전구체와 알코올은 1:2 내지 1:9의 중량비로 포함되는 것일 수 있으며, 바람직하게는 1:4 내지 1:6의 중량비로 포함되는 것일 수 있다. 실리카 전구체 용액이 상기 중량비를 충족하는 경우 단열 성능의 측면에서 개선 효과가 있다.
한편, 촉매화된 실리카 졸에서 사용 가능한 염기 촉매로는 수산화나트륨, 수산화칼륨 등의 무기 염기; 또는 수산화암모늄과 같은 유기 염기일 수 있다. 구체적으로 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼륨(KOH), 수산화칼슘(Ca(OH)2), 암모니아(NH3), 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, 디부탄올아민 및 피리딘으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 종 이상일 수 있으며, 바람직하게는 수산화나트륨, 암모니아, 수산화암모늄 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
상기 염기 촉매는 졸의 pH가 7 내지 11 이 되도록 하는 양으로 포함될 수 있다. 상기 실리카졸 의 pH가 상기 범위를 벗어날 경우 겔화가 용이하지 않거나, 겔화 속도가 지나치게 느려져 공정성이 저하될 우려가 있다. 또한, 상기 염기는 고체상으로 투입 시 석출될 우려가 있으므로, 상기한 알코올(극성 유기 용매)에 의해 희석된 용액상으로 첨가되는 것이 바람직할 수 있다. 이 때 상기 염기 촉매 및 알코올의 희석 비율은 부피 기준으로 1:4 내지 1:100일 수 있다.
상기와 같은 성분을 참조하여 실리카졸을 제조하는 방법을 보다 상세히 설명하면, 실리카졸 공급부재(300)에 알콕시드(alkoxide) 기반의 실리카 전구체와 물, 에탄올을 혼합하여 전구체 용액을 준비한다. 여기서 실리카 전구체가 테트라에틸 오르소실리케이트(tetraethyl orthosilicate; TEOS)인 경우 TEOS와 에탄올을 1:5 중량비를 갖도록 희석한 다음, TEOS와 물을 1:4의 몰비로 혼합한다. 다음으로 TEOS를 가수분해한다. 이때 가수분해를 촉진하기 위해 실리카 전구체 용액의 pH가 3이하가 되도록 염산을 첨가한다. 다음으로 전구체 용액에 전구체 용액의 0 내지 1 중량비에 해당하는 불투명화제 및 난연제를 투입하고 30분간 교반한다. 다음으로 0 내지 10vol%의 암모니아 에탄올 용액(염기촉매 용액)을 상기 전구체 용액에 혼합하여 실리카졸을 제조한다.
회전단계
회전단계(S40)는 구동부재(300)를 통해 겔화탱크(210)의 회전부재(215)를 회전시킨다. 그러면 회전부재(215)를 통해 겔화탱크(210)에 수용된 보빈(100)을 회전시킬 수 있고, 보빈(100)의 회전에 의해 보빈(100)에 롤 형태로 권취된 블랭킷(10)을 겔화탱크(210) 내부에서 회전시킬 수 있다. 이때 보빈(100)은 겔화탱크(210)에 구비된 2개의 회전부재(215)에 의해 안정적으로 회전시킬 수 있다.
겔화단계
겔화단계(S50)는 상기 실리카졸 공급부재(300)에 혼합된 실리카졸을 상기 겔화탱크(210)의 유입구(213)를 통해 공급한다. 그러면 겔화탱크(210)에 공급된 실리카졸이 보빈(100)에 권취된 블랭킷(10)에 함침되면서 블랭킷(10)을 겔화시킬 수 있다. 특히 보빈(100)에 권취된 블랭킷(10)은 회전하기 때문에 블랭킷(10) 전체를 균일하게 겔화시킬 수 있다.
회수단계
회수단계(S60)는 겔화가 완료되면 겔화탱크(210)의 배출구(212)를 통해 겔화실(211)에 남아 있는 실리카졸을 외부로 배출시켜서 회수한다.
에이징 단계
에이징 단계(S70)는 겔화탱크(210)의 유입구(213)를 통해 에이징부재(500)의 에이징용액을 투입하여 보빈(100)에 의해 회전하는 블랭킷(10)을 에이징한다. 즉, 1-10vol%의 암모니아와 에탄올 용액을 겔화탱크(210)에 투입하고, 겔화탱크(210)를 25~80°유지시킨 상태로 25~100분간 에이징한다. 블랭킷의 에이징이 완료되면 겔화탱크(210)의 배출구(212)를 통해 겔화실(211)에 남아 있는 에이징용액을 회수한다. 이때 블랭킷(10)은 보빈(100)에 의해 회전한 상태를 유지하여 블랭킷(10)의 표면을 효과적으로 에이징할 수 있다.
표면개질 단계
표면개질 단계(S80)는 표면개질부재(600)의 표면개질용액을 겔화탱크(210)에 투입하여 보빈(100)에 의해 회전하는 블랭킷(10)의 표면을 개질한다. 즉, 블랭킷(10)의 표면 개질을 위해 1-10vol%의 헥사메틸디실라잔(HMDS) 에탄올 희석액에서 1~24시간 동안 표면 개질을 진행하였다. 블랭킷의 표면 개질이 완료되면 겔화탱크(210)에 남아 있는 표면개질용액을 회수한다. 이때 블랭킷(10)은 보빈(100)에 의해 회전한 상태를 유지하여 블랭킷(10)의 표면을 보다 효과적으로 개질할 수 있다.
건조단계
건조단계(S90)은 건조부재(700)를 통해 겔화탱크(210) 내부 온도를 상승시켜서 겔화탱크(210)에 수용된 블랭킷(10)을 건조하여 에어로겔 블랭킷을 완성한다. 즉, 겔화탱크(210)의 유입구(213)를 통해 CO2 를 주입하고, 겔화탱크(210)의 온도를 1 시간에 걸쳐 60 ℃로 승온하고, 60 ℃, 100 bar 에서 초임계 건조를 실시한다. 초임계 건조가 완료된 겔화탱크(210)를 200 ℃로 상승시킨 상태로 블랭킷(10)을 2시간 동안 상압 건조를 진행하여 잔존하는 염과 수분을 완전히 제거한다. 그러면 소수성 실리카 에어로겔 블랭킷을 제조할 수 있다.
이때 블랭킷(10)은 보빈(100)에 의해 회전하기 때문에 블랭킷(10)의 전체를 균일하게 건조할 수 있다.
따라서 본 발명의 에어로겔 블랭킷 제조방법은 겔화탱크 내에서 블랭킷에 실리카졸을 겔화시키고, 에이징하며, 표면개질하고, 건조하여 완제품 에어로겔 블랭킷을 제조할 수 있다.
이하, 본 발명의 다른 실시예를 설명함에 있어 전술한 실시예에 기재된 구성과 동일한 기능을 가진 구성에 대해서는 동일한 구성부호를 사용하며, 중복되는 설명은 생략한다.
[본 발명의 제2 실시예에 따른 에어로겔 블랭킷 제조장치]
본 발명의 제2 실시에에 따른 에어로겔 블랭킷 제조장치는 도 11에 도시되어 있는 것과 같이, 블랭킷(blanket)(10)이 권취되는 보빈(100)을 포함하되, 상기 보빈(100)은 권취봉(110)과 지지판(120)을 포함한다.
여기서 상기 권취봉(110)의 외주면에는 블랭킷(10)의 권취 시잠점이 끼워져 고정되는 고정클립(113)을 포함한다.
즉, 고정클립(113)은 도 11을 참조하면, 탄성복원력을 가진 핀 형태를 가지고, 일단이 권취봉(110)의 외주면에 고정되고 타단이 권취봉(110)의 외주면에 탄력적으로 지지된다. 이에 따라 고정클립(113)의 타단과 권취봉(110) 사이에 블랭킷(10)의 시작점을 삽입하면 고정클립(113)의 탄성력에 의해 블랭킷(10)을 권취봉(110)의 시작점을 고정할 수 있고, 그 결과 권취봉(110)의 외주면에 블랭킷(10)을 간편하게 권취할 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 다양한 실시 형태가 가능하다.
100: 보빈
110: 권취봉
111: 중공
112: 연결구멍
113: 고정클립
120: 지지판
121: 체결홈
122: 체결구멍
123: 개방구멍
124: 결합홈
200: 본체
210: 겔화탱크
211: 겔화실
212: 배출부
213: 유입부
214: 덮개
215: 회전부재
216: 회전핸들
300: 구동부재
400: 실리카졸 공급부재

Claims (15)

  1. 블랭킷(blanket)이 권취되는 보빈;
    상기 보빈을 수용하는 겔화탱크가 구비된 본체;
    상기 겔화탱크에 수용된 보빈을 회전시키는 구동부재; 및
    상기 겔화탱크에 실리카졸을 주입하여 상기 보빈에 의해 회전하는 블랭킷에 함침시킴에 따라 상기 블랭킷을 실리카졸에 함침시켜 겔화시키는 실리카졸 공급부재를 포함하는 에어로겔 블랭킷 제조장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 보빈은, 상기 블랭킷이 권취되는 권취봉과, 상기 권취봉의 양쪽 단부에 각각 결합되고 상기 권취봉에 권취된 블랭킷의 측부를 지지하는 지지판을 포함하는 에어로겔 블랭킷 제조장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 권취봉은, 내부에 상기 겔화탱크에 주입된 실리카졸을 유입하는 중공이 형성되고, 외부에 상기 중공에 유입된 실리카졸이 권취봉 밖으로 유출되어 권취봉에 권취된 블랭킷에 함침시키는 복수개의 연결구멍이 형성되는 에어로겔 블랭킷 제조장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 지지판에는 복수개의 개방구멍이 형성되는 에어로겔 블랭킷 제조장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 겔화탱크는 내부에 구비되고 상기 보빈을 수용하는 겔화실, 외부 하단에 구비되고 겔화실과 연결되는 배출부, 외부 상단에 구비되고 겔화실과 연결되는 유입부를 포함하며,
    상기 겔화실은 상부가 덮개에 의해 개방되는 U'자 단면 형상을 가지는 에어로겔 블랭킷 제조장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 겔화탱크는 상기 겔화실의 양쪽 벽면에 구비되고, 상기 보빈의 양쪽 끝단에 결합되면서 상기 보빈을 상기 겔화실에 회전 가능하게 설치하는 회전부재를 포함하는 에어로겔 블랭킷 제조장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 보빈의 양쪽 끝단에는 결합홈이 형성되고, 상기 회전부재에는 상기 결합홈에 결합되는 결합돌기가 형성되며,
    상기 결합홈과 상기 결합돌기의 결합에 의해 상기 보빈과 회전부재은 연동하여 회전하는 에어로겔 블랭킷 제조장치.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 구동부재는 상기 겔화탱크에 구비된 어느 하나의 회전부재를 통해 상기 보빈을 회전시키는 에어로겔 블랭킷 제조장치.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 겔화탱크는 상기 겔화탱크에 구비된 나머지 하나의 회전부재와 결합되면서 상기 보빈을 회전시키는 회전핸들을 포함하는 에어로겔 블랭킷 제조장치.
  10. 청구항 3에 있어서,
    상기 권취봉은 길이방향으로 관통되는 중공이 형성된 원통 형태를 가지고, 외주면에 블랭킷이 롤 형태로 권취되는 에어로겔 블랭킷 제조장치.
  11. 청구항 3에 있어서,
    상기 연결구멍의 직경은 3mm~50mm를 가지는 에어로겔 블랭킷 제조장치.
  12. 청구항 2에 있어서,
    상기 지지판은 상기 권취봉의 단부가 결합되는 체결홈과, 상기 체결홈의 바닥면에 형성되는 체결구멍을 포함하는 에어로겔 블랭킷 제조장치.
  13. 청구항 7에 있어서,
    상기 결합돌기는 일자 형태를 가지고,
    상기 결합홈은 상기 일자 형태의 결합돌기가 결합되도록 일자 형태를 가지는 에어로겔 블랭킷 제조장치.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 본체는 상기 겔화탱크가 설치되는 제1 설치부재와, 상기 실리카졸 공급부재가 설치되는 제2 설치부재를 포함하고,
    상기 제2 설치부재는 바닥편과, 상기 바닥편에 설치되고 상기 실리카 공급부재가 상기 겔화탱크 보다 높게 위치하도록 설치되는 설치대를 포함하는 에어로겔 블랭킷 제조장치.
  15. 청구항 1에 있어서,
    상기 겔화탱크 내부에 에이징용액을 주입하여 상기 보빈에 의해 회전하는 블랭킷을 에이징하는 에이징부재, 상기 겔화탱크 내부에 표면개질용액을 주입하여 상기 보빈에 의해 회전하는 블랭킷의 표면을 개질하는 표면개질부재, 상기 겔화탱크 내부 온도를 상승시켜서 보빈에 의해 회전하는 브랭킷을 건조하는 건조부재를 더 포함하는 에어로겔 블랭킷 제조장치.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023020109A1 (zh) * 2021-08-20 2023-02-23 巩义市泛锐熠辉复合材料有限公司 制备气凝胶毡的设备及其方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120070948A (ko) 2010-12-22 2012-07-02 주식회사 화인텍 단열 성능을 지닌 소수성 실리카 에어로젤 분말의 제조방법
KR20170086831A (ko) * 2016-01-19 2017-07-27 주식회사 엘지화학 에어로겔 시트의 제조방법 및 장치
KR20170096513A (ko) * 2016-02-16 2017-08-24 주식회사 엘지화학 에어로겔 시트용 제조기
KR20170096928A (ko) * 2016-02-17 2017-08-25 주식회사 엘지화학 에어로겔 시트를 포함하는 복합시트 제조방법 및 제조장치
KR20170098592A (ko) * 2016-02-22 2017-08-30 주식회사 엘지화학 에어로겔 시트용 제조장치
KR20190021956A (ko) * 2017-08-24 2019-03-06 주식회사 엘지화학 실리카 에어로겔 블랑켓 제조방법 및 이의 제조장치

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1131270A (en) * 1914-01-07 1915-03-09 Howard L Quick Method of treating fabrics.
WO1997017308A1 (en) * 1995-11-09 1997-05-15 Aspen Systems, Inc. Flexible aerogel superinsulation and its manufacture
JP6283541B2 (ja) * 2013-03-12 2018-02-21 Ykk株式会社 染色機
KR101654795B1 (ko) * 2016-02-05 2016-09-06 김현철 고단열 에어로겔 함침 매트의 제조 방법
KR101966358B1 (ko) * 2016-02-16 2019-04-08 주식회사 엘지화학 에어로겔 시트의 제조방법 및 장치
KR101962206B1 (ko) * 2016-02-19 2019-03-27 주식회사 엘지화학 에어로겔 시트를 포함하는 복합시트 제조방법 및 제조장치
KR101968648B1 (ko) * 2016-02-19 2019-04-12 주식회사 엘지화학 에어로겔 시트의 제조방법 및 장치
KR102113324B1 (ko) * 2016-09-23 2020-05-20 주식회사 엘지화학 초고온용 실리카 에어로겔 블랭킷, 이의 제조방법 및 이의 시공방법
CN112119036B (zh) 2018-11-27 2023-09-12 株式会社Lg化学 气凝胶毡的制造方法
KR102581268B1 (ko) * 2019-09-03 2023-09-22 주식회사 엘지화학 에어로겔 블랭킷 제조방법
WO2021045483A1 (ko) * 2019-09-03 2021-03-11 주식회사 엘지화학 에어로겔 블랭킷 제조방법
CN111925186B (zh) 2020-07-11 2022-03-11 巩义市泛锐熠辉复合材料有限公司 一种硅酸铝纤维增强气凝胶毡的制备方法及浸胶反应釜

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120070948A (ko) 2010-12-22 2012-07-02 주식회사 화인텍 단열 성능을 지닌 소수성 실리카 에어로젤 분말의 제조방법
KR20170086831A (ko) * 2016-01-19 2017-07-27 주식회사 엘지화학 에어로겔 시트의 제조방법 및 장치
KR20170096513A (ko) * 2016-02-16 2017-08-24 주식회사 엘지화학 에어로겔 시트용 제조기
KR20170096928A (ko) * 2016-02-17 2017-08-25 주식회사 엘지화학 에어로겔 시트를 포함하는 복합시트 제조방법 및 제조장치
KR20170098592A (ko) * 2016-02-22 2017-08-30 주식회사 엘지화학 에어로겔 시트용 제조장치
KR20190021956A (ko) * 2017-08-24 2019-03-06 주식회사 엘지화학 실리카 에어로겔 블랑켓 제조방법 및 이의 제조장치

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