KR20220037782A - 초임계 건조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 건조 효율을 향상시킬 수 있는 실리카 습윤겔 블랭킷의 초임계 건조 방법 및 이를 포함하는 실리카 에어로겔 블랭킷의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 초임계 건조 방법에 의하면, 추가 설비 투자 및 에너지 투입 없이도 이산화탄소 사용량을 저감시켜 초임계 건조 단계의 효율성을 향상시킴으로써 보다 경제적인 방법으로 실리카 습윤겔 블랭킷을 건조시킬 수 있다.
본 발명의 초임계 건조 방법에 의하면, 추가 설비 투자 및 에너지 투입 없이도 이산화탄소 사용량을 저감시켜 초임계 건조 단계의 효율성을 향상시킴으로써 보다 경제적인 방법으로 실리카 습윤겔 블랭킷을 건조시킬 수 있다.
Description
본 발명은 초임계 건조방법에 관한 것으로, 보다 자세하게는 초임계 건조시 가압 및 감압이 반복적으로 수행되는 초임계 건조방법에 관한 것이다.
에어로겔(aerogel)은 나노입자로 구성된 고다공성 물질로서, 높은 기공률과 비표면적, 그리고 낮은 열 전도도를 가져 고효율의 단열재, 방음재 등의 용도로 주목 받고 있다. 이러한 에어로겔은 다공성 구조로 인해 매우 낮은 기계적 강도를 갖기 때문에 기존의 단열섬유인 무기섬유 또는 유기섬유 등의 섬유상 블랭킷에 에어로겔을 함침하여 결합시킨 에어로겔 복합체가 개발되고 있다.
이중에서도 실리카 에어로겔은 고다공성 물질로서, 높은 기공률(porosity)과 비표면적, 그리고 낮은 열 전도도(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 연구결과로 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 블랑켓 또는 에어로겔 시트 등과 같은 형태로 제품화되고 있다.
일례로, 실리카 에어로겔을 이용한 실리카 에어로겔 블랭킷의 경우, 실리카 졸의 제조 공정, 겔화 공정, 숙성(aging) 공정, 표면개질 공정 및 건조 공정을 통해 제조된다.
상기 건조 공정은 실리카 에어로겔 블랭킷을 제조하기 위한 일 단계로서, 실리카 습윤겔 블랭킷의 기공 구조를 그대로 유지하면서 용매를 제거하는 건조 공정을 통해 수행될 수 있고, 상기 건조 공정으로는 상압 건조 또는 초임계 건조 공정에 의할 수 있다.
상압 건조 공정은 고압의 반응 조건 및 초임계 건조를 위한 특수한 고압 설비 등이 필요하지 않아 공정이 간단하고 경제적인 측면이 있지만, 물 또는 유기용매가 고온에서 증발함에 따라, 초임계 건조 대비 겔의 내부 기공 구조의 무너짐이 현저히 발생하여 단열 성능이 급격히 저하되는 문제가 있을 수 있다. 또한 상기 문제는 표면장력이 낮은 유기용매로의 치환 없이 바로 건조하는 경우에는 더욱 심화된다.
에어로겔 내의 다공성을 유지하고 건조 시 수축을 방지하기 위해서는 초임계 상태의 이산화탄소를 사용하는 초임계 건조 공정을 이용할 수 있다. 초임계 건조는 초임계 상태의 이산화탄소를 고압 반응기에 투입하여 겔화(gelation)가 완료된 블랭킷 제품 내의 용매를 추출하여 건조를 진행하는 것이다. 초임계 건조 방식은 에어로겔의 3차원 구조를 유지시켜주기 때문에, 단열성능이 우수한 제품의 제조가 가능하다.
한편, 초임계 건조 공정의 건조 효율을 보다 향상시키기 위해, 이산화탄소의 확산 속도를 개선하여 용매와 이산화탄소의 치환을 보다 용이하게 하고자 하는 시도가 있었다. 일례로 초임계 건조 공정 중 진동(pulse)을 가하여 이산화탄소의 확산성을 높이고자 하는 기술이 연구된 바 있다. 그러나, 이러한 기술은 별도의 설비나 장치의 개발이 요구되기 때문에 많은 비용과 노력이 필요하여, 보다 간편한 방법으로 건조 효율을 증가시키고자 하는 방법의 개발은 여전히 필요한 실정이다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 초임계 건조 단계에서 이산화탄소 사용량을 줄이고 건조 효율을 향상시키기 위한 것으로서, 구체적으로 초임계 건조시 가압과 감압을 반복적으로 수행하여 건조 효율을 극대화할 수 있는 초임계 건조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 해결하고자 하는 과제는 상기 초임계 건조시키는 단계를 포함하여 초임계 건조 효율이 극대화되어 균일하고 우수한 물성을 가지는 실리카 에어로겔 블랭킷을 제조할 수 있는 실리카 에어로겔 블랭킷의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여, (1) 습윤겔이 투입된 초임계 건조기에 초임계 유체를 주입하고 가압하는 단계; (2) 가압에 의해 도달한 압력을 유지하는 단계; (3) 상기 초임계 건조기를 감압한 후 가압하는 단계; 및 (4) 상기 초임계 건조기를 감압하는 단계를 포함하며, 상기 단계 (1) 내지 (4)는 순차적으로 수행되고, 상기 단계 (2) 및 (3)은 7회 이상 반복 수행되며, 상기 단계 (2)의 압력을 유지하는 단계는 가각 1분 내지 30분간 실시되는 초임계 건조 방법을 제공한다.
본 발명의 초임계 건조 방법에 의하면, 추가 설비 투자 및 에너지 투입 없이도 이산화탄소 사용량을 저감시켜 초임계 건조 단계의 효율성을 향상시킴으로써 보다 경제적인 방법으로 초임계 건조 방법이 수행될 수 있고, 구체적으로 본 발명의 초임계 건조 방법을 실리카 습윤겔 블랭킷의 건조에 이용할 경우 균일하고 우수한 물성을 가지는 실리카 에어로겔 블랭킷을 제조할 수 있다.
도 1은 실시예 1 및 3에서의 초임계 건조 과정에서의 시간에 따른 압력 변화를 그래프로 나타낸 것이다.
이하, 본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명의 설명 및 청구범위에서 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.
실리카 습윤겔 블랭킷의 건조를 위해 초임계 건조 방식을 이용할 경우, 이산화탄소의 우수한 확산성(diffusivity)에도 불구하고 실리카 습윤겔 블랭킷의 메조-다공성(meso-porous)구조로 인해 이산화탄소의 확산에 많은 시간이 소요된다. 또한, 이산화탄소를 초임계 추출기(extractor)에 연속적으로 공급하여 초임계 건조 공정을 수행할 경우, 이산화탄소가 고르게 흐르지 못하고 일부 구역으로 치우쳐서 흐르는 채널링(channeling) 현상이 일어나게 되며, 이로 인해 초임계 건조 공정의 건조 효율이 더욱 저하되고 실리카 습윤겔 블랭킷을 균일하게 건조하기가 어려워, 최종적으로 제조되는 실리카 에어로겔 블랭킷의 물성까지 저하시키는 문제점이 있다.
이에, 본 발명에서는 이산화탄소의 절대적인 사용량을 감소시키고, 이와 동시에 이산화탄소 사용량 대비 치환되는 알코올 용매량을 증가시킴으로써, 초임계 건조 공정의 건조 효율을 대폭 증가시켰다. 또한, 이산화탄소의 절대적인 사용량을 감소시킴으로써, 이산화탄소의 재활용을 위해 필요한 냉각(cooling) 및 가열(heating) 에너지, 이에 소요되는 비용 또한 감소시킨 것이 특징이다.
본 발명의 초임계 건조 방법은 (1) 습윤겔이 투입된 초임계 건조기에 초임계 유체를 주입하고 가압하는 단계; (2) 가압에 의해 도달한 압력을 유지하는 단계; (3) 상기 초임계 건조기를 감압한 후 가압하는 단계; 및 (4) 상기 초임계 건조기를 감압하는 단계를 포함하는 것으로, 상기 단계 (1) 내지 (4)의 과정은 순차적으로 수행되고, 상기 단계 (2) 및 (3)은 7회 이상 반복 수행되며, 상기 단계 (2)의 압력을 유지하는 단계는 각각 1분 내지 30분간 실시되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 초임계 건조 방법은 초임계 건조기를 이용하는 것으로 상기 초임계 건조기는 초임계 추출기라고도 지칭되며, 초임계 유체를 이용하여 실리카 습윤겔 블랭킷의 초임계 건조가 수행되는 고압의 장치를 의미한다.
본 발명의 초임계 건조 방법은 (1) 습윤겔이 투입된 초임계 건조기에 초임계 유체를 주입하고 가압하는 단계; (2) 가압에 의해 도달한 압력을 유지하는 단계; (3) 상기 초임계 건조기를 감압한 후 가압하는 단계; 및 (4) 상기 초임계 건조기를 감압하는 단계를 포함하며, 상기 (1) 내지 (4)의 과정이 순차적으로 수행되되, 상기 단계 (2)의 압력을 유지하는 단계 및 단계 (3)의 초임계 건조기를 감압한 후 가압하는 과정이 7회 이상 반복 수행되는 것이다. 예컨대, 단계 (1)에서 초임계 건조기의 가압이 이루어진 후, 단계 (2)에서 가압에 의해 도달한 압력을 유지한 다음, 단계 (3)에서 감압과 가압이 이루어지며, 다시 단계 (2)에서 가압에 의해 도달한 압력 상태를 유지한 다음, 단계 (3)에서 감압과 가압이 이루어지는 과정을 반복 수행한 후, 상기 단계 (2) 및 (3)이 총 7회 이상 수행되면 단계 (4)의 감압이 이루어지게 된다. 즉, 본 발명의 초임계 건조 방법은 일단 가압이 이루어진 초임계 건조기 내부의 압력을 유지한 후, 이를 감압시킨 후 다시 가압하고 압력을 유지하는 과정이 총 7회 이상 이루어지는 것이며, 본 발명의 초임계 건조 방법은 이와 같이 가압된 상태를 유지하고, 다시 감압 및 가압하는 과정을 반복하여 건조 효율을 극대화함으로써 초임계 건조시 초임계 상태의 이산화탄소를 연속적으로 공급하는 플러싱(flushing) 과정 없이도 효과적으로 초임계 건조가 이루어지도록 할 수 있다.
초임계 건조기에 이산화탄소를 연속해서 공급할 경우, 계속해서 흐르는 이산화탄소로 인해 추출기 내부의 온도는 낮아지게 되며 이로 인해 초임계 건조 단계의 효율은 저하된다. 또한, 초임계 추출기 내부에서는 이산화탄소가 편향되게 흐르는 채널링 현상이 나타난다. 상기 채널링 현상은 유체가 충전물의 층을 균일하게 분산하여 흐르지 않고 일부분을 통로로 하여 불균일하게 흐르는 현상을 의미하는데, 초임계 추출기 내부의 이산화탄소 흐름 역시 마찬가지로 추출기 내 일부 부분으로만 치우쳐서 흐르는 경향이 나타난다. 이 때, 초임계 건조 공정의 전 과정 동안 이산화탄소를 연속해서 공급할 경우, 채널링 현상에 의해 이산화탄소가 특정 부분으로만 치우쳐서 흐르는 현상이 가속화되고 이를 제어할 수 없게 되어, 궁극적으로는 초임계 건조 공정의 건조 효율이 급격히 저하되는 문제가 있다.
본 발명의 초임계 건조 방법은 가압 유지, 및 감압 후 가압 과정을 반복하여 건조 효율을 극대화함으로써, 상기 초임계 유체를 건조기로 연속적으로 주입하고 연속적으로 추출하는 플러싱(flushing) 단계를 포함하지 않는 방법을 통해서도 효과적으로 초임계 건조가 이루어질 수 있다. 본 발명의 초임계 건조 방법은, 초임계 유체를 주입하고 가압한 후 가압된 상태를 유지하여 습윤겔 내부의 용매가 초임계 유체로 치환되도록 하고, 감압하는 단계를 통해 초임계 유체가 습윤겔로부터 빠져나오도록 한 후, 다시 가압하고 압력을 유지함으로써 습윤겔 내부의 용매를 초임계 유체로 치환하는 방법을 통해 보다 효과적으로 초임계 건조가 이루어지도록 할 수 있다.
본 발명에서 상기 단계 (2) 및 (3)은 80 bar 내지 200 bar의 압력 범위에서 실시될 수 있고, 구체적으로 90 bar 내지 190 bar, 더욱 구체적으로 100 bar 내지 180 bar의 압력 범위에서 실시될 수 있다. 즉, 본 발명의 일례에 있어서, 초임계 건조 과정은 상기 압력 범위에서 실시될 수 있다. 상기 초임계 건조시 압력이 지나치게 낮을 경우 초임계 유체, 예컨대 이산화탄소가 초임계 영역을 벗어나 추출 효율이 저하되며, 초임계 건조를 이용하여 실리카 습윤겔을 건조할 경우 실리카 습윤겔의 기공 내 외부 간의 계면 장력(interfacial tension)의 증가로 겔이 수축될 수 있고, 반면 상기 초임계 건조시 압력이 지나치게 높을 경우에는 높은 압력에서의 초임계 유체, 예컨대 이산화탄소의 밀도는 큰 차이가 없으므로 추출 효율은 유사한 정도이지만 초임계 유체를 고압으로 하기 위한 위험성이 증대하고 이를 위한 비용이 증가할 수 있다. 따라서, 상기 압력 범위에서 초임계 건조가 이루어지는 것이 보다 효과적이며, 본 발명에서의 감압 및 가압이 상기 압력 범위 내에서 이루어지도록 하여 초임계 건조 효율을 높이면서도 습윤겔의 기공 수축 등의 문제를 방지할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 초임계 건조 방법은 이산화탄소를 연속적으로 펌핑하고 다시 응축하여 순환시키는 과정이 필요한 플러싱(flushing) 단계가 수행되지 않으면서도 안전하고 낮은 에너지 비용으로 효과적으로 초임계 건조가 이루어지도록 할 수 있다.
본 발명의 일례에 따른 초임계 건조 방법은, 상기 단계 (2) 및 (3)이 7회 이상 반복 수행되며, 구체적으로 상기 단계 (2) 및 (3)의 과정은 7회 내지 100회, 더욱 구체적으로 9회 내지 50회 수행될 수 있다. 상기 가압 유지 후, 감압 및 가압을 반복함에 따른 건조 효율의 증대를 위해서 상기 (2) 및 (3)의 과정은 7회 이상 수행되며, 감압 및 가압시의 압력 변화를 고려하여 회수를 조절할 수 있다. 예컨대, 감압시의 압력과 가압시의 압력의 편차를 크게 할 경우 상기 (2) 및 (3)의 과정의 총 회수는 상기 범위 내에서 작게 조절될 수 있으며, 감압시의 압력과 가압시의 압력의 편차를 작게 할 경우 상기 (2) 및 (3)의 과정의 총 회수는 상기 범위 내에서 크게 조절될 수 있다.
상기 단계 (2)에서 압력을 유지하는 단계는 각각 1회의 과정이 1분 내지 30분간 이루어질 수 있고, 구체적으로 2분 내지 20분간 이루어질 수 있으며, 더욱 구체적으로 3분 내지 15분간 이루어질 수 있다. 상기 압력을 유지하는 단계의 시간이 너무 짧을 경우 습윤겔의 기공 내에 포함된 용매와 초임계 유체의 용매 치환이 부족하여 초임계 건조 효율이 떨어질 수 있고, 시간이 길어질 경우 용매 치환은 잘 이루어지나 전체 초임계 건조 시간이 지나치게 길어질 수 있으므로, 상기 시간 범위가 효과적으로 초임계 건조가 이루어질 수 있는 적절한 시간 범위일 수 있다.
상기 단계 (2)에서 압력을 유지하는 단계에 소요되는 시간은 상기 (2) 및 (3)의 과정이 반복되는 총 회수에 맞춰 조절될 수 있으며, 예컨대 상기 (2) 및 (3)의 과정이 이루어지는 총 회수가 적을 경우 상기 단계 (2)에서 압력을 유지하는 단계에 소요되는 시간을 증가시킬 수 있고, 상기 (2) 및 (3)의 과정이 이루어지는 총 회수가 많을 경우 상기 단계 (2)에서 압력을 유지하는 단계에 소요되는 시간을 감소시킬 수 있다. 이로써, 본 발명의 초임계 건조 방법에서 상기 (2) 및 (3)의 과정이 이루어지는 총 시간은 상기 (2) 및 (3)가 반복되는 총 회수에 관계 없이 유사한 수준이 되도록 조절될 수 있으며, 이로써 전체 초임계 건조에 소요되는 시간이 일정한 시간 범위를 만족할 수 있다. 본 발명의 일례에 있어서, 상기 단계 (1) 내지 (4)를 통해 전체 초임계 건조에 소요되는 시간은 3.5시간 내지 7시간일 수 있고, 구체적으로 4시간 내지 6시간일 수 있으며, 더욱 구체적으로 4.5시간 내지 5.5시간일 수 있다. 상기 단계 (2) 및 (3)의 총 회수 및 상기 단계 (2)에서 가압 후 압력을 유지하는 시간을 조절하여 전체 초임계 건조 시간을 상기 범위가 되도록 조절할 수 있다.
본 발명의 일례에 있어서, 상기 단계 (1) 및 (3)에서의 가압은 초임계 건조기 내부 압력이 170 bar 내지 200 bar가 되도록 실시될 수 있으며, 구체적으로 상기 압력 범위는 170 bar 내지 190 bar, 더욱 구체적으로 상기 압력 범위는 175 bar 내지 185 bar일 수 있다.
또한, 상기 단계 (3)에서의 감압은 초임계 건조기 내부 압력이 80 bar 내지 160 bar가 되도록 실시될 수 있으며, 구체적으로 상기 압력 범위는 90 bar 내지 160 bar, 더욱 구체적으로 상기 압력 범위는 100 bar 내지 150 bar일 수 있다.
상기 단계 (1) 및 (3)에서의 가압과 상기 단계 (3)에서의 감압이 상기 압력 범위를 만족함으로써 가압시와 감압시의 압력 차로 인해 더욱 효과적으로 초임계 건조가 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명의 일례에 있어서, 상기 단계 (3)의 초임계 건조기를 감압한 후 가압하는 과정은 각 1회의 과정이 3분 내지 30분간 이루어질 수 있고, 구체적으로 5분 내지 25분간 이루어질 수 있으며, 더욱 구체적으로 5분 내지 15분간 이루어질 수 있다. 상기 단계 (3)의 초임계 건조기를 감압한 후 가압하는 과정이 이루어지는 시간 범위가 상기 범위를 만족할 경우, 감압하는 단계를 통해 용매 및 초임계 유체가 습윤겔로부터 빠져나오도록 한 후, 가압함으로써 습윤겔 내부의 용매를 초임계 유체로 치환하는 과정이 적절한 시간 내에 더욱 효과적으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 초임계 건조 방법의 일례에 있어서, 초임계 건조, 즉 상기 단계 (1) 내지 (4)는 40 내지 100℃의 온도, 구체적으로 50 내지 90℃, 더욱 구체적으로 60 내지 80℃의 온도에서 수행될 수 있다. 또한, 본 발명의 초임계 건조 방법은, 상기 초임계 건조기 내부에 건조 대상이 되는 물질, 예컨대 실리카 습윤겔 블랭킷을 위치시키기 전에, 초임계 건조기 내부를 승온시키는 단계가 수행될 수 있다.
본 발명의 일례에 있어서, 상기 단계 (4)의 갑압은 상기 초임계 건조기 내부의 압력이 상압이 되도록 실시될 수 있다.
본 발명의 초임계 건조 방법은 구체적으로 실리카 습윤겔 블랭킷의 초임계 건조 방법일 수 있으며, 상기 초임계 유체는 이산화탄소일 수 있다.
이산화탄소는 상온 및 상압에서는 기체 상태이지만 임계점(supercritical point)이라고 불리는 일정한 온도 및 고압의 한계를 넘으면 증발 과정이 일어나지 않고 기체와 액체의 구별을 할 수 없는 임계 상태가 되며, 이 임계 상태에 있는 이산화탄소를 초임계 이산화탄소라고 한다. 일반적으로, 초임계 이산화탄소를 이용한 초임계 건조 공정에서는 초임계 건조기 안에 실리카 겔을 넣고 액체 상태의 이산화탄소를 공급한 다음, 초임계 건조기 내부의 온도 및 압력을 높여 이산화탄소를 초임계 상태로 전환시킨 후 초임계 건조 공정을 진행한다. 이 경우, 이산화탄소를 초임계 상태로 만들기까지의 시간이 다소 오래걸리며, 초임계 추출기 중심부와 외부의 온도 편차가 발생하게 되어 건조 효율이 떨어질 뿐만 아니라 운전에 소요되는 비용 또한 증가하게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 액체 상태의 이산화탄소를 초임계 건조기에 공급하지 않고 초임계 건조기의 온도 및 압력을 높이는 단계를 먼저 거침으로써, 이산화탄소가 초임계 건조기에 공급된 직후 초임계 상태에 다다르게 하여 초임계 건조 공정에 걸리는 시간을 단축시키고, 초임계 건조기 중심부와 외부의 온도 편차를 감소시킬 수 있다. 이를 위해 상기 초임계 건조기에 공급되는 이산화탄소는 50 내지 100℃, 바람직하게는 60 내지 80℃, 보다 바람직하게는 70 내지 80℃의 온도를 가지는 것이 사용될 수 있다.
본 발명의 일례에 따른 초임계 건조 방법은, 예컨대 초임계 추출기 내부를 상기 온도로 승온시킨 후, 이산화탄소를 공급하면서 상기 압력으로 승압시키고 가압 상태를 유지한 다음, 상기 초임계 건조기를 감압한 후 가압하고 상기 가압 상태를 유지하는 과정을 반복 수행한 후, 상기 초임계 건조기를 감압하는 과정을 통하여 실리카 습윤겔 블랭킷을 초임계 건조시킬 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일례에 따른 초임계 건조 방법은 초임계 유체를 건조기로 연속적으로 주입하고 연속적으로 추출하는 플러싱 단계(flushing)를 포함하지 않을 수 있으며, 상기 플러싱 단계를 포함하지 않으면서도 효과적으로 초임계 건조가 이루어지도록 할 수 있다.
실리카 에어로겔 블랭킷의 제조방법
본 발명은 또한 실리카 졸을 준비하는 단계; 상기 실리카 졸을 블랭킷 기재에 함침시키고 겔화하는 단계; 상기 겔화 반응에 의해 형성된 실리카 습윤겔 블랭킷을 표면개질하는 단계; 및 상기 실리카 습윤겔 블랭킷을 초임계 건조시키는 단계를 포함하고, 상기 초임계 건조시키는 단계는 전술한 초임계 건조 방법에 의한 것인, 실리카 에어로겔 블랭킷의 제조방법을 제공한다.
1) 실리카 졸을 준비하는 단계
본 발명의 실리카 졸은 실리카 전구체, 알코올 및 산성 수용액을 혼합하여 제조되는 것일 수 있다.
상기 실리카 전구체는 실리콘 함유 알콕사이드계 화합물일 수 있으며, 구체적으로 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), 트리메틸 에톡시실란(trimethyl ethoxysilane; TMES) 또는 이들의 혼합물일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
상기 실리카 전구체는 실리카 졸 내 포함되는 실리카(SiO2)의 함량이 0.1 wt% 내지 30 wt%가 되도록 하는 양으로 사용될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 상기 실리카의 함량이 0.1 wt% 미만이면 최종 제조되는 실리카 에어로겔 블랭킷에서 실리카 에어로겔의 함량이 지나치게 낮아 목적하는 수준의 단열 효과를 기대할 수 없는 문제가 있으며, 30 wt%를 초과할 경우 과도한 실리카 에어로겔의 형성으로 블랭킷의 기계적 물성, 특히 유연성이 저하될 우려가 있다.
상기 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 알코올, 예컨대 에탄올일 수 있다.
상기와 같은 알코올(극성 유기용매)은 표면개질 반응을 촉진시키는 동시에 최종 제조되는 실리카 에어로겔에서의 소수화도를 고려하여, 통상의 기술자가 적절한 함량으로 사용할 수 있다.
상기 산성 수용액은 후술하는 실리카 졸의 겔화를 촉진시킬 수 있다. 산성 수용액에 포함되는 산 촉매는 구체적으로 질산, 염산, 아세트산, 황산 및 불산 등과 같은 1종 이상의 무기산을 포함할 수 있으며, 이후 실리카 전구체의 수화를 촉진시킬 수 있도록 하는 함량으로 사용할 수 있다.
2) 실리카 졸을 블랭킷 기재에 함침시키고 겔화하는 단계
본 단계는 실리카 겔 복합체를 제조하기 위한 것으로서, 상기 실리카 졸에 염기 촉매를 첨가한 후 블랭킷용 기재에 함침시켜 수행할 수 있다.
본 발명에서, 겔화(gelation)란 실리카 전구체 물질로부터 망상 구조를 형성시키는 것일 수 있으며, 상기 망상 구조(network structure)는 원자 배열이 1종 혹은 그 이상의 종류로 되어 있는 어떤 특정한 다각형이 이어진 평면 그물 모양의 구조 또는 특정 다면체의 정점, 모서리, 면 등을 공유하여 3 차원 골격구조를 형성하고 있는 구조를 나타내는 것일 수 있다.
상기 겔화 반응을 유도하기 위하여 사용 가능한 염기 촉매는 실리카 졸의 pH를 증가시켜 겔화를 촉진하는 역할을 한다.
상기 염기 촉매로는 수산화나트륨, 수산화칼륨 등의 무기 염기; 또는 수산화암모늄과 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, 둘 이상의 혼합물이 사용될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 염기는 수산화암모늄(NH4OH)일 수 있다.
상기 염기 촉매는 실리카 졸의 pH가 4 내지 8이 되도록 하는 양으로 포함될 수 있다. 상기 실리카 졸의 pH가 상기 범위를 벗어날 경우 겔화가 용이하지 않거나, 겔화 속도가 지나치게 느려져 공정성이 저하될 우려가 있다. 또한, 상기 염기는 고체상으로 투입시 석출될 우려가 있으므로, 상기한 알코올(극성 유기용매)에 의해 희석된 용액상으로 첨가되는 것이 바람직할 수 있다.
본 발명의 실리카 졸의 겔화는 블랭킷용 기재에 실리카 졸이 함침된 상태에서 일어날 수 있다.
상기 함침은 블랭킷용 기재를 수용할 수 있는 반응 용기 내에서 이루어질 수 있으며, 상기 반응 용기에 실리카 졸을 붓거나, 실리카 졸이 담긴 반응 용기 내에 블랭킷용 기재를 넣어 적시는 방법으로 침적시킬 수 있다. 이 때 블랭킷용 기재와 실리카 졸의 결합을 좋게 하기 위해 블랭킷용 기재를 가볍게 눌러 충분히 함침되도록 할 수 있다. 이후 일정한 압력으로 블랭킷용 기재를 일정 두께로 가압하여 잉여의 실리카 졸을 제거하여 이후의 건조 시간을 줄일 수도 있다.
상기 블랭킷용 기재는 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. 구체적으로 상기 블랭킷용 기재는 블랭킷용 기재 내로 실리카 에어로 겔의 삽입이 용이한 공간 또는 공극을 포함함으로써 단열 성능을 보다 향상시킬 수 있는 섬유일 수 있으며, 낮은 열 전도도를 갖는 것을 사용할 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 있다.
3) 상기 겔화 반응에 의해 형성된 실리카 습윤겔을 표면개질하는 단계
실리카 에어로겔 블랭킷에서, 실리카 표면에는 실라놀기(Si-OH)가 존재하여 이의 친수성 때문에 공기 중의 물을 흡수하게 되어 열 전도도가 점차 높아지는 단점이 있다. 따라서, 낮은 열 전도도를 유지하기 위해서는 실리카 습윤겔 블랭킷 표면을 미리 소수성으로 개질할 필요성이 있다.
상기 표면개질은 극성 용매 및 유기실란 화합물을 포함하는 표면개질제에 의해 이루어질 수 있다.
상기 극성 용매는 메탄올, 에탄올 또는 이소프로필알코올 등을 사용할 수 있으며, 상기 유기실란 화합물은 트리메틸클로로실란(trimethylchlorosilane, TMCS), 헥사메틸디실라잔(hexamethyldisilazane, HMDS), 메틸트리메톡시실란(methyltrimethoxysilane), 트리메틸에톡시실란(trimethylethoxysilane), 에틸트리에톡시실란(ethyltriethoxysilane), 또는 페닐트리에톡시실란(phenyltriethoxysilane) 등을 사용할 수 있다.
상기 표면개질은 실리카 졸 제조 시 소수화기를 포함하는 전구체를 단독 또는 혼합 사용할 경우 생략 가능하다. 상기 표면개질을 수행하기 전 숙성 과정을 거칠 수 있다. 상기 숙성은 임의적인 단계로서, 상기 실리카 습윤겔을 적당한 온도에서 방치하여 화학적 변화가 완전히 이루어지도록 함으로써, 망상구조를 더욱 견고하게 형성시키고 기계적 안정성 또한 강화시킬 수 있다.
본 발명의 숙성 단계는 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼륨(KOH), 수산화암모늄(NH4OH), 트리에틸아민, 피리딘 등의 염기성 촉매를 유기용매에 1 내지 10% 농도로 희석시킨 용액 내에서, 50 내지 90℃의 온도에서 1 내지 10시간 동안 방치시켜 수행될 수 있다.
4) 실리카 습윤겔을 초임계 건조시키는 단계
상기 실리카 습윤겔을 초임계 건조시키는 단계는, 상기 본 발명의 실리카 습윤겔 블랭킷의 초임계 건조 방법에 의한 것이다.
실리카 습윤겔 블랭킷의 초임계 건조 방법에 대해서는 전술한 바와 같다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 실리카 에어로겔 블랭킷의 제조방법은, 초임계 건조시키는 단계 전 세척하는 단계를 추가로 수행할 수 있다. 상기 세척은 반응 중 발생된 불순물(미반응물, 부산물 등) 및 초임계 건조 중 이산화탄소와 반응하여 탄산암모늄 염을 발생할 수 있는 잔류 암모니아 등을 제거하여 고순도의 소수성의 실리카 에어로겔을 얻기 위한 것으로, 비극성 유기용매를 이용한 희석공정 또는 교환공정으로 수행할 수 있다.
실리카 에어로겔 블랭킷
본 발명의 실리카 에어로겔 블랭킷의 제조방법에 의해 제조되는 실리카 에어로겔 블랭킷(silica aerogel blanket)은 실리카 에어로겔 소재를 블랭킷용 기재로서 섬유 등과 복합화하여 매트리스나 시트 형태로 만든 것을 의미하는 것으로, 유연성이 있어 굽히거나 접거나 또는 자를 수 있는 특징을 가진다. 실리카 에어로겔은 다공성으로 인한 단열 특성을 부여하며, 섬유 등과 같은 블랭킷용 기재는 실리카 에어로겔 블랭킷의 유연성과 기계적인 강도를 강화하는 역할을 한다.
본 발명의 실리카 에어로겔 블랭킷의 제조방법에 의해 제조되는 실리카 에어로겔 블랭킷은 낮은 열 전도도를 가지는 것으로 상기 열 전도도(thermal conductivity)는 두 표면 사이에 온도차를 가지는 물질 또는 합성물의 어느 한 측면 상의 두 표면 사이에서, 특정 매질을 통해 열이 이동하는 정도를 나타낸다. 구체적으로, 열 전도도는 단위 시간당 및 단위 면적당 전달된 열 에너지를 온도 차이로 나눈 값으로 측정된다.
상기 열 전도도가 낮다는 것은 열을 외부에 빼앗기지 않고 보존하고자 하는 경향이 강한 것으로, 실리카 에어로겔 블랭킷의 열 전도도가 낮은 것은 그만큼 단열 성능이 우수하는 것을 의미할 수 있다.
다공성 물질에서의 열전달에 영향을 끼치는 요인으로는 크게 밀도와 구조가 있다. 즉, 동일한 미세구조를 갖는 물질이라도 고밀도인 경우 기공의 구조에 따라 열 전도도는 달라진다. 또한 열 전도에 영향을 미치는 미세구조 내의 인자들로서는 결정립 형태, 상의 양, 결정립 배향 및 기공율 등이 있다.
초임계 건조 공정에서 이산화탄소가 계속해서 연속적으로 공급될 경우, 이산화탄소의 채널링 현상으로 인해 실리카 습윤겔의 기공 내부까지 충분히 건조되지 않아, 실리카 에어로겔 블랭킷의 물성 저하를 초래하여, 열 전도도가 높게 나타난다.
본 발명의 에어로겔 블랭킷은 각종 산업용 설비의 배관이나 공업용 로와 같은 보온보냉용 플랜트 시설은 물론, 항공기, 선박, 자동차, 건축 구조물 등의 단열재, 보온재, 또는 불연재로서 유용하게 사용될 수 있다.
실시예
이하, 실시예에 의하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로 이들만으로 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
제조예 1
75% 수화된 테트라에틸오르소실리케이트(HTEOS)(실리카 농도 19~20 중량%), 에탄올 및 물을 1:2.7:0.3의 중량비로 혼합하여 실리카 졸을 제조하였다. 상기 실리카 졸에 NaOH(33%)와 물을 1:3.3의 중량비로 혼합한 염기 촉매 용액을 첨가한 후 유리 섬유(glass fiber)에 함침시켜 겔화를 유도하였다. 겔화 완료 후, 실리카 졸 부피 대비 80 내지 90 %의 트리메틸에톡시실란(TMES) 용액(2~10 vol%)을 이용하여 50 내지 80℃의 온도에서 3시간 방치하여 숙성시켜 실리카 습윤겔 블랭킷 롤을 제조하였다.
제조예 2
75% 수화된 테트라에틸오르소실리케이트(HTEOS)(실리카 농도 19~20 중량%), 에탄올 및 물을 1:2.3:0.4의 중량비로 혼합하여 실리카 졸을 제조하였다. 상기 실리카 졸에 에탄올:암모니아수=210:1의 중량비로 혼합한 염기 촉매 용액을 첨가한 후 유리 섬유(glass fiber)에 함침시켜 겔화를 유도하였다. 겔화 완료 후, 실리카 졸 부피 대비 80 내지 90%의 헥사메틸디실라잔(HMDS) 용액(2~10 vol%)을 이용하여 50 내지 80℃의 온도에서 3시간 방치하여 숙성시켜 실리카 습윤겔 블랭킷 롤을 제조하였다.
실시예 1
상기 제조예 1에서 제조된 실리카 습윤겔 블랭킷을 초임계 건조기 부피의 60 vol%가 되도록 투입한 후, 15분간 75℃의 이산화탄소를 180 bar에 도달할 때까지 투입 후, 180 bar에서 15분 동안 유지시켰다. 이후 압력을 100 bar로 감압한 후 다시 180 bar로 가압하였으며, 이 과정은 15분 동안 이루어졌다. 180 bar에서 15분간 유지한 후, 압력을 15분간 100 bar로 감압한 후 다시 180 bar로 가압하고 180 bar에서 15분간 유지하였다. 상기 압력을 100 bar로 감압한 후 다시 180 bar로 가압하는 과정을 총 9회 수행하였으며, 9회째의 감압 및 가압 후, 상압으로 감압시켜 실리카 에어로겔 블랭킷을 제조하였다.
실시예 2
상기 제조예 1에서 제조된 실리카 습윤겔 블랭킷을 초임계 건조기 부피의 60 vol%가 되도록 투입한 후, 15분간 75℃의 이산화탄소를 180 bar에 도달할 때까지 투입 후, 바로 150 bar로 감압하였다. 가압부터 감압까지 3분 소요되었다. 이후 압력을 다시 180 bar로 가압하고 유지시간 없이 150 bar로 감압하는 과정을 3분 동안 진행하였다. 이 과정을 총 50회 수행하였으며, 50회 반복 수행 후 상압으로 감압시켜 실리카 에어로겔 블랭킷을 제조하였다.
실시예 3
제조예 1에서 제조된 실리카 습윤겔 블랭킷 롤을 대신하여 상기 제조예 2에서 제조된 실리카 습윤겔 블랭킷 롤을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 마찬가지 방법으로 실리카 에어로겔 블랭킷을 제조하였다.
도 1에 상기 실시예 1과 실시예 3에서의 초임계 건조 과정에서의 시간에 따른 압력 변화를 그래프로 나타내었다.
실시예 4
제조예 1에서 제조된 실리카 습윤겔 블랭킷 롤을 대신하여 상기 제조예 2에서 제조된 실리카 습윤겔 블랭킷 롤을 사용한 것을 제외하고는 실시예 2와 마찬가지 방법으로 실리카 에어로겔 블랭킷을 제조하였다.
비교예 1
제조예 1에서 제조된 실리카 습윤겔 블랭킷 롤을 70℃로 승온된 70 L의 제1 초임계 추출기에 투입한 후, 75℃의 이산화탄소를 160 bar에 도달할때까지 투입 후 20분 동안 유지시켰다. 이어서, 또 다른 실리카 습윤겔 블랭킷 롤을 70℃로 승온된 제2 초임계 추출기에 투입한 후, 75℃의 이산화탄소를 160 bar에 도달할때까지 투입 후 20분 동안 유지시켰다. 이후, 제1 초임계 추출기에 20분 동안 이산화탄소를 공급하면서, 제2 초임계 추출기에는 이산화탄소를 공급하지 않았다. 20분 경과 후, 제1 초임계 추출기의 이산화탄소 공급을 중단하고, 제2 초임계 추출기에 이산화탄소를 20분간 공급하였다.
상기 40분의 과정을 1회로 보아, 이를 총 4회 반복하였다. 즉, 총 160분(2시간 40분) 동안 각 초임계 추출기에서의 이산화탄소 공급과 중단을 20분 간격으로 4회 반복 수행하였다.
이후, 추출기 하부를 통해 추출된 에탄올을 회수하였다. 이후 1시간에 걸쳐 추출기 하부에서 이산화탄소를 배출(venting)하고, 150 ℃의 오븐에서 추가로 상압 건조하여 실리카 에어로겔 블랭킷을 제조하였다.
비교예 2
제조예 2에서 제조된 실리카 습윤겔 블랭킷 롤을 70℃로 승온된 7.2 L의 초임계 건조기에 투입한 후, 15분간 75℃의 이산화탄소를 160 bar에 도달할 때까지 투입하였다. 160 bar에 도달하면 이산화탄소를 75분간 연속적으로 공급하였다.
실험예 1
상기 실시예 및 비교예에 따라 초임계 건조 단계를 수행하였을 때, 이산화탄소의 사용량과 제조된 실리카 에어로겔 블랭킷의 물성을 비교하였다.
1) 이산화탄소 사용량
상기 실시예 및 비교예에서 제1 또는 제2 초임계 추출기에 공급한 이산화탄소의 용량을 하기 표 1에 기재하였다. 이는 제1 또는 제2 초임계 추출기에 공급한 이산화탄소의 전체 용량을 나타내는 것으로서, 제1 및 제2 초임계 추출기에서의 용량은 각각 동일하여 하기 표 1에는 하나의 수치로 나타내었다.
2) 열 전도도 측정 (ASTMC177)
상기 실시예 및 비교예에서 제조한 실리카 에어로겔 블랭킷에 대해, NETZSCH社의 HFM 436 장비를 이용하여 상온(25 ℃) 열 전도도를 측정하였다.
- 내측단부 열 전도도 측정: 권취가 해제된 상태에서 내측말단으로부터 길이 방향 기준 실리카 에어로겔 블랭킷 전체 길이의 6분의 1 지점이 되는 부분을 대상으로 측정하였다(도 1).
- 외측단부 열 전도도 측정: 권취가 해제된 상태에서 외측말단으로부터 길이 방향 기준 실리카 에어로겔 블랭킷 전체 길이의 6분의 1 지점이 되는 부분을 대상으로 측정하였다(도 1).
3) 총 건조율 측정
하기 식에 따라 실리카 에어로겔 블랭킷의 총 건조율을 측정하였다.
- 총 건조율(%) = {[초임계 건조 전 실리카 에어로겔 블랭킷의 무게(중량%)- 초임계 건조 후 실리카 에어로겔 블랭킷의 무게(중량%)]/[초임계 건조 전 실리카 에어로겔 블랭킷의 무게(중량%)]} × 100
4) 두께의 측정
실시예 및 비교예에서 초임계 건조 후 실리카 에어로겔 블랭킷의 두께를 측정하였다.
| 압력 변화 | 가압/감압 회수 (회) |
1회 가압 유지시간 (분) |
총 건조시간 (시간) |
이산화탄소 사용량 (kg/batch) |
총 건조율(%) | 두께(mm) | 열전도도 (mW/mK) |
|
| 실시예 1 | 180 -> 100 | 9 | 15 | 5.3 | 10.0 | 98.9 | 10.2 | 18.0 |
| 실시예 2 | 180 -> 150 | 50 | 3 | 5.5 | 9.4 | 96.9 | 10.1 | 17.9 |
| 실시예 3 | 180 -> 100 | 9 | 15 | 5.3 | 10.0 | 99.1 | 10.2 | 17.5 |
| 실시예 4 | 180 -> 150 | 50 | 3 | 5.5 | 9.4 | 96.6 | 10.0 | 17.0 |
| 비교예 1 | 150 | 가압 유지 및 플러싱 반복(5회) | 3.3 | 28.6 | 99.1 | 10.1 | 17.9 | |
| 비교예 2 | 150 | 75분간 연속 플러싱 | 2.3 | 28.6 | 85.5 | 9.4 | 25.5 | |
상기 표 1에서 확인할 수 있는 바와 같이, 실시예 1 내지 4의 경우, 이산화탄소를 지속 공급하여 연속 플러싱을 실시한 비교예 2에 비해 적은 이산화탄소 사용량으로도 높은 총 건조율을 달성할 수 있었다. 비교예 2의 경우는 제조된 실리카 에어로겔 블랭킷의 두께가 감소하여 실리카 에어로겔의 기공 수축이 발생하였으며, 따라서 제조된 실리카 에어로겔 블랭킷의 열전도도 역시 높은 값을 나타내었다.
또한, 실시예 1 내지 4의 경우, 초임계 건조 효율을 높이기 위해 플러싱을 반복한 비교예 1에 비해서도, 9.4 내지 10 kg/batch의 적은 이산화탄소 사용량으로도 우수한 총 건조율과 함께 대등하거나 우수한 수준의 열전도도를 가지는 실리카 에어로겔 블랭킷을 얻을 수 있었다.
이로써, 본 발명의 초임계 건조 방법에 의할 경우, 적은 이산화탄소 사용량으로도 실리카 에어로겔 블랭킷의 물성에 영향없이 높은 총 건조율로 효과적으로 초임계 건조가 수행될 수 있음을 확인할 수 있었다.
Claims (12)
- (1) 습윤겔이 투입된 초임계 건조기에 초임계 유체를 주입하고 가압하는 단계;
(2) 가압에 의해 도달한 압력을 유지하는 단계;
(3) 상기 초임계 건조기를 감압한 후 가압하는 단계; 및
(4) 상기 초임계 건조기를 감압하는 단계를 포함하며,
상기 단계 (1) 내지 (4)는 순차적으로 수행되고,
상기 단계 (2) 및 (3)은 7회 이상 반복 수행되며, 상기 단계 (2)의 압력을 유지하는 단계는 각각 1분 내지 30분간 실시되는 초임계 건조 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 단계 (2) 및 (3)은 80 bar 내지 200 bar의 압력 범위에서 실시되는 초임계 건조 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 단계 (2) 및 (3)은 7회 내지 100회 반복 수행되는 초임계 건조 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 단계 (2)의 압력을 유지하는 단계는 각각 3분 내지 15분간 실시되는 초임계 건조 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 단계 (1) 및 (3)에서의 가압은 초임계 건조기 내부 압력이 170 bar 내지 200 bar가 되도록 실시되는 초임계 건조 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 단계 (3)에서의 감압은 초임계 건조기 내부 압력이 80 bar 내지 160 bar가 되도록 실시되는 초임계 건조 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 단계 (3)의 과정은 각각 5분 내지 30분간 실시되는 초임계 건조 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 단계 (1) 내지 (4)는 40 내지 100℃의 온도 범위에서 수행되는 초임계 건조 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 단계 (4)의 갑압은 상기 초임계 건조기 내부 압력이 상압이 되도록 실시되는 초임계 건조 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 초임계 건조 방법은 상기 초임계 유체를 건조기로 연속적으로 주입하고 연속적으로 추출하는 플러싱 단계(flushing)를 포함하지 않는 초임계 건조 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 초임계 건조 방법은 실리카 습윤겔 블랭킷의 초임계 건조 방법인 초임계 건조 방법.
- 실리카 졸을 준비하는 단계;
상기 실리카 졸을 블랭킷 기재에 함침시키고 겔화하는 단계;
상기 겔화 반응에 의해 형성된 실리카 습윤겔 블랭킷을 표면개질하는 단계; 및
상기 실리카 습윤겔 블랭킷을 초임계 건조시키는 단계;를 포함하고,
상기 초임계 건조시키는 단계는 제1항의 초임계 건조 방법에 의한 것인, 실리카 에어로겔 블랭킷의 제조방법.
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