CN107735362B

CN107735362B - 气凝胶片的制造设备

Info

Publication number: CN107735362B
Application number: CN201780001904.8A
Authority: CN
Inventors: 金礼训; 李悌均
Original assignee: LG Chem Ltd
Current assignee: LG Chem Ltd
Priority date: 2016-02-22
Filing date: 2017-02-07
Publication date: 2020-10-02
Anticipated expiration: 2037-02-07
Also published as: CN107735362A; JP2018537383A; EP3284720A4; KR101953349B1; US20180148888A1; EP3284720A1; KR20170098592A; EP3284720B1; WO2017146396A1; JP6581306B2; US10337138B2

Abstract

本发明涉及一种气凝胶片的制造设备。所述气凝胶片的制造设备包括：容纳纤维片的托盘装置；旋转装置，所述旋转装置包括旋转杆和驱动构件，所述托盘装置固定到所述旋转杆上，所述驱动构件使所述旋转杆旋转以使所述托盘装置设置在所述旋转杆的上部和下部；注入装置，其将二氧化硅前驱体注入到设置在所述旋转杆的上部的所述托盘装置中，以将所述二氧化硅前驱体浸渍到所述纤维片中；以及表面改性装置，其将涂布溶液注入到设置在所述旋转杆的下部的所述托盘装置中，以使浸渍有所述二氧化硅前驱体的所述纤维片的表面改性。

Description

气凝胶片的制造设备

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年2月22日提交的韩国专利申请No.10-2016-0020703的优先权的权益，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及一种气凝胶片的制造设备，更具体地说，涉及一种能够大批量生产具有相同厚度的气凝胶片的气凝胶片的制造设备。

背景技术

一般而言，气凝胶是一种在目前已知的固体中具有约90％至约99％的高孔隙率的高孔隙率材料。将二氧化硅前驱体溶液进行溶胶-凝胶聚合反应以形成凝胶，然后在超临界或大气条件下对所形成的凝胶进行干燥处理以获得气凝胶。也就是说，气凝胶具有充满空气的孔隙结构。

由于其内部空间的90％至99％为空的独特的孔隙结构，上述气凝胶是轻量的并且具有诸如绝热性和吸声性的物理性质。上述优点的最大优点是具有30mW/m·k或更低的导热系数的高绝热性，其明显低于诸如传统的聚苯乙烯泡沫塑料等的有机绝缘材料的导热系数36mW/m·k。

发明内容

技术问题

根据现有技术的气凝胶片具有片厚度不均匀且绝热性和耐久性差，特别是难以大批量生产的问题。

本发明是为了解决上述问题而完成的，本发明的目的是提供一种大批量生产具有绝热性、耐久性和均匀厚度的气凝胶片的气凝胶片的制造设备。

技术方案

为了实现上述目的，一种气凝胶片的制造设备包括：托盘(tray)装置，纤维片容纳在所述托盘装置中；旋转装置，所述旋转装置包括旋转杆和驱动构件，所述托盘装置固定到所述旋转杆上，所述驱动构件使所述旋转杆旋转以使所述托盘装置设置在所述旋转杆的上部和下部；注入装置，所述注入装置将二氧化硅前驱体注入到设置在所述旋转杆的上部的所述托盘装置中，以将所述二氧化硅前驱体浸渍到所述纤维片中；以及表面改性装置，所述表面改性装置将涂布溶液注入到设置在所述旋转杆的下部的所述托盘装置中，以使浸渍有所述二氧化硅前驱体的所述纤维片的表面改性。

所述托盘装置可以包括托盘容器和连接部，所述托盘容器具有通过盖密封的结构并且所述纤维片容纳在所述托盘容器中，所述连接部设置在所述托盘容器的一侧并连接到所述二氧化硅前驱体注入装置或所述表面改性装置。

推压(push)并固定容纳在所述托盘容器中的所述纤维片的一个或多个分隔壁可以设置在所述盖的后表面上。

所述分隔壁中的每一个可以在所述盖的长度方向或宽度方向上延伸，并且在所述分隔壁中的每一个的表面中可以具有多个通孔。

具有多个冲孔(punched hole)的间隙构件可以设置在所述托盘容器的底表面和所述纤维片的底表面之间。

所述间隙构件可以包括具有精细冲孔的板或网状网(mesh net)。

所述二氧化硅前驱体注入装置可以包括二氧化硅注入容器和前驱体注入线，所述二氧化硅前驱体存储在所述二氧化硅注入容器中，存储在所述二氧化硅注入容器中的所述二氧化硅前驱体通过所述前驱体注入线被供应以注入到所述托盘装置中。

所述二氧化硅前驱体可以通过将二氧化硅溶胶与胶凝催化剂混合来制备。

所述二氧化硅溶胶可以通过将正硅酸乙酯(TEOS)与乙醇混合来制备。

所述正硅酸乙酯(TEOS)可以包括水解的TEOS。

所述胶凝催化剂可以通过将乙醇与氨水(NH₄OH)混合来制备。

所述表面改性装置可以包括涂布溶液注入容器和涂布溶液注入线，涂布溶液存储在所述涂布溶液注入容器中，存储在所述涂布溶液注入容器中的所述涂布溶液通过所述涂布溶液注入线被供应以注入到所述托盘装置中。

所述表面改性装置还可以包括涂布溶液收集构件，所述涂布溶液收集构件用于将注入到所述托盘装置中的所述涂布溶液收集到所述涂布溶液注入容器中。

所述涂布溶液收集构件可以包括抽吸阀、涂布溶液排出线和收集泵，所述抽吸阀设置在所述托盘装置和所述旋转杆之间，以通过抽吸力强制地将注入到所述托盘装置中的所述涂布溶液排出，通过所述抽吸阀排出的所述涂布溶液通过所述涂布溶液排出线被收集到所述涂布溶液注入容器中，所述收集泵在所述抽吸阀中产生所述抽吸力。

所述涂布溶液可以通过将乙醇与氨水(NH₄OH)混合来制备。

所述设备还可以包括传送装置，所述传送装置将所述纤维片传送到所述托盘装置上，或者吸附表面改性的所述纤维片以将所述纤维片传送到所述托盘装置的外部。

有益效果

在根据本发明的气凝胶片的制造设备中，可以连续地生产气凝胶片以实现大批量生产，特别是获得具有绝热性、耐久性和均匀厚度的气凝胶片。

而且，在根据本发明的气凝胶片的制造设备中，所述分隔壁可以设置在容纳纤维片的托盘装置中，以固定纤维片而不被晃动。

附图说明

图1是示出根据本发明的气凝胶片的制造设备的视图；

图2是根据本发明的托盘装置的透视图；

图3是根据本发明的托盘装置的剖视图；

图4是根据本发明的旋转装置的视图；

图5是根据本发明的二氧化硅前驱体注入装置的视图；

图6是根据本发明的表面改性装置的视图；

图7至图10是示出根据本发明的气凝胶片的制造设备的操作状态的视图，图7是示出纤维片被传送并且然后被***托盘装置中的状态的视图，图8是示出二氧化硅前驱体被注入到托盘装置中的状态的视图，图9是示出涂布溶液被注入到托盘装置中的状态的视图，图10是示出表面被改性并且容纳在托盘装置中的纤维片被取出的状态的视图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图详细描述本发明的实施例，使得本发明的技术构思可以容易地由本发明所属领域的普通技术人员执行。然而，本发明可以以不同的形式来实施，并且不应被解释为限于在此阐述的实施例。在附图中，为了清楚起见，将省略对于描述本发明的任何不必要的内容，并且附图中的相同附图标记表示相同的元件。

[气凝胶片的制造设备]

如图1所示，根据本发明的气凝胶片的制造设备100包括：托盘装置110，纤维片10容纳在托盘装置110中；旋转装置120，使托盘装置110的顶表面和底表面旋转以便上下颠倒；二氧化硅前驱体注入装置130，将二氧化硅前驱体20注入到托盘装置110中；表面改性装置140，将涂布溶液30注入到托盘装置110中；以及传送装置150，将纤维片10传送到托盘装置110或者取出容纳在托盘装置110中的纤维片。

托盘装置

如图2和图3所示，托盘装置110设置有具有通过盖111a密封的结构并且在其中容纳纤维片10的托盘容器111，以及设置在托盘容器111的一侧并且连接到二氧化硅前驱体注入装置130或表面改性装置140的连接部112。

也就是说，在托盘装置110中，当纤维片10被放入托盘容器111中时，盖111a被关闭以密封托盘容器111的内部。而且，二氧化硅前驱体注入装置130的二氧化硅前驱体20通过连接部112注入，以将二氧化硅前驱体20浸渍到纤维片10中并胶凝，或者表面改性装置140的涂布溶液30被注入以使纤维片10的表面改性。

这里，连接部112与二氧化硅前驱体注入装置130或连接部112与表面改性装置140可拆卸地彼此耦接。因此，二氧化硅前驱体注入装置130或表面改性装置140可以选择性地连接到连接部112。

容纳在托盘容器111中的纤维片10通过离心力被推到托盘容器111的一侧，造成缺陷。为了防止这种问题的发生，托盘装置110具有能够固定纤维片10的结构。

也就是说，在盖111a的后表面上设置有一个或多个分隔壁113，分隔壁113推压容纳在托盘容器111中的纤维片10以固定纤维片。分隔壁113可以在盖111a的长度方向或宽度方向上延伸，并以相同的间隔设置多个，以推压纤维片10的顶表面，从而固定纤维片10。因此，尽管托盘容器111旋转，但可以解决纤维片10被推向一侧的问题，以预先防止缺陷的发生。

多个通孔113a被限定在每个分隔壁113的表面中。因此，在被注入到托盘容器111中的二氧化硅前驱体20或涂布溶液30穿过通孔113a的同时，二氧化硅前驱体20或涂布溶液30可以被注入到整个托盘容器111中。因此，可以将二氧化硅前驱体20均匀地浸渍到整个纤维片10中。而且，可以将涂布溶液均匀地涂覆到纤维片10的整个表面上，以均匀地改性纤维片10的表面。

托盘装置110包括在托盘容器111的底表面和纤维片10之间的具有多个冲孔的间隙构件114。也就是说，当二氧化硅前驱体被注入到托盘容器111中以使纤维片10胶凝时，发生纤维片10的底表面附着在托盘容器111的底表面的问题。为了防止这种问题的发生，可以将间隙构件114***在托盘容器111的底表面和纤维片10之间，以解决纤维片10附着在托盘容器111的底表面的问题。

这里，间隙构件114可以是具有精细冲孔的板或网状网。而且，当纤维片10的表面改性完成时，间隙构件114可以从纤维片10分离并移除。

旋转装置

如图4所示，旋转装置120被配置成使托盘装置旋转，并且包括：旋转杆121，托盘装置的托盘容器111被固定到旋转杆121上；支撑件122，在将旋转杆121与地面间隔开的状态下可旋转地固定旋转杆121；以及驱动构件123，使旋转杆121旋转，以便托盘容器111从旋转杆121的上部向下或从旋转杆121的下部向上设置。

也就是说，当驱动构件123旋转时，旋转装置120通过驱动构件123使旋转杆121旋转，并且因此，托盘容器111通过与旋转杆121互锁而旋转。这里，托盘容器111绕旋转杆121旋转。

这里，驱动构件123可以是驱动电机。为驱动电机的驱动构件123和旋转杆121可以通过传送带连接以传输动力。

二氧化硅前驱体注入装置

如图5所示，二氧化硅前驱体注入装置130包括：存储二氧化硅前驱体20的二氧化硅注入容器131，以及前驱体注入线132，存储在二氧化硅注入容器131中的二氧化硅前驱体20通过前驱体注入线132被供应以通过托盘装置110的连接部112注入到托盘容器111中。另外，还设置有二氧化硅注入泵133，用于将存储在二氧化硅注入容器131中的二氧化硅前驱体20强制地移动到二氧化硅注入线132。

这里，二氧化硅前驱体20通过将二氧化硅溶胶与胶凝催化剂混合来制备，以改善该过程的简化和可操作性。

二氧化硅溶胶通过将正硅酸乙酯(TEOS)与乙醇混合来制备。即，在反应槽(未示出)中提供1.2kg的TEOS和2.7kg的乙醇以制备二氧化硅溶胶。

TEOS可以使用与水具有高反应性的溶剂，并进行水解以改善反应性。即，可以将水解的TEOS和乙醇混合以获得具有优异反应性的二氧化硅溶胶。

胶凝催化剂通过将乙醇与氨水(NH₄OH)混合来制备。即，将0.5kg的乙醇和30ml的氨水(NH₄OH)在反应槽(未示出)中混合以制备胶凝催化剂。

如上所述，在二氧化硅前驱体注入装置130中，当存储在二氧化硅注入容器131中的二氧化硅前驱体20通过前驱体注入线132注入到托盘容器111中时，二氧化硅前驱体20浸渍到容纳在托盘容器111中的纤维片中，并同时胶凝以提高可操作性。

表面改性装置

如图6所示，表面改性装置140包括：存储涂布溶液30的涂布溶液注入容器141，以及涂布溶液注入线142，存储在涂布溶液注入容器141中的涂布溶液30通过涂布溶液注入线142被供应以通过托盘装置110的连接部112注入到托盘容器111中。另外，还设置有涂布溶液注入泵143，用于将存储在涂布溶液注入容器141中的涂布溶液强制地移动到涂布溶液注入线142。

也就是说，在表面改性装置140中，耦接到连接部112的前驱体注入线132被移除，并且涂布溶液注入线142被耦接到连接部112。然后，存储在涂布溶液注入容器141中的涂布溶液30通过利用涂布溶液注入泵143的泵吸力通过连接部112注入到托盘容器111中。当涂布溶液30被注入到托盘容器111中时，涂布溶液被浸渍到其中二氧化硅前驱体被胶凝的纤维片10中，以使纤维片10的表面改性。

这里，如图1所示，在表面改性装置140中，由于涂布溶液30在托盘容器111上下颠倒的状态下被注入，所以涂布溶液30可能不均匀地浸渍到纤维片10中。为了防止这种问题的发生，表面改性装置140包括涂布溶液收集构件144，其中涂布溶液30通过利用抽吸力强制上升以将涂布溶液浸渍到纤维片10中，并且，上升的涂布溶液30被排出到外部然后再次收集到涂布溶液注入容器141中。

也就是说，涂布溶液收集构件144包括：设置在托盘装置110和旋转杆121之间的抽吸阀144a，以通过抽吸力强制地将注入到托盘装置110中的涂布溶液排出；涂布溶液排出线144b，通过抽吸阀144a排出的涂布溶液30通过涂布溶液排出线144b被收集到限定在旋转杆121中的中空部，并且涂布溶液排出线144b耦接到旋转杆121，以将收集到旋转杆121中的涂布溶液30收集到涂布溶液注入容器141中；以及在抽吸阀144a中产生抽吸力的收集泵144c。这里，涂布溶液排出线144b可以直接连接到抽吸阀144a。

如上所述，涂布溶液收集构件144可以用于均匀地改性纤维片10的表面，特别地，涂布溶液30可以被收集以再次使用。

通过将乙醇与氨水(NH₄OH)混合来制备涂布溶液30。

传送装置

气凝胶片的制造设备还包括用于容易地传送纤维片10的传送装置150。

也就是说，传送装置150吸附装载的纤维片10的最上面的纤维片10以将纤维片10传送到托盘装置110，或者吸附表面改性的纤维片10以将纤维片10传送到托盘装置110的外部，从而将纤维片传送到预定位置。

如上所述，传送装置150包括从装载纤维片10的装载位置到托盘装置110安装的导轨151以及可移动地安装在导轨151上以吸附纤维片10并沿着导轨151传送纤维片10的传送构件152。

[气凝胶片的制造方法]

下面将描述根据本发明的通过使用包含上述构成部分的气凝胶片的制造设备制造气凝胶片的方法。

如图7所示，装载在装载位置(未示出)的纤维片10通过传送装置150的传送构件152被吸附，以沿着导轨151将纤维片10传送到托盘装置110的上部。

然后，托盘容器111的盖111a在托盘装置110中打开，间隙构件114***托盘容器111中，然后***传送的纤维片10。然后，关闭盖111a以密封托盘容器111。

这里，设置在盖111a的后表面上的分隔壁113可以推压纤维片10，因此，纤维片10可以被固定而不会被晃动。

在这种状态下，如图8所示，通过二氧化硅前驱体注入装置120将二氧化硅前驱体20注入到托盘容器111中，以在纤维片10中浸渍并胶凝二氧化硅前驱体20。

也就是说，存储在前驱体注入容器130中的二氧化硅前驱体通过二氧化硅注入线132注入到托盘容器111中。然后，二氧化硅前驱体20浸渍到容纳在托盘容器111中的纤维片10中，并通过包含在二氧化硅前驱体20中的胶凝催化剂胶凝。这里，二氧化硅前驱体20在穿过分隔壁113的通孔113a的同时从托盘容器111的一端向另一端稳定地引入。因此，二氧化硅前驱体20可以在纤维片10的表面上以均匀的厚度胶凝。

如上所述，当二氧化硅前驱体的胶凝完成时，如图9所示，托盘装置110通过旋转装置120向下旋转而上下颠倒。

也就是说，当旋转杆121通过旋转装置120的驱动构件123旋转时，托盘装置110与旋转杆121互锁以向下旋转。这里，托盘装置110绕旋转杆121旋转以上下颠倒。

在这种状态下，耦接到连接部112的前驱体注入线132被移除，并且涂布溶液注入线142耦接到连接部112。

然后，通过表面改性装置140将涂布溶液30注入托盘容器111中，以使二氧化硅前驱体胶凝的纤维片10的表面改性。

也就是说，在表面改性装置140中，存储在涂布溶液注入容器141中的涂布溶液30通过涂布溶液注入泵143的泵吸力经由涂布溶液注入线142注入到托盘容器111中。然后，涂布溶液30浸渍到纤维片10的表面中以使纤维片10的表面改性。这里，涂布溶液30在穿过分隔壁113的通孔113a的同时被均匀地供应到纤维片10的整个表面。因此，纤维片10的整个表面可以被均匀地改性。

在表面改性装置140中，注入到托盘容器111中的涂布溶液通过涂布溶液收集构件144强制上升以穿过纤维片10的表面。因此，纤维片10的表面可以被更稳定地改性，然后上升的涂布溶液被收集以被重新使用。

也就是说，涂布溶液收集构件144通过收集泵144c的泵吸力和抽吸阀144a抽吸和收集注入到托盘容器111中的涂布溶液30，并且收集的涂布溶液30通过涂布溶液排出线144b被收集到涂布溶液注入容器141中。

这里，如图9所示，纤维片10和间隙构件114被***通过如上所述的旋转装置120向上旋转的托盘装置110中，以进行浸渍二氧化硅前驱体20的准备。另外，将涂布溶液30注入到设置在下侧的托盘容器111中，并同时将二氧化硅前驱体20注入到设置在上侧的托盘容器111中。因此，连续的过程是可能的。

如上所述，当纤维片的表面改性完成时，可以制造气凝胶片。当如上所述制造气凝胶片时，托盘装置110向上旋转。然后，打开托盘容器111的盖111a，并通过传送装置150将气凝胶片传送到单独的存储位置。

这里，将涂布溶液注入到向下旋转的托盘装置110中，以使二氧化硅前驱体胶凝的纤维片10的表面改性。

因此，在根据本发明的气凝胶片的制造设备中，可以连续地进行上述过程以大批量生产具有绝热性、耐久性和均匀厚度的气凝胶片。

相应地，本发明的范围由所附权利要求限定，而不是由前面的描述和其中描述的示例性实施例限定。在本发明的权利要求的等同物的意义上以及权利要求内进行的各种修改被认为是在本发明的范围内。

Claims

1.一种气凝胶片的制造设备，所述设备包括：

托盘装置，纤维片容纳在所述托盘装置中；

旋转装置，所述旋转装置包括旋转杆和驱动构件，所述托盘装置固定到所述旋转杆上，所述驱动构件使所述旋转杆旋转以使所述托盘装置设置在所述旋转杆的上部和下部；

二氧化硅前驱体注入装置，所述二氧化硅前驱体注入装置将二氧化硅前驱体注入到设置在所述旋转杆的所述上部的所述托盘装置中，以将所述二氧化硅前驱体浸渍到所述纤维片中；以及

表面改性装置，所述表面改性装置将涂布溶液注入到设置在所述旋转杆的所述下部的所述托盘装置中，以使浸渍有所述二氧化硅前驱体的所述纤维片的表面改性，

其中，所述托盘装置包括托盘容器和连接部，所述托盘容器具有通过盖密封的结构并且所述纤维片容纳在所述托盘容器中，所述连接部设置在所述托盘容器的一侧并连接到所述二氧化硅前驱体注入装置或所述表面改性装置，

其中，推压并固定容纳在所述托盘容器中的所述纤维片的一个或多个分隔壁设置在所述盖的后表面上，并且

其中，所述分隔壁中的每一个在所述盖的长度方向或宽度方向上延伸，并且在所述分隔壁中的每一个的表面中具有多个通孔。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，具有多个冲孔的间隙构件设置在所述托盘容器的底表面和所述纤维片的底表面之间。

3.根据权利要求2所述的设备，其中，所述间隙构件包括具有精细冲孔的板或网状网。

4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述二氧化硅前驱体注入装置包括二氧化硅注入容器和前驱体注入线，所述二氧化硅前驱体存储在所述二氧化硅注入容器中，存储在所述二氧化硅注入容器中的所述二氧化硅前驱体通过所述前驱体注入线被供应以注入到所述托盘装置中。

5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述二氧化硅前驱体通过将二氧化硅溶胶与胶凝催化剂混合来制备。

6.根据权利要求5所述的设备，其中，所述二氧化硅溶胶通过将正硅酸乙酯TEOS与乙醇混合来制备。

7.根据权利要求6所述的设备，其中，所述正硅酸乙酯TEOS包括水解的正硅酸乙酯TEOS。

8.根据权利要求5所述的设备，其中，所述胶凝催化剂通过将乙醇与氨水NH₄OH混合来制备。

9.根据权利要求1所述的设备，其中，所述表面改性装置包括涂布溶液注入容器和涂布溶液注入线，涂布溶液存储在所述涂布溶液注入容器中，存储在所述涂布溶液注入容器中的所述涂布溶液通过所述涂布溶液注入线被供应以注入到所述托盘装置中。

10.根据权利要求9所述的设备，其中，所述表面改性装置还包括涂布溶液收集构件，所述涂布溶液收集构件用于将注入到所述托盘装置中的所述涂布溶液收集到所述涂布溶液注入容器中。

11.根据权利要求10所述的设备，其中，所述涂布溶液收集构件包括抽吸阀、涂布溶液排出线和收集泵，所述抽吸阀设置在所述托盘装置和所述旋转杆之间，以通过抽吸力强制地将注入到所述托盘装置中的所述涂布溶液排出，通过所述抽吸阀排出的所述涂布溶液通过所述涂布溶液排出线被收集到所述涂布溶液注入容器中，所述收集泵在所述抽吸阀中产生所述抽吸力。

12.根据权利要求1所述的设备，其中，所述涂布溶液通过将乙醇与氨水NH₄OH混合来制备。

13.根据权利要求1所述的设备，还包括传送装置，所述传送装置将所述纤维片传送到所述托盘装置上，或者吸附所述表面改性的所述纤维片以将所述纤维片传送到所述托盘装置的外部。