WO2021029624A1 - 습윤겔 블랭킷의 건조방법 및 이를 이용한 에어로겔 블랭킷의 제조방법 - Google Patents

습윤겔 블랭킷의 건조방법 및 이를 이용한 에어로겔 블랭킷의 제조방법 Download PDF

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송진오
김영훈
백세원
최재훈
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Definitions

  • the present invention relates to a method of drying a wet gel blanket having excellent heat insulation performance by minimizing the shrinkage phenomenon occurring in the drying process and having excellent drying efficiency versus time, and a method of manufacturing an airgel blanket using the drying method.
  • Aerogel is a highly porous material composed of nanoparticles, and has a high porosity, specific surface area, and low thermal conductivity, so it is attracting attention as a high-efficiency insulation material and sound insulation material. Since such an airgel has a very low mechanical strength due to its porous structure, an airgel composite in which an airgel is impregnated and bonded to a fibrous blanket such as inorganic fibers or organic fibers, which are conventional insulating fibers, has been developed.
  • a blanket containing a silica airgel using a silica airgel it is manufactured through a silica sol preparation step, a gelation step, an aging step, a surface modification step, and a drying step.
  • the normal pressure hot air drying method (hot air drying) has been mainly implemented.
  • the hot air drying method is sequentially heated from the outside of the dried sample to the inside, the highly volatile solvent is evaporated before the water with low volatility. Accordingly, as the drying proceeds, the content of water in the pores of the gel increases, resulting in frequent capillary phenomenon. As a result, there is a problem that the pore structure is destroyed due to shrinkage or the like.
  • the airgel blanket in which the pore structure is destroyed has a problem that the thermal insulation performance is relatively deteriorated. This problem may be further exacerbated when drying is performed immediately without substitution with an organic solvent having a low surface tension.
  • the hot-air drying method takes a relatively long time for the temperature of the dried sample to rise to the optimum drying temperature, and thus drying is performed at a temperature lower than the optimum drying temperature, resulting in a problem that the drying efficiency is greatly degraded.
  • a supercritical drying method has been proposed as a drying method to compensate for the low drying efficiency and deterioration of the thermal insulation performance of the hot air drying method.
  • Supercritical drying is a method in which a fluid in a supercritical state, such as CO 2 in a supercritical state, is introduced into a high-pressure reactor to replace ethanol and CO 2 in a wet gel blanket, and the substituted ethanol is extracted to proceed with drying.
  • the supercritical drying method requires a separate drying device for supercritical extraction, and thus has a very high initial investment cost.
  • the initial investment cost, drying equipment maintenance cost, etc. are not largely consumed, so that the drying efficiency is excellent while the drying efficiency is excellent, and the shrinkage phenomenon during drying is minimized, so that the drying method of the wet gel blanket can secure excellent insulation performance. And there is a need for research on a method of manufacturing an airgel blanket using the same.
  • the technical problem to be solved by the present invention is to provide a method for drying a wet gel blanket that can have excellent heat insulation performance by minimizing the shrinkage of the gel network structure that occurs in the drying process of the wet gel blanket, and has excellent drying efficiency versus time. Is to do.
  • Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a method of manufacturing an airgel blanket using the drying method.
  • the present invention includes the step of drying the wet gel blanket by irradiating infrared (IR), and the drying step includes 5 minutes to 30 minutes in the temperature profile according to the time of the wet gel blanket. It provides a method of drying a wet gel blanket that irradiates infrared rays so that a first isothermal section of minutes, a temperature rising section of 5 minutes to 30 minutes, and a second isothermal section of 20 minutes or less are included.
  • IR infrared
  • the present invention comprises the steps of 1) preparing a sol by mixing a precursor material, an organic solvent, water, and an acid catalyst; 2) depositing and gelling the sol on a blanket substrate; 3) surface modification of the wet gel blanket formed by the gelling reaction; And 4) drying the wet gel blanket, wherein the drying is by the above-described drying method, providing a method of manufacturing an airgel blanket.
  • the temperature can be quickly and uniformly increased to the inside of the gel by infrared light, so that the solvent and moisture present in the gel are dried at the same time, thereby minimizing the shrinkage of the aerogel occurring during the drying process.
  • it has excellent pore characteristics and physical properties such as a high specific surface area, and excellent heat insulation performance can be secured.
  • single-sided or double-sided drying is possible because the irradiation direction of infrared rays is free. Accordingly, even if the wet gel blanket is thick, drying efficiency does not decrease and excellent drying efficiency can be maintained, and drying within a relatively short time is possible. There are possible advantages.
  • since it exhibits excellent drying efficiency it is possible to prevent the problem of odor occurring in the remaining solvent.
  • the present invention can control the drying time for each drying section to exhibit excellent drying efficiency and suppress a decrease in water repellency, the hydrophobicity can be maintained at an excellent level even after drying.
  • 1 is a graph showing a temperature profile of a dried sample according to a drying time in order to show a temperature change during drying according to an embodiment of the present invention.
  • the present invention includes the step of drying a wet gel blanket by irradiating infrared (IR), and the drying step includes a first isothermal section of 5 minutes to 30 minutes in a temperature profile of the wet gel blanket according to time, 5 It provides a drying method of a wet gel blanket that irradiates infrared rays so that a temperature rising section of minutes to 30 minutes and a second isothermal section of 20 minutes or less are included.
  • IR infrared
  • the temperature of the sample is measured after a thermocouple is inserted into the center of the sample and fixed.
  • the'temperature profile over time' represents a graph showing the temperature change of the wet gel blanket dried sample according to the drying time.
  • the x-axis is time and the y-axis This may mean a graph representing temperature.
  • the first isothermal section represents the drying section from the start of drying to the end of the isothermal drying that first appears, from the start of drying in the temperature profile of the dried sample over time, and the tangent line at the isotherm that appears first after the start of drying. , It represents the section from the heating line to the contact point of the tangent line (hereinafter referred to as the first contact point) that is heated with a constant slope value.
  • the first isothermal section may represent a section in which the temperature of the dried sample is not increased but is dried at an isothermal temperature even if the ambient temperature increases due to the latent heat of evaporation of the solvent.
  • the temperature profile of the present invention as shown in FIG.
  • the heating line that is heated with a constant slope value shows the same degree of temperature increase after a certain time when the temperature is raised after isothermal drying, so that the region having the same slope value is As such, it refers to a heating line in a region having the same slope value while the slope value is not zero.
  • the temperature rising section represents a drying section from the end of the first isothermal drying to the end of the temperature rising drying.
  • the temperature rising line has a constant slope value from the first contact point. It represents the section between the tangent line and the tangent line (hereinafter referred to as the second contact point) in the second isotherm appearing after the start of drying.
  • the heating/drying section may represent a section in which the temperature of the dried sample rapidly increases due to drying of most of the solvent.
  • the second isothermal section represents a drying section from the end of heating and drying to the end of the final drying.
  • the section from the above-described second contact point to the time when drying is completely completed is indicated.
  • the second isothermal section may indicate a section in which additional drying is performed to remove catalyst residues, etc., used in the manufacture of the wet gel blanket, and at this time, the temperature rises rapidly because the sample temperature and the surrounding temperature are in equilibrium. It can be kept isothermal without doing.
  • drying may be performed for 5 minutes to 30 minutes, specifically 10 to 25 minutes, and more specifically 10 to 20 minutes in the first isothermal period, and 5 minutes to 20 minutes in the heating period. Drying may be made to be 30 minutes, specifically 5 minutes to 25 minutes, more specifically 10 minutes to 20 minutes, and 20 minutes or less, specifically 0 minutes to 20 minutes, 0 minutes to 15 minutes, in the second isothermal section, More specifically, drying may be performed for 0 minutes to 5 minutes.
  • drying so that the second isothermal section does not appear as in the above time range is also included in the scope of the present invention, and even if the second isothermal section is not performed, the desired effect in the present invention will appear equally.
  • the second isothermal section may be selectively included.
  • the drying step may include a first isothermal section and a temperature rising section, or may include a first isothermal section, a heating section, and a second isothermal section.
  • the solvent dried according to the drying method may be a solvent used in manufacturing the wet gel blanket, and specifically may include water and an organic solvent.
  • the organic solvent may be specifically an alcohol, wherein the alcohol may be a monohydric alcohol such as methanol, ethanol, isopropanol, butanol, etc.; Alternatively, it may be a polyhydric alcohol such as glycerol, ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, dipropylene glycol, and sorbitol, and any one or a mixture of two or more of them may be used. Among these, in consideration of miscibility with water and airgel, it may be a monohydric alcohol having 1 to 6 carbon atoms such as methanol, ethanol, isopropanol, butanol, and specifically ethanol.
  • the solvent may include 85 to 95% by weight of an organic solvent and 5 to 15% by weight of water.
  • the organic solvent having high volatility compared to water in the solvent is evaporated first, so that the proportion of water in the pores of the gel is relatively increased as drying proceeds. Therefore, a capillary phenomenon may occur, and accordingly, a shrinkage phenomenon in which the pore structure collapses may occur.
  • the airgel blanket in which the pore structure is collapsed due to the shrinkage phenomenon may have a relatively high thermal conductivity and a problem of deteriorating thermal insulation performance.
  • the amount of energy received by the wet gel blanket during drying is so large that it cannot maintain the pore structure, so that some of the pore structures may be collapsed.
  • a problem of deteriorating hydrophobicity may occur due to the loss of a large amount of hydrophobic groups present in the wet gel blanket.
  • water and organic solvent can be dried at the same time, so that the pore structure can be firmly maintained, and the loss of the hydrophobic group is minimized to maintain the hydrophobicity at an excellent level.
  • the solvent can be easily dried even in a relatively short drying time compared to other methods, and thus there is an advantage of high drying efficiency.
  • the total drying time can be adjusted to have the first isothermal drying section, the heating drying section, and the second isothermal drying section, and specifically, the total drying time is 10 minutes to 80 minutes. It may be drying so that it may be minutes, 15 minutes to 70 minutes, or 15 minutes to 50 minutes, and more specifically, it may be drying so that the total drying time is 20 minutes to 45 minutes.
  • the surface temperature of the infrared radiator serving as a heat source in infrared drying may be applied without limitation as long as it can exhibit the above-described drying pattern, and for example, 200°C to 1100°C, specifically 250 It may be from °C to 900 °C.
  • the specific drying aspect is well represented, and in terms of securing safety during the drying process, it may be more specifically 250°C to 700°C or 400°C to 700°C.
  • the wavelength of the irradiated infrared rays exhibits the above-described drying pattern, and there is no limitation on the wavelength range if it is an infrared ray that can be included in the generally known mid-infrared range or far-infrared range, but for example, including infrared rays in the 2 to 15 ⁇ m wavelength range.
  • the average wavelength value of the main peak may be 2 to 15 ⁇ m.
  • the distance between the radiator and the wet gel blanket which is a dry sample during drying of the present invention can be applied without limitation as long as it can exhibit the above-described drying pattern, and may be, for example, 50 to 170 mm.
  • water and organic solvent can be dried at the same time, so that the solvent can be easily dried and at the same time, the loss of the hydrophobic group can be minimized to maintain excellent hydrophobicity.
  • it may be specifically 70 to 170 mm, more specifically 90 to 150 mm in terms of preventing the removal of the hydrophobizer during drying, securing excellent hydrophobicity, and increasing the removal rate of the solvent while showing a specific drying aspect well in the present invention. I can.
  • the wet gel blanket may be a fiber-silica gel composite, and specifically, a fiber-silica gel composite prepared by immersing and gelling a silica sol on a blanket substrate, which is a fiber.
  • the present invention allows the solvent and moisture in the gel to be dried at the same time by controlling the above-described drying aspect, that is, the first isothermal section, the heating section, and the second isothermal section to have the above-described time, thereby improving the efficiency of removing solvents and residues. While excellent, it is possible to minimize the shrinkage phenomenon of the gel network structure, thereby ensuring excellent thermal insulation performance. In addition, by showing the above-described drying pattern, it is possible to prevent the removal of the hydrophobic group due to the continuation of unnecessary drying, and the dried airgel blanket may exhibit excellent hydrophobicity as the removal of the hydrophobic group is reduced.
  • the present invention comprises the steps of 1) preparing a sol by mixing a precursor material, an organic solvent, water, and an acid catalyst; 2) depositing and gelling the sol on a blanket substrate; 3) surface modification of the wet gel blanket formed by the gelling reaction; And 4) drying the wet gel blanket, wherein the drying is by the above-described drying method, providing a method of manufacturing an airgel blanket.
  • Step 1) is a step of preparing a sol, and the sol may be prepared by mixing a precursor material, an organic solvent, water, and an acid catalyst.
  • the sol in the present invention may be, for example, a silica sol, and when the sol is a silica sol, the precursor material may be a silica precursor.
  • the silica precursor may be a silicon-containing alkoxide-based compound, specifically tetramethyl orthosilicate (TMOS), tetraethyl orthosilicate (TEOS), methyl triethyl orthosilicate (methyl triethyl orthosilicate) , Dimethyl diethyl orthosilicate, tetrapropyl orthosilicate, tetraisopropyl orthosilicate, tetrabutyl orthosilicate, tetrasecondarybutyl ortho Silicate (tetra secondary butyl orthosilicate), tetra tertiary butyl orthosilicate, tetrahexyl orthosilicate, tetracyclohexyl orthosilicate, tetradodecyl orthosilicate tetradodecyl orthosilicate) and the like. More specifically, the silica precursor may be tetraethyl orthosilicate (TEOS).
  • the silica precursor may be used in an amount such that the content of silica contained in the silica sol is 0.1 to 30%, but is not limited thereto.
  • the content of the silica satisfies the above range, the mechanical properties of the airgel blanket, in particular, the flexibility can be secured to an excellent level, while improving the insulating effect.
  • the organic solvent may specifically include alcohol, and more specifically, a monohydric alcohol such as methanol, ethanol, isopropanol, butanol, etc.; Alternatively, it may be a polyhydric alcohol such as glycerol, ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, dipropylene glycol, and sorbitol, and any one or a mixture of two or more of them may be used. Among these, in consideration of miscibility with water and airgel, it may be a monohydric alcohol having 1 to 6 carbon atoms such as methanol, ethanol, isopropanol, butanol, and the like, such as ethanol.
  • a monohydric alcohol such as methanol, ethanol, isopropanol, butanol, and the like, such as ethanol.
  • the organic solvent as described above may be used in an appropriate amount by a person skilled in the art in consideration of the degree of hydrophobicity in the finally produced airgel blanket while accelerating the surface modification reaction.
  • the acid catalyst may be one that promotes gelation of a sol to be described later, and specifically, may include one or more inorganic acids such as nitric acid, hydrochloric acid, acetic acid, sulfuric acid, and hydrofluoric acid, and a content capable of promoting subsequent gelation of the sol. Can be used as
  • the step 2) is for preparing a wet gel blanket by immersing the sol on the blanket substrate and making it gel, and can be performed by adding a base catalyst to the sol of step 1) and then immersing it on the blanket substrate.
  • gelation may be to form a network structure from a precursor material, and the network structure is a planar net shape in which a certain polygon having an atomic arrangement of one or more types is connected. It may represent a structure or a structure that forms a three-dimensional skeleton structure by sharing a vertex, edge, or face of a specific polyhedron.
  • a base catalyst that can be used to induce the gelling reaction serves to promote gelation by increasing the pH of the sol.
  • the base catalyst examples include inorganic bases such as sodium hydroxide and potassium hydroxide; Alternatively, an organic base such as ammonium hydroxide may be used. In the case of an inorganic base, since there is a concern that metal ions contained in the compound may be coordinated with the Si-OH compound, an organic base may be preferred.
  • 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-(ethylamino)ethanol, 2-(methylamino)ethanol, N-methyl diethanolamine, dimethylaminoethanol, diethylaminoethanol, nitrilotriethanol, 2 -(2-aminoethoxy)ethanol, 1-amino-2-propanol, triethanolamine
  • the base catalyst may be included in an amount such that the pH of the sol, particularly the silica sol, is 4 to 8. Gelation is facilitated in the above-described pH range, thereby further improving processability.
  • the base catalyst since the base catalyst may be precipitated when introduced into a solid phase, it may be preferably added in the form of a solution diluted with an organic solvent of step 1), such as alcohol.
  • the gelation of the sol may occur in a state in which the sol catalyzed by adding a sol, specifically a base catalyst, is deposited on the blanket substrate.
  • the deposition may be performed in a reaction vessel capable of accommodating the blanket substrate, and may be deposited by pouring silica sol into the reaction vessel or by putting a blanket substrate in the reaction vessel containing the sol to wet it.
  • the blanket substrate may be lightly pressed and sufficiently impregnated. Thereafter, the blanket substrate is pressed to a predetermined thickness with a constant pressure to remove excess sol, thereby reducing subsequent drying time.
  • the blanket substrate may be a film, sheet, net, fiber, porous body, foam, nonwoven fabric, or a laminate of two or more layers thereof.
  • the surface roughness may be formed or patterned on the surface.
  • the blanket substrate may be a fiber that can further improve thermal insulation performance by including a space or void in which the sol is easily inserted into the blanket substrate and the formation of an aerogel is easy, and a material having a low thermal conductivity may be used.
  • the blanket substrate is polyamide, polybenzimidazole, polyaramid, acrylic resin, phenolic resin, polyester, polyetheretherketone (PEEK), polyolefin (polyethylene, polypropylene, or a copolymer thereof), cellulose, It may be carbon, cotton, wool, hemp, non-woven fabric, glass fiber, or ceramic wool.
  • an aging step may be further included.
  • the aging is an optional step, and by leaving the wet gel blanket at an appropriate temperature so that the chemical change is completely made, the network structure can be formed more firmly and the mechanical stability can be enhanced.
  • the aging step of the present invention may be performed by allowing it to stand for 1 to 10 hours at a temperature of 40 to 90° C. without or without an organic solvent.
  • the organic solvent may be the organic solvent described above in step 1).
  • the solvent at the time of aging is 1 to 10% of a basic catalyst such as sodium hydroxide (NaOH), potassium hydroxide (KOH), ammonium hydroxide (NH 4 OH), triethylamine, pyridine, etc. It may be made in a solution diluted to a concentration.
  • the step 3) is a step of surface modification of the wet gel formed by the gelation reaction, and may be a step of hydrophobizing the wet gel blanket, particularly the silica wet gel blanket, with a surface modifier. Specifically, it can be achieved by bonding a hydrophobic group derived from a surface modifier to the surface of the silica wet gel.
  • silica airgel blanket there is a disadvantage in that silanol groups (Si-OH) exist on the silica surface and absorb water in the air due to its hydrophilicity, thereby gradually increasing thermal conductivity. Accordingly, in order to maintain low thermal conductivity by suppressing moisture absorption in the air, it is necessary to modify the silica airgel surface to be hydrophobic in advance.
  • Si-OH silanol groups
  • the surface modifier of the present invention can be applied without limitation to a compound that hydrophobicizes the wet gel surface.
  • a silane compound, a siloxane compound, a silanol compound, a silazane compound It may be a compound or a combination thereof.
  • trimethylchlorosilane TMCS
  • dimethyl dimethoxy silane dimethyl diethoxy silane
  • methyl trimethoxy silane trimethylethoxysilane
  • vinyl trimethoxy silane ethyl triethoxy silane
  • ethyltriethoxysilane ethyltriethoxysilane
  • phenyltriethoxysilane phenyltriethoxysilane
  • phenyl trimethoxy silane tetraethoxy silane, dimethyl dichloro silane, 3-aminopropyl triethoxy silane, and the like
  • Siloxane-based compounds including polydimethyl siloxane, polydiethyl siloxane, or octamethyl cyclotetra siloxane
  • Silanol compounds including trimethylsilanol, triethylsilanol, triphenylsilanol and t-butyldi
  • the surface modifier may be used in the form of a solution diluted in an organic solvent, and the organic solvent may be the organic solvent described above in step 1), wherein the surface modifier is 1 to 15% by volume based on the total volume of the diluted solution. Can be diluted.
  • the surface modifier may be added in an amount of 0.01 to 10% by volume based on the silica wet gel. If the amount of the surface modifier compared to the silica wet gel is less than 0.01% by volume, the amount of the surface modifier that can react with the silanol group (Si-OH) in the silica wet gel is relatively less, so that the surface modification reactivity only decreases. In addition, it may not be easy to modify the surface, and when drying, silanol groups that are not surface-modified may cause a condensation reaction, resulting in a problem in that the pore size of the resulting silica aerogel decreases and the porosity is not achieved.
  • the step 3) may be performed for 1 to 24 hours by adding a surface modifier at a temperature of 50 to 90°C, specifically 50 to 70°C.
  • the step 4) is a step of drying the silica wet gel, which is performed by the infrared drying method of the present invention.
  • a washing step may be additionally performed before the drying step.
  • the washing is to remove impurities and residual ammonia generated during the reaction to obtain a highly pure hydrophobic airgel blanket, and may be performed by a dilution process or an exchange process using a non-polar organic solvent.
  • FIG. 1 schematically shows an example of temperature change over time during drying according to the present invention.
  • A is a time point at which a specific first isothermal section in the present invention ends
  • B is a time point at which a specific heating section in the present invention ends.
  • the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are only one of the most specific embodiments of the present invention, and do not represent all of the technical spirit of the present invention, so that they can be replaced at the time of application. It should be understood that there may be various equivalents and variations.
  • an ammonia catalyst was added to the silica sol in an amount of 0.5% by volume, and glass fibers were deposited and then gelled to prepare a silica wet gel composite.
  • the prepared silica wet-gel composite was aged by standing in an ethanol solution at a temperature of 70° C. for 5 hours.
  • a surface modifier solution prepared by mixing hexamethyldisilazane and ethanol in a volume ratio of 1:9 was added in an amount of 90% by volume to the wet gel, and the surface was modified at 70°C for 24 hours to form a hydrophobic silica wet gel composite.
  • the surface-modified wet gel blanket was placed on a substrate of an infrared drying apparatus equipped with an infrared lamp, and infrared drying (double-sided drying) was performed under the conditions shown in Table 1 below to prepare an airgel blanket.
  • Example 1 an airgel blanket was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the infrared drying conditions were changed to the conditions shown in Table 1 below.
  • An airgel blanket was prepared in the same manner as in Example 1, except that infrared drying was not performed on the wet gel blanket prepared in Example 1, and hot air drying was performed for 40 minutes at a temperature of 170°C in an oven. I did.
  • An airgel blanket was manufactured in the same manner as in Example 1, except that infrared drying was not performed on the wet gel blanket prepared in Example 1 and supercritical drying was performed.
  • supercritical drying was performed by the following method.
  • the wet gel blanket was placed in a supercritical extractor and CO 2 was injected. Thereafter, the temperature in the extractor was raised to 60° C. over 1 hour, followed by supercritical drying at 60° C. and 100 bar for 4 hours. After that, CO 2 was vented over 2 hours to prepare an airgel blanket.
  • Example 1 an airgel blanket was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the infrared drying conditions were changed to the conditions shown in Table 1 below.
  • the temperature profile of the wet gel blanket sample according to the drying time derived from Examples 1, 2 and 4 is shown in FIG. 2, and the temperature of the wet gel blanket sample according to the drying time in Comparative Examples 4 and 5 is shown in FIG. Done.
  • Comparative Example 1 in which hot air drying was performed and Comparative Example 2 in which supercritical drying was performed were measured from the start of drying to the completion of drying, and are shown in Table 1 below.
  • the thermal conductivity of the airgel blanket prepared in each Example and Comparative Example was measured at room temperature (25°C) using a NETZSCH company's HFM 436 equipment.
  • the moisture impregnation rate of the airgel blanket prepared in each Example and Comparative Example was measured according to the standard of ASTM C1511.
  • the amount of adsorption/desorption of nitrogen according to the partial pressure (0.11 ⁇ p/po ⁇ 1) was measured using a 3 FLEX device of Micrometrics, From this, the BET specific surface area, pore volume, and average pore diameter of the airgel blanket were evaluated and shown in Table 2 below.
  • Example 1 Referring to the temperature profile of the wet gel blanket sample according to the drying time derived from Examples 1, 2 and 4 of FIG. 2, in Examples 1 and 2, the temperature of the wet gel blanket was constant for 10 minutes from the start of drying. A first isothermal section that is gently elevated with temperature appears, and a temperature rising section in which the temperature rises relatively rapidly appears in the section of 10 to 20 minutes. In Example 1, infrared drying is completed through the first isothermal section and the heating section, and in Embodiment 2, a second isothermal section in which the temperature is gradually increased again after the heating section appears in the section of 20 to 30 minutes.
  • Example 4 a first isothermal section appears for 20 minutes from the start of drying, a heating section appears in a section of 20 to 35 minutes, and a second isothermal section appears in a section of 35 to 40 minutes. As described above, the first isothermal section, the heating section, and the second isothermal section can be confirmed through the temperature change in the center of the dried sample according to the drying time in Examples 1, 2 and 4 shown in FIG. 1.
  • FIG. 3 shows the temperature of the center of the dry sample according to the drying time in Comparative Examples 4 and 5, and referring to FIG. 3, in Comparative Example 4, the temperature of the wet gel blanket is constant for 20 minutes from the start of drying. A first isothermal section, which is gradually heated with a value, appears, followed by a 35-minute heating section. In addition, in Comparative Example 5, a first isothermal section in which the temperature of the wet gel blanket is gently elevated for 35 minutes from the start of drying has a constant slope value, and then a 30-minute heating section appears.
  • Examples 1 to 6 showed significantly lower values of thermal conductivity and moisture impregnation rate compared to Comparative Example 1 to which hot air drying was applied without applying infrared drying, and the thermal conductivity was compared to Comparative Example 2 to which supercritical drying was applied. Although the same level, it can be seen that the moisture impregnation rate is low, and in particular, the drying time is greatly reduced.
  • Examples 1 to 6 have a shorter total drying time and lower thermal conductivity than Comparative Example 3 in which the second isothermal section is out of the scope of the present invention, and in particular, it can be seen that the water impregnation rate is remarkably low and hydrophobicity is excellent. In addition, it can be seen that Examples 1 to 6 have a lower value of thermal conductivity compared to Comparative Examples 4 and 5 in which the time of the first isothermal section or the heating section exceeds the scope of the present invention.
  • Examples 1 to 6 confirmed that the time of the first isothermal section or the heating section is lower than Comparative Examples 6 and 7 in which the time of the first isothermal section or the heating section is less than the scope of the present invention, and in particular, the moisture impregnation rate is remarkably low. I can.

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Abstract

본 발명은 습윤겔 블랭킷의 건조 과정에서 발생하는 겔 망상 구조의 수축 현상을 최소화하여 우수한 단열 성능을 가질 수 있고, 시간 대비 건조 효율이 우수한 습윤겔 블랭킷의 건조방법 및 이를 이용한 에어로겔 블랭킷의 제조방법을 제공하는 것이다.

Description

습윤겔 블랭킷의 건조방법 및 이를 이용한 에어로겔 블랭킷의 제조방법
[관련출원과의 상호 인용]
본 출원은 2019년 08월 09일자 한국 특허 출원 제10-2019-0097517호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 해당 한국 특허 출원의 문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
[기술분야]
본 발명은 건조 과정에서 발생하는 수축 현상을 최소화하여 우수한 단열 성능을 가질 수 있고, 시간 대비 건조 효율이 우수한 습윤겔 블랭킷의 건조방법 및 상기 건조방법을 이용한 에어로겔 블랭킷의 제조방법에 관한 것이다.
에어로겔(aerogel)은 나노입자로 구성된 고다공성 물질로서, 높은 기공률과 비표면적, 그리고 낮은 열전도도를 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.
일례로, 실리카 에어로겔을 이용한 실리카 에어로겔 함유 블랭킷의 경우, 실리카 졸 제조 단계, 겔화 단계, 숙성(Aging) 단계, 표면개질 단계 및 건조 단계를 통해 제조된다.
에어로겔 블랭킷 분야에서는 일반적으로 상압 열풍 건조방법(열풍 건조)가 주로 실시되어 왔다. 그러나, 열풍 건조방법은 건조 샘플 외부에서 내부로 순차적으로 가열되기 때문에 휘발성 높은 용매가 휘발성 낮은 물보다 먼저 증발되므로, 이에 따라 건조가 진행될수록 겔의 기공 내 물의 함량이 높아지게 되어 모세관 현상이 빈번하게 발생하여 수축 현상 등으로 기공 구조가 파괴되는 문제가 발생하게 된다. 기공 구조가 파괴된 에어로겔 블랭킷은 상대적으로 단열 성능이 악화되는 문제가 있다. 이러한 문제는 표면장력이 낮은 유기 용매로의 치환 없이 바로 건조하는 경우에 더욱 심화될 수 있다.
또한, 열풍 건조방법은 건조 샘플의 온도가 최적의 건조 온도까지 상승하는데 비교적 장시간이 소요되므로 최적의 건조 온도보다 낮은 온도에서 건조가 이루어지게 되어 건조 효율이 크게 떨어지는 문제가 있다.
열풍 건조방법의 낮은 건조 효율 및 단열 성능 악화를 보완하기 위한 건조 방법으로 초임계 건조방법이 제안되었다. 초임계 건조는 초임계 상태의 유체, 예컨대 초임계 상태의 CO2를 고압 반응기에 투입하여 습윤겔 블랭킷 내 에탄올과 CO2가 치환되며, 치환이 이루어진 에탄올이 추출됨으로써 건조가 진행되는 방법이다. 그러나, 초임계 건조방법은 초임계 추출을 위한 별도의 건조 장치가 필요하여 초기 투자 비용이 매우 높은 단점이 있다. 또한, 초임계 건조방법은 가압-추출-감압 단계를 필수적으로 거치게 되므로 건조 소요 시간이 큰 문제가 있고, 또한, 초임계 추출기에서 건조가 이루어지므로 연속 건조공정이 불가능하고, 배치 공정만 가능한 단점이 있다.
이에, 초기 투자 비용, 건조 장치 유지 비용 등이 크게 소비되지 않아 경제적인 효과를 누릴 수 있으면서도 건조 효율이 우수하고, 건조 중 수축 현상이 최소화되어 우수한 단열 성능을 확보할 수 있는 습윤겔 블랭킷의 건조방법 및 이를 이용한 에어로겔 블랭킷의 제조방법에 대한 연구가 필요한 실정이다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 습윤겔 블랭킷의 건조 과정에서 발생하는 겔 망상 구조의 수축 현상을 최소화하여 우수한 단열 성능을 가질 수 있고, 시간 대비 건조 효율이 우수한 습윤겔 블랭킷의 건조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 상기 건조방법을 이용한 에어로겔 블랭킷의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 적외선(IR)을 조사하여 습윤겔 블랭킷을 건조하는 단계를 포함하며, 상기 건조하는 단계는, 상기 습윤겔 블랭킷의 시간에 따른 온도 프로파일에 5분 내지 30분의 제1 등온 구간, 5분 내지 30분의 승온 구간, 및 20분 이하의 제2 등온 구간이 포함되도록 적외선을 조사하는 것인 습윤겔 블랭킷의 건조 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 1) 전구체 물질, 유기용매 및 물, 산 촉매를 혼합하여 졸을 준비하는 단계; 2) 상기 졸을 블랭킷 기재에 침적시키고 겔화하는 단계; 3) 상기 겔화 반응에 의해 형성된 습윤겔 블랭킷을 표면개질하는 단계; 및 4) 상기 습윤겔 블랭킷을 건조하는 단계를 포함하고, 상기 건조는 전술한 건조방법에 의한 것인, 에어로겔 블랭킷의 제조방법을 제공한다.
본 발명은 적외선에 의해 겔 내부까지 빠르고 균일하게 온도를 증가시킬 수 있어, 겔 내부에 존재하는 용매 및 수분이 동시에 건조되도록 함으로써 건조 과정에서 발생하는 에어로겔의 수축 현상을 최소화할 수 있다. 그 결과, 우수한 기공 특성과 함께 높은 비표면적 등의 물성을 가지고, 우수한 단열 성능을 확보할 수 있다. 또한, 본 발명은 적외선의 조사 방향이 자유로워 단면 또는 양면 건조가 모두 가능하고, 이에 따라 습윤겔 블랭킷의 두께가 두꺼워도 건조 효율이 떨어지지 않고 우수한 건조 효율을 유지할 수 있고, 비교적 단 시간 내 건조가 가능한 이점이 있다. 또한, 우수한 건조 효율을 나타냄에 따라 잔존하는 용매에서 발생하는 악취 문제를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은 건조 구간 별 건조 시간을 제어하여 우수한 건조 효율을 나타내면서도 발수성의 감소 현상도 억제할 수 있으므로 건조 후에도 소수성을 우수한 수준으로 유지할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 구체적인 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 건조 중의 온도 변화를 나타내기 위하여 건조 시간에 따른 건조 샘플의 온도 프로파일을 도시한 그래프이다.
도 2는 실시예 1, 2 및 4로부터 도출된 건조 시간에 따른 건조 샘플의 온도 프로파일을 도시한 그래프이다.
도 3은 비교예 4 및 5에서의 건조 시간에 따른 건조 샘플의 온도를 도시한 그래프이다.
이하, 본 발명을 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 본 명세서 및 청구범위에 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.
<습윤겔 블랭킷의 건조방법>
본 발명은 적외선(IR)을 조사하여 습윤겔 블랭킷을 건조하는 단계를 포함하며, 상기 건조하는 단계는, 상기 습윤겔 블랭킷의 시간에 따른 온도 프로파일에 5분 내지 30분의 제1 등온 구간, 5분 내지 30분의 승온 구간, 및 20분 이하의 제2 등온 구간이 포함되도록 적외선을 조사하는 것인 습윤겔 블랭킷의 건조 방법을 제공한다.
이 때 샘플의 온도는 열전대(thermocouple)를 샘플 중심부에 삽입하여 고정한 후 측정한다.
또한, 본 명세서에서 '시간에 따른 온도 프로파일'은 건조 시간에 따른 습윤겔 블랭킷 건조 샘플의 온도 변화를 도시한 그래프를 나타내는 것이며, 일례로 본 발명의 도 1과 같이, x 축이 시간, y축이 온도를 나타내는 그래프를 의미하는 것일 수 있다.
여기에서, 제1 등온 구간은 건조 개시 시점부터 처음 나타나는 등온 건조 종료 시점까지의 건조 구간을 나타내는 것으로, 시간에 따른 건조 샘플의 온도 프로파일에서 건조 개시 시점부터, 건조 개시 이후 처음 나타나는 등온선에서의 접선과, 일정한 기울기 값을 가지고 승온되는 승온선에서의 접선의 접점(이하, 제1 접점이라 기재함)까지의 구간을 나타내는 것이다. 상기 제1 등온 구간은 용매의 증발 잠열에 의해 주위 온도가 상승하더라도 건조 샘플의 온도가 상승하지 않고 등온으로 건조되는 구간을 나타낼 수 있다. 또한, 이 때 일정한 기울기 값을 가지고 승온되는 승온선은, 도 1에서와 같이 본 발명의 온도 프로파일에서, 등온 건조 후 승온될 때 일정 시간 이후에는 승온 정도가 동일하게 나타나 동일한 기울기 값을 가지는 영역이 나타나는데, 이와 같이 기울기 값이 0이 아니면서 동일한 기울기 값을 가지는 영역에서의 승온선을 의미하는 것이다.
또한, 승온 구간은 제1 등온 건조 종료 시점부터 승온 건조 종료 시점까지의 건조 구간을 나타내는 것으로, 시간에 따른 건조 샘플의 온도 프로파일에서 상기한 제1 접점부터 일정한 기울기 값을 가지고 승온되는 승온선에서의 접선과, 건조 개시 이후 두번째로 나타나는 등온선에서의 접선 사이의 접점(이하, 제2 접점이라 기재함)까지의 구간을 나타내는 것이다. 상기 승온 건조 구간은 대부분의 용매가 건조되어 건조 샘플의 온도가 급격하게 상승하는 구간을 나타낼 수 있다.
또한, 제2 등온 구간은 승온 건조 종료 시점부터 최종 건조 종료 시점까지의 건조 구간을 나타내는 것으로, 건조 시간에 따른 건조 샘플 온도 그래프에서 건조 상기한 제2 접점부터 건조를 완전히 종료한 시점까지의 구간을 나타내는 것이다. 상기 제2 등온 구간은 습윤겔 블랭킷 제조 시 사용된 촉매 잔류물 등을 제거하기 위한 추가 건조가 이루어지는 구간을 나타내는 것일 수 있으며, 이 때 샘플 온도와 주위의 온도가 평형을 이루기 때문에 온도가 급격하게 상승하지 않고 등온을 유지할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 등온 구간에서는 5분 내지 30분, 구체적으로 10분 내지 25분, 보다 구체적으로 10분 내지 20분간 건조가 이루어질 수 있고, 상기 승온 구간에서는 5분 내지 30분, 구체적으로 5분 내지 25분, 보다 구체적으로 10분 내지 20분이 되도록 건조가 이루어질 수 있으며, 상기 제2 등온 구간에서는 20분 이하, 구체적으로 0분 내지 20분, 0분 내지 15분, 보다 구체적으로 0분 내지 5분간 건조가 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 시간 범위와 같이 제2 등온 구간이 나타나지 않도록 건조하는 것도 본 발명의 범위에 포함되며, 제2 등온 구간을 수행하지 않더라도 본 발명에서 목적하는 효과가 동등하게 나타날 수 있다. 즉, 상기 건조하는 단계에서 제2 등온 구간은 선택적으로 포함될 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 건조하는 단계는 제1 등온 구간, 및 승온 구간을 포함하거나, 또는 제1 등온 구간, 승온 구간을 및 제2 등온 구간을 포함할 수 있다.
여기에서, 상기 건조방법에 따라 건조되는 용매는 습윤겔 블랭킷 제조 시 사용된 용매일 수 있으며, 구체적으로 물 및 유기 용매를 포함하는 것일 수 있다. 또한, 상기 유기 용매는 구체적으로 알코올일 수 있으며, 이 때 알코올은 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, 구체적으로는 에탄올일 수 있다.
또한, 상기 용매는 유기 용매 85 내지 95 중량% 및 물 5 내지 15 중량%를 포함하는 것일 수 있다.
상기 제1 등온 구간 또는 승온 구간이 상기한 시간 범위를 초과하도록 건조하는 경우에는, 용매 중 물에 비해 휘발성이 높은 유기 용매가 먼저 증발됨으로 인해 건조가 진행될수록 겔의 기공 내 물의 비율이 상대적으로 높아지게 되므로 모세관 현상이 발생할 수 있고, 이에 따라 기공 구조가 붕괴하는 수축 현상이 발생할 수 있다. 수축 현상으로 기공 구조가 붕괴된 에어로겔 블랭킷은 상대적으로 열전도도가 높고, 단열 성능이 악화되는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 제1 등온 구간 또는 승온 구간이 상기한 시간 범위에 미달하도록 건조하는 경우에는 습윤겔 블랭킷이 건조 중 받는 에너지량이 기공 구조를 유지할 수 없을 정도로 많아서 일부 기공 구조의 붕괴가 발생할 수 있고, 또한, 습윤겔 블랭킷에 존재하는 소수화기가 다량 손실되어 소수성이 악화되는 문제가 발생할 수 있다. 제1 등온 구간 및 승온 구간이 상기한 시간 범위를 충족하는 경우, 물과 유기용매가 동시에 건조될 수 있어 기공 구조가 견고하게 유지될 수 있고, 소수화기의 손실이 최소화되어 소수성을 우수한 수준으로 유지할 수 있으며, 또한 다른 방법에 비해서 비교적 짧은 건조 시간에도 용매의 건조가 용이하게 이루어질 수 있어 건조 효율이 높은 이점이 있다.
또한, 제2 등온 구간이 상기한 시간 범위를 초과하도록 건조하는 경우에는 용매의 건조가 대부분 이루어졌음에도 계속하여 건조됨에 따라 에어로겔 블랭킷의 소수화기, 특히 표면에 존재하는 소수화기가 다량 손실되어 소수성이 크게 떨어지는 문제가 발생할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기의 제1 등온 건조 구간, 승온 건조 구간, 제2 등온 건조 구간을 가질 수 있도록 총 건조 시간을 조절할 수 있고, 구체적으로 총 건조 시간이 10분 내지 80분, 15분 내지 70분 또는 15분 내지 50분이 되도록 건조하는 것일 수 있으며, 더욱 구체적으로 총 건조 시간이 20분 내지 45분이 되도록 건조하는 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 적외선 건조에서 열원이 되는 적외선 방사체의 표면 온도는 전술한 건조 양상을 나타낼 수 있는 온도라면 제한 없이 적용 가능하며, 일례로 200℃ 내지 1100℃, 구체적으로 250℃ 내지 900℃일 수 있다. 상기한 범위의 표면 온도를 가지는 방사체를 사용하는 경우 용매의 건조가 용이하게 이루어짐과 동시에 소수화기의 손실을 최소화하여 우수한 소수성을 유지할 수 있다. 본 발명에서 특정한 상기 건조 양상(온도 프로파일)을 잘 나타내며 건조 공정 중의 안전성을 확보하는 측면에서 더욱 구체적으로 250℃ 내지 700℃ 또는 400℃ 내지 700℃의 온도일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 조사되는 적외선 방사체의 종류는 중간 적외선(MIR)용 카본 히터, 원적외선(FIR)용 세라믹 히터를 적용하는 것이 소수화기의 제거를 방지하는 측면에서 바람직하다. 또한, 조사되는 적외선의 파장은 전술한 건조 양상을 나타내고, 일반적으로 알려진 중간 적외선 범위 또는 원적외선 범위에 포함될 수 있는 적외선이라면 파장 범위의 제한은 없으나, 일례로 2 내지 15 ㎛ 파장 영역 대의 적외선을 포함하는 것일 수 있으며, 또는 적외선 조사 시 메인 피크의 평균 파장 값이 2 내지 15 ㎛인 적외선을 포함하는 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 건조 시 방사체와 건조 샘플인 습윤겔 블랭킷 간 거리는 전술한 건조 양상을 나타낼 수 있는 거리라면 제한 없이 적용 가능하며, 일례로 50 내지 170 mm일 수 있다. 상기한 범위의 거리를 가지도록 제어하는 경우, 물 및 유기 용매가 동시에 건조될 수 있어 용매의 건조가 용이하게 이루어짐과 동시에 소수화기의 손실을 최소화하여 우수한 소수성을 유지할 수 있다. 본 발명에서 특정한 건조 양상을 잘 나타내면서도 건조 시 소수화기의 제거를 방지하여 우수한 소수성을 확보하고, 용매의 제거율을 높이기 위한 측면에서 구체적으로 70 내지 170 mm일 수 있으며 더욱 구체적으로 90 내지 150 mm일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면 상기 습윤겔 블랭킷은 섬유-실리카 겔 복합체일 수 있으며, 구체적으로 섬유인 블랭킷 기재에 실리카 졸을 침적시키고, 겔화시켜 제조된 섬유-실리카 겔 복합체일 수 있다.
본 발명은 전술한 건조 양상, 즉 제1 등온 구간, 승온 구간 및 제2 등온 구간이 전술한 시간을 가질 수 있도록 제어함으로써 겔 내부 용매와 수분이 동시에 건조될 수 있도록 하여 용매 및 잔여물 제거 효율이 뛰어나면서도 겔 망상구조의 수축 현상을 최소화할 수 있고, 이에 따라 우수한 단열 성능을 확보할 수 있다. 또한, 상기한 건조 양상을 나타냄으로써 불필요한 건조가 지속됨으로 인한 소수화기 제거 현상을 방지할 수 있고, 소수화기 제거 현상이 감소됨에 따라 건조된 에어로겔 블랭킷이 우수한 소수성을 나타낼 수 있다.
< 에어로겔 블랭킷의 제조방법>
본 발명은 1) 전구체 물질, 유기용매 및 물, 산 촉매를 혼합하여 졸을 준비하는 단계; 2) 상기 졸을 블랭킷 기재에 침적시키고 겔화하는 단계; 3) 상기 겔화 반응에 의해 형성된 습윤겔 블랭킷을 표면개질하는 단계; 및 4) 상기 습윤겔 블랭킷을 건조하는 단계를 포함하고, 상기 건조는 전술한 건조방법에 의한 것인, 에어로겔 블랭킷의 제조방법을 제공한다.
단계 1)
상기 단계 1)은 졸을 제조하는 단계로서, 졸은 전구체 물질, 유기용매 및 물, 산 촉매를 혼합하여 제조되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명에서의 졸은 예컨대 실리카 졸일 수 있으며, 상기 졸이 실리카 졸일 때 전구체 물질은 실리카 전구체일 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) 등과 같은 테트라알킬 실리케이트일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 실리카 전구체는 테트라에틸 오르소실리케이트(TEOS)일 수 있다.
상기 실리카 전구체는 실리카 졸 내 포함되는 실리카의 함량이 0.1 중랑% 내지 30 중랑%가 되도록 하는 양으로 사용될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 상기 실리카의 함량이 상기 범위를 충족하면 에어로겔 블랭킷의 기계적 물성, 특히 유연성을 우수한 수준으로 확보하면서도 개선된 단열 효과를 나타낼 수 있다.
상기 유기용매는 구체적으로 알코올을 포함하는 것일 수 있으며,더욱 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 유기용매는 표면개질 반응을 촉진시키는 동시에 최종 제조되는 에어로겔 블랭킷에서의 소수화도를 고려하여, 통상의 기술자가 적절한 함량으로 사용할 수 있다.
상기 산 촉매는 후술하는 졸의 겔화를 촉진시키는 것일 수 있으며, 구체적으로 질산, 염산, 아세트산, 황산 및 불산 등과 같은 1종 이상의 무기산을 포함할 수 있으며, 이후 졸의 겔화를 촉진시킬 수 있도록 하는 함량으로 사용할 수 있다.
단계 2)
상기 단계 2)는 졸을 블랭킷 기재에 침적시키고 겔화하여 습윤겔 블랭킷을 제조하기 위한 것으로서, 단계 1)의 졸에 염기 촉매를 첨가한 후 블랭킷 기재에 침적시켜 수행할 수 있다.
본 발명에서, 겔화(gelation)는 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 3차원 골격구조를 형성하고 있는 구조를 나타내는 것일 수 있다.
상기 겔화 반응을 유도하기 위하여 사용 가능한 염기 촉매는 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 졸, 특히 실리카 졸의 pH가 4 내지 8이 되도록 하는 양으로 포함될 수 있다. 상기한 pH 범위에서 겔화가 용이하게 이루어져 공정성이 더욱 개선될 수 있다. 또한, 상기 염기 촉매는 고체상으로 투입 시 석출될 우려가 있으므로, 상기 단계 1)의 유기용매, 예컨대 알코올에 의해 희석된 용액상으로 첨가되는 것이 바람직할 수 있다.
상기 졸의 겔화는 블랭킷 기재에 졸, 구체적으로 염기 촉매를 첨가하여 촉매화된 졸이 침적된 상태에서 일어날 수 있다.
상기 침적은 블랭킷 기재를 수용할 수 있는 반응 용기 내에서 이루어질 수 있으며, 상기 반응 용기에 실리카 졸을 붓거나, 졸이 담긴 반응 용기 내에 블랭킷 기재를 넣어 적시는 방법으로 침적시킬 수 있다. 이 때 블랭킷 기재와 졸의 결합을 좋게 하기 위해 블랭킷 기재를 가볍게 눌러 충분히 함침되도록 할 수 있다. 이후 일정한 압력으로 블랭킷 기재를 일정 두께로 가압하여 잉여의 졸을 제거하여 이후의 건조 시간을 줄일 수도 있다.
상기 블랭킷 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 블랭킷 기재 내로 졸의 삽입 및 에어로겔의 형성이 용이한 공간 또는 공극을 포함함으로써 단열 성능을 보다 향상시킬 수 있는 섬유일 수 있으며, 낮은 열 전도도를 갖는 것을 사용할 수 있다.
구체적으로 상기 블랭킷 기재는 폴리아미드, 폴리벤즈이미다졸, 폴리아라미드, 아크릴수지, 페놀수지, 폴리에스테르, 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리올레핀(폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 이들의 공중합체 등), 셀룰로오스, 카본, 면, 모, 마, 부직포, 유리섬유 또는 세라믹울 등일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 단계 2) 이후 숙성(aging) 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 숙성은 임의적인 단계로서 습윤겔 블랭킷을 적당한 온도에서 방치하여 화학적 변화가 완전히 이루어지도록 함으로써, 망상구조를 더욱 견고하게 형성시키고 기계적 안정성 또한 강화시킬 수 있다.
본 발명의 숙성 단계는 전술한 유기 용매에서, 또는 유기 용매 없이 40 내지 90℃의 온도에서 1 내지 10시간 동안 방치시켜 수행하는 것일 수 있다. 상기 유기용매는 상기 단계 1)에서 전술한 유기용매일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 상기 숙성 시 용매는 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼륨(KOH), 수산화암모늄(NH4OH), 트리에틸아민, 피리딘 등의 염기 촉매를 상기한 유기용매에 1 내지 10% 농도로 희석시킨 용액 내에서 이루어지는 것일 수 있다.
단계 3)
상기 단계 3)은 겔화 반응에 의해 형성된 습윤겔을 표면개질하는 단계로서, 습윤겔 블랭킷, 특히 실리카 습윤겔 블랭킷을 표면개질제로 소수화하는 단계일 수 있다. 구체적으로, 실리카 습윤겔의 표면에 표면개질제로부터 유래된 소수화기를 결합시킴으로써 이루어질 수 있다.
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, 공기 중의 수분 흡수를 억제시켜 낮은 열전도율을 유지하기 위해서는 실리카 에어로겔 표면을 미리 소수성으로 개질할 필요성이 있다.
본 발명의 상기 표면개질제는 습윤겔 표면을 소수화하는 화합물은 제한 없이 적용 가능하며, 예컨대 실란(silane)계 화합물, 실록산(siloxane)계 화합물, 실라놀(silanol)계 화합물, 실라잔(silazane)계 화합물 또는 이의 조합일 수 있다.
구체적으로, 트리메틸클로로실란(Trimethylchlorosilane, TMCS), 디메틸 디메톡시 실란, 디메틸 디에톡시 실란, 메틸 트리메톡시 실란(methyltrimethoxysilane), 트리메틸에톡시실란(rimethylethoxysilane), 비닐 트리메톡시 실란, 에틸 트리에톡시 실란(ethyltriethoxysilane), 페닐트리에톡시실란(phenyltriethoxysilane), 페닐 트리메톡시 실란, 테트라에톡시 실란, 디메틸 디클로로 실란, 3-아미노프로필 트리에톡시 실란 등을 포함하는 실란계 화합물; 폴리디메틸 실록산, 폴리디에틸 실록산, 또는 옥타메틸 시클로테트라 실록산 등을 포함하는 실록산계 화합물; 트리메틸실라놀, 트리에틸실라놀, 트리페닐실라놀 및 t-부틸디메틸실라놀 등을 포함하는 실라놀계 화합물; 1,2-디에틸디실라잔(1,2-diethyldisilazane), 1,1,2,2-테트라메틸디실라잔(1,1,2,2-tetramethyldisilazane), 1,1,3,3-테트라메틸디실라잔(1,1,3,3-tetramethyl disilazane), 1,1,1,2,2,2-헥사메틸디실라잔(1,1,1,2,2,2-hexamethyldisilazane, HMDS), 1,1,2,2-테트라에틸디실라잔(1,1,2,2-tetraethyldisilazane) 또는 1,2-디이소프로필디실라잔(1,2-diisopropyldisilazane) 등을 포함하는 실라잔계 화합물; 또는 이의 조합일 수 있고, 구체적으로 헥사메틸디실라잔일 수 있다.
상기 표면개질제는 유기용매에 희석시킨 용액 상으로 사용될 수 있으며, 상기 유기용매는 단계 1)에서 전술한 유기용매일 수 있고, 이 때 상기 표면개질제는 전체 희석용액 부피 기준으로 1 내지 15 부피%로 희석될 수 있다.
또한, 상기 표면개질제는 실리카 습윤겔에 대하여 0.01 내지 10 부피%가 되는 양으로 첨가하는 것일 수 있다. 만약, 상기 실리카 습윤겔 대비 표면개질제의 첨가량이 0.01 부피% 미만인 경우, 상대적으로 실리카 습윤겔 내 실라놀기(Si-OH)보다 이와 반응할 수 있는 표면개질제의 양이 적어 표면개질 반응성이 저하될 뿐 아니라 표면개질이 용이하기 이뤄지지 않을 수 있으며, 이에 건조 시 표면개질되지 않은 실라놀기가 축합반응을 일으켜 최종 생성되는 실리카 에어로겔의 공극크기가 작아지고 다공성을 이루지 못하는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 상기 실리카 대비 표면개질제의 첨가량이 10 부피%을 초과하는 경우, 표면개질 반응에 참여하지 않는 잔여 표면개질제가 다량 존재하게 되고, 고가의 표면개질제가 낭비되어 경제성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.
상기 단계 3)은 50 내지 90℃의 온도, 구체적으로 50 내지 70℃의 온도에서 표면개질제를 첨가하여 1 내지 24 시간 동안 수행하는 것일 수 있다.
단계 4)
상기 단계 4)는 실리카 습윤겔을 건조시키는 단계로서, 상기 본 발명의 적외선 건조 방법에 의하여 수행되는 것이다.
습윤겔 블랭킷의 적외선 건조 방법에 대한 설명은 전술한 바와 같다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 실리카 에어로겔 블랭킷의 제조방법은, 건조시키는 단계 전 세척하는 단계를 추가로 수행할 수 있다. 상기 세척은 반응 중 발생된 불순물 및 잔류 암모니아 등을 제거하여 고순도의 소수성의 에어로겔 블랭킷을 얻기 위한 것으로, 비극성 유기용매를 이용한 희석공정 또는 교환공정으로 수행할 수 있다.
도 1에는 본 발명에 따른 건조 중 시간에 따른 온도 변화의 일 실시예가 개략적으로 도시되어 있다. 도 1에서 A는 본 발명에서 특정한 제1 등온 구간이 종료되는 시점이고, B는 본 발명에서 특정한 승온 구간이 종료되는 시점이다. 하지만, 이하 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 구체적인 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실시예 등을 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예들은 본 발명이 속한 분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
실시예 1
테트라에틸오르소실리케이트(TEOS)와 에탄올을 3:1의 중량비로 혼합하여 제조한 혼합 용액에, 물에 희석한 염산 용액(농도=0.15 중량%)을 상기 혼합 용액의 pH가 1이 되도록 첨가한 후 혼합하여 실리카 졸(실리카 졸 내 실리카 함량=4 중량%)을 제조하였다. 다음으로, 상기 실리카 졸에 암모니아 촉매를 0.5 부피%로 첨가하고, 유리 섬유를 침적시킨 후 겔화시켜 실리카 습윤겔 복합체를 제조하였다.
제조한 실리카 습윤겔 복합체를, 에탄올 용액 중에 70℃의 온도에서 5시간 동안 방치하여 숙성시켰다.
이후, 헥사메틸디실라잔과 에탄올을 1:9의 부피비로 혼합하여 제조한 표면개질제 용액을 습윤겔에 대하여 90 부피%로 첨가하고 70℃ 에서 24 시간 동안 표면개질시켜 소수성의 실리카 습윤겔 복합체를 제조하였다. 이후 표면개질된 습윤겔 블랭킷을 적외선 램프가 장착된 적외선 건조 장치의 기판 위에 올려놓고, 하기 표 1에 기재된 조건으로 적외선 건조(양면 건조)를 수행하여 에어로겔 블랭킷을 제조하였다.
실시예 2 내지 실시예 6
상기 실시예 1에서, 적외선 건조 조건을 하기 표 1에 기재된 조건으로 변경한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 에어로겔 블랭킷을 제조하였다.
비교예 1
상기 실시예 1에서 제조된 습윤겔 블랭킷에 적외선 건조를 수행하지 않고, 오븐에 넣어 170℃의 온도 조건에서 열풍 건조를 40분간 수행한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 에어로겔 블랭킷을 제조하였다.
비교예 2
상기 실시예 1에서 제조된 습윤겔 블랭킷에 적외선 건조를 수행하지 않고, 초임계 건조를 수행한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 에어로겔 블랭킷을 제조하였다.
이 때, 초임계 건조는 다음의 방법으로 수행되었다. 상기 습윤겔 블랭킷을 초임계 추출기(extractor)에 넣고 CO2를 주입하였다. 이후 추출기 내의 온도를 1 시간에 걸쳐 60℃로 승온하고, 4시간 동안 60℃, 100 bar에서 초임계 건조하였다. 이후 2 시간에 걸쳐 CO2를 배출(venting)하여 에어로겔 블랭킷을 제조하였다.
비교예 3 내지 7
상기 실시예 1에서, 적외선 건조 조건을 하기 표 1에 기재된 조건으로 변경한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 에어로겔 블랭킷을 제조하였다.
실험예
1) 건조 시간 측정
적외선 건조를 수행한 실시예 및 비교예의 경우, 온도 구간 별 건조 시간을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다. 구체적으로, 건조 대상이 되는 습윤겔 블랭킷 샘플의 중앙에 열전대(thermocouple)을 삽입하여 온도 프로파일을 도출하고, 도출된 온도 프로파일로부터 각 구간별 건조 시간 및 총 건조 시간을 도출하였다.
실시예 1, 2 및 4로부터 도출된 건조 시간에 따른 습윤겔 블랭킷 샘플의 온도 프로파일을 도 2에 나타내었으며, 비교예 4 및 5에서의 건조시간에 따른 습윤겔 블랭킷 샘플의 온도를 도 3에 나타내었다.
또한, 열풍 건조를 수행한 비교예 1 및 초임계 건조를 수행한 비교예 2는 건조 개시 시점부터 건조를 완료한 시점까지 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
2) 열전도도 측정(mW/mK, 25℃)
NETZSCH社의 HFM 436장비를 이용하여 각 실시예 및 비교예에서 제조한 에어로겔 블랭킷의 상온(25℃) 열전도도를 측정하였다.
3) 수분함침률 측정 (wt%)
각 실시예 및 비교예에서 제조한 에어로겔 블랭킷의 수분함침률을 ASTM C1511의 규격에 따라 측정하였다.
수분함침률이 낮을수록 에어로겔 블랭킷의 소수화도가 높은 것을 나타낸다.
4) BET 비표면적, 기공 부피 및 평균 기공 직경 측정
상기 실시예 1, 실시예 2 및 비교예 1에서 제조한 에어로겔 블랭킷에 대해서, Micrometrics의 3 FLEX 기기를 이용하여 부분압(0.11<p/p o <1)에 따른 질소의 흡/탈착량을 측정하고, 이로부터 에어로겔 블랭킷의 BET 비표면적, 기공 부피 및 평균 기공 직경를 평가하여 하기 표 2에 나타내었다.
적외선 방사체 샘플-방사체 간 거리 (mm) 제1 등온 구간 시간 (min) 승온구간시간 (min) 제2등온구간시간 (min) 총 건조시간(min) 열전도도 (mW/mK) 수분함침률 (wt%)
종류 표면온도(℃) 조사장치의 출력(%)
실시예 1 MIR용 carbon heater 900~1000 70 100 10 10 0 20 20.4 0.8
2 MIR용 carbon heater 900~1000 70 100 10 10 10 30 21.5 2.2
3 MIR용 carbon heater 1000~1100 80 150 15 10 5 30 21.0 0.6
4 FIR용 ceramic heater 600~650 90 100 20 15 5 40 20.5 0.7
5 FIR용 ceramic heater 600~650 90 150 30 20 20 70 21.2 2.5
6 FIR용 ceramic heater 650~700 95 150 25 20 0 45 20.8 0.6
비교예 1 - - - - - - - 40 27.7 1.5
2 - - - - - - 420 19.5 1.1
3 MIR용 carbon heater 900~1000 70 100 10 10 25 45 24.5 >100
4 MIR용 carbon heater 700~800 50 200 20 35 0 55 27.8 0.9
5 FIR용 ceramic heater 100~170 40 100 35 30 0 65 28.1 0.7
6 MIR용 carbon heater 900~1000 70 40 4 5 0 9 26.2 >100
7 MIR용 carbon heater 1150~1200 90 100 5 4 0 9 27.1 >100
도 2의 실시예 1, 2 및 4로부터 도출된 건조 시간에 따른 습윤겔 블랭킷 샘플의 온도 프로파일을 참조하면, 실시예 1 및 2에서는 건조 개시 시점부터 10분간 습윤겔 블랭킷의 온도가 일정한 기울기 값을 가지고 완만히 승온되는 제1 등온 구간이 나타나며, 10분 내지 20분의 구간에서는 온도가 상대적으로 급격히 상승하는 승온 구간이 나타난다. 실시예 1에서는 제1 등온 구간 및 승온 구간을 통해 적외선 건조가 완료되며, 실시예 2에서는 상기 승온 구간 이후 다시 온도가 완만히 승온되는 제2 등온 구간이 20분 내지 30분의 구간에서 나타난다. 실시예 4는 건조 개시 시점부터 20분간 제1 등온구간이 나타나고, 20분 내지 35분의 구간에서 승온 구간이 나타나며, 35분 내지 40분의 구간에서 제2 등온 구간이 나타난다. 이와 같이 도 1에 나타낸 실시예 1, 2 및 4에서의 건조 시간에 따른 건조 샘플 중심부의 온도 변화를 통하여 제1 등온 구간, 승온 구간 및 제2 등온 구간을 확인할 수 있었다.
또한, 도 3에는 비교예 4 및 5에서의 건조 시간에 따른 건조 샘플 중심부의 온도가 도시되어 있으며, 도 3을 참조하면, 비교예 4에서는 건조 개시 시점부터 20분간 습윤겔 블랭킷의 온도가 일정한 기울기 값을 가지고 완만히 승온되는 제1 등온 구간이 나타나며, 이후 35분간의 승온 구간이 나타난다. 또한, 비교예 5에서는 건조 개시 시점부터 35분간 습윤겔 블랭킷의 온도가 일정한 기울기 값을 가지고 완만히 승온되는 제1 등온 구간이 나타나며, 이후 30분간의 승온 구간이 나타난다.
한편, 상기 표 1을 참조하면, 적외선 건조를 수행하되, 제1 등온 구간, 승온 구간 및 제2 등온 구간의 각 시간이 본 발명에서 특정한 범위 내에 포함되도록 건조시킨 실시예 1 내지 6은, 적외선 건조를 적용하지 않거나 적외선 건조를 적용하더라도 각 구간 별 시간이 상기 시간 범위를 벗어나도록 건조시킨 비교예 1 내지 7에 비해 열전도도 및 수분 함침률이 낮은 값을 가지는 것을 확인할 수 있다.
구체적으로, 실시예 1 내지 6은 적외선 건조를 적용하지 않고 열풍 건조를 적용한 비교예 1에 비해 열전도도 및 수분 함침률이 현저하게 낮은 값을 보이고, 초임계 건조를 적용한 비교예 2와는 열전도도가 동등한 수준이나, 수분 함침률이 낮고, 특히 건조 시간이 크게 절감되는 것을 확인할 수 있다.
또한, 실시예 1 내지 6은 제2 등온구간이 본 발명의 범위를 벗어난 비교예 3에 비해 총 건조 시간이 짧고 열전도도가 낮고, 특히 수분함침률이 현저하게 낮아 소수성이 우수한 것을 확인할 수 있다. 또한, 실시예 1 내지 6은 제1 등온 구간 또는 승온 구간의 시간이 본 발명의 범위를 초과하는 비교예 4 및 5에 비해 열전도도가 낮은 값을 가지는 것을 확인할 수 있다. 또한, 실시예 1 내지 6은 제1 등온 구간 또는 승온 구간의 시간이 본 발명의 범위에 미달인 비교예 6 및 7에 비해 열전도도가 낮고, 특히 수분함침률이 현저하게 낮아 소수성이 우수한 것을 확인할 수 있다.
BET 비표면적(m2/g) 기공 부피(cm3/g) 평균 기공 직경(nm)
실시예 1 667 2.08 9.0
실시예 2 495 1.63 8.9
비교예 1 413 1.14 7.4
상기 표 2에서와 같이, 적외선 건조를 수행하되, 제1 등온 구간, 승온 구간 및 제2 등온 구간의 각 시간이 본 발명에서 특정한 범위 내에 포함되도록 건조시킨 실시예 1 및 2는 열풍 건조를 수행한 비교예 1에 비해 BET 비표면적, 기공 부피 및 평균 기공 직경이 모두 우수하게 나타나는 것을 확인할 수 있다.

Claims (10)

  1. 적외선(IR)을 조사하여 습윤겔 블랭킷을 건조하는 단계를 포함하며,
    상기 건조하는 단계는, 상기 습윤겔 블랭킷의 시간에 따른 온도 프로파일에 5분 내지 30분의 제1 등온 구간,
    5분 내지 30분의 승온 구간, 및
    20분 이하의 제2 등온 구간이 포함되도록 적외선을 조사하는 것인 습윤겔 블랭킷의 건조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    적외선 방사체의 표면 온도는 200℃ 내지 1100℃인 것인 습윤겔 블랭킷의 건조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    건조 시 적외선 방사체와 상기 습윤겔 블랭킷 간 거리는 50 내지 170 mm인 것인 습윤겔 블랭킷의 건조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 적외선은 2 내지 15 ㎛ 파장 영역 대의 적외선을 포함하는 것인 습윤겔 블랭킷의 건조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 건조는 총 10분 내지 80분 동안 실시되는 것인 습윤겔 블랭킷의 건조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 습윤겔 블랭킷은, 블랭킷 기재에 실리카 졸을 침적시키고 겔화시켜 제조된 섬유-실리카 겔 복합체인 것인 습윤겔 블랭킷의 건조방법.
  7. 1) 전구체 물질, 유기용매 및 물, 산 촉매를 혼합하여 졸을 준비하는 단계;
    2) 상기 졸을 블랭킷 기재에 침적시키고 겔화하는 단계;
    3) 상기 겔화 반응에 의해 형성된 습윤겔 블랭킷을 표면개질하는 단계; 및
    4) 상기 습윤겔 블랭킷을 건조하는 단계를 포함하고,
    상기 건조는 제1항 내지 제6 중 어느 한 항의 방법에 의한 것인, 에어로겔 블랭킷의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 전구체 물질은 실리케이트 화합물을 포함하며,
    상기 에어로겔 블랭킷은 실리카 에어로겔 블랭킷인 것인 에어로겔 블랭킷의 제조방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 겔화하는 단계 및 상기 표면개질 단계 사이에 겔화 반응에 의해 형성된 습윤겔 블랭킷을 숙성하는 단계를 더 포함하는 것인 에어로겔 블랭킷의 제조방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 표면개질제는 습윤겔 표면을 소수화하는 화합물인 것인 에어로겔 블랭킷의 제조방법.
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