(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維シートが挿入される複数の固定容器；及び、
前記複数の固定容器が多段に積層されるように収容される収容部と、前記収容部の内部にシリカ前駆体を注入し、前記固定容器に挿入された繊維シートに含浸させるシリカ前駆体注入部とが設けられている含浸容器を含む、エアロゲルシートの製造装置。
【請求項２】
前記収容部は密閉された真空チャンバとして設けられ、
前記シリカ前駆体注入部は、前記真空チャンバの周面に高さ方向に複数個が備えられる、請求項1に記載のエアロゲルシートの製造装置。
【請求項３】
前記固定容器は、上部が開放されたボックス形態を有し、底面に複数の穿孔が形成されている、請求項1に記載のエアロゲルシートの製造装置。
【請求項４】
前記含浸容器は、前記収容部内の空気を外部へ排出させることにより吸引力でシリカ前駆体を上昇させて、前記繊維シートへの前記シリカ前駆体の含浸を高める真空発生部をさらに含む、請求項1に記載のエアロゲルシートの製造装置。
【請求項５】
前記シリカ前駆体注入部にシリカ前駆体を供給するシリカ前駆体供給容器をさらに含む、請求項1に記載のエアロゲルシートの製造装置。
【請求項６】
前記シリカ前駆体は、シリカゾルとゲル化用触媒の混合により製造される、請求項1に記載のエアロゲルシートの製造装置。
【請求項７】
前記シリカゾルは、TEOS（tetraethyl orthosilicate）とエタノールの混合により製造される、請求項6に記載のエアロゲルシートの製造装置。
【請求項８】
前記TEOS（tetraethyl orthosilicate）は、加水分解されたＴＥＯＳを含む、請求項7に記載のエアロゲルシートの製造装置。
【請求項９】
前記ゲル化用触媒は、エタノールとアンモニア水（NH4OH）の混合により製造される、請求項6に記載のエアロゲルシートの製造装置。
【請求項１０】
前記含浸容器から引き出された複数の固定容器が上下に積層された状態で収容され、前記固定容器のそれぞれに挿入された繊維シートをエージングさせ、表面改質させ、及び高温で乾燥する反応容器をさらに含む、請求項1に記載のエアロゲルシートの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願の相互参照］
本出願は、2016年2月16日付韓国特許出願第10-2016-0018000号に基づいた優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示されている全ての内容は本明細書の一部として含まれる。
【０００２】
本発明は、エアロゲルシートの製造装置に関し、特に、エアロゲルシートの生産量を大幅に向上させたエアロゲルシートの製造装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
通常、エアロゲルシートは、現在まで知られた固体の中でも、90%以上、最大99%程度の高い気孔率を有する高多孔性物質であって、シリカ前駆体溶液をゾル−ゲル重合反応させてゲルを形成した後、超臨界条件若しくは常圧条件の下で乾燥することで得ることができる。すなわち、エアロゲルシートは、空気が満ちている気孔構造を有している。
【０００４】
かかるエアロゲルシートは、内部空間の90〜99%が空いている独特の気孔構造により、軽いながらも断熱性、吸音性などの物性を有し、中でも最も大きい利点は、従来のスタイロフォームなどの有機断熱材の熱伝導度である36mW/m.kよりも著しく低い30mW/m.k以下の熱伝導率を示す高断熱性を有するということである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の技術に係るエアロゲルシートは、ブランケットの表面にエアロゲルと触媒溶液を噴射して含浸させて製造する。
【０００６】
しかし、従来の技術に係るエアロゲルシートは、製造過程が複雑なので作業性、生産性に劣るという欠点があった。
【０００７】
本発明は、前記のような問題を解決するためになされたものであって、本発明の目的は、エアロゲルシートの製造過程を単純化して作業性と生産性を高めたエアロゲルシートの製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記のような目的を達成するための本発明に係るエアロゲルシートの製造装置は、繊維シートが挿入される複数の固定容器；及び、前記複数の固定容器が上下に積層された状態で収容される収容部と、前記収容部の内部にシリカ前駆体を注入し、前記固定容器に挿入された繊維シートに含浸させるシリカ前駆体注入部とが設けられている含浸容器を含むことができる。
【０００９】
前記収容部は密閉された真空チャンバとして設けられ、前記シリカ前駆体注入部は、前記真空チャンバの周面に高さ方向に複数個が備えられてよい。
【００１０】
前記固定容器は、上部が開放されたボックス形態を有し、底面に複数の穿孔が形成されてよい。
【００１１】
前記含浸容器は、前記収容部内の空気を外部へ排出させることによって発生する吸引力で、シリカ前駆体と繊維シートの含浸を高める真空発生部をさらに含むことができる。
【００１２】
前記シリカ前駆体注入部にシリカ前駆体を供給するシリカ前駆体供給容器をさらに含むことができる。
【００１３】
前記シリカ前駆体は、シリカゾルとゲル化用触媒の混合で設けられてよい。
【００１４】
前記シリカゾルは、TEOS（tetraethyl orthosilicate）とエタノールの混合で設けられてよい。
【００１５】
前記TEOS（tetraethyl orthosilicate）は、加水分解されたＴＥＯＳを含んでもよい。
【００１６】
前記ゲル化用触媒は、エタノールとアンモニア水（NH4OH）の混合で設けることができる。
【００１７】
前記含浸容器から引き出された複数の固定容器が上下に積層された状態で収容され、前記固定容器に挿入された繊維シートをエージングさせ、表面改質させ、及び高温で乾燥する反応容器をさらに含むことができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係るエアロゲルシートの製造装置は、繊維シートが挿入される固定容器と、複数の固定容器が多段に積層されるように収容される含浸容器を含むことで、複数の繊維シートを一度に含浸させることができ、よって、エアロゲルシートを大量で生産することができるので、生産量を大幅に高めることができる。
【００１９】
本発明に係るエアロゲルシートの製造装置は、含浸容器に複数のシリカ前駆体注入部を形成することで、繊維シートとシリカ前駆体の含浸力を高めることができる。
【００２０】
本発明に係るエアロゲルシートの製造装置は、固定容器の底面に穿孔を形成することにより、固定容器の底面を介してシリカ前駆体が流入されることで、繊維シートとシリカ前駆体の含浸力を高めることができる。
【００２１】
本発明に係るエアロゲルシートの製造装置は、反応容器に真空発生部を含むことで、吸引力を介して繊維シートとシリカ前駆体の含浸力を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係るエアロゲルシートの製造装置を示した図である。
【図２】本発明に係る固定容器を示した斜視図である。
【図３】本発明に係る固定容器の他の実施形態を示した図である。
【図４】本発明に係る固定容器の他の実施形態を示した図である。
【図５】本発明に係る固定容器の他の実施形態を示した図である。
【図６】本発明に係る反応容器を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照しつつ、本発明の属する技術分野において通常の知識を有する者が容易に実施できるよう、本発明の実施形態を詳細に説明する。しかし、本発明は様々な他の形態に実現可能であり、ここで説明する実施形態に限定されない。そして、図面において、本発明を明確に説明するため、説明と関係のない部分は省略しており、明細書全体にわたって類似の部分には類似の図面符号を付す。
【００２４】
本発明に係るエアロゲルシートの製造装置は、複数の繊維シートを一度に含浸させ、エージングさせ、表面改質させ、及び乾燥させる構造を有し、よって、同一品質のエアロゲルシートを大量で生産することができるので、生産性と作業性を高めることができる。
【００２５】
つまり、本発明に係るエアロゲルシートの製造装置は、図1に示されているところのように、繊維シート10が挿入される複数の固定容器100、複数の固定容器100が多段に積層されるように収容され、繊維シート10にシリカ前駆体20を含浸させる含浸容器200、及び、含浸容器200から引き出された固定容器100が多段に積層された状態で収容され、繊維シート10をエージングさせ、表面改質させ、及び乾燥する反応容器300を含む。
【００２６】
固定容器
固定容器100は、図2に示されているところのように、繊維シート10が挿入されるように上部が開放されたボックス形態を有する。
【００２７】
そして、固定容器100の底面には下部に貫通される複数の穿孔110が形成され、穿孔110を介して固定容器100の底面にシリカ前駆体が流入されることで、繊維シート10とシリカ前駆体の含浸力を高めることができる。
【００２８】
ここで、固定容器100は、多様な実施形態によって繊維シート10とシリカ前駆体の含浸力を高めることができる。
【００２９】
第一の実施形態として、図3に示されているところのように、固定容器100の底面はメッシュ網120に形成されてよく、メッシュ網120を介して固定容器100の底面から流入されるシリカ前駆体の流入量を高めることができるので、繊維シート10とシリカ前駆体20の含浸力を高めることができる。
【００３０】
第二の実施形態として、固定容器100の側壁は、図4に示されているところのように、繊維シート10の側面を支持する支持部130を除いて外側に開放された貫通溝140に形成されてもよく、貫通溝140を介してシリカ前駆体の流入量を高めることができるので、繊維シート10とシリカ前駆体20の含浸力を高めることができる。
【００３１】
第三の実施形態として、多段に積層される固定容器100は、互いに対応する固定容器どうし嵌合されるように設けられてよい。つまり、図5に示されているところのように、互いに密着される固定容器100のうち、上側に位置した固定容器100の底面に、前記下側に位置した固定容器100の開口に結合されるように結合突起150を形成する。よって、多段に積層される固定容器100を安定的に積層することができる。
【００３２】
含浸容器
含浸容器200は、図1に示されているところのように、複数の固定容器100が多段に積層（図1で見た時に上下に積層）されるように収容される収容部210と、収容部210の内部にシリカ前駆体20を注入して固定容器100に挿入された繊維シート10に含浸させるシリカ前駆体注入部220とで設けられる。
【００３３】
収容部210は、内部に複数の固定容器100を収容する収容空間が設けられ、上面に真空発生部230が結合され、側面にシリカ前駆体注入部220が結合される。
【００３４】
一方、収容部210は密閉された真空チャンバとして設けられてよく、よって、真空状態を利用して繊維シート10とシリカ前駆体20の含浸力を高めることができる。
【００３５】
一方、収容部210の収容空間の底には、底面から所定の高さに離隔される支持板211が設けられ、支持板211は、収容部210の最下端に積層される固定容器100を収容空間の底面に離隔させることができるので、最下端固定容器100に挿入された繊維シート10の含浸力を高めることができる。
【００３６】
そして、収容部210は、密閉された構造を有するボックス形態で設けられてよく、よって、ボックス形態の固定容器100を動かないように積層させることができる。
【００３７】
シリカ前駆体注入部220は、真空チャンバである収容部210の周面に高さ方向に複数個が備えられ、複数個のシリカ前駆体注入部220は、一体に連結された状態でシリカ前駆体供給容器300と連結される。
【００３８】
つまり、シリカ前駆体注入部220は、図1に示されているところのように、収容部210の上端、下端、上端と下端の間である中端にシリカ前駆体20を注入することで、収容部210に積載された複数の固定容器100にシリカ前駆体20を供給することができるので、均一な含浸力を得ることができる。
【００３９】
一方、シリカ前駆体注入部220は、収容部210の高さ方向とともに周面方向にもさらに備えられてよく、よって、収容部210全体にシリカ前駆体20を供給することができる。
【００４０】
一方、シリカ前駆体注入部220を介して収容部210に注入されたシリカ前駆体20は、収容部210の底面に向かって落下するようになり、よって、収容部210の最上端に配置された固定容器100の繊維シート10と最下端に配置された固定容器100の繊維シート10との含浸力に差が発生することで、製品の不良が発生し得る。
【００４１】
このような問題を解決するため、本発明に係るエアロゲルシートの製造装置は、収容部210に収容されたシリカ前駆体20を一側から他側に強引に移動させ、複数の固定容器100に挿入された繊維シート10等の含浸力を均一に調節する。
【００４２】
つまり、含浸容器200は、収容部210の内部空気を外部へ排出させて吸引力を発生させる真空発生部230が上面に含まれ、真空発生部230は、収容部210の内部空気を外部へ排出させることにより、収容部210の底面に蓄積されたシリカ前駆体20が、真空発生部230の位置した収容部210の上端まで強引に昇降し、このとき、収容部210の底面に蓄積されたシリカ前駆体20は、最下端固定容器100の繊維シート10を介して最上端固定容器100の繊維シート10を通過するようになる。
【００４３】
よって、本発明に係るエアロゲルシートの製造装置は、真空発生部230を含むことで、多段に積層された固定容器100に挿入されている繊維シート10等の含浸力を高めることができ、特に均一化することができる。
【００４４】
一方、本発明に係るエアロゲルシートの製造装置は、シリカ前駆体注入部220にシリカ前駆体20を供給するシリカ前駆体供給容器300を含む。
【００４５】
シリカ前駆体供給容器
シリカ前駆体供給容器300は、シリカ前駆体を製造して供給するためのものであって、シリカ前駆体20が収容される供給部310、供給部310とシリカ前駆体注入部220を連結する連結ライン320を含み、連結ライン320には、連結ライン320を通過するシリカ前駆体20の供給量を調節するポンプ330が備えられる。
【００４６】
ここで、シリカ前駆体20はシリカゾルとゲル化用触媒の混合で設けられ、前記シリカゾルはTEOS（tetraethyl orthosilicate）とエタノールの混合で設けられ、ゲル化用触媒はエタノールとアンモニア水（NH4OH）の混合で設けられる。
【００４７】
ここで、前記TEOS（tetraethyl orthosilicate）は水との反応性に優れる溶媒であって、加水分解されたものを用い、よって、反応性をさらに高めることができる。つまり、加水分解されたTEOSとエタノールの混合によって反応性に優れたシリカゾルを得ることができる。
【００４８】
このようにシリカ前駆体供給容器300を備えることでシリカ前駆体20を含浸容器200に供給することにより、シリカ前駆体を安定的に供給することができる。
【００４９】
一方、このように含浸容器200によって繊維シート10とシリカ前駆体20の含浸が完了すれば、シリカ前駆体が含浸された繊維シート10をエージングし、表面改質し、乾燥してエアロゲルシートを製造することになる。このとき、反応容器400を用いる。
【００５０】
反応容器
反応容器400は、図4に示されているところのように、複数の固定容器100が収容される収容空間410と、一端に収容空間410と連結される注入口420と、他端に収容空間410と連結される排出口430とで形成される。
【００５１】
つまり、反応容器400は、収容空間410に複数の固定容器100を多段に積層されるように収容した状態で、前記注入口420を介して収容空間410の内部温度を上昇させてエージングを進め、繊維シート10の組織を均一化することができる。また、注入口420を介して収容空間410にHMDS（Hexamethyldisilazane）を注入して繊維シート10の表面を改質することができる。さらに、注入口420を介し収容空間410の温度を多段に調節して繊維シート10を乾燥することができる。一方、排出口430を介して繊維シートから排出されるエタノールを外部へ排出し、繊維シート10の不良の発生を防止することができる。
【００５２】
このように、本発明に係るエアロゲルシートの製造装置は、複数の繊維シート10にシリカ前駆体を一度に含浸させることでエアロゲルシートを大量で生産することができるので、生産量を大幅に高めることができる。
【００５３】
このような構成を有する本発明に係るエアロゲルシートの製造装置の使用状態を説明する。
【００５４】
先ず、複数の固定容器100に繊維シート10を挿入する。ここで、固定容器100の底面は複数の穿孔110が形成されている。
【００５５】
次いで、繊維シート10が挿入された固定容器100を含浸容器200の収容部210に多段に積層させ、固定容器100の積層が完了すれば、収容部210を密閉させる。
【００５６】
次いで、シリカ前駆体供給容器300に貯蔵されたシリカ前駆体を、含浸容器200のシリカ前駆体注入部220を介して収容部210に注入する。このとき、複数のシリカ前駆体注入部220を介してシリカ前駆体が注入されることで、繊維シート10とシリカ前駆体20の含浸力を高めることができる。
【００５７】
一方、シリカ前駆体20を注入する過程だけでは、多段に積層された固定容器100の繊維シート10を均一に含浸させることができない。よって、真空発生部230を作動させて収容部210の下部に蓄積されたシリカ前駆体20を上方向に強引に上昇させ、このとき、シリカ前駆体20は、最下端固定容器100の繊維シート10から最上端固定容器100の繊維シート10まで貫きながら含浸力を高めることができる。特に均一化することができる。
【００５８】
ここで、固定容器100の底面には穿孔110が形成されているので、繊維シート10とシリカ前駆体20の含浸力を高めることができる。
【００５９】
繊維シート10とシリカ前駆体20の含浸が完了すれば、含浸容器200から複数の固定容器100を引き出した後、複数の固定容器100を反応容器400に収容する。
【００６０】
その後、反応容器400の内部温度を上昇させながら繊維シート10の組織を均一化し、次いで、反応容器400にHMDS（Hexamethyldisilazane）を注入して繊維シート10の表面を改質した後、反応容器400の温度を多段に調節して繊維シート10を乾燥すれば、完成品であるシリカゾルシートを得ることができる。
【００６１】
本発明の範囲は、前記詳細な説明よりは、後述の特許請求の範囲により明らかになり、特許請求の範囲の意味及び範囲、そしてその均等概念から導き出される様々な実施形態が可能である。
【図１】
0006545904.tif 000002
【図２】
0006545904.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
0006545904.tif 000006
【図６】
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