KR100193356B1

KR100193356B1 - 다공질체의 제조 방법

Info

Publication number: KR100193356B1
Application number: KR1019960705422A
Authority: KR
Inventors: 야스오 가미가따; 다께시 요시다; 겐조 수사; 다쯔야 우찌다; 하쯔에 히라쯔까
Original assignee: 이사오 우치가사키; 히다치 가세고교 가부시끼가이샤
Priority date: 1994-03-31
Filing date: 1994-08-11
Publication date: 1999-06-15
Also published as: US5881353A; CN1075969C; KR970702117A; WO1995026844A1; CN1153491A

Abstract

기체를 구성하는 3차원 망목 구조를 갖는 우레탄 포움과 같은 합성 수지 포움에 접착제를 도포하여 수지 포움의 표면에 점착성을 부여하는 단계, 산화구리와 같은 분체를 수지 포움에 도포하는 단계, 및 수지 포움을 소성시켜서 기체를 제거시키고 분체를 소결시켜 폴리우레탄 포움을 전사한 형상을 갖는 다공질체를 제조하는 단계를 포함하는 높은 다공도를 갖는 다공질체의 제조 방법이다. 이 방법을 사용하면 분체를 적합하게 선택함으로써 재료의 선택에 제한없이 매우 높은 강도를 갖는 다공질체를 제조할 수 있다.

Description

[발명의 명칭]

다공질체의 제조 방법

[발명의 상세한 설명]

[기술 분야]

본 발명은 필터, 촉매 담체, 전지 집전체, 열 교환 파이프의 열 교환 부재 등에 사용되는 금속이나 세라믹스 등으로 이루어지는 다공질체의 제조 방법에 관한 것이다.

[배경 기술]

다공질체의 제조법에는 금속 도금법과, 분체 슬러리의 합침·도포법이 있다. 도금법은 특공소 47-10524호 공보에 개시되어 있으며, 우레탄 포움 등의 3차원 망목 구조를 갖는 합성 수지 발포체에 카본 등으로 도전성 처리를 한 후, 도금조 중에서 니켈 등의 금속층을 전착시키고, 그 후 소성하여 수지를 분해 소실(燒失)시켜, 발포수지의 형상을 전사한 전착 금속의 다공질체를 얻는 것이다.

분체 슬러리 합침·도포법은 특공소 61-53417호 공보에 개시되어 있으며, 우레탄 포움 등의 3차원 망목 구조를 갖는 합성 수지 발포체를 금속분, 중점성 고분자 및 용제를 혼합하여 조제한 슬러리에 담그어 발포체의 골격에 금속분을 도착시키고, 그 후 열처리함으로써 합성 수지 발포체를 분해 소실시키고 금속분의 소결을 행하여 발포 수지의 형상을 전사한 금속 다공질체를 얻는 것이다.

또한, 분체 슬러리 도포법에서는 특개소 62-269724호 공보에 개시되어 있는 바와 같은 방법으로 세라믹스 등 비도전성 재료에 대해서도 다공질체를 얻는 것이 가능하다.

도금법은 실용적인 방법으로서 현재 사용되고 있으나, 발포 수지 등의 절연물에 도금을 행하는 경우에는 도금의 전처리로써 도전 처리 또는 시더 처리 등을 필요로 하는 등 공정이 번잡하다. 또한, 세라믹스 등의 비도전성 물질 및 2 종류 이상의 합금으로 이루어진 것은 얻을 수 없으며, 다공질체의 재질이 니켈, 구리 등 일부 도금 가능한 금속에 한정된다는 문제점이 있다.

슬러리 도포법은 일반적으로 고분자 유기물의 용액에 분체를 현탁시커 슬러리를 제조하고 기체(基體)에 합침시키는 방법인데, 슬러리의 교반이 충분하지 않으면 분체가 침강되어 버리는 문제가 있고, 지나치게 교반하면 거품까지 들어가는 등 슬러리의 관리가 번잡하였다. 분체는 금속에 한정되지 않고, 세라믹스 등 도전성이 없는 재료로도 성형 가능하다는 이점은 있지만, 도포한 슬러리의 표면 장력에 의해 기체의 골격보다 골격의 접합부에 분체가 모이기 쉬워, 기체에 똑같이 분체를 합침 도포하기는 곤란하다. 이 현상은 완성된 다공질체의 강도에 중대한 영향을 미친다. 즉, 일정량의 분체를 도착하는 경우, 골격이 가늘고 강도가 약하다. 따라서, 골격을 굵게 하기 위해 함침 도포하는 슬러리의 양을 많게 하여 강도를 얻는 방법이 취해지고 있다.

또 다른 문제점으로서, 기체의 망목 구조를 가린 얇은 막상 부분(개구부)을 만들기 쉽다는 결점을 들 수 있다. 이것은 슬러리가 막을 만들기 쉽기 때문에 생기는 현상으로 슬러리의 점도에 크게 의존하는데, 슬러리 중의 고분자를 제거하고 분체와 용매의 혼합물에 기체를 함침시킨 경우에도 건조 과정에서 분체끼리의 응집이 일어나 개구부가 발생한다.

[발명의 개시]

본 발명은 재료에 의존하지 않고도 강도가 크며 개구부가 적어 통기성이 좋은 다공질체의 신규한 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 기체를 구성하는 3차원 망목 구조체의 골격 표면에 분체를 피착시키고, 그 후 열처리하는 것을 특징으로 하는 다공질체의 제조 방법이다. 즉, 분체를 건식법으로 직접 기체 표면에 피착시키는 것이다.

기체를 구성하는 3차원 망목 구조체는 우레탄 포움 등의 연속 기포 구조를 갖는 발포성 수지, 또는 부직포, 직포, 종이 등이고, 형상은 사용 목적에 따라 적합하게 선택된다. 망상물, 유상물(紐狀物), 포상물(布狀物) 등이 사용된다. 재질은 수지 등의 가연성인 것에 한정되는 것이 아니라 금속, 세라믹스이어도 좋다. 비가연성 기체를 사용하면 기체가 다공질체의 지지체가 된다.

3차원 망목 구조체의 형상은 상관없다. 시트상, 블록상, 관상 등 임의의 형상이 가능하다. 또한, 망목의 밀도를 하나의 구조체 중에서 임의로 바꿀 수 있다. 이와 같은 형상은 기체의 형상으로 결정되는데, 기체의 한 공정에서 원하는 형태로 성형할 수 없는 경우에는 미리 기체를 접합시켜 두면 좋다. 예를 들면 우레탄 포움의 경우에는 용이하게 열융착할 수 있다. 또한, 금속 박이나 블록과 기체를 접합시켜 두면 열전도가 좋은 구조체를 제조할 수 있다.

기체 골격 표면에는 분체의 피착을 용이하게 하고 박리를 방지하는 목적에서 점착성을 부여하는 것이 바람직하다. 점착성은 아크릴계, 고무계 등의 점착제 용액, 또는 페놀 수지, 에폭시 수지, 푸란 수지 등 접착성 수지 용액을 도포함으로써 부여된다. 또한, 수지 기체에서는 플라즈마 처리 등에 의해 기체 그 자체에 점착성을 부여하는 것도 가능하다.

기체의 골격 표면에 바람직하게는 점착성을 부여한 후, 분체 중에서 기체를 요동시키거나, 또는 기체에 분체를 분무하는 등의 방법에 의해 골격 표면에 분체를 피착시킨다. 이에 따라 건조 상태의 분체를 직접 기체의 표면에 피착시킬 수 있다. 분체는 순식간에 기체 표면에 고정되고, 슬러리법과 같이 건조 과정에서의 기체 표면에서의 분체 이동이 없기 때문에 기체 골격의 접합부에 분체가 모이는 일은 없다. 또한, 분체의 피착은 기체 표면에서 일어나고 점착성 층의 두께에 의존하지 않기 때문에, 분체의 피착량은 기체 전역에서 균일해지며, 일정 중량의 분체를 피착시켰을 경우 강도가 큰 다공질체를 얻을 수 있다. 또한, 분체는 점착성이 부여된 부분에만 선택적으로 피착되며, 용매를 사용하지 않아 분체끼리의 응집도 생기지 않으므로 슬러리법에서와 같이 개구부를 형성하는 일은 없다.

분체의 재질은 금속, 세라믹스, 카본 등 재료의 제한없이 적용 가능하고, 또한 이들의 혼합물이어도 좋다. 분체의 입경은 기체 표면에 피착 가능한 범위이면 좋고, 0.01 미크론∼100 미크론 범위가 바람직하다. 또한, 분체의 형상은 특별히 제한되지는 않는다. 피착된 분체는 피복층을 형성하는데, 용도에 따라서는 분체가 부분적으로 비연속이어도 좋다.

분체로는 니켈분, 산화구리분, 구리분 등이 사용된다. 분체는 제조하고자 하는 다공질체의 목적에 따라 광범위한 종류의 것이 선택된다.

사용하는 분체가 구리인 경우 구리 금속이어도 좋지만 구리 미분은 위험물이며, 산화구리나 황산구리 등의 화합물이 바람직하다. 특히 산화구리는 배선판 제조공정에서 대량으로 폐기되는 구리 에칭 폐액으로 용이하게 제조할 수 있고 저가에다 자원 재이용이라는 관점에서도 바람직하다. 분체의 입경은 기체 표면에 피착 가능한 범위이면 좋고, 0.01 미크론∼100 미크론 범위가 바람직하다. 또한, 분체의 형상은 특별히 제한되는 것은 아니다. 또한, 이 분체 중에 목적에 따라서 다른 금속 또는 금속 화합물을 동일 분 중에 또는 다른 분체로 목적량 섞어도 좋다.

산화구리분 등의 금속분을 함유하는 펄프를 초지함으로써, 펄프 섬유 표면에 산화구리 등의 금속분을 피착시킬 수도 있다.

기체에 분체를 피착시킨 후, 열처리를 한다. 열처리는 주로 분체의 소결을 목적으로 한 것인데, 기체에 발포 수지 등 가연성 기체를 사용한 경우에는, 일반적으로 분체의 소결 온도보다도 수지의 분해 온도가 낮기 때문에 기체는 분해 제거된다. 열처리 조건은 사용하는 기체 및 분체의 성상에 따라 처리 온도, 시간 , 분위기를 적합하게 선택한다. 기체를 분해 제거하는 열처리 온도는 기체가 우레탄 등의 가연성 수지인 경우는 200∼800 ℃가 바람직하며, 분체의 소결 온도는 니켈분, 산화구리분, 구리분 등의 금속분인 경우는 600∼1400 ℃, 세라믹스의 경우는 1200∼2000 ℃가 바람직하다.

기체에 발포 수지 등 가열에 의해 소실하는 재료를 사용하고, 분체에 금속을 사용한 경우에는, 기체의 소실은 산화 분위기, 금속 분체의 소결은 환원 분위기로 분위기를 바꾸는 것이 바람직하며, 분체에 산화물 세라믹스, 백금 분체를 사용한 경우는 산화의 문제가 없기 때문에 산화성 분위기에서 열처리할 수 있다.

금속 분체의 소결을 환원 분위기에서 수행하는 대신에, 분체 및(또는) 기체에 환원제를 첨가해 두고, 산화 분위기 또는 불활성 분위기에서 소결하도록 할 수 있다.

환원제로는 탄소, 종이, 탄화수소 화합물, 유황, 황화물, 인 수소화물(NaHCO₃, NaBH₄등)을 사용할 수 있다.

불활성 분위기로는 질소, 아르곤, 헬륨, 크립톤, 크세논 등의 불활성 가스 분위기를 사용할 수 있다.

소결된 다공질체를 액상 환원제(예를 들면, 알코올, 알데히드. 당류, NaBH₄등의 용액)로 처리하여 환원시켜서 금속 다공질체로 할 수도 있다.

점착성을 부여하는 공정과 분체를 피착시키는 공정을 반복함으로써 임의의 골격 두께를 갖는 다공질체를 얻을 수 있다.

분체 피착 후와 열처리 전의 기체에 피착되어 있는 분체를 액체로 적시고, 그 후 건조시킴으로써 분체를 치밀하게 기체 골격에 피착시키는 것이 가능해진다. 이 때문에 열처리 후에 보다 강도가 큰 다공질체를 얻을 수 있다. 이것은 기체 표면에 있는 분체를 액체로 적시고, 건조 과정에서 액체의 표면 장력에 의해 분체를 응집시키는 것이다. 분체를 적시는 방법은 기체를 액체에 침지시키거나, 기체에 액체를 분무시키는 등에 의해 이루어진다. 액체의 종류는 기체와 분체의 점착력을 저하시키지 않는 재료이면 좋은데, 물이 가장 실용적이다. 또한, 이 액체 중에 메틸셀룰로오즈, 폴리비닐알코올 등의 중점성 고분자 등의 결착제를 첨가함으로써 소성후의 강도를 보다 향상시킬 수 있다.

분체를 적시기 위한 액체로서 금속염을 포함하는 용액을 사용하면, 열처리 공정 중의 가연성 기체 분해 소실 후와 분체 소결 전의 분체층의 강도가 더욱 향상되며, 좌굴이나 균열을 발생시키지 않기 때문에 기체의 형상을 유지할 수 있게 된다.

금속염은 액체에 용해되는 것이면 무엇이든 좋은데, 기체가 분해 제거되는 온도 부근에서 산화물을 형성하는 것이 강도 향상 효과가 커서 바람직하다. 이 때문에 일반적인 가연성 기체가 분해하는 500 ℃ 이하에서 산화물을 생성하는 질산염 또는 아세트산염, 포름산염 등의 유기산염이 바람직하다. 금속염의 종류는 분체와 동종의 금속 이온을 함유하는 것이어도 좋고, 이종의 금속 이온을 포함하는 것이어도 좋다. 이종의 금속 이온을 포함하는 경우에는 합금 또는 복합 화합물로 이루어지는 금속 다공체를 용이하게 얻을 수 있다. 구리 이온을 포함한 수용액에서는 제조된 구리 다공질체의 강도가 향상되고, 코발트나 크롬을 포함한 용액을 사용하면 도전율이나 열팽창율을 제어할 수 있다.

금속염 용액의 농도는 효과를 얻기 위해서는 0.01 mol/ℓ 이상인 것이 바람직하다. 농도의 상한은 포화이어도 좋다. 0.1∼2 mol/ℓ가 특히 바람직하다. 또한, 분체 중의 금속염의 첨가량은 금속염 용액의 농도 및 침지 또는 분무의 횟수에 의해 조정 가능하다.

분체 피착 후 기체를 금속염을 포함하는 액체로 적시고, 그 후 건조하는 처리를 함으로써, 열처리 공정 중의 수지 기체 분해 소실 후와 분체 소결 전의 강도가 향상되며, 좌굴이나 균열을 발생시키지 않기 때문에 기체의 형상을 유지할 수 있게된다. 기체 표면에 피착된 분체를 금속염을 포함하는 액체로 적심으로써, 건조 과정에서 액체의 표면 장력에 의해 분체를 응집시키는 효과와 함께, 분체 표면에 부착된 금속염이 분체간의 결합제로서 작용하기 때문에, 제조 공정 중 가장 강도가 작아지는 기체를 분해 소실 후와 분체 소결 전의 강도가 증가하여 형상을 유지하는 힘이 커진다. 이 때문에 블록상 등의 높이 방향으로 두께가 있는 형상의 기체에서는 좌굴하지 않고 소결할 수 있게 되며, 시트상의 기체에서는 균열의 발생을 억제할 수 있게 된다.

소결하여 얻어진 금속 다공질체의 표면에 산화 피막을 형성하면, 금속 다공질체를 열 교환 부재로서 사용하는 경우에 열 교환 효율을 향상시킬 수 있다. 금속 다공질체를 열 교환 부재로서 사용하는 경우란, 예를 들면, 관내에 매체가 흐르는 구리관의 외주에 본 발명의 금속 다공질체의 층을 융착하는 등에 의해 형성하여 열교환관으로 삼는 등의 경우이다.

산화 피막의 형성은 공기 중, 오존 분위기 등의 산화 분위기에서 소성하거나, NaClO₂, NaClO₃, 과황산염(칼륨, 나트륨, 암모늄 등), 과망산칼륨 등의 산화성 용액 중에서 산화하거나, 수산화나트륨 용액 중에서 가열하거나, 물에서 강열하는 등으로 수행할 수 있다.

[발명을 실시하기 위한 최량의 형태]

[실시예 1]

3차원 망목 구조를 갖는 기체로서 두께 3 mm의 폴리우레탄 포움(상품명 에버라이트 SF, (주)브리지스톤 제)을 사용했다. 이 폴리우레탄 포움을 메틸에틸케톤을 용매로 하는 수지분 5%의 아크릴계 점착제 용액에 침지시킨 후, 여분의 용액을 롤을 통하여 제거하고 점착제를 도포함으로써 기체 골격 표면에 점착성을 부여했다. 100 ℃에서 10 분간 건조시켜 용매를 제거한 후, 니켈분 중에 기체를 삽입하여 요동시킴으로써 니켈분을 피착시켰다. 그 후 500 ℃에서 10 분간 대기 분위기에서 유지시켜 기체의 폴리우레탄 포움을 분해 제거시켰다. 이어서, 1200 ℃에서 20 분간 수소 가스를 흘린 환원성 분위기에서 유지시켰다. 이에 따라 니켈분이 소결하여 폴리우레탄 포움을 전사한 형상을 갖는 두께 2.1 mm의 니켈 다공질체(a)를 얻었다. 다공도는 96 %였다.

[비교예]

실시예 1과 완전히 동일한 폴리우레탄 포움을 사용하여, 이 폴리우레탄 포움을 하기 조성의 조성물을 볼밀에서 30 분간 혼합한 니켈분 슬러리에 침지 도포하고, 잉여 니켈분 슬러리를 제거시켰다. 100 ℃에서 30 분간 건조시켜 수분을 제거한 후, 500 ℃에서 10 분간 대기 분위기에서 유지시켜 기체의 폴리우레탄 포움을 분해 제거시켰다. 그 후, 1200 ℃에서 20 분간 수소 가스를 흘린 환원성 분위기에서 유지시켰다. 이에 의해 니켈분이 소결하여 폴리우레탄 포움을 전사한 형상을 가진 두께 2.1 mm 니켈의 다공질체(c)를 얻었다. 다공도는 96 %였다.

슬러리 조성

분체(니켈분) 50 중량%

결합재(메틸셀룰로오즈) 2 중량%

물 48 중량%

제1도에서 실시예 1, 실시예 2 및 비교예에서 얻어진 니켈 다공질체(a, b, c)의 인장 응력과 신장의 관계를 나타낸다. 도면 중 곡선의 말단이 파단점이다. 실시예 1 및 2의 다공질체는 비교예에서 제조한 다공질체에 비해 인장 강도가 2배 이상 향상되었고, 본 발명에 의하면 분체 슬러리를 도포하는 방법에 비해 강도가 큰 다공질체를 얻을 수 있다는 것을 알 수 있다. 또한, 실시예 1 및 2를 비교하면 실시예 2의 인장 강도가 2할 정도 증가하였고, 분체 피착 후에 액체로 적심으로써 보다 강도가 향상된다는 것을 알 수 있다.

실시에 1 및 비교예에서 얻어진 니켈 다공질체를 주사 전자 현미경에 의한 표면 형태 관찰 사진을 비교한 바, 실시예 1에서 얻어진 다공질체는 비교예에서 얻어진 다공질체에 비해 골격의 두께가 균일했다. 본 발명에서는 미세한 결함부가 적으모 슬러리법에 비해 고강도의 것을 얻을 수 있다고 생각된다.

또한, 비교예에서 얻어진 다공질체는 개구부가 많이 존재했지만, 본 발명에서 얻어진 다공질체는 개구부가 적고 통기성이 좋으며 필터 등에 사용했을 경우 압력 손실을 적게 할 수 있다.

[실시예 3]

실시예 1과 같은 폴리우레탄 포움을 사용했다. 이 폴리우레탄 포움을 수지분 5%의 아크릴계 점착제 용액에 침지시키고 점착제를 도포함으로써 기체 골격 표면에 점착성을 부여했다. 100 ℃에서 10 분간 건조시킨 후 산화아연을 피착시켰다. 그 후, 1300 ℃에서 2 시간 동안 대기하의 산화성 분위기에서 유지시켰다. 이에 따라 산화아연분이 소결하여 폴리우레탄 포움을 전사한 형상을 갖는 산화아연의 다공질체를 얻었다. 이 다공질체를 1000 ℃의 수소 함유 분위기 중에서 1 시간 동안 환원시켜서 ZnO:Zn 형광체의 다공질체를 얻었다. 이 구조체에 자외선을 조사하니 표면적이 크고, 자외선이 다공질체의 속까지 달함으로써 고효율로 청녹색의 균일 발광이 얻어졌다.

[실시예 4]

3차원 망목 구조를 갖는 기체로서 두께 3 mm의 폴리우레탄 포움(상품명 에버라이트 SF, (주)브리지스톤 제)을 사용했다. 이 폴리우레탄 포움을 메틸에틸케톤을 용매로 하는 수지분 5%의 아크릴계 점착제 용액에 침지시킨 후, 여분의 용액을 롤을 통하여 제거하고 점착제를 도포함으로써 기체 골격 표면에 점착성을 부여했다. 100 ℃에서 10 분간 건조시켜 용매를 제거한 후, 산화구리분 중에 기체를 삽입하여 요동시킴으로써 피착시켰다. 그 후 500 ℃에서 10 분간 대기 분위기에서 유지시켜 기체의 폴리우레탄 포움을 분해 제거시켰다. 이어서, 900 ℃에서 20 분간 수소 가스를 흘린 환원성 분위기에서 유지시켰다. 이에 따라 산화구리가 환원되고 구리분이 소결하여 폴리우레탄 포움을 전사한 형상을 갖는 두께 2.1 mm의 구리 다공질체를 얻었다. 다공도는 96 %였다.

[실시예 5]

산화구리분 피착 후, 농도 0.5 mol/ℓ의 질산구리 수용액에 침지시키고, 100 ℃에서 30 분간 건조하는 공정을 추가하는 것 이외는 실시예 4와 마찬가지로 하여 두께 2.1 mm의 구리 다공질체를 얻었다. 다공도는 96 %였다.

[실시예 6]

기체에 80×80×80 mm의 우레탄 포움을 사용하여 실시에 5와 같은 수법으로 블록상의 구리 다공질체를 얻었다. 완성 치수는 60×60×60 mm으로 내부까지 균일한 다공질 밀도였다.

[실시예 7]

개체로서 1인치에 약 13개의 기공을 갖는 두께 1 cm의 우레탄 포움과 약 40개의 기공을 갖는 두께 1 cm의 우레탄 포움을 미리 열융착하여 실시예 5와 마찬가지로 하여 구리 다공질체를 제작하여, 하나의 구조체 중에서 다공밀도가 다른 구리 다공질체를 얻었다.

[실시예 8]

기체로서 실시예 4와 같은 우레탄 포움을 두께 02. mm의 구리박에 열융착한 것을 사용하고 실시예 2와 같이 하여 구리박에 융착된 구리 다공질체를 얻었다.

[실시예 9]

3차원 망목 구조를 갖는 기체로서 100×100×70 mm의 폴리우레탄 포움을 사용했다. 이 폴리우레탄 포움을 메틸에틸케톤을 용매로 하는 수지분 5%의 아크릴계 점착제 용액에 침지시킨 후 여분의 용액을 제거함으로써 기체 골격 표면에 점착성을 부여했다. 100 ℃에서 10 분간 건조시켜 용매를 제거한 후, 평균 입경 3 ㎛의 카르보닐 니켈분 중에 기체를 삽입하여 요동시킴으로써 니켈분을 피착시켰다. 그후, 농도 1 mol/ℓ의 질산니켈 수용액에 침지시키고, 100 ℃에서 30 분간 건조시켰다. 100×100 mm의 면을저면으로 하여 500 ℃에서 10 분간 유지시켜 기체의 폴리우레탄 포움을 분해 제거시켰다. 기체는 95×95×65 mm으로 수축했다. 이어서, 1200 ℃에서 20 분간 수소 가스를 흘린 환원성 분위기에서 유지시켰다. 이에 따라 니켈분이 소결하여 폴리우레탄 포움을 전사한 형상을 갖는 니켈의 블록상 다공질체를 얻었다. 얻어진 다공질체의 크기는 80×80×50 mm, 다공도는 95 %였다.

[실시예 10]

카르보닐 니켈분 피착시킨 후, 질산니켈 수용액 대신에 0.5 mol/ℓ의 질산코발트 수용액에 침지시킨 것 이외는 실시예 9와 같이 하여 니켈을 주성분으로 하고 코발트를 2 % 포함하는 합금으로 이루어지는 다공질체를 얻었다.

[실시예 11]

3차원 망목 구조를 갖는 기체로서 100×100×70 mm의 폴리우레탄 포움을 사용했다. 이 폴리우레탄 포움을 메틸에틸케톤을 용매로 하는 수지분 5%의 아크릴계 점착제 용액에 침지시킨 후 여분의 용액을 제거함으로써 기체 골격 표면에 점착성을 부여했다. 100 ℃에서 10 분간 건조시켜 용매를 제거한 후, 평균 입경 5㎛의 산화알루미늄분 중에 기체를 삽입하여 요동시킴으로써 산화알루미늄분을 피착시켰다. 그 후, 농도 1 mol/ℓ의 아세트산알루미늄 수용액에 침지시키고, 100 ℃에서 30 분간 건조시켰다. 100×100 mm의 면을 저면으로 하여 1550 ℃에서 2 시간 동안 대기 분위기에서 유지시켜 기체의 폴리우레탄 포움을 분해 제거하고, 산화알루미늄분을 소결시킴으로써 폴리우레탄 포움을 전사한 형상을 갖는 산화알루미늄의 블록상 다공질체를 얻었다. 얻어진 다공질체의 크기는 75×75×50 mm, 다공도는 93 %였다.

[실시예 12]

3차원 망목 구조를 갖는 기체로서 400 메쉬의 구리제 망을 사용했다. 이 구리망을 메틸에틸케톤을 용매로 하는 수지분 5%의 아크릴계 점착제 용액에 침지시킨 후, 여분의 용액을 제거하고 점착제를 도포함으로써 기체 골격 표면에 점착성을 부여했다. 100 ℃에서 10 분간 건조시켜 용매를 제거한 후, 구리분 중에 기체를 삽입하여 요동시킴으로써 구리분을 피착시켰다. 그 후, 400 ℃에서 10 분간 대기 분위기에서 유지시켜 점착제를 분해 제거시켰다. 이어서, 900 ℃에서 20 분간 수소 가스를 흘린 환원성 분위기에서 유지시켰다. 이에 따라 구리분이 소결하여 구리망에 강하게 밀착된 구리 다공질체를 얻었다. 이렇게 하여 얻어진 구리망은 표면적이 증대하고 항균성이 우수하기 때문에 물 필터 등에 응용할 수 있다.

[실시예 13]

산화구리분을 함유하는 펄프를 초지함으로써, 펄프 섬유 표면에 산화구리가 피착된 산화구리 함유율 80 중량%, 두께 0.5 mm의 종이를 제작했다. 이 종이를 900 ℃에서 20 분간 질소 가스를 흘린 불활성 분위기에서 유지시켰다. 이에 따라 산화구리분은 종이 펄프의 분해에 의해 생기는 환원성 가스에 의해, 외부로부터 환원성 가스의 추가를 하지 않고도 구리분으로 환원된다. 또한, 환원된 구리분을 900 ℃로 유지시킴으로써 소결하여 다공도 90 %, 두께 0.3 mm의 구리 다공질체를 얻었다. 이와 같이 하여 얻어진 구리 다공질체는 얇고 대형인 것을 얻기 쉽게 때문에 전자파 차폐 재료에 응용할 수 잇다.

본 발명은 분체의 소결을 이용하기 때문에 본체를 정확하게 선택함으로써 금속, 세라믹스 등 재료의 제한없이 다공질체의 제조가 가능하다. 분체의 피착은 점착제가 도포된 부분에서 선택적으로 일어나기 때문에, 기체의 망목을 막는 부분이 생기지 않아 통기성이 좋은 다공질체가 얻어졌다.

또한, 분체의 피착은 점착제의 표면에서만 일어나기 때문에, 기체에 균일하게 일정량의 분체를 피착할 수 있어서 강도가 큰 다공질체가 얻어진다. 또한, 분체의 소결을 이용하기 때문에 다공질체 골격의 표면에는 미세한 요철이 존재하여 비표면적을 크게 할 수 있기 때문에, 촉매 담체, 전지 집전체, 열교환 부재 등에 적합한 것이 얻어진다.

또한, 기체에 분체를 피착시킨 후, 금속염을 포함하는 용액으로 적시고 열처리함으로써, 입체 형상을 갖는 고다공성의 다공질체를 안정하게 얻을 수 있다.

본 발명에 의해 얻어진 구리 다공질체는 열교환 부재, 항균성 필터, 열 교환 필터, 공기 청정화 필터나 유체 정류용 필터 등의 필터, 자동차용 배기 가스 처리용 등의 촉매 담체, 방열용 핀 등에 사용된다.

[도면의 간단한 설명]

제1도는 실시예와 비교예에서 얻어진 다공질체의 인장 응력-신장의 관계를 나타내는 그래프.

Claims

기체(基體)를 구성하는 3차원 망목 구조체의 골격 표면에 금속, 금속 화합물, 및 세라믹스 중에서 선택되는 하나 이상의 물질만으로 이루어지는 분체를 직접 피착시키고 열처리하는 공정을 포함하고, 상기 3차원 망목 구조체는 열처리에 의해 소실(燒失) 제거되는 것인 다공질체의 제조 방법.
제1항에 있어서, 기체를 구성하는 3차원 망목 구조체의 골격 표면에 점착성을 부여한 후 분체를 직접 피착시키는 것인 다공질체의 제조 방법.
제1항에 있어서, 열처리가 산화성 분위기에서 기체를 구성하는 3차원 망목구조체를 제거하는 것을 포함하는 것인 다공질체의 제조 방법.
제1항에 있어서, 열처리가 환원성 분위기에서 분체의 소결을 행하는 것을 포함하는 것인 다공질체의 제조 방법.
제1항에 있어서, 기체 및(또는) 분체는 환원제를 함유하고, 불활성 분위기에서 열처리하는 것인 다공질체의 제조 방법.
기체를 구성하는 3차원 망목 구조체의 골격 표면에 분체를 직접 피착시키고, 피착된 분체를 액체로 적신 후, 열처리하는 것을 특징으로 하는 다공질체의 제조 방법.
제6항에 있어서, 액체가 금속염을 포함하는 용액인 다공질체의 제조 방법.
제6항에 있어서, 금속염이 질산염 및 유기산염으로부터 선택되는 적어도 1종인 다공질체의 제조 방법.
제1항에 있어서, 분체가 산화구리인 다공질체의 제조 방법.
기체를 구성하는 3차원 망목 구조체의 골격 표면에 가열에 의해 소실(消失)되지 않는 물질만으로 이루어지는 분체를 직접 피착시키고 열처리하는 공정을 포함하고, 상기 3차원 망목 구조체는 열처리에 의해 소실(燒失) 제거되는 것인 다공질체의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 3차원 망목 구조체를 상기 분체 중에서 요동시킴으로써 그 분체를 직접 피착시키는 것인 다공질체의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 3차원 망목 구조체를 상기 분체 중에서 분무시킴으로써 그 분체를 직접 피착시키는 것인 다공질체의 제조 방법.
제6항에 있어서, 분체가 산화구리인 다공질체의 제조 방법.
제6항에 있어서, 상기 3차원 망목 구조체를 상기 분체 중에서 요동시킴으로써 그 분체를 직접 피착시키는 것인 다공질체의 제조 방법.
제6항에 있어서, 상기 3차원 망목 구조체를 상기 분체 중에서 분무시킴으로써 그 분체를 직접 피착시키는 것인 다공질체의 제조 방법.
제10항에 있어서, 분체가 산화구리인 다공질체의 제조 방법.
제10항에 있어서, 상기 3차원 망목 구조체를 상기 분체 중에서 요동시킴으로써 그 분체를 직접 피착시키는 것인 다공질체의 제조 방법.
제10항에 있어서, 상기 3차원 망목 구조체를 상기 분체 중에서 분무시킴으로써 그 분체를 직접 피착시키는 것인 다공질체의 제조 방법.