KR100302231B1 - Method for producing silica radome using sol-gel process - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: Provided is a method for producing silica radome which can be used in high speed missile, by adding silicone based alkoxide hydrolysate, artificially removing impurities from the mixture, and subjecting the mixture to the sol-gel process. CONSTITUTION: The method comprises the steps of (i) crushing fused silica powder and silicone based alkoxide hydrolysate by ball milling and washing the fused silica powder and silicone based alkoxide hydrolysate with acid and water to remove metal and alkali ion; (ii) mixing the fused silica powder and silicone based alkoxide hydrolysate into distilled water so that mass ratio of the fused silica to alkoxide hydrolysate is the range of 70:30 - 99:1 and content of total silica based on distilled water is 5-80%; (iii) adding acid to the mixture to adjust pH to 5-2.5, so as to form silica sol; and (iv) gelating the silica sol, and drying, calcinating and sintering the formed silica product to produce silica radome.

Description

졸-겔법을 이용한 실리카레이돔의 제조방법Method for preparing silica radome using sol-gel method

본 발명은 습식정수압성형법을 이용한 실리카레이돔의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 초고속으로 비행하는 미사일에 사용될 수 있는 실리카레이돔을 용융실리카에 실리콘계 알콕사이드가수분해물을 첨가하고 불순물을 인위적으로 제거한 후 졸-겔(Sol-Gel)법을 이용하여 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a silica radome using the wet hydrostatic molding method, and more specifically, a silica radome which can be used for a high-speed missile is added to a molten silica with a silicon-based alkoxide hydrolyzate and artificially removes impurities and then sol. The present invention relates to a method of manufacturing using a gel (Sol-Gel) method.

일반적으로 레이돔(radome)이라 함은 항공기 등의 외부레이더 안테나용 덮개를 말하는 것으로서 레이더의 안테나를 외장하여 보호해주는 구조재이다.Generally, a radome is a cover for an external radar antenna such as an aircraft, and is a structural material that protects an external radar antenna.

이러한 레이돔이 레이더의 안테나를 효과적으로 보호할 수 있기 위해서는 안테나의 전기적인 작용에 대한 간섭이 아주 작아야 한다.In order for such a radome to effectively protect the radar antenna, the interference of the antenna's electrical behavior must be very small.

특히 마하3 내지 마하5의 초음속도를 가지는 초고속미사일용 레이더에 사용되는 레이돔의 경우에는 500-800℃범위의 고온영역에서의 기계적 물성 및 전기적 물성과 가혹한 환경조건인 비와 모래에 의한 침식에 대한 내성도 고려하여야 한다.Especially in the case of radome used in the super high speed missile radar having the supersonic speed of Mach 3 to Mach 5, the mechanical and electrical properties in the high temperature range of 500-800 ° C and the erosion by rain and sand, which are harsh environmental conditions Immunity should also be considered.

플라스틱으로 만든 레이돔은 마하3이하의 초음속도영역에서는 정상적인 작동을 하지만 마하3보다 고속으로 비행하는 미사일에 사용하는 경우에는 정상적인 작동을 하지 못한다.Radomes made of plastic operate normally in supersonic speeds below Mach 3 but not in missiles flying at higher speeds than Mach 3.

따라서 마하3이상의 고속으로 비행하는 미사일에는 세라믹재료로 만든 레이돔을 사용하여야 한다.Therefore, missiles flying at Mach 3 or higher speeds should use radome made of ceramic material.

종래에 고속으로 비행하는 미사일에 사용하기 위한 세라믹레이돔의 재료로는 알루미나(Al2O3), 슬립캐스팅한 용융실리카(slip-casted fused-silica) 및 코디어라이트(cordierite) 등을 사용하여 왔다.Conventionally, alumina (Al 2 O 3 ), slip-casted fused silica, and cordierite have been used as ceramic radome materials for use in high-speed missiles. .

알루미나의 경우 열충격저항성이 낮은 반면 유전상수가 커서 고온에서 사용할 때 열에 의한 충격을 많이 받게 되고 유전손실이 크다는 단점이 있다.Alumina has a low thermal shock resistance, but a large dielectric constant has a disadvantage of being subjected to a lot of heat shock and high dielectric loss when used at high temperatures.

코디어라이트의 경우 알루미나의 특성과 슬립캐스팅한 용융실리카의 특성의 중간적인 특성을 나타낸다. 따라서 600℃ 또는 그 이상의 온도에서 사용될 경우 tanδ의 손실이 0.01이상이 되어 유전손실이 상대적으로 높다는 단점이 있다.In the case of cordierite, there is an intermediate characteristic between the properties of alumina and that of slip cast molten silica. Therefore, when used at a temperature of 600 ℃ or more has a disadvantage that the loss of tanδ is more than 0.01, the dielectric loss is relatively high.

슬립캐스팅으로 제조된 용융실리카의 경우 열충격저항성이 우수하고 유전상수가 매우 낮은 특성을 가지고 있어 고속미사일용 레이돔으로 널리 사용되고 있다. 그러나 슬립캐스팅한 용융실리카는 환경조건인 비와 모래에 의한 침식에 약하다는 단점이 있다.Molten silica manufactured by slip casting has excellent thermal shock resistance and has a very low dielectric constant, so it is widely used as a radome for high speed missiles. However, slip cast molten silica has a disadvantage of being vulnerable to erosion by rain and sand, which are environmental conditions.

슬립캐스팅한 용융실리카가 비와 모래에 의한 침식에 약한 것은 용융실리카의 기계적 강도가 낮기 때문이다.The slip cast molten silica is weak to rain and sand erosion because of the low mechanical strength of the molten silica.

용융실리카의 기계적 강도가 낮은 것은 용융실리카를 성형한 후 1150-1200℃의 고온에서 소성할 경우 용융실리카내에 존재하는 불순물들로 인하여 용융실리카가 결정화되므로 소성후 냉각공정에서 열팽창계수가 일치하기 않아 용융실리카가 파괴되기 때문에 저온에서 소성을 하게 되는데, 이러한 저온소성에 의하여 용융실리카는 저밀도의 미세구조를 가지게 되고 그 결과 비와 모래에 의한 침식 등에 약해지는 문제점이 발생한다.The low mechanical strength of the molten silica melts because the thermal expansion coefficient does not coincide in the cooling process after firing because the molten silica is crystallized due to impurities present in the molten silica when the molten silica is molded and calcined at a high temperature of 1150-1200 ° C. Since the silica is destroyed, it is calcined at a low temperature. By this low temperature baking, the molten silica has a low density microstructure, and as a result, there is a problem of weakening rain and sand erosion.

실리카레이돔을 제조하는 종래의 방법으로는 용융실리카분말을 먼저 슬립캐스팅(Slip-casting), 정수압성형(Iso-static Pressing) 또는 사출성형법 등이 있다.Conventional methods for producing silica radome include melt-casting, slip-casting, iso-static pressing or injection molding.

이들 공법들은 먼저 원하는 형상의 성형체를 제조하고 이 성형체를 적당한 후처리를 거친 후 일정온도에서 소결하는 방식을 취하고 있다.These processes take the form of first producing a shaped body of desired shape, and then sintering at a constant temperature after the appropriate after-treatment.

슬립캐스팅법의 경우 일반적으로 사용되는 석고몰드의 경우, 석고의 표면과 성형체가 직접 접촉함으로써 석고로부터 알칼리계 불순물이 성형체표면으로 흡착되어 성형체의 건조후 소성시 성형체표면에 흡착된 알칼리성분이 실리카성형체의 결정화를 유발하여 성형체가 파괴되고, 석고몰드에 의한 성형체제조시 성형체의 착육층의 두께가 증가할수록 수분의 확산경로가 길어져 두꺼운 착육체를 원할 경우 공정시간이 길어지는 문제점이 있다.In the case of the slip casting method, in the gypsum mold that is generally used, alkali-based impurities are adsorbed from the gypsum to the molded surface by direct contact with the surface of the gypsum. The molded body is destroyed by crystallization, and when the molded layer is manufactured by the gypsum mold, the thickness of the molded layer of the molded article increases, so that the diffusion path of moisture is longer, and thus, a process time is long when a thick textured body is desired.

또한 착육층의 두께를 정밀하게 제어하기 힘들어 성형체자체나 소성후의 소결체를 기계적으로 가공하여 원하는 치수를 가지도록 하여야 하는데, 소성후 기계적 가공을 하는 것은 별도의 공정을 요하고 별도의 시간이 소요되므로 경제성이 떨어지고, 슬립캐스팅법으로 제조된 성형체는 일반적으로 기계적 강도가 약하여 가공시 파괴될 위험이 크다는 문제점이 있다.In addition, it is difficult to precisely control the thickness of the ground layer so that the molded body itself or the sintered body after firing should be mechanically processed to have a desired dimension.The mechanical processing after firing requires a separate process and takes additional time, so it is economical. There is a problem that the fall, the molded article produced by the slip casting method is generally weak mechanical strength and the risk of breakage during processing.

정수압성형법의 경우 슬립캐스팅법에 비해 성형체의 강도가 증진되어 가공성은 우수하나 정수압성형시 몰드내로 장입되는 용융실리카분말의 충진이 건식상태에서 이루어지므로 성형후 성형체내에 기공이 불균일하게 분포할 가능성이 크고 이는 소성시 소결의 불균일현상을 유발하게 되는 문제점이 있다.In the hydrostatic molding method, compared to the slip casting method, the strength of the molded body is improved, and thus the workability is excellent. This is large and there is a problem that causes a non-uniform phenomenon of sintering when firing.

사출성형법의 경우 공정의 특성상 결합제로 첨가되는 유기물의 함량이 타공정에 비해 많아 성형후 이들 유기물의 제거가 힘들며, 특히 유기물제거시 많은 유독물질이 배출된다는 단점이 있다.In the case of the injection molding method, due to the nature of the process, the amount of organic matter added as a binder is higher than that of other processes, and thus, it is difficult to remove these organic matters after molding, and in particular, many toxic substances are discharged when the organic matter is removed.

상기와 같은 종래의 성형법의 단점을 개선할 수 있는 방법으로 졸-겔법이 있다.The sol-gel method is a method that can improve the disadvantages of the conventional molding method as described above.

졸-겔법의 경우 성형체의 표면이 채용된 몰드의 표면에 의존하므로 매끄러운 몰드를 사용할 경우 성형체표면역시 같은 정도의 매끄러움을 가져 성형후 후가공이 거의 필요없으며 또한 두꺼운 성형체도 쉽게 제조할 수 있는 장점이 있다.In the case of the sol-gel method, since the surface of the molded product depends on the surface of the mold to be employed, the smooth surface of the molded product has the same level of smoothness, so that post-molding is hardly required after molding, and the thick molded product can be easily manufactured. .

또한 습식분산을 이용함으로써 균일한 기공분포를 갖고 첨가되는 유기물이 거의 없어 오염을 유발하지 않는다는 장점이 있다.In addition, the use of wet dispersion has the advantage that there is almost no organic substance added with uniform pore distribution and does not cause contamination.

반면 용융실리카분말에 졸-겔법을 적용하기 위해서는 분말의 입도를 작게 해야 하는데 분발의 입도를 줄이는데 수단적으로 제한이 있어 겔화가 용이하게 일어나지 않는다는 문제점이 있다.On the other hand, in order to apply the sol-gel method to the molten silica powder, the particle size of the powder should be small, but there is a problem in that the gelation does not occur easily because there is a limit in terms of reducing the particle size of the powder.

상기의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 용융실리카수용액에 자체적으로 겔화특성이 있는 실리콘계 알콕사이드를 첨가하여 실리콘계 알콕사이드의 가수분해에서 생성되는 극미립실리카입자에 의해 용융실리카의 입자간 공극이 메워짐으로써 소결성이 향상되고 실리콘계 알콕사이드의 가수분해 및 축중합반응을 이용하여 겔화반응을 유도함으로써 실리카레이돔을 제조하는 방법을 제공함을 목적으로 한다.The present invention for solving the above problems by adding the silicon alkoxide having its own gelling properties to the molten silica aqueous solution by filling the pores between the particles of the molten silica by the ultra-fine silica particles generated in the hydrolysis of the silicon alkoxide. The purpose of the present invention is to provide a method for producing silica radome by improving the gelation reaction by using hydrolysis and polycondensation of silicon-based alkoxide.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 볼밀링에 의한 분쇄로 비표면적이 증가되고 산세와 수세를 통하여 금속 및 알칼리이온이 제거된 용융실리카분말과 실리콘계 알콕사이드의 가수분해건조물을 용융실리카:실리콘계 알콕사이드의 가수분해건조물의 질량비가 70:30에서 99:1의 범위에 속하고 전체실리카의 증류수에 대한 함량이 5-80%범위내에 속하도록 증류수에 혼합하고 산을 첨가해 pH1.5-2.5로 조절하여 분산시킴으로써 실리카졸을 제조하고 제조된 실리카졸을 겔화시킨 후, 형성된 실리카성형체를 건조, 하소, 소결하여 실리카레이돔을 제조하는 것을 특징으로 하는 졸-겔법을 이용한 실리카레이돔의 제조방법이다.In order to achieve the above object, the present invention provides a molten silica powder and a silicon-based alkoxide hydrolyzate of which a specific surface area is increased by ball milling and metal and alkali ions are removed by pickling and washing with a molten silica: silicone alkoxide. The mass ratio of the hydrolyzate dried was in the range of 70:30 to 99: 1, and the content of distilled water in the total silica was in the range of 5-80%, mixed with distilled water and adjusted to pH1.5-2.5 by adding acid. The silica sol is prepared by dispersing, gelling the prepared silica sol, and then drying, calcining and sintering the formed silica molded body to produce a silica radome.

이하 본 발명을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

실리카레이돔의 재료인 용융실리카분말은 증류수와 1:100에서 200:100의 질량비로 혼합한 후 볼밀링하여 용융실리카수용액의 평균입도가 1㎛이하이며 보다 바람직하게는 0.5㎛이하가 되도록 입자를 분쇄한다. 분쇄물의 입도분포는 라디안분포가 되는 것이 바람직하다.Molten silica powder, which is a material of silica radome, is mixed with distilled water at a mass ratio of 1: 100 to 200: 100 and ball milled to pulverize the particles so that the average particle size of the molten silica solution is 1 µm or less and more preferably 0.5 µm or less. do. The particle size distribution of the pulverized product is preferably a radian distribution.

볼밀링에 의하여 용융실리카입자들의 크기가 감소하여 새로운 표면이 노출됨으로써 용융실리카의 비표면적이 상대적으로 증가하게 되어 수세과정에서 불순물제거효과가 커지게 된다. 따라서 용융실리카를 많이 분쇄할수록 수세과정에서 물과 접촉하는 면적이 커져 불순물의 제거효과가 커지게 된다.Ball milling reduces the size of the molten silica particles and exposes a new surface so that the specific surface area of the molten silica is relatively increased, thereby increasing the effect of removing impurities during washing. Therefore, as the molten silica is pulverized, the area in contact with water increases in the washing process, thereby increasing the effect of removing impurities.

볼밀링하여 얻어진 용융실리카슬러리는 수분을 제거한 다음 산세를 행하는데, 용융실리카슬러리를 산수용액에 용해시켜 금속성분을 제거한 후 여과를 하여 액상인 금속성분이 용해된 산수용액을 제거한다.The molten silica slurry obtained by ball milling removes water and then pickles. The molten silica slurry is dissolved in an acid solution to remove metal components, followed by filtration to remove an acid solution in which a liquid metal component is dissolved.

여과한 후 2차증류수를 사용한 수세(water washing)공정을 연속적으로 실시한다. 수세작업은 용융실리카층을 통과한 수용액에서 산기가 검출되지 않을 때까지 계속한다.After filtration, a water washing process using secondary distilled water is continuously performed. The washing operation is continued until no acid is detected in the aqueous solution passing through the molten silica layer.

산세와 수세를 마친 용융실리카덩어리는 건조기를 이용하여 수분을 완전히 제거하여 준다.After the pickling and washing, the molten silica lump is completely removed using a dryer.

산세와 수세공정을 거친 용융실리카덩어리는 불순물의 양이 감소되는데 특히 철성분과 최초의 용융실리카분말에 존재하던 나트륨, 칼륨, 칼슘 등 알칼리원소의 양이 절반이하로 감소한다. 이는 산세과정에서 철성분이 용출되고 수세과정에서 알칼리이온이 제거되기 때문이다.After the pickling and washing process, the molten silica mass decreases the amount of impurities. In particular, the amount of alkali elements such as sodium, potassium, and calcium in the first molten silica powder is reduced to less than half. This is because iron is eluted during pickling and alkali ions are removed during washing.

특히 볼밀링에 의해 용융실리카의 비표면적이 증가하여 증류수와 접촉하는 면적이 커지므로 알칼리이온의 제거효과가 커지게 된다.In particular, the ball milling increases the specific surface area of the molten silica, which increases the area of contact with distilled water, thereby increasing the effect of removing alkali ions.

금속 및 알칼리이온들은 용융실리카를 고온에서 소성하는 과정에서 실리카의 결정화를 심하게 유발시키므로 이들 원소를 제거함으로써 궁극적으로 실리카의 결정화를 억제할 수 있어 용융실리카의 소성온도를 증가시킬 수 있다.Metals and alkali ions cause crystallization of silica severely in the process of calcining molten silica at high temperature, and thus removing these elements may ultimately suppress the crystallization of silica, thereby increasing the calcining temperature of molten silica.

상기의 공정을 거친 용융실리카는 평균입도를 0.1㎛이하로 떨어뜨리기가 어려운데 이는 분쇄공정의 특성상 볼밀공정으로는 용융실리카를 0.1㎛이하의 입도로 분쇄하기 어렵기 때문이다.The molten silica that has undergone the above process is difficult to drop the average particle size to 0.1㎛ or less because it is difficult to grind the melted silica to a particle size of 0.1㎛ or less by the ball mill process.

얻어진 용융실리카분말을 증류수와 혼합하고 균일혼합기를 이용해 교반하여 1차분산을 시키고, 얻어진 용융실리카슬러리에 실리콘계 알콕사이드를 첨가하여 2차교반을 실시한다.The obtained molten silica powder is mixed with distilled water, stirred using a homogeneous mixer to give a first dispersion, and silicon alkoxide is added to the obtained molten silica slurry to carry out secondary stirring.

본 발명에서 사용할 수 있는 실리콘계 알콕사이드로는 TEOS[tetraethylorthosilicate, Si(OC2H5)4], TMOS[tetramethylorthosilicate, Si(OCH3)4)] 등을 예로 들 수 있다.Examples of the silicon-based alkoxide that may be used in the present invention include TEOS [tetraethylorthosilicate, Si (OC 2 H 5 ) 4 ], TMOS [tetramethylorthosilicate, Si (OCH 3 ) 4 )], and the like.

이때 용융실리카분말:실리콘계 알콕사이드는 70:30에서 99:1의 질량비로 혼합하며, 전체실리카:증류수는 질량비로 30:70에서 70:30내에 속하도록 한다.In this case, the molten silica powder: silicone alkoxide is mixed in a mass ratio of 70:30 to 99: 1, and the total silica: distilled water is in the mass ratio of 30:70 to 70:30.

실리콘계 알콕사이드의 양이 용융실리카분말사이의 공극을 채우는 양보다 많으면 실리카가수분해물의 특성상 건조시 겔의 파괴가 발생하며 지나치게 적은 경우에는 실리콘계 알콕사이드에 의한 겔화능이 떨어져서 겔화가 잘 일어나지 않거나 겔화가 일어나도 겔의 강도가 약한 단점이 있다.If the amount of the silicon-based alkoxide is greater than the amount filling the voids between the molten silica powder, the gel may break during drying due to the nature of the silica hydrolyzate. If the amount of the silicon-alkoxide is too small, the gelation ability of the silicon-based alkoxide may be reduced, resulting in poor gelation or gelation. There is a weak strength.

따라서 용융실리카분말:실리콘계 알콕사이드는 70:30에서 99:1의 질량비로 혼합하는 것이 바람직하다.Therefore, the molten silica powder: silicone alkoxide is preferably mixed in a mass ratio of 70:30 to 99: 1.

증류수에 대하여 용융실리카와 실리콘계 알콕사이드의 혼합물의 양이 지나 치게 적은 경우에는 겔화반응이 일어난 후에 겔의 강도가 지나치게 약한 경우가 발생하며, 지나치게 많은 경우에는 급격한 점도증가를 수반하여 실리콘계 알콕사이드를 첨가할 때 슬러리를 몰드에 부을 시간이 없을 정도로 급격하게 겔화되는 현상이 일어난다.When the amount of the mixture of the molten silica and the silicon alkoxide is too small with respect to the distilled water, the strength of the gel may be too weak after the gelation reaction, and when the silicon alkoxide is added with a sudden increase in viscosity The gelation occurs so rapidly that there is no time to pour the slurry into the mold.

따라서 전체실리카:증류수는 질량비로 30:70에서 70:30내에 속하도록 하는 것이 바람직하다.Therefore, it is desirable that the total silica: distilled water falls within a mass ratio of 30:70 to 70:30.

첨가하는 실리콘계 알콕사이드는 겔화반응을 유도하기도 하지만 이 겔화반응은 실리콘계 알콕사이드의 가수분해 및 축중합반응을 매개로 한 것이므로 중간과정에서 수 Å단위의 초미립실리카전구체가 얻어지게 되며 이들 초미립실리카전구체는 건조, 하소과정을 거쳐 실리카로 변하게 되며 소결시 입자의 미세함으로 인해 소결성을 향상시키게 된다.Although the silicon alkoxide to be added may induce gelation reaction, the gelation reaction is mediated through hydrolysis and polycondensation of silicon alkoxide, so that several microunits of ultra-fine silica precursors are obtained in the intermediate process. After drying and calcining, it turns into silica and improves sinterability due to the fineness of particles during sintering.

상기 혼합물슬러리를 기계적으로 교반해주면서 산수용액을 첨가하여 pH를 2로 조절하고, pH를 조절한 후 진공펌프로 탈포작업을 수행하여 기포를 제거한 후 콘형의 몰드에 주입한다. 몰드주입후 몰드는 수분의 증발을 막기 위하여 밀봉하여 준다.While stirring the mixture slurry mechanically, the acid solution is added to adjust the pH to 2, and after adjusting the pH, degassing is performed by a vacuum pump to remove bubbles and then injected into a cone-shaped mold. After injection, the mold is sealed to prevent evaporation of moisture.

몰드는 단단하고 물에 대한 발성이 있는 것을 사용하는데, 사용될 수 있는 몰드로는 폴리프로필렌(polypropylene)몰드, 폴리스티렌(polystyrene)몰드, 테플론(Teflon)몰드, 왁스(wax)몰드 등이 있다.The mold uses a hard and water-prone material. Examples of molds that can be used include polypropylene molds, polystyrene molds, Teflon molds, wax molds, and the like.

슬러리는 몰드내에서 4시간이내에 겔화가 완료된다. 이때 슬러리의 온도를 높여주면 겔화속도가 증가하게 되는데, 80℃로 승온하여 유지할 경우 겔화시간은 1시간 이내로 단축된다.The slurry is gelled within 4 hours in the mold. At this time, increasing the temperature of the slurry increases the gelation rate, the gelation time is shortened to less than 1 hour if maintained at 80 ℃.

겔화가 완료된 후 24시간동안 유지시킨 후 실리카겔형성체를 몰드로부터 제거한다.After the gelation is completed and maintained for 24 hours, the silica gel former is removed from the mold.

제조된 실리카겔 형성체는 겔의 두께에 따라 차이는 있으나 습도 90%, 온도 30℃의 항온항습기내에서 2주정도 건조하면 수분의 98%가 제거된다. 얻어진 건조겔을 습도를 70%까지 낮춘 후 110℃까지 24시간동안 승온하여 110℃에서 24시간이상 유지시켜 흡착수를 완전히 제거한다.Silica gel formed product is different depending on the thickness of the gel, but dried for about two weeks in a constant temperature and humidity of 90% humidity, 30 ℃ temperature removes 98% of the moisture. The resulting dried gel was lowered to 70% of humidity, and then heated up to 110 ° C. for 24 hours and maintained at 110 ° C. for at least 24 hours to completely remove the adsorbed water.

건조된 겔은 900℃까지 시간당 100℃씩 승온하여 900℃에서 20시간이상 유지한다. 900℃에서의 하소과정을 통하여 실리카의 구조수가 완전히 제거되는데, 이는 고온에서 소성시 잔류수산화(OH)기가 실리카를 결정화시키는 인자로 작용하기 때문이다.The dried gel is heated up to 900 ℃ 100 hours per hour and maintained at 900 ℃ for more than 20 hours. The calcination process at 900 ° C. completely removes the structural water of the silica, since the residual hydroxide (OH) group acts as a factor for crystallizing the silica during firing at a high temperature.

1100-1200℃에서 소결하며, 1100-1200℃에서 30분 이내로 소성한 후 상온까지 냉각하여 주면 실리카레이돔의 제조가 완료된다.After sintering at 1100-1200 ° C, firing at 1100-1200 ° C within 30 minutes, and cooling to room temperature, the production of silica radome is completed.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples.

(실시예)(Example)

순도 99.5%이상의 용융실리카분말에 증류수를 질량비로 1:1로 칭량하여 혼합하고 SUS제 쟈(Jar)와 볼(ball)을 이용하여 볼밀링한다.Distilled water is weighed 1: 1 by mass ratio to molten silica powder with a purity of 99.5% or more, and is ball milled using a jar made of SUS and a ball.

볼밀링하여 얻어진 슬러리는 수분을 충분히 제거하여 10부피%의 염산수용액으로 산세한 후 2차증류수로 수세하고, 수세를 마친 용융실리카덩어리는 110℃에서 건조기로 24시간 건조시킨다.The slurry obtained by ball milling is sufficiently removed with water, washed with 10% by volume of hydrochloric acid solution, washed with secondary distilled water, and the washed silica mass is washed with a dryer at 110 ° C for 24 hours.

상기의 용융실리카분말과 증류수를 4:5의 질량비로 혼합한 후 균일혼합기에서 격렬하게 교반하여 1차분산시킨 후 TEOS와 9:1의 질량비로 혼합하여 2차교반을 한다.The molten silica powder and distilled water are mixed at a mass ratio of 4: 5, and then vigorously stirred in a homogeneous mixer, followed by primary dispersion, followed by mixing with TEOS at a mass ratio of 9: 1 for secondary stirring.

혼합물슬러리를 기계적 방법으로 계속하여 교반하면서 염산용액을 첨가하여 pH를 2.0으로 조절하고 진공용기내에서 탈포작업을 수행하여 기포를 제거한 후 콘형의 폴리프로필렌몰드에 주입한다. 실리카졸을 주입한 후 몰드는 수분의 증발을 막기 위하여 밀봉한다.While stirring the mixture slurry by mechanical method, pH is adjusted to 2.0 by adding hydrochloric acid solution, and degassing is performed in a vacuum vessel to remove bubbles, and then injected into a polypropylene mold of cone type. After injection of the silica sol, the mold is sealed to prevent evaporation of moisture.

몰드에서 3시간동안 겔화시킨 후 24시간동안 유지시킨다.Gelled in the mold for 3 hours and then maintained for 24 hours.

제조된 실리카겔을 습도 90%, 온도 30℃의 항온항습기에서 2주동안 건조시키고 습도를 70%로 낮춘 후 24시간동안 110℃까지 승온하여 24시간 유지시킨다.The prepared silica gel was dried for 2 weeks in a constant temperature and humidity chamber at a humidity of 90% and a temperature of 30 ° C., and the humidity was lowered to 70% and the temperature was raised to 110 ° C. for 24 hours and maintained for 24 hours.

건조된 겔은 900℃까지 시간당 100℃로 승온하여 900℃에서 20시간 유지하면서 하소한다.The dried gel is calcined while maintaining the temperature at 900 ° C. for 20 hours by raising the temperature to 100 ° C. per hour up to 900 ° C.

하소후 1150℃에서 2시간동안 소결하며, 1200℃에서 30분간 소성한다. 소결과 소성후에는 로냉각으로 상온까지 냉각한다.After calcination, the product was sintered at 1150 ° C. for 2 hours and calcined at 1200 ° C. for 30 minutes. After sintering and firing, cool to room temperature by furnace cooling.

상기의 공정에 의하여 얻어진 소결체를 XRD(X-Ray Diffraction Meter)로 분석한 결과 결정상인 크리스토발라이트(Cristobalite)의 양이 1%미만이며, 소결체의 상대밀도는 93%이다.As a result of analyzing the sintered compact obtained by the above process by XRD (X-Ray Diffraction Meter), the amount of cristobalite as a crystal phase is less than 1%, and the relative density of the sintered compact is 93%.

상기와 같은 본 발명은 실리카내 불순물의 양을 감소시켜 불순물에 의한 실리카의 결정화를 억제함으로써 고온소성이 가능하여 실리카가 고밀도의 미세구조를 가지게 되고 실리콘계 알콕사이드의 가수분해건조물의 첨가에 의하여 성형체의 소결성이 향상되고 졸을 겔화시킴으로써 성형체의 상대밀도가 높아져 제조된 실리카레이돔의 기계적 강도가 높아지는 효과가 있다.In the present invention as described above, by reducing the amount of impurities in the silica to suppress the crystallization of the silica by the impurities, high temperature firing is possible, so that the silica has a high-density microstructure and the sinterability of the molded body by the addition of the hydrolyzate of silicon-based alkoxide. As a result, the relative density of the molded article is increased by gelling the sol, thereby increasing the mechanical strength of the manufactured silica radome.

또한 기계적으로 표면의 경면가공이 가능한 정밀몰드를 이용하여 소결체의 후가공을 최소화할 수 있는 효과가 있다.In addition, there is an effect that can minimize the post-processing of the sintered body by using a precision mold mechanically mirror surface processing.

따라서 상기의 방법으로 제조된 실리카레이돔은 기계적 강도가 높아 종래의 실리카레이돔과 달리 비와 모래에 의한 침식에 강한 특성을 가진다.Therefore, the silica radome produced by the above method has a high mechanical strength, unlike the conventional silica radome has a strong characteristic against erosion by rain and sand.

Claims (2)

볼밀링에 의한 분쇄로 비표면적이 증가되고 산세와 수세를 통하여 금속 및 알칼리이온이 제거된 용융실리카분말과 실리콘계 알콕사이드의 가수분해건조물을 용융실리카:실리콘계 알콕사이드의 가수분해건조물의 질량비가 70:30에서 99:1의 범위에 속하고 전체실리카의 증류수에 대한 함량이 5-80%범위내에 속하도록 증류수에 혼합하고 산을 첨가해 pH1.5-2.5로 조절하여 분산시킴으로써 실리카졸을 제조하고 제조된 실리카졸을 겔화시킨 후, 형성된 실리카성형체를 건조, 하소, 소결하여 실리카레이돔을 제조하는 것을 특징으로 하는 졸-겔법을 이용한 실리카레이돔의 제조방법.The mass ratio of molten silica: silicone alkoxide hydrolyzate of molten silica powder and silicon-based alkoxide was increased at 70:30 by increasing the specific surface area by pulverization by ball milling and removing the metal and alkali ions through pickling and washing. Silica sol was prepared by mixing in distilled water so as to fall within the range of 99: 1 and the content of distilled water of the total silica in the range of 5-80%, adding acid and adjusting to pH 1.5-2.5 to prepare silica sol A method for producing silica radome using the sol-gel method, characterized in that after the sol is gelled, the formed silica molded product is dried, calcined, and sintered to produce a silica radome. 제1항에 있어서, 산은 염산으로 하는 것을 특징으로 하는 졸-겔법을 이용한 실리카레이돔의 제조방법.The method for producing silica radome using the sol-gel method according to claim 1, wherein the acid is hydrochloric acid.
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