KR100353162B1 - 포말법에 의한 다공질 세라믹스의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다공질 세라믹스의 제조방법에 관한 것으로, 스펀지나 충전재를 이용하지 않고 기공을 형성시킬 수 있을 뿐 아니라 기공률 및 기공크기의 조절이 가능하며 출발원료의 종류에 제한 받지 않는 포말법에 의한 다공질 세라믹스의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있으며, 상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 세라믹으로 사용되는 무기질 분말 100중량부에 대하여 증류수 20중량부 내지 35중량부 및 점도조절제 3중량부 내지 8중량부를 첨가한 후 볼밀로 분쇄하여 원료입자의 입도가 5㎛ 이하이고 점도가 80cp 내지 2000cp인 슬러리를 제조한 다음, 상기 슬러리를 교반기에 넣고 여기에 기포제로 소수기의 탄소수가 10 내지 17인 음이온 계면활성제 또는 양이온 계면활성제를 0.15중량부 내지 1.50중량부 첨가하고 고속으로 교반하여 슬러리의 거품을 형성시키고, 겔화제를 1중량부 내지 3중량부 첨가하여 다시 저속으로 교반 혼합하고 일정한 형태로 성형건조하여 로내에 장입시켜 1℃/min 내지 3℃/min의 속도로 1100℃ 내지 1600℃까지 승온시켜 소성하는 것을 특징으로 하는 포말법에 의한 다공질 세라믹스의 제조방법을 제공한다.

Description

포말법에 의한 다공질 세라믹스의 제조방법{The preparation of porous ceramics by using foaming process}
본 발명은 다공질 세라믹스의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 세라믹 슬러리를 거품화시켜 형성된 포말을 성형, 소성하여 다공질 세라믹스를 제조함으로써 높은 기공률의 다공질 세라믹스를 제조할 수 있을 뿐만 아니라 기공크기를 조절할 수 있도록 한 포말법에 의한 다공질 세라믹스의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 다공질 세라믹스는 내부에 다수의 기공을 형성하고 있는데, 상기 다공질 세라믹스 내부에 존재하는 기공의 크기, 형상, 기공률 및 기공의 연속성 여부에 따라 제조된 다공질 세라믹스 제품의 기계적 특성 및 열적 특성이 결정되게 된다.
특히, 다공질 세라믹스는 내부에 인위적으로 형성한 다수의 기공 때문에 비중이 작고 가벼워 특정한 범위 내에서 경량 건축재로 사용되며, 또한 각종 필터, 소성용 도구재, 탈취제, 단열재, 방음재, 충전재, 함침재 및 화분석 등 용도가 다양하여 그 사용량이 크게 증가하고 있다.
근래에는 다공질 세라믹스에 미생물을 부착시켜 폐수처리용 및 악취제거용 담체로 이용하는 등 그 이용가치가 증대되면서 다공질 세라믹스의 개발 및 그에 관한 연구가 활발하게 진행되고 있다.
상기한 다공질 세라믹스의 대표적인 제조방법으로는 스펀지법(polymeric sponge method), 충전법(stacking method) 및 기포발생법(bubble generation method) 등이 있다.
상기에서 스펀지법은 가연성 폴리머를 세라믹 슬러리에 혼합하여 탈지 및 소성함으로써 유기물이 차지하고 있던 공간을 기공으로 이용하는 방법이며, 충전법은 섬유상 또는 입상의 원료 입자를 혼합하여 충전물 입자 사이의 간극을 기공으로 이용하는 방법이다.
상기한 다공질 세라믹스와 관련하여 일본국 특허 공고 소 62-25620호에서는 석탄분 또는 보일러 등에서 발생하는 플라이애쉬(flyash)를 주원료로 하고 물에 첨가물을 배합하여 제조한 다공성 골재를 개시하고 있으며, 또한 일본국 특허 공고 소 62-24370호에는 석탄재 또는 혈암분말을 원료로 하여 발포시킨 인공경량골재의 제조방법을 개시하고 있고, 일본국 특허 공고 소 62-12186호에는 유문암 또는 갱화석과 같은 유리질 광물을 미분말로 하여 여기에 발포제 및 점착제를 첨가하여 조립하고 고온에서 소성시킨 초경량 골재의 제조방법을 개시하고 있다.
그러나 상기한 제조방법은 기공을 형성하기 위해 유기물을 세라믹스 슬러리와 혼합한 후 소성과정을 거쳐 기공을 형성한 것으로, 형성되는 기공이 골격부에 비해 아주 크기 때문에 제품의 용도가 제한적이며 소성시 유기물 연소에 따른 유독가스가 발생한다는 문제점이 발생하였다.
다공질 세라믹스를 제조하는 또 다른 방법으로 기포발생법이 있는데, 이 방법은 원료혼합물과 반응하여 가스를 발생하는 발포성 물질을 첨가하여 다공질 세라믹을 제조하는 방법이다.
그러나 상기 기포발생법에 의한 방법은 기공률 및 기공크기의 조절이 곤란할 뿐 아니라 오토클레이브와 같은 반응기에서 양생하여야 하므로 출발원료로 사용할 수 있는 원료가 한정되어 있는 등의 문제점이 발생하였다.
이에 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로 스펀지나 충전재를 이용하지 않고 기공을 형성시킬 수 있을 뿐 아니라 기공률 및 기공크기의 조절이 가능하며 출발원료의 종류에 제한 받지 않는 포말법에 의한 다공질 세라믹스의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 세라믹으로 사용되는 무기질 분말 100중량부에 대하여 증류수 20중량부 내지 35중량부 및 점도조절제 3중량부 내지 8중량부를 첨가한 후 볼밀로 분쇄하여 원료입자의 입도가 5㎛ 이하이고 점도가 80cp 내지 2000cp인 슬러리를 제조한 다음, 상기 슬러리를 교반기에 넣고 여기에 기포제로 소수기의 탄소수가 10 내지 17인 음이온 계면활성제 또는 양이온 계면활성제를 0.15중량부 내지 1.50중량부 첨가하고 고속으로 교반하여 슬러리의 거품을 형성시키고, 겔화제를 1중량부 내지 3중량부 첨가하여 다시 저속으로 교반 혼합하고 일정한 형태로 성형건조하여 로내에 장입시켜 1℃/min 내지 3℃/min의 속도로 1100℃ 내지 1600℃까지 승온시켜 소성하는 것을 특징으로 하는 포말법에 의한 다공질 세라믹스의 제조방법을 제공한다.
상기에서 세라믹으로 사용되는 무기질 분말 100중량부에 대하여 증류수 20중량부 내지 40중량부 및 점도조절제 3중량부 내지 8중량부를 혼합한 다음, 상기 혼합물을 볼밀 또는 교반밀로 원료입자의 평균입도가 5㎛ 이하가 되도록 분쇄하여 점도가 80cp 내지 2000cp인 슬러리를 제조하게 된다.
이때 사용하고자 하는 세라믹 원료가 분말 상태가 아닌 괴상일 때, 괴상의 원료를 분쇄가 용이하도록 미리 분말상태로 분쇄하는 것이 바람직하며, 사용 가능한 세라믹스 원료로는 플라이애쉬나 폐슬라임 등의 폐기물을 포함한 실리카(SiO2), 점토질원료, 지르코니아(ZrO2), 알루미나(Al2O3), 뮬라이트(mullite : 3Al2O3·2SiO2), 실리콘 카바이드(SiC), 코디어라이트(Mg2Al3(AlSi5)O18), 카본 및 시멘트 등의 소성 및 고형화가 가능한 무기질 원료는 모두 사용 가능하며, 또한 두가지 이상의 세라믹 원료를 혼합하여 사용할 수 있다.
증류수는 세라믹스 원료입자간의 거리를 유지하게 하여 슬러리의 분산을 가능하게 할 뿐만 아니라, 기포의 생성이 가능하도록 하기 위하여 첨가하게 되는데, 그 첨가량이 25중량부 미만일 경우 슬러리의 점도가 너무 높게 되어 슬러지의 유동성이 저하되고 그에 따라 교반에 의한 기포형성이 제대로 이루어지지 않는다는 문제점이 발생하며, 35중량부를 초과할 경우 점도가 낮아 슬러리의 유동성이 좋아 기포의 생성은 용이하나 생성된 기포의 안정성이 저하되어 기포가 쉽게 파괴되어 포말이 제대로 형성되지 않는다는 문제점이 발생하므로 증류수의 첨가량은 25중량부 내지 35중량부 첨가하는 것이 바람직하다.
또한, 점도조절제는 증류수와 무기질 원료의 혼합이 용이하도록 할 뿐만 아니라 점도를 일정하게 유지하는 역할을 하여 슬러리의 포말이 겔화 되었을 때 충분한 강도가 나타날 수 있도록 하기 위해 첨가하는 것으로, 점도조절제의 첨가량이 3중량부 미만으로 첨가될 경우 성형된 성형체의 강도가 떨어져 작업성이 저하될 뿐만 아니라 무기질 원료와 증류수와의 혼합이 용이하지 못하다는 문제점이 발생하며, 점도조절제의 첨가량이 8중량부를 초과하여 첨가될 경우 무기질 원료와 증류수와의 혼합은 용이하나 겔화되는 시간이 짧아져 작업성이 저하되어 성형이 어렵다는 문제점이 발생하므로 점도조절제의 첨가량은 3중량부 내지 8중량부 첨가하는 것이 바람직하다.
이때, 상기한 점도조절제로는 나트륨 헥사메타포스페이트(sodium hexametaphosphate), 나트륨 폴리아크릴레이트(sodium polyacrylate), 암모늄 폴리아크릴레이트(ammonium polyacrylate) 또는 폴리에틸렌이민(polyethyleneimine)으로부터 선택된 것을 첨가할 수 있다.
세라믹스 원료에 물과 점도조절제를 첨가한 후 볼밀에서 매개분쇄물과 함께 넣어 평균입도가 5㎛ 이하가 되도록 분쇄하게 되는데, 평균입도가 5㎛를 초과할 때에는 소성 하는데 장시간이 소요된다는 문제점이 발생하므로 5㎛ 이하로 분쇄하는 것이 바람직하다.
이때 분쇄하여 제조된 슬러리의 점도에 따라 거품의 형성이 크게 좌우되는데, 점도가 80cp 미만일 경우 점도가 낮아 포말화공정에서 생성된 기포의 안정성이 떨어져 포말형성이 제대로 이루어지지 않는다는 문제점이 발생하며, 2000cp를 초과할 경우 점도가 너무 높아 포말화공정에서 교반이 제대로 이루어지지 않아 포말형성이 어렵다는 문제점이 발생하므로 점도를 80cp 내지 2000cp로 조절하는 것이 바람직하다.
상기와 같이 제조한 슬러리를 교반기에 넣고 기포제 0.15중량부 내지 1.50중량부를 첨가한 다음 고속으로 교반하여 슬러리의 거품을 형성시킨 후, 상기 슬러리 거품에 겔화제를 1중량부 내지 3중량부 첨가하고 다시 저속으로 교반·혼합하게 된다.
이때 기포제는 다공질체의 기공크기 조절 및 포말화 속도를 조절하기 위해 첨가하는 것으로 0.15중량부 미만으로 첨가할 경우 포말의 부피가 최초 부피의 2배 정도까지 형성시킬 수 있으나 그 이상의 부피 형성이 곤란하며, 또한 포말을 형성시키는 속도가 느려 포말공정이 장시간 소요된다는 문제점이 있으며, 1.50중량부를 초과할 경우 포말의 부피는 최대 5배까지 형성가능하고 포말형성시간이 단축된다는 장점은 있으나, 첨가량 증가에 따른 제조비용이 증가하고 슬러리 거품의 유동성이 증가하는 문제점이 발생하므로 기포제의 첨가량은 0.15중량부 내지 1.50중량부 첨가하는 것이 바람직하다.
상기에서 기포제로는 소수기의 탄소수가 10 내지 17인 음이온 계면활성제 및 양이온 계면활성제를 사용하게 되는데, 사용 가능한 양이온 계면활성제로는 벤제토늄 클로라이드(benzethonium chloride), 스테아릴 트리메틸 암모늄 클로라이드 (stearyl trimethyl ammonium chloride), 세틸 트리메틸 암모늄 클로라이드(cetyl trimethyl ammonium chloride) 또는 디스테아릴 트리메틸 암모늄 클로라이드 (distearyl trimethyl ammonium chloride)로부터 선택된 것을 사용할 수 있으며, 음이온 계면 활성제로는 트리에탄올아민 염 라우로일 사코신(triethanloamine salt of lauoyl sarcosine), 나트륨 라우릴 설페이트(sodium lauryl sulfate), 암모늄 라우릴 설페이트 (ammonium lauryl sulfate), 트리에탄올아민 염 라우릴 설페이트 (triethanloamine salt of lauryl sulfate), 폴리메타크릴레이트(polymetacrylate) 또는 나트륨 도데실벤젠 설포네이트(sodium dodedylbenzene sulfonate)로부터 선택된 것을 사용할 수 있다.
상기한 기포제로 이용되는 계면활성제의 종류에 따라 생성되는 기포의 크기와 슬러리 포말의 안정성이 달라지므로 계면활성제의 종류를 변화시켜 최종제품의 기공 크기를 조절할 수 있다.
슬러리와 함께 기포제를 첨가한 후 교반기에서 1200rpm이상으로 고속 교반을 행하게 되면 슬러리의 거품이 형성되는 데, 교반은 슬러리 거품의 형성된 부피가 교반하기 전의 부피와 비교하여 원하는 일정 높이까지 형성되면 교반을 중단하게 되는데, 상기와 같이 교반시간에 따라 슬러리 포말의 부피가 결정되므로, 기공률의 조절이 가능하게 되어 제조하고자 하는 제품의 기공률을 제어할 수 있게 되는 것이다.
상기에서 고속교반으로 거품을 생성시키기 위한 교반기는 일반 가정용 또는 공업용 교반기를 사용하였으며, 교반기의 회전날개의 수는 교반기의 크기와 형성시킬 슬러리의 부피를 고려하여 적당히 조절할 수 있다.
상기한 바와 같이 고속 교반을 행하게 되면 종래의 스펀지 도는 가연성 첨가물을 첨가한 후 소성시켜 기공을 형성하는 방법을 이용하지 않고도 기공 형성이 가능하다는 장점이 있다.
또한 본 발명에서는 소성을 행하기 전에 기공을 형성시키게 되므로 교반시 슬러리 포말의 형성 부피를 조절하여 기공의 크기를 조절할 수 있을 뿐만 아니라, 기공률을 높일 수 있다는 장점이 있다.
상기와 같이 일정한 부피만큼 형성된 포말에 겔화제를 첨가하게 되는데, 이때 겔화제는 점도조절제와 반응하여 슬러리를 겔화시켜 생성된 포말의 형태를 유지시켜 주는 역할을 하게 된다.
특히 겔화제의 첨가량이 1.0중량부 미만으로 첨가하면 겔성형에 너무 많은 시간이 소요될 뿐만 아니라 성형체의 강도가 낮아지는 문제점이 발생하며, 3.0중량부를 초과하도록 첨가하면 겔화되는 시간이 너무 빨라 성형이 불가능하다는 문제점이 발생하므로 겔화제의 첨가량은 1.0중량부 내지 3.0중량부 첨가하는 것이 바람직하며, 본 발명에서는 겔화제 첨가시 생성된 포말이 파괴되지 않도록 겔화제로 수용성 에폭시 수지를 사용하였다.
겔화제를 첨가한 혼합물을 저속으로 교반하여 겔화제가 고르게 혼합되어 슬러리가 겔화될 수 있도록 하게 되는데 이때 저속 교반은 600rpm의 속도로 교반하게 된다.
상기에서 겔화제를 첨가한 슬러리 포말을 일정한 형태로 성형하고, 충분히 건조한 다음, 1℃/min 내지 3℃/min의 속도로 1100℃ 내지 1600℃까지 승온시켜 소성하게 된다.
이때 소성 과정에서 온도의 승온이 급격하게 이루어질 경우 내부 기포가 급격하게 팽창하여 크랙이 발생하므로 승온속도는 1℃/min 내지 3℃/min로 하는 것이 바람직하며 최종 소성온도는 세라믹스의 원료에 따라 적당히 조절하여 소성하는 것이 바람직하다.
이하 하기한 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명하기로 하나, 본 발명은 하기한 설명에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
세라믹 원료인 뮬라이트 100중량부에 대하여 증류수 및 점도조절제로 폴리에틸렌이민을 하기한 표 1에 나타낸 중량부로 혼합한 다음 교반밀에서 원료입자를 하기한 표 1에 나타낸 바와 같이 분쇄하여 슬러리를 제조한 후, 상기 슬러리를 교반기에 넣고 기포제로 나트륨 라우릴 설페이트를 표 1에 나타낸 중량부로 첨가한 다음 1200rpm으로 고속교반하여 슬러리의 거품을 형성시킨 후, 상기 슬러리 거품에 에폭시 수지를 하기한 표 1에 나타난 중량부 첨가하고 다시 600rpm으로 저속교반 혼합한 다음, 원판형 성형틀을 이용하여 주입성형하여 약 1시간정도 후에 성형틀을 제거하고 자연건조 한 후 2℃/min의 속도로 승온시켜 1450℃에서 360분동안 소성하여 다공질 세라믹을 제조하고, 상기 제조된 다공질 세라믹을 이용하여 하기한 방법으로 평균 기공크기 및 기공크기 편차, 기공률 및 굽힘강도를 측정하여 표 1에 나타내었다.
- 평균 기공 크기 및 기공크기 편차-
포말형 기공구조를 갖는 다공질 세라믹스의 기공크기분포롤 측정하기 위해 화상해석시스템을 이용하였는데, 화상해석시스템은 다공질 세라믹스의 표면사진을 이용하여 기공의 크기를 측정하는 방법으로 줌카메라 또는 전자현미경을 이용하여 표면사진을 얻은 후 화상해석시스템을 이용하여 한 개 샘플에 대해 약 1000개의 기공크기를 각각 측정하여 그 평균크기 및 편차를 산출하였다.
- 기공률 -
기공률은 다공성 세라믹스의 벌크 밀도와 원료입자의 밀도를 측정한 다음 하기한 수학식 1에 의해 산출하였다.
상기에서 ε은 기공률, ρ bulk 은 다공성 세라믹스의 벌크 밀도, ρ particle 은 원료입자의 밀도를 의미한다.
- 굽힘강도 -
굽힘강도는 40mm×10mm×10mm의 직육면체 시편을 제조한 다음, 평행한 두 지지대위에 시편을 올려놓고 중앙으로 하중을 가하는 3점 굽힘강도 측정법에 따라 파괴시의 하중을 측정하고, 하기한 수학식 4에 의하여 굽힘강도를 산출한 후 동일한 과정을 5회 반복하여 그 평균값을 굽힘강도로 하였다.
상기에서 P는 파괴시 하중, L은 두 지지대 사이의 거리, b는 시험편의 길이, h는 시험편의 두께를 나타낸다.
<실시예 2>
기포제로 벤제토늄 클로라이드를 하기한 표 1에 나타낸 비율로 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 다공질 세라믹을 제조한 다음, 상기 제조된 다공질 세라믹을 이용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 평균 기공크기 및 기공크기 편차, 기공률 및 굽힘강도를 측정하여 하기한 표 1에 나타내었다.
<비교예 1>
세라믹 원료인 코디어라이트 100중량부에 대하여 증류수 40중량부, 점도조절제 0.8중량부를 첨가하여 교반밀에서 원료입자를 2.9㎛로 분쇄한 다음, 폴리머 스펀지를 슬러리에 넣어 충분에 적신후 건조하고, 2℃/min의 속도로 승온시켜 1300℃에서 360분 동안 소성하여 다공질 세라믹을 제조한 다음, 상기 제조된 다공질 세라믹을 이용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 평균 기공크기 및 기공크기 편차, 기공률 및 굽힘강도를 측정하여 하기한 표 1에 나타내었다.
<비교예 2>
세라믹 원료인 뮬라이트 100중량부에 대하여 점토입자 10중량부를 첨가하여 균일하게 혼합한 다음 원판형 형태로 압축 성형하고 2℃/min의 속도로 승온시켜 1500℃에서 180분 동안 소성하여 다공질 세라믹을 제조한 다음, 상기 제조된 다공질 세라믹을 이용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 평균 기공크기 및 기공크기 편차, 기공률 및 굽힘강도를 측정하여 하기한 표 1에 나타내었다.
구분 물 점도조절제 기포제 평균기공크기(㎛) 기공크기편차(㎛) 기공률(%) 굽힘강도(MPa)
실시예1 15 4.7 0.31 61 52.3 62 56.2
20 4.7 0.31 70 40.3 74 29.4
30 4.7 0.31 98 34.7 81 14.9
35 4.7 0.31 130 35.2 82 13.3
40 4.7 0.31 203 45.7 80 13.2
30 2.0 0.31 72 42.8 70 39.2
30 5.0 0.31 99 35.1 81 14.2
30 9.0 0.31 111 41.7 79 13.1
30 4.7 0.10 73 39.7 71 26.5
30 4.7 0.50 98 32.9 82 12.5
30 4.7 1.67 125 37.4 79 11.6
실시예2 15 4.7 0.31 124 45.2 63 50.8
30 4.7 0.31 201 65.2 82 11.2
40 4.7 0.31 310 73.5 80 10.5
30 2.0 0.31 117 77.3 72 27.9
30 5.0 0.31 200 69.4 81 13.6
30 9.0 0.31 196 73.5 79 12.4
30 4.7 0.10 148 78.0 77 25.9
30 4.7 0.48 209 68.4 83 11.6
30 4.7 1.67 211 71.9 80 10.8
비교예 1 - - 85 5.30
비교예 2 80 70.3 40 20.1
상기 표 1에서 보는 바와 같이 기포제로 나트륨라우릴 설페이트를 사용한 실시예 1에 있어서, 점도조절제의 첨가량을 4.7중량부, 기포제의 첨가량을 0.31중량부로 고정한 상태에서 물의 첨가량을 15내지 40중량부로 변화시켜 가면서 실시한 경우, 물의 첨가량 20중량부 미만인 15중량부를 첨가한 때에는 평균기공크기가 61㎛, 20중량부일 때 평균기공크기는 70㎛, 30중량부일 때 기공크기는 85㎛, 물의 첨가량이 35중량부를 초과한 40중량부일 때는 기공크기는 203㎛로 나타나 물의 첨가량이 증가함에 따라 평균기공크기가 증가한다는 것을 확인 할 수 있다.
그러나 기공크기의 균일한 정도를 알아보기 위해 측정한 기공크기편차는 물의 첨가량 20중량부 미만인 15중량부를 첨가한 때에는 52.3㎛, 20중량부일 때 40.3㎛, 30중량부일 때 34.7㎛, 물의 첨가량이 35중량부를 초과한 40중량부일 때는 기공크기편차는 45.7㎛로 나타나 그 첨가량이 본 발명의 범위 내에 있을 때 기공크기편차가 가장 작을 것을 확인할 수 있다.
또한 기공률은 물의 첨가량이 증가할수록 일반적으로 증가하는 경향을 보이며, 물의 첨가량이 20중량부 미만인 15중량부일 때 62%로 나타났으나, 본 발명의 범위를 포함하는 20중량부 이상일 때 기공률이 크게 증가하는 경향을 나타내며 특히 물의 첨가량이 30중량부일 때는 기공률이 81%로 고기공률을 얻을 수 있음을 확인할 수 있다.
굽힘강도는 물의 첨가량이 증가할수록 감소하는 경향을 나타내나 평균기공크기나 기공크기편차 및 기공률을 함께 고려해볼 때 물의 첨가량은 20내지 35중량부 첨가하는 것이 바람직하다는 것을 상기 표 1을 통해 확인할 수 있다.
마찬가지로 실시예 1에서 물의 첨가량을 30중량부, 기포제의 첨가량을 0.31중량부로 고정한 상태에서 점도조절제의 첨가량을 변화시킨 결과 점도조절제의 첨가량이 3중량부 미만인 2중량부를 첨가한 경우 평균기공크기는 72㎛, 기공크기편차는 42.8㎛, 기공률은 70%로 나타났으며, 또한 8중량부를 초과한 9중량부를 첨가한 경우 평균기공크기는 111㎛, 기공크기편차는 41.7㎛, 기공률은 79%로 나타났으나,본 발명에 의한 범위내인 5중량부를 첨가한 경우 평균기공크기는 99㎛, 기공크기편차는 35.1㎛, 기공률은 81%로 나타나 비교적 기공크기가 균일하고 기공률 또한 높은 것을 확인할 수 있다.
또한 실시예 1에서 물의 첨가량을 30중량부, 점도조절제의 첨가량을 4.7중량부로 고정한 상태에서 기포제의 첨가량을 변화시킨 결과, 기포제의 첨가량이 0.15중량부 미만인 0.10중량부를 첨가한 경우 평균기공크기는 73㎛, 기공크기편차는 39.7㎛, 기공률은 71%로 나타났으며, 또한 1.5중량부를 초과한 1.67중량부를 첨가한 경우 평균기공크기는 125㎛, 기공크기편차는 37.4㎛, 기공률은 79%로 나타났으나, 본 발명의 범위내인 0.5중량부를 첨가한 경우 평균기공크기는 98㎛, 기공크기편차는 32.9㎛, 기공률은 82%로 나타나 비교적 기공크기가 균일한 것을 알 수 있으며, 또한 기공률이 높은 것을 확인할 수 있다.
상기에서 물의 첨가량이 30중량부, 점도조절제의 첨가량이 4.7중량부, 기포제의 첨가량이 0.31중량부일 경우 평균기공크기는 98㎛, 기공크기편차는 34.7㎛, 기공률은 81%로 나타나 비교예 2의 평균기공크기 80㎛, 기공크기편차 70.3㎛, 기공률 40%에 비해 평균기공크기가 크고 기공크기 편차가 매우 작아 기공크기가 균일하며, 기공률도 매우 높은 것을 확인할 수 있다.
비교예 1에서는 수 ㎜ 이상의 거대 기공이 모두 연결된 통공 상태로 존재하여 평균기공크기와 기공크기 편차를 측정할 수 없었다.
기포제로 벤젠토늄 클로라이드를 사용한 실시예 2의 경우, 기포제로 나트륨라우릴설페이트를 사용한 실시예 1과 유사한 결과를 보이고 있다는 것을 상기 표 1을 통해 확인할 수 있으며, 특히 전체적으로 실시예 1에 비해 평균기공크기가 크게 증가하였으며 기공크기편차가 증가한 것을 확인할 수 있다.
상기 실시예 1과 실시예 2를 비교해 볼 때 기포제를 적당히 치환하면 기공크기의 조절이 가능하며, 기공률 및 기공크기가 비교적 균일한 다공질 세라믹스를 제조할 수 있다는 것을 나타낸다.
상기에서 설명한 바와 같이 본 발명은 가연성 유기물이나 충전재를 이용하지 않고 점도를 일정하게 유지하여 교반함으로써 기공을 형성시킬 수 있을 뿐만 아니라, 슬러리 거품의 안정성을 높여 형성된 기포가 안정하고 기공의 크기가 균일할 뿐만 아니라, 기공의 크기 조절이 용이하며 기공률을 높일 수 있도록 한 포말법에 의한 다공질 세라믹스의 제조방법을 제공하는 유용한 발명인 것이다.

Claims (6)

  1. 세라믹으로 사용되는 무기질 분말 100중량부에 대하여 증류수 20중량부 내지 35중량부 및 점도조절제 3중량부 내지 8중량부를 첨가한 후 볼밀로 분쇄하여 원료입자의 입도가 5㎛ 이하이고 점도가 80cp 내지 2000cp인 슬러리를 제조한 다음, 상기 슬러리를 교반기에 넣고 여기에 기포제로 소수기의 탄소수가 10 내지 17인 음이온 계면활성제 또는 양이온 계면활성제를 0.15중량부 내지 1.50중량부 첨가하고 고속으로 교반하여 슬러리의 거품을 형성시키고, 겔화제를 1중량부 내지 3중량부 첨가하여 다시 저속으로 교반 혼합하고 일정한 형태로 성형건조하여 로내에 장입시켜 1℃/min 내지 3℃/min의 속도로 1100℃ 내지 1600℃까지 승온시켜 소성하는 것을 특징으로 하는 포말법에 의한 다공질 세라믹스의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서, 점도조절제로 나트륨 헥사메타포스페이트(sodium hexametaphosphate), 나트륨 폴리아크릴레이트(sodium polyacrylate), 암모늄 폴리아크릴레이트(ammonium polyacrylate) 또는 폴리에틸렌이민(polyethyleneimine)으로부터 선택된 것을 첨가하는 것을 특징으로 하는 포말법에 의한 다공질 세라믹스의 제조방법.
  3. 삭제
  4. 제 1항 또는 2항에 있어서, 양이온 계면활성제로 벤제토늄 클로라이드(benzethonium chloride), 스테아릴 트리메틸 암모늄 클로라이드(stearyl trimethyl ammonium chloride), 세틸 트리메틸 암모늄 클로라이드(cetyl trimethyl ammonium chloride) 또는 디스테아릴 트리메틸 암모늄 클로라이드(distearyl trimethyl ammonium chloride)로부터 선택된 것을 첨가하거나, 음이온 계면 활성제로 트리에탄올아민 염 라우로일 사코신(triethanloamine salt of lauoyl sarcosine), 나트륨 라우릴 설페이트(sodium lauryl sulfate), 암모늄 라우릴 설페이트(ammonium lauryl sulfate), 트리에탄올아민 염 라우릴 설페이트(triethanloamine salt of lauryl sulfate), 폴리메타크릴레이트(polymetacrylate) 또는 나트륨 도데실벤젠 설포네이트(sodium dodedylbenzene sulfonate)로부터 선택된 것을 첨가하는 것을 특징으로 하는 포말법에 의한 다공질 세라믹스의 제조방법.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 겔화제로 수용성 에폭시 수지를 첨가하는 것을 특징으로 하는 포말법에 의한 다공질 세라믹스의 제조방법.
  6. 제 4항에 있어서, 겔화제로 수용성 에폭시 수지를 첨가하는 것을 특징으로 하는 포말법에 의한 다공질 세라믹스의 제조방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100414309B1 (ko) * 2001-04-06 2004-01-07 이승한 기포제를 사용한 세라믹 흡음재의 제조방법
KR100472124B1 (ko) * 2001-11-30 2005-03-08 김윤주 계면활성제를 이용한 다공성 세라믹스 제조방법
KR100460452B1 (ko) * 2002-08-23 2004-12-08 한국화학연구원 순간 겔화법을 이용한 다공성 유·무기 복합체의 제조방법
KR101833775B1 (ko) * 2015-07-23 2018-04-13 전북대학교산학협력단 하수슬러지 연소가스용 다공성 구형 흡수제 제조방법
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CN116444251A (zh) * 2023-04-04 2023-07-18 北京科技大学 一种二次铝灰水基浆料发泡制备多级孔陶瓷的方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06239675A (ja) * 1993-02-16 1994-08-30 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd 多孔質セラミックスの製造方法
JPH0748185A (ja) * 1993-08-04 1995-02-21 Toyota Motor Corp 多孔質セラミックス焼結体及びその製造方法
JPH10130076A (ja) * 1996-10-28 1998-05-19 Toshiba Ceramics Co Ltd 多孔質セラミックスの製造方法
JPH10226586A (ja) * 1997-02-14 1998-08-25 Okayama Ceramics Gijutsu Shinko Zaidan 無機質多孔体
JPH11310482A (ja) * 1998-04-30 1999-11-09 Murata Mfg Co Ltd 多孔質セラミックス焼結体の製造方法および多孔質セラミックス成形用組成物

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06239675A (ja) * 1993-02-16 1994-08-30 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd 多孔質セラミックスの製造方法
JPH0748185A (ja) * 1993-08-04 1995-02-21 Toyota Motor Corp 多孔質セラミックス焼結体及びその製造方法
JPH10130076A (ja) * 1996-10-28 1998-05-19 Toshiba Ceramics Co Ltd 多孔質セラミックスの製造方法
JPH10226586A (ja) * 1997-02-14 1998-08-25 Okayama Ceramics Gijutsu Shinko Zaidan 無機質多孔体
JPH11310482A (ja) * 1998-04-30 1999-11-09 Murata Mfg Co Ltd 多孔質セラミックス焼結体の製造方法および多孔質セラミックス成形用組成物

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