KR101232236B1 - 액상 열경화성 실리카 고분자를 이용한 다공성 금속체 제조 방법 및 이를 이용한 촉매의 담체 형성 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다공성 금속체를 제조하는 방법 및 이를 이용한 촉매의 담체 형성 방법에 대한 것으로서 특히 실리카원자가 포함된 액상 열 경화성 고분자로 사용함으로써 다공성 금속체 내부에 고르게 확산되게 하여 가공과 촉매의 담체 형성을 보다 용이하게 할 수 있는 액상 열경화성 실리카 고분자를 이용한 다공성 금속체 제조 방법 및 이를 이용한 촉매의 담체 형성 방법에 대한 것이다.

Description

액상 열경화성 실리카 고분자를 이용한 다공성 금속체 제조 방법 및 이를 이용한 촉매의 담체 형성 방법{Manufacturing method for porus metal by silica polymer and supporting material of catalyst using same}

본 발명은 다공성 금속체를 제조하는 방법 및 이를 이용한 촉매의 담체 형성 방법에 대한 것으로서 특히 실리카원자가 포함된 액상 열 경화성 고분자로 사용함으로써 다공성 금속체 내부에 고르게 확산되게 하여 가공과 촉매의 담체 형성을 보다 용이하게 할 수 있는 액상 열경화성 실리카 고분자를 이용한 다공성 금속체 제조 방법 및 이를 이용한 촉매의 담체 형성 방법에 대한 것이다.

일반적으로 금속 메쉬형상을 구비하는 다공성 금속은 단열재, 흡음재, 필터, 촉매담체 소재로 활용이 되고 있다.

상기 다공성 금속의 주성분은 스테인레스부터 텅스턴, 니켈 합금 등으로 다양하며 메쉬의 입구경과 밀도는 다공성 금속체를 제조하는 공법에 따라 다양하게 제조가 가능하다.

이러한 다공성 금속체는 다양한 형상으로 제조 가능한 반면에 제조된 다공성 금속성형체는 절단, 변형 등 섬세한 가공이 어렵다.

종래의 기술로서 대한민국 공개특허 특1990-015864에서는 투명한 열가소성 분말을 다공성금속체에 담지 몰딩하여 몰딩체를 가공하여 형상가공과 절단가공이 가능하도록 하였다.

특히 절단작업은 와이어커팅기나, 혹은 다이아몬드절단기, 선반등을 이용하여 행하여지고 있다.

몰딩체를 이용한 절단방법은 다량의 성형체를 동시에 형상가공, 절단가공이 가능하도록 하였다.

그러나 분말을 이용함으로써 다공성 금속체 내부 전체를 체우기는 어려우며 일부 세공이 발생하며 절단가공에 있어 어려움을 야기 시키는 문제점이 있었다.

그리고 열경화성 수지분말을 이용함으로서 분말의 고른 분포를 얻기 어렵고 고온의 열이 경화에 필요하며 가공 후 열경화성 수지를 제거하는 과정도 어려운 문제점도 있었다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 실리카원자가 포함된 액상 열 경화성 고분자를 다공성 금속체 내부에 고르게 확산되게 하여 가공과 촉매의 담체 형성을 보다 용이하게 할 수 있는 액상 열경화성 실리카 고분자를 이용한 다공성 금속체 제조 방법 및 이를 이용한 촉매의 담체 형성 방법을 제공함에 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 액상 열경화성 실리카 고분자를 이용하여 다공성 금속체를 몰딩하는 것을 특징으로 하는 액상 열경화성 실리카 고분자를 이용한 다공성 금속체 제조 방법에 일 특징이 있다.

이때, 상기 액상 열경화성 실리카 고분자는 액상 고분자와 경화제를 부피비를 기준으로 2:1 내지 20:1의 비율로 혼합하여 제조할 수 있다.

이때, 상기 액상 열경화성 실리카 고분자에 상기 다공성 금속체를 담지한 후 100도씨에서 1내지 12시간 반응시켜 경화할 수 있다.

또한, 본 발명은 액상 열경화성 실리카 고분자를 이용하여 다공성 금속체를 몰딩한 후 500 도씨로 가열하여 다공성 금속체 내부의 경화된 실리카 고분자의 유기부분을 제거하는 것을 특징으로 하는 촉매의 담체 형성 방법에 또 다른 특징이 있다.

상술한 바와 같은 본 발명에 의해 실리카원자가 포함된 액상 열 경화성 고분자로 다공성 금속체를 채우는 매체로 사용함으로써 내부에 고르게 확산될 수 있도록 하며 100도미만의 낮은 온도에서도 효과적으로 몰딩체를 제작함으로써 가공공정을 단순화하고 가공 후 500도 열처리를 통해 고분자 부분은 제거하고 실리카가 다공성 금속체 내부와 표면에 남게 됨으로써 촉매의 담체와 지지체로서 사용할 수 있도록 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 처리 전의 초기 형상을 나타내는 도면 대용 사진이다.
도 2는 본 발명에 의한 처리 후를 나타내는 도면 대용 사진이다.

본 발명의 여러 실시예들을 상세히 설명하기 전에, 다음의 상세한 설명에 기재되거나 도면에 도시된 구성요소들의 구성 및 배열들의 상세로 그 응용이 제한되는 것이 아니라는 것을 알 수 있을 것이다.

본 발명은 다른 실시예들로 구현되고 실시될 수 있고 다양한 방법으로 수행될 수 있다.

또, 장치 또는 요소 방향(예를 들어 "전(front)", "후(back)", "위(up)", "아래(down)", "상(top)", "하(bottom)", "좌(left)", "우(right)", "횡(lateral)" 등과 같은 용어들에 관하여 본원에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다. 이에 앞서, 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.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 도 1 내지 도 2를 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다

본 발명은 상술한 바와 같이 액상 열경화성 실리카 고분자를 이용하여 다공성 금속체를 몰딩하여 다공성 금속체 제조 방법이다.

즉, 종래에는 투명한 열가소성 분말을 다공성금속체에 담지 몰딩하여 몰딩체를 가공하여 형상가공과 절단가공이 가능하도록 하였다.

그러나 분말을 이용함으로써 다공성 금속체 내부 전체를 체우기는 어려우며 일부 세공이 발생하며 절단가공에 있어 어려움을 야기 시키는 문제점이 있었다.

그리고 열경화성 수지분말을 이용함으로서 분말의 고른 분포를 얻기 어렵고 고온의 열이 경화에 필요하며 가공 후 열경화성 수지를 제거하는 과정도 어려운 문제점도 있었다.

그러나 본 발명에 의한 경우 본 발명에서는 실리카원자가 포함된 액상 열 경화성 고분자로 사용함으로써 다공성 금속체 내부에 고르게 분포시켜 가공이 용이하도록 하고 고분자 부분은 제거하고 실리카가 다공성 금속체 내부와 표면에 부착되어 촉매의 담체와 지지체로서 사용할 수 있도록 하는 발명이다.

이때, 상기 액상 열경화성 실리카 고분자는 액상 고분자와 경화제를 부피비를 기준으로 2:1 내지 20:1의 비율로 혼합하여 사용할 수 있다.

한편 상기 고분자는 폴리메틸 실록산(Polymethyl siloxane)을 사용할 수 있다.

한편, 상기 액상 열경화성 실리카 고분자에 상기 다공성 금속체를 담지한 후 100도씨에서 1내지 12시간 반응시켜 경화하는 것도 가능하다.

이와 같은 본 발명을 다음과 같은 실시예를 통해 다시 설명한다.

실시예

우선 직경이 5 cm 높이 2.5 cm이며 5-10 ppi(pore per inch)인 다공성 Ni-Cr 또는 Ni-Cr-Al 합금 금속체를 준비한다.

이후, 상기 합금 금속체 내부로 동일한 부피의 액상 열경화성 실리카 고분자(Polymethyl siloxane)와 경화제를 부피비 기준으로 2:1 - 20:1 비율로 혼합하여 상온에서 확산시키고 내부의 공기 기포를 초음파 또는 고속 진동을 이용하여 제거한다.

상기 기포가 제거된 시료는 100도씨로 유지된 환류 오븐에서 1 - 12 시간 경화시킨다.

상기 경화된 다공성 금속 몰딩체는 천연 또는 합성 고무의 가공방법과 유사한 방법으로 형상가공은 물론 절단가공이 가능하며 특히 절단작업은 와이어커팅기나, 혹은 다이아몬드절단기, 선반, 수류 절단기 등을 이용하여 가능하나, 수류 절단기가 보다 효율적으로 몰딩체를 다양한 모양으로 가공할 수 있다.

상기 가공된 몰딩체는 500도씨까지 6시간 승온하고 500도에서 6시간동안 유지함으로서 다공성 금속몰딩체 고분자의 유기부분이 이산화탄소와 물로 제거되고 실리카만이 남게 되어 금속 표면에 실리카가 코팅된다. 상기와 같이 온도를 제어함으로써 다공성 금속체 내부에 실리카 고분자 복합체를 제조하거나 다공성 금속체 표면에 실리카가 코팅이 되도록 한다.

이 경우 다공성 금속체는 몰딩체를 제조하기 전에 산 염기 등의 표면처리를 통해 개질하는 것도 가능하다.

도 1에는 본 발명에 의한 처리 전의 초기 형상이 나타나 있으며, 도 2에서는 본 발명에 의한 처리 후의 형상이 나타난다.

이와 같은 본 발명에 의해 상술한 바와 같은 본 발명에 의해 실리카원자가 포함된 액상 열 경화성 고분자로 다공성 금속체를 채우는 매체로 사용함으로써 내부에 고르게 확산될 수 있도록 하며 100도미만의 낮은 온도에서도 효과적으로 몰딩체를 제작함으로써 가공공정을 단순화할 수 있다.

또한 상술한 바와 같은 액상 열경화성 실리카 고분자를 이용하여 다공성 금속체를 몰딩한 후 500도씨로 가열하여 다공성 금속체 내부의 경화된 실리카 고분자를 제거하여 촉매의 담체를 형성할 수 있다.

Claims (5)

1. 액상 열경화성 실리카 고분자를 이용하여 다공성 금속체를 몰딩하는 것을 특징으로 하는 액상 열경화성 실리카 고분자를 이용한 다공성 금속체 제조 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 액상 열경화성 실리카 고분자는 경화제와 액상 고분자가 1:2 내지 1:20의 부피비로 혼합된 것을 특징으로 하는 액상 열경화성 실리카 고분자를 이용한 다공성 금속체 제조 방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 액상 열경화성 실리카 고분자에 상기 다공성 금속체를 담지한 후 100도씨에서 1내지 12시간 반응시켜 경화하는 것을 특징으로 하는 액상 열경화성 실리카 고분자를 이용한 다공성 금속체 제조 방법.
4. 제2항에 있어서,
   상기 액상 고분자와 경화제를 부피비를 기준으로 2:1 내지 20:1의 비율로 혼합한 후 상온에서 확산시키는 단계와,
   초음파 또는 고속 진동을 이용하여 상기 상기 액상 고분자와 경화제 혼합물의 내부 공기 기포를 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액상 열경화성 실리카 고분자를 이용한 다공성 금속체 제조 방법.
5. 액상 열경화성 실리카 고분자를 이용하여 다공성 금속체를 몰딩한 후 500 도씨로 가열하여 다공성 금속체 내부의 경화된 실리카 고분자의 유기부분을 제거하는 것을 특징으로 하는 촉매의 담체 형성 방법.

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