KR102230182B1 - 테이프 캐스팅 방식을 적용한 평판형 세라믹 분리막 제조방법 - Google Patents

테이프 캐스팅 방식을 적용한 평판형 세라믹 분리막 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 테이프 캐스팅 방식을 적용한 평판형 세라믹 분리막 제조방법에 관한 것으로서, 고형물이 혼재된 혼합액을 고형물과 액체로 분리하기 위한 평판형 세라믹 분리막을 제조하는 방법에 관한 것이다. 이를 위해 평판형 세라믹 분리막 제조방법은 테이프 캐스팅 방식을 적용하여 평판형 세라믹 지지체를 제조하는 제1단계; 스크린 프린팅 방식을 적용하여 평판형 세라믹 지지체의 상면 및 하면에 세라믹 코팅막을 형성하는 제2단계; 및 상면 및 하면이 코팅된 세라믹 지지체의 측면에 세라믹 코팅막을 형성하는 제3단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

테이프 캐스팅 방식을 적용한 평판형 세라믹 분리막 제조방법{MANUFACTURING METHOD OF FLAT CERAMIC SEPARATION MEMBRANE USING TAPE CASTING METHOD}
본 발명은 테이프 캐스팅 방식을 적용한 평판형 세라믹 분리막 제조방법에 관한 것으로서, 고형물이 혼재된 혼합액을 고형물과 액체로 분리하기 위한 평판형 세라믹 분리막을 제조하는 방법에 관한 것이다.
세라믹 분리막은 형태상 관상형과 평판형으로 구별된다. 관상형은 엘레멘트 타입과 모노리스 타입으로, 엘레멘트 타입은 튜브에 길이방향으로 여러 개의 홀이 형성되어 있고 모노리스 타입은 허니컴과 같이 내부면적이 극대화된 형태이다. 이러한 관상형 세라믹 분리막은 관의 내부로 유입되어 관의 내벽의 코팅막을 통하여 여과공정이 수행되고 관의 외벽으로 여과수가 배출되는 in-out 방식으로 운전된다. In-out 방식으로 운전되는 관상형 세라믹 분리막에서는 좁은 홀 내부에 파울링이 진행되기 때문에 일반적으로 고형물의 함량이 적은 정수처리와 같은 분야에 적용된다.
평판형 세라믹 분리막의 경우에는 여과면이 바깥의 외면에 구성되어 있으며 여과의 방향이 바깥에서 분리막의 내부로 진행되고 분리막의 측면에 구성되어 있는 배관을 통해 여과수가 배출되는 out-in 형 구조이다. 즉, 파울링이 일어나는 여과면이 평판형 세라믹 분리막의 바깥면이기 때문에 파울링의 유지관리가 보다 편리해서 주로 하폐수처리와 같이 고형물이 많은 경우에 적용되는 것이 일반적이다.
두 형태의 세라믹 분리막은 각각 in-out 방식과 out-in 방식의 다른 최적화된 운전방식을 가지고 있는데, in-out 방식은 cross-flow에 적합하여 여과공정 후 고형물이 제거된 여과수와 고형물이 농축된 농축수가 발생한다. 반면 out-in 방식은 dead-end 방식으로 여과수와 농축된 슬러지가 발생하여 탈수처리를 통해 함수율이 낮은 슬러지를 배출할 수 있는 운전방식이다.
이러한 세라믹 분리막은 2단계의 공정에 의해서 제작된다. 1단계는 지지체의 제조공정으로써, 일반적으로 압출성형에 의해서 제조된다. 2 단계는 준비된 지지체의 여과면에 목적하는 기공크기를 형성시켜주는 코팅막 제조공정으로 스프레이 코팅이나 침치식 코팅방법이 적용된다.
세라믹 압출성형은 세라믹 분말과 바인더, 그리고 여러 첨가제 및 용매를 혼합하여 유동성을 갖는 feedstock을 제작하고, 이를 일정 형태의 노즐을 통해 밀어내어 성형하는 방법이다. 이러한 성형체의 건조, 탈지 및 소결의 일련의 1단계 공정을 통해 다공성의 세라믹 분리막 지지체가 제조된다.
2단계 공정은 준비된 지지체의 여과면에 목적하는 기공크기를 형성시키는 과정으로 미세한 세라믹 입자가 분산된 혼합액을 스프레이 코팅이나 침지하는 방식으로 코팅하며, 건조, 탈지 및 소결공정으로 수행된다.
세라믹 분리막의 지지체 제조공정에서 압출성형은 일반적으로 바인더로서 수용성, 주로 셀룰로오스계 바인더와 용매는 물을 사용한다. 이러한 세라믹 압출성형 공정에서는 성형시 형상 및 강도를 유지하기 위해 세라믹 분말의 solid loading을 높이기 때문에 기공율이 낮다는 단점이 있다. 이러한 낮은 기공율은 세라믹 분리막의 투수성을 제한한다. 그리고 무엇보다 용매로써 물을 사용하기 때문에 까다로운 건조공정이 수반되어야 한다.
세라믹 압출성형에서의 건조공정은 성형체 내의 수분을 제거하는 과정으로써 건조수축이 발생하여 성형체의 균열과 형상이 뒤틀리는 등의 불량이 발생하기 쉽다. 이러한 성형 불량을 방지하기 위하여 건조공정에서 온도와 습도를 잘 조절하며 장시간 동안 매우 천천히 진행해야 한다. 그럼에도 불구하고 세라믹 압출성형 제품은 치수정밀하게 제작하는 것이 매우 어렵기 때문에 모듈화에 제한적이다.
이러한 세라믹 압출성형은 튜브형태의 세라믹 분리막으로써 모노리스나 엘레멘트 타입의 세라믹 분리막 제조공법으로 최적화된 공법으로 앞서 설명한 까다로운 건조공정으로 인해, 평판형 세라믹 분리막의 제조공법으로서는 적합하지 않다. 평판형 세라믹 분리막의 경우에는 윗면과 아랫면 건조속도의 차이가 더 크기 때문에 균열이나 뒤틀림이 발생할 확률이 높다.
압출성형에 의해 제조된 지지체에는 일반적으로 스프레이 코팅이나 침지식 코팅에 의해 여과면을 형성시키는데, 지지체의 기공이 수 내지 수십 마이크로미터로 크기 때문에 정밀여과나 한외여과급 분리막을 위해서는 점진적으로 기공크기를 줄이면서 수 회 코팅을 해야 하며, 이로 인해 코팅막의 두께를 조절하는 데 어려움이 있고 통상적으로 두꺼워져서 투수성에 악영향을 미친다.
그리고 압출성형에 의해서는 노즐에서 토출되는 일방향 구조의 평판형 세라믹 분리막만 제작이 가능하고 등방성의 디스크 타입의 세라믹 분리막은 제조하기 어렵다.
대한민국 등록특허공보 제10-0974001호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 건조수축에 의한 균열이나 변형없이 치수정밀한 평판형 세라믹 분리막 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 상기 및 다른 목적과 이점은 바람직한 실시예를 설명한 하기의 설명으로부터 분명해질 것이다.
상기 목적은, 평판형 세라믹 분리막 제조방법에 있어서, 테이프 캐스팅 방식을 적용하여 평판형 세라믹 지지체를 제조하는 제1단계; 스크린 프린팅 방식을 적용하여 평판형 세라믹 지지체의 상면 및 하면에 세라믹 코팅막을 형성하는 제2단계; 및 상면 및 하면이 코팅된 세라믹 지지체의 측면에 세라믹 코팅막을 형성하는 제3단계;를 포함하는 평판형 세라믹 분리막 제조방법에 의해 달성될 수 있다.
바람직하게, 제1단계는, 세라믹 지지체용 원료 조성물을 제조하는 제1-1단계; 닥터 블레이드를 이용하여 세라믹 지지체용 원료 조성물을 이송 필름 위에 도포하고, 건조하여 세라믹 시트를 제조하는 제1-2단계; 세라믹 시트를 적층하여 시트성형체를 제조하는 제1-3단계; 세라믹 시트에 유로를 형성하여 채널시트를 제조하는 제1-4단계; 및 채널시트의 상면 및 하면에 각각 시트성형체를 적층하여 성형하는 제1-5단계;를 포함할 수 있다.
바람직하게, 제2단계는, 세라믹 코팅용 원료 조성물을 제조하는 제2-1단계; 평판형 세라믹 지지체의 상면에 스크린을 설치하고 세라믹 코팅용 원료 조성물을 도포 및 건조하는 제2-2단계; 및 평판형 세라믹 지지체의 하면에 스크린을 설치하고 세라믹 코팅용 원료 조성물을 도포 및 건조하는 제2-3단계;를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 유기성 바인더 및 용매를 사용하여 건조 과정이 용이하며, 건조수축에 의한 균열이나 변형없이 평판형 세라믹 분리막을 제조할 수 있는 효과를 가진다.
또한, 테이프 캐스팅 방식을 적용하여 평탄도가 뛰어나고 표면이 매끄러우며, 치수정밀도가 높은 세라믹 지지체를 제조할 수 있으며, 이를 통해 매우 얇은 세라믹 코팅막을 세라믹 지지체의 상면 및 하면에 정교하게 형성할 수 있다.
또한, 테이프 캐스팅 방식을 적용하여 시트를 제조한 후, 시트를 적층하여 세라믹 지지체를 제조하므로, 사각타입, 등방성의 디스크 타입 등 다양한 형태의 세라믹 분리막을 제조할 수 있는 효과를 가진다.
다만, 본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 일 예에 따른 세라믹 지지체의 적층 전을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 일 예에 따른 세라믹 지지체의 적층 후를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 평판형 세라믹 분리막을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 평판형 세라믹 분리막의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 종래의 압출 방식 및 스프레이 코팅/딥 코팅 방식을 적용한 세라믹 분리막의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예와 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위해 예시적으로 제시한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가지는 자에 있어서 자명할 것이다.
또한, 달리 정의하지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야의 숙련자에 의해 통상적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 가지며, 상충되는 경우에는, 정의를 포함하는 본 명세서의 기재가 우선할 것이다.
도면에서 제안된 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. 그리고, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에서 기술한 "부"란, 특정 기능을 수행하는 하나의 단위 또는 블록을 의미한다.
각 단계들에 있어 식별부호(제1, 제2, 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 실시될 수도 있고 실질적으로 동시에 실시될 수도 있으며 반대의 순서대로 실시될 수도 있다.
도 1은 일 예에 따른 세라믹 지지체의 적층 전을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 일 예에 따른 세라믹 지지체의 적층 후를 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 평판형 세라믹 분리막을 나타낸 도면이다. 도 1 내지 3을 참조하여 설명하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 평판형 세라믹 분리막 제조방법은 테이프 캐스팅 방식을 적용하여 평판형 세라믹 지지체를 제조하는 제1단계; 스크린 프린팅 방식을 적용하여 평판형 세라믹 지지체의 상면 및 하면에 세라믹 코팅막을 형성하는 제2단계; 및 상면 및 하면이 코팅된 세라믹 지지체의 측면에 세라믹 코팅막을 형성하는 제3단계;를 포함한다. 본 발명은 테이프 캐스팅 방식을 적용하여 건조수축 과정에서 균열이나 변형이 발생하는 것을 방지할 수 있음과 동시에 평탄도가 높고, 치수정밀도가 우수한 세라믹 지지체를 제조할 수 있으며, 이를 통해 스크린 프린팅 방식을 적용하여 얇은 세라믹 코팅막을 형성할 수 있다. 결과적으로 종래의 압출 방식에 의해 제조된 세라믹 분리막보다 우수한 성능을 가질 수 있으며, 테이프 캐스팅 방식을 적용하여 사각타입, 등방성 디스크 타입 등 다양한 형태의 평판형 세라믹 분리막을 제조할 수 있다.
제1단계는, 테이프 캐스팅 방식을 적용하여 평판형 세라믹 지지체를 제조하는 단계로서, 치수정밀도가 우수한 세라믹 지지체를 제조할 수 있다. 구체적으로, 세라믹 지지체용 원료 조성물을 제조하는 제1-1단계; 닥터 블레이드를 이용하여 세라믹 지지체용 원료 조성물을 이송 필름 위에 도포하고, 건조하여 세라믹 시트를 제조하는 제1-2단계; 세라믹 시트를 적층하여 시트성형체를 제조하는 제1-3단계; 세라믹 시트에 유로를 형성하여 채널시트를 제조하는 제1-4단계; 및 채널시트의 상면 및 하면에 각각 시트성형체를 적층하여 성형하는 제1-5단계;를 포함할 수 있다.
제1-1단계는 세라믹 지지체용 원료 조성물을 제조하는 단계로, 알루미나, 실리카 분말, 유기성 바인더, 분산제, 가소제 및 유기성 용매를 혼합하여 슬러리 형태로 제조할 수 있다. 구체적으로, 수십 마이크로미터의 입도를 가지는 알루미나와 실리카 분말을 사용할 수 있으며, 소결 수축율이 3% 이내가 되도록 5~20 : 1 의 중량비로 포함하되, 세라믹 지지체용 원료 조성물 전체 100 중량%에 대해서 알루미나 및 실리카 분말은 50~60 중량%, 유기성 바인더는 5~10 중량%, 분산제는 1~3 중량%, 가소제는 2~5 중량% 및 유기성 용매는 25~35 중량%로 포함될 수 있다. 알루미나, 실리카 분말, 유기성 바인더, 분산제, 가소제 및 유기성 용매는 세라믹 분리막을 제조하는데 있어 통상적으로 사용되는 것을 사용할 수 있으며, 예를 들어, 실리카 분말은 유리를 사용할 수 있고, 유기성 바인더의 경우 폴리비닐 부티랄(Polyvinyl butyral, PVB)을 사용할 수 있으며, 분산제는 용제계 분산제(DS-203)를 사용할 수 있고, 가소제는 다이부틸 프탈레이트(Dibutyl phthalate)를 사용할 수 있으며, 유기성 용매의 경우 톨루엔과 에탄올을 혼합하여 사용할 수 있다.
또한, 세라믹 지지체용 원료 조성물은 균일하게 혼합하기 위하여 볼밀을 이용하여 20시간 내지 24시간 혼합할 수 있으며, 일 예로, 유기성 바인더, 분산제, 가소제 및 유기성 용매를 먼저 약 4시간 혼합한 후, 알루미나 및 실리카 분말을 첨가하여 약 16시간 혼합할 수 있다.
세라믹 지지체용 원료 조성물을 제조한 후에는 내부에 함유된 공기방울을 제거하기 위하여 진공 챔버에서 탈포할 수 있다. 탈포 과정을 통해 후단의 테이프 캐스팅 방식을 적용시 불량률을 최소화할 수 있다. 탈포 과정은 200 메쉬 통과분을 -0.1 MPa의 진공조건에서 약 5분간 수행할 수 있으며, 탈포 과정을 거친 세라믹 지지체용 원료 조성물의 점도는 30,000~40,000cp 정도인 것이 바람직하다.
제1-2단계는 닥터 블레이드를 이용하여 세라믹 지지체용 원료 조성물을 이송 필름 위에 도포하고, 건조하여 세라믹 시트를 제조하는 단계로, 이송 필름은 약 500 밀리미터 폭을 가진 것을 사용할 수 있으며, 세라믹 시트는 이송 필름의 폭보다 좁은 폭으로 제조한다. 세라믹 지지체용 원료 조성물을 이송 필름 위에 도포한 후에는 상온에서 15~25 시간 동안 1차 건조한 후, 65~75℃의 오븐에서 2~5 시간 동안 2차로 건조하여 세라믹 시트를 제조할 수 있다. 세라믹 시트의 두께는 0.8~1.2mm인 것이 바람직하나, 이에 제한되는 것은 아니다.
제1-3단계는 세라믹 시트를 적층하여 시트성형체를 제조하는 단계로, 전 단계에서 제조된 세라믹 시트를 소정의 크기로 커팅한 후, 최소 2장 이상 적층 및 압착하여 1.5~2.0mm 두께의 시트성형체를 제조할 수 있다. 이때, 온도는 35~45℃, 압력은 5~10MPa로 설정하여 수행할 수 있으며, 적층 및 압착은 15~25초 동안 1차로 수행한 후, 180도로 회전하고, 같은 시간 동안 2차로 수행하는 것이 바람직하다.
제1-4단계는 세라믹 시트에 유로를 형성하여 채널시트를 제조하는 단계로, 채널시트는 제1-2단계에서 제조된 세라믹 시트에 목금형 칼날 등을 이용하여 나란한 방향으로 소정의 폭을 가진 복수 개의 유로를 형성한 세라믹 시트를 의미한다.
제1-5단계는 채널시트의 상면 및 하면에 각각 시트성형체를 적층하여 성형하는 단계로, 제1-4단계에서 형성된 채널시트의 상면 및 하면에 제1-3단계에서 제조된 시트성형체를 각각 배치한 후, 적층 및 압착할 수 있다. 적층 및 압착은 온도 35~45℃, 압력 1~5MPa로 설정하여 수행할 수 있으며, 적층 및 압착은 15~25초 동안 1차로 수행한 후, 180도로 회전한 후, 같은 시간 동안 2차로 수행하는 것이 바람직하다.
적층 및 압착 후에는 탈지 및 소결 공정을 통해 평판형 세라믹 지지체를 제조할 수 있다. 일 예로, 1150~1300℃의 온도에서 1~5 시간 동안 유지하여 소결할 수 있고, 승온과정 중 첨가된 유기물의 분해온도에서 탈지공정을 수행할 수 있다. 최종적으로 제조된 평판형 세라믹 지지체는 4.0~4.5mm인 것이 바람직하다.
제2단계는, 스크린 프린팅 방식을 적용하여 평판형 세라믹 지지체의 상면 및 하면에 세라믹 코팅막을 형성하는 단계로서, 구체적으로, 세라믹 코팅용 원료 조성물을 제조하는 제2-1단계; 평판형 세라믹 지지체의 상면에 스크린을 설치하고 세라믹 코팅용 원료 조성물을 도포 및 건조하는 제2-2단계; 및 평판형 세라믹 지지체의 하면에 스크린을 설치하고 세라믹 코팅용 원료 조성물을 도포 및 건조하는 제2-3단계;를 포함할 수 있다.
제2-1단계는 세라믹 코팅용 원료 조성물을 제조하는 단계로, 세라믹 분말, 분산제, 유기성 용매, 유기성 바인더 및 가소제를 혼합하여 슬러리 형태로 제조할 수 있다. 세라믹 분말, 분산제, 유기성 용매, 유기성 바인더 및 가소제는 세라믹 분리막을 제조하는데 있어 통상적으로 사용되는 것을 사용할 수 있으며, 예를 들어, 유기성 바인더의 경우 폴리비닐 부티랄(Polyvinyl butyral, PVB)을 사용할 수 있고, 유기성 용매의 경우 부틸카비톨(butylcarbitol)과 에탄올을 혼합하여 사용할 수 있다. 또한, 세라믹 분말은 지르코니아, 알루미나, 티타니아 등을 사용할 수도 있으며, 이를 혼합하여 사용하는 것도 가능하고, 목적에 따라 다른 세라믹 분말을 사용하는 것도 충분히 가능하다. 세라믹 코팅용 조성물은 전체 100 중량%에 대해서 세라믹 분말 40~55 중량%, 분산제 0.5~2 중량%, 유기성 용매 40~55 중량%, 유기성 바인더 2~5 중량% 및 가소제 1~2 중량%로 포함될 수 있다.
또한, 세라믹 코팅용 원료 조성물은 균일하게 혼합하기 위하여 볼밀을 이용하여 100~150℃의 온도에서 20시간 내지 24시간 혼합할 수 있으며, 스크린 프린팅 방식을 이용하여 효과적으로 세라믹 코팅층을 형성하기 위하여 점도가 8,000~15,000cp가 되도록 제조하는 것이 바람직하다.
제2-2단계는 평판형 세라믹 지지체의 상면에 스크린을 설치하고 세라믹 코팅용 원료 조성물을 도포 및 건조하는 단계로, 도포하기 전에 평판형 세라믹 지지체의 상면의 이물질을 제거하는 것이 바람직하다. 이물질이 제거된 평판형 세라믹 지지체의 상면에 200 메쉬의 스크린을 설치한 후, 세라믹 코팅용 원료 조성물을 도포한다. 이 때, 도포는 수 회 반복하여 할 수 있으며, 도포 후 50~80℃의 온도에서 30~40분 동안 건조하여 코팅할 수 있다. 건조 후에는 평탄화 작업(leveling)을 수행하는 것이 바람직하다.
제2-3단계는 평판형 세라믹 지지체의 하면에 스크린을 설치하고 세라믹 코팅용 원료 조성물을 도포 및 건조하는 단계로, 제2-2단계와 동일한 방법으로 수행될 수 있다.
제3단계는, 상면 및 하면이 코팅된 세라믹 지지체의 측면에 세라믹 코팅막을 형성하는 단계로, 침지 방식을 적용하여 세라믹 코팅막을 형성한다. 구체적으로, 제2단계에서 제조된 세라믹 코팅용 원료 조성물에 평판형 세라믹 지지체의 측면을 침지(dipping) 및 건조하여 세라믹 코팅막을 형성할 수 있다. 이때, 건조 조건은 제2단계와 동일하며, 도 3과 같이 유로가 형성된 일 측면은 코팅하지 않는다.
평판형 세라믹 지지체에 세라믹 코팅막을 형성한 후에는 탈지 및 소결 공정을 통해 평판형 세라믹 분리막을 완성할 수 있다. 소결 공정은 세라믹 지지체의 소결 공정과 유사하나 100℃ 정도 낮은 온도에서 수행되는 것이 바람직하다. 일 예로, 1050~1200℃의 온도에서 1~5 시간 동안 유지하여 소결할 수 있고, 승온과정 중 첨가된 유기물의 분해온도에서 탈지공정을 수행할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 평판형 세라믹 분리막의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 5는 종래의 압출 방식 및 스프레이 코팅/딥 코팅 방식을 적용한 세라믹 분리막의 단면을 개략적으로 나타낸 도면이다. 결과적으로 본 발명의 일 실시예에 따른 평판형 세라믹 분리막은 종래의 압출 방식 및 스프레이 코팅/딥 코팅 방식을 적용하여 제조한 세라믹 분리막보다 코팅막이 균일하게 형성될 수 있으며, 세라믹 지지체가 높을 기공율을 형성할 수 있는 장점을 가질 수 있다.
본 명세서에서는 본 발명자들이 수행한 다양한 실시예 가운데 몇 개의 예만을 들어 설명하는 것이나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고, 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

Claims (3)

  1. 평판형 세라믹 분리막 제조방법에 있어서,
    테이프 캐스팅 방식을 적용하여 평판형 세라믹 지지체를 제조하는 제1단계;
    스크린 프린팅 방식을 적용하여 평판형 세라믹 지지체의 상면 및 하면에 세라믹 코팅막을 형성하는 제2단계; 및
    상면 및 하면이 코팅된 세라믹 지지체의 측면에 세라믹 코팅막을 형성하는 제3단계;를 포함하되,
    제1단계는,
    세라믹 지지체용 원료 조성물을 제조하는 제1-1단계;
    닥터 블레이드를 이용하여 세라믹 지지체용 원료 조성물을 이송 필름 위에 도포하고, 건조하여 세라믹 시트를 제조하는 제1-2단계;
    세라믹 시트를 적층하여 시트성형체를 제조하는 제1-3단계;
    세라믹 시트에 유로를 형성하여 채널시트를 제조하는 제1-4단계; 및
    채널시트의 상면 및 하면에 각각 시트성형체를 적층하여 성형하는 제1-5단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 평판형 세라믹 분리막 제조방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 제2단계는,
    세라믹 코팅용 원료 조성물을 제조하는 제2-1단계;
    평판형 세라믹 지지체의 상면에 스크린을 설치하고 세라믹 코팅용 원료 조성물을 도포 및 건조하는 제2-2단계; 및
    평판형 세라믹 지지체의 하면에 스크린을 설치하고 세라믹 코팅용 원료 조성물을 도포 및 건조하는 제2-3단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 평판형 세라믹 분리막 제조방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022005144A3 (ko) * 2020-06-29 2022-02-24 주식회사 엠엔엠즈 테이프 캐스팅 방식을 적용한 평판형 세라믹 분리막 제조방법

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100974001B1 (ko) 2008-04-08 2010-08-05 한국에너지기술연구원 전기영동법을 이용한 내산성 세라믹 분리막 제조방법 및이로부터 제조된 세라믹 분리막
KR20130031466A (ko) * 2011-09-21 2013-03-29 한국전력공사 테이프 캐스팅을 이용한 지지체식 코팅막의 제조방법
KR20140016283A (ko) * 2011-02-16 2014-02-07 다우 코닝 코포레이션 다공성 기재의 코팅 방법
KR20160127540A (ko) * 2015-04-27 2016-11-04 김대건 평막형 세라믹 분리막 제조방법
KR20180077030A (ko) * 2016-12-28 2018-07-06 주식회사 엘지화학 분리막 제조 방법

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19857590B4 (de) * 1998-12-14 2004-09-09 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Keramische Flachmembran und Verfahren zu ihrer Herstellung
KR101796502B1 (ko) * 2015-09-30 2017-11-13 한국전력공사 지지체식 연결재 코팅막의 제조 방법, 및 이로부터 제조된 지지체식 연결재 코팅막을 포함하는 지지체식 세라믹 연결재
KR102511679B1 (ko) * 2018-08-16 2023-03-17 주식회사 엘지화학 세라믹 분리막 제조방법
KR102230182B1 (ko) * 2020-06-29 2021-03-18 주식회사 엠엔엠즈 테이프 캐스팅 방식을 적용한 평판형 세라믹 분리막 제조방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100974001B1 (ko) 2008-04-08 2010-08-05 한국에너지기술연구원 전기영동법을 이용한 내산성 세라믹 분리막 제조방법 및이로부터 제조된 세라믹 분리막
KR20140016283A (ko) * 2011-02-16 2014-02-07 다우 코닝 코포레이션 다공성 기재의 코팅 방법
KR20130031466A (ko) * 2011-09-21 2013-03-29 한국전력공사 테이프 캐스팅을 이용한 지지체식 코팅막의 제조방법
KR20160127540A (ko) * 2015-04-27 2016-11-04 김대건 평막형 세라믹 분리막 제조방법
KR20180077030A (ko) * 2016-12-28 2018-07-06 주식회사 엘지화학 분리막 제조 방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022005144A3 (ko) * 2020-06-29 2022-02-24 주식회사 엠엔엠즈 테이프 캐스팅 방식을 적용한 평판형 세라믹 분리막 제조방법

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