KR102511679B1 - 세라믹 분리막 제조방법 - Google Patents
세라믹 분리막 제조방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102511679B1 KR102511679B1 KR1020180095445A KR20180095445A KR102511679B1 KR 102511679 B1 KR102511679 B1 KR 102511679B1 KR 1020180095445 A KR1020180095445 A KR 1020180095445A KR 20180095445 A KR20180095445 A KR 20180095445A KR 102511679 B1 KR102511679 B1 KR 102511679B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- manufacturing
- ceramic
- porosity
- ceramic separator
- separator
- Prior art date
Links
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims abstract description 85
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 41
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title claims description 7
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims abstract description 37
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims abstract description 32
- 238000010345 tape casting Methods 0.000 claims abstract description 28
- 238000010304 firing Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 28
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 13
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 11
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 238000010030 laminating Methods 0.000 claims description 8
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 8
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 5
- 229910020068 MgAl Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 4
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 4
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 claims description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 4
- 229910003465 moissanite Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 claims description 4
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 4
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 claims description 3
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 claims description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 3
- 239000011146 organic particle Substances 0.000 claims description 3
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 3
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000008107 starch Substances 0.000 claims description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 abstract description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D67/00—Processes specially adapted for manufacturing semi-permeable membranes for separation processes or apparatus
- B01D67/0039—Inorganic membrane manufacture
- B01D67/0046—Inorganic membrane manufacture by slurry techniques, e.g. die or slip-casting
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D69/10—Supported membranes; Membrane supports
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D69/10—Supported membranes; Membrane supports
- B01D69/108—Inorganic support material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D69/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by their form, structure or properties; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D69/12—Composite membranes; Ultra-thin membranes
- B01D69/1213—Laminated layers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D71/02—Inorganic material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
- B01D71/02—Inorganic material
- B01D71/021—Carbon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2323/00—Details relating to membrane preparation
- B01D2323/08—Specific temperatures applied
- B01D2323/081—Heating
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2323/00—Details relating to membrane preparation
- B01D2323/15—Use of additives
- B01D2323/18—Pore-control agents or pore formers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2325/00—Details relating to properties of membranes
- B01D2325/02—Details relating to pores or porosity of the membranes
- B01D2325/022—Asymmetric membranes
- B01D2325/0232—Dense layer on both outer sides of the membrane
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
본 발명은 세라믹 분리막 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 테이프 캐스팅을 활용하는데 있어서 세리믹 슬러리에 기공형성제의 함유량을 조절하여 기공률 구배가 형성된 그린 시트 제조하고, 이러한 그린 시트를 적층하여 제조된 좌우지지체를 상판 및 하판 사이 양 측면 모서리부에 위치시킨 후 소성함으로써, 여과 특성을 높인 세라믹 분리막 제조방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 세라믹 분리막 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 상판 및 하판 사이 모서리부에 위치된 좌우지지체가 기공률 구배를 가짐으로써 여과 특성을 높인 세라믹 분리막 제조방법에 관한 것이다.
최근 이상기후로 인해 심각해지는 물 부족 현상으로 인하여 수처리 기술의 중요성이 증대되고 있다. 수처리 기술 중 수처리용 세라믹 분리막의 경우, 내열성, 내화학적 성질 등이 뛰어나기 때문에 기존의 종이 필터나 각종 고분자로 제조된 필터가 사용될 수 없는 분야에 적극 이용되고 있다.
또한, 세라믹 분리막의 기공량이나 기공 크기를 조절하거나 또는 다른 미세한 기공을 갖는 물질을 코팅할 시 각종 멤브레인으로도 활용이 가능하다.
종래 수처리 또는 자동차 배기 가스 처리 장치에 사용되는 세라믹 지지체는 허니컴 형태의 일체형 구조가 제공되고 있다. 허니컴 형태의 경우 압출 성형 방식을 사용하고 있다.
세라믹 성형 방법으로는 압축, 압출, 사출, 주입 성형과 테이프 캐스팅이 있으나, 압출 성형을 통해 제조된 그린 시트가 건조 및 열처리 과정에서 뒤틀리거나 균열이 생기는 등의 불량률이 높아 생산 수율이 좋지 못하고, 세라믹 재료 자체의 높은 경도와 전단응력 때문에 발생하는 기계 장치의 마모로 인한 오염과 교체 비용이 많이 발생한다.
이와 관련하여, 테이프 캐스팅 방법을 이용하여 생산수율을 높이고 공정비용을 절감할 수 있는 세라믹 분리막을 제조하는 방법이 필요한 실정이다
본 발명은 상술된 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 세라믹 분리막의 물 투과도를 증가시켜 보다 우수한 여과 특성을 제공하기 위해 분리막 중심부 기준 좌우지지체의 내측부와 외측부 사이 기공률 구배가 형성되도록 하고, 이러한 좌우지지체를 상판 및 하판 사이 양 측면 모서리부에 위치시킨 세라믹 분리막을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 세라믹 분리막 제조방법은 (a) 하나 이상의 그린 시트를 적층하여 상판 및 하판을 제조하는 단계; (b) 제1 테이프 캐스팅 틀에 세라믹 슬러리와 카본 슬러리를 교대로 도포하여 제조된 하나 이상의 그린 시트를 적층하여 중간판을 제조하는 단계; (c) 제2 테이프 캐스팅 틀에 기공형성제 함유량이 각각 상이한 세라믹 슬러리를 도포하여 제조된 하나 이상의 그린 시트를 적층하여 좌우지지체를 제조하는 단계; (d) 상기 중간판의 좌우측면에 상기 좌우지지체를 위치시키고, 상기 중간판 및 좌우지지체를 상기 상판 및 하판 사이에 위치시키는 단계; (e) 상기 상판, 하판, 중간판 및 좌우지지체를 가압 및 소성하는 단계;를 포함하되, 상기 좌우지지체는 분리막의 중심부를 기준으로 외측으로 향할수록 기공률이 감소하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (a) 단계에서, 상기 상판은 상부로 갈수록, 상기 하판은 하부로 갈수록 기공률이 감소하도록 제조되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (c) 단계에서, 상기 하나 이상의 그린 시트는 기공 형성제 함유량에 따라 기공률이 점차적으로 증가하거나 감소하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (c) 단계에서, 상기 기공형성제는 2wt% 내지 30wt% 포함하고, 상기 소성하는 단계에서 상기 기공형성제가 산화되어 상기 그린 시트에 기공이 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (d) 단계에서, 상기 좌우지지체는 상기 상판 및 하판의 모서리부에 위치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (e) 단계에서, 상기 소성하는 단계는 1000℃ 내지 1700℃에서 열처리 되고, 상기 카본 슬러리가 산화되어 유로가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 좌우지지체는, 분리막을 기준으로 내측부 대비 외측부의 기공률이 1:0.05 ~ 1:0.5 범위가 되도록 제조되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 세라믹 슬러리는, 상기 기공형성제, 세라믹 분말, 용매, 분산제, 결합제 및 가소제를 혼합하여 제조하고, 상기 세라믹 분말은 알루미나 분말, TiO2, SiC 및 MgAl2O4 중 어느 하나 이상을 포함하고, 상기 기공형성제는 카본 분말, 녹말가루, 카본 블랙 및 구형 유기물입자 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 세라믹 분말은, 0.3㎛ 내지 20㎛의 입도로 제공되어 상기 그린 시트에 기공을 형성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 상판 및 상기 하판은, 테이프 캐스팅에 의해 제조된 80㎛ 내지 2㎜ 두께의 그린 시트가 2장 내지 7장 적층되어 제공되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 세라믹 분리막에 기공률 구배를 가지는 좌우지지체가 포함됨으로써, 세라믹 분리막의 물 투과도를 증가시키고, 물과 접촉하는 표면의 면적이 넓어져서 세라믹 분리막이 물을 여과시키는 기능의 효율을 높이는 효과가 발생하게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 분리막 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 분리막의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 분리막의 정면에서 바라본 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 좌우지지체의 확대도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 분리막의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 분리막의 정면에서 바라본 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 좌우지지체의 확대도이다.
본 발명에 대한 상세한 설명은 당 업계의 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 완전하게 설명하기 위한 것이다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 하거나, 어떤 구조와 형상을 “특징”으로 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하거나 다른 구조와 형상을 배제한다는 것이 아니라, 다른 구성요소, 구조 및 형상을 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예를 제시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 실시예의 의한 발명의 내용을 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 분리막(100) 제조방법을 나타낸 순서도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 분리막(100)의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 분리막(100)의 정면에서 바라본 단면도이고, 그리고 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 좌우지지체(40)의 확대도이다.
본 발명의 일 실시예의 따른 세라믹 분리막(100) 제조 방법은 (a) 하나 이상의 그린 시트를 적층하여 상판(10) 및 하판(20)을 제조하는 단계, (b) 제1 테이프 캐스팅 틀에 세라믹 슬러리와 카본 슬러리를 교대로 도포하여 제조된 하나 이상의 그린 시트를 적층하여 중간판(30)을 제조하는 단계, (c) 제2 테이프 캐스팅 틀에 기공형성제 함유량이 각각 상이한 세라믹 슬러리를 도포하여 제조된 하나 이상의 그린 시트를 적층하여 좌우지지체(40)를 제조하는 단계, (d) 중간판(30)의 좌우측면에 좌우지지체(40)를 위치시키고, 중간판(30) 및 좌우지지체(40)를 상기 상판(10) 및 하판(20) 사이에 위치시키는 단계 및 (e) 상판(10), 하판(20), 중간판(30) 및 좌우지지체(40)를 가압 및 소성하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, (a)단계는 세라믹 분리막(100)의 상판(10) 및 하판(20)을 제조하는 단계로, 세라믹 슬러리를 이용하여 테이프 캐스팅으로 하나 이상의 그린 시트를 제조한 후, 그린 시트를 적층하여 상판(10) 및 하판(20)이 제조될 수 있다. 여기서, 세라믹 슬러리는 세라믹 분말, 용매, 분산제, 결합제 및 가소제를 혼합하여 제조될 수 있다. 세라믹 분말은 알루미나 분말, TiO2, SiC 및 MgAl2O4 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있고, 세라믹 분말의 입도 크기를 일정하게 하여 기공률 구배가 형성되지 않도록 할 수 있다.
(a)단계에서 상판(10) 및 하판(20)은 테이프 캐스팅에 의해 제조된 80㎛ 내지 2㎜ 두께의 그린 시트가 2장 내지 7장 적층되어 제공될 수 있다. 이때, 상판(10) 및 하판(20)의 두께는 0.1㎜ 내지 2.5㎜의 두께로 제공될 수 있다. 상판(10) 및 하판(20)의 두께가 0.1㎜ 미만일 경우, 분리막 구성으로서 기계적 안정성을 유지하기 힘들고, 2.5㎜ 초과할 경우, 기공을 통한 물질 이동이 어려워질 수 있는 문제점이 발생할 수 있다.
다른 실시예에 있어서, (a)단계에서 상판(10)은 상부로 갈수록, 하판(20)은 하부로 갈수록 기공률이 감소하도록 제조될 수 있다. 즉, 상판(10) 및 하판(20)은 중간판(30)이 위치된 방향으로 갈수록 기공률이 증가할 수 있다. 이러한 기공률 구배가 형성되도록 하기 위해, 상판(10) 및 하판(20)이 제조될 때, 세라믹 슬러리는 기공형성제를 더 포함할 수 있고, 이러한 세라믹 슬러리를 이용하여 각각 기공률이 상이한 하나 이상의 그린 시트가 제조될 수 있다. 세라믹 분말만을 사용할 경우, 세라믹 분말의 입도 크기를 달리하여 적층되는 하나 이상의 그린 시트 각각에 기공률 구배가 형성될 수 있다. 세라믹 분말 및 기공형성제를 모두 사용할 경우, 소결시 산화되는 기공형성제의 첨가량에 차이로 인하여 적층되는 하나 이상의 그린 시트 각각에 기공률 구배를 형성할 수 있다. 이러한 방식으로 제조된 그린 시트를 기공률 구배가 점차적으로 증가하거나 감소하도록 적층하여 상판(10) 및 하판(20)이 제조될 수 있다.
(b)단계는 중간판(30)을 제조하는 단계로, 테이프 캐스팅으로 하나 이상의 그린 시트가 제조될 때, 제1 테이프 캐스팅 틀에 세라믹 슬러리와 카본 슬러리를 교대로 도포하여 하나 이상의 그린 시트가 제조될 수 있다. 이러한 방식으로 제조된 하나 이상의 그린 시트를 적층하여 중간판(30)이 제조되는데, 이때, 사용된 카본 슬러리는 후술되는 (e)단계에서 산화되어 그 자리에 원수가 유입될 수 있는 유로가 생성될 수 있다. 그리고 중간판(30)에 사용된 세라믹 슬러리는 세라믹 분말만을 이용하여 제조됨으로써, 상판(10) 및 하판(20)보다 기공률이 적게 형성되어 원수가 유입되지 않도록 할 수 있다.
또한, 상술한 방법과 달리, 세라믹 슬러리만 도포하여 테이프 캐스팅으로 제조된 하나 이상의 그린 시트를 적층하여 제조된 중간판(30)을 바(bar)형태로 절단하고, 상판(10) 및 하판(20) 사이에 일정 간격으로 이격되도록 위치시킴으로써, 원수가 유입될 수 있는 유로가 생성될 수 있다.
(c)단계는 좌우지지체(40)를 제조하는 단계로, 테이프 캐스팅으로 제조된 하나 이상의 그린 시트를 적층하여 좌우지지체(40)가 제조될 수 있다. 좌우지지체(40)가 바(bar)형태로 구성되도록 하기 위해, 중간판(30) 제조시 사용된 제1 테이프 캐스팅 틀보다 너비가 좁은 제2 테이프 캐스팅 틀이 이용될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 하나의 그린 시트에 기공률을 점차적으로 증가하거나 감소시키기 위해, 제2 테이프 캐스팅 틀에 기공형성제 함유량이 각각 상이한 세라믹 슬러리를 도포하여 그린 시트를 제조 할 수 있다. 예를 들면, 제2 테이프 캐스팅 틀이 4구역으로 나누어지고, 각각 5wt%, 10wt%, 15wt% 및 20wt%씩 기공형성제가 함유된 세라믹 슬러리가 각각의 구역에 도포되어 그린 시트를 제조할 수 있다. 이때, 기공형성제의 함유량이 증가됨에 따라 그린 시트의 기공률은 점차적으로 증가할 수 있다. 또한, 이러한 그린 시트를 동일하게 제조한 후, 하나 이상의 그린 시트를 적층하여 제조된 좌우지지체(40)의 기공률 구배도 일정한 방향성을 가지고 증가하거나 감소할 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 중간판(30)을 제조하는 제1 테이프 캐스팅 틀의 양 측에 좌우지지체(40)를 제조하기 위한 제2 테이프 캐스팅 틀을 위치시킨 후, 제2 테이프 캐스팅 틀에 기공형성제 함유량이 각각 상이한 세라믹 슬러리를 도포하여 그린 시트를 제조 할 수 있다. 예를 들면, 세라믹 슬러리와 카본 슬러리가 교대로 도포된 제1 테이프 캐스팅 틀의 양 측면에 4구역으로 나누어진 제2 테이프 캐스팅 틀을 각각 위치시키고, 좌측면엔 5wt%, 10wt%, 15wt% 및 20wt%씩 그리고 우측면엔 20wt%, 15wt% 10wt% 및 5wt%씩 기공형성제가 함유된 세라믹 슬러리가 각각의 구역에 도포되어 그린 시트를 제조할 수 있다. 이때, 기공형성제의 함유량에 따라 그린 시트는 최외각 카본 슬러리를 기준으로 양 측면 방향으로 갈수록 기공율이 점차적으로 감소 할 수 있다. 이러한 그린 시트를 적층하여, 중간판(30) 및 좌우지지체(40)를 동시에 제조할 수 있다. 따라서, 중간판(30)과 좌우지지체(40)를 한 공정으로 제조함으로써, 세라믹 분리막(100)을 제조하는 공정비용이 감소될 수 있다.
이와 같은 방식의 테이프 캐스팅을 위해, 첨가된 기공형성제는 2wt% 내지 30wt% 포함할 수 있고, 소성하는 단계에서 기공형성제가 산화되어 그린 시트에 기공이 형성될 수 있다. 기공형성제의 첨가량이 2wt% 미만일 경우, 기공률 및 기공크기가 작아 원수가 좌우지지체(40)를 통과 및 이동하기 어려워 정수가 되지 않는 문제점이 발생할 수 있고, 기공형성제의 첨가량이 30wt% 초과일 경우, 기공률 및 기공크기가 커져 좌우지지체(40)의 기계적 강도가 약해 안정성을 유지하기 힘들 수 있다. 그리고, 기공 형성을 위해 세라믹 슬러리에 세라믹 분말만을 사용할 경우, 제2 테이프 캐스팅 틀의 각 구역에 세라믹 분말의 입도 크기를 달리하여 그린 시트에 기공률 구배를 형성할 수 있다.
또한, 테이프 캐스팅에 사용되는 세라믹 슬러리는 기공형성제, 세라믹 분말, 용매, 분산제, 결합제 및 가소제를 혼합하여 제조될 수 있다. 세라믹 분말은 알루미나 분말, TiO2, SiC 및 MgAl2O4 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있고, 기공형성제는 카본 분말, 녹말가루, 카본 블랙 및 구형 유기물입자 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 이때, 세라믹 분말은 0.3㎛ 내지 20㎛의 입도로 제공되어 그린 시트에 기공을 형성할 수 있는데, 세라믹 분말의 입도가 0.3㎛ 미만일 경우, 기공률 및 기공크기가 작아 원수가 좌우지지체(40)를 통과 및 이동하기 어려워 정수가 되지 않는 문제점이 발생할 수 있고, 세라믹 분말 입도가 20㎛ 초과일 경우, 기공률 및 기공크기가 커져 좌우지지체(40)의 기계적 강도가 약해 안정성을 유지하기 힘들 수 있다.
또한, 좌우지지체(40)는 분리막의 중심부를 기준으로 외측으로 향할수록 기공률이 감소할 수 있다. 이때, 좌우지지체(40)는 분리막의 중심부를 기준으로 기공률이 큰 좌우지지체(40) 내측부와 기공률이 작은 좌우지지체(40) 외측부의 기공률 차이가 1:0.05 ~ 1:0.5 범위가 되도록 제조될 수 있다. 기공률 차이가 5% 미만인 경우 두께에 따른 기공률의 차이가 미비하여 작은 세라믹 분말이 기공 속으로 침투되는 문제점이 발생할 수 있고, 기공률 차이가 50% 초과인 경우 두께에 따른 기공률의 차이가 심하여 여과 속도가 감소하고 밀도 차이에 의해 기계적 안정성이 떨어질 수 있다.
(d)단계는 세라믹 분리막(100)의 구성요소들을 조립하는 단계로, 중간판(30)의 좌우측면에 좌우지지체(40)를 위치시킬 수 있다. 이렇게 결합된 중간판(30) 및 좌우지지체(40)를 상판(10) 및 하판(20) 사이에 위치시켜 세라믹 분리막(100)의 형태가 결정될 수 있다. 이러한 조립을 통해, 상판(10) 및 하판(20) 사이 중심부에는 중간판(30)이 위치될 수 있고, 모서리부에는 좌우지지체(40)가 위치될 수 있다. 이는, 세라믹 분리막(100)의 모서리부에 여과된 물의 배출구를 위치시킬 때, 기공률 구배가 형성된 좌우지지체(40)로 인하여 원할하게 물이 배출될 수 있도록 하기 위함이다.
(e)단계는 좌우지지체(40)의 기공률 구배 및 중간판(30)의 유로를 형성하는 단계로, (d)단계에서 조립된 세라믹 분리막(100)이 1000℃ 내지 1700℃에서 열처리를 통해 소성될 수 있다. 이때, 중간판(30)의 카본 슬러리가 산화되어 유로가 형성될 수 있다. 이러한 유로를 통해 세라믹 분리막(100) 내부로 원수가 유입될 수 있다.
또한, 소성하는 단계에서 좌우지지체(40) 제조시 첨가된 기공형성제가 산화되어 기공이 형성될 수 있다. 이렇게 형성된 복수개의 기공들로 인해 원수와 세라믹 분리막(100)이 접촉하는 면적이 증가되어, 세라믹 분리막(100)의 효율이 증가될 수 있다.
상기 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 당 업계의 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 세라믹 분리막
10: 상판
20: 하판
30: 중간판
40: 좌우지지체
10: 상판
20: 하판
30: 중간판
40: 좌우지지체
Claims (10)
- (a) 하나 이상의 그린 시트를 적층하여 상판 및 하판을 제조하는 단계;
(b) 제1 테이프 캐스팅 틀에 세라믹 슬러리와 카본 슬러리를 교대로 도포하여 제조된 하나 이상의 그린 시트를 적층하여 중간판을 제조하는 단계;
(c) 제2 테이프 캐스팅 틀에 기공형성제 함유량이 각각 상이한 세라믹 슬러리를 도포하여 제조된 하나 이상의 그린 시트를 적층하여 좌우지지체를 제조하는 단계;
(d) 상기 중간판의 좌우측면에 상기 좌우지지체를 위치시키고, 상기 중간판 및 좌우지지체를 상기 상판 및 하판 사이에 위치시키는 단계;
(e) 상기 상판, 하판, 중간판 및 좌우지지체를 가압 및 소성하는 단계;를 포함하되,
상기 좌우지지체는 분리막의 중심부를 기준으로 외측으로 향할수록 기공률이 감소하며,
상기 좌우지지체는,
분리막을 기준으로 내측부 대비 외측부의 기공률이 1:0.05 ~ 1:0.5 범위가 되도록 제조되는 것을 특징으로 하는,
세라믹 분리막 제조방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 (a) 단계에서,
상기 상판은 상부로 갈수록, 상기 하판은 하부로 갈수록 기공률이 감소하도록 제조되는 것을 특징으로 하는,
세라믹 분리막 제조방법
- 제 1항에 있어서,
상기 (c) 단계에서,
상기 하나 이상의 그린 시트는 기공 형성제 함유량에 따라 기공률이 점차적으로 증가하거나 감소하는 것을 특징으로 하는,
세라믹 분리막 제조방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 (c) 단계에서,
상기 기공형성제는 2wt% 내지 30wt% 포함하고, 상기 소성하는 단계에서 상기 기공형성제가 산화되어 상기 그린 시트에 기공이 형성되는 것을 특징으로 하는,
세라믹 분리막 제조방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 (d) 단계에서,
상기 좌우지지체는 상기 상판 및 하판의 모서리부에 위치되는 것을 특징으로 하는,
세라믹 분리막 제조방법
- 제 1항에 있어서,
상기 (e) 단계에서,
상기 소성하는 단계는 1000℃ 내지 1700℃에서 열처리 되고, 상기 카본 슬러리가 산화되어 유로가 형성되는 것을 특징으로 하는,
세라믹 분리막 제조 방법.
- 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 세라믹 슬러리는,
상기 기공형성제, 세라믹 분말, 용매, 분산제, 결합제 및 가소제를 혼합하여 제조하고, 상기 세라믹 분말은 알루미나 분말, TiO2, SiC 및 MgAl2O4 중 어느 하나 이상을 포함하고, 상기 기공형성제는 카본 분말, 녹말가루, 카본 블랙 및 구형 유기물입자 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는,
세라믹 분리막 제조방법.
- 제 8항에 있어서,
상기 세라믹 분말은,
0.3㎛ 내지 20㎛의 입도로 제공되어 상기 그린 시트에 기공을 형성하는 것을 특징으로 하는,
세라믹 분리막 제조방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 상판 및 상기 하판은,
테이프 캐스팅에 의해 제조된 80㎛ 내지 2㎜ 두께의 그린 시트가 2장 내지 7장 적층되어 제공되는 것을 특징으로 하는,
세라믹 분리막 제조방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180095445A KR102511679B1 (ko) | 2018-08-16 | 2018-08-16 | 세라믹 분리막 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020180095445A KR102511679B1 (ko) | 2018-08-16 | 2018-08-16 | 세라믹 분리막 제조방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20200020118A KR20200020118A (ko) | 2020-02-26 |
| KR102511679B1 true KR102511679B1 (ko) | 2023-03-17 |
Family
ID=69638062
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020180095445A KR102511679B1 (ko) | 2018-08-16 | 2018-08-16 | 세라믹 분리막 제조방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102511679B1 (ko) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102230182B1 (ko) * | 2020-06-29 | 2021-03-18 | 주식회사 엠엔엠즈 | 테이프 캐스팅 방식을 적용한 평판형 세라믹 분리막 제조방법 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR0180108B1 (ko) * | 1996-09-25 | 1999-03-20 | 우덕창 | 세라믹 필터의 제조방법 |
| KR102015029B1 (ko) | 2016-12-28 | 2019-08-27 | 주식회사 엘지화학 | 분리막 제조 방법 |
| KR20180081316A (ko) | 2017-01-06 | 2018-07-16 | 주식회사 엘지화학 | 세라믹 지지체 및 그 제조 방법 |
-
2018
- 2018-08-16 KR KR1020180095445A patent/KR102511679B1/ko active IP Right Grant
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20200020118A (ko) | 2020-02-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8591622B2 (en) | Filter apparatus with porous ceramic plates | |
| US8590158B2 (en) | Methods of making filter apparatus and fabricating a porous ceramic article | |
| JP6701326B2 (ja) | セラミックハニカム体、ハニカム押出ダイ、およびセラミックハニカム体を製造する方法 | |
| KR20180081316A (ko) | 세라믹 지지체 및 그 제조 방법 | |
| KR102511679B1 (ko) | 세라믹 분리막 제조방법 | |
| KR101234490B1 (ko) | 세라믹 필터 및 그 제조방법 | |
| US6551369B1 (en) | Ceramic flat membrane and method for producing the same | |
| KR101124631B1 (ko) | 세라믹 제조용 세터 및 세터 제조방법 | |
| JP5597579B2 (ja) | 膜エレメント、膜モジュール、及び膜エレメントの製造方法 | |
| JP2014028327A (ja) | モノリス型のセラミックスフィルタ用基材とその製造方法 | |
| US10870077B2 (en) | Porous honeycomb filter | |
| US11085342B2 (en) | Honeycomb filter | |
| KR102489780B1 (ko) | 세라믹 지지체 제조용 중간판, 그 제조방법, 상기 중간판을 포함하는 세라믹 지지체 및 그 제조 방법 | |
| JP2006006998A (ja) | セラミックフィルタ | |
| KR102230182B1 (ko) | 테이프 캐스팅 방식을 적용한 평판형 세라믹 분리막 제조방법 | |
| KR101860807B1 (ko) | 평막형 세라믹 분리막 제조방법 | |
| JP2004306020A (ja) | セラミックフィルタ | |
| DE102017002850A1 (de) | Wabenstruktur | |
| KR100389125B1 (ko) | 가소성이있는세라믹시트를이용한십자류형내열성세라믹필터및그제조방법 | |
| JP6421139B2 (ja) | モノリス型分離膜構造体 | |
| JP4340211B2 (ja) | ディーゼルパティキュレートフィルター | |
| DE102014004138B4 (de) | Verfahren zur hochproduktiven Herstellung von durchströmbaren Strukturen geringer Bauteildichte aus metallischen, keramischen oder metall-keramischen Werkstoffen | |
| US20220387918A1 (en) | Refractory filter | |
| KR102524362B1 (ko) | 세라믹 필터 및 그 제조 방법 | |
| JP4933740B2 (ja) | セラミックフィルタの製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |