KR20050024541A - method for manufacturing the open-cell type metalfoam for filter of clean water device and open-cell type metalfoam using this method - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 정수기 필터용 은(銀) 발포 금속의 제조 방법 및 이 방법에 의하여 제조되는 개포형 은 발포 금속에 관한 것으로, 특히 은(銀)으로 개포형 발포금속을 제조하여 발포금속의 가장 큰 두 가지 특징인 극대화된 비표면적, 초경량이란 2가지 장점을 이용하여 소량의 은을 사용하여 저렴하면서도 은 덩어리 형태일 때 보다 수 배의 살균, 항균효과를 거둘 수 있는 정수기 필터용 은 발포 금속의 제조 방법 및 이 방법에 의하여 제조되는 개포형 은 발포 금속에 관한 것이다. The present invention relates to a method for producing a silver foam metal for a water purifier filter, and to an open-type silver foam metal produced by the method. Method of producing silver foamed metal for water purifier filter which can use sterilization and antimicrobial effect by using small amount of silver by using two advantages of maximized specific surface area and ultra-light weight And the open cell produced by this method relates to a foamed metal.
일반적으로, 개포형 발포금속(open cell type metalfoam)은 금속을 발포시켜 3차원 그물망 구조로 제조함으로서 등방성을 갖고 기공율은 89~97%에 이르며 비표면적이 수천배에 이르는 구조를 가진다. In general, open cell type metal foam (foam) is isotropic by producing a three-dimensional network structure by foaming the metal is porosity is 89 ~ 97% and has a structure of a specific surface area of several thousand times.
은(silver)은 순은과 정은(925 은)으로 구분되고 그 용도나 제품의 특징에 따라 사용되고 있는 데, 순은은 대기 중에 방치하던가, 또는 가열 하여도 녹이 생기지 않는 장점으로 공예품이나 가락지, 일부 은기의 제작에 사용되고 있다. 은(銀:Ag)은 강력한 살균력, 원적외선 방출, 은 음이온 방출, 항균, 항 곰팡이 등의 효능이 있는 것으로 알려져 있다. 예를 들어 은(silver)은 유황과 유화수소에는 반응하여 검게 변하며, 또한 비소 같은 독극물에는 아주 민감하다.Silver is divided into sterling silver and sterling silver (925 silver) and is used depending on the purpose or characteristics of the product.Silver silver does not form rust even when left in the air or heated. It is used for production. Silver (銀: Ag) is known to have a strong bactericidal power, far-infrared emission, silver anion release, antibacterial, anti-fungal effect. Silver, for example, reacts with sulfur and hydrogen sulfide to turn black and is also very sensitive to poisons such as arsenic.
그러므로 이러한 은의 특성을 이용하여 최근에는 정수기필터, 화장실의 비데, 관상용 수족관, 회감용 활어수족관 등의 항균, 살균, 중금속 흡착, 냄새의 흡착 등에 사용되기도 한다. 특히 정수기의 2차 오염 즉, 수돗물이 염소 살균된 후 정수필터를 통과하여 나온 정화된 물이 정수기의 필터에서 염소성분이 제거된 후에는 정수 필터에서 정수기의 출수구(꼭지)까지는 세균의 감염으로부터 무방비 상태에 있는 점을 개선하는 데 은이 널리 사용된다. Therefore, by using these properties of the silver, recently used in water purifier filter, toilet bidet, tubular aquarium, live fish aquarium for ash, antibacterial, sterilization, heavy metal adsorption, odor adsorption. In particular, after the secondary contamination of the water purifier, ie, the purified water that has passed through the water filter after the chlorine sterilization of the tap water is removed from the water filter, the water from the water filter to the water outlet of the water purifier is unprotected from bacterial infection. Silver is widely used to improve the condition.
이러한 정수기의 2차 감염 방지에 사용되는 은은 정수된 물의 통수성을 방해하지 않으면서 완전한 살균이 이루어져야 하는 데, 이때 은 발포금속을 이용하여 정수된 물의 통수성을 방해하지 않으면서 완전한 살균을 할 수가 있다. Silver used to prevent secondary infection of water purifier should be completely sterilized without disturbing the water permeability of purified water. have.
이러한 은 발포금속의 제조법은 전 세계적으로 상용화된 방법은 주조법, 도금법, 소결법등으로 구분된다. 그러나 기존의 은 발포금속은 폴리우레탄폼에 팔라듐을 촉매처리한 후에 무전해로 구리도금을 하여 전기도금법으로 구리를 도금하거나 니켈을 두껍게 도금한 후 고온으로 가열하여 도금층 내부의 폴리우레탄폼을 연소시킨 후 제조된다. 이렇게 제조된 발포금속은 외부 도금층이 산화되어 검게 변하거나 약하게 변하며 부스러지기 쉬운 단점이 있는 데 여기에 열이나 환원성 가스를 이용하여 표면을 환원한 뒤 이곳에 다시 은을 도금하여 은 발포금속을 제조하는 것이다. 이와 같은 제조방법에 의하여 제조된 은 발포 금속은 아직 전자파 차페나 인테리어 등에 적용하며 정수기 내부의 필터에는 적용할 수 없는 문제점이 있었다.The manufacturing method of the silver foam metal is divided into the casting method, plating method, sintering method, etc. commercially available worldwide. However, the existing silver foamed metal is coated with copper by electroless plating after palladium-catalyzed polyurethane foam, and then copper is plated by electroplating or nickel is thickly plated and heated to high temperature to burn the polyurethane foam inside the plating layer. After it is manufactured. The foamed metal thus produced has the disadvantage that the outer plating layer is oxidized to become black or weak and brittle. The surface of the foamed metal is reduced by heat or reducing gas, and then silver is plated here to produce silver foamed metal. will be. The silver foamed metal produced by such a manufacturing method is still applied to electromagnetic shields, interiors, and the like, and has a problem that cannot be applied to filters inside the water purifier.
그 이유는 은 도금층의 내부에 있는 구리는 장시간 습기에 노출될 경우 이산화탄소와 반응하여 인체에 유해한 구리산화물인 녹청(CuCO3 . Cu(OH)2)이 생성되고, 또 한 내부에 니켈이 도금된 경우는 니켈에 대하여 서양인들은 심한 알레르기 반응을 나타내므로 장신구나 식기등에는 사용할 수 없고 특히나 정수기 내부의 필터에는 사용될 수 없다. 또한 하지 도금시에 촉매제로 쓰이는 팔라듐(Pd) 또한 아직은 인체의 유해성 여부가 밝혀지지 않은 상태이고, 은 발포금속의 대량 생산시에 내부의 폴리우레탄을 태우고 바로 환원성 분위기에서 환원을 행하므로 발포금속 가지 내부에 폴리우레탄이 탄화가 되어 잔유물로 남아 만약 정수기 필터로 사용되는 경우에는 정수 처리된 물의 항균 처리시에 일정기간 용출되어 나오는 경우가 발생한다. 또한 은도금 시에는 은도금액을 일반적으로 청화은(시안화은:AgCN)상태의 도금액을 쓰게 되는 데, 청화은은 독극물임으로 기존의 방법으로 제조된 발포금속은 정수기 필터로 사용될 수 없었다. The reason is that when the copper inside the silver plating layer is exposed to moisture for a long time, it reacts with carbon dioxide to produce cyanide (CuCO3.Cu (OH) 2), a copper oxide harmful to the human body, and when nickel is plated inside. Westerners have a severe allergic reaction to nickel, so they cannot be used for jewelry or tableware, and especially for filters inside water purifiers. In addition, palladium (Pd), which is used as a catalyst for plating under the ground, has not yet been found to be harmful to humans. In mass production of silver foamed metal, the internal polyurethane is burned and reduced in a reducing atmosphere. Polyurethane is carbonized inside and remains as a residue. If it is used as a water purifier filter, it may be eluted for a certain period of time during antibacterial treatment of purified water. In addition, when silver plating, a silver plating solution is generally used as a cyanide (silver cyanide: AgCN) plating solution. Since cyanide is a poison, foam metal produced by the conventional method cannot be used as a water filter.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로, 은으로 개포형 발포금속을 제조할 때 팔라듐 촉매처리와 1차도금 즉 하지도금을 하지 않으므로서 공정이 단축되어 제조원가를 저렴하게 낮출 수 있고 내부 폴리우레탄의 제거시에 유해한 찌꺼기를 남기지 않으며, 은 발포금속 제조시에 도금액으로 사용되는 청화은(시안화은:AgCN), 질산은등의 성분을 고온에서 분해하여 정수기의 필터로 사용될 수 있는 정수기 필터용 은 발포 금속의 제조 방법 및 이 방법에 의하여 제조되는 개포형 은 발포 금속을 제공하는 데 그 목적이 있다. The present invention has been invented to solve the above problems, and when manufacturing the open-cell foamed metal with silver, the process is shortened without the palladium catalyst treatment and the first plating, that is, the underlying plating can be lowered manufacturing cost cheaply It does not leave harmful residues when removing the internal polyurethane, and it is a silver filter for water purifier that can be used as a filter for water purifiers by decomposing components such as cyanide (silver cyanide: AgCN) and silver nitrate, which are used as plating solutions in the production of silver foam metals, at high temperatures. It is an object of the present invention to provide a method for producing a foamed metal and an open cell type produced by the method.
이와 같은 목적을 수행하기 위한 본 발명은, The present invention for performing such an object,
이온교환수와 흑연을 일정 비율로 혼합하여 묽은 콜로이드 상태의 흑연액에 폴리 우레탄 폼을 일정시간 침지한 후 건조시킨 후 100~250℃사이의 온도에서 30~90분간 가열하여 흑연 입자를 폴리우레탄폼에 고착시키는 전처리 과정; 전처리 과정후에 빠른 도금층 형성을 위해 전기 도금조에서 은을 도금하는 도금 과정; 및 도금 과정후에, 내부의 폴리우레탄폼을 연소시켜 제조되는 은(銀)발포금속을 전기로 내부에 장입하고 700℃ ~900℃ 이상의 온도에서 1~수시간 열처리를 거치는 후처리 과정을 포함한다.Ion-exchanged water and graphite are mixed at a certain ratio, the polyurethane foam is immersed in a thin colloidal graphite liquid for a certain time, dried, and then heated at a temperature between 100 and 250 ° C. for 30 to 90 minutes to form the graphite particles. Pretreatment process adhering to the; A plating process of plating silver in an electroplating bath to form a fast plating layer after the pretreatment process; And after the plating process, the silver-foamed metal produced by burning the internal polyurethane foam is charged into an electric furnace and subjected to a heat treatment for 1 to several hours at a temperature of 700 ° C. to 900 ° C. or more.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 정수기 필터용으로 사용되는 개포형 발포금속을 보여주기 위한 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a view for showing an open cell foam metal used for a water purifier filter according to the present invention.
본 발명에 따른 은 발포금속의 제조방법에서는 살균 및 항취등의 효과가 입증된 은(silver)을 이용하여 도 1에서 보는 바와 같이 다수의 가지(110)가 얽힌 다공질의 금속 그물망으로 형성되어 물의 통수성을 방해하지 않는 개포형 발포금속(100)을 제조하는 것이다. In the manufacturing method of silver foamed metal according to the present invention, as shown in Figure 1 using silver (silver) has been proven to be effective in sterilization and deodorization, as shown in Figure 1 formed a porous metal mesh entangled with a plurality of branches (110) It is to produce an open cell foam metal 100 does not interfere with aqueous.
이를 위하여, 이온교환수와 흑연을 일정 비율로 혼합하여 묽은 콜로이드 상태로 만든 흑연액에 폴리 우레탄 폼을 일정시간 침지한 후 건조하여 도금액이 흑연에 오염되는 것을 방지하기 위하여 100~250℃사이의 온도에서 30~90분간 가열한 흑연입자를 폴리우레탄폼에 고착시키는 전처리 과정을 수행한다. 이러한 전처리 과정을 수행함으로서 흑연의 도전성을 향상시켜 깨끗한 도금 표면을 얻고자 하는 것이다. To this end, a temperature between 100 and 250 ° C. is used to prevent the contamination of the plating solution with graphite by immersing the polyurethane foam in a graphite colloidal state in which a mixture of ion-exchanged water and graphite is mixed at a predetermined rate for a certain time and then drying. Perform a pretreatment step of fixing the graphite particles heated to 30-90 minutes in a polyurethane foam. By performing this pretreatment process, the conductivity of the graphite is improved to obtain a clean plating surface.
전처리 과정 수행후에는 양호한 도금표면을 얻기 위하여 흑연 입자가 고착된 폴리 우레탄 폼을 무전해 은 도금조에 넣어서 구리의 막을 입히거나 은의 막을 입히는 1차 도금 과정을 수행할 수 있으나 이는 필요에 따라 생략이 가능한 공정이다. After performing the pretreatment process, in order to obtain a good plating surface, the polyurethane foam to which graphite particles are fixed may be put in an electroless silver plating bath to perform a primary plating process of coating a copper film or a silver film, but this may be omitted if necessary. to be.
전처리 과정 또는 1차 도금과정후에 무전해도금의 속도가 느리므로 빠른 도금층 형성을 위해 전기 도금조에서 은을 도금하는 2차 도금 과정을 수행한다. Since the electroless plating is slow after the pretreatment process or the primary plating process, a secondary plating process of plating silver in an electroplating bath is performed to form a fast plating layer.
2차 도금 과정후에, 내부의 폴리우레탄폼을 연소시켜 제조되는 은(銀)발포금속을 전기로 내부에 장입하고 700℃ 이상의 온도에서 1~수시간 열처리를 거치는 후처리 과정을 수행한다. After the second plating process, the silver (follicle) metal produced by burning the polyurethane foam inside is charged into the electric furnace and subjected to a post-treatment process undergoing heat treatment for 1 to several hours at a temperature of 700 ℃ or more.
여기서, 1차 도금 과정에서 흑연 입자가 고착된 폴리 우레탄 폼에 구리의 막을 입혀 1차 도금을 구리로 했을 경우에는, 발포금속(100)의 가지(110)내부에 존재하는 미량의 구리를 추출하기 위하여 발포금속(100)을 황산, 염산 또는 아세트 산에 침지하여 구리를 용출시켜서 순수한 은만 남게 하는 추가처리 공정을 수행할 수 있다.Here, in the case where the primary plating is copper by coating a copper film on the polyurethane foam to which graphite particles are fixed in the primary plating process, extracting a trace amount of copper present in the branch 110 of the foamed metal 100 is performed. In order to immerse the foamed metal 100 in sulfuric acid, hydrochloric acid or acetic acid, eluting copper may be performed to further process to leave pure silver.
본 발명에 따른 은 발포금속의 제조방법은 종래의 은 발포 금속의 전처리 공정에서 팔라듐을 촉매로 사용함으로서 높은 제조단가를 가짐에 비하여 가격이 저렴한 흑연으로 대체하여 제조 단가를 저하시킬 수 있다. 또한, 흑연을 사용함으로서 폴리우레탄폼 표면과 은 도금층사이의 박리를 방지하기 위한 팔라듐 촉매처리와 우레탄 표면에 전도성을 부여하기 위한 하지도금(1차 도금)을 생략하여 제품단가를 더욱 저렴하게 낮출 수 있다.The method for producing silver foamed metal according to the present invention can reduce the production cost by replacing graphite with low cost compared to having a high production cost by using palladium as a catalyst in the pretreatment process of silver foamed metal. In addition, the use of graphite eliminates palladium catalysis to prevent peeling between the surface of the polyurethane foam and the silver plating layer and base plating (primary plating) to impart conductivity to the urethane surface, thereby lowering the product cost. have.
본 발명에 따라 제조되는 은 발포금속은 은도금액속에 포함되어 발포금속의 제조시에 잔존할 수 있는 은 도금액의 유해성분을 제거하기 위하여 마지막 공정에서 전기로에 제조된 은 발포금속을 장입하고 700~900℃의 온도에서 1~수시간 가열하는 것이다. 은도금액의 유해성분중 특히 청화은은 매우 위험한 독극물이나, 약 320℃에서 분해되기 시작하므로, 후처리 과정에서 잔존하는 청화은 성분을 완전하게 제거할 수 있으며, 정수기 필터용등으로 안전하게 사용할 수 있는 것이다. 그러나 후처리 과정에서 전기로의 온도를 900℃ 이상으로 온도를 올리면 발포금속의 그물망 구조가 녹아내리기 시작하므로 발포금속의 후처리 과정은 복사열이 차단된 밀폐된 강재 용기 내에서 900℃ 이하로 처리한다. The silver foamed metal prepared according to the present invention is contained in the silver plating solution and charged with the silver foamed metal produced in the electric furnace in the final process to remove harmful components of the silver plating solution which may remain in the production of the foamed metal. It heats for 1 to several hours at the temperature of ° C. Among the harmful components of the silver plating solution, silver and cyanide are very dangerous poisons, but since they start to decompose at about 320 ° C, the remaining cyanide can be completely removed during the post-treatment process and can be safely used for water purifier filters. However, when the temperature of the electric furnace is raised to 900 ° C. or higher during the post-treatment process, the mesh structure of the foamed metal starts to melt, so the post-treatment of the foamed metal is processed to 900 ° C. or less in a sealed steel container in which radiant heat is blocked.
1차 도금으로 구리도금을 했을 경우에 추가되는 추가 처리 과정에서, 은 발포금속의 내부에 존재하는 미량의 팔라듐이나 구리는 은 발포금속을 진한 황산이나 진한 염산 또는 아세트산에 침지시키면, 은 도금층도 내부로는 무수히 많은 미세한 구멍을 형성하므로 구리가 용출되고, 팔라듐은 내부 빈 공간 구리층 내부에 팔라듐층이 있으므로 같이 용출되는 것이다. In addition to the additional treatment in the case of copper plating by primary plating, trace amounts of palladium or copper present in the silver foam metal may be immersed in concentrated sulfuric acid, concentrated hydrochloric acid or acetic acid. Since the furnace forms a myriad of fine pores, copper is eluted, and palladium is eluted together because there is a palladium layer inside the inner hollow space copper layer.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 은 발포금속의 제조 방법에서는 팔라듐 촉매처리와 1차도금을 생략하고 이온 교환수와 흑연으로 폴리우레탄폼 전처리를 함으로 제조 원가를 절감하고, 은(銀), 탄소 이외의 성분이 검출되지 않아 안전하므로, 정수기 살균 필터, 화장실 비데 살균필터, 활어수족관 살균세트나 필터, 수도꼭지의 살균필터, 냉온수기 살균필터, 수영장 살균필터 냉장고 탈취세트, 업소나 가정용 주방용기의 살균용도로 널리 사용될 수 있는 효과가 있다. As described above, in the production method of silver foamed metal according to the present invention, palladium catalyst treatment and primary plating are omitted, and polyurethane foam pretreatment is performed with ion-exchanged water and graphite, thereby reducing manufacturing costs, and excluding silver and carbon. Is not detected, so the water purifier sterilization filter, toilet bidet sterilization filter, live aquarium aquarium sterilization set or filter, faucet sterilization filter, cold and hot water sterilization filter, swimming pool sterilization filter refrigerator deodorization set, commercial or household kitchen container sterilization There is an effect that can be widely used.
이상에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니며 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 당업자에 의해 그 개량이나 변형이 가능하다. Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the accompanying drawings, the present invention is not limited thereto and may be improved or modified by those skilled in the art within the scope of the technical idea of the present invention.
도 1은 본 발명에 따른 정수기 필터용으로 사용되는 개포형 발포금속을 보여주기 위한 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a view for showing an open cell foam metal used for a water purifier filter according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
100 : 발포금속 110 : 가지 100: foamed metal 110: eggplant
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