KR20060003984A

KR20060003984A - Production method of ceramic bead

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Publication number: KR20060003984A
Application number: KR1020040052196A
Authority: KR
Inventors: 이정섭; 최귀돈; 양대창; 길재수; 성유철
Original assignee: 케이지케미칼 주식회사
Priority date: 2004-07-06
Filing date: 2004-07-06
Publication date: 2006-01-12

Abstract

본 발명은 세라믹 비드 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 ⅰ)세라믹 분말 30 내지 80중량%와 결합제(binder) 0.05 내지 2중량%를 포함하는 세라믹 슬러리를 제조하는 단계; ⅱ)상기 세라믹 슬러리를 소정의 노즐을 통해 액적화하여 50mN/m 이하의 표면장력을 갖는 친수성 겔화 용액에 적하하여 성형체로 겔화시키는 단계; 및 ⅲ)겔화된 상기 세라믹 성형체를 세척, 건조 및 소결하는 단계를 포함하는 세라믹 비드 제조방법을 제공한다. 본 발명은 구상 슬러리 액적의 형상변형 및 오염의 문제가 없고 보다 간단하고 경제적으로 진구도가 우수한 세라믹 비드를 대량 제조할 수 있는 세라믹 비드 제조방법을 제공한다. The present invention relates to a method for preparing ceramic beads, and more specifically, (i) preparing a ceramic slurry comprising 30 to 80 wt% of ceramic powder and 0.05 to 2 wt% of binder; Ii) dropping the ceramic slurry into a hydrophilic gelling solution having a surface tension of 50 mN / m or less by gelling through a predetermined nozzle to gelate the molded body; And iii) washing, drying, and sintering the gelled ceramic formed body. The present invention provides a ceramic bead manufacturing method capable of producing a large amount of ceramic beads having no spherical slurry droplet shape deformation and contamination problems and having simpler and more economically superior sphericity.

세라믹 비드, 표면장력, 친수성 겔화 용액Ceramic beads, surface tension, hydrophilic gelling solution

Description

Ceramic Bead Manufacturing Method {PRODUCTION METHOD OF CERAMIC BEAD}

도 1은 본 발명의 일실시예인 실시예 1에서 제조한 알루미나 비드의 외형사진Figure 1 is an external view of the alumina beads prepared in Example 1 which is an embodiment of the present invention

본 발명은 세라믹 비드 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 ⅰ)세라믹 분말 30 내지 80중량%와 결합제(binder) 0.05 내지 2중량%를 포함하는 세라믹 슬러리를 제조하는 단계; ⅱ)상기 세라믹 슬러리를 소정의 노즐을 통해 액적화하여 50mN/m 이하의 표면장력을 갖는 친수성 겔화 용액에 적하하여 성형체로 겔화시키는 단계; 및 ⅲ)겔화된 상기 세라믹 성형체를 세척, 건조 및 소결하는 단계를 포함하는 세라믹 비드 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for preparing ceramic beads, and more specifically, (i) preparing a ceramic slurry comprising 30 to 80 wt% of ceramic powder and 0.05 to 2 wt% of binder; Ii) dropping the ceramic slurry into a hydrophilic gelling solution having a surface tension of 50 mN / m or less by gelling through a predetermined nozzle to gelate the molded body; And iii) washing, drying, and sintering the gelled ceramic formed body.

기존에 세라믹 비드를 제조하는 방법은 텀블링(tumbling) 혹은 조립법, 프레스법, 슬러리를 이용한 방법 등이 있다. 텀블링 혹은 조립법은 습윤 분말을 회전 드럼(drum)이나 원형 팬(pan) 내에서 비드를 제조하는 방법이고, 프레스법은 주로 3mm이상의 비교적 큰 비드의 제조에 사용된 방법이다. 상기 기존의 세라믹 비드 제조방법 중, 텀블링 혹은 조립법은 약한 진구도, 낮은 수율, 사용되는 분말 종류 의 제한 등 여러 문제점이 있어 소형 비드의 대량생산에는 부적합하고, 프레스법은 몰드의 제작비용이 많이 소요되고, 3mm 이하의 소형비드를 대량으로 제조하기에는 어려움이 있다.Conventional methods for producing ceramic beads include a tumbling or granulation method, a press method, a method using a slurry, and the like. The tumbling or granulation method is a method of producing beads in a rotating drum or a circular pan of wet powder, and the press method is a method mainly used for the production of relatively large beads of 3 mm or more. Of the conventional ceramic beads manufacturing methods, the tumbling or granulation method has various problems such as weak sphericity, low yield, and limitation of the type of powder used, which is not suitable for mass production of small beads, and the press method requires a large production cost of a mold. It is difficult to manufacture small beads of 3 mm or less in large quantities.

슬러리를 이용하여 세라믹 비드를 제조하는 방법은 주로 직경 3mm이하의 비교적 작은 크기의 비드를 제조하는데 사용되며, 여기에는 왁스법과 졸-겔 프로세스가 있다. 대한민국 특허 제1997-0007550호의 공보에는 세라믹 분말에 결합제로 왁스가 첨가된 혼합물에 유기용매를 첨가하여 상기 혼합물 중에 포함된 유기물을 용해시켜 볼성형에 적합한 점도를 갖는 세라믹볼 성형용 슬러리를 제조한 후, 상기 슬러리를 노즐을 통해 분사한 다음, 상기 분사한 방울 형태의 슬러리를 볼형태로 변형시키는 가열 및 고형화시키는 냉각시키는 단계를 포함하는 소형 세라믹볼을 제조하는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 상기 왁스법은 유기물을 사용함으로 인해 열처리에 많은 에너지와 시간을 필요로 하는 문제점이 있다. The method of preparing ceramic beads using a slurry is mainly used to prepare beads of relatively small size of 3 mm or less in diameter, and there are a wax method and a sol-gel process. Korean Patent No. 1997-0007550 discloses a slurry for forming a ceramic ball having a viscosity suitable for ball molding by dissolving an organic substance contained in the mixture by adding an organic solvent to a mixture in which wax is added as a binder to ceramic powder. The method of manufacturing a small ceramic ball is disclosed, comprising: spraying the slurry through a nozzle, and then cooling and solidifying the sprayed slurry in a droplet form into a ball shape. However, the wax method has a problem that requires a lot of energy and time for heat treatment due to the use of organic materials.

졸-겔 프로세스는 공정이 단순하고 상대적으로 저렴한 코스트로 생산이 가능하기 때문에 대량생산에 적합한 것으로 알려졌고, 많은 연구가 이루어져 왔다. 미국특허 제 5,484,559호의 공보에는 캠을 이용하여 복수의 노즐에서 세라믹 슬러리 액적을 동시에 겔화 수용액중으로 적하하는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 상기 공보에 개시된 졸-겔 프로세스의 경우 슬러리 방울의 적하시 표면장력이 큰 물을 사용하기 때문에 계면 통과시 액적의 형상이 변형되는 문제점이 있다. 또한, 대한민국 특허공개 제1999-0065456호의 공보에는 소수성의 구형화제와 친수성의 고형화제로 된 2상용제가 들어있는 용기에 슬러리를 적하하는 단계를 포함하는 구형의 세 라믹 비드 제조방법이 개시되어 있다. 그러나, 상기 공보에 개시된 세라믹 비드 제조방법의 경우에도 2상용매의 사용으로 인한 계면에서의 각종 문제점, 즉 계면장력으로 인한 구상 세라믹 액적의 형상변형과 계면통과의 어려움과 구형화 용제로 유기물을 사용하기 때문에 제조된 비드의 오염문제가 있다. The sol-gel process is known to be suitable for mass production because the process is simple and can be produced at a relatively low cost, and much research has been conducted. U.S. Patent No. 5,484,559 discloses a method of simultaneously dropping ceramic slurry droplets into a gelling aqueous solution at a plurality of nozzles using a cam. However, the sol-gel process disclosed in the above publication has a problem in that the shape of the droplets is deformed when passing through the interface because water having a large surface tension is used when the slurry droplets are dropped. In addition, Korean Patent Laid-Open Publication No. 1999-0065456 discloses a method for preparing spherical ceramic beads, which comprises dropping a slurry into a container containing a hydrophobic spheronizing agent and a hydrophilic solidifying agent. However, even in the method of manufacturing ceramic beads disclosed in the above publication, various problems at the interface due to the use of a two-phase solvent, that is, the shape deformation of the spherical ceramic droplets due to the interfacial tension and the difficulty of interfacial passage and the use of organic materials as the spherical solvent. Since there is a problem of contamination of the manufactured beads.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 상기 기존의 졸-겔 프로세스에서 문제되는 구상 슬러리 액적의 형상변형 및 오염의 문제가 없고 보다 간단하고 경제적인 공정을 개발하여 진구도가 우수한 세라믹 비드를 대량 제조할 수 있는 방법을 제공하는 것이다. Accordingly, the technical problem to be achieved by the present invention is that there is no problem of shape deformation and contamination of spherical slurry droplets in the conventional sol-gel process. It is to provide a method that can be produced.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 ⅰ)세라믹 분말 30 내지 80중량%와 결합제(binder) 0.05 내지 2중량%를 포함하는 세라믹 슬러리를 제조하는 단계; ⅱ)상기 세라믹 슬러리를 소정의 노즐을 통해 액적화하여 50mN/m 이하의 표면장력을 갖는 친수성 겔화 용액에 적하하여 성형체로 겔화시키는 단계; 및 ⅲ)겔화된 상기 세라믹 성형체를 세척, 건조 및 소결하는 단계를 포함하는 세라믹 비드 제조방법을 제공한다. In order to achieve the above technical problem, the present invention comprises the steps of: i) preparing a ceramic slurry comprising 30 to 80% by weight ceramic powder and 0.05 to 2% by weight binder; Ii) dropping the ceramic slurry into a hydrophilic gelling solution having a surface tension of 50 mN / m or less by gelling through a predetermined nozzle to gelate the molded body; And iii) washing, drying, and sintering the gelled ceramic formed body.

또한, 본 발명은 상기 세라믹 분말이 알루미나, 지르콘, 지르코니아 또는 규소화합물 분말인 것을 특징으로 하는 세라믹 비드 제조방법을 제공한다.The present invention also provides a method for producing ceramic beads, wherein the ceramic powder is alumina, zircon, zirconia or silicon compound powder.

또한, 본 발명은 상기 세라믹 슬러리가 0.01 내지 1중량% 범위의 분산제 또는 증점제를 추가로 포함하여 500 내지 5,000cP 범위의 점도를 갖도록 한 것을 특 징으로 하는 세라믹 비드 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for producing ceramic beads, characterized in that the ceramic slurry further comprises a dispersant or thickener in the range of 0.01 to 1% by weight to have a viscosity in the range of 500 to 5,000 cP.

또한, 본 발명은 상기 친수성 겔화 용액의 용매는 저급알콜인 것을 특징으로 하는 세라믹 비드 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for producing ceramic beads, wherein the solvent of the hydrophilic gelling solution is lower alcohol.

또한, 본 발명은 상기 저급알콜이 메탄올, 에탄올, 프로판올 및 부탄올로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 세라믹 비드 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for producing ceramic beads, characterized in that the lower alcohol is at least one selected from the group consisting of methanol, ethanol, propanol and butanol.

또한, 본 발명은 상기 친수성 겔화 용액이 용액의 총중량을 기준으로 1 내지 50중량% 범위의 금속염을 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 비드 제조방법을 제공한다.In another aspect, the present invention provides a method for producing ceramic beads, characterized in that the hydrophilic gelling solution comprises a metal salt in the range of 1 to 50% by weight based on the total weight of the solution.

또한, 본 발명은 상기 금속염이 칼슘염, 바륨염, 스트론튬염으로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 세라믹 비드 제조방법을 제공한다.In another aspect, the present invention provides a method for producing ceramic beads, characterized in that the metal salt is at least one selected from the group consisting of calcium salt, barium salt, strontium salt.

또한, 본 발명은 상기 친수성 겔화 용액이 용액의 총중량을 기준으로 증점제로서 1 내지 40중량% 범위의 글리세린 또는 폴리비닐알콜(polyvinylalcohol, PVA)을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 비드 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for producing ceramic beads, characterized in that the hydrophilic gelling solution further comprises glycerin or polyvinyl alcohol (polyvinylalcohol, PVA) in the range of 1 to 40% by weight as a thickener based on the total weight of the solution. do.

이하에서 본 발명에 대해 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명의 세라믹 비드 제조방법은 세라믹 분말 30 내지 80중량%와 결합제(binder) 0.05 내지 2중량%를 포함하는 세라믹 슬러리를 제조하는 단계를 포함한다. 본 발명의 세라믹 비드 제조방법에 있어서 사용되는 상기 세라믹 분말은 특히 한정되는 것은 아니며, 종래의 세라믹 비드 제조시 사용가능한 모든 종류의 세라믹 분말, 예를 들면 알루미나, 지르콘, 지르코니아, 규소화합물 분말 등이 사용 가능하다. 상기 세라믹 슬러리의 제조시 포함되는 세라믹 분말의 함량은 30 내지 80중량%인 것이 바람직하다. 상기 세라믹 분말의 함량이 30중량% 미만인 경우에는 과다한 수분 함량에 따른 건조시의 균열 등에 의한 소결 후 비드의 내부조직이 다공질이 되어 세라믹 비드의 내구성이 떨어지게 되고, 80중량%를 초과하는 경우에는 슬러리의 유동성이 떨어지고 액적의 형상이나 크기 등의 조절에 어려움이 있어 바람직하지 않기 때문이다. 상기 세라믹 슬러리는 상기 세라믹 분말 외에 결합제(binder)를 포함한다. 상기 결합제는 세라믹 슬러리를 겔화 용액 내에 적하하였을 때 상기 겔화 용액 내의 겔화 성분과 반응하여 세라믹 슬러리를 고형화 시키는 역할을 하는 물질을 의미한다. 상기 겔화반응을 통한 세라믹 슬러리 고형화의 전형적인 예로는 결합제로서 알긴산(alginic acid)의 나트륨염 또는 암모늄염과 같은 수용성 알긴산염과 금속이온을 반응시켜 불용성의 알긴산염을 생성하는 것으로, 상기 금속이온의 대표적인 예는 칼슘이온이다. 상기 결합제는 세라믹 슬러리의 총중량을 기준으로 0.05 내지 2중량% 범위로 첨가되는 것이 바람직하다. The ceramic bead manufacturing method of the present invention includes the steps of preparing a ceramic slurry comprising 30 to 80% by weight of the ceramic powder and 0.05 to 2% by weight of the binder (binder). The ceramic powder used in the ceramic bead manufacturing method of the present invention is not particularly limited, and all kinds of ceramic powders usable in the manufacture of conventional ceramic beads, for example, alumina, zircon, zirconia, silicon compound powder, etc. are used. It is possible. The content of the ceramic powder included in the production of the ceramic slurry is preferably 30 to 80% by weight. When the content of the ceramic powder is less than 30% by weight, the internal structure of the beads becomes porous after sintering due to cracks during drying due to excessive moisture content, so that the durability of the ceramic beads is lowered, and when the content exceeds 80% by weight, the slurry This is because the fluidity of the resin is poor and difficulty in controlling the shape and size of the droplets is undesirable. The ceramic slurry includes a binder in addition to the ceramic powder. The binder refers to a material that serves to solidify the ceramic slurry by reacting with the gelling component in the gelling solution when the ceramic slurry is dropped into the gelling solution. Typical examples of the solidification of the ceramic slurry through the gelation reaction include the reaction of a water-soluble alginate salt such as sodium or ammonium salt of alginic acid as a binder to produce an insoluble alginate salt. Is calcium ion. The binder is preferably added in the range of 0.05 to 2% by weight based on the total weight of the ceramic slurry.

또한, 상기 세라믹 슬러리는 각각 0.01 내지 1중량% 범위의 분산제 또는 증점제를 추가로 포함할 수 있다. 상기 세라믹 슬러리는 세라믹 분말의 함량에 따라 점도를 비롯한 물성이 변화하게 되는데, 상기 세라믹 슬러리의 점도는 500 내지 5,000cP 범위인 것이 바람직하다. 슬러리의 점도가 500cP 미만의 경우에는 타원형 액적이 형성되고, 반면 5000cP 이상인 경우에는 도토리형의 액적이 형성될 가능성이 많기 때문에 분산제 또는 증점제를 첨가하여 세라믹 슬러리의 점도를 상기 범위 로 조절할 필요가 있다. 본 발명에 사용가능한 상기 분산제 또는 증점제의 종류는 제한되는 것은 아니며 현재까지 공지된 분산제/증점제, 예를 들면 카르복실산계 분산제, 술폰산계 분산제와 같은 음이온계, 아민계 분산제와 같은 양이온계 또는 비이온계 분산제/셀룰로오즈, 폴리비닐알콜과 같은 증점제 모두 사용가능하다. 상기 분산제 또는 증점제의 종류는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위에서 적절하게 선택할 수 있을 것이다. In addition, the ceramic slurry may further include a dispersant or thickener in the range of 0.01 to 1% by weight, respectively. The ceramic slurry is to change the physical properties, including the viscosity according to the content of the ceramic powder, the viscosity of the ceramic slurry is preferably in the range of 500 to 5,000 cP. If the viscosity of the slurry is less than 500 cP elliptical droplets are formed, whereas if more than 5000 cP acorn-like droplets are likely to form, it is necessary to adjust the viscosity of the ceramic slurry in the above range by adding a dispersant or thickener. The type of the dispersant or thickener which can be used in the present invention is not limited and is known to date, for example, anionic such as carboxylic acid based dispersant, sulfonic acid based dispersant, cationic or nonionic such as amine based dispersant. Systemic dispersants / thickeners such as cellulose and polyvinyl alcohol can be used. The type of the dispersant or thickener may be appropriately selected by those skilled in the art without departing from the scope of the present invention.

상기 범위의 점도를 갖도록 혼합된 상기 세라믹 슬러리는 소정의 노즐을 통해 액적화하여 50mN/m 이하의 표면장력을 갖는 친수성 겔화 용액에 적하하여 성형체로 겔화시키는 단계를 거치게 된다. 상기 노즐은 그 형태 및 구경을 조절하여 원하는 크기의 액적, 즉 세라믹 비드를 제조할 수 있도록 한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 세라믹 슬러리의 점도에 따라 노즐의 형태 및 구경 등을 조절하여 세라믹 슬러리 액적의 크기를 소망하는 대로 제조할 수 있을 것이다. 전술한 바와 같이, 세라믹 슬러리 액적이 친수성 겔화 용액에 적하될 때 겔화 용액의 표면장력이 50mN/m을 초과하게 되면 세라믹 슬러리 액적의 형태변화로 인해 진구도가 낮아질 수 있기 때문에, 상기 친수성 겔화용액의 표면장력은 50mN/m 이하인 것이 바람직하다. The ceramic slurry mixed to have a viscosity in the above range is subjected to a droplet through a predetermined nozzle to drop into a hydrophilic gelling solution having a surface tension of 50 mN / m or less and gelled into a molded body. The nozzle controls its shape and aperture to make droplets of desired size, ie ceramic beads. Those skilled in the art to which the present invention pertains will be able to manufacture the size of the ceramic slurry droplets as desired by adjusting the shape and diameter of the nozzle according to the viscosity of the ceramic slurry. As described above, if the surface tension of the gelling solution exceeds 50mN / m when the ceramic slurry droplets are dropped into the hydrophilic gelling solution, the sphericity can be lowered due to the shape change of the ceramic slurry droplets, so that the hydrophilic gelling solution The surface tension is preferably 50 mN / m or less.

상기 친수성 겔화용액은 용액의 총중량을 기준으로 1 내지 50중량% 범위의 금속염을 포함할 수 있다. 상기 금속염의 함량이 1중량% 미만인 경우에는 겔화의 진행이 충분치 않게 되어 발명의 목적을 달성할 수 없으며, 50중량%를 초과하는 경 우에는 용매에 녹이기 힘들고 친수성 겔화용액의 표면장력이 50mN/m를 초과하게 되어 계면통과시 액적의 형상이 변형될 가능성이 높기 때문이다. 전술한 바와 같이, 상기 금속염의 금속이온은 세라믹 슬러리에 포함된 결합제 성분의 알기네이트(alginate)이온과 반응하여 불용성의 염을 생성하게 된다. 따라서, 상기 금속염은 알기네이트(alginate)와 반응시 불용성염을 형성할 수 있는 칼슘염, 바륨염, 스트론튬염으로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상인 것이 바람직하다. The hydrophilic gelling solution may include a metal salt in the range of 1 to 50% by weight based on the total weight of the solution. If the content of the metal salt is less than 1% by weight, the progress of gelation may not be sufficient to achieve the object of the invention. If the content of the metal salt exceeds 50% by weight, it is difficult to dissolve in a solvent and the surface tension of the hydrophilic gelling solution is 50 mN / m. This is because the shape of the droplets is more likely to be deformed when the interface passes. As described above, the metal ion of the metal salt reacts with the alginate ion of the binder component included in the ceramic slurry to generate an insoluble salt. Therefore, the metal salt is preferably at least one selected from the group consisting of calcium salt, barium salt, strontium salt which can form an insoluble salt when reacted with alginate.

또한, 상기 친수성 겔화용액의 용매는 특히 제한되는 것은 아니고 전술한 바와 같이 표면장력이 50mN/m 이하이고 금속이온을 용해할 수 있는 것이면 어느 것이라도 사용할 수 있으며, 요구되는 물리, 화학적 성질 및 경제성을 고려할 때 아세톤, 알콜 등이 바람직하고, 알콜이 더욱 바람직하고, 저급알콜이 가장 바람직하다. 또한, 상기 저급알콜은 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상인 것이 바람직하다.In addition, the solvent of the hydrophilic gelling solution is not particularly limited, and as described above, any solvent can be used as long as the surface tension is 50 mN / m or less and capable of dissolving metal ions. Acetone, alcohol and the like are preferred in view, alcohol is more preferred, and lower alcohol is most preferred. In addition, the lower alcohol is preferably at least one selected from the group consisting of methanol, ethanol, propanol, butanol.

상기 친수성 겔화 용액은 용액의 총중량을 기준으로 증점제로서 1 내지 40중량% 범위의 글리세린 또는 폴리비닐알콜을 추가로 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이, 상기 친수성 겔화 용액에 적하된 세라믹 슬러리는 용액 중에서 겔화반응을 거치게 되는데, 구형의 슬러리가 다른 물체에 닿아 형상이 변형되지 않고 겔화반응이 충분히 이루어질 수 있도록 용액을 담아놓은 용기의 바닥 또는 또 다른 세라믹 성형체와 닿기까지 용액에 머무르는 시간이 충분히 길어야 한다. 따라서, 겔화용액을 담아놓는 용기의 길이가 충분히 길거나 용액의 점도 또는 비중을 조절하여 적하된 세라믹 슬러리가 용액중에서 천천히 낙하하도록 하는 것이 바람직하다. 그러 나, 용기의 길이를 길게 하는 것은 현실적으로 장치 설치 및 경제성 측면에서 한계가 있기 때문에 용기의 길이를 적당하게 유지하고 용액의 점도를 조절하는 것이 보다 바람직하다. 증점제로서 첨가되는 상기 글리세린 또는 폴리비닐알콜의 첨가량이 1중량% 미만인 경우에는 충분한 겔화 시간을 제공하기 어렵고, 반면 40중량%를 초과하는 경우에는 용액내에서 금속염의 확산계수가 감소하여 액적의 겔화 반응이 불균일하게 진행되어 액적의 형상 변형을 초래할 수 있기 때문이다.The hydrophilic gelling solution may further comprise glycerin or polyvinyl alcohol in the range of 1 to 40% by weight as a thickener based on the total weight of the solution. As described above, the ceramic slurry dropped in the hydrophilic gelling solution is subjected to gelation reaction in the solution, and the bottom of the container containing the solution so that the spherical slurry touches other objects and the gelation reaction can be sufficiently performed without deforming the shape. Alternatively, the residence time in the solution must be long enough to reach another ceramic compact. Therefore, it is preferable that the length of the container holding the gelling solution is long enough or that the dropped ceramic slurry drops slowly in the solution by adjusting the viscosity or specific gravity of the solution. However, since the length of the container is practically limited in terms of device installation and economics, it is more preferable to maintain the length of the container properly and to adjust the viscosity of the solution. When the amount of the glycerin or polyvinyl alcohol added as a thickener is less than 1% by weight, it is difficult to provide sufficient gelation time, whereas when it exceeds 40% by weight, the diffusion coefficient of the metal salt in the solution decreases to gelate the droplets. This is because this uneven progress may cause deformation of the droplets.

상기와 같이 충분히 겔화된 세라믹 성형체는 친수성 겔화 용액으로부터 분리되어 세척, 건조 및 소결하여 세라믹 비드로 제조한다. 세척은 체(sieve) 등을 이용하여 분리된 세라믹 성형체를 물, 알콜 등의 용매로 수행하게 되는 것이 일반적이다. 또한, 상기 건조는 저온이나 고온에서도 수행될 수 있으며 일반적으로는 100℃ 내외의 온도에서 수행되며, 소결은 1300 내지 1800℃ 범위의 온도에서 수행되는 것이 일반적이다. 상기 세척, 건조 및 소결단계의 공정조건 등은 일반적인 세라믹 비드 제조방법에 사용되는 공지의 방법으로서, 본 명세서에서는 상기 건조 및 소결에 관한 내용은 더 이상 기술하지 않겠다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 전기한 건조 및 소결의 일반적인 조건을 변경할 수 있을 것이다. The sufficiently gelled ceramic compact as described above is separated from the hydrophilic gelling solution, washed, dried and sintered to produce ceramic beads. The washing is generally performed by using a sieve or the like to separate the ceramic formed body with a solvent such as water or alcohol. In addition, the drying may be carried out at a low temperature or a high temperature, and is generally performed at a temperature of about 100 ° C., and sintering is generally performed at a temperature in the range of 1300 to 1800 ° C. Process conditions of the washing, drying, and sintering steps are well-known methods used in general ceramic bead manufacturing methods, and details of the drying and sintering will not be described herein. Those skilled in the art to which the present invention pertains will be able to change the general conditions of drying and sintering described above without departing from the technical spirit of the present invention.

이하에서는 본 발명의 바람직한 태양인 실시예를 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명에 대한 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 하기 실시예로만 제한되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples which are preferred embodiments of the present invention. However, the following examples are merely to help the understanding of the present invention, the scope of the present invention is not limited only to the following examples.

실시예 1(알루미나 비드 제조)Example 1 (manufacture of alumina beads)

이소결성 알루미나(KG알마테라 제품, 평균입경 0.5㎛) 분말 670g, 결합제로서 알긴산 나트륨(sodium alginate) 5g, 분산제로서 음이온계 분산제인 폴리카르본산염 분산제(산노프코사 제품, 제품명:SN-5468) 5g, 물 320g을 볼밀에 넣고 10시간 균일하게 혼합하여 세라믹 슬러리를 제조하였다. 상기와 같이 제조된 세라믹 슬러리의 점도는 3000cP 이었다. 이와는 별도로, 에탄올(ethanol) 800g에 염화칼슘(CaCl₂) 150g 및 증점제로서 글리세린 50g을 첨가하여 친수성 겔화용액을 제조하여 용기에 담았다. 상기와 같이 제조된 친수성 겔화용액의 표면장력은 35mN/m이었다. 전술한 바와 같이 제조한 세라믹 슬러리를 0.5kgf/cm²의 분사압으로 직경 0.25mm의 노즐을 통해 평균 2.5mm 직경의 액적을 형성하여 상기 친수성 겔화용액에 적하하여 용액 중에서 겔화시켜 세라믹 성형체를 제조하였다. 겔화된 세라믹 성형체를 체(sieve)를 이용하여 상기 친수성 겔화용액과 분리하여 세척한 후, 건조오븐에 넣고 110℃에서 24시간동안 건조하였다. 상기 건조된 세라믹 성형체를 전기로에 넣고 5℃/분의 승온조건으로 1620℃까지 승온한 후 이 온도에서 3시간동안 유지하여 소결하였다. 소결 후 자연냉각을 하여 알루미나 비드를 제조하였다. Sinterable alumina (KG Almatera, 0.5㎛ average particle diameter) powder 670g, sodium alginate 5g as a binder, polycarbonate dispersant (an Sanofko company, product name: SN-5468) as an anionic dispersant as a dispersant 5 g and 320 g of water were put in a ball mill and uniformly mixed for 10 hours to prepare a ceramic slurry. The viscosity of the ceramic slurry prepared as described above was 3000 cP. Separately, 150 g of calcium chloride (CaCl ₂ ) and 50 g of glycerin as a thickener were added to 800 g of ethanol to prepare a hydrophilic gelling solution, which was placed in a container. The surface tension of the hydrophilic gelling solution prepared as described above was 35mN / m. The ceramic slurry prepared as described above was formed into droplets having an average diameter of 2.5 mm through a nozzle having a diameter of 0.25 mm at a spray pressure of 0.5 kgf / cm ² , and then dropped into the hydrophilic gelling solution and gelled in a solution to prepare a ceramic molded body. . The gelled ceramic molded body was washed separately from the hydrophilic gelling solution using a sieve, and then placed in a drying oven and dried at 110 ° C. for 24 hours. The dried ceramic molded body was placed in an electric furnace and heated to 1620 ° C. under a temperature rising condition of 5 ° C./min, and then maintained at this temperature for 3 hours to sinter. After sintering, natural cooling was performed to prepare alumina beads.

도 1은 실시예 1에서 제조한 알루미나 비드의 외형사진이이다. 도 1에서 알 수 있는 것과 같이, 본 발명의 방법에 의해 제조된 알루미나 비드의 진구도가 높음을 알 수 있다. 상기 알루미나 비드의 평균입경은 1.5mm이었고, 소결밀도는 이론밀도의 98% 이상인 3.94g/㎤로 치밀한 소결이 이루어졌음을 알 수 있으며, 진구도 는 0.98이었다. 1 is a photograph of the appearance of the alumina beads prepared in Example 1. As can be seen in Figure 1, it can be seen that the sphericity of the alumina beads produced by the method of the present invention is high. The average particle diameter of the alumina beads was 1.5mm, and the sintered density was found to be dense sintering at 3.94 g / cm 3, which is 98% or more of theoretical density, and the sphericity was 0.98.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명의 세라믹 비드 제조방법으로 세라믹 비드를 제조하는 경우, 구상 슬러리 액적의 형상변형 및 오염의 문제가 없고 보다 간단하고 경제적으로 진구도가 우수한 세라믹 비드를 대량으로 제조할 수 있다. As described above, when manufacturing the ceramic beads by the method of manufacturing ceramic beads of the present invention, there is no problem of shape deformation and contamination of the spherical slurry droplets, and it is possible to manufacture a large amount of ceramic beads which are simpler and more economically superior in sphericity. .

앞에서 설명된 본 발명의 일실시예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.One embodiment of the present invention described above should not be construed as limiting the technical spirit of the present invention. The protection scope of the present invention is limited only by the matters described in the claims, and those skilled in the art can change and change the technical idea of the present invention in various forms. Therefore, such improvements and modifications will fall within the protection scope of the present invention, as will be apparent to those skilled in the art.

Claims

Iii) preparing a ceramic slurry comprising 30 to 80 wt% of the ceramic powder and 0.05 to 2 wt% of the binder;

Ii) dropping the ceramic slurry into a hydrophilic gelling solution having a surface tension of 50 mN / m or less by gelling through a predetermined nozzle to gelate the molded body; And

Iii) washing, drying and sintering the gelled ceramic compact.

The method of claim 1,

The ceramic powder is an alumina, zircon, zirconia or silicon compound powder characterized in that the powder.

The method of claim 1,

Said ceramic slurry further comprises a dispersing agent or thickener in the range of 0.01 to 1% by weight and has a viscosity in the range of 500 to 5,000 cP.

The method of claim 1,

The solvent of the hydrophilic gelling solution is a ceramic bead characterized in that the lower alcohol.

The method of claim 4, wherein

The lower alcohol is a ceramic bead production method, characterized in that at least one selected from the group consisting of methanol, ethanol, propanol and butanol.

The method of claim 4, wherein

The hydrophilic gelling solution is ceramic beads manufacturing method characterized in that it comprises a metal salt in the range of 1 to 50% by weight based on the total weight of the solution.

The method of claim 6,

The metal salt is a ceramic bead manufacturing method, characterized in that at least one selected from the group consisting of calcium salt, barium salt, strontium salt.

The method according to any one of claims 4 to 7,

Wherein said hydrophilic gelling solution further comprises glycerin or polyvinyl alcohol in the range of 1 to 40% by weight as a thickener based on the total weight of the solution.