KR20090045703A - 탄화규소 필터용 조성물, 상기를 포함하는 탄화규소 필터및 그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 탄화규소, 무기 바인더 및 상기 탄화규소 표면 또는 무기 바인더 내부에 분산된 산화물 반도체 입자를 포함하는 탄화규소 필터용 조성물, 상기를 포함하는 탄화규소 필터 및 그의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 탄화규소 필터용 조성물은 열전도도가 우수한 산화물 반도체 입자를 포함하여, 탄화규소 및 무기 바인더의 계면 간에 열 전달이 효율적으로 이루어지도록 한 것을 특징으로 한다. 이에 따라 본 발명의 조성물을 포함하는 탄화규소 필터는 우수한 열전도성 및 내열충격성을 가져 제조과정 및 동작 중에 발생하는 열 응력에 의한 크랙 발생 및 파손에 대한 저항성이 우수하다.

탄화규소, 무기 바인더, 산화물 반도체 입자, 필터, 열 전도.

Description

탄화규소 필터용 조성물, 상기를 포함하는 탄화규소 필터 및 그의 제조방법 {Composition for sillicon carbide filter, sillicon carbide filter comprising the same and preparation method thereof}

본 발명은 탄화규소, 무기 바인더, 및 산화물 반도체 입자를 포함하는 탄화규소 필터용 조성물, 상기를 포함하는 탄화규소 필터 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

집진용 필터는 화학, 전력 및 철강 분야 등에서의 산업 폐기물 처리와 같은 공해 방지 및 고온 가스로부터의 제품 회수 등의 다양한 용도에 사용되고 있다. 이와 같은 집진용 필터가 사용되는 구체적인 예로는 자동차 배기가스 정화용 촉매 담체, 가스터빈의 열 교환기 및 디젤 엔진용 필터링 시스템 등을 들 수 있다.

디젤 엔진으로부터 배출되는 입자상 물질 (Particulte Material, PM)을 포집하는 디젤 엔진용 분진 필터 (Diesel Particulate Filter: 이하 ‘DPF’라 한다)는 일반적으로 다공질 허니컴 구조체로 되어 있고, 디젤 엔진으로부터 배출되는 배기가스 중에 함유된 입자상 물질을 제거하는 필터 또는 배기가스 내에 함유된 유해 물질 정화용 촉매성분을 담지하기 위한 촉매 담체로서 사용되고 있다.

이러한 DPF의 다공질 세라믹 허니컴 구조체는 배기 흐름과 평행하게 형성되는 다수의 셀(cell)을 갖고 있다. 또한 인접 셀은 다공성 칸막이 벽으로 분리되고, 입구측 및 출구측의 단면은 교대로 밀봉되어, 도입된 배기가스가 다공성 칸막이 벽을 통과하는 동안 입자상 물질을 포집하는 벽체―흐름(wall―flow)방식으로 기능한다. 그런데 상기 DPF의 다공성 칸막이 벽에 입자상 물질이 과도하게 축적되면 필터의 압력손실 및 엔진 출력 저하가 초래될 우려가 있다. 이에 따라, DPF에는 포집된 입자상 물질을 일정시간마다 전기히터 또는 버너와 같은 외부 착화 수단으로 연소하여 제거할 필요가 있다. 그런데 이 재생 과정에서 입자상 물질의 포집량이 많은 부분은 작은 부분에 비하여 연소 시의 온도가 상승하게 되고, 이에 따른 열 응력으로 인하여 크랙 발생 또는 파손 등의 문제가 발생할 우려가 있다.

이에 따라 DPF용 소재는 엔진성능의 저하를 방지할 수 있도록 압력 손실을 낮게 억제할 수 있고, 엔진 재생 또는 정지 시의 급격한 온도 변화에 의한 열 충격에 견딜 수 있는 우수한 내열 충격성을 가질 것이 요구되고 있다.

현재 집진용 필터의 재료로 사용되는 세라믹 물질로는 뮬라이트(mullite), 코디어라이트(cordierite), 또는 탄화규소 등이 있다.

뮬라이트는 천연에서는 잘 산출되지 않고 합성에 의해서만 제조되고, 코디어라이트는 합성 온도 폭이 좁아 고순도의 미립 분말을 제조하기 어려우며, 우수한 열적 성질에도 불구하고 낮은 기계적 강도로 인하여 재료로서의 응용이 제한된다. 이에 반하여 탄화규소는 내열 온도가 높고, 고유 저항치가 낮아 내구성 및 재생 효 율이 중요한 필터 재료로 적합하다.

일반적으로 탄화규소 필터는 탄화규소 및 이를 결합시키는 바인더를 혼합하여 압출성형 등의 수단으로 제조된다. 그런데 이때 탄화규소 및 바인더의 열전도도 등의 물성 차이가 클 경우, 제조 과정 또는 동작 중에 발생하는 열 응력에 의해 필터에 크랙이 발생하거나 파손되는 등의 문제점이 있다.

일본공개특허 제2002-136817호는 세라믹 허니컴 소성체의 개구단을 소성체와 동일한 조성의 소성 분말로 이루어진 밀봉재로 밀봉하고, 1400℃ 이상의 고온에서 가열하여 밀봉부를 형성하는 방법에 대하여 개시하고 있다. 이 방법은 고온에서도 밀봉부 또는 그 부근의 허니컴 구조체에 열팽창 차이에 기인하는 크랙이 발생하지 않고, 밀봉부의 박리 등의 문제가 발생하지 않는다고 개시하고 있다.

일본공개특허 제2004-142978호는 세라믹 입자, 물, 유기 바인더, 및 조공제에 실리카 졸, 알루미나 졸, 또는 금속 알콕시드 등의 콜로이드 입자를 포함시켜 허니컴 필터의 강도를 향상시키는 방법에 대하여 개시하고 있다.

그러나 상기 제시된 방법은 구조체 자체가 아닌 밀봉부의 열전도율을 조절하거나 기계적 강도를 보강하는 방법이고, 이러한 방법은 필터의 파손이나 크랙 발생을 근본적으로 방지하기에는 한계를 갖고 있다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 구체적으로는 열전도도가 우수한 산화물 반도체 입자를 세그먼트 내부에 포함시켜 탄화규소 및 무기 바인더의 계면 간에 열 전달이 효율적으로 이루어지도록 하는 탄화규소 필터용 조성물을 제공하는 것이다. 본 발명은 또한 상기 조성물을 포함하여 열전도성 및 내열충격성이 향상된 탄화규소 필터 및 그의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서 탄화규소, 무기 바인더 및 상기 탄화규소 표면 또는 무기 바인더 내부에 분산된 산화물 반도체 입자를 포함하는 탄화규소 필터용 조성물을 제공한다.

상기 본 발명의 조성물에 포함되는 탄화규소는 평균입경이 5 내지 200㎛인 것이 바람직하다.

상기 본 발명의 조성물에 포함되는 무기 바인더는 탄화규소, 탄화규소 및 규소의 혼합물, 실리카, 알루미나, 실리카-알루미나, 알루미늄 실리케이트, 티탄산 알루미늄, 마그네시아, 점토 및 장석으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것이 바람직하다. 또한 상기 무기 바인더의 함량은 탄화규소 100 중량부에 대하여 1 내지 10 중량부인 것이 바람직하다.

상기 본 발명의 조성물에 포함되는 산화물 반도체 입자의 종류는 특별히 한 정되지 않으며, 예를 들면 SnO₂, TiO₂, WO₃, CuO, ZnO, Fe₂O₃ 및 In₂O₃로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것이 바람직하다. 또한 상기 산화물 반도체 입자는 평균입경이 0.1 내지 10㎛인 것이 바람직하고, 산화물 반도체 입자의 함량은 탄화규소 100 중량부에 대하여 0.1 내지 10 중량부인 것이 바람직하다.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 다른 수단으로서 본 발명에 따른 조성물을 포함하는 탄화규소 세그먼트가 접합재에 의하여 일체화되어 있는 탄화규소 필터를 제공한다.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위한 또 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 조성물을 사용하여 탄화규소 세그먼트를 제조하는 제 1 단계; 및 제 1 단계에서 제조된 세그먼트를 접합하는 제 2 단계를 포함하는 탄화규소 필터의 제조방법을 제공한다.

본 발명의 탄화규소 필터용 조성물은 열전도도가 우수한 산화물 반도체 입자를 포함한다. 이에 따라 상기 조성물로 제조된 세그먼트의 내부에는 산화물 반도체 입자가 탄화규소 표면 및 무기 바인더의 내부에 분포하게 되고, 이러한 산화물 반도체 입자는 탄화규소 및 무기 바인더의 계면 간에 열전달 장벽을 낮추어 열 전달이 효율적으로 이루어지게 한다. 이에 따라 상기 조성물을 포함하는 탄화규소 필터는 우수한 열전도성 및 내열충격성을 가지게 되어 제조과정 및 동작 중 발생하는 열 응력에 의한 크랙 및 파손에 대한 저항성이 우수하다.

본 발명은 탄화규소, 무기 바인더 및 상기 탄화규소 표면 또는 무기 바인더 내부에 분산된 산화물 반도체 입자를 포함하는 탄화규소 필터용 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 조성물은 열전도도가 우수한 산화물 반도체 입자를 포함하여, 이로부터 제조된 세그먼트 내부에서 탄화규소 및 무기 바인더의 계면 간에 열 전달이 효율적으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이에 따라 본 발명의 조성물이 적용된 탄화규소 필터는 우수한 열전도성 및 내열충격성을 가져 제조과정 및 동작 중에 크랙 발생 및 파손에 대한 저항성이 우수하다.

이하, 본 발명의 탄화규소 필터용 조성물을 구체적으로 설명한다.

본 발명의 조성물에 포함되는 탄소규소는 우수한 내열성을 가져, 제조과정 및 동작 중에 여러 번 고온에 노출되는 필터 재료로 적합하다. 특별히 한정되는 것은 아니나, 상기 탄화규소는 입자 상인 것이 바람직하고, 이때 평균입경은 5 내지 200㎛ 인 것이 바람직하다. 상기 입경이 5㎛ 미만인 경우에는 입자 간의 충진이 치밀하게 되어 입자 간의 기공크기와 전체적인 기공율이 낮아져서 필터에 적용될 때 배압이 높아질 우려가 있고, 200㎛를 초과하는 경우에는 기공크기가 너무 커져서 여과효율이 떨어질 우려가 있다.

본 발명의 조성물은 전술한 탄화규소와 함께 무기 바인더를 포함한다. 상기 무기 바인더는 소성 중에 녹아 탄화규소의 표면을 적셔 이를 결합시키는 역할을 한다.

본 발명에서 사용 가능한 무기 바인더는 소성 과정에서 소실되지 않고, 탄화규소를 결합시킬 수 있는 것이라면 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면 탄화규소, 탄화규소 및 규소의 혼합물, 실리카, 알루미나(alumina), 실리카-알루미나(silica-alumina), 알루미늄 실리케이트, 티탄산 알루미늄(aluminum titanate), 마그네시아, 점토 및 장석으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다.

특별히 한정되는 것은 아니지만, 본 발명에서는 상대적으로 낮은 온도의 산화분위기에서 공정이 가능하여, 생산 원가 및 공정 용이성 측면에서 장점을 갖는 실리카, 알루미나, 실리카-알루미나, 알루미늄 실리케이트, 티탄산 알루미늄, 마그네시아, 점토 및 장석으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 사용하는 것이 바람직하다.

상기와 같은 무기 바인더는 탄화규소 100 중량부에 대하여 1 내지 10 중량부의 양으로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 함량이 1 중량부 미만인 경우 탄화규소 입자간의 결합력이 낮아져 필터의 강도가 낮아질 우려가 있고, 10 중량부를 초과하는 경우 무기 바인더가 기공을 막아서 기공율이 저하되고, 배압이 높아질 우려가 있다.

본 발명의 조성물은 상기 탄화규소 및 무기 바인더와 함께 산화물 반도체 입자를 포함하는 것을 특징으로 한다. 산화물 반도체 입자는 금속 산화물 중 반도체 적인 특성을 갖는 입자를 의미한다. 이러한 산화물 반도체 입자는 열역학적 특성으로 인하여 결정상 내의 격자 결함에 의하여 자유전자를 가지고, 이로 인하여 외부 환경의 변화에 따라 전기가 통하는 반도성을 나타내며, 우수한 열전도도를 갖는다. 따라서 상기 산화물 반도체 입자는 탄화규소 표면 또는 무기 바인더 내부에 분산되어 탄화규소 및 무기 바인더의 계면 간에 열전도 통로(path)를 형성하여 열 전도의 장벽을 낮추게 된다.

산화물 반도체 입자가 열전도 장벽을 낮추어, 필터의 열전도도를 개선하는 과정을 보다 구체적으로 설명하면 하기와 같다. 즉, 도 5의 (b)에 나타낸 바와 같이 기존의 필터에서는 탄화규소(1)에 비하여 바인더(2)의 열전도도가 떨어지므로 탄화규소의 계면 내 그래프에 나타낸 바와 같은 열전달 장벽이 생기게 되다. 그러나 도 5의 (a)에 나타낸 바와 같이 본 발명에 따른 필터에서는 탄화규소 입자(1) 표면 또는 탄화규소 입자를 연결하는 바인더(2) 내부에 열전도도가 높은 산화물 반도체 입자(3)가 분산되어 있고, 이러한 산화물 반도체 입자(3)는 바인더 내에서 열전달 통로의 역할을 하게 되어 우수한 열전도도를 갖는다.

본 발명에서 사용할 수 있는 산화물 반도체 입자는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 SnO₂, TiO₂, WO₃, CuO, ZnO, Fe₂O₃, 및 In₂O₃로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 사용할 수 있다.

상기와 같은 산화물 반도체 입자는 평균입경이 0.1 내지 10㎛ 인 것이 바람직하다. 상기 입경이 0.1㎛ 미만인 경우 필터 내부에서 반도체 입자가 응집하여 열전도율 개선 효과가 저하되거나, 재료비가 높아져 생산성이 떨어질 우려가 있고, 10㎛ 초과하는 경우 열을 받는 표면적이 떨어지고, 정공이나 전자의 발생 양이 적어져 열전도율이 저하되거나, 바인더에 의한 탄화규소 간의 결합력이 떨어질 우려가 있으며, 무기 바인더 내에 균일하게 분포되지 못하고 오히려 기공의 위치에 존재하게 되어 기공을 막는 역효과가 나타날 수 있다.

또한 상기 산화물 반도체 입자는 탄화규소 100 중량부에 대하여 0.1 내지 10 중량부의 양으로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 함량이 0.1 중량부 미만이면, 목적하는 열전도율 개선 효과가 얻어지지 않을 우려가 있고, 10중량부를 초과하면, 산화물반도체 입자가 균일하게 분산되지 않고 국부적으로 뭉쳐있을 확률이 높기 때문에 필터의 기계적 강도가 낮아질 우려가 있다.

본 발명의 탄화규소 필터용 조성물은 성형 용이성의 관점에서 전술한 성분에 추가로 유기바인더 및 조공제로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 추가로 포함할 수 있다.

본 발명에서 사용될 수 있는 유기 바인더의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 히드록시프로필메틸셀룰로오스, 메틸셀룰로오스, 히드록시 에틸셀룰로오스, 카르복실메틸셀룰로오스, 메틸셀룰로오스, 또는 폴리비닐알코올 등이 있고, 이들을 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.

상기 유기 바인더의 함량은 탄화규소 100 중량부에 대하여 10 내지 30 중량부인 것이 바람직하다. 상기 함량이 10 중량부 미만이면 압출 압력이 높아 원활한 압출이 이루어지지 않고 압출 금형의 마모가 심해서 생산성이 떨어질 우려가 있으며, 30 중량부를 초과하면 오히려 성형성이 떨어져서 세그먼트의 압출 후 변형이 일어날 우려가 있다.

또한 조공제는 필터의 기공율을 높이는 역할을 하는 것으로, 그 구체적인 예로는 그래파이트, 발포수지, 밀가루, 전분, 페놀수지, 폴리메타크릴산 메틸, 폴리에틸렌, 폴리메타크릴레이트 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트 등을 들 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

상기와 같은 조공제의 함량은 탄화규소 100 중량부에 대하여 5 내지 15 중량부인 것이 바람직하다. 상기 함량이 5 중량부 미만인 경우, 균일한 기공분포를 얻을 수 없고 압출 공정에서 윤활기능이 떨어져 금형의 마모를 촉진할 우려가 있으며, 15 중량부를 초과하는 경우 기공율이 너무 높아서 세그먼트의 기계적 강도가 낮아질 우려가 있다.

본 발명은 또한,

상기 본 발명에 따른 탄화규소 필터용 조성물을 포함하는 세그먼트가 접합재에 의해 일체화되어 있는 탄화규소 필터에 관한 것이다.

본 발명의 탄화규소 필터는 세그먼트에 포함되는 산화물 반도체 입자가 탄화규소 및 무기 바인더 계면 간에 열전달이 효율적으로 이루어지도록 한다. 이에 따라 탄화규소 필터는 우수한 열전도성 및 내열충격성을 가져 제조 과정 및 동작 중 에 열응력에 의한 크랙 및 파손에 대한 저항성이 우수하다.

본 발명의 탄화규소 필터는 열전도도가 20 내지 70 W/mK의 범위에 있는 것이 바람직하다. 상기 열전도도가 20 W/mK 미만이면 열전도도가 너무 낮아서 작은 열 충격에도 크랙이 발생할 우려가 있고, 70 W/mK를 초과하면 탄화규소 입자의 양에 비해 무기바인더의 양이 너무 작아지기 때문에 기계적 강도가 낮아질 우려가 있다.

또한 본 발명의 탄화규소 필터는 탄화규소 세그먼트 표면 또는 접합재 내부에 산화물 반도체 입자를 추가로 포함할 수 있다. 이때 사용될 수 있는 산화물 반도체 입자의 구체적인 내용은 전술한 바와 같으며, 이러한 산화물 반도체 입자는 세그먼트를 결합시키는 접합재 조성물에 포함되어 사용될 수 있다.

첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 탄화규소 필터의 일 태양을 구체적으로 설명하면 하기와 같다.

도 2 및 도 3은 본 발명의 일 태양에 따른 탄화규소 필터를 구성하는 세그먼트의 사시도 및 그 단면도이고, 도 4는 도 2에 따른 세그먼트를 다수 개 접합시켜 구성한 탄화규소 필터의 사시도 이다. 탄화규소 필터는 일반적으로 탄화규소 세그먼트(1)를 접합재(5)로 접합하고, 접합물의 외벽 면을 가공하여 제조된다. 탄화규소 세그먼트(1)에는 길이 방향으로 관통된 다수의 셀(2)이 형성되어 있고, 인접하고 있는 셀(2)은 다공성 칸막이 벽(3)으로 분리되어 있다. 또한 상기 셀(2)은 입 구 측(1a) 또는 출구 측(1b)이 교대로 밀봉재(4)에 의하여 밀봉되어 있다. 이에 따라 탄화규소 분진필터가 디젤 엔진용 분진필터 등에 사용될 경우, 셀(2)로 유입되는 가스(G)는 다공성 칸막이 벽(3)을 통과하여, 인접하고 있는 셀을 통하여 배출되고, 가스 내의 미립자는 다공성 칸막이 벽(3)에 포집된다. 다공성 칸막이 벽에 미립자가 과도하게 축적되면 필터는 압력 소실 및 엔진 출력저하가 초래될 우려가 있어, 포집 된 미립자는 일정시간마다 제거되는 재생과정을 거치게 된다. 이러한 재생과정에서 미립자의 포집량이 많은 부분은 작은 부분에 비하여 온도가 상승하게 되고, 이에 따른 열 응력으로 인하여 크랙 발생 및 파손 등의 문제가 발생할 우려가 있다. 그러나 본 발명의 탄화규소 필터는 제조과정 및 포집된 미립자를 제거하는 재생과정에서 전술한 바와 같이 세그먼트의 우수한 열적 특성으로 인해 우수한 열전도성 및 내열충격성을 가져 열 응력에 의한 크랙 발생 및 파손에 대한 저항성이 우수하다. 또한 탄화규소 세그먼트 표면 또는 접합재 내부에 산화물 반도체 입자를 추가로 포함하여 상기와 같은 필터의 열적 특성을 추가로 향상시킬 수 있다.

본 발명은 또한,

본 발명에 따른 조성물을 사용하여 탄화규소 세그먼트를 제조하는 제 1 단계; 제 1 단계에서 제조된 세그먼트를 접합하는 제 2 단계를 포함하는 탄화규소 필터의 제조방법에 관한 것이다.

본 발명의 제 1 단계는 본 발명에 따른 조성물을 사용하여 탄화규소 세그먼 트를 제조하는 단계이다.

구체적으로 탄화규소 세그먼트는 본 발명에 따른 조성물을 일정 형태로 성형한 후 소성하여 제조될 수 있으며, 이때 사용되는 조성물의 구성성분 및 함량은 전술한 바와 같다. 상기와 같은 조성물을 사용하여 세그먼트를 성형하는 방법은 특별히 한정되지 않고, 이 분야에서 알려진 통상의 수단을 제한 없이 채용할 수 있다. 예를 들면 본 발명의 조성물에 압출 공정 등을 거쳐 목적하는 형상을 성형할 수 있다. 본 발명의 제 1 단계에서는 상기와 같은 방법으로 성형된 성형물을 마이크로웨이브 및 열풍 등 통상의 수단으로 건조시키고, 소정 치수로 절단하여 소성과정을 수행할 수도 있다.

이와 같은 소성 과정으로 인해 유기 바인더 등은 제거되고, 탄화규소가 무기 바인더에 의하여 결합하게 된다. 이때 산화물 반도체 입자는 탄화규소의 표면 및/또는 바인더 내부에 분산, 분포하게 되고, 상기 상태를 도식적으로 표현하면 첨부한 도 1과 같다.

본 발명의 제 2 단계는 제 1 단계에서 제조된 세그먼트를 접합하는 단계이다. 탄화규소 세그먼트를 접합하는 방법은 특별히 제한되지 않고, 예를 들면 세그먼트의 외주 면에 접합재를 도포하고, 접합 및 건조시키는 방법을 들 수 있다. 사용되는 접합재는 특별히 제한되지 않고, 이 분야에서 알려진 통상의 접합재를 제한없이 사용할 수 있다. 이때 사용될 수 있는 접합재는 특별히 제한되지 않고, 실리카 솔 또는 알루미나 솔 등과 같이 이 분야에 알려진 통상의 접합재를 제한 없이 사용할 수 있다. 바람직하게는 상기 접합재에도 산화물 반도체 입자를 적절히 포함시킴으로써, 필터의 열적 특성을 추가적으로 향상시킬 수도 있다.

본 발명에 따른 탄화규소 필터의 제조방법에서는 또한

제 2 단계에서 제조된 접합물의 외벽 면을 가공하는 제 3 단계; 및 가공된 외벽 면을 외벽 마감재로 처리하는 제 4 단계를 추가로 포함할 수 있다.

상기 제 3 단계에서 세그먼트의 외벽 면을 가공하는 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면 연삭 공구를 사용하여 원형 또는 각형 등의 형태로 접합물의 외벽 면을 가공하는 방법을 사용할 수 있다.

본 발명의 제 4 단계는 제 3 단계에서 가공된 접합물의 외벽 면을 외벽마감재로 처리하는 단계이다. 즉, 제 3 단계에서 외벽 면 가공 시에 세그먼트의 셀이 오픈되는 경우가 있고, 이에 따라, 상기 외벽 면을 외벽마감재로 처리하는 단계가 필요하게 된다. 이때 외벽 면의 처리방법은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면 외벽 면에 외벽마감재를 도포 및 건조한 후에 외벽마감재의 특성에 따라 통상적으로 사용되는 방법으로 소성 등의 과정을 거쳐 수행할 수 있다.

이하, 실시예 및 비교예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하지만, 이는 발명의 구체적인 이해를 돕기 위한 것으로 본 발명의 범위가 하기 제시된 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

SiC 분말(평균 입자크기: 40㎛) 100 중량부, 무기바인더 5 중량부, 그래파이트 10 중량부, 유기바인더 30 중량부, 물 30 중량부, 및 ZnO 분말(평균 입자 크기: 0.1㎛) 1 중량부를 혼련기로 균일하게 혼련한 후 압출기에 투입하여, 가로 1.49606인치(38mm), 세로 1.49606인치(38mm), 길이 12인치의 200 cpsi의 압출세그먼트를 제조한 후, 마이크로웨이브건조, 열풍건조, 밀봉 및 소성 공정을 거쳐 세그먼트를 제조하였다.

실시예 2

산화물 반도체 입자로서 ZnO 분말(평균 입자 크기: 0.1㎛) 3 중량부를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 세그먼트를 제조하였다.

실시예 3

산화물 반도체 입자로서 ZnO 분말(평균 입자 크기: 0.1㎛) 7 중량부를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 세그먼트를 제조하였다.

실시예 4

산화물 반도체 입자로서 ZnO 대신 SnO₂ 분말 1 중량부를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 세그먼트를 제조하였다.

실시예 5

산화물 반도체 입자로 ZnO 대신 SnO₂ 분말 3 중량부를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 세그먼트를 제조하였다.

실시예 6

산화물 반도체 입자로 ZnO 대신 SnO₂ 분말 7 중량부를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 세그먼트를 제조하였다.

비교예

혼련물 제조 시에 산화물 반도체 입자를 사용하지 않은 것을 제외하고, 실시예 1과 동일한 방법으로 탄화규소 세그먼트를 제조하였다.

<평가>

열전도도는 길이 20mm 정도를 절단한 시편을 ULVAC GH-1 열전도도 측정장비를 이용하여 측정하였다. 실시예와 비교예에서 제조된 세그먼트의 열전도도 특성은 하기 표 1과 같다.

		실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	실시예 5	실시예 6	비교예
산화물 반도체 입자 (중량부)	ZnO	1	3	7	-	-	-	-
	SnO2	-	-	-	1	3	7	-
열전도도 (W/mK)		24	35	48	21	29	40	17

상기 표 1에 나타낸 바와 같이 본 발명의 실시예의 경우 산화물 반도체 입자(ZnO, SnO₂)가 탄화규소 간의 계면에서 열전달 통로를 형성하여 전체 세그먼트의 열전도도를 개선하는 것을 알 수 있었다.

도 1은 본 발명의 일 태양에 따른 탄화규소 세그먼트의 다공성 칸막이 벽의 구조를 도식적으로 나타내는 그림이다.

도 2는 본 발명의 일 태양에 따른 탄화규소 필터를 구성하는 탄화규소 세그먼트의 사시도이다.

도 3은 본 발명의 일 태양에 따른 탄화규소 필터를 구성하는 탄화규소 세그먼트의 단면도이다.

도 4는 본 발명의 일 태양에 따른 탄화규소 필터의 사시도이다.

도 5 에서 (a)는 본 발명의 실시예에 따른 탄화규소 필터의 열 전달량을 개략적으로 나타내는 그림이고, (b)는 비교예에 따른 탄화규소 필터의 열 전달량을 개략적으로 나타내는 그림이다.

<도면 부호의 설명>

1: 탄화규소 세그먼트 2: 셀

3: 다공성 칸막이 벽 4: 밀봉재

5: 접합재

Claims (12)

1. 탄화규소, 무기 바인더 및 상기 탄화규소 표면 또는 무기 바인더 내부에 분산된 산화물 반도체 입자를 포함하는 탄화규소 필터용 조성물.
2. 제 1 항에 있어서,

   탄화규소는 평균입경이 5 내지 200㎛인 것을 특징으로 하는 탄화규소 필터용 조성물.
3. 제 1 항에 있어서,

   무기 바인더는 탄화규소, 탄화규소 및 규소의 혼합물, 실리카, 알루미나, 실리카-알루미나, 알루미늄 실리케이트, 티탄산 알루미늄, 마그네시아, 점토 및 장석으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 탄화규소 필터용 조성물.
4. 제 1 항에 있어서,

   무기 바인더는 탄화규소 100 중량부에 대하여 1 내지 10 중량부의 양으로 포함되는 것을 특징으로 하는 탄화규소 필터용 조성물.
5. 제 1 항에 있어서,

   산화물 반도체 입자가 SnO₂, TiO₂, WO₃, CuO, ZnO, Fe₂O₃ 및 In₂O₃로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 탄화규소 필터용 조성물.
6. 제 1 항에 있어서,

   산화물 반도체 입자는 평균입경이 0.1 내지 10㎛인 것을 특징으로 하는 탄화규소 필터용 조성물.
7. 제 1 항에 있어서,

   산화물 반도체 입자는 탄화규소 100 중량부에 대하여 0.1 내지 10 중량부의 양으로 포함되는 것을 특징으로 하는 탄화규소 필터용 조성물.
8. 제 1 항에 있어서,

   유기 바인더 및 조공제로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 탄화규소 필터용 조성물.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 조성물을 포함하는 탄화규소 세그먼트가 접합재에 의해 일체화되어 있는 탄화규소 필터.
10. 제 9 항에 있어서,

    탄화규소 세그먼트의 표면 또는 접합재 내부에 분산된 산화물 반도체 입자를 추가로 포함하는 것 특징으로 하는 탄화규소 필터.
11. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 따른 조성물을 사용하여 탄화규소 세그먼트를 제조하는 제 1 단계; 및

    제 1 단계에서 제조된 세그먼트를 접합하는 제 2 단계를 포함하는 탄화규소 필터의 제조방법.
12. 제 11 항에 있어서,

    제 2 단계에서 제조된 접합물의 외벽면을 가공하는 제 3 단계; 및

    가공된 외벽면을 외벽 마감재로 처리하는 제 4 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 탄화규소 필터의 제조방법.

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