KR20140068890A - Ceramic composition - Google Patents
Ceramic composition Download PDFInfo
- Publication number
- KR20140068890A KR20140068890A KR1020147004658A KR20147004658A KR20140068890A KR 20140068890 A KR20140068890 A KR 20140068890A KR 1020147004658 A KR1020147004658 A KR 1020147004658A KR 20147004658 A KR20147004658 A KR 20147004658A KR 20140068890 A KR20140068890 A KR 20140068890A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- component
- ceramic
- porogen
- vol
- ceramic composition
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
- C04B38/06—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof by burning-out added substances by burning natural expanding materials or by sublimating or melting out added substances
- C04B38/063—Preparing or treating the raw materials individually or as batches
- C04B38/0635—Compounding ingredients
- C04B38/0645—Burnable, meltable, sublimable materials
- C04B38/067—Macromolecular compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
- C04B38/06—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof by burning-out added substances by burning natural expanding materials or by sublimating or melting out added substances
- C04B38/063—Preparing or treating the raw materials individually or as batches
- C04B38/0635—Compounding ingredients
- C04B38/0645—Burnable, meltable, sublimable materials
- C04B38/0675—Vegetable refuse; Cellulosic materials, e.g. wood chips, cork, peat, paper
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M4/8605—Porous electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M4/88—Processes of manufacture
- H01M4/8875—Methods for shaping the electrode into free-standing bodies, like sheets, films or grids, e.g. moulding, hot-pressing, casting without support, extrusion without support
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
- H01M4/90—Selection of catalytic material
- H01M4/9016—Oxides, hydroxides or oxygenated metallic salts
- H01M4/9025—Oxides specially used in fuel cell operating at high temperature, e.g. SOFC
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/00241—Physical properties of the materials not provided for elsewhere in C04B2111/00
- C04B2111/00267—Materials permeable to vapours or gases
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
- C04B2111/00474—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
- C04B2111/00853—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 in electrochemical cells or batteries, e.g. fuel cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
본 발명은 소성 성형 공정을 위한 세라믹 조성물에 관한 것으로, 상기 조성물은 적어도 하나의 세라믹 성분, 적어도 하나의 결합제 성분, 적어도 하나의 다공 형성제 성분 및 특히 적어도 하나의 분산제 성분을 포함하고, 상기 조성물은 다공 형성제 성분으로서 적어도 하나의 유기 화합물을 포함한다. 이러한 세라믹 조성물을 이용하여 양호한 기체 투과성을 갖는 기계적으로 매우 안정적인 세라믹 부품들이 제조될 수 있다. 또한, 본 발명은 소성 성형 공정을 이용하여 세라믹 부품(1), 특히 기체 투과성 전극을 제조하기 위한 본 발명에 따른 세라믹 조성물의 용도에 관한 것으로, 이 경우 소성 성형 공정은 특히, 압출 공정, 사출 성형 공정, 롤러 성형 공정 또는 플레이트 가압 공정으로 이루어진 그룹에서 선택된다. The present invention relates to a ceramic composition for a plastic forming process, said composition comprising at least one ceramic component, at least one binder component, at least one porogen component and in particular at least one dispersant component, And at least one organic compound as a porogen. By using such a ceramic composition, mechanically highly stable ceramic parts having good gas permeability can be produced. The present invention also relates to the use of the ceramic composition according to the invention for the production of a ceramic component 1, in particular a gas-permeable electrode, using a plastic forming process wherein the plastic forming process is, in particular, an extrusion process, A roller forming process, or a plate pressing process.
Description
본 발명은 세라믹 조성물 및 세라믹 조성물의 용도에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 특히, 소성 성형 공정에 의해 예컨대 전극과 같은 세라믹 부품을 제조하기 위한 세라믹 조성물에 관한 것이다. The present invention relates to the use of ceramic compositions and ceramic compositions. In addition, the present invention relates more particularly to a ceramic composition for producing ceramic parts such as electrodes by a plastic forming process.
예를 들어 기체 활성 고온 전극과 같은 전극의 제조를 위해 캐리어 재료가 바람직하고, 상기 캐리어 재료는 전극에 필요한 기계적인 안정성을 제공한다. 특히, 작동에 따른 기계적 응력을 흡수할 수 있도록 하기 위해 캐리어 재료의 가능한 높은 강도가 바람직한데, 그 이유는 그렇지 않으면 부품 손상이 나타날 수 있기 때문이다. 특히 기체 활성 전극에 사용 시 사용된 캐리어 재료의 경우에 기체에 대한 최소 투과성이 유용하고, 그에 따라 기체는 반응성 전극 면에서 반응할 수 있다. For example, a carrier material is preferred for the production of an electrode, such as a gas-activated high temperature electrode, and the carrier material provides the necessary mechanical stability to the electrode. In particular, the highest possible strength of the carrier material is desirable in order to be able to absorb the mechanical stresses due to the operation, since otherwise component damage may occur. Particularly in the case of carrier materials used in gas active electrodes, the minimum permeability to the gas is useful, so that the gas can react on the reactive electrode surface.
일반적으로 이러한 캐리어 재료를 위해 기본적으로 밀봉 소결되지 않으므로 기체 투과성을 갖는 세라믹 재료들이 사용된다. 그러나 밀봉 소결되지 않은 이러한 재료들은 대개 낮은 강도를 갖고, 이는 캐리어 기판을 포함하는 부품, 특히 전극의 신속한 기능 상실을 야기할 수 있다. Generally, ceramic materials having gas permeability are used because they are basically not sintered for these carrier materials. However, these materials that are not sinter-sintered usually have low strength, which can cause rapid loss of function of parts, especially electrodes, comprising the carrier substrate.
간행물 DE 100 31 123 A1호에는 연속 다공성 기판의 제조 방법이 개시되어 있고, 상기 방법에서 기판은 세라믹 슬러리 시스템(slurry system)의 테이프 캐스팅에 의해 제조된다. 또한, 다공도를 조정하기 위해 슬러리 시스템은 연소될 수 있는 스페이서, 즉 흑연 또는 탄소 섬유를 포함할 수 있다. 이 경우 사용되는 슬러리 시스템은 또한 이산화지르코늄 분말과 산화니켈 분말을 포함하고, 안정화된 이산화지르코늄 분말은 조립자와 미립자 분획이 혼합된 형태의 서로 떨어져 있는 바이모달 분포(bimodal distribution)를 갖는다. 이로 인해 소결 과정은 더 높은 개방 다공도가 얻어지도록 변경될 수 있다. Publication DE 100 31 123 A1 discloses a process for the production of continuous porous substrates in which a substrate is produced by tape casting of a ceramic slurry system. Also, to adjust the porosity, the slurry system may comprise a combustible spacer, i. E. Graphite or carbon fiber. The slurry system used in this case also includes zirconium dioxide powder and nickel oxide powder, and the stabilized zirconium dioxide powder has a bimodal distribution in which the granulator and the particulate fraction are mixed and separated from each other. As a result, the sintering process can be changed to obtain a higher open porosity.
본 발명의 과제는 기체 투과성을 가질 수 있도록 높은 다공도가 제공된 세라믹 부품을 제조하기 위한 세라믹 조성물을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a ceramic composition for producing a ceramic part provided with a high porosity so as to have gas permeability.
상기 과제는 청구항 제 1 항에 따른 세라믹 조성물에 의해 해결된다. The above problem is solved by the ceramic composition according to claim 1.
본 발명의 대상은 소성 성형 공정을 위한 세라믹 조성물에 관한 것으로, An object of the present invention relates to a ceramic composition for a plastic forming process,
- 적어도 하나의 세라믹 성분,At least one ceramic component,
- 적어도 하나의 결합제 성분,At least one binder component,
- 적어도 하나의 다공 형성제 성분 및,- at least one porogen former component,
- 특히 적어도 하나의 분산제 성분을 포함하고, 상기 조성물은 다공 형성제 성분으로서 적어도 하나의 유기 화합물을 포함한다.- in particular at least one dispersant component, said composition comprising at least one organic compound as a porogen component.
세라믹 조성물은 본 발명과 관련해서 특히 세라믹 바디 또는 부품을 형성하기 위해 가공될 수 있는 조성물일 수 있다. 특히 세라믹 조성물은 성형 공정에 의해 성형되고 더 높은 온도에서 연소 공정 시 소결되어 세라믹 바디를 형성할 수 있다. 따라서 세라믹 조성물은 예를 들어 세라믹 재료로서 사용될 수 있다. 세라믹 바디는 본 발명과 관련해서 특히 실질적으로 무기 및 비금속성 바디일 수 있다. The ceramic composition can be a composition that can be processed in particular to form a ceramic body or part in connection with the present invention. In particular, the ceramic composition can be formed by a molding process and sintered at a higher temperature in a combustion process to form a ceramic body. Thus, the ceramic composition can be used, for example, as a ceramic material. The ceramic body may in particular be a substantially inorganic and non-metallic body in the context of the present invention.
세라믹 조성물은 특히 적어도 하나의 세라믹 성분을 포함할 수 있다. 세라믹 성분은 따라서 특히 실제 세라믹 원료로서 사용될 수 있다. 세라믹 성분은 본 발명과 관련해서 특히 무기 및 비금속 성분으로 형성된 또는 이들을 포함하는 재료를 포함할 수 있다. 세라믹 재료들은 예를 들어 실리케이트계 재료, 금속 산화물과 같은 산화물, 질화물 또는 탄화물을 포함할 수 있다. 예를 들어 본 발명과 관련해서 사용될 수 있는 예시적인 세라믹 성분들은 예컨대 포스테라이트, 마그네슘 실리케이트 또는 이산화지르코늄을 포함한다. 이 경우 세라믹 조성물은 하나 또는 적절한 개수의 세라믹 성분들을 포함할 수 있다. The ceramic composition may in particular comprise at least one ceramic component. The ceramic component can thus be used particularly as a practical ceramic raw material. The ceramic component may comprise, inter alia, a material formed or consisting of inorganic and non-metallic components in connection with the present invention. The ceramic materials may include, for example, silicate-based materials, oxides such as metal oxides, nitrides or carbides. Exemplary ceramic components that may be used in connection with the present invention include, for example, forsterite, magnesium silicate or zirconium dioxide. In this case, the ceramic composition may comprise one or a suitable number of ceramic components.
본 발명에 따른 세라믹 조성물은 또한 적어도 하나의 결합제 성분을 포함한다. 결합제 성분은 세라믹 조성물에서 특히, 조성물에 포함된 성분들을 서로 결합하는데 사용된다. 세라믹 조성물에 하나의 결합제 성분만, 즉 결합제로서 사용되는 하나의 물질만이 제공될 수 있다. 또한, 결합제로서 사용되는 2개 이상의 상이한 물질들로 이루어진 적절한 혼합물이 제공될 수 있다. 예를 들어 세라믹 조성물은 하나 이상의 불수용성 및 추가로 또는 대안으로서 하나 이상의 수용성 결합제를 포함할 수 있다. 수용성 결합제 성분으로서 예를 들어 폴리에틸렌글리콜 또는 폴리비닐피롤리돈이 적합한 한편, 불수용성 결합제 성분으로서 예를 들어 폴리비닐부티랄, 폴리아미드 또는 폴리에틸렌이 적합하다. The ceramic composition according to the invention also comprises at least one binder component. The binder component is used in the ceramic composition, especially to bind the components contained in the composition together. Only one binder component may be provided in the ceramic composition, i. E. Only one material is used as the binder. In addition, suitable mixtures of two or more different materials used as binders may be provided. For example, the ceramic composition may include one or more water-insoluble and additionally or alternatively, one or more water-soluble binders. As the water-soluble binder component, for example, polyethylene glycol or polyvinylpyrrolidone is suitable, while as the water-insoluble binder component, for example, polyvinyl butyral, polyamide or polyethylene is suitable.
세라믹 조성물은 또한 적어도 하나의 다공 형성제 성분을 포함한다. 다공 형성제 성분은 특히 세라믹 조성물로 제조될 세라믹 부품 또는 바디에 적합한 그리고 바람직한 특히 규정된 다공도를 형성하기 위해 사용되는 재료일 수 있다. 이로 인해, 형성된 세라믹 바디의 소정 기체 투과성이 달성될 수 있고, 이는 예를 들어 기체 활성 전극으로서 사용에 또는 상기 전극의 캐리어 기판에 적합하다. 따라서 당업자는 다공도를 특히 개방된 개방 다공도로서 이해할 수 있다. 이로써 다공 형성제 성분은 바람직한 실시예에서 재료의 내부에만 존재하는 것이 아니라, 외부 영역에도 또는 외부면에 대한 경계면에도 존재한다. 또한, 다공 형성제 성분의 개별 구조들은 구조 내부에서 접촉할 수 있다. 이로 인해 바람직하게 다공 형성제 성분에 관통 채널이 제공될 수 있으므로, 추후 연소 시 관통 기체 채널이 생길 수 있다. 이를 달성하기 위해, 다공 형성제 성분은 특히 세라믹 화합물의 연소 과정 또는 소결 과정에서 세라믹 바디를 형성하기 위해 열 분해될 수 있거나 또는 기체 상태로 바뀌는 유기 화합물이다. 이 경우 세라믹 조성물에 단 하나의 다공 형성제 성분만이 제공될 수 있거나 또는 적절한 다수의 다공 형성제 성분이 제공될 수 있다. The ceramic composition also includes at least one porogen component. The porosity agent component may be a material that is suitable and particularly desirable for forming a particularly defined porosity for the ceramic part or body to be made, in particular, in the ceramic composition. This allows a given gas permeability of the formed ceramic body to be achieved, which is suitable, for example, for use as a gas active electrode or for a carrier substrate of the electrode. Thus, one of ordinary skill in the art can understand the porosity particularly as open open porosity. Thus, the porogen formulations are not present only in the interior of the material in the preferred embodiment, but also in the outer region or at the interface to the outer surface. Also, the individual structures of the porogen components can be contacted within the structure. This may preferably provide a through-channel to the porogen component, which may result in a through gas channel in subsequent combustion. To achieve this, the porogen components are organic compounds that can be thermally decomposed or converted to a gaseous state, in particular to form a ceramic body during the combustion process or sintering process of the ceramic compound. In this case, only one porogen component may be provided in the ceramic composition, or an appropriate number of porogen components may be provided.
유기 다공 형성제 성분 또는 유기 성분 자체란 본 발명과 관련해서 특히, 각각 분자 구조가 탄소, 수소 및 산소를 포함하거나 또는 이것으로 이루어질 수 있는 성분일 수 있다. 각각 분자 구조가 탄소, 수소 및 산소로 이루어진 성분에 ≥90%, 특히 ≥95%, 예를 들어 ≥99%가 상기 재료들로 이루어진 성분도 포함될 수 있다. 이 경우 예를 들어 < 10%, 특히 < 5%, 예를 들어 < 1%의 다른 물질이 예를 들어 분자 평면에 또는 질소 또는 황과 같은 불순물로서 유기 다공 형성제 성분에 존재할 수 있다. 이로 인해 다공 형성제 성분은 한편으로는 소결 과정에서 바람직하게는 확실하게 실질적으로 잔류물 없이 구조로부터 제거될 수 있으므로, 소정의 다공도가 생길 수 있다. 또한, 이러한 유기 다공 형성제 성분의 제공 시 특히 소결 과정에서 주어지는 조건에서 바람직하지 않거나 또는 심지어 독성의 화합물 또는 유해 성분, 예를 들어 유해한 황- 또는 질소 화합물의 형성이 현저히 감소하거나 또는 저지될 수 있다. The organic peroxygen builder component or the organic component itself may be a component, in particular in the context of the present invention, each of which may comprise or consist of carbon, hydrogen and oxygen. A constituent consisting of these materials may also be included in the constituent consisting of carbon, hydrogen and oxygen, respectively, with a molecular structure of ≥90%, in particular ≥95%, for example ≥99%. In this case, for example, <10%, especially <5%, for example <1%, of other substances may be present in the organic peroxygen formulations, for example in the molecular plane or as impurities such as nitrogen or sulfur. This can result in porosity, as the porogen component can be removed from the structure without the residue, preferably on the one hand in the sintering process, preferably reliably. In addition, the formation of undesirable or even toxic compounds or harmful components such as harmful sulfur- or nitrogen compounds can be significantly reduced or prevented in the provision of these organic porogen ingredients, especially under the conditions given in the sintering process .
따라서 당업자는 유기 재료에 기초한 다공 형성제 성분이 특히, 예를 들어 흑연 또는 탄소 섬유와 같은 탄소 재료에만 기초하는 다공 형성제 성분이 아니라는 것을 파악할 수 있다. 이러한 화합물들은 본 발명에 따라 유기 재료 또는 유기 다공 형성제 성분에 포함되지 않는다. Thus, one skilled in the art can appreciate that the porogen formulations based on organic materials are not, in particular, porogen formers based solely on carbon materials such as graphite or carbon fibers. These compounds are not included in the organic material or the organic porogen forming component according to the present invention.
또한, 본 발명에 따른 세라믹 조성물은 특히 분산제 성분을 포함할 수 있다. 분산제 성분은 본 발명과 관련해서 특히, 본 발명에 따른 세라믹 조성물을 균일화하거나 또는 특히 소성 성형 과정을 위한 충분한 혼화성을 형성하기 위해 사용될 수 있다. 따라서 분산제 성분을 첨가함으로써 해당하는 성형 공정의 특히 균일한 공정이 달성될 수 있고, 이로써 질적으로 특히 균일하고 따라서 특히 바람직한 세라믹 부품이 형성될 수 있다. 이는 특히 소성 성형 공정 시 사용에 특히 적합할 수 있다. 이 경우 본 발명과 관련해서 분산제 성분이 제공되지 않을 수 있거나 하나 또는 적절한 다수의 분산제 성분이 제공될 수 있다. 분산제 성분으로서 본 발명과 관련해서 특히 바람직하게 사용될 수 있는 적절한 물질은 예를 들어 올레산 또는 BASF사(루드비히스하펜 소재)의 상표명 EFKA 5207로 판매되는 하이드록실 작용기를 갖는 불포화 변성 카르복실산을 포함한다. 또한, 예를 들어 Uniqema Americas LLC(미국 델라웨어주 윌밍턴 소재)의 Brij72(폴리옥시에틸렌(2)스테아릴에테르)과 같이 상표명 Brij으로 판매되는 폴리알킬렌글리콜에테르가 적합하다. In addition, the ceramic composition according to the present invention may especially comprise a dispersant component. The dispersant component can be used in particular in connection with the present invention, in particular to homogenize the ceramic composition according to the invention or, in particular, to form sufficient miscibility for plastic forming processes. Thus, by adding the dispersant component a particularly uniform process of the corresponding shaping process can be achieved, whereby qualitatively particularly uniform and therefore particularly preferred ceramic parts can be formed. This may be particularly suitable for use in the plastic forming process. In which case no dispersant component may be provided in connection with the present invention, or one or more suitable dispersant components may be provided. Suitable materials which can be used particularly preferably in connection with the present invention as the dispersant component include, for example, oleic acid or an unsaturated carboxylic acid having a hydroxyl functionality sold under the trade name EFKA 5207 from BASF (Ludwigshafen) . Also suitable are polyalkylene glycol ethers, for example sold under the trade name Brij, such as Brij72 (polyoxyethylene (2) stearyl ether) from Uniqema Americas LLC (Wilmington, Del.).
소성 성형 공정은 본 발명과 관련해서 특히 유기 세라믹 화합물이 용융 단계에 의해 성형되는 공정일 수 있다. 본 발명에 따른 세라믹 조성물에 특히 적합한 소성 성형 공정은 예를 들어 압출 공정, 사출 성형 공정, 롤러 성형 공정 또는 플레이트 가압 공정을 포함할 수 있다. The plastic forming process may be a process in which, in particular, the organic ceramic compound is molded by the melting step in connection with the present invention. Particularly suitable plastic forming processes for the ceramic compositions according to the present invention may include, for example, extrusion processes, injection molding processes, roller forming processes or plate pressing processes.
본 발명에 따른 세라믹 조성물은 특히 바람직하게 특히 소성 성형 공정과 조합하여 고강도 세라믹 재료 또는 고강도 세라믹 부품을 형성하는데 적합하다. 이러한 부품은 여러 용도에 적합한 기체 투과성을 가질 수 있다. 상세하게는 유기 첨가물 또는 유기 다공 형성제 성분이 세라믹 조성물에 제공됨으로써 기체 투과성을 제공하는데 적합한 다공도를 갖는 세라믹 부품이 제조될 수 있다. 유기 다공 형성제 성분은 연소 후에 특히 소결 과정 중에 공동부들을 남기고, 상기 공동부들은 연소 또는 소결 과정 시에 또는 후에 다시 폐쇄되지 않는다. 다공 형성제 성분의 개별 구조들 및 세라믹 부품의 후속 제조 과정 중에 형성된 개별 공동부들이 접촉하면, 기체 투과성을 제공할 수 있는 개방 다공도가 주어질 수 있다. The ceramic composition according to the present invention is particularly preferably suitable for forming a high-strength ceramic material or a high-strength ceramic part, particularly in combination with a plastic forming process. Such components may have gas permeability suitable for a variety of applications. In particular, a ceramic component having porosity suitable for providing gas permeability can be produced by providing an organic additive or an organic porogen component in the ceramic composition. The organic porogen component leaves cavities after firing, especially during the sintering process, and the cavities are not closed again either during or after the burning or sintering process. If the individual structures of the porogen component and the individual cavities formed during the subsequent fabrication of the ceramic component are brought into contact, an open porosity that can provide gas permeability can be given.
또한, 본 발명에 따른 세라믹 조성물로 특히 소성 성형 공정을 이용해서 특히 간단하고 저렴하게 소정의 세라믹 부품들이 제조될 수 있다. In addition, certain ceramic parts can be manufactured particularly advantageously simply and inexpensively with the ceramic composition according to the present invention, especially using the plastic forming process.
실시예와 관련해서 조성물은 유기 화합물로서 적어도 하나의 중합체를 포함할 수 있다. 특히 유기 중합체는 다공 형성제 성분의 구조를 제공할 수 있고, 상기 구조는 세라믹 부품의 후속 제조 과정 중에 기체 투과성에 특히 적합한 공동부 및 다공도를 제공한다. 이 경우 중합체의 구조는 각각의 적용 분야에 대부분 양호하게 적응될 수 있거나 또는 사용될 중합체가 양호하게 선택될 수 있다. 이로 인해 이 실시예에서 기체 투과성의 특히 재현 가능한 결과가 달성될 수 있다. In the context of the examples, the composition may comprise at least one polymer as the organic compound. In particular, organic polymers can provide the structure of the porogen components, which provides cavities and porosity particularly suitable for gas permeability during subsequent manufacturing of ceramic components. In this case, the structure of the polymer can be suitably adapted to the most respective application field or the polymer to be used can be preferably selected. This results in particularly reproducible results of gas permeability in this embodiment.
다른 실시예와 관련해서 조성물은 다공 형성제 성분으로서 유기 화합물을 포함할 수 있고, 상기 화합물은 탄소와 산소, 탄소와 수소 또는 탄소, 산소 및 수소로 형성되거나 또는 이루어진다. 특히 이러한 다공 형성제 성분의 경우 놀랍게도, 상기 성분이 소성 성형 공정에 사용 시 특히 바람직한 다공 또는 공동부를 형성할 수 있어서, 예를 들어 성형된 세라믹 부품을 기체 활성 전극으로서 사용할 때 높은 기체 투과성이 가능해질 수 있음이 밝혀졌다. 세라믹 부품의 후속 제조 공정 중에, 특히 소결 과정 또는 연소 시 상기 성분은 세라믹 구조에서 제거될 수 있고, 이 경우 예를 들어 황 또는 질소 화합물, 특히 산화물과 같은 유해한 또는 독성의 화합물을 형성하지 않는다. 해당 물질이 존재한다는 것은 특히 분자 평면에, 즉 유기 화합물의 분자 구조에 존재하는 것을 의미할 수 있다. In another embodiment, the composition may comprise an organic compound as a porogen component and the compound is formed or consists of carbon and oxygen, carbon and hydrogen or carbon, oxygen and hydrogen. Particularly in the case of these porogen formulations, it is surprisingly possible that the components can form porous or cavities which are particularly preferred for use in plastic forming processes, for example to enable high gas permeability when using a molded ceramic component as the gas active electrode . During subsequent manufacturing processes of ceramic components, especially during sintering or combustion, these components can be removed from the ceramic structure and do not form, for example, harmful or toxic compounds such as sulfur or nitrogen compounds, especially oxides. The presence of the substance may in particular mean that it is present in the molecular plane, i.e. in the molecular structure of the organic compound.
다른 실시예와 관련해서 다공 형성제 성분은 ≤ 450℃, 특히 ≤ 300℃, 예를 들어 ≤ 200℃의 온도에서 분해될 수 있거나 또는 기상으로 바뀔 수 있다. 따라서 이 실시예에서 종래의 소결 과정 시 주어지는 온도에서 이미 세라믹 구조로부터 다공 형성제 성분의 제거가 이루어질 수 있다. 이 경우 온도는 최대로 달성될 온도보다 훨씬 낮은 온도에서 이미 다공 형성제 성분의 제거가 시작될 수 있을 정도로 낮을 수 있다. 이로 인해 특히 다공 형성제 성분이 세라믹 구조로부터 완전히 제거되는 것이 보장되고, 이로써 소정의 기체 투과성이 확실하게 나타날 수 있다. With respect to other embodiments, the porogen ingredients can be decomposed at temperatures of ≤ 450 캜, especially ≤ 300 ◦ C, for example ≤ 200 ◦ C, or can be converted to a gaseous state. Thus, in this embodiment, removal of the porogen component from the ceramic structure may already be achieved at a given temperature in the conventional sintering process. In this case, the temperature may be low enough to initiate removal of the porogen precursor component at a temperature much lower than the temperature to be achieved at maximum. This ensures, in particular, that the porogen components are completely removed from the ceramic structure, thereby ensuring a certain gas permeability.
다른 실시예와 관련해서 다공 형성제 성분은 수지, 특히 페놀수지, 탄수화물, 특히 셀룰로오스 및 전분, 및/또는 야자각(Coconut shell), 또는 상기 물질들의 임의의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택될 수 있다. 다공 형성제 성분으로서 이러한 재료들의 사용 시 여러 적용 분야에 적합한 특히 바람직한 기체 투과성이 달성될 수 있다. 또한, 이러한 재료들은 특히 바람직하게 가공될 수 있다. 상세하게는 세라믹 조성물의 매우 균일한 혼합은 분산제 성분의 첨가 없이도 이루어질 수 있고, 이로써 균일한 세라믹 부품이 제공될 수 있다. 또한, 이러한 재료들은 종래의 소결 과정 시 주어지는 온도에서도 문제없이 완전히 세라믹 구조로부터 제거될 수 있고, 이는 소정의 기체 투과성을 보장한다. 또한, 상기 재료들은 적절한 구조로 형성 또는 제공될 수 있다. With respect to other embodiments, the porogen ingredients may be selected from the group consisting of resins, especially phenolic resins, carbohydrates, especially cellulose and starch, and / or Coconut shells, or any mixture of these materials. Particularly favorable gas permeability suitable for various applications can be achieved in the use of these materials as porogen formers. In addition, these materials can be particularly preferably processed. In particular, a very uniform mixing of the ceramic composition can be achieved without the addition of a dispersant component, whereby a uniform ceramic component can be provided. In addition, these materials can be completely removed from the ceramic structure without problems even at a given temperature in the conventional sintering process, which ensures a certain gas permeability. In addition, the materials may be formed or provided with a suitable structure.
다른 실시예와 관련해서 조성물은 With respect to other embodiments,
- ≥ 17 Vol.-% 내지 ≤ 48 Vol.-%의 세라믹 성분 및/또는- ≥ 17 vol .-% to ≤ 48 vol .-% of the ceramic component and / or
- ≥ 28 Vol.-% 내지 ≤ 58 Vol.-%의 결합제 성분 및/또는- 28 vol .-% to 58 vol .-% binder component and / or
- ≥ 6 Vol.-% 내지 ≤ 37 Vol.-%의 다공 형성제 성분 및/또는 - > 6 vol .-% to > 37 vol .-% of porogen ingredients and / or
- 특히 ≥ 1 Vol.-% 내지 ≤ 7 Vol.-%의 분산제 성분을 포함하고, - in particular ≥ 1 vol .-% to ≤ 7 vol .-% of the dispersant component,
상기 양들을 합하면 특히 100 Vol.-%가 될 수 있다. The sum of these amounts can be in particular 100 Vol .-%.
이는 특히 바람직한 세라믹 조성물이고, 상기 조성물은 특히 소성 성형 공정과 관련해서 가공될 수 있다. 이러한 조성물에 의해 특히 바람직하게는 제조 시 균일한 세라믹 부품들이 제조될 수 있고, 상기 세라믹 부품들은 높은 기계적 안정성과 동시에 소정의 기체 투과성을 갖는다. This is a particularly preferred ceramic composition, which can be processed particularly in connection with the plastic forming process. Particularly preferably, such compositions can produce uniform ceramic parts during manufacture, and the ceramic parts have high gas permeability and high mechanical stability.
다른 실시예와 관련해서 조성물은 용매를 포함하지 않을 수 있다. 이로써 세라믹 조성물은 다른 성분을 첨가 및 제거하지 않고 원하는 대로 가공될 수 있다. 따라서 이 실시예에서는 재료 및 작업 단계가 절약될 수 있고, 이는 특히 세라믹 부품의 제조를 위한 세라믹 조성물의 사용을 특히 저렴하고 간단하게 만든다. 또한, 용매가 사용되지 않음으로써 환경이 보호된다. 본 발명과 관련해서 용매를 포함하지 않는 조성물은 특히, 예를 들어 테이프 캐스팅 공정 시 종래의 방식으로 용매로서 사용되는 성분을 포함하지 않는 것을 의미할 수 있다. 상세하게는 이 실시예에서, 특히 세라믹 조성물의 어떠한 가공 단계에도 조성물이 40℃보다 낮은 온도에서 액체 상태인 성분을 포함하지 않는 것을 의미할 수 있다. With respect to other embodiments, the composition may not comprise a solvent. Whereby the ceramic composition can be processed as desired without adding and removing other components. Thus, materials and working steps can be saved in this embodiment, which makes the use of ceramic compositions especially for the production of ceramic parts particularly inexpensive and simple. Also, the environment is protected by not using a solvent. A solvent-free composition in the context of the present invention may in particular mean that it does not contain components which are used, for example, as solvents in a conventional manner in a tape casting process. Specifically, in this embodiment, it may mean that the composition does not contain a component that is in a liquid state at a temperature lower than 40 ° C, especially at any stage of processing of the ceramic composition.
다른 실시예와 관련해서 다공 형성제 성분은 섬유 형태로 형성될 수 있다. 다공 형성제 성분 또는 다공 형성제 성분의 개별 구조들이 섬유 형태로 형성됨으로써 사용된 다공 형성제 성분의 체적 분율이 유사한 경우에 특히 예를 들어 구형 다공 형성제에 비해 개선된, 즉 더 높은 기체 투과성이 달성될 수 있다. 기본적으로 본 발명과 관련해서 구형 다공 형성제 성분도 가능하지만, 이 경우 달성될 개선된 기체 투과성으로 인해 섬유 형태의 다공 형성제가 바람직한 것이 배제되지 않는다. 구형 또는 섬유 형태의 다공 형성제 성분의 제공 여부와 무관하게, 다공 형성제 성분의 개별 구조들은 상이한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어 상기 구조들은 매끄러운, 울퉁불퉁한 또는 불규칙적인 표면을 가질 수 있다. 섬유 형태의 구조는 본 발명과 관련해서 특히 직경에 비해 긴 길이를 가질 수 있는, 즉 최대 치수로서 길이를 갖는 구조일 수 있다. 섬유 형태의 다공 형성제 성분은 쌀알 형태 또는 튜브 형태의 구조를 가질 수 있고, 물론 본 발명과 관련해서 상기 형태와 다른 형태도 가질 수 있다. With respect to other embodiments, the porogen component may be formed into a fibrous form. The individual structures of the porogen or porogen components are formed in the form of fibers, so that when the volume fraction of the components of the porogen used is comparable, it is particularly advantageous, for example in comparison with the spherical porogen, Can be achieved. Although basically the spherical porogen ingredients are also possible in the context of the present invention, the preferred gas porosity to be achieved in this case does not exclude the preference for the fibrous spheron porogen. Regardless of whether a spherical or fibrous type of porous forming agent is provided, the individual structures of the porous forming agent component can have different shapes. For example, the structures may have a smooth, rugged or irregular surface. The structure in the form of a fiber may be a structure having a length as long as the diameter, in other words, a maximum dimension, in the context of the present invention. The fiber form of the perforator composition may have a structure of a rice ball shape or a tubular shape and, of course, may have a shape different from the above-mentioned shape with respect to the present invention.
실시예에서 섬유가 ≤ 1:30, 특히 ≤1:15, 예를 들어 ≤ 1:10의 직경 대 길이 비를 갖는 경우, 및/또는 섬유가 ≤400 ㎛, 특히 ≤300 ㎛의 길이를 갖는 경우가 바람직할 수 있다. 특히 이러한 섬유의 경우에 다공 형성 구조들이 접촉하는 조성물들이 문제없이 제조될 수 있고, 이로써 다공을 통해 기체가 가능한 방해 없이 유동할 수 있는 다공도가 달성될 수 있다. 따라서 특히 바람직한 기체 투과성이 달성될 수 있다. In embodiments, if the fibers have a diameter to length ratio of ≤ 1:30, especially ≤ 1:15, such as ≤ 1:10, and / or if the fibers have a length of ≤ 400 μm, in particular ≤ 300 μm May be preferred. In particular, in the case of these fibers, compositions in which the porous forming structures are contacted can be produced without problems, whereby porosity can be achieved such that the gas can flow through the porous without interference. Therefore, a particularly preferable gas permeability can be achieved.
또한, 본 발명은 소성 성형 공정을 이용해서 세라믹 부품, 특히 기체 투과성 전극을 제조하기 위한 본 발명에 따른 세라믹 조성물의 용도에 관한 것이며, 이 경우 소성 성형 공정은 특히 압출 공정, 사출 성형 공정, 롤러 성형 공정 또는 플레이트 가압 공정으로 이루어진 그룹에서 선택될 수 있다. 특히 이러한 성형 공정에 의해 본 발명에 따른 조성물이 특히 바람직한 방식으로 간단하고 저렴하게 성형될 수 있다. 상세하게는 예를 들어 불활성 지지 방식의 연료 전지 또는 연료 전지의 전극을 위한 불활성 캐리어 기판이 제조될 수 있다. The present invention also relates to the use of the ceramic composition according to the invention for the production of ceramic parts, in particular gas-permeable electrodes, using a plastic forming process wherein the plastic forming process is in particular an extrusion process, an injection molding process, Process or plate pressing process. Particularly, by such a molding process, the composition according to the present invention can be molded simply and inexpensively in a particularly preferable manner. In detail, for example, an inert carrier type substrate for an electrode of a fuel cell or a fuel cell of an inactive support type can be manufactured.
본 발명에 따른 대상의 다른 장점 및 바람직한 실시예들은 도면에 도시되고 하기에서 설명된다. 도면은 설명하는 특징만을 포함하고, 본 발명을 어떠한 형태로든 제한하지 않는다.Other advantages and preferred embodiments of objects according to the present invention are shown in the drawings and described below. The drawings contain only the features described and do not limit the invention in any way.
도 1은 본 발명에 따른 세라믹 조성물의 실시예로부터 제조된 세라믹 부품의 개략적인 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 세라믹 조성물의 실시예로부터 제조된 세라믹 부품의 구형 다공 형성제 성분의 다공을 도시한 개략적인 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 세라믹 조성물의 실시예로부터 제조된 세라믹 부품의 섬유 형태의 다공 형성제 성분의 다공을 도시한 개략적인 단면도.1 is a schematic cross-sectional view of a ceramic part made from an embodiment of a ceramic composition according to the present invention.
2 is a schematic cross-sectional view showing the porosity of the spherical porogen component of the ceramic part produced from an embodiment of the ceramic composition according to the present invention.
3 is a schematic cross-sectional view showing the porosity of the porous-forming component in the form of fibers in the ceramic part produced from an embodiment of the ceramic composition according to the present invention.
도 1은 본 발명에 따른 세라믹 조성물의 실시예로부터 제조된 세라믹 부품(1)의 개략적인 단면도를 도시한다. 세라믹 부품(1)은 다수의 공동부 또는 다공들(3)이 배치된 세라믹 매트릭스 또는 기본 구조(2)를 포함한다. 도 1에 따른 다공들(3)은 튜브 형태의 구조를 갖는다. 1 shows a schematic cross-sectional view of a ceramic part 1 made from an embodiment of the ceramic composition according to the invention. The ceramic component 1 comprises a ceramic matrix or
세라믹 부품(1)은 소성 성형 공정을 이용해서 본 발명에 따른 세라믹 조성물로 제조될 수 있고, 이 경우 소성 성형 공정은 특히 압출 공정, 사출 성형 공정, 롤러 성형 공정 또는 플레이트 가압 공정으로 이루어진 그룹에서 선택될 수 있다. 이 경우 세라믹 부품(1)은 예를 들어 기체 투과성 전극 또는 상기 전극의 캐리어 기판일 수 있다. The ceramic component 1 can be produced with the ceramic composition according to the invention using a plastic forming process, wherein the plastic forming process is selected from the group consisting of an extrusion process, an injection molding process, a roller forming process or a plate pressing process . In this case, the ceramic component 1 may be, for example, a gas permeable electrode or a carrier substrate of the electrode.
특히 세라믹 부품(1)을 위한 출발 물질로서 본 발명에 따른 세라믹 조성물은 적어도 하나의 세라믹 성분, 적어도 하나의 결합제 성분, 다공 형성제 성분으로서 적어도 하나의 유기 화합물, 및 특히 적어도 하나의 분산제 성분을 포함한다. In particular, the ceramic composition according to the present invention as a starting material for the ceramic component 1 comprises at least one ceramic component, at least one binder component, at least one organic compound as a porogen component, and in particular at least one dispersant component do.
다공 형성제 성분은 유기 화합물로서 적어도 하나의 중합체를 포함할 수 있거나 또는 중합체일 수 있다. 실시예에서 조성물은 다공 형성제로서 유기 화합물을 포함할 수 있고, 상기 유기 화합물은 탄소와 산소, 탄소와 수소 또는 탄소, 산소 및 수소로 형성된다. 예를 들어 다공 형성제 성분은 수지, 특히 페놀수지, 탄수화물, 특히 셀룰로오스 및 전분, 및/또는 야자각, 또는 상기 물질들의 임의의 혼합물로 이루어진 그룹에서 선택될 수 있다. The porogen component may comprise at least one polymer as an organic compound or may be a polymer. In an embodiment, the composition may comprise an organic compound as a porogen, wherein the organic compound is formed of carbon and oxygen, carbon and hydrogen or carbon, oxygen and hydrogen. For example, the porogen ingredients may be selected from the group consisting of resins, especially phenolic resins, carbohydrates, especially cellulose and starch, and / or palm oil, or any mixture of these materials.
추후에 설명되는 바와 같이 다공 형성제 성분의 제거를 개선하기 위해, 다공 형성제 성분은 또한 ≤450 ℃, 특히 ≤300 ℃, 예를 들어 ≤200 ℃의 온도에서 분해되거나 또는 기상으로 바뀔 수 있다. To improve the removal of the porogen components as will be explained later, the porogen components can also be decomposed or converted to gaseous at a temperature of? 450 ° C, in particular? 300 ° C, for example? 200 ° C.
세라믹 조성물은 상세하게는 The ceramic composition in detail
- ≥ 17 Vol.-% 내지 ≤ 48 Vol.-%의 세라믹 성분 및/또는- ≥ 17 vol .-% to ≤ 48 vol .-% of the ceramic component and / or
- ≥ 28 Vol.-% 내지 ≤ 58 Vol.-%의 결합제 성분 및/또는- 28 vol .-% to 58 vol .-% binder component and / or
- ≥ 6 Vol.-% 내지 ≤ 37 Vol.-%의 다공 형성제 성분 및/또는 - > 6 vol .-% to > 37 vol .-% of porogen ingredients and / or
- 특히 ≥ 1 Vol.-% 내지 ≤ 7 Vol.-%의 분산제 성분을 포함할 수 있고, - in particular ≥ 1 vol .-% to ≤ 7 vol .-% of the dispersant component,
상기 양들을 합하면 100 Vol.-%가 될 수 있다. The sum of these amounts can be 100 Vol .-%.
세라믹 조성물의 전형적인 조성은 세라믹 성분으로서 세라믹 분말(32.4 Vol.-%), 다공 형성제 성분(21.6 Vol.-%), 결합제(43 Vol.-%, 이 경우 예를 들어 상이한 2개의 불수용성 결합제(각각 9.5 Vol.-%)와 수용성 결합제(24 Vol.-%)로 이루어진 혼합물이 제공될 수 있다) 및 분산제 성분(3 Vol.-%)을 포함할 수 있다. 세라믹 성분으로서 이산화지르코늄(ZrO2), 포스테라이트(마그네슘 실리케이트) 또는 이산화알루미늄(Al2O3)이 사용될 수 있다. 결합제로서 폴리비닐부티랄(PVB), 폴리에틸렌글리콜(PEG) 또는 폴리아크릴레이트가 사용될 수 있다. 다공 형성제로서 예를 들어 페놀수지 섬유가 적합하고, 분산제로서 올레산 또는 BASF사(루드비히스하펜 소재)의 상표명 EFKA 5207으로 판매되는 하이드록실 작용기를 갖는 불포화 변성 카르복실산이 적합하다. 또한, 예를 들어 Uniqema Americas LLC(미국 델라웨어주 윌밍턴 소재)의 Brij72(폴리옥시에틸렌(2)스테아릴에테르)와 같이 상표명 Brij으로 판매되는 폴리알킬렌글리콜에테르가 적합하다. Typical compositions of the ceramic composition are ceramic powder (32.4 vol .-%), porogen constituent (21.6 vol .-%), binder (43 vol .-%, in this case two different water- (9.5 Vol .-% each) and a water-soluble binder (24 vol .-%) and a dispersant component (3 Vol .-%). Zirconium dioxide (ZrO 2 ), forsterite (magnesium silicate) or aluminum dioxide (Al 2 O 3 ) may be used as the ceramic component. As the binder, polyvinyl butyral (PVB), polyethylene glycol (PEG) or polyacrylate may be used. As the porogen, for example, phenolic resin fibers are suitable, and unsaturated modified carboxylic acids having hydroxyl functional groups sold by oleic acid or BASF (Ludwigshafen) under the trade name EFKA 5207 are suitable as dispersing agents. Also suitable are polyalkylene glycol ethers sold under the tradename Brij, for example, Brij72 (polyoxyethylene (2) stearyl ether) from Uniqema Americas LLC of Wilmington, Del.
전술한 내용으로부터 세라믹 조성물에 용매가 전혀 제공되지 않을 수 있는 것, 즉 용매를 포함하지 않을 수 있는 것을 알 수 있다. From the foregoing it can be seen that no solvent may be present in the ceramic composition, i. E. It may not contain a solvent.
본 발명에 따른 세라믹 조성물은 예를 들어 먼저 적절한 소성 성형 공정에 의해, 예를 들어 사출 성형 공정 또는 압출 공정에 의해 성형될 수 있다. 후속해서 얻어진 블랭크로부터 예를 들어 가열 작용 또는 용매에 의해 결합제가 제거될 수 있다. 이어서, 결합제 제거된 블랭크는 소결될 수 있고, 이 경우 다공 형성제 성분은 연소에 의해 세라믹 구조로부터 제거된다. 이로 인해 다공(3) 또는 공동부를 포함하는 도 1에 도시된 기본 구조(2)가 형성될 수 있다. The ceramic composition according to the present invention can be molded, for example, first by an appropriate plastic forming process, for example, by an injection molding process or an extrusion process. The binder may be removed from the subsequently obtained blank, for example, by a heating action or by a solvent. The binder removed blanks can then be sintered, in which case the porogen component is removed from the ceramic structure by combustion. Whereby the
전형적인 조성은 다음을 포함할 수 있다:Typical compositions may include:
세라믹 : ZrO2 32.4 Vol%Ceramic: ZrO 2 32.4 Vol%
결합제: PVB(불수용성) 8.7 Vol%Binder: PVB (water-insoluble) 8.7 Vol%
폴리아크릴레이트(불수용성) 9.0 Vol% Polyacrylate (water-insoluble) 9.0 Vol%
PEG(수용성) 24.0 Vol% PEG (water-soluble) 24.0 Vol%
다공 형성제 : 페놀수지 섬유 21.6 Vol%Porosity agent: phenolic resin fiber 21.6 Vol%
분산제 : 올레산 2.2 Vol%Dispersant: oleic acid 2.2 Vol%
EFKA5207 2.1 Vol% EFKA5207 2.1 Vol%
상이한 다공 형성제 성분을 사용하여 전술한 조성물에 의해 달성된 기체 투과성은 표 1에 제시된다. The gas permeabilities achieved with the above compositions using different porogen ingredients are presented in Table 1.
표 1에 따라 1번 내지 3번은 섬유 형태의 다공 형성제 성분을 나타내는 한편, 4번 및 5번은 구형 다공 형성제 성분을 나타낸다. 특히 양호한 값들은 매끄러운, 구조적으로 균일한, 합성 페놀수지 섬유에 의해 달성될 수 있다. 섬유 형태의 다공 형성제 성분, 특히 페놀 수지는 소성 성형 공정, 압출 또는 사출 성형을 이용하여 8.0E-10 ㎠ 까지의 매우 높은 기체 투과성을 제공할 수 있는 것을 알 수 있다. 그러나 구형 다공 형성제 성분, 예를 들어 전분 또는 야자각으로도 1.1-10 ㎠ 또는 6.0E-11 ㎠의 양호한 기체 투과성이 달성될 수 있다. In Table 1, numbers 1 to 3 indicate the fiber form of the porous formers, while numbers 4 and 5 represent the spherical pore formers. Particularly good values can be achieved by a smooth, structurally uniform, synthetic phenolic resin fiber. It can be seen that the fibrous form of the porogen components, especially the phenolic resin, can provide very high gas permeability up to 8.0E-10 cm < 2 > using plastic forming processes, extrusion or injection molding. However, good gas permeability of 1.1-10 cm2 or 6.0E-11 cm2 can also be achieved with spherical porogen ingredients, such as starch or palm oil.
제공된 가수 투과성은 도 2 및 도 3에 도시된다. 도 2 및 도 3에는 특히 세라믹 기본 구조(2)에 배치된, 세라믹 부품(1) 내의 다공들(3)이 도시된다. 도 2는 구형 다공 형성제 성분에 의해 형성된 다공(3) 또는 공동부를 도시하는 한편, 도 3에는 섬유 형태의 다공 형성제 성분에 의해 형성된 다공(3) 또는 공동부가 도시된다. The provided water permeability is shown in Figs. 2 and 3. Fig. Figures 2 and 3 show, in particular, the
총 다공도 외에, 세라믹 부품(1)을 관류하기 위해 기체가 다수의 작은 병목부를 통해 유동해야 하는지 여부가 오히려 기체 투과성에 결정적일 수 있음을 알 수 있다. 이러한 병목부는 특히 다공 형성제 성분 또는 그 개별 구조들의 이전 접촉점들일 수 있다. 이러한 접촉점들은 따라서 특히 구형 다공 형성제에 존재하는 한편, 섬유 형태의 다공 형성제 성분으로부터 형성되는 튜브형 공동부는 기체 흐름에 훨씬 적은 영향을 미치는 병목부 없는 구조적으로 넓은 영역을 포함한다. In addition to the total porosity, it can be seen that whether the gas has to flow through a number of small bottlenecks to flow through the ceramic part 1 can be rather crucial to the gas permeability. These bottlenecks may in particular be the pore former components or previous contact points of their individual structures. These contact points are thus particularly present in spherical porosity agents, while the tubular cavities formed from the fibrous porous builder components comprise a structurally broad area without bottlenecks which has a much lesser influence on the gas flow.
따라서, 도 2는 구형 다공 형성제 성분에 의해 형성된 다공(3)을 가진 세라믹 부품(1)을 통과하는 기체 분자의 경로를 화살표 4로 도시한다. 도 2에서 기체 분자는 다수의 작은 포트를 통해 유동하고, 상기 포트는 구형 다공 형성제 성분의 이전의 접촉점들에 의해 형성된다. 2 shows the path of the gas molecules passing through the ceramic part 1 having the
상응하게 도 3은 섬유 형태의 다공 형성제 성분에 의해 형성된 다공(3)을 가진 세라믹 부품(1)을 통과하는 기체 분자의 경로를 화살표(5)로 도시한다. 도 3에서 기체 분자는 긴 거리도 더 큰 저항 없이 섬유 형태의 다공 형성제 성분에 의해 형성된 튜브 형태의 다공(3)을 통해 유동할 수 있다. Correspondingly, FIG. 3 shows the path of the gas molecules passing through the ceramic part 1 with the
또한, 주어진 기체 관류 거리에 대해 섬유 형태의 다공 형성제의 사용시보다 더 많은 양의 구형 다공 형성제가 필요한 경향이 있음이 밝혀졌다. 따라서 섬유 형태의 다공 형성제의 사용시 재료가 절약될 수 있고, 이는 섬유 형태의 다공 형성제의 다른 장점을 제공한다. It has also been found that a greater amount of spherical porogen is required than for the use of a fibrous form of porogen for a given gas perfusion distance. Thus, the use of fibrous porous formers can save material, which provides another advantage of fiber form porous formers.
1 세라믹 부품
2 기본 구조
3 다공1 Ceramic parts
2 Basic structure
3 Porous
Claims (10)
- 적어도 하나의 세라믹 성분,
- 적어도 하나의 결합제 성분,
- 적어도 하나의 다공 형성제 성분 및
- 특히 적어도 하나의 분산제 성분을 포함하고, 상기 조성물은 다공 형성제 성분으로서 적어도 하나의 유기 화합물을 포함하는, 세라믹 조성물. A ceramic composition for a plastic forming process,
At least one ceramic component,
At least one binder component,
At least one porogen former component and
- in particular at least one dispersant component, said composition comprising at least one organic compound as a porogen component.
- ≥ 17 Vol.-% 내지 ≤ 48 Vol.-%의 세라믹 성분 및/또는
- ≥ 28 Vol.-% 내지 ≤ 58 Vol.-%의 결합제 성분 및/또는
- ≥ 6 Vol.-% 내지 ≤ 37 Vol.-%의 다공 형성제 성분 및/또는
- 특히 ≥ 1 Vol.-% 내지 ≤ 7 Vol.-%의 분산제 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 조성물.6. The composition according to any one of claims 1 to 5,
- ≥ 17 vol .-% to ≤ 48 vol .-% of the ceramic component and / or
- 28 vol .-% to 58 vol .-% binder component and / or
- > 6 vol .-% to > 37 vol .-% of porogen ingredients and / or
- < / RTI > especially > 1 vol .-% to 7 vol .-% of a dispersant component.
A process for producing a ceramic component (1), particularly a gas-permeable electrode, using a plastic forming process selected from the group consisting of an extrusion process, an injection molding process, a roller forming process or a plate pressing process, Use of a ceramic composition according to one of the preceding claims.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102011081536A DE102011081536A1 (en) | 2011-08-25 | 2011-08-25 | Ceramic composition |
| DE102011081536.8 | 2011-08-25 | ||
| PCT/EP2012/065879 WO2013026742A1 (en) | 2011-08-25 | 2012-08-14 | Ceramic composition |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20140068890A true KR20140068890A (en) | 2014-06-09 |
| KR101945691B1 KR101945691B1 (en) | 2019-02-11 |
Family
ID=46724393
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020147004658A KR101945691B1 (en) | 2011-08-25 | 2012-08-14 | Ceramic composition |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP2748120A1 (en) |
| JP (1) | JP6238896B2 (en) |
| KR (1) | KR101945691B1 (en) |
| DE (1) | DE102011081536A1 (en) |
| WO (1) | WO2013026742A1 (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102013203039A1 (en) * | 2013-02-25 | 2014-08-28 | Robert Bosch Gmbh | Tubular solid oxide cell |
| JP2014227324A (en) * | 2013-05-23 | 2014-12-08 | 宮川化成工業株式会社 | Porous ceramics sintered body and method for producing the same |
| KR20230118728A (en) * | 2022-02-04 | 2023-08-14 | 주식회사 이엠텍 | Preparing method of porous ceramic made of magnesium silicate |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02290642A (en) * | 1989-04-27 | 1990-11-30 | Showa Denko Kk | Manufacture of ceramic core |
| DE4143549C2 (en) * | 1990-03-12 | 1998-12-10 | Ngk Insulators Ltd | Prodn. of electrochemical element |
| US5019263A (en) * | 1990-06-05 | 1991-05-28 | Mobil Oil Corp. | Membrane composed of a pure molecular sieve |
| NL9201204A (en) * | 1992-07-06 | 1994-02-01 | Stichting Tech Wetenschapp | MEMBRANE. |
| US7049259B1 (en) * | 1993-04-23 | 2006-05-23 | Exxonmobil Research And Engineering Company | Molecular sieve layers and processes for their manufacture |
| EP0781735B1 (en) * | 1995-12-28 | 2000-04-19 | Ngk Insulators, Ltd. | Extrudable lanthanum manganite paste, extruded lanthanum manganite body and method of manufacturing porous sintered lanthanum manganite body |
| DE19820832A1 (en) * | 1998-05-09 | 1999-10-21 | Daimler Chrysler Ag | Production of a solid body used, e.g., as brake disk |
| DE10031123B4 (en) | 2000-06-30 | 2005-06-23 | Forschungszentrum Jülich GmbH | Process for producing planar anode substrates for high temperature fuel cells |
| JP4669925B2 (en) * | 2004-03-17 | 2011-04-13 | 国立大学法人東京工業大学 | Method for producing ceramic porous body having through hole |
| JP2006102631A (en) * | 2004-10-05 | 2006-04-20 | Asahi Glass Co Ltd | Method for manufacturing silicon nitride filter |
| EP1785408A1 (en) * | 2005-11-15 | 2007-05-16 | L'AIR LIQUIDE, Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude | Process of manufacturing porous ceramic supports having a controlled microstructure |
| US7959704B2 (en) * | 2005-11-16 | 2011-06-14 | Geo2 Technologies, Inc. | Fibrous aluminum titanate substrates and methods of forming the same |
| DE102007042217B4 (en) * | 2007-09-05 | 2019-10-10 | Robert Bosch Gmbh | Process for the preparation of porous ceramics, the ceramics thus produced and their use |
| WO2010077874A2 (en) * | 2008-12-17 | 2010-07-08 | Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. | Electrode gas channel supports and methods for forming internal channels |
-
2011
- 2011-08-25 DE DE102011081536A patent/DE102011081536A1/en not_active Ceased
-
2012
- 2012-08-14 WO PCT/EP2012/065879 patent/WO2013026742A1/en active Application Filing
- 2012-08-14 EP EP12750580.8A patent/EP2748120A1/en not_active Withdrawn
- 2012-08-14 KR KR1020147004658A patent/KR101945691B1/en active IP Right Grant
- 2012-08-14 JP JP2014526448A patent/JP6238896B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP6238896B2 (en) | 2017-11-29 |
| WO2013026742A1 (en) | 2013-02-28 |
| KR101945691B1 (en) | 2019-02-11 |
| EP2748120A1 (en) | 2014-07-02 |
| JP2014529567A (en) | 2014-11-13 |
| DE102011081536A1 (en) | 2013-02-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110922204B (en) | Preparation method of low-temperature sintered alumina ceramic membrane | |
| US6573208B1 (en) | Homogeneous bulky porous ceramic material | |
| CN105233706A (en) | Oxidized graphene metal/metallic oxide nanoparticle modified hollow fiber ultrafiltration membrane, and preparation method thereof | |
| JP5825598B2 (en) | Metal porous body and method for producing metal porous body. | |
| US6593261B2 (en) | Silicon nitride porous body and its production process | |
| RU2008139983A (en) | CATALYST AND HYDROCLEANING METHOD | |
| KR101945691B1 (en) | Ceramic composition | |
| CN102247764A (en) | Carbon/graphite/porous matrix composite membrane and preparation method and application thereof | |
| US20230044409A1 (en) | Fe-al-based metal porous membrane and preparation method thereof | |
| WO2009118862A1 (en) | Process for producing honeycomb structure | |
| CN110743626B (en) | Method for 3D printing of porous catalytic device and porous catalytic device | |
| CN108440008B (en) | High-porosity ceramic filter material and preparation method thereof | |
| JPWO2011122059A1 (en) | Carbon film structure and manufacturing method thereof | |
| CN112430123A (en) | Narrow-pore-diameter-distribution large-size cordierite gasoline particle filter and preparation method thereof | |
| JP4986259B2 (en) | Mixed raw material for the production of porous metal sintered bodies with high foaming speed | |
| JP2004026954A (en) | Method of manufacturing porous material and porous material | |
| CN105032198A (en) | Porous nickel flat sheet membrane preparation method and porous nickel flat sheet membrane prepared by using same | |
| EP1502641B1 (en) | Silicon nitride honeycomb filter and method for its production | |
| CN106268334A (en) | A kind of ceramic separation film element and preparation method thereof | |
| JP2009256175A (en) | Method for producing honeycomb structure | |
| CN109415274B (en) | Honeycomb structure and method for manufacturing honeycomb structure | |
| CN110885237A (en) | Preparation method of low-temperature sintered alumina ceramic support | |
| Huh et al. | Fabrication of hierarchically porous silicon carbonitride monolith using branched polysilazane and freeze casting method without crosslinking step: Effect of polymer additive to aligned macropore structure | |
| JP2008246451A (en) | Oxygen separating membrane element | |
| JP4844890B2 (en) | Mixed raw material for the production of porous ceramics sintered bodies with high foaming speed |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |