KR20240026114A - 에어로졸 발생장치용 고강도 세라믹 코어쉘 구조체의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
실시예는 에어로졸 발생장치용 고강도 세라믹 코어쉘 구조체의 제조 방법에 관한 것이다.
실시예는 금속 이온과 결합된 실리케이트 분말과 저온 소성용 글래스 분말을 혼합하는 제1 단계; 혼합 분말에 고분자 폴리머 및 분산제를 첨가하고 세라믹 과립을 제조하는 제2 단계; 세라믹 과립을 가압 성형하는 제3 단계; 및 성형체를 소결하는 제4 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생장치용 고강도 세라믹 코어쉘 구조체의 제조 방법을 제공한다.
실시예는 금속 이온과 결합된 실리케이트 분말과 저온 소성용 글래스 분말을 혼합하는 제1 단계; 혼합 분말에 고분자 폴리머 및 분산제를 첨가하고 세라믹 과립을 제조하는 제2 단계; 세라믹 과립을 가압 성형하는 제3 단계; 및 성형체를 소결하는 제4 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생장치용 고강도 세라믹 코어쉘 구조체의 제조 방법을 제공한다.
Description
실시예는 에어로졸 발생장치용 고강도 세라믹 코어쉘 구조체의 제조 방법에 관한 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 에어로졸 발생장치의 기화부를 상부에서 바라본 도면, 도 2는 종래 기술에 따른 에어로졸 발생장치의 기화부를 하부에서 바라본 도면이다.
에어로졸 발생장치는 심지와 코일 조립체를 기화부로 채용할 경우 심지와 코일의 열전달 속도 차이로 인하여 액상과 심지의 국부적인 탄화를 방지할 수 있도록 발생할 가능성이 있다. 도 1 및 도 2에 도시된 에어로졸 발생장치의 기화부는 이러한 문제를 개선하기 위해 개발된 것으로, 본 발명의 제1 실시예에 따른 미세입자 발생장치의 기화부는, 액상을 흡수하여 담지하는 다공성 세라믹(10)과 다공성 세라믹(10)의 하면에 부착되어 액상을 가열하여 기화시키는 발열체(16)을 포함한다. 다공성 세라믹(10)의 표면에 부착된 발열체(10)에는 발열체(16)로 전류를 인가하는 전원선(14)이 연결될 수 있다.
다공성 세라믹(10)은 중앙에 액상이 담길 수 있는 저수조 역할을 하는 요홈(12)을 포함하고 있다. 액상이 담길 수 있는 저수조를 구비함으로써, 다공성 세라믹(10)의 기공 내로 좀 더 안정적으로 액상을 지속적으로 공급할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 다공성 세라믹(10)은, 액상의 이동은 느리게 이루어지며, 고온에서 에어로졸의 이동은 원활한 형태로, 다공성 세라믹(10)의 각 기공들은 연결되어 에어로졸이 지나갈 수 있는 기로를 형성할 수 있다.
그러나 다공성 세라믹(10)으로 에어로졸 발생장치의 기화부를 제조할 경우, 세라믹 자체의 높은 취성으로 인해 쉽게 깨질 수 있다는 단점이 있었다. 따라서 다공성 세라믹의 강도를 개선할 수 있는 기술의 개발이 요구된다.
실시예는 에어로졸 발생장치용 고강도 세라믹 코어쉘 구조체의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
실시예는 금속 이온과 결합된 실리케이트 분말과 저온 소성용 글래스 분말을 혼합하는 제1 단계; 혼합 분말에 고분자 폴리머 및 분산제를 첨가하고 세라믹 과립을 제조하는 제2 단계; 세라믹 과립을 가압 성형하는 제3 단계; 및 성형체를 소결하는 제4 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생장치용 고강도 세라믹 코어쉘 구조체의 제조 방법을 제공한다.
실시예의 다른 일 태양으로서, 실리케이트 분말은 Mg, Al, Zr, Li, Ba, MgAl, Na 및 Ca 중에서 선택된 하나 이상의 금속 이온을 포함하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생장치용 고강도 세라믹 코어쉘 구조체의 제조 방법을 제공한다.
실시예의 다른 일 태양으로서, 금속 이온과 결합된 실리케이트 분말은 BET법으로 측정된 비표면적이 20 내지 500m2/g인 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생장치용 고강도 세라믹 코어쉘 구조체의 제조 방법을 제공한다.
실시예의 다른 일 태양으로서, 금속 이온과 결합된 실리케이트 분말의 평균 입경은 5 ~ 500㎛인 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생장치용 고강도 세라믹 코어쉘 구조체의 제조 방법을 제공한다.
실시예의 다른 일 태양으로서, 저온 소성용 글래스 분말은 아몰포스 글래스 분말 및 저온 소성용 세라믹 분말(Bi2O3, Sb2O5, B2O3와 같은 ) 중 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생장치용 고강도 세라믹 코어쉘 구조체의 제조 방법을 제공한다.
실시예의 다른 일 태양으로서, 저온 소성용 글래스 분말은, 판상형, 파이버형, 다각형 중 어느 한 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생장치용 고강도 세라믹 코어쉘 구조체의 제조 방법을 제공한다.
실시예의 다른 일 태양으로서, 저온 소성용 글래스 분말은 600∼1200℃의 적정 소성 온도 범위를 가지는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생장치용 고강도 세라믹 코어쉘 구조체의 제조 방법을 제공한다.
실시예의 다른 일 태양으로서, 저온 소성용 글래스 분말의 평균 입경은 0.5∼50㎛인 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생장치용 고강도 세라믹 코어쉘 구조체의 제조 방법을 제공한다.
실시예의 다른 일 태양으로서, 저온 소성용 글래스 분말은 금속 이온과 결합된 실리케이트 분말 대비 1중량부 내지 500중량부 혼합되는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생장치용 고강도 세라믹 코어쉘 구조체의 제조 방법을 제공한다.
실시예의 다른 일 태양으로서, 제2 단계에서 첨가되는 고분자 폴리머는, 폴리비닐알콜, 폴리비닐 아세테이트, 폴리에틸렌, 폴리비닐부티렌, 폴리프로필렌, 폴리염화비닐, 폴리 아크릴, 폴리 아크릴 아미드, 구아 검, 젤라틴 및 천연고무 중에서 선택된 하나 이상의 물질인 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생장치용 고강도 세라믹 코어쉘 구조체의 제조 방법을 제공한다.
실시예의 다른 일 태양으로서, 제2 단계에서 첨가되는 분산제는 습윤성 분산제인 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생장치용 고강도 세라믹 코어쉘 구조체의 제조 방법을 제공한다.
실시예의 다른 일 태양으로서, 제2 단계에서 제조되는 세라믹 과립의 평균 입경은 50∼1000㎛인 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생장치용 고강도 세라믹 코어쉘 구조체의 제조 방법을 제공한다.
실시예의 다른 일 태양으로서, 제4단계의 소결은 600∼1200℃ 온도 범위에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생장치용 고강도 세라믹 코어쉘 구조체의 제조 방법을 제공한다.
실시예의 다른 일 태양으로서, 제4단계의 소결 과정에서, 저온 소성용 글래스 분말의 표면 용융 및 넥킹 현상에 의해 세라믹 코어쉘 구조가 형성되는 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생장치용 고강도 세라믹 코어쉘 구조체의 제조 방법을 제공한다.
실시예가 제공하는 에어로졸 발생장치용 고강도 세라믹 코어쉘 구조체의 제조 방법을 통해 제조된 에어로졸 발생장치용 세라믹 히터는, 코어쉘 구조를 가져 고강도를 가진다는 장점이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 에어로졸 발생장치의 기화부를 상부에서 바라본 도면,
도 2는 종래 기술에 따른 에어로졸 발생장치의 기화부를 하부에서 바라본 도면,
도 3은 실시예에 따른 에어로졸 발생장치용 고강도 세라믹 코어쉘 구조체의 제조 방법의 플로우 차트,
도 4는 실시예에 따른 에어로졸 발생장치용 고강도 세라믹 코어쉘 구조체의 제조 방법에 따라 제조된 세라믹 코어쉘 구조체의 개략도,
도 5는 실시예에 따른 에어로졸 발생장치용 고강도 세라믹 코어쉘 구조체의 제조 방법에 따라 제조된 세라믹 코어쉘 구조체의 주사현미경 사진.
도 2는 종래 기술에 따른 에어로졸 발생장치의 기화부를 하부에서 바라본 도면,
도 3은 실시예에 따른 에어로졸 발생장치용 고강도 세라믹 코어쉘 구조체의 제조 방법의 플로우 차트,
도 4는 실시예에 따른 에어로졸 발생장치용 고강도 세라믹 코어쉘 구조체의 제조 방법에 따라 제조된 세라믹 코어쉘 구조체의 개략도,
도 5는 실시예에 따른 에어로졸 발생장치용 고강도 세라믹 코어쉘 구조체의 제조 방법에 따라 제조된 세라믹 코어쉘 구조체의 주사현미경 사진.
이하, 도면을 참조하여 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
도 3은 실시예에 따른 에어로졸 발생장치용 고강도 세라믹 코어쉘 구조체의 제조 방법의 플로우 차트, 도 4는 실시예에 따른 에어로졸 발생장치용 고강도 세라믹 코어쉘 구조체의 제조 방법에 따라 제조된 세라믹 코어쉘 구조체의 개략도, 도 5는 실시예에 따른 에어로졸 발생장치용 고강도 세라믹 코어쉘 구조체의 제조 방법에 따라 제조된 세라믹 코어쉘 구조체의 주사현미경 사진이다.
실시예에 따른 에어로졸 발생장치용 고강도 세라믹 코어쉘 구조체의 제조 방법은 금속 이온과 결합된 실리케이트 분말과 저온 소성용 글래스 분말을 혼합하는 제1 단계(S1), 혼합 분말에 고분자 폴리머 및 분산제를 첨가하고 세라믹 과립을 제조하는 제2 단계(S2), 세라믹 과립을 가압 성형하는 제3 단계(S3) 및 성형체를 소결하는 제4 단계(S4)를 포함한다.
이때, 제1 단계에서 혼합되는 실리케이트 분말은 Mg, Al, Zr, Li, Ba, MgAl, Na 및 Ca 중에서 선택된 하나 이상의 금속 이온을 포함한다. 이때, 금속 이온과 결합된 실리케이트 분말은 BET법으로 측정된 비표면적이 100 내지 450m2/g인 것이 바람직하며, 금속 이온과 결합된 실리케이트 분말의 평균 입경은 5 ~ 500㎛인 것이 바람직하다.
또한 제1 단계에서 실리케이트 분말과 혼합되는 저온 소성용 글래스 분말은 아몰포스 글래스 분말 및 저온 소성용 세라믹 분말 중 선택된 어느 하나 이상인 것이 바람직하다. 이때 저온 소성용 세라믹 분말은 Bi2O3, Sb2O5, B2O3 등이 포함된다.
이때, 저온 소성용 글래스 분말은, 판상형, 파이버형, 다각형 중 어느 한 형태를 가질 수 있으며, 저온 소성용 글래스 분말은 600∼1200℃의 적정 소성 온도 범위를 가지는 것이 바람직하다. 또한, 저온 소성용 글래스 분말의 평균 입경은 0.5∼50㎛인 것이 바람직하다. 이때, 저온 소성용 글래스 분말은 금속 이온과 결합된 실리케이트 분말 대비 1중량부 내지 500중량부 혼합된다다.
한편, 제2 단계에서 첨가되는 고분자 폴리머는, 폴리비닐알콜, 폴리비닐 아세테이트, 폴리에틸렌, 폴리비닐부티렌, 폴리프로필렌, 폴리염화비닐, 폴리 아크릴, 폴리 아크릴 아미드, 구아 검, 젤라틴 및 천연고무 중에서 선택된 하나 이상의 물질인 것이 바람직하며, 분산제는 습윤성 분산제인 것이 바람직하다.
실시예의 다른 일 태양으로서, 제2 단계에서 제조되는 세라믹 과립의 평균 입경은 50∼1000㎛인 것을 특징으로 하는 에어로졸 발생장치용 고강도 세라믹 코어쉘 구조체의 제조 방법을 제공한다.
실시예의 다른 일 태양으로서, 제4단계의 소결은 저온 소성용 글래스 분말의 적정 소성 온도에 맞추어 600∼1200℃ 온도 범위에서 이루어지는 것이 바람직하다.
제4단계의 소결 과정을 거치면서,저온 소성용 글래스 분말의 표면 용융 및 넥킹 현상에 의해 세라믹 코어쉘 구조가 형성된다. 코어(110)의 표면에 저온 소성용 글래스 분말에 의한 쉘(120)이 형성되어 고강도 세라믹 코어쉘 구조체를 이용해 제조되는 에어로졸 발생장치용 세라믹 히터는 고강도를 유지할 수 있다.
Claims (1)
- 명세서에 기재된 에어로졸 발생장치용 고강도 세라믹 코어쉘 구조체의 제조 방법.
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