KR20240030482A - 버나드 셀 현상을 이용한 에어로졸 발생장치용 마이크로 다공성 구형 입자의 제조 방법 - Google Patents
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract
실시예는 버나드 셀 현상을 이용한 에어로졸 발생장치용 마이크로 다공성 구형 입자의 제조 방법에 관한 것이다.
실시예는, 금속 이온과 결합된 실리케이트 분말과 결합제를 제1 용매에 분산하여 제1 분산 용액을 제조하는 단계; 첨가제를 제2 용매에 분산시켜 교반하여 제2 분산 용액을 제조하는 단계; 제1 분산 용액과 제2 분산 용액을 혼합하고 교반하여 혼합 슬러리를 제조하는 단계; 혼합 슬러리를 분무 건조하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 버나드 셀 현상을 이용한 에어로졸 발생장치용 마이크로 다공성 구형 입자의 제조 방법을 제공한다.
실시예는, 금속 이온과 결합된 실리케이트 분말과 결합제를 제1 용매에 분산하여 제1 분산 용액을 제조하는 단계; 첨가제를 제2 용매에 분산시켜 교반하여 제2 분산 용액을 제조하는 단계; 제1 분산 용액과 제2 분산 용액을 혼합하고 교반하여 혼합 슬러리를 제조하는 단계; 혼합 슬러리를 분무 건조하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 버나드 셀 현상을 이용한 에어로졸 발생장치용 마이크로 다공성 구형 입자의 제조 방법을 제공한다.
Description
실시예는 버나드 셀 현상을 이용한 에어로졸 발생장치용 마이크로 다공성 구형 입자의 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.
이때, 다공성 세라믹(10)의 비표면적이 증가할수록 액상의 흡습량이 증가하여 무화량을 증가시킬 수 있다.
따라서 에어로졸 발생장치용 기화부로 사용하기 위해, 다공성 세라믹(10)의 비표면적을 향상시킬 수 있는 제조 방법의 개발이 요구된다.
실시예는 다공성 입자의 비표면적을 증가시킬 수 있도록 버나드 셀 현상을 이용한 에어로졸 발생장치용 마이크로 다공성 구형 입자의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
실시예는, 금속 이온과 결합된 실리케이트 분말과 결합제를 제1 용매에 분산하여 제1 분산 용액을 제조하는 단계; 첨가제를 제2 용매에 분산시켜 교반하여 제2 분산 용액을 제조하는 단계; 제1 분산 용액과 제2 분산 용액을 혼합하고 교반하여 혼합 슬러리를 제조하는 단계; 혼합 슬러리를 분무 건조하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 버나드 셀 현상을 이용한 에어로졸 발생장치용 마이크로 다공성 구형 입자의 제조 방법을 제공한다.
또한 실시예의 다른 일 태양으로서, 금속 실리케이트 분말은 Mg, Al, Zr, Li, Ba, MgAl, Na 및 Ca 중에서 선택된 하나 이상의 금속 이온을 포함하는 것을 특징으로 하는 버나드 셀 현상을 이용한 에어로졸 발생장치용 마이크로 다공성 구형 입자의 제조 방법을 제공한다.
또한 실시예의 다른 일 태양으로서, 금속 실리케이트 분말은 제1 용매 대비 5 내지 40wt% 분산되는 것을 특징으로 하는 버나드 셀 현상을 이용한 에어로졸 발생장치용 마이크로 다공성 구형 입자의 제조 방법을 제공한다.
또한 실시예의 다른 일 태양으로서, 제1 분산 용액의 제조에 사용되는 결합제는 폴리비닐알콜, 폴리비닐 아세테이트, 폴리에틸렌, 폴리비닐부티렌, 폴리프로필렌, 폴리염화비닐, 폴리 아크릴, 폴리 아크릴 아미드, 구아 검, 젤라틴, 천연고무 중에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 버나드 셀 현상을 이용한 에어로졸 발생장치용 마이크로 다공성 구형 입자의 제조 방법을 제공한다.
또한 실시예의 다른 일 태양으로서, 제1 용매는 물, 에탄올, 톨루엔, IPA, 아세톤 중에서 선택된 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 버나드 셀 현상을 이용한 에어로졸 발생장치용 마이크로 다공성 구형 입자의 제조 방법을 제공한다.
또한 실시예의 다른 일 태양으로서, 제1 용매는 금속 실리케이트 중량 대비 70~220wt% 사용되는 것을 특징으로 하는 버나드 셀 현상을 이용한 에어로졸 발생장치용 마이크로 다공성 구형 입자의 제조 방법을 제공한다.
또한 실시예의 다른 일 태양으로서, 제1 분산 용액의 제조에 사용되는 첨가제는 미네랄 스프릿 또는 자일렌과 같은 고비점 용제를 포함하는 것을 특징으로 하는 버나드 셀 현상을 이용한 에어로졸 발생장치용 마이크로 다공성 구형 입자의 제조 방법을 제공한다.
또한 실시예의 다른 일 태양으로서, 첨가제는, 금속 실리케이트 대비 0.5~10wt% 첨가되는 것을 특징으로 하는 버나드 셀 현상을 이용한 에어로졸 발생장치용 마이크로 다공성 구형 입자의 제조 방법을 제공한다.
또한 실시예의 다른 일 태양으로서, 제2 용액은 물, 에탄올, 톨루엔, IPA, 아세톤 중에서 선택된 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 버나드 셀 현상을 이용한 에어로졸 발생장치용 마이크로 다공성 구형 입자의 제조 방법을 제공한다.
또한 실시예의 다른 일 태양으로서, 제2 분산 용액의 제조에 이용되는 제2 용매는 금속 실리케이트 대비 5 내지 30wt% 포함되는 것을 특징으로 하는 버나드 셀 현상을 이용한 에어로졸 발생장치용 마이크로 다공성 구형 입자의 제조 방법.
또한 실시예의 다른 일 태양으로서, 분무 건조는 디스트 방식을 사용하며, 디스크의 회전 속도는 500 내지 9000rpm의 범위 내에서 조절되는 것을 특징으로 하는 버나드 셀 현상을 이용한 에어로졸 발생장치용 마이크로 다공성 구형 입자의 제조 방법을 제공한다.
또한 실시예의 다른 일 태양으로서, 분무 건조는 220~300℃ 온도를 유지하는 챔버 낸에서 이루어지며, 분무 건조 단계에서 버나드셀 현상을 유발하여 마이크로 다공성 구형 입자의 표면에 결함이 유도되는 것을 특징으로 하는 버나드 셀 현상을 이용한 에어로졸 발생장치용 마이크로 다공성 구형 입자의 제조 방법을 제공한다.
또한 실시예의 다른 일 태양으로서, 분무 건조 후 최종적으로 제조되는 마이크로 다공성 구형 입자의 평균 입도는 5 내지 500㎛인 것을 특징으로 하는 버나드 셀 현상을 이용한 에어로졸 발생장치용 마이크로 다공성 구형 입자의 제조 방법을 제공한다.
실시예가 제공하는 버나드 셀 현상을 이용한 에어로졸 발생장치용 마이크로 다공성 구형 입자의 제조 방법을 통해 제조된 에어로졸 발생장치용 세라믹 히터는 버나드 셀 현상에 의해 입자의 표면에 결함이 유도되어 결과적으로 다공성 구형 입자의 비표면적을 증가시킬 수 있고 그에 따라 액상의 흡습량을 증가시킬 수 있으며 최종적으로 에어로졸 발생량을 증가시킬 수 있다는 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 버나드 셀 현상을 이용한 에어로졸 발생장치용 마이크로 다공성 구형 입자의 제조 방법의 플로우 차트,
도 4는 실시예에 따른 버나드 셀 현상을 이용한 에어로졸 발생장치용 마이크로 다공성 구형 입자의 제조 방법에 따라 제조된 마이크로 다공성 구형 입자의 주사현미경 사진.
도 2는 종래 기술에 따른 에어로졸 발생장치의 기화부를 하부에서 바라본 도면,
도 3은 실시예에 따른 버나드 셀 현상을 이용한 에어로졸 발생장치용 마이크로 다공성 구형 입자의 제조 방법의 플로우 차트,
도 4는 실시예에 따른 버나드 셀 현상을 이용한 에어로졸 발생장치용 마이크로 다공성 구형 입자의 제조 방법에 따라 제조된 마이크로 다공성 구형 입자의 주사현미경 사진.
이하, 도면을 참조하여 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
도 3은 실시예에 따른 버나드 셀 현상을 이용한 에어로졸 발생장치용 마이크로 다공성 구형 입자의 제조 방법의 플로우 차트, 도 4는 실시예에 따른 버나드 셀 현상을 이용한 에어로졸 발생장치용 마이크로 다공성 구형 입자의 제조 방법에 따라 제조된 세라믹 코어쉘 구조체의 주사현미경 사진이다.
실시예에 따른 버나드 셀 현상을 이용한 에어로졸 발생장치용 마이크로 다공성 구형 입자의 제조 방법은, 금속 이온과 결합된 실리케이트 분말과 결합제를 제1 용매에 분산하여 제1 분산 용액을 제조하는 단계, 첨가제를 제2 용매에 분산시켜 교반하여 제2 분산 용액을 제조하는 단계, 제1 분산 용액과 제2 분산 용액을 혼합하고 교반하여 혼합 슬러리를 제조하는 단계 및 혼합 슬러리를 분무 건조하는 단계 를 포함한다.
이때, 금속 실리케이트 분말은 Mg, Al, Zr, Li, Ba, MgAl, Na 및 Ca 중에서 선택된 하나 이상의 금속 이온을 포함하는 것이 바람직하며, 금속 실리케이트 분말은 제1 용매 대비 5 내지 40wt% 분산된다.
한편, 제1 분산 용액의 제조에 사용되는 결합제는 폴리비닐알콜, 폴리비닐 아세테이트, 폴리에틸렌, 폴리비닐부티렌, 폴리프로필렌, 폴리염화비닐, 폴리 아크릴, 폴리 아크릴 아미드, 구아 검, 젤라틴, 천연고무 중에서 선택된 하나 이상인 것이 바람직하다.
또한 제1 용매는 물, 에탄올, 톨루엔, IPA, 아세톤 중에서 선택된 하나 이상을 포함하며, 제1 용매는 금속 실리케이트 중량 대비 70~220wt% 사용되는 것이 바람직하다.
이때, 제1 분산 용액의 제조에 사용되는 첨가제는 미네랄 스프릿 또는 자일렌과 같은 고비점 용제를 포함하는 것이 바람직하며, 금속 실리케이트 대비 0.5~10wt% 첨가되는 것이 바람직하다.
또한 제2 용액은 물, 에탄올, 톨루엔, IPA, 아세톤 중에서 선택된 하나 이상을 포함하며, 금속 실리케이트 대비 5 내지 30wt% 포함되는 것이 바람직하다.
제1 분산 용액과 제2 분산 용액을 혼합하고 교반하여 혼합 슬러리를 제조한 다음 혼합 슬러리를 분무 건조하여 마이크로 다공성 구형 입자를 형성한다. 이때, 분무 건조는 디스트 방식을 사용하며, 디스크의 회전 속도는 500 내지 9000rpm의 범위 내에서 조절되는 것이 바람직하다. 이때 혼합 슬러리가 분무되는 디스크는 220~300℃ 온도를 유지하는 챔버 내에서 회전하며, 분무 건조 단계에서 버나드셀 현상이 유발되어, 도 4의 사진과 같이 표면 결함(크랙)을 유발하여 마이크로 다공성 구형 입자의 비표면적을 증가시킬 수 있다. 이때, 마이크로 다공성 구형 입자는 제조 과정에서 조공제를 별도로 첨가하지 않고도 마이크로 기공을 형성할 수 있다는 장점이 있다. 이렇게 제조된 마이크로 다공성 구형 입자는 비표면적을 증가시킬 수 있다. 따라서 실시예에 따른 버나드 셀 현상을 이용한 에어로졸 발생장치용 마이크로 다공성 구형 입자로 에어로졸 발생장치의 히터 또는 액상 흡습체를 제조할 경우, 액상을 흡습할 수 있는 흡습량이 증가하고, 그에 따라 액상을 기화시켜 발생할 수 있는 무화량을 증가시킬 수 있다는 장점이 있다.
Claims (13)
- 금속 이온과 결합된 실리케이트 분말과 결합제를 제1 용매에 분산하여 제1 분산 용액을 제조하는 단계;
첨가제를 제2 용매에 분산시켜 교반하여 제2 분산 용액을 제조하는 단계;
제1 분산 용액과 제2 분산 용액을 혼합하고 교반하여 혼합 슬러리를 제조하는 단계;
혼합 슬러리를 분무 건조하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 버나드 셀 현상을 이용한 에어로졸 발생장치용 마이크로 다공성 구형 입자의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
금속 실리케이트 분말은 Mg, Al, Zr, Li, Ba, MgAl, Na 및 Ca 중에서 선택된 하나 이상의 금속 이온을 포함하는 것을 특징으로 하는 버나드 셀 현상을 이용한 에어로졸 발생장치용 마이크로 다공성 구형 입자의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
금속 실리케이트 분말은 제1 용매 대비 5 내지 40wt% 분산되는 것을 특징으로 하는 버나드 셀 현상을 이용한 에어로졸 발생장치용 마이크로 다공성 구형 입자의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
제1 분산 용액의 제조에 사용되는 결합제는 폴리비닐알콜, 폴리비닐 아세테이트, 폴리에틸렌, 폴리비닐부티렌, 폴리프로필렌, 폴리염화비닐, 폴리 아크릴, 폴리 아크릴 아미드, 구아 검, 젤라틴, 천연고무 중에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 버나드 셀 현상을 이용한 에어로졸 발생장치용 마이크로 다공성 구형 입자의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
제1 용매는 물, 에탄올, 톨루엔, IPA, 아세톤 중에서 선택된 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 버나드 셀 현상을 이용한 에어로졸 발생장치용 마이크로 다공성 구형 입자의 제조 방법. - 제5항에 있어서,
제1 용매는 금속 실리케이트 중량 대비 70~220wt% 사용되는 것을 특징으로 하는 버나드 셀 현상을 이용한 에어로졸 발생장치용 마이크로 다공성 구형 입자의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
제1 분산 용액의 제조에 사용되는 첨가제는 미네랄 스프릿 또는 자일렌과 같은 고비점 용제를 포함하는 것을 특징으로 하는 버나드 셀 현상을 이용한 에어로졸 발생장치용 마이크로 다공성 구형 입자의 제조 방법. - 제7항에 있어서,
첨가제는, 금속 실리케이트 대비 0.5~10wt% 첨가되는 것을 특징으로 하는 버나드 셀 현상을 이용한 에어로졸 발생장치용 마이크로 다공성 구형 입자의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
제2 용액은 물, 에탄올, 톨루엔, IPA, 아세톤 중에서 선택된 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 버나드 셀 현상을 이용한 에어로졸 발생장치용 마이크로 다공성 구형 입자의 제조 방법. - 제9항에 있어서,
제2 분산 용액의 제조에 이용되는 제2 용매는 금속 실리케이트 대비 5 내지 30wt% 포함되는 것을 특징으로 하는 버나드 셀 현상을 이용한 에어로졸 발생장치용 마이크로 다공성 구형 입자의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
분무 건조는 디스트 방식을 사용하며, 디스크의 회전 속도는 500 내지 9000rpm의 범위 내에서 조절되는 것을 특징으로 하는 버나드 셀 현상을 이용한 에어로졸 발생장치용 마이크로 다공성 구형 입자의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
분무 건조는 220~300℃ 온도를 유지하는 챔버 낸에서 이루어지며, 분무 건조 단계에서 버나드셀 현상을 유발하여 마이크로 다공성 구형 입자의 표면에 결함이 유도되는 것을 특징으로 하는 버나드 셀 현상을 이용한 에어로졸 발생장치용 마이크로 다공성 구형 입자의 제조 방법. - 제1항에 있어서,
분무 건조 후 최종적으로 제조되는 마이크로 다공성 구형 입자의 평균 입도는 5 내지 500㎛인 것을 특징으로 하는 버나드 셀 현상을 이용한 에어로졸 발생장치용 마이크로 다공성 구형 입자의 제조 방법.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220109587A KR20240030482A (ko) | 2022-08-31 | 2022-08-31 | 버나드 셀 현상을 이용한 에어로졸 발생장치용 마이크로 다공성 구형 입자의 제조 방법 |
| PCT/KR2023/001414 WO2024038985A1 (ko) | 2022-08-19 | 2023-01-31 | 고강도 세라믹 입자의 제조 방법 및 버나드 셀 현상을 이용한 에어로졸 발생장치용 마이크로 다공성 구형 입자의 제조 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020220109587A KR20240030482A (ko) | 2022-08-31 | 2022-08-31 | 버나드 셀 현상을 이용한 에어로졸 발생장치용 마이크로 다공성 구형 입자의 제조 방법 |
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ID=90272129
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Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102017920B1 (ko) | 2011-12-08 | 2019-09-03 | 필립모리스 프로덕츠 에스.에이. | 모세관 인터페이스를 가진 에어로졸 발생장치 |
-
2022
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Patent Citations (1)
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