KR940003464B1 - 큰 개방기공용적을 갖는 다공질 소결유리의 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

큰 개방기공용적을 갖는 다공질 소결유리의 제조방법

본 발명은 개방기공용적이 큰 다공성 소결유리를 제조하는 방법에 관한 것으로서 특히, 단섬유 형상의 소결재료와 소결재료의 소결온도 보다 높은 융점을 갖고 규정된 입도를 갖는 분말 형상의 가용성 물질을 혼합하여 소결재료의 소결 온도에 해당하는 온도에서 소결을 위한 열처리를 한 후 상온(소결온도 보다 낮은 온도)으로 냉각시켜 가용성 물질을 용출 제거하는 방법으로, 개방기공용적이 크고 일정한 크기의 기공을 갖는 다공성 소결유리를 제조하는 방법에 관한 것이다.

또한 본 발명은 기공의 크기 및 기공율을 임의로 조절할 수 있음으로 여과재, 담체, 분리제, 단열재, 보수재, 흡착제, 흡음재, 흡취제 등 다양항 용도로서 사용이 가능한 다공질 소결유리 제품의 제조방법에 관한 것이다.

개방기공을 갖는 다공성 소결유리를 제조하기 위한 종래의 방법은 규정된 입도를 갖는 유리 분말을 연화온도 부근에서 열처리시켜 유리 분말이 연화되어 입자간의 접촉면에서 서로 연결되도록 소결 열처리하여 만드는 방법으로, 이 경우 충전된 유리의 입자간의 공극이 소결체에서 기공으로 남게 된다. 이러한 다공성 소결유리의 기공의 크기는 사용된 유리입자의 크기에 의해 결정되며, 개방기공용적은 유리입자의 충전 상태에 따라 좌우되므로 일반적인 충전밀도이론에 의해서 35vol% 이상의 개방기공용적을 갖는 다공질 유리의 제조는 거의 불가능한 것으로 알려져 있다.

또 다른 방법은 다공질 소결 세라믹스의 제조방법을 이용하는 것으로, 결정질의 세라믹스 원료 대신 유리 분말 만을 사용하여 다공질 소결유리를 제조하는 방법이다. 이 경우의 소결온도는 유리 분말이 연화되는 온도 부근이므로 다공질 소결 세라믹스의 경우보다 훨씬 낮다. 이 방법의 경우 소결온도가 연화온도 보다 높아지면 기공을 형성시키기 위해 첨가한 충전제가 연소 제거된 후에 남은 공극이 액상유리에 의해 다시 채워지므로 기공용적이 줄어든다. 따라서 소결 온도를 낮게 조절해야하기 때문에 강도가 우수한 제품을 제조할 수 없으며, 또한 큰 개방기공용적을 갖는 다공질 소결유리의 제조방법으로는 적합하지가 않다.

또 다른 방법으로는 미국특허 1515653 에서와 같이 Glass Fiber와 불활성 물질을 이용하여 다공질 유리를 제조하는 방법에 관한 것으로서 Glass wool의 느슨한 조직을 이용하여 유리 섬유간의 공간을 물, 또는 산 등의 용액에 의해 유리 보다 쉽게 용해되며 유리의 연화온도 보다 높은 온도에 견딜 수 있는 불활성 물질로 충전하여 소성한 후 다시 불활성 물질을 용액으로 용출 제거하여 다공질 소결유리를 제조하는 방법이다. 그러나 이 방법은 유리 섬유의 길이가 10mm에서 500mm정도로서 매우 불규칙하게 적층되어 있으므로 불활성 물질을 균일하게 충전시키는 것이 대단히 어려우며, 유리 섬유의 매우 느슨한 조직으로 인하여 불활성 물질이 유리 섬유 양의 약 20배 정도까지 충전되므로 개방기공용적은 클지모르나 제품의 기계적 강도는 대단히 약하다. 따라서 이 방법은 기공의 크기 분포가 균일하고, 강도도 양호한 특성을 갖는 다공질 유리의 제조방법으로는 적합하지 못하다.

또한 이와 유사한 방법으로는 독일특허 DEP-3305854.7(일본특허소 59-156923)에서와 같이 유리 분말과 가용성 물질의 분말을 혼합하여 열처리 소결한 후 소결온도 보다 낮은 온도에서 가용성 물질을 용출 제거하여 다공질 소결유리를 제조하는 방법이 있다. 이경우 소결되는 유리는 분말의 형태로서 가용성 물질보다 작은 크기의 유리 분말을 사용하며, 또한 가용성 물질의 혼합량 및 크기를 조절하여 다공질 소결유리의 가공률 및 기공 크기의 일부 조절도 가능하다. 그러나, 유리의 분말보다 가용성 물질의 분말이 작을 경우는 앞의 혼합체를 소결하기 위한 열처리 과정에서 가용성 물질이 인접된 가용성 물질로 부터 고립되어 유리 분말로 둘러 쌓여 상온에서 가용성 물질을 용출시킬때 가용성 물질이 용출되지 않게 될 가능성이 크므로 다공질 소결유리를 제조하는 방법으로는 많은 제약이 있다.

본 발명의 목적은 상기한 선행 기술의 단점을 개선하고 해결한 새로운 다공질 소결 유리의 제조방법을 제공함에 있다.

본 발명의 목적중의 하나는 가용성 물질의 혼합 비율을 조절하고 그리고 가용성 물질의 입도를 조절하여 각기 다공질 소결 유리의 개방 기공 용적과 기공의 크기를 임의로 조절할 수 있는 다공질 소결 유리의 제조방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 소결 물질로서 절단된 유리 섬유에 부가해서 세라믹 섬유, 결정화 유리 분말, (보통)유리 분말, 그리고/또는 세라믹 분말을 첨가하여 되는 강도가 높고, 균일한 기공도와 균일한 기공 크기를 가지는 다공질 소결 유리의 제조방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 소결 물질과 가용성 물질의 혼합물에 유기 결합제, 무기 결합제 그리고 /또는 윤활제를 첨가하여 다양한 형상으로 물품을 압축성형, 압출성형, 롤 가압성형 또는 슬립 케스팅 성형하는 방법을 제공하여 새로운 용도를 가지는 다공질 소결 유리 제품류의 제조방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 소결 물질의 종류와 가용성 물질의 적절한 선택으로 양 물질간의 이온 교환의 발생을 유도하여 새로운 물리적 특성과 용도를 가지는 다공질 소결 유리의 제조방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기한 개선된 특성을 가지는 본 발명에 의한 다공질 소결 유리를 사용하여 새로운 각종 여과제, 담체, 분리제, 단열재, 보수재, 흡착제, 흡음재, 흡취제 등의 제품을 제공함에 있다.

본 발명의 방법은 유리 섬유를 짧게 절단하여 길이 20 내지 5000㎛의 절단된 유리 섬유를 만들고, 이 절단된 유리 섬유와 입도 50내지 5000㎛의 분말상의 가용성 물질을 일정 범위의 비율로 균일하게 혼합한 후에 통상의 방법으로 성형한 다음 절단된 유리 섬유의 전이온도부터 유리의 작업온도 융점 범위인 즉 500℃내지 1000℃의 온도에서 일정시간 가열 처리하여 절단된 유리 섬유간에 부분적 소결 융착을 만들고, 이 소결품을 서냉후 용매로 가용성 물질을 용출제거하여 큰 개방기공용적을 갖는 다공질 소결 유리를 제조하는 방법이다.

본 발명에서는 소결 물질로서 절단된 유리 섬유를 사용하며, 절단된 유리 섬유의 바람직한 크기는 직경 1 내지 50㎛, 길이 40 내지 5000이다. 본 발명에서 사용되는 절단된 유리 섬유는 유리 섬유를 통상의 절단기로 절단하여 만든다.

본 발명에서 사용되는 가용성 물질로서는 무기염류, 특히 알칼리 금속 및 알킬리 토류 금속의 염화물, 황산염, 탄산염 등이 사용된다. 특히 바람직한 물질로서는 BaCO₃, Na₂SO₄, NaCl, K₂SO₄, MgSO₄및 KCl이다.

또한, 본 발명에서는 수용액에 용해되는 물질 이외로 산류 또는 알칼리 또는 용융염류중에 용해되는 물질도 사용될 수 있다. 대표적인 물질로는 BaCO₃, Na₂CO₃및 CaCO₃이다. 본 발명에서 소결 물질과 가용성 물질의 혼합비는 부피비로 3 : 7 내지 7 : 3 범위가 바람직하다.

당연한 것이라고 할 수 있으나, 소결물질의 비율이 3 : 7이하가 되면 제조가 어렵거나 강도가 저하되고, 반대로 가용성 물질의 비율이 7 : 3보다 적으면 가용성 물질의 완전용출 제거가 불가능하거나 기공율이 저하되어 또한 실용성을 결여한다. 이때 개방기공용적은 가용성 물질의 혼합량으로 조절하고 기공의 크기는 가용성 물질의 크기로 조절한다. 이때 사용되는 소결 물질은 매우 짧은 섬유상 유리로서 지름이 5-10㎛이고, 길이가 수백 ㎛정도로서 앞서 유리 분말을 사용한 선행기술에서와는 달리 섬유상의 소결 물질의 크기가 가용성 물질의 크기보다 클 경우에도 소결이 가능한데, 이것은 소결물질이 섬유상 형태이므로 소결시 접촉면에서 서로 연결된 가능성이 크기 때문이다.

또한 분말로 제조된 다공질 소결 유리에서는 분말 입자간의 연결 부위에서의 미세한 Neck가 많이 생기는데 비해 섬유상의 유리를 소결체로 이용한 다공질 소결유리는 미세한 Neck가 적게 생겨 분말로 제조된 다공질 유리 보다 기계적 강도가 높다. 그러나 절단된 섬유상 유리를 소결재료로 사용하는 경우에는 섬유상의 유리가 가용성 물질의 분말 크기보다 클 경우에도 개방 기공을 갖는 다공질체의 제조가 가능하다. 이것은 섬유상의 유리를 사용하였기 때문에 가용성 물질의 입자 크기가 섬유상 유리의 길이보다는 작지만 유리 섬유의 직경 보다 클 경우에는 인접한 가용성 물질과의 상호 접촉이 가능하여 섬유상 유리입자에 완전히 둘러 싸여 고립되지는 않으므로 용출 제거가 가능하며 또한 섬유상 유리는 원형의 입자에 비하여 서로 접촉 연결될 가능성이 크기 때문에 다공질체의 제조가 가능하다.

본 발명에서는 섬유상의 느슨한 조직으로 인해서 섬유상의 소결물질과 가용성 물질의 균일한 혼합이 어려운 점을 해소하기 위하여 유리 섬유 제조시 발생되는 폐자재 또는 일반 유리 섬유를 상기한 크기로 분쇄 절단하여 사용하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서는 절단된 유리 섬유 이외로 세라믹 섬유, 결정화 유리 분말, 보통 유리 분말 그리고/또는 세라믹 분말을 첨가해서, 다공질 소결 유리를 제조한다. 이들 첨가 성분은 통상의 혼합방법으로 원료 배합시에 첨가하여 균일 혼합물을 만들면 된다.

세라믹 섬유의 규격은 절단된 유리 섬유와의 혼합을 용이하게 하기 위해서, 섬유의 직경에는 특별한 제한이 없고 길이는 거의 같이한다. 즉, 세라믹 섬유가 첨가 사용량은 전체 소결물질을 기준으로 0 내지 50부피%이다. 또한, 본 발명에서는 절단된 유리 섬유와 가용성 물질로 되는 기본 혼합물에 추가로 소량의 결정화 유리 분말, 유리 분말, 그리고/또는 세라믹 섬유를 첨가해서 다공질 소결 유리를 만들 수 있다.

이들이 첨가되면 기계적 강도증가, 열팽창율의 조절, 기공률 조절 등을 할 수 있는 이점이 있다. 결정화 유리 분말 및 유리 분말은 각각 전체 소결 물질을 기준으로 0내지 50%까지 첨가 사용할 수 있으며, 입도는 각기 5㎛ 내지 200㎛이다.

본 발명에서는 상기한 기본적인 혼합물에 유기 및 무기 결합제를 첨가해서 사용할 수 있으며, 또한 유기결합제가 함유된 유리 섬유 폐자재를 사용할 수도 있다. 유기 결합제의 대표적인 것으로는 비수용성인 것이 바람직하다. 즉 PVB, 니트로 셀루로스, EC 또는 에틸실리케이트 등을 사용할 수 있다. 무기 결합제로 특히 바람직한 것은 점토이다.

본 발명에서 결합제의 첨가량에 특별한 한계가 있는 것을 아니나, 대체로 전체 혼합물의 0 내지 10중량%가 첨가될 수 있다.

본 발명에서는 원활한 성형을 하기 위하여 윤활제도 첨가할 수 있다. 대표적인 윤활제로는 스테아르산아연, 실리콘 오일, 올레산 등이 사용될 수 있다. 첨가량은 전체 혼합물 기준 0 내지 5중량%를 첨가 사용한다.

본 발명에서는 상기한 기본이 되는 혼합물에 추가로 발포성 물질을 첨가해서 사용할 수 있으며, 대표적인 물질은 CaCO₃, 탄소분말, K₂SO₄, MgSO₄등이다.

본 발명에서는 소결 물질과 가용성 물질의 종류를 선택 사용하여 소결과정 중에 소결 물질과 가용성 물질간의 이온 교환의 발생을 임의로 조절할 수 있다. 즉, 가용성 물질로서 CaCl₂를 사용하면 소다-라임 유리의 상당 부분이 Ca⁺⁺로 치환되어 알칼리 용해도가 향상된 다공질 소결 유리를 만들 수 있다.

본 발명에서는 절단된 유리 섬유를 사용함으로 원칙적으로 혼합물의 유동성이 양호하나, 특히 결합제, 유활제가 첨가될 수도 있음으로, 본 제조방법의 성형공정에서는 통상의 모든 성형 방법이 활용된다. 특히, 압축성형, 압출성형, 롤러성형, 슬립 게스팅 성형 등이 활용된다.

본 발명에서 이상의 기술한 성형법으로 설형된 성형품은 가열처리를 받게되는데, 열처리 온도는 소결 물질이 접합점에서 상호 소결 융착할 수 있는 온도인 유리의 전이온도가 하한선이고, 그리고 가용성 물질의 작업온도 이하가 되는 것이 상한선이다.

[실시예 1]

[유리 단섬유의 제조]

한국유리공업(주)에서 제조하는 유리 섬유 하니소(Haniso, 섬유직경 5-10㎛, 연화점 680℃)를 미세 절단기로 절단하여 평균 길이가 50-900㎛의 단섬유로 만든다.

[가용성 물질의 제조]

염화나트륨(NaCl, 융점 800℃, 0℃물의 용해도 35.7g/100cc)을 Ball Mill로 분쇄한 후 다음의 4종류의 입도로 분급기로 분리 수거한다.

NA : 44㎛ 이하

NB : 44-100㎛

NC : 100-200㎛

ND : 200-350㎛

위에서 만든 유리 단섬유와 위에서 만든 가용성 물질 각각(NA, NB, NC, ND)을 45 : 55의 부피비로 V형 혼합기를 사용하여 30분간 혼합하여 혼합물을 만든다.

이 혼합물을 가압 성형기를 사용하여 150Kg/cm²의 압력으로 성형하여 성형물을 만들고, 이어서 전기로로 700℃에서 20분간 소결한 후 전기로에서 서냉시킨다. 이 소결품을 온수로 추출하여 다공질 소결 유리를 만든다.

가용성 물질의 크기에 따른 기공크기의 변화를 표 1에 나타낸다. 기공의 크기는 수은 주입법으로 측정한 평균 기공 크기이다.

[표 1]

다공질 소결유리의 기공크기

표 1에서 보는 바와 같이 다공질 소결유리의 기공 크기는 혼합된 가용성 물질의 크기에 의존함을 알수 있다. 따라서 본 발명의 방법으로 가용성 물질의 크기를 적절히 조절함으로써 다공질 소결유리의 기공크기를 조절하는 것이 가능하다.

[실시예 2]

본 발명에서의 유리 단섬유와 가용성 물질을 혼합하여 제조한 다공질 소결유리와 종전의 방법인 유리 분말에 가용성 물질을 혼합하여 제조한 다공질 소결유리의 물성을 비교하였는데, 특히 유리 단섬유를 사용한 다공질 유리의 기계적 강도가 높게 나타나는 것을 표 2에서 명확히 알수 있다.

본 실시예에서는 소결 재료로서 길이가 200-500㎛인 유리 단섬유(GF)와 100-200㎛입자경을 갖는 가용성 물질을 45 : 55의 부피비로 혼합하여 유리 섬유의 연화점(680℃) 보다 40℃높은 720℃에서 소결한 후 가용성 물질을 상온에서 물로 용출시켜 제조한 다공질 유리와, 소결 재료로 44㎛이하의 입자경을 갖는 한국유리공업(주)의 소다석회유리(SL) 분말과 가용성 물질로 100-200㎛입자경을 갖는 NaCl을 45 : 55의 부피비로 혼합하여 소다석회유리의 연화점(735℃) 보다 40℃높은 775℃에서 소결하여 제조한 다공질 소결유리의 물성은 다음 표 2와 같다.

[표 2]

다공질 소결 유리의 물성

유리 단섬유를 소결재료로 사용한 경우가 미세 유리 분말을 소결재료로 사용한 경우 보다 흡수율 및 개방기공률이 높음에도 불구하고 겉보기 밀도 및 기계적 강도가 높게 나타내고 있음을 알 수 있다. 따라서 본 발명의 방법으로, 즉 유리 단섬유를 소결재료로 사용하여 제조한 다공질 소결유리가 종전의 방법인 유리 분말로 제조된 다공질 유리와 기공크기는 거의 같으나 높은 흡수율, 높은 개방기공률 및 높은 기계적 강도를 갖음을 알 수 있다.

[실시예 3]

본 실시예는 소결물질과 가용성 물질을 혼합하여 다공질 소결유리를 제조하는데 있어서 다공질 소결유리의 기공률 및 흡수율이 가용성 물질의 부피 혼합량에 의존하는 것을 확인하기 위한 실시예로서 다음 표 3의 결과에 의하여 그러한 현상을 명확하게 알수 있다.

본 실시예에서는 소결 물질로 실시예 1과 같은 유리 단섬유(GF)를 그리고 100-200㎛ 입자경을 갖는 NaCl을 가용성 물질로 채택하여, 가용성 물질 및 소결물질의 혼합비를 변화시키면서 다공질 소결유리의 물성을 알아 본 결과를 표 3에 나타낸다.

[표 3]

소결물질과 가용성 물질의 혼합비에 따른 다공질 소결유리의 물성

표 3에서 보는 바와 같이 가용성 물질의 혼합량이 증가함에 따라 수축율이 줄어들고 개방기공률 및 흡수율이 증가하며 겉보기 밀도가 감소함을 알수 있다. 이와 같은 현상은 가용성 물질과 소결 물질의 혼합물을 소결시킨 후 가용성 물질만을 용출시키면 용출된 가용성 물질이 차지하고 있던 공간이 기공으로 잔존하기 때문에 가용성 물질의 증가에 따라서 개방기공률은 커지게 되는 당연한 결과이다.

또한 기공의 크기는 가용성 물질의 혼합량이 증가에 따라서 약간 커지는데 이것은 개방기공의 크기 측정 원리상 단독 기공경이 측정되는 것이 아니고 기공과 기공들이 서로 연결되어 이루어진 통로의 평균 직경이 측정되므로, 가용성 물질이 많으면 많을수록 가용성 물질이 차지하고 있는 공간의 연결부가 증가되며 또한 가용성 물질이 서로 접촉할 수 있는 면적이 커지기 때문에 결과적으로 기공간의 연결로 이루어진 평균통로의 직경이 확대되어 나타나는 결과이다. 따라서 본 발명의 방법으로 다공질 소결유리를 제조하는 경우 가용성 물질의 혼합량을 적절하게 조절함으로서 기공률을 조절하고 기공의 크기도 어느 정도 조절할 수 있음을 표 3에서 볼 수 있다.

위와 같이 다공질 소결유리의 기공률을 조절할 수 있는 범위는 소결 재료와 가용성 물질의 혼합비가 3 : 7-7 : 3범위일때 가능하며, 만일 가용성 물질이 위의 범위보다 적을 경우 즉, 30용량% 이하일 경우에는 연화된 소결 입자간의 충전시 생기는 내부공간을 가용성 물질이 다 채워주지 못하므로 소결시 수축현상이 심하게 일어난다. 또한 소결과정에서 유리상에 의해 가용성 물질이 고립되어 서로 연결되지 못할 가능성이 커지므로 가용성 물질의 완전한 용출 제거가 어렵게 된다. 반면에 가용성 물질이 위의 혼합 범위보다 많을 경우 즉, 70용량% 이상일 경우에는 소결 물질간의 3차원적인 연결이 불가능하여 가용성 물질 용출시 구조의 붕괴현상이 일어나 다공질 소결유리를 제조하는데 적합하지 못하다.

[실시예 4]

본 발명에 의한 방법에 있어서는 유리 단섬유에 제2의 소결 물질로 유리 분말, 세라믹 분말, 세라믹 섬유 등을 추가 첨가하더라도 다공질 소결유리가 제조가 된다. 본 실시예에서는 소결 물질로 유리 단섬유에 소다석회유리 분말, 붕규산유리 분말 및 세라믹섬유를 첨가하여 사용하였으며, 가용성 물질로는 100-200㎛범위의 입자경을 갖는 NaCl을 혼합하여 실시예 1과 같은 방법으로 제조한 다공질 소결유리의 특성을 나타냈다. 표 4에서 세로열은 여러가지 소결 물질과 가용성 물질의 종류 및 부피 혼합비를, 가로열은 다공질 소결유리의 각종 특성을 나타내고 있다. GF는 유리 단섬유, BS는 44㎛이하의 입도를 갖는 붕규산유리 분말, SL은 소다석회유리 분말, CF는 5mm이하의 길이를 갖는 세라믹 섬유이다.

[표 4]

소결재료의 종류에 따른 다공질 소결유리의 물성

유리 단섬유에 각종 유리 분말 및 세라믹 섬유를 추가로 첨가하여 혼합시킨 소결물질을 사용하여 다공질 소결유리를 제조하더라도 유리 단섬유만을 이용한 다공질 소결유리와 유사한 물성을 나타내고 있음을 표 3과 4에서 명확히 알 수 있다.

[실시예 5]

본 실시예에서 이온교환반응 결과에 따라 다공질 소결 유리의 물성이 크게 변하지 않는 것을 나타내고 있다. 소결물질로써 길이 300-500㎛범위의 유리 단섬유를 사용하였으며, 가용성 물질로서 100-200㎛범위의 입자경을 갖는 NaCl, MgSO₄및 K₂SO₄을 사용하여 실시예 1의 방법과 같이하여 다공질 소결유리를 제조하고 그 특성 및 이온교환 여부를 표 5에 나타냈다.

[표 5]

가용성 물질 종류에 따른 다공질 소결유리의 물성 및 이온교환

소결 물질로는 유리 단섬유를 사용하고 가용성 물질로는 K₂SO₄및 MgSO₄를 사용한 경우는 소결 과정에서 유리중에 함유되어 있는 Na이온과 가용성 물질중의 K 및 Mg이온간에 이온교환이 일어나고, 가용성 물질로 NaCl을 사용한 경우는 이온교환이 일어나지 않지만 다공질 유리의 물성에는 영향을 주지 않음을 표 5를 통하여 잘 알수 있다. 따라서 다공질 소결유리와 가용성 물질간의 이온교환의 발생 유뮤에 상관 없이 본 발명의 방법에 의하여 다공질 소결 유리의 제조가 가능함을 알수 있다.

[실시예 6]

본 발명의 방법에 있어서 유리 단섬유와 가용성 물질의 혼합물에 발포성 물질을 첨가하여도 다공질 소결유리를 제조할 수 있다. 이러한 방법으로 제조되는 다공질 소결유리는 다공질 소결유리 제조를 위한 열처리 과정에서 발포성 물질에서 발생하는 기체로 인하여 형성되는 미세한 기포에 의해 비표면적이 증대된 다공질 소결 유리의 제조가 가능하다.

본 실시예에서 길이 20-500㎛ 유리 단섬유를 입경 100-200㎛의 NaCl을 사용하고 약 5중량%의 유기결합제*를 발포성 물질로 첨가하여 제조한 다공질 유리와 유리 단섬유에 NaCl만을 혼합하여 제조한 다공질 유리의 미세구조를 전자현미경으로 비교 관찰한 결과를 그림 1에 나타냈다.

＊는 페놀포름알데히드 임.

(1)발포성 물질을 첨가하여 제조한 다공질 소결유리

(2)발포성 물질을 첨가하지 않은 다공질 소결유리

그림 1.발포성 물질의 함유에 따른 다공질 소결유리의 미세구조 비교

그림 1의 (1)은 발포성 물질을 첨가하여 제조한 다공질 소결유리의 미세구조를 관찰한 사진이며, (2)는 발포성 물질이 첨가되지 않은 다공질 소결유리의 미세구조 사진이다. 그림 1에서 보는 바와 같이 발포성 물질을 첨가하여 제조한 다공질 소결유리는 발포성 물질이 첨가되지 않은 다공질 소결유리에 비해서 가용성 물질이 용출되어 생성된 큰 개방기공 이외에 발포성 물질에 의하여 형성된 미세한 기공이 많음을 알수 있다. 따라서 발포성 물질을 추가 첨가하는 방법으로 제조된 다공질 소결유리는 비표면적이 상대적으로 크므로 이러한 특성이 요구되는 각종 담체로 이용하는데 더욱 적절하다.

Claims (15)

1. 다공성 소결유리의 제조방법에 있어서, 절단된 섬유상의 소결물질과, 이 소결물질 보다 높은 융점을 갖고 또한 규정된 입도의 분말형상을 갖는 가용성 물질을 혼합하여 두 재료의 혼합물을 성형 및 열처리 소결한 후 상온으로 냉각시킨 후 용액으로 소결된 생성물로 부터 가용성 물질을 용해 추출하는 것을 특징으로 하는 개방기공을 갖는 다공성 소결유리의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 섬유상의 소결물질의 길이가 분말형태의 가용성 물질의 크기 보다 크거나 혹은 동등한 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 섬유상의 소결물질의 길이가 20㎛~5000㎛사이의 값에서 선택하는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 가용성 물질의 입도는 얻고자 하는 기공의 크기에 따라 50㎛~5000㎛사이의 값에서 선택하는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 소결물질과 가용성 물질의 혼합비가 부피비로 3 : 7~7 : 3범위인 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제1항에 있어서, 소결물질로서 절단된 유리 섬유 또는 세라믹섬유를 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제1항에 있어서, 소결물질과 가용성 물질의 혼합물에 결정화 유리 분말, 유리 분말, 세라믹분말 및 세라믹 섬유를 추가로 소결물질의 50용량%까지 첨가하여 제조하는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제1항에 있어서, 가용성 물질로서 BaCO₃, Na₂SO₄, NaCl, K₂SO₄, MgSO₄또는 KCl 중에서 선택된 하나의 염을 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
9. 제1항에 있어서, 가용성 물질로서 BaCO₃, Na₂CO₃또는 CaCO₃를 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
10. 제1항에 있어서, CaCO₃, 탄소분말, K₂SO₄및 MgSO₄중에서 선택된 발포성 물질을 더욱 첨가하는 것을 특징으로 하는 방법.
11. 제6항에 있어서, 소결물질과 가용성 물질이 종류를 선택 사용하여 소결과정중에 소결물질과 가용성 물질간의 이온교환의 발생을 임의로 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 방법.
12. 제1항에 있어서, 성형하기 전에 가소성을 부여하기 위한 유기 결합제, 무기 결합제 또는 윤활제를 더욱 첨가하는 것을 특징으로 하는 방법.
13. 제13항에 있어서, 상기 유기 결합제는 PVB, 니트로셀루로스, EC, 메틸셀루로스 또는 에틸실리케이트인 것을 특징으로 하는 방법.
14. 제13항에 있어서, 상기 무기결합제는 점토인 것을 특징으로 하는 방법.
15. 제13항에 있어서, 상기 윤활제는 스테아르산 아연, 실리콘 오일, 올레산 또는 글리세린인 것을 특징으로 하는 방법.