KR100485422B1

KR100485422B1 - 용융금속 여과용 세라믹 필터 제조방법

Info

Publication number: KR100485422B1
Application number: KR10-2002-0039471A
Authority: KR
Inventors: 한동열
Original assignee: 한동열
Priority date: 2002-07-08
Filing date: 2002-07-08
Publication date: 2005-04-27
Also published as: KR20040005164A

Abstract

본 발명은 세라믹재 슬러리의 함침처리 후, 건조과정에서 스프레이 작업을 통해 잔 부스러기의 발생을 줄일 수 있도록 한 용융금속 여과용 세라믹 필터 제조방법을 제공한다.

이는 폼 성형체에 세라믹재 슬러리를 함침 처리하여 건조 및 고온 소성시켜 제조되는 용융금속 여과용 세라믹 필터 제조방법에 있어서, 상기 건조시 컨베어 라인의 소정 지점에서, 상기 슬러리를 제조하는 혼합물과 동일한 성분으로 이루어진 혼합물을, 함침 처리된 제품에 대하여 스프레이하며, 스프레이는 상기 함침된 제품에 0.003-0.1㎝의 두께로 앞뒤로 행해지도록 하고, 스프레이에 사용되는 혼합물은 혼합물 전체 중량을 기준하여 중량율로서 탄화규소 20-60％, 뮬라이트 10-25％, 콜로이달 실리케이트 수혼합물 10-25％, 점토분 1-8％, 첨가제 1-5％가 혼합된 것을 사용함에 의해 달성될 수 있다.

Description

용융금속 여과용 세라믹 필터 제조방법{MANUFACTURING METHOD FOR FILTERING THE MELTED METAL}

본 발명은 용융금속을 여과하기 위한 다공성의 세라믹 폼 필터를 제조하기 위한 용융금속 여과용 세라믹 필터 제조방법에 관한 것이다.

금속을 용융시켜 각종 제품을 주물 제조함에 있어서 고온의 금속 용융물에서 내부의 불순물을 제거하기 위한 방법으로 제공되는 것이 세라믹 폼 재질이다.

세라믹 폼 필터는 현재 일본의 브릿지스톤(Bridge stone), 유럽의 하이텍세라믹스(Hitch ceramic), 미국의 셀레(Selee), 독일의 드라카(Draka) 그리고 영국의 포세코(Foseco) 등이 제공되고 있다.

국내 특허 공고 제1990-771호는 탄화규소 20-70 중량％ 강산과 철이 반응하여 겔화가 진행되는 관계로 철분이 함유된 내화물원료를 사용할 수 없다는 문제가 있다. 즉, 내화물을 믹싱후 겔화가 진행되므로 믹서 후, 약 24시간 숙성 후, 다시 믹싱하여 사용하여야 하므로 더욱 생산비가 높아지는 결과를 초래하여 공정의 번거로움은 물론 설비투자가 증대되는 것이다.

따라서 본출원인은 콜로이달 실리케이트를 결합제로 사용하고, 기타 성분들로서 탄화규소, 뮬라이트, 점토, 기타 첨가제를 사용하므로서 내구성이 강화되어 잔 부스러기의 발생이 없으며 흐름성이 양호한 세라믹 필터를 제공하기 위한 특허를 출원한 바 있다(국내 특허 출원번호 제1996-39446호).

그러나 이에 의해 제조되는 세라믹 필터 역시 잔 부스러기의 발생 문제가 여전히 존재하였다.

따라서 본 발명은 세라믹재 슬러리의 함침처리 후, 건조과정에서 스프레이 작업을 통해 잔 부스러기의 발생을 줄일 수 있도록 한 용융금속 여과용 세라믹 필터 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 용융금속 여과용 세라믹필터 제조방법은, 탄화규소, 뮬라이트, 콜로이달 실리케이트 수혼합물, 점토분, 첨가제를 소정 비율로 혼합하여 슬러리를 제조하는 과정; 상기 슬러리를 서서히 부어주면서 롤러 사이에 품성형체를 통과시켜 함침처리하는 과정; 상기 함침처리된 제품을 고온의 컨베어 라인을 통과시켜 건조하는 과정 및 소정과정으로 이루어지는 용융금속 여과용 세라믹 필터 제조방법에 있어서, 상기 건조과정은 상기 컨베어 라인의 소정 지점에서, 상기 슬러리를 제조하는 혼합물과 동일한 성분으로 이루어진 혼합물을, 상기 함침처리된 제품에 대하여 스프레이하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 스프레이는 상기 함침된 제품에 0.003-0.1㎝의 두께로 앞뒤로 행해지며, 상기 스프레이에 사용되는 혼합물은 혼합물 전체 중량을 기준하여 중량율로서 탄화규소 20-60％, 뮬라이트 10-25％, 콜로이달 실리케이트 수혼합물 10-25％, 점토분 1-8％, 첨가제 1-5％가 혼합된 것이다.

이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.

먼저, 용융금속 여과용 세라믹 필터 제조방법은 슬러리 제조 - 함침처리 - 건조 - 소성처리의 과정으로 이루어지는 것으로, 이를 차례로 살펴본다.

슬러리 제조에 대해서 살펴보면, 중량을 기준으로 혼합물 전체 중량 중, 탄화규소 30-60％, 뮬라이트 15-25％, 콜로이달 실리케이트 수혼합물 20-25％, 점토분 4-8％, 첨가제 1-3％의 범위에서 혼합하여 골고루 혼련시킨다.

혼련의 수준은 보메 100 내지 135 이하일 때까지 충분히 혼련한다. 혼련의 수준이 보메 135를 넘는 경우에는 너무 되게 되어 함침에 지장이 있으며, 100 보다 낮게 되면 함침이 하부로 흘러 버리는 문제가 있다.

상기에서 탄화규소는 30％보다 적게 사용할 때 믹싱이 어려우며, 소성후 원하는 강도를 나타내지 못하며, 60％보다 많게 사용하면 슬러리 상태에서 함침이 불량이다. 가장 바람직하게는 50-55％이다.

뮬라이트는 15％보다 적게 사용하는 경우에는 다른 고가성분이 많이 배합되어 경제성이 낮아지며, 25％보다 많이 배합하면 가볍고 부유성이 좋아지나 경도가 저하된다.

콜로이달 실리케이트 수혼합물은 20％보다 적게 사용할 때 소성후 결합력이 약화되며, 25％보다 많이 첨가시에는 미끄러워져 성분간 배합이 어렵게 된다. 여기서, 콜로이달 실리케이트 수혼합물은 물과 콜로이달 실리케이트의 비율을 중량기준으로 11:9로 배합하는 것이 바람직하다.

점토분은 4％ 보다 적게 사용하면 접착성이 떨어지고 내화도가 낮게 되며, 8％ 보다 많이 사용하게 되면 배합시 믹싱이 어렵게 된다. 점토분은 3-8％ 범위에서 사용할 수도 있으나, 4-8％ 범위에서 사용하는 것이 바람직하다.

첨가제는 배합시 발생되는 거품을 제거하는 소포제, 침전방지제 극미실리카셀, 텔물렌(유화제) 등으로서 소포제는 0.1-1.0％에 잔량의 윤활제 등을 배합한다.

다음 함침처리에 대해 살펴본다.

폼 성형체를 간격을 갖고 배치된 롤러 사이에 통과시키면서 상부에서 슬러리를 천천히 부어주면서 2차, 3차 등의 연속된 롤러 사이를 통과시키면서 함침된 슬러리들이 기공의 내벽과 골격에 고르게 분산 도포되는 것이다. 롤러 압축은 통상 5회 정도가 알맞으나 필요에 따라 6-10회까지도 가능하다.

이때에 롤러의 압착은 폼 성형체의 높이 약 ½ ∼ ¼수준으로 압착되도록 하여 적어도 2회 이상 슬러리 투입과 압착을 실시하여 준다. 육안 검사로 내부 기공에 골고루 함침되지 아니한 것은 재순환시켜준다.

다음은 건조과정에 대해 살펴본다.

상기 과정에 따라 함침이 완료된 것을 고온의 컨베어 라인을 통과시켜 건조시키게 되는데, 본 발명에서는 이때 컨베어 라인의 소정 부위, 예를 들면, 15m 컨베어 라인의 경우 5m와 7m 지점에 각각 스프레이를 설치하여, 1차 및 2차 스프레이 과정이 진행되도록 한다.

보다 상세히는, 함침처리된 제품을 컨베어 라인을 통과시켜 건조시키는 과정에 있어서, 1차로 200℃온도로 고정한 컨베어 라인을 통과시키며, 컨베어 라인의 대략 5m 지점에서 혼합물 전체 중량을 기준하여 중량율로서 탄화규소 20-60％, 뮬라이트 10-25％, 콜로이달 실리케이트 수혼합물 10-25％, 점토분 1-8％, 첨가제 1-5％를 혼합한 것을 상기 함침처리된 제품에 1차 스프레이 한다.

그리고 컨베어 라인의 대략 7m 지점에서 상기 함침처리된 제품을 뒤집어 혼합물 전체 중량을 기준하여 중량율로서 상기와 동일하게 탄화규소 20-60％, 뮬라이트 10-25％, 콜로이달 실리케이트 수혼합물 10-25％, 점토분 1-8％, 첨가제 1-5％를 혼합한 것을 상기 함침처리된 제품에 2차 스프레이 한다.

여기서, 스프레이는 함침처리된 제품에 0.003-0.1㎝의 두께 정도로 얇게 앞뒤로 행한다.

2차 스프레이 완료후, 250℃의 나머지 컨베어 라인을 통과시켜 건조를 완료한다.

다음, 소성처리과정에 대해서 설명한다.

건조가 완료된 것을 소성로에 옮긴 다음 일차로 350-450℃의 온도로 25-35분간 가열하고, 이어서 750-850℃로 25-35분간 가열처리시켜 폼 성형체의 일차연소를 유도한다. 이어서 950-1000℃로 35-45분간 가열하면 폼 성형체가 완전연소하고 슬러리의 일부가 소결되기 시작한다. 다시 1050-1150℃로 승온시켜 1시간 내지 1시간 30분 동안 소결시켜 주어 슬러리의 소성을 완료하여 목적한 세라믹 폼 필터를 얻는다. 단, 냉각은 200℃까지는 로에서 서서히 냉각시키며 200℃ 이하로 되었을 때 실외로 꺼내어 최종 냉각한다.

[제조 실시예]

탄화규소 50kg, 뮬라이트 20kg, 콜로이달 실리케이트 20kg, 점토분 6.5kg, 소포제 1kg, 유화제 잔량을 혼합시켜 보메 135까지 혼련한다. 우레탄 폼 성형체를 롤러에 통과시키면서 슬러리를 부어주고 ½로 일차 압착후 다시 슬러리를 붓고 ⅓정도로 이차 압착하는 과정을 5회 이상 반복하여 폼 성형체 내부로 고르게 슬러리 들이 부착 고정되게 하였다.

200-210℃를 유지하면서 컨베어 라인을 통과시켜 건조시키며, 이때 컨베어 라인의 대략 5m지점에 있는 스프레이로 탄화규소 140kg(53％), 뮬라이트 10kg(3.8％), 콜로이달 실리케이트 수혼합물 60kg(23％), 점토분 6.5kg(2.5％), 첨가제 13kg(4.7％)를 혼합한 것을 함침처리된 제품에 1차 스프레이하고, 다시 컨베어 라인의 대략 7m 지점에서 상기 함침된 제품을 뒤집어 상기와 동일하게 탄화규소 140kg(53％), 뮬라이트 10kg(3.8％), 콜로이달 실리케이트 수혼합물 60kg(23％), 점토분 6.5kg(2.5％), 첨가제 13kg(4.7％)를 혼합한 것을 함침처리된 제품에 2차 스프레이하고, 250℃의 컨베어 라인을 통과시켜 건조를 완료하며, 전체 건조시간은 15분으로 하였다.

그리고 400℃로 30분간, 800℃로 30분간, 950℃로 30분간, 1100℃로 1시간 10분 동안 가열 처리한 다음 로내에서 200℃까지 자체 냉각토록 한 다음 반출하였다.

상기한 제품은 각 단위체 가로×세로×높이가 5×5×(1.5∼2cm)의 제품을 높이 50cm에서 10회 낙하시킨 결과의 잔부스러기 발생율을 전체 중량의 ％로 측정한 결과 평균 0.94％이었다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 세라믹 필터 제조시 함침처리된 제품을 건조하는 과정에서 스프레이 작업을 통해 함침처리된 제품에, 함침처리된 제품에 사용된 혼합물과 동일한 성분의 혼합물을 골고루 스프레이 함으로써 부스러기 발생율이 종래보다 약 20％정도 줄어들게 되며, 제품의 윤기가 더해짐에 따라 제품의 품질을 향상시킬 수 있게 된다.

Claims

탄화규소, 뮬라이트, 콜로이달 실리케이트 수혼합물, 점토분, 첨가제를 소정 비율로 혼합하여 슬러리를 제조하는 과정; 상기 슬러리를 서서히 부어주면서 롤러 사이에 폼 성형체를 통과시켜 함침처리하는 과정; 상기 함침처리된 제품을 고온의 컨베어 라인을 통과시켜 건조하는 과정 및 소정과정으로 이루어지는 용융금속 여과용 세라믹 필터 제조방법에 있어서,

상기 건조과정은 상기 컨베어 라인의 소정 지점에서 상기 슬러리를 제조하는 혼합물과 동일한 성분으로 이루어진 혼합물을 상기 함침처리된 제품에 대하여 스프레이하는 과정을 포함하되, 상기 스프레이는 상기 컨베어 라인의 대략 5m 지점과 7m 지점에서 1차 및 2차에 걸쳐 상기 함침처리된 제품에 0.003-0.1㎝의 두께로 앞뒤로 행해지는 것을 특징으로 하는 용융금속 여과용 세라믹 필터 제조방법.
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