KR101041505B1 - Method of preparing stacked ceramic filter and stacked ceramic filter prepared thereby - Google Patents
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Abstract
본 발명은 적층형 세라믹 필터의 제조방법 및 이에 의해 제조되는 적층형 세라믹 필터에 관한 것으로, 특히 ⅰ) 탄화규소, 알루미나, 실리마나이트, 카올린, 실리카, 티타니아, 및 규조토로 이루어지는 군으로부터 1 종 이상 선택되는 세라믹 분말 25 내지 60 중량부 ⅱ) 점토 10 내지 40 중량부 ⅲ) 조공제 5 내지 40 중량부 ⅳ) 바인더 1 내지 20 중량부 ⅴ) 분산액 20 내지 60 중량부를 혼합하여 슬러리를 제조하고 이 슬러리를 담지체에 담지시켜 평판형상의 제1성형물과, 절곡축인 1축 방향에 평행하게 지그재그로 절곡된 형상의 제2성형물이 교대로 다수 적층된 형상의 최종 성형물을 제조한 후 상기 최종 성형물을 건조하고 소결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 적층형 세라믹 필터의 제조방법 및 이에 의해 제조되는 적층형 세라믹 필터에 관한 것으로, 본 발명의 세라믹 필터 및 그 제조방법은 제조비용이 저렴하고, 제조방법이 용이할 뿐만 아니라, 크기의 제한 없이 대형필터의 생산이 용이하고, 내마모성, 내열성, 기공도 조절성이 우수하며, 입출구의 크기를 다르게 제조가능하며, 촉매담체로 활용 가능한 효과가 있다.The present invention relates to a method for producing a multilayer ceramic filter and a multilayer ceramic filter produced by the same, in particular, i) at least one selected from the group consisting of silicon carbide, alumina, silimite, kaolin, silica, titania, and diatomaceous earth 25 to 60 parts by weight of ceramic powder ii) 10 to 40 parts by weight of clay iii) 5 to 40 parts by weight of pore-forming agent iii) 1 to 20 parts by weight of binder iii) 20 to 60 parts by weight of dispersion to prepare a slurry and The final molded product was formed by forming a final molded product having a shape in which a plurality of first molded products having a flat plate shape and a second molded product zigzag bent in parallel to one axis of the bending axis were alternately stacked. A method of manufacturing a multilayer ceramic filter comprising the step of sintering and a multilayer ceramic filter manufactured thereby In addition, the ceramic filter of the present invention and its manufacturing method are low in manufacturing cost, easy to manufacture method, easy to produce large filters without limitation of size, excellent wear resistance, heat resistance, porosity control, The size of the can be prepared differently, there is an effect that can be utilized as a catalyst carrier.
필터, 세라믹, 점토, 담지체, 세라믹필터Filter, ceramic, clay, carrier, ceramic filter
Description
도 1은 본 발명의 적층형 세라믹 필터의 일 실시예에 대한 단면도이다.1 is a cross-sectional view of an embodiment of a multilayer ceramic filter of the present invention.
도 2는 본 발명의 적층형 세라믹 필터의 다른 실시예에 대한 단면도이다.2 is a cross-sectional view of another embodiment of a multilayer ceramic filter of the present invention.
도 3은 본 발명의 적층형 세라믹 필터의 또 다른 실시예로서 단면을 교차하여 막은 경우의 정면도이다.FIG. 3 is a front view of the multilayer ceramic filter of the present invention in the case where the cross section is crossed.
도 4는 도 3의 적층형 세라믹 필터의 실시예에 대한 측면 단면도로서 공기의 유동을 함께 나타낸 개략도이다.FIG. 4 is a schematic side view showing the flow of air as a side cross-sectional view of the embodiment of the multilayer ceramic filter of FIG. 3.
도 5는 본 발명의 적층형 세라믹 필터의 또 다른 실시예로서 절곡축이 직각으로 교차하는 경우의 분해사시도이다.5 is an exploded perspective view showing another example of the multilayer ceramic filter of the present invention when the bending axes intersect at right angles.
도 6은 도 5의 형태로 결합된 적층형 세라믹 필터의 적층상태의 사시도 및 공기유동 방향을 나타낸 개략도이다.6 is a schematic view showing a perspective view and an air flow direction of the laminated state of the multilayer ceramic filter combined in the form of FIG.
도 7은 본 발명의 적층형 세라믹 필터의 또 다른 실시예로서 적층형 세라믹 필터의 적층상태의 사시도 및 공기유동 방향을 나타낸 개략도이다.7 is a schematic view showing a perspective view and an air flow direction in a laminated state of a multilayer ceramic filter as another embodiment of the multilayer ceramic filter of the present invention.
도 8은 본 발명의 적층형 세라믹 필터의 제조방법의 일 실시예에 의하여 제조된 세라믹 필터의 주사전자현미경 사진이다.8 is a scanning electron micrograph of a ceramic filter manufactured according to an embodiment of the method of manufacturing a multilayer ceramic filter of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
10 : 제1성형물 / 제1담지체 20 : 제2성형물 / 제2담지체10: first molding / first carrier 20: second molding / second carrier
30 : 차단부30: blocking unit
본 발명은 적층형 세라믹 필터의 제조방법 및 이에 의해 제조되는 적층형 세라믹 필터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제조비용이 저렴하고, 제조방법이 용이할 뿐만 아니라, 동시에 크기의 제한 없이 대형필터의 생산이 용이하고, 내마모성, 내열성, 및 기공도 조절범위가 상대적으로 우수할 뿐만 아니라 입출구의 크기를 다르게 조절할 수 있으며, 향후 가스 정화용 담체로서 활용도가 높은 세라믹 필터 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a multilayer ceramic filter and a multilayer ceramic filter manufactured thereby, more particularly, low manufacturing cost, easy manufacturing method, and at the same time easy to produce large filters without limiting the size In addition, the wear resistance, heat resistance, and porosity control range is relatively excellent, and the size of the inlet and outlet can be adjusted differently, and the present invention relates to a ceramic filter having high utilization as a carrier for gas purification and a method of manufacturing the same.
산업의 발전에 따라 각 산업공정 또는 자동차에서 발생하는 분진, 매연, 폐가스, 연기, 휘발성유기화합물(Volatile organic chemicals : VOC's)등의 유해물질의 폐해는 더욱 늘어나고 있는 실정이다. 따라서 이러한 공해물질의 방출을 막기 위하여 다양한 필터의 제조가 연구가 진행 중이다.As the industry develops, the harmful substances such as dust, soot, waste gas, smoke, and volatile organic chemicals (VOC's) generated from each industrial process or automobile are increasing. Therefore, various filters are being researched to prevent the release of pollutants.
즉, 산업현장에서는 고분자 필터나 세라믹 섬유(Fiber)를 진공성형이나 압축 성형한 튜브형태의 세라믹 필터를 사용하고 있으나 고분자 필터의 경우에는 내열성, 내화학성, 내마모성 및 난연성에 있어서 취약한 문제점이 있으며, 진공 또는 압축 성형한 세라믹 필터의 경우는 고분자 필터에 비하여 내열성, 내화학성, 내마 모성 등이 훨씬 우수한 특징이 있고, 특히, 내열성이 우수하여 배기 장치내에 냉각 장치 등을 별도로 설치할 필요가 없어 설치비 및 유지비를 절감할 수 있는 장점이 있으나 제조되는 비용이 고가이고, 장착되는 공간 대비 여과면적이 효율적이지 못하며, 장시간 사용할 때 세라믹 섬유의 열화로 인해 필터의 내구성이 떨어져 여과 효율이 감소할 뿐만 아니라, 필터의 재생시 압축 공기를 역분사하여 외벽의 분진을 털어 낼 때 세라믹 섬유가 파손되고, 이렇게 파손된 세라믹 섬유가 정상운전시 배기가스 중에 포함되어 배출됨으로써 2차 공해를 발생시키는 문제가 있다. 또한 제조공정 측면에서, 진공성형 공정의 경우는 진공 쳄버 및 진공펌프의 제조에 많은 비용이 소요되며 진공 쳄버의 크기제한에 따라 제작할 수 있는 세라믹 필터의 크기에 제약을 받게 되고 진공성형에 따라 제조된 세라믹 필터의 크기 제한을 가지므로 대형 필터는 제조하지 못하는 문제가 있으며, 세라믹 소재의 사용에 따른 심한 마모로 일정 생산량마다 금형을 바꿔야하므로 높은 고정비로 생산단가가 높게 되는 문제점이 있다. 상기 진공성형 방법 이외에 압출성형, 프레스 성형, 정수압(hydrostatic pressure)성형 등의 압축성형 방법을 이용하는 경우도 제작시 금형제작이 필수적이며 가압장치를 구비해야 하므로 제작비용이 증가하고 제조가 용이하지 못할 뿐만 아니라 금형이 결정되면 제작형상의 변경이 용이하지 않고, 대형필터의 생산이 어려운 문제점을 가진다. 또한 상기 성형방식의 경우는 가압방식에 의한 성형이므로 기공도가 낮아 통기성이 떨어지며, 필터 통과시 압력손실을 증가시키는 문제점이 있다.In other words, in the industrial field, a polymer filter or a tube-type ceramic filter in which a ceramic fiber (Fiber) is vacuum-molded or compression-molded is used. However, a polymer filter has a weak problem in heat resistance, chemical resistance, abrasion resistance, and flame retardancy. In the case of the compression-molded ceramic filter, the heat resistance, chemical resistance, and abrasion resistance are much higher than those of the polymer filter. In particular, since the heat resistance is excellent, there is no need to separately install a cooling device in the exhaust system. Although there is an advantage to reduce, the manufacturing cost is expensive, the filtration area is inefficient compared to the space to be installed, and the filter is not durable due to deterioration of the ceramic fiber due to deterioration of the ceramic fiber when used for a long time. Ceramic islands when dusting the outer walls by back-spreading compressed air There is a problem in that the oil is damaged and the broken ceramic fiber is contained in the exhaust gas during normal operation and discharged to generate secondary pollution. In addition, in the manufacturing process, the vacuum forming process is expensive to manufacture the vacuum chamber and the vacuum pump, and is limited by the size of the ceramic filter that can be manufactured according to the size limitation of the vacuum chamber, Because of the size limitation of the ceramic filter, there is a problem that large filters cannot be manufactured, and the production cost is high due to a high fixed cost because the mold must be changed every fixed amount due to severe wear due to the use of ceramic materials. In addition to the vacuum molding method, in the case of using a compression molding method such as extrusion molding, press molding, hydrostatic pressure molding, etc., manufacturing of a mold is essential when manufacturing and a pressurizing device is required, which increases manufacturing cost and is not easy to manufacture. However, if the mold is determined, it is not easy to change the manufacturing shape, it is difficult to produce a large filter. In addition, in the case of the molding method, since the molding by the pressure method, the porosity is low, the breathability is lowered, there is a problem that increases the pressure loss when passing through the filter.
또한 자동차 배기가스의 정화를 위해서는 가솔린 자동차의 경우는 배기가스 의 정화를 위한 삼원촉매와 이를 담지하는 세라믹 담지용 필터(담지체)를 사용하고, 디젤 자동차의 경우는 상기 정화용 촉매와 함께 분진제거를 동시에 수행할 수 있는 필터링 기능을 구비한 담지용 필터(담지체)의 개발이 이루어지고 있으나 이러한 담지용 필터의 경우도 상기 기술한 바와 같이 압축성형에 의하여 제조되는 것이 일반적이므로 제조비용이 많이 들고, 대형 담지용 필터의 제조가 어려우며, 기공도가 떨어지는 문제점이 있다.In addition, in the case of gasoline cars, a three-way catalyst for purifying exhaust gas and a ceramic supporting filter (support) are used for the purification of automobile exhaust gas, and in the case of diesel cars, dust removal is performed together with the purification catalyst. Development of a supporting filter (carrier) with a filtering function that can be performed at the same time is being made, but such a supporting filter is also manufactured by compression molding as described above, so manufacturing costs are high, It is difficult to manufacture a large-capacity filter, there is a problem that the porosity falls.
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자, 본 발명은 내마모성 및 내열성이 우수하고, 기공도 조절범위를 상대적으로 넓게 가질 수 있으며, 장착 공간 대비 여과면적을 극대화할 수 있는 적층형 세라믹 필터의 제조방법 및 세라믹 필터를 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the problems of the prior art as described above, the present invention is excellent in wear resistance and heat resistance, can have a relatively wide porosity control range, and a method of manufacturing a multilayer ceramic filter that can maximize the filter area compared to the mounting space and It is an object to provide a ceramic filter.
본 발명의 다른 목적은 제조비용이 저렴하고, 제조방법이 용이할 뿐만 아니라, 동시에 크기에 제한 없이 대형필터의 생산이 용이한 세라믹 필터의 제조방법 및 세라믹 필터를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a ceramic filter and a method for producing a ceramic filter which is low in manufacturing cost, easy to manufacture, and at the same time easy to produce large filters without limitation in size.
본 발명의 또 다른 목적은 일정 공간내에서 필터의 여과면적 또는 접촉 면적을 극대화할 수 있어 집진 또는 정화 효율을 극대화시킬 수 있어 담지체 또는 담지용 필터로 활용이 용이한 세라믹 필터의 제조방법 및 세라믹 필터를 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to maximize the filtration area or contact area of the filter in a predetermined space to maximize the dust collection or purification efficiency, and the method of manufacturing a ceramic filter and a ceramic filter that is easy to use as a filter for supporting To provide a filter.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 In order to achieve the above object, the present invention
a)ⅰ) 탄화규소, 알루미나, 실리마나이트, 카올린, 실리카, 티타니아, 및 규조토로 이루어지는 군으로부터 1 종 이상 선택되는 세라믹 분말 25 내지 60 중량부; ⅱ) 점토 10 내지 40 중량부; ⅲ) 조공제 5 내지 40 중량부; ⅳ) 바인더 1 내지 20 중량부; 및 ⅴ) 분산액 20 내지 60 중량부를 혼합하여 슬러리를 제조하는 단계;a) iii) 25 to 60 parts by weight of ceramic powder selected from the group consisting of silicon carbide, alumina, silimite, kaolin, silica, titania, and diatomaceous earth; Ii) 10 to 40 parts by weight of clay; Iii) 5 to 40 parts by weight of pore-forming agent; Iii) 1 to 20 parts by weight of the binder; And iii) mixing 20 to 60 parts by weight of the dispersion to prepare a slurry;
b) 상기 a)단계에서 제조한 슬러리를 담지체에 담지시켜 평판형상의 제1성형물과, 절곡축인 1축 방향에 평행하게 지그재그로 절곡된 형상의 제2성형물이 교대로 다수 적층된 형상의 최종 성형물을 제조하는 단계;b) the slurry prepared in step a) is supported on the carrier to form a plate-shaped first molding and a plurality of second moldings alternately bent in a zigzag shape parallel to the axial direction of the bending axis. Preparing a final molding;
c) 상기 b)단계에서 슬러리가 담지된 최종 성형물을 건조하는 단계; 및c) drying the final molding in which the slurry is supported in step b); And
d) 상기 c)단계에서 건조된 최종 성형물을 소결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 적층형 세라믹 필터의 제조방법을 제공한다.d) provides a method of manufacturing a multilayer ceramic filter comprising the step of sintering the final molding dried in step c).
또한 본 발명은 Also,
a)ⅰ) 탄화규소, 알루미나, 실리마나이트, 카올린, 실리카, 티타니아, 및 규조토로 이루어지는 군으로부터 1 종 이상 선택되는 세라믹 분말 25 내지 60 중량부; ⅱ) 점토 10 내지 40 중량부; ⅲ) 조공제 5 내지 40 중량부; ⅳ) 바인더 1 내지 20 중량부; 및 ⅴ) 분산액 20 내지 60 중량부를 혼합하여 슬러리를 제조하는 단계;a) iii) 25 to 60 parts by weight of ceramic powder selected from the group consisting of silicon carbide, alumina, silimite, kaolin, silica, titania, and diatomaceous earth; Ii) 10 to 40 parts by weight of clay; Iii) 5 to 40 parts by weight of pore-forming agent; Iii) 1 to 20 parts by weight of the binder; And iii) mixing 20 to 60 parts by weight of the dispersion to prepare a slurry;
b) 평판형상의 제1담지체와, 절곡축인 1축 방향에 평행하게 지그재그로 절곡된 형상의 제2담지체가 교대로 다수 적층된 형상의 최종 담지체에 상기 a)단계에서 제조한 슬러리를 담지시켜 최종 성형물을 제조하는 단계;b) the slurry prepared in step a) is placed on a final carrier having a shape in which a first carrier having a flat plate shape and a second carrier having a shape zigzag bent in parallel with one axis in a bending axis is alternately stacked. Supporting to prepare a final molding;
c) 상기 b)단계에서 슬러리가 담지된 최종 성형물을 건조하는 단계; 및c) drying the final molding in which the slurry is supported in step b); And
d) 상기 c)단계에서 건조된 최종 성형물을 소결하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 적층형 세라믹 필터의 제조방법을 제공한다.d) provides a method of manufacturing a multilayer ceramic filter comprising the step of sintering the final molding dried in step c).
이외에 본 발명은 상기 제조방법에 의하여 제조되는 것을 특징으로 하는 적층형 세라믹 필터를 제공한다.In addition, the present invention provides a multilayer ceramic filter, characterized in that it is produced by the manufacturing method.
이하 본 발명을 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
본 발명의 적층형 세라믹 필터는 탄화규소, 알루미나, 실리마나이트, 카올린, 실리카, 티타니아 및 규조토로 이루어지는 군으로부터 1 종 이상 선택되는 세라믹 분말, 점토, 조공제, 바인더, 및 분산액을 혼합하여 슬러리를 제조한 후 1) 담지체에 담지시켜 평판형상의 제1성형물(10)과, 절곡축인 1축 방향에 평행하게 지그재그로 절곡된 형상의 제2성형물(20)이 교대로 다수 적층된 형상의 최종 성형물을 성형하거나 2) 평판형상의 제1담지체(10)와, 절곡축인 1축 방향에 평행하게 지그재그로 절곡된 형상의 제2담지체(20)가 교대로 다수 적층된 형상의 최종 담지체에 상기 a)단계에서 제조한 슬러리를 담지시켜 최종 성형물을 제조한 후, 상기 성형된 성형물을 건조 및 소결하여 제조되는 것을 특징으로 한다.In the multilayer ceramic filter of the present invention, a slurry is prepared by mixing at least one ceramic powder, clay, pore-forming agent, binder, and dispersion liquid selected from the group consisting of silicon carbide, alumina, silimite, kaolin, silica, titania and diatomaceous earth. After that, 1) the plate-shaped first molded
본 발명의 세라믹 필터 제조방법을 설명하면 다음과 같다.Referring to the ceramic filter manufacturing method of the present invention is as follows.
a) 슬러리 제조a) slurry production
본 단계는 ⅰ) 탄화규소, 알루미나, 실리마나이트, 카올린, 실리카, 티타니아, 및 규조토로 이루어지는 군으로부터 1 종 이상 선택되는 세라믹 분말 25 내지 60 중량부, ⅱ) 점토 10 내지 40 중량부, ⅲ) 조공제 5 내지 40 중량부, ⅳ) 바인 더 1 내지 20 중량부, 및 ⅴ) 분산액 20 내지 60 중량부를 혼합하여 슬러리를 제조하는 단계이다.This step comprises: i) 25 to 60 parts by weight of ceramic powder selected from the group consisting of silicon carbide, alumina, silimite, kaolin, silica, titania, and diatomaceous earth, ii) 10 to 40 parts by weight of clay, i) A slurry is prepared by mixing 5 to 40 parts by weight of the pore-forming agent, i) more 1 to 20 parts by weight of the binder, and i) 20 to 60 parts by weight of the dispersion.
본 발명에 사용되는 상기 ⅰ)의 세라믹 분말은 소결 후 세라믹 필터의 기본 구조를 이루는 성분으로, 세라믹 필터의 지지체 역할을 한다.The ceramic powder of i) used in the present invention is a component constituting the basic structure of the ceramic filter after sintering, and serves as a support for the ceramic filter.
상기 세라믹 분말은 당업계에서 사용되는 통상의 다양한 형태의 세라믹 분말이 사용될 수 있다. 상기 세라믹 분말은 탄화규소, 알루미나, 실리마나이트(sillimanite group, Al2O3·SiO2), 카올린(kaolin group, Al2 O3·2SiO2·2H2O), 실리카(SiO2), 티타니아, 또는 규조토 등을 사용하는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 알루미나, 탄화규소 또는 이들의 혼합물을 사용하는 것이다.The ceramic powder may be a ceramic powder of various conventional forms used in the art. The ceramic powder is silicon carbide, alumina, silymanite (sillimanite group, Al 2 O 3 · SiO 2 ), kaolin (kaolin group, Al 2 O 3 · 2SiO 2 · 2H 2 O), silica (SiO 2 ), titania It is preferable to use diatomaceous earth or the like, and more preferably to use alumina, silicon carbide or a mixture thereof.
상기 세라믹 분말은 다양한 입도를 가지는 성분을 사용할 수 있고, 일정성분이 동일한 입도를 가질 수도 있고, 각각 다른 입도를 가지는 동일성분을 혼합하여 사용할 수 있음은 물론이며, 특히 0.001 ㎛ 내지 1 ㎜의 입도인 것이 바람직하다. 상기 세라믹 분말의 입도가 상기 범위내일 경우에는 세라믹 필터의 기공형성 및 기계적 강도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.The ceramic powder may use components having various particle sizes, and certain components may have the same particle size, and may be used by mixing the same components having different particle sizes, in particular, the particle size of 0.001 ㎛ to 1 mm It is preferable. When the particle size of the ceramic powder is within the above range, there is an effect that can improve pore formation and mechanical strength of the ceramic filter.
상기 세라믹 분말은 슬러리 조성물에 25 내지 60 중량부로 포함되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 30 내지 50 중량부로 포함되는 것이다. 그 함량이 상기 범위내인 경우에는 세라믹 필터의 물리적 강도 및 형상을 유지할 수 있는 효과가 있으며, 동시에 여과효율을 현저히 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 또한, 소결시 뒤틀림 및 균열을 방지하고 세라믹 필터의 내마모성을 증대할 수 있다. The ceramic powder is preferably included in the slurry composition 25 to 60 parts by weight, more preferably 30 to 50 parts by weight. If the content is in the above range, there is an effect that can maintain the physical strength and shape of the ceramic filter, and at the same time has an effect that can significantly improve the filtration efficiency. In addition, it is possible to prevent distortion and cracking during sintering and to increase wear resistance of the ceramic filter.
본 발명에 사용되는 상기 ⅱ)의 점토는 소결 후 세라믹 필터의 기본 구조를 이루는 성분으로 소결시 세라믹 입자간의 결합을 용이하게 하는 작용을 한다.The clay of ii) used in the present invention is a component constituting the basic structure of the ceramic filter after sintering and serves to facilitate bonding between ceramic particles during sintering.
상기 점토는 다양한 입도를 가지는 성분을 사용할 수 있고, 특히 상기 점토가 동일한 입도를 가질 수도 있고, 각각 다른 입도를 가지는 점토를 혼합하여 사용할 수 있음은 물론이며, 특히 0.001 ㎛ 내지 1 ㎜의 입도인 것이 바람직하다. 상기 점토의 입도가 상기 범위내일 경우에는 세라믹 필터의 기공형성 및 기계적 강도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.The clay may be a component having various particle sizes, and in particular, the clay may have the same particle size, and may be used by mixing clays having different particle sizes, in particular, the particle size of 0.001 ㎛ to 1 mm desirable. When the particle size of the clay is in the above range, there is an effect that can improve the pore formation and mechanical strength of the ceramic filter.
상기 점토는 슬러리 조성물에 10 내지 40 중량부로 포함되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 15 내지 25 중량부로 포함되는 것이다. 그 함량이 상기 범위내인 경우에는 세라믹 필터의 물리적 강도 및 형상을 유지시킬 수 있는 효과가 있으며, 동시에 여과효율을 현저히 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 또한, 소결시 뒤틀림 및 균열을 방지하고 세라믹 필터의 내마모성을 증대할 수 있다.The clay is preferably included in 10 to 40 parts by weight, more preferably 15 to 25 parts by weight of the slurry composition. When the content is in the above range, there is an effect that can maintain the physical strength and shape of the ceramic filter, and at the same time has an effect that can significantly improve the filtration efficiency. In addition, it is possible to prevent distortion and cracking during sintering and to increase wear resistance of the ceramic filter.
본 발명에 사용되는 상기 ⅲ)의 조공제는 소결후의 세라믹 필터의 기공을 형성하는 작용을 한다.The pore-forming agent of i) used in the present invention functions to form pores of the ceramic filter after sintering.
상기 조공제는 탄소, 활성탄, 목재분말, 톱밥, 소금, 나프탈렌, 또는 활석 등을 사용할 수 있다.The pore-forming agent may be carbon, activated carbon, wood powder, sawdust, salt, naphthalene, talc or the like.
상기 조공제는 다양한 입도를 가지는 성분을 사용할 수 있음은 물론이며, 특히 0.001 ㎛ 내지 1 ㎜의 입도인 것이 바람직하다. 상기 조공제의 입도가 상기 범위내일 경우에는 세라믹 필터의 적절한 크기의 기공형성 및 기계적 강도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.Of course, the pore-forming agent can be used a component having a variety of particle size, it is particularly preferred that the particle size of 0.001 ㎛ to 1 mm. When the particle size of the pore-forming agent is within the above range, there is an effect of improving the pore formation and mechanical strength of the appropriate size of the ceramic filter.
상기 조공제는 소결과정에서 연소되어 없어져 세라믹 필터의 기공을 형성하며, 그 함량은 슬러리 조성물에 5 내지 40 중량부로 포함되는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 10 내지 25 중량부로 포함되는 것이다. 그 함량이 상기 범위내인 경우에는 소결시 완전히 연소되어 세라믹 필터의 기공을 효과적으로 형성할 수 있는 효과가 있다.The pore-forming agent is burned off during the sintering process to form pores of the ceramic filter, the content of which is preferably included in the slurry composition 5 to 40 parts by weight, more preferably 10 to 25 parts by weight. If the content is within the above range, there is an effect that can be completely burned during sintering to effectively form pores of the ceramic filter.
본 발명에 사용되는 상기 ⅳ)의 바인더는 슬러리와 담지체의 결합을 이루는 작용을 한다.The binder of i) used in the present invention functions to form a slurry and a support.
상기 바인더는 통상의 유기바인더, 무기바인더, 또는 이들을 혼합하여 사용할 수 있으며, 특히 무기바인더와 유기바인더의 혼합물을 사용하는 것이 바람직하다. The binder may be a conventional organic binder, an inorganic binder, or a mixture thereof, and in particular, it is preferable to use a mixture of an inorganic binder and an organic binder.
구체적으로, 상기 바인더는 프리트(frit), 또는 탄산바륨(BaCO3)의 무기바인더 또는 MAP(Mono aluminium phosphate), 물풀(water binder), 폴리비닐부티랄, 폴리비닐알코올, 또는 폴리비닐아세테이트 등의 유기바인더를 사용할 수 있으며, 특히 프리트와 물풀을 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.Specifically, the binder may be an inorganic binder of frit, barium carbonate (BaCO 3 ), or mono aluminum phosphate (MAP), a water binder, polyvinyl butyral, polyvinyl alcohol, or polyvinylacetate. An organic binder can be used, and it is particularly preferable to mix frit and water grass.
상기 바인더는 슬러리 조성물에 1 내지 20 중량부로 포함되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 5 내지 10 중량부로 포함되는 것이다. 그 함량이 상기 범위내인 경우에는 슬러리와 담지체를 효과적으로 결합시킬 수 있는 효과가 있다.The binder is preferably contained in 1 to 20 parts by weight, more preferably 5 to 10 parts by weight of the slurry composition. If the content is in the above range, there is an effect that can effectively combine the slurry and the support.
본 발명에 사용되는 상기 ⅴ)의 분산액은 바인더의 종류에 따라 그 종류를 달리할 수 있으며, 특히 물 또는 알코올을 사용하는 것이 바람직하다.The dispersion of iii) used in the present invention may vary depending on the type of the binder, and it is particularly preferable to use water or alcohol.
상기 분산액은 슬러리 조성물에 20 내지 60 중량부로 포함되는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 20 내지 30 중량부로 포함되는 것이다. 그 함량이 상기 범위내인 경우에는 슬러리에 포함되는 각 성분을 효과적으로 혼합할 수 있으며, 슬러리가 적정한 점도를 유지하여 담지체에 효과적으로 결합할 수 있는 효과가 있다.The dispersion is preferably contained in 20 to 60 parts by weight, more preferably 20 to 30 parts by weight of the slurry composition. When the content is in the above range, it is possible to effectively mix each component included in the slurry, there is an effect that the slurry can be effectively bonded to the support to maintain the proper viscosity.
상기와 같은 세라믹 분말, 점토, 조공제, 및 바인더는 분산액에 동시 투입하여 혼합할 수도 있으며, 일정간격으로 순차적으로 분리 투입하여 혼합할 수도 있다. 특히, 상기 성분의 혼합은 분산액에 세라믹 분말, 점토, 조공제, 및 무기바인더(무기바인더를 사용할 경우에만 혼합)를 혼합한 후, 상기 혼합물에 유기바인더를 혼합하는 것이 혼합의 편의성을 위해 더욱 좋다.The ceramic powder, clay, pore-forming agent, and binder as described above may be mixed and added to the dispersion at the same time, or may be separately mixed and mixed at regular intervals. In particular, the mixing of the components is better for the convenience of mixing after mixing the ceramic powder, clay, pore-forming agent, and inorganic binder (mix only when using inorganic binder) in the dispersion, and then mixing the organic binder in the mixture. .
상기 혼합물의 혼합시간은 1 내지 10 시간 동안 실시되는 것이 좋다.Mixing time of the mixture is preferably carried out for 1 to 10 hours.
상기와 같이 혼합된 슬러리는 안정화를 위하여 1 시간 이상의 숙성을 시키면 더욱 좋다.The slurry mixed as described above may be further aged for 1 hour or more for stabilization.
b) 담지/성형b) loading / molding
본 단계는 상기 a)단계에서 제조된 슬러리를 담지체에 담지시켜 성형물을 제조하는 단계이다.This step is to prepare a molding by supporting the slurry prepared in step a) on a carrier.
본 발명에 사용되는 상기 담지체는 제조하고자 하는 세라믹 필터의 크기에 따라 그 크기를 달리할 수 있음은 물론이다.Of course, the carrier used in the present invention may vary in size depending on the size of the ceramic filter to be manufactured.
상기 담지체는 슬러리를 담지할 수 있는 다공성 구조인 것은 모두 사용 가능하며, 특히 부직포, 직포, 또는 스폰지 등을 사용하는 것이 적용의 용이성을 위해 보다 바람직하다.The carrier may be any porous structure capable of supporting a slurry, and in particular, it is more preferable to use a nonwoven fabric, a woven fabric, or a sponge for ease of application.
상기 부직포는 단섬유를 웹(web)상 또는 시트(sheet)상의 섬유 집합체를 기본으로 하여 접착제로 결합시키거나, 열가소성 섬유를 이용하여 섬유간 접착을 시키거나 니들 펀칭, 봉제 등으로 섬유를 얽히게 하여 만든 형태인 것으로, 특히 폴리에스테르, 아라미드(aramid), 폴리페닐렌설파이드(polyphenylenesulfide), 홈-아크릴(home-acrylic), 폴리이미드(polyimide), 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene, PTFE), 비스코스(biscose), 천연섬유, 유리섬유, 세라믹섬유, 또는 금속섬유 등을 사용하는 것이 바람직하다.The nonwoven fabric combines short fibers with an adhesive on the basis of a web or sheet-like fiber aggregate, bonds the fibers with thermoplastic fibers, or entangles the fibers by needle punching or sewing. In the form of polyester, aramid, polyphenylenesulfide, home-acrylic, polyimide, polytetrafluoroethylene (PTFE), viscose ( biscose), natural fibers, glass fibers, ceramic fibers, metal fibers and the like are preferably used.
상기 직포는 방적, 제직(制織), 면조(綿造) 등에 의하여 제조되는 것으로, 상기 슬러리의 담지를 위하여 느슨하게 직조되어 직포내에 슬러리 담지를 위한 충분한 기공을 포함하는 것이 바람직하다.The woven fabric is manufactured by spinning, weaving, cotton, or the like, and is preferably woven loosely for supporting the slurry, and includes sufficient pores for supporting the slurry in the woven fabric.
본 단계의 담지는 상기 슬러리를 담지체에 도포하거나 상기 슬러리에 담지체를 침지시키거나, 상기 슬러리를 담지체에 살포(스프레이)하는 방법을 사용할 수 있고, 상기 담지전에 담지체를 접착, 융착, 봉제, 자체결합 또는 성형틀을 이용하여 평판형상의 제1담지체와 절곡축인 1축 방향에 평행하게 지그재그로 절곡된 형상의 제2담지체가 교대로 다수 적층된 형상으로 최종 담지체를 성형하여 제조하고자 하는 세라믹 필터 형태로 제조한 후, 슬러리를 담지하도록 할 수도 있다.The supporting step of this step may be applied to the slurry on the carrier, immersed the carrier in the slurry, or spraying (spray) the slurry on the carrier, it is possible to adhere, fusion, The final carrier is molded into a shape in which a plurality of second carriers having a flat plate shape and a second carrier having a shape zigzag bent in parallel to one axis of a bending axis are alternately stacked by sewing, self-bonding, or forming a mold. After preparing in the form of a ceramic filter to be prepared, it may be to carry a slurry.
특히, 담지체에 충분한 세라믹 혼합물이 포함되고, 안착될 수 있도록 슬러리 용액에 담지체를 침지시키고 짜는 과정을 2∼3 회 반복하여 실시하거나, 상기 슬러리를 담지체에 도포 또는 살포하고 짜는 과정을 2∼3 회 반복하여 슬러리 용액이 담지체에 충분히 담지되도록 하는 것이 더욱 좋다.In particular, a sufficient ceramic mixture is included in the support, and the process of immersing and squeezing the support in the slurry solution is repeated two or three times so that the support can be seated, or the process of applying or spraying and squeezing the slurry to the support is carried out. It is more preferable that the slurry solution is sufficiently supported on the carrier by repeating ˜3 times.
또한 상기 슬러리에 담지를 먼저 한후에 성형을 하는 경우에는 상기 a)단계에서 제조한 슬러리를 담지체에 담지시켜 평판형상의 제1성형물과, 절곡축인 1축 방향에 평행하게 지그재그로 절곡된 형상의 제2성형물이 교대로 다수 적층된 형상의 최종 성형물을 형성할 수 있다.In addition, in the case of forming the slurry first, and then molding, the slurry prepared in the step a) is supported on the carrier to have a flat plate-shaped first molding and a shape zigzag bent in parallel with the bending axis in the uniaxial direction. It is possible to form a final molding having a shape in which a plurality of second moldings are alternately stacked.
상기와 같이 제조되는 슬러리가 담지된 담지체는 상기 기술한 범위내에서 목적에 따라 원하는 형태대로 다양하게 성형할 수 있음은 물론이며, 이에 대한 구체적인 예로는 도 1 내지 도 2에 그 실시예를 도시한 바와 같이 상기 제2성형물 또는 제2담지체의 절곡축이 적층시에 모두 평행한 형태로 제조될 수 있으며, 이러한 형상의 필터는 주로 엔진 배기가스의 정화를 위하여 촉매를 담지하여 배기가스를 정화하는 촉매 담체로 사용되어지는 배기가스 정화용 필터 또는 VOC's의 정화를 위하여 이러한 물질의 분해촉매를 표면에 코팅하고 이들과의 반응면적을 최대화하기 위하여 사용되는 분해촉매의 담체로 사용되어지는 VOC's 정화용 필터에 적용될 수 있다.The carrier supported by the slurry prepared as described above may be variously molded into a desired shape according to the purpose within the above-described range, and specific examples thereof are shown in FIGS. 1 to 2. As described above, the bending parts of the second molded article or the second carrier may be manufactured in parallel when stacked, and the filter having such a shape mainly carries a catalyst for purifying the engine exhaust gas to purify the exhaust gas. To the exhaust gas purification filter used as a catalyst carrier or VOC's purification filter used as a carrier of the decomposition catalyst used to coat the decomposition catalyst of these substances on the surface for clarification of VOC's and to maximize the reaction area with them. Can be applied.
또한 상기 형상에 추가하여 도 3 내지 도 4에 실시예를 도시한 바와 같이 상기 제2성형물 또는 제2담지체의 절곡에 따라 형성되어진 단면의 어느 한쪽 끝단이 교대로 번갈아 막힌 형태로 구성하는 경우에는 도 4에 도시한 바와 같이 유체는 한단씩 건너 띈 칸마다 유입이 가능하고 유입된 유체는 차단부(30)에 막혀서 유출은 상기 유입이 이루어지지 않은 칸으로 이루어지므로 평판에 의하여 미세입자의 필터링도 함께 이루어져, 상기 기술한 화학적인 필터링뿐만 아니라 물리적인 미세분진의 필터링이 함께 이루어지거나 또는 단순하게 물리적 여과 기능만이 이루어지도록 할 수 있다. 이 경우에는 필터의 길이를 길게 하면 정면에서의 단면적은 그대로 유지하면서 여과면적을 훨씬 크게 할 수 있는 장점이 있다.3 to 4, in addition to the above-described shape, when one end of the cross section formed by bending of the second molded object or the second carrier is alternately clogged, As shown in FIG. 4, the fluid can be introduced into each compartment that is crossed step by step, and the inflow fluid is blocked by the blocking unit 30 so that the outflow is made up of the compartment where the inflow is not made. Together, the above-described chemical filtering as well as the filtering of the physical fine dust may be performed together or simply to perform the physical filtration function. In this case, the length of the filter has an advantage that the filtration area can be made much larger while maintaining the cross-sectional area at the front as it is.
상기 성형시에 슬러리의 농도, 조성 또는 담지체의 재질선택에 따라 상기 제1성형물(담지체)의 기공도와 제2성형물(담지체)의 기공도는 그 정도를 같게 할 수도 있고, 다르게 할 수도 있다.The porosity of the first molding (carrier) and the porosity of the second molding (carrier) may be the same or different depending on the concentration of the slurry, the composition or the material selection of the support at the time of molding. have.
이외에 또 다른 실시예로는 도 5 내지 도 6에 도시한 바와 같이 상기 제2성형물 또는 제2담지체의 적층시에 상기 절곡축이 교대로 일정한 각으로 교차하고, 절곡에 따라 형성되어진 단면의 어느 한쪽 끝단이 일정하게 모두 막힌 형태(차단부(30)를 이용하여)로 구성할 수도 있는데, 이 경우에는 상기 도 3 내지 도 4의 경우와 그 효과는 유사하나 입구와 출구의 단면적을 다르게 가져갈 수 있고, 유동의 방향을 원하는 방향으로 적절히 회전시킬 수 있는 장점이 있다. 상기 일정한 각의 각도는 바람직하게는 제작의 용이성을 고려하여 직각인 것이 좋다.In another embodiment, as shown in FIGS. 5 to 6, when the second molding or the second carrier is laminated, the bending axes alternately cross each other at a constant angle, and any of the cross sections formed as the bending is performed. One end may be configured in a form in which all of the ends are constantly blocked (using the blocking part 30). In this case, the effects are similar to those of FIGS. 3 to 4, but may have different cross-sectional areas of the inlet and the outlet. And, there is an advantage that can properly rotate the direction of flow in the desired direction. The angle of the constant angle is preferably a right angle in consideration of ease of manufacture.
뿐만 아니라 또 다른 실시예로는 도 7에 도시한 바와 같이 상기 제2성형물 또는 제2담지체의 적층시에 상기 절곡축이 교대로 일정한 각으로 교차하고, 제1절곡층은 양 끝단이 모두 개방되고, 상기 제1절곡층에 일정한 각으로 교차하는 제2절곡층은 절곡에 따라 형성되어진 단면의 어느 한쪽 끝단이 일정하게 모두 막힌 형태로 이루어지고, 상기 제1절곡층과 제2절곡층이 교번하도록 구성할 수도 있다. 이 경우에는 유입이 양방향으로 이루어지는 경우에는 유출이 1방향으로 이루어지고, 유입 1방향으로 이루어지는 경우에는 유출이 양방향으로 이루어지는 형태로 필터가 작용하게 된다. 이와 같은 구성을 통하여 상기 구성과 유사하나 입구와 출구의 단 면적 차이를 더 크게 가져갈 수 있고, 유동의 방향을 원하는 방향으로 적절히 회전시킬 수 있는 장점이 있다. 상기 일정한 각의 각도는 바람직하게는 제작의 용이성을 고려하여 직각인 것이 좋다.In addition, as another embodiment, as shown in Figure 7 when the second molding or the second carrier, the bending axis alternately alternately at a constant angle, both ends of the first bent layer is open The second bending layer intersecting the first bending layer at a predetermined angle has a shape in which either end of the cross section formed according to the bending is constantly blocked, and the first bending layer and the second bending layer alternately. It can also be configured to. In this case, when the inflow is made in both directions, the outflow is made in one direction, and when the inflow is made in one direction, the filter acts in the form of being made in both directions. Through this configuration, it is similar to the above configuration, but it is possible to bring a larger difference between the end areas of the inlet and the outlet, and there is an advantage of properly rotating the direction of the flow in the desired direction. The angle of the constant angle is preferably a right angle in consideration of ease of manufacture.
이상과 같은 성형에 있어서 필요한 경우에 따라 성형틀을 사용할 수도 있고 이 경우에는 성형틀에 담지체를 밀착하여 결합시키고, 클램프 등으로 고정하여 원하는 형상으로 성형할 수 있다. In the molding as described above, a molding mold may be used as necessary. In this case, the supporting member may be closely adhered to the molding mold, and may be molded into a desired shape by fixing with a clamp or the like.
또한 상기 성형틀에 담지체를 밀착 결합하는 경우에 건조후 성형틀과 담지체의 분리를 용이하게 하기 위하여 담지체와 성형틀 사이에 탈형필름을 추가할 수 있다. 상기 탈형 필름에는 바람직하게는 고무, 우레탄 수지, 또는 에폭시 수지 등을 재질로 하는 수지 필름이나 크라프트지와 같은 종이필름을 사용할 수 있다.In addition, in the case of tightly coupling the carrier to the molding die, a demolding film may be added between the carrier and the mold to facilitate separation of the mold and the carrier after drying. The release film may preferably be a resin film made of rubber, urethane resin, epoxy resin, or the like, or a paper film such as kraft paper.
c) 건조c) drying
본 단계는 상기 b)단계에서 제조한 슬러리가 담지된 성형물을 건조하는 단계이다. 이때, 건조는 안전한 소결과 소결준비과정 및 소결과정 중에 발생할 수 있는 성형물의 형상 변형을 방지하는 작용을 한다.This step is a step of drying the molded product carrying the slurry prepared in step b). At this time, the drying serves to prevent the shape deformation of the molding that can occur during the sintering process and the sintering preparation and the safe sintering.
상기 건조는 자연건조, 열풍건조, 일광건조, 또는 응달건조 등의 방법을 이용하여 실시할 수 있으며, 특히 건조시간의 단축 및 성형물의 변형 방지와 크랙이 발생하지 않도록 적외선 건조를 실시하는 것이 바람직하다.The drying may be carried out using a method such as natural drying, hot air drying, daylight drying, or shade drying, and in particular, the infrared drying is preferably performed to shorten the drying time and to prevent deformation of the molding and to prevent cracking. .
d) 소결d) sintering
본 단계는 상기 c)단계에서 건조된 성형물을 소결하는 단계이다.This step is a step of sintering the molded article dried in step c).
상기 소결은 건조된 성형물의 성형틀을 제거하고 소결로에 넣은 후, 소결로 의 온도를 소결온도까지 승온시켜 일정한 온도에서 소결시킬 수 있다.The sintering can be sintered at a constant temperature by removing the mold of the dried molding and put in the sintering furnace, the temperature of the sintering furnace to the sintering temperature.
상기 소결은 슬러리의 성분 및 성분비에 따라 적정한 소결온도를 설정하여 소결을 진행할 수 있으며, 특히 상기 소결시 승온 중 발생할 수 있는 성형물 변형, 수축, 및 파손을 방지할 수 있도록 상온∼500 ℃까지는 0.5∼3 ℃/min의 속도로 승온시키는 것이 바람직하며, 특히 150∼450 ℃의 온도에서는 0.5∼1 ℃/min의 속도로 천천히 승온시키는 것이 바람직하며, 최종적으로 세라믹 분말의 조성에 따라 900∼1,300 ℃의 소결온도까지 승온시켜 2∼48 시간 동안 유지시켜 소결을 완료하는 것이 좋다.The sintering may proceed with sintering by setting an appropriate sintering temperature according to the composition and ratio of the slurry, and in particular, from 0.5 to 500 ° C. in order to prevent deformation, shrinkage, and breakage of moldings that may occur during the sintering. It is preferable to raise the temperature at a rate of 3 ° C./min. In particular, at a temperature of 150 ° C./450° C., it is preferable to slowly increase the temperature at a rate of 0.5 ° C./1° C./min, and finally, 900 ° C. to 1,300 ° C. according to the composition of the ceramic powder. The temperature is raised to the sintering temperature and maintained for 2 to 48 hours to complete the sintering.
상기와 같은 방법에 따라 제조된 최종 세라믹 필터는 도 8에 나타낸 바와 같은 높은 기공도를 가진 구조로 제작할 수 있다. The final ceramic filter manufactured according to the above method can be manufactured in a structure having a high porosity as shown in FIG.
또한 본 발명의 적층형 세라믹 필터는 세라믹 필터의 기능성을 향상시키기 위하여 상기 (c)건조된 세라믹 필터, 또는 (d)소결된 세라믹 필터의 내부 또는 외부에 기능성 물질을 추가로 도포한 후, 건조하는 단계를 더욱 포함할 수 있고, 상기 기능성 물질의 도포는 상기 기능성 물질과 세라믹 필터간에 적절한 결합이 이루어질 수 있는 공지의 다양한 코팅방법을 적용할 수 있음은 물론이며 특히, (d)소결후에 기능성 물질의 도포, 건조후에는 소결단계를 더 포함하도록 할 수 있다.In addition, in the multilayer ceramic filter of the present invention, in order to improve the functionality of the ceramic filter, (c) the dried ceramic filter, or (d) additionally applying a functional material to the inside or outside of the sintered ceramic filter, followed by drying It may further include, wherein the application of the functional material can be applied to a variety of known coating methods that can be appropriately coupled between the functional material and the ceramic filter, as well as, in particular, (d) application of the functional material after sintering After drying, the sintering step may be further included.
상기 기능성 물질은 제올라이트, 백금, 팔라듐, 로듐, 은, TiO2, 또는 ZnO 등을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다.The functional material may be used alone or in combination of zeolite, platinum, palladium, rhodium, silver, TiO 2 , or ZnO.
상기 세라믹 필터의 내부 또는 외부에 도포되는 기능성 물질은 세라믹 필터 의 내부 및 외부를 동일한 성분으로 코팅할 수도 있고, 내부와 외부의 성분을 달리하여 코팅할 수도 있다.The functional material applied to the inside or the outside of the ceramic filter may coat the inside and the outside of the ceramic filter with the same components, or may be coated with different components inside and outside.
상기와 같이 본 발명에 따른 세라믹 필터 제조방법은 제조비용이 저렴하고, 제조방법이 용이할 뿐만 아니라, 동시에 형상변경 및 대형필터의 생산이 용이하고, 내마모성, 내열성, 및 기공도 조절범위가 상대적으로 우수한 장점이 있다.As described above, the ceramic filter manufacturing method according to the present invention is low in manufacturing cost, easy to manufacture, and at the same time easy to change the shape and the production of large filters, the wear resistance, heat resistance, and porosity control range is relatively There is an excellent advantage.
또한 본 발명은 상기와 같이 제조된 세라믹 필터를 제공하는 바, 본 발명의 세라믹 필터는 일반적으로 각 산업분야의 후처리장치에 사용될 수 있고, 각종 집진설비의 집진필터로 사용될 수 있으며, 특히 소각로나 화장터의 집진장치에서의 집진필터, 엔진 배기가스 집진장치의 집진필터, 엔진 배기가스의 공기정화장치인 촉매담체, 또는 공기청정기내의 광촉매 작용에 의한 휘발성 유기화합물(VOC's) 제거장치의 촉매담체 등에 사용될 수 있다.In addition, the present invention provides a ceramic filter manufactured as described above, the ceramic filter of the present invention can be generally used in the post-treatment apparatus of each industrial field, can be used as a dust collection filter of various dust collection equipment, in particular an incinerator or It is used for the dust collection filter in the dust collector of the cremator, the dust collection filter of the engine exhaust gas dust collector, the catalyst carrier which is an air purifier of the engine exhaust gas, or the catalyst carrier for removing volatile organic compounds (VOC's) by the photocatalytic action in the air cleaner. Can be.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the scope of the present invention is not limited to the following examples.
[실시예][Example]
실시예 1Example 1
혼합기에 물 50 중량부를 첨가하고, 여기에 알루미나(Al2O3) 40 중량부, 점토 25 중량부, 활성탄 25 중량부, 및 무기바인더로 프리트(VA950, 덕림소재) 5 중량부를 첨가하여 혼합하였다. 상기 혼합물에 유기바인더로 물풀 5 중량부를 첨가 한 후, 혼합기에서 2 시간 동안 혼합하여 슬러리 용액을 제조하였다.50 parts by weight of water was added to the mixer, and 40 parts by weight of alumina (Al 2 O 3 ), 25 parts by weight of clay, 25 parts by weight of activated carbon, and 5 parts by weight of frit (VA950, Duklim) were mixed with an inorganic binder. . 5 parts by weight of water pool was added to the mixture using an organic binder, and then mixed in a mixer for 2 hours to prepare a slurry solution.
상기 제조한 슬러리 용액이 가로 1000 mm×세로 1500 mm×두께 8 mm 크기의 부직포에 충분히 담지되도록 도포하였다.The slurry solution prepared above was applied so as to be sufficiently supported on a nonwoven fabric having a width of 1000 mm x 1500 mm x thickness 8 mm.
그 다음, 도 1에 도시한 형태로 성형물을 제조하고, 30∼90 ℃의 온도에서 1 시간 동안 열풍 건조하였다.Then, a molded product was prepared in the form shown in FIG. 1 and dried by hot air at a temperature of 30 to 90 ° C. for 1 hour.
상기 조립 건조된 성형물에서 탈형필름을 제거한 후, 상기 성형물을 전기로에 넣어 상온∼150 ℃까지는 3 ℃/min의 속도로 승온시키고, 150∼450 ℃까지는 0.5∼1 ℃/min의 속도로 천천히 승온시키고, 900∼1,300 ℃의 온도에서 2 시간 동안 유지시켜 소결을 완료하였다.After removing the demolding film from the granulated and dried molded product, the molded product was put in an electric furnace and heated up at a rate of 3 ° C./min up to room temperature to 150 ° C., and slowly heated up at a speed of 0.5 to 1 ° C./min up to 150-450 ° C. Sintering was completed by maintaining at a temperature of 900 ~ 1,300 ℃ for 2 hours.
상기와 같이 제조된 세라믹 필터의 중량은 소결 실시 전과 후를 비교하여 10∼30 % 감소하였으며, 5∼25 % 정도의 수축이 발생했음을 확인할 수 있었다. 도 8은 상기 실시예 1에 따라 제조한 세라믹 필터를 주사전자현미경으로 찍은 사진이다.The weight of the ceramic filter prepared as described above was reduced by 10-30% compared with before and after sintering, and it was confirmed that shrinkage of about 5-25% occurred. 8 is a photograph taken with a scanning electron microscope of the ceramic filter prepared according to Example 1.
실시예 2Example 2
상기 실시예 1에서 알루미나를 대신하여 탄화규소(SiC)를 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 세라믹 필터를 제조하였다.A ceramic filter was manufactured in the same manner as in Example 1, except that silicon carbide (SiC) was used instead of alumina in Example 1.
실시예 3Example 3
상기 실시예 1에서 알루미나(Al2O3) 중량부를 대신하여 알루미나 25 중량부 및 탄화규소(SiC) 25 중량부를 함께 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일 한 방법으로 실시하여 세라믹 필터를 제조하였다.A ceramic filter was manufactured in the same manner as in Example 1, except that 25 parts by weight of alumina and 25 parts by weight of silicon carbide (SiC) were used in place of the alumina (Al 2 O 3 ) part by weight. It was.
실시예 4Example 4
상기 실시예 1에서 도 3의 형태로 성형틀을 이용하여 슬러리 용액에 침지시킨 부직포를 성형한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 세라믹 필터를 제조하였다.A ceramic filter was manufactured in the same manner as in Example 1, except that the nonwoven fabric immersed in the slurry solution was molded using the mold in the form of FIG. 3.
실시예 5Example 5
상기 실시예 1에서 도 6의 형태로 성형한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 세라믹 필터를 제조하였다.A ceramic filter was manufactured in the same manner as in Example 1, except that Example 1 was molded in the form of FIG. 6.
이상의 실시예 1 내지 5를 통하여 적층형의 대형 세라믹 필터를 제조할 수 있었으며, 40 % 이상의 높은 기공률을 가지고, 적어도 1000 ℃까지의 우수한 내열성을 가짐을 확인할 수 있었다.Through the above Examples 1 to 5 it was possible to manufacture a large-sized multilayer ceramic filter, has a high porosity of 40% or more, it was confirmed that it has excellent heat resistance up to at least 1000 ℃.
본 발명의 적층형 세라믹 필터의 제조방법은 좁은 공간에 고효율의 여과면적을 제공하는 세라믹 필터의 제작에 별도의 고가의 금형제작이 필요 없고 가압장치 또는 진공장치가 필요 없음에 따라 세라믹 필터의 제작비용이 저렴하며, 제조방법이 용이할 뿐만 아니라 형상변경이 용이하고, 소결로의 크기가 허용하는 한도내에서 대형필터의 생산이 가능하다. 또한 가압이나 진공 공정이 없으므로 기공도 조절범위를 상대적으로 넓게 가질 수 있고, 담지체의 밀도, 조공제의 크기 및 양에 따라 0.001 ~ 5 ㎜정도 범위에서 선택하여 적은 편차로 기공 크기 조절하여 제작가능하고, 40 %이상 높은 기공율을 성형 할 수 있고, 이에 따라 제조되는 세라믹 필 터는 저중량의 다공성 필터가 제조될 수 있다.The manufacturing method of the multilayer ceramic filter of the present invention does not require the manufacture of expensive molds and does not require a pressurizing device or a vacuum device to manufacture a ceramic filter that provides a highly efficient filtration area in a narrow space. It is inexpensive, easy to manufacture, easy to change shape, and large-sized filter can be produced to the extent that the size of the sintering furnace allows. In addition, since there is no pressurization or vacuum process, the pore degree can be controlled relatively broadly, and the pore size can be adjusted with a small deviation by selecting it in the range of 0.001 ~ 5 mm according to the density of the carrier, the size and the amount of the pore-forming agent. And, it is possible to form a high porosity of 40% or more, and the ceramic filter produced according to the low weight porous filter can be produced.
또한 본 발명은 형상 변경이 용이하며, 일정 공간내에서 필터의 여과면적을 극대화할 수 있는 세라믹 필터를 제조할 수 있다. 또한 본 발명의 세라믹 필터는 내마모성 및 내열성이 뛰어나 고온 고압하에서 사용이 가능하다.In addition, the present invention is easy to change the shape, it is possible to manufacture a ceramic filter that can maximize the filtration area of the filter in a certain space. In addition, the ceramic filter of the present invention is excellent in wear resistance and heat resistance can be used under high temperature and high pressure.
또한 본 발명의 적층형 세라믹 필터는 쓰레기 소각로, 화장터, 보일러, 시멘트 제조공정, 석탄 화력 발전소, 석탄가스화 복합 발전 설비 등에 용이하게 적용할 수 있을 뿐만 아니라, 입출구의 크기를 다르게 조절할 수 있으며, 접촉면적을 극대화할 수 있으므로 향후 자동차 엔진 배기가스, VOC's 등의 가스 정화용 촉매담체로서 그 활용도가 매우 높다.In addition, the multilayer ceramic filter of the present invention can be easily applied to waste incinerators, cremators, boilers, cement manufacturing processes, coal-fired power plants, coal gasification combined cycle power generation facilities, and the size of the entrance and exit can be adjusted differently, and the contact area can be adjusted. As it can be maximized, its utilization is very high as a catalyst carrier for gas purification of automobile engine exhaust gas and VOC's.
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