KR20000074574A

KR20000074574A - 단당류와 이당류를 이용한 환경 친화성 고농도 유동성 알루미나 현탁액 유동화조제 조성물 제조

Info

Publication number: KR20000074574A
Application number: KR1019990018605A
Authority: KR
Inventors: 김종철
Original assignee: 오근호
Priority date: 1999-05-21
Filing date: 1999-05-21
Publication date: 2000-12-15

Abstract

알루미나 재료들은 탁월한 전기적, 기계적 물성으로 근래 수십년간 첨단 소재로서 각광 받아 왔다. 알루미나 재료들을 구성하는 원료 입자들의 크기 및 형상 또는 표면처리와 관련되어 많은 진전이 이루어졌으나 아직도 많은 사람들이 이러한 원료 입자들의 특성을 개선하려고 노력하고 있다.

본 발명에서는 새로운 환경 친화성 알루미나 제조 방법으로서 원료 입자와 물의 혼합물인 현탁액에 45%(부피기준) 이상의 알루미나가 첨가된 수계 현탁액을 제조하였다. 45%(부피기준)이상의 고농도 수계 알루미나 현탁액을 만들기 위해서 알루미나 분말에 단당류와 이당류 포화 용액을 첨가하여 알루미나 현탁액을 제조하였다. 이렇게 제조된 알루미나 현탁액의 유동성을 점검하기 위해 유동성 측정실험인 크립실험을 실시하였다. 환경친화성 유동화 조제로서 단당류와 이당류가 알루미나 현탁액의 유동성에 효과가 큰 것으로 나타났으며 그 중에서도 슈크로오스(Sucrose)와 프룩토스(Fructose)가 가장 유동성 증진에 효과적인 것으로 나타났다.

본 발명을 수행하기에 특히 바람직한 유동화조제는 슈크로오스와 프룩토스다.

Description

단당류와 이당류를 이용한 환경 친화성 고농도 유동성 알루미나 현탁액 유동화조제 조성물 제조{Mono- and Di-saccharides for Environmental Friendly Plastic Alumina Slurries with High Alumina Concentration}

알루미나 재료들은 근래 수십년간 첨단산업을 지지하는 중심소재로서 각광받아 왔으며 알루미나 재료들을 구성하는 입자들의 크기 및 형상 또는 표면처리등을 조정하는데 관련되어 놀랄만한 성장이 있어 왔다. 아직도 많은 사람들이 이러한 입자들의 특성들을 조정하려고 노력하고 있다.

본 발명은 이러한 알루미나 재료들을 구성하는 원료인 알루미나 원료입자들을 조정하는 제조공정에 관련된 것으로 특히 입자들의 표면처리를 위하여 첨가되는 유동화 조제에 관련된 것이다. 종래에 첨가되는 유동화 조제는 고가의 유기화합물로서 열처리 공정에서 유독가스로 배출되어 환경을 오염시키고 작업자들의 건강을 해치고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서는 배기시설의 용량을 늘리고 유해가스의 해독시설을 설치한다든지 공정을 자동화하는 방법도 있을 수 있으나 제품의 제조비용을 증대시켜 알루미나 제품의 생산성을 악화시킨다.(일본특허 출원번호 63-189380, 8-323436, 89JP-00005499, 미국특허번호 5,002,710, 5,203,936, 4,587,068) 이러한 단점을 보완하기 위하여 수용액에 여러 가지 첨가물을 혼합하여 알루미나 현탁액을 만드는 방법들이 강구되고 있으나 이러한 첨가물도 하소시에 유독가스를 방출하여 작업환경을 오염시키고 있다.(일본특허 출원번호 1-9395, 미국 특허번호 4,329,271) 이러한 문제점을 고려하여 산화바륨티탄(BaTiO₃) 제조용 원료들의 수계 현탁액에 덱스트린(dextrin)과 수용성 녹말(soluble sarch)을 첨가하여 유동성을 증진시켰다.(일본특허 출원번호55-159282)

본 발명은 알루미나 제조 공정시 발생하는 위의 문제점들을 제거할 새로운 환경친화성 유동성 조제를 제안함으로서 새로운 환경친화성 알루미나 제조공정을 개발하는데 목적이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 과제는 알루미나 현탁액의 유동성을 증대시키고 열처리시 유독한 배기가스의 배출을 억제하는 것이며 이를 이루기 위해서 해결해야 될 문제는 알루미나 입자표면에 약한 응집을 유도하는 식물성 농업 부산물을 사용한 실험이 필요하다. 또한 식물성 농업부산물이 공업용 유기첨가제에 비해 가격이 저렴하므로 전체적인 알루미나 제조 비용의 절감이 가능하다.

도 1 에서는 알루미나 현탁액의 배합비를 요약한 것으로 모든 현탁액은 알루미나 분말(평균직경 0.4micron)에 단당류와 이당류의 포화수용액을 첨가하였다. 포화 수용액의 첨가량에 따라 알루미나의 부피농도가 약간씩 다르기는 하나 50%-60% 수준이다. 이렇게 제조된 알루미나 현탁액의 유동특성을 알아보기 위해 점도계를 사용하였으며 측정방식은 초기에 일정한 하중을 가하고 변형을 기록하는 크립(Creep) 시험법을 사용하였다. 이러한 측정법에는 여러 가지 방식이 있고 이 현탁액을 측정하기 가장 바람직한 것은 콘(Cone)과 플레이트(Plate)를 사용한 방식을 사용하였다. 시편은 0.8ml 이 사용되었고 도 2에서 보는 바와 같이 배치되었다. 콘 스핀들(Spindle)은 점도계에 연결이 되었고 측정 조건은 제조사인 Haake의 C35/4 방식을 선택하였다. 도 3은 크립 현상을 보여주고 있으며 점성 물질의 전형적인 모습을 보여주고 있다. 각종 단당류와 이당류가 유동성에 미치는 효과가 도 3과 같다.

단당류와 이당류의 포화 수용액을 알루미나 분말과 혼합하였다. 단당류와 이당류를 첨가한 알루미나 현탁액에 대해서 유동성시험을 실시하였으며 단당류와 이당류가 첨가되지 않은 알루미나 현탁액은 너무 딱딱해져서 유동성시험 자체가 불가능하였다. 시험방식은 크립방식을 택하였는데 이 방식은 유동성을 탄성적인 측면과 비탄성적인 측면으로 구분하여 분석하는 방식이다. 모든 현탁액은 알루미나 분말(평균직경 0.4micron) 에 단당류와 이당류의 포화수용액을 첨가하여 제조한다. 알루미나 분말의 60%-100%(부피기준)에 해당하는 포화수용액을 첨가하여 제조된 현탁액의 알루미나의 부피농도가 약간식 다르기는 하나 도 1과 같이 50%-60%이다. 이렇게 제조된 알루미나 현탁액의 유동특성을 알아보기 위해 점도계를 사용하였으며 측정방식은 크립 시험법을 사용하였다.

이러한 측정법에는 여러 가지 방식이 있고 이 현탁액을 측정하기 가장 바람직한 것은 콘 과 플레이트를 사용한 방식으로 판단되어 이를 사용하였다. 시편은 0.8ml 이 사용되었고 도 2에서 보는 바와 같이 배치되었다. 콘 스핀들은 점도계에 연결이 되었고 측정 조건은 제조사인 Haake의 C35/4 방식을 선택하였다. 크립(creep) 시험은 일정한 하중 4 Pa 하에서 300 초간 유지되도록 하였다.

도 3는 크립현상을 보여주고 있으며 점성 물질의 전형적인 모습을 보여주고 있다. 단당류인 글루코오스(Glucose), 갈락토스(Galactose), 프룩토즈(Fructose), 아라비노즈(Arabinose), 자이로즈(Xylose)와 이당류인 말토즈(Maltose), 슈크로즈(Sucrose)를 함유하고 있는 현탁액의 변형이 나타난다. 특히, 단당류 중 프룩토즈(Fructose)와 이당류인 슈크로즈(Sucrose)를 함유하고 있는 현탁액의 변형이 큰 것을 알 수가 있다. 알루미나 입자표면에 흡착된 단당류와 이당류에 의한 입체적 방해(Steric hindrance)가 입자간 결합을 방해해서 입자의 유동성을 개선하게 된다. 특히 본 발명에서 특이한 것은 본 첨가제 없이는 이 고농도의 알루미나 현탁액을 만들 수 없다는 것이고 물을 더 첨가할 경우 이러한 수분을 건조시켜야 하고 이로 인한 성형체에 건조균열이 발생하게 된다.

본 발명에서 검토된 단당류와 다당류 등에서 각각 유동성을 개선하는데 서로 다른 개선 효과를 보이고 있으며 이는 단당류와 다당류의 화학적 분자식이 서로 다르기 때문이다. 프룩토스와 슈크로스가 가장 유동성을 개선시키는데 효과적인 것으로 나타났다.

위에서 진술한 실시 예에서 표시된 것과 같이, 본 발명으로 환경친화성 고농도 알루미나 현탁액의 제조가 가능해졌다. 알루미나 함량이 높은 고농도 현탁액의 제조가 가능한 것으로 나타났으며 첨가제로 사용된 단당류와 이당류는 추후 열처리 과정에서 환경을 오염시키지 않고 작업자의 건강을 해치지 않은 무해한 배기가스를 배출한다. 이러한 방법은 알루미나와 유사한 방법으로 사용되고 있는 다른 알루미나 제조공정에도 적용 가능하므로 그 응용가능성은 매우 넓다. 검토된 단당류냐 이당류 중에서 슈크로스와 프룩토스가 가장 효과가 뛰어났다. 이러한 첨가제들은 화학적인 반응을 동반하고 있지 않으므로 해서 혼합 사용해도 유사한 효과가 나타난다.

Claims

유동성과 성형성을 증대시킬수 있는 알루미나 현탁액 유동화조제 조성물을 제조하는 방법에 있어서 단당류, 이당류 중 1종 또는 2종 이상의 포화수용액을 제조하는 단계, 알루미나 분말의 40-100%(부피기준)에 해당하는 포화수용액과 알루미나 분말을 혼합하여 알루미나 현탁액을 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미나 현탁액 유동화조제 제조방법.
제 1항에 있어서 단당류가 글루코오스(Glucose), 갈락토스(Galactose), 프룩토스(Fructose), 아라비노즈(Arabinose), 자이로즈(Xylose)인 것을 특징으로 하는 알루미나 현탁액 유동화조제 조성물의 제조방법.
제 1항에 있어서 이당류가 말토즈(Maltose), 슈크로즈(Sucrose)인 것을 특징으로 하는 알루미나 현탁액 유동화조제 조성물의 제조방법.
제 1항에 있어서 알루미나가 부피기준 45% 이상 포함된 것을 특징으로 하는 알루미나 현탁액 유동화조제 조성물의 제조방법.
제 1항에 있어서 알루미나 평균직경이 0.5마이크론 이하의 알루미나 분말을 사용하는 것을 특징으로 하는 알루미나 현탁액 유동화조제 조성물의 제조방법.
제 1항내지 제 5항의 방법에 의해 제조된 유동성과 성형성을 증대시킬 수 있는 알루미나 현탁액 유동화조제 조성물.