(51) Int. Cl. 7 B01D 39/20 (19) 대한민국특허청 (KR) (12) 등록특허공보 (B1) (45) 공고일자 (11) 등록번호 (24) 등록일자 2005 년 08 월 30 일 10-0511071 2005 년 08 월 22 일 (21) 출원번호 10-2001-0032641 (65) 공개번호 10-2001-0079024 (22) 출원일자 2001년06월05일 (43) 공개일자 2001년08월22일 (73) 특허권자이규섭경기화성군팔탄면덕우리 154 번지 (72) 발명자이규섭경기도화성군팔탄면덕우리 154 (74) 대리인이달로 심사관 : 홍순칠 (54) 세라믹필터의제조방법및그제조장치 요약 본발명은세라믹필터의제조방법및그제조장치에관한것으로진동기 (6) 의상면에고정되어금형 (1) 을고정시키는고정판 (4) 과 ; 상기고정판 (4) 에형성된홈에고정되어세라믹필터를성형하기위해탄화규소 70~75 중량 %, 무기결합체 12.5~15 중량 %, 에폭시수지 12.5~15 중량 % 를혼합한반건조상태의혼합물을수용하며, 두개의분리되어분리 / 결합되는금형 (1) 과 ; 상기금형 (1) 의외측에금형 (1) 에수용된혼합물을배출되지않도록금형 (1) 을견고하게결합시키는클램프 (3) 와 ; 상기금형 (1) 의상면에삽입되어금형 (1) 내부의심봉 (5) 을고정시키는캡 (2); 으로이루어져진동기 (6) 를 1~5 분간진동시켜세라믹필터를성형하여고온 고압용세라믹필터는진동기를이용하여케스팅방법으로세라믹필터의제조가용이하고, 집진장치나수처리장치에장착할때필요로하는크기로제조가가능하며, 사용용도에따라서기공의크기를조절할수있다. 대표도 도 7 색인어 금형, 심봉, 클램프, 고정판 명세서 도면의간단한설명 도 1 은본발명의제조장치에사용되는금형의개략적인수평단면도이다. 도 2 는본발명의제조장치에사용되는금형의개략적인수직단면도이다. - 1 -
도 3 은본발명의제조장치에사용되는캡의개략적인평면도이다. 도 4 는본발명의제조장치에사용되는클램프의개략적인평면도이다. 도 5 는본발명의제조장치에사용되는고정판의개략적인정면도이다. 도 6 은본발명의제조장치에사용되는심봉의개략적인정면도이다. 도 7 은본발명의제조장치를나타낸개략적인단면도이다. 도 8 은본발명의성형된세라믹필터의개략적인사시도이다. < 도면의주요부분에대한부호의설명 > 1 : 금형 2 : 캡 3 : 클램프 4 : 고정판 5 : 심봉 발명의상세한설명 - 2 -
발명의목적 발명이속하는기술및그분야의종래기술 1. 발명의분야본발명은세라믹필터의제조방법및그제조장치에관한것이다. 보다구체적으로본발명은탄화규소 70~75 중량 %, 무기결합체 12.5~15 중량 %, 주제와에폭시경화제를혼합한에폭시수지 12.5~15 중량 % 를혼합하는혼합단계와 ; 상기혼합된분말을반건조상태로진동기에고정된금형에넣어 1~5 분간진동시켜필터를성형하는성형단계와 ; 상기성형단계를거친세라믹필터를 1100~1300 로소성하는소성단계를거쳐제조되는것을특징으로하는세라믹필터의제조방법및이를위한제조장치에관한것이다. 2. 발명의배경필터의용도를보면각종쓰레기소각로, 보일러, 석탄화력발전소, 석탄가스화복합발전등이있고, 분진등의포집은여과포 (Bag Filter) 나전기집진장치를사용하여왔는테이중전기집진장치는시설비가많이들고, 공정에따라효율이떨어져적용하기힘들고여과포는주로고분자계로만들어져그사용온도가 250 를넘을경우사용할수가없어반드시냉각장치를설치하여야만한다. 이에비해세라믹필터는내열성이우수하여냉각장치등의추가설비가필요없어설치비용의부담이없고중 소형의집진장치및배기가스정화장치에적합하다. 또한석탄가스화복합발전의용도등에서와같이고온의배기가스를이용하여복합발전을할경우가스층의입자상물질이터빈블레이드를손상시킬우려가있기때문에필터가필수적인데그배기가스의온도가매우높기때문에세라믹필터외의다른대안이없는실정이다. 일반적으로세라믹필터는세라믹화이버 (Fiber) 를이용한튜브타입을성형해서가장보편적으로쓰이고있으나, 이는여과효율과배압특성은비교적우수하나제조되는비용이높아고가여서집진장치의가격을상승시키는주요인이되는단점이있으며, 장시간사용할때세라믹화이버의열화로인해필터의내구성이떨어져여과효율이감소할뿐만아니라화이버가배기가스중에포함배출되어이차공해를발생하는문제점이있었다. 본발명자는이와같은문제점을해결하기위하여, 탄화규소 70~75 중량 %, 무기결합체 12.5~15 중량 %, 주제와에폭시경화제를혼합한에폭시수지 12.5~15 중량 % 를혼합하는혼합단계와 ; 상기혼합된분말을반건조상태로진동기에고정된금형에넣어 1~5 분간진동시켜필터를성형하는성형단계와 ; 상기성형단계를거친세라믹필터를 1100~1300 로소성하는소성단계를거쳐제조되는것을특징으로하는세라믹필터의제조방법및이를위한제조장치를개발하기에이른것이다. 따라서본발명에의하면기체나액체, 즉유체중의분진내지입자상물질을제거, 저감그리고분리시키는용도의파이프 (PIPE) 형태의다공성세라믹필터를제조하고, 이것들을일정한두께형태의크기로나열하여고온 고압에서최대의필터링 (filtering) 효과를얻을수있도록장치함으로써, 현재사용되는필터의문제점인내열성, 내화학성, 내마모성등의문제점을보안한파이프형태의다공성세라믹튜브필터를얻을수있다. 발명이이루고자하는기술적과제 본발명의목적은내열성, 내화학성, 내마모성등이우수하고기공은터널형태의 3 차원구조를가지는세라믹필터로서진동기를이용한케스팅법에의한세라믹필터제조시파이프형태의튜브 (Tube) 를금형의틀에의해제조하고, 다공성인외부와내부벽체에기공을형성하여기공특성이다르며, 필터의취성및장치의공정조립을개선한세라믹필터의제조방법및그제조장치를제공하기위한것이다본발명의다른목적은파이프형태벽체의기공크기는 0.001-500 μm정도범위에서선택하여작은편차로기공의크기조절이가능하고, 60% 이상의높은기공율을형성할수있으며, 높은비표면적을가지고있어분진의성상에따라기공크 - 3 -
기를조절하여분진들이표면에서포집하고, 압축공기를안쪽에서불어털어내는방식으로눈막힘현상을방지하고, 벽체의내벽과외벽의기공의크기를다르게하여통기도및포집효율을극대화한세라믹필터의제조방법및그제조장치를제공하기위한것이다. 발명의구성및작용 상기의과제를이루기위하여본발명에의한세라믹필터의제조방법은세라믹필터의주원료로사용되는탄화규소 (SiC) 70~75 중량 %, 무기결합체 12.5~15 중량 %, 주제와에폭시경화제를혼합한에폭시수지 12.5~15 중량 % 를혼합한다. 이때, 무기결합체와탄화규소입도변화에따른특성, 물성, 미세구조변화를살펴보면다음과같다. 표 1. 무기결합체와탄화규소입도변화에따른특성변화. 다음으로, 필터제조를위한탄화규소입토에따른미세구조변화를살펴보면다음과같다. - 4 -
표 2. 탄화규소입자혼합과무기결합체첨가량에따른특성변화 다음으로, 필터제조를위한탄화규소입도혼합에따른미세구조변화를살펴보면다음과같다. - 5 -
도시된바와같이, 탄화규소입자와무기결합체의첨가량에따른특성변화를정확하게인지함에따라필터를제조함에있어필요로하는크기로제조가가능해지고, 사용용도에따라기공의크기를조절할수있게된다. 그리고, 상기와같은혼합물을반건식상태의분말로건조시킨원료를두개로분리되어있는금형 (1) 에넣어진동기 (6) 에고정시켜혼합된분말을진동시간 1~5 분간진동시켜분말상태의혼합물을성형시켜세라믹필터를성형한다. 금형 (1) 에서성형된세라믹필터를탈형하여탄화규소를원료로하고상기금형의구멍을막은후 1100~1300 로소성하여세라믹필터를제조한다. 이하도면을참조하여본발명의바람직한실시예를설명한다. 도 1 은본발명의제조장치에사용되는금형을나타낸개략적인수평단면도이고, 도 2 는본발명의제조장치에사용되는금형의개략적인수직단면도이고, 도 3 은본발명의제조장치에사용되는캡의개략적인평면도이고, 도 4 는본발명의제조장치에사용되는클램프의개략적인평면도이고, 도 5 는본발명의제조장치에사용되는고정판의개략적인정면도이고, 도 6 은본발명의제조장치에사용되는심봉의개략적인정면도이고, 도 7 은본발명의제조장치를나타낸단면도이고, 도 8 은본발명의성형된세라믹필터를나타낸개략적인사시도이이다. 도 1 내지도 8 에도시된바와같이진동기 (6) 의상면에금형 (1) 을삽입시키는고정판 (4) 을고정시키고, 상기금형 (1) 은원형의중앙을두개로갈라지는금형 (1) 의배부에심봉 (5) 을삽입시켜금형 (1) 의상부에캡 (2) 을삽입시켜금형 (1) 으로부터심봉 (5) 을움직이지않도록고정시킨다. 상기고정판 (4) 에삽입고정된금형 (1) 의외측에클램프 (3) 를다수개고정시켜금형 (1) 에투입되는상기세라믹필터의혼합물을내부에투입되어외부로빠지지않도록하고, 상기반건식상태의혼합물을금형 (1) 에일정한속도로넣으면서금형 (1) 내부에서분말의성형밀도를좋게하기위해서분말이금형 (1) 안에차서올라오는속도로금형 (1) 의외부에충격을주어밀도를높인다. 다음으로, 상기금형 (1) 에분말주입이끝나면진동기 (6) 를구동시켜 1~5 분간진동을가하여금형 (1) 내부에있는분말을성형하고난다음금형 (1) 으로부터클램프 (3) 와심봉 (5) 을제거하여탈형을하여성형된세라믹필터의하부에형성되어있는구멍을상기세라믹필터의성형에사용된동일한재질의원료로막아준다. 이와같이진동기 (6) 를이용한캐스팅법에의해제조된세라믹필터는압출성형법에의해제조된필터보다도밀도가낮기때문에기공은터널형태의 3 차원구조를하고있어서필터의기능을향상시킨것이다. 그리고제조된필터는 1100 1300 로소성을한다. - 6 -
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발명의효과 본발명에따른세라믹필터의제조방법과제조장치에의하면고온 고압용세라믹필터를얻을수있고, 진동기를이용하여케스팅방법으로세라믹필터의제조가용이하고, 집진장치나수처리장치에장착할때필요로하는크기로제조가가능하며, 사용용도에따라서기공의크기를조절할수있다. 또한, 고온에서의유체냉각을통한열교환기장치가필요하지않으며, 50% 이상의다공성구조로가볍고집진효율이 99% 이상이며, 내마모성이우수하여필터의수명이연장된다. 그리고본발명에의한세라믹필터는고온 고압에서도필터의기능저하나파손이없어쓰레기소각로, 보일러, 시멘트제조공정, 석탄화력발전소, 석탄가스화복합발전설비등에서별도의냉각장치없이사용할수있는효과를제공한다. 본발명의단순하변형내지변경은이분야의통상의지식을가진자에의하여용이하게이용될수있으며, 이러한변형이나변경은모두본발명의영역에포함되는것으로볼수있다. (57) 청구의범위 청구항 1. 세라믹필터의제조방법에있어서, 탄화규소 70~75 중량 %, 무기결합체 12.5~15 중량 %, 주제와에폭시경화제를혼합한에폭시수지 12.5~15 중량 % 를혼합하는혼합단계와 ; 상기혼합된분말을반건조상태로진동기에고정된금형에넣어 1~5 분간진동시켜필터를성형하는성형단계와 ; 상기성형단계를거친세라믹필터를 1100~1300 로소성하는소성단계를거쳐제조되는것을특징으로하는세라믹필터의제조방법 청구항 2. 금형을진동시키기위한진동기 (6); 상기진동기 (6) 의상면에고정되어금형 (1) 을고정시키는고정판 (4) 과 ; 상기고정판 (4) 에형성된홈에고정되어세라믹필터를성형하기위한탄화규소 70~75 중량 %, 무기결합체 12.5~15 중량 %, 에폭시수지 12.5~15 중량 % 를혼합한반건조상태의혼합물을수용하며, 두개의분리되어분리 / 결합되는금형 (1) 과 ; 상기금형 (1) 의외측에금형 (1) 에수용된혼합물을배출되지않도록금형 (1) 을견고하게결합시키는클램프 (3) 와 ; 상기금형 (1) 의상면에삽입되어금형 (1) 내부의심봉 (5) 을고정시키는캡 (2); 으로이루어져진동기 (6) 를 1~5 분간진동시켜세라믹필터를성형하는것을특징으로하는세라믹필터의제조장치 도면 - 8 -
도면 1 도면 2 도면 3-9 -
도면 4 도면 5 도면 6-10 -
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