KR100244759B1 - 예비성형체 제조방법 및 그 제조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 세라믹계 예비성형체의 제조방법 및 그 제조장치에 관한 것이다. 본 발명은 소정량의 물에 무기바인더를 용해시키고, 이 용해된 무기바인더에 미리 계산된 세라믹계 쇼트 화이버를 투입하고 교반시켜 혼합시킨 다음, 혼합된 재료를 형틀에 공급하고 공급된 재료에 바이브레이터로 진동을 가하여 재료내의 쇼트 화이버와 무기바인더가 균일하게 분포되도록 하고, 혼합된 재료에 진동을 가하는 것과 병행하여 혼합된 재료를 진공흡입력과 피스톤의 가압력으로 가압하여 재료에 함유된 수분을 배수시키는 단계들을 포함하는 제조방법 및 그 제조장치를 제공하는데 특징이 있다. 따라서 세라믹계 쇼트화이버와 무기바인더의 분포가 균일한 예비성형체를 얻을 수 있으므로 이를 이용한 복합재료의 특성이 균일하여 제품의 신뢰성이 향상되게 된다.

Description

예비성형체 제조방법 및 그 제조장치

본 발명은 금속기지 복합재료(Metal Matrix Composite)의 제조에 사용되는 세라믹계의 예비성형체를 제조하는 방법 및 그 제조장치에 관한 것으로서, 특히 세라믹계 쇼트화이버가 어느 한 부위에 집중 분포되는 것을 방지할 수 있도록 한 예비성형체 제조방법 및 그 제조장치에 관한 것이다.

도 1은 종래의 세라믹계 예비성형체의 제조장치를 개략적으로 도시한 것으로서, 상부와 하부가 개구된 형틀(1)의 하부에 집수조(2)가 설치되고, 이 집수조(2)의 일측에는 데시케이터(Desiccator ; 3)와 진공펌프(4)가 배관에 의해 연결되어 있다.

그리고 형틀(1)의 내부 하측 즉, 집수조(2)의 상측에는 다수개의 구멍(5a)을 가지는 배수판(5)이 설치되고, 이 배수판(5)의 상면에는 거름종이(6)가 얹혀지고, 형틀(1)의 상부에는 피스톤(7)이 설치되어 있다.

이와같이 구성된 종래의 예비성형체 제조장치는, 먼저 세라믹계(Al₂O₃, SiC등의) 쇼트화이버(Short Fiber)와 물 그리고 바인더를 소정의 비율로 섞고 교반기로 이들을 혼합한 다음, 이 혼합된 재료를 형틀(1)의 상부를 통해 형틀(1) 내부의 거름종이(6) 위로 공급한다.

그리고 집수조(2)의 일측에 설치된 진공펌프(4)를 동작시켜 형틀(1)의 하부로부터 공기를 흡입하여 혼합된 재료중의 수분을 배수판(5)의 구멍(5a)을 통해 배수시킴과 동시에 적정량의 부피분율과 결합강도를 유지하기 위하여 피스톤(7)으로 혼합된 재료의 상부를 가압함으로써 예비성형체를 성형하게 된다.

그리고 이와같이 성형된 예비성형체를 형틀(1)에서 추출한 다음, 완전히 건조시켜 용적율 5-30%, 기공율 70-95%의 다공성 예비성형체를 제조하게 된다.

그러나 이와같이 구성된 종래의 예비성형체 제조장치는, 단순히 세라믹계 쇼트 화이버와 물 그리고 바인더를 소정의 비율로 혼합하여 형틀(1)의 내부로 공급하고, 피스톤(7)과 진공펌프(4)로 가압 및 흡입하여 예비성형체를 성형하도록 되어 있으므로, 형틀 내부로 공급된 혼합재료내의 쇼트 화이버와 바인더의 분포가 전체적으로 균일하지 않고 부분적으로 불균일한 상태로 분포되는 현상이 발생하게 된다.

따라서 쇼트 화이버와 바인더가 불균일한 상태로 분포된 예비성형체를 사용하여 복합재료를 제조하는 경우에는 제품의 특성이 부분적으로 달라지기 때문에 제품의 신뢰성을 저하시키는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 바와같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 쇼트 화이버와 무기바인더의 분포가 균일한 예비성형체를 제조할 수 있는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한 본 발명은 상술한 방법을 실시하기에 적합한 제조장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 바와같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 소정량의 물에 3 - 5wt% 정도의 실리카 콜로이드계 무기바인더를 용해시키는 단계과, 상기 용해된 무기바인더에 미리 계산된 세라믹계 쇼트 화이버를 투입하고 교반시켜 혼합하는 단계와, 상기 혼합된 재료를 형틀에 공급하고 이 공급된 재료에 바이브레이터로 진동을 가하여 재료내의 쇼트 화이버와 무기바인더를 균일하게 분포시키는 단계와, 상기 혼합된 재료에 진동을 가하는 단계와 병행하여 혼합된 재료를 진공흡입력과 피스톤의 가압력으로 가압하여 재료에 함유된 수분을 배수시키는 단계와, 배수가 완료된 재료를 형틀로부터 분리시킨 후 이를 건조시켜 수분을 제거하는 단계를 포함하는 예비성형체 제조방법을 제공하는데 그 특징이 있다.

본 발명의 다른 특징은, 상부와 하부가 개구된 형틀과, 상기 형틀 내부에 위치되며 공급된 세라믹계 소트 화이버와 물 및 무기바인더가 혼합된 재료중의 수분을 하부로 배수시키기 위한 거름종이 및 다수의 배수공을 가지는 배수판과, 상기 형틀의 하부에 설치되며 상기 배수판의 배수공을 통해 배수된 수분이 모이는 집수조와, 상기 집수조의 일측과 연결되는 데시케이트 및 진공펌프와, 상기 형틀의 상부로 삽입되어 혼합된 재료를 가압하는 피스톤과, 상기 형틀 내부의 혼합된 재료에 진동을 가하여 재료내의 쇼트 화이버와 무기바인더가 균일하게 분포되도록 하는 바이브레이터를 포함하는 예비성형체 제조장치를 제공하는데 있다.

도 1은 종래의 예비성형체 제조장치를 개략적으로 도시한 단면도.

도 2는 본 발명에 따른 예비성형체 제조장치를 개략적으로 도시한 단면도.

＆lt; 도면의 주요부분에 대한 부호 설명 ＆gt;

11 ; 형틀 12 ; 집수조

13 ; 거름종이 14 ; 배수판

15 ; 데시케이터(Desiccator) 16 ; 진공펌프

17 ; 피스톤 18 ; 바이브레이터(Vibrator)

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예들을 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 예비성형체 제조장치를 도시한 단면도이다.

도 2에 도시된 바와같이 본 발명에 따른 예비성형체 제조장치는, 상부와 하부가 개구된 형틀(11)의 하부에 집수조(12)의 상부가 연통된 상태로 설치되고, 이 형틀(11)의 내부 하측에는 형틀(11)의 상부를 통해 공급된 세라믹계 소트 화이버와 물 및 무기바인더가 혼합된 재료를 지지함과 동시에 이들중 수분을 하부로 배수시키는 역할을 하는 거름종이(13)와 다수의 배수공(14a)을 가지는 배수판(14)이 설치된다.

그리고 집수조(12)의 일측에는 데시케이터(15)와 진공펌프(16)가 배관에 의해 연결되고, 형틀(11)의 상부에는 형틀(11)의 상부를 통해 삽입되어 거름종이(13)와 배수판(14) 위에 얹혀진 재료를 가압하는 피스톤(17)이 설치된다.

그리고 집수조(12)의 하부에는 형틀(11) 내부의 거름종이(13)와 배수판(14)에 얹혀진 재료에 진동을 가하여 재료내의 쇼트 화이버와 무기바인더가 균일하게 분포되도록 하는 바이브레이터(Vibrator ; 18)가 설치된다.

이와같이 구성된 본 발명에 따른 예비성형체 제조장치를 통하여 본 발명에 따른 예비성형체의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 소정량의 물에 3 - 5wt% 정도의 실리카 콜로이드계 무기바인더를 용해시킨 다음, 용해된 무기바인더에 미리 계산된 세라믹계 쇼트 화이버를 투입하고 이들이 잘 섞이도록 교반시켜 혼합한다.

그리고 혼합된 재료를 형틀(11)에 공급하고 이 공급된 재료에 바이브레이터(18)로 진동을 가하여 재료내의 쇼트 화이버와 무기바인더가 균일하게 분포되도록 한다.

그리고 혼합된 재료에 진동을 가하면서 피스톤(17)과 진공펌프(16)를 각각 동작시켜 혼합된 재료에 함유된 수분을 배수시킨다.

그리고 배수가 완료된 재료를 형틀(11)로부터 분리시킨 후 이를 건조시켜 수분을 제거하여 예비성형체를 완성한다.

따라서 이와같은 과정을 통해 제조된 예비성형체는 쇼트 화이버와 바인더의 분포가 균일하기 때문에 이를 이용한 복합재료의 특성이 균일하여 제품의 신뢰성이 향상되게 된다.

이와같은 예비성형체는 주로 실린더의 라이닝, 압축기의 경사판등의 제조에 사용된다.

이상에서 설명한 바와같이 본 발명 예비성형체 제조장치 및 그 방법에 의하면, 쇼트 화이버와 무기바인더의 분포가 균일한 예비성형체를 제조할 수 있으므로, 이를 이용한 복합재료의 특성이 균일하여 제품의 신뢰성이 향상되게 된다.

Claims (2)

1. 소정량의 물에 3 - 5wt% 정도의 실리카 콜로이드계 무기바인더를 용해시키는 단계과,

   상기 용해된 무기바인더에 미리 계산된 세라믹계 쇼트 화이버를 투입하고 교반시켜 혼합하는 단계와,

   상기 혼합된 재료를 형틀에 공급하고 이 공급된 재료에 바이브레이터로 진동을 가하여 재료내의 쇼트 화이버와 무기바인더를 균일하게 분포시키는 단계와,

   상기 혼합된 재료에 진동을 가하는 단계와 병행하여 혼합된 재료를 진공흡입력과 피스톤의 가압력으로 가압하여 재료에 함유된 수분을 배수시키는 단계와,

   배수가 완료된 재료를 형틀로부터 분리시킨 후 이를 건조시켜 수분을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 예비성형체 제조방법.
2. 상부와 하부가 개구된 형틀과; 상기 형틀 내부에 위치되며, 공급된 세라믹계 소트 화이버와 물 및 바인더가 혼합된 재료중의 수분을 하부로 배수시키기 위한 거름종이 및 다수의 배수공을 가지는 배수판과;

   상기 형틀의 하부에 설치되며 상기 배수판의 배수공을 통해 배수된 수분이 모이는 집수조와;

   상기 집수조의 일측과 연결되는 데시케이터 및 진공펌프와;

   상기 형틀의 상부로 삽입되어 혼합된 재료를 가압하는 피스톤과;

   상기 형틀 내부의 혼합된 재료에 진동을 가하여 재료내의 쇼트 화이버와 바인더가 균일하게 분포되도록 하는 바이브레이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 예비성형체 제조장치.

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