KR100959060B1

KR100959060B1 - 에어베어링용 다공질체 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR100959060B1
Application number: KR1020100016409A
Authority: KR
Inventors: 김광열; 고창덕
Original assignee: 부광에이엠티(주)
Priority date: 2009-03-04
Filing date: 2010-02-23
Publication date: 2010-05-20
Also published as: KR100959061B1

Abstract

본 발명은 에어베어링용 다공질체 및 그 제조방법, 특히 기존에 비해 에어베어링에 사용되는 다공질체의 내구성 및 성능이 향상되며, 미세기공의 성형이 용이하여 가공비가 현저히 절감됨은 물론 가공 후 기존에 비해 현저히 경량화된 에어베어링용 다공질체 및 그 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 에어베어링용 다공질체의 제조방법은 알루미늄 파우더 30~97중량%와, 에폭시수지 3∼70중량%와, 알루미늄 파우더 및 에폭시수지의 총중량 100중량%에 대해 1~15중량% 비율의 경화제를 상호 혼합하는 단계; 혼합하는 단계를 거쳐 생성된 혼합재를 일정한 형상의 프레스 금형에서 60∼250kgf/cm²의 압력으로 압축성형하는 단계; 프레스 금형을 80∼270℃로 가열한 후 프레스 금형의 온도를 1~24시간 동안 80∼270℃로 유지하여 혼합재를 소결시키는 단계; 소결하는 단계를 거쳐 몸체부에 무수한 미세기공이 생성된 소결체를 프레스 금형으로부터 분리하여 일정한 형상으로 가공하는 단계;를 포함하여 구성된다.
또한, 본 발명에 따른 에어베어링용 다공질체는 알루미늄 파우더 30~97중량%와; 에폭시수지 3∼70중량%와; 알루미늄 파우더 및 에폭시수지의 총중량 100중량%에 대해 1~15중량% 비율의 경화제;가 상호 혼합된 혼합재로 구성되며, 혼합재는 일정한 형상의 프레스 금형에서 60∼250kgf/cm²의 압력으로 압축성형된 후, 80∼270℃의 온도에서 1~24시간 동안 소결되어 몸체부에 무수한 미세기공(H)이 형성된다.

Description

에어베어링용 다공질체 및 그 제조방법 {POROUS OBJECT FOR AIR BEARING, MAKING METHOD FOR USING THE SAME}

본 발명은 에어베어링용 다공질체 및 그 제조방법에 관한 것으로, 상세하게 기존에 비해 에어베어링에 사용되는 다공질체의 내구성 및 성능이 향상되도록 알루미늄 파우더와, 에폭시수지와, 경화제를 최적비율로 상호 혼합하는 단계 및 압축성형, 소결, 가공의 단계를 순차적으로 거쳐 제조되며, 미세기공의 성형이 용이하여 가공비가 현저히 절감됨은 물론 가공 후 기존에 비해 현저히 경량화된 에어베어링용 다공질체 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 베어링은 하중을 전달하면서 마찰저항을 줄여주는 역할을 하는 기계요소의 하나로써 통상적인 구조는 볼이나 롤러와 같은 전동체의 구름운동을 이용하고 있다.

이와 같은 경우에는 내부의 볼이나 롤러 때문에 회전운동시 소음이 크며 충격에 약하고, 외경이 커지며 회전속도의 한계가 낮은 단점이 있으며, 이러한 단점을 극복하기 위하여 베어링과 축 사이에 얇은 유막을 형성하는 미끄럼 베어링을 주로 사용하는데, 이러한 미끄럼 베어링은 사용하는 유체의 종류에 따라 오일베어링과 공기베어링으로 구분되는데, 오일베어링은 작동 유체로 광유와 같은 기름이나 물을 사용하는데 이러한 오일베어링은 기름을 사용하기 때문에 청정이 요구되는 식품기계나 반도체 장비 등에는 사용하기 적합치 않다는 문제점이 있었다.

일례로, 이와같은 베어링을 구비하는 반송장치에 있어서 현재 주로 사용되고 있는 것은 알루미늄 금속판재나 스테인레스 스틸 금속판재에 일정한 간격으로 0.1∼0.5mm 크기로 노즐 형태로 배치된 구멍을 뚫어 가압공기를 배출함으로써 유리기판을 부상시켜 반송하고 있다.

그러나, 이러한 방식은 사용기간이 경과됨에 따라 유리기판을 이송하는 작업중에 홀막힘 현상 등이 빈번하게 발생되어 제품의 불량률을 높이는 원인이 되고, 베어링이 금속제인 경우에는 장비가 무거울 뿐만 아니라, 장비의 소재원가 및 가공비가 매우 고가라는 문제점이 있으며, 이러한 문제점을 극복하고자 장비의 재질을 플라스틱 수지를 이용하는 경우도 있지만, 이러한 경우에는 다공질체의 경도가 상대적으로 약하여 쉽게 변형이 일어나 내구성이 저하된다는 문제점이 야기된다.

상기의 문제점을 해결하기 위하여 기존에 비해 에어베어링에 사용되는 다공질체의 내구성 및 성능이 향상되며, 미세기공의 성형이 용이하여 가공비가 현저히 절감됨은 물론 가공 후 기존에 비해 현저히 경량화된 에어베어링용 다공질체 및 그 제조방법의 구현이 요구되고 있다.

본 발명은 상기한 점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 기존에 비해 에어베어링에 사용되는 다공질체의 내구성 및 성능이 향상되며, 미세기공의 성형이 용이하여 가공비가 현저히 절감됨은 물론 가공 후 기존에 비해 현저히 경량화된 에어베어링용 다공질체 및 그 제조방법을 제공하는 데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 에어베어링용 다공질체의 제조방법은 알루미늄 파우더 30~97중량%와, 에폭시수지 3∼70중량%와, 알루미늄 파우더 및 에폭시수지의 총중량 100중량%에 대해 1~15중량% 비율의 경화제를 상호 혼합하는 단계; 혼합하는 단계를 거쳐 생성된 혼합재를 일정한 형상의 프레스 금형에서 60∼250kgf/cm²의 압력으로 압축성형하는 단계; 프레스 금형을 80∼270℃로 가열한 후 프레스 금형의 온도를 1~24시간 동안 80∼270℃로 유지하여 혼합재를 소결시키는 단계; 소결하는 단계를 거쳐 몸체부에 무수한 미세기공이 생성된 소결체를 프레스 금형으로부터 분리하여 일정한 형상으로 가공하는 단계;를 포함하여 구성된다.

본 발명에 따른 에어베어링용 다공질체는 알루미늄 파우더 30~97중량%와; 에폭시수지 3∼70중량%와; 알루미늄 파우더 및 에폭시수지의 총중량 100중량%에 대해 1~15중량% 비율의 경화제;가 상호 혼합된 혼합재로 구성되며, 혼합재는 일정한 형상의 프레스 금형에서 60∼250kgf/cm²의 압력으로 압축성형된 후, 80∼270℃의 온도에서 1~24시간 동안 소결되어 몸체부에 무수한 미세기공(H)이 형성된다.

미세기공(H)의 직경은 1 ~ 25μm 범위로 형성되며, 단위체적당 상기 미세기공(H)이 차지하는 공극률은 5 ~ 40%로 형성된다. 또한, 소결체는 1.7 ~ 1.9 g/cm²의 밀도와 45 ~ 60 N/mm²의 휨강도로 구성된다.

본 발명에 따른 에어베어링용 다공질체 및 그 제조방법은,

첫째, 알루미늄 파우더와 에폭시수지를 주요 성분으로 하여 제조되므로 청정이 요구되는 식품기계, 반도체 장비, 디스플레이 장비, 태양전지 장비 등에 효율적으로 적용할 수 있다는 장점이 있다.

둘째, 에어베어링의 재질이 강도, 내마모성, 내부식성, 내마찰성 등에서 우수한 성질을 갖는 장점이 있다.

셋째, 에어베어링의 소재인 다공질체 자체에 무수한 미세기공을 가지고 있으므로 기존과 같이 따로이 공기통로를 가공하는 종래의 번거로움을 극복하였다는 효과가 있다.

넷째, 에어베어링의 소재인 다공질체의 제조 및 형상의 성형이 용이하여 가공비가 절감되고 경량화가 가능하다는 효과가 있다.

다섯째, 에어베어링의 소재인 다공질체는 바람직하게 알루미늄 파우더를 주요 성분으로 하여 금속보다는 가볍고 플라스틱보다는 경도가 강하여 금속대체용으로 매우 유용한 효과가 있다.

여섯째, 에어베어링의 소재인 다공질체는 성형 후 목적하는 형상으로의 가공성이 매우 용이하여 제작비 절감에도 매우 유용한 장점이 있다.

[도 1]은 본 발명에 따른 에어베어링용 다공질체를 도시한 평면도 및 에어베어링용 다공질체의 일부를 발췌한 요부확대도,
[도 2]는 본 발명에 따른 에어베어링용 다공질체의 제조과정을 개략적으로 나타내는 순서도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 한정하지 않는 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

[도 1]은 본 발명에 따른 에어베어링용 다공질체를 도시한 평면도 및 에어베어링용 다공질체의 일부를 발췌한 요부확대도이고, [도 2]는 본 발명에 따른 에어베어링용 다공질체의 제조과정을 개략적으로 나타내는 순서도를 나타낸다.

[도 1] 및 [도 2]에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 에어베어링용 다공질체의 제조방법은 알루미늄 파우더 30~97중량%와, 에폭시수지 3∼70중량%와, 알루미늄 파우더 및 에폭시수지의 총중량 100중량%에 대해 1~15중량% 비율의 경화제를 상호 혼합하는 단계; 혼합하는 단계를 거쳐 생성된 혼합재를 일정한 형상의 프레스 금형에서 60∼250kgf/cm²의 압력으로 압축성형하는 단계; 프레스 금형을 80∼270℃로 가열한 후 프레스 금형의 온도를 1~24시간 동안 80∼270℃로 유지하여 혼합재를 소결시키는 단계; 소결하는 단계를 거쳐 몸체부에 무수한 미세기공이 생성된 소결체를 프레스 금형으로부터 분리하여 일정한 형상으로 가공하는 단계;를 포함하여 구성된다.

[도 2]에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 에어베어리용 다공질체의 제조방법은, 먼저 알루미늄 파우더 30~97중량%와, 에폭시수지 3∼70중량%와, 알루미늄 파우더 및 에폭시수지의 총중량 100중량%에 대해 1~15중량% 비율의 경화제를 상호 잘 섞이도록 혼합하는 단계를 거친다(S110).

단계 S110과 같이 혼합된 재료를 프레스 금형에 적정량을 투입한 후 프레스 금형을 상하방으로부터 60∼250kgf/cm²의 압력으로 압축하여 입자구조물(P)이 상호 견고하게 결합되도록 성형하는 단계를 거친다(S120).

단계 S120과 같이 프레스 금형에서 압축성형된 재료가 내측에 있는 상태에서 프레스 금형의 외부로부터 프레스 금형의 온도가 1~24시간 동안 80∼270℃로 유지되는 소결과정을 통해 압축성형된 재료는 내측에 무수한 미세기공(H)이 형성된다(S130).

단계 S130과 같이 소결된 다공질체(1)는 프레스 금형으로부터 분리한 후, 목적하는 장치의 형상에 맞게 가공되어 사용된다(S140).

[도 1]에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 에어베어링용 다공질체는 알루미늄 파우더 30~97중량%와; 에폭시수지 3∼70중량%와; 알루미늄 파우더 및 에폭시수지의 총중량 100중량%에 대해 1~15중량% 비율의 경화제;가 상호 혼합된 혼합재로 구성되며, 혼합재는 일정한 형상의 프레스 금형에서 60∼250kgf/cm²의 압력으로 압축성형된 후, 80∼270℃의 온도에서 1~24시간 동안 소결되어 몸체부에 무수한 미세기공(H)이 형성된다.

[도 1] 및 하기의 [표 1]에서 보는 바와 같이, 미세기공(H)의 직경은 1 ~ 25μm 범위로 형성되고, 단위체적당 상기 미세기공(H)이 차지하는 공극률은 5 ~ 40%로 형성되며, 소결체는 1.7 ~ 1.9 g/cm²의 밀도와 45 ~ 60 N/mm²의 휨강도로 형성된다.

정압의 공기가 균일하게 다공질체(1)의 미세기공(H)으로 배출되면서 다공질체(1)의 외표면에 인접한 물체가 일정간격(20~300μm) 이격된 상태로 유지될 수 있게 된다. 다공질체(1)의 무수한 미세기공(H)을 유지하는 입자구조물(P)은 일정한 방향성을 없이 산포됨에 따라 미세기공(H) 또한 일정한 방향성을 갖지 않아 이 미세기공(H)을 통해 배출되는 공기는 다공질체(1)의 외표면으로부터 500μm 이상 멀어지는 경우에는 공기의 배출속도가 급격히 감소하는 저풍속의 상태를 유지하게 된다.

이처럼 다공질체(1)는 이 다공질체(1)의 외표면에 비접촉 상태로 인접하는 외부물체와 매우 밀접한 거리를 유지할 수 있는 미세한 공기막을 구현할 수 있게 된다. 이러한 다공질체(1)의 주요 물성은 다음의 [표 1]과 같다.

항목	규격
밀도(Density)	1.7 ~ 1.9 g/cm²
경도(Shore D Hardness)	75 ~ 85
휨강도(Flexural Strength)	45 ~ 60 N/mm²
기공크기(Pore size)	1 ~ 25 ㎛
공극율(기공률;Pore volume)	5 ~ 40 %

상술한 바와 같이 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명에 관한 기술적 사상의 균등범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 물론이다.

1 : 본 발명에 따른 에어베어링용 다공질체
H : 미세기공
P : 입자구조물

Claims

알루미늄 파우더 30~97중량%와, 에폭시수지 3∼70중량%와, 알루미늄 파우더 및 에폭시수지의 총중량 100중량%에 대해 1~15중량% 비율의 경화제를 상호 혼합하는 단계;
상기 혼합하는 단계를 거쳐 생성된 혼합재를 일정한 형상의 프레스 금형에서 60∼250kgf/cm²의 압력으로 압축성형하는 단계;
상기 프레스 금형을 80∼270℃로 가열한 후 상기 프레스 금형의 온도를 1~24시간 동안 80∼270℃로 유지하여 상기 혼합재를 소결시키는 단계;
상기 소결하는 단계를 거쳐 몸체부에 무수한 미세기공이 생성된 소결체를 상기 프레스 금형으로부터 분리하여 일정한 형상으로 가공하는 단계;
를 포함하여 구성되는 에어베어링용 다공질체의 제조방법.
알루미늄 파우더 30~97중량%와; 에폭시수지 3∼70중량%와; 알루미늄 파우더 및 에폭시수지의 총중량 100중량%에 대해 1~15중량% 비율의 경화제;가 상호 혼합된 혼합재로 구성되며,
상기 혼합재는 일정한 형상의 프레스 금형에서 60∼250kgf/cm²의 압력으로 압축성형된 후, 80∼270℃의 온도에서 1~24시간 동안 소결되어 몸체부에 무수한 미세기공(H)이 형성된 소결체인 것을 특징으로 하는 에어베어링용 다공질체.
청구항 2에 있어서,
상기 미세기공(H)의 직경은 1 ~ 25μm 범위로 형성되며, 단위체적당 상기 미세기공(H)이 차지하는 공극률은 5 ~ 40%로 형성되는 것을 특징으로 하는 에어베어링용 다공질체.
청구항 2에 있어서,
상기 소결체는 1.7 ~ 1.9 g/cm²의 밀도로 형성되는 것을 특징으로 하는 에어베어링용 다공질체.
청구항 2에 있어서,
상기 소결체는 45 ~ 60 N/mm²의 휨강도로 형성되는 것을 특징으로 하는 에어베어링용 다공질체.