KR100978513B1 - 다공질 성형체의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금속 및/또는 비금속으로 이루어지는 다공질 성형체를 제작하는 제조방법에 관한 것으로서, 우레탄 폼이나 종이 등(성형체를 만들고자 하는 재료보다 용융점이 낮고 원하는 모양을 만들 수 있는 재료이면 됨)으로 다공질 틀을 만들어 이를 페이스트나 슬러리 형태의 금속 및/또는 비금속의 액상체에 담가 상기 다공질 틀에 흡착되게 한 후, 건조 및 소결에 의해 상기 다공질 틀은 연소되게 하고 이 다공질 틀의 형상으로 금속 및/또는 비금속은 소결되어 이루어지는 다양한 유용성을 갖는 금속 및/또는 비금속의 다공질 성형체에 관한 것이다.

금속, 비금속, 액상체, 다공질 틀, 다공질 성형체

Description

다공질 성형체의 제조방법{A MAKING METHOD OF POROMERIC FORM}

본 발명은 금속 및/또는 비금속으로 이루어지는 다공질 성형체를 제작하는 제조방법에 관한 것으로서, 상세히는 우레탄이나 종이 등으로 다공질 틀을 제작한 후, 상기 다공질 틀을 금속 및/또는 비금속의 액상체에 담가 흡착시킨 후 가열시킴으로써, 상기 다공질 틀은 연소되고 금속 및/또는 비금속은 상기 다공질 틀의 형상으로 소결되도록 한 다공질 성형체의 제조방법에 관한 것이다.

금속 및/또는 비금속을 다공질 성형체로 만들어 살균과 정수 등의 다양한 기능성을 갖는 필터를 제조하는 기술은 그동안 많이 공개되어 왔으나, 최근 대표적인 것으로 다공질 성형체로 구성되는 은(Ag)폼의 제조방법이 있다.

상기 은폼의 제조방법은, 오픈셀 구조를 갖는 수지발포체를 세척하는 과정과, 상기 수지발포체의 표면에 도전체를 코팅하여 수지발포체에 도전성을 부여하는 과정과, 상기 도전체가 코팅된 수지발포체의 표면에 은을 코팅하는 과정과, 은이 코팅된 수지발포체를 열처리하여 수지발포체를 분해제거하는 과정을 포함하여 이루어지고 있다.

그러나, 상기한 바와 같이 수지발포체에 은을 코팅하는 종래 은폼의 제조방 법으로는 상기 수지발포체가 두껍거나 홀이 조밀하게 되어 있으면, 내부까지 상기 은의 코팅이 잘되지 않아 다공질 성형체의 두께에 제약을 받게되는 단점이 있고, 이 경우에는 다공질 성형체가 은으로만 이루어지기 때문에 여러 가지 금속/비금속을 조합하여 이루어지는 다공질 성형체를 제작할 수 없으며, 특히 비금속의 경우에는 한가지로도 수지발포체에 코팅할 수 없어 비금속의 다공질 성형체를 제작할 수 없다는 단점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 주목적은, 우레탄 폼이나 종이 등(성형체를 만들고자 하는 재료보다 용융점이 낮고 원하는 모양을 만들 수 있는 재료이면 됨)으로 다공질 틀을 만들어 이를 폐이스트나 슬러리 형태의 금속 및/또는 비금속의 액상체에 담가 상기 다공질 틀에 흡착되게 한 후, 건조 및 소결에 의해 상기 다공질 틀은 연소되게 하고 이 다공질 틀의 형상으로 금속 및/또는 비금속은 소결되어 이루어지는 다양한 유용성을 갖는 금속 및/또는 비금속의 다공질 성형체를 제공함에 있다.

다른 목적은, 다공질 틀을 액상체에 담근 후 꺼내어 짜내는 과정을 일정회수만큼 반복하여 다공질 성형체의 흡착두께나 밀도를 조절하도록 한 다공질 성형체를 제공함에 있다.

또 다른 목적은, 상기 다공질 성형체가 금속 또는 비금속이 교대로 적층되는 형태로 만들거나 금속 또는 비금속이 중첩되도록 만든 다공질 성형체를 제공함에 있다.

또 다른 목적은, 금속 및 비금속이 서로 혼합된 액상체에 다공질 틀을 담가 만든 다공질 성형체를 제공함에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다공질 성형체의 제조방법은, 금속 또는 비금속을 금속분말 또는 비금속 분말과 솔벤트 및 바인더를 주요성분으로 하여 이루어진 액상체로 만들어 준비하는 단계; 상기 금속 또는 비금속의 액상체가 흡착될 수 있는 다공질 틀을 일정한 형상으로 제작하는 단계; 상기 금속 또는 비금속의 액상체에 상기 다공질 틀을 담가 금속 또는 비금속을 흡착시키는 단계; 상기 금속 또는 비금속의 액상체가 흡착된 다공질 틀을 상변형이 일어나지 않을 정도의 온도에서 건조시키는 단계; 및 건조된 상기 다공질 틀을 소결로에서 가열하여 다공질 틀은 연소되어 사라지게 하고, 상기 액상체의 금속분말 또는 비금속분말은 소결되어 다공질 틀의 형상으로 형상화시키도록 하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하고 있다.

또, 상기 다공질 틀에 상기 금속 또는 비금속의 액상체가 흡착되는 두께나 밀도를 조절하기 위해, 다공질 틀을 상기 금속 또는 비금속의 액상체에 담그는 단계 이후, 상기 액상체가 흡착된 다공질 틀을 짜내고 다시 액상체에 담그는 것을 필요회수만큼 반복하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또, 상기 다공질 틀을 액상체에 담그는 단계에서, 상기 다공질 틀의 일부는 금속의 액상체에 담그고 다른 부위는 비금속의 액상체에 담근 후 소결시킴으로써, 금속 또는 비금속이 반복되는 다층구조로 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.

또, 상기 다공질 틀을 액상체에 담그는 단계에서, 금속의 액상체 또는 비금속의 액상체 중의 어느 하나부터 순차적으로 담근 후 소결시킴으로써, 금속 또는 비금속이 중첩되어 이중으로 구성되도록 하는 것이 바람직하다.

또, 상기 금속의 액상체는 이종의 금속으로 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.

또, 상기 금속 또는 비금속의 액상체를 서로 혼합하는 것이 바람직하다.

또, 상기 다공질 틀은 우레탄 폼이나 종이로 제작하는 것이 바람직하다.

본 발명의 다공질 성형체의 제조방법에 의하면, 다양한 모양의 다공질 성형체를 수월하게 만들 수 있는 장점이 있고, 매우 간단하고도 대량으로 다공질 성형체를 제작할 수 있으며, 두껍거나 매우 작은 홀을 갖는 다공질 성형체로 수월하게 제작할 수 있은 장점이 있다.

또한, 금속 및 비금속의 여러 재료를 동시에 소결하여 다공질 성형체를 만들 수 있고, 연속적으로 소성이 가능한 터널 소성로를 이용하면 다공질 성형체의 대량 생산이 매우 손쉬워지는 장점이 있으며, 경제적인 면에서 매우 우수한 장점이 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다공질 성형체의 제조방법을 첨부 도면에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

우선, 금속의 경우에는 전기전도성이 좋은 은(Ag) 등의 금속분말과 솔벤트 및 바인더를 주요성분으로 하여 그 외의 성분들과 함께 이루어진 페이스트(paste) 형태의 액상체를 준비하고, 비금속의 경우에는 예컨대 세라믹 분말과 솔벤트 및 바인더를 주요성분으로 하여 그 외의 성분들과 함께 이루어진 슬러리(slurry) 형태의 액상체를 준비한다.

다음에, 우레탄 폼(urethane form) 또는 종이 등 상기 액상체가 스며들어 흡착될 수 있는 다공질 틀을 원하는 형상으로 제작하되, 이 과정에서 액상체에 상기 다공질 틀을 담그고 짜내기를 필요회수만큼 반복함으로써 상기 액상체가 다공질 틀에 흡착되는 두께나 밀도를 조절하도록 하며, 상기 다공질 틀에 흡착된 액상체를 짜내는 과정은 진공펌프를 사용하여 빨아내는 방법을 이용하면 보다 간단하게 액상체에 담그고 짜낼 수 있게 된다.

다음에, 상기 금속 또는 비금속의 액상체가 스며들어 흡착된 다공질 틀이 상변형을 일으키지 않을 정도의 적당한 온도, 예컨대 우레탄 폼으로 이루어진 다공질 틀이 변형되거나 종이로 이루어진 다공질 틀이 타버리지 않을 정도의 온도에서 상기 다공질 틀을 건조시킨다.

다음에, 금속 또는 비금속의 액상체가 흡착되어 건조된 다공질 틀을 소결로 내에 넣고 가열하여 상기 다공질 틀을 구우면, 상기 다공질 틀은 고온의 소결로 내에서 연소되어 사라져 버리고, 금속분말 또는 비금속분말을 함유하고 있는 액상체는 도자기와 같이 소결되어 상기 다공질 틀의 형상으로 형상화됨으로써 수많은 홀들이 무질서하고도 자유롭게 형성된 금속 또는 비금속의 다공질 성형체를 완성하게 된다.

한편, 상기 다공질 틀을 금속 또는 비금속의 액상체에 담그는 과정에서, 서로 다른 종류의 금속으로 이루어진 액상체나 비금속의 액상체에 상기 다공질 틀을 담가 다양한 종류의 금속 또는 비금속이 한 몸체로 되는 다공질 성형체를 제작할 수 있으며, 도 1 및 도 2는 이에 대해서 도시한 것이다.

즉, 도 1은 본 발명의 일실시예에 따라 제작된 다공질 성형체의 개략도를 도시한 것으로서, 예컨대 다공질 틀의 한쪽 부분은 세라믹 슬러리의 액상체에 담그고, 다른 쪽 부분은 은(Ag) 페이스트의 액상체에 담가 상기한 제조방법으로 다공질 성형체를 제작하게 되면, 세라믹(1)과 은(Ag)(2)의 2층구조로 이루어진 다공질 성형체를 제작할 수 있게 된다.

또한, 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따라 제작된 다공질 성형체의 개략도를 도시한 것으로서, 예컨대 다공질 틀의 한쪽 부분부터 차례로 세라믹 슬러리의 액상체, 은(Ag) 페이스트 액상체, 다시 세라믹 슬러리의 액상체에 담가 상기한 제조방법으로 다공질 성형체를 제작하게 되면, 은(Ag)(2a)과 세라믹(1) 다시 또 다른 은(Ag)(2b)의 3층 구조로 이루어진 다공질 성형체를 제작할 수 있게 되며, 필요에 따라 세라믹과 은(Ag) 다시 또 다른 세라믹의 3층구조로 다공질 성형체를 제작할 수 있음은 물론이다.

이외에도 예컨대 상기 다공질 틀을 세라믹 슬러리의 액상체에 완전히 담근 후 다시 은(Ag) 페이스트의 액상체에 담가 상기한 제조방법으로 다공질 성형체를 제작하게 되면, 내부는 세라믹, 외부는 은(Ag)이 이중으로 중첩되어 있는 다공질 성형체를 제작할 수 있게 되며, 이때에도 은(Ag) 페이스트의 액상체에 다공질 틀을 먼저 담가 내부는 은(Ag), 외부는 세라믹이 이중으로 중첩되어 있는 다공질 성형체를 제작할 수 있음은 물론이다.

한편, 상기 금속 또는 비금속의 액상체는 서로 다른 종류의 이종의 금속이 혼합된 금속 페이스트의 액상체를 사용하거나 금속과 비금속이 혼합된 액상체를 사용함으로써, 서로 이종의 금속이 혼합되어 이루어진 다공질 성형체 또는 금속 또는 비금속이 혼합되어 이루어진 다공질 성형체를 제작할 수 있게 된다.

도 3은 본 발명의 제조방법에 따라 제조된 홀이 성근 경우의 다공질 성형체의 SEM 사진이고, 도 4는 본 발명의 제조방법에 따라 제조된 홀이 촘촘한 경우의 다공질 성형체의 SEM 사진이다.

상기 사진에서 보는 바와 같이, 다공질 틀을 만들 때 홀의 크기를 크게 하여 제작하게 되면, 상기한 제조방법에 따라 최종으로 만들어지는 금속 또는 비금속의 다공질 틀의 홀이 성글게 이루어지도록 할 수 있으며, 다공질 틀을 만들 때 홀의 크기를 작게 하여 제작하게 되면, 상기한 제조방법에 따라 최종으로 만들어지는 금속 또는 비금속의 다공질 틀의 홀이 촘촘하게 이루어지도록 할 수 있다.

이상과 같은 제조방법에 따라 제작되는 본 발명의 금속 또는 비금속의 다공질 성형체는 다양한 기능성을 갖는 필터류, 예컨대 금속이 은(Ag)인 다공질 성형체의 경우에는 살균효과가 종래의 은(Ag) 필터보다 매우 우수한 다공질 은(Ag) 필터를 제작할 수 있게 되고, 비금속이 세라믹인 다공질 성형체의 경우에는 원적외선 방사 필터로도 만들 수 있으며, 기타 방열판 용도 등의 여러 가지 용도에 응용이 가능하게 된다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예들을 기준하여 설명되어 있으나 이는 예시적인 것이라 할 수 있고, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예들을 생각해 낼 수 있으므로 이러한 균등한 실시예들 또한 본 발명의 특허청구범위 내에 포함되는 것으로 보아야 함은 극히 당연한 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 결정되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 다공질 성형체의 개략도

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 다공질 성형체의 개략도

도 3은 본 발명의 제조방법에 따라 제조된 홀이 성근 경우의 다공질 성형체의 SEM 사진

도 4는 본 발명의 제조방법에 따라 제조된 홀이 촘촘한 경우의 다공질 성형체의 SEM 사진

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

1 : 세라믹 2,2a,2b : 은(Ag)

Claims (7)

1. 금속 또는 비금속을 금속분말 또는 비금속 분말과 솔벤트 및 바인더를 주요성분으로 하여 이루어진 액상체로 만들어 준비하는 단계;

   상기 금속 또는 비금속의 액상체가 흡착될 수 있는 다공질 틀을 일정한 형상으로 제작하는 단계;

   상기 다공질 틀의 일부는 금속의 액상체에 담그고 다른 부위는 비금속의 액상체에 담근 후 소결시킴으로써 금속 또는 비금속이 반복되는 다층구조로 이루어지도록 하는 단계;

   상기 금속 또는 비금속의 액상체가 흡착된 다공질 틀을 상변형이 일어나지 않을 정도의 온도에서 건조시키는 단계; 및

   건조된 상기 다공질 틀을 소결로에서 가열하여 다공질 틀은 연소되어 사라지게 하고, 상기 액상체의 금속분말 또는 비금속분말은 소결되어 다공질 틀의 형상으로 형상화시키도록 하는 단계;

   로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다공질 성형체의 제조방법.
2. 금속 또는 비금속을 금속분말 또는 비금속 분말과 솔벤트 및 바인더를 주요성분으로 하여 이루어진 액상체로 만들어 준비하는 단계;

   상기 금속 또는 비금속의 액상체가 흡착될 수 있는 다공질 틀을 일정한 형상으로 제작하는 단계;

   금속의 액상체 또는 비금속의 액상체 중의 어느 하나부터 순차적으로 담근 후 소결시킴으로써, 금속 또는 비금속이 중첩되어 이중으로 구성되도록 하는 단계;

   상기 금속 또는 비금속의 액상체가 흡착된 다공질 틀을 상변형이 일어나지 않을 정도의 온도에서 건조시키는 단계; 및

   건조된 상기 다공질 틀을 소결로에서 가열하여 다공질 틀은 연소되어 사라지게 하고, 상기 액상체의 금속분말 또는 비금속분말은 소결되어 다공질 틀의 형상으로 형상화시키도록 하는 단계;

   로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다공질 성형체의 제조방법.
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