KR101410420B1 - The ceramic slip casting equipment of step pressure-vacuum hybrid type - Google Patents

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Abstract

본 발명은 슬러리 상태의 세라믹 혼합재료를 주형에 가압 주입과 동시에 수분을 주형 외부로 신속하게 배출하여 세라믹 분말성형체로 제조한 다음 건조된 세라믹 분말성형체를 원하는 형태로 가공한 후 가열 소결하여 세라믹 성형품을 제조하는 가압-진공 혼합식 주입성형 장치에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 성형 공간에 주입된 세라믹 혼합 재료의 성형밀도를 균일하게 유지하며, 균열이 발생하지 않는 세라믹 주입성형 장치에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명의 가압-진공 혼합식 주입성형 장치는 천공된 복수의 배출공으로 수분을 배출하며, 판상 형태를 갖는 하부 부재 및 상부 부재를 포함하며, 상기 하부 부재와 상기 상부 부재 사이에 일정 너비를 갖고 내부가 비어 있으며, 수분이 포함된 세라믹 슬러리가 주입되는 적어도 두 개의 주입공이 천공되어 있는 측부 부재를 포함하는 성형틀, 상기 성형틀의 내측에 형성되는 여과 수단, 상기 성형틀 내부로 슬러리를 불어넣어 가압하는 압력 펌프를 포함하며, 상기 압력 펌프는 상이한 압력을 갖는 적어도 2단계의 가압 공정을 통해 최대 압력에 도달함을 특징으로 한다.The present invention relates to a method for manufacturing a ceramic molded body, in which a ceramic mixed material in a slurry state is rapidly injected into a mold and then moisture is quickly discharged to the outside of the mold to form a ceramic powder compact. The dried ceramic compact is then heat- And more particularly to a ceramic injection molding apparatus in which the molding density of a ceramic mixed material injected into a molding space is uniformly maintained and cracks are not generated.
To this end, the press-vacuum mixing injection molding apparatus of the present invention includes a lower member and an upper member having a plate shape and discharging moisture by a plurality of perforated discharge holes, wherein a constant width is provided between the lower member and the upper member And a side member having at least two injection holes into which a ceramic slurry containing water is injected, a filtration means formed inside the forming mold, a blowing means for blowing the slurry into the forming mold, Wherein the pressure pump reaches a maximum pressure through at least two pressure processes having different pressures.

Description

가압-진공 혼합식 세라믹 주입 성형장치{The ceramic slip casting equipment of step pressure-vacuum hybrid type}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a ceramic-

본 발명은 슬러리 상태의 세라믹 혼합재료를 주형에 가압 주입과 동시에 수분을 주형 외부로 신속하게 진공 배출하여 세라믹 분말성형체로 제조한 다음 건조된 세라믹 분말성형체를 원하는 형태로 가공한 후 가열 소결하여 세라믹 성형품을 제조하는 가압-진공 혼합식 세라믹 주입성형 장치에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 성형 공간에 주입된 세라믹 혼합 재료의 성형밀도를 동일하게 유지하며, 균열이 발생하지 않는 세라믹 주입성형 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for manufacturing a ceramic molded body, which comprises the steps of pressing a ceramic mixed material in a slurry state into a mold, rapidly discharging moisture to the outside of the mold, And more particularly to a ceramic injection molding apparatus in which the molding density of a ceramic mixed material injected into a molding space remains the same and no crack is generated.

고순도의 무기 화합물을 원료로 하여 만든 요업 제품인 파인세라믹스(fine ceramics)는 특히 내열성, 내마모성, 내식성, 전기 절연성이 뛰어나 고온용 기계 및 부품, 인공골, 전자 부품 등을 만드는 데 주로 사용되고 있으며, 파인세라믹스의 주원료로는 알루미나(Alumina; Al2O3), 지르코니아(Zirconia; ZrO2), 질화규소(Si3N4), 탄화규소(SiC) 등이 대표적으로 잘 알려져 있다.Fine ceramics, a ceramics product made from high purity inorganic compounds as raw materials, are mainly used for making high temperature machinery and parts, artificial bone, electronic parts and the like because they are excellent in heat resistance, abrasion resistance, corrosion resistance and electrical insulation. Alumina (Al 2 O 3 ), zirconia (ZrO 2 ), silicon nitride (Si 3 N 4 ), silicon carbide (SiC) and the like are well known.

이러한 파인세라믹스는 건식 프레스성형이나 압출성형, 시트성형, 사출성형 및 주입성형 등과 같은 다양한 세라믹 성형방법에 의해 적의의 물성과 형태를 갖는 완성된 성형품으로 제조되어지는데, 다양한 세라믹 성형방법 중 하나인 세라믹 주입성형(slip casting) 방법은 세라믹 분말을 물과 같은 액체(분산매)에 풀어 유동상태(流動狀態)로 된 슬러리(slurry) 상태의 세라믹 혼합재료를 석고주형에 주입한 다음 액체(수분)를 석고주형으로 배출(또는 흡수)시킴으로써 고화(固化)된 성형체를 만들고 이를 가열소결(加熱燒結) 과정을 거쳐 적의의 물성과 형태를 가진 완성된 세라믹 제품으로 만드는 것이다.Such fine ceramics are manufactured into finished molded articles having various physical properties and shapes by various ceramic forming methods such as dry press molding, extrusion molding, sheet molding, injection molding, injection molding, and the like. In the slip casting method, a ceramic mixed material in a slurry state in a fluid state is injected into a gypsum mold by loosening the ceramic powder into a liquid such as water (dispersion medium), and then the liquid (moisture) (Or absorbed) into a mold to form a solidified compact, which is then heated and sintered to form a finished ceramic product having the desired physical properties and shape.

그러나 상술한 바와 같은 세라믹 주입성형 방법은 액체가 0.1∼0.2 MPa 압력의 모세관 흡입력으로 석고주형으로 자연(自然)적으로 서서히 흡수되어 주형 내벽에 성형되는데, 슬러리 상태의 세라믹 혼합재료가 고화·성형되어 일정두께 이상이 되면 압력강하가 일어나 성형체의 밀도구배를 일으키게 된다. 따라서 성형실 내벽에 일정두께까지만 성형시키고 슬러리를 배출하는 배출 주입성형(排出 鑄入成形, drain casting)으로 벽이 얇은 형태의 제조에 일반적으로 사용된다. 성형체의 두께가 두껍거나 성형실 공간 모두를 성형시키는 고형 주입성형(固形 鑄入成形, solid slip cating)으로 세라믹 기물을 성형 시에는 캐스팅 압력의 강하가 일어나 두께별로 성형밀도 구배를 일으키게 되며 이는 건조, 탈지, 소결의 공정 전반적으로 소지에 응력을 발생시키게 되어 휨이나 균열을 발생시켜 완전한 소결체의 생산수율을 떨어뜨린다.However, in the ceramic injection molding method as described above, the liquid is slowly and naturally absorbed into the gypsum mold by the capillary suction force at a pressure of 0.1 to 0.2 MPa to be molded into the mold inner wall. The ceramic mixed material in the slurry state is solidified and molded If it exceeds a certain thickness, a pressure drop occurs and a density gradient of the molded body is caused. Therefore, it is generally used for manufacturing thin-walled shapes by molding to a certain thickness on the inner wall of a molding chamber and draining the slurry. When a ceramic body is formed by solid injection molding (solid slip cating) in which the thickness of the molded body is thick or all of the molding space is formed, a casting pressure drop occurs and a molding density gradient is caused by the thickness, Degreasing, and sintering processes. As a result, warpage and cracks are generated, thereby lowering the production yield of the complete sintered body.

또한, 석고주형에 액체가 일정량 이상 흡수되면 석고주형은 흡수성을 거의 상실하여 석고주형도 자주 교체하여야 하므로 작업효율도 떨어지는 문제점도 있으며, 또한, 일반적인 세라믹 주입성형방법에 의해 제조되는 세라믹 성형품은 석고주형의 흡수정도를 획일화시키기가 힘들기 때문에 타 세라믹 성형방법에 의해 제조된 세라믹 성형품에 비해 치수정밀도가 떨어지는 문제점도 지적되고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 공개번호 제 2009-0108464호는 성형재료를 고압으로 주입하는 방안을 제안하고 있다.
In addition, if the liquid is absorbed by a certain amount or more to the gypsum mold, the gypsum mold almost loses its absorbability and the gypsum mold must be frequently replaced. Thus, there is a problem that the working efficiency is lowered. It is difficult to uniformize the degree of absorption of the ceramics, so that it is pointed out that the dimensional accuracy is lower than that of the ceramic molded articles produced by the other ceramic molding methods. In order to solve these problems, Korean Patent No. 2009-0108464 proposes a method of injecting a molding material at a high pressure.

본 발명이 해결하려는 과제는 성형 공간 내부에 주입 성형되는 세라믹 성형 체의 밀도를 균일하게 유지하는 방안을 제안함에 있다.A problem to be solved by the present invention is to propose a method of uniformly maintaining the density of a ceramic formed body injection-molded in a molding space.

본 발명이 해결하려는 다른 과제는 성형 공간 내부로 주입성형된 세라믹 성형체에 포함되어 있는 수분을 신속하게 외부로 배출하는 방안을 제안함에 있다.Another problem to be solved by the present invention is to propose a method of rapidly discharging moisture contained in a ceramic formed body injected into a molding space.

본 발명이 해결하려는 또 다른 과제는 균열이 발생하지 않는 세라믹 주입성형장치를 제안함에 있다.
Another problem to be solved by the present invention is to propose a ceramic injection molding apparatus in which cracks do not occur.

이를 위해 본 발명의 가압-진공 혼합식 주입성형 장치는 천공된 복수의 배출공으로 수분을 배출하며, 판상 형태를 갖는 하부 부재 및 상부 부재를 포함하며, 상기 하부 부재와 상기 상부 부재 사이에 일정 너비를 갖고 내부가 비어 있으며, 수분이 포함된 세라믹 슬러리가 주입되는 적어도 두 개의 주입공이 천공되어 있는 측부 부재를 포함하는 성형틀, 상기 성형틀의 내측에 형성되는 여과 수단, 상기 성형틀 내부로 슬러리를 불어넣어 가압하는 압력 펌프를 포함하며, 상기 압력 펌프는 상이한 압력을 갖는 적어도 2단계의 가압 공정을 통해 최대 압력에 도달함을 특징으로 한다.
To this end, the press-vacuum mixing injection molding apparatus of the present invention includes a lower member and an upper member having a plate shape and discharging moisture by a plurality of perforated discharge holes, wherein a constant width is provided between the lower member and the upper member And a side member having at least two injection holes into which a ceramic slurry containing water is injected, a filtration means formed inside the forming mold, a blowing means for blowing the slurry into the forming mold, Wherein the pressure pump reaches a maximum pressure through at least two pressure processes having different pressures.

본 발명에서 제시하는 가압-진공 혼합식 주입성형 장치는 주입압력 및 흡인압력을 이용하여 성형틀 내부에 균일한 밀도의 세라믹 성형체를 제조함과 동시에 성형체로부터 수분을 신속하게 배출하여 정품 생산 수율이 뛰어나고, 성형틀도 반영구적으로 사용이 가능하여 작업효율도 뛰어난 세라믹 주입성형 방법을 실현할 수 있고, 수분을 제외한 성형체 고체 입자는 물리적인 힘(압력)에 의해 더욱더 조밀한 상태로 충전될 수 있어 최종 완성된 세라믹 제품은 보다 뛰어난 물성을 가질 수 있으며, 소결단계를 거치기 전에 정밀가공이 가능하여 세라믹 성형품의 치수정밀도도 향상시킬 수 있는 등 그 기대되는 효과가 실로 유익한 발명이다.The press-vacuum mixing injection molding apparatus proposed in the present invention can produce a ceramic compact having a uniform density inside a mold using an injection pressure and a suction pressure, and at the same time, , The mold can also be used semi-permanently, so that the ceramic injection molding method having excellent working efficiency can be realized, and the molded body solid particles except moisture can be filled in a more compact state by the physical force (pressure) Ceramic products can have more excellent physical properties, and precision work can be performed before the sintering step, and the dimensional accuracy of the ceramic molded article can be improved, and the expected effect is an advantageous invention.

또한 복수의 주입공을 형성하여 성형공간 내부에 주입성형된 세라믹 성형체의 밀도를 균일하게 유지함으로써 보다 뛰어난 물성을 갖는 세라믹 제품을 얻을 수 있다. 부가하여 본 발명은 형태로 가압함으로써 균열이 발생하지 않는 세라믹 성형품을 얻을 수 있다.
In addition, a plurality of injection holes are formed to uniformly maintain the density of the ceramic formed body injected into the molding space, thereby obtaining a ceramic product having more excellent physical properties. In addition, the present invention can obtain a ceramic molded article in which cracking does not occur by pressing in the form of pressure.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 가압-진공 혼합식 주입성형 장치를 도시하고 있다.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 성형 공간을 형성하는 성형틀의 구성을 도시하고 있다.
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 가압-진공 혼합식 주입성형 장치를 도시한 다른 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 가압-진공 혼합식 주입성형 장치의 압력펌프에서 압력을 가하는 예를 도시하고 있다.
도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 가압-진공 혼합식 주입성형 장치로부터 제조한 알루미나 성형체의 예를 도시하고 있다. 1 illustrates a pressurized-vacuum mixing injection molding apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 shows a configuration of a mold for forming a molding space according to an embodiment of the present invention.
3 is another view showing a press-vacuum mixing injection molding apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 shows an example of applying pressure in a pressure pump of a press-vacuum mixing injection molding apparatus according to an embodiment of the present invention.
Fig. 5 shows an example of an alumina compact formed from a press-vacuum mixing injection molding apparatus according to an embodiment of the present invention.

전술한, 그리고 추가적인 본 발명의 양상들은 첨부된 도면을 참조하여 설명되는 바람직한 실시 예들을 통하여 더욱 명백해질 것이다. 이하에서는 본 발명의 이러한 실시 예를 통해 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The foregoing and further aspects of the present invention will become more apparent from the following detailed description of preferred embodiments with reference to the accompanying drawings. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 가압-진공 혼합식 주입성형 장치를 도시하고 있다. 이하 도 1을 이용하여 본 발명의 일실시 예에 따른 가압-진공 혼합식 주입성형 장치에 대해 상세하게 알아보기로 한다.1 illustrates a pressurized-vacuum mixing injection molding apparatus according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, a press-vacuum mixing injection molding apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.

도 1에 의하면, 가압-진공 혼합식 주입성형 장치는 압력 펌프, 교반기, 재료공급관, 주입공, 성형틀, 배출공, 흡인용 감압쳄버, 여과 수단, 배수공, 흡인관, 흡인공을 포함한다. 물론 상술한 구성 이외에 다른 구성이 가압-진공 혼합식 주입성형 장치에 포함될 수 있음은 자명하다.1, the press-vacuum mixing injection molding apparatus includes a pressure pump, a stirrer, a material supply pipe, an injection hole, a mold, a discharge hole, a decompression chamber for suction, a filtration means, a drain, a suction pipe and a suction hole. It goes without saying that other configurations other than the above-described configuration may be included in the press-vacuum mixing injection molding apparatus.

압력펌프(100)는 교반기(102) 내부로 공기를 불어넣어 가압한다. 교반기(102)는 세라믹 분체 및 첨가제, 물을 혼합하여 이루어진 세라믹 혼합재료(A)를 재료 공급관(104)을 통해 성형 공간(B)으로 밀어 넣는다. 즉, 교반기(102) 내부에 있는 세라믹 혼합재료(A)는 압력펌프(100)의 압력에 의해 성형 공간으로 이동하게 된다. 세라믹 혼합재료(A)는 교반기(102)에서 불용성의 고체 미립자를 서스펜션 상태로 함유한 유동성을 지닌 고체와 액체의 혼합물인 슬러리상태로 혼합되어 진다. 본 발명의 압력펌프(100)는 처음부터 고압으로 공기를 불어넣는 것이 아니라 처음에는 낮은 압력으로 이후 높은 압력으로 공기를 불어넣는다. 이에 대해서는 도 4에서 살펴보기로 한다.The pressure pump 100 blows air into the stirrer 102 to pressurize it. The stirrer 102 pushes the ceramic mixed material A made by mixing the ceramic powder, the additive and water into the molding space B through the material supply pipe 104. That is, the ceramic mixed material A inside the stirrer 102 is moved to the molding space by the pressure of the pressure pump 100. The ceramic mixed material (A) is mixed in a slurry state, which is a mixture of a solid and a liquid having fluidity in which insoluble solid fine particles are suspended in an agitator (102). The pressure pump 100 of the present invention blows air at a high pressure and then at a low pressure at the beginning, rather than blowing air at a high pressure from the beginning. This will be described with reference to FIG.

재료 공급관(104)은 교반기(102)에 있는 세라믹 슬러리(A)를 성형공간(B)으로 유도하는 기능을 수행한다.The material supply pipe 104 serves to guide the ceramic slurry A in the stirrer 102 to the forming space B.

성형 공간(B)은 복수의 성형틀(108)로 구성된다. 성형 공간을 구성하고 있는 성형틀에 대해서는 도 2에서 알아보기로 한다.The molding space B is constituted by a plurality of molding dies 108. A molding frame constituting the molding space will be described with reference to Fig.

성형틀(108)의 내면 둘레에는 수분배출은 허용하되 수분을 제외한 입자재료의 배출은 차단하는 여과수단(112)이 구비된다. 여과수단(112)은 고분자 멤브레인 필터가 가장 이상적이나 여과지, 부직포 등과 같은 미세 다공질체를 사용하는 것도 가능하다.Around the inner surface of the forming die 108 is provided a filtering means 112 for allowing the discharge of moisture but blocking the discharge of the particulate material excluding moisture. As the filtration means 112, a polymer membrane filter is the most ideal, but it is also possible to use a microporous material such as a filter paper, a nonwoven fabric and the like.

배출공(110)은 압력펌프(100)에 의한 주입압력과 흡인펌프(116)에 의한 흡인압력과 함께 세라믹 혼합 재료(A)의 수분이 성형틀(108)의 외부로 빠져나가는 통로역할을 하는 것으로써, 성형틀(108)에 다수를 고르게 형성하는 것이 바람직하다.The discharge hole 110 serves as a passage for allowing the moisture of the ceramic mixed material A to escape to the outside of the forming die 108 together with the injection pressure by the pressure pump 100 and the suction pressure by the suction pump 116 It is preferable to form a plurality of the molds 108 uniformly.

흡인용 감압쳄버(114)는 내부에 흡인공간(C)을 마련하고 있으며, 일측에는 흡인펌프(116)를 구비하며, 하측에는 배수공(122)을 형성하여 이루어지는 것으로, 성형틀(108) 내부로 주입된 세라믹 혼합 재료(A)의 수분은 흡인공간(C)으로 배출된 다음 배수공(122)을 통해 흡인용 감압쳄버(114)의 외부로 배출되어 진다.The suction pressure reducing chamber 114 is provided with a suction space C inside and has a suction pump 116 on one side and a drain hole 122 on the lower side. The moisture of the injected ceramic mixed material A is discharged to the suction space C and then discharged to the outside of the suction pressure reducing chamber 114 through the drain hole 122.

배수공(122)은 배출공(110)에 의해 가압-진공 혼합식 주입성형 장치의외부로 배출된 수분을 흡인용 감압쳄버(114)의 외부로 배출하는 기능을 수행한다. 배수공은 흡인펌프가 공기를 흡인하는 경우에는 흡인펌프의 효과를 보기 위해 개폐가 가능한 개폐부(124)를 포함한다. 개폐부(124)는 흡인펌프가 구동하는 경우에는 폐쇄되며, 흡인용 감압쳄버의 고여있는 수분을 배출하는 경우에는 개방된다. The drain hole 122 discharges the moisture discharged to the outside of the press-vacuum mixing injection molding apparatus to the outside of the suction pressure reducing chamber 114 by the discharge hole 110. The drainage hole includes an opening / closing part 124 which can be opened or closed to see the effect of the suction pump when the suction pump sucks air. The opening and closing part 124 is closed when the suction pump is driven, and is opened when the condensed water in the suction reducing chamber is discharged.

또한 흡인펌프(116)는 흡인관(118)을 이용하여 흡인공간과 연결되며, 이를 위해 흡인용 감압쳄버에 흡인관(118)을 삽입할 수 있는 흡인공(120)이 형성된다.The suction pump 116 is connected to the suction space using the suction tube 118. To this end, a suction hole 120 is formed in the decompression chamber for suction, into which the suction tube 118 can be inserted.

흡인펌프(116)는 흡인용 감압챔버(114) 내부에 위치하고 있는 공기를 흡인하여(114) 성형공간(B)상에 주입성형 되고 있는 세라믹 혼합 재료(A)의 수분을 흡인용 감압챔버(114)의 외부로 배출되도록 한다. 상술한 바와 같이 성형틀(108)의 내측에는 여과 수단(112)이 형성되어 있으므로 성형공간(B)상에 주입성형 되고 있는 세라믹 고체 재료는 외부로 배출되지 않고 수분만 외부로 배출된다. The suction pump 116 sucks the air located inside the suction decompression chamber 114 so that the moisture of the ceramic mixed material A injected on the molding space B is sucked into the suction pressure reducing chamber 114 ). As described above, since the filtration means 112 is formed inside the forming die 108, the ceramic solid material injection-molded on the forming space B is discharged only to the outside without being discharged to the outside.

도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 성형 공간을 형성하는 성형틀을 도시하고 있다. 이하 도 2를 이용하여 본 발명의 일실시 예에 따른 성형틀에 대해 상세하게 알아보기로 한다.Fig. 2 shows a mold for forming a molding space according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, a molding die according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.

도 2에 의하면, 성형틀은 하부 부재, 측부 부재, 상부 부재로 구성된다. 물론 상술한 구성 이외에 다른 형태로 구성될 수 있다. 도 2(a)는 상방에서 바라본 하부 부재와 상부 부재를 도시하고 있으며, 도 2(b)는 상방에서 바라본 측벽 부재를 도시하고 있다.According to Fig. 2, the forming die is composed of a lower member, a side member, and an upper member. Of course, other configurations other than the above-described configuration may be employed. FIG. 2 (a) shows the lower member and the upper member viewed from above, and FIG. 2 (b) shows the side wall member viewed from above.

하부 부재(a)는 일정한 두께를 갖고 평평한 직사각형 형태로 구성되어 있다. 하부 부재(a)는 세라믹 혼합 재료에 포함되어 있는 수분을 배출하기 위한 복수의 배출공이 형성되어 있다. 배출공의 개수 및 형태는 하부 부재의 크기 및 두께에 따라 달라질 수 있다.The lower member (a) has a constant thickness and is formed in a flat rectangular shape. The lower member (a) has a plurality of discharge holes for discharging the moisture contained in the ceramic mixed material. The number and shape of the discharge holes may vary depending on the size and thickness of the lower member.

상부 부재(a)는 하부 부재와 동일한 형태로 구성되는 것이 바람직하나, 배출공의 개수 및 형태는 하부 부재와 달라질 수 있음은 자명하다.It is preferable that the upper member (a) is formed in the same shape as the lower member, but it is obvious that the number and shape of the exhaust holes may be different from those of the lower member.

측부 부재(b)는 내부가 비어 있게 일정한 성형공간을 갖도록 직사각형 형태로 구성된다. 측부 부재(b)는 적어도 하나의 주입공이 형성되어 있다. The side member (b) is configured in a rectangular shape so that the inside thereof is empty and has a constant molding space. At least one injection hole is formed in the side member (b).

일반적으로 세라믹 혼합 재료가 성형 공간에 주입될 때 주입공이 형성되어 있는 부분에 인접한 공간에 주입되는 세라믹 혼합 재료의 밀도와 주입공이 형성되어 있는 부분으로부터 멀리 떨어져 있는 공간에 주입되는 세라믹 혼합 재료의 밀도는 차이가 발생한다. 본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 복수의 주입공을 측부 부재에 형성한다.Generally, when the ceramic mixed material is injected into the molding space, the density of the ceramic mixed material injected into the space adjacent to the portion where the injection hole is formed and the density of the ceramic mixed material injected into the space far from the portion where the injection hole is formed A difference occurs. The present invention forms a plurality of injection holes in the side members to solve this problem.

부가하여 본 발명은 단순히 복수의 주입공을 측부 부재에 형성하는 것이 아니라 성형공간을 복수의 영역으로 구분하고, 각 영역에 주입성형된 세라믹 성형체의 밀도를 측정한다. 밀도가 제일 높은 영역의 밀도와 밀도가 제일 낮은 영역의 밀도의 차이가 임계치 이상이면 측부 부재에 복수의 주입공을 형성한다. 즉, 밀도가 제일 높은 영역의 밀도와 밀도가 제일 낮은 영역의 밀도의 차이가 임계치 이하이면 측부 부재에 하나의 주입공을 형성한다.In addition, the present invention does not simply form a plurality of injection holes in the side members, but divides the molding space into a plurality of regions, and measures the density of the injection-molded ceramic formed body in each region. When the difference between the density of the highest density region and the density of the lowest density region is equal to or greater than the threshold value, a plurality of injection holes are formed in the side member. That is, if the difference between the density of the highest density region and the density of the lowest density region is below the threshold value, one injection hole is formed in the side member.

또한, 복수의 주입공을 형성하는 경우에도 성형틀의 형태에 따라 주입공을 형성하는 위치가 달라진다. 즉 밀도가 제일 높은 영역과 밀도가 제일 낮은 영역의 밀도 차이를 최소화할 수 있도록 주입공의 위치 및 개수를 설정한다. Further, even when a plurality of injection holes are formed, the positions of the injection holes are different depending on the shape of the molding die. That is, the position and the number of the injection holes are set so as to minimize the density difference between the highest density region and the lowest density region.

이하에서는 밀도에 따른 주입공의 위치 및 개수가 달라지는 경우에 대해 알아보기로 한다.Hereinafter, the case where the position and the number of injection holes vary with density will be described.

주입공의 위치 및 개수는 성형틀의 내부 성형공간에 따라 달라진다. 성형공간의 부피에 비례하여 주입공의 개수가 증가된다. 즉, 측부 부재의 내부 빈공간이 클수록 성형공간의 부피 역시 증가하게 되며 따라서 균일한 밀도로 성형공간에 세라믹 혼합 재료를 주입하기 위해서는 복수의 주입공을 형성한다. 물론 형성되는 주입공에 따라 상술한 바와 같이 밀도가 높은 영역과 밀도가 낮은 영역의 밀도차를 최소할 수 있는 부분이 형성된다.The position and number of injection holes depend on the internal molding space of the mold. The number of injection holes is increased in proportion to the volume of the molding space. That is, as the inner space of the side member is larger, the volume of the molding space also increases, and thus, a plurality of injection holes are formed in order to inject the ceramic mixed material into the molding space at a uniform density. As a matter of course, according to the injection hole to be formed, a portion where the density difference between the high density region and the low density region can be minimized is formed.

주입공의 위치 및 개수는 측부 부재의 형상에 따라 달라진다. 즉, 가로 방향과 세로 방향을 갖는 측부 부재에서 특정 방향의 길이가 다른 방향에 비해 상대적으로 긴 경우(일예로 세로 방향의 길이가 긴 경우) 상술한 바와 같이 성형공간에 세라믹 혼합 재료가 균일하게 주입되지 않는다. 따라서 성형공간전체에 균일한 밀도로 갖는 세라믹 성형체를 제조하기 위해서는 복수의 주입공을 형성한다. 물론 형성되는 주입공은 상술한 바와 같이 밀도가 높은 영역과 밀도가 낮은 영역의 밀도차를 최소할 수 있는 부분에 형성된다.The position and number of injection holes depend on the shape of the side member. That is, when the length of the side member having the lateral direction and the longitudinal direction is relatively longer than the other direction (for example, the length in the longitudinal direction is long), the ceramic mixed material is uniformly injected into the molding space It does not. Therefore, a plurality of injection holes are formed in order to produce a ceramic formed body having a uniform density throughout the molding space. Of course, the injection holes to be formed are formed in the portion where the density difference between the high-density region and the low-density region can be minimized, as described above.

물론 주입공의 개수가 많으면 많을수록 성형공간의 각 영역에 주입되는 세라믹 혼합 재료의 밀도는 동일하게 된다. 하지만, 주입공의 개수가 많으면 제작 단가가 상승하며, 기타 단점이 발생하면 최적의 개수로 주입공을 형성해야 한다.Of course, the greater the number of injection holes, the greater the density of the ceramic mixed material injected into each region of the forming space. However, if the number of injection holes is large, the manufacturing cost is increased. If other disadvantages occur, an optimum number of injection holes should be formed.

도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 성형틀에 형성되어 있는 주입공과 배출공의 상대적인 위치를 도시하고 있다. 이하 도 3을 이용하여 본 발명의 일실시 예에 따른 성형틀에 형성되어 있는 주입공과 배출공의 상대적인 위치에 대해 알아보기로 한다.FIG. 3 illustrates relative positions of an injection hole and an exhaust hole formed in a molding die according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, the relative positions of the injection holes and the discharge holes formed in the molding die according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

상술한 바와 같이 성형틀을 구성하고 있는 측벽부재에는 주입공을 형성하며, 상부부재 또는 하부부재는 배출공을 형성한다. 본 발명은 주입공이 형성되어 있는 부분과 상대적으로 먼거리에 위치하고 있는 상부부재 또는 하부부재에는 많은 배출공을 형성한다. 즉, 주입공이 형성되어 있는 부분에는 세라믹 혼합 재료의 밀도가 높은 반면 주입공이 형성되지 않은 부분은 세라믹 혼합 재료의 밀도가 낮게 된다. 따라서 세라믹 혼합 재료의 밀도가 낮은 부분에는 상대적으로 많은 수의 배출공을 형성하여 수분의 흐름을 세라믹 혼합재료의 밀도가 높은 쪽에서 세라믹 혼합 재료의 밀도가 낮은 쪽으로 유도한다. 이와 같이 수분의 흐름이 세라믹 혼합재료의 밀도가 높은 쪽에서 세라믹 혼합 밀도가 낮은 쪽으로 이동하게 되면, 주입공으로부터 주입된 세라믹 혼합 재료 역시 동일한 방향으로 이동하게 된다. As described above, an injection hole is formed in the side wall member constituting the forming mold, and the upper member or the lower member forms an exhaust hole. The present invention forms a large number of discharge holes in the upper member or the lower member located at a relatively long distance from the portion where the injection hole is formed. That is, the density of the ceramic mixed material is high in the portion where the injection hole is formed, while the density of the ceramic mixed material is low in the portion where the injection hole is not formed. Therefore, a relatively large number of discharge holes are formed in the low density portion of the ceramic mixed material, and the flow of the moisture is led to the density of the ceramic mixed material at a higher density of the ceramic mixed material. When the flow of moisture moves from the higher density side of the ceramic mixed material to the lower ceramic mixture density, the ceramic mixed material injected from the injection hole also moves in the same direction.

이와 같이 세라믹 혼합 재료의 이동에 의해 주입공이 형성되어 있는 부분의 세라믹 혼합 재료의 밀도와 주입공이 형성되어 있지 않은 부분의 세라믹 혼합 재료의 밀도는 동일하게 된다.As described above, the density of the ceramic mixture material in the portion where the injection hole is formed and the density of the ceramic mixture material in the portion where the injection hole is not formed are the same due to the movement of the ceramic mixture material.

도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 가압-진공 혼합식 주입성형 장치를 구성하고 있는 압력펌프에서 압력을 가하는 예를 도시하고 있다.FIG. 4 shows an example of applying pressure to a pressure pump constituting a press-vacuum mixing injection molding apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 4에 의하면 압력펌프는 초기에는 낮은 압력(일 예로 0.1 MPa)으로 가압하며 이후 서서히 압력을 높여 최대압력 0.5 MPa까지 올려 3시간 유지한다. 이후 3시간 동안 최대압력으로 가압한 후 성형장치 내부의 응력을 줄이기 위해 단계적으로 고압에서 저압으로 감압하여 성형을 종료한다.Referring to FIG. 4, the pressure pump is initially pressurized to a low pressure (for example, 0.1 MPa) and then gradually increased to a maximum pressure of 0.5 MPa for 3 hours. After the pressure is increased to the maximum pressure for 3 hours, the pressure is reduced stepwise from a high pressure to a low pressure in order to reduce the stress in the molding apparatus, thereby completing the molding.

본 발명과 관련하여 도 4는 세 단계를 거쳐 최대 압력에 도달하는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 사용자의 설정에 따라 세 단계 또는 4 단계 이상의 과정을 거쳐 최대 압력에 도달할 수 있다.In the context of the present invention, FIG. 4 is shown as reaching maximum pressure through three stages, but is not limited thereto. Depending on the user's setting, the maximum pressure can be reached through three or more steps.

도 4는 0.1 MPa에서 0.5시간, 0.2 MPa에서 0.5시간을 유지한 후 최대 압력인 0.5 MPa에서 3시간을 유지하는 것으로 도시되어 있다. 하지만, 설정된 압력을 유지하는 시간 역시 사용자에 의해 달라질 수 있다. 하지만, 최대 압력에 도달하기 위한 시간은 최대 압력을 유지하는 시간보다 작게 설정하는 것이 바람직하다.Fig. 4 shows that after 0.5 hours at 0.1 MPa and 0.5 hours at 0.2 MPa, the maximum pressure is maintained at 0.5 MPa for 3 hours. However, the time to maintain the set pressure may also vary from user to user. However, it is preferable to set the time for reaching the maximum pressure to be smaller than the time for maintaining the maximum pressure.

부가하여 흡인펌프에서 흡인하는 압력은 압력펌프의 압력보다 낮게 설정하는 것이 바람직하다. 즉, 너무 높은 압력으로 흡인하는 경우 동일한 밀도를 갖는 세라믹 성형체를 얻는 것이 아니라 밀도가 동일하지 않는 세라믹 성형체를 얻을 수 있게 된다. 따라서 흡인펌프의 흡인 압력은 낮게 설정하는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable to set the pressure sucked by the suction pump to be lower than the pressure of the pressure pump. That is, when the ceramic compact is attracted at a too high pressure, it is possible to obtain a ceramic compact which does not have the same density, instead of obtaining the ceramic compact having the same density. Therefore, it is preferable to set the suction pressure of the suction pump to be low.

도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 가압-진공 혼합식 주입성형 장치로부터 제조한 알루미나 성형체의 예를 도시하고 있다. Fig. 5 shows an example of an alumina compact formed from a press-vacuum mixing injection molding apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 5(a)는 적절치 못한 첨가제 함량의 44 vol% 알루미나 슬러리로 부터 제조한 성형체 사진으로 변형과 균열의 균질하지 못한 성형체이다. 도 5(b)는 적절한 첨가제를 함유한 40 vol% 알루미나 슬러리로부터 제조한 가압-진공 혼합식 주입성형으로 제조한 성형체 사진으로 변형과 균열없는 균질한 성형체이다. Figure 5 (a) is a photograph of a molded article made from a 44 vol% alumina slurry with an unacceptable additive content and is an unevenly shaped article of deformation and cracking. Fig. 5 (b) is a photograph of a molded article prepared from a 40 vol% alumina slurry containing an appropriate additive by pressurized-vacuum mixing injection molding, which is a homogeneous molded article without deformation and cracking.

본 발명은 도면에 도시된 일실시 예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the scope of the present invention .

100: 압력펌프 102: 교반기
104: 재료 공급관 106: 주입공
108: 성형틀 110: 여과수단
112: 흡인용 감압쳄버 114: 흡인펌프
116: 배수공 200: 하부 부재
202: 측부 부재 204: 상부 부재 100: pressure pump 102: stirrer
104: material supply pipe 106: injection hole
108: forming die 110: filtration means
112: Decompression chamber for suction 114: Suction pump
116: drainage hole 200: lower member
202: side member 204: upper member

Claims (4)

천공된 복수의 배출공으로 수분을 배출하며, 판상 형태를 갖는 하부 부재 및 상부 부재를 포함하며,
상기 하부 부재와 상기 상부 부재의 사이에 형성되며, 일정 높이를 갖고 내부가 비어 있으며, 수분이 포함된 세라믹 혼합 재료가 주입되는 적어도 두 개의 주입공이 천공되어 있는 측부 부재를 포함하는 성형틀;
상기 성형틀의 내측에 형성되는 여과 수단;
상기 성형틀 내부로 공기를 불어넣어 가압하는 압력 펌프를 포함하며,
상기 압력 펌프는 상이한 압력을 갖는 적어도 2단계의 가압 공정을 통해 최대 압력에 도달하며,
상기 주입공의 개수는 상기 성형틀의 크기 및 형태에 따라 달라지며,
상기 주입공이 형성된 부분과 상대적으로 먼거리에 위치하는 부분은 상기 주입공 형성된 부분과 상대적으로 가까운 거리에 위치하고 있는 부분에 비해 상대적으로 많은 수의 배출공을 형성함을 특징으로 하는 가압-진공 혼합식 주입성형장치.
A lower member and a top member having a plate shape and discharging moisture to a plurality of perforated discharge holes,
And a side member formed between the lower member and the upper member, the side member having a predetermined height and being hollow inside and having at least two injection holes pierced with a ceramic mixed material containing water;
A filtration means formed inside the forming die;
And a pressure pump for blowing air into the mold so as to press the mold,
Wherein the pressure pump reaches a maximum pressure through at least two pressing processes having different pressures,
The number of the injection holes depends on the size and shape of the molding die,
Wherein a portion located at a relatively long distance from the portion where the injection hole is formed forms a relatively large number of exhaust holes as compared with a portion located relatively close to the injection hole formed portion. Molding device.
제 1항에 있어서, 상기 세라믹 혼합 재료에 포함되어 있는 수분을 흡인하기 위한 흡인펌프를 포함하며,
상기 성형틀과 성형틀의 외부에 형성되어 있는 흡인용 감압쳄버 사이에 형성되는 흡인공간과 상기 흡인펌프를 연결하는 흡인관을 포함하며,
상기 흡인관은 상기 흡인용 감압쳄버에 천공되어 있는 흡인공을 통해 상기 흡인공간으로 연결되는 가압-진공 혼합식 주입성형 장치.
The ceramic composite material according to claim 1, further comprising a suction pump for sucking moisture contained in the ceramic mixed material,
And a suction pipe for connecting the suction pump and the suction space formed between the forming mold and the vacuum chamber for suction formed outside the forming mold,
Wherein the suction tube is connected to the suction space through a suction hole formed in the suction-use decompression chamber.
제 2항에 있어서,
상기 흡인용 감압쳄버는 상기 배출공을 통해 배출된 수분을 외부로 배출하기 위한 배수공을 포함하며, 상기 배수공을 개폐하기 위한 개폐부를 포함함을 특징으로 하는 가압-진공 혼합식 주입성형 장치.
3. The method of claim 2,
Wherein the suction decompression chamber includes a drain for discharging the water discharged through the discharge hole to the outside, and an opening / closing part for opening / closing the drain hole.
제 1항에 있어서, 상기 최대 압력을 유지하는 시간은 상기 최대 압력에 도달하기 위한 시간보다 길게 설정함을 특징으로 하는 가압-진공 혼합식 주입성형 장치.2. The pressurized-vacuum mixing injection molding apparatus according to claim 1, wherein the time for maintaining the maximum pressure is set longer than the time for reaching the maximum pressure.
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