KR102325045B1 - 세라믹 카드의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 세라믹 카드의 제조방법을 제공한다.
본 발명은 사각 형상의 금형 내부에 세라믹분말 혼합물을 투입하고, 금형을 가열하여 박막 형태의 세라믹 카드 플레이트를 제조하는 단계와; 고온가열기의 내부에, 상기 세라믹카드 플레이트를 투입하여 세라믹 분말이 용융될 수 있는 1500 ℃ 내지 3000 ℃ 까지 상승시켜 주고, 내부 세라믹 분말들이 서로 인접한 다른 세라믹 분말들과 강력한 결합력을 형성하도록 함으로써, 1차 강화 세라믹카드 플레이트를 제조하는 단계와; 화학증착기의 내부에, 상기 1차 강화 세라믹카드 플레이트를 기판 위에 올려놓고, 외부에서 반응원료를 공급하면서 고온으로 가열하여 열 필라멘트 기상증착방식으로 진행함으로써, 한쪽 표면에 다이아몬드 증착층을 형성한 2차 강화 세라믹카드 플레이트를 제조하는 단계; 를 포함하고 있다. 본 발명은 양쪽 표면에 다이아몬드 증착층을 더욱 형성하여 3차 강화 세라믹카드 플레이트를 제조하는 것이 바람직하다.

Description

세라믹 카드의 제조방법{Method of manufacturing the ceramic card}

본 발명은 세라믹 카드의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 외부 충격에 의해서도 파손되지 않고, 외부의 스크래치에 의해서도 손상을 입지 않으며, 외부에서 가해지는 힘에 대하여 강인한 파괴인성을 보유하고 있는 세라믹 카드의 제조방법에 관한 것이다.

오늘날 플라스틱 카드는 거래 경제의 결재수단으로 그 자리를 굳건히 지켜나가고 있다. 플라스틱 카드가 사회 생활을 영위하는데 있어서 필수적인 생활용품으로서의 지위를 갖추어 감에 따라, 플라스틱 카드의 기능이 점차적으로 다양해지고 복잡해지는 반면에, 플라스틱 카드의 실질적인 수요자들의 눈높이에 맞추고자하는 취지에서 플라스틱 카드의 고급화 경향이 나타나게 되었다.

이러한 플라스틱 카드는, 그 기능성을 중심으로 하여 다양한 모습으로 개량되어 왔었고, 플라스틱 카드의 표면의 미적인 디자인을 가미하여 고급화 추세를 이끌어 온 반면에, 카드의 질감을 향상시키고, 부유층이나 특정한 부류를 대상으로 한 금속카드가 등장하기도 하였다.

금속카드는, 전통적으로 널리 사용되고 있던 플라스틱 카드에 비하여, 카드 사용자의 대상이 대체로 최상위 등급에 속하는 거래자 내지 거래업체 등으로 한정되는 특징이 있었다.

그렇지만, 금속 카드의 경우에도, 종래의 플라스틱 카드에 비하여, 고급 질감 및 금속 색상에 의한 심미감 등을 제공하고 있어서, 고급 카드로서의 기능을 누리고 있지만, 금속 질감 이외에 다른 질감을 구현하거나 금속색에 의한 심미감 이외에는 다른 미감을 제공하지 못하는 단점이 있었다.

오늘날 플라스틱 카드 또는 금속 카드가 거래경제의 결재수단 뿐만 아니라, 신용카드, 신분증 카드, 사원증, 교통카드 등으로 그 적용 대상이 계속 확장되어지는 점들을 감안할 때, 플라스틱 카드 또는 금속 카드의 기능을 그대로 수용하면서도, 새로운 재질의 카드를 개발하여 공급해야 할 시점임에도 불구하고, 여태까지 이러한 시도는 거의 찾아보기 힘든 것으로 여겨진다.

또한, 세라믹 카드는 외부에서 가해지는 외력에 대해 너무나 그 취성이 약한 것이므로, 통상적인 세라믹 카드의 취성을 강화시켜주지 않는 한, 이를 그대로 사용하기 힘든 단점이 있다.

본 발명과 관련된 세라믹 카드에 관한 선행기술로서는 다음과 같은 사례를 찾아볼 수 있는 것으로 여겨진다.

대한민국 출원공고 제94-011183호 (1994. 11. 26.); 대한민국 등록특허 제10-749395호 (2007. 8. 14.); 대한민국 등록특허 제10-1656387호 (2016. 9. 12.); 대한민국 공개특허 제10-2019-44188호 (2019. 4. 30.)

본 발명은, 종래의 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 외부 충격에 의해서도 파손되지 않고, 외부의 스크래치에 의해서도 손상을 입지 않으며, 외부에서 가해지는 힘에 대하여 강인한 파괴인성을 보유하고 있는 세라믹 카드의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 의한 세라믹 카드의 제조방법은, 사각 형상의 고정금형 내부에 세라믹분말 및 바인더 혼합물을 투입하고, 가동금형을 장착하여, 고정금형과 가동금형을 결합시키고, 외부에서 가열하여 박막 형태의 세라믹 카드 플레이트를 제조하는 단계와;

외부에서 가해지는 전원에너지를 통하여 실시간으로 온도조절이 가능한 고온가열기의 내부에 상기 세라믹카드 플레이트를 투입하여 장착하고, 상기 고온가열기를 통하여 세라믹 분말이 용융되기 이전의 1400 ℃ 내지 1500 ℃ 까지 상승시켜 주고, 그 상태에서 상기 세라믹카드 플레이트의 내부 세라믹 분말들이 서로 인접한 다른 세라믹 분말들과 강력한 결합력을 형성하도록 함으로써, 고온의 열에 의해 취성을 강화시켜주는 1차 강화 세라믹카드 플레이트를 제조하는 단계와;

화학증착기의 내부에 상기 1차 강화 세라믹카드 플레이트를 기판 위에 올려놓고, 외부에서 수소의 공급속도 400 ~ 450 sccm 및 메탄올의 공급속도 15 ~ 25 sccm 으로 투입하고, 상기 기판의 온도를 900 ℃ 내지 950 ℃로 가열하여 열 필라멘트 기상증착방식으로 진행함으로써, 상기 1차 강화 세라믹카드 플레이트의 표면에 다이아몬드 증착층을 형성한 2차 강화 세라믹카드 플레이트를 제조하는 단계; 를 포함하여 진행될 수 있다.

본 발명은 상기 박막 형태의 세라믹 카드 플레이트를 제조하는 단계를 진행하는 대신에, 고온의 용광로에 세라믹 분말 혼합물을 투입하여 용융상태의 세라믹을 만들고, 그 세라믹 용융물을 압출기에 통과시켜서 박막 형태의 세라믹 카드 플레이트를 제조하는 단계로 진행할 수 있다.

본 발명은 상기 다이아몬드 증착시키는 단계를 실시한 이후, 상기 기판의 위에 상기 2차 강화 세라믹카드 플레이트를 뒤집어 올려 놓고, 그 반대의 표면에 위와 동일한 방식으로 진행함으로써, 상기 2차 강화 세라믹카드 플레이트의 양쪽 표면 위에 동일하게 다이아몬드 증착층을 형성한 3차 강화 세라믹카드 플레이트를 제조하는 단계; 를 진행하는 것이 더욱 바람직하다.

본 발명은 통상적인 세라믹 카드 플레이트를 1차적으로 고온으로 가열하여 사용함으로써, 세라믹 카드 플레이트의 내부 조직을 강화시켜주어서 파괴인성을 향상시켜주게 된다.

또한, 본 발명은 그 표면에 다이아몬드 증착층을 형성함으로써, 그 내부 뿐만 아니라, 그 외부 표면에 대해서도 외력에 의한 긁힘이나 스크래치 등을 방지할 수 있으므로, 표면층 강화의 장점을 지니고 있다.

도 1은 금형세트의 내부에 세라믹 분말 및 바인더 혼합물을 투입하여 세라믹 카드 플레이트를 제조하는 상태를 모형화하여 나타낸 개념도이고,
도 2는 고온 가열기의 내부에서 1차 강화 세라믹카드 플레이트를 제조하는 상태를 모형화하여 나타낸 개념도이며,
도 3은 1차 강화 세라믹카드 플레이트에 관한 측면도를 모형화하여 나타낸 개념도이며,
도 4는 화학증착기의 내부에서 2차 강화 세라믹카드 플레이트를 제조하는 상태를 모형화하여 나타낸 개념도이고,
도 5는 2차 강화 세라믹카드 플레이트에 관한 측면도를 모형화하여 나타낸 개념도이며,
도 6은 3차 강화 세라믹카드 플레이트에 관한 측면도를 모형화하여 나타낸 개념도이고,
도 7은 물리증착기의 내부에서 2차 강화 세라믹카드 플레이트를 제조하는 상태를 모형화하여 나타낸 개념도이고,
도 8은 상기 용광로와 압출기의 개략적인 구성도면이다.

이하, 본 발명을 더욱 구체적이고 상세하게 설명한다. 본 발명에서 제공되는 구체적인 수치 또는 구체적인 실시예는 본 발명의 바람직한 실시 양태로서, 본 발명의 기술사상을 보다 상세하게 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명이 이에 한정되는 것이 아님은 명백하다. 또한, 본 발명의 명세서에 있어서, 이 기술분야에서 공지된 것으로서 통상의 기술을 가진 자에 의해 용이하게 창작될 수 있는 부분에 대해서는 상세한 설명을 생략하기로 한다.

본 발명은, 세라믹 성분을 이용하여 제조된 세라믹 카드의 취성을 강화시키는 방법에 관한 것이다.

통상적으로 세라믹 카드는 그 재질을 세라믹 성분으로 하고 있으므로, 매우 단단하고 견고한 장점을 가지고 있다. 그러나, 세라믹 카드는 그 두께가 매우 얇은 것이어서, 그 카드의 표면으로 가해지는 외부의 힘을 잘 견디지 못하고, 쉽게 깨지거나 크랙이 발생되는 문제점이 있다. 세라믹 카드가 이처럼 외부에서 가해지는 힘에 의해 손쉽게 깨지거나 균열을 발생시키는 원인은 세라믹의 특성에 기인한 취성이 약하기 때문으로 해석되고 있다.

본 발명은, 세라믹 카드의 이러한 취성을 강화시켜 주기 위하여, 물리적인 방식과 화학적인 방식을 적용하고 있다.

본 발명에 의한 세라믹 카드의 제조방법은, 사각 형상의 고정금형 내부에 세라믹분말 혼합물을 투입하고, 가동금형을 장착하여, 고정금형과 가동금형을 결합시키고, 외부에서 가열하여 박막 형태의 세라믹 카드 플레이트(100)를 제조하는 단계를 포함하고 있다.

본 발명은, 고정금형(112)과 가동금형(114)이 결합되어 이루어진 금형(110)을 이용하여 박막 형태의 세라믹 카드 플레이트(100)를 제조한다. 상기 고정금형(112)은 세라믹 분말과 박막의 금속 플레이트를 내장할 수 있는 형태를 가지고 있는 반면에, 상기 가동금형(114)은 상기 고정금형(112)의 내부에서 움직일 수 있는 형태를 가지고 있으며, 각각의 몸체의 내부에는 가열수단을 자체 보유하고 있는 것이 바람직하다. 상기 가열수단은 외부에서 공급되는 전기에너지를 열에너지로 변환시킬 수 있는 전열체가 바람직하다. 이러한 금형 및 가열수단은 금형의 기술분야에서는 통상적인 것이므로, 상세한 설명을 생략하기로 한다.

본 발명은, 세라믹 카드를 제조하기 위하여, 세라믹 분말을 칭량하여 투입하되, 그 투입량은 세라믹 카드의 두께를 고려하여 조절할 수 있다. 상기 세라믹 분말은 도자기에서 부터 석고, 유리, 법랑, 타일, 내화물 등에 폭 넓게 사용되고 있으며, 알루미나, 실리카, 지르콘을 포함하고 있는 것이 바람직하다.

상기 세라믹 분말 중에서 알루미나는 산화알루미늄(Al₂O₃)을 주성분으로 한 것으로서, 소결 온도는 대략 1,600 ℃ 내지 1,650 ℃ 정도이고, 강도가 강하여 연마제로서 사용되고, 고온에서 소결이 완료되면 산이나 알칼리에 잘 녹지 않게 되므로 소결하여 알루미나 자기(磁器)를 만들 수 있는 특성이 있다. 상기 세라믹 분말 중에서 지르콘은 지르코니아(ZrO₂)라고도 불리어지며, 소결온도 1,400℃ 내지 1,450℃이며, 급격한 온도의 변화에 견디는 성질이 있다.

상기 세라믹 분말은 이들을 서로 결합시켜주는 바인더 성분과 용제를 혼합하여 세라믹 혼합물로 만들어 투입되는 것이 바람직하다. 이때, 상기 세라믹 분말은 90 중량부 내지 95 중량부의 범위가 바람직하고, 상기 바인더 성분과 용제는 5 중량부 내지 10 중량부를 사용하는 것이 좋다. 상기 바인더 성분과 용제를 5 중량부 이하로 사용할 경우에는 결합력이 약하여 바람직스럽지 못한 반면에, 10 중량부 이상으로 사용할 경우에는 투입량에 비해 결합력이 상승되지 않으므로, 이 역시 바람직스럽지 못하다. 상기 바인더 성분은 이 기술분야에서 통상적으로 사용하고 있는 메틸 셀룰로오스를 사용할 수 있고, 용제로는 물을 사용할 수 있다.

본 발명은, 세라믹 카드를 제조하기 위하여, 상기 가동금형(114)을 이동시켜 상기 고정금형(112)의 사각형상의 내부로 장입한 다음, 상기 고정금형(112)과 상기 가동금형(114)으로 구성된 금형(110)을 서서히 가열시키고 가압한다.

본 발명은 상기 금형(110)의 온도를 서서히 올려서, 세라믹 분말이 용융될 수 있는 온도 1500 ℃ 내지 3000 ℃ 까지 상승시켜준다. 이 온도 범위에서 상기 금형(110)의 내부에 있는 세라믹 분말이 서로 인접한 세라믹 분말들과 결합되어지고, 상기 바인더는 상기 금형(110)으로부터 배출가스로 되어 외부로 방출시킨다.

본 발명은, 상기 금형(110)의 온도를 내리고 압력을 해제한 이후, 그 내부에서 형성된 박막 형태의 사각형 세라믹 카드 플레이트(100)를 취출하여 얻는다.

본 발명은 상기 세라믹 카드 플레이트(100)를 고온 가열기(120)의 내부에 투입하고 고온으로 처리하여 세라믹 카드 내부의 세라믹 입자들의 성분들을 서로 결합시켜 1차 강화 세라믹카드 플레이트(200)를 제조하는 단계를 포함하고 있다.

상기 고온 가열기(120)는 외부에서 전원에너지를 공급하고, 실시간으로 온도조절이 가능한 제품을 사용한다. 상기 고온가열기(120)는 서서히 온도를 상승시키는 것이 중요하다.

상기 고온가열기(120)는 상온에서 시작하여 처음 5시간 동안에는 시간당 100 ℃ 내지 120 ℃ 의 온도변화를 일으키지 않도록 하고, 그 다음 3시간 동안에는 시간당 80℃ 내지 100 ℃ 의 온도 변화를 주는 것이 바람직하고, 그 이후에는 시간당 100℃ 내지 150 ℃ 의 범위에서 온도변화를 주는 것이 바람직하다.

상기 고온가열기(120)에서 처음 5시간 동안에는 비교적 급격하게 온도구배를 줄 수 있는 것인데, 그 이유는 이미 상기 세라믹 카드 플레이트(100)를 1차 고온으로 가열한 적이 있으므로, 비교적 급격한 상승 온도에 대하여 이를 충분히 흡수할 수 있기 때문이다. 이에 반하여, 그 후 3시간 동안에는 상기 박막의 1차 강화 세라믹카드 플레이트(200)가 급격한 온도 변화에 의해 내부 응력을 흡수할 수 있도록 하기 위하여 온도 상승 속도를 완화시키는 것이 바람직하다. 한편, 그 이후 시간에는 어느 정도 고온의 변화에 적응한 상태로 여겨지고, 다시 그 온도 구배를 크게 하여도 큰 무리는 없는 것으로 여겨졌다.

또한, 상기 고온가열기(120)의 내부 온도를 정밀하게 제어하는 이유는, 상기 세라믹 카드 플레이트(100)의 두께가 매우 얇은 것이고, 그것을 두껍게 형성할 수 없다는 점을 가장 큰 변수로 고려하였기 때문이다. 일반적으로 상기 세라믹 카드 플레이트(100)의 두께는, 그 세라믹 카드를 통상적인 플라스틱 카드의 대체용으로 사용하고자 할 경우, 0.6 밀리미터 내지 0.9 밀리미터의 두께를 형성해 주어야 하므로, 초기에는 서서히 온도를 상승시키고, 중기 및 말기로 진행되어감에 따라, 좀더 온도 편차를 두고 실시될 수 있는 것이다. 좀더 적정한 두께는 0.7 밀리미터 내지 0.8 밀리미터의 범위이다.

상기 고온가열기(120)는 상기 세라믹 카드 플레이트(100)를 투입하여 장착하고, 상기 고온가열기를 통하여 최종적으로 세라믹 분말의 녹는점 온도 이하까지 상승시켜 준다. 이 상태에서, 상기 세라믹 카드 플레이트(100)는 그의 내부에 존재하는 세라믹 분말들이 서로 인접한 다른 세라믹 분말들과 강력한 결합력을 형성하게 된다. 세라믹 분말들 사이에서 상호 강력한 결합력을 갖게 되면, 외부에서 가해지는 외력, 특히 그 표면에 직각 방향으로 가해지는 외력에 대해서도 강인한 내부 응력을 보유하게 되는 것이어서, 종래와 같이 쉽게 파손되거나 크랙이 발생될 여지가 거의 없게 되는 것이다. 이러한 상태를 거치게 되면, 상기 세라믹 카드 플레이트(100)를 1차 강화 세라믹카드 플레이트(200)로 변화시켜주게 된다.

상기 고온가열기(120)는 냉각 과정을 거치게 되고, 상온에 이르게 되면, 상기 고온가열기(120)의 내부에서 상기 1차 강화 세라믹카드 플레이트(200)를 꺼내어 다음 단계로 이행하게 된다.

본 발명은 상기 1차 강화 세라믹카드 플레이트(200)를 화학증착기(130)의 내부에 투입하고, 외부에 공급되는 반응원료를 이용하여 상기 1차 강화 세라믹카드 플레이트(200)의 표면에 다이아몬드 증착층(10)을 형성시켜 2차 강화 세라믹카드 플레이트(300)를 제조하는 단계를 포함하고 있다.

본 발명은 화학증착기(130)를 사용하여, 상기 1차 강화 세라믹카드 플레이트(200)의 일측 표면 위에 다이아몬드 증착층(10)을 형성한다. 상기 다이아몬드 증착층(10)은 열 필라멘트 기상증착방식으로 진행하는 것이 바람직하다. 상기 화학증착기(130)는 입구를 통하여 반응 원료물질를 서서히 투입하고, 기판(132)의 위에 올려 놓여진 상기 1차 강화 세라믹카드 플레이트(200)의 일측 표면 위에서 탄소 피막에 의한 다이아몬드 증착층(10)을 형성하도록 한다.

이를 좀더 구체적으로 설명하면 아래와 같다.

화학증착기(130)의 내부에 상기 1차 강화 세라믹카드 플레이트(200)를 기판(132) 위에 올려놓는다. 상기 화학증착기(130)의 입구를 통하여 외부에서 반응원료로서 수소와 메탄을 선택하여 공급하되, 수소의 공급속도 400 ~ 450 sccm 및 메탄의 공급속도 15 ~ 25 sccm 으로 투입한다. 이때, 상기 기판(132)의 온도는 900 ℃ 내지 950 ℃로 가열하여 열 필라멘트 기상증착방식으로 진행하는 것이 바람직하다. 상기 기판(132)의 온도가 900 ℃ 이하일 경우, 증착효율이 낮아지게 되고, 950 ℃ 이상일 경우, 과도한 에너지를 낭비하는 결과를 초래하므로, 바람직스럽지 못하다. 상기 화학증착기(130)의 내부 압력은 70 torr 정도가 좋다.

본 발명은 상기 화학증착기(130)를 통한 작업을 마무리 할 경우, 상기 1차 강화 세라믹카드 플레이트(200)의 위쪽 표면 위에 다이아몬드 증착층(10)을 형성함으로써, 2차 강화 세라믹카드 플레이트(300)를 제조하게 되는 것이다.

본 발명은 상기 2차 강화 세라믹카드 플레이트(300)를 화학증착기(130)의 내부에 투입하되, 외부에 공급되는 반응원료를 이용하여, 상기 2차 강화 세라믹카드의 다른 반대쪽 표면에 다이아몬드 증착층(130)을 형성시켜 3차 강화 세라믹카드 플레이트(350)를 제조하는 단계를 포함하고 있다.

본 발명은 상기 화학증착기(130)를 이용하여, 2차 강화 세라믹카드 플레이트(300)를 더욱 강화시키는 작업을 진행하는 것이 바람직하다. 이를 위하여, 상기 화학증착기(130)의 기판(132)의 위에 상기 2차 강화 세라믹카드 플레이트(300)를 뒤집어 올려 놓고, 위에서 설명한 바와 동일한 조건 및 동일한 반응원료를 사용하여 동일한 방식으로 진행할 수 있다. 이 경우, 상기 2차 강화 세라믹카드 플레이트(300)의 다른 쪽 표면 위에도 역시 다이아몬드 증착층(10)을 형성할 수 있으므로, 상기 2차 강화 세라믹카드 플레이트(300)는 그 양쪽 표면 위에 동일하게 다이아몬드 증착층(10)을 형성하게 되는 것이다. 이러한 형태의 제품을 3차 강화 세라믹카드 플레이트(350)라고 할 수 있다.

한편, 본 발명은 상기 화학증착기(130)를 사용하는 대신에, 물리적 증기증착방식으로 진행될 수도 있다.

도 7은 물리적 증기증착 방식을 개념적으로 나타낸 예시도면이다.

이는 물리증착기(140)에 의하여 상기 1차 세라믹카드 플레이트(200)를 강화시킬 수 있다. 상기 물리증착기(140)는 외부몸체(142)와, 그 내부에 증착물질을 담아놓은 증착용기(144)와, 상기 물리증착기(140)의 내부에 고온의 열을 공급하는 가열수단(146)을 포함하고 있다. 상기 증착물질은 티타늄 계열과 크롬 계열을 포함하고 있다. 상기 티타늄 계열의 증착물질로서는 TiN(Titanium Nitride), TiCN(Titanium Carbo-Nitride)을 대표적으로 예시할 수 있고, 크롬계 증착물질로서는 Chronium Nitride 를 대표적으로 예시할 수 있다.

상기 물리증착기(140)의 내부에서는, 고온의 열에 의해 상기 증착물질이 기화하게 되고, 기화된 증착물질이 그 내부의 상부쪽에 고정되어 있거나 유동하고 있는 1차 강화 세라믹카드 플레이트(200)의 표면에 증착되어지는 것이다. 상기 물리증착기(140)의 내부는 낮은 진공 상태를 유지하는 것이 바람직하다.

상기 물리증착기(140)의 내부에서 증착물질로 증착되어지면, 역시 상기 1차 강화 세라믹카드 플레이트(200)는 2차 강화 세라믹카드 플레이트(300)로 전환되어진다.

상기 물리증착기(140)의 내부에 상기 2차 강화 세라믹카드 플레이트(300)를 넣은 다음, 위와 동일한 과정을 거치게 되면, 상기 2차 강화 세라믹카드 플레이트(300)는 3차 강화 세라믹카드 플레이트(350)로 전환시킬 수 있다.

본 발명은 이와 같은 제반과정을 진행함으로써, 종래의 세라믹 카드 플레이트(100)를 그 내부의 세라믹 분말에 의한 조직을 세라믹 용융물 조직으로 변화시킴과 동시에, 그 외부의 표면에 대해서는 강력한 다이아몬드 증착층(10)을 형성할 수 있게 된다.

이때, 상기 세라믹 용융물 조직은 고온의 열을 공급하여 내부 조직을 변화시키는 물리적인 방식이라고 한다면, 상기 박막의 세라믹 표면의 증착층을 형성하는 것은 원료물질과 세라믹 표면과의 화학적인 반응을 이용한 화학적 방식이라고 할 수 있을 것이다.

본 발명은, 이와 같은 제반 단계들을 거쳐서 상기 2차 강화 세라믹카드 플레이트(300), 또는 상기 3차 강화 세라믹카드 플레이트(350)를 얻을 수 있는데, 그 저면과 그 상면이 다이아몬드 증착층으로 구성되어 있고, 그 내부에는 세라믹 용융결합물로 형성되어 있으므로, 매우 딱딱하고 견고하며 쉽게 부스러지지 않는 세라믹 카드를 제조할 수 있는 토대를 제공할 수 있는 것이다.

한편, 본 발명은 상기 박막의 사각형 세라믹 플레이트(100)를, 상기 금형(110)의 세트 대신에, 고온의 용광로와 압출기를 이용하여 압출방식으로 제조하여 준비하는 단계로 대체하여 진행할 수 있다.

도 8은 상기 용광로와 압출기의 개략적인 구성도면이다.

본 발명은 상기 세라믹 분말을 고온의 용광로(152)에 투입하고, 그 용광로(152)의 내부에서 용융시킨 다음, 용융된 세라믹 성분을 압출기(150)에 보내고, 압출다이(156)를 통하여 박막의 세라믹 시트를 제조한다. 상기 용광로(152)의 내부에서 세라믹 분말이 용융되어지면, 그 용융물을 압출기(150)의 투입구로 보낸다. 상기 투입구를 통하여 내부로 들어온 세라믹 용융물은 압출스크류(154)에 의해 혼련되어지면서, 압출다이(156) 방향으로 밀려가게 되고, 압출다이(156)를 통과하게 된다.

상기 압출다이(156)는 그 틈새를 조정함으로써, 이를 통과하는 세라믹 용융물의 두께를 조절할 수 있다. 상기 압출다이(156)의 틈새는 가늘고 길게, 그리고 진행방향에 대해 직각 방향으로 평평한 형상으로 이루어진 것을 사용한다. 상기 압출다이(156)를 통과한 세라믹 카드 플레이트 두께는 0.6 밀리미터 내지 0.9 밀리미터의 범위로 형성하고, 좀더 적정한 두께는 0.7 밀리미터 내지 0.8 밀리미터의 범위로 하는 것이 바람직하다.

상기 압출다이(156)를 통과한 세라믹 용융물은 서서히 냉각되어지고, 적절한 길이로 절단되어서, 박막의 사각형 세라믹 플레이트(100)를 형성하게 되는 것이다.

이와 같은 압출방식으로 얻어진 상기 박막의 사각형 세라믹 카드 플레이트(100)는, 상기 고온의 용광로(152)에서 이미 세라믹 분말들이 용융된 다음 얻어진 결정체이므로, 상기 1차 강화 세라믹카드 플레이트(200)의 제조 단계를 반드시 중복하여 진행할 필요는 없지만, 이를 반복하여 진행하여도 좋다.

이 경우에는 상기 2차 강화 세라믹카드 플레이트(300)의 제조 단계로 직행하는 것이 더욱 바람직하고, 필요에 따라 상기 3차 강화 세라믹카드 플레이트(350)의 제조 단계로 진행하는 것이 바람직하다.

한편, 이를 반복하여 진행하고자 할 경우에는, 상기 압출방식으로 얻어진 상기 박막의 사각형 세라믹 카드 플레이트(100)를 상기 1차 강화 세라믹카드 플레이트(200)와 동일한 제조 단계를 진행하고, 이어서 상기 2차 강화 세라믹카드 플레이트(300)의 제조 단계와 상기 3차 강화 세라믹카드 플레이트(350)의 제조 단계를 진행하는 것이 좋다.

본 발명은, 최종적인 사용목적에 따라, 기계적인 연마를 실시하거나, 화학적인 세척이나 에칭 등의 방식으로 나머지 가공작업을 수행할 수 있다. 일반적으로, 본 발명은 나머지 가공작업을 수행함으로써, 최종적인 사용처에 적절하게 활용될 수 있다.

또한, 본 발명은 카드로서의 필수적인 기능을 수행할 수 있도록 하기 위하여, IC칩의 삽입구를 만들거나, M/S 테이프의 부착 위치를 확인하고 그 자리를 확보하는 작업 등을 이 단계에서 수행할 수 있다.

이상에서 본 발명에 의한 세라믹 카드의 제조방법을 구체적으로 제시하였으나, 이는 본 발명의 실시예를 설명하는 과정에서 구체화된 것일 뿐, 본 발명의 모든 특징이 위에서 언급한 항목에만 적용되는 것이라고 한정하여 해석되어서는 아니될 것이다.

또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 명세서의 기재내용에 의하여 다양한 변형 및 모방을 행할 수 있을 것이나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어난 것이 아님은 명백하다고 할 것이다.

100 : 세라믹 카드 플레이트 110 : 금형,
112 : 고정금형 114 : 가동금형,
120 : 고온가열기 130 : 화학증착기,
132 : 기판 140 : 물리증착기,
142 : 외부 몸체 144 : 증착용기,
146 : 가열수단 150 : 압출기,
152 : 고온 용광로 154 : 압출스크류,
156 : 압출다이
200 : 1차 강화 세라믹카드 플레이트
300 : 2차 강화 세라믹카드 플레이트
350 : 3차 강화 세라믹카드 플레이트

Claims (10)

1. 사각 형상의 고정금형 내부에 세라믹분말 혼합물을 투입하고, 가동금형을 장착하여, 고정금형과 가동금형을 결합시키고, 외부에서 가열하여 박막 형태의 세라믹 카드 플레이트를 제조하는 제 1 단계와;
   고온가열기의 내부에, 상기 세라믹카드 플레이트를 투입하여 장착하고, 상기 고온가열기를 통하여 세라믹 분말이 용융되기 이전의 온도까지 상승시켜 주고, 그 상태에서 상기 세라믹카드 플레이트의 내부 세라믹 분말들이 서로 인접한 다른 세라믹 분말들과 강력한 결합력을 형성하도록 함으로써, 고온의 열에 의해 취성을 강화시켜주는 1차 강화 세라믹카드 플레이트를 제조하는 제 2 단계와;
   화학증착기의 내부에, 상기 1차 강화 세라믹카드 플레이트를 기판 위에 올려놓고, 외부에서 수소의 공급속도 400 ~ 450 sccm 및 메탄의 공급속도 15 ~ 25 sccm 으로 투입하고, 상기 기판의 온도를 900 ℃ 내지 950 ℃로 가열하여 열필라멘트 기상증착방식으로 진행함으로써, 상기 1차 강화 세라믹카드 플레이트의 표면에 다이아몬드 증착층을 형성한 2차 강화 세라믹카드 플레이트를 제조하는 제 3 단계; 를
   포함하여 진행되는 것을 특징으로 한, 세라믹 카드의 제조방법.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 2차 강화 세라믹카드 플레이트를 제조한 이후에,
   상기 화학증착기의 기판의 위에 상기 2차 강화 세라믹카드 플레이트를 뒤집어 올려 놓고, 외부에서 수소의 공급속도 400 ~ 450 sccm 및 메탄의 공급속도 15 ~ 25 sccm 으로 투입하고, 상기 기판의 온도를 900 ℃ 내지 950 ℃로 가열하여 열필라멘트 기상증착방식으로 진행함으로써, 상기 2차 강화 세라믹카드 플레이트의 반대의 표면에, 다이아몬드 증착층을 형성하여 3차 강화세라믹카드 플레이트를 제조하는 제 4 단계를 진행하는 것을 특징으로 한, 세라믹 카드의 제조방법.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 세라믹 분말은 알루미나, 실리카, 또는 지르콘을 포함하고 있는 것을 특징으로 한, 세라믹 카드의 제조방법.
   
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 2차 강화 세라믹카드 플레이트 또는 상기 3차 강화 세라믹카드 플레이트는 그 두께가 0.6 밀리미터 내지 0.9 밀리미터의 범위 이내로 제조되는 것을 특징으로 한, 세라믹 카드의 제조방법.
   
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 2차 강화 세라믹카드 플레이트 또는 상기 3차 강화 세라믹카드 플레이트는 그 내부의 세라믹 분말들이 상호 용융되어 용융결합을 형성하고 있는 것을 특징으로 한, 세라믹 카드의 제조방법.
   
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 2차 강화 세라믹카드 플레이트 또는 상기 3차 강화 세라믹카드 플레이트는, 그의 외부 표면에 대하여, 원료물질과 세라믹 표면과의 화학적인 반응을 이용한 다이아몬드 증착층으로 형성되어 있는 것을 특징으로 한, 세라믹 카드의 제조방법.
   
7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 화학증착기를 사용하는 대신에 물리증착기를 사용하고,
   상기 물리증착기는
   외부몸체와,
   내부에 증착물질을 담아놓은 증착용기와,
   상기 물리증착기의 내부에 고온의 열을 공급하는 가열수단을 포함하고 있는 것을 특징으로 한, 세라믹 카드의 제조방법.
   
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 고정금형과 상기 가동금형을 사용한 제 1 단계는, 상기 고정금형과 상기 가동금형 대신에, 고온의 용광로와 압출기를 이용하여 압출방식으로 진행되어서, 박막의 사각형 세라믹 카드 플레이트를 준비하는 것을 특징으로 한, 세라믹 카드의 제조방법.
   
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 고온의 용광로와 압출기를 이용한 압출방식은,
   세라믹 분말을 고온의 용광로에 투입하여 그 용광로의 내부에서 용융시키고, 용융된 세라믹 성분은 압출기의 투입구를 통하여 내부로 이동하고, 압출스크류에 의해 혼련되고 밀려서 압출다이 방향으로 이동한 다음, 상기 압출다이를 통과하면서 박막의 사각형 세라믹 카드 플레이트를제조하게 되는 것을 특징으로 한, 세라믹 카드의 제조방법.
   
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 압출다이의 틈새를 통과한 세라믹 카드 플레이트의 두께는 0.6 밀리미터 내지 0.9 밀리미터의 범위로 형성되어 있고,
    상기 압출다이의 틈새를 통과한 세라믹 카드 플레이트는 1차 강화 세라믹카드 플레이트의 제조 단계를 건너 뛰어서, 2차 강화 세라믹카드 플레이트의 제조 단계로 직행하게 되고, 필요에 따라 3차 강화 세라믹카드 플레이트의 제조 단계를 진행하는 것을 특징으로 한, 세라믹 카드의 제조방법.
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    
    

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