KR102517682B1

KR102517682B1 - 세라믹 성형체 제조장치

Info

Publication number: KR102517682B1
Application number: KR1020210052105A
Authority: KR
Inventors: 김진언
Original assignee: (주)케이씨엠테크놀로지
Priority date: 2021-04-22
Filing date: 2021-04-22
Publication date: 2023-04-05
Also published as: KR20220145496A

Abstract

본 발명은 세라믹 성형체 제조장치가 개시된다. 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 세라믹 성형체 제조장치는 제1 지지돌기들을 구비하며, 하부에 적어도 하나의 제1 감압구멍을 가지는 제1 본체프레임; 상기 제1 본체프레임에 대향되게 위치하고, 제2 지지돌기들을 구비하며, 하부에 적어도 하나의 제2 감압구멍을 가지는 제2 본체프레임; 상기 제1 본체프레임과 상기 제2 본체프레임 사이에 게재되어서 상기 제1 본체프레임과 상기 제2 본체프레임을 이격 간격을 결정함으로써 상기 이격 간격에 대응되는 성형공간을 형성하는 간격 결정틀; 상기 제1 지지돌기들에 의해 지지되는 형태로 상기 제1 본체프레임에 결합되는 적어도 하나의 제1 다공판; 상기 제2 지지돌기들에 의해 지지되는 형태로 상기 제2 본체프레임에 결합되는 적어도 하나의 제2 다공판; 상기 제1 감압구멍 및 상기 제2 감압구멍으로 진공압을 제공하는 진공펌프; 및 상기 진공펌프의 감압에 의해 상기 성형공간에 있는 세라믹 슬러리로부터 분리되어 배출되는 수분이 저장되는 저장챔버; 를 포함하여 구성된다.

Description

세라믹 성형체 제조장치 {APPARATUS FOR MANUFACTURING CERAMIC MOLDED BODY}

본 발명은 반도체나 디스플레이의 식각 공정 등에서 지지프레임으로 사용되는 세라믹 성형체에 관한 것이다.

일반적으로, 통상적인 세라믹 성형체는 일정한 성형 공간에 물에 세라믹 분말이 혼합된 세라믹 슬러리를 붓고 수분을 제거시킴으로써 성형된다. 수분을 제거하는 공법으로는 가압 방식과 감압 방식이 있다.

가압 방식은 수분을 신속하게 제거한다는 점에서 이점이 있으나 가압 면적이 규격화되어 있어야 되기 때문에 다양한 크기를 가진 세라믹 성형체를 제조하는데 한계가 있다. 대신 감압 방식은 수분의 제거 속도는 느리나 다양한 크기의 세라믹 성형체를 제조할 수 있는 이점이 있다. 특히 감압 방식은 대형의 세라믹 성형체를 제조하는데 적합하다.

본 발명은 감압 방식을 이용한 세라믹 성형체의 제조 기술에 관한 것이다. 감압 방식과 관련해서 한국 등록특허 제10-2048310호(종래기술)가 있다.

그러나 종래기술을 이용하면 균일한 두께의 세라믹 성형체를 제조하기에 부적합하다. 또한 종래기술에 따른 성형체 제조 장치는 공간을 많이 차지하고 성형체의 두께 조절이 어려울 뿐만 아니라, 전체 영역에 걸쳐 균일한 밀도를 달성하기 어렵다.

본 발명의 일 실시 예는 상기 종래 기술의 문제점을 극복하기 위하여 두께가 균일한 세라믹 성형체를 제조할 수 있고, 전체 영역에서 균일한 밀도를 가지는 세라믹 성형체를 제조할 수 있으며, 재사용이 가능하여 세라믹 성형체를 생산한 후에간격 결정틀을 교체하면 서로 다른 두께의 세라믹 성형체를 재생산할 수 있는 세라믹 성형체 제조장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 제1 지지돌기들을 구비하며, 하부에 적어도 하나의 제1 감압구멍을 가지는 제1 본체프레임; 상기 제1 본체프레임에 대향되게 위치하고, 제2 지지돌기들을 구비하며, 하부에 적어도 하나의 제2 감압구멍을 가지는 제2 본체프레임; 상기 제1 본체프레임과 상기 제2 본체프레임 사이에 게재되어서 상기 제1 본체프레임과 상기 제2 본체프레임을 이격 간격을 결정함으로써 상기 이격 간격에 대응되는 성형공간을 형성하는 간격 결정틀; 상기 제1 지지돌기들에 의해 지지되는 형태로 상기 제1 본체프레임에 결합되는 적어도 하나의 제1 다공판; 상기 제2 지지돌기들에 의해 지지되는 형태로 상기 제2 본체프레임에 결합되는 적어도 하나의 제2 다공판; 상기 제1 감압구멍 및 상기 제2 감압구멍으로 진공압을 제공하는 진공펌프; 및 상기 진공펌프의 감압에 의해 상기 성형공간에 있는 세라믹 슬러리로부터 분리되어 배출되는 수분이 저장되는 저장챔버; 를 포함하고, 상기 제1 지지돌기와 상기 제2 지지돌기는 상호 마주보는 방향으로 돌출됨으로써 상기 제1 다공판과 상기 제2 다공판이 상호 마주보며, 상기 제1 다공판과 상기 제2 다공판이 마주보는 방향은 수직선에 직각이어서 상기 성형 공간에 부어진 세라믹 슬러리로부터 감압에 의해 분리되는 수분은 상기 제1 다공판 또는 제2 다공판을 통과한 후 상기 제1 지지돌기들 또는 상기 제2 지지돌기들 사이에 형성된 분리유로를 따라 이동하여 상기 제1 감압구멍 및 제2 감압구멍을 통해 배출된다.

상기 세라믹 성형체 제조장치는 슬러리를 필터링하는 종이필터를 더 포함한다.

상기 제1 지지돌기에는 제1 결합구멍이 형성되어 있고, 상기 제2 지지돌기에는 제2 결합구멍이 형성되어 있으며, 상기 제1 다공판은 상기 제1 결합구멍을 통해 제1 결합나사에 의해 상기 제1 본체프레임에 결합되고, 상기 제2 다공판은 상기 제2 결합구멍을 통해 제2 결합나사에 의해 상기 제2 본체프레임에 결합된다.

상기 제1 결합나사에 의해 상기 제1 다공판이 상기 제1 본체프레임에 결합되고, 상기 제2 결합나사에 의해 상기 제2 다공판이 상기 제2 본체프레임에 결합된 후에 상기 제1 결합나사와 상기 제2 결합나사가 체결된 부위에 있는 틈을 밀봉재로 밀봉시킨다.

상기 제1 지지돌기들과 상기 제2 지지돌기들은 세라믹 성형체가 성형되는 전체 영역에 분포되어 있다.

본 발명에 따른 세라믹 성형체 제조장치는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 감압방식을 이용하면서도 두께가 균일한 세라믹 성형체를 제조할 수 있다.

둘째, 전체 영역에서 균일한 밀도를 가지는 세라믹 성형체를 제조할 수 있다.

셋째, 간격 결정틀을 제외한 나머지 모든 구성을 재사용하여 다른 두께의 세라믹 성형체를 생산할 수 있으므로 자원의 활용율을 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 세라믹 성형체 제조장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 세라믹 성형체 제조장치의 결합 구조를 나타내는 모식도이다.
도 3은 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 세라믹 성형체 제조장치의 수직 단면도를 나타내는 모식도이다.
도 4는 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 세라믹 성형체 제조장치에서 세라믹 슬러리에 함유되어 있는 수분 배출을 나타내는 모식도이다.

이하 설명하는 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 작업자가 용이하게 이해할 수 있도록 제공되는 것으로 이에의해 본 발명이 한정되지는 않는다. 또한, 첨부된 도면에 표현된 사항들은 본 발명의 실시 예들을 쉽게 설명하기 위해 도식화된 도면으로 실제로 구현되는 형태와 상이할 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 연결되어 있거나 접속되어 있다고 언급될 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 세라믹 성형체 제조장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 세라믹 성형체 제조장치의 결합 구조를 나타내는 모식도이며, 도 3은 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 세라믹 성형체 제조장치의 수직 단면도를 나타내는 모식도이다.

도 1 내지 도 3을 함께 참조하면 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 세라믹 성형체 제조장치(100)는 제1 지지돌기들(112)을 구비하며, 하부에 적어도 하나의 제1 감압구멍(116)을 가지는 제1 본체프레임(110), 제1 본체프레임(110)에 대향되게 위치하고, 제2 지지돌기들(122)을 구비하며, 하부에 적어도 하나의 제2 감압구멍(126)을 가지는 제2 본체프레임(120), 제1 본체프레임(110)과 제2 본체프레임(120) 사이에 게재되어서 제1 본체프레임(110)과 제2 본체프레임(120)을 이격 간격을 결정함으로써 이격 간격에 대응되는 성형공간을 형성하는 간격 결정틀(130), 제1 지지돌기들(112)에 의해 지지되는 형태로 제1 본체프레임(110)에 결합되는 적어도 하나의 제1 다공판(141), 제2 지지돌기들(122)에 의해 지지되는 형태로 제2 본체프레임(120)에 결합되는 적어도 하나의 제2 다공판(142), 제1 감압구멍(116) 및 제2 감압구멍(126)으로 진공압을 제공하는 진공펌프(170) 및 진공펌프(170)의 감압에 의해 성형공간에 있는 세라믹 슬러리로부터 분리되어 배출되는 수분이 저장되는 저장챔버(180)를 포함하고, 제1 지지돌기(112)와 제2 지지돌기(122)는 상호 마주보는 방향으로 돌출됨으로써 제1 다공판(141)과 제2 다공판(142)이 상호 마주보며, 제1 지지돌기들(112)과 제2 지지돌기들(122)은 세라믹 성형체가 성형되는 전체 영역에 분포되어 있고, 제1 다공판(141)과 제2 다공판(142)이 마주보는 방향은 수직선에 직각이어서 성형 공간에 부어진 세라믹 슬러리로부터 감압에 의해 분리되는 수분은 제1 다공판(141) 또는 제2 다공판(142)을 통과한 후 제1 지지돌기들(112) 또는 제2 지지돌기들(122) 사이에 형성된 분리유로(111, 121)를 따라 이동하여 제1 감압구멍(116) 및 상기 제2 감압구멍(126)을 통해 배출된다.

여기서, 분리유로(111, 121)는 슬러리부터 분리된 수분이 흘러내리도록 상하로 형성이 될 수 있다. 도 2 및 도 4는 격자형으로 형성된 분리유로(111, 121)를 예시하고 있으나, 상하로 형성된 다른 형태의 분리유로도 가능하다. 격자형 분리유로는 보다 밀도를 균일하게 하는 이점이 있다.

이러한 구조에서 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 세라믹 성형체 제조장치(100)는 세라믹 성형체를 제조하기 위한 세라믹 슬러리를 필터링하는 종이필터(150)를 더 포함하여 구성되어 있다. 종이필터(150)는 예를 들면 한지일 수 있다.

하나의 구체적인 예에서 제1 지지돌기들(112)과 제2 지지돌기들(122)은 세라믹 성형체가 성형되는 제1 본체프레임(110)과 제2 본체프레임(120)의 전체 영역에 각각 분포되어 있되, 제1 지지돌기(112)에는 제1 결합구멍(114)이 형성되어 있고, 제2 지지돌기(122)에는 제2 결합구멍(124)이 형성되어 있으며, 제1 다공판(141)은 제1 결합구멍(114)을 통해 제1 결합나사에 의해 제1 본체프레임(110)에 결합되고, 제2 다공판(142)은 제2 결합구멍(124)을 통해 제2 결합나사에 의해 제2 본체프레임(120)에 결합된다. 제1 다공판(141)과 제2 다공판(142)에 형성되어 있는 다수개의 미세 구멍(143, 144) 크기는 5㎛ 내지 10㎛ 범위가 바람직하다.

제1 결합나사에 의해 제1 다공판(141)이 제1 본체프레임(110)에 결합되고, 제2 결합나사에 의해 제2 다공판(142)이 제2 본체프레임(120)에 결합된 후에 제1 결합나사와 제2 결합나사가 체결된 부위에 있는 틈을 밀봉재로 밀봉하게 된다.

여기서 세라믹 성형체를 제조하기 위한 슬러리의 주원료로는 알루미나(Alumina; Al₂O₃), 지르코니아(Zirconia; ZrO₂), 탄화규소(SiC) 등이 이용될 수 있고, 이들을 포함하는 세라믹 분말, 염, 산, 결합제, 소포제, 가소제가 포함될 수 있다.

본 발명에 따른 제1 본체프레임(110) 또는 제2 본체프레임(120)에는 슬러리에 함유되어 있는 수분을 배출하기 위해 감압되도록 진공을 가하기 위한 제1 감압구멍(116) 및 제2 감압구멍(126)이 각각 일측에 천공되어 있으며, 제1 감압구멍(116) 및 제2 감압구멍(126)을 통해 진공이 가해져 감압되면 복수개의 제1 지지돌기들(112) 또는 제2 지지돌기들(122)에 의해 형성되는 분리유로(111, 121)를 통해 수분이 유동되어 제1 감압구멍(116) 및 제2 감압구멍(126)을 통해 배출된다.

하나의 구체적인 예에서 제1 본체프레임(110)과 제2 본체프레임(120)은 각각 판상형의 부재로서 복수개의 제1 지지돌기(112)와 제2 지지돌기(122)가 각각 이격되어 형성되어 있으며, 제1 본체프레임(110)과 제2 본체프레임(120)은 상호 결합되어 기립된 상태를 이루고, 세라믹 성형체를 제조하기 위한 세라믹 슬러리를 주입하기 위해 슬러리 주입 구멍은 간격 결정틀(130)의 일측에 형성되어 있거나 제1 본체프레임(110)과 제2 본체프레임(120)의 일측에 형성되어 있는 것이 바람직하며, 슬러리가 지면에 대해 상부로부터 주입된다.

본 발명에 따른 간격 결정틀(130)은 제1 본체프레임(110)과 제2 본체프레임(120) 사이의 외주부에 게재되어 세라믹 성형체를 제조하기 위해 주입되는 슬러리가 성형되는 경우에 세라믹 성형체의 두께를 조절하게 된다. 따라서 세라믹 성형체를 생산한 후에 서로 다른 두께의 세라믹 성형체를 재생산할 수 있다.

필터 부재(150)는 제1 다공판(141)과 제2 다공판(142)에 각각 배치되어 세라믹 성형체를 제조하기 위해 주입되는 슬러리의 원료 입자들을 필터링하여 배출되는 것을 방지하되 수분은 배출되도록 하는 역할을 한다. 이에 따라 제1 다공판(141)과 제2 다공판(142)에 형성되어 있는 미세 구멍(143, 144)의 막힘이 방지된다.

도 4는 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 세라믹 성형체 제조장치에서 세라믹 슬러리에 함유되어 있는 수분 배출을 개략적으로 나타내는 모식도이다. 여기서, 도 4의 화살표는 수분 흐름의 대체적인 방향을 나타낸다.

도 4를 도 1 내지 도 3과 함께 참조하여 본 발명의 하나의 실시 예에 따른 세라믹 성형체 제조장치의 작동 관계를 설명하면, 먼저 수용액에 슬러리 원료와 함께 염, 산, 결합제, 소포제, 가소제 등을 첨가하고 교반하여 세라믹 성형체를 제조하기 위한 슬러리를 준비해 둔다.

그리고 제1 본체프레임(110)과 제2 본체프레임(120) 상에 제1 다공판(141)과 제2 다공판(142)을 각각 배치한다. 제1 다공판(141)과 제2 다공판(142) 상에는 종이필터(150)를 배치하되, 종이필터(150)는 경우에 따라 복수개를 적층할 수 있다.

계속해서 제1 본체프레임(110) 또는 제2 본체프레임(120)의 외주부 상에 간격 결정틀(130)을 배치한다. 간격 결정틀(130)은 체결 볼트에 의해 결합될 수 있다.

이어서 제1 본체프레임(110)과 제2 본체프레임(120)을 결합하여 기립 상태를 유지하도록 하고 고정 클램프(160)를 이용하여 함께 고정한다.

다음으로 지면에 대해 상부로부터 제1 본체프레임(110)과 제2 본체프레임(120) 사이에 세라믹 성형체를 제조하기 위한 슬러리를 주입한다.

함께 결합되어 있는 제1 본체프레임(110)과 제2 본체프레임(120) 내부에 감압되도록 진공을 가하여 슬러리에 함유되어 있는 수분이 제1 다공판(141)과 제2 다공판(142)의 미세 구멍(143, 144)을 각각 통과하여 제1 본체프레임(110)과 제2 본체프레임(120)의 복수개의 제1 지지돌기들(112)과 제2 지지돌기들(122)에 의해 형성되는 분리유로(111, 121)를 통해 수분이 유동되어 제1 감압구멍(116) 및 제2 감압구멍(126)으로 배출되도록 한다.

수분 배출을 제1 본체프레임(110)을 예로 들어 설명하면, 도 4의 화살표로 표시한 바와 같이 세라믹 성형체(10)로 성형되는 슬러리에 함유되어 있는 수분이 종이필터(150)를 통과하고, 제1 다공판(141)의 미세 구멍을 통과하면 제1 본체프레임(110)의 제1 지지돌기들(112)이 사이에 형성된 분리유로(111)의 전체 영역에서 수분이 이동하여 제1 감압구멍(116)을 통해 배출된다. 제2 본체프레임(120)에서도 이와 같은 수분 배출이 이루어진다.

이에 따라 세라믹 성형체가 성형되는 제1 본체프레임(110)과 제2 본체프레임(120)의 전체 영역에서 수분 배출이 이루어져 균일한 밀도의 세라믹 성형체가 성형된다.

세라믹 성형체(10)의 성형이 종료되면 세라믹 성형체(10)를 세라믹 성형체 제조장치로부터 분리하여 건조를 수행한다. 이와 같이 건조된 세라믹 성형체는 대형으로 단부에서 중앙 부위 전영역에서 균일한 특성이 달성된다.

따라서 본 발명에 따른 세라믹 성형체 제조장치는 균일한 두께의 세라믹 성형체를 대형으로 제조할 수 있고, 세라믹 성형체가 전체 영역에서 균일한 밀도를 가지며, 재사용이 가능하여 자원의 활용율을 높일 수 있다.

본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 여러 가지 실시가능한 예 중에서 작업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 실시 예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 이 발명의 기술적 사상이 반드시 제시된 실시 예에만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화와 부가 및 변경이 가능함은 물론, 균등한 타의 실시 예가 가능함을 밝혀둔다.

10: 세라믹 성형체
100: 세라믹 성형체 제조장치
110: 제1 본체프레임
111, 121: 분리유로
112: 제1 지지돌기들
114: 제1 결합구멍
116: 제1 감압구멍
120: 제2 본체프레임
122: 제2 지지돌기들
124: 제2 결합구멍
126: 제2 감압구멍
130: 간격 결정틀
141: 제1 다공판
142: 제2 다공판
143, 144: 미세 구멍
150: 종이필터
160: 고정 클램프
170: 진공펌프
180: 저장챔버

Claims

제1 지지돌기들을 구비하며, 하부에 적어도 하나의 제1 감압구멍을 가지는 제1 본체프레임;
상기 제1 본체프레임에 대향되게 위치하고, 제2 지지돌기들을 구비하며, 하부에 적어도 하나의 제2 감압구멍을 가지는 제2 본체프레임;
상기 제1 본체프레임과 상기 제2 본체프레임 사이에 게재되어서 상기 제1 본체프레임과 상기 제2 본체프레임을 이격 간격을 결정함으로써 상기 이격 간격에 대응되는 성형공간을 형성하는 간격 결정틀;
상기 제1 지지돌기들에 의해 지지되는 형태로 상기 제1 본체프레임에 결합되는 적어도 하나의 제1 다공판;
상기 제2 지지돌기들에 의해 지지되는 형태로 상기 제2 본체프레임에 결합되는 적어도 하나의 제2 다공판;
상기 제1 감압구멍 및 상기 제2 감압구멍으로 진공압을 제공하는 진공펌프; 및
상기 진공펌프의 감압에 의해 상기 성형공간에 있는 세라믹 슬러리로부터 분리되어 배출되는 수분이 저장되는 저장챔버; 를 포함하고,
상기 제1 지지돌기와 상기 제2 지지돌기는 상호 마주보는 방향으로 돌출됨으로써 상기 제1 다공판과 상기 제2 다공판이 상호 마주보며,
상기 제1 다공판과 상기 제2 다공판이 마주보는 방향은 수직선에 직각이어서 상기 성형 공간에 부어진 세라믹 슬러리로부터 감압에 의해 분리되는 수분은 상기 제1 다공판 또는 제2 다공판을 통과한 후 상기 제1 지지돌기들 또는 상기 제2 지지돌기들 사이에 형성된 분리유로를 따라 이동하여 상기 제1 감압구멍과 제2 감압구멍을 통해 배출되며,
상기 제1 지지돌기에는 제1 결합구멍이 형성되어 있고,
상기 제2 지지돌기에는 제2 결합구멍이 형성되어 있으며,
상기 제1 다공판은 상기 제1 결합구멍을 통해 제1 결합나사에 의해 상기 제1 본체프레임에 결합되고,
상기 제2 다공판은 상기 제2 결합구멍을 통해 제2 결합나사에 의해 상기 제2 본체프레임에 결합되는 것을 특징으로 하는
세라믹 성형체 제조장치.
제 1 항에 있어서,
상기 세라믹 성형체 제조장치는 슬러리를 필터링하는 종이필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
세라믹 성형체 제조장치.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 제1 결합나사에 의해 상기 제1 다공판이 상기 제1 본체프레임에 결합되고, 상기 제2 결합나사에 의해 상기 제2 다공판이 상기 제2 본체프레임에 결합된 후에 상기 제1 결합나사와 상기 제2 결합나사가 체결된 부위에 있는 틈을 밀봉재로 밀봉시키는 것을 특징으로 하는
세라믹 성형체 제조장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제1 지지돌기들과 상기 제2 지지돌기들은 세라믹 성형체가 성형되는 전체 영역에 분포되어 있는 것을 특징으로 하는
세라믹 성형체 제조장치.