KR20130129599A - 발포 금속제품 제조방법 및 이를 이용한 발포 금속제품 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발포 금속제품 제조방법 및 이를 이용한 발포 금속제품에 관한 것으로, 구체적으로는 발포 금속 생성 후 원하는 형상으로 가공하는 추후 공정 없이 작업자가 원하는 형상으로 발포 알루미늄, 발포 합금, 발포 세라믹 등을 손쉽게 생산할 수 있으며, 이로 인하여 재료의 손실이 없고, 생산성이 높아지는 발포 금속제품 제조방법 및 이를 이용한 발포 금속제품에 관한 것이다.
본 발명은 알루미늄, 알루미늄 폐자재, 합금 중 어느 하나로 이루어지는 원자재를 분쇄하여 분말로 형성하는 단계; 상기 분말의 원자재, 증점제, 발포제, 착색도료를 교반하는 단계; 상기 분말을 소정크기의 덩어리로 프레스하는 단계; 상기 성형틀의 내측에 구성물 고정 단계; 상기 성형틀에 분말 또는 덩어리를 투입하는 단계; 상기 분말 또는 덩어리를 소성 및 용융시켜 성형틀의 형상에 따라 성형하는 단계; 상기 성형틀을 공냉 또는 수냉으로 냉각시키는 단계 및 상기 성형틀을 제거하는 단계를 포함한다.

Description

발포 금속제품 제조방법 및 이를 이용한 발포 금속제품{Manufacturing process of foaming metal product and this using metal product}

본 발명은 발포 금속제품 제조방법 및 이를 이용한 발포 금속제품에 관한 것으로, 구체적으로는 발포 금속 생성 후 원하는 형상으로 가공하는 추후 공정 없이 작업자가 원하는 형상으로 발포 알루미늄, 발포 합금, 발포 세라믹 등을 손쉽게 생산할 수 있으며, 이로 인하여 재료의 손실이 없고, 생산성이 높아지는 발포 금속제품 제조방법 및 이를 이용한 발포 금속제품에 관한 것이다.

일반적으로 발포금속은 재료 내부에 수많은 기포를 가진 다공질 금속으로 크게 개포형(open cell type)과 폐포형(closed cell type)으로 구분된다. 폐포형 발포금속의 경우 금속 내부의 기포가 연결되지 않고 독립적으로 존재하며, 개포형 발포금속의 경우 재료 내부의 기공들이 서로 연결된 형태로 기체나 유체의 통과가 용이하여 폐포형 발포금속에 비하여 그 용도가 다양하다.

이러한 다공성 금속은 고효율, 소형 경량화가 필요한 항공기, 자동차 분야, 발전소, 전력소자의 열교환기 분야, 반도체 또는 각종 전자제품의 방열, 대형 플랜트용 소음기, 화학공장의 촉매, 고강도 및 초경량화가 요구되는 항공기, 우주산업의 구조재, 충격 흡수기, 연료전지, 필터, 충격 흡수제, 전자파 차폐, 건축내, 외장재 등 다양한 분야에서 이용되고 있다.

이러한 다공성 금속인 발포금속으로는 일반적으로 발포 알루미늄이 이용되는데, 알루미늄 발포금속은 내부에 무수히 많은 기포를 함유하고 있다. 이 발포 알루미늄은 보통 90 -95% 이상의 기공율을 갖고 있기 때문에, 비중이 0.2 ~ 1.0 범위에 있어서, 초경량이며, 상기 기공으로 인하여 흡음성과 방음성이나, 충격 흡수성이 우수한 재료이다. 더욱이 원자재가 알루미늄이므로 내화 내열성이 우수하며, 강성이 있으며, 가공성도 우수하여 기능성 소재로도 널리 사용되고 있다.

상기 알루미늄 발포금속이 상기와 같은 특성을 갖기 위해서는 금속 내부에 존재하는 기공의 형태나 크기가 일정하여야 하며, 제조 공정에 따른 생산성의 향상을 도모 할 수 있어야 한다.

공개특허 10-1997-21338

상기한 특허문헌은 원통상의 도가니에 알루미늄 괴를 투입한 후 증점제와 발포제를 용융, 교반시키면서 순차적으로 투입하여 균일하게 혼합되도록 교반한 뒤, 혼합물을 주형에 낙하 주입시키면서 융점 이상의 온도로 유지하여 다수의 기포가 생성 성장하는 단계와, 상기 발포 주형을 냉각시켜 후가공하는 단계로 이루어지는 발포 알루미늄 금속 고형체의 제조방법에 대한 기술이 개시되어 있다.

상기한 알루미늄 발포금속 제조 시 첨가되는 증점제로는 칼슘계로 660-750℃ 범위의 용융 알루미늄 대비1-5중량% 첨가되며, 이러한 발포제로는 TiH2를 사용된다.

그러나 상기한 발포제의 경우 제조 시 약 95% 정도가 손실되는 효율성의 저하 및 원료의 손실이 커지기 때문에 제품 생산 단가 상승의 주요 요인으로 작용되는 문제점이 있었다.

또한, 도가니의 슬라이드밸브를 닫고 상부 도가니의 내부에 알루미늄 용융금속을 주입한 후, 교반기를 작동하면서 증점제를 투입하고, 일정시간이 지나 알루미늄 용융 금속의 점도가 증대되면 발포제를 투입하며, 발포제 확산 교반이 끝나면 슬라이드 밸브를 열어 균일 혼합된 용탕을 적정온도로 가열된 하부 주형에 낙하시켜 냉각시키면 소망하는 발포 알루미늄 금속 괴가 형성된다. 이렇게 형성된 발포 알루미늄 금속괴는 소정의 크기로 절단하여 출하된다.

그러나 이와 같은 방법으로 발포 알루미늄 금속을 제조하게 될 경우 용융 금속을 도가니에 주입한 후 알루미늄 용융 금속을 교반하면서 증점제와 발포제를 동일 도가니에 순차적으로 첨가하기 때문에 알루미늄 용융 금속과의 혼합이 용이하지 않아 발포 알루미늄 금속 괴를 만들었을 때 상층부의 큰 기포나 밑면에 미발포된 부분이 발생하는 등 불균일한 기포가 발생되는 문제점이 있었다.

그리고 상기 발포 알루미늄 금속 괴의 경우 배치 타입만을 형성하기 때문에 상기 발포 알루미늄 금속 괴를 필요한 규격에 따라 다시 절단하게 되는데, 이 절단 작업은 극히 어려울 뿐만 아니라, 절단 시 발포 알루미늄 금속 괴의 가루가 많이 발생되므로 원자재 손실이 큰 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 그 목적은 사용목적에 맞게 원하는 형상과 기능을 살릴 수 있으며, 종래에는 발포 알루미늄에만 국한되었던 것을 발포 금속, 발포 합금, 발포 세라믹 등과 같이 다양한 분야에 적용하여 발포 제품을 손쉽게 생산할 수 있고, 이로 인하여 제품의 생산성과 기능을 높여 사용을 용의케 하는데 그 목적이 있다.

또한, 기존의 도가니에서 괴를 용융시키는 방식을 본 고안은 각종 소재를 분말로 만들어 생산하고자 하는 제품의 틀 속에 넣어 소성 및 용융시키고, 이용하므로 재료의 손실과 생산 작업의 효율을 높이는데 그 목적이 있다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 알루미늄, 알루미늄 폐자재, 합금 중 어느 하나로 이루어지는 원자재를 분쇄하여 분말로 형성하는 단계; 상기 분말의 원자재, 증점제, 발포제, 착색도료를 교반하는 단계; 상기 분말을 소정크기의 덩어리로 프레스하는 단계; 상기 성형틀의 내측에 구성물 고정 단계; 상기 성형틀에 분말 또는 덩어리를 투입하는 단계; 상기 분말 또는 덩어리를 소성 및 용융시켜 성형틀의 형상에 따라 성형하는 단계; 상기 성형틀을 공냉 또는 수냉으로 냉각시키는 단계 및 상기 성형틀을 제거하는 단계를 포함한다.

일 실시예에 있어서, 상기 원자재, 증점제, 발포제 및 착색도료는, 원자재 86~96중량%, 증점제 1~6중량%, 발포제 1~10중량%, 착색도료 1~8중량%로 구성되는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 있어서, 상기 원자재는, 세라믹을 더 포함한다.

일 실시예에 있어서, 상기 증점제는, 칼슘, 나트륨, 질소, 산소, 이산화탄소, 물, 아르곤 중 어느 하나 또는 둘 이상이 혼합되는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 있어서, 상기 발포제는, TiH2, ZrH2, 폴리비닐알콜, 폴리우레탄, 폴리초산비닐, 페놀수지, 셀룰로스, 인산나트륨, 염화나트륨, 염화칼슘, 초산나트륨, 염화제2철 중 어느 하나 또는 둘 이상이 혼합되는 것을 특징으로 한다.

일 실시예에 있어서, 상기 착색도료는, 수산화칼슘, 아연, 규소, 이산화탄소, ArH2, Na2, Co3, 철, 코발트, 망간, 니켈, 구리 중 어느 하나 또는 둘 이상이 혼합되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 일면은 상기한 방법에 의하여 발포 금속괴, 볼트, 너트, JIG, 봉, 플레이트, 파이프, 관, 고정핀 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 발포 금속제품 제조방법에 의하면, 첫째, 성형틀의 내측에 원자재, 증점제, 발포제, 착색도료를 동시에 투입하여 형상화 시킨 후 용융하여 발포 금속제품을 형성하기 때문에 상층부의 기포나 밑면에 미 발포된 부분이 없어 양질의 발포 금속제품을 얻을 수 있으며 재료 손실을 막은 효과가 있다.

둘째, 사용자가 원하는 형상의 성형틀을 형성하기 때문에 발포 금속 형성 후 별도의 절단 및 프레스 가공이 없으므로 작업성이 높아지며, 한번 형성한 성형틀을 계속 사용할 수 있어 작업의 효율성 및 경제성이 높아지는 효과가 있다.

셋째, 사용목적에 따라 원자재 및 증점제, 발포제, 착색도료를 선택적으로 사용할 수 있어 제품의 응용성 및 기능성이 높아지는 효과가 있다.

넷째, 발포 시 착색도료를 함께 투입하여 발포하기 때문에 별도로 발포금속의 표면에 도장작업을 하지 않아도 되므로 작업이 간편해지는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 발포 금속제품 제조방법의 공정순서를 나타낸 공정도이다.
도 2a는 본 발명에 따른 발포 금속제품 제조방법을 통하여 발포 금속괴를 제조하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 2b는 도 2a의 방법에 의하여 형성된 발포 금속괴를 나타낸 사시도이다.
도 2c는 도 2b의 발포 금속괴를 다방면으로 활용하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 발포 금속제품 제조방법을 통하여 다양한 형상의 발포 금속제품을 제조하는 모습을 나타낸 단면도이다.
도 4a는 본 발명에 따른 발포 금속제품 제조방법을 통하여 냉난방용 콘덴서를 제조하는 모습을 나타낸 사시도이다.
도 4b는 도 4a의 제조방법에 의해 제조된 냉난방용 콘덴서의 모습을 나타낸 사시도이다.
도 5a는 본 발명에 따른 발포 금속제품 제조방법을 통하여 구조물에 너트를 포함하여 제조하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 5b는 도 5a의 제조방법에 의해 구조물에 너트가 일체로 체결된 모습을 나타낸 도면이다.
도 6a는 본 발명에 따른 발포 금속제품을 이용하여 건물의 내벽을 제조하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 6b는 도 6a의 제조방법에 의해 제조된 내벽이 건축물의 벽면에 체결된 모습을 나타낸 도면이다.
도 7a는 본 발명에 따른 발포 금속제품을 이용하여 도어를 제조하는 모습을 나타낸 사시도이다.
도 7b는 도 7a의 제조방법에 의해 제조된 도어의 모습을 나타낸 사시도이다.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공 되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명의 발포 금속제품 제조방법을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 발포 금속제품 제조방법의 공정순서를 나타낸 공정도이다.

도 1을 참조하면 본 발명의 발포 금속제품 제조방법은, 우선, 알루미늄, 알루미늄 폐자재, 합금 중 어느 하나로 이루어지는 원자재를 분쇄하여 분말로 형성(S10)하게 된다. 여기서 상기 원자재는 세라믹이 더 포함될 수 있는 것으로 다양한 재료를 통한 발포제품을 제조할 수 있다. 상기한 발포 세라믹은 건축물의 내외장재 및 목재 대체용으로 사용되며 그 외에 촉매제, 필터 등 무독성의 친환경 세라믹으로 환경오염이 없는 장점이 있다.

이후, 상기 분말의 원자재와, 증점제, 발포제, 착색도료를 교반(S20)하게 된다. 상기 증점제, 발포제, 착색도료는 사용목적과 기능 및 사용자의 필요에 따라 분말 또는 소정크기로 형상화하여 사용할 수 있다.

한편, 상기한 원자재와, 증점제, 발포제, 착색도료는, 원자재 86~96중량%, 증점제 분말 1~6중량%, 발포제 1~10중량%, 착색도료 1~8중량%이 교반되는 것이 바람직하다. 원자재의 종류에 따라 상기한 증점제, 발포제, 착색도료는 그 함유량이 변경될 수 있다.

또한, 상기 증점제는, 칼슘, 나트륨, 질소, 산소, 이산화탄소, 물, 아르곤 중 어느 하나로 구성될 수 있다. 상기한 조성물 중 원자재의 종류 및 사용용도에 따라 둘 이상의 조성물이 함유될 수 있다.

또한, 상기 발포제는, TiH2, ZrH2, 폴리비닐알콜, 폴리우레탄, 폴리초산비닐, 페놀수지, 셀룰로스, 인산나트륨, 염화나트륨, 염화칼슘, 초산나트륨, 염화제2철 중 어느 하나로 구성될 수 있다. 상기한 조성물 중 원자재의 종류 및 사용용도에 따라 둘 이상의 조성물이 함유될 수 있다.

또한, 상기 착색도료는, 수산화칼슘, 아연, 규소, 이산화탄소, ArH2, Na2, Co3, 철, 코발트, 망간, 니켈, 구리 중 어느 하나로 구성될 수 있다. 상기한 조성물 중 원자재의 종류 및 사용용도에 따라 둘 이상의 조성물이 함유될 수 있다.

이후 상기와 같이 교반된 각각의 조성물을 성형틀(10)에 삽입(S30)하게 된다. 상기 성형틀(10)은 상부 하우징(11) 및 하부 하우징(12)으로 구성되며, 가장 자리에는 리브가 형성되어 볼트(13) 및 너트(14)에 의해 체결하여 밀폐시키게 된다. 도면에는 상부 및 하부 하우징으로 분리하였지만 제조품에 따라 단수의 성형틀을 제작하여 사용이 가능하다. 또한, 상기 성형틀(10)의 내측 벽면에는 판형상의 플레이트(40)를 부착하여 원자재, 증점제, 발포제, 착색도료가 발포될 때 발포금속(20)과 상기 플레이트(40)가 일체로 형성될 수 있도록 구성할 수 있다.

이후, 상기 분말을 소정크기의 덩어리로 프레스(S30)하여 소정부피로 형성하게 된다. 여기서 상기한 교반단계(S20) 및 압축 단계(S30)는 원자재의 크기에 따라 선택적으로 이루어질 수 있다.

이후, 상기 성형틀(10)의 내측에 구성물을 고정(S40)하게 된다. 여기서 구성물은 성형틀(10)의 내측면에 음각 또는 양각으로 직접 형성할 수도 있으며, 성형틀(10)의 내측에 볼트(60) 또는 너트(30) 자체를 고정하는 것이다. 상기 볼트 또는 너트 이외에 IG, 봉, 플레이트, 파이프, 관, 고정핀 등을 고정할 수 있다.

이후, 상기 성형틀(10)에 상기한 혼합된 분말 또는 덩어리를 투입하는(S50) 공정이 된다.

이후, 상기 분말 또는 덩어리를 용융시켜 성형틀(10)의 형상에 따라 성형(S60)하게 된다. 이때 용융 시 온도는 알루미늄 또는 합금의 경우 600~800도로 용융시키는 것이 바람직하며, 메탈 또는 세라믹의 경우는 1000~1200도로 용융시키는 것이 바람직하다. 따라서 상기한 분말 또는 덩어리가 용융되면서 부풀어 올라 상기 성형틀(10)을 꽉 채우게 되는 것이다. 이때, 상기 볼트(60) 또는 너트(30) 등이 발포금속(20)의 내측에 고정되어 발포금속(20)과 일체로 형성이 가능한 것이다.

이후, 발포가 끝나게 되면 상기 성형틀(10)을 공기 또는 물에 의하여 냉각(S70)시키게 된다.

마지막으로 상기 성형틀(10)을 제거(S80)하여 필요한 제품을 얻게 되는 것이다.

이와 같이 생성되는 금속괴, 볼트, 너트가 삽입된 제품 등의 각각의 제품들은 성형틀(10)을 제거한 후 공냉 또는 수냉에 의하여 냉각시킨 뒤 약간의 다듬기 공정만을 통하여 출하가 가능하기 때문에 원자재의 낭비를 막을 수 있어 경제성이 높아지며, 그에 따라 작업의 편리성과, 효율성이 증대된다. 또한, 성형틀을 통하여 제조되기 때문에 작업자의 안전성이 확보된다.

이하, 상기와 같은 발포 금속제품 제조방법을 통하여 다양한 발포 금속제품을 제조하는 방법을 살펴보기로 한다.

도 2a는 본 발명에 따른 발포 금속제품 제조방법을 통하여 발포 금속괴를 제조하는 모습을 나타낸 도면이고, 도 2b는 도 2a의 방법에 의하여 형성된 발포 금속괴를 나타낸 사시도이며, 도 2c는 도 2b의 발포 금속괴를 다방면으로 활용하는 모습을 나타낸 도면이다.

도 2의 실시예는, 금속괴를 제조하는 것을 나타낸 것으로 도 2a에 도시된 바와 같이 상부 하우징(11) 및 하부 하우징(12)으로 구성되는 성형틀(10)에 원자재, 증점제, 발포제 및 착색도료를 교반하여 투입한 뒤, 상기 성형틀(10)에서 소정시간 소성 또는 용융하면, 상기한 각각의 조성물들이 발포제의 의하여 부풀어 올라 발포 금속괴(20)가 도 2b에 도시된 바와 같이 생성된다.

상기와 같이 생성된 발포 금속괴는 금속괴 자체로 사용이 가능하며. 도 2c에 도시된 바와 같이 각 부위별로 절단하여 사용이 가능하다. 예를 들어 평면부 및 저면부와 같이 비교적 면적이 넓을 경우는 건축물의 벽면 등에 사용될 수 있으며, 내측에 형성된 발포금속(20)은 건축물의 내장재, 흡음재 또는 군사시설 중 하나인 방호벽에 사용될 수 있다. 예를 들어 포탄이 방호벽에서 폭발할 경우 일반적인 철판의 경우는 찢어지지만, 상기한 발포금속(20)의 경우는 표면에 기공이 형성되어 있기 때문에 포탄이 떨어질 경우 휘어지거나 접히므로 방호벽 내부가 안전하게 보호 되는 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 발포 금속제품 제조방법을 통하여 다양한 형상의 발포 금속제품을 제조하는 모습을 나타낸 단면도이다.

도 3의 실시예는, 상기한 도 2의 실시예와 발포 금속제품 제조방법이 동일하다. 다만, 상부 및 하부하우징(11, 12)의 형상이 상이한 것으로, 내측면에 양각 또는 음각으로 사용자의 의도에 따른 모양을 형성하게 된다. 이후 원자재, 증점제, 발포제 및 착색도료의 분말 또는 덩어리를 투입한 후 상기 성형틀(10)에서 소정시간 소성 또는 용융하게 되면 발포 금속(20)이 생성되는 것이다.

도 4a는 본 발명에 따른 발포 금속제품 제조방법을 통하여 냉난방용 콘덴서를 제조하는 모습을 나타낸 사시도이고, 도 4b는 도 4a의 제조방법에 의해 제조된 냉난방용 콘덴서의 모습을 나타낸 사시도이다.

도 4a 및 도 4b의 실시예는, 성형틀(10)의 내측에 파이프(50)를 내장한 것이다. 이후 원자재, 증점제, 발포제 및 착색도료를 투입한 후 상기 성형틀(10)에서 소정시간 소성 및 용융하게 되면 상기 파이프(50)를 감싼 발포금속괴(20)가 생성되어 냉난방용 콘덴서가 생성되는 것이다. 도면에는 냉난방용 콘덴서만 도시되어 있지만, 그 외에 용도에 맞게 가공하여 열교환기, 방열판 등 다양한 제품에 적용이 가능하다.

도 5a는 본 발명에 따른 발포 금속제품 제조방법을 통하여 구조물에 너트를 포함하여 제조하는 모습을 나타낸 도면이고, 도 5b는 도 5a의 제조방법에 의해 구조물에 너트가 일체로 체결된 모습을 나타낸 도면이다.

도 5a 및 도 5b의 실시예는, 성형틀(10)의 내측에 너트(30)를 고정지그(32)를 통하여 고정시킨 후 원자재, 증점제, 발포제 및 착색도료를 투입한 후 상기 성형틀(10)에서 소정시간 소성 및 용융하게 되면 성형틀의 공간에서 부풀어 올라 너트(30)가 포함된 구조물(S)이 생성된다. 이때 용융시에는 고정용 볼트(33)를 너트(30)에 결합하여 성형틀(10)의 외측으로 돌출 시킨 후 고정지그(32)로 고정하여 발포 중 상기 너트(30)가 움직이는 것을 방지하게 된다. 도면에는 너트만 도시되어 있지만, 그 외에 고정 핀, 고정 플레이트, 파이프, 관, 봉, JiG 등 다양한 제품을 성형틀에 삽입하여 고정지그로 고정한 후 성형틀에 원자재, 증점제, 발포제 및 착색도료를 투입하여 발포 시키면 구조물에 고정 핀, 고정 플레이트, 파이프, 관, 봉, JiG 등이 일체로 형성된 구조물을 제조할 수 있다.

도 6a는 본 발명에 따른 발포 금속제품을 이용하여 건물의 내벽을 제조하는 모습을 나타낸 도면이고, 도 6b는 도 6a의 제조방법에 의해 제조된 내벽이 건축물의 벽면에 체결된 모습을 나타낸 도면이다.

도 6의 실시예는, 도 6a에 도시된 바와 같이 성형틀(10)의 내측을 판형상으로 형성하고, 성형틀(10)의 외측으로 볼트(60)가 돌출되도록 구성하고, 상기 볼트(60)를 고정지그(32)로 고정한 후 내측에 원자재, 증점제, 발포제 및 착색도료를 투입하여 상기 성형틀(10)에서 소정시간 소성 및 용융하게 되면 상기 볼트(60)와 발포금속(60)은 접착되어 일체가 된다.

이후 도 6b에 도시된 바와 같이 건축물의 벽면(W)에 볼트(60) 및 너트(61)를 이용하여 결합이 가능하다.

도 6b는 외벽면에 사용될 경우를 도시한 것이지만, 벽면의 내장재로 사용될 경우 외측면에 플레이트(40)를 포함한 소정부피를 절단하면 발포금속(20)만 남게 되므로 벽면의 내장재로 이용이 가능하다. 상기한 도 6의 경우는 건축물의 내, 외장재로만 이용 가능하게 도시되어 있지만, 그 외의 사용목적과 기능에 맞추어 여러 형태의 다양한 제품에 적용이 가능하다.

도 7a는 본 발명에 따른 발포 금속제품을 이용하여 도어를 제조하는 모습을 나타낸 사시도이고, 도 7b는 도 7a의 제조방법에 의해 제조된 도어의 모습을 나타낸 사시도이다.

도 7의 실시예는, 도 7a에 도시된 바와 같이 성형틀(10)의 내측을 판형상으로 형성하고, 성형틀(10)의 내부 일측에 원통형의 성형뭉치(71)가 성형틀(10)의 외측으로 돌출되도록 하며, 상기 고정지그(32)로 성형뭉치(71)를 고정하고, 타측에 경첩이 결합될 위치에 판형상의 성형뭉치(72)를 상, 하부에 구비한다. 이후 성형틀(10)의 내측에 원자재, 증점제, 발포제 및 착색도료를 투입한 후 상기 성형틀(10)에서 소정시간 소성 및 용융한다. 상기 성형뭉치(71)의 일측에는 래치볼트가 결합될 수 있도록 래치볼트용 성형뭉치(75)가 돌출형성된다.

이와 같이 소성 및 용융을 마친 후 성형틀(10), 성형뭉치(71, 72)를 제거하게 되면 도 7b에 도시된 바와 같은 도어(70)가 형성된다. 이때 상기 성형뭉치(71)을 제거한 부분에 통공(73)이 형성되므로 상기 통공(73)에 손잡이를 결합하여 사용할 수 있다. 또한, 상기 통공(73)과 연통되는 래치볼트 홀(76)이 형성되어 상기 래치볼트 홀(76)에 상기 손잡이의 구성품인 래치볼트가 결합된다.

한편, 통공(73)의 타측에 성형뭉치(72)를 제거한 부분에는 오목부(74)가 형성되므로 상기 오목부(74)에 경첩(미도시)을 결합하여 사용하는 것이다.

상기한 도 7의 경우는 건축물 등에 사용되는 도어로만 이용 가능하게 도시되어 있지만, 그 외의 사용목적과 기능에 맞추어 여러 형태의 다양한 제품에 적용이 가능하다.

이하, 상기와 같은 발포 금속제품 제조방법을 통하여 원자재, 증점제, 발포제, 착색도료에 따른 실시예를 살펴보기로 한다.

<실시예 1>

원자재로 알루미늄 900g, 증점제로 나트륨 30g, 발포제로 ZrH2 40g, 착색도료로 코발트 30g을 분쇄한 뒤 교반한 분말 또는 프레스 한 덩어리를 성형틀에 투입하였다. 이후 700도로 소정시간의 소성 및 용융시켜 발포시켜 냉각한 후 성형틀을 제거하여 발포 알루미늄 금속괴를 생성하였다.

상기와 같은 방법으로 제작된 발포 알루미늄 금속괴는 그 기공도가 90%이상이 되었고, 그에 따라 기존의 제조되는 발포 알루미늄 금속괴에 비하여 균질한 제품생산과 생산효율이 30%이상 향상되었다.

<실시예 2>

원자재로 알루미늄 폐자재 900g, 증점제로 Ca 35g, 발포제로 ZrH2 55g, 착색도료로 코발트 10g을 분쇄한 뒤 교반한 분말 또는 프레스 한 덩어리를 성형틀에 투입하였다. 이후 750도 소정시간 소성 및 용융시켜 발포시켜 냉각한 후 성형틀을 제거하여 발포 금속괴를 생성하였다.

상기와 같은 방법으로 제작된 발포 금속괴는 그 기공도가 95%이상이 되었고, 그에 따라 기존의 제조되는 발포 금속괴에 비하여 균질한 제품생산과 생산효율이 35% 이상 향상 되었다.

여기서 착색도료가 상기한 실시예 1보다 적은 이유는 알루미늄 폐자재에 착색도료가 이미 함유되어 있기 때문에 적게 함유되는 것이다.

이상에서 설명된 본 발명의 발포 금속제품 제조방법의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

10 : 성형틀 11 : 상부 하우징
12 : 하부 하우징 13 : 볼트
14 : 너트 20 : 발포 금속
30 : 너트 32 : 고정지그
33 : 고정용 볼트 40 : 플레이트
50 : 파이프 60 : 볼트
61 : 너트 70 : 도어
71, 72 : 성형뭉치 73 : 통공
74 : 오목부 75 : 래치볼트용 성형뭉치
76 : 래치볼트 홀

Claims (7)

1. 알루미늄, 알루미늄 폐자재, 합금 중 어느 하나로 이루어지는 원자재를 분쇄하여 분말로 형성하는 단계(S10);
   상기 분말의 원자재, 증점제, 발포제, 착색도료를 교반하는 단계(S20);
   상기 분말을 소정크기의 덩어리로 프레스하는 단계(S30);
   상기 성형틀(10)의 내측에 구성물 고정 단계(S40);
   상기 성형틀(10)에 분말 또는 덩어리를 투입하는 단계(S50);
   상기 분말 또는 덩어리를 소성 및 용융시켜 성형틀(10)의 형상에 따라 성형하는 단계(S60);
   상기 성형틀(10)을 공냉 또는 수냉으로 냉각시키는 단계(S70) 및
   상기 성형틀(10)을 제거하는 단계(S80)를 포함하는 것을 특징으로 하는 발포 금속제품 제조방법.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 원자재, 증점제, 발포제 및 착색도료는,
   원자재 86~96중량%, 증점제 1~6중량%, 발포제 1~10중량%, 착색도료 1~8중량%로 구성되는 것을 특징으로 하는 발포 금속제품 제조방법.
3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
   상기 원자재는,
   세라믹을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 발포 금속제품 제조방법.
4. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
   상기 증점제는,
   칼슘, 나트륨, 질소, 산소, 이산화탄소, 물, 아르곤 중 어느 하나 또는 둘 이상이 혼합되는 것을 특징으로 하는 발포 금속제품 제조방법.
5. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
   상기 발포제는,
   TiH2, ZrH2, 폴리비닐알콜, 폴리우레탄, 폴리초산비닐, 페놀수지, 셀룰로스, 인산나트륨, 염화나트륨, 염화칼슘, 초산나트륨, 염화제2철 중 어느 하나 또는 둘 이상이 혼합되는 것을 특징으로 하는 발포 금속제품 제조방법.
6. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
   상기 착색도료는,
   수산화칼슘, 아연, 규소, 이산화탄소, ArH2, Na2, Co3, 철, 코발트, 망간, 니켈, 구리 중 어느 하나 또는 둘 이상이 혼합되는 것을 특징으로 하는 발포 금속제품 제조방법.
   
7. 청구항 제1항 또는 제2항의 방법에 의하여 발포 금속괴, 볼트, 너트, JIG, 봉, 플레이트, 파이프, 관, 고정핀, 도어 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 발포 금속제품.
   

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