KR20150122049A - Method of fabricating ordered structure of ceramic composites and ceramic composites fabricated by the method - Google Patents

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KR20150122049A
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Abstract

The present invention relates to a method for producing a ceramic composite for uniformly aligning plate-shaped powder and a ceramic composite produced by the same. The method comprises the steps of: mixing ceramic powder and a resin which have different aspect ratios; aligning mixed ceramic powder, mixed by rolling a mixture of the ceramic powder and the resin in one direction, in a horizontal direction; folding the mixture including the ceramic powder which is aligned in the horizontal direction; and additionally aligning the ceramic powder in the horizontal direction by rolling the folded mixture in at least one direction. According to the present invention, the ceramic composite with excellent mechanical properties, light weight, and high strength can be produced by uniformly aligning the plate-shaped ceramic powder in one direction.

Description

판상형 분말의 균일배향을 위한 세라믹 복합체의 제조방법 및 그 제조방법에 의하여 제조된 세라믹 복합체{METHOD OF FABRICATING ORDERED STRUCTURE OF CERAMIC COMPOSITES AND CERAMIC COMPOSITES FABRICATED BY THE METHOD}Technical Field [0001] The present invention relates to a ceramic composite material for uniformly orienting a powder of a plate-like powder, and a ceramic composite material produced by the method of manufacturing the same. BACKGROUND ART < RTI ID = 0.0 >

본 발명은 세라믹 복합체 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 서로 다른 종횡비를 갖는 판상의 세라믹 분말과 레진을 혼합하고, 혼합물을 균일하게 배향하여 특성을 향상시킨 판상형 분말의 균일배향을 위한 세라믹 복합체의 제조방법 및 그 제조방법에 의하여 제조된 세라믹 복합체에 관한 것이다.
The present invention relates to a ceramic composite and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a ceramic composite and a method for manufacturing the ceramic composite, And a ceramic composite body produced by the method.

일반적으로, 항공기, 자동차, 철도와 같은 수송체를 비롯하여 기계, 건축, 토목 분야의 다양한 구조물, 전자기기용 부품들의 압력변화를 수반한 다양한 형태의 하중과 충격을 비롯하여 온도변화, 스크래치와 같이 극한 환경에 그대로 노출되는데 이 경우 이를 견딜 수 있도록 구조로 설계되어야 한다.Generally, various types of loads and shocks accompanied by changes in pressure in various structures of machinery, construction, and civil engineering, components for electronic devices, such as aircrafts, automobiles, and railroad vehicles, as well as temperature fluctuations and extreme environments such as scratches In this case, the structure should be designed to withstand this.

특히, 극한 환경에서 견딜 수 있는 기계적 강도를 새로운 소재들이 연구 개발되어 왔다. 그러나 일부 새로운 소재들의 등장에도 불구하고 가격 경쟁력과 소재의 희소성 때문에 시장에서 범용적으로 사용되기에는 상당한 제약이 있었다. In particular, new materials with mechanical strength that can withstand extreme environments have been researched and developed. Despite the emergence of some new materials, however, due to price competitiveness and the scarcity of materials, there were significant limitations to be universally used in the market.

따라서 근년에는 기존 자동차 차체용 패널을 대체할 수 있는 새로운 복합소재 혹은 구조체의 개발에 박차를 가하고 있으며, 이와 같은 기술개발의 동향은 비단 자동차 분야뿐만 아니라 항공기, 철도와 같은 수송체 분야를 비롯하여 기계, 건축, 토목 분야에서도 활발한 논의가 이루어지고 있다.Therefore, in recent years, the development of new composite materials or structures that can replace existing automobile body panels has been accelerated. The trend of such technology development is not only in the automobile field, but also in the transportation sector such as aircraft and railway, Construction, and civil engineering.

특히 최근에는 새로운 기능성 소재 개발을 위하여 경량이면서도 높은 기계적 강도 특성을 갖는 자연 생체에 존재하는 우수한 구조를 응용하려는 시도도 이루어지고 있다. 하지만, 자연 생체에 존재하는 우수한 기능성 구조의 경우 여러 선구적인 학자들에 의하여 면밀하게 분석하고자 하는 시도는 있어왔으나 자연에 나타난 구조로부터 범용적으로 사용 가능하게 일반화할 수 있도록 구조분석과 단순화 작업을 진행하는 면에서, 그리고 실제 제품을 제작하는 면에서 기술적인 어려움이 있었던 관계로 만족할만한 결과를 얻지 못하고 여전히 답보 상태에 있는 실정이다.
In recent years, in order to develop new functional materials, attempts have been made to apply excellent structures existing in natural living bodies having light weight and high mechanical strength characteristics. However, in the case of the functional structure existing in the natural living body, attempts have been made to analyze it carefully by various pioneering scholars. However, structural analysis and simplification are carried out in order to generalize it from the structure shown in nature to general use And because of technical difficulties in the production of actual products, it is still in a state of failing to obtain satisfactory results.

한국등록특허공보 제1151209호 (2012.05.31)Korean Registered Patent No. 1151209 (May 31, 2012) 한국공개특허공보 제1988-0003871호 (1988.05.30)Korean Patent Publication No. 1988-0003871 (May 30, 1988) 한국등록특허공보 제1343941호 (2013.12.16)Korean Registered Patent No. 1343941 (Dec. 16, 2013)

본 발명은 이와 같은 문제점을 감안한 것으로서, 본 발명은 서로 다른 종횡비를 갖는 판상의 세라믹 분말과 레진을 혼합하고, 혼합물을 균일하게 배향하여 특성을 향상시킨 판상형 분말의 균일배향을 위한 세라믹 복합체의 제조방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a ceramic composite material for uniformly orienting a plate-like powder in which plate-like ceramic powder having different aspect ratios are mixed with resin, .

본 발명은 상기 제조방법에 의하여 제조된 세라믹 복합체를 제공하는 것이다.
The present invention provides a ceramic composite produced by the above production method.

본 발명의 실시예들에 따른 세라믹 복합체의 제조방법은 서로 다른 종횡비를 갖는 세라믹 분말과 레진을 혼합하는 단계; 상기 세라믹 분말과 레진의 혼합물을 적어도 일 방향에서 롤링(rolling)하여 상기 혼합된 세라믹 분말을 수평으로 배향하는 단계; 상기 세라믹 분말이 수평 배향된 혼합물을 접는(folding) 단계; 및 상기 접힌 혼합물을 적어도 일 방향에서 롤링(rolling)하여 상기 세라믹 분말을 수평으로 추가 배향하는 단계를 포함한다. The method of manufacturing a ceramic composite according to embodiments of the present invention includes: mixing ceramic powder and resin having different aspect ratios; Rolling the mixture of ceramic powder and resin in at least one direction to horizontally orient the mixed ceramic powder; Folding the mixture in which the ceramic powder is horizontally oriented; And rolling the folded mixture in at least one direction to further horizontally orient the ceramic powder.

본 발명의 다른 실시예들에 따른 세라믹 복합체의 제조방법은 서로 다른 종횡비를 갖는 세라믹 분말과 레진을 혼합하는 단계; 상기 세라믹 분말과 레진의 혼합물을 적어도 일 방향에서 롤링(rolling)하여 상기 혼합된 세라믹 분말을 수평으로 배향하는 단계; 상기 세라믹 분말이 수평 배향된 혼합물을 적어도 둘 이상의 단(layer)이 되도록 적층(stacking)하는 단계; 및 상기 적층된 복수개의 혼합물을 적어도 일 방향에서 롤링(rolling)하여 상기 세라믹 분말을 수평으로 추가 배향하는 단계를 포함한다. According to another embodiment of the present invention, there is provided a method of manufacturing a ceramic composite, comprising: mixing a ceramic powder and a resin having different aspect ratios; Rolling the mixture of ceramic powder and resin in at least one direction to horizontally orient the mixed ceramic powder; Stacking the ceramic powder so that the horizontally oriented mixture is at least two layers; And rolling the stacked plurality of the mixture in at least one direction to horizontally further orient the ceramic powder.

본 발명의 실시예들에 있어서, 상기 세라믹 분말과 레진을 혼합하는 단계에서 상기 세라믹 분말은 종횡비가 1 이상이고, 상기 혼합물에서의 상기 세라믹 분말의 무게분율이 50 내지 95가 될 수 있다. 또한, 상기 세라믹 분말은 판상 알루미나 또는 보론나이트라이드, 마이카, 점토 중 적어도 하나가 선택되어 질 수 있다. In the embodiments of the present invention, in the step of mixing the ceramic powder and the resin, the ceramic powder may have an aspect ratio of 1 or more and a weight fraction of the ceramic powder in the mixture may be 50 to 95. [ The ceramic powder may be selected from at least one of plate-like alumina, boron nitride, mica, and clay.

본 발명의 실시예들에 있어서, 상기 세라믹 분말과 레진을 혼합하는 단계는 상기 레진의 점도성에 따라 상기 세라믹 분말과 레진의 혼합 방식을 변경할 수 있다. In the embodiments of the present invention, the mixing of the ceramic powder and the resin may change the mixing method of the ceramic powder and the resin depending on the viscosity of the resin.

본 발명의 실시예들에 있어서, 상기 세라믹 분말과 레진을 혼합하는 단계 이후에 상기 세라믹 분말과 레진을 혼합할 때 발생하는 기포를 제거하기 위한 탈포 단계를 더 포함할 수 있다. In the embodiments of the present invention, it may further include a defoaming step for removing air bubbles generated when mixing the ceramic powder and the resin after mixing the ceramic powder and the resin.

본 발명의 실시예들에 있어서, 상기 혼합된 세라믹 분말을 수평으로 배향하는 단계는 상기 세라믹 분말과 레진의 혼합물을 수평으로 고르게 편 후, 적어도 양 방향에서 롤링(rolling)하는 방식으로 상기 혼합물의 세라믹 분말을 수평으로 배향하는 것을 특징으로 한다. In the embodiments of the present invention, the step of horizontally orienting the mixed ceramic powder may be performed by horizontally and evenly kneading the mixture of the ceramic powder and the resin, and then rolling the mixture in at least two directions, And the powder is horizontally oriented.

본 발명의 실시예들에 있어서, 상기 혼합된 세라믹 분말을 수평으로 배향하는 단계는 상기 레진의 점도성에 의하여 상기 혼합물 내의 세라믹 분말의 유동성이 저하되는 것을 방지하기 위하여 상기 혼합물에 열을 가하는 단계를 더 포함할 수 있다. In the embodiments of the present invention, the step of horizontally orienting the mixed ceramic powder may include the step of applying heat to the mixture to prevent the fluidity of the ceramic powder in the mixture from deteriorating due to the viscosity of the resin .

본 발명의 실시예들에 있어서, 상기 세라믹 분말을 수평으로 추가 배향하는 단계 이후에 상기 혼합물에 열을 가하여 상기 혼합물 내의 레진을 경화시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 혼합물의 배향 균일성을 높이기 위하여 상기 혼합물을 가압하는 단계를 더 포함할 수 있다. In embodiments of the present invention, the step of further orienting the ceramic powder horizontally may further include heating the mixture to cure the resin in the mixture. Here, the method may further include pressing the mixture to increase the orientation uniformity of the mixture.

본 발명의 실시예들에 있어서, 상기 세라믹 분말이 수평 배향된 혼합물을 접는(folding) 단계와 상기 접힌 혼합물을 적어도 일 방향에서 롤링(rolling)하여 상기 세라믹 분말을 수평으로 추가 배향하는 단계를 기설정된 횟수 이상 반복한다. In embodiments of the present invention, the step of folding the horizontally oriented mixture of ceramic powder and rolling the folded mixture at least in one direction to further orient the ceramic powder horizontally may be pre- Repeat for more times.

본 발명의 실시예들에 있어서, 상기 세라믹 분말이 수평 배향된 혼합물을 적어도 둘 이상의 단(layer)이 되도록 적층(stacking)하는 단계와 상기 적층된 복수개의 혼합물을 적어도 일 방향에서 롤링(rolling)하여 상기 세라믹 분말을 수평으로 추가 배향하는 단계를 기설정된 횟수 이상 반복한다.
In embodiments of the present invention, the ceramic powder may be stacked so that the horizontally oriented mixture is at least two or more layers, and rolling the stacked plurality of the mixtures in at least one direction The step of horizontally further orienting the ceramic powder is repeated a predetermined number of times or more.

이상에서 설명한 바와 같은 판상형 분말의 균일배향을 위한 세라믹 복합체의 제조방법 및 그 제조방법에 의하여 제조된 세라믹 복합체에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.According to the above-described method of producing a ceramic composite body for uniform orientation of a plate-like powder and a ceramic composite body produced by the manufacturing method, the following effects can be obtained.

첫째, 판상의 세라믹 분말을 일 방향으로 균일하게 배향함으로써 특성이 탁월한 경량 고강도의 세라믹 복합체를 제조할 수 있다.First, by uniformly orienting the plate-like ceramic powder in one direction, it is possible to produce a lightweight, high-strength ceramic composite excellent in characteristics.

둘째, 일 방향으로 균일하게 배향된 세라믹 분발과 레진의 혼합물을 접거나 적층하여 다시 롤링(rolling)하는 추가 배향 과정을 통하여 특성이 향상된 경량 고강도의 세라믹 복합체를 제조할 수 있다. Second, a lightweight and high-strength ceramic composite having improved characteristics can be manufactured through additional orientation process of folding or laminating a mixture of ceramic powder and resin uniformly oriented in one direction.

셋째, 추가 배향하기 위한 롤링(rolling) 공정과 접거나 적층하는 공정을 기설정된 횟수 이상 반복함으로써, 배향의 균일성을 더 향상시킬 수 있다. Third, it is possible to further improve the uniformity of orientation by repeating a rolling process for further orientation and a process of folding or laminating for a predetermined number of times or more.

넷째, 경량 고강도의 세라믹 복합체를 이용하여 대형 제품을 손쉽게 제조할 수 있다.
Fourth, large-sized products can be easily manufactured using a lightweight, high-strength ceramic composite.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 복합체의 제조방법을 설명하기 위한 순서도
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 세라믹 복합체의 제조방법을 설명하기 위한 순서도
도 3a 및 도 3b는 세라믹 분말을 수평으로 배향시키는 롤링(rolling) 장치들에 관한 도면들
도 4a는 본 발명의 실험예에 따라 제조된 세라믹 복합체를 포함하는 시편을 촬영한 사진
도 4b는 본 발명의 비교예에 따라 제조된 세라믹 복합체를 포함하는 시편을 촬영한 사진
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 실험예들에 따라 제조된 세라믹 복합체의 단면을 보여주는 SEM 사진들
도 6은 본 발명의 실험예들에 따라 제조된 세라믹 복합체의 기계적 강도를 측정한 그래프
도 7은 본 발명의 비교예에 따라 제조된 세라믹 복합체의 단면을 보여주는 SEM 사진
1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a ceramic composite body according to an embodiment of the present invention;
2 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a ceramic composite body according to another embodiment of the present invention
Figures 3a and 3b are diagrams of rolling devices for orienting a ceramic powder horizontally
4A is a photograph showing a specimen including a ceramic composite manufactured according to an experimental example of the present invention
FIG. 4B is a photograph showing a specimen including a ceramic composite prepared according to a comparative example of the present invention
5A through 5C are SEM photographs showing cross sections of the ceramic composite prepared according to the experimental examples of the present invention
6 is a graph showing mechanical strength of a ceramic composite prepared according to Experimental Examples of the present invention
7 is a SEM photograph showing a section of a ceramic composite produced according to a comparative example of the present invention

첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 판상형 분말의 균일배향을 위한 세라믹 복합체의 제조방법 및 그 제조방법에 의하여 제조된 세라믹 복합체에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하거나, 개략적인 구성을 이해하기 위하여 실제보다 축소하여 도시한 것이다.A ceramic composite body for uniformly orienting a plate-like powder according to embodiments of the present invention and a ceramic composite body produced by the method will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention is capable of various modifications and various forms, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the text. It is to be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular forms disclosed, but on the contrary, is intended to cover all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing. In the accompanying drawings, the dimensions of the structures are enlarged to illustrate the present invention, and are actually shown in a smaller scale than the actual dimensions in order to understand the schematic configuration.

또한, 제1 및 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 한편, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
Also, the terms first and second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component. On the other hand, unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 세라믹 복합체의 제조방법을 설명하기 위한 순서도이고, 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 세라믹 복합체의 제조방법을 설명하기 위한 순서도이다. FIG. 1 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a ceramic composite body according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a ceramic composite body according to another embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 세라믹 복합체의 제조방법에 따르면, 판상의 세라믹 분말을 일 방향으로 균일하게 배향함으로써 특성이 탁월한 경량 고강도의 세라믹 복합체를 획득 할 수 있다. Referring to FIG. 1, according to the method of manufacturing a ceramic composite body according to the embodiments of the present invention, it is possible to obtain a lightweight, high-strength ceramic composite body excellent in characteristics by uniformly orienting the ceramic ceramic powder in one direction.

이를 위하여 본 발명의 실시예들에 따른 세라믹 복합체의 제조방법은 서로 다른 종횡비를 갖는 세라믹 분말과 레진을 혼합하는 단계(S100), 세라믹 분말과 레진의 혼합물을 롤링(rolling)하여 세라믹 분말을 수평으로 배향하는 단계(S110), 세라믹 분말이 수평 배향된 혼합물을 접는(folding) 단계(S120), 접힌 혼합물을 롤링(rolling)하여 세라믹 분말을 수평으로 추가 배향하는 단계(S130)로 이루어진다. To this end, the method of manufacturing a ceramic composite according to embodiments of the present invention includes mixing ceramic powder and resin having different aspect ratios (S100), rolling a mixture of ceramic powder and resin, (S110) of folding the ceramic powder, S120 (folding) the mixture in which the ceramic powder is horizontally oriented (S120), and rolling the folded mixture to further orient the ceramic powder horizontally (S130).

구체적으로 살펴보면, 서로 다른 종횡비를 갖는 세라믹 분말과 레진을 혼합하는 단계는 이방성 세라믹 분말과 레진을 균일하게 혼합하는 단계이다. Specifically, mixing the ceramic powder and the resin having different aspect ratios is a step of uniformly mixing the anisotropic ceramic powder and the resin.

본 발명의 실시예에 따른 세라믹 분말과 레진의 혼합단계는 일반적으로 레진의 혼합단계에서 사용하는 고점도 물질을 혼합하는 기계적 교반장치 혹은 원심혼합장치 등을 이용할 수 있으며, 균일한 혼합을 얻을 수 있는 방법이면 어떠한 방법을 적용하여도 무방하다.In the mixing step of the ceramic powder and the resin according to the embodiment of the present invention, a mechanical stirring device or a centrifugal mixing device for mixing the high viscosity materials used in the mixing step of the resin can be used, and a method Any method may be applied.

여기서, 세라믹 분말은 종횡비가 1 이상이다. 특히, 세라믹 분말의 종횡비가 클수록 배향효과나 또는 이로부터 얻어지는 복합체의 물성향상 효과가 크므로, 세라믹 분말의 종횡비는 상대적으로 큰 것이 바람직하다고 할 것이다. Here, the ceramic powder has an aspect ratio of 1 or more. Particularly, the larger the aspect ratio of the ceramic powder, the greater the effect of orientation and / or the improvement of the physical properties of the composite obtained therefrom. Therefore, it is preferable that the aspect ratio of the ceramic powder is relatively large.

또한, 상기 혼합물에서의 상기 세라믹 분말의 무게분율이 50 내지 95인 것을 특징으로 한다. 왜냐하면, 세라믹 분말의 함량이 증가할수록 혼합의 균일성이 크게 떨어지고, 세라믹 분말의 함량이 감소할수록 세라믹 복합체의 물성을 가지지 못하기 때문이다. Further, the ceramic powder has a weight fraction of 50 to 95 in the mixture. This is because, as the content of the ceramic powder increases, the uniformity of the mixing is greatly reduced, and the ceramic composite powder does not have the physical properties as the content of the ceramic powder decreases.

상기 세라믹 분말은 판상 알루미나 또는 보론나이트라이드, 마이카, 점토 중 적어도 하나가 선택되어 질 수 있다. 하지만, 상기 세라믹 분말이 위 종류에 한정되어 지는 것은 아니라고 할 것이다. The ceramic powder may be selected from at least one of plate-like alumina, boron nitride, mica, and clay. However, it is not said that the ceramic powder is limited to the above kind.

한편, 본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 세라믹 분말과 레진을 혼합하는 단계 이후에 상기 세라믹 분말과 레진을 혼합할 때 발생하는 기포를 제거하기 위한 탈포 단계를 더 포함할 수 있다. 탈포 단계에서 있어서, 레진의 종류에 따라 경화제, 증점제, 분산제, 이형제 등의 첨가제를 혼합하는 것이 가능하다.According to embodiments of the present invention, the method may further include a defoaming step of removing bubbles generated when mixing the ceramic powder and the resin after mixing the ceramic powder and the resin. In the defoaming step, it is possible to mix additives such as a curing agent, a thickener, a dispersant, and a release agent depending on the kind of the resin.

세라믹 분말과 레진의 혼합물을 롤링(rolling)하여 세라믹 분말을 수평으로 배향하는 단계는 상기 세라믹 분말과 레진의 혼합물을 적어도 일 방향에서 롤링(rolling)하여 상기 혼합된 세라믹 분말을 수평으로 배향하는 단계이다. The step of horizontally orienting the ceramic powder by rolling a mixture of the ceramic powder and the resin is a step of rolling the mixture of the ceramic powder and the resin in at least one direction to horizontally orient the mixed ceramic powder .

세라믹 분말과 레진의 혼합물을 수평으로 고르게 편 후, 적어도 일 방향에서 롤링(rolling)하는 방식으로 상기 혼합물의 세라믹 분말을 수평으로 배향할 수 있다. 즉, 원통형 롤(roll)을 이용하여 복합체의 구성요소인 판상형 세라믹 분말을 수평배향하는 것이다. The ceramic powder of the mixture can be horizontally oriented in such a manner that the mixture of the ceramic powder and the resin is uniformly kneaded horizontally and then rolled in at least one direction. That is, the sheet-like ceramic powder as a component of the composite is horizontally aligned using a cylindrical roll.

상기 수평 배향단계에서 성형되는 시트가 얇을수록 세라믹 분말의 배향 효과가 크다. 이 때 롤러의 크기, 롤링 강도에 따라 성형되는 시트의 크기 및 두께가 달라질 수 있으므로 시편의 크기 및 최종 시트의 크기 등을 고려하여 선택될 수 있다. The thinner the sheet to be formed in the horizontal orientation step, the greater the orientation effect of the ceramic powder. At this time, the size and thickness of the sheet to be formed may vary depending on the size of the roller and the rolling strength, and therefore, the size and thickness of the final sheet may be selected.

한편, 도 3a 및 도 3b는 세라믹 분말을 롤링(rolling)하여 수평으로 배향시키는 롤링(rolling) 장치들에 관한 도면들이다.On the other hand, FIGS. 3A and 3B are diagrams for rolling apparatuses for rolling and horizontally orienting a ceramic powder.

도 3a를 참조하면, 롤링(rolling) 장치(100)는 지지대(support plate, 110)와 지지대의 상부에 위치하여 회전하는 롤러(120)를 구비하고, 세라믹 분말과 레진의 혼합물(10)을 지지대(110)와 롤러(120)의 사이를 통과시키도록 한다. 이 때, 세라믹 분말과 레진의 혼합물(10)은 지지대(110)와 롤러(120) 사이를 일 측에서 타 측으로 이동하면서 평평하게 수평 배향되게 된다. 여기서 세라믹 분말과 레진의 혼합물(10)을 여러 번 반복하여 지지대(110)와 롤러(120)의 사이를 통과시켜 수평 방향으로 더 배향되도록 할 수 있다. Referring to FIG. 3A, a rolling apparatus 100 includes a support plate 110 and a roller 120 disposed on the upper portion of the support and rotating, and a ceramic powder- So as to pass between the roller 110 and the roller 120. At this time, the mixture 10 of the ceramic powder and the resin is horizontally and horizontally oriented while moving from the one side to the other side between the support table 110 and the roller 120. Here, the mixture 10 of the ceramic powder and the resin may be repeatedly passed between the support table 110 and the roller 120 to be further oriented in the horizontal direction.

또한, 롤러(120)가 고정되어 회전되는 방식이 아니라, 세라믹 분말과 레진의 혼합물(10)을 지지대(110) 상에 고정시키고 롤러(120)가 이동하면서 세라믹 분말과 레진의 혼합물(10)을 롤링(rolling)하여 상기 세라믹 분말을 수평 배향할 수도 있다. It is also possible to fix the mixture 10 of ceramic powder and resin on the supporting table 110 by moving the roller 120 while keeping the roller 120 fixed and rotating the ceramic powder- The ceramic powder may be horizontally aligned by rolling.

도 3b를 참조하면, 롤링(rolling) 장치(200)는 지지대(110)를 구비하지 않고, 상부 롤러(210)와 하부 롤러(220)를 구비하여, 세라믹 분말과 레진의 혼합물(20)을 상부 롤러(210)와 하부 롤러(220)의 사이를 통과시켜 세라믹 분말이 수평 방향으로 배향되도록 할 수도 있을 것이다. 즉, 양 방향에서 롤링(rolling)하는 방식으로 세라믹 분말과 레진의 혼합물(20)을 수평으로 배향할 수 있다. Referring to FIG. 3B, the rolling apparatus 200 does not have a support 110, but includes an upper roller 210 and a lower roller 220 to rotate the mixture 20 of the ceramic powder and the resin, And may be passed between the roller 210 and the lower roller 220 so that the ceramic powder is oriented in the horizontal direction. That is, the mixture 20 of the ceramic powder and the resin can be aligned horizontally in a rolling manner in both directions.

본 발명의 실시예들에 있어서, 상기 혼합물에 포함된 상기 레진의 점도성에 의하여 상기 혼합물 내의 세라믹 분말의 유동성이 저하되어 수평 배향되는 것이 저하될 수 있다. 따라서 상기 세라믹 분말을 수평 배향하면서 상기 혼합물에 열을 가하는 단계를 더 포함하여 상기 세라믹 분말의 유동성을 높일 수도 있을 것이다. 예를 들어, 롤링(rolling) 장치(100, 200)의 지지대(110)와 롤러들(120, 210, 220)이 자체적으로 열을 발산할 수 있는 방식으로 혼합물(10, 20)에 열을 가할 수도 있고, 롤링(rolling) 장치(100, 200)와 별개로 구비된 히터(도시되지 않음)에 의하여 혼합물(10, 20)에 열을 가할 수도 있다. In embodiments of the present invention, the fluidity of the ceramic powder in the mixture may be lowered due to the viscosity of the resin contained in the mixture, and the horizontal orientation may be deteriorated. Accordingly, it is possible to increase the fluidity of the ceramic powder by further heating the mixture while horizontally orienting the ceramic powder. For example, the support 110 of the rolling apparatus 100, 200 and the rollers 120, 210, 220 may heat themselves to the mixture 10, 20 in a manner that can self- And heat may be applied to the mixture 10, 20 by a heater (not shown) provided separately from the rolling apparatus 100, 200.

다시 도 1을 참조하면, 세라믹 분말이 수평 배향된 혼합물을 접는(folding) 단계는 혼합물을 반으로 접거나 그 이상으로 접어서 복수 개의 단을 이루도록 하는 단계이다. 즉, 세라믹을 수평으로 배항하는 단계에서 혼합물의 두께가 얇아지면 세라믹 분말의 수평 배향이 균일하지 않을 수도 있으므로 다음 단계에서 다시 한 번 롤링(rolling)을 통하여 세라믹 분말의 수평 배향을 유도하기 위하여 혼합물의 두께를 먼저 두껍게 하는 단계이다. Referring again to FIG. 1, the step of folding the mixture in which the ceramic powder is oriented horizontally is a step of folding the mixture in half or more to form a plurality of stages. That is, if the thickness of the mixture is decreased in the step of moving the ceramic horizontally, the horizontal orientation of the ceramic powder may not be uniform. Therefore, in order to induce the horizontal orientation of the ceramic powder through rolling once again in the next step, Is first thickened.

이어서, 접힌 혼합물을 롤링(rolling)하여 세라믹 분말을 수평으로 추가 배향하는 단계는 세라믹 분말의 수평 배향을 높이기 두꺼워진 혼합물을 다시 한 번 롤링(rolling)하는 단계이다. 특히, 본 단계에서는 첫 번째 배향 단계에 이어서 다시 한 번 롤링(rolling)하는 반복 배향 과정이라고 볼 수 있으며, 본 단계를 통하여 혼합물 내의 세라믹 분말(입자)들이 전체적으로 균일 배향이 되어 공정 중에 잔존하는 배향 불균일성을 해소할 수 있다. Subsequently, rolling the folded mixture to further orient the ceramic powder horizontally is a step of once again rolling the thickened mixture to increase the horizontal orientation of the ceramic powder. Particularly, in this step, it can be regarded as a repeated orientation process in which the first orientation step is followed by rolling once again. Through this step, the ceramic powder (particles) in the mixture are uniformly oriented as a whole and the orientation non- Can be solved.

한편, 본 발명의 실시예들에 있어서, 수평 배향된 혼합물을 접는(folding) 단계와 상기 접힌 혼합물을 적어도 일 방향에서 롤링(rolling)하여 상기 세라믹 분말을 수평으로 추가 배향하는 단계를 기설정된 횟수 이상 반복한다. 예를 들어, 위 반복 공정은 사용자가 원하는 기계적 강도 또는 특성을 도출하기 위한 횟수만큼 반복한다. 또한, 위 반복 공정은 혼합물의 두께 또는 혼합물의 조성비 등의 공정 조건에 따라 반복 횟수가 변경될 수도 있다. On the other hand, in the embodiments of the present invention, it is also possible to fold the horizontally oriented mixture and rolling the folded mixture in at least one direction to horizontally further orient the ceramic powder by a predetermined number of times or more Repeat. For example, the repeating process repeats the number of times to derive a desired mechanical strength or characteristic of the user. In addition, the number of repetition may be changed according to the process conditions such as the thickness of the mixture or the composition ratio of the mixture.

마찬가지로, 본 발명의 다른 실시예들에 있어서, 수평 배향된 혼합물을 적어도 둘 이상의 단(layer)이 되도록 적층(stacking)하는 단계와 상기 적층된 복수개의 혼합물을 적어도 일 방향에서 롤링(rolling)하여 상기 세라믹 분말을 수평으로 추가 배향하는 단계를 기설정된 횟수 이상 반복한다. 예를 들어, 위 반복 공정은 사용자가 원하는 기계적 강도 또는 특성을 도출하기 위한 횟수만큼 반복한다. 또한, 위 반복 공정은 혼합물의 두께 또는 혼합물의 조성비 등의 공정 조건에 따라 반복 횟수가 변경될 수도 있다. Likewise, in other embodiments of the present invention, there is provided a method of manufacturing a laminate, comprising stacking a horizontally oriented mixture to be at least two layers, rolling the laminated plural mixtures in at least one direction, The step of further orienting the ceramic powder horizontally is repeated a predetermined number of times or more. For example, the repeating process repeats the number of times to derive a desired mechanical strength or characteristic of the user. In addition, the number of repetition may be changed according to the process conditions such as the thickness of the mixture or the composition ratio of the mixture.

즉, 본 발명의 실시예들에 있어서, 위 반복 과정을 30회 정도 수행한 결과에 대한 데이터를 제시하였지만, 상기 횟수에 한정되는 것은 아니라고 할 것이다. That is, in the embodiments of the present invention, data on the result of performing the above iterative process 30 times is presented, but it is not limited to the number of times.

본 발명의 실시예들에 따른 세라믹 복합체의 제조방법은 상기 추가 배향된 혼합물에 열을 가하여 레진을 경화하는 단계(S140)를 더 포함한다. The method of manufacturing a ceramic composite according to embodiments of the present invention further includes a step (S140) of curing the resin by applying heat to the further oriented mixture.

상기 레진을 경화하는 단계는 소결 세라믹 복합체 성형물 제조하기 위한 단계로 가열 가압하여 복합체의 구성요소인 레진을 경화하는 것을 목적으로 한다. 상기 경화 단계는 레진의 종류에 의하여 공정 단계의 포함되거나 생략될 수 있다. 한편, 이 때 가열 온도는 첨가된 레진의 경화를 촉진하기에 적합한 온도로서 레진의 종류에 의해 결정된다. 본 발명의 실시예에서 사용된 에폭시 수지의 경우 40 ~ 250 ℃ 범위에서 가열할 수 있다. The step of curing the resin is intended to cure the resin, which is a component of the composite, by heating and pressing the resin to form a sintered ceramic composite molding. The curing step may include or omit process steps depending on the type of resin. On the other hand, at this time, the heating temperature is a temperature suitable for promoting the curing of the added resin and is determined by the kind of the resin. The epoxy resin used in the examples of the present invention can be heated in the range of 40 to 250 占 폚.

아울러 경화 단계에서 시료를 더욱 치밀하게 하고 배향의 균일성을 향상시키기 위해 가압할 수 있는데, 압력의 범위는 분말과 레진의 종류와 특성에 따라 조절할 수 있으며 본 발명의 실시예에서 사용된 알루미나 분말과 에폭시 레진의 경우 1 ~ 10MPa 범위에서 가압할 수 있다. 일 예로, 프레스와 같은 가압 장치로 시료를 가압할 수 있다.
The pressure can be adjusted in accordance with the kind and the characteristics of the powder and the resin. The pressure of the alumina powder used in the embodiment of the present invention In the case of epoxy resin, pressurization can be carried out in the range of 1 to 10 MPa. For example, the sample can be pressurized with a pressurizing device such as a press.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 세라믹 복합체의 제조방법은 서로 다른 종횡비를 갖는 세라믹 분말과 레진을 혼합하는 단계(S200), 세라믹 분말과 레진의 혼합물을 롤링(rolling)하여 세라믹 분말을 수평으로 배향하는 단계(S210), 세라믹 분말이 수평 배향된 혼합물을 복수의 단으로 적층(stacking)하는 단계(S220), 적층된 혼합물을 롤링(rolling)하여 세라믹 분말을 수평으로 추가 배향하는 단계(S230) 및 혼합물에 열을 가하여 레진을 경화하는 단계(S240)로 이루어진다. Referring to FIG. 2, a method of manufacturing a ceramic composite body according to an embodiment of the present invention includes mixing ceramic powder having different aspect ratios with resin (S200), rolling a mixture of ceramic powder and resin, A step S210 of horizontally orienting the powder, a step S220 of stacking the horizontally oriented mixture of the ceramic powder in a plurality of stages, rolling the stacked mixture to further orient the ceramic powder horizontally (S230) and curing the resin by applying heat to the mixture (S240).

여기서, 도 2에 따른 세라믹 복합체의 제조 방법은 도 1을 참조하여 설명한 세라믹 복합체의 제조방법과 비교하여 세라믹 분말이 수평 배향된 혼합물을 복수의 단으로 적층(stacking)하는 단계(S220)를 제외하고는 실질적으로 동일하므로, 나머지 단계에 대한 설명은 생략하고, 세라믹 분말이 수평 배향된 혼합물을 복수의 단으로 적층(stacking)하는 단계(S220)만 설명하기로 한다. Here, the manufacturing method of the ceramic composite body according to FIG. 2 is different from the manufacturing method of the ceramic composite body described with reference to FIG. 1 except for the step S220 of stacking the horizontally oriented mixture of the ceramic powder at a plurality of stages The description of the remaining steps will be omitted and only the step S220 of stacking the horizontally oriented mixture of the ceramic powder in a plurality of stages will be described.

본 단계(S220)는 세라믹 분말이 수평 배향된 혼합물을 접는(folding) 단계와 동일한 목적을 가진다. 즉, 세라믹을 수평으로 배항하는 단계에서 혼합물의 두께가 얇아지면 세라믹 분말의 수평 배향이 균일하지 않을 수도 있으므로 다음 단계에서 다시 한 번 롤링(rolling)을 통하여 세라믹 분말의 수평 배향을 유도하기 위하여 혼합물을 복수개의 적층시켜 혼합물의 두께를 두껍게 하는 것이다. This step (S220) has the same purpose as the step of folding the mixture in which the ceramic powder is horizontally oriented. That is, if the thickness of the mixture is decreased in the step of moving the ceramic horizontally, the horizontal orientation of the ceramic powder may not be uniform. Therefore, in order to induce the horizontal orientation of the ceramic powder through rolling once more in the next step, Are laminated to thicken the mixture.

이와 같은 제조 방법에 따르면 판상의 세라믹 분말을 일방향으로 균일하게 배향함으로써 특성이 탁월한 경량 고강도의 세라믹 복합체를 제조할 수 있다.
According to such a manufacturing method, a plate-like ceramic powder is uniformly oriented in one direction, and thus a ceramic composite material having excellent characteristics and light weight and high strength can be produced.

본 발명의 실시예들에 따른 세라믹 복합체의 제조방법에 따라 실험한 실험예와 그 비교예는 아래와 같다.
Experimental examples and comparative examples of the ceramic composite according to the embodiments of the present invention are as follows.

실험예 1Experimental Example 1

판상의 알루미나 분말 25g과 에폭시 레진 7g을 1분간 원심혼합 장치에서 1분간 혼합하고, 연속하여 1분간 탈포 과정을 진행하였다. 원심혼합 장치에서 꺼낸 혼합물은 2 mm 높이의 가이드를 양단에 설치한 후 직경이 5 cm이고 폭이 20 cm인 롤러를 이용하여 전후 일방향으로 왕복롤링을 진행하였다. 두께 2 mm의 시트 형태로 성형된 혼합시료를 반으로 잘라 적층한 후 다시 동일한 롤링공정을 진행하였다. 상기 롤링공정은 각각 5, 10, 15, 20, 그리고 30회 진행하였으며 각각의 시편은 고온가압 프레스에서 4 MPa의 압력으로 가압하며 100 ℃까지 승온하였다. 승온 후 100 ℃에서 1시간 동안 유지하였으며 상온으로 냉각 후 시편을 회수하였다. 롤링 공정 횟수를 증가함에 따라 알루미나 입자의 배열이 균일해지고 강도가 증가하는데, 30회 롤링을 시행한 시편에 대한 3점 굽힘강도 측정에 의하여 계산된 파괴강도는 180 MPa 인 것으로 측정 되었다.
25 g of plate-shaped alumina powder and 7 g of epoxy resin were mixed for 1 minute in a centrifugal mixer for 1 minute, and the degassing process was continued for 1 minute continuously. The mixture withdrawn from the centrifugal mixer was installed on both ends with a guide having a height of 2 mm, and was then reciprocally rolled in one direction before and after using a roller having a diameter of 5 cm and a width of 20 cm. The mixed sample, which was formed into a sheet with a thickness of 2 mm, was cut in half, laminated, and then subjected to the same rolling process. The rolling process was carried out at 5, 10, 15, 20, and 30 times, respectively. Each specimen was pressurized at a pressure of 4 MPa in a hot pressing press and heated to 100 ° C. After elevated temperature, it was maintained at 100 ℃ for 1 hour. After cooling to room temperature, the specimen was recovered. As the number of rolling process increases, the arrangement of alumina particles becomes uniform and the strength increases. The fracture strength calculated by 3 - point bending strength measurement for the specimens subjected to 30 rolling was measured to be 180 MPa.

비교예 1Comparative Example 1

판상의 알루미나 분말과 경화제가 포함된 에폭시 레진을 각각 25g과 7g 준비하였다. 알루미나 분말에 에폭시를 첨가한 후 기계식 교반장치를 이용하여 혼합하였다. 혼합물은 2 mm 높이의 가이드를 양단에 설치한 후 직경이 5 cm이고 폭이 20 cm인 롤러를 이용하여 전후 일방향으로 왕복롤링을 진행하였다. 두께 2 mm의 시트 형태로 성형된 혼합시료를 반으로 잘라 적층한 후 다시 동일한 롤링공정을 진행하였다. 상기 롤링공정은 각각 5, 10, 15, 20, 30회 진행하였으며 각각의 시편은 고온가압 프레스에서 4 MPa의 압력으로 가압하며 100 ℃까지 승온하였다. 승온 후 100 ℃에서 1시간 동안 유지하였으며 상온으로 냉각 후 시편을 회수하였다.
25 g and 7 g of plate-shaped alumina powder and epoxy resin containing a curing agent were prepared, respectively. Epoxy was added to the alumina powder and mixed using a mechanical stirring apparatus. The mixture was installed at both ends with a guide having a height of 2 mm, and was then reciprocally rolled in one direction before and after using a roller having a diameter of 5 cm and a width of 20 cm. The mixed sample, which was formed into a sheet with a thickness of 2 mm, was cut in half, laminated, and then subjected to the same rolling process. The rolling process was carried out at 5, 10, 15, 20 and 30 times, respectively. Each of the specimens was pressurized at a pressure of 4 MPa in a hot press, and the temperature was raised to 100 ° C. After elevated temperature, it was maintained at 100 ℃ for 1 hour. After cooling to room temperature, the specimen was recovered.

비교예 2Comparative Example 2

판상의 알루미나 분말 25g과 에폭시 레진 7g을 1분간 원심혼합 장치에서 1분간 혼합하고, 연속하여 1분간 탈포 과정을 진행하였다. 원심혼합 장치에서 꺼낸 혼합물은 실험예1과 동일한 방법으로 시료를 1회 롤링 한 후 고온가압 프레스에서 100 ℃, 4 MPa 압력으로 1시간 유지하였다. 한편, 상온 3점 굽힘강도 측정을 통해 얻어진 시편의 파괴강도는 90 MPa 였다.
25 g of plate-shaped alumina powder and 7 g of epoxy resin were mixed for 1 minute in a centrifugal mixer for 1 minute, and the degassing process was continued for 1 minute continuously. The mixture withdrawn from the centrifugal mixing apparatus was rolled once in the same manner as in Experimental Example 1 and held at 100 DEG C and 4 MPa pressure for 1 hour in a hot press. On the other hand, the fracture strength of the specimen obtained by the three-point bending strength measurement at room temperature was 90 MPa.

도 4a는 본 발명의 실험예에 따라 제조된 세라믹 복합체를 포함하는 시편을 촬영한 사진이고, 도 4b는 본 발명의 비교예에 따라 제조된 세라믹 복합체를 포함하는 시편을 촬영한 사진이다. FIG. 4A is a photograph of a specimen including a ceramic composite manufactured according to an experimental example of the present invention, and FIG. 4B is a photograph of a specimen including a ceramic composite manufactured according to a comparative example of the present invention.

본 발명의 실험예에 따라 제조된 시편(세라믹 복합체)을 촬영한 사진인 도 4a를 참조하면, 알루미나 입자의 배열이 균일한 것을 알 수 있다. 실험예에 따르 제조된 시편을 3점 굽힘강도 측정에 의하여 계산된 파괴강도는 180 MPa 인 것으로 측정 되었다. Referring to FIG. 4A, which is a photograph of a specimen (ceramic composite) manufactured according to an experimental example of the present invention, it can be seen that the arrangement of alumina particles is uniform. The fracture strength calculated by the three-point bending strength measurement of the specimen prepared according to the experimental example was measured to be 180 MPa.

이에 반하여, 본 발명의 비교예에 따라 제조된 시편을 촬영한 사진인 도 4b를 참조하면, 표면이 얼룩진 형상이었으며 어두운 부분과 밝은 부분의 미세구조를 관찰한 결과 레진이 불균일하게 분포되었음을 알 수 있었으며 이 때 파괴강도는 60 MPa 였다.
On the other hand, referring to FIG. 4B, which is a photograph of the specimen prepared according to the comparative example of the present invention, the surface was stained and the microstructure of the dark part and the bright part was observed, which revealed that the resin was unevenly distributed The fracture strength was 60 MPa.

도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 실험예들에 따라 제조된 세라믹 복합체의 단면을 보여주는 SEM 사진들이고, 도 6은 본 발명의 실험예들에 따라 제조된 세라믹 복합체의 기계적 강도를 측정한 그래프이다. 그리고 도 7은 본 발명의 비교예에 따라 제조된 세라믹 복합체의 단면을 보여주는 SEM 사진이다. FIGS. 5A to 5C are SEM photographs showing cross sections of the ceramic composite body manufactured according to the experimental examples of the present invention, and FIG. 6 is a graph showing mechanical strength of the ceramic composite body manufactured according to the experimental examples of the present invention. And FIG. 7 is a SEM photograph showing a cross-section of a ceramic composite produced according to a comparative example of the present invention.

도 5a를 참조하면, 본 발명의 실험예에 따라 제조된 시편(세라믹 복합체)의 단면은 롤링 공정 회수를 증가함에 따라 알루미나 입자의 배열이 균일해지는 것을 관찰할 수 있다. 구체적으로, 롤링 공정을 5회 반복, 10회 반복, 20회 반복, 30회 반복한 시편(세라믹 복합체)의 입자의 배열을 살펴보면, 적어도 20회 정도 반복하여야 알루미나 입자의 배열이 균일해 짐을 알 수 있다. 바람직하게는 30회 이상 반복해야 시편(세라믹 복합체)에서 입자의 배열이 균일하고, 입자가 응집되는 것을 최소화할 수 있다. Referring to FIG. 5A, it can be seen that the cross section of the specimen (ceramic composite) manufactured according to the experimental example of the present invention becomes uniform in arrangement of alumina particles as the number of rolling processes increases. Specifically, the arrangement of the particles of the specimen (ceramic composite) in which the rolling process was repeated 5 times, 10 times, 20 times, and 30 times was repeated at least 20 times to find that the arrangement of the alumina particles became uniform have. Preferably 30 times or more, to arrange the particles uniformly in the specimen (ceramic composite) and minimize the aggregation of the particles.

도 5b와 도 5c는 30회 롤링을 진행한 시편에 대한 단면이다. 롤링 회수가 증가할수록 강도가 증가하는데, 30회 롤링을 시행한 시편에 대한 3점 굽힘강도 측정에 의하여 계산된 파괴강도는 200 MPa 이상인 것으로 측정되었다. 5B and 5C are cross-sectional views of a specimen subjected to rolling for 30 times. As the number of rolling increases, the strength increases. The fracture strength calculated by 3-point bending strength measurement for the specimen subjected to 30 rolling was measured to be 200 MPa or more.

특히, 도 5b의 사진을 6배 확대한 도 5c를 참조하면, 종횡비가 상대적으로 큰 세라믹 분말이 혼합물 내에서 균일하게 수평 배향되어 있는 것을 확인할 수 있었다. In particular, referring to FIG. 5C in which the photograph of FIG. 5B is magnified 6 times, it is confirmed that the ceramic powder having a relatively large aspect ratio is uniformly horizontally aligned in the mixture.

도 6을 참조하면, 롤링 공정을 5회 반복, 20회 반복, 30회 반복한 시편(세라믹 복합체)의 기계적 강도(파괴강도)를 살펴보면, 180 MPa 이상의 강도를 갖는 시편은 20회 이상의 횟수로 반복한 결과임을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 6, the mechanical strength (fracture strength) of the test specimen (ceramic composite body) subjected to the rolling process five times, 20 times, and 30 times is examined. The specimen having the strength of 180 MPa or more is repeated 20 times or more The results are shown in Fig.

한편, 상기 20회 반복 또는 30회 반복 등의 롤링 공정에 의한 기계적 강도에 대한 결과는 특정 조건에서 실험한 결과에 따라 도출된 것이므로, 동일한 기계적 강도에 대해서 다른 조건에서의 반복 횟수는 달라질 수 있다. 따라서 위 반복 횟수에 의해서 권리범위가 한정되는 것은 아니며, 사용자가 원하는 기계적 강도 또는 특성을 도출하기 위한 횟수만큼 반복하도록 사전에 설정할 수 있다. 또한, 상기 공정의 반복 횟수는 혼합물의 두께 또는 혼합물의 조성비 등의 공정 조건에 따라 횟수가 변경될 수도 있다.
On the other hand, the result of the mechanical strength by the rolling process such as the 20 times repetition or the 30 repetition is derived from the result of the experiment under the specific condition, so the number of repetition under different conditions may vary for the same mechanical strength. Therefore, the range of the right is not limited by the number of times of repetition, but may be set in advance so that the user repeats the desired number of times to derive the desired mechanical strength or characteristic. In addition, the number of repetitions of the process may be changed depending on the process conditions such as the thickness of the mixture or the composition ratio of the mixture.

도 7을 참조하면, 시편의 단면을 전자현미경으로 관찰한 결과 분말의 입자간 배향은 거의 이루어지지 않았으며 심하게 응집되어 있음을 확인할 수 있었다. 상온 3점 굽힘강도 측정을 통해 얻어진 시편의 파괴강도는 90 MPa 였다.
Referring to FIG. 7, the cross section of the specimen was observed by an electron microscope. As a result, it was confirmed that the intergranular orientation of the powder was hardly achieved and that the powder was agglomerated strongly. The fracture strength of the specimen obtained by the three - point bending strength measurement at room temperature was 90 MPa.

이와 같이, 본 발명의 제조 방법에 의하여 제조된 세라믹 복합체는 판상의 세라믹 분말을 수평 방향으로 균일하게 배향함으로써 특성이 탁월한 경량 고강도의 특성을 가진다. 또한, 본 발명의 실시예들에 따른 세라믹 복합체를 이용하여 대형의 무소결 복합소재 제품을 손쉽게 제조할 수 있다.
As described above, the ceramic composite body produced by the manufacturing method of the present invention has characteristics of light weight, high strength, excellent in characteristics by uniformly orienting the ceramic ceramic powder in the horizontal direction. Also, a large-sized non-sintered composite material product can be easily manufactured by using the ceramic composite material according to the embodiments of the present invention.

앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical and exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

10 : 세라믹 분말과 레진의 혼합물
100, 200 : 롤링(rolling) 장치
110 : 지지대(Support plate) 120 : 롤러
210 : 상부 롤러 220 : 하부 롤러
10: Mixture of ceramic powder and resin
100, 200: rolling device
110: Support plate 120: Roller
210: upper roller 220: lower roller

Claims (13)

서로 다른 종횡비를 갖는 세라믹 분말과 레진을 혼합하는 단계;
상기 세라믹 분말과 레진의 혼합물을 적어도 일 방향에서 롤링(rolling)하여 상기 혼합된 세라믹 분말을 수평으로 배향하는 단계;
상기 세라믹 분말이 수평 배향된 혼합물을 접는(folding) 단계; 및
상기 접힌 혼합물을 적어도 일 방향에서 롤링(rolling)하여 상기 세라믹 분말을 수평으로 추가 배향하는 단계를 포함하는 세라믹 복합체의 제조방법.
Mixing the ceramic powder and the resin having different aspect ratios;
Rolling the mixture of ceramic powder and resin in at least one direction to horizontally orient the mixed ceramic powder;
Folding the mixture in which the ceramic powder is horizontally oriented; And
And rolling the folded mixture in at least one direction to further orientate the ceramic powder horizontally.
서로 다른 종횡비를 갖는 세라믹 분말과 레진을 혼합하는 단계;
상기 세라믹 분말과 레진의 혼합물을 적어도 일 방향에서 롤링(rolling)하여 상기 혼합된 세라믹 분말을 수평으로 배향하는 단계;
상기 세라믹 분말이 수평 배향된 혼합물을 적어도 둘 이상의 단(layer)이 되도록 적층(stacking)하는 단계; 및
상기 적층된 복수개의 혼합물을 적어도 일 방향에서 롤링(rolling)하여 상기 세라믹 분말을 수평으로 추가 배향하는 단계를 포함하는 세라믹 복합체의 제조방법.
Mixing the ceramic powder and the resin having different aspect ratios;
Rolling the mixture of ceramic powder and resin in at least one direction to horizontally orient the mixed ceramic powder;
Stacking the ceramic powder so that the horizontally oriented mixture is at least two layers; And
And rolling the plurality of stacked mixtures in at least one direction to horizontally further orient the ceramic powder.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 세라믹 분말과 레진을 혼합하는 단계에서
상기 세라믹 분말은 종횡비가 1 이상이고, 상기 혼합물에서의 상기 세라믹 분말의 무게분율이 50 내지 95인 것을 특징으로 하는 세라믹 복합체의 제조방법.
The method according to claim 1 or 2, wherein in the step of mixing the ceramic powder and the resin
Wherein the ceramic powder has an aspect ratio of 1 or more and a weight fraction of the ceramic powder in the mixture is 50 to 95. < Desc / Clms Page number 20 >
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 세라믹 분말과 레진을 혼합하는 단계에서
상기 세라믹 분말은 판상 알루미나 또는 보론나이트라이드, 마이카, 점토 중 적어도 하나가 선택되는 것을 특징으로 하는 세라믹 복합체의 제조방법.
The method according to claim 1 or 2, wherein in the step of mixing the ceramic powder and the resin
Wherein the ceramic powder is selected from at least one of plate-like alumina, boron nitride, mica, and clay.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 세라믹 분말과 레진을 혼합하는 단계는
상기 레진의 점도성에 따라 상기 세라믹 분말과 레진의 혼합 방식을 변경하는 것을 특징으로 하는 세라믹 복합체의 제조방법.
3. The method of claim 1 or 2, wherein mixing the ceramic powder and the resin comprises:
Wherein the mixing method of the ceramic powder and the resin is changed according to the viscosity of the resin.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 세라믹 분말과 레진을 혼합하는 단계 이후에
상기 세라믹 분말과 레진을 혼합할 때 발생하는 기포를 제거하기 위한 탈포 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 복합체의 제조방법.
3. The method of claim 1 or 2, wherein after mixing the ceramic powder and the resin
Further comprising a defoaming step of removing bubbles generated when the ceramic powder and the resin are mixed with each other.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 혼합된 세라믹 분말을 수평으로 배향하는 단계는
상기 세라믹 분말과 레진의 혼합물을 수평으로 고르게 편 후, 양 방향에서 롤링(rolling)하는 방식으로 상기 혼합물의 세라믹 분말을 수평으로 배향하는 것을 특징으로 하는 세라믹 복합체의 제조방법.
The method of any one of the preceding claims, wherein orienting the mixed ceramic powder horizontally
Wherein the ceramic powder of the mixture is horizontally oriented in such a manner that the mixture of the ceramic powder and the resin is evenly and horizontally oriented and then rolled in both directions.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 혼합된 세라믹 분말을 수평으로 배향하는 단계는
상기 레진의 점도성에 의하여 상기 혼합물 내의 세라믹 분말의 유동성이 저하되는 것을 방지하기 위하여 상기 혼합물에 열을 가하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 복합체의 제조방법.
The method of any one of the preceding claims, wherein orienting the mixed ceramic powder horizontally
Further comprising the step of applying heat to the mixture to prevent the fluidity of the ceramic powder in the mixture from being lowered due to the viscosity of the resin.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 세라믹 분말을 수평으로 추가 배향하는 단계 이후에
상기 혼합물에 열을 가하여 상기 혼합물 내의 레진을 경화시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 복합체의 제조방법.
The method according to claim 1 or 2, further comprising the step of horizontally further orienting the ceramic powder
Further comprising the step of applying heat to the mixture to cure the resin in the mixture.
제9항에 있어서, 상기 혼합물 내의 레진을 경화시키는 단계에서
상기 혼합물의 배향 균일성을 높이기 위하여 상기 혼합물을 가압하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세라믹 복합체의 제조방법.
10. The method of claim 9, wherein curing the resin in the mixture
Further comprising the step of pressing the mixture to increase the orientation uniformity of the mixture.
제1항에 있어서,
상기 세라믹 분말이 수평 배향된 혼합물을 접는(folding) 단계와 상기 접힌 혼합물을 적어도 일 방향에서 롤링(rolling)하여 상기 세라믹 분말을 수평으로 추가 배향하는 단계를 기설정된 횟수 이상 반복하는 것을 특징으로 하는 세라믹 복합체의 제조방법.
The method according to claim 1,
Folding the horizontally oriented mixture of the ceramic powder and rolling the folded mixture at least in one direction to horizontally further orient the ceramic powder for a predetermined number of times or more. ≪ / RTI >
제2항에 있어서,
상기 세라믹 분말이 수평 배향된 혼합물을 적어도 둘 이상의 단(layer)이 되도록 적층(stacking)하는 단계와 상기 적층된 복수개의 혼합물을 적어도 일 방향에서 롤링(rolling)하여 상기 세라믹 분말을 수평으로 추가 배향하는 단계를 기설정된 횟수 이상 반복하는 것을 특징으로 하는 세라믹 복합체의 제조방법.
3. The method of claim 2,
Stacking the ceramic powder so that the horizontally oriented mixture is at least two layers and rolling the laminated plural mixtures in at least one direction to further orient the ceramic powder horizontally Wherein the step of repeating the step is repeated a predetermined number of times or more.
제1항 내지 제2항 중 어느 한 항의 방법에 의하여 제조된 세라믹 복합체.A ceramic composite produced by the method of any one of claims 1 to 2.
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