KR20160079489A - 세라믹 그린시트 제조를 위한 압출 성형 장치, 세라믹 시트 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

세라믹 시트 압출 시 시트의 두께를 구역별로 조절함으로써 균일한 두께를 갖는 세라믹 그린시트를 제조할 수 있는 압출 성형 장치, 균일한 두께를 갖는 세라믹 시트를 제조하는 방법 및 세라믹 시트에 관한 것이다.

Description

세라믹 그린시트 제조를 위한 압출 성형 장치, 세라믹 시트 및 이의 제조방법{EXTRUSION MOLDING APPARATUS FOR PREPARING CERAMIC GREEN SHEET, CERAMIC SHEET, AND PREPARATION METHOD THEREOF}

본 발명은 압출 시 시트의 두께를 균일하게 조절할 수 있는 세라믹 그린시트 제조용 압출 성형 장치, 보다 단순화된 공정으로 균일한 두께를 갖는 세라믹 시트를 제조하는 방법, 및 세라믹 시트에 관한 것이다.

종래부터 전자 기기에는 방사되거나 침입하는 전자파를 흡수하기 위해 세라믹 소재를 활용하여 왔다. 특히 최근에는 근거리 통신(NFC) 및 무선충전에 있어 안테나에 인접한 금속/도체판에서 생기는 와전류와 이에 따른 방해전파의 발생을 억제함으로써 통신거리와 신뢰성을 확보하기 위한 자성 시트(magnet sheet)로서 페라이트 등의 세라믹 소결 시트를 사용하고 있다.

일반적으로 페라이트 시트와 같은 세라믹 시트는 세라믹 분말과 바인더 성분이 혼합 분산된 세라믹 분산액을 캐스팅하여 세라믹 그린시트(green sheet)를 만든 뒤 고온에서 소결하여 제조된다. 이를 위해, 연속형의 캐리어 필름의 일면에 세라믹 분산액(슬러리)으로 테이프 캐스팅 등을 수행하여 세라믹 그린시트가 코팅된 필름을 제조하고, 이를 롤러를 포함하는 이송 장치에 의해 진행시키면서 원하는 형상으로 절단하고 박리시켜, 소결을 위한 그린시트를 얻게 된다(일본 등록특허공보 평08-22527호 참조).

그러나, 이렇게 제조된 그린시트는 얇은 두께를 나타내기 때문에 무선 충전 용도에 적합한 형태로 제조하기 위해서는 상기 시트를 여러 장 겹친 후 커다란 압연롤을 거쳐 압착을 하여 두꺼운 세라믹 시트로 변형하는 공정을 추가로 수행해야 하는 문제가 있다. 따라서, 보다 간단한 방법으로 무선 충전용에 적합한 세라믹 시트를 다양한 두께로 제조할 수 있는 기술의 개발이 요구된다.

한편, 압출 성형 장치를 이용하여 세라믹 시트를 제조하는 방법이 알려져 있다. 그러나, 압출 성형 장치를 이용하여 시트를 제조하는 경우는 시트의 좌, 우측 및 중앙부 구역에 가해지는 압력이 불균일하기 때문에 압출 성형 시에 세라믹 시트가 망가지기 쉽다. 또한 시트가 제조되더라도 시트의 구역별 두께 편차가 크게 나타나 시트의 표면이 물결 무늬로 휘어지게 되는 등의 문제점이 있다. 따라서, 상기 방법을 통해서는 미세 정밀한 세라믹 시트를 제조하기 어렵다.

이에 본 발명자들은 보다 간편한 방법으로 세라믹 그린시트를 성형함은 물론, 구역별 두께 편차가 적은 세라믹 그린시트를 제조할 수 있는 방법에 대해 예의 연구하였다. 그 결과, 압출 성형장치에 구역별로 그린시트의 두께를 조절할 수 있는 블록을 설치함으로써, 세라믹 그린시트의 압출 성형 시 시트의 두께를 균일하게 조절하는 것이 가능한 압출 성형 장치를 개발함으로써 본 발명을 완성하였다.

일본 등록특허공보 평08-22527호

본 발명의 목적은 두께 편차가 적은 세라믹 그린시트를 제조하기 위한 압출 성형 장치, 두께 편차가 적은 세라믹 시트 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따라,

세라믹 그린시트 제조를 위한 원료가 투입되는 원료 투입구;

상기 원료 투입구에서 토출된 원료를 압출하는 압출부; 및

상기 압출부에서 토출되는 시트의 두께를 구역별로 조절하는 블록을 포함하는, 세라믹 그린시트 제조용 압출 성형 장치가 제공된다.

본 발명의 다른 측면에 따라,

(A) 세라믹 케이크를 제조하는 단계;

(B) 상기 세라믹 케이크를 압출하는 단계; 및

(C) 압출된 세라믹 케이크의 두께를 구역별로 조절하여 세라믹 그린시트를 제조하는 단계를 포함하는 세라믹 시트의 제조방법이 제공된다.

본 발명의 또 다른 측면에 따라, 10μm 미만의 두께 편차를 나타내며, 압출 공정으로 제조된 근거리통신용 또는 무선충전용 세라믹 시트가 제공된다.

본 발명에 따르면, 환경에 유해하지 않으며, 캐리어 필름 없이 더 빠른 속도로 그린시트를 성형할 수 있을 뿐만 아니라, 균일한 두께를 갖는 세라믹 그린시트를 제조할 수 있다. 또한, 시트의 높은 두께 편차로 인해 발생되는 물결 모양의 불량을 방지할 수 있어 세라믹 시트 제조 수율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 세라믹 그린시트 제조용 압출 성형 장치의 측면도를 도시화한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 세라믹 그린시트 제조용 압출 성형 장치와 연동된 블록 부분의 정면도를 도시화한 것이다.

본 발명은 세라믹 그린시트 제조를 위한 원료가 투입되는 원료 투입구; 상기 원료 투입구에서 토출된 원료를 압출하는 압출부; 및 상기 압출부에서 토출되는 시트의 두께를 구역별로 조절하는 블록을 포함하는, 세라믹 그린시트 제조용 압출 성형 장치가 제공된다.

본 발명의 일 측면에 따라, 본 발명은 안테나에 인접한 금속/도체판에서 생기는 와전류와 이에 따른 방해전파의 발생을 억제함으로써 통신거리와 신뢰성을 확보하기 위한 근거리통신용 또는 무선충전용 세라믹 시트를 제조함에 있어, 그린시트의 성형 시 압출 단계에서 시트의 두께를 구역별로 조절함으로써 세라믹 그린시트가 균일한 두께로 수득될 수 있는 압출 성형 장치에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 세라믹 시트 제조를 위한 압출 성형 장치의 측면도를 도시한 것이고, 도 2는 블록 부분의 정면도를 도시화한 것이다.

본 발명에서 "원료 투입구(100)"는 세라믹 그린시트 제조를 위한 원료가 투입되는 부분을 지칭한다.

본 발명에서 "압출부(200)"는 원료 투입구에서 토출된 원료를 압출하여 시트의 형태로 토출될 수 있도록 압출 성형하는 부분을 지칭한다.

본 발명에서 "블록(300)"은 압출부에서 토출된 원료의 두께를 구역별로 조절하는 부분을 지칭하며, 상기 블록을 통해 최종 세라믹 그린시트의 두께가 균일한 형태로 수득될 수 있다.

본 발명의 세라믹 그린시트 제조용 압출 성형 장치는, 세라믹 분말을 포함하는 세라믹 케이크 형태의 원료 물질이 압출 성형 장치의 원료 투입구(100)에 투입되면, 상기 원료 투입구에서 토출된 원료가 상부에서 하부로 내려 오고 진공 또는 열이 가해지면서 원료에 압출이 가해지는 압출부(200)를 통과함으로써 얇은 시트 형태로 토출되는 방식으로 전개된다. 본 발명의 세라믹 그린시트 제조용 압출 성형 장치는, 상기 원료가 압출부(200)를 통과한 후 시트 형태로 토출되기 전에, 구역별로 시트의 두께를 균일하게 조절할 수 있는 블록(300)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 블록은 세라믹 그린시트의 두께를 10 내지 3,000 μm, 바람직하게는 20 내지 2,000μm, 보다 바람직하게는 30 내지 1,000μm, 예를 들어 50 내지 1,000 μm로 조절할 수 있다.

상기 블록은 N(이때, N은 2 이상의 정수이다)개의 서브블록(400)을 포함할 수 있다. 즉, 상기 블록은 2개 이상의 서브블록, 바람직하게는 2 내지 10개의 서브블록, 보다 바람직하게는 3 내지 5개의 서브블록을 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시양태에 따르면, 상기 블록은 N(이때, N은 2 이상의 정수이다)개의 서브블록(400)을 포함하며, 상기 각각의 서브블록은 상하운동조절부(410); 및 상기 상하운동조절부에 연동되어 상하로 운동함으로써 압출되는 시트의 두께를 조절하는 두께조절부(420)를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 실시양태에 따르면, 상기 블록은 N(이때, N은 2 이상의 정수이다)개의 서브블록을 포함하며, 상기 각각의 서브블록이 상하운동조절부(410); 상기 상하운동조절부에 연동되어 상하로 운동함으로써 압출되는 시트의 두께를 조절하는 두께조절부(420); 상기 압출되는 시트의 두께를 측정하는 두께측정부; 및 상기 두께측정부에서 측정된 두께를 표시하는 표시부를 포함할 수 있다.

상기 상하운동조절부(410)는 두께조절부(420)를 상하로 운동시켜 압출된 세라믹 케이크 원료의 두께를 조절하는 역할을 한다.

상기 두께조절부(420)는 상하운동조절부(410)를 통해 압출된 세라믹 케이크 원료의 두께를 균일하게 조절하는 역할을 한다. 이는 상하 운동이 가능한 모든 형태의 기구 또는 장치를 이용할 수 있다. 예를 들어, 스크류, 나사산 또는 액츄에이터를 포함하며, 스크류 또는 나사산을 회동시키거나, 또는 액츄에이터를 구동시킴으로써 세라믹 케이크 원료의 두께를 조절할 수 있다.

상기 두께측정부는 두께조절부를 통해 압출되는 시트의 두께를 측정하는 역할을 하며 표시부와 연동되어 있다. 상기 표시부는 상기 두께측정부에서 측정된 두께를 표시하는 역할을 한다.

두께가 균일하게 조절된 압출 세라믹 그린시트는, 시트 배출부(500)를 통해 배출된다.

상기 시트 배출부(500)는 금형을 장착할 수도 있다. 상기 금형은 원료 물질이 압출 성형 장치에서 압출되어 밀려 나올 때 성형 모양을 결정하는 것으로서, 예를 들어 사각 형태, 허니콤 (Honeycomb) 형태, 봉 형태 등의 형태일 수 있으나 본 발명에서는 일자 형태(즉, 시트 형태)가 바람직하다. 상기 금형은 제조하고자 하는 세라믹 그린시트의 모양, 두께 및 폭을 감안하여 디자인 등이 다양하게 변형될 수 있다.

본 발명의 세라믹 그린시트 제조용 압출 성형 장치를 통해 제조되는 세라믹 그린시트는 모든 종류의 세라믹 시트를 제조하는 데 이용될 수 있다. 일례로, 자성 분말을 포함하는 세라믹 그린 시트일 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따라, 본 발명은 (A) 세라믹 케이크를 제조하는 단계; (B) 상기 세라믹 케이크를 압출하는 단계; 및 (C) 압출된 세라믹 케이크의 두께를 구역별로 조절하여 세라믹 그린시트를 제조하는 단계를 포함하는 세라믹 시트의 제조방법이 제공된다.

단계 (A)에서는 세라믹 케이크를 제조한다.

상기 세라믹 케이크는 세라믹 시트 제조용 원료 물질로서, 예를 들어 세라믹 분말, 바인더, 가소제 및 용제를 포함하는 페이스트 형태일 수 있다.

상기 세라믹 분말은 제조하고자 하는 세라믹 시트의 종류에 따라 달라질 수 있으나, 구체적인 일례로서, Ni-Cu-Zn계 페라이트, Ni-Zn계 페라이트, Mn-Zn계 페라이트, Mg-Zn계 페라이트, Mn-Co계 페라이트, Si-Fe계 페라이트, Ni-B-P계 페라이트 및 이의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 페라이트 성분일 수 있다. 또한, 페라이트 성분 외의 다른 자성 분말, 예를 들어 퍼말로이(permalloy), 샌더스트(sendust) 등을 추가로 함유할 수 있다.

상기 바인더, 가소제 및 용제는 세라믹 시트의 제조에 통상적으로 이용되는 성분을 사용할 수 있으며, 구체적인 일례로서, 바인더는 메틸 셀룰로오스일 수 있으며 용제는 물일 수 있다.

상기 세라믹 케이크는 케이크 총 중량을 기준으로 세라믹 분말을 70 내지 95중량%로 포함할 수 있으며, 바인더, 가소제 및 용제 등의 성분들은 5 내지 30중량%로 포함할 수 있다. 만일 세라믹 분말이 70중량% 미만으로 포함되어 점도가 너무 낮아지게 되면 원료 물질이 케이크 형태가 아닌 슬러리 형태로 제조되어 압출 성형에 부적합하다.

상기 세라믹 케이크는 점도가 20,000 내지 80,000 cpi, 바람직하게는 40,000 내지 60,000 cpi일 수 있다.

단계 (B)에서는 상기 세라믹 케이크를 압출한다.

세라믹 케이크를 압출하는 방식은, 상기 세라믹 케이크를 압출 성형 장치에 투입하여 통상적인 방식에 따라 압출하는 것으로서, 예를 들어 진공 압출법을 사용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.

진공 압출법을 사용하는 경우에는, 예를 들어, -0.08 MPa 내지 -2 MPa에서 수행될 수 있으며, 성형 압력은 2.0 MPa 내지 8.0 MPa에서 수행될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

단계 (C)에서는, 상기 단계 (B)에서 수득한 압출된 세라믹 케이크의 두께를 구역별로 조절하여 세라믹 그린시트를 제조한다.

상기 세라믹 케이크의 두께는 10 내지 3,000 μm, 바람직하게는 20 내지 2,000 μm, 보다 바람직하게는 30 내지 1,000 μm, 예를 들어 50 내지 1,000 μm로 조절할 수 있다.

본 발명에서 압출된 세라믹 케이크의 두께를 구역별로 조절하는 방법은, 압출 성형 장치에 설치된 블록을 이용하는 것이다. 이때 중앙 구역의 두께를 먼저 조절한 후에 좌측 또는 우측 구역의 두께를 중앙 구역의 두께에 맞도록 조절하는 것이 바람직하다.

구체적으로, 압출된 세라믹 케이크의 두께를 구역별로 조절하는 방법은, 블록에 포함된 스크류 또는 나사산을 회동시키거나, 또는 엑츄에이터를 구동시킴으로써 이들에 연동된 두께조절부에 의해 두께가 조절될 수 있다

바람직하게는, 압출 성형 장치에 포함된 N(이때, N은 2 이상의 정수이다)개의 서브블록을 이용하는 것으로서, 예를 들어, 중앙(center) 구역에 위치한 서브블록 상면의 스크류 또는 나사산을 회동시킴으로써 이들에 연동된 두께조절부를 통해 압출된 세라믹 케이크 중앙 구역의 두께를 원하는 두께로 조절한다. 이어, 좌측(left) 구역 및/또는 우측(right) 구역에 위치한 서브블록 상면의 스크류 또는 나사산을 회동시킴으로써 이들에 연동된 두께조절부를 통해 압출된 세라믹 케이크의 좌측 및/또는 우측 구역의 두께를 중앙 구역의 두께와 균일하도록 조절하는 방식으로 수행될 수 있다.

또는, 중앙구역에 위치한 서브블록 상면의 엑츄에이터를 구동시킴으로써 이들에 연동된 두께조절부를 통해 압출된 세라믹 케이크 중앙 구역의 두께를 원하는 두께로 조절한다. 이어, 좌측 구역 및/또는 우측 구역에 위치한 서브블록 상면의 엑츄에이터를 구동시킴으로써 이들에 연동된 두께조절부를 통해 압출된 세라믹 케이크의 좌측 및/또는 우측 구역의 두께를 중앙 구역의 두께와 균일하도록 조절하는 방식으로 수행될 수 있다.

상기 두께를 조절하는 과정은 1회 이상, 수회, 예컨대 3 내지 10회 반복 수행될 수 있다.

본 발명의 일 실시양태에 따르면, 서브블록이 5개인 경우, 좌측으로부터 1 및 2번째 서브블록 상의 스크류 또는 나사산을 회동시킴으로써 세라믹 그린시트의 좌측 구역의 두께를 조절할 수 있고, 좌측으로부터 3번째 서브블록 상의 스크류 또는 나사산을 회동시킴으로써 중앙 구역의 두께를 조절할 수 있으며, 좌측으로부터 4 및 5번째 서브블록 상의 스크류 또는 나사산을 회동시킴으로써 우측 구역의 두께를 조절할 수 있다.

본 발명의 다른 실시양태에 따르면, 서브블록이 5개인 경우, 좌측으로부터 1 및 2번째 서브블록 상의 엑츄에이터를 구동시킴으로써 세라믹 그린시트의 좌측 구역의 두께를 조절할 수 있고, 좌측으로부터 3번째 서브블록 상의 엑츄에이터를 구동시킴으로써 중앙 구역의 두께를 조절할 수 있으며, 좌측으로부터 4 및 5번째 서브블록 상의 엑츄에이터를 구동시킴으로써 우측 구역의 두께를 조절할 수 있다.

본 발명의 방법에 따라 제조된 세라믹 그린시트의 좌측, 중앙 및 우측 두께의 편차는 10 μm 미만, 바람직하게는 1 내지 5 μm일 수 있다.

한편, 상기 단계를 거쳐 수득한 압출된 세라믹 그린시트는 소성 공정을 통해 세라믹 시트로 제조될 수 있다.

예를 들어, 상기 압출된 세라믹 그린시트는 통상적인 방식에 따라 2장 이상 적층시킨 후 소성 공정을 거치는데, 소성 공정의 조건은 성형 시트의 성분에 따라 조절될 수 있으며 특별히 한정되지 않는다.

상기 세라믹 시트가 페라이트 시트일 경우, 소성 공정은, 1차로 0.2 내지 2℃/분, 예컨대 0.5 ℃/분의 승온 속도로 300℃ 내지 500℃, 예컨대 400℃까지 올린 뒤 1 내지 5시간, 예컨대 5시간 동안 유지시켜 바인더를 태워 없앤 뒤(Burn Out), 2차로 1℃/분 내지 3℃/분, 예컨대 3 ℃/분의 승온 속도로 920 내지 980℃, 예컨대 970℃까지 올린 뒤 1 내지 3시간, 예컨대 2시간 동안 유지시켜 수행할 수 있다.

앞서의 단계를 거치면 소성 공정이 완료된 세라믹 시트 적층체를 얻을 수 있으며, 상기 적층체는 개별 세라믹 시트로 분리될 수 있다.

본 발명에 따른 세라믹 시트의 제조방법은, 상기 (C) 단계에서 수득된 세라믹 그린시트를 소결한 후, 고분자 필름상에 적층하고 크랙을 형성하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 (C) 단계에서 수득한 세라믹 그린시트를 소결함으로써 제조한 소결 세라믹 시트를 고분자 필름상에 적층한 후 크랙을 형성하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면 상기 소결 세라믹 시트의 좌측, 중앙 및 우측 두께의 편차는 10 μm 미만, 바람직하게는 1 내지 5 μm로서 균일한 두께를 갖는다.

고분자 필름상에 적층하는 공정은, 이미 성형이 완료된 유연성 필름을 라미네이션할 수도 있고, 또는 필름의 원료 수지를 세라믹 시트 상에 코팅한 뒤 건조하는 방법을 이용할 수도 있다.

상기 유연성 필름은 유연성을 갖는 폴리머 필름이라면 어느 것이든 사용 가능하며, 예를 들어, 폴리에틸렌테레프탈레이트 (PET), 폴리에틸렌 (PE), 폴리이미드 (PI), 폴리카보네이트 (PC) 또는 이들의 혼합 소재를 포함하는 필름일 수 있다.

또한 접착성을 확보하기 위해, 상기 유연성 필름의 일면 또는 양면에 아크릴계 PSA, 실리콘계 PSA 등과 같은 점착층 또는 접착층을 형성한 뒤 라미네이션할 수 있다.

크랙을 형성하는 공정은, 소결 세라믹 시트의 굴곡성 확보를 위한 공정으로서 고분자 필름 상에 적층된 소결 세라믹 시트를 가압 롤과 플레이트 사이로 통과시킴으로써 수행될 수 있다. 즉, 상기 소결 세라믹 시트의 상부에 가압 롤을 위치시키고, 상기 소결 세라믹 시트가 상기 롤에 의해 가압되면서 하부를 통과하도록 하여 복수개의 크랙을 형성할 수 있다. 이 때 상기 가압 롤이 제자리에서 회전하는 상태에서 상기 소결 세라믹 시트가 이동하거나, 또는 상기 소결 세라믹 시트가 정지한 상태에서 상기 롤이 이동하면서 소결 세라믹 시트를 가압할 수 있다.

공정 진행 속도 (소결 세라믹 시트의 이동 속도 또는 가압 롤의 이동 속도)는 0.05 내지 15 m/분일 수 있으며, 바람직하게는 0.5 내지 7 m/분일 수 있다.

가압 롤의 직경을 변화시키거나 가압시의 압력, 가압 롤의 이동 속도 등을 변경시킴으로써 세라믹 시트에 형성되는 크랙 간의 간격이나 분할되는 세라믹 조각의 단위면적당 갯수를 조절할 수 있다.

상기 가압 롤의 소재는 모든 고분자 재료, 무기 재료 또는 금속 재료가 가능하다.

상기 가압은 굴곡 변형력을 가함으로써 수행될 수 있다. 이때 "굴곡 변형력"이란, 대상에 굴곡이 형성되도록 변형시키기 위해 가해지는 힘을 의미하는 것으로서 공정 조건에 따라 다양하게 조절될 수 있다.

구체적인 실시양태에 따르면, 단계 (3)에서 수득된 세라믹 시트를 양면 롤라미네이터(Roll Laminator)를 이용하여 한 쪽면에는 PET 필름을, 다른 한면에는 양면 테이프를 부착시킨 후, 탄성을 갖는 고무 플레이트와 롤 사이를 통과시키는 방법으로 합지하면서 크랙을 형성할 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 세라믹 시트의 제조방법에 따르면, 환경에 유해하지 않으며, 캐리어 필름 없이 더 빠른 속도로 그린시트를 성형할 수 있을 뿐만 아니라, 균일한 두께를 갖는 세라믹 그린시트를 제조할 수 있다. 또한, 시트의 높은 두께 편차로 인해 발생되는 물결 모양의 불량을 방지할 수 있어 세라믹 시트 제조 수율을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따라, 본 발명은 10 μm 미만의 두께 편차를 나타내며, 압출 공정으로 제조된 근거리통신용 또는 무선충전용 세라믹 시트가 제공된다.

본 발명의 세라믹 시트는 시트의 좌측, 중앙 및 우측의 두께 편차가 10 μm 미만, 바람직하게는 1 내지 5 μm를 나타냄으로써, 세라믹 시트의 두께 편차가 낮아 균일한 두께를 나타낸다.

이상, 본 발명을 상기 실시예를 중심으로 하여 설명하였으나 이는 예시에 지나지 아니하며, 본 발명은 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 다양한 변형 및 균등한 기타의 실시예를 이하에 첨부한 청구범위 내에서 수행할 수 있다는 사실을 이해하여야 한다.

실시예 1: 세라믹 그린시트의 제조

단계 (A)

세라믹 분말로서 Ni-Cu-Zn 페라이트((주)윙온코리아) 90중량%를, 바인더, 가소제 및 용제가 적절히 배합된 종합 바인더(BYK-2155, BYK社) 10중량%와 혼합하고 이를 3 롤 밀(roll Mill)을 이용하여 4회 분산시켜 케이크를 제조하였다(케이크 점도: 50,000 cpi). 상기 제조된 케이크를 냉장고에서 11 ℃의 온도에서 약 24시간 동안 보관해 두었다.

단계 (B)

상기 단계 A)에서 제조된 케이크를, 5개의 서브블록이 설치된 압출 성형 장치의 원료 투입구에 투입하고 약 2.8 m/분의 속도로 진공 압출시켰다.

단계 (C)

상기 압출 과정을 통해 토출되어 나오는 원료의 두께를 하기 표 1에 기재된 그린시트 타겟 두께로 조절하기 위하여, 압출 성형 장치의 중앙 구역, 즉 3번째 서브블록 상면에 위치한 스크류를 회동시켜 시트의 두께가 75 μm가 되도록 조절하였다. 이어, 압출 성형 장치의 좌측으로부터 2번째, 4번째, 1번째 및 5번째 서브블록 상면에 위치한 좌측 및 우측 구역의 스크류도 회동시켜 시트의 두께가 중앙 구역과 동일하도록 75 μm로 조절하였다.

상기 과정을 7회 반복하였으며, 이 과정 동안 타겟 두께보다 두꺼운 구역은 얇게 조절하고 타겟 두께보다 얇은 구역은 두껍게 조절하는 방식으로 수행하여 균일한 두께를 갖는 페라이트 그린시트를 제조하였다.

실시예 2 내지 7: 세라믹 그린시트의 제조

세라믹 그린시트의 두께가 하기 표 1에 기재된 세라믹 그린시트의 타겟두께, 즉, 100 μm, 125 μm, 175 μm, 235 μm, 354 μm, 및 585 μm가 되도록 각각의 서브블록상 스크류를 조절한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방식으로 페라이트 그린시트를 제조하였다.

비교예 1 내지 7: 세라믹 그린시트의 제조

블록이 설치되지 않은 일반적인 압출 성형 장치를 이용하여 하기 표 1에 기재된 세라믹 그린시트의 타겟두께에 근거하여 세라믹 케이크를 압출하여 페라이트 그린시트를 제조하였다.

비교예 8: 세라믹 그린시트의 제조

상기 실시예 1의 단계 A)에서 세라믹 분말과 종합바인더를 각각 60중량% 및 40중량%로 혼합한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 방식으로 수행하였다. 그 결과, 슬러리의 점도가 너무 낮아 흘러내리는 문제가 발생하여 그린시트의 두께를 조절할 수 없었으며 페라이트 소결 시트로 제조하지 못하였다.

실험예: 두께 편차 비교

상기 실시예 1 내지 7 및 비교예 1 내지 7에서 제조한 페라이트 그린시트의 구역(좌측, 중앙 및 우측)별 두께 및 이의 두께 편차를 측정하여 하기 표 1에 나타내었다. 하기 표 1의 구역별 두께에서 "좌측"은 좌측에서 1번째 서브블록에 대한 결과이고, "중앙"은 좌측에서 3번째 서브블록에 대한 결과이며, "우측"은 좌측에서 5번째 서브블록에 대한 결과를 의미한다.

소결후타겟 두께	그린시트 타겟 두께		구역별 두께(m)			두께 편차		구역별 두께 (m)			두께 편차
			좌측	중앙	우측			좌측	중앙	우측
60	75	비교예 1	66	58	85	27	실시예 1	70	72	74	4
80	100	비교예 2	113	95	92	21	실시예 2	100	99	102	3
100	125	비교예 3	135	104	96	39	실시예 3	122	123	124	2
150	175	비교예 4	180	170	165	15	실시예 4	174	175	175	1
200	235	비교예 5	232	220	230	12	실시예 5	235	234	235	1
300	354	비교예 6	330	348	367	37	실시예 6	354	355	356	2
500	585	비교예 7	510	525	498	27	실시예 7	582	580	584	4

상기 표 1에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 블록을 포함하는 압출 성형 장치를 이용하여 구역별로 시트의 두께를 조절한 실시예 1 내지 7의 경우, 그린시트의 좌측, 중앙 및 우측 구역별 두께 편차가 1 내지 5 μm로 매우 적게 나타나 균일한 두께를 나타냄을 알 수 있었다. 또한 타겟 두께와의 두께 편차 역시도 1 내지 5 μm 수준으로 나타나 목표치에 부합함을 알 수 있었다.

이에 비해, 일반적인 압출 성형 장치를 이용하고 두께를 구역별로 조절하지 않은 비교예 1 내지 7의 경우 구역별 두께 편차가 최소 12 μm, 최대 39 μm로 나타났으며, 불균일한 두께로 인해 물결 모양의 휨 현상이 발생됨을 확인할 수 있었다. 또한, 타겟 두께와의 편차가 최대 87 μm로 나타나 목표치에 크게 부합하지 못하였다.

제조예 1: 세라믹 시트의 제조

상기 실시예 1의 과정을 각각 반복하여 페라이트 그린시트를 여러 장 제조하였다. 얻어진 세라믹 그린시트를 차례로 적층하여, 세라믹 그린시트가 10~20장 적층된 적층체를 얻었다.

상기 적층체를 0.5℃/분의 승온 속도로 450℃까지 승온하고, 450℃에서 5시간 동안 바인더를 태워 없앤 후, 다시 970℃까지 분당 3℃/분의 속도로 승온시켜 3시간 동안 페라이트 그린시트를 소결시켰다. 수득한 적층 페라이트 소결 시트를 개별 페라이트 소결 시트로 분리하였다. 페라이트 소결 시트의 두께는 60 μm로 나타나 표 1에 기재된 소결 후 타겟두께에 부합함을 알 수 있었다.

상기에서 제조된 페라이트 시트는 한쪽 면에는 PET 필름을, 다른 한면에는 양면 테이프를 부착시킨 후, 양면 롤 라미네이터에 위치시켰다. 이어 적층된 페라이트 소결 시트를 양면 롤 라미네이터의 고무판과 가압 롤 사이를 통과시키는 방식으로 크랙을 형성하도록 굴곡 변형력을 가하였다. 이때 상기 고무판과 롤 간의 간격을 1.2 mm로 조정하고 압력을 0.1 MPa로 가하면서 2 m/분의 속도로 공정을 진행하였다.

이어, 근거리 통신용 안테나의 크기대로 목형을 통해 세라믹 시트를 절단하고, 상기 과정을 통해 형성된 크랙에 수직한 방향으로 크랙을 형성하기 위해 가공 방향을 달리하여 롤과 탄성을 갖는 지지판을 이용하여 굴곡 변형력을 가하였다.

제조예 2 내지 7: 세라믹 시트의 제조

상기 실시예 2 내지 7의 과정을 각각 반복하여 얻어진 페라이트 그린시트를 이용하여 상기 제조예 1과 동일한 방식으로 수행하여 페라이트 소결 시트를 제조하였다.

제조예 2 내지 7에서 얻어진 페라이트 소결 시트의 두께는 각각 60 μm, 80 μm, 100 μm, 150 μm, 200 μm, 300 μm 및 500 μm로 나타나 표 1에 기재된 소결 후 타겟두께에 부합함을 알 수 있었다.

비교 제조예 1 내지 7: 세라믹 시트의 제조

상기 비교예 1 내지 7의 과정을 각각 반복하여 얻어진 페라이트 그린시트를 이용하여 상기 제조예 1과 동일한 방식으로 수행하여 페라이트 소결 시트를 제조하였다.

비교 제조예 1 내지 7에서 얻어진 페라이트 소결 시트는 균일한 두께를 나타내지 않아 시트의 두께를 측정하는 데에 곤란함이 있었고, 불균일한 두께로 인해 물결 모양의 불량이 발생하였다. 또한 이를 소성하였을 경우 두께 편차가 크게 발생하며, 소성 시 평탄도가 일정하지 않으므로 적층 소성 불가 및 크랙 발생되어 불량의 원인으로 작용되었다.

100 : 원료 투입구
200 : 압출부
300 : 블록
400 : 서브블록
410 : 상하운동조절부
420 : 두께조절부
500 : 시트 배출부

Claims (14)

1. 세라믹 그린시트 제조를 위한 원료가 투입되는 원료 투입구;
   상기 원료 투입구에서 토출된 원료를 압출하는 압출부; 및
   상기 압출부에서 토출되는 시트의 두께를 구역별로 조절하는 블록을 포함하는, 세라믹 그린시트 제조용 압출 성형 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 블록이 세라믹 그린시트의 두께를 10 내지 3,000 μm로 조절하는, 세라믹 그린시트 제조용 압출 성형 장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 블록이 2 내지 10개의 서브블록을 포함하는, 세라믹 그린시트 제조용 압출 성형 장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 블록이 N개의 서브블록을 포함하며(이때 N은 2 이상의 정수이다),
   상기 각각의 서브블록이 상하운동조절부; 및 상기 상하운동조절부에 연동되어 상하로 운동함으로써 압출되는 시트의 두께를 조절하는 두께조절부를 포함하는, 세라믹 그린시트 제조용 압출 성형 장치.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 두께조절부가 스크류, 나사산 또는 액츄에이터를 포함하는, 세라믹 그린시트 제조용 압출 성형 장치.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 블록이 N개의 서브블록을 포함하며(이때 N은 2 이상의 정수이다),
   상기 각각의 서브블록이 상하운동조절부; 상기 상하운동조절부에 연동되어 상하로 운동함으로써 압출되는 시트의 두께를 조절하는 두께조절부; 상기 압출되는 시트의 두께를 측정하는 두께측정부; 및 상기 두께측정부에서 측정된 두께를 표시하는 표시부를 포함하는, 세라믹 그린시트 제조용 압출 성형 장치.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 세라믹 그린시트가 자성분말을 포함하는, 세라믹 그린시트 제조용 압출 성형 장치.
   
8. (A) 세라믹 케이크를 제조하는 단계;
   (B) 상기 세라믹 케이크를 압출하는 단계; 및
   (C) 압출된 세라믹 케이크의 두께를 구역별로 조절하여 세라믹 그린시트를 제조하는 단계를 포함하는 세라믹 시트의 제조방법.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 (C) 단계에서, 스크류 또는 나사산이 회동되고, 상기 스크류 또는 나사산에 연동되는 두께조절부에 의해 상기 세라믹 케이크의 두께가 조절되는 세라믹 시트의 제조방법.
   
10. 제8항에 있어서,
    상기 (C) 단계에서, 액츄에이터가 구동되고 상기 액츄에이터에 연동된 두께조절부에 의해 상기 세라믹 케이크의 두께가 조절되는 세라믹 시트의 제조방법.
    
11. 제8항에 있어서,
    상기 제조방법이, 상기 (C) 단계에서 수득된 세라믹 그린시트를 소결한후, 고분자 필름상에 적층하고 크랙을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 세라믹 시트의 제조방법.
    
12. 제8항에 있어서,
    상기 세라믹 케이크가 자성 분말을 포함하는 세라믹 시트의 제조방법.
    
13. 10μm 미만의 두께 편차를 나타내며, 압출 공정으로 제조된 근거리통신용 또는 무선충전용 세라믹 시트.
    
14. 제13항에 있어서,
    상기 세라믹 시트가 1 내지 5μm의 두께 편차를 나타내는 세라믹 시트.

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