일반기술

습식 성형법으로 제조된 알루미나 세라믹스 성형체의 균열 억제 방법

*원리 및 구성본 발명은 습식 성형법으로 제조된 알루미나 세라믹스 성형체의 균열 억제 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 세라믹 슬러리와 젤형성 고분자로서 상온 응고형 고분자인 폴리사카라이드(polysaccharide)계 고분자 수용액을 혼합하여 원하는 형상의 금형에 주입하여 알루미나 세라믹스를 습식법으로 성형시에 폴리비닐 알코올(polyviny alcohol)을 강도 보강용 고분자로 첨가함으로써, 기존의 성형제 제조방법보다 단시간 내 건조시키더라도 균열이 없는 알루미나 세라믹스 성형체가 제조됨과 동시에, 이의 강도가 효과적으로 증가되어 건조, 취급 또는 가공시 발생할 수 있는 미세한 균열 등의 발생을 억제할 수 있게 됨에 따라 기계적 강도 측면에서 신뢰성이 향상된 알루미나 세라믹스 성형체를 보다 간단하게 실형상으로 제조할 수 있는 방법에 관한 것이다.*배경세라믹스 소재는 내열성, 내마모성, 내식성 등의 특성이 매우 우수하여 반도체, 디스플레이, 철강 산업 등에 광범위하게 응용되고 있으며, 세라믹스 소재를 이용한 부품은 단순형상 뿐만 아니라 복잡형상에 이르기까지 다양한 형상으로의 제형화가 요구된다. 이와 같이 세라믹스 소재의 산업소재로서 중요성이 증대되고 있으나, 소량 다품종인 제품 특성과 복잡형상의 세라믹스 실형상 성형과 관련된 과대한 초기 설비 투자 등의 이유로 국내 연구는 제조방법에 대한 개선 보다는 세라믹스 재질 자체에 대한 연구에 머물고 있는 실정이다.따라서 간단하면서 효율적으로 저가격의 실형상 세라믹스를 성형할 수 있는 방법의 개발이 상기와 같은 다양한 분야에서 응용되고 있는 세라믹스 소재의 실용화의 돌파구를 마련하기 위하여 필수적으로 요구되고 있다.*종래기술종래의 세라믹스 성형방법으로는 슬립캐스팅(slip casting), 사출성형(injection molding), 냉간등압성형(cold isostatic pressing) 등이 있다.여기에서, 슬립캐스팅 기술은 금형 안에서 슬러리의 물을 분리하여 고화시키는 방법으로 성형체의 조성과 밀도가 불균일하기 때문에 건조 및 소결시 균열 및 뒤틀림 현상이 발생하고 성형체의 강도가 낮아서 두꺼운(약 10 mm 이상) 성형체를 제조하는데 문제가 있었다. 사출성형기술은 다량의 유기물(20 ∼ 25 중량%)을 첨가한 슬러리에 압력을 가하여 성형하는 방법인데, 사출성형 후 균열 없이 완전하게 유기물을 제거하는 문제와 이때 발생되는 유해가스 처리의 환경오염 문제가 대두되고 있는 등의 문제점이 있다. 또한, 냉간등압성형은 실형상으로 제조하기 어렵고 성형후 가공량이 많아져서 부품가격이 비싸기 때문에 경제성이 없는 등의 산업화에 있어서의 문제점이 지적되고 있다.*특징 및 장점1)강도보강용 고분자로 폴리비닐 알콜을 첨가하면 성형체의 강도가 증가하여 건조시 균열의 발생을 억제할 수 있으므로 젤형성 고분자만을 첨가하는 경우와 비교하여 건조시간을 상대적으로 짧게할 수 있음.2)강도 보강용 고분자 첨가에 의한 건조균열 억제효과는 결과적으로 소결체의 기계적 강도측면에서 신뢰성을 향상시키는 효과가 있음.3)습식성형에 의한 실형상 세라믹스 성형 방법의 개발로 단순형상 뿐만 아니라 복잡형상에 이르기까지 다양한 형상의 세라믹스 부품을 간단하고 효율적으로 제조할 수 있기 때문에 과대한 초기 설비 투자 등의 이유로 재질 연구에 머물고 있는 세라믹스 소재 부품을 반도체, 디스플레이, 철강 산업 등으로의 실용화 하는데 돌파구를 마련할 수 있을 것으로 기대됨.