【발명의 명칭】

정전식 금속 다공체 형성장치 및 이를 이용한 정전식 금속 다공체 형성방법

【기술분야】

정전식 금속 다공체 형성장치 및 이를 이용한 정전식 금속 다공체 형성방법이 제공된다.

【배경기술】

개방샐 (open-cell) 구조의 다공체 기재는 추가적인 합금 성분을 포함하는 금속 분말로 코팅될 수 있다. 이에 따라, 기계적인 특성이 개선될 수 있으나， 분리 또는 여과 등의 효과는 저감될 수 있다. 결과적으로, 웹 상 및 미세 구멍의 내부 표면에서 얻어지는 표면조도 (surface roughness)는 원하는 분리 또는 여과 등의 효과를 위해 불층분할 수 있다.

이러한 문제를 해결하기 위하여, 적절한 표면 코팅 방법이 수행될 수 있고 예를 들어, 화학적 기상 증착 (chemical vapor deposition, CVD) 또는 물리적 기상 증착 (physical vapor deposition, PVD)이 수행될 수 있다. 그러나, CVD를 사용하는 경우, 금속 분말이 불균일하게 코팅되어, 전체적인 개방 다공성 부피 (open-porous volume)내에서 형성이 용이하지 않다. 공지된 PVD나 CVD 코팅공정은 다공성 품 구조로의 침투 깊이 면에서 제한적이며, 상당한 제조비용이 들 수 있다.

【발명의 상세한 설명】

[기술적 과제】 일 실시예는 고속， 고 효율로 금속 다공체를 형성할 수 있고， 환경오염을 감소시킬 수 있는 정전식 금속 다공체 형성장치를 제공하기 위한 것이다.

일 실시예는 코팅 효율 및 코팅 품질을 개선하고, 대량생산이 용이한 정전식 금속 다공체 형성장치를 제공하기 위한 것이다.

일 실시예는 금속 다공체의 코팅 효율 및 코팅 품질을 개선하고, 대량생산이 용이한 정전식 금속 다공체 형성방법을 제공하기 위한 것이다.

상기 과제 이외에도 구체적으로 언급되지 않은 다른 과제를 달성하는 데 실시예가사용될 수 있다.

【기술적 해결방법】 일 실시예에서는 다공체 기재를 이송하는 이송모들, 그리고 다공체 기재에 금속 분말을 코팅하는 코팅모들을 포함하고， 이송모들은 다공체 기재가 이송되는 동안 다공체 기재를 고정하는 기재 지지부를 포함하고, 코팅모듈은 금속 분말을 대전시키는 전기장을 발생하는 제 1 전극， 게 1 전극에 마주하는 제 2 전극, 제 1 전극에 연결되어 있으며 게 1 전극에 전기를 공급하는 제 1전기공급원, 그리고 제 2 전극에 연결되어 있으며 제 1 전극에 의해 대전되는 전하의 반대 전하로

대전시키는 전기를 공급하는 제 2전기공급원을 포함하고, 필스 형태의 전압을 발생하는 대전부, 그리고 금속 분말을 내부에 저장하고 외부로 공급하는 금속 분말 용기, 그리고 다공체 기재의 위 또는 아래에 이격되어 위치하며, 금속 분말을 배출하는 배출구를 포함하고, 대전부에 의해 대전 및 코팅되는 금속 분말을 전달 또는 배출하는 금속 분말 공급부를 포함하는 정전식 금속 다공체 형성장치를 제공한다.

코팅모듈은 다공체 기재에 바인더를 코팅하는 바인더 공급부를 포함하고， 바인더 공급부는 바인더를 내부에 저장하고 외부로 공급하는 바인더 용액 용기, 그리고 상기 다공체 기재의 위 또는 아래에 이격되어 위치하고, 바인더를 배출하는 배출구를 포함할 수 있다.

코팅모들은 바인더를 대전시키는 전기장을 발생하는 제 1 전극, 제 1 전극에 마주하는 게 2 전극, 제 1 전극에 연결되어 있으며 전극에 전기를 공급하는 거 1 1전기공급원, 그리고 제 2 전극에 연결되어 있으며 제 1 전극에 의해 대전되는 전하의 반대 전하로 대전시키는 전기를 공급하는 제 2전기공급원을 포함하는 대전부를 포함할 수 있다.

배출구는 기재 지지부에 의해 이송되어 코팅 면을 제공하는 다공체 기재의 위에 이격되어 위치하는 제 1 배출구, 그리고 기재 지지부에 의해 이송되어 코팅 면을 제공하는 다공체 기재의 아래에 이격되어 위치하는 제 2 배출구를 포함할 수 있다.

코팅모듈은 음압의 가스 흐름을 발생시키는 진공 발생 수단을 포함할 수 있다.

이송모들은 다공체 기재의 이송 경로 위에 위치하고, 다공체 기재의 이송을 제어하는 이송 감지부를 포함할 수 있다.

다공체 기재는 3차원 망상구조 또는 허니콤 구조를 갖는 개방형 폼 (foam)을 포함할 수 있다.

ᅳ금속 분말 공급부는 금속 분말 용기로부터 공급되는 금속 분말의 흐름과 흔합되는 가스를 공급하는 가스 공급원, 그리고 가스 공급원으로부터 공급되는 가스를 가열하는 히터를 포함할 수 있다.

바인더 공급부는 바인더 용액 용기로부터 공급되는 바인더의 흐름과 흔합되는 가스를 공급하는 가스 공급원, 그리고 바인더의 흐름 또는 가스 공급원으로부터 공급되는 가스를 가열하는 히터를 포함할 수 있다.

금속 분말 공급부는 배출구 주위를 감싸거나， 다공체 기재 코팅 면의 반대 면에 이격되어 금속 분말이 외부로 이탈하는 것을 막는 커버를 포함할 수 있다. 바인더 공급부는 배출구 주위를 감싸거나, 다공체 기재 코팅 면의 반대 면에 이격되어 금속 분말이 외부로 이탈 하는 것을 막는 커버를 포함할 수 있다. 전극은 와이어 (wire) 형태일 수 있다.

금속 분말 공급부는 금속 분말 용기와 배출구 사이에 위치하고, 금속 분말 용기로부터 공급된 금속 분말을 유동화하는 가스 유동화 장치를 포함할 수 있다. 코팅모들은 코팅되지 않은 금속 분말을 회수하는 사이클론 및 필터를 포함하는 순환부를 포함할 수 있다.

코팅모들은 코팅되지 않은 바인더를 회수하는 압력을 제공하는 바인더 회수 핍프를 포함하는 순환부를 포함할 수 있다.

일 실시예에서는 다공체 기재를 정전식 금속 다공체 형성장치 내부로 공급하는 단계, 금속 분말을 전기장 하에서 대전시키는 단계, 그리고 펄스 형태의 전압을 인가하여 대전된 금속 분말을 정전식 금속 다공체 형성장치 내부로 공급된 다공체 기재에 코팅시키는 단계를 포함하는 정전식 금속 다공체 형성 방법을 제공한다.

금속 분말을 다공체 기재에 코팅하기 전에, 바인더를 다공체 기재에 코팅시키는 단계를 더 포함할 수 있다.

바인더를 다공체 기재에 코팅시키기 전에, 바인더를 전기장 하에서 대전시키는 단계를 더 포함하고, 바인더를 상기 다공체에 코팅시키는 단계는 전압을 인가하여 대전된 바인더를 다공체 기재에 코팅시키는 것일 수 있다.

전기장은 제 1 전기공급부에서 공급된 전기에 의해 전극 주위에 형성되고, 전기의 전압 세기는 약 10 내지 150 kV일 수 있다. 금속 분말 또는 바인더 중 1 이상의 대전은 코로나 방식, 이온 주입기 (ion implanter)를 이용하는 방법 또는 플라즈마 이온화기를 이용하는 방법 중의 어느 하나를 이용할 수 있다.

【발명의 효과】

일 실시예에 따른 정전식 금속 다공체 형성장치 및 이를 이용한 금속 다공체 형성방법은 코팅층이 형성된 금속 다공층을 고속 및 고 효율로

제조가능하고， 환경오염을 감소 시킬 수 있다. 또한, 탈락되는 금속 분말의 양을 최소화 할 수 있고， 균일한 코팅층을 형성할 수 있어, 높은 코팅 효율 및 코팅 품질을 나타낼 수 있다.

【도면의 간단한 설명】

도 1은 일 실시예에 따른 정전식 금속 다공체 형성장치에 대하여, 바인더 공급부를 중심으로 나타낸 전체 장치의 개략도이다.

도 2는 일 실시예에 따른 정전식 금속 다공체 형성장치에 대하여, 금속 분말 공급부를 중심으로 나타낸 개략도이다.

도 3는 일 실시예에 따른 시트형태를 갖는 다공체 기재의 평면도 (a), 측단면도 (b), 그리고 모서리 부분의 확대도 (c)를 나타낸 개략도이다.

도 4는 일 실시예에 따른 시트형태를 갖는 다공체 기재를 나타낸 모식도 (a) 및 시트형태를 갖는 다공체 기재가 기재 지지부에 의해 고정된 모습올 나타낸 모식도 (b)이다.

도 5는 일 실시예에 따른 이송모들 내 기재 지지부 및 이송 감지부를 나타낸 개략도이다.

도 6은 일 실시예에 따른 정전식 금속 다공체 형성방법을 나타낸 순서도이다.

도 7은 일 실시예에 따른 정전식 금속 다공체 형성장치에 의해 제조된 금속 다공체의 확대 사진 및 이의 절단면을 촬영한 사진이다.

【발명의 실시를 위한 최선의 형태】

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 실시예에 대하여 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.

도 1 및 도 2는 일 실시예에 따른 정전식 금속 다공체 형성장치 (1)의 개략도이다. 그리고, 도 3는 일 실시예에 따른 시트형태를 갖는 다공체 기재의 평면도 (a), 측단면도 (b), 그리고 모서리 부분의 확대도 (c)를 나타낸 개략도이다. 그리고, 도 4는 일 실시예에 따른 시트형태를 갖는 다공체 기재를 나타낸 모식도 (a) 및 시트형태를 갖는 다공체 기재가 기재 지지부에 의해 고정된 모습을 나타낸 모식도 (b)이다.

이하, 도 1 내지 4를 참조하여 각 구성에 대해 상세히 설명한다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 정전식 금속 다공체 형성장치 (1)는 다공체 기재 (2)를 정전식 금속 다공체 형성 장치 (1) 안으로 이송시키는

이송모들 (100)을 포함할 수 있다.

이송모듈 (100)에 의해 이송되는 다공체 기재 (2)는 3차원 망상구조 또는 허니콤 형태를 이루는 개방형 품 (foam) 형태를 포함할 수 있다. 예를 들어， 다공체 기재 ( ² )는 폴리우레탄 (PU) 품, 폴리유레아 (polyurea) 품, 니켈이 코팅된 폴리우레탄 (PU) 품, 니켈폼， 철이 코팅된 니켈 품, 또는 철이 코팅된 니켈- 폴리우레탄 (PU) 품 중 1 이상을 포함할 수 있다. 도 3 및 도 4를 참조하면, 다공체 기재 (2)는 양 측단이 압착되어 일정한 폭을 가질 수 있고， 일정한 간격으로 복수개의 구멍을 가지는 형태일 수 있다. 압착된 양 측단면 위에 일정한 간격으로 위치하는 복수개의 구멍은， 이송모들 (100)의 기재 지지부 (102)와 탈부착이 가능한 형태일 수 있다. 이를 통해， 시트 단위로 용이하게 공정이 제어될 수 있다. 다만, 다공체 기재 (2)의 형태가 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.

도 1 및 도 2를 참조하면， 이송모들 (100)은 기재 지지부 (102)를 포함할 수 있고, 기재 지지부 (102)는 다공체 기재 (2)가 이송모듈 (100)을 통해 이송되는 동안 다공체 기재 (2)를 안정적으로 고정시킬 수 있다.

예를 들어, 도 4를 참조하면, 기재 지지부 (102)는 복수개의 톱니를 포함하는 벨트형태를 가질 수 있다. 다만, 기재 지지부 (102)는 톱니를 가지는 벨트 형태에 구속되는 것은 아니고, 다공체 기재 (2)를 안정적으로 고정시키고, 시트 단위로 이송을 제어 및 탈부착이 가능한 형태이면 어느 것이라도 적용 가능하다. 이때, 다공체 기재 (2)가 양 말단이 압착되어 일정한 간격으로 위치하는 복수개의 구멍을 가지는 경우, 기재 지지부 (102)의 톱니는 복수개의 구멍과 맞물려 안정적으로 다공체 기재 (2)를 고정시킬 수 있다. 이러한 경우, 공정 중에 발생하는 다공체 기재 (2)에 가해질 수 있는 길이방향의 인장 응력 (tension stress)이 감소될 수 있고, 정확한 거리의 이동제어가 용이하며, 작업시간이 단축될 수 있고, 불량 발생 시 불량 제조물의 제거가 용이할 수 있다. 나아가, 장비의 독립화가 가능하여 장비를 증설， 개설 또는 관리가 용이하고， 시트 별로 ID 부여 등을 통한 효율적인 관리가 가능하다. 기재 지지부 (102)는 지면과 평행하여 위치할 수 있고, 기재 지지부 (102)에 의해 고정되는 다공체 기재 (2)는 지면과 평행한 상태를 안정적으로 유지할수 있다. 이러한 경우,.다공체 기재 (2)가 지면과 수평하지 않은 상태를 유지하는 경우에 비하여, 코팅 공정 시, 다공체 기재 (2)의 상, 하부 간의 코팅밀도가 블균일하게 되는 것을 막을 수 있고, 탈락하는 바인더 또는 금속 분말을 감소시킬 수 있다.

또한, 이송모들 (100)은 회전운동을 통해 동력을 전달하여 기재

지지부 (102)를 이동시키는 롤러부 (101)를 포함할 수 있다ᅳ

도 5는 일 실시예에 따른 이송모들 내 기재 지지부 및 이송 감지부를 나타낸 개략도이다.

도 5를 참조하면, 이송모들 (100)은 기재 지지부 (102)의 운동방향 및 속도에 따라 다공체 기재 (2)의 이송을 제어할 수 있는 이송 감지부 (103)를 포함할 수 있다. 이송 감지부 (103)는 다공체 기재 (2)의 이동 경로에 복수 개로 위치할 수 있고， 기재 지지부의 상부 또는 하부에 고정적으로 구비돨 수 있다. 이러한 이송 감지부 (103)는 기재 지지부 (102) 위에 다공체 기재 (2)의 위치 여부 및 속도를 감지할 수 있어, 공정 전체의 효율적 관리 및 공정의 자동화에 이용될 수 있다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 일 실시예에 따른 정전식 금속 다공체

형성장치 (1)는 코팅공정에 직접적으로 관련된 구성의 집합인 코팅모들 (200)을 포함할 수 있고， 코팅모들 (200)은 대전부 (210)를 포함할 수 있다. 대전부 (210)는 다공체 기재 (2)에 코팅되는 금속 분말 또는 바인더 중 1 이상을 대전시키고, 대전된 금속 분말 또는 바인더 중 1 이상을 다공체 기재 (2)에 코팅시키는 전압을 인가할 수 있다.

대전부 (210)는 바인더 또는 금속 분말 중 1 이상을 대전시킬 수 있는 전기장을 발생시키는 제 1 전극 (213)을 포함할 수 있다. 제 1 전극 (213)은 분사된 금속 분말 또는 바인더가 다공체 기재 (2)에 코팅되기 전에 금속 분말 또는 바인더의 이동 경로 위에 위치하여, 금속 분말 또는 바인더 입자를 대전시킬 수 있다. 예를 들어, 대전부 (210)의 게 1 전극 (213)에 의한 금속 분말 또는 바인더 입자의 대전은 코로나 방식, 이온 주입기 (ion implanter)을 이용하는 방법, 플라즈마 이온화기를 이용하는 방법 등의 방법들 중 1 이상이 적용될 수 있다. 예를 들어, 코로나 방식이 적용된 전기집진장치는 직류 고전압을 사용하며， 집진극을 양극， 방전극을 음극으로 적당한 불평등 전계를 형성할 수 있다.

코로나 방식이 적용된 전기집징장치는이 전계에 있어서의 코로나 방전을 이용하여 가스 중의 더스트 (dust)에 전하를 주어 이 대전입자를 쿨통의 힘을 이용하여 집진극에 분리 포집하는 장치이다. 코로나 방전에는 정 (+)코로나 방전과 부 (-)코로나 방전이 있으며 부코로나 방전은 정코로나 방전에 비해 코로나 방전개시 전압이 낮고 불꽃 방전개시 전압이 높으며 안정성이 있다.

그러므로, 부코로나 방전은 보다 많은 코로나 전류를 흘릴 수 있고 보다 큰 전계 강도를 얻을 수 있다. 따라서， 일반적인 공업용 전기 집진기에서는 부코로나 방전을 이용한다. 부코로나 방전에 의해 생긴 양이온과 음이온은 서로 이극성의 전극을 향해 이동하게 된다. 이때 전리 영역이 방전극 즉， 음 (-)극 근방에 국한되어 있으므로 양이온은 단거리 행정을， 음이온은 장거리 행정을 갖는다. 그러므로， 분진입자의 거의 대부분은 음이은으로 대전되어 양 (+)극으로 이동되며, 따라서, 양 (+)극을 평판 전극 또는 원통 전극 집진극이라 한다. 또한 음 (-)극인 방전극은 지속방전을 위한 전자를 방출할 수 있다. 그리고 분진 입자의 대전 방법은 충돌대전과 확산대전 등이 있다. 층돌대전은 이은이 전계에 의해 에너지를 얻어 분진 입자와 층돌하여 대전시키는 것이다. 또한, 확산대전은 기체 중의 이온이 기체분자운동론의 법칙에 의해 불규칙한 열운동에 의한 확산을 하게 되고， 이러한 확산에 의해 분진 입자에 부착하여 대전시키는 것이다. 전극으로 이동된 분진 입자는 전극 표면에 부착 포집되고, 이는 다시 탈진 또는 세정되어 낙하 집진된다.

제 1 전극 ( ² 13) 또는 제 2 전극 ( ⁴ ) 중 1 이상은 와이어 (wire) 형태일 수 있다. 와이어 형태의 전극 (213, 214)은 침상 형태의 전극에 비하여, 균일한 밀도의 전기장을 형성시킬 수 있어， 금속 분말 또는 바인더가 일정한 하전량으로 대전될 수 있고, 균일하게 코팅이 될 수 있다. 또한, 전극 (213, 214)은 교체가 용이한 형태일 수 있다ᅳ 예를 들어, 전극 (213, 214)이 반복적으로 사용되면， 대전입자가 흡착되어 방전 효율을 저하시키거나 분무된 바인더의 부착에 의한 표면 부식이 일어날 수 있다. 따라서, 적절한 주기로 전극 (213, 214)의 교체가 필요하기 때문에 전극 (213, 214)은 랄부착이 용이한 형태일 수 있다. 예를 들어， 전극 (213, 214)이 와이어 형태이면, 를러 등의 부재와 함께 구성되면, 자동 또는 수동으로 용이하게 전극 (213, 214)의 교체가 가능하다.

대전부 (210)는 게 1 전극 (213)에 전기를 공급하는 제 1전기공급원 (211)을 포함할 수 있다. 게 1전기공급원 (21 1)은 제 1 전극 (213)과 도전성 물질을 통해 연결되어 있고， 게 1전기공급원에서 (21 1) 발생한 전기는 도전성 물질을 통하여 제 1 전극 (213)에 도달하게 된다ᅳ 이에 따라, 예를 들면, 게 1 전극 (213)은 음 (-)의 전기장을 형성하고, 이를 통해, 금속 분말 또는 바인더는 이로 인해 음 (-)의 전하로 대전될 수 있다. 제 1 전극 (213)에 인가되는 전압은 약 10 내지 150 kV일 수 있다. 상기 전압 범위 안에서, 제 1 전극 (213) 및 다공체 기재 (2)와의 거리에 따라 전류량이 자동조절될 수 있고, 전력소비를 최소화 하는 동시에, 코팅을 위한 정전 효과를 최대화시킬 수 있다.

또한, 대전부 (210)는 제 1 전극에 마주하여 제 1 전극과 반대 전하를 포함하는 제 2 전극을 포함할 수 있다. 대전부 (210)은 제 2 전극에 연결되고, 다공체 기재 (2)를 전극 (213)과 반대 전하로 대전시킬 수 있는 전기를 공급할 수 있는 제 2전기공급원 (212)을 포함할 수 있다. 제 2전기공급원 (212)은 제 1

전극 (213)과 반대 전하의 전기를 제 2 전극 (214)에 공급하여, 대전된 금속 분말 또는 바인더가 정전기력을 통해 효과적으로 다공체 기재 (2)에 코팅될 수 있도톡 유도할 수 있다. 제 2전기공급원 (212)로부터 공급되는 전기는 도전성 물질을 통하여 기재 지지부 (102)의 상부 또는 하부에 위치하는 제 2 전극 (214)에

전달되거나 다공체 기재 (2)에 직접 전달되어 전압이 인가될 수 있다. 예를 들어, 거 12전기공급원 (212)로부터 전달되는 전기는 (+)전하일 수 있고， 기재

지지부 (102)의 상부 또는 하부에 위치하는 게 2 전극 (214)은 와이어 형태의 전극, 평판 전극 또는 원통 전극 집진극일 수 있다.

제 1전기공급원 (21 1) 또는 제 2전기공급원 (212)에 의해 제 1 전극 또는 제 2 전극에 인가되는 전압은 필스 형태일 수 있다. 다공체 기재 (2)에 금속 분말의 정전식 코팅에 있어서， 다공체 구조의 각 edge부는 기공부에 비하여 전기장 밀도가 증가하여 edge부로의 인력이 증가되어 대전된 입자의 기공부 통과를 방해 할 수 있다. 이때， 다공체 기재 (2) 안에서 금속 분말이 불규칙적으로 이동함에 따라 다공체 기재 ₍₂₎ 내부로의 효과적인 이동을 방해할 수 있고, 이를 패러데이 케이지 효과 (faraday cage effect)라 한다. 게 1전기공급원 (211) 또는

거 12전기공급원 (212)에 의해 인가되는 전압을 펄스 형태로 인가하는 경우, 입자의 전기장 가속에 의한 관성 운동을 순간적으로 차단해 줌으로써, 가스 흐름의 관성 운동이 보다 크게 작용할 수 있도록 해줄 수 있다. 이를 통해, 입자의 패러데이 케이지 효과를 억제할 수 있다. 이때， 펄스 형태의 전압은 짧은 시간 동안 반복적으로 지속하여， 금속 분말 또는 바인더의 운동에너지를 크게 감소시키지 않고, 음 (-)전하의 대전이 연속적으로 이루어질 수 있는 범위 내에서 이루어질 수 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 코팅모들 (200)은 금속 분말 공급부 (230)을 포함할 수 있다ᅳ 이를 통해, 코팅모들 (200)은 이송모들 (100)에 의해 이송되는 다공체 기재 (2)에 금속 분말을 코팅시킬 수 있다.

금속 분말의 금속은 도전성을 띠는 금속 중에 선택된 어느 하나의 단일 원소이거나 또는 그들의 합금 (고용체 포함) 중 1 이상을 포함할 수 있다. 예를 들어, 금속 분말의 금속은 철 (Fe), 크롬 (Cr), 니켈 (Ni), 코발트 (Co), 백금 (Pt), 팔라듐 (Pd), 금 (Au), 은 (Ag), 또는 바륨 (Ba) 중에 선택된 적어도 어느 하나의 단일 원소이거나 또는 그들의 합금 (고용체 포함) 중 1 이상을 포함하는 것일 수 있다. 금속 분말의 평균입경은 약 lOO nm 내지 1 mm일 수 있다. 약 lOO nm 이상일 때, 금속 분말이 전기력올 이용한 코팅을 진행하기에 층분한 하전량을 가질 수 있고, 약 1 mm 이하일 때， 금속 분말의 이동이 원활하게 일어날 수 있고 금속 분말의 응집에 의해 발생하는 코팅층의 불균일화를 최소화할 수 있다.

금속 분말 공급부 (230)는 금속 분말을 저장하는 금속 분말 용기 (235)와 금속 분말이 상호 이동가능 하도록 연결되어 위치할 수 있는 가스 유동화

장치 (237)를 포함할 수 있다. 가스 유동화 장치 (237)는 금속 분말 용기 (235)와 금속 분말을 직접 외부로 배출하는 배출구 (231) 사이에 위치할 수 있다. 이러한 가스 유동화 장치 (237)를 통해, 배출구 (231)을 향해 공급되는 금속 분말 입자의 흐름성올 개선할 수 있고, 지속적으로 균일한 입도의 금속 분말을 공급할 수 있다. 예를 들어, 가스 유동화 장치 (237) 하단으로부터 질소 등과 같은 불활성의 건조된 가스 흐름올 발생시켜 금속 분말 용기 (235)로부터 이동해 온 금속 분말을 건조하고, 금속 분말의 흐름성을 개선시킬 수 있다.

금속 분말 공급부 (230)는 금속 분말을 직접 외부로 배출하는 배출구 (231)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 배출구 (231)는 노즐일 수 있다/ 그리고, 배출구 (231)은 1 이상일 수 있다. 또한, 금속 분말 공급부 (231)는 커버 (233)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 커버 (233)는 캐노피일 수 있다. 커버 (233)는 배출구 (231) 주위를 감싸는 형태이거나, 다공체 기재 (2) 코팅 면의 반대 면에 이격되는 형태일 수 있다. 커버 (233)는 배출구 (231)로부터 배출되는 금속 분말이 장치 외부로 이탈하는 것을 막을 수 있고, 다공체 기재 (2)에 코팅되지 않은 금속 분말을 용이하게 회수하도록 할 수 있다.

금속 분말 공급부 (230)의 배출구 (231)는 기재 지지부 (102)의 상부 면의 위 또는 하부 면 아래에 이격되어 배치되는 구조일 수 있다. 예를 들어, 기재 지지부 (102)의 이동에 의해, 다공체 기재 (2)가 이동할 수 있다. 이때,

배출구 (231)는 이동하는 기재 지지부 (102) 및 기재 지지부 (102)에 고정되어 이동하는 다공체 기재 (2) 상부 면의 위 또는 하부 면의 아래에 이격되어 배치될 수 있다. 따라서, 배출구 (231)로부터 배출된 금속 분말이 연속적으로 다공체 기재 (2)의 상부 또는 하부 면에 코팅될 수 있다. 도 2를 참조하면， 배출구 (231)는 기재 지지부 (102)의 상부에 위치할 수 있을 뿐만 아니라, 기재 지지부 (102)의 하부에 위치할 수 있다. 이를 통해, 다공체 기재 (2)의 상부 및 하부 면의 코팅이 하나의 공정 안에서 동시에 수행될 수 있다. 이러한, 기재 지지부 (102)의 상부 및 하부에 위치하는 금속 분말 공급부 (230)의 배출구 (231)는 다공체 기재 (2)의 일면에 불균일하게 코팅되는 것을 개선시킬 수 있다. 이러한 금속 분말 공급부 (230)는 복수개로 구비됨으로써, 하나의 공정 안에서 복수회 코팅이 가능 할 수 있다. 배출구 (231) 및 전극 (213)은 통일적으로 상하, 좌우 또는 전후 중 1 이상의 방향으로 움직일 수 있다. 이를 통해， 다공체 기재 (2)에 코팅되는 금속 층의 두께가 미세하고 균일하게 제어될 수 있다.

이하, 금속 분말 공급부 (230)가 금속 분말을 다공체 기재 (2)에 코팅하는 과정을 간단히 설명한다. 예를 들어, 먼저, 금속 분말 용기 (235)에 저장된 금속 분말은 가스 유동화 장치 (237)내로 유입될 수 있다. 다음으로, 가스 유동화 장치 (237)에 의해 일정한 입경을 가지고 흐름성이 개선된 금속 분말은 통로 부재를 통해 이동할 수 있다. 그리고, 금속 분말은 기재 지지부 (102) 상부 면의 위 또는 하부 면의 아래에 이격되어 배치되는 배출구 (231)를 통해 배출될 수 있다. 이때, 가스 공급원 (236)에서 공급되는 질소 등과 같은 불활성의 가스가

히터 (224)를 통해 가열되어， 금속 분말의 흐름과 흔합흐름을 만들어 배출구 (231)로 배출될 수 있다. 이를 통해, 금속 분말 입자의 활성이 증가될 수 있고， 금속 분말의 대전 및 부착효율이 증가될 수 있다.

다음으로, 배출구 (231)에서 배출된 금속 분말은 전극 (213)에 의해 일정한 전하로 대전된다. 다음으로, 대전된 금속 분말은 중력 및 정전기력에 의해 다공체 기재 (2)에 코팅될 수 있다. 이때, 정전기력은 코팅되는 다공체

기재 (2)면과 반대면에서 발생하고, 제 2 전기공급원 (212)를 통해 대전된 반대 전하와의 사이에서 발생할 수 있다. 이 경우, 강한 양의 압력의 기체 흐름을 사용하지 않으므로， 탈리되는 금속 분말의 양이 최소화될 수 있고, 금속 분말이 발생한 전기장에 의하여 다공체 기재 (2) 표면 내지 내부에 균일하게 코팅될 수 있다. 이 경우에도, 다공체 기재 (2)에 도달한 금속 분말의 일부 또는 층분히 대전되지 않은 금속 분말 입자들은 다공체 기재 (2)의 표면에 층돌하여 이탈될 수 있다. 따라서, 다공체 기재 (2)의 코팅되는 면의 반대 면에 인가되는 음압의 가스 흐름을 적용함으로써， 이탈하는 금속 분말의 양을 최소화시키고， 금속 분말이 안정적으로 다공체 기재 (2)에 코팅될 수 있도톡 할 수 있다. 예를 들어, 금속 분말 공급부 (230)의 진공 발생 수단 (232)을 이용하여 음압의 가스 흐름이 발생될 수 있다. 예를 들어, 진공 발생 수단 (232)은 흡입팬일 수 있다. 음압의 가스 흐름에서 가스는 건조된 질소 또는 불활성 가스 일 수 있다.

도 1을 참조하면, 코팅모듈 (200)은 바인더 공급부 (220)을 포함할 수 있다. 이를 통해， 이송모들 (100)에 의해 이송되는 다공체 기재 (2)에 바인더가 코팅될 수 있다.

바인더는 금속 분말이 코팅되기 전에 다공체 기재 (2)의 표면 내지 내부에 균일하게 코팅되고, 이어서 코팅되는 금속 분말이 보다 균일하고 안정적으로 다공체 기재 (2)의 표면 내지 내부에 코팅될 수 있도톡 할 수 있다. 바인더의 예로는, 폴리비닐알콜, 폴리아세틸, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌이민, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌, 파리핀왁스, 카라보나왁스, 키토산, 셀를로오스 유도체, 전분 유도체, 당류 유도체, 폴리에틸렌 옥사이드, 카라기난, 알기네이트, 카라야 고무, 잔탄 고무 _: 구아 고무, 젤라틴, 알긴, 트래거캔스， 아크릴아미드 중합체, 카보폴, 폴리아민, 다중사차 (polyquaternary) 화합물, 플리비닐피를리돈, 또는 폴리하이드록시 화합물 중 1이상을 포함하는 것일 수 있다.

바인더 공급부 (220)는 바인더를 저장할 수 있고， 바인더가 배출되는 배출구 (221)로 바인더를 공급할 수 있는 바인더 용액 용기 (225)를 포함할 수 있다. 바인더 공급부 (220)는 바인더를 직접 외부로 배출하는 배출구 (221)를 포함할 수 있다. 예를 들어， 상기 배출구 (221)는 노즐일 수 있다. 그리고, 배출구 (221)는 1 이상일 수 있다. 또한, 바인더 공급부 (220)는 커버 (223)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 커버 (233)는 캐노피일 수 있다. 커버 (223)는 배출구 (221) 주위를 감싸는 형태이거나, 다공체 기재 (2) 코팅 면의 반대 면에 이격되는 형태일 수 있다.

커버 (223)는 배출구 (221)로부터 배출되는 바인더가 장치 외부로 이탈하는 것을 막을 수 있고， 다공체 기재 (2)에 코팅되지 않은 바인더를 용이하게 회수하도록 할 수 있다.

바인더 공급부 (220)의 배출구 (221)는 기재 지지부 (102) 상부 면의 위 또는 하부 면의 아래에 이격되어 배치되는 구조일 수 있다. 예를 들어， 기재

지지부 (102)의 이동에 의해, 다공체 기재 (2)가 이동할 수 있다. 이때, 이동하는 기재 지지부 (102) 및 기재 지지부 (102)에 고정되어 이동하는 다공체 기재 (2)의 상부 면의 위 또는 하부 면의 아래에 이격되어 배치될 수 있다. 따라서, 배출구 (221)로부터 배출된 바인더가 연속적으로 다공체 기재 (2)의 상부 또는 하부 면에 코팅될 수 있다. 또한, 도 1을 참조하면, 배출구 (221)는 기재 지지부 (102)의 상부에 위치할 수 있을 뿐만 아니라, 기재 지지부 (102)의 하부에 위치할 수 있다. 이를 통해, 다공체 기재 (2)의 상부 및 하부 면의 코팅이 하나의 공정 안에서 동시에 수행될 수 있다. 이러한, 기재 지지부 (102)의 상부 및 하부에 위치하는 배출구 (221)는 다공체 기재 (2)의 일면에 불균일하게 코팅되는 것을 개선할 수 있다ᅳ 이러한 바인더 공급부 (220)는 복수개로 구비되어, 하나의 공정 안에서 복수회 코팅이 가능할 수 있다. 배출구 (221) 및 전극 (213)은 통일적으로 상하, 좌우 또는 전후 중 1 이상의 방향으로 움직일 수 있다. 이를 통해, 다공체 기재 (2)에 코팅되는 바인더 층의 두께가 미세하고 균일하게 제어될 수 있다.

이하, 바인더 공급부 (220)가 바인더를 다공체 기재 (2)에 코팅하는 과정을 간단히 설명한다. 예를 들어, 먼저, 바인더 용액 용기 (225)에 저장된 바인더는 통로 부재를 통해 이동할 수 있고, 기재 지지부 (102) 상부 면의 위 또는 하부 면의 아래에 이격되어 배치되는 배출구 (221)를 통해 배출될 수 있다. 이때, 이동하는 바인더의 이동경로 상에 위치하는 히터 (224)는 바인더 흐름을 가열하여 바인더의 유동성을 유지시킬 수 있다. 또한， 가스 공급원 (226)에서 공급되는 질소 등과 같은 블활성의 가스는 히터 (224)를 통해 가열되어, 바인더의 흐름과 흔합흐름을 만들어 배출구 (221)로 배출될 수 있다. 이를 통해, 바인더 입자의 활성이 증가될 수 있고, 바인더의 대전 및 부착효율이 증가될 수 있다.

다음으로, 배출구 (221)에서 배출된 바인더는 전극 (213)에 의해 일정한 전하로 대전될 수 있다. 다음으로, 대전된 바인더는 중력, 및 코팅되는 다공체 기재 (2)면과 반대 면에서 발생하고 제 2전기공급원 (212)를 통해 대전된 반대 전하와의 정전기력에 의해 다공체 기재 (2)에 코팅될 수 있다. 이 경우, 강한 양의 압력의 기체 흐름을 사용하지 않으므로, 탈리되는 바인더의 양이 최소화될 수 있고， 발생한 전기장에 의하여 바인더가 다공체 기재 (2) 표면 내지 내부에 균일하게 코팅될 수 있다. 이 경우에도, 다공체 기재 (2)에 도달한 바인더의 일부 또는 층분히 대전되지 않은 바인더 입자들은 다공체 기재 (2) 외부로 이탈될 수 있다. 따라서, 다공체 기재 (2)의 코팅되는 면의 반대 면에 인가되는 음압의 가스 흐름을 적용함으로써 , 이탈하는 바인더의 양이 최소화되고, 바인더가 안정적으로 다공체 기재 (2)에 코팅될 수 있다. 예를 들어， 바인더 공급부 (220)의 진공 발생 수단 (222)을 이용하여 음압의 가스 흐름을 발생시킬 수 있다. 예를 들어， 진공 발생 수단 (222)는 흡입팬일 수 있다. 그리고, 음압의 가스 흐름에서 가스는 건조된 질소 또는 불활성 가스 일 수 있다. 다만, 바인더의 코팅은 이에 제한되는 것은 아니며, 통상의 스프레이 코팅 (spraying), 딥 코팅 (dipping), 바 코팅 (bar coating) 등에 의하여도 수행될 수 있다.

일 실시예에 따른 정전식 금속 다공체 형성장치 (1)의 코팅모들 (200)은 금속 분말 공급부 (230)만을 포함하거나, 금속 분말 공급부 (230) 및 바인더 공급부 (220)를 함께 포함할 수 있다. 코팅모들 (200)이 금속 분말 공급부 (230) 및 바인더 공급부 (220)를 함께 포함하는 경우， 다공체 기재 (2)에 코팅되는 금속 분말이 더욱 효과적으로 균일하게 분산 및 코팅될 수 있다. 코팅모들 (200)이 금속 분말 공급부 (230) 및 바인더 공급부 (220)를 함께 포함하는 경우, 코팅모들 (200)의 바인더 공급부 (220)는 금속 다공체 형성공정 단계를 기준으로， 금속 분말 공급부 (230)의 전에 위치하거나 전 및 후에 위치할 수 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 코팅모들 (200)은 코팅 단계에서 탈락된 금속 분말 또는 바인더를 재순환시켜 재이용하는 순환부 (240)을 포함할 수 있다.

먼저, 도 2를 참조하면, 금속 분말의 재순환 또는 재이용은 다음과 같은 과정으로 이루어질 수 있다. 금속 분말 공급부 (230)의 배출구 (231)로부터 배출된 금속 분말이 유효하게 다공체 기재 (2)에 코팅되지 못하고 탈락되는 경우， 코팅되는 이면에 위치할 수 있는 커버 (233)에 의해 탈락되는 금속 분말이 포집될 수 있다. 다음으로, 탈락된 금속 분말은 사이클론 (243)과 필터 (242)를통과하여 포집되고, 회수될 수 있다. 다음으로， 금속 분말은 다시 금속 분말 용기 (235)로 이동하여 재이용될 수 있다. 이때, 금속 분말의 이동은 음압의 가스 흐름을 통해 이루어질 수 있으며， 음압의 가스 흐름은 진공 발생 수단 (232)을 통해 발생될 수 있다. 예를 들어， 진공 발생 수단 (232)은 흡입팬일 수 있다. 그리고, 진공 발생 수단 (232)의 음압의 세기 및 가스의 종류는 금속 분말의 코팅단계에서 적용된 바와 동일하게 선택할 수 있다.

한편, 도 1을 참조하면, 바인더의 재순환 또는 재이용은 다음과 같은 과정으로 이루어질 수 있다ᅳ 바인더 공급부 (220)의 배출구 (221)로부터 배출된 바인더가 유효하게 다공체 기재 (2)에 코팅되지 못하고 탈락되는 경우， 코팅되는 다공체 기재 (2)의 이면에 위치할 수 있는 커버 (223)에 의해 탈락되는 바인더가 포집될 수 있다. 다음으로, 포집된 바인더는 바인더 회수 펌프 (241) 및 바인더 공급부 (200)의 진공 발생 수단 (222)에 의해 바인더 용액 용기 (225)로 이동하여 재순환 및 재이용될 수 있다. 예를 들어, 진공 발생 수단 (222)은 흡입팬일 수 밌다. 이때 바인더의 이동은 음압의 가스 흐름을 통해 이루어질 수 있으며, 음압의 가스 흐름은 진공 발생 수단 (222) 또는 바인더 회수 펌프 (241) 중 1 이상을 이용하여 발생시킬 수 있다. 그리고, 진공 발생 수단 (222)의 음압의 세기 및 가스의 종류는 바인더의 코팅단계에서 적용된 바와 동일하도록 선택할 수 있다.

도 6은 일 실시예에 따른 정전식 금속 다공체 형성방법을 나타낸 순서도이다.

이하， 도 6을 참조하여, 일 실시예에 따른 정전식 금속 다공체 형성방법에 대해 예를 들어 설명한다. 전술한 내용과 중복되는 일부 설명은 생략한다.

먼저, 다공체 기재 (2)가 이송모들 (100)의 기재 지지부 (102)에 의해 이동하여 정전식 금속 다공체 형성장치 (1) 내부로 공급되는 단계 (S1)이다.

다음으로, 기재 지지부 (102)에 위치하는 다공체 기재 (2)에 바인더 공급부 (200)를 통해 바인더를 코팅하는 단계 (S2)이다. 이 때, 바인더의 코팅은 정전식일 수 있으나， 바인더 입자의 대전 없이 통상의 스프레이 코팅, 바 코팅, 딥 코팅 등을 자유롭게 적용하여 이루어 질 수 있다. 본 단계 (S2)는 생략 될 수 있다. 정전식 코팅의 경우에는 이어지는 금속 분말의 코팅 단계 (S3)와 동일한 방식으로 코팅될 수 있다. 바인더의 정전식 코팅에 대한 구체적인 내용은 바인더 공급부 (220)에 대하여 설명한 부분에서 전술하였으므로 생략한다. 또한, 1 순환 공정에서 탈락되는 바인더를 회수하여 재순환 내지 재이용 하는 단계를 추가 및 반복하여 수행될 수 있다.

다음으로, 기재 지지부 (102)에 위치하는 다공체 기재 (2)에 금속 분말 공급부 (230)을 통해 금속 분말을 정전식으로 코팅하는 단계 (S3)이다. 금속 분말을 정전식으로 코팅하는 세부적인 내용은 전술한 바와 동일하므로 생략한다. 이때, 1 순환 공정에서 탈락되는 금속 분말을 회수하여, 재공급되는 단계를 추가 및 반복하여 수행할 수 있다ᅳ

다음으로, 바인더 및 금속 분말이 코팅된 금속 다공체를 건조하는 단계 (S4)이다. 이를 통해, 액상의 바인더가 경화되고 균일하게 분산 및 코팅된 금속 분말을 고정할 수 있다.

다음으로, 탈 -왁싱 /탈-바인더 단계 (S5)가 수행될 수 있다. 이 단계 (S6)에서， 금속 분말을 제외한 왁스 또는 바인더가 제거될 수 있으며, 용매 처리 또는 열처리 등을 통해 수행될 수 있다.

다음으로, 소결 단계 (S6)는 금속 분말 입자간 및 금속 분말 입자와 다공체 지지부 (2) 간의 결합력을 향상시키기 위하여 고온 처리 하는 단계이다.

탈 -왁싱 /탈-바인더 단계 (S5) 및 소결 단계 (S6)는 연속적 배치 타입의 진공

반웅로에서 수행될 수 있다.

【발명의 실시를 위한 형태】

이하, 실시예를 들어 본 발명에 대해서 더욱 상세하게 설명할 것이나, 하기의 실시예는 본 발명의 실시예일뿐 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1> 금속 다공체의 제조

먼저, 가로의 길이가 약 1520 mm이고, 세로의 길이가 약 300 mm이고, 두께가 약 1.9 mm이고, 기공의 평균크기가 약 580 인 Fe 품 시트 기재를 준비한다. 각 폼 시트는 가로길이의 양 모서리가 압착된 형태이고, 압착된 부분의 두께는 약 2 mm이다. 또한, 각 품 시트의 압착된 부분은 가로길이의 양 모서리로부터 약 10 mm 길이의 세로 폭올 가지고 형성되고， 압착된 부분에는 수개의 구멍이 약 10 mm 간격으로 형성되어 있다. 각 구멍은 약 5 mm의 지름을 가진다. 이는 품 시트의 정확한 피치 이송과 품 시트가 지면과 평행한 평면을 안정적으로 유지하도록 해 준다.

다음으로, Fe 품 시트 기재를 기재 지지부에 고정시키고， 이송 모들을 통해 장치 내부로 진입시킨다.

다음으로, 바인더 공급부를 이용하여 폴리에틸렌이민을 이송 모들에 의해 이송된 각 Fe 품 시트 기재 위에 코팅한다. 바인더가 코팅된 각 Fe 품 시트 기재는 진행방향을 따라 계속해서 이송모들에 의해 이동한다. 이어서, 제

1전극에 필스 형태의 전압을 인가하여, 코팅될 Fe alloy 분말을 음의 전하로 대전하고, Fe 폼 시트 기재 위에 토출시킨다. 바인더 및 금속 분말이 코팅된 Fe 품 시트 기재는 이송모들에 의해 장치 밖으로 이송된다. 이어서, 이를 건조하고, 탈 -왁싱 및 탈-바인더 공정을 수행하고, 소결한다.

결과적으로, Fe alloy 분말이 각 품 시트 기재의 표면 및 내부에 균일하게 소결된 금속 다공체를 형성한다.

도 7의 a는 실시예 1에서 제조된 금속 다공체의 확대 사진이고, 도 7의 b는 실시예 1에서 제조된 금속 다공체의 절단면을 촬영한 사진이다.

이를 보면, Fe 품 시트 기재의 표면에 Fe alloy 분말이 균일하게 형성되어 있음을 확인할 수 있다.

<실시예 2> 금속 다공체의 제조

상기 실시예 1에서， 사용된 품 시트 기재가 두께가 약 3.0 mm이고， 기공의 평균크기가 약 1200 인 Ni 품 시트인 것올 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여 금속 다공체를 제조한다.

도 7의 c는 실시예 2에서 제조된 금속 다공체의 확대 사진이고, 도 7의 d는 실시예 2에서 제조된 금속 다공체의 절단면을 촬영한 사진이다.

이를 보면, Ni 품 시트 기재의 표면에 Fe alloy 분말이 균일하게 형성되어 있음을 확인할 수 있다.

이상에서 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제， 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나， 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.