KR100896990B1 - 공간부가 형성된 음식용구 손잡이 부재의 성형방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금속에 세라믹재의 도포시 상이한 열팽차 계수에 의하여 발생되는 균열현상을 방지하고, 공간부에 형성된 공기로 인해 500도 이상의 고온으로 세라믹 및 전사지를 소성시 공기의 수축팽창으로 금속재 손잡이 외주면이 변형되어 세라믹 및 전사지에 생기는 균열 등의 문제점을 해결할 수 있는 공간부가 형성된 음식용구 손잡이 부재의 성형방법을 제공하고자 하는 것으로,

파이프 내부가 비어 있는 파이프를 일정크기로 절단하는 절단공정과;

상기 절단공정 후 음식용구의 손잡이 부재에 원형 형상을 형성하기 위하여 상,하단에 가해지는 스웨이징단계 및 스웨이징단계를 마친 파이프 상단(4)에 알곤용접으로 용접하여 상단부가 완전히 폐쇄되는 상단 알곤용접단계와, 다음에 손잡이 부재(10)가 타원형상을 이루도록 가공하는 프레스 가공단계로 이루어지는 1차 성형공정과;

상기 1차 성형 공정 후 연마후 열처리하는 1차 연마후 열처리 공정과;

상기와 같이 열처리된 스텐레스 표면에 전사지 및 인쇄물을 부착시켜 700~800도의 열처리도 15분간 2차 열처리하는 전사처리 공정과;

음식용구의 손잡이 부재에 숟가락 입술 부분을 용접하여 일정한 숟가락의 형상을 유지하는 숟가락 입술부분 용접단계 및 입술 부분이 음식물이 담길 수 있는 형상을 유지하는 프레스가공 단계가 포함되는 2차 성형공정과;

상기 2차 성형공정후 마무리하는 마무리 공정으로 이루어지도록 하여 공간부가 형성된 손잡이 외주면으로 다양한 문양과 색상이 인쇄된 전사지를 선택적으로 융착하여 줌으로서 장식구조가 간단하고 또한 종래에 비하여 한층 다양하고 고급스러운 장식미를 발휘할 수가 있다.

스웨이징,제 1성형공정, 제2성형공정, 전사처리공정, 프레스가공, 손잡이 부재, 열처리공정

Description

공간부가 형성된 음식용구 손잡이 부재의 성형방법 {Formation Method of Handle Ornamental Structure Containing Vacant Part for silverware}

도 1 은 본 발명의 음식용구의 손잡이 부재의 성형방법을 순차적으로 나타낸 블럭 다이어그램,

도 2a 내지도 2i는 본 발명의 제조공정에 의하여 음식용구의 손잡이 부재가 형성되는 과정을 나타낸 실물 사진도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 파이프 2 : 하단

3 : 목 부분 4 : 상단

5 : 알곤용접 10 : 손잡이 부재

11 : 전사 12 : 입술부분

본 발명은 스푼,포크 또는 나이프와 같은 음식용구에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 음식용구 본체와 별도로 분리 형성되어 일체로 조립되는 공간부가 형성된 손잡이의 장식을 간편하게 다양화하여 고급제품으로도 전혀 손색이 없는 음식용구 손잡이 부재의 성형방법에 관한 것이다.

종래에는 음식용구의 공간부가 형성된 손잡이에 장식을 함에 있어서, 특히 손잡이가 금속인 경우에는 음식용구의 제조 과정에서 소정의 문양을 직접 프레스 하거나, 또는 용구삽부와는 별도로 제작 조립되는 손잡이의 경우에는 손잡이의 외주면으로 소정의 문양을 직접 인쇄하여 장식을 하였다.

따라서 전자의 경우에는 손잡이의 문양이 프레스 가공으로 형성되기 때문에 기계가공의 특성상 문양 작업이 곤란하여 다양한 형태의 장식을 제공하기 어려웠고,또한 후자의 경우 역시 손잡이 표면에 문양을 직접 인쇄하였기 때문에 실크 인쇄작업에 따른 공정의 어려움과 지연으로 인해 대량생산이 불가능하고,인쇄의 특성상 그 단면이 둥근 경우에는 인쇄가 어려워 다양한 형태의 장식을 표현하기에는 기술적인 한계가 있을 수 밖에 없었다.

최근에 있어 스웨이징(swaging) 처리하여 공간부가 형성된 음식용구에 세라믹 전사처리하는 기술이 선보이고 있으나, 금속 및 세라믹이 서로 다른 재질을 사용하기 때문에 열팽창계수가 상이하여 생기는 균열현상이 발생되고,

고온의 열처리시 공간부에 형성된 공기의 수축팽창으로 금속재 손잡이 외주면이 변형되어 세라믹 및 전사지에 생기는 균열 등의 문제점과, 최종 마무리과정에서 연마시 금속표면에 기포가 발생하는 불량율이 높아 정밀한 제조공정을 요하고 있었다.

즉, 음식용구 (수저의 경우를 예를 들어 설명함)의 성형과정을 살펴보면, 먼 저 용구의 몸체내에 공간부를 형성하기 위한 스웨이징단계 및 상기 몸체에 음식용구의 삽부를 부착하기 위한 용접단계로 이루어지는 외형 성형공정과,

상기 외형 성형공정 후 외관상 형상을 갖추고 있는 수저에 열처리하여 전사하는 전사공정과,

전사공정 후 연마하여 마무리하는 마무리공정을 수행하여 완성하고 있었다.

그러나 이와같은 성형방법은 일단 공간부가 형성된 음식용구의 외형 생산 후 전사처리하는 성형방법으로서, 음식용구의 외형 형성공정과, 전사공정이 별개로 분리되고 있어 각각 외주 공장에서 처리하여 납품받을 수 있는 장점은 있으나, 상기와 같이 분리된 공정에 의하여 금속에 세라믹재의 도포시 상이한 열팽차 계수에 의하여 발생되는 균열현상을 방지하기가 어려우며,

또한 음식용구의 양쪽이 다 막혀있는 외형 형성공정과 전사공정으로 인하여 공간부에 형성된 공기의 수축팽창에 의하여 발생되는 기포 발생과 금속재 손잡이의 외주면이 변형되는 동시에 세라믹 및 전사지에 생기는 균열 등에 의한 불량율을 해결하기가 어려운 것이었다.

이에 본 발명자는 수차례 반복공정을 수행하여 검토한 결과, 먼저 음식용구의 외형을 형성한 후, 전사처리를 위한 열처리를 하기 때문에 외형이 막혀 있는 상태에서 열이 가해지기 때문에 열전달 통로가 없으므로 상이한 열팽창계수에 의한 문제점의 발생과,

또한 음식용구 몸체 내의 공기 부피가 증가되면서 기포 발생과 세라믹 및 전사지에 생기는 균열이 되는 원인이 되므로 열처리 공정시 기포가 생기지 아니하 는 정확한 온도의 제어가 필요하고, 기포가 생기지 아니하는 온도에서는 전사처리가 미려하지 못하는 문제점 등을 발견할 수가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로,

본 발명의 목적은 공간부에 형성된 공기로 인해 500도 이상의 고온으로 전사지를 소성시 열팽창 계수가 상이하여 생기는 문제점을 해결하고, 금속재 손잡이 외주면이 변형되는 문제점을 해결할 수 있는 공간부가 형성된 음식용구 손잡이 부재의 성형방법을 제공하고자 하는 것이다.

다른 목적은 고온으로 전사지의 소성시 기포에 의한 불량율을 제거할 수 있는 공간부가 형성된 음식용구 손잡이 부재의 성형방법을 제공하고자 하는 것이다.

다른 목적은 전사가공 처리시 세라믹 막을 형성한 후 그 세리믹 막과 대비되는 전사모양이 형성되게 하여 보다 미려하고 색상이 우수한 고품질의 공간부가 형성된 음식용구 손잡이 부재의 성형방법을 제공하고자 하는 것이다.

이와같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 일반적인 스웨이징 처리에 의한 성형공정을 완성후 전사처리하는 주방용품 손잡이 부재 성형방법에 있어서,

상기 성형공정이 제 1성형공정 및 제 2성형공정으로 이루어지게 하고,

제 1성형공정에는 파이프의 상단부가 완전히 폐쇄되는 알곤용접단계가 포함되며,

제 1성형공정 후에 스텐레스 표면에 원하는 모양 및 인쇄물을 부착시키기위하여 실시되는 전사공정과,

상기 전사공정의 수행후 실행되는 제 2성형공정에는,

음식용구의 손잡이 부재에 숟가락 입술 부분을 용접하여 일정한 숟가락의 형상을 유지하는 숟가락 입술부분 용접단계 및 입술 부분이 음식물이 담길 수 있는 형상을 유지하는 프레스가공 단계가 포함되는 것을 특징으로 하고 있으며,

상기 음식용구 표면에 이물질을 제거하기위한 열처리 공정에는,

터널식로의 입구가스 분출관 및 출구가스 분출관으로부터 암모니아 가스가 분출되어 점화되고, 터널식로내의 산소 유입을 차단한 상태에서 약 400도 이상으로 약 2시간 동안 열처리 하는 무산화 열처리 공정을 사용하는 것을 특징으로 하고 있다.

또한 상기 전사 처리공정에는 세라믹 가루를 오일 및 물로 가공하여 스텐레스 표면에 도포한 후 약 700~800도의 열처리 온도로 약 15분 동안 열처리하는 세라믹 가공단계를 수행한 후, 2차 열처리된 스텐레스 표면에 전사지 및 인쇄물 등을 부착시키는 전사 처리공정이 수행되도록 한 것을 특징으로 한다.

상기한 제조공정에 의하여 형성되는 음식용구는 공간부가 형성된 공지의 음식용구 손잡이를 장식함에 있어서,

상기 공간부가 형성된 손잡이와 삽부를 용접 일체로 결합 지지되는 스텐레스재의 관체로된 음식용구 손잡이부를 스웨이징(Swanging)하여 상, 하단 어느 한쪽으로 통공을 형성하고 있으며, 그 외주면으로 사전에 소정의 문양과 색상이 다양하 게 인쇄되어진 전사(11)를 500도 이상의 고온으로 가열하여 소성하여 외주면의 변형을 방지하고 마무리 공정시 용접부에 기포가 발생되는 것을 방지할 수가 있다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 도 2i에 의하여 공간부가 형성된 음식용구가 본 발명의 제조 공정에 의하여 완성된 수저에 의하여 설명한다.

도시되어 있지아니하지만, 손잡이 부재(10)의 내부는 빈공간을 형성하고 있어 음식물을 먹을때 적당한 무게를 줄 수가 있으며, 손잡이 부재의 상부에 전사(11)처리 되어 있어 다양한 모양 및 형상을 부여할 수가 있다.

이와 같이 완성된 음식용구의 손잡이 부재(10)는 여러 가지 성형 방법으로 제조 할 수가 있으나, 본 발명의 경우에는 도 1과 같은 제조공정을 사용하여 완성되는 것을 특징으로 하고 있다.

즉, 도 1은 본 발명의 음식용구의 손잡이 부재의 성형방법을 순차적으로 나타낸 블럭 다이어그램이다.

이 제조공정의 특징은 음식용구의 외형 성형공정을 1차 성형공정 및 2차 성형공정을 사용하고 있음을 특징으로 하고 있다.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지된 음식용구 자체의 물품에 대한 구성 및 효과에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 제조공정을 고려하여 설정된 용어 들로서 이는 음식용구의 제작자 및 사용자의 의도 또는 관례에 따라 달라 질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

1. 파이프 절단공정

도 2a 에와 같이 내부가 비어 있고, 일정한 직경을 가지는 파이프(1)를 음식용구의 손잡이부재를 성형할 수 있는 소정길이로 원자재 파이프(1)를 절단한다.

2. 1차 성형공정

(1) 하단 회전단조(스웨이징) 단계

파이프 성형기기를 사용하여 손잡이 부재(10)의 하단(2)을 스웨이징처리하여 손잡이 부재의 목 부분(3)이 가늘게 형성하게 한다(도 2b).

이때 사용되는 파이프 성형기기는 실용신안 공고번호 실1984-664호 (이하 파이프 성형기기라 칭함)와 같은 기기를 사용하고, 내부에 모터가 회전하면, 회동축이 회전하면서 타발간에 수개가 설치된 로울러 베어링의 타발력에 의하여 직경이 순차적으로 원형형상을 이루면서 단조작업이 실시된다.

(2) 상단 회전단조(스웨이징) 단계

다음에 손잡이 부재(10)의 상부를 원형 형상으로 유지하기 위하여 상기 하단단조를 행한 파이프를 상기 파이프 성형기기에 반대방향으로 넣어 파이프 상단(4)이 도2c와 같이 원형을 형성하게 한다.

(3) 상단 알곤 용접 단계

상단 회전단조가 마친 파이프의 상단(4)이 원형형상으로 되어있지만, 그 원형형성을 이루고 있는 중심축은 구멍이 형성되어 있으므로 알곤용접(5)으로 용접하여 파이프의 상단부가 완전히 폐쇄되게 가공한다(도 2d).

이와같이 파이프의 상, 하단 한쪽으로만 통공을 형성되게 하여 후술하는 열처리시 열팽창에 의한 공기가 흐를 수 있는 통로를 만들어 줌으로써 전사지 및 세라믹의 수축팽창을 차단하는 효과를 얻을 수 있다.

(4) 프레스 가공단계

다음에 프레스 가공을 실시하여 손잡이 부재(10)가 타원형상을 이루도록 한다. 음식용구가 수저인 경우에는 파지하기 편하게 타원형상을 이루도록 하고 있으나, 젓가락의 경우에는 사각형상을 위하여 프레스 가공으로 사각형상을 이루도록 가공을 실시할 수가 있다(도 2e).

3. 1차 연마 후 열처리( 무산화 / 산화)공정

이와같이 1차 성형과정을 마친후 연마 및 열처리를 수행한다.

연마는 손잡이부재의 스크래치(scratch) 또는 핀홀(pinhole)이 존재하는 거친 표면을 고르게 하는 것으로 먼저 금강사 연마를 수행한다.

금강사 연마시에는 연마기 회전부에 접착제 도포 후 금강사 가루를 바른 후 음식용구의 표면을 고르게 연마하게 된다.

다음에 마 연마를 실행하여 도2f와 같이 손잡이 부재(10)의 표면처리와 광택이 동시에 나타내게 된다.

다음에 1차 열처리를 수행한다.

이때 1차 열처리는 다음과 같은 2가지 방법을 선택적으로 사용할 수가 있다.

가. 무산화 열처리( 터널식 로) 단계

터널식로의 입구가스 분출관 및 출구가스 분출관으로부터 암모니아 가스가 분출되어 점화되며, 이때 점화된 화염들이 외부로부터의 산소의 유입을 차단하고, 처음 점화시 열처리로 내부에 존재하던 산소는 질소가스의 방출시 같이 제거된다.

이때 약 400도 이상의 열처리온도로 약 2시간 동안 열처리 하여 스텐레스의 표면에 있는 기름때 등의 이물질을 제거 한다.

이때 스텐레스의 두께에 따라서 온도와 시간은 조절하여야 한다.

이와같은 무산화 열처리의 경우에는 400도에서 700도 사이의 열처리만 하면 되므로 정확한 온도의 제어가 필요 없는 이점이 있다.

나. 산화 열처리( 터널식 로) 단계

통상의 터널식로에서 산화 열처리를 수행하는 경우에 온도가 약 700도 이상 넘어가면 손잡이부재를 형성하는 금속재 상부에 산화막이 형성되게 되는 문제점이 발생된다.

이 산화피막은 다음의 전사지 가공 단계에서 전사지 및 세라믹이 상기 산화막으로 인해 부착되지 아니하는 불량이 발생되므로 이 경우에는 산화막이 형성되지 아니하는 온도로 약 400~700도에서 약 15분 동안 열처리 한다.

즉, 스텐레스가 산화되기 이전의 온도에서 열처리를 하여 기름때 등의 이물질을 제거 하며, 이때 스텐레스의 두께에 따라서 온도와 시간은 조절할 필요가 있다.

4. 전사 처리공정

상기와 같이 1차 열처리된 스텐레스 표면에 전사지 및 인쇄물등을 부착시키 고 약 700~ 800도의 열처리 온도로 약 15분 동안 2차 열처리를 하면, 부착된 전사지는 태워지고, 전사지 및 인쇄물의 전사(11) 모양이 스텐레스 표면에 도 2g와 같이 형성하게 된다.

5. 2차 성형공정

이와 같은 전사처리 공정 후 재차 2차 성형공정을 사용하고 있는 것으로 본 발명은 상기 1차 성형공정와 별도로 2차 성형공정을 수행하는 특징이 있다.

그 이유는 중간에 열처리공정을 사용하는 경우 빈 공간을 형성하고 있는 금속 파이프내에 공기가 팽창하는 경우 음식용구의 손잡이 부재내 상단이나 하단에 공기가 유통할 수 있는 출구가 형성되게 하고, 나중에 2차 성형공정을 수행하도록 하여 음식용구를 완성하기 위한 것이다.

2차 성형공정은 다음과 같다.

(1) 숟가락 입술 부분 용접단계

도 2g와 같이 전사(11)가 실행된 음식용구의 손잡이 부재(10)에 숟가락 입술 부분을 용접하여 일정한 숟가락의 형상을 유지한다.

(2) 프레스 가공단계

다음에 도2h 와 같은 음식용구에 대하여 프레스 가공을 하여 입술 부분(12)이 음식물이 담길 수 있는 형상을 유지하게 한다.

6. 마무리 공정

마무리공정으로 2차 연마처리로서 마연마를 하여 열처리로 인한 산화된 스텐레스 표면을 제거 및 1차 광택을 낸후, 면 연마를 하여 1차 광택 후 2차 광택을 낸 다.

그 후 세척을 하면 음식용구의 완제품이 생산된다(도 2i).

또한 본 발명은 전사 처리공정내에 세라믹 가공단계를 포함할 수가 있다.

즉, 도 2i 에는 손잡이 부재 (10)의 상부에 전사(11)모양을 나타내고 있지만, 그 전단계에서, 상단(4)의 금속표면에 세락믹으로 다른 색의 바탕 (예를 들어 원형의 흰색의 바탕)을 나타내고, 그 바탕과 대비되는 전사(11) 모양을 부착하는 경우 보다 화려한 모양이 표현될 수가 있으므로 이때에는 전사단계에 다음과 같은 세라믹 가공단계가 포함되게 한다.

- 세라믹 가공단계(2차 열처리, 3차 열처리 단계)

세라믹 가루를 오일 및 물로 가공하여 스텐레스 표면에 도포 한 후 약 700~800도의 열처리 온도로 약 15분 동안 열처리 한 후(2차 열처리), 2차 열처리된 스텐레스 표면에 전사지 및 인쇄물등을 약 700~ 800도의 열처리 온도로 약 15분 동안 열처리 한다(3차 열처리).

따라서 본 발명은 공간부가 형성된 음식용구의 손잡이 부재(10)를 장식함에 있어서, 사전에 다양한 문양과 색상으로 인쇄되어진 소정의 전사지를 선택하여 손잡이 부재(10) 외주면에 융착하여 주기 때문에 해당 음식용구의 색상 등 여러 가지 제반 사정을 감안하여 다양한 장식효과를 최대한 발휘할 수 있으며, 불량율을 크게 줄이 수 있는 잇점이 있다.

이상과 같이 본 발명에 의하여 공간부가 형성된 음식용구 손잡이 부재를 성 형하는 경우에 외형형성 공정을 1차 성형공정 및 2차 성형공정으로 나누어 실행하도록 하고, 그 중간에 열처리 및 전사처리 공정이 수행되게 하므로써 음식용구의 외형 완성후 열처리하기 때문에 금속 및 세라믹재가 서로 다른 열팽창 계수를 가지고 있더라도 1차 성형공정시 열전달 통로를 만들어 줄 수가 있어 금속에 세라믹이 완전히 부착된후 다음의 공정을 진행하기 때문에 세라믹 (색을 포함하는 안료도 포함)이 균열되는 현상을 방지할 수가 있으며,

또한 공간부에 형성된 공기의 수축팽창으로 금속재 손잡이 외주면이 변형되어 세라믹 및 전사지에 생기는 균열 및 기포가 발생되는 문제점을 해결할 수가 있다.

또한 전사가공 처리시 세라믹 막을 형성한 후 그 세리믹 막과 대비되는 전사모양이 형성되게 하여 보다 미려하고 색상이 우수한 고품질의 공간부가 형성된 음식용구 손잡이 부재를 제공할 수가 있다.

이와같이 방법에 의하여 형성된 음식용구의 손잡이 부재는 외주면의 변형을 방지되고, 다양한 문양과 색상이 인쇄된 전사지를 선택할 수가 있어 다양하고 고급스러운 장식미를 발휘하게 되는 효과를 갖는 것이다.

본 발명은 도면상 음식용구는 스푼의 형태로 한정하고 있으나 포크, 나이프 및 조리용구손잡이 형태의 것도 동일하게 적용할 수가 있으며,

상기의 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (4)

1. 파이프 내부가 비어 있는 파이프를 일정크기로 절단하는 절단공정과;

   상기 절단공정 후 음식용구의 손잡이 부재에 원형 형상을 형성하기 위하여 상,하단에 가해지는 스웨이징단계 및 스웨이징단계를 마친 파이프 상단(4)에 알곤용접으로 용접하여 상단부가 완전히 폐쇄되는 상단 알곤용접단계와, 다음에 손잡이 부재(10)가 타원형상을 이루도록 가공하는 프레스 가공단계로 이루어지는 1차 성형공정과;

   상기 1차 성형 공정 후 연마후 열처리하는 1차 연마후 열처리 공정과;

   상기와 같이 열처리된 스텐레스 표면에 전사지 및 인쇄물을 부착시켜 700~800도의 열처리도 15분간 2차 열처리하는 전사처리 공정과;

   음식용구의 손잡이 부재에 숟가락 입술 부분을 용접하여 일정한 숟가락의 형상을 유지하는 숟가락 입술부분 용접단계 및 입술 부분이 음식물이 담길 수 있는 형상을 유지하는 프레스가공 단계가 포함되는 2차 성형공정과;

   상기 2차 성형공정후 마무리하는 마무리 공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 공간부가 형성된 음식용구 손잡이 부재의 성형방법
2. 제 1항에 있어서,

   음식용구 표면에 이물질을 제거하기위한 열처리 공정에는,

   터널식로의 입구가스 분출관 및 출구가스 분출관으로부터 암모니아 가스가 분출되어 점화되고, 터널식로내의 산소 유입을 차단한 상태에서 400~700도의 온도에서 2시간 동안 열처리 하는 무산화 열처리 공정을 사용하는 것을 특징으로 하는 공간부가 형성된 음식용구 손잡이 부재의 성형방법
3. 제 1항에 있어서,

   음식용구 표면에 이물질을 제거하기 위한 열처리 공정에는,

   터널식로에서 산화피막이 형성되지 아니하는 400~700도의 온도에서 15분 동안 열처리하는 산화 열처리 공정을 사용하는 것을 특징으로 하는 공간부가 형성된 음식용구 손잡이 부재의 성형방법
4. 제 1항에 있어서,

   상기 전사 처리공정에는 세라믹 가루를 오일 및 물로 가공하여 스텐레스 표면에 도포한 후 700~800도의 열처리 온도로 15분 동안 열처리하는 세라믹 가공단계를 수행한 후, 2차 열처리된 스텐레스 표면에 전사지 및 인쇄물 등을 부착시키는 전사 처리공정이 수행되도록 한 것을 특징으로 하는 공간부가 형성된 음식용구 손잡이 부재의 성형방법

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