KR101699221B1 - 지르코니아 조성물, 이를 사용하는 성형물 제작 방법, 이 방법에 의하여 제작되는 벨트 버클, 선글라스 프레임 및 전등용 갓 - Google Patents

지르코니아 조성물, 이를 사용하는 성형물 제작 방법, 이 방법에 의하여 제작되는 벨트 버클, 선글라스 프레임 및 전등용 갓 Download PDF

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Abstract

본 발명은 지르코니아 조성물, 이를 사용하는 성형물 제작 방법, 이 방법에 의하여 제작되는 벨트 버클, 선글라스 프레임 및 전등용 갓에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 의한 지르코니아 조성물의 일 양태는, Fe, Cr, Mn, Ni, Co, 및 ZrO2를 포함한다.

Description

지르코니아 조성물, 이를 사용하는 성형물 제작 방법, 이 방법에 의하여 제작되는 벨트 버클, 선글라스 프레임 및 전등용 갓{ZIRCONIUM COMPOUND, METHOD FOR MANUFACTURING MATERIAL USING ZIRCONIUM COMPOUND, AND BELT BUCKLE, SUNGLASSES, LAMPSHADE MANUFACTURED BY THE METHOD}
본 발명은 지르코니아 조성물, 이를 사용하는 성형물 제작 방법, 이 방법에 의하여 제작되는 벨트 버클, 선글라스 프레임 및 전등용 갓에 관한 것이다.
지르코니아란, 지르코늄의 산화물인 산화지르코늄을 통칭하는 것으로, 내식성이 좋아서 각종 악세사리의 제작에 널리 사용되고 있다. 이와 같은 지르코니아 조성물과 관련하여 다수의 특허가 출원되는 실정이다. 그러나 종래의 특허에 개시된 지크코니아 조성물의 경우에는, 악세사리, 특히, 인체에 직접 착용되는 경우에는 충분한 내구성이 확보되지 못하여 사용 과정에서 스크래치의 발생과 같은 손상이 우려된다.
대한민국특허공개공보 제2013-0093173호(발명의 명칭: 색상이 있는 소결된 지르코니아를 함유하는 장식용 물품)
본 발명은, 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 보다 내구성을 확보할 수 있도록 구성되는 지르코니아 조성물, 이를 사용하는 성형물 제작 방법, 이 방법에 의하여 제작되는 벨트 버클, 선글라스 프레임 및 전등용 갓을 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 의한 지르코니아 조성물의 일 양태는, Fe, Cr, Mn, Ni, Co, 및 ZrO2를 포함한다.
본 발명의 실시예에 의한 지르코니아 조성물의 일 양태에서, 상기 Fe는 0.5 내지 1.5중량%이고, 상기 Cr은 0.01 내지 1.5중량%이며, 상기 Mn은 0.0001 내지 1.0중량%이고, 상기 Ni은 0.01 내지 1.2중량%이며, 상기 Co는 0.2 내지 0.5중량%이고, 상기 ZrO2는 100중량%에서 나머지 잔량에 해당하는 중량%이다.
본 발명의 다른 실시예에 의한 지르코니아 조성물의 일 양태는, Fe, Cr, Mn, Ni, Co, Y, Al2O3 및 ZrO2를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 의한 지르코니아 조성물의 일 양태에서, 상기 Fe는 0.5 내지 1.5중량%이고, 상기 Cr은 0.01 내지 1.5중량%이며, 상기 Mn은 0.0001 내지 1.0중량%이고, 상기 Ni은 0.01 내지 1.2중량%이며, 상기 Co는 0.2 내지 0.5중량%이고, 상기 Y은 0.5 내지 1.0중량%이며, 상기 Al2O3은 1.0 내지 2.0중량%이고, 상기 ZrO2는 100중량%에서 나머지 잔량에 해당하는 중량%이다.
본 발명의 실시예에 의한 지르코니아 조성물을 사용하는 성형물 제작 방법의 일 양태는, 제 2 항의 조성물을 120 내지 200 MPa의 압력조건 및 900 내지 1100℃의 온도 조건 하에서 2시간 동안 소결하는 예비 소결 공정; 및 상기 예비 소결 공정에서 생성된 중간 성형물을 160 내지 260 MPa의 압력조건 및 1300 내지 1400℃의 온도 조건 하에서 2시간 동안 소결하는 본 소결 공정; 을 포함한다.
본 발명의 실시예에 의한 지르코니아 조성물을 사용하는 성형물 제작 방법의 일 양태에서, 상기 본 소결 공정에서 선택적으로 색상의 발현을 위한 안료가 첨가된다.
본 발명의 실시예에 의한 벨트 버클의 일 양태는, 제 5 항 또는 제 6 항의 상기 본 소결 공정에서 생성된 최종 성형물을 후가공하여 성형된다.
본 발명의 다른 실시예에 의한 지르코니아 조성물을 사용하는 성형물 제작 방법의 일 양태는, 제 3 항의 조성물을 120 내지 200 MPa의 압력조건 및 900 내지 1100℃의 온도 조건 하에서 2시간 동안 소결하는 예비 소결 공정; 및 상기 예비 소결 공정에서 생성된 중간 성형물을 160 내지 260 MPa의 압력조건 및 1300 내지 1400℃의 온도 조건 하에서 2시간 동안 소결하는 본 소결 공정; 을 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 의한 지르코니아 조성물을 사용하는 성형물 제작 방법의 일 양태에서, 상기 본 소결 공정에서 선택적으로 색상의 발현을 위한 안료가 첨가된다.
본 발명의 실시예에 의한 선글래스 프레임의 일 양태는, 제 8 항 또는 제 9 항의 상기 본 소결 공정에서 생성된 최종 성형물을 후가공하여 성형된다.
본 발명의 실시예에 의한 전등용 갓의 일 양태는, 제 8 항 또는 제 9 항의 상기 본 소결 공정에서 생성된 최종 성형물을 후가공하여 성형되는 전등용 갓.
본 발명의 실시예에 의한 지르코니아 조성물 및 이에 의하여 제작되는 벨트 버클, 선글라스 프레임 및 전등용 갓에서는, ZrO2에 추가적으로 첨가되는 성분에 의하여 연신율의 증가나 원적외선의 발생 및 향균성이 증가될 수 있게 된다. 따라서 본 발명의 실시예에 의하면, 다양한 기능이 부가되는 제품의 생산이 가능한 효과를 기대할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 본 성형 공정에서 온도에 따른 질량 감소율의 변화를 보인 그래프.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 본 성형 공정에서 온도에 따른 연신률의 변화를 보인 그래프.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 지르코니아 조성물에서 이트륨의 중량%에 따른 연신률의 변화를 보인 그래프.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 지르코니아 조성물을 사용하여 제작한 제품에 대한 향균 시험 결과를 보인 사진.
이하에서는 본 발명에 의한 지르코니아 조성물을 보다 상세하게 설명한다.
본 발명의 제1실시예에 의하면, 지르코니아 조성물이, Fe, Cr, Mn, Ni, Co, 및 ZrO2를 포함할 수 있다. 본 실시예에 의한 지르코니아 조성물은, 특히, 벨트 버클의 제작에 사용된다. 본 실시예에서는, 지르코니아 조성물의 각 성분이 Fe, Cr, Mn, Ni, Co, 및 ZrO2가 [표 1]과 같은 중량비를 갖는다.
성분 중량비
Fe 0.5 내지 1.5중량%
Cr 0.01 내지 1.5중량%
Mn 0.0001 내지 1.0중량%
Ni 0.01 내지 1.2중량%
Cr 0.2 내지 0.5중량%
ZrO2 100중량%에서 나머지 잔량에 해당하는 중량%
그리고 본 발명의 제2실시예에 의하면, 지르코니아 조성물이 Fe, Cr, Mn, Ni, Co, Y, Al2O3 및 ZrO2를 포함한다. 본 실시예에 의한 지르코니아 조성물은, 특히 선글래스 프레임이나 전등용 갓의 제작에 사용된다. 본 실시예에서는, 지르코니아 조성물의 각 성분이 Fe, Cr, Mn, Ni, Co, Y, Al2O3및 ZrO2가 [표 2]와 같은 중량비를 갖는다.
성분 중량비
Fe 0.5 내지 1.5중량%
Cr 0.01 내지 1.5중량%
Mn 0.0001 내지 1.0중량%
Ni 0.01 내지 1.2중량%
Cr 0.2 내지 0.5중량%
Y 0.5 내지 1.0중량%
Al2O3 1.0 내지 2.0중량%
ZrO2 100중량%에서 나머지 잔량에 해당하는 중량%
Fe, Cr, Mn, Ni, 및 Co의 경우에는, 지르코니아 조성물의 열전도성 향상 및 산화막 생성을 위한 성분이다. 그리고 Y와 Al2O3의 경우에는, 각각 연신률의 향상 및 원적외선의 발생을 위한 성분으로 이해될 수 있다. 이에 대해서는 아래에서 보다 상세하게 설명한다.
한편 본 발명의 실시예에 의한 지르코니아 조성물은, 예비 소결 공정(S10) 및 본 소결 공정(S20)에 의하여 성형물로 제작된 후, 후 가공 공정(S30)에 의하여 제품으로 제작된다.
보다 상세하게는, 상기 예비 소결 공정(S10)에서는, 상술한 조성물의 각 성분이 120 내지 200 MPa의 압력조건 및 900 내지 1100℃의 온도 조건 하에서 2시간 동안 소결된다. 그리고 상기 본 소결 공정(S20)에서는, 상기 예비 소결 공정(S10)에 의하여 생성된 중간 성형물이 160 내지 260 MPa의 압력조건 및 1300 내지 1400℃의 온도 조건 하에서 2시간 동안 소결된다. 상기 본 소결 공정(S20)에 의하여 생성된 최종 성형물은, 입자 크기가 5㎛ 미만이고, 표면 거칠기(Ra)가 0.05㎛ 내지 0.5㎛로 형성된다. 또한 상기 본 소결 공정(S20)에서는, 선택적으로 색상의 발현을 위한 안료가 첨가될 수 있다. 그리고 상기 후 가공 공정(S30)에서는, 상기 본 소결 공정(S20)에서 생성된 최종 성형물을 후가공하여 제품이 제작된다. 여기서 후 가공이란, 압출, 사출, 프레싱 가공과 같이 제품을 제작하기 위한 일반적인 가공을 포함하는 것으로 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 본 성형 공정에서 온도에 따른 질량 감소율의 변화를 보인 그래프이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 의한 본 성형 공정에서 온도에 따른 연신률의 변화를 보인 그래프이다. 먼저 도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 본 소결 공정(S10)에서의 온도 조건인 1300 내지 1400℃의 경우가 그 미만 또는 그 초과의 온도 조건의 경우에 비하여 상대적으로 낮은 질량 감소율 및 높은 연신률을 나타냄을 확인할 수 있다.
한편 도 3은 본 발명의 실시예에 의한 지르코니아 조성물에서 이트륨의 중량%에 따른 연신률의 변화를 보인 그래프이다. 도 3을 참조하면, Y의 중량%가 0.5 내지 1.5인 경우가 그 이외의 경우, 즉 0.1 또는 2.0인 경우에 비하여 상대적으로 높은 연신률을 보임을 알 수 있다.
그리고 도 4는 본 발명의 실시예에 의한 지르코니아 조성물을 사용하여 제작한 제품에 대한 향균 시험 결과를 보인 사진이다. 도 4는, 황색포도상구균을 사용한 항균 시험에 대한 결과로, 본 실시예에 의한 지르코니아 조성물을 사용하여 제작된 제품에 시험균액을 배양한 후 중심부에 위치된 디스크에 1% 농도의 알루미나 용액을 떨어뜨려서 세균이 제거되는 클리어 죤(clear zone)이 생성되는지 여부를 확인한 것이다. 도 4의 좌측의 종래의 지르코니아 제품의 경우에는 알루미나 용액을 떨어뜨리더라도 클리어 죤이 생성되지 않지만, 도 4의 우측의 본 실시예에 의한 지르코니아 조성물을 사용하는 제작된 제품의 경우에는 알루미나 요액을 떨어뜨리면 클리어 죤이 생성되는 것을 확인할 수 있다. 이는 지르코나아 조성물이 상술한 상기 예비 소결 공정(S10) 및 본 소결 공정(S20)에서 소결되는 과정에서 상대적으로 미끄럼성이 좋은 표면을 갖게 됨으로써, 제품으로 제작시 제품 표면이 청결성이 유지되고, 특히, 새집증후군의 유해물질인 포름알데히드, 유기화합물, 먼지 등의 오염물질과 산화 환원 반응을 하여 실내의 공기를 정화시킬 수 있게 된다.
본 발명의 권리범위는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 특허청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

Claims (11)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. Fe, Cr, Mn, Ni, Co, Y, Al2O3 및 ZrO2를 포함하고,
    상기 Fe는 0.5 내지 1.5중량%이고,
    상기 Cr은 0.01 내지 1.5중량%이며,
    상기 Mn은 0.0001 내지 1.0중량%이고,
    상기 Ni은 0.01 내지 1.2중량%이며,
    상기 Co는 0.2 내지 0.5중량%이고,
    상기 Y은 0.5 내지 1.0중량%이며,
    상기 Al2O3은 1.0 내지 2.0중량%이고,
    상기 ZrO2는 100중량%에서 나머지 잔량에 해당하는 중량%인 지르코니아 조성물.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 3 항의 조성물을 120 내지 200 MPa의 압력조건 및 900 내지 1100℃의 온도 조건 하에서 2시간 동안 소결하는 예비 소결 공정; 및
    상기 예비 소결 공정에서 생성된 중간 성형물을 160 내지 260 MPa의 압력조건 및 1300 내지 1400℃의 온도 조건 하에서 2시간 동안 소결하는 본 소결 공정; 을 포함하는 지르코니아 조성물을 사용하는 성형물 제작 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 본 소결 공정에서 선택적으로 색상의 발현을 위한 안료가 첨가되는 지르코니아 조성물을 사용하는 성형물 제작 방법.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항의 상기 본 소결 공정에서 생성된 최종 성형물을 후가공하여 성형되는 선글래스 프레임.
  11. 제 8 항 또는 제 9 항의 상기 본 소결 공정에서 생성된 최종 성형물을 후가공하여 성형되는 전등용 갓.
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