KR102003251B1 - 스크린 프린팅을 이용한 미끄럼 방지패드의 제조방법 및 이에 사용되는 스크린 프린팅 틀 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 스크린 프린팅을 이용한 미끄럼 방지패드의 제조하는 방법에 관한 것이다. 구체적으로, 미끄럼방지부를 배치하고자 하는 위치와 크기에 따라 스크린 프린팅 틀의 판막을 가공하는 단계, 복수의 금속볼, 바인더, 및 니켈 파우더를 포함하는 금속볼 혼합물을 준비하는 단계, 스크린 프린팅 틀의 하부에 금속패드를 배치한 후 스퀴지(squeegee)를 이용하여 스크린 프린팅 틀의 상부에 금속볼 혼합물을 도포하는 단계, 수소 가스 분위기에서 금속볼 혼합물이 도포된 금속패드를 브레이징(brazing)하는 단계 및 소정의 온도에서 브레이징하여 바인더를 제거하면서, 금속볼 및 금속패드가 니켈 파우더와 융착되도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

스크린 프린팅을 이용한 미끄럼 방지패드의 제조방법 및 이에 사용되는 스크린 프린팅 틀{A METHOD OF MANUFACTURING OF A NON-SLIP PAD USING SCREEN PAINTING}
본 발명은 브레이징(brazing)을 통하여 미끄럼 방지패드를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 스크린 프린팅을 이용하여 형성된 미끄럼 방지부를 가지는 금속 패드를 브레이징하여 미끄럼 방지패드를 제조하는 방법에 관한 것이다.
브레이징(brazing)은 대량 생산이 가능하고, 접합이 용이하며, 접합 후 가공이 필요 없는 장점이 있어 널리 사용되고 있는 방법으로, 브레이징 삽입재, 즉 결합될 금속들보다 낮은 융점을 갖는 금속 또는 합금으로 금속 부재들을 서로 결합하는 과정을 가진다.
구체적으로, 브레이징이란 450°C 이상에서 접합하고자 하는 모재(BASE METAL) 용융점(MELTING POINT) 이하에서, 모재는 용융되지 않고 용가재(FILTER METAL)와 열을 가하여 두 모재를 접합하는 기술이다. 더 자세히 말하자면 450°C 이상의 액상선 온도(LIQUIDUS TEMPERATURE)를 가진 용가재를 사용하며 모재의 고상선 온도(SOLIDUS TEMPERATURE) 이하의 열을 가하여 두 모재를 접합하는 방법을 브레이징이라고 한다.
참고로 용가재(FILLER METAL)를 가지고 접합하는 방법은 크게 웰딩(WELDING), 브레이징(BRAZING), 솔더링(SOLDERING)으로 나눌 수 있다. 흔히 웰딩(WELDING)을 용접, 브레이징(BRAZING)을 경납땜, 솔더링(SOLDERING)을 연납땜으로 말하기도 한다.
상기 3가지 공법의 차이는 솔더링은 450°C 이하의 용가재를 가지고 접합하는 방법을 칭하며, 웰딩(welding)과 브레이징은 450°C 이상의 온도에서 행해지나 그 차이점은 웰딩은 접합하고자 하는 모재의 용융점(MELTING POINT) 이상에서 접합하는 방법이며, 브레이징은 용융점(MELTING POINT) 이하에서 모재(BASE METAL)는 용융되지 않고 용가재(FILLER METAL)를 사용하여 열을 가하여 두 모재를 접합하는 기술을 의미한다.
보다 구체적으로 브레이징의 원리를 설명하자면 브레이징시 일정한 온도(BRAZING TEMPERATURE)에 이르면 브레이징 용재(BRAZING FILLER METAL)가 양 용재 사이로 녹아 스며 들어가서 브레이징이 되어야만 이상적인 브레이징이라 할 수 있다. 이때 양 모재와 용가재(FILLER METAL)의 친화력의 정도를 나타내는 성질을 젖음성(WETTING)으로 표현할 수 있으며 양 모재 접합간격(JOINT GAP) 사이로 흘러 들어가게 하는 현상이 모세관 현상(CAPILLARY ACTION)이라 표현할 수 있다.
이때 물론 중력(GRAVITY)이 작용할 수 있다. 그러나 브레이징의 주된 기본 원리는 모재를 가열한 후 용가재를 가하여 접합을 하면 젖음성(WETTING)에 의해 용가재가 양 모재에 녹아서 모세관 현상(CAPILLARY ACTION)에 의해 양 모재 사이로 흘러 들어가는 것이라 할 수 있다. 만일 용가재가 브레이징해야 할 모재와 젖음성이 나쁘면 접합이 이루어지지 않을 것이며, 접합간격이 크면 양 모재 사이에 용가재(FILLER METAL)가 가득 차지 않음에 따라 불완전한 접합이 될 것이다.
이에 본 발명의 발명자는 그런 문제점을 해결하기 위해서 오랫동안 연구하고 시행착오를 거치며 개발한 끝에 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
상술한 바와 같은 논의를 바탕으로 이하에서는 스크린 프린팅을 이용하여 형성된 미끄럼 방지부를 가지는 미끄럼 방지패드를 제조하는 방법을 제공하고자 한다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 상기 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 양상인 스크린 프린팅을 이용한 미끄럼 방지패드의 제조방법은, (a) 미끄럼방지부를 배치하고자 하는 위치와 크기에 따라 스크린 프린팅 틀의 판막을 가공하는 단계; (b) 복수의 금속볼, 바인더, 및 니켈 파우더를 포함하는 금속볼 혼합물을 준비하는 단계; (c) 스크린 프린팅 틀의 하부에 금속패드를 배치한 후 스퀴지(squeegee)를 이용하여 스크린 프린팅 틀의 상부에 금속볼 혼합물을 도포하는 단계; (d) 수소 가스 분위기에서 금속볼 혼합물이 도포된 금속패드를 브레이징(brazing)하는 단계; 및 (e) 소정의 온도에서 브레이징하여 바인더를 제거하면서, 금속볼 및 금속패드가 니켈 파우더와 융착되도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
나아가, (d) 단계는 (d) 단계는 수소 분위기에서 시간당 최대 10㎥의 수소가스를 이용하여 1000~1150°C 의 온도로 브레이징(brazing)하는 것을 특징으로 할 수 있다.
나아가, (c) 단계는 상기 금속 패드의 축방향을 따라서, 금속볼 40중량%, 바인더 25중량% 및 니켈파우더 35중량%가 함량비를 포함하는 금속볼 혼합물을, 상기 미끄럼방지부의 크기에 따라 두께(thickness)가 결정된 상기 스크린 프린팅 틀의 판막을 통하여 도포하는 것을 특징으로 할 수 있다.
나아가, 상기 스크린 프린팅 틀의 판막은, 상기 스크린 프린팅 틀의 하부에서부터 상기 스크린 프린팅 틀의 중단부까지 경사면을 가지며, 상기 스크린 프린팅 틀의 중단부에서부터 상기 스크린 프린팅 틀의 상부까지 수직면을 가지도록 구성된 프린팅홈을 가지며, 상기 프린팅홈 중단부의 수평 면적과 상기 프린팅홈 상부의 수평 면적은 동일하고, 상기 프린팅홈 하부의 수평 면적은 상기 프린팅홈 중단부의 수평 면적보다 넓도록 구성되고, 상기 스크린 프린팅 틀의 판막을 통하여 적층된 금속볼 혼합물은, 상기 바인더가 제거되면서 상기 스크린 프린팅 틀의 중단부 이상의 금속볼 혼합물이 용융되어 상기 스크린 프린팅 틀의 중단부 이하로 침강되여, 상기 스크린 프린팅 틀의 중단부 이하의 두께를 가지도록 브레이징되는 것을 특징으로 할 수 있다.
나아가, (a) 단계는, 상기 스크린 프린팅 틀의 판막에 구비된 소정의 단위 면적당 미리 정해진 형태의 다수의 프린팅홈들 중에서, 상기 미끄럼방지부를 배치하고자 하는 위치와 크기에 해당하지 않는 프린팅홈들이 채워지는 방식으로 상기 스크린 프린팅 틀의 판막이 가공되는 것을 특징으로 할 수 있다. 더 나아가, (a)단계는, 상기 소정의 단위 면적을 가지는 판막이 복수로 결합하여 상기 미끄럼방지부의 위치와 크기를 가지도록 가공되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 스크린 프린팅을 이용한 금속 패드를 브레이징하여 미끄럼 방지패드를 효율적으로 제조할 수 있다.
특히 스크린 프린팅 틀을 이용하여 미끄럼 방지패드를 형성하면, 스크린 프린팅 틀의 두께를 조절하는 것만으로도 미끄럼방지부의 두께를 용이하게 조절할 수 있으므로 균일한 두께 혹은 원하는 두께로 미끄럼 방지부를 형성할 수 있다.
또한, 스크린 프린팅 틀의 특정 위치에 특정 형태의 프린팅홈을 구비해두면, 프린팅홈의 위치, 형태, 두께에 따라 미끄럼 방지패드의 위치, 형태, 두께가 결정되므로, 신속하고 정확하게 미끄럼 방지패드를 금속패드 상에 배치할 수 있는 효과가 있다.
또한, 스크린 프린팅 틀은 프린팅홈을 매우는 채움부재 또는 소정의 면적을 갖는 분할판막을 구비함으로서 용이하게 미끄럼 방지패드의 패턴을 변경하거나 조합할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에서 얻은 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위한 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 스크린 프린팅을 이용한 미끄럼 방지패드의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라, 미끄럼 방지 패드를 제조하는 과정을 설명하기 위한 참고도이다.
도 3은 본 발명에서 추가적으로 제안하는 스크린 프린팅 틀에 구비된 판막의 프린팅홈 구조와, 금속볼 혼합물의 브레이징(brazing) 공정에 따른 결과물을 설명하기 위한 참고도이다.
도 4는 본 발명에 따른 스크린 프린팅 틀의 판막의 형태를 설명하기 위한 참고도이다.
※ 첨부된 도면은 본 발명의 기술사상에 대한 이해를 위하여 참조로서 예시된 것임을 밝히며, 그것에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지는 아니한다.
본 발명은 이하에 기재되는 실시예들의 설명 내용에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가해질 수 있음은 자명하다. 그리고 실시예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술분야에 널리 알려져 있고 본 발명의 기술적 요지와 직접적으로 관련이 없는 기술내용에 대해서는 설명을 생략한다.
한편, 첨부된 도면에서 동일한 구성요소는 동일한 부호로 표현된다.
그리고, 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시될 수도 있다. 이는 본 발명의 요지와 관련이 없는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 명확히 설명하기 위함이다.
본 발명에서는 용가재(FILLER METAL)로서. 니켈계 브레이징 합금이 이용되는데, 니켈 (Ni)계 브레이징 합금의 경우 고온 강도가 높고, 내식성 및 고온 내산화성이 우수하므로, 항공기 부품, 각종 엔진, 터빈, 원자로 등에 많이사용되고 있다. 니켈계 브레이징 합금은 융점이 975～1135°C 정도로 높고 (Ni 융점; 1453°C), 내식성이 우수하며 스테인리스강이나 니켈계 내열 모재의 브레이징에 많이 사용된다.
Composition Temp Range(℃) Comments
Ni Cr Fe Si B P Co
73.1 14.0 4.5 4.5 3.2 0.7 975~1040 For STS, Ni, Co alloys
For high strength
73.8 14.0 4.5 4.5 3.2 975~1080
82.3 7.0 3.0 4.5 3.2 970~1000
91.8 0.5 4.5 3.1 980~1040
93.1 1.5 3.5 1.8 981~1064
89.0 11.0 875 Low melting point alloy
75.9 14.0 10.1 875
표 1은 니켈계 브레이징 합금의 예를 보인 것이다. 니켈계 브레이징 합금에는 Cr, B,P, Si, Fe, Cr, W 등이 함유되어 있으며, 경도가 높아서 가공성이 나쁘다. 따라서 와이어나 판재로는 공급이 어렵고, 분말로 공급되는 것이 대부분이다. 다만, 급속냉각에 의한 비정질 박판상으로 제조되는 경우는 있다. 브레이징 접합시 내식 특성의 열화를 방지하기 위해 대부분 진공 (vacuum)이나 환원성 분위기 브레이징용으로 사용된다. 니켈을 함유한 브레이징 합금은 스테인리스강 브레이징시 브레이징 계면의 부식을 억제하지만, 브레이징 합금의 유동성을 떨어뜨리는 경향이 있다. 그러나, 이는 오히려 접합부의 간격이 큰 곳의 브레이징에 효과적으로 사용될 수 있다.
스테인리스 강제 부품 접합용 니켈 페이스트는 합금 분말, 바인더와 분산제로 구성된다. 분산제의 주요한 특성은 합금 분말을 균일하게 분산시키고, 합금 분말의 산화를 방지하며, 브레이징 접합특성에 해를 주지 않아야 한다. 분산제는 브레이징 온도에 도달하기 전에 대부분 분해되어 브레이징 후 잔사(residue)를 최소화해야 한다. 이러한 분산제와 바인더는 고분자를 용매에 분산하여 제조하는데, 사용되는 용매는 대부분 아세톤 계열 솔벤트 (solvent)를 사용하고 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 스크린 프린팅을 이용한 미끄럼 방지패드의 제조 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 본 발명의 제조방법은 자동화된 기계 및 전자부품으로 구성된 제조장치에 의해 구현될 수 있다.
본 발명에 따른 미끄럼 방지 패드의 제조를 위하여, 미끄럼방지부를 배치하고자 하는 위치와 형태에 따라 스크린 프린팅 틀의 판막을 가공하여 프린팅홈을 형성한다(S110).
스크린 프린팅이란 인쇄 기법의 하나로서, 본 발명에서는, 특정 위치에 특정 형태의 미끄럼 방지패드를 금속패드 상에 형성하기 위하여, 금속볼, 바인더 및 니켈파우더가 혼합된 금속볼 혼합물을 프린팅홈을 가지는 스크린 프린팅 툴의 상단에 도포한 후, 스퀴지(squeegee)를 사용하여 금속볼 혼합물을 골고루 펴바르는 기법을 의미한다. 금속볼 혼합물은 프린팅홈을 통과하여 금속패드와 접촉된다. 금속볼 혼합물의 위치, 크기, 형태는 프린팅홈의 위치, 크기, 형태에 따라 결정된다.
스크린 프린팅 틀의 두께는 미끄럼 방지패드의 두께를 고려하되, 바인더의 건조, 증발로 인한 수축을 반영하여 결정되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 브레이징 공정이 완료된 때, 금속패드에 용접된 미끄럼 방지패드의 돌출면이 1.1~1.2 단위 두께(thickness, 예를 들어, ㎜)로 형성되길 원하는 경우, 브레이징 공정에서 금속볼 혼합물에 포함된 바인더가 건조·증발로 인하여 축소되는 것을 고려하여 스크린 프린팅 틀의 두께를 1.5~2.0 단위 두께만큼 형성하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 스크린 프린팅 툴은, 스크린 프린팅 틀의 판막에 다수의 프린팅 홈들을 구비할 수 있다.
바람직한 실시예에서 스크린 프린팅 툴은 채움부재를 더 포함할 수 있다. 채움부재는 프린팅홈을 매꾸는 부재이다. 채움부재를 이용하여 복수의 프린팅홈 중 일부의 프린팅홈을 매우면 미끄럼방지부의 배치 형태를 변경할 수 있다. 이와 같이 채움부재를 이용하면 스크린 프린팅 툴을 많이 만들지 않아도 채움부재의 위치를 변경하는 것만으로도 미끄럼방지부의 패턴, 배치형태를 변경할 수 있는 효과가 있다.
미끄럼방지부를 형성하기 위한 금속볼 혼합물이 준비되며, 이러한 금속볼 혼합물은 복수의 금속볼, 바인더, 및 니켈 파우더를 포함할 수 있다(S120).
본 발명에서는 금속볼 40중량%, 바인더 25중량% 및 니켈파우더 35중량%가 함량비를 포함하는 금속볼 혼합물이 바람직하다.
금속볼이 40중량% 미만으로 포함되면, 상대적으로 니켈파우더의 함량이 증가하여 브레이징을 위한 합금의 흐름성이 활발하지 못하고, 42중량%를 초과하면, 상대적인 니켈파우더의 함량이 감소하여 금속패드와의 융착이 용이하지 않다. 니켈파우더가 35중량%미만인 경우에는 브레이징시 금속볼과 금속 혼합물의 융착이 원활히 이루어지지 못하여 불량률이 높아지며, 37중량%를 초과하는 경우 바인더의 흐름성이 활발하지 못하다.
금속볼은 스테인리스강(SUS(Steel, USE, Stainless)) 재질이 바람직하며, 본 발명에 따른 브레이징 공정을 위하여 일정한 범위 내에서 다양한 직경을 가지는 금속볼이 금속볼 혼합물에 포함되는 것이 바람직하다. 일정한 범위를 가지는 직경들의 금속볼들이 혼합(mix)됨으로써, 브레이징 공정 이후에 함몰 방지 및 결속력 증대를 통하여 내구성을 확보하고, 접합부위의 빈공간을 제거하는 효과를 도모할 수 있다. 본 발명에서는 0.2~0.4㎜의 금속볼 믹스 타입으로 제작되거나, 0.3~0.6㎜로 금속볼 믹스 타입으로 믹스타입 결합체로 제작되는 것이 바람직하다.
바인더(binder)는, 금속 혼합물과 금속 패드를 융착가공하기 위한 점성을 확보하기 위하여 사용되며, 특수 화학 물질로 브레이징 가열에 의해 타고 난 후에도 찌꺼기가 남지 말아야 한다. 또한, 브레이징 분말과 분리되지 않고 장기간 유지되어야 하며, 적절한 점성과 유동성도 갖추도록 해야 한다.
니켈 파우더는 용가재로서, 니켈의 경우 봉이나 선재, 판재의 생산이 어렵기 때문에 분말, 페이스트 상태로 이용된다. 니켈 파우더는 상술한 바와 같이 건조 후 동일한 컬러가 유지되며, 부식방지 및 내식성, 내구성에서 장점을 가지고 있다.
스크린 프린팅 틀의 판막이 가공되고, 금속볼 혼합물이 준비되면, 스크린 프린팅 틀의 하부에 금속패드를 배치한 후 스퀴지(squeegee)를 이용하여 스크린 프린팅 틀의 상부에 금속볼 혼합물을 도포한다(S130).
금속 패드의 축방향을 따라서, 금속물 혼합물을 도포하는데, 금속물 혼합물은 스크린 프린팅 틀의 판막의 두께(thickness)만큼(동일한 의미이지만 다른 표현으로는 '프린팅홈의 두께만큼') 적층된다.
스크린 프린팅을 통하여 금속볼 혼합물이 도포된 금속 패드를 브레이징 (brazing)하며, 바람직하게는 수소 가스 분위기에서 금속볼 혼합물이 도포된 금속패드를 브레이징(brazing)할 수 있다(S140).
브레이징시 도포된 금속볼 혼합물에 포함된 바인더가 제거되면서 금속볼 혼합물의 부피가 줄어들게 되며, 이 때, 금속볼과 금속패드가 니켈 파우더를 용가재로 이용하여 융착되는데, 모재의 확산 및 함몰방지를 위하여, 금속볼 혼합물은 브레이징 공정후 얻고자하는 미끄럼방지부의 두께보다 두껍게 도포되는 것이 바람직하다.
본 발명에서는 로(furnace) 브레이징을 이용하는 것이 바람직하다. 로 브레이징은 브레이징 로를 사용하여 450°C 이상의 온도에서 환원성 가스 (수소-질소, 분해 암모니아, LPG 및 LNG 등)를 사용하거나 진공 상태에서 양 모재를 접합하는 방법이다. 로 브레이징은 작업 공간 내에서 균일한 온도를 제공하기 때문에 설계한 의도대로 제품을 만들 수 있다. 로를 이용한 브레이징은 로 내에서 제품 전체가 가열되며, 정밀한 온도 제어가 비교적 쉽고 균일한 품질을 얻을 수 있다는 장점이 있다. 또한, 브레이징시 제품이 산화되지 않기 때문에 깨끗한 제품을 얻을 수 있고, 산세척, 그라인딩 등 추가 공정이 필요 없다. 또한 밀봉제품과 같이 플럭스 제거가 곤란할 경우, 혹은 다른 브레이징보다 고강도 및 양호한 브레이징 접합부가 요구될 경우에 사용되며, 복잡한 제품, 대량 생산에 적합하다.
이에 본 발명에서는 수소 분위기에서 시간당 최대 10㎥의 수소가스를 이용하여 브레이징(brazing)할 수 있으며, 최대 1시간 이내의 브레이징이 바람직하다.
수소 가스를 사용함으로써, 금속패드의 고온 가공시 산소와 결합하여 산화하는 것을 방지할 수 있다. 수소는 고온에서 대부분의 금속 산화물의 생성을 억제하는 강력한 인자이며, 때로는 몇몇 모재에 수소취성 (hydrogen embrittlement)을 일으키기도 한다. 이때, 수소의 폭발을 방지하기 위하여, 로(furnace)내의 공기를 치환하기 위하여 질소가 사용될 수 있으며, 수소가스를 이용하는 경우, 노점(응결점)을 영하 50도씨 이하로 유지하고, 산소농도 50 ppm 이하로 유지하는 바람직하다.
따라서, 수소 분위기에서 브레이징을 하여 플럭스를 사용하는 브레이징보다 매우 깨끗한 브레이징 면을 얻을 수 있으며, 제품 그 자체로 세척 없이 사용 가능하다. 또한, 열교환기, 허니컴 샌드위치 구조 등 복잡한 제품의 브레이징이 가능하며, 플럭스가 잘 빠져 나갈 수 없는 브레이징 면을 가진 제품에도 적합하다는 장점이 있다.
수소 분위기로 브레이징을 하는 경우, 전기로와 가스로를 사용하며, 로는 머플 (muffle)형, 전기저항 (electric resistance)형, 복사튜브 (radiant tube)형 등으로 분류할 수 있으며, 연속로의 형태별로 수평로와 경사로로 분류된다.
소정의 온도에서 브레이징하여 바인더를 제거하면서, 금속볼 및 금속패드가 니켈 파우더와 융착되도록 할 수 있다(S150).
본 발명에서는 1,000~1,150°C 의 온도로 브레이징을 하여 금속볼 및 금속패드가 니켈 파우더와 융착되도록 브레이징하는 것이 바람직하며, 1,000°C 이하의 경우에는 니켈 파우더가 제대로 용융되지 않을 수 있으며, 1,150°C 이상의 경우에는 모재의 퍼짐·확산이 증가하여 제품의 불량률이 증가한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라, 미끄럼 방지 패드를 제조하는 과정을 설명하기 위한 참고도이다. 도 1에서 설명한 내용과 중복이 되는 부분은, 상술한 내용으로 대체한다.
미끄럼 방지 패드를 제조하기 위하여는 금속볼 혼합물(210), 스크린 프린팅 틀(220), 금속 패드(230)이 필요하다.
SUS 재질의 금속볼 혼합물(210)은 스크린 프린팅 틀(220)의 프린팅홈(도면의 A형태의 구멍)을 통하여 금속 패드(230)에 도포된다.
금속볼 혼합물이 도포된 금속 패드는 브레이징 로(brazing furnace, 240)으로 투입된다. 브레이징 로에서는 시간당 최대 10㎥의 수소 가스를 이용하여 브레이징(brazing)할 수 있으며, 최대 1시간 이내의 1,000~1,150°C의 온도로 브레이징 공정을 수행한다.
브레이징 공정을 통하여 금속볼 혼합물에 포함된 바인더가 제거되고, 니켈 파우더가 용융되어 모재인 금속볼과 금속패드가 융착되어 최종적으로 스크린 프린팅을 통하여 형성된 미끄럼방지부가 부착된 미끄럼방지 패드(250)가 제작된다.
도 3은 본 발명에서 추가적으로 제안하는 스크린 프린팅 틀에 구비된 판막의 프린팅홈 구조와, 금속볼 혼합물의 브레이징(brazing) 공정에 따른 결과물을 설명하기 위한 참고도이다.
본 발명에 따르면, 스크린 프린팅 틀의 판막에 형성된 프린팅홈의 단면은, 스크린 프린팅 틀의 상부(310)에서 스크린 프린팅 틀의 중단부(320)까지는 수직면을 가지도록 구성되나, 스크린 프린팅 틀의 중단부(320)부터 스크린 프린팅 틀의 하부(330)까지는 경사면을 가지도록 구성될 수 있다. 이는 금속볼 혼합물을 고온에서 브레이징시 금속볼의 일부에 퍼짐·확산이 발생하는 것을 고려한 결과이다. 또한, 프린팅홈의 상단부는 금속볼 혼합물이 금속 패드에 도포되기 위하여 투입되는 부분이므로, 지나치게 좁게 구성하는 경우 금속볼 혼합물의 도포가 용이하지 않다는 문제가 있다. 따라서, 프린팅홈의 상부와 프린팅홈의 중단부는 동일한 수평 면적을 가지되, 프린팅홈의 하부 수평 면적은 프린팅홈의 중단부 수평면적보다 넓은 형태인 것이 바람직하다.
이에 스크린 프린팅 틀을 통하여 금속 패드에 적층되는 금속볼 혼합물(340)은 브레이징 공정을 거치면서 바인더가 제거됨과 동시에 부피가 줄어들게 되며, 따라서, 금속볼 혼합물의 용융시 일정한 형태로 흘러내려 사다리꼴 형태로 금속볼이 금속패드에 융착될 수 있다.
나아가, 스크린 프린팅 틀의 중단부는 적층된 금속볼 혼합물이 용융되어 침강됨으로써 사다리꼴의 형태를 가질 수 있도록 미끄럼방지부의 크기와 같거나 이상의 두께로 결정되는 것이 바람직하다
도 4는 본 발명에 따른 스크린 프린팅 틀의 판막의 형태를 설명하기 위한 참고도이다.
다른 실시예에서 스크린 프린팅 틀은 소정의 단위 면적을 가지는 분할판막이 복수로 결합될 수 있다.
미끄럼 방지 패드를 제작할 때마다 미끄럼방지부를 형성하는 위치와 크기에 맞추어 스크린 프린팅 틀의 판막을 가공하는 것은 비용 및 공정상 효율적이지 못하므로, 특정한 단위 면적마다 특정한 미끄럼방지부의 위치와 크기를 가지는 분할판막을 가공하여 미리 복수로 결합하여둠으로써 생산성의 향상을 도모할 수 있다.
본 발명에서의 따른 스크린 프린팅 툴은, 판막에 다수의 프린팅홈들을 구비할 수 있는데, 이는 다양한 형태를 가질 수 있다. 스크린 프린팅은 스크린 프린팅 틀에 구비된 프린팅홈을 통하여 금속볼 혼합물을 도포하는 것이므로, 자주 사용되는 미끄럼방지부의 위치와 크기를 가지는 판막을 가공하여 미리 복수로 결합하여둠으로써 생산성의 향상을 도모할 수 있다. 즉, 곡선으로 구성된 문자 형태의 분할판막(410), 직사각형과 같은 특정 모양의 분할판막(420), 단어나 문장의 형태를 가지는 분할판막(430)을 포함할 수도 있으며, 하나로 정렬된 모양이 아니라, 단위 면적당 복수로 정렬된 특정 형태의 분할판막(440)도 포함할 수 있다.
따라서, 판막상의 일정한 크기의 면적에 미리 정해진 형태의 프린팅홈들을 이용하여 금속볼 혼합물을 도포할 수 있으며, 미끄럼방지부를 배치하고자 하는 위치와 크기에 해당하지 않는 프린팅홈들은 채움부재로 채우거나, 막아버림으로써 비어진 프린팅홈을 통하여 금속 혼합물을 금속패드에 융착하기 위하여 투입할 수 있다.
본 명세서와 도면에 게시된 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 게시된 실시 예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

Claims (6)

  1. (a) 미끄럼방지부를 배치하고자 하는 위치와 크기에 따라 스크린 프린팅 틀의 판막을 가공하여 프린팅홈을 형성하는 단계;
    (b) 복수의 금속볼, 바인더, 및 니켈 파우더를 포함하는 금속볼 혼합물을 준비하는 단계;
    (c) 스크린 프린팅 틀의 하부에 금속패드를 배치한 후 스퀴지(squeegee)를 이용하여 스크린 프린팅 틀의 상부에 금속볼 혼합물을 도포하여, 금속볼 혼합물이 프린팅홈을 통과하여 금속패드 상에 배치되는 단계;
    (d) 수소 가스 분위기에서 금속볼 혼합물이 도포된 금속패드를 브레이징(brazing)하는 단계; 및
    (e) 소정의 온도에서 브레이징하여 바인더를 제거하면서, 금속볼 및 금속패드가 니켈 파우더와 융착되도록 하여 미끄럼방지부를 금속패드상에 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하고,
    상기 (c) 단계는 상기 금속 패드의 축방향을 따라서, 금속볼 40중량%, 바인더 25중량% 및 니켈파우더 35중량%가 함량비를 포함하는 금속볼 혼합물을, 상기 미끄럼방지부의 두께에 따라 두께(thickness)가 결정된 상기 스크린 프린팅 틀의 판막을 통하여 도포하는 것인, 스크린 프린팅을 이용한 미끄럼 방지패드의 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    (d) 단계는 수소 분위기에서 시간당 최대 10㎥의 수소가스를 이용하여 1000~1150°C 의 온도로 브레이징(brazing)하는 것인, 스크린 프린팅을 이용한 미끄럼 방지패드의 제조방법.
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    (a) 단계는, 미끄럼방지부를 배치하지 않고자 하는 위치에 형성된 프린팅홈에 채움부재를 결합하여 미끄럼방지부의 위치와 배치형태를 변경하는 단계를 포함하는 것인,
    스크린 프린팅을 이용한 미끄럼 방지패드의 제조방법.
  5. 청구항 1의 제조방법에 사용되는 스크린 프린팅 틀이며,
    상기 스크린 프린팅 틀의 판막은,
    상기 스크린 프린팅 틀의 하부에서부터 상기 스크린 프린팅 틀의 중단부까지 경사면을 가지며, 상기 스크린 프린팅 틀의 중단부에서부터 상기 스크린 프린팅 틀의 상부까지 수직면을 가지도록 구성된 프린팅홈을 가지며,
    상기 프린팅홈 중단부의 수평 면적과 상기 프린팅홈 상부의 수평 면적은 동일하고,
    상기 프린팅홈 하부의 수평 면적은 상기 프린팅홈 중단부의 수평 면적보다 넓도록 구성되고,
    상기 스크린 프린팅 틀의 판막을 통하여 적층된 금속볼 혼합물은 상기 바인더가 제거되면서 상기 스크린 프린팅 틀의 중단부 이상의 금속볼 혼합물이 용융되어 상기 스크린 프린팅 틀의 중단부 이하로 침강되여, 상기 스크린 프린팅 틀의 중단부 이하의 두께를 가지도록 브레이징되는 것을 특징으로 하는,
    스크린 프린팅을 이용한 미끄럼 방지패드의 제조방법에 사용되는 스크린 프린팅 틀.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 스크린 프린팅 틀의 판막은 소정의 단위 면적을 갖는 분할판막을 복수개 조합하여 형성되고, 복수의 분할판막에 형성된 프린팅홈은 서로 상이한 것인,
    스크린 프린팅을 이용한 미끄럼 방지패드의 제조방법에 사용되는 스크린 프린팅 틀.
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