KR102461162B1 - 유약 밀착성 평가 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 신뢰성 높은 유약 밀착성 시험 장치를 제공하는 것으로, 일실시예로 장치 본체; 상기 장치 본체의 상향면에 배치되며, 시편을 고정하는 시편 고정부; 상기 시편 고정부의 상부에 위치하며, 탐침부에 연결되어 시편 고정부 방향으로 탐침부를 이동 가능하게 구성된 이동부; 하면에 다수의 탐침자가 이격하여 배치되는 탐침부; 및 상기 시편 고정부의 하부 또는 측면에 위치하며, 시편이 고정부에 안착될 때 시편에 접촉하는 접촉부;를 포함하며, 상기 탐침부는 회전 가능하게 구성된 유약 밀착성 평가 장치를 제공한다.

Description

유약 밀착성 평가 장치{Tester for adherence of porcelain enamel}

본 발명은 유약층을 포함하는 법랑 제품의 밀착성을 평가하는 장치에 대한 것이다.

강판 표면에 유약을 도포하는 대표적인 제품인 법랑제품은 강판에 유리질의 법랑 유약을 고온에서 융착 처리한 일종의 표면처리 제품으로서, 강판의 성형성과 인성이 우수한 장점과 유리질의 외장성, 내식성, 내화학성 및 내열성 등의 장점을 이용한 제품으로 가전 제품, 건축 외장, 식기, 화학 탱크 등 매우 다양한 용도에 사용되고 있다.

이와 같은 제품의 제조시 행하여지는 법랑처리 공정에서 강판 표면에 도포되는 유리질의 법랑 유약은 소지 금속인 강판과는 물리적, 화학적 성질이 전혀 다르기 때문에 계면에서의 밀착력을 확보하기가 쉽지 않음에 따라, 밀착성 불량에 따른 여러 가지 결함을 유발하기도 한다. 그러므로 이들 제품에서 법랑층의 밀착성을 확보하여야 만이 제품의 결함 발생을 방지할 수 있으므로 이들 제품들에서 품질 보증의 방안으로써 유약과 소지철 간의 밀착성 평가는 매우 중요하다.

도 1 에는 법랑 제품의 밀착성을 평가하기 위한 장치가 도시되어 있으며, 도 2 에는 도 1 의 평가 장치에 의해서 타격된 법랑 시편의 단계별 모습이 도시되어 있다. 도 1 에서 보이듯이, 중량물(20)을 일정 높이에서 낙하시키고, 타격체(30)를 통하여 제품(S) 표면에 손상을 준 후, 시편 표면의 유약층 탈락 정도를 육안 관찰하고 이를 유약층의 탈락 정도별로 제작된 표준 시편과 대비하여 유약층 탈락 정도에 따른 밀착성 지수를 표시하고 있다.

한편, 특허문헌 1 에서는 타격 후 169 개의 촉진 바늘로 변형부를 계측하는 방식이 개시되어 있다. 특허문헌 1 은 육안의 보완 정도에 불과하여, 신뢰성 높은 밀착성을 평가자료를 얻기에는 부족하다는 문제가 있다.

(특허문헌 1) KR10-1069078 B

본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 신뢰성 높은 유약 밀착성 시험 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 위와 같은 목적을 달성하기 위하여 다음과 같은 유약 밀착성 측정 장치를 제공한다.

본 발명은 일실시예로 장치 본체; 상기 장치 본체의 상향면에 배치되며, 시편을 고정하는 시편 고정부; 상기 시편 고정부의 상부에 위치하며, 탐침부에 연결되어 시편 고정부 방향으로 탐침부를 이동 가능하게 구성된 이동부; 하면에 다수의 탐침자가 이격하여 배치되는 탐침부; 및 상기 시편 고정부의 하부 또는 측면에 위치하며, 시편이 고정부에 안착될 때 시편에 접촉하는 접촉부;를 포함하며, 상기 탐침부는 회전 가능하게 구성된 유약 밀착성 평가 장치를 제공한다.

일실시예에서 상기 접촉부는 시편 고정부의 하부에 배치되며, 상기 접촉부는 접지되고, 상기 탐침자는 전원에 연결되어, 상기 탐침부가 시편에 닿았을 때 유약의 밀착 여부에 따라서 통전 여부가 결정될 수 있다.

또한, 일실시예에서 상기 탐침부는 원형의 하면을 포함하며, 상기 하면에서 탐침자는 균일한 간격으로 배치될 수 있다.

일실시예에서 상기 탐침부는 적어도 45도 회전가능하게 구성될 수 있다.

본 발명의 일실시예에서 상기 탐침자는 이웃하는 탐침자와 2.35mm 초과 2.43mm 미만의 간격을 가질 수 있으며, 1.64mm 초과 1.72mm 이하의 직경을 가질 수 있다. 또한, 상기 하면에서 탐침자는 40mm 이사의 직격의 원형 면에 배치되고, 상기 탐침부는 상기 탐침부는 166 ~ 172 개의 탐침자를 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시예에서 상기 탐침부에서 상기 다수의 탐침자가 하면의 중심을 기준으로 대칭되게 배치될 수 있다.

또한, 일실시예에서 상기 시편 고정부의 측면에 배치되며, 시편의 측면에 접촉하며 접지되는 보조 접지부를 더 포함할 수 있다.

또, 일실시예에서 상기 장치 본체 일측에 위치되며, 시편의 유약을 벗겨낼 수 있도록 숫돌이 구비된 그라인더를 더 포함할 수 있다.

본 발명은 측정 부위의 확대를 위해 시편 홀더 부분을 일정한 각도로 이송 가능한 방식을 적용할 수 있게 함으로써 시간적, 경제적 에너지 절감은 물론 실험의 효율성을 높이고 측정값에 대한 신뢰도를 크게 향상할 수 있게 되었다.

도 1 은 종래의 법랑 제품의 밀착성을 평가하기 위한 장치의 개략도이다.
도 2 는 도 1 의 평가 장치에 의해서 타격된 법랑 시편의 단계별 모습의 사진이다.
도 3 은 본 발명의 일실시예의 유약 밀착성 평가 장치의 개략도이다.
도 4 는 도 3 의 실시예의 고정부 및 탐침부의 확대도이다.
도 5 는 도 4 의 탐침부가 이동된 모습을 보이는 상태도이다.
도 6 은 도 3 의 탐침부의 저면도이다.
도 7 은 본 발명의 일실시예에 따라 유약 밀착성 평가를 수행한 모습을 보이는 사진이다.

종래의 유약 밀착성을 포함한 유약의 밀착 특성을 평가하는 기존 시험 기기의 경우 측정시 육안 관찰에 의해 밀착 특성을 지표화함에 따라 실험의 신뢰도 확보에 한계가 있을 뿐만 아니라 이를 극복하기 위해 실험의 횟수를 증가하여야 함에 따라 실험의 효율성 저하 및 실험 비용의 상승 요인이 되었다.

그러므로, 본 발명에서는 이와 같은 문제를 해결하기 위하여 밀착성 평가를 지수화함으로써 실험자의 측정 오차 감소 및 신뢰도를 개선하며, 동일한 시편에서 측정 각을 제어함으로써 유약 탈락면의 모든 부위의 밀착성을 평가함으로써 실험의 효율성을 극대화할 수 있는 유약 밀착성 평가 장치를 제공한다.

특히, 본 발명에서 제안된 유약 밀착성 장치를 활용할 경우 법랑제품에 있어 품질 결함의 주요 원인이 되는 법랑 밀착 특성 등을 단시간에 다양한 각도로 분석할 수 있게 됨에 따라 시간적, 경제적, 에너지적인 측면에서 현저히 개선된 방법으로 유약 밀착성을 평가할 수 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예를 설명하도록 한다.

도 3 에는 본 발명의 일실시예의 유약 밀착성 평가 장치의 개략도가 도시되어 있으며, 도 4 에는 도 3 의 실시예의 고정부 및 탐침부의 확대도가 도시되어 있으며, 도 5 에는 도 4 의 탐침부가 이동된 모습을 보이는 상태도가 도시되어 있다.

도 3 내지 5 에서 보이듯이, 본 발명의 일실시예의 유약 밀착성 평가 장치(100)는 장치 본체(110); 상기 장치 본체(110)의 상향면(113)에 배치되며, 시편(S)을 고정하는 시편 고정부(150); 상기 시편 고정부(150)의 상부에 위치하며, 탐침부(130)에 연결되어 시편 고정부(150) 방향으로 탐침부(130)를 이동 가능하게 구성된 이동부(120); 하면에 다수의 탐침자(133)가 이격하여 배치되는 탐침부(130); 및 상기 시편 고정부(150)의 하부 또는 측면에 위치하며, 시편(S)이 고정부(150)에 안착될 때 시편에 접촉하는 접촉부(155);를 포함하며, 상기 탐침부(130)는 회전부(131)를 통해 연결되어 회전 가능하게 구성된다. 회전부(131)는 이동부(120)을 중심으로 측정부(130)를 적어도 45도 이상 회전시킬 수 있게 구성될 수 있는데, 45도 이상 회전되는 경우에 아래의 도 6 의 탐침자 배치와 함께 시편(S)의 전영역을 안정적으로 측정할 수 있다.

본 발명에서 장치 본체(110)는 이동부(120) 및 탐침부(130)가 구비되는 상부체(112)와 제어 패널(117) 및 고정부(150)가 연결되는 하부체(111)를 포함한다. 장치 본체(110)의 측면에는 숫돌(191)이 회전 가능하게 연결되는 그라인더(190)가 연결된다. 그라인더(190)는 시편(S)의 유약층을 벗겨내는 용도로 사용될 수 있다.

장치 본체(110)의 하부체(111)의 상부면(113)에는 고정부(150)가 배치되며, 상기 고정부(150)의 상측에 이동부(120) 및 상기 이동부(120)에 연결되는 탐침부(130)가 배치되어, 탐침부(130)가 하방 이동됨으로써 고정부(150)의 상면에 배치되는 시편(S)에 탐침자(133)가 접촉할 수 있으며, 시편(S)은 접촉부(155)에 의해서 그라운드에 접지되어 있으므로, 시편(S)의 유약이 떨어졌는지에 따라서 탐침자(133)의 통전 여부가 변경된다. 따라서, 본 발명의 유약 밀착성 평가 장치(100)는 시편(S)의 각 지점에서 통전 여부를 판단할 수 있으며, 통전 여부는 유약층, 즉 법랑층이 탈락여부를 판단할 수 있게 되어, 밀착성의 판단이 가능하다.

제어 패널(117)은 이동부(120)의 내부에 구비된 구동부(미도시) 혹은 회전부(131)의 내부에 구비된 구동부(미도시)에 연결되어 측정부(130)의 자동 이동을 조절할 수 있으며, 측정자(133)에 전원 공급/차단 및 통전 여부를 측정을 조절할 수 있도록 구성된다. 또한 그라인더(190)에 전원을 공급한다거나, 고정부(150)가 전자석을 포함하는 경우 전자석에 전원을 공급/차단을 조절하게 구성될 수 있다.

상부체(1112)는 하부체(111)의 일측에서 대략 'ㄱ'자 형으로 연장형성되며, 단부측에 측정부(130) 및 이동부(120)가 배치된다. 이동부(120)의 하부에 측정부(130)가 연결되며, 측정부(130)와 이동부(120)는 회전부(131)에 의해서 연결된다. 측정부(130)와 이동부(120)는 동축 상으로 배치될 수 있으며, 회전부(131)는 이동부(120)에 대하여 측정부(130)를 회전시킬 수 있다. 도 4 에서 도시된 바와 같이, 회전부(131)에는 회전된 정도를 표시하는 눈금이 매겨질 수 있으며, 이러한 눈금에 기초하여 회전 정도를 사용자가 판단할 수 있으나, 이러한 눈금이 아닌 디지털 매체로 표시할 수도 있음은 물론이다.

측정부(130)는 회전부(131)로부터 하방으로 돌출 형성된 하부에 원반(132)을 포함하며, 원반(132)의 하면에 탐침자(133)가 소정의 패턴으로 다수개 배치된다.

측정부(130)의 반대면에는 고정부(150)가 배치되며, 고정부(150)는 자성체(151)를 포함할 수 있어 시편(S)을 고정부에 고정시키게 된다. 고정부(150)는 자성체로 구현될 수도 있으나, 전자석과 같이 자성을 조절할 수 있는 구조가 될 수도 있음은 물론이다.

한편, 고정부(150)의 하면에는 혹은 측면에는 고정부(150)에 안착된 시편(S)에 접촉하여 시편을 접지하는 접촉부(155)가 구비된다. 접촉부(155)는 고정부(150)의 바닥면(153)에 형성된 홈에 매립 형성되며, 고정부(150)의 바닥면(153)으로부터 탄성력에 의해 돌출되게 구성된다. 접촉부(155)는 하부에 스프링(156)이 배치되어 고정부(150) 상부에 놓이는 시편(S)과 지속적으로 접촉할 수 있다. 접촉부(155)는 접지 라인(157)에 연결되며, 따라서 시편(S) 역시 접지 라인(157)에 연결된다.

접촉부(155)는 고정부(150)의 하면 복수 개가 배치되며, 시편(S)의 전영역에 고르게 배치되어 시편(S)의 접지를 안정적으로 달성하게 구성된다. 다만, 유약의 밀착성이 좋은 경우에 유약층에 의해서 복수의 접촉부(155)를 구비하더라도 접지가 달성되지 않을 수 있으므로, 시편(S)의 측면에 부착 가능한 보조 접지 라인을 더 포함하는 것도 가능하다.

도 5 에 이동부(120)에 의해서 측정부(130)이 수직 이동된 모습이 도시되어 있다. 이때 수직 이동 거리는 50 ~ 100㎜ 정도가 적절하나, 이에 제한되지는 않는다. 또한, 자중에 의한 측정부의 하강을 방지할 목적으로 쇼크-업쇼바가 별도로 장착될 수도 있다.

도 5 에서 보이듯이, 측정부(130)가 내려옴으로써 측정부(130)의 하부에 배치되는 다수의 탐침자(133)들이 시편(S)에 접촉하게 된다. 각 탐침자(133)에서는 유약측의 탈락 여부에 따라서 통전 여부가 결정되며, 측정부(130) 하부 전영역에 고르게 배치된 탐침자(133)에 의해서 시편(S)의 밀착성을 판단할 수 있다. 접촉부(155)를 설치하여 (-) 전극를 띄게 혹은 접지 하고 시험(S) 위에서 측정부(130)를 하강하여 탐침자(133)가 (+) 전극을 가지게 하여 일반적으로 유약의 특성상 유약이 잔존하는 경우 통전이 되지 않는 특성을 활용하여 손쉽게 시험편의 부위별 통전율을 측정함으로써 유약의 탈락 정도를 지표화할 수 있다.

특히, 전체 탐침자(133)에서 통전 탐침자(133)의 수를 가지고 밀착성을 판단할 수 있다. 또한, 본 발명에서는 회전부(131)를 포함하여, 탐침자(133)를 시편(S)에 대하여 회전시킬 수 있다. 따라서, 동일 시편에서 다양한 위치에서 탐침을 시도하여 정확한 밀착도를 측정할 수 있다.

도 6 에는 본 발명의 측정부(130)의 저면도가 도시되어 있다. 도 6 에서 보이듯이, 측정부(130) 하부의 원판(132)의 전영역에 탐침자(133)가 균일하게 배치된다. 이때 탐침자(133)는 측정부(130)의 중심을 기준으로 대칭되게 배치될 수 있다. 또한, 탐침자(133)는 소정의 직경(d)을 가지며, 탐침자(133)는 이웃하는 탐침자(133)와의 배치 간격(l)이 일정하다.

본 발명의 일실시예에서 회전부(131)에 의해 회전된다고 하더라도 정확한 측정을 위하여는 측정부(130)의 탐침자(133)의 직경(d) 및 간격(l)을 조절하는 것이 필요하다. 원판(132)의 직경 40㎜ 인 경우를 가지고 탐침자(133)의 간격(l)과 직경(d)을 실험한 결과가 표 1 에 기재되어 있다. 표 1 에서 확인할 수 있듯이, 탐침자(133)의 직경(d)이 1.64mm 초과 1.72mm 이하일 때(비교예2, 3, 참고) 및 탐침자는 이웃하는 탐침자와의 간격(l)이 2.35mm 초과 2.43mm 미만일 때(비교예 2, 3 참고) 시험 신뢰도 및 작업성을 확보하는 것이 가능하였다. 또한, 탐침자(133)의 개수 역시 166개 내지 172 개가 적합하였다.

탐침자(133)의 직경(d)이 1.64mm 이하에서는 탐침자(133)가 시편(S)에 접촉하여 통전 시험을 진행하는 경우에 있어 탐침자(133)가 구부러지는 등의 문제가 빈번히 발생하여 작업성 저하의 요인으로 작용하였으며, 반면에 직경(d)이 1.72mm 초과에서는 탐침자(133)의 안전성 측면에서는 문제가 없었으나, 옆 부분의 탐침부(133)와 상호 간섭이 일어나는 문제점이 있었으므로 탐침자(133)의 직경(d)은 1.64~1.72mm인 것이 바람직하다.

탐침자(133) 간의 간격(l)은 2.35~2.43mm로 한정하였다. 간격(l)이 2.35mm 보다 작은 경우에는 탐침부가 한 곳에 집중되는 문제점이 발생하여 시편의 유약 밀착성을 대표하는 값을 확보하는데 어려움이 있었으며, 반면에 탐침간의 간격이 2.42mm 이상으로 간격이 벌어지는 경우에는 시편(S)에서 탐침이 미치지 못하는 영역이 증가하여 밀착성 지수의 정밀도가 떨어지는 문제점이 발생하였으므로 탐침자 간의 간격(l)은 2.35~2.43mm인 것이 바람직하다.

구분	탐침자 수(ea)	탐침자 간격(l, ㎜)	탐침자 직경(d,㎜)	작업성	실험 신뢰도	측정면적
비교예1	156	2.40	1.70	O	X	X
비교예2	169	2.35	1.64	X	X	X
발명예1	168	2.41	1.71	O	O	O
발명예2	170	2.40	1.70	O	O	O
발명예3	169	2.40	1.69	O	O	O
발명예4	169	2.39	1.70	O	O	O
비교예3	180	2.43	1.89	X	X	O
비교예4	170	2.50	1.69	X	X	X

[표 1]에서 작업성은 반복적으로 유약 밀착성 평가 작업을 행하는 경우에 측정에 문제가 없는 경우에는 ○ 를, 탐침 등의 문제에 의해 작업이 지연되는 경우는 X 로 표시하였으며, 실험의 신뢰도는 동일한 시험편에서 반복 실험을 통해 표준편차가 5% 미만으로 나오는 경우에는 ○ 를, 5% 이상의 표준편차가 발생하면 X 로 표시하였다. 그리고, 측정면적의 경우 시험편의 전체 측정 면적중 각도 변경 시험을 통해 전체적으로 3회의 측정을 실시한 실험 조건에서 측정된 면적율이 50% 미만이면 X 를 70% 이상의 면적을 측정 대상으로 설정한 경우에는 ○ 로 표시하였다.

도 7 에는 본 발명의 유약 밀착성 평가 장치(100)로 시편(S)을 측정한 모습의 사진이다. 도 7(a)는 회전부(131)의 회전이 없는 경우, 도 7(b)의 경우 회전부(131)에 의해서 측정부(130)가 15도 회전한 경우, 도 7(c)의 경우 회전부(131)에 의해서 측정부(130)가 45도 회전한 경우의 사진이다.

도 7(a) 내지 (c)에서 확인할 수 있듯이, 유약 밀착성 평가 장치(100)가 동일한 시편(S)에 대하여 회전각도를 변경하면서 촬영하는 경우에 특정 각도에서는 탐측되지 않는 부분(도 7(b)의 A)이 다른 각도에서는 탐측되는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 회전부를 포함하여 측정부(130)를 회전시켜가며 밀착성 시험을 하는 경우에 정확하고 신뢰성있는 결과를 얻을 수 있다.

이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였으나, 본 발명은 상술한 실시예에 제한되는 것은 아니며, 본 발명의 청구범위에 기재 내에서 다양하게 변형될 수 있음은 물론이다.

100: 유약 밀착성 평가 장치 110: 장치 본체
111: 하부체 112: 상부체
113: 상부면 117: 제어 패널
120: 이동부 130: 측정부
131: 회전부 133: 탐침자
150: 고정부 153: 바닥면
155: 접촉부 157: 접지 라인
190: 그라인더 191: 숫돌

Claims (9)

1. 장치 본체;
   상기 장치 본체의 상향면에 배치되며, 시편을 고정하는 시편 고정부;
   상기 시편 고정부의 상부에 위치하며, 탐침부에 연결되어 시편 고정부 방향으로 탐침부를 이동 가능하게 구성된 이동부;
   하면에 다수의 탐침자가 이격하여 배치되는 탐침부;
   상기 시편 고정부의 하부에 위치하며, 시편이 고정부에 안착될 때 시편에 접촉하며 접지되는 접촉부; 및
   상기 시편 고정부의 측면에 배치되며, 시편의 측면에 접촉하며 접지되는 보조 접지부;를 포함하며,
   상기 탐침부는 회전 가능하게 구성되는 유약 밀착성 평가 장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 탐침자는 전원에 연결되어, 상기 탐침부가 시편에 닿았을 때 유약의 밀착 여부에 따라서 통전 여부가 결정되는 유약 밀착성 평가 장치.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 탐침부는 원형의 하면을 포함하며, 상기 하면에서 탐침자는 균일한 간격으로 배치되는 것을 특징으로 하는 유약 밀착성 평가 장치.
   
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 탐침부는 적어도 45도 회전가능하게 구성되는 것을 특징으로 하는 유약 밀착성 평가 장치.
   
5. 제 3 항에 있어서,
   상기 탐침자는 이웃하는 탐침자와 2.35mm 초과 2.43mm 미만의 간격을 가지는 것을 특징으로 하는 유약 밀착성 평가 장치.
   
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 탐침자는 1.64mm 초과 1.72mm 이하의 직경을 가지며,
   상기 하면에서 탐침자는 40mm 이사의 직격의 원형 면에 배치되고, 상기 탐침부는 상기 탐침부는 166 ~ 172 개의 탐침자를 포함하는 것을 특징으로 하는 유약 밀착성 평가 장치.
   
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 탐침부에서 상기 다수의 탐침자가 하면의 중심을 기준으로 대칭되게 배치되는 것을 특징으로 하는 유약 밀착성 평가 장치.
   
8. 삭제
9. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 장치 본체 일측에 위치되며, 시편의 유약을 벗겨낼 수 있도록 숫돌이 구비된 그라인더를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유약 밀착성 평가 장치.

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