KR102527351B1 - 수평 및 수직 절단용 칼날을 가지는 믹서기용 세라믹 커터의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 수평 및 수직 절단용 칼날을 가지는 믹서기용 세라믹 커터의 제조방법으로서, 지르코니아 분말과, 소포제와, 가소제와, 분산제와, 결합제와 물을 포함하는 재료를 준비하는 재료준비단계(S1);와 지르코니아 분말로 구성되는 90 중량%의 주재료와, 0.2 중량%의 소포제와 0.2 중량%의 가소제와 0.5 중량%의 분산제와 2.3 중량%의 결합제와 96.8 중량%의 물을 포함하는 10 중량%의 부재료를 혼합하여 혼합물을 생성하는 혼합단계(S2);와 상기 혼합물을 작업공간에 도포한 후 금속 3D 프린터로 원하는 부위에 레이져 또는 전자빔을 포함하는 열원을 선택적으로 조사하여 분말적층용융결합(powder Bed Fusion; 이하 PBF) 방식으로 믹서기용 세라믹 커터(30) 형상의 성형품을 형성하는 성형품 형성단계(S3);와 형성된 상기 성형품을 자연건조하는 자연건조단계(S4);와 자연건조된 상기 성형품을 소결로 내에 넣고 소결하여 소결 상태의 믹서기용 세라믹 커터를 형성하는 소결단계(S5);와 상기 소결 상태의 믹서기용 세라믹 커터에서 상기 수평 절단용 칼날(32b)과 수직 절단용 칼날(33)을 형성하여 믹서기용 세라믹 커터(30)를 형성하도록 상기 소결 상태의 믹서기용 세라믹 커터를 연마기로 연마하는 연마단계(S6);와 형성된 믹서기용 세라믹 커터(30)를 물로 세척하는 세척단계(S7);를 포함하는 것을 특징으로 하는 수평 및 수직 절단용 칼날을 가지는 믹서기용 세라믹 커터의 제조방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 수평 및 수직 절단용 칼날을 가지는 믹서기용 세라믹 커터의 제조방법으로서, 지르코니아 분말과, 소포제와, 가소제와, 분산제와, 결합제와 물을 포함하는 재료를 준비하는 재료준비단계(S1);와 지르코니아 분말로 구성되는 90 중량%의 주재료와, 0.2 중량%의 소포제와 0.2 중량%의 가소제와 0.5 중량%의 분산제와 2.3 중량%의 결합제와 96.8 중량%의 물을 포함하는 10 중량%의 부재료를 혼합하여 혼합물을 생성하는 혼합단계(S2);와 상기 혼합물을 작업공간에 도포한 후 금속 3D 프린터로 원하는 부위에 레이져 또는 전자빔을 포함하는 열원을 선택적으로 조사하여 분말적층용융결합(powder Bed Fusion; 이하 PBF) 방식으로 믹서기용 세라믹 커터(30) 형상의 성형품을 형성하는 성형품 형성단계(S3);와 형성된 상기 성형품을 자연건조하는 자연건조단계(S4);와 자연건조된 상기 성형품을 소결로 내에 넣고 소결하여 소결 상태의 믹서기용 세라믹 커터를 형성하는 소결단계(S5);와 상기 소결 상태의 믹서기용 세라믹 커터에서 상기 수평 절단용 칼날(32b)과 수직 절단용 칼날(33)을 형성하여 믹서기용 세라믹 커터(30)를 형성하도록 상기 소결 상태의 믹서기용 세라믹 커터를 연마기로 연마하는 연마단계(S6);와 형성된 믹서기용 세라믹 커터(30)를 물로 세척하는 세척단계(S7);를 포함하는 것을 특징으로 하는 수평 및 수직 절단용 칼날을 가지는 믹서기용 세라믹 커터의 제조방법에 관한 것이다.
이하, 첨부되는 도면과 함께 배경기술에 대해서 살펴보면 다음과 같다.
일반적으로 음식물 믹서기란 과일, 야채, 마늘, 고추 등 각종 음식물을 잘게 다지거나 분쇄하는데 사용하는 것으로서, 회전에 의해 음식물을 분쇄하는 커터가 구비된다.
상기와 같은 음식물 믹서기용 세라믹 커터는 회전날개의 회전시에 회전날개에 구비된 칼날에 음식물이 접촉되면서 분쇄가 이루어지게 되는데, 효율적인 음식물 분쇄를 위해 음식물의 분쇄 작동 시간을 최소화하면서 음식물의 분쇄기능을 향상시키기 위한 다양한 음식물 믹서기 커터가 개발되고 있다.
이하에서는 도 6을 참조하여 종래의 음식물 믹서기용 세라믹 커터를 설명하기로 한다.
도 6은 종래의 음식물 믹서기용 세라믹 커터를 도시하는 도면이다.
도 6을 참조하면, 종래기술의 일 실시 예에 따른 음식물 믹서기용 세라믹 커터는 회전지지체(100), 분쇄부(200)가 포함된다. 상기 회전지지체(100)는 믹서기의 내부에서 전동기에 결합되어 전동기의 구동에 의해 회전하는 것으로서, 음식물을 분쇄하는 후술할 분쇄부(200,200')가 고정설치되어 회전지지체(100)의 회전시에 분쇄부(200,200')에 의한 음식물의 분쇄를 가능하게 한다. 상기 분쇄부(200,200')는 상기 회전지지체(100)에 고정되어 회전지지체(100)의 회전과 함께 회전하며 음식물을 분쇄시키는 것으로서, 회전지지체(100)의 안착부 상단에 고정되는 분쇄부(200)와 회전지지체(100)의 안착부 하단에 고정되는 분쇄부(200')가 회전지지체(100)를 축으로 상호 대향되도록 위치하는 한 쌍으로 이루어진다. 상기 분쇄부(200,200')는 상기 회전지지체(100)에 안착되어 고정되는 고정편(210,210')과, 상기 고정편(210,210')으로부터 연장되는 회전날개(220,220')로 구성되는데, 상기 회전날개(220,220')에는 그 일단에 음식물을 분쇄시키는 칼날(221,221')이 형성되고, 상기 칼날(221,221')의 내측에서 상방향 또는 하방향으로 돌출형성되어 음식물을 분쇄시키는 다수의 분쇄돌기(222,222')가 일정간격 이격되어 형성된다.
여기서, 종래기술의 일 실시 예에 따른 음식물 믹서기용 세라믹 커터에 있어서는 회전날개(220,220')가 하면의 일측 단부에서 회전날개(220,220')의 내측을 향해 경사지게 형성된 칼날(221,221')을 구비하고 있다.
하지만, 이와 같이 칼날(221,221')이 회전날개(220,220') 하면의 일측 단부에서 회전날개(220,220')의 내측을 향해 경사지게 형성되어 있게 되면, 회전날개(220,220')의 회전시 물이나 즙과 같은 액체와 과일이나 곡식 등 음식물이 함께 섞여 형성되는 용기(20) 내부의 내용물이 회전하는 칼날(221,221') 위의 경사진 경사면에 의해 나선형으로 회전되면서 위로 강하게 상승, 즉 부상하게 되는 현상이 발생하여 내용물이 외부로 튀어나가는 현상이 발생하므로 용기 뚜껑을 열고 분쇄할 수 없음과 동시에, 회전날개(220,220')의 형상 자체가 복잡하게 이루어져 있어서 제작하기가 용이하지 않은 문제점이 있다.
따라서, 믹서기 용기 내에 든 내용물이 회전하는 칼날 위의 경사진 경사면에 의해 나선형으로 회전되면서 위로 상승하여 외부로 튀어나가는 현상의 발생을 방지하여 용기 뚜껑을 열고 분쇄할 수 있게 하는 형상으로 믹서기용 세라믹 커터의 형상을 구성하되 이러한 구성으로 믹서기용 세라믹 커터의 형상 자체가 복잡해져도 용이하게 제작할 수 있으면서도 녹슬지않고 쉽게 마모되지 않아 스틸재에 비해 위생적으로 사용할 수 있고 또한 경도가 향상된 믹서기용 세라믹 커터의 개발에 대한 필요성이 점증하고 있다.
한편, 종래의 공개특허 제10-2008-0074296호(2008.08.13.)는 그 청구항 8에서 "세라믹 파우더를 골고루 배합하는 세라믹 파우더 배합단계와; 상기 세라믹 파우더 배합단계에서 배합된 세라믹 파우더를 성형금형에 넣어서 15~25ton의 압력으로 프레스 압착시켜 칼본체를 형성하는 칼본체 형성단계와; 상기 칼본체형 성단계에서 성형된 칼본체를 소결로에서 1200~1600℃ 온도로 25~30시간 동안 소성시키는 소결단계와; 상기 소결단계를 거친 칼본체의 두께 양측면을 원하는 두께 사이즈가 되도록 연마가공하는 두께 연마단계와; 상기 두께 연마단계를 거친 칼본체의 하측을 길이방향을따라 하단부로 갈수록 두께가 얇아지도록 경사지는 테이퍼부가 형성되도록 연마가공하는 테이퍼부 연마단계와; 상기 테이퍼부 연마단계를 거친 칼본체를 초음파세척기로 세척하는 제1세척단계와; 상기 제1세척단계에서 세척된 칼본체를 인서트 사출성형하여 칼본체의 일측에 손잡이가 형성되도록 하는 손잡이 형성단계와; 상기 손잡이 형성단계를 거친 칼본체의 테이퍼부 하단부를 길이방향을 따라 칼날부가 형성되도록 연마가공하는 칼날부 연마단계와; 상기 칼탈부 연마단계를 거친 칼본체를 초음파세척기로 세척하는 제2세척단계;로 이루어진 것을 특징으로 하는 주방용 세라믹 칼 제조방법."을 개시하고 있다.
상기 주방용 세라믹 칼은 세라믹재질로 이루어져 있으므로 칼본체(10)가 녹슬지않고 쉽게 마모되지 않아 스틸재에 비해 위생적으로 사용할 수 있지만, 믹서기용 세라믹 커터에는 위와 같은 장점을 가진 세라믹 재질의 커터 또는 칼날이 적용되고 있지 않다.
또한, 상기 종래의 공개특허 제10-2008-0074296호의 주방용 세라믹 칼 제조방법에 의해 제조된 주방용 세라믹 칼은 칼본체 형성단계를 통해 상기 세라믹 파우더 배합단계에서 배합된 세라믹 파우더를 성형금형에 넣어서 15~25ton의 압력으로 프레스 압착시켜 칼본체를 형성하고 있으나, 복잡하고 정밀한 형상의 성형금형과 함께 거대한 프레스가 필요하여 비용적인 측면과 공간적인 측면에서 불리하다.
본 발명의 수평 및 수직 절단용 칼날을 가지는 믹서기용 세라믹 커터는 다음 사항을 해결하고자 한다.
본 발명의 목적은, 믹서기용 세라믹 커터의 형상 자체가 복잡해져도 용이하게 제작할 수 있으면서도 녹슬지않고 쉽게 마모되지 않아 스틸재에 비해 위생적으로 사용할 수 있고 또한 경도도 향상된 믹서기용 세라믹 커터를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 복잡하고 정밀한 형상의 성형금형과 함께 거대한 프레스 대신 금속 3D 프린터를 이용하여 복잡하고 정밀한 형상의 믹서기용 세라믹 커터의 성형을 이룸으로써 비용적인 측면과 공간적인 측면에서 유리한 수평 및 수직 절단용 칼날을 가지는 믹서기용 세라믹 커터를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 믹서기용 세라믹 커터를 소결하는 과정에서 크랙의 발생을 방지하여 불량율을 저감하는 수평 및 수직 절단용 칼날을 가지는 믹서기용 세라믹 커터를 제공하는 것이다.
본 발명의 수평 및 수직 절단용 칼날을 가지는 믹서기용 세라믹 커터의 제조방법은 상기 과제를 해결하기 위해서,
구동모터가 내장되어 구동키가 상기 구동모터에 의해 회전구동 가능하게 장치되는 본체(10)와, 상기 본체(10)의 상부에 하단부가 착탈 가능하게 결합되는 것으로 저면에 구멍이 형성되는 용기(20)를 포함하는 믹서기에 설치되되, 상기 용기(20)의 구멍 내주면에 삽입되는 회전축의 하단이 상기 본체의 구동키에 구동 가능하게 연결되고 상기 회전축 상단부에 일체로 연결되어 상기 구동모터의 회전구동시 회전하여 용기(20)에 투입된 내용물을 잘라서 분쇄하는 수평 및 수직 절단용 칼날을 가지는 믹서기용 세라믹 커터(30)로서, 상기 믹서기용 세라믹 커터(30)는, 중앙에 회전축이 관통하도록 관통공(30h)을 형성하고 있는 사각형의 회전축 결합부(31);와 회전축 결합부(31)의 네 변 부분에 각각 일체로 결합되어 형성된 회전날개(32);를 포함하며, 상기 회전날개(32)는, 회전축 결합부(31)의 각 변 부분이 상측에 위치할 때 윗변이 좌측에 그리고 아랫변이 우측에 위치하는 사다리꼴 형상의 횡단면을 가지며 상기 회전날개(32)의 우측에 형성되어 있는 회전날개 몸체(32a);와 이등변 삼각형 형상의 횡단면을 가지며 회전축 결합부(31)의 각 변 부분이 상측에 위치할 때 상기 회전날개(32)의 좌측에서 밑변이 회전날개 몸체(32a)의 윗변과 일체로 형성되어 있는 수평 절단용 칼날(32b);와 회전날개 몸체(32a)의 상면에 회전축 결합부(31)의 각 변 부분과 평행하게 하여 설정 간격을 두고 회전날개 몸체(32a)의 상면의 폭을 따라 설치된 복수의 수직 절단용 칼날(33);로 구성되는 수평 및 수직 절단용 칼날을 가지는 믹서기용 세라믹 커터의 제조방법으로서,
지르코니아 분말과, 소포제와, 가소제와, 분산제와, 결합제와 물을 포함하는 재료를 준비하는 재료준비단계(S1);와 지르코니아 분말로 구성되는 90 중량%의 주재료와, 0.2 중량%의 소포제와 0.2 중량%의 가소제와 0.5 중량%의 분산제와 2.3 중량%의 결합제와 96.8 중량%의 물을 포함하는 10 중량%의 부재료를 혼합하여 혼합물을 생성하는 혼합단계(S2);와 상기 혼합물을 작업공간에 도포한 후 금속 3D 프린터로 원하는 부위에 레이져 또는 전자빔을 포함하는 열원을 선택적으로 조사하여 분말적층용융결합(powder Bed Fusion; 이하 PBF) 방식으로 믹서기용 세라믹 커터(30) 형상의 성형품을 형성하는 성형품 형성단계(S3);와 형성된 상기 성형품을 자연건조하는 자연건조단계(S4);와 자연건조된 상기 성형품을 소결로 내에 넣고 소결하여 소결 상태의 믹서기용 세라믹 커터를 형성하는 소결단계(S5);와 상기 소결 상태의 믹서기용 세라믹 커터에서 상기 수평 절단용 칼날(32b)과 수직 절단용 칼날(33)을 형성하여 믹서기용 세라믹 커터(30)를 형성하도록 상기 소결 상태의 믹서기용 세라믹 커터를 연마기로 연마하는 연마단계(S6);와 형성된 믹서기용 세라믹 커터(30)를 물로 세척하는 세척단계(S7);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 재료준비단계(S1)에서 준비되는 상기 지르코니아 분말은, 94.7 중량%의 지르코니아(ZrO2)와 0.015 중량%의 이산화규소(SiO2)와 0.005 중량%의 산화철(Fe2O3)과 0.005 중량%의 산화나트륨(Na2O)과 0.005 중량%의 이산화티타늄(TiO2)과 0.02 중량%의 염소(Cl-)와 5.25 중량%의 산화이트륨(Y2O3)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 소결단계(S5)는, 소결로 내에서 자연건조된 상기 성형품에 대한 가열 온도를 72시간 동안 0℃로부터 400℃까지 균일한 상승 속도로 상승시키고 나서 소결로 내의 온도 100℃가 될 때까지 자연냉각하고 이후에 소결로 내의 온도 100℃에서 소결로로부터 상기 성형품을 인출해 내어 외부에서 다시 자연냉각시켜 자연건조된 상기 성형품에서 상기 부재료를 제거하여 상기 성형품의 크랙 발생을 방지하는 부재료 제거단계(S5-1);와 상기 부재료가 제거된 상기 성형품을 소결로 내에 투입하여 소결로 내의 온도를 1시간 동안 0℃로부터 80℃까지 균일한 상승 속도로 상승시키는 1차 승온단계(S5-2);와 소결로 내의 온도를 소결로 전체 영역에서 균일하게 하도록 80℃에서 2시간 동안 유지하는 1차 승온온도 유지단계(S5-3);와 소결로 내에 투입된 상기 성형품에 대한 크랙의 발생을 방지하도록 소결로 내의 온도를 10시간 동안 80℃로부터 350℃까지 균일한 상승 속도로 상승시키는 2차 승온단계(S5-4);와 소결로 내의 온도를 소결로 전체 영역에서 균일하게 하도록 350℃에서 0.5시간 동안 유지하는 2차 승온온도 유지단계(S5-5);와 소결로 내에 투입된 상기 성형품에서 잔존하는 상기 부재료를 완전히 제거하여 상기 성형품의 크랙 발생을 방지하도록 소결로 내의 온도를 3시간 동안 350℃로부터 900℃까지 균일한 상승 속도로 상승시키는 3차 승온단계(S5-6);와 소결로 내의 온도를 소결로 전체 영역에서 균일하게 하도록 900℃에서 0.5시간 동안 유지하는 3차 승온온도 유지단계(S5-7);와 소결로 내에 투입된 상기 성형품의 1차 소결을 위해 소결로 내의 온도를 3시간 동안 900℃로부터 1,200℃까지 균일한 상승 속도로 상승시키는 4차 승온단계(S5-8);와 소결로 내의 온도를 소결로 전체 영역에서 균일하게 하도록 1,200℃에서 0.5시간 동안 유지하는 4차 승온온도 유지단계(S5-9);와 소결로 내에 투입된 상기 성형품의 완전한 소결 및 완전한 소결로 인한 21-22%의 부피 수축을 이루기 위해 소결로 내의 온도를 10시간 동안 1,200℃로부터 1,450℃까지 균일한 상승 속도로 상승시키는 5차 승온단계(S5-10);와 소결로 내의 온도를 소결로 전체 영역에서 균일하게 하여 상기 성형품의 비틀림을 방지하도록 1,450℃에서 4시간 동안 유지하는 5차 승온온도 유지단계(S5-11);와 외기와의 온도차로 인한 상기 성형품의 크랙 발생을 방지하도록 소결로 내의 온도를 100℃로 떨어질 때까지 자연냉각하고 소결로 내의 온도 100℃에서 소결로로부터 자연냉각된 상기 성형품을 인출인출해 내어 외부에서 다시 자연냉각시켜 상기 성형품의 크랙 발생을 방지하는 자연냉각 및 인출단계(S5-12);을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 다음의 효과를 가진다.
첫째, 믹서기용 세라믹 커터의 형상 자체가 복잡해져도 용이하게 제작할 수 있으면서도 녹슬지않고 쉽게 마모되지 않아 스틸재에 비해 위생적으로 사용할 수 있고 또한 경도도 향상된 믹서기용 세라믹 커터를 제공하는 효과가 있다.
둘째, 복잡하고 정밀한 형상의 성형금형과 함께 거대한 프레스 대신 금속 3D 프린터를 이용하여 복잡하고 정밀한 형상의 믹서기용 세라믹 커터의 성형을 이룸으로써 비용적인 측면과 공간적인 측면에서 유리한 수평 및 수직 절단용 칼날을 가지는 믹서기용 세라믹 커터를 제공하는 효과가 있다.
셋째, 믹서기용 세라믹 커터를 소결하는 과정에서 크랙의 발생을 방지하여 불량율을 저감하는 수평 및 수직 절단용 칼날을 가지는 믹서기용 세라믹 커터를 제공하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수평 및 수직 절단용 칼날을 가지는 믹서기용 세라믹 커터이 설치된 믹서기의 정면도이다.
도 2는 도 1의 믹서기에 설치되는 분쇄부의 다른 실시 예에 따른 사시도이다.
도 3은 도 2의 A-A선 단면도이다.
도 4는 도 2의 회전날개를 도 2의 A의 방향에서 본 측면도이다.
도 5는 도 4의 다른 실시예에 회전날개와 보조칼날을 도시하는 측면도이다.
도 6은 종래의 음식물 믹서기용 세라믹 커터를 도시하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 수평 및 수직 절단용 칼날을 가지는 믹서기용 세라믹 커터의 제조방법의 순서도이다.
도 8은 도 7의 소결단계의 순서도이다.
도 2는 도 1의 믹서기에 설치되는 분쇄부의 다른 실시 예에 따른 사시도이다.
도 3은 도 2의 A-A선 단면도이다.
도 4는 도 2의 회전날개를 도 2의 A의 방향에서 본 측면도이다.
도 5는 도 4의 다른 실시예에 회전날개와 보조칼날을 도시하는 측면도이다.
도 6은 종래의 음식물 믹서기용 세라믹 커터를 도시하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 수평 및 수직 절단용 칼날을 가지는 믹서기용 세라믹 커터의 제조방법의 순서도이다.
도 8은 도 7의 소결단계의 순서도이다.
이하, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 대해 살펴보고, 바람직한 실시예를 고려하여 본 발명을 상세히 기술하면 다음과 같다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 그리고, 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수평 및 수직 절단용 칼날을 가지는 믹서기용 세라믹 커터이 설치된 믹서기의 정면도이고, 도 2는 도 1의 믹서기에 설치되는 분쇄부의 다른 실시 예에 따른 사시도이며, 도 3은 도 2의 A-A선 단면도이고, 도 4는 도 2의 회전날개를 도 2의 A의 방향에서 본 측면도이며, 도 5는 도 4의 다른 실시예에 회전날개와 보조칼날을 도시하는 측면도이다.
도 1 내지 5를 참조하면, 본 발명의 수평 및 수직 절단용 칼날을 가지는 믹서기용 세라믹 커터는, 본체(10)와, 용기(20)와, 믹서기용 세라믹 커터(30)를 포함한다.
상기 본체(10)는 구동모터가 내장되어 구동키가 상기 구동모터에 의해 회전구동 가능하게 장치되는 것이고, 상기 용기(20)는 상기 본체(10)의 상부에 하단부가 착탈 가능하게 결합되는 것으로 저면에 구멍이 형성되는 것으로, 이들 본체(10)와 용기(20)는 믹서기의 일반적인 부분이므로 상세한 설명은 생략한다.
상기 믹서기용 세라믹 커터(30)는 상기 용기(20)의 구멍 내주면에 삽입되는 회전축의 하단이 상기 본체의 구동키에 구동 가능하게 연결되고 상기 회전축 상단부에 일체로 연결되어 상기 구동모터의 회전구동시 회전하여 용기(20)에 투입된 내용물을 잘라서 분쇄한다.
구체적으로, 상기 믹서기용 세라믹 커터(30)는, 중앙에 회전축이 관통하도록 관통공(30h)을 형성하고 있는 사각형의 회전축 결합부(31);와 회전축 결합부(31)의 네 변 부분에 각각 일체로 결합되어 형성된 회전날개(32);를 포함하며, 상기 회전날개(32)는, 회전축 결합부(31)의 각 변 부분이 상측에 위치할 때 윗변이 좌측에 그리고 아랫변이 우측에 위치하는 사다리꼴 형상의 횡단면을 가지며 상기 회전날개(32)의 우측에 형성되어 있는 회전날개 몸체(32a);와 이등변 삼각형 형상의 횡단면을 가지며 회전축 결합부(31)의 각 변 부분이 상측에 위치할 때 상기 회전날개(32)의 좌측에서 밑변이 회전날개 몸체(32a)의 윗변과 일체로 형성되어 있는 수평 절단용 칼날(32b);와 회전날개 몸체(32a)의 상면에 회전축 결합부(31)의 각 변 부분과 평행하게 하여 설정 간격을 두고 회전날개 몸체(32a)의 상면의 폭을 따라 설치된 복수의 수직 절단용 칼날(33);로 구성된다.
상기 구성에 따르면, 회전날개(32)가 회전축 결합부(31)의 네 변 부분에 각각 일체로 결합되어 형성되어 있기 때문에 관통공(30h)을 통해 모터의 구동에 의해 회전하는 회전축이 결합된 회전축 결합부(31)의 회전시 회전날개(32)도 함께 회전한다. 또한, 상기 회전날개(32)는, 회전축 결합부(31)의 각 변 부분이 상측에 위치할 때 윗변이 좌측에 그리고 아랫변이 우측에 위치하는 사다리꼴 형상의 횡단면을 가지며 상기 회전날개(32)의 우측에 형성되어 있는 회전날개 몸체(32a);와 이등변 삼각형 형상의 횡단면을 가지며 회전축 결합부(31)의 각 변 부분이 상측에 위치할 때 상기 회전날개(32)의 좌측에서 밑변이 회전날개 몸체(32a)의 윗변과 일체로 형성되어 있는 수평 절단용 칼날(32b);와 회전날개 몸체(32a)의 상면에 회전축 결합부(31)의 각 변 부분과 평행하게 하여 설정 간격을 두고 회전날개 몸체(32a)의 상면의 폭을 따라 설치된 복수의 수직 절단용 칼날(33);로 구성되어 있기 때문에, 회전날개(32)의 회전시 회전날개(32)에 의해 수평방향으로 절단된 용기(20) 내부의 내용물들이 절단된 후 상기 이등변 삼각형의 빗변에 상당하는 수평 절단용 칼날(32b)의 상하면의 경사진 경사면들을 따라 위아래로 갈라져 상승 및 하강되게 하되, 이때 믹서기용 세라믹 커터의 회전시 물이나 즙과 같은 액체와 과일이나 곡식 등 음식물이 함께 섞여 형성되는 용기 내부의 내용물이 회전하는 수평 절단용 칼날(32b)의 상하면의 경사진 경사면들에 의해 위 아래로 분산되어 나선형으로 회전되면서 위 아래로 갈라지게 하여 내용물이 회전하는 수평 절단용 칼날(32b) 위의 경사진 경사면에 의해 나선형으로 회전되면서 위로 상승하여 외부로 튀어나가는 현상의 발생을 방지하여 용기 뚜껑을 열고 분쇄할 수 있다. 또한, 회전날개(32)가 용기 내 내용물의 수평 절단을 하는 수평 절단용 칼날(32b) 외에 복수의 수직 절단용 칼날(33)도 포함하고 있어서 회전날개(32)에 용기(20) 내 내용물의 수평 절단 외에 수평 절단된 내용물의 수직 절단도 하여 상기 내용물의 분쇄 속도를 증가시킨다.
여기서, 상기 수평 절단용 칼날(32b)의 횡단면의 꼭지각은 7° 내지 20°이다. 이와 같이 상기 수평 절단용 칼날(32b)의 횡단면의 꼭지각이 10°미만이면 수평 절단용 칼날(32b)의 두께가 얇아서 파손의 우려가 있고, 상기 수평 절단용 칼날(32b)의 횡단면의 꼭지각이 20°초과이면 수평 절단용 칼날(32b)의 두께가 뒤로 갈수록 너무 두꺼워져서 내용물의 수평 절단이 용이하지 않게 된다.
다른 실시 예에 있어서, 상기 회전축 결합부(31)와 회전날개(32)는 지르코니아(ZrO2) 분말을 소결하여 세라믹으로 형성된다. 이와 같이 회전날개(32)가 지르코니아 분말을 소결하여 세라믹으로 형성되어 있음으로써 고강도(1,100 내지 1,200 Mpa) 및 고경도(7.0 이상의 모오스 경도)를 가지게 되며, 또한 지르코니아 분말 소결 세라믹이 원적외선을 방사하여 인체에 유익하게 되는데 회전날개(32)가 고속 회전하면서 용기(20) 내 내용물과 충돌하면서 발생되는 열에 의해 발산되는 원적외선의 양은 더 증대되어 인체에 더욱 유익해진다.
일 실시 예에 있어서, 복수의 상기 수직 절단용 칼날(33)은, 각각, 꼭지점이 수평 절단용 칼날(32b)에 인접한 이등변 삼각형과, 단변 중 한 단변이 상기 이등변 삼각형의 밑변에 접하는 직사각형 형상의 수평 횡단면을 가진다. 이러한 구성에 따르면, 수직 절단용 칼날(33)에서 이등변 삼각형 형상의 수평 횡단면을 가지는 부분이 수평 절단용 칼날(32b)에 의해 수평 절단된 내용물을 수직 절단할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 수평 및 수직 절단용 칼날을 가지는 믹서기용 세라믹 커터의 제조방법의 순서도이고, 도 8은 도 7의 소결단계의 순서도이다.
도 7, 8을 참조하면, 재료준비단계(S1)와, 혼합단계(S2)와, 성형품 형성단계(S3)와, 자연건조단계(S4)와, 소결단계(S5)와, 연마단계(S6)와, 세척단계(S7)를 포함한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 수평 및 수직 절단용 칼날을 가지는 믹서기용 세라믹 커터의 제조방법에 의해 제조된 수평 및 수직 절단용 칼날을 가지는 믹서기용 세라믹 커터는 위에서 설명한 구성으로 이루어져 있으며,
일 실시예에 있어서, 구동모터가 내장되어 구동키가 상기 구동모터에 의해 회전구동 가능하게 장치되는 본체(10)와, 상기 본체(10)의 상부에 하단부가 착탈 가능하게 결합되는 것으로 저면에 구멍이 형성되는 용기(20)를 포함하는 믹서기에 설치되되, 상기 용기(20)의 구멍 내주면에 삽입되는 회전축의 하단이 상기 본체의 구동키에 구동 가능하게 연결되고 상기 회전축 상단부에 일체로 연결되어 상기 구동모터의 회전구동시 회전하여 용기(20)에 투입된 내용물을 잘라서 분쇄하는 수평 및 수직 절단용 칼날을 가지는 믹서기용 세라믹 커터(30)로서, 상기 믹서기용 세라믹 커터(30)는, 중앙에 회전축이 관통하도록 관통공(30h)을 형성하고 있는 사각형의 회전축 결합부(31);와 회전축 결합부(31)의 네 변 부분에 각각 일체로 결합되어 형성된 회전날개(32);를 포함하며, 상기 회전날개(32)는, 회전축 결합부(31)의 각 변 부분이 상측에 위치할 때 윗변이 좌측에 그리고 아랫변이 우측에 위치하는 사다리꼴 형상의 횡단면을 가지며 상기 회전날개(32)의 우측에 형성되어 있는 회전날개 몸체(32a);와 이등변 삼각형 형상의 횡단면을 가지며 회전축 결합부(31)의 각 변 부분이 상측에 위치할 때 상기 회전날개(32)의 좌측에서 밑변이 회전날개 몸체(32a)의 윗변과 일체로 형성되어 있는 수평 절단용 칼날(32b);와 회전날개 몸체(32a)의 상면에 회전축 결합부(31)의 각 변 부분과 평행하게 하여 설정 간격을 두고 회전날개 몸체(32a)의 상면의 폭을 따라 설치된 복수의 수직 절단용 칼날(33);로 구성되어 있다.
상기 재료준비단계(S1)는 지르코니아 분말과, 소포제와, 가소제와, 분산제와, 결합제와 물을 포함하는 재료를 준비하는 단계이다. 여기서, 상기 지르코니아는 높은 용융온도(약 2,700℃)를 갖는 내열성 재료로서 이외에도 낮은 열전도도, 산성에서 알카리성 영역까지의 넓은 내화학안정성을 가지며 낮은 열 팽창성, 고강도(1,100∼1,200 Mpa) 및 고경도(7.0이상의 모오스 경도)의 내마찰성 등 우수한 재료적 특성을 가지고 있으며, 열을 받았을 때 원적외선을 방출하므로 인체에 유익하다. 상기 소포제는 표면의 거품을 제거하고 갇힌 공기를 방출하는 데 도움이 되도록 액체에 첨가되는 약제이다. 상기 가소제는 지르코니아 분말의 용융온도 및 용융점도를 저하시켜 성형가공성을 용이하게 하는 것이다. 상기 분산제는 계면활성제 중에서도 특히 미세한 미립자를 액체 속에 균일하게 분산시키는 역할을 하는 것이다. 상기 결합제는 기계적, 화학적, 점착성 또는 응집력에 의해 응집체 전체를 형성하기 위해 함께 다른 물질을 보유 또는 흡착하는 임의의 물질 또는 물질이다.
상기 혼합단계(S2)에서는 지르코니아 분말로 구성되는 90 중량%의 주재료와, 0.2 중량%의 소포제와 0.2 중량%의 가소제와 0.5 중량%의 분산제와 2.3 중량%의 결합제와 96.8 중량%의 물을 포함하는 10 중량%의 부재료를 혼합하여 혼합물을 생성한다. 이와 같이 생성된 혼합물은 주재료로서 혼합물의 90 중량%를 지르코니아 분말로 구성하고 있어서 지르코니아 분말에 의해 원적외선을 방출한다.
상기 성형품 형성단계(S3)는 상기 혼합물을 작업공간에 도포한 후 금속 3D 프린터로 원하는 부위에 레이져 또는 전자빔을 포함하는 열원을 선택적으로 조사하여 분말적층용융결합(powder Bed Fusion; 이하 PBF) 방식으로 믹서기용 세라믹 커터(30) 형상의 성형품을 형성한다. 상기 분말적층용융결합(powder Bed Fusion; 이하 PBF) 방식은 복잡한 형상의 부품을 제작할 수 있으며 높은 정밀도를 확보할 수 있는 장점을 가지므로 본 발명의 믹서기용 세라믹 커터(30) 모양의 복잡한 성형품을 형성하는 것이 가능하다.
상기 자연건조단계(S4)는 형성된 상기 성형품을 자연건조하는 단계이다.
상기 소결단계(S5)는 자연건조된 상기 성형품을 소결로 내에 넣고 소결하여 소결 상태의 믹서기용 세라믹 커터를 형성하는 단계이다. 여기서, 소결이란 금속 3D 프린터에 의해 성형된 소재를 고온의 로(爐)에 넣어 가열하면 입자끼리 결합하여 스스로 합금화 과정이 이루어지는데 이를 소결이라 한다.
구체적으로, 일 실시 예에 있어서, 상기 소결단계(S5)는, 소결로 내에서 자연건조된 상기 성형품에 대한 가열 온도를 72시간 동안 0℃로부터 400℃까지 균일한 상승 속도로 상승시키고 나서 소결로 내의 온도 100℃가 될 때까지 자연냉각하고 이후에 소결로 내의 온도 100℃에서 소결로로부터 상기 성형품을 인출해 내어 외부에서 다시 자연냉각시켜 자연건조된 상기 성형품에서 상기 부재료를 제거하여 상기 성형품의 크랙 발생을 방지하는 부재료 제거단계(S5-1);와 상기 부재료가 제거된 상기 성형품을 소결로 내에 투입하여 소결로 내의 온도를 1시간 동안 0℃로부터 80℃까지 균일한 상승 속도로 상승시키는 1차 승온단계(S5-2);와 소결로 내의 온도를 소결로 전체 영역에서 균일하게 하도록 80℃에서 2시간 동안 유지하는 1차 승온온도 유지단계(S5-3);와 소결로 내에 투입된 상기 성형품에 대한 크랙의 발생을 방지하도록 소결로 내의 온도를 10시간 동안 80℃로부터 350℃까지 균일한 상승 속도로 상승시키는 2차 승온단계(S5-4);와 소결로 내의 온도를 소결로 전체 영역에서 균일하게 하도록 350℃에서 0.5시간 동안 유지하는 2차 승온온도 유지단계(S5-5);와 소결로 내에 투입된 상기 성형품에서 잔존하는 상기 부재료를 완전히 제거하여 상기 성형품의 크랙 발생을 방지하도록 소결로 내의 온도를 3시간 동안 350℃로부터 900℃까지 균일한 상승 속도로 상승시키는 3차 승온단계(S5-6);와 소결로 내의 온도를 소결로 전체 영역에서 균일하게 하도록 900℃에서 0.5시간 동안 유지하는 3차 승온온도 유지단계(S5-7);와 소결로 내에 투입된 상기 성형품의 1차 소결을 위해 소결로 내의 온도를 3시간 동안 900℃로부터 1,200℃까지 균일한 상승 속도로 상승시키는 4차 승온단계(S5-8);와 소결로 내의 온도를 소결로 전체 영역에서 균일하게 하도록 1,200℃에서 0.5시간 동안 유지하는 4차 승온온도 유지단계(S5-9);와 소결로 내에 투입된 상기 성형품의 완전한 소결 및 완전한 소결로 인한 21-22%의 부피 수축을 이루기 위해 소결로 내의 온도를 10시간 동안 1,200℃로부터 1,450℃까지 균일한 상승 속도로 상승시키는 5차 승온단계(S5-10);와 소결로 내의 온도를 소결로 전체 영역에서 균일하게 하여 상기 성형품의 비틀림을 방지하도록 1,450℃에서 4시간 동안 유지하는 5차 승온온도 유지단계(S5-11);와 외기와의 온도차로 인한 상기 성형품의 크랙 발생을 방지하도록 소결로 내의 온도를 100℃로 떨어질 때까지 자연냉각하고 소결로 내의 온도 100℃에서 소결로로부터 자연냉각된 상기 성형품을 인출인출해 내어 외부에서 다시 자연냉각시켜 상기 성형품의 크랙 발생을 방지하는 자연냉각 및 인출단계(S5-12);을 포함한다.
상기 부재료 제거단계(S5-1)에서는 소결로 내에서 자연건조된 상기 성형품에 대한 가열 온도를 72시간 동안 0℃로부터 400℃까지 균일한 상승 속도로 상승시키고 나서 소결로 내의 온도 100℃가 될 때까지 자연냉각하고 이후에 소결로 내의 온도 100℃에서 소결로로부터 상기 성형품을 인출해 내어 외부에서 다시 자연냉각시켜 자연건조된 상기 성형품에서 상기 부재료를 제거하여 상기 성형품의 크랙 발생을 방지한다. 이와 같이 소결로 내에서 자연건조된 상기 성형품에 대한 가열 온도를 72시간 동안 0℃로부터 400℃까지 균일한 상승 속도로 상승시키면 성형품을 구성하는 성분 중 지르코니아 이외의 나머지 구성 성분(물, 소포제, 가소재, 분산제, 및 결합제를 포함하는 부재료)이 제거되게 되어 상기 성형품의 크랙 발생이 방지되며, 이후에 소결로 내의 온도 100℃가 될 때까지 자연냉각하고 이후에 소결로 내의 온도 100℃에서 소결로로부터 상기 성형품을 인출해 내어 외부에서 다시 자연냉각시키게 되면 성형품의 급격한 온도변화에 따른 크랙 발생을 방지할 수 있다.
상기 1차 승온단계(S5-2)에서는 상기 부재료가 제거된 상기 성형품을 소결로 내에 투입하여 소결로 내의 온도를 1시간 동안 0℃로부터 80℃까지 균일한 상승 속도로 상승시킨다. 소결로 내의 온도가 1시간 동안 0℃로부터 80℃까지 균일한 상승 속도로 상승하게 되면 온도변화가 급격하지 않고 서서히 이루어짐으로써 소결로 내의 상기 성형품의 크랙발생이 방지된다.
상기 1차 승온온도 유지단계(S5-3)에서는 소결로 내의 온도를 소결로 전체 영역에서 균일하게 하도록 80℃에서 2시간 동안 유지하는데, 이와 같이 함으로써 전체 소결로 내의 온도를 균일화시킨다. 즉, 소결로 내의 온도는 소결로 내의 어느 곳에서든 80℃로 2시간 동안 유지됨으로써, 소결로 내에 투입된 상기 성형품에 대한 가열 온도도 균일하게 되어 성형품의 크랙방지에 일조한다.
상기 2차 승온단계(S5-4)에서는 소결로 내에 투입된 상기 성형품에 대한 크랙의 발생을 방지하도록 소결로 내의 온도를 10시간 동안 80℃로부터 350℃까지 균일한 상승 속도로 상승시킨다. 소결로 내의 온도가 10시간 동안 80℃로부터 350℃까지 균일한 상승 속도로 상승하게 되면 온도변화가 급격하지 않고 서서히 이루어짐으로써 소결로 내의 상기 성형품의 크랙의 발생이 방지된다.
상기 2차 승온온도 유지단계(S5-5)에서는 소결로 내의 온도를 소결로 전체 영역에서 균일하게 하도록 350℃에서 0.5시간 동안 유지하는데, 이와 같이 함으로써 전체 소결로 내의 온도를 균일화시킨다. 즉, 소결로 내의 온도는 소결로 내의 어느 곳에서든 350℃로 0.5시간 동안 유지됨으로써, 소결로 내에 투입된 상기 성형품에 대한 가열 온도도 균일하게 되어 성형품의 크랙방지에 일조한다.
상기 3차 승온단계(S5-6)에서는 소결로 내에 투입된 상기 성형품에서 잔존하는 상기 부재료를 완전히 제거하여 상기 성형품의 크랙 발생을 방지하도록 소결로 내의 온도를 3시간 동안 350℃로부터 900℃까지 균일한 상승 속도로 상승시킨다. 소결로 내의 온도가 3시간 동안 350℃로부터 900℃까지 균일한 상승 속도로 상승하게 되면 온도변화가 급격하지 않고 서서히 이루어짐으로써 소결로 내의 상기 성형품의 크랙의 발생이 방지된다.
상기 3차 승온온도 유지단계(S5-7)에서는 소결로 내의 온도를 소결로 전체 영역에서 균일하게 하도록 900℃에서 0.5시간 동안 유지하는데, 이와 같이 함으로써 전체 소결로 내의 온도를 균일화시킨다. 즉, 소결로 내의 온도는 소결로 내의 어느 곳에서든 900℃로 0.5시간 동안 유지됨으로써, 소결로 내에 투입된 상기 성형품에 대한 가열 온도도 균일하게 되어 성형품의 크랙방지에 일조한다.
상기 4차 승온단계(S5-8)에서는 소결로 내에 투입된 상기 성형품의 1차 소결을 위해 소결로 내의 온도를 3시간 동안 900℃로부터 1,200℃까지 균일한 상승 속도로 상승시킨다. 소결로 내의 온도가 3시간 동안 900℃로부터 1,200℃까지 균일한 상승 속도로 상승하게 되면 온도변화가 급격하지 않고 서서히 이루어짐으로써 소결로 내의 상기 성형품의 크랙의 발생이 방지된다.
상기 4차 승온온도 유지단계(S5-9)에서는 소결로 내의 온도를 소결로 전체 영역에서 균일하게 하도록 1,200℃에서 0.5시간 동안 유지하는데, 이와 같이 함으로써 전체 소결로 내의 온도를 균일화시킨다. 즉, 소결로 내의 온도는 소결로 내의 어느 곳에서든 1,200℃로 0.5시간 동안 유지됨으로써, 소결로 내에 투입된 상기 성형품에 대한 가열 온도도 균일하게 되어 성형품의 크랙방지에 일조한다.
상기 5차 승온단계(S5-10)에서는 소결로 내에 투입된 상기 성형품의 완전한 소결 및 완전한 소결로 인한 21-22%의 부피 수축을 이루기 위해 소결로 내의 온도를 10시간 동안 1,200℃로부터 1,450℃까지 균일한 상승 속도로 상승시킨다. 소결로 내의 온도가 10시간 동안 1,200℃로부터 1,450℃까지 균일한 상승 속도로 상승하게 되면 온도변화가 급격하지 않고 서서히 이루어짐으로써 소결로 내의 상기 성형품의 크랙의 발생이 방지된다.
상기 5차 승온온도 유지단계(S5-11)에서는 소결로 내의 온도를 소결로 전체 영역에서 균일하게 하여 상기 성형품의 비틀림을 방지하도록 1,450℃에서 4시간 동안 유지하는데, 이와 같이 함으로써 전체 소결로 내의 온도를 균일화시킨다. 즉, 소결로 내의 온도는 소결로 내의 어느 곳에서든 1,450℃로 4시간 동안 유지됨으로써, 소결로 내에 투입된 상기 성형품에 대한 가열 온도도 균일하게 되어 성형품의 크랙방지에 일조한다.
상기 자연냉각 및 인출단계(S5-12)에서는 외기와의 온도차로 인한 상기 성형품의 크랙 발생을 방지하도록 소결로 내의 온도를 100℃로 떨어질 때까지 자연냉각하고 소결로 내의 온도 100℃에서 소결로로부터 자연냉각된 상기 성형품을 인출인출해 내어 외부에서 다시 자연냉각시켜 상기 성형품의 크랙 발생을 방지한다. 이와 같이 소결로 내의 온도를 100℃로 떨어질 때까지 자연냉각하고 이후에 소결로 내의 온도 100℃에서 소결로로부터 자연냉각된 상기 성형품을 인출해 내어 외부에서 다시 자연냉각시키게 되면 온도변화가 서서히 이루어짐으로써 성형품의 급격한 온도변화에 따른 크랙 발생을 방지할 수 있다.
상기 연마단계(S6)는, 상기 소결 상태의 믹서기용 세라믹 커터에서 상기 수평 절단용 칼날(32b)과 수직 절단용 칼날(33)을 형성하여 믹서기용 세라믹 커터(30)를 형성하도록 상기 소결 상태의 믹서기용 세라믹 커터를 연마기로 연마하는 단계이다. 이러한 연마단계(S6)를 거쳐 상기 소결 상태의 믹서기용 세라믹 커터에서 상기 수평 절단용 칼날(32b)과 수직 절단용 칼날(33)을 형성하여 믹서기용 세라믹 커터(30)를 형성하게 된다.
상기 세척단계(S7)에서는 형성된 믹서기용 세라믹 커터(30)를 물로 세척한다. 이와 같이 형성된 믹서기용 세라믹 커터(30)는 물로 세척되어 깨끗한 상태가 된다.
상기 재료준비단계(S1)에서 준비되는 상기 지르코니아 분말은, 94.7 중량%의 지르코니아(ZrO2)와 0.015 중량%의 이산화규소(SiO2)와 0.005 중량%의 산화철(Fe2O3)과 0.005 중량%의 산화나트륨(Na2O)과 0.005 중량%의 이산화티타늄(TiO2)과 0.02 중량%의 염소(Cl-)와 5.25 중량%의 산화이트륨(Y2O3)을 포함한다.
상기 지르코니아 분말은 사실상 온도에 따라 다양한 상변화를 보여주는데 실온에서는 단사정계(monoclinic)로 있다가 1,170℃에서 정방정계(tetragonal)의 구조로 바뀌며 2,300℃에서 육방정계(cubic)로 바뀌며, 단사정계에서 정방정계로 변할 때 약 5%의 부피변화가 수반되어 입자(grain)가 깨지는 현상이 발생되어 세라믹 제조시 실패의 원인이 되지만, 이러한 지르코니아 분말도 상기 지르코니아 분말에 포함된 5.25 중량%의 산화이트륨(Y2O3)에 의해 상기 입자 깨짐 현상을 막을 수 있다. 또한, 지르코니아 분말이 5.25 중량%의 산화이트륨(Y2O3)으로 안정화될 때, 강도 및 인성이 극대화된다.
구동모터가 내장되어 구동키가 상기 구동모터에 의해 회전구동 가능하게 장치되는 본체(10)와, 상기 본체(10)의 상부에 하단부가 착탈 가능하게 결합되는 것으로 저면에 구멍이 형성되는 용기(20)를 포함하는 믹서기에 설치되되, 상기 용기(20)의 구멍 내주면에 삽입되는 회전축의 하단이 상기 본체의 구동키에 구동 가능하게 연결되고 상기 회전축 상단부에 일체로 연결되어 상기 구동모터의 회전구동시 회전하여 용기(20)에 투입된 내용물을 잘라서 분쇄하는 수평 및 수직 절단용 칼날을 가지는 믹서기용 세라믹 커터(30)로서, 상기 믹서기용 세라믹 커터(30)는, 중앙에 회전축이 관통하도록 관통공(30h)을 형성하고 있는 사각형의 회전축 결합부(31);와 회전축 결합부(31)의 네 변 부분에 각각 일체로 결합되어 형성된 회전날개(32);를 포함하며, 상기 회전날개(32)는, 회전축 결합부(31)의 각 변 부분이 상측에 위치할 때 윗변이 좌측에 그리고 아랫변이 우측에 위치하는 사다리꼴 형상의 횡단면을 가지며 상기 회전날개(32)의 우측에 형성되어 있는 회전날개 몸체(32a);와 이등변 삼각형 형상의 횡단면을 가지며 회전축 결합부(31)의 각 변 부분이 상측에 위치할 때 상기 회전날개(32)의 좌측에서 밑변이 회전날개 몸체(32a)의 윗변과 일체로 형성되어 있는 수평 절단용 칼날(32b);와 회전날개 몸체(32a)의 상면에 회전축 결합부(31)의 각 변 부분과 평행하게 하여 설정 간격을 두고 회전날개 몸체(32a)의 상면의 폭을 따라 설치된 복수의 수직 절단용 칼날(33);로 구성되는 수평 및 수직 절단용 칼날을 가지는 믹서기용 세라믹 커터의 제조방법으로서,
지르코니아 분말과, 소포제와, 가소제와, 분산제와, 결합제와 물을 포함하는 재료를 준비하는 재료준비단계(S1);와 지르코니아 분말로 구성되는 90 중량%의 주재료와, 0.2 중량%의 소포제와 0.2 중량%의 가소제와 0.5 중량%의 분산제와 2.3 중량%의 결합제와 96.8 중량%의 물을 포함하는 10 중량%의 부재료를 혼합하여 혼합물을 생성하는 혼합단계(S2);와 상기 혼합물을 작업공간에 도포한 후 금속 3D 프린터로 원하는 부위에 레이져 또는 전자빔을 포함하는 열원을 선택적으로 조사하여 분말적층용융결합(powder Bed Fusion; 이하 PBF) 방식으로 믹서기용 세라믹 커터(30) 형상의 성형품을 형성하는 성형품 형성단계(S3);와 형성된 상기 성형품을 자연건조하는 자연건조단계(S4);와 자연건조된 상기 성형품을 소결로 내에 넣고 소결하여 소결 상태의 믹서기용 세라믹 커터를 형성하는 소결단계(S5);와 상기 소결 상태의 믹서기용 세라믹 커터에서 상기 수평 절단용 칼날(32b)과 수직 절단용 칼날(33)을 형성하여 믹서기용 세라믹 커터(30)를 형성하도록 상기 소결 상태의 믹서기용 세라믹 커터를 연마기로 연마하는 연마단계(S6);와 형성된 믹서기용 세라믹 커터(30)를 물로 세척하는 세척단계(S7);를 포함하고,
상기 재료준비단계(S1)에서 준비되는 상기 지르코니아 분말은, 94.7 중량%의 지르코니아(ZrO2)와 0.015 중량%의 이산화규소(SiO2)와 0.005 중량%의 산화철(Fe2O3)과 0.005 중량%의 산화나트륨(Na2O)과 0.005 중량%의 이산화티타늄(TiO2)과 0.02 중량%의 염소(Cl-)와 5.25 중량%의 산화이트륨(Y2O3)을 포함하며,
상기 소결단계(S5)는, 소결로 내에서 자연건조된 상기 성형품에 대한 가열 온도를 72시간 동안 0℃로부터 400℃까지 균일한 상승 속도로 상승시키고 나서 소결로 내의 온도 100℃가 될 때까지 자연냉각하고 이후에 소결로 내의 온도 100℃에서 소결로로부터 상기 성형품을 인출해 내어 외부에서 다시 자연냉각시켜 자연건조된 상기 성형품에서 상기 부재료를 제거하여 상기 성형품의 크랙 발생을 방지하는 부재료 제거단계(S5-1);와 상기 부재료가 제거된 상기 성형품을 소결로 내에 투입하여 소결로 내의 온도를 1시간 동안 0℃로부터 80℃까지 균일한 상승 속도로 상승시키는 1차 승온단계(S5-2);와 소결로 내의 온도를 소결로 전체 영역에서 균일하게 하도록 80℃에서 2시간 동안 유지하는 1차 승온온도 유지단계(S5-3);와 소결로 내에 투입된 상기 성형품에 대한 크랙의 발생을 방지하도록 소결로 내의 온도를 10시간 동안 80℃로부터 350℃까지 균일한 상승 속도로 상승시키는 2차 승온단계(S5-4);와 소결로 내의 온도를 소결로 전체 영역에서 균일하게 하도록 350℃에서 0.5시간 동안 유지하는 2차 승온온도 유지단계(S5-5);와 소결로 내에 투입된 상기 성형품에서 잔존하는 상기 부재료를 완전히 제거하여 상기 성형품의 크랙 발생을 방지하도록 소결로 내의 온도를 3시간 동안 350℃로부터 900℃까지 균일한 상승 속도로 상승시키는 3차 승온단계(S5-6);와 소결로 내의 온도를 소결로 전체 영역에서 균일하게 하도록 900℃에서 0.5시간 동안 유지하는 3차 승온온도 유지단계(S5-7);와 소결로 내에 투입된 상기 성형품의 1차 소결을 위해 소결로 내의 온도를 3시간 동안 900℃로부터 1,200℃까지 균일한 상승 속도로 상승시키는 4차 승온단계(S5-8);와 소결로 내의 온도를 소결로 전체 영역에서 균일하게 하도록 1,200℃에서 0.5시간 동안 유지하는 4차 승온온도 유지단계(S5-9);와 소결로 내에 투입된 상기 성형품의 완전한 소결 및 완전한 소결로 인한 21-22%의 부피 수축을 이루기 위해 소결로 내의 온도를 10시간 동안 1,200℃로부터 1,450℃까지 균일한 상승 속도로 상승시키는 5차 승온단계(S5-10);와 소결로 내의 온도를 소결로 전체 영역에서 균일하게 하여 상기 성형품의 비틀림을 방지하도록 1,450℃에서 4시간 동안 유지하는 5차 승온온도 유지단계(S5-11);와 외기와의 온도차로 인한 상기 성형품의 크랙 발생을 방지하도록 소결로 내의 온도를 100℃로 떨어질 때까지 자연냉각하고 소결로 내의 온도 100℃에서 소결로로부터 자연냉각된 상기 성형품을 인출인출해 내어 외부에서 다시 자연냉각시켜 상기 성형품의 크랙 발생을 방지하는 자연냉각 및 인출단계(S5-12);을 포함하는 수평 및 수직 절단용 칼날을 가지는 믹서기용 세라믹 커터의 제조방법에 의해 제조된 수평 및 수직 절단용 칼날을 가지는 믹서기용 세라믹 커터를 실험예 1로 하고,
시중에 시판 중인 믹서기용 스테인레스 스틸제 커터를 비교예 1로 하였다.
상기 실험예 1과 비교예 1의 커터의 특성 및 특징을 보면 아래의 표 1과 같다.
| 구분 | 실험예1 | 비교예1 | 비고 |
| 재료특성 | 지르코니아(ZrO2) | 스테인레스 스틸(SUS 440C) | |
| 밀도(g/cm3) | 7.9 | 7.8 | |
| 경도(Hv) | 1,250 | 230 | |
| 피로수명 | 80X | 0.5X | |
| 자성(자계) | 비자성체 | 자성체 |
위 표 1에 따르면, 실험예 1이 비교예 1에 비하여 밀도는 거의 비슷하지만 경도는 8배 가까이 더 높아서 충격에 더 강하며 변형이 더 적다. 피로수명 또한 실험예 1이 비교예 1에 비하여 160배 더 길어서 더 장기간 사용가능하다.
이상에서 설명한 본 발명은, 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 명확히 하여야 할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10. 본체 20. 용기
30. 분쇄부 31. 회전축 결합부
32. 회전날개 32a. 회전날개 몸체
32b. 칼날 33. 보조칼날
S1. 재료준비단계 S2. 혼합단계
S3. 성형품 형성단계 S4. 자연건조단계
S5. 소결단계 S5-1. 부재료 제거단계
S5-2. 1차 승온단계 S5-3. 1차 승온온도 유지단계
S5-4. 2차 승온단계 S5-5. 2차 승온온도 유지단계
S5-6. 3차 승온단계 S5-7. 3차 승온온도 유지단계
S5-8. 4차 승온단계 S5-9. 4차 승온온도 유지단계
S5-10. 5차 승온단계 S5-11. 5차 승온온도 유지단계
S5-12. 자연냉각 및 인출단계 S6. 연마단계
S7. 세척단계
30. 분쇄부 31. 회전축 결합부
32. 회전날개 32a. 회전날개 몸체
32b. 칼날 33. 보조칼날
S1. 재료준비단계 S2. 혼합단계
S3. 성형품 형성단계 S4. 자연건조단계
S5. 소결단계 S5-1. 부재료 제거단계
S5-2. 1차 승온단계 S5-3. 1차 승온온도 유지단계
S5-4. 2차 승온단계 S5-5. 2차 승온온도 유지단계
S5-6. 3차 승온단계 S5-7. 3차 승온온도 유지단계
S5-8. 4차 승온단계 S5-9. 4차 승온온도 유지단계
S5-10. 5차 승온단계 S5-11. 5차 승온온도 유지단계
S5-12. 자연냉각 및 인출단계 S6. 연마단계
S7. 세척단계
Claims (3)
- 구동모터가 내장되어 구동키가 상기 구동모터에 의해 회전구동 가능하게 장치되는 본체(10)와, 상기 본체(10)의 상부에 하단부가 착탈 가능하게 결합되는 것으로 저면에 구멍이 형성되는 용기(20)를 포함하는 믹서기에 설치되되, 상기 용기(20)의 구멍 내주면에 삽입되는 회전축의 하단이 상기 본체의 구동키에 구동 가능하게 연결되고 상기 회전축 상단부에 일체로 연결되어 상기 구동모터의 회전구동시 회전하여 용기(20)에 투입된 내용물을 잘라서 분쇄하는 수평 및 수직 절단용 칼날을 가지는 믹서기용 세라믹 커터(30)로서, 상기 믹서기용 세라믹 커터(30)는, 중앙에 회전축이 관통하도록 관통공(30h)을 형성하고 있는 사각형의 회전축 결합부(31);와 회전축 결합부(31)의 네 변 부분에 각각 일체로 결합되어 형성된 회전날개(32);를 포함하며, 상기 회전날개(32)는, 회전축 결합부(31)의 각 변 부분이 상측에 위치할 때 윗변이 좌측에 그리고 아랫변이 우측에 위치하는 사다리꼴 형상의 횡단면을 가지며 상기 회전날개(32)의 우측에 형성되어 있는 회전날개 몸체(32a);와 이등변 삼각형 형상의 횡단면을 가지며 회전축 결합부(31)의 각 변 부분이 상측에 위치할 때 상기 회전날개(32)의 좌측에서 밑변이 회전날개 몸체(32a)의 윗변과 일체로 형성되어 있는 수평 절단용 칼날(32b);와 회전날개 몸체(32a)의 상면에 회전축 결합부(31)의 각 변 부분과 평행하게 하여 설정 간격을 두고 회전날개 몸체(32a)의 상면의 폭을 따라 설치된 복수의 수직 절단용 칼날(33);로 구성되는 수평 및 수직 절단용 칼날을 가지는 믹서기용 세라믹 커터의 제조방법으로서,
지르코니아 분말과, 소포제와, 가소제와, 분산제와, 결합제와 물을 포함하는 재료를 준비하는 재료준비단계(S1);와
지르코니아 분말로 구성되는 90 중량%의 주재료와, 0.2 중량%의 소포제와 0.2 중량%의 가소제와 0.5 중량%의 분산제와 2.3 중량%의 결합제와 96.8 중량%의 물을 포함하는 10 중량%의 부재료를 혼합하여 혼합물을 생성하는 혼합단계(S2);와
상기 혼합물을 작업공간에 도포한 후 금속 3D 프린터로 원하는 부위에 레이져 또는 전자빔을 포함하는 열원을 선택적으로 조사하여 분말적층용융결합(powder Bed Fusion; 이하 PBF) 방식으로 믹서기용 세라믹 커터(30) 형상의 성형품을 형성하는 성형품 형성단계(S3);와
형성된 상기 성형품을 자연건조하는 자연건조단계(S4);와
자연건조된 상기 성형품을 소결로 내에 넣고 소결하여 소결 상태의 믹서기용 세라믹 커터를 형성하는 소결단계(S5);와
상기 소결 상태의 믹서기용 세라믹 커터에서 상기 수평 절단용 칼날(32b)과 수직 절단용 칼날(33)을 형성하여 믹서기용 세라믹 커터(30)를 형성하도록 상기 소결 상태의 믹서기용 세라믹 커터를 연마기로 연마하는 연마단계(S6);와
형성된 믹서기용 세라믹 커터(30)를 물로 세척하는 세척단계(S7);를 포함하고,
상기 소결단계(S5)는,
소결로 내에서 자연건조된 상기 성형품에 대한 가열 온도를 72시간 동안 0℃로부터 400℃까지 균일한 상승 속도로 상승시키고 나서 소결로 내의 온도 100℃가 될 때까지 자연냉각하고 이후에 소결로 내의 온도 100℃에서 소결로로부터 상기 성형품을 인출해 내어 외부에서 다시 자연냉각시켜 자연건조된 상기 성형품에서 상기 부재료를 제거하여 상기 성형품의 크랙 발생을 방지하는 부재료 제거단계(S5-1);와
상기 부재료가 제거된 상기 성형품을 소결로 내에 투입하여 소결로 내의 온도를 1시간 동안 0℃로부터 80℃까지 균일한 상승 속도로 상승시키는 1차 승온단계(S5-2);와
소결로 내의 온도를 소결로 전체 영역에서 균일하게 하도록 80℃에서 2시간 동안 유지하는 1차 승온온도 유지단계(S5-3);와
소결로 내에 투입된 상기 성형품에 대한 크랙의 발생을 방지하도록 소결로 내의 온도를 10시간 동안 80℃로부터 350℃까지 균일한 상승 속도로 상승시키는 2차 승온단계(S5-4);와
소결로 내의 온도를 소결로 전체 영역에서 균일하게 하도록 350℃에서 0.5시간 동안 유지하는 2차 승온온도 유지단계(S5-5);와
소결로 내에 투입된 상기 성형품에서 잔존하는 상기 부재료를 완전히 제거하여 상기 성형품의 크랙 발생을 방지하도록 소결로 내의 온도를 3시간 동안 350℃로부터 900℃까지 균일한 상승 속도로 상승시키는 3차 승온단계(S5-6);와
소결로 내의 온도를 소결로 전체 영역에서 균일하게 하도록 900℃에서 0.5시간 동안 유지하는 3차 승온온도 유지단계(S5-7);와
소결로 내에 투입된 상기 성형품의 1차 소결을 위해 소결로 내의 온도를 3시간 동안 900℃로부터 1,200℃까지 균일한 상승 속도로 상승시키는 4차 승온단계(S5-8);와
소결로 내의 온도를 소결로 전체 영역에서 균일하게 하도록 1,200℃에서 0.5시간 동안 유지하는 4차 승온온도 유지단계(S5-9);와
소결로 내에 투입된 상기 성형품의 완전한 소결 및 완전한 소결로 인한 21-22%의 부피 수축을 이루기 위해 소결로 내의 온도를 10시간 동안 1,200℃로부터 1,450℃까지 균일한 상승 속도로 상승시키는 5차 승온단계(S5-10);와
소결로 내의 온도를 소결로 전체 영역에서 균일하게 하여 상기 성형품의 비틀림을 방지하도록 1,450℃에서 4시간 동안 유지하는 5차 승온온도 유지단계(S5-11);와
외기와의 온도차로 인한 상기 성형품의 크랙 발생을 방지하도록 소결로 내의 온도를 100℃로 떨어질 때까지 자연냉각하고 소결로 내의 온도 100℃에서 소결로로부터 자연냉각된 상기 성형품을 인출인출해 내어 외부에서 다시 자연냉각시켜 상기 성형품의 크랙 발생을 방지하는 자연냉각 및 인출단계(S5-12);을 포함하는 것을 특징으로 하는 수평 및 수직 절단용 칼날을 가지는 믹서기용 세라믹 커터의 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 재료준비단계(S1)에서 준비되는 상기 지르코니아 분말은,
94.7 중량%의 지르코니아(ZrO2)와 0.015 중량%의 이산화규소(SiO2)와 0.005 중량%의 산화철(Fe2O3)과 0.005 중량%의 산화나트륨(Na2O)과 0.005 중량%의 이산화티타늄(TiO2)과 0.02 중량%의 염소(Cl-)와 5.25 중량%의 산화이트륨(Y2O3)을 포함하는 것을 특징으로 하는 수평 및 수직 절단용 칼날을 가지는 믹서기용 세라믹 커터의 제조방법. - 삭제
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|---|---|---|---|
| KR1020230008486A KR102527351B1 (ko) | 2023-01-20 | 2023-01-20 | 수평 및 수직 절단용 칼날을 가지는 믹서기용 세라믹 커터의 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020230008486A KR102527351B1 (ko) | 2023-01-20 | 2023-01-20 | 수평 및 수직 절단용 칼날을 가지는 믹서기용 세라믹 커터의 제조방법 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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|---|---|---|---|
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|---|---|
| KR (1) | KR102527351B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117567139A (zh) * | 2024-01-17 | 2024-02-20 | 成都飞机工业（集团）有限责任公司 | 一种基于光固化3d打印制备高韧性陶瓷材料的方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR980000583A (ko) * | 1996-06-07 | 1998-03-30 | 마에다 카쯔노수케 | 분쇄기부재를 구동하기 위한 분쇄매체용 합성세라믹물질 |
| KR200245637Y1 (ko) | 2001-05-21 | 2001-10-15 | 최상화 | 믹서기의 칼날 |
| KR20080074296A (ko) | 2007-02-08 | 2008-08-13 | 박승복 | 주방용 세라믹 칼 및 그 제조방법 |
| KR101477171B1 (ko) * | 2013-06-20 | 2014-12-29 | 이정철 | 세라믹 타격절단장치 |
| KR20190002854A (ko) * | 2017-06-30 | 2019-01-09 | 박승복 | 커터 및 이를 구비하는 커터 모듈 |
-
2023
- 2023-01-20 KR KR1020230008486A patent/KR102527351B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN117567139A (zh) * | 2024-01-17 | 2024-02-20 | 成都飞机工业（集团）有限责任公司 | 一种基于光固化3d打印制备高韧性陶瓷材料的方法 |
| CN117567139B (zh) * | 2024-01-17 | 2024-05-14 | 成都飞机工业（集团）有限责任公司 | 一种基于光固化3d打印制备高韧性陶瓷材料的方法 |
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