KR20220138444A - 경량 좌변기 및 이의 제조법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 경량 좌변기 및 이의 제조법에 관한 것으로 종래 좌변기의 무거운 자체무게와 취약한 내충격성으로 시공 및 운반의 불편함과 고온에서 장시간 소성하여 발생하는 많은 양의 탄소로 지구온난화와 제조원가가 높은 문제가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 소지소재를 강판으로 전환하되 강판의 성분중 Fe의 함량을 95%이상으로 하고 강판의 상온수소투과비를 300초/㎟이상, 강판의 강도는 150MPa이상, 세라믹 밀착성은 PEI지수로 60%이상으로 하여 제조하는 경량 좌변기 및 이의 제조방법을 제공하여 탄소배출량을 줄이고, 내충격성 확보로 어지간한 충격이나 흔들림에도 파손되지않아 안전성을 확보하고 원가도 절감하는 효과가 있는 경량 좌변기 및 이의 제조법에 관한 것이다.

Description

경량 좌변기 및 이의 제조법 {A Light Toilet Bowl and it's Manufacturing Method}

본 발명은 경량 좌변기 및 이의 제조법에 관한 것으로 종래 좌변기는 도기질로 무겁기도 하고 내충격성이 낮아 적은 충격에도 파손되는 문제점이 있어 이 문제점을 해결하기위해 좌변기의 소지소재를 강도와 내충격성이 우수한 강판으로 변경하고 그 상부에 세라믹 코팅을 하여 표면은 세라믹 특성을 가지면서 내충격성이 우수한 특성을 갖는 경량 좌변기와 이의 제조법에 관한 것이다. 따라서 기술분야는 좌변기 제조기술과 금속을 가공하는 가공기술 및 금속에 세라믹 유약을 포포하여 융착하는 기술 등의 기술분야에 속한다.

종래의 일반적으로 사용되는 좌변기는 점토, 고령토, 장석, 도석 등을 배합하여 분쇄하고 가압성형하여 소성한후 표면에 세라믹 유약을 도포하고 소성하여 제조한다. 이렇게 제조된 종래 좌변기는 내충격성이 낮아 일정이상의 내충격성을 확보하기 위해 두께를 두껍게 해야하므로 양변기 자체의 무게가 무거워지는 문제점이 있다. 도기 자체 두께가 두꺼워짐에따라 강도 및 내충격성 확보를 위해 충분히 소성해야하므로 높은 온도에서 장시간동안 소성해야 하므로 제조원가가 상승되는 문제가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 강도와 내충격성이 우수한 강판을 소지소재로 하여 그 상부에 세라믹 코팅함으로써 표면은 세라믹 특성을 가지면서 강판의 강도와 내충격성을 확보하여 종래 좌변기의 문제를 해결한 경량 좌변기 및 이의 제조법을 제공할수 있다.

등록특허 10-1706121, 10-2194104 는 탈취구조를 갖는 절수형 좌변기로 절수 및 위생수준을 높이거나, 좌변기의 특징을 가지면서 탈착이 가능한 부속몰드에 의해 위생도기 내부를 세정하고, 오물을 배출하기 위한 물이 배수되기 위한 물 유출 장치를 포함하는 위생도기 및 그 제조방법에 관한 것에 관한 특허로 소재를 위생적인 표면특성은 가지지만 내충격성이 매우 취약한 도자기질로 함에 따라 강도 및 내충격성을 확보하기 위해 두께를 두껍게 해야하는데 이에따라 무게가 무거워지는 문제가 있고 뿐만아니라 소성공정에서 높은 온도에서 장시간 소성을 해야 하므로 생산원가가 높아지는 문제점이 있다,

본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 종래 좌변기는 강도와 내충격성을 확보하기 위해 두께를 두껍게 하는데 이에따라 좌변기 자체 무게가 무거워지고, 소성공정에서는 두께가 두꺼워짐에따라 고온에서 장시간 열처리해야 하므로 탄소배출량이 많아져 환경을 오염시키고 제조원가를 상승시키는 문제를 해결하려한다. 이를 위해 강도와 내충격성이 낮은 도자지질의 소지소재를 내충격성이 우수한 소재로 전환하여 두께가 얇아도 강도와 내충격성을 확보하여 경량 좌변기 및 이의 제조법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 소지소재를 강도와 내충격성이 우수한 강판을 다양한 좌변기 형태로 성형하고 표면에 기존 좌변기와 동등한 세라믹 코팅하는 것을 특징으로 한다.

상기 강판은 상온수소투과비가 300초/㎟이상이고, 항복강도가 150MPa이상이고, 세라믹 밀착성이 PEI지수로 60%이상인 것을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 세라믹 코팅은 30㎛이상, 1200㎛이하의 두께로 코팅하는 것을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 소지소재를 강판으로 하여 성형하고 표면에 세라믹 유약을 도포하여 소성하여 세라믹 코팅한 좌변기는 소지소재인 강판의 두께를 얇게하여 제조할수 있어 종래의 두꺼운 두께로 제조한 좌변기에 비해 매우 가벼운 효과가 있다.

또한 본 발명은 강도와 내충격성이 우수한 강판을 사용하여 제조함으로써 기존 도자기질 소지소재보다 열전도율이 높고 두께가 얇아 낮은 온도에서 짧은 시간 소성하여 제조할수 있어 배출되는 탄소량이 적어 좀더 친환경적이고, 훨씬 낮은 생산원가로 제조할수 있는 효과가 있다.

본 발명은 경량 좌변기 및 이의 제조법에 관한 것이다.

구체적으로는 좌변기 소지소재를 강도와 내충격성이 매우 우수한 강판으로 하여 좌변기 형태로 성형한후 세라믹 유약을 도포하고 소성하여 세라믹 특성의 표면을 확보하여 도자기질 소지소재로 제조하는 종래 좌변기보다 소지소재의 두께가 매우 얇아서 훨씬 가벼운 좌변기를 제조할수 있다. 또한 두께가 얇고 열전도율이 높은 강판을 소지소재로 사용함으로써 종래 좌변기보다 낮은 온도에서 짧은 시간 동안 소성할수 있어 탄소 배출량을 크게 감소할수 있고 제조원가도 크게 저감할수 있는 경량 좌변기 및 이의 제조법에 관한 것이다.

<발명의 상세한 설명>

좌변기 소지소재를 강판으로 한정한 것은 강판이 높은 강도와 내충격성 등의 특성을 가져 종래 좌변기의 낮은 강도와 내충격성을 확보하기 위해 두께를 상향하여 무게 및 제조원가를 상승하며 많은 탄소를 배출량시키는 종래 좌변기의 소지소재인 도자기질의 문제점을 완전히 해결할수 있기 때문이다. 또한 내충격성이 매우 우수하여 어지간한 충격에도 파단되거나 금이 가지 않아 강판을 소지소재로 사용하는 것이 바람직하다.

소지소재를 강판으로 하되 강중 Fe성분이 95%이상 함유하도록 한정한 것은 강판 성분중 Fe외 성분이 5%이상이 될 경우 세라믹 코팅시 밀착성이 낮아지기 때문이다. 바람직하게는 Fe성분이 98%이상이 되어야 한다.

소지소재인 강판의 상온수소투과비를 300초/㎟이상으로 한정한다. 상온수소투과비를 300초/㎟이상으로 한정하는 이유는 상온수소투과비가 300초/㎟보다 낮을 경우 소성중 발생하여 강중에 고용되어 냉각중에 강판과 유약층 계면으로 확산, 이동하여 집적되어 분자로 결합하여 고압가스를 생성하여 유약층을 깨고 밖으로 방출되면서 결함을 발생하기 때문이다. 바람직하게는 400초/㎟이상이 되어야 한다.

소지소재인 강판의 항복강도는 150MPa이상되어야 한다. 강판의 항복강도가 150MPa이하에서는 강도가 낮아 인체의 하중에 의해 변형될 우려가 있기 때문이다. 항복강도 150MPa이상일 경우 변형의 염려가 없고, 강도확보를 위한 두께를 상향하지 않아도 되기 때문이다. 바람직하게는 180MPa이상이 되어야 한다.

소지소재인 강판의 유약 밀착성은 PEI지수로 60%이상 되어야 한다. 유약 밀착지수가 PEI지수로 60%이하에서는 밀착성이 낮아 적은 충격에서도 유약층이 탈락하여 외관이 좋지않고 그 부위에는 발청이 될 수 있기 때문이다. 바람직하게는 70%이상이 되어야 한다.

소지소재에 세라믹 코팅 두께는 30㎛ ~ 1,200㎛가 되어야한다. 강판에 코팅된 세라믹 두께가 30㎛이하가 되면 코팅 두께가 너무 얇아 적은 충격이나 마찰에도 세라믹층이 벗겨져 그 부위에 발청이 생겨 외관상 좋지 않고 부식이 진행되어 방식기능이 없어진다. 한편 코팅 두께가 1,200㎛ 이상으로 너무 두꺼우면 적은 충격에도 세라믹층에 크랙이 발생하거나 심하면 탈락될수 있으므로 상한값을 1,200㎛로 한다. 바람직하게는 50㎛~800㎛이다.

강판 소지에 유약을 코팅하는 것은 종래 좌변기와 동등한 표면 특성을 확보하기 위한 것으로 세라믹 코팅을 위한 유약 도포방법은 습식이든 건식이든 상관이 없으며 세라믹 코팅을 위한 소성처리는 일반적인 방법으로 처리한다.

이하 본 발명의 내용을 실시예를 통하여 구체적으로 설명한다.

<실시예 >

내충격성이 우수한 강판을 일반적인 좌변기 형태로 성형 가공하여 세라믹 유약을 도포하고 소성하는 세라믹 코팅을 하였다. 좌변기 형태로 가공한후 표면에 잔류하는 방청유 등을 제거하기 위해 250℃ 유지로에 10분간 유지하였다. 잔류된 유분을 완전히 제거한 좌변기에 세라믹 유약을 정전분체방식으로 도포하고 1차 소성하였다. 이때 소성온도는 850℃였으며, 시간은 7분간 처리하였다. 1차 소성이 완료된 좌변기는 2차 유약도포를 하고 2차 소성을 실시하여 세라믹 코팅을 완료하였다. 이때 사용한 세라믹 유약은 백색으로 정전분체방식으로 도포하였으며, 소성온도는 800℃, 시간은 7분간 실시하였다. 본 발명의 경량 좌변기 효과를 평가하기 위해 무게를 측정하였다. 또한 세라믹 유약 처리된 좌변기는 250℃에서 20시간동안 유지하는 표면결함발생 가속처리를 실시하여 장시간 경과후에 발생하는 표면결함을 조기에 발생하도록 하여 장시간후 표면결함 발생여부를 파악하였다. 내충격성을 평가하기 위해 200g의 강구를 1m상부에서 낙하하여 시편의 파손 여부 및 세라믹층의 크랙발생 여부 등을 평가하였다. 세라믹 밀착성은 1차 세라믹 도포 및 소성후 PEI밀착지수를 ASTM C313-59규격에 의한 방법으로 측정하였다. 표 1에 세라믹 코팅후 발생할수 있는 표면결함발생여부와 상관성이 있는 소지소재의 상온수소투과비와 PEI 밀착지수 및 세라믹층의 두께를 나타내었다. 표 2에 좌변기의 무게와 내충격성 및 표면결함 발생 여부 등 특성시험 결과를 나타내었다.

발명재 및 기존재의 무게 및 내충격성

시편	소지소재 수소투과비	세라믹 밀착지수	세라믹층 두께
본 발명재 1	550 초/㎟	95 %	250 ㎛
본 발명재 2	680 초/㎟	92 %	355 ㎛
비교재 1	155 초/㎟	92 %	280 ㎛
비교재 2	530 초/㎟	45 %	1250 ㎛
종래 좌변기	-	-	평균 5.0 mm

특성 시험 결과

시편	무게	내충격성(파손 상태)	내충격성(세라믹층 상태)	표면 결함
본 발명재1	2.42 Kg	양 호	크랙없음	없 음
본 발명재2	2.82 Kg	양 호	크랙발생, 탈락없음	없 음
비교재1	2.28 Kg	양 호	크랙발생, 일부탈락	표면결함발생
비교재2	2.52 Kg	양 호	크랙발생, 일부탈락	없 음
종래 좌변기	22.38 Kg	파 손	파 손	없 음

표2의 특성시험결과에서 본 발명재 1, 2는 무게가 3Kg이하로 기존 좌변기의 22.38Kg에 비해 매우 가볍고, 내충격성 측면에서는 200g 강구를 1m높이에서 낙하하였을때 종래 좌변기는 완전히 파손되었으나, 본 발명재는 파손되지 않았으며, 세라믹층은 발명재 1은 크랙도 발생하지 않았으며, 발명재 2는 크랙이 발생하였으나 세라믹층은 탈락이 되지 않아 양호하였다. 소지소재를 강판으로 하였으나 강판의 상온수소투과비가 본 발명의 범위에서 벗어난 비교재 1은 표면결함이 발생하였으며, 세라믹 두께 또는 PEI 밀착지수가 본 발명의 범위에서 벗어난 비교재 2는 강구낙하시험에서 파손은 되지 않았으나 세라믹층에 크랙 발생하고 세라믹층이 탈락되어 상태가 좋지 않았다.

Claims (1)

1. 소지소재를 강판으로 하여 그 상부에 세라믹 코팅하는 방법으로 제조하는 것을 포함하는 경량 좌변기 및 이의 제조방법.
   상기 소지소재 강판에 있어서, 소지소재 강판의 성분을 Fe성분 함량을 95%이상으로 하고 강판의 상온수소투과비를 300㎟이상이 되고, 강판의 강도가 150MPa이상이고, 세라믹 밀착성은 PEI밀착지수로 60%이상이 되는 것을 포함하는 경량 좌변기 및 이의 제조방법.
   상기 세라믹 코팅에 있어서, 세라믹 코팅 두께를 30㎛이상 1200㎛이하가 되도록 제어하는 것을 포함하는 경량 좌변기 및 이의 제조법.