KR20240086135A - 금속분말사출성형에 의한 안경코받침의 제조방법 - Google Patents
금속분말사출성형에 의한 안경코받침의 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 후크부, 연결부, 받침부로 이루어진 안경코받침을 금속분말사출성형에 의해 제조하는데 있어서, 스테인리스강 분말 55~65체적%, 바인더 35~45체적%를 혼합하여 피드스탁을 제조하는 단계; 상기 제조된 피트스탁(feedstock)을 사출성형기를 이용하여 안경코받침 금형에 사출함으로써 성형체를 성형하는 단계; 상기 제조된 성형체의 바인더를 촉매탈지하는 단계; 상기 탈지된 성형체를 소결하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속분말사출성형에 의한 안경코받침의 제조방법을 제공한다.
Description
본 발명은 금속분말사출성형에 의한 안경코받침의 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로 금속분말사출성형에 의해 후크부, 연결부, 받침부로 이루어진 안경코받침을 일체로 제조하는 제조방법에 관한 것이다.
컴퓨터와 핸드폰의 사용이 많아지면서 시력이 저하되는 사람이 증가함에 따라, 안경을 수요가 증가하고, 또한 개성이 있는 패션 연출을 위해 안경을 찾는 사람들도 많아지고 있다.
안경을 사용하던 도중에 일부 파손이 발생하면 새로 구입하거나 수리를 해야 한다. 이 때 안경이 파손되었을 때에 파손된 부품만 교체하는 합리적 소비가 대체이다.
안경 코받침은 안경테의 렌즈 지지부의 내측 후방에 설치되어 안경 착용자의 콧등 양쪽 부위에 접촉되도록 함으로써 안경의 안정적인 착용을 도모할 수 있도록 하는 것이다.
안경 코받침은 안경테 고정부의 양측 후방에 각각 받침부가 마련된 것도 있지만 안경테 고정부의 후방에 하나의 받침부가 마련된 것도 있다.
한 쌍의 받침부를 갖는 것은 안경테의 한 쌍의 렌즈 지지부 사이에 하나만이 설치되고, 하나의 받침부를 갖는 것은 각 렌즈 지지부의 내측에 각각 설치된다.
안경 코받침은 안경테의 재질 및 디자인에 따라 다양한 형태의 것이 사용된다.
플라스틱재질의 안경테라면 플라스틱재질의 안경 코받침이 안경테와 일체로 사출 성형될 수도 있고, 별도의 플라스틱재질의 안경 코받침이 안경테에 분해 가능하게 부착 설치될 수 있다.
본 발명은 특히 플라스틱재질의 안경테에 분해 가능하게 설치되고, 안경테 고정부의 후방에 하나의 받침부가 마련되는 안경 코받침에 관계한다.
금속분말 사출성형(Metal Injection molding; M.I.M) 공법은 복잡한 3차원 형상의 정밀부품을 후 가공 없이 대량 생산할 수 있는 기술로서, 금속분말을 열가소성 고분자 물질인 바인더(Binder)와 혼합하여 성형 가능한 혼합체로 제조하여 성형하게 된다.
성형된 금속사출체는 바인더를 탈지제거한 후 특정분위기에서 고온 소결하여 정밀한 치수와 복잡한 형상을 가진 제품을 생산할 수 있으며 제품의 형상이나 재질이 변경이 되어도 작은 설비비용을 통해 대량 생산이 가능한 제조공법이다.
본 발명은 금속분말사출성형에 의한 안경코받침의 제조방법에 관한 것으로, 구체적으로 금속분말사출성형에 의해 후크부, 연결부, 받침부로 이루어진 안경코받침을 일체로 제조하는 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 금속분말사출성형에 의한 안경코받침의 제조방법은, 스테인리스강 분말 55~65체적%, 바인더 35~45체적%를 혼합하여 피드스탁을 제조하는 단계; 상기 제조된 피트스탁(feedstock)을 사출성형기를 이용하여 안경코받침 금형에 사출함으로써 성형체를 성형하는 단계; 상기 제조된 성형체의 바인더를 촉매탈지하는 단계; 상기 탈지된 성형체를 소결하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 안경 코받침의 후크부(100)는 전방에 탄성고정부(110)가 마련되고, 후방에 삽입지지부(120)가 마련된 형태이고, 탄성고정부(110)는 양측이 면취된 원기둥의 형태이다.
상기 탄성고정부(110)는 선단 중앙에 가로방향으로 노치홈(111)이 형성되고, 선단 직경이 크고 후단 직경이 작은 테이퍼를 갖는 밀착부(112)가 전방에 마련된 형태이며. 상기 탄성고정부(110)의 양측면 후방 중앙에는 회전방지리브(113)가 마련된다.
상기 탄성고정부(110)의 후방에 마련되는 삽입지지부(120)는 탄성고정부(110)의 후단 직경보다 큰 직경의 원기둥 형태이다.
상기 피드스탁 100체적% 중에서 스테인리스강 분말은 55~65체적%이고, 스테인리스강 분말의 입도 크기는 D50이 6~8㎛인 구형분말인 것을 특징으로 한다.
상기 바인더 100체적% 중에서 폴리옥시메틸렌(Poly Oxy Methylene; POM) 60~75체적%, 카나우바 왁스나 파라핀 왁스를 포함하는 군에서 하나 이상 선택되는 왁스 5~15체적%, 폴리카보네이트 (polycarbonate; PC), 폴리프로필렌(polypropylene; PP), 폴리에틸렌(polyethylene; PE)을 포함하는 군에서 하나 이상 선택되는 폴리머 10~25체적%, 계면활성제 5~15체적%로 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명은 스테인레스강 분말과, 바인더를 전용 혼련기에 장입하여 가압/가열하면서 혼련하여 펠릿형태의 피드스탁을 제조하는 것을 특징으로 한다.
상기 가열은 스테인레스강 분말과 바인더의 혼련공정에서 바인더를 용융할 수 있는 온도보다 10 ~ 20℃ 높은 온도에서 가압하여 혼련하는 것을 특징으로 한다.
상기 성형하는 단계에서 사출속도는 120~128mm/s인 것을 특징으로 한다.
상기 탈지공정은 100~130℃로 유지한 오븐 내에 제품을 적치하고 90%이상의 농질산을 1~10ml/min로 공급하고, 질소가스를 1~5l/min로 4~8시간 공급하여 바인더를 제거하는 것을 특징으로 한다.
상기 소결단계는 스테인리스강 분말이 용융되어 녹지 않는 온도범위 내에서 수소(H2) 분위기 하에서 1330~1360℃ 온도 범위에서 2~3시간 유지하여 소결되는 것을 특징으로 한다.
상기 소결단계에서 소결판은 알루미나 함유량 90% 이상의 고순도 알루미나(Al2O3)이고, 소결판의 조도는 Ra 0.5~1.0㎛ 범위인 것을 특징으로 한다.
본 발명은 스레인레스강 분말과 바인더를 혼합, 성형체를 성형후, 탈지, 소결하여 후크부, 연결부, 받침부로 이루어진 안경코받침을 일체로 제조하는 제조함으로써, 안경코받침의 프레스 후, 홈부, 돌출부, 모서리 면취, 테이퍼부 등의 가공공정을 최소화하며 가늘고 긴 형상의 안경코받침을 1회의 금속분말사출성형으로 제조할 수 있으며, 재료 손실률을 낮추며 대량생산이 가능한 효과를 갖는다.
본 발명에 의해 제조된 안경코받침은 후크부와 받침부를 연결하는 연결부 단면을 후크부와 받침부에 비하여 작은 원형으로 제조함으로써, 착용자의 코부위 형상과 취향에 맞추어 안경을 착용할 수 있도록 안경코받침의 후크부와 받침부를 연결하는 연결부가 사용자가 원하는 형태로 휘어짐이 가능하도록 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제조방법으로 제조된 안경코받침의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제조방법으로 제조된 안경코받침의 정면도이다.
도 3은 도1의 A-A 단면도이다.
도 4는 도2의 B-B 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 안경코받침과 안경테의 후반 분해사시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 안경코받침의 제조방법을 나타내는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 제조방법으로 제조된 안경코받침의 정면도이다.
도 3은 도1의 A-A 단면도이다.
도 4는 도2의 B-B 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 안경코받침과 안경테의 후반 분해사시도이다.
도 6은 본 발명에 따른 안경코받침의 제조방법을 나타내는 순서도이다.
이하에서 본 발명의 금속분말사출성형에 의한 안경코받침의 제조방법의 구현예들을 보다 구체적으로 설명하기로 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지의 범용적인 구성 또는 기능에 대한 상세한 설명은 생략한다.
이하에서, "상방", "하방", "전방" 및 "후방" 및 그 외 다른 방향성 용어들은 명세서에 정의된 상태를 기준으로 정의한다.
도 1은 본 발명의 제조방법으로 제조된 안경 코받침의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 본 발명의 제조방법으로 제조된 안경 코받침의 정면도이고, 도 3은 도1의 A-A 단면도이며, 도 4는 도2의 B-B 단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 안경코받침과 안경테의 후반 분해사시도이다.
이하에서는 본 발명의 제조방법으로 제조된 안경 코받침의 형상과 안경테와의 결합구조 및 결합상태를 설명한다.
도 1 및 도 2와 같이 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 안경 코받침은 후크부(100), 연결부(200), 받침부(300)로 구성되는데 모두 한번의 금속분말사출성형으로 제조된다.
본 발명의 안경코받침 후크부(100)는 안경테(400)의 후크부 삽임홈(430)에 삽입되어 안경태(400)와 결합된다.
상기 안경 코받침에 있어서 후크부(100)는 전방에 탄성고정부(110)가 마련되고, 후방에 삽입지지부(120)가 마련된 형태이다.
후크부(100)의 탄성고정부(110)는 양측이 면취된 원기둥의 형태이다.
또한 상기 탄성고정부(110)는 선단 중앙에 가로방향으로 노치홈(111)이 형성되고, 선단 직경이 크고 후단 직경이 작은 테이퍼를 갖는 밀착부(112)가 전방에 마련된 형태이며. 상기 탄성고정부(110)의 양측면 후방 중앙에는 회전방지리브(113)가 마련된다.
상기 탄성고정부(110)의 후방에 마련되는 삽입지지부(120)는 탄성고정부(110)의 후단 직경보다 큰 직경의 원기둥 형태이다.
또한 연결부(200)는 착용자의 코부위 형상과 취향에 맞추어 안경을 착용할 수 있도록 안경코받침을 피팅할 때 인위적인 힘을 가하여 강제로 변형시킨 경우 변형 상태가 그대로 유지되면서도 약한 외부 하중에 대하여 탄성 복원력을 갖도록 하는 것이 바람직하다. 본 발명에서는 연결부의 단면을 원형으로 제조한다.
연결부(200)의 후방에 받침부(300)가 하부방향으로 절곡 형성되어 있다.
받침부(300)의 하단부에 실리콘재질의 패드(미도시)를 고정 설치할 수 있도록 하는 패드 접속구멍(310)이 마련되어 있다.
상기 안경코받침의 기존 제조방법는 프레스에 의해 후크부(100), 연결부(200), 받침부(300)로 이루어진 외형을 타발한 후, 후크부를 절삭가공에 의해 형성하거나, 다이케스팅과 같은 방법에 의해 제조하였다.
프레스, 절삭 가공의 방법으로는 제조공정이 복잡하고, 제조단가가 상승하는 어려움이 있었고, 다이케스팅과 같은 주조에 의한 제조공정은 후크부의 치수공차를 만족하는데 어려움이 있었다.
이와 같은 기존의 제조방법의 문재점을 해결하기 위하여 금속분말사출성형의 제조공정을 발명하게 된 것이다.
본 발명에 의해 제조된 안경코받침과 안경테의 결합구조와 결합상태는 도 3은 안경 코받침과 안경테의 후방 분해 사시도를 통하여 설명한다.
도 3과 같이 안경 코받침은 플라스틱재질의 안경테(400)에 분해 가능하게 장착된다.
안경 코받침이 장착되는 안경테(400)는 한 쌍의 렌즈 지지부(410)의 사이에 마련되는 연결부(420)의 후면 양측에 후크부(100)가 삽입될 수 있도록 삽입홈(430)이 마련되어 있다.
안경테(400) 삽입홈(430)의 내부 구조가 후크부(100)와 대응되는 구조로 되어 있어야 한다.
안경테(400)의 연결부(420)의 후면 양측에 형성되는 삽입홈(430)은 내부 전방부에 후크(100)의 탄성고정부(110)와 대응되는 탄성고정부(미부여)가 마련되어야 한다.
또한 상기 삽입홈(430)의 내부 후방부에는 후크부(100)의 삽입지지부(120)와 대응되는 삽입지지부(미도시)가 마련되어야 한다.
그리고 상기 삽입홈(4300)의 내부 하단에는 가로방향으로 후크부(100)의 노치홈(111)과 대응되는 끼움돌기(미도시)이 마련되어야 한다.
따라서 안경테(400)의 삽입홈(430)의 탄성고정부(미도시)는 양측이 면취된 원기둥의 형태이다.
또한 상기 안경테(400)의 삽입홈(430)은 선단 직경이 크고 후단 직경이 작은 테이퍼를 갖는 밀착부(미도시)가 전방에 마련되고, 양측면 후방 중앙에 리브 삽입홈(미도시)이 마련된 형태이다.
그리고 안경테(400)의 삽입홈(430)의 탄성고정부(미도시)의 후방에 마련되는 삽입지지부(미도시)는 탄성고정부(미도시)의 후단 직경보다 큰 직경의 원기둥 형태이다.
안경 코받침은 안경테(400)의 후방에서 안경테(400)의 연결부(420)에 마련된 삽입홈(430)에 후크부(100)를 삽입하는 것만으로 간편하게 안경테(400)와 조립할 수 있게 된다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 안경 코받침과 안경테(400)의 조립상태에서는 후크부(100)의 노치홈(113)이 안경테 삽입홈(430)의 끼움돌기(미도시)에 끼워진다.
그리고 탄성고정부(110) 전방의 밀착부(112)가 안경테 삽입홈(430)의 밀착부(미도시)와 견고하게 밀착된다.
따라서 강한 외력이 가해지지 않는 한 안경테(400)에서 안경 코받침이 분리될 우려가 없다.
또한 후크부(100)의 회전방지리브(113)가 안경테(400)의 삽입홈(430)의 리브 삽입홈(미도시)에 삽입되어 +형의 결합이 이루어지게 된다.
따라서 후크부(100) 및 연결부(200)이 좌우방향으로 회전될 우려 없이 견고한 조립상태를 유지할 수 있게 된다.
한편 조립상태의 안경 코받침을 분해하고자 할 때는 후크부(100)의 후방에 일체로 마련된 연결부(200)을 잡고 안경테(400)의 후방으로 힘껏 잡아당기면 된다.
그러면 안경테(400)의 삽입홈(430)에서 후크부(100)가 인출되므로 안경테(400)에서 안경 코받침을 쉽게 분해할 수 있게 된다.
안경 코받침의 분해 과정에서 후크부(100)가 안경테(400)의 삽입홈(430)에서 인출될 때에는 후크부(100)의 밀착부(112)의 상부와 하부가 노치홈(111) 쪽으로 오므려지면서 안경테 삽입홈(430)의 밀착부(미도시)를 빠져나오게 된다.
이처럼 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 안경 코받침은 안경테(400)와 간편하게 조립하거나 분리할 수 있게 되므로 파손시에 손쉽게 수리하거나 교체할 수 있게 된다.
또한 다양한 디자인의 안경 코받침을 보유하는 경우 안경테(400)에 맞추어 교체 사용하거나 착용자의 심리상태, 취향 등에 맞추어 교체 사용함으로써 착용자의 개성을 표현할 수 있게 된다.
도 4는 본 발명에 따른 안경코받침의 제조방법을 나타내는 순서도이다.
본 발명의 안경코받침의 제조방법은, 스테인리스강 분말 55~65체적%, 바인더 35~45체적%를 혼합하여 피드스탁을 제조하는 단계; 상기 제조된 피트스탁(feedstock)을 사출성형기를 이용하여 안경코받침 금형에 사출함으로써 성형체를 성형하는 단계; 상기 제조된 성형체의 바인더를 촉매탈지하는 단계; 상기 탈지된 성형체를 소결하는 단계;를 포함한다.
상기 피드스탁 100체적% 중에서 스테인리스강 분말은 55~65체적%이고, 스테인리스강 분말의 입도 크기는 D50이 6~8㎛인 구형분말을 사용한다.
상기 바인더의 구성은 형상을 유지하고 유동의 주체가 되는 주바인더인 폴리옥시메틸렌(Poly Oxy Methylene; POM)와 피드스탁의 점도감소와 금형과의 윤활을 촉진하는 왁스류제와 분말과 고분자의 습윤성(Wetting)이나 점착특성(Adhesion)을 향상시키기 위한 계면활성제 등으로 구성된다.
상기 바인더 100체적% 중에서 폴리옥시메틸렌(Poly Oxy Methylene; POM) 60~75체적%, 카나우바 왁스나 파라핀 왁스를 포함하는 군에서 하나 이상 선택되는 왁스 5~15체적%, 폴리카보네이트 (polycarbonate; PC), 폴리프로필렌(polypropylene; PP), 폴리에틸렌(polyethylene; PE)을 포함하는 군에서 하나 이상 선택되는 폴리머 10~25체적%, 계면활성제 5~15체적%로 이루어진다.
스테인레스강 분말과, 바인더인 폴리옥시메틸렌(Poly Oxy Methylene; POM), 카나우바 왁스나 파라핀 왁스를 포함하는 군에서 하나 이상 선택되는 왁스, 폴리카보네이트 (polycarbonate; PC), 폴리프로필렌(polypropylene; PP), 폴리에틸렌(polyethylene; PE)을 포함하는 군에서 하나 이상 선택되는 폴리머, 계면활성제로 이루어진 바인더를 전용 혼련기에 장입하여 가압/가열하면서 혼련하여 펠릿형태의 피드스탁을 제조한다.
이때 가열은 스테인레스강 분말과 바인더의 혼련공정에서 바인더를 용융할 수 있는 온도보다 10 ~ 20℃ 높은 온도에서 가압하여 혼련한다.
상기 제조된 펠렛(pellet)형의 피드스탁을 사출기를 이용하여 성형체를 제조한다. 본 발명의 안경코받침은 형상이 길이에 비하여 얇음으로 인해 성형체 충진에 어려움이 있어, 일반적인 사출속도보다 10~25% 빠른 120~128mm/s의 속도로 빠르게 사출하여 성형금형의 말단부까지 충진이 원활하게 되도록 하였으며, 바인더 성분 중에서 카나우바 왁스나 파라핀 왁스를 포함하는 군에서 하나 이상 선택되는 왁스 5～15체적%을 포함하여 유동도를 높였다.
상기 탈지공정은 성형체의 형태가 유지되면서 바인더를 제거하는 것이 중요하다. 내부온도 100~130℃로 유지한 오븐 내에 제품을 적치하고 90%이상의 농질산을 1~10ml/min로 공급하고 이와 동시에 질소가스를 1~5l/min로 4~8시간 공급한다.
상기 소결단계는 스테인리스강 분말이 천이액상소결이 되어 다공질 상태의 탈지체로부터 소결밀도가 95~98%인 고밀도 소결체를 제조한다. 소결단계는 스테인리스강 분말이 용융되어 녹지 않는 온도범위 내에서 수소(H2) 분위기 하에서 1330~1360℃ 온도 범위에서 2~3시간 유지하여 소결한다.
상기 소결단계에서 수소(H2)가스 분위기는 제조공정상에서 발생하는 원료분말의 산화피막을 수소와 반응시켜 제거시키는 동시에 잔류바인더 성분인 탄소성분을 제거하여 소결공정에서 스테인레스강의 소결밀도를 높여준다.
본 발명의 안경코받침은 형상이 길이에 비하여 얇고 단면적이 작아 소결 시 수축이 동일하게 되도록 관리가 중요하다. 이에 소결에 사용되는 소결판의 조도관리를 통하여 소결 시 수축이 동일하게 이루어진다. 소결판은 알루미나 함유량 90% 이상의 고순도 알루미나(Al2O3)이고, 소결판의 조도는 Ra 0.5~1.0㎛ 범위이다..
이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시예일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다.
따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.
100 : 후크부
110 : 탄성고정부
111 : 노치홈 112 : 밀착부
113 : 회전방지리브 120 : 삽입지지부
200 : 연결부 300 : 받침부
400 : 안경테
410 : 렌즈 지지부 420 : 연결부(420)
430 : 후크부 삽입홈
111 : 노치홈 112 : 밀착부
113 : 회전방지리브 120 : 삽입지지부
200 : 연결부 300 : 받침부
400 : 안경테
410 : 렌즈 지지부 420 : 연결부(420)
430 : 후크부 삽입홈
Claims (5)
- 후크부, 연결부, 받침부로 이루어진 안경코받침을 금속분말사출성형에 의해 제조하는데 있어서,
스테인리스강 분말 55~65체적%, 바인더 35~45체적%를 혼합하여 피드스탁을 제조하는 단계;
상기 제조된 피트스탁(feedstock)을 사출성형기를 이용하여 안경코받침 금형에 사출함으로써 성형체를 성형하는 단계;
상기 제조된 성형체의 바인더를 촉매탈지하는 단계;
상기 탈지된 성형체를 소결하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속분말사출성형에 의한 안경코받침의 제조방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 피드스탁 100체적% 중에서 스테인리스강 분말은 55~65체적%이고, 스테인리스강 분말의 입도 크기는 D50이 6~8㎛인 구형분말인 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 금속분말사출성형에 의한 안경코받침의 제조방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 바인더 100체적% 중에서 폴리옥시메틸렌(Poly Oxy Methylene; POM) 60~75체적%, 카나우바 왁스나 파라핀 왁스를 포함하는 군에서 하나 이상 선택되는 왁스 5~15체적%, 폴리카보네이트 (polycarbonate; PC), 폴리프로필렌(polypropylene; PP), 폴리에틸렌(polyethylene; PE)을 포함하는 군에서 하나 이상 선택되는 폴리머 10~25체적%, 계면활성제 5~15체적%로 이루어진 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 금속분말사출성형에 의한 안경코받침의 제조방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 소결단계는 스테인리스강 분말이 용융되어 녹지 않는 온도범위 내에서 수소(H2) 분위기 하에서 1330~1360℃ 온도 범위에서 2~3시간 유지하여 소결되는 것을 특징으로 하는 금속분말사출성형에 의한 안경코받침의 제조방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 탈지공정은 100~130℃로 유지한 오븐 내에 제품을 적치하고 90%이상의 농질산을 1~10ml/min로 공급하고, 질소가스를 1~5l/min로 4~8시간 공급하여 바인더를 제거하는 것을 특징으로 하는 금속분말사출성형에 의한 안경코받침의 제조방법.
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|---|---|---|---|
| KR1020220171358A KR20240086135A (ko) | 2022-12-09 | 2022-12-09 | 금속분말사출성형에 의한 안경코받침의 제조방법 |
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-
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