WO2012023805A2

WO2012023805A2 - 로고를 갖는 휴대전자기기용 지르코니아 세라믹 케이스 제조방법

Info

Publication number: WO2012023805A2
Application number: PCT/KR2011/006051
Authority: WO
Inventors: 이재형; 정인철; 박성택; 우명훈
Original assignee: 영남대학교 산학협력단
Priority date: 2010-08-17
Filing date: 2011-08-17
Publication date: 2012-02-23
Also published as: WO2012023805A3; KR101452736B1; KR20130029114A

Abstract

본 발명은 우수한 미감을 갖는 로고가 형성된 지르코니아 휴대용 전자기기 케이스 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명에서는 로고를 지르코니아 케이스와 마찬가지로 지르코니아로 성형하고, 그 조성을 색상 첨가제를 제외하고는 지르코니아 케이스와 동일하게 한다. 본 발명에 따르면, 지르코니아 케이스의 소결 공정 시, 지르코니아 케이스의 소결 수축율과 로고의 소결 수축율을 동일하게 하여 로고의 형상이 뒤틀리는 현상을 방지하고 로고의 우수한 미감을 유지할 수 있다.

Description

로고를 갖는 휴대전자기기용 지르코니아 세라믹 케이스 제조방법

본 발명은 휴대전자기기용 지르코니아 케이스 제조방법에 관한 것이고, 구체적으로는 우수한 미감을 갖는 로고가 형성된 지르코니아 세라믹 케이스 제조방법에 관한 것이다.

휴대폰, PDA, MP3플레이어, 노트북 컴퓨터 등과 같은 휴대용 전자기기의 케이스는 대부분 폴리카보네이트, ABS와 같은 플라스틱이나 또는 스테인레스 스틸, 알루미늄 합금 등의 금속으로 만들어진다. 이러한 재료들은 비교적 저렴하고 간단한 제조방법으로 케이스를 제조할 수 있는 이점이 있으나 경도가 높지 않아서 사용 중 표면에 스크래치가 생긴다. 이러한 단점을 보완할 수 있는 재료로서 세라믹스의 일종인 지르코니아가 있다. 지르코니아 세라믹스는 일반적으로 부분안정화제로서 산화이트리움(Y₂O₃)이 몰비 2% 내지 3%가 첨가되어 있다. 부분안정화제를 첨가함으로써 정방정상의 지르코니아가 얻어지며, 이러한 정방정상의 지르코니아는 높은 강도와 인성을 지녀서 구조재료로서 널리 사용되며 또한 높은 경도를 갖기 때문에 스크래치가 생기지 않는다. 이와 더불어, 지르코니아는 그 재료 자체로 다양한 색상을 구현할 수 있으며, 표면 연마를 행하면 광택이 미려하게 된다.

휴대용 전자기기의 지르코니아 세라믹 케이스에 로고를 형성하는 방법으로는 전사(transfer printing), 스크린 프린팅, 잉크 프린팅 또는 에나멜 코팅을 생각할 수 있다. 그러나, 이러한 방법을 통해 형성된 로고는 그 미감이 현저히 떨어지고, 지르코니아 케이스 제조 공정 중 소결 공정 시 지르코니아 케이스 성형체의 소결 수축율과 코팅된 로고의 소결 수축율이 상이하여 소결 공정 이후 로고의 형상이 뒤틀려버려 미감이 더욱 저하될 수 있으며 또한 균열이 쉽게 생길 수 있다.

본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 우수한 미감을 갖는 로고가 형성된 지르코니아 세라믹 케이스 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 로고를 케이스와 동일하게 지르코니아로 성형하고, 따라서 색상을 내는 미량의 첨가제를 제외한 조성을 지르코니아 케이스와 동일하게 한 것이다.

본 발명에 따르면, 우수한 미감을 갖는 로고가 형성된 지르코니아 세라믹 케이스를 제조할 수 있다.

도1는 본 발명의 제1 실시예의 제조방법에 의해 제조된 돌출된 로고(embossed logo)를 갖는 지르코니아 케이스의 단면도.

도2은 본 발명의 제2 실시예의 제조방법에 의해 제조된 상감 로고(inlaid logo)를 갖는 지르코니아 케이스의 단면도.

도3는 본 발명의 제3 실시예에서 프레스 금형에 음각부를 새긴 후 지르코니아 케이스 성형체를 올려놓고 등압 프레스를 행하는 모습.

도4은 본 발명의 제4 실시예의 제조방법에 의해 제조된 상감 로고(inlaid logo)를 갖는 지르코니아 케이스의 단면도.

도5는 본 발명의 제5 실시예에 관한 것으로, 일부만(500) 지르코니아로 제조된 케이스의 단면도.

도6는 본 발명의 제조방법에 의해 제조된 지르코니아 케이스의 평면도.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명한다.

도1은 본 발명의 제1 실시예에 관한 것으로, 돌출된 로고(embossed logo)(110)를 갖는 지르코니아 케이스(100)의 단면도이다. 본 발명의 제1 실시예는 유기첨가제를 함유하여 유연한 지르코니아 케이스 성형체를 성형하는 단계; 상기 지르코니아 케이스 성형체와 미량의 첨가제를 제외하고는 동일한 조성을 가지는 지르코니아 원료를 사용하여 유연한 로고를 성형하는 단계; 프레스 금형에 음각부를 형성하고, 상기 로고를 상기 프레스 금형의 음각부에 올려놓고 그 위에 상기 지르코니아 케이스 성형체를 올려놓은 다음 등압 프레스를 행하는 단계; 상기 지르코니아 케이스 성형체를 소결하는 단계; 지르코니아 케이스 소결체를 표면 연마하는 단계를 포함한다. 상기 제1 실시예에서는 로고를 지르코니아 케이스 성형체와 조성이 동일한 지르코니아로 성형하므로, 지르코니아 케이스 성형체의 소결 공정 시, 지르코니아 케이스 성형체의 소결 수축율과 로고의 소결 수축율을 동일하게 하여 로고의 형상이 뒤틀리는 현상을 방지할 수 있다.

한편, 로고를 두 개 이상의 색상으로 구현하기 위하여, 로고를 두 개 이상의 서로 다른 색상을 가지는 복수의 조각들로 성형할 수 있다.

유연한 지르코니아 케이스 및 로고 성형체는 테이프 캐스팅 법, 압출법, 롤러 캐스팅법 또는 세라믹 사출법으로 제조될 수 있으나, 1 mm 내외의 얇은 두께를 구현하고 균일한 소결 수축율을 위해서는 롤러 캐스팅법이나 테이프 캐스팅법이 바람직하며, 또한 케이스와 로고의 성형 방법이 서로 동일한 것이 소결 수축율을 맞추기에 용이하다. 성형체와 로고의 등압프레스는 성형을 위해 첨가되는 일반적인 유기바인더의 유리전이온도 부근인 50°C 내지 150°C에서 행해지는 것이 바람직하며, 평판형 케이스의 경우는 등압프레스 대신 열간 일축프레스를 행할 수 있다.

도2는 본 발명의 제2 실시예에 관한 것으로, 상감 로고(inlaid logo)(210)를 갖는 지르코니아 케이스(200)의 단면도이다. 본 발명의 제2 실시예는, 지르코니아 케이스 성형체를 성형하고, 상기 지르코니아 케이스 성형체에 로고 형상을 펀칭하는 단계; 상기 지르코니아 케이스 성형체와 미량의 첨가제를 제외하고는 동일한 조성을 가지는 지르코니아 원료로 상기 로고 형상과 동일한 형상을 갖는 로고를 성형하는 단계; 상기 지르코니아 케이스 성형체의 로고 형상과 상기 로고를 정렬한 상태에서 등압 프레스를 행하는 단계; 상기 지르코니아 케이스 성형체를 소결하는 단계; 지르코니아 케이스 소결체를 평면 연삭 또는 표면 연마하는 단계를 포함한다.

도3는 본 발명의 제3 실시예의 제조방법에 관한 것으로, 프레스 금형(320)에 음각부(310)를 새긴 후 지르코니아 케이스 성형체(300)를 올려놓고 등압프레스를 행하는 모습을 도시한다. 본 발명의 제3 실시예는 프레스 금형(320)에 음각부(310)를 새기는 단계; 지르코니아 케이스 성형체(300)를 성형하는 단계; 상기 프레스 금형(320)에 지르코니아 케이스 성형체(300)를 올려 놓고 등압프레스를 행하는 단계; 상기 지르코니아 케이스 성형체(300)를 소결하는 단계; 지르코니아 케이스 소결체를 표면 연마하는 단계를 포함한다. 상기 제3 실시예에서는 지르코니아 케이스 성형체(300)를 음각부(310)가 형성된 프레스 금형(320)에 대고 등압 프레스를 행하므로 별도의 로고를 성형하지 않고도 지르코니아 케이스 성형체(300)와 동일한 재료 및 동일한 조성의 로고를 형성할 수 있다.

본 발명의 구체적인 실시예를 아래와 같이 설명한다.

(실시예 Ⅰ)

분산제 4g을 첨가하여 무게비 6:4의 톨루엔과 에타놀 혼합용매 40g 속에서 24시간 볼밀된 몰비 3% Y₂O₃를 함유하는 ZrO₂ 분말 200g 슬러리를, PVB 결합제 17.9g, 가소제 15.2g, 무게비 6:4의 톨루엔과 에타놀 혼합용매 40.2g의 혼합체와 24시간 혼합하고 진공에서 탈포를 한 후에, 테이프 캐스팅법으로 약 1 mm 두께의 유연한 지르코니아 케이스 성형체를 성형하여 24 시간 동안 건조하였다. 또한 분산제 4g을 첨가하여 무게비 6:4의 톨루엔과 에타놀 혼합용매 40g 속에서 24시간 볼밀된 몰비 3% Y₂O₃를 함유하는 ZrO₂ 분말 193g과 핑크색을 내는 안료인 Er₂O₃ 7g의 슬러리를, PVB 결합제 17.6g, 가소제 15.0g, 무게비 6:4의 톨루엔과 에타놀 혼합용매 39.5g의 혼합체와 24시간 혼합하고 진공에서 탈포를 한 후에, 테이프 캐스팅법으로 약 1 mm 두께의 지르코니아 케이스 성형체를 성형하여 24 시간 동안 건조하였다. 색깔을 내는 성분이 포함되지 않은 흰색과 Er₂O₃가 포함된 핑크색의 건조된 유연한 지르코니아 케이스 성형체들을 각각 약 13 cm x 6 cm의 사각으로 잘라낸 후, 동일한 공예 펀처를 이용하여 이들에 네잎 클로버 형상의 조각들을 만들었다. 색깔을 내는 성분이 함유되지 않은 흰색 지르코니아 케이스 성형체에 형성된 개구에는 핑크색 네잎 클로버 형상의 조각을 맞추어 끼우고, 핑크색 지르코니아 케이스 성형체에는 흰색 네잎 클로버 형상의 조각을 끼웠다. 상기 지르코니아 케이스 성형체들은 각각 85℃에서 30 MPa의 압력으로 5분간 일축 가압하고 다시 230 MPa로 평평한 알루미늄판 위에서 85℃에서 등압성형을 하여 네잎 클로버 형상의 조각과 주위 지르코니아 케이스 성형체와의 접촉계면이 결함 없이 밀착이 되게 하였다.

소결은 130℃에서 330℃ 사이에서 분당 0.2℃의 승온으로 탈지하고 1100℃에서 30분간 가소결한 후 1400℃에서 2시간 행하였다. 소결시 휘는 것을 방지하기 위해, 가소결 후, 지르코니아 케이스 성형체 전체보다 약간 큰 크기의 100g 정도 무게의 평평한 알루미나 판을 위에 얹어 놓아 최종 소결을 하였다. 로고를 지닌 지르코니아 소결체들은 두께가 0.8 mm였으며, 표면 연삭과 래핑을 거친 후의 두께는 0.5 mm였고 가로와 세로는 약 101 mm와 47 mm였다. 이렇게 얻은 핑크색 바탕(빗금친 부분)에 흰색 로고를 지닌 지르코니아 케이스(도6의 우측)와 흰색 바탕에 핑크색 로고(빗금친 부분)를 지닌 지르코니아 케이스(도6의 좌측)는 도6에 도시되어 있다. 도6에 도시된 바와 같이 로고와 지르코니아 케이스 사이의 경계면이 선명하고 기공과 같은 결함이 없었으며, 지르코니아 케이스 전체에 휨이 없고 그 표면도 지르코니아 특유의 광과 색상을 지녀서 미적으로 수려했다.

(실시예 Ⅱ)

청색 지르코니아 케이스 성형체를 성형하기 위해서, 몰비 3% Y₂O₃를 함유하는 ZrO₂ 분말 193g과 청색 안료 7g, 분산제 4g, PVB 결합제 18.1g, 가소제 15.3g, 무게비 6:4의 톨루엔과 에타놀 혼합용매 79.4g을 혼합하여 테이프캐스팅 슬러리를 만들었으며, 흑색 지르코니아 케이스 성형체를 성형하기 위해서는, 몰비 3% Y₂O₃를 함유하는 ZrO₂ 분말 192g과 흑색 안료 8g, 분산제 4g, PVB 결합제 18.1g, 가소제 15.3g, 무게비 6:4의 톨루엔과 에타놀 혼합용매 80.8g을 사용하여 테이프캐스팅 슬러리를 만든 것을 제외하고는 실시예 1에서와 동일한 방법으로 로고를 지닌 0.5 mm 두께의 약 101 x 47 mm 지르코니아 케이스를 제조하였다. 이렇게 얻은 청색 바탕에 흑색 로고를 지닌 지르코니아 케이스와 흑색 바탕에 청색 로고를 지닌 지르코니아 케이스는 실시예 I과 마찬가지로 경계면이 선명하고 기공과 같은 결함이 없었으며, 지르코니아 케이스 전체에 휨이 없고 그 표면도 지르코니아 특유의 광과 색상을 지녀서 미적으로 수려했다.

본 발명은 상기한 실시 형태에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형이 가능할 것이다.

예를 들어, 본 발명의 제1 실시예에서는 돌출된 로고(110)를 갖는 지르코니아 케이스 제조방법이 설명되어 있으나, 상기 제1 실시예에서 로고의 두께를 프레스 금형의 음각부 깊이보다 두껍게 하고, 등압프레스 공정 및 소결 공정을 행한 후 로고 표면과 지르코니아 케이스 소결체 표면이 동일 평면이 되도록 평면 연삭을 행하면 도4에 도시된 바와 같이 상감 로고(inlaid logo)(410)를 갖는 지르코니아 케이스(400)를 제조할 수 있다. 또한, 상기 제1 실시예에서는 프레스 금형에 음각부를 새긴 후 그 위에 로고 및 지르코니아 케이스 성형체를 순차적으로 올려놓은 후 등압 프레스 및 소결 공정을 행하여 돌출된 로고를 갖는 지르코니아 세라믹 케이스를 제조하나, 프레스 금형에 음각부를 새기지 않은 상태에서 케이스 성형체를 먼저 올려 놓고 그 위에 로고를 위치하여 등압 프레스를 행하더라도 돌출된 로고를 갖는 지르코니아 세라믹 케이스를 제조할 수 있다.

또한, 제3 실시예에서는 프레스 금형(320)에 음각부(310)가 형성되나, 대신에 양각부가 형성될 수 있다.

또한, 본 명세서에서는 케이스 전체를 지르코니아로 제조하는 실시예들만 설명하고 있으나, 도5에 도시된 바와 같이, 케이스를 2 이상으로 분할하여 그 일부만(500)을 지르코니아로 만들 수 있다. 이 경우, 지르코니아 부분을 제외한 나머지 부분(520)은 예를 들어, 플라스틱으로 제조될 수 있다.

Claims

지르코니아 케이스 성형체를 성형하는 단계;

상기 지르코니아 케이스 성형체와 색상 첨가제를 제외하고는 동일한 조성을 가지는 지르코니아 원료로 로고를 성형하는 단계;

프레스 금형에 음각부를 형성하고, 상기 로고를 상기 프레스 금형의 음각부에 올려놓고 그 위에 상기 지르코니아 케이스 성형체를 올려놓은 다음 프레스를 행하는 단계;

상기 지르코니아 케이스 성형체를 소결하는 단계;

지르코니아 케이스 소결체를 표면 연마하는 단계를 포함하는,

휴대용전자기기용 지르코니아 세라믹 케이스 제조방법.
제1항에 있어서, 로고의 두께를 프레스 금형의 음각부 깊이보다 두껍게 성형하고, 상기 표면 연마 단계는 로고의 표면과 지르코니아 케이스 성형체의 표면이 동일 표면이 되도록 하는,

휴대용전자기기용 지르코니아 세라믹 케이스 제조방법.
지르코니아 케이스 성형체를 성형하고, 상기 지르코니아 케이스 성형체에 로고 형상을 펀칭하는 단계;

상기 지르코니아 케이스 성형체와 색상 첨가제를 제외하고는 동일한 조성을 가지는 지르코니아 원료로, 상기 로고 형상과 동일한 형상을 갖는 로고를 성형하는 단계;

상기 지르코니아 케이스 성형체의 로고 형상과 상기 로고를 정렬한 상태에서 프레스를 행하는 단계;

상기 지르코니아 케이스 성형체를 소결하는 단계;

지르코니아 케이스 소결체를 평면 연삭 또는 표면 연마하는 단계를 포함하는,

휴대용전자기기용 지르코니아 세라믹 케이스 제조방법.
제1 지르코니아 케이스 성형체를 성형하는 단계;

상기 제1 지르코니아 케이스 성형체와 색상 첨가제를 제외하고는 동일한 조성 및 동일한 크기를 갖고 상기 제1 지르코니아 케이스 성형체와 다른 색을 갖는 제2 지르코니아 케이스 성형체를 성형하는 단계;

상기 제1 지르코니아 케이스 성형체를 펀칭하여 제1 로고를 형성하고, 상기 제2 지르코니아 케이스 성형체를 펀칭하여 상기 제1 로고와 동일한 형상을 갖는 제2 로고를 형성하는 단계;

상기 제1 지르코니아 케이스 성형체에 형성된 개구에는 상기 제2 로고를 맞추어 끼우고, 상기 제2 지르코니아 케이스 성형체에 형성된 개구에는 상기 제1 로고를 맞추어 끼우는 단계;

상기 제1 및 제2 지르코니아 케이스 성형체를 프레스를 행하는 단계;

상기 제1 및 제2 지르코니아 케이스 성형체를 소결하는 단계;

제1 및 제2 지르코니아 케이스 소결체를 평면 연삭 또는 표면 연마하는 단계를 포함하는,

휴대용전자기기용 지르코니아 세라믹 케이스 제조방법.
프레스 금형에 음각부 또는 양각부를 새기는 단계;

지르코니아 케이스 성형체를 성형하는 단계;

상기 프레스 금형에 지르코니아 케이스 성형체를 올려 놓고 프레스를 행하는 단계;

상기 지르코니아 케이스 성형체를 소결하는 단계;

지르코니아 케이스 소결체를 표면 연마하는 단계를 포함하는,

휴대용전자기기용 지르코니아 세라믹 케이스 제조방법.
지르코니아 케이스 성형체를 성형하는 단계;

상기 지르코니아 케이스 성형체와 색상 첨가제를 제외하고는 동일한 조성을 가지는 지르코니아 원료로 로고를 성형하는 단계;

프레스 금형에 지르코니아 케이스 성형체를 올려놓고 그 위에 상기 로고를 배치한 다음 프레스를 행하는 단계;

상기 지르코니아 케이스 성형체를 소결하는 단계;

지르코니아 케이스 소결체를 표면 연마하는 단계를 포함하는,

휴대용전자기기용 지르코니아 세라믹 케이스 제조방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프레스 단계는 등압 프레스 단계인,

휴대용전자기기용 지르코니아 세라믹 케이스 제조방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 프레스 단계는 열간 일축 프레스 단계인,

휴대용전자기기용 지르코니아 세라믹 케이스 제조방법.
제1항, 제2항, 제3항, 제4항 또는 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 로고는 서로 다른 색상을 가지는 복수의 조각으로 이루어지는,

휴대용전자기기용 지르코니아 세라믹 케이스 제조방법.