KR100828627B1 - 피연마체 파지용 폴리우레탄 패드 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 피연마체 파지용 폴리우레탄 패드 및 그 제조방법을 개시한 것으로서, 합성수지 필름과 폴리에스테르 및 나일론 직물 중에서 선택된 어느 하나의 베이스 시트 일면에 폴리우레탄수지의 디메틸포름아미드 혼합액을 도포하여 폴리우레탄 수지 코팅층을 형성하고, 그 코팅층을 응고 및 탈수 건조시킨후 베이스 시트로부터 분리해 내어 베이스 시트로부터 분리된 면을 연마하여 미세 기공을 오픈시킨 다음 그 연마면에 합성수지 시트를 접착하고 재단하여 이루어진 구성을 가진다. 이러한 구성에 따르면, 조직 내부에 형성된 기공의 크기와 분포상태가 균일하여 뛰어난 쿠션성과 흡착력이 부여되므로, 우수한 피연마체 파지력을 보유한 폴리우레탄 패드를 제공할 수 있다.

파지 패드, 흡착 패드, 폴리우레탄 패드(시트)

Description

피연마체 파지용 폴리우레탄 패드 및 그 제조방법{r preparing polyurethane pad grasping an object for polishing}

도 1은 본 발명에 따른 피연마체 파지용 폴리우레탄 패드를 도시해 보인 개략적 단면도,

도 2a 내지 도 2c는 본 발명에 따른 피연마체 파지용 폴리우레탄 패드의 형성과정을 설명하기 위해 도시해 보인 개략적 단면도,

도 3a 내지 도 3e는 각각 본 발명에 따른 피연마체 파지용 폴리우레탄 패드의 주사전자현미경(SEM) 조직도,

도 4은 본 발명에 따른 피연마체 파지용 폴리우레탄 패드의 제조 공정을 설명하기 위해 도시해 보인 개략도,

도 5 및 도 6은 각각 본 발명의 다른 실시예에 따른 피연마체 파지용 폴리우레탄 패드의 제조과정을 설명하기 위해 도시해 보인 개략도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100...베이스 시트 101...지지용 합성수지 필름

102...패드용 합성수지 필름 110C...폴리우레탄수지 코팅층

110S...폴리우레탄 시트(Sheet) 110P...폴리우레탄 패드(Pad)

111...분리면 111G...연마면

112...(코팅층) 상면 113...미세 기공

G...그라인더 B...접착제

본 발명은 피연마체 파지용 패드에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 미세 표면이 요구되는 피연마체의 정밀 연마가 가능하도록 파지(把持)시켜 주기 위한 피연마체 파지용 폴리우레탄 패드 및 그 제조방법에 관한 것이다.

예컨대, 액정패널(LCD)용 유리 기판과 같이 미세하고 정밀한 표면이 요구되는 피연마체는 정밀 연마를 위한 가공과정에서 일정한 위치와 자세를 유지할 수 있도록 흡착 패드상에 고정된 상태로 세팅된다.

그러나, 종래의 피연마체 파지용 패드의 경우, 패드 내부에 형성되는 기공(cell)의 크기와 분포가 균일하지 못하여 피연마체에 대한 쿳션성과 흡착력이 저하되므로, 피연마체의 연마 가공시 패드상에서 피연마체가 쉽게 유동하여 연마 품질이 저하되는 문제점을 지니고 있다.

또한, 종래의 피연마체 파지용 패드는, 시트 내부의 기포 발생이 불균일하거나 기포의 크기가 균일하지 못하여 피연마체에 대한 흡착력이 저하될 뿐만 아니라 발수기능의 저하로 인하여 피연마체가 쉽게 이탈됨에 따라 연마 품질이 저하되는 문제점을 지니고 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 피연마체 파지용 패드가 지니는 문제점을 감안하여 이를 개선하기 위해 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 우수한 쿠션성과 흡착력을 피연마체에 대한 파지력이 보다 향상되도록 개선된 피연마체 파지용 폴리우레탄 패드와 그 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 피연마체 파지용 폴리우레탄 패드는, 합성수지 필름과 폴리에스테르 및 나일론 직물 중에서 선택된 어느 하나의 베이스 시트 일면에 폴리우레탄수지의 디메틸포름아미드 혼합액을 도포하여 폴리우레탄 수지 코팅층을 형성하고, 그 코팅층을 응고과정과 수세/탈수 및 건조과정을 거친후 상기 베이스 시트로부터 분리해 내어 분리된 표면을 연마하여 다수의 미세 기공을 오픈시킨 후 그 연마면에 패드용 합성수지 필름을 접착시켜 재단하여 이루어며, 상기 폴리우레탄수지의 디메틸포름아미드 혼합액은, 폴리우레탄수지 100 중량부에 대하여, 디메틸포름아미드 30 ~ 120중량부; 음이온 계면활성제인 호박산 0.5 ~ 15중량부; 실리콘 오일과 폴리올의 혼합물로 이루어진 비이온 계면활성제 3.0 ~ 12.0중량부; 충진제 2.0 ~ 10.0중량부; 색상 안료와 디메틸포름아미드의 혼합물로 이루어진 염료조제액 2.0 ~ 15.0중량부; 농도 50%의 염화칼슘 수용액과 불소수지와 염화파라핀 및 실리콘오일 중에서 선택된 어느 하나의 발수제 0.3 ~ 3.0중량부;를 균일하게 혼합하여 용해한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 상기 코팅층은 응고과정과 수세/탈수과정및 건조과정을 거친후 0.15g/㎤ 내지 0.35g/㎤ 범위의 밀도를 가지는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 베이스 시트는 0.1mm 내지 2.0mm 두께를 가지는 것이 바람직하다. 또한, 상기 패드용 합성수지 필름은 두께가 0.10mm ~ 0.50㎜ 범위를 가지는 것이 바람직하다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 피연마체 파지용 폴리우레탄 패드의 제조방법은, 합성수지 필름과 폴리에스테르 및 나일론 직물중에서 선택된 베이스 시트의 표면에, 폴리우레탄수지 100중량부에 대하여, 디메틸포름아미드 30 ~ 120중량부; 음이온 계면활성제인 호박산 0.5 ~ 15중량부; 실리콘 오일과 폴리올의 혼합물로 이루어진 비이온 계면활성제 3.0 ~ 12.0중량부; 충진제 2.0 ~ 10.0중량부; 색상 안료와 디메틸포름아미드의 혼합물로 이루어진 염료조제액 2.0 ~ 15.0중량부; 농도 50%의 염화칼슘 수용액과 불소수지와 염화파라핀 및 실리콘오일 중에서 선택된 어느 하나의 발수제 0.3 ~ 3.0중량부;를 균일하게 혼합하여 용해한 폴리우레탄수지 혼합액을 도포하여 폴리우레탄 수지 코팅층을 형성하는 코팅 단계와; 상기 코팅 단계에서 코팅층이 형성된 베이스 시트를 디메틸포름아미드 수용액에 침지하여 폴리우레탄수지 코팅층을 응고시키는 응고 단계와; 상기 응고 단계를 거친 베이스 시트와 코팅층을 수세조에 침지하여 통과시키면서 스퀴징 롤에 의해 연속적으로 압착하는 수세 단계와; 상기 수세 단계를 거친 베이스 시트와 코팅층을 스퀴징 롤에 의해 연속적으로 압착하여 탈수시키는 탈수 단계와; 상기 탈수 단계를 거친 베이스 시트와 코팅층을 건조시키는 건조 단계와; 상기 건조 단계를 거친 베이스 시트로부터 코팅층을 시크 형태로 분리시켜 폴리우레탄 시트를 얻기 위한 코팅층 분리 단계와; 상기 베이스 시트로부터 코팅층이 분리되어 이루어진 폴리우레탄 시트의 분리면을 연마하는 연마 단계와; 상기 폴리우레탄 시트의 연마면에 패드용 합성수지 필름을 접착하는 패드 필름 접착 단계; 및 상기 폴리우레탄 시트와 패드용 합성수지 필름을 소정 규격으로 재단하는 패드 재단 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 상기 응고 단계에서는, 상기 베이스 시트를 10 ~ 45℃ 온도 범위로 유지되는 응고조 내부의 농도 3~15% 디메틸포름아미드 수용액에 침지하여 0.5~5.0m/min의 속도로 통과시키면서 폴리우레탄수지 코팅층을 응고시키는 것이 바람직하다.

상기 코팅 단계에서 폴리우레탄 수지 코팅층은 0.60mm 내지 3.0mm 범위의 두께로 도포되고, 상기 응고 단계 내지 건조 단계를 거친 이후에 40% 내지 70% 범위의 두께로 수축되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 폴리우레탄 수지 코팅층은 상기 응고 단계 내지 건조 단계를 거쳐 0.15g/㎤ 내지 0.35g/㎤ 범위의 밀도를 가지는 것이 바람직하며, 상기 베이스 시트는 0.1mm 내지 2.0mm 두께를 가지는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 코팅층을 형성하기 위한 혼합액의 폴리우레탄수지는 분자량이 50,000 내지 130,000이고, 점도가 70,000 내지 160,000cps인 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 탈수 단계 이후에, 상기 베이스 시트를 지지하기 위한 지지용 합성수지 필름을 폴리우레탄 수지 코팅층에 압착시켜 합포시키는 합포 단계와; 상기 합포 시트로부터 베이스 시트를 분리하는 분리 단계와; 상기 베이스 시트가 분리되고 지지용 합성수지 필름이 압착된 폴리우레탄 수지 코팅층의 표면을 연마하는 연마 단계와; 상기 폴리우레탄 시트의 연마면에 패드용 합성수지 필름을 접착하는 필름 접착 단계; 및 상기 지지용 합성수지 필름을 분리하여 상기 패드용 합성수지 필름이 접착된 폴리우레탄 시트를 소정 규격으로 재단하는 재단 단계;를 더 포함하여 구성될 수도 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 피연마체 파지용 폴리우레탄 패드 및 그 제조방법을 상세하게 설명한다.

도 1을 참조하면 본 발명에 따른 피연마체 파지용 폴리우레탄 패드(110P)는, 폴리우레탄 시트(Sheet)(110S)의 연마면(111G)에 패드용 합성수지 필름(102)이 접착제(B)에 의해 접착되어 이루어진 구성을 가진다.

도 2a 내지 도 2c는 본 발명에 따른 피연마체 파지용 폴리우레탄 패드(110P)의 형성과정을 설명하기 위해 도시해 보인 것으로서, 이를 참조하면 먼저 도 2a에 도시된 바와 같이 합성수지 필름 또는 폴리에스테르 또는 나일론 직물중에서 선택된 베이스 시트(100)에 폴리우레탄수지의 디메틸포름아미드 혼합액을 도포하여 폴리우레탄수지 코팅층(110C)을 형성한다.

이어서, 상기 베이스 시트(100)와 폴리우레탄수지 코팅층(110C)을 후술하는 일련의 응고과정과 수세/탈수과정 및 건조과정을 거치도록 하여 도 2b에서와 같이 상기 베이스 시트(100)로부터 폴리우레탄수지 코팅층(110C)을 시트(sheet) 형태로 분리해 낸다.

다음 과정으로, 도 2c에 예시한 바와 같이 시트 형태로 분리된 폴리우레탄 수지 시트(110S)의 분리면(back surface; 상기 베이스 시트와 맞닿아 분리된 면)(111)을 그라인더(G) 등을 이용하여 연마 가공하여 그 연마면(111G)에 접착제(B)를 도포하고 패드용 합성수지 필름(102)을 접착시켜 소정 규격으로 재단함으로써 도 1에 도시한 바와 같은 본 발명에 따른 피연마체 파지용 폴리우레탄 패드(110P)가 형성된다.

본 발명에 따르면, 상기 폴리우레탄수지 코팅층(110C)을 형성하기 위한 폴리우레탄수지의 디메틸포름아미드 혼합액, 폴리우레탄수지 100 중량부에 대하여, 디메틸포름아미드 30 ~ 120중량부; 음이온 계면활성제인 호박산 0.5 ~ 15중량부; 실리콘 오일과 폴리올의 혼합물로 이루어진 비이온 계면활성제 3.0 ~ 12.0중량부; 충진제 2.0 ~ 10.0중량부; 색상 안료와 디메틸포름아미드의 혼합물로 이루어진 염료조제액 2.0 ~ 15.0중량부; 농도 50%의 염화칼슘 수용액과 불소수지와 염화파라핀 및 실리콘오일 중에서 선택된 어느 하나의 발수제 0.3 ~ 3.0중량부;를 균일하게 혼합하여 용해한 용액으로 이루어진다.

상술한 바와 같은 과정을 거쳐 얻어진 본 발명에 따른 피연마체 파지용 폴리우레탄 패드(110P)를 이루는 폴리우레탄 시트(110S)는, 도 1과 도 2a 내지 도 2c에서 도면부호 113으로 표시하여 개략적으로 나타내 보인 바와 같이 조직 내부에 미세 기공(cell)(113)들이 깊숙하게 형성된 조직적 특징을 가진다. 이러한 조직적 특징은 도 3a에 나타내 보인 내부조직의 기공형성 상태를 주사(走査)전자현미경(SEM; Scanning Electron Microscope)으로 사진 촬영한 결과를 통하여 관찰할 수 있다.

도 3a를 참조하면, 미세 기공(cell)(도면 부호 없음)의 형상이 위쪽부터 넓고 크게 쭉쭉 뻗은 항아리형으로 형성되어 있으며, 분포 또한 균일하게 형성되어 있다. 또한, 크고 길게 형성된 기공의 바닥을 보면 무기공층이 거의 형성되어 있지 않은 조직적 특성을 가진다. 여기서, 상측과 하측 일부의 검정색 바탕은 사진 촬영시 발생한 배경면으로서, 본 발명과는 무관한 것이다.

도 3b는 베이스 시트(100)로부터 분리된 폴리우레탄 시트(110S)의 분리면(back surface)(111)을 주사(走査)전자현미경(SEM)으로 사진 촬영한 결과로서, 섬유조직의 표면과 같은 거칠기 상태를 가지며, 미세 기공(cell)(도면 부호 없음)이 균일하고 고르게 분포되도록 형성되어 있음을 관찰할 수 있다.

본 발명에 따른 피연마체 파지용 폴리우레탄 패드(110P)는, 도 3a 및 도 3b에 나타내고 설명한 바와 같은 조직적 특성 상태에서, 베이스 시트(100)로부터 분리된 폴리우레탄 시트(110S)의 분리면(back surface)(111)의 표면을 그라인더(G) 등을 이용하여 연마 가공함에 따라 조직 내부에 형성된 미세 기공(113)들이 표면에서 온픈된 상태의 조직적 특징을 진다. 이러한 특징은 도 3c 및 도 3d에 각각 나타내 보인 폴리우레탄 시트(도 1의 110S)의 분리면(111)의 연마가공 직후 기공이 오픈된 내부의 수직절단면 조직과 표면(도 1 및 도 2c의 111G 참조)을 주사전자현미경(SEM)으로 촬영한 사진을 통하여 관찰할 수 있다.

따라서, 본 발명에 의한 피연마체 파지용 폴리우레탄 패드(110P)는, 상술한 바와 같이 조직내부에 다수의 균일한 크기를 가지는 미세 기공(113)들이 깊숙하게 형성되고, 베이스 시트(110)로부터 분리된 폴리우레탄 시트(110S)의 분리면(111)을 연마 가공하여 표면에서의 기공 오픈율을 증대시킴으로써, 경도가 낮아지는 동시에 쿠션성(복원력)이 향상되어 피연마체에 대한 흡착력이 대폭 향상되는 특성을 지니 게 된다. 이러한 특성은 기공 내부의 공기가 오픈된쪽으로 빠져 나감으로써 일시적으로 기공 내부에 진공 상태가 이루어짐으로써 발생하게 된다.

한편, 본 발명에 따른 피연마체 파지용 폴리우레탄 패드(110P)를 이루고 있는 폴리우레탄 시트(110S)의 상면(112)은 도 3e에 나타내 보인 현미경 사진에서 관찰할 수 있는 바와 같이 통상적인 합성수지재의 표면에서와 같이 매끄러운 면을 가진다.

본 발명에 따르면, 상기 폴리우레탄 시트(110S)는 두께가 0.30mm ~ 1.60㎜ 범위로 형성되고, 밀도가 0.15~0.35g/㎤인 것이 바람직하다. 그리고, 상기 패드용 합성수지 필름(102)은 두께가 0.10mm ~ 0.50㎜ 범위로 형성되는 것이 바람직하다.

이하에서는 상술한 바와 같은 본 발명에 의한 피연마체 파지용 폴리우레탄 패드의 제조방법에 대하여 첨부된 도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명에 의한 피연마체 파지용 폴리우레탄 패드의(100P)를 제조하기 위한 코팅공정과 수세공정 및 탈수공정을 설명하기 위한 도면으로서, 이를 참조하면 공급롤(10)에 권회된 베이스 시트(100)를 다수의 가이드롤(R)에 의해 지지하여 감기롤(20)에 권회되도록 연속하여 주행시키면서 베이스 시트(100)에 폴리우레탄수지의 디메틸포름아미드 혼합액(100L)을 도포하여 도 2a에 도시한 바와 같이 폴리우레탄수지 코팅층(100C)을 형성한다.

상기 베이스 시트(100)는 폴리우레탄수지의 디메틸포름아미드 혼합액(100L)을 도포하여 폴리우레탄 시트(100S)를 만들기 위한 바탕지로서, 합성수지 필름이나 폴리에스테르 또는 나일론 직물중에서 선택된 어느 하나가 채택되며, 0.3 ~ 1.60mm 두께를 가지는 것이 바람직하다.

상기한 바와 같은 베이스 시트(100)의 두께 한정 조건은, 0.1㎜ 이하의 두께에서는 폴리우레탄 시트를 만들기에 지지력이 약하여 시트 제작 자체가 어려운 문제점을 가진다. 그리고, 두께가 2.0㎜이상이면 폴리우레탄수지의 디메틸포름아미드 혼합액을 일정 두께로 도포한 이후, 응고조와 탈수롤 등을 통과시켜 응고 및 탈수를 반복할때 굴곡성이 떨어져 작업성이 저하되는 문제점이 있다. 따라서, 본 발명에 있어서 베이스 시트(110)의 두께는 0.1~2.0㎜ 범위를 가지는 것이 바람직하다.

본 발명의 일측면에 따르면, 상기 베이스 시트(100)를 합성수지 필름으로 선택하는 경우, 표면에 미세한 요철을 형성하는 것이 바람직하다.

상기 합성수지 필름에 폴리우레탄을 코팅하고자 하는 면을 요철면으로 형성하는 이유는, 폴리우레탄수지시트가 응고조나 탈수롤(Mangle Roller)를 반복적으로 통과하는 과정에서 필름과 시트가 박리되지 않고 유지되게 하기 위한 것이다. 특히, 석분의 경우는 5~200㎛직경의 크기가 가장 바람직하고, 하한치를 벗어나는 경우에는 폴리우레탄수지시트를 잡아주는 마찰효과가 적고, 상한치를 벗어나는 경우에는 너무 거칠어서 폴리수레탄수지시트의 표면을 평활하지 못하게 손상시키는 결점이 있다.

한편, 상기 석분을 필름원료에 대하여 5~30중량부 범위로 첨가하는 것이 바람직한 이유는, 하한치를 벗어나는 경우에서는 필름의 요철면이 골고루 형성되지 않아 요철효과가 적고, 상한치를 벗어나는 경우에서는 석분이 과량이어서 필름의 강도가 약하고 필름성형이 불량해지는 결점이 있게 된다.

상기 합성수지 필름에 미세 요철을 형성하는 방법은, 필름 표면을 코로나방전가공이나 프라즈마 가공처리 또는 샌드페이퍼로 표면에 요철을 형성할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 합성수지 필름에 미세한 요철을 형성하는 방법으로서, 상기 합성수지 필름 표면에 접착제와 5~200㎛직경의 석분(石粉)을 혼합한 혼합물을 도포하여 경화시킴으로써 형성할 수도 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 합성수지 필름 제조시에 원료에 직경 5~200㎛크기의 석분을 5~30중량부 첨가함으로써, 합성수지 필름 제조시 표면에 요철을 형성할 수도 있다.

상기 폴리에스테르 직물은 위사와 경사의 섬도(굵기)가 70~300데니어(D)인 폴리에스테르 평직 직물을 멜라민수지, 불소수지 또는 실리콘수지중에서 선택된 어느 한가지의 발수제로 선처리한 후 100~200℃에서 10초~60초간 열처리하여 직물의 위사 및 경사 밀도를 높혀 방수성을 부여한 직물지를 사용하는 것이 바람직하다.

다른 한편으로는, 폴리에스테르 직물지의 이면(裏面)에 폴리우레탄수지액이나 PVC수지액중 어느 하나를 코팅하여 방수성을 부여한 직물지를 사용하거나, 폴리에스테르 직물지의 이면에 폴리에스테르(PET)수지, 폴리에틸렌(P.E)수지, 폴리프로필렌(P.P)수지 및 열가소성 폴리우레탄수지(TPU)로된 필름중에서 선택된 어느 한가지 필름을 접착하여 방수성을 부여한 것이 바람직하다. 이와 같은 방수성의 부여는 직물에 수분 침투를 막아 표면 밀도를 높이면서 폴리우레탄 시트의 박리 현상을 방지하기 위한 것이다.

본 발명에 따르면, 상기 폴리우레탄수지의 디메틸포름아미드 혼합액(100L)은, 폴리우레탄수지 100 중량부에 대하여, 디메틸포름아미드 30 ~ 120중량부; 음이온 계면활성제인 호박산 0.5 ~ 15중량부; 실리콘 오일과 폴리올의 혼합물로 이루어진 비이온 계면활성제 3.0 ~ 12.0중량부; 충진제 2.0 ~ 10.0중량부; 색상 안료와 디메틸포름아미드의 혼합물로 이루어진 염료조제액 2.0 ~ 15.0중량부; 농도 50%의 염화칼슘 수용액과 불소수지와 염화파라핀 및 실리콘오일 중에서 선택된 어느 하나의 발수제 0.3 ~ 3.0중량부;를 균일하게 혼합하여 용해한 용액으로 이루어진다.

본 발명에 따르면, 상기 베이스 시트(100)에 폴리우레탄수지의 디메틸포름아미드 혼합액(100L)을 0.60mm ~ 3.0mm 두께로 도포하여 코팅층(110C)을 형성하는 것이 바람직하다. 그 이유는 균일한 도포가 되면서도 응고속도가 빨라 제품 제조공정이 빠르게 하기 위한 것으로서, 하한치를 벗어나는 두께로 도포하게 되면 패드용 시트가 너무 얇아서 패드 역할을 하기가 어렵고, 상한치를 벗어나는 두께로 도포하면 너무 두꺼워서 작업성이 저하되는 결점이 있다.

본 발명에 따르면, 상기 폴리우레탄수지는 분자량이 50,000 내지 130,000이고, 점도가 70,000 내지 160,000cps인 것이 바람직하다.

상기 분자량 50,000~130,000의 폴리우레탄수지는 폴리에스테르 폴리올 또는 폴리테트라 메틸렌 글리콜(PTMG)중에서 선택된 어느 하나를 디메틸메탄 디이소 시아네이트(MDI)와 합성한 것으로 이루어진다.

상기 폴리우레탄수지(P.U)를 분자량 50,000~130,000인 것을 사용하는 것은 폴리우레탄수지를 디메틸포름아미드(DMF)로 용해하여 기재에 코팅한 후, 응고조(30)에서의 응고시에 폴리우레탄수지속의 디메틸포름아미드가 물에 용해되어 빠 져나가면서 다수의 기공(cell)을 균일한 크기와 균일한 분포로 형성시키기 위한 것이다.

따라서, 상기 폴리우레탄수지(P.U)의 분자량이 50,000~130,000 범위 이외의 것은 기포 크기가 불균일하거나 분포가 불균일하게 형성되므로, 이를 방지할 수 있도록 하기 위한 것이다.

그리고, 상기 폴리우레탄수지에 대한 디메틸포름아미드의 첨가량은 30~120중량부 범위 이외가 될 경우, 기포의 크기와 분포가 불균일하게 형성된다.

따라서, 최종 제품인 피연마체 파지용 패드의 내면과 표면에 미세하고 균일한 기포가 형성되지 않고, 불규칙적이고 불균일한 기포가 발생되므로, 패드가 수직압력에 의한 복원력(쿠션성)과 경도가 전체적으로 균일하지 못하여 피연마체에 대한 파지력이 저하된다.

또한, 상기 음이온 계면활성제인 호박산 0.5~5.0중량부를 첨가하는 것은 기공의 형상을 길고 크게 하기 위한 것으로서, 0.5~중량부 이하 첨가량에서는 기공이 너무 적게 형성되고, 5.0 중량부 이상 첨가량에서는 기공이 너무 크게 형성되어 균일하지 못하므로, 회복력이 떨어지거나 강도가 약해지는 것을 방지하기 위한 것이다.

상기 비이온 계면활성제인 실리콘 오일을 3.0~12.0중량부 첨가하는 것은 응고조에서 폴리우레탄 용액의 응고속도를 높혀주거나 기공형상을 균일하게 하기 위한 것으로서, 3.0 중량부 이하에서는 응고속도가 너무 늦고, 12.0 중량부 이상에서는 기공형상이 불균일하여 제품의 밀도가 저하되거나 너무 높아져 피연마체에 대한 파지력이 저하되는 것을 방지하기 위한 것이다.
상기 충진제는, 주지된 바와 같이 폴리우레탄 제조시 주로 표면을 다공화시키기 위해 첨가되는 공지의 성분요소로서, 첨가량의 조정에 의해 다공형성도를 향상시켜 밀도를 저하시키는 동시에 기공 크기와 다공도를 조정하여 흡수율과 평활성 및 쿠션성 등을 조정하는 역할을 하게 된다. 본 발명에 의한 피연마체 파지용 폴리우레탄 패드는 충진제의 첨가량을 2.0 내지 10.0 중량부로 한정함으로써, 상술한 바와 같은 기공 크기와 다공도 조정의 최적 조건을 설정하였다.
본 발명에서는 폴리우레탄 가공업체에서 일반적으로 채용하고 있는 실리카, 목분, 탄산칼슘(CaCO3), 제올라이트 등의 공지공용의 충진제가 이용되는데, 이러한 충진제의 구체적인 예로서, 국내 나이론소재㈜에서 생산 판매하고 있는 '아보셀' 또는 국내 ISA상사에서 수입 판매하고 있는 '이태리산 아보셀'이 알려져 있으며, 국내 ㈜동우 TMC에서 생산 판매하고 있는 탄산칼슘(CaCO3) 또는 일본에서 수입되는 W-300이라는 상품명을 가진 셀룰로오스계 목분(나무가루)이 주요성분으로 이루어진 탄산칼슘(CaCO3)이 알려져 있다.

상기 카본블랙은 시트의 착색제로서 첨가하는 공지물질로써 카본블랙만 첨가하게 되면, 분산성이 약하여 폴리우레탄수지의 디메틸포름아미드 용액에 골고루 분산되지 못하여 색상이 균일하지 못하게 되므로, 디메틸포름아미드의와 혼합하여 첨가하게 되면 폴리우레탄수지를 용해한 디메틸포름아미드와의 동질성에 의해 골고루 분산되는 효과를 얻을 수 있다.

본 발명에 따르면, 상기 디메틸포름아미드와 카본블랙의 혼합물은 폴리우레탄수지에 대하여 2.0~15.0중량부를 첨가하는 것이 가장 양호한 분산성을 얻을 수 있다.

상기 염화칼슘 수용액은 최종제품(시트)의 밀도를 낮게 조절하여 표면에 균일한 기공이 많이 발생하게 하기 위한 것으로서, 수용액으로 첨가하는 것은 상기한 카본블랙과 같이 분산성을 높이기 위한 것이다.

그리고, 첨가량을 1.0~10.0중량부로 하는 것은 분산성이 가장 우수하고 미세한 기포발생도 가장 활발하게 일어나서 다공성의 시트를 얻을 수 있도록 하기 위한 것으로서, 1.0 중량부 이하에서는 표면에 불균일한 기공이 다량으로 나타나기 쉬우며, 10.0 중량부 이상에서는 표면에 기공이 너무 크거나 많아서 표면 밀도가 저하되게되므로 피연마체의 흡착력이 불량한 결점이 있게 된다.

상기 발수제는 발수성을 부여하기 위한 것으로서 최종제품인 폴리우레탄시트에 물이 쉽게 침투되면, 피연마체의 파지력이 약화되므로, 피연마체 지지용 시트에 수분 침투를 방지하기 위하여 발수제를 첨가한다.

상기 발수제의 첨가량은 폴리우레탄수지에 대하여 0.3~3.0중량부가 가장 바람직하고, 하한치를 벗어나는 첨가량은 발수성을 약화시키며, 상한치를 벗어나는 첨가량은 다른 첨가 성분의 특성과 효능을 저하시키게 된다.

다음 단계로서, 상술한 바와 같이 폴리우레탄수지 코팅층(110C)이 형성된 베이스 시트(100)는 10~45℃ 온도 범위로 유지되는 응고조(30)의 내부에 충전된 3~15 중량부의 디메틸포름아미드 수용액(31)에 침지되어 0.5~5.0m/min 속도로 주행하면서 응고과정을 거치게 된다.

상기와 같은 응고과정에서 폴리우레탄수지의 디메틸포름아미드 혼합용액중의 디메틸포름아미드가 물에 용해되어 응고조속의 디메틸포름아미드와 혼용되고, 폴리우레탄수지속의 디메틸포름아미드가 물로 교체되면서 폴리우레탄수지가 서서히 응고되며, 폴리우레탄수지의 완전 응고시에 다수의 기공(Cell)이 형성된다.

본 발명에 따르면, 상술한 바와 같은 응고조건은 베이스 시트(100)에 도포된 폴리우레탄수지 코팅층(100C)이 응고조(30)에 충전된 디메틸포름아미드 수용액(31)을 통과하면서 디메틸포름아미드가 물에 용해됨과 동시에 물과 디메틸포름아미드가 교체되어 기공(Cell)이 형성되게 하기 위한 것으로서, 기공(cell)의 형성에 있어서 가장 적절한 기공 크기와 균일한 분포를 얻을 수 있도록 물과 디메틸포름아미드의 교체 속도를 설정한 것이다.

다음 단계로서, 상술한 바와 같은 응고과정을 거친 베이스 시트(100)와 폴리우레탄수지 코팅층(100C)을 수세조(40)에 침지하여 통과시키면서 다수의 스퀴징 롤(SR)에 의해 연속적으로 압착한다. 이러한 압착 과정에서 스프레이(S)를 통하여 폴리우레탄수지 코팅층(100C)에 물을 연속적으로 공급하는 과정과 압착 탈수 과정을 반복하면서 폴리우레탄수지 코팅층(100C)에 물과 혼용되어 잔존하는 디메틸포름아미드가 물과 교체되어 완전 제거하는 동시에 수분도 압착 제거한다.

본 발명에 따르면, 상술한 바와 같은 탈수과정에서는 수세조(40)에서 다수의 스퀴즈롤(SR)에 의해 수십회 반복 과정을 거침으로써, 완전 탈수 및 디메틸포름아미드가 제거되도록 한다.

다음 단계로서, 상술한 바와 같은 탈수과정을 거친 다음, 베이스 시트(100)와 폴리우레탄수지 코팅층(100C)을 감기롤(20)에 롤상으로 권회시킨다.

이어서, 상술한 바와 같은 탈수과정을 거치고 감기롤(20)에 롤상으로 권회된 베이스 시트(100)와 폴리우레탄수지 코팅층(100C)을 이후 공정으로서 도면으로 나타내 보이지는 않았으나, 건조 챔버(Chamber)(미도시) 또는 자연건조 등에 의해 완전 탈수가 이루어지도록 건조시킨다.

다음은 본 발명에 의한 피연마체 파지용 폴리우레탄 패드(100)를 얻기 위한 최종 단계로서, 도 2a에 도시된 바와 같이 베이스 시트(100)로부터 폴리우레탄수지 코팅층(100C)을 분리해 내고, 도 2b에 도시된 바와 같은 폴리우레탄 시트(110S)를 얻는다. 이어서, 폴리우레탄 시트(110S)의 분리면(111)을 도 2c에 도시된 바와 같이 그라인더(G) 등으로 연마 가공하여 연마면(111G)을 형성함으로써, 그 연마면(111G)의 표면에서 기공을 오픈시킨 다음 접착제(B)를 도포하고 패드용 합성수지 필름(102)을 접착시켜 소정 규격으로 재단함에 따라 본 발명에 의한 피연마체 파지용 폴리우레탄 패드(100P)를 수득하게 된다.

본 발명에 따르면, 상기한 연마 가공은 표면 입자 사이즈가 P60 내지 P800 범위의 모래와 금속 및 석분을 포함하는 샌드 페이퍼를 이용할 수 있다. 이러한 연마 가공은 폴리우레탄 패드(100)의 제품 경도를 낮추고, 쿠션(chision)성을 증대시켜 주기 위한 것이다.

한편, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 탈수 및 건조과정을 거친 이후, 베이스 시트(100)로부터 폴리우레탄수지 코팅층(100C)을 분리해 내기 이전에 연마 가공의 효율성을 부여하기 위하여 도 5에 도시된 바와 같이 지지용 합성수지 필름(101)과의 합포공정을 거치는 것이 바람직하다.

즉, 도 4를 참조하면, 일면에 보호 테이프(T)가 부착되어 지지용 합성수지 필름(101)을 프레스 롤(1a)(1b)의 사이로 통과시키면서 상기 보호 테이프(T)는 분리 제거하여 감기롤(2)에 권회시킨다. 이와 동시에, 보호 테이프(T)가 분리 제거된 지지용 합성수지 필름(101)과 폴리우레탄수지 코팅층(100C)이 형성된 베이스 시트(100)를 압착롤(3a)(3b)의 사이로 통과시키면서 압착에 의해 합포시킨 상태로 감기롤(미도시)에 권회시킨다.

상술한 바와 같이 권회된 지지용 합성수지 필름(101)과 폴리우레탄수지 코팅층(100C)이 합포된 베이스 시트(100)는 도 6에 도시된 바와 같이 프레스롤(5a)(5b)과 가이드롤(6a)(6b)의 사이로 통과시키면서, 베이스 시트(100)를 분리하여 감기롤(7b)에 권회시키는 동시에 합포된 지지용 합성수지 필름(101)과 폴리우레탄수지 코팅층(100C)은 다른 감기롤(7a)에 권회된다.

이어서, 본 발명에 의한 피연마체 파지용 폴리우레탄 패드(100)를 얻기 위한 최종 단계로서, 지지용 합성수지 필름(101)이 합포된 폴리우레탄수지 코팅층(100C)의 분리면(111)을 상술한 바와 같은 연마공정과 패드용 합성수지 필름(102)을 접착시킨 다음, 지지용 합성수지 필름(101)을 분리 제거하고 소정 규격으로 재단하여 본 발명에 의한 피연마체 파지용 폴리우레탄 패드(100P)를 수득하게 된다.

상술한 바와 같은 과정을 거쳐 수득된 본 발명에 의한 피연마체 파지용 폴리우레탄 패드(100P)에 따르면, 폴리우레탄 시트(110S)의 두께가 0.30mm~1.60㎜의 범위를 가지고, 밀도는 0.15g/㎤~0.35g/㎤의 범위를 가지며, 패드용 합성수지 필름(102)은 0.10mm~0.50㎜의 범위의 두께를 가지는 것이 피연마체를 파지하기에 가장 바람직한 규격을 이루게 된다. 본 발명에 있어서, 폴리우레탄 시트(110S)와 패드용 합성수지 필름(102)의 두께를 한정하는 이유는 하한치를 벗어나는 두께로 형성하는 경우에는 패드가 너무 얇아서 패드자체의 역할을 수행하기가 어렵고, 상한치를 벗어나는 두께로 형성하는 경우에는 너무 두꺼워서 작업성이 저하되는 결점을 극복하기 위한 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명 피연마체 파지용 폴리우레탄 패드에 따르면, 패드 조직 내부에 미세 기공(cell)이 균일하게 분포되고, 평활하면서도 경도와 수직압에 의한 회복력(쿠션성)이 균일하며, 강한 발수기능을 가짐으로써, 연마시 물을 사용하는 조건하에서도 피연마체에 대하여 강한 흡착력을 유지할 수 있는 효과를 얻을 수가 있다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에 서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.

Claims (12)

1. 합성수지 필름과 폴리에스테르 및 나일론 직물 중에서 선택된 어느 하나의 베이스 시트 일면에 폴리우레탄수지와 디메틸포름아미드 혼합액을 도포하여 폴리우레탄 수지 코팅층을 형성하고, 그 코팅층을 응고과정과 수세 및 탈수와 건조과정을 거친 다음 상기 베이스 시트로부터 시트 형태로 분리된 폴리우레탄 시트의 상기 베이스 시트로부터 분리된 면이 연마에 의해 다수의 미세 기공이 오픈되어 그 연마면에 패드용 합성수지 필름이 접착되어 이루어지며,

   상기 폴리우레탄수지와 디메틸포름아미드 혼합액은,

   폴리우레탄수지 100 중량부에 대하여, 디메틸포름아미드 30 ~ 120중량부; 음이온 계면활성제인 호박산 0.5 ~ 15중량부; 실리콘 오일과 폴리올의 혼합물로 이루어진 비이온 계면활성제 3.0 ~ 12.0중량부; 충진제 2.0 ~ 10.0중량부; 색상 안료와 디메틸포름아미드의 혼합물로 이루어진 염료조제액 2.0 ~ 15.0중량부; 농도 50%의 염화칼슘 수용액과 불소수지와 염화파라핀 및 실리콘오일 중에서 선택된 어느 하나의 발수제 0.3 ~ 3.0중량부;를 균일하게 혼합하여 용해한 것을 특징으로 하는 피연마체 파지용 폴리우레탄 패드.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 코팅층은 응고과정과 수세/탈수과정및 건조과정을 거친후 0.15g/㎤ 내지 0.35g/㎤ 범위의 밀도를 가지는 것을 특징으로 하는 피연마체 파지용 폴리우레 탄 패드.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 베이스 시트는 0.1mm 내지 2.0mm 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 피연마체 파지용 폴리우레탄 패드.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 폴리우레탄 시트는 두께가 0.3mm ~ 1.6㎜ 범위를 가지는 것을 특징으로 하는 피연마체 파지용 폴리우레탄 패드.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 패드용 합성수지 필름은 두께가 0.1mm ~ 0.5㎜ 범위를 가지는 것을 특징으로 하는 피연마체 파지용 폴리우레탄 패드.
6. 합성수지 필름과 폴리에스테르 및 나일론 직물중에서 선택된 베이스 시트의 표면에, 폴리우레탄수지 100중량부에 대하여, 디메틸포름아미드 30 ~ 120중량부; 음이온 계면활성제인 호박산 0.5 ~ 15중량부; 실리콘 오일과 폴리올의 혼합물로 이루어진 비이온 계면활성제 3.0 ~ 12.0중량부; 충진제 2.0 ~ 10.0중량부; 색상 안료와 디메틸포름아미드의 혼합물로 이루어진 염료조제액 2.0 ~ 15.0중량부; 농도 50%의 염화칼슘 수용액과 불소수지와 염화파라핀 및 실리콘오일 중에서 선택된 어느 하나의 발수제 0.3 ~ 3.0중량부;를 균일하게 혼합하여 용해한 혼합액을 도포하여 폴리우레탄 수지 코팅층을 형성하는 코팅 단계와;

   상기 코팅 단계에서 코팅층이 형성된 베이스 시트를 디메틸포름아미드 수용액에 침지하여 폴리우레탄수지 코팅층을 응고시키는 응고 단계와;

   상기 응고 단계를 거친 베이스 시트와 코팅층을 수세조에 침지하여 통과시키면서 스퀴징 롤에 의해 연속적으로 압착하는 수세 단계와;

   상기 수세 단계를 거친 베이스 시트와 코팅층을 스퀴징 롤에 의해 연속적으로 압착하여 탈수시키는 탈수 단계와;

   상기 탈수 단계를 거친 베이스 시트와 코팅층을 건조시키는 건조 단계와;

   상기 건조 단계를 거친 베이스 시트로부터 코팅층을 분리시켜 폴리우레탄 시트를 얻기 위한 코팅층 분리 단계와;

   상기 베이스 시트로부터 코팅층이 분리되어 얻어진 폴리우레탄 시트의 분리면을 연마하는 연마 단계와;

   상기 폴리우레탄 시트의 연마면에 패드용 합성수지 필름을 접착하는 패드 필름 접착 단계; 및

   상기 패드용 합성수지 필름이 접착된 폴리우레탄 시트를 소정 규격으로 재단하는 패드 재단 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 피연마체 파지용 폴리우레탄 패드의 제조방법.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 응고 단계에서는,

   상기 베이스 시트를 10 ~ 45℃ 온도 범위로 유지되는 응고조 내부의 농도 3~15% 디메틸포름아미드 수용액에 침지하여 0.5~5.0m/min의 속도로 통과시키면서 폴리우레탄수지 코팅층을 응고시키는 것을 특징으로 하는 피연마체 파지용 폴리우레탄 패드의 제조방법.
8. 제 6 항에 있어서, 상기 탈수 단계 이후에는,

   상기 베이스 시트를 지지하기 위한 지지용 합성수지 필름을 폴리우레탄 수지 코팅층에 압착시켜 합포시키는 합포 단계와;

   상기 합포 시트로부터 베이스 시트를 분리하는 분리 단계와;

   상기 베이스 시트가 분리되고 지지용 합성수지 필름이 압착된 폴리우레탄 수지 코팅층의 표면을 연마하는 연마 단계와;

   상기 폴리우레탄 시트의 연마면에 패드용 합성수지 필름을 접착하는 필름 접착 단계; 및

   상기 지지용 합성수지 필름을 분리하여 상기 패드용 합성수지 필름이 접착된 폴리우레탄 시트를 소정 규격으로 재단하는 재단 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 피연마체 파지용 폴리우레탄 패드의 제조방법.
9. 제 6 항에 있어서,

   상기 코팅 단계에서 폴리우레탄 수지 코팅층은 0.60mm 내지 3.0mm 범위의 두께로 도포되고, 상기 응고 단계 내지 건조 단계를 거친 이후에 40% 내지 70% 범위 의 두께로 수축되는 것을 특징으로 하는 피연마체 파지용 폴리우레탄 패드의 제조방법.
10. 제 6 항에 있어서,

    상기 폴리우레탄 수지 코팅층은 상기 응고 단계 내지 건조 단계를 거쳐 0.15g/㎤ 내지 0.35g/㎤ 범위의 밀도를 가지는 것을 특징으로 하는 피연마체 파지용 폴리우레탄 패드의 제조방법.
11. 제 6항에 있어서,

    상기 패드용 합성수지 필름은 두께가 0.1mm ~ 2.0mm 범위를 가지는 것을 특징으로 하는 피연마체 파지용 폴리우레탄 패드의 제조방법.
12. 제 6항에 있어서,

    상기 베이스 시트로 선택되는 합성수지 필름은 코팅층이 형성되는 표면에 요철이 형성된 것을 특징으로 하는 피연마체 파지용 폴리우레탄 패드의 제조방법.

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