KR101698989B1 - 요철을 갖는 연마물품 및 이의 제조방법 - Google Patents

요철을 갖는 연마물품 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 요철을 갖는 연마물품과 이의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명은 배면시트에 연마입자를 포함하는 슬러리 조성물을 도포한 직후 특정 패턴을 갖는 도구를 사용하여 찍어내기 방식으로 패턴(요철)을 형성시킨 후 경화하는 간단한 공정으로 연마물품을 제조할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 제조방법으로 제조된 연마물품은 상기 찍어내기 방식으로 표면적이 넓은 3차원의 요철을 가짐으로써 우수한 연삭력을 가질 수 있다.

Description

요철을 갖는 연마물품 및 이의 제조방법{EMBOSSED ABRASIVE ARTICLE AND PREPARATION METHOD THEREOF}
본 발명은 요철을 갖는 연마물품 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
연마물품은 금속, 유리, 프라스틱, 가죽, 고무, 섬유, 목재 등 다양한 가공물의 표면을 연마하고 마무리하는데 사용되는 것으로, 기재 표면, 예컨대 배면시트의 표면에 메이크 코팅(Make coating), 사이즈 코팅(Size coating) 등의 방법으로 연마입자(grain)를 부착시켜 제조된다. 이러한 통상의 방법으로 제조되는 연마물품의 경우, 연마입자를 가공물의 표면에 직접 접촉시키면서 가공물을 연마하는데, 초기에는 활성 연마영역 내의 비교적 적은 수의 표면 연마입자가 가공물과 접촉하다가 표면이 마모됨에 따라 그 수는 증가하나 그만큼 일부 연마입자는 가공물의 표면적, 연마 횟수 등에 따라 둔화(dulling)되어 유용성이 감소될 수 있다.
종래 연마물품은 연마입자를 단층 또는 2층으로 코팅한 것이 대부분이며, 연마입자의 크기, 형태, 코팅량에 따라 연삭력이 결정된다. 특히, 상기 구조의 연마물품은 연마입자가 다량 코팅되어 있는 제조 직후, 즉 초기의 연삭력은 높지만 코팅된 연마입자가 닳거나 떨어지게되면 연삭력이 급격히 떨어지는 단점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 연마입자를 여러층으로 쌓아올려 연마입자의 코팅량을 증가시킨 연마물품, 또는 이의 제조방법들이 알려져 왔다.
일례로, 대한민국 공개특허 제10-1996-0703365호는 기재표면에 3차원의 점(Dot) 형태의 복수 개의 연마 응집체를 갖는 연마물품을 개시하고 있고, 미국특허 제5,014,468호는 로터그라비아 도포기를 이용하여 연마입자를 포함하는 조성물을 기재표면에 환 형태의 요철로 도포한 연마물품을 개시하고 있다. 상기 특허들은 특정분야에서는 상당한 성과를 가져왔지만, 복잡한 생산 방식 때문에 생산성이 낮다는 문제점이 있다. 또한, 상기 점(Dot) 형태의 연마물품은 초기 연삭력이 낮은 단점을 보완하기 위해 스프레이 코팅을 추가하여 단점을 보완하여야 한다. 상기 로터그라비아 기기를 사용하는 경우에는, 조성물이 금형으로부터 불완전하게 박리되면 의도하지 않은 요철의 형태, 예를 들어 피라미드 형상의 요철 대신 분화구가 있는 화산 형태의 요철이 생겨 초기 연삭력이 감소하고 연삭면이 불균일해질 수 있다.
이를 해결하기 위해 금형 분리 공정 시 가요성을 부여한 후 패턴을 형성하는 방법으로, 기재표면에 도포된 조성물을 부분 경화시킨 후 후속 공정을 수행하여 연마물품을 제조하는 다양한 방법 등이 소개되었다. 일례로 미국특허 제5,833,724호는 기재표면에 도포된 조성물에 가요성을 부여한 후 패턴을 형성하여 연마물품을 제조하는 방법을 개시하고 있다. 그러나, 이러한 방법은 제조 공정 중 가요성 부여 단계가 추가적으로 수행되어야 할 뿐만 아니라, 이로 인하여 공정 비용이 상승한다는 문제점이 있다. 또한, 가요성을 부여하여야 하기 때문에 사용가능한 접착제가 제한적 일 수 있으며, 상기 가요성 부여 및 패턴형성 압력에 의해 공정 중에 조성물 내의 연마 입자가 침강 및 함몰하여, 실제 연삭작업에 사용될 때 조성물이 마모되어 연마 입자가 돌출되기 전까지는 상대적으로 낮은 연삭력을 갖는다는 문제점이 있다.
이에, 본 발명자는 상기 가요성 부여 공정 없이 간단한 공정으로 연삭력이 우수한 연마물품을 제조할 수 있음을 발견하고 본 발명을 완성하였다.
대한민국 공개특허 제10-1996-0703365호 미국특허 제5,014,468호 미국특허 제5,833,724호
따라서, 본 발명의 목적은 간단한 공정으로 제조 가능한 연마물품의 제조방법 및 이로부터 제조된 연삭력이 우수한, 요철을 갖는 연마물품을 제공하는 것이다.
상기 목적에 따라, 본 발명은
(a) 배면시트의 일 면에, 연마입자와 접착제를 포함하는 슬러리 조성물을 연속식 또는 패턴식 도포 방식으로 도포하여 부착시키는 단계;
(b) 상기 슬러리 조성물이 경화되기 전에, 배면시트에 부착된 슬러리 조성물에 패턴 도구를 눌러서 찍은 후 떼어내어 요철을 형성시키는 단계; 및
(c) 요철이 형성된 슬러리 조성물을 경화 또는 건조시키는 단계를 포함하는, 연마물품의 제조방법을 제공한다.
상기 다른 목적에 따라, 본 발명은
(a) 배면시트의 일 면에, 공극을 갖는 패턴 도구를 밀착시키는 단계;
(b) 상기 패턴 도구 위에, 연마입자와 접착제를 포함하는 슬러리 조성물을 연속식 또는 패턴식 도포 방식으로 도포하여 패턴 도구 및 배면시트에 부착시키는 단계;
(c) 상기 슬러리 조성물이 경화되기 전에, 패턴 도구를 배면시트로부터 들어내어 분리시킴으로써 슬러리 조성물에 요철을 형성시키는 단계; 및
(d) 요철이 형성된 슬러리 조성물을 경화 또는 건조시키는 단계를 포함하는, 연마물품의 제조방법을 제공한다.
상기 다른 목적에 따라, 본 발명은
(A) 배면시트; 및
(B) 상기 배면시트의 일 면에 형성되고 복수개의 요철을 갖는 연마재 층을 포함하는 연마물품으로서,
상기 요철이 다각뿔 또는 원뿔 형상을 가지되, 직선 모선에 비해 접선의 기울기가 더 큰 곡선 형태의 모선을 가져 뾰족한 꼭지점을 갖는, 연마물품을 제공한다.
본 발명은 배면시트에 연마입자를 포함하는 슬러리 조성물을 도포한 직후 특정 패턴을 갖는 도구를 사용하여 찍어내기 방식으로 패턴(요철)을 형성시킨 후 경화하는 간단한 공정으로 연마물품을 제조할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 제조방법으로 제조된 연마물품은 상기 찍어내기 방식으로 표면적이 넓은 3차원의 요철을 가짐으로써 우수한 연삭력을 가질 수 있다. 나아가, 가요성을 부여하여야 하는 공정이 불필요하여 사용가능한 접착제의 종류가 훨씬 다양하다는 잇점을 갖는다.
도 1은 본 발명의 일 실시양태에 따른 연마물품의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시양태에 따른 연마물품 제조방법을 단계별로 나타낸 모식도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시양태에 따른 연마물품 제조방법을 단계별로 나타낸 모식도이다.
도 4a 및 4b는 본 발명에 따른 연마물품 제조 시 사용되는 패턴도구의 예를 나타낸 사진이다.
도 5a는 도 4a의 일 패턴도구를 사용하여 제조된 연마물품이고, 도 5b는 이를 확대한 사진이다.
도 6a는 수학식 1로 표시되는 본 발명의 요철의 커스프(CUSP) 형상을 나타낸 그래프이고, 6b 및 6c는 본 발명의 범주에서 벗어나는 요철 형상을 나타낸 그래프이다.
도 7은 실시예 1, 및 비교예 1 내지 4에서 제조된 연마물품을 가지고 건식 연삭을 실시하여 연삭물감모량을 측정한 그래프이다.
도 8은 실시예 2, 및 비교예 5 및 6에서 제조된 연마물품을 가지고 P240으로 습식 연삭을 실시하여 연삭물감모량을 측정한 그래프이다.
도 9는 실시예 3 및 비교예 7에서 제조된 연마물품을 가지고 P320으로 습식 연삭을 실시하여 연삭물감모량을 측정한 그래프이다.
이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
본 발명은, (a) 배면시트의 일 면에, 연마입자와 접착제를 포함하는 슬러리 조성물을 연속식 또는 패턴식 도포 방식으로 도포하여 부착시키는 단계, (b) 상기 슬러리 조성물이 경화되기 전에, 배면시트에 부착된 슬러리 조성물에 패턴 도구를 눌러서 찍은 후 떼어내어 요철을 형성시키는 단계, 및 (c) 요철이 형성된 슬러리 조성물을 경화 또는 건조시키는 단계를 포함하는, 연마물품의 제조방법을 제공한다.
구체적으로, 본 발명의 일 실시양태에 따른 제조방법은 (a) 배면시트의 일 면에, 연마입자와 접착제를 포함하는 슬러리 조성물을 연속식 또는 패턴식 도포 방식으로 도포하여 부착시키는 단계를 포함한다.
상기 슬러리 조성물은 패턴 도구에 의해 요철이 형성될 수 있는 요변성 복합체로, 연마입자 및 접착제를 포함하고, 이 외에 충진제 및 희석제를 추가로 포함할 수 있으며, 이러한 구성 성분들을 혼합하여 제조할 수 있다. 상기 슬러리 조성물은 잘 코팅되면서 연마입자의 침강이 잘 일어나지 않고, 패턴 도구에 의한 형태 변형이 쉬우면서 경화 반응이 완전히 진행될 때까지 요철의 형태가 유지될 수 있도록 하는 유동학적 특성을 갖는 것이 매우 중요하다.
상기 연마입자는 산화알루미늄, 실리카, 탄화규소, 탄화붕소, 탄화티타늄, 알루미나 지르코니아, 다이아몬드, 세리아, 입방형 질화붕소, 산화붕소, 가넷, 규조토, 보론 카보나이트라이드, 소결된 알파 알루미나, 소결된 알루미나 또는 이들의 혼합물일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 상기 산화알루미늄은 구체적으로, 백색 용융 산화알루미늄, 갈색 용융 산화알루미늄, 단결정성 용융 산화알루미늄과 같은 용융 산화알루미늄, 세라믹 산화알루미늄 및 열처리된 산화알루미늄 등일 수 있다. 상기 연마입자는 슬러리 조성물의 총 중량에 대하여, 15 중량% 내지 85 중량%의 양으로 사용될 수 있고, 자세하게는 30 중량% 내지 60 중량%의 양으로 사용될 수 있다. 또한, 상기 연마입자는 500㎛ 내지 0.5㎛, 자세하게는 300㎛ 내지 2㎛의 평균입경을 가질 수 있다.
상기 접착제는 폴리에스터 아크릴레이트, 에폭시 아크릴레이트, 우레탄 아크릴레이트와 같은 자외선 경화성 수지; 페놀 수지, 에폭시 수지, 멜라민 수지, 우레아 수지, 우레아 멜라민 공중합 수지, 우레탄 수지, 불포화폴리에스터 수지와 같은 열경화성 수지; 초산비닐 수지, 폴리비닐알콜 수지, 염화비닐 수지, 폴리비닐아세탈 수지, 아크릴 수지, 포화폴리에스테르 수지, 폴리아미드 수지, 폴리에틸렌 수지와 같은 열가소성 수지; 단백질계 접착제; 녹말계 접착제; 송진과 같은 수지계 접착제; 시멘트류, 규산 소다류, 세라믹과 같은 무기계 접착제; 또는 이들의 혼합물일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다. 상기 접착제는 슬러리 조성물의 총 중량에 대하여, 10 내지 60 중량%의 양으로 포함될 수 있고, 자세하게는 15 중량% 내지 40 중량%의 양으로 포함될 수 있다.
상기 충진제는 탄산칼슘, 점토(clay), SiO2, 부석(pumice), 장석, 빙정석(cryolite), 테트라플루오로붕산칼륨(KBF4) 또는 이들의 혼합물일 수 있으며, 상기 슬러리 조성물의 총 중량에 대하여 0 내지 50 중량%의 양으로 포함될 수 있다.
상기 희석제로는 물, 유기용매 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있으며, 구체적으로는, 물; 프로필렌글리콜메틸에테르(PM), 이소프로필알콜(IPA), 메틸알콜; 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 상기 슬러리 조성물은 25℃에서 1,000 내지 60,000cps의 점도를 가질 수 있으며, 자세하게는 10,000 내지 30,000cps의 점도를 가질 수 있다. 또한, 상기 슬러리 조성물은 60 내지 100중량%의 고형분 함량을 가질 수 있으며, 자세하게는 70 내지 85 중량%의 고형분 함량을 가질 수 있다.
이 외에도 상기 슬러리 조성물은 커플링제, 분산제, 유동성 조절제, 소포제, 광개시제 등의 첨가제를 추가로 포함할 수 있고, 상기 각각의 성분들은 당 업계에서 통상적으로 사용되는 것을 사용할 수 있다.
상기 슬러리 조성물은 콤마 코팅, 로타리스크린 코팅, 스크린 코팅, 나이프 코팅, 롤 코팅, 스프레이 코팅, 리버스 코팅, 그라비아 코팅, 전사 코팅, 진공 다이 코팅, 다이 코팅 또는 이들을 조합한 코팅 방법으로 배면시트의 일 면에 소정의 두께로 도포될 수 있다. 구체적으로, 상기 슬러리 조성물을 연속식 또는 패턴식 도포 방식으로 도포될 수 있다. 상기 패턴식 도포 방식은 규칙적인 패턴 또는 무작위적인 패턴 도포 방식을 모두 포함할 수 있다. 상기 슬러리 조성물은 100 내지 3,000 g/m2의 양으로 도포될 수 있고, 자세하게는 300 내지 1,500 g/m2의 양으로 도포될 수 있다.
나아가, 본 발명의 일 실시양태에 따른 제조방법은 (b) 상기 슬러리 조성물이 경화되기 전에, 배면시트에 부착된 슬러리 조성물에 패턴 도구를 눌러서 찍은 후 떼어내어 요철을 형성시키는 단계를 포함한다.
상기 배면시트에 도포된 슬러리 조성물에 대해 음각 또는 양각 요철을 갖는 롤 또는 시트, 또는 공극(hole)을 갖는 롤 또는 시트 등의 패턴 도구를 사용하여 요철을 형성시킬 수 있다. 상기 패턴 도구는 공극을 가진 음각 부분과 기밀성이 유지된 양각 부분이 교차되면서 형상화된 입체 구조물일 수 있으며, 이러한 패턴의 형상 및 치수는 필요에 따라 적절히 선택될 수 있다. 이러한 패턴은 벌집 모양을 형상화할 수도 있고, 매쉬 망 구조를 형상화할 수도 있으며, 형태를 갖는 점들을 형상화할 수도 있다. 예컨대, 상기 패턴 도구는 스크린 롤 또는 시트, 패턴이 음각 또는 양각된 롤 또는 시트, 브러쉬 롤 또는 시트 등일 수 있다. 상기 공극을 갖는 패턴 도구는 직경 500 내지 4000 ㎛의 공극을 가질 수 있고, 공극의 형상은 원뿔형, 반원형, 원기둥형, 사각기둥형, 육각기둥형 등의 다양한 형태를 가질 수 있으며, 살의 형상도 다양한 형태를 가질 수 있다.
본 발명에 따른 3차원 구조의 요철의 형성은 경화 전 연마입자-함유 슬러리 조성물에 대해 패턴 도구를 찍어내는 방식을 활용하고 있다. 구체적으로, 배면시트에 도포된 연마입자-함유 슬러리 조성물 상에 배면시트의 일면과 평행하게 패턴 도구를 누르면, 패턴 도구의 양각부분에 접촉된 슬러리 조성물에 젖음(wetting)이 발생하고, 패턴 도구를 들어내면 슬러리 조성물의 점성에 의해 패턴 도구의 양각 부분에 접촉되어 젖음이 진행된 슬러리 조성물이 유동하여 들려 올라가게 되고, 패턴 도구와 접촉되지 않은 슬러리 조성물은 융기되는 슬러리 조성물에 의하여 자연스럽게 수위가 강하하게 된다. 이러한 방식으로 패턴 도구가 완전히 제거된 시점에 자연스럽게 연마재층에 3차원 구조의 요철이 형성되며, 융기한 상단부는 표면적이 넓어지고 연마재층의 용제(희석제)가 빠른 속도로 휘발되면서 부피 수축이 일어나 요철 중에서도 연마입자가 돌출되게 된다.
또한, 본 발명의 일 실시양태에 따른 제조방법은 (c) 요철이 형성된 슬러리 조성물을 경화 또는 건조시키는 단계를 포함한다.
배면시트 상에 형성된 3차원 요철을 갖는 슬러리 조성물은 열에너지 또는 방사선 에너지에 의한 수지의 중합 또는 축합반응에 의해 경화될 수 있고, 또는 단순히 건조될 수 있다. 상기 경화에 사용되는 에너지의 양은 상기 슬러리 조성물의 사용량, 연마입자의 종류 및 사용량, 첨가제의 종류 및 함량 등에 따라 달라질 수 있다. 열풍 건조일 경우 약 30 내지 150℃ 일 수 있으며, 노출 시간은 5분 내지 24시간 이상일 수 있다. 방사선 에너지는 전자빔, 자외선, 가시광선 등일 수 있다. 전자빔인 경우 약 0.1 내지 약 10Mrad의 에너지 수준을 사용할 수 있고, 자외선인 경우 약 200 내지 약 400nm 범위의 파장을 사용할 수 있으며, 가시광선인 경우 약 400 내지 약 800nm 범위의 파장을 사용할 수 있다.
상기 공정에 의해 경화된 연마물품은 100 내지 120℃ 에서 6 내지 10시간 동안 최종경화 될 수 있다.
상기 최종 경화된 연마물품에 대해 단일 꺾음(single flex) 또는 이중 꺾음(double flex)의 공정을 추가적으로 수행하여 유연성을 부여할 수 있다. 제조된 연마물품은 사용되기에 앞서 벨트, 시트, 디스크 등과 같은 임의의 원하는 형태로 변환될 수 있다.
상술한 바와 같은 연마물품의 제조방법을 하기 도 2에 모식도로 나타내었다. 도 2를 순서대로 살펴보면, (a) 내지 (c)는 배면시트(21)에 연마입자-함유 슬러리 조성물(22)을 소정의 두께로 도포한 후, 패턴 도구(23)를 눌러서 찍어내는 것을 나타내었다. (d)는 패턴 도구(23)와 슬러리 조성물(22) 간에 접촉하는 부분(25)과 접촉하지 않은 부분(24)이 생기는 것을 나타내었으며, 이후, (e)는 상기 패턴 도구(23)를 들어내어 분리하는 과정에서 접촉하는 부분(25)이 패턴 도구(23)를 따라 융기하고 접촉하지 않은 부분(24)은 상대적으로 하강하여 요철이 형성되는 것을 나타내었다. 도 2의 (f)는 패턴 도구(23)가 완전히 분리된 상태에서 연마물품에 형성된 요철의 형태를 나타낸 것으로, 요철의 수직단면은 오목한 곡선 형태의 모선을 갖는 삼각형상을 가질 수 있다.
또한, 본 발명은 다음과 같은 또 다른 실시양태에 따른 방법으로 연마물품을 제조하는 방법을 제공한다.
본 발명은, (a) 배면시트의 일 면에, 공극을 갖는 패턴 도구를 밀착시키는 단계, (b) 상기 패턴 도구 위에, 연마입자와 접착제를 포함하는 슬러리 조성물을 연속식 또는 패턴식 도포 방식으로 도포하여 패턴 도구 및 배면시트에 부착시키는 단계, (c) 상기 슬러리 조성물이 경화되기 전에, 패턴 도구를 배면시트로부터 들어내어 분리시킴으로써 슬러리 조성물에 요철을 형성시키는 단계, 및 (d) 요철이 형성된 슬러리 조성물을 경화 또는 건조시키는 단계를 포함하는, 연마물품의 제조방법을 제공한다.
구체적으로, 본 발명의 또 다른 실시양태에 따른 제조방법은, 배면시트의 일 면에, 공극을 갖는 패턴 도구를 밀착시키는 단계가 슬러리 조성물 도포 단계 이전에 수행되는 것을 제외하고는, 상술한 일 실시양태에 따른 제조방법과 동일한 찍어내기 방식을 사용하여 요철을 갖는 연마물품을 제조할 수 있다.
상술한 바와 같은 연마물품의 제조방법을 도 3에 모식도로 나타내었다. 도 3을 순서대로 살펴보면, (a)는 배면시트(31)에 공극을 갖는 패턴 도구(33)를 밀착시키는 단계를 나타내었다. (b) 및 (c)는 배면시트(31) 및 패턴 도구(33)에 슬러리 조성물(32)을 소정의 두께로 도포하는 것을 나타내었으며, 이후 (d)는 상기 패턴 도구(23)를 들어내어 분리하는 과정에서 접촉하는 부분(35)이 패턴 도구(33)를 따라 융기하고 접촉하지 않은 부분(34)은 상대적으로 하강하여 요철이 형성되는 것을 나타내었다. 도 3의 (e)는 패턴 도구(33)가 완전히 분리된 상태에서 연마물품에 형성된 요철의 형태를 나타낸 것으로, 요철의 수직단면은 오목한 곡선 형태의 모선을 갖는 삼각형상을 가질 수 있다.
또한, 본 발명은 (A) 배면시트; 및 (B) 상기 배면시트의 일 면에 형성되고 복수개의 요철을 갖는 연마재층을 포함하는 연마물품으로서, 상기 요철이 다각뿔 또는 원뿔 형상을 가지되, 직선 모선에 비해 접선의 기울기가 더 큰 곡선 형태의 모선을 가져 뾰족한 꼭지점을 갖는, 연마물품을 제공한다. 자세하게는, 상기 연마물품의 요철은 수직 단면이 삼각형상을 가지되, 상기 뾰족한 꼭지점을 구성하는 두 변이 오목한 삼각형상일 수 있다.
본 발명의 일 실시양태에 따른 연마물품의 단면도를 도 1에 나타내었다(10 : 연마물품, 11 : 배면시트, 12 : 연마재층).
구체적으로, 상기 요철은 모선이 오목하게 형성된 다각뿔 형상 또는 원뿔형상을 가질 수 있으며, 특히, 하기 수학식 1로 표시되는 커스프(CUSP) 형상을 가질 수 있다:
[수학식 1]
F(x) = -a┃X┃(b/c)
상기 식에서,
a, b 및 c는 각각 독립적으로 0이 아닌 실수이고,
b/c는 0보다 크고 1보다 작은 실수이다.
예컨대, a, b 및 c를 각각 특정하여 하기 표 1에 나타내었으며, 본 발명에 해당하는 b<c인 경우를 도 6a에, 본 발명의 범주에서 벗어나는 b>c인 경우와 b=c인 경우를 각각 도 6b 및 6c에 그래프로 나타내었다. 그래프의 모양이 요철의 형상을 나타낼 수 있다.
상수 b<c b>c b=c
a 1 1 1
b 1 2 2
c 2 1 2
상기 요철은 직선 모선의 다각뿔 또는 원뿔 대비 더 넓은 표면적 및 더 작은 부피를 가질 수 있고, 102 내지 130 %의 표면적 및 77 내지 98%의 부피를 가질 수 있다. 또한, 상기 요철의 높이는 0.1 내지 2.0mm일 수 있고, 상기 요철의 꼭지점 사이의 간격은 0.2 내지 5 mm일 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위해 실시예 등을 들어 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다.
실시예1
슬러리 조성물의 제조
페놀 수지(HP-41, 강남화성사) 22 중량%, 테트라플루오로붕산칼륨(KBF4, SOLVAY사) 22 중량%, 열처리된 산화 알루미늄(BFRPL P120, Treibacher사, 평균입경 160㎛) 52 중량%, BYK-420(BYK-Chemi사) 3 중량%, Airosol-OT(Cytec사) 0.5 중량% 및 LDC-120A(Dowcorning사) 0.5 중량%를 물 14g에 혼합하여, 점도 7,500cps(25℃) 및 고형분 80 중량%의 슬러리 조성물을 얻었다.
연마물품의 제조
상기 슬러리 조성물을 콤마 코팅(COMMA COATING) 장비를 이용하여 350g/m²의 표면 처리된 배면시트(THS310636-030, (주) 썬텍인더스트리사)에 단위면적당 620g/m² 중량으로 코팅하고, 콤마 코팅 장비 바로 직후에 위치한 로타리스크린 코팅기를 이용하여, 배면시트에 코팅된 유동성이 있는 슬러리 조성물에 대해 홀 직경 900㎛ x 홀 간격 700㎛ x 두께 220㎛의 스크린을 장착한 상태로 연속으로 찍어내어 요철을 형성시켰다. 그 다음 상기 요철을 갖는 슬러리 조성물이 코팅된 배면시트를 100℃에서 20분, 120℃에서 40분 건조하고 단일 꺾음(single flex)를 가한 후, 120℃에서 5시간 경화하여 요철을 갖는 연마물품을 제조하였다.
실시예2
슬러리 조성물의 제조
페놀 수지(HP-41, 강남화성사) 24 중량%, 탄산칼슘(CaCO3, Onoda사) 17 중량%, 열처리된 산화 알루미늄(BFRPL P240, Treibacher사, 평균입경 80㎛) 55 중량%, BYK-420(BYK-Chemi사) 3 중량%, Airosol-OT(Cytec사) 0.5 중량% 및 LDC-120A(Dowcorning사) 0.5 중량%를 물 12g에 혼합하여, 점도 9,000cps(25℃) 및 고형분 79 중량%의 슬러리 조성물을 얻었다.
연마물품의 제조
상기 슬러리 조성물을 콤마 코팅(COMMA COATING) 장비를 이용하여 600g/m²의 표면 처리된 배면시트(THS310636-030, (주) 썬텍인더스트리사)에 단위면적당 1,300g/m² 중량으로 코팅하여 도포하고 콤마 코팅 장비 바로 직후에 위치한 로타리스크린 코팅기를 이용하여, 경화되기 전 슬러리 조성물에 대해 홀 직경 1,900㎛ x 홀 간격 1,000㎛ x 두께 300㎛의 스크린을 장착한 상태로 연속으로 찍어내어 요철을 형성시켰다. 그 다음 상기 요철을 갖는 슬러리 조성물이 코팅된 배면시트를 100℃에서 20분, 120℃에서 40분 건조하고 단일 꺾음(single flex)를 가한 후, 120℃에서 5시간 경화하여 요철을 갖는 연마물품을 제조하였다.
실시예3
슬러리 조성물의 제조
페놀 수지(HP-41, 강남화성사) 24 중량%, 탄산칼슘(CaCO3, Onoda사) 17 중량%, 열처리된 산화 알루미늄(BFRPL P320, Treibacher사, 평균입경 65㎛) 55 중량%, BYK-420(BYK-Chemi사) 3 중량%, Airosol-OT(Cytec사) 0.5 중량% 및 LDC-120A(Dowcorning사) 0.5 중량% 를 물 11g에 혼합하여, 점도 8,500cps(25℃) 및 고형분 80 중량%의 슬러리 조성물을 얻었다.
연마물품의 제조
상기 슬러리 조성물을 사용하는 것을 제외하고는, 실시예 2와 동일한 방법으로 연마물품을 제조하였다.
비교예 1
슬러리 조성물의 제조
페놀 수지(HP-41, 강남화성사) 20 중량%, 탄산칼슘(CaCO3, Onoda사) 18중량%, 빙정석(Cryolite, SOLVAY사) 8 중량%, 열처리된 산화 알루미늄(BFRPL P120, Treibacher사, 평균입경 65㎛) 50 중량%, BYK-420(BYK-Chemi사) 3 중량%, Airosol-OT(Cytec사) 0.5 중량% 및 LDC-120A(Dowcorning사) 0.5 중량% 를 물1g에 혼합하여, 점도 55,000cps(25℃) 및 고형분 91 중량%의 슬러리 조성물을 얻었다.
연마물품의 제조
상기 슬러리 조성물을 로타리 스크린 내부로 투입하여, 스크린 내부를 스퀴지 하는 나이프 코팅 장비를 이용하여, 350g/m²의 표면 처리된 배면시트(THS310636-030, (주) 썬텍인더스트리사)에 단위면적당 620g/m² 중량으로 코팅하였다. 이후, 슬러리 조성물에 대해 홀 직경 1,900㎛ x 홀 간격 1,000㎛ x 두께 300㎛의 스크린 장비를 이용하여 도트(Dot) 코팅을 실시하고, 100℃에서 20분, 120℃에서 40분 건조한 후, 120℃에서 5시간 최종 경화하여 연마물품을 제조하였다.
비교예 2
슬러리 조성물의 제조
상기 비교예 1의 슬러리 조성물을 사용하였다.
연마물품의 제조
홀 직경 900㎛ x 홀 간격 700㎛ x 두께 220㎛의 스크린 장비를 이용하는 것을 제외하고는, 비교예 1과 동일한 방법으로 연마물품을 제조하였다.
비교예 3
슬러리 조성물의 제조
페놀 수지(HP-41, 강남화성사) 17 중량%, 탄산칼슘(CaCO3, Onoda사) 21중량%, 빙정석(Cryolite, SOLVAY사) 8 중량%, 열처리된 산화 알루미늄(BFRPL P120, Treibacher사, 평균입경 65㎛) 50 중량%, BYK-420(BYK-Chemi사) 3 중량%, Airosol-OT(Cytec사) 0.5 중량% 및 LDC-120A(Dowcorning사) 0.5 중량% 를 물 4g에 혼합하여, 점도 40,000cps(25℃) 및 고형분 91 중량%의 슬러리 조성물을 얻었다.
연마물품의 제조
상기 슬러리 조성물을 로타리스크린 내부로 투입하여, 스크린 내부를 스퀴지 하는 나이프 코팅 장비를 이용하여, 350g/m²의 표면 처리된 배면시트 (THS310636-030, (주) 썬텍인더스트리사)에 단위면적당 620g/m² 중량으로 코팅을 실시하였다. 이후, 슬러리 조성물에 대해 홀 직경 1,900㎛ x 홀 간격 1,000㎛ x 두께 300㎛의 스크린 장비를 이용하여 도트(Dot) 코팅을 실시하고, 100℃에서 20분, 120℃에서 40분 건조한 후, 120℃에서 5시간 최종 경화하여 연마물품을 제조하였다.
비교예 4
태양연마 (주)에서 'R192 P120'으로 판매되는 제품을 사용하였다.
비교예5
VSM 에서 "KK779X P240'으로 판매되는 compact grain 제품을 사용하였다.
비교예6
VSM에서 "KK718X P240"으로 판매되는 compact grain 제품을 사용하였다.
비교예7
VSM에서 "KK779X P320"으로 판매되는 compact grain 제품을 사용하였다.
접착제 충진제 연마입자 기타첨가제 용매
페놀
수지
(중량%)		 KBF4
(중량%)		 탄산칼슘
(중량%)		 빙정석
(중량%)		 산화알루미늄
(제품명/중량%)		 BYK-420 / Airosol-OT / LDC-120A(중량%) 물
(g)
실시예1 22 22 - - P120/52 3/0.5/0.5 14
실시예2 24 - 17 - P240/55 3/0.5/0.5 12
실시예3 24 - 17 - P320/55 3/0.5/0.5 11
비교예1 20 - 18 8 P120/50 3/0.5/0.5 1
비교예2 20 - 18 8 P120/50 3/0.5/0.5 1
비교예3 17 - 21 8 P120/50 3/0.5/0.5 4
비교예4 R192 P120 / 태양연마 (주)사
비교예5 KK779X P240 / VSM 사
비교예6 KK718X P240 / VSM 사
비교예7 KK779X P320 / VSM 사
시험예
시험예 1 : 연삭력 측정
상기 실시예 및 비교예의 연마물품에 대하여, 센터리스 연삭기(centerless grinding)를 이용하여 연삭 실험을 진행하였다.
구체적으로, 연삭물로서 지름 32mm, 길이 50cm의 '스테인리스 304'로 입수 가능한 파이프를 사용하였으며, 12개의 파이프(1세트)를 3세트씩 8회 연삭하였다. 상기 실시예 1, 및 비교예 1 내지 4의 연마물품으로는 건식 연삭을 실시하였으며, 실시예 2 내지 3, 및 비교예 5 내지 7의 연마물품으로는 습식 연삭을 실시하였다. 연삭은 연마물품의 연마재층이 모두 닳아서 배면시트 표면이 드러나는 시점에 종료하였고, 상기 3세트의 연삭물감모량(stock removal, g)의 평균을 하기 표 3에 나타내었다. 또한 건식 연삭을 실시한 실시예 1, 및 비교예 1 내지 4의 연삭물감모량에 대한 그래프를 도 7에, P240으로 습식 연삭을 실시한 실시예 2, 및 비교예 5 및 6의 연삭물감모량에 대한 그래프를 도 8에, P320으로 습식 연삭을 실시한 실시예 3 및 비교예 7의 연삭물감모량에 대한 그래프를 도 9에 나타내었다.
건식 연삭은 밸트 회전속도 1700m/min으로 연마 밸트가 회전하며, 연삭물의 진행 속도는 25m/min으로 진행하고, 연마밸트 백업휠(backup wheel)은 경도 60° 고무가 피복되어 있는 350mm의 랜드와 그루브가 20:20 크기로 교차되어 배열된 휠을 사용하여 연마를 진행하였다. 시험을 위하여 제작된 시험용 제품은 각각 60mm 폭, 2100mm 길이의 밸트로 가공하였으며, 밸트의 이음매는 테이프로 이음매 처리하여 제작하였다.
습식 연삭은 밸트 회전속도 1200m/min으로 연마 밸트가 회전하며, 연삭물의 진행 속도는 25m/min으로 진행하고, 연마밸트 백업휠은 건식과 동일한 휠을 사용하여 연마를 진행하였다. 시험을 위하여 건식과 동일하게 연마 밸트를 제작하였다.
시험예 2 : 연삭표면 조도 측정
상기 실시예 및 비교예의 연마물품에 대하여, 표면조도측정기(SJ-301, Mitutoyo사)를 사용하여 연삭면의 Ra, Ry 및 Rz를 각각 5회 측정한 후 최대, 최소값을 버리고 나머지 3회분을 평균하여 그 값을 나타내었다.
연삭
조건		 연삭물감모량(g)
 총
연삭물감모량
(g)		 연삭표면 조도
(μm)
센터
리스
연삭기		 1회 2회 3회 4회 5회 6회 7회 8회 Ra Ry Rz
실시예1 건식 64.9 55.9 50.1 43.6 35.2 27.3 21.3 16.4 944.1 1.55 9.28 5.81
실시예2 습식 30.4 23.6 26.0 26.7 26.3 25.9 21.4 - 541.0 1.03 6.47 4.12
실시예3 습식 29.2 26.3 26.2 26.4 25.2 21.0 13.3 - 503.1 0.87 5.56 3.61
비교예1 건식 28.5 25.7 25.5 21.7 18.5 15.6 13.9 11.9 483.9 1.43 8.62 5.48
비교예2 건식 37.2 21.8 16.6 14.1 12.5 11.3 10.4 10.4 402.4 1.16 7.24 4.54
비교예3 건식 22.4 22.2 17.8 14.4 12.1 14.6 13.9 13.2 392.0 1.34 8.33 5.26
비교예4 건식 54.9 26.7 19.5 15.9 13.5 12.8 11.6 10.8 497.2 1.08 6.69 4.25
비교예5 습식 26.5 19.5 9.8 - - - - - 167.6 0.90 5.59 3.65
비교예6 습식 25.1 17.5 10.6 - - - - - 159.6 0.79 5.07 3.26
비교예7 습식 24.5 23.7 14.6 5.4 204.7 0.74 4.73 3.10
상기 표 3을 살펴보면, 실시예에서 제조된 연마물품은 비교예의 연마물품에 비해 건식 및 습식 연마 두 경우 모두 현저히 우수한 연삭력을 나타내었다.
10 : 연마물품
12 : 연마재층
11, 21, 31 : 배면시트
22, 32 : 연마입자-함유 슬러리 조성물
23, 33 : 패턴 도구
24, 34 : 슬러리 조성물 중 패턴 도구와 접촉하지 않는 부분
25, 35 : 슬러리 조성물 중 패턴 도구와 접촉하는 부분

Claims (18)

  1. (a) 배면시트의 일면에, 연마입자와 접착제를 포함하는 슬러리 조성물을 연속식 또는 패턴식 도포 방식으로 도포하여 부착시키는 단계;
    (b) 상기 슬러리 조성물이 경화되기 전에, 배면시트에 부착된 슬러리 조성물에 패턴 도구를 눌러서 찍은 후 떼어내어 요철을 형성시키는 단계; 및
    (c) 요철이 형성된 슬러리 조성물을 경화 또는 건조시키는 단계를 포함하고,
    상기 (b) 단계의 요철 형성이 상기 패턴 도구를 떼어내는 과정에서 패턴 도구와 접촉하는 부분의 슬러리 조성물이 패턴 도구를 따라 융기하고, 패턴 도구와 접촉하지 않는 부분의 슬러리 조성물이 상대적으로 하강하여 형성되는, 연마물품의 제조방법.
  2. (a) 배면시트의 일면에, 공극을 갖는 패턴 도구를 밀착시키는 단계;
    (b) 상기 패턴 도구 위에, 연마입자와 접착제를 포함하는 슬러리 조성물을 연속식 또는 패턴식 도포 방식으로 도포하여 패턴 도구 및 배면시트에 부착시키는 단계;
    (c) 상기 슬러리 조성물이 경화되기 전에, 패턴 도구를 배면시트로부터 들어내어 분리시킴으로써 슬러리 조성물에 요철을 형성시키는 단계; 및
    (d) 요철이 형성된 슬러리 조성물을 경화 또는 건조시키는 단계를 포함하고,
    상기 (c) 단계의 요철 형성이 상기 패턴 도구를 분리하는 과정에서 패턴 도구와 접촉하는 부분의 슬러리 조성물이 패턴 도구를 따라 융기하고, 패턴 도구와 접촉하지 않는 부분의 슬러리 조성물이 상대적으로 하강하여 형성되는, 연마물품의 제조방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 슬러리 조성물이 충진제 및 희석제를 추가로 포함하는 요변성 복합체인 것을 특징으로 하는, 연마물품의 제조방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 연마입자가 산화알루미늄, 실리카, 탄화규소, 탄화붕소, 탄화티타늄, 알루미나 지르코니아, 다이아몬드, 세리아, 입방형 질화붕소, 산화붕소, 가넷, 규조토, 보론 카보나이트라이드, 소결된 알파 알루미나, 소결된 알루미나 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는, 연마물품의 제조방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 연마입자가 500㎛ 에서 0.5㎛의 평균입경을 갖는 것을 특징으로 하는, 연마물품의 제조방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 접착제가 폴리에스터 아크릴레이트, 에폭시 아크릴레이트, 우레탄 아크릴레이트, 페놀 수지, 에폭시 수지, 멜라민 수지, 우레아 수지, 우레아 멜라민 공중합 수지, 우레탄 수지, 불포화폴리에스터 수지, 초산비닐 수지, 폴리비닐알콜 수지, 염화비닐 수지, 폴리비닐아세탈 수지, 아크릴 수지, 포화폴리에스테르 수지, 폴리아미드 수지, 폴리에틸렌 수지, 단백질계 접착제, 녹말계 접착제, 송진, 시멘트류, 규산 소다류, 세라믹 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는, 연마물품의 제조방법.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 도포방법이 콤마 코팅, 로타리스크린 코팅, 스크린 코팅, 나이프 코팅, 롤 코팅, 스프레이 코팅, 리버스 코팅, 그라비아 코팅, 전사 코팅, 진공 다이 코팅, 다이 코팅 또는 이들의 조합인 것을 특징으로 하는, 연마물품의 제조방법.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 패턴식 도포 방식이 규칙적인 패턴 도포 방식 또는 무작위적인 패턴 도포 방식을 포함하는 것을 특징으로 하는, 연마물품의 제조방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 패턴 도구가 음각 또는 양각 요철을 갖는 롤 또는 시트, 또는 공극을 갖는 롤 또는 시트인 것을 특징으로 하는, 연마물품의 제조방법.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 슬러리 조성물이 25℃에서 1,000 내지 60,000 cps의 점도를 갖는 것을 특징으로 하는, 연마물품의 제조방법.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 슬러리 조성물이 60 내지 100중량%의 고형분 함량을 갖는 것을 특징으로 하는, 연마물품의 제조방법.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 슬러리 조성물을 100 내지 3,000 g/m2의 양으로 도포하는 것을 특징으로 하는, 연마물품의 제조방법.
  13. (A) 배면시트; 및
    (B) 상기 배면시트의 일면에 형성되고 복수개의 요철을 갖는 연마재층을 포함하는 연마물품으로서,
    상기 요철이 다각뿔 또는 원뿔 형상을 가지되, 직선 모선에 비해 접선의 기울기가 더 큰 곡선 형태의 모선을 가져 뾰족한 꼭지점을 가지며,
    상기 요철이 하기 수학식 1로 표시되는 커스프(cusp) 형상인, 연마물품:
    [수학식 1]
    Figure 112016095746888-pat00014

    상기 식에서,
    a, b 및 c는 각각 독립적으로 0이 아닌 실수이고,
    b/c는 0보다 크고 1보다 작은 실수이다.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 요철의 수직 단면이 삼각형상을 가지되, 상기 뾰족한 꼭지점을 구성하는 두 변이 오목한, 연마물품.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 요철이 직선 모선의 다각뿔 또는 원뿔 대비 더 넓은 표면적 및 더 작은 부피를 갖는 것을 특징으로 하는, 연마물품.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 요철이 다각뿔 또는 원뿔 대비 102 내지 130 %의 표면적 및 77 내지 98 %의 부피를 갖는 것을 특징으로 하는, 연마물품.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 요철의 높이가 0.1 내지 2.0mm인 것을 특징으로 하는, 연마물품.
  18. 제13항에 있어서,
    상기 요철의 꼭지점 사이의 간격이 0.2 내지 5 mm인 것을 특징으로 하는, 연마물품.
KR1020160008285A 2016-01-22 2016-01-22 요철을 갖는 연마물품 및 이의 제조방법 KR101698989B1 (ko)

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