KR102309565B1

KR102309565B1 - 유리 시트 연마 휠 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR102309565B1
Application number: KR1020200143893A
Authority: KR
Inventors: 이광훈
Original assignee: 주식회사 세한텍
Priority date: 2020-10-30
Filing date: 2020-10-30
Publication date: 2021-10-07

Abstract

유리 시트 가공에 적합한 연마 휠 및 그 제조 방법이 개시된다. 연마 휠:은 회전 장치의 회전축에 결합되는 부싱, 그리고 상기 부싱의 둘레에 형성되는 것으로 다이아몬드 분말을 포함하는 연마재와 고경도 폴리우레탄 개질 에폭시 수지를 함유하는 결합재로 포함하는 지립층을 구비하는 구조를 가진다.

Description

유리 시트 연마 휠 및 그 제조 방법{Wheel for grinding glass sheet and manufacturing method thereof}

본 개시는 연마 휠 및 그 제조 방법에 관한 것으로 상세하게는 유리의 에지 가공용 연마 휠 및 그 제조 방법에 관련된다.

일반적으로서, 디스플레이용 유리 패널은 통상 수 밀리미터 두께의 유리 시트가 이용된다. 유리 패널의 표면 평탄도 및 테두리(에지) 면의 강도 및 표면 거칠기는 패널의 품질을 평가에 사용되는 평가 지표들이다.

유리 패널의 테두리면의 가공에는 고속 회전하는 연마 휠이 사용된다. 연마 휠은 두꺼운 원반형태를 가지며, 그 중심에 회전 모터에 장착되는 부싱(또는 허브)이 위치하고 그 둘레에는 유리 연마에 기여하는 지립층이 마련된다.

여기서, 상기 지립층은 박판 유리의 테두리면과 접촉되어 회전하면서 테두리면을 연마하는 것이고, 상기 부싱은, 상기 지립층의 내경면에 고정되는 것으로서, 모터의 회전축에 연결되는 것이다.

기존의 지립층은 돌가루 등의 연마재와 폴리우레탄 수지 등의 결합재가 혼합된 고체 덩어리로서 연마 휠은 대형화되어 가는 디스플레이용 유리 기판에 요구되는 수준의 테두리면의 가공 품질을 만족시켜야 한다. 따라서, 고속의 가공 조건 하에서 가공 속도도 빠르면서도 가공된 테두리면의 품질을 높은 수준으로 유지하고 또한 그 내구성이 향상된 연마 휠에 대한 지속적인 연구가 요구된다.

본 개시는 연삭성이 향상되어 보다 많은 양의 유리기판을 연마할 수 있는 연마 휠 및 그 제조 방법을 제시한다.

또한 본 개시는 양질의 테두리면 가공이 가능하면서도 그 내구성이 향상된 유리시트 연마 휠 및 그 제조 방법을 제시한다.

본 개시의 한 실시 예에 따른 유리 시트 연마 휠:은

회전 장치의 회전축에 결합되는 부싱; 그리고,

상기 부싱의 둘레에 형성되는 지립층;을 구비하고,

상기 지립층:은

장변 최대 직경 25㎛ 이하 크기를 가지는 다이아몬드 분말을 포함하는 연마재; 그리고

상기 연마재를 결합하는 것으로 폴리우레탄 개질 에폭시 수지(polyurethane modified epoxy resin)를 포함하는 결합재;를 포함할 수 있다.

본 개시의 한 실시 예에 따르면, 상기 폴리우레탄 개질 에폭시 수지는 상기 지립층에 대해 23~36 중량% 함유될 수 있다.

본 개시의 한 실시 예에 따르면, 상기 고경도 폴리우레탄 개질 에폭시 수지의 함유에 의해 지립층의 경도 (ShoreD)는 88-94 범위 내의 값을 가질 수 있다.

본 개시의 한 실시 예에 따르면, 상기 지립층에 대해 상기 다이아몬드 분말의 함유량은 22~40중량% 이며, 그리고 상기 다이아몬드 분말의 입자는 평균 5~10㎛ 의 장변 길이와 평균 3-6㎛의 단변 길이를 가질 수 있다.

본 개시의 한 실시 예에 따르면,

유리 가공면에 대한 표면 거칠기(Ra)의 목표치가 0.1~0.035 인 경우, 상기 다이아몬드의 평균 입자크기는 10-15㎛ 범위의 크기를 가지며,

상기 유리 가공면의 표면 거칠기(Ra)의 목표치가 0.07~0.01 인 경우, 상기 다이아몬드의 평균 입자크기는 5-10㎛ 범위의 크기를 가지며, 또는

상기 유리 가공면의 표면 거칠기(Ra)의 목표치가 최대 0.03 인 경우, 상기 다이아몬드의 평균 입자크기는 3-6㎛ 범위의 크기를 가질 수 있다.

본 개시의 한 실시 예에 따르면, 상기 지립층에 그래핀이 윤활재로 더 포함될 수 있으며, 상기 지립층에 대해 0.02~0.3 중량% 함유될 수 있다.

본 개시의 한 실시 예에 따르면, 상기 결합재에 6~16 중량%의 카본 파이버가 포함될 수 있다.

본 개시의 한 실시 예에 따르면, 상기 결합재에 6~16 중량%의 SiO₂ 및 CaCO₃의 혼합 물질이 포함될 수 있다.

본 개시의 한 실시 예에 따른 연마 휠의 제조 방법:은

장변 최대 직경 25㎛ 이하 크기를 가지는 다이아몬드 분말, 상기 연마재를 결합하는 것으로 고경도 폴리우레탄 개질 에폭시 수지를 포함하는 결합재를 준비하는 단계;

상기 다이아몬드 분말 및 결합재를 혼합하여 지립층 반죽을 준비하는 단계;

연마 휠 제작용 금형에 부싱을 삽입하는 단계;

상기 부싱 주위에 상기 지립층 반죽을 충진하여 압축하는 단계;

상기 금형 내에서 상기 지립층 반죽을 숙성 경화 시켜 지립층을 형성하는 단계;

상기 금형으로부터 완성된 연마 휠을 분리하여 내는 단계; 그리고

상기 연마 휠의 다듬질하는 단계;를 포함한다.

본 개시에 따른 제조 방법의 한 실시 예에 따르면, 상기 고경도 폴리우레탄 개질 에폭시 수지는 상기 지립층에 대해 23~36 중량% 함유될 수 있다.

본 개시에 따른 제조 방법의 한 실시 예에 따르면, 상기 고경도 폴리우레탄 개질 에폭시 수지의 함유에 의해 지립층의 경도 (ShoreD)는 88-94 범위 내의 값을 가질 수 있다.

본 개시에 따른 제조 방법의 한 실시 예에 따르면, 지립층에 대해 상기 다이아몬드 분말의 함유량은 22~40중량% 이며, 그리고 상기 다이아몬드 분말의 입자는 평균 5~10㎛ 의 장변 길이와 평균 3-6㎛의 단변 길이를 가질 수 있다.

본 개시에 따른 제조 방법의 한 실시 예에 따르면, 유리 가공면에 대한 표면 거칠기(Ra)의 목표치가 0.1~0.035 인 경우, 상기 다이아몬드의 평균 입자크기는 10-15㎛ 범위의 크기를 가지며,

상기 유리 가공면의 표면 거칠기(Ra)의 목표치가 최대 0.03 인 경우, 상기 다이아몬드의 최대 입자크기는 3-6㎛ 범위의 크기를 가질 수 있다.

본 개시에 따른 제조 방법의 한 실시 예에 따르면, 상기 그래핀은 상기 지립층에 대해 0.02~0.3 중량% 함유될 수 있다.

본 개시에 따른 제조 방법의 한 실시 예에 따르면, 상기 결합재에 6~16 중량%의 카본 파이버가 포함될 수 있다.

본 개시에 따른 제조 방법의 한 실시 예에 따르면, 상기 결합재에 6~16 중량%의 SiO₂ 및 CaCO₃의 혼합 물질이 포함될 수 있다.

삭제

도1은 본 개시의 일 실시 예에 따른 연마 휠의 사용 상태를 보인다.
도2는 본 개시의 일 실시 예에 따른 연마 휠의 개략적 단면도이다.
도3은 본 개시의 일 실시 예에 따른 연마 휠에 사용되는 부싱의 개략적 사시도이다.
도4는 본 개시의 일 실시 예에 따라 결합재에 폴리우레탄 개질 에폭시 수지가 함유된 연마 휠을 이용해 연마된 유리 가공면을 보이는 현미경 사진이다.
도5는 종래의 고경도 폴리우레탄 수지가 결합재로 함유된 연마 휠에 의한 유리 가공면이는 현미경 사진이다.
도6은 본 개시의 일 실시 예에 따라 경도 폴리우레탄 개질 에폭시 수지와 고경도 폴리우레탄 수지를 결합재로 적용하는 연마 휠에 의한 유리 가공면의 조도 분포를 보이는 상자 그림(boxplot) 이다.
도7은 본 개시의 일 실시 예에 따른 연마 휠과 종래 연마 휠의 마모량을 통계적으로 비교해 보이는 상자그림 (boxplot)이다.
도8은 본 개시의 일 실시 예에 따른 연마 휠의 제조방법에 사용되는 금형의사시도이다.
도9는 본 개시의 일 실시 예에 따른 연마 휠의 제조 공정 흐름도이다.
도10은 종래 연마 휠과 본 개시의 일 실시 예에 따른 연마 휠에 의해 유리 가공표면을 비교해 보이는 현미경 사진이다.
도11은 본 개시의 일 실시 예에 따른 연마 휠에 윤활제로 사용 가능한 그래핀의 현미경 사진이다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명 개념의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명 개념의 실시 예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명 개념의 범위가 아래에서 상술하는 실시 예들로 인해 한정 되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명 개념의 실시 예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명 개념을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공 되는 것으로 해석되는 것이 바람직하다. 동일한 부호는 시종 동일한 요소를 의미한다. 나아가, 도면에서의 다양한 요소와 영역은 개략적으로 그려진 것이다. 따라서, 본 발명 개념은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되어지지 않는다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명 개념의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성 요소는 제 2 구성 요소로 명명될 수 있고, 반대로 제 2 구성 요소는 제 1 구성 요소로 명명될 수 있다.

본 개시에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예들을 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명 개념을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 개시에서, “포함한다” 또는 “갖는다” 등의 표현은 본 개시에 기재된 특징, 개수, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 개수, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

달리 정의되지 않는 한, 여기에 사용되는 모든 용어들은 기술 용어와 과학 용어를 포함하여 본 발명 개념이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 공통적으로 이해하고 있는 바와 동일한 의미를 지닌다. 또한, 통상적으로 사용되는, 사전에 정의된 바와 같은 용어들은 관련되는 기술의 맥락에서 이들이 의미하는 바와 일관되는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 여기에 명시적으로 정의하지 않는 한 과도하게 형식적인 의미로 해석되어서는 아니 될 것임은 이해될 것이다.

이하에서 설명되는 하나 또는 그 이상의 실시 예들은 연마 휠 및 그 제조 방법을 제시한다.

도1은 본 실시 예에 따른 연마 휠의 개략적 사시도이며, 도2는 도1에 도시된연마 휠의 단면도이다.

먼저, 도1 및 도2에 도시된 바와 같이, 일 실시 예에 따른 박판 유리 면취용 연마 휠(1)은, 중앙 부싱(20)과 그 둘레의 지립층(10)을 포함한다.

연마 휠(1)은 고속으로 회전하면서 박판 유리(100)의 테두리면(100a)을 연마한다. 상기 부싱(20)의 회전 중심에는 회전장치의 회전축 (미도시)에 고정되는 축공(20a)이 형성되어 있다. 상기 부싱(20)은 ABS 재질의 합성수지 또는 ABS에 폴리우레탄 수지가 함유된 복합 합성수지 또는 금속으로 제조될 수 있다. 상기 부싱(20)의 측면에는 지립층(10)의 내주면에 매립 고정되는 것으로서 돌기부(30)를 구비한다. 돌기부(30)는 상기 지립층(10)에 매립되는 호형으로 만곡된 헤드(32)와 헤드 하부의 네크(31)를 구비한다.

도3은 상기 부싱(20)의 입체적 구조를 도시한다. 도3 를 참조하면, 부싱(20)의 정중앙에 축공(20a)가 형성되어 있고, 그 둘레에 상기 돌기부(30)가 일정한 간격으로 형성되어 있다.

상기 돌기부(30)는 상기 부싱(20)과 지립층(10)을 확고하게 상호 고정하는 결합 구조물로서 부싱(30)과 일체적으로 형성되며, 그 재질은 사출 성형이 가능한 합성수지류, 또는 절삭 가공 등에 의한 금속이다.

도1과 도2로 돌아가서, 상기 지립층(10)은, 박판 유리(100)의 테두리면(100a)을 연마하는 것으로 고체 연마제와 합성수지를 함유한다. 이러한 지립층(10)의 재료에는 주성분인 다이아몬드(C)인 연마재, 그래핀(graphene)을 포함하는 윤활제, 주성분이 폴리우레탄 수지인 결합재를 포함하며, 여기에는 광택재도 포함될 수 있다. 여기에서, 상기 연마재에는

본 발명의 목표는 평판 디스플레이용 유리의 가공면의 표면조도(surface roughness), 예를 들어 산술 평균 조도(Ra)를 0.1 이하로 낮추고 유리의 에지 가공에 기여한 부분에 마모에 의해 형성되는 하나의 가공홈(1 groove) 당 2,000m 이상의 에지 가공이 가능한 연마 휠을 제작하는 것이다.

이를 위하여, SiC 분말 및 다이아몬드 분말 등의 다양한 연마재를 이용한 실험이 실시되었다. 그 결과 다음과 같은 조건의 다이아몬드 분말이 선택되었다.

다이아몬드 분말의 입자의 크기는 장변 또는 장축 평균 길이(폭)가 5~10㎛, 단변 또는 단축의 길이(폭)가 평균 3~6㎛의 크기를 가지며, 최대 입자크기를 장변 25㎛ 이하로 관리하는 것이 필요하다. 연마재인 다이아몬드 입자의 최대 크기가 장변 기준 25㎛ 이상이 되면, 유리 가공면의 표면 조도가 나빠지는 현상이 발견되었다. 상기와 같은 다이아몬드 분말의 입자는 Brocky 타입(type)이 양호한 연마 결과를 보였다.

비교 실험에서 SiC 분말 등의 기존 연마재를 이용한 연마 휠이 평가 되었는데, SiC 분말에 의한 연마 휠은 본 발명에 따른 다이아몬드 연마 휠에 비해 수명이 짧고 연삭력이 떨어질 뿐 아니라 표면 거칠기를 Ra 0.05 이하로 낮추기 어려웠다.

아래는 본 발명에 따른 선택된 다이아몬드의 입자 크기(장변 크기)에 따른 표면 거칠기를 나타내 보인다.

연마재	입자크기 범위 (㎛)	표면 거칠기(Ra)
다이아몬드(C)	10-15	0.1~0.03, 평균 0.05
	5-10	0.07~0.01 평균 0.03
	3-6	0.03 이하, 평균 0.01

위의 표1에 따르면, 유리 가공면의 표면 거칠기(Ra)의 목표치가 0.1~0.035 인 경우, 상기 다이아몬드의 평균 입자크기는 10-15㎛ 범위의 크기를 가지며, 상기 유리 가공면의 표면 거칠기(Ra)가 0.07~0.01 인 경우, 상기 다이아몬드의 평균 입자크기는 5-10㎛ 범위의 크기를 가지며, 또는 상기 유리 가공면의 표면 거칠기(Ra)가 최대 0.03 인 경우, 상기 다이아몬드의 평균 입자크기는 3-6㎛ 범위의 크기를 가질 수 있다.

한편, 충진재 또는 결합재로는 23~36중량%의 폴리우레탄 수지 및 기타 결합재를 함유하였다. 기타 결합재에는 상기 폴리우레탄 수지와의 화학적 결합에 의해 폴리우레탄 수지의 경도를 높이는 물질이 포함될 수 있다.

상기와 같이 금강석, 즉 다이아몬드(C) 분말로 혼합체로 제조된 지립층(10)의 경도(Shore D)는 88~94 범위 내의 값을 가지며, 이는 다양한 연마 실험을 통해 얻어진 최적 범위이다. 상기 경도가 88 미만이면 연마 휠의 수명이 크게 낮아 지고, 반면에 경도가 94 를 초과하면 유리 가공 부분(에지)와의 반발력이 높아 연마를 위한 연마 조건의 셋팅이 어렵게 된다.

이러한 조건에 따른 연마 휠을 이용한 유리 시트를 가공한 결과 양호한 조도, 파티클 발생, 수명 연장 등에서 가장 좋은 결과를 얻었다. 실험에 따르면, 상기 다이아몬드의 함량이 22중량% 미만이면 가공 표면 조도 산표가 확대되고, 그리고 40 중량 % 를 초과 하면 가공 과정에서 소위 "뜯김"이 발생하여 피가공면에 가공 결함 또는 가공 불량이 나타난다.

설계 조건에 따라 중량 비율을 조정, 연마재 함량이 증가될수록 수명은 증가하나 연삭 부하에 의한 가공면 불량 및 연마 중에 발생되는 파티클 증가 등의 문제가 발생한다. 그리고 연마재 함량이 적으면 파티클 감소면에서 유리하나 연삭력이 떨어지고 수명 또한 짧아 진다.

한편, 결합재로서 지립층 전체에 대해 23~36 중량%의 고경도 에폭시 개질 폴리우레탄 수지가 포함할 수 있다. 이에 따르면 경도(ShoreD)가 88~94의 범위로 조절될 수 있으며, 이에 따라 연삭력이 향상되면서도 가공면의 조도를 더욱 향상시킬 수 있다.

도4는 본 개시에 따라 결합재에 폴리우레탄 개질 에폭시 수지가 함유된 연마 휠을 이용해 연마된 유리 가공면을 보이는 현미경 사진(100배)이며, 도5는 종래의 고경도 폴리우레탄 수지가 결합재로 함유된 연마 휠에 의한 유리 가공면의 현미경 사진(100배)을 보인다.

도6은 본 발명에 따라 결합재로 고경도 폴리우레탄 개질 에폭시 수지를 이용하여 유리 가공면의 조도 분포와 종래와 같이 결합재로 고경도 폴리우레탄 수지를 이용한 종래 연마 휠에 의한 유리 가공면의 조도 분포를 보이는 상자그림(boxplot) 이다.

도4와 도5의 비교를 통해서, 도4에 보인 유리 가공면이 도5에 보인 유리 가공면에 비해 매우 매끈하게 가공되어 있음을 알 수 있다. 이를 통계적으로 보여 주는 도6을 참고하면, 본 발명에 따른 가공면의 조도는 종래 연마휠에 따른 가공면의 조도에 비해 매우 우수함을 알 수 있다. 구체적으로, 고경도 폴리우레탄 수지를 사용하는 종래의 연마 휠에 의한 조도는 0.08~0.12의 범위 내에 분포하고 있고 그 평균은 0.09에 가깝게 나타난다. 그런데, 본 발명에 따라 우페탄 개질 에폭시 수지를 사용한 연마 휠에 의한 조도는 0.03~0.07의 범위 내에 분포하고 있고, 그 평균은 0.04를 약간 상회하는 정도를 보이고 있다.

결론적으로 결합재의 주성분으로 고경도 폴리우레탄 수지를 사용하는 것에 비해 고경도 폴리우레탄 개질 에폭시 수지를 사용함으로써 유리 가공면의 조도를 매우 우수하게 낮출 수 있다.

한편, 상기 결합재에는 연마재의 눈막힘 등을 개선하고 전체 중량을 낮추기 위한 경량 첨가제가 더 포함할 수 있다. 이 첨가제에는 목분에서 추출한 셀룰로스 등이 포함될 수 있다. 한편, 상기 결합재 외에 윤활제가 포함될 수 있으며, 여기에는 주성분으로 산화크롬(CrO), 세륨옥사이드(Ce₂O), 레진파우더(Resin Powder), 탄산칼슘(CaCO₃), 산화칼슘(CaO), 산화철(Fe₂O₃) 으로 이루어지는 그룹에서 선택된 적어도 어느 하나가 선택적으로 포함될 수 있으며, 여기에는 SiO₂가 더 포함될 수 있다. 여기에서 CaCO₃ 와 SiO₂를 같이 함유시키면 결합재의 마모 속도를 늦추어 연마 휠의 수명 연장에 도움이 된다.

또한 상기 윤활제에는 1중량% 이하, 바람직하게는 0.02~0.3 중량%의 그래핀(graphene)이 함유되며, 여기에 더하여 6~16중량%의 카본 파이버가 포함될 수 있다. 윤활제로서 포함된 그래핀은 다층 타입 또는 프레이크 타입이 적용될 수 있다. 윤활제로서의 그래핀은 피가공면에 대한 윤활작용으로 지립층의 마모량을 크게 감소시켜 연마 휠을 수명을 극명하게 연장한다. 아래의 표2는 그래핀을 적용했을 때와 그러지 않았을 때의 지립층의 마모량 변화를 보이며, 도7은 상기 표2의 결과를 통계적으로 보이는 상자그림(boxplot) 이다.

위의 표2는 동일 사이드의 연마 휠로서 그래핀이 적용된 본 발명의 그룹 I, II, III, IV의 연마 휠, 그래핀이 적용되지 않은 그룹 I, II, III, IV의 연마 휠들에 대한 실험 결과를 보인다. 실험 조건 다음과 같다.

회전속도: 3,600RPM

이송 레이트(feed rate, m/min): 12

절입량(depth of cut): 20㎛,

이송 횟수: 30회

위의 표2 및 도7를 통해서 알 수 있듯이 그래핀이 적용되는 않은 4개의 그룹의 연마 휠, 그리고 그래핀이 적용된 4개 그룹의 연마 휠에 대한 연마 실험을 통해서, 마모량에 있어서 그래핀을 미적용했을 때는 0.249, 0.246, 0.296, 0.233 (mm) 등으로 평균 0.256mm, 그리고 적용했을 때 0.177, 0.170, 0.134, 0.154 (mm) 등으로 평균 0.159mm로 나타났으며, 이를 통해서 그래핀의 적용에 매우 큰 마모량의 차이를 보임을 알 수 있고, 따라서 그 수명이 크게 연장되었음을 이해할 수 있다.

카본 파이버는 지립의 저항성을 높이는 마찰제로서의 기능을 가짐으로써 서 연삭성을 크게 개선하며, 한편으로는 가늘고 긴 경질의 침상 구조에 의해 지립층에서 결합재 입자 간의 결합력을 증대할 수 있다.

이하 본 개시의 한 실시 예에 따른 연마 휠의 제조 방법에 대해 설명한다.

도8는 본 실시 예의 제조방법에서 사용하는 금형의 분리 사시도로서 지립층제조용 반죽이 채워지기 전에 금형(50) 내에 부싱(20)이 장착된 상태를 보인다.

금형(50)은 원반 형태의 하판(53)과 상판(51), 그리고 이들 사이의 중판(52)을 구비한다. 하판(53) 상에는 상기 부싱(20)이 고정되며, 부싱(20)의 둘레는 하판(53) 위에 얹히는 중판(52)에 의해 감싸여 있다. 상판(51)은 부싱 둘레에 지립층 반죽이 채워진 후 중판(52) 위에 장착된다.

도9은 상기 금형(50)을 이용한 연마 휠(1)의 제조 공정의 흐름을 보인다.

부싱의 제조

부싱 재료를 준비(S1)하여 부싱 금형 내에서 부싱을 사출 성형(S2) 한다.

지립층 재료 준비

지립층 원재료를 준비(S3)한 후 볼밀기 등을 이용해 교반 및 반죽(S4) 한다.

위 과정을 통해 부싱과 지립층 반죽을 준비한 후 금형을 이용한 연마 휠과정을 진행한다. 지립층 반죽의 준비에서는, 장변 최대 직경 25㎛ 이하 크기를 가지는 다이아몬드 분말, 1중량 % 이하의 그래핀 분말을 포함하는 윤활제, 상기 연마재를 결합하는 결합재를 준비한다. 구체적으로 다이아몬드 분말은 장변 최대 직경 25㎛ 이하 크기를 가지는 것으로 평균 5~10㎛ 의 장변 길이와 평균 3-6㎛의 단변 길이를 가진다. 상기와 같은 다이아몬드 분말을 포함하는 연마재, 상기 연마재를 결합하는 액체 상태의 결합재 또는 충진재, 그래핀 분말을 포함하는 윤활제, 기타 첨가제를 준비하고, 상기 결합재와 상기 다이아몬드 분말을 78~60: 22~40 중량% 비율로 혼합하여 지립층 반죽을 준비한다.

여기에서, 상기 카본 파이버는 지립층 전체 중량에 대해 6~16의 중량%로 함유된다. 또한, 첨가제로서 지립층 전체 중량에 대해 6~16중량%의 CaCO₃ + SiO₂의 혼합체를 함유시킨다. 그리고, 윤활제인 그래핀은 1 중량% 이하, 구체적으로 0.02~0.3 중량% 를 함유 시킨다.

연마 휠의 성형

S5: 도8에 도시된 바와 같이 금형(50)의 중앙에 부싱(20)을 장착한 후 그 둘레에 지립층 반죽을 채워 넣은 후 상판(51)을 덮어 고정한다. 이 과정에는, 지립층 반죽이 금형 내부에 치밀하게 채워지고 부싱에 완전 밀착되도록 다지는 과정이 포함된다.

S6: 금형 내에 채워진 지립층 반죽을 가압하면서 이에 대한 소성, 건조 및 숙성을 진행한다. 이 과정에서 결합재의 한 재료인 폴리우레탄 수지가 발포하도록 가열 과정이 포함된다. 폴리우레탄 수지의 발포와 함께 소성이 일정 시간 동안 진행되고, 그 이후에 건조 및 숙성을 진행한다. 이 과정에서 소성은 100도 이하에서 10시간 동안 진행된다.

S7: 금형으로부터 반완성 상태의 연마 휠을 분리하여 낸 후 이물질 제거 등 마무리 과정을 거친다.

S8: 마무리 과정을 거친 연마 휠을 검사한 후 최종 완성된 연마 휠을 얻는다.

도10은 상기와 같은 과정을 통해 제작된 본 발명의 연마 휠과 종래의 연마 휠에 의해 가공된 3가지 샘플(a, b, c)들에 대한 유리 가공면의 현미경 사진이다.

도10에 비교 도시된 바와 같이 종래의 연마 휠에 의한 가공 표면(좌측)과 본 발명의 연마 휠에 의한 가공 표면(우측)의 조도가 차이 남을 알 수 있다. 측정에 따르면, 종래 연마 휠에 의한 가공면의 조도 Ra는 0.2~0.3 정도이며, 본 발명에 따른 가공면의 조도는 0.03이하로 나타났다.

이와 같이 본 발명에 따른 다이아몬드 연마 휠은 종래에 비해 양호가 가공면을 형성하며, 수명 면에서도 종래에 비해 매우 탁월하게 나타났다.

도11은 연마 휠에 윤활제로 사용 가능한 그래핀의 현미경 사진이다. 도11에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 연마 휠에 윤활제로서 다층형(multi-layer type)과 프레이크형(flake type)이 있다. 여러 실험 결과에 따르면, 프레이크형이 상대적으로 좋은 결과를 내었다.

결론적으로 본 개시에 따라 제조된 다이아몬드 연마 휠은 품질이 우수한 유리 가공면을 제공하며, 그 속도 또한 향상됨으로써 유리 가공 생산성이 개선되었다.

본 개시에서 특정한 실시 예에 관련하여 도시하고 설명 하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀 두고자 한다.

100: 박판 유리
100a: 테두리면
1: 연마 휠
10: 지립층
20: 부싱
20a: 축공
30: 돌기부
31: 네크
32: 헤드
50: 금형
51: 상판
52: 중판
53: 하판

Claims

회전 장치의 회전축에 결합되는 부싱; 그리고,
상기 부싱의 둘레에 형성되는 지립층;을 구비하고,
상기 지립층:은
장변 최대 직경 25㎛ 이하 크기를 가지는 다이아몬드 분말을 포함하는 연마재; 그리고
상기 연마재를 결합하는 것으로 고경도 폴리우레탄 개질 에폭시 수지(poly urethane modified epoxy resin)를 포함하는 결합재;를 포함하되,
유리 가공면에 대한 표면 거칠기(Ra)의 목표치가 0.1~0.03 인 경우, 상기 다이아몬드의 평균 입자크기는 10-15㎛ 범위의 크기를 가지며,
상기 유리 가공면의 표면 거칠기(Ra)의 목표치가 0.07~0.01 인 경우, 상기 다이아몬드의 평균 입자크기는 5-10㎛ 범위의 크기를 가지며, 또는
상기 유리 가공면의 표면 거칠기(Ra)의 목표치가 최대 0.03 인 경우, 상기 다이아몬드의 평균 입자크기는 3-6㎛ 범위의 크기를 가지는, 유리가공용 연마 휠.
제1항에 있어서,
상기 폴리우레탄 개질 에폭시 수지는 상기 지립층에 대해 23~36 중량% 함유되어 있는, 유리가공용 연마 휠.
제1항에 있어서,
상기 지립층 전체 중량에 대해 상기 다이아몬드 분말의 함유량은 22~40중량% 이며, 그리고 상기 다이아몬드 분말의 입자는 평균 5~10㎛ 의 장변 길이와 평균 3-6㎛의 단변 길이를 가지는, 유리가공용 연마 휠.
삭제
제1항에 있어서,
상기 지립층에 그래핀이 윤활재로 더 포함되어 있는, 유리 가공용 연마 휠.
제1항에 있어서,
상기 지립층에 윤활재로서 상기 지립층에 대해 0.02~0.3 중량% 의 그래핀이 함유되어 있는, 유리가공용 연마 휠.
제1항에 있어서,
상기 결합재에 6~16 중량%의 카본 파이버가 포함되어 있는, 유리가공용 연마 휠.
장변 최대 직경 25㎛ 이하 크기를 가지는 다이아몬드 분말, 연마재를 결합하는 것으로 폴리우레탄 개질 에폭시 수지를 포함하는 결합재를 준비하는 단계;
상기 다이아몬드 분말 및 결합재를 혼합하여 지립층 반죽을 준비하는 단계;
연마 휠 제작용 금형에 부싱을 삽입하는 단계;
상기 부싱 주위에 상기 지립층 반죽을 충진하여 압축하는 단계;
상기 금형 내에서 상기 지립층 반죽을 숙성 경화 시켜 지립층을 형성하는 단계;
상기 금형으로부터 완성된 연마 휠을 분리하여 내는 단계; 그리고
상기 연마 휠의 다듬질하는 단계;를 포함하되,
유리 가공면에 대한 표면 거칠기(Ra)의 목표치가 0.1~0.03 인 경우, 상기 다이아몬드의 평균 입자크기는 10-15㎛ 범위의 크기를 가지며,
상기 유리 가공면의 표면 거칠기(Ra)의 목표치가 0.07~0.01 인 경우, 상기 다이아몬드의 평균 입자크기는 5-10㎛ 범위의 크기를 가지며, 또는
상기 유리 가공면의 표면 거칠기(Ra)의 목표치가 최대 0.03 인 경우, 상기 다이아몬드의 평균 입자크기는 3-6㎛ 범위의 크기를 가지는, 유리가공용 연마 휠의 제조방법.
제8항에 있어서,
상기 폴리우레탄 개질 에폭시 수지는 상기 지립층에 대해 23~36 중량% 함유되어 있는, 유리가공용 연마 휠의 제조방법.
제8항에 있어서,
지립층 전체 중량에 대해 상기 다이아몬드 분말의 함유량은 22~40중량% 이며, 그리고 상기 다이아몬드 분말의 입자는 평균 5~10㎛ 의 장변 길이와 평균 3-6㎛의 단변 길이를 가지는, 유리가공용 연마 휠의 제조방법.
제8항에 있어서,
상기 결합재에 6~16 중량%의 카본 파이버가 포함되어 있는, 유리가공용 연마 휠의 제조 방법.
제8항에 있어서,
상기 지립층에 상기 지립층에 대해 0.02~0.3 중량% 의 그래핀이 함유되어 있는, 유리가공용 연마 휠의 제조방법.