KR20200017944A - 와이어 쏘우 코팅을 위한 교반 장치 및 와이어 쏘우 제조 장치 - Google Patents

와이어 쏘우 코팅을 위한 교반 장치 및 와이어 쏘우 제조 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 와이어 쏘우 코팅을 위한 교반 장치 및 와이어 쏘우 제조 장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 와이어 쏘우 코팅을 위한 교반 장치는 지립 분말 및 코팅액을 포함하는 혼합 코팅액을 공급받아 거품을 발생시키며, 거품이 형성된 혼합 코팅액을 배출하는 거품발생부; 및 상기 거품발생부와 연결되어 상기 거품이 형성된 혼합 코팅액을 공급받고, 상단에 개방부가 형성되며, 상기 개방부에 거품층이 형성되는 코팅부; 및 상기 코팅부의 내부에 형성되며, 상기 코팅부 내부의 상기 거품이 형성된 혼합 코팅액을 교반하는 교반부를 포함하는 것에 기술적 특징이 있다.

Description

와이어 쏘우 코팅을 위한 교반 장치 및 와이어 쏘우 제조 장치 {Stirring device for wire saw coating and apparatus of manufacturing wire saw}
본 발명은 와이어 쏘우 코팅을 위한 교반 장치 및 와이어 쏘우 제조 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 와이어의 표면에 거품 코팅층을 형성시키는 와이어 쏘우 코팅을 위한 교반 장치 및 와이어 쏘우 제조 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 와이어 쏘우(wire saw)는 물체를 절단하기 위해서 사용되는 절단용 공구로서, 수직 또는 수평하는 방향으로 표면에 접촉시켜 피절단물을 절단할 수 있을 뿐만 아니라, 와이어 쏘우를 표면 외주면이 감싸지도록 피절단물의 외주면에 감아서, 회전방식으로 접촉시켜 피절단물을 절단할 수 있어 다양한 산업분야에 도입되어 사용되고 있다.
상기 와이어 쏘우는 와이어와 피절단물 사이에 연마재를 도입하는 방법에 따라 크게 지립식 와이어 쏘우와 고정식 와이어 쏘우로 구분할 수 있으며, 지립식 와이어 쏘우는 와이어의 열과 피절단체 사이에 탄화규소 분말, 다이아몬드 분말을 포함하는 연마재와 오일을 포함하는 절삭재를 공급하여 연마용 입자의 절삭 작용에 의해 피절단체를 절단하는 방식으로 사용되고, 고정식 와이어 쏘우는 고분자 수지를 코팅하거나, 또는 도금 방식으로 도금하여 연마재를 와이어에 고정하여 별도로 연마재와 오일을 피절단체에 공급하지 않고 직접적으로 절단하는 방식에 사용되고 있다.
구체적으로, 상기와 같은 와이어 쏘우는 석재, 콘크리트, H-빔 등과 같은 건축용 자재를 절단하거나, 실리콘 단결정, 사파이어, 태양전지용 다결정 소재 등을 정밀하게 절단하기 위한 용도로 사용되고 있으며, 특히, 실리콘 단결정, 사파이어, 태양전지용 다결정 소재 등과 같이 경도가 높은 피절단체를 절단하거나, 반도체 웨이퍼 등을 정밀하게 절단하기 위한 용도로 다이아몬드를 포함하는 연마재를 고정한 고정식 다이아몬드 와이어 쏘우를 제조하여 사용하고 있다.
기존에 사용되고 있는 고정식 다이아몬드 와이어 쏘우는, 다이아몬드 분말을 전기 도금에 의한 방법으로 고정한 연마용 전착 와이어 쏘우, 접착 수지를 이용해 고정한 레진 본드 와이어 쏘우, 납재, 반전 등에 의한 금속층을 도입하여 고정한 금속층 와이어 쏘우 등을 대표적인 예로 들 수 있다.
하지만, 레진 본드, 열경화성 수지 등을 이용해 제조한 레진 본드 와이어 쏘우는 고분자에 의한 접착제의 강도가 낮기 때문에 와이어 쏘우의 수명이 짧고, 와이어 쏘우에 다이아몬드를 균일하게 도입하기 힘들다는 단점이 있으며, 금속층을 도입하여 고정한 금속층 와이어 쏘우의 경우 도가니에 수용한 금속을 용융시켜 와이어에 금속층을 도입하는 공정이 포함되어 용융 금속의 취급이 어렵고 복잡하여 제조원가가 크게 증가하는 문제가 있어 이와 같은 단점을 보완할 수 있는 방법에 대한 연구가 필요하다.
한국공개특허 제10-2017-0122999호 (공고일 : 2017.11.07.) 한국등록특허 제10-1127447호 (공고일 : 2012.03.23.) 일본등록특허 제4939635호 (공개일 : 2011.10.06.)
본 발명의 발명자들은 와이어 쏘우를 제조하기 위해서 와이어의 표면에 지립 분말을 균일하게 코팅할 수 있는 방법에 대해 연구하던 중, 지립 분말 입자를 포함하는 코팅액으로 형성시킨 거품층에 표면이 접촉되도록 와이어를 도입하는 거품 코팅방법을 이용하여, 지립 분말 입자가 표면에 균일하게 코팅될 수 있고, 코팅된 지립 분말 입자가 와이어에서 쉽게 박리되지 않아 장기 내구성이 우수한 와이어 쏘우를 제조할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하였다.
따라서, 본 발명은 와이어의 표면에 거품 코팅층을 형성시키는 거품 코팅방법을 도입한 와이어 쏘우 제조 장치에 관한 기술 내용을 제공하고자 하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 와이어 쏘우 코팅을 위한 교반 장치는 지립 분말 및 코팅액을 포함하는 혼합 코팅액을 공급받아 거품을 발생시키며, 거품이 형성된 혼합 코팅액을 배출하는 거품발생부; 및 상기 거품발생부와 연결되어 상기 거품이 형성된 혼합 코팅액을 공급받고, 상단에 개방부가 형성되며, 상기 개방부에 거품층이 형성되는 코팅부; 및 상기 코팅부의 내부에 형성되며, 상기 코팅부 내부의 상기 거품이 형성된 혼합 코팅액을 교반하는 교반부를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 와이어 쏘우 코팅을 위한 교반 장치는 상기 교반부는 상기 코팅부 내부의 아래쪽에 회전 가능하게 설치되는 임펠러를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 와이어 쏘우 제조 장치는 지립 분말 및 코팅액을 포함하는 혼합 코팅액을 공급하는 코팅액 공급부; 상기 코팅액 공급부와 연결되고, 상기 혼합 코팅액을 공급받아 거품을 발생시키며, 거품이 형성된 혼합 코팅액을 배출하는 거품발생부; 상기 거품발생부와 연결되어 상기 거품이 형성된 혼합 코팅액을 공급받고, 상단에 개방부가 형성되며, 상기 개방부에 거품층이 형성되는 코팅부; 상기 거품층이 형성된 개방부로 와이어를 공급하는 와이어 공급부; 및 상기 코팅부의 내부에 형성되며, 상기 코팅부 내부의 상기 거품이 형성된 혼합 코팅액을 교반하는 교반부를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 와이어 쏘우 제조 장치는 상기 교반부는 상기 코팅부 내부의 아래쪽에 회전 가능하게 설치되는 임펠러를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 와이어 쏘우 제조 장치는 상기 코팅액 공급부는 제1 유입배관에 의해 연결되고, 거품을 생성하기 위해서 공기를 공급하는 공기 공급부; 및 제2 유입배관에 의해 연결되어, 지립 분말, 코팅액 및 공기를 공급받아 혼합하여 혼합 코팅액을 제조하는 수용공간이 구비되고, 일측에 배출유로가 형성되어 제조한 혼합 코팅액을 배출하는 코팅액 혼합조를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 와이어 쏘우 제조 장치는 상기 거품발생부는 상기 코팅액 혼합조와 제3 유입배관을 통해 배관연결되고, 상기 혼합 코팅액을 공급받아 마찰에 의해 거품을 발생시키고, 상부 일측에 배출구가 형성되어 거품이 형성된 혼합 코팅액을 배출하는 관체 형상의 기포발생조를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 와이어 쏘우 제조 장치는 상기 거품발생부는 상기 거품발생조 내부에 설치되어 상기 혼합 코팅액이 충돌하는 적어도 하나의 충돌판을 포함하고, 상기 상기 적어도 하나의 충돌판은 복수 개의 절편으로 절개되고, 상기 복수 개의 절편 사이에 소정 간격이 벌어지도록 형성될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 와이어 쏘우 제조 장치는 상기 코팅부의 일측에 형성되는 적어도 하나의 제1 전극; 상기 코팅부의 타측에 형성되는 적어도 하나의 제2 전극; 및 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극으로 전류를 공급하는 전원공급부를 더 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 와이어 쏘우 제조 장치는 상기 지립 분말이 다이아몬드 분말(diamond powder), 알루미나 분말(alumina powder), 실리콘 카바이드 분말(silicon carbide powder), 텅스텐 분말(tungsten powder), 텅스텐 카바이드 분말(tungsten carbide powder), 티타늄 분말(titanium powder), 티타늄 카바이드 분말(titanium carbide powder) 및 초경합금 분말로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명에 따르면, 지립 분말 입자를 포함하는 코팅액으로 형성시킨 거품층에 표면이 접촉되도록 와이어를 도입하는 간단한 거품 코팅방법을 이용하여, 표면에 균일하게 지립 분말 입자가 형성되고, 코팅된 지립 분말 입자는 와이어에서 쉽게 박리되지 않아 장기 내구성이 우수한 와이어 쏘우를 제조할 수 있다.
또한 본 발명에 따르면, 거품층의 아래쪽에 위치하는 교반부를 이용하여 거품층으로 비중이 물보다 무거워 가라 앉는 지립 분말 입자를 거품층으로 올려 보내어, 와이어 표면에 지립 분말 입자거 더욱 균일하게 코팅되도록 할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 와이어 쏘우 코팅을 위한 교반 장치 또는 와이어 쏘우 제조 장치로 제조된 와이어 쏘우는 지립 분말 입자가 와이어의 표면에 강하게 접합되어 원재료의 손실이 적고 내구성이 매우 우수할 뿐만 아니라, 피절단물의 정밀 절단이 가능하여 다양한 산업분야에서 절단용 공구로서 용이하게 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 와이어 쏘우 코팅을 위한 교반 장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 와이어 쏘우 제조 장치의 개략적인 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 코팅부의 평면도이다.
도 4 내지 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 코팅부의 일부가 개방된 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 코팅부의 평면도이다.
도 8 내지 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 코팅부의 일부가 개방된 사시도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 따른 충돌판의 사시도이다.
도 12는 본 발명에 따른 와이어 쏘우 제조 장치를 사용하여 제조된 와이어 쏘우의 확대도이다.
도 13은 다른 와이어 쏘우 제조 장치를 사용하여 제조된 와이어 쏘우의 확대도이다.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
본 발명의 개념에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 와이어 쏘우 코팅을 위한 교반 장치의 개략적인 구성도이다. 도 1을 참조하면 본 발명에 따른 와이어 쏘우 코팅을 위한 교반 장치는 지립 분말 및 코팅액을 포함하는 혼합 코팅액을 공급받아 거품을 발생시키며, 거품이 형성된 혼합 코팅액을 배출하는 거품발생부(100); 및 거품발생부(100)와 연결되어 상기 거품이 형성된 혼합 코팅액을 공급받고, 상단에 개방부가 형성되며, 상기 개방부에 거품층이 형성되는 코팅부(200); 및 코팅부(200)의 내부에 형성되며, 코팅부(200) 내부의 거품이 형성된 혼합 코팅액을 교반하는 교반부를 포함하여 구성될 수 있다.
이때 교반부는 코팅부(200) 내부의 아래쪽에 회전 가능하게 설치되는 임펠러(330)를 포함되어 구성될 수 있고, 임펠러(330)의 회전에 의해 혼합 코팅액이 교반될 수 있다. 특히 임펠러(330)가 코팅부(200)의 횡방향을 회전축으로 설치되면, 임펠러(330)의 회전에 의해 코팅부(200) 아래쪽의 혼합 코팅액이 위쪽으로 보내질 수 있다. 이로써 와이어 쏘우 코팅을 위한 교반 장치는 와이어 코팅 시 거품층의 아래쪽에 위치하는 교반부를 이용하여 거품층으로 비중이 물보다 무거워 가라 앉는 지립 분말 입자를 거품층으로 올려 보내어, 와이어 표면에 지립 분말 입자거 더욱 균일하게 코팅되도록 할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 와이어 쏘우 제조 장치의 개략적인 구성도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 와이어 쏘우 제조 장치는 지립 분말 및 코팅액을 포함하는 혼합 코팅액을 공급하는 코팅액 공급부(100); 코팅액 공급부(100)와 연결되고, 코팅액 공급부(100)로부터 혼합 코팅액을 공급받아 거품을 발생시키며, 거품이 형성된 혼합 코팅액을 배출하는 거품발생부(200); 거품발생부(200)와 연결되어 거품이 형성된 혼합 코팅액을 공급받고, 상단에 개방부가 형성되며, 상기 개방부로 거품층이 형성되는 코팅부(300); 및 상기 개방부로 와이어를 공급하는 와이어 공급부(400)를 포함하여 구성될 수 있다.
코팅액 공급부(100)는 제1 유입배관(111)에 의해 연결되고, 거품을 생성하기 위해서 공기를 공급하는 공기 공급부(110); 및 제2 유입배관(121)에 의해 연결되어 지립 분말, 코팅액 및 공기를 공급받아 혼합하여 혼합 코팅액을 제조하는 수용공간이 구비되고, 일측에 배출유로가 형성되어 제조한 혼합 코팅액을 배출하는 코팅액 혼합조(120);를 포함하여 구성될 수 있다.
거품발생부(200)는 코팅액 혼합조(120)와 제3 유입배관(211)을 통해 배관연결되고, 혼합 코팅액을 공급받아 마찰에 의해 거품을 발생시키고, 상부 일측에 배출구(212)가 형성되어 거품이 형성된 혼합 코팅액을 배출하는 관체 형상의 거품발생조(210)를 포함하여 구성될 수 있다.
코팅부(300)는 거품발생부(200)와 연결되고 상단이 개방된 형태로 개방부가 형성되는 구성요소이다. 이러한 구성에 의해 거품발생부(200)로부터 코팅부(300)로 거품이 형성된 혼합 코팅액이 공급되고, 거품이 형성된 혼합 코팅액의 거품이 코팅부(300)의 개방부로 노출되는 형태로 개방부에 거품층이 형성된다.
와이어 공급부(400)는 코팅부(300)로 와이어를 공급하는 구성요소로, 도 1에 도시된 바와 같이 롤러에 권취되는 구조로 형성될 수 있고, 모터 등과 같은 구동원으로부터 동력을 전달받아 와이어(W)가 권출되어 코팅부(300)로 공급될 수 있다.
특히 본 발명에서는 와이어 공급부(400)가 코팅부(300)의 개방부로 와이어(W)를 공급함으로써 와이어(W)가 코팅부(300)의 개방부에 형성된 거품층 의해 코팅이 될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 코팅액 공급부(100)가 공급하는 혼합 코팅액은 지립 분말 및 코팅액을 포함하여 구성되고, 이때 지립 분말은 와이어 쏘우를 이용하여 피절단물을 절단시 와이어 쏘우와 접촉되는 피절단물을 연마시켜 절단하는 절삭력을 나타내도록 하며, 지립 분말로 우수한 절삭력을 제공하는 소재를 도입하여 사용할 수 있다.
예를 들면 본 발명에 따른 지립 분말은 다이아몬드 분말(diamond powder), 알루미나 분말(alumina powder), 실리콘 카바이드 분말(silicon carbide powder), 텅스텐 분말(tungsten powder), 텅스텐 카바이드 분말(tungsten carbide powder), 티타늄 분말(titanium powder), 티타늄 카바이드 분말(titanium carbide powder) 및 질화 붕소 분말(cubic boron nitride powder)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 지립 분말은 피절단물과 마찰에 의해 우수한 절삭력을 제공함과 동시에 모재로 사용되는 와이어에 단단히 고정 결합될 수 있도록 평균입자 크기가 0.1 내지 200 ㎛인 것을 사용할 수 있으며, 상기 지립 분말의 평균입자 크기가 0.1 ㎛ 미만일 경우 와이어의 표면에 지립 분말 입자(abrasive powder particle, AP)의 도입량을 크게 증가시킬 수 있으나 모재인 와이어의 내마모성이 감소하여 제조한 와이어 쏘우를 장시간 사용하기 힘든 문제가 발생할 수 있고, 상기 지립 분말의 평균입자 크기가 200 ㎛를 초과할 경우 지립 분말의 입자 크기가 조대하여 와이어와의 접착력이 떨어질 수 있어, 와이어 쏘우에서 쉽게 탈락되어 절삭력이 저하되는 문제가 발생할 수 있다. 바람직하게는, 상기 지립 분말은 다이아몬드 분말을 사용할 수 있고, 상기 다이아몬드 분말은 평균입자 크기가 5 내지 20 ㎛인 것을 사용할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 코팅액은 지립 분말을 와이어에 코팅하기 위해서, 통상적으로 활용되는 공지된 다양한 코팅액을 이용할 수 있으며, 상기 코팅액으로 지립 분말 및 도금 용액을 포함하는 도금 혼합용액을 사용할 수 있고, 또는, 폴리우레탄 수지, 자외선 경화 수지, 아크릴 수지 등과 같은 고분자 수지와 지립 분말을 포함하는 레진 본드 혼합물을 사용할 수도 있다.
바람직하게는, 상기 코팅액은 니켈 등을 포함하는 도금 혼합용액을 사용할 수 있으며, 상기와 같은 도금 혼합용액은 다이아몬드 분말과 같은 지립 분말을 강하게 고정하여 내구성이 우수한 와이어 쏘우를 제조할 수 있으며, 지립 분말 입자를 금속에 고정하기 위해 사용되는 통상적인 다양한 도금 혼합용액을 사용할 수 있다.
예를 들어, 상기 코팅액으로 사용하는 도금 혼합용액은 황산니켈(nickel sulfate), 염화니켈(nickel chloride) 및 붕산(boric acid)을 포함하는 도금 용액과 지립 분말을 포함하는 도금 혼합용액을 사용할 수 있다.
구체적으로, 상기 도금용액은 상기 황산니켈 50 내지 200 중량부, 염화니켈 50 내지 150 중량부 및 붕산 10 내지 100 중량부를 포함할 수 있으며, 수소이온 농도가 pH 1.5 내지 5.2인 것을 사용할 수 있다. 보다 바람직하게는, 상기 도금 용액은 황산니켈 100 중량부, 염화니켈 80 중량부 및 붕산 20 중량부를 포함하는 것을 사용할 수 있다.
특히, 상기 코팅액은 지립 분말을 도금용액 100 중량부를 기준으로 1 내지 30 중량부의 비율로 포함할 수 있으며, 상기 코팅액 100 중량부에 혼합되는 지립 분말의 혼합량이 1 중량부 미만일 경우 와이어에 도입되는 지립 분말 입자의 량이 미미하여 제조한 와이어 쏘우의 절삭력이 미미하고, 상기 지립 분말의 혼합량이 30 중량부를 초과할 경우 와이어에 도입되는 지립 분말 입자의 량이 많아 제조한 와이어 쏘우의 유연성이 감소하고, 와이어와 지립 분말 입자의 접착력이 떨어져 와이어 쏘우에서 지립 분말 입자가 쉽게 탈락하는 문제가 발생할 수 있다.
또한, 상기 코팅액은 상기 지립 분말 입자가 와이어에 강하게 결합될 수 있도록 탄소나노튜브, 니켈, 아연, 철, 은, 코발트, 백금, 구리, 크롬, 텅스텐 또는 이들의 혼합물 등과 같은 보조 도금 분말 입자를 추가로 포함할 수 있으며, 상기와 같은 보조 접착 입자는 상기 지립 분말 입자와 20:1 내지 3:1의 중량비로 혼합하여 사용할 수 있다.
나아가, 상기 코팅액은 발포제, 점증제 또는 이들의 혼합물과 같은 첨가제를 추가로 포함할 수 있으며, 상기 발포제 및 점증제는 코팅액과 상성이 우수한 소재를 선택하여 사용할 수 있다.
예를 들어, 황산니켈 50 내지 200 중량부, 염화니켈 50 내지 150 중량부 및 붕산 10 내지 100 중량부를 포함하는 도금 혼합용액을 이용하고, 상기 도금 혼합용액을 교반 수단이 구비된 도금조에 공급하고, 교반하여 과량의 기포가 형성되도록 한 다음, 와이어가 상기 거품층을 통과하여 표면에 거품이 부착되도록 하여 지립 분말 입자를 와이어의 표면에 고정할 수 있다.
이처럼 본 발명에서는, 상기 코팅액에 다량의 기포를 형성시켜 표면에 지립 분말 입자가 부유하는 상태인 거품층에 상기 와이어의 외주면이 접촉되도록 공급하고, 상기 거품층의 거품이 와이어의 외주면에 부착되면서 지립 분말 입자가 도입되도록 하여 와이어의 표면에 지립 분말 입자와 코팅액을 코팅하여 와이어 표면에 지립 분말 입자를 부착시킬 수 있다.
상기 와이어는 와이어 쏘우를 제조하기 위한 모재로서, 제조한 와이어 쏘우를 피절단물을 절단하기 위한 용도로 사용하기 위해서, 인장강도가 높은 소재를 사용해 제조한 것을 사용할 수 있으며, 상기 와이어는 고탄소 강철, 피아노선으로 사용되는 강철 합금, 텅스텐, 알루미늄, 스테인레스 스틸, 텅스텐 합금, 구리 등을 포함하는 소재로 제조한 것을 사용할 수 있고, 단선 또는 여러 가닥의 단선을 꼬아 만든 강선을 사용할 수 있으며, 상기 강선은 단면이 1*7(1개의 중심 코어 선에 6개의 피복선이 꼬여있는 상태), 3*9, 7*7 또는 7*19인 구조의 강선을 사용할 수 있다.
또한, 상기 와이어는 와이어 쏘우를 제조하기 위해 사용되는 다양한 형태의 와이어를 모두 사용할 수 있고, 또한, 상기 와이어는 표면에 거품 코팅층이 쉽게 도입될 수 있도록 표면에 요철 구조가 형성된 것을 사용하거나, 전처리하여 상기 와이어는 표면에 황동, 니켈 주석 또는 구리가 코팅된 것을 사용하거나, 땜납 등이 피복된 것을 사용할 수도 있으며, 상기 와이어는 직경에 크게 제한받지 않으나, 바람직하게는 0.1 내지 10 ㎜인 것을 사용할 수 있고, 보다 바람직하게는, 1 내지 2 mm인 것을 사용할 수 있다.
또한, 상기 거품층은 평균입자 크기가 1 내지 2000 ㎛인 기공이 복수 개 형성된 것일 수 있으며, 상기 거품층에 형성된 기공의 크기가 1 ㎛ 미만일 경우 지립 분말 입자의 코팅양이 과도해지는 문제가 발생할 수 있고, 상기 거품층에 형성된 기공의 크기가 2000 ㎛를 초과할 경우 지립 분말 입자의 코팅량이 미미해지는 문제가 발생할 수 있다.
그리고, 상기 지립 분말은 평균입자 크기가 0.1 내지 200 ㎛인 것을 사용할 수 있고, 상기 지립 분말 입자의 평균입자 크기가 0.1 ㎛ 미만일 경우 절삭력이 미미한 문제가 발생할 수 있고, 200 ㎛를 초과할 경우 지립 분말 입자가 쉽게 박리되는 문제가 발생할 수 있다. 따라서 상기 지립 분말의 평균입자 크기를 0.1 내지 20 ㎛인 것으로 사용하는 것이 바람직하다.
특히, 상기 와이어는 거품층에 도입하여 지립 분말 입자를 부착시키기 전에, 표면에 잔존하는 유기물 등의 불순물을 제거하고, 지립 분말 입자와 코팅액의 부착력을 향상시키기 위해서 전처리한 와이어를 사용할 수 있다. 상기 전처리는 탈지 공정 등을 통해 유기물을 제거할 수 있으며, 상기 와이어 표면에 산화물 등을 제거하고 와이어의 표면에 미세한 요철 구조가 형성되도록 활성화시키기 위해서, 산 수용액으로 세척하는 산세 처리 공정을 수행한 것을 사용할 수 있으며, 상기와 같은 탈지 공정과 요철 구조로 인해 지립 분말 입자가 와이어의 표면에 밀착도를 높여줄 수 있다.
또한 본 발명에서는 상기와 같은 와이어를 전술한 코팅액을 이용해 형성시켜 상부에 거품층에 와이어의 외주면이 접촉되도록 하고, 와이어를 이송시키도록 하여 와이어의 표면에 거품 코팅층을 형성시킬 수 있다.
이때, 제조한 와이어 쏘우의 품질은 와이어 쏘우가 지립 분말 입자를 얼마나 균일하고 많이 고정할 수 있는지 여부가 와이어 쏘우의 품질을 결정하는 중요한 인자이며, 본 단계에서는, 상기 거품층에 와이어를 공급한 후 상기 와이어가 거품층에서 10 내지 100 m/분의 속도로 이송되도록 하여 와이어의 표면에 거품 코팅층을 형성시킬 수 있으며, 바람직하게는, 30 내지 60 m/분의 속도로 이송시켜 거품 코팅층을 와이어의 표면에 형성시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 와이어 쏘우 제조 장치는 거품 코팅층이 형성된 와이어를 경화시키기 위한 경화부를 더 포함하여 구성될 수 있다. 경화부(미도시)는 자외선 조사기(미도시), 가열기(미도시), 환원제 공급기(미도시) 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있으며, 자외전 조사기를 이용하여 자외선을 조사하거나, 가열기를 이용하여 열을 공급하거나, 환원제 공급기를 이용하여 환원제를 공급함으로써 거품 코팅층이 형성된 와이어를 경화시킬 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 와이어 쏘우 제조 장치를 통해 지립 분말이 고정된 와이어 쏘우를 제조할 수 있는데, 본 발명에서는 거품 코팅층을 형성시키기 위해 사용되는 코팅액의 종류에 따라 경화 방법을 선택하여 코팅액을 경화시켜 와이어 쏘우를 제조할 수 있다. 예를 들어 상기 거품 코팅층을 레진 본드 혼합물을 사용하여 형성시킨 경우, 상기 거품 코팅층을 형성시킨 후, 열처리, 자외선 조사 등의 방법을 통해서 경화시킬 수 있다.
또 다른 예로, 상기 거품 코팅층을 도금 혼합용액을 사용을 사용하여 형성시킨 경우, 무전해 도금 방법을 이용해 코팅액을 경화시켜 와이어 쏘우를 제조할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따라, 본 단계에서는 황산니켈 100 중량부, 염화니켈 80 중량부 및 붕산 20 중량부를 포함하는 도금용액을 이용하고, 상기 도금용액을 100 중량부에 평균입자크기가 5 내지 20 ㎛인 지립 분말 10 중량부를 혼합한 혼합 도금용액을 코팅액으로 사용하며, 코팅액을 교반 수단이 구비된 코팅조에 공급하고, 교반하여 과량의 기포가 형성되도록 하여 평균입자 크기가 10 내지 200 ㎛인 거품 방울이 형성되도록 한 다음, 0.1 내지 10 ㎜의 직경을 갖는 와이어를 30 내지 60 m/분의 속도로 이송되도록 설정한 상태에서 상기 거품층을 통과시키고, 50 내지 300 mA/cm2의 전류밀도가 되도록 전류를 공급하는 전해 도금 방법으로 표면에 거품이 부착되도록 하여 지립 분말 입자를 와이어의 표면에 고정할 수 있다.
이때, 상기 코팅액은 도금용액 1 L를 기준으로, 황산니켈 200 g/L, 염화니켈 160 g/L 및 붕산 40 g/L를 포함하는 도금용액 1L와 평균입자 크기가 5 내지 20 ㎛인 다이아몬드 분말을 10 내지 300 g/L를 혼합하여 도금 혼합용액을 제조한 다음, 제조한 도금 혼합용액을 기포발생조를 통해 코팅조에 공급되도록 하여 다량의 기포가 발생되도록 하며, 평균입자 크기가 10 내지 200 ㎛인 거품 방울이 형성된 거품층에 이 형성되도록 하고, 상기 코팅조에는 코팅 혼합용액의 온도가 45 내지 50 ℃가 되도록 가열하고, 전극을 통해 50 내지 300 mA/cm2의 전류밀도가 되도록 전류를 공급되도록 하며, 상기 거품층에 와이어를 도입하여 와이어의 표면에 지립 분말 입자가 고정된 와이어 쏘우를 제조할 수 있다.
상기와 같은 방법으로 제조한 와이어 쏘우는 코팅층이 상기 모재의 표면에 1 내지 20 ㎛의 두께로 형성되고, 평균입자 크기가 5 내지 20 ㎛인 지립 분말 입자가 균일하게 도입되어 우수한 절삭력을 나타낼 뿐만 아니라, 와이어에서 쉽게 박리되지 않는 특성을 나타낼 수 있다.
또한 본 발명에 따른 와이어 쏘우 제조 장치는 지립 분말 입자가 코팅층에 의해 와이어에 단단히 고정된 상태의 와이어 쏘우를 제조한 다음, 제조한 와이어 쏘우의 표면에 보호 코팅층을 형성시키도록 보호 코팅층 형성기(미도시)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
이러한 보호 코팅층 형성기에 의해 상기 보호 코팅층은 폴리우레탄 수지 등과 같은 탄성 중합체 소재로 형성될 수 있다. 이렇게 와이어 쏘우에 보호 코팅층이 형성되면, 와이어 쏘우가 롤러에 권취될 때, 와이어 쏘우에 형성된 지립 분말 입자의 이탈을 방지할 수 있고, 권취시 발생되는 마모 및 지립 분말 입자의 소실을 방지할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 코팅부의 평면도이고, 도 4 내지 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 코팅부의 일부가 개방된 사시도이다. 도 3 내지 도 6을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 코팅부(300)는 외관을 형성하는 외벽(305); 상기 외벽(305)의 내측에 형성되며, 상기 외벽(305)의 높이보다 낮은 높이로 형성되는 내벽(315); 거품발생부(200)와 연결되어, 거품발생부(200)로부터 거품이 형성된 혼합 코팅액을 공급받는 코팅조(310)를 포함하여 구성될 수 있다. 이때 외벽(305)에는 도 5에 도시된 바와 같이, 와이어 공급부(400)로부터 공급되는 와이어가 통과될 수 있도록 와이어 통과홈(306)이 형성될 수 있다
또한, 본 발명에 따른 와이어 쏘우 제조 장치의 거품발생부(200)가 거품발생조(210) 및 배출구(212)를 포함하여 구성될 때, 배출구(212)에 제4 유입배관(311)이 연결되고, 제4 유입배관(311)을 통해 거품이 형성된 혼합 코팅액이 코팅조(310)로 유입될 수 있다. 이때 제4 유입배관(311)은 도 2 내지 도 5에 도시된 것과 같이, 튜브 형태로 내벽(315)을 관통하도록 형성될 수 있다.
이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 와이어 쏘우 제조 장치는 외벽(305) 및 내벽(315)이 둘러싸는 형태로 코팅조(310)가 형성되고, 코팅조의 상단이 개방되는 형태를 갖기 때문에 코팅조(310)의 상단에 개방부가 형성된다. 따라서 거품이 형성된 혼합 코팅액은 제4 유입배관(311)으로부터 코팅조(310)로 유입되고, 코팅조(310) 상단의 개방부에 거품층이 형성된다.
따라서 와이어 공급부(400)로부터 공급되는 와이어는 위와 같이 형성된 거품층을 통과하게 되고, 거품층에 포함된 지립 분말이 와이어(W)에 코팅되며, 결국 지립 분말이 코팅된 형태의 와이어 쏘우를 제조할 수 있게 된다.
또한 본 발명에 따른 와이어 쏘우 제조 장치는 필요에 따라, 코팅부(300)의 일측에 형성되는 적어도 하나의 제1 전극(321); 및 코팅부(300)의 타측에 형성되는 적어도 하나의 제2 전극(322)을 포함하여 구성될 수 있고, 이때 제1 전극(321) 및 제2 전극(322)으로 전류를 공급하기 위해 전원공급부(미도시)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 예를 들어 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이 코팅부(300)를 구성하는 일측 외벽(305)에 제1 전극(321)이 형성될 수 있고, 타측 외벽(305)에 제2 전극(322)이 형성될 수 있다.
이러한 제1 전극(321) 및 제2 전극(322)의 구성에 의해 전기 도금이 이루어질 수 있으며, 구체적으로 코팅조(310) 상단의 거품층에 포함된 지립 분말이 와이어(W)에 전기 도금되는 형태로 코팅될 수 있다.
또한 본 발명에 따른 와이어 쏘우 제조 장치는 코팅부 내부에 형성되며, 코팅부 내부의 거품이 형성된 혼합 코탱액을 교반하는 교반부를 더 포함하여 구성될 수 있다. 이때 교반부를 동작시키기 위한 별도의 모터 및 전원부가 구비될 수도 있다.
구체적인 예를 들면, 도 5에 도시된 것과 같이 코팅조(310)의 아래쪽에 임펠러(330)가 장착되는 형태로 코팅부 내부에 교반부가 형성될 수 있다. 이러한 임펠러(330)가 회전함으로써, 거품이 형성된 혼합 코탱액을 교반할 수 있으며, 특히 물에 비해 비중이 높아 가라 앉게 되는 지립 분말을 거품층으로 올려 보낼 수 있다. 따라서, 지립 분말이 와이어(W) 더욱 잘 코팅되도록 할 수 있다. 또한 이러한 임펠러(330)의 회전은 거품층에 지립 분말이 고르게 분포하도록 하는 역할도 한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 코팅부의 평면도이고, 도 8 내지 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 코팅부의 일부가 개방된 사시도이다. 도 7 내지 도 10을 참조하면 본 발명에 따른 와이어 쏘우 제조 장치는 거품발생부(200)가 거품발생조(210) 및 배출구(212)를 포함하여 구성될 때, 배출구(212)에 제4 유입배관(311)이 연결되고, 제4 유입배관(311)을 통해 거품이 형성된 혼합 코팅액이 코팅조(310)로 유입될 수 있다. 이때 제4 유입배관(311)은 도 6 내지 도 9에 도시된 것과 같이, 튜브 형태로 코팅조(310)의 바닥을 관통하도록 형성될 수 있다.
이렇게 제4 유입배관(311)이 코팅조(310)의 바닥에 형성될 때에는 혼합 코팅액이 코팅조(310)의 하단에서 상단 방향으로 유입되며 힘을 가하기 때문에 보다 효율적으로 지립 분말을 코팅조(310) 상단에 형성되는 개방부로 보낼 수 있으며, 도 9에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 쏘우 제조 장치가 교반부를 더 포함하여 구성될 때, 구체적으로 코팅조(310)의 아래쪽에 임펠러(330)가 설치될 때, 혼합 코팅액이 제4 유입배관(311)을 통해 유입되는 힘에 의해 임펠러(330)가 더욱 효율적으로 회전할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 따른 충돌판의 사시도이다. 본 발명에 따른 와이어 쏘우 제조 장치의 거품발생부(200)는 거품발생조(210) 내부에 설치되어 상기 혼합 코팅액이 충돌하는 적어도 하나의 충돌판(220)을 포함하고, 상기 적어도 하나의 충돌판(220)은 복수 개의 절편으로 절개되고, 상기 복수 개의 절편 사이에 소정 간격이 벌어지도록 형성될 수 있다.
예를 들어 도 11에 도시된 바와 같이, 충돌판(220)은 복수 개의 절개편(221)을 포함하여 구성될 수 있는데, 이때 복수 개의 절개편(221) 각각은 일단이 휘어지도록 형성될 수 있다. 이렇게 복수 개의 절개편(221) 각각의 일단이 휘어짐으로써, 절개편(221)과 절개편(221) 사이에는 소정 간격이 벌어지게 된다.
또한 이때 제3 유입배관(211)이 관통하는 끼움홀(221)이 형성되고, 끼움홀(221)에 제3 유입배관(211)이 끼움 결합하는 형태로 구성될 수 있다.
위와 같이 거품발생조(210) 내부에 충돌판(220)이 형성됨으로써, 제3 유입배관(211)을 통해 거품발생조(210)로 유입된 혼합 코팅액은 거품발생조(210)의 내측벽면 및 충돌판(220)에 충돌함과 동시에 난류 및 와류를 형성할 수 있고, 이로써 거품을 더욱 미세하게 발생시킬 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 와이어 쏘우 제조 장치는 와이어 공급부(400)로부터 공급되는 와이어(W)가 혼합 코팅액의 거품층을 통과하여 와이어(W)의 표면에 다이아몬드 분말과 같은 지립 분말 입자가 균일하고 단단하게 고정되어 와이어 쏘우로 제조될 수 있다.
이렇게 제조된 와이어 쏘우의 품질은 와이어 쏘우가 지립 분말 입자를 얼마나 균일하고 많이 고정할 수 있는지 여부가 와이어 쏘우의 품질을 결정하는 중요한 요소이며, 지립 분말 입자가 균일하게 고정될 수록 품질이 좋은 와이어 쏘우이다.
도 12는 본 발명에 따른 와이어 쏘우 제조 장치를 사용하여 제조된 와이어 쏘우의 확대도이고, 도 13은 다른 와이어 쏘우 제조 장치를 사용하여 제조된 와이어 쏘우의 확대도이다.
도 12 및 도 13을 참조하면, 본 발명에 따른 와이어 쏘우 제조 장치를 사용하여 제조된 와이어 쏘우의 표면에 지립 분말이 더 균일하게 고정된 것을 확인할 수 있다.
상기에서 설명한 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술적 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100: 코팅액 공급부 110: 공기 공급부
111: 제1 유입배관 120: 코팅액 혼합조
121: 제2 유입배관 200: 거품발생부
210: 거품발생조 211: 제3 유입배관
212: 배출구 213: 순환 유입배관
220: 충돌판 230: 모터
240: 펌프 300: 코팅부
305: 외벽 306: 와이어 통과홈
310: 코팅조 311: 제4 유입배관
315: 내벽 330: 임펠러
400: 와이어 공급부

Claims (9)

  1. 지립 분말 및 코팅액을 포함하는 혼합 코팅액을 공급받아 거품을 발생시키며, 거품이 형성된 혼합 코팅액을 배출하는 거품발생부; 및
    상기 거품발생부와 연결되어 상기 거품이 형성된 혼합 코팅액을 공급받고, 상단에 개방부가 형성되며, 상기 개방부에 거품층이 형성되는 코팅부; 및
    상기 코팅부의 내부에 형성되며, 상기 코팅부 내부의 상기 거품이 형성된 혼합 코팅액을 교반하는 교반부를 포함하는 것을 특징으로 하는 와이어 쏘우 코팅을 위한 교반 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 교반부는
    상기 코팅부 내부의 아래쪽에 회전 가능하게 설치되는 임펠러를 포함하는 것을 측징으로 하는 와이어 쏘우 코팅을 위한 교반 장치.
  3. 지립 분말 및 코팅액을 포함하는 혼합 코팅액을 공급하는 코팅액 공급부;
    상기 코팅액 공급부와 연결되고, 상기 혼합 코팅액을 공급받아 거품을 발생시키며, 거품이 형성된 혼합 코팅액을 배출하는 거품발생부
    상기 거품발생부와 연결되어 상기 거품이 형성된 혼합 코팅액을 공급받고, 상단에 개방부가 형성되며, 상기 개방부에 거품층이 형성되는 코팅부
    상기 거품층이 형성된 개방부로 와이어를 공급하는 와이어 공급부; 및
    상기 코팅부의 내부에 형성되며, 상기 코팅부 내부의 상기 거품이 형성된 혼합 코팅액을 교반하는 교반부를 포함하는 것을 특징으로 하는 와이어 쏘우 제조 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 교반부는
    상기 코팅부 내부의 아래쪽에 회전 가능하게 설치되는 임펠러를 포함하는 것을 측징으로 하는 와이어 쏘우 제조 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 코팅액 공급부는,
    제1 유입배관에 의해 연결되고, 거품을 생성하기 위해서 공기를 공급하는 공기 공급부; 및
    제2 유입배관에 의해 연결되어, 지립 분말, 코팅액 및 공기를 공급받아 혼합하여 혼합 코팅액을 제조하는 수용공간이 구비되고, 일측에 배출유로가 형성되어 제조한 혼합 코팅액을 배출하는 코팅액 혼합조;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 와이어 쏘우 제조 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 거품발생부는,
    상기 코팅액 혼합조와 제3 유입배관을 통해 배관연결되고, 상기 혼합 코팅액을 공급받아 마찰에 의해 거품을 발생시키고, 상부 일측에 배출구가 형성되어 거품이 형성된 혼합 코팅액을 배출하는 관체 형상의 거품발생조를 포함하는 것을 특징으로 하는 와이어 쏘우 제조 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 거품발생부는,
    상기 거품발생조 내부에 설치되어 상기 혼합 코팅액이 충돌하는 적어도 하나의 충돌판을 포함하고,
    상기 상기 적어도 하나의 충돌판은 복수 개의 절편으로 절개되고, 상기 복수 개의 절편 사이에 소정 간격이 벌어지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 와이어 쏘우 제조 장치.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 코팅부의 일측에 형성되는 적어도 하나의 제1 전극;
    상기 코팅부의 타측에 형성되는 적어도 하나의 제2 전극; 및
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극으로 전류를 공급하는 전원공급부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 와이어 쏘우 제조 장치.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 지립 분말은 다이아몬드 분말(diamond powder), 알루미나 분말(alumina powder), 실리콘 카바이드 분말(silicon carbide powder), 텅스텐 분말(tungsten powder), 텅스텐 카바이드 분말(tungsten carbide powder), 티타늄 분말(titanium powder), 티타늄 카바이드 분말(titanium carbide powder) 및 초경합금 분말로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 와이어 쏘우 제조 장치.
KR1020180093523A 2018-08-10 2018-08-10 와이어 쏘우 코팅을 위한 교반 장치 및 와이어 쏘우 제조 장치 KR102164681B1 (ko)

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