KR100223592B1 - 무건조 바인더를 이용한 비트리파이드 연삭 숫돌의 조성물 및 그 제조방법 - Google Patents

무건조 바인더를 이용한 비트리파이드 연삭 숫돌의 조성물 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

지립, 결합제, 유기 고분자 왁스와 물을 포함하는 성형 보조제를 포함하는 비트리파이드 연삭 숫돌용 조성물을 이용하면 성형 강도가 매우 우수한 숫돌을 제조할 수 있으며, 또한 건조 공정을 거치지 않은 간단한 공정으로 숫돌을 제조할 수 있다.

Description

무건조 바인더를 이용한 비트리파이드 연삭 숫돌의 조성물 및 그 제조 방법
[산업상이용분야]
본 발명은 무건조 바인더를 이용한 비트리파이드 연삭 숫돌의 조성물 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 성형 강도가 향상되고 무건조 제조 공정으로 제조할 수 있는 무건조 바인더를 이용한 비트리파이드 연삭 숫돌의 조성물 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
[종래기술]
비트리파이드 연삭 숫돌은 가장 일반적으로 많이 사용되며, 특히 정밀 연삭에 매우 유용하다. 기획성이 있는 연속된 기공을 임의로 만들 수 있고, 숫돌 구조의 3요소를 쉽게 조정할 수 있으며, 열의 발산이 레지노이드(resinoid) 숫돌에 비해 뛰어나다.
상기한 비트리파이드 연삭 숫돌은 종래에는 지립, 결합제 및 덱스트린과 물을 포함하는 성형보조제를 혼합하여 성형한 후, 이어서 건조하고 소성하여 제조하였다.
상기한 공정으로 제조되는 종래의 비트리파이드 숫돌은 각종 보조 결합제(주로 덱스트린이 사용됨)로 성형 강도를 높였으므로, 건조 중에 수분이 빠져나가게 된다. 따라서, 90℃ 정도의 온도에서 장시간 서서히 건조해야만 프리스트레스(prestress)를 받지 않아 소성 후에 크랙이 발생되지 않고, 특히 대형의 두꺼운 숫돌은 건조시 수분의 이탈로 균열이 가기 쉬우므로 비트리파이드 숫돌 제조 공정에 있어 건조 공정을 잘 조절해야 한다. 즉, 상기한 종래의 제조 공정 중에서 건조 공정은 소성 후 균열의 발생원이 될 수 있어 제품에 미치는 영향이 크므로 건조 전의 성형품 취급에 각별한 주의가 필요하게 됨은 물론 충분한 건조가 이루어져야 한다 따라서 건조 공정을 반드시 거쳐야 하는 종래의 제조 방법은 특히 대형이거나 복잡한 형상 또는 결합도가 낮은 연삭숫돌의 경우 성형 후 취급 및 이동이 어렵고 형상을 만들기 위한 가공이 쉽지 않은 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 성형 보조제로 유기 고분자 물질 왁스를 사용하여 성형 강도를 향상시키고 성형 후 건조 공정을 실시하지 않아도 되어, 제조 공정을 줄길 수 있고, 쉽게 가공할 수 있는 무건조 마인더를 이용한 비트리파이드 연삭 숫돌의 조성물 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
[과제를 해결하기 위한 수단]
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 , 본 발명은 지립; 결합제; 유기 고분자 왁스와 물을 포함하는 성형 보조제를 포함하는 무건조 바인더를 이용한 비트리파이드 연삭 숫돌의 조성물을 제공한다.
상기한 본 발명에 있어서, 상기 유기 고분자 왁스는 분자량 4,000∼20,000의 폴리에틸렌글라이콜의 경질 왁스(상품명 Carbowax)인 것이 바람직하며 , 특히 분자량 4,000의 폴리에틸렌글라이콜의 경질 왁스를 사용하는 것이 바람직하다.
또한 상기한 본 발명에 있어서, 상기 유기 고분자 왁스와 물띄 혼합 비율이 7∼5 : 3∼5인 것이 용액이 알맞은 점성을 가져 취급이 용이하므로 바람직하다. 즉, 본 발명에서 사용한 카보왁스 용액의 물 함량이 20∼50%인 것이 지립과의 배합에서 작업성이 좋아 바람직하다. 물의 함량이 10∼20%일 때 고상 카보왁스는 일단 용액 상태로 되긴 하지만 곧바로 경화되어 지립과 배합하려고 하면 곧바로 고화되기 때문에 작업성이 떨어지므로 바람직하지 않다. 물의 함량 50% 이상의 경우에는 상온에서의 경화시간이 1일 이상 걸리므로 바람직하지 않다.
본 발명의 조성물에 있어서, 상기 성형 보조제의 함량은 5∼10 중량%인 것이 소성 전의 취급 및 소성 후의 소결성이 양호하여 바람직하다. 특히 36메쉬 이하의 거친 지립에는 7∼10 중량%, 그리고 150메쉬 이상의 고은 지립에는 5∼7 중량%를 첨가하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 결합제로 하기한 조성을 갖는 WA 비트리파이드 결합제를 사용하여 비트리파이드 숫돌을 제조한다.
SiO270 중량%
Al2O320 중량%
CaO 4 중량%
MgO 3 중량%
K2O 6.5 중량%
Na2O 6.5 중량%
상기한 본 발명에 있어서, 상기 지립, 결합제, 성형보조제의 혼합 비율은 47.5 : 5.7∼8.5 : 5∼10 중량부인 것이 바람직하다.
더욱이, 상기한 조성물은 호도껍질 또는 나프탈렌을 기공제로 더욱 포함할 수 있다.
또한, 상기한 조성물을 성형하고; 상기 성형물을 소성하는 공정을 포함하는 무건조 바인더를 이용한 비트리파이드 연삭 숫돌의 제조 방법도 제공한다.
상기한 방법에 있어서, 금속 몰드에 혼합물을 넣고 가압 후 탈형하는 냉각 성형방법을 이용하여 성형한다.
또한, 상기한 본 발명에 있어서, 상기 성형물을 소성하는 공정은 1,200~1,300℃에서 실시하는 것이 바람직하다.
[실시예]
이하 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나 하기한 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일 뿐 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
36메쉬의 지립 45g, WA 비트리파이드 결합제 3.8g과 카보왁스 4.5g을 포함하는 수용액을 혼합하고, 냉각 성형 방법으로 성형하였다. 이어서 이 성형물을 1300℃의 온도에서 소성한 후 세공하여 비트리파이드 연삭 숫돌을 제조하였다
[실시예 2]
36메쉬의 지립 35.7g, WA 비트리파이드 결합제 5.7g과 기공제로 호도 껍질 5.4g과 카보왁스 3.57g을 포함하는 수용액을 혼합하고, 냉각 성형 방법으로 성형하였다. 이어서 이 성형물을 1300℃의 온도에서 소성한 후 가공하여 비트리파이드 연삭 숫돌을 제조하였다.
[실시예 3]
36메쉬의 지립 35.7g, WA 비트리파이드 결합제 5.7g과 기공제로 호도 껍질 5.4g과 카보왁스 2.5g을 포함하는 수용액을 혼합하고, 냉각 성형 방법으로 성형하였다. 이어서 이 성형물을 1300℃의 온도에서 소성한 후 세공하여 비트리파이드 연삭 숫돌을 제조하였다.
[실시예 4]
36메쉬의 지립 35.7g, WA 비트리나이드 결합제 5.7g과 기공제로 호도 껍질 5.4g과 카보왁스 1.8g을 포함하는 수용액을 혼합하고, 냉각 성형 방법으로 성형하였다. 이어서 이 성형물을 1300℃의 온도에서 소성한 후 세공하여 비트리파이드 연삭 숫돌을 제조하였다.
[비교예 1]
36메쉬의 지립 4.5g, WA 비트리파이드 결합제 3.8g과 덱스트린 2.25g을 포함하는 수용액을 혼합하고, 냉각 성형 방법으로 성형하였다. 이어서 이 성형물을 건조한 뒤, 1300℃의 온도에서 소성하여 이트리파이드 연닥 숫돌을 제조하였다.
[비교예 2]
36메쉬의 지립 35.7g, WA 비트리파이드 결합제 5.7g과 기공제로 호도 껍질 5.4g과 덱스트린 1.8g을 포함하는 수용액을 혼합하고, 냉각 성형 방법으로 성형하였다. 이어서 이 성형물을 건조한 뒤, 1300℃의 온도에서 소성하여 비트리파이드 연삭 숫돌을 제조하였다.
[비교예 3]
36메쉬의 지립 35.7g, WA 비트리파이드 결합제 5.7g과 기공제로 호도껍질 5.4g과 덱스트린 1.8g을 포함하는 수용액과 카보왁스 1.8g을 포함하는 수용액을 혼합하고, 냉각 방법으로 성형하였다. 이어서 이 성형물을 건조한 후 1300℃의 온도에서 소성하여 비트리파이드 연삭 숫돌을 제조하였다.
[비교예 4]
36메쉬의 지립 35.7g, WA 비트리파이드 결합제 5.7g과 기공제로 호도껍질 5.4g, 덱스트린 1.8g을 포함하는 수용억과 카보왁스 1.8g을 포함하는 수용액을 혼합하고, 냉각 방법으로 성형하였다. 이어서 이 정형물을 건조한 후 1300℃의 온도에서 소성하여 비트리파이드 연삭 숫돌을 제조하였다.
[비교예 5]
36메쉬의 지립 45g, WA 비트리파이드 결합제 3.8g과 덱스트린 2.25g을 포함하는 수용액과 카보왁스 4.5g을 포함하는 수용액을 혼합하고, 냉각 성형 방법으로 성형하였다. 이어서 이 성형물을 건조한 후 1300℃의 온도에서 소성하여 비트리파이드 연삭 숫돌을 제조하였다.
[비교예 6]
36메쉬의 지립 35.7g, WA 비트리파이드 결합제 5,7g과 기공제로 호도껍질 5.4g, 덱스트린 1.8g을 포함하는 수용액과 카보왁스 3.57g을 포함하는 수용액을 혼합하고, 냉각 성형 방법으로 성형하였다. 이어서 이 성형물을 건조한 후 1300℃의 온도에서 소성하여 비트리파이드 연삭 숫돌을 제조하였다.
[비교예 7]
36메쉬의 지립 35.7g, WA 비트리파이드 결합제 5.7g과 가공제로 호도껍질 5.4g, 덱스트린 1.8g을 포함하는 수용액과 카보왁스 2.5g을 포함하는 수용액을 혼합하고, 냉각 성형 방법으로 성형하였다. 이어서 이 성형물을 건조한 후 1300℃의 도에서 소성하여 비트리파이드 연삭 숫돌을 제조하였다.
[비교예 8]
36메쉬의 지립 35.7g, WA 비트리파이드 결합제 5.7g과 기공제로 호도껍질 5.4g, 덱스트린 1.8g을 포함하는 수용액과 카보왁스 1.8g을 포함하는 수용액을 혼합하고, 냉각 성형 방법으로 성형하였다. 이어서 이 성형물을 건조한 후 1300℃의 온도에서 소성하여 비트리파이드 연삭 숫돌을 제조하였다.
상기한 실시예 및 비교예의 방법에 따라 제조한 비트리파이드 연삭 숫돌의 수분 증발량 및 흡수율을 하기한 방법으로 측정하였다.
(수분증발량)
수분 함량 20~50%에 대한 카보왁스 용액을 제조하고 각각의 용액을 36~200메쉬 지립 48%, 지립을 100으로 하였을 때 비트리파이드 결합제 18%에 대해 5% 첨가하여 16시간, 20시간, 3일, 7일 방치시키고 이때의 수분 증발량을 무게 감량으로 부터 추출하였다. 종래 텍스트린을 보조 결합제로 사용하였을 경우 건조온도 160℃에서 1∼2일 그리고 센터리스와 같은 대형일 경우 3∼4일 건조시렸다. K 결합도를 기준으로 하였을 때 지립의 배합량은 무게로 각각 (36, 80 및 100메쉬) 45.03g, 43.6g 및 42,2g이다. 1280℃로 소성한 시편의 관찰 결과 거친 메쉬일수록 보조 결합제의 함량이 많아질 때 소성을 위한 취급 및 소성 후의 상태가 좋다.
(흡수율)
흡수율의 경우 보조결합제의 함량이 많아져도 흡수율에 미치는 영향은 적으나 입도가 커질수록, 즉 입자의 크기가 작아질수록 흡수율은 증가되는 경향을 보였다. 그러나 카보왁스 작업 및 취급 도중에 수분이 증발되는 현상은 매우 적고 소성 중에 휘발되는 것으로 지립의 입도에 따라 큰 무리 없이 사용될 수 있음을 알 수 있으며 36메쉬의 거친 소성전의 이동, 취급 및 소성 후의 소결성 정도가 우수함을 알 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 비트리파이드 연삭 숫돌 조성물을 사용하면 성형 강도가 매우 우수한 숫돌을 제조할 수 있으며 , 또한 매우 간단한 공정으로 숫돌을 제조할 수 있다.
또한 종래의 보조결합제 덱스트린을 첨가하여 성형화한 경우는 취급이 어렵기 때문에 건조시킨 후에야 비로소 소성을 위해 수작업 내지는 기계 운반이 가능하고, 형상의 변경 즉, 가공은 소성이 끝난 소성품만을 가지고 해야 하므로 가공이 용이하지 않았다. 그러나 카보왁스를 사용한 본 발명에서는 성형한 후 곧바로 가공이 가능하므로 가공성이 우수하다.

Claims (7)

  1. 지립, 결합제, 성형 보조제를 포함하는 연삭 숫돌의 조성물에 있어서,
    상기 결합제는 SiO270 중량%, Al2O320 중량%, CaO 4 중량%, MgO 3 중량%, K2O
    6.5 중량%, Na2O 6.5 중량%로 조성되고;
    상기 성형 보조제는 분자량이 4,000∼20,000의 폴리에틸렌글라이콜의 경질왁스인 유기 고분자 왁스와 물을 7∼5 : 3∼5로 포함하는 것을 특징으로 하는 무건조 바인더를 이용한 비트리파이드 연삭 숫돌의 조성물.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 성형 보조제의 함량은 5~10 중량%인 것을 특징으로 하는 무건조 바인더를 이용한 비트리파이드 연삿 숫돌의 조성물.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 지립, 결합제, 성형 보조제의 혼합 비율은 47.5 : 5.7~8.5 : 5~10 중량%인 것을 특징으로 하는 무건조 바인더를 이용한 비트리파이드 연삿 숫돌의 조성물.
  4. 청구항 1에 있어서, 기공제를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 무건조 바인더를 이용한 비트리파이드 연삿 숫돌의 조성물.
  5. 청구항 8에 있어서, 상기 기공제는 호도껍질 또는 나프탈렌인 것을 특징으로 하는 무건조 바인더를 이용한 비트리파이드 연삭 숫돌의 조성물.
  6. 지립; SiO270 중량%, Al2O320 중량%, CaO 4 중량%, MgO 3 중량%, K2O 6.5 중량%, Na2O 6.5 중량%로 조성되는 결합제; 분자량이 4,000~20,000의 폴리에틸렌글라이콜의 경질 왁스인 유기 고분자 왁스와 물을 7~5 : 3~5로 포함하는 성형 보조제;의 조성물을 성형하고,
    상기 성형물을 1,200~1,300℃에서 소성하는,
    공정을 포함하는 무건조 바인더를 이용한 비트리파이드 연삭 숫돌의 제조방법
  7. 제10항에 있어서, 상기 성형하는 공정은 금속 몰드에 상기 지립, 상기 결합제, 상기 성형 보조제의 혼합물을 넣고 가압 후 탈형하는 냉각 성형방법을 이용하여 실시하는 것을 특징으로 하는 무건조 바인더를 이용한 비트리파이드 연삭 숫돌의 제조 방법.
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