KR100313263B1

KR100313263B1 - 연마품,이의제조방법,이를사용한마무리방법및제작용금형

Info

Publication number: KR100313263B1
Application number: KR1019960701249A
Authority: KR
Inventors: 티모시 엘. 후프맨; 넬슨 디. 소월
Original assignee: 스프레이그 로버트 월터; 미네소타 마이닝 앤드 매뉴팩춰링 캄파니
Priority date: 1993-09-13
Filing date: 1994-01-21
Publication date: 2001-12-28
Also published as: NO961011L; RU2124978C1; US6076248A; SG64333A1; US5672097A; CA2170989A1; EP0720520B1; JPH09502665A; ES2134930T3; KR960704680A; AU679968B2; WO1995007797A1; US20020028264A1; ATE182502T1; JP3805765B2; BR9407536A; US6129540A; JP3587209B2; NO961011D0; ZA94585B

Abstract

본 발명은 주 표면(16) 상의 고정된 위치에 다수의 입체적 연마 복합재(12) 가 분포되어 있는 시이트형 구조체를 가진 연마품(10) 으로서, 상기 각 복합재가 접합제(14) 중에 분산된 연마재 입자를 포함하며, 특정 치수를 포함하는 명확하고 분별가능한 경계(15)에 의해 한정된 모두 동일하지 않은 정확한 형상을 가지는 연마품(10)에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이러한 연마품(10)을 제작하는 방법, 연마품(10) 제작에 사용되는 제작용 금형 및 제작용 금형 마스터에 관한 것이다.

Description

[발명의 명칭]

연마품, 이의 제조 방법, 이를 사용한 마무리 방법 및 제작용 금형

[기술분야]

본 발명은 주 표면상에 모두 동일한 것은 아니지만 정확한 형상(precise shape)의 연마 복합재 다수가 분포되어 있는 시이트형 구조의 연마품에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이러한 연마품을 제조하는 방법, 연마품 제조에 사용되는 제작용 금형(production tool) 및 이러한 연마품을 사용하여 표면 마무리(finish) 처리를 하는 방법에 관한 것이다.

[배경기술]

일반적으로, 연마품은 단일 구조체로 함께 접합되어 있거나(예, 연마용 휘일)또는 통상의 백킹(backing)에 별도로 결합되어 있는(예, 코팅된 연마품) 다수의연마재 입자를 사용한다. 수년간 가공물(workpiece)을 연마하고 마무리하는데 상기 유형의 연마품들이 사용되어 왔으나, 해당 분야에서는 문제점이 있어 왔다.

예를 들어, 연마재 업계에서 지속적으로 제기되어 온 문제점중 한 가지는 절삭율(즉, 소정의 시간 간격동안 제거되는 가공물의 양)과 연마품에 의해 가공물 표면 상에 나타나는 마무리 상태 간의 일반적으로 상반되는 관계로 인한 것이다. 즉, 비교적 높은 절삭율을 제공하면서도 동시에 연마된 가공뭍상에 비교적 말끔한 표면마무리를 부여하는 연마품을 제작하기란 어려운 일이다. 이러한 연유로, 거친 입자 (즉, 비교적 큰 입경의 연마재 입자)에서 미세한 입자(즉, 비교적 작은 입경의 연마재 입자)까지 광범위한 연마 제품이 시판되고 있다. 이렇게 입자 크기가 다른 연마제품을 별도로 그리고 연속적인 방식으로 사용하면, 긍극적으로 높은 절삭율과 말끔한 마무리 양자 모두를 달성하는데에는 어느 정도 성공을 거둘 수 있으나, 이는 실시가 번거롭고 시간이 많이 소요될 수 있다. 자연적으로, 높은 절삭율과 말끔한 마무리를 모두 동시에 제공하는 단일의 연마품이 더욱 편리하며, 업계에서는 이러한 연마품이 절실히 요망되어 왔다.

이러한 목적외에도, 연마재 업계에서는 또한 획선(scribing) 및/또는 채터 (chatter)를 감소시키거나 방지하면서, 가공물에 균일한 표면 마무리를 부여하는 연마품을 제공하는 것이 요망되어 왔다. 획선이란 가공물 표면내 눈에 띄는 원치않는 홈이 생기는 것을 지칭하는 것으로, 이로 인해 표면 거칠기 단위(Ra)가 증가하게 된다. Ra는 획선 깊이의 산술 평균치이다. 통상적으로, 홈은 발생시에 가공물 표면에 대해 연마품이 지나가는 상대적인 운동 방향으로 가공물 표면에 나타난다. 반면, 채터는 보통 벨트 이동 방향의 직각 방향으로 규칙적인 공간 간격을 두고 가공물 표면상에 생긴 원치않는 반복적인 패턴을 의미한다.

다방면에서 신규하고 개량된 연마 제품을 생성하고자 하는 시도가 이루어 졌

으나, 상기한 문제점을 완전히 해결하는 방안이 제시된 적은 없었다. 후술되는 참고 문헌에는 각종 연마 제품에 대해 개시되어 있지만, 상기한 문제점을 완전하게 만족 할만한 정도로 해결한 것으로 공지된 것은 없다.

더욱 구체적으로 설명하면, 미국 특허 제2, 115, 897호(Wooddell et al.)에서는 백킹과 여기에 다수의 접합된 연마 물질 블록이 접착제에 의해 부착되어 있는 연마품에 대해 교시하고 있다. 이들 접합된 연마재 블록은 접착제를 사용하여 특정패턴으로 백킹에 고착시킬 수 있다.

미국 특허 제2, 242, 877호(Albertson)는 압착 연마 디스크를 제작하는 방법

에 대해 교시한 것이다. 이 방법에서는 연마재 입자를 섬유성 백킹상에 코팅된 결합제 층중에 삽입한다. 이후, 주형 다이를 사용하여 주형의 패턴이나 윤곽을 열 및 압력하에서 결합제와 입자 층에 부여하여 압착 연마 디스크를 형성시킨다. 연마 디스크의 주형면은 성형 다이의 프로필과 상반되는 특정 작업면 패턴을 가진다.

미국 특허 제2, 755, 607호(Haywood)에는 예를 들면 전면에 직선형이나 나선형을 형성할 수 있는 연마재의 융기부와 홈부가 있는 코팅된 연마재가 교시되어 있다. 백킹의 전면에 접착제 코트를 도포한 후, 이 접착제 코트 표면에 피이크와 골패턴이 생성되도록 접착제 코트를 빗질한다. 상기 문헌은 이러한 빗질 과정을 통해접착제 코트내에 각 융기부와 홈부를 형성하는 것에 대해 기술하고 있는데, 상기 융기부와 홈부는 동일한 너비와 두께를 가지는 것이 바람직하지만, 다를 수도 있다. 다음, 연마재 입자를 사전에 패턴형성시킨 접착제 코트의 융기부와 홈부에 균일하게 분포시킨 후, 접착제 코트를 고화시킨다. 상기 특허에서 사용된 연마재 입자는 슬러리 형태로 결합제에서 사용된 것과는 다른 개별적인 입자이다. 따라서, 개별적인 연마재 입자는 불규칙적인 부정확한 형상을 가진다.

미국 특허 제3, 048, 482호(Hurst)에서는 백킹, 접합 시스템 및 이 접합 시

스템에 의해 백킹에 고착되어 있는 연마재 미립으로 이루어진 연마품에 대해 기술되어 있다. 상기 연마재 미립은 연마재 입자와 접합 시스템과는 별도의 결합제로 된 복합재이다. 연마재 미립은 입체 구조를 갖는 것으로, 피라미드형이 바람직하다. 이러한 연마품 제작을 위해서는, 우선 연마재 미립을 성형 공정을 통해 제작한다. 다음, 주형내에 백킹을 위치시킨 후, 접합 시스템과 연마재 미립을 배치한다. 주형은 패턴화된 공동(cavity)을 가지고 있어 백킹상에 특정 패턴의 연마재 미립을 생성한다.

미국 특허 제3, 605, 349호(Anthon)는 래핑(lapping) 유형의 연마품에 관한 것이다. 결합제와 연마재 입자를 함께 혼합한 후, 이를 그리드(grid)를 통해 백킹상에 분무한다. 그 결과, 그리드의 존재로 인해 패턴화된 연마재 코팅이 만들어진다.

영국 특허 출원 제2, 094, 824호(Moore)는 패턴화된 래핑 필름에 관한 것이다. 연마재 슬러리를 제조하고, 이 슬러리를 마스크를 통해 도포하면 불연속적인 섬 형태의 패턴이 만들어진다. 다음, 수지나 결합제를 경화시킨다. 마스크로는 실크 스크린, 스텐실, 와이어 또는 메쉬를 사용할 수 있다,

미국 특허 제4, 644, 703호(Kaczmarek et al.)는 백킹과 이 백킹에 접착된 연마재 코팅을 포함하는 래핑 연마품에 관한 것이다. 이 연마재 코팅은 래핑 사이즈 (size) 연마재 입자와 자유 라디칼 중합에 의해 경화되는 결합제의 현탁액을 함유하고 있다. 이 연마재 코팅은 회전그라비에 로울을 사용하여 패턴으로 형상화시킬 수 있다.

미국 특허 제4, 773, 920호(Chasman et al.)도 백킹과 이 백킹에 접착된 연마재 코팅을 포함하는 래핑 연마품에 관한 것이다. 이 연마재 코팅도 래핑 사이즈연마재 입자와 자유 라디칼 중합에 의해 경화되는 결합제의 현탁액을 함유하고 있다. 이 연마재 코팅도 회전그라비에 로울을 사용하여 패턴으로 형상화시킬 수 있다.

미국 특허 제4, 930, 266호(Calhoun et al.)는 연마재 미립이 강력하게 접합되어 있고, 소정의 측면 간격을 두고 실질적으로 한 평면내에 있는, 패턴화된 연마재 시이트에 대해 교시한 것이다. 이 발명에서는, 충돌 기법에 의해 연마재 미립을 도포하여 각 미립이 본질적으로 연마재 백킹에 개별적으로 부착되도록 한다. 그 결과, 연마재 미립의 간격이 정확하게 조절된 연마재 시이트가 생성된다.

미국 특허 제5, 014, 468호(Ravipati et al.)는 안과용 래핑 필름에 관한 것이다. 이 래핑 필름은 광 경화된 접착 결합제중에 분산된 연마재 입자의 패턴화된표면 코팅을 포함하고 있다, 이 패턴화된 표면 코팅에는 백킹으로부터 멀어지는 방향으로 너비가 감소하는 다수의 불연속적인 입체적 융기부가 형성되어 있다. 패턴화된 표면을 제작하기 위해서, 연마재 슬러리를 회전그라비에 로울을 이용하여 형상을 가진 표면으로 만들고, 이 표면을 로울 표면으로부터 분리한 후, 광 경화성 수지를 경화시킨다.

미국 특허 제5, 015, 266호(Yamamoto)는 엠보스형 시이트위에 연마재 접착 슬러리를 균일하게 코팅하여 제조한 연마재 시이트에 관한 것이다. 생성되는 연마재 코팅은 시이트 기판의 울퉁불퉁한 부분에 따라, 슬러리의 표면 장력에 의해 형성된 높고 낮은 연마재 부분을 가지고 있다.

미국 특허 제5, 107, 626호(Mucci)는 다수의 정확하게 형상화된 연마 복합재를 포함하는 코팅된 연마재로 연마함으로써 기판상에 패턴화된 표면을 제공하는 방법을 교시하고 있다. 연마 복합재는 비불규칙 배열로 되어 있으며 또 연마 복합재는 결합제중에 분산된 다수의 연마재 입자를 포함하고 있다.

미국 특허 제5, 152, 917호(Pieper et al.)에는 비교적 높은 절삭율과 가공물 표면상에 비교적 말끔한 표면 마무리를 제공하는 코팅된 연마품에 대해 기술되어 있다. 상기 특허의 연마재 구조체는 규칙적인 비불규칙 패턴으로 백킹에 접합된 정확하게 형상화된 연마 복합재를 포함하고 있다. 무엇보다도, 상기 특허의 연마재 구조체에 의해 제공된 연마 복합재는 균일하여, 작업 표면에 균일한 표면 마무리를 제공하도록 도와 준다.

일본 특허 출원 제 S63 - 235942호(1990년 3월 23일자로 공개)는 특정 패턴의 래핑 필름을 제작하는 방법을 교시한 것이다. 연마재 슬러리를 금형내 굴곡부의 네트워크에 코팅한다. 그 다음, 이 금형위에 백킹을 도포한 후, 연마재 슬러리 중의 결합제를 경화시킨다. 다음, 생성되는 코팅된 연마재를 금형으로부터 분리해낸다. 결합제는 광 에너지나 열 에너지에 의해 경화시킬 수 있다.

일본 특허 출원 제 JP 4 - 159084호(1992년 6월 2일자로 공개)는 래핑 테이프를 제작하는 방법을 교시한 것이다. 연마재 입자와 전자 비임 경화성 수지를 함유하는 연마재 슬러리를 요철판 로울(intaglio roll)이나 굴곡부의 네트워크를 가진 굴곡판의 표면에 도포한다. 이후, 연마재 슬러리를 전자 비임에 노출시켜 결합제를 경화시키고, 생성되는 래핑 테이프를 로울로부터 분리해낸다.

본 출원의 출원인에게 공동 양도된 미국 특허 출원 제07/820, 155호(1992년 1월 13일자 출원:Calhoun)에는 연마품의 제작 방법에 대해 교시되어 있다. 연마재 슬러리를 엠보스형 기판의 홈에 코팅한다. 생성되는 구성체를 백킹에 적층하고 연마재 슬러리의 결합제를 경화시킨다. 엠보스형 기판을 제거하고 연마재 슬러리를 백킹에 접착시킨다.

미국 특허 제5, 219, 462호(Bruxvoort et al.)도 연마품의 제작 방법을 교시한 것이다. 연마재 슬러리를 주로 엠보스형 백킹의 홈에만 코팅한다. 이 연마재 슬러리는 결합제, 연마재 입자 및 팽창제를 함유하고 있다. 코팅후, 결합제를 경화시키고, 팽창제를 활성화시킨다. 그 결과 슬러리가 엠보스형 백킹의 표면 상으로 팽창하게 된다.

본 출원의 출원인에게 공동 양도된 미국 특허 출원 제08/004, 929호(1993년 1월 14일자 출원; Spurgeon et al.)에도 연마품의 제작 방법이 개시되어 있다. 이 특허 출원의 한 양태에서는, 연마재 슬러리를 옘보스형 기판의 홈에 코팅한다. 광 에너지를 이 엠보스형 기판을 통해 연마재 슬러리내로 통과시켜 결합제를 경화 시킨다.

본 출원의 출원인에게 공동 양도된 미국 특허 출원 제08/067, 708호(1993년 5월 26일자 출원; Mucci et al.)에는 연마재 구조체로 가공물을 윤색하는 방법이 교시되어 있다. 이 연마재 구조체는 백킹에 접합된 다수의 정확하게 형상화된 연마 복합재를 포함한다, 윤색중에, 연마재 구조체가 진동한다.

절삭 작용과 저소음 성능을 적절히 균형있게 제공하고자 쇠톱 칼날용 절단날로서, 레녹스 컴패니(Lenox Co.)에서 배급한 상업 광고에서 "레녹스 핵크마스터 V 배리-칼날 파워 쇠톱 칼날"이라는 표제로 제공된 바와 같이, 가변적인 피치 톱날을 사용하는 것에 대해 개시된 바 있다. 이러한 쇠톱 칼날 디자인은 금속 막대, 여러개의 가공물 또는 구멍, 틈새나 장애물이 있는 가공물을 절삭하는데에는 유용한 것으로 개시되어 있다. 이러한 쇠톱 칼날 디자인은 구체적으로 복합적인 입체적 작업 표면을 포함한 두개의 마모면간에 마찰 연마용으로 사용할 수 있는 것으로 개시되어 있지도 않고, 그 수단도 레녹스 문헌에는 전혀 기술되어 있지 않다.

전술한 특허, 즉 피퍼 등의 특허에 따라 제작된 몇몇 연마품은 높은 절삭율과 비교적 말끔한 마무리를 모두 나타내는 연마품을 제공할 수도 있으나, 연마품 사용시에 몇몇 종래 기술 연마품으로 작업한 표면에서 획선이 생길 수 있다는 사실이 관찰되었다. 예를 들면, 다수의 연마품에서, 정련하고자 하는 작업 표면에 대해 연마품을 어떤 방향으로 배향하느냐에 대한 방향상의 문제점이 나타나서, 일부 연마품은 전방향으로 사용할 수 없다. 우연이나 부주의로 사용법이 부적당한 경우, 예를 들어 연마품이 작업자에 의해 작업 표면과 적당하게 배치되어 있지 않은 경우, 다른 것중에서도 이들 연마품은 작업된 표면에 획선이 생기게 할 수 있다.

따라서, 연마 업계는 다방면에서 높은 절삭율과 말끔한 마무리를 나타내어 부주의에 의해 획선이 생기는 것을 방지하고 광범위한 연마재 조건에 대한 적용성이 더욱 큰 연마품을 높이 평가하는 것으로 이해할 수 있다.

[발명의 개시]

본 발명은 높은 절삭율을 가지면서, 비교적 말끔한 표면 마무리를 부여하는 연마품을 제공한다. 본 발명은 주된 표면상에 모두 형상이 동일한 것은 아니지만 정확하게 형상화된 연마 복합재 다수가 분포되어 있는 시이트형 구조체를 가진 연마품을 제공한다. 또한, 본 발명은 이러한 연마품을 제작하는 방법, 이 방법에 유용한 제작용 금형 및 이러한 연마품을 사용하여 표면 마무리를 하는 방법을 제공한다.

제1 구체예로서, 본 발명은 주된 표면상의 고정 위치에 다수의 입체적 연마 복합재가 분포되어 있는 시이트형 구조체를 가진 연마품에 관한 것으로, 상기 복합 재 각각은 결합제중에 분산되어 있는 연마재 입자를 포함하고, 실질적으로 특정 치수를 포함하는 실질적으로 명확하고 분별가능한 경계에 의해 한정된 모두가 동일한 것은 아닌 실질적으로 정확한 형상을 가지고 있다.

제2 구체예에 따르면, 거의 모든 전술한 연마 복합재는 쌍의 형태로 존재하는데, 각 쌍들은 한 연마 복합재가 인접 연마 복합재와 동일하지 않은 형상을 가지고 있어 매치되지 않는 두개의 연마 복합재를 포함한다.

본 발명의 제3 구체예는 전술한 연마 복합재가 제1의 특정 치수를 가진 제1의 정확한 형상인 제1 연마 복합재와 제2의 특정 치수를 가진 제2의 정확한 형인 제2 연마 복합재(상기 제1 및 제2의 특정 치수는 동일하지 않음)를 포함하는 연마품에 관한 것이다.

본 발명에 따른 연마품의 제4 구체예로서, 전술한 제1 및 제2 연마 복합재 각각은 인접 평면이 만나 특정 길이의 모서리를 한정하는 4개 이상의 평면에 의해 한정된 경계를 가지며, 이 때 제1 복합재의 모서리중 하나 이상의 길이가 제2 복합재의 모든 모서리 길이와 다르다. 추가 구체예에서는, 제1 복합재 모서리중 하나 이상의 길이가 제2 복합재의 임의의 모서리 길이에 대해 10:1 내지 1:10(1:1은 제외)의 비율내에서 변화한다.

본 발명에 따른 연마품의 제5 구체예로서, 전술한 제1 및 제2 연마 복합재는각기 동일하지 않은 제1 및 제2 기하학적 형상을 가지고 있다. 예를 들어, 전술한 제1 및 제2 기하학적 형상은 입방형, 각주형, 원추형, 절두 원추형, 원통형, 피라미드형 및 절두 피라미드형으로 이루어진 기하학적 형상군의 상이한 구성원중에서 선택할 수 있다.

본 발명에 따른 연마품의 제6 구체예에 따르면, 각 연마 복합재는 인접 평면이 모서리에서 만나 이들간에 교차각을 한정하고, 또 이 제1 연마 복합재의 교차각 하나 이상이 모든 제2 복합재 교차각과 상이한 4개 이상의 평면에 의해 한정된 경계를 가지고 있다. 이 구체예에서, 제1 연마 복합재내 인접 평면의 교차각은 0°및

90°가 아닌 것이 바람직하다. 또 다른 구체예에서, 거의 모든 연마 복합체는 피라미드 형이다.

본 발명의 바람직한 제7 구체예에 따르면, 연마품의 표면은 기계 방향의 측면 모서리와 이에 대향하는 측면 모서리를 갖고 있으며, 각 측면 모서리는 기계 방향 축과 평행하고 상기 표면에 직각인 제1 및 제2 가상면내에 각각 존재하며, 상기 표면상의 고정 위치에는 다수의 평행하는 세장형(elongate) 연마 돌출부가 분포되어 있고, 각 돌출부는 그 교축 중앙에 위치하며 0°도 아니고 90°도 아닌 각도로 제1면과 제2면을 교차하는 가상의 선을 따라 연장된 종축을 가지며, 또 각 연마 돌출부는 상기 종축을 따라 간헐적으로 떨어져 있는 다수의 상기 입체적 연마 복합재를 포함한다.

본 발명에 따른 연마품에 대한 제8 구체예에 있어서는, 상기 다수의 평행하는 세장형 연마재 돌출부가 제1 및 제2 그룹으로 분포되어 있으며, 이 제1 및 제2 그룹은 상기 주된 표면의 기계 방향 또는 기계 방향의 수직 방향으로 비중첩 위치에 위치하며, 상기 제1 그룹내 하나 이상의 연마재 돌출부의 종축은 상기 제2 그룹내 연마재 돌출부의 하나 이상의 종축으로부터 연장된 가상의 선과 교차하는 가상의 선을 따라 연장되어 있다.

본 발명의 연마품에 대한 제9 구체예에 따르면, 각 연마재 돌출부는 표면으로부터 떨어진 위치에 말단부를 가지며, 각 말단부는 표면으로부터 떨어져 있고 이에 평행한 제3의 가상면까지 연장되어 있다. 예를 들어, 한 구체예에 따르면, 연마 복합재는 표면으로부터 말단부까지 측정한 수치가 약 50 ㎛ 내지 약 1020 ㎛ 범위로 동일한 높이를 가진다.

본 발명의 연마품에 대한 바람직한 제10 구체예에 있어서, 연마 복합재는 1㎠ 당 약 100 내지 약 10, 000 개의 연마 복합재가 존재하는 밀도로 주된 표면상에 고정되어 있다. 추가의 바람직한 구체예는 주된 표면의 거의 전체 표면적이 연마 복합재로 덮여져 있는 것이다.

본원 명세서에 기술된 연마품 제작 방법과 관련한 본 발명의 제1 구체예에 따르면, 이 방법은 :

(a)결합제 전구 물질 중에 다수의 연마재 입자가 분산되어 있는 연마재 슬러리를 제조하는 단계;

(b)정면과 후면을 가진 백킹, 및 하나 이상의 주된 표면에, 각기 특정 치수를 포함하는 명확하고 분별가능한 경계에 의해 한정된 모두가 동일한 것은 아닌 정확한 형상을 가진 다수의 공동이 제공되어 있는 제작용 금형을 제공하는 단계:

(c) 상기 제작용 금형의 다수의 공동에 상기 연마재 슬러리를 도포하는 수단을 이용하여 슬러리를 제공하는 단계:

(d) 상기 백킹의 정면을 제작용 금형과 접촉시켜 연마재 슬러리가 정면을 습윤시키도록 하는 단계:

(e) 상기 결합제 형성을 위해 결합제 전구 물질을 고화시키고, 이 고화에 의해 상기 연마재 슬러리가 다수의 연마 복합재로 전환되도록 하는 단계; 및

(f)고화 후 백킹으로부터 제작용 금형을 분리해내어 상기 백킹에 부착된 형태로, 각기 특정 치수를 포함하는 명확하고 분별가능한 경계에 의해 한정된 모두가동일한 것은 아닌 정확한 형상을 가진 다수의 연마 복합재를 제공하는 단계를 포함한다.

상기 6 단계를 연속적인 방식으로 수행하여, 코팅된 연마품을 효율적으로 제작하는 방법이 바람직하다.

대안의 방법으로, 연마재 슬러리를 제작용 금형 대신에 백킹에 도포하여 코팅된 백킹을 제작용 금형의 공동 면과 밀착시켜 공동을 동일하게 채우는 방법을 실시할 수도 있다.

또다른 구체예에 있어, 본원 명세서에 기술된 연마 복합재는 다음과 같은 단계를 포함하는 가공물 표면의 정련 방법에 사용된다.

(a) 가공물 표면과 전술한 연마품을 마찰 접촉시키는 단계; 및

(b) 하나 이상의 상기 연마품 또는 상기 가공물 표면을 다른 것에 대해 이동시켜 상기 가공물 표면의 표면 마무리를 정련하는 단계.

다른 구체예에 따르면, 본 발명은 각기 특정 치수를 포함하는 명확하고 분별가능한 경계에 의해 한정된 모두가 동일한 것은 아닌 정확한 형상을 가진 다수의 공동이 주된 표면상에 형성되어 있는 시이트형 구조체를 포함하는 상기 연마품 제작을 위한 제작용 금형에 관한 것이다.

본 발명의 다른 구체예는 전술한 제작용 금형을 형성하는데 사용할 수 있는, 제1 가상면내에 연장된 주된 표면을 가진 마스터의 제작 방법 및 이 방법의 생산품에 관한 것으로, 이 방법은 다음과 같은 단계를 포함한다 :

(1) (i) 0°내지 90°(0°및 90°는 제외)의 각도를 무작위로 선택할 수 있는 무작위 수치 산출 수단으로, 0°내지 90°(0° 및 90°는 제외)의 각도를 선택하여, 제1 우측 입체적 형상의 제1 우측 평면에 대한 제1 우(右) 반각을 설정하는 소단계:

(ii) 상기 무작위 수치 산출 수단으로, 0° 내지 90° (0° 및 90° 는 제외)의 각도를 선택하여, 상기 제1 우측 입체적 형상의 상기 제1 우측 평면과 대향하는 제1 좌측 입체적 형상의 제1 좌측 평면에 대한 제1 좌(左) 반각을 설정하는 소단계:

(iii) 상기 제1 가상면에서 직선으로 연장되는 제1 방향을 따라 상기 제1 좌측 입체적 형상과 인접해 위치하고 있는 제2 좌측 입체적 형상의 제2 좌측 평면으로 진행시키고, 상기 무작위 수치 산출 수단을 이용해서 0° 내지 90° (0° 및 90°는 제외)의 수치를 선택하여, 상기 제2 좌측 평면에 대한 제2 좌측 평면 각도를 설정하는 소단계;

(iv) 상기 무작위 수치 산출 수단을 이용하여 상기 제2 좌측 평면과 대향하는 제2 우측 입체적 형상의 제2 우측 평면 각도에 대해 0°내지 90°(0°및 90°는 제외)의 수치를 선택하는 소단계;

(v) 상기 제1 방향을 따라 상기 제2 우측의 입체적 형상에 인접해 위치하고 있는 제3 우측 입체적 형상으로 진행시키는 소단계; 및

(vi) 상기 소단계(i), (ii), (iii), (iv) 및(v)를 순서대로 한번 이상 반복하는 소단계를 실시함으로써, 각기 해당 평면과 마스터 표면에 대한 법선 방향으로 연장되고 상기 표면과 접하고 있는 상기 평면의 모서리를 포함하고 있는 평면간에 측정된 수치로, 인접한 입체적 형상의 대향 우측 및 좌측 평면에 해당하는 각도를 결정하는 단계;

(2) 상기 제1 가상면내에서 직선으로 연장된 제2 방향(상기 제1 방향과 제

2 방향은 교차함)에 있는 두 인접 열에 분포되어 있는 인접한 입체적 형상의 좌측 및 우측 평면에 대한 각도를 결정한다는 점만 제외하고는 상기 (1) 단계를 반복실시하는 단계;

(3) 상기 마스터 표면의 소정의 너비에 대해, 상기 단계 (1)과 (2)에 의해 산출된 상기 각도를 가진 다수의 정확한 입체적 형상을 한정하는 일련의 교차 홈을 형성하기 위해 절삭 수단에 의해 절삭되는데 필요한 홈의 위치를 결정하는 수단을 이용하는 단계; 및

(4) 상기 마스터 표면에서, 상기 단계(1)과(2)에 의해 산출된 상기 각도 및 상기 단계(3)에 의해 결정된 상기 홈의 위치에 일치하게 홈을 절삭하는 절삭 수단을 제공하여, 각기 특정 치수를 포함하는 명확하고 분별가능한 경계에 의해 한정된 모두가 동일한 것은 아닌, 상기 표면으로부터 돌출된 다수의 정확한 입체적 형상을 한정하는 일련의 홈을 형성하는 단계. 이후, 상기 마스터 표면상에 용융된 중합체를 적용시키고, 이 중합체를 고화시키며, 마스터 표면상의 돌출부에 역-대응하는 형상을 가진 공동을 포함하는 표면을 가진 제작용 금형을 분리해내는 것과 같은 방법에 의해 상기 마스터를 이용함으로써 전술한 제작용 금형을 형성할 수 있다.

상기한 본 발명의 양태에 있어, 마수터 표면내에 형성된 돌출부의 우 반각 및 좌 반각은 각각 8°내지 45°의 수치를 가지며, 입체적 형상이 피라미드형인 것이 바람직하다.

본 발명의 다른 특징, 잇점 및 구성은 하기 도면과 발명의 바람직한 구체예에 대한 설명으로부터 더 잘 알게 될 것이다.

[발명의 상세한 설명]

본 발명의 연마품은 연마한 가공물에 비교적 평준하고 말끔한 표면 마무리를

부여하고 또 가공물에 쉽게 획선을 제공하지 않으면서 높은 절삭율을 나타낸다. 현재 특정 이론에 결부시키고 싶지는 않으나, 정확한 피치를 가진 연마 복합재의 배열, 즉 모두 치수가 동일한 연마 복합재의 배열은 공진을 발생시키므로, 연마품 작업면이 공진 상태에 도달하게 되면 채터 표식이라고 하는 표면 마무리상의 문제점을 야기시킬 수 있다는 가설이 있다. 본 발명에서는, 정확하게 형상화된 인접 연마 복합재간의 치수를 변화시킴으로써 공진을 분열시키고/시키거나 그 발생을 방지하여 획선 발생 감소외에도 채터 발생을 감소시키면서 높은 절삭율의 말끔한 마무리를 제공하는 것으로 판단된다.

본 발명의 목적을 위해, 연마 복합재를 기술하는데 본원 명세서에 사용된 표현 "정확하게 형상화된" 등은 연마재 입자와 경화성 결합제의 유동성 혼합물 중에서 경화성 결합제를 경화시킴으로써 형성된 헝상을 가진 연마 복합재를 지칭하는 것으로, 이때 혼합물은 백킹상에 위치하며 또 제작용 금형의 표면상에 있는 공동을 채운다. 따라서, 이러한 "정확하게 형상화된" 연마 복합재는 공동과 정확하게 동일한 형상을 가진다. 또한, 연마 복합재의 정확한 형상은 다양한 면의 교차선에 의해 한정된 명확한 최종점과 함께 명확한 모서리 길이를 가진 잘 한정된 첨예한 모서리에 의해 경계지어지고 연결된 비교적 매끄러운 표면의 면에 의해 한정되는데, 단 상기 연마 복합재 하나 이상은 인접 연마 복합재나 복합재들과는 상이한 치수를 하나 이상 가지고 있다.

본 발명의 목적을 위해, 연마 복합재를 정의하는데 본원 명세서에서 사용된 용어 "경계"는 각 연마 복합재의 실제 입체 형상을 경계짓고 한정하는 각 연마 복합재의 노출면과 모서리를 의미한다. 이들 명확하고 분별가능한 경계는 본 발명 연마품의 단면을 주사 전자 현미경 같은 현미경으로 조사하였을때 쉽게 보이며 분명하게 드러난다. 각 연마 복합재의 명확하고 분별가능한 경계는 본 발명의 정확한 형상의 단면 윤곽선과 외형선을 형성한다. 이들 경계는 연마 복합재가 그 베이스에서 공동선을 따라 서로 이어져 있을때에도 한 연마 복합재를 다른 연마 복합재와 분별 및 구별시킨다. 비교하자면, 정확한 형상을 가지지 않은 연마 복합재에서, 경계와 모서리는 예를 들어 연마 복합재가 경화 완결전에 침하하는 경우에는 명확하지 않다.

본 발명의 목적을 위해, 연마 복합재 정의와 관련하여 사용된 용어 "치수"는 연마 복합재와 관련한 형상의 측면(베이스 포함)의 모서리 길이 같은 공간 범위의 척도를 의미하거나, 또는 이와 다르게, "치수"는 백킹으로부터 연장된 측면의 경사

각도의 척도를 의미할 수도 있다. 따라서, 본 발명에서 나타내는 두개의 상이한 연

마 복합재에 대해 "상이한" "치수" 란 제1 연마 복합재 형상의 두 평면이 만나는 모서리에서 형성된 교차각이나 모서리 길이가 배열내 제2 연마 복합재 형상을 한정하는 어떠한 교차각이나 모서리 길이와도 그 수치가 같지 않은 것을 의미한다. 이들 제1 연마 븍합재와 제2 연마 복합재는 바람직한 구체예에서는 인접해 있을 수 있다.

본 발명에서, 용어 "기하학적 형상"은 입방형, 피라미드형, 각주형, 원추형, 원통형, 절두 피라미드형, 절두 원추형 등과 같은 입체적인 규칙적 기하 형상의 기

본 범주를 의미한다.

본원 명세서에서 사용된 용어 "인접 복합재" 또는 "인접 복합재들" 등은 이들 사이를 연결하는 직선상에 어떠한 연마 복합재 구조체도 개재되어 있지 않은 2개 이상의 이웃 복합재를 의미한다.

제1 도와 관련하여 설명하면, 연마품(10)의 측면도는 한쌍의 대향 측면 모서리(19)(한쪽만 제시)를 가진 백킹(11)[기계 방향 축(비제시)은 설명하자면 상기 측면 모서리(19)의 방향과 평행하게 연장됨], 및 상기 백킹의 최소한 상단 표면 (16)에 고정된 다수의 연마 복합재(12)를 도시한 것이다. 이 연마 복합재(12)는 결합제(14) 중에 분산된 다수의 연마재 입자(13)를 포함하고 있다. 각 연마 복합재는 분별가능한 정확한 형상을 가지고 있다. 연마재 입자는 코팅된 연마품으로 제공되기 이전에는 상기와 같은 형상을 통해 평면(15) 위로 돌출되지 않는 것이 바람직하다. 코팅된 연마품을 사용하여 표면을 연마하면, 복합재가 파열되어 미사용된 연마재 입자가 나타나게 된다.

본 발명의 한 양태에 따르면, 즉 연마 복합재가 일정 피치(인접 연마 복합재의 중심으로부터 일정 피크-피크 거리)를 두고 떨어져 있는 경우, "인접 복합재" 로, 연마 복합재와 동일거리를 두고 떨어져 있고 이와 상이한 치수를 가진 하나의 가장 근접한 복합재나 또는 다수의 가장 근접한 이웃 복합재를 포함하게 된다. 그러나, 본 발명의 다른 양태에서는, 연마 복합재가 다양한 피치를 두고 떨어져 있는 경우, 이들을 연결하는 직선위에 연마재 구조체가 개재되어 있지 않은 한, "인접 복합재"로, 연마 복합재와 떨어져 있고 이와 상이한 치수를 가진 가장 근접한 복합재일 필요까진 없는 임의의 연마 복합재를 포함하는 것이 가능하다.

(백킹)

본 발명에서는 연마 복합재가 분포되는 표면을 제공하고자 백킹을 사용하는것이 편리할 수 있으며, 이때 이러한 백킹으로는 전면과 후면을 가지는 것으로, 통상의 연마재 백킹중 어느 것을 사용해도 무방하다. 이러한 것의 일례로는 중합체 필름, 프라임처리된 중합체 필름, 직물, 종이, 가황 섬유, 부직물 및 이들의 조합물이 포함된다. 백킹은 임의로 본 출원인의 계류중인 미국 출원 제07/811, 547호 (Stout et al., 1991년 12월 20일자 출원)에 기술된 바와 같은 강화 열가소성 백킹이나 또는 본 출원인의 계류중인 또다른 미국 출원 제07/919, 541호(Benedict et al., 1991년 12월 20일자 출원)에 기술된 바와 같은 연속 벨트를 사용할 수도 있다. 또한, 이 백킹은 백킹 봉합 및/또는 백킹의 특정 물리적 성질 개선을 위해 처리제 또는 처리제들을 포함할 수도 있다. 이러한 처리제들은 당해 기술분야에 잘 알려져 있다.

또한, 백킹은 생산되는 코팅된 연마재를 지지용 패드나 백업 패드에 고착시

키기 위해서 그 후면상에 부착 수단을 가질 수도 있다. 이러한 부착 수단으로는 압

감성 접착제나 또는 후크와 루프 부착용 루프 직물이 가능하다. 대안으로, 미국 특

허 제5, 201, 101호(Rouser et al.)에 기술된 바와 같이 물렴(intermeshing) 부착 시스템을 사용할 수도 있다.

또한, 연마품의 후면은 미끄럼 방지 또는 마찰 코팅을 포함할 수도 있다. 이러한 코팅의 일례로는 접착제 중에 분산된 무기 미립(예, 탄산 칼슘 또는 석영)을 함유하는 조성물이 있다. 필요에 따라서는 카본 블랙이나 바나듐 옥시드 같은 물질을 포함하는 대전방지성 코팅을 연마품내에 포함시킬 수도 있다.

(연마 복합재)

a. 연마재 입자

연마재 입자는 약 0.1 내지 1500 ㎛, 보통 약 0.1 내지 400 ㎛, 바람직하게는 0.1 내지 100 ㎛ 및 더욱 바람직하게는 0.1 내지 50 ㎛ 범위의 입자 크기를 가지고 있다. 연마재 입자의 모오스 경도는 약 8 이상인 것이 바람직하며, 9 이상이 더욱 바람직하다. 이러한 연마재 입자의 일례로는 융합된 알루미늄 옥시드(브라운 알루미늄 옥시드, 열 처리한 알루미늄 옥시드 및 화이트 알루미늄 옥시드 포함), 세라믹 알루미늄 옥시드, 그린 실리콘 카바이드, 실리콘 카바이드, 크로미아, 알루미나 지르코니아, 다이아몬드, 철 옥시드, 세리아, 큐빅 보론 니트라이드, 보론 카바이드, 가넷 및 이들의 배합물이 포함된다.

용어 연마재 입자에는 또한 단일 연마재 입자를 서로 접합시켜 연마재 집괴를 형성하는 것도 포함된다. 본 발명에 적합한 연마재 집괴는 미국 특허 제4, 311, 489호(Kressner); 제4, 652, 275호(Bloecher et al.) 및 제4, 799, 939호(Bloecher et a1.)에 상세히 기술되어 있다.

또한 본 발명의 범주에는 연마재 입자상에 표면 코팅을 한 것도 포함된다. 이 표면 코팅은 여러가지 다른 기능을 가질 수 있다. 몇몇 경우에 있어, 이 표면 코팅은 결합제에 대한 접착력을 증가시키고, 연마재 입자의 연마 특성을 개질시키는 등의 기능을 한다. 표면 코팅의 일례로는 커플링제, 할라이드 염, 금속 옥시드 (예를 들면 실리카), 내화성 금속 니트라이드, 내화성 금속 카바이드 등이 있다.

연마 복합재에는 희석제 입자가 포함될 수도 있다, 이러한 회석제 입자의 입경은 연마재 입자와 동일한 정도로 할 수 있다. 회석제 입자의 일례로는 석고, 대리석, 석회암, 발화석, 실리카, 유리 버블, 유리 비드, 알루미늄 실리케이트 등이 있다.

b.결합제

연마재 입자는 유기 결합제중에 분산되어 연마 복합재를 형성한다. 유기 결

합제로는 열가소성 결합제도 가능하나, 열경화성 결합제가 바람직하다. 이 결합제는 결합제 전구 물질로부터 형성된다. 연마품 제작중에, 열경화성 결합제 전구 물질을 에너지원에 노출시켜 중합 또는 경화 공정의 개시를 촉진시킨다. 에너지원의 예로는 열 에너지 및 광 에너지, 예를 들면 전자 비임, 자외선 및 가시광선이 있다. 이러한 중합 공정을 거친 후, 결합제 전구 물질은 고화된 결합제로 전환된다. 이와 달리 열가소성 결합제 전구 물질인 경우에는, 연마품 제작중에 열가소성 결합제 전구 물질을 어느 정도 냉각시켜 이 결합제 전구 물질이 고화되도록 한다. 결합제 전구 물질은 고화 후, 연마 복합재가 된다.

연마 복합재 중의 결합제는 일반적으로 백킹의 전면에 연마 복합재를 접착시키는 역할도 한다. 그러나, 몇몇 경우에 있어서는 백킹의 전면과 연마 복합재 사이에 추가의 접착제층을 배치시킬 수도 있다.

열경화성 수지에는 크게 축합 경화성 수지와 부가 중합 수지의 두가지 부류가 있다. 부가 중합 수지가 광 에너지 노출에 의해 쉽게 경화되기 때문에 바람직한결합제 전구 물질이다, 부가 중합 수지는 양이온 메카니즘이나 자유 라디칼 메카니즘을 통해 중합할 수 있다. 이용되는 에너지원과 결합제 전구 물질 화학 특성에 따

라, 때로는 중합 개시를 촉진시키기 위해 경화제, 개시제 또는 축매를 사용하는 것

이 바람직하다.

통상의 결합제 전구 물질의 일례로는 페놀계 수지, 우레아-포름알데히드 수지, 멜라민 포름알데히드 수지, 아크릴화된 우레탄, 아크릴화된 에폭시, 에틸렌성불포화 화합물, 펜던트 불포화 카르보닐기를 가진 아미노플라스트 유도체, 하나 이상의 펜던트 아크릴레이트기를 가진 이소시아누레이트 유도체, 하나 이상의 펜던트 아크릴레이트기를 가진 이소시아네이트 유도체, 비닐 에테르, 에폭시 수지 및 이들의 혼합물 및 배합물이 포함된다. 용어 아크릴레이트에는 아크릴레이트 및 메타크릴 레이트가 포함된다.

열 특성, 입수용이성 및 비용 때문에 페놀계 수지가 연마품 결합제 중에 광범위하게 사용된다. 페놀계 수지에는 레졸 및 노볼락의 두가지 유형이 있다. 레졸페놀계 수지는 포름알데히드 대 페놀의 몰비가 1:1 이상, 통상적으로는 1.5:1.0 내지 3.0:1.0이다. 노볼락 수지의 포름알데히드 대 페놀의 몰비는 1:1 이하이다. 시판 페놀계 수지의 일례에는 오시덴탈 케미칼스 코오포레이션(Occidental Chemicals Corp.)에서 제조되는 상표명 "두레즈(Durez)" 및 "바르쿰(Varcum)"; 몬산토 (Monsanto)에서 제조되는 상표명 "레지녹스(Resinox)"; 아쉬랜드 케미칼 컴패니 (Ashland Chemical Co.)에서 제조되는 상표명 "에로펜(Aerofene)" 및 아쉬랜드 케미칼 컴패니에서 제조되는 상표명 "에로탭(Aerotap)"으로 공지된 것들이 있다.

아크릴화된 우레탄은 하이드록시 종결된 NCO 연장된 폴리에스테르나 폴리에테르의 디아크릴레이트 에스테르이다. 시판되는 아크릴화된 우레탄의 일례로는 모르톤 티오콜 케미칼(Morton Thiokol Chemical)에서 시판되는 UVITHANE 782 및 래드큐어 스페샬리티즈(Radcure Specialities)에서 시판되는 CMD 6600, CMD 8400 및 CMD 8805가 있다.

아크릴화된 에폭시는 에폭시 수지의 디아크릴레이트 에스테르, 예를 들면 비스페놀 A 에폭시 수지의 디아크릴레이트 에스테르이다. 시판되는 아크릴화된 에폭시의 일례로는 래드큐어 스페샬리티즈에서 시판되는 CMD 3500, CMD 3600 및 CMD 3700 이 있다.

에틸렌성 불포화 수지로는 탄소, 수소 및 산소 원자와 임의로 질소와 할로겐 원자를 포함하는 단량체 및 중합체 화합물이 모두 포함된다. 산소나 질소 원자 또는 양자 모두는 에테르, 에스테르, 우레탄, 아미드 및 우레아기중에 존재하는 것이 일반적이다. 에틸렌성 불포화 화합물의 분자량은 약 4, 000 이하인 것이 바람직하며, 지방족 모노하이드록시기나 지방족 폴리하이드록시기를 포함하는 화합물과 불포화 카르복실산, 예를 들면 아크릴산, 메타크릴산, 이타콘산, 크로톤산, 이소크로톤산, 말레산 등을 반응시켜 제조한 에스테르가 바람직하다. 대표적인 아크릴레이트 수지의 일례로는 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트 스티렌, 디비닐벤젠, 비닐톨루엔, 에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 에틸렌 글리콜 메타크릴레이트, 헥산디올 디아크릴레이트, 트리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 글리세롤 트리아크릴레이트, 펜타에리트리톨 트리아크릴레이트, 펜타에리트 리톨 메타크릴레이트, 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트 및 펜타에리트리톨 테트라아크릴레이트가 있다. 기타 에틸렌성 불포화 수지로는 카르복실산의 모노알릴, 폴리알릴 및 폴리메트알릴 에스테르 및 아미드, 예를 들면 디알릴 프탈레이트, 디알릴 아디페이트 및 N, N-디알릴 아디파미드가 포함된다. 기타 질소 함유 화합물로는 트리스(2-아크릴로일 옥시에틸)이소시아누레이트, 1, 3, 5-트리(2-메틸아크릴옥시에틸) -s-트리아진, 아크릴아미드, 메틸아크릴아미드, N-메틸아크릴 아미드, N, N-디메틸아크릴아미드, N-비닐피롤리돈 및 N-비닐피페리돈이 있다.

아미노플라스트 수지는 분자 또는 올리고머당 하나 이상의 펜던트 알파, 베타-불포화 카르보닐기를 가지고 있다. 이들 불포화 카르보닐기로는 아크릴레이트, 메타크릴레이트 또는 아크릴아미드형 기가 가능하다. 이러한 물질의 일례로는 N-하이드록시메틸-아크릴아미드, N, N′-옥시디메틸렌-비스 아크릴아미드, 오르토 및 파라 아크릴아미도메틸화된 페놀, 아크릴아미도메틸화된 페놀계 노볼락 및 이들의 배합물이 있다. 이러한 물질의 일례는 미국 특허 제4, 903, 440호(Larson et al.)및 미국 특허 제5, 236, 472호(Kirk et al, )에 상세히 기재되어 있다.

하나 이상의 펜던트 아크릴레이트기를 가진 이소시아누레이트 유도체 및 하

나 이상의 펜던트 아크릴레이트기를 가진 이소시아네이트 유도체는 미국 특허 제4, 652, 274호(Boettcher et al.)에 상세히 기재되어 있다. 바람직한 이소시아누레이트 물질은 트리스(하이드록시 에틸)이소시아누레이트의 트리아크릴레이트이다.

에폭시 수지는 옥시란으로, 이는 개환 반응에 의해 중합된다. 이러한 에폭시 수지에는 단량체 에폭시 수지 및 올리고머 에폭시 수지가 포함된다. 몇몇 바람직한

에폭시 수지의 일례로는 2,2-비스[4-(2,3-에폭시프로폭시)-페닐 프로판](비스페놀

A의 디글리시딜 에테르) 및 쉘 케미칼 컴패니(Shell Chemical Co.)에서 제조되는 상표명 "에폰(Epon) 828", "에폰 1004" 및 "에폰 1001F", 다우 케미칼 컴패니에서 제조되는 "DER-331", "DER-332" 및 "DER-334"의 시판 물질이 있다. 기타 적합한 에폭시 수지에는 페놀 포름알데히드 노볼락의 글리시딜 에테르(예, 다우 케미칼 컴패니에서 제조되는 "DEN-431" 및 "DEN-428")가 포함된다.

본 발명의 에폭시 수지는 적절한 양이온성 경화제를 첨가함으로써 양이온성 메카니즘을 통해 중합할 수 있다. 양이온성 경화제는 산 공급원을 생성하여 에폭시 수지의 중합을 개시한다. 이들 양이온성 경화제는 금속 또는 준금속의 착물 음이온을 포함한 할로겐과 오늄 양이온을 가진 염을 포함할 수 있다. 기타 양이온성 경화제로는 금속 또는 준금속의 착물 음이온을 포함한 할로겐과 유기금속성 착물 양이온을 가진 염이 있으며, 이에 대해서는 미국 특허 제4, 751, 138호(Tumey et al.) (컬럼 6, 라인 65 내지 컬럼 9, 라인 45)에 상세히 기재되어 있다. 다른 일례로는 유기금속성 염이 있으며, 오늄 염은 미국 특허 제4, 985, 340호(Palazzotto)(컬럼4, 라인 65 내지 컬럼 14, 라인 50); 유럽 특허 출원 제306, 161호 및 제306, 162호에 기재되어 있다. 기타 다른 양이온성 경화제로는 유기금속성 착물의 이온염이 있으며, 이때 금속은 IVB족, VB족, VIB족, VIIB족 및 VIIIB족 원소중에서 선택된 것으로 이에 대해서는 유럽 특허 출원 제109, 851 호에 기술되어 있다.

자유 라디칼 경화성 수지와 관련하여, 몇몇 경우에 있어서는 연마재 슬러리에 추가로 자유 라디칼 경화제가 포함되어 있는 것이 바람직하다. 그러나 전자 비임 에너지원을 사용하는 경우, 전자 비임 자체가 자유 라디칼을 생성하기 때문에 경화제가 항상 필요한 것은 아니다.

자유 라디칼 열 개시제의 일례로는 퍼옥시드, 예를 들면 벤조일 퍼옥시드, 아조 화합물, 벤조페논 및 퀴논이 있다. 자외선 또는 가시광선 에너지원의 경우에는 종종 상기 경화제를 광개시제라고도 한다. 자외선 노출시에 자유 라디칼 공급원을 생성하는 개시제의 일례로는 유기 퍼옥시드, 아조 화합물, 퀴논, 벤조페논, 니트로소 화합물, 아크릴 할라이드, 하이드로존, 머캅토 화합물, 피릴륩 화합물, 트리아크릴이미다졸, 비스이미다졸, 클로로알킬트리아진, 벤조인 에테르, 벤질 케탈, 티오 크산톤 및 아세토페논 유도체 및 이들의 혼합물로 이루어진 군중에서 선택된 것이 포함되나, 이들로만 제한되지는 않는다. 가시광선 노출시에 자유 라디칼 공급원을 생성하는 개시제의 일례는 [Coated Abrasive Binder Containing Ternary Photoinitiator System] 이란 표제의 미국 특허 제4, 735, 632호(Oxman et al.)에 제시되어 있다. 가시광선을 사용하는데 바람직한 개시제는 시바 가이기 코오포레이션(Ciba Geigy Corporation)에서 시판하는 "이가큐어(Irgacure) 369" 이다.

연마재 입자와 결합제의 중량비는 5 내지 95 부의 연마재 입자 대 5 내지 95부의 결합제, 더욱 통상적으로는 50 내지 90부의 연마재 입자 대 10 내지 50부의 결합제 범위로 할 수 있다.

c.첨가제

연마재 슬러리는 임의의 첨가제, 예를 들면 충전제(마쇄 보조제 포함), 섬유, 윤활제, 습윤제, 틱소트로픽 물질, 계면활성제, 안료, 염료, 대전방지제, 커플링제, 가소화제 및 현탁제를 더 포함할 수 있다. 이들 물질의 함량은 목적하는 특성을 얻을 수 있을 정도로 선택한다. 이들 물질의 사용은 연마 복합재의 침식성에 영향을 미칠 수 있다. 몇몇 경우에 있어서는 더욱 침식성인 연마 복합재를 만들어 닳아진 연마재 입자를 제거하여 새로운 연마재 입자를 노출시키기 위한 목적으로 첨가제를 첨가하기도 한다.

본 발명에 유용한 충전제의 일례로는 금속 탄산염(예, 탄산 칼슘 {백악, 방해석, 이회암, 석회화, 대리석 및 석회암}, 탄산 마그네슘 칼슘, 탄산 나트륩, 탄산 마그네슘), 실리카 {예, 석영, 유리 비이드, 유리 버블 및 유리 섬유}, 실리케이트 {예, 탈크, 클레이, 몬모릴로나이트, 장석, 운모, 칼슘 실리케이트, 칼슘 메타실리케이트, 나트륨 알루미노실리케이트, 나트륨 실리케이트}, 금속 황산염 {예, 황산 칼슘, 황산 바륨, 황산 나트륨, 황산 나트륨 알루미늄, 황산 알루미늄}, 석고, 질석, 목분, 알루미늄 트리하이드레이트, 카본 블랙, 금속 옥시드{예, 산화 칼슘 또는 석회, 산화 알루미늄, 산화 티탄} 및 금속 아황산염{예, 아황산 칼슘})이 포함된다.

용어 충전제는 또한 연마재 업계에서 마쇄 보조제로 공지된 물질을 포함한다. 마쇄 보조제는 미립 물질로서, 이를 첨가하면 연마 공정의 화학적 및 물리적 과정에 상당한 영향을 끼쳐 성능이 개선된다. 마쇄 보조제의 화학적 그룹의 일례로는 왁스, 유기 할라이드 화합물, 할라이드 염 및 금속, 및 그 합금이 포함된다. 유기 할라이드 화합물은 통상 연마중에 파열되어 할로겐산이나 할라이드 화합물 기체를 방출시킨다. 이러한 물질의 일례로는 테트라클로로나프탈렌, 펜타클로로나프탈렌 같은 염소화 왁스: 및 폴리비닐 클로라이드가 있다. 할라이드 염의 일례에는 염화 나트륨, 칼륨 크리올라이트, 나트륨 크리올라이트, 암모늄 크리올라이트, 칼륨 테트라 플루오로보레이트, 나트륨 테트라플루오로보레이트, 실리콘 플루오라이드, 염화 칼륨, 염화 마그네슘이 있다. 금속의 일례로는 주석, 납, 비스무트, 코발트, 안티몬, 카드뮴, 철 및 티탄이 있다. 기타 마쇄 보조제로는 황, 유기 황 화합물, 흑연 및 금속 황화물이 있다.

대전방지제의 일례로는 흑연, 카본 블랙, 바나듐 옥시드, 습윤제 등이 포함된다. 이러한 대전방지제는 미국 특허 제5, 061, 294호(Harmer et al.); 제5, 137, 542 호(Buchanan et al.) 및 제5, 203, 884호(Buchanan et al.)에 기재되어 있다.

커플링제는 결합제 전구 물질과 충전제 입자나 연마재 입자 사이에 결합 브리지를 제공할 수 있다. 이러한 커플링제의 일례로는 실란, 티타네이트 및 지르코알루미네이트가 있다. 연마재 슬러리는 약 0.01 내지 3 중량%의 커플링제를 포함하는 것이 바람직하다.

현탁화제의 일례는 표면적이 150 ㎡/g 이하인 비결정질 실리카 입자로, 데구사 코오프레이션(DeGussa Corp.)에서 상표명 "OX-50"으로 시판되는 것이다.

(연마 복합재 형상)

각 연마 복합재는 이와 관련하여 정확한 형상을 가진다. 정확한 형상이란 명

확하고 분별가능한 경계에 의해 한계가 정해진 것으로, 이 용어는 상기에서 정의한

바와 같다. 이러한 명확하고 분별가능한 경계는 본 발명 연마품의 단면을 예를 들면 제5도에 제시된 바와 같이, 주사 전자 현미경 같은 현미경으로 관찰했을때 육안 관찰이 용이하고 분별되는 것을 말한다. 각 연마 복합재의 명확하고 분별가능한 경계는 본 발명의 정확한 형상의 윤곽선 또는 외형선을 형성한다. 이들 경계는 연마 복합재들이 그 베이스에서 공통 경계를 따라 서로 접하고 있을지라도 한 연마 복합재와 다른 복합재를 분리하고 구분한다.

이와 반대로. 정확한 형상을 가지지 않는 연마 복합재에서는, 연마 복합재가 경화 완결전에 침하되는 경우 경계와 모서리가 분명하지 않다. 즉, 연마 복합재에 대한 기술과 관련하여 본원 명세서에서 사용된 표현 "정확하게 형상화된" 등은 또한 연마재 입자와 경화성 결합제의 유동성 혼합물의 경화성 결합제를 경화시킴으로써 연마 복합재의 형상을 형성하는 것을 지칭하는 것으로, 이때 혼합물은 백킹상에 위치하며 또 제작용 금형의 표면상에 있는 공동을 채우게 된다. 따라서, 이와 같이 정확하게 형상화된 연마 복합재는 따라서 공동과 정확하게 동일한 형상을 가진다. 제작용 금형의 공동은 제6도에 도시된 바와 같다.

다수의 이러한 복합재는 제작용 금형에 의해 제시된 것과 상반된 패턴으로 백킹의 표면으로부터 바깥쪽으로 돌출되어 있는 입체 구조를 제공한다. 각 복합재는 적절히 한정된 경계나 테두리에 의해 한계지어져 있는데, 이 경계의 베이스부는 정확하게 형상화된 복합재가 부착되어 있는 백킹과 접하고 있다, 경계의 나머지부는 복합재가 경화되는 제작용 금형의 표면내에 있는 공동의 형상과 상반된 형상으로 한정된다. 복합재의 전체 외면은 그 형성 과정을 통해 백킹이나 또는 공동에 의해 한계지어진다. 정확하게 형상화된 복합재 형성에 적합한 방법과 기술은 미국 특허 제5, 152, 917호(Pieper et al.)에 기재되어 있다.

본 발명은 미국 특허 제5, 152, 917호(Pieper et al.)로부터 출발하는데, 단 연마 복합재 배열에서 형상의 치수가 서로 상이하다. 이러한 단서 조건은 전술한 바와 같이 연마품에 대해 복합재 배열 일부 또는 전체에서 인접한 복합재사이에 하나 이상의 치수를 임의로 변화시키는 것과 같은 편리한 방안을 통해 수행할 수 있다. 다이아몬드 회전 기계를 사용함으로써, 마스터 금형의 표면에 홈 배열을 형성시킬 수 있으며, 이로부터 본원 명세서에 기술된 연마재 슬러리를 수용하여 성형시킬 수 있는, 소정의 연마 복합재 형상 배열과 상반되는 형상을 지닌 공동의 배열을 가진 제작용 금형이 생산된다. 다른 방법으로, 본원 명세서에 기술된 바와 같이, 치수를 달리한 연마 복합재 형상의 목적하는 패턴의 카피를, 소위 금속 마스터, 예를 들면 알루미늄, 구리, 청동 또는 아크릴계 플라스틱 같은 플라스틱 마스터의 표면에 목적하는 소정의 연마 복합재 형상에 상응하는 돌출 부분만 남도록 홈을 다이아몬드 회전시켜 홈형성한후 니켈-도금시키는 방법에 의해 형성시킬 수도 있다. 이후, 일반적으로 미국 특허 제5, 152, 917호(Pieper et al.)에 설명된 방법에 의해 마스터로부터 가요성 플라스틱 제작용 금형을 형성할 수 있다. 그 결과, 플라스틱 제작용 금형은 이것에 의해 형성되는 연마 복합재의 형상과 상반되는 형상을 가진 굴곡을 포함하는 표면을 가지게 된다. 또다른 방법으로, 알루미늄, 구리 또는 청동과 같이 다이아몬드 회전에 의해 처리가능한 금속 표면에 목적하는 형상만 남도록 홈을 다이아몬드 회전시킨 후, 홈이 파진 표면을 니켈 도금시켜 금속 마스터를 얻으므로써 금속 마스터를 제작할 수도 있다. 치수가 다른 연마 복합재를 제조하는 기술에 대한 예시는 이후 더욱 상세히 기술하도록 하겠다.

제1 도와 관련하여 연마 복합재 자체의 구성에 대해 설명하면, 연마 복합재

(12)는 경계(15)를 가지고 있다. 형상과 관련한 경계 또는 경계들에 의해 임의의 연마 복합재가 다른 인접 연마 복합재와 어느 정도 물리적으로 분리된다. 개별적인

연마 복합재를 형성하기 위해서는, 연마 복합재의 형상을 형성하는 경계의 일부가

서로 분리되어야만 한다. 제1 도에서는, 백킹에 가장 근접해 있는 연마 복합재의 베이스 또는 그 일부분이 인접 연마 복합재와 접할 수 있다. 제2도에서는, 본 발명의 연마품(20)이 다수의 연마 복합재(22)가 접합된 백킹(21)을 포함하고 있다. 이 연마 복합재는 결합제(24) 중에 분산된 다수의 연마재 입자(23)를 포함하고 있다. 이러한 본 발명의 양태에서는, 인접 복합재 사이에 개방 공간(25)이 있다. 또한 본

발명의 범주에는, 다른 인접 연마 복합재들 사이에 개방 공간이 있으면서, 인접 연마 복합재 일부가 접하고 있는 백킹에 접합된 연마 복합재의 조합물을 가지는 것도 포함된다.

몇몇 경우, 예를 들면 피라미드형 비원통형 형상인 경우에는, 형상의 측면을 형성하는 경계도 또한 평면이다. 다면체 형상의 경우, 4개 이상의 평면(3개의 측면

과 바닥면 또는 베이스 포함)이 존재한다. 제시된 형상에 대한 평면의 수는 목적하는 기하 형태에 따라 달라질 수 있어, 예를 들어 평면의 수는 4 내지 20 이상의 범

위일 수 있다. 4 내지 10면이 일반적이며, 4 내지 6면이 바람직하다. 이들 면은 교

차하여 목적하는 형상을 형성하며, 이들 면이 교차하는 각도가 형상 치수를 결정하

게 된다. 제1 도에서, 연마 복합재(12)는 평면인 경계(15)를 가지고 있다. 측면 (15a)와 (15b)는 각도 γ에서 교차하며, 단면(15c)가 관찰자와 마주하는 해당 지면과 같은 평면상에 있다.

본 발명에서 중요한 점은 하나 이상의 연마 복합재가 그 배열 중의 다른 연마 복합재와 상이한 치수를 가지고 있다는 점이다. 상이한 치수는 한쌍 이상의 인접 복합재들 간에 이루어지는 것이 바람직하며, 연마품의 표면상에 제공된 인접 복합재 각각의 모든 쌍이 상이한 것이 더욱 바람직하다. 인접 복합재의 "모든 쌍" 이란 용어는 인접 복합재와 쌍을 이룬 연마품의 표면 상에 존재하는 모든 복합재를 임의로 지칭하는 것이다. 인접 복합재 쌍의 10% 이상이 상이한 치수를 가지는 것이 일반적이고, 30% 이상이 바람직하며, 50% 이상이 더욱 바람직하다. 가장 바람직한 것은 거의 100%의 연마 복합재가 이와 짝을 이룬 인접 연마 복합재와 상이한 치수를 가지는 것이다. 연마 복합재간에, 즉 연마 복합재 인접 쌍간에 상이한 치수를 가지는 것에 대한 상기 조건 결과, 연마 또는 정련된 가공물상에 비교적 말끔한 표면 마무리를 제공하는 연마품이 생산된다. 인접 연마 복합재의 치수가 다르므로, 정확하게 형상화된 연마 복합재에 의해 가공물 표면에 부여되는 홈이 생기는 경향이 감소된다. 일반적으로, 연마 복합재 쌍의 10% 이하가 인접 복합재와 상이한 치수를 나타내는 경우는, 높은 절삭율과 말끔한 마무리를 달성하면서도 획선형성이 감소하는 본 발명의 효과가 만족스러운 정도로 얻어지지 않는다. 일반적으로, 상이한 치수를 가진 인접 연마 복합재 쌍의 수는 획선을 최소화시키거나 또는 감소시키도록 선택한다. 이러한 쌍의 수치가 나타내는 전체 연마 복합재의 비율%은 가공물 유형, 연마 접촉면 압력, 연마품 회전 속도 및 기타 통상의 연마 조건 같은 여러가지 요인에 따라 달라지게 된다.

본 발명의 범주에는 표면상에 존재하는 연마 복합재 전부가 아닌 일부가 동일한 형상을 가지는 것도 포함된다. 그러나, 동일한 형상을 가진 연마 복합재는 존재할지라도, 본 발명의 효과를 충분히 발휘하도록 서로에게 바로 인접하거나 또는 바로 다음에 위치하지 않는 것이 바람직하다. 예를 들어, 연마품 중에 존재하는 두개의 연마 복합재는 동일 치수로 한정된 형상을 가질 수도 있으나, 이 두개의 연마 복합재는 복합재 배열에서 이들과 치수가 상이한 하나 이상의 연마 복합재를 사이에 개재시켜 서로 분리된 것이 바람직하다.

하나 이상의 연마 복합재에는 다른 연마 복합재와는 상이한 치수가 하나 이

상 존재해야 한다. 그러나, 본 발명의 범주내에는 서로간에 상이한 치수가 둘 이상

인 것 역시 포함된다. 이러한 치수는 복합재 형상의 두 평면 교차선에 있는 모서리길이를 달리하거나; 복합재 형상의 두 인접 평면이 만나는 모서리에서 형성된 각도를 달리하거나; 또는 연마 복합재에 상이한 유형의 기하학적 형상을 제공하여 상이한 모서리 길이 및/또는 상이한 각도를 제공하는 것과 같이 다양한 방법으로 변화 시킬 수 있다.

한 구체예에 있어서는, 본 발명의 목적을 위해 모서리 길이를 변화시켜 상이한 치수를 제공하는 경우, 복합재, 특히 각기 기하학적 형상으로 피라미드형을 가지며 공통 높이가 25 내지 1020 ㎛인 인접 복합재의 모서리 길이 또는 치수는 일반적으로 최소한 약 1 내지 약 500 ㎛ 및 더욱 바람직하게는 5 내지 250 ㎛로 다를 수 있다. 한 구체예에 따르면, 배열내 제1 복합재의 하나 이상의 모서리 길이는 제 2 복합재의 임의 모서리의 길이에 대해(바람직하게는 두 인접 복합재간에) 10:1 내지 1:10(1:1 제외)의 비율로 변화시킨 길이를 가질 수 있다.

본 발명의 연마 복합재 형상으로 어떠한 편리한 형상을 취해도 되나, 입방형, 각주형(예, 삼각형, 사변형, 육각형 등), 원추형, 절두 원추형(상단부가 평면), 원통형, 피라미드형, 절두 피라미드형(상단부가 평면) 등과 같은 규칙적인 입체 기하학적 형상이 바람직하다. 인접 연마 복합재의 기하학적 형상은 예를 들면 각주형 다음에는 피라미드형으로 변화시켜 필수적인 치수 변화를 줄 수 있다. 본 발명의 한 구체예에 있어서, 연마 복합재의 형상(예, 피라미드형)의 전체 높이는 백킹으로부터 측정시 약 50 ㎛ 내지 약 1020 ㎛ 범위로 모두 동일하게 제공한다.

바람직한 기하학적 형상은 피라미드형으로, 4 또는 5면(베이스 포함) 피라미드가 가능하다. 바람직한 구체예중 일례는 모든 복합재 형상이 피라미드인 것이다. 인접 피라미드의 백킹과 측면에 의해 형성된 각도를 변화시킴으로써 인접 피라미드형 복합재간에 치수를 변화시키는 것이 더욱 더 바람직하다. 예를 들어, 제1 도에 도시된 바와 같이, 인접 피라미드형 복합재 측면에 의해 형성된 각도 α및 β는 서로 다르고, 또 각각이 0°내지 90°(즉, 0°와 90°는 제외)의 수치를 가진다. 피라미드형 복합재의 측면과, 각 측면과 백킹의 교차점에 대한 법선의 연장면인 가상의 면(17) 사이에 형성된 각도 α또는 β(제1 도)는 8°이상, 45°이하이어야 한다. 실제적으로는, 8°이하의 각도는 제작용 금형으로부터 경화된 복합재 형상을 분리하는데 큰 어려움이 있을 수 있다. 반면, 45°이상의 각도는 인접 연마 복합재 사이의 간격이 지나치게 넓어져 백킹면에 불충분한 연마 표면을 제공할 수 있다.

α및 β로, 각기 0°내지 90°의 수치를 가지며, 약 1°이상 및 더욱 바람직하게는 약 5°이상 차이가 나는 각도를 선택하는 것이 바람직하다.

각 피라미드의 두 측면이 각 피라미드의 정점에서 만나, 피라미드의 단면도에서 물질 내포 각도 γ(제1 도 참조)가 25°이상 내지 90°이하의 수치를 형성하는 피라미드 형상의 연마 복합재가 또한 바람직하다. 25°이하의 수치는 본원 명세

서에 기술된 슬러리와 제작용 금형 방법으로는 25°이하의 첨예한 피이크 또는 정점 형상을 갖는 연마 복합재를 형성하는 것이 어려울 수 있으므로, 실시면에서 한계가 있을 수 있다. 본 발명의 잇점을 보다 충분히 실현하기 위해서는, 인접 복합재간의 개재 각도 α및 β가 상기에서 설명한 바와 같이 0°내지 90°사이에서 무작위로 선택하여 상이하게 제공되어야 한다는 전술한 조건과 함께, 물질 내포 각도 γ에 대한 상기 조건을 이용해야만 한다.

추가로, 임의의 개별적인 연마 복합재에 있어, 백킹과 여러 표면에 의해 형성된 각도가 제시된 복합재에서 반드시 동일할 필요는 없다. 4면 피라미드(한 베이스면과 세 측면)의 경우를 예로 들면, 백킹과 제1, 제2 및 제3 측면중 임의의 것에 의해 형성된 각도는 서로 상이할 수 있다. 따라서, 측면이 서로 교차하는 각도 또한 이 측면과 백킹 사이에 형성된 각도가 변화하게 됨에 따라 달라지게 될 것이다.

또한, 인접 복합재간의 번화가 각도 α및 β(제1 도) 같은, 인접 연마 복합재간의 측면 각도를 변화시킴으로써 이루어지는 본 발명의 구체예에 있어서는, 인접 복합재간의 α및 β각각에 대해 선택된 각 각도는 연마 복합재 배열 전체를 통해 반복되거나 일정하지 않은 것이 바람직하며, 이는 또한 가공물과 연마품간의 공진을 생성시키지 않도록 하는 것으로 판단된다. 따라서, 연마품의 너비방향 또는 길이방향을 따라, 한쌍의 인접 복합재에서 바로 다음쌍의 인접 복합재로 진행하면서 α및 β각각이 0°내지 90°사이의 상이한 수치를 제공하는 것이 더욱 바람직하다(제8도 참조). 이러한 배열내 다른 세트의 인접 복합재 사이에서 α및 β의 수치를 변화 시키는 것은 α및 β각각에 대한 수치를 0°내지 90°범위 사이에서 무작위로 채택하는 것과 같은 어떠한 편리한 방식으로든 수행할 수 있다.

예를 들어, 복합재의 한 열에 있는 연마 복합재에 대해 우 반각인 α(제1도)를 0°내지 90°의 범위에서 무작위로 선택한 경우, 상기 복합재의 인접 열에 있는 인접 연마 복합재에 대해 α와 마주하는 좌 반각인 β는 무작위로 선택하며: 이후 한 쌍의 인접 연마 복합재가 배열내 복합재의 열들을 따라 너비방향이나 길이방향으로 다음쌍으로 진행하면서, 좌 반각인 새로운 β를 0°내지 90°사이에서 선택하고, 마주하는 인접 복합재의 우 반각인 α의 새로운 수치를 0°내지 90°의 범위에서 무작위로 선택하는 방식으로, 배열 전체에 걸쳐 수행한다. 이러한 것은 연마품의 연마 복합재 배열 전체에 걸쳐 0°내지 90°사이로 각도가 보다 균일하게 분배되도록 하는데 바람직하다.

무작위로, 본 명세서에 사용되는 바람직한 연마 복합재 배열 전체에 걸쳐 각

도 α및 β, 및 γ를 실제로 선택하는 것은 본원 명세서에서 언급되는 바람직한 수치적 한정내에서 각도 수치를 체계적으로 무작위 선택하는 것과 같은 어떠한 편리한 방식으로든 수행할 수 있다, 이러한 배열에 대한 체계적인 선택은 통상의 컴퓨터, 예를 들면 데스크탑 컴퓨터를 사용하여 각도 수치 범위중에서 컴퓨터가 무작위로 선택하는 본원 명세서에 기술된 수치 한정 방법을 사용함으로써, 용이하게 수행할 수 있다. 무작위 수치 선택에 대한 연산법은 통계학 및 컴퓨터 분야에서 일반적으로 공지되어 있는 것을 본 발명의 양태에 적용하였다. 예를 들면, 준무작위 수치를 산출하는 잘 알려진 선형 조합 방법도 각도 α및 β를 무작위로 선택하는데 적용할 수 있다. 본 발명의 연마 복합재 형상의 측면에 대한 각도를 선택하기 위한 무작위 수치 산출의 적용 및 실행은 하기 부록에 기술된 컴퓨터 코드에 예시되어 있다.

어떠한 경우라도, 배열내 연마 복합재에 대한 각도가 일단 선택되면, 이에 의해 본원 명세서에 기술된 방법을 통해 본 발명의 연마 복합품을 제작하는데 사용 할 수 있는 금속 제작용 금형 또는 제작용 금형의 표면에 다이아몬드 회전 기계에 의해 형성된 굴곡부의 패턴과 형상을 판단 및 예측할 수 있다.

몇몇 경우에는, 모든 복합재의 높이와 기하학적 형상이 동일하도록 하는 것이 바람직하다. 여기에서 높이란 연마품 사용전 백킹으로부터 그 최외곽 지점에 이르는 연마 복합재의 거리를 말한다. 높이와 형상이 일정한 경우에는, 평면간의 각도를 달리하는 것이 바람직하다.

가공물상에 말끔한 표면 마무리를 하기 위해서는, 연마 복합재의 피이크가 기계 방향으로 수행되는 연마 방향에 평행하게 컬럼내에 배치되지 않는 것이 또한 바람직하다. 연마 복합재 피이크가 연마 방향에 평행하게 컬럼내에 배치되는 경우에는, 가공물에 홈이 생기고 거친 표면 마무리가 되는 경향이 있다. 따라서, 이러한 배열을 방지하기 위해서는 연마 복합재가 서로로부터 분지된 것이 바람직하다.

보통 1 ㎠ 당 5개 이상의 개별적인 연마 복합재가 있는 것이 일반적이다. 몇몇 경우에서는, 1 ㎠ 당 약 100 개 이상의 개별적인 연마 복합재가 있을 수 있으며, 1 ㎠ 당 약 2, 000 내지 10, 000 개의 연마 복합재가 있는 것이 더욱 바람직하다. 작업적 측면에서 연마 복합재의 밀도에 대한 상한치는 없지만, 실시면에서 볼때 어느 점에서는 연마 복합재 배열을 제작하는데 바람직하게 사용되는 제작용 금형의 표면에 공동 밀도를 증가시키고/시키거나 정확하게 형상화된 공동을 형성하는 것이 불가능할 수도 있다. 일반적으로, 상기와 같은 수치의 연마 복합재는 비교적 높은 절삭율, 긴 수명을 가진 연마품을 생성하면서 또한 연마된 가공물상에 비교적 말끔한 표면 마무리를 나타낸다. 또한, 상기한 연마 복합재의 수치로 하면 각 연마 복합재당 단위 외력이 비교적 낮다. 몇몇 경우에서는, 더욱 우수하고, 더욱 균일한 연마 복합재 파열이 일어날 수 있다.

(연마품 제작 방법)

본 발명의 연마품 제작 방법에 대한 추가의 세부사항에 대해서는 후술하도록

하겠으나, 일반적으로 연마품 제작의 1 단계는 연마재 슬러리를 제조하는 것이다. 연마재 슬러리는 임의의 적합한 혼합 기술에 의해 결합제 전구 물질, 연마재 입자 및 임의의 첨가제를 함께 배합함으로써 제조한다. 혼합 기술의 일례로는 저 전단 및 고 전단 혼합법이 있으며, 고 전단 혼합법이 바람직하다. 연마재 슬러리 점도를 저하시키기 위해서 혼합 단계와 병행하여 초음파 에너지를 또한 사용할 수도 있다. 통상, 연마재 입자를 결합제 전구 물질내로 조금씩 첨가한다. 연마재 슬러리내 기포의 양은 혼합 단계중에 예를 들면 통상의 진공-보조 방법 및 기구를 사용함으로써 진공을 흡인시켜 최소화할 수 있다.

몇몇 경우에는, 점도를 저하시키기 위해 연마재 슬러리를 일반적으로 30 내

지 70℃ 의 범위로 가열시키는 것이 바람직하다. 연마재 슬러리가 잘 코팅되고 또 연마재 입자와 기타 충전제가 고정되지 않는 레올로지 특성을 가지는 것이 중요하다.

열경화성 결합제 전구 물질을 사용하는 경우, 에너지원으로는 결합제 전구 물질의 화학적 특성에 따라 열 에너지나 광 에너지가 가능하다. 열가소성 결합제 전구 물질을 사용하는 경우에는, 열가소성 물질을 냉각하여 고화시키면 연마 복합재가 형성된다. 기타 본 발명의 연마품 제작 방법(들)에 대한 더욱 상세한 양태는 후술하도록 하겠다.

(제작용 금형)

본 발명의 연마품, 특히 비교적 작은 크기의 연마 복합재를 제작하는데 있어 실시 및 기술적인 양관점 모두에서, 제작용 금형은 중요하다. 제작용 금형에는 다수의 공동이 포함되어 있다. 이들 공동은 반드시 목적하는 연마 복합재의 형상과 상반되어야 하며, 연마 복합재의 형상을 생성하는 역할을 한다. 공동의 치수는 연마 복합재의 목적하는 형상과 치수를 제공하도록 선택한다. 공동의 형상이나 치수를 적절히 제작하지 않으면, 생성된 제작용 금형으로는 연마 복합재에 목적하는 치수를 제공할 수 없게 된다.

공동은 인접 공동들 사이에 공간을 두고 점 형태의 패턴으로 존재하거나 또는 서로가 이어져 있을 수 있다. 공동은 서로 접해 있으면 형상화 및 경화된 연마재 슬러리의 방출이 용이하다. 또한, 공동의 형상은 연마 복합재의 단면적이 백킹으로부터 멀어지는 방향으로 감소되도록 선택한다.

제작용 금헝에 대한 더욱 바람직한 구체예에 따르면, 제작용 금형은 연마품의 길이 및/또는 너비 방향으로, 연마품 길이의 불연속적인 분절위에 본원 명세서에 기술된 방법에 의해 형성된 치수가 다른 인접 연마 복합재를 제공하도록 형상화된 공동 배열을 경계 짓는 두 상반 평행 측면 모서리를 가지고 있고 이후, 이 소정의 상이한 복합재 형상 패턴이 목적하는 바와 편의에 따라서는, 연마품의 길이 및/또는 너비를 따라 한번 이상 또는 반복적으로 반복되어 있을 수 있다.

예를 들어, 제7도는 본 발명의 연마품을 제작하는데 사용할 수 있는 제작용 금형(70)의 상부도이다. 제작용 금형의 측면 모서리(71)는 제작용 금형의 기계 방향(비제시)에 평행하며, 제작용 금형의 횡방향인 너비 방향에 직각 방향이다. 공동 (74)은 실선 (72) 및(73)으로 표시된 융기부가 교차함으로써 한계지어진 것이다. 제작용 금형은 각 그룹내 공동이 융기부(72)에 의해 경계지어진 평행 열로 배열되어 있고, 융기부 (72) 및(73)가 금형 시이트의 비변형된(공동형성되지 않은) 나머지부를 이루는 6 그룹의 별개의 그룹 A, B, C, D, E 및 F 의 공동을 가지고 있다. 이들 그룹 A-E는 제7도에 제시된 바와 같이, 금형의 길이를 따라 헤드-테일로 배열되어 있다. 측면 모서리(71)과 가장 근접해서 배열되어 있는 각 그룹내 공동의 열은 제작용 금형의 기계 방향에 대해 비평행(제로가 아님) 각도로 연장되고, 그 각도가 그룹 A, 그룹 B, 그룹 C, 계속해서 그룹 F 마다 상이한 가상의 선을 그린다. 공동의 열(및 개재된 융기부(72))과 측면 모서리(71)가 이루는 각도는 0°내지 90°로 설정되어야 한다. 획선 문제는 공동 열과 측면 모서리(71)의 각도가 0°또는 90°일 때 제기될 수 있다. 획선 문제를 보다 확실하게 해소하기 위해서는 공동열과 기계 방향의 각도를 5°내지 85°의 각도로 선택하는 것이 바람직하다.

공동 열의 각도는 제7도에 제시된 바와 같이, 그룹간에 방향성이 시계 방향과 반시계 방향으로 교대로 형성되는 것이 바람직하다. 공동 열과 융기부(72) 및 측면 모서리(71) 간에 형성된 각도는 세트간에 절대 값이 동일 또는 상이하도록 선택할 수 있다.

본원 명세서에 기술된 방법에 의해 제작용 금형(70)을 사용하여 만든 연마품은 제작용 금형(70)과 같은 제작용 금형내 공동 배열에 의해 제시된 표면 프로필에 대해 상반된 형상으로 형성된 연마 복합재의 배열을 가지게 된다. 제7도에 예시된 바와 같은 배열에 의해 제작용 금형의 각도로 공동의 열을 배열하면, 이에 의해 제작된 연마품에서는 획선 효과가 최소화될 수 있다.

대안의 방법으로, 제작용 금형의 공동은 측면으로 분지되도록, 즉 임의의 것에서부터 제작용 금형의 측면 모서리에 평행한 진행 방향으로 배열되어 정렬되지 않을 수도 있다(비도시): 즉, 이 구체예에 의하면, 연마품의 측면 모서리에 평행하게 연장된 열에 배열되지 않은 홈이 개재된 연마 복합재의 배열을 형성하는 임의의 방법이 제공된다. 대신에, 연마 복합재는 서로 엇갈려 있으며, 연마품의 정면에서 보았을때 연마품의 측면 모서리에 평행인 방향으로 비정렬형이다.

제작용 금형은 벨트, 시이트, 연속 시이트나 웨브, 회전그라비에 로울 같은 코팅 로울, 코팅 로울상에 배치된 슬리브 또는 다이일 수 있다. 제작용 금형은 금속 (예, 니켈), 금속 합금(예, 니켈 합금), 플라스틱(예, 폴리프로필렌, 아크릴계 플라스틱) 또는 기타 편리하게 형성가능한 자재로 구성할 수 있다. 금속 제작용 금형은 조각, 호빙(hobbing), 전주(electroforming), 다이아몬드 회전 등과 같은 어 떠한 통상의 기술로 제작해도 무방하다.

열가소성 제작용 금형은 금속 마스터 금형을 복제해냄으로써 제작할 수 있다. 금속 마스터는 제작용 금형에 필요한 패턴과 상반되는 패턴을 가진다. 금속 마스터는 금속 표면을 다이아몬드 회전시키는 것과 같이, 제작용 금형을 직접 제작하는데 사용한 것과 동일한 기본 기술에 의해 제작할 수 있다. 금속 마스터를 사용하는 경우에는, 열가소성 시이트재를 임의로는 금속 마스터와 함께 가열하어 양 표면 함께 가압하면 금속 마스터에 있는 표면 패턴으로 열가소성 물질이 엠보스된다. 또한, 상기 열가소성 물질을 금속 마스터상으로 압출하거나 주조한 후, 가압할 수도 있다. 이 열가소성 물질을 냉각하여 고화시키면 제작용 금형이 만들어진다. 바람직한 열가소성 제작용 금형 재료의 일례로는 폴리에스테르, 폴리카르보네이트, 폴리비닐 클로라이드, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 및 이들의 배합물이 있다.

대안의 방법으로, 플라스틱 시이트의 표면에 목적하는 연마 복합재의 형상과 상반되는 형상을 가진 소정의 공동 배열을 조각 또는 다이아몬드 회전함으로써 마스터 필요없이도 플라스틱 제작용 금형을 직접 제작할 수도 있다. 열가소성 제작용금형을 이용하는 경우는, 과열이 열가소성 제작용 금형을 변형시킬 수도 있으므로, 특히 고화 단계중에 과열이 발생되지 않도록 주의를 기울여야 한다. 기타 적합한 제작용 금형 및 금속 마스터 제작 방법은 공동으로 양도된 미국 특허 출원 제08/ 004, 929호(Spurgeon et al,; 1993 년 12월 14일자 출원)에 논의되어 있다.

예를 들어, 제7도에 도시된 유형의 본 발명의 중합체 제작용 금형을 제작하는 바람직한 방법에서는 드럼 형태로 된 니켈-도금된 금속 마스터를 사용한다. 표면에는 각 길이가 약 30 cm 이고, 목적하는 연마 복합재 형상에 따라 굴곡부의 형상을 달리한 니켈-도금된 마스터의 여러 편평한 영역이 제공되어 있으며, 이는 다이아몬드 회전 기계에 의해 수행되는 절삭 작용을 지시하는 컴퓨터의 보조로 다이아몬드 회전에 의해 제작된다. 이러한 금속 마스터의 영역은 영역의 홈이 다음 인접 영역의 홈에 대해 비-제로 각도가 되게 함께 헤드-테일 용접한다, 이후, 이러한 영역의 연쇄를 드럼에 고정시켜 복합재가 드럼의 주변을 연속적으로 둘러싸도록 한다. 용접부가 영역들간 및 연결 지점으로부터 팽창되는 것을 최소화하도록 주의를 기울여야 한다. 중합체 수지를 드럼상으로 압출시키고, 닙 로울과 드럼 사이로 압출물을 통과시긴후, 이 압출물을 냉각시켜 드럼상의 마스터에 의해 제시된 표면 굴곡부에 역 대응하게 표면상에 형성된 공동의 배열을 가진 시이트형의 제작용 금형을 형성함으로써 제작용 금형을 주조한다. 이러한 방법을 연속적으로 수행하여 목적하는 길이의 중합체 금형을 제작할 수 있다.

(에너지원)

연마재 슬러리가 열경화성 결합제 전구 물질을 포함하는 경우에는, 결합제 전구 물질을 경화 또는 중합시켜야 한다. 이러한 중합은 일반적으로 에너지원에 노출시킴으로써 개시된다. 에너지원의 일례로는 열 에너지와 광 에너지가 있다. 에너지의 양은 결합제 전구 물질의 화학 특성, 연마재 슬러리의 양, 연마재 입자의 양과 유형 및 임의 첨가제의 양과 유형에 따라 달라진다. 열 에너지의 경우는, 온도를 약 30 내지 150℃, 일반적으로는 40 내지 120℃ 범위로 할 수 있다. 시간은 약 5분 내지 24시간 이상의 범위로 할 수 있다. 광 에너지원으로는 전자 비임, 자외선 또는 가시광선이 포함된다. 이온선으로도 공지된 전자 비임선은 약 0.1 내지 약 10 Mrad의 에너지 레벨, 바람직하게는 약 1 내지 약 10 Mrad의 에너지 레벨로 사용할 수 있다. 자외선은 파장이 약 200 내지 약 400 nm 범위, 바람직하게는 약 250 내지 400 nm 범위인 비-입자 광선을 지칭한다. 300 내지 600 와트/인치(120 내

지 240 와트/cm)의 자외선을 사용하는 것이 바람직하다. 가시광선은 파장이 약 400 내지 약 800 nm 범위, 바람직하게는 약 400 내지 약 550 nm 범위인 비입자 광선을 지칭한다. 300 내지 600 와트/인치(120 내지 240 와트/cm)의 가시광선을 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명의 연마품을 제작하는 방법중 한가지가 제3도에 예시되어 있다. 백킹

(41)이 풀림기(42)를 출발하면 이와 동시에 제작용 금형(46)도 풀림기(45)를 출발한다. 제작용 금형(46)의 상단면에 형성된 공동(비도시)을 코팅기(44)에 의해 연마재 슬러리로 코팅하고 충전시킨다. 대안의 방법으로, 드럼(43)에 도달하기 전에 제작용 금형 대신 백킹(41)상에 슬러리가 침착되도록 코팅기(44)를 재위치시킬 수도 있는데, 이 경우에도 후술되는 바와 같이 제작용 금형을 코팅시킨 경우에 사용되는 것과 동일한 후속 단계를 수행한다. 어떠한 방법으로든, 코팅전에 연마재 슬러리를 가열(비제시) 및/또는 초음파 처리하여 점도를 저하시키는 것이 가능하다. 코팅기로는 적하 다이 코팅기, 나이프 코팅기, 커튼 코팅기, 진공 다이 코팅기 또는 다이 코팅기 같은 어떠한 통상의 코팅 수단을 사용해도 무방하다. 코팅중에는 기포 형성을 최소화해야 한다. 코팅 기술로 진공 다이 코팅기를 사용하는 것이 바람직하며, 이러한 것으로는 미국 특허 제3, 594, 865호: 제4, 959, 265호 및 제5, 077, 870호에 기술된 바와 같은 유형의 것이 가능하다. 제작용 금형을 코팅한 후에는, 백킹과 연마재 슬러리를 어떠한 수단에 의해서든 접하도록 하여 연마재 슬러리가 백킹의 정면을 습윤시키도록 한다. 제3도에서는, 밀착 닙 로울(47)이 연마재 슬러리를 백킹과 접하도록 하며, 이 밀착 닙 로울(47)이 생성되는 구성물을 지지용 드럼(43)을 향해 강제로 밀어넣는다. 다음, 결합제 전구 물질을 부분적으로라도 경화시키는데 적당한 편리한 에너지 형태(48)를 연마재 슬러리로 투과시긴다. 부분 경화란 시험관을 뒤집었을때 연마재 슬러리가 흘러내리지 않을 정도의 상대로 결합제 전구 물질이 중합된 것을 의미한다. 결합제 전구 물질이 충분히 경화되면, 에너지원에 의해 제작용 금형으로부터 이를 분리해낼 수 있다. 제작용 금형은 심형(mandrel)(49) 상에 재권선함으로써 제작용 금형을 재사용할 수도 있다. 또한, 연마품(120)도 심형(121)상에 권선한다. 결합제 전구 물질이 충분히 경화되지 않더라도, 결합제 전구 물질은 이후 에너지원에 노출시키거나 시간이 경과하면 충분히 경화될 수 있다. 상기한 첫번째 방법에 따라 연마품을 제작하는 단계에 대한 추가 설명은 미국 특허 제5, 152, 917호(Pieper et al.) 또는 전술한 미국 특허 출원 제08/004, 929호 (Spurgeon et al.)에 기술되어 있다. 편의에 따라, 로울(40)로 명시된 기타 안내 로울을 사용할 수도 있다.

상기 첫번째 방법과 관련하여, 광 에너지에 의해 결합제 전구 물질을 경화시키는 것이 바람직하다. 광 에너지를 제작용 금형이나 백킹을 통해 투과시킬 수 있는데, 이 경우는 제작용 금형이나 백킹이 광 에너지를 그다지 흡광하지 않아야 한다. 또한, 광 에너지원은 제작용 금형의 품질을 크게 저하시키지도 않아야 한다. 열가소성 제작용 금형과 자외선이나 가시광선을 사용하는 것이 바람직하다.

전술한 바와 같이, 상기 첫번째 방법의 변형 방법으로, 연마재 슬러리를 제

작용 금형의 공동내로가 아니라 백킹상에 코팅시키는 것도 가능하다. 이후, 연마재

슬러리 코팅된 백킹을 제작용 금형과 접하게 하면 연마재 슬러리가 제작용 금형의 공동내로 유동하게 된다. 연마품을 제작하는 나머지 단계는 전술한 바와 동일하다.

연마품을 제작하기 위한 두번째 방법은 제4도에 도시되어 있다. 드럼의 바깥

면에, 예를 들면 편리하다면 어떠한 방법으로든 드럼의 주변에 별도의 시이트 형태로(예, 열-수축된 니켈 형태) 고착된 슬리브로서 제작용 금형(55)이 제공되어 있다, 백킹(51)이 풀림기(52)를 출발하고, 코팅기(53)에 의해 연마재 슬러리가 제작용 금형(55)의 공동내로 코팅된다. 연마재 슬러리는 적하 다이 코팅기, 로울 코팅기, 나이프 코팅기, 커튼 코팅기, 진공 다이 코팅기 또는 다이 코팅기 같은 기술에 의해 백킹상으로 코팅할 수 있다. 코팅전에 재차, 연마재 슬러리를 가열 및/또는 초음파 처리하여 점도를 저하시키는 것도 가능하다. 코팅중에는, 기포 형성이 최소화 되도록 해야 한다. 이후, 백킹과 연마재 슬러리를 함유하는 제작용 금형이 닙 로울(56)에 의해 접하도록 하여 연마재 슬러리가 백킹의 정면을 습윤시키도록 한다. 다음, 연마재 슬러리내 결합제 전구 물질을 에너지원(57)에 노출시켜 최소한 부분적으로라도 경화되도록 한다. 이러한 부분 경화후, 연마재 슬러리는 백킹에 접합 또는 접착된 연마 복합재로 전환된다. 생성되는 연마품(59)을 닙 로울(58)에서 제작용 금형으로부터 벗겨내어 분리해내어 재권선기(60) 상으로 권선한다. 이 방법에서, 에너지원으로는 열 에너지나 광 에너지를 사용할 수 있다. 에너지원이 자외선이거나 가시광선인 경우는, 백킹이 자외선이나 가시광선에 대해 투과성이어야 한다. 이러한 백킹의 일례로는 폴리에스테르 백킹이 있다. 편의에 따라서는 로울 (50)로 명시된 기타 안내 로울 및 밀착 로울을 사용할 수도 있다.

이러한 두번째 방법을 변형시킨 다른 방법에서는, 코팅기(53)를 로울(56)의 상부 위치로 이동시킴으로써 연마재 슬러리를 백킹의 정면상으로 직접 코팅하기도 한다. 이후, 연마재 슬러리를 코팅한 백킹을 제작용 금형과 접하도록 하여, 연마재 슬러리가 제작용 금형의 공동내로 습윤되도록 한다. 연마품을 제작하는 나머지 단계는 전술한 바와 동일하다.

연마품 제작후, 전환전에 이를 만곡 및/또는 습윤시킬 수 있다. 연마품은 제공전에 콘, 연속 벨트, 시이트, 디스크 등과 같이 어떠한 목적 형태로든 전환시킬 수 있다.

(가공물 표면 정련 방법)

본 발명의 다른 구체예는 가공물 표면을 정련하는 방법에 관한 것이다. 이 방법에서는 본 발명의 연마품을 가공물과 마찰 접촉 상태로 한다. 정련이란 용어는 가공물의 일부가 연마품에 의해 연마되는 것을 의미한다. 또한, 이러한 정련 공정후에는 가공물 표면과 접한 부분에서 표면 마무리가 이루어진다. 통상의 표면 마무리 측정값중 하나는 Ra이며, 이 Ra는 일반적으로 마이크로인치나 ㎛로 측정된 표면 마무리의 산술치이다. 표면 마무리는 상표명 퍼토미터(Perthometer)나 서트로닉 (Surtronic)으로 시판되는 것과 같은 조도계(profilometer)로 측정할 수 있다.

(가공물)

가공물로는 금속, 금속 합금, 외래 금속 합금, 세라믹, 유리, 목재, 유사목재, 복합재, 도색된 표면, 플라스틱, 강화 플라스틱, 석재 및 이들의 조합 같은 재료 유형이 가능하다. 가공물은 편평하거나 또는 이에 준하는 형상이나 윤곽을 가질 수 있다. 가공물의 일례에는 유리 안과용 렌즈, 플라스틱 안과용 렌즈, 유리 텔레비전 스크린, 금속 자동차 부품, 플라스틱 부품, 입자판, 캠 축, 크랭크 축, 가구, 터빈 블레이드, 도색된 자동차 부품, 자기 매체 등이 있다.

적용 분야에 따라, 연마 계면의 외력은 약 0.1 kg 내지 100O kg 이상의 범위로 할 수 있다. 연마 계면의 외력이 1 kg 내지 500 kg의 범위인 것이 일반적이다. 또한, 적용 분야에 따라서는, 연마중에 액체가 제공될 수도 있다. 이러한 액체는 물 및/또는 유기 화합물일 수 있다. 통상의 유기 화합물의 일례로는 윤활제, 오일, 유화된 유기 화합물, 절삭액, 비누 등이 포함된다. 또한, 이들 액체는 소포제, 그리이스제거제, 부식 억제제 등과 같은 다른 첨가제를 포함할 수도 있다. 연마품은 사용중에 연마 계면에서 진동할 수 있다. 몇몇 경우에서는, 이러한 진동 결과로, 연마된 가공물상에 말끔한 마무리가 이루어질 수 있다.

치수가 상이한 인접 연마 복합재를 가진 연마 복합재에 의해 이러한 비교적 말끔한 표면 마무리가 이루어지는 것이다. 연마 복합재의 일부가 상이한 치수를 가지므로, 연마 복합재는 피라미드 형상 등의 정점에서 볼때 완전하게 일렬로 배열하지 않을 수도 있다. 예를 들면, 제8도는 면(82)과 정점(81)을 가진 연마 복합재 (80)를 포함하는 대표적인 본 발명에 따른 연마품(85)의 상부도(및 측면도)이다. 제8도에서 알 수 있는 바와 같이, 피라미드 형상은 대체로 일렬로 배열되어 있으며, 따라서 연마 복합재의 정점은 공통의 홈을 가로질러 서로에 대해 대향하는 인접 연마 복합재간의 측면 치수 차이와는 무관하게 배열되어 있다. 이러한 배열은 연속적으로 교차하는 연마 복합재에 의해 가공물에 스크래치가 생기게 한다. 이전의 스크래치를 연속적으로 교차함으로써 전체적으로 말끔한 표면 마무리를 제공하게 된다.

본 발명의 연마품은 수작업으로 사용하거나 또는 기계와 병행하여 사용할 수 있다. 연마품과 가공물중 최소한 하나 또는 양자 모두를 서로에 대해 상대적으로 이동시킨다. 연마품은 벨트, 테이프 로울, 디스크, 시이트 등으로 전환시킬 수 있다. 벨트용인 경우에는, 연마재 시이트의 두 유리 단부를 서로 연결시켜 연결부 (splice)를 만든다. 연결부없는 벨트를 사용하는 것도 또한 본 발명의 범주내에 포함된다. 연속 연마재 벨트가 하나 이상의 아이들러(idler) 로울과 압반이나 밀착 휘일을 선회하는 것이 일반적이다. 압반이나 밀착 휘일의 경도는 목적하는 절삭율과 가공물 표면 마무리를 얻도록 조정한다. 연마재 벨트 속도 범위는 약 150 내지 5000 m/분, 일반적으로는 500 내지 3000 m/분 이다. 이러한 벨트 속도도 또한 목적하는 절삭율과 표면 마무리에 따라 좌우된다. 벨트 치수는 너비를 약 5 mm 내지 1 m 로, 길이를 약 5 cm 내지 10 m 범위로 할 수 있다. 연마재 테이프는 연마품을 연속적으로 길게한 것이다. 이것의 너비는 약 1 mm 내지 1 m, 일반적으로는 5 mm 내지 25 cm 범위로 할 수 있다. 보통 연마재 테이프는 풀러서, 지지용 패드에 가로질러 배치하고 가공물에 대해 테이프를 가압한 후, 재권선한다. 이 연마재 테이프는 연마 계면을 통해 지속적으로 공급될 수 있으며, 색인을 달 수도 있다. 연마 업계에서 "다이지즈(daisies)"로 공지된 것 역시 포함하는 연마재 디스크는 직경을 약 50 mm 내지 1 m 범위로 할 수 있다. 통상적으로, 연마재 디스크는 부착 수단에 의해 백업 패드에 고착시킨다. 이들 연마재 디스크는 분당 100 내지 20,000 회전수, 통상적으로는 분당 1,000 내지 15,000 회전수로 회전할 수 있다.

본 발명의 특징과 잇점은 하기 비제한적인 실시예를 통해, 더욱 설명하도록 하겠다. 실시예에서 사용된 모든 부, %, 비율 등은 특기하지 않는다면 중량부, 중량%, 중량비 등이다.

(실험 절차)

다음과 같은 약어들이 사용되고 있다.

TMPTA:트리메틸올 프로판 트리아크릴레이트

TATHEIC:트리스(하이드록시 에틸)이소시아누레이트의 트리아크릴레이트

PH2:2-벤질-2-N, N-디메틸아미노-1-(4-모르폴리노페닐)-1-부타논(시바가이기 코오포레이션에서 상표명 "이가큐어 369"로 시판)

ASF:비결정질 실리카 충전제(데구사에서 상표명 "OX-50"으로 시판)

FAO:융합 열 처리된 산화 알루미늄

WA○:화이트 융합 산화 알루미늄

SCA:실란 커플링제, 3-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란(유니온 카바이드에서 상표명 "A-174"로 시판)

(일반적인 연마품 제작 절차)

20.3부의 TMPTA, 8.7부의 TATHEIC, 0.3부의 PH2, 1부의 ASF, 1부의 SCA 및 69부의 등급 P-320 FAO를 함유하는 연마재 슬러리를 제조하였다. 이 슬러리를 고 전단 혼합기를 사용하여 1200 rpm에서 20분 동안 혼합하였다.

제작용 금형은 엑손(Exxon)에서 상표명 "폴리프로(PolyPro) 3445"로 시판되는 폴리프로필렌 시이트재로 제조한 연속 웨브였다. 이 제작용 금형은 엠보스되지 않은 니켈 도금된 마스터였다. 부록에 기재된 컴퓨터 프로그램에 따라 홈과 굴곡부의 치수를 달리한 패턴을 다이아몬드 절삭하여 마스터 금형을 제작한후, 니켈 도금하였다. 이 부록에는 4개의 컴퓨터 프로그램에 대한 공급원 코드가 포함되어 있는데, 일반적으로 "VARI-1.BAS" 라는 표제의 첫번째 프로그램에서는 5면 피라미드형의 측면에 대한 좌각과 우각 및 이들 형상에 대한 물질 내포 각도를 무작위 산출하여 결정하기 위한 것이고: "VARI-STAT.BAS" 라는 표제의 두번째 프로그램에는 형상 배열의 x 및 y 좌표내에 좌각, 우각 및 물질-포함 각도의 수 및 수치를 통계적으로 기록하여 무작위성을 확인하는 것이며; "TOPVIEW.BAS" 라는 표제의 세번째 프로그램은 무작위 각도 파일을 취하여 상기 첫번째 프로그램에 의해 결정된 각도를 가진 형상에 대해 골과 피이크가 나타나는 면적을 평방 인치(6.5 ㎠)로 계산하고 이 형상 배열을 컴퓨터 스크린이나 프린터에 인쇄하는 것이며; 네번째 프로그램 "MAKETAPE, BAS"에서는 결정된 각도를 취하여 상기 첫번째 프로그램에 의해 산출된 무작위 형상의 22.5 인치(57 cm) 너비 패턴을 제작하기 위해 다이아몬드 회전 기계에 의해 절삭하는데 필요한 홈의 수와 유형을 조절하는 코드를 산출하였다.

일반적으로, 전술한 4개의 프로그램을 사용하여 제조된 마스터 금형으로부터 제작된 것과 같은 제작용 금형은 깊이는 약 355 ㎛로 일정하나, 금형면에 대한 법선을 연장한 면과 측면이 이루는 각도가 인접 공동에 대해 8 내지 45 도로 치수가다양하며, 각 복합재의 물질 내포 각도 또는 정점 각도가 25°이상인, 역위형의 5면 피라미드("베이스"로 공동의 입구 포함)인 공동 배열을 포함하고 있다.

제3도에 도시된 일반적인 방법과 배치에 의해 연마품을 제작하였다. 이 공정은 약 15.25 m/분으로 작동되는 연속 공정이었다. 백킹은 백킹 봉합을 위해 건조된 라텍스/페놀 프리사이즈 코팅을 포함하는 J 중량 레이온 백킹이었다. 연마재 슬러리를 76 ㎛ 나이프 갭(3 mil) 및 약 15 cm 너비 코팅 치수로 제작용 금형상에 나이프 코팅하였다. 제3도에서 제작용 금형과 백킹 사이에 있는 로울(47)에 의해 가해지는 닙 압력은 약 40 파운드였다. 에너지원은 퓨젼 시스템스, 컴패니(Fusion Systems, Co.)에서 제작한 V-전구를 포함하며, 600 와트/인치(240 와트/cm)로 작동하는 가시광선 램프 하나였다. 연마재 슬러리 경화후, 얻어지는 코팅된 연마재를 240°F(116°)에서 12시간 동안 열 경화시켜 백킹의 페놀성 프리사이즈를 최종 경화시켰다.

(시험 절차 I)

코팅된 연마품을 7.6 cm x 335 cm 연속 벨트로 전환시켜 일정한 로드 표면 연마기로 시험하였다. 사전에 중량을 잰, 대략 2.5 cm x 5 cm x 18 cm의 4150 연강 가공물을 홀더내에 배치하였다. 이 가공물의 2.5 cm x 18 cm 면이, 코팅된 연마재 벨트가 장착되는 부위를 가진 대략 36 cm 직경의 65 쇼어 A 듀로미터 톱니형 고무 밀착 휘일에 접하도록 수직으로 가공물을 배치하였다. 이후, 20 사이클/분의 속도로 18 cm 경로를 통해 수직으로 가공물을 왕복운동시키는데, 이때 벨트가 약 2050 m/분으로 구동시 벨트에 대해 스프링 로딩된 플런져가 4.5 kg(10 lbs)의 로드로 가공물에 압력을 가한다. 30초의 연마 시간 경과후, 가공물 홀더 조립체를 분리하여 재-계량하고, 최초 중량으로부터 연마된 중량을 제하여 총 제거량을 산출하며, 새로운 사전-계량한 가공물과 홀더를 장치상에 배치하였다. 또한. 표면 마무리(Ra) 및 몇몇 경우에는 가공물의 Rtm을 측정하는데, 이 절차에 관해서는 하기에 기술하도록 하겠다. 2차로 30초간 제거된 강철의 양이 처음 30초 연마중에 제거된 강철량의 1/3 이하가 되었을때 또는 가공물이 그을려서, 즉 변색될 때까지가 시험 종결점 이다.

(시험 절차 II)

1018 연강 가공물을 사용한다는 점만 제외하고는 상기 시험 절차 I과 동일한 절차를 사용하였다.

(시험 절차 III)

직경이 대략 3 cm 인 단풍나무 맞춤 막대를 선반에 설치하였다. 맞춤 막대를

약 3800 rpm으로 회전시켰다. 연마품 스트립(너비 1 인치(2.54 cm) 및 길이 12인치 (30.5 cm))을 대략 15 내지 20 초 동안 어떠한 진동도 없도록 하여 맞춤 막대와 대향하게 배치하였다. 연마후, 맞춤 막대를 와트코(Watco)에서 시판하는 체리 오일 착색제로 염색하였다.

Ra는 연마재 업계에서 사용되는 거칠기 척도이다. Ra는 평균선으로부터 거

칠기 프로필 편차의 산술적 평균치로 정의된다. Ra는 단부가 다이아몬드로 된 바늘인 조도계 프로브로 측정하였다. 일반적으로 Ra 수치가 낮을수록, 가공물 표면 마무리가 매끄럽거나 말끔한 것이다. 결과는 ㎛로 기록하였다. 사용한 조도계는 퍼텐 (Perthen) M4P이었다.

Rtm도 연마재 업계에서 사용되는 거칠기 척도이다. Rtm은 5개의 연속적인 측정 길이의 5개의 개별적인 거칠기 심도의 평균치로 정의되는 것으로, 개별적인 거칠기 심도는 측정 길이내 최고점과 최저점 사이의 수직 거리이다. Rtm은 Ra와 동일하게 측정한다. 그 결과도 ㎛로 기록된다. 일반적으로 Rtm이 낮을수록, 마무리가 매끄럽다.

[도면의 간단한 설명]

제1도는 본 발명에 따른 연마품의 한 구체예를 도시한 단면도이다.

제2도는 본 발명에 따른 연마품의 다른 구체예를 도시한 단면도이다.

제3도는 본 발명에 따른 연마품 제작을 위한 장치를 나타내는 개요 측면도이

다.

제4도는 본 발명에 따른 연마품 제작을 위한 대안의 장치를 나타내는 개요 측면도이다.

제5도는 치수를 달리한 355 ㎛ 높이의 피라미드헝 연마 복합재를 가진 본 발명에 따른 연마품의 상단면을 45X 확대한 주사 전자 현미경(SEM) 사진이다.

제6도는 치수를 달리한 약 355 ㎛ 깊이의 피라미드형 공동을 가진 본 발명의 폴리프로필렌 제작용 금형의 상단면을 25X 확대한 SEM 사진이다.

제7도는 본 발명에 따른 제작용 금형의 개요 평면도이다.

제8도는 모든 연마 복합재가 인접 형상의 높이는 동일하지만, 측면 각도가 상이한 피라미드 형상을 가진 본 발명에 따른 연마품의 지형을 나타내는 개요 평면도이다.

[실시예]

[실시예 1.1A 및 비교예 A, AA]

본 발명의 대표적인 연마품을 균일한 형상과 치수의 연마 복합재를 가진 통상의 코팅된 연마품과 비교하였다. 본 명세서에 기재된 "일반적인 연마품 제작 절차" 에 따라 실시예 1을 제조하였다. 비교예 A는 3엠 컴패니(미네소타, 세인트 폴 소재)에서 시판하는 등급 P320 3M 201E Three-M-ite 수지 본드 직물 JE-VF 코팅된 연마재였다. 상기 실험 절차 I에 따라 연마 제품을 시험하였으며, 그 시험 결과는 하기 표 1에 제시되어 있다. 또한, 추가의 실시예 1A 및 비교예 AA를 실시예 1과 비교예 A를 반복하여 실시하였는데, 단 시험 절차 I 대신에 시험 절차 II를 수행하였다. 그 결과 또한 하기 표 1에 요약되어 있다.

[표 1]

상기 결과에서, 실시예 1 및 1A로 표시된 본 발명의 연마품은 형상이 동일한 연마 복합재만을 사용한 비교예에 비해 높은 절삭율과 말끔한 마무리를 제공하는 것으로 나타났다.

[실시예 2 및 비교예 B-E]

본 실시예 세트에서는 본 발명의 연마품을 단지 1종의 공통 헝상과 치수를 가진 유형의 연마 복합재가 백킹상에 존재하는 연마품과 비교하였다. 하기한 사항만 제외하고는 이들 실시예 모두 전술한 "일반적인 연마품 제작 방법"에 따라 제작하였다. 연마재 슬러리는 20.3부의 TMPTA, 8.7부의 TATHEIC, 1부의 PH2, 1부의ASF, 1부의 SCA 및 69부의 40 ㎛ WAO로 구성하였다. 또한, 비교예 B 내지 E에 사용된 제작용 금형은 5면 피라미드형의 공동("베이스"로서 공동의 입구 포함)을 포함하는 엠보스형 폴리프로필렌 열가소성 연속 웨브였다. 비교예 B 내지 E에 대한 공동은 치수가 모두 동일하였으며, 서로 이어져 있었다. 비교예 B에 대한 공동 높이는 약 178 ㎛이었으며, 비교예 C에 대한 공동 높이는 약 63.5 ㎛이었고, 비교예 D에 대한 공동 높이는 약 711 ㎛ 였으며, 비교예 E에 대한 공동 높이는 약 356 ㎛이었다.

이후, 실시예 2와 비교예 B 내지 E를 상기 시험 절차 III에 따라 시험하였다. 비교예 B 내지 E로 유색의 단풍나무 맞춤 막대를 연마한 결과, 육안으로도 홈이 관찰되었다. 이와 대조적으로, 본 발명을 대표하는 실시예 2로 연마한 유색의 단풍나무 맞춤 막대는 육안으로는 홈이 관찰되지 않았으며, 목재 가공물상에 매우 말끔한 마무리를 나타냈다.

당업자라면, 본 발명의 범주와 사상으로부터 벗어나지 않고서도 본 발명의 다양한 변형 및 변경을 실현할 수 있을 것이며, 본 발명이 본 명세서에 기술된 예시적인 구체예로 부당하게 한정되는 것으로 이해해서는 안된다.

[부 록]

Claims

주된 표면(16) 상의 고정된 위치에 제1 및 제2의 3차원 연마 복합재들(12)이 분포되어 있는 시이트형 구조체를 포함하는 연마품(10)으로서, 상기 각 복합재(12)가 결합제(14)중에 분산된 연마재 입자(13)를 포함하고, 실질적으로 특정 치수를 포함하는 실질적으로 명확하고 분별가능한 경계(15)에 의해 형성된 실질적으로 정확한 형상을 가지며, 상기 제1 연마 복합재가 제1의 특정 치수를 가진 제1의 정확한 형상을 가지고, 상기 제2 연마 복합재가 제2의 특정 치수를 가진 제2의 정확한 형상을 가지며, 상기 연마 복합재 각각이 4개 이상의 평면에 의해 형성된 경계를 가지고, 상기 한 복합재의 인접 평면이 모서리에서 만나 그 사이에 교차각을 형성하고, 상기 제1 연마 복합재의 하나 이상의 교차각이 상기 제2 연마 복합재의 모든 교차각과 상이한 것을 특징으로 하는 연마품(10).
(a) 결합제 전구 물질중에 다수의 연마재 입자가 분산되어 있는 연마재 슬러리를 제조하는 단계;

(b) 정면과 후면을 가진 백킹(41); 및 하나 이상의 주된 표면상에 각기 특정 치수를 포함하는 명확하고 분별가능한 경계에 의해 형성된 모두가 동일한 것은 아니지만 정확한 형상을 가진 다수의 공동이 구비된 제작용 금형(46)을 제공하는 단계;

(c) 상기 제작용 금형(46)의 다수의 공동내로 상기 연마재 슬러리를 도포하기 위한 수단(44)을 제공하는 단계:

(d) 상기 백킹의 정면을 제작용 금형에 접촉시켜 정면을 연마재 슬러리로 습윤시키는 단계;

(e) 결합제 전구 물질을 고화시켜 결합제를 형성하고, 이 고화에 의해 상기 연마재 슬러리를 다수의 연마 복합재로 전환시키는 단계; 및

(f) 고화후 백킹으로부터 제작용 금형을 분리해내어 상기 백킹에 부착된 형태로, 각기 특정 치수를 포함하는 명확하고 분별가능한 경계에 의해 형성된 모두가 동일한 것은 아니지만 정확한 형상을 가진 다수의 연마 복합재를 제공하는 단계를 포함하여, 제1항에 기재된 연마품을 제조하는 방법.
주된 표면상에 형성된 다수의 공동을 가진 시이트형 구조체를 포함하는, 제1항에 기재된 연마 복합재 제조용 금형으로서, 상기 각각의 공동은 특정 치수를 포함하는 명확하고 분별가능한 경계에 의해 형성된 정확한 형상을 가지며, 상기 제1 공동은 제1의 특정 치수를 가진 제1의 정확한 형상을 가지고,

상기 제2 공동은 제2의 특정 치수를 가진 제2의 정확한 형상을 가지며, 상기 공동 각각이 4개 이상의 평면에 의해 형성된 경계를 가지고, 상기 한 공동의 인접 평면이 모서리에서 만나 그 사이에 교차각을 형성하고, 상기 제1 공동의 하나 이상의 교차각이 상기 제2 공동의 모든 교차각과 상이한 것을 특징으로 하는 금형.