KR100357886B1 - 노패드 탄성 옵셋트 연삭숫돌 및 그의 제조방법 - Google Patents

노패드 탄성 옵셋트 연삭숫돌 및 그의 제조방법 Download PDF

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Abstract

가운데 부분이 움푹하게 아래로 파여 있는 옵셋트 형태로 되어 있으며, 내부에 보강을 위하여 그물망 형태의 유리섬유재질의 화이바가 삽입되고, 연삭시에 모서리가 떨어져 나가게 되는 취핑현상을 방지하기 위하여 밑면에는 부직포가 부착되고, 탄성을 부여하기 위하여 원료배합과정에서 특수화학처리한 폴리비닐부티랄 변성수지가 배합되는 구조로 이루어지며, 러버변성수지대신에 특수화학처리한 PVB 변성수지를 사용함으로써 연삭시 고무냄새의 발생을 없앰과 동시에 내마모성을 증대시키며, 패드를 사용하지 않음으로써 작업 생산성을 높임과 동시에 탄성 특성을 충분히 활용할 수 있는, 노패드 탄성 옵셋트 연삭숫돌 및 그의 제조방법을 제공한다.

Description

노패드 탄성 옵셋트 연삭숫돌 및 그의 제조방법{a depressed center flexible grinding wheel}
이 발명은 노패드 탄성 옵셋트 연삭숫돌 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 말하자면 러버변성수지대신에 특수화학처리한 폴리비닐부티랄(Poly Vinyl Butyral, 이하 PVB라 약칭한다) 변성수지를 사용함으로써 연삭시 고무냄새의 발생을 없앰과 동시에 내마모성을 증대시키며, 패드를 사용하지 않음으로써 작업 생산성을 높임과 동시에 탄성 특성을 충분히 활용할 수 있는, 노패드 탄성 옵셋트 연삭숫돌 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
연삭숫돌은 고속으로 회전하면서 무수히 많은 예리한 지립으로 스틸제품을 포함한 여러가지 물품의 피연삭재를 깎아 면을 곱게 하거나 절단을 하여 정확한 크기의 완제품을 만들 수 있도록 하는 절삭공구이다. 일반적으로 연삭숫돌은 지립(abrasive), 결합제(bond), 기공(pore)의 3요소로 되어 있다. 상기한 지립은 절삭 '날'로서 피연삭재를 깎는 중요한 역할을 하는데, 1895년 미국 카보란담(CARBORUNDUM) 회사가 처음으로 탄화규소질(silicon carbide) 연삭재를 제조하고, 1901년 미국 놀톤(NORTON) 회사에서 알루미나질(aluminium oxide) 연삭재를 제조함에 따라 천연재료대신에 인조 연삭재를 사용하게 되었다. 상기한 결합제는 지립과 지립의 사이를 적절하게 결합시켜 보호 유지함으로써 지립의 자생작용을 도우게 되는데, 피연삭재의 재질 및 가공법에 따라 선택된다. 상기한 기공은 지립과 결합제의 사이에 있어 절삭가루를 도피시키는 역할을 한다.
일반적으로 연삭숫돌은 그 기능 및 구조에 따라 여러 가지 종류가 있는데,도1에 도시되어 있는 바와 같이, 가운데 부분(배꼽)이 움푹하게 아래로 파여 있는 형태로 되어 있는 연삭숫돌을 옵셋트(depressed center) 연삭숫돌이라 한다. 상기한 옵셋트 연삭숫돌(1)은 내부에 보강을 위하여 그물망 형태의 유리섬유재질의 화이바(도시되지 않음)가 삽입되고, 연삭시에 모서리가 떨어져 나가게 되는 취핑현상을 방지하기 위하여 밑면에는 부직포(도시되지 않음)가 부착된다.
상기한 옵셋트 연삭숫돌은 결합제로서 일반 페놀수지대신에 러버(rubber) 변성수지를 사용하여 탄성을 부여함으로써 유연한 굴곡면의 연삭효율을 높이기도 하는데, 이와같이 러버 변성수지를 사용하여 탄성을 부여한 옵셋트 연삭숫돌을 탄성(flexible) 옵셋트 연삭숫돌(2)이라 한다. 상기한 탄성 옵셋트 연삭숫돌(2)은 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 공구(4)에 장착하여 금속이나 비금속으로 이루어진 피연삭재에 대하여 종횡절단, 돌출부분 제거, 굴곡면 가공, 거친마무리 작업 등을 하게 되는데, 이 경우에 플라스틱으로 이루어진 패드(3)를 탄성 옵셋트 연삭숫돌(2)의 뒷면에 장착하여 사용하게 된다..
그러나, 종래의 탄성 옵세트 연삭숫돌은 러버 변성수지를 사용함으로써 연삭시 고무냄새가 많이 발생하고, 마모가 쉽게 됨으로써 비경제적이며, 피연삭재의 마모가 미소하여 연삭성능이 떨어지는 문제점이 있었다. 이러한 문제점들을 해결하기 위하여 당업계에서 지금까지 많은 노력이 시도되었으나 아직까지 문제점 해결이 완전하게 이루어지지 못하고 있는 실정이다.
이 발명은 상기한 바와 같은 실정한 감안하여 종래의 문제점들을 해결하기위한 것으로서, 그 목적은 러버변성수지대신에 특수화학처리한 폴리비닐부티랄 변성수지를 사용함으로써 연삭시 고무냄새의 발생을 없애 작업환경을 개선시킬 수 있는, 노패드 탄성 옵셋트 연삭숫돌 및 그의 제조방법을 제공하는 데 있다.
또한, 이 발명의 다른 목적은, 마모가 심한 러버변성수지대신에 특수화학처리한 PVB 변성수지를 사용함으로써 내마모성을 증대시켜 경제성을 높일 수 있는, 노패드 탄성 옵셋트 연삭숫돌 및 그의 제조방법을 제공하는 데 있다.
또한, 이 발명의 다른 목적은, 전동공구에 장착시 패드를 끼우지 않고서도 연삭숫돌을 바로 장착하여 사용이 가능하도록 하여 작업효율 상승 및 작업시간 단축이 이루어지도록 함으로써 작업 생산성을 높일 수 있는, 노패드 탄성 옵셋트 연삭숫돌 및 그의 제조방법을 제공하는 데 있다.
또한, 이 발명의 다른 목적은, 탄성 옵셋트 연삭숫돌의 탄성 특성을 일정부분 제한하게 되는 패드를 사용하지 않음으로써 탄성 옵셋트 연삭숫돌의 탄성 특성을 충분히 활용할 수 있는, 노패드 탄성 옵셋트 연삭숫돌 및 그의 제조방법을 제공하는 데 있다.
도 1은 일반적인 옵셋트 연삭숫돌의 사시도이다.
도 2는 종래의 탄성 옵셋트 연삭숫돌이 패드와 함께 공구에 장착되어 있는 모습을 보여주는 사시도이다.
도 3은 이 발명의 실시예에 따른 노패드 탄성 옵셋트 연삭숫돌의 제조방법의 흐름도이다.
도 4는 이 발명의 실시예에 따른 노패드 탄성 옵셋트 연삭숫돌의 소성그래프이다.
도 5는 이 발명의 실시예에 따른 노패드 탄성 옵셋트 연삭숫돌이 공구에 장착되어 있는 모습을 보여주는 사시도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 옵셋트 연삭숫돌 2 : 탄성 옵셋트 연삭숫돌
3 : 패드 4 : 공구
5 : 노패드 탄성 옵셋트 연삭숫돌
상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 이 발명의 구성은, 가운데 부분이 움푹하게 아래로 파여 있는 옵셋트 형태로 되어 있으며, 내부에 보강을 위하여 그물망 형태의 유리섬유재질의 화이바가 삽입되고, 연삭시에 모서리가 떨어져 나가게 되는 취핑현상을 방지하기 위하여 밑면에는 부직포가 부착되고, 탄성을 부여하기 위하여 원료배합과정에서 특수화학처리한 폴리비닐부티랄 변성수지가 배합되는 구조로 이루어짐으로써 유연한 굴곡면의 연삭효율을 높임과 동시에 패드를 사용하지 않고서 작업이 이루어지도록 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 이 발명의 다른 구성은, 연삭숫돌의 제조방법은, 인조지립인 단결정 알루미나질(Single Crystal Aluminium Oxide)과 백색 알루미나질(White Aluminum Oxide)을 혼합하는 과정으로 이루어지는 준비공정과, 상기한 단결정 알루미나질과 백색 알루미나질의 혼합물에 액상수지를 혼합하고, 고무분말을 혼합하고, 충진제(filler)를 혼합하며, 상기한 혼합물에 특수화학처리된 변성분말 수지를 혼합하는 과정으로 이루어지는 배합공정과, 1차 배합물을 투입하고 고름작업을 하고 유리섬유를 1차 투입하여 1차로 가압하며 2차 배합물을 투입하여 2차로 가압하며 부싱을 투입하고 부직포를 투입하여 프레스로 가압한 후 제품을 취출하는 과정으로 이루어지는 성형공정과, 소정의 온도에서 소성이 이루어지도록 하는 소성공정을 포함하여 이루어진다.
이하, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 이 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 설명하기로 한다. 참고로, 여기에서 개시되는 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 이 발명의 기술적 사상에 대한 범위가 이 실시예에 의해서 한정되거나 제한되는 것이 아님을 밝혀둔다.
도 3에 도시되어 있는 바와 같이 이 발명의 실시예에 따른 노패드 탄성 옵셋트 연삭숫돌의 제조방법은, 인조지립인 단결정 알루미나질(Single CrystalAluminium Oxide) 32A#60와 백색 알루미나질(White Aluminum Oxide) WA#60를 혼합하는 과정으로 이루어지는 준비공정(S1)과, 상기한 단결정 알루미나질과 백색 알루미나질의 혼합물에 액상수지를 5~10% 혼합하고, 고무분말을 1-3% 혼합하고, 충진제를 3~9% 혼합하며, 상기한 혼합물에 특수화학처리된 변성분말 수지를 10-25% 혼합하는 과정으로 이루어지는 배합공정(S2)과, 1차 배합물을 투입하는 단계와, 고름작업을 하는 단계와, 유리섬유를 1차 투입하는 단계와, 1차로 가압하는 단계와, 2차 배합물을 투입하는 단계와, 2차로 가압하는 단계와, 부싱을 투입하는 단계와, 부직포를 투입하는 단계와, 프레스로 가압하는 단계와, 제품을 취출하는 단계로 이루어지는 성형공정(S3)과, 150℃~200℃에서 20시간동안 소성이 이루어지는 소성공정(S4)을 포함하여 이루어진다.
상기한 구성에 의한, 이 발명의 실시예에 따른 노패드 탄성 옵셋트 연삭숫돌 및 그의 제조방법의 작용은 다음과 같다.
먼저, 준비공정에서 지립으로서 인조지립인 용융알루미나(Al2O3)가 사용되는데, 상기한 용융알루미나(Al2O3)중에서도 단결정 알루미나질과 백색 알루미나질과 지르코니아 알루미나질(Zirconia Aluminium Oxide)과 일반 알루미나질(Regular Aluminium Oxide) 등을 사용한다. 상기한 단결정 알루미나질은 회백색으로서 합금강의 경연삭, 공구강, 특수강 등에 사용되며, 알루미나 배합물에 유황등을 첨가 용해하여 만든 잉코트를 물에 침투시켜 입자별로 분리시켜서 제조한다. 상기한 백색 알루미나질은 백색으로서 합금강재, 연마포지, 특수내화물 등에 사용되며, 바스야법에 의한 알루미나를 용융하여 분쇄정립한 결정으로서 제조된다. 상기한 지르코니아 알루미나질은 회색으로서 강재, 주물, 강의 초중연삭 등에 사용되며, 알루미나와 지르코니아를 혼합하여 특수 조건하에서 용융냉각하여 분쇄하여 제조한다. 상기한 일반 알루미나질은 갈색으로서 일반강재, 연마포지, 광학연마, 반도체연마, 내화물 등에 사용되며, 보오키사이트를 전기로에 용융하여 분쇄정립한 결정으로서 제조된다.
상기한 바와 같이 준비된 인조지립중에서 단결정 알루미나질 32A#60와 백색 알루미나질 WA#60를 혼합함으로써 준비공정이 완료된다.
준비공정이 이루어진 다음에 배합공정이 이루어지는데, 상기한 단결정 알루미나질과 백색알루미나질의 혼합물에 액상수지를 5~10% 혼합하고, 고무분말을 1-3% 혼합하고, 충진제를 3~9% 혼합하는 공정이 진행된다.
이어서, 상기한 혼합물에 특수화학처리된 변성분말 페놀수지를 10-25% 혼합한다. 즉, 지립코팅전의 열경화성 액상수지에, PVB(Poly Vinyle Butyral) 10-15%와, 변성분말 페놀수지를 10-25% 사용하여 약 20-30분정도 혼합시킨다.
상기한 PVB는 접착성이 우수하기 때문에 유리섬유의 보지력이 우수하므로 회전강도가 높으며, 용융점도가 높기 때문에 연마재를 잡아주는 보지력이 매우 강하여 뛰어난 연삭성을 가지며, 탄성 및 유연성이 좋다. 상기한 PVB는 폴리비닐알코올(Poly Vinyl Alcohol, 이하 PVA라 약칭한다)에 부틸알데하이드(C3H7CHO)를 반응시켜 제조하며, 인장강도는 600~800Kg/㎠이고, 신율(늘어나는 정도)은 5~20%이며, 탄성모듈러스는 11000~14000Kg/㎠이고, 굴곡강도는 700~750Kg/㎠이며, 굴곡모듈러스는 22000~24000Kg/㎠의 기계적 특성을 갖는다.
상기한 PVB에 페놀수지를 이용하여 변성시킬 경우에 가교반응이 이루어지게 된다.
한편, 러버의 경우에 인장강도가 200-260Kg/㎠이고, 신율이 600-700%이므로 유연성만을 고려할 때는 러버의 인장강도가 PVB 보다 낮고, 신율은 PVB 보다 높으므로 러버가 좋다고 할 수 있다.
그러나, 탄성 연삭숫돌의 가장 중요한 부분은 연삭작업시 연삭도중에 휘어져서 부러지지 않는 범위내에서 피삭물에 대한 항력이 높게 작용되어야 피연삭물의 제거량이 많아지고 작업목표가 빠른시간내에 달성됨으로써 높은 연삭성을 얻을 수가 있다. 이러한 요건을 충족시키는데 있어서 러버변성수지보다는 PVB를 페놀수지에 변성시킨 PVB 변성수지가 적합하다. 왜냐하면, PVB 변성수지는 탄성연삭숫돌로서의 탄성을 보유 및 유지하면서 피삭재에 대한 항력이 크기 때문에 연삭작업시 많은 연삭량을 제거할 수가 있으므로 생산성면에서 볼 때 러버변성수지보다도 월등히 우수한 기능을 나타낸다.
이와같이, 가교반응이 이루어진 PVB와 페놀수지의 혼합물을 #24 Sieve를 통과시킨 후, 일정한 모울드(Mould)에 투입시켜 30℃~40℃에서 약 50~150Kg/㎠의 압력으로 세미핫프레싱을 한 뒤에 성형공정을 실시하게 된다.
일반적으로 성형공정은, 1차 배합물을 투입하는 단계와, 고름작업을 하는 단계와, 유리섬유를 1차 투입하는 단계와, 1차로 가압하는 단계와, 2차 배합물을 투입하는 단계와, 2차로 가압하는 단계와, 부싱을 투입하는 단계와, 부직포를 투입하는 단계와, 프레스로 가압하는 단계와, 제품을 취출하는 단계를 포함하여 이루어진다. 참고로, 상기한 성형공정에 대해서는 대한민국 특허등록공고 제99-180965호(공고일자: 서기 1999년 4월 1일)의 "연마지석 제조장치의 화이바 공급장치 그 방법"에 자세하게 설명되어 있다.
다음에, 소성공정에서는 성형이 완료된 제품을 탈형하여, 소성온도 150℃~200℃에서 도4에 도시되어 있는 바와 같은 소성온도 및 시간의 조건으로 제품을 소성시켜 완료한다.
이 발명의 실시예에 따른 탄성 연삭숫돌은, 종래의 탄성 연삭숫돌의 경우에 피삭물 300g을 갈아내기 위해서는 탄성 연삭숫돌 2장과 약 1시간의 작업시간을 필요로 하는데 비해서, 탄성 연삭숫돌 1.5장과 40분의 작업시간을 필요로 함으로써 경제성과 작업생산성이 향상된다.
또한, 이 발명의 실시예에 따른 탄성 연삭숫돌은, 종래의 탄성 연삭숫돌이 흑색이나 적색으로서 미관상 단순하고 사용면이 바둑판 무늬로 되어 있어서 단순한 느낌을 주는 것과는 달리, 녹색의 색상을 이용하여 환경보호의 이미지를 줄 수가 있으며 눈의 피로를 감소시킴으로써 산업재해 방지에도 어느정도 역할을 하게 된다.
이상의 설명에서와 같이 이 발명의 실시예에서, 러버변성수지대신에 특수화학처리한 PVB 변성수지를 사용함으로써 연삭시 고무냄새의 발생을 없앰과 동시에내마모성을 증대시키며, 패드를 사용하지 않음으로써 작업 생산성을 높임과 동시에 탄성 특성을 충분히 활용할 수 있는 효과를 가진 노패드 탄성 옵셋트 연삭숫돌 및 그의 제조방법을 제공할 수가 있다. 이 발명의 이와 같은 효과는 연삭숫돌 분야에서 이 발명의 기술적 사상의 범위를 벗어나지 않는 범위내에서 다양하게 변형되어 이용될 수가 있다.

Claims (2)

  1. 가운데 부분이 움푹하게 아래로 파여 있는 옵셋트 형태로 되어 있으며, 내부에 보강을 위하여 그물망 형태의 유리섬유재질의 화이바가 삽입되고, 연삭시에 모서리가 떨어져 나가게 되는 취핑현상을 방지하기 위하여 밑면에는 부직포가 부착되고, 탄성을 부여하기 위하여 원료배합과정에서 특수화학처리한 폴리비닐부티랄 변성수지가 배합되는 구조로 이루어짐으로써 유연한 굴곡면의 연삭효율을 높임과 동시에 패드를 사용하지 않고서 작업이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 노패드 탄성 옵셋트 연삭숫돌.
  2. 인조지립인 단결정 알루미나질(Single Crystal Aluminium Oxide)과 백색 알루미나질(White Aluminum Oxide)을 혼합하는 과정으로 이루어지는 준비공정과, 상기한 단결정 알루미나질과 백색 알루미나질의 혼합물에 액상수지를 혼합하고, 고무분말을 혼합하고, 충진제(filler)를 혼합하며, 상기한 혼합물에 특수화학처리된 변성분말 수지를 혼합하는 과정으로 이루어지는 배합공정과, 1차 배합물을 투입하고 고름작업을 하고 유리섬유를 1차 투입하여 1차로 가압하며 2차 배합물을 투입하여 2차로 가압하며 부싱을 투입하고 부직포를 투입하여 프레스로 가압한 후 제품을 취출하는 과정으로 이루어지는 성형공정과, 소정의 온도에서 소성이 이루어지도록 하는 소성공정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 노패드 탄성 옵셋트 연삭숫돌의 제조방법.
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