KR100469222B1 - 연마 디스크 및 그의 제조방법 - Google Patents

연마 디스크 및 그의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 연마 디스크 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 배면 시트, 및 연마재를 포함하는 연마층으로 이루어진 디스크 형태의 연마포와 디스크 형태의 지지용 기재를 연마포의 배면 시트가 기재와 접하도록 결합시키는 본 발명의 방법에 의하면, 지지용 기재층, 접착제층, 배면 시트층 및 연마층이 순차적으로 적층된 구조를 갖는 연마 디스크를 가습 후처리 없이 간편하게 제조할 수 있으며, 이러한 연마 디스크는 치수 안정성이 우수하고 파괴 강도가 높아 조선소의 배 철판의 녹 제거, 금속의 용접부위 연삭 및 자동차의 오래된 칠막 제거 등에 유용하게 사용된다.

Description

연마 디스크 및 그의 제조방법{ABRASIVE DISKS AND PREPARATION THEREOF}
본 발명은 연마 디스크 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 지지용 기재 및 연마포를 각각 제조한 후 접착수단에 의해 결합시킴으로써, 치수 안정성이 우수하고 파괴 강도가 높은 연마 디스크를 가습 처리 없이 간단하게 제조하는 방법, 및 이와 같이 제조된 연마 디스크에 관한 것이다.
연마 디스크는 조선소의 배 철판의 녹 제거, 금속의 용접부위 연삭 및 자동차의 오래된 칠막(paint) 제거 등에 사용된다. 가황섬유(vulcanized fiber)를 기재로 하는, 종래의 연마 디스크는 도 1에 도시된 바와 같으며, 가황섬유 기재 위에 접착 수지를 도포하여 1차 접착제층을 형성하고, 그 위에 연마재를 살포하고 예비 건조시킨 후, 그 위에 접착 수지를 도포하고 건조시켜 2차 접착제층을 형성함으로써 제조한다.
이와 같이 기재 위에 접착제를 도포하여 연마층을 직접 형성하는 방법은, 기재를 롤 단위로 제조하는 경우 건조시간이 길어져 생산원가가 상승할 뿐만 아니라 기재의 빳빳함으로 인해 기계에의 적용이 어렵다는 단점이 있어, 원하는 크기로 기재를 미리 절단한 후 그 위에 연마층을 형성시킴으로써 연마 디스크를 제조한다.
그러나, 이 경우에도 연마층의 건조공정 중 열처리에 의해 기재의 치수가 변하는 등 균일한 품질을 유지하기가 힘들고, 연마 디스크에 치수 안정성 및 습도를 부여하기 위해 반드시 가습 후처리를 수행하여야 하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 가습 처리 없이 연마 디스크를 간편하게 제조하는 방법, 및 이러한 방법에 의해 제조된, 치수 안정성, 탄성 및 파괴 강도가 높고 사용 도중에 하중이나 고속 회전에 의해 깨질 우려가 적은 연마 디스크를 제공하는 것이다.
도 1 및 2는 각각 종래 기술 및 본원 발명의 하나의 실시양태에 따른, 연마 디스크의 단면 구조를 나타내는 도이고,
도 3은 기재에 접착제를 코팅하는데 사용되는 롤 코팅기(coater)의 개략도이고,
도 4는 본 발명의 하나의 실시양태에 따른, 유리섬유 직물과 카본섬유 직물의 적층체로 이루어진 직물층의 종단면도이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는,
배면 시트, 및 연마재를 포함하는 연마층으로 이루어진 디스크 형태의 연마포와, 디스크 형태의 지지용 기재를, 연마포의 배면 시트가 기재와 접하도록 결합시키는 것을 포함하는, 연마 디스크의 제조방법을 제공한다.
본 발명에서는 또한, 상기 방법에 의해 제조된, 지지용 기재층, 접착제층, 배면 시트층 및 연마층이 순차적으로 적층된 구조를 갖는, 연마 디스크를 제공한다.
이하 본 발명에 대하여 보다 상세히 설명한다.
본 발명의 하나의 실시양태에 따른 연마 디스크의 단면 구조는 도 2에 도시된 바와 같으며, 배면 시트 및 연마층으로 이루어진 연마포를 지지용 기재와 접착시키는 라미네이팅 기법에 의해 제조된다.
본 발명에 사용되는 지지용 기재로는 엔지니어링 플라스틱(engineering plastic), 베클라이트(bakelite, 페놀 수지 함침처리된 면 섬유) 판, 가황 섬유(vulcanized fiber) 판, 부직포/유리섬유 직물층, 부직포/카본섬유 직물층, 부직포/카본섬유 직물과 유리섬유 직물의 적층체, 부직포/페놀 수지와 니트릴-부타디엔-고무 라텍스(NBR latex)의 혼합물로 함침처리된 폴리에스테르 직물층, 및 부직포/페놀 수지와 니트릴-부타디엔-고무 라텍스의 혼합물로 함침처리된 나일론 직물층을 들 수 있으며, 이들은 종류에 따라 한국화이버사, 도요화이버사(일본), (주)썬택인더스트리, 엘지화학(주) 등의 회사로부터 구입할 수 있다.
이들 중 부직포와 직물층을 포함하는 지지용 기재의 경우는, 120 내지 170℃로 가열된 몰드(mold) 내에 부직포 및 1종의 직물 하나 이상을 차례대로 위치시킨 후 6 내지 10시간 동안 5 내지 7 kgf/cm2의 압력을 가하여 제조할 수 있다. 이때, 상기 부직포 및 직물 각각은 원하는 크기의 디스크 형태로 절단된 것을 사용한다.
상기 카본섬유 직물과 유리섬유 직물의 적층체를 사용하는 경우, 이는 하나 이상의 카본섬유 직물과 하나 이상의 유리섬유 직물을 차례대로 적층시켜 제조되는데, 부직포 위에 카본섬유 직물이, 그 위에 유리섬유 직물이 위치된다.
페놀 수지와 니트릴-부타디엔-고무 라텍스의 혼합물로 함침처리된 폴리에스테르 또는 나일론 직물은 70 내지 90 중량%의 페놀 수지와 10 내지 30 중량%의 니트릴-부타디엔-고무 라텍스의 혼합물에 폴리에스테르 또는 나일론을 일정 시간 함침시킨 후 건조한 섬유로 이루어진다.
상기 카본섬유 직물 및 망상의 유리섬유 직물은 각각 48∼70s/yarn ×25∼30s/yarn (Warp×Fill) 및 5∼16s/yarn ×5∼16s/yarn (Warp×Fill) 굵기의 섬유로 이루어지며, 바람직하게는 각각 페놀 수지에 일정 시간 함침시킨 후 건조한 섬유로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 폴리에스테르 직물 및 나일론 직물은 5∼16s/yarn ×5∼16s/yarn (Warp×Fill) 굵기의 섬유로 이루어질 수 있다.
이외에, 엔지니어링 플라스틱, 베클라이트 판 및 가황섬유 판은 당 업계에 공지된 통상적인 방법에 의해 제조될 수 있다.
본 발명에 따른 지지용 기재는 1.0 내지 1.5mm의 두께를 가지며, 부직포와 직물층을 포함하는 지지용 기재의 경우에는 부직포 및 직물층이 각각 0.1 내지0.3mm 및 0.9 내지 1.2mm의 두께를 갖는 것이 바람직하다.
이와 같이 얻어진 지지용 기재 위에(부직포가 있는 경우에는 직물층 위에) 접착제를 도포한 후 여기에 디스크 형태의 연마포(이때, 연마포는 배면 시트, 및 연마재를 포함하는 연마층으로 이루어진다)의 배면 시트를 결합시키고 20 내지 40℃에서 1 내지 2일 동안 숙성 고착시킴으로써, 본 발명에 따른 연마 디스크를 제조한다. 이때, 접착수단으로는 에폭시 수지, 폴리우레탄 수지, 합성 고무 및 기타 변성된 열경화성 수지 접착제를 사용할 수 있다.
본 발명에 사용되는 연마포는 통상적인 제법에 따라 제조될 수 있는데, 구체적으로는, 폴리에스테르사, 면사, 폴리에스테르/면 혼방사(예: 폴리에스테르사:면사 = 65:35, 50:50), 폴리에스테르/나일론 혼방사(예: 폴리에스테르사:나일론 = 50:50), 폴리에스테르 필름(PET 필름) 및 실린더 페이퍼 중에서 선택된 1종의 양면에 접착제를 도포하면서 가공하여, 열이나 하중에 따른 변형이 최소화된 배면 시트를 제조한다. 이어, 배면 시트 위에 1차 접착제 혼합물, 즉 접착제와 충진제의 혼합물(예: 접착제:충진제 = 50:50)을 도포한 다음 연마재를 살포하고 60 내지 110℃에서 1 내지 3시간 동안 건조시켜 연마재가 분산되어 있는 1차 접착제층을 형성하고, 그 위에 2차 접착제 혼합물, 즉 접착제와 충진제의 혼합물(예: 접착제:충진제 = 40:60)을 도포하고 70 내지 120℃에서 150 내지 240분 동안 건조시켜 2차 접착제층을 형성한 후 원하는 크기의 디스크 형태로 절단함으로써, 배면 시트, 및 연마재를 포함하는 연마층으로 이루어진 연마포를 제조한다.
배면 시트 및/또는 1차 및 2차 접착제층에 사용되는 접착제 및 충진제 성분으로는 통상적인 접착제 및 무기 충진제를 사용할 수 있으며, 바람직하게는, 페놀 수지 및 CaCO3를 각각 사용할 수 있다. 이때, 접착제와 충진제의 혼합물은 통상적인 방법으로 도포될 수 있으며, 필요에 따라 롤 코팅될 수 있다.
본 발명에 따른 연마재 성분으로는 알루미나(Al2O3), 탄화규소(SiC), 알루미나 지르코니아(AZ), 세라믹, 다이아몬드, CBN(cubic boron nitrile) 및 이들의 복합 연마재를 사용할 수 있으며, 16 내지 180 메쉬(mesh)의 입도를 갖는 것이 적합하다. 이때, 상기 연마재는 통상적인 전기 또는 낙하 코팅법으로 1차 접착제층 위에 살포할 수 있다.
본 발명에 따른 연마 디스크는 상용화되는 크기로서 4", 4+1/2", 5" 및 7"의 크기로 제조될 수 있으며, 부직포 및 직물층을 포함하는 지지용 기재의 경우는 부직포 및 직물층을 각각 해당 크기로 절단한 후 적층시켜 사용하고, 연마포의 경우는 롤 형태로 제조한 후 지지용 기재와의 접착에 앞서 해당 크기로 절단하여 사용한다.
이와 같이, 본 발명의 연마 디스크는, 기존의 가황섬유 디스크와는 달리, 가습 후처리 없이 간편하게 제조될 수 있으며, 치수 안정성, 탄성 및 파괴 강도가 높고 사용 도중에 하중이나 고속 회전에 의해 깨질 우려가 적어, 조선소의 배 철판의 녹 제거, 금속의 용접부위 연삭 및 자동차의 오래된 칠막 제거 등에 유용하게 사용된다.
이하, 본 발명을 하기 실시예에 의거하여 좀더 상세하게 설명하고자 한다.단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들만으로 제한되는 것은 아니다.
실시예 1
20 내지 30 g/m2의 부직포 1장, 노볼락(Novolak) 페놀 수지에 함침시킨 후 건조한, 58s/yarn×30s/yarn (Warp×Fill) 굵기의 섬유로 이루어진 카본섬유 직물(한국화이버사 제품) 2장, 및 노볼락 페놀 수지에 함침시킨 후 건조한, 8s/yarn×8s/yarn (Warp×Fill) 굵기의 섬유로 이루어진 망상의 유리섬유 직물(한국화이버사 제품) 2장 각각을 외경 180mm 및 내경 23mm의 크기로 절단하였다. 공구에 고정시키기 위한 철 홀더(holder)가 내경에 삽입되도록 하면서 절단된 부직포 1장, 카본섬유 직물 2장 및 유리섬유 직물 2장을 아래로부터 순차적으로 150℃로 가열된 몰드에 위치시키고 6.0 kgf/cm2의 압력을 가해, 지지용 기재를 제조하였다.
이어, 폴리에스테르 필름(PET 필름)의 양면에 고무 변성 페놀 수지 접착제를 도포하면서 가공하여 배면 시트를 제조하였다. 배면 시트 위에 페놀 수지와 CaCO3의 50:50 혼합물을 250 g/m2의 양으로 도포한 다음 입도 24 메쉬의 알루미나를 900 g/m2의 양으로 살포하고 90-95℃에서 2시간 동안 건조시켜 연마재가 분산되어 있는 1차 접착제층을 형성하였다. 그 위에 다시 접착제와 충진제의 40:60 혼합물을 500 g/m2의 양으로 도포하고 90-95℃에서 4시간 동안 건조시켜 2차 접착제층을 형성하여, 연마포를 제조하였다. 이때, 상기 1차 및 2차 접착제층은 도 3에 도시된 롤 코팅기에 의해 롤 코팅 형성되었다.
제조된 연마포를 외경 180mm 및 내경 23mm의 크기로 절단한 후, 분자량 15,000 내지 20,000 및 점도 3,000 내지 5,000 cps의 폴리우레탄 수지를 90 내지 125 g/m2의 양으로 기재의 유리섬유 직물층 위에 도포하고 5분 동안 자연 건조시킨 다음 절단된 연마포의 배면 시트와 접착시켰다. 접착물을 상온에서 2일간 숙성 고착시켜 본 발명에 따른 연마 디스크를 제조하였으며, 이때 별도의 가습 후처리는 실시하지 않았다.
제조공정 중 얻어진, 망상의 유리섬유 직물 2장과 카본섬유 직물 2장의 적층체로 이루어진 직물층의 종단면도를 도 4에 나타내었다.
실시예 2
20 내지 30 g/m2의 부직포 1장, 및 노볼락(Novolak) 페놀 수지에 함침시킨 후 건조한, 48s/yarn×25s/yarn (Warp×Fill) 굵기의 섬유로 이루어진 카본섬유 직물(한국화이버사 제품) 5장을 외경 180mm 및 내경 23mm의 크기로 절단하였다. 공구에 고정시키기 위한 철 홀더(holder)가 내경에 삽입되도록 하면서 절단된 부직포 1장 및 카본섬유 직물 5장을 150℃로 가열된 몰드에 위치시키고 6.0 kgf/cm2의 압력을 가해, 지지용 기재를 제조하였다. 이후 공정은 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여, 본 발명에 따른 연마 디스크를 제조하였다.
실시예 3
20 내지 30 g/m2의 부직포 1장, 및 노볼락(Novolak) 페놀 수지에 함침시킨 후 건조한, 10s/yarn×10s/yarn (Warp×Fill) 굵기의 섬유로 이루어진 망상의 유리섬유 직물(한국화이버사 제품) 6장을 외경 180mm 및 내경 23mm의 크기로 절단하였다. 공구에 고정시키기 위한 철 홀더(holder)가 내경에 삽입되도록 하면서 절단된 부직포 1장 및 유리섬유 직물 6장을 150℃로 가열된 몰드에 위치시키고 6.0 kgf/cm2의 압력을 가해, 지지용 기재를 제조하였다. 이후 공정은 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여, 본 발명에 따른 연마 디스크를 제조하였다.
실시예 4
1.5mm의 두께, 및 외경 180mm 및 내경 23mm의 크기를 가지도록 사출성형된 엔지니어링 플라스틱(타입 LUPOS GP-2200H, LG화학 제품)을 지지용 기재로서 사용하였다. 이후 공정은 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여, 본 발명에 따른 연마 디스크를 제조하였다.
실시예 5
1.5mm의 두께를 갖는 베클라이트 판(한국화이버사 제품)을 외경 180mm 및 내경 23mm의 크기로 절단하여 지지용 기재로서 사용하였다. 이후 공정은 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 수행하여, 본 발명에 따른 연마 디스크를 제조하였다.
비교예
두께 0.85 mm의 가황섬유 기재(제품명: GBR 0.85mm, 일본의 도요화이버사 제품)를 외경 180mm 및 내경 23mm의 크기로 절단하여 사용하였다. 절단된 기재 위에, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 연마재가 분산되어 있는 1차 접착제층 및 2차 접착제층 각각을 형성하였다. 이어, 가습 후처리 공정으로서 기재 면에 붓으로 물을 바른 후 온도 25 내지 30℃ 및 상대습도 70 내지 80% 분위기의 에이징 룸(aging room)에 1주일간 방치하여, 기존의 연마 디스크를 제조하였다.
물성 시험
시험예
실시예 및 비교예에서 제조된, 기재 및 연마 디스크 각각에 대하여 인장강도, 회전파괴강도, 유연도 및/또는 연삭성능을 측정하여, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
상기 표 1로부터, 실시예에서 제조된 본 발명의 연마 디스크는 비교예에서 제조된, 기존의 방법에 따른 디스크에 비해 인장강도, 회전파괴강도 및 연삭성능이 모두 우수함을 알 수 있다. 나아가, 실시예 1 및 2의 경우는 유연도가 높고, 실시예 3, 4 및 5의 경우는 유연도가 낮아, 각각의 유연도에 적합한 용도로 사용될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 연마 디스크는, 기존의 가황섬유 디스크와는 달리, 가습 후처리 없이 간편하게 제조될 수 있으며, 치수 안정성, 탄성 및 파괴 강도가 높고 사용 도중에 하중이나 고속 회전에 의해 깨질 우려가 적어, 조선소의 배 철판의 녹 제거, 금속의 용접부위 연삭 및 자동차의 오래된 칠막 제거 등에 유용하게 사용된다.

Claims (10)

  1. (1) 디스크 형태의 부직포 위에, 페놀 수지 함침처리된 섬유로 이루어진, 유리섬유 직물, 카본섬유 직물 및 이들의 적층체 중에서 선택된, 디스크 형태의 직물 하나 이상을 위치시키고 가온, 가압하여, 디스크 형태의 지지용 기재를 제조하는 단계;
    (2) 배면 시트 위에 1차 접착제 혼합물을 도포하고 연마재를 살포하고 건조시킨 후 2차 접착제 혼합물을 도포하고 건조시킨 다음 디스크 형태로 절단하여, 배면 시트 및 배면 시트의 일면에 형성된 연마재-함유 연마층으로 이루어진 디스크 형태의 연마포를 제조하는 단계; 및
    (3) 상기 지지용 기재의 직물층 위에 접착제를 도포한 후 여기에 상기 연마포의 배면 시트를 결합시키는 단계를 포함하는, 연마 디스크의 제조방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    지지용 기재가 디스크 형태의 부직포 위에 디스크 형태의 직물 하나 이상을 위치시키고 120 내지 170℃의 온도 및 5 내지 7 kgf/cm2의 압력으로 가온, 가압하여 제조된 것임을 특징으로 하는, 연마 디스크의 제조방법.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    카본섬유 직물과 유리섬유 직물의 적층체가 하나 이상의 카본섬유 직물과 하나 이상의 유리섬유 직물을 차례대로 적층시켜 제조된 것임을 특징으로 하는, 연마 디스크의 제조방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    에폭시 수지, 폴리우레탄 수지, 합성 고무, 변성된 열경화성 수지 및 이들의 혼합물로부터 선택된 접착제를 사용하여 결합시키는 것을 특징으로 하는, 연마 디스크의 제조방법.
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서,
    연마재가 알루미나(Al2O3), 탄화규소(SiC), 알루미나 지르코니아(AZ), 세라믹, 다이아몬드, CBN(cubic boron nitrile) 및 이들의 복합 연마재 중에서 선택된 것임을 특징으로 하는, 연마 디스크의 제조방법.
  10. 삭제
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