KR100551216B1 - 테이프 캐스팅법을 이용한 다이아몬드 그린테이프의제조방법 및 다이아몬드 그린테이프 - Google Patents

테이프 캐스팅법을 이용한 다이아몬드 그린테이프의제조방법 및 다이아몬드 그린테이프 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다양한 형태가 요구되는 다이아몬드 절삭도구에 대처하도록 용이한 성형 및 변형이 가능한 다이아몬드 그린테이프를 연속적인 공정 및 대량 생산에 적합한 테이프 캐스팅법을 이용하여 생산하는 다이아몬드 그린테이프의 제조방법 및 다이아몬드 그린테이프에 관한 것으로서, 소결 가능한 분말과 다이아몬드 분말에 액상의 유기화합물을 혼합하여 유동성 있는 슬러리를 제조하는 단계와; 상기 제조된 슬러리를 테이프 캐스팅하여 그린테이프로 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 테이프 캐스팅법을 이용한 다이아몬드 그린테이프의 제조방법을 제공하며, 또한 소결 가능한 분말에 액상의 유기화합물을 혼합하여 유동성 있는 슬러리를 제조하는 단계와; 상기 제조된 슬러리를 테이프 캐스팅함과 동시에 그 상부 면에 다이아몬드 분말을 분사하여 그린테이프를 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 테이프 캐스팅법을 이용한 다이아몬드 그린테이프의 제조방법 및 이로부터 제조되는 다이아몬드 그린테이프를 제공한다.
다이아몬드절삭도구, 그린테이프, 테이프캐스팅, 슬러리, 캐리어테이프

Description

테이프 캐스팅법을 이용한 다이아몬드 그린테이프의 제조방법 및 다이아몬드 그린테이프{METHOD FOR FABRICATING DIAMOND GREEN TAPE USING TAPE CASTING PROCESS AND DIAMOND GREEN TAPE THEREOF}
도 1은 일반적인 테이프캐스팅 장비를 도시한 사시도;
도 2는 본 발명에 따른 테이프 캐스팅법을 이용한 다이아몬드 그린테이프의 제조방법의 제1실시예를 도시한 공정도;
도 3은 본 발명에 따른 테이프 캐스팅법을 이용한 다이아몬드 그린테이프의 제조방법의 제2실시예를 도시한 공정도;
도 4는 본 발명에 따른 테이프 캐스팅법을 이용한 다이아몬드 그린테이프의 제조방법을 위한 테이프캐스팅 장비를 개략적으로 도시한 모식도;
도 5는 본 발명에 따른 테이프 캐스팅법을 이용한 다이아몬드 그린테이프의 제조방법에 따라 제조된 다이아몬드 그린테이프를 도시한 평면도;
도 6은 본 발명에 따른 제조된 다이아몬드 그린테이프를 이용한 다양한 커팅수단을 도시한 모식도이다.
♣도면의 주요부분에 대한 부호의 설명♣
1: 슬러리 챔버 2: 닥터 블레이드
3: 캐리어 테이프 4: 건조실
5: 그린테이프 6: 슬러리
10: 다이아몬드 분사장치 11: 다이아몬드 입자(분말)
본 발명은 테이프 캐스팅법을 이용한 다이아몬드 그린테이프의 제조방법 및 다이아몬드 그린테이프에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다양한 형태가 요구되는 다이아몬드 절삭도구에 대처하도록 용이한 성형 및 변형이 가능한 다이아몬드 그린테이프를 연속적인 공정 및 대량 생산에 적합한 테이프 캐스팅법을 이용하여 생산하는 다이아몬드 그린테이프의 제조방법 및 다이아몬드 그린테이프에 관한 것이다.
일반적으로, MBSL(Metal Brazing Single Layer), R/D(Rotary Dresser), 와이어 쏘(Wire Saw) 및 CMP(Chemical-Mechanical Polishing) 장비와 같은 다양한 형태의 다이아몬드 절삭공구를 제조하는 종래의 공정은 다이아몬드의 형성이 필요한 적소에 다이아몬드 분말 부착용 페이스트(Paste)를 도포한 다음, 그 부위에 다이아몬드 분말을 뿌려 적정 온도에서 열처리하여 소결하는 방식을 취해오고 있다.
상기한 종래의 다이아몬드 절삭도구를 제조하는 기술은 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 페이스트를 다이아몬드의 형성이 필요한 부위에 도포한 다음, 수작업으로 다이아몬드 분말을 뿌리기 때문에 뿌려지는 다이아몬드의 양이 정량적으로 제어되지 않고, 작업자의 경험에 의존하는 측면이 강하여 양질의 다이아몬드 절삭도 구를 생산할 수 없다는 문제점이 있고,
둘째, 다이아몬드 분말을 작업자가 수작업으로 뿌리기 때문에 뿌려지는 다이아몬드의 양이 정량적으로 제어되지 않음은 물론, 다이아몬드가 불규칙하게 배열되어 분말의 정열이 불가능함과 동시에, 굴곡부가 포함된 복잡한 형상의 다이아몬드 절삭도구에는 적용이 불가능한 문제점이 있다.
셋째, 모든 공정에 수작업에 의존하기 때문에 공정수가 늘어나고, 제조공정시간이 과다하게 소요되어 생산비가 증대되는 문제점이 있으며,
넷째, 다이아몬드 분말을 작업자가 경험에 의존하여 직접 수작업으로 뿌리기 때문에 균일한 특성, 즉 재현성을 갖는 다이아몬드 절삭공구의 생산이 어렵고, 대량생산에 적합지 않다는 문제점이 있는 실정이다.
상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 다양한 형태가 요구되는 다이아몬드 절삭도구에 대처하도록 용이한 성형 및 변형이 가능하면서 균일한 다이아몬드 분포특성을 갖는 다이아몬드 그린테이프를 테이프 캐스팅 공정으로 생산하여 다이아몬드 절삭공구에 적용함으로써 재현성이 확보함과 동시에 대량 생산을 도모하여 생산성을 향상시킬 수 있는 테이프 캐스팅법을 이용한 다이아몬드 그린테이프의 제조방법 및 다이아몬드 그린테이프를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 소결 가능한 분말과 다이아몬드 분말에 액상의 유기화합물을 혼합하여 유동성 있는 슬러리를 제조하는 단계와; 상 기 제조된 슬러리를 테이프 캐스팅하여 그린테이프로 제조하는 단계를 포함하는 테이프 캐스팅법을 이용한 다이아몬드 그린테이프의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 소결 가능한 분말에 액상의 유기화합물을 혼합하여 유동성 있는 슬러리를 제조하는 단계와; 상기 제조된 슬러리를 테이프 캐스팅함과 동시에 그 상부 면에 다이아몬드 분말을 분사하여 그린테이프를 제조하는 단계를 포함하는 테이프 캐스팅법을 이용한 다이아몬드 그린테이프의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 슬러리를 제조하는 단계에서 고상의 분말에 유기화합물로서 용제 및 분산제를 혼합하여 1차 슬러리를 제조한 다음, 상기 1차 슬러리에 유기화합물인 가교제 및 가소제를 첨가하여 2차 슬러리를 제조하는 테이프 캐스팅법을 이용한 다이아몬드 그린테이프의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 1차 슬러리를 제조하는 단계에서 유기화합물인 이형제 또는 점착제를 선택적으로 더 첨가하여 혼합하는 테이프 캐스팅법을 이용한 다이아몬드 그린테이프의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 1차 슬러리를 제조하는 단계에서 소결 가능한 분말은 금속 및 세라믹 분말 중에서 선택된 하나이거나 둘 이상의 혼합물인 테이프 캐스팅법을 이용한 다이아몬드 그린테이프의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 그린테이프로 제조하는 단계에서 상기 슬러리의 분말입자들이 침전되지 않도록 슬러리를 교반하면서 테이프 캐스팅하는 테이프 캐스팅법을 이용한 다이아몬드 그린테이프의 제조방법을 제공하게 된다.
또한, 본 발명은 상기 1차 슬러리를 제조하는 단계에서 고상의 분말이 70~90 중량%이고, 상기 2차 슬러리를 제조하는 단계에서 상기 1차 슬러리가 60~90중량%인 테이프 캐스팅법을 이용한 다이아몬드 그린테이프의 제조방법을 제공하게 된다.
한편, 본 발명은 소결 가능한 분말과 다이아몬드 분말에 액상의 유기화합물을 혼합하여 제조된 유동성 있는 슬러리를 테이프 캐스팅하여 그린테이프에 다이아몬드 입자가 불규칙한 자연 분산된 형태인 다이아몬드 그린테이프를 제공한다.
또한, 본 발명은 소결 가능한 분말에 액상의 유기화합물을 혼합하여 제조된 유동성 있는 슬러리를 테이프 캐스팅함과 동시에 그 상부 면에 다이아몬드 분말을 분사함으로써 그린테이프에 다이아몬드 입자가 정렬된 규칙배열 형태인 것을 특징으로 하는 다이아몬드 그린테이프를 제공하게 된다.
이하, 본 발명에 적용되는 통상적인 테이프 캐스팅(Tape Casting) 공정 및 장치를 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 적용되는 상기한 테이프 캐스팅(Tape Casting) 공정은 세라믹 미분말 또는 금속(합금)분말을 알코올이나 물과 같은 액상 용매(溶媒; Solvent)와 섞어 슬러리(Slurry)를 만들고, 이 슬러리를 스테인리스스틸, 기름종이 및 고분자 재질의 캐리어 테이프(Carrier Tape) 위에 얇게 펼친 다음 용매는 건조시켜 캐리어 테이프에서 떼어 냄으로써 테이프형 성형체를 얻는 공정이다.
상기 테이프 캐스팅 공정을 수행하는 일반적인 테이프 캐스팅 장치는, 도 1에 도시된 일반적인 테이프캐스팅 장비와 같이, 슬러리 챔버(Slurry Chamber; 1), 닥터 블레이드(Doctor Blade; 2), 캐리어 테이프(Carrier Tape; 3), 건조실(Drying Chamber; 4) 등으로 구성되어 있으며, 캐스팅 속도(Casting Speed), 온도 기울기(Temperature Profile), 용매 농도기울기(Solvent Gradient), 건조공기 흐름속도(Air Flow Rate), 성형되는 그린테이프 두께(Casting Thickness) 등이 정밀하게 기록되고 또 제어된다.
특히, 테이프 캐스팅되는 그린테이프(Green Tape; 5)의 두께를 직접 좌우하는 닥터 블레이드(2)의 높이는 정밀하게 제어되어 고정되어야 하며, 그린테이프(5)의 두께를 간접으로 좌우하는 캐리어 테이프(3)의 진행속도는 일정하게 유지되어야 한다.
상기 제조되는 그린테이프(5)의 진행방향과 역방향으로 건조실(4)에 취입되는 공기는 건조를 빠르게 하기 위하여 예열되는 것이 보통이며, 보다 청정한 건조환경을 위하여 필터(Filter)를 써서 먼지가 완전히 제거된 공기를 도입하여 이용할 수도 있다. 상기한 건조공정을 더욱 빠르게 하기 위해서 건조실 내부에 히터(Heater)를 설치하는 경우도 있다. 이러한 건조과정에서 가장 중요한 것은 건조가 일정하여 그린테이프(5)에 균열이 생기지 않게 하는 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 테이프 캐스팅법을 이용한 다이아몬드 그린테이프의 제조방법의 제1실시예를 도시한 공정도이고, 도 3은 본 발명에 따른 테이프 캐스팅법을 이용한 다이아몬드 그린테이프의 제조방법의 제2실시예를 도시한 공정도이며, 도 4는 본 발명에 따른 테이프 캐스팅법을 이용한 다이아몬드 그린테이프의 제조방법을 위한 테이프캐스팅 장비를 개략적으로 도시한 모식도이다.
본 발명은 상기한 각각의 도면에 도시된 바와 같은 구체적인 실시예로 적용 되었으며, 본 발명이 이러한 구체적인 실시예에 한정되는 것은 아니라 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 변형 실시 가능한 것이다.
본 발명의 기본적인 개념을 설명하면 다음과 같다.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 적용되는 테이프 캐스팅(Tape Casting)은 금속분말이나 세라믹 분말을 후막 형태로 제조할 수 있는 공정으로서, 금속 분말과 세라믹 분말을 슬러리(Slurry)화하는 공정이 포함된다.
본 발명을 구성하는 슬러리화 공정은 1차 슬러리 제조단계 및 2차 슬러리 제조단계로 나누어진다. 즉 금속(합금) 혹은 세라믹 분말, 또는 여기에 다이아몬드 분말이 혼합된 혼합분말에 유동성을 부여하기 위한 용제 및 각 분말을 슬러리 내에서 균일하게 분포할 수 있도록 하는 분산제와 함께 혼합하여 1차 슬러리를 제조하게 된다.
그런 다음, 제조된 1차 슬러리에 성형 형상을 소결과정시 까지 유지하는 역할을 하는 가교제를 첨가하고, 유동성을 주어 캐스팅이 용이하도록 하거나 성형품에 유연성을 주기 위해 첨가하는 가소제를 첨가하여 혼합한 다음 2차 슬러리를 제조하게 되는데, 이때에는 제조 후 캐리어 테이프로부터 용이하게 이탈되도록 하는 이형제 및 접착 대상물에 대한 부착력을 높이는 점착제 등을 첨가하여 2차 슬러리를 제조하게 된다. 여기서 점착제 및 이형제는 상기 캐리어 테이프 상에 이미 도포되어 있을 경우 첨가하지 않아도 되는 것이다.
상기와 같이 제조된 최종 2차 슬러리를 테이프 캐스팅 공정을 이용하여 그린테이프로 제조하게 되며, 제조되는 그린테이프의 두께를 닥터 블레이드 및 캐리어 테이프의 이송속도를 제어하여 조절하어 캐리어 테이프 위에 그린테이프를 형성하게 된다. 여기서 다이아몬드 분말이 혼합되지 않은 슬러리를 테이프 캐스팅하여 제조되는 그린테이프에는 테이프 캐스팅 장치 상에 설치된 다이아몬드 분말의 분사장치를 이용하여 다이아몬드 분말을 뿌려 그린테이프를 제조하게 되는 것이다.
이러한 테이프 캐스팅 공정을 이용한 그린테이프를 제조하는 방법은 그린테이프에 가소성을 부여하여 보관, 이동 등이 쉽도록 제조가 용이하며, 특히 연속적인 공정과 대량 생산을 장점으로 가지며 그린테이프의 건조 시까지 여유시간이 존재하기 때문에 테이프의 건조이전에 다이아몬드를 분산 또는 정렬 시킬 수 있는 시간적 장점을 가진다. 또한 그린 테이프의 건조 후 원하는 형태로의 성형 및 변형이 용이하기 때문에 다양한 형태가 요구되는 다이아몬드 톱의 형상에 대처하기에 매우 유리하다 할 수 있다.
이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
본 발명의 제1실시예에서는, 도 2에 도시된 바와 같이, 다이아몬드 분말이 포함되도록 1차 슬러리를 제조하게 되며, 이때 이용되는 분말은 소결 가능한 재질의 모든 분말이면 가능하다. 즉 금속이나 합금분말, 세라믹분말이 단독으로 적용될 수 있으며, 그 혼합분말(금속과 금속, 금속과 세라믹, 세라믹과 세라믹)에도 적용될 수 있는 것이다. 여기에서 중요한 것은 포함되는 다이아몬드 분말의 양인데, 최종 제조된 그린테이프가 적용되는 다이아몬드 절삭공구에 대응하도록 적절히 선택하여 혼합하도록 한다.
또한, 1차 슬러리 제조단계에서 중요한 것은 첨가되는 용제 및 분산제로서 첨가되는 유기화합물인데, 용제(Solvent)로서는 톨루엔, 이소프로판올, 메틸에틸케톤, 에탄올, 메틸이소부틸케톤, 에틸아세테이트, 사이클로헥산 중에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 이용하게 되고, 분산제(Dispersant)로서는 BYK111, BYK180, 피쉬오일, 폴리옥시에틸렌 소비탄 트리올레이트, 폴리에틸렌 글리코올 중에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 이용하게 된다.
또한, 1차 슬러리 제조단계에서는 고상의 분말에 초기의 성형 형상을 소결과정시 까지 유지하는 역할을 하는 가교제를 첨가할 수도 있다. 이러한 가교재로서(Vulcanizing Agent)로서는 폴리비닐부트랄, 에틸셀룰로오스, 셀룰로오스 아세테이트 중에서 선택된 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 이용하게 된다.
상기와 같은 종류의 유기용제의 성분들은 이름은 동일하더라도 그 분자량에 따라 대단히 많은 종류가 있고, 또한 원하는 특성을 얻기 위해서 제한적이지만 유사한 성분의 유기용제도 첨가가 가능하기 때문에 다양하게 적용할 수 있다.
또한, 1차 슬러리의 고상 함량은 전체 슬러리 무게의 70~90중량% 범위가 되도록 조성하는데, 이는 후공정인 2차 슬러리 제조단계에서 점도를 조절하는데 큰 영향을 미치기 때문에 가능한 한 분말의 함량이 높게 제어하도록 하는 것이다.
상기한 바와 같이 1차 슬러리를 제조하여 여기에 가소제를 첨가 혼합하여 2차 슬러리를 제조하게 된다.
상기 가소제(Plasticizer)는 1차 슬러리에 유동성을 주어 캐스팅이 용이하도록 하거나 성형품에 유연성을 주기 위해 첨가하는 것으로서, 디부틸푸탈레이트, 디옵틸푸탈레이트, 폴리에틸렌 글리코올 등이 하나 이상 혼합되어 사용된다.
또한, 2차 슬러리 제조단계에서는 이형제 및 점착제 등을 혼합할 수도 있다. 즉 캐리어 테이프로부터 용이하게 이탈되도록 하는 이형제로서는 실리콘계열 이형제라면 어느 것이든 적용 가능하며, 접착 대상물에 대한 부착력을 높이는 점착제로서는 SR336, AF510, GM920 등을 이용하게 된다.
또한, 2차 슬러리를 제조할 때, 상기 1차 슬러리가 전체 2차 슬러리 무게의 60~90중량% 이상 함유되도록 하는 것이 바람직한데, 이는 최종 제조되는 슬러리의 점도를 테이프 캐스팅 공정에 적합한 점도를 가지면서 최대한의 분말함량을 지니도록 하기 위함이다. 여기서 최종 제조되는 2차 슬러리의 점도는 600~4000cP(centi-Poise)가 되도록 하여 테이프 캐스팅 공정이 원활하게 진행되도록 한다.
상기한 조건으로 2차 슬러리 제조가 완료되면 도 1에 도시된 통상적인 테이프 캐스팅 장치를 이용하여 테이프 캐스팅을 실시하게 된다. 테이프 캐스팅 장치의 슬러리 챔버(1)로 지속적으로 제조된 2차 슬러리가 공급되는데, 이때 주의하여할 사항은 2차 슬러리에 포함된 다이아몬드 분말의 비중이 상대적으로 무겁기 때문에 침전을 방지할 수 있도록 상기 슬러리 챔버(1) 내부에 별도의 교반수단을 설치하여 항시 교반하도록 하는 것이 중요하다.
또한, 상기 슬러리 챔버(1)로부터 배출되어 캐리어 테이프(3)에 캐스팅되는 2차 슬러리는 챔버(1) 배출부에 설치된 닥터 블레이드(2)의 높이에 의하여 그 캐스팅 두께가 결정되는데, 항시 일정한 높이를 유지하여 그린테이프(5)가 균일한 캐스팅 두께로 형성되도록 한다. 여기서 형성되는 그린테이프(5)의 캐스팅 두께는 그린테이프(5)가 적용되는 다이아몬드 절삭공구에 따라 다양하게 형성될 수 있으며, 대 개 0.12~0.5㎜ 범위의 두께로 캐스팅된다.
이때 캐스팅 속도(Casting Speed)는 캐리어 테이프(3)의 이송속도에 의하여 결정되는데, 약 1800~5000㎜/min의 범위가 되도록 하며, 어느 캐스팅 속도가 결정되면 그 속도를 일정하게 유지하여 균일한 품질의 그린테이프가 제조되도록 하는 것이 바람직하다.
상기한 조건으로 제조된 그린테이프(5)는 테이프 캐스팅 장치의 이송라인 상부에 구비된 건조실(4)을 통과하면서 건조되는데, 사용된 용제에 따라서 자연건조 또는 가열건조를 선택한다. 즉 자연건조의 경우 상온의 에어를 취입하여 건조하는 것이고, 가열건조는 건조실(4) 내부에 설치된 히터(Heater)를 이용하여 에어를 가열한 다음 취입하여 건조하는 것이다. 이때 보다 청정한 건조환경을 위하여 필터(Filter)를 써서 먼지를 완전히 없앤 에어를 취입하여 이용할 수도 있다. 이러한 건조과정에서 가장 중요한 것은 건조가 일정하여 그린테이프(5)에 균열이 생기지 않게 하는 것이다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시예에서는 다이아몬드 분말이 애초 출발재료로서 1차 슬러리에 포함되도록 혼합하는 것이 아니라 그린테이프로 캐스팅된 다음에 그 상부 면에 다이아몬드 분말을 뿌려 주는 것이다.
즉, 상기한 제1실시예서와 같이, 소결 가능한 모든 분말로서 금속이나 합금분말, 세라믹분말이 단독으로 적용될 수 있으며, 그 혼합분말(금속과 금속, 금속과 세라믹, 세라믹과 세라믹)이 분말이 적용될 수 있다.
본 발명의 제2실시예에서의 1차 슬러리 제조단계는 출발원료로서 혼합되는 다이아몬드 분말을 제외하고는 상기 상세하게 설명한 본 발명의 제1실시예와 동일하게 적용된다.
본 발명의 제2실시예에서도 1차 슬러리의 고상 함량은 슬러지 전체 무계의 70~90중량% 이상이 되도록 조성하는데, 이는 후공정인 2차 슬러리 제조단계에서 점도를 조절하는데 큰 영향을 미치기 때문에 가능한 한 분말의 함량이 높게 제어하도록 하는 것이며, 1차 슬러리 제조가 완료되면 여기에 가소제, 이형제 및 점착제 등을 혼합하여 2차 슬러리를 제조하게 된다. 여기에서 가소제, 이형제 및 점착제는 본 발명의 제1실시예와 동일하게 적용된다.
본 발명의 제2실시예에서도 2차 슬러리를 제조할 때, 상기 1차 슬러리가 2차 슬러지 전체 무계의 60~90중량% 이상 함유되도록 하는 것이 바람직한데, 이는 최종 제조되는 슬러리의 점도를 테이프 캐스팅 공정에 적합한 점도를 가지면서 최대한의 분말함량을 지니도록 하기 위함이다. 여기서 최종 제조되는 2차 슬러리의 점도는 600~4000cP(centi-Poise)가 되도록 하여 테이프 캐스팅 공정이 원활하게 진행되도록 하가 위함이다.
상기한 조건으로 2차 슬러리 제조가 완료되면 도 4에 도시된 테이프 캐스팅 장치를 이용하여 테이프 캐스팅을 실시하게 되는데, 테이프 캐스팅 장치의 슬러리 챔버(1)로 지속적으로 제조된 2차 슬러리가 공급되도록 해주며, 2차 슬러리에 포함된 높은 비중의 분말이 침전되는 것을 방지할 수 있도록 상기 슬러리 챔버(1) 내부에 별도의 교반수단을 설치하여 항시 교반하도록 한다.
또한, 본 발명의 제2실시예에서도 상기 슬러리 챔버(1)로부터 배출되어 캐리 어 테이프(3)에 캐스팅되는 2차 슬러리는 챔버(1) 배출부에 설치된 닥터 블레이드(2)의 높이에 의하여 그 캐스팅 두께가 결정되며, 항시 일정한 높이를 유지하여 그린테이프(5)가 균일한 캐스팅 두께로 형성되도록 한다.
여기서 형성되는 그린테이프(5)의 캐스팅 두께는 상기한 바와 같이, 그린테이프(5)가 적용되는 다이아몬드 절삭공구에 따라 다양하게 형성될 수 있으며, 대개 0.12~0.5㎜ 범위의 두께로 캐스팅된다.
캐스팅 속도(Casting Speed) 역시 제1실시예에서와 동일하게 캐리어 테이프(3)의 이송속도에 의하여 결정되는데, 약 1800~5000㎜/min의 범위가 되도록 하며, 어느 캐스팅 속도가 결정되면 그 속도를 일정하게 유지하여 균일한 품질의 그린테이프가 제조되도록 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제2실시예서는 상기한 조건으로 그린테이프(5)가 캐스팅되어 이송라인을 타고 이동하게 되면, 그 상부에 다이아몬드 분말을 일정하게 뿌려주게 된다. 즉 도 4에 도시된 바와 같이, 슬러리 챔버(1)의 배출부로부터 일정거리 이격되어 다이아몬드 분사장치(10)가 설치되어 있으며, 아직 건조되지 않은 그린테이프(5)의 상부 면에 다이아몬드 분말을 일정한 속도로 공급하여 부착시키게 되는 것이다. 여기서 상기한 다이아몬드 분사장치(10)로부터 건조되지 않은 그린테이프(5)로 뿌려지는 다이아몬드 분말을 배출속도의 선택은 최종 제조되는 그린테이프(5)가 적용되는 다이아몬드 절삭공구에 따라 결정되며, 다이아몬드 분말을 배출속도가 높으면 보다 치밀하게 다이아몬드 분말이 배열되는 것이다.
상기와 같이 상부면에 다이아몬드 분말이 위치하도록 제조된 제조된 그린테 이프(5)는 테이프 캐스팅 장치의 이송라인 상부에 구비된 건조실(4)을 통과하면서 건조되는데, 사용된 용제에 따라서 자연건조 또는 가열건조를 선택한다. 즉 자연건조의 경우 상온의 에어를 취입하여 건조하는 것이고, 가열건조는 건조실(4) 내부에 설치된 히터(Heater)를 이용하여 에어를 가열한 다음 취입하여 건조하는 것이다. 이때 보다 청정한 건조환경을 위하여 필터(Filter)를 써서 먼지가 완전히 제거된 에어를 취입하여 이용할 수도 있다. 이러한 건조과정에서 가장 중요한 것은 건조가 일정하여 그린테이프(5)에 균열이 생기지 않게 하는 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 테이프 캐스팅법을 이용한 다이아몬드 그린테이프의 제조방법에 따라 제조된 다이아몬드 그린테이프를 도시한 평면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 제조된 다이아몬드 그린테이프를 이용한 다양한 다이아몬드 절삭도구를 도시한 모식도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 테이프 캐스팅법을 이용한 다이아몬드 그린테이프의 제조방법은 세락믹 또는 금속재질의 그린테이프에 다이아몬드 입자를 배열시킬 수 있다.
도 5의 (a) 및 (b)에 도시된 그린테이프의 평면도는 본 발명이 제1실시예에 따라 제조된 그린테이프를 도시한 것이다. 즉 출반원료에 다이아몬드 분말(11)을 혼합하여 1차 및 2차 슬러리를 제조하여 테이프 캐스팅하는 경우 다이아몬드 분말(11)이 최종 제조된 그린테이프에 불규칙한 자연분산형으로 분포하게 되는 것이다.
또한, 상기 다이아몬드 분말(11)의 분포밀도는 출발원료인 세라믹 또는 금속 분말에 포함되는 다이아몬드 분말(11)의 양 및 캐스팅속도에 따라 결정되는 것이므로, 도 5의 (a)보다는 (b)에 도시된 그린테이프(5)의 분포밀도가 높으므로 상대적으로 출발원료에 포함된 다이아몬드 분말(11)의 양이 더 많거나, 캐스팅속도가 느리다는 것을 의미하는 것이다.
한편, 도 5의 (c) 및 (d)에 도시된 그린테이프의 평면도는 본 발명이 제2실시예에 따라 제조된 그린테이프를 도시한 것이다. 즉 출반원료인 세라믹 또는 금속분말로 1차 및 2차 슬러리를 제조하여 테이프 캐스팅함과 동시에, 그 상부 면에 다이아몬드 분사장치를 이용하여 다이아몬드 입자(11)를 위치시킨 것이다. 이 경우 다이아몬드 분말(11)이 최종 제조된 그린테이프(5) 상에 규칙적으로 분포하는 정렬된 형태가 된다.
또한, 그린테이프(5) 상에 위치하는 다이아몬드 입자(11)의 분포밀도는 제조되는 그린테이프(5)의 캐스팅 속도 및 다이아몬드 분사속도에 의존하게 된다. 즉 도 5의 (c)보다는 (d)에 도시된 그린테이프(5) 상에 위치하는 다이아몬드 입자(11)의 분포밀도가 높으므로 상대적으로 그린테이프(5)의 캐스팅속도가 더 느리거나, 다이아몬드 입자(11)의 분사속도가 크다는 것을 의미하는 것이다.
상기한 바와 같이, 각각 제조되는 다양한 다이아몬드 입자(11)의 분포형태 및 분포밀도를 갖는 그린테이프(5)는, 도 6에 도시된 바와 같이, 다양한 형태의 다이아몬드 절삭공구에 적용될 수 있다.
즉, 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 와이어 쏘(Wire Saw)의 샹크(20) 부분에 본 발명의 다이아몬드 함유 그린테이프(5)가 부착되어 소결과정을 거쳐 다이아 몬드 입자(11)가 형성되도록 하며, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 다이아몬트 커팅휠 샹크(22)의 MBSL(Metal Brazing Single Layer) 부분에도 본 발명의 다이아몬드 함유 그린테이프(5)가 부착되어 소결과정을 거쳐 다이아몬드 입자(11)가 형성되도록 한다. 또한, 도 6의 (c)에 도시된 바와 같이, 연마장치인 CMP(Chemical Mechanical Polisher)의 디스크(23)에도 본 발명의 다이아몬드 함유 그린테이프(5)가 부착되어 소결과정을 거쳐 다이아몬드 입자(11)가 형성되도록 한다.
본 발명에 따른 다이아몬드 그린테이프를 부착하는 방식은 종래의 페이스트 도포 후 다이아몬드 입자를 뿌리는 방식에 비하여 굴곡부 또는 협소한 공간부까지 다이아몬드 입자를 위치시킬 수 있는 이점이 있으며, 본 발명에 따른 다이아몬드 그린테이프는 상기 도 6에 도시된 다이아몬드 절삭수단뿐 아니라, 다이아몬드 입자의 형성을 요하는 모든 수단 및 장비에 적용될 수 있는 것이다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 테이프 캐스팅 공정을 이용하여 다이아몬드가 포함된 그린테이프를 제조하여 다양한 다이아몬드 절삭수단에 적용함으로써 복잡하고 굴곡부 또는 협소부가 형성된 다양한 다이아몬드 공구의 제조가 가능한 효과가 있다. 또한, 균일하면서도 재현성이 뛰어난 다이아몬드 그린테이프를 이용하기 때문에 양질의 다이아몬드 공구를 대량으로 생산할 수 있으며, 이러한 다이아몬드 공구를 생산하기 위한 공정수가 단축됨으로써 생산비가 절감되어 가격경쟁력을 확보할 수 있는 경제적인 효과가 있다.

Claims (10)

  1. 다이아몬드 입자가 포함된 그린테이프를 제조하는 방법에 있어서,
    소결 가능한 분말과 다이아몬드 분말에 액상의 유기화합물을 혼합하여 유동성 있는 슬러리를 제조하는 단계와;
    상기 제조된 슬러리를 테이프 캐스팅하여 그린테이프로 제조하는 단계를 포함하되,
    상기 슬러리를 제조하는 단계는, 고상의 분말에 유기화합물로서 용제 및 분산제를 혼합하여 1차 슬러리를 제조하는 단계와, 상기 제조된 1차 슬러리에 유기화합물인 가교제 및 가소제를 첨가하여 2차 슬러리를 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 테이프 캐스팅법을 이용한 다이아몬드 그린테이프의 제조방법.
  2. 다이아몬드 입자가 포함된 그린테이프를 제조하는 방법에 있어서,
    소결 가능한 분말에 액상의 유기화합물을 혼합하여 유동성 있는 슬러리를 제조하는 단계와;
    상기 제조된 슬러리를 테이프 캐스팅함과 동시에 그 상부 면에 다이아몬드 분말을 분사하여 그린테이프를 제조하는 단계를 포함하되,
    상기 슬러리를 제조하는 단계는, 고상의 분말에 유기화합물로서 용제 및 분산제를 혼합하여 1차 슬러리를 제조하는 단계와, 상기 제조된 1차 슬러리에 유기화합물인 가교제 및 가소제를 첨가하여 2차 슬러리를 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 테이프 캐스팅법을 이용한 다이아몬드 그린테이프의 제조방법.
  3. 삭제
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 2차 슬러리를 제조하는 단계는 유기화합물인 이형제 또는 점착제를 선택적으로 더 첨가하여 혼합하는 것을 특징으로 하는 테이프 캐스팅법을 이용한 다이아몬드 그린테이프의 제조방법.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 1차 슬러리를 제조하는 단계에서 소결 가능한 분말은 금속 및 세라믹 분말 중에서 선택된 하나이거나 둘 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 테이프 캐스팅법을 이용한 다이아몬드 그린테이프의 제조방법.
  6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 그린테이프로 제조하는 단계는 상기 슬러리의 분말입자들이 침전되지 않도록 슬러리를 교반하면서 테이프 캐스팅하는 것을 특징으로 하는 테이프 캐스팅법을 이용한 다이아몬드 그린테이프의 제조방법.
  7. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 1차 슬러리를 제조하는 단계는 고상의 분말이 70~90중량%인 것을 특징으로 하는 테이프 캐스팅법을 이용한 다이아몬드 그린테이프의 제조방법.
  8. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 2차 슬러리를 제조하는 단계는 상기 1차 슬러리가 60~90중량%인 것을 특징으로 하는 테이프 캐스팅법을 이용한 다이아몬드 그린테이프의 제조방법.
  9. 청구항 1의 제조방법으로 제조되어 그린테이프에 다이아몬드 입자가 불규칙한 자연 분산된 형태인 것을 특징으로 하는 다이아몬드 그린테이프.
  10. 청구항 2의 제조방법으로 제조되어 그린테이프에 다이아몬드 입자가 정렬된 규칙배열 형태인 것을 특징으로 하는 다이아몬드 그린테이프.
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