KR100571689B1 - 탄성 발포체 연마 패드 및 이를 포함하는 연마 시스템 - Google Patents

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생-고뱅 어브레이시브즈, 인코포레이티드
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Abstract

본 발명은 2개의 면을 갖는 와플(waffle) 표면 발포체 연마 패드 및 이를 사용할 수 있는 연마 시스템에 관한 것이다. 2개 면의 특성은 당해 발포체 연마 패드를 사용하여 수행될 수 있는 연마 유형에서 탁월한 다재다능성을 제공한다.
발포체 연마 패드, 연마 시스템, 백업 패드, 리테이너, 오비탈 연마기, 제1 작업표면, 제2 작업표면, 중간 고무질 중합체 층, 돌출부, 함몰부, 중간 함몰층, 컵 형태의 홀더, 축방향으로 연장된 로드.

Description

탄성 발포체 연마 패드 및 이를 포함하는 연마 시스템{A resilient foam polishing pad and a polishing system comprising the same}
발명의 배경
본 발명은 후처리된 표면, 특히 도장처리된 표면을 연마하는 데 사용되고 이러한 표면으로부터 결함을 제거하기에 바람직한 발포체 연마 패드에 관한 것이다.
이러한 용도의 발포체 연마 패드는 정합성(conformability)이 비교적 높아야 하는 것으로 익히 공지되어 있다. 즉, 연마되는 표면에 정합되도록 쉽게 변형되어, 인접 지점과 대비하여 한 지점에 과도한 압력이 가해지는 것이 방지되어야 한다. 용이한 사용을 위해, 발포체 연마 패드는, 통상적으로, 피복된 연마제로 이루어진, 통상의 가요성 시트용 배면재(backing)로 적용되거나, 연마제 입자가 발포체 표면에 직접 결합되거나 발포체 연마 패드와 이의 표면 사이에 슬러리(slurry)로서 도포된 발포체 연마 패드로서 적용된다.
제품과 접촉하는 발포체 연마 패드 표면은 평면 형태이거나 요철면 형태일 수 있는데, 요철면 형태가, 표면의 일부만이 제품과 접촉하여 가볍게 연마하거나 눌러서 발포체 연마 패드 표면의 거의 전부가 제품과 접촉하도록 하여 보다 강하게 연마할 수 있기 때문에 바람직하다. 이러한 통상적인 발포체는 미국 특허 제4,962,562호, 제5,007,128호 및 제5,396,737호에 기재되어 있다.
그러나, 이러한 발포체는 조성 및 밀도가 균일하여 단일한 유형의 연마만 수행할 수 있고, 상이한 유형의 연마가 요구되는 경우에는 발포체 연마 패드를 교체해야 하기 때문에, 다용도 면에서 부적합하다.
본 발명은 사용이 매우 간편하면서도 개조 및 변조가 매우 쉬운 연마 시스템을 제공한다.
발명의 설명
본 발명은 일반적인 중공 절두 원추부(truncated hollow cone) 형태를 갖고 절두 원추부(여기서, 임의로 원형일 수 있는 절두 원추부들의 상부는 모두 동일한 평면에 존재하고 작업 표면을 형성한다)에 의해 분리된 다수의 이격된 함몰부(이는 원형의 함몰부 바닥 부분을 형성하는 절두 단부를 임의로 갖는다)를 각각 갖는, 대향하는 제1 주요 작업 표면 및 제2 주요 작업 표면을 포함하는 압축 가능한 탄성 발포체 연마 패드를 제공한다. 위에서 기재한 절두 함몰부와 원추부는, 대체로, 개념적으로는, 원추부가 함몰부와 꼭 맞을 정도로 치수가 동일하지만, 이는 본 발명의 필수적인 특성은 아니다.
일반적으로, 각각의 주요 작업 표면의 함몰부는 모두 깊이가 동일하지만 동일한 작업 표면에서도 함몰부 깊이가 상이한 경우가 종종 유리한데, 발포체에 대한 압축력 증가시 발포체는 편평해져서 제품과의 연마 접촉 표면, 즉 유효 작업 표면의 면적을 둘 이상의 단계로 증가시킨다.
함몰부들 사이의 발포 부분은 "절두 원추부"로 기재하지만, 이는 함몰부들이 크기가 균일하지 않고 비교적 넓게 이격되어 있는 경우, 함몰부들 사이의 구조 형태가 절두 원추부에 정확히 일치하지 않을 수 있고 심지어 다른 인접 구조들과 상호연결될 수 있는 것으로 간주된다. 그러나, 이러한 구조 또한 특허청구의 범위에 기재된 발명으로부터 배제되는 것은 아닌 것으로 간주한다.
종종 제1 작업 표면과 제2 작업 표면이 동일한 작업 표면 설계를 갖는 것이 바람직하지만, 이는 유일하게 허용되는 구조를 의미하는 것은 아니다. 동일한 발포체 연마 패드에 2개의 작업 표면을 제공하는 것이 바람직한 경우, 제2 작업 표면은 상이한 범위의 연마 선택권(option)을 제공하는 구조를 가질 수 있다. 이는 함몰부들간의 분리 및 이의 깊이를 변화시킴으로써 달성될 수 있지만, 차별화는 임의로 위에서 논의된 표면 구조 변화와 함께 압축성이 상이한 발포체를 사용하여 달성할 수 있다.
본 발명의 발포체 연마 패드는 필수적으로 압축 가능하고, 따라서 바람직하게는 발포되어 압축될 수 있고, 압축력을 제거한 후에는 실질적으로 이의 원래 치수로 회복될 수 있는 탄성 재료를 제공할 수 있는 중합체로 제조한다. 당해 중합체는 바람직하게는 열가소성 중합체 또는 고무질 중합체, 예를 들면, 폴리올레핀, 가소화된 폴리비닐 할라이드, 폴리디엔 또는 폴리우레탄이다. 제조 용이성 및 비용 면에서 바람직한 중합체는 폴리우레탄이고, 가장 바람직하게는 상당히 조절 발포되어 밀도가 정밀하게 조절되는 발포체를 제공하는 연속 기포 폴리우레탄이다.
2개의 작업 표면을 갖는 발포체 연마 패드는 적합한 성형 기술을 사용하여 제공할 수 있지만, 보다 빈번하게는 상이한 발포체 층들을 함께 적층시킴으로써 제공한다. 이는 각각의 작업 표면이 구조, 및/또는, 보다 바람직하게는 발포체 밀도 면에서 상이한 발포체 연마 패드를 제공하는 기회를 부여한다. 2개의 발포체 층들을, 단순히 접착층일 수도 있으나, 보다 바람직하게는 중간 고무질 중합체 층(이는 연질이고 발포될 수도 있지만 발포체 연마 패드에 증가된 치수 안정성을 부여하기에 충분히 강성이다)을 사용하여 적층시킬 수 있다. 이러한 발포체 층들을 함께 접착시켜 발포체 연마 패드를 형성하기에 적합한 중합체는 폴리부틸렌 고무이다. 중간 고무질 중합체 층의 상대적인 물리적 강성은, 발포체 연마 패드가 특정 형태의 홀더(holder) 내에 보유될 필요가 있는 기계화 연마기와 함께 사용되어야 하는 경우에 특히 중요해진다.
따라서, 본 발명은, 또한,
일반적인 중공 절두 원추부 형태를 갖고 절두 원추부(여기서, 임의로 원형일 수 있는 절두 원추부들의 상부는 모두 동일한 평면에 존재하고 작업 표면을 형성한다)에 의해 분리된 다수의 이격된 함몰부(이는 원형의 함몰부 바닥 부분을 형성하는 절두 단부를 임의로 갖는다)를 각각 갖는, 대향하는 제1 주요 작업 표면 및 제2 주요 작업 표면을 포함하는 디스크(disc) 형태의 압축 가능한 탄성 발포체 연마 패드(a),
백업 패드(b)(여기서, 발포체 연마 패드는 백업 패드 밖으로 돌출되어 있는 제1 작업 표면과 접촉된 상태로 보유되고 제2 작업 표면은 백업 패드와 접촉된 상태로 보유되어 있다) 및
발포체 연마 패드의 한 표면이 백업 패드와 탈착 가능하게 접촉된 상태를 유지하기 위한 리테이너(c)를 포함하는, 오비탈 연마기(orbital polisher)와 함께 사용하기에 적합한 연마 시스템을 포함한다.
바람직한 형태의 리테이너는, 사용시 발포체 연마 패드가, 예를 들면, 오비탈 샌더(orbital sander)의 축에 장착하기에 적합한, 축에 위치하는 맨드럴(mandrel)에 의해 오비탈 샌더에 부착될 수 있도록 하는 수단을 제공할 뿐만 아니라 백업 패드에 대한 발포체 연마 패드의 이동을 억제한다.
백업 패드가, 발포체 연마 패드가 사용되는 동안에 부분적으로 보유되는 컵 형태의 홀더를 갖는 경우, 리테이너는 발포체 연마 패드내에 상응하는 호울 또는 함몰부에 고정시키기에 적합한 핀 또는 돌출부 형태를 취할 수 있다. 당해 리테이너는 또한 발포체 연마 패드 주변부 또는 작업 표면들 사이의 발포체 연마 패드 중간 부분의 주변부로 절단된 함몰부에 고정시키기에 적합한 클립 형태를 취할 수 있다. 이러한 함몰부는 편리하게는 제1 작업 표면과 제2 작업 표면 사이의 주변부 중간 부분에 존재한다. 경질성이 보다 큰 중간 고무질 중합체 층을 사용하여 2개의 발포체 층들을 적층시킴으로써 발포체 연마 패드를 형성시키는 경우, 함몰부가 편리하게는 당해 층에 형성되어 제1 작업 표면과 제2 작업 표면을 제공하는 발포체 층보다 쉽게 변형되지 않는, 클립 형태 또는 기타 형태의 리테이너에 장착되는 표면을 제공한다.
백업 패드가 발포체 연마 패드의 한 표면과 접촉하는 디스크 형태로 존재하는 경우, 리테이너는, 발포체 연마 패드를 통해 통과하기에 적합하고, 발포체 연마 패드의 작업 표면내의 축 방향 함몰부에서 발포체 연마 패드를 지탱하는 부착 수단과 맞물린, 축상에 위치하는 부재를 포함할 수 있다. 축상에 위치하는 부재는, 예를 들면, 발포체 연마 패드가 백업 패드 위의 적소(適所)에 보유되도록 발포체 연마 패드의 표면에 장착시키는 쓰레드 부재(threaded member)와 맞물려 있는 내부 쓰레드 튜브(threaded tube) 또는 외부 쓰레드 로드(rod)일 수 있다. 이는 또한 C-클립과 같은 클램핑 장치를 수용하기에 적합한 홈이 팬 로드 형태이거나, 와셔(washer)를 포함하는 호울과 맞물림 코터핀(cotter pin)을 갖는 로드 형태일 수 있다. 때때로 볼 베어링(ball bearing)과 같이, 스프링이 설치된 돌출부가 홈과 맞물려 있는 것과 같은 급속 방출 기구가 탈착 가능한 부착을 안전하게 한다. 당해 기술분야에 공지된 또 다른 양태는 L형 슬롯과 맞물려 있는 방사상 돌출부를 포함하는데, 이러한 맞물림은 리테이너상의 방사상 돌출부를 슬롯 속으로 삽입시키고 리테이너를 축방향으로 부분 회전시켜 돌출부를 슬롯의 각진 부분에 위치시킴으로써 보장된다. 당해 기술분야에 공지된 대안적 부착 메카니즘으로 위에서 기재한 것을 대체할 수 있다.
백업 패드에는 바람직하게는 발포체 연마 패드의 표면과 맞물리는 다수의 돌출부가 제공되어, 사용시 발포체 연마 패드가 백업 패드에 대해 회전 이동하지 않도록 한다.
종종 연마 동안에 표면 냉각을 보조하기 위해서 발포체 연마 패드에 제1 작업 표면과 제2 작업 표면을 연결하는 배기구(채널)를 제공하는 것이 바람직하다. 이러한 채널은 유리하게는 보유 컵 형태의 홀더의 바디내에 제공되어 사용하는 동안에 공기가 발포체 연마 패드 주위를 순환할 수 있게 한다.
도면의 설명
삭제
도 1은 본 발명에 따르는 2개의 측면을 갖는 발포체 연마 패드의 단면도이다.
도 2는 보유 컵 형태의 백업 패드의 개방면의 평면도이다.
도 3은 도 2의 보유 컵 형태의 홀더의 3-3를 따라 절단된 수직 단면도이다.
도 4는 발포체 연마 패드가 부착된 상이한 형태의 백업 패드의 단면도이다.
바람직한 양태의 설명
본 발명은, 이제, 도 1 내지 도 4에 도시된 양태 면에서 설명하도록 한다. 설명되는 양태와 상이한 본 발명의 다른 양태들은 본 발명의 본질에서 벗어나지 않는 한 가능한 것으로 간주한다.
도 1에서, 디스크 형태의 발포체 연마 패드의 발포체 층(1)과 발포체 층(2)이 중간 함몰층(7)을 갖는 중간 고무질 중합체 층(3)을 사용하여 주변부 둘레에 일정한 간격으로 이격되어 함께 적층되어 있다. 합체된 발포체 연마 패드의 발포체 층(1)과 발포체 층(2)에는 제1 작업 표면(5)과 제2 작업 표면(6) 각각에 다수의 함몰부(4)가 제공되어 있다. 발포체 연마 패드에는 연마동안 표면 냉각을 보조하기 위해 발포체 연마 패드에 제1 작업 표면(5)과 제2 작업 표면(6)을 연결하는 배기구(14)가 제공되어 있다.
도 1의 발포체 연마 패드는 백업 패드와 함께 사용되고, 도 2 및 도 3에서 이는 내부에 방사상으로 돌출되어 있는 작은 립(8)을 갖는 얕은 원주형 컵 형태의 홀더(holder)(21)를 포함하는 컵 모양의 홀더 형태를 갖는다. 당해 컵 형태의 홀더에는 빈 공간(9)이 있고, 여기에는 도 1에 도시된 발포체 연마 패드의 1/2이 수용될 수 있다. 4개의 탄성 클립 형태의 리테이너(10)가 컵 형태의 홀더(21)의 립으로부터 내부에 방사상으로 돌출되어 있다. 발포체 연마 패드가 컵 형태의 홀더(21) 속에 수용되는 경우, 이들 탄성 클립 형태의 리테이너(10)는 중간 고무질 중합체 층(3)의 중간 함몰층(7)으로 돌출되어, 발포체 연마 패드를 사용하는 경우, 발포체 연마 패드가 컵 형태의 홀더(21)에 대해 회전하는 것을 방지한다. 컵 형태의 홀더(21) 내부 표면에는 얕은 굴대형 융기부(11)가 제공되어 있고, 이는 사용되지 않는 발포체 연마 패드의 작업 표면을 눌러서 발포체 연마 패드를 사용하는 경우에 발생할 수 있는, 컵 형태의 홀더(21) 속으로의 발포체 연마 패드의 변형의 정도를 제한한다. 컵 형태의 홀더(21)는 이의 하부로부터 돌출된 맨드럴(12)에 의해 오비탈 연마기 위에 장착시키기에 적합하다. 배기구(13)를 컵 형태의 홀더(21) 둘레에 일정한 간격으로 제공하여 발포체 연마 패드를 사용하는 경우에 공기가 순환되도록 한다.
도 4에 도시된 또 다른 양태에서, 백업 패드는 맨드럴(12)을 갖는 백업 플레이트(15) 형태인데, 백업 플레이트(15)는 맨드럴(12)에 의해 오비탈 샌더 또는 연마기에 부착될 수 있다. 발포체 연마 패드와 접촉하고 있는 백업 플레이트(15)의 표면에는 발포체 연마 패드 표면과 접촉하도록 고안되고 충분한 내성을 제공하여 백업 플레이트(15)에 대한 발포체 연마 패드의 회전을 억제하는 돌출부(16)가 제공되어 있다. 백업 플레이트(15)는 또한 발포체 연마 패드의 맞물림 구멍(18)으로 통과하는 축 방향으로 연장된 로드(17)를 갖는다. 발포체 연마 패드의 표면에 오목한 축 영역(20)을 제공하여 연장된 로드(17)와 맞물려 백업 플레이트(15)의 적소에 발포체 연마 패드를 보유시키는 리테이너(19)를 함몰부(4)에 끼운다. 함몰부(4)는, 연장된 로드(17) 또는 리테이너(19)가 사용되는 동안에 최대 압축시에도 균일한 발포체 연마 패드의 표면 위로 돌출되지 않을 정도로 충분한 깊이를 갖는다. 도시된 양태에서, 연장된 로드(17)는 외부 쓰레드를 갖고 리테이너(19)는 로드 위에 장착되는 플랜지 너트 형태를 갖는다.
발포체 연마 패드를 오비탈 연마기와 함께 사용하기 위해서, 당해 발포체 연마 패드를, 하나의 작업 표면이 컵 형태의 홀더(21)의 바닥부분에서 융기부(11)와 접촉되고 탄성 클립 형태의 리테이너(10)가 발포체 연마 패드의 중간 고무질 중합체 층(3)의 중간 함몰층(7) 속에 수용되도록 컵 형태의 홀더(21)에 위치시킨다. 따라서, 하나의 작업 표면은, 중간 고무질 중합체 층(3)과 당해 작업 표면 사이의 발포체 연마 패드 부분이 완전히 압축되어 제품과 컵 형태의 홀더(21)를 접촉시키지 않으면서 작업 표면의 함몰부 바닥을 만들 수 있을 정도로 컵 형태의 홀더(21)로부터 돌출되어 있다.
융기부(11)와 접촉하고 있는 작업 표면을 제공하는 발포체 층 특성을 갖는 발포체를 사용하여 작업할 필요가 있는 경우, 발포체 연마 패드를 간단히 컵 형태의 홀더(21)로부터 분리하고 역전시킨다.
위로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명은 발포체 연마 패드와 백업 패드를 간단히 조작함으로써 다수의 상이한 연마 조건하에서 작업할 수 있는 매우 다재다능한 발포체 연마 패드를 제공한다.

Claims (22)

  1. 일반적인 중공 절두 원추부(truncated hollow cone) 형태를 갖고 절두 원추부(여기서, 절두 원추부들의 상부는 모두 동일한 평면에 존재하고 작업 표면을 형성한다)에 의해 분리된 다수의 이격된 함몰부(4)를 각각 갖는, 대향하는 제1 주요 작업 표면(5) 및 제2 주요 작업 표면(6)을 포함하는 압축 가능한 탄성 발포체 연마 패드.
  2. 제1항에 있어서, 함몰부(4)의 바닥 부분을 형성하는 절두 단부와 작업 표면 부분을 형성하는 절두 원추부의 상부가 원형인 탄성 발포체 연마 패드.
  3. 제1항에 있어서, 제1 작업 표면(5)을 제공하는 발포체 층(1)이 제2 작업 표면(6)을 제공하는 발포체 층(2)과 상이한 탄성 발포체 연마 패드.
  4. 제3항에 있어서, 제1 작업 표면(5)을 제공하는 발포체 층(1)의 압축성이 제2 작업 표면(6)을 제공하는 발포체 층(2)의 압축성과 상이한 탄성 발포체 연마 패드.
  5. 제3항에 있어서, 중간 고무질 중합체 층(3)과 함께 적층된 2개의 발포체 층(1)과 발포체 층(2)을 포함하는 탄성 발포체 연마 패드.
  6. 제3항에 있어서, 중간 고무질 중합체 층(3)에 다수의 이격된 중간 함몰층(7)이 제공되어 있는 탄성 발포체 연마 패드.
  7. 제1항에 있어서, 다수의 배기구(14)가 당해 발포체 연마 패드를 통과하여 제1 작업 표면(5)과 제2 작업 표면(6)을 연결시키는 탄성 발포체 연마 패드.
  8. 제7항에 있어서, 함몰부(4)의 바닥 부분을 형성하는 절두 단부와 작업 표면 부분을 형성하는 절두 원추부의 상부가 원형인 탄성 발포체 연마 패드.
  9. 제1항에 따르는 압축 가능한 탄성 발포체 연마 패드를 포함하고,
    백업 패드(여기서, 발포체 연마 패드는 백업 패드 밖으로 돌출되어 있는 하나의 작업 표면과 접촉된 상태로 보유되어 있고 제2 작업 표면은 백업 패드와 접촉된 상태로 보유되어 있다) 및
    당해 발포체 연마 패드의 하나의 표면이 백업 패드와 탈착 가능하게 접촉된 상태를 유지하기 위한 리테이너를 추가로 포함하는, 오비탈 연마기(orbital polisher)와 함께 사용하기에 적합한 연마 시스템.
  10. 제9항에 있어서, 함몰부(4)의 바닥 부분을 형성하는 절두 단부과 발포체 연마 패드의 작업 표면 부분을 형성하는 절두 원추부의 상부가 원형인, 오비탈 연마기와 함께 사용하기에 적합한 연마 시스템.
  11. 제9항에 있어서, 백업 패드가, 발포체 연마 패드의 일부가 보유 컵 형태의 홀더(21)이고, 당해 컵 형태의 홀더(21)에 발포체 연마 패드 주변의 중간 함몰층(7)과 맞물려 있는 리테이너(10)가 제공되어, 컵 형태의 홀더(21)에 대한 회전 운동을 제한하는, 오비탈 연마기와 함께 사용하기에 적합한 연마 시스템.
  12. 제11항에 있어서, 컵 형태의 홀더(21)의 바닥 부분에, 컵 형태의 홀더(21)내에 위치하는 발포체 연마 패드의 작업 표면과 접촉하는 얕은 융기부(11)가 제공되어 있는, 오비탈 연마기와 함께 사용하기에 적합한 연마 시스템.
  13. 삭제
  14. 제11항에 있어서, 발포체 연마 패드의 제1 작업 표면(5)을 제공하는 발포체 층(1)의 압축성이 발포체 연마 패드의 제2 작업 표면(6)을 제공하는 발포체 층(2)의 압축성과 상이한, 오비탈 연마기와 함께 사용하기에 적합한 연마 시스템.
  15. 제11항에 있어서, 발포체 연마 패드가 중간 고무질 중합체 층(3)과 함께 적층된 2개의 발포체 층(1)과 발포체 층(2)을 포함하는, 오비탈 연마기와 함께 사용하기에 적합한 연마 시스템.
  16. 제11항에 있어서, 컵 형태의 홀더(21)에 다수의 배기구(13)가 제공되어 있는, 오비탈 연마기와 함께 사용하기에 적합한 연마 시스템.
  17. 제9항에 있어서, 백업 패드가 축 방향으로 연장된 로드(17)를 갖는 백업 플레이트(15) 형태이고, 발포체 연마 패드가 축방향으로 연장된 로드(17)를 수용하기에 적합하고 발포체 연마 패드의 각 표면에 인접한, 축방향으로 연장된 로드의 직경보다 큰 직경의 면적을 갖는, 축 상에 위치한 맞물림 구멍(18)을 갖고, 리테이너(19)가 축방향으로 연장된 로드(17)의 단부에 탈착 가능하게 부착되어 발포체 연마 패드의 하나의 표면이 백업 플레이트와 접촉된 상태로 보유되도록 하는, 오비탈 연마기와 함께 사용하기에 적합한 연마 시스템.
  18. 제17항에 있어서, 백업 플레이트(15)에 발포체 연마 패드로 침투하는 일련의 돌출부(16)를 제공하여 발포체 연마 패드의 백업 플레이트(15)에 대한 회전 운동을 제한하는, 오비탈 연마기와 함께 사용하기에 적합한 연마 시스템.
  19. 삭제
  20. 제17항에 있어서, 발포체 연마 패드의 제1 작업 표면(5)을 제공하는 발포체 층(1)의 압축성이 발포체 연마 패드의 제2 작업 표면(6)을 제공하는 발포체 층(2)의 압축성과 상이한, 오비탈 연마기와 함께 사용하기에 적합한 연마 시스템.
  21. 제17항에 있어서, 발포체 연마 패드가 중간 고무질 중합체 층(3)과 함께 적층된 2개의 발포체 층(1)과 발포체 층(2)을 포함하는, 오비탈 연마기와 함께 사용하기에 적합한 연마 시스템.
  22. 제17항에 있어서, 리테이너(19)가 백업 플레이트(15)의 축방향으로 연장된 로드(17) 위의 쓰레드(thread)와 맞물려 있는 쓰레드 부재를 포함하는, 오비탈 연마기와 함께 사용하기에 적합한 연마 시스템.
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