KR100781050B1 - 투명 혹은 반투명유리 연마용 연마구와 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

투명 혹은 반투명유리 연마용 연마구와 그 제조방법에 관한 것으로, 양모로 이루어진 연마구 상에 다수의 구멍을 천공하고, 구멍 내부에 충진제로 산화세륨, 그린카바이드, 카본, 실리콘 카바이드, 알루미나, 화이트 알루미나, 다이아몬드 중에서 하나 혹은 그 이상 택일된 연마재를 사용하여 폴리우레탄을 발포시킨 후, 표면이 균일하도록 상부면을 연마하여, 사용 중 별도의 연마재 공급 없이 물의 공급만으로 균일한 연마효율을 얻을 수 있도록 한 투명 혹은 반투명유리 연마용 연마구 및 그 제조 방법에 있다.

투명, 반투명, 연마, 산화세륨, 연마재, 양모

Description

투명 혹은 반투명유리 연마용 연마구와 그 제조방법{Manufacturing method and grinding wheel or polishing pad for polishing of grinding of transparent or anti-glared glass}

도 1은 본 발명에 따른 연마구를 나타내는 부분 절개 사시도

도 2a및 도 2b는 촉매 조성에 따른 경도와 밀도를 나타내는 그래프

도 3a및 도 3b는 발포제 조성에 따른 경도와 밀도를 나타내는 그래프

도 4a 및 도 4b는 산화 세륨의 조성에 따른 경도와 압축강도의 변화를 나타내는 그래프

도 5는 계면활성제 조성에 따른 셀 구조를 나타내는 도면

도 6은 본 발명에 따른 폴리우레탄 발포체와 종전제품(RODEL-NITTA)의 거칠기를 나타내는 그래프

도 7은 본 발명에 따른 폴리우레탄 발포체와 종전제품(RODEL-NITTA)의 연마율을 나타내는 그래프

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10 : 구멍 20 : 연마구

30 : 폴리우레탄 발포체

본 발명은 투명 혹은 반투명유리 연마용 연마구에 관한 것으로, 보다 상세하게는 양모가 식설된 연마구 상에 다수의 구멍을 천공하고, 구멍 내부에 충진제로 연마재를 사용하여 폴리우레탄을 발포시킴으로써, 사용 중 물의 공급만으로 혹은 일부 소량의 산화세륨 혼탁액을 공급함으로 균일한 연마효율을 얻을 수 있도록 한 투명 혹은 반투명유리 연마용 연마구와 그 제조 방법에 관한 것이다.

디스플레이용과 일반 평면유리 등의 경면 작업이나, 브라운관의 에지 등 반투명유리를 연마하기 위해서는 통상 정반 상에 양모로 된 연마구를 부착 혹은 설치하여 연마재가 함유된 현탁액을 분산시키면서 습식으로 연마하여 연마와 광택작업을 동시에 수행하였으며, 상기에서 연마구는 휠과 패드형으로 크게 구분되는데, 연마 휠은 양모를 압축하여 비교적 두껍게 형성하여 그 자체로 사용될 수 있는 것을 말하고, 패드는 두께가 얇아서 별도의 금속 플레이트상에 설치하여 사용하는 것을 말한다.

그러나 이러한 양모를 사용한 연마 휠 혹은 패드의 경우 사용 중 양모가 마모되거나 압력에 의하여 눌리면 작업해야할 연마표면이 빤질빤질하게 되어 연마 효력이 떨어져 원하는 연마효율을 얻을 수 없기 때문에, 일정기간 사용 후 마모되어진 혹은 눌려진 양모섬유를 드레싱(날세움)해 주어야 하므로, 양모의 날을 세워준 직후와 세우기 직전의 연마효율이 현저하게 차이가 나며 또한 제품의 연마면의 경면 혹은 반투명정도(조도)가 제품마다 차이가 나는 문제점이 있었다.

아울러, 상기한 연마 휠 혹은 패드의 경우 지속적으로 연마재가 함유된 현탁액을 투입시켜야 하며, 투입된 연마재는 연마 휠 혹은 패드의 회전 원심력과, 양모섬유와의 보지(保持)력 약화 등에 의하여 물과 함께 외부로 배출되므로 연마효율이 떨어지며, 또한 사용하는 장비에 연마재가 산란되어 지속적인 장비 마모를 일으킴으로 장비 수명 단축과 주기적 정비로 인한 생산성 저하를 가져올 뿐 아니라, 환경오염 및 과도한 폐수처리 비용 발생의 원인이 되고 있다.

상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 양모로 이루어진 연마구에 다수의 구명을 천공하고 내부에 폴리우레탄과 산화세륨 혹은 기타 연마재를 투입하여 발포시킴으로써, 별도의 연마재 공급 없이 물의 공급만으로 연마가 이루어지도록 하여 환경오염을 방지함과 아울러 장비 수명 연장 및 정비시간 절약 등의 효과와 함께 주기적인 드레싱 작업을 하지 않아도 균일한 연마가 이루어질 수 있도록 하는 투명 혹은 반투명유리 연마용 연마구와 그 제조방법을 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은 양모로 이루어진 연마구에 다수개의 구멍이 천공되고, 상기한 구멍 내부에는 산화세륨, 그린카바이드, 카본, 실리콘 카바이드, 알루미나, 화이트 알루미나, 다이아몬드 중에서 하나 혹은 그 이상 선택된 연마재가 충진제로 된 폴리우레탄 발포체가 충진된 투명 혹은 반투명유리 연마용 연마구에 있다.

그리고 본 발명의 다른 특징은 양모로 이루어진 연마구 상에 다수의 구멍을 천공하고, 구멍 내부에 충진제로 산화세륨, 그린카바이드, 카본, 실리콘 카바이드, 알루미나, 화이트 알루미나, 다이아몬드 중에서 하나 혹은 그 이상 선택하여 폴리우레탄을 발포시킨 후, 표면이 균일하도록 상부면을 연마하여, 사용중 별도의 연마재 공급 없이 균일한 연마효율을 얻을 수 있도록 한 투명 혹은 반투명유리 연마용 연마구 제조 방법에 있다.

한편, 상기한 구성에서 산화세륨 혹은 기타의 연마재를 함유한 폴리우레탄 발포체는 요구되는 경면 정도에 따라 연마구 전체 면적에 대하여 10-80%를 차지하도록 설치한다.

상기한 바와 같은 특징을 갖는 본 발명의 실시 예를 하기에서 첨부된 도면을 참조하여 살펴보되, 본 발명의 실시예에서는 연마재로 산화세륨이 첨가된 것을 사용한다.

도 1은 본 발명에 따른 반투명유리 연마용 연마구를 나타내는 부분 절개 사시도이다.

본 발명에 따른 반투명유리 연마용 연마구는 양모로 이루어지고 다수개의 구멍(10)이 균일하게 분산되어 천공된 휠 또는 패드 형의 연마구(20)의 구멍(10) 내부에는 산화세륨을 충진제로 하는 폴리우레탄 발포체(30)가 충진된 것이다.

상기한 구성에서 폴리우레탄 발포체(30)는 연마구(20) 전체 면적에 대하여 10-80%가 되도록 균일하게 분포된다.

그리고, 상기한 연마구(20)는 휠 또는 패드형으로 선택적으로 형성된다.

상기한 연마구 제조 방법을 살펴보면, 우선 양모로 이루어진 연마구에 다수개의 구멍을 천공하고, 상기한 구멍 내부로 산화 세륨을 충진제로 하여 폴리우레탄을 발포시킨 뒤, 연마구와 폴리우레탄 발포체가 균일한 표면을 갖도록 연마구의 표면을 연마한다.

상기한 폴리우레탄 발포체의 특성을 확인하기 위하여 하기에서 폴리우레탄 발포체를 연마구에 사용하는 것과 동일한 조건으로 별도로 제조하여 그 특성을 살펴본다.

폴리이소시아네이트는 공업용 폴리메릭(polymeric)MDI 중 NCO 함량이 28%인 crude MDI(CMDI)를 사용하고, 폴리올은 하이드록실값(OH값)이 높을수록 경도가 높아지므로 하이드록실값이 56이 것과 400인 공업용 폴리올을 반반씩 혼합하여 사용하였으며, 촉매로는 3급 아민계인 테트라에틸디아민(tetraethyldiamine)을, 계면활성제로는 폴리에테르 실록산(polyether siloxane)을 사용하며, 충진제로 평균입자 크기가 2.4㎛인 산화 세륨(cerium oxide)을, 발포제로서 물을 사용한다.

상기한 재료 중에서 폴리올 100g을 기준으로 촉매로 테트라에틸디아민 0.5-1g, 계면활성제인 실리콘계의 폴리에테르 실록산 1-3g, 발포제로 물 0.05-2.0g, 충진제로 산화 세륨 60-100g을 혼합기(high shear mixer)를 사용하여 약 3000rpm으로 2분간 혼합하였다.

그 후 폴리이소시아네이트를 50-70g 첨가하여 4000rpm으로 혼합속도를 증가 하여 30초간 다시 혼합하고, 혼합이 끝남과 동시에 컴파운드를 폴리에틸렌 용기에 50% 채운 뒤 60℃에서 6시간 동안 발포 경화시키고, (적정온도에서 수시간 동안)상온에서 1주일 동안 건조하였다.

이상과 같이 건조된 폴리우레탄 발포체의 특성을 살펴보되, 밀도의 경우 제조된 폴리우레탄 발포체를 ASTM 3489에 의거하여 20mm×20mm×25mm 시편을 제조하여 밀도를 측정하였다.

그리고 경도의 경우 ASTM 2240에 의거하여 일본 ASKER사의 shore A 경도계를 이용하여 경도를 측정하였으며 시편 두께는 10mm였다.

압축강도는 인스트론(Instron)사의 universal testing machine(UTM)을 사용하여 ASTM695에 따라 12.5mm×12.5mm×25mm의 시편을 만들어 crosshead speed 8mm/min으로 압축하면서 25%, 40%, 65% 압축하였을 때의 compression stress를 조사하였다.

연마특성은 제조된 폴리우레탄 발포체를 ZYGO사의 연마테스트기를 사용하여 산술평균조도값 즉 거칠기(roughness)를 조사하고, 폴리우레탄 발포체를 연마기에서 연마시킨 후 height gage로 연마성질 즉, 연마율(lap rate)을 측정하였다.

모폴로지는 Scanning Electronic Microscope(SEM:Hitachi)를 이용해 관찰하였다.

우선, 촉매의 경우 도 2a및 도 2b에 나타내는 바와 같이 0.5phr이하에서는 경도와 밀도가 서서히 감소되다가 0.8phr이하에서는 거의 변화가 없으며, 주로 Sn계 금속촉매인 stannous octoate와 3급 아민 촉매를 사용한다.

그리고 발포제인 물의 경우, 물의 함량이 증가할수록 발생되는 기체의 양이 많아짐으로 발포율이 증가하고 밀도와 경도가 도 3a및 도 3b에 나타내는 바와 같이 감소된다.

충전제인 산화 세륨은 높은 경도를 가지는 무기물 중 하나로 주로 분말 상태로 가공하여 여러 연마공정에 연마재로 많이 사용되며, 특히 유리의 연마재로 가장 널리 사용된다.

상기한 산화 세륨의 조성에 따른 경도와 압축강도의 변화를 도 4a 및 도 4b에 나타내며, 산화 세륨의 함량이 증가할수록 폴리우레탄 발포체의 경도는 상승하며, 산화 세륨의 함량이 70phr 이상에서는 거의 같은 경도를 보였다. 이 결과로서 수지보다 경도가 높은 산화 세륨이 첨가됨으로 폴리우레탄 발포체의 전체 경도가 상승 된다. 또한, 산화 세륨의 함량이 증가할수록 압축강도가 다소 증가하는 경향을 보여주고 있다.

계면활성제는 실리콘계열인 폴리에테르 실록산(polyehter siloxane)으로, 표면장력을 낮추어 혼화성을 향상시키고 각 성분들을 미세하고 균일하게 분산시켜 줌과 동시에 다수의 균일한 기포를 생성하고, 기포들의 합쳐짐을 막아 셀을 안정화시키는 역할을 하는 것으로 도 5의 (a)와 같이 계면활성제가 안 들어간 경우와 (b)와 같이 계면활성제가 3phr들어간 경우의 사진에서 알 수 있는 바와 같이 계면활성제가 3phr 들어간 계에서 셀의 수도 많고 균일함을 알 수 있다.

연마특성을 평가하는 산술평균조도는 연마 후 연마표면의 거칠기를 보는 것으로 계의 연마능력과 직결되는 물성이다. 또 연마율(lap rate)은 연마 후에 폴리 우레탄 발포체의 부피감소율을 측정하는 것으로 산술평균조도와 연마율은 폴리우레탄 발포체를 연마기에서 70rpm의 회전속도로 5분간 연마시킨 후 측정하였다.

도 6은 본 발명에 따른 폴리우레탄 발포체와 종전제품(RODEL-NITTA)의 거칠기(roughness) 즉, 산술평균조도를 확인한 것으로, 물을 0.2phr 넣은 것이 종전제품보다 약간 우수함을 알 수 있고, 도 7은 연마율(lap rate)을 나타내는 것으로 본 발명에 따른 폴리우레탄 발포체가 종전제품(RODEL-NITTA)보다 다소 떨어지나, 거칠기와 마모율은 상호 대립관계에 있으므로 이를 필요에 따라 적절하게 조절하여 사용하면 된다.

이상과 같은 특징을 갖는 폴리우레탄 발포체를 연마구에 적용하기 위하여, 양모로 이루어진 연마구의 구멍에 상기한 성분들을 구멍의 50-70% 정도 투입하여 50-70℃에서 5-7시간 (수시간)동안 발포 경화시키고, 상온에서 5-9일(수일) 동안 건조시키면, 구멍과 폴리우레탄 발포체의 밀착력이 높을 뿐 아니라, 폴리우레탄 발포체가 포함된 연마구를 사용할 경우 폴리우레탄 발포체에 의하여 브라운관의 에지면이 연마가 되고, 양모에 의하여 광택이 나게 되므로, 별도의 연마재 투입 없이 항상 균일한 연마효율을 얻을 수 있게 된다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 의하면, 별도의 연마재를 투입할 필요가 없어서 환경오염을 방지하는 효과와 생산비 절감 및 설비의 간소화를 달성할 수 있게 되고, 항상 균일한 연마효율을 얻을 수 있어서 제품의 불량율이 대폭 감소되는 효과가 있다.

또한, 연마구 자체에서 폴리우레탄을 발포시키므로 폴리우레탄 발포체를 연마구에 고정하기 위한 별도의 구조나 장비가 필요 없어서 구성이 간단해지는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 양모로 이루어진 휠 또는 패드형의 연마구에 다수개의 구멍이 연마구 전체 면적에 대하여 10-80%를 차지하도록 균일하게 천공되고, 상기한 구멍 내부에는 산화세륨, 그린카바이드, 카본, 실리콘 카바이드, 알루미나, 화이트 알루미나, 다이아몬드 중에서 하나 혹은 그 이상 선택된 연마재가 충진제로된 폴리우레탄 발포체가 충진된 것을 특징으로 하는 투명 혹은 반투명유리 연마용 연마구.
2. 양모로 이루어진 휠 또는 패드형의 연마구 상에 다수의 구멍을 연마구 전체 면적에 대하여 10-80%를 차지하도록 균일하게 천공하고, 구멍 내부에 충진제로 산화세륨, 그린카바이드, 카본, 실리콘 카바이드, 알루미나, 화이트 알루미나, 다이아몬드 중에서 하나 혹은 그 이상 선택된 연마재를 사용하여 폴리우레탄을 발포시킨 후, 표면이 균일하도록 상부면을 연마하는 것을 특징으로 하는 투명 혹은 반투명유리 연마용 연마구 제조 방법.
3. 제 2항에 있어서, 상기한 폴리우레탄 발포체는 폴리올 100g을 기준으로 촉매로 테트라에틸디아민 0.5-1g, 계면활성제인 실리콘계의 폴리에테르 실록산 1-3g, 발포제로 물 0.05-2.0g, 충진제로 연마재 60-100g을 혼합기를 사용하여 약 3000rpm으로 2분간 혼합한 후, 폴리이소시아네이트를 50-70g 첨가하여 4000rpm으로 혼합속도를 증가하여 30초간 다시 혼합하고, 혼합이 끝남과 동시에 컴파운드를 연마구의 구멍에 채운 뒤 50-70℃에서 5-7시간 동안 발포 경화시키고, 상온에서 5-9일 동안 건조하여 제조하는 것을 특징으로 하는 투명 혹은 반투명유리 연마용 연마구 제조 방법.

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