KR100802512B1 - 연마 디스크 및 그의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 연마 디스크 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 부직포; 수지-함침된, 유리섬유와 목재섬유가 혼합되어 형성된 하나 이상의 유리섬유 페이퍼(glass fiber paper)층; 및 연마포지를 차례대로 포함하는, 본 발명의 연마 디스크는 유연성, 탄력성, 치수안정성 및 회전파괴강도가 우수하고, 중량이 가벼워 사용하기 편리하며, 가격이 저렴하다.

Description

연마 디스크 및 그의 제조방법{ABRASIVE DISKS AND PREPARATION THEREOF}
도 1 및 2는 종래 연마 디스크의 단면도이고,
도 3은 본 발명에 따른 유리섬유 페이퍼층-함유 연마 디스크의 단면도이고,
도 4는 기재를 수지에 함침시키는 데에 사용되는 코팅기(coater)의 개략도이고,
도 5는 본 발명에 따른 연마 디스크를 제조하는 데에 사용되는 철 홀더(steel holder)의 개략도이다.
본 발명은 유연성, 치수안정성 및 회전파괴강도가 우수하고 가격이 저렴하여 경제적인, 유리섬유 페이퍼층-함유 연마 디스크 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
가황섬유(vulcanized fiber)판을 기재로 하는 종래의 연마 디스크는, 도 1에 도시된 바와 같이, 가황섬유판 기재 위에 접착 수지를 도포하여 1차 접착제층을 형성하고, 그 위에 연마재를 살포하고 예비 건조시킨 후, 그 위에 접착 수지를 도포 하고 건조시켜 2차 접착제층을 형성함으로써 제조한다.
이때, 가황섬유 속에 함유된 습기가 건조 공정의 열에 의해 전량 방출됨으로써 연마 디스크의 치수가 변형되거나 연마 디스크가 조그만 충격에도 쉽게 깨질 수 있어, 치수안정성 및 내충격성의 향상을 위해 연마 디스크에 습기를 부여하고자 가습 처리공정과 숙성 공정을 반드시 수행하여야 하는 문제점이 있었다.
이에, 가습 처리공정 없이 연마 디스크를 제조하는 방법으로서, 대한민국 특허 제10-046922호는 부직포와 직물층(카본섬유 직물층, 유리섬유 직물층 또는 이들의 적층체)으로 이루어진 백패드(backpad) 위에 접착제를 도포한 후 여기에 연마포지(coated abrasive)(이때, 연마포지는 배면 시트, 및 연마재를 포함하는 연마층으로 이루어진다)의 배면 시트를 결합시키고 가열 가압하는 기술을 개시하고 있으며, 이러한 방법에 의해 제조된 연마 디스크의 일실시예를 도 2에 도시하였다.
그러나, 이 방법에 의해 제조된 연마 디스크는 치수안정성과 회전파괴강도는 우수한 반면 유연성이 낮고 가격이 고가라는 문제점을 갖는다.
따라서, 본 발명의 목적은 유연성, 치수안정성 및 회전파괴강도가 우수하고 가격이 저렴하여 경제적인 연마 디스크, 및 그의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는,
(1) 부직포;
(2) 수지-함침된, 유리섬유와 목재섬유가 혼합되어 형성된 하나 이상의 유리섬유 페이퍼(glass fiber paper)층; 및
(3) 상기 유리섬유 페이퍼층에 결합된 배면 시트와, 연마재를 함유하는 연마층으로 이루어진 연마포지
를 차례대로 포함하는, 연마 디스크를 제공한다.
이하 본 발명에 대하여 보다 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 연마 디스크는 부직포, 수지-함침된 유리섬유 페이퍼(유리섬유와 목재섬유의 혼합물)층 및 연마포지가 순차적으로 적층된 구조를 갖는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 연마 디스크의 단면 구조는 도 3에 도시된 바와 같다.
본 발명에 사용되는 부직포는 20 내지 30 g/m2의 중량 및 0.1 내지 0.3 mm의 두께를 갖는 것이 적합하며, 편평한(flat) 형태 또는 요철(embossed) 형태를 가질 수 있다.
본 발명에 사용되는 유리섬유 페이퍼는 70 내지 90 중량%, 바람직하게는 70 내지 80 중량%의 유리섬유와, 10 내지 30 중량%, 바람직하게는 20 내지 30 중량%의 목재섬유가 혼합되어 형성된 것으로서, 사용에 앞서 접착성 수지에 일정 시간 함침시킨 후 예를 들어 80 내지 100℃에서 1 내지 3분 동안 건조된다.
수지에 함침처리 전, 유리섬유 페이퍼는 45 내지 80 g/m2의 중량 및 0.25 내 지 0.65 mm의 두께를 가질 수 있으며, 편평한 형태의 것이 적합하다. 유리섬유 페이퍼는, 5 내지 20 ㎛ 굵기의 유리섬유를 5 내지 10 mm로 절단한 유리섬유 단편과 분말상의 목재섬유를 통상적인 초지 제조공정에 적용함으로써 얻을 수 있다.
상기 유리섬유 페이퍼를 함침처리하는 접착성 수지로는 페놀 수지, 에폭시 수지, 우레아 멜라민 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리비닐부티랄, 아크릴로니트릴-부타디엔-고무, 변성된 열경화성 수지 및 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 페놀 수지로는 40 내지 60 중량%의 고형분 함량 및 400 내지 700 cps의 점도(25℃에서)를 갖는 레졸 타입(Rezole type)이 바람직하다. 이때, 접착성 수지를 유리섬유 페이퍼에 90 내지 200 g/m2의 양으로 함침시킬 수 있다. 유리섬유 페이퍼를 수지에 함침시키는 데에 사용되는 코팅기의 개략도를 도 4에 도시하였다.
이러한 유리섬유 페이퍼 덕분에, 본 발명의 연마 디스크는 우수한 유연성을 가지면서도 우수한 치수안정성과 회전파괴강도를 유지하고, 특히 가격 측면에서 월등한 경쟁력을 갖는다.
본 발명에 사용되는 연마포지는 배면 시트와, 연마재를 함유하는 연마층으로 이루어지며, 연마 디스크 제조시 통상적으로 사용되는 것일 수 있다. 상기 배면 시트로는 면 직물, 폴리에스테르 직물, 레이온 직물, 면/폴리에스테르 혼방사 직물 또는 폴리에스테르 필름(PET 필름)이 적합하고, 상기 연마재 성분으로는 알루미나(Al2O3), 탄화규소(SiC), 알루미나 지르코니아(AZ), 세라믹(졸-겔), CBN(cubic boron nitride), 다이아몬드 또는 이들의 혼합물이 적합하다.
이와 같이 부직포, 하나 이상의 유리섬유 페이퍼층 및 연마포지가 순차적으로 적층된 본 발명의 연마 디스크는, 도 5에 도시된 바와 같은 철 홀더에 아래부터 부직포, 하나 이상의 수지-함침된 유리섬유 페이퍼 및 연마포지를 차례대로 위치시킨 후, 조임 공구를 사용하여 5 내지 7 kgf/cm2의 압력을 가하고 5 내지 8시간 동안 120 내지 150℃로 가열하여 유리섬유 페이퍼에 함침되어 있는 접착성 수지를 녹여 구성층들을 서로간 결합시킴으로써 제조할 수 있다. 이때, 연마포지는 연마포지의 배면 시트가 유리섬유 페이퍼 면과 접하도록 위치시켜야 하며, 부직포, 유리섬유 페이퍼 및 연마포지 각각은 원하는 크기의 디스크 형태로 절단된 것을 사용한다.
이와 같이 제조된 본 발명의 유리섬유 페이퍼층-함유 연마 디스크는 유연성, 탄력성, 치수안정성 및 회전파괴강도가 우수하고, 중량이 가벼워 사용하기 편리하며, 특히 가격이 저렴하여 경제적이라는 장점을 가지므로, 철판의 녹 및 자동차의 오래된 도장 막의 제거, 및 금속의 용접부위 및 절단면의 연삭 등에 유용하게 사용될 수 있다.
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
25 g/m2의 중량 및 0.15 mm의 두께를 갖는 부직포(도레이 새한 제품) 1장; 45 g/m2의 중량 및 0.28 mm의 두께를 갖는 유리섬유 페이퍼(한국카본 제품) 1장; 및 연마포지 P628 #36 Ywt(태양연마(주) 제품) 1장 각각을 외경 180 mm 및 내경 23 mm의 크기로 절단하였다. 상기 유리섬유 페이퍼는 10 ㎛ 굵기의 유리섬유 80 중량%와 목재섬유 분말 20 중량%를 혼합하여 얻어진 것으로서, 페놀 수지(코오롱 유화 제품)를 90 g/m2의 양으로 함침시킨 후 90℃에서 1분 동안 건조시켜 사용하였다.
도 5에 도시된 철 홀더(steel holder)가 내경에 삽입되도록 하면서 상기 절단된 부직포 1장, 페놀 수지-함침된 유리섬유 페이퍼 1장 및 연마포지 1장을 아래부터 순차적으로 적층하고, 조임 공구를 사용하여 6.0 kgf/cm2의 압력을 가한 후, 적층체를 145±5℃의 전기오븐에 넣고 5시간 동안 가열하여 연마 디스크를 제조하였다 (도 3에 도시된 연마 디스크 단면 구조 참조). 이때, 연마포지는 연마층이 위로 위치하도록 적층하였다.
실시예 2
60 g/m2의 중량 및 0.35 mm의 두께를 갖는 유리섬유 페이퍼(한국카본 제품)에 페놀 수지를 120 g/m2의 양으로 함침시킨 후 90℃에서 1.5분 동안 건조시켜 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 공정을 수행하여 연마 디스크를 제조 하였다.
실시예 3
80 g/m2의 중량 및 0.6 mm의 두께를 갖는 유리섬유 페이퍼(한국카본 제품)에 페놀 수지를 200 g/m2의 양으로 함침시킨 후 90℃에서 2분 동안 건조시켜 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 공정을 수행하여 연마 디스크를 제조하였다.
실시예 4
2장의 유리섬유 페이퍼를 사용하고 적층시킨 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 공정을 수행하여 연마 디스크를 제조하였다.
비교예 1
두께 1.0 mm의 가황섬유 기재(일본 도요화이버사 제품) 1장을 외경 180mm 및 내경 23mm의 크기로 절단하였다.
절단된 가황섬유 기재 위에, 페놀 수지와 CaCO3의 50:50 혼합물의 1차 접착제를 245 g/m2의 양으로 코팅한 후, Al2O3/알루미나 지르코니아 40/60 혼합물 연마재(#36 크기)를 860 g/m2의 양으로 살포하고 60∼120℃ 전기오븐에서 70분 동안 1차 건조시켰다. 그 위에, 페놀 수지와 CaCO3의 40:60 혼합물의 2차 접착제를 450 g/m2의 양으로 코팅하고 60∼110℃ 전기오븐에서 240분 동안 2차 건조 경화시켜 연마 디스크를 제조하였다 (도 1에 도시된 연마 디스크 단면 구조 참조).
이어, 가황섬유 기재 뒷면(연마재가 없는 부위)에 습기를 부여하기 위해 물을 바른 후 온도 30±2℃ 및 상대습도 70 내지 80%의 습도실에서 1주일간 방치하여, 가습처리된 연마 디스크를 얻었다.
비교예 2
25 g/m2의 중량 및 0.15 mm의 두께를 갖는 부직포(도레이 새한 제품) 1장; 페놀 수지에 함침시킨 후 건조한, H45 1/4 ×H45 1/4 (경사×위사) tex/yarn의 굵기 및 8 ×8 (경사×위사) count/inch의 레노 평직 조직을 갖는 유리섬유 직물(한국화이버사 제품) 1장(이때, H는 평균 직경이 10.16∼11.42 ㎛인 것을 의미함); 페놀 수지에 함침시킨 후 건조한, G75 1/0 ×E225 1/0 (경사×위사) tex/yarn의 굵기 및 58 ×30 (경사×위사) count/inch의 주자직 조직을 갖는 카본섬유 직물(한국화이버사 제품) 1장(이때, E 및 G는 각각 평균 직경이 6.35∼7.61 ㎛ 및 8.89∼10.15 ㎛인 것을 의미함); 및 연마포지 P628 #36 Ywt(태양연마(주) 제품) 1장 각각을 외경 180 mm 및 내경 23 mm의 크기로 절단하였다.
도 5에 도시된 철 홀더가 내경에 삽입되도록 하면서 상기 절단된 부직포 1장, 카본섬유 직물 1장, 유리섬유 직물 1장 및 연마포지 1장을 아래부터 순차적으 로 적층하고, 조임 공구를 사용하여 6.0 kgf/cm2의 압력을 가한 후, 적층체를 145±5℃의 전기오븐에 넣고 5시간 동안 가열하여 연마 디스크를 제조하였다. 이때, 연마포지는 연마층이 위로 위치하도록 적층하였다.
시험예 : 물성시험
실시예 1 내지 4, 및 비교예 1 및 2에서 제조된 연마 디스크 각각에 대하여 인장강도, 회전파괴강도, 유연성, 치수안정성 및 중량을 측정하고 가격을 비교하여, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
Figure 112006068413327-pat00001
상기 표 1로부터, 실시예 1 내지 4에서 제조된 본 발명의 연마 디스크는 비교예 1에서 제조된 연마 디스크에 비해 회전파괴강도 및 유연성이 우수하고 온도, 습도에 따른 치수안정성이 매우 안정적이고, 비교예 2에서 제조된 연마 디스크에 비해서는 유연성이 매우 우수하며, 이들 비교예 연마 디스크 둘 다에 비해 중량이 가볍고 가격이 15∼20% 가량 저렴하여 원가 절감의 효과를 가져올 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 연마 디스크는 유연성, 탄력성, 치수안정성 및 회전파괴강도가 우수하고, 중량이 가벼워 사용하기 편리하며, 가격이 저렴해 경제적인 효과가 있어, 연마 디스크로서 유용하게 사용될 수 있다.

Claims (8)

  1. (1) 부직포;
    (2) 수지-함침된, 유리섬유와 목재섬유가 혼합되어 형성된 하나 이상의 유리섬유 페이퍼(glass fiber paper)층; 및
    (3) 상기 유리섬유 페이퍼층에 결합된 배면 시트와, 연마재를 함유하는 연마층으로 이루어진 연마포지를 차례대로 포함하고,
    상기 유리섬유 페이퍼층이, 접착성 수지를 90 내지 200 g/m2의 양으로 함침시킨 후 80 내지 100℃에서 건조된 것임을 특징으로 하는,
    연마 디스크.
  2. 제 1 항에 있어서,
    유리섬유 페이퍼층이 70 내지 90 중량%의 유리섬유와 10 내지 30 중량%의 목재섬유가 혼합되어 형성된 것임을 특징으로 하는, 연마 디스크.
  3. 제 1 항에 있어서,
    수지에 함침되기 전의 유리섬유 페이퍼층이 45 내지 80 g/m2의 중량 및 0.25 내지 0.65 mm의 두께를 갖는 것임을 특징으로 하는, 연마 디스크.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    접착성 수지가 페놀 수지, 에폭시 수지, 우레아 멜라민 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리비닐부티랄, 아크릴로니트릴-부타디엔-고무, 변성된 열경화성 수지 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 것임을 특징으로 하는, 연마 디스크.
  6. 제 1 항에 있어서,
    부직포가 20 내지 30 g/m2의 중량 및 0.1 내지 0.3 mm의 두께를 갖는 것임을 특징으로 하는, 연마 디스크.
  7. 디스크 형태의, 부직포, 하나 이상의 유리섬유 페이퍼층 및 연마포지를 차례대로 위치시키고 가열 압착하여 상기 구성층들을 서로간 결합시키는 것을 포함하는, 제 1 항에 따른 연마 디스크의 제조방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    가열 압착이, 5 내지 7 kgf/cm2의 압력 및 120 내지 150℃의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
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