KR101004257B1 - 유리기판용 연마롤러 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유리기판용 연마롤러에 관한 것으로, 샤프트부(20); 샤프트부(20)의 외부면에 결합되는 탄성 재질의 내피부(30); 내피부(30)의 외부면에 통 형태로 끼움 결합되며, 표면에 동일 주기의 웨이브 패턴으로 반복 형성되는 제1그루브(42) 및 제1그루브(42)와 교차하도록 동일 주기의 웨이브 패턴으로 반복 형성되는 제2그루브(44)가 구비되어 있는 연마 재질의 연마부(40)를 포함한다. 이에 따라, 유리기판용 연마롤러의 기능성 및 사용성을 보다 향상시킬 수 있다.

샤프트부, 내피부, 연마부, 그루브

Description

유리기판용 연마롤러 및 그 제조방법 {POLISHING ROLLER FOR GLASS SUBSTRATE AND ITS MANUFACTURING PROCESS}

본 발명은 유리기판용 연마롤러 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유리기판의 이물질을 제거하거나 평탄화 작업을 위한 유리기판용 연마롤러 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 평판디스플레이(FPD:Flat Panel Display)는 편평한 박형의 디스플레이를 말하며, 이러한 평판디스플레이의 종류로는 LCD, PDP, FED 또는 LED 등이 있다.

이러한 평판디스플레이에 사용되는 유리기판의 불량을 방지하기 위해서는 그 표면에 부착되어 있는 이물질을 제거하는 등 유리기판의 평탄화 작업이 필수적으로 요구된다.

종래의 유리기판 평탄화 작업은 디스크 타입의 연마패드 방식 또는 롤 타입의 연마테이프 방식이 주로 사용되었으며, 유리기판이 대형화됨에 따라 연마벨트 방식이 선보이고 있다.

그러나 상기와 같은 연마패드 및 연마테이프 방식은 그 구조적·재질적 특성으로 인해, 유리기판 표면의 이물질을 제거하거나 평탄화하는 데 소요되는 시간이 오래 걸릴 뿐 아니라 유리기판 표면에 스크래치를 발생시키는 등 유리기판을 깨끗하고 정밀하게 연마하는 데에는 다소 문제점이 있으며, 고착성 이물질을 제거하는 데에는 한계가 있다.

그리고 연마벨트를 이용한 연마방식의 경우에는 대형의 유리기판에 있어 일부 장점이 있으나, 그 구조가 복잡하여 설치성 및 유지보수성 등이 저하되는 단점이 있다.

최근에 들어, 탄성 재질의 연마부 표면에 일정 패턴의 그루브가 형성되어 있는 유리기판용 연마롤러가 개발되었으나, 이 또한 그루브의 패턴적 특징으로 인해 연마작업시 부분적으로 사각지대가 발생될 뿐 아니라 슬러리의 유동 및 분포균일도가 각 영역별로 차이가 나 유리기판의 표면을 균일하게 평탄화하는 데 한계가 있다.

본 발명은 유리기판 표면의 이물질 제거는 물론이고 그 평탄화 작업을 간편하고 효율적으로 수행할 수 있는 유리기판용 연마롤러 및 그 제조방법을 제공하고자 하는 데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 유리기판용 연마롤러는, 샤프트부; 상기 샤프트부의 외부면에 결합되는 탄성 재질의 내피부; 상기 내피부의 외부면에 통 형태로 끼움 결합되며, 표면에 동일 주기의 웨이브 패턴으로 반복 형성되는 제1그루브 및 상기 제1그루브와 교차하도록 동일 주기의 웨이브 패턴으로 반복 형성되는 제2그루브가 구비되어 있는 연마 재질의 연마부를 포함하여 구성되는 데 그 기술적 특징이 있다.

상기 제1그루브 및 상기 제2그루브의 교차에 의해 형성되는 다수의 연마돌기부 외벽은 45∼90°의 각도로 형성되며, 상기 다수의 연마돌기부는 그 상부가 평탄한 구조를 가지는 것이 바람직하다.

상기 제1그루브 중 어느 하나의 최고점 및 최저점은 그 양측에 각각 위치하는 다른 하나의 최고점 및 최저점 사이에 위치하며, 상기 제2그루브 중 어느 하나의 최고점 및 최저점은 그 양측에 각각 위치하는 다른 하나의 최고점 및 최저점 사이에 위치하는 것이 바람직하다.

상기 제1·2그루브의 폭은 0.3∼4.0 ㎜이고, 깊이는 0.3∼5.0 ㎜이며, 그 각 각의 피치는 2.0∼ 20.0㎜인 것이 바람직하다.

상기 연마부는 수지제 30.0∼65.0 중량%, 연마제 30.0∼65.0 중량% 및 첨가제 1.0∼5.0 중량%의 혼합성분으로 이루어지며, 상기 수지제로는 우레탄 또는 에폭시 중 적어도 어느 하나가 사용되고, 상기 연마제는 0.3∼5.0 ㎛ 입자크기의 Al₂O₃, SiC, ZrO₂, CeO₂, SiO₂, Fe₂O₃, Cr₂O₃, CBN, 합성다이아몬드 파우더 중 적어도 어느 하나가 사용되는 것이 바람직하다.

그리고 샤프트부의 외부면에 내피부가 결합되고, 상기 내피부의 외부면에 연마부가 결합되는 유리기판용 연마롤러의 제조방법에 있어서, 상기 연마부는 원통형 외형몰드를 2∼3 등분으로 절개하는 단계; 절개된 외형몰드의 내부면에 웨이브 패턴의 그루브를 반복적으로 형성하는 단계; 그루브가 형성된 외형몰드를 원통형으로 다시 결합하는 단계; 외형몰드의 내경에 대하여 일정 간격을 두고 2∼10㎜의 원통형 내형몰드를 결합하는 단계; 외형몰드 및 내형몰드의 사이공간에 진공으로 연마조성물을 주입·경화하는 단계; 외형몰드를 분리하는 단계; 원통형의 연마부를 탈형하는 단계를 거쳐 제조되는 것을 그 기술적 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 연마부에 웨이브 패턴으로 반복 형성되는 제1·2그루브가 교차 형성됨과 아울러 연마돌기부의 구조적 특징으로 인해, 연마대상물의 연마시간을 상대적으로 단축시킬 수 있을 뿐 아니라 연마정밀도 및 연마효율을 보다 향상시 킬 수 있다.

또한, 슬러리 및 연마잔류물의 이송 및 배출을 효율적으로 유도할 수 있다.

그리고 연마부의 마모시 연마부만 별도로 교체 가능하여 유지보수성을 향상시킬 수 있다.

그로 인해, 유리기판용 연마롤러의 기능성 및 사용성을 보다 향상시킬 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 유리기판용 연마롤러는 샤프트부(20); 샤프트부(20)의 외부면에 결합되는 탄성 재질의 내피부(30); 내피부(30)의 외부면에 통 형태로 끼움 결합되며, 표면에 동일 주기의 웨이브 패턴으로 반복 형성되는 제1그루브(42) 및 제1그루브(42)와 교차하도록 동일 주기의 웨이브 패턴으로 반복 형성되는 제2그루브(44)가 구비되어 있는 연마 재질의 연마부(40)를 포함하여 구성된다.

샤프트부(20)는 SUS 또는 FRP 등과 같은 합성수지 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

샤프트부(20)는 모터를 비롯한 공지된 다양한 형태의 구동수단에 의해 회전되며, 그 형상 및 크기는 적절히 변경 가능하다.

한편, 샤프트부(20)로는 도면에 별도로 도시되지는 않았지만 모터의 용량을 줄이고 진동을 감소시킬 수 있도록 내부가 빈 중공축을 사용할 수 있으며, 이러한 중공축의 경우에는 연마롤러의 길이가 길어질 경우 휨 현상이 발생될 수 있으므로 그 내부에 탄소섬유 등과 같이 밀도가 낮고 강도가 큰 합성수지를 보강하는 것이 바람직하다.

내피부(30)는 연질우레탄, 발포 PVC, 스티로폼 또는 고무류 등의 탄성이 있는 합성수지 재질로 이루어지며, 샤프트부(20)의 외경을 내경으로 하고 연마부(40)의 내경을 외경으로 하여 연마부(40)와 접착제로 접착되거나 연마부(40)의 내부에 일체형으로 발포된다.

내피부(30)의 경도는 Shore A 경도 기준으로 30∼80 정도가 가장 바람직하다.

한편, 필요에 따라 별도의 내피부를 형성하지 않고 연마부(40)의 양쪽 가장자리를 밀봉한 후 그 내부에 공기를 주입하여 공기압력에 의하여 내피부를 형성하는 것으로 연마부(40)의 진원도를 구성하거나 또는 연마부(40)의 내부에 물 등의 액체를 투입하여 양쪽 가장자리를 밀봉한 후 연마롤러의 회전시 그 원심력에 의해 내부의 액체가 일정의 두께를 형성하는 것으로 연마부(40)의 진원을 구성할 수 있다.

또한, 내피부는 샤프트부(20)의 외부면에 플랩을 방사상으로 부착하여 구성할 수도 있다.

내피부(30)는 연마부(40)의 강도에 따라 그 재질을 달리하여야 하는 데 연마 부(40)의 물리적 강도가 높을 경우에는 연성, 연마부(40)의 물리적 강도가 낮을 경우에는 강성으로 이루어지는 것이 바람직하다.

연마부(40)는 일정의 두께를 지닌 연마 재질의 원통형 구조를 가지며, 일체로 성형된다.

연마부(40)는 수지제 30.0∼65.0 중량%, 연마제 30.0∼65.0 중량% 및 첨가제 1.0∼5.0 중량%의 혼합성분으로 이루어진다. 수지제로는 우레탄 또는 에폭시 중 적어도 어느 하나가 사용되고, 연마제는 0.3∼5.0 ㎛ 입자크기의 Al₂O₃, SiC, ZrO₂, CeO₂, SiO₂, Fe₂O₃, Cr₂O₃, CBN, 합성다이아몬드 파우더 중 적어도 어느 하나가 사용되는 것이 바람직하다.

한편, 연마부(40)의 성분인 연마제, 수지제 및 첨가제가 상기에서 정한 수치범위를 벗어날 경우에는 유리기판의 연마정밀도를 확보하기 어렵거나 또는 연마효율이 상대적으로 저하되는 문제점이 있으며, 연마제의 입자크기 또한 상기에서 정한 수치범위를 벗어나게 되면 연마돌기부(46)의 강도에 있어 문제가 발생된다.

제1그루브(42)는 최고점 및 최저점을 갖는 동일 주기의 웨이브 패턴으로 일정 간격을 두고 반복 형성되며, 제2그루브(44) 또한 제1그루브(42)와 같이 동일 주기의 웨이브 패턴으로 일정 간격을 두고 반복 형성된다.

제1그루브(42) 및 제2그루브(44)는 대략 수직되게 교차 형성되는 것이 바람직하다.

제1·2그루브(42,44)는 동일한 간격으로 반복 형성되며, 제1·2그루 브(42,44)의 교차에 의해 다수의 연마돌기부(46)가 형성된다. 다수의 연마돌기부(46) 외벽은 바닥면에 대해 45∼90°의 각도로 형성되고, 그 상부는 평탄한 구조를 가진다.

연마돌기부(46)의 외벽 각도는 슬러리 및 연마잔류물의 이송 및 배출을 효율적으로 유도하기 위한 것으로, 그 각도가 45∼90°를 벗어날 경우에는 연마효율이 상대적으로 저하된다.

그리고 연마돌기부(46)의 상부는 연마대상물에의 스크래치 발생을 방지하기 위함이다.

한편, 연마부(40)는 도 3에서와 같이 웨이브 패턴을 갖는 복수의 제1그루브(42) 중 어느 하나의 최고점(a) 및 최저점(b)은 그 양측에 각각 위치하는 다른 하나의 최고점(a',a") 및 최저점(b',b") 사이에 위치하며, 제2그루브(44)도 제1그루브(42)와 마찬가지이다.
여기서, 제1 그루브(42)의 최고점(a)과 최저점(b)은 각각 일정한 주기로 반복되는 상기 제1 그루브(42)의 진행방향에 대하여 진행방향과 수직한 방향으로 최외곽에 위치하는 지점을 지칭하는 것으로서, 제1 그루브(42)는 진행방향(도 3에서 좌우방향)에 대하여 a와 b 사이의 변위를 진폭으로 하는 웨이브 패턴이 되는 것이고, 이때 a, b가 각각 최고점과 최저점이 되고, a-b구간은 제1 그루브(42)의 주기의 1/2에 해당합니다.
한편, 제2 그루브(44)도 앞서 설명한 바와 같이, 제1 그루브(42)와 동일한 패턴으로 형성되되, 진행방향이 상기 제1 그루브(42)와 교차하도록 형성된다. 제2 그루브(44)는 상기 제1 그루브(42)와 동일한 패턴, 즉 제1 그루브(42)와 동일한 주기를 갖고, 제1 그루브(42)들이 배치된 간격과 동일한 간격으로 배치된다. 다만, 제2 그루브(44)는 제1 그루브(42)와 진행하는 방향을 달리하여 제1 그루브(42)와 교차하는 것으로서, 도 3에서와 같이 제1 그루브(42)는 대략 좌우방향으로 형성되고 제2 그루브(44)는 대략 상하방향으로 형성된다. 상기와 같이, 제1 그루브(42)와 제2 그루브(44)가 서로 교차하면서 연마돌기부(50)를 형성한다.
여기서, 연마패드(10)에는 상기 제1 그루브(42)와 제2 그루브(44)가 서로 교차되게 형성되어 있으므로, 제1 그루브(42)나 제2 그루브(44) 중에서 어느 하나만 형성되어 있을 때보다. 연마대상물에 제1 그루브(42)와 제2 그루브(44)가 서로 교차하면서 연마할 수 있다.

그로 인해, 연마대상물의 연마시 발생될 수 있는 사각지대를 완전히 제거하여 연마대상물을 균일하고 평탄하게 연마할 수 있다.

제1·2그루브(42,44)의 폭(w)은 0.3∼4.0 ㎜이고, 깊이(d)는 0.3∼5.0 ㎜이며, 그 각각의 피치(p)는 2.0∼20.0 ㎜인 것이 바람직하다. 이는, 유리기판이나 웨이퍼를 정밀 연마하기 위한 것으로, 이 수치범위를 벗어날 경우에는 연마정밀도가 상대적으로 저하되는 단점이 있다.

한편, 미설명 도면부호 60은 유리기판을 이송하는 하부의 탄성롤러가 상부의 연마롤러에 의해 마모되는 것을 방지하기 위한 보조패드부를 도시한 것이다.

이상에서 설명한 유리기판용 연마롤러의 연마부 제조방법을 도 5를 참조하여 설명하면 하기와 같다.

① 제1단계(S1) : 원통형 외형몰드를 절개하는 단계.

이 때, 원통형 외형몰드는 외부면의 길이방향을 따라 대략 2∼3 등분으로 절개하는 것이 바람직하다.

② 제2단계(S2) : 절개된 외형몰드의 내부면에 그루브를 반복적으로 형성하는 단계.

이 때, 그루브는 사각홈 형상을 가지고 일정 간격을 두고 웨이브 패턴으로 교차 형성된다.

③ 제3단계(S3) : 그루브가 형성된 외형몰드를 원통형으로 다시 결합하는 단계.

④ 제4단계(S4) : 외형몰드의 내부면에 대하여 일정 간격을 두고 원통형 내형몰드를 결합하는 단계.

⑤ 제5단계(S5) : 외형몰드 및 내형몰드의 사이공간에 진공으로 연마조성물을 주입·경화하는 단계.

⑥ 제6단계(S6) : 외형몰드를 분리하는 단계.

⑦ 제7단계(S7) : 원통형의 연마부를 탈형하는 단계.

이상에서와 같이 총 7단계를 거침으로써 유리기판용 연마롤러의 연마부 제조과정이 완료된다.

그 후 샤프트부에 탄성 재질의 내피부를 결합하고, 드레싱 후 접착제를 이용하여 상기의 연마부를 밀착 결합시킴으로써 최종적인 유리기판용 연마롤러가 완성된다.

도 1은 본 발명에 따른 유리기판용 연마롤러를 도시한 사시도,

도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 유리기판용 연마롤러의 구조를 도시한 단면도,

도 3은 본 발명에 따른 유리기판용 연마롤러의 연마부를 부분적으로 확대 도시한 평면도,

도 4는 도 3의 A―A′선에 따른 단면도,

도 5는 본 발명에 따른 유리기판용 연마롤러의 제조방법을 도시한 블럭도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

20 : 샤프트부 30 : 내피부

40 : 연마부 42 : 제1그루브

44 : 제2그루브 46 : 연마돌기부

50 : 보조패드부

Claims (6)

1. 샤프트부; 상기 샤프트부의 외부면에 결합되는 탄성 재질의 내피부; 상기 내피부의 외부면에 통 형태로 끼움 결합되며, 표면에 동일 주기의 웨이브 패턴으로 반복 형성되는 제1그루브 및 상기 제1그루브와 교차하도록 동일 주기의 웨이브 패턴으로 반복 형성되는 제2그루브가 구비되어 있는 연마 재질의 연마부를 포함하는 유리기판용 연마롤러에 있어서,

   상기 연마부는 수지제 30.0∼65.0 중량%, 연마제 30.0∼65.0 중량% 및 첨가제 1.0∼5.0 중량%의 조성물로 성형되어 이루어지고,

   상기 수지제로는 우레탄 또는 에폭시 중 적어도 어느 하나가 사용되고, 상기 연마제는 0.3∼5.0 ㎛ 입자크기의 Al₂O₃, SiC, ZrO₂, CeO₂, SiO₂, Fe₂O₃, Cr₂O₃, CBN, 합성다이아몬드 파우더 중 적어도 어느 하나가 사용되며,

   상기 제1그루브 중 어느 하나의 최고점 및 최저점은 그 양측에 각각 위치하는 다른 하나의 최고점 및 최저점 사이에 위치하며, 상기 제2그루브 중 어느 하나의 최고점 및 최저점은 그 양측에 각각 위치하는 다른 하나의 최고점 및 최저점 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 유리기판용 연마롤러.
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6. 샤프트부의 외부면에 내피부가 결합되고, 상기 내피부의 외부면에 연마부가 결합되는 유리기판용 연마롤러의 제조방법에 있어서,

   상기 연마부는,

   원통형 외형몰드를 2∼3 등분으로 절개하는 단계;

   절개된 외형몰드의 내부면에 웨이브 패턴의 그루브를 반복적으로 형성하는 단계;

   그루브가 형성된 외형몰드를 원통형으로 다시 결합하는 단계;

   외형몰드의 내부면에 대하여 일정한 간격을 두고 원통형 내형몰드를 결합하는 단계;

   외형몰드 및 내형몰드의 사이 공간에 진공으로 연마조성물을 주입·경화하는 단계;

   외형몰드를 분리하는 단계;

   원통형의 연마부를 탈형하는 단계를 거쳐 제조되는 것을 특징으로 하는 유리기판용 연마롤러의 제조방법.

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