KR101204468B1

KR101204468B1 - 연마 브러시

Info

Publication number: KR101204468B1
Application number: KR1020117005532A
Authority: KR
Inventors: 마사오 히라노
Original assignee: 신토고교 가부시키가이샤
Priority date: 2009-05-26
Filing date: 2009-10-19
Publication date: 2012-11-23
Also published as: JP2010274332A; CN102131619B; JP4900622B2; TW201041692A; KR20110042215A; TWI399262B; WO2010137189A1; CN102131619A

Abstract

본 발명은 연마력이 크며, 경질 재료의 연마에 적절한 연마 브러시를 제공한다.
연마 브러시(10)는, 복수의 브러시 모재(11)와, 상기 복수의 브러시 모재(11)의 외주면을 코팅하여 결속하는 결속 부재(12)와, 결속된 상기 복수의 브러시 모재의 단부(11b)를 파지하는 브러시 홀더(13)를 포함한다. 브러시 모재(11)는, 다이아몬드 입자 표면을 니켈 또는 니켈을 주성분으로 하는 합금에 의해 코팅한 연마용 입자를 폴리에스테르 수지에 함유시킨 단면이 원형인 모노필라멘트이다. 브러시 홀더(13)는, 브러시 고정 부재(21)에 대해 용이하게 고정 또는 제거될 수 있다. 일 실시형태에 있어서, 브러시 홀더(13)는 브러시 고정 부재(21) 위에 위치된 마그넷(21b)을 통해 흡착된다.

Description

연마 브러시{ABRASIVE BRUSH}

본 발명은, 복수의 브러시 모재를 결속하여 형성되는 연마 브러시에 관한 것이다.

강판 등과 같은 금속의 표면 또는 단면의 연마 분야에 있어서, 연마용 입자를 함유하는 합성 수지로 이루어진 모노필라멘트를 브러시 모재로서 포함하는 연마 브러시가 이용되어 왔다.

이러한 타입의 연마 브러시로서, 탄화 규소, 산화 알루미늄 등으로 이루어진 연마용 입자를 함유하는 나일론 등의 폴리아미드 수지를 포함하는 브러시 모재로 이루어진 연마 브러시가 널리 사용되어 왔다. 예를 들면, 특허문헌 1에는, 폴리아미드 수지에 탄화 규소를 포함하는 연마재 입자를 첨가한 연마 브러시용 브러시 모재가 개시되어 있다.

[특허문헌 1] 일본국 공개특허공보 제2002-283242호

최근, 피연마물로서 실리콘 블록과 같은 경질 재료나 세라믹 재료가 증가하고 있다. 특히, 경질 재료 표면상의 미소 크랙의 제거에 대한 수요가 증가하고 있다. 그러나, 종래의 연마 브러시는 연마력이 부족하여, 연마에 대한 요구를 충분히 충족시킬 수 없었다.

이러한 관점에서, 본 발명은, 충분한 연마력을 가지며, 경질 재료의 연마에 적절한 연마 브러시를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기한 문제를 해결할 수 있는 연마 브러시를 제공하기 위한 것이다.

청구항 1의 연마 브러시는, 복수의 브러시 모재(毛材)와, 상기 복수의 브러시 모재의 외주면(外周面)을 코팅함으로써 상기 복수의 브러시 모재를 결속하는 결속 부재와, 결속된 상기 복수의 브러시 모재의 단부(end parts)를 파지(把持)하며 연마용 브러시 장치의 구동부에 고정하는 브러시 홀더를 포함하는 기술적 수단을 제공한다. 상기 구동부는 연마 브러시를 구동하며, 결속된 상기 복수의 브러시 모재의 단부는 상기 연마용 브러시 장치의 구동부에 대해 용이하게 고정 또는 제거된다. 상기 브러시 모재는, 다이아몬드 입자(diamond particles) 표면에 니켈 또는 니켈을 주성분으로 하는 합금을 코팅하여 이루어진 연마용 입자를 포함하는 폴리에스테르 수지로 이루어진 모노필라멘트이다.

청구항 1의 발명에 있어서, 브러시 모재를 구성하는 폴리에스테르 수지는, 종래 모노필라멘트에 이용되어 온 수지 재료에 비해 경질이며 탄성이 있다. 따라서, 보다 큰 연마력을 얻을 수 있다. 또한, 경도가 매우 높은 다이아몬드 입자를 모노필라멘트 표면 위로 노출시켜 피연마물을 연마할 수 있다. 따라서, 보다 큰 연마력을 얻을 수 있다. 또한, 다이아몬드 입자 표면을 니켈 또는 니켈을 주성분으로 하는 합금으로 코팅함으로써, 연마용 입자 표면상에, 다이아몬드 입자 표면상의 요철보다 큰 요철이 형성된다. 상기 요철은 앵커(anchor) 효과를 유발하므로, 다이아몬드 입자가 수지 재료에 대해 보다 강고하게 부착되어, 브러시 모재로부터 쉽게 떨어지지 않는다. 그 결과, 높은 연마력을 장시간 유지할 수 있다. 브러시 연마에서는, 숫돌(grindstone)에 의한 연마에 비해 과대한 힘이 피연마물에 인가되지 않으므로, 본 발명의 연마 브러시는, 특히 경질 재료 표면상의 미소 크랙을 제거하는데에 유용하다.

청구항 2의 연마 브러시는, 청구항 1의 브러시 모재의 폴리에스테르 수지가, 에틸렌-2,6-나프탈레이트 단위를 60몰% 이상 함유하며, 그 선 직경이 0.4-1.0㎜인 기술적 수단을 제공한다.

청구항 2에 기재된 바와 같이, 폴리에스테르 수지로서 에틸렌-2,6-나프탈레이트 단위를 60몰% 이상 함유하는 폴리머, 예를 들면, 폴리에틸렌나프탈레이트 수지가 유용하게 이용될 수 있다. 에틸렌-2,6-나프탈레이트 단위를 60몰% 이상 함유하는 폴리에스테르 수지로 이루어진 모노필라멘트는 강성이 높다. 따라서, 연마력을 크게 할 수 있어 바람직하다. 또한, 브러시 모재 각각의 직경은, 0.4-1.0㎜의 범위인 것이 바람직하다. 직경이 0.4㎜ 미만인 경우에는, 브러시 모재의 강성이 낮아진다. 따라서, 충분한 연마력을 얻을 수 없다. 또한, 직경이 1㎜를 초과하는 경우에는, 브러시 모재의 경도가 종래 재료에 비해 높아져, 브러시 모재의 강성이 지나치게 높아진다. 따라서, 브러시 모재가 약해져, 쉽게 부러진다.

청구항 3의 연마 브러시는, 청구항 1 또는 2의 브러시 모재가, 상기 다이아몬드 입자 표면을 코팅하는 니켈 또는 니켈을 주성분으로 하는 합금을, 상기 연마용 입자의 중량에 근거하여, 45-65중량% 함유하는 기술적 수단을 제공한다.

청구항 3에 기재된 바와 같이, 다이아몬드 입자 표면을 코팅하는 니켈 또는 니켈을 주성분으로 하는 합금의 양은, 연마용 입자 총 중량의 45-65중량%인 것이 바람직하다. 그 양이 45중량% 미만인 경우에는, 연마용 입자 표면상에 요철이 충분히 형성되지 않아, 브러시 모재에 대한 입자의 결합력이 떨어진다. 그 결과, 연마중에 연마용 입자의 탈락이 많아져, 연마 효율이 저하한다. 또한, 그 양이 65중량%를 초과하는 경우에는, 연마용 입자 표면의 노출 비율이 감소한다. 그 결과, 연마 효율도 저하한다.

청구항 4의 연마 브러시는, 청구항 1 또는 2의 브러시 모재가, 폴리에스테르 수지 100중량부에 근거하여, 10-40중량부의 연마 입자를 함유하는 기술적 수단을 제공한다.

청구항 4에 기재된 바와 같이, 브러시 모재에 포함되는 연마용 입자의 양은, 폴리에스테르 수지 100중량부에 근거하여, 10-40중량부인 것이 바람직하다. 그 양이 10중량부 미만인 경우에는, 충분한 양의 연마용 입자가 모노필라멘트 표면 위로 노출되지 않으며, 그 결과 충분한 연마력이 얻어지지 않는다. 그 양이 40중량부를 초과하는 경우에는, 모노필라멘트의 강도가 저하하여, 쉽게 부러진다.

청구항 5의 연마 브러시는, 청구항 1 또는 2의 브러시 모재가, 평균 직경이 5㎛-150㎛인 연마용 입자를 포함하는 기술적 수단을 제공한다.

청구항 5에 기재된 바와 같이, 연마용 입자의 평균 직경은, 5㎛-150㎛인 것이 바람직하다. 평균 직경이 5㎛ 미만인 경우에는, 충분한 연마력이 얻어지지 않는다. 평균 직경이 150㎛를 초과하는 경우에는, 모노필라멘트의 강도가 저하하여, 쉽게 부러진다.

청구항 6의 연마 브러시는, 청구항 1 또는 2의 연마 브러시가, 결속된 복수의 브러시 모재의 단부가 각각 삽입되는 삽입 구멍과, 상기 연마 브러시를 구동하는 연마용 브러시 장치의 구동부에 대해 용이하게 고정 또는 제거되는 파지부를 포함하는 브러시 홀더를 구비한 기술적 수단을 제공한다.

청구항 6의 연마 브러시는, 결속된 복수의 브러시 모재의 단부를 상기 브러시 홀더의 삽입 구멍에 삽입하여, 상기 구멍에 고정하는 것만으로 용이하게 제조될 수 있다. 또한, 연마용 브러시 장치는 연마용 브러시 장치의 구동부에 대해 용이하게 고정 또는 제거되는 파지부를 구비하고 있다. 상기 구동부는 연마 브러시를 구동한다. 따라서, 연마 효율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 연마 브러시의 부분 단면도이다.
도 2는 연마 브러시를 연마용 브러시 장치의 브러시 고정 툴에 부착한 상태를 나타내는 도면으로서, 도 2(a)는 연마용 브러시 장치의 일부 절결 정면도, 도 2(b)는 도 2(a)의 바닥면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따른 연마 브러시에 의한 연마 전후의 실리콘 블록의 단면도로서, 도 3(a)는 연마 브러시에 의한 연마 전의 실리콘 블록의 단면도, 도 3(b)는 연마 브러시에 의한 연마 후의 실리콘 블록의 단면도이다.

본 발명의 연마 브러시에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 연마 브러시(10)는, 연마용 입자로서 다이아몬드 입자를 함유한 복수의 브러시 모재(11)를 포함한다.

브러시 모재(11)는 그 외주부(11a)가 결속 부재(12)에 의해 결속되며, 결속된 복수의 브러시 모재(11)의 단부(11b)는 브러시 홀더(13)에 의해 파지된다.

본 실시형태에서, 브러시 홀더(13)는 복수의 브러시 모재(11)의 단부(11b)가 각각 삽입되는 삽입 구멍(13a)과, 연마 브러시를 구동하는 연마용 브러시 장치의 구동부(도 2의 고정 부재(21)에 상당)에 대해 용이하게 고정 또는 제거되는 파지부(13b)를 포함한다. 복수의 브러시 모재(11)의 단부(11b)는, 삽입 구멍(13a)에, 예를 들어 접착제에 의해 고정되어 있다.

브러시 모재(11)는, 다이아몬드 입자 표면에 니켈 또는 니켈을 주성분으로 하는 합금을 코팅한 연마용 입자를 함유하는, 단면이 원형인 폴리에스테르 수지로 이루어진 모노필라멘트이다. 이 모노필라멘트는, 폴리에스테르 수지에 소정량의 연마용 입자를 혼합한 후에 용융 방출(melt-spinning)하여 제조되며, 필요에 따라 상기 폴리에스테르 수지를 연신에 의해 용융 방출하여 제조된다.

이와 같이 형성되는 브러시 모재(11)를 이용한 연마 브러시(10)의 폴리에스테르 수지는 종래 모노필라멘트로서 이용되어 온 나일론 수지에 비해 경질이며 탄성이 있다. 따라서, 연마력이 크다. 또한, 경도가 매우 높은 다이아몬드 입자를 모노필라멘트 표면 위로 노출시키므로, 연마력을 크게 할 수 있다.

본 발명에 이용되는 폴리에스테르 수지는, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리메틸렌 테레프탈레이트, 폴리테트라메틸렌 테레프탈레이트, 폴리프로필렌 테레프탈레이트, 폴리메틸렌 나프탈레이트, 폴리테트라메틸렌 나프탈레이트, 폴리프로필렌 나프탈레이트, 또는 이를 주성분으로 하는 공중합 폴리에스테르를 포함한다.

본 발명의 일 실시형태에 이용되는 폴리에스테르 수지는, 에틸렌-2,6-나프탈레이트 단위를 60몰% 이상 함유하는 폴리머이다. 따라서, 적절한 폴리에틸렌 나프탈레이트 수지를 이용할 수 있다. 에틸렌-2,6-나프탈레이트 단위를 60몰% 이상 함유하는 폴리에스테르 수지로 이루어진 모노필라멘트는, 강성이 높고, 연마력을 크게 할 수 있어 바람직하게 이용된다. 폴리에틸렌 나프탈레이트 수지가 40몰% 미만이면, 테레프탈산, 이소프탈산 및 프탈산과 같은 디카르복실산 성분, 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜 및 테트라메틸렌 글리콜과 같은 디올 성분을 함유할 수 있다.

브러시 모재(11)의 연마용 입자는, 다이아몬드 입자 표면에 니켈 또는 니켈을 주성분으로 하는 합금을 코팅하여 형성된다. 본 실시형태에 이용된 연마용 입자는, 무전해 도금에 의해 표면에 니켈을 코팅한 다이아몬드 입자이다.

다이아몬드 입자는 일반적으로 부정형이지만, 그 표면의 요철(조도)은 한정된다. 따라서, 입자가 그 상태로 수지 재료에 혼합된 경우에, 수지 재료와 입자 사이의 결합력이 작아, 연마 중에 입자가 브러시 모재로부터 떨어지기 쉽다. 다이아몬드 입자 표면에 니켈 또는 니켈을 주성분으로 하는 합금을 코팅함으로써, 다이아몬드 입자 표면상의 요철보다 큰 요철이 형성되어, 수지 재료에 대한 입자의 앵커 효과가 발생하므로, 브러시 모재로부터 입자가 쉽게 떨어지지 않게 된다. 이에 따라, 본 발명의 연마 브러시는 높은 연마력을 장시간 유지하면서 연마를 계속할 수 있다.

입자 표면을 코팅하기 위하여, 무전해 도금 이외에, 스퍼터링 후에 전해 도금을 행하고, 기계적인 아이어닝(mechanical ironing)에 의해 다이아몬드 입자에 니켈 또는 합금을 물리적으로 부착시키는 등 다양한 방법을 채용할 수 있다.

코팅에 이용되는 니켈 또는 니켈을 주성분으로 하는 합금의 양은, 연마용 입자 총 중량의 45-65중량%인 것이 바람직하다. 그 양이 45중량% 미만인 경우에는, 연마용 입자 표면상에 요철이 충분하게 형성되지 않아, 브러시 모재와 연마용 입자 사이의 결합력이 작다. 그 결과, 연마 중에 연마용 입자의 탈락이 많아져 연마 효율이 저하한다. 그 양이 65중량%를 초과하는 경우에는, 연마용 입자 표면의 노출 비율이 적어진다. 그 결과, 연마 효율이 저하한다.

다이아몬드 입자의 직경이 크면, 연마력이 증대하여, 연마 효율이 향상된다. 상기 다이아몬드 입자의 직경이 작으면, 큰 연마력은 얻을 수 없다. 하지만, 피연마물의 표면 조도를 작게 할 수 있다. 다이아몬드 입자의 평균 직경은, 5-150㎛인 것이 바람직하다. 평균 직경이 5㎛ 미만인 경우에는, 충분한 연마력을 얻을 수 없다. 평균 직경이 150㎛를 초과하는 경우에는, 브러시 모재의 모노필라멘트의 강도가 저하하여, 쉽게 부러진다.

브러시 모재(11)에 함유되는 연마용 입자의 양은, 브러시 모재(11)(폴리에스테르 수지) 100중량부에 근거하여, 10-40중량부인 것이 바람직하다. 그 양이 10중량부 미만인 경우에는, 충분한 양의 연마용 입자가 브러시 모재(11)의 표면 위로 노출되지 않아, 충분한 연마력을 얻을 수 없다. 그 양이 40중량부를 초과하는 경우에는, 브러시 모재(11)의 모노필라멘트의 강도가 저하하여, 쉽게 부러진다.

브러시 모재(11)(모노필라멘트)의 직경은, 0.4-1.0㎜의 범위인 것이 바람직하다. 그 직경이 0.4㎜ 미만인 경우에는, 브러시 모재(11)의 강성이 낮아지며, 그 결과 충분한 연마력을 얻을 수 없다. 그 직경이 1.0㎜를 초과하는 경우에는, 브러시 모재의 강성이 너무 높아져, 브러시 모재가 약해져, 쉽게 부러진다.

고무, 실리콘 고무, 폴리염화비닐 수지와 같은 수지 재료로 이루어진 결속 부재(12)는, 브러시 모재(11)의 외주부(11a)를 코팅함으로써 브러시 모재(11)를 결속한다. 본 실시형태에서, 브러시 모재(11)의 선단부(先端部)는 도 1에서 약간 노출된 상태로 되어 있다. 이는 상기 수지 재료로 브러시 모재(11)의 외주부(11a)를 코팅하는 공정에서, 브러시 모재(11)의 선단부를 결속하는 임시 고정 부재(미도시)가 설치되었던 흔적을 나타낸 것이다. 상기 임시 고정 부재는, 상기 브러시 모재(11)의 외주부(11a)에 코팅(도포)된 결속 부재(12)를 건조하여 고화시킨 후에 제거된다. 임시 고정 부재의 재료로서, 끈 혹은 고무 링 등을 이용할 수 있다.

이와 같이 형성된 결속 부재(12)는, 브러시 모재(11)가 길어져도 브러시 모재(11)의 선단부에 충분한 강성을 부여할 수 있다. 이는, 결속 부재(12)가 브러시 모재(11)를 결속하여, 연마 방향으로의 변형을 억제할 수 있기 때문이다. 이에 따라, 연마 브러시(10)는 높은 연마력을 얻을 수 있다. 또한, 브러시 모재(11)의 선단부가 마모됨에 따라, 상기 브러시 모재(11)의 선단부가 연마 중에 항상 노출될 수 있다. 이는, 결속 부재(12)가 수재 재료로 이루어지기 때문이며, 브러시 모재(11)의 선단부가 연마 공정에서 마모되면, 브러시 모재(11)의 선단부의 마모에 따라 결속 부재(12)가 서서히 파단하거나 마모된다. 이로 인해, 브러시 모재(11)의 선단부는 소망하는 강성을 가질 수 있으며, 브러시 모재(11)의 선단부가 항상 노출된 상태로 연마를 수행할 수 있다.

결속 부재(12)는, 브러시 모재(11)를 수지 재료로 도포함으로써 형성될 수 있을 뿐만 아니라, 테이프 또는 튜브를 가열하여 브러시 모재(11)에 밀착시킴으로써 형성될 수도 있다. 또한, 브러시 모재(11)의 강성을 충분히 얻을 수 있다면, 브러시 모재(11)의 외주부(11a) 전체를 코팅할 필요는 없다. 결속 부재(12)의 길이 또는 브러시 모재의 외주부(11a)의 결속 위치는 자유롭게 설정할 수 있다.

연마 브러시(10)가 연마용 브러시 장치(미도시)의 브러시 고정 툴(20)에 끼움결합된 본 실시형태의 연마 브러시(10)를 도 2(a) 및 도 2(b)를 참조하여 설명한다.

도 2(a) 및 도 2(b)에 도시한 바와 같이, 브러시 고정 툴(20)은, 연마용 브러시 장치의 회전 샤프트(30)가 접속되는 상부 커버가 장착된 원통형 회전 부재(22)와, 상기 회전 부재(22)의 내측에, 고정 나사(25)를 조임으로써 복수의 연마 브러시(10)를 부착할 수 있으며, 고정 나사(26)를 조임으로써 복수의 연마 브러시(10)를 수직 방향의 위치로 고정하고, 고정 나사(26)를 풀어 복수의 연마 브러시(10)의 수직 방향의 위치를 이동 가능하게 조절할 수 있는 브러시 고정 부재(21)와, 상기 회전 부재(22)의 중앙에 상기 회전 샤프트(30)의 연장선상에 수직으로 배치되어, 상기 연마 브러시의 위치가 수직 방향으로 조절될 때 상기 브러시 고정 부재(21)를 슬라이딩 이동시키는 슬라이딩 축(24)과, 상기 회전 부재(22)의 하단 개구부에 부착되어, 상기 연마 브러시(10)의 브러시 모재(11)의 선단부의 위치를 조절하며, 상기 회전 부재(22)의 하단 개구부에 대해 용이하게 고정 또는 제거되는 지지 부재(23)를 포함한다.

본 실시형태에서, 연마 브러시(10)가 용이하게 고정 또는 제거되는 15개의 고정 구멍(21a)이 서로 소정 간격을 두고 동심원 형상으로 형성되어 있다. 고정 구멍(21a)의 각 표면에는 마그넷(21b)이 부착되어 있다. 브러시 홀더(13)가 고정 구멍(21a)에 삽입되면, 마그넷(21b)이 브러시 홀더(13)를 흡착 유지한다. 연마 브러시(10)는 브러시 홀더(13)를 고정 나사(25)로 조임으로써 고정 부재(21)에 고정된다. 상술한 바와 같이, 연마 브러시(10)는 용이하게 고정 또는 제거될 수 있다. 따라서, 이러한 작업의 효율성을 개선할 수 있다.

게다가, 브러시 고정 부재(21)의 중심부에는, 부시(21c)가 설치되어 있어, 연마 브러시(10)가 상기 브러시 고정 툴(20)을 관통한 슬라이딩 축(24)을 따라 슬라이딩하여 상하로 이동할 수 있다.

상기 지지 부재(23)에는, 브러시 모재(11)가 삽입되는 부시(23b)를 가지는 관통 구멍(23a)이 형성되어 있다. 브러시 모재의 선단부의 특정 길이가 상기 지지 부재(23)의 외면으로부터 피연마물 측을 향해 돌출된 후, 상기 고정 나사(26)를 조임으로써, 상기 브러시 모재(11)의 돌출된 선단부의 위치를 결정한다.

다음으로, 연마용 브러시 장치의 회전 샤프트(30)를 회전 구동시키면, 브러시 고정 툴(20)의 브러시 고정 부재(21)와 회전 부재(22)가 일체로 회전한다. 이에 따라, 브러시 고정 부재(21)에 부착된 복수의 연마 브러시(10)가 회전 샤프트(30)를 회전 중심으로서 그 주위로 회전할 수 있다. 연마용 브러시 장치의 이동 기구(미도시)에 의해, 브러시 고정 툴(20)의 연마 브러시(10)가 피연마물에 대하여 가압된다. 따라서, 피연마물이 연마 브러시에 대해 상대적으로 이동하여 연마를 행할 수 있다.

브러시 모재(11)의 선단부가 마모되어, 지지 부재(23)의 관통 구멍(23a)으로부터 돌출되는 브러시 모재(11)의 부분이 짧아진 경우에는, 브러시 고정 부재(21)를 지지 부재(23)를 향해 이동시켜, 브러시 모재(11)의 소정 부분을 관통 구멍(23a)으로부터 피연마물 측을 향해 돌출시킨다. 따라서, 연마를 계속할 수 있다. 이에 따라, 브러시 모재(11)의 미사용 부분이 남지 않게 최대 용량으로 사용할 수 있어, 브러시 모재(11)의 마모로 인해 다수회 교환해야 하는 연마 브러시(10)의 교환 회수를 줄일 수 있다.

본 발명의 연마 브러시(10)는, 실리콘 블록과 같은 경질 재료 및 세라믹 재료의 연마에 적절하게 적용된다. 경질 재료의 표면 위에 미소 크랙이 존재하면, 이러한 크랙이 현저한 강도 저하를 일으키기 때문에, 후공정 또는 사용시에 경질 재료의 파괴 또는 파손의 원인이 된다. 따라서, 이들 미소 크랙을 제거하는 것이 중요하다. 본 발명의 연마 브러시(10)는 연마력이 크기 때문에, 이들 경질 재료를 효율적으로 연마할 수 있을 뿐만 아니라, 연마 중에 새로운 크랙이 발생하지 않게 된다. 이는, 숫돌에 의해 수행되는 연마와 달리, 피연마물에 과대한 힘이 가해지지 않기 때문이다. 따라서, 연마 브러시(10)는, 경질 재료 표면 위의 미소 크랙을 제거하는데에 특히 바람직하게 이용된다.

(변경예)

브러시 모재(11)의 단면은, 원형 이외에도, 타원형, 삼각형, 사각형 및 임의의 다른 형상으로 할 수 있다. 브러시 홀더(13)는, 각종 구조 재료로 형성할 수 있다. 예를 들면, 단부(11a)를 수지 재료로 코팅할 수 있다. 또한, 도 1은 원기둥 형상의 브러시 홀더(13)를 도시하고 있지만, 이 형상에 한정되는 것이 아니다. 브러시 고정 부재(21)의 고정 구멍(21a)의 형상에 따라 그 형상을 적절하게 선택할 수 있다.

(실시예)

본 발명의 연마 브러시를 이용하는 연마에 관한 실시예를 설명한다. 피연마물로서, 사각기둥으로 형성된 단결정 실리콘 블록이 이용된다. 그러나, 본 발명이 이하의 실시예로 한정되는 것은 아니다.

본 실시예에서, 표 1에서 연마 브러시 A-D로 열거된, 외경(OD) 22.6㎜의 모노필라멘트가 브러시 모재로서 이용된다. 모(brush piece) 길이는 125㎜이다. 브러시 모재의 수지 재료로서 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN)가 이용된다. 표면이 니켈로 코팅된 다이아몬드 입자인 연마용 입자가 이용된다. 포함된 니켈의 양은 56중량%이다. 포함된 연마용 입자의 양은 브러시 모재의 폴리에틸렌 테레프탈레이트 100중량부에 대해 20중량부였다. 다이아몬드 입자의 직경은 4수준(水準)이며, 연마 브러시 A에서 D의 순서로 그 직경이 감소한다.

[표 1]

단결정 실리콘 블록의 길이 방향 측면(이하, F면이라 함)의 연마(이하, F면 가공이라 함)와, 상기 F면이 교차하여 모서리를 형성하는 모서리부(이하, R부라 함)의 가공(이하, R부 가공이라 함)이 수행되었다. F면 연마에서는, 도 2(b)에 도시한 바와 같이, 지지 부재(23)를 이용하며, 15개의 연마 브러시를 갖고, 그 회전 직경이 180㎜가 되도록 브러시 홀더가 배열되었다. R부 가공에서는, 5개의 연마 브러시를 갖고, 그 회전 직경이 60㎜가 되도록 브러시 홀더가 배열되었다.

연마 조건은 이하와 같다: 연마 브러시의 회전 속도는 1720rpm, 연마 깊이는 1.0㎜, 가공 시간은 가공 1회당 60초, 및 피연마물의 공급 속도는 10㎜/sec로 하였다. F면 가공에서는, 연마 브러시를 F면에 대해 수직으로 가압하며, R부 가공에서는, 연마 브러시를 R부에 대해 45도의 각도로 가압하였다.

F면 및 R부의 연마 후의 연마 깊이 및 표면 조도(Ry)를 표 2에 나타낸다. 연마력은 연마 브러시 A에서 D의 순서로 감소되었다. 따라서, F면 및 R부 모두, 연마 브러시의 연마 깊이는 D에서 A의 순서로 증가하였다. 특히, 연마 브러시 A로 F면을 연마한 경우, 1회의 가공에서 연마 깊이가 100㎛를 초과하였다. 따라서, 높은 연마력으로 연마가 수행될 수 있었다. 표면 조도는 연마 브러시 A에서 D의 순서로 감소하였다. 연마 브러시 C 및 D로 F면을 가공한 경우, 표면 조도가 1㎛ 이하인 평활한 연마면을 얻을 수 있었다.

[표 2]

실리콘 블록에서, 표면상의 초기 미소 크랙의 깊이가, 일반적으로 100㎛ 정도이다. 따라서, 연마에 의해 미소 크랙을 제거하기 위해서는, 연마 깊이가 100㎛보다 커야 한다. 높은 연마 효율로 미소 크랙을 제거하는 동시에, 표면 조도를 최소화하기 위해서는, 예를 들면, 연마 브러시 A를 이용하여 연마한 후에, 연마 브러시 D를 이용하여 연마하면 된다. 또한, 연마 브러시 C를 이용하여 3회의 연마를 행할 수도 있다. 예를 들어, 복수대의 연마용 브러시 장치(미도시)를 직렬로 정렬하고, 도 2(a) 및 도 2(b)에 도시한 복수의 브러시 고정 툴(20) 및 연마 브러시를 연마 입자의 직경(다이아몬드 입자의 직경)이 감소하는 순서로 준비하는 방식으로, 연마용 브러시를 이용하여 연마할 수 있다. 따라서, 피연마물의 표면 상태에 근거하여, 연마 브러시의 조합 및 연마 방법을 적절하게 선택할 수 있다.

도 3은 연마 전후의 실리콘 블록의 단면을 도시한다. 도 3(a)는 연마 전의 실리콘 블록의 단면을 도시한다. 도 3(b)는 연마 후의 실리콘 블록의 단면을 도시한다. 연마에 있어서, 연마 브러시가 A에서 B, 그리고 D의 순서로 이용되었다. 연마 조건은 이하와 같다: 회전 속도는 1420rpm, 각 연마 브러시에 의한 연마 깊이는 0.5㎜, 각 연마 브러시의 가공 시간은 60초, 및 피연마물의 공급 속도는 10㎜/sec였다. 연마 전에는, 실리콘 블록 표면상에 깊이 100㎛의 크랙이 존재하였지만, 연마 후에는 제거되었다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 연마 브러시는, 경질 재료인 실리콘 블록을 효율적으로 연마하여, 소망하는 표면 조도를 얻을 수 있으며, 표면상의 미소 크랙을 제거하는데에 적절하게 이용할 수 있다.

발명의 실시형태의 효과

본 발명의 연마 브러시(10)는, 브러시 모재(11)를 구성하는 폴리에스테르 수지가, 모노필라멘트로서 이용된 종래의 수지 재료에 비해 경질이며 탄성이 있기 때문에, 연마력을 크게 할 수 있다. 또한, 본 발명의 연마 브러시는, 경도가 매우 높으며 브러시 모재(11)의 표면으로부터 돌출되는 다이아몬드 입자로 피연마물을 연마할 수 있기 때문에, 연마력을 크게 할 수 있다. 또한, 본 발명의 연마 브러시는, 다이아몬드 입자 표면을 니켈 또는 니켈을 주성분으로 하는 합금으로 코팅할 수 있다. 따라서, 다이아몬드 입자 표면 위에 큰 요철이 형성되어, 수지 재료에 대한 입자의 앵커 효과가 발생하므로, 브러시 모재로부터 입자가 쉽게 떨어지는 것이 방지된다. 이에 따라, 본 발명의 연마 브러시는 높은 연마력을 장시간 유지할 수 있다.

연마 브러시에 의한 연마에 있어서, 숫돌 등에 의한 연마에 비해 과대한 힘이 피연마물에 가해지지 않는다. 따라서, 본 발명의 연마 브러시는, 경질 재료 표면상의 미소 크랙을 제거하는데에 적절하게 이용할 수 있다. 또한, 적절한 폴리에스테르 수지를 선택하며, 폴리에스테르 수지 또는 다이아몬드 입자 표면을 코팅하는데 이용되는 니켈 또는 니켈을 주성분으로 하는 합금의 양, 브러시 모재에 함유시키는 연마용 입자의 양, 및 다이아몬드 입자의 평균 직경을 조절하는 것과 같이, 연마 조건을 적절하게 선택한다면, 더욱 우수한 효과를 얻을 수 있다.

2009년 5월 26일자로 출원된 기초 일본 특허 출원 제2009-126189호는, 본 출원에 참조로서 완전히 포함된다.

본 발명은 본 명세서의 상세한 설명에 의해 더욱 완전하게 이해할 수 있을 것이다. 그러나, 상세한 설명 및 특정 실시형태는, 본 발명의 바람직한 실시형태로서, 설명의 목적을 위해서만 기재되어 있는 것이다. 이 상세한 설명에 근거하여, 다양한 변경, 개변(改變)이 당업자에게 있어서 자명하다.

본 출원인은, 기재된 실시형태 중 어느 것도 공중에 헌상하고자 하는 의도는 없다. 개시된 변경, 개변 중, 본 특허청구범위 내에 문언상 포함되지 않을 수도 있는 것도, 균등론 하에서의 본 발명의 일부로 한다.

본 명세서 및 청구범위에서, 명사 및 유사한 지시어의 사용은, 특별히 지시되지 않는 한 또는 문맥에 의해 명료하게 부정되지 않는 한, 단수 및 복수 모두를 포함하는 것으로 해석해야 한다. 본 명세서에 제공된 모든 예시 또는 예시적인 용어(예를 들면, "~와 같은")의 사용도, 단지 본 발명을 설명하기 용이하게 하려는 의도에 지나지 않으며, 특히 청구범위에 기재하지 않는 한 본 발명의 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.

10 : 연마 브러시
11 : 브러시 모재
12 : 결속 부재
13 : 브러시 홀더
13a : 삽입 구멍
13b : 파지부
20 : 브러시 고정 툴

Claims

복수의 브러시 모재(毛材)와, 상기 복수의 브러시 모재의 외주면(外周面)을 코팅하여 결속하는 결속 부재와, 결속된 상기 복수의 브러시 모재의 단부(end parts)를 파지(把持)하는 브러시 홀더를 구비하는 연마 브러시로서, 상기 브러시 홀더는 상기 연마 브러시를 구동하는 연마용 브러시 장치의 구동부에 고정하여, 결속된 상기 복수의 브러시 모재의 단부를 상기 연마용 브러시 장치의 구동부에 대해 용이하게 고정 또는 제거하며,
상기 브러시 모재는, 다이아몬드 입자(diamond particles)의 표면에 니켈 또는 니켈을 함유하는 합금을 코팅하여 이루어진 연마용 입자를 함유시킨 폴리에스테르 수지로 이루어지는 모노필라멘트(monofilaments)이며,
상기 연마용 브러시 장치의 회전 샤프트가 접속되는 상부 커버를 포함하는 원통형 회전 부재와, 상기 회전 부재의 중앙에 수직으로 배치된 슬라이딩 축과, 상기 복수의 연마 브러시가 고정 부착될 수 있으며, 상기 복수의 연마 브러시의 수직 방향으로의 위치를 이동 가능하게 조절할 수 있는 브러시 고정 부재를 포함하며, 상기 브러시 고정 부재는, 상기 브러시 홀더를 흡착 유지하기 위한 마그넷(magnet)이 각각 설치된 복수의 고정 구멍을 구비한 브러시 고정 툴에 의해 유지되어 있는 것을 특징으로 하는 연마 브러시.
제 1 항에 있어서,
상기 브러시 모재의 폴리에스테르 수지가, 에틸렌-2,6-나프탈레이트 단위를 60몰% 이상 함유하며, 각 브러시 모재의 직경은 0.4㎜-1.0㎜인 것을 특징으로 하는 연마 브러시.
제 1 항에 있어서,
상기 브러시 모재는 상기 다이아몬드 입자 표면을 코팅하는 니켈 또는 니켈을 함유하는 합금을 상기 연마용 입자의 중량에 근거하여, 45-65중량% 함유하는 것을 특징으로 하는 연마 브러시.
제 1 항에 있어서,
상기 브러시 모재는 상기 폴리에스테르 수지 100중량부에 근거하여, 10-40중량부의 연마용 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 브러시.
제 1 항에 있어서,
상기 브러시 모재는 평균 직경이 5㎛-150㎛인 연마용 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 연마 브러시.
제 1 항에 있어서,
상기 브러시 홀더는, 결속된 상기 복수의 브러시 모재의 단부가 각각 삽입되는 삽입 구멍과, 상기 연마 브러시를 구동하며 브러시 고정 부재이기도 한 연마용 브러시 장치의 구동부에 대해 용이하게 고정 또는 제거되는 파지부를 구비한 것을 특징으로 하는 연마 브러시.
삭제
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 연마 브러시는 실리콘 블록과 같은 경질 재료 및 세라믹 재료의 연마에 적용되는 것을 특징으로 하는 연마 브러시.
제 8 항에 있어서,
상기 연마 브러시는 실리콘 블록과 같은 경질 재료 및 세라믹 재료의 표면상의 미소 크랙을 제거하는데에 이용되는 것을 특징으로 하는 연마 브러시.