KR101937101B1 - 워터젯을 이용한 부품 가공 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 워터젯을 이용한 부품 가공 방법에 관한 것으로, 특히 외주연부와 내주연부를 갖는 고리형 단면 형상을 갖는 원통형 부품의 가공에 최적화된 부품 가공 방법에 관한 것이다.
이러한 본 발명은, 분사노즐을 구비한 헤드, 이 헤드를 이동시키는 이동수단을 포함하는 워터젯을 이용한 부품 가공 방법으로, 작업대에 원자재를 배치하는 단계, 그리고 상기 이동수단이 상기 헤드를 제1동심원을 따라 이동시키고, 그 동안 분사노즐에서 고압의 물이 분사되어 상기 원자재가 상기 제1동심원을 따라 절단되는 외주연부 가공 단계, 그리고 상기 이동수단이 상기 헤드를 상기 제1동심원보다 직경이 작은 제2동심원을 따라 이동시키고, 그 동안 분사노즐에서 고압의 물이 분사되어 상기 원자재가 상기 제2동심원을 따라 절단되는 내주연부 가공 단계, 그리고 절단된 부위를 따라 상기 원자재에서 부품이 분리되는 단계를 포함한다.

Description

워터젯을 이용한 부품 가공 방법{METHOD FOR PROCESSING COMPONENT USING WATER JET}

본 발명은 워터젯을 이용한 부품 가공 방법에 관한 것으로, 특히 외주연부와 내주연부를 갖는 고리형 단면 형상을 갖는 원통형 부품의 가공에 최적화된 부품 가공 방법에 관한 것이다.

워터젯이란 물을 초고압으로 분사하여 이를 통해 절단 가공을 수행하는 장치로, 워터젯을 이용한 부품 가공에는 크게 물을 초고압으로 가공하여 그 분류가 갖는 에너지를 이용하여 절단 가공을 수행하는 방법과, 가압한 물에 연마재(규사 등)를 첨가하여 분류의 에너지와 고체입자의 절삭성을 이용하여 절단 가공을 수행하는 방법 등이 있다.

전자는 연질의 재료, 후자는 경질의 재료의 절단에 적합하며, 이 가공법은 에로죤의 손상을 역이용하는 것을 골자로 한다.

이러한 워터젯 가공에 관한 종래의 기술로, 등록특허 제10-1123565호(2012년02월27일)(종래기술1)가 있는데, 종래기술1은 간단한 구조에 의해 연마재를 포함한 혼합수의 분사 집중도를 높여 가공 정밀도를 향상시킬 수 있는 워터 제트 장치를 제시하고 있다.

또한 워터젯 가공에 관한 또 다른 종래의 기술로, 등록특허 제10-1535623호(2015년07월03일)(종래기술2)가 있는데, 종래기술2는 제조공정이 간편하면서도 사용하는 과정에서 분사노즐의 청소 등을 위해 분사노즐을 홀더에서 분리한 후 재부착시 분리전의 분사각도를 그대로 유지하도록 하는 워터제트직기용 분사노즐 장치를 제시하고 있다.

이처럼 종래의 기술들은 분사되는 초고압수의 분사 집중도 향상, 워터젯의 성능 향상, 분사노즐의 교체 용이성 향상 등에만 초점이 맞추어져 있기 때문에, 본 발명과 같은 특정 형상의 부품, 보다 세부적으로는 고리형 단면 형상을 갖는 원통형 부품에 최적화된 부품 가공 방법 및 이를 위한 워터젯의 이용에 관한 기술의 필요성이 재고되는 바이다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 워터젯을 이용하여 특히 외주연부와 내주연부를 갖는 고리형 단면 형상을 갖는 원통형 부품의 가공에 최적화된 부품 가공 방법을 제시하는 것을 목적으로 한다.

또한 워터젯을 이용함으로써, 가열이나 분진의 발생이 없다는 점, 임의점에서 절단이 가능하다는 점, 가공 후의 변형이 없다는 점 등, 워터젯이 갖는 장점을 고리형 단면 형상을 갖는 원통형 부품의 가공에 적용하는 것을 목적으로 한다.

또한 하나의 원자재로부터 다수의 부품을 제조 가공할 수 있도록 하여, 제조성 향상 및 비용 절감의 효과를 제공하는 것을 목적으로 한다.

아울러 부품들 사이에 남은 자투리 공간을 활용하여 추가 부품을 가공할 수 있도록 함으로써, 원자재의 사용 효율을 최대화하고 이를 통해 생산 효율성을 향상시키는 것을 목적으로 한다.

상기 과제의 해결을 목적으로 하는 본 발명은 다음과 같은 단계 및 특징을 갖는다.

본 발명은, 분사노즐을 구비한 헤드, 이 헤드를 이동시키는 이동수단을 포함하는 워터젯을 이용한 부품 가공 방법으로, 작업대에 원자재를 배치하는 단계, 그리고 상기 이동수단이 상기 헤드를 제1동심원을 따라 이동시키고, 그 동안 분사노즐에서 고압의 물이 분사되어 상기 원자재가 상기 제1동심원을 따라 절단되는 외주연부 가공 단계, 그리고 상기 이동수단이 상기 헤드를 상기 제1동심원보다 직경이 작은 제2동심원을 따라 이동시키고, 그 동안 분사노즐에서 고압의 물이 분사되어 상기 원자재가 상기 제2동심원을 따라 절단되는 내주연부 가공 단계, 그리고 절단된 부위를 따라 상기 원자재에서 부품이 분리되는 단계를 포함한다.

또한 상기 외주연부 가공 단계 및 상기 내주연부 가공 단계는 상기 원자재 전체 면적에 걸쳐 순차적으로 반복되어, 하나의 원자재에서 다수의 부품이 제조될 수 있음을 특징으로 한다.

또한 상기 이동수단이 상기 헤드를 인접한 4개의 부품 중간에 구비된 중간원을 따라 이동시키고, 그 동안 분사노즐에서 고압의 물이 분사되어 상기 원자재가 상기 중간원을 따라 절단되는 추가부품 가공 단계를 더 포함할 수 있음을 특징으로 한다.

상기 단계 및 특징을 갖는 본 발명은 특히 외주연부와 내주연부를 갖는 고리형 단면 형상을 갖는 원통형 부품의 가공에 최적화되었으며, 가열이나 분진의 발생이 없다는 점, 임의점에서 절단이 가능하다는 점, 가공 후의 변형이 없다는 점 등, 워터젯이 갖는 장점을 그대로 갖고, 또한 하나의 원자재로부터 다수의 부품을 제조 가공함으로써 제조성 향상 및 비용 절감을 제공하고, 아울러 부품들 사이에 남은 자투리 공간을 활용하여 추가 부품을 가공할 수 있도록 함으로써 원자재의 사용 효율을 최대화하고 이를 통해 생산 효율성을 향상시킨다는 효과를 갖는다.

도 1은 제1실시예에 따른 본 발명의 각 단계를 도시한 블록도.
도 2는 제2실시예에 따른 본 발명의 각 단계를 도시한 블록도.
도 3은 본 발명을 수행하기 위한 워터젯 장치의 구성도.
도 4는 본 방법에 따라 원자재가 부품화되는 실시를 도시한 실시예.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 명세서에서 기재한 ~제1~, ~제2~ 등은 서로 다른 구성 요소들임을 구분하기 위해서 지칭할 것일 뿐, 제조된 순서에 구애받지 않는 것이며, 발명의 상세한 설명과 청구범위에서 그 명칭이 일치하지 않을 수 있다.

본 발명은 워터젯을 이용한 부품 가공 방법에 관한 것으로, 특히 외주연부와 내주연부를 갖는 고리형 단면 형상을 갖는 원통형 부품의 가공에 최적화된 부품 가공 방법에 관한 것이다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 부품(1) 가공 방법(이하 본 방법)에 대해 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명의 각 단계를 설명하기에 앞서, 본 발명을 실시하기 위한 워터젯(J)의 구성에 대하여 간략하게 설명하면, 워터젯(J)이란 물을 초고압으로 분사하여 그 분류가 갖는 에너지를 이용하여 대상을 절단 가공하는 장치로, 가열이나 분진의 발생이 없고, 임의점에서 절단이 가능하며, 가공 후의 변형이 없다는 장점을 갖는다.

본 발명에서는 워터젯(J)을 이용하여 디스플레이 반도체 분야 등에서 사용되는 부품(1)의 가공에 최적화된 부품(1) 가공 방법을 제시하고자 한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 이러한 워터젯(J)은 분사노즐(N)을 구비한 헤드(H), 이 헤드(H)를 이동시키는 이동수단(S)을 포함하며, 하부에는 가공용 원자재(O)가 배치되는 작업대(D)가 구비된다.

여기에서, 헤드(H)는 이동수단(S)에 결합되며 하부를 향하게 배치되며, 하단에는 고압의 물을 분사하는 분사노즐(N)이 구비된다.

또한 이동수단(S)은 헤드(H)에 결합되어 헤드(H)를 이동시키는 구성으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 헤드(H)를 수평 이동시키는 수평 이동수단(S1)과 헤드(H)를 수직 이동시키는 수직 이동수단(S2)을 포함하며, 수평 이동수단(S1)은 헤드(H)를 x축 및 y축 방향으로 이동시키고, 수직 이동수단(S2)은 헤드(H)를 z축(상하) 방향으로 이동시킨다.

또한 작업대(D)는 부품(1) 가공을 위한 원자재(O)가 배치되는 구성으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 워터젯(J)의 하부에 구비되며, 원자재(O)의 평면 면적에 상응하는 면적을 갖는다.

이상에서는 워터젯(J)에 관한 필수적인 구성과 동작에 대해 간략하게 언급하였는데, 구체적인 이동수단(S)의 구조와 작동 원리, 기타 동작 등, 보다 상세한 워터젯(J)에 관한 내용은 종래의 기술을 참고하는 것으로 한다.

도 1은 제1실시예에 따른 본 방법의 각 단계를 도시한 블록도로, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 방법은 배치 단계(S1), 외주연부(11) 가공 단계(S2), 내주연부(12) 가공 단계(S3) 및 분리 단계(S5)를 포함한다.

도 4를 참고하여 각 단계 별로 설명하면, 배치 단계(S1)는 작업대(D)에 원자재(O)를 배치하는 단계로, 원자재(O)는 평판형으로 구성되며, 그 두께는 워터젯(J)을 통해 절단 가능한 범위 내에서 제조하고자 하는 부품(1)의 두께 사양에 따라 선택될 수 있다.

다음으로, 외주연부(11) 가공 단계(S2)는 부품(1)의 외주연부(11)를 가공하는 단계로, 이 단계(S2)에서는 이동수단(S)이 헤드(H)를 제1동심원(C1)을 따라 이동시키고, 그 동안 분사노즐(N)에서 고압의 물이 분사되어 원자재(O)가 제1동심원(C1)을 따라 절단된다.

다음으로, 내주연부(12) 가공 단계(S3)는 부품(1)의 내주연부(12)를 가공하는 단계로, 이 단계(S3)에서는 이동수단(S)이 헤드(H)를 제1동심원(C1)보다 직경이 작은 제2동심원(C2)을 따라 이동시키고, 그 동안 분사노즐(N)에서 고압의 물이 분사되어 원자재(O)가 제2동심원(C2)을 따라 절단된다.

다음으로, 분리 단계(S5)는 상기 (S2)단계와 (S3)단계를 거쳐 절단이 완료된 부품(1)을 원자재(O)로부터 분리시켜 부품(1)을 제조하는 단계로, 이 단계(S5)에서는 절단된 부위를 따라 원자재(O)에서 부품(1)이 분리된다. 분리된 부품(1)은 제1동심원(C1)과 같은 직경의 외주연부(11)를 갖고, 제2동심원(C2)과 같은 직경의 내주연부(12)를 가져, 전체적으로 고리형 단면 형상을 갖는 원통형 부재로 이루어진다.

상기 단계를 포함하는 본 발명은 고리형 단면 형상을 갖는 원통형 부재인 부품(1) 제조에 특화되었으며, 가열이나 분진의 발생이 없고, 임의점에서 절단이 가능하며, 가공 후의 변형이 없다는 장점을 갖는다.

한편, 본 발명의 일실시예에 따르면, 본 방법은 외주연부(11) 가공 단계(S2) 및 내주연부(12) 가공 단계(S3)가 원자재(O) 전체 면적에 걸쳐 순차적으로 반복되어, 하나의 원자재(O)에서 다수의 부품(1)이 제조될 수 있음을 특징으로 한다.

도 1에서는 외주연부(11) 가공 단계(S2)와 내주연부(12) 가공 단계(S3)가 순차적으로 반복 진행될 수 있음을 확인할 수 있고, 도 4에서는 하나의 원자재(O)에서 다수의 부품(1)이 제조되고 있음을 확인할 수 있다.

이러한 특징은 분사노즐(N)을 통한 초고압수(超高壓水)의 분사 및 이동수단(S)을 통한 헤드(H)의 이동을 제어하는 제어모듈과 이 제어모듈에 프로그래밍된 알고리즘을 통해 구현될 수 있다.

상기 (S2)단계와 (S3)단계가 순차 반복되는 특징에 따라, 하나의 원자재(O)에서 다수의 부품(1)을 가공할 수 있기 때문에, 제조성 향상 및 비용 절감의 효과를 제공할 수 있다.

본 발명의 또 다른 일 실시예(제2실시예)에 따르면, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 방법은 추가부품(1) 가공 단계(S4)를 더 포함할 수 있음을 특징으로 한다.

도 4를 참고하면, 추가 부품(2) 가공 단계(S4)에서는 이동수단(S)이 헤드(H)를 인접한 4개의 부품(1) 중간에 구비된 중간원(C3)을 따라 이동시키고, 그 동안 분사노즐(N)에서 고압의 물이 분사되어 원자재(O)가 중간원(C3)을 따라 절단된다.

여기에서, 중간원(C3)은 인접한 4개의 부품(1), 즉 제1 내지 제4부품(1A)(1B)(1C)(1D)(시계 방향 순서) 사이에 형성된 공간 내에서 제1 내지 제4부품(1A)(1B)(1C)(1D) 어느 하나에 침범하지 않을 정도의 직경을 갖는 것이 바람직하며, 공간 효율성을 극대화하기 위해 중간원(C3)의 직경은 '제1 및 제3부품(1A)(1C) 간의 거리 또는 제2 및 제4부품(1B)(1D) 간의 거리 중 짧은 것' 인 것이 바람직하다.

상기 추가 부품(2) 가공 단계(S4)를 통해 본 발명은 부품(1)을 가공하고 남은 원자재(O)를 이용하여 원기둥 형태의 추가 부품(2)을 가공하여, 원자재(O)의 사용 효율을 최대화하고 이를 통해 생산 효율성을 향상시킨다는 효과를 갖는다.

한편, 본 발명에서, 헤드(H)에는 초고압수가 분사됨에 따라 발생하는 외력이 지속적으로 가해지게 되고, 또한 습기에의 노출로 인한 부식의 우려가 있기 때문에, 적절히 보호될 필요가 있다. 이에 대한 해결을 위해 본 발명은 헤드(H)에 보호막을 구비하여 헤드(H)의 보호성을 강화할 수 있는 방안을 제시하고자 한다.

본 발명은 헤드(H)의 외면에는 보호제의 도포 및 경화에 의하여 보호막이 구비됨을 특징으로 한다.

이러한 보호막은 그 구비가 간편하게 이루어져야 하고, 부착성이 우수하여야 하며, 나아가 향상된 방부성, 내화성, 방청성을 구비해야만 하고, 더하여 신속한 경화로 인한 향상된 제조성, 발수 처리를 통한 향상된 방수성을 구비할 필요성이 있다.

상기 효과를 제공하는 본 발명의 보호막을 위한 보호제 조성물은 페녹시에틸아크릴레이트 100중량부, 폴리에스테르아크릴레이트 150 ~ 250중량부, 2,4,6-트리메틸벤조일디페닐포스핀옥사이드 30 ~ 40중량부, 폴리비닐아세테이트 50 ~ 100중량부, 2-메틸-4-이소티아졸린-3-온 1 ~ 5중량부, 실리카 에어로겔 25 ~ 35중량부, 3-글리시독시프로필메틸디메톡시실란 10 ~ 25중량부, 소디움실리케이트 30 ~ 50중량부, 하이드록시에틸아크릴레이트 10 ~ 70중량부, 에틸실리코네이트 30 ~ 60중량부, 에틸렌디아민테트라아세테이트 1 ~ 5중량부, 테트라에톡시실란 0.5 ~ 2.5중량부를 포함한다.

각 구성 별로, 먼저 (Phenoxyethylacrylate)페녹시에틸아크릴레이트는 아크릴레이트계 모노머로서 사용되며, 적당한 흐름성 확보와 우수한 내열 특성을 갖기 때문에 다양한 아크릴레이트계 모노머 중에서 본 조성물에 가장 적합한 것으로 확인되었다. 후술하는 각 조성물들의 사용량은 이 페녹시에틸아크릴레이트 100중량부를 기준으로 서술하기로 한다.

다음으로, (Polyesteracrylate)폴리에스테르아크릴레이트는 아크릴레이트계 올리고머로서 사용되며, 적정 접착성, 강도 및 내구성을 갖기 때문에 다양한 아크릴레이트계 올리고머 중에서 본 조성물에 가장 적합한 것으로 확인되었다. 이러한 폴리에스테르아크릴레이트는 150 ~ 250중량부가 사용되는 것이 바람직한데, 상기 수치 범위를 벗어나 사용하는 경우 보호막의 접착, 강도 및 내구성이 현저하게 저하되는 것이 확인되었다. 반복 실험 결과, 가장 바람직한 사용량은 200중량부로 확인되었다.

다음으로, (2,4,6-Trimethylbenzoyldiphenylphosphineoxide)2,4,6-트리메틸벤조일디페닐포스핀옥사이드는 개시제로서 사용되며, 다양한 개시제 중에서 상기한 페녹시에틸아크릴레이트와 폴리에스테르아크릴레이트와 함께 사용할 때 가장 우수한 물성을 확보할 수 있는 것으로 확인되었다. 이러한 2,4,6-트리메틸벤조일디페닐포스핀옥사이드는 30 ~ 40중량부가 사용되는 것이 바람직하며, 30중량부 미만으로 사용되는 경우 충분한 라디칼의 형성이 어렵고, 40중량부를 초과하여 사용되는 경우 물성이 현저하게 저하되며, 상기 조성 범위를 벗어나 사용하는 경우 특히 경화시간 및 흐름성에서 눈에 띄는 물성 저하가 관찰되었다. 반복 실험 결과, 가장 바람직한 사용량은 35중량부로 확인되었다.

다음으로, (Polyvinylacetate)폴리비닐아세테이트는 보호제의 고착력을 향상시키는 고착제로서 사용되며, 그 사용량은 50 ~ 100중량부인 것이 바람직하다. 가령 50중량부 미만으로 사용되는 경우 도막의 유연성 하락으로 보호제가 잘 고착되지 못하는 문제가 있고, 100중량부를 초과하여 사용되는 경우 보호제의 건조성이 하락하는 문제가 있다. 반복 실험 결과 최적의 사용량은 70중량부인 것으로 확인되었다.

다음으로, (2-Methyl-4-Isothiazoline-3-one)2-메틸-4-이소티아졸린-3-온은 방부제로서 사용되며, 그 사용량은 1 ~ 5중량부인 것이 바람직하다. 상기 조성 범위를 벗어나 사용되는 경우 뚜렷한 문제점이 나타난 것은 아니나, 반복 실험 결과 상기 조성 범위에서 가장 현저한 효과를 나타내었다.

다음으로, (Silica Aerogel)실리카 에어로겔은 확산된 기공을 바탕으로 내화 및 단열성을 증진시키는 역할을 하는 조성물로, 내화제 및 단열제로서 사용된다. 이러한 실리카 에어로겔은 80 ∼ 99.87%의 기공율과 1 ∼ 50nm의 기공 크기를 갖는 비표면적이 매우 큰 물질로, 투명 극저밀도 소재로, 높은 투광성과 낮은 열전도도를 특성으로 하기 때문에 투명 단열재로의 높은 잠재력을 가지고 있다. 이러한 실리카 에어로겔은 수분을 흡수하면 겔 구조 특성 및 물성이 저하되기 때문에 표면이 소수화 처리되는 것이 바람직하고, 그 사용량은 25 ~ 35중량부인 것이 바람직하다. 상기 조성 범위를 벗어나 사용되는 경우 최적의 물성을 확보할 수 없다는 문제가 있으며, 특히 35중량부를 초과하여 사용하는 경우 경제성 저하의 문제를 야기하게 된다. 반복 실험 결과, 가장 바람직한 사용량은 30중량부인 것으로 확인되었다.

다음으로, (3-Glycidoxypropylmethyldimethoxysilane)3-글리시독시프로필메틸디메톡시실란은 각 조성물 특히 고분자 조성물들의 계면 접착성을 높여 물성을 향상시키기 위한 커플링제로 사용되며, 그 사용량은 10 ~ 25중량부인 것이 바람직하다. 상기 조성비를 벗어나 사용되는 경우 조성물 간의 결합력이 효과적으로 발현되지 않는다. 반복 실험 결과, 가장 바람직한 사용량은 20중량부로 확인되었다.

다음으로, (Sodiumsilicate)소디움실리케이트는 방청제로서 첨가되며, 다양한 방청제 조성물 중 비교적 경제성이 우수하다는 장점이 있다. 이러한 소디움실리케이트의 바람직한 사용량은 30 ~ 50중량부인데, 가령 30중량부 미만으로 사용되는 경우 방청 능력의 보장이 어렵고, 50중량부를 초과하여 사용되는 경우 경제성이 저하되는 문제가 있다. 경제성과 방청 능력 모두를 고려한 최적의 사용량은 40중량부이다.

다음으로, (Hydroxyethylacrylate)하이드록시에틸아크릴레이트는 부착증진제로서 첨가되며, 하이드록시에틸아크릴레이트는 특히 경화성이 뛰어나다는 장점이 있어 채용되었다. 바람직한 사용량은 10 ~ 70중량부인데, 가령 10중량부 미만으로 사용되는 경우 부착 증진 효과가 제대로 발현되지 않으며, 70중량부를 초과하여 사용되는 경우 휘발도가 높아져 독성이 강해지게 되는 문제점이 있다. 반복 실험 결과, 가장 바람직한 사용량은 40중량부인 것으로 확인되었다.

다음으로, (Ethylsiliconate)에틸실리코네이트는 보호막의 내식성, 내충격성, 내자상성(자상/스크래치에 견디는 정도) 및 표면 경도를 상승시키기 위한 강도강화제로서 첨가되며, 평균 입자 크기는 10 ~ 20 nm인 것이 바람직하고, 그 바람직한 사용량은 30 ~ 60중량부이다. 가령 30중량부 미만으로 사용되는 경우 충분한 강도를 얻을 수 없고, 60중량부를 초과하여 사용하는 경우 과도한 강성에 의해 시공 후 크랙 발생 가능성이 높아진다. 반복 실험 결과, 가장 바람직한 사용량은 40중량부인 것으로 확인되었다.

다음으로, (Ehtylenediaminetetracetate)에틸렌디아민테트라아세테이트는 흡착강화제로서 사용되며, 보호막의 초기 시공 시의 흡착력을 강화하여 결과적으로 부착력을 향상시킨다. 에틸렌디아민테트라아세테이트의 바람직한 사용량은 1 ~ 5중량부이며, 상기 조성 범위를 벗어나 사용되는 경우 흡착 강화 효과가 적절하게 발현되지 않는다.

다음으로, (Tetraethoxysilane)테트라에톡시실란은 가수분해 축합되어 보호막의 방수성 및 발수성을 부여하고 방부성을 향상시키기 위해 첨가되며, 0.5 내지 2.5중량부가 사용되는 것이 바람직한데, 0.5중량부 미만으로 사용되는 경우 방수성, 발수성 및 방부성 향상 효과가 미미하며, 2.5중량부를 초과하여 사용되는 경우 시공성이 저하되는 문제가 있다. 반복 실험 결과, 가장 바람직한 사용량은 2중량부로 확인되었다.

상기 구성 및 조성 범위의 한정을 갖는 본 발명의 보호막은 건조 온도 한정이 별도로 필요 없고, 흐름성이 없이 경화가 빠르게 이루어지기 때문에 보호막의 구비가 간편하게 이루어지고, 나아가 우수한 부착성은 물론, 향상된 방부성, 내화성, 방청성을 구비하고, 더하여 방수성이 탁월하다는 장점을 갖는다.

[실시예]

이하 본 발명에 따른 보호제 조성물과 이에 의하여 형성된 보호막의 효과를 실험하기 위하여, 실시예1 내지 3 각각의 조성비로 혼합된 보호제(500g)를 시험용 블록에 각각 도포한 후, UV 경화를 거쳐 경화하여 시험용 블록 외면에 보호막을 형성한 후, 각각의 시험용 블록을 이용하여 이하 실험예1 내지 4에 따라 실험을 실시하였다.(아래 성분표 참조)

[성분표]

[실험예1]

실시예1 내지 3 각각의 시험용 블록의 UV 경화 시간을 측정한 결과, 실시예1은 약 1분, 실시예2는 약 1분 30초, 실시예3은 2분으로 측정되었다. 따라서 실시예1 내지 3 모두 전체적인 경화 시간은 짧은 편에 속하며, 특히 세 실시예 모두 흐름성 없이 신속한 경화가 진행되는 것을 확인할 수 있었다.

[실험예2]

실시예1 내지 3 각각의 시험용 블록에 크로스-컷(cross-cut) 시행 결과, 실시예 1 내지 3 모두 오차 범위 1% 내에서 전혀 박리가 일어나지 않았다.(박리율 1% 미만)

이 후, 실시예 1 내지 3 각각의 시험용 블록 외면에 불규칙한 돌출부위를 갖는 스크래처를 통해 긁는 실험을 수행한 결과, 실시예1은 보호막 대부분이 파손되었고, 실시예2 및 3에서는 오차 범위 5% 내에서 보호막의 파손이 전혀 일어나지 않았다.(파손율 5% 미만)

따라서 실시예1에 비하여 실시예2 및 3이 보호막의 부착력과 강도가 우수한 것을 확인할 수 있었다.

[실험예3]

실시예1 내지 3 각각의 시험용 블록 외면에 토치를 통해 10분간 화염을 직접 분사하는 실험을 수행한 결과, 실시예1 및 2에서는 일부 연소 및 용융이 발생하였으나, 실시예3에서는 약간의 그을음이 발생할 뿐 보호막이 전혀 연소되지 않았다.

따라서 실시예1 및 2에 비하여 실시예3이 내화성 및 단열성이 우수한 것을 확인할 수 있었다.

[실험예4]

실시예1 내지 3 각각의 시험용 블록 외면에 6시간 동안 물을 분사한 후, 보호막을 제거하고 시험용 블록의 내부 침습도를 검사한 결과 실시예1 및 2에서는 소량의 습기가 검출되었고, 실시예3에서는 습기가 전혀 검출되지 않았다.

따라서 실시예1 및 2에 비하여 실시예3이 방수성이 우수한 것을 확인할 수 있었다.

이상에서 첨부된 도면을 참조하여 설명한 본 발명은 통상의 기술자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

O: 원자재
1: 부품
11: 외주연부 C1: 제1동심원
12: 내주연부 C2: 제2동심원
2: 추가 부품 C3: 중간원
J: 워터젯
H: 헤드 N: 분사노즐
S: 이동수단 D: 작업대

Claims (4)

1. 분사노즐을 구비한 헤드, 이 헤드를 이동시키는 이동수단을 포함하는 워터젯을 이용한 부품 가공 방법에 있어서,
   작업대에 원자재를 배치하는 단계;
   상기 이동수단이 상기 헤드를 제1동심원을 따라 이동시키고, 그 동안 분사노즐에서 고압의 물이 분사되어 상기 원자재가 상기 제1동심원을 따라 절단되는 외주연부 가공 단계;
   상기 이동수단이 상기 헤드를 상기 제1동심원보다 직경이 작은 제2동심원을 따라 이동시키고, 그 동안 분사노즐에서 고압의 물이 분사되어 상기 원자재가 상기 제2동심원을 따라 절단되는 내주연부 가공 단계; 및
   절단된 부위를 따라 상기 원자재에서 부품이 분리되는 단계;
   를 포함하고,
   상기 외주연부 가공 단계 및 상기 내주연부 가공 단계는 상기 원자재 전체 면적에 걸쳐 순차적으로 반복되어, 하나의 원자재에서 다수의 부품이 제조되고,
   상기 이동수단이 상기 헤드를 인접한 4개의 부품 중간에 구비된 중간원을 따라 이동시키고, 그 동안 분사노즐에서 고압의 물이 분사되어 상기 원자재가 상기 중간원을 따라 절단되는 추가부품 가공 단계를 더 포함하고,
   상기 헤드의 외면에는 보호제의 도포 및 경화에 의해 형성되는 보호막이 구비되고,
   상기 보호제는, 페녹시에틸아크릴레이트 100중량부, 폴리에스테르아크릴레이트 150 ~ 250중량부, 2,4,6-트리메틸벤조일디페닐포스핀옥사이드 30 ~ 40중량부, 폴리비닐아세테이트 50 ~ 100중량부, 2-메틸-4-이소티아졸린-3-온 1 ~ 5중량부, 실리카 에어로겔 25 ~ 35중량부, 3-글리시독시프로필메틸디메톡시실란 10 ~ 25중량부, 소디움실리케이트 30 ~ 50중량부, 하이드록시에틸아크릴레이트 10 ~ 70중량부, 에틸실리코네이트 30 ~ 60중량부, 에틸렌디아민테트라아세테이트 1 ~ 5중량부 및 테트라에톡시실란 0.5 ~ 2.5중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 부품 가공 방법.
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