KR102248373B1 - 연마제품 - Google Patents

Abstract

본 발명은 연마제품에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다양한 형상의 피연마체를 연마할 수 있는 연마제품에 관한 것이다. 본 발명에 따른 연마제품은 유연하고 신축 가능한 기재-상기 기재의 두께는 연마 시 상기 기재의 파손을 방지하고 피연마체에 밀착이 가능하도록 50 내지 150㎛ 이내로 형성됨; 및 상기 기재의 일면에 서로 분리되어 부착되고, 고분자 수지 및 상기 고분자 수지 내에 균일하게 분산된 연마재를 포함하는 복수 개의 연마패턴;을 포함하되, 상기 기재는 제1 영역과 제2 영역을 포함하되, 상기 제1 영역은 상기 연마패턴이 부착된 영역이며, 상기 제2 영역은 상기 연마패턴이 부착되지 않은 영역이되, 상기 제1 영역들 사이에 형성되는 상기 제2 영역의 간격은 제품이 신축 가능하도록 적어도 20㎛ 이상으로 형성되되, 상기 제2 영역의 연신율은 제품이 신축 가능하되 상기 기재의 파손을 방지하기 위해 400 내지 600%로 형성되며, 상기 기재의 인장강도는 피연마체에 밀착이 가능하나 상기 연마패턴의 손상을 방지하도록 400 내지 450㎏f/㎠ 으로 형성되고, 제품의 신축성을 향상시키도록 상기 연마패턴도 신축 가능하되, 상기 제1 영역의 연신율은 상기 연마율이 저하되는 것을 방지하기 위해 43% 이하인 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 연마제품은 연마 시 피연마체의 표면에 밀착됨으로써 다양한 형상의 피연마체를 연마하는 효과가 있다.

Description

연마제품{Abrasive article}

본 발명은 연마제품에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다양한 형상의 피연마체를 연마할 수 있는 연마제품에 관한 것이다.

최근 곡면 유리와 같이 다양한 형상의 피연마체를 연마하는 기술이 개발되고 있다. 곡면이 있는 피연마체를 연마하기 위해서는 피연마체에서 연마제품이 접촉한 부분에 균일하게 압력을 가하는 것이 중요하다. 기존의 곡면 연마는 피연마체의 형상에 맞추어 제작된 연마장치 등을 이용하여 진행하였는데, 아직까지 충분히 만족할만한 곡면을 포함하는 다양한 형상의 피연마체를 연마할 수 있는 연마제품은 개발되지 않은 상황이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 다양한 형상의 피연마체를 연마할 수 있는 연마제품을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 연마제품은 유연하고 신축 가능한 기재-상기 기재의 두께는 연마 시 상기 기재의 파손을 방지하고 피연마체에 밀착이 가능하도록 50 내지 150㎛ 이내로 형성됨; 및 상기 기재의 일면에 서로 분리되어 부착되고, 고분자 수지 및 상기 고분자 수지 내에 균일하게 분산된 연마재를 포함하는 복수 개의 연마패턴;을 포함하되, 상기 기재는 제1 영역과 제2 영역을 포함하되, 상기 제1 영역은 상기 연마패턴이 부착된 영역이며, 상기 제2 영역은 상기 연마패턴이 부착되지 않은 영역이되, 상기 제1 영역들 사이에 형성되는 상기 제2 영역의 간격은 제품이 신축 가능하도록 적어도 20㎛ 이상으로 형성되되, 상기 제2 영역의 연신율은 제품이 신축 가능하되 상기 기재의 파손을 방지하기 위해 400 내지 600%로 형성되며, 상기 기재의 인장강도는 피연마체에 밀착이 가능하나 상기 연마패턴의 손상을 방지하도록 400 내지 450㎏f/㎠ 으로 형성되고, 제품의 신축성을 향상시키도록 상기 연마패턴도 신축 가능하되, 상기 제1 영역의 연신율은 상기 연마율이 저하되는 것을 방지하기 위해 43% 이하인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 연마제품은 연마 시 피연마체의 표면에 밀착됨으로써 다양한 형상의 피연마체를 연마하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연마제품의 구성을 보여주는 단면도.

본 발명에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 본 명세서에서, "~ 상에 또는 ~ 상부에" 라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상 측에 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다. 또한, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에 또는 상부에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 상에 또는 상부에" 접촉하여 있거나 간격을 두고 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.

또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

또한, 본 명세서에서, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

이하에서는, 본 발명의 바람직한 실시예, 장점 및 특징에 대하여 상세히 설명하도록 한다.

본 발명에 따른 연마제품은 기재, 기재의 일면에 형성된 연마층 및 연마층을 기재에 접착시키거나 연마층과 기재 사이의 접착력을 강화하기 위한 프라이머층을 포함한다.

다양한 형상의 피연마체를 연마하기 위해서 연마제품은 피연마체의 표면에 밀착되어야 하며, 연마제품은 부분적으로 늘어날 수 있다. 따라서 연마제품은 유연하고 탄성이 낮으며 신축성이 있어야 한다.

본 발명에 따른 연마층은 분리 및 이격된 다수의 미세한 연마패턴으로 구성된다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 연마제품의 구성을 보여주는 단면도이다. 도 1를 참조하면, 본 발명에 따른 연마제품(100)은 기재(110), 프라이머층(120) 및 연마패턴(130)을 포함한다. 연마패턴(130)은 원기둥, 원뿔, 절두 원뿔, 다각기둥, 다각뿔, 절두 다각뿔 등 3차원 형상이다. 연마층은 동일한 형상의 연마패턴으로 형성될 수도 있으며, 서로 다른 형상의 연마패턴으로 형성될 수도 있다. 연마제품(100)에서 유연하지 않은 부분은 연마패턴(130)이기 때문에, 연마제품(100)이 유연하기 위해서는 연마패턴(130)의 크기가 매우 작아야 하며 연마패턴(130)과 연마패턴(130)은 일정 거리 이상 떨어져 있어야 한다. 반면에 연마패턴(130)의 크기가 너무 작으면 연마효과를 기대할 수 없다. 연마패턴(130)의 폭은 100 내지 500 ㎛이고, 높이는 50 내지 300 ㎛인 것이 바람직하다. 또한 기재(110)에서 실제 크게 늘어날 수 있는 부분은 연마패턴(130)이 없는 부분으로 연마패턴(130)과 연마패턴(130) 사이의 간격이 연마제품(100)의 신축성에 크게 영향을 미친다. 연마패턴(130)과 연마패턴(130) 사이의 간격은 20㎛ 이상인 것이 바람직하다.

또한 본 발명에 따르면 기재의 두께는 50 내지 150 ㎛인 것이 바람직하다. 왜냐하면 기재의 두께가 50㎛ 미만이면 기재가 얇아서 찢어지기 쉽고, 두께가 150㎛ 초과하면 기재의 탄성이 커지기 때문에 연마제품이 피연마체의 표면에 고르게 밀착되기 어렵다.

또한 기재의 연신율은 400 내지 600 %인 것이 바람직하다. 연신율(elongation percentage)은 인장 전 재료의 길이에 대한 인장 후 재료가 늘어난 길이의 백분율이다. 기재의 연신율이 400% 미만이면 신축성이 낮아서 상품성이 떨어지고, 연신율이 높으면 연마제품의 신축성이 향상되나 600%를 초과하면 연마제품이 신장될 때 기재가 얇아져서 쉽게 손상될 수 있다.

또한 기재의 인장강도는 400 내지 450 ㎏f/㎠인 것이 바람직하다. 여기서 인장강도(tensile strength)는 재료의 세기를 나타내는 힘으로써, 재료가 절단되도록 끌어당겼을 때 견뎌내는 최대 하중을 재료의 단면적으로 나눈 값을 말한다. 피연마체의 표면에 고르게 밀착되기 위해서는 연마제품이 쉽게 늘어날 수 있어야 하는데, 기재의 인장강도가 450㎏f/㎠를 초과하여 높아지면 연마제품이 늘어날 때 많은 힘을 필요로 하기 때문에 제품으로써 활용도가 낮아진다. 반면에 인장강도가 낮아지면 연마제품이 쉽게 늘어날 수 있으나 기재에 접착된 연마패턴에 가해지는 인장하중도 커지기 때문에 연마패턴에 금이 가거나 부서져서 연마제품의 연마성능을 크게 저하시킬 수 있다. 기재의 인장강도가 400㎏f/㎠ 미만이면 연마패턴이 손상될 수 있다.

본 발명에 따른 연마제품은 유연하고 신축성 있는 재료로 기재를 만드는데, 예를 들어, 기재는 열가소성 폴리우레탄(TPU), 에틸렌비닐아세테이트(EVA), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리아크릴산(PAA), 폴리아미드(PA), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌(PE), 폴리이미드(PI), 폴리프로필렌(PP), 폴리비닐클로라이드(PVC) 및 나일론(Nylon) 중 적어도 하나로 구성되며, 특히 열가소성 폴리우레탄(Thermoplastic PolyUrethane; TPU)으로 구성되는 것이 바람직하다.

연마층은 바인더 내 연마재가 균일하게 분산되어 있는 연마재 복합체이다. 이 때 연마재는 산화 알루미늄(Al₂O₃), 콜로이달 실리카(Coloidal silica), 용융 실리카(Fused silica), 탄화규소(SiC), 산화지르코늄(Zirconia), 산화세륨(CeO₂), 산화철(Fe₂O₃), 산화크롬(Cr₂O₃), 탄화붕소(B₄C), 유리분말, 다이아몬드 및 입방정 질화붕소(cBN) 중 적어도 하나를 포함한다.

바인더는 연마층의 형태를 유지하기 위한 고분자 수지이며, 열경화성 수지 또는 광경화성 수지가 사용된다. 열경화성 수지는 우레탄 수지, 에폭시 수지, 폴리에스터 수지, 페놀 수지, 요소 수지 및 멜라민 수지 중에서 선택된 적어도 어느 하나가 사용될 수 있고, 광경화성 수지는 광가교형, 광분해형 및 광중합형 중에서 선택된 적어도 어느 하나가 사용될 수 있다. 바람직하게는 페놀 수지를 사용하는 것이 좋은데, 왜냐하면 페놀 수지는 가격이 상대적으로 저렴하면서도 내열성과 내마모도가 우수하고 경화가 용이한 장점이 있기 때문이다.

바인더의 경도가 낮으면 연마패턴이 쉽게 마모되어 연마율이 낮아지고 제품수명도 짧아지기 때문에 연마제품으로 사용하기 어렵다. 바인더의 경도는 Shore D 50 이상인 것이 바람직하다.

연마제품을 연마장치에 부착하기 위해 기재의 이면에 형성된 접착층을 더 포함할 수 있다.

이하에서는, 본 발명에 따른 연마제품의 제품적합성 및 연마성능을 실험한 결과에 대하여 설명한다.

<실험예 1>

다양한 형상의 피연마체를 연마하기 위한 제품으로써 적합한지 확인하기 위해, 인장강도 및 연신율이 각기 다른 기재들을 사용하여 연마샘플을 제작한 뒤, 연마제품의 신축성 및 패턴접착력을 비교함으로써 제품적합성을 확인하였다. 실험에서 사용된 연마샘플을 제조하는 구체적인 방법은 다음과 같다.

연마샘플의 제작 : 각기 다른 인장강도와 연신율을 갖는 기재 위에 폭 400㎛, 높이 250㎛인 삼각뿔 모양의 연마패턴을 20㎛ 간격으로 형성하였다. 연마패턴은 고분자 수지와 연마재를 50:50 중량%로 균일하게 혼합한 배합수지를 연마패턴 모양으로 가공된 몰드에 채우고, 기재를 부착한 후, 395㎚ 파장의 LED 램프에 3초간 노출시켜 광경화하였다. 이때 기재는 폴리에스테르 필름(제조사 : SKC), 나일론 필름(제조사 : 코오롱인더스트리), 열가소성 폴리우레탄 필름(제조사 : 한국유화) 제품을 사용하였다. 또한 고분자 수지는 분자량 7,000인 3 관능기의 우레탄 아크릴레이트 올리고머 25 중량% 및 분자량 16,000인 3 관능기의 우레탄 아크릴레이트 올리고머 37 중량%, 분자량 296인 3 관능기의 아크릴레이트 모노머 35 중량%, 광개시제 I-184와 I-819가 각각 1.5 중량%, 분산제 0.5 phr, 소포제 0.5 phr가 혼합된 것이다. 또한 연마재는 산화알루미늄(White Alumina, Al₂O₃, 제조사: NANKO), 평균입경 4㎛(#3000)를 사용하였다.

신축성 및 패턴접착력 테스트 : 인장강도와 연신율은 ASTM D882 및 ASTM D412 시험규격에 의한 수치를 기준으로 한다. 제작된 연마샘플의 신축성을 비교하기 위해 만능시험기(UTM, 모델명 : ST-1001, 제조사 : SALT)를 이용하였고, ASTM D638 규격(전체 길이 165㎜, 폭 13㎜, 표점거리 50㎜)에 따라 연마샘플을 절단하여 이동속도 15㎜/min, 이동거리 30㎜의 조건에서 시험하여 연마샘플의 끊어짐 여부를 관찰하였다. 패턴접착력은 만능시험기에 로딩된 연마샘플이 30㎜ 늘어난 상태에서 손톱으로 가볍게 긁었을 때의 연마패턴이 부착된 정도를 기준으로 판단하였다. 인장강도와 연신율의 실험결과를 아래 표 1과 같이 정리하였다.

번호	기재		인장 후		제품적합성
	인장강도 ( ㎏f /㎠)	연신율 (%)	신축성	패턴접착력
1	250	700	양호	미흡	부적합
2	280	650	양호	미흡	부적합
3	300	300	미흡	양호	부적합
4	400	450	양호	양호	적합
5	400	550	양호	양호	적합
6	400	600	양호	양호	적합
7	420	300	미흡	양호	부적합
8	420	450	양호	양호	적합
9	430	300	미흡	양호	부적합
10	450	350	미흡	양호	부적합
11	450	400	양호	양호	적합
12	560	250	미흡	양호	부적합
13	650	130	미흡	양호	부적합
14	680	60	미흡	양호	부적합
15	730	200	미흡	양호	부적합
16	820	200	미흡	양호	부적합

실험결과 : 상대적으로 기재의 인장강도와 연신율이 높은 1번과 2번의 경우, 신축성이 양호하였으나, 30㎜ 늘어난 상황에서 연마샘플의 표면을 손톱으로 긁었을 때 연마패턴이 쉽게 탈락되는 현상이 관찰되었으며, 이와 같은 패턴접착력의 미흡으로 제품으로 부적합한 것으로 판단하였다. 상대적으로 기재의 인장강도가 높고 연신율이 낮은 12번~16번의 경우 신축성이 낮아 인장 중 연마샘플이 끊어지는 것을 확인하였으며, 따라서 제품으로 사용하기에는 부적합한 것으로 판단하였다. 기재의 연신율은 400% 미만일 때 인장 중 연마제품이 끊어졌으며, 연신율이 400% 이상에서 신축성이 양호한 것을 확인하였다. 또한 4번~6번, 8번 및 11번과 같이, 기재의 연신율이 400~600%이면서 인장강도가 400~450㎏f/㎠일 때, 연마샘플의 신축성도 양호하고, 패턴접착력 또한 양호한 것으로 관찰되었으며, 제품화에 적합한 조건임을 확인하였다.

또한 각 연마샘플이 인장되었을 때 연마패턴의 연신율(%)을 계산하였다. 연마패턴과 연마패턴 사이, 즉 연마패턴이 없는 부분의 연신율은 기재의 연신율과 동일하다고 가정하고 계산하였다. 예를 들어, 기재의 연신율이 400%이면 연마패턴과 연마패턴 사이는 400% 늘어났다고 가정하였고, 연마샘플이 늘어난 길이 30㎜에서 연마패턴이 없는 부분이 늘어난 총 길이 9,524㎛를 뺀 후, 나머지 연마패턴이 있는 부분이 늘어난 총 길이 20,476㎛를 인장 전 연마패턴이 있는 부분의 총 길이 47,619㎛로 나누었다. 연마패턴의 연신율과 신축성 판단 결과를 비교해보면, 기재의 연신율과 상관없이 연마패턴의 연신율이 43% 이하일 때 신축성이 양호한 것으로 확인되었다. 연마패턴의 연신율을 계산한 결과는 아래 표 2와 같다.

번호	기재		연마패턴		인장 후	연마패턴의 연신율(%)
	인장강도 ( ㎏f /㎠)	연신율 (%)	폭(㎛)	간격(㎛)	신축성
1	250	700	400	20	양호	28
2	280	650	400	20	양호	31
3	300	300	400	20	미흡	48
4	400	450	400	20	양호	43
5	400	550	400	20	양호	41
6	400	600	400	20	양호	38
7	420	300	400	20	미흡	48
8	420	450	400	20	양호	36
9	430	300	400	20	미흡	48
10	450	350	400	20	미흡	48
11	450	400	400	20	양호	33
12	560	250	400	20	미흡	51
13	650	130	400	20	미흡	57
14	680	60	400	20	미흡	60
15	730	200	400	20	미흡	53
16	820	200	400	20	미흡	53

<실험예 2>

다양한 형상의 피연마체를 연마하기 위한 제품으로써 적합한지 확인하기 위해, 연마패턴과 연마패턴 사이의 간격 및 지지층의 존재여부를 다르게 하여 연마샘플을 제작한 뒤, 연마제품의 패턴접착력과 크랙(crack)의 발생여부를 비교함으로써 제품적합성을 확인하였다. 실험에서 사용된 연마샘플을 제조하는 구체적인 방법은 다음과 같다.

연마샘플의 제작 : 인장강도 430㎏f/㎠, 연신율 500%, 두께 100㎛인 열가소성 폴리우레탄 기재(제조사 : 한국유화) 위에, 고분자 수지 및 연마재가 50:50 중량%로 균일하게 혼합한 배합수지를 연마패턴 모양으로 가공된 몰드에 채우고, 기재를 부착한 후, 395㎚ 파장의 LED 램프에 3초간 노출시켜 광경화하였다. 연마패턴층을 구성하는 연마패턴의 크기와 간격은 표 3과 같다. 연마패턴은 폭 400㎛, 높이 250㎛의 삼각뿔 모양이며, 연마샘플 제작 시 연마패턴과 연마패턴 사이에 20~30㎛ 두께의 지지층을 형성시킨 연마샘플과 형성시키지 않은 연마샘플을 제작하였으며, 연마패턴과 연마패턴 사이의 간격을 0㎛, 10㎛, 20㎛, 30㎛, 40㎛로 달리하여 연마샘플을 제작하였다. 여기서 사용된 고분자 수지는 분자량 7,000인 3 관능기의 우레탄 아크릴레이트 올리고머 25 중량% 및 분자량 16,000인 3 관능기의 우레탄 아크릴레이트 올리고머 37 중량%, 분자량 296인 3 관능기의 아크릴레이트 모노머 35 중량%, 광개시제 I-184와 I-819가 각각 1.5 중량%, 분산제 0.5 phr, 소포제 0.5 phr가 혼합된 것이다. 또한 연마재는 산화알루미늄(White Alumina, Al₂O₃, 제조사: NANKO), 평균입경 4㎛(#3000)를 사용하였다.

패턴접착력 및 크랙의 발생여부 확인 : 패턴접착력 비교를 위해 만능시험기(UTM, 모델명 : ST-1001, 제조사 : SALT)를 이용하였다. ASTM D638 규격(전체 길이 165㎜, 폭 13㎜, 표점거리 50㎜)에 따라 연마샘플을 절단하여 이동속도 15 ㎜/min, 이동거리 30㎜의 조건에서 로딩된 연마샘플을 손톱으로 가볍게 긁었을 때 연마패턴이 부착된 정도를 기준으로 판단하였다. 또한 이 때 연마층에 크랙이 발생하였는지 여부도 육안으로 관찰하였다. 지지층 존재여부 및 연마패턴 사이의 거리에 따른 패턴접착력 및 크랙의 발생여부를 비교한 결과는 표 3과 같다.

번호	연마패턴				인장 후		제품적합성
	폭	높이	간격	지지층	패턴접착력	크랙
1	400	250	0	있음	미흡	있음	부적합
2	400	250	0	없음	미흡	있음	부적합
3	400	250	10	있음	미흡	있음	부적합
4	400	250	10	없음	미흡	있음	부적합
5	400	250	20	있음	미흡	있음	부적합
6	400	250	20	없음	양호	없음	적합
7	400	250	30	있음	미흡	있음	부적합
8	400	250	30	없음	양호	없음	적합
9	400	250	40	있음	미흡	있음	부적합
10	400	250	40	없음	양호	없음	적합

실험결과 : 연마패턴 사이의 거리에 상관없이 연마패턴 사이에 지지층이 형성된 연마샘플은 모두 크랙이 발생된 것을 확인하였으며, 크랙이 발생된 연마샘플의 연마패턴들은 약한 힘에도 쉽게 떨어지는 것이 관찰되었다. 이것은 기재의 연신율과 연마층의 연신율 간의 차가 크기 때문으로, 지지층을 포함한 연마층에 전체적으로 크랙이 발생되었고, 이로 인해 패턴접착력 또한 약화된 것으로 판단된다. 또한 1번 및 2번과 같이 연마패턴 사이의 간격이 0인 경우, 즉 연마패턴이 이웃하는 연마패턴과 붙어있는 경우와 연마패턴 사이의 간격이 상대적으로 좁은 3번 및 4번의 경우, 연마샘플에 크랙이 발생되었고 패턴접착력 또한 양호하지 않았다. 반면 연마패턴 사이에 지지층이 없고 연마패턴 사이의 간격이 20㎛, 30㎛, 40㎛로 떨어져 형성된 6번, 8번 및 10번의 경우, 연마샘플에 크랙이 발생하지 않았으며 패턴접착력 또한 양호한 것을 확인하였다. 따라서 유연하고 신축성 있는 기재 상에 미세한 연마패턴이 형성된 연마제품의 경우, 연마패턴 사이에 지지층이 형성하지 않고 각기 독립된 연마패턴을 제작하되, 연마패턴 사이의 간격을 20㎛ 이상으로 형성하는 것이 바람직하다고 판단된다.

<실험예 3>

연마층을 형성하는 고분자 수지의 경도에 따른 연마성능의 차이를 확인하였다. 실험에서 사용된 연마샘플을 제조하는 구체적인 방법은 다음과 같다.

연마샘플의 제작 : 인장강도 430㎏f/㎠, 연신율 500%, 두께 100㎛인 열가소성 폴리우레탄 기재(제조사 : 한국유화) 위에, 고분자 수지 및 연마재가 50:50 중량%로 균일하게 혼합한 배합수지를 연마패턴 모양으로 가공된 몰드에 채우고, 기재를 부착한 후, 395㎚ 파장의 LED 램프에 3초간 노출시켜 광경화하였다. 연마패턴은 폭 400㎛, 높이 250㎛의 삼각뿔 모양이며, 연마패턴과 연마패턴 사이의 거리는 20㎛이다. 여기서 사용된 고분자 수지는 아래의 (a)~(e)와 같다.

(a) A 타입 : 분자량 3,300인 2 관능기의 우레탄 아크릴레이트 올리고머 55 중량% 및 분자량 258인 2 관능기의 아크릴레이트 모노머 42 중량%, 광개시제 I-184와 I-819가 각각 1.5 중량%, 분산제 0.5 phr, 소포제 0.5 phr가 혼합된 고분자 수지

(b) B 타입 : 분자량 5,000인 2 관능기의 우레탄 아크릴레이트 올리고머 30 중량% 및 분자량 2,600인 2 관능기의 우레탄 아크릴레이트 올리고머 20 중량%, 분자량 226인 2 관능기의 아크릴레이트 모노머 32 중량%, 분자량 258인 2 관능기의 아크릴레이트 모노머 15 중량%, 광개시제 I-184와 I-819가 각각 1.5 중량%, 분산제 0.5 phr, 소포제 0.5 phr가 혼합된 고분자 수지

(c) C 타입 : 분자량 30,000인 2 관능기의 우레탄 아크릴레이트 올리고머 40 중량% 및 분자량 1,400인 2 관능기의 우레탄 아크릴레이트 올리고머 25 중량%, 분자량 300인 2 관능기의 아크릴레이트 모노머 32 중량%, 광개시제 I-184와 I-819가 각각 1.5 중량%, 분산제 0.5 phr, 소포제 0.5 phr가 혼합된 고분자 수지

(d) D 타입 : 분자량 7,000인 3 관능기의 우레탄 아크릴레이트 올리고머 25 중량% 및 분자량 16,000인 3 관능기의 우레탄 아크릴레이트 올리고머 37 중량%, 분자량 296인 3 관능기의 아크릴레이트 모노머 35 중량%, 광개시제 I-184와 I-819가 각각 1.5 중량%, 분산제 0.5 phr, 소포제 0.5 phr가 혼합된 고분자 수지

(e) E 타입 : 분자량 3,200인 6 관능기의 우레탄 아크릴레이트 올리고머 30 중량% 및 분자량 11,000인 3 관능기의 우레탄 아크릴레이트 올리고머 22 중량%, 분자량 578인 6 관능기의 아크릴레이트 모노머 20 중량%, 분자량 296인 3 관능기의 아크릴레이트 모노머 25 중량%, 광개시제 I-184와 I-819가 각각 1.5 중량%, 분산제 0.5 phr, 소포제 0.5 phr가 혼합된 고분자 수지

또한 실험에 사용된 연마재는 아래의 (f) 및 (g)와 같다.

(f) 연마재는 산화알루미늄(White Alumina, Al₂O₃, 제조사: NANKO), 평균입경 4㎛(#3000)

(g) 연마재는 탄화규소(Green Silicon carbide : SiC, 제조사 : NANKO), 평균 입경 3㎛(#4000)

수지의 경도 측정 : 수지의 경도는 지름 2㎝, 두께 3㎜의 시편을 제작하여, Shore D 경도계(Durometer GS-702N, 제조사 : Teclock)를 사용하여 3차례 이상 반복하여 측정하였다.

연마속도 테스트 및 육안검사 : 제작된 연마샘플을 직경 30㎜의 원형으로 타발한 후, 자체 제작된 장비의 회전축 지그 하면부에 양면테이프로 부착 후 테스트를 진행하였다. 피연마체는 직경 100㎜ 및 두께 0.5㎜T의 원형으로 가공된 알루미늄 A5052(제조사 : ㈜노벨리스코리아)을 사용하였으며, 인가하중 0.5 kgf, 회전속도 10,000 RPM 조건하에서 10초간 진행되었다. 연마속도는 연마 전, 후의 알루미늄 A5052 기판의 무게 변화를 측정한 뒤, 다음의 수식으로 산출하였다. [연마속도 = Δw/(πr2dt), Δw : 무게 변화량, r : 기판 반지름, d : 기판의 밀도, t : 연마시간]

연마패턴의 수명을 비교하기 위해 1회 연마테스트 후에 연마샘플의 표면을 눈으로 관찰하여 연마패턴의 잔존 여부를 관찰하였고, 1회 테스트 이후에는 추가 연마 없이 새로운 연마샘플로 교체하여 테스트를 진행하였다. 고분자 수지의 경도에 따른 연마성능을 비교한 결과는 표 4와 같다.

번호	연마제품 정보				연마성능
	고분자수지	연마재	수지:연마재 비율 (중량%)	수지경도 (Shore D)	연마속도 (㎛/sec)	패턴 잔존여부
1	A 타입	WA#3000	50 : 50	D33±2	0.07~0.12	패턴 거의 마모됨
2	B 타입	WA#3000	50 : 50	D47±2	0.11~0.18	패턴 거의 마모됨
3	C 타입	WA#3000	50 : 50	D52±2	0.36~0.45	패턴 남아 있음
4	D 타입	WA#3000	50 : 50	D68±2	0.53~0.68	패턴 남아 있음
5	E 타입	WA#3000	50 : 50	D79±1	0.72~0.79	패턴 남아 있음
6	A 타입	GC#4000	50 : 50	D35±2	0.08~0.14	패턴 거의 마모됨
7	B 타입	GC#4000	50 : 50	D48±1	0.12~0.17	패턴 거의 마모됨
8	C 타입	GC #4000	50 : 50	D53±3	0.38~0.48	패턴 남아 있음
9	D 타입	GC #4000	50 : 50	D71±2	0.57~0.63	패턴 남아 있음
10	E 타입	GC #4000	50 : 50	D80±2	0.68~0.75	패턴 남아 있음

실험결과 : 각 고분자 수지의 경도는 Shore D31부터 D82까지 다양하게 측정되었다. 고분자 수지의 경도가 Shore D33±2로 측정된 1번의 경우, 연마속도가 0.12㎛/sec 이하로 다른 경우에 비해 매우 낮았고, 연마 후 연마패턴은 거의 마모된 것으로 관찰되었다. 고분자 수지의 경도가 너무 낮으면 연마 시 연마패턴이 빠르게 마모되면서 연마효과가 미미한 것으로 판단된다. 고분자 수지의 경도가 Shore D47±2로 측정된 2번의 경우도 연마속도가 다소 상승하였으나 1번의 경우와 같이 연마효과는 미흡한 것으로 판단되었다. 6번과 7번도 1번 및 2번과 마찬가지로 연마테스트 후에 연마패턴이 거의 마모되었으며 연마속도도 낮은 것으로 확인되었다. 반면 3번 및 8번의 경우 Shore D50 이상의 경도가 측정되었으며, 연마속도가 1번, 2번, 6번 및 7번과 비교하여 대략 3~4배 증가하였다. 또한 연마샘플 표면에 대부분의 연마패턴이 남아있는 것을 확인하였으며, 고분자 수지의 경도가 연마속도 및 제품수명에 영향을 주는 것으로 확인되었다. 4번, 5번, 9번 및 10번의 경우도 1번, 2번, 6번 및 7번의 경우와 비교하여 상대적으로 연마속도가 높았으며, 제품수명 또한 길 것으로 예상된다.

상기에서 본 발명의 바람직한 실시예가 특정 용어들을 사용하여 설명 및 도시되었지만 그러한 용어는 오로지 본 발명을 명확히 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 실시예 및 기술된 용어는 다음의 청구범위의 기술적 사상 및 범위로부터 이탈되지 않고서 여러 가지 변경 및 변화가 가해질 수 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같이 변형된 실시예들은 본 발명의 사상 및 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 본 발명의 청구범위 안에 속한다고 해야 할 것이다.

100: 연마제품
110: 기재
120: 프라이머층
130: 연마패턴

Claims (8)

1. 유연하고 신축 가능한 기재-상기 기재의 두께는 연마 시 상기 기재의 파손을 방지하고 피연마체에 밀착이 가능하도록 50 내지 150㎛ 이내로 형성됨; 및
   상기 기재의 일면에 서로 분리되어 부착되고, 고분자 수지 및 상기 고분자 수지 내에 균일하게 분산된 연마재를 포함하는 복수 개의 연마패턴;을 포함하되,
   상기 기재는 제1 영역과 제2 영역을 포함하되, 상기 제1 영역은 상기 연마패턴이 부착된 영역이며, 상기 제2 영역은 상기 연마패턴이 부착되지 않은 영역이되,
   상기 제1 영역들 사이에 형성되는 상기 제2 영역의 간격은 제품이 신축 가능하도록 적어도 20㎛ 이상으로 형성되되,
   상기 제2 영역의 연신율은 제품이 신축 가능하되 상기 기재의 파손을 방지하기 위해 400 내지 600%로 형성되며,
   상기 기재의 인장강도는 피연마체에 밀착이 가능하나 상기 연마패턴의 손상을 방지하도록 400 내지 450㎏f/㎠ 으로 형성되고,
   제품의 신축성을 향상시키도록 상기 연마패턴도 신축 가능하되, 상기 제1 영역의 연신율은 연마율이 저하되는 것을 방지하기 위해 43% 이하인 것
   을 특징으로 하는 연마제품.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 연마패턴이 유연성이나 신축성을 저해하지 않도록 상기 연마패턴의 폭은 100 내지 500㎛이고, 높이는 50 내지 300㎛이며,
   연마율이 저하되는 것을 방지하도록 상기 연마패턴에서 상기 고분자 수지의 경도는 Shore D 50 이상인 것
   을 특징으로 하는 연마제품.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 기재는 열가소성 폴리우레탄(Thermoplastic PolyUrethane; TPU)인 것
   을 특징으로 하는 연마제품.
   
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