KR102291655B1 - Wheel for grinding glass sheet and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 개시는 연마 휠 및 그 제조 방법에 관한 것으로 상세하게는 유리의 에지 가공용 연마 휠 및 그 제조 방법에 관련된다.The present disclosure relates to an abrasive wheel and a method for manufacturing the same, and more particularly, to an abrasive wheel for edge processing of glass and a manufacturing method thereof.
일반적으로서, 디스플레이용 유리 패널은 통상 수 밀리미터 두께의 유리 시트가 이용된다. 유리 패널의 표면 평탄도 및 테두리(에지) 면의 강도 및 표면 거칠기는 패널의 품질을 평가에 사용되는 평가 지표들이다.In general, a glass sheet with a thickness of several millimeters is usually used as a glass panel for a display. The surface flatness of the glass panel, the strength of the edge (edge) surface, and the surface roughness are evaluation indicators used to evaluate the quality of the panel.
유리 패널의 테두리면의 가공에는 고속 회전하는 연마 휠이 사용된다. 연마 휠은 두꺼운 원반형태를 가지며, 그 중심에 회전 모터에 장착되는 부싱(또는 허브)이 위치하고 그 둘레에는 유리 연마에 기여하는 지립층이 마련된다.A high-speed rotating abrasive wheel is used for processing the edge surface of a glass panel. The abrasive wheel has a thick disk shape, and a bushing (or hub) mounted on a rotary motor is located at the center thereof, and an abrasive layer contributing to glass polishing is provided around the bushing (or hub).
여기서, 상기 지립층은 박판 유리의 테두리면과 접촉되어 회전하면서 테두리면을 연마하는 것이고, 상기 부싱은, 상기 지립층의 내경면에 고정되는 것으로서, 모터의 회전축에 연결되는 것이다.Here, the abrasive layer is to grind the edge surface while rotating in contact with the edge surface of the thin glass, the bushing, as fixed to the inner diameter surface of the abrasive layer, is to be connected to the rotation shaft of the motor.
기존의 지립층은 돌가루 등의 연마재와 우레탄 등의 결합재가 혼합된 고체 덩어리로서 연마 휠은 대형화되어 가는 디스플레이용 유리 기판에 요구되는 수준의 테두리면의 가공 품질을 만족시켜야 한다. 따라서, 고속의 가공 조건 하에서 가공 속도도 빠르면서도 가공된 테두리면의 품질을 높은 수준으로 유지하고 또한 그 내구성이 향상된 연마 휠에 대한 지속적인 연구가 요구된다. The existing abrasive layer is a solid mass in which abrasives such as stone powder and binders such as urethane are mixed. Accordingly, there is a need for continuous research on abrasive wheels that have a high processing speed under high-speed processing conditions, maintain the quality of the processed edge surface at a high level, and have improved durability.
본 개시는 연삭성이 향상되어 보다 많은 양의 유리기판을 연마할 수 있는 연마 휠 및 그 제조 방법을 제시한다.The present disclosure provides an abrasive wheel capable of grinding a larger amount of a glass substrate with improved grindability and a method of manufacturing the same.
또한 본 개시는 양질의 테두리면 가공이 가능하면서도 그 내구성이 향상된 유리시트 연마 휠 및 그 제조 방법을 제시한다.In addition, the present disclosure provides a glass sheet abrasive wheel with improved durability while capable of processing a high-quality edge surface and a method for manufacturing the same.
본 개시의 한 실시 예에 따른 유리 시트 연마 휠:은A glass sheet abrasive wheel according to an embodiment of the present disclosure: silver
회전 장치의 회전축에 결합되는 부싱; 그리고,a bushing coupled to the rotating shaft of the rotating device; and,
상기 부싱의 둘레에 형성되는 지립층;을 구비하고,an abrasive layer formed around the bushing; and
상기 지립층:은The abrasive layer: silver
장변 최대 직경 25㎛ 이하 크기를 가지는 다이아몬드 분말을 포함하는 연마재;an abrasive comprising diamond powder having a long side maximum diameter of 25 μm or less;
지립층 전체 중량에 대해 1중량% 이하의 그래핀 분말을 포함하는 윤활제; 그리고a lubricant containing 1 wt% or less of graphene powder based on the total weight of the abrasive layer; and
상기 연마재와 윤활제를 결합하는 결합재;를 포함할 수 있다.It may include; a binder for combining the abrasive and the lubricant.
본 개시의 한 실시 예에 따르면, 지립층 전체 중량에 대해 상기 다이아몬드 분말의 함유량은 22~40중량% 이며, 그리고 상기 다이아몬드 분말의 입자는 평균 5~10㎛ 의 장변 길이와 평균 3-6㎛의 단변 길이를 가질 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the content of the diamond powder is 22-40% by weight based on the total weight of the abrasive layer, and the particles of the diamond powder have an average long side length of 5-10㎛ and an average 3-6㎛ It may have a short side length.
본 개시의 한 실시 예에 따르면, 유리 가공면에 대한 표면 거칠기(Ra)의 목표치가 0.1~0.035 인 경우, 상기 다이아몬드의 최대 입자크기는 10-15㎛ 범위의 크기를 가지며, According to an embodiment of the present disclosure, when the target value of the surface roughness (Ra) for the glass processing surface is 0.1 to 0.035, the maximum particle size of the diamond has a size in the range of 10-15 μm,
상기 유리 가공면의 표면 거칠기(Ra)의 목표치가 0.07~0.01 인 경우, 상기 다이아몬드의 최대 입자크기는 5-10㎛ 범위의 크기를 가지며, 또는 When the target value of the surface roughness (Ra) of the glass processing surface is 0.07 to 0.01, the maximum particle size of the diamond has a size in the range of 5-10 μm, or
상기 유리 가공면의 표면 거칠기(Ra)의 목표치가 0.03 이하인 경우, 상기 다이아몬드의 최대 입자크기는 3-6㎛ 범위의 크기를 가질 수 있다.When the target value of the surface roughness (Ra) of the glass processing surface is 0.03 or less, the maximum particle size of the diamond may have a size in the range of 3-6 μm.
본 개시의 한 실시 예에 따르면, 결합재에 23~36 중량%의 고경도 우레탄 개질 에폭시가 더 함유될 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, 23 to 36 wt% of high hardness urethane-modified epoxy may be further contained in the binder.
본 개시의 한 실시 예에 따르면, 상기 고경도 우레탄 개질 에폭시의 함유에 의해 지립층의 경도 (ShoreD)는 88-94 범위 내의 값을 가질 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the hardness (ShoreD) of the abrasive layer by the inclusion of the high hardness urethane-modified epoxy may have a value within the range of 88-94.
본 개시의 한 실시 예에 따르면, 상기 결합재에 6~16 중량%의 카본 파이버가 포함될 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, 6 to 16 wt% of carbon fibers may be included in the binder.
본 개시의 한 실시 예에 따르면, 상기 결합재에 6~16 중량%의 SiO2 및 CaCO3 의 혼합 물질이 포함될 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, a mixed material of 6 to 16% by weight of SiO 2 and CaCO 3 may be included in the binder.
본 개시의 한 실시 예에 따르면, 상기 그래핀 분말은 상기 지립층 전체 중량에 대해 0.02~0.3 중량% 함유될 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the graphene powder may be contained in an amount of 0.02 to 0.3% by weight based on the total weight of the abrasive layer.
본 개시의 한 실시 예에 따른 연마 휠의 제조 방법:은A method of manufacturing an abrasive wheel according to an embodiment of the present disclosure: silver
장변 최대 직경 25㎛ 이하 크기를 가지는 다이아몬드 분말, 1중량 %이하의 그래핀 분말을 포함하는 윤활제, 상기 연마재를 결합하는 결합재를 준비하는 단계;Preparing a diamond powder having a maximum diameter of 25 μm or less on a long side, a lubricant containing 1 wt % or less of graphene powder, and a binder for bonding the abrasive;
상기 상기 다이아몬드 분말, 윤활제 및 결합재를 혼합하여 지립층 반죽을 준비하는 단계;preparing the abrasive layer dough by mixing the diamond powder, lubricant and binder;
연마 휠 제작용 금형에 부싱을 삽입하는 단계;inserting a bushing into a mold for manufacturing an abrasive wheel;
상기 부싱 주위에 상기 지립층 반죽을 충진하여 압축하는 단계;filling and compressing the abrasive layer dough around the bushing;
상기 금형 내에서 상기 지립층 반죽을 숙성 경화 시켜 지립층을 형성하는 단계;forming an abrasive layer by aging and curing the abrasive layer dough in the mold;
상기 금형으로부터 완성된 연마 휠을 분리하여 내는 단계; 그리고separating the finished abrasive wheel from the mold; and
상기 연마 휠의 다듬질하는 단계;를 포함한다.and finishing the abrasive wheel.
본 개시에 따른 제조 방법의 한 실시 예에 따르면, 본 개시의 한 실시 예에 따르면, 지립층 전체 중량에 대해 상기 다이아몬드 분말의 함유량은 22~40중량% 이며, 그리고 상기 다이아몬드 분말의 입자는 평균 5~10㎛ 의 장변 길이와 평균 3-6㎛의 단변 길이를 가질 수 있다.According to an embodiment of the manufacturing method according to the present disclosure, according to an embodiment of the present disclosure, the content of the diamond powder is 22 to 40% by weight based on the total weight of the abrasive layer, and the particles of the diamond powder have an average of 5 It may have a long side length of ~10 μm and a short side length of 3-6 μm on average.
본 개시에 따른 제조 방법의 한 실시 예에 따르면, 결합재에 23~36 중량%의 고경도 우레탄 개질 에폭시가 더 함유될 수 있다.According to an embodiment of the manufacturing method according to the present disclosure, 23 to 36 wt% of high hardness urethane-modified epoxy may be further contained in the binder.
본 개시에 따른 제조 방법의 한 실시 예에 따르면, 상기 고경도 우레탄 개질 에폭시의 함유에 의해 지립층의 경도 (ShoreD)는 88~94 범위 내의 값을 가질 수 있다.According to an embodiment of the manufacturing method according to the present disclosure, the hardness (ShoreD) of the abrasive layer by the inclusion of the high-hardness urethane-modified epoxy may have a value within the range of 88 to 94.
본 개시에 따른 제조 방법의 한 실시 예에 따르면, 상기 결합재에 6~16 중량%의 카본 파이버가 포함될 수 있다.According to an embodiment of the manufacturing method according to the present disclosure, 6 to 16 wt% of carbon fibers may be included in the binder.
본 개시에 따른 제조 방법의 한 실시 예에 따르면, 상기 결합재에 6~16 중량%의 SiO2 및 CaCO3 의 혼합 물질이 포함될 수 있다.According to an embodiment of the manufacturing method according to the present disclosure, a mixed material of 6 to 16% by weight of SiO 2 and CaCO 3 may be included in the binder.
본 개시에 따른 제조 방법의 한 실시 예에 따르면, 상기 그래핀 분말은 상기 지립층 전체 중량에 대해 0.02~0.3 중량% 함유될 수 있다.According to an embodiment of the manufacturing method according to the present disclosure, the graphene powder may be contained in an amount of 0.02 to 0.3% by weight based on the total weight of the abrasive layer.
도1은 본 개시의 일 실시예에 따른 연마 휠의 사용 상태를 보인다.
도2는 본 개시의 일 실시예에 따른 연마 휠의 개략적 단면도이다.
도3은 본 개시의 일 실시예에 따른 연마 휠에 사용되는 부싱의 개략적 사시도이다.
도4는 본 개시의 일 실시예에 따른 연마 휠과 종래 연마 휠의 마모량을 통계적으로 비교해 보이는 상자그림 (boxplot)이다.
도5는 본 개시의 일 실시예에 따른 연마 휠의 제조방법에 사용되는 금형의사시도이다.
도6은 본 개시의 일 실시 예에 따른 연마 휠의 제조 공정 흐름도이다.
도7은 종래 연마 휠과 본 개시의 일 실시예에 따른 연마 휠에 의해 유리 가공표면을 비교해 보이는 현미경 사진이다.
도8은 본 개시의 일 실시 예에 따른 연마 휠에 윤활제로 사용 가능한 그래핀의 현미경 사진이다..1 shows a state of use of an abrasive wheel according to an embodiment of the present disclosure.
2 is a schematic cross-sectional view of an abrasive wheel according to an embodiment of the present disclosure;
3 is a schematic perspective view of a bushing used in an abrasive wheel according to an embodiment of the present disclosure;
4 is a boxplot showing a statistical comparison of the wear amount of an abrasive wheel according to an embodiment of the present disclosure and a conventional abrasive wheel.
5 is a perspective view of a mold used in a method of manufacturing an abrasive wheel according to an embodiment of the present disclosure;
6 is a flowchart illustrating a manufacturing process of an abrasive wheel according to an embodiment of the present disclosure.
7 is a micrograph showing a comparison of the glass processing surface by the conventional abrasive wheel and the abrasive wheel according to an embodiment of the present disclosure.
8 is a photomicrograph of graphene that can be used as a lubricant for an abrasive wheel according to an embodiment of the present disclosure.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명 개념의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명 개념의 실시 예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명 개념의 범위가 아래에서 상술하는 실시 예들로 인해 한정 되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명 개념의 실시 예들은 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명 개념을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공 되는 것으로 해석되는 것이 바람직하다. 동일한 부호는 시종 동일한 요소를 의미한다. 나아가, 도면에서의 다양한 요소와 영역은 개략적으로 그려진 것이다. 따라서, 본 발명 개념은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한되어지지 않는다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention concept will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, embodiments of the inventive concept may be modified in various other forms, and the scope of the inventive concept should not be construed as being limited due to the embodiments described below. The embodiments of the inventive concept are preferably interpreted as being provided to more completely explain the inventive concept to those of ordinary skill in the art. The same symbols refer to the same elements from beginning to end. Furthermore, various elements and regions in the drawings are schematically drawn. Accordingly, the inventive concept is not limited by the relative size or spacing drawn in the accompanying drawings.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명 개념의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성 요소는 제 2 구성 요소로 명명될 수 있고, 반대로 제 2 구성 요소는 제 1 구성 요소로 명명될 수 있다.Terms such as first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements are not limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the inventive concept, the first component may be referred to as the second component, and conversely, the second component may be referred to as the first component.
본 개시에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예들을 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명 개념을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 개시에서, “포함한다” 또는 “갖는다” 등의 표현은 본 개시에 기재된 특징, 개수, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 개수, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Terms used in the present disclosure are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the inventive concept. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In the present disclosure, expressions such as “comprising” or “having” are intended to designate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the present disclosure exists, but one or more other features It should be understood that it does not preclude the possibility of the existence or addition of elements, numbers, operations, components, parts, or combinations thereof.
달리 정의되지 않는 한, 여기에 사용되는 모든 용어들은 기술 용어와 과학 용어를 포함하여 본 발명 개념이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 공통적으로 이해하고 있는 바와 동일한 의미를 지닌다. 또한, 통상적으로 사용되는, 사전에 정의된 바와 같은 용어들은 관련되는 기술의 맥락에서 이들이 의미하는 바와 일관되는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 여기에 명시적으로 정의하지 않는 한 과도하게 형식적인 의미로 해석되어서는 아니 될 것임은 이해될 것이다.Unless defined otherwise, all terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the inventive concept belongs, including technical and scientific terms. Also, commonly used terms as defined in the dictionary should be construed as having a meaning consistent with what they mean in the context of the relevant technology, and unless explicitly defined herein, in an overly formal sense. It will be understood that they should not be construed.
이하에서 설명되는 하나 또는 그 이상의 실시 예들은 연마 휠 및 그 제조 방법을 제시한다.One or more embodiments described below provide an abrasive wheel and a method of manufacturing the same.
도1은 본 실시 예에 따른 연마 휠의 개략적 사시도이며, 도2는 도1에 도시된연마 휠의 단면도이다.1 is a schematic perspective view of an abrasive wheel according to this embodiment, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the abrasive wheel shown in FIG.
먼저, 도1 및 도2에 도시된 바와 같이, 일 실시 예에 따른 박판 유리 면취용 연마 휠(1)은, 중앙 부싱(20)과 그 둘레의 지립층(10)을 포함한다.First, as shown in FIGS. 1 and 2 , the
연마 휠(1)은 고속으로 회전하면서 박판 유리(100)의 테두리면(100a)을 연마한다. 상기 부싱(20)의 회전 중심에는 회전장치의 회전축 (미도시)에 고정되는 축공(20a)이 형성되어 있다. 상기 부싱(20)은 ABS 재질의 합성수지 또는 ABS에 우레탄이 함유된 복합 합성수지 또는 금속으로 제조될 수 있다. 상기 부싱(20)의 측면에는 지립층(10)의 내주면에 매립 고정되는 것으로서 돌기부(30)를 구비한다. 돌기부(30)는 상기 지립층(10)에 매립되는 호형으로 만곡된 헤드(32)와 헤드 하부의 네크(31)를 구비한다.The
도3은 상기 부싱(20)의 입체적 구조를 도시한다. 도3 를 참조하면, 부싱(20)의 정중앙에 축공(20a)가 형성되어 있고, 그 둘레에 상기 돌기부(30)가 일정한 간격으로 형성되어 있다.3 shows a three-dimensional structure of the
상기 돌기부(30)는 상기 부싱(20)과 지립층(10)을 확고하게 상호 고정하는 결합 구조물로서 부싱(30)과 일체적으로 형성되며, 그 재질은 사출 성형이 가능한 합성수지류, 또는 절삭 가공 등에 의한 금속이다.The
도1과 도2로 돌아가서, 상기 지립층(10)은, 박판 유리(100)의 테두리면(100a)을 연마하는 것으로 고체 연마제와 합성수지를 함유한다. 이러한 지립층(10)의 재료에는 주성분인 다이아몬드(C)인 연마재, 그래핀(graphene)을 포함하는 윤활제, 주성분이 우레탄인 결합재를 포함하며, 여기에는 광택재도 포함될 수 있다. 여기에서, 상기 연마재에는 1 and 2, the
본 발명의 목표는 평판 디스플레이용 유리의 가공면의 표면조도(surface roughness), 예를 들어 산술 평균 조도(Ra)를 0.1 이하로 낮추고 유리의 에지 가공에 기여한 부분에 마모에 의해 형성되는 하나의 가공홈(1 groove) 당 2,000m 이상의 에지 가공이 가능한 연마 휠을 제작하는 것이다.An object of the present invention is to lower the surface roughness, for example, arithmetic mean roughness (Ra) of the processed surface of the glass for flat panel display to 0.1 or less, and one processing formed by abrasion on the portion contributing to the edge processing of the glass It is to manufacture abrasive wheels capable of edge processing of 2,000m or more per groove.
이를 위하여, SiC 분말 및 다이아몬드 분말 등의 다양한 연마재를 이용한 실험이 실시되었다. 그 결과 다음과 같은 조건의 다이아몬드 분말이 선택되었다. For this purpose, experiments using various abrasives such as SiC powder and diamond powder were conducted. As a result, diamond powder with the following conditions was selected.
다이아몬드 분말의 입자의 크기는 장변 또는 장축 평균 길이(폭)가 5~10㎛, 단변 또는 단축의 길이(폭)가 평균 3~6㎛의 크기를 가지며, 최대 입자크기를 장변 25㎛ 이하로 관리하는 것이 필요하다. 연마재인 다이아몬드 입자의 최대 크기가 장변 기준 25㎛ 이상이 되면, 유리 가공면의 표면 조도가 나빠지는 현상이 발견되었다. 상기와 같은 다이아몬드 분말의 입자는 Brocky 타입(type)이 양호한 연마 결과를 보였다.The particle size of the diamond powder has an average length (width) of 5 to 10 μm on the long side or major axis, and 3 to 6 μm on the average length (width) on the short side or short axis, and the maximum particle size is managed to 25 μm or less on the long side. it is necessary to do When the maximum size of diamond grains, which is an abrasive, is 25 μm or more based on the long side, it has been found that the surface roughness of the glass processing surface is deteriorated. The diamond powder particles as described above showed good polishing results of the Brocky type.
비교 실험에서 SiC 분말 등의 기존 연마재를 이용한 연마 휠이 평가 되었는데, SiC 분말에 의한 연마 휠은 본 발명에 따른 다이아몬드 연마 휠에 비해 수명이 짧고 연삭력이 떨어질 뿐 아니라 표면 거칠기를 Ra 0.05 이하로 낮추기 어려웠다.In a comparative experiment, an abrasive wheel using a conventional abrasive material such as SiC powder was evaluated. Compared to the diamond abrasive wheel according to the present invention, the abrasive wheel made of SiC powder has a shorter service life and lower grinding force, as well as lowering the surface roughness to Ra 0.05 or less. It was difficult.
아래는 본 발명에 따른 선택된 다이아몬드의 입자 크기(장변 크기)에 따른 표면 거칠기를 나타내 보인다.The following shows the surface roughness according to the grain size (long side size) of the diamond selected according to the present invention.
다이아몬드(C)
Diamond (C)
위의 표1에 따르면, 유리 가공면의 표면 거칠기(Ra)의 목표치가 0.1~0.035 인 경우, 상기 다이아몬드의 최대 입자크기는 10-15㎛ 범위의 크기를 가지며, 상기 유리 가공면의 표면 거칠기(Ra)가 0.07~0.01 인 경우, 상기 다이아몬드의 최대 입자크기는 5-10㎛ 범위의 크기를 가지며, 또는 상기 유리 가공면의 표면 거칠기(Ra)가 최대 0.03 인 경우, 상기 다이아몬드의 최대 입자크기는 3-6㎛ 범위의 크기를 가질 수 있다.According to Table 1 above, when the target value of the surface roughness (Ra) of the glass processing surface is 0.1 to 0.035, the maximum particle size of the diamond has a size in the range of 10-15 μm, and the surface roughness of the glass processing surface ( When Ra) is 0.07 to 0.01, the maximum particle size of the diamond has a size in the range of 5-10 μm, or when the surface roughness (Ra) of the glass processing surface is at most 0.03, the maximum particle size of the diamond is It may have a size in the range of 3-6 μm.
한편, 충진재 또는 결합재로는 23~36중량%의 우레탄 및 기타 결합재를 함유하였다. 기타 결합재에는 상기 우레탄과의 화학적 결합에 의해 우레탄의 경도를 높이는 물질이 포함될 수 있다.On the other hand, the filler or binder contained 23 to 36% by weight of urethane and other binders. Other binders may include materials that increase the hardness of urethane by chemical bonding with the urethane.
상기와 같이 금강석, 즉 다이아몬드(C) 분말로 혼합체로 제조된 지립층(10)의 경도(Shore D)는 88~94 범위 내의 값을 가지며, 이는 다양한 연마 실험을 통해 얻어진 최적 범위이다. 상기 경도가 88 미만이며 연마 휠의 수명이 크게 낮아 지고, 반면에 경도가 94 초과되면 유리 가공 부분(에지)와의 반발력이 높아 연마를 위한 연마 조건의 셋팅이 어렵게 된다.As described above, the hardness (Shore D) of the
이러한 조건에 따른 연마 휠을 이용한 유리 시트를 가공한 결과 양호한 조도, 파티클 발생, 수명 연장 등에서 가장 좋은 결과를 얻었다. 실험에 따르면, 상기 다이아몬드의 함량이 22중량% 미만이면 가공 표면 조도 산표가 확대되고, 그리고 40 중량 %를 초과하면 가공 과정에서 소위 "뜯김"이 발생하여 피가공면에 가공 결함 또는 가공 불량이 나타난다.As a result of processing a glass sheet using an abrasive wheel according to these conditions, the best results were obtained in terms of good roughness, particle generation, and life extension. According to the experiment, if the content of the diamond is less than 22% by weight, the surface roughness calculation is expanded, and if it exceeds 40% by weight, so-called "tear" occurs in the processing process, resulting in processing defects or poor processing on the surface to be processed. .
설계 조건에 따라 중량 비율을 조정, 연마재 함량이 증가될수록 수명은 증가하나 연삭 부하에 의한 가공면 불량 및 연마 중에 발생되는 파티클 증가 등의 문제가 발생한다. 그리고 연마재 함량이 적으면 파티클 감소면에서 유리하나 연삭력이 떨어지고 수명 또한 짧아 진다.The weight ratio is adjusted according to the design conditions, and the lifespan increases as the abrasive content increases, but problems such as poor machining surface due to grinding load and increase in particles generated during grinding occur. And if the abrasive content is small, it is advantageous in terms of particle reduction, but the grinding force is lowered and the lifespan is also shortened.
한편, 결합재로서 지립층 전체에 대해 23~36 중량%의 고경도 에폭시 개질 우레탄이 포함할 수 있다. 이에 따르면 경도(ShoreD)가 88~94의 범위로 조절될 수 있으며, 이에 따라 연삭력이 향상되면서도 가공면의 조도를 더욱 향상시킬 수 있다.On the other hand, as a binder, high hardness epoxy-modified urethane in an amount of 23 to 36 wt % based on the entire abrasive layer may be included. According to this, the hardness (ShoreD) can be adjusted in the range of 88 to 94, thereby further improving the roughness of the machining surface while improving the grinding force.
그리고, 결합재에는 연마재의 눈막힘 등을 개선하고 전체 중량을 낮추기 위한 경량 첨가제를 포함할 수 있다. 이 첨가제에는 목분에서 추출한 셀룰로스 등이 포함될 수 있다. 한편, 상기 결합재 외에 윤활제가 포함될 수 있으며, 여기에는 주성분으로 산화크롬(CrO), 세륨옥사이드(Ce2O), 레진파우더(Resin Powder), 탄산칼슘(CaCO3), 산화칼슘(CaO), 산화철(Fe2O3) 으로 이루어지는 그룹에서 선택된 적어도 어느 하나가 선택적으로 포함될 수 있으며, 여기에는 SiO2가 더 포함될 수 있다. 여기에서 CaCO3 와 SiO2 를 같이 함유시키면 결합재의 마모 속도를 늦추어 연마 휠의 수명 연장에 도움이 된다.In addition, the binder may include a lightweight additive for improving clogging of the abrasive and lowering the overall weight. The additive may include cellulose extracted from wood flour. On the other hand, in addition to the binder, a lubricant may be included, and these include chromium oxide (CrO), cerium oxide (Ce 2 O), resin powder (Resin Powder), calcium carbonate (CaCO 3 ), calcium oxide (CaO), iron oxide as main components. At least one selected from the group consisting of (Fe 2 O 3 ) may be selectively included, and SiO 2 may be further included. Here, when CaCO 3 and SiO 2 are contained together, the wear rate of the bonding material is slowed, which helps to extend the life of the abrasive wheel.
또한 상기 윤활제에는 1중량% 이하, 바람직하게는 0.02~0.3 중량%의 그래핀(graphene)이 함유되며, 여기에 더하여 6~16중량%의 카본 파이버가 포함될 수 있다. 윤활제로서 포함된 그래핀은 다층 타입 또는 프레이크 타입이 적용될 수 있다. 윤활제로서의 그래핀은 피가공면에대한 윤활작용으로 지립층의 마모량을 크게 감소시켜 연마 휠을 수명을 극명하게 연장한다. 아래의 표2는 그래핀을 적용했을 때와 그러지 않았을 때의 지립층의 마모량 변화를 보이며, 도4는 상기 표2의 결과를 통계적으로 보이는 상자그림(boxplot) 이다.In addition, the lubricant contains 1 wt% or less, preferably 0.02 to 0.3 wt% of graphene, and in addition to this, 6 to 16 wt% of carbon fiber may be included. Graphene included as a lubricant may be applied in a multi-layer type or a flake type. Graphene as a lubricant greatly reduces the wear amount of the abrasive layer by lubricating the surface to be machined, significantly extending the life of the abrasive wheel. Table 2 below shows the change in the amount of wear of the abrasive layer when graphene is applied and when it is not, and FIG. 4 is a boxplot showing the results of Table 2 statistically.
위의 표는 동일 사이드의 연마 휠로서 그래핀이 적용된 본 발명의 4개 그룹의 연마 휠, 그래핀이 적용되지 않은 4개 그룹의 연마 휠들에 대한 실험 결과를 보인다. 실험 조건 다음과 같다.The table above shows the experimental results for the four groups of abrasive wheels of the present invention to which graphene is applied and four groups of abrasive wheels to which graphene is not applied as abrasive wheels on the same side. Experimental conditions are as follows.
회전속도: 3,600RPMRotational speed: 3,600 RPM
이송 레이트(feed rate, m/min): 12Feed rate (m/min): 12
절입량(depth of cut): 20㎛, Depth of cut: 20㎛,
이송 횟수: 30회Number of transfers: 30
위의 표2 및 도4를 통해서 알 수 있듯이 그래핀이 적용되는 않은 3개의 그룹의 연마 휠, 그리고 그래핀이 적용된 3개 그룹의 연마 휠에 대한 연마 실험을 통해서, 마모량에 있어서 그래핀을 미적용했을 때는 0.249, 0.246, 0.296, 0.233 (mm) 등으로 평균 0.256mm, 그리고 적용했을 때 0.177, 0.170, 0.134, 0.154 (mm) 등으로 평균 0.159mm로 나타났으며, 이를 통해서 그래핀의 적용에 매우 큰 마모량의 차이를 보임을 알 수 있고, 따라서 그 수명이 크게 연장되었음을 이해할 수 있다.As can be seen from Table 2 and Figure 4 above, through abrasive experiments on three groups of abrasive wheels to which graphene is not applied, and three groups of abrasive wheels to which graphene is applied, graphene is not applied in the amount of wear When applied, it was 0.249, 0.246, 0.296, 0.233 (mm), etc. on average, 0.256 mm, and when applied, 0.177, 0.170, 0.134, 0.154 (mm), etc., on average, 0.159 mm. It can be seen that there is a large difference in the amount of wear, and therefore it can be understood that the lifespan is greatly extended.
카본 파이버는 지립의 저항성을 높이는 마찰제로서의 기능을 가짐으로써 서 연삭성을 크게 개선하며, 한편으로는 가늘고 긴 경질의 침상 구조에 의해 지립층에서 결합재 입자 간의 결합력을 증대할 수 있다..Carbon fiber greatly improves grindability by having a function as a friction agent that increases the resistance of the abrasive grains, and on the other hand, it is possible to increase the bonding force between the binder particles in the abrasive layer due to the long and thin needle-like structure.
이하 본 개시의 한 실시 예에 따른 연마 휠의 제조 방법에 대해 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing an abrasive wheel according to an embodiment of the present disclosure will be described.
도5는 본 실시 예의 제조방법에서 사용하는 금형의 분리 사시도로서 지립층제조용 반죽이 채워지기 전에 금형(50) 내에 부싱(20)이 장착된 상태를 보인다.5 is an exploded perspective view of the mold used in the manufacturing method of this embodiment, showing a state in which the
금형(50)은 원반 형태의 하판(53)과 상판(51), 그리고 이들 사이의 중판(52)을 구비한다. 하판(53) 상에는 상기 부싱(20)이 고정되며, 부싱(20)의 둘레는 하판(53) 위에 얹히는 중판(52)에 의해 감싸여 있다. 상판(51)은 부싱 둘레에 지립층 반죽이 채워진 후 중판(52) 위에 장착된다.The mold 50 includes a disk-shaped
도6은 상기 금형(50)을 이용한 연마 휠(1)의 제조 공정의 흐름을 보인다.6 shows the flow of the manufacturing process of the
부싱의 제조manufacturing of bushings
부싱 재료를 준비(S1)하여 부싱 금형 내에서 부싱을 사출 성형(S2) 한다.The bushing material is prepared (S1) and the bushing is injection molded (S2) in the bushing mold.
지립층 재료 준비Preparation of the abrasive layer material
지립층 원재료를 준비(S3)한 후 볼밀기 등을 이용해 교반 및 반죽(S4) 한다.After preparing the raw material for the abrasive layer (S3), it is stirred and kneaded (S4) using a ball mill.
위 과정을 통해 부싱과 지립층 반죽을 준비한 후 금형을 이용한 연마 휠과정을 진행한다. 지립층 반죽의 준비에서는, 장변 최대 직경 25㎛ 이하 크기를 가지는 다이아몬드 분말, 1중량 % 이하의 그래핀 분말을 포함하는 윤활제, 상기 연마재를 결합하는 결합재를 준비한다. 구체적으로 다이아몬드 분말은 장변 최대 직경 25㎛ 이하 크기를 가지는 것으로 평균 5~10㎛ 의 장변 길이와 평균 3-6㎛의 단변 길이를 가진다. 상기와 같은 다이아몬드 분말을 포함하는 연마재, 상기 연마재를 결합하는 액체 상태의 결합재 또는 충진재, 그래핀 분말을 포함하는 윤활제, 기타 첨가제를 준비하고, 상기 결합재와 상기 다이아몬드 분말을 78~60: 22~40 중량% 비율로 혼합하여 지립층 반죽을 준비한다.After preparing the bushing and the abrasive layer dough through the above process, proceed with the grinding wheel process using the mold. In the preparation of the abrasive layer dough, a lubricant containing a diamond powder having a long side maximum diameter of 25 μm or less, a graphene powder of 1 wt % or less, and a binder for bonding the abrasive are prepared. Specifically, diamond powder has a maximum diameter of 25 μm or less on the long side, and has an average long side length of 5 to 10 μm and an average short side length of 3-6 μm. An abrasive containing the diamond powder as described above, a liquid binder or filler for bonding the abrasive, a lubricant containing graphene powder, and other additives are prepared, and the binder and the diamond powder are 78 to 60: 22 to 40 Prepare the abrasive layer dough by mixing in the proportion by weight.
여기에서, 상기 카본 파이버는 지립층 전체 중량에 대해 6~16의 중량%로 함유된다. 또한, 첨가제로서 지립층 전체 중량에 대해 6~16중량%의 CaCO3 + SiO2 의 혼합체를 함유시킨다. 그리고, 윤활제인 그래핀은 1 중량% 이하, 구체적으로 0.02~0.3 중량% 를 함유 시킨다.Here, the carbon fiber is contained in an amount of 6 to 16% by weight based on the total weight of the abrasive layer. In addition, as an additive, a mixture of CaCO 3 + SiO 2 in an amount of 6 to 16% by weight based on the total weight of the abrasive layer is contained. And, graphene, which is a lubricant, contains 1 wt% or less, specifically 0.02 to 0.3 wt%.
연마 휠의 성형Forming of abrasive wheels
S5: 도5에 도시된 바와 같이 금형(50)의 중앙에 부싱(20)을 장착한 후 그 둘레에 지립층 반죽을 채워 넣은 후 상판(51)을 덮어 고정한다. 이 과정에는, 지립층 반죽이 금형 내부에 치밀하게 채워지고 부싱에 완전 밀착되도록 다지는 과정이 포함된다.S5: As shown in FIG. 5, after mounting the
S6: 금형 내에 채워진 지립층 반죽을 가압하면서 이에 대한 소성, 건조 및 숙성을 진행한다. 이 과정에서 결합재의 한 재료인 우레탄이 발포하도록 가열 과정이 포함된다. 우레탄의 발포와 함께 소성이 일정 시간 동안 진행되고, 그 이후에 건조 및 숙성을 진행한다. 이 과정에서 소성은 100도 이하에서 10시간 동안 진행된다.S6: While pressing the abrasive layer dough filled in the mold, firing, drying and aging are carried out. In this process, a heating process is included so that urethane, a material of the binder, is foamed. Firing is carried out for a certain period of time together with the foaming of urethane, and then drying and aging are performed. In this process, firing is carried out at 100 degrees or less for 10 hours.
S7: 금형으로부터 반완성 상태의 연마 휠을 분리하여 낸 후 이물질 제거 등 마무리 과정을 거친다.S7: After separating the semi-finished abrasive wheel from the mold, it undergoes finishing processes such as removing foreign substances.
S8: 마무리 과정을 거친 연마 휠을 검사한 후 최종 완성된 연마 휠을 얻는다.S8: After inspecting the abrasive wheel that has undergone the finishing process, a final finished abrasive wheel is obtained.
도7은 상기와 같은 과정을 통해 제작된 본 발명의 연마 휠과 종래의 연마 휠에 의해 가공된 3가지 샘플(a, b, c)들에 대한 유리 가공면의 현미경 사진이다.7 is a micrograph of a glass processing surface for three samples (a, b, c) processed by the abrasive wheel of the present invention and the conventional abrasive wheel manufactured through the above process.
도7에 비교 도시된 바와 같이 종래의 연마 휠에 의한 가공 표면(좌측)과 본 발명의 연마 휠에 의한 가공 표면(우측)의 조도가 차이 남을 알 수 있다. 측정에 따르면, 종래 연마 휠에 의한 가공면의 조도 Ra는 0.2~0.3 정도이며, 본 발명에 따른 가공면의 조도는 0.03이하로 나타났다.7 , it can be seen that the roughness of the surface processed by the conventional abrasive wheel (left) and the surface processed by the abrasive wheel of the present invention (right) are different as shown in FIG. 7 . According to the measurement, the roughness Ra of the processed surface by the conventional abrasive wheel was about 0.2 to 0.3, and the roughness of the processed surface according to the present invention was found to be 0.03 or less.
이와 같이 본 발명에 따른 다이아몬드 연마 휠은 종래에 비해 양호가 가공면을 형성하며, 수명 면에서도 종래에 비해 매우 탁월하게 나타났다.As described above, the diamond abrasive wheel according to the present invention has a better machining surface compared to the prior art, and is very excellent in terms of lifespan compared to the prior art.
도8은 연마 휠에 윤활제로 사용 가능한 그래핀의 현미경 사진이다. 도8에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 연마 휠에 윤활제로서 다층형(multi-layer type)과 프레이크형(flake type)이 있다. 여러 실험 결과에 따르면, 프레이크형이 상대적으로 좋은 결과를 내었다..8 is a photomicrograph of graphene that can be used as a lubricant for an abrasive wheel. As shown in Fig. 8, there are a multi-layer type and a flake type as lubricants in the abrasive wheel according to the present invention. According to various experimental results, the flake type gave relatively good results.
결론적으로 본 개시에 따라 제조된 다이아몬드 연마 휠은 품질이 우수한 유리 가공면을 제공하며, 그 속도 또한 향상됨으로써 유리 가공 생산성이 개선되었다.In conclusion, the diamond abrasive wheel manufactured according to the present disclosure provides a high-quality glass processing surface, and its speed is also improved, thereby improving glass processing productivity.
본 개시에서 특정한 실시 예에 관련하여 도시하고 설명 하였지만, 이하의 특허청구범위에 의해 제공되는 본 발명의 정신이나 분야를 벗어나지 않는 한도 내에서 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 알 수 있음을 밝혀 두고자 한다.Although shown and described in relation to specific embodiments in the present disclosure, it is understood in the art that the present invention can be variously improved and changed without departing from the spirit or field of the present invention provided by the following claims. It is intended to be clear that those with ordinary knowledge can easily know.
100: 연마 휠
100a: 테두리면
10: 지립층
20: 부싱
20a: 축공
30: 돌기부
31: .네크
32: 헤드
50: 금형
51: 상판
52: 중판
53: 하판100: abrasive wheel
100a: edge surface
10: abrasive layer
20: bushing
20a: shaft
30: protrusion
31: .neck
32: head
50: mold
51: top plate
52: middle plate
53: lower plate
Claims (12)
상기 부싱의 둘레에 형성되는 것으로 유리 가공면에 접촉하는 지립층;을 구비하고,
상기 지립층:은
장변 최대 직경 25㎛ 이하 크기를 가지는 다이아몬드 분말을 포함하는 연마재;
지립층 전체 중량에 대해 1 중량% 이하의 그래핀 분말을 포함하는 윤활제; 그리고
상기 연마재와 윤활제를 결합하는 결합재;를 포함하되,
상기 유리 가공면에 대한 표면 거칠기(Ra)의 목표치가 0.1~0.03 인 경우, 상기 다이아몬드의 평균 입자크기는 10-15㎛ 범위의 크기를 가지며,
상기 유리 가공면의 표면 거칠기(Ra)의 목표치가 0.07~0.01 인 경우, 상기 다이아몬드의 평균 입자크기는 5-10㎛ 범위의 크기를 가지며, 또는
상기 유리 가공면의 표면 거칠기(Ra)의 목표치가 0.03 이하인 경우, 상기 다이아몬드의 평균 입자크기는 3-6㎛ 범위의 크기를 가지는, 유리가공용 연마 휠.a bushing coupled to the rotating shaft of the rotating device; and,
an abrasive layer formed on the periphery of the bushing and in contact with the glass processing surface;
The abrasive layer: silver
an abrasive comprising diamond powder having a long side maximum diameter of 25 μm or less;
a lubricant containing 1 wt% or less of graphene powder based on the total weight of the abrasive layer; and
Including; a binder for combining the abrasive and the lubricant;
When the target value of the surface roughness (Ra) for the glass processing surface is 0.1 to 0.03, the average particle size of the diamond has a size in the range of 10-15 μm,
When the target value of the surface roughness (Ra) of the glass processing surface is 0.07 to 0.01, the average particle size of the diamond has a size in the range of 5-10 μm, or
When the target value of the surface roughness (Ra) of the glass processing surface is 0.03 or less, the average particle size of the diamond has a size in the range of 3-6㎛, abrasive wheel for glass processing.
상기 결합재에는 23~36 중량%의 고경도 우레탄이 더 함유되어 있는, 유리가공용 연마 휠.According to claim 1,
The bonding material further contains 23 to 36 wt% of high hardness urethane, an abrasive wheel for glass processing.
상기 지립층 전체 중량에 대해 상기 다이아몬드 분말의 함유량은 22~40중량% 이며, 그리고 상기 다이아몬드 분말의 입자는 평균 5~10㎛ 의 장변 길이와 평균 3-6㎛의 단변 길이를 가지는, 유리가공용 연마 휠.According to claim 1,
The content of the diamond powder with respect to the total weight of the abrasive layer is 22 to 40% by weight, and the particles of the diamond powder have an average long side length of 5 to 10 μm and an average short side length of 3-6 μm, abrasive for glass processing wheel.
상기 결합재에 6~16 중량%의 카본 파이버가 포함되어 있는, 유리가공용 연마 휠.According to claim 1,
An abrasive wheel for glass processing, wherein the binder contains 6 to 16% by weight of carbon fiber.
상기 그래핀 분말은 상기 지립층 전체 중량에 대해 0.02~0.3 중량% 함유되어 있는, 유리가공용 연마 휠.According to claim 1,
The graphene powder is contained in 0.02 to 0.3% by weight based on the total weight of the abrasive layer, an abrasive wheel for glass processing.
상기 상기 다이아몬드 분말, 윤활제 및 결합재를 혼합하여 지립층 반죽을 준비하는 단계;
연마 휠 제작용 금형에 부싱을 삽입하는 단계;
상기 부싱 주위에 상기 지립층 반죽을 충진하여 압축하는 단계;
상기 금형 내에서 상기 지립층 반죽을 숙성 경화 시켜 지립층을 형성하는 단계;
상기 금형으로부터 완성된 연마 휠을 분리하여 내는 단계; 그리고
상기 연마 휠의 다듬질하는 단계;를 포함하되,
유리 가공면에 대한 표면 거칠기(Ra)의 목표치가 0.1~0.03 인 경우, 상기 다이아몬드의 평균 입자크기는 10-15㎛ 범위의 크기를 가지며,
유리 가공면의 표면 거칠기(Ra)의 목표치가 0.07~0.01 인 경우, 상기 다이아몬드의 평균 입자크기는 5-10㎛ 범위의 크기를 가지며, 또는
유리 가공면의 표면 거칠기(Ra)의 목표치가 0.03 이하인 경우, 상기 다이아몬드의 평균 입자크기는 3-6㎛ 범위의 크기를 가지도록 하는, 유리가공용 연마 휠의 제조방법.Preparing a binder for bonding a diamond powder having a long side maximum diameter of 25 μm or less, a lubricant containing 1 wt % or less of graphene powder, and an abrasive;
preparing the abrasive layer dough by mixing the diamond powder, lubricant and binder;
inserting a bushing into a mold for manufacturing an abrasive wheel;
filling and compressing the abrasive layer dough around the bushing;
forming an abrasive layer by aging and curing the abrasive layer dough in the mold;
separating the finished abrasive wheel from the mold; and
including; finishing the abrasive wheel;
When the target value of the surface roughness (Ra) for the glass processing surface is 0.1 to 0.03, the average particle size of the diamond has a size in the range of 10-15 μm,
When the target value of the surface roughness (Ra) of the glass processing surface is 0.07 to 0.01, the average particle size of the diamond has a size in the range of 5-10 μm, or
When the target value of the surface roughness (Ra) of the glass processing surface is 0.03 or less, the average particle size of the diamond has a size in the range of 3-6㎛, a method of manufacturing an abrasive wheel for glass processing.
지립층 전체 중량에 대해 상기 다이아몬드 분말의 함유량은 22~40중량% 이며, 그리고 상기 다이아몬드 분말의 입자는 평균 5~10㎛ 의 장변 길이와 평균 3-6㎛의 단변 길이를 가지는, 유리가공용 연마 휠의 제조방법.9. The method of claim 8,
The content of the diamond powder with respect to the total weight of the abrasive layer is 22 to 40% by weight, and the particles of the diamond powder have an average long side length of 5 to 10 μm and an average short side length of 3-6 μm, abrasive wheel for glass processing manufacturing method.
상기 결합재에 23~36 중량%의 고경도 우레탄 개질 에폭시가 더 함유되어 있는, 유리가공용 연마 휠의 제조방법.9. The method of claim 8,
23 to 36% by weight of the high hardness urethane-modified epoxy is further contained in the binder, a method of manufacturing an abrasive wheel for glass processing.
상기 결합재에 6~16 중량%의 카본 파이버가 포함되어 있는, 유리가공용 연마 휠의 제조 방법.9. The method of claim 8,
The method for manufacturing an abrasive wheel for glass processing, wherein the binder contains 6 to 16% by weight of carbon fiber.
상기 그래핀 분말은 상기 지립층 전체 중량에 대해 0.02~0.3 중량% 함유되어 있는, 유리가공용 연마 휠의 제조방법.9. The method of claim 8,
The graphene powder is contained in 0.02 to 0.3% by weight based on the total weight of the abrasive layer, a method of manufacturing an abrasive wheel for glass processing.
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2020
- 2020-10-27 KR KR1020200140714A patent/KR102291655B1/en active IP Right Grant
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