KR19980702583A

KR19980702583A - 입자 코팅 기재의 제조 방법과 장치 및 그 기재

Info

Publication number: KR19980702583A
Application number: KR1019970705989A
Authority: KR
Inventors: 겐지 마츠모토; 가즈오 스즈키; 무네오 하가
Original assignee: 테릴 켄트 퀄리; 미네소타 마이닝 앤드 매뉴팩츄어링 컴패니
Priority date: 1995-03-09
Filing date: 1996-03-08
Publication date: 1998-07-15
Also published as: CA2213269A1; EP0813451A1; DE69603583T2; CN1177311A; DE69603583D1; JPH08257444A; AU5419696A; WO1996028256A1; BR9607360A; EP0813451B1; MX9706524A; JP3675510B2

Abstract

본 발명은 점착성 미세 입자에 의해 얇은 층으로 균일하게 코팅된 입자 코팅 기재(특히, 연마 입자를 기재에 코팅함에 의해서 형성된 연마재), 코팅 기재 제조용 입자 방출기, 그 방출기를 구비하는 코팅 기재 제조 장치, 입자 코팅 기재 제조 방법(특히, 기재가 연마 입자로 코팅되는 연마재를 제조하는 방법), 연마 시이트에 관한 것이다. 교반 가스는 방출기의 입자 저장 용기(110)의 다공성 벽을 통해 공급되고, 방출 가스는 방출 가스 노즐(120)로부터 용기를 통해 공급되어, 그 방출 가스 노즐(120)과 대체로 동축적인 배출관(130)을 통해 유동화 입자 및 방출 가스가 송출된다. 입자 방출기는 입자들의 블로킹, 응집 또는 브리징이 일어남이 없이 균일한 입도 분포를 얻을 수 있도록 한다.

Description

입자 코팅 기재의 제조 방법과 장치 및 그 기재

코팅 건 노즐로부터 가스와 함께 입자가 공급되는 코팅 장치의 기술 분야에서는, 예컨대, 도 12에 도시된 바와같이 구성되는 종래의 입자 방출 펌프가 공지되어 있다. 보다 구체적으로, 입자가 코팅되는 다공판(2)이 입자 공급 탱크(7)의 하측부에 마련된다. 그 다공판(2)에는 직선상의 입자 공급관(8)이 마련되는데, 그 일단부는 다공판(2)을 향해 개방되고, 타단부는 방출기(9)에 연결된다. 그러한 구성의 펌프에서, 입자(1)는 다공판(2)의 상부에 공급되고, 입자 공급 탱크(7)의 하부에 공급되는 유동 공기(6)는 다공판(2)을 통과하여 다공판(2) 상의 입자(1)를 교반시킨다. 또한, 그 입자(1)는 입자 공급 탱크(7)의 내부 압력(Pa)에 의해 입자 공급관(8)을 경유하여 방출기(9)에 공급된다. 다른 유사한 예는 일본 특허 공개 공보 제6-286872호 및 제6-304502호에 개시되어 있다.

그러한 종래의 입자 코팅 기재 제조 장치에는 다음과 같은 문제점이 있다. 입자(1)들의 적당한 입도 분포는 입자를 다공판(2) 상에서 유동 상태로 되도록 교반함에 의해서 얻을 수 있지만(이하, 교반이라는 용어는 유동 상태를 부여하기 위한 교반을 의미함), 그 입자(1)는 입자 공급관(8)의 내부 및 방출기(9)의 용기 내에서 블로킹(blocking), 응집 또는 브리징(bridging)을 일으키기 쉬워서 그 입자의 입도가 다시 조대화된다. 상기 브리징은 공급 입자가 소정 범위의 크기로 고착되는 것을 의미한다. 상기 블로킹은 그 브리징 입자가 상호 고착하여 응집되는 것을 의미한다. 결국, 입자(1)는 방출기(9)에 공급되는 가스 흐름 때문에 전단 됨에도 불구하고, 그 입자(1)의 응집으로 인해 조대화된 입도 및 다양한 입도 분포를 가지게 된다. 따라서, 종래 코팅 장치는 5㎛ 이하의 입도 분포를 가지는 미세 입자를 응집됨이 없이 방출하는 데에 어려움이 있었다. 또한, 입자(1)는 비교적 큰 입도를 가짐에도 불구하고, 그것의 입도 분포가 시간에 따라 달라져서, 입도를 조절하는데에 어려움이 있었다.

그러므로, 본 발명의 목적은 전술한 단점을 개선하고 균일한 입도 분포를 달성할 수 있는 입자 방출기, 그 방출기를 구비한 입자 코팅 기재 제조 장치, 입자 코팅 기재 제조 방법, 입자 코팅 기재 및 균일한 입도 분포를 갖는 코팅 연마 시이트를 제공하는 것이다. 본 발명은 5㎛ 이하의 입자를 방출하는 데에 따른 전술된 문제점을 효과적으로 극복하는 것이지만, 그것에 한정된 것이 아니라 5㎛ 이상의 입자에도 효과적으로 적용될 수 있다.

본 발명은 점착성 미세 입자에 의해 얇은 층으로 균일하게 코팅된 입자 코팅 기재(특히, 연마 입자를 기재에 코팅하여 형성된 연마재), 입자 코팅 기재 제조용 입자 방출기, 그 방출기를 구비하는 입자 코팅 기재 제조 장치, 입자 코팅 기재 제조 방법(특히, 기재가 연마 입자로 코팅된 연마재를 제조하는 방법) 및 연마 시이트에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 방출기의 제 1 실시예의 평면도.

도 2는 선 2-2를 따라 취한 도 1의 방출기의 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 방출기의 제 2 실시예의 평면도.

도 4는 선 4-4를 따라 취한 도 3의 방출기의 단면도.

도 5는 입자 흡인 부압(P₃), 방출 가스 유량(V₃) 및 방출 가스 압력(P₂)에 대한 2차 흡수 가스 유량(V₃) 사이의 관계에 대한 실험 결과를 도시한 그래프.

도 6은 본 발명에 따른 코팅 기재 제조 장치의 배치도.

도 7은 입자가 도 6에 도시된 제조 장치에 공급된 때부터 기재에 공급될 때까지의 입도 분포의 변화를 도시한 그래프.

도 8은 입자가 종래 제조 장치에 공급된 때부터 종래 코팅 기재 제조 장치로 기재에 코팅될 때까지의 입도의 변화를 도시한 그래프.

도 9는 도 6에 도시된 제조 장치에 의해 제조된 코팅 기재에서의 입자의 상태를 도시한 도면.

도 10은 도 6에 도시된 제조 장치에 의해 제조된 코팅 기재에서의 입자의 또 다른 상태를 도시한 도면.

도 11은 종래 제조 장치에 의해 제조된 코팅 기재에서의 입자의 상태를 도시한 도면.

도 12는 종래 방출기의 단면도.

전술한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따라, 기재에 코팅되는 입자를 방출하기 위한 방출기로서,

다공성 재료로 제작되고, 외부면 및 입자의 저장에 적합한 내부를 포함하는 저장 용기와;

저장 용기의 외부로부터 내부로 연장되고, 저장 용기의 바닥부에 마련되며, 입자가 저장되는 그 일부분에서 저장 용기의 외부로 방출될 방출 가스를 저장 용기의 내부로 공급하기에 적합하게 형성되는 방출 가스 노즐과;

방출 가스 노즐과 동축적으로 저장 용기의 바닥부에 배치되고, 저장 용기의 내부로부터 외부로 연장되며, 저장 용기의 내부로부터 외부로 방출 가스와 입자를 송출하기에 적합하게 형성되는 배출관과;

다공성 저장 용기의 외부면과 유체의 유동이 가능하게 연통되고, 저장 용기의 외부면으로부터 다공성 용기를 통해 저장 용기의 내부로 교반 가스를 공급하여, 적어도 방출 가스 노즐과 배출관이 배치된 저장 용기 내부의 바닥부에 존재하는 입자를 유동화시키는 교반을 수행하기 적합하게 형성되는 교반 가스 유입구를 포함하는 입자 방출기가 제공된다.

전술한 구성에 있어서, 다공성 재료를 통해 저장 용기의 내부로 흐르는 교반 가스는 적어도 방출 가스 노즐과 배출관이 배치된 저장 용기의 바닥부에 공급되고, 그에 의해 저장 용기내에서 입자가 교반된다. 따라서, 저장 용기는 저장되는 입자가 블로킹, 응집 또는 브리징을 일으키지 않아서, 균일한 입도가 얻어지도록 작용한다.

전술한 실시예의 변형예에 있어서, 가스 압력 완충부를 형성하는 외부 용기가 마련되는데, 그 가스 압력 완충부는 외부 용기와 적어도 방출 가스 노즐과 배출관이 배치된 저장 용기의 바닥부의 외부면과의 사이의 간극에 의해 형성되고, 교반 가스 유입구는 완충부와 유체의 유동이 가능하게 연통된다. 바람직한 실시예에서는, 가스 압력 완충부가 저장 용기를 둘러싸도록 형성된다.

또한, 본 발명에 따라, 전술한 방출기를 포함하는 입자 코팅 기재 제조 장치로서,

전술한 방출기;

방출기의 저장 용기의 내부에 입자를 공급하는 입자 공급기;

방출기의 배출관과 유체의 유동이 가능하게 연통되도록 배치되어, 방출기로부터 나오는 입자를 방출 가스에 의해 기재에 코팅하는 코팅 장치를 포함하는 입자 코팅 기재 제조 장치가 제공된다.

전술한 구성에 있어서, 입자 공급기로부터 입자를 공급받는 방출기에서, 교반 가스는 적어도 방출 가스 노즐 및 배출관이 배치된 저장 용기의 바닥부에 저장되어 있는 입자에 공급되도록 저장 용기의 내부를 통과한다. 결과적으로, 저장 용기에서 입자가 교반된다. 따라서, 방출기는 입자가 블로킹, 응집 또는 브리징을 일으키지 않아서, 균일한 입도가 얻어지도록 작용한다.

또한, 본 발명에 따라, 입자 코팅 기재 제조 방법으로서,

(a) 다공성 재료로 제작되고 외부면 및 입자의 저장에 적합한 내부를 포함하는 저장 용기를 구비한 방출기의 그러한 저장 용기에 입자를 공급하는 단계;

(b) 다공성 용기의 외부면과 유체의 유동이 가능하게 연통되는 교반 가스 유입구를 통해서, 그리고 다공성 용기를 통해서 저장 용기의 내부로 공급되는 교반 가스에 의해 입자를 교반하여, 적어도 저장 용기의 바닥부에 존재하는 입자를 유동화시키는 단계;

(c) 저장 용기의 외부로부터 내부로 연장되고 적어도 입자가 유동화되는 저장 용기의 바닥부에 마련되는 방출 가스 노즐을 통해 방출 가스를 공급하여, 유동화된 입자를 방출 가스와 함께 저장 용기의 내부로부터 방출 가스 노즐과 동축적으로 배치된 배출관을 통해 방출하는 단계;

(d) 방출 가스에 의해 배출관으로부터 송출되는 입자를 코팅 장치에 의해 기재에 코팅하는 단계를 포함하는 입자 코팅 기재의 제조 방법이 제공된다.

입자 교반 단계에서, 교반 가스는 방출기에 마련된 저장 용기의 내벽을 경유하여 적어도 방출 가스 노즐 및 배출관이 배치된 저장 용기의 바닥부에 저장된 입자에 공급된다. 결과적으로, 저장 용기 내의 입자가 블로킹, 응집 또는 브리징을 일으키지 않도록 교반되어, 균일한 입도 분포가 얻어진다.

또한, 본 발명에 따라, 전술한 제조 장치를 사용하여 제조되거나, 전술한 제조 방법에 의해서 제조된 입자 코팅 기재가 제공된다.

특히, 그러한 입자 코팅 기재는 입자 분사 과정에 의해 5㎛ 이하의 연마 입자로 코팅되는 것을 특징으로 한다.

교반 가스는 방출기에 마련된 저장 용기의 내벽을 경유하여 적어도 방출 가스 노즐과 배출관이 배치된 저장 용기의 적어도 바닥부에 저장된 입자에 공급된다. 결과적으로, 저장 용기 내의 입자가 블로킹, 응집 또는 브리징을 일으키지 않도록 교반되어, 균일한 입도 분포가 얻어진다. 따라서, 방출기로부터 방출되어 기재에 코팅되는 입자에서 균일한 입도 분포가 얻어질 수 있다.

입자 코팅 기재, 코팅 기재를 제조하기 위한 입자 방출기, 그 방출기를 구비한 코팅 기재 제조 장치, 입자 코팅 기재 제조 방법, 및 연마 시이트의 본 발명에 따른 실시예들을 첨부 도면을 참조하여 이하에서 설명한다. 그 코팅 기재는 전술한 입자 방출기를 구비한 제조 장치 및 코팅 기재 제조 방법에 의해서 제조되는 것임을 알아야 한다.

도 1 내지 도 4는 방출기를 도시한 도면이다. 그 방출기는 기재중의 하나의 형태인 시이트와 같은 기재에 코팅되는 입자를 방출하려는 용도로 제조된다. 본 실시예에서, 코팅 기재는 연마 시이트이다. 도 1과 도 2에 도시된 방출기(100)는 저장 용기(110), 방출 가스 노즐(120), 배출관(130), 외부 용기(140) 및 가스 압력 완충부(150)를 구비한다.

입자가 후술의 입자 공급기로부터 용이하게 공급되고 용기로부터 용이하게 방출될 수 있도록 원추형 형상으로 형성된 용기 내부를 구비한 저장 용기(110)는 용기 내부(111)에 입자를 저장할 것이다. 또한, 저장 용기(110)는 용기 외부로부터 수많은 기공을 통해 용기 내부로 가스가 공급될 수 있도록 다공성 재료로 제조된다. 저장 용기(110)의 벽 두께는 재료 강도 뿐만이 아니고 벽 두께에 의한 압력 손실을 고려해서 결정되는데, 최종적으로는 가스가 저장 용기(110)의 내벽(115)으로부터 균일하게 방출되도록 실험적으로 정해진다.

다공성 재료는 그 형태에 관계없이 특정 크기 기공을 구비하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 다공성 재료는 사용되는 상태에 따라 SiC와 Al₂O₃같은 세라믹, 테플론(Teflon;듀퐁(Du Pont Co) 사의 상표)같은 플라스틱, 소결된 스테인레스 스틸같은 금속재, 고무재 중에서 선택될 수 있다. 다공성 재료에 형성된 기공들의 크기에 관해서, 매우 작은 크기는 그 기공을 통하는 가스의 흐름에 매우 큰 저항을 유발하므로, 가스 압력을 조절하는 것이 어렵다. 반대로, 매우 큰 크기는 방출기(100)의 사용 도중 또는 후에 입자가 저장 용기(110)의 내벽(115)에 고착할 수 있으므로, 기공을 막는 경향이 있다. 따라서, 기공 크기의 최적 조건은 다른 요소들, 예를 들면, 가스 방출 압력 또는 저장 용기(110)의 형상 등등과 연관하여 실험적으로 결정된다. 예를 들면, 0.01MPa의 가스 방출 압력과 10㎛의 입도로 한 실험에서, 다공성 재료의 기공 직경은 전술한 문제가 대체적으로 발생하지 않도록 20㎛ 내지 100㎛로 설정되는 것이 적합한 것으로 판명되었다.

방출 가스 노즐(120)은 방출 가스를 저장 용기에 공급하도록 작동하는 노즐이고, 용기 내부(111)에 저장된 입자를 저장 용기 외부로 방출한다. 그 노즐(120)은 저장 용기(110)의 외부로부터 원추형 저장 용기(110)의 바닥부에 형성된 오목부(112)까지 맞물린다.

방출 가스 노즐(120)과 동축적으로 오목부(112)에 배치된 배출관(130)은 방출 가스 노즐(120)로부터 방출되는 방출 가스 및 저장 용기(110)에 저장된 입자 모두를 저장 용기(110) 외부로 방출하는 노즐이다.

외부 용기(140)는 저장 용기(110)의 외측면(113)에 대해 적당한 간극을 구비한 저장 용기(110)를 둘러싸는 용기이다. 그 간극은 가스 압력 완충부(150)를 형성한다. 선택적으로, 가스 압력 완충부(150)는 저장 용기(110)의 바닥면(114)과 외부 용기(140) 사이에 제공될 수 있다. 방출 가스 노즐(120) 및 배출관(130)은 외부 용기(140)를 관통하도록 배치된다. 그 외부 용기(140)는 방출기(100)의 강도를 보장하기 위해서 금속 재료로 제조되는 것이 바림직하지만, 세라믹 또는 그와 같은 적당한 강도의 재료로 제조될 수도 있다.

가스 압력 완충부(150)는 외부 용기(140)에 나사로 조여진 상부 리드(141)에 의해 폐쇄된 공간을 형성한다. 결국, 외부 용기(140)의 한지점 이상에서 개방되는 교반 가스 유입 구멍(142)으로부터 공급되는 가스의 압력은 저장 용기(110)의 한 부분에 직접적으로 작용하지 않고 저장 용기(110)의 전체 외벽에 대체로 균일하게 작용하여, 저장 용기(110)의 내벽(115)에 균일한 가스 방출이 얻어진다. 가스 압력 완충부(150)가 본 실시예에서는 상호 통하는 챔버로 형성되지만, 선택적으로는 별개의 구역으로 분리될 수 있는 것임을 알아야 한다. 가스 압력 완충부(150)가 별개의 구역으로 분리되는 경우에, 교반 가스 유입 구멍(142)은 그 구역과 대응하는 외부 용기(140)에 형성된다.

가스 압력 완충부(150)는 도 3 및 도 4의 방출기에 도시한 바와 같이 생략할 수 있다. 이 실시예에서, 가스는 교반 가스 유입 구멍(142)에서부터 저장 용기(110)의 외측면(113)으로 직접 공급된다. 그 공급 가스는 저장 용기(110)의 기공을 통과하여 저장 용기의 내부에 공급된다. 또한, 가스 압력 완충부(150)가 없으면, 가스가 원추형 내벽(115) 및 저장 용기(110)의 오목부(112)를 통하여 방출되도록 다수의 교반 가스 유입 구멍(142)을 배치하는 것이 특히 바람직하다.

상부 리드(141)에는 개구부(143)가 마련되어, 입자가 저장 용기(110)의 용기 내부(111)에 공급될 수 있게 한다.

방출 가스 노즐(120) 및 교반 가스 유입 구멍(142)에 공급되는 가스는 질소, 아르곤과 같은 불활성 가스 또는 공기로 구성된다. 그 가스는 습도와 온도에 대해 조절되는 것이 바람직하고, 표면 장력 40dyne의 액체, 예를 들면 에탄올 또는 퍼플루오르카본(perflurocabon)의 증기를 함유하는 것이 바람직하다.

또한, 저장 용기(110), 외부 용기(140) 및 그 균등물들이 본 실시예에서 도면에 도시한 것과 같이 정사각형의 형태로 형성되지만, 어떤 다른 바람직한 형태를 취할 수도 있다.

전술한 방출기(100)의 사용을 다시 설명하겠다.

교반 가스가 교반 가스 유입 구멍(142)에 공급될 때, 대체로 균일한 가스 압력은 가스 압력 완충부(150)를 통하여 저장 용기(110)의 외측면(113)에 작용한다. 그 교반 가스는 기공을 통과하여 저장 용기 내부(111)에 공급되는데, 그 용기 내부(111)에서 가스는 적어도 방출 가스 노즐(120) 및 배출관(130)이 배치된 저장 용기(110)의 바닥부에 마련된 오목부(112)에 존재하는 입자를 교반한다. 또한, 그 가스는 저장 용기(110)의 내부(111)에 저장된 입자를 교반한다. 그동안, 방출 가스에 의해 교반되는 입자는 배출관(130)을 통해 송출되고 방출 가스와 함께 방출기(100)의 외부로 방출된다.

전술한 작동과 관련하여, 방출 가스 노즐(120)에 공급된 방출 가스의 압력을 P₂라고 가정할 때, 방출 가스의 유량은 V₃이고, 용기 내부(111)의 입자 흡인 부압은 P₃이고, 저장 용기 내부(111)의 입자와 함께 흡수되고 방출되는 제 2 흡수 가스의 유량은 V₃이다. 도 5에는 방출 가스 압력(P₂)에 대해서 입자 흡인 부압(P₃), 방출 가스 유량(V₂), 제 2 흡수 가스 유량(V₃)들의 사이 관계의 실험적인 결과의 예를 도시하고 있다. 그 V₃및 V₃의 값의 단위는 표준 조건(1 atm. 0℃)에서 변환된 1분당 가스 유량(1)을 의미하는 Nl/min이다. 도 5에 나타낸 데이터를 발생시키기 위해서 사용된 방출기의 치수는 다음과 같다. 저장 용기(110)는 대략 56㎜의 양면의 정사각형 형상과 대략 38㎜의 높이를 가진다. 용기 내부(111)는 대략 50㎜의 최대 직경을 가진 원추형 형상이다. 오목부(112)는 대략 15㎜의 직경과 대략 13㎜의 깊이를 가진다. 가스 압력 완충부(150)에 대응하는 간극은 대략 3㎜이다. 도면에서, 희거나 개방 마크(open mark)는 본 실시예의 방출기로부터의 결과를 의미하는 반면에, 검거나 폐쇄 마크는 도 12에 도시된 종래 방출기로부터의 결과를 의미한다. 도 5는 다음을 나타낸다.

1) 방출 가스 압력(P₂)은 코팅 수단, 예컨데 코로나 하전형 분사 건의 분사 압력에 대해 선형적인 관계에 있으며, 그러므로 입자가 기재에 코팅되는 환경에 의거하여 선택적으로 설정되어야 한다;

2) 한편, 항상 균일하게 입자를 기재에 코팅하기 위해서, 입자 공급기로부터 방출기로의 공급이 일정한 조건하에서 수행되도록 조절되며, 방출기 구멍에서의 흡인 조건, 특히 입자 흡인 부압(P₃) 및 제 2 흡수 가스 유량(V₃)은 방출 가스 압력(P₂)이 변할지라도 일정 조건으로 유지되는 것이 바람직하다; 그리고

3) 도 5에 도시한 바와 같이, 본 실시예의 방출기에서는, 입자 흡인 부압(P₃) 및 제 2 흡수 가스 유량(V₃)이 방출 가스 압력(P₂)과는 상관이 없이 일정하여, 방출기가 고성능으로 기능하는 것을 알 수 있다. 대조적으로, 종래 방출기에서는, 입자 흡인 부압(P₃)이 방출 가스 압력(P₂)의 증가에 따라 부압쪽으로 단조적으로 증가하고, 또한 제 2 흡수 가스 유량(V₃)이 단조적으로 증가하며, 그 결과 구멍에서의 흡인 조건이 크게 변동된다.

다음의 설명은 전술한 방출기(100) 또는 본 발명의 방출기(170)(이하, 방출기(100)에 의해 대표됨)를 통합한 입자 코팅 기재 제조 장치의 실시예이다.

도 6에 도시한 바와 같이, 제조 장치(200)는 전술한 방출기(100), 방출기(100)의 상류에 제공되서 저장 용기(110)에 입자를 제공하는 역할을 하는 입자 공급기(210) 및 방출기(100)의 하류에 제공되서 그 입자로 시이트-형상 기재를 코팅하는 역할을 하는 코팅 장치(230)를 구비한다.

이 입자 공급기(210)는 진동식 공기 슬라이더(211)를 구비한다. 이 진동식 공기 슬라이더(211)는 입자가 공급되는 바닥면을 진동시켜서 바닥면으로부터 가스를 방출시키는 진동 바닥(212)을 구비하여 입자가 분산되고 방출기(100)에 공급된다. 이런 방법으로, 입자 공급기(210)는 진동 바닥(212)의 진동 및 가스의 방출에 의해서 진동 바닥(212)의 공급측에 공급된 표준에 맞는 미세 입자를 유동화시킨다.

한 바람직한 실시예에서, 신코 전기 주식회사(Shinko Electric Co., Ltd)에 의해 제조된 V-20B는 진동식 공기 슬라이더(211)의 진동원으로 사용되고, 그 진동 바닥(212)은 9㎛ mesh의 스테인레스 스틸로 제조된다. 진동 바닥(212)에 공급된 가스의 압력은 0.01MPa이다.

입자 공급기의 다른 실시예는 왕복 운동 형태의 공급기, 회전 수직 스핀들 형태의 공급기, 스크류 형태의 공급기, 이음매 없는 벨트 형태의 공급기, 용적식 형태 공급기, 유동화 형태 공급기, 또는 이들 공급기의 조립체로 구성된다.

본 실시예에 있어서, 코팅 장치(230)는 코로나 하전형 분사 건으로 정해진다. 한 바람직한 실시예에서, 랜스버그 산업 주식회사(Ransburg Industry Co., Ltd)에 의해 제조된, 모델 번호 MPS1-F의 코로나 하전 형태 분사건이 사용된다.

한 바람직한 실시예에서, 방출기(100)의 저장 용기(110) 재료는 테플론(듀퐁 사의 상표)이고, 교반 가스 압력은 0.01MPa이다. 또한, 방출 가스 압력(P₂)은 0.3MPa이다.

코팅 장치의 다른 실시예는 하이브리드 형태의 분사 건 및 마찰 전기 하전형 분사 건을 포함한다.

추가해서, 분산 장치는 진동식 공기 슬라이더(211)와 방출기(100)와의 상호 기계적 연결에 의해 배치되어, 방출기(100)는 진동식 공기 슬라이더(211)의 변화에 의해 진동한다.

방출기(100)와 코팅 장치(230)와의 사이에서 입자 전달관이 진동하도록 배치될 수도 있다.

전술한 장치를 구비한 제조 장치는 후술하는 방법으로 작동한다. 진동식 공기 슬라이더(211)에 공급된 미세 입자(260)는 진동식 공기 슬라이더(211) 및 가스 방출에 의해서 블로킹, 응집 또는 그와 같은 것을 일으키지 않도록 조절되면서 방출기(100)의 저장 용기(110)에 공급된다. 방출기(100)의 저장 용기(110) 내에서, 입자는 교반되고 방출 가스와 함께 배출관(130)으로부터 방출되고, 코팅 장치(230)에 공급된다. 그 코팅 장치(230)는 공급된 입자를 시이트, 즉 기재(250) 상에 정전기 코팅 방법으로 부착시킨다.

전술한 제조 장치(200)에 관해서, 입자가 진동식 공기 슬라이더(211)에 공급될 때부터 기재(250)에 코팅될 때까지의 처리 과정에서, 입자(260)들의 입도 분포는 본 발명의 방출기(100)가 사용되는 경우와 도 12에 도시한 종래 방출기가 사용되는 경우와의 비교에 기초를 두고 도 7 및 도 8을 참고로 설명된다. 기재(250)에 코팅되는 입자는 연마 입자로 구성되는 것을 알아야 한다. 밀링 이후, 기재(250)에 코팅되는 연마 입자는 분류되어 특정 입도 분포를 이룬다. 그 때, 그 입자는 작은 알갱이로 되어 일시적으로 저장된다. 그 입자는 저장되는 동안 고착하는 경향이 있다. 처리 과정 동안 얻어지는 입도는 a로 나타낼 수 있다.

그 동안, 연마 시이트(251)가 제조되기 시작한 상태에서, 입자(260)는 예정된 양으로 진동식 공기 슬라이더(211)에 공급되어 가스 방출 및 진동식 공기 슬라이더(211)의 진동 바닥(212)으로부터 기인한 진동에 의해 유동화된다. 결과적으로, 고착된 입자는 조대한 입도 b로 재분류된다. 그 후, 입자는 입도 분포 b로 방출기(100)의 저장 용기(110)에 공급된다.

본 실시예의 방출기(100)의 저장 용기(110) 내에서, 전술한 바와 같이, 입자는 유동 상태를 유지하도록 교반 가스에 의해 교반되어, 종래의 경우에 종종 발생했던 블로킹 또는 응집이 일어나지 않고, 그 입자의 입도 분포가 미세한 입자 상태를 유지한다. 이 경우에 얻어지는 입도 분포는 도 7에 도시한 바와 같이 c로 나타낸다.

다른 한편, 종래 방출기에 공급된 입자는 방출기에 저장되어 입자들 사이에서 블로킹 및 응집이 생겨, 결과적으로 보다 조대한 입자가 된다. 그 결과적인 입도 분포는 도 8에 도시한 바와 같이 c로 나타낸다.

본 실시예의 방출기(100)의 입자는, 교반 가스의 고속 가스 유량이 방출기 구멍에 유입될 때, 전단력에 영향을 받기 쉽고 그렇게 해서 분쇄된다. 그러므로, 그것의 입도 분포는 도 7에 도시한 바와 같이 e가 된다. 따라서, 본 실시예의 방출기(100)가 사용될 때, 방출기(100) 내에서 입자들 사이에서 블로킹 또는 응집이 생기지 않는다. 결국, 코팅 입자의 입도 분포 e는 미세하며 일정한 분포가 되고, 용이하게 제 1 입자의 입도 분포 a에 가까운 것을 얻을 수 있다.

이에 반하여, 종래 방출기가 사용될 때, 블로킹 및 응집이 방출기 내에서 생기는 경향이 있다. 따라서, 도 8에 도시한 바와 같이, 코팅 입자의 입도 분포 e는 제 1 입자의 입도 분포 a보다 조악하다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 방출기(100)를 사용함에 의해서, 입자는 방출 용기 내에 유동 상태로 남아 있다. 따라서, 블로킹, 응집 또는 그와 같은 것이 일어나지 않을 것이고, 미세 입도 분포를 유지하는 것이 용이하다. 또한, 방출기의 구멍에서 입자의 흡인은 입자 흡인 부압(P₃)에 관계없이 일정해질 수 있고, 균일한 입자 코팅을 얻을 수 있다.

전술한 제조 장치(200)를 사용함으로써, 연마 시이트가 여러 가지 다른 조건의 처리 과정 하에서 제조될 수 있다. 입자 코팅 기재 제조 방법의 한 실시예가 이하에서 보여진다.

연마 크라프트지(abrasive kraft paper)가 기재(250)로서 사용된다.

그 점착물은 다음의 구성 요소를 포함한다.

에폭시 수지	100 중량부
경화제	3.0 중량부
크실렌	34.3 중량부
합계	137.3 중량부

우선, 전술한 점착물은 22℃, 110g/㎡에서 기재(250)에 코팅된다.

입자 코팅은 다음의 조건하에서 기재(250)에 코팅된 점착물에서 수행된다.

산화 알루미늄 #4000이 입자로서 사용된다. 테이블 형태 공급기(Funken Powtechs,Inc에서 제조됨, 25g/min 이송 속도)는 진동식 공기 슬라이더(211)에 공급기로서 사용된다. 진동식 공기 슬라이더(211), 방출기(100), 코팅 장치(230)를 사용하며, 입자 분사 코팅은 기재(250)에서 수행된다. 입자 분사 코팅 방법은 전기장을 사용하느냐 마느냐의 두가지 방법으로 수행된다.

입자 분사 코팅에 사용되는 층은 140℃에서 5분 동안 환기식 노에서 건조된다. 그 때, 같은 점착물이 그 건조된 층에 같은 조건하에서 코팅되고 같은 조건하에서 건조된다.

다음은, 전술한 제조 장치(200)를 사용하는 제조 방법에 의해서 제조된 코팅 기재 중에서 한 형태의 코팅 기재(이하, 또한 연마 페이퍼로 언급됨)가 종래 제조 장치에 의해서 제조된 코팅 시이트와 비교하여 설명된다.

시이트가 종래 방출기를 사용해서 제조될 때, 그 시이트에서 입자들이 방출기와 접촉하는 접촉 표면은 다공성 재료로 형성되지 않고 입자들은 점착성이 떨어지는 입자로 구성되는데, 즉 보다 더 큰 입자가 종래 방출기를 사용함에 의해서 코팅될 수 있는 반면에, 보다 작은 입도로 구성된 입자(예컨데, 5㎛ 이하)라면, 그 입자는 고착되서 그것들의 점착성에 의해서 종래 방출기의 접촉면 상에 부착된다. 이런 방법으로 부착된 입자는, 소정의 양에 도달했을 때, 중력의 작용 또는 그와 같은 것에 의해 종래 방출기에 공급된 방출 가스의 가스 유량에 흡수될 것이고, 방출 가스의 전단 작용에 의해 분산될 것이다. 그러나, 고착된 상태로 방출기 내로 흡인된 입자는 충분하게 분산되지 않고, 그 고착 입자는 불규칙하게 가스 유량 내로 흡인된다. 결국, 종래 방출기로부터 방출된 가스 내의 입자는 분사 스트림(stream) 내에서 일정한 밀도를 유지할 수 없다.

전술한 바와 같이, 종래 방출기가 사용될 때, 고착 입자는 시이트의 표면에 존재하고 방출기로부터 방출된 입자의 밀도는 균일하지 않다. 그러므로, 이 경우에서 얻어진 제품은 입자의 코팅 두께에 변화를 포함하곤 했다.

이에 반하여, 본 발명의 전술한 방출기가 사용될 때, 전술한 문제점은 나타나지 않는다. 그러므로, 다양한 연마 입도의 제품이 어떠한 어려움없이 조대 입자부터 미세 입자까지의 범위에 걸쳐서 제조될 수 있다.

표 1은, 다양한 연마 입도의 연마 페이퍼용 무결함 제품의 비율과 관련하여, 본 발명의 방출기가 사용될 경우와 종래 방출기가 사용될 경우와의 비교 결과를 보여준다. 입자는 정전기 코팅 방법에 의해서 시이트 상에 코팅되는 것을 알아야 한다. 표 1에서 본 발명의 방출기에 대한 항목에서, A는 가스 압력 완충부(150)는 제공되지 않지만 다수의 교반 가스 유입구(142)가 제공된 방출기(170)의 실시예를 나타내고, B와 C는 가스 압력 완충부(150)가 제공된 방출기(100)의 실시예를 나타낸다. 또한, A와 B의 경우에서, 코팅 과정은 전기장의 작용을 포함하고, C의 경우에는 전기장이 사용되지 않는다.

연마 시이트 형태	본 실시예의 방출기의 사용에 따른 무결함 제품율	종래 방법에 의한무결함 제품율
연마 입자의 입도(㎛)	품목(#)	종래 방법에 의한무결함 제품율	A(%)	B(%)	C(%)
15	1000	100	100	100	100
9	2000	100	100	100	85
5	3000	100	100	100	0
3	4000	98	98	97	0제조 불가
1	8000	96	95	80	0제조 불가
0.5	-	90	93	70	0제조 불가
0.1	-	53	54	51	0

표 2는 연마 입자가 점착물과 미리 혼합되어 기재에 코팅되는 종래 방법(슬러리 방법)에 의해 제조된 연마 페이퍼의 연마 효율과 본 발명의 방출기를 사용함에 의해서 제조된 연마 페이퍼의 상이한 연마 효율과의 비교 결과를 보여준다. 본 발명의 방출기를 사용해서 제조된 연마 페이퍼는 정전기 코팅 방법을 사용하고, 제공된 가스 압력 완충부(150)를 구비한 방출기가 사용되는 것을 알아야 한다. 또한, 연마 효율은, 4 x 6 인치 평방 시편을 왕복 1000번 문질러졌을 때, 그 시편의 연마 전과 후 사이의 질량 변화를 보여주는 것과 관련있는데, 그 연마 효율의 수치가 크면 클수록 보다 더 성공적인 연마가 이루어지는 것을 보여준다. 표 2에서, 도 9에 도시된 연마 페이퍼는 본 실시예의 1 내지 4의 번호가 붙은 방법에 사용되는 반면에, 도 10에 도시된 연마 페이퍼는 본 실시예의 5 및 6의 번호가 붙은 방법에 사용된다.

	제조 방법	베이스	바인더	연마 입자	연마 효율	비고
	제조 방법	재료	바인더	두께(mil)	재료	입자크기(㎛)	아크릴판(g)	구리판(g)	전기장
1	실시예	PET	3	폴리에스터	Al₂O₃	3	0.35	0.45	있음	가스압력 완충부제공
2	실시예	PET	3	에폭시	Al₂O₃	3	0.32	0.48	있음	가스압력 완충부제공
3	실시예	PET	3	폴리에스터	Al₂O₃	3	0.30	0.42	없음	가스압력 완충부제공
4	실시예	PET	3	에폭시	Al₂O₃	3	0.31	0.43	없음	가스압력 완충부제공
5	실시예	PET	3	폴리에스터	Al₂O₃	3	0.25	0.26	있음	가스압력 완충부제공
6	실시예	PET	3	에폭시	Al₂O₃	3	0.28	0.23	있음	가스압력 완충부제공
7	종래예	PET	3	폴리에스터	Al₂O₃	3	0.09	0.11	-	-
8	종래예	PET	3	에폭시	Al₂O₃	3	0.08	0.07	-	-

본 실시예의 경우의 연마 페이퍼를 나타내는 도 9와 종래 연마 페이퍼의 경우의 연마 페이퍼를 나타내는 도 11과의 비교로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 실시예에 따른 연마 페이퍼의 연마 효율이 종래 방법에 의한 것보다 더 좋은 이유는 기재(250) 상의 연마 입자(252)의 형태 때문이다. 즉, 종래 방법에서, 방출기로부터 방출된 입자의 강한 점착성 때문에, 그 입자는 건조 상태로 코팅될 수 없다. 그래서, 입자와 점착물의 혼합물이 스패튤라(spatula; 약 주걱 형상의 것) 또는 그와 같은 것을 사용해서 기재상에 코팅된다. 따라서, 도 11에 도시한 바와 같이, 연마 입자(252)의 연부(252a)는 대체로 기재에 수직하지 않고, 그 기재에 대체로 평행한 측방 배열이 된다.

이것과 대조하여, 본 발명에서, 방출기 내의 입자는 점착성이 떨어지므로, 연마 입자(252)만 기재에 코팅된다. 즉, 도 9에 도시한 바와 같이, 연마 입자가 기재(250) 표면의 점착물 상에 코팅되는 연마 페이퍼가 제조될 수 있고, 도 10에 도시한 바와 같이, 제 2 점착물(253)이 입자 상에 코팅되는 또 다른 연마 페이퍼가 제조될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 연마 페이퍼에서, 연마 입자(252)의 연부(252a)는 기재(250)에 대해 불규칙적으로 배치되어, 연마 페이퍼의 표면은 종래 방법과는 다르게 편평한 평면으로 형성되지 않는다. 이것은 연마 효율에서 종래 방법의 그것보다 대략 3배의 두드러진 차이를 설명한다. 그러나, 표 2에서 보여주는 바와 같이, 점착물의 코팅 정도 때문 외에도, 기재(250) 상에 연마 입자(252)의 방향 때문에(정전기 코팅이 사용될 때, 연마 입자의 주축은 전기장의 방향을 따라 정렬하듯이 배치되려고 한다), 연마 효율의 어느 정도의 차이는 실시예들 사이에서 인식된다. 그러나, 그 차이는 종래 예와 비교해서 작지만, 본 발명의 이점은 각각의 경우에서 주목할 만한 것 일 수 있다. 게다가, 도 10에 도시된 연마 페이퍼가 연마 효율에 있어서 종래의 예보다 우수한 이유는, 점착물(253)이 비록 연마 입자(252)의 전표면을 덮는다고 해도, 그 점착물(253)은 연마 입자(252)가 연마될 대상물에 작용하는 연마 작업 중에 압착되기 때문일 것이다. 또 다른 이유는, 본 발명의 연마 시이트에서 연마 입자(252)의 연부(252a)는 종래의 예와 비교해서 연마 대상물의 연마 표면 쪽으로 방향을 잡기 때문이다.

입도 3㎛의 산화 알루미늄(Al₂O₃)으로 제조된 입자가 나일론 수지로 제조된 짜지 않은 직물 상에 코팅 될 때, 본 발명의 경우의 연마 직물은 종래의 예보다 더 미세하고 균일한 입자로 코팅된 기재(250)를 구비한다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 방출기에 따라, 저장 용기를 통과하는 교반 가스는 적어도 방출 가스 노즐 및 배출관이 배치된 저장 용기의 바닥부에 존재하는 입자에 공급된다. 그러므로, 그 입자는 블로킹, 응집 또는 브리징을 일으키지 않도록 저장 용기에서 교반되어서, 그로 인해 방출기로부터 방출되는 입자의 균일한 입도 분포를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 제조 장치에 따라, 입자 공급기로부터 입자가 공급되는 방출기에서, 저장 용기를 통과하는 교반 가스는 적어도 방출 가스 노즐과 배출관이 배치된 저장 용기의 바닥부에 존재하는 입자에 공급된다. 그러므로, 그 입자는 블로킹, 응집 또는 브리징을 일으키지 않도록 저장 용기에서 교반되어, 그로 인해 방출기로부터 방출되는 입자의 균일한 입도 분포를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 제조 방법에 따라, 입자 교반 과정에서 교반 가스는, 방출기에 구비된 저장 용기의 내벽을 통해서 적어도 방출 가스 노즐 및 배출관이 배치된 저장 용기의 바닥부에 존재하는 입자에 공급된다. 그러므로, 저장 용기의 입자가 블로킹, 응집 또는 브리징을 일으키지 않도록 교반되어, 그로 인해 방출기로부터 방출되는 입자의 균일한 입도 분포를 얻을 수 있다.

또한, 방출기에 구비된 저장 용기의 내벽을 통해서, 적어도 방출 가스 노즐 및 배출관이 배치된 저장 용기의 바닥부에 존재하는 입자에 교반 가스를 공급하는 장치에 의해서, 저장 용기 내의 입자가 블로킹, 응집 또는 브리징을 일으키지 않도록 교반되어, 그로 인해 방출기로부터 방출된 입자의 균일한 입도 분포를 얻을 수 있다. 그러므로, 본 발명의 코팅 기재는 입자들이 균일한 입도 분포로 기재에 코팅되는 입자 코팅 기재로 제조될 수 있다.

본 발명을 그것의 몇 개의 실시예를 참고로 지금까지 설명하였다. 전술의 상세한 설명과 실시예는 단지 이해의 석명을 위해서 주어졌다. 불필요한 제한이 없다는 것은 그것으로부터 이해될 수 있을 것이다. 많은 변화가 설명된 실시예에서 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 이루어질 수 있다는 것이 당업자에게는 명백할 것이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 본 명세서에 설명된 아주 세밀한 부분 및 구조체에 제한되지 않고, 청구항에 의해 설명된 구조체와 그 균등물에 의해서 제한된다.

Claims

기재에 코팅되는 입자를 방출하기 위한 방출기로서,

다공성 재료로 제작되고, 외부면 및 입자의 저장에 적합한 내부를 포함하는 저장 용기;

저장 용기의 외부로부터 내부로 연장되고, 저장 용기의 바닥부에 마련되며, 입자가 저장되는 그 일부분에서 저장 용기의 외부로 방출될 방출 가스를 저장 용기의 내부로 공급하기에 적합하게 형성되는 방출 가스 노즐;

상기 방출 가스 노즐과 동축적으로 저장 용기의 바닥부에 배치되고, 저장 용기의 내부로부터 외부로 연장되며, 저장 용기의 내부로부터 외부로 방출 가스와 입자를 송출하기에 적합하게 형성되는 배출관; 및

다공성 저장 용기의 외부면과 유체의 유동이 가능하게 연통되고, 저장 용기의 외부로부터 다공성 용기를 통해 내부로 교반 가스를 공급하여, 적어도 방출 가스 노즐 및 배출관이 배치된 저장 용기 내부의 바닥부에 존재하는 입자를 유동화시키는 교반을 수행하기에 적합하게 형성되는 교반 가스 유입구;

를 구비하는 것을 특징으로 하는 입자 방출기.
제1항에 있어서, 가스 압력 완충부를 형성하는 외부 용기가 마련되고, 그 가스 압력 완충부는 외부 용기와 적어도 방출 가스 노즐 및 배출관이 배치된 저장 용기의 바닥부의 외부면과의 사이의 간극에 의해 형성되며, 상기 교반 가스 유입구는 상기 가스 압력 완충부와 유체의 유동이 가능하게 연통되는 것을 특징으로 하는 입자 방출기.
제2항에 있어서, 상기 가스 압력 완충부는 저장 용기를 둘러싸도록 형성되는 것을 특징으로 하는 입자 방출기.
제1항에 따른 방출기를 포함하는 입자 코팅 기재 제조 장치로서,

제1항에 따른 방출기;

방출기의 저장 용기의 내부에 입자를 공급하는 입자 공급기; 및

방출기의 배출관과 유체의 유동이 가능하게 연통되도록 배치되어, 방출기로부터 나오는 입자를 방출 가스에 의해 기재에 코팅하는 코팅 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 입자 코팅 기재 제조 장치.
입자 코팅 기재 제조 방법으로서,

(a) 다공성 재료로 제작되고 외부면 및 입자의 저장에 적합한 내부를 포함하는 저장 용기를 구비한 방출기의 그러한 저장 용기에 입자를 공급하는 단계;

(b) 다공성 용기의 외부면과 유체의 유동이 가능하게 연통되는 교반 가스 유입구를 통해서, 또한 다공성 용기를 통해서 저장 용기의 내부로 공급되는 교반 가스에 의해 입자를 교반하여, 적어도 저장 용기의 바닥부에 존재하는 입자를 유동화시키기는 단계;

(c) 저장 용기의 외부로부터 내부로 연장되고 적어도 입자가 유동화되는 저장 용기의 바닥부에 마련되는 방출 가스 노즐을 통해 방출 가스를 공급하여, 유동화된 입자를 방출 가스와 함께 저장 용기의 내부로부터 방출 가스 노즐과 동축적으로 배치된 배출관을 통해 방출하는 단계;

(d) 상기 방출 가스에 의해서 배출관으로부터 송출되는 입자를 코팅 장치에 의해 기재에 코팅하는 단계;

를 포함하는 것을 특징으로 하는 입자 코팅 기재 제조 방법.
제5항에 따른 제조 방법에 의해 제조되는 입자 코팅 기재.
제6항에 있어서, 상기 기재는 시이트 재료이고, 그 시이트 재료 상에 코팅된 입자는 그 입도가 0.1 내지 5㎛의 범위인 연마 입자를 구비하는 것을 특징으로 하는 입자 코팅 기재.