KR20010101706A - Cleaning sponge roller - Google Patents
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- B08B1/32—
Abstract
본 발명은 세정성능을 손상시키지 않고 내구성의 향상을 도모하는 것이 가능한 PVAt계 세정용 스펀지 롤러로서, 세정용 스펀지 롤러(1)는 습윤상태에서 탄성을 갖는 폴리비닐아세탈계 다공질소재에 의해 구성되고, 대략 원통형상의 롤러체(3)와 롤러체(3)의 외부둘레면(3a) 상에 일체 성형된 복수의 돌기(5)를 갖고, 돌기(5)의 정상부(5a)를 피세정체에 회전 접촉시켜 피세정체를 세정하고, 돌기(5)는 롤러체(3)의 외부둘레면(3a)에서 연장하여 끝이 가늘어지는 돌출기부(11)와 돌출기부(11)의 선단면(11b)에서 정상부(5a)까지 거의 동일한 단면형상을 갖는 돌출단부(13)를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.The present invention is a PVAt cleaning sponge roller capable of improving durability without impairing cleaning performance, wherein the cleaning sponge roller 1 is made of a polyvinyl acetal porous material having elasticity in a wet state. It has a substantially cylindrical roller body 3 and the some processus | protrusion 5 integrally formed on the outer peripheral surface 3a of the roller body 3, and the top part 5a of the processus | protrusion 5 is rotationally contacted with the to-be-cleaned body. To be cleaned, and the projection 5 extends from the outer circumferential surface 3a of the roller body 3 so that the tip is tapered and the top of the tip surface 11b of the protrusion 11 is extended. It is characterized by including the protruding end portion 13 having almost the same cross-sectional shape up to (5a).
Description
하드디스크, 유리디스크, 실리콘웨이퍼, CMP가공공정 중의 반도체소자 또는 포토마스크, 액정유리기판 등의 제조공정에서는 그 표면을 극히 정밀도가 높은 면으로 마무리하기 위해서 산화규소, 알루미나, 세리아 등의 각종 연마입자를 이용한 고정밀도 연마, 이른바 폴리싱가공이 실시되고 있다. 폴리싱가공된 하드디스크나 실리콘웨이퍼 등의 피연마물의 표면은 연마입자나 연마층에 의해 오염되기 때문에 다음 공정의 처리를 실시하기 전에 충분히 세정을 실시할 필요가 있다.In the manufacturing process of semiconductor device, photomask, liquid crystal glass substrate, etc. during hard disk, glass disk, silicon wafer, CMP processing process, various abrasive particles such as silicon oxide, alumina, ceria etc. to finish the surface with extremely high precision High-precision polishing, so-called polishing processing is performed using. Since the surface of the polished hard disk, the silicon wafer, or the like to be polished is contaminated by the abrasive particles or the abrasive layer, it is necessary to sufficiently clean the surface before carrying out the following process.
실리콘웨이퍼의 세정방법으로서는 암모니아수와 과산화수소의 혼합액, 희비산(diluted fluoric acid), 염산과 과산화수소수의 혼합액을 이 순서로 사용하는 RCA세정이 알려져 있다. 또, 하드디스크, 실리콘웨이퍼 등의 폴리싱공정 후의 세정에서는 폴리비닐아세탈계(이하 PVAt계라 약칭한다)다공질체를 소재로 하고, 외표면에 복수의 돌기를 갖는 세정용 스펀지 롤러를 이용하는 방법이 알려져 있다. 구체적으로는 스펀지 롤러의 돌기의 정상부를 피세정체의 세정면에 회전 접촉시킨다. 이에 의해 세정면이 돌기에 의해 브러싱되고, 피세정체가 양호하게 세정된다.As a method for cleaning a silicon wafer, RCA cleaning using a mixture of ammonia water and hydrogen peroxide, dilute fluoric acid, and a mixture of hydrochloric acid and hydrogen peroxide in this order is known. Moreover, in the cleaning after a polishing process such as a hard disk or a silicon wafer, a method of using a cleaning sponge roller made of a polyvinyl acetal-based (hereinafter abbreviated as PVAt-based) porous material as a material and having a plurality of protrusions on its outer surface is known. . Specifically, the top of the projection of the sponge roller is brought into rotational contact with the cleaning surface of the object to be cleaned. As a result, the cleaning surface is brushed by the projections, and the object to be cleaned is washed well.
세정시의 스펀지 롤러의 돌기는 피세정체에 의해 가로방향으로 눌려진 변형상태와, 피세정체에서 떨어진 변형해제상태를 빈번히 반복하고, 세정면을 브러싱한다. 이 때 돌기에 작용하는 인장력이 돌기의 기단에 집중하여 돌기의 기단 근방이 크게 변형한다. 이 때문에 돌기의 기단 근방이 절단되기 쉽다. 또, 스펀지 롤러는 전체가 일체 성형되기 때문에 다수의 돌기가 절단된 경우에는 스펀지 롤러의 교환이 필요하다.The projection of the sponge roller during cleaning frequently repeats the deformed state pressed horizontally by the object to be cleaned and the deformed release state away from the object to be cleaned, thereby brushing the cleaning surface. At this time, the tensile force acting on the protrusion concentrates on the base of the protrusion, and the vicinity of the base of the protrusion is greatly deformed. As a result, the proximal end of the protrusion is easily cut. In addition, since the whole sponge roller is integrally formed, when a large number of projections are cut | disconnected, the sponge roller needs to be replaced.
이러한 문제는 돌기 전체를 크게 형성하여 그 강도를 증대시키는 것에 의해서도 해결 가능하다. 그런데, 돌기 전체를 크게 형성하면 원하는 브러싱효과를 얻을 수 없고, 세정효과의 저하를 초래할 우려가 있다.This problem can also be solved by forming the whole protrusion large and increasing its strength. By the way, when the whole processus | protrusion is formed large, a desired brushing effect cannot be acquired and there exists a possibility of causing the fall of a washing | cleaning effect.
그래서, 본 발명은 세정성능을 손상시키지 않고 내구성의 향상을 도모하는 것이 가능한 PVAt계 세정용 스펀지 롤러의 제공을 목적으로 한다.Then, an object of this invention is to provide the PVAt type cleaning sponge roller which can aim at the improvement of durability, without impairing cleaning performance.
본 발명은 자기기록용 알루미늄디스크, 반도체 실리콘웨이퍼 등의 기판의 제조공정에 있어서 폴리싱 등의 가공공정 후, 연마입자, 절삭층, 연마층 등의 피세정체의 표면에 부착한 미세한 입자를 극히 효율적으로 또한 피세정체의 표면을 손상하지 않고 제거하는 것이 가능한 세정용 스펀지 롤러에 관한 것이다.In the manufacturing process of substrates such as magnetic discs, magnetic discs, semiconductor wafers, etc., the present invention extremely efficiently removes fine particles adhering to the surface of the object to be cleaned such as abrasive particles, cutting layers, and polishing layers after processing such as polishing. The present invention also relates to a cleaning sponge roller which can be removed without damaging the surface of the object to be cleaned.
도 1의 (a)는 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 세정용 스펀지 롤러를 나타내는 일부 단면도,(A) is a partial sectional drawing which shows the sponge roller for cleaning which concerns on 1st Embodiment of this invention,
도 1의 (b)는 도 1의 (a)의 스펀지 롤러의 돌기를 나타내는 확대사시도,(B) is an enlarged perspective view showing the projection of the sponge roller of (a) of FIG.
도 1의 (c)는 도 1의 (b)의 단면도,(C) is a cross-sectional view of FIG.
도 2는 도 1의 스펀지 롤러를 성형하기 위한 형틀을 일부 파단하여 나타내는 사시도,2 is a perspective view showing a part of the mold for shaping the sponge roller of FIG. 1 by breaking;
도 3은 도 1의 스펀지 롤러의 제조방법을 나타내는 단면도,3 is a cross-sectional view showing a manufacturing method of the sponge roller of FIG. 1;
도 4는 도 1의 스펀지 롤러의 사용상태를 모식적으로 나타내는 측면도,4 is a side view schematically showing a state of use of the sponge roller of FIG. 1;
도 5는 도 4의 주요부 확대도,5 is an enlarged view of a main part of FIG. 4;
도 6은 비교대상으로 한 돌기의 사용상태를 나타내는 주요부 확대도,6 is an enlarged view of a main part showing a state of use of the projections to be compared;
도 7은 본 발명의 제 2 실시형태에 관한 스펀지 롤러의 돌기를 나타내는 단면도, 및7 is a cross-sectional view showing a projection of a sponge roller according to a second embodiment of the present invention, and
도 8은 비교실시 결과를 나타내는 그래프이다.8 is a graph showing the results of the comparison.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 습윤상태에서 탄성을 갖는 폴리비닐아세탈계 다공질소재에 의해 구성되고, 대략 원통형상의 롤러체와 상기 롤러체의 외부둘레면 상에 일체 성형된 복수의 돌기를 갖고, 상기 돌기의 정상부를 피세정체에 회전 접촉시켜 상기 피세정체를 세정하는 세정용 스펀지 롤러에 있어서, 상기 돌기는 상기 롤러체의 외부둘레면에서 연장하여 끝이 가늘어지는 돌출기부와, 상기 돌출기부의 선단에서 상기 정상부까지 거의 동일한 단면형상을 갖는 돌출단부를 구비하고 있다.In order to achieve the above object, the present invention is made of a polyvinyl acetal porous material having elasticity in a wet state, and has a substantially cylindrical roller body and a plurality of protrusions integrally formed on the outer circumferential surface of the roller body, A cleaning sponge roller for cleaning the object to be cleaned by rotationally contacting the top of the protrusion with the object to be cleaned, wherein the protrusion extends from an outer circumferential surface of the roller body and has a tapered tip, and a tip of the protrusion. And a protruding end having substantially the same cross-sectional shape from the top to the top.
상기 돌출기부를 대략 원추대형상으로 하고, 상기 돌출단부를 대략 원주형상으로 하여도 좋다.The protruding portion may have a substantially truncated cone shape, and the protruding end may have a substantially cylindrical shape.
상기 구성에서는 돌기의 돌출기부는 롤러체의 외부둘레면을 향하여 점차 끝이 갈라지는 형상으로 형성된 외부면을 갖고, 돌출기부의 단면적은 기단(롤러체의 외부둘레면과 돌출기부의 경계)에서 최대가 되어 돌출단부를 향하여 서서히 감소한다. 이 때문에 돌기가 가로방향으로 눌려진 때, 인장력이 집중하는 돌출기부의 기단근방에서 응력 집중이 완화되어 변형이 돌출기부 전역으로 분산되어 돌기의 내구력이 향상한다.In the above configuration, the protruding portion of the protrusion has an outer surface formed in a shape that gradually ends toward the outer peripheral surface of the roller body, and the cross-sectional area of the protruding portion has a maximum at the base end (the boundary between the outer peripheral surface of the roller body and the protruding portion). And gradually decreases toward the protruding end. For this reason, when the projection is pressed in the lateral direction, the stress concentration is relaxed in the vicinity of the proximal end of the protrusion where the tension force is concentrated, so that the deformation is dispersed throughout the protrusion and the durability of the protrusion is improved.
또, 돌출단부의 형상에 영향을 주지 않고 돌기의 내구력을 향상시킬 수 있기 때문에 피세정체와 접촉하는 돌출단부를 브러싱에 최적한 크기형상으로 자유롭게 설정할 수 있다.In addition, since the durability of the protrusion can be improved without affecting the shape of the protruding end, the protruding end in contact with the object to be cleaned can be freely set to the size shape optimal for brushing.
또, 폴리비닐아세탈계 다공질 스펀지에 의해 구성되는 세정용 스펀지 롤러는 원료를 포함하고 점성을 갖는 혼합액을 형틀 내에서 반응시킴으로써 얻어진다. 상기 구성의 스펀지 롤러에 대응한 형틀은 롤러체를 형성하기 위한 제 1 공간과, 돌기를 형성하기 위한 복수의 제 2 공간을 갖는다. 각 제 2 공간은 제 1 공간에 연통하여 돌출기부를 형성하는 기부(基部) 형성 공간과, 기부 형성 공간에 연통하여 돌출단부를 형성하는 단부(端部)형성 공간을 갖는다. 기부 형성 공간은 단부 형성 공간에서 제 1 공간을 향하여 넓어지는 경사면을 갖는다. 스펀지 롤러의 제조 시에 혼합액은 제 1 공간으로 주입되고, 제 1 공간에서 각 제 2 공간으로 유입한다.이 때, 제 2 공간의 기부 형성 공간은 제 1 공간을 향하여 넓어지는 경사면을 갖기 때문에 혼합액은 기부 형성 공간의 경사면에 안내되고 단부 형성 공간으로 원활하게 유입한다. 동시에 제 2 공간 내의 공기는 단부 형성 공간에서 제 1 공간으로 원활하게 이동하고, 제 1 공간에서 대기로 방출된다. 이에 의해 혼합액이 제 2 공간의 말단까지 확실하게 충전되어 생산성의 향상에 의한 제조비용의 저감을 도모할 수 있다.In addition, the cleaning sponge roller comprised of the polyvinyl acetal porous sponge is obtained by reacting the mixed liquid containing a raw material and having viscosity in a mold. The mold corresponding to the sponge roller of the said structure has a 1st space for forming a roller body, and several 2nd space for forming a processus | protrusion. Each second space has a base forming space that communicates with the first space and forms a protruding portion, and an end forming space that communicates with the base forming space and forms a protruding end portion. The base forming space has an inclined surface that widens toward the first space in the end forming space. At the time of manufacture of the sponge roller, the mixed liquid is injected into the first space and flows into the second space from the first space. At this time, since the base forming space of the second space has an inclined surface widening toward the first space, the mixed liquid Is guided to the inclined surface of the base forming space and flows smoothly into the end forming space. At the same time, the air in the second space moves smoothly from the end forming space to the first space, and is discharged from the first space to the atmosphere. As a result, the mixed liquid can be reliably filled to the end of the second space, whereby the manufacturing cost can be reduced by improving the productivity.
상기 롤러체의 외부둘레면에서 상기 돌출기부의 선단까지의 높이는 상기 돌기의 높이의 1/2 이하가 적합하고, 1/5 이상이 더욱 적합하다.As for the height from the outer peripheral surface of the said roller body to the front-end | tip of the said projection part, 1/2 or less of the height of the said projection is suitable, and 1/5 or more is more suitable.
돌출기부의 높이가 돌출전체의 높이의 1/2을 넘는 경우에는 돌출단부의 변형량이 작게 억제되어 세정시의 브러싱효과가 불충분하게 될 가능성이 있으며, 1/5미만인 경우에는 충분한 강도를 얻을 수 없을 가능성이 있기 때문이다.If the height of the protruding portion exceeds 1/2 of the height of the entire protruding portion, the deformation amount of the protruding end may be suppressed to be small, and the brushing effect at the time of washing may be insufficient. If the height of the protruding portion is less than 1/5, sufficient strength cannot be obtained. Because there is a possibility.
또, 임의 단면에서 상기 돌출기부의 외부면의 기단과 선단을 연결하는 직선과 상기 롤러체의 외부둘레면과의 교차 각도는 30°이상 60°이하가 바람직하다.Further, in any cross section, the intersection angle between the straight line connecting the proximal end and the distal end of the outer surface of the protrusion and the outer peripheral surface of the roller body is preferably 30 ° or more and 60 ° or less.
상기 교차 각도가 30°미만인 경우에는 돌출기부가 외부둘레면을 향하여 크게 넓어지고, 돌출기부의 하단면의 면적이 증대하고, 롤러체의 외부둘레면 상에 형성 가능한 돌기의 총수가 제한될 가능성이 있기 때문이며, 상기 교차 각도가 60°를 넘는 경우에는 충분한 강도를 얻을 수 없을 가능성이 있기 때문이다.When the crossing angle is less than 30 °, the protruding portion is greatly widened toward the outer circumferential surface, the area of the lower end surface of the protruding portion is increased, and the total number of protrusions that can be formed on the outer circumferential surface of the roller body is limited. This is because there is a possibility that sufficient strength cannot be obtained when the crossing angle exceeds 60 °.
또한, 상기 돌출기부의 외부면 형상은 직선적인 경사면이라도 좋고, 또 만곡하는 경사면이라도 좋다.In addition, the shape of the outer surface of the protruding portion may be a linear inclined plane or a curved inclined plane.
이하, 본 발명의 제 1 실시형태를 도면에 기초하여 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, 1st Embodiment of this invention is described based on drawing.
도 1의 (a)는 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 세정용 스펀지 롤러 전체를 나타내는 일부 단면도, 도 1의 (b)는 도 1의 (a)의 스펀지 롤러의 돌기를 나타내는 확대사시도, 도 1의 (c)는 도 1의 (b)의 단면도이다.Fig. 1A is a partial sectional view showing the entire cleaning sponge roller according to the first embodiment of the present invention, and Fig. 1B is an enlarged perspective view showing the projection of the sponge roller of Fig. 1A. 1 (c) is a cross-sectional view of FIG. 1 (b).
세정용 스펀지 롤러(1)는 함수(含水)상태에서 탄성을 갖는 폴리비닐아세탈계 다공질소재(PVAt계 다공질소재)로 이루어진다. PVAt계 다공질소재는 건조상태에서경화하고, 습윤상태에서 연화한다. 또, 흡수성 및 보수성이 우수하며, 습윤시에 바람직한 유연성과 적합한 반발탄성을 나타내고, 내마모성에도 우수하다.The cleaning sponge roller 1 is made of a polyvinyl acetal porous material (PVAt porous material) having elasticity in a water-containing state. PVAt-based porous materials are cured in a dry state and softened in a wet state. Moreover, it is excellent in water absorptivity and water retention property, shows favorable flexibility and suitable rebound elasticity at the time of wetness, and is also excellent in abrasion resistance.
도 1의 (a)에 도시한 바와 같이 스펀지 롤러(1)는 대략 원통형상의 롤러체(3)와, 롤러체(3)의 외부둘레면(3a)상에 일체 성형된 복수의 돌기(5)를 갖는다.As shown in FIG. 1A, the sponge roller 1 has a substantially cylindrical roller body 3 and a plurality of protrusions 5 integrally formed on the outer circumferential surface 3a of the roller body 3. Has
도 1의 (b), (c)에 도시한 바와 같이 돌기(5)는 롤러체(3)의 외부둘레면(3a)에서 일체적으로 돌출한 돌출기부(11)와, 돌출기부(11)의 선단면(11b)에서 일체적으로 연장하는 돌출단부(13)를 갖는다. 돌출기부(11)의 기단면(11a)은 롤러체(3)의 외부둘레면(3a)에 포함된다. 돌출기부(11)의 선단면(11b)과 돌출단부(13)의 기단면(13a)은 거의 완전하게 일치한다. 돌출기부(11)는 롤러체(3)의 외부둘레면(3a)을 향하여 직선적으로 또한 점차 끝이 갈라지는 형상으로 형성된 경사면(외면)(15)을 갖는다.As shown in (b) and (c) of FIG. 1, the protrusion 5 includes a protrusion 11 and a protrusion 11 that protrude integrally from the outer circumferential surface 3a of the roller body 3. Has a protruding end portion (13) extending integrally from the front end surface (11b). The base end surface 11a of the protrusion part 11 is contained in the outer peripheral surface 3a of the roller body 3. The distal end face 11b of the protruding portion 11 and the proximal end face 13a of the protruding end portion 13 almost completely coincide with each other. The protruding portion 11 has an inclined surface (outer surface) 15 which is formed toward the outer circumferential surface 3a of the roller body 3 and has a shape in which the tip is gradually divided.
돌출기부(11)는 기단면(11a)에서 선단면(11b)을 향하여 끝이 가늘어지는 대략 원추대형상으로 형성되어 있다. 돌출기부(11)의 기단면(11a)에서 선단면(11b)까지의 높이(h)는 돌기(5)의 높이(돌출기부(11)의 기단면(11a)에서 돌출선단(13)의 선단면(13b)까지의 높이)(H)의 1/5 이상 1/2 이하의 범위 내로 설정되어 있다. 도 1의 (c)에 도시한 바와 같이 임의 단면에 있어서 경사면(15)의 기단(15a)과 선단(15b)을 연결하는 직선(17)은 경사면(15)과 거의 일치하고, 직선(17)과 롤러체(3)의 외부둘레면(3a)과의 직교각도(θ1)는 30°이상 60°이하의 범위 내로 설정되어 있다.The protruding portion 11 is formed in a substantially cone shape in which the tip is tapered from the base end face 11a toward the tip end face 11b. The height h from the proximal end surface 11a of the protruding portion 11 to the distal end surface 11b is the height of the protrusion 5 (the line of the protruding end 13 at the proximal end surface 11a of the protruding portion 11). It is set in the range of 1/5 or more and 1/2 or less of the height to the end surface 13b) H. As shown in FIG. 1C, a straight line 17 connecting the proximal end 15a of the inclined surface 15 and the distal end 15b in an arbitrary cross section substantially coincides with the inclined surface 15 and the straight line 17. And orthogonal angle (theta) 1 with the outer peripheral surface 3a of the roller body 3 are set in the range of 30 degrees or more and 60 degrees or less.
돌출단부(13)는 롤러체(3)의 외부둘레면(3a)에 대하여 거의 수직방향으로 연장하고, 또한 기단면(13a)에서 선단면(13b)까지 거의 동일 단면형상을 갖는 대략 원주형상으로 형성되어 있다. 돌출단부(13)의 선단면(13b)은 돌출단부(13)의 외부둘레면과 거의 수직으로 교차하고 있다.The protruding end portion 13 extends in a substantially vertical direction with respect to the outer circumferential surface 3a of the roller body 3, and has a substantially circumferential shape having substantially the same cross-sectional shape from the proximal end surface 13a to the leading end surface 13b. Formed. The front end face 13b of the protruding end 13 intersects substantially perpendicularly to the outer circumferential face of the protruding end 13.
세정용 스펀지 롤러(3)는 예를 들면 평균 중합도 300~2000에서 감화도(saponification) 80% 이상의 폴리비닐알콜(원료)를 하나 또는 그 이상 혼합하여 수용액으로 하고, 이 수용액에 가교제로서 알데히드류, 촉매로서 무기산류 및 기공형성재로서 전분 등을 가하고, 이들의 혼합액을 도 2에 도시한 바와 같은 형틀(21)속에 주입하여 50~80℃에서 반응시켜 형틀(21)에서 떼어낸 후, 수세(水洗)에 의해 기공형성재 등을 제거함으로써 얻어진다.The cleaning sponge roller 3 is, for example, mixed with one or more polyvinyl alcohol (raw material) having a saponification of 80% or more at an average degree of polymerization of 300 to 2000 to form an aqueous solution. Inorganic acids as a catalyst and starch as pore-forming materials are added, and these mixed liquids are injected into the mold 21 as shown in FIG. 2, reacted at 50 to 80 ° C, separated from the mold 21, and then washed with water ( It is obtained by removing a pore forming material etc. by water.
형틀(21)은 외형(23), 내형(25), 바닥판(27), 심봉(29) 및 캡(31)을 갖는다. 외형(23) 및 내형(25)은 모두 원통형상으로 형성되어 있다. 내형(25)은 외형(23)의 내부직경과 동일하거나 또는 그 보다도 약간 작은 외부직경을 갖고, 외형(23) 내에 삽입된다. 심봉(29)은 내형(25)의 거의 중심에 삽입된다. 바닥판(27)은 외형(23) 및 내형(25)의 하단(23a, 25a)을 막는 동시에 심봉(29)의 하단(29a)을 지지한다. 캡(31)은 외형(23)의 상단(23b)의 내부둘레면에 끼워맞춰진다. 심봉(29)은 바닥판(27)과 캡(31)에 의해 위치 정해진다.The mold 21 has an outer shape 23, an inner shape 25, a bottom plate 27, a core rod 29, and a cap 31. The outer mold 23 and the inner mold 25 are both formed in a cylindrical shape. The inner mold 25 has an outer diameter equal to or slightly smaller than the inner diameter of the outer mold 23 and is inserted into the outer mold 23. The mandrel 29 is inserted almost in the center of the mold 25. The bottom plate 27 blocks the lower ends 23a and 25a of the outer mold 23 and the inner mold 25 and simultaneously supports the lower end 29a of the mandrel 29. The cap 31 is fitted to the inner circumferential surface of the upper end 23b of the contour 23. The mandrel 29 is positioned by the bottom plate 27 and the cap 31.
도 3에 도시한 바와 같이 내형(25)의 내부둘레면과 심봉(29)의 외부둘레면의 사이에는 롤러체(3)를 형성하기 위한 대략 원통형상의 제 1 공간(33)이 구획된다. 내형(25)에는 돌기(5)를 형성하기 위한 관통구멍(제 2 공간)(35)이 복수 형성되어있다. 각 관통구멍(35)은 제 1 공간(33)에 연통하여 돌출기부(11)를 형성하는 기부 형성 공간(37)과, 기부 형성 공간(37)에 연통하여 돌출단부(13)를 형성하는 단부 형성 공간(39)을 갖는다. 기부 형성 공간(37)은 단부 형성 공간(39)에서 제 1 공간(33)을 향하여 넓어지는 경사면(41)을 갖는다.As shown in FIG. 3, a substantially cylindrical first space 33 for forming the roller body 3 is partitioned between the inner circumferential surface of the inner mold 25 and the outer circumferential surface of the mandrel 29. The inner mold 25 is provided with a plurality of through holes (second spaces) 35 for forming the projections 5. Each through hole 35 communicates with the first space 33 to form the protruding portion 11, and the end forming the protruding end portion 13 to communicate with the base forming space 37. It has a formation space 39. The base forming space 37 has an inclined surface 41 that extends from the end forming space 39 toward the first space 33.
혼합액은 외형(23)과 캡(31)과의 사이에 삽입된 주형 노즐(43)에서 제 1 공간(33)으로 주입되고, 제 1 공간(33)에서 각 관통구멍(35)으로 유입한다. 이 때, 혼합액은 제 1 공간(33)을 향하여 넓어지는 경사면(41)에 안내되어 단부 형성 공간(39)으로 원활하게 유입한다. 동시에 관통구멍(35) 내의 공기는 단부 형성 공간(39)에서 제 1 공간(33)으로 원활하게 이동하고, 제 1 공간(33)의 상단에서 대기로 방출된다. 이에 의해 혼합액이 관통구멍(35)(단부 형성 공간(39))의 말단까지 확실하게 충전된다. 따라서, 생산성이 향상하고, 제조비용이 저감된다.The mixed liquid is injected into the first space 33 from the mold nozzle 43 inserted between the outer shape 23 and the cap 31, and flows into each through hole 35 in the first space 33. At this time, the mixed liquid is guided to the inclined surface 41 widening toward the first space 33 and smoothly flows into the end forming space 39. At the same time, the air in the through hole 35 smoothly moves from the end forming space 39 to the first space 33 and is discharged to the atmosphere at the top of the first space 33. As a result, the mixed liquid is surely filled to the end of the through hole 35 (end forming space 39). Therefore, productivity improves and manufacturing cost is reduced.
또한 PVAt계 다공질소재로서는 적정 함수상태에서 30% 압축응력이 15g/㎠ 이상이고 150g/㎠ 이하의 것이 바람직하다. 적정 함수상태는 PVAt계 다공질소재가 적정한 탄력을 발휘할 수 있는 함수상태를 말하고, 함수율(건조중량에 대한 물의 중량%)이 대략 100%~1000%의 범위에서 얻어진다. 또, 30% 압축응력은 적정 함수상태의 PVAt계 다공질소재를 양단면 사이의 거리(길이방향의 높이)가 30mm가 되도록 절단하고, 단면 전체에 하중이 걸리도록 디지털식 하중측정기에 세트하고, 길이방향으로 30%(9mm) 누른 때의 하중을 계측하고, 상기 하중을 단면의 면적으로 나눈 값으로서 얻어진다.As the PVAt-based porous material, one having a 30% compressive stress of 15 g / cm 2 or more and 150 g / cm 2 or less in a proper moisture state is preferable. The proper water content state refers to a water content state in which the PVAt-based porous material can exhibit an appropriate elasticity, and a water content (weight% of water to dry weight) is obtained in a range of approximately 100% to 1000%. In addition, 30% compressive stress is cut into a PVAt-based porous material in a proper function state so that the distance (height in the longitudinal direction) between both end faces is 30 mm, and it is set on a digital load measuring instrument so that a load is applied to the entire cross section. The load when 30% (9 mm) was pressed in the direction is measured, and the load is obtained as the value obtained by dividing the area by the cross section.
적정 함수(含水)상태에서 30% 압축응력의 바람직한 범위의 상한을 150g/㎠로한 것은 이 값이 150g/㎠ 보다 큰 PVAt계 다공질소재는 너무 단단하여 브러싱에 요구되는 탄성을 나타내지 않기 때문이다. 반대로 적정 함수상태에서 30% 압축응력의 바람직한 범위의 하한을 15g/㎠ 로 한 것은 이 값이 15g/㎠ 보다 작은 PVAt계 다공질소재는 너무 유연하여 롤러체(3)를 회전한 경우에 일그러짐이 생기기 때문이다.The upper limit of the preferred range of 30% compressive stress in the proper water content state is 150 g / cm 2 because the PVAt-based porous material having a value greater than 150 g / cm 2 is too hard to exhibit the elasticity required for brushing. On the contrary, the lower limit of the preferred range of 30% compressive stress in the proper water content state is 15 g / cm 2, and the PVAt-based porous material having this value smaller than 15 g / cm 2 is so flexible that distortion occurs when the roller body 3 is rotated. Because.
또, PVAt계 다공질소재로서는 기공율이 85% 이상 95% 이하, 평균기공직경이 10㎛이상 200㎛ 이하의 것이 적합하다.As the PVAt-based porous material, those having a porosity of 85% or more and 95% or less and an average pore diameter of 10 μm or more and 200 μm or less are suitable.
기공율이 85%보다 작으면, 습윤시의 유연성이 불충분하게 되고, 또 기공율이 95%보다 크다면 실용적 강도가 부족하여 세정용도에는 적합하지 않기 때문이다. 또, 평균 기공직경이 10㎛보다도 작으면, 습윤시의 탄성이 부족하여 충분한 브러싱효과를 얻을 수 없고, 200㎛을 넘으면 메시(mesh)가 너무 거칠어 정밀세정에는 부적당하기 때문이다.This is because if the porosity is less than 85%, the flexibility in wetness is insufficient, and if the porosity is greater than 95%, the practical strength is insufficient and it is not suitable for cleaning use. If the average pore diameter is smaller than 10 mu m, the elasticity at the time of wetness is insufficient, and a sufficient brushing effect cannot be obtained. If the average pore diameter exceeds 200 mu m, the mesh is too rough and unsuitable for fine cleaning.
또한, 여기에서 말하는 기공율은 건조기에서 충분히 건조된 직방체의 PVAt계 다공질소재를 건식 자동밀도계로 측정하고, 직방체의 겉보기체적과 진(眞)체적으로 다음 수학식 1로 산출되는 값이다.In addition, the porosity here is a value calculated by the following formula (1) by measuring the PVAt type porous material of the rectangular parallelepiped fully dried by the dryer with a dry automatic density meter, and the apparent volume and true volume of a rectangular parallelepiped.
또, 평균기공직경은 ASTM(Desirnation:D4404-84)에 기초한 측정값이며, 구체적으로는 PORUS MATERIALS, INC사제 수은폴로시메이터를 이용한 수은압입법 세공측정에 의해 구해지는 값이다.In addition, an average pore diameter is a measured value based on ASTM (Desirnation: D4404-84), and is a value calculated | required by the mercury porosimetry porosity measurement using the mercury polomat by PORUS MATERIALS, INC.
다음에 스펀지 롤러(1)를 이용한 세정에 대하여 설명한다.Next, washing | cleaning using the sponge roller 1 is demonstrated.
도 4에 도시한 바와 같이 스펀지 롤러(1)의 중공부분에는 회전축(7)이 삽입되고 롤러체(3)는 회전축(7)에 대하여 고정된다. 피세정체(9)의 세정은 회전축(7)의 회전에 따라서 회전 이동하는 돌기(5)의 정상부(5a)를 피세정체(9)의 세정면(9a)에 접촉시킴으로써 실시한다. 돌기(5)의 정상부(5a)는 돌출단부(13)의 선단면(13b)을 포함하는 선단부분에 의해 구성된다. 돌기(5)의 정상부(5a)는 피세정체(9)에 의해 가로방향으로 눌려진 변형상태(도 5 참조)와 피세정체(9)에서 떨어진 변형해제상태를 빈번하게 반복하여 세정면(9a)을 브러싱한다. 돌기(5)의 브러싱작용에 의해 피세정체(9)가 양호하게 세정된다.As shown in FIG. 4, the rotating shaft 7 is inserted into the hollow portion of the sponge roller 1, and the roller body 3 is fixed with respect to the rotating shaft 7. The cleaning of the to-be-cleaned body 9 is performed by making the top part 5a of the processus | protrusion 5 which rotates moving with the rotation of the rotating shaft 7 contact the cleaning surface 9a of the to-be-cleaned body 9. The top part 5a of the projection 5 is constituted by the tip part including the tip face 13b of the protruding end part 13. The top 5a of the projection 5 frequently repeats the deformed state (see FIG. 5) pressed horizontally by the object to be cleaned 9 and the deformed state apart from the object 9 to clean the cleaning surface 9a. Brush it. The to-be-cleaned body 9 is wash | cleaned favorably by the brushing action of the processus | protrusion 5.
여기에서 도 6에 도시한 바와 같이 롤러체(3)의 외부둘레면(3a)상의 기단면(53a)에서 선단면(53b)까지 거의 동일한 단면형상을 갖는 대략 원주형상의 돌기(53)를 갖는 스펀지 롤러(51)를 사용한 경우, 세정면(9a)에 접촉한 돌기(53)에 작용하는 인장력은 기단면(53a)에 집중하고, 기단면(53a)의 근방에 국소적으로 크게 변형한다. 아울러 외부둘레면(3a)은 완전한 평면이 아니라 돌기(53)의 돌출방향과 반대측을 향하여 원호형상으로 경사하고 있기 때문에 안전한 평면에서 돌출하고 있는 경우에 비해 가로방향으로 변형하기 쉽다. 이 때문에 기단면(53a)의 이동방향 전단부분(55)이 절단되기 쉽다.Here, as shown in FIG. 6, there is a substantially cylindrical protrusion 53 having a substantially same cross-sectional shape from the base end surface 53a on the outer peripheral face 3a of the roller body 3 to the tip end surface 53b. In the case where the sponge roller 51 is used, the tensile force acting on the projection 53 in contact with the cleaning surface 9a concentrates on the base end surface 53a and greatly deforms locally near the base end surface 53a. In addition, since the outer circumferential surface 3a is inclined in an arc shape toward the side opposite to the protruding direction of the protrusion 53 rather than a perfect plane, it is easier to deform in the transverse direction than when protruding from a safe plane. For this reason, the front end part 55 of the base end surface 53a is easily cut | disconnected.
한편, 본 실시형태의 스펀지 롤러(1)를 사용한 경우라도 도 6의 경우와 동일하게 세정면(9a)에 접촉한 돌기(5)에 작용하는 인장력은 돌기(5)의 기단(돌출기부(11)의 기단면(11a))에 집중한다. 그러나, 도 5에 도시한 바와 같이돌출기부(11)는 롤러체(3)의 외부둘레면(3a)을 향하여 점차 끝이 갈라지는 형상으로 형성된 외면(15)을 갖고, 돌출기부(11)의 단면적은 기단면(11a)에서 최대가 되어 돌출단부(13)로 향하여 서서히 감소하기 때문에, 돌기(5)가 가로방향으로 눌려진 때, 인장력이 집중하는 기단면(11a)의 근방에서 응력집중이 완화된다. 따라서, 변형이 돌출기부(11) 전역으로 분산되어 기단면(11a)의 이동방향 전단(45) 근방에서의 절단이 확실하게 방지되고 돌기(5)의 내구력이 향상한다.On the other hand, even when the sponge roller 1 of the present embodiment is used, the tensile force acting on the protrusion 5 in contact with the cleaning surface 9a in the same manner as in the case of FIG. 6 is based on the proximal end of the protrusion 5 (projection portion 11). Concentrate on the base end surface 11a). However, as shown in FIG. 5, the protrusion part 11 has the outer surface 15 formed in the shape which gradually ends toward the outer peripheral surface 3a of the roller body 3, and the cross-sectional area of the protrusion part 11 is shown. Is maximized at the proximal end 11a and gradually decreases toward the protruding end 13, so that stress concentration is relaxed in the vicinity of the proximal end 11a where the tension force concentrates when the projection 5 is pressed in the transverse direction. . Therefore, the deformation is distributed throughout the protrusions 11, so that cutting in the vicinity of the front end 45 in the moving direction of the base end face 11a is reliably prevented, and the durability of the protrusions 5 is improved.
또, 돌출단부(13)의 형상에 영향을 주지 않고 돌기(5)의 내구력을 향상시킬 수 있기 때문에 피세정체(9)와 접촉하는 돌출단부(13)를 브러싱에 최적한 크기형상으로 자유롭게 설정할 수 있다.Moreover, since the durability of the protrusion 5 can be improved without affecting the shape of the protruding end 13, the protruding end 13 in contact with the object to be cleaned 9 can be freely set to the size shape optimal for brushing. have.
이상 설명한 바와 같이 본 실시형태에 의하면 돌기(5)의 정상부(5a)가 피세정체(9)와 접촉하여 돌기(5)가 가로방향으로 눌려진 때, 돌출기부(11)의 기단면(11a)의 근방에서 응력집중이 완화되기 때문에 변형이 돌출기부(11)의 전역으로 분산되어 돌기(5)의 내구력이 향상한다.As described above, according to the present embodiment, when the top 5a of the protrusion 5 is in contact with the object to be cleaned 9 and the protrusion 5 is pressed in the horizontal direction, the proximal end 11a of the protruding portion 11 Since stress concentration is alleviated in the vicinity, deformation is dispersed throughout the protruding portion 11 so that the durability of the protrusion 5 is improved.
또, 돌출단부(13)의 형상에 영향을 주지 않고 돌기(5)의 내구력을 향상시킬 수 있기 때문에 피세정체(9)와 접촉하는 돌출단부(13)를 브러싱에 최적한 크기형상에 자유롭게 설정할 수 있고, 세정성능을 손상하지 않고 돌기(5)의 내구성의 향상을 도모할 수 있다.Moreover, since the durability of the protrusion 5 can be improved without affecting the shape of the protruding end 13, the protruding end 13 in contact with the object to be cleaned 9 can be freely set in a size shape optimal for brushing. This makes it possible to improve the durability of the protrusions 5 without impairing the cleaning performance.
또, 스펀지 롤러(1)의 제조시에 혼합액이 주입되는 형틀(21)은 롤러체(3) 형성용의 제 1 공간(33)과 돌출기부(11)를 형성하는 기부 형성 공간(37)과 돌출단부(13)를 형성하는 단부 형성 공간(39)을 포함하는 돌기(5)형성용관통구멍(35)을 구비하고, 기부 형성 공간(37)은 제 1 공간(33)을 향하여 넓어지는 경사면(41)을 갖는다. 제 1 공간(33)으로 주입된 혼합액은 경사면(41)에 안내되고 단부 형성 공간(39)으로 원활하게 유입하고, 관통구멍(35) 내의 공기는 단부 형성 공간(39)에서 제 1 공간(33)으로 원활하게 이동하여 대기로 방출된다. 따라서, 혼합액이 관통구멍(35)이 폐쇄된 말단까지 확실하게 충전되어 생산성의 향상에 의한 제조비용의 저감을 도모할 수 있다.In addition, the mold 21 into which the mixed liquid is injected at the time of manufacture of the sponge roller 1 includes a base forming space 37 which forms the first space 33 and the protrusion 11 for forming the roller body 3; A through hole 35 for forming the projection 5 including an end forming space 39 forming the protruding end 13, and the base forming space 37 is an inclined surface widening toward the first space 33; Has 41. The mixed liquid injected into the first space 33 is guided to the inclined surface 41 and smoothly flows into the end forming space 39, and the air in the through hole 35 flows into the first space 33 in the end forming space 39. Move smoothly into the atmosphere and release into the atmosphere. Therefore, the mixed liquid is reliably filled to the end where the through hole 35 is closed, so that the manufacturing cost can be reduced by improving the productivity.
다음에 도 1의 (b)에 도시한 바와 같은 스펀지 롤러(1)의 돌기(5)(대상샘플)와 도 6에 도시한 바와 같은 스펀지 롤러(51)의 돌기(53)(비교샘플)에 대한 인장강도실험에 대하여 설명한다.Next, the projection 5 (object sample) of the sponge roller 1 as shown in FIG. 1B and the projection 53 (comparative sample) of the sponge roller 51 as shown in FIG. Tensile strength test will be described.
대상샘플 및 비교샘플은 모두 기공율이 90%, 평균기공직경이 130㎛, 적정 함수상태에서 30% 압축응력이 60g/㎠ 인 PVAt계 다공질소재를 사용하였다.PVAt-based porous materials with a porosity of 90%, average pore diameter of 130㎛, and 30% compressive stress of 60g / cm2 were used for both the sample and the comparative sample.
대상샘플의 돌기(5)는 그 전체높이(H)가 4.5mm, 돌출단부(13)의 외부직경이 7.5mm, 돌출기부(11)의 높이(h)가 1.5mm, 외면(3a)에 대한 경사면(11)의 교차각도(θ)가 약 45°(돌출기부(11)의 기단면(11a)의 외부직경이 10.5mm)인 것을 사용하고, 비교샘플의 돌기(53)는 그 전체 높이가 4.5mm, 외부직경이 7.5mm인 것을 사용하였다.The projection 5 of the sample has a total height H of 4.5 mm, an outer diameter of 7.5 mm of the protruding end 13, a height h of the protrusion 11 of 1.5 mm, and an outer surface 3a. The cross-angle angle θ of the inclined surface 11 is about 45 ° (the outer diameter of the proximal end surface 11a of the protrusion 11 is 10.5 mm), and the projection 53 of the comparative sample has a total height of A 4.5mm and 7.5mm external diameter was used.
실험은 각 샘플의 롤러체(3)를 척(도시되지 않음)으로 유지한 상태에서 돌기(5, 53)를 클립(도시되지 않음)으로 끼우고, 돌기(5, 53)에 절단이 생기는 한계까지 클립을 인장하여 그 인장강도를 측정하였다.The experiment is a limit in which the projections 5 and 53 are clipped with clips (not shown) while the roller body 3 of each sample is held by a chuck (not shown), and the cuttings are formed in the projections 5 and 53. The tensile strength of the clip was measured until it was measured.
실험 결과는 도 8에 도시한 바와 같이 비교샘플의 인장강도가 1.59kg, 대상샘플의 인장강도가 1.85kg이 되고, 대상샘플의 인장강도가 비교샘플에 비해 16.4% 증대하고 있는 것을 확인할 수 있었다.As shown in FIG. 8, the tensile strength of the comparative sample was 1.59 kg, the tensile strength of the target sample was 1.85 kg, and the tensile strength of the target sample was increased by 16.4% compared to the comparative sample.
다음으로 본 발명의 제 2 실시형태에 대해서 설명한다.Next, a second embodiment of the present invention will be described.
도 7은 본 실시형태에 관한 PVAt계 세정용 스펀지 롤러(61)의 돌기(63)를 도시하는 주요부의 확대단면도이다. 또한, 제 1 실시형태와 동일한 구성부분에는 동일 부호를 붙이고 그 상세한 설명은 생략한다.7 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing the projection 63 of the PVAt-based cleaning sponge roller 61 according to the present embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same component part as 1st Embodiment, and the detailed description is abbreviate | omitted.
본 실시형태의 돌기(63)는 돌출기부(65)가 만곡면형상의 외부면(67)을 갖는 점과, 돌출단부(13)의 외부둘레면과 선단면(13b)과의 사이에 곡면부분(59)이 설치되어 있는 점이 제 1 실시형태와 상위한 것이다.The projection 63 of the present embodiment has a curved portion between the protrusion 65 having the curved outer surface 67 and the outer circumferential surface of the protruding end 13 and the distal end surface 13b. The point where 59 is provided differs from the first embodiment.
도 7에 도시한 단면에 있어서 돌출기부(65)의 외면(67)의 기단(71)과 선단(73)을 연결하는 직선(75)과 롤러체(3)의 외부둘레면(3a)과의 교차각도(θ2)는 30°이상 60°이하로 설정되어 있다.In the cross section shown in FIG. The crossing angle θ 2 is set to 30 ° or more and 60 ° or less.
본 실시형태에 의하면 제 1 실시형태와 동일하게 세정성능을 손상하지 않고 돌기(63)의 내구성의 향상을 도모할 수 있는 동시에 생산성의 향상에 의한 제조비용의 저감을 도모할 수 있다.According to this embodiment, the durability of the projection 63 can be improved without impairing the cleaning performance as in the first embodiment, and the manufacturing cost can be reduced by the improvement of the productivity.
또한, 돌출기부(11, 65) 및 돌출단부(13)의 단면형상에 관하여 제 1 및 제 2 실시형태에서는 대략 원형의 것에 대하여 설명하였지만, 본 발명이 이것에 한정되는 것은 아니며, 이러한 단면을 장방형이나 타원형이나 긴 원형 등의 다양한 형상으로 설정할 수 있다.In addition, although the cross-sectional shape of the protrusion parts 11 and 65 and the protrusion end part 13 demonstrated the substantially circular thing in 1st and 2nd embodiment, this invention is not limited to this and this cross section is rectangular. It can be set to various shapes such as oval or long circle.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면 돌기의 정상부가 피세정체와 접촉하여 돌기가 옆방향으로 눌려진 때, 돌출기부의 기단 근방에서 응력집중이 완화되기 때문에 변형이 돌출기부 전역으로 분산되어 돌기의 내구력이 향상한다.As described above, according to the present invention, when the top of the protrusion contacts the object to be cleaned and the protrusion is pressed laterally, the stress concentration is alleviated in the vicinity of the proximal end of the protrusion, so that deformation is dispersed throughout the protrusion so that the durability of the protrusion is improved. do.
또, 돌출단부의 형상에 영향을 주지 않고 돌기의 내구력을 향상시킬 수 있기 때문에 피세정체와 접촉하는 돌출단부를 브러싱에 최적한 크기형상으로 자유롭게 설정할 수 있어, 세정성능을 손상하지 않고 돌기의 내구성의 향상을 도모할 수 있다.Also, since the durability of the projection can be improved without affecting the shape of the projection, it is possible to freely set the projection in contact with the object to be cleaned to a size shape that is optimal for brushing, thereby maintaining the durability of the projection without compromising cleaning performance. Improvement can be aimed at.
또, 스펀지 롤러의 제조 시에 혼합액이 주입되는 형틀은 롤러체 형성용의 제 1 공간과, 돌출기부를 형성하는 기부 형성 공간과, 돌출단부를 형성하는 단부 형성 공간을 포함하는 돌기형성용 제 2 공간을 구비하고, 기부 형성 공간은 제 1 공간을 향하여 넓어지는 경사면을 갖는다. 제 1 공간으로 주입된 혼합액은 경사면에 안내되어 단부형성면으로 원활하게 유입되고, 공간내의 공기는 단부 형성 공간에서 제 1 공간으로 원활하게 이동하여 대기로 방출된다. 따라서, 혼합액이 제 2 공간의 말단까지 확실하게 충전되어 생산성의 향상에 의한 제조비용의 저감을 도모할 수 있다.In addition, the mold into which the mixed liquid is injected during the production of the sponge roller includes a first space for forming a roller body, a base forming space for forming a protrusion, and an end forming space for forming a protrusion end; The space is provided, and the base forming space has an inclined surface that is widened toward the first space. The mixed liquid injected into the first space is guided to the inclined surface and smoothly flows into the end forming surface, and the air in the space is smoothly moved from the end forming space to the first space and discharged to the atmosphere. Therefore, the mixed liquid can be reliably filled to the end of the second space, whereby the manufacturing cost can be reduced by the improvement of the productivity.
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