KR20020089975A - 연마지석의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 경금속, 비철금속 등과 같은 금속류의 표면을 연마하기 위한 수냉식 방법에 적용되는 연마지석의 입자 크기가 25㎛이하인 경량 다공질의 연마지석을 제조하는 방법에 관한 것으로, 지석원료 분말 100중량부에 대하여 충진제로서 팽창석 분말 3중량부 내지 10중량부, 섬유질 분말 3중량부 내지 10중량부, 비반응성 발포제 5중량부 내지 10중량부와 바인더로서 분말상의 열경화성수지 15중량부 내지 25중량부를 첨가하여 충분히 혼합한 다음, 금형내에 채우고 밀폐한 상태에서 60℃ 내지 90℃의 온도에서 1시간 내지 2시간 예열한 후 6시간 내지 10시간에 걸쳐 130℃ 내지 160℃까지 온도를 상승시켜 가열하고 6시간 내지 10시간에 걸쳐 상온까지 냉각하는 것을 특징으로 하는 연마지석의 제조방법을 제공한다.

Description

연마지석의 제조방법{manufacturing method of grinding wheel}

본 발명은 경금속, 비철금속 등과 같은 금속류의 표면을 연마하는데 사용되는 연마지석을 제조하는 방법에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 금속류의 표면을 연마하기 위한 수냉식 방법에 적용되는 연마지석의 입자 크기가 25㎛이하인 경량 다공질의 연마지석을 제조하는 방법에 관한 것이다.

연마지석은 알루미나, 탄화규소, 질화규소 등과 같은 초경질의 입자를 액상의 열경화성 수지 바인더 및 기타의 첨가제를 혼합하여 금형내에 장입하여 경화시키는 방법에 의하여 제조되는 것이 일반적이다.

상기와 같은 방법에 의하여 제조된 연마지석을 사용하여 금속 등의 표면을 연마하는 경우, 피연마체인 금속의 표면으로부터 연마된 금속칩은 초경입자의 표면을 코팅하여 주게 되어 연마지석의 연삭력을 충분히 유지할 수 없게 되는 문제가 있었다.

상기와 같은 연마지석의 연삭력을 향상시키기 위한 연구가 진행되어 왔으며, 그 결과로서 연마지석에 공극을 형성시켜주는 기술과 연마지석의 초경입자의 유연한 탈락을 유도하는 기술이 제공된 바 있다.

연마지석에 형성된 공극은 연마작업시 발생하는 열을 흡수하여 공냉작용을 유도할 뿐만 아니라, 냉각액 또는 윤할액을 흡수하여 수냉작용을 유도하여 피연삭체와 연마지석의 마찰로 인하여 발생되는 열을 제거하여주는 역할을 하게되는 것이다.

또, 초경입자의 유연한 탈락은 연마작업시 연마의 기능을 하는 초경입자의 표면에 부착되는 금속칩의 코팅효과로 인하여 저하되는 연삭력을 향상시키기 위한 것으로 금속칩으로 코팅되어 있는 초경입자가 연마지석의 바인더로 부터 이탈되고, 그 하부에 위치하고 있는 초경입자가 상부로 돌출할수 있게 됨에 따라 연마지석의 표면은 항상 새로운 초경입자를 유지하게 되어 연삭력을 충분히 유지할 수 있게 되는 것이다.

상기와 같은 효과를 가져오기 위한 연마지석을 제조하는 제조방법으로는 기공생성물로서 연소에 의하여 공극을 형성시킬수 있는 가스를 발생하는 목분 등을 초경입자, 열가소성수지로 된 바인더와 함께 혼합하여 일정한 형상을 갖도록 1차 경화시킨 다음 이를 다시 높은 온도로 소성하여 줌으로서 완성되나, 이 경우 높은 온도에 의하여 경화된 바인더는 열경화로 인아여 단단한 구조로 되기 때문에 연마지석 자체의 유연성 및 탄력성을 잃어버리는 문제로 인하여 비철금속이나 정밀성을 요구하는 공정에서는 사용할수 없게 된다.

또다른 방법으로는 연마지석의 제조시 바인더로 사용되는 수지를 발포성을 갖는 수지를 사용하여 초경입자와 혼합하여 금형내에서 일차 발포시킨 다음, 열경화성 수지 용액에 침적시켜 열경화성 수지가 발포된 스폰지 형태의 연마지석의 내부로 침투되게 한 다음, 건조하고 열을 가하여 열경화시키는 방법에 의하여 제조되기도 한다.

이와 같은 방법에 의하여 제조된 연마지석은 그 품질이 뛰어나서 정밀성을 요구하는 공정에서 사용할 수 있다고 하는 장점은 있으나, 생산공정이 복잡하고, 또, 황산, 염산과 같은 강산을 촉매로사용하고, 포름알데히드와 같은 독성물질을 사용하게 되는 관계로 작업환경이 불량하여 제조공정에서 작업자의 안전문제 및 직업병의 유발등의 각종 위험요소를 내포하고 있어 작업을 기피하는 문제가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 제조공정의 단순화, 제조시간의 단축, 유연성과 탄력성을 보유하고 초경입자의 연속적인 탈락현상을 보유하며 자연스러운 연마를 할 수 있는 연마지석을 제조하는 방법을 제공하고자 하는 것이다.

상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명은 지석원료 분말 100중량부에 대하여 충진제로서 팽창석 분말 3중량부 내지 10중량부, 섬유질 분말 3중량부 내지 10중량부, 비반응성 발포제 5중량부 내지 10중량부와 바인더로서 분말상의 열경화성수지 15중량부 내지 25중량부를 첨가하여 충분히 혼합한 다음, 금형내에 채우고 밀폐한 상태에서 60℃ 내지 90℃의 온도에서 1시간 내지 2시간 예열한 후 6시간 내지 10시간에 걸쳐 130℃ 내지 160℃까지 온도를 상승시켜 가열하고 6시간 내지 10시간에 걸쳐 상온까지 냉각하는 것을 특징으로 하는 연마지석의 제조방법을 제공함으로서달성될 수 있다.

지석의 원료분말로는 산화알루미늄, 탄화규소, 질화규소 등과 같이 일반적으로 사용되는 연마제 어떠한 연마제라도 사용될 수 있으며, 지석분말의 입도는 제조되어지는 연마지석의 종류에 따라 임의 선택할 수 있는 것이다.

팽창성의 분말로는 펄라이트, 질석 등이 있으며, 피 연마체 제조되어지는 연마지석과의 사이에서 발생되는 저항력을 부드럽게 하여 주기 위한 윤할제로 첨가되는 것으로, 지석분말 100중량부에 대하여 3중량부 이하로 첨가하게 되면 연삭력의 면에서는 우수하나, 윤할성이 떨어져서 피 연마체의 표면이 매끄럽지 못하게 되고, 또 상대적으로 지석분말의 량이 많이 첨가되게 되어 원가상승의 원인이 되며, 10중량부 이상 첨가하는 경우에는 연삭력이 지나치게 떨어지는 문제가 발생할 수 있다.

섬유질 분말은 연마체로서 연삭가공시 연마체와 피연마체와의 사이에 공급되는 수분을 흡수하여 연마지석의 온도 상승을 방지함과 아울러 제조되어진 연마체의 원심력에 대한 내인장정의 향상을 위하여 첨가하는 것으로 목분, 펄프 등과 같이 흡수율이 좋은 것이라면 어떠한 종류의 것이라도 사용될 수 있으며, 좋기로는 내열성에 강한 식물성 섬유질이 좋고, 그 첨가량이 3중량부 이하인 경우에는 마찰열에 대한 흡수가 늦어져서 연마성을 저하시키게 되며, 10중량부 이상 첨가하는 경우에는 연마체의 연삭성을 떨어뜨리게 되며, 피삭체와의 윤할작용이 필요이상으로 상승하게 된다.

비 반응성 발포제로는 합성수지로 된 마이크로셀의 내부에 공기 등과 같은 가스를 함유하고 있어 외부로 부터 가해지는 열에 의하여 내부의 공기가 팽창하면서 연마체의 내부에 미세기공을 형성시키는 것으로, 5중량% 이하로 첨가하는 경우에는 발포력이 떨어져서 그로 인하여 연마성 저하 및 제품파손 등의 우려가 있고, 10중량부 이상 첨가하는 경우에는 발포력이 커지게 되어 연마석의 강도 및 경도의 조절에 어려움이 따르게 되고 또 원가상승의 원인이 된다.

바인더로 사용되는 열경화성 분말수지로는 요소수지, 멜라민수지, 페놀수지 또는 에폭시 변성아크릴수지, 우레탄변성수지 등 다양한 변성수지가 사용될 수 있으며, 15중량부 이하로 첨가하는 경우에는 상대적으로 강도를 높이기 위하여 온도를 상승시키거나 가열시간을 연장하여 주어야 하므로 작업성이 나빠질 뿐만 아니라, 제조된 연마체의 인장강도가 떨어져서 사용중 파손이 발생될 우려가 있으며, 25중량부 이상 첨가하는 경우에는 지석입자에 비하여 수지량이 상대적으로 많아지게 되므로 지석입자의 표면에 수지코팅이 이루어져 연마성이 나빠지게 되고 연마작업시 연삭열에 의하여 물성의 변화를 일으키게 되는 원인이 된다.

상기와 같은 비율에 의하여 혼합한 다음 소성을 하여 주게 되는데 소성의 방법에 따라 연마체의 내부강도와 외부강도의 편차가 발생하게 되어 연마체의 내구력에 영향을 미치게 된다.

즉, 온도의 상승곡선이 크게 되면 연마체의 내부강도가 상대적으로 약해지는 결과를 초래하게 되므로 혼합되는 열경화성 수지의 연화점을 고려하여 온도의 상승 및 냉각 속도를 유지하여야 할 필요가 있다.

즉, 60℃ 내지 90℃ 사이에서 1시간 내지 2시간 예열을 하여 충분히 예열시킨 다음 6시간 내지 10시간에 걸쳐 130℃ 내지 160℃까지 가열하여 내부강도와 외부강도의 편차를 줄여 주는 것이 바람직하다.

가열이 끝난 후, 냉각과정에 있어서도 급격히 냉각시키게 되면 내부의 냉각 속도와 외부의 냉각속도와의 사이에서 발생하는 편차로 인하여 내부강도와 외부강도가 달라지게 되므로 6시간 내지 10시간에 걸쳐 상온까지 냉각하는 것이 냉각속도의 편차를 줄일 수 있어 강도를 균일하게 할 수 있는 것이다.

상기와 같은 방법에 의하여 제조된 연마지석은 유연성과 탄력성을 보유하고 이며, 또 초경입자의 연속적인 탈락현상을 보유하게되어 정밀성을 요구하는 공정에서 사용될 수 있으며, 제조방법중에 독성물질을 사용하지 않으므로서 작업자의 안전 및 직업병의 유발을 사전에 예방할 수 있는 유용한 발명인 것이다.

Claims (1)

1. 지석원료 분말 100중량부에 대하여 충진제로서 팽창석 분말 3중량부 내지 10중량부, 섬유질 분말 3중량부 내지 10중량부, 비반응성 발포제 5중량부 내지 10중량부와 바인더로서 분말상의 열경화성수지 15중량부 내지 25중량부를 첨가하여 충분히 혼합한 다음, 금형내에 채우고 밀폐한 상태에서 60℃ 내지 90℃의 온도에서 1시간 내지 2시간 예열한 후 6시간 내지 10시간에 걸쳐 130℃ 내지 160℃까지 온도를 상승시켜 가열하고 6시간 내지 10시간에 걸쳐 상온까지 냉각하는 것을 특징으로 하는 연마지석의 제조방법.