KR20050016400A - 개선된 피복 연마재 - Google Patents

개선된 피복 연마재

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KR20050016400A
KR20050016400A KR10-2004-7018343A KR20047018343A KR20050016400A KR 20050016400 A KR20050016400 A KR 20050016400A KR 20047018343 A KR20047018343 A KR 20047018343A KR 20050016400 A KR20050016400 A KR 20050016400A
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생-고뱅 어브레이시브즈, 인코포레이티드
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Abstract

고체 용적 대 공칭 용적의 비가 낮으며 다공성이 큼을 특징으로 하는 연마 응집물 입상체를 포함하는 신규한 피복 연마재는 저압 연마 특성에 대해 예외적으로 유용한 매체를 제공한다.

Description

개선된 피복 연마재{Improved coated abrasives}
본 발명은 피복된 연마재, 및 특히 중간 내지 저압 연마 조건하에 사용하는 경우에 개선된 방식으로 수행하기에 적합한 연마 제품에 관한 것이다.
피복된 연마재의 제조에 있어서, 흡수 특성을 개질시키기 위해 처리될 수 있는 배면 재료는 경화성 결합제 수지를 포함하는 구성 피복물에 제공되고, 연마 입상체는 결합제가 적어도 부분적으로 경화되기 전에 구성 피복물 위에 침착된다. 이어서, 경화성 결합제 수지를 포함하는 사이즈 피복물을 연마 입상체 위에 침착시켜 당해 입상체가 배면에 확실하게 고착되게 한다.
피복된 연마재를 사용하여 공작물을 연마하는 경우, 표면 평면에 존재하는 연마 입상체의 팁을 공작물과 접촉시키고 연마 작업을 개시한다. 이렇게 공작물과 접촉하는 입상체는 강력한 응력을 받고, 당해 입상체가 사이즈 피복물에 의해 적절하게 유지되지 않으면, 연마를 완성하기 전에 표면으로부터 탈락할 수 있다. 따라서, 이러한 접착은 입상체를 확실하게 유지하여야 한다. 연마가 지속됨에 따라, 입상체는 마모될 수 있고, 이 경우 현저한 마찰열이 발생하고 공작물의 제거가 거의 발생하지 않는다. 또한, 응력이 추가로 증가하고, 결국 당해 입상체는 파쇄물을 완전하게 탈락시켜 대부분이 소실된다. 그러나, 이는 연마가 다시 개시될 수 있도록 새로운 예리한 말단을 생성한다. 이상적으로는, 파쇄 형태는 각각의 입상체가 장시간 지속할 수 있도록 가능한 한 작아야 한다. 이는 졸 겔 알루미나 연마 입상체를 사용함으로써 달성되며, 이들 각각은 연마 조건하에 분쇄되어 새로운 절단 말단을 나타낼 수 있는 마이크론 크기 또는 보다 작은 결정체를 포함한다. 그러나, 이는 중간 내지 높은 연마 압력하에서 일어나고, 감소된 양의 셀프 샤프닝만이 저압 연마 조건에서 일어난다. 따라서, 중간 내지 저압 연마 조건에서 매우 효율적으로 작동하는 고도의 효과적인 연마 입자가 요구되고 있다.
개발되어 있는 한 가지 옵션은 응집된 연마 입상체를 사용하는 것이고, 여기서 다수의 미세한 연마 입자로 구성된 연마 입자는 성질상 유기 또는 유리질일 수 있는 접착 재료에 의해 함께 유지된다. 이러한 접착은 일반적으로 연마 입자보다 더욱 취성이기 때문에, 연마 조건하의 접착 파쇄물은 연마 입상체의 마모 또는 전체적인 파쇄를 유도할 수 있다.
응집된 연마 입상체는 일반적으로 보다 큰 연마 그릿 크기와 동일한 연마 효율을 달성하기 위해 보다 작은 입자(그릿) 크기를 사용하게 한다. 또한, 응집된 연마 입상체는 연마 효율을 개선시키는 것으로 보고되어 있다.
잭슨(Jackson)의 미국 특허 제2,194,472호에는 다수의 비교적 미세한 연마 입상체와 통상 피복되거나 접착된 연마 공구에 사용되는 접착제와의 응집물로 제조한 피복된 연마 공구가 기재되어 있다. 유기 접착제를 사용하여 피복된 연마재의 배면에 응집물을 결합시킨다. 응집물은 비교적 미세한 입상체로 제조한 피복된 연마재에 개방 피복물 표면을 제공한다. 각각의 연마 입상체 대신에 응집물로 제조한 피복된 연마재는 매우 신속하게 절단하고 장기간 지속하며 공작물에서 미세한 표면 마무리 품질을 제조하기에 적합하다는 특징이 있다.
벤너(Benner)의 미국 특허 제2,216,728호에는 임의의 접착 형태로 제조한 연마 입상체/접착 응집물이 기재되어 있다. 이 응집물의 목적은 연마 작업 도중에 다이아몬드 또는 CBN 입상체를 유지하기 위해 매우 조밀한 휠 구조를 달성하는 것이다. 응집물이 다공성 구조로 제조되는 경우, 이의 목적은 응집물간 접착 재료가 응집물의 기공으로 유동하고 연소 도중에 이러한 구조를 완전히 치밀화하기 위한 것이다. 이러한 응집물은 제조시에 소실되는 연마 입상체 미분을 사용하게 한다.
허스트(Hurst)의 미국 특허 제3,048,482호에는 피라미드 형태 또는 다른 테이퍼링 형상인 응집된 연마 입상체와 유기 접착 재료와의 형상화 연마 미세 단편이 기재되어 있다. 형상화 연마 미세 단편은 섬유질 배면에 접착되어 있고, 피복된 연마재를 제조하고 얇은 연마 휠의 표면을 정렬하기 위해 사용된다. 당해 발명은, 응집된 연마 입상체 미세 단편을 사용하지 않고서 제조한 공구와 비교하여, 보다 긴 절단 수명, 공구의 조절된 가요성, 높은 강도 및 속도 안전성, 탄성 작용 및 고효율의 절단 작용을 제공하는 특징이 있다.
엘벨(Elbel)의 미국 특허 제3,982,359호에는 경도가 연마 공구 속에서 응집물의 접착에 사용된 수지 접착제의 경도보다 큰 수지 접착제와 연마 입상체 응집물의 제형이 기재되어 있다. 보다 빠른 연마 속도 및 보다 긴 공구 수명은 응집물을 함유하는 고무 접착된 휠에서 달성된다.
헤이어(Heyer)의 미국 특허 제4,355,489호에는 수동식 접촉점에서 함께 접착된 파상 필라멘트와 연마 응집물의 매트릭스로 제조되고 공극 용적이 약 70 내지 97%인 연마 제품(휠, 디스크, 벨트, 쉬트, 블록 등)이 기재되어 있다.
비트저(Bitzer)의 미국 특허 제4,364,746호에는 상이한 강도를 갖는 상이한 연마 응집물을 포함하는 연마 공구가 기재되어 있다. 응집물은 연마 입상체와 수지 결합제로부터 제조되고, 강도 또는 경도 증가용 기타 재료, 예를 들면, 개질된 섬유를 함유할 수 있다.
아이젠버그(Eisenberg) 등의 미국 특허 제4,393,021호에는, 체관 웹을 사용하여 연마 입상체와 수지 결합제로부터 연마 응집물을 제조하고, 당해 웹을 통해 입상체와 결합제의 페이스트를 회전시켜 벌레형 압출물을 제조하는 방법이 기재되어 있다. 이러한 압출물은 가열에 의해 경화시킨 다음, 분쇄시켜 응집물을 형성한다.
블로에쳐(Bloecher)의 미국 특허 제4,799,939호에는 연마 입상체, 중공체 및 유기 결합제의 침식가능한 응집물, 및 피복 연마재 및 접착 연마제에서 이들 응집물의 용도가 기재되어 있다. 보다 높은 원료 제거, 연장된 수명 및 습식 연마 조건하에서의 용도가 이들 응집물을 포함하는 연마 제품에 대해 청구되어 있다. 이러한 응집물은 바람직하게는 최대 치수가 150 내지 3,000μ이다. 이러한 응집물을 제조하기 위해, 중공체, 입상체, 결합제 및 물을 슬러리로서 혼합하고, 슬러리를 가열 또는 방사선 조사에 의해 고화시켜 물을 제거하고, 고형 혼합물을 죠(jaw) 또는 회전 분쇄기에서 분쇄하여 스크리닝한다.
웨쳐(Wetscher)의 미국 특허 제5,129,189호에는 연마 입상체와 수지의 응집물 및 충전재(예: 빙정석)를 함유하는 수지 접착 매트릭스를 갖는 연마 공구가 기재되어 있다.
벤구에렐(Benguerel)의 미국 특허 제5,651,729호에는, 수지 접착제로부터 제조되고 다이아몬드 또는 CBN 연마 입상체의 응집물을 금속 또는 세라믹 접착제로 분쇄한 코어와 연마 림을 갖는 연마 휠이 기재되어 있다. 이러한 응집물로 제조한 휠의 언급된 잇점은 높은 칩 클리어런스 공간, 높은 내수성, 셀프 샤프닝 특성, 휠의 높은 기계적 내성 및 휠 코어에 대한 연마 림의 직접 결합능을 포함한다. 한 가지 양태에 있어서, 사용된 다이아몬드 또는 CBN 접착된 연마 림을 0.2 내지 3mm 크기로 분쇄하여 응집물을 형성한다.
크레스너(Kressner)의 미국 특허 제4,311,489호에는, 임의로 실리케이트 결합제와 함께, 미세한(200μ이하) 연마 입상체와 빙정석의 응집물, 및 피복된 연마 공구를 제조할 때의 이들의 용도가 기재되어 있다.
로스토커(Rostoker)의 미국 특허 제4,541,842호에는, 응집물의 연소 동안의 발포에 적합한, 유리질 접착 재료와 기타 원료(예: 카본 블랙 또는 카보네이트)와의 혼합물로 제조한 발포체와 연마 입상체의 응집물로 제조한 피복된 연마재 및 연마 휠이 기재되어 있다. 응집물 "펠렛"은 용적% 기준으로 입상체보다 높은 비율의 접착제를 함유한다. 연마 휠의 제조에 사용된 펠렛은 900℃(밀도 70lb/cu.ft.; 1.134g/cc)에서 소결되고, 휠의 제조에 사용된 유리질 접착제는 880℃에서 연소한다. 16용적% 펠렛으로 제조한 휠은 46용적% 연마 입상체로 제조한 비교 휠의 효율과 유사한 효율로 연마를 수행한다. 펠렛은 유리질 접착제 매트릭스 속에 개방 셀을 함유하고, 비교적 작은 연마 입상체가 개방 셀의 주위에 밀집한다. 그린 발포 응집물을 연소시키기 위한 회전 노가 언급되어 있다.
미국 특허 제5,975,988호에는 결합제 매트릭스에 분산된 연마 입자를, 배면 위에 정확한 순서로 침착되어 이에 접착된 형상화 입상체 형태로 포함하는 통상의 연마 응집물이 기재되어 있다.
미국 특허 제6,319,108호에는, 다공성 세라믹 매트릭스 전체에 분산된 다수의 연마 입자를 포함하는 다수의 연마 복합재가 금속 피복물에 의해 접착된 강성 배면이 기재되어 있다.
이들 종래 기술의 개발에는 본원에서 사용된 바와 같은 다공성의 응집된 연마 입상체 및 접착제를 사용하는 피복된 연마재의 제조방법이 제시된 바 없다. 또한, 입자 결합제 상이 불연속성으로 되도록 비교적 소량의 접착제에 의해 함께 유지된 연마 입자를 갖는 제품의 제조도 제시된 바 없다. 본 발명의 방법 및 공구는 이러한 응집된 연마 입상체의 사용으로부터 새로운 구조 및 잇점을 제공하며, 유리한 관련된 다공도 특성을 갖는 다양한 연마 제품의 조절된 설계 및 제조를 가능하게 한다. 이러한 관련된 다공도는 넓은 접촉 부분에서의 연마 공구 성능, 정밀한 연마 작업 및 일반적으로 비교적 중간압 내지 저압 연마 적용을 향상시킨다.
발명의 요약
본 발명은 결합제 재료에 의해 배면에 접착된 연마 응집물 입상체와 배면 재료를 포함하는 피복된 연마 제품으로서, 피복된 연마재의 제조에 사용된 입상체가 3차원 구조로 함께 접착된 다수의 연마 입자를 포함하고, 각각의 입자가, 응집물의 완만한 충전 용적이 개개 상태의 연마 입자의 완만한 충전 용적보다 2% 이상 낮도록, 응집물 입상체 속에 불연속 상으로서 응집물 속에 존재하고 인접한 입자에 결합하는 접착 포스트 형태로 실질적으로 완전하게 위치하는 입자 결합제 재료에 의해 하나 이상의 인접한 입자에 결합되어 있는, 피복된 연마 제품을 제공한다.
본 명세서에서, 용어 "입상체"는 다수의 연마 "입자"의 응집물을 나타내는 것이다. 따라서, 입상체(grain)는 위에 확인된 다공도 특성을 가질 것이고, 입자(particle)는 실질적으로 0의 다공도를 가질 것이다. 추가로, 입자들을 함께 보유하는 결합제는 동일(또는 보다 종종 이와 상이한 형태)할 수 있는 "입자 결합제", 즉 입자를 배면 재료에 접착시키는 결합제로서 간주된다.
응집물 입상체 속의 입자 결합제는 실질적으로 완전하게 접착 포스트 형태로 배치되고, 이는 결합제의 70% 이상, 바람직하게는 80% 이상을 사용하여 인접한 입자에 결합하는 접착 포스트를 형성함을 의미한다. 접착 포스트는 응집물 형성 조건하에 형성되고, 입자 결합제가 유체 조건하에 존재하는 경우, 이는 먼저 입자를 피복한 다음, 인접한 입자의 접촉 및 최근접 지점으로 유동하고 이러한 인접 입자와 결합된 결합제와 혼합되는 경향이 있다. 온도가 저하되고 결합제가 고화되는 경우, 결합제는 입자 사이에 고체 접촉물을 형성하며, 이는 "접착 포스트"로서 공지되어 있다. 자연적으로, 각각의 접착 포스트는 이들이 결합하는 입자 표면에 접착되고, 이는 본 명세서의 기재를 위해 접착 포스트의 일부로서 간주된다. 이는, 비교적 소량이 접착 포스트와 결합되지 않은 입자 표면의 적어도 일부분에 피복물로서 존재할 가능성을 배제하는 것은 아니다. 그러나, 이는 이러한 입자가 통상의 응집물 연마 입상체에서 발생하는 결합제 매트릭스 속에 매립되어 있는 상황을 배제하기 위함이다. 도면의 도 5 내지 도 7의 검사로부터 명백해지는 바와 같이, 응집물 입상체를 구성하는 각각의 연마 입자는 개별적으로 확인할 수 있고, 실제로는 본 발명에 따르는 통상의 응집물 입상체에서 관찰할 수 있는 실질적인 모든 것이다. 따라서, 입자는 "응집"되는 것으로 기재할 수 있으며, 이는 입자 사이의 대부분의 공간을 충전하는 매트릭스 속에 유지되기 보다는 함께 결합되는 것을 시사한다. 자연적으로, 보다 다수의 입자가 응집되는 경우, 응집물 속의 일부 개개 입자는 개체로서 관찰되지 않을 수 있고, 단면부를 취할 수 있는 경우, 동일한 패턴의 개개 입자 가시도가 명백히 나타날 것이다.
명백하게는, 응집된 입자의 수가 보다 많아지게 되면, 이러한 응집에 의해 실질적인 용적의 다공도가 반드시 생성될 것이다. 이는 응집물의 총 공칭 용적의 70% 정도로 많을 수 있다. 그러나, 응집된 입자의 수가 적으면, 아마도 단일 도면에서 "다공도" 개념은 응집물을 기재함에 있어서 덜 유용하게 된다. 수반되는 구조물 종류를 나타내는 이러한 응집물의 예가 도 5 내지 도 7에 설명되어 있다.
이러한 이유로, 용어 "완만한 충전 용적"(LPV)가 채택된다. LPV 값은 고체 용적(즉, 접착제 성분을 포함하는, 연마 입상체 또는 입자 속의 고체의 실제 총 용적)을 응집물 입상체의 공칭 용적으로 나누어 수득한다. 최고로 가능한 수치는 어떠한 응집도 발생하지 않는 입자 자체로부터 수득할 수 있다. 응집되는 입자의 수가 보다 많으면, 최대 수치로부터의 편차는 보다 크다. 따라서, 이러한 차이는 2%와 같이 낮을 수도 있지만, 보다 많은 수의 입자가 본원에 교시된 방식으로 함께 응집되는 경우에는 40% 또는 그 이상으로 상승할 수 있다.
LPV의 계산은, 아래 실시예 2에 기재된 방법과 실질적으로 동일한 공정을 사용하여 이러한 입자를 사용하기에 적합한 연마 입자 및 통상의 유리질 접착제로서 공급된 시드화 졸-겔 알루미나의 60그릿 입자를 사용하여 제조한 실제 응집물을 나타내는 다음 데이타를 사용하여 예시된다.
생성물은 각 컬럼의 상단에 도시된 응집물 입상체 크기에 의해 확인된다. 각각의 경우, 측정은, 본원에서 "공칭 용적"으로서 언급되는 응집물 연마 입상체의 고정 용적을 기준으로 하여 수행된다.
입자 60 그릿 -40 +50 -30 +35 -25 +30 -20 +25
중량 25.1 23.1 19.73 18.3 16
밀도(고체)* 3.9 3.759 3.759 3.759 3.759
그릿 + 접착제 용적 6.436 6.145 5.249 4.868 4.256
공칭 용적 12.797 12.797 12.797 12.797 12.797
LPV 0.503 0.480 0.410 0.380 0.333
* 혼합물 원칙에 따라 계산한 밀도
위로부터 명백해지는 바와 같이, 응집물 입상체가 클수록, 응집되지 않은 입자와 비교하여 LPV는 보다 작다. 최소 입상체는 LPV의 4.6% 저하를 나타냈고, 최대(-20+25) 입상체는 60 그릿 입자의 LPV와 비교하여 거의 34% 저하를 나타냈다.
응집물 입상체는 일반적으로 소정 직경(입상체가 유지되는 조악한 메쉬를 갖는 체(일련의 표준 체)의 유효 입구 크기로서 정의됨)을 갖고, 이는 함유된 개개 연마 입자 직경의 2배 이상이다. 응집물 연마 입상체의 형상은 중요하지 않으며, 따라서 이들은 다소 랜덤 덩어리 형상 또는 보다 바람직하게는 다소 연장된 형상일 수 있다. 또한, 이들은 일부 용도에서 종종 유리한 정판 형상을 가질 수 있다.
본 발명의 응집물에 존재하는 연마 입자는 연마 공구용으로 공지되어 있는 하나 이상의 연마제, 예를 들면, 알루미나(발연 알루미나, 소결 및 졸 겔 소결된 알루미나, 소결된 보크사이트 등을 포함함), 탄화규소, 알루미나-지르코니아, 석류석, 부싯돌, 다이아몬드, 입방 질화붕소(CBN) 및 이들의 배합물을 포함할 수 있다. 어떠한 크기 또는 형상의 연마 입자도 사용될 수 있다. 예를 들면, 입상물은 미국 특허 제5,129,919호에 기재된 유형의 종횡비가 높은 신장된 소결 졸 겔 알루미나 입자 또는 미국 특허 제5,009,676호에 기재된 필라멘트 형상의 연마 입자를 포함할 수 있다.
연마 입자는, 우수한 품질 입자의 성능이 종종 소량의 열등한 입자와의 희석에 의해 의외로 감소되기 때문에, 상이한 품질의 연마재의 블렌드를 포함할 수 있다. 또한, 연마 입자를 미량의 비연마 재료, 예를 들면, 통상적인 종류의 연마 보조제, 기공 형성제 및 충전재와 블렌딩할 수 있다.
본원에서 사용하기에 적합한 입자 크기는 일정한 연마 그릿(예를 들면, 60 내지 7,000㎛) 내지 마이크로 연마 그릿(예를 들면, 2 내지 60㎛) 및 이들의 혼합 크기 범위이다. 제공된 연마재 연마 작업에 있어서, 일반적으로 응집물 입상체는 그릿 크기가 이러한 연마재 연마 작업을 위해 통상 선택되는 통상의 연마 입상체(비응집됨)의 그릿 크기보다 작은 것을 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 응집물 입상체를 사용하는 경우, 80 그릿 크기의 연마재를 54 그릿 크기의 통상의 연마재 대신에 사용하고, 100 그릿 크기의 연마재를 60 그릿 연마재 대신에 사용하며, 120 그릿 크기의 연마재를 80 그릿 연마재 대신에 사용한다.
응집물 속의 연마 입자는 금속성, 유기 또는 유리질 접착 재료에 의해 함께 접착되고, 이들은 "입자 결합제"로서 일반적으로 언급된다.
응집물의 제조에 유용한 입자 결합제에는 유리질 재료(유리-세라믹 재료 뿐만 아니라 통상의 유리 재료를 포함하는 것으로 본원에서 정의됨), 바람직하게는 유리화 접착 연마 공구용 접착 시스템으로서 사용되는 종류의 유리질 재료가 포함된다. 이들은 연소전 유리를 분말(프릿)로 연마한 것이거나, 각종 원료, 예를 들면, 점토, 장석, 석회, 붕사 및 소다의 혼합물 또는 프릿화 재료와 원료의 배합물일 수 있다. 이러한 재료는 약 500 내지 1400℃의 온도에서 용해되어 액체 유리 상을 형성하고, 연마 입자의 표면을 습윤화시키며, 냉각시키면 인접한 입자 사이의 최근접 접촉 지점으로 유동하여, 복합재 구조체 속에 연마 입자를 유지한다. 입자 결합제는 분말 형태로 사용되고, 액체 비히클에 첨가되어 응집물 입상체의 제조 도중에 연마 입자를 갖는 피복물의 균일, 균질한 혼합물을 보증한다.
임시 유기 결합제는 바람직하게는, 프릿화 재료 또는 원료에 상관 없이, 성형 또는 가공 보조제로서 분말화 무기 피복 성분에 첨가된다. 이들 결합제는 덱스트린, 전분, 동물 단백질 아교 및 기타 종류의 아교; 액체 성분(예: 물 또는 에틸렌 글리콜), 점도 또는 pH 개질제 및 혼합 보조제를 포함할 수 있다. 이러한 임시 결합제의 사용은 응집물의 균일성 및 연소전 또는 그린 응집물의 구조적 품질을 개량시킨다. 유기 결합제는 응집물 입상체의 연소 도중에 연소되기 때문에, 이들은 완성된 입상체의 일부로 되지 않는다.
무기 접착 촉진제, 예를 들면, 인산을 필요에 따라 혼합물에 첨가하여 연마 입자에 대한 입자 결합제의 접착을 개선시킬 수 있다. 알루미나 입상체에 대한 인산의 첨가는, 입자 결합제가 프릿화 유리를 포함하는 경우, 혼합 품질을 크게 개선시킨다. 무기 접착 촉진제는 응집물 입상체를 제조할 때에 유기 입자와 함께 또는 유기 입자의 부재하에 사용될 수 있다.
바람직한 입자 결합제는 무기 재료, 예를 들면, 유리질 접착 재료이다. 이는, UP 기술을 사용하여 피복된 연마재를 형성할 때에 응집물 입상체를 기판 위에 침착시키기 때문에, 유기 입자 결합제에 비해 명백히 유리하다. 또한, UP 침착 기술은, 입자를 금속성 결합제를 사용하여 함께 결합시킬 때에 사용하기에 매우 적합하다. 이러한 공정은 중력 침착 기술보다 다소 더 효과적이고 조절가능하기 때문에, 유기 수지 결합제 매트릭스를 사용하여 제조한 통상의 응집물 입상체보다 현저한 잇점을 나타낸다.
또한, 입자 결합제는 유기 결합제, 예를 들면, 열경화성 수지(예: 페놀계 수지, 에폭시 수지, 우레아/포름알데히드 수지) 또는 방사선 경화성 수지(예: 아크릴레이트, 우레아/아크릴레이트, 에폭시-아크릴레이트, 폴리에스테르-아크릴레이트 등)일 수 있다. 일반적으로, 열경화성 수지가 유기 결합제로서 바람직하다.
입자 결합제는, 입자와 결합제의 합한 중량을 기준으로 하여, 약 2 내지 25용적%, 보다 바람직하게는 3 내지 15용적%, 가장 바람직하게는 3 내지 10용적%로 존재한다.
또한, 입자 결합제 성분은, 연마 입자가 조절된 방식으로 함께 소결되어 접촉 입자 사이의 재료 운송에 의해 접착 포스트가 자동적으로 생성될 수 있는 경우, 함께 제거될 수 있을 것으로 예상된다. 또는, 연마 입자가 알루미나인 경우, 이들은 비교적 소량의 알파 알루미나 전구체(예: 보에마이트)의 졸과 혼합할 수 있다. 연소시키면, 이들은 알파 상으로 전환되고, 인접한 입자를 결합시킴으로써 접착 포스트와 동일하게 기능할 수 있다.
본 발명은, 유리질 접착 재료, 유리질 재료, 세라믹 재료, 무기 결합제, 유기 결합제, 물, 용매 및 이들의 배합물로 실질적으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 입자 결합제와 연마 입자를 조절된 공급률로 회전 소결 노에 공급하는 단계(a), 노를 조절된 속도로 회전시키는 단계(b), 혼합물을 공급귤과 노 속도에 의해 결정되는 가열 속도로 약 145℃ 내지 1,300℃의 온도로 가열시키는 단계(c), 입자 및 입자 결합제를, 결합제가 입자에 접착하고 다수의 입자가 함께 접착하여 다수의 소결된 응집물 입상체를 생성할 때까지 노에서 텀블링시키는 단계(d) 및 초기 3차원 형상을 갖고 완만한 충전 용적이 구성 입자의 상응하는 완만한 충전 용적보다 2% 이상 낮은 소결된 응집물 입상체를 회수하는 단계(e)를 포함하는 방법으로 제조한 응집된 연마 입상체와 배면 재료르 ㄹ포함하며, 다수의 연마 응집물 입상체가 결합제에 의해 배면 재료에 접착되어 있는, 피복 연마재를 포함한다.
또한, 본 발명은, 연마 입자를 입자 결합제 재료와 함께 조절된 공급률로 회전 소결 노에 공급하는 단계(a), 노를 조절된 속도로 회전시키는 단계(b), 혼합물을 공급률과 노 속도에 의해 결정되는 가열 속도로 약 145℃ 내지 1,300℃의 온도로 가열시키는 단계(c), 연마 입자 및 입자 결합제를, 결합제가 입상체에 결합하고 다수의 입상체가 함께 접착하여, 3차원 형상을 갖고 완만한 충전 용적이 구성 입자의 상응하는 완만한 충전 용적보다 2% 이상 낮은 다수의 소결된 응집물 입상체를 생성할 때까지 노에서 텀블링시키는 단계(d) 및 소결된 응집물 입상체를 노로부터 회수하는 단계(e)를 포함하는 방법으로 제조한 소결된 연마 응집물 입상체를 도입한 피복 연마재를 포함한다.
도 1은 본 발명에 따라 응집물의 제조에 사용될 수 있는 회전 소결 장치이다.
도 2는 실시예 1에 따라 실시된 4개의 연마 디스크를 평가할 때에 금속 절단물의 양을 나타내는 그래프이다.
도 3은 실시예 2에 따라 실시된 4개의 연마 디스크를 평가할 때에 금속 절단물의 양을 나타내는 그래프이다.
도 4는 실시예 3에 따라 실시된 4개의 연마 디스크를 평가할 때에 금속 절단물의 양을 나타내는 그래프이다.
도 5 내지 도 7은 본 발명에 따라 피복된 연마재의 제조에 사용된 응집물의 확대 사진이다.
본 부분에서, 연마 응집물 입상체 및 이러한 입상체로 제조한 피복 연마재의 성질 및 제조방법은, 피복된 연마제의 성분으로서 연마 응집물 입상체를 사용하여 수득한 놀라운 개선된 특성을 설명하는 몇몇 실시예를 이용하여 설명된다.
연마 응집물의 제조
응집물 입상체는 다응한 기술에 의해 다수의 크기 및 형상으로 형성될 수 있다. 이들 기술은 입상체와 입자 결합제의 초기("그린") 상태 혼합물을 연소시키기 전 또는 후에 실시할 수 있다. 혼합물을 사용하여 입자 결합제를 용융 및 유동시킨 다음, 결합제를 입상체에 접착시켜 입상체를 응집된 형태로 고정시키는 단계는 연소, 하소 또는 소결로서 언급된다. 입자의 혼합물을 응집시키는 당해 기술분야에 공지된 임의의 방법을 사용하여 연마 응집물 입상체를 제조할 수 있다.
응집물 입상체를 제조하기 위해 본원에서 사용된 방법의 제1 양태에 있어서, 입자와 입자 결합제의 초기 혼합물은 혼합물의 연소 전에 응집되어, "그린 응집물" 또는 "연소전 응집물"로서 언급되는 비교적 약한 기계적 구조를 생성한다.
제1 양태를 실시하기 위해, 연마 입자 및 무기 입자 결합제를 그린 상태로 다수의 상이한 기술, 예를 들면, 팬 펠렛화기에 의해 응집시킨 다음, 소결용 회전 소결 장치에 공급한다. 그린 응집물은 또한 트레이 또는 랙에 넣고, 회전 없이 연속식 또는 배치식 공정으로 오븐 연소시킨다.
또 다른 방법에 있어서, 연마 입자를 유동 상으로 운반한 다음, 입자 결합제를 함유하는 액체로 습윤화시켜 결합제를 입자 표면에 접착시키고, 응집물 크기로 스크리닝한 다음, 오븐 또는 소결 장치에서 연소시킨다.
팬 펠렛화는 종종, 입자를 혼합 사발에 첨가하고, 입자 결합제를 입상체 위에 함유하는 액체 성분(예: 물 또는 유기 결합제와 물)을 혼합하면서 계량하여 이들을 함께 응집시킴으로써 실시한다. 또는, 임의의 유기 결합제와 함께 입자 결합제의 액체 분산액을 입자 위에 분무한 다음, 피복된 입자를 혼합하여 응집물을 형성한다.
저압 압출 장치를 사용하여 입자와 입자 결합제의 페이스트를 소정 크기 및 형상으로 압출시키고, 이를 건조시켜 응집물 입상체를 형성한다. 페이스트를 임의의 임시 유기 결합제와 함께 입자 결합제와 입자로 제조하고, 미국 특허 제4,393,021호에 기재된 장치 및 방법을 사용하여 연장된 입자로 압출시킨다.
건식 과립화 방법에 있어서, 분산액 또는 입자 결합제의 페이스트에 매립된 연마 입자로 제조된 쉬트 또는 블록을 건조시킨 다음, 롤 압축기를 사용하여 분쇄시킴으로써 응집물 입상체의 전구체를 형성한다.
그린 또는 전구체 응집물 입상체를 제조하는 또 다른 방법에 있어서, 입자 결합제와 입자의 혼합물을 성형 장치에 첨가하고, 예를 들면, 미국 특허 제6,217,413호에 기재된 방식으로 혼합물을 성형하여 정확한 형상 및 크기를 형성한다.
응집물 입상체를 제조하기 위한 본 발명에 유용한 방법의 또 다른 양태에 있어서, 연마 입자, 입자 결합제 및 임시 유기 결합제 시스템의 혼합물을 예비 응집 없이 오븐에 공급하고, 가열시킨다. 혼합물을 입자 결합제가 용융 유동하여 입자에 접착하기에 충분히 높은 온도로 가열한 다음, 혼합물을 냉가시켜 복합재를 제조한다. 복합재를 분쇄하고, 스크리닝하여 소결된 응집물 입상체를 제조한다.
추가로, 생성 응집물이 특정한 형상, 예를 들면, 사각형 피라미드 형상을 갖도록 입자와 결합제를 성형 공동에 함유시켜 응집물을 소결시킬 수 있다. 요구되는 형상은 정확할 필요는 없으며, 실제로 입자 결합제의 양이 비교적 적기 때문에, 형상의 측면은 종종 비교적 거칠 수 있다. 그러나, 이러한 응집된 입상체는 매우 활발한 연마 작업에 있어서 매우 균일한 표면을 생성하는 능력을 갖는 피복 연마재를 제조할 때에 매우 유용할 수 있다.
연마 응집물의 바람직한 제조방법
응집물을 제조하는 바람직한 방법에 있어서, 입자와 무기 입자 결합제(임의로 임시 유기 결합제와 함께)의 단일 혼합물을 도 1에 제시된 형태의 회전 소결 장치에 공급한다. 혼합물을 열을 적용하면서 소정 경사와 함께 소정 rpm으로 회전시킨다. 입자 결합제가 가열, 용융, 유동 및 입자에 접착함에 따라, 응집물 입상체가 형성된다. 연소 및 응집 단계는 공급률과 용적 및 열 적용을 조절하여 동시에 실시된다. 공급률은 일반적으로 유동물이 회전 소결 장치의 튜브의 약 8 내지 12용적%를 점유하도록 설정된다. 장치 속에서의 최대 온도 노출은 액체 상태의 입자 결합제 재료의 점도를 약 1,000poise의 점도로 유지하도록 설정한다. 이는 입자 결합제의 튜브 표면으로의 과다한 유동, 따라서 연마 입자 표면으로부터의 소실을 방지한다.
도 1에 설명된 유형의 회전 소결 장치를 사용하여, 응집물을 1단계 공정으로 응집 및 연소시키는 응집 공정을 실시할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 입자 결합제와 연마 입자의 공급원료(11) 혼합물을 함유하는 공급물 호퍼(10)를, 혼합물을 중공 가열 튜브(13)으로 계량하는 수단(12)에 공급한다. 튜브(13)은, 공급원료(11)이 중공 튜브(13)을 통해 중력 공급될 수 있도록, 약 0.5 내지 5.0°의 경사 각(14)로 위치된다. 동시에, 중공 튜브(13)를, 이들이 중공 튜브의 길이를 따라 통과함에 따라, 조절된 속도로 화살표 방향(a)으로 회전시켜 공급원료(11)과 가열 혼합물(18)을 회전시킨다.
중공 튜브(13)의 일부분을 가열시킨다. 한 가지 양태에 있어서, 가열 부분은 길이(d2) 120in(305mm)의 중공 튜브(13)와 함께 길이 치수(d1) 60in(152mm)를 갖는 3개의 가열 영역(15, 16 및 17)을 포함할 수 있다. 가열 영역은 작동자가 처리 온도를 조절하고, 이를 변화시켜 응집물 입상체를 필요에 따라 소결시킬 수 있게 한다. 이러한 장치의 다른 모델에 있어서, 중공 튜브는 단지 1개 또는 2개의 가열 영역만을 포함하거나, 3개 이상의 가열 영역을 포함할 수 있다. 도 1에 설명되어 있지는 않지만, 당해 장치에는 가열 장치와, 열 공정을 실시하기 위해 작동하는 기계적, 전기적 및 열 조절 및 감지 장치가 구비되어 있다. 중공 튜브(13)의 횡단면도에서 볼 수 있는 바와 같이, 공급원료(11)는 튜브 속의 가열 혼합물(18)로 전환되고, 튜브로부터 배출되어 응집물 입상체(19)로서 수집된다. 중공 튜브의 벽은, 중공 튜브의 제작에 사용된 재료의 모델과 형태(예: 내화성 금속 합금, 스테인레스 강, 내화성 벽돌, 탄화규소, 뮬라이트)에 따라, 내부 직경 치수(d3)가 5.5 내지 30in(14-76mm)이고 직경(d4)이 6 내지 36in(15 내지 91mm) 범위일 수 있다. 튜브 제작용으로 선택된 재료는 주로 도달된 온도에 따라 달라진다. 1000℃ 이하의 온도가 통상 스테인레스 강 튜브에 의해 권장될 수 있지만, 이보다 높은 온도에서는 탄화규소 튜브도 종종 바람직하다.
튜브의 경사 각도는 0.5 내지 5.0° 범위일 수 있고, 튜브의 회전은 0.5 내지 10rpm에서 작동할 수 있다. 소규모 회전 소결기에 대한 공급률은 약 5 내지 10kg/시간 범위일 수 있고, 산업적 생산 규모의 공급률은 약 227 내지 910kg/시간의 범위일 수 있다. 회전 소결기는 800 내지 1400℃의 소결 온도로 가열시킬 수 있고, 공급 재료는 공급원료가 가열 영역으로 도입됨에 따라 1분당 200℃ 이하의 속도로 가열시킬 수 있다. 냉각은, 공급원료가 가열 영역으로부터 비가열 영역으로 이동함에 따라, 튜브의 마지막 부분에서 발생한다. 생성물을, 예를 들면, 수냉 시스템을 사용하여, 실온으로 냉각시키고, 수집한다.
적합한 회전 소결 기계는 뉴욕 버팔로 소재의 하퍼 인터네셔널(Harper International)사 또는 알스톰 파워 인코포레이티드(Alstom Power, Inc.)사, 어플라이드 테스트 시스템즈 인코포레이티드(Applied Test Systems, Inc.)사 및 기타 장비 제조업자로부터 입수할 수 있다. 장치에는 임의로 전기적 공정 제어 및 검출 장치, 냉각 시스템, 공급 장치의 각종 디자인 및 기타 임의 장치가 설치될 수 있다.
피복된 연마재의 제조
본 발명에 따르는 피복 연마재는 연마 벨트, 쉬트, 개개 연마 디스크 또는 임의 구조 또는 형태의 복합재 연마재의 형태를 가질 수 있다. 따라서, 연마 응집물 입상체가 접착되는 기판은 필름, 종이, 텍스타일, 섬유(부직 웹 형태 또는 높은 섬유질 구조 둘 다) 또는 발포 재료일 수 있다. 따라서, 본원에 사용된 바와 같은 용어 "피복 연마재"는 통상의 재료로 제조한 평면 기판을 사용하는 통상의 연마 제품(예: 벨트 및 디스크) 및 또한 본 발명의 연마 응집물이 종종 "복합 연마재"로서 불리우는 형태의 높은 섬유질 구조에 접착되어 있는 제품 및 이들이 개방 셀 발포 구조의 표면 층 속에 분산되어 접착되어 있는 제품들을 포함한다.
본 발명의 피복 연마재는 종래 기술에서 공지된 통상의 기술로 형성할 수 있다. 이들은, 기판 위에 침착시킨 다음, 사이즈 피복물을 침착시키고 또한 기판 위에 적합한 경화성 결합제 속에 분산된 연마 응집물 입상체를 침착시킨 구성 피복물 위에 도포하는 것을 포함한다. 경화성 결합제는 도포된 상태로 경화시키거나, 표면을 공지된 기술로 처리하여 그 위에 표면 구조를 배치할 수 있다.
마찬가지로, 연마 응집물 입상체를 높은 섬유질 구조 위에 침착시키거나 적어도 중합 발포체의 표면 층 속에 침착시킨 피복 연마재를 당해 기술분야에 공지된 공정을 사용하여 수득할 수 있다.
피복된 연마재는 제조사 피복물을 사용하여 통상의 방식으로 피복한 기판에 연마 응집물 입상체를 침착시켜 형성할 수 있다. 이 경우, 침착은 중량 공급에 의해 또는 UP 공정에 의해 실시할 수 있다. 유리질 입자 결합제를 사용하여 응집물을 형성하는 경우, 일반적으로 피복 연마재에 바람직한 UP 침착 기술을 사용할 수 있다. 이러한 기술은, 이러한 입상체가 정전기장의 영향하에 잘 돌출되지 않기 때문에, 입자 결합제로서 유기 수지를 사용하여 제조한 응집물의 침착에 덜 적합하다.
연마 응집물 입상체는 단독으로 또는 다른 통상적인 연마 입상체와 혼합하여 침착시킬 수 있다. 도포 농도는 밀폐된 피복물(입상체가 도포되는 기판의 표면적을 100% 덮음) 또는, 입상체가 "개방성" 정도에 따라 다소 분리되는 보다 개방된 피복물에 제공할 수 있다. 몇몇 경우, 연마 응집물 입상체용의 보다 우수한 지지체를 제공하기 위해, 또 다른 연마재, 아마도 품질이 보다 낮은 연마재의 미리 침착된 층 위에 연마 응집물 입상체를 도포하는 것이 바람직할 수 있다.
피복된 연마재가 구성 및 사이즈 피복물을 사용하여 통상의 방법으로 형성되어 응집물 입상체를 고착시키는 경우, 사이즈 피복물은 연마 응집물 입상체의 다공도를 현저히 감소시키는 효과를 갖지 않는다. 사이즈 피복물은 통상 비교적 유체 경화성 수지 제형이고, 이것을 약간의 압력하에, 예를 들면, 롤 도포 기술로 도포하는 경우, 경화성 제형은 입상체의 기공에 도입되어 연마 응집물 입상체의 중요한 특성을 감소시킬 수 있다. 따라서, 분무 도포와 같은 비접촉 기술을 사용하여 사이즈 피복물을 도포하는 것이 바람직하다. 또한, 또는 달리는, 입상체 구조를 통과하는 수지의 성질을 최소화하기 위해, 실리카 등의 충전제를 첨가함으로써 사이즈 피복물 수지 특성을 개질시켜 점도를 증가시키는 것이 종종 바람직하다. 바람직하게는, 점도는 1000cps 이상, 보다 바람직하게는 1500cps 또는 그 이상의 값으로 조절된다. 결합제를 매트릭스로서 사용하여 응집물 입상체를 유지하고 동시에 이를 배면에 접착시키는 경우, 유사한 점도 조절이 바람직하다.
제조사 피복물을 사용하여 피복 연마재를 제조할 때에는 입상체가 제조사 피복물에 침지되지 않고, 어떤 경우에는 통상 부분적으로 경화되어 연마 응집물을 수용할 때에 유체가 아니다. 그러나, 사이즈 피복물은 통상 응집물 입상체 위에 도포되고, 따라서 응집물의 구조를 통과할 가능성이 현저히 크다. 다수의 입자를 포함하는 응집물 구조의 과다한 개방성 소실은 바람직하지 않을 수 있고, 응집물의 구조를 통과하는 제한된 양이 반드시 나쁜 것만은 아닌데, 이러한 효과는 사이즈 피복물과 접촉하는 입상체의 표면적을 증가시켜 사이즈 피복물에 의해 나타나는 입상체에 대한 지배성을 강화시키기 때문이다.
피복된 연마재는 또한, 경화성 결합제 제형에 분산된 연마 응집물 입상체를 포함하는 슬러리를 적합한 배면 재료에 도포하여 형성할 수 있다. 이 경우, 결합제를 처리하여 결합제 수지에 의한 연마 응집물 입상체 구조의 투과를 감소시킬 수 있다. 슬러리의 도포는, 임의로 상이한 제형을 연속 침착물에 사용하여, 2개 이상의 작업으로 달성할 수 있다. 이는, 피복된 연마재가 탈착됨에 따라, 특정한 가요성이 연마 작용의 성질을 변화시키게 한다.
본 발명에 따르는 피복된 연마 벨트는, 강성 층에 설정되는 결합제 수지를 사용하여 제조한 벨트에 통상적인 바와 같이 사용 전에 굴곡시킬 수 있다. 또한, 출발점부터 균일한 높은 절단 속도를 보장하기 위해 사용 전에 연마 표면을 드레싱하는 것이 종종 바람직하다.
본 발명에 따르는 높은 섬유질 구조체는, 예를 들면, 종종 분무 기술을 사용하여 섬유의 높은 매트를 결합제 재료로 처리한 다음, 결합제 수지를 경화시키기 전에 연마 응집물 입상체를 그 위에 침착시켜 제조할 수 있다. 이러한 형태의 본 발명에 따르는 제품은 금속 표면의 연마 및 후처리용의 특정한 용도를 갖는다.
이제, 본 발명은 본 발명에 따르는 제품의 예상외의 유리한 특징을 나타내기 위한 다음 실시예를 사용하여 설명된다.
유리질 접착된 연마 응집물 입상체의 제조
다음 실시예에서 평가된 응집물 입상체는 위에 언급된 문헌[참조: "Preferred Manufacture of Abrasive Agglomerates"]에 상응하는 공정에 의해 도 1에 설명된 장치를 사용하여 제조한다.
처음 6개의 실시예는 본 발명에 사용된 연마 응집물의 제조법을 설명한다. 이러한 방식으로 제조한 응집물 입상체를 피복 연마재에 도입하여, 통상의 고품질시판 연마 입상체와 비교하여 이들의 성능을 평가한다. 이 결과는 본 발명의 설명을 위해 제공되고 어떠한 방식으로도 본 발명을 제한하지 않는 실시예 7 내지 9에 기재되어 있다.
실시예 1
일련의 응집된 연마 입상체 샘플을 회전 소결 장치[전기 연소 모델 # HOU-5D34-RT-28, 최고 온도 1,200℃, 공급 전력 30KW, 길이 72"(183cm), 내경 5.5"(14cm)의 굴절 금속 튜브 장착, 뉴욕주 버팔로 소재의 하퍼 인터내셔널(Harper International) 제조]로 제조했다. 굴절 금속 튜브는 동일한 치수의 탄화규소 튜브로 대체되고, 당해 장치는 최고 1,550℃에서 작동하도록 변형시켰다. 응집 공정은 대기 조건하에서 가열 영역 온도 조절 설정점 1,180℃에서 장치 튜브 회전 속도 9rpm, 튜브 경사각 2.5 내지 3° 및 물질 공급률 6 내지 10kg/시간으로 수행하였다. 사용된 장치는 도 1에 설명된 장치와 실질적으로 동일하였다. 사용할 수 있는 유리 유동성 과립(팬에 대해 -12메쉬로서 한정됨)의 수율은 소결 이전의 공급원료의 총 중량의 60 내지 90%였다.
응집 샘플을 연마 입자와 표 1-1에 기재된 수 혼합물의 간단한 혼합물로부터 제조하였다. 당해 샘플을 제조하는 데 사용되는 유리질 접착 입자 결합제는 표 2에 제시되었다. 당해 샘플은 표 1에 제시된 그릿 크기로 알루미나 38A, 용융 알루미나 32A 및 소결된 졸 겔 α-알루미나 노턴 SG 입상체[제조원: 생-고뱅 세라믹스 앤드 플라스틱스 인코포레이티드(Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc.), 미국 매사추세츠주 우스터 소재]의 3가지 유형의 연마 입자로부터 제조하였다.
회전 소결 장치에서 응집시킨 후, 응집된 연마 입상체 샘플을 스크리닝하고 완만한 충전 밀도(LPD), 크기 분포도 및 응집 강도에 대해 시험하였다. 이들 결과를 표 1에 제시하였다.
a 결합제 용적%는 연소 후에 입상체(즉 결합 재료 및 입자) 속의 고체 재료의 비율이고, 다공도 용적%를 포함하지 않는다.
연소된 응집물 입상체의 결합제 용적율(%)은 결합제 원료의 평균 LOI(점화시 손실량)를 사용하여 계산하였다.
소결된 응집물 입상체는 진동 스크리닝 장치[Ro-Tap; 모델 RX-29; 오하이오주 멘토르 소재의 더블유에스 타일러 인코포레이티드(W.S. Tyler INC.) 제조]에 탑재된 미국 표준 시험 체로 분류한다. 스크린 메쉬 크기는 상이한 샘플에 적합한 18 내지 140의 범위이다. 소결된 응집물 입상체의 완만한 충전 밀도(LPD)는 연마제 입상체의 벌크 밀도에 대한 어메리칸 네셔날 표준 공정(Ameican National Standard procedure)에 의해 측정하였다.
초기 평균 상대 밀도(%)는 제로(0) 다공도를 가정하여 LPD(ρ)를 응집물 입상체의 이론적 밀도로 나눠 계산하였다. 이론적 밀도는 응집물에 함유된 입자 결합제 및 연마 입자의 중량% 및 비중으로부터 혼합물 방법의 용적 기준에 따라 측정하였다.
응집물 입상체의 강도는 압축 시험으로 측정하였다. 압축 시험은 응집물 입상체 샘플 5g을 사용하여 인스트론(InstronR)사의 만능 시험기(모델 MTS 1125, 20,000lb(9072kg)) 상의 1in(2.54cm)의 윤활성 강 다이를 사용하여 수행하였다. 응집물 입상체 샘플을 다이에 붓고, 다이의 외부를 탭핑하여 약간 균일하게 한다. 상부 펀치를 삽입하고, 크로스헤드를 힘("초기 위치")이 기록계에서 관찰될 때까지 낮추었다. 일정한 속도의 증가율(2mm/분)로 압력을 샘플에 최대 압력 180MPa까지 인가하였다. 크로스헤드 치환(변형)으로서 관찰된 응집물 입상체 샘플의 용적(샘플의 압착된 LPD)은 인가 압력의 Log 함수로서의 상대 밀도로서 기록하였다. 이어서, 잔류하는 재료를 스크리닝하여 분획 분쇄율을 측정하였다. 상이한 압력을 측정하여 인가 압력의 log와 분획 분쇄율의 관계 그래프를 입증하였다. 결과는 분쇄 분획이 응집물 입상체 샘플의 50중량%와 같아지는 지점에서의 압력의 log 값으로서 표 1에 기록하였다. 분쇄 분획은 소형 스크린을 통과하는 분쇄된 입자의 중량 대 샘플의 초기 중량의 중량 비율이다.
완성된 소결된 응집물은 삼각형, 구형, 입방형, 직사각형 및 기타 기하학적 형태 중에서 가변적인 2차원 형태를 갖는다. 응집물은 그릿 대 그릿 접촉점에서 유리 결합 재료에 의해 함께 결합된 다수의 개개 연마재 그릿(예: 2 내지 20그릿)으로 이루어진다.
응집물 입상체 크기는 응집물 입상체 중의 결합 재료의 양이 증가함에 따라 입자 결합제의 3 내지 20중량% 범위로 증가되었다.
적당한 압축 강도는 모든 샘플 1 내지 9에 대해 관찰하였고, 이는 유리 입자 결합제가 충분히 마무리되고, 유동하여 응집물 입상체 내의 연마 입자 사이에 효과적인 접착을 생성함을 나타낸다. 10중량%의 입자 결합제로 제조된 응집물 입상체는 2 내지 6중량%의 입자 결합제로 제조된 것에 비해 압출 강도가 상당히 높았다.
낮은 LPD 값은 고도의 응집의 지시제이다. 응집물 입상체의 LPD는 입자 결합제 중량%가 증가하고 연마 입자 크기가 감소함에 따라 감소되었다. 6 내지 10중량% 입자 결합제의 비교적 적은 차이에 비해, 2 내지 6중량% 입자 결합제의 비교적 큰 차이는 2중량% 미만의 입자 결합제의 중량%가 응집물 입상체 형성에 부적당할 수 있음을 나타낸다. 약 6중량% 이상의 높은 중량%에서, 보다 많은 입자 결합제를 첨가하는 것은 상당히 크거나 강한 응집물 입상체를 제조하는 데 있어 유리하지 않을 수 있다.
응집물 입상체 크기 결과에 의해 제시된 바와 같이, 응집 온도에서 최저 용융 유리 점도를 갖는 입자 결합제 C 샘플은 3개의 입자 결합제 중 최저 LPD를 가졌다. 연마제 유형은 LPD에 상당한 작용을 미치지 않았다.
a. 가정하에 설정한 A-1 입자 결합제 편차는 실시예 2의 샘플에 사용한다.
b. 불순물(예: Fe2 및 TiO2)는 약 0.1 내지 2%로 존재한다.
실시예 2
추가의 응집물 입상체 샘플은 각종 기타 가공 양태 및 공급 원료를 사용하여 제조하였다.
일련의 응집물 입상체(샘플 번호 10 내지 13)를 회전 소결 장치[모델 #HOU-6D60-RTA-28, 길이 120in(305cm), 내경 5.75in(15.6cm), 두께 3/8in(0.95cm)의 3개의 온도 조절 영역을 갖는 60in(152cm) 가열 길이를 갖는 뮬라이트 튜브 장착, 이 장치는 뉴욕주 버팔로 소재의 하퍼 인터내셔널사에 의해 제조되었다]를 사용하여 1100 내지 1250℃의 상이한 소결 온도에서 형성시켰다. 제어 용적 공급률을 조절할 수 있는 브라벤더 공급기 장치(Brabender feeder unit)를 사용하여 연마 입자 및 입자 결합제 혼합물을 회전 소결 장치의 가열 튜브로 계량도입하였다. 응집 공정은 대기 조건하에서 장치 튜브 회전 속도 4rpm, 튜브 경사각 2.5° 및 공급률 8kg/시간으로 수행하였다. 사용된 장치는 도 1에 도시된 장치와 실질적으로 동일하다. 이들 응집물을 제조하는 데 사용되는 온도 선택 및 기타 변수는 표 2-1에 제시되었다.
모든 샘플은, 중량% 기준으로, 연마 입자(생-고뱅 세라믹스 & 플라스틱스, 인코포레이티드사로부터 수득된 60그릿 38A 알루미나) 89.86% 및 임시 결합제 혼합물(AR30 액체 단백질 결합제 6.3중량%, 카보왁스(CarbowaxR) 3350 PEG 1.0% 및 입자 결합제 A 2.86%) 10.16%의 혼합물을 함유한다. 이 혼합물은 소결된 응집물 입상체 중에 입자 결합제 4.77용적% 및 연마 입자 95.23용적%를 생성한다. 계산된 응집물 입상체(다공도가 없는 것으로 가정)의 이론적 밀도는 3.852g/cc였다.
혼합물을 공급 장치에 위치시키기 전에, 그린 단계 응집물 입상체를 모의 압출에 의해 형성시켰다. 압출된 응집물 입상체를 제조하기 위해, 액체 단백질 임시 결합제를 가열하여 카보왁스R 3350 PEG를 용해시켰다. 이어서, 혼합물을 교반하면서 입자 결합제를 서서히 가한다. 연마 입자를 고전단 혼합기(44in(112cm))에 가하고, 제조된 입자 결합제 혼합물을 혼합기 중의 입자에 서서히 가한다. 배합물을 3분 동안 혼합시켰다. 혼합된 배합물을 최대 깊이 1in(2.5cm)의 층 중의 트레이 위의 12메쉬 박스 스크린(미국 표준 체 크기)을 통해 습식 스크리닝하여 습윤된 그린(연소되지 않음) 압출 응집물 입상체를 형성하였다. 압출된 응집물 입상체의 층을 90℃에서 24시간 동안 오븐 건조시켰다. 건조시킨 후, 응집물 입상체를 12 내지 16메쉬(미국 표준 체 크기) 박스 스크린을 사용하여 다시 스크리닝시켰다.
회전 소결 동안, 그린 상태로 제조된 응집물 입상체는 가열시 멀리 이탈한 다음, 이들이 회전 소결기 튜브의 가열 부분의 배출구 말미로부터 이탈될 경우에 다시 형성되는 것으로 관찰되었다. 연소 후 응집된 입상체의 크기에 비해, 그린 상태로 제조된 응집된 입상체의 보다 큰 크기가 샘플을 육안으로 관찰시에 쉽게 판별되었다.
연소 후, 응집된 입상체 크기는, 크기 분포 약 500 내지 1200㎛로, 상업적인 목적에 충분히 균일한 것으로 관찰되었다. 크기 분포 측정치는 하기 표 2-2에 제시되었다.
a. 회전 소결 조절기 설정치의 온도(3개 영역 모두에 대해)
b. n/a는 측정하지 않은 것을 나타낸다.
실시예 3
응집물 입상체(샘플 번호 14 내지 23)을, 온도를 1000℃로 유지시키고 3개의 온도 조절 영역을 갖는 가열 길이 48in(122cm)를 갖는, 길이 108in(274cm), 내경 8in(20cm)의 용융 실리카 튜브가 장착된 모델 #KOU-8D48-RTA-20 회전 소결 장치를 사용하는 것 이외에는 실시예 2에 기술된 바와 같이 제조하였다. 당해 장치는 뉴욕주 버팔로 소재의 하퍼 인터내셔널사에 의해 제조되었다. 연마 입자와 입자 결합제 재료의 예비 연소 혼합물을 제조하기 위해 각종 방법을 시험하였다. 응집 공정은 대기 조건하에서 장치 튜브 회전 속도 3 내지 4rpm, 튜브 경사각 2.5° 및 공급률 8 내지 10kg/시간으로 수행하였다. 사용된 장치는 도 1에 도시된 장치와 실질적으로 동일하다.
모든 샘플은 연마 입자(샘플 16이 생-고뱅 세라믹스 & 플라스틱스, 인코포레이티드사로부터 수득된 70그릿 노턴(Notton) SGR 졸 겔 알루미나 25lb(11.3kg)를 함유하는 것 이외에는 실시예 2에 사용된 것과 동일함) 30lb 및 입자 결합제 A(소결된 응집물 입상체 중의 입자 결합제 재료 4.89용적%를 생성함) 0.9lb를 함유한다. 입자 결합제 재료를 상이한 임시 결합제 시스템에 분산시킨 후 연마 입자에 첨가한다. 하기 표 3에 제시된 중량%로, 실시예 2의 임시 결합제 시스템("결합제 2")을 일부 샘플에 대해 사용하고, 나머지 샘플은 AR30 액체 단백질 임시 결합제("결합제 3")를 사용하여 제조하였다. 샘플 20을 사용하여 그린 비연소 상태의 응집물 입상체를 실시예 2의 모의 압출 방법으로 제조하였다.
시험 변수 및 시험 결과를 이하 표 3에 요약하였다.
이들 결과로부터, 그린 상태 응집이 허용가능한 품질 및 수율의 소결된 응집물 입상체(샘플 18 및 20과 비교)를 형성하는 데 필요하지 않음을 확인한다. 초기 혼합물에 사용된 결합제 3의 중량%가 1 내지 8%로 증가함에 따라, LPD는 완만하게 감소하는 경향을 나타내었고, 이는 결합제의 사용이, 필수적이지는 않지만, 응집 공정에 유리한 작용을 갖는다는 것을 나타낸다. 따라서, 오히려 예기치 않게, 바람직한 응집물 입상체 형태 또는 크기를 회전 소결기에서 소결시키기 전에 예비 형성시킬 필요는 없었다. 동일한 LPD는 단지 응집물 성분의 습식 혼합물을 회전 소결기에 공급하고, 장치의 가열부를 통해 통과할 때 혼합물을 회전시킴으로써 달성된다.
실시예 4
응집물 입상체(샘플 번호 24 내지 29)는, 온도를 1200℃에서 일정하게 유지시키고 연마 입자와 입자 결합제의 예비연소 혼합물을 제조하기 위해 각종 방법을 사용하는 것 이외에는, 실시예 2에 기술된 바와 같이 제조하였다. 모든 샘플(샘플 28 및 29 제외)은 연마 입자(실시예 2에서 사용된 것과 동일: 60그릿 38A 알루미나 300lb(136.4kg) 및 입자 결합제 A(소결된 응집물 입상체 중의 입자 결합제 4.89용적%를 생성함) 9.0lb(4.1kg)를 함유한다.
샘플 28(실시예 2와 동일 조성)은 연마 입자 44.9lb(20.4kg) 및 임시 결합제 A 1.43lb(0.6kg)을 함유한다. 결합제를 액체 결합제 혼합물(물 중의 AR30 결합제 37.8중량%(3.1lb)와 합하고, 이 배합물 4.98lb를 연마 입자에 가하였다. 액체 배합물의 점도는 22℃에서 784CP(브룩필드 LVF 점도계)였다.
샘플 29(실시예 2와 동일 조성)는 연마 입자 28.6lb(13kg) 및 입자 결합제 A(소결된 응집물 입상체 중의 입자 결합제 4.89용적%를 생성함) 0.92lb(0.4kg)을 함유한다. 입자 결합제를 액체 임시 결합제 혼합물(물 중의 듀라맥스(DuramaxR) 수지 B1052 54.7중량%(0.48lb) 및 듀라맥스 수지 B1051 30.1중량%(1.456lb))과 합하고, 이 조합물 4.98lb를 연마 입자에 가하였다. 듀라맥스 수지는 펜실베니아주 필라델피아 소재의 롬 앤즈 하스(Rohm and Hass)사로부터 수득되었다.
응집 공정은 대기 조건하에서 장치 튜브 회전 속도 4rpm, 튜브 경사각 2.5° 및 공급률 8 내지 12kg/시간으로 수행하였다. 사용된 장치는 도 1에 도시된 장치와 실질적으로 동일하다.
샘플 28을 메릴랜드주 콤롬비아 소재의 니로 인코포레이티드(Niro, Inc.)사에 의해 제조된 유동상 장치[모델 MP-2/3 멀티프로세서TM, 이의 가장 넓은 폭에서 직경 3ft(0.9m)의 MP-1 크기 원뿔이 장착됨]에서 소결 전에 예비 응집시켰다. 다음과 같은 공정 변수가 유동상 공정 샘플을 작동시키는데 선택되었다:
유입 공기 온도: 64 내지 70℃
유입 공기 유속: 100 내지 300m3/시간
과립화 액체 유량: 440g/분
상 깊이(초기 충전량 3 내지 4kg): 약 10cm
기압: 1bar
2개의 유체 외부 혼합 노즐: 800㎛ 오리피스
연마 입자를 기저부 장치에 적가하고, 공기를 유동상 플레이트 확산기를 통해 입자 속에 제공하였다. 동시에, 입자 결합제와 임시 결합제의 액체 혼합물을 외부 혼합 노즐로 펌핑한 다음 플레이트 확산기를 통해 노즐로부터 입자 속으로 분무하여 개개 입자를 피복시킨다. 그린 상태 응집물 입상체를 입자 결합제 및 결합제 혼합물의 건조 동안 형성시켰다.
샘플 29를 소결 전에, 노스 캐롤라이나주 샤를로트 소재의 엘씨아 코포레이션(LCI Corporation)사에 의해 제조된 벤치탑 과립화기(Benchtop GranulatorTM)(직경 0.5mm의 홀을 갖는 천공 바스켓 장착)를 사용하여 저압 압출 공정으로 예비 응집시켰다. 연마 입자, 입자 결합제 및 임시 결합제의 혼합물을 천공 바스켓(압출기 스크린) 속에 수동으로 공급하고, 블레이드를 회전시켜 스크린을 통해 강제하여 수용 팬으로 수집한다. 압출된 예비 응집물 입상체를 90℃에서 24시간 동안 오븐 건조시키고, 회전 소결 공정용 공급 원료로서 사용하였다.
시험될 변수 및 시험 결과를 이하 표 4-1 및 4-2에 요약하였다. 이들 시험은 실시예 3에 제시된 결과가 높은 연소 온도(1200 대 1000℃)에서 또한 관찰됨을 확인한다. 이들 시험은 또한 저압 압출 및 유동상 예비 응집이 응집된 과립을 제조하는 데 사용될 수 있지만, 회전 소결 단계 전에 응집 단계가 본 발명의 응집체를 제조하는 데 필요한 것은 아님을 설명한다.
실시예 5
추가의 응집물 입상체(샘플 30 내지 37)는, 1180℃에서 소결시키고 상이한 유형의 연마 입자를 시험하고 연마 입자 30lb(13.6kg)을 입자 결합제 A(소결된 응집물 입상체 중의 입자 결합제 8.94용적%를 생성함) 1.91lb(0.9kg)와 혼합하는 것 이외에는, 실시예 3에 기술된 바와 같이 제조하였다. 실시예 3의 결합제 3을 물과 비교하여 그린 단계 응집용 임시 결합제로 사용하였다. 샘플 30 내지 34는 임시 결합제로서 물 0.9lb(0.4kg)를 사용하였다. 샘플 35 내지 37은 결합제 3을 0.72lb(0.3kg) 사용하였다. 시험될 변수는 이하 표 5에 요약하였다.
응집 공정은 대기 조건하에서 장치 튜브 회전 속도 8.5 내지 9.5rpm, 튜브 경사각 2.5° 및 공급률 5 내지 8kg/시간으로 수행하였다. 사용된 장치는 도 1에 도시된 장치와 실질적으로 동일하다.
응집 후, 응집된 연마 입상체 샘플을 스크리닝하고 완만한 충전 밀도(LPD), 크기 분포 및 응집 강도에 대해 시험하였다. 이들 결과는 표 5에 제시하였다.
이들 결과는 또한 회전 소결 공정에서 응집물 입상체용 임시 결합제로서의 물의 유용성을 입증한다. 추가로, 입상체 유형의 혼합물, 입상체 크기 또는 이들 둘 다를 본 발명의 방법에 의해 응집시킬 수 있고, 이들 응집체는 회전 소결기로 1180℃의 온도에서 피복시킬 수 있다. 분쇄 강도의 상당한 증가는 높은 종횡비(즉, 4:1 이상)의 신장된 연마 입상체가 응집물 입상체(샘플 33)를 제조하는 데 사용될 경우에 관찰되었다.
실시예 6
또다른 일련의 응집물 입상체(샘플 번호 38 내지 45)을, 상이한 소결 온도를 사용하고 상이한 형태의 연마 입자 크릿 크기 블렌드 및 입자 결합제를 시험하는 것 이외에는, 실시예 3에 기술된 바와 같이 제조하였다. 공급 원료 혼합물 중의 일부에서, 호두색 쉘을 유기 세공 유도제 충전 재료(호두색 쉘은 커넥티컷주 페어필드 소재의 컴포지션 머티리얼스 캄파니, 인코포레이티드(Composition Materials Co., Inc.)사로부터 수득되었다)로서 사용하였다. 시험될 변수를 이하 표 6에 요약하였다. 모든 샘플은, 입상체 중량 기준으로, 하기 표 6에 제시된 입자 결합제의 각종 양과 함께 연마 입자 30lb(13.6kg) 및 결합제 3 2.5중량%의 혼합물을 함유한다.
응집 공정은 대기 조건하에서 장치 튜브 회전 속도 8.5 내지 9.5rpm, 튜브 경사각 2.5° 및 공급률 5 내지 8kg/시간으로 수행하였다. 사용된 장치는 도 1에 도시된 장치와 실질적으로 동일하다.
응집 후, 응집된 연마 입상체 샘플을 스크리닝하고 완만한 충전 밀도(LPD), 평균 크기 및 응집체 분쇄 강도에 대해 시험하였다(참조: 표 6). 모든 응집물 입상체의 특성은 피복된 연마제를 제조하는 데 사용하기에 허용가능하였다. 이들 데이터는 유기 세공 유도제, 즉 호두색 쉘의 사용이 응집체 특성에 상당한 영향을 갖지 않음을 나타내는 것으로 나타났다.
a. 용적%는 전체 고체(입상체, 결합 재료 및 세공 유도제)를 기준으로 한 것이고, 응집물의 다공도를 포함하지 않는다.
38A 및 32A는 발연 알루미나 연마 재료이다.
실시예 7
본 실시예에서, 본 발명에 따르는 연마 응집물을 사용하여 제조한 17.8cm(7in) 디스크의 성능을 통상의 재료 및 연마 입상체를 사용하여 제조한 시판 연마 디스크와 비교하였다.
본 발명에 따르는 연마 디스크는 생 고뱅 세라믹스 앤드 플라스틱스 인코포레이티드(Saint-Gobain Ceramics and Plastics, Inc.)로부터 구입한 그릿 크기 90의 시드화 졸-겔 알루미나 연마 입자를 포함하는 연마 응집물 입상체를 사용하여 제조하였다. 이들 입자를 위의 실시예 1에서 샘플 7의 제조와 관련하여 기재한 바와 같이 연마 응집물 입상체로 형성하였다. 입상체를 등급화하고, 사용하기 위해 -28+40 등급 분획을 유지하였다.
이들 연마 응집물 입상체를 사용하여, 통상의 구성 피복물/사이즈 피복 기술을 사용하여 통상의 섬유 디스크 기판 위에 침착시킴으로써 피복된 연마 디스크를 형성하였다. 구성 및 사이즈 피복물의 제조에 사용된 수지는 통상의 페놀계 수지였다. 구성 피복물을 0.12kg/m2(8.3파운드/연(ream))의 수준으로 도포하고, 연마 응집물 입상체를 UP 기술에 의해 0.28kg/m2(19파운드/연)의 수준으로 침착시켰다. 사이즈 피복물은 분무 기술을 사용하여 0.49kg/m2(33파운드/연)의 수준으로 도포하였고, 캐보트 코포레이션(Cabot Corporation)사의 Cab-O-Sil 실리카를 첨가하여 점도를 200cps로 개질시킨 점도 800cps의 표준 페놀계 수지였다. 각각의 경우, 언급되는 "연(ream)"은 330ft2 또는 30.7m2에 상응하는 사포 제조업체 연이다.
본 발명에 따르는 디스크를 사용하여 1008 강의 편평한 바를 연마하였다. 디스크를 30초 동안 13lbs/in2의 접촉 압력하에 바와 접촉시키고, 바의 중량을 각각의 접촉 후에 측정하여 각각의 접촉시에 제거된 금속의 양을 측정하였다. 이 결과는 그래프로 작성되어 도 2에 제시하였다.
비교를 위해, 동일한 크기의 3개의 비교용 시판 디스크를 동일한 시험으로 처리하고, 그 결과를 동일한 도 2에서 그래프로 작성하였다. 시험된 디스크는 다음과 같다:
3M 캄파니(3M Company)사가 시판하는 섬유 지지된, 44 피복된, 시드화 졸-겔 알루미나 80 그릿 연마 입상체인 984C;
연마 그릿이 80 "321 쿠비트론(CubitronR)이고 디스크가 수퍼사이즈로 처리된 것을 제외하고는 984C와 유사한 987C 및
입상체가 80 그릿 MgO 개질된 졸-겔 알루미나이고 입상체가 100% UP 공정에 의해 도포된 것을 제외하고는 984C와 유사한 983C. 이것도 역시 3M 캄파니로부터 시판되고 있다.
도 2로부터 명백해지는 바와 같이, 모든 디스크는 대략 동일한 속도로 절단을 개시하였고, 본 발명에 따르는 디스크는 보다 장시간 절단하였으며, 3M 비교용 디스크보다 훨씬 양호하였다.
실시예 8
본 실시예에서는 개질된 사이즈 피복물을 사용하는 효과가 연구된다. 실시예 1의 "본 발명" 디스크와 동일한 방식으로 제조한 2개의 동일한 연마 디스크를 상이한 사이즈 피복물로 제조하였다. 제1 샘플에 있어서, 디스크는 실시예 1의 "본 발명" 샘플과 정확하게 동일하였고, 제2 샘플의 디스크는 개질되지 않은 사이즈 피복물이 사용된 것을 제외하고는 정확하게 동일하였다. 평가는 실시예 1에 기재된 공정과 동일한 공정을 사용하였고, 수득된 결과는 도면의 도 3에 제시되어 있다.
명백히 알 수 있는 바와 같이, 성능은 종래 기술의 제품보다 훨씬 우수하고, 점도 개질된 사이즈 피복물을 갖는 생성물의 성능만큼 그렇게 양호하지는 않다. 이는 어느 정도의 낮은 점도 크기가 연마 응집물 입상체에서 다공도의 유리한 효과를 감소시킨다는 관점에서 신뢰성이 있다.
실시예 9
본 실시예는 본 발명에 따르는 2개의 디스크의 성능을 비교한 것으로, 각각은 표준 (즉, 실시예 8에서 시험한 디스크에서와 같이 점도를 증가시키기 위해 개질시키지 않음) 사이즈 피복물을 갖는다. 이 경우, 디스크 사이의 유일한 차이점은 연마 입자를 함께 접착시켜 연마 응집물 입상체를 형성하는 데 사용되는 결합제에 있다. "유리질 SCV 표준 사이즈 피복물"로서 기재된 샘플에 있어서, 접착제는 유리질이었고, 샘플은 위에 기재된 바와 같이 실시예 8에서 시험한 샘플이었다. "유기 SCA 표준 사이즈 피복물"로서 기재된 샘플에 있어서, 접착제는 유기 접착제이고, 응집물 속의 시드화 졸-겔 알루미나 연마 입자는 그릿 크기 80으로 보다 덜 조악한 것이었다. 그러나, 다공도는 실질적으로 동일하였다. 선행 실시예에서 사용된 동일한 시험 공정을 사용하여 수득한 비교 데이타는 그래프로 작성하여 도면의 도 4로서 제시되었다.
그래프로부터 명백해지는 바와 같이, 유기 SCA 표준 사이즈 피복물 디스크에서 보다 조악한 그릿은 보다 높은 금속 제거율을 유도하는 것으로 예상할 수 있지만, 유리질 접착된 응집물이 유기 접착된 응집물보다 약간 더 우수하였다. 이러한 차이는 디스크 수명의 보다 후기 단계에서 더욱 현저하였다.
위의 데이타로부터, 특히 응집물을 함께 유지하는 접착제가 유리질 접착제이고 크기가, 응집물을 사용하여 피복 연마재를 제조할 때에 다공도 손실의 억제에 통상 사용될 수 있는 것보다 높은 점도를 제공하는 경우, 연마 응집물 입상체의 사용은 종래 기술의 디스크에 비해 현저한 개선을 나타내는 것이 명백하다.

Claims (39)

  1. 결합제 재료에 의해 배면에 접착된 연마 응집물 입상체와 배면 재료를 포함하는 피복된 연마재로서, 사용된 응집물 입상체가 3차원 구조로 함께 접착된 다수의 연마 입자를 포함하고, 각각의 입자가, 응집물의 완만한 충전 용적이 개개 상태의 연마 입자의 완만한 충전 용적보다 2% 이상 낮도록, 응집물 입상체 속에 접착 포스트 형태로 실질적으로 완전하게 위치한 불연속 상으로서 응집물 속에 존재하는 입자 결합제 재료에 의해 하나 이상의 인접한 입자에 결합되어 있는, 피복된 연마재.
  2. 제1항에 있어서, 연마 응집물 입상체가, 유리질, 유리-세라믹, 유기 및 금속 입자 결합제 재료로 이루어진 그룹으로부터 선택된 입자 결합제 5 내지 25중량%(응집물의 총 고체 용적을 기준으로 함)가 함께 접착된 연마 입자를 포함하는 피복된 연마재.
  3. 제2항에 있어서, 입자 결합제가 유리질 접착 재료인 피복된 연마재.
  4. 제1항에 있어서, 입자를 배면에 접착시키는 결합제가 유기 수지인 피복된 연마재.
  5. 제4항에 있어서, 결합제가, 점도가 1500cps 이상인 유기 수지인 피복된 연마재.
  6. 제5항에 있어서, 결합제의 점도가 충전재를 사용하여 조절되는 피복된 연마재.
  7. 제1항에 있어서, 연마 입자가 연마 보조제, 충전제 및 기공 형성제로 이루어진 그룹으로부터 선택된 미량의 비연마 입자와 혼합되어 응집물 입상체의 제조에 사용되는 피복된 연마재.
  8. 제1항에 있어서, 연마 입자가, 상이한 연마 품질의 연마 입자, 상이한 치수의 연마 입자 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 피복된 연마재.
  9. 제1항에 있어서, 응집물 입상체가 유리질 및 금속 접착 재료로부터 선택된 입자 결합제를 포함하고, 응집물 입상체가 UP 공정을 사용하여 배면에 침착되어 있는 피복된 연마재.
  10. 제1항에 있어서, 응집물 입상체가 결합제의 매트릭스 속에 분산되어 있는 피복된 연마재.
  11. 제5항에 있어서, 응집물 입상체가 결합제의 매트릭스 속에 분산되어 있는 피복된 연마재.
  12. 제5항에 있어서, 피복된 연마재의 표면이 다수의 별개의 형상을 포함하도록 고안된 표면을 갖는 피복된 연마재.
  13. 제1항에 있어서, 응집물 연마 입상체가, 배면에 규칙적인 배열로 침착된 형상화 구조 형태인 피복된 연마재.
  14. 유리질 접착 재료, 유리질 재료, 세라믹 재료, 무기 결합제, 유기 결합제, 물, 용매 및 이들의 배합물로 실질적으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 입자 결합제와 연마 입자를 조절된 공급률로 회전 소결 노에 공급하는 단계(a),
    노를 조절된 속도로 회전시키는 단계(b),
    혼합물을 공급률과 노 속도에 의해 결정되는 가열 속도로 약 145℃ 내지 1,300℃의 온도로 가열시키는 단계(c),
    입자 및 입자 결합제를, 결합제가 입자에 접착하고 다수의 입자가 함께 접착하여 다수의 소결된 응집물 입상체를 생성할 때까지 노에서 텀블링시키는 단계(d) 및
    초기 3차원 형상을 갖고 완만한 충전 용적이 구성 입자의 상응하는 완만한 충전 용적보다 2% 이상 낮은 소결된 응집물 입상체를 회수하는 단계(e)를 포함하는 방법으로 제조한 다수의 연마 응집물 입상체와 배면 재료를 포함하며, 다수의 연마 응집물 입상체가 결합제에 의해 배면 재료에 접착되어 있는, 피복된 연마재.
  15. 제14항에 있어서, 연마 응집물 입상체가, 유리질, 유리-세라믹, 유기 및 금속 입자 결합제 재료로 이루어진 그룹으로부터 선택된 입자 결합제 5 내지 25중량%(응집물의 총 고체 용적을 기준으로 함)가 함께 접착된 연마 입자를 포함하는 피복된 연마재.
  16. 제15항에 있어서, 입자 결합제가 유리질 접착 재료인 피복된 연마재.
  17. 제14항에 있어서, 입상체를 배면에 접착시키는 결합제가 유기 수지인 피복된 연마재.
  18. 제17항에 있어서, 결합제가, 점도가 1500cps 이상인 유기 수지인 피복된 연마재.
  19. 제18항에 있어서, 결합제의 점도가 충전재를 사용하여 조절되는 피복된 연마재.
  20. 제14항에 있어서, 연마 입자가 연마 보조제, 충전제 및 기공 형성제로 이루어진 그룹으로부터 선택된 미량의 비연마 입자와 혼합되어 응집물 입상체의 제조에 사용되는 피복된 연마재.
  21. 제14항에 있어서, 연마 입자가, 상이한 연마 품질의 연마 입자, 상이한 치수의 연마 입자 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 피복된 연마재.
  22. 제14항에 있어서, 응집물 입상체가 유리질 및 금속 접착 재료로부터 선택된 입자 결합제를 포함하고, 응집물 입상체가 UP 공정을 사용하여 배면에 침착되어 있는 피복된 연마재.
  23. 제14항에 있어서, 응집물 입상체가 결합제의 매트릭스 속에 분산되어 있는 피복된 연마재.
  24. 제18항에 있어서, 응집물 입상체가 결합제의 매트릭스 속에 분산되어 있는 피복된 연마재.
  25. 제18항에 있어서, 피복된 연마재의 표면이 다수의 별개의 형상을 포함하도록 고안된 표면을 갖는 피복된 연마재.
  26. 제14항에 있어서, 응집물 연마 입상체가, 배면에 규칙적인 배열로 침착된 형상화 구조 형태인 피복된 연마재.
  27. 연마 입자를 입자 결합제와 함께 조절된 공급률로 회전 소결 노에 공급하는 단계(a),
    노를 조절된 속도로 회전시키는 단계(b),
    혼합물을 공급률과 노 속도에 의해 결정되는 가열 속도로 약 145℃ 내지 1,300℃의 온도로 가열시키는 단계(c),
    입자 및 입자 결합제를, 결합제가 입자에 접착하고 다수의 입자가 함께 접착하여, 3차원 형상을 갖고 완만한 충전 용적이 구성 입자의 상응하는 완만한 충전 용적보다 2% 이상 낮은 다수의 소결된 응집물 입상체를 생성할 때까지 노에서 텀블링시키는 단계(d) 및
    소결된 응집물을 노로부터 회수하는 단계(e)를 포함하는 방법으로 제조한 다수의 연마 응집물 입상체와 배면 재료를 포함하며, 다수의 연마 응집물 입상체가 결합제에 의해 배면 재료에 접착되어 있는, 피복된 연마재.
  28. 제27항에 있어서, 연마 응집물 입상체가, 유리질, 유리-세라믹, 유기 및 금속 입자 결합제 재료로 이루어진 그룹으로부터 선택된 입자 결합제 5 내지 25중량%(응집물의 총 고체 용적을 기준으로 함)가 함께 접착된 연마 입자를 포함하는 피복된 연마재.
  29. 제28항에 있어서, 입자 결합제가 유리질 접착 재료인 피복된 연마재.
  30. 제27항에 있어서, 입자를 배면에 접착시키는 결합제가 유기 수지인 피복된 연마재.
  31. 제30항에 있어서, 결합제가, 점도가 1500cps 이상인 유기 수지인 피복된 연마재.
  32. 제31항에 있어서, 결합제의 점도가 충전재를 사용하여 조절되는 피복된 연마재.
  33. 제26항에 있어서, 응집물 입상체가 결합제의 매트릭스 속에 분산되어 있는 피복된 연마재.
  34. 제31항에 있어서, 응집물 입상체가 결합제의 매트릭스 속에 분산되어 있는 피복된 연마재.
  35. 제27항에 있어서, 연마 입자가 연마 보조제, 충전제 및 기공 형성제로 이루어진 그룹으로부터 선택된 미량의 비연마 입자와 혼합되어 응집물 입상체의 제조에 사용되는 피복된 연마재.
  36. 제27항에 있어서, 연마 입자가, 상이한 연마 품질의 연마 입자, 상이한 치수의 연마 입자 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 피복된 연마재.
  37. 제27항에 있어서, 응집물 입상체가 유리질 및 금속 접착 재료로부터 선택된 입자 결합제를 포함하고, 응집물 입상체가 UP 공정을 사용하여 배면에 침착되어 있는 피복된 연마재.
  38. 제33항에 있어서, 피복된 연마재의 표면이 다수의 별개의 형상을 포함하도록 고안된 표면을 갖는 피복된 연마재.
  39. 제27항에 있어서, 응집물 연마 입상체가, 배면에 규칙적인 배열로 침착된 형상화 구조 형태인 피복된 연마재.
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