KR20070020360A - 벨크로 직물층을 함유하는 연마 디스크 및 이의 제조방법 - Google Patents

벨크로 직물층을 함유하는 연마 디스크 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 벨크로 직물층-함유 연마 디스크 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 벨크로 직물(velcro loop)층; 수지-함침된, 카본섬유 직물층 또는 유리섬유 페이퍼층; 및 배면 시트와, 연마재를 함유하는 연마층으로 이루어진 연마포지를 차례대로 포함하는, 본 발명의 연마 디스크는 탄력성 및 연마성능이 매우 우수하고 갈고리(hook) 패드 공구와의 부착력 또한 우수하여, 자동차 문틀 및 굴곡진 면의 용접부위 연마에 유용하게 사용될 수 있다.

Description

벨크로 직물층을 함유하는 연마 디스크 및 이의 제조방법{ABRASIVE DISK COMPRISING A VELCRO LOOP LAYER AND PREPARATION THEREOF}
도 1 및 2는 각각 종래 기술 및 본 발명의 하나의 실시양태에 따른 벨크로 직물층-함유 연마 디스크의 단면도이고,
도 3 및 4는 각각 본 발명에 따른 연마 디스크를 제조하는 데에 사용되는 망상의 유리섬유 직물 소성판 및 스탠드 공구의 개략도이고,
도 5 및 6은 각각 본 발명에 따른 연마 디스크의 벨크로 직물층 면 사진이고,
도 7은 벨크로 직물층의 현미경 사진(20배 확대)이다.
본 발명은 우수한 탄력성을 갖는, 벨크로 직물층-함유 연마 디스크 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
연마 디스크를 제조하는 방법으로서, 디스크 형태의 백패드 위에 접착제 또 는 점착제(pressure-sensitive adhesive)를 도포한 후 여기에 디스크 형태의 연마포지(coated abrasive)(이때, 연마포지는 배면 시트, 및 연마재를 포함하는 연마층으로 이루어진다)의 배면 시트를 결합시키고 가열가압하는 방법이 널리 사용된다.
최근, 다수의 고리(loop)가 형성된 벨크로 직물(velcro loop)을 백패드로서 포함함으로써 갈고리(hook) 패드 공구에 부착시켜 사용할 수 있는 연마 디스크가 선호되고 있다.
그러나, 종래의 방법에 따라 접착제 또는 점착제를 이용하여 연마포지와 벨크로 직물을 합포(laminating)시켜 제조된 연마 디스크(도 1 참조)는 탄력성이 낮아 연마대상에 한계를 가지며, 연마를 조금만 진행해도 쉽게 흐느적거리는 등 내구성 또한 낮다는 문제점을 갖는다.
따라서, 본 발명의 목적은, 우수한 탄력성을 가져 연삭성능 및 생산성의 향상을 가져오는 벨크로 직물층-함유 연마 디스크 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는,
(1) 일면에 필라멘트 고리들이 돌출되어 있는 벨크로 직물(velcro loop)층;
(2) 상기 벨크로 직물층의 고리돌출면 반대쪽에 결합되고 수지-함침된, 카본 섬유 직물층 또는 유리섬유 페이퍼층; 및
(3) 상기 카본섬유 직물층 또는 유리섬유 페이퍼층에 결합된 배면 시트와, 연마재를 함유하는 연마층으로 이루어진 연마포지
를 차례대로 포함하는, 연마 디스크를 제공한다.
이하 본 발명에 대하여 보다 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 연마 디스크는 벨크로 직물층; 수지-함침된, 카본섬유 직물층 또는 유리섬유 페이퍼층; 및 연마포지(배면 시트와 연마층으로 구성)가 순차적으로 적층된 구조를 갖는 것을 특징으로 하며, 이때 상기 벨크로 직물층의 일면의 필라멘트 고리들이 노출되고, 상기 카본섬유 직물층 또는 유리섬유 페이퍼층과 상기 연마포지의 배면 시트가 서로 접하게 된다. 본 발명의 하나의 실시양태에 따른 연마 디스크의 단면 구조는 도 2에 도시된 바와 같다.
본 발명에 사용되는 벨크로 직물은 다수의 크고 작은, 불규칙한 크기의 필라멘트 고리들을 한쪽 면에 갖는 직물로서, 그 재질은 나일론, 폴리에스테르 섬유 또는 나일론과 폴리에스테르 섬유의 혼방일 수 있고, 70 내지 120 g/m2의 중량을 갖는 것이 적합하다. 상기 벨크로 직물층의 필라멘트 고리는 20 내지 80 denier, 바람직하게는 30 내지 50 denier의 굵기를 가질 수 있다.
본 발명에 사용되는 카본섬유 직물은 페놀 수지에 일정 시간 함침시킨 후 예를 들어 100 내지 140℃에서 3 내지 5분 동안 건조한 것으로서, 52∼70s/yarn ×24∼30s/yarn (경사×위사)의 주자직(satin fabric) 또는 평직(plain fabric) 및 0.1 내지 0.32mm, 바람직하게는 0.1 내지 0.15 mm의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 이때, 페놀 수지를 카본섬유 직물에 180 내지 300 g/m2의 양으로 함침시킬 수 있다.
본 발명에 사용되는 유리섬유 페이퍼는 70 내지 90 중량%, 바람직하게는 70 내지 80 중량%의 유리섬유와, 10 내지 30 중량%, 바람직하게는 20 내지 30 중량%의 목재섬유가 혼합되어 형성된 것으로서, 사용에 앞서 접착성 수지에 일정 시간 함침시킨 후 예를 들어 80 내지 100℃에서 1 내지 3분 동안 건조된다.
수지에 함침처리 전, 유리섬유 페이퍼는 45 내지 80 g/m2의 중량 및 0.25 내지 0.65 mm의 두께를 가질 수 있으며, 편평한 형태의 것이 적합하다. 유리섬유 페이퍼는, 5 내지 20 ㎛ 굵기의 유리섬유를 5 내지 10 mm로 절단한 유리섬유 단편과 분말상의 목재섬유를 통상적인 초지 제조공정에 적용함으로써 얻을 수 있다.
상기 유리섬유 페이퍼를 함침처리하는 접착성 수지로는 페놀 수지, 에폭시 수지, 우레아 멜라민 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리비닐부티랄, 아크릴로니트릴-부타디엔-고무, 변성된 열경화성 수지 및 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 페놀 수지로는 40 내지 60 중량%의 고형분 함량 및 400 내지 700 cps의 점도(25℃에서)를 갖는 레졸 타입(Rezole type)이 바람직하다. 이때, 접착성 수지를 유리섬유 페이퍼에 90 내지 200 g/m2의 양으로 함침시킬 수 있다. 유리섬유 페이퍼는 연마 디스크에 더욱 우수한 유연성을 제공하고 특히 가격 측면에서 월등한 경쟁력을 제공한다.
본 발명에 사용되는 연마포지는 배면 시트와, 연마재를 함유하는 연마층으로 이루어지며, 연마 디스크 제조시 통상적으로 사용되는 것일 수 있다. 상기 배면 시트로는 면 직물, 폴리에스테르 직물, 레이온 직물, 면/폴리에스테르 혼방사 직물 또는 폴리에스테르 필름(PET 필름)이 적합하고, 상기 연마재 성분으로는 알루미나(Al2O3), 탄화규소(SiC), 알루미나 지르코니아(AZ), 세라믹(졸-겔), 다이아몬드 또는 이들의 혼합물이 적합하다. 상기 연마재는 15 내지 400 ㎛, 바람직하게는 30 내지 250㎛의 평균 입경을 갖는 것이 적합하다.
본 발명에서는 연마포지를 구성하는 연마재의 입경, 및 카본섬유 직물층 또는 유리섬유 페이퍼층의 두께를 변화시킴으로써 연마 디스크의 탄력성을 조절할 수 있다.
이와 같이 벨크로 직물층, 카본섬유 직물층 또는 유리섬유 페이퍼층, 및 연마포지가 순차적으로 적층된 본 발명의 연마 디스크는, 도 4에 도시된 바와 같은 철 소성판 스탠드 공구에 아래부터 연마포지, 수지-함침된, 카본섬유 직물 또는 유리섬유 페이퍼, 및 벨크로 직물을 차례대로 위치시킨 후, 조임 공구를 사용하여 5 내지 7 kgf/cm2의 압력을 가하고 4 내지 10시간 동안 120 내지 170℃, 바람직하게는 140 내지 145℃로 가열하여 카본섬유 직물 또는 유리섬유 페이퍼에 함침되어 있는 접착성 수지를 녹여 구성층들을 서로간 결합시킴으로써 제조할 수 있다. 이때, 연마포지의 경우는 배면 시트가 위로 향하게, 벨크로 직물의 경우는 필라멘트 고리가 돌출되어 있는 면이 위로 향하게 위치시켜야 하며, 연마포지, 카본섬유 직물 또는 유리섬유 페이퍼, 및 벨크로 직물 각각은 원하는 크기의 디스크 형태로 절단된 것 을 사용한다.
나아가, 본 발명의 방법에 의하면, 가열 압착시 벨크로 직물의 필라멘트 고리들이 납작하게 눕는 것을 방지하기 위해, 벨크로 직물의 필라멘트 고리 돌출면 위에 망상의 유리섬유 직물 소성판 또는 테프론(teflon) 수지 코팅된 평직의 유리섬유 직물 소성판을 위치시키는 것이 바람직하다. 이때, 갈고리(hook) 패드 공구와의 부착력이 너무 강해지는 것을 막기 위해, 테프론 수지 코팅된 평직의 유리섬유 직물 소성판을 사용하는 것이 더욱 바람직하다.
본 발명의 연마 디스크의 제조에 사용되는 망상 또는 테프론 수지 코팅된 평직의 유리섬유 직물 소성판은 페놀 수지에 일정 시간 함침시킨 후 건조한 유리섬유 직물 1 내지 5장을 도 4에 도시된 바와 같은 철 소성판 스탠드 공구에 위치시킨 후, 조임 공구를 사용하여 5 내지 7 kgf/cm2의 압력을 가하고 1 내지 5시간 동안 120 내지 170℃, 바람직하게는 145 내지 150℃로 가열하여 제조될 수 있다. 상기 유리섬유 직물은 5∼8s/yarn ×4.8∼8s/yarn (경사×위사)의 레노직(leno fabric) 또는 평직(plain fabric) 및 0.1 내지 0.75mm의 두께를 가질 수 있다.
이와 같이 제조된 본 발명에 따른 연마 디스크의 벨크로 직물층 면 사진을 도 5 및 6에 나타내었으며, 이 벨크로 직물층의 현미경 사진(20배 확대)을 도 7에 나타내었다.
본 발명의 벨크로 직물층-함유 연마 디스크는, 접착제에 의해 벨크로 직물이 연마포지에 접착된 종래의 연마 디스크와는 달리, 탄력성이 매우 우수하여 종래 연 마 디스크에 비해 연마성능이 2∼3배 가량 높고 갈고리 패드 공구와의 부착력 또한 우수하고, 특히 유리섬유 페이퍼층을 함유하는 연마 디스크의 경우에는 유연성이 더욱 우수하고 가격이 저렴하므로, 자동차 문틀(door frame) 및 굴곡진 면의 용접부위 연마에 유용하게 사용되어 현저한 생산성 향상 및 원가 절감 효과를 가져올 수 있다.
이하, 본 발명을 하기 실시예에 의거하여 좀더 상세하게 설명하고자 한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들만으로 제한되는 것은 아니다.
실시예 1
페놀 수지에 함침시킨 후 건조한, 5s/yarn ×4.8s/yarn (경사×위사)의 레노직(leno fabric) 및 0.35mm의 두께를 갖는 유리섬유 직물(한국화이버사 제품) 2장 각각을 외경 178 mm 및 내경 23 mm의 크기로 절단한 후, 도 4의 철 소성판 스탠드 공구에 위치시키고 그 위에 2mm 두께의 철판(외경 180 mm 및 내경 23 mm)을 올려 놓은 다음 조임 공구를 사용하여 5 kgf/cm2의 압력을 가하고 2시간 동안 145℃에서 가열경화시켜 망상의 유리섬유 직물 소성판을 제조하였다.
연마포지 P628 #80 Ywt(태양연마(주) 제품); 페놀 수지(코오롱 유화 제품)에 240 g/m2의 양으로 함침시킨 후 120℃에서 4분 동안 건조한, 52s/yarn ×28s/yarn (경사×위사)의 4-H 주자직(satin fabric) 및 0.13 mm의 두께를 갖는 카본섬유 직 물(No. H213, 한국화이버사 제품) 1장; 및 120 g/m2의 중량을 갖는 나일론 벨크로 직물 1장 각각을 외경 178 mm 및 내경 23 mm의 크기로 절단하였다.
도 4의 철 소성판 스탠드 공구에, 상기 절단된 연마포지 #80, 카본섬유 직물 1장 및 벨크로 직물 1장을 아래부터 순차적으로 적층하고, 그 위에, 앞서 제조된 유리섬유 직물 소성판 및 2mm 두께의 철판(외경 180 mm 및 내경 23 mm)을 올려 놓은 다음 조임 공구를 사용하여 5.5 kgf/cm2의 압력을 가하고 6시간 동안 140℃에서 가열경화시켜 연마 디스크를 제조하였다. 이때, 연마포지는 연마층이 밑으로 위치하도록, 벨크로 직물은 필라멘트 고리들이 위로 위치하도록 적층하였다.
실시예 2
카본 섬유 직물로서, 페놀 수지에 함침시킨 후 건조한, 74s/yarn ×37s/yarn (경사×위사)의 4-H 주자직 및 0.12 mm의 두께를 갖는 카본섬유 직물(No. 212, 한국화이버사 제품)을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 공정을 수행하여 연마 디스크를 제조하였다.
실시예 3
카본 섬유 직물로서, 페놀 수지에 함침시킨 후 건조한, 64s/yarn ×24s/yarn (경사×위사)의 4-H 주자직 및 0.10 mm의 두께를 갖는 카본섬유 직물(No. 210, 한국화이버사 제품)을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 공정을 수행 하여 연마 디스크를 제조하였다.
실시예 4
카본 섬유 직물로서, 페놀 수지에 함침시킨 후 건조한, 58s/yarn ×30s/yarn (경사×위사)의 4-H 주자직 및 0.15 mm의 두께를 갖는 카본섬유 직물(No. H215, 한국화이버사 제품)을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 공정을 수행하여 연마 디스크를 제조하였다.
실시예 5
카본섬유 직물 대신에, 45 g/m2의 중량 및 0.28 mm의 두께를 갖는 유리섬유 페이퍼(한국카본 제품)(10 ㎛ 굵기의 유리섬유 80 중량%와 목재섬유 분말 20 중량%를 혼합하여 얻어진 것)에 페놀 수지(코오롱 유화 제품)를 90 g/m2의 양으로 함침시킨 후 90℃에서 1분 동안 건조시킨 것을 사용하고, 유리섬유 직물 소성판으로서 테프론 수지 코팅된 평직물 1장을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 공정을 수행하여 연마 디스크를 제조하였다.
실시예 6
카본섬유 직물 대신에, 60 g/m2의 중량 및 0.35 mm의 두께를 갖는 유리섬유 페이퍼(한국카본 제품)(10 ㎛ 굵기의 유리섬유 80 중량%와 목재섬유 분말 20 중량% 를 혼합하여 얻어진 것)에 페놀 수지(코오롱 유화 제품)를 120 g/m2의 양으로 함침시킨 후 90℃에서 1.5분 동안 건조시킨 것을 사용하고, 유리섬유 직물 소성판으로서 테프론 수지 코팅된 평직물 1장을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 공정을 수행하여 연마 디스크를 제조하였다.
실시예 7
카본섬유 직물 대신에, 80 g/m2의 중량 및 0.6 mm의 두께를 갖는 유리섬유 페이퍼(한국카본 제품)(10 ㎛ 굵기의 유리섬유 80 중량%와 목재섬유 분말 20 중량%를 혼합하여 얻어진 것)에 페놀 수지(코오롱 유화 제품)를 200 g/m2의 양으로 함침시킨 후 90℃에서 2분 동안 건조시킨 것을 사용하고, 유리섬유 직물 소성판으로서 테프론 수지 코팅된 평직물 1장을 사용한 것을 제외하고는, 상기 실시예 1과 동일한 공정을 수행하여 연마 디스크를 제조하였다.
비교예 1
상기 실시예 1에서 사용된 연마포지의 배면 시트에 점착제를 도포한 후, 상기 실시예 1에서 사용된 벨크로 직물을 필라멘트 고리들이 외부로 노출되도록 합포(laminating)시켜 외경 178 mm 및 내경 23 mm 크기의 연마 디스크를 제조하였다.
시험예 : 물성 및 연삭시험
실시예 1 내지 7 및 비교예 1에서 제조된 연마 디스크 각각에 대하여 회전파괴강도, 탄력성, 유연성, 벨크로 직물층과 갈고리 패드와의 부착력 및 연삭성능을 측정하고 가격을 비교하여, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
Figure 112006068414957-PAT00001
상기 표 1로부터, 실시예 1 내지 7에서 제조된 본 발명의 연마 디스크는 비교예 1에서 제조된 기존의 연마 디스크에 비해 회전파괴강도, 탄력성 및 연삭성능이 현저히 우수함을 알 수 있다. 특히, 유리섬유 페이퍼층을 포함하는 실시예 5 내지 7의 연마 디스크의 경우는 유연성이 특히 우수하고 가격이 10∼15% 가량 저렴하여 원가 절감의 효과를 가져올 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 연마 디스크는 탄력성이 매우 우수하여 종래 연마 디스크에 비해 연마성능이 2∼3배 가량 높고, 갈고리 패드 공구와의 부착력 또한 우수하고, 특히 유리섬유 페이퍼층을 함유하는 연마 디스크의 경우에는 유연성이 더욱 우수하고 가격이 저렴하므로, 자동차 문틀 및 굴곡진 면의 용접부위 연마에 유용하게 사용되어 현저한 생산성 향상 및 원가 절감 효과를 가져올 수 있다.

Claims (12)

  1. (1) 일면에 필라멘트 고리들이 돌출되어 있는 벨크로 직물(velcro loop)층;
    (2) 상기 벨크로 직물층의 고리돌출면 반대쪽에 결합되고 수지-함침된, 카본섬유 직물층 또는 유리섬유 페이퍼층; 및
    (3) 상기 카본섬유 직물층 또는 유리섬유 페이퍼층에 결합된 배면 시트와, 연마재를 함유하는 연마층으로 이루어진 연마포지
    를 차례대로 포함하는, 연마 디스크.
  2. 제 1 항에 있어서,
    벨크로 직물층이 나일론, 폴리에스테르 섬유 또는 나일론과 폴리에스테르 섬유의 혼방으로 이루어진 것임을 특징으로 하는, 연마 디스크.
  3. 제 1 항에 있어서,
    벨크로 직물층이 70 내지 120 g/m2의 중량을 갖는 것임을 특징으로 하는, 연마 디스크.
  4. 제 1 항에 있어서,
    카본섬유 직물층이, 페놀 수지를 180 내지 300 g/m2의 양으로 함침시킨 후 100 내지 140℃에서 건조된 것임을 특징으로 하는, 연마 디스크.
  5. 제 1 항에 있어서,
    카본섬유 직물층이 52∼70s/yarn ×24∼30s/yarn (경사×위사)의 주자직(satin fabric) 또는 평직(plain fabric) 및 0.1 내지 0.32mm의 두께를 갖는 것임을 특징으로 하는, 연마 디스크.
  6. 제 1 항에 있어서,
    유리섬유 페이퍼층이 70 내지 90 중량%의 유리섬유와 10 내지 30 중량%의 목재섬유가 혼합되어 형성된 것임을 특징으로 하는, 연마 디스크.
  7. 제 1 항에 있어서,
    수지에 함침되기 전의 유리섬유 페이퍼층이 45 내지 80 g/m2의 중량 및 0.25 내지 0.65 mm의 두께를 갖는 것임을 특징으로 하는, 연마 디스크.
  8. 제 1 항에 있어서,
    유리섬유 페이퍼층이, 접착성 수지를 90 내지 200 g/m2의 양으로 함침시킨 후 80 내지 100℃에서 건조된 것임을 특징으로 하는, 연마 디스크.
  9. 제 8 항에 있어서,
    접착성 수지가 페놀 수지, 에폭시 수지, 우레아 멜라민 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리비닐부티랄, 아크릴로니트릴-부타디엔-고무, 변성된 열경화성 수지 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 것임을 특징으로 하는, 연마 디스크.
  10. 디스크 형태의, 연마포지, 수지-함침된, 카본섬유 직물 또는 유리섬유 페이퍼, 및 벨크로 직물을 차례대로 위치시키고 가열 압착하여 상기 구성층들을 서로간 결합시키는 것을 포함하는, 제 1 항에 따른 연마 디스크의 제조방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    가열 압착이, 5 내지 7 kgf/cm2의 압력 및 120 내지 170℃의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    가열 압착시, 벨크로 직물 위에 망상 또는 테프론 수지 코팅된 평직의 유리섬유 직물 소성판을 위치시키는 것을 특징으로 하는 방법.
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