KR20080112116A - 연마청정제, 그 제조방법 및 연마청정제를 사용한연마가공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가공품의 표면을 거울면 등으로 마무리하는 연마가공에 사용할 수 있음과 함께 정전기의 발생, 가공품에 대한 오염물의 부착 및 파쇄율이 적어 폐기시 환경 부담이 작은 연마청정제를 제공한다.

구체적으로, 본 발명에 따르면, 곤약(devil's tongue)의 구근으로부터 얻은 주성분으로 만난(mannan)을 포함하는 가용성 질소를 주성분으로 하고, 함수량이 10∼30%인 탄성체와, 상기 탄성체에 대하여 1∼30중량%의 비율로 배합되고, 상기 탄성체의 표면에 담지 및/또는 상기 탄성체 내에 매설된 #220이하의 지립(abrasive grain)으로 이루어지고, 전체로서의 입경이 88∼1190㎛인 연마청정제를 제공할 수 있다.

연마청정제, 곤약, 블라스트, 만난, 탄성체

Description

연마청정제, 그 제조방법 및 연마청정제를 사용한 연마가공방법 {ABRASIVE CLEANING AGENT, METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME, AND METHOD FOR POLISHING USING ABRASIVE CLEANING AGENT}

본 발명은 연마청정제, 그 제조방법 및 연마청정제를 사용한 연마가공방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 코어 물질로서 탄성체 및 이를 지지하고, 운반하고 및/또는 상기 탄성체 표면에 담지하도록 혼련된 지립(abbrasive grain)으로 이루어진 연마청정제, 그 제조방법, 및 상기 연마청정제를 사용하여 피처리품(이하, 간단히 '가공품'이라 한다) 표면을 거울면 등으로 가공하는 연마가공방법에 관한 것이다.

가공품의 표면에 거울면을 형성하도록 연마하는 공지의 래핑 기술에 따르면, 복잡한 3차원 형상의 가공품, 미세조립된 가공품 혹은 가공품의 미세조립된 부분에 대한 가공이 곤란하기 때문에, 근래에는 이러한 연마가공을 가공품 상에 연마청정제를 분출하여 수행하는 기술이 개발되고 있다.

이와 같은 연마청정제를 사용한 가공공정은 소위 "탄성연마재"라 불리는 연마가공제를 분출함으로써 수행되고, 이러한 탄성연마재는 코어 물질로서 사용된 합 성 고무 혹은 합성수지와 같은 탄성물질 및 상기 탄성물질의 표면에 지지되거나 혹은 이와 혼합된 미세 지립을 포함하는 제제이다. 상술한 연마청정제가 사용될 때, 시편에 적용된 절삭련은 저감되므로 시편의 표면에 요철등을 형성함없이 거울면등을 형성하도록 시편상에서 연마가공을 실시할 수 있게 하였다.

이러한 연마청정제를 사용한 가공 공정의 예로는 연마청정제를 블라스트 가공장치를 사용하여 가공품상에 건식으로 분출하는 공정이 있다.

부가하여, 상술한 합성고무나 합성수지와 같은 탄성체 재질대신, "수성 멀티용액"으로 가공된 다이아몬드 지립을 가공품상에 분출하는 것도 제안되어 있다.

부가하여, 가공품에 거울면 등을 형성하기 위한 것은 아니지만, 본원 발명의 출원인은 디버링(Deburring), 부착물 제거, 도막 제거 및 크리닝과 같은 블라스트 가공을 위한 연마청정제로서 곤약 전분의 건식 및 분말화된 구근 ("곤약" 혹은 "구약나물"의 전분으로 부터 제조된 젤리상 물질, 이하 "곤약의 구근"이라 한다)을 사용하여 공지된 식품분말 및 종자 껍질을 분말화함으로써 얻어진 연마청정제대신 가공품상에서 사용할 것을 제안한 바 있다(일본 미심사 특허출원 공개 제2001-38629 및 일본특허 제 3899209호).

이상, 종래 관련기술에서 설명한 연마청정제중, 합성고무, 합성수지와 같은 탄성체 재질에 지립을 담지시키거나, 또는 혼련시킨 연마청정제는 사용후 이를 폐기할 때 토양중에 매설하더라도 생분해 등에 의해서는 자연적으로 분해되지 않고 또한 소각 등을 행하면 CO₂ 및 기타 유해가스가 발생하는 등 폐기시 환경에 대한 부 담이 증대되었다. 따라서 상술한 연마청정제는 환경에 대한 부담이 작은 제품일 것을 요하는 현 사회적 요구에 부합하지 못한다.

또한, 이 같은 연마청정제를 사용하여 가공 공정을 수행할 경우, 상술한 탄성 물질로서 합성고무 혹은 합성수지를 ㅍ함하는 연마청정제를 건식으로 사용하면 정전기가 발생하고, 이 정전기로 의해 가공품에 공기중의 먼지, 지립, 가공내 발생된 파쇄분 등이 부착되는 등의 문제가 있다. 나아가, 예를 들면, 블라스트 가공장치내 캐비넷의 내벽에 연마청정제가 부착되므로 연마청정제의 순환 및/또는 회수가 곤란한 문제가 발생할 수 있다.

게다가, 멜라민수지 재료와 같은 합성수지 물질이 탄성체 물질로서 사용될 때, 상술한 문제뿐 아니라 가공품에 대한 분사충돌에 의해 연마청정제, 특히 탄성체에 파쇄가 생긴다. 그 결과 파쇄율이 높아, 회수후 재사용할 수 있는 연마청정제량이 적기 때문에 단가가 높아진다. 부가하여, 또 다량의 분진이 발생하므로 어떤 경우에는 작업 환경을 악화시킬 우려가 있다.

이러한 파쇄율을 저하시키기 위해서, 탄성체로서 사용하는 합성고무 혹은 합성수지를 발포시켜서 한층 더 높은 탄성을 갖게 하여 파쇄가 생기기 어렵게 하는 것도 고려된다. 그러나 발포된 탄성체 재료를 사용한 연마청정제의 벌크 밀도는 감소하기 때문에 그 가공력이 저하되게 되고, 그 결과 가공품 상에서 고압 혹은 고속분출할 필요가 있는 등 가공조건에 제약이 생긴다.

한편, 소정의 수용액으로 가공된 다이아몬드 지립을 분출하는 공지의 기술에 따르면, 지립이 수용액과 함께 분출되기 때문에 정전기발생의 문제는 해소되지만 가공품 표면에 다이아몬드 지립과 함께 사용된 수용액이 부착되어 가공품이 오염된다. 특히 가공품이 스틸과 같은 녹슬기 쉬운 재질일 경우 이러한 수용액 부착에 의해 유발되는 녹 발생을 방지하기 위해 가공품에 부착된 수용액을 재빠르게 제거할 필요가 있어 그 때문에 작업이 번잡하게 된다.

한편, 상술한 바와 같이 본 발명의 출원인은, 이미 곤약을 원료로서 사용한 연마청정제를 제안하였지만(상기 일본 미심사 특허 출원 공개2001-38629호); 상기 연마청정제는 가공품 표면 새틴 마감처리면(satin finished surface) 등과 같은 변화를 주지않고 디버링, 부착물 제거, 도막제거, 크리닝 등을 수행할 수 있지만, 이들 연마청정제가 가공품 표면을 적극적으로 거울면 등으로 가공하는 가공공정을 사용될 수 있는 것은 아니다.

따라서, 본 발명은 상기 종래기술의 결점을 해소하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 상기 문제점을 해결할 수 있는 연마청정제, 그 제조방법 및 상기 연마청정제를 사용한 가공공정을 제공하려는데 있다. 이같은 연마청정제를 사용함으로써, 상기 연마청정제가 가공품상에 분출되는 비교적 단순한 방법을 사용함으로써 가공품 표면을 거울면등으로 완성하는 연마가공에 사용할 수 있는 것이며, 정전기의 발생, 가공품에 대한 오염물의 부착이 적고, 또 파쇄율이 적어 반복 사용이 가능하다. 부가하여, 비중이 높아 비교적 낮은 분사압력, 및/또는 분사속도로 분출하는 경우에 있어서도 가공품을 적절히 가공할 수 있다. 게다가 사용후 연마청정제를 폐기시, 토양 중에 매설하는 경우에는 생분해 등에 의해 흙으로 되돌릴 수 있고, 소각하더라도 CO₂ 가스 및 기타 유해가스를 배출할 걱정이 없다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 연마청정제는 곤약의 구근으로부터 얻은, 주성분으로서 만난(mannan)을 포함하는 가용성질소를 주성분으로 하고, 함수량이 10∼30%인 탄성체와; 상기 탄성체에 대하여 1∼30중량%의 비율로 배합되어 상기 탄성체의 표면에 담지되고, 및/또는 상기 탄성체내에 매설된 #220이하의 지립으로 이루어지고, 전체로서의 입경이 88∼1190㎛를 포함하여 이루어진다.

또한, 상기 연마청저제는 건조시킨 곤약의 구근을 제분하여 얻은 곤약분에 물과 상기 지립을 첨가하여 교반 및 가열해서 혼합재료를 형성하고; 그 혼합재료에 예를 들면 탄산나트륨액이나 석회수를 첨가하고, 또는 탄산나트륨액이나 석회수에 상기 혼합재료를 사상(thread shapes)으로 압출하여 알칼리와 반응에 의해 혼합재료를 응고시키고; 그 응고된 재료를 함수량 10∼30%로 건조시키고; 건조된 재료를 입경 88∼1190㎛로 분쇄하여; 얻어질 수 있다.

또한, 상기 연마청정제는 건조한 곤약의 구근뿐 아니라 생곤약의 구근으로 부터 얻을 수도 있다. 이러한 경우에 상기 연마청정제는 생곤약의 구근을 그대로 또는 갈은 상태로 물 및 상기 지립과 함께 교반 및 가열하여 얻은 혼합재료를 형성하고; 상기 혼합재료를 알칼리와 반응시켜 응고된 물질을 형성하고; 상기 응고된 재료를 함수량 10∼30%로 건조시키고; 상기 건조된 물질을 입경 88∼1190㎛로 분쇄하여 얻을 수도 있다.

이때 지립의 첨가량은 탄성체 재료의 탄성과 점착성을 유지하기 위해서 30중량%가 상한이며, 본 발명의 연마가공방법은 상술한 연마청정제를 예를 들면 압축공기와 함께 분출하는 등으로 하여 분사속도 30m/s이상, 또는 분사압력 0.05MPa이상으로 하는 건식의 분출법을 사용하여 가공품에 대하여 예각의 입사각으로 분출하는 단계를 포함하여 이루어진다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 구성에 의하면, 탄성체의 탄성과 적당한 점착성로 인해, 본 발명의 연마청정제는 분출되어 가공품의 표면을 활주하여 가공품의 표면을 거울면 등으로 연마할 수 있다.

이 연마청정제의 탄성체는, 상술한 바와 같이 식물인 곤약의 구근으로 부터 얻은 것이기 때문에, 사용후 폐기시에 토양중에 매설하더라도, 생분해 등에 의해 분해되어 흙으로 되돌릴 수 있고, 또 소각처리하는 경우더라도 CO₂나 그 밖의 유해가스 배출의 우려가 없으므로; 본 발명의 연마청정제는 환경부담이 지극히 작은 것이다.

게다가, 이 연마청정제의 탄성체는 적당한 수분을 포함하고 있는 것이기 때문에, 가공품이나 블라스트 가공장치의 캐비넷 내벽등과 충돌하더라도 정전기가 거의 발생하지 않을 뿐 아니라 이 탄성체의 주성분인 가용성질소의 주성분인 만난(mannan)은 알칼리와의 반응에 의해 수분을 유지한 상태로 응고되는 동시에, 적당한 함수량으로 조정되어 있기 때문에, 가공품에 대하여 물의 부착이 없다. 그 결과, 부착된 물을 닦아내는 과정 등이 불필요하다.

또한, 비교적 많은 수분을 포함하는 본 발명의 연마청정제는 벌크 밀도가 비교적 크기 때문에, 분사압력과 분사속도를 비교적 낮게 하여 분출하더라도, 원하는 연마가공을 수행할 수 있다. 결과적으로 분출에 소요되는 에너지를 저감할 수 있다.

탄성체의 표면에 지립을 담지시킨 연마청정제에 있어서는, 지립이 연마청정제의 표면에 노출되어 있기 때문에, 연마청정제를 가공품에 분출하는 것에 의해 확실하게 지립을 가공품의 표면에 접촉시킬 수 있어, 확실하게 연마가공을 행할 수 있다.

또한, 탄성체내에 지립을 매설한 연마청정제에 있어서는, 탄성체의 표면부근에 매설된 지립이 그 일부를 표면에 노출시켜 연마성을 발휘함과 동시에, 가공품과의 충돌에 의해 표면부근의 지립이 탈락했을 경우이더라도, 가공품과의 마찰등에 의해 탄성체의 일부가 깎이게 되므로, 내부에 매설된 지립이 노출되어 연마성이 저하되는 일없이 반복 사용가능한 연마청정제를 제공할 수 있다.

본 발명의 연마청정제에 따르면, 가공품상에 분출되는 비교적 단순한 방법을 사용함으로써 가공품 표면을 거울면등으로 완성하는 연마가공에 사용할 수 있는 것이며, 정전기의 발생, 가공품에 대한 오염물의 부착이 적고, 또 파쇄율이 적어 반복 사용이 가능하다. 부가하여, 비중이 높아 비교적 낮은 분사압력, 및/또는 분사속도로 분출하는 경우에 있어서도 가공품을 적절히 가공할 수 있다. 게다가 사용후 연마청정제를 폐기시, 토양 중에 매설하는 경우에는 생분해 등에 의해 흙으로 되돌릴 수 있고, 소각하더라도 CO₂ 가스 및 기타 유해가스를 배출할 걱정이 없다.

이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 설명한다.

[연마청정제]

가공품을 거울면 등으로 가공하는 연마 가공에 사용되는 본 발명의 연마청정제는, 곤약의 구근으로부터 얻은, 주성분으로서 만난을 함유하는 가용성 질소를 주성분으로 하고, 함수량이 10∼30%인 탄성체; 및 상기 탄성체에 대하여 1∼30중량% 의 비율로 배합되고, 상기 탄성체의 표면에 담지되거나, 또는 상기 탄성체내에 매설된 #220이하의 지립;으로 이루어지고, 전체로서의 입경이 88∼1190㎛이다.

이와 같은 연마청정제는 일예로서, 하기 방법중 어느 한 방법에 의해 제조할 수 있다.

연마청정제의 제조방법 1

곤약의 구근을 감자깎는 기계로 칩상 절단한 다음 절단된 구근을 천일건조, 바람건조 등의 자연건조 및 가스연료 혹은 석유연료 등의 연료 연소시 발생하는 열에 의한 건조 등 각종 공지된 건조 방법으로 건조시켰다. 이어서, 롤 밀과 같은 분쇄기로 분쇄하여 이를 선별하고, 입경 149∼250㎛ 이하인 입자들을 수득하였다. 그런 다음 분쇄된 구근에 대하여 10∼20 중량%의 물을 가하여, 상기 파쇄분의 주요구성 성분인 만난에 물을 흡수시켜 탄성과 점착성을 갖고 연마청정제의 코어 물질을 형성하는 탄성체를 얻었다.

이렇게 하여 얻은 탄성체의 표면에 금속, 세라믹, 또는 이들의 혼합체로 이루어지는 사이즈 #220(평균입경: 약53㎛)이하, 바람직하게는 사이즈 #320(평균입경: 약62∼52.5㎛)∼#10,000(평균입경: 약1㎛)의 지립을 상기 탄성체에 대하여 1∼30중량%, 바람직하게는 5∼10중량%로 부착시켜, 상술한 연마청정제를 제조할 수 있다.

추가로, 메쉬 스크린은 JISR6001-1973에는 사이즈 #3,000까지로 한정되지만, 사이즈 #8,000(평균 입경: 약1.2㎛)∼#10,000이 통상 사용되어진다.

연마청정제의 제조방법 2

본 발명의 연마청정제의 다른 제조방법으로서는 상기와 마찬가지로, 예를 들면 슬라이스한 후에 건조시킨 곤약의 구근을 깨뜨리고, 이것을 공지의 곤약 제분기로 분쇄제분하고, 전분이나 섬유가 제거된 곤약분을 수득할 수 있다. 이 곤약분에 대하여 10배 정도의 물과, 1중량%이상, 바람직하게는 10중량%이상의 지립을 첨가하면서 잘 교반하고, 또한 동량의 물을 가하고 필요에 따라 소정시간(1시간 정도) 방치하였다. 이어서, 가열하여 혼합재료를 형성하고, 이 혼합재료의 1/10 양으로 그리고 10% 농도로 탄산나트륨 용액 또는 석회수를 첨가하고 교반하여 혼합재료를 응고시켰다.

상기 응고는 가열 및 혼련에 사용되는 용기내에서 행하고, 응고후 이것을 적당한 사이즈에 나누어도 좋고, 혹은 가열혼련에 사용한 용기내에서 응고하기 시작하면 별도 준비한 몰드(mold)에 붓고 적당한 사이즈에 성형하여도 좋다. 이렇게 하여 얻어진 응고재료를 함수량이 20%정도가 될 때까지 건조하고, 건조후 이것을 파쇄함과 함께 선별하여 #60(평균입경: 약250㎛)∼#80(평균입경 약149㎛)의 연마청정제를 수득하였다.

이렇게 하여 얻어진 연마청정제에 있어, 탄성체에 혼련된 지립은 파쇄시에 파쇄면 연마청정제 표면에 노출되고, 이 노출된 지립이 가공품의 표면과 접촉하여 연마성을 발휘하게 된다. 나아가, 표면부근의 지립이 탈락되었을 경우에도, 가공품과의 접촉 및 마찰에 의해 탄성체가 약간 깎아져 떨어지면 내부에 매설된 지립이 표면으로 노출되기 때문에; 장기간에 걸쳐 연마성이 약해지지 않아서, 연마청정제를 장기간에 걸쳐 반복적으로 사용할 수 있다.

상기의 예에서, 혼합재료를 응고시킬 때 혼합재료에 대하여 알칼리를 첨가하는 것에 의해 응고시키는 것으로서 설명했지만; 그것과는 반대로, 예를 들면 탄산나트륨액 또는 석회수내에 상기 혼합재료를 도입함으로써 응고시켜도 좋다.

이 경우, 탄산나트륨액 또는 석회수를 가하기 전의 혼합재료를, 일예로서 일단의 개구부를 다수의 작은 구멍이 형성된 덮개(lid)로 덮은 원통형 용기내에 넣고, 이 원통형 용기 내에 넣어진 혼합재료를, 상기 가는 구멍으로부터 탄산나트륨액 또는 석회수 내로 사상(thread shape)으로 밀어내어 응고시키고, 이를 최종적으로 건조 및 파쇄하여 소정입경의 연마청정제로 하여도 좋다.

연마청정제의 제조방법 3

상기 2가지의 방법에서는 곤약의 구근을 건조 및 파쇄하고 나서 연마청정제를 얻는 방법에 대하여 설명했지만, 본 발명의 연마청정제는 이러한 건조파쇄를 거치지 않고 생곤약의 구근으로 건조 및 파쇄를 포함하는 직접 제조 공정으로 제조하여도 좋다.

이 경우, 본 발명의 연마청저제는 하기 방식으로 수득될 수 있다. 즉, 생곤약의 구근을 필요에 따라 껍질을 벗긴 후 소정의 사이즈로 절단하고, 또는 갈아 내리는 등을 행한 후, 이것을 삶으면서 교반하고, 덩어리가 있을 경우에는 이것을 깨뜨렸다. 여기에 3∼4배의 온수를 가하여 수분조정을 한 후, 1.5% 농도의 탄산나트 륨액 또는 석회수를 먼저 첨가한 온수의 1/3∼1/4정도 가하여 응고시켜서 응고재료로 하고, 이 응고재료를 함수량 20%정도로 건조시킨 후, #60∼#80로 파쇄하여도 좋다.

이 경우, 지립의 첨가는 곤약의 구근을 삶기 시작하고 나서부터 탄산나트륨액 또는 석회수의 첨가까지 도중 어떠한 적정한 시점에 실시할 수 있다.

덧붙여, 제조방법에 있어서도, 제조방법 2에서와 같이 탄산나트륨액 또는 석회수를 가하기 전의 상태에서 예를 들면 원통형 용기 내에 넣고, 이것을 탄산나트륨액 또는 석회수중에 사상으로 밀어내는 등으로 하여 응고시키고, 이를 최종적으로 건조 및 파쇄하여 본 발명의 연마청정제로 하여도 좋다.

[연마가공방법]

이상과 같이하여 얻어진 본 발명의 연마청정제는 가공품의 거울면을 형성하는 연마 공정에에 사용할 수 있다.

가공품

본 발명의 방법에 의한 연마가공의 처리대상으로 삼는 제품은, 각종 재질, 각종 형상의 물건에 대하여 사용할 수 있고, 금속제품은 물론 세라믹, 수지제품에 대하여도 적용가능하다. 특히 본 발명의 방법에 의하면, 복잡한 삼차원형상을 갖는 금형와 같은 통상의 래핑(lapping)에 의해서는 거울면 마감을 실시하는 것이 곤란한 가공품에 대하여 비교적 용이하게 거울면 연마가공을 수행할 수 있다.

부가하여, 본 발명의 연마가공은 예를 들면 가공품에 달린 미세가공시에 생긴 미세한 금(burr) 등을 제거할 때에도 사용할 수 있고, 가공품의 외형 형상의 변화를 가급적 적게 하면서 목적한 대로 원하는 연마가공을 행하는 것이 필요한 각종의 가공품에 대하여 적용가능하다.

처리조건

분출장치

가공품의 표면에 연마청정제를 분사하는 장치로서는, 예를 들면 공지의 각종 블라스트 장치를 사용할 수 있다. 상기 블라스트 장치는 회전 블레이드의 원심력에 의해, 또는 회전하는 회전 블레이드에 충돌시키는 것에 의해 연마청정제를 분출하는 형식의 블라스트 장치, 노즐로부터 분사되는 압축가스에 실어 연마청정제를 분사하는 형식의 블라스트 장치 등, 건식의 블라스트 장치라면 어떠한 블라스트 장치도 사용할 수 있다.

본 실시형태에 있어서는, 이들 블라스트 장치 중 특히 압축가스와 함께 연마청정제를 분사하는 형식의 블라스트 장치를 사용하는 예에 대해서 설명한다.

본 실시형태에 있어서는, 압축가스로서 압축공기를 사용하고, 노즐에 도입되는 압축공기의 압력 등에 의해 연마청정제의 분사압력, 분사속도 등을 용이하게 조정가능한 에어식 블라스트 장치를 사용하고 있다. 상기 에어식 블라스트 장치로는 각종 형식의 것을 사용할 수 있는데, 예를 들면 연마청정제가 투입된 탱크 내로 압축공기를 공급하여 그 압축공기에 의해 반송된 연마청정제를 별도 주어진 압축공기 의 공기류에 태워서 노즐로부터 분사하는 직압식 블라스트 장치, 및 노즐의 내부에 생기는 이젝터(ejector) 현상을 이용하여 연마청정제를 노즐로 흡인하여 분사하는 흡인(suction)식 블라스트 장치를 사용할 수도 있다. 부가하여 상기 흡인식 블라스트 장치로서, 연마청정제 탱크로부터 중력에 의해 낙하한 연마청정제를 압축공기에 태워서 분사하는 중력식 블라스트 장치, 압축공기의 분사에 의해 생긴 감압에 의해 연마청정제를 흡인하여 압축공기와 함께 분사하는 사이펀식 블라스트 장치 등의 각종 블라스트 장치를 사용할 수 있다.

상기 에어식 블라스트 장치 중, 흡인식(중력식) 및 직압식 장치를 각각 도 1 및 도 2에 도시하였다.

도 1은 노즐(32)의 내부에 생기는 이젝터 현상을 이용하여 연마청정제를 노즐(32)로 끌어들여 분사하는 장치로서, 일반적으로 흡인식(중력식) 샌드블라스트 (sand blast) 장치로서 사용되고 있는 것이다.

도 1에 도시된 장치에 있어서, 우선 연마청정제(36)은 캐비닛 (31)안으로 투입된다. 투입된 연마청정제(36)은 더스트 수집기(34)의 감압에 끌려 도관(43)을 통하여 사이클론(cyclone) 연마청정제탱크(33)내로 인입된다. 노즐(32)은 흡인식 분사노즐이며, 미도시 압축공기공급원과 연통된 에어호스(44)로부터의 압축공기를 사용하여 이젝터 현상에 의해 연마청정제 공급호스(41)내를 감압으로 하는 것에 의해 연마청정제 탱크(33)내 연마청정제를 일정량 끌어들여 노즐팁(14)으로부터 압축공기와 함께 분사된다.

상기 흡인식 분사노즐(32)의 일예는 도 3에 도시한 바와 같다. 도 3에 도시 된 노즐(32)은 노즐 본체(11)를 갖고, 상기 노즐 본체(11)는 블라스트 가공장치의 연마청정제 탱크(33)로부터 연마청정제 공급호스(41)를 개재하여 연마청정제 도입구(24)에 연통되어 연마청정제가 흡입되는 대략 원통 용기 형상인 연마청정제 흡입실(12)이 형성되어 있고, 이 연마청정제 흡입실(12)의 전단부에는 원추상으로 좁아지는 원추내면(16)이 형성되고, 이 원추내면(16)으로 관통하는 노즐팁(14)이 마련되어져 있다.

그리고 상기 원추내면(16)의 안쪽 후단에 미도시 압축공기공급원에 연통된 제트(13)의 선단이 연마청정제 흡입실(12)의 후방으로부터 삽입되어 있고, 상기 제트(13)의 선단 분사공으로부터, 압축공기공급원(미도시)으로부터 공급된 압축공기가 분사될 수 있도록 구성되어 있다.

도면부호 15는 홀더(holder)이며, 내주면에 경사부를 갖춘 원통 형상을 이룬다. 상기 홀더(15)의 내주의 경사부로 노즐팁(14)의 외주 경사부를 감싸고, 홀더(15)의 외주에 마련된 나사부로 노즐본체(11)에 체결함에 의해 노즐팁(14)을 노즐본체(11)에 고정하고 있다.

이상과 같이 구성된 노즐(32)에 있어서, 호스(44)를 개재하여 압축공기공급원에 연통된 제트(13)의 선단으로부터 고압 공기를 분사하면, 연마청정제 흡입실(12) 내가 감압되기 때문에, 상기 감압에 의해 연마청정제 탱크(33)내부 연마청정제 공급호스(41)를 거쳐 연마청정제 흡입실(12)내로 흡인된다.

상기 연마청정제 흡입실(12)내 연마청정제는 상기 원추내면(16)과 제트(13)의 내주 환상(inner circumference) 간극부로 흡입되어 제트(13)로부터 분사된 공 기류를 타고, 노즐팁(14)로 부터 외부로 원추상으로 확산되면서 분사된다.

일예로서 본 실시형태에 있어서는, 상기 제트(13)의 선단 개공(front hole)을 직경 3∼4mm, 노즐팁의 선단 개공을 7∼9mm으로 형성하고, 상기 제트(13)의 선단으로 부터 분사되는 압축공기의 압력을 0.05MPa이상으로 하고 있다.

한편, 블라스트 가공장치로서 상술한 원심식등 압축가스에 의한 분출 이외의 방식을 채용할 경우에는 연마청정제의 분출을 30m/s이상의 속도로 수행한다.

도 2는 연마청정제 압송용 탱크(51)내로 압축공기 공급원(미도시)으로부터의 압축공기를 도입하여 그 압축공기와 함께 연마청정제를 압송하여 분사노즐(32)로부터 분사하는 장치이다. 상기 장치는 일반적으로 직압식 샌드블라스트 장치로서 사용되는 것이다.

도 2에 도시된 장치에 있어서, 우선 연마청정제는 캐비넷(31)에 투입된다. 투입된 연마청정제는 더스트 수집기(34)의 감압에 의해 끌려 도관(43)을 통해 사이클론인 회수탱크(33)내로 들어간다.

상기 회수탱크(33)에 들어간 연마청정제는 덤프밸브(52)의 개폐에 의해 정량이 연마청정제 압송용 탱크(51)내로 들어간다. 연마청정제압송용 탱크(51) 안에는 압축공기 공급원(미도시)으로부터의 압축공기가 도입되고, 상기 도입된 압축공기에 의해 압력이 가해진 연마청정제는 압축공기와 함께 호스(54)를 통해 직압식 분사노즐(32)에 도입되고 상기 노즐(32)의 선단에 마련되어진 노즐팁(14)으로부터 압축공기와 함께 분사된다.

이상과 같이 구성된 블라스트 장치의 캐비넷(31) 안에 원하는 연마청정제를 투입하여 장치를 작동시키면 노즐팁(14)으로부터 연마청정제가 압축공기와 함께 분사되고, 분사된 연마청정제는 가공품(W)의 표면에 충돌한다.

이같은 충돌은 가공품에 대하여 예각으로 경사진 입사각으로 수행되는데, 바람직하게는 가공품의 표면에 대하여 수직 분출하는 경우의 분출각을 90°한 경우에 있어서 60∼15°범위로 실시한다.

이처럼, 연마청정제의 분출을 예각으로 경사진 소정 각도 범위내에서 실시하는 것에 의해 분출된 연마청정제가 가공품의 표면을 따라 활주하고, 이에 의해 가공품의 표면에 대하여 연마가공이 실시된다.

이렇게 하여 가공품(W)의 표면에 충돌하는 연마청정제는 주성분으로서 만난을 포함하는 가용성 질소를 주성분으로 하고 10∼30%의 수분을 포함하는 탄성체를 중심으로 하고, 이 탄성체 표면에 지립을 담지시키거나, 또는 이 탄성체에 지립을 혼련한 것이기 때문에 탄성이 풍부함과 동시에 적당한 점착성을 갖는 것이며 가공품의 표면에 물이나 유지 등의 오염물을 부착시키지 않고, 가공품을 상처입힐 일 없이 적절한 연마 가공을 실시할 수 있었다.

또한, 적당한 탄력성을 갖기 때문에, 본 발명의 연마청정제는 가공품에 충돌했을 때 파쇄되는 일이 적고 파쇄에 의한 분진 발생에 의해 작업환경을 오염시키거나 가공품을 오염시키거나 하는 문제가 잘 발생되지 않는다.

또한, 상술한 탄성체는 흡습성을 가지고 있고 적당한 수분을 함유하고 있기 때문에, 수지형성품 등을 가공품으로한 경우라도 충돌했을 때 정전기 발생이 적어 정전기의 발생에 의해 가공품의 표면에 분진 등이 부착되는 것을 방지할 수 있고, 따라서 전자부품 등을 가공품으로 하여 디버링 등에 사용한 경우더라도 정전기 발생에 의한 불량발생 등을 방지할 수 있다.

게다가, 탄성체의 주성분인 가용성 질소의 주성분인 만난은 물을 보유하는 능력이 높아 본 발명의 연마청정제를 가공품의 표면에 충돌시킨 경우라도 그 수분이 가공품의 표면에 부착되지 않는데, 그 결과 닦아내는 등의 제거작업이 필요할 일도 없다.

이상과 같이 하여 가공품의 연마가공에 사용한 연마청정제는 사용 후 이를 소각하는 등에 의해, 소각 이전과 대비하여 약 2%정도의 중량으로 감소시킬 수 있고, 또한 탄성체를 100% 식물재질의 원료에 의해 제조하고 있기 때문에 유해 물질 등을 발생시킬 일 없고, 소각 등을 수행할 수 있어 폐기가 지극히 용이하는 등 종래 합성고무나 합성수지를 탄성체로 하고 이것에 지립을 담지 또는 혼련한 연마청정제에 비하여 환경 등에 대해 악영향을 줄 우려도 적다.

이하, 본 발명의 연마청정제를 사용하여 연마가공을 행한 실시예에 대하여 설명한다.

연마가공시험

하기와 같은 제품을 가공품으로 하여 본 발명의 방법에 의한 연마가공을 행하였다.

가공품: SUS304 연마된 플레이트 용접부; 산화된 표면에 대한 연마가공

실시예 1

곤약의 구근을 건조·분쇄해서 얻은 사이즈 #46(평균입경: 약350㎛)∼#60(평균입경: 약20㎛)의 파쇄분에, 20중량%의 물을 첨가·흡수시켜 얻은 중량 500g의 탄성체를 형성하였다. 이 탄성체에, 재질을 SiC으로 하는 사이즈 #800(평균입경의 평균: 22.0∼18.0㎛)의 지립 50g을 첨가하여 상기 탄성체의 표면에 부착시켜서 본 발명의 연마청정제로 하였다.

상기 연마청정제를 샌드 블라스트 장치(주식회사 후지 제작소에 의해 제작된 중력식, "SGF-4")를 사용하여 분사하여 처리를 행하였다. 이때의 처리조건은 하기 표 1과 같다.

블라스트 장치	중력식
분사압력	0.1MPa
분사노즐 직경	직경 9mm
노즐거리	100∼150mm
노즐각도	30°

실시예 2

곤약의 구근을 건조·분쇄해서 얻은 사이즈 #60∼#80의 파쇄분에 20중량%의 물을 첨가·흡수시켜 얻은 중량 500g의 탄성체를 형성하였다. 이 탄성체에 지립으로서 글라스비드(Potters-Ballotini Co., Ltd에 의해 제작된 "EMB-20"; 평균입경: 10㎛) 50g을 첨가하여 상기 탄성체의 표면에 부착시켜 연마청정제로 하였다.

상기 연마청정제를 샌드블라스트 장치(주식회사 후지제작소에 의해 제작된 중력식, "SGF-4")를 사용하여 분사하여 처리를 행하였다. 이때의 처리조건은 하기 표 2와 같다.

블라스트 장치	중력식
분사압력	0.05MPa
분사노즐 직경	직경 9mm
노즐거리	100∼150mm
노즐각도	30°

실시예 3

곤약의 구근을 건조·분쇄해서 얻은 사이즈 #60∼#80(평균입경: 250∼149㎛)의 파쇄분에 20중량%의 물을 첨가·흡수시켜 얻은 중량 500g의 탄성체를 형성하였다. 이 탄성체에 지립으로서 재질을 SiC으로 하는 사이즈 #3000(평균입경: 5.9∼4.7㎛) 50g를 첨가하여 상기 탄성체의 표면에 부착시켜서 연마청정제로 하였다.

상기 연마청정제를 샌드블라스트 장치(주식회사 후지제작소에 의해 제작된 중력식, "SGF-4")를 사용하여 분사하여 처리를 행하였다. 이때의 처리조건은 하기 표 3과 같다.

블라스트 장치	중력식
분사압력	0.075MPa
분사노즐 직경	직경 9mm
노즐거리	100∼150mm
노즐각도	30°

실시예 4

곤약의 구근을 건조·분쇄하여 얻은 파쇄물을 다시 곤약제분기에 걸러내어 전분이나 섬유 등을 제거해서 곤약분 500g을 수득하였다. 이 곤약분에 파쇄분의 약10배의 물을 첨가함과 함께 지립으로서 WA(while alundum) 사이즈 #1000(평균입경: 18.0∼14.5㎛) 50g을 첨가하여 교반하였다. 이어서 가열하고, 얻어진 혼합재료에 탄산나트륨 용액을 첨가하여 응고시킨 다음 적당한 사이즈로 베어 나누어서 함수량이 20%정도가 될 때까지 건조시켰다.

건조 및 응고된 재료를 파쇄하고 선별하여 사이즈 #60∼#80(평균입경: 250∼149㎛)의 연마청정제를 얻고, 이 연마청정제를 샌드블라스트 장치(주식회사 후지제작소에 의해 제작된 중력식, "SGF-4")를 사용하여 분사하여 처리를 행하였다. 이때의 처리조건은 하기 표 4와 같다.

블라스트 장치	중력식
분사압력	0.075MPa
분사노즐 직경	직경 9mm
노즐거리	100∼150mm
노즐각도	30°

비교예

비교예로서 사이즈 #60∼#80(평균입경: 250∼149㎛)의 합성수지(멜라민 수지) 재질의 탄성체 500g 표면에 지립으로서, WA(while alundum), #1000(평균입경: 18.0∼14.5㎛) 50g을 담지시킨 것을 사용하고, 하기 표 5와 같은 조건으로 분사처리하였다.

블라스트 장치	중력식
분사압력	0.075MPa
분사노즐 직경	직경 9mm
노즐거리	100∼150mm
노즐각도	30°

상기 비교예에서는 분사압력이 낮기 때문에 파쇄율에 있어서는 현저한 차이가 없지만 정전기의 발생에 의해 연마 효율이 나쁘고, 지립의 흐름이 불량한 것을 확인할 수 있었다.

분사압력의 하한측정시험

상기 실시예 1의 연마청정제를 사용하고, 분사압력을 단계적으로 변화시켜 가면서 연마가공을 행할 수 있는 하한의 분사압력을 측정하였다. 연마는 0.05MPa까지 행하여졌다.

비교예로서 상기 「비교예」의 연마청정제를 사용하여 같은 방법에 의한 분사압력의 하한을 측정하였다. 한계는 0.075MPa이었다.

실험결과

연마가공시험결과

상술한 가공품에 대하여, 실시예 1∼4 및 비교예로서 각각의 연마처리를 수행하였다. 그 결과를 하기 표 6에 나타내었다.

한편, 파쇄율(%)은 「(회수된 연마청정제 중량÷분사전 중량)x100」으로 구하였다.

	실시예1	실시예2	실시예3	실시예4	비교예
가공품 가공상태	스케일제거	부착물제거	스케일제거	스케일 다소 제거	부착물 잔류
정전기 발생여부	없음	없음	없음	없음	있음

이상의 결과로부터 본 발명의 연마청정제에 의하면, 정전기의 발생을 방지하면서 저파쇄율이고 종래의 합성수지재료를 탄성체로서 사용한 연마청정제와 마찬가지로 가공품의 연마가공을 행할 수 있음을 확인할 수 있었다.

한편, 도 4(A) 내지 (E)에 각각 실시예 1 내지 4 및 비교예에 있어서의 처리효과를 나타내었다. 그 결과, 동일재질의 지립으로된 실시예 4와 비교예간 대비에 있어서도 연마효과에 명확한 차이가 확인되었다.

분사압력의 하한측정시험

상술한 바와 같이, 실시예 1 및 비교예의 연마청정제를 분사압력을 변화시키면서 가공품에 분출하고 연마가공을 행할 수 있는 분사압력 하한을 측정하였다. 그 결과, 본 발명의 연마청정제에 있어서는 분사압력을 0.05MPa까지 저하시킨 경우라도 가공품의 표면에 대해 원하는 연마가공을 행할 수 있음을 확인할 수 있었다.

이에 반해, 비교예의 연마청정제를 사용한 경우에는 분사압력을 0.075MPa까지 저하시킨 시점에서 원하는 연마가공을 행할 수 없었다. 그러므로, 본 발명의 연마청정제에 의하면 종래의 연마청정제를 사용한 경우에 비하여 분사압력을 낮게 한 경우이더라도 연마가공을 행할 수 있는 것을 확인할 수 있었다.

이처럼 본 발명의 연마청정제로서 멜라민수지를 탄성체로 한 비교예의 연마청정제에 비교해서 낮은 분사압력으로 거울면 연마가공을 실시할 수 있는 이유는 상기 멜라민수지를 핵으로 한 연마청정제의 비중이 1.5정도인데 반해 본 발명의 연마청정제 비중이 2.0 또는 그 이상이라는 점에 있는 것으로 생각된다.

즉, 이러한 비중의 크기에 의해 비교적 낮은 분사압의 힘으로 분사한 경우라도 큰 충돌에너지를 얻을 수 있고 그로 인해 낮은 분사압력으로 분사하는 경우라도 가공을 행할 수 있었던 것으로 생각된다.

또한, 본 발명의 연마청정제는 지립 부착율이 높기 때문에 연마효율이 높아지는 것이라고 생각된다.

본 발명에 의하면, 탄성체가 가지는 탄성과 적당한 점착성에 의해, 분출되어 가공품의 표면을 활주하여 가공품의 표면을 거울면 등으로 연마하는 연마청정제를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에서 연마청정제를 분사하는 분사 장치의 일 예로서 흡인식 블라스트 가공장치를 도시한 개략도이다.

도 2는 본 발명에서 연마청정제를 분사하는 분사 장치의 다른 예로서 직압식 블라스트 가공장치를 도시한 개략도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 흡인식 블라스트 가공장치의 종단면도를 도시한 도면이다.

도 4 (A) 내지 (E)는 본 발명의 각 실시예 1 내지 4 및 비교예에 있어서 처리효과를 도시한 현미경 사진이다.

*도면의 주요 부위에 대한 간단한 부호의 설명*

11... 노즐본체

12... 연마청정제 흡입실

13... 제트(jet)

14... 노즐팁

15... 홀더

16... 원추내면

24... 연마청정제 도입구

30... 블라스트 가공장치

31... 케비넷

32... 분사노즐

33... 회수탱크(연마청정제 탱크)

34... 더스트 수집기

36... 연마청정제

38... 호퍼

39... 배풍기(공기배출장치)

41... 연마청정제 공급호스

42... 관

43... 도관

44... 에어호스

51... 연마청정제 압송용 탱크

52... 덤프밸브

53... 연마청정제 조정기

54... 연마청정제 공급호스

W... 가공품

Claims (13)

1. 곤약의 구근으로부터 얻은, 주성분으로서 만난을 포함하는 가용성질소를 주성분으로 하고,

   함수량이 10∼30%인 탄성체; 및

   상기 탄성체에 대하여 1∼30중량%의 비율로 배합되고,

   상기 탄성체의 표면에 담지되고 및/또는 상기 탄성체내에 매설된 #220이하의 지립; 으로 이루어지고,

   전체로서의 입경이 88∼1190㎛인 연마청정제.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 탄성체는 건조시킨 곤약의 구근을 입경 88∼1190㎛로 분쇄하여 얻은 분체에, 그 분체의 중량에 대하여 10∼30%의 수분을 첨가·흡수시켜 형성되고,

   상기 탄성체의 표면에 상기 지립을 담지시키는 것을 특징으로 하는 연마청정제.
3. 제 1 항에 있어서,

   건조시킨 곤약의 구근을 제분하여 얻은 곤약분에 물과 상기 지립을 첨가하고 교반, 가열하여 혼합재료로 하고,

   상기 혼합재료를 알칼리와 반응시키고 응고시켜 응고재료로 하고,

   상기 응고재료를 함수량 10∼30%로 건조시킨 후,

   입경 88∼1190㎛로 분쇄하여 얻는 것을 특징으로 하는 연마청정제.
4. 제 1 항에 있어서,

   생곤약의 구근을 물 및 상기 지립과 함께 교반, 가열하여 혼합재료를 수득하고,

   상기 알칼리와 반응시키고 응고시켜 응고재료로 하고,

   상기 응고재료를 함수량 10∼30%로 건조시킨 후,

   입경 88∼1190㎛로 분쇄하여 얻는 것을 특징으로 하는 연마청정제.
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 혼합재료에 탄산나트륨액 또는 석회수를 첨가하여 알칼리와 반응시키고 응고시킨 응고재료로 하는 것을 특징으로 하는 연마청정제.
6. 제 4 항에 있어서,

   상기 혼합재료에 탄산나트륨액 또는 석회수를 첨가하여 알칼리와 반응시키고 응고시킨 응고재료로 하는 것을 특징으로 하는 연마청정제
7. 건조시킨 곤약의 구근을 입경 88∼1190㎛에 분쇄하여 얻은 분체에, 그 분체의 중량에 대하여 10∼30%의 물을 첨가 및 흡수시켜 분체중 주성분인 만난을 팽창시켜서 탄성체를 수득하는 단계; 및

   상기 탄성체의 표면에 #220이하의 지립을 상기 탄성체에 대하여 1∼30중량% 담지시키는 단계: 를 포함하여 이루어지는 연마청정제의 제조방법.
8. 건조시킨 곤약의 구근을 제분하여 얻은 곤약분에 물을 첨가하는 단계:

   상기 곤약분에 대하여 #220이하의 지립을 1∼30중량% 첨가하고 교반 및 가열하여 얻은 혼합재료를 알칼리와 반응시키고 응고시켜 응고재료를 형성하는 단계;

   상기 응고재료를 함수량 10∼30%로 건조시키는 단계; 및

   입경 88∼1190㎛로 파쇄하는 단계;를 포함하여 이루어지는 연마청정제의 제조방법.
9. 생곤약의 구근을 물 및 상기 곤약의 구근에 대하여 1∼30중량%의 #220이하의 지립과 함께 교반한 후 가열하여 혼합재료를 형성하는 단계;

   상기 혼합재료를 알칼리와 반응시키고 응고시켜 응고재료를 형성하는 단계;

   상기 응고재료를 함수량 10∼30%로 건조시키는 단계;

   입경 88∼1190㎛로 파쇄하는 단계; 및

   탄성체 70중량%에 대하여 파쇄물 30중량%을 첨가하는 단계; 를 포함하여 이루어지는 연마청정제의 제조방법.
10. 제 7 항에 있어서,

    상기 혼합재료에 탄산나트륨액 또는 석회수를 첨가하여 알칼리와 반응시켜 응고시킨 응고재료로 하는 것을 특징으로 하는 연마청정제의 제조방법.
11. 제 8 항에 있어서,

    상기 혼합재료에 탄산나트륨액 또는 석회수를 첨가하여 알칼리와 반응시켜 응고시킨 응고재료로 하는 것을 특징으로 하는 연마청정제의 제조방법.
12. 제 9 항에 있어서,

    상기 혼합재료에 탄산나트륨액 또는 석회수를 첨가하여 알칼리와 반응시켜 응고시킨 응고재료로 하는 것을 특징으로 하는 연마청정제의 제조방법.
13. 청구항 제1항의 연마청정제를 분사속도 30m/s이상 또는 분사압력 0.05MPa이상으로 하는 건식 분출방식으로 가공품에 대하여 예각의 입사각으로 분출하는 단계를 포함하여 이루어지는 연마가공방법.

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