KR20090120806A - 재료절단 및 샌드블라스팅을 위한 연마재로서의 유리제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 재료 절단 및 샌드 블라스팅을 위한 연마재로서 유리를 제조하는 방법은 원재료유리를 제공하는 과정과, 높은 모남율 및 낮은 종횡비를 갖는 유리 입자를 얻기 위해 원재료유리의 크기를 감소시키는 과정을 포함한다. 본 발명의 방법은 또한 거친입자와 미세입자중 적어도 하나를 제거하기 위해 유리 입자를 분류하는 과정을 포함한다. 또한 본 발명의 방법은 연마재 재료의 연마제 제트절단 및 샌드 블라스팅에 사용하기 위해 미리 설정된 크기로 분류된 연마재를 얻도록 유리 입자를 크기별로 분류하는 과정을 포함한다. 또한 본 발명의 방법은 연마재 샌드 블라스팅 및 워터 블라스팅에 사용하기 위해 분류하는 것도 포함한다.

재료 절단, 샌드 블라스팅, 유리 입자

Description

재료절단 및 샌드블라스팅을 위한 연마재로서의 유리 제조방법{METHOD OF PRODUCING GLASS IN ABRASIVE MEDIA FOR CUTTING MATERIALS AND SAND BLASTING}

본 발명은 유리에 관한 것으로, 특히 재료절단과 샌드블라스팅(sand blasting)에 있어 연마재로서의 유리를 제조하는 방법에 관한 것이다.

워터제트 시스템은 고강도 금속합금, 세라믹, 암석, 유리 및 복합물과 같이 기계적 가공이 어려운 경질재질에서부터 목재, 플라스틱, 고무 및 종이와 같은 연질재료까지를 포함한 광범위한 재료를 절단하는데 널리 이용되고 있다. 또한 워터제트가 오늘날 사용되는 가장 다양한 시스템 중의 하나라는 것도 공지된 사실이다. 워터제트 시스템은 제트엔진용 티타늄 터빈날개의 트리밍(trimming)으로부터 식품포장재에 이르기까지의 재료를 절단하는데 사용되어 왔다.

비록 워터제트 시스템을 이용하는 상당한 응용 분야에서 연질 재료를 절단하는데 물(water)만을 사용하고 있지만, 대부분이 물 스트림에 연마제를 비말동반(entrained)하는 연마헤드를 도입하여서 보다 경질의 재료를 연마 제트로 절단하고 있다. 물 스트림이 반송수단으로 작용하므로 연마제는 혼합실에서 물의 고압 스 트림에 비말동반된 다음 노즐을 통과해 나가게 된다. 노즐은 절단할 재료의 표면상으로 귀착 슬러리가 향하도록 하여 매우 얇은 절단자국(kerf)을 형성시켜주므로 그 귀착 슬러리의 횡단(traverse)으로 재료가 절단 침식되게 한다.

연마제 제트절단에 사용된 연마제로는 지표층에서 발견되는 광물류에 속하는 실리케이트가 있다. 가아넷 군(garnet group)과 그보다 못한 석영(quarz)의 알만다이트(almandite)는 연마제 제트절단에 사용될 때 가장 성능을 잘 발휘한다는 것은 공지된 사실이다. 이들 광물과 관련된 물리적 성질은 연마작용을 이용하여 재료를 제거하는데 가장 바람직한 것으로 알려져 있다. 이들의 모오스(Mohs) 경도를 대비해 보면, 가아넷은 6.5∼7.5정도이고 석영이 주로 7정도이다. 이들은 그 결정 구조가 모두가 각형이며 또 재료를 제거하는데 크게 도움되는 매우 예리한 엣지를 갖고 있다. 더구나 하이드로-연마 침식공정의 특성상, 비말동반(entrained) 고체는 일반 연마제보다도 훨씬 더 높은 경질의 재료를 절단하는데 사용될 수 있다. 연질 재료의 침식은 마이크로 전단력이나 마이크로 압출 메카니즘으로부터 발생하지만, 메짐재료(brittle material)의 침식은 미세 크랙의 발생과 낟알입자(grain)의 과립간 결함이 있게 한다.

비록 석영이 가아넷의 특성과 대비되고 또 그 석영의 가격이 가아넷보다 훨씬 저렴하다 할지라도 석영에 관련된 수년간에 걸친 주요한 관심사는 규폐증(silicosis)이었다. 규폐증은 결정질 실리카의 흡입으로 폐의 마이크로파지(microphages)에 손상을 불러 일으켜서 생기는 질병이다. 미합중국 국립안전 위원회(National Safety Council)에 따르면, 규폐증은 여러 요인이 있지만, 주요한 요인으로는 실리카가 석영에서와 같은 결정형태이므로 폐의 조직을 손상시킨다는 것이다. 그 결과로 연마재로서의 석영의 잠재적 사용에 관련한 어떠한 연구도 사실상 중단이 되었던 것이다.

그러므로 절단 및 샌드블라스팅을 위한 연마재로서 유리를 사용하는 것이 요망되고 있다.

따라서 본 발명의 목적은 재료 절단 및 샌드블라스팅을 위한 연마재로서의 유리 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 재료 절단에 있어 워터제트 시스템을 위한 연마재로 적합한 유리 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.

상기한 목적에 따라, 본 발명은 재료 절단을 위한 연마재로서의 유리를 제조하는 방법에 관한 것으로, 원재료 유리를 제공하는 과정와, 높은 모남율(angularity) 및 낮은 종횡비(aspect ratio)를 갖는 유리 입자를 얻기 위해 원재료 유리의 크기를 감소시키는 과정을 포함한다. 또한 본 발명의 방법은 거친입자 및 미세입자중 적어도 하나를 제거하기 위해 유리입자를 분류하는 과정을 포함한다. 또한 본 발명의 방법은 재료의 연마제 제트절단 및 샌드 블라스팅에 사용하기 위해 미리 설정된 크기로 분류된 연마재를 얻도록 유리입자를 크기별로 분류하는 과정을 포함한다.

또한, 본 발명은 재료 절단 및 샌드블라스팅을 위한 연마재로서의 유리를 사용하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 방법은 미리 설정된 크기로 분류된 연마재로서 유리입자를 제공하는 과정을 포함한다. 또한 본 발명의 방법은 물 스트림에 연마재를 비말동반하여 슬러리를 형성하는 과정와, 슬러리를 절단할 재료의 표면상 으로 향하게 하는 과정와, 재료 일부를 침식시키는 과정을 포함한다.

본 발명의 장점은 연마재로서 유리를 만드는 방법과, 재료절단 및 샌드 블라스팅을 위한 연마재로서 유리를 사용하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 장점은 연마재를 위한 무정형 또는 비정질 형태의 실리케이트인 유리를 제조 및 사용하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 장점은 분쇄 또는 파쇄된 유리가 직업 안전 및 건강협회(OSHA)에 의해 단순히 유해먼지로서 인정되는 규폐증에 대한 우려를 없애주는 방법이라는 것이다.

본 발명의 또 다른 장점은, 유리를 파쇄하고 매우 각진 유리입자의 연마재를 제조하고, 예리한 엣지와 패각상(conchoidal) 파쇄를 나타내는 방법을 제공한다는 것이다.

본 발명의 또 다른 장점은 가아넷 연마재와 유사한 연마재로서 유리 입자를 제조하는 방법을 제공한다는 것이다.

본 발명의 또 다른 장점은 유리와 비슷하거나 더한 경질재료를 포함하는 분야에서 가아넷보다 덜 비싼 대체물을 제공하는 연마재로서 분쇄 유리를 제조하는 방법을 제공한다는 것이다.

본 발명의 또 다른 장점은 플라스틱, 발포재, 직물 등과 같은 연질재료를 포함한 연마제 제트절단에서 연마재로서 분쇄 유리를 사용하는 방법을 제공한다는 것이다.

또한 본 발명은 배 선체(hulls)나 물과 연료탱크의 밀 스케일(mil-scale)에 대한 블라스팅에 있어 구리 및 니켈 슬래그에 비교되어질 뿐아니라 콘크리트, 알루미늄 및 철재금속을 포함한 수많은 표면을 코팅하기 위한 특정 프로파일도 제공한다는 것이다.

본 발명은 유리 연마재가 적절한 크기에 집중될 뿐만 아니라 협소한 범위로 명확하게 존재하므로 연마 제트절단에서의 연마재로서 우수한 성능을 발휘한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

이하 본 발명의 실시 예에 따른 재료절단 및 샌드블라스팅을 위한 연마재로서의 유리를 제조하는 방법을 상세히 설명하면 하기와 같다. 본 발명의 방법은 원재료 유리를 제공하는 과정와, 모남율이 높고 종횡비가 낮은 입자를 제조함과 동시에 초기 분쇄로부터 얻어진 예리한 엣지를 유지한 유리입자가 얻어지게 마모를 최소화하면서 원재료 유리의 크기를 감소시키는 과정을 포함한다. 그 결과로 얻어진 유리입자의 스트림은 다양한 크기별 분류방법으로 차례대로 분류되게 하고 미립자는 제거되게 한다. 또 본 발명은 연마제 제트절단 및 샌드 블라스팅 작업에서의 연마재로서 사용하기에 매우 적합한 여러 크기별로 분류된 연마재가 얻어지도록 스크린되게 한다. 본 발명의 크기별 분류과정에서 유리입자의 스트림으로부터 제거된 미립자는 여러 폴리머 및 콘크리트, 광택 금속에서의 충진제로서 또는 소결 보조제 로서 사용하기에 적합한 초미세 분쇄물로 제조되기 위해 더 한층 분류할 수 있다는 것도 고려되어야 한다. 유리는 무정형 또는 비정질 형태이라는 것도 고려되어야 한다. 또한 거친입자를 먼저 제거한 다음 미세입자를 제거할 수 있다는 것도 고려되어야 한다.

본 발명에 따른 방법에서는, 연마제 제트절단 및 샌드 블라스팅 작업에서의 연마재로 사용하는데 적합한 원재료로서 광범위한 유리 또는 폐유리 스트림을 이용하여 유리입자를 제조한다. 본 발명의 방법에서는, 낮은 종횡비, 높은 모남율 및 예리한 엣지를 갖지만, 가아넷에 비교될만한 경도를 갖는 유리 입자를 제조한다는 것이다.

본 발명의 방법은 원재료 유리를 제공하는 과정을 포함한다. 원재료 유리를 제공하기 위해서, 원재료에 관련된 요건은 상당히 자유로운 바, 판유리, 포스트-컨슈머(post-consumer)유리 뿐아니라 기타 폐유리 스트림을 포함한 여러 형태와 형상의 유리도 허용된다는 것이다. 연마제 제트절단 및 샌드 블라스팅을 위한 연마재로서 본 발명에서는 포스트컨슈머 유리를 사용하므로 공업광석 연마재에 포함되어 필히 제거되어야 할 불순물이 없다는 것과 칼라유리조차도 최종 연마재에 영향을 끼치지 않는다는 것이 높이 평가되어야 한다. 원재료로서 포스트컨슈머 유리를 사용하여 광범위하게 실험하여서 이 방법이 양질의 연마재 입자를 제조할 뿐아니라 분쇄된 유리 스트림으로부터 종이를 분리해 낼 수 있는 효과적인 수단을 제공하는 것으로 밝혀졌음을 고려하여야 한다. 포스트컨슈머 유리로부터 생성되어진 연마재는 고품질 유리입자를 나타내며, 절단할 재료상에 매우 양호한 엣지 품질과 균일한 공 급성을 부여해준다는 것도 고려되어야 한다.

본 발명의 방법은 원재료 유리의 크기를 감소시키는 과정을 포함한다. 원재료 유리에 대한 제1의 크기 감소단계는 해머밀(hammer mill) 또는 트로멜 밀(tromell mill)에 의해서 수행된다. 예컨대, 2인치 이하의 매우 균일한 입자크기를 갖는 유리입자의 스트림을 형성하고 광범위한 원재료 유리를 수용하는 크기의 해머밀이나 기타 유사한 밀에 의해 수행되어진다. 해머 밀의 주요 특징은, 적어도 2인치 이하의 특정 크기로 유리입자가 통과되도록 제한하는 천공 플레이트(도시하지 않음)를 삽입하더라도, 그 유리 크기를 엄격하게 유지해주면서도 배출 유리입자의 크기를 조절할 수 있는 능력이 있다는 것이다. 본 발명에서는 이러한 유리입자 크기 감소의 제1의 크기 감소단계에서 사용될 수 있는 여러 메카니즘을 이용한 수많은 해머밀 또는 유사 밀 또는 분쇄기를 이용한다는 것이다. 본 발명에서 이용하는 충격 분쇄기는 크기 감소를 위해 예리한 분쇄를 제공함과 동시에 유리입자의 마모를 최소화하기 위한 회전식 브레이커 메카니즘(도시하지 않음)을 이용한다는 것을 이해하여야 한다. 또한 상기 충격 분쇄기는 이 기술분야에서 공지되어 있다는 것도 고려하여야 한다.

유리크기의 감소과정은 제1의 크기 감소단계 후에 수행되는 제2의 크기 감소단계를 포함하고, 제2의 크기 감소단계에서는 미분쇄 단계(pulverizing phase)도 포함하고 있다. 이러한 제2의 크기 감소단계용 미분쇄 메카니즘을 제공하기 위해 여러 형태의 미분쇄장치가 사용될 수 있지만, 본 발명에서는 수직축 임팩터(VSI), 단일 회전럼프 브레이커(도시하지 않음), 제트 밀(도시하지 않음), 또는 회 전(gyratory)분쇄기(도시하지 않음), 또는 콘 분쇄기(도시하지 않음)를 사용하는 것이 바람직하다.

제1의 크기 감소단계에서 2인치 이하로 매우 균일한 크기의 재료가 공급기(도시하지 않음)를 갖는 수직축 임펙터(VSI)로 공급이 되어지면, 수직축 임펙터(VSI)의 공급기는 원재료 유리를 롤 분쇄기의 롤(도시하지 않음)로 이송시키는 속도를 제어하여서 수직축 임펙터(VSI)의 롤 분쇄기가 상기 원재료 유리를 분쇄하여 0.25인치 이하와 같은 크기 범위내로 감소되도록 해준다. 이는 낮은 종횡비를 갖는 수직축 임펙터(VSI)에 공급하는 데에 적합하다. 원재료 유리의 공급을 제어하는 주요 목적은 롤 분쇄기의 초크(choke) 공급을 방지하여서 분쇄된 유리입자에 관련한 예리한 엣지의 마모가 감소되도록 하기 위함이다. 롤 분쇄기는 당해 기술 분야에서 이미 공지되어 있음을 이해하여야 한다.

이러한 처리 결과로, 유리재는 요구되는 높은 모남율, 예리한 엣지, 1.5나 그 이하로 나타나는 비교적 낮은 종횡비를 나타내고, 또 크기면에 있어서는 거의 8메쉬 내지 1200메쉬(U.S. 메쉬)의 크기내에서 다르게 나타나게 된다. 수직축 임펙터(VSI)는 당해 기술분야에서 공지 공용되고 있는 것임을 이해하여야 한다.

본 발명의 방법에서는 크기 분류를 통해 유리입자를 분류하는 과정을 포함한다는 것이다. 종래의 스크리닝, 공기분류, 공기 테이블링(tabling), 습식 슬러리(wet slurry), 침강, 또는 기타 중력분리 등을 포함하는 크기 분류나 체(sieve) 의 크기는 연마제 제트절단에서의 연마재로서 사용할 수 있도록 400메쉬 정도로 미세한 유리 입자의 분쇄편(fraction)을 제거하는데 사용되어진다. 공기분류시스템 (도시하지 않음)은 분쇄편들을 다양한 크기별로 분리하는데 사용이 되며, 챔버의 상부로 유입되며 최소마모를 갖게 수직 하강하는 공기스트림을 갖되 분쇄된 유리 스트림과는 반대 방향으로 흐르는 공기 스트림을 갖는 수직 챔버(도시하지 않음)도 포함한다.

공기분류시스템은 공급 스트림과 공기흐름을 모두 조절하여서 유리입자의 미세 분쇄편들은 부유 상승시키고 거친 분쇄편들의 유리 입자들은 그냥 통과시켜 챔버의 바닥부로 낙하 배출되게 한다. 이때 분쇄편 입자의 부유상승이나 낙하배출 여부를 결정하는 파라미터로는 공기 스트림에 유도되는 유리입자의 밀도, 크기, 모양 및 표면 특성 등이 있다. 유리입자의 주 스트림으로부터 제거되는 미세 분쇄편들은 공기분류시스템의 상부에서 수집되어서 추가적 절차를 위해 보관되어진다. 상기 미세 분쇄편들을 이 위치에서 제거하게 되므로 과도 미립자들에 의해 야기되는 어떤 부가적 마모가 방지되게 하며, 또 부수적 제품류를 위한 공급원료(source)를 제공한다는 것에 의미가 있다. 상기한 공기분류시스템은 당해 기술분야에서 공지되어 있는 것이다.

미세 분쇄편들은 디스크 밀(도시하지 않음)과 같은 미분쇄기(도시하지 않음)로의 공급 스트림이 된다. 상기 디스크 밀은 유리입자 크기를 더욱 감소시켜서 다양한 제품들의 충진제로서 사용하기에 적합한 크기로 줄여준다. 제2의 크기 분류단계는 10미크론 이하 급의 입자 크기를 갖는 폴리머용 충진제로 사용하기 위해서 유리 스트림으로부터 초미세 분쇄편들을 분리해 내는데에도 이용이 된다. 본 발명에서는 그 절단물에 따라 해당 분쇄편들의 입자크기의 분포정도를 늘리는 추가 단계 를 포함할 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명의 방법은 재료의 연마제 제트절단이나 샌드 블라스팅에 사용하기 위해 미리 설정된 입자크기로 분류된 연마재를 얻도록 유리입자를 스크린하는 과정을 포함한다. 공기분류시스템을 통과하는 유리입자의 거친 분쇄편들은 통상의 스크리닝(도시하지 않음)을 이용하여서 크기별로 분류되어진다. 본 발명의 이러한 스크리닝은 유리 입자의 스트림을 16메쉬, 30메쉬, 40메쉬, 50메쉬, 60메쉬, 80메쉬, 100메쉬, 120메쉬, 170메쉬, 200메쉬, 230메쉬 등과 같이 서로 다른 크기로 분리하는 작용을 하며, 이러한 입자들은 서로 다른 분류의 연마재로서 포장된다. 또한 상기 유리 입자의 스트림으로부터 과다 크기의 분쇄편들이 제거되어지며, 또 서로 다른 입자크기들은 각기 다른 제품들을 위해 다양한 비율로 조합될 수도 있다. 또한, 과다 크기의 분쇄편들은 수직축 임펙터(VSI)에 재투입되어 혼합되거나 크기를 더 감소시키는 최종의 분쇄 과정에서 재활용되어진다.

본 발명의 다른 방법으로 재활용을 위해 거친 유리를 우선적으로 공기 분류하거나 스크린하는 것이다. 그 다음의 공기분류나 스크린은 제품이나 미립자를 위한 것이다. 본 발명에서는 분쇄조건을 제어하여 제2 및 제3 단계가 결합될 수 있으므로 3번에 걸친 분쇄는 필요치 않음을 이해하여야 한다.

따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 방법은, 재료를 절단하고 샌드 블라스팅하기 위한 연마재로서 유리를 사용한다는 것이다. 일반적으로, 본 발명의 방법은 미리 설정된 크기로 분류된 연마재로서 유리 입자를 제공하는 과정과, 연마재를 물의 스트림에 비말동반시켜 슬러리(slurry)를 제조하는 과정을 포함한다. 또한 본 발명의 방법은 또한 슬러리를 절단할 재료의 표면으로 향하게 하는 과정과, 재료의 일부를 침식하는 과정을 포함한다.

본 발명의 방법은 미리 설정된 크기로 분류된 연마재로서 유리입자를 제공하는 과정을 포함한다. 연마제 제트절단에 사용되는 입자의 크기는 통상 거친 것인 20메쉬(U.S.메쉬) 내지 미세한 것인 400메쉬의 범위에 있다. 연마제 제트절단에서, 입자 크기는 그 절단 성능에 상당한 영향을 미친다. 표면 마무리에 우수한 성능을 갖는 미세 연마재는 거친 연마재보다는 상대적으로 느린 공급속도를 요한다. 거친 연마재는 동일 재료를 더 빨리 절단할 수 있지만 그 마무리가 거칠게 되게 한다. 그러므로 각기 다른 응용분야에 사용되는 주 크기범위는 각각마다 미리 정해져 있다. 가장 범용적인 크기 범위는 대략 80, 120 및 170메쉬에 집중되어 있다. 각 크기범위는 실제적으로 미리 정해진 크기 부근에 집중되어서 실제적인 입자 크기 범위를 형성하지만, 그 형성범위가 협소하면 할수록 그 연마재는 연마제 제트절단에 더욱 적합하다는 것이다.

또한 본 발명의 방법은 워터제트 시스템(도시하지 않음)을 이용하여 물의 스트림에 연마재를 비말동반시켜 슬러리를 제조하는 과정을 포함한다. 워터제트시스템은 연마제 제트를 형성하도록 연마재를 물의 스트림에 비말동반하기 위한 연마 헤드(도시하지 않음)를 포함한다. 물의 스트림이 운반체로서 기능을 하므로 연마재는 워터제트시스템의 혼합 챔버(도시하지 않음)에서 물의 고압 스트림에 비말동반되어 노즐(도시하지 않음)을 통과하게 된다. 노즐은 상기 형성된 슬러리로 하여금 절단할 재료의 표면으로 향하게 하여서 얇은 절단자국(kerf)이 형성되게 한다. 이 때 슬러리는 재료를 횡단하므로 그 재료가 절단 침식되게한다. 필요에 따라 유리는 가아넷, 알루미나 등과 같은 기타 연마재와 혼합될 수 있으며, 상기의 워터제트 시스템은 당해 기술분야에 공지되어 있음을 이해하여야 한다.

상업 제조된 대략 120메쉬에 집중된 가아넷 연마재와 대략 120메쉬에 집중된 본 발명의 유리 연마재에 대해 체거름 분석을 수행하였는데, 그 결과 본 발명의 유리 연마재는 적당한 크기 부분에 집중될 뿐아니라 명확히 협소한 범위로 존재하는 것을 본원 발명자가 확인할 수 있었다. 이는 본 발명의 유리 연마재가 연마제 제트절단에서의 연마재로서 우수한 성능을 제공한다는 의미이다.

[실험 예시]

본 발명의 견지는 하기 예들에 의해서 더욱 상세히 설명되지만 그에 한정되지 않는다. 별도의 언급이 없는 한 모든 부품과 백분율은 중량 기준이다. 상기의 연마재는 다양한 재료를 제트절단하는 연마재에 사용되어 왔다. 하기 본 발명의 예시에서는 가아넷(garnet)으로 제시되어 초경질을 요구하지 않는 응용분야에 연마재로서의 분쇄 유리를 설명할 것이며, 연마제 제트절단에 있어 뛰어난 비용 절감효과를 주는 연마재를 구현한 것이다.

실험예 1

자동차유리 제조장치에서 발생된 폐 스트림(stream)으로부터 얻어진 판유리 스크랩을 가공하여 대략 80메쉬(mesh)에 집중된 연마재를 제조하였다. 판유리를 분 쇄하는데 사용된 수단으로는 제1, 제2 및 제3 단계의 분쇄에 해머 밀(hammer mill), 롤 분쇄기(roll crusher) 및 낮은 종횡비의 수직축 임펙터(VSI)로 각각 구성한다. 그 결과 얻어진 유리입자의 스트림은 120메쉬와 80메쉬 크기의 분쇄편들로 분류하여서 연마제 제트절단 시험 류의 연마재로서 사용되도록 나누었다.

상기 80메쉬의 스트림은 자동차 유리를 연마제 제트로 절단하는 연마재로서 사용되었다. 그 결과, 자동차 산업에서 유리를 절단함에 있어 현재 사용되는 스코어링/프레임 브레이크아웃(scoring/flame breakout)공정을 이용할 때 요구되는 엣지의 추가 그라인딩 필요성을 줄일 수 있는 엣지 품질을 성공적으로 제공하였다. 또한 종래 공정과는 달리 스코어링/플레임 브레이크아웃 공정시 발생되는 절단 유리의 매트릭스에서의 잔류 응력이 없도록 해주는 장점도 있다. 만약 그렇지 않다면, 갈아 없애는 추가공정이 필요하게 된다.

본 발명은 스코어링/플레임 브레이크아웃 공정으로 인한 최소 반경, 원추형 모양 및 천공 관련한 디자인 제한성 부분에서 가장 주목할만 한데, 본 발명에서는 연마제 제트절단을 이용하면 제한을 받지 않는다는 것이다. 본 발명에 있어 유리의 연마제 제트절단은 최소 반경에 강제되지 않으며, 실제로 요청자의 요구에 부합되는 예리한 각들이 나타내는 결과물을 얻게된다. 노즐은 가능한한 직선으로된 요부나 돌부 통로를 따르도록 하여서 절단되는 부분상에 각형 엣지나 경사면 형성이 가능하도록 하였다. 또 천공은 추가 공구작업이나 고정체없이 그 단계에서 바로 수행될 수 있다.

실험예 2

실험예 1의 방법으로 제조되고 대략 80메쉬에 집중된 크기 범위를 갖는 본 발명의 연마재는 다층 합판의 연마제 제트절단에 연마재로서 사용되었으며 매우 성공적인 결과를 도출했다. 목재섬유의 연마제 제트절단은 이러한 종류의 복합체를 절단하는데 이용되었던 종래의 방법에 비해 수많은 장점을 갖는다. 목재섬유를 절단하기 위해 본 발명의 유리 연마재를 사용할 때 나타나는 가장 큰 특징은 본 발명의 연마제 제트에 의한 표면 마감이다. 그 목재는 절단과 동시에 사포 문지름(sand)이 이루어져서 미세거칠기 사포로 매끄럽게 문질러 놓은 표면을 형성하였다. 또한 본 발명의 유리 연마재를 사용하여 얻어진 얇은 절단선은 종래의 가공에서보다 훨씬 나은 굴요성(flexibility)을 갖으면서도 한층 더 나은 정교함이 있었다. 기존의 드릴 구멍을 0.030인치의 직경을 갖는 본 발명 연마제 제트를 이용하여 뚫을 수 있으며, 그런 다음 그 구멍의 원주를 추적하는 프로그래밍을 수행으로써 동일한 구멍을 만들 수 있다. 본 발명에서 목재 절단에 연마제 제트를 이용하여 상기와 같은 구체 결과를 얻을 수 있으므로, 다양한 목재 제품의 제조에 있어 본 발명 연마제 제트를 이용하게 되면 기존에 비해서 많은 장점이 있다는 것을 쉽게 이해할 수 있다.

실험예 3

폴리머는 연마제 제트절단에 본 발명의 유리 연마재를 사용시에 유리한 또 다른 종류의 재료이다. 플라스틱은 대체로 연성재질 재료이므로 가아넷에 연관된 경도의 요구정도는 연마제 제트공정을 이용하여 양호한 품질의 절단을 형성하는데 요구되는 경도보다 크다. 대략 120메쉬에 집중되고 실험예 1에서 설명된 방법을 이용하여 제조된 연마재 제품을 사용하여서, 회로기판과 아울러 기타 폴리머의 제조에 사용된 아크릴시트, 복합체 및 유리보강 기판 등을 다양한 형태로 절단 디자인하였다. 그 결과 형성되어진 엣지는 품질이 우수하였고, 또 종래의 방법을 이용하여 폴리머를 가공할 때 관심사가 된 마모재 제트를 이용한 절단 결과로 초래되는 모(parent)재료의 온도 상승이 본 발명에서는 야기되지 않았다는데 의의가 있다.

실험예 4

약 80메쉬에 집중된 입자크기를 갖고, 실험예 1로 설명된 방법을 이용하여 제조된 본 발명의 유리 연마재가 비교적 연질인 알루미늄 판재의 연마제 제트절단에 사용되었다. 그 실험결과 본 발명의 유리 연마재는 알루미늄 판재의 깊이 절단을 포함하는 응용에 적합함을 확인하였으며 엣지 품질이 우수한 결과를 나타내었다. 본 발명 연마제 제트로 알루미늄을 절단하는 것에는 매우 긴 통로와 수 많은 위치에서의 플레이트 피어싱을 포함하는 데, 이들 모두에서 우수한 엣지 품질을 갖는 표면을 나타내었다.

도 1에서는 본 발명에 따른 유리 연마재 제조 방법을 도시하고 있다. 본 발명의 실시 예에서는 유리 제품과 미립자를 제거하기 위해 진동스크리닝 또는 공기 분류를 이용하며 버너도 구비하고 있다. 본 발명의 방법은 블록(100)에서 원재료 유리(포스트 컨슈머, 플레이트, 및 윈드쉴드 유리)를 공급함으로써 시작되며, 그후 블록(101)으로 진행하여 해머 밀(hammer mill)로 원재료 유리의 크기를 3/8∼1인치로 감소시킨다. 그후에는 블록(102)로 진행하며, 블록(102)에서는 버너를 이용하여 크기 감소된 원재료에서 수분이나 종이를 제거한다. 그 후에는 블록(103)으로 진행하여 수직축 임팩터(vertical shaft impactor)로 유리를 미분쇄하여 미분쇄물을 만들며, 그 후 선택사항(option) 1 또는 선택사항 2로 나눠서 진행되게 한다.

선택사항 1은 두단계에 걸친 스크리닝을 이용하는 방법이다. 먼저 미분쇄물을 공기분류기(104a)를 통과시켜서 공기로 분쇄된 유리를 구별해낸다. 공기분류기(104a)로 분류되어 상대적으로 가벼운 유리입자는 제1 진동분리기(104b)로 보내지며, 제1 진동분리기(104a)에서는 진동 스크린을 이용하여 유리 입자를 선별낸다. 공기분류기(104a)로 분류된 상대적으로 너무 거친 분쇄편은 수직축 임팩터(103)로 다시 보낸다.

선택사항 2는 제1 진동분리기(104b)만을 이용하여 재료를 분류한다. 선택사항2의 공정에서는 제1 연마재 수집부(105)로 분쇄물을 보내고, 제1연마재 수집부(105)에서는 16메쉬 내지 60메쉬 범위의 중간크기 내지 미세크기의 분쇄물을 벌크자루 포장기(bagger)나 사일로(silo)에 수집해 넣거나 50#-100#백에 포장되게 한다. 또 제1 진동 분리기(104b)에서는 체 통과된 크기의 미세 또는 초미세한 유리 입자에 대해서는 제2 진동분리기(107)로 보낸다. 제2 진동분리기(107)에서는 제2 진동 분리 스크린을 사용하여 연마제 제트시스템의 워터제트 연마재(109)로 사용될 작은 크기(예컨대, 70메쉬 내지 200메쉬)의 유리입자를 선별해내고, 200메쉬 내지 400메쉬의 초미세 분쇄물은 폴리머 충진제 및 기타 유리제품(110)으로 사용하도록 선별한다. 제2 지동분리기(107)에 의해서 분리 선별된 각 유리입자들은 제2 연마재 수집부(108)에서 수집되어 워터제트 연마재(109)나 폴리머 충진제 및 기타 유리제품으로서 포장되어진다.

상술한 본 발명의 설명에서는 예시적 방법으로 설명되었으며, 또 본 명세서에 기재된 용어는 본 발명을 한정하는 것이 아니며 본 발명의 본질을 설명하는 의도로 사용되었음을 이해하여야 한다.

따라서 본 발명의 설명은 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있으며, 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위의 균등한 것에 의해 정해 져야 한다.

본 발명은 워터제트 절단 및 워터나 샌드 블라스팅에 이용될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따라 연마 블라스팅 및 워터제트 시장에서 사용하기 위한 유리 연마재를 제조하는 공정도.

Claims (10)

1. 재료절단 및 샌드블라스팅을 위한 연마재로서의 유리 제조방법에 있어서,

   원재료 유리를 제공하는 원재료 제공과정과,

   높은 모남율과 낮은 종횡비, 및 예리한 엣지를 갖는 유리입자가 얻어지도록 상기 원재료 유리의 크기를 감소시키는 유리크기 감소과정과,

   상기 얻어진 유리입자를 분류하여서 거친입자와 미세입자 중 적어도 하나가 제거되게 하는 유리입자 분류과정과,

   상기 유리입자 분류과정에서 분류된 유리입자를 크기에 따라 분류하여서 재료의 연마제 제트절단 및 샌드나 워터 블라스팅에 사용할 수 있도록 미리 설정된 크기로 분류되고 예리한 엣지를 갖는 연마재를 얻게 하는 크기별 분류과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 재료절단 및 샌드블라스팅을 위한 연마재로서의 유리 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 유리입자 분류과정은 진동 분리를 통해서 유리입자의 스트림으로부터 상기 거친 입자와 미세 입자를 제거함을 특징으로 하는 재료절단 및 샌드블라스팅을 위한 연마재로서의 유리 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 유리크기 감소과정은 상기 원재료 유리의 분쇄를 포함함을 특징으로 하는 재료절단 및 샌드블라스팅을 위한 연마재로서의 유리 제조방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 유리크기 감소과정은 상기 원재료 유리를 분쇄하고 예리한 엣지를 갖는 유리입자를 형성하는 것을 포함함을 특징으로 하는 재료절단 및 샌드블라스팅을 위한 연마재로서의 유리 제조방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 유리크기 감소과정은 상기 원재료 유리를 제1 설정된 크기로 감소시키는 제1의 크기 감소단계를 포함함을 특징으로 하는 재료절단 및 샌드블라스팅을 위한 연마재로서의 유리 제조방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 제1의 크기감소 단계에서는 해머밀을 사용함을 특징으로 하는 재료절단 및 샌드블라스팅을 위한 연마재로서의 유리 제조방법.
7. 제5항에 있어서, 상기 유리크기 감소과정은 상기 원재료 유리를 제2 설정된 크기로 감소시키는 제2의 크기감소 단계를 포함함을 특징으로 하는 재료절단 및 샌드블라스팅을 위한 연마재로서의 유리 제조방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 제2의 크기 감소단계에서는 수직축 임팩터를 사용하여 분쇄함을 특징으로 하는 재료절단 및 샌드블라스팅을 위한 연마재로서의 유리 제조방법.
9. 재료절단 및 샌드블라스팅을 위한 연마재로서의 유리 제조방법에 있어서,

   원재료 유리를 제공하는 원재료 제공과정과,

   높은 모남율 및 낮은 종횡비 및 예리한 엣지를 갖는 유리입자가 얻어지도록 상기 원재료 유리의 크기를 감소시키는 유리크기 감소과정과,

   거친입자와 미세입자 중 적어도 하나를 제거하기 위해 유리입자를 분류하는 유리입자 분류과정과,

   미리 설정된 크기로 분류되고 16∼200메쉬의 예리한 엣지를 갖는 연마재가 얻어지도록 상기 분류된 유리입자를 크기별로 분류하는 크기별 분류과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 재료절단 및 샌드블라스팅을 위한 연마재로서의 유리 제조방법.
10. 재료절단 및 샌드블라스팅을 위한 연마재로서의 유리 제조방법에 있어서,

    원재료 유리를 제공하는 원재료 제공과정과,

    높은 모남율, 낮은 종횡비 및 예리한 엣지를 갖는 유리입자가 얻어지도록 상기 원재료 유리의 크기를 감소시키는 유리크기 감소과정과,

    거친입자와 미세입자 중 적어도 하나를 제거하기 위해 상기 감소된 유리입자를 분류하는 유리입자 분류과정과,

    미리 설정된 크기로 분류되고 재료의 연마제 제트절단 또는 샌드 블라스팅에 사용되도록 예리한 엣지를 갖는 연마재를 얻도록 하기 위해 상기 분류된 유리입자를 진동분리나 공기분류를 통해서 크기별로 분류하는 크기별 분류과정을 이루어짐을 특징으로 하는 재료절단 및 샌드블라스팅을 위한 연마재로서의 유리 제조방법.

Images