KR20140061362A - 피복된 연삭 수단의 제조 방법, 피복된 연삭 수단, 및 피복된 연삭 수단의 용도 - Google Patents

피복된 연삭 수단의 제조 방법, 피복된 연삭 수단, 및 피복된 연삭 수단의 용도 Download PDF

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Abstract

본 발명은 a) 지지체, 상기 지지체 상에 결합된 다수의 연삭 입자, 및 상기 연삭 입자를 적어도 부분적으로 커버하는, 경화되지 않은 사이즈 코트의 적어도 하나의 층을 포함하는 연삭 수단 예비 제품의 제조 또는 제공 단계로서, 가장 상부의 사이즈 코트는 경화되지 않는, 연삭 수단 예비 제품의 제조 또는 제공 단계;
b) 가장 상부의, 경화되지 않은 사이즈 코트 상에 적어도 하나의 연삭 첨가제를 제공하는 단계;
c) 가장 상부의 사이즈 코트를 경화하는 단계를
포함하는 피복된 연삭 수단의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따라, 상기 연삭 첨가제는 단계 b)에서 건조한 형태로 제공된다. 본 발명은 또한 피복된 연삭 수단 및 표면의 가공을 위한 피복된 연삭 수단의 용도에 관한 것이다.

Description

피복된 연삭 수단의 제조 방법, 피복된 연삭 수단, 및 피복된 연삭 수단의 용도{METHOD FOR PRODUCING A COATED GRINDING MEANS, COATING GRINDING MEANS, AND USE OF A COATED GRINDING MEANS}
본 발명은 피복된 연삭 수단의 제조 방법, 피복된 연삭 수단, 및 피복된 연삭 수단의 용도에 관한 것이다.
예컨대, 연삭 벨트 또는 파이버 디스크와 같은 가요성 연삭 수단에 의해 다수의 표면이 가공될 수 있다. 예컨대, 스테인리스 강으로 이루어진 몇몇 표면들은 소위 연삭 첨가제("grinding aids")로 연삭 수단의 추가 피복을 필요로 한다. 연삭 첨가제로서 통상 주로 원소 붕소 및/또는 플루오르를 포함하는 염이 사용된다. 전형적인 제제는 칼륨테트라플루오로보레이트(KBF4) 및 빙정석(Na3AlF6= 알루미늄트리나트륨헥사플루오라이드)이다. 이러한 추가 피복은 예컨대 연삭 수단의 수명 및 그에 따라 총 연삭량을 수배 증가시킬 수 있다.
이러한 종래 방식으로 피복된 연삭 수단의 제조시, 추가 피복은 액상 혼합물로서 도포되고, 상기 혼합물은 실제 연삭 첨가제 외에도 결합제, 용매(예컨대 물) 및 경우에 따라 염료, 유동성 첨가제, 습윤제, 소포제 또는 충전제를 포함할 수 있다. 상기 액상 혼합물은 연삭 수단 예비 제품에 도포되고, 상기 연삭 수단 예비 제품은 지지체, 다수의 연삭 입자 및 적어도 하나의 경화된 제 1 사이즈 코트(size coat)를 포함한다. 그리고 나서, 액상으로 도포된 추가 피복이 예컨대 가열에 의해 경화되므로, 제 2 사이즈 코트 층이 주어진다. 대안으로서, 추가 피복은 단 하나의 지지체, 접착 베이스 코트(adhesive base coat) 및 연삭 입자들을 포함하지만 사이즈 코트를 포함하지 않는 연삭 수단 예비 제품에도 도포될 수 있다. 이 경우, 경화된 추가 피복은 단일 사이즈 코트를 형성한다.
그러나, 이 제조 방법은 매우 복잡한데, 그 이유는 먼저 연삭 첨가제를 포함하는 현탁액이 제조된 다음 이것이 도포 후에 다시 경화되어야 하기 때문이다. 또한, 액상 추가 피복은 통상 롤링 방법에 의해 도포된다. 롤링 도포의 단점은 연삭 첨가제가 개별 연삭 입자들 사이의 홈 내에 농축되는 반면, 연삭 입자들의 피크는 적은 연삭 첨가제만으로 커버된다는 것이며, 이는 수명 및 연삭 일률을 떨어뜨린다. 일반적으로 연삭 수단은 연삭 입자가 초기 높이의 약 40%까지만 마모되면 그 수명이 끝난다. 상기 레벨 밑에 있는 연삭 첨가제의 입자들은 가공된 표면과 접촉하지 않는다. 연삭 첨가제의 상기 부분은 그 기능을 수행할 수 없고, 이는 매우 비경제적이다.
본 발명의 과제는 선행 기술의 단점을 극복하고, 특히 경제적으로 간단히 실시될 수 있으며, 가공될 표면과 실제로 접촉하는 연삭 수단의 영역들에서 연삭 첨가제의 가능한 효과적인 분배를 보장하는, 피복된 연삭 수단의 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 과제는
a) 지지체, 상기 지지체 상에 결합된 다수의 연삭 입자, 및 상기 연삭 입자를 적어도 부분적으로 커버하는, 경화되지 않은 사이즈 코트의 적어도 하나의 층을 포함하는 연삭 수단 예비 제품의 제조 또는 제공 단계로서, 가장 상부의 사이즈 코트(4)는 경화되지 않는, 연삭 수단 예비 제품의 제조 또는 제공 단계;
b) 경화되지 않은 상기 가장 상부의 사이즈 코트 상에 적어도 하나의 연삭 첨가제를 제공하는 단계;
c) 상기 가장 상부의 사이즈 코트를 경화하는 단계를
포함하는 피복된 연삭 수단의 제조 방법에 의해 달성된다.
본 발명에 따라 연삭 첨가제는 단계 b)에서 건조한 형태로 제공, 특히 뿌려진다.
연삭 수단 예비 제품은 사이즈 코트의 하나 또는 다수의 층을 포함할 수 있다. 2개의 사이즈 코트 층의 경우, 통상 하부 사이즈 코트는 "사이즈 코트 1" 또는 "사이즈 코트"라고 하고, 상부 사이즈 코트는 "사이즈 코트 2" 또는 "슈퍼 사이즈 코트" 라고 한다. 본 발명에서는 가장 상부의 사이즈 코트, 즉 가장 외부의 층을 형성하며 연삭 수단 예비 제품의 지지체로부터 떨어진 사이즈 코트가 경화되지 않는 것이 중요하다.
건식 제공된 연삭 첨가제는 사이즈 코트의 가장 낮은 층 내로 침투하지 않고 그 표면에 농축된 양으로 남는다. 또한, 연삭 첨가제는 연삭 수단의 표면에 대해 비교적 평행하게, 따라서 훨씬 더 균일하게 분배된다. 즉, 개별 연삭 입자들 사이의 영역에 더 적게 농축된다. 따라서, 제공된 연삭 첨가제의 대부분이 지금까지 통상의 액상 도포 경우처럼 가공될 표면과 접촉한다. 따라서, 본 발명에 따른 건식 제공 시 대부분의 실시예에서 종래의 액상 피복과 동일한 총 연삭량을 달성하기 위해 필요한 것보다 면적 당 더 적은 연삭 첨가제가 필요하다. 종래의 액상 피복에서와 동일한 연삭 첨가제 량이 사용되면, 더 많은 총 연삭량이 주어진다. 반대로, 연삭 입자들의 도포량이 종래의 연삭 수단에 비해 감소할 수 있다; 이로 인해 생긴 총 연삭량 감소는 연삭 첨가제의 본 발명에 따른 건식 제공에 의해 보상될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 제조 방법이 훨씬 더 경제적이다. 연삭 입자들 사이에 비교적 적은 연삭 첨가제가 존재하기 때문에, 거기에 더 큰 칩 공간이 남고, 이 칩 공간 내에 연삭시 생긴 칩이 수용될 수 있다; 이것도 수명을 연장한다.
또한 확인된 바와 같이, 건식으로 제공된 연삭 첨가제는 사이즈 코트의 경화에 의해서만 상기 사이즈 코트에 견고하게 결합될 수 있다. 연삭 첨가제는 여전히 경화되지 않은 사이즈 코트에 의해 고정되는데, 그 이유는 이것이 모세관력에 의해 건조한 연삭 첨가제 내로 이동될 수 있기 때문이다. 상기 방식의 제조에 의해, 먼저 액상 추가 피복을 제조한 다음 이 피복을 추가의 공정 단계에 의해 다시 경화시킬 필요가 없다.
또한, 적어도 단일 사이즈 코트 층을 가진 연삭 수단에서, 건식으로 제공된 연삭 첨가제가 습식으로 도포된 연삭 첨가제의 경우보다 연삭 입자들의 훨씬 더 개선된 고정을 야기할 수 있는 것으로 나타났다. 따라서, 표면의 가공시 연삭 입자들이 쉽게 떨어져 나가지 않는다. 이러한 효과는 연삭 첨가제의 많은 도포량에서 특히 탁월하다. 종래의 습식 도포시, 연삭 첨가제는 지지체에 대해 수직인 방향으로 비교적 균일하게 분배됨으로써, 비교적 많은 양이 연삭 입자들 근방에서 또는 연삭 입자들과 직접 접촉하여 배치된다. 이로 인해, 연삭 입자들과 사이즈 코트 사이의 결합력이 떨어진다. 이와 반대로, 동일한 양으로 건식 제공된 연삭 첨가제는 연삭 입자들의 더 큰 간격에서 중앙에 배치되므로, 연삭 입자들과 사이즈 코트 사이의 결합이 이로 인해 약간 떨어지거나 또는 거의 떨어지지 않는다.
"건식"은 본 발명의 범주에서 연삭 첨가제가 분산액 또는 현탁액의 분산된 또는 현탁된 성분으로서 도포되지 않는 것을 의미한다. 연삭 첨가제의 외부 표면이 예컨대 공기 중 습기에 의해 생길 수 있는 유동성 접착을 갖는 것은 배제되지 않는다. 전체적으로, 본 발명의 범주에서, 단계 b)에서 제공된 재료의 가능한 액체량은 5 중량%보다 작아야 하고, 바람직하게는 1 중량%보다 작아야 한다. 많은 실시예에서, 연삭 첨가제가 유동성이어서 간단히 제공될 수 있을 정도의 낮은 액체량이 허용된다.
"연삭 첨가제"는 여기서 및 이하에서 하기 특성들 중 적어도 하나, 바람직하게는 다수를 포함하는 재료를 의미한다: 연삭시 생기는 온도의 감소, 특히 윤활 작용으로 인한 온도의 감소; 연삭 첨가제의 용융 및 재결정화에 의한 온도의 감소; 금속 도금(소위 "유리화")의 방지; 가공된 표면의 산화의 방지(산화물은 종은 금속보다 더 경질이어서 절삭되기 더 어렵다); 및/또는 알파 산화알루미늄으로부터 부서지기 쉬운 스피넬로 연삭 입자 구조의 변환 방지.
연삭 첨가제는 단계 b)에서 분말의 형태로, 플레이크의 형태로, 섬유의 형태로, 응집체의 형태로 및/또는 캡슐의 형태로 제공, 특히 뿌려질 수 있다. 응집체는 여기서 그리고 이하에서 이전에 느슨한 개별 입자들 쌓여 고화된 결합체를 이루는 축적물을 의미한다. 고화는 예컨대 추가의 물질에 의해 그리고 가압, 경화, 건조 및/또는 조사에 의해 이루어질 수 있다. 캡슐의 경우, 연삭 첨가제는 케이싱에 의해 둘러싸이고, 상기 케이싱은 예컨대 왁스, 그리스 및/또는 폴리머 용액을 포함할 수 있거나 또는 이들로 이루어질 수 있다. 이러한 캡슐의 제조는 당업자에게 공지되어 있다.
캡슐들은 연삭 수단 첨가제와 더불어 액체 성분을 포함할 수 있다. 그러나, 상기 액체 성분이 케이싱에 의해 둘러싸이고 상기 케이싱으로부터 배출되지 않을 수 있다면, 상기 캡슐들은 본 발명의 범주에서 "건조하고" 뿌려질 수 있는 것으로 본다.
바람직하게는 연삭 첨가제의 입자들의 적어도 대부분이 0.1 ㎛ 내지 2 ㎜, 바람직하게는 0.1 ㎛ 내지 0.5 ㎜, 특히 바람직하게는 0.1 ㎛ 내지 0.1 ㎜ 범위의 크기를 갖는다. 연삭 첨가제 입자들의 적어도 90 중량%, 바람직하게는 적어도 95 중량%, 더욱 바람직하게는 적어도 99 중량%, 특히 바람직하게는 모든 입자가 상기 범위의 크기를 갖는 것이 바람직하다.
연삭 첨가제의 입자들의 크기 분포의 ds90-값은 1 ㎛ 내지 5 ㎛ 범위에 놓일 수 있다; ds50-값은 10 ㎛ 내지 40 ㎛ 범위에 놓일 수 있다; ds10-값은 20 ㎛ 내지 100 ㎛ 범위에 놓일 수 있다. 예컨대, 3 ㎛의 ds90-값은 연삭 첨가제의 입자들의 90 중량%가 3 ㎛ 이상의 크기를 갖는 것을 의미한다.
또한, 연삭 첨가제의 입자들의 평균 크기가 연삭 입자들의 평균 크기보다 작은 것이 바람직하다. 이로 인해, 연삭 첨가제의 입자들이 연삭 입자들의 표면들 및 이들 사이의 사이 공간을 균일하게 커버할 수 있다. 연삭 첨가제가 응집체 또는 캡슐의 형태로 주어지면, 응집체의 평균 직경 대 연삭 입자의 평균 직경의 비율은 5 보다 작고, 바람직하게 3 보다 작고 더욱 바람직하게는 2 보다 작다. 응집체의 평균 직경이 연삭 입자의 평균 직경보다 작은 것이 특히 바람직하다. 응집체의 크기가 연삭 입자의 ds3-값보다 작은 것도 바람직하다.
연삭 첨가제는 10 g/㎡ 내지 500 g/㎡ , 바람직하게는 20 g/㎡ 내지 400 g/㎡ , 특히 바람직하게는 25 g/㎡ 내지 250g/㎡ 범위의 도포량으로 제공될 수 있다. 연삭 수단 첨가제로서 칼륨테트라플루오로보레이트의 사용시, # 400의 입자 크기에서 30 g/㎡ 내지 35 g/㎡ 범위의 도포량, 그리고 # 36의 입자 크기에서 160 g/㎡ 내지 180 g/㎡ 범위의 도포량이 특히 바람직한 것으로 나타났다.
전술한 바와 같이, 선행 기술에 비해 적은 도포량이 만족스러운 총 연삭량을 달성하기에 충분하다. 특히, 칼륨테트라플루오로보레이트의 상기 도포량은 칼륨테트라플루오로보레이트로 종래의 액상 피복 시에 사용된 도포량에 대략 상응한다; 그러나, 총 연삭량은 종래의 액상 피복 시보다 훨씬 더 높다.
본 발명에 따른 방법에서는, 지금까지 통상적인 액상 도포 방법에서 사용되었던 모든 재료가 연삭 첨가제로서 사용될 수 있다. 연삭 첨가제는 예컨대 특히 붕소 및/또는 플루오르, 특히 칼륨테트라플루오로보레이트 및/또는 빙정석을 포함하는 염을 포함하거나 상기 염으로 이루어질 수 있다.
대안으로서 또는 추가로 연삭 첨가제는 운모, 모래, 안료, 발열 규산, 탄소, 유리, 활석, 산화알루미늄 및/또는 다른 광물성 재료를 포함하거나 또는 이것으로 이루어질 수 있다.
특히, 연삭 첨가제는 적어도 하나의 또는 다수의 하기 재료를 포함하거나 이것으로 이루어질 수 있다:
- Al2O3 (산화알루미늄)
- Al(OH)3 (알루미늄하이드록사이드 Hydral 710 / PGA-SD)
- AlCl3 (알루미늄클로라이드)
- BN (질화붕소, 6방정계)
- BaBr2 (바륨브로마이드)
- CaF2 (칼슘플루오라이드)
- CaCl2 (칼슘클로라이드)
- CaBr2 (칼슘브로마이드)
- C (흑연)
- C10H4Cl4 (테트라클로로나프탈린)
- C7H8Br5 (펜타브롬톨루엔)
- C9H2Cl6O3 (클로렌딕 안하이드라이드)
- C12H18Br6 (헥사브롬사이클로도데칸)
- C12H10OBr10 (데카브롬디페닐옥사이드 (내연제))
- C18H12Cl12 (데클로란 A (내연제))
- CaCO3 (칼슘카보네이트)
- Ca3(PO4)2 (칼슘포스페이트)
- Ca(OH)2 (칼슘하이드록사이드)
- (CH2CHCL)n (폴리비닐클로라이드, PVC)
- CS2SO4 (황산칼슘)
- CuSO4 (황산구리)
- CoSO4 (황산코발트)
- C20H22Cl20 (할로겐화된 파라핀 Chlorez 700, 760)
- FeS2 (철-Ⅱ-이황화물 황철석)
- FeSO4 (황산철)
- KBF4 (칼륨플루오로보레이트)
- K3AlF6 (칼륨플루오로알루미네이트)
- K2TiF6 (칼륨플루오로티타네이트)
- KCl (칼륨클로라이드)
- K4P2O7 (칼륨피로포스페이트)
- K2SO4(황산칼륨)
- KNO2 (질화칼륨)
- K3PO4 (칼륨포스페이트)
- K2HPO4 (칼륨하이드로겐포스페이트)
- Li2SO4 ·H2O (황산리튬)
- MgF (마그네슘플루오라이드)
- MoS2 (몰리브덴-Ⅳ-설파이드)
- MoO3 (몰리브덴-Ⅵ-옥사이드)
- MnS (망간-Ⅱ-설파이드)
- MgO (마그네슘옥사이드)
- Mg(OH)2 (마그네슘하이록사이드)
- MgCO3 (마그네슘카보네이트)
- MgCO3 Mg(OH)2 3 H2O (Nesquehonit)
- MgO CO2 H2O (마그네슘카보네이트-서브하이드레이트)
- MgSO4 ·7 H2O (황산 마그네슘)
- MnSO4 (황산망간)
- MgCl2 (염화마그네슘)
- MgBr2 (마그네슘브로마이드)
- Na3AlF6 (나트륨플루오로알루미네이트, 빙정석)
- NaBF4 (나트륨플루오로보레이트)
- Na2[B4O5(OH)4]·8 H2O (나트륨보레이트, Borax)
- (NH4)3AlF6 (암모늄플루오로알루미네이트)
- NaCl (나트륨클로라이드)
- Na4P2O7 10 H2O (나트륨피로포스페이트)
- Na2SiO3 9 H2O (나트륨실리케이트)
- NH4Cl (암모늄클로라이드)
- (NH4)2SO4 (황산 암모늄)
- (NH4)3PO4 (암모늄포스페이트)
- Na2CO3 10 H2O (나트륨카보네이트)
- Na2SO4 10 H2O (황산나트륨)
- NaNO2 (질화나트륨)
- Na3PO4 (나트륨포스페이트)
- PbCl2 (납-Ⅱ-클로라이드)
- Pb (납)
- S3Sb2 (안티몬-Ⅲ-설파이드)
- Sb2O3 (안티몬옥사이드)
- Sn (주석)
- Se..(셀레나이드)
- Te..(텔루라이드)
- ZnS (아연-Ⅱ-설파이드)
- Zn2P2O7 (아연피로포스페이트)
- 2 ZnO 3 B2O3 3.5 H2O (아연보레이트, Firebrake)
- 4 ZnO B2O3 H2O (아연보레이트, Firebrake 415)
연삭 수단 예비 제품의 지지체는 연삭 수단 산업에서 통상의 지지체일 수 있고, 특히 가요성 지지체, 예컨대 직물 지지체, 종이, 박막, 벌커나이즈드 파이버 또는 이들의 조합물일 수 있다. 본 발명은 특정 연삭 입자에만 제한되지 않는다; 연삭 입자는 예컨대 산화알루미늄(다양한 변형예로, 특히 화이트 산화알루미늄, 준 산화알루미늄, 블루 산화알루미늄, 세라믹 산화알루미늄의 지르코늄 알루미늄 및/또는 브라운 산화알루미늄), 탄화실리콘, 입방정 질화붕소, 다이아몬드 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 연삭 입자의 크기도 본 발명에 중요하지 않다. 연삭 수단은 다양한 형태로, 예컨대 연삭 디스크로서 또는 연삭 벨트로서 주어질 수 있다.
연삭 입자들은 공지된 접착 베이스 코트에 의해 지지체에 결합될 수 있다. 접착 베이스 코트는 공지된 합성 수지일 수 있다. 사이즈 코트로서도 공지된 결합제, 예컨대 합성 수지로 이루어진 결합제가 사용될 수 있다. 사이즈 코트는 또한 다른 통상의 재료 및/또는 충전제를 포함할 수 있다.
사이즈 코트는 페놀 수지, 에폭시드, 우레아 수지, 멜라민 수지 또는 포화되지 않은 폴리에스터 수지일 수 있다. 사이즈 코트가 페놀 수지 또는 에폭시드인 것이 특히 바람직하다. 연삭 첨가제가 단계 b)에서 제공된, 포화되지 않은 사이즈 코트는 추가의 사이즈 코트 층(소위 "슈퍼 사이즈 코트") 및 연삭 첨가제를 포함하는 않는 연삭 수단에서 통상적인 바와 같은 점성을 가질 수 있다. 사이즈 코트에 대한 점성 조절은 당업자에게 공지되어 있다.
사이즈 코트의 일부는 연삭 첨가제를 고정시키는데 사용된다. 이는 통상적인 것보다 더 많은 사이즈 코트의 도포량이 사용되고 및/또는 사이즈 코트가 통상적인 것보다 더 많은 수지 함량을 포함함으로써 보상될 수 있다. 예컨대, 사이즈 코트는 40 g/㎡ 내지 700 g/㎡, 바람직하게는 50 g/㎡ 내지 600 g/㎡ , 특히 바람직하게는 60 g/㎡ 내지 500 g/㎡ 범위의 도포량으로 도포된다. 고체 함량은 약 40 중량% 내지 95 중량%, 바람직하게는 45 중량% 내지 93 중량%, 더욱 바람직하게는 50 중량% 내지 90 중량% 범위 내에 있을 수 있다. 상기 양 및 고체 함량은 연삭 입자의 크기에 의존할 수 있다. 예컨대, P400의 입자에서 67 g/㎡ 의 도포량 및 고체 함량이 적합한 한편, P24의 입자에서는 430 g/㎡ 의 도포량 및 88%의 고체 함량이 더 바람직할 수 있다.
본 발명의 다른 양상은 전술한 방법에 의해 얻어진, 피복된 연삭 수단이다. 이러한 연삭 수단은 지지체, 상기 지지체에 결합된 다수의 연삭 입자, 상기 연삭 입자를 적어도 부분적으로 커버하는 사이즈 코트, 및 건식으로 제공되며 상기 사이즈 코트에 의해 결합된 적어도 하나의 연삭 첨가제를 포함한다.
전술한 바와 같이, 연삭 첨가제는 연삭 수단의 표면에 대해 평행하게 종래의 습식 도포 시보다 더 균일하게 분배된다.
연삭 첨가제의 입자들의 적어도 60 중량%, 바람직하게는 적어도 80 중량%, 더욱 바람직하게는 적어도 90 중량%가 연삭 수단의 외부 층 내에 배치되는 것이 바람직하고, 상기 외부 층의 두께는 사이즈 코트와 연삭 첨가제로 이루어진 층의 전체 두께의 최대 60%, 바람직하게는 최대 40%, 더욱 바람직하게는 최대 30%이다. 달리 표현하면, 연삭 첨가제의 입자들의 대부분이 사이즈 코트 층의 표면 근방에 배치된다.
연삭 입자 상부에서 연삭 첨가제의 입자들의 평균 도포량이 연삭 입자들 사이에서 연삭 첨가제의 입자들의 평균 도포량과 60% 미만의, 바람직하게는 50% 미만의, 더욱 바람직하게는 40% 미만의 차이를 갖는 것이 바람직하다. 도포량은 여기서 g/㎡ 로서 표시될 수 있는 면적 당 질량을 의미한다. 연삭 첨가제의 입자들이 연삭 입자들 사이 및 연삭 입자의 상부에 농축되지 않으므로, 전체 표면에 걸쳐 롤링 도포에 의한 것보다 훨씬 더 균일하게 분배된다. "연삭 입자의 상부에 배치된다"는 연삭 첨가제의 입자들이 지지체로부터 떨어진, 연삭 입자의 측면에 배치되는 것을 의미한다.
연삭 입자의 상부에서 연삭 첨가제의 층 두께 대 연삭 입자들 사이에서 연삭 첨가제의 층 두께의 비율은 적어도 30%, 바람직하게는 적어도 50%, 더욱 바람직하게는 적어도 70% 인 것이 바람직하다. 이러한 비율은 연삭 입자의 상부에, 종래의 액상으로 피복된 연삭 수단에서보다 더 많은 연삭 첨가제의 양이 배치되는 것을 의미한다. 종래의 도포 방식에서는, 연삭 입자들의 피크에서 연삭 첨가제의 층 두께가 매우 작기 때문에, 피복되지 않은 입자 피크들이 눈에 보일 수 있다. 층 두께는 연삭 수단의 단면의 사진에서 측정에 의해 결정될 수 있다. 사진은 현미경에 의해 촬영될 수 있다.
끝으로, 본 발명은 표면, 특히 적어도 하나의 금속, 특히 스테인리스 강, 티타늄 및/또는 적어도 하나의 소위 슈퍼합금을 포함하거나 이것으로 이루어진 표면을 피복하기 위한, 상기 방법에 의해 제조된 연삭 수단의 용도에 관한 것이다. 슈퍼합금("superalloy")은 예컨대 니켈 기반 합금, 코발트 합금, 니켈/철 합금 또는 경질 청동일 수 있다. 이러한 슈퍼합금은 예컨대 상표명 Inconel, Waspaloy 또는 Rene 로 공지되어 있다. 하기에서, 본 발명은 다수의 실시예 및 도면들에 의해 설명된다.
본 발명에 의해, 선행 기술의 단점을 극복하고, 특히 경제적으로 간단히 실시될 수 있으며, 가공될 표면과 실제로 접촉하는 연삭 수단의 영역에서 연삭 첨가제의 가능한 효과적인 분배를 보장하는, 피복된 연삭 수단의 제조 방법이 제공된다.
도 1a 및 도 1b는 사용 전 및 후에 습식 제공된 연삭 첨가제를 포함하는 공지된 제 1 연삭 수단의 개략적인 단면도.
도 2a 및 도 2b는 사용 전 및 후에 건식 제공된 연삭 첨가제를 포함하는 본 발명에 따른 제 1 연삭 수단의 개략적인 단면도.
도 3은 연삭 첨가제의 입자 크기 분포를 나타낸 그래프.
도 4는 178 g/㎡의 도포량으로 건식 도포된 연삭 첨가제로서 크기 # 36 및 KBF4 의 연삭 입자를 포함하는 본 발명에 따른 제 2 연삭 수단의 평면도의 사진.
도 5는 롤링 도포에 의해 액상 도포된 연삭 첨가제로서 크기 # 36 및 KBF4 의 연삭 입자를 포함하는 연삭 수단의 제 2 비교 실시예의 평면도의 사진.
도 6은 건식 도포된 연삭 첨가제 및 크기 # 50의 연삭 입자를 포함하는 본 발명에 따른 제 3 연삭 수단의 평면도의 사진.
도 7은 롤링 도포에 의해 액상으로 제공된 연삭 첨가제 및 크기 # 50의 연삭 입자를 포함하는 연삭 수단의 제 3 비교 실시예의 평면도의 사진.
도 8은 제 4 비교 실시예의 단면도의 사진.
도 9는 본 발명에 따른 제 4 연삭 수단의 단면도의 사진.
도 10은 다수의 연삭 수단의 Abbott-곡선.
도 1a에 개략적으로 도시된 종래의 피복된 연삭 수단은 지지체(1), 접착 베이스 코트(2)에 의해 지지체(1)에 결합되는 연삭 입자(3), 및 상기 연삭 입자(3)를 커버하는 사이즈 코트(4)를 포함한다. 공지된 롤링 방법에 의해, 연삭 첨가제의 다수의 입자들(5)을 포함하는 액상 추가 피복(6)이 롤러에 의해 도포된다. 롤링에 의해 입자들(5)이 실질적으로 개별 연삭 입자들(3) 사이에 농축된다. 이로 인해, 대부분의 입자(5)가 표면 가공시 표면과 접촉하지 않는다. 연삭 수단(1)의 사용 후에 도 1b에 나타나는 바와 같이 연삭 입자(3)의 일부가 제거된다. 그러나, 연삭 첨가제의 많은 입자들(5)은 이 시점까지 사용되지 않은 채로 남아있으며, 이는 경제적인 면에서 매우 비효과적이다.
이와 달리, 도 2a는 본 발명에 따른 연삭 수단을 도시하며, 이 연삭 수단에서 연삭 첨가제는 하기에 상세히 설명되는 바와 같이 건식으로 제공된다. 여기서, 연삭 첨가제의 입자들(5)은 사이즈 코트(4)의 외부 표면 근방에 배치된다. 또한, 이들은 상기 표면 위에 균일하게 분배되고 연삭 입자들(3) 사이의 영역에 농축되지 않는다. 이로 인해, 더 많은 양의 연삭 첨가제 입자(5)가 가공될 표면과 접촉하고 거기서 그 소정 작용을 나타낼 수 있다. 이러한 더 많은 양은 도 2b에 도시된, 연삭 수단(1)의 사용된 상태에서 제거되어 있다.
피복된 연삭 수단의 제조를 위해, 먼저 다수의 연삭 수단 예비 제품이 준비된다. 상기 예비 제품은 0.8 mm 두께의 벌커나이즈드 파이버로 이루어진 지지체(1)를 포함한다. 접착 베이스 코트(2)에 의해 크기 # 36 및 # 50를 가진 2개의 상이한 산화 알루미늄 변이형으로 이루어진 연삭 입자들(3)이 800 g/㎡ (입자 크기 # 36) 또는 570 g/㎡ (입자 크기 # 50)의 양으로 지지체(1)에 결합된다. 페놀 수지와 초크로 이루어진 접착 베이스 코트(2)는 178 g/㎡ (입자 크기 # 36) 또는 175 g/㎡ (입자 크기 # 50)의 양으로 도포된다. 그리고 나서, 경화되지 않았기 때문에 여전히 액상인, 페놀수지/초크로 이루어진 사이즈 코트(4)가 650 g/㎡ (입자 크기 # 36) 또는 450 g/㎡ (입자 크기 # 50)의 양으로 도포된다.
이렇게 제조된 연삭 수단 예비 제품에, 표 1에 따른 실시예 1 내지 7 및 표 2에 따른 실시예 8 내지 11에서 칼륨테트라플루오로보레이트(KBF4)가 연삭 첨가제로서 도포된다.
칼륨테트라플루오로보레이트 분말은 독일 30173 하노버에 소재하는 Solvay Fluor GmbH로부터 입수되었다. 분말의 입자 크기 분포는 도 3에 누적 분포로 제시된다.
비교 실시예 1, 9 및 11에서는 연삭 첨가제가 액상 추가 피복의 형태로 제공된다. 상기 액상 추가 피복은 하기 조성을 갖는다:
Figure pct00001
본 발명에 따른 실시예 2 내지 8 및 10의 제조를 위해, 분말형 칼륨테트라플루오로보레이트(KBF4)가 건조된 형태로 여전히 경화되지 않은 사이즈 코트 상에 도포된다. 칼륨테트라플루오로보레이트는 분말형 매체의 공지된 도포 스테이션에 의해 연삭 수단 예비 제품에 균일하게 제공된다. 도포량은 표 1 및 표 2에 제시된다.
칼륨테트라플루오로보레이트-입자는 모든 실시예에서 (본 발명에 따른 실시예들에서 건조 분말로서 및 비교 실시예에서 분산된 입자로서) 각각 25 ㎛의 평균 크기를 갖는다.
표 1 은 실시예 1 내지 7에 따른 연삭 수단들에 대해, 입자 크기 # 36의 연삭 입자들을 포함하는 상기 연삭 수단에 의해 달성될 수 있는 총 연삭량을 나타낸다. 상기 총 연삭량을 측정하기 위해, 경화된 연삭 수단을 스탬핑하여 180 ㎜의 직경을 가진 연삭 디스크를 형성했다. 연삭 디스크를 연삭기에 고정했고, 33.6 m/s의 절삭 속도로 작동시켰으며, 50 N의 힘으로 나란히 배치된 4 mm 두께의 다수의 스테인리스 강(X5CrNi18-10 1.4301) 플레이트에 수직으로 차례로 가압했다. 접선 전진 이동 속도는 1.5 m/min 였고, 접촉 롤러에 의해 연삭되었다. 차이 측정에 의해, 각각의 플레이트에 대해 개별적으로 연삭된 재료의 양이 측정되었다. 가공은 플레이트 당 연삭량이 제 1 플레이트의 연삭량의 약 35%에 이를 때까지 실시되었다. 표 1에는 이로 인해 달성되는 총 연삭량 및 피복 손실, 즉 가공 동안 원래 연삭 디스크로부터 제거된 연삭 디스크의 질량이 제시된다.
표 1에 나타나는 바와 같이, 본 발명에 따른 건식 도포(실시예 번호 3) 시에, 대략 동일한 총 연삭량을 달성하기 위해, 통상의 습식 도포(실시예 번호 1)에 비해 약 1/2 정도의 연삭 첨가제만이 필요하다.
표 1
Figure pct00002
도 4 내지 도 7은 표 2에 따른 피복된 연삭 수단 8 내지 11에 대한 평면도의 사진을 나타낸다. 도 4 및 도 5는 입자 크기 # 36을 가진 연삭 수단을 나타낸다. 도 4는 본 발명에 따라 건식 도포된 연삭 첨가제를 포함하는 연삭 디스크를 나타내며, 도 5는 습식 도포된 연삭 첨가제를 포함하는 연삭 수단을 나타낸다. 도 6 및 도 7은 입자 크기 # 50을 가진 연삭 수단을 나타낸다.
도면들의 비교에서 나타나는 바와 같이, 연삭 첨가제의 입자들은 본 발명에 따른 건식 도포 후에 (도 4 및 도 6) 연삭 수단의 표면에, 특히 개별 연삭 입자들 상부에 있다. 또한, 연삭 첨가제의 입자들은 표면에 걸쳐 실질적으로 균일하게 분포된다. 이에 반해, 습식 도포되는 비교 실시예( 도 5 및 도 7)에서, 연삭 첨가제의 입자들은 연삭 입자들 사이로 더 침투하여 실제로 더 이상 보이지 않는다.
표 2
Figure pct00003
도 8에는 종래의 연삭 수단에 대한 단면도의 사진이 나타나고, 여기서 연삭 첨가제(5)는 액상으로 도포된 추가 피복(6) 내에 매립된다. 여기서 명확히 나타나는 바와 같이, 연삭 첨가제의 대부분은 그 작용이 나타날 수 없는 연삭 입자들(3) 사이의 영역에 배치된다.
도 9는 본 발명에 따른 다른 연삭 수단에 대한 단면도의 사진을 나타낸다. 연삭 입자들(3)은 접착 베이스 코트(2)에 의해 0.8 mm 두께의 벌커나이즈드 파이버로 이루어진 지지체(1)에 결합된다. 지지체(1), 접착 베이스 코트(2) 및 연삭 입자들(3)은 사이즈 코트(4)로 이루어진 층에 의해 커버된다. 상기 층 상부에, 건식 도포된 연삭 첨가제(5)로 이루어진 다른 층이 배치된다. 이 도면에 나타나는 바와 같이, 연삭 첨가제(5)로 이루어진 층은 실질적으로 균일한 두께를 갖는다. 또한, 연삭 첨가제(5)가 실제로 사이즈 코트(4)로 이루어진 층 내로 침투하지 않는 것을 알 수 있다. 또한, 연삭 첨가제(5)의 입자들은 사이즈 코트(4)에 의해 직접 결합된다. 즉, 추가 피복의 종래의 습식 도포 시에 필요했던 바와 같은 다른 결합제가 필요 없다.
도 10에는 DIN EN ISO 4287 에 따라 측정된 다수의 연삭 수단의 Abbott-곡선이 도시된다. 제 1 곡선(1)은 산화 알루미늄으로 이루어진 연삭 입자 혼합물이 결합된 지지체에서 측정되었다. 상기 혼합물은 입자 P120의 준 산화알루미늄 및 입자 #120의 세라믹 산화 알루미늄을 포함한다. 상기 지지체는 436 ㎛의 높이 차이를 갖는다. 높이 차이는 여기서 그리고 이하에서 지지체로부터 가장 멀리 떨어진 표면의 점과 지지체에 가장 가까이 놓인 표면의 점의 높이들 간의 차이를 의미한다; 상기 높이 차이는 0%와 100%에서 Abbott-곡선의 종좌표 값들의 차이와 동일하다.
사이즈 코트의 도포 후에, 368 ㎛의 높이 차이를 가진 제 2 곡선(2)이 주어졌다. 제 3 곡선(3)은 25 ㎛의 평균 입자 크기를 가진 칼륨테트라플루오로보레이트(KBF4)가 약 64 g/㎡의 양으로 건식 도포된 본 발명에 따른 연삭 수단에서 측정되었다; 여기서 높이 차이는 386 ㎛ 였다. 이에 비해, 제 4 곡선(4)은 칼륨테트라플루오로보레이트가 분산액의 형태로 도포된 종래의 연삭 수단에 대한 결과를 나타낸다; 288 ㎛의 높이 차이가 주어졌다. 분산액은 120 g/㎡의 양으로 도포되었고, 이는 칼륨테트라플루오로보레이트의 54 g/㎡의 도포량을 나타낸다.
도 10에 나타나는 바와 같이, 본 발명에 따른 연삭 수단의 제 3 곡선(3)은 약 15% 미만의 재료 량에서는 종래의 연삭 수단의 제 4 곡선(4) 상부에 놓이는 한편, 더 많은 재료 량에서는 상기 제 4 곡선(4) 하부에 놓인다. 그 이유는 건식 도포의 경우 연삭 첨가제의 비교적 많은 입자가 최고의 돌출부의 영역(즉, 0 ㎛의 절삭면 깊이의 영역)에 배치되기 때문이다. 곡선(3)에 따른 습식 도포시, 연삭 첨가제의 더 많은 양이 연삭 입자들 사이의 영역 내로 침투하기 때문에, 여기서는 더 깊은 절삭면 깊이에 재료 량이 더 많다. 또한, 본 발명에 따른 연삭 수단에 대한 곡선(3)의 높이 차이는 종래의 연삭 수단에 대한 곡선(4)의 높이 차이보다 더 크다. 그 이유도 연삭 첨가제의 입자들의 더 많은 양이 최고의 돌출부의 영역에 있기 때문이다.
1 지지체
3 연삭 입자
4 사이즈 코트
5 입자

Claims (10)

  1. a) 지지체(1), 상기 지지체 상에 결합된 다수의 연삭 입자(3), 및 상기 연삭 입자(3)를 적어도 부분적으로 커버하는, 사이즈 코트(4)의 적어도 하나의 층을 포함하는 연삭 수단 예비 제품의 제조 또는 제공 단계로서, 가장 상부의 사이즈 코트(4)는 경화되지 않는, 연삭 수단 예비 제품의 제조 또는 제공 단계;
    b) 경화되지 않은 상기 가장 상부의 사이즈 코트(4) 상에 적어도 하나의 연삭 첨가제를 제공하는 단계;
    c) 상기 가장 상부의 사이즈 코트(4)를 경화하는 단계를
    포함하는 피복된 연삭 수단의 제조 방법에 있어서,
    상기 연삭 첨가제는 단계 b)에서 건조한 형태로 제공, 특히 뿌려지는 것을 특징으로 하는 연삭 수단의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 연삭 첨가제는 단계 b)에서 분말의 형태로, 플레이크의 형태로, 섬유의 형태로, 응집체의 형태로 및/또는 캡슐의 형태로 제공, 특히 뿌려지는 것을 특징으로 하는 연삭 수단의 제조 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 연삭 첨가제의 입자들(5)의 적어도 90 중량%, 바람직하게는 적어도 95 중량%, 더욱 바람직하게는 적어도 99 중량%, 특히 바람직하게는 상기 연삭 첨가제의 모든 입자들(5)이 0.1 ㎛ 내지 2 ㎜, 바람직하게는 0.1 ㎛ 내지 0.5 ㎜, 특히 바람직하게는 0.1 ㎛ 내지 0.1 ㎜ 범위의 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 연삭 수단의 제조 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연삭 첨가제의 입자들(5)의 평균 크기가 상기 연삭 입자(3)의 평균 크기보다 작은 것을 특징으로 하는 연삭 수단의 제조 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연삭 첨가제는 10 g/㎡ 내지 500 g/㎡ , 바람직하게는 20 g/㎡ 내지 400 g/㎡ , 특히 바람직하게는 25 g/㎡ 내지 250g/㎡ 범위의 도포량으로 도포되는 것을 특징으로 하는 연삭 수단의 제조 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 얻어지는, 피복된 연삭 수단.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 연삭 입자들(3) 상부에서 상기 연삭 첨가제의 층 두께 대 상기 연삭 입자들(3) 사이에서 상기 연삭 첨가제의 층 두께의 비율은 적어도 30%, 바람직하게는 적어도 50%, 더욱 바람직하게는 적어도 70% 인 것을 특징으로 하는 연삭 수단.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 연삭 첨가제의 입자들(5)의 적어도 60 중량%, 바람직하게는 적어도 80 중량%, 더욱 바람직하게는 적어도 90 중량%가 상기 연삭 수단의 외부 층 내에 배치되고, 상기 외부 층의 두께는 가장 상부의 사이즈 코트(4)와 연삭 첨가제로 이루어진 층의 전체 두께의 최대 60%, 바람직하게는 최대 40%, 더욱 바람직하게는 최대 30% 인 것을 특징으로 하는 연삭 수단.
  9. 제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연삭 입자들(3) 상부에서 상기 연삭 첨가제의 상기 입자들(5)의 평균 도포량은 상기 연삭 입자들(3) 사이에서 상기 연삭 첨가제의 상기 입자들(5)의 평균 도포량과 60% 미만, 바람직하게는 50% 미만, 더욱 바람직하게는 40% 미만의 차이를 갖는 것을 특징으로 하는 연삭 수단.
  10. 표면, 특히 적어도 하나의 금속, 특히 스테인리스 강, 티타늄 및/또는 적어도 하나의 소위 슈퍼합금을 포함하거나 이것으로 이루어진 표면을 피복하기 위한, 제 6 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 따른 피복된 연삭 수단의 용도.
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