KR100781800B1 - 연마기와 그 연마기 제조를 위한 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 선접착 없이 두측의 기계 부품을 포함하며 사파이어, 석영, 세라믹, 반도체 재료 및 가공이 어려운 다른 재료들로 이루어진 큰 사이즈의 부품 및 소형 부품을 다루는 다양한 산업에 이용될 수 있다. 평원면에 연마부분이 고정된 정제모양으로 그 빈 공간이 연마재료 첨가물로 채워진 연마기는, 연마부분이 정제형태로 첨가물 밀도가 전체 연마정제 밀도의 0.2-0.8에 해당하며 연마재료의 입자크기가 연마정제의 연마재료 입자크기의 0.01-0.5에 해당하며, 본 발명의 조성물은 에폭시수지, 금강석함유 연마재료, 경화제, 필러 및 폴리수산화실록산으로 구성된다. 연마기의 생산 동안 경화제와 반응할 때 가는 구멍을 형성하는데 사용된다. 본 발명은 고효율의 표면 마감을 보장하는 고효율 절개 효과를 갖는 연마기를 생산하는 것을 가능케한다.
연마기, 정제모양, 연마재료, 첨가물, 조성물
Description
본 발명은 다양한 재료의 연마가공과 연마기 생산에 관한 것이다. 본 발명은 사파이어, 석영, 도자기, 유리, 반도체재료, 기타재료 제품들을 가공하는 다양한 생산분야에서 사용될 수 있다. 본 발명은 사전에 가공부품을 부착하는 작업없이 양면 가공기기 위에서의 가공을 포함하여 소형 부품과 가늘지만 규모가 큰 세공물을 가공할 때 효과적으로 사용될 수 있다.
평원면에 연마부분이 고정된 펠릿(pellet) 모양의 연마기(1)는 이미 존재한다. 이 연마기의 단점은 사전에 가공부품을 부착하는 작업없이 가늘고 규모가 큰 세공물(상대두께 h/D ≤1/50)을 가공하는 것이 어렵고 때로는 불가능하다는 것이다. 이유는 다음과 같다. 해당 연마기는 충분히 높은 비교압력하에서만 자동갈림기능이 작동할수 있기 때문에 평원면의 표면을 연마정제로 채우는 밀도가 최소가 되어야만 한다. 그러나 정제들 사이에 작은 규모의 부품들이 떨어지기 때문에, 평원면의 표면을 연마정제로 채우는 것은 작은 규모의 부품을 가공하는데에는 적합하지 않다. 반면 상대두께가 h/D ≤1/50 인 가는 부품을 가공할 때는 평원면의 표면을 연마정제로 채우는 밀도가 낮으면, 가공되는 부품들을 베어링에 갖는 분리기들이 사용과정에서 하중의 작용으로 변형된다. 변형의 결과로 분리기와 부품들은 손상되기도 하고 파괴되기도 하고 연마부분을 파괴하기도 한다. 이를 방지하기 위해서 정제들간의 공간을 다양한 첨가물로 채우게 되는 것이다. 예를 들어, 그 공간을 에폭시수지로 채워놓기도 한다. 하지만 이 경우 연마부분이 기름에 더럽혀지기도 하고 사용이 불가능해지기도 한다.
기술적인 차원에서 이 발명과 가장 가까운 모델은 평원면에 연마부분이 고정된 정제모양의 연마기로 정제들간의 공간이 연마정제(2)로 채워진 연마기(1)이다. 이 연마기에서 연마부분은 평판에 메꿔진 계수가 0.05-0.15의 평판의 형태이며 평판사이 공간은 에폭시수지로 채워져있다. 이때 에폭시수지는 연마재료를 함유하는데, 이는 평판의 입자크기와 같거나 수치 1-2 가 낮으며 연마재료의 양은 에폭시수지 전체의 10-15%에 해당한다.
이러한 연마기는 본작업 이전에 하는 껍질을 벗기는 과정이나 정교하지 않은 연마과정에 사용될 수 있다. 이는 매우 높은 비교압력하에서도 가능한 과정들이다.
이 연마기의 단점은 연마 평판사이의 에폭시수지로 인한 낮은 연마율이다. 원인은 다음과 같다. 첫째, 연마기 표면 면적의 증가로 인해 절단기의 비교압력이 크게 줄어든다. 예를 들어, 해당 밀도에서 7-20배 줄어든다. 따라서 연마기와 가공부품의 하중을 크게 증가시켜야한다. 그러면 자동적으로 가공부품의 변형, 그로 인한 가공 기하매개변수의 악화가 일어난다. 가는 부품을 가공할 때 지나친 하중으로 인해 연마과정에서 자주 부품 파괴가 일어난다. 둘째, 에폭시수지는 알려진대로 연 마기구를 기름으로 더럽히게 된다. 에폭시수지가 있는 연마재료는 연마작업을 원활히 할수있게 하지 못한다. 따라서 절단 표면을 에폭시수지 기름으로 더럽히는 요소는 연마재료 첨가물의 약화로 인해 헐거워지는 절단요소보다 압도적이다.
연결 에폭시수지, 경화제, 연마재료, 첨가물, 기포형성제(3) 등을 포함하는 연마기는 알려져있다. 상기 조성물로 이루어진 연마기는 유리의 거친 연마에서 효과적으로 사용될 수 있다. 하지만 가공이 어려운 재료의 정밀한 연마에서는 적합하지 않으며 연마의 최종단계에서 사용될 수 없다.
본 발명과 기술적인 차원에서 가장 가까운 것은 경화제, 금강석 함유 절단재료, 첨가물 등의 결합성분을 포함하는 조성물이다.
이 조성물의 단점은 이러한 성분으로 이루어진 연마기는 단지 아주 높은 비교압력하에서만 작업할 수 있고 그래서 상기한 대로 평판의 밀도가 낮아져야 한다는 것이다. 따라서 상기한 대로 가는 부품이나, 작은 규모의 부품을 가공 할때 이러한 기구를 사용하는 것은 불가능해진다.
이러한 기술적인 과제를 해결하기 위해 본 발명은 생산력의 향상, 사파이어, 석영, 세라믹, 반도체 재료등 가공이 어려운 재료들의 가공의 질적 향상외에도 기존 연마기들로 가공이 어려웠던 상대두께 h/D ≤1/50의 가는 부품 가공할 때도 효과적인 사용을 보장한다.
평원면에 연마부분이 고정된 정제모양으로 그 빈 공간이 연마재료 첨가물로 채워진 연마기는, 연마부분이 정제형태로 첨가물 밀도가 전체 연마정제 밀도의 0.2-0.8에 해당하며 연마재료의 입자크기가 연마정제의 연마재료 입자크기의 0.01-0.5에 해당하며, 연마정제 사이 공간의 첨가물은 평원면 표면에 고정된 보조 연마정제 형태를 갖으며, 주 연마정제와 보조 연마정제의 양적 상호관계는 1:6 에서 4:1 까지가 바람직하다.
여기서, 첨가물은 연마정제 사이의 모든 공간에 위치할 수 있고, 이러한 첨가물로는 연마재료와 아미노수지와(또는) 페놀플라스틱의 혼합물과 함께 기포 에폭시수지가 사용되며, 이때 첨가물내에서 연마재료, 아미노수지와(또는) 페놀플라스틱의 양은 각각 기포 에폭시수지 질량의 15-30%, 10-40%이고, 이때, 첨가물의 밀도는 연마정제 밀도의 0.05-0.5이다.
에폭시수지, 금강석을 함유한 연마재료, 경화제, 첨가물을 포함하는 연마제 조성물은, 구성성분간의 질량 상호관계가 다음과 같으며, 폴리실록산수산화물을 추가로 포함한다.
에폭시수지 100
경화제 5.0-10
금강석함유 연마재료 0.1-60
첨가물 5.0-80
폴리실록산수산화물 0.2-5.0
조성물은 추가적으로 1.0-10.0의 개미산을 기능부가물로 포함한다.
첨가물로는 최소 70% 이산화물, 이산화규소로 이루어진 미세입자, 흑연가루, 금속가루로 이루어진 연마재료 혼합물이 사용된다.
첨가물로는 이산화물과 아미노수지-요소, 멜라민, 포름알데히드멜라민요소수지로 이루어진 열반응압착원료와 페놀플라스틱-포름알데히드수지로 이루어진 열반응 압착원료의 혼합물이 사용된다. 이때 혼합물내에서 이산화물과 아미노수지와(또는) 페놀플라스틱의 상호관계는 1:(0.1-10)이다.
연마재료로는 금강석가루, 보조연마재료-강옥 또는 탄화규소 또는 탄화붕소 또는 붕소니트릴의 혼합물이 사용된다. 이때 혼합물에서 금강석가루, 보조연마재료의 비율은 (0.01-10):(50-0.5)이다.
도 1은 보조정제 모양의 첨가물이 있는 연마기를 나타내고 있다.
도 2는 연마부분들 사이의 모든 공간에 첨가물을 갖는 연마기를 나타내고 있다.
연마기(1)는 평원면을 갖는다. 그 표면에는 교체되는 주 연마정제(2)와 보조 연마정제가 고정되어 있다. 도 1에서 주 연마정제와 모조연마정제의 양적 비율은 1:1로 같다.
도 2에는 평원면을 갖는 연마기(1)가 있고, 그 표면에는 연마정제(2)가 고정되어 있으며 사이공간에는 첨가물(4)이 채워져있다.
연마기는 평평한 표면이나 그렇지 않은 표면의 단면 또는 양면가공을 할때 사용될 수 있다.
작은 규모의 부품, 상대두께 h/D ≤1/50의 가는 부품의 표면을 연마기구로 가공을 할때 다음의 모순이 일어난다. 한편으로는 평판표면을 연마정제로 최대한 채우는 곳이 필요하며, 다른 한편으로는 이렇게 채우면 가공부품에 대한 기구의 비교압력이 줄어들게 된다. 이는 연마기가 기름으로 더럽혀지게 되며 재료의 측량이 줄게된다. 이 문제는 다음과 같이 해결될 수 있다. 밀도와 강도가 주 연마정제의 수치보다 현저히 낮은 첨가물이나 보조연마정제를 사용함으로써 해결되는 것이다. 보조정제는 20-80%의 많은 구멍을 갖도록 만들어진다. 보조정제의 밀도는 주 정제 밀도의 0.2 보다 낮다. 즉, 정제가 80%이상 가스를 함유하면 정제가 심하게 낡거나, 정제의 많은 부분이 변색되어 결국 가공표면에 흠집이 생긴다.주 연마정제 밀도의 0.8 이상의 밀도를 갖는 보조 정제를 사용하면 만족할 만한 결과를 얻지 못한다. 보조정제가 더 낮은 비교압력하에서 낡아지게 되며 평원면의 표면이 보조정제로 50%이상 채워지게 되면 비교압력이 급강하고 연마기구의 더럽힘이 발생한다.
보다 작은 (2-100배)연마재료 보조연마정제나 첨가물을 사용함으로써 주 연마재료 표면의 추가적인 절개의 효과를 높일 수 있다. 이는 훨씬 낮은 압력하에서 이러한 정제의 사용이 가능하게 한다. 즉, 보조 정제를 채우는 밀도가 높아짐에 따라 주 연마정제에 대한 비교압력을 줄어드는 것이 보조연마정제나 첨가물의 연마재료를 통해 주 정제의 추가적인 절제의 효과를 높이는 작용을 하게되는 것이다. 이외에도 상대압력의 감소는 가공 표면이 형태의 정확성을 높이며, 가공할 때 추가적인 연마재료의 사용은 가공 표면을 더 매끄럽게 한다. 또한 중요한 사실은 주 분유물의 입자크기가 주 연마정제의 주 분유물의 입자크기의 0.5 이상인 연마재료 첨가물의 사용이 허용되지 않아서 결국 표면이 매우 꺼칠하게 되며 부품 표면에 심한 흠집이 생기게 된다는 것이다. 주 연마정제의 주 분유물의 입자크기의 0.01 이하인 입자크기를 갖는 연마재료 첨가물을 사용하는 것은 연마기구 표면의 절개효과를 보장할 수 없다. 예를 들어, 100/80 마이크로미터(micrometers) 입자크기를 갖는 금강석 가루의 주 연마정제를 포함한 연마기를 사용할 때 5 마이크로미터 입자크기의 강옥을 연마재료로 사용함으로써 보조 정제가 효과적으로 작용한다.
주 연마정제와 보조 연마정제의 양적 비율은 1:6 에서 4:1 까지로 그 영역의 폭이 넓다. 이상적인 비율은 다음의 요인들을 고려하여 구체적인 경우에 맞추어 선택해야 한다. 예를 들어, 사파이어, 합성석영, 탄화규소 등의 단단하고 가공이 어려운 재료를 가공할때는 높은 비교 압력의 사용이 요구된다. 따라서 이 경우에 이상적인 비율은 1:1 에서 1:4까지이다. 연마기를 사용하는 어떤 경우에도 그 비율이 1:6 이하이면 안된다. 그러면 절단 능력은 아주 낮아진다.
연마 정제 사이의 모든 공간에 첨가물이 있는 연마기에서 주 첨가물은 기포에폭시수지이다. 이는 에폭시수지를 주원료로 가스로 채워진 재료이다. 작은구멍의 폐쇄구조를 갖는 탄성없는 재료로 고온에서도 높은 기계학적인 내구성과 높은 화학적인 내구성을 갖는다. 대부분의 재료에 대한 높은 유착능력을 고려할때, 연마재료 참가물과 다를 요소들이 첨가된 에폭시수지는 연마정제들 사이 공간을 채우는 이상적인 첨가물이라는 결론을 내릴 수 있게 된다. 에폭시수지의 거품이 일어나는 과정과 경화과정은 기술적으로 간단하며 이후 얻어지는 가스로 채워진 물질의 밀도가 매우 광범위한 영역에 존재해도 되게 한다.
에폭시수지의 밀도는 기포생성 방법, 과정에 따라 0.02 에서 0.4 g/㎤ 까지이다. 이외에도 연마기를 만들 때 사용되는 연마정제의 밀도는 매우 광범위한 영역에 존재할 수 있다. 금속물질의 연마정제의 밀도는 작지만, 유기물의 구멍이 많은 연마정제의 밀도는 크다. 따라서 첨가물의 밀도는 연마정제의 밀도와 관련지어져야 한다.
첨가물을 갖는 연마기에서 연마정제 밀도에 대한 첨가물의 밀도 영역은 약간 변할 수 있다. 우리 연마기에서 연마정제 밀도의 0.05 에서 0.8까지의 첨가물 밀도 영역은 다음의 조건에 의한 것이다. 연마정제 밀도에 대한 첨가물밀도의 최저치인 0.05는 매우 낮은 비교 압력하에서 재료의 가공을 가능하게 한다. 그래서 이러한 첨가물은 작업기구에 대한 비교압력을 약간 감소시킨다. 하지만, 계속되는 공기구멍의 증가는 첨가물의 대부분을 손상시켜 가공 부품에 흠집을 유발하게 된다.
첨가물에 사용되는 연마재료의 이상적인 입자크기를 규정할 때 다음사항이 규정되어 진다. 즉, 연마정제와 동일한 입자크기의 연마재료의 사용은 허용되지 않는다. 왜냐하면 기구의 심한 손상, 흠집을 초래하고 표면을 매끄럽지 못하게 하기 때문이다.
연마정제 연마재료의 입자크기의 0.01-0.5에 해당하는 작은 입자크기의 연마재료를 첨가물에 사용하면 연마기의 만족할만한 결과를 얻을 수 있게 된다. 첫째, 작은 연마재료는 기포에폭시수지 구멍의 얇은 벽에서도 잘 견딘다. 연마정제 표면의 부드러운 절개효과를 보장한다.
연마정제 입자크기의 0.5의 입자크기를 갖는 첨가물을 위한 연마재료는 정교하지 않은 연마기 또는 사용이 매우 어려운 조건하에서의 기구를 위해 사용되어질 수 있다. 첨가물에서 연마재료의 이러한 입자크기는 표면을 매끄럽지 못하게하며 기구의 손상을 심화시킨다. 첨가물에서 연마정제 입자크기의 0.01이하의 입자크기를 갖는 연마재료의 사용은 연마기 표면의 효과적인 절개를 보장하지 못한다.
실험결과에 따르면, 정교하지 않은 연마를 위한 연마기 첨가물을 만들 때 연마정제에 100 마이크로미터 이상의 입자크기를 갖는 연마재료를 사용할 때 첨가물의 연마재료는 10-20마이크로미터으로 동일할 수 있다.
연마재료에 첨가되는 에폭시수지에 아미노수지- 요소, 멜라민, 포름알데히드멜라민요소수지로 이루어진 열반응압착원료와 페놀플라스틱-포름알데히드수지로 이루어진 열반응 압착원료를 에폭시수지 질량의 10-40% 넣으면 연마기의 절개의 추가적인 효과를 얻을 수 있게된다. 이외에도, 이 가루는 가공표면과 접촉할 때 부조를 만들어 표면의 매끄럽지 못한 부분을 없애준다.
첨가물을 만들 때 작은 입자의 연마재료와 미세한 아미노수지 가루와(또는)표면적이 넓은 페놀플라스틱 가루가 사용된다는 점을 고려하면, 연마재료, 아미노수지, 페놀플라스틱의 양은 각각 기포에폭시수지의 30%, 40%를 넘어서는 안된다. 그렇지 않으면 연마기 사용과정에서 변색되는 부분이 생기며, 기구사용의 조건을 위반하는 것이 된다.
연마재료와 아미노수지와(또는) 페놀플라스틱 미세가루의 최소량은 각각 15%, 10%인데, 이는 연마재료와 가루 사용시 연마정제 표면의 절개를 보장하는 조건으로 규정되어 있다.
이 발명에서 기술적인 과제를 해결하기 위해, 상기한 연마기를 만드는 것 이외에 연마기 조성물을 만들어야 했다. 연마기 조성물은 결합제로써 경화제가 있는 에폭시수지와 폴리에틸렌폴리아미노산을 포함한다. 에폭시수지 100에 대해 0.2에서 5에 해당하는 양의 규소유기액체- 폴리수산화실록산의 추가사용으로 가스가 채워진 기공이많은 물질이 만들어진다. 기공의 생성은 기공이 생성되는 격렬한 수소분리과정을 야기하는 폴리에틸렌폴리아미노산과 폴리수산화실록산의 반응에 의해 일어난다. 기공의 생성은 다음의 3단계를 거친다: 기공 생성, 성장, 안정화. 추가되는 폴리수산화실록산의 양과 기공생성 및 중합절차에 따라 생성되는 기공의 양과 크기는 다양하다. 기공생성과정에 주위 온도, 재료 온도, 주형의 온도는 크게 영향을 미친다. 안정된 특성을 지닌 기구 제작 재료를 얻기위해서는 엄격한 조건하에서 특별 주형과 온도조절기를 사용해야 한다. 기포생성 단계는 기구의 기계적인 특성에 좋은 영향을 미친다. 가스로 채워진 물질의 완충능력으로 인해 역학적인 충격흡수 성질을 갖게 되는 것이다. 기공이 있는 연마정제를 만들때는 연마정제의 밀도가 그 내구성에 영향을 미침을 잊지 말아야 한다. 예를 들어, 0.1g/㎤ 밀도의 기포 연마재료를 압착할 때, 내구성은 약 4 kgs/㎠이며, 0.4 g/㎤ 밀도의 정제의 내구성은 80 kgs/㎠ 이상이다. 따라서 기공이 있는 연마정제를 만들때는 정제의 낮은 내구성 때문에 폴리수산화실록산 사용량이 에폭시수지 100에 대해 5 이상이 되어서는 안된다.
수소로 채워진 기공을 절개할 때 절단기구에서 발생하는 자유로운 수소의 역할을 강조할 필요가 있다.
알려진대로, 수소는 이상적인 환원제이다. 분리되는 위기의 순간에 다양한 재료들과 수소는 종종 중요한 역할을 한다. 금속 가공할 때 수소의 환원능력은 산소 작용하에 가공이 어려운 산화피막의 형성을 방해한다. 규소를 가공할 때 수소는 환원제로서 산소와 결합하여 접촉부분에서 규소이산화물의 생성을 방지하고 규소가 미세균열 및 파괴되는 것을 방지한다. 합성 석영, 용해된 석영, 다양한 형태의 유리 등 SiO₂함유 재료를 가공할 때, 수소는 접촉부분에서 기계적으로 파괴되기 어려운 규산의 피막 생성을 방해한다. 이러한 수소의 역할은 가공할 때 비교 압력의 급감을 촉진하며 결국, 재료를 가공할 때 파괴되는 층을 감소시킨다.
과잉 압력하에 존재하는 수소로 채워진 기공의 또 다른 효과가 있다. 기공을 절개할 때 생성되는 관에 인접한 기구의 일부분의 미세파괴가 일어난다. 이는 기구의 가는 추가효과를 촉진시킨다.
연마기의 절단부분에서 수소의 효과는 연마기의 조성물로 개미산이 사용되는데에 중요한 근거가 된다. 알려진대로, 개미산을 가열하면 수소와 탄산가스가 생성된다. 따라서 주위온도가 개미산 분해 온도를 크게 높이는 절단부분에서는 가공 재료에 환원제역할을 하는 수소의 분리가 일어난다. 이외에도, 감마냉각 용액에 용해되면서 개미산은 연마기 표면을 부드럽게하는 역할을 한다.
연마기 조성물에서 첨가물의 중요한 역할을 언급할 필요가 있다.
앞서 조성물에서 이산화물의 역할이 단지 보조연마재료에서 언급되었다. 하지만, 첨가물 또는 보조 연마재료로서의 이산화물은 연마기가 높은 하중에서만 자동연마 가능을 하게한다. 이는 얇은 판모양의 구조를 갖는 이산화물 입자의 구조와 연관있다. 한편으로는 낡아짐에 따라 가공재료를 손상시키는 첨가물의 분리가 일어 나지 않으며, 다른 한편으로는 이산화물의 얇은 판모양 구조가 기구를 더 더럽힐 수 있다.
따라서, 연마기 조성물에서 첨가물로서 최소70% 이산화물, 10-100 nm 크기의 규소이산화물의 미세구, 흑연가루, 미세 금속가루 혼합물을 사용하는 것은 연마기 사용력을 높여준다. 이는 다음 사실에 기인한다. 10-100 nm크기의 규소이산화물의 미세구와 1-8 마이크로미터의 얇은 판 구조의 연마재료를 첨가물에 교체하는 것은 연마기를 사용할 때 연마기가 더럽혀지는 것을 막아주는 연마재료의 미세파괴를 촉진한다. 이러한 첨가물 결합은 10 마이크로미터이하의 작은 분유물의 연마재료 가루를 사용하는 연마작업 최종단계와 사전 단계에서 매우 중요하다.
첨가물에 얇은 판 구조의 흑연가루를 넣음으로써 연마기의 감마성이 좋아진다. 특히, 높은 내구성을 갖는 세라믹, 강철 등의 재료를 가공할 때 연마기에 첨가물로서의 흑연가루 사용은 매우 효과적이다.
상기 조성물로 이루어진 주요성분은 열전도성이 아주 낮은 유기성분이기 때문에 높은 비교압력하에서, 가공속도가 빠를 때 연마기의 사용이 어려워진다. 따라서 연마기 사용 효과를 높이기 위해서 첨가물에 미세 금속가루가 추가되며 이는 가공할 때 작업공간에서 열을 다른곳으로 돌리는 효과를 높여준다.
한편, 첨가물로 아미노수지- 요소, 멜라민, 포름알데히드멜라민요소수지로 이루어진 열반응압착원료와 페놀플라스틱-포름알데히드수지로 이루어진 열반응 압착원료와 결합된 이산화물 혼합물이 5-80 사용되기도 한다. 이때 이산화물과 아미노수지와(또는) 페놀플라스틱의 비율은 1:(0.1-10)이다. 첨가물로서 이산화물과 아미노수지 또는 페놀플라스틱을 따로 사용할 경우 만족할만한 결과가 보장되지 않는다. 첨가물로서 이산화물의 사용은 연마기 절단능력을 감퇴시키며 연마기를 더럽힘을 심화시킨다. 이외에도, 이산화물이 혼합하려는 경향 때문에 연마기 사용력을 감퇴시키는 작은 덩어리가 생성된다. 첨가물로서 아미노수지 또는 페놀플라스틱을 사용하면 연마기를 사용할 때 비교 압력을 높알 필료가 있는 연마재료 골조의 내구성이 높아진다. 가장 이상적인 첨가물은 5-80 의 이산화물과 아미노수지와(또는) 페놀플라스틱의 혼합물을 사용하는 것이다. 이들의 혼합물내에서의 비율은 1:(0.1-10)이다. 첨가물로 이러한 혼합물을 사용함으로써 연마기 생산성 향상은 물론 비교압력의 저하로 인한 가공의 질적 향상을 기대할 수 있다. 상기 혼합물을 사용할 때 요소들이 혼합될 때의 혼합물의 생성은 완전히 배제된다.
금강석 가루와 보조 연마재료 혼합물을 사용하는 것도 연마기의 작업능력을 향상시킨다. 이때, 강옥, 탄화규소, 탄화붕소, 니트릴 붕소 또는 그 혼합물이 사용되어질 수 있다. 이때 금강석 가루와 보조 연마재료의 혼합물 내에서의 비율은 (0.01-10):(50-0.5)의 영역내에서 변화한다. 비율의 광범위한 영역은 연마기의 사용영역을 넓혀준다. 보조연마정제를 사용할 때 금강석 가루는 최소량, 보조연마재료는 최대량 사용해야 한다. 반대로, 주 연마정제를 사용할 때는 소량의 보조연마재료와 함께 금강석 가루를 우선적으로 사용해야 한다. 상기한 바와 같이, 보조 연마재료로 사용 될 수 있는 것은 강옥, 탄화규소, 탄화붕소, 니트릴 붕소 또는 그 혼합물 등이다. 이때 가공 물질의 강도가 높을수록, 모조 연마재료의 내구성은 높아야 한다.
정제 형태의 연마기는 다음과 같이 만들어진다.
에폭시 수지에 금강석 가루, 첨가물, 개미산, 폴리수산화실록산, 경화제 등이 잘 혼합된다. 동일한 농도를 갖기위해 잘 혼합한다. 구성요소의 크기와 폴리수산화실록산의 함유량에 따라 1-15분 간 유지한다. 이후, 기포가 있는 물질이 일정량 채워진다. 12-24 시간 동안 유지하면, 연마정제가 도출된다. 60-110 ℃에서 0.5-4 시간 동안 연마정제의 열가공을 한다.
위의 조성물로 이루어진 연마정제를 사용함으로써 만들어진 연마기는 다양한 재료를 연마하는 실험실, 생산시설에서 SDP-100 양면 가공 기기에서 실험되었다.
직경 100 mm의 규소판을 가공 할때의 연마기 실험 결과를 얻었다. 연마기는 500mm 외부직경, 287mm 내부직경의 금속평판이며 그 표면에는 아교풀로 각 판에 210 개당 직경 16mm, 높이 6mm의 연마정제가 붙여져 있다. 연마정제는 표 1 및 표 2에 제시된 비율에 따라 만들어졌다. 본 발명에서 조성물의 함유량은 에폭시수지를 100으로 하였을 때, 나머지 재료는 이에 대한 상대적인 중량을 나타낸다.
| 구성성분 | 함유량 | |||||||||
| 번호 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| 에폭시수지 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| 경화제 | 7 | 7 | 7 | 7 | 6.5 | 6.5 | 10 | 5 | 6.5 | 6.5 |
| 금강석가루 | 0.1 | 30 | 5 | 5 | 3 | 3 | 5 | 5 | 3 | 3 |
| 첨가물: | ||||||||||
| -광연마재료 | 20 | 20 | 20 | 50 | 10 | 5 | 70 | 30 | 30 | 30 |
| -미세구sio2 | - | - | 5 | 10 | 1.5 | - | 5 | 5 | - | - |
| -흑연가루 | 2 | 2 | 5 | 5 | 1 | - | 3 | - | 5 | - |
| -구리가루 | 2 | - | - | 5 | 2 | - | 2 | - | - | - |
| 개미산 | 2 | 2 | - | - | 5 | 10 | 2 | 1 | 2 | 2 |
| 폴리수산화실록산 | 0.4 | 4 | 2 | 2 | 2 | 3 | 3 | 3 | 1 | 1 |
| 가공 매개변수 | ||||||||||
| 예 번호 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| 물질의 상대측량 마이크로미터/min | 0.3 | 1.5 | 2 | 2.2 | 1.5 | 0.8 | 0.9 | 1 | 1.4 | 1.2 |
| 표면의 거친정도 Ra, nm | 25 | 20 | 15 | 7 | 10 | 21 | 18 | 22 | 24 | 22 |
| 파괴층의 깊이 마이크로미터 | 3 | 2 | 2 | 0.5 | 0.5 | 1.5 | 1.8 | 1.7 | 1.4 | 1.6 |
폴리수산화실록산의 양은 에폭시 수지 100에 대하여 0.4-4에 해당한다. 0.4 미만의 상기 기포 생성요인을 사용할 때, 아주 작은 기공이 생성되며, 이는 연마기를 사용할 때 만족할 만한 결과를 보장하지 못한다. 기공이 많은 연마기를 사용할 때, 4 이상의 폴리수산화실록산을 사용해서는 안된다. 왜냐하면, 연마기구의 내구성을 저하시키고, 내마모성을 급감시키기 때문이다.
연마기 조성물에서 개미산의 이상적인 양적 영역은 1에서 10이다. 개미산의 양적 최소점은 가공물질에 긍정적인 작용을 하는 분리되는 수소의 양에 따른다. 질량 10이상의 개미산을 사용하면 경화제와 부분적인 반응이 일어난다. 이 반응은 에폭시수지의 불완전 중합을 야기하며 그 결과 연마기의 작업능률을 저하시킨다.
상기 연마기 실험은 다음과 같은 조건하에 실시되었다.
- 평판의 회전 속도(분당 회전수) 35
- 비교 압력 kgs/㎠ 0.03
발표된 조성물(No.1)과 알려진 조성물(No.2)을 근거로 규소평판을 가공할 때의 연마기 실험의 비교 결과는 다음과 같다.
| 가공 변수/ 성분 번호 | No. 1 | NO. 2 |
| 재료의 비교측량 마이크로미터/min | 1.5 | 0.2* |
| 표면 거친정도 Ra, 마이크로미터 | ≤ 0.01 | 0.12 |
| 파괴층의 깊이 마이크로미터 | 0.5 | 5 |
*: 여기서, 알려진 조성물에 기초한 연마기의 실험에서는 연마기가 쉽게 더럽혀졌으며, 발표된 조성물로 이루어진 연마기 실험에서는 없었던 심한 흠집이 발생하였다.
특허 청구범위 제 4 항과 제 5 항에 명시된 조성물을 사용하는 연마정제는 다음과 같이 만들어진다. 금강석 가루와 보조 연마재료 혼합물이 따로 준비되어 잘 혼합된다. 이산화물과 아미노수지와(또는) 페놀플라스틱 혼합물이 따로 준비된다. 실내온도하에 에폭시수지에 다음의 요소들이 연속적으로 잘 혼합된다.:금강석가루와 보조연마재료의 혼합물, 이산화물과 아미노수지와(또는) 페놀플라스틱 혼합물, 폴리수산화실록산, 폴리에티렌폴리아미노산. 동일한 농도를 가질때까지 잘 혼합된다. 자동계량기를 사용하여 엄격한 양으로 주형이 채워진다. 기공성장 과정이 끝날 때까지 이 주형은 유지된다. 실내온도에서 최소 12시간 동안을 유지한 후 연마정제가 도출되고, 0.5-4시간 동안 섭씨 70-90 도에서 연마정제의 열가공이 이루어진다.
이러한 조성물을 사용해서 만들어진 연마기는 SPD-100 의 양면 연마기계를 사용하여 실험실과 생산시설에서 다양한 재료를 연마하며 행해졌다. 직경 100mm 의 사파이어 원판을 가공할 때의 상기 기기의 실험 결과가 나왔다. 이 연마기는 외부 직경 500mm, 내부 직경 287mm의 알루미늄 평판으로 그 표면에 에폭시수지 접착제를 이용하여 각 평판에 420개당 6mm 높이, 16mm 직경의 주연마정제와 보조연마정제가 부착되어 있다. 주 연마정제로서는 모스크바에 위치한 '주식회사 프로시져니 프로트세시'의 PT100P1 타입의 유기물로 고정된 금강석정제가 사용되었다.이 정제의 금강성 가루 입자크기는 100/80 마이크로미터이다. 보조연마정제로서는 표 4, 5, 6의 요소들의 상관관계에서의 발명에 따른 연마정제가 사용되었다.
| 구성요소 | 함유량 | |||||||||
| 예 번호 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| 에폭시수지 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
| 경화제 | 7 | 7 | 7 | 7 | 5 | 6.5 | 10 | 7 | 6.5 | 6.5 |
| 금강석함유 | 0.1 | 60 | 25 | 37 | 30 | 61 | 15 | 55 | 12 | 12 |
| 연마재료 (금강석재료) | - | 60 | 20 | 20 | - | 20 | 10 | 25 | 10 | 10 |
| 강옥 | - | 60 | 20 | 20 | - | 20 | 10 | 25 | 10 | 10 |
| 탄화규소 | - | - | 3 | 15 | 15 | 20 | - | 25 | - | - |
| 탄화붕소 | - | - | - | - | 12 | 10 | - | - | - | - |
| 니트릴붕소 | - | - | - | - | - | 10 | - | - | - | - |
| 첨가물: | ||||||||||
| -광연마재료 | 20 | 1 | 20 | 20 | - | 4.5 | 10 | 10 | - | - |
| -아미노수지 | 20 | 10 | 20 | 20 | 40 | 0.5 | 40 | 5 | 25 | - |
| -페놀플라스틱 | 10 | - | - | - | 20 | - | - | 15 | 25 | 45 |
| 개미산 | - | - | - | - | - | - | - | 1 | - | 2 |
| 폴리수산화실록산 | 0.2 | 3 | 4 | 4 | 3 | 5 | 3 | 3 | 2 | 2 |
| 연마기 매개변수 | ||||||||||
| 예 번호 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| 연마재료의 밀도 g/㎤ | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 |
| 첨가물 밀도 g/㎤ | 1.2 | 0.8 | 0.5 | 0.7 | 0.9 | 0.3 | 0.5 | 0.6 | 0.5 | 0.7 |
| 가공 매개변수 | ||||||||||
| 예 번호 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| 재료의 비교측량 마이크로미터/min | 0.5 | 60 | 52 | 80 | 34 | 28 | 42 | 44 | 4 | 2.2 |
| 표면 거친정도 Ra, 마이크로미터 | 0.02 | 0.28 | 0.30 | 0.32 | 0.12 | 0.14 | 0.1 | 0.12 | 0.03 | 0.04 |
여기서, 1, 9와 10의 예에서, 주 연마정제에서 입자크기 5/3의 ACM금강석 합성가루가 사용되었고 예2, 3과 4에서는 입자크기 50/40 마이크로미터의 AC4금강석가루가, 예 5-8에서는 입자크기 20/14 마이크로미터의 AC4금강석가루가 사용되었다. 표 4의 보조연마재료의 입자크기는 주 연마정제 입자크기의 0.01-0.5이다. 또한, 예 2, 5, 6에서 주 연마정제와 보조연마정제의 질량의 상관관계는 1:1이고, 예 4, 7, 8, 9에서는 4:1, 예 1, 3, 10에서는 1:6이다.
결과에서 보여지듯이, 발명에 따른 연마기는 높은 절단능력을 가지며, 가공의 질적향상을 보장한다.
정보출처
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본 발명은 각종 재료 생산 산업분야에 이용 가능하다.
Claims (10)
- 에폭시수지, 금강석함유 연마재료, 경화제,첨가물을 포함하는 연마기 조성물에 있어서,에폭시수지의 중량 100일때, 상대적인 중량으로 경화제 5.0-10, 금강석함유 연마재료 0.1-60, 첨가물 5.0-80 의 성분 상관관계에서 추가적으로 폴리수산화실록산 0.2-5.0을 포함하는 연마기 조성물.
- 제 1 항에 있어서, 기능부가물로서 1.0-10.0의 개미산을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 연마기 조성물.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 첨가물로서 최소70% 이산화물, 10-100nm 크기의 이산화규소 미세구, 흑연가루, 미세 금속가루 등을 기초로 한 연마재료 혼합물이 사용되는 것을 특징으로 하는 연마기 조성물.
- 제 1 항에 있어서, 상기 첨가물은 아미노수지- 요소, 멜라민, 포름알데히드멜라민요소수지로 이루어진 열반응압착원료와 페놀플라스틱-포름알데히드수지로 이루어진 열반응 압착원료와 결합된 이산화물 혼합물이 사용되며, 이산화물과 아미노수지와(또는) 페놀플라스틱의 비율은 1:(0.1-10)인 것을 특징으로 하는 연마기 조성물.
- 제 1 항에 있어서, 상기 연마재료로서 금강석 가루와 보조연마재료-강옥, 탄화규소, 탄화붕소, 니트릴 붕소 또는 그 혼합물의 혼합물이 사용되며, 금강석가루와 보조 연마재료의 비율은 (0.01-10):(50-0.5) 범주에 해당하는 것을 특징으로 하는 연마기 조성물.
- 연마부분이 평원면 표면에 고정되었으며 연마부분 사이에 연마재료 첨가물이 위치한 연마기에 있어서,연마부분은 정제형태로 이루어지며 첨가물의 밀도는 연마정제 밀도의 0.2-0.8에 해당하며 첨가물 연마재료의 입자크기는 연마정제 연마재료 입자크기의 0.01-0.5에 해당하는 것을 특징으로 하는 연마기.
- 제 6 항에 있어서, 상기 연마정제 사이 공간에 위치한 첨가물은 연마기 평원면에 고정된 보조 연마정제 형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 연마기.
- 제 7 항에 있어서, 상기 주연마정제와 보조연마정제의 양적 상관관계는 1:6에서 4:1 까지의 범주에 해당하는 것을 특징으로 하는 연마기.
- 제 6 항에 있어서, 상기 연마정제 사이의 모든공간에 첨가물이 위치하며 첨가물로서 연마재료와 아미노수지 가루와(또는) 페놀플라스틱의 혼합물과 함께 에폭시수지가 사용되며, 연마재료와 아미노수지 가루와(또는) 페놀플라스틱의 첨가물내에서의 양은 각각 에폭시수지의 15-30%, 10-40%인 것을 특징으로 하는 연마기.
- 제 9 항에 있어서, 상기 첨가물의 밀도는 연마정제 밀도의 0.05-0.2인 것을 특징으로 하는 연마기.
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Termination category: Default of registration fee Termination date: 20161009 |