KR20030091641A - 연마용 숫돌 - Google Patents

Abstract

본 발명은 회전시에 연마층의 원주방향의 신장을 어느 정도 확보하여 유연한 연마 등을 가능하게 하고, 또한 과잉의 연마나 숫돌의 박리를 방지한 연마용 숫돌을 제공하는 것이다.

본 발명의 연마용 숫돌은 연마용 숫돌 원통형상의 코어재 위에 다공성 탄성체를 설치하고, 그 다공성 탄성체의 바깥 둘레상에 섬유를 가지는 보강층을 설치하고, 그 보강층의 바깥 둘레상에 연마층을 설치한 구성이다. 상기 보강층은 고무층의 내부에 1 이상의 상기 섬유층을 가지는 것이 바람직하다.

Description

연마용 숫돌{POLISHING GRINDSTONE}

본 발명은 판형상의 피연삭재의 연삭 및 마무리 연마(이하,「연마」내지 「연마 등」의 용어로 통일하여 사용함)에 사용하는 연마용 숫돌에 관하여, 보다 상세하게는 프린트배선기판의 연마 등, 또는 금속판 또는 비금속판의 연마 등에 사용하는 연마용 숫돌에 관한 것이다.

종래, 판형상의 피연마재, 특히 프린트기판의 연마 등에는, 이른바 연마벨트가 사용되어 왔다.

그러나 연마벨트는 일반적으로 초기의 연마력은 충분하나, 연마찌꺼기가 부착하기 쉽고, 또 연마층이 얇기 때문에 안정된 연마력을 지속할 수 없다. 따라서 연마벨트의 교환을 빈번하게 행할 필요가 생긴다는 결점이 있었다.

또한 프린트기판을 연마 등 하는 경우, 판형상의 피연마재의 플래핑, 이른바 굴곡이 있는 피연마재를 균일하게 연마 등 할 수 있고, 또한 안정된 연마성을 지속할 수 있는 것이 요망되고 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 관한 연마용 숫돌의 단면도,

도 2는 본 실시형태에 관한 보강층 주변의 확대도이다.

도 3은 본 실시형태에 관한 연마용 숫돌의 평면도,

도 4는 실시예의 연마 테스트에서 사용한 테스트패턴을 나타내는 모식도,

도 5는 도 4의 테스트패턴의 피연마재에의 작성패턴을 나타내는 모식도이다.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 코어재 2 : 가공성 탄성체

3 : 보강층 3a : 섬유

3b : 고무층 4 : 연마층

본 발명자는 회전숫돌에 있어서 연마층의 원주방향의 신장을 어느 정도 확보하여 유연한 연마 등을 가능하게 하고, 또한 과잉의 연마나 숫돌의 박리를 방지하 도록 예의검토한 결과, 다공성 탄성체와 연마층 사이에 1 이상의 섬유 함유층을 개재시키는 구성을 발견하고 본 발명을 완성시켰다.

즉, 본 발명의 연마용 숫돌은 원통형상의 코어재 위에 다공성 탄성체를 설치하고, 그 다공성 탄성체의 바깥 둘레상에 섬유를 가지는 보강층을 설치하고, 그 보강층의 바깥 둘레상에 연마층을 설치한 것을 특징으로 한다.

상기 연마용 숫돌에 있어서, 상기 보강층은 고무층의 내부에 1 이상의 상기 섬유층을 가지는 구성이 바람직하다. 또 상기 섬유의 재질이 유기질 또는 무기질 인 구성으로 할 수 있다. 그와 같은 유기질의 섬유는, 아라미드섬유, 폴리에스테르섬유, 케플러섬유, 또는 나일론섬유로 이루어지는 군에서 선택될 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시형태를 설명한다.

도 1은 본 실시형태에 관한 연마용 숫돌의 단면도이다. 상기 도면에 있어서 부호 1은 원통형상의 코어재, 부호 2는 다공성 탄성체, 부호 3은 섬유층을 가지는 보강층, 부호 4는 연마층을 나타낸다.

코어재(1)는 연마기의 축봉에 장착 가능한 구조로 하기 위하여 중공으로 되어있다. 따라서 코어재(1)의 중공부 지름 및 그 상세한 구조는 도시 생략한 연마기의 축봉의 지름 및 그 구조에 따라 결정된다. 또 그 길이방향의 치수는 피연마재의 크기 및 형상에 적합하게 설계되어 있다. 코어재(1)의 재질은 특별히 한정되지 않으나, 경량이고도 강성이 높은 재질이 바람직하다.

코어재(1)의 바깥 둘레에는 다공성 탄성체(2)가 설치되어 있다. 다공성 탄성체(2)의 재료는 예를 들면 발포성의 유기다공질이다. 전형적인 다공성 탄성체 (2)는 스펀지재이다.

다공성 탄성체(2)의 바깥 둘레상에는 보강층(3)이 설치되어 있다. 도 2에 나타내는 바와 같이 보강층(3)은 섬유(3a)로 이루어지는 섬유층을 가진다. 섬유(3a)는 보강층(3)에 원하는 인장강도를 부여하는 것이다. 그와 같은 보강층 (3)을 다공성 탄성체(2)와 연마층(4) 사이에 둠으로써 연마시의 숫돌에 원하는 강도와 유연성을 가지게 할 수 있다.

보강층(3)은 고무층(3b) 전면의 내부에 섬유(3a)를 매설시킨 구성이 바람직하다. 섬유(3a)가 고무층(3b)으로 덮혀진 구성에 의하면, 고무층(3b)의 재질이나두께를 적절히 선택함으로써, 연마층(4)의 유연성을 조정할 수 있다. 유연성을 조정할 수 있으므로, 피연마재의 재질 및 연마 등의 조건에 맞추어 보다 안정된 연마 등을 지속할 수 있다.

섬유(3a)로 이루어지는 섬유층은, 섬유(3a)를 숫돌의 원주방향으로 감아 구성할 수 있다. 도 2에는 나선형상으로 감긴 섬유(3a)의 등간격의 단면이 나타나 있다. 또 섬유층의 형태는 나선형상의 감기에 한정하지 않고, 섬유를 짜서 이루어지는 망형상이어도 좋다. 전형적인 망형상의 섬유층으로서는, 의료품에 사용되는 합성섬유의 직물 또는 천의 재료(布材)를 들 수 있다. 이 경우 재료도 저렴하고, 또한 입수도 취급도 용이하다.

섬유(3a)로서는 단선형상의 실을 복수개 합쳐서 꼬아 이루어지는 다발형상의 것을 사용하면 좋다. 이에 대하여 단선을 사용하는 경우, 단선의 짧은 간격으로의 감기가 매우 곤란하고, 또 시간도 걸리고, 나아가서는 연마 중에 단선이 끊어진 경우에 연마성 및 안전성에 장애가 생길 염려가 있다. 따라서 본 발명에 있어서 가장 바람직한 섬유의 형태는 단선을 합쳐서 꼬은 다발이다.

섬유(3a)의 재질에 대해서는 유기질이거나, 무기질임을 불문하나, 강도를 중시하면 무기질이 바람직하고, 연마숫돌의 경량화 및 유연성을 중시하면 유기질이 바람직하다. 그것은 연마 등의 조건에 의하여 적절히 선택된다.

유기질의 섬유에는 아라미드섬유, 폴리에스테르섬유, 케플러섬유, 나일론섬유 등의 일반적인 섬유재료를 사용할 수 있다. 프린트배선기판의 연마 등에서는 무기질에 비하여 경량성 및 유연성이 있는 유기질의 섬유가 바람직하다.

연마층(4)에 사용되는 재료는, 연마용 숫돌에서 일반적으로 사용되는 것으로 좋다.

본 발명에 사용되는 숫돌입자는 일반적으로는 알루미나계 숫돌입자, 탄화규소계 숫돌입자, 지르코니아계 숫돌입자, CBN숫돌입자 및 다이아몬드 숫돌입자의 군에서 선택되는 1종류 이상일 수 있다. 그 조합은 연삭 등의 조건 및 피연마재의 재질에 따라 적절히 선택된다.

본 발명에 사용되는 결합제는, 비트리파이드, 레지노이드, PVA 또는 실리케이트결합제로부터 적절히 선택될 수 있다. 소성 또는 경화후의 조성은 비트리파이드결합제의 경우, 기공율은 10 내지 50%, 바람직하게는 15 내지 45%이고, 숫돌 입자율은 30 내지 55%, 바람직하게 35 내지 50%이다. 레지노이드결합제의 경우, 기공율은 0 내지 20%, 바람직하게는 0 내지 10%이고, 숫돌 입자율은 20 내지 45%, 바람직하게는 20 내지 40%이다. PVA결합제의 경우, 기공율은 20 내지 50%, 바람직하게는 30 내지 50%이고, 숫돌 입자율은 20 내지 45%, 바람직하게는 20 내지 40%이다. 마그네시아결합제의 경우, 기공율은 0 내지 20%, 바람직하게는 0 내지 10%이고, 숫돌 입자율은 20 내지 40%, 바람직하게는 20 내지 40%이다. 숫돌 입자율이 낮으면 연마성이 나빠지고, 숫돌 입자율이 높으면 막힘이 발생할 염려가 있다. 결합제율은 100%로부터 기공율 및 숫돌 입자율을 뺀 값이다. 결합제의 선정도 숫돌 조성의 결정도, 연마 등의 조건 및 피연마재의 재질 등에 따라 적절히 선택된다.

도 3은 연마층(4)의 형태예를 나타낸다. 연마층(4)은 단순한 링형상과 같이 일체의 연마층에서는 연마면을 추종할 수 있는 유연성이 얻어지지 않는다. 따라서연마층(4)에는 예를 들면 세그먼트형 숫돌을 복수개 부착한 형태, 또는 도 3과 같이 작은 블록형상 숫돌을 다수개 부착한 형태가 채용된다. 연마층(4)에는 다종 다양한 형태가 생각되나, 연마층(4)의 유연성을 확보할 수 있는 한, 특정한 형태에 한정되지 않는다. 또 연마층(4)은 얇은 고무시트 위에 숫돌조각을 설치하여 제작하고, 고무시트를 보강층(3)의 바깥 둘레에 감기도록 하여 부착하는 방법도 있다.

상기 연마층(4)의 두께는 CBN 숫돌입자 또는 다이아몬드 숫돌입자를 사용하는 경우는 0.5mm 내지 5mm, CBN 숫돌입자 또는 다이아몬드 숫돌입자 이외의 숫돌입자를 사용하는 경우는 3mm 내지 15mm가 바람직하다.

이하, 본 발명의 실시예를 비교예와 함께 설명하나, 이들은 본 발명의 구성을 조금도 한정하는 의도는 없다.

연마층 재료

숫돌입자 : 녹색 탄화규소 숫돌입자(GC 숫돌입자) 입도 600번

결합제 : 숫돌입자 100중량부에 대하여 13.7부의 분말체 페놀수지

연마층의 작성순서

상기한 혼합재료를 균일하게 혼합한 후, 면적 60 ×240mm, 두께 9mm의 숫돌판에 냉간 성형하였다. 170℃에서 8시간 걸어 경화시키고, 그후 성형한 숫돌판에 섬유층을 가진 고무시트를 부착하였다. 고무시트상의 연마층 부분을 절단기로 바둑판눈금형상으로 절단하여 다수의 작은 숫돌조각 블록을 가지는 연마층을 작성하였다. 동일한 연마층을 복수매 작성하였다.

연마용 숫돌의 작성순서

구멍 지름 76.2mm의 페놀수지 적층관에 스펀지재를 부착하여 다공질 탄성층을 설치하였다.

그 위에 숫돌층이 부착된 내부가 폴리에스테르섬유로 이루어지는 보강층을 가진 고무시트를 스펀지층의 바깥 둘레상에 나선형상으로 감기 및 접착하여 연마용 숫돌을 작성하였다.

보강층에 사용하는 폴리에스테르섬유의 천의 재료는 지름 20㎛의 섬유를 복수개 묶어 0.8mm 지름으로 하고, 0.7mm 피치로 짜넣은 것이다.

그 후 연마층의 마무리 처리를 행하여, 외경 150mm, 길이 610mm, 구멍지름 76.2mm의 연마용 숫돌을 완성시켰다.

(비교예)

비교예로서 일반적으로 판매되고 있는 연마벨트 650 ×2000mm를 준비하였다. 숫돌입자는 알루미나계 숫돌입자(A 숫돌입자) 입도 600번이다.

상기 실시예와 비교예의 숫돌을 사용하여 하기의 연마실험을 행하였다.

피연마재로서는, 두께 0.6mm, 치수 510 ×406mm의 구리박 부착 유리에폭시수지를 사용하였다. 피연마재에는 다음과 같은 테스트패턴을 설치하였다. 도 4에 나타내는 바와 같이 하나의 테스트패턴으로서, 35mm 각내에 5mm 간격으로의 0.3φ구멍뚫기를 디자인하였다. 그리고 그와 같은 패턴을 도 5에 나타내는 바와 같이 6행 × 6열로 모두 36개를 인쇄하였다. 관통구멍 도금후, 스크린 인쇄기를 사용하여 액형상 에폭시로 관통구멍의 수지메움을 행하여 150℃, 2시간으로 경화시켜 피연마재에 테스트패턴을 작성하였다.

테스트패턴이 작성된 피연마재는 하기의 각 연마조건으로 연마되었다. 각각의 연마후, 테스트패턴 구멍메움 수지의 돌기의 제거에 불균일이 있음을 검사하였다.

실시예의 연마조건

숫돌치수 : 외경 150mm × 길이 610mm × 구멍지름 76.2mm

연마기계 : 프린트기판 연마기

숫돌회전수 : 2000rpm

피연마재 이송속도 : 2m/min

오실레이션 : 470cpm

패스횟수 : 1 패스

비교예의 연마조건

연마기계 : 벨트연마기

주속 : 500m/min

피연마재 이송속도 : 2m/min

연마압 : + 1.5 내지 2.0A

패스횟수 : 2패스

숫돌을 평가하기 위하여 구멍메움 수지의 제거에 대하여 불균일이 발생하기 까지의 피연마재의 연마매수 및 숫돌의 연마층이 다 소모될 때까지의 연마매수를 세었다. 각 연마매수를 비교하면 다음과 같다.

테스트결과

	제거 불균일 발생매수	연마층 소모매수
실시예	300	3000
비교예	100	100

테스트결과로부터 분명한 바와 같이, 실시예의 제거 불균일 발생매수는, 비교예의 연마벨트와 비교하여 3배이었다. 또한 실시예의 숫돌은 도중에서 제거 불균일이 발생하여도 연마면을 연마하면 다시 연마력이 회복하여, 제거 불균일 발생이 없는 경우와 동일한 매수까지 연마할 수 있었다. 이에 대하여 연마벨트에서는 연마층이 1층이므로 연마 불균일이 발생하였을 때에 수명이 다한다. 또 연마층이 다 소모되기 까지의 연마매수는 본 실시예의 숫돌은 3000매로, 비교예와 비교하여 30배이었다.

연마벨트에서는 연마 불균일의 발생후에도 연마를 속행하기 위해서는 새로운 연마벨트로 교환하지 않으면 안되고, 연마벨트의 교환작업과 어느 정도 연마벨트의 재고가 필요하게 된다. 따라서 본 실시예와 비교하여 연마벨트의 생산효율은 뒤떨어지게 된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 연마용 숫돌은 연마벨트와 비교하여 연마수명이 길고, 판형상의 피연마재, 특히 프린트배선기판의 연마 및 마무리 연마에 매우 유효하다. 따라서 본 발명은 고밀도 또한 고성능의 프린트배선기판의 제조에 유용하다.

Claims (4)

1. 원통형상의 코어재 위에 다공성 탄성체를 설치하고,

   상기 다공성 탄성체의 바깥 둘레상에 섬유를 가지는 보강층을 설치하고,

   상기 보강층의 바깥 둘레상에 연마층을 설치한 것을 특징으로 하는 연마용 숫돌.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 보강층은 고무층의 내부에 1 이상의 상기 섬유층을 가지는 것을 특징으로 하는 연마용 숫돌.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 섬유층의 섬유의 재질이 유기질 또는 무기질인 것을 특징으로 하는 연마용 숫돌.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 유기질의 섬유가 아라미드섬유, 폴리에스테르섬유, 케플러섬유, 또는 나일론섬유로 이루어지는 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 연마용 숫돌.