KR100981385B1 - 제철용 고무롤 및 그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일체형 메시구멍(mesh hole)과 엠보싱 구조를 갖는 강화층을 개재한 상태로 연질고무층과 강화고무층을 형성한 커버부에 의해 내구성 및 접착 품질을 증가시킬 수 있고, 양측 끝단부 파손을 미연에 방지할 수 있는 제철용 고무롤 및 그의 제조방법을 제공한다.

본 발명의 제철용 고무롤은 철심부(110)에 결합된 커버부(120)를 갖되, 그 커버부(120)는 상대적으로 거친 표면 연마와 표면 세정 후 휘발성 표면처리제, 접착증진제를 이용하여 형성한 프라이머층(121), 상기 프라이머층 위에 형성된 제1접착층(122), 상기 제1접착층 위에 형성된 연질고무층(122), 상기 연질고무층 위에 형성된 제2접착층(123), 상기 제2접착층 위에 형성되고 일체형 메시구멍(125d)과 엠보싱 구조를 갖는 강화층(125), 상기 강화층 위에 형성된 제3접착층(126), 상기 제3접착층 위에 형성된 강화고무층(127)을 갖고 있다.

커버부, 프라이머층, 접착층, 연질고무층, 강화층, 강화고무층, 방사홈

Description

제철용 고무롤 및 그의 제조방법{RUBBER ROLL FOR STEEL-MAKING AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 제철소의 일반용도의 링가롤, 스퀴즈롤, 디플렉타롤, 핀치롤, 홀드다운롤, 스나버롤, 브라이들롤, 스틸코일링 고무롤, 전기도금라인용 고무롤 등의 용도로 사용 가능한 제철용 고무롤 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 제철소에서 사용하는 고무롤은 고무층에 해당하는 커버부(cover member)와, 커버부 축심에 형성된 셀(shell)과 같은 철심부(core member)로 이루어져 있다.

고무롤은 동적 경도시험법에 해당하는 HS(shore)경도 기준으로 A60∼90 정도를 갖고 있다.

HS A70을 기준으로 그 이하는 유연한 상태로 이해되고, 그 이상은 고하중에 견딜 수 있는 것으로 알려져 있다. 예컨대, 니트릴고무(NBR) HS A70은 고하중용 클램프 장치의 끝단에 부착되어 사용될 정도로 이해된다.

한편, 전기도금라인용 고무롤 등은 HS A80∼90을 갖고 있고, 산, 알칼리, 오일 등에 강한 내약품성과, 내열성 또는 내마모성, 내슬립성 등을 만족하도록 적어 도 1종의 천연고무 또는 합성고무를 적절히 배합하여 사용하고 있다.

종래 기술에 따른 고무롤 및 고무롤용 고무 조성물은 도 1에 도시된 바와 같이, 금속제 심(1)과, 적어도 1층 이상이 고무 피복층(2, 3)으로 이루진 것이다.

종래 기술에 따른 고무롤의 고무 피복층(2, 3)은 중합체 사슬중의 공액 디엔 단위의 함유량이 25중량% 이항의 에틸렌성 볼포화니트릴-공액 디엔계 고포화 공중합고무와, 에틸렌성 불포화카르복실산의 아연염을 함유하는 고무 조성물로 형성된 가황 고무층이다.

여기서, 적어도 금속제 심(1)과 접하는 고무 피복층(2)은 고포화 공중합고무를 50중량% 이상 함유하는 고무성분 100중량부와 이 아연염 10 내지 40중량부를 함유하는 고무 조성물로 형성된 가황 고무층인 것이 특징이다.

그러나, 종래 기술의 고무롤은 그의 고무 조성물을 서로 다르게 배합한 후 적어도 1층 이상으로 형성하고 있을 뿐, 층간 결합 또는 접합 관계를 향상시킬 수 있는 어떠한 구성적 요소도 제시하지 못하고 있고, 특히 고무 피복층이 금속제 심에 기밀하게 부착될 수 있는 기술적 방법을 개시하지 못하고 있다.

또한, 종래 기술의 고무롤은 제철용으로 사용될 경우, 산소, 열, 오존, 빛 등과 같은 경시적 노화 원인과 함께 각종 산업용 약품, 오일에 노출됨과 함께, 반복된 회전 압착 하중에서 장시간 내성을 유지하면서 사용될 때, 상대적으로 취약한 고무 피복층의 양측 끝단부에서 하중을 흡수할 수 있는 어떠한 구조도 갖고 있지 않아 파손될 우려가 있다.

또한, 종래 기술의 고무롤은 고경도로서 탄력성이 부족하게 고무 피복층이 형성될 경우, 금속제 심에 부착되는 것이 매우 어렵거나 부착 구조가 상대적으로 약하여 고경도 고무 피복층의 접착방법에 대한 기술적 연구가 필요하다.

또한, 종래 기술의 고무롤은 롤의 표면쪽에 위치한 고무 조성물이 고무성분 100중량부당 1 내지 10중량부의 비율로 보강용 단섬유를 함유하고 있을 뿐, 고무 피복층 사이에서 상호적인 접합 구조를 증가시킬 수 있는 어떠한 구성 내지 구조도 형성하지 못하여, 내구성이 상대적으로 떨어지고, 근본적으로 견고하게 고무 피복층을 형성하지 못하여 제품 수명이 상대적으로 떨어지는 단점을 갖는다.

또한, 종래 기술의 고무롤은 고무 피복층과 같은 명칭에서 알 수 있듯이, 소형의 금속제 심 위에 얇게 고무를 피복시킨 제조방법만을 개시하고 있을 뿐, 금속제 심 길이 3400㎜, 고무롤 길이 2000㎜, 커버부 두께 20t(여기서 1t는 1㎜임)와 같은 제철용 고무롤을 제조할 수 있는 방법을 제시하지 못하고 있다.

특히, 제철용으로 제작된 기존의 고무롤은 커버부 두께 20t의 단일층으로 제작되어 있기 때문에, 금속제 심과의 열팽창계수 차이에 의해 접착층의 파괴 또는 균열 발생 등의 문제를 안고 있다.

본 발명의 목적은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 일체형 메시구멍(mesh hole)과 엠보싱 구조를 갖는 강화층을 개재한 상태로 연질고무층과 강화고무층을 형성한 커버부에 의해 내구성 및 접착 품질을 증가시킬 수 있는 제철용 고무롤 및 그의 제조방법을 제공한다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 커버부의 양측 끝단부에 페일세이프(fail safe) 구조의 방사홈을 형성하여, 반복 하중을 흡수하거나 균열 발생 또는 진행을 중지시켜 커버부의 양측 끝단부 파손을 미연에 방지할 수 있는 제철용 고무롤 및 그의 제조방법을 제공한다.

앞서 설명한 바와 같은 본 발명의 목적은, 하기에 상세히 설명할 바와 같이, 철심부를 감싸도록 적어도 1층의 커버부를 갖는 고무롤에 있어서, 상기 커버부가 상대적으로 거친 표면 연마와 표면 세정에 의해 상기 철심부를 전처리한 철심부의 작업부위에 휘발성 표면처리제, 접착증진제를 도포하여 형성한 프라이머층; 상기 프라이머층 위에 형성된 제1접착층; 상기 제1접착층 위에 형성된 연질고무층; 상기 연질고무층 위에 형성된 제2접착층; 상기 제2접착층 위에 형성되고 일체형 메시구멍과 엠보싱 구조를 갖는 강화층; 상기 강화층 위에 형성된 제3접착층; 상기 제3접착층 위에 형성된 강화고무층을 포함하는 것을 특징으로 하는 제철용 고무롤에 의 해 달성된다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 철심부를 감싸도록 적어도 1층의 커버부를 갖는 고무롤의 제조방법에 있어서, 상기 철심부에 대한 전처리 과정으로서 표면 연마 및 표면 세정을 진행하는 제1단계; 녹방지 또는 녹고정용 휘발성 표면처리제와 접착증진제를 이용하여 프라이머층을 형성하는 제2단계와; 상기 프라이머층 위에 금속 고무간 접착제를 이용하여 제1접착층을 형성하는 제3단계; 상기 제1접착층 위에 연질고무시트를 테이핑 방식으로 권취하고 가류시켜 연질고무층을 형성하는 제4단계; 상기 연질고무층 위에 고무 수지간 접착제를 이용하여 제2접착층을 형성하는 제5단계; 상기 제2접착층 위에 일체형 메시구멍과 엠보싱 구조를 갖는 강화층을 형성하는 제6단계; 상기 강화층 위에 고무 수지간 접착제를 이용하여 제3접착층을 형성하는 제7단계; 상기 제3접착층 위에 강화고무시트를 테이핑 방식으로 권취하고 가류시켜 강화고무층을 형성하는 제8단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제철용 고무롤의 제조방법에 의해 달성된다.

따라서 본 발명에 따른 제철용 고무롤은 합성 연마재로 거칠게 표면 연마 후 장시간 표면 세정을 진행하는 전처리 과정을 통해 철심부를 준비하고, 그 철심부 위에 프라이머층과 제1접착층을 개재한 상태로 연질고무층을 형성시켜서 접착 성능을 증가시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 제철용 고무롤은 연질고무층의 위에 제2접착층과 강화층 및 제3접착층을 형성한 다음 상기 연질고무층에 비해 상대적으로 경도, 강도, 탄성과 같은 물리적 특성이 매우 우수한 강화고무층을 접착함에 따라, 층간 접합 성능이 매우 우수하고 내구성이 뛰어난 제품으로 제조될 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 제철용 고무롤은 상대적으로 제조 단가가 낮은 연질고무층을 강화층과 함께 사용함에 따라, 상대적으로 제조 단가가 높은 강화고무층을 적게 사용하면서도 전체 고무롤 제조비용을 축소시키면서도 강화고무층 자체의 장점과 함께 접합 상태 및 방법을 개선하여 제품 수명, 품질과 생산성 모두를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 제철용 고무롤의 제조방법은 강화층을 연질고무층과 강화고무층의 중간접합제로서 사용하여 고무롤을 제작함에 따라, 상호 접합 강도를 획기적으로 높일 수 있고, 근본적으로 고무롤의 내구성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다. 특히, 강화층은 엔지니어링 플라스틱 필름을 시트 형상으로 성형할 때, 복수개의 부분 절단선을 지그재그로 배열 형성함과 함께 부분 절단선 사이에 각각 돌기를 형성시킨 후, 시트 길이 방향으로 잡아 당겨서 일체형 메시구멍 및 엠보싱 구조를 갖도록 성형하여, 일반 보강용 단섬유 또는 부직포에 비해 일체형으로 형성되어 상대적으로 월등하게 강화된 내구성을 제공할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 제철용 고무롤의 제조방법은 가열형틀을 이용하여 반복 하중을 흡수하거나 균열 발생 또는 진행을 중지시켜 커버부의 양측 끝단부 파손을 미연에 방지할 수 있는 페일세이프(fail safe) 구조의 방사홈을 고무롤의 커버부의 양측 끝단부에 용이하게 형성시킬 수 있는 장점이 있다.

이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도면에서, 도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 제철용 고무롤의 제조방법을 설명하기 위한 흐름도이고, 도 3과 도 4는 도 2에 도시된 강화층을 설명하기 위한 사시도이다. 또한, 도 5는 본 발명의 고무롤에 대하여 확대된 원을 통해 단면 구조를 설명하기 위한 사시도이고, 도 6은 본 발명의 고무롤에 방사홈을 형성시키기 위한 가열형틀을 설명하기 위한 사시도이고, 도 7은 본 발명에 따른 고무롤의 사시도이다.

먼저, 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 제철용 고무롤의 제조방법은 제철소에서 사용되고 있는 각종 제철용 고무롤 규격(예 : 커버부 외경, 철심부 외경, 커버부 두께, 면장 등) 또는 사용 조건(예 : 평량, 초속, 선압 등)에 대응한 철심부를 사용한다.

철심부는 스테인리스스틸, 탄소강 등이 사용 가능하다.

본 발명의 제철용 고무롤의 제조방법의 제1단계(S10)는 전처리(pre-treatment) 과정이다.

전처리 과정에서는 합성 연마재로 철심부를 거칠게 표면 연마한 후 장시간 표면 세정을 진행한다.

표면 연마를 위해서 블라스팅 작업장과 블라스팅 장치가 이용된다. 이때, 철심부에서 커버부가 형성될 작업부위를 제외한 철심부의 양측 단부는 보호캡(protect cap)을 씌워 보호시킨다.

이후, 블라스팅 장치의 압축 공기(예 : 공기압 7∼9bar)를 이용하여, 보호캡 없는 철심부의 중간 부위에 합성 연마재를 분사시킨다. 이때, 합성 연마재를 분사시키는 블라스팅 건의 이동 속도는 200∼400㎜/초 인 것이 바람직하다.

합성 연마재는 알루미늄 옥사이드 함량이 96중량%인 용융 알루미나 산화물 또는 강옥(鋼玉)으로서, 과립 직경 0.4∼1.6㎜를 갖고 있어서, 거칠기(Rz) 깊이 40∼60㎛를 형성할 수 있는 것이 바람직하다.

이런 합성 연마재를 사용할 경우, 상대적으로 거칠게 연마된 외주면이 철심부의 중간 부위에 형성된다.

이후, 보호캡을 철심부로부터 분리시키고 표면 세정을 시작한다.

표면 세정에 사용된 표면 세정제는 염산 8∼9중량%, 물 70중량%, 세척제 21∼22중량%의 조성을 갖는 것으로서, 대형 욕조에 혼합되어 준비된다.

철심부는 대형 욕조의 표면 세정제 내에서 24시간동안 침액(dipping) 방식으로 세정 및 건류된다.

표면 세정제의 용해 과정의 가속화를 위해 물은60℃의 온수를 사용하고 교반기를 이용하여 저으면서 혼합하는 것이 바람직하며, 특히 세척제는 침윤제가 첨가된 분말 상으로서, 고도의 알칼리성 세척제, 유화제, 다인산염을 포함하는 것이 바람직하다.

이렇게 거칠게 표면 연마 및 장시간 표면 세정의 전처리가 완료된 철심부는 미리 준비된 회전작업대(도시 안됨)에 탑재되고, 이후 본 발명의 제철용 고무롤의 제조방법의 제2단계(S11)가 진행한다.

상기 미리 준비된 회전작업대는 철심부의 양측 단부를 임시 탈부착 가능하게 형성한 베어링 블록부와, 베어링 블록부를 지지하는 기둥부와, 기둥부가 세워진 베이스부와, 베어링 블록부의 옆을 기준으로 기둥부에 장착되어 철심부의 일측 단부를 철심부의 원주 방향으로 회전시키는 기어모터식 회전장치를 포함하여, 하기 단계에서 각종 층을 형성할 때, 철심부를 회전 또는 정지시킬 수 있는 작업대를 의미한다.

제2단계(S11)는 철심부 위에 프라이머층을 형성하는 단계이다.

제2단계(S11)는 녹방지 및 녹고정을 위한 휘발성 표면처리제(예 : 제품명 RUST HARD 55 등)를 도포하여 철심부의 거친 표면 깊숙이 침투하게 한 후, 그 위에 금속과 고무간 접착강도를 증가시키는 접착증진제(예 : 회사명 다우코닝의 제품명 PRIMER COAT, 또는 회사명 LORD의 제품명 켐록 프라이머 205, 207 등)를 도포 및 건조하여 프라이머층을 형성한다.

제3단계(S12)는 프라이머층 위에 제1접착층을 형성하는 단계이다.

제1접착층은 금속 고무간 접착제(예 : 회사명 LORD의 제품명 켐록 250, 254 등)를 사용하고, 해당 금속 고무간 접착제 회사에서 제공하는 기술 규격에 대응한 최적의 접착 상태를 유지하도록 건조된다.

제4단계(S13)는 제1접착층 위에 연질고무층을 형성하는 단계이다.

연질고무층은 천연고무, 합성고무, 이들을 혼합한 혼합고무 중에서 선택된 적어도 하나의 원료고무를 이용하여 연질고무시트를 이용하여 형성된다.

시트 형성 방법을 살펴보면, 원료고무를 절단, 소련, 배합제 혼합, 평량, 훈련하여 배합고무를 만들고, 이를 시트형상으로 성형 및 재단하여 미가류 고무 재질의 시트로 제작한다.

연질고무층의 배합 조성과 가류조건은 [표 1]과 같다.

배합 성분표	가류조건
클로로썰폰화 폴리에틸렌 합성고무(8.5) + 염소화폴리에틸렌수지(2.5) + 고무용 일산화납(2.5) + 입자경(nm) 26~30의 고내마모성 카본블랙(1.5) + 분산제(1.2) + 입자경(nm) 61~100의 중보강성 카본블랙(3.6) + 과산화수소 경화 고무용 접착증진제(0.44) + 산화마그네슘(0.2) + 페놀계 노화방지제(0.28) + 옥타민(0.15) + 고무용 염화파라핀(0.7) + 디옥틸 프탈레이트(0.9) + 스테아린산(0.03) + 기포방지제(0.3)	150℃×8hr

여기서, 배합 성분 수치는 원료고무를 중량% 100으로 할 때 첨가되는 중량%를 의미한다.

클로로썰폰화 폴리에틸렌(chlorosulphonated polyethylene) 합성고무는 가황된 상태에서 내오존성, 내산소성, 내열성, 내후성, 내유성, 내후성 및 내약품성이 우수하며 장기간 외부 노출시도 변색치 않고 밝은 색상을 유지하고, 우수한 기계적 특성, 높은 인장강도, 내마모성을 발휘하며 CSM-10을 사용함이 바람직하다.

염소화폴리에틸렌(chlorinated polyethylene)수지는 주쇄에 2중결합이 없기 때문에 내후성, 내오존성, 내열노화성이 뛰어나고, 또한 내약품성, 전기특성 및 다른 폴리머와의 상용성이 뛰어나며 다른 폴리머의 내충격성, 난연성, 내유성, 접착 특성을 향상시키는 작용을 하는 열가소성엘라스토머이며 CPE를 사용함이 바람직하다.

고무용 일산화납은 높은 순도의 고분자 안정제로서의 역할을 담당하며 리사지(litharge)를 사용함이 바람직하다.

입자경(nm) 26~30의 고내마모성(High Abrasion Furnace) 카본블랙은 보강제의 역할을 담당하며 HAF를 사용함이 바람직하다.

분산제는 배합 성분을 고무중에 균일하게 분산시키는 성분을 의미한다.

입자경(nm) 61~100의 중보강성(Semi Reinforcing Furnace) 카본블랙은 작업성, 분산성이 양호한 특징을 가지며 SRF를 사용함이 바람직하다.

과산화수소 경화 고무(peroxide cured rubber)용 접착증진제(Adhesion Promoter)는 접착성능증진제로서의 역할을 담당하며 Ricobond 1756을 사용함이 바람직하다.

산화마그네슘은 고무안정제 또는 산화보강제로서의 역할을 담당한다.

페놀(phenol)계 노화방지제는 산소, 오존, 알카리, 자외선, 풍속 등에 의한 노화현상을 방지하는 역할을 하며 NBC를 사용함이 바람직하다.

옥타민(octamine)은 산화방지제로서 사용된다.

디옥틸 프탈레이트(Dioctyl Phthalate)는 고무용 가소제의 일종으로서 고무에 유연성을 부여하는 성분을 의미하며 DOP는를 사용함이 바람직하다.

삭제

스테아린산(stearic acid)은 고무유화제를 의미한다.

기포방지제는 KEZADOL GR을 사용함이 바람직하다.

이들은 원료고무에 배합된 후, 온도 150℃, 8시간(hr)으로 가류되어 연질고무층으로 형성된다.

한편, 시트 형성 방법에 의해 형성된 연질고무시트는 제1접착층 위에 테이핑 방식으로 권취되고, 이후 가류장치에 의해 가류되어 연질고무층이 된다.

제5단계(S14)는 연질고무층 위에 제2접착층을 형성하는 단계이다.

제2접착층은 고무 수지간 접착제(예 : 회사명 LORD의 실란 또는 실리콘 접착제)를 도포 및 최적의 접착 가능한 상태로 건조된다.

제6단계(S15)는 제2접착층 위에 강화층을 형성하는 단계이다.

강화층은 내고열, 높은 인장강도, 균열 저항성이 뛰어난 엔지니어링 플라스틱 필름(예 : 회사명 미쯔비시 플라스틱의 폴리에테르 이미드 수지)을 이용하여 형성된다.

도 3과 도 4를 참조하면, 엔지니어링 플라스틱 필름과 같은 소재를 이용하여 시트 형상(125a)을 성형하되, 복수개의 부분 절단선(125b)을 지그재그로 배열하듯이 시트 형상의 길이 방향을 따라 형성하고, 이와 함께 부분 절단선(125b) 사이의 표면에 각각 돌기(125c)를 형성한다.

이를 시트 형상의 길이 방향으로 잡아당길 경우(F), 결국 도 4와 같이 복수개의 부분 절단선(125b)이 펼쳐지면서 일체형 메시구멍(125d)으로 형성됨과 함께 돌기(125c)에 의한 엠보싱 구조의 강화층(125)이 된다.

이런 강화층(125)은 돌기(125c)에 의한 엠보싱 구조로 인해 상대적으로 넓은 접착 면적을 제공하면서 일체형 메시구멍(125d)을 갖고 있으며, 그 소재 자체도 뛰어난 물성을 갖고 있기 때문에, 일반 보강용 단섬유 또는 직조한 부직포에 비해 상대적으로 월등하게 강화된 내구성을 갖는다.

한편, 강화층은 폴리프로필렌(Polypropylene, PP), 폴리염화비닐(Polyvinyl Chloride, PVC), 폴리벤지미다졸(Polybenzimidazole, PBI) 수지 중 어느 하나로 만든 수지성 와이어를 격자 형상을 갖도록 성형하여 사용 가능하다.

도 2를 참조하면, 제7단계(S16)는 강화층(125) 위에 제3접착층을 형성하는 단계이다.

제3접착층은 앞서 언급한 제2접착층과 유사 내지 동일한 고무 수지간 접착제를 이용하여 형성된다.

제8단계(S17)는 제3접착층 위에 강화고무층을 형성하는 단계이다.

강화고무층은 하기의 [표 2]의 배합 조성 및 가류조건에 의한 특성을 갖는다. 예컨대, 강화고무층은 난연, 고온, 내구성, 내마모성, 내열성, 노화방지, 스코치(scorch) 특성, 인장 강도 등에서 강화된 특성을 발휘한다.

이런 강화고무층의 배합 조성과 가류조건은 [표 2]와 같다.

배합 성분표	가류조건
천연고무(10) + 스티렌 부타디엔 고무(2.0) + 입자경(nm) 26~30의 고내마모성 카본블랙(4.5) + 산화아연(0.7) + 페놀계 노화방지제(0.3) + 경도 90의 우레탄 고무(0.1) + 탄산마그네슘(0.2) + 에틸렌-프로필렌 또는 에틸렌-프로필렌-디엔 단위체와 같은 에틸렌 공중합체(0.9) + 디옥틸 프탈레이트(1.6) + 스테아린산(0.03) + 기포방지제(0.4) + 티아졸계 가황촉진제(0.12) + 아로마틱계 프로세스 오일(0.09) + 제1 티우람계 강화축진제(0.2) + 제2 티우람계 강화촉진제(0.14) + 유황(0.5) + 술펜아미드계 가황촉진제(3.0) + 분산제(0.15)	160℃×6hr

여기서, 배합 성분 수치는 고경도 내열성 원료고무(예 : 네오프렌, EPDM)를 중량% 100으로 할 때 첨가되는 중량%를 의미한다.

천연고무는 질김(toughness) 특성을 강화시키며 N83을 사용함이 바람직하다.

스티렌 부타디엔 고무(Sterene-Butadiene Rubber)는 내마모성, 내열성이 우수한 장점과 가황이 평탄하고 안정된 스코치(Scorch)성과 용이한 가공성을 강화시키는 성분을 의미하며 SBR 1502를 사용함이 바람직하다.

입자경(nm) 26~30의 고내마모성(High Abrasion Furnace) 카본블랙은 보강제의 역할을 담당하며 HAF를 사용함이 바람직하다.

산화아연은 산화작용 물질이다.

페놀(phenol)계 노화방지제는 산소, 오존, 알카리, 자외선, 풍속 등에 의한 노화현상을 방지하는 역할을 하며 NBC를 사용함이 바람직하다.

경도 90의 우레탄 고무 성분은 C-90을 사용함이 바람직하다.

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디옥틸 프탈레이트(Dioctyl Phthalate)는 고무용 가소제의 일종으로서 고무에 유연성을 부여하는 성분을 의미하며 DOP를 사용함이 바람직하다.

스테아린산(stearic acid)은 고무유화제를 의미한다.

기포방지제는 KEZADOL GR을 사용함이 바람직하다.

타아졸(Thiazole)계 가황촉진제는 차색성없는 황색 분말로서 인장강도를 증가시키며 DM을 사용함이 바람직하다.

아로마틱(Aromatic)계 프로세스 오일(PROCESS OIL)은 가공성이 뛰어난 연화제이며 A-2를 사용함이 바람직하다.

제1 티우람(Thiuram)계의 가황촉진제는 인장강도를 증가시키는 역할을 담당하며 TT를 사용함이 바람직하다.

제2 티우람(Thiuram)계의 가황촉진제로서 조기 가황에 해당하는 스코치(scorch)로부터 안전하게 해주는 역할을 담당하며 TRA를 사용함이 바람직하다.

술펜아미드(Su-lfenamide)계의 가황촉진제는 CZ를 사용함이 바람직하다.

삭제

분산제는 WB-222를 사용함이 바람직하다.

이들은 원료고무에 배합된 후 강화고무층용 강화고무시트로 형성된다.

강화고무층용 강화고무시트도 앞서 설명한 시트 형성 방법과 동일 내지 유사하게 형성되고, 이후 제3접착층 위에 테이핑 방식으로 권취되고, 온도 160℃, 6시간과 같은 가류조건 및 가류장치에 의해서 가류되어 강화고무층이 된다.

도 5에 도시된 바와 같이, 철심부(110)의 위에 적층된 커버부(120)는 철심부(110)의 표면에서부터 순차적으로 프라이머층(121), 제1접착층(122), 연질고무층(123), 제2접착층(124), 강화층(125), 제3접착층(126), 강화고무층(127)을 형성한다.

특히, 프라이머층(121)은 거칠게 표면 연마된 철심부(110)에 형성되어 있어서, 접착증진제 자체의 성능과 함께 최적의 접합 성능을 발휘하면서 제1접착층(122)으로 하여금 연질고무층(123)을 접합시키는 역할을 한다.

또한, 제2접착층(124)과 제3접착층(126)은 강화층(125)의 일체형 메시구멍(125d)을 통해 상호 연결되어 연질고무층(123)과 강화고무층(127)간의 층간 결합 또는 접합 관계를 향상시키며, 아울러 돌기(125c)에 의한 엠보싱 구조로 인해 증가된 넓은 접착 면적을 제공하여 더욱 견고한 접합 상태를 유지할 수 있게 된다.

도 2 또는 도 6을 참조하면, 페일세이프 구조의 방사홈을 커버부(120)의 양측 끝단부에 형성하기 위해서, 본 발명의 제철용 고무롤의 제조방법은 제9단계(S18)를 진행한다.

이를 위한 복수개의 조임수단 및 한 쌍의 가열형틀(200)은 철심부(110)와 커버부(120)에 대응한 규격을 갖도록 제작되는 것이 바람직하다.

각각의 가열형틀(200)은 철심부(110)의 단부에 삽입 가능한 중심구멍(201)을 갖는 중공 원반형 몸체와, 중공 원반형 몸체의 일 측면에서 방사 방향을 따라 배열되어 고정식 또는 분리조립식으로 돌출 형성된 복수개의 금형돌기(202)와, 중공 원반형 몸체의 원주면에서 원주 방향으로 간격을 유지하면서 고정되어 조임수단에 해당하는 장력볼트(210)가 체결되는 볼트구멍을 갖는 볼트장착부(203)와, 중공 원반형 몸체의 타 측면에서 복수개로 설치된 전열식 히터부(204)로 이루어져 있다.

복수개의 금형돌기(202)는 철심부(110)의 형상을 고려하여 중공 원반형 몸체의 외곽 테두리를 기준으로 배치되고, 철심부(110)의 외경 위치와 커버부(110)의 직경 위치 사이에서 위치되는 것이 바람직하다.

한 쌍의 가열형틀(200)은 철심부(110)의 양측에 삽입된 후, 예컨대, 6쌍의 장력볼트(210)와 너트(211)를 체결 및 조임에 따라, 상호 가까워지는 방향으로 이동하면서 가압하고, 전열식 히터부(204)의 작동에 따라, 커버부(120)의 양측 끝단면을 가열하여, 결국 도 7에 도시된 바와 같은 방사홈(130)을 커버부(120)의 양측 끝단면에 형성하게 된다.

방사홈(130)은 커버부(120)의 양측 끝단면에서 커버부(120)의 길이 방향을 따라 유한한 깊이만큼 파인 통로부(131)와, 상기 통로부(131) 쪽으로 일측을 개방한 원주구멍부(132)를 각각 갖는다.

본 발명의 고무롤의 사용시 커버부(120)에 발생되는 압착 하중은 방사홈(130)의 형상 및 배열 특성에 따라 흡수 또는 분산되어서, 결국 커버부(120)의 파손을 방지하는 역할을 담당한다.

이후, 본 발명의 제철용 고무롤의 제조방법은 가열형틀을 철심부(110) 및 커버부(120)로부터 분리시킨 후, 커버부(120)의 사용처에 상응한 형상(예 : 크라운 형상 등)을 형성하도록 커버부(120)의 고무 표면을 연마하여, 크라운 형상 등을 형성하는 제10단계(S19)를 진행한다.

이렇게 제조된 제철용 고무롤은 미리 설정한 고무롤 규격의 테스트를 거쳐 포장, 적재, 출고된다.

도 1은 종래 기술에 따른 고무롤의 사시도이다.

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 제철용 고무롤의 제조방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 3과 도 4는 도 2에 도시된 강화층을 설명하기 위한 사시도이다.

도 5는 본 발명의 고무롤에 대하여 확대된 원을 통해 단면 구조를 설명하기 위한 사시도이다.

도 6은 본 발명의 고무롤에 방사홈을 형성시키기 위한 가열형틀을 설명하기 위한 사시도이다.

도 7은 본 발명에 따른 고무롤의 사시도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 설명>

110 : 철심부 120 : 커버부

121 : 프라이머층 122 : 제1접착층

123 : 연질고무층 124 : 제2접착층

125 : 강화층 126 : 제3접착제층

127 : 강화고무층 130 : 방사홈

200 : 가열형틀 210 : 장력볼트

Claims (12)

1. 철심부를 감싸도록 적어도 1층의 커버부를 갖는 고무롤에 있어서,

   상기 커버부가

   상대적으로 거친 표면 연마와 표면 세정에 의해 상기 철심부를 전처리한 철심부의 작업부위에 휘발성 표면처리제, 접착증진제를 도포하여 형성한 프라이머층;

   상기 프라이머층 위에 형성된 제1접착층;

   상기 제1접착층 위에 형성된 연질고무층;

   상기 연질고무층 위에 형성된 제2접착층;

   상기 제2접착층 위에 형성되고 일체형 메시구멍과 엠보싱 구조를 갖는 강화층;

   상기 강화층 위에 형성된 제3접착층;

   상기 제3접착층 위에 형성되어 적어도 3개의 가황촉진제를 배합한 강화고무층;을

   포함하며,

   상기 연질고무층은,

   원료고무 100중량%를 기준으로,

   8.5중량%의 클로로썰폰화 폴리에틸렌 합성고무, 2.5중량%의 염소화폴리에틸렌수지, 2.5중량%의 고무용 일산화납, 1.5중량%의 입자경(nm) 26~30 고내마모성 카본블랙, 1.2중량%의 분산제, 3.6중량%의 입자경(nm) 61~100 중보강성 카본블랙, 0.44중량%의 과산화수소 경화 고무용 접착증진제, 0.2중량%의 산화마그네슘, 0.28중량%의 페놀계 노화방지제, 0.15중량%의 옥타민(산화방지제), 0.7중량%의 고무용 염화파라핀, 0.9중량%의 디옥틸 프탈레이트(고무용 가소제), 0.03중량%의 스테아린산(고무유화제), 0.3중량%의 기포방지제를,

   원료고무에 배합하고, 온도 150℃, 8시간으로 가류시켜 형성하고,

   상기 강화고무층은,

   원료고무 100중량%를 기준으로,

   10중량%의 천연고무, 2중량%의 스티렌 부타디엔 고무, 4.5중량%의 입자경(nm) 26~30 고내마모성 카본블랙, 0.7중량%의 산화아연, 0.3중량%의 페놀계 노화방지제, 0.1중량%의 경도 90의 우레탄 고무, 0.2중량%의 탄산마그네슘, 0.9중량%의 에틸렌-프로필렌 또는 에틸렌 프로필렌-디엔 단위체와 같은 에틸렌 공중합체, 1.6중량%의 디옥틸 프탈레이트(고무용 가소제), 0.03중량%의 스테아린산(고무유화제), 0.4중량%의 기포방지제, 0.12중량%의 타아졸계 가황촉진제, 0.09중량%의 아로마틱계 프로세스 오일, 0.2중량%의 제1 티우람계의 가황촉진제, 0.14중량%의 제2 티우람계의 가황촉진제, 0.5중량%의 유황, 3중량%의 술펜아미드계의 가황촉진제, 0.15중량%의 분산제를,

   원료고무에 배합하고, 온도 160℃, 6시간으로 가류시켜 형성하는 것을 특징으로 하는 제철용 고무롤.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,

   상기 제1접착층은 금속 고무간 접착제를 사용하고, 상기 제2접착층과 제3접착층은 고무 수지간 접착제를 사용한 것을 특징으로 하는 제철용 고무롤.
5. 제1항에 있어서,

   상기 강화층은

   세 개 이상의 부분 절단선과 돌기를 갖는 시트 형상의 엔지니어링 플라스틱 필름을 시트 형상의 길이 방향으로 잡아당겨 형성된 것을 특징으로 하는 제철용 고무롤.
6. 제1항에 있어서,

   상기 커버부의 양측 끝단면에는 가열형틀에 의한 페일세이프 구조로서 세 개 이상의 방사홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 제철용 고무롤.
7. 제6항에 있어서,

   상기 방사홈은

   커버부의 양측 끝단면에서 커버부의 길이 방향을 따라 파인 모양으로 형성된 통로부;

   상기 통로부 쪽으로 일측을 개방한 원주구멍부;를

   갖는 것을 특징으로 하는 제철용 고무롤.
8. 제6항에 있어서,

   상기 가열형틀은

   장력볼트 및 너트를 포함한 복수개의 조임수단을 이용하여 철심부의 양측에 장착된 후 커버부의 양측 끝단면을 가압 및 가열하도록, 상기 철심부의 단부에 삽입 가능한 중심구멍을 갖는 중공 원반형 몸체;

   상기 중공 원반형 몸체의 일 측면에서 방사 방향을 따라 배열되어 고정식 또는 분리조립식으로 돌출 형성된 복수개의 금형돌기;

   상기 중공 원반형 몸체의 원주면에서 원주 방향으로 간격을 유지하면서 고정되어 조임수단에 해당하는 장력볼트 체결용 볼트장착부;

   상기 중공 원반형 몸체의 타 측면에서 세 개 이상 설치된 전열식 히터부;를

   포함하는 것을 특징으로 하는 제철용 고무롤.
9. 철심부를 감싸도록 적어도 1층의 커버부를 갖는 고무롤의 제조방법에 있어서,

   상기 철심부에 대한 전처리 과정으로서 표면 연마 및 표면 세정을 진행하는 제1단계;

   녹방지 또는 녹고정용 휘발성 표면처리제와 접착증진제를 이용하여 프라이머층을 형성하는 제2단계와;

   상기 프라이머층 위에 금속 고무간 접착제를 이용하여 제1접착층을 형성하는 제3단계;

   상기 제1접착층 위에 연질고무시트를 테이핑 방식으로 권취하고 가류시켜 연질고무층을 형성하는 제4단계;

   상기 연질고무층 위에 고무 수지간 접착제를 이용하여 제2접착층을 형성하는 제5단계;

   상기 제2접착층 위에 일체형 메시구멍과 엠보싱 구조를 갖는 강화층을 형성하는 제6단계;

   상기 강화층 위에 고무 수지간 접착제를 이용하여 제3접착층을 형성하는 제7단계;

   상기 제3접착층 위에 강화고무시트를 테이핑 방식으로 권취하고 가류시켜 강화고무층을 형성하는 제8단계;를

   포함하며,

   상기 연질고무층은,

   원료고무 100중량%를 기준으로,

   8.5중량%의 클로로썰폰화 폴리에틸렌 합성고무, 2.5중량%의 염소화폴리에틸렌수지, 2.5중량%의 고무용 일산화납, 1.5중량%의 입자경(nm) 26~30 고내마모성 카본블랙, 1.2중량%의 분산제, 3.6중량%의 입자경(nm) 61~100 중보강성 카본블랙, 0.44중량%의 과산화수소 경화 고무용 접착증진제, 0.2중량%의 산화마그네슘, 0.28중량%의 페놀계 노화방지제, 0.15중량%의 옥타민(산화방지제), 0.7중량%의 고무용 염화파라핀, 0.9중량%의 디옥틸 프탈레이트(고무용 가소제), 0.03중량%의 스테아린산(고무유화제), 0.3중량%의 기포방지제를,

   원료고무에 배합하고, 온도 150℃, 8시간으로 가류시켜 형성하고,

   상기 강화고무층은,

   원료고무 100중량%를 기준으로,

   10중량%의 천연고무, 2중량%의 스티렌 부타디엔 고무, 4.5중량%의 입자경(nm) 26~30 고내마모성 카본블랙, 0.7중량%의 산화아연, 0.3중량%의 페놀계 노화방지제, 0.1중량%의 경도 90의 우레탄 고무, 0.2중량%의 탄산마그네슘, 0.9중량%의 에틸렌-프로필렌 또는 에틸렌 프로필렌-디엔 단위체와 같은 에틸렌 공중합체, 1.6중량%의 디옥틸 프탈레이트(고무용 가소제), 0.03중량%의 스테아린산(고무유화제), 0.4중량%의 기포방지제, 0.12중량%의 타아졸계 가황촉진제, 0.09중량%의 아로마틱계 프로세스 오일, 0.2중량%의 제1 티우람계의 가황촉진제, 0.14중량%의 제2 티우람계의 가황촉진제, 0.5중량%의 유황, 3중량%의 술펜아미드계의 가황촉진제, 0.15중량%의 분산제를,

   원료고무에 배합하고, 온도 160℃, 6시간으로 가류시켜 형성하는 것을 특징으로 하는 제철용 고무롤의 제조방법.
10. 제9항에 있어서,

    상기 제1단계에서는

    알루미늄 옥사이드 함량이 96중량%인 용융 알루미나 산화물 또는 강옥(鋼玉)으로서, 과립 직경 0.4∼1.6㎜를 갖는 합성 연마재를 이용하여 거칠기(Rz) 깊이 40∼60㎛를 형성하면서 상기 철심부의 표면 연마가 진행되는 것을 특징으로 하는 제철용 고무롤의 제조방법.
11. 제9항에 있어서,

    상기 제1단계에서는

    염산 8∼9중량%, 물 70중량%, 세척제 21∼22중량%의 조성을 갖는 표면 세정제를 이용하여 24시간동안 침액(dipping) 방식으로 상기 철심부의 표면 세정이 진행되는 것을 특징으로 하는 제철용 고무롤의 제조방법.
12. 제9항에 있어서,

    상기 제8단계 이후 조임수단과 전열식 히터부를 갖는 가열형틀을 이용하여 상기 커버부의 양측 끝단면을 가압 및 가열하여 세 개 이상의 페일세이프 구조의 방사홈을 형성하는 제9단계;

    상기 가열형틀을 분리시킨 커버부의 사용처에 상응한 형상을 형성하도록 커버부의 고무 표면을 연마하는 제10단계;를

    더 진행하는 것을 특징으로 하는 제철용 고무롤의 제조방법.

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