KR20120128678A - 블라스팅 매체 및 블라스팅 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 표면들의 기계 가공을 위한 적어도 하나의 매체, 특히 강철 또는 주철 비드들을 갖는 블라스팅 매체(4)에 관한 것이다. 그러한 블라스팅 매체(4)에는 블라스팅하려는 표면(2) 및/또는 블라스팅 매체의 탈지 및 세척을 위한 첨가제(6)가 제공되되, 첨가제(6)는 블라스팅 방법 중에 블라스팅 매체(5)가 받는 기계 응력 하에서 표면들의 기계 가공을 위한 매체 그 자체보다 작은 파괴 강도를 갖는 입상 물질을 포함한다.

Description

블라스팅 매체 및 블라스팅 방법{BLASTING AGENT AND BLASTING METHOD}

본 발명은 블라스팅 매체(blasting media)와 그 제조 및 블라스팅 방법과 그 블라스팅 방법을 수행하는 장치에 관한 것이다.

블라스팅 방법들이 선행 기술로부터 공지되어 있다. 그러한 블라스팅 방법들은 표면들의 기계 가공을 위한, 일반적으로 입상 물질인 매체(이하 고유의 블라스팅 매체라고도 함)를 블라스팅하려는 표면에 분사한다는 점에서 공통적이다. 입상 물질이란 가장 넓은 의미에서의 입상 물질, 즉 정해진 크기 분포를 갖는 입자들로 이뤄진 물질을 의미할 수 있는데, 이하에서는 대칭으로 형성된 입자들, 예컨대 구(sphere)들까지도 역시 입상 물질로서 이해하여야 할 것이다. 이때, 형태, 크기 분포, 및 과립들을 이루는 물질은 가공하려는 공작물의 재료 및 공작물에 대해 원하는 블라스팅 과정의 효과에 상응하게 선택된다. 블라스팅 방법의 목적으로, 표면으로부터 예전의 코팅을 제거하고 표면에 새로운 래커 코팅을 갖출 수 있거나, 아니면 표면을 연마하든지 그 기계 특성들을 개선할 수도 있다.

따라서 예컨대, 방법의 목적이 표면으로부터 재료를 절삭하는 것 또는 표면을 거칠게 하는 것이라면 흔히 각진 입상 물질이 선택되고, 표면을 연마하거나 그 기계 특성들을 개선하려고 한다면 흔히 둥근 입상 물질이 선택되는데, 예컨대 소위 숏 블라스팅(shot blasting)에서 그러하다. 그러나 원칙적으로는 둥근 입상 물질의 사용에 의한 재료 절삭도 가능하다.

블라스팅 매체로서는 다수의 물질들, 예컨대 강, 주철, 강옥, 유리, 화강암 모래가 사용되지만, 사용 목적 여하에 따라서는 잘게 부순 견과류 껍질과 같은 열대산 물질도 사용된다. 이때, 입자 크기는 전형적으로 0.1 mm와 3 mm 사이에서 변동한다.

종래의 블라스팅 방법에서 문제가 되는 것은 블라스팅하려는 자신의 표면에 기름, 오일, 실리콘 오일 층, 이형제 잔류물 등의 물질을 갖는 공작물이다. 블라스팅 매체는 블라스팅 시스템에서 전형적으로 순환 공정으로 이송되어 재사용되기 때문에, 그러한 공작물에서는 오염물들이 블라스팅 매체에 축적되는 현상이 발생하고, 그것은 블라스팅 시스템 및 블라스팅 매체의 세척 비용의 상승을 초래한다. 그 때문에, 흔히 블라스팅 제조업체들이 공작물을 예비 세척할 것을 규정하고 있는데, 그러한 예비 세척은 사용되는 용제로 인해 심각한 건강 및 환경 위험과 그에 상응하는 부가의 비용을 야기한다.

따라서 본 발명의 과제는 전술한 오염물들을 갖는 공작물의 가공 시에 효율적이고 친환경적이며 건강 및 안전 기술상으로 염려할 필요가 없는 블라스팅 방법 및 그 방법을 수행하기 위한 매체를 제공하는 것이다.

그러한 과제는 청구항 1에 따른 블라스팅 매체, 블라스팅 매체의 제조 또는 농축에 사용하는 청구항 4 및 청구항 5에 따른 첨가제의 용도, 청구항 6에 따른 블라스팅 방법, 및 그 블라스팅 방법을 수행하는 청구항 10에 따른 장치, 및 청구항 14에 따른 블라스팅 매체의 용도에 의해 해결된다. 종속 청구항들은 바람직한 구성 형태들에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 표면의 기계 가공을 위한 적어도 하나의 매체(이하, 고유의 블라스팅 매체라 함) 이외에 블라스팅하려는 표면과 블라스팅 매체의 탈지 및 세척을 담당하는 첨가제도 함유하는 블라스팅 매체가 사용된다. 이때, 본 발명에 따르면, 그 첨가제도 역시 입상 물질로서, 블라스팅 방법 중에 블라스팅 매체가 받는 기계 응력 하에서 고유의 블라스팅 매체 그 자체보다 작은 파괴 강도를 갖는다. 여기서, 파괴 강도란 블라스팅 방법에 전형적인 충돌 속도로 블라스팅하려는 표면에 충돌하였을 때에 부서지지 않는 과립들의 능력을 의미한다.

본 발명에 따라 그러한 첨가제를 사용하는 것은 강철 또는 주철 비드들을 고유의 블라스팅 매체로서 사용할 경우에 특히 유리한데, 왜냐하면 그러한 비드들 자체가 단지 최소의 자기 마모만을 갖는 것들이기 때문이다.

그 결과, 블라스팅 방법 중에 그리고 시스템 내에서 예컨대 이송 스크루 또는 버킷 컨베이어를 통한 이송 중에, 고유의 블라스팅 매체의 과립들은 손상 없이 견뎌내는 반면에 첨가제의 과립들은 잘게 분쇄된다. 그러한 분쇄로 인해, 첨가제의 상대 표면이 수배만큼 증가하고, 그에 따라 공작물의 표면에 존재하는 오염물들의 거의 대부분이 고유의 블라스팅 매체의 과립들이 아니라 첨가제의 분쇄된 과립들에 달라붙은 채로 있게 된다. 그러한 분쇄된 부분은 입자 크기 선택적 분리 방법에 의해 매우 간단하게 제거될 수 있고, 그럼으로써 오염물들을 간단하게 공정으로부터 축출할 수 있다. 그러한 분리는 예컨대 풍력 분급기(air classifier) 또는 분급 사이클론 분리기의 사용에 의해 이뤄질 수 있는데, 그러한 풍력 분급기 또는 사이클론 분리기에서는 블라스팅 매체 혼합물이 고유의 블라스팅 매체 및 첨가제의 아직 분쇄되지 않은 성분들을 주로 함유한 부분과 오염물들을 적재한 첨가제의 분쇄된 성분들 및 공작물 또는 고유의 블라스팅 매체의 과립들의 파편과 같은 또 다른 미립 오염물들을 함유한 부분으로 분류된다. 첫 번째 부분은 전형적으로 블라스팅 방법에 다시 재공급되는 반면에, 두 번째 부분은 예컨대 필터들에서 분리되어 바람직하게는 폐기물 처리 공정에 공급될 수 있다.

그러한 방법에서는 첨가제가 소진되기 때문에, 블라스팅 시스템에서 전형적인 블라스팅 매체의 재순환 시에 블라스팅 매체 중의 첨가제의 비율이 계속해서 감소한다. 따라서 첨가제를 정량 공급하는 장치를 마련하되, 바람직하게는 재순환되는 블라스팅 매체 중의 첨가제와 고유의 블라스팅 매체 간의 양의 비가 가능한 한 적게 변동하도록, 이상적으로는 일정하게 유지되도록 첨가제의 정량 공급을 제어하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 블라스팅 매체 및 본 발명에 따른 블라스팅 방법을 원심 휠 블라스팅 머신(centrifugal wheel blasting machine)과 함께 사용하는 것이 특히 바람직한 것으로 판명되었다. 그러한 구조 형태의 블라스팅 시스템에서는, 대부분의 블라스팅 시스템들에서 통상적인 바와 같이 블라스팅 매체가 기류에 의해 가속되는 것이 아니라, 과립들이 회전하는 휠에 설치된 면들에 의해 가속되어 공작물 쪽으로 발사된다. 그러한 방법에서는, 과립들이 원심 휠의 면들에 부딪칠 때에 이미 과립들의 충격 하중이 존재하고, 그럼으로써 공작물과의 충돌 전에 이미 첨가제의 부분 분쇄가 이뤄진다.

본 발명에 따르면, 전술한 의미에서의 과립들로서 존재하고 과립들이 블라스팅하려는 표면과 충돌할 때에 유포되는 조건 하에서 작은 파괴 강도를 갖는, 적어도 고유의 블라스팅 매체보다는 작은 파괴 강도를 갖는 임의의 모든 물질들이 첨가제로서 적합하다.

이때, 고유의 블라스팅 매체의 과립들이 더 높은 연성을 가질 경우에 블라스팅 방법에서 발생하는 충격 하중 하에서 그 취성으로 인해 고유의 블라스팅 매체의 과립들보다 더 쉽게 부서진다면, 그 자체가 딱딱한 물질들도 첨가제로서의 고려의 대상이 된다. 즉, 예컨대 염들 또는 산화물들도 첨가제로서 고려되는데, 그 중에서도 산화규소, 특히 천연으로 존재하는 형태의 펄라이트 암석(pearlite rock) 중의 산화규소가 매우 적합하다.

그 과립들 자체가 다공질 고체인 첨가제, 즉 내부 다공성을 갖는 입상 물질인 첨가제도 역시 바람직하다. 내부 다공성으로 인해, 한편으로는 과립들의 기계적 약화가 일어나고, 다른 한편으로는 입자 부서짐에 의해 가능한 한 큰 표면을 생성함에 있어 내부 다공성이 유리하게 작용한다. 여기서, 팽윤 과정 중에 펄라이트 암석에 함유된 결정수(crystallization water)가 펄라이트 암석의 과립들에 내부 다공성을 생성하는 것을 특징으로 하는 팽윤된 펄라이트 암석을 사용하는 것이 매우 바람직한 것으로 판명되었다.

펄라이트 암석은 저렴한 가격 이외에도, 고유의 블라스팅 매체 및 적합한 첨가제를 선택함에 있어 유리한 또 다른 특징들을 갖는다. 즉, 건강상으로 우려할 필요가 없고, 환경에 유해하지 않으며, 분진 폭발을 일으킬 수 없다. 특히, 분급기 및/또는 사이클론 분리기를 사용할 경우, 펄라이트 암석은 화재 및/또는 폭발 위험을 억제하는데 기여한다. 펄라이트 암석은 분쇄된 상태에서 나머지 사용된 블라스팅 매체들로부터 쉽게 분리될 수 있고, 공작물에 해로운 특성들, 예컨대 부식성을 갖지 않는다. 또한, 분쇄된 펄라이트 암석을 필터를 통해 프로세스 배출 공기로부터 분리하면, 그 펄라이트 암석은 기름과 결합하는 그 작용에 의해 필터를 정화하는데 기여한다.

도 1은 예시적인 본 발명에 따른 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.

이하에선 도 1을 참조하여 본 발명을 더 상세히 설명한다.

그러한 예시적인 본 발명에 따른 장치는 블라스팅 제트(3)를 공작물(2)에 부딪치게 하는 블라스팅 장치(1)를 구비한다. 사용된 블라스팅 매체(5)는 수집되어 처리 장치(8)에 공급된다. 그러한 처리 장치(8)에서는, 분급 사이클론 분리기 또는 풍력 분급기의 원리에 따라, 고유의 블라스팅 매체 및 첨가제의 분쇄되지 않은 성분을 주로 함유한 제1 부분(13)이 침전되어 제2 부분(12)으로부터 분리되는데, 그 제2 부분(12)은 바람직하게는 캐리어 기류에 의해 반출되고, 첨가제의 분쇄된 성분과 공작물 및/또는 블라스팅 매체의 파편 및 프로세스로부터 제거할 오염물들을 함유하고 있다. 제2 부분(12)은 필터에 의해 캐리어 기류로부터 제거될 수 있고, 그러면 그 캐리어 기류로부터 적재물이 없는 배출 공기만이 남게 된다.

본 발명에 따르면, 입상 물질인 첨가제(6)의 정량 공급을 위한 장치(7)가 마련되는데, 그 장치(7)는 재순환되는 블라스팅 매체(5)에 첨가제를 첨가하고, 바람직하게는 본 발명에 따른 장치의 장시간 작동 시에도 블라스팅 매체 혼합물(5) 중의 첨가제의 비율이 거의 일정하게 유지되도록 첨가되는 첨가제를 정량하는 역할을 한다.

Claims (15)

1. 표면들의 기계 가공을 위한 적어도 하나의 매체, 특히 강철 또는 주철 비드들을 갖는 블라스팅 매체(4)에 있어서,
   블라스팅하려는 표면(2) 및/또는 블라스팅 매체의 탈지 및 세척을 위한 첨가제(6)가 제공되되, 첨가제(6)는 블라스팅 방법 중에 블라스팅 매체(5)가 받는 기계 응력 하에서 표면들의 기계 가공을 위한 매체 그 자체보다 작은 파괴 강도를 갖는 입상 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 블라스팅 매체.
2. 제1항에 있어서, 첨가제(6)는 염 또는 산화물, 특히 이산화규소 및/또는 펄라이트 암석, 특히 팽윤된 펄라이트 암석인 것을 특징으로 하는 블라스팅 매체.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 첨가제(6)는 그 과립들이 내부 다공성을 갖는 입상 물질인 것을 특징으로 하는 블라스팅 매체.
4. 염 또는 산화물, 특히 이산화규소 및/또는 펄라이트 암석, 특히 팽윤된 펄라이트 암석을 블라스팅 매체(4), 특히 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 블라스팅 매체(4)의 제조를 위한 입상 첨가제(6)로서 사용하는 용도.
5. 그 과립들이 내부 다공성을 갖는 입상 물질, 특히 팽윤된 펄라이트 암석을 블라스팅 매체(4), 특히 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 블라스팅 매체(4)의 제조를 위한 입상 첨가제(6)로서 사용하는 용도.
6. 블라스팅 매체(4), 특히 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 블라스팅 매체(4)를 공작물(2)에 분사하되, 블라스팅 과정 중에 첨가제(6)의 과립들이 적어도 부분적으로 분쇄되는 것을 특징으로 하는 블라스팅 방법.
7. 제6항에 있어서, 사용된 블라스팅 매체(5)를 수집하여 처리 과정 후에 다시 블라스팅 과정에 공급하는 것을 특징으로 하는 블라스팅 방법.
8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 첨가제의 분쇄된 성분을 처리 과정 중에 블라스팅 매체의 순환 회로로부터 분리하는 것을 특징으로 하는 블라스팅 방법.
9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 블라스팅 매체(4)의 순환 회로에 첨가제(6)를 공급하되, 바람직하게는 블라스팅 매체(4)의 순환 회로에서의 첨가제(6)와 블라스팅 매체(4) 간의 양의 비를 제어에 의해 일정하게 유지하는 것을 특징으로 하는 블라스팅 방법.
10. 블라스팅 방법을 수행하기 위한 장치(1)를 구비한, 블라스팅 방법, 특히 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 블라스팅 방법을 수행하는 장치에 있어서,
    바람직하게는 블라스팅 매체(4)의 순환 회로에서의 입상 첨가제(6)와 표면들의 기계 가공을 위한 적어도 하나의 매체 간의 양의 비를 제어에 의해 일정하게 유지할 수 있는, 첨가제(6)의 정량 공급을 위한 장치(7)가 마련되는 것을 특징으로 하는 블라스팅 방법 수행 장치.
11. 제10항에 있어서, 사용된 블라스팅 매체(5)를 표면들의 기계 가공을 위한 적어도 하나의 매체 및 첨가제(6)의 분쇄되지 않은 성분을 주로 함유한 제1 부분(13)과 첨가제의 분쇄된 성분, 공작물의 파편, 및 표면들의 기계 가공을 위한 적어도 하나의 매체의 파편을 주로 함유한 제2 부분(12)으로 분리하는 처리 장치(8)가 마련되는 것을 특징으로 하는 블라스팅 방법 수행 장치.
12. 제11항에 있어서, 사용된 블라스팅 매체(5)를 표면들의 기계 가공을 위한 적어도 하나의 매체 및 첨가제(6)의 분쇄되지 않은 성분을 주로 함유한 제1 부분(13)과 첨가제의 분쇄된 성분, 공작물의 파편, 및 표면들의 기계 가공을 위한 적어도 하나의 매체의 파편을 주로 함유한 제2 부분(12)으로 분리하는 처리 장치(8)는 풍력 분급기 및/또는 사이클론 분리기인 것을 특징으로 하는 블라스팅 방법 수행 장치.
13. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 블라스팅 장치(1)는 원심 휠 블라스팅 머신인 것을 특징으로 하는 블라스팅 방법 수행 장치.
14. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 블라스팅 매체(4)를 원심 휠 블라스팅 머신에 사용하는 용도.
15. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 블라스팅 매체(4)를 입자들을 기체들로부터 분리하는 분리 장치, 특히 풍력 분급기 및 사이클론 분리기에서 화재 및/또는 폭발 위험을 억제하는데 사용하는 용도.

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