KR100468478B1 - 연마브러쉬 롤의 브러쉬모재 및 연마브러쉬 롤 - Google Patents

Abstract

브러쉬모재가 폴리아미드수지섬유에 의한 브러쉬 롤로, 브러쉬모재의 융착(融着)없이, 스킨패스에 압연 롤이나 백업 롤의 연마가 행해질 수 있도록 한다.

브러쉬모재를, 폴리헥사메틸렌·테레프탈아미드수지를 주성분으로 하는 수지섬유로 형성하고, 또한, 이 수지섬유에 연마재 입자(硏磨材粒子)를 포함시킨다.

Description

연마브러쉬 롤의 브러쉬모재 및 연마브러쉬 롤{Polishing brush roll and it's brush bristle}

본 발명은 스킨패스 압연, 즉 조질압연(調質壓延)용 롤(roll)이나 조질압연 롤의 백업 롤(Back-up roll)의 폴리싱(polishing)에 사용되는 브러쉬 롤과, 강판생산라인의 후판(厚板)이나 박판(薄板)등의 판(strip)의 연삭, 그라인딩 등의 연마에 이용되는 브러쉬 롤용 수지섬유로 구성되는 브러쉬모재(毛材) 및 연마브러쉬 롤에 관한 것이다.

연마브러쉬 롤은 연마되는 대상, 즉 피연마체에 바짝 댄(압하된) 상태로 고속회전시켜, 냉각액을 분사하면서 피 연마체를 연마한다. 그 연마과정에서 브러쉬 롤의 브러쉬모재는 피 연마체와의 마찰에 의한 발열로 가열된다. 그러나 피 연마체가 조질압연 롤, 조질압연 롤의 백업 롤인 경우에는 냉각액을 사용할 수 없으므로, 높은 마찰열이 발생된다.

종래, 브러쉬모재를 구성하는 수지섬유에는 나일론 6 또는 나일론 66 이 사용되어 왔는데 이들 수지섬유에 의한 브러쉬모재로는 조질압연 롤이나 조질압연 롤의 백업 롤을 연마하려고 하여도, 브러쉬모재가 융착되어 버리고 말아 소기의 목적을 달성할 수 없었다.

따라서, 본 발명은 폴리아미드수지섬유로 브러쉬모재가 형성된 브러쉬 롤로, 템파밀의 압연 롤이나 백업 롤을 연마하여도 브러쉬모재가 융착되지 않도록 하는 것을 기술적 과제로 한다.

또한, 고온의 경우에도 브러쉬모재의 수지섬유가 연화되지 않고, 연마능력이 저하되지 않도록 하는 것을 또 하나의 과제로 하고 있다.

도 1 은 본 발명 브러쉬모재의 일 실시예를 나타내는 사시도이다.

도 2 는 본 발명 브러쉬모재의 다른 실시예를 나타내는 사시도이다.

도 3 은 본 발명 브러쉬모재의 또 다른 실시예의 사시도이다.

도 4 는 본 발명 브러쉬모재의 또 하나의 예를 나타내는 사시도이다.

도 5 는 본 발명 브러쉬모재의 또 다른 하나의 예를 나타내는 사시도이다.

도 6 은 본 발명 브러쉬모재의 위와 다른 예를 나타내는 사시도이다.

도 7 은 본 발명에서 이용하는 브러싱부재의 일 예를 나타내는 사시도이다.

도 8 은 도 7 에 나타낸 브러싱부재의 일부 확대평면도이다.

도 9 는 본 발명에서 이용하는 브러싱부재의 다른 예를 나타내는 사시도이다.

도 10 은 본 발명 연마브러쉬 롤의 일 예의 개요를 나타내는 정면도이다.

도 11 은 피 연마체인 시험용 롤이 200℃인 경우의 본 발명예와 비교예의 융착시험결과를 나타내는 도이다.

도 12 는 피 연마체인 시험용 롤이 20℃인 경우의 본 발명예와 비교예의 브러쉬모재의 융착시험결과를 나타내는 도이다.

도 13 은 본 발명예 및 비교예의 온도변화에 대한 연삭성능을 나타내는 도이다.

도 14 는 본 발명 연마브러쉬 롤의 일 사용예를 나타내는 도이다.

도 15 는 본 발명 연마브러쉬 롤의 다른 사용예를 나타내는 도이다.

도 16 은 본 발명 연마브러쉬 롤의 또 다른 사용예를 나타내는 도이다.

도 17 은 본 발명 연마브러쉬 롤의 위와 다른 사용예를 나타내는 도이다.

(부호의 설명)

1 브러쉬모재 2. 브러싱 부재 2a. 브러쉬 디스크3 브러쉬 롤 10 브러쉬모재 주체 11 커버링21. 구멍 22. 금속선 110. 멀티필라멘트 얀(yarn)41. 구형재(溝形材) BU. 백업롤 R. 조질압연롤B. 연마브러쉬롤 C. 집진기 C1. 커버C2. 흡인관 S. 스트립 N. 노즐

(과제를 해결하기 위한 수단)

상기 과제해결을 위해 본 발명은, 연마브러쉬 롤을 위한 브러쉬모재(毛材) 내지는 브러쉬 브릿슬(brush bristle)을 폴리헥사메틸렌·테레프탈아미드수지(이하 9T)를 주성분으로 하는 수지섬유로 형성하고, 또한, 이 수지섬유에는 연마재 입자(硏磨材粒子)를 포함시킨다.

브러쉬모재는 1 올의 모노필라멘트 얀(단일의 선조체(線條體))으로 구성하여도 좋고, 복수 올의 모노필라멘트 얀의 집합체 또는 다발상(束狀)으로 가지런히 정리한 것으로 구성하여도 좋다. 그 어느 것이든, 브러쉬모재는 브러쉬모재주체(主體)의 주위면에 섬유를 나선(螺旋)감기 또는 짠 끈형상(紐狀)으로 짜서 만들고 여기에 수지셋트하여 형성한 커버링 (covering)을 포함하는 것이라도 좋고, 커버링없는 것이라도 좋다. 브러쉬모재 주체는 커버링을 뺀 브러쉬모재 구성요소이다. 브러쉬모재 주체를 단일 선조체로 구성하는 경우, 그 선조체의 직경은 0.3∼3.0 ㎜ 정도이고, 복수의 선조체의 집합체로 구성하는 경우, 각 선조체의 직경은 통상 0.3∼2.0 ㎜ 정도이다. 브러쉬모재 주체의 커버링을 형성하는데는 통상적인 방법을 따라 행하면 된다. 커버링을 형성하는 섬유는 종래의 브러쉬모재에 있어 커버링섬유와 같은 것이라도 좋다.

브러쉬모재는 실끊어짐 방지제(絲折防止劑)를 함유하는 것이라도 좋다.

본 발명에서 이용하는 폴리헥사메틸렌·테레프탈아미드수지는 다음 식으로 나타내어지는 구조를 가지는 폴리아미드수지로 되어 있다.

(화 1)

이 폴리헥사메틸렌·테레프탈아미드수지는 헥사메틸렌지아민과 테레프탈산을 기본골격으로 가진 고융점 수지이다. 이 수지를 이용하여 형성된 브러쉬 모재를 가진 브러쉬 롤은 높은 마찰열이 발생되는 조건하에서 피 연마체(硏磨體)를 연마하여도 브러쉬모재가 융착(融着)되는 일이 없다. 또한, 유리전이점(glass轉移点)이 높고, 고온 예를 들어 60∼80℃ 라도 브러쉬모재의 수지섬유가 연화되지 않으며, 연마능력이 거의 저하하지 않는다. 이 들의 점에 대하여 구체적으로 일실시예를 들어 설명하면 다음과 같다.[실시예]

본 발명예

폴리헥사메틸렌·테레프탈아미드수지(동양방적사제「6T」또는「9T」)에, 종래와 같은 종류에 같은 입경을 가진 연마재 입자를 종래와 같은 량으로 혼입시켜 소정온도로 용융압출방사(溶融押出紡絲)후 이를 연신하여, 직경 0.4 ㎜ 의 수지섬유를 얻었다. 이 수지섬유의 모노필라멘트 얀을 브러쉬모재에 충당하여 즉 심어서, 외경 300 ㎜, 모(毛)길이 30 ㎜ 의 도 7 에 나타낸 것과 같은 브러쉬디스크를 제조하고, 이것을 이용하여 브러쉬 롤 B-1 을 제작하였다.

비교예 1

수지에 나일론 6 을 이용하는 점을 제외한 모든 것을 본 발명예와 같게 하여 같은(同) 직경을 가진 수지섬유를 얻었다. 이 수지섬유의 모노필라멘트 얀을 브러쉬모재에 대어, 본 발명예와 같은 직경(同徑), 같은(同) 모길이의 브러쉬디스크를 제조하고, 이것을 이용하여 브러쉬 롤 B-2 를 제작하였다.

본 발명예의 브러쉬 롤 B-1 과 비교예의 브러쉬 롤 B-2를 비교하기 위하여 각각의 브러쉬모재의 융착시험을 하였다. 시험조건과 시험결과는 다음과 같았다.

조질압연(調質壓延) 롤용으로 직경 500 ㎜ 의 시험용 롤을 만들어 이것을 주속 1000 mpm(m/min.)으로 회전시키고, 여기에 브러쉬 롤을 바짝대어 압하량 1.0 ㎜, 주속 600 mpm 으로 테스트용 롤에 대하여 대향하는 방향으로 회전시켜, 상기 시험용 롤을 건식(乾式)연마하였다. 여기에서 시험용 롤은 250℃ 의 가열로(加熱爐)에 넣어 가열한 것을 이용하였다.

도 11, 도 12 에 각각 본 발명예 및 비교예의 브러쉬 롤의 시험결과를 나타내었다. 이 들의 그림에서 종축(縱軸)은 연속연마에서의 브러쉬 롤의 온도를, 횡축(橫軸)은 연마시간을 나타낸다. 도 11, 도 12 의 데이터인 봉선(棒線)은 본 발명예와 비교예가 하나의 선에 중복된 형태로 나타내는데, 두꺼운 선이 비교예를 나타내고, 두꺼운 선에 포함되어 얇은 선으로 이어지는 선이 본 발명예를 나타낸다. 도 11 의 데이터가 시험용 롤 온도 200℃ 에서의 것이고, 도 12 의 데이터가 시험용 롤 온도 20℃ 에서의 것이다.

도 11 및 도 12 에 나타낸 바와 같이, 비교예에서는 도 11, 도 12 양쪽 모두 180℃ 에서 브러쉬모재의 수지섬유에 융착현상이 나타났다. 도 11, 도 12 에서 두꺼운 봉선의 끝(상) 단이 융착온도이고, 이들 그림에서와 같이 본 발명예에서는 브러쉬모재의 수지섬유에 융착은 볼 수 없었다. 도 11, 도 12 에서 알 수 있듯이 온도가 250℃ 를 넘었을 때에도 브러쉬모재의 온도에 변화가 없는 것은 브러쉬모재의 온도상승(연마시에 마찰로 발생하는 열 및 피연마체, 즉 시험용롤의 열에 의한 온도상승)과 방열이 평형(平衡)을 이루는 것을 나타낸다. 본 발명예의 브러쉬모재에서는 온도상승과 방열이 평형하는 온도에 도달하여도 융착은 볼 수 없었다. 시험삼아 본 발명예에서 브러쉬모재에 융착이 생길 때까지 본 발명예의 브러쉬 롤의 온도를 상승시켜 갔을 때, 350℃ 에서 융착이 보였다. 그런데 조질압연에 있어서나 압연 롤 또는 백업 롤의 연마에서, 브러쉬 롤의 온도가 결코 350℃에 이르게 되는 일은 없다.

또한, 브러쉬모재의 수지섬유의「융착」은 연속연마로 브러쉬 롤의 브러쉬모재에 수지섬유의 선단이 마찰열과 피 연마체의 열로 고온화되고, 용융하게 된 나머지 수지섬유가 작은 입상(粒狀)이 되어 나란히 하는 용융립(溶融粒)이 상호 부착하는 현상을 말한다. 융착이 일어나면 브러쉬모재의 연마성능은 눈에 띄게 저하한다.

또한, 본 발명예의 브러쉬 롤 B-1 및 비교예의 브러쉬 롤 B-2 을 이용하여 다음 조건으로 연마시험을 하였다.

SUS304 산세강판(酸洗鋼板)을 라인스피드 30 m/min. 로 주행시키고, 여기에 브러쉬 롤을 바짝 댄 입하량 3.0 ㎜ 로 누르고(壓押), 회전수 1200 rpm, 판주행과 대향방향 회전, 패스횟수 1 회로, 습식(濕式)연마하였다. 그 결과를 도 13 에 나타내었다.

도 13 은 브러쉬 롤에 브러쉬모재의 온도(횡축)가 연삭량에 주는 영향을 나타낸 것이다. 도 13 에서 6T 나일론의 표시가 있는 봉선이 본 발명예 브러쉬 롤 B-1 의 결과를 나타내고, 통상 나일론의 표시가 있는 봉선이 비교예 브러쉬 롤 B-2 의 결과를 나타낸다.

도 13 에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명예의 브러쉬 롤 B-1 은 60∼80℃ 의 고온에서도 연삭량 즉, 연마능력이 거의 저하하지 않는다. 비교예의 브러쉬 롤 B-2 에서 연마능력은 온도상승에 따라 비교적 크게 저하하고 있다.

본 발명에서 수지섬유를 구성하는 수지성분은 폴리헥사메틸렌·테레프탈아미드수지만(9T)으로도 좋고, 나일론 6, 나일론 66 등의 다른 폴리아미드수지와의 병용(倂用)이라도 좋다. 다른 폴리아미드수지의 사용량은 수지성분중의 30 중량% 이하인 것이 바람직하다.

브러쉬모재의 수지섬유의 내절성(耐折性)을 높이기 위해서, 흑연가루, 금속화합물휘스커(예를 들면 티탄휘스커), 카본화이버, 글래스화이버, 실리콘등의 실끊어짐 방지제를 첨가하여 수지섬유를 형성하여도 좋다. 이들 실끊어짐 방지제는 1 종 단독을 사용하여도 좋고, 2 종 이상을 병용하여도 좋다. 바람직한 실끊어짐 방지제는 흑연가루, 금속화합물휘스커등이다. 실끊어짐 방지제의 크기는 1∼60 ㎛ 정도가 좋고, 5∼15 ㎛ 정도가 보다 바람직하다. 실끊어짐 방지제의 첨가량은 0.05 ∼5 중량% 정도가 좋고, 0.05∼1 중량% 정도가 보다 바람직하다.

수지섬유를 형성하는데는 예를 들면 상기 수지성분에 연마재 입자를 혼입하고, 필요에 따라 실끊어짐 방지제를 첨가하여 통상의 용융압출방사법에 따라 방사하면 좋다. 연마재 입자의 입경은 종래의 연마재 입자가 들어간 폴리아미드수지로 형성된 브러쉬모재의 연마재 입자의 입경과 같은 정도가 좋고, 혼입량도 종래의 혼입량과 같은 정도가 좋다. 방사된 수지섬유는 필요에 따라 연신(延伸)된다.

(발명의 실시형태)

본 발명의 실시형태를 실시예와 함께, 도면을 참조하여 설명한다.

본 발명의 일 양태에 관련하는 연마브러쉬 롤을 위한 브러쉬모재의 일례가 도 1 에 나타나고, 다른 예가 도 2 에서 도 6 에 나타나 있다. 이 들의 도에서 브러쉬모재에는 밑출 친 부호(1)가 붙어있다. 이것은 부호(1)가 브러쉬모재에 총괄적으로 붙어있음을 나타낸다. 브러쉬모재(1)는 전항(과제를 해결하기 위한 수단의 항)에 설명한 사양으로 형성된다.

도 1 에 나타낸 브러쉬모재는 단일 선조체에 의한 것으로, 또한, 커버링이 없는 것으로 되어 있다. 도 2 에서 도 6 에 나타낸 브러쉬모재(1)는 브러쉬모재 주체(10)와 이 브러쉬모재 주체(10)에 형성된 커버링(11)을 구비하는 타입의 것이다.

도 2 에서 도 4 에 나타낸 브러쉬모재(1)는 브러쉬모재 주체(10) 주위면에 멀티필라멘트 얀(110)을 나선상으로 감아붙여 수지셋트하여, 커버링(11)을 형성한 것이다. 도 5 및 도 6 에 나타낸 브러쉬모재(1)는 멀티필라멘트 얀(110)을 브러쉬모재 주체(10) 주위면에 짠 끈상으로 짜서 수지셋트하여 커버링(11)을 형성한 것이다.

또한, 도 2, 도 5 에 나타낸 것은 브러쉬모재 주체(10)가 단일 선조체이고, 도 3, 도 4 및 도 6 에 나타낸 것은 브러쉬모재 주체(10)가 복수의 선조체의 집합체에 의한 것이다. 도 4 에 나타낸 것은 복수의 브러쉬모재 주체(10)의 각각에 커버링(11)이 형성된 것으로, 그 커버링부착의 복수 선조체의 집합체에 다시 커버링(11)이 형성되어 있다.

도 7 에는 본 발명상의 브러싱부재 (brushing 部材)(2)의 일례로서, 여기에는 브러쉬디스크(2a)가 나타나 있다. 브러쉬디스크(2a)에는 디스크 주변부에 브러쉬모재(1)를 심는다(도 7 참조). 그 브러쉬모재(1)는 디스크(2a) 가장자리부에 형성한 구멍(21)(도 7 의 일부 확대도인 도 8 참조)을 통해 U 자상으로 구부려지고, 그 구부려진 기부(基部)를 금속선(22) 등에 의해 조여진다(도 8참조). 브러쉬 디스크(2a)는 다수의 매수를 연마브러쉬 롤의 샤프트(30)(도 10)에 병렬로 빡빡하게 끼우고, 샤프트(30) 길이방향으로 압축하여, 마치 털속처럼 연마브러쉬 롤 표면을 형성한다. 그리고 샤프트 (30)에 구동적으로 결합시켜, 도 10과 같은 연마브러쉬 롤(3)을 완성한다.

브러싱부재는 상기 이외에, C 자형 단면의 구형재(溝形材)(41)에 브러쉬모재 (1)를 통상적인 방법에 따라 식모(植毛), 고정하여 형성된 당업자들에게 채널형으로 칭호되는 타입의 브러싱부재(4)(도 9)라도 좋다. 이 타입의 브러싱부재(4)는 브러쉬 샤프트(30)의 주위면에 나선(spriral)상으로 감아붙이고, 적당한 방법으로 고정하여 연마브러쉬 롤(3)로 한다.

상기 브러싱부재(2), (4) 및 브러쉬 롤(3)의 부호에 대하여도, 브러쉬모재 (1)의 부호와 마찬가지로 밑줄친 형태로 표시하였다.

다음으로 본 발명에 관한 몇가지 연마브러쉬 롤의 사용예를, 도 14 부터 도 17 를 참조하여 설명한다. 도 14 가 조질압연 롤을 연마(건식연마)하는 예, 도 15 가 조질압연 롤의 백업 롤을 연마(건식연마)하는 예, 도 16 이 스트립을 건식연마하는 예, 도 17 이 스트립 S 를 습식연마하는 예이다. 도 14 부터 도 17 에 있어서, B 가 연마브러쉬 롤, R 이 조질압연 롤, BU 가 백업 롤, S 가 스트립, N 이 연마브러쉬 롤 B 에 의한 스트립 S 의 브러싱부에 냉각수를 분사하는 노즐내지 스프레이를 나타낸다.

조질압연 롤 R, 백업 롤 BU 을 연마하는 브러쉬 롤 B 상의 브러쉬모재에 있어 수지섬유에 혼입되는 연마재 입자의 크기는 1000# 라도 좋고 500# 라도 좋다. 철판스트립을 연마하는 브러쉬 롤 B 에서 브러쉬모재는 수지섬유에 혼입되는 연마재 입자크기는 80# 이 좋다.

도 14, 도 15 에서, C 는 연마브러쉬 롤 B 설비에 설치되는 집진기(集廛器)이다. 이 집진기 C 는 연마브러쉬 롤 B 의 좌우 양단 및 거의 전 주위면의 영역을 덮는 커버 C1 및 이 커버 C1 에 연결된 흡인관(吸引管) C2 를 포함한다. 커버 C1 의 선단은 조질압연 롤 R, 백업 롤 BU 의 근방까지 늘어나 있다. 집진기 C 는 연마브러쉬 롤 B 의 연마더스트를 흡인제거하고, 또한 흡인으로 생기는 기류에 의해 연마브러쉬 롤 B 을 냉각하는 작용도 한다.

본 발명은 이상에 설명한 바와 같은 형태로 실시되고, 다음과 같은 효과를 발휘한다.

폴리아미드수지섬유로 브러쉬모재가 형성된 브러쉬 롤로, 브러쉬모재의 융착없이 조질압연 롤이나 조질압연 롤의 백업 롤의 연마를 할 수 있다.

또한, 고온의 경우에도 브러쉬모재의 수지섬유가 연화되지 않아, 브러쉬모재의 연마기능은 저하하지 않는다.

Claims (10)

1. 브러쉬모재 내지는 브러쉬 브릿슬을 폴리아미드수지로 구성하도록 한 연마브러쉬 롤의 브러쉬모재에 있어서,

   상기 폴리아미드 수지는 아래의 화학식 구조를 가지는 폴리헥사메틸렌ㆍ테레프탈아미드 수지를 주성분으로 하는 수지섬유로 형성하고, 이 수지섬유는 연마재 입자를 혼입시켜 용융압출방사 후 이를 연신하여서 된 수지섬유의 단일 선조체 또는 복수올의 모노필라멘트얀의 집합체 또는 다발상으로 가지런히 정리한 섬유를 나선감기 또는 짠 끈상으로 짜서 만들도록 한 것을 특징으로 하는 연마브러쉬 롤의 브러쉬모재(brush 毛材)
2. 제 1 항에 있어서, 상기 브러쉬모재가 브러쉬모재 주체와, 이 주체 주위면에 섬유를 나선(螺旋)감기 또는 짠 끈상(紐狀)으로 짜서 수지셋트된 커버링(covering)을 구비하고 있는 연마브러쉬 롤의 브러쉬모재
3. 제 2 항에서 있어서, 상기 브러쉬모재의 주체가 단일한 선조체(線條體)에 의한 것인 연마브러쉬 롤의 브러쉬모재
4. 제 2 항에서 있어서, 상기 브러쉬모재의 주체가 복수의 선조체에 의한 것인 연마브러쉬 롤의 브러쉬모재
5. 제 1 항에서 4 항중 하나의 항에 있어서, 상기 수지섬유에 실끊어짐 방지제(絲折防止劑)가 함유되어 있는 연마브러쉬 롤의 브러쉬모재
6. 상기 브러쉬모재 내지는 브러쉬 브릿슬을 폴리아미드수지로 구성하도록 한 연마브러쉬 롤의 브러쉬모재를 구비하는 연마브러쉬에 있어서,

   상기 폴리아미드 수지는 아래의 화학식 구조를 가지는 폴리헥사메틸렌ㆍ테레프탈아미드 수지를 주성분으로 하는 수지섬유로 형성하고, 이 수지섬유는 연마재 입자를 혼입시켜 용융압출방사 후 이를 연신하여서 된 수지섬유의 단일 선조체 또는 복수올의 모노필라멘트얀의 집합체 또는 다발상으로 가지런히 정리한 섬유를 나선감기 또는 짠 끈상으로 짜서 만들도록 한 연마브러쉬 롤의 브러쉬모재를 구비하는 연마브러쉬 롤
7. 제 6 항에 있어서, 상기 연마 브러쉬 롤이 브러쉬모재 주체와, 이 주체 주위면에 섬유를 나선(螺旋)감기 또는 짠 끈상(紐狀)으로 짜서 수지셋트된 커버링(covering)을 구비하고 있는 연마브러쉬 롤
8. 제 7 항에 있어서, 상기 브러쉬모재의 주체가 단일한 선조체에 의한 것인 연마브러쉬 롤
9. 제 7항에 있어서, 상기 브러쉬모재의 주체가 복수의 선조체에 집합체에 의한 것인 연마브러쉬 롤
10. 제 6 항에서 9 항중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 수지섬유에 실끊어짐 방지제(絲折防止劑)가 함유되도록 한 연마브러쉬 롤