KR100727553B1

KR100727553B1 - 자기소화성이 강한 롤러 외갑체

Info

Publication number: KR100727553B1
Application number: KR1020060020023A
Authority: KR
Inventors: 정명구; 성기두
Original assignee: 정명구; 성기두
Priority date: 2006-03-02
Filing date: 2006-03-02
Publication date: 2007-06-14

Abstract

본 발명은 자기 소화성이 강한 롤러 외갑체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 롤러의 외갑체 재질로 초고분자량 폴리에틸렌(UHMW-PE:ultra high molecular weight polyethylene)을 사용하고, 여기에 팽창흑연을 첨가함으로써 벨트와의 마찰력을 최소화하고, 만일 마찰 또는 외부로부터의 작용으로 불꽃이 발생 될 경우, 롤러 외갑체에 포함되어 있는 팽창흑연이 팽창 작용을 일으킴으로써 불꽃의 확산을 차단하여 화재 예방차원에서 매우 유용한 자기 소화성을 갖는 롤러 외갑체에 관한 것이다.

소화성, 초고분자량 폴리에틸렌, 롤러, 외갑체, 벨트, 불꽃, 팽창, 흑연

Description

자기소화성이 강한 롤러 외갑체{ROLLER WITH SELF-EXTINGUISHING FLAME}

제 1도는 본 발명에 따른 어스(Earth)가 내장된 롤러를 도시한 개략단면도.

제 2도는 본 발명에 따른 고무 씰(rubber seal)이 내장된 롤러를 도시한 개략단면도.

* 도면의 주요 부호에 대한 설명 *

1 : 롤러 11 : 롤러 외갑체(Roller shell)

12: 롤러 샤프트 21 : 어스(Earth)

22 : 고무 씰(rubber seal)

본 발명은 자기 소화성이 강한 롤러 외갑체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 롤러의 외갑체 재질로 초고분자량 폴리에틸렌(UHMW-PE:ultra high molecular weight polyethylene)을 사용하고, 여기에 팽창흑연을 첨가함으로써 벨트와의 마찰력을 최소화할 수 있는 롤러 외갑체에 관한 것이다.

종래 통상적으로 사용되던 플라스틱 롤러나 스틸 롤러(steel roller) 등은 베어링 회전불량 등으로 고장 날 경우, 롤러는 정지상태를 유지하게 되고, 이와같이 정지된 롤러를 강제로 회전시키려는 벨트와 롤러 사이에 엄청난 마찰력이 발생하여, 정지된 롤러 외갑체인 플라스틱 또는 스틸 파이프 표면에 엄청난 열이 발생하게 되고, 이와 같은 엄청난 열에 의해 롤러에 화재가 발생 되었다.

특히, 발전소, 제철소 또는 시멘트 제조공정에서 사용하는 연료용 유연탄, 코크스 또는 고무벨트 등은 기름과 인화물질성분이 많아, 정전기로 인해 발생하는 불꽃 또는 롤러와 벨트 사이에 발생하는 고열로 인해 발화되어 산업재해 및 공정관리에 막대한 피해를 유발하는 문제점을 갖고 있었다.

이와 같은 문제점을 해결하고자 본 발명은 롤러의 외갑체 재질인 초고분자량 폴리에틸렌(UHMW-PE:Ultra High Molecular Weigh poly Ethylene)에 팽창흑연을 첨가하여 벨트와의 마찰에 의해 발생되는 불꽃을 팽창 흑연의 팽창에 의해 차단할 수 있는 자기 소화성이 강한 롤러 외갑체의 제공을 그 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해,

본 발명은 초고분자량 폴리에틸렌(UHMW-PE) 98 ~ 99중량%에 순수 탄소분말 0.4 ~ 1.0중량%와 팽창흑연 0.6 ~ 1.2중량%로 첨가하여 30분 ~ 1시간 동안 교반기에서 교반한 후 기 제작된 금형으로 일정량을 주입하여 180 ~ 230℃로 가열하여 이 루어지는 자기 소화성이 강한 롤러 외갑체를 그 주요 구성으로 한다.

이하, 상기한 구성을 더욱 구체적으로 살펴보도록 한다.

상기 초고분자량 폴리에틸렌(UHMW-PE:Ultra High Molecular Weigh poly Ethylene)은 마찰계수가 0.07 이하(dry상태)이고, 표면저항(Surface Resistivity) 1×10⁶(Ohm)이고, 자기소화성(Flammability) 28%이고, 난연성이 UL94(UL94는 전기, 전자제품 또는 부품의 안전성을 보증하기 위해 일정 시험 항목을 정해놓고 시험에 의해서 안전성을 인정해주는 시험기관인 Underwriter's Laboratory에서 규정하는 난연성 평가기준으로, 수평인 시편에 불을 붙여 측정하는 UL 94HB와, 수직인 시편에 불을 붙여 측정하는 UL 94V로 나뉘며, UL 94V의 경우 그 평가도에 따라 V-0, V-1, V-2, 5V로 구분된다. 상기 V-0는 시편을 10초간 불을 붙인 후 불이 꺼지는 시간이 10초를 초과해서는 안 되며, C.I.[Cotton Ignition : 연소 되는 시편에서 떨어진 불똥이 약 30cm 아래 놓여 있는 솜에 발화되는 현상]이 허용되지 않는다. 상기 V-1는 시편을 10초간 불을 붙인 후 불이 꺼지는 시간이 30초를 초과해서는 안 되며, C.I.는 허용되지 않는다. 상기 V-2는 시편을 10초간 불을 붙인 후 불이 꺼지는 시간이 30초 이내이어야 하고, C.I.는 허용된다. 상기 5V는 시편 5개를 1set으로 한 것에 5회간에 걸쳐 불을 붙여 시험을 하여, 합계 연소시간이 60초 이내이어야 하고, 이때 버너의 장착을 20℃ 각도로 시편을 연소시킬 경우 녹아 떨어지는 불똥이 있어서는 안 된다.)인 것을 사용하며, 초고분자량 폴리에틸렌의 배합비율을 98중량% 이하로 사용할 경우에는 자기윤활성이 떨어져 벨트와의 마찰력이 발생하여 화재위험이 있고, 99중량% 이상으로 사용할 경우에는 상대적으로 탄소 및 팽창흑연의 첨가량이 줄어들어, 자기소화성 및 도전성이 떨어지므로, 98 ~ 99중량%의 수치범위로 사용하는 것이 바람직하다.

상기 탄소분말(Carbon)은 롤러의 도전성(＜1×10⁶)을 만족하기 위해 사용되는 것으로, 순도가 99.9 ~ 99.999%이고, 분말의 입도가 325 ~ 500mesh인 것을 사용한다. 전체중량에 대해 첨가되는 탄소분말의 배합비율을 0.4중량%로 사용하는 경우에는 롤러의 도전성이 떨어진다는 단점이 있고, 1.0중량%이상으로 사용하는 경우에는 롤러의 물성이 떨어지므로 0.4 ~ 1.0중량%의 수치범위로 사용하는 것이 바람직하다.

상기 팽창흑연은 자기소화성을 증가시키기 위해 첨가하는 것으로, 순도가 99 ~ 99.9%이고, 입도 50mesh가 90 ~ 99.9%이고, 팽창율이 270배인 것을 사용하는 것으로, 팽창흑연의 배합비율을 0.6중량% 이하로 사용할 경우에는 흑연의 팽창율이 줄어들어 자기소화성이 떨어지며, 1.2중량% 이상으로 사용할 경우에는 롤러의 물성이 떨어지므로 0.6 ~ 1.2중량%의 수치범위로 사용하는 것이 바람직하다.

이와 같은 팽창흑연은 흑연에 황산(黃酸)을 인위적으로 주입하여 흑연입자 속에 함침시켜 넣은 것으로, 그 역할은 롤러 외갑체 소재로 사용되는 초고분자량 폴리에틸렌(UHMW-PE:Ultra High Molecular Weight Polyethylene)이 뛰어난 자기 윤활성(마찰계수 0.07이하)을 가져 벨트와의 마찰시 스스로 미끄러져 벨트와의 마찰을 최소화하여 마찰열을 거의 발생시키지 않아 마찰열에 의한 화재를 예방할 수는 있으나, 외부에서의 인화나 발열에 의해 발화가 될 경우에는 화재가 발생되는 문제점을 방지하는 것이다.

외부에서의 인화나 발열에 의해 발화될 경우 롤러의 외갑체의 소재인 합성수지가 녹으면서 기화되어 불꽃이 연결되는 현상을, 팽창흑연 내에 함침 되어있는 황산이 발열하면서 순간적으로 흑연을 팽창(270%이상)시켜 불꽃의 연속적인 전달을 순간적으로 차단하게 된다. 이와 같은 연쇄팽창 현상은 롤러의 외갑체 생산시 합성수지 소재에 함침된 팽창흑연의 양만큼 반복, 연속적으로 팽창을 일으켜 합성수지 불꽃의 전달현상을 초기에 차단하는 기능을 갖는다.

또한, 상기한 카본과 흑연을 롤러 외갑체에 첨가할 경우, 그 롤러의 외갑체는 흑색을 띄게 되어 자외선을 흡수하는 기능을 갖게 된다.

이상에서와 같은 롤러 외갑체와 고무벨트가 마찰접촉시 발생하는 정전기를 소멸시키기 위한 구성을 도면을 통해 살펴보도록 한다. 이에 앞서 도면을 간략히 살펴보면, 도 1은 본 발명에 따른 어스(Earth)가 내장된 롤러를 도시한 개략단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 고무 씰(rubber seal)이 내장된 롤러를 도시한 개략단면도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 10⁶(ohm)으로 제작된 롤러 외갑체와 고무벨트의 마찰접촉시 발생되는 정전기는 롤러 외갑체(11)와 롤러 샤프트(12)를 동선으로 연결한 어스(Earth:접지)(21)를 통해 롤러 샤프트(12)로 전기를 흘려보내 롤러 외부로 빠져나가도록 형성하거나, 또는 도 2에 도시된 바와 같이, 고무 씰(rubber seal)(22)을 롤러 샤프트(12)와 회전접촉시켜 롤러(1) 외부에서 흡수될 수 있도록 구성하는 것으로, 접지는 물체에 대전된 정전기를 대지로 흘러 보내기 위한 것으로, 고유저항이 108[Ω·m]이하의 도체(Donductive & Dissipative)인 경우에 접지를 해주어야 한다.

즉 롤러 외갑체(11)와 벨트(도면 미도시)의 마찰접촉에 의해 발생된 정전기는 어스(21) 또는 고무 씰(22)을 통해 롤러 롤러 샤프트(12)로 흘러 롤러 외부로 빠져나가게 된다.

이하, 자기소화성이 강한 롤러 외갑체의 제조방법을 살펴보면 다음과 같다.

초고분자량 폴리에틸렌(UHMW-PE) 98 ~ 99중량%에 순수 탄소분말 0.4 ~ 1.0중 량%와 팽창흑연 0.6 ~ 1.2중량%의 비율로 혼합된 롤러 외갑체 혼합물을 회전교반기에 투입하여 30분 ~ 1시간 동안 교반하고, 규격대로 제조할 수 있는 기 제작된 금형을 램 익스트루젼(RAM EXTRUSION:공이치기식 장비)에 장착한 후 분말원료를 진동 활강로를 통해 일정량을 연속적으로 금형 내에 자동공급 하면서 유압용 램(RAM)으로 금형 내에 공급된 분말원료를 반복적으로 강제로 다진 후, 형상을 성형할 수 있는 180 ~ 230℃로 가열조정이 가능한 금형으로 이동시켜 제품을 성형한다.

이하, 상기한 구성을 실시 예를 통해 더욱 구체적으로 살펴보도록 한다.

롤러 외갑체 재질

실시 예 1:

마찰계수가 0.07(dry상태)이고, 표면저항(Surface Resistivity) 1×10⁶(Ohm)이고, 자기소화성(Flammability) 28%이고, 난연성이 UL94인 초고분자량 폴리에틸렌(UHMW-PE) 99중량%에,

순도가 99.9%이고, 분말의 입도가 325mesh인 순수 탄소분말 0.4중량%와

순도가 99%이고, 입도 50mesh가 90%이고, 팽창율이 270배인 팽창흑연 0.6중량%를 첨가하여 롤러 외갑체 재질로 사용한다.

실시 예 2:

마찰계수가 0.05(dry상태)이고, 표면저항(Surface Resistivity) 1×10⁶(Ohm)이고, 자기소화성(Flammability) 28%이고, 난연성이 UL94인 초고분자량 폴리에틸렌(UHMW-PE) 98중량%에,

순도가 99.9%이고, 분말의 입도가 400mesh인 순수 탄소분말 1.0중량%와

순도가 99%이고, 입도 50mesh가 95%이고, 팽창율이 270배인 팽창흑연 1.0중량%를 첨가하여 롤러 외갑체 재질로 사용한다.

롤러 외갑체 제조

실시 예 3:

실시 예 1에서와 같은 비율로 혼합된 롤러 외갑체 혼합물을 회전교반기에 투입하여 30분간 교반하고, 규격대로 제조할 수 있는 금형을 램 익스트루젼(RAM EXTRUSION:공이치기식 장비)에 장착한 후 분말원료를 진동활강로를 통해 일정량을 연속적으로 금형 내에 자동공급 하면서 유압용 램(RAM)으로 금형 내에 공급된 분말원료를 반복적으로 강제로 다진 후, 형상을 성형할 수 있는 180℃로 가열조정이 가능한 금형으로 이동시켜 제품을 성형한다.

실시 예 4:

실시 예 2에서와 같은 비율로 혼합된 롤러 외갑체 혼합물을 회전교반기에 투입하여 40분간 교반하고, 규격대로 제조할 수 있는 금형을 램 익스트루젼(RAM EXTRUSION:공이치기식 장비)에 장착한 후 분말원료를 진동활강로를 통해 일정량을 연속적으로 금형 내에 자동공급 하면서 유압용 램(RAM)으로 금형 내에 공급된 분말 원료를 반복적으로 강제로 다진 후, 형상을 성형할 수 있는 200℃로 가열조정이 가능한 금형으로 이동시켜 제품을 성형한다.

이상에서와 같은 재질 및 제조방법으로 이루어진 자기소화성이 강한 롤러 외갑체는 초고분자 폴리에틸렌을 주재로 사용하여 자기윤활성이 매우 뛰어나 벨트와의 마찰력을 최소한으로 줄일 수 있고, 탄소가 포함되어 도전성을 가지며, 황산이 함침되어 있는 팽창흑연에 의해 자기소화성이 강화되어 화재발생 등에 매우 효과적인 롤러 외갑체를 제공하여, 화재에 의해 많은 피해를 보고 있는 현 산업체에 매우 유용하게 사용할 수 있어, 매우 경제적이라는 효과를 갖습니다.

Claims

초고분자량 폴리에틸렌(UHMW-PE) 98 ~ 99중량%에 순수 탄소분말 0.4 ~ 1.0중량%와 팽창흑연 0.6 ~ 1.2중량%로 첨가하여 30분 ~ 1시간 동안 교반기에서 교반한 후 기 제작된 금형으로 주입하고, 180 ~ 230℃로 가열하여 롤러 외갑체(11)가 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기소화성이 강한 롤러 외갑체.
제 1항에 있어서, 초고분자량 폴리에틸렌(UHMW-PE)은 마찰계수가 0.07 이하(dry상태)이고, 전기적 성질이 1×10⁶(ohm)이고, 자기소화성 28%이고, 난연성이 UL94인 것을 특징으로 하는 자기소화성이 강한 롤러 외갑체.
제 1항에 있어서, 탄소분말(carbon)은 순도가 99.9 ~ 99.999%이고, 분말의 입도가 325 ~ 500mesh인 것을 특징으로 하는 자기소화성이 강한 롤러 외갑체.
제 1항에 있어서, 팽창흑연은 순도가 99 ~ 99.9%이고, 입도 50mesh가 90 ~ 99.9%이고, 팽창률이 270배인 것을 특징으로 하는 자기소화성이 강한 롤러 외갑체.
제 1항에 있어서, 롤러 외갑체(11)는 그 내측면에서 롤러 샤프트(12)의 외측면까지 동선으로 연결된 어스(21)를 형성하거나 또는 롤러 외갑체(11) 내측면에서 롤러 샤프트(12) 외측면까지 고무 씰(rubber seal)을 형성하는 것을 특징으로 하는 자기소화성이 강한 롤러 외갑체.