KR100807396B1 - 이송용 세라믹 롤러의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이송용 세라믹 롤러의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 내부에 스틸 축과 그 외부에 다공질의 세라믹 섬유상 단열커버로 이루어진 세라믹 롤러를 제조함에 있어서, 세라믹 섬유를 소정조건에서 분급처리하고, 특정방법으로 성형하고, 내부스틸축에 장착한 다음 표면처리하여서 고온 적용부에서 열적 안정성, 치수안정성, 내마모성, 낮은 열전도성 등이 우수한 세라믹 단열커버를 형성함으로써, 종래의 스틸 롤러에 비해 각종 물성이 우수하여 유리산업 및 철강산업 등에서 판상의 제품을 이송하는데 유용하게 적용할 수 있도록 한 이송용 세라믹 롤러의 제조방법에 관한 것이다.

세라믹 단열커버, 알루미나-실리카 섬유, 무기결합제, 세라믹 롤러

Description

이송용 세라믹 롤러의 제조방법{Process for producing ceramic covered conveyor roller}

본 발명은 이송용 세라믹 롤러의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 내부에 스틸 축과 그 외부에 다공질의 세라믹 섬유상 단열커버로 이루어진 세라믹 롤러를 제조함에 있어서, 세라믹 섬유를 소정조건에서 분급처리하고, 특정방법으로 성형체를 제조한 후, 내부스틸축에 압축하여 장착한 다음 표면처리함으로써 고온 적용부에서 열적 안정성, 치수안정성, 내마모성, 낮은 열전도성 등이 우수한 세라믹 단열커버를 형성함으로써, 종래의 스틸 롤러에 비해 각종 물성이 우수하여 유리산업 및 철강산업 등에서 판상의 제품을 이송하는데 유용하게 적용할 수 있도록 한 이송용 세라믹 롤러의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 이송용 롤러는 산업전반적인 분야에서 많이 사용되고 있으며, 특히 판상의 제품을 이송하는 유리산업 및 철강산업에 주로 사용하고 있다.

종래 이송용 롤러로 사용된 스틸롤러는 장기 사용시 롤러 표면부에 발생되는 오염물의 제거가 쉽지않고, 고온 적용부에서 스틸자체의 특성상 세라믹 커버를 구 비한 롤러보다 상대적으로 열적 안정성, 치수안정성, 내마모성이 불량할뿐만 아니라 높은 열전도성으로 인해 이송제품에 결함을 초래하는 문제점이 있다.

상기와 같은 스틸롤러의 문제점을 해결하기 위해, 내부 스틸 축과 외부 석면층으로 이루어진 이송용 롤러를 개발하였으나, 석면은 인체에 유해한 문제점이 있다.

이와 같이, 종래의 이송용 스틸 롤러는 고온 적용부에서 열적 안정성, 치수안정성, 내마모성, 높은 열전도성 등의 물성이 좋치않고, 또한 석면등의 무기섬유로 제조된 단열커버의 경우는 인체에 유해하므로, 다양한 물성의 우수성은 유지하면서도 인체에 무해한 개선된 새로운 이송용 롤러에 대한 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.

본 발명은 상기 문제점들을 개선하기 위하여 내부에 스틸 축과 그 외부에 다공질의 세라믹 섬유상 단열커버로 이루어진 세라믹 롤러를 제조함에 있어서, 세라믹 섬유를 소정조건에서 분급처리하고, 특정방법으로 성형하고, 내부스틸축에 장착한 다음 표면처리하여서 고온 적용부에서 열적 안정성, 치수안정성, 내마모성, 낮은 열전도성 등이 우수한 세라믹 단열커버를 형성함으로써, 종래의 스틸 롤러에 비해 각종 물성이 우수하여 유리산업 및 철강산업 등에서 판상의 제품을 이송하는데 유용하게 적용할 수 있도록 한 이송용 세라믹 롤러의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 내부 스틸 축과 외부 단열커버로 구성된 이송용 세라믹 롤러를 제조함에 있어서,

알루미나 47 ∼ 53 중량%와 실리카 47 ∼ 53 중량%인 분급처리된 알루미나-실리카계 세라믹 섬유를 분쇄하면서 발생된 비섬유화 구상입자를 1 중량% 이하로 제거한 평균직경 3 ∼ 5 ㎛, 평균길이 100 ∼ 500 ㎛로 조절된 세라믹 섬유에 물과 무기 결합제를 첨가하여 슬러리를 제조한 후, 진공성형에 의해 원통형 세라믹 성형체를 형성하는 1 단계;

상기 단계에서 제조된 세라믹 성형체를 내부 스틸 축에 연속적으로 장착하고 유압에 의해 스틸 축의 길이방향으로 압축성형하는 2 단계;

세라믹 단열커버 표면을 무기결합제로 도포와 건조를 반복하여 섬유간의 공극사이에 무기 결합제를 응집시켜 세라믹 단열커버에 입자층을 형성하는 3 단계;

로 이루어지는 이송용 세라믹 롤러의 제조 방법을 그 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 종래의 이송용 롤러와 달리 내부 스틸 축 표면에 세라믹 성분의 단열커버를 성형, 장착시켜서 우수한 물성을 부여하도록 하는 것으로서, 알루미나-실리카 세라믹 섬유를 분급하고, 세라믹 섬유상에 물과 무기 결합제를 첨가하여 원통형 세라믹 성형체로 진공성형시켜 건조한 다음, 그 세라믹 성형체를 내부 스틸 축에 연속적으로 장착하여 세라믹 단열커버를 형성하고 그 표면부를 가공하여 세라믹 롤러를 제조한다.

본 발명에 따르면 고온부에서 사용되는 이송용 세라믹 롤러는 크게 내부 스 틸 축과 외부 세라믹 섬유 등을 이용한 세라믹 단열커버로 구성되어 있다.

특히, 본 발명은 이송용 세라믹 롤러의 외부 단열커버를 구성하는데 주안점을 두고 있는 것으로서, 세라믹 섬유는 다른 무기질 섬유보다 고온에서 물성저하가 적어 단열커버 제조에 적합하고, 바람직하게는 알루미나-실리카계 섬유를 사용하는 것이 좋다.

또한, 본 발명에 따른 세라믹 단열커버는 열적, 기계적인 안정성이 우수하고 세라믹 섬유상만으로 이루어져 내부 조직이 균일한 기공층을 형성하고 있으며, 알루미나 47 ∼ 53 중량%, 실리카 47 ∼ 53 중량%인 분급처리된 알루미나-실리카계 세라믹 섬유를 분쇄하여 평균직경 3 ∼ 5 ㎛, 평균길이 100 ∼ 500 ㎛로 조절하고, 블로우잉이나 스피이닝법에 의해 제조시 발생되는 입경이 수십 마이크로미터에서 수 밀리미터의 입경을 갖는 비섬유화된 알루미나-실리카계 세라믹 구상의 입자를 제거하여 1 중량% 이하로 함유한 균일한 섬유상만으로 구성되어 비섬유화된 입자로 인하여 발생되는 이송제품의 표면부 결함을 방지할 수 있다.

따라서, 본 발명에서는 세라믹 섬유내에 분포하는 비섬유화된 입자가 정제된 고순도의 섬유상에 물과 무기결합제를 가하여 슬러리화하고, 진공성형에 의해 롤러의 내부 스틸 축에 씌울 수 있는 모양의 원통형으로 세라믹 성형체를 제조하므로 비섬유화된 입자로 인한 문제점을 방지 할 수 있다.

또한, 상기 성형 단계에서 의해 제조되어 150 ∼ 200 ℃에서 건조된 세라믹 성형체는 밀도 0.2 ∼ 0.4 g/cc이고, 고온적용부에서 내부 스틸롤러 팽창에 따른 외부 세라믹 단열커버부의 파손을 방지하고자 세라믹 성형체의 내부측이 요철면을 형성한다.

한편, 이송용 세라믹 롤러가 적용되는 부위의 온도가 고온이므로 외부 세라믹 단열커버 부분과 내부 스틸 축은 서로 다른 열팽창율을 가지며, 이의 차이로 인하여 내부 스틸 롤러는 팽창되고 상대적으로 열팽창율이 낮은 세라믹 단열커버 부위는 팽창에 의한 치수변형이 거의 발생하지 않는다. 따라서 세라믹 롤러 내부의 스틸 축은 고온 적용부에서 길이방향 및 직경방향으로 팽창이 일어나고 이는 세라믹 롤러에서 외부 단열커버의 크랙 및 공동화 부분이 존재할 수 있는 요인이 된다.

본 발명에서는 이러한 고온 적용부에서 스틸 축의 길이방향 팽창에 따른 세라믹 단열커버부의 공동화를 보완하기 위해서 진공성형에 의해서 제조된 세라믹 성형부를 스틸 축에 연속적으로 장착하여 길이 방향으로 압축성형하고 이의 복원력에 의해서 길이방향에 따른 치수변화 차이를 보완하였고, 또한 스틸 축의 직경방향으로 팽창에 따른 단열커버 부위의 크랙을 방지하기 위해서 스틸 축과 단열커버의 접촉면을 줄이기 위해 내부면을 요철 형상으로 제조하고 단열커버 내외측면의 무기결합제 분포를 조절하여 스틸 축과 접촉하는 단열커버의 내부측은 상대적으로 무기바인더가 소량 분포하는 연질로 구성하고 실질적으로 제품 이송면인 외부면은 결합제 함량을 높여 강도를 증진할 수 있다.

따라서 본 발명에 따른 세라믹 단열커버를 제조함에 있어서, 스틸 축에 장착된 세라믹 섬유로 구성된 성형체를 스틸 축 길이방향으로 약 50 ∼ 60%로 압축성형시켜 제조하는 단계를 통해 고온 적용부에서 스틸 축의 길이방향 팽창에 의한 치수 변형의 문제점을 해결하며, 또한 세라믹 섬유 성형체 각각의 내부에 요철면을 주어 스틸 축과의 접점을 최소화하고 세라믹 단열커버 내에 무기 결합제 입자의 분포를 조정하여 스틸 축의 직경방향 팽창에 따른 세라믹 단열커버의 크랙발생 등을 보완할 수 있다.

또한 세라믹 단열커버 표면부에 무기결합제를 사용하여 도포 및 건조를 반복하여 세라믹 단열커버 조직내 섬유간에 형성된 공극사이에 수 마이크로미터로 응집된 입자층을 형성시키는 단계를 통해 단열커버의 표면강도를 부여하고 또한 이의 탈립을 통해서 제품 이송시 발생될 수 있는 오염원에 의한 세라믹 단열커버부의 고착화를 방지할 수 있다.

본 발명에 사용되는 무기결합제로는 콜로이드상의 결합제인 콜로이달 실리카 또는 콜로이달 알루미나를 무기 고형분 함량이 5 ∼ 20 중량% 함유하는 것이 바람직하다.

또한 무기결합제로 표면처리된 세라믹 단열 커버부는 치수조절, 연마등과 같은 통상의 표면가공의 과정을 거치게 된다.

이와 같이 본 발명에 따른 이송용 세라믹 롤러는 고온 적용부에서 열적 안정성, 치수안정성, 내마모성, 낮은 열전도성 등이 우수한 세라믹 단열커버를 형성함으로써, 종래의 스틸 롤러에 비해 각종 물성이 우수하여 유리산업 및 철강산업 등에서 판상의 제품을 이송하는데 유용하게 사용될 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하겠는바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

실시예

세라믹 섬유 블랭킷(제조사:금강, 상표명:세라크울)을 사용하여 분쇄망을 통한 길이조절 및 습식처리를 실시한 다음, 비섬유화된 입자가 제거된 평균 섬유직경이 3 ∼ 5 ㎛, 길이가 100 ∼ 500 ㎛이고 알루미나, 실리카의 조성비가 각각 50 중량% 전후인 알루미나-실리카계 섬유상 만을 분급처리하여 회수하였다. 상기 섬유상을 이용하여 해면기에 섬유 중량 대비 50배수의 물과 무기결합제인 콜로이달 실리카(제조사:닛산케미컬, 상표명:스노우텍스)를 첨가하여 20분간 교반하였다. 균일하게 해면된 슬러리를 몰드에 주입한 후 성형기 하부에 진공압을 형성시켜, 원통형의 형상을 갖고 밀도가 0.25 ∼ 0.30 g/cc인 성형체을 제조하였다. 제조된 성형체는 약 150 ∼ 200℃의 온도에서 수분을 완전히 제거한 후, 원통형 성형체 내부면에 기계적인 가공을 통해서 요철면을 형성시켰다. 상기 조건으로 제조된 성형체를 무기 입자상 고형분 함량이 약 10 ∼ 12.5 중량%로 조정된 콜로이달 실리카를 세라믹 성형체 내부까지 균일하게 침적시킨 후, 스틸 축에 연속으로 장착하고 유압을 이용하여 길이방향으로 약 50 ∼ 60% 정도로 압축시겼다. 세라믹 단열커버 압축성형이 완료된 후, 약 150 ∼ 200℃에서 24시간 건조하여 수분을 완전히 제거하였다. 고속으로 회전하는 범용선반에서 세라믹 단열커버 표면부를 가공한 다음, 무기 입자상 고형분 함량이 각각 10 중량%로 조정된 콜로이달 실리카 및 콜로이달 알루미나를 세라믹 단열커버 표면부에 도포 및 건조를 반복한 후, 연마기를 장착하여 세라믹 단열커버 표면부를 가공하였다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 이송용 세라믹 롤러는 고온 적용부에서 열적 안정성, 치수안정성, 내마모성, 낮은 열전도성 등이 우수하여, 종래의 스틸 롤러에 비해 각종 물성이 우수하여 유리산업 및 철강산업 등에서 판상의 제품을 이송하는데 유용하게 적용할 수 있다.

Claims (5)

1. 내부 스틸 축과 외부 단열커버로 구성된 이송용 세라믹 롤러를 제조함에 있어서,

   알루미나 47 ∼ 53 중량%와 실리카 47 ∼ 53 중량%의 함량비를 이루고, 평균직경 3 ∼ 5 ㎛ 및 평균길이 100 ∼ 500 ㎛이며, 비섬유화된 알루미나-실리카계 세라믹 구상입자는 1 중량% 이하 포함된 알루미나-실리카계 세라믹 섬유에, 물과 무기 결합제를 첨가하여 슬러리를 제조한 후, 진공성형에 의해 원통형 세라믹 성형체를 형성하는 1 단계;

   상기 단계에서 제조된 세라믹 성형체를 내부 스틸 축에 연속적으로 장착하고 유압에 의해 스틸 축의 길이방향으로 압축성형하는 2 단계;

   세라믹 단열커버 표면을 무기결합제로 도포와 건조를 반복하여 섬유간의 공극사이에 무기 결합제를 응집시켜 세라믹 단열커버에 입자층을 형성하는 3 단계;

   로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이송용 세라믹 롤러의 제조 방법.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서, 상기 무기 결합제가 콜로이달 실리카 또는 콜로이달 알루 미나이며 무기 고형분 함량 5 ∼ 20 중량% 함유하는 것임을 특징으로 하는 이송용 세라믹 롤러의 제조 방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 1 단계에 의해 제조된 세라믹 성형체는 밀도 0.20 ∼ 0.40 g/cc이고, 내측에 요철면이 형성된 것임을 특징으로 하는 이송용 세라믹 롤러의 제조 방법.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 2 단계에서 세라믹 섬유 성형체를 스틸 축의 길이방향으로 50 ∼ 60% 압축성형하는 것임을 특징으로 하는 이송용 세라믹 롤러의 제조 방법.