KR100981795B1 - 풀리 표면 피복용 내마모 고무시트의 제조방법과 이를 풀리표면에 접착하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 천연고무 20~30중량%와 합성고무 30~45중량%를 혼련기에 넣은 후 30~50℃의 온도로 2~4분간 혼련하는 단계와; 상기 혼련기에 스테아린산, 활성아연화, 석유수지, 노화방지제, 분산제의 혼합중량 5~9중량%, 카본블랙 24~30중량%, 오일 3~6중량%, 가황촉진제 1~3중량%를 순차적으로 재혼합하는 단계와; 상기 혼합된 고무를 혼련기에서 인출하고 가황제 0.8~1.5중량%를 투입하여 롤러 혼합기로 혼합하는 단계와; 상기 혼합된 고무를 얇은 판 상태로 제조하는 단계로 이루어지는 풀리 표면 피복용 내마모 고무시트의 제조방법을 제공하기 위한 것으로, 이처럼 본 발명은 접착력이 매우 우수한 접착 고무시트를 제조하고 강력고무 접착제를 사용하여 풀리 표면에 내피 고무로써 접착한 후, 상기 접착 고무시트 위에 내마모 또는 초내마모 고무시트를 개발·제조하여 풀리의 외피 고무로 피복함으로써 상기 내·외피 고무시트가 풀리 표면으로부터 박리되는 현상을 방지할 수 있을뿐더러 상기 내마모 고무시트의 매우 우수한 내마모성, 내열성, 내유성 등의 특성에 의해 풀리의 교체 주기를 현저히 늦춰 작업효율을 극대화하도록 하는 매우 유용한 발명인 것이다.

천연고무, 합성고무, 풀리, 고무시트

Description

풀리 표면 피복용 내마모 고무시트의 제조방법과 이를 풀리 표면에 접착하는 방법{Menufacturing Mefhod for Rubber Sheet}

본 발명은 풀리 표면 피복용 내마모 고무시트의 제조방법과 이를 풀리 표면에 접착하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 접착력이 매우 우수한 접착 고무시트를 제조하고 이를 녹여 강력고무 접착제로 제조하되, 상기 접착 고무시트와 강력고무 접착제를 이용하여 풀리 표면에 내피 고무층으로 먼저 접착하고 그 위에 외피용으로 피복되는 내마모 또는 초내마모 고무시트의 제조방법과 이를 풀리 표면에 접착하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 제철소 등지에서는 철광석, 석탄, 석회석 등의 원료 운송 수단으로 주로 벨트 컨베이어장치를 사용하고 있으며, 상기 컨베이어장치의 벨트는 다수개의 풀리, 즉 구동 풀리, 종속 풀리 등에 의해 지지된 상태로 구동된다.

이처럼 상기 벨트를 구동하고 지지하는 컨베이어용 벨트 풀리(이하 "풀리"라 한다), 특히 구동 풀리의 표면에는 벨트의 미끌림을 방지하고 컨베이어장치의 벨트 와 풀리 사이의 마찰력을 높이기 위해 풀리의 표면에 고무층(고무시트)이 피복되는 구조를 갖는다.

이에 종래에는 상기 풀리 표면에 고무시트를 피복하기 위해서 먼저 풀리 표면에 부착된 녹이나 오물을 기계 선반이나 그라인더(grinder) 또는 샌드블라스트(sand blast) 등으로 제거하고 가공된 풀리 표면을 세척제 등으로 세척한 후 건조시키는 단계와; 상기 세척된 풀리 표면에 금속용 접착제(시중 판매품)를 얇게 바르고 건조시키는 단계와; 상기 도포된 금속용 접착제 위에 고무용 접착제(시중 판매품)를 바르고 건조시키는 단계와; 상기한 방법으로 금속용 접착제와 고무용 접착제를 2회 반복하여 도포·건조시키는 단계로 이루어진 접착방법을 사용하고 있다.

이때 상기 건조 및 접착시간을 단축하기 위해서 상기 금속용 접착제와 금속용 접착제에 적당량의 경화제를 혼합·사용하고 있는 실정이다.

또한 상기와 같이 풀리 표면에 도포되어 건조된 접착제 위에 내마모성의 기능을 갖는 고무시트를 피복하여 금속 풀리의 외피 고무로써 사용하고 있다.

그러나, 상기한 종래의 접착방법에서 사용되고 있는 고무용 접착제는 각종 기능성 고무의 맞춤형 접착제가 아닌 일반 범용성 접착제(시중 판매품)이므로 내마모성 고무와 같이 접착성이 좋지 않은 기능성 고무에는 접착 효율이 현저하게 떨어져 풀리 표면에서 고무시트가 박리(剝離)되는 문제점이 있었다.

또한 상기 풀리 표면에 피복된 고무시트는 운송 원료인 철광석이나 석탄, 석회석 등에 의해 너무 빨리 마모되는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같이 고무시트가 박리 또는 마모되는 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 본 발명은 천연고무 20~30중량%와 합성고무 30~45중량%를 혼련기에 넣은 후 30~50℃의 온도로 2~4분간 혼련하는 단계와; 상기 혼련기에 스테아린산, 활성아연화, 석유수지, 노화방지제, 분산제의 혼합중량 5~9중량%, 카본블랙 24~30중량%, 오일 3~6중량%, 가황촉진제 1~3중량%를 순차적으로 재혼합하는 단계와; 상기 혼합된 고무를 혼련기에서 인출하고 가황제 0.8~1.5중량%를 투입하여 롤러 혼합기로 혼합하는 단계와; 상기 혼합된 고무를 얇은 판 상태로 제조하는 단계로 이루어지는 풀리 표면 피복용 내마모 고무시트의 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

또 상기 롤러 혼합기로 혼합된 고무에 내마모성이 극히 우수한 합성섬유사, 유리섬유, 세라믹과 같은 보강재를 혼합하는 단계를 더 포함하도록 구성되는 풀리 표면 피복용 초내마모 고무시트의 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한 풀리 표면에 2㎜이하로 제조된 접착 고무시트를 강력고무 접착제가 도포된 풀리 표면에 내피 고무로써 접착하는 단계와; 상기 내피 고무시트 위에 내마모 고무시트 또는 내마모 보강재가 혼합된 초내마모 고무시트를 외피 고무로써 접착하는 단계와; 열간 압착기를 이용하여 130~170℃의 온도로 1.5~3시간 정도 열을 가하여 상기 내·외피 고무시트를 풀리 표면에 가류·접착시키는 단계로 이루어지는 풀리 표면 피복용 내·외피 고무시트를 이용한 풀리 표면 접착방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

이처럼 본 발명은 접착력이 매우 우수한 접착 고무시트를 제조하고 강력고무 접착제를 사용하여 이를 풀리 표면에 내피 고무로써 접착한 후, 상기 접착 고무시트 위에 내마모 또는 초내마모 고무시트를 개발·제조하여 풀리의 외피 고무로 피복함으로써 상기 내·외피 고무시트가 풀리 표면으로부터 박리되는 현상을 방지할 수 있을뿐더러 상기 내마모 또는 초내마모 고무시트의 매우 우수한 내마모성, 내열성, 내유성 등의 특성에 의해 풀리의 교체 주기를 현저히 늦춰 작업효율을 극대화하도록 하는 매우 유용한 발명인 것이다.

이하 본 발명을 바람직한 실시예를 통해서 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명 풀리 표면 피복용 내마모 고무시트(이하, '내마모 고무시트'라 함)의 제조방법은 천연고무 20~30중량%와 합성고무 30~45중량%를 혼련기에 넣은 후 30~50℃의 온도로 2~4분간 혼련하는 단계와; 상기 혼련기에 스테아린산, 활성아연화, 석유수지, 노화방지제, 분산제의 혼합중량 5~9중량%, 카본블랙 24~30중량%, 오일 3~6중량%, 가황촉진제 1~3중량%를 순차적으로 재혼합하는 단계와; 상기 혼합된 고무를 혼련기에서 인출하고 가황제 0.8~1.5중량%를 투입하여 롤러 혼합기로 혼합하는 단계와; 상기 혼합된 고무를 얇은 판 상태로 제조하는 단계로 이루어진다.

이때 상기 구성물의 각 중량%는 전체 중량%에서 차지하는 비중을 의미하며, 상기 스테아린산, 활성아연화, 석유수지, 노화방지제, 분산제를 혼련기에 추가 투입할 때 40~60℃의 온도로 1~3분간 혼합함이 바람직하다.

또 상기 카본 블랙과 오일을 혼련기에 추가 투입할 때 50~70℃의 온도로 3~7분간 혼합함이 바람직하다.

또 상기 가황촉진제를 혼련기에 추가 투입할 때 55~80℃의 온도로 1~4분간 혼합함이 바람직하다.

또한 혼합된 고무와 가황제를 롤러 혼합기로 혼합하는 경우 롤러 표면의 온도는 30~70℃이 바람직하며, 6~15분간 혼합함이 바람직하다.

상기 천연고무(NR)는 탄성이 합성고무보다 매우 우수하고 이외에 신장률, 인열강도, 마모성, 가공성, 점탄성이 우수하며, 상기 합성고무(BR)는 마모성, 반발탄 성, 내한성, 저온에 물성이 우수하고 동적인 반열이 적고 노화성이 합성고무 SBR보다 우수하다.

이때 본 발명에 있어서 상기 천연고무와 합성고무의 최소중량이 각 20%, 30%이하인 경우에는 천연고무와 합성고무(이하, '고무'라 함)가 갖는 본연의 특성을 기대하기 힘들고 최대중량이 각 30%, 45%이상인 경우에는 하기 공정에서 추가로 투입되어 혼합되는 구성요소들의 성분이 줄어들게 되므로 접착성이 현저하게 떨어지게 된다.

즉 상기 천연고무와 합성고무를 전체중량%에서 각 20~30중량%, 30~45중량%를 혼합함으로써 상기 천연고무와 합성고무가 갖는 효능을 극대화할 수 있는 것이다.

상기 고무에 추가로 투입되는 석유수지 및 활성아연화, 스테아린산, 노화방지제, 분산제는 고무의 기능성을 향상시키기 위한 재질로, 각 구성요소는 아래의 용도로 사용된다.

즉 상기 석유수지는 석유의 정제과정이나 석유화학공업의 부산물(副産物)로서 생기는 유분(溜分)으로 올레핀이나 디올레핀을 함유하는 것을 원료로 여러 가지 방법으로 중합시킨 플라스틱을 의미하며, 본 발명에 있어서 상기 석유수지는 천연고무의 가공 향상재로 사용된다.

또한 상기 스테아린산은 지방에서 얻어지는 고형지방산으로서 윤활제로 사용되고, 상기 활성아연화는 아연산화물로서 스테아린산과 반응하여 Zn-스테아레이트를 형성하여 촉진제로 사용된다.

상기 노화방지제는 고무재료의 노화를 방지하는 물질로 산소에 의해서 자동 산화되는 연쇄반응을 정지시키는 작용을 하고, 상기 분산제는 균일한 혼합제의 역할을 한다.

이때 상기 석유수지, 활성아연화, 스테아린산, 노화방지제, 분산제의 최소중량이 5중량%이하인 경우에는 고무와의 혼합이 잘 이루어지지 않을뿐더러 고무의 기능성이 떨어지게 되고, 최대중량이 9중량%이상인 경우에는 상기 고무 및 하기공정에서 추가로 투입되어 혼합되는 구성요소들의 성분이 줄어들게 되므로 상기 천연고무 및 하기공정에서 추가로 투입되는 구성요소들의 성분이 갖는 특성을 기대하기 힘들다.

즉 고무의 기능성을 향상시키기 위해 추가로 투입되는 상기 석유수지, 활성아연화, 스테아린산, 노화방지제, 분산제는 각기 0.8~1.6중량%, 2.4~3.5중량%, 0.4~0.8중량%, 0.6~1.5중량%, 0.8~1.6중량%로 구성함이 바람직하다.

상기 카본블랙은 고무보강재로 사용되는데, 본 발명에서는 합성고무 BR를 사용하므로 이와 함께 주로 사용하는 ISAF(Intermediate Super Abrasion Furnace)가 사용된다.

이때 상기 카본블랙은 높은 표면적 특성을 가짐으로 고무제품의 강화성을 향상시키고, 입자의 직경이 미세하여 혼합물 내에서 카본블랙의 분산을 쉽게 함으로써 공정이 용이하게 이루어지며, 이와 아울러 성형속도의 향상과 고무제품의 내구성, 내유성, 내열성을 증대시키게 된다.

즉 상기 카본블랙을 전체중량%에서 24~30중량%, 오일(OIL) 3~6중량%로 추가투입하여 혼합함으로써 본 발명 고무시트의 강화성 향상 및 내구성, 내유성, 내열 성을 증대시키는 것이다.

상기 공정에 의해 혼합된 성분들에 가황촉진제를 추가로 투입하여 혼합하게 되는데, 상기 가황촉진제는 고무를 가황할 때 가황제와 병용하여 가황반응을 촉진시키는 물질로 Thiazole 계 : M(MBT) DM(MBTS) MZ(ZMBT) 및 Sulfenamide 계 : CZ(CBS) NBS(NOBS) NS(TBBS) DZ(DCBS), Thiocarbamate 계 : BZ(ZDBC) EZ(ZDEC) PZ(ZMDC) TTTE(TEDC) TP(NDBC) SDD(NMDC) SDC(NEDC), Guanidine 계 : D(DPG), Thiurame 계 : TT(TMTD) TS(TMTM) TRA(DPTT) TETD(TET), Thiourea 계 : Na-22(ETU) 등이 사용되며, 가황시간의 단축, 가황온도의 저하, 가황제의 양을 감소시키고 고무제품의 품질을 향상시키는 역할을 한다.

이때 상기 가황촉진제의 최소중량이 1중량%이하인 경우에는 가황이 제대로 이루어지지 않아 탄성·내열성·신장성이 현저히 떨어지고, 최대중량이 3중량%이상인 경우에는 열변형을 일으키게 된다.

상기 가황촉진제가 추가로 투입되어 혼합된 고무를 혼련기로부터 인출하여 롤러 혼합기에 투입하게 되는데, 이때 상기 가황촉진제를 투입하여 혼련기를 가동할 때나 상기 롤러 혼합기에 투입시에 상기 혼합고무가 너무 뜨거워지지 않도록 냉각장치를 가동하도록 한다. 또한 혹한기에 혼련기나 롤러 혼합기를 처음 가동할 때에는 혼합고무가 원활하게 혼합이 되도록 가열장치를 가동할 수도 있다.

상기 롤러 혼합기에 투입된 혼합고무를 재혼합하면서 가황제 0.8~1.5중량%를 투입하여 혼합하는데, 상기 가황제는 가황반응을 촉진시키기 위한 것으로 분말 황(S), 불용성 황(S), 침강 황(S), 콜로이드(colloid) 황 등의 무기 가황제와, TMTD(tetramethylthiuram disulfide), TETD(tetraethyltriuramdisulfide), 디티오디모르폴린(dithiodimorpholine) 등의 유기 가황제가 사용되며, 그 최소중량이 0.8중량%인 이하인 경우에는 상기 가황반응이 제대로 이루어지지 않고, 최대중량이 1.5중량%인 이상인 경우에는 열변형을 일으켜 고무기능을 상실하게 된다.
또한 본 발명에서 사용되는 노화방지제로는 아민계와 페놀계가 있으며, 아민계에는 RD, AW, BLE, AD, 3C, 6C, DP 등이 있으며, 페놀계로는 BHT, M-17, SP, NS-6, NS-30, DAH 등이 있다. 그 외에도 MB, NBC 등이 노화방지제로 사용되기도 한다.
또 분산제는 주로 금속 지방산 염으로 구성된 화합물을 사용한다.

또한 상기한 공정에서, 상기 혼련기의 내부온도를 각 공정별로 차이를 두는 것은 각 성분들을 혼합하는 과정에서 발생하는 열에 의해 내부온도가 올라가는 것을 방지하기 위함이고, 상기 롤러 혼합기에서 롤러 표면 온도가 30~70℃을 유지하 도록 냉각 및 가열장치를 가동하는 것은 상기 롤러 표면의 최소온도가 30℃이하이거나 최대온도가 70℃이상인 경우에는 혼합고무의 가황(가류)이 제대로 이루어지지 않기 때문이다.

상기 롤러 혼합기로 혼합된 고무를 2~20㎜ 정도의 적정한 두께를 갖는 얇은 판(sheet) 상태로 성형함으로써 본 발명 내마모 고무시트를 제조하게 된다.

또한 상기한 공정에 있어서 상기 롤러 혼합기로 혼합된 내마모 고무에 상기 고무보다 내마모성이 더욱 우수한 합성섬유사, 유리섬유, 세라믹과 같은 보강재를 혼합하는 단계를 더 포함하여 내마모의 효과가 더욱 향상된 본 발명 풀리 표면 피복용 초내마모 고무시트(이하, '초내마모 고무시트'라 함)를 제조할 수도 있다.

이때 상기 유리섬유 및 세라믹은 매트나 조각 형태로 잘게 부셔서 투입하는 것이 바람직하다.

이처럼 상기한 방법으로 제조된 내마모 또는 초내마모 고무시트를 풀리의 표면에 접착하는 방법은 아래와 같다.

먼저 풀리 표면에 2㎜이하로 제조된 접착 고무시트를 강력고무 접착제가 도포된 풀리 표면에 내피 고무로써 접착한 후, 상기 내피 고무시트 위에 내마모 고무시트 또는 보강재가 혼합된 초내마모 고무시트를 외피 고무로써 접착한 다음, 열간 압착기를 이용하여 130~170℃의 온도로 1.5~3시간 정도 열을 가하여 상기 내·외피 고무시트를 풀리 표면에 가류·접착시키게 된다.

이때 상기한 풀리 표면과 내·외피 고무시트의 사이에 공기가 혼입되지 않고 잘 접착되도록 적절한 압착기계와 공구를 사용함이 바람직하다.

상기한 바와 같이 본 발명을 비록 한정된 실시예에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다 할 것이다.

Claims (3)

1. 천연고무 20~30중량%와 합성고무 30~45중량%를 혼련기에 넣은 후 30~50℃의 온도로 2~4분간 혼련하는 단계와; 상기 혼련기에 스테아린산, 활성아연화, 석유수지, 노화방지제, 분산제의 혼합중량 5~9중량%, 카본블랙 24~30중량%, 오일 3~6중량%, 가황촉진제 1~3중량%를 순차적으로 재혼합하는 단계와; 상기 혼합된 고무를 혼련기에서 인출하고 가황제 0.8~1.5중량%를 투입하여 롤러 혼합기로 혼합하는 단계와; 상기 혼합된 고무를 얇은 판 상태로 제조하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 풀리 표면 피복용 내마모 고무시트의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 롤러 혼합기로 혼합된 내마모 고무에 상기 고무보다 내마모성이 더욱 우수한 합성섬유사, 유리섬유, 세라믹을 매트나 조각형태로 혼합하는 단계를 더 포함하도록 구성되어짐을 특징으로 하는 풀리 표면 피복용 초내마모 고무시트의 제조방법.
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