KR101180515B1

KR101180515B1 - 샌드블라스트용 고무 시트 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR101180515B1
Application number: KR1020120037076A
Authority: KR
Inventors: 최태욱; 황상노
Original assignee: 황상노; 최태욱
Priority date: 2012-04-10
Filing date: 2012-04-10
Publication date: 2012-09-06

Abstract

본 발명은 샌드블라스트용 고무 시트 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 샌드블라스트용 고무 시트 제조방법은, 고무주재 100 중량부와, 상기 고무주재 100 중량부 대비 200 ~ 300 중량부의 충진제, 3 ~ 4 중량부의 연화제, 산화아연 1.5 ~ 2.5 중량부, 스테아린산 0.5 ~ 1.5 중량부, 노화방지제 0.5 ~ 1.5 중량부, 유황 0.5 ~ 1중량부를 혼합하여 교반한 후 오픈 롤러에서 가류조제 1 ~ 2 중량부를 첨가하면서 교반한 다음 카렌더 기계를 이용하여 일정한 폭과 두께로 압연하여 시트로 압연 인출하여 냉각하고, 냉각된 시트를 내부가 회전하는 가류가마에 투입한 후 가류가마에서 80 ~ 100 분동안 140 ~ 150℃의 온도로 가류하여 고무 시트를 제조하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의해, 샌드블라스트 작업에 적합하게 연마제의 분사에 의해 버틸 수 있을 정도의 경도를 가지면서 수작업이나 기계 작업에 의한 커팅이 용이한 적합한 신장율을 갖는 시트가 제공된다.

Description

샌드블라스트용 고무 시트 및 그 제조방법{Rubber sheet for sandblast and it's making method}

본 발명은 고무 시트 저면에 석재나 철판을 댄 후 시트 일측을 절단할 때 낮은 압력으로 커팅이 용이하고, 절단하여 형성된 홀에 샌드블라스트 처리를 할 때 시트가 변형되지 않을 정도로 충분한 경도 및 인장강도를 갖는, 샌드블라스트용 고무 시트 및 그 제조방법에 관한 것이다.

비석과 같은 석재에 글자나 그림 등을 형성하거나 선박과 같은 철 구조물의 표면에 도장 작업을 하기에 앞서 표면에 발생된 산화막을 제거하기 위해서 통상적으로 샌드블라스트 기술이 적용된다.

이처럼 샌드블라스트를 할 때에는 연마제가 공급되어 석재나 금속 표면을 연마시키기 위한 부분과, 연마되지 않는 부분을 분리시켜야 하며, 이를 위해 석재나 금속의 표면에 연마제로부터 석재나 금속 표면을 보호하기 위한 시트가 부착된다.

이처럼 샌드블라스트 작업에서 연마제로부터 석재나 금속 표면을 보호하기 위한 시트에 관련된 기술로, "샌드블라스트용 레지스트 재료"(한국 공개특허공보 제10-2008-0106895호)가 공개된 바 있다.

상기 기술은 열가소성 엘라스토머를 함유하는 재료를 지지체 상에 적층시켜 필름 형상으로 제조하여 고압의 에어에 의한 고경도의 연마제의 분사가 이루어지는 환경에서 잘 마모되지 않도록 하였다.

그런데, 석재로 이루어진 비석에 다수 개의 글자를 형성하기 위해서는 시트의 표면에 홀을 형성해야 하는데, 상기와 같은 종래의 기술은 연마제에 의한 마모가 잘 이루어지지 않도록 경도를 높일 경우 시트 표면을 절개하기 위한 드로잉 작업이나 칼날을 삽입하는 작업이 잘 이루어지지 않게 되는 문제점이 있었다.

또, 다공성의 석재나 산화된 철과 같은 경우 표면이 매끄럽지 않고 울퉁불퉁하여 그 표면에 시트를 접합한 다음 절개 작업을 할 때 경도가 높고, 신장율이 작을 경우에는 시트 표면을 절개하기 어려운 문제점이 있었다.

반면, 신장율이 너무 클 경우 이처럼 표면이 매끄럽지 않고 울퉁불퉁한 표면에 마킹 작업을 할 때 칼날이 어긋나면서 정확한 커팅이 이루어지지 않는 문제점도 있었다.

즉, 샌드블라스트 작업을 위한 시트는 그 경도가 우수해야 함은 기본이며, 마킹 작업이 원할히 이루어지기 위해서는 어느 정도의 신장율이 있어야 하나, 그 신장율이 너무 커서도 안되는 바, 샌드블라스트 작업에 적합하게 연마제의 분사에 의해 버틸 수 있을 정도의 경도를 가지면서 수작업이나 기계 작업에 의한 커팅이 용이한 시트의 개발이 필요한 실정이다.

KR 10-2008-0106895 (2008.12.09)

본 발명의 샌드블라스트용 고무 시트 및 그 제조방법은 상기와 같은 종래 기술에서 발생하는 문제점을 해소하기 위한 것으로, 샌드블라스트 작업에 적합하게 연마제의 분사에 의해 버틸 수 있을 정도의 경도를 가지면서 수작업이나 기계 작업에 의한 커팅이 용이한 적합한 신장율을 갖는 시트를 제공하려는 것이다.

본 발명의 샌드블라스트용 고무 시트 제조방법은 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 고무주재 100 중량부와, 상기 고무주재 100 중량부 대비 200 ~ 300 중량부의 충진제, 3 ~ 4 중량부의 연화제, 산화아연 1.5 ~ 2.5 중량부, 스테아린산 0.5 ~ 1.5 중량부, 노화방지제 0.5 ~ 1.5 중량부, 유황 0.5 ~ 1중량부를 혼합하여 교반한 후 오픈 롤러에서 가류조제 1 ~ 2 중량부를 첨가하면서 교반한 다음 카렌더 기계를 이용하여 일정한 폭과 두께로 압연하여 시트로 압연 인출하여 냉각하고, 냉각된 시트를 내부가 회전하는 가류가마에 투입한 후 가류가마에서 80 ~ 100 분동안 140 ~ 150℃의 온도로 가류하여 고무 시트를 제조하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 고무주재는 천연고무 35 중량부와, 스틸렌 또는 부타디엔 고무 45 중량부와, 하이스틸렌 고무 20 중량부가 혼합되어 구성된 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 충진제는 카오린계인 것을 특징으로 한다.

또, 상기 가류조제는 가류조제1과 가류조제2로 이루어져 있으며, 가류조제1은 2-메르캅토이며, 가류조제2는 N-시클로헥실-2-벤조티아졸 설펜아마이드이고, 가류조제1과 가류조제2는 1 : 1의 중량비로 사용되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 샌드블라스트용 고무 시트는 상기 제조방법에 의해 제조되어, 고무주재 100 중량부와, 상기 고무주재 100 중량부 대비 200 ~ 300 중량부의 충진제, 3 ~ 4 중량부의 연화제, 산화아연 1.5 ~ 2.5 중량부, 스테아린산 0.5 ~ 1.5 중량부, 노화방지제 0.5 ~ 1.5 중량부, 유황 0.5 ~ 1중량부와, 가류조제 1 ~ 2 중량부;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의해, 샌드블라스트 작업에 적합하게 연마제의 분사에 의해 버틸 수 있을 정도의 경도를 가지면서 수작업이나 기계 작업에 의한 커팅이 용이한 적합한 신장율을 갖는 시트가 제공된다.

도 1은 본 발명의 샌드블라스트용 고무 시트의 제조에서 원료의 마스켓 및 믹싱 작업에 사용되는 리다기를 나타낸 사진.
도 2는 본 발명에서 촉진제가 투입되는 오픈 롤러를 나타낸 사진.
도 3은 본 발명에서 카렌더 작업에 사용되는 카렌더를 나타낸 사진.
도 4는 본 발명에서 냉각 작업에 사용되는 냉각기를 나타낸 사진.
도 5는 본 발명에서 가류 작업에 사용되는 가류 가마를 나타낸 사진.

이하 본 발명의 샌드블라스트용 고무 시트 및 그 제조방법에 대하여 첨부된 도면을 통해 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 샌드블라스트용 고무 시트 제조방법은, 고무주재 100 중량부와, 상기 고무주재 100 중량부 대비 200 ~ 300 중량부의 충진제, 3 ~ 4 중량부의 연화제, 산화아연 1.5 ~ 2.5 중량부, 스테아린산 0.5 ~ 1.5 중량부, 노화방지제 0.5 ~ 1.5 중량부, 유황 0.5 ~ 1중량부를 혼합하여 교반한 후 오픈 롤러에서 가류조제 1 ~ 2 중량부를 첨가하면서 교반한 다음 카렌더 기계를 이용하여 일정한 폭과 두께로 압연하여 시트로 압연 인출하여 냉각하고, 냉각된 시트를 내부가 회전하는 가류가마에 투입한 후 가류가마에서 80 ~ 100 분동안 140 ~ 150℃의 온도로 가류하여 고무 시트를 제조하는 것을 특징으로 한다.

고무주재는 천연고무, 합성고무1, 합성고무2가 적정 비율로 혼합되어 사용될 수 있다.

이때, 합성고무1은 스틸렌 고무, 부타디엔 고무 단독으로 사용되거나 이들이 1 : 1의 중량비로 혼합되도록 구성할 수 있다.

또, 합성고무2는 하이스틸렌 고무를 사용함이 바람직하다.

천연고무, 합성고무1, 합성고무 2의 혼합비는 고무주제 100 중량%를 기준으로, 천연고무 5 중량%, 합성고무1 85 중량%, 합성고무2 10 중량%로 구성되거나, 천연고무 15 중량%, 합성고무1 60 중량%, 합성고무2 25 중량%로 구성되거나, 천연고무 35 중량%, 합성고무1 45 중량%, 합성고무2 20 중량%로 구성되거나, 천연고무 70 중량%, 합성고무1 20 중량%, 합성고무2 10 중량%로 구성될 수 있다.

이때, 가장 바람직한 고무주재의 구성은 천연고무 35 중량%, 합성고무1 45 중량%, 합성고무2 20 중량%이며, 이때 적합한 신장율과 경도를 갖게 된다.

충진제는 상기 고무주재 100 중량부를 기준으로 3 ~ 4 중량부가 사용됨이 바람직하다.

충진제로는 카오린, 탈크, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 실리카, 카본블랙, 및 이들의 변성체를 단독 혹은 혼합하여 상기 중량부를 첨가할 수 있다.

이때, 상기 중량부 미만일 경우 고무 탄성이 높게 나타나 칼날의 도입시 칼날이 미끄러지는 현상이 나타날 수 있으므로 지양해야 하며, 상기 중량부를 초과할 경우에는 작업성이 저하되고 배합체의 분산이 불량해질 수 있으므로 상기 중량부를 지켜 사용함이 바람직하다.

아울러, 상기 여러 충진제 성분을 사용해본 결과 시트의 신장율 및 경도에 미치는 영향을 볼 때 카오린을 사용하는 것이 가장 바람직하다.

연화제는 고무조성물의 원활한 배합 및 압출공정에서 물질의 증발을 늦추고 고무 조성물에 이형성 및 윤활성을 부여하기 위해 사용하는 것으로서 그 종류는 다양하나, 통상적으로 방향족 오일(Aromatic oil)을 사용할 시 고무배합물의 최적의 물성과 원활한 공정성을 구현하는 것으로 알려져 있어 이를 많이 사용하고 있다.

연화제의 예로는 저분자량의 폴리에틸렌, 피트롤리움 하이드로카본(Petroleum hydrocarbon), 미네랄 카본, 프로세스 오일(process oil), 사브(rubber substitute), 니트릴 등을 사용할 수 있으며, 이러한 연화제를 과도하게 사용할 경우에는 고무가 늘어나기만 할 뿐 원상태로 회복되지 아니하는 문제점이 발생하므로 상기 중량비를 사용함이 바람직하다.

산화아연(Zinc Oxide, ZnO) 및 스테아린산(Stearic acid)은 은 활성제로서의 역할을 하는데, 이들의 사용에 의해 고무의 동적특성(dynamic characteristics)과 가공성이 우수해지며, 내열성 또한 개선될 수 있다.

이때, 산화아연과 스테아린산의 함량은 여러 실험 결과 상기 중량부에 미치지 못하게 할 경우 가황 속도의 활성화가 약해지고, 반대의 경우 가황 속도 활성화가 커져서 스코치가 발생되어 고무의 성질이 약해지게 된다.

노화방지제는 원료제에 함유되어, 시간의 경과에 따라 고무가 실온에서 공기 중에 있는 산소와 이들 물질이 결합하는 과정인 자동산화되는 것을 억제하고, 고무의 탄성을 감소시키고 점질물과 같은 불필요한 물질이 생성되는 것을 방지하는 역할을 한다.

구체적으로, 고무의 노화는 통상적으로 고무 폴리머사슬에 존재하는 이중결합 부분이 산소나 오존 등으로부터 공격을 받아 폴리머 사슬에 절단되므로서 발생하게 되는데, 이로 인하여 제품의 내구성이 떨어지게 되는 결점이 있었는 바, 노화방지제는 이러한 결점을 해소하기 위해 사용되는 것이다.

노화방지제에는 여러종류(아민-알네히드계 노화방지제, 케논-아민게 노화방지제, 방향족 제2급 아민계 노화방지제, 알킬페놀계 노화방지제, 이미다졸계 노화방지제 등)를 사용할 수 있으나, 본 발명에서는 노화방지제로 에스피-엔(SP-N)을 사용하는 것이 바람직하다.

유황은 가류제의 역할을 하는 것으로, 유황의 함량은 상기 중량부가 적합하며, 과소배합할 경우 상온 내구력이 저하될 수 있으며, 과잉 배합할 경우에는 내열 내구력이 저하될 수 있다.

가류조제는 고무제품에 물리적 형상체를 만드는 데 없어서는 안되는 물질로써 고무를 가황할 때 가황반응을 촉진시키고, 가황시간의 단축, 가황온도의 저하로 인한 고무제품의 품질 향상의 목적으로 사용된다.

본 발명에서는 가류조제로써 가류조제1과 가류조제2를 혼합 사용하는 것이 바람직하다.

가류조제1은 2-메르캅토(M : 2-MERCAPTO)이며, 가류조제2는 N-시클로헥실-2-벤조티아졸 설펜아마이드(CZ : n-Cyclohexyl 1-2-Benzothiazol Sulfonamide)이고, 가류조제1과 가류조제2는 1 : 1의 중량비로 사용되는 것이 바람직하다.

2-메르캅토는 THIAZOLE계 준초촉진제로써 염기성 촉진제에 활성화되며, N-시클로헥실-2-벤조티아졸 설펜아마이드는 지효성 촉진제의 대표적인 것으로 페네스 블랙(FURNACE BLACK)의 다량배합에도 안전한 가류가 가능하며 인장강도를 향상시키는 역할을 한다.

도 1 내지 5는 본 발명의 제조방법시 사용되는 기계를 나타낸 것으로 도 1은 원료의 마스켓 및 원료와 약품의 믹싱 작업에 사용되는 리다기를 나타낸 것이며, 도 2는 촉진제가 투입되는 오픈 롤러를, 도 3은 일정한 폭과 두께로 압연하는 카렌더를 나타내었다.

아울러, 도 4는 냉각 작업시 사용하는 냉각기를, 도 5는 가류가마를 나타냈다.

이때, 가류가마는 도시된 장치의 내부에 내부에서 회전하는 원통형의 거치대를 설치하여 가류가마 내부의 고무시트가 원통형으로 회전하면서 가류되도록 하는 것이 바람직하다.

특히, 이러한 가류 과정에서는 온도와 시간을 140 ~ 150℃의 온도로 80 ~ 100 분 동안 가류되는 것을 특징으로 한다.

이러한 가류 과정에서 온도와 시간을 한정하고, 시트를 계속 회전시켜야 본 발명의 시트의 물성이 우수해진다.

이상과 같은 제조방법에 의해 제조된 본 발명의 샌드블라스트용 고무 시트는 고무주재 100 중량부와, 상기 고무주재 100 중량부 대비 200 ~ 300 중량부의 충진제, 3 ~ 4 중량부의 연화제, 산화아연 1.5 ~ 2.5 중량부, 스테아린산 0.5 ~ 1.5 중량부, 노화방지제 0.5 ~ 1.5 중량부, 유황 0.5 ~ 1중량부와, 가류조제 1 ~ 2 중량부;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

< 실시예> 실시예 1 내지 4의 시편 제조

표 1과 같이 조성비율을 달리하여 실시예 1 내지 4의 시험용 고무 시편을 도 1 내지 5의 장치를 이용하여 제작하였다.

시편의 제작 공정은 다음과 같다.

1단계 : 원료 마스켓 및 원료와 약품의 믹싱 작업(리다기)

2단계 : 촉진제 투입(오픈 롤러)

3단계 : 카렌더 시트 작업(카렌더)

4단계 : 냉각 작업(냉각기)

5단계 : 가류 작업(가류가마)

1단계는 90 ~ 110℃의 온도에서 27 ~ 35분 동안 작업을 실시한 후 24시간 숙성 과정을 거쳤다.

2단계에서는 35 ~ 45℃의 온도에서 15 ~ 20분 동안 작업을 실시한 후 24시간 동안 숙성 과정을 거쳤다.

3단계는 65 ~ 75℃의 온도에서 이루어지며, 4단계에서는 13 ~ 23℃의 온도로 냉각하였다.

아울러, 5단계에서는 140 ~ 150의 온도로 90분 동안 실시하였다.

재 료 명	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4
천연고무(NR)	5	15	35	70
합성고무1(스틸렌,부타디엔)	85	60	45	20
합성고무2(하이스틸렌)	10	25	20	10
충진제(카오린계)	300	300	300	200
연화제	4	4	4	3
산화아연	2	2	2	2
스테아린산	1	1	1	1
노화방지제(SP-N)	1	1	1	1
가류조제1(M)	1	1	1	1
가류조제2(CZ)	1	1	1	1
유황	1	1	1	1

상기 실시예 1 내지 4에서 제조된 고무 시편의 기계적 물성을 측정하였다.

인장강도 및 신장율은 KS M 6518에 따라 세종 하이테크 인장, 신율계로, 경도는 KS M 6518 에 따라 TECLOCK사의 스프링A Type 경도계로 측정하여 표 2에 나타냈다.

	실시예1	실시예2	실시예3	실시예4
인장강도(kgF/㎠)	77	55	56.38	101.95
신장율(%)	392	160	163	326
경도(HS)	84	83	87	86

이상, 나타난 실험 결과를 살펴볼 때 실시예 1 내지 4 모두 경도가 83 이상으로 나와 연마제의 분사에 의해 마모되지 않을 정도의 적합한 수치를 갖는 것으로 나타났다.

신장율의 경우를 살펴볼 때 실시예 1 내지 4 모두 150 이상의 수치를 가져 마킹을 위한 칼날의 삽입이 용이한 것을 알 수 있다.

그러나, 실시예 1 및 4의 경우 신장율이 실시예 2, 3에 비해 훨씬 크게 나타난 바, 시트를 울퉁불퉁한 시트 표면에 부착할 때 유연하게 부착될 수 있어 울퉁불퉁한 시트 표면에 작업하기는 좋으나, 시트가 늘어남으로 인한 정확성이 실시예 2,3에 비해서는 다소 떨어진다.

한편, 실시예 2와 실시예 3은 비교적 비슷한 수치를 가지나 인장강도 면에서 실시예 3이 더 높게 나타나고, 경도가 실시예 3이 많이 우수한 것으로 나타난 바, 최적의 실시예는 실시예 3이 된다 할 것이다.

이상 설명한 본 발명의 샌드블라스트용 고무 시트는 기존의 각종 고무 시트와 비교하여 더 우수한 경도를 갖는 것은 아니나, 샌드블라스트라는 특수한 환경에 맞게 적합한 경도를 가지면서도 칼날을 사용하기에 적합한 신장율을 가지며, 이를 위한 제조 방법 역시 종래의 각종 고무 제품과 차별된다 할 것이다.

Claims

샌드블라스트용 고무 시트 제조방법에 있어서,
고무주재 100 중량부와, 상기 고무주재 100 중량부 대비 200 ~ 300 중량부의 충진제, 3 ~ 4 중량부의 연화제, 산화아연 1.5 ~ 2.5 중량부, 스테아린산 0.5 ~ 1.5 중량부, 노화방지제 0.5 ~ 1.5 중량부, 유황 0.5 ~ 1중량부를 혼합하여 교반한 후 오픈 롤러에서 가류조제 1 ~ 2 중량부를 첨가하면서 교반한 다음 카렌더 기계를 이용하여 일정한 폭과 두께로 압연하여 시트로 압연 인출하여 냉각하고, 냉각된 시트를 내부가 회전하는 가류가마에 투입한 후 가류가마에서 80 ~ 100 분동안 140 ~ 150℃의 온도로 가류하여 고무 시트를 제조하는,
샌드블라스트용 고무 시트의 제조 방법.
제 1항에 있어서,
상기 고무주재는 천연고무 35 중량부와, 스틸렌 또는 부타디엔 고무 45 중량부와, 하이스틸렌 고무 20 중량부가 혼합되어 구성된 것을 특징으로 하는,
샌드블라스트용 고무 시트의 제조 방법.
제 1항에 있어서,
상기 충진제는 카오린계인 것을 특징으로 하는,
샌드블라스트용 고무 시트의 제조 방법.
제 1항에 있어서,
상기 가류조제는 가류조제1과 가류조제2로 이루어져 있으며, 가류조제1은 2-메르캅토이며, 가류조제2는 N-시클로헥실-2-벤조티아졸 설펜아마이드이고,
가류조제1과 가류조제2는 1 : 1의 중량비로 사용되는 것을 특징으로 하는,
샌드블라스트용 고무 시트의 제조 방법.
샌드블라스트용 고무 시트에 있어서,
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항의 제조방법에 의해 제조되며,
고무주재 100 중량부와, 상기 고무주재 100 중량부 대비 200 ~ 300 중량부의 충진제, 3 ~ 4 중량부의 연화제, 산화아연 1.5 ~ 2.5 중량부, 스테아린산 0.5 ~ 1.5 중량부, 노화방지제 0.5 ~ 1.5 중량부, 유황 0.5 ~ 1중량부와, 가류조제 1 ~ 2 중량부;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는,
샌드블라스트용 고무 시트.