KR102428547B1 - 냉각 롤 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 롤의 내주면에 유지할 수 있는 작동 유체의 액량을 늘려, 냉각 능력을 향상시키는 것을 목적으로 한다.
내부에 복수의 냉각관(8)이 배치된 원통체(2) 내에, 증발과 응축을 반복하는 작동 유체를 봉입하여 이루어지는 냉각 롤(1)에 있어서, 상기 원통체(2)의 내주면에, 표면 거칠기(Ra)가 30 ㎛ 이상이고, 두께가 1 ㎜ 이상인 금속의 용사 피막(9)이 형성된다.

Description

냉각 롤 및 그 제조 방법{COOLING ROLL AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 냉각 롤 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 합성 수지 등의 각종 시트나 각종 필름의 제조 장치, 혹은, 이들 각종 시트나 각종 필름을 적층하는 라미네이트 장치 등에 사용되는 냉각 롤 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 종이 등의 기재(基材)에 대해 합성 수지 필름을 접합하는 라미네이트 제조 장치에서는, 예컨대, 도 10에 도시된 바와 같이, 공급 롤(21)로부터 풀어내어진 기재(22)를, 프레스 롤(23)과 냉각 롤(24) 사이를 통과시켜 권취 롤(25)에 권취시키는 한편, 프레스 롤(23)과 냉각 롤(24) 사이에, T-다이(26)로부터 용융 수지를 아래로 유동시켜 필름층(28)을 형성하고, 냉각 롤(24)로 냉각하면서 기재(22)에 접합하여, 라미네이트 적층지(29)를 제조하고 있다.
상기 냉각 롤(24)로서, 예컨대, 특허문헌 1에는, 다수 개의 냉각용의 전열관이 내부에 배치된 원통체 내에, 작동 유체(열 반송액)를 봉입하고, 회전 구동되는 상기 원통체 내에 있어서의 작동 유체의 증발과 응축의 반복에 의해 상기 원통체의 표면을 냉각하는 구성이 개시되어 있다.
[특허문헌 1] 일본 특허 공고 평성 제04-2720호 공보
상기 특허문헌 1의 냉각 롤에서는, 롤의 회전에 의한 원심력에 의해, 작동 유체가, 원통체의 내주면에 달라붙고, 원통체의 외주의 필름층으로부터의 열에 의해 작동 유체가 증발되며, 증발된 작동 유체는, 원통체 내의 다수 개의 냉각용의 전열관에 접촉하여 응축 액화되고, 액화된 작동 유체가, 원심력에 의해 원통체의 내주면에 다시 달라붙어 증발된다고 하는 것처럼, 증발과 응축의 반복에 의해 원통체의 외주의 필름층 등의 부하를 냉각하는 것이다.
냉각 롤에 의해 냉각해야 할 부하가, 예컨대, 리튬 전지용 세퍼레이터 등과 같이 두께가, 0.5 ㎜∼2 ㎜ 정도의 비교적 두꺼운 시트와 같은 열량이 큰 고열부하인 경우에는, 라미네이트 필름과 같이 두께가, 수십 ㎛ 정도의 비교적 두께가 얇은 부하에 비해, 냉각 롤을 저속으로 회전시켜 냉각할 필요가 있다.
냉각 롤에서는, 상기한 바와 같이 롤의 회전에 의한 원심력에 의해, 액화된 작동 유체를, 원통체의 내주면에 달라붙게 하는 것이기 때문에, 냉각 롤을 저속으로 회전시키면, 원심력이 부족하여, 액화된 작동 유체가 원통체의 내주면에 달라붙지 않고, 하방으로 낙하해 버려, 냉각 능력이 부족하게 된다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 이루어진 것으로, 롤을 구성하는 원통체의 내주면에 유지할 수 있는 작동 유체의 액량을 늘려, 냉각 능력을 향상시키는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 냉각 롤은, 냉각 유체가 유통되는 복수의 냉각관이 내부에 배치된 원통체를 구비하고, 상기 원통체 내에, 증발과 응축을 반복하는 작동 유체가 봉입되는 냉각 롤에 있어서, 상기 원통체의 내주면에는, 금속의 용사 피막이 형성되고, 상기 용사 피막의 표면 거칠기(Ra)가, 30 ㎛ 이상이며, 상기 용사 피막의 두께가, 1 ㎜ 이상이다.
상기 금속의 용사 피막은, Al, Al 합금, SUS, 아연 중 어느 하나의 용사 피막인 것이 바람직하다.
본 발명의 냉각 롤에 의하면, 원통체의 내주면에, 표면 거칠기(Ra)가 30 ㎛ 이상이고, 두께가 1 ㎜ 이상인 금속의 용사 피막이 형성되기 때문에, 회전하는 원통체의 내주면의 용사 피막에 의해, 작동 유체를 유지하는 액량을 증가시킬 수 있고, 이에 의해, 원통체의 내주면으로부터 증발되는 작동 유체의 증발량을 늘려 냉각 능력을 높일 수 있다.
본 발명의 냉각 롤의 제조 방법은, 냉각 유체가 유통되는 복수의 냉각관이 내부에 배치된 원통체를 구비하고, 상기 원통체 내에, 증발과 응축을 반복하는 작동 유체가 봉입되는 냉각 롤의 제조 방법에 있어서, 상기 원통체의 내주면에, 두께가 1 ㎜ 이상이고, 표면 거칠기가 30 ㎛ 이상인 금속 피막을, 용사 가공에 의해 형성한다.
본 발명의 냉각 롤의 제조 방법에 의하면, 원통체의 내주면에, 표면 거칠기(Ra)가 30 ㎛ 이상이고, 두께가 1 ㎜ 이상인 금속의 용사 피막이 형성되기 때문에, 회전하는 원통체의 내주면의 용사 피막에 의해, 작동 유체를 유지하는 액량을 증가시킬 수 있고, 이에 의해, 원통체의 내주면으로부터 증발되는 작동 유체의 증발량을 늘려 냉각 능력을 높일 수 있다.
상기 용사는, 와이어 용사인 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 원통체의 내주면에는, 표면 거칠기(Ra)가 30 ㎛ 이상이고, 두께가 1 ㎜ 이상인 금속의 용사 피막이 형성되기 때문에, 회전하는 원통체의 내주면의 용사 피막에 의해, 작동 유체를 유지하는 액량을 증가시킬 수 있어, 냉각 능력을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 냉각 롤의 개략 종단면도이다.
도 2는 도 1의 A-A선을 따르는 단면도이다.
도 3은 도 2의 부분 확대 단면도이다.
도 4는 롤의 냉각 열량, 제품의 이송 속도, 보액량(保液量) 등을 산출하는 조건을 설명하기 위한 개략 구성도이다.
도 5는 롤의 냉각 열량과 보액량의 관계를 도시한 도면이다.
도 6은 용사 피막의 표면 거칠기와 시험액 1의 증가 중량(보액량)의 관계를 도시한 도면이다.
도 7은 용사 피막의 표면 거칠기와 시험액 2의 증가 중량(보액량)의 관계를 도시한 도면이다.
도 8은 용사 피막의 표면 거칠기와 시험액 3의 증가 중량(보액량)의 관계를 도시한 도면이다.
도 9는 용사 피막의 단면 사진이다.
도 10은 라미네이트 적층지의 제조 장치의 개략도이다.
이하, 본 발명의 실시형태를, 도면에 기초하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 냉각 롤의 개략 종단면도이고, 도 2는 도 1의 A-A선을 따르는 단면도이며, 도 3은 도 2의 부분 확대 단면도이다.
이들 도면을 참조하면, 이 실시형태의 냉각 롤(1)은, 예컨대, 상기 도 10의 라미네이트 제조 장치나 리튬 전지용 세퍼레이터 등의 시트 제조 장치 등에 사용되는 냉각 롤이다. 이 냉각 롤(1)은, 비교적 얇은 판 두께의 원통체(2)와, 이 원통체(2)를 지지하는 중공의 지지축(3)을 구비한다. 원통체(2)의 양 단부에는, 원통체(2)의 내부를 밀봉하는 단판(端板; 17, 18)이 고착되고, 또한, 단판(17, 18)보다 원통체(2)의 내측에는, 내부를 밀봉하는 다른 면판(面板; 4, 5)이 고착된다.
상기 지지축(3)이, 양 단판(17, 18) 및 양 면판(4, 5)의 중심을 기밀 상태로 관통하고, 상기 지지축(3)의 양 단부(3a, 3b)가, 원통체(2)의 외측으로 돌출된다.
원통체(2)의 일단측은, 내측의 면판(4)과 외측의 단판(17)에 의해, 냉각수의 입구실(6)이 구획되고, 중공의 지지축(3)의 일단(3a)으로부터 공급되는 냉각수가, 지지축(3)의 둘레 방향을 따라 형성된 복수의 구멍을 통해 화살표로 나타나는 바와 같이, 입구실(6) 내에 도입된다.
원통체(2)의 타단측은, 내측의 면판(5)과 외측의 단판(18)에 의해, 냉각수의 출구실(7)이 구획되고, 이 출구실(7)은, 중공의 지지축(3)의 타단(3b)과 연통(連通)되며, 지지축(3)의 둘레 방향을 따라 형성된 복수의 구멍을 통해 화살표로 나타나는 바와 같이, 냉각수가 배출된다.
양 면판(4, 5) 사이에는, 원통체(2)의 축선 방향(도 1의 좌우 방향)으로 연장되며 입구실(6) 및 출구실(7)에 각각 연통되는 복수 개의 냉각관(8)이, 원주 방향을 따라 병설된다.
이와 같이 지지축(3)의 일단(3a)으로부터 입구실(6) 내에 도입된 냉각수가, 각 냉각관(8)에 분배되고, 각 냉각관(8) 내를 흐른 냉각수가, 출구실(7)로부터 지지축(3)의 타단(3b)을 통해 배출되도록 구성된다.
양 면판(4, 5)에 의해 구획된 원통체(2)의 내부는, 감압 상태로 되고, 대체 프레온, 나프탈렌, 퀴놀린 등과 같이 증발과 응축을 반복하는 작동 유체가 봉입된다.
이러한 구성에 있어서, 회전하는 원통체(2) 내에 봉입된 작동 유체는, 원심력에 의해 원통체(2)의 내주면에 달라붙었을 때, 이 원통체(2)의 외주면에 접촉하는 고온의 수지 필름 등의 피냉각 시트로부터의 열에 의해 증발되고, 증발된 작동 유체는, 각 냉각관(8)에의 접촉에 의해 냉각되고, 응축되어 액화된다. 이 액화된 작동 유체가, 다시, 원심력에 의해 원통체(2)의 내주면으로 되돌아가고, 피냉각 시트로부터의 열에 의해 증발된다고 하는, 증발과 응축을 반복함으로써, 피냉각 시트의 냉각을 행한다.
피냉각 시트가, 예컨대, 0.5 ㎜∼2 ㎜ 정도라고 하는 비교적 두께가 두꺼운 시트와 같은 고열부하의 경우에는, 열량이 크기 때문에, 냉각 롤(1)을 저속, 예컨대, 피냉각 시트의 이송 속도가 40 m/min 이하가 되도록 회전시켜 냉각할 필요가 있다.
그러나, 냉각 롤(1)에서는, 상기한 바와 같이 롤의 회전에 의한 원심력에 의해, 액화된 작동 유체를, 원통체(2)의 내주면에 달라붙게 하는 것이기 때문에, 냉각 롤(1)을 저속으로 회전시키면, 원심력이 부족하여, 액화된 작동 유체가 원통체(2)의 내주면에 달라붙지 않고, 하방으로 낙하해 버려, 냉각 능력이 부족하게 된다.
이 실시형태에서는, 냉각 롤(1)을 저속 회전시켜도, 원통체(2)의 내주면에서 유지할 수 있는 액화된 작동 유체의 양, 즉, 보액량(保液量)을 늘려 냉각 능력을 높이기 위해서, 다음과 같이 구성하고 있다.
즉, 원통체(2)의 내주면의 전면(全面)에는, 용사 가공에 의해 금속의 용사 피막(9)이 형성된다.
용사 피막은, 0.1 ㎜ 이하의 미세한 입자를 포함하는 분말의 집합체로 이루어지기 때문에, 예컨대, 도 9의 단면 사진에 나타낸 바와 같이, 용사 피막의 표면 형상은 단순한 기계 가공으로는 얻어지지 않는 미세한 요철을 갖는다. 따라서, 동일한 거칠기의 기계 가공면보다 표면적이 커져, 액체의 유지에 유리한 형상이 된다.
한편, 도 9는 Al 아크 와이어 용사에 의한 막 두께 3000 ㎛의 용사 피막의 단면 사진이며, 후술하는 실시예 7의 시험편의 단면 사진이다.
원통체(2)의 내주면의 용사 피막(9)에 의해, 액화된 작동 유체의 보액량을 늘려 냉각 능력을 높이기 위해서, 본 발명에서는, 용사 피막(9)의 막 두께는 1 ㎜ 이상이고, 그 표면 거칠기(Ra)는 30 ㎛ 이상이다.
저속 회전에 있어서, 소요의 보액량을 확보하기 위해서는, 용사 피막(9)의 표면 거칠기(Ra)는, 50 ㎛ 이상인 것이 바람직하다.
용사 피막(9)의 재료는, 용사 가공에 의해 형성할 수 있는 금속이나 그 합금이면, 그 종류는 특별히 한정되지 않으나, 용사 재료로서 사용되는, 예컨대, 방청 능력이 있는 Al, Al 합금, SUS, 아연 등이 바람직하고, 특히, 열전도율이 높고, 작동 유체에 열을 전달하기 쉬운 Al이 바람직하다.
용사 피막(9)을 형성하기 위한 용사 가공의 방법은, 특별히 한정되지 않으나, 예컨대 아크 와이어 용사를 들 수 있고, 이 실시형태의 용사 피막(9)은, 아크 와이어 용사에 의해 형성된 Al의 용사 피막이다.
용사 피막(9)은, 용사 가공에 의해 형성된 금속 피막이기 때문에, 기공을 갖는다.
다음으로, 냉각 롤에 의한 냉각 열량과, 냉각 롤의 내주면에 유지되는 액화된 작동 유체의 양인 보액량의 관계에 대해 설명한다.
도 4의 개략도에 도시된 바와 같이, 프레스 롤(10)과 냉각 롤(11) 사이에, T-다이(12)로부터 용융 수지를 아래로 유동시키고, 냉각 롤(11)로 냉각하여 시트형의 제품(13)을 제조하는 구성에 있어서, 냉각 롤(11)의 롤 직경을 700 ㎜, 그 판 두께를 30 ㎜, 유효면 길이를 3000 ㎜, 용융 수지 원료의 온도를 160℃, 제품 두께를 0.6 ㎜, 제품 폭을 2800 ㎜, 제품의 이송 속도를 40 m/min으로 하며, 작동 유체는, 대체 프레온인 R-134a로 하였다.
이러한 구성의 시험 장치에 있어서의 실험 데이터 등에 기초하여, 롤의 냉각 열량, 보액량에 대해 계산을 행하였다.
즉, 제품의 이송 속도, 제품 폭, 제품 두께, 용융 수지 원료 온도, 제품 온도로부터, 요구되는 단위 면적당 냉각 열량을 산출하고, 산출한 롤 냉각 열량으로부터 단위 면적당 작동 유체의 증발량을 구하며, 그것을 필요 최저한의 보액량으로서 산출하였다.
그 결과, 표 1에 나타낸 바와 같이, 제품의 이송 속도를, 저속의 40 m/min으로 했을 때에, 고열부하에 대응하는 바람직한 냉각 롤의 냉각 열량 27.84 ㎉/㎡(=187083 ㎉/h)를 얻기 위한 보액량은 0.20 ㎏/㎡가 된다.
롤 냉각 열량
kcal/h
 롤 냉각 열량
kcal/m2 		이송 속도
m/min		 보액량
kg/m2
187083 27.84 40 0.20
또한, 이송 속도를 40 m/min으로 한 경우에, 냉각 롤의 냉각 열량을 변화시켰을 때의 보액량을 각각 산출하였다. 그 결과를, 표 2 및 도 5에 나타낸다.
냉각 열량
kcal/h		 냉각 열량
kcal/m2 		보액량
kg/m2
200415 29.8 0.35
195690 29.1 0.30
187083 27.8 0.20
178830 26.6 0.10
도 5에 도시된 바와 같이, 냉각 열량과 보액량 사이에는, 대략 비례 관계가 성립하며, 보액량을 늘림으로써, 냉각 열량을 높일 수 있다.
상기한 바와 같이 이송 속도를, 저속의 40 m/min이라고 상정하고, 고열부하에 대응하기 위한 냉각 열량으로서, 27.84 ㎉/㎡(=187083 ㎉/h)를 상정하면, 작동 유체인 R-134a의 보액량은, 0.2 ㎏/㎡ 필요해진다.
즉, 이송 속도가, 저속의 40 m/min인 경우, 고열부하를 냉각하기 위한 바람직한 냉각 열량인 27.84 ㎉/㎡(=187083 ㎉/h) 이상의 냉각 열량을 얻기 위해서는, R-134a의 보액량은, 0.2 ㎏/㎡ 이상이 된다.
한편, R-134a의 보액량 0.2 ㎏/㎡는, 후술하는 물의 경우로 환산하면, R-134a의 액 밀도가 1.295 g/㎤이기 때문에, 0.154 ㎏/㎡가 된다.
다음으로, 용사 피막의 표면 거칠기와 보액량의 관계에 대해 설명한다.
용사 피막의 표면 거칠기나 두께와 보액량의 관계를 파악하기 위해서, 다음과 같은 시험을 행하였다.
즉, 두께나 표면 거칠기를 다르게 한 용사 피막을 각각 형성한 복수의 각 시험편을, 수돗물 등의 시험액에 침지한 후, 시험액으로부터 끌어올린 각 시험편의 중량의 증가 중량을, 용사 피막에 의한 보액량으로서 각각 측정하였다.
구체적으로는, 시험편의 기재로서, 치수가, 100 ㎜×50 ㎜×두께 6 ㎜의 직사각형의 SS400의 평판을 이용하였다. 각 평판의 표리 양면에, 용사 파라미터를 다르게 한 와이어 용사를 행하여, 목표의 막 두께이며, 표면 거칠기를 다르게 한 Al의 용사 피막을 각각 형성하여 복수의 시험편을 각각 작성하였다. 평판의 측면에 부착된 용사 피막은, 나일론 버프로 제거하였다.
상기 용사 파라미터는, 에어 압력, 용사 출력, 와이어 공급 속도, 용사 각도, 용사 거리 등이며, 이들 용사 파라미터를 조정하여, 표면 거칠기(Ra)가 상이한 용사 피막을 각각 형성하였다.
작성한 각 시험편의 용사 피막의 표면 거칠기(Ra)를, 도쿄 세이미쯔 제조 촉침식 표면 조도계 서프컴(surfcom) 130A에 의해, JIS1994, 컷오프값 2.5 ㎜×N5=측정 거리 12.5 ㎜로 측정하였다. 한편, 샘플 No.9, 10만 컷오프값 8.0 ㎜×N3=측정 거리 24 ㎜로 하였다.
또한, 각 시험편의 용사 피막의 기공률(%)을 측정하였다.
다음으로, 각 시험편의 중량을 전자 천칭(天秤)으로 측정하고, 각 시험편을 시험액 속에 60초 침지한 후, 끌어올리며 60초 경과 후에 전자 천칭으로 다시 중량을 측정하여, 침지 전후의 중량의 증가 중량을 보액량으로서 산출하였다. 한편, 시험액 속에서 시험편을 끌어올렸을 때에, 시험편의 하부에 고인 시험액은, 시험편의 하나의 모서리부가 하방이 되도록 경사시켜 진동을 부여함으로써, 액을 제거하였다.
시험액은, 수돗물과, 10 중량%의 에탄올을 첨가한 수돗물과, 20 중량%의 에탄올을 첨가한 수돗물의 3종류로 하였다.
시험 결과를, 표 3에 나타낸다.

샘플
No.
시험편
막 두께
(mm)
기공률
(%)
표면 거칠기
(㎛)		 시험액 속 침지-> 끌어올림 시험
증가 중량(kg/m2)
시험액1 시험액2 시험액3
수돗물 수돗물+에탄올
(10%)		 수돗물+에탄올
(20%)
1 비교예 0.25 8.47 30.3 0.063 0.036 0.046
2 실시예1 1 4.68 30.0 0.100 0.057 0.069
3 실시예2 1 7.93 38.2 0.118 0.086 0.076
4 실시예3 1 12.8 49.8 0.151 0.162 0.143
5 실시예4 1 18.7 69.1 0.173 0.170 0.153
6 실시예5 1 12.0 88.2 0.237 0.180 0.169
7 실시예6 3 21.5 124.3 0.361 0.286 0.305
8 실시예7 3 22.1 151.1 0.452 0.434 0.328
표 3에, 각 샘플 No.의 각 시험편의 용사 피막의 막 두께(㎜), 기공률(%), 표면 거칠기(㎛)를 나타내고, 3종류의 시험액 속에의 침지 후의 증가 중량(㎏/㎡)을 나타낸다. 한편, 막 두께는, 용사 피막 형성 시의 막 두께의 목표값을 나타내고 있다. 또한, 증가 중량은, 상기 표 1의 보액량과 마찬가지로, 1 ㎡당 증가 중량 ㎏으로 하고 있고, 보액량에 대응하는 것이다.
상기한 바와 같이 본 발명에서는, 용사 피막의 막 두께는, 1 ㎜ 이상이고, 그 표면 거칠기(Ra)는, 30 ㎛ 이상이다. 표 3에서는, 막 두께가 0.25 ㎜인 샘플 No.1은 비교예로서, 막 두께가 1 ㎜ 이상이고, 표면 거칠기(Ra)가 30 ㎛ 이상인 샘플 No.2∼8은 실시예 1∼7로서 각각 나타내고 있다.
비교예와 실시예 1을 비교하면, 모두 표면 거칠기(Ra)는 대략 30 ㎛이지만, 막 두께가 0.25 ㎜인 비교예에 비해, 막 두께가 1 ㎜인 실시예 1에서는, 각 시험액의 증가 중량, 즉, 보액량이, 약 1.5배 이상으로 대폭 증가하고 있다. 따라서, 보액량을 증가시켜 냉각 능력을 높이기 위해서는, 용사 피막의 막 두께는, 1 ㎜ 이상 필요하다.
실시예 1∼5는, 용사 피막의 막 두께가 모두 1 ㎜이고, 실시예 6, 7은, 막 두께가 3 ㎜이다. 이들 실시예 1∼7은, 모두 표면 거칠기(Ra)가, 30 ㎛ 이상이다. 표 3의 실시예 1∼5에 나타낸 바와 같이, 용사 피막의 막 두께가 동일해도, 표면 거칠기(Ra)가 커짐에 따라, 어느 쪽의 시험액도 증가 중량, 즉, 보액량이 증가하고 있는 것을 알 수 있다.
이와 같이, 수돗물(시험액 1), 10 중량%의 에탄올을 첨가한 수돗물(시험액 2) 및 20 중량%의 에탄올을 첨가한 수돗물(시험액 3)의 어느 쪽의 시험액도 보액량이 증가하고 있기 때문에, 작동 유체의 성상(性狀)이 상이해도, 용사 피막의 표면 거칠기(Ra)를 크게 함으로써, 작동 유체의 보액량을 증가시킬 수 있다.
용사 피막의 표면 거칠기(Ra)가, 실시예 2의 38.2 ㎛로부터 실시예 3의 49.8 ㎛가 되면, 보액량이 대폭 증가하고 있고, 특히, 시험액 2 및 시험액 3에서는, 대략 2배로 되었다.
이것으로부터, 용사 피막의 표면 거칠기(Ra)는, 38.2 ㎛ 이상, 즉, 40 ㎛ 이상인 것이 바람직하다.
도 6에, 시험액이 수돗물(시험액 1)인 경우의 비교예 및 실시예 1∼7의 표면 거칠기(Ra)와, 침지 전후에 있어서의 증가 중량, 즉, 보액량의 관계를 도시한다.
도 6에 도시된 바와 같이, 용사 피막의 표면 거칠기(Ra)가 30 ㎛ 이상에 있어서, 표면 거칠기(Ra)와 보액량(증가 중량)은, 대략 비례하며, 표면 거칠기(Ra)를 크게 함으로써, 보액량을 증가시켜 냉각 능력을 높일 수 있는 것을 알 수 있다.
또한, 상기한 바와 같이, 이송 속도를 40 m/min으로 한 경우, 고열부하를 냉각하기 위한 바람직한 냉각 열량인 27.84 ㎉/㎡(=187083 ㎉/h) 이상의 냉각 열량을 얻기 위해서는, 작동 유체 R-134a의 보액량은, 0.2 ㎏/㎡ 이상이다.
이 보액량은, 물로 환산하면, 상기한 바와 같이 0.154 ㎏/㎡가 된다.
표 3에 있어서, 이 보액량 0.154 ㎏/㎡와 대략 동일한 수돗물의 보액량(증가 중량)은, 실시예 3의 0.151 ㎏/㎡이고, 그 표면 거칠기(Ra)는, 49.8 ㎛이다.
따라서, 이송 속도를 40 m/min으로 하고, 고열부하를 냉각하기 위한 바람직한 냉각 열량을, 27.84 ㎉/㎡(=187083 ㎉/h) 이상으로 한 경우에는, 용사 피막의 표면 거칠기(Ra)는, 49.8 ㎛ 이상, 즉, 50 ㎛ 이상인 것이 바람직하다.
도 7 및 도 8에, 시험액이, 10 중량%의 에탄올을 첨가한 수돗물(시험액 2) 및 20 중량%의 에탄올을 첨가한 수돗물(시험액 3)인 각 경우에 있어서의, 비교예 및 실시예 1∼7의 표면 거칠기(Ra)와, 침지 전후에 있어서의 증가 중량(보액량)의 관계를 각각 도시한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 시험액 2에서는, 용사 피막의 표면 거칠기(Ra)가, 30 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하에서, 보액량의 증가의 비율이 크고, 또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 시험액 3에서는, 용사 피막의 표면 거칠기(Ra)가, 40 ㎛ 이상 50 ㎛ 이하에서, 보액량의 증가의 비율이 크다.
어느 쪽의 시험액 2, 3도 용사 피막의 표면 거칠기(Ra)가, 40 ㎛ 이상에서 보액량의 증가의 비율이 크기 때문에, 용사 피막의 표면 거칠기(Ra)를, 40 ㎛ 이상으로 해도 좋다.
상기한 바와 같이 용사 피막의 표면 거칠기(Ra)를 크게 함으로써, 보액량을 증가시켜 냉각 능력을 높일 수 있기 때문에, 용사 피막의 표면 거칠기(Ra)는 클수록 바람직하고, 또한, 표면 거칠기(Ra)를 크게 함에 따라 필요한 막 두께도 두꺼워지기 때문에, 막 두께도 두꺼운 것이 바람직하다.
그러나, 용사 피막의 막 두께나 표면 거칠기(Ra)를 크게 하기 위해서는, 용사 피막의 형성에 필요한 가공 시간이 길어져, 비용이 비싸지고, 또한, 막 두께가 지나치게 두꺼워지면 박리의 우려도 있다.
따라서, 용사 피막의 막 두께나 표면 거칠기(Ra)의 상한은, 비용이나 박리 등을 고려하여 적절히 선택하면 되지만, 용사 피막의 막 두께에 대해서는, 예컨대, 10 ㎜ 이하, 표면 거칠기(Ra)에 대해서는, 예컨대, 300 ㎛ 이하로 해도 좋다.
작동 유체는, 상기한 R-134a(비점: -26.15℃)에 한하지 않고, 다른 작동 유체를 사용할 수 있으며, 예컨대, 다른 대체 프레온인 R-123(비점: 27.62℃), R-124(비점: -12.4℃), R-225cb(비점: 54℃) 등이 바람직하고, 비점이, 60℃ 이하인 작동 유체가 바람직하다. 또한, 하한으로서는, 비점이 지나치게 낮으면 작동 유체를 액화했을 때 롤 내가 고압이 되어, 높은 내압 성능이 요구되기 때문에, -30℃ 이상이면 된다.
상기 실시형태에서는, 롤의 냉각 열량을, 27.84 ㎉/㎡(=187083 ㎉/h)로서 설명하였으나, 27.84 ㎉/㎡(=187083 ㎉/h)에 한하는 것은 아니며, 27.84 ㎉/㎡(=187083 ㎉/h)보다 커도 좋고, 작아도 좋다.
1: 냉각 롤 2: 원통체
3: 지지축 6: 입구실
7: 출구실 8: 냉각관
9: 용사 피막

Claims (4)

  1. 냉각 유체가 유통되는 복수의 냉각관이 내부에 배치된 원통체를 구비하고, 상기 원통체 내에, 증발과 응축을 반복하는 작동 유체가 봉입되는 냉각 롤에 있어서,
    상기 원통체의 내주면에는, 금속의 용사 피막이 형성되고,
    상기 용사 피막의 표면 거칠기(Ra)가, 30 ㎛ 이상이며, 상기 용사 피막의 두께가, 1 ㎜ 이상인 것을 특징으로 하는 냉각 롤.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 금속의 용사 피막이, Al, Al 합금, SUS, 아연 중 어느 하나의 용사 피막인 것인, 냉각 롤.
  3. 냉각 유체가 유통되는 복수의 냉각관이 내부에 배치된 원통체를 구비하고, 상기 원통체 내에, 증발과 응축을 반복하는 작동 유체가 봉입되는 냉각 롤의 제조 방법에 있어서,
    상기 원통체의 내주면에, 두께가 1 ㎜ 이상이고, 표면 거칠기(Ra)가 30 ㎛ 이상인 금속 피막을, 용사 가공에 의해 형성하는 것을 특징으로 하는 냉각 롤의 제조 방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 용사는, 와이어 용사인 것인, 냉각 롤의 제조 방법.
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