KR102468065B1 - 생체용해성 섬유가 포함된 판유리 제조용 롤 디스크, 그것으로 제작된 롤 및 그 롤 디스크의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 생체 용해성 섬유를 사용하여 내열성 및 내마모성이 우수하고, 판유리 표면에 대하여 흠집, 스크래치 발생과 같은 공격성이 제거 또는 감소된 롤 디스크를 제공한다. 본 발명은 생체용해성 섬유 20~45 중량%와, 계면활성제에 의해 해섬된 상태에서 생체용해성 섬유와 상호 얽혀 있는 사슬 구조형 점토 5~20 중량%와, 무기질 충전재 40~70 중량%의 조성을 가진다.
Description
본 발명은 생체용해성 섬유가 포함된 판유리 제조용 롤 디스크, 그것으로 제작된 롤, 및 그 롤 디스크의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 용융상태에서 성형된 판유리를 반송하거나, 용융 성형된 판유리의 두께를 조정하도록 견인하는 롤과 관련하여, 그 롤을 제작하기 위해 인체 유해성을 개선하도록 생체용해성 섬유를 조성으로 포함하는 롤 디스크와, 그 롤 디스크를 원기둥 형상으로 적층하여 제작한 롤, 및 그 롤 디스크를 제조하는 제조방법에 관한 것이다.
판유리의 제조 시, 용융 상태로부터 판유리를 성형하고, 성형된 판유리를 반송하기 위해 롤이 사용된다.
판유리 제조용 롤은, 도 1과 같은 롤 디스크(10)가 축부(20)에 길이 방향으로 끼워져 적층 및 압착됨으로써 원기둥 형상으로 제작된다.
액정 디스플레이 등에 사용하는 얇은 판유리는, 한 쌍의 롤이 나란히 배치되고, 사이에서 진행하는 띠 형상의 유리 용융물을 한 쌍의 롤이 협지하여 강제적으로 반출함으로써 제조되고 있다.
이 때문에, 판유리의 성형에 사용되는 롤은, 균일하게 유리를 협지하는 유연성과 내마모성이 동시에 요구되고, 고온인 용융상태의 유리와 접촉하므로 내열성도 요구되고 있다.
한편, 종래 석면을 주성분으로 하는 디스크 롤이 유리의 서냉로에서 반송롤로 사용되어 왔지만, 1980년대 후반부터 석면의 인체 유해성이 알려져 세라믹 섬유(RCF)를 대체 섬유로 사용한 디스크 롤재가 개발되었다.
그러나, 세라믹 섬유(RCF)도 발암성이 의심됨으로써, 전 세계적으로 세라믹 섬유의 사용에 대한 규제가 강화되었다.
이러한 상황에서 세라믹 섬유를 제조하는 여러 업체에서는 생체 용해성 섬유를 개발하여 롤 디스크의 제조 시 세라믹 섬유를 생체 용해성 섬유로 치환하여 제조하여 왔으나, 용융유리와 접촉하는 고온상태에서 내마모성을 충족하는 데에 어려움이 있었다.
더욱이, 얇은 판유리의 제작에 사용되는 롤은 롤의 마모 분말에 의해 판유리의 표면이 오염되지 않아야 하고, 롤의 표면이 판유리에 대한 공격성, 예컨대 판유리 표면에 흠집 또는 스크래치를 발생시키는 문제가 없어야 하는 엄격한 품질 조건도 충족시켜야 하므로, 롤의 제작에 많은 어려움이 따른다.
본 발명은 위와 같은 관점에서 안출된 것으로, 본 발명은 생체 용해성 섬유를 사용하여 내열성 및 내마모성이 우수하고, 판유리 표면에 대하여 흠집, 스크래치 발생과 같은 공격성이 제거 또는 감소된 롤 디스크와 그것으로 제작된 롤, 및 그 롤 디스크를 제조하는 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이에 따라, 본 발명은, 판유리 제조용 롤을 제작하기 위한 것으로서, 시트를 링형상으로 따낸 롤 디스크에 있어서, 상기 시트는, 이산화규소(SiO2) 70~80 중량%, 산화칼슘(CaO)과 산화마그네슘(MgO)의 합이 18~28 중량%, 그 외 0 초과 ~ 3 이하 중량%의 산화물 또는 불순물을 포함하는 생체용해성 섬유 20~45 중량%와, 계면활성제에 의해 해섬된 상태에서 상기 생체용해성 섬유와 상호 얽혀 있는 사슬 구조형 점토 5~20 중량%와, 무기질 충전재 40~70 중량%의 조성을 가지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 상기 시트는, 폴리비닐알코올(PVA) 유도체로부터 제조된 섬유상 접착제 1~5 중량%의 바인더를 더 포함하고, 상기 무기질 충전재는 울라스토나이트를 포함하도록 구성되되, 상기 울라스토나이트는 상기 시트의 전체 중량의 3~8 중량%로 포함된 것을 다른 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 전술한 롤 디스크를 축부에 끼워 원기둥 형상으로 적층하여 제작된 판유리 제조용 롤을 제공하는 것을 또 다른 특징으로 한다.
한편, 다른 관점에서 본 발명은 롤 디스크를 제조하는 제조 방법으로서, 물에 계면활성제를 첨가하고 사슬 구조형 점토와 교반함으로써 사슬 구조형 점토가 해섬된 상태가 되도록 하는 1단계; 사슬 구조형 점토가 해섬된 물에 생체용해성 섬유와, 무기질 충전재를 혼합하여 수성 슬러리를 제조하는 2단계; 이후, 상기 슬러리를 틀로 뜨거나 틀에 부어 건조함으로써 시트를 제조하는 3단계; 제조된 시트를 원형의 링형상으로 따내어 롤 디스크를 제조하는 4단계;를 포함하여, 상기 1단계에서 사슬 구조형 점토가 계면활성제에 의해 해섬됨으로써, 2단계 및 3단계를 거치는 과정 중 생체용해성 섬유와 사슬 구조형 점토의 상호 얽힘이 향상될 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 제조된 상기 시트의 전체 중량에서, 상기 생체용해성 섬유는 20~45 중량%, 상기 사슬 구조형 점토는 5~20 중량%, 상기 무기질 충전재는 40~70 중량%가 포함된 것이고, 상기 계면활성제는 β- 나프탈렌 술폰산을 포르말린으로 축합시킨 나트륨염 계면활성제이며, 상기 계면활성제는, 상기 사슬 구조형 점토의 중량의 1∼3 중량%로 첨가된 것을 다른 특징으로 한다.
본 발명의 디스크 롤은, 생체용해성 섬유, 계면활성제에 의해 해섬한 사슬형 구조 점토 및 무기질 충전재를 포함하는 조성을 가져, 생체용해성 섬유와 사슬 구조형 점토가 매우 고도로 얽힌 구조를 형성할 수 있고, 그 얽힌 섬유들의 공극을 내열성이 높은 무기질 충전재가 메우는 상태가 될 수 있는 구성이다.
이러한 구성의 롤 디스크는 롤을 제작 시, 판유리에 대하여 고내마모성을 가질 수 있고, 용융 제조되는 판유리 표면에 대한 공격성이 제거 또는 감소된 디스크 롤재를 얻을 수 있다.
또한 본 발명은, 바인더로서 전분이 아닌 섬유상 접착제를 사용함으로써, 롤 가공시의 생체 용해성 섬유의 파손을 방지하고 내마모성의 향상에 의해, 롤 수명의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 본 발명은 무기질 충전재로써 울라스토나이트 3~8 중량%를 포함함으로써, 고온에서 크랙발생을 현저히 감소시키고 내마모성이 증가하여, 판유리 표면에 대한 공격성은 낮추는데 기여할 수 있다.
도 1은 다수의 롤 디스크를 축부에 끼워맞춤 및 압축하여 제작한 디스크롤과, 그 롤 디스크의 형상
도 2는 사슬 구조형 점토의 구조에 대한 설명도
도 2는 사슬 구조형 점토의 구조에 대한 설명도
이하, 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 판유리 제조용 롤 디스크는, 판유리의 반송, 견인 등 판유리 제조에 이용되는 롤의 제작을 위한 것으로서, 도 1과 같이 축부(20)에 다수의 롤 디스크(10)를 끼워 압축함으로써 원기둥 형상의 롤로 제작될 수 있다.
롤 디스크(10)는 수성 슬러리로부터 시트(Sheet)를 제조한 후, 건조된 시트를 링 형상으로 따내어 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 롤 디스크 제조를 위한 시트는, 생체용해성 섬유 20~45 중량%와, 계면활성제에 의해 해섬된 상태에서 생체용해성 섬유와 상호 얽혀 있는 사슬 구조형 점토 5~20 중량%와, 무기질 충전재 40~70 중량%를 기본적 구성요소로 한다.
생체용해성 섬유는, 종래의 세라믹 섬유를 대체하여 세라믹 섬유가 가진 인체유해성을 제거하기 위한 것이다.
생체용해성 섬유는 무기섬유이고, 섬유재를 형성하는 주성분으로써 이산화규소(SiO2)를 포함하고, 섬유의 생체 용해도를 높이는 산화칼슘(CaO), 산화마그네슘(MgO)이 첨가되며, 나머지는 소량의 산화물이나 불순물로 이루어진다.
본 명세서 및 청구범위에서 기술하는 “생체용해성 섬유”라는 용어는, 40℃의 생리 식염수 용해율이 1 중량% 이상인 무기 섬유로 정의된다.
상기 생리 식염수 용해율은, 무기 섬유를 200 메쉬 이하로 분쇄하여 시료 1 g을 생리 식염수 150 mL에 넣고, 체온보다 약간 높은 40℃의 온도조건을 유지한 상태로 120rpm, 50시간의 진동을 가한다.
이후, 용액을 여과하여 얻은 여과액에서 각 원소의 농도(mg/L)를 ICP 발광 분석 장치에 의해서 측정하며, 측정된 각 원소의 농도와 용해전의 무기 섬유에서 각 원소의 함유량(중량%)에 의거 생리 식염수 용해율(%)을 산출한다.
즉, 생리 식염수 용해율 C(%)은,
C(%)={여과액량(L)×(측정된 각 원소의 농도(mg/L)의 합)×100}/{용해전의 무기 섬유의 중량(mg)×(용해전 각 원소의 함유량(중량%)의 합)/100}으로 구할 수 있다.
본 발명에서 최적의 실시예를 구현하기 위해, 생체용해성 섬유는, 이산화규소(SiO2) 70~80 중량%, 산화칼슘(CaO)과 산화마그네슘(MgO)의 합이 18~28 중량%, 그 외 0 초과 ~ 3 이하 중량%의 티탄족 원소 등 산화물 또는 불순물을 포함하는 생체용해성 섬유가 채택된다.
여기서, 산화칼슘(CaO)과 산화마그네슘(MgO)의 합계 중량은, 생체용해성 섬유의 전체 중량 중 산화마그네슘(MgO)이 1~20 중량%을 차지하고, 위 합계 중량의 나머지를 산화칼슘(CaO)이 차지함으로써, 양 성분의 합이 생체용해성 섬유의 전체 중량 중 18~28 중량%가 되는 것이 적절하다.
상기 산화칼슘(CaO)과 산화마그네슘(MgO)은 모두 체액에 대하여 섬유의 용해도를 우수하게 하기 위해 함유되는 것이다.
위 성분함량에 따라 생체용해성 섬유가 생리 식염수 용해율과 내열성을 갖추고 경제적으로도 롤디스크의 생산에 적합하다.
이러한 생체용해성 섬유는, 미섬유 화립상물(쇼트)을 제거 처리한 후, 롤디스크를 제작하는 재료의 전체 중량에서 20~45 중량% 범위로 사용된다.
생체 용해성 섬유는 20 중량%보다 적으면 디스크 롤로 성형한 경우에 내열 성능, 기계적 강도가 충분히 발휘될 수 없고, 45 중량%를 초과하면 공극률이 증가하기 때문에 롤의 내마모성이 저하된다.
가장 바람직하기는, 생체용해성 섬유가 전체 중량에서 25~35 중량%로 차지하는 것이 좋다.
한편, 본 발명의 특징적 구성은, 계면활성제에 의해 해섬된 상태의 사슬 구조형(쇄상) 점토 5~20 중량%를 포함하는 것이다.
이는 판유리 제조용 롤이 고온의 용융된 유리와 접촉 및 마찰함에 따라 섬유의 취성이 세라믹 섬유(RCF)에 비해 큰 생체 용해성 섬유에 해섬한 사슬 구조형 점토를 첨가하여 제조함으로써, 세라믹 섬유 (RCF)와 동등 또는 그 이상의 내열성의 디스크 롤재를 얻을 수 있음을 발견하고 이를 이용하기 위한 것이다.
후술할 제조과정과 같이, 초조법(抄造法)에 의해 본 실시예의 조성에 따른 슬러리를 이용해 롤 디스크의 시트를 제조 시, 슬러리 상태에서 사슬 구조형 점토를 계면활성제를 사용하여 고도로 해섬·분산함으로써 생체용해성 섬유를 사슬 구조형 점토와 매우 고도로 얽힌 구조를 형성할 수 있고, 그 얽힌 섬유들의 공극을 내열성이 높은 무기질 충전재가 메우는 상태가 될 수 있다.
이러한 구조의 롤 디스크는 롤을 제작 시, 판유리에 대하여 고내마모성을 가질 수 있고 용융 제조되는 판유리 표면에 대한 공격성이 제거 또는 감소된 디스크 롤재를 얻을 수 있다.
사슬 구조형 점토는 세피올라이트(sepiolite)나 아타풀자이트(attapulgite)가 있고, 세피올라이트는 화학 구조식 Mg8Si12O30(OH)4(OH2)4·8H2O로, 아파탈자이트는 화학구조식 Mg5Si8O20(OH2)4(OH)2·4H2O로 나타낸다.
양자 모두 함수 마그네슘규산염 점토광물로서 그 구조는 도 2에 나타낸 바와 같이 같은 규산마그네슘계 점토의 탈크(Talc)와 유사한 잎 조각, 보다 정확하게는 과자의 웨이퍼를 규칙적으로 빈 공간을 두고 쌓은 구조를 갖고, 그 잎 조각 사이에 생긴 사각 터널이 섬유축을 따르는 구조로 섬유상을 가진다.
이러한 섬유상 구조가 2차원적인 스트레이트 섬유인 생체용해성 섬유에 3차원적으로 얽히고 무기질 충전재를 흡착하는 효과를 나타낸다.
사슬 구조형 점토의 첨가량은 전체 중량에서 5~20중량%의 범위에서 사용된다. 5 중량% 이하가 되면 생체 용해성 섬유에의 얽힘이 약해짐과 동시에 무기질 충전재의 흡착량도 저하되어 공극이 과다한 시트가 되고, 20 중량% 이상이 되면 내열성이 나빠진다.
한편, 본 발명의 다른 주요 특징으로서, 계면활성제를 사용하여 해섬하는 것에 의해 해섬된 상태의 사슬 구조형 점토를 이용하는 것이다.
계면활성제에 의한 해섬은, 생체용해성 섬유와 사슬 구조형 점토가 고도의 상호 얽힘된 구조가 생성되도록 하기 위한 것으로서, 해섬(解纖)은 섬유질을 물속에서 풀어 해치는 것을 의미한다.
계면활성제를 사슬 구조형 점토의 중량의 1∼3 중량%로 첨가한 물에 분쇄된 사슬 구조형 점토를 분산 교반함으로써, 전술한 사슬 구조형 점토의 터널(공간) 내에 물이 침투하고 교반 수류의 전단 응력에 의해 잎 모양이 섬유 방향으로 벗겨지도록 해섬될 수 있다.
이러한 계면활성제를 이용한 해섬은, 섬유의 절단은 억제되면서 섬유 모양이 잘 풀려나가도록 하고 섬유에 존재하는 오염물은 물에 분리 분산될 수 있다.
계면활성제로서는 LAS(Linear Alkylbenzene Sulphonic acid) 등 음이온 계면활성제나 APE(Alkylphenol Ethoxylates) 등의 비이온 계면활성제를 사용할 수 있지만, 특히 디스크 원판의 초조 공정을 고려하면 β- 나프탈렌 술폰산을 포르말린으로 축합시킨 나트륨염 계면활성제가 가장 바람직하다.
위의 β- 나프탈렌 술폰산을 포르말린으로 축합시킨 나트륨염 계면활성제는, 초조 공정의 슬러지 제조 등에서 교반 시에 거품의 생성을 최소화시킬 수 있는 계면활성제이므로, 초조 공정에서 교반이 있더라도 거품이 적어 작업의 진행을 방해하지 않는다.
본 실시예에서 롤 디스크의 시트를 제조하는 초조공정은, 전술한 바와 같이 계면활성제를 사슬 구조형 점토의 중량의 1∼3 중량%로 첨가한 물에 분쇄된 사슬 구조형 점토를 분산 교반하여, 사슬 구조형 점토에 대한 고도의 해섬과정이 진행되는 1단계가 먼저 진행된다. 그 후, 사슬 구조형 점토가 해섬된 물에 생체용해성 섬유와, 무기질 충전재를 혼합하여 수성 슬러리를 제조하는 2단계가 진행된다.
위 해섬 과정에서 슬러리를 형성하는 물에 이미 첨가되어 있는 계면활성제는, 2단계에서도 생체 용해성 섬유, 무기질 충전재에 대하여 분산제로써 작용하여 제조되는 시트의 균일화를 도모하는 추가적 역할을 할 수 있다.
이후, 상기 슬러리를 틀로 뜨거나 틀에 부어 건조함으로써 시트를 제조하는 3단계와, 건조하여 제조된 시트를 원형의 링 형상으로 따내어 롤 디스크를 제조하는 4단계가 순차 진행된다.
전술한 과정의 진행 중, 사슬 구조형 점토가 계면활성제에 의해 해섬된 상태에서 2단계 및 3단계가 진행되면, 생체용해성 섬유와 사슬 구조형 점토가 고도의 상호 얽힘된 구조가 생성되게 되고, 이는 그렇지 않은 경우보다 상호 얽힘이 고도로 향상된 상태가 될 수 있다.
한편, 본 실시예의 무기질 충전재는 40~70 중량%을 첨가한다.
무기질 충전재는 목절점토, 마이카가 될 수 있고, 목절점토와 마이카는 대략 서로 비슷한 비율로 첨가할 수 있으며, 목절점토와 마이카가 포함되는 전체 무기질 충전재는 시트의 전체 중량에서 40~70 중량 %가 되도록 한다.
무기질 충전재는 내열성 및 기계적 강도의 보강 효과를 얻기 위해 첨가되는 것이다.
한편, 본 발명의 또 다른 주요 특징으로서, 종래 바인더로써 흔히 사용되던 전분을 대신하여, 섬유상 접착제가 첨가되도록 구성한다.
슬러리의 제조 시 섬유상 접착제를 첨가하여 사용함으로써, 롤 가공시의 생체 용해성 섬유의 파손을 방지하고 내마모성의 향상에 의해, 롤 수명의 향상을 도모할 수 있다.
즉, 바인더로서 종래의 전분을 대신하여 섬유상 접착제를 사용함으로써, 초조시의 생체 용해성 섬유와 무기 충전재의 얽힘의 향상을 도모함과 함께, 초조 건조 후의 소재 시트의 경도가 전분 바인더보다 낮고 부드러운 상태가 될 수 있다.
이에 따라, 제조된 시트로부터 링형상으로 펀칭하여 롤디스크를 따 내는 가공 시, 생체 용해성 섬유의 손상이 적어 내구성이 저하되는 것을 방지하는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 실시예의 섬유상 접착제의 사용에 따라, 도 1의 디스크 롤의 제작을 위해 다수의 디스크를 적층하여 압축하는 경우, 생체용해성 섬유의 파손에 따른 내구성 저하의 문제를 방지할 수 있으며, 고온에서 가열 및 냉각 시, 후술하는 시험결과와 같이 크랙발생의 정도가 보다 양호한 효과를 얻을 수 있다.
종래 접착제로써 사용된 전분은, 상온에서의 부착력으로 재료 간에 붙게 되고, 여름철의 부패로 인해 롤디스크의 제조과정에서 취급에 어려움이 따르는 문제가 있다. 위의 섬유상 접착제는 그러한 문제를 완화하거나 방지할 수 있는 것이다.
본 발명에서 사용되는 섬유상 접착제는 폴리비닐알코올(PVA) 유도체로부터 제조된 섬유상 접착제가 적합하며, 예컨대 시중에 판매되는 것으로서, 주식회사 클라레가 개발한 상품명 피브리본드가 있다.
위의 접착제는, 폴리비닐알코올(PVA) 유도체로부터 제조된 섬유상 접착제로서, 다수의 친수기 OH를 가지고 있으므로, 수중에서의 분산성이 양호하고, 상온수 중에서는 수분흡수 및 팽창하여 경도의 접착성이 생기며, 건조시에는 수분의 온도 상승과 함께 녹기 시작하는 바인더로써 작용한다.
그러한 섬유상 접착제의 첨가량은, 전체 중량에서 1~5중량%의 범위에서 사용되고, 1중량% 이하에서는 충분한 바인더 효과를 얻을 수 없고, 5중량% 이상이 되면 롤 사용 시 폴리비닐알코올(PVA)이 연소되어 공극이 발생하므로 내구성 저하의 원인이 된다. 가장 바람직하기는 전체 시트 중량에서 2~3 중량%의 섬유상 접착제가 첨가되도록 한다.
한편, 본 발명의 또 다른 특징으로서, 무기질 충전재로서 울라스토나이트(Wollastonite)가 추가적으로 첨가될 수 있고, 울라스토나이트는, 화학식 CaSiO3(CaO·SiO2)로 표기되며, 칼슘 양이온으로 연결된 무한의 규소 산소사슬(SiO3) 구조를 가지는 침형상 결정 구조의 무기물질이다.
본 실시예에서 울라스토나이트가 첨가되는 경우, 무기질 충전재는 목절점토, 마이카, 울라스토나이트가 된다.
울라스토나이트의 첨가로 인해 후술하는 시험결과와 같이, 고온에서의 크랙 발생 상태가 개선되고, 내마모성이 증가하는 효과를 얻을 수 있다.
상기 울라스토나이트의 첨가량은 시트의 전체 중량에서 3~8 중량%가 적합하다.
본 발명에는 필요에 따라 보강 섬유로서 펄프 등의 유기 섬유가 1~3 중량%로 첨가될 수 있다.
위의 실시예에 따라 구성된 디스크 롤에서, 내열성은 주로 생체 용해성 섬유 및 무기질 충전재로 발휘되고, 기계적 강도는 주로 사슬 구조형 점토로 발휘될 수 있다.
실시예, 비교예
아래 표 1에서 나타낸 바와 같이, 실시예 1 ~ 4는 원료의 비율을 달리하여 배합하고 사슬 구조형 점토는 계면활성제에 의해 해섬된 상태가 되도록 하였으며, 생성된 슬러리를 통상의 판지 초조기를 사용하여 두께 6mm의 시트를 제조하고 평가하였다.
비교예 1 ~ 4는 사슬 구조형 점토를 타 조성물과 교반하여 슬러리를 제조하고 계면활성제에 의한 해섬은 실시하지 않았으며, 비교예 2는 생체용해성 섬유를 적정량 미만으로 과소하게 배합하였고, 비교예 3은 생체용해성 섬유를 적정량 초과하여 배합하였으며, 비교예 4는 생체용해성 섬유가 아닌 세라믹섬유를 포함도록 한 배합 조성이다.
비교예 1 ~ 4도, 실시예와 같이 초조기를 사용하여 두께 6mm의 시트를 제조하고 평가하였다.
| 실시예1 | 실시예2 | 실시예3 | 실시예4 | 비교예1 | 비교예2 | 비교예3 | 비교예4 | |
| 세라믹섬유 | 30 | |||||||
| 생체용해성섬유 | 30 | 30 | 30 | 30 | 30 | 15 | 50 | |
| 세피올라이트 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 20 | 5 | 10 |
| 목절점토 | 25 | 25 | 25 | 25 | 25 | 30 | 20 | 25 |
| 마이카 | 30 | 30 | 25 | 25 | 30 | 30 | 20 | 30 |
| 울라스토나이트 | 5 | 5 | ||||||
| 펄프 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 2.5 |
| 전분 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | ||
| 섬유상접착제 | 2.5 | 2.5 | ||||||
| 계면활성제 해섬 | ○ | ○ | ○ | ○ | - | - | - | - |
| 시트밀도(g/cm3) | 0.97 | 0.97 | 0.96 | 0.95 | 0.94 | 1.02 | 0.86 | 0.95 |
| 인장강도(N/mm2) | 4.22 | 4.32 | 4.15 | 3.30 | 3.20 | 3.00 | 2.71 | 3.30 |
| 잔존수축률(%) 1050℃×2h가열 |
0.92/4.95 | 0.93/4.80 | 0.75/3.62 | 0.85/4.35 | 1.08/6.52 | 1.10/7.80 | 1.10/9.86 | 0.95/5.99 |
얻어진 시트의 특성(밀도, 인장 강도, 1050℃×2시간 가열 처리 후의 잔존 수축률)을 표 1의 하부에 나타내었다.
인장 강도는 초조 시 시트를 뜨는 방향에 대해 90°(횡방향)로 측정하고, 잔존 수축률은 종횡방향의 평균값(면 방향) 및 두께 방향으로 측정하였다.
원료의 배합비율은 중량％이다.
시험편의 제작
다음으로, 시트를 외경 136mm, 내경 65mm의 링 형상으로 펀칭하고, 축부에 적층 및 압착 조임하여 롤을 제작하되, 디스크 부면 길이가 230mm로 되도록 조임 가공을 실시하고 체결하며, 선반에서 연삭하여 롤을 제작하였다.
롤 경도
Shore 경도계 Type D를 사용하여 조임 연마 후의 경도를 측정하였다.
마모량 및 유리에 대한 공격성
유리편을 가압(0.1Mpa)하고 일정 시간 후의 마모량 및 유리에의 공격 상황을 육안으로 확인하였다.
마모량의 확인은 마모 시험 전후의 롤 직경을 캘리퍼스를 사용하여 측정하였다.
유리에 대한 공격성은 마모 시험 후 유리 조각에서 롤 접촉부의 흐림 및 흠집 상태를 육안으로 3 단계로 평가 하였다.
◎ : 흐림만 있고 할퀸 상처는 없다
○ : 할퀸 흠집이 적고, 실사용에는 문제가 없다.
× : 큰 할퀸 상처가 발생하여 실사용에 문제가 예상된다.
크랙 발생 상황
제작된 롤을 1100℃로 24시간 가열 냉각 후, 롤 표면의 크랙 발생 상태를 육안으로 관찰하였다.
◎ : 크랙이 전혀 없다
○ : 크랙은 작고, 실사용에는 문제가 없다.
× : 균열이 발생하여 실사용에 문제가 예상된다.
| 실시예1 | 실시예2 | 실시예3 | 실시예4 | 비교예1 | 비교예2 | 비교예3 | 비교예4 | |
| 롤경도 | 48 | 48 | 50 | 52 | 50 | 55 | 45 | 50 |
| 마모량 (mm) | 5.1 | 5.3 | 4.8 | 4.7 | 6.7 | 6.8 | 7.5 | 5.8 |
| 유리에 대한 공격성 |
◎ | ○ | ◎ | ◎ | × | × | × | ○ |
| 크랙발생 | ◎ | ○ | ◎ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ |
평가
실시예 1 ~ 4는 유리에 대한 공격성이 대체로 양호하게 나타나고 있다. 이는 계면활성제에 의해 해섬된 상태의 사슬구조형 점토가 생체용해성 섬유와 고도로 상호 얽혀 있는 구조를 가져, 유리 표면을 할퀼 수 있는 롤 표면의 입자발생, 탈락, 균열이 발생하지 않는 것에 기인한 것으로 볼 수 있다.
또한, 크랙발생 상황은 실시예와 비교예에서 대체로 양호하게 나타나고 있으나, 실시예에서 접착제로 전분이 포함된 실시예 2, 4보다는, 섬유상 접착제가 포함된 실시예 1, 3에서 크랙발생 상태가 더 양호하게 나타났다.
또한, 울라스토나이트(Wollastonite)가 첨가된 경우, 마모시험에서 마모량이 상대적으로 적어 내마모성이 보다 양호하게 나타나고 있음을 알 수 있다.
10; 디스크 20; 축부
Claims (5)
- 판유리 제조용 롤을 제작하기 위한 것으로서, 시트를 링형상으로 따낸 롤 디스크에 있어서,
상기 시트가,
이산화규소(SiO2) 70~80 중량%, 산화칼슘(CaO)과 산화마그네슘(MgO)의 합이 18~28 중량%, 그 외 0 초과 ~ 3 이하 중량%의 산화물 또는 불순물을 포함하는 생체용해성 섬유 20~45 중량%와,
계면활성제에 의해 해섬된 상태에서 상기 생체용해성 섬유와 상호 얽혀 있는 사슬 구조형 점토 5~20 중량%와,
무기질 충전재 40~70 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 판유리 제조용 롤 디스크 - 제1항에 있어서,
상기 시트는,
폴리비닐알코올(PVA) 유도체로부터 제조된 섬유상 접착제 1~5 중량%의 바인더를 더 포함하고,
상기 무기질 충전재는 울라스토나이트를 포함하되,
상기 울라스토나이트는 상기 시트의 전체 중량의 3~8 중량%로 포함된 것을 특징으로 하는 판유리 제조용 롤 디스크 - 제1항 또는 제2항의 롤 디스크를, 축부에 끼워 원기둥 형상으로 적층하여 제작된 것을 특징으로 하는 판유리 제조용 롤
- 롤 디스크를 제조하는 제조 방법으로서,
물에 계면활성제를 첨가하고 사슬 구조형 점토와 교반함으로써 사슬 구조형 점토가 해섬된 상태가 되도록 하는 1단계;
사슬 구조형 점토가 해섬된 물에 생체용해성 섬유와, 무기질 충전재를 혼합하여 수성 슬러리를 제조하는 2단계;
이후, 상기 슬러리를 틀로 뜨거나 틀에 부어 건조함으로써 시트를 제조하는 3단계;
제조된 시트를 원형의 링형상으로 따내어 롤 디스크를 제조하는 4단계;를 포함하여,
상기 1단계에서 사슬 구조형 점토가 계면활성제에 의해 해섬됨으로써, 2단계 및 3단계를 거치는 과정 중 생체용해성 섬유와 사슬 구조형 점토의 상호 얽힘 상태가 형성되는 것을 특징으로 하는 판유리 제조용 롤 디스크의 제조 방법 - 제4항에 있어서,
제조된 상기 시트의 전체 중량에서,
상기 생체용해성 섬유는 20~45 중량%, 상기 사슬 구조형 점토는 5~20 중량%, 상기 무기질 충전재는 40~70 중량%가 포함된 것이고,
상기 계면활성제는 β- 나프탈렌 술폰산을 포르말린으로 축합시킨 나트륨염 계면활성제이며,
상기 계면활성제는, 상기 사슬 구조형 점토의 중량의 1∼3 중량%로 첨가된 것을 특징으로 하는 판유리 제조용 롤 디스크의 제조 방법
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2022
- 2022-08-29 KR KR1020220108401A patent/KR102468065B1/ko active IP Right Grant
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