KR102516475B1 - 검사 방법 및 검사 장치 - Google Patents

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Abstract

탈수/건조 공정 후, 성형 전에 과잉 수분을 검출할 수 있는 검사 기술을 제공한다. 중합하고 탈수 건조시킨 크럼상의 폴리머를 연속적으로 공급하고, 상기 크럼상의 폴리머 내의 과잉 수분을 포함하는 크럼을 검출하는 것을 특징으로 하는 크럼상의 폴리머의 검사 방법이다.

Description

검사 방법 및 검사 장치
본 발명은 공급 이송되는 크럼상의 폴리머 중의 수분의 유무를 검사하는 기술이다.
크럼상의 폴리머의 제조 프로세스의 일례로서, 부타디엔 고무 등의 합성 고무의 제조 프로세스에 대하여 간단히 설명한다.
원료인 부타디엔 용액을 조제하고 촉매를 첨가하고 중합하여 폴리머 용액으로 한다(중합 공정). 얻어진 폴리머 용액을 스팀 처리하고, 크럼 슬러리상의 폴리머를 회수한다(탈용제 공정). 수분을 포함한 폴리머를 압출기에 의해 탈수하고, 열풍 등에 의해 건조시켜서, 건조 크럼상으로 한다(탈수/건조 공정). 크럼상의 폴리머를 압축하여 성형한다(성형 공정). 또한, 일반적으로는, 합성 고무의 제조 과정에 있어서 생성되는 입경 3 내지 10㎜ 정도의 입자를 크럼이라고 칭한다.
본원 발명은 성형 공정에 관계되는 것이다. 성형 공정에 대하여 좀 더 상세하게 설명한다.
크럼상 또는 분말상의 반제품은, 프레스 성형기(통상 베일러(baler)라고 칭해지고 있고, 이하 베일러라고 한다)로 직육면체의 형상을 갖는 프레스 성형품(통상 베일(bale)이라고 칭해지고 있고, 이하 베일이라고 한다)으로 프레스 성형된다.
그 때, 자동적으로 크럼상의 폴리머는 계량되고, 규정 중량 범위로 조정된다. 규정 중량 범위의 베일로 성형되고, 중량이 체크되고, 고무 베일은 폴리에틸렌 필름, 폴리스티렌 필름 등의 박막 포대에 의해 피복되고, 컨테이너 등의 수납용 용기에 복수개가 수납되어서, 유저를 향하여 출하된다.
또한, 유저측에 있어서 베일은 용융 또는 용해되고, 가황되고, 가공된다.
이상과 같이, 합성 고무의 제조 프로세스에서는 반드시 수분이 사용되기 때문에, 탈수/건조 공정에 있어서 수분을 제거하고 있다. 그러나, 실제로는 탈수/건조 공정에 있어서 전부 제거하지 못한 수분이 잔존한다. 과잉 수분을 포함하는 베일에서는, 외관 상의 문제가 발생하거나, 유저측에서 문제가 발생하거나 할 우려가 있다.
이에 대해, 종래의 일반적인 성형 공정에서는 베일 성형 후 반출 전에, 감시원에 의한 외관의 눈으로 보기 검사에 의해 과잉 수분을 포함하는 베일을 검출하고 있다. 그러나, 베일 내부의 과잉 수분에 대해서는 감시원은 검출할 수 없다. 또한, 감시원의 부담도 크다.
특허문헌 1에서는, 평활면을 갖는 적외선 투과 투명판을 사용하여, 고무를 압박하면서, 투명판을 통하여 시료 고무에 적외선을 조사함으로써, 시료 고무의 수분 함유율을 단시간에, 게다가 고정밀도로 측정할 수 있는 기술이 제안되어 있다.
일본 특허 공개 제2004-020192호 공보
특허문헌 1에 관계되는 기술에 의하면, 시료 고무의 수분 함유율을 측정하고, 소정값 이하인 것을 확인함으로써, 제품이 되는 베일도 과잉 수분이 포함되어 있지 않다고 추측할 수 있다.
그러나, 본원 발명자는 과잉 수분이 잔존하는 메커니즘에 대하여 검토한 결과, 과잉 수분이 잔존하는지의 여부는 규칙성이 낮아 예측이 어렵고, 시료 고무의 수분 함유율이 소정값 이하인 것을 근거로, 제품이 되는 베일에도 과잉 수분이 포함되어 있지 않다고 단정하는 것은 어렵다고 생각된다.
본 발명은 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것이며, 탈수/건조 공정 후, 성형 전에 과잉 수분을 검출할 수 있는 검사 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하는 본 발명은 중합하고 탈수 건조시킨 크럼상의 폴리머를 연속적으로 공급하고, 상기 크럼상의 폴리머 내의 과잉 수분을 포함하는 크럼을 검출하는 검사 방법이다.
베일 성형 전의 크럼상에 있어서 과잉 수분을 포함하는 크럼을 검출함으로써, 종래 검지할 수 없었던 베일 내부에 포함되는 과잉 수분을 검출할 수 있다.
상기 발명에 있어서 바람직하게는, 상기 크럼상의 폴리머의 온도를 측정하고, 온도차에 기초하여 과잉 수분을 포함하는 크럼을 검출한다.
상기 발명에 있어서 바람직하게는, 연속적으로 공급되는 크럼상의 폴리머에 대하여 측점마다의 온도를 측정하고, 복수의 측점의 평균 온도를 구하고, 평균 온도보다 낮은 온도의 측점에 대응하는 크럼을 검출한다.
상기 발명에 있어서 바람직하게는, 상기 평균 온도와의 온도차가 9.5℃ 이상인 측점에 대응하는 크럼을 검출한다.
이에 의해, 과잉 수분의 기화 영향, 혹은 온도 상승하기 어려운 영향에 의한 저온부를 검출할 수 있다.
상기 발명에 있어서 바람직하게는, 상기 탈수 건조시킨 크럼상의 폴리머가 공급될 때의 폴리머의 평균 온도는 40 내지 70℃이다.
이에 의해, 과잉 수분에 의한 상기 영향이 현재화되기 쉬워진다.
상기 발명에 있어서 바람직하게는, 상기 과잉 수분을 포함하는 크럼은 괴상이다.
과잉 수분을 포함하는 크럼은 덩어리가 되기 쉽다. 또한, 괴상이면 기화, 혹은 온도 상승하기 어려운 영향을 검출하기 쉽다.
상기 발명에 있어서 바람직하게는, 과잉 수분을 포함하는 크럼은 함수율이 1질량％ 이상이다.
상기 과제를 해결하는 본 발명은, 중합하고 탈수 건조시킨 크럼상의 폴리머를 연속적으로 공급하는 공급 수단과, 상기 공급 수단으로부터 공급된 크럼상의 폴리머의 온도를 측정하는 온도 측정 수단과, 상기 온도 측정 수단을 사용하여 평균 온도와의 온도차를 산출하고, 온도차에 기초하여 과잉 수분을 포함하는 크럼을 검출하는 판단 수단을 구비하는 검사 장치이다.
상기 발명에 있어서 바람직하게는, 상기 과잉 수분 검사 수단은 서모그래프 카메라이다.
본 발명은 탈수/건조 공정 후, 성형 전에 과잉 수분을 검출할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 관계되는 시스템 구성도이다.
도 2는 본 발명의 기본 개념의 근거가 되는 검증 시험 결과이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 관계되는 검출예이다.
∼ 시스템 구성 ∼
도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 관계되는 시스템 구성도이다.
시스템은, 연속 공급 수단과, 과잉 수분 검사 수단과, 베일 상당 중량 계측 수단과, 베일 성형 수단과, 반출 수단과, 제어 수단을 구비하고, 일련의 동작을 행한다.
연속 공급 수단은 예를 들어 진동 피더(1)이다. 진동 피더(1)는 중합 후, 탈수/건조 공정(8)을 거친 크럼상의 폴리머(2)를 연속적으로 시스템에 공급한다.
과잉 수분 검사 수단은 예를 들어 서모그래프 카메라(3)이다. 서모그래프 카메라(3)는 진동 피더(1) 상에 마련되고, 건조 불충분한 크럼에 의한 온도 미상승을 검지함으로써 과잉 수분을 검출한다(상세 후술).
베일 상당 중량 계측 수단은 예를 들어 호퍼를 갖는 계량 장치(6)이다. 호퍼는 연속 공급 수단과 베일 성형 수단 사이에 마련된다. 호퍼는 상 호퍼와 하 호퍼를 갖는다. 상 호퍼와 하 호퍼의 동작이 제어되고, 계량 장치(6)에 의해 호퍼 내에 축적된 크럼상의 폴리머의 중량을 계량함으로써, 베일 상당의 크럼상의 폴리머의 중량을 계측한다.
베일 성형 수단은 예를 들어 가압 성형기(베일러)(7)이다. 베일 상당 중량 계측 수단에 의해 계량된 분의 크럼상의 폴리머가 공급되고, 가압 성형되어 베일이 된다.
반출 수단은 예를 들어 컨베이어(14)이다. 컨베이어(14)의 도중에는 중량 계측 장치(15)가 마련되어 있다.
제어 장치(30)는 과잉 수분 검사 수단(3)으로부터 과잉 수분 검사 정보를, 중량 계측 장치(15)로부터 베일 중량 정보를 입력하고, 분류 제어를 행한다. 즉, 과잉 수분이 검출되지 않고, 정규 범위의 중량의 베일을 정규품(12)으로서 다음 공정(포장 공정)(9)으로 반출하고, 과잉 수분이 검출되었거나, 또는/및 정규 범위 외의 중량의 베일을 규격외품(13)으로서 제거하고, 다른 공정(10)(재처리)에 보낸다.
과잉 수분은 실질적인 하자가 아니며, 과잉 수분을 포함하는 크럼상의 폴리머를 재처리함으로써, 재료로서 재이용할 수 있다.
∼ 본원 기본 개념 ∼
본원 발명은 과잉 수분에 의한 온도차에 착안한 것이다. 도 2는, 본 발명의 기본 개념의 근거가 되는 검증 시험 결과이다. 도 2의 종축은 크럼의 함수율(질량％)이며, 횡축은 [(WP 표면 온도)-(크럼의 평균 온도)]로부터 구한 수치이다. 여기서 WP 표면 온도란, 크럼에 있어서 과잉 수분을 포함하고 있다고 상정한 부분의 측정 온도이며, 크럼 평균 온도란 복수의 측점의 평균 온도이다.
중합 후, 탈수/건조 공정을 거쳐서 성형 공정에 연속적으로 공급되는 크럼상의 폴리머의 평균 온도는 40 내지 70℃이다. 더욱 상세하게 보면, 동계에 행한 검증 시험에서는 크럼상의 폴리머의 평균 온도는 48.8℃였던 데 반해, 하계에 행한 검증 시험에서는 크럼상의 폴리머의 평균 온도는 60.7℃였다.
또한, 검증 시험 장소에서의 동계의 평균 외기온은 6℃ 전후이며, 하계의 평균 외기온은 26℃ 정도이다. 탈수/건조 공정 후의 크럼상의 폴리머의 평균 온도는 외기온의 영향을 받는다.
하계 및 동계 모두, 크럼상의 폴리머의 온도는 평균값을 중심으로 -20℃ 내지 +15℃에 흩어졌다. 이때의 크럼상의 폴리머의 함수율을 조사하였다.
도 2의 결과로부터 이하를 알 수 있다. WP 표면 온도가 크럼 평균 온도 부근이나 크럼 평균 온도보다 고온인 크럼에서는, 극히 낮은 함수율이었다. 한편, WP 표면 온도가 평균 온도보다 저온인 크럼에서는, 높은 함수율이었다. 특히, WP 표면 온도와 크럼 평균 온도의 온도차가 9.5℃ 이상인 경우, 크럼의 함수율은 매우 높았다.
또한, 과잉 수분을 포함하는 크럼은 덩어리가 되기 쉬운 경향이 보였다. 당해 덩어리에 있어서 과잉 수분을 포함하는 부분을 웨트 포인트(WET POINT; WP)라고 정의하였다. 탈수/건조 공정 후의 크럼은 비교적 고온인 데 반해, 과잉 수분을 포함하는 크럼에서는 수분이 기화될 때 크럼의 열을 빼앗는 것, 혹은 과잉 수분이 가해지는 만큼 온도가 상승되기 어려워지는 것으로 추측된다.
하계 및 동계 모두 마찬가지의 경향이 보였다. 시험에 1예에서는, 동계는 크럼 표면 온도 48.8℃, WP 35.4℃(크럼 표면 온도와 WP의 온도차 13.4℃)이며, 하계는 크럼 표면 온도 60.7℃, WP 47.4℃(크럼 표면 온도와 WP의 온도차 13.3℃)였다.
이 결과로부터, 크럼상의 폴리머의 온도를 측정하여 과잉 수분을 포함하는 크럼을 검출할 수 있고, 특히 온도차에 착안함으로써, 외기 온도에 의존하지 않고 확실하게 웨트 포인트를 검출 가능하다고 판단하였다. 특히, 과잉 수분을 1질량％ 이상 포함하는 크럼의 웨트 포인트를 검출할 수 있다.
∼ 과잉 수분을 포함하는 크럼(웨트 포인트)의 검출 ∼
웨트 포인트는 온도차에 기초하여 검출된다. 보다 구체적으로는, 크럼의 복수의 측점의 평균 온도를 구하고, 평균 온도보다 낮은 온도의 측점 부분을 웨트 포인트로서 설정함으로써, 웨트 포인트를 검출할 수 있다.
상기 평균 온도와의 차가 9.5℃ 이상인 측점 부분을 웨트 포인트로 설정함으로써, 보다 고정밀도로 웨트 포인트를 검출할 수 있다.
크럼의 평균 온도는, 예를 들어 이하의 방법에 의해 구할 수 있다.
도 3은, 온도 측정의 일례이다. 온도 측정 수단은 서모그래프 카메라이다. 30프레임/초의 촬상이 가능하다. 서모그래프 카메라(3)는 예를 들어 치노사제 CPA-L25B를 사용할 수 있다.
서모그래프 카메라로 크럼을 촬영·영상화하고, 각 화상에 있어서 소정 범위(예를 들어, 600㎜×500㎜)에 대응하는 화상 범위(도시 점선)의 화소 단위의 온도를 측정한다. 각 화소의 측정 온도로부터 크럼의 평균 온도를 구할 수 있다.
평균 온도를 구할 때는, 측점은 100 내지 100,000이 바람직하고, 1,000 내지 100,000이 보다 바람직하고, 10,000 내지 100,000이 특히 바람직하다. 고정밀도로 웨트 포인트를 검출할 수 있다.
또한, 평균 온도로부터 소정값 이하(예를 들어 9.5℃)의 저온의 화소를 추출함으로써, 웨트 포인트를 검출한다.
∼ 과잉 수분 발생 메커니즘 추정 ∼
탈수/건조 공정을 거침으로써, 과잉 수분을 갖는 크럼은 발생하지 않는 것이 전제이다. 그럼에도 불구하고, 실제로는 과잉 수분을 갖는 크럼이 발생한다. 그 메커니즘에 대하여 고찰하였다.
탈수/건조 공정에 있어서, 수분을 외부로 배출하고 있다. 그 때, 소편이 배출부 내벽면에 달라 붙는다. 소편은 외부로 배출되는 수분의 일부를 흡수한다.
수분을 포함한 소편이 무언가의 계기에 의해 박리되어, 다음 공정(성형 공정)에 공급되는 크럼에 혼입될 우려가 있다.
따라서, 과잉 수분을 갖는 크럼 발생을 예측하는 것은 매우 곤란하다.
∼ 크럼 덩어리에 대하여 ∼
크럼의 특징으로서, 크럼에 점착성이 있어 서로 달라 붙기 쉬워, 크럼 덩어리가 되기 쉽다고 추측된다. 과잉 수분을 포함하는 크럼 덩어리가 혼입되는 것에 의해, 웨트 포인트가 발생하는 것으로 추측된다.
한편, 과잉 수분이 뭉쳐져서 존재하면, 기화의 영향 등이 현재화되기 쉬워 저온부를 검출하기 쉽다(도 3 참조).
따라서, 본원은 웨트 포인트의 검출에 적합하지만, 크럼 덩어리에 한정되지 않고, 크럼에도 적용 가능하다.
또한, 일반적인 크럼 입경은 3 내지 10㎜이다. 본원에서는, 입경 20㎜ 이상을 크럼 덩어리라고 칭한다.
∼ 효과 ∼
상기에 의해, 탈수/건조 공정 후, 베일 성형 전에 과잉 수분을 검출할 수 있다. 그 결과, 베일 내부의 과잉 수분도 검출할 수 있다.
또한, 베일 성형 전에 과잉 수분을 검출할 수 있기 때문에, 예를 들어 베일러에의 낙하 궤도에 있어서, 과잉 수분을 포함하는 크럼상의 폴리머를 제거할 수 있을 가능성도 있다.
그런데 크럼상의 폴리머는 점착성을 갖고, 입자끼리가 서로 달라 붙기 쉬운 결과, 입도 불균일하게 되어 거동을 예측하기 어렵다. 베일러에의 낙하 궤도에 있어서 과잉 수분을 포함하는 크럼상의 폴리머를 제거하는 경우, 복잡한 기구가 필요해진다. 한편, 베일 성형 후, 과잉 수분을 포함하는 베일을 제거하면, 용이하고 확실하게 제거할 수 있다.
상기에서는, 서모그래프 카메라와 간단한 제어 이외의 구성이나 공정은 불필요하다. 기존의 제조 프로세스에 새로운 구성이나 새로운 공정을 추가하지 않고, 간이하고 확실하게 과잉 수분을 검출할 수 있다. 제품의 품질에 영향을 줄 일도 없다.
또한, 온도차에 착안함으로써, 외기 온도에 의존하지 않고 확실하게 검출 가능하다.
∼ 대상의 크럼상의 폴리머 ∼
베일이 되는 대상의 크럼상의 폴리머로서는 가황 가능한 고무이며, 예를 들어 천연 고무(NR), 이소프렌 고무(IR), 스티렌부타디엔 고무(SBR), 부타디엔 고무(BR), 클로로프렌 고무(CR), 부틸 고무(IIR), 니트릴 고무(NBR), 에틸렌·프로필렌 고무(EPM, EPDM), 클로로술폰화폴리에틸렌 고무(CSM), 아크릴 고무(ACM), 우레탄 고무(U), 실리콘 고무(VMQ, PVMQ, FVMQ), 불소 고무(FKM), 다황화 고무(T) 등을 들 수 있다. 특히, 본 발명에 대해서는 부타디엔 고무(BR)에의 적용이 최적이다. 검증 시험에서는 부타디엔 고무를 사용하였다.
∼ 정리 ∼
탈수/건조 공정을 거쳐서 성형 공정에 연속적으로 공급되는 크럼상의 폴리머의 평균 온도는 40 내지 70℃이다. 예를 들어, 동계에 행한 검증 시험에서는 평균 온도 48.8℃였던 데 반해, 하계에 행한 검증 시험에서는 평균 온도 60.7℃였다. 이때의 크럼상의 폴리머의 함수율을 조사하였다. 평균값 부근이나 평균보다 고온의 크럼에서는, 극히 낮은 함수율이다. 한편, 평균보다 저온의 크럼, 특히 평균 온도와의 온도차가 9.5℃ 이상인 경우, 현저하게 높은 함수율이었다. 일례로서 과잉 수분을 포함하는 크럼은 덩어리의 온도를 측정하면, 동계 35.4℃(온도차 13.4℃), 하계 47.4℃(온도차 13.3℃)였다. 이 결과로부터, 크럼상의 폴리머의 온도를 측정하고, 온도차에 착안함으로써, 외기온에 의존하지 않고 확실하게 과잉 수분을 포함하는 크럼을 검출 가능하다.
1: 진동 피더
2: 고무 크럼
3: 서모그래프 카메라
6: 호퍼 구비 계량 장치
7: 베일러(가압 성형기)
8: 탈수/건조 공정
9: 포장 공정
10: 재처리 공정
11: 이상 검지 신호
12: 정규품(제품)
13: 규격외품
14: 컨베이어
15: 중량 계측 장치
30: 제어 장치

Claims (9)

  1. 중합하고 탈수 건조시킨 크럼상의 폴리머를 연속적으로 공급하고,
    상기 크럼상의 폴리머의 온도를 측정하고,
    온도차에 기초하여 상기 크럼상의 폴리머 내의 과잉 수분을 포함하는 크럼을 검출하는 검사 방법으로서,
    연속적으로 공급되는 크럼상의 폴리머에 대하여 측점마다의 온도를 측정하고,
    복수의 측점의 평균 온도를 구하고,
    평균 온도보다 9.5℃ 이상 낮은 온도의 측점에 대응하는 크럼을 검출하는 것
    을 특징으로 하는 검사 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 탈수 건조시킨 크럼상의 폴리머가 공급될 때의 폴리머의 평균 온도는 40 내지 70℃인 것
    을 특징으로 하는 검사 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 과잉 수분을 포함하는 크럼은 괴상인 것
    을 특징으로 하는 검사 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 과잉 수분을 포함하는 크럼은 함수율이 1질량％ 이상인 것
    을 특징으로 하는 검사 방법.
  5. 중합하고 탈수 건조시킨 크럼상의 폴리머를 연속적으로 공급하는 공급 수단과,
    상기 공급 수단으로부터 공급된 크럼상의 폴리머의 온도를 측정하는 온도 측정 수단과,
    상기 온도 측정 수단을 사용하여 평균 온도와의 온도차를 산출하고, 상기 평균 온도 보다 9.5℃ 이상 낮은 온도의 측점에 기초하여 과잉 수분을 포함하는 크럼을 검출하는 판단 수단
    을 구비하는 것을 특징으로 하는 검사 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 온도 측정 수단은 서모그래프 카메라인 것
    을 특징으로 하는 검사 장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
KR1020217004833A 2018-09-10 2019-09-05 검사 방법 및 검사 장치 KR102516475B1 (ko)

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