KR20010035742A - 캘린더용 고탄성 연질롤의 제조방법 - Google Patents

Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야

본 발명은 제지공업, 섬유공업 및 합성수지필름 제조공업 등에 사용되는 고탄성 고기능성 캘린더 롤러(calender roller)의 제조방법에 관한 것이다.

2. 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제

발명의 목적은 내열성, 내마모성등 롤의 내구성이 우수할 뿐 아니라 기계에 의한 제작이 가능한 고기능성 연질롤(soft roll)의 제조방법을 제공하는 것이다.

3. 발명의 해결방법의 요지

이형제를 도포하여 예열한 금형에 일정한 두께로 접착제층을 접착시킨 철심을 금형의 내면과 동심원을 이루도록 삽입하고, 금형과 철심 사이의 공간에 피복재 조성물을 주입하여 경화시키므로써 피복재층을 형성한 후, 원통가공기로 롤의 표면이 진원(眞圓)이 되도록 표면을 연마하여 캘린더링용 연질롤을 제조한다.

4. 발명의 중요한 용도

금속제 롤과 한쌍을 이루어 제지 등의 캘린더링 공정에 사용한다.

Description

캘린더용 고탄성 연질롤의 제조방법{Prodution Method of High-elasticity Soft Roll for Calendering}

본 발명은 제지공업, 섬유공업 및 합성수지필름 제조공업 등에 사용되는 캘린더링용 고탄성 고기능성 연질롤(soft roll)의 제조방법에 관한 것이다.

캘린더링은 롤과 롤 사이로 종이를 통과시키는 비교적 단순한 공정이지만 많은 변수에 의하여 영향을 받으며 특히 제지공업에 있어서는 종이의 최종품질 이를테면, 종이의 평활성, 광택 등의 표면특성을 개선하는 기능과 폭방향 두께 프로파일을 개선하여 릴 권취를 균일한 상태로 유지시키는 기능을 가지게 하는 중요한 공정이다.

그런데 이러한 캘린더링 공정에 금속제 롤을 사용하는 경우, 종이의 두께를 균일하게 하므로써 권취적성을 개선하는 잇점은 있으나 롤 표면의 경도가 높기 때문에 과도한 압력으로 종이의 내부구조가 파괴되고 이에 따라 강도저하가 발생할 뿐만 아니라 평량이 높은 부분이 집중적으로 압축되므로 캘린더 블래크닝 형상이 유발되어 잉크수리성이 불균일해져 인쇄적합성이 떨어지는 폐단이 있다.

이러한 종이의 강도가 저하되고 두께가 감소되는 등의 금속제 롤의 폐단을 극복하고자 금속제 롤과 코튼롤(cotton roll) 등의 연질롤을 함께 사용하는 방법이 제시되고 있다. 그러나, 이 방법에 의하면 상대적으로 종이의 평활도, 광택 등과 같은 종이의 표면특성을 상당히 개선할 수 있으나 이러한 연질롤은 수작업에 의하여 제작하여야 하기 때문에 생산성이 낮고, 롤 표면의 경도가 낮아(shore 경도 84-89) 내구성이 떨어지므로 유지보수에 비용이 많이 드는 문제점이 있다.

그리하여 에폭시 수지, 실리콘 수지, 불화비닐리덴 수지, 페놀 수지, 폴리페닐렌설파이드 수지 등으로 피복한 연질롤 등이 제작되고 있으나 높은 닙압(nip pressure)과 고속운전 등의 가혹한 운전조건에 견딜 수 있는 재질이 계속 요구되는 실정이다.

본 발명의 목적은 내열성, 내마모성등 롤의 내구성이 우수할 뿐 아니라 기계에 의한 제작이 가능한 고기능성 연질롤(soft roll)의 제조방법을 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 의하여 제조되는 연질롤의 단면도이다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예를 설명하기 위한 단면도이다.

** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **

11, 21: 철심 12, 22: 접착제층

13, 23a,b: 피복재층

상기 목적을 달성하고자 본 발명에 의하여 제조되는 캘린더링용 연질롤은 제1도에 도시된 바와 같이 철심(11)과, 철심을 덮고 있는 접작제층(12)과, 접착제층을 덮고 있는 피복재층(13)이 동심원상을 이루며, 이형제를 도포하여 예열한 금형(미도시)에 일정한 두께로 접착제층(12)을 접착시킨 철심(11)을 금형의 내면과 동심원을 이루도록 삽입하고, 금형과 철심 사이의 공간에 피복재 조성물을 주입하여 경화시키므로써 피복재층을 형성하는 방법에 의하여 제조된다. 최종적으로 원통가공기로 롤의 표면이 진원(眞圓)이 되도록 표면을 연마한다.

또한, 금형을 이용하여 피복재 조성물로 실린더 형상의 1차 피복재층(23a)을 성형한 후, 일정한 두께로 접착제층(22)을 접착시킨 철심(21)을 실린더 형상의 피복재층과 동심원을 이루도록 삽입하고, 실린더 형상의 피복재층과 철심 사이의 공간에 다시 피복재 조성물(23b)을 주입하여 경화시키므로써 2차 피복재층(23b)을 형성하여도 된다. 이 방법에 의하여 제조되는 연질롤의 단면을 제2도에 도시하였다.

철심은 접착제층을 입히기 전에 샌드 블라스트로 녹을 제거하고, 용제로 세척하면 접착력이 높아진다.

접착제층(12,22)은 철심(11,21)과 피복재층(13,23a,23b)을 고정하는 역할을 하며 에폭시 수지 또는 폴리에스테르 수지와, 유리섬유 또는 합성섬유를 사용하여 성형한다. 합성섬유로는 폴리에스테르나 폴리아라미드의 부직포 또는 직포를 사용한다.

피복재층으로 사용되는 열경화성 수지조성물은 1,3 페닐렌-비스(2-옥사졸린) 50-70중량%와 4,4'-메틸렌디아민 20-30중량%와 아디프산 5-10 중량%와 이소프탈산 1-5중량%로 이루어지는 수지조성물 100중량부에 글래스 비드 20-50 중량부를 혼합하여 촉매의 존재하에 반응시켜 얻어진다.

이를 보다 상세하게 설명하면,

1,3 페닐렌-비스(2-옥사졸린) 50-70중량%와 4,4'-메틸렌디아민 20-30중량%와 아디프산 5-10 중량%와 이소프탈산 1-5중량%로 이루어지는 수지조성물 100중량부를 130-150℃의 온도에서 교반하면서 30분-1시간 반응시키는 단계와;

110-120℃로 냉각시키고 글래스 비드 40중량부를 넣고 진공탈포시키는 단계와;

다시 95-105℃까지 냉각시킨 후, 촉매 0.1-1.0중량부를 가하고 교반하면서 진공탈포시키는 단계로 이루어진다.

여기에서, 촉매로는 파라톨루엔 술폰산디에탄올아민, 파라톨루엔 술폰산디메틸에탄올아민, 또는 이들의 혼합물을 사용한다.

캘린더 롤의 피복재층과 접착제층의 두께는 롤의 직경, 용도 등에 따라 다르나 피복재층이 5-25mm, 접착제층이 2-10mm가 되도록 한다.

〈실시예〉

연질롤은 이형제를 도포하여 예열한 금형에 에폭시 접착제를 도포한후 원통가공기로 진원을 이루도록 가공한 철심을 금형과 동심원을 이루도록 삽입하여 조립하고, 금형과 철심 사이의 공간에 피복재 조성물을 주입, 경화시켜 제조하였으며 피복재는 다음과 같이 제조하였다.

여기에서, 피복재는 원료로서

(1) 수지조성물(100중량부)

1,3 페닐렌-비스(2-옥사졸린): 1152g(64 중량%)

4,4'-메틸렌 디아민: 459g(25.5 중량%)

아디프산: 130g(7.2 중량%)

이소프탈산: 59g(3.3 중량%)

(2) 글래스 비드: 720g(40중량부)

(3) 촉매(파라톨루엔 술폰산디에탄올아민): 5.4g(0.3중량부)를 사용하였으며,

수지조성물(1)을 플라스크에 넣고 140℃에서 교반하면서 40분간 반응시킨 후, 120℃로 냉각시키고 건조시킨 글래스 비드(2)를 넣은 후, 다시 105℃까지 냉각시켜 진공 오븐으로 진공탈포시켰다. 이어서 100℃까지 냉각시키고 촉매(3)를 넣고 반응시키면서 재탈포시켜 제조하였다.

이상과 같은 과정을 거쳐 제조된 연질롤은 유니버설 테스트 머신(Instron 4201, U.S.A.)을 사용하여 경도, 인장강도 등의 물성치를 측정한결과 다음과 같았으며, 표면온도 160℃의 크롬 도금된 가열롤과 조합하여 닙압 400kg/cm²및 회전속도 300rpm의 조건에서 24 시간동안 계속하여 운전한 결과 아무 이상이 발견되지 않았다.

또한, 별도로 경화반응중 충진제(글래스 비드)가 침강하여 상하 밀도차가 생기는지 여부를 조사한 결과, 비중차가 0.02 이하로 측정되어 밀도차는 거의 없는 것으로 나타났다.

본 발명에 의하면 가혹한 조건에서 장시간 운전하여도 열변성되거나 파열되지 않는 내열성, 내마모성이 높은 캘린더 롤이 제공된다. 또한, 기계에 의하여 하여 제작하기 때문에 재현성이 높다.

Claims (4)

1. 이형제를 도포하여 예열한 금형에 일정한 두께로 접착제층을 접착시킨 철심을 금형의 내면과 동심원을 이루도록 삽입하고, 금형과 철심 사이의 공간에 피복재 조성물을 주입하여 경화시키므로써 피복재층을 형성한 후, 원통가공기로 롤의 표면이 진원(眞圓)이 되도록 표면을 연마하는 것을 특징으로 하는 캘린더링용 연질롤의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 피복재층을 형성함에 있어 금형을 이용하여 피복재 조성물로 실린더 형상의 1차 피복재층을 성형한 후, 일정한 두께로 접착제층을 접착시킨 철심을 실린더 형상의 피복재층과 동심원을 이루도록 삽입하고, 실린더 형상의 피복재층과 철심 사이의 공간에 다시 피복재 조성물을 주입하여 경화시켜 2차 피복재층을 형성하는 것을 특징으로 하는 캘린더링용 연질롤의 제조방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 피복재 조성물이 1,3 페닐렌-비스(2-옥사졸린) 50-70중량%와 4,41-메틸렌디아민 20-30중량%와 아디프산 5-10 중량%와 이소프탈산 1-5중량%로 이루어지는 수지조성물 100중량부를 130-150℃의 온도에서 교반하면서 30분-1시간 반응시키는 단계와;

   110-120℃로 냉각시키고 글래스 비드 40중량부를 넣고 진공탈포시키는 단계와;

   다시 95-105℃까지 냉각시킨 후, 촉매 0.1-1.0중량부를 가하고 교반하면서 진공탈포시키는 단계를 거쳐 제조되는 것을 특징으로 하는 캘린더링용 연질롤의 제조방법.
4. 제3항에 있어서, 촉매로 파라톨루엔 술폰산디에탄올아민, 파라톨루엔술폰산디메틸에탄올아민, 또는 이들의 혼합물을 사용하는 것을 특징으로 하는 캘린더링용 연질롤의 제조방법.