KR20100062646A - 단섬유를 함유하는 고무시트 및 그 압출장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 단섬유와 고무조성물을 혼련(混鍊)시키고 압출력을 형성하는 혼련압출부와 단섬유를 배향시키고 시트(sheet)형태로 토출하는 배향토출부로 구성되는 고무시트의 압출장치에 있어서, 상기 배향토출부는 단섬유배향부와 시트토출부로 구성되되, 상기 단섬유배향부는 상기 압출되는 단섬유가 혼련(混鍊)된 고무조성물을 일정두께로 분획시키는 판형상의 단섬유배향판이 다수개 형성되고, 상기 시트토출부는 상기 단섬유배향부를 통해 분획된 고무조성물을 합착하여 일체화시키고 소정의 두께로 압출하여 토출구를 통해 외부로 토출시키는 것을 특징으로 하는 단섬유를 함유하는 고무시트의 압출장치를 제공한다.
단섬유, 고무시트, 압출, 타이어
Description
본 발명은 타이어나 신발의 밑창 등에 사용되는 마찰력을 향상시킨 단섬유를 함유하는 고무시트를 제조하는 압출장치 및 그 압출장치로 제조되는 고무시트에 관한 것이다.
타이어나 신발의 밑창 등에 사용되는 고무시트는 바닥과의 마찰력이 크게 요구된다. 통상적으로 이러한 고무시트는 시트를 제조하는 원료인 고무조성물에 길이가 짧은 단섬유를 첨가하고 고무시트가 바닥에 접지할 때 단섬유가 바닥면에 수직이 되도록 면 방향으로 수직하게 단섬유를 배향시켜 제조한다.
상기 고무시트가 면 방향에 수직으로 배향된 단섬유를 함유하도록 하는 고무시트의 종래 기술에서는 도 1에 도시된 바와 같이 고무조성물 10을 좁은 압출구 12를 통과시켜 단섬유를 압출하는 방향으로 배향시킨 얇은 고무시트를 제조한 후, 제조된 고무시트를 원하는 두께만큼 적층하고 접착제를 여러 장의 고무시트를 붙이고 적층된 고무시트를 수직으로 잘라내어 단섬유가 면 방향으로 수직인 고무시트를 제조하는 방법이 있었다.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이 두 개의 롤러 22 사이에 고무조성물 10을 통과시켜 단섬유를 제조되는 고무시트의 면 방향과 수평하게 배향시킨 후, 제조된 고무시트를 꺾어 접고 접착제를 사용하여 접힌 상태를 유지하면 깎인 부분의 고무시트 24에서는 단섬유가 수직한 상태로 제조된다.
상기의 종래 방법은 모두 수평방향으로 단섬유가 배향된 시트를 먼저 제조한 후 이를 이들 단섬유가 면에 수직으로 향한 시트를 만들기 위해 적층하고 절단하거나 혹은 꺾어 접은 후에 접착제를 사용하여 고무시트의 적층 상태나 꺾인 상태를 유지하는 방법으로 단섬유가 면 방향과 수직인 고무시트를 제조하였다.
상기와 같이 종래의 방법으로 제조된 고무시트는 접착제를 사용한 접착 면이 다른 부위보다 강도가 약하여 높은 압력이나 힘이 가해지면 접착 면이 떨어지는 문제점이 있었으며, 그 압력이나 힘이 가해지지 않더라도 장기간 사용으로 접착 면의 접착력이 감소되어 내구성이 좋지 못한 문제점이 있었다.
또한, 도 2에서와 같이 제조되는 얇은 고무시트를 꺾어 접어 제조된 단섬유를 배향시킨 고무시트는 단섬유가 접촉면과 수직하게 배향되는 면적이 적어 원하는 마찰력을 얻지 못하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 압출방향으로 배향되는 단섬유를 함유하는 고무시트를 제조하는 것은 종래의 방법과 동일하지만 압출공정에서 고무조성물을 분획하고 다시 일체화하는 과정을 거쳐 종래의 방법으로 제조되는 고무시트처럼 얇지 않고 한 장의 고무시트로 사용하려는 목적에 맞도록 충분한 두께를 가지는 고무시트를 제조하는 압출장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 상기의 압출장치로 인장강도가 높고 내구성이 높은 고무시트를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 단섬유와 고무조성물을 혼련(混鍊)시키고 압출력을 형성하는 혼련압출부와 단섬유를 배향시키고 시트(sheet)형태로 토출하는 배향토출부로 구성되는 고무시트의 압출장치에 있어서, 상시 배향토출부는 단섬유배향부와 시트토출부로 구성되되, 상기 단섬유배향부는 상기 압출되는 단섬유가 혼련(混鍊)된 고무조성물을 일정두께로 분획시키는 판형상의 단섬유배향판이 다수개 형성되고, 상기 시트토출부는 상기 단섬유배향부를 통해 분획된 고무조성물을 합착하여 일체화시키고 소정의 두께로 압출하여 토출구를 통해 외부로 토출시키는 것을 특징으로 하는 단섬유를 함유하는 고무시트의 압출장치를 제공한다.
또한, 상기 단섬유배향판은 가로 또는 세로 또는 격자 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 단섬유를 함유하는 고무시트의 압출장치를 제공한다.
또한, 상기 단섬유배향판의 단면이 유선형인 것을 특징으로 하는 단섬유를 함유하는 고무시트의 압출장치를 제공한다.
또한, 상기 단섬유배향판에 걸림턱이 형성되는 것을 특징으로 하는 단섬유를 함유하는 고무시트의 압출장치를 제공한다.
또한, 상기 단섬유배향부의 측면, 상부, 하부에 선택되는 1 이상의 위치에 단섬유가 혼련(混鍊)된 고무조성물을 공급하는 혼련압출부가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 단섬유를 함유하는 고무시트의 압출장치를 제공한다.
또한. 상기의 압출장치로 제조되는 것을 특징으로 하는 단섬유를 함유하는 고무시트를 제공한다.
본 발명에 따른 단섬유를 함유하는 고무시트의 압출장치는 한 장의 고무시트로 사용하려는 목적에 맞는 충분한 두께와 너비를 가지는 고무시트를 제조하여 수직으로 절단하여 단섬유가 면 방향으로 수직인 고무시트를 제조할 수 있어 작업을 편의성을 향상시키고, 고무시트의 면에 포함된 단섬유가 면 방향으로 모두 수직하게 배향되어 마찰력을 향상시키는 효과가 있다.
또한, 마찰력이 뛰어나면서도 인장강도가 높고 내구성이 뛰어난 고무시트를 제조할 수 있어 상기의 고무시트가 사용되는 타이어나 운동화, 슬리퍼 등의 신발 밑창은 일반적인 노면 뿐만 아니라 빙판에서도 뛰어난 효과를 가지는 제품을 생산할 수 있을 것이다.
또한, 서로 다른 물성을 가지는 2이상의 고무조성물로 고무시트를 제조하여 다양한 물성 및 특성을 가지도록 구성하여 여러 산업분야에 폭넓게 사용될 수 있을 것이다.
이하 본 발명에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다. 우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.
본 명세서에서 사용하는 용어는 다른 의미임을 필요로 하거나 다른 의미로 표시되지 않는 한 제시된 의미를 갖는다. 또 달리 언급되지 않는 한 단수형은 복수형을 포함하고, 복수형은 단수형을 일반적으로 포함하는 것으로 해석한다.
본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.
도 3은 본 발명에 따른 단섬유를 함유하는 고무시트의 압출장치를 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 4는 본 발명에 따른 단섬유를 함유하는 고무시트의 압출장치의 배향토출부의 일실시예를 나타낸 단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 단섬유를 함유하는 고무시트의 압출장치의 배향토출부의 다른실시예를 나타낸 단면도이다.
본 발명에 따른 단섬유를 함유하는 고무시트의 압출장치는 단섬유와 고무조성물을 혼련(混鍊)시키고 압출력을 형성하는 혼련압출부 100와 단섬유를 배향시키고 시트(sheet)형태로 토출하는 배향토출부 200로 구성된다.
상기 혼련압출부 100는 단섬유와 고무조성물을 균일하게 혼련(混鍊)하면서 스크류 등을 이용하여 상기 배향토출부 200로 고무조성물을 압송한다. 상기 혼련압출부 100는 일반적인 압출장치에서 사용되는 장치로 본 발명에서는 상세한 설명을 생략한다.
상기 배향토출부 200는 본 발명에 핵심되는 구성부로 단섬유를 배향시키는 단섬유배향부 210와 고무조성물을 시트형태로 토출시키는 시트토출부 220로 구성된다.
도 4에 도시된 바와 같이 상기 단섬유배향부 210는 상기 압출되는 단섬유가 혼련(混鍊)된 고무조성물을 일정 두께로 분획시키는 판형상의 단섬유배향판 212이 다수개 형성되어 고무조성물을 일정 두께로 분획하면서 단섬유가 고무조성물 속에서 압출방향으로 배향되도록 한다.
상기 시트토출부 220는 상기 단섬유배향부 210를 통해 분획된 고무조성물들 이 합착하여 다시 한 덩어리로 일체화시키고 소정의 두께로 토출구 222를 통하여 외부로 토출시킨다.
상기 분획된 고무조성물의 내부에 함유되는 단섬유가 배향되는 원리는 유체역학에 따른 것으로 두개의 관속을 통하여 흐르는 유체는 관의 벽면과 유체 사이의 마찰력에 의해 흐름 방향의 역방향 쪽으로 항역을 받게 되며 이 항력은 벽면에서 멀어질수록 작아지게 되는데 이와 같이 벽면으로부터 항력이 작용하는 유체의 범위를 바운더리 레이어(boundary-layer)라고 하며 관속을 통하여 흐르는 유체 전체에 항력이 미치게 되는 관의 길이를 전이길이(transition length)라 부른다.(WARREN L. McCABE, JULIAN C. SMITH : Unit Operations of Chemical Engineering" THIRD EDITION, P.63, McGRAW-HILL, New York,1978.) 유체의 흐름이 전이길이(transition length)에 이르면 층류를 형성하게 되며 이때 유체 각 층 사이에 횡단압력이 생기게 되어 유체 내에 섬유상 물질이 있게 되면 층류의 방향으로 배향을 하게 되는데 이와 같은 이론으로 압출방법을 통한 방법에서 고무조성물에 함유된 단섬유가 압출과정에서 배향되는 현상을 설명할 수 있으며 다음 식을 통해 유체의 점도와 반비례하는 레이놀드 번호(NRe) 관의 지름(벽과 벽 상이의 거리)D, 그리고 전이길이(transition length)(Xt) 와의 관계를 알 수 있다.
Xt = D × 0.05 NRe
이 식으로부터 본 발명에 따른 압출장치의 단섬유배향부 200가 고무조성물 내의 단섬유를 배향시킬 수 있는 조건을 알 수 있다. 즉, 사용되는 고무조성물의 점도에 따라 단섬유배향판의 길이와 단섬유배향판 사이의 거리 등을 고려하여 적절히 조정해야할 것이다.
본 발명의 압출장치에서 사용할 수 있는 고무조성물은 천연고무인 아라비아고무, 트래거캔스고무 등이 사용될 수 있고 합성고무로 스티렌부타디엔고무(styrene butadien rubber:SBR), 폴리클로로프렌고무(polychloroprene rubber:CR), 니트릴고무(acrylonitrile-butadiene rubber:NBR), 부틸고무(isoprene-isobutylene rubber:IIR):⑸ 부타디엔고무(butadiene rubber:BR), 이소프렌고무(isoprene rubber:IR), 에틸렌프로필렌고무(ethylene propylene rubber:EPR), 다황화물계(多黃化物系)고무(polysulfide rubber), 실리콘고무(silicone rubber), 플루오로고무(fluororubber), 우레탄고무(urethane rubber), 아크릴고무(acrylic rubber) 등이 사용될 수 있으며, 용융가능하고 고체 상태에서 탄성을 가지는 고분자 물질은 모두 사용이 가능할 것이다.
또한, 고무조성물에 함유되는 단섬유는 길이가 0.5~5㎜가 바람직하며, 유리계 섬유, 폴리에스테르계 섬유, 폴리프로필렌계 섬유, 폴리에틸렌계 섬유, 폴리염화비닐계 섬유, 폴리우레탄계 섬유, 폴리아미드계 섬유, 카본계 섬유 등이 사용될 수 있으며, 이들로 한정되는 것은 아니다.
상기 단섬유는 고무조성물이 액체 상태에서 고체 상태를 유지하여야 하므로 고무조성물 보다 융점이 높은 것을 사용하여야 한다.
상기 단섬유배향판 212은 단섬유배향부 210에서 도 4와 같이 가로 형태로 형성될 수 있고, 사용되는 고무조성물의 점도, 제조하려는 고무시트의 두께에 따라 세로 또는 격자형태로 형성될 수 있다.
또한, 단섬유배향판 212은 사용되는 고무조성물이 점도가 높을 때는 압출압이 너무 높아질 수 있으므로 압출압을 낮추기 위해 도 5에 도시된 바와 같이 단면을 유선형으로 제조될 수 있다.
또한, 단섬유의 배향성을 높이기 위해 도 4에 도시된 바와 같이 단섬유배향판 212에 걸림턱 214를 형성하여 단섬유의 배향성을 향상 시킬 수 있다.
상기 단섬유배향부 200의 측면, 상부, 하부에 단섬유가 혼련(混鍊)된 고무조성물을 공급하는 혼련압출부 100를 추가적으로 형성하여 상기 단섬유배향판 210의 사이로 고무조성물을 공급할 수 있도록 하여 고무조성물의 공급을 원활하게 할 수 있다.
또한, 측면, 상부, 하부에 추가적으로 형성된 혼련압출부 100에서는 다른 물성의 고무조성물을 공급하여 서로 다른 물성을 가지는 2이상의 고무조성물로 구성되는 고무시트를 제조하여 다양한 물성 및 특성을 가지는 고무시트를 제조할 수 있다.
상기의 단섬유를 함유하는 고무시트의 압출장치로 제조되는 고무시트는 단섬유가 모두 압출방향으로 배향하도록 제조된다.
상기 단섬유가 압출방향으로 배향된 고무시트는 다른 고무시트와 적층할 필요없이 한장의 단섬유가 압출방향으로 배향된 고무시트를 수직으로 절단하여 단섬유가 면 방향에 수직인 고무시트를 쉽게 제조하여 타이어나 신발 밑창 등에 사용할 수 있을 것이다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.
도 1과 도 2는 종래의 기술을 나타낸 도면이고,
도 3은 본 발명에 따른 단섬유를 함유하는 고무시트의 압출장치를 개략적으로 나타낸 도면이며,
도 4는 본 발명에 따른 단섬유를 함유하는 고무시트의 압출장치의 배향토출부의 일실시예를 나타낸 단면도이고,
도 5는 본 발명에 따른 단섬유를 함유하는 고무시트의 압출장치의 배향토출부의 다른실시예를 나타낸 단면도이다.
<도면의 주요부호에 대한 설명>
100: 혼련압출부 200: 배향토출부
210: 단섬유배향부 212: 단섬유배향판
214: 걸림턱 220: 시트토출부
222: 토출구
Claims (6)
- 단섬유와 고무조성물을 혼련(混鍊)시키고 압출력을 형성하는 혼련압출부와 단섬유를 배향시키고 시트(sheet)형태로 토출하는 배향토출부로 구성되는 고무시트의 압출장치에 있어서,상시 배향토출부는 단섬유배향부와 시트토출부로 구성되되,상기 단섬유배향부는 상기 압출되는 단섬유가 혼련(混鍊)된 고무조성물을 일정두께로 분획시키는 판형상의 단섬유배향판이 다수개 형성되고, 상기 시트토출부는 상기 단섬유배향부를 통해 분획된 고무조성물을 합착하여 일체화시키고 소정의 두께로 압출하여 토출구를 통해 외부로 토출시키는 것을 특징으로 하는 단섬유를 함유하는 고무시트의 압출장치.
- 제1항에 있어서,상기 단섬유배향판은 가로 또는 세로 또는 격자 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 단섬유를 함유하는 고무시트의 압출장치.
- 제1항에 있어서,상기 단섬유배향판의 단면이 유선형인 것을 특징으로 하는 단섬유를 함유하는 고무시트의 압출장치.
- 제1항에 있어서,상기 단섬유배향판에 걸림턱이 형성되는 것을 특징으로 하는 단섬유를 함유하는 고무시트의 압출장치.
- 제1항에 있어서,상기 단섬유배향부의 측면, 상부, 하부에 선택되는 1 이상의 위치에 단섬유가 혼련(混鍊)된 고무조성물을 공급하는 혼련압출부가 더 형성되는 것을 특징으로 하는 단섬유를 함유하는 고무시트의 압출장치.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 압출장치로 제조되는 것을 특징으로 하는 단섬유를 함유하는 고무시트.
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