KR20160017109A - 디스크재 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

샤프트와, 상기 샤프트에 충전된 복수의 디스크재로 이루어지고, 상기 충전된 디스크재는 소성되어 있고, 상기 충전된 디스크재의 밀도는 1.20 g/㎤보다 높고 1.50 g/㎤ 이하이며, 상기 디스크재가, 세라믹 섬유 20∼50 중량%와, 목절점토 5∼30 중량%와, 벤토나이트 2∼20 중량%와, 운모, 알루미나, 규회석, 근청석, 소성카올린에서 선택되는 충전제 20∼45 중량%를 포함하는, 디스크 롤.

Description

디스크재 및 그 제조 방법 {DISC MATERIAL AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 유리의 제조에 적합한 디스크 롤, 그 제조 방법 및 그것을 이용한 유리의 제조 방법에 관한 것이다.

판유리는, 유리용융물을 장치에 연속적으로 공급하고, 그 장치로부터 띠모양으로 흘러내리게 하여, 흘러내리는 도중에 냉각, 경화시키는 것에 의해 제조한다. 디스크 롤은 한 쌍의 인장 롤로서 기능하며, 띠모양 유리용융물을 협지하여 강제적으로 하방으로 내보내기 위해 이용된다.

디스크 롤은, 일반적으로, 밀 보드(판형 성형체, 기재)에 링 형상으로 펀칭한 디스크재 복수개를, 회전축이 되는 샤프트에 끼워 넣어 롤 형상의 적층물로 하고, 양단에 배치된 플랜지를 통해 전체를 가압하여 고정한 것이다. 디스크재의 외주면이 유리용융물의 반송면으로서 기능한다.

디스크 롤은 띠모양 유리용융물을 장시간 반송하는 것으로, 마모량이 적을 것이 요구되고 있다. 또한, 표면에서 먼지가 발생하여 유리가 더러워지는 일이 없을 것도 요구되고 있다.

특허문헌 1 내지 3에는, 내열성 무기 섬유, 운모, 점토를 함유한 디스크 롤이 기재되어 있다.

특허문헌 1: 특표2010-510956 특허문헌 2: 특개2009-132619 특허문헌 3: 특개2004-299980

본 발명의 목적은, 내마모성이 우수한 디스크 롤, 그 제조 방법 및 그것을 이용한 유리의 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 의하면, 이하의 디스크 롤 등이 제공된다.

1. 샤프트와,

상기 샤프트에 충전된 복수의 디스크재를 구비하고,

상기 충전된 디스크재는 소성되어 있고, 상기 충전된 디스크재의 밀도는 1.20 g/㎤보다 높고 1.50 g/㎤ 이하이며,

상기 디스크재는,

세라믹 섬유 20∼50 중량%와,

목절점토 5∼30 중량%와,

벤토나이트 2∼20 중량%와,

운모, 알루미나, 규회석, 근청석, 소성카올린에서 선택되는 충전제 20∼45 중량%를 포함하는, 디스크 롤.

2. 상기 디스크재가, 300℃ 이상 700℃ 미만으로 소성되어 있는 1에 기재된 디스크 롤.

3. 상기 디스크재의 밀도가 1.23 g/㎤ 이상 1.40 g/㎤ 이하인 1 또는 2에 기재된 디스크 롤.

4. 상기 세라믹 섬유가, 알루미나 70 중량% 이상 82 중량% 이하와, 실리카 30 중량% 이하 18 중량% 이상을 포함하는 1 내지 3 중 어느 하나에 기재된 디스크 롤.

5. 상기 세라믹 섬유가, 알루미나 40 중량% 이상 60 중량% 미만과, 실리카 40 중량% 초과 60 중량% 이하를 포함하는 1 내지 3 중 어느 하나에 기재된 디스크 롤.

6. 샤프트에, 세라믹 섬유 20∼50 중량%와, 목절점토 5∼30 중량%와, 벤토나이트 2∼20 중량%와, 운모, 알루미나, 규회석, 근청석, 소성카올린에서 선택되는 충전제 20∼45 중량%를 포함하는 복수의 디스크재를, 삽입하고,

상기 삽입한 디스크재를 소성하여, 밀도를 1.20 g/㎤보다 높고 1.50 g/㎤ 이하로 하는, 디스크 롤의 제조 방법.

7. 소성되기 전의 디스크재가, 추가로 펄프와 전분을 포함하는 6에 기재된 디스크 롤의 제조 방법.

8. 유리용융물을 1 내지 5 중 어느 하나에 기재된 디스크 롤을 이용하여 반송하고,

상기 유리용융물을 냉각하는 유리의 제조 방법.

본 발명에 의하면, 내마모성이 우수한 디스크 롤, 그 제조 방법 및 그것을 이용한 유리의 제조 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명 디스크 롤의 일례를 나타내는 도이다.

본 발명 디스크 롤은, 샤프트와, 그 샤프트에 삽입된 복수의 디스크재를 구비한다.

도 1은 본 발명 디스크 롤의 일례를 나타내는 것인데, 이 디스크 롤(10)은, 예를 들어 이하와 같은 방법으로 제조한다. 디스크재(12)를 복수개, 샤프트(11)에 끼워 넣어 롤 형상의 적층물로 하고, 양단에 배치된 플랜지(13)를 통해 양단으로부터 전체를 가압하여 디스크재에 약간의 압축을 더한 상태로 너트(15)로 고정한다. 필요에 따라 소성한다. 그리고, 소정의 롤 직경이 되도록 디스크재의 외주면을 연삭한다.

디스크 롤의 구조에는 샤프트 전체가 디스크재로 덮여 있는 사양인 것(도 1), 유리가 접촉되는 부분만 샤프트가 디스크재로 덮여 있는 사양인 것, 단일 축을 가지는 사양인 것 등이 있다.

일반적으로, 디스크재는, 중심구멍을 가지는 원반형상이다. 디스크재의 두께는, 특별히 한정되지 않지만, 통상, 2∼10 mm 정도이다. 중심구멍의 사이즈와 형태는, 샤프트의 구조에 따라 바뀔 수 있지만, 바람직하게는, 중심구멍은, 샤프트의 단면과 거의 일치한다. 중심구멍은, 예를 들어 원형, 정사각형, 오각형, 육각형, 마름모형 또는 타원형으로 할 수 있다. 샤프트에 삽입된 복수의 디스크재의 외주면은, 디스크 롤의 외주면을 형성하며, 적어도 그 일부분이, 유리시트에 접촉한다.

본 발명의 디스크 롤은, 샤프트에 복수의 디스크재를 삽입하여 적층체로 하고, 그 적층체의 양단으로부터 압력을 가하여 고정해서 제조할 수 있다. 바람직하게는, 고정 후 소성한다. 완성한 디스크 롤에서 디스크재의 밀도는, 1.20 g/㎤보다 높고 1.50 g/㎤ 이하, 바람직하게는 1.23 g/㎤보다 높고 1.40 g/㎤ 이하, 보다 바람직하게는 1.25 g/㎤ 이상 1.35 g/㎤ 이하이다. 이러한 밀도로 하면, 내마모성이 우수하며, 먼지발생이 억제된다. 동일한 경도라 해도 밀도가 높으면 내마모성이 우수하다.

밀도는, 디스크재의 조성, 디스크재 부착시의 압축력 등에 의해 조정할 수 있다.

디스크재를 소성하면, 유기 바인더는 소거되어 밀도는 저하된다. 따라서, 디스크재를 샤프트에 장전한 후 소성하여 제조할 때에는, 이 점을 고려하여 밀도를 조정한다. 예를 들어, 유기 바인더를 2∼10 중량% 정도 포함할 때에는, 충전밀도는 약 1.22∼1.67 g/㎤로 한다.

완성한 디스크 롤에서 디스크재의 쇼어경도는, 바람직하게는 30∼68, 보다 바람직하게는 55∼65, 더욱 바람직하게는 35∼65이다. 이러한 경도로 하면, 내마모성이 우수하다. 경도가 너무 높으면 유리를 손상시킬 우려가 있다. 경도도, 디스크재의 조성, 디스크재 부착시의 압축력 등에 의해 조정할 수 있다.

상기한 바와 같이 디스크재는, 유기 바인더를 포함하는 경우, 사용시 가열되었을 때 발연을 일으킬 우려가 있기 때문에, 사전에 소성하는 것이 바람직하다. 디스크재의 소성은, 샤프트에 장전하기 전이나 후 어느 때 실시해도 되지만, 장전 후가 바람직하다. 장전한 후 소성하면, 충전시에 디스크의 압축파괴가 일어날 가능성이 저감된다. 소성온도는, 예를 들어, 300∼1000℃, 바람직하게는 400∼800℃이지만, 300℃ 이상 700℃ 미만이어도 되고, 300℃ 이상 650℃ 미만이어도 된다. 보다 저온에서 소성할 수 있다면, 환경, 장치, 작업성의 점에서 유리하다.

샤프트는, 유리 제조시의 열에 견딜 수 있는 재료로 이루어지며, 통상 금속제(예를 들어 철제)이다.

디스크 롤은, 복수의 디스크재를, 1 또는 복수의 영역을 따라, 샤프트에 배치하여, 각각의 영역에서, 고정구에 의해 양단으로부터 압축 고정해도 된다. 즉, 샤프트는 디스크재가 배치되지 않은 부분이 있어도 된다. 또 디스크재는 직경이나 단면이 샤프트의 길이방향을 따라 변화해도 된다.

본 발명에서 이용하는 디스크재는, 세라믹 섬유 20∼50 중량%와, 목절점토 5∼30 중량%와, 벤토나이트 2∼20 중량%와, 충전제 20∼45 중량%를 포함한다. 충전제는, 운모, 알루미나, 규회석, 근청석, 소성카올린에서 선택되는 1 이상이다.

세라믹 섬유는, 20∼50 중량%, 바람직하게는 25∼38 중량%, 보다 바람직하게는 25∼35 중량% 포함한다. 세라믹 섬유가 20 중량% 미만이면 내열성이 낮아지고, 세라믹 섬유가 50 중량%을 초과할 때는 공극량이 증가하기 때문에, 내마모성이 악화될 가능성이 있다.

본 발명에 이용하는 세라믹 섬유는, 알루미나 실리케이트 섬유, 뮬라이트 섬유, 알루미나 섬유를 말하며, 전형적으로는, 알루미나 40 중량% 이상 99 중량% 이하와, 실리카 60 중량% 이하 1 중량% 이상을 포함한다. 예를 들어, 알루미나 70 중량% 이상 85 중량% 이하(바람직하게는 70 중량% 이상 82 중량% 이하)와, 실리카 30 중량% 이하 15 중량% 이상(바람직하게는 30 중량% 이상 18 중량% 이하)을 포함하는 내열성이 높은 섬유여도 된다. 또한, 알루미나 40 중량% 이상 60 중량% 미만(바람직하게는 45 중량% 이상 55 중량% 이하)과, 실리카 40 중량% 초과 60 중량% 이하(바람직하게는 45 중량% 이상 55 중량% 이하)를 포함하는 섬유여도 된다.

세라믹 섬유의 평균섬유직경은 통상 2∼7 ㎛ 정도이며, 바람직하게는 2∼5 ㎛ 또는 3∼7 ㎛ 정도이다.

디스크재는 목절점토를 5∼30 중량%, 바람직하게는 10∼30 중량%, 보다 바람직하게는 15∼25 중량% 포함한다. 목절점토를 이 범위에서 포함하면 디스크재 연삭 후에 실시하는 표면처리에서 표면윤활성(평활성)이 양호해진다.

벤토나이트는 2∼20 중량%, 바람직하게는 2∼15 중량%, 보다 바람직하게는 3∼15 중량%, 더욱 바람직하게는 5∼15 중량% 포함한다. 벤토나이트를 포함하지 않으면 정착·응집이 불충분하여 물여과성이 나빠진다. 반대로 벤토나이트가 너무 많으면 슬러리의 성이 높아져 물여과성이 나빠진다.

운모는 샤프트의 열팽창에 대한 디스크재의 추종성을 높인다. 운모로는, 백운모(무스코바이트; K₂Al₄(Si₃Al)₂O₂₀(OH)₄), 흑운모, 금운모(프로고파이트; K₂Mg₆(SiAl)₂O₂₀(OH)₄), 파라고나이트, 레피돌라이트, 불소합성운모 등이 사용 가능하지만, 상기 추종성을 고려하면, 백운모가 바람직하다.

디스크재는, 운모를 20∼45 중량%, 바람직하게는 20∼40 중량%, 보다 바람직하게는 25∼35 중량% 포함한다. 운모가 너무 적으면 샤프트의 열팽창에 대한 추종성이 낮아지고, 너무 많으면 슬러리 내에 균일하게 분산시키는 것이 곤란해져 디스크기재의 물성의 불균형이 커질 우려가 있다.

디스크재는, 알루미나, 규회석, 근청석 또는 소성카올린을, 20∼45 중량%, 바람직하게는 25∼45 중량%, 보다 바람직하게는 28∼42 중량% 포함한다. 이것들이 너무 적으면 조립 후 롤의 표면윤활성(평활성)이 저하되고, 너무 많으면 기재에 링 형상으로 펀칭할 때 타발성이 저하할 우려가 있다.

디스크재는, 본 발명의 효과를 해치지 않는 범위에서, 상기 성분 외에, 응집보조제, 유기 바인더를 포함할 수 있다.

유기 바인더로서 유기섬유(펄프), 전분이 바람직하다. 유기섬유(펄프)를 함유하면 압축특성을 발현할 수 있으며, 그 양은 예를 들어, 2∼10 중량%, 또는 6∼10 중량%로 할 수 있다. 또한, 전분을 함유하면 디스크재의 강도를 발현할 수 있으며, 그 양은, 예를 들어 1∼10 중량%, 또는 1∼4 중량%로 할 수 있다.

디스크재는, 무기성분으로서, 세라믹 섬유, 목절점토, 벤토나이트, 충전재를 합해서 85 중량% 이상, 90 중량% 이상, 95 중량% 이상, 98 중량% 이상, 100 중량%로 할 수 있다.

디스크재가, 상기 성분을 상기 범위로 포함하면, 내열성, 강도, 복원율 등이 균형있게 유지된 디스크 롤을 얻을 수 있다.

통상, 디스크재는 기재로부터 잘라내는데, 기재는, 상기 성분을 포함하는 수성슬러리를 판형상으로 성형하여, 건조시켜 제조할 수 있다. 이때, 초조법을 이용하는 것이 효율적이고 바람직하다.

실시예

실시예 1∼4, 비교예 1∼4

[디스크 롤의 제조]

세라믹 섬유(알루미나 40∼60 중량%, 실리카 40∼60 중량%) 30 중량%, 백운모 32 중량%, 목절점토 20 중량%, 벤토나이트 10 중량%, 펄프 6 중량% 및 전분 2 중량%를 함유하는 수성 슬러리를 조제하고, 초조법에 의해 건조 후 치수가 200 mm×200 mm×6 mm인 디스크 롤용 기재(밀 보드)를 초조했다.

얻어진 기재에서 외경 80 mm, 내경 30 mm인 디스크재를 펀칭하여, 직경 30 mm인 스테인리스제 샤프트에, 표 1에 나타내는 압력으로 단단히 조여, 표 1에 나타내는 충전밀도로 롤 빌드했다. 디스크재로 이루어지는 적층체의 길이는 100 mm였다. 그 후, 표 1에 나타내는 온도로 5시간 소성하여, 디스크 롤을 제작했다.

얻어진 디스크 롤에 대해, 소성 후 밀도, 경도, 마모량을 이하의 방법으로 구했다. 결과를 표 1에 나타낸다.

(1) 충전밀도 및 소성 후 밀도

디스크 롤의 전체 중량에서 샤프트 중량을 뺀 디스크재의 중량을, 디스크 롤의 체적으로 나누어, 충전밀도 및 소성 후 밀도를 산출했다.

(2) 경도

듀로미터 D형 경도계(고분시케이기사 제조 「아스커 D형 고무경도계」)로 측정했다.

(3) 마모량

디스크 롤의 롤면에 2 mm 간격으로 폭 2 mm의 홈 가공을 5개 실시한 직경 30 mm의 스테인리스제 축을 접촉시킨 상태로, 800℃에서 5시간 회전시킨 후, 실온 25℃까지 냉각하여, 디스크 롤의 롤 표면에 생긴 홈의 깊이를 측정했다.

[표 1]

표 1에서, 소성 후 밀도가 1.20 g/㎤보다 높은 실시예의 디스크 롤은, 소성 후 밀도가 1.20 g/㎤ 이하인 비교예의 디스크 롤보다, 마모량이 적은 것을 알 수 있다.

실시예 5∼7

소성온도의 영향을 조사하기 위해, 표 2에 나타내는 조임압, 충전밀도, 소성온도로, 실시예 1과 동일하게 디스크 롤을 제작하여, 평가했다. 결과를 표 2에 나타낸다. 참고로, 실시예 1, 2의 데이터도 함께 기재한다.

[표 2]

표 2에서, 소결온도 400∼800℃에서 현저한 차이는 없어, 낮은 온도에서 소성해도 된다는 것을 알 수 있다.

본 발명의 디스크 롤은, 판유리 등의 제조에 이용할 수 있다.

상기에 본 발명의 실시형태 및/또는 실시예를 몇 가지 상세하게 설명했지만, 당업자는, 본 발명의 신규 교시 및 효과로부터 실질적으로 벗어나는 일 없이, 이 예시된 실시형태 및/또는 실시예에 많은 변경을 쉽게 더할 수 있다. 따라서, 이 많은 변경들은 본 발명의 범위에 포함된다.

이 명세서에 기재된 문헌의 내용을 모두 여기에 원용한다.

Claims (5)

1. 세라믹 섬유 20∼50 중량%와,
   목절점토 5∼30 중량%와,
   벤토나이트 2∼20 중량%와,
   운모, 알루미나, 규회석, 근청석, 소성카올린에서 선택되는 충전제 20∼45 중량%를 포함하는 디스크재로서,
   상기 디스크재가 샤프트에 복수 충전되어 양단으로부터 가압 고정된 상태의 밀도가 1.20 g/㎤보다 높고 1.50 g/㎤ 이하인, 디스크재.
2. 제1항에 있어서,
   상기 디스크재가, 300℃ 이상 700℃ 미만으로 소성되어 있는, 디스크재.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 디스크재의 밀도가 1.23 g/㎤ 이상 1.40 g/㎤ 이하인, 디스크재.
4. 제1항에 기재된 디스크재의 제조 방법으로서,
   세라믹 섬유 20∼50 중량%와, 목절점토 5∼30 중량%와, 벤토나이트 2∼20 중량%와, 운모, 알루미나, 규회석, 근청석, 소성카올린에서 선택되는 충전제 20∼45 중량%를 포함하는 기재로부터, 디스크재를 펀칭하는, 제조 방법.
5. 제4항에 있어서,
   상기 디스크재를 소성하는 디스크재의 제조 방법.

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