KR20180133274A

KR20180133274A - 산업용 롤 제조장치 및 이에 의해 제조된 산업용 롤

Info

Publication number: KR20180133274A
Application number: KR1020170069593A
Authority: KR
Inventors: 김규선
Original assignee: 김규선
Priority date: 2017-06-05
Filing date: 2017-06-05
Publication date: 2018-12-14

Abstract

본 발명은 산업용 롤 제조장치 및 이에 의해 제조된 산업용 롤에 관한 것으로서, 고무시트를 제조한 후에 이를 감아서 고무층을 형성할 필요가 없도록 하여, 작업시간을 단축하고 제조원가를 절감하며 생산성을 향상시키는 데 그 목적이 있다.
이를 위하여 본 발명은, 각종 물품을 이송시키거나 얇은 시트 형상의 소재를 감는데 사용되는 산업용 롤 제조장치에 있어서, 상기 롤 제조장치는, 프레임 본체(70)와; 상기 프레임 본체(70)의 상부에 수평으로 구비되는 베드(72)와; 상기 프레임 본체(70)의 일측에 구비되어, 샤프트(10) 또는 파이프(100)의 일단을 고정시킨 척(82)을 회전시키기 위한 구동부(80)와; 상기 베드(72) 상에서 수평으로 이동 가능하게 구비되어, 샤프트(10) 또는 파이프(100)의 타단을 지지하는 이동부(90);를 포함하여 구성되고, 상기 샤프트(10) 또는 파이프(100)를 회전시키면서, 코팅제 공급장치(60)로부터 공급되는 폴리우레아 코팅액을 스프레이 건(50)으로 분사하여, 상기 샤프트(10) 또는 파이프(100)의 외주면에 일정 두께의 폴리우레아 코팅층(40)을 형성하는 것을 특징으로 한다.

Description

산업용 롤 제조장치 및 이에 의해 제조된 산업용 롤{Manufacturing Apparatus of Roll and Industrial Roll Using the Same}

본 발명은 각종 물품을 이송시키거나 필름 등의 소재를 감는데 사용되는 산업용 롤의 제조장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 금속 재질의 샤프트 또는 파이프에 폴리우레아 코팅액을 스프레이 방식으로 일정 두께로 도포하여 롤을 제조함으로써, 제조시간을 단축시켜 제조원가 및 인건비를 절감하고, 생산성을 향상시킬 수 있는 산업용 롤의 제조장치 및 이에 의해 제조된 산업용 롤에 관한 것이다.

산업용 롤(Roll)은 필름이나 시트 형태의 물품을 이송시키거나 이들을 감기 위해 사용되는 부품으로서, 다양한 산업 분야에서 사용되고 있다.

특히, 필름 제조기계, 제지 기계, 섬유 기계 등은 다수의 롤을 구비하고 있다.

상기한 산업용 롤은 다양한 재질로 제작되고 있는데, 도 1 내지 도 4는 일반적은 고무 롤 및 그 제조과정을 도시한 것이다.

고무 재질의 산업용 롤은, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 금속 재질의 샤프트(10) 둘레에 일정 두께의 고무층(20)이 형성되어 있으며, 상기 고무층(20)은 그 사용 용도에 따라 다양한 성분으로 형성된다.

상기 고무층(20)을 구비한 롤은, 가격이 저렴한 장점은 있지만, 마찰력이 크기 때문에 물품의 이송 시에 물품의 표면을 손상시킨다는 단점이 있다.

또한 고무층(20)을 구비한 롤은, 사용 중에 쉽게 마모가 되고 화학약품에 의해 손상되어 수명이 짧아진다는 문제가 있다.

또한 상기 고무층(20)의 표면을 폴리싱(Polishing) 가공하는 과정에서, 표면에 미세 스크래치와 버어(Burr) 등이 발생하게 된다는 단점이 있다. 그리고 이러한 미세 스크래치와 버어로 인하여 물품의 표면이 손상된다는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 상기 고무층(20)에 UV 코팅층(30)을 더 형성하는 경우가 있다.

고무 롤의 고무층(20)에 UV 코팅층(30)을 더 형성하게 되면, 내마모성이 향상되어 수명이 연장되고, 내화학성이 향상되어 손상이 방지되며, 물품과의 마찰 접촉시에 물품의 표면을 손상시키지 않는다는 장점이 있다.

이하, 도 3 및 도 4를 참조하여 종래의 롤 제조과정을 설명한다.

먼저 금속 재질의 샤프트(10)를 준비한다(S1). 상기 샤프트(10) 대신 일정 두께를 갖는 금속재질의 파이프(100)가 사용될 수도 있다.

한편, 이와는 별도의 공정에서, 고무 원료를 배합하여(S2) 평판 형상의 고무 시트(20a)를 제조한다(S3). 상기 고무 시트(20a)는 각종 고무제품의 원자재로도 사용된다.

평판 형상의 고무시트(20a)의 제조가 완료되면, 상기 샤프트(10)에 접착제를 도포하고(S4), 상기 고무시트(20a)를 샤프트(10)에 일정한 두께로 감는다.

이때, 도 3에 도시된 바와 같이, 2개의 하부 롤러(R1, R2) 및 상부 롤러(R3) 사이에 샤프트(10)를 위치시키고, 상기 샤프트(10)를 회전시키면서 고무시트(20a)를 일정한 두께가 될 때까지 감는다.

상기 고무시트(20a)가 일정한 두께로 샤프트(10)에 감겨지면, 고무시트(20a)를 커팅하고(S5), 고무시트(20a)를 필름(도시 생략)으로 감싼 후, 가마에 넣어 일정한 압력 및 온도의 수증기로 가열한다.

이어서 상기 고무시트(20a)를 하루 정도 숙성시켜 고무층(20)이 형성되도록 한 후, 그 표면을 고르게 연마한다(S8).

상기 고무층(20)에 UV 코팅층(30)을 형성할 경우에는 다음의 과정을 더 거친다.

먼저 상기 고무층(20)의 표면을 전처리 세정하고(S9), UV 코팅액을 도포한 후(S10) 자외선을 조사한다(S11).

이어서 UV 코팅층(30)을 폴리싱 가공하고(S12), 후처리 세정 후에 건조시키면(S13), 고무층(20)의 표면에 UV 코팅층(30)이 형성된 고무 롤의 제조가 완료된다.

그런데 상기한 종래의 고무 롤 제조방식은 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째, 고무층(20)을 형성하는 데 시간이 아주 많이 소요된다.

종래의 방식에 의해 고무층을 형성하기 위해서는, 먼저 각종 고무 원료를 배합하여 용융시킨 다음, 고무시트 제조장치(도시 생략)에 의해 먼저 평판 형상의 고무 시트(20a)를 제조한다.

그리고 나서 샤프트(10)에 접착제를 도포하고, 상기 고무시트(20a)를 샤프트에(10) 감아 일정 두께가 되도록 한 다음, 고무시트(20a)를 절단한다.

이어서 상기 고무시트(20a)를 필름(도시 생략)으로 감은 후, 가마에 넣고 150℃에서 약 3시간 정도 수증기로 가열한다.

그리고 상기 고무층(20)을 하루 정도 숙성시키고 난 후 표면가공을 하면 고무층(20)이 형성된 롤의 제조가 완료되는데, 이렇게 고무층(20)을 형성하기까지에는 약 4 ~ 5일이 소요된다.

둘째, 종래의 고무층 형성방식은 여러 제조 설비들을 필요로 한다.

즉, 고무원료 배합 및 가열 장치, 고무시트(20a) 제조장치, 고무시트(20a)를 샤프트(10)에 감는 장치, 고무층을 수증기로 가열하기 위한 가마 등을 필요로 한다.

이에 따라 각 제조 설비를 수용하기 위해서는 넓은 공장부지를 갖추어야 하고, 각 제조 설비마다 작업자를 배치하여야 하므로, 인건비가 상승되고 제조원가가 상승되는 문제가 있다.

셋째, 종래의 방식에 의해 제조되는 고무층(20)은, 고무층 두께의 조절이 어렵고, 기공이 많이 발생하게 되며, 온도에 따라 변형이 심한 문제점이 있다.

즉, 종래의 고무층 형성방식은, 도 3에 도시된 바와 같이, 평판 형상의 고무시트(20a)를 감아서 고무층(20)을 형성하므로 고무층(20)의 두께를 조절하기가 용이하지 않다.

또한 고무시트(20a)를 감아서 고무층(20)을 형성하게 되므로, 고무시트(20a)의 경계면에서 기공이 발생할 가능성이 높고, 이에 따라 불량 발생률이 높아지게 된다.

또한 종래의 고무층(20) 형성방식은, 온도에 따른 고무의 변형량이 심하기 때문에 온도 조절에 주의를 기울여야 하는 문제가 있다.

넷째, 종래의 고무층 형성방식은, UV 코팅을 하기 전에 고무층(20)에 잔류하는 기름성분을 제거하여야 하고, 표면을 평탄하게 가공하여야 한다.

종래의 방식에 의해 제조된 고무층은 기름 성분을 포함하고 있기 때문에, UV 코팅 전에 수증기로 가열하여 기름 성분을 제거하여야 한다.

또한 종래의 방식에 의하면, 평판 형상의 고무시트(20a)를 샤프트(10)에 감아서 감아서 고무층(20)을 형성하기 때문에, 고무시트(20a)의 절단 부분에서 단차가 생길 수밖에 없다.

이에 따라 상기 고무층(20)의 표면에 UV 코팅층(30)을 더 형성하기 위해서는, 단차진 부분을 매끈하고 평탄하게 가공하여야 하므로, 작업공수가 증가되고 생산성이 저하되는 문제가 있다.

국내 등록특허 제10-0480365호 국내 등록특허 제10-1406147호 국내 등록특허 제10-1533736호

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 고무시트를 제조한 후 이를 감아서 고무층을 형성할 필요가 없도록 하여, 작업시간을 단축하고 제조원가를 절감하며 생산성을 향상시킬 수 있는 롤 제조장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 롤을 제조하는 데 많은 제조 설비들을 필요로 하지 않고, 좁은 공간에서도 롤을 신속하게 제조할 수 있도록 하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 롤을 제조함에 있어서, 고무원료 배합 및 가열장치, 고무시트 제조장치, 고무시트 권취장치, 가마 등을 필요로 하지 않도록 하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 롤의 두께를 용이하게 조절할 수 있고, 기공의 발생을 억제하여 불량률을 감소시키는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 온도의 변화에 구애받지 않고 양질의 롤을 제조할 수 있도록 하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, UV 코팅층을 형성하기 위해 고무층의 기름성분을 제거할 필요가 없도록 하고, UV 코팅을 위한 표면 연마시 작업공수를 절감하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 롤의 표면 정밀도를 향상시키고 사용 수명을 연장할 수 있도록 하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 각종 물품을 이송시키거나 얇은 시트 형상의 소재를 감는데 사용되는 산업용 롤 제조장치에 있어서, 상기 롤 제조장치는, 프레임 본체와; 상기 프레임 본체의 상부에 수평으로 구비되는 베드와; 상기 프레임 본체의 일측에 구비되어, 샤프트 또는 파이프의 일단을 고정시킨 척을 회전시키기 위한 구동부와; 상기 베드 상에서 수평으로 이동 가능하게 구비되어, 샤프트 또는 파이프의 타단을 지지하는 이동부;를 포함하여 구성되고, 상기 샤프트 또는 파이프를 회전시키면서, 코팅제 공급장치로부터 공급되는 폴리우레아 코팅액을 스프레이 건으로 분사하여, 상기 샤프트 또는 파이프의 외주면에 일정 두께의 폴리우레아 코팅층을 형성하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 샤프트의 일단은 상기 척에 고정되고, 상기 샤프트의 타단은 센터홀을 구비하여, 이동부에 구비된 센터축에 의해 지지되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 파이프의 일단은 제1지그가 삽입되어 상기 척에 고정되고, 상기 파이프의 타단은 제2지그가 삽입되어, 이동부에 구비된 센터축에 의해 지지되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 샤프트의 양단 부근에 플랜지가 각각 조립되고, 상기 파이프의 양단에 플랜지가 각각 조립되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 제1지그는 일단에 축을 구비하고, 상기 제2지그는 일단에 상기 센터축이 일부 삽입되도록 하기 위한 센터홀이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 샤프트 또는 파이프의 일단은, 베드 상에서 이동 가능한 지지구에 의해 지지되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 샤프트 또는 파이프는 선반에 고정되어 회전되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 샤프트 또는 파이프를 50 ~ 70rpm으로 회전시키면서, 스프레이 건으로 폴리우레아 코팅액을 분사하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 폴리우레아 코팅층은, 폴리우레아 실란트와 폴리우레아 실란트용 경화제를 동일한 중량비로 혼합하여 형성하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 스프레이 건은, 폴리우레아 실란트와 폴리우레아 실란트용 경화제가, 폴리우레아 실란트 공급관과 폴리우레아 실란트용 경화제 공급관을 통해 각각 개별적으로 공급되도록 한 후, 분사노즐에서 분사되기 직전에 서로 혼합된 후 분사되도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 코팅제 공급장치는, 폴리우레아 실란트와 폴리우레아 실란트용 경화제를 60 ~ 80℃로 가열한 후 스프레이 건에 각각 공급하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 코팅제 공급장치는, 압축기를 구비하여 상기 스프레이 건에 고압의 압력을 공급하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 산업용 롤 제조장치에 의하면, 롤을 제조함에 있어서 종래와 같이 고무시트를 감아서 고무층을 형성하지 않고, 스프레이 방식에 의해 샤프트 또는 파이프에 직접 폴리우레아 코팅층을 형성한다.

이에 따라 고무시트를 제조한 후에 이를 감아서 고무층을 형성할 필요가 없고, 샤프트에 접착제를 도포하지 않아도 되는 효과가 있다.

또한 폴리우레아 코팅층이 수초 내에 경화되므로 간편하고 신속하게 롤을 제조할 수가 있다. 이에 따라 작업속도가 빨라져 생산성이 대폭 향상되는 효과가 있다.

또한 종래와 같이, 고무원료 배합 및 가열장치, 고무시트 제조장치, 고무시트 권취장치, 가마 등을 필요로 하지 않으므로, 넓은 공장부지를 갖추지 않아도 된다.

또한 각 제조 설비마다 작업자를 배치할 필요가 없으므로, 인건비 및 제조원가를 대폭 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한 좁은 공간에서도 양질의 롤을 신속하고 용이하게 제조할 수 있는 효과가 있다.

또한 폴리우레아 코팅층을 스프레이 방식에 의해 형성하므로, 롤의 두께를 용이하게 조절할 수 있고, 기공의 발생을 억제하여 불량률을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

또한 UV 코팅층을 형성하기 위해 고무층의 기름성분을 제거할 필요가 없고, 폴리우레아 코팅층이 비교적 균일하게 형성되므로, UV 코팅을 위한 표면 연마시 작업공수를 절감할 수 있는 효과가 있다.

또한 폴리우레아 코팅층과 UV 코팅층 간의 접착력을 향상시킬 수 있고, 롤의 표면 정밀도를 향상시킬 수 있으며, 사용 수명을 연장시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 방식에 의해 제조된 롤의 사시도.
도 2는 도 1의 단면도.
도 3은 종래 방식에 따라 고무시트를 샤프트에 감는 과정을 개략적으로 나타낸 사시도.
도 4는 종래 방식에 따른 롤 제조과정을 나타낸 흐름도.
도 5는 본 발명에 따라 제조된 롤의 사시도.
도 6은 도 5의 단면도.
도 7은 본 발명에 따른 롤 제조과정을 나타낸 흐름도.
도 8은 본 발명에 따라 폴리우레아 코팅층을 형성하는 과정을 나타낸 개략적인 사시도.
도 9는 본 발명에 따른 롤 제조장치에서 샤프트를 고정하는 상태를 개략적으로 나타낸 측면도.
도 10은 본 발명에 따른 롤 제조장치에서 파이프를 고정하는 상태를 개략적으로 나타낸 측면도.
도 11은 본 발명에 따른 롤 제조장치에서 지지구를 사용하여 샤프트를 고정하는 상태를 나타낸 사시도.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 도 5 내지 도 11을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 산업용 롤 제조장치는, 각종 물품을 이송시키거나 얇은 시트 형상의 소재를 감는데 사용되는 산업용 롤 제조장치에 있어서, 상기 롤 제조장치는, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 프레임 본체(70)와; 상기 프레임 본체(70)의 상부에 수평으로 구비되는 베드(72)와; 상기 프레임 본체(70)의 일측에 구비되어, 샤프트(10) 또는 파이프(100)의 일단을 고정시킨 척(82)을 회전시키기 위한 구동부(80)와; 상기 베드(72) 상에서 수평으로 이동 가능하게 구비되어, 샤프트(10) 또는 파이프(100)의 타단을 지지하는 이동부(90);를 포함하여 구성된다.

상기 구동부(80)에는, 척(82)을 회전시키기 위한 구동모터, 구동축, 기어 변환장치, 조작 패널 등이 구비되어 있다.

또한 이동부(90)는 베드(72) 상에서 수평으로 이동하면서 샤프트(10) 또는 파이프(100)의 일단을 고정시킨다. 이에 따라 길이가 다른 샤프트(10) 또는 파이프(100)도 용이하게 고정시킬 수가 있다.

본 발명은, 상기 샤프트(10) 또는 파이프(100)를 회전시키면서, 코팅제 공급장치(60)로부터 공급되는 폴리우레아 코팅액을 스프레이 건(50)으로 분사하여, 상기 샤프트(10) 또는 파이프(100)의 외주면에 일정 두께의 폴리우레아 코팅층(40)을 형성한다.

즉 본 발명의 특징은, 종래와 같이 먼저 고무시트(20a)를 제조한 후에 이를 샤프트(10)에 감아서 고무층(20)을 형성하지 않고, 샤프트(10)에 바로 폴리우레아 코팅층(40)를 형성한다는 데 있다.

상기한 폴리우레아는, 피도포물에 순간적으로 접착되면서 대단히 높은 강도를 유지할 뿐만 아니라, 사용 용도에 따라 경도를 다양하게 변화시킬 수 있으며, 방수, 방청, 내화학성이 매우 뛰어난 장점이 있다.

또한 상기 폴리우레아는, 균일한 반응성 및 빠른 경화특성을 지니고 있고, 시공온도에 구애받지 않고 영하의 온도에서도 코팅을 할 수 있다.

이에 따라 상기 폴리우레아는, 방수를 위한 콘크리트 코팅, 탱크 라이닝 코팅 등에 적용되고 있다.

여기서 상기 폴리우레아 코팅액은, 폴리우레아 실란트(Polyurea Sealant)와 폴리우레아 실란트용 경화제를 동일한 중량비로 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.

또한 상기 경화제로는 폴리프로필렌 글리콜을 주성분으로 하는 경화제를 사용하는 것이 바람직하다.

이는 샤프트(10) 또는 파이프(100)를 회전시키면서 폴리우레아 코팅액을 분사할 때, 코팅액이 신속히 경화되도록 하기 위한 것이다.

만일 폴리우레아 코팅액이 수초 내에 경화되지 않으면, 코팅액이 샤프트(10)또는 파이프(100)에 도포되지 않고 아래로 흘러내리는 문제가 발생하게 된다.

상기 경화제를 사용함으로써, 샤프트(10) 또는 파이프(100)에 분사된 폴리우레아 코팅액(10)이 수초 내에 경화되도록 하여, 코팅액이 하부로 흘러내리는 것을 방지할 수가 있다.

샤프트(10)에 폴리우레아 코팅층(40)을 형성할 경우에는, 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 샤프트(10)의 일단을 상기 척(82)에 고정하고, 상기 샤프트(10)의 타단을 이동부(90)에 구비된 센터축(92)에 의해 지지한 후, 샤프트(10)를 회전시키면서 폴리우레아 코팅액을 분사한다.

여기서 상기 샤프트(10)의 타단에 센터홀(10b)을 형성하여, 상기 센터홀(10b)이 이동부(90)에 구비된 센터축(92)에 의해 지지되도록 한다.

또한 상기 샤프트(10)의 양단 부근에는, 도 9에 도시된 바와 같이, 플랜지(10a)를 각각 조립하여 폴리우레아 코팅층(40)이 상기 2개의 플랜지(10a) 사이에 형성되도록 한다.

본 발명에 따른 폴리우레아 코팅액은 수초 내에 경화가 이루어지기 때문에, 상기 플랜지(10a)는 폴리우레아 코팅층(40)과 견고하게 접합된다.

또한 파이프(100)에 폴리우레아 코팅층(40)을 형성할 경우에는, 도 10에 도시된 바와 같이, 제1지그(110) 및 제2지그(120)를 파이프(100)의 양단에 각각 조립한 후 이를 회전시킨다.

즉, 상기 파이프(100)의 일단에 제1지그(110)를 삽입하여 척(82)에 고정시키고, 상기 파이프(100)의 타단에 제2지그(120)를 삽입하여 이동부(90)의 센터축(92)으로 고정시킨다.

이를 위해 상기 제1지그(110)는, 도 10에 도시된 바와 같이 축(110a)을 구비하고 있고, 상기 제2지그(120)는 그 단면에 센터홀(120a)이 구비되어 있다. 상기 제2지그(120)의 센터홀(120a)은, 이동부(90)에 구비된 센터축(92)에 의해 지지된다.

또한, 도 11에 도시된 바와 같이, 센터축(92)을 구비한 이동부(90) 대신에 베드 상에서 이동가능한 지지구(130)를 사용하여 고정할 수도 있다.

상기 지지구(130)는, 다양한 직경의 샤프트(10) 또는 파이프(100)의 제2지그(120)를 지지할 수 있도록 구성된다.

상기 지지구(130)의 형상은 원형단면의 부재를 지지할 수 것이면 어느 구조를 사용하여도 무방하다.

상기 이동부(90) 대신에 지지구(130)를 사용하게 되면, 샤프트(10)의 일단 또는 파이프(100)의 제2지그(120)에 센터홀을 형성할 필요가 없다.

본 발명에 따른 제조장치에서는 척(82)이 아주 저속으로 회전하기 때문에, 이동부(90) 대신에 상기 지지구(130)를 사용하여도 별다른 문제가 발생하지 않는다.

또한 상기 샤프트(10) 또는 파이프(100)를 공작기계인 선반에 고정하여 회전시키면서 폴리우레아 코팅액을 분사할 수도 있다.

또한 상기 샤프트(10) 또는 파이프(100)는 50 ~ 70rpm으로 회전시키면서 폴리우레아 코팅액을 분사하는 것이 바람직하다.

상기 샤프트(10) 또는 파이프(100)의 회전속도가 50rpm 미만이 되면 폴리우레아 코팅층(40)을 형성하는 작업속도가 저하되고, 70rpm 이상이 되면 폴리우레아 코팅층(40)을 균일하게 형성하기가 어려워진다.

따라서 상기 샤프트(10) 또는 파이프(100)의 회전속도는, 50 ~ 70rpm인 것이 바람직하다.

폴리우레아 코팅액을 분사할 경우에는, 스프레이 건(50)에서 고압으로 분사되는 코팅액이 제조장치 또는 선반에 묻지 않도록, 샤프트(10) 또는 파이프(100)를 제외한 부분을 비닐로 감싼 다음 작업을 한다.

또한 본 발명에 따라 샤프트(10) 또는 파이프(100)에 형성되는 폴리우레아 코팅층(40)은, 폴리우레아 실란트와 폴리우레아 실란트용 경화제를 동일한 중량비로 혼합하여 형성하는 것이 바람직하다.

또한 상기 폴리우레아 실란트용 경화제로는, 폴리프로필렌 글리콜을 주성분으로 하는 경화제를 사용하는 것이 바람직하다.

상기한 방식에 의해 폴리우레아 코팅액이 수초 내에 경화되도록 할 수 있다.

또한 본 발명에 따른 스프레이 건(50)은, 도 8에 도시된 바와 같이, 폴리우레아 실란트와 폴리우레아 실란트용 경화제가, 폴리우레아 실란트 공급관(A)과 폴리우레아 실란트용 경화제 공급관(B)을 통해 각각 개별적으로 공급되도록 한 후, 분사노즐에서 분사되기 직전에 서로 혼합된 후 분사되도록 하는 것이 바람직하다.

만일 폴리우레아 실란트와 경화제를 미리 혼합하게 되면, 폴리우레아의 특성상 수초 내에 경화가 되어 분사가 잘 이루어지지 않게 된다.

이를 방지하기 위해, 코팅제 공급장치(60)에 폴리우레아 실란트와 폴리우레아 실란트용 경화제를 분리하여 저장한 후, 스프레이 건(50)에 각각 공급한다.

또한 상기 코팅제 공급장치(60)는, 폴리우레아 실란트와 폴리우레아 실란트용 경화제를 60 ~ 80℃로 가열한 후 스프레이 건(50)에 각각 공급하는 것이 바람직하다.

상기 가열온도가 60℃ 이하가 되면 폴리우레아 실란트와 폴리우레아 실란트용 경화제의 혼합성이 저하되고, 가열온도가 80℃ 이상이 되면 폴리우레아 코팅제의 경화속도가 느려지게 된다.

따라서 상기 폴리우레아 실란트와 폴리우레아 실란트용 경화제의 가열온도는 60 ~ 80℃인 것이 바람직하다.

또한 상기 코팅제 공급장치(60)는, 압축기를 구비하여 상기 스프레이 건(50)에 압력 공급관(C)을 통해 고압의 압력을 공급한다.

상기한 압력 공급에 의해 폴리우레아 실란트와 폴리우레아 실란트 경화제가 스프레이 건(50)의 노즐을 통해 용이하게 분사되도록 할 수 있다.

상기한 방식에 의해 제조된 롤은 그대로 사용할 수도 있고, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 폴리우레아 코팅층(40)에 UV 코팅층(30)을 더 형성하여 사용할 수도 있다.

상기 UV 코팅층(30)을 형성하는 과정은, 폴리우레아 코팅층(40)을 형성하는 S30 단계 이후에, (d) 상기 폴리우레아 코팅층(S40)의 표면을 전처리 세정하는 단계(S40), (e) 상기 폴리우레아 코팅층(40)에 UV 코팅액을 도포하여 UV 코팅층(30)을 형성하는 단계(S50), (f) 상기 UV 코팅층(30)에 자외선을 조사하는 단계(S60), (g) 상기 UV 코팅층(30)을 폴리싱 가공하는 단계(S70), (h) 상기 UV 코팅층(30)을 후처리 세정 후 건조하는 단계(S80)를 더 포함한다.

상기한 방식에 의해 형성된 UV(Ultraviolet) 코팅층(30)은, 높은 표면 평활도를 유지하게 되므로, 얇을 필름과 같은 고정밀도의 소재도 손상 없이 이송시키거나 감아서 권취할 수가 있다.

또한 상기 UV코팅층(30)은, 고온의 자외선 조사를 거쳐 형성되므로 롤 표면에 버(Burr)나 스크래치 등이 발생하지 않고, 내마모성이 우수하여 롤의 수명을 향상시킬 수가 있다.

이하 본 발명에 따른 산업용 롤의 제조과정을 도 7 및 도 8을 참조하여 설명한다.

먼저, 금속재질의 샤프트(10) 또는 파이프(100)를 준비하고(S10), 상기 샤프트(10) 또는 파이프(100)의 양단을 롤 제조장치 또는 선반에 고정한다.

이때 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 샤프트(10)의 양단 부근에 플랜지(10a)를 각각 조립하여, 상기 2개의 플랜지(10a) 사이에 폴리우레아 코팅층(40)이 형성되도록 한다.

또한 파이프(100)인 경우에는, 그 양단부에 플랜지(100a)를 각각 조립하여, 상기 2개의 플랜지(100a) 사이에 폴리우레아 코팅층(40)이 형성되도록 한다.

그리고 도 9에 도시된 바와 같이, 샤프트(10)의 일단은 척(82)에 고정시키고 타단은 이동부(90)에 구비된 센터축(92)으로 지지한다.

이를 위해 상기 샤프트(10)의 일단 단면에는, 센터축(92)의 단부가 일부 삽입되도록 하기 위한 센터홀(10b)이 형성된다.

한편, 파이프(100)인 경우에는 도 10에 도시된 바와 같이, 파이프(100)의 일단에 제1지그(110)를 조립하여 척(82)에 고정시키고, 파이프(100)의 타단은 제2지그(120)를 조립하여 이동부에 구비된 센터축(92)으로 지지한다.

이를 위해 상기 제1지그(110)에는 축(110a)이 구비되고, 제2지그(120)의 단부에는 센터축(92)이 일부 삽입되기 위한 센터홀(120a)이 형성된다.

한편, 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 샤프트(10)의 일단 또는 파이프(100)에 조립된 제1지그(110)를 척(82)으로 고정하고, 타단을 지지구(130)를 사용하여 고정할 수도 있다.

상기 샤프트(10) 또는 파이프(100)를 제조장치 또는 선반에 고정한 후에는, 상기 샤프트(10) 또는 파이프(100)를 50 ~ 70rpm의 속도로 서서히 회전시킨다.

이어서 스프레이 건(50)을 사용하여 폴리우레아 코팅액을 고압으로 분사하여, 일정 두께의 폴리우레아 코팅층(40)을 형성한다(S20).

또한 상기 폴리우레아 코팅층(40)을 형성할 때, 1차로 낮은 경도의 폴리우레아 코팅층을 형성한 후, 2차로 높은 경도의 폴리우레아 코팅층을 형성할 수도 있다.

폴리우레아 코팅층(40)이 일정 두께로 형성되면 그 표면을 연마한다(S30).

상기 연마과정은, 필요에 따라 황삭연마, 정삭연마, 폴리싱 작업을 포함할 수 있다.

또한 상기 폴리우레아 코팅층(40)에 UV 코팅층(30)을 더 형성할 경우에는, 폴리우레아 코팅층(40)의 표면을 전처리 세정하고(S40), 샤프트(10) 또는 파이프(100)를 회전시키면서 UV 코팅액을 도포한다(S50).

이때 상기 샤프트(10) 또는 파이프(100)의 회전속도는 300 ~ 350rpm인 것이 바람직하다.

UV 코팅액을 도포하여 UV 코팅층(30)을 형성한 후에는, UV 코팅층(30)에 자외선을 조사하여 UV 코팅액을 경화시키고(S60), 그 표면을 폴리싱 가공한다(S70).

이어서 후처리 세정을 한 후 건조시키면, 폴리우레아 코팅층(40) 및 UV 코팅층(30)을 구비한 산업용 롤의 제조가 완료된다.

종래의 고무 롤 제조방식에 의하면, 도 4에 도시된 바와 같이, 각종 고무 원료를 배합하고 용융시켜, 먼저 평판 형상의 고무시트(20a)를 제조한다.

이어서 상기 샤프트(10)에 접착제를 도포하고, 상기 평판 형상의 고무시트(20a)를 샤프트에 일정 두께로 감은 후, 고무시트(20a)를 절단한다.

이어서 상기 고무시트(20a)를 필름으로 감싼 후, 가마에 넣고 일정 온도의 수증기로 가열한 후 숙성 과정을 거치는데, 이렇게 고무층(20)을 형성하기까지에는 약 4 ~ 5일이 소요된다.

즉 종래의 고무층 형성방식은, 제조시간이 많이 소요되고, 많은 제조공정을 거쳐야 하기 때문에 제조설비가 복잡해지며, 넓은 공장부지를 필요로 한다.

또한 각 제조 설비마다 작업자를 배치하여야 하므로 인건비 및 제조원가가 상승되는 문제가 있다.

또한 종래의 방식에 의해 형성되는 고무층은, 고무시트를 감아서 그 두께를 형성하기 때문에 두께의 조절이 어렵고, 고무의 특성상 온도에 따라 변형이 심하게 발생하게 되며, 고무시트의 경계면 상에서 기공 등의 결함이 많이 발생하게 된다.

또한 고무시트를 감아서 고무층을 형성하기 때문에 단차진 부분이 발생할 수 밖에 없고, 이 단차를 없애기 위해서는 별도의 기계가공을 해야 하는 문제가 있다.

또한 종래의 방식에 의해 형성된 고무층에 UV 코팅을 하기 위해서는, 고무층에 존재하는 기름성분을 제거해야 하므로, 작업공수가 증가되고 생산성이 저하되는 문제가 있다.

그러나 본 발명에 의하면, 종래와 같이 고무시트를 감아서 고무층을 형성하는 것이 아니라, 샤프트(10) 또는 파이프(100)에 직접 폴리우레아 코팅층(40)을 스프레이 방식에 의해 형성한다.

즉, 본 발명은 고무층을 형성하기 위해, 종래와 같이 고무원료 배합 및 가열장치, 고무시트 제조장치, 고무시트 권취장치, 가마 등을 필요로 하지 않고, 샤프트(10) 또는 파이프(100)에 접착제를 도포할 필요가 없다.

이에 따라 넓은 공장부지를 필요로 하지 않고, 인건비 및 제조원가를 대폭 절감할 수 있으며, 간단한 장치에 의해 롤을 신속하게 제조할 수가 있다.

또한 샤프트(10) 또는 파이프(100)에 분사된 폴리우레아 코팅액이 수초 내에 경화되므로, 작업속도가 매우 빨라지게 되어 생산성을 획기적으로 향상시킬 수가 있다.

즉 본 발명에 의하면 4 ~ 5일이 소요되던 롤 제조시간을 하루 이내로 단축할 수가 있다.

또한 폴리우레아 코팅층(40)의 두께를 용이하게 조절할 수 있고, 기공 등의 결함을 최소화하여 고품질의 롤을 신속하게 제조할 수가 있다.

또한 폴리우레아 코팅층(40)에 UV 코팅층(30)을 더 형성하는 경우, 종래와 같이 고무층(20)의 기름성분을 제거할 필요가 없다.

또한 폴리우레아 코팅층(40) 및 UV 코팅층(30)이 모두 스프레이 방식에 의해 형성되므로, 폴리우레아 코팅층(40)과 UV 코팅층(30) 간의 접착력을 향상시킬 수 있고, 롤의 표면 정밀도를 향상시킬 수가 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것으로서 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능 하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

10: 샤프트(Shaft) 10a: 플랜지(Flange)
10b: 센터홀(Center Hole) 20: 고무층
20a: 고무시트(Sheet) 30: UV(Ultraviolet) 코팅층
40: 폴리우레아(Polyurea) 코팅층 50: 스프레이 건(Spray Gun)
60: 코팅제 공급장치 70: 프레임 본체
72: 베드(Bed) 80: 구동부
82: 척(Chuck) 90: 이동부
92: 센터축 100: 파이프
110: 제1지그 120: 제2지그
130: 지지구
A: 폴리우레아 실란트(Polyurea Sealant) 공급관
B: 폴리우레아 실란트용 경화제 공급관
C: 압력 공급관

Claims

각종 물품을 이송시키거나 얇은 시트 형상의 소재를 감는데 사용되는 산업용 롤 제조장치에 있어서,
상기 롤 제조장치는,
프레임 본체(70)와;
상기 프레임 본체(70)의 상부에 수평으로 구비되는 베드(72)와;
상기 프레임 본체(70)의 일측에 구비되어, 샤프트(10) 또는 파이프(100)의 일단을 고정시킨 척(82)을 회전시키기 위한 구동부(80)와;
상기 베드(72) 상에서 수평으로 이동 가능하게 구비되어, 샤프트(10) 또는 파이프(100)의 타단을 지지하는 이동부(90);를 포함하여 구성되고,
상기 샤프트(10) 또는 파이프(100)를 회전시키면서, 코팅제 공급장치(60)로부터 공급되는 폴리우레아 코팅액을 스프레이 건(50)으로 분사하여, 상기 샤프트(10) 또는 파이프(100)의 외주면에 일정 두께의 폴리우레아 코팅층(40)을 형성하는 것을 특징으로 하는 산업용 롤 제조장치.
제1항에 있어서,
상기 샤프트(10)의 일단은 상기 척(82)에 고정되고,
상기 샤프트(10)의 타단은 센터홀(10b)을 구비하여, 이동부(90)에 구비된 센터축(92)에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 산업용 롤 제조장치.
제1항에 있어서,
상기 파이프(100)의 일단은 제1지그(110)가 삽입되어 상기 척(82)에 고정되고,
상기 파이프(100)의 타단은 제2지그(120)가 삽입되어, 이동부(90)에 구비된 센터축(92)에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 산업용 롤 제조장치.
제3항에 있어서,
상기 제1지그(110)는 일단에 축(110a)을 구비하고,
상기 제2지그(120)는 일단에 상기 센터축(92)이 일부 삽입되도록 하기 위한 센터홀(120a)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 산업용 롤 제조장치.
제1항에 있어서,
상기 샤프트(10)의 양단 부근에 플랜지(10a)가 각각 조립되고,
상기 파이프(100)의 양단에 플랜지(100a)가 각각 조립되는 것을 특징으로 하는 산업용 롤 제조장치.
제1항에 있어서,
상기 샤프트(10) 또는 파이프(100)의 일단은, 베드(72) 상에서 이동 가능한 지지구(130)에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 산업용 롤 제조장치.
제1항에 있어서,
상기 샤프트(10) 또는 파이프(100)는 선반에 고정되어 회전되는 것을 특징으로 하는 산업용 롤 제조장치.
제1항에 있어서,
상기 샤프트(10) 또는 파이프(100)를 50 ~ 70rpm으로 회전시키면서, 스프레이 건(50)으로 폴리우레아 코팅액을 분사하는 것을 특징으로 하는 산업용 롤 제조장치.
제1항에 있어서,
상기 폴리우레아 코팅층(40)은,
폴리우레아 실란트와 폴리우레아 실란트용 경화제를 동일한 중량비로 혼합하여 형성하는 것을 특징으로 하는 산업용 롤 제조장치.
제1항에 있어서,
상기 스프레이 건(50)은,
폴리우레아 실란트와 폴리우레아 실란트용 경화제가, 폴리우레아 실란트 공급관(A)과 폴리우레아 실란트용 경화제 공급관(B)을 통해 각각 개별적으로 공급되도록 한 후, 분사노즐에서 분사되기 직전에 서로 혼합된 후 분사되도록 하는 것을 특징으로 하는 산업용 롤 제조장치.
제1항에 있어서,
상기 코팅제 공급장치(60)는, 폴리우레아 실란트와 폴리우레아 실란트용 경화제를 60 ~ 80℃로 가열한 후 스프레이 건(50)에 각각 공급하는 것을 특징으로 하는 산업용 롤 제조장치.
제1항에 있어서,
상기 코팅제 공급장치(60)는, 압축기를 구비하여 상기 스프레이 건(50)에 고압의 압력을 공급하는 것을 특징으로 하는 산업용 롤 제조장치.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 기재된 제조장치에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 산업용 롤.