KR950007699B1 - 주형 표면의 윤활 방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

주형 표면의 윤활 방법

본 발명은 그릇과 같은 유리 제품의 제조에 있어서, 그 기계적 제조 장치인 주형, 컨베이어 벨트 등과 같은 표면에 윤활제 층을 주기적으로 증착하여 그 표면을 윤활시키는 방법에 관한 것이다.

유리제품, 특히 병, 플라스크 등과 같은 중공 유리제품의 제조 방법에는 일반적으로 다음과 같은 두가지 방법이 있다:

˝취입-취입범(blown-blown)˝으로 불리는 제1방법은 블랭크(blank)를 제1주형내에서 취입하여 성형한 뒤, 이를 제2주형으로 운반하고, 이 후 최종 형태를 이루기 위해서 제2주형안에서 취입하는 방법이다.

˝가압취입범˝으로 불리는 제2방법은 호퍼에서 공급되는 유리 또는 파리손 (parison) 방울을 주형내에서 가압하여 블랭크를 성형한 뒤, 이를 취입주형으로 이동시켜 최종 형태를 성형하도록 중공 블랭크를 취입하는 방법이다.

편평한 유리제품들은 일반적으로 가압에 의해서 제작된다.

사용된 방법에 관계없이, 블랭크들이 형성된 주형들의 내벽은, 유리의 침투를 증진시키고, 블랭크의 표면일부에서 결함이 발생하는 것(이러한 블랭크의 결함은 결국 최종제품의 결함을 야기시킴)을 피하기 위해 규칙적으로 일정하게 윤활된다. 유리 제조업에서 현재까지 여전히 빈번하게 사용되고 있는 기술은 주형들의 수작업에 의한 윤활(이하, 수공 윤활로 약침함)을 포함하는 기술로서, 그것은 취급자에게 위험을 초래한다.

이 윤활 방법은 일반적으로 현탁액 상태의 흑연 함유 오일을 사용하여 수행된다.

그러한 수공 윤활법에 있어서, 취급자는 윤활 횟수를 줄이기 위해서 다량의 오일을 증착시키는 경향이 있다. 이것은 규칙적인 윤활후에 성형되는 제1블랭크들의 오염을 초래해서 제조라인의 손실을 크게 증가시킨다. 또한, 작업장에서 다량의 연기가 발생된다.

유리용기의 제조라인에 있어서 수공윤활법을 자동윤활법으로 대체하려는 시도가 오랫동안 있어왔지만, 현재까지 많은 성공 사례는 없었다.

프랑스공화국 특허 제1,285,586호에는 폐쇄된 주형용 자동 윤활 방법이 기재되어 있는데, 여기서 주형장치는 윤활통로를 구비하고 있어서 주형안에 파라손이 도입되기전에 오일이 상기 윤할통로를 통해서 주형내로 주입된다.

오일이 주형들과 접촉할 때 연소해서 다가방향족 탄화수소로 채워진 탁한 검은 연기를 발하므로 수공법 또는 자동 공법으로 오일을 도입하는 것은 광범위한 오염 문제를 초래한다. 이 오염은 유리 제품들에서 발견된다: 즉, 유리제품들은 블랭크가 주형에서 분리될 때의 고온에도 불구하고 공기중에서 연소되지 않은 오일의 불완전 연소의-잔류물로 피복되므로, 실제로 파리손을 도입하기전에 윤활을 실행할수 없게 된다. 따라서, 이 윤활이 각각의 파리손의 도입전에 시행되지 않을 경우, 오염은 눈에 띄게 급속히 감소하지만, 유리제품의 표면결함이 상당히 증가한다.

미합중국 특허 제4,165,974호는 해결책으로서 내부표면상에 내접착층을 만드는 것을 제시하였는데, 이 방법은 플루오르화탄소로 주형들이 내부표면을 피복하는 단계를 포함하는 것이었다. 이 방법은 각 주형을 분해한뒤, 이를 윤활 처리하고, 그 다음 기계상에 주형을 재배치하기 전에 열처리하는 것을 필수 단계로 포함하고 있다. 상기 언급된 윤활의 지속 기간이 여러 시간일지라도, 그러한 방법은 주형의 분해, 윤활, 재장착등을 위해 이 기계를 몇번이고 정지시킬 수 있는 책임자를 제조기 주위에 상시 배치할 것을 요구하기 때문에, 결국 제조비의 단가를 상승시킨다.

미합중국 특허 제4,409,010호에는 주형들의 내부표면에 액체오일을 분사함으로써 주형들을 윤활시키는 방법이 기재되어 있으나, 기재된 방법은 윤활용 오일의 사용과 관계있는 단점들을 제거하는 것은 아니다.

상기 기재된 방법들 중 어느 것 하나를 사용한다해도 또 다른 문제가 발생한다. 즉, 유리용기들이 기름진 오염을 발생시키지 않으면서 주형에서 분리된다 해도 그 표면상태는 물론 강철 주형의 표면의 상태나 질에 따라 좌우되므로, 일반적으로 불량하다. 이 표면질이 검사되었을지라도 제조라인을 떠날 때 그 용기들은 일반적으로 소비자에게 불만족한 ˝오렌지-껍질˝ 타입의 광택없이 외관을 갖게 된다. 이것이, 본 출원인이 유럽특허 제136,934호에 기재된 유리 제품들이 표면을 연마하는 방법을 개발한 이유이며, 그에 따라 이 제품들에 윤나는 표면 외관을 제공할 수 있다. 이 발병의 방법은 필연적으로 제조비용을 증가시키는 고품질의 용기들, 예를들면 향수 분야에 사용되는 용기 제조에 특히 요구되는 방법이다. 이 방법은 표면 품질 기준이 까다롭지 않은 유리병이나 유리용기들의 제작자가 표면 상태가 소비자에게 만족을 줄 수 있는 용기를 주형으로부터 직접 수득할 수 있다는 점에서 바람직하다.

또한, 본 출원인은 아세틸렌 제트를 공기 또는 산소 연료 화염으로 분해하여 카본 블랙을 만드는 방법을 미합중국 특허 제4,412,974호에 기재했다. 이 방법과 관련된 다수의 출원이 있다. 일례로는 주형의 벽에 카본 블랙의 층을 증착시키는 것에 관한 것이 있으며, 여기서 상기층은 높은 윤활특성 및 절연특성들을 가지고 있다. 상기 방법은 유리제조분야에, 특히 주조기에서 배출되는 유리 제품을 이동시키고, 예를들면 상기에 언급된 화염을 사용하여, 표면을 연마하는 기계로 운반하는 컨베이어밸트들의 열충격 및 기계적 충격들에 대하여 절연시키는 적용할 수 있다. 이 경우에, 생성된 카본 증착물의 절연 특성들 때문에 주형에서 배출되는 유리 용기들은 해가 되는 열 및/또는 기계적 충격들을 피할 수 있다.

그러나 유리용기들을 제조하기 위한 미합중국 특허 제4,412,974호에 기재된 방법을 사용하면 이전에 기술된 방법들로 얻어진 것과 대체로 동일한 결과들이 얻어졌다. 즉, 탄소질물질의 증착은 일반적으로 우수한 윤활을 허용하지만, 오일은 사용하는 경우에서와 같이 주형들을 급속하게 오염시키고 유리제품의 표면상에 기름진 증착물을 야기하는 단점을 가진다. 또한, 주형의 형상에 윤활유를 바르는 방법과 관련하여 주형에서 배출되는 용기의 표면상태에 대한 개선이 전혀 제시되지 않는다. 다른 한편, 프랑스공화국 특허 25 70 364호에 기재된 것처럼, 미합중국 특허 제4,412,974호에 기재된 방법을 사용하므로써 블랭크주형들이 보통 개방되어 있는 기간동안 주형의 벽에 파라손이 증착하지 못하도록 주형들을 정확하게 윤활시킬 수 있다는 것을 알았다.

전혀 새로운 방식인 본 발명의 방법은 특히, 주형들을 윤활시킬 때 공지된 방법들의 것보다 훨씬 우수하고 주형에서 배출될 때 용기가 제품의 표면 후처리를 전혀 요구하지 않는 유리의 표면질을 제공하는 탄소질증착을 허용한다.

본 발명의 방법은 2000。K(1726.84℃)보다 높은 온도의 열원을 통하여 기체상 탄화수소, 또는 이의 혼합물(탄소원자수 대 수소원자수의 비, C/H가 0.75보다 높은 성분을 15% 이상 함유한 것)이 소정의 시간동안 주형내에 주입되어 윤활제 층을 생성하며, 여기서 열원내로 주입되는 탄화수소의 주입 속도와 열원의 온도는, 제품의 표면 온도가 약 500℃ 이상으로 유지되는 유리제품상에 탄소질입자가 증착될 때 공기중에서 연소할 수 있는 탄소질 입자들의 다공성층을 산출할 수 있는 방식으로 조절되는 것을 특징으로 한다.

전술한 바람직한 방법에 따라서, 열원은 1보다 큰 산소 계수를 갖는 산소 연료 화염이다.

본 발명에 의하면 화학식량적 양에 비해 과량의 산소를 가지는 초과화학식량적 화염을 사용하므로써 기름진 입자들의 존재요인이 되는 연료의 분해를 피할 수 있다. 또한, 표면 상태의 온도 및 압력하에서 화학식량적 화염, 및 사용된 화염내에 존재하는 산소의 용적량의 비인 산소 계수를 조절하므로써 화염의 온도에 영향을 미칠 수 있고, 이 화염의 온도는 산소 계수가 증가할 때 감소하는 경향이 있으므로, 어떤 경우에도 화염의 온도가 2000。K(1726.84℃)보다 높게, 바람직하게는 2500。K(2286.84℃)보다 높게 유지되도록 주위할 필요가 있다. 그러므로 얻어지는 탄소질 증착물은 다공성 층이고, 이것은 주형내에서 파리손에 의한 압축후 약한 열절연성으로 되어서 주형의 냉각에 의한 유리용기 표면의 냉각을 균일하게 하지만, 이 절연성은 용기의 벽에 내부 장력을 생성해서 용기를 더 약화시키는 유리내의 온도구배를 없애기에는 충분한 열절연성이다. 현재, 주형에서 얻어지는 용기의 표면질이라는 매개변수는 용기의 내압력성에 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 이 매개변수는 특히 가스 음료를 담는 용기에 매우 중요하다. 본 발명의 방법은 주형제서 직접 배출되는 용기의 표면질을 개선시킴으로써 용기의 내압력성을 약 25% 또는 그 이상 증가시킬 수 있으며, 이것은 상당히 놀라운 것이다. 어떤 경우에, 이것은 유리벽의 두께를 주어질 강도로 감소시킬 수 있다.

또한, 수득되는 탄소질 증착물은 그것이 유리블랭크상에 증착되어 있을 때 공기중에서 연소된다는 것이 발견된 이래로 실제로 매우 중요한 특징을 가지고 있다. 즉, 이 경우에 최종 마무리된 용기들은 오염의 흔적을 갖고 있지 않기 때문에, 생산성을 상당히 향상시킨다. 또한, 주형들은 필요하다면 헝겊으로 간단히 세척될 수도 있다.

본 발명의 뛰어난 장점은 그 작업들의 실시예 비용이 많이 드는 주형의 내부표면상에 대한 연마나, 또는 락커칠이 필요없는 주행들을 사용할 수 있도록 한다는 점이다. 본 발명에 따라서 윤활된 상기 비연마주형들로부터 수득되는 용기들은 종래기술에 따라 윤활층을 가지는, 연마하거나, 락커칠할 주형들에서 수득되는 용기의 표면질보다 양질의 표면을 가지고 있다.

또한, 이것은 일반적으로 주형의 수명을 연장시킨다.

2000。K(1726.84℃) 또는 이 보다 높은 온도를 야기시킬 수 있는 열원으로 옥시아세틸렌 화염이 바람직하게 사용된다. 그러나 2000。K(1726.84℃)보다 높은 온도를 갖는 임의의 열원으로서 플라스마와 같은 열원이 적당하다.

아세틸렌의 경구에 있어서, 예를들면 1초를 초과하지 않는 탄화수소의 단시간의 주입으로 인해, 유리방울이 윤활을 허용하기 위해 주형으로부터 이탈되지 않아도 되며, 즉, 상기 윤활은 블랭크의 배출과 새로운 유리방울의 주입사에서 이루어질 수 있다.

분말화된 탄소들 물질을 열분열에 의해 생성하는데 적당한 탄화수소들 중에서 아세틸렌, 프로핀, 프로파디엔, 벤젠, 프로핀, 프로파디엔, 벤젠으로 이루어진 아세틸렌-에티렌 혼합물 ; 프로핀, 프로파디엔, 프로필렌으로 형성된 아세틸렌-에틸렌 혼합물, 및 기타 C₃또는 C₄탄화수소, 예컨대, 부타디엔, 부텐, 프로판을 단독으로 또는 혼합물로 선택할 수도 있다. 15% 이상의 아세틸렌을 포함하고 있는 혼합물들이 본 발명을 실시하는데 적당하다. 즉, 아세틸렌-에틸렌 혼합물, 특히 용량배분율로 약 20%의 아세틸렌과 80%의 에틸렌을 포함하고 있는 상표명 ˝Crylene˝으로 판매되는 혼합물이 사용될 수도 있다. 또한, 용량백분율로 20-25%의 프로핀, 15-20%의 프로파디엔, 45-60%의 프로필렌, 2-5%의 부타디엔, 2-5%의 부텐, 5-8%의 프로판으로 이루어진 상표명 ˝Tetrene˝으로 공지된 혼합물이 적당할 수도 있다.

주형을 윤활시키기 위한 허용 시간이 약 1초보다 짧을때는 아세틸렌을 사용하는 것이 바람직할 것이다. 일반적으로, 상기 허용 시간이 양호한 특성들을 가지는 층을 얻기에 충분한지를 결정하기 위해서 여러 탄화수소들로 시험을 실시할 수도 있다. ˝Crylene˝ 또는 ˝Tetrene˝타입의 탄화수소가 사용되었을 때, 화염의 온도은 2200。K(1926.84℃)보다 높게 유지하고 아세틸렌의 주입 속도는 감속시키는 것이 바람직할 것이다. 당업자라면 최적의 조건들을 간단한 통상적인 측정들로 결정할 수 있을 것이다.

주형내로 파리손을 흘려넣기전 주형의 내벽 상에서 얻어지는 탄소질물질은 직경이 5-50nm, 더 일반적이기로는 10-25nm인 매우 작은 직경을 지닌 소구체들의 집괴물로 이루어져 있다. 이 입자들은 눈에 보이게 불규칙하며, 흑연등과 같은 탄소질 물질들의 임의의 공지된 구조체와도 같지 않은 것이다. 그러나, 길이가 0.5-5μm이고, 직경이 0.1-0.5μm인 필라멘트들을 가지는 형태의 거대 구조체가 예기치 않은 방식으로 생성될 수 있음에 주의해야 한다. 그 탄소질 물질 전체는 90-98%, 바람직하게는 95-98%의 매우 큰 겉보기 공극률(파리손을 적가하기전)을 가지는 극도로 분말화된 증착물을 형성한다. 특히, 층(필름)의 두께는 탄화수소의 주입 시간에 좌우되고, 예를들면 금속표면상에서 1-50μm 두께의 증착물들을 얻을 수 있다. 화학적으로, 구형입자들은 모두 기체상중에서 탄화에 의해서 형성된 수우트(soot) 같은 특성들을 가지고 있다. 그러므로, 구형 입자들은 헤테로원자 O, H, S 등을 포함하거나, 포함하지 않을 수 있는 다가방향족 탄화수소와 같은 여러가지 탄화수소들이 다소 흡착되어 있는 고형 탄소를 형성된다. 대체로, 탄소의 중량분율은 0.99보다 높다.

본 발명의 변형으로서 주형안에 파리손을 적가하기 전에 주형의 내벽을 윤활시키지 않고 주형안으로 파리손을 적가하기 전에 파리손 자체를 윤활시키는 것도 사실상 가능하다.

본 발명의 또다른 변형으로서, 유리제품이 주형에서 배출된 뒤 또는 다른 제조단계(재가열, 등)로 처리받기 위해 기계상의 또 다른 위치로 운반되는 경우 유리 제품을 이동시키는 컨베이어 벨트의 표면을 윤활시킬수도 있다. 유리제품은 이러한 운반중에도 여전히 뜨거우며(보통 약 500℃보다 높은 온도), 주형부에서처럼 기름진 증착물의 부재 및 뛰어난 표면 상태의 유지와 같은 동일한 개선이 얻어졌다.

본 발명을 실행하는 다음 실시예로부터 본 발명이 더 잘 이해될 것이다.

화염은 산소계수가 1.35와 동일한 산소-천연가스 혼합물로 만들어졌다. 화염은 주형의 축과 평행한 방향으로 향하며, 윤활은 이전의 블랭크의 배출과 새로운 유리방울의 도입사이인 주형이 폐쇄될 때 행해진다. 윤활중에는 통풍이 정지된다. 5＜n＜10인 n의 제조사이클마다 아세틸렌의 충격(impulsion)이 발생하고, 각 충격 지속 시간은 0.8초이며, 상응하는 유속은 약 600ml이고, 화염내로의 아세틸렌의 주입 속도는 240m/s 정도이다.

그리고나서 생성된 각각의 블랭크는 병의 형태로 취입된다. 본 방법으로 만들어진 병들을 동일 조건하에서, 종래의 기술에 따라 주형의 형상을 윤활시키기 위해 흑연화된 오일을 사용하여 제조한 것과 비교했을 때, 본 방법의 병들은 병 표면의 질에 있어서 두드러진 개선이 발견되었다 : 즉 병이 주형에서 배출되었을 때 병 외관이 훨씬 더 빛났고, 또한, 평균적으로 25% 만큼 더 높은(10개의 병으로 된 하나의 배치(batch) 압력에 대한 저항성의 증가를 보였다.

[실시예 2]

산소계수가 1.2인 산소-프로판 혼합물이 사용되었다. 아세틸렌의 충격은 5＜n＜10인 n의 제조사이클마다 발생하고, 각 충격의 지속시간은 0.75초이며, 상응하는 유속은 약 450ml와 동일하며, 아세틸렌의 주입속도는 170m/s 정도이다. 프랑스공화국, 특허 25 70 364호의 교시에 따라 주행이 개방상태에 있을 때 윤활을 수행했다. 주행의 냉각을 위한 환기는 윤활중에는 중단되는 것이 바람직하다.

표면의 질과 압력에 대한 저항과 관련해서 상술된 것과 동일한 개선이 얻어졌다.

[실시예 3]

이 실시예는 I.S 기계의 출구측에 위치한 이송컨베이어와 관련하여 나타난 개선점을 제시하고 있다.

산소 계수가 1.1인 산소-천연가스 화염을 사용한다. 컨베이어에 수직 방형으로 (컨베이어 위로 약 170mm) 대략 컨베이어의 폭에 걸쳐 균일하게 이격되어 있는 (화염마다 약 8mm) 화염막을 사용하면서 화염들 사이의 중간에 있는 구멍(또한 8mm간격)을 통해서 아세틸렌을 주입했다.

처리될 컨베이어 밸트는 폭이 120mm이고, 매 40초마다 하나의 전체경로를 따라 이동한다. 이것은 재가열 아아치(arch)의 입구에 위치하고 있고, 90°로 배치된 약간 보다 빠르게 이동하는 ˝기계˝컨베이어밸트의 병들을 받아들인다. 길이가 2×7 미터이고, 금속제 메쉬(mesh)를 지닌 상기 컨베이어밸트는 ˝Bordeaux wine˝형의 병을 시간당 12,000개 운반한다. 이 벨트는 약 매30마다 완전히 윤활(도장)된다. 이 목적을 위해, 40초동안 약 1cu.m/hr의 연속적인 유속으로 아세틸렌을 사용한다.

도장하지 않은 컨베이어밸트와 비교해 볼 때, 열충격, 및 병 목부의 미세마모가 뚜렷히 감소되었고 운반 컨베이어 벨트위에서의 미끄러짐이 향상(범위 개선된 정렬)되었다. 병의 내압성이 또한 향상되었다. 더우기, 병표면에 기름진 증착물이 사실상 전혀 없었는 바, 이는 제조과정들이 불량품이 발생되는 것을 방지해 준다.

본 발명은 일반적으로, 중공 또는 편평한 유리제품의 주형이나 컨베이어 벨트등의 임의의 표면과 접촉하게 되는 조건(특히, 기계적 조건)으로서 마모, 흠집, 변형을 일으키기에 충분히 높은 온도를 유지하는 유리제품과 접촉시에 임의의 표면을 윤활시키는데 적용된다.

Claims (10)

1. 기계상 탄화수소 또는 기체상 탄화수소인 혼합물을 소정의 혼합물을 소정의 시간동안 화염내로 주입하여 생성되는 탄소질 입자를 함유한 윤활제 층을 제품에 접촉되는 표면상에 주기적으로 증착시켜, 그 표면을 윤활시키는 방법에 있어서, 상기 기체상 탄화수소 또는 기체상 탄화수소의 혼합물은 탄소원자수 대 수소원자수의 비인 C/H가 0.75보다 높은 성분을 15%이상 함유하고, 상기 화염은 2000。K(1726.84℃)보다 높은 온도 및 1보다 큰 산수 계수를 갖는 산소-연료 초과화학식량적 화염이며, 상기 화염내로 탄화수소는 주입 속도 및 화염 온도는 그 표면온도가 약 500℃이상으로 유지되는 상기 제품상에 탄소질 입자가 전이될 때 공기중에서 연소할 수 있는 탄소질 입자들이 다공성층을 수득하기 위한 방식으로 조절되는 것을 특징으로 하는 표면 윤활 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 화염의 온도가 2500。K보다 높은 것을 특징으로 하는 표면 윤활 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 화염의 산소 계수가 1.1 내지 1.4인 것을 특징으로 하는 표면 윤활방법.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 탄화수소 또는 기체상 탄화수소 혼합물이 탄소원자수 대 수소원자수의 비인 CH가 1이상인 성분을 15% 이상 함유하는 표면 윤활 방법.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 화염내로 주입된 탄화수소가 아세틸렌, 프로핀, 프로파디엔, 벤젠, 아세틸렌-에틸렌 혼합물, 프로핀-프로파디엔으로 구성된 혼합물, 프로피렌, 및 기타 C₃또는 C₄탄화수소로부터 단독으로 또느 혼합물로 선택되는 것을 특징으로 하는 표면 윤활 방법.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 탄화수소가 용량 백분율로 약 20%의 아세틸렌과 80%의 에틸렌의 비로 구성된 아세틸렌-에틸렌 혼합물이고, 화염의 온도가 2200。K(1926.84℃)보다 높은 것을 특징으로 하는 표면 윤활 방법.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 충격의 과정중에 주입된 탄화수소의 양의 온도 및 압력의 정상 조건하에서 0.4 내지 0.8리터인 것을 특징으로 하는 표면 윤활 방법.
8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 탄소인바들의 다공성 층이 5 내지 50mm의 직경을 갖는 소구체들의 집괴물, 길이가 0.5 내지 5μm 사이이고 직경이 0.1 내지 0.5μm 사이로 다양한 필라멘트를 갖는 형태의 거대구조물, 또는 이 둘로부터 생성하는 것을 특징으로 하는 표면 윤활 방법.
9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 표면이 주형이고, 상기 제품의 유리 제품이며, 상기 주형내로 유리의 파리손(parison)을 적가하기전에 탄소입자 층의 겉보기 공극률이 약 90% 내지 98%인 것을 특징으로 하는 표면 윤활 방법.
10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 표면이 컨베이어 벨트이고 상기 제품이 유리제품인 것을 특징으로 하는 표면 윤활 방법.