03.믹싱롤 오픈롤(Mixing Roller)

이번 글에서는 믹싱롤(Mixing Roller)에 대해서 간단히 알아보려 합니다. 믹싱롤 또는 오픈롤(Open Roller)이라고도 합니다. 신발 공장에서의 배합공정에서는 가장 보편적으로 사용하는 롤러를 통칭하는 단어입니다. 이 포스트에서는 일괄적으로 믹싱롤이라 표현하겠습니다.

믹싱롤은 고무를 생산하는 러버공정(Rubber Process) 뿐만 아니라 EVA를 생산하는 EVA공정(EVA Process)에서 공통적으로 사용됩니다. 러버공정이든 EVA공정이든 믹싱롤의 목적은 재료 혼합에 있습니다. 아래의 그림을 참고해서 보면, 좌측의 러버 공정에서의 믹싱롤의 쓰임새와 우측의 EVA 공정에서의 쓰임새를 볼 수 있습니다.

배합공정과 믹싱롤의 활용

러버공정(Rubber Process)에서의 믹싱롤

러버공정은 위 그림에서 보듯이 다음과 같은 프로세스를 따릅니다.

1차롤 작업

1차적으로 반바리에서 고무의 분산이 이루어진 다음, 반바리 아래에 있는 믹싱롤로 떨어지도록 기계적인 설계가 되어 있습니다. 앞 글에서 언급했듯이 고무의 원색상을 해치지 않기 위해 1차롤에서는 색소를 혼합하지 않습니다.
색소가 덧입혀지면, 반바리 뿐만 아니라 롤의 청소와 관리에 대한 문제점들이 산재하기 대문입니다.

타이어와 같이 고무를 생산하는 공장에서는 일괄절으로 하나의 색(Color)만으로 생산이 가능하기 때문에 인라인(In-Line) 공정이나 자동화 공정으로 공장을 구축하기가 쉽지만, 신발 공장은 아웃솔의 색상이 다양하기 때문에 1차롤과 2차롤을 구분해서 운용해야 합니다.

반바리에서 덤핑된 고무는 1차롤로 떨어지는데, 작업자는 적절하게 시트(Sheet)를 잘라내게 됩니다. 첨가제가 충분히 혼합된 후 시팅(Sheeting)된 고무는 표면에 높은 온도를 포함하고 있는데, 이어서 숙성과 냉각을 하는 시간을 가지게 됩니다. 공장에서는 고무시트를 행거에 걸어서 자연건조 시키는데 반나절 정도의 시간동안 상온에서 숙성을 시키게 됩니다.

러버공정 : 반바리–>믹싱롤(1차롤, 2차롤)–>카렌다

2차롤 작업

대략 4시간정도의 시간동안 숙성된 고무시트를 다시 2차롤에서 믹싱작업을 수행하게 되는데, 이 공정에서는 색소, 촉진제, 유황 등의 성분이 첨가되게 됩니다. 이 공정에서는 원료의 무게를 계량하여 믹싱을 하는데, 첨가제의 비율에 따라 고무의 특성이 결정되기 때문에 중요한 공정이라 할 수 있습니다.

작업자는 첨가제가 충분히 잘 혼합될 수 있도록 커팅과 혼합작업을 잘 수행해야 합니다. 보통 이 공정은 4~6mm 정도의 두께로 시트작업이 되도록 해야합니다. 다음 공정이 카렌다(Calendar) 공정이기 때문에 고무의 두께를 점진적으로 얇게 해주는 것이 필요합니다. 이는 고무의 원료와 첨가제가 균일하게 혼합되게 하고, 고무의 품질을 높혀주는 역할을 하기 때문입니다.

EVA공정(EVA Process)

EVA 공정에서는 니더기에서 혼합이 완료된 원료를 버킷컨베어로 먼저 덤핑하게 됩니다. 덤핑된 원료는 컨베어를 타고 올라가 믹싱롤에 떨어뜨리게 됩니다. 위의 그림을 다시 한번 상기하면 공정을 이해하는데 도움이 됩니다.

믹싱롤은 니더기에서 1차로 믹싱된 원료를 다시 분산시켜 혼합하는 공정을 거치게 됩니다. 믹싱롤을 통해 충분한 분산작업이 이루어지도록 EVA를 시팅(Sheeting)한 다음 펠렛을 만들기 위한 공정인 압출기로 보내게 됩니다.

니더기–>믹싱롤–>펠렛타이징기

앞서 기술했듯이 믹싱롤의 기본적인 목적은 재료의 혼합에 있습니다. 재료가 러버(Rubber)이냐 혹은 EVA이냐에 따라 롤에 적용되는 조건들(온도, 두께 등)이 달라지게 됩니다. 믹싱롤은 러버(Rubber)공정에서나 EVA공정에서도 동일하게 보여지듯이 2차 믹싱의 역할을 수행합니다. 러버의 경우는 반바리가 1차 믹싱을 수행하고, EVA의 경우는 니더기가 1차 믹싱을 수행합니다.

이는 재료의 물성과 특성을 고려하여 구성된 것으로 2인자(?)로써의 기능과 역할이 그 만큼 중요합니다.

믹싱롤의 장단점

그러면 믹싱롤이 가지고 있는 장단점에 대해서도 간략히 알아보도록 하겠습니다.

믹싱롤의 장점

믹싱롤의 장점은 다음과 같이 볼 수 있습니다.

• 다양한 목적으로 사용할 수 있다
• 광범위한 전단 능력을 갖추고 있다
• 어떠한 피딩방식도 수용할 수 있다
• 짧은 시간에 생산하는 능력이 좋다

위와 같은 장점들 때문에 신발공장 뿐만 아니라 다양한 산업군에서도 믹싱롤은 광범위하게 활용되고 있습니다.

믹싱롤의 단점

반면에 믹싱롤이 가지고 있는 단점에 대해서는 다음과 같은 것이 있습니다.

• 콘트롤이 쉽지 않다
• 자동화시키기가 쉽지않다
• 배치간에 일관성을 유지하기 쉽지 않다
• 작업환경이 좋지 않다
• 안전에 관하여서는 항상 위험에 노출되어 있다.
• 생산성이 낮은 편이다
• 에너지(전력)에서 다양성이 요구된다
• 노동에 의존하는 집약성이 있다.

믹싱롤의 구조에 대하여

믹싱롤의 구조에 대하여 주요부분을 살펴 본다면, 다음과 같이 구분할 수 가 있을 것입니다. 밀블렌더, 감속기, 모터, 롤러, 냉온수 공급부 등입니다. 밀블렌더가 없는 경우는 통상적으로 오픈롤(Open Roller)이라 부릅니다.

믹싱롤(Mixing Roller)은 오픈롤(Open Roller)와 밀블렌더(Mill Blender)가 장착된 롤을 포함하여 통칭하므로, 공장에서 쓰임새에 따라 잘 구분할 필요가 있습니다. 특히 러버공정은 반바리–>1차롤–>2차롤–>카렌다 로 이어지는데 여기서 2차롤에 해당되는 부분에는 밀블렌더가 장착된 믹싱롤을 사용합니다.

믹싱롤의 구조

위 사진에서 보이는 밀블렌더는 스톡블렌더라고도 하는데 기본적으로 2개의 롤과 스톡가이드로 구성이 되는데, 밀블렌더의 롤은 아래에 위치한 오픈롤보다는 작은 직경의 롤을 사용합니다.

믹싱롤에 장착된 밀블렌더는 옵션 또는 악세사리 개념으로 볼 수 있는데, 밀블렌더의 목적은 믹싱롤에서의 고무 순환을 원활히 하여 분산의 품질을 향상시키는데 있습니다. 오픈롤의 전면에서 고무를 밀블렌더로 바로 이송하여 밀블렌더의 롤에서 먼저 적정한 두께로 압연하여 아래 오픈롤에 순환하여 피드백하는 방식입니다.

스톡가이드를 통해서 고무의 폭을 조정할 수 있고, 혼합의 정도를 적정하게 조정할 수 있습니다. 아래의 동영상을 참조하길 바랍니다.