04.카렌다 공정(Calendar Process)

믹싱롤에 이어서 카렌다 공정(Calendar Process)과 카렌다 머신(Calendar Machine)에 대해서 알아보도록 하겠습니다. 이전의 글에서 신발을 제작하는 공정 중, 배합공정은 EVA공정과 러버공정으로 나뉜다고 했습니다. 이 중 러버공정(Rubber Process)의 마지막 부분에 해당되는 설비가 바로 카렌다 머신입니다. 이번 글에서는 카렌다 공정과 머신에 대해서 간략히 알아보고자 합니다.

카렌다 머신에 대해서는 어떤 회사에서는 Calendar 라고 표현하기도 하고, 또 다른 회사에서는 Calender 라고 표현하기도 합니다. 이 글에서는 Calendar 라는 명칭으로 통일합니다.

다시 배합공정에서의 러버공정을 처음부터 살펴보자면, 사용되는 설비들은 반바리로 부터 시작하여 1차롤, 2차롤, 이송롤에 이어서 카렌다 머신까지 이르게 됩니다. 아래의 그림을 참고해서 전반적인 공정의 흐름이 어떻게 되는지 살펴보시길 바랍니다.

인터넷을 아무리 뒤져도 적절한 개요도를 찾지 못해, 캐드에 소질이 있지는 않지만 어떻게 그림을 그려봤습니다. 그림에서 표현되는 파란색 박스구간이 카렌다 공정이라 할 수 있습니다.

러버공정(Rubber Process) 중, 카렌다 공정구간(하늘색 구간)

카렌다 공정(Calendar Process)의 개요

카렌다 머신은 카렌다를 직접적으로 생성하는 설비이지만, 그 자체만으로는 러버시트(Rubber Sheet)를 완성해 낼 수가 없습니다. 공장에서 통상적으로 카렌다(Calendar) 라고 말을 한다면 두 가지 개념에서 접근해야 합니다

첫번째가, 카렌다 공정(Calendar Process)입니다. 보통은 카렌다 공정을 대표하는 경우가 다반사입니다. 카렌다 공정에는 카렌다 설비로부터 냉각수조, 건조 챔버, 커팅기까지 포함됩니다.

두번째는, 카렌다 머신(Calendar Machine) 그 자체를 부르는 경우가 있습니다. 카렌다 머신은 앞 공정의 믹싱롤과는 다르게 균일한 두께와 품질의 러버(Rubber)를 생산하는데 있습니다. 즉, 배합이 완료된 러버를 시트로 뽑아내는 초입이라 보면 적절하다고 봅니다.

카렌다 머신(Calendar Machine)

카렌다 머신은 아래 그림과 같이 생겼습니다. 확실히 믹싱롤과는 다른 구조인 것을 볼 수 있습니다. 믹싱롤까지는 원료배합에 집중된 공정이었다면, 카렌다 머신부터는 러버시트를 제대로 생산해 내는 것입니다.

4본롤 카렌다 머신

신발공장에서 주로 사용하는 카렌다 머신은 보통 4본롤 형태의 설비인 경우가 많습니다. 카렌다 설비의 상단으로 이송된 러버를 적정두께로 압연하는데, 4개의 롤을 거치면서 균일한 두께의 시트로 출력하게 됩니다.

여기서 중요한 점은 두가지라 볼 수 있습니다.

1. 4개의 롤에 균일한 조건의 온도가 유지되어야 합니다.
2. 롤의 평단도와 롤간의 간격을 정밀하게 유지해야 합니다.

균일한 롤 온도 관리

시트를 제작하는 단계에서 롤의 온도가 일정하지 않으면, 고무의 물성에 의해서 시트의 좌우 편차가 발생할 수 있습니다. 즉, 좌우측의 텐션이 일정하지 않고, 한쪽이 과다하게 수축되거나 팽창될 수 있는 것입니다. 이는 바로 품질과 직결되는 부분이라 롤 온도의 관리가 중요한 포인트라 할 수 있습니다.

롤의 온도관리는 앞에서 보아온 믹싱롤처럼 냉온수의 공급과 조절을 통해서 관리하게 됩니다. 이전 설비들의 경우는 작업자가 직접 냉온수 밸브를 열고 닫음으로써 온도관리의 정밀성이 다소 떨어졌습니다. 최근 설비들은 냉온수 공급에 센서를 적용하고, 자동제어할 수 있는 시스템을 반영하여 정밀하고 균일한 온도 수준을 유지할 수 있습니다.

공장의 운영적인 측면에서는 투자비와 품질에 대해 저울질을 하겠지만, 갈수록 높아지는 고객의 요구수준을 만족시키려 한다면, 좀 더 비용을 지불하더라도 자동제어 기능이 반영된 설비를 선택하는 것이 유리할 것입니다.

롤의 평탄도 관리

4개의 롤이 적용되기 때문에 4본롤이라 했습니다. 믹싱롤도 동일한 원리이지만, 롤의 간격을 일정하게 유지하여 고무가 롤을 통과할 때에 좌우측과 중앙의 두께가 일정하게 출력될 수 있도록 해야합니다.

그 조건을 만족하기 위해서는 우선 좌우측의 간격(Gap)을 동일하게 세팅할 수 있어야 합니다. 예를 들어, 4mm 두께의 시트를 출력하고자 한다면, 좌측 롤과 우측 롤의 간격을 4mm 로 정밀하게 세팅이 되어야 하는 것입니다. 이 역시 자동제어 시스템을 이용한다면, 작업자가 매뉴얼로 두께를 세팅하는 것보다 휠씬 더 정밀하고, 빠른 시간내에 세팅을 완료할 수 있습니다.

롤의 평탄도 관리도 중요한 부분입니다. 아무리 좌우의 롤 간격을 잘 세팅하고 관리한다해도, 기본적인 롤의 평탄도가 균일하지 않는 상태라면 이 역시 러버시트 생산에 있어서 품질적인 문제에 영향을 줄 수 밖에 없습니다.

러버 시트의 텐션관리

카렌다 머신의 최종단에는 텐션을 잡아주는 장치가 있습니다. 이 장치를 통해 카렌다 머신 종단에서 러버시트의 텐션을 일정하게 잡아주게 됩니다. 러버시트의 좌우측과 더불어 카렌다 롤 간의 장력을 일정하게 유지하는 것도 중요한 부분입니다. 시트를 잡아당겨주는 부분의 장력이 고르지 못하거나 충분하지 못하게 되면 이 역시 고무의 물성에 영향을 끼치기 때문입니다.

아래는 유튜브에서 카렌다와 관련하여 참고할 만한 영상을 링크로 걸었습니다. 앞 공정인 믹싱롤 공정과 연계하여 설명이 잘 되어 있습니다. 동영상과 함께 위 내용을 되새겨 보시길 바랍니다.

냉각수조(Cooling Unit)

냉각수조의 역할

아래 그림에서 다시 되새겨 보자면, 카렌다 머신 이후에 냉각수조가 있음을 보게 됩니다. 냉각수조의 역할은 카렌다 머신의 각 롤을 통해 상승된 고무의 온도를 냉각시키는 것입니다. 냉각 수조를 통과하면서 열을 떨어뜨리게 되고, 러버시트는 어느 정도 수축을 하게 됩니다. 즉, 냉각수조 투입전과 후의 수축에 있어서 변화가 생기게 되는 것입니다.

실제로 냉각수조를 통과한 이후, 러버시트의 좌우측 두께를 측정하였을 때의 값이 품질에 빗대어 볼 수 있는 가장 신뢰성 있는 값이라고 볼 수 있습니다.

카렌다 공정 이해하기

러버시트를 냉각시키는 방법은 냉각수조가 아닌 다른 방법도 있겠지만, 신발공장에서는 대체로 냉각수조를 통과시키는 방법을 활용하는 편입니다.

냉각수조에서 있어서 중요한 부분 : 온도관리

온도관리는 모든 러버를 제작하는 공정에서 공통적으로 중요한 포인트입니다. 냉각수조에서도 이는 동일한데, 온도를 일정하게 유지하여 러버시트를 원하는 온도까지 떨어뜨리는 것이 핵심입니다. 온도에 따라 수축의 정도와 물성이 영향을 받게 됨으로 이에 대한 관리가 중요합니다.

신발공장에서는 여전히 작업자가 온도계를 눈으로보고, 수동으로 밸브를 여닫으면서 온도관리를 하는 곳이 많이 있는 편입니다. 앞서 카렌다 머신에서도 언급하였듯이 이를 자동화하여 센서에 의한 수온관리를 적용한다면 러버시트를 제작하는데 품질적인 면에서 많은 기여를 할 것입니다.

방착제(Anti-Adhesive) 도포, 건조 및 커팅

방착제

방착제는 고무끼리 달라붙는 것을 방지하는 기능을 수행합니다. 이형제의 역할과 유사하다고 볼 수 있습니다. 카렌다 공정의 마지막에는 커팅기가 있는데, 고무를 달력사이즈처럼 커팅한 후에 쌓게되는데 이때, 쌓아올린 고무끼리 분리가 되지 않는 현상을 방지하기 위한 목적입니다.

방착제는 보통 냉각수조 이후에 추가로 수조를 운영하여, 그 수조에 적정비율로 방착제 성분을 포함한 케미컬을 섞어 줍니다. 러버시트가 냉각수조를 통과한 후, 이어서 방착제가 담긴 수조를 통과하면서 러버시트 전체에 방착제가 도포되는 원리입니다. 도포라기보다는 함침이라는 단어가 더 적절할 것 같습니다.

방착제 도포가 완료되면 러버시트는 건조구간으로 진입하게 됩니다.

건조 구간

냉각수조와 방착제가 도포된 러버시트는 물이 표면에 흠뻑 젖은 상태가 됩니다. 건조구간에서는 이 물기들을 제거해 주는 공정입니다. 스퀴져(Squeezer)나 브러시로 먼저 물기를 한번 닦아주고, 건조팬으로 러버시트를 말려줍니다. 물기가 완전히 제거된 후, 러버시트는 커팅기로 이동하게 됩니다.

물기제거용 스퀴져

커팅

마지막으로 카렌다 형태의 러버시트를 단위 시트로 커팅해 주는 공정입니다. 커팅 단위는 공장마다 차이가 있을 수 있으나 보통은 600mm * 1000mm 단위를 기준으로 커팅을 하는 편입니다. 사용되는 커팅기의 종류는 기요틴(단두대)형태와 회전형(캠방식) 등이 있으며, 공장 또는 공정의 상황에 따라 선택하여 사용할 수 있습니다.

기요틴 방식 커팅기

카렌다 공정과 공정에 사용되는 설비들에 대해서 간단히 알아보았습니다. 기초 지식을 통해 실무에서도 도움이 되기를 바랍니다.

순서	포스트 글 내용
1	01.배합공정설비 알아보기
2	02.반바리와 니더기
3	03.믹싱롤 오픈롤
4	04.카렌다 공정(Calendar Process)
5	05.펠렛타이징 공정(Pelletizing Process)