KR100352137B1

KR100352137B1 - 유무기질복합절연코팅용액의교반방법

Info

Publication number: KR100352137B1
Application number: KR1019970075015A
Authority: KR
Inventors: 박순복
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 1997-12-27
Filing date: 1997-12-27
Publication date: 2002-12-06
Also published as: KR19990055108A

Abstract

본 발명은 서로 반대방향으로 회전하는 두 개의 교반날개를 가지는 교반기에 질량 %로, 크롬산칼슘 42%, 콜로이드형 실리카 23.2%, 계면활성제 첨가타입의 에멀젼아크릴수지 30.0%, 환원제 에틸렌클리콜 4.8%로 조성되며 수지내 계면활성제함량을 2-5%로 하향조정하고 5-8%의 소포제가 첨가한 후 비중 1.80-1.90, 점도 4-5cP, pH 5-7로 조정한 유·무기질 복합절연코팅용액을 주입하여 용액의 온도를 25-32℃로 유지하면서 10-14m/min의 속도로 20-24시간동안 지속적으로 교반하여 숙성시키는 것을 특징으로 하는 유· 무기질 복합절연코팅용액의 교반방법에 관한 것으로 절연코팅용액의 숙성을 위한 제반조건을 조정하고 회전방향이 서로 다른 교반날개를 가져 기포의 발생이 억제된 교반기에서 정지없이 교반작업을 함으로써 적정한 비중과 점도를 유지하는 유·무기질 절연코팅용액을 얻을 수 있어 절연코팅시 용액의 평활성이 향상되어 롤패턴현상이 방지되어 절연치, 내식성, 코팅성이 우수해지는 효과가 있다.

Description

유·무기질 복합절연코팅용액의 교반방법{METHOD FOR AGITATING INSULATION COATING SOLUTION MIXED ORGANIC MATTER AND INORGANIC MATTER}

본 발명은 유·무기질 복합절연코팅용액의 교반방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 3롤 코팅작업시 절연코팅용액으로 사용되는 유·무기질 복합절연코팅용액의 교반방법에 관한 것이다.

유·무기질 코팅용액은 3롤 코팅작업시 절연코팅용액으로 사용되는 용액으로서, 일반적으로 유·무기질 절연코팅용액의 성분은 하기 표 1과 같다.

상기 표 1에서 나타낸 바와 같은 성분을 갖는 유· 무기질 절연코팅용액은 다음과 같이 제조한다.

먼저 질량 %로, 정수 48.2%, 수산화칼슘[Ca(OH)₂] 14.7%, 산화크롬(CrO₃)37.1%를 혼합하여 액체상태의 크롬산칼슘[Ca-chromate, CaCrO₄)용액을 만든다.

상기 크롬산칼슘용액 42.0%에 콜로이드형 실리카 23.2%와 수지 30.0%와 환원제 4.8%를 넣고 교반하면 유·무기질 절연코팅용액이 만들어진다.

이때 수지로는 계면활성제 첨가타입의 에멀젼아크릴수지인 K382(상품명)를 사용하고 환원제로는 E.G(에틸렌글리콜)를 사용하는 것이 일반적이다.

수지성분중에는 계면활성제가 10%정도 함유되어 있으므로 교반시 기포가 과다하게 발생하게 된다.

상기와 같이 제조된 유·무기질 절연코팅용액은 점도가 5-8cP, pH가 5-7, 비중이 1.21-1.22가 되도록 성분을 조정한 후 사용한다.

상기와 같은 유·무기질 코팅용액의 성분조성은 코팅한 표면의 줄무늬발생에 큰 영향을 미치며, 그 중에서도 특히 용액의 평활성(levelling)이 줄무늬발생에 가장 큰 영향을 미치는 요인이다.

스트립표면에 도포된 코팅용액이 건조되기 전 코팅롤에서 코틴용액을 스트립의 전면에 골고루 펴주면 롤패턴(rollpattern)현상을 방지할 수 있으므로 평활성을 주의해서 선택할 필요가 있다.

평활성은 점도가 낮을수록 용액성분내 고형성분이 적을수록 우수하고, 용액 내에 포함된 기포, 이산화규소(SiO₂)는 평활성을 저해한다.

따라서 점도가 낮고 용액성분내 고형성분이 적으며 용액내에 기포나 이산화규소가 적게 포함되도록 하는 것이 롤패턴현상의 방지를 위해 바람직하다.

종래에는 상기와 같이 제조된 유·무기질 절연코팅용액을 일정한 크기의 혼합탱크내에 저장시켰다가 교반작업과 동시에 사용하면서 소모하였다.

이때 유·무기질 절연코팅용액의 성분중 수지인 K382내에 함유되어 있는 계면활성제로 인하여 과다하게 발생하는 기포를 최소화하기 위하여 1시간동안 교반한후 20분간 정지하는 과정을 반복하면서 38시간내에 유· 무기질 절연코팅용액을 소모하였다.

상기와 같은 종래의 유·무기질 절연코팅용액 관리방법에서는 유·무기질 절연코팅용액의 성분중 일부가 고형의 미립자로 잔존하게 되어 코팅층이 거칠어지는 문제점이 있다.

또한 교반과 정지를 반복하면서 사용하는 과정에서는 유·무기질 복합절연코팅용액이 쉽게 뻑뻑해져서 도 2에서 도시한 바와 같은 롤패턴힌상이 발생하게 된다.

롤패턴현상이란 피막의 분열현상을 말하는 것으로, 코팅롤(20)(20')의 원심력과 스트립표면의 장력에 의해 코팅용액이 반으로 갈라지면서 코팅층표면이 불균일해져 건조 후 박판(19)의 길이방향으로 구불구불한 줄무늬결함이 발행하는 현상을 말한다.

표면에 줄무늬결함이 발생하면 코팅표면의 품질이 저하되어 전체적인 품질등급이 저하되는 문제가 발생하게 된다.

또한 용액내에 공기가 침투하게 되어 용액내의 수분증발을 가속화시키게 되고, 용액내 수분증발로 인하여 용액의 비중 및 점도가 상승하게 됨으로써 용액을 사용하는 것이 불가능해지므로 폐기처분하여야 하는 문제점이 있어 결과적으로 제조비용이 상승하게 되는 문제점이 있다.

상기의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 유·무기질 복합절연코팅용액의 숙성시 반대방향으로 회전하는 교반날개를 가진 교반기를 부착하여 소용돌이현상의 발생이 적은 용액혼합탱크를 사용하여 지속적으로 교반작업을 하고, 용액내 온도, 교반시간, 비중, 점도에 대한 표준을 설정함으로써 코팅작업의 작업성을 향상시키며 코팅작업을 한 표면의 품질을 향상시켜 내식성, 절연성을 확보할 수 있는 방법을 제공함을 목적으로 한다.

도 1은 절연코팅설비의 측면도,

도 2는 피막의 분열현상을 도시한 현상도,

도 3은 본 발명의 교반기를 도시한 개략도.

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

1:전동모터 2, 3 피니언기어

4.4' :베어링부재 5, 5' :풀리

6:벨트 7, 8:교반날개

9:회전축 11,11' :베어링부재

12:혼합탱크 15:피동축

19:박판 20,20' :코팅롤

21:스팀밸브 22:온도센서

23:자동개폐기 24:스팀공급부

25:용액 26:피막

27:탄성롤 28:피막의 분열

29:도포제

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 전원을 공급하면서 회전하는 전동모터(1)에 연결된 회전축(9)에 장착되어 혼합탱크(12)의 내측하부에 위치하는 교반날개(8)와 피동축(15)에 연결되어 혼합탱크(12)의 내측상부에 위치하는 교반날개(7)가 반대방향으로 회전하여 혼합과정에서 발생하는 용액(25)의 소용돌이현상이 감소되고 용액(25)내에 삽입된 온도센서(22)가 검출한 용액의 온도가 기준치이하로 떨어지게 되면 혼합텡크(12)의 둘레 및 바닥부에 설치된 스팀공급부(24)에 스팀을 주입하여 교반기내 용액의 온도를 일정하게 유지하도록 구성된 교반기에 질량 %로, 크롬산칼슘용액 42%, 콜로이드형 실리카 23.2%, 계면활성제 첨가타입의 에멀젼아크릴수지 30.0%, 환원제 에틸렌글리콜 4.8%로 조성되며 수지내 계면활성제함량을 2-5%로 하향조정하고 5-8%의 소포제를 첨가한 후 비중 1.80-1 90, 점도 4-5cP, pH 5-7로 조정한 유·무기질 복합절연코팅용액을 주입하여 용액의 온도를 25-32℃로 유지하면서 10-14m/min의 속도로 20-24시동안 지속적으로 교반하여 숙성시키는 것을 특징으로 하는 유·무기질 복합절연코팅용액의 교반방법이다.

이하 본 발명을 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명에 사용하는 교반기를 도시한 것이다.

전동모터(1)에 전원을 공급하여 교반기를 작동시키게 되면, 상기 전동모터(1)에 직접 연결된 회전축(9)은 전동모터(1)와 동일한 방향으로 회전하게 되고. 상기 회전축(9)에 장착되어 용기(12)의 내측하부에 위치하는 교반날개(8)도 전동모터(1)와 동일한 방향으로 회전하게 된다.

반면 상기 회전축(9)에 피니언기어(2)(3)를 매개로 연결된 회전축(17)은 전동모터(1)와 반대방향으로 회전을 하고, 풀리(5)(5')를 매개로 전동모터(11)와 반대방향으로 회전하는 회전축(17)에 연결된 피동축(15)도 전동모터(1)의 회전방향과 반대방향으로 회전을 하게 되며 피동축(15)에 연결된 교반날개(7)도 피동축(15)의 반대방향으로 회전하게 된다.

따라서 혼합탱크(12)의 내측상부에 위치하는 교반날개(7)와 하부에 위치하는 교반날개(8)는 서로 반대방향으로 회전하게 되고 반대방향으로 회전함으로 인하여 혼합과정에서 발생하는 용액의 소용돌이현상이 감소된다.

즉 서로 반대방향으로 회전하는 교반날개(7)(8)의 회전에 의해서 형성되는 소용돌이는 방향이 반대이어서 서로 상쇄되므로 혼합탱크(12)내에서 발생하는 소용돌이현상이 감소하게 되는 것이다.

혼합탱크(12)내에서 발생하는 소용돌이현상이 감소하면 혼합탱크(12)내의 혼합용액에서 기포의 발생량이 현저하게 감소하고, 상부와 하부에서 각각 다른 방향으로 회전하는 두 개의 교반날개(7)(8)에 의하여 교반작용이 더욱 원활하게 일어나 게된다.

혼합탱크(12)의 둘레 및 바닥부에는 이중판으로 제작된 스팀공급부(24)가 설치되어 있고, 숙성중인 용액(25)내에는 온도센서(22)부가 삽입되어 용액내의 온도를 검출한다.

온도센서(22)가 검출한 온도가 기준치이하로 떨어지게 되면 자동개폐기(23)가 작동하며 스팀밸브(21)를 열고 스팀을 주입함으로써 용액의 온도를 높여주어 용액이 항상 적정온도를 유지할 수 있도록 한다.

종래의 교반기는 교반날개가 한방향으로 회전하여 한방향으로만 교반되므로 숙성중인 용액내에 소용돌이현상이 발생하여 공기와 접촉하게 됨으로써 용액내에 기포가 많이 발생하였음에 비해, 상기와 같은 본 발명에 따른 혼합탱크와 교반기는 종래의 교반기와 비교할 때 숙성하기 위한 용액내에 발생하는 기포의 양이 현저하게 감소하게 되므로 연속해서 교반할 수 있다.

본 발명의 유·무기질 복합절연코팅용액은 질량 %로, 크롬산칼슘용액 42%과 콜로이드형 실리카 23.2%, 수지 30.0%, 환원제 4,8%의 조성을 가지도록 제조한다.

제조한 용액은 수지내에 포함된 계면활성제의 함량을 10%에서 2-5%로 하향조정하고 5-8%의 소포제를 첨가한 후 비중 1.80-1.90, 점도 4-5cP, pH 5-7로 조정하고 교반기에서 교반하여 숙성시킨다.

여기서, 소포제로는 고형분인 NOPCO-8034(상표명)을 사용하였다.

교반작업은 상기의 교반기에서 용액의 온도를 25-32℃로 유지하면서 10-14m/min의 속도로 20-24시간동안 정지없이 지속적으로 행한다.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

(실시예)

상기 표 1 및 하기 표 2와 같은 조성 및 숙성조건을 가지도록 유·무기질 절 연코팅용액을 제조하였다. 이때 수지로는 K382, 환원제로는 E.G를 사용하였다.

발명예 1은 K382의 함량에 대하여 5-6%의 소포제를 투입하고, K382내 계면활성제의 함량을 4-5%로 감소시킨 후 용액내 온도를 25-29℃로 유지시키면서 10-11m/min의 교반속도로 지속적으로 20-21시간동안 교반하여 숙성시킨 것이다.

발명예 2는 K382의 함량에 대하여 6-8%의 소포제를 투입하고, K382내 계면활성제의 함량을 2-4%로 감소시킨 후 용액내 온도를 29-32℃로 유지시키면서 11-14m/min의 교반속도로 지속적으로 21-24시간동안 교반하여 숙성시킨 것이다.

발명예 3은 K382의 함량에 대하여 3-5%의 소포제를 투입하고, K382내 계면활성제의 함량을 5-7%로 감소시킨 후 용액내 온도를 20-25℃로 유지시키면서 8-10m/min의 교반속도로 지속적으로 18-20시간동안 교반하여 숙성시킨 것이다.

발명예 4는 K382의 함량에 대하여 8-10%의 소포제를 투입하고, K382내 계면활성제의 함량을 0-2%로 감소시킨 후 용액내 온도를 32-35℃로 유지시키면서 14-17m/min의 교반속도로 지속적으로 24-26시간동안 교반하여 숙성시킨 것이다.

발명예 5는 K382의 함량에 대하여 10-15%의 소포제를 투입하고, K382내 계면활성제의 함량을 0-5%로 감소시킨 후 용액내 온도를 34-40℃로 유지시키면서 17-20m/min의 교반속도로 지속적으로 26-30시간동안 교반하여 숙성시킨 것이다.

비교예 1은 소포제는 투입하지 않고 K382내 계면활성제의 함량을 10%로 유지한 후 용액의 온도를 2-15℃로 유지시키면서 10-25m/min의 교반속도로 1시간동안 작업한 후 10분간 정지하면서 20-30시간동안 교반하여 숙성시킨 것이다.

비교예 2는 소포제는 투입하지 않고 K382내 계면활성제의 함량을 10%로 유지한 후 용액의 온도를 15-25℃로 유지시키면서 25-30m/min의 교반속도로 1시간동안 작업한 후 20분간 정지하면서 30-45시간동안 교반하여 숙성시킨 것이다.

비교예 3은 소포제는 투입하지 않고 K382내 계면활성제의 함량을 10%로 유지한 후 용액의 온도를 25-35℃로 유지시키면서 30-35m/min의 교반속도로 1시간동안 작업한 후 30분간 정지하면서 45-54시간동안 교반하여 숙성시킨 것이다.

상기와 같은 조건으로 각각 숙성시킨 절연코팅용액의 용액내 기포의 유무,용액의 비중, 용액의 점도 등의 물리적 성질을 조사하여 하기 표 3에 나타내었다.

절연코팅용액의 물리적 성질

	용액내 기포유무	용액의 비중	용액의 점도(cP)
발명예 1	없음	1.190-1.20	4-5
발명예 2	없음	1.20-1.23	5.2-6.5
발명예 3	없음	1.180.1.191	3-4
발명예 4	미세	1.24-1.29	7-8.5
발명예 5	다량	1.25-1.32	10-14
비교예 1	미세	1.22-1.23	5-8
비교예 2	다량	1.38-1.55	7-17
비교예 3	다량	측정불가	19-21

상기의 표에 나타낸 물리적 성질중 용액내 기포의 유무는 육안으로 관찰하여 그 결과를 나타낸 것이고, 용액의 비중은 기준치가 1.21-1.22이며, 용액의 점도는 기준치가 5-8cP이다.

제조된 절연코팅유액을 무방향성 박판표면에 도포한 후 시료를 채취하여 코팅두께, 절연치, 외관의 거칠기, 코팅성 등의 특성을 측정하고 그 결과를 하기 표4에 나타내었다.

상기 시료의 특성중 코팅두께는 기준치가 0.70-0.085㎜이며, 절연치는 기준치가 0.700-0.85A이다. 또한 외관의 거칠기는 촉감으로 판단한 정도를 나타낸 것이고, 코팅성은 육안으로 관찰한 것이다.

상기 표 3과 표 4에서 알 수 있는 바와 같이 발명예 1과 발명예 2의 경우 용액의 비중, 점도가 적절히 유지되며 용액내 기포가 없으므로 코팅작업시 코팅두께를 정확하게 조절할 수 있어 적정한 절연치를 확보하게 되었다.

또한 용액의 평활성을 유지하여 줄무늬결함이 예방되고 롤패턴현상이 방지되어 표면이 미려한 코팅층을 얻을 수 있었다.

따라서 적절한 코팅층확보로 우수한 절연성, 내식성을 확보할 수 있다.

발명예 3의 경우는 용액의 비중, 점도가 기준치이하로 조성되어서 코팅 후 코팅두께, 절연치가 기준치를 벗어났으며, 외관은 보통이고 용액은 비교적 양호한 펀이나 절연성과 내식성이 조금 떨어겼다.

발명예 4와 발명예 5의 경우는 용액내 과다한 기포발생으로 용액의 비중, 점도가 기준치를 벗어나서 평활성이 저하되고 롤패턴현상이 발생하여 표면이 거칠어지며 코팅시 두께조절이 어려웠다.

비교예 1의 경우는 용액의 비중, 점도는 기준치내에 들어가서 비교적 양호하였으나, 용액내 기포가 다량 존재하여 코팅층표면에 기포가 파포되어 발생하는 흔적이 미세하게 나타났다.

비교예 2와 비교예 3의 경우는 기포가 과다하게 발생하므로 용액내 공기가 과다하게 침입하였다가 대기중으로 빠져나가면서 용액내 수분을 증발시켜 점도, 비중이 기준치이상으로 높아지면서 코팅두께 조절이 불가능해지고 평활성이 저하되며 롤패턴현상이 발생하여 코팅층의 표면이 거칠어졌다.

따라서 발명예 1과 발명예 2의 숙성조건으로 숙성된 절연코팅용액은 점도, 비중값이 적절하고 용액내 기포가 발생하지 않아 코팅작업시 평활성이 확보되고 롤패턴현상이 방지되어 절연층이 치밀하게 도포되므로 내식성이 우수하다.

상기의 결과에서 용액의 숙성시 온도는 25-32℃로 하고, 숙성시간은 20-24시간으로 하며, 교반속도는 10-14cP로 하여 정지시간없이 지속적으로 교반작업을 하는 것이 바람직함을 알 수 있다.

상기와 같은 본 발명은 절연코팅용액의 숙성을 위한 제반조건을 조정하고 회전방향이 서로 다른 교반날개를 가져 기포의 발생이 억제된 교반기에서 정지없이 지속적으로 교반함으로써 적정한 비중과 점도를 유지하는 유·무기질 절연코팅용액을얻을 수 있다.

따라서 절연코팅시 용액의 평활성이 향상되어 줄무늬결함이 발생하는 롤패턴 현상히 방지되어 절연치, 내식성 및 코팅성이 우수해지는 효과가 있다.

Claims

전원을 공급하면서 회전하는 전동모터(1)에 연결된 회전축(9)에 장착되어 혼합탱크(12)의 내측하부에 위치하는 교반날개(8)와 피동축(15)에 연결되어 혼합탱크(12)의 내측상부에 위치하는 교반날개(7)가 반대방향으로 회전하여 혼합과정에서 발생하는 용액(25)의 소용돌이현상이 감소되고 용액(25)내에 삽입된 온도센서(22)가 검출한 용액의 온도가 기준치이하로 떨어지게 되면 혼합탱크(12)의 둘레 및 바닥부에 설치된 스팀공급부(24)에 스팀을 주입하여 교반기내 용액의 온도를 일정하게 유지하도록 구성된 교반기에 질량 %로, 크롬산칼슘용액 42%, 콜로이드형 실리카 23.2%, 계면활성제 첨가타입의 에멀젼아크릴수지 30.0%, 환원제 에틸렌글리콜 4.8%로 조성되며 수지내 계면활성제함량을 2-5%로 하향조정하고 5-8%의 소포제를 첨가한 후 비중 1.80-1.90, 점도 4-5cP, pH 5-7로 조정한 유·무기질 복합절연코팅용액을 주입하여 용액의 온도를 25-32℃로 유지하면서 10-14m/min의 속도로 20-24시간동안 지속적으로 교반하여 숙성시키는 것을 특징으로 하는 유·무기질 복합절연코팅용액의 교반방법.