KR100501001B1

KR100501001B1 - 2롤타입코터장치를이용한방향성전기강판의절연코팅방법

Info

Publication number: KR100501001B1
Application number: KR1019970073556A
Authority: KR
Inventors: 박순복
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 1997-12-24
Filing date: 1997-12-24
Publication date: 2005-10-13
Also published as: KR19990053853A

Abstract

본 발명은 강판 스트립의 표면에 절연코팅용액을 코팅하는 방법에 관한 것으로서, 그 목적은 2롤 타입의 1/4 역방향 코팅장치에 의해 절연성과 외관품질이 우수한 방향성 전기강판의 무기질절연코팅방법을 제공함에 있다.

본 발명은 2롤 타입의 1/4 역방향 코팅장치(100)를 이용하여 상하부픽업롤(13)(23)을 서로 다른 방향으로 회전시켜 용액저장팬(12)(22)내의 무기질절연코팅용액을 상하부도포롤(16)(26)로 각각 전달하고, 상하부도포롤(16)(26)을 각각 상하부픽업롤(13)(23)의 회전방향과 반대방향으로 회전시켜 상하부도포롤(16)(26)의 회전방향과 반대방향에서부터 상하부도포롤(16)(26) 사이로 인입되는 스트립(15)의 표면에 상기 전달된 용액을 도포하는 코팅방법에 있어서, 상기 상하부절연코터롤(10)(20)의 스트립 속도에 대한 주속비는 상하픽업롤(13)(23)의 경우 90~92%, 상하도포롤(16)(26)의 경우 100~110%의 범위로 설정하고; 상기 상하부도포롤(16)(26)의 중심거리 간의 편심를 88.7~89.0mm의 범위로 유지하고; 스트립의 인입각(θ)을 22.8~23.2°로 유지하고; 그리고 상기 상하부도포롤(16)(26)과 일정한 간격을 두고 압착롤(14)(24)을 구비시켜 상하부도포롤(16)(26)의 표면에 부착되어 있는 용액층의 두께를 조절하여 스트립의 표면에 무기질절연코팅용액을 도포하는 절연코팅방법에 관한 것을 그 기술적 요지로 한다.

Description

2롤타입코터장치를 이용한 방향성 전기강판의 절연코팅방법

본 발명은 강판 스트립의 표면에 절연코팅용액을 코팅하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 2롤 타입의 코터에 의해 강판 스트립에 무기질절연코팅용액을 코팅하는 방법에 관한 것이다.

스트립상에 절연코팅을 하는 방식은 롤 코터(roll coater)에 따라 2롤 타입의 코터(2 roll-type coater)와 3롤 타입의 코터(3 roll-type coater)에 의한 방법으로 대별된다. 절연코팅용액의 점도가 낮은 경우에는 보통 3롤 타입의 코터를 이용하며, 점도가 높은 경우에는 보통 2롤 타입의 코터를 이용하는데, 주로 코팅용액의 점도가 낮은 무방향성 전기강판의 경우에는 3롤 타입의 코터를, 그리고 코팅용액이 고점도인 방향성 전기강판의 경우에는 2롤 타입의 코터를 사용하게 된다.

각종 모터, 변압기의 철심재료로 사용되는 방향성 전기강판은 박판 스트립으로 냉각압연후 2차재결정을 위한 소둔을 행하고, 용도에 따라 내식성 및 와전류손실(eddy current loss) 방지를 목적으로 무기질 절연코팅처리하여 판과 판 사이의 절연성과 내식성이 향상시키게 되는데, 방향성 전기강판에 절연코팅을 하기 위한 2롤타입의 코팅장치가 도3에 나타나 있다.

종래의 2롤 타입의 절연코팅장치는 도3과 같이, 용액공급수단(17), 조절롤(metering roll)(18), 도포롤(16)을 포함하여 구성된다. 이 2롤 타입의 코팅장치에 의한 코팅은 상기 용액공급수단(17)으로부터 도포롤(16)과 조절롤(18) 사이에 용액(11)이 공급되며, 공급된 용액은 도포롤(16)과 조절롤(18) 사이에서 반죽상태(puddle)를 형성하여 상기 도포롤(16)을 통해 스트립(15)의 표면에 용액이 도포되어 이루어진다. 도3의 코터롤은 도4에 도시된 바와 같이, 도포롤(16)과 조절롤(18)은 서로 반대방향으로 회전하며, 도포롤(16)은 스트립(15)의 진행방향과 같은 정방향의 코팅을 행한다. 그리고, 공급되는 용액을 1로 보면 도포롤(16)과 조절롤(18)에 묻어 나오는 양은 약 1/2 씩이고, 최종적으로 스트립(15)의 표면에는 약 1/4의 용액이 도포된다. 이러한 2롤 타입의 코터에 의한 코팅방식을 1/4 정방향 코팅방법이라 한다. 대체로 1/4 정방향 코팅방식은 도포롤(16)의 원심력과 스트립(15)의 표면장력에 의해 공급용액이 1/2씩 갈라지면서 코팅표면이 불균일해지며, 건조후에는 스트립의 표면상에 길이방향으로 구불구불한 줄무늬결함을 유발하는 롤패턴(roll pattern)현상이 발생되는 단점이 있다. 또한, 1/4 정방향 코팅방법은 도포롤(16)과 조절롤(18) 사이에 반죽상태로 존재하는 용액(11)이 고점도를 갖으면 그 반죽상태의 용액 높이가 커져 상기 용액공급수단(17)의 노즐이 막혀버리는 경향이 있고 저점도의 용액을 사용하는 경우 간혹 스트립의 표면에 점피막이 발생되는 문제가 있다.

이에 본 발명은 2롤 타입의 코터에 있어 기존의 1/4 정방향 코팅방식과는 전혀 다른 1/4 역방향 코팅방식을 이용하여 롤패턴현상과 점피막을 방지하므로써 절연성과 표면품질이 우수한 방향성 전기강판의 절연코팅방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적달성을 위한 본 발명은 상부용액저장팬에 저장된 무기질절연코팅용액을 픽업하는 상부픽업롤, 상부도포롤을 포함하는 상부절연코터롤과 하부용액저장팬에 저장된 무기질절연코팅용액을 픽업하는 하부픽업롤, 하부도포롤을 포함하는 하부절연코터롤을 갖는 무기질절연코팅장치를 이용하여 상하부픽업롤을 서로 다른 방향으로 회전시켜 용액저장팬내의 무기질절연코팅용액을 상하부도포롤로 각각 전달하고, 상하부도포롤을 각각 상하부픽업롤의 회전방향과 반대방향으로 회전시켜 상하부도포롤의 회전방향과 반대방향에서부터 상하부도포롤 사이로 인입되는 스트립의 표면에 상기 전달된 무기질절연코팅용액을 도포하는 무기질절연코팅용액의 코팅방법에 있어서,

상기 상하부절연코터롤의 스트립 속도에 대한 주속비는 상하픽업롤의 경우 90~92%, 상하도포롤의 경우 100~110%의 범위로 설정하고; 상기 상하부도포롤의 중심거리 간의 편심을 88.7~89.0mm의 범위로 유지하고; 스트립의 인입각(θ)을 22.8~23.2° 로 유지하고; 그리고 상기 상하부도포롤과 일정한 간격을 두고 압착롤을 구비시켜 상하부도포롤의 표면에 부착되어 있는 용액층의 두께를 조절하여 스트립의 표면에 무기질절연코팅용액을 도포하는 2롤타입코터장치를 이용한 방향성 전기강판의 절연코팅방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명을 도면을 통해 상세히 설명한다.

우선, 본 발명에 부합되는 1/4 역방향 코팅장치는 도1 내지 도2에 나타나 있다. 도1은 본 발명의 2롤 타입의 1/4 역방향 코팅장치에 대한 전체 구성도를, 그리고 도2는 도1의 상하부코터롤의 상세도를 나타낸다.

본 발명의 2롤 타입의 1/4 역방향 코팅장치는 도1과 같이, 크게 상부절연코터롤(10)과 하부절연코터롤(20)을 갖는 무기질절연코팅장치(100)로 구성된다.

상부절연코터롤(10)은 상부용액저장팬(12)에 저장된 무기질절연코팅용액(11)을 픽업하는 상부픽업롤(13), 픽업된 용액을 스트립(15)의 표면에 도포하는 상부도포롤(16)을 포함한다. 또한, 하부절연코터롤(20)은 하부용액저장팬(22)에 저장된 무기질절연코팅용액(21)을 픽업하는 하부픽업롤(23), 픽업된 용액을 스트립(15)의 표면에 도포하는 하부도포롤(26)을 포함한다. 이때 본 발명의 코터롤은 1/4 정방향 코팅장치와는 달리 각각 상하부도포롤(16)(26)에 묻어 있는 용액의 양을 조절해주는 상하부압착롤(squeezer roll)(14)(24)이 마련된다.

본 발명의 1/4 역방향 코팅장치는 상하부픽업롤(13)(23)이 서로 다른 방향으로 회전되면서 용액저장팬(12)(22)내의 무기질절연코팅용액(11)(21)을 상하부도포롤(16)(26)로 각각 전달하고, 상하부도포롤(16)(26)이 각각 상하부픽업롤(13)(23)의 회전방향과 반대방향으로 회전되면서 전달된 무기질절연코팅용액을 상하부도포롤(16)(26) 사이로 인입되는 스트립(15)의 표면에 도포하도록 구성된다. 이때 스트립(15)의 진행방향은 상하부도포롤(16)(26)의 회전방향과 다른 역방향을 이룬다. 또한, 본 발명의 경우 상하부도포롤(16)(26)에는 각각 상하부압착롤(14)(24)이 마련되어 용액의 양을 조절해준다.

상기 코터롤들은 프레임(5)에 연결되어 이송수단(7)에 의해 상하부도포롤(16)의 중심간의 편심(8)이 조정될 수 있도록 구성된다. 스트립(15)은 지지롤(6)과 일정한 각도(θ)를 이루며 상기 상하도포롤(16)(26) 사이에 인입되어 코팅된 다음, 코팅된 스트립(15)은 바로 건조로(200)에서 건조가 행해진다.

이하, 이같은 1/4 역방향 코팅장치를 이용한 본 발명의 무기질절연코팅용액의 적절한 코팅조건에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명에 부합되는 무기질절연코팅용액은 종래의 1/4 정방향 코팅장치에서 사용되는 범위이면 충분하다. 예를 들면, 본 발명의 무기질절연코팅용액으로는 비중이 1.41~1.43이고, 점도가 13~14cps이고, 그리고 그 온도가 20~25℃ 의 범위인 용액이 바람직하다.

상기 용액의 비중이 1.41미만으로 되거나 점도가 13cps미만인 경우에는 코팅시 코팅두께가 얇은 피막이 되어 코팅층의 절연성이 저하되는 문제가 있다. 또한 용액의 비중이 1.43을 초과하거나 점도가 14cps를 초과하게 되면 뻑뻑해진 무기질절연코팅용액으로 인해 스트립(15)의 중앙에서 양단부측으로 물결무늬 모양이 주기적으로 나타나는 코팅두께 과다현상이 초래되어 바람직하지 않다.

또한 무기질절연코팅용액의 온도를 20℃미만으로 유지하면 용액이 뻑뻑해지며, 용액의 온도가 25℃을 초과하게 되면 용액의 점도가 떨어져 바람직하지 않다.

상기 상하부절연코터롤(10)(20)의 스트립 속도에 대한 주속비는 상하픽업롤(13)(23)의 경우 90~92%, 상하도포롤(16)(26)의 경우 100~110%의 범위로 설정함이 바람직하다.

만일 상하픽업롤(13)(23)의 스트립 속도에 대한 주속비를 90%미만으로 하는 경우 픽업되는 용액의 양이 부족하여 얇은 피막이 발생되거나 코터롤의 떨림현상이 생겨 바람직하지 못하다. 반면 상하픽업롤(13)(23)의 스트립 속도에 대한 주속비가 92%를 초과하면 과다하게 픽업되는 코팅용액으로 인해 코팅두께가 두껍게 도포되는 결점이 있다.

또한, 상하도포롤(16)(26)의 스트립 속도에 대한 주속비가 100%미만으로 유지되면 코터롤의 떨림현상이 발생되거나 얇은 코팅층이 형성되어 절연성이 저하된다. 반면 상하도포롤(16)(26)의 스트립 속도에 대한 주속비가 110%를 초과하게 되면 미려한 코팅롤 표면이 조기 훼손되어 롤의 수명이 단축되는 단점이 있다.

한편, 도2와 같이 상기 상하부도포롤(16)(26)의 중심거리 간의 편심(8)은 88.7~89.0mm의 범위로 유지함이 바람직한데, 그 이유는 상기 편심을 88.7mm미만으로 하면 하부도포롤(26)에 가해지는 압하력이 과다하여 롤 떨림현상이 발생되며, 스트립(15)의 하부에 횡방향으로 롤 떨림무늬가 형성되고, 상기 편심이 89.0mm를 초과하면 코팅후 스트립(15)이 폭방향으로 휘게되는 "L" 반곡현상이 초래되기 때문이다.

또한 상기 인입 스트립(15)의 강판온도는 28~30℃의 범위로 함이 바람직하다. 스트립(15)의 인입온도가 28℃미만으로 되면 냉각시에 무기질절연코팅용액과의 반응력이 현저하게 저하되며, 스트립(15)이 건조로(200)에 진입시 온도편심로 스트립(15)의 표면에 미세한 물방울의 형성으로 코팅층이 박리되는 요인이 될 수 있다. 반면 스트립의 온도가 30℃를 초과하면 코팅용액이 도포되는 순간 동시에 급속한 수분증발을 초래하게 되고 코팅용액의 점도상승을 가져와 표면에 도포되는 코팅용액에 피막의 박리가 진행하여 표면이 거칠어지는 단점이 있다.

그리고, 상기 스트립과 지지롤(6)이 이루는 인입각(θ)을 22.8~23.2°로 유지한 상태에서 코팅작업을 실시함이 바람직한데, 그 이유는 상기 인입각이 22.8° 보다 적으면 하부도포롤(26)에서 횡방향으로 "L" 반곡이 발생되고, 23.2°보다 크면 하부도포롤(26)에 의해 스트립의 폭방향으로 "L" 반곡이 발생되어 바람직하지 않기 때문이다.

이하, 본 발명을 다음의 실시예를 통해 구체적으로 설명한다.

[실시예]

강판의 온도가 약 28℃이고, 두께 약 0.24mm인 방향성 전기강판 스트립에 대해 도2와 같은 1/4 역방향 코팅장치와 도4와 같은 1/4 정방향 코팅장치를 이용하여 각각 절연코팅을 실시하였다. 이때 절연코팅용액은 모두 C-10 무기질용액을 사용하였으며, 각각의 용액조건은 표1과 같았다. 또한, 상기 1/4 정방향과 역방향 코팅장치의 각 롤의 스트립 속도에 대한 주속비, 도포롤간의 편심와 스트립의 인입각은 표2와 같았다. 각 도포롤의 직경은 229mm 이었으며, 또한 스트립의 속도는 125MPM이었다.

[표 1]

[표 2]

이같은 코팅조건에서 절연코팅을 실시한 강판에서 시편을 채취하여 각각의 특성을 비교하여 그 결과를 표3에 나타내었다. 이때, "L" 반곡은 제품길이를 500mm로 하였을 때 휨높이로 평가하였으며, 또한 피막의 박리정도는 직경 30mm와 40mm의 환봉에 의해 180° 굽혔을 때의 피막박리 상태를 관찰하였다. 또한 광택도와 외관품질은 육안으로 평가하였다.

[표 3]

상기 표3에 나타난 바와 같이, 본 발명에 부합되는 발명예(1)(2)의 경우 코팅층의 두께가 기준치(0.140~0.145mm)에 만족하고 또 절연치도 기준치(0.260~0.280Amps)내에 들어가며, 광택도와 외관품질, 그리고 "L"반곡정도, 피막박리상태, 표면조도가 모두 양호함을 알 수 있다.

반면 비교예(1)의 경우 코팅두께가 기준치 대비 너무 얇게 도포되며 이로 인해 절연치가 저하됨을 알 수 있다. 이는 곧 내식성에 문제점이 발생될 것이다. 또 비교예(1)의 경우 인입각이 작아 하부도포롤(26)에 가해지는 인장(tension)이 과다하여 롤 떨림현상이 있다. 비교예(2)의 경우 코팅두께가 기준치 대비 너무 두껍게 도포되어 피막의 박리가 용이하고 표면조도도 거칠어짐을 알 수 있다. 또한, "L"반곡정도가 기준치(7~10mm)에 비해 벗어나 제품으로서 곤란함을 알 수 있다. 비교예(3)의 경우 코팅두께와 절연치가 기준치 대비 크게 벗어나며, "L"반곡, 피막의 박리 정도가 심하여 제품으로서 곤란함을 알 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 무기질절연코팅용액의 조건과 코팅조업조건을 최적으로 조절하므로써 2롤 타입의 코터에 있어 기존에는 불가능했던 1/4 역방향 코팅을 이용한 방향성 전기강판의 무기질 절연코팅 조업의 실용화가 가능하며, 또한 이러한 1/4 역방향 코팅에 의한 무기질 절연코팅층을 갖는 방향성 전기강판인 코팅재는 내식성 뿐만 아니라 표면품질, 그리고 절연성이 매우 우수한 효과가 있다.

도1은 본 발명의 2롤 타입의 코팅장치의 전체구성도

도2는 도1의 상하부코팅롤의 상세도

도3은 종래의 2롤 타입의 코팅롤의 사시도

도4는 도3의 측면도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

5 ........ 프레임 6 ...... 지지롤

7 ........ 롤이송수단 8 ....... 도포롤 간의 편심

10, 20 ...... 상하부절연코터롤

11, 21 ...... 절연코팅용액 12, 22 ...... 용액저장팬

13, 23 ...... 픽업롤 14, 24 ...... 압착롤

15 .......... 스트립 16, 26 ......도포롤

17 ......... 용액공급수단 100 ..... 코팅장치

200 ........ 건조로

Claims

상부용액저장팬(12)에 저장된 무기질절연코팅용액을 픽업하는 상부픽업롤(13), 상부도포롤(16)을 포함하는 상부절연코터롤(10)과 하부용액저장팬(22)에 저장된 무기질절연코팅용액을 픽업하는 하부픽업롤(23), 하부도포롤(26)을 포함하는 하부절연코터롤(20)을 갖는 무기질절연코팅장치(100)를 이용하여 상하부픽업롤(13)(23)을 서로 다른 방향으로 회전시켜 용액저장팬(12)(22)내의 무기질절연코팅용액(11)(21)을 상하부도포롤(16)(26)로 각각 전달하고, 상하부도포롤(16)(26)을 각각 상하부픽업롤(13)(23)의 회전방향과 반대방향으로 회전시켜 상하부도포롤(16)(26)의 회전방향과 반대방향에서부터 상하부도포롤(16)(26) 사이로 인입되는 스트립(15)의 표면에 상기 전달된 무기질절연코팅용액을 도포하는 무기질절연코팅용액의 코팅방법에 있어서,

상기 상하부절연코터롤(10)(20)의 스트립 속도에 대한 주속비는 상하픽업롤(13)(23)의 경우 90~92%, 상하도포롤(16)(26)의 경우 100~110%의 범위로 설정하고; 상기 상하부도포롤(16)(26)의 중심거리 간의 편심을 88.7~89.0mm의 범위로 유지하고; 스트립의 인입각(θ)을 22.8~23.2° 로 유지하고; 그리고 상기 상하부도포롤(16)(26)과 일정한 간격을 두고 압착롤(14)(24)을 구비시켜 상하부도포롤(16)(26)의 표면에 부착되어 있는 용액층의 두께를 조절하여 스트립의 표면에 무기질절연코팅용액을 도포함을 특징으로 하는 2롤타입코터장치를 이용한 방향성 전기강판의 절연코팅방법
제1항에 있어서, 상기 무기질절연코팅용액은 1.41~1.43의 비중, 13~14cps의 점도 및 20~25℃의 온도를 갖는 것을 특징으로 하는 2롤타입코터장치를 이용한 방향성 전기강판의 절연코팅방법
제1항에 있어서, 상기 인입 스트립(15)의 온도는 28~30℃인 것을 특징으로 하는 2롤타입코터장치를 이용한 방향성 전기강판의 절연코팅방법