KR100528767B1 - 플라스틱 스트립으로 금속 스트립형 기판을 스트립코팅하는 방법과 장치 및 이에 의해 얻어지는 스트립 - Google Patents

플라스틱 스트립으로 금속 스트립형 기판을 스트립코팅하는 방법과 장치 및 이에 의해 얻어지는 스트립 Download PDF

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Abstract

본 발명은 플라스틱 밴드(3)로 금속 스트립형 기판(1)을 스트립 코팅하는 방법 및 장치에 관한 것으로서, (ⅰ) 플라스틱 밴드를 인시튜 주조하는 단계; (ⅱ) 냉각롤(5, 5a) 주위에 상기 플라스틱 밴드를 안내하는 단계; (ⅲ) 상기 플라스틱 밴드 제품이 압출되어 안정화될 때까지 플라스틱 밴드를 이송하는 단계; (ⅳ) 플라스틱 밴드 및 기판에 속도를 가하고 기판에 면하는 플라스틱 밴드 부분의 연화 온도에 가까운 기판 온도로 기판을 가열하는 단계; (ⅴ) 기판상에 플라스틱 밴드를 눌러 플라스틱 밴드를 끊고 진행을 정지시키는 단계; 및 (ⅵ) 고속으로 플라스틱 밴드(3)로 기판(1)을 코팅하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

플라스틱 스트립으로 금속 스트립형 기판을 스트립코팅하는 방법과 장치 및 이에 의해 얻어지는 스트립{METHOD AND APPARATUS FOR STRIP-COATING A METALLIC STRIP-SHAPED SUBSTRATE WITH A PLASTIC STRIP AND STRIP THUS OBTAINED}
본 발명은 얇은 플라스틱 스트립(plastic strip)으로 금속 스트립형 기판을 스트립코팅하는 방법, 상기 방법을 실시하는 장치 및 상기 방법에 의해 얻어지는 스트립에 관한 것이다.
금속 기판 및 이에 접착되는 플라스틱층으로 이루어진 코팅제품을 제조하기 위한 적어도 2가지의 방법, 즉 필름적층법(film laminating method) 및 압출코팅법이 공지되어 있다.
필름적층법의 경우에 있어서는, 국제특허출원 공개번호 제93/24324호에 개시된 바와 같이 최종 플라스틱 필름은 풀려지면서 금속 기판상에 부착된다.
압출코팅법의 경우에 있어서는, 유럽특허 제0 067 060호에 개시된 바와 같이 플라스틱 시트는 압출기로부터 직접 또는 실질적인 직접방식으로 금속 기판상에 부착된다.
첫번째 방법의 경우에 있어서, 최종 필름으로된 롤은 출발 재료로써 취해진다. 필름의 롤을 만드는 문제점은 필름을 감는 것에 있다. 필름은 서로 접착하는 성질을 가지고 있어 감을 때 서로 접착하게 된다. 감겨진 상태에서 필름은 다소 수축을 일으키기 때문에, 롤은 감겨진 것이 풀려지도록 느슨하게 감겨져야 한다. 불가피한 응력이 필름에 가해지면 필름의 가장자리가 부풀어 오르게 되고 필름은 둥글지 않게 된다. 필름은 풀려질 때 트랙에 틈을 보이게 된다. 무엇보다고 이것이 고속으로 어려움없이 필름을 푸는 것을 불가능하게 한다. 상기 문제점을 해결하여도 고속으로 필름을 감으면 정전기 방출 문제를 고려하는야 하는 문제점이 남는다. 이러한 어려움을 피하기 위해, 예를 들면 가정용 호일에 첨가제가 첨가되지만 필름적층의 경우에 있어서 이 해법은 금속 기판에의 접착능을 감소시키기 때문에 해결책이 될 수 없다.
한편, 압출코팅법이 따라서 흥미로운 대안이 될 수 있을 것으로 보여지고, 용융상태에서 플라스틱이 적절한 접착특성을 갖는다면 다소의 용도가 있다. 만약 그렇지 않은 경우, 또는 충분하지 않은 경우 분자는 플라스틱내에서 일체로될 필요가 있고 접착을 달성하기 위해 표면으로 이동하여야 한다. 압출코팅법에 있어서 적어도 고속 코팅속도가 요구되는 것에는 상기 문제가 발생한다. 이것은 코팅중에 충분한 고온이 유지되면 충분히 빠른 속도, 즉 수십분의 1초내에 접착그룹만이 이동하기 때문이다. 또한, 이것은 기판의 일면상에 코팅이 행하여지는 경우에만 가능하다. 요구되는 고온은 후속공정으로 다른면에 코팅하는 것을 불가능하게 하는데 그 이유는 먼저 부착된 코팅이 다른면이 고온에 노출되는 경우 손상을 받기 때문이다. 또한 동시 양면 압출코팅법도 해결책이 될 수 없는데 그 이유는 압출코팅법의 경우 기판 두께의 미소한 변화 및 공정에서의 미소한 변동이 불안정한 공정 동작을 발생시키고 결과적으로 각각의 면에 코팅차이 및 불균일성을 초래하기 때문이다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하거나 또는 적어도 완화시키기 위한 것이다.
본 발명에 따른 방법은
(ⅰ) 플라스틱 스트립을 인시츄(in-situ) 주조하는 단계;
(ⅱ) 내부 수냉 냉각롤(internally water-cooled cooling roll) 주위에 상기 플라스틱 스트립을 안내하는 단계;
(ⅲ) 상기 플라스틱 스트립 제품이 생산되어 안정화될 때까지 플라스틱 스트립을 이송하는 단계;
(ⅳ) 상기 플라스틱 스트립 및 기판을 이동시키고 상기 기판을 상기 기판에 면하는 상기 플라스틱 스트립 부분의 연화 온도 이상으로 가열하는 단계;
(ⅴ) 상기 접촉롤을 기판에 접근시킴으로써 상기 플라스틱 스트립을 상기 기판에 가압하고 상기 플라스틱 스트립을 절단하고 진행을 정지시키는 단계; - 여기서 상기 기판과 냉각롤은 플라스틱 스트립에 의해 연결된다 - 및
(ⅵ) 고속으로 상기 기판을 상기 플라스틱 스트립으로 코팅하는 단계를 포함한다.
이는 충분히 얇은 플라스틱층을 제어하면서 경제적인 방법으로 금속 스트립상에 부착하게 하는 효과를 달성한다.미국특허 제5,407,702호에는 압출후 압출물의 접착을 촉진하는 온도를 갖는 표면과 먼저 접촉하는 폴리머 압출물로 금속 스트립을 코팅하는 방법이 개시되어 있다. 이 목적을 위한 대표적인 상기 온도는 120℃ 내지 180℃의 범위이다.
본 발명은 또한 플라스틱층으로 금속 기판을 연속 스트립 코팅하는 장치에 의해 구현된다.
최종적으로, 본 발명은 또한 스트립 코팅된 포장용 강을 제공한다.
본 발명은 첨부한 도 1 내지 도 3을 참조하여 상세히 기술될 것이며, 첨부한 도면의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
0.20mm의 두께를 갖는 전기 크롬 코팅강(ECCS) (무주석강(TPS(Tin free steel))이라고도 함) 기판(1)을 준비한다. 이 기판은 가열 수단(2), 예를 들면 가열된 가이드롤 및/또는 유도가열, 열풍 등에 의해 230℃의 온도로 가열된다. 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 플라스틱 스트립 등의 플라스틱 스트립(3)은 용융 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 노즐(4, 4a)을 통하여 적용함으로써 생산된다. 그 후, 냉각된 폴리에틸렌 테레프탈레이트 스트립(3)은 고무코팅된 접촉롤(6)에 이송된다. 상기 스트립이 이송될 때 두께, 컬러 및 스트립 장력을 모니터하고 폭을 보정하는 것이 가능하다. 2개의 스트립(3)의 두께는 3 내지 100㎛이다. 코팅 개시전에 접촉롤(6)은 기판(1)과 접촉하지 않으며, 2개의 스트립은 분리되어 이송되고, 예를 들면 와인더(7)에 감겨진다.
코팅을 시작하기 위해. 접촉롤(6)이 접근하며, 즉 기판(1)쪽으로 이동된다.
폴리에틸렌 테레프탈레이트 스트립(3)은 기판(1)에 부착되고 거의 동시에 접촉롤(6)과 와인더(7)사이에 스트립(3) 조각을 잘라 낸다. 롤(6)의 고무는 예를 들면 금속 냉각롤(8) 또는 고무 표면상에 공기를 취입하는 것에 의해 외부로부터 냉각된다. 그 후, 냉각된 스트립은 최적의 접착성을 얻도록 260℃로 추가로 열처리가 수행된다. 3개의 부분으로 된 캔의 커버에 특히 적합한 양호한 제품이 얻어진다.
실시예 2
기판(1)의 일면에 노즐(4a)로부터 유출되는 플라스틱은 2층 폴리프로필렌이며, 이 층의 한쪽은 말레산 무수물 개질 폴리프로필렌(maleic acid anhydride modified polypropylene)의 접착층이며, 기판의 다른쪽 측면은 노즐(4)과 냉각롤(5)을 통해 공급된 폴리에틸렌 테레프탈레이트 스트립이다. 이 경우에 있어서, 기판(1)의 예열온도는 200℃이다. 2개의 스트립의 두께는 3 내지 100㎛이다. 200℃에서의 2층 스트립과 기판의 초기 접촉동안, 온도는 폴리프로필렌의 용융온도 높다 높으며, 이미 일부는 기판(1)에 접착되어 있다. 그러나, 폴리프로필렌 상부층은 접착되지 않거나 또는 약 90℃의 온도를 갖는 접촉롤(6)의 고무에 의해 손상을 받지 않는다. 기판(1)으로의 이 접착은 약 1초후에 최대로 얻어진다. 그 후, 코팅된 스트립은 폴리에틸렌 테레프탈레이트와 개질 폴리프로필렌 양쪽의 접착성을 최적으로 하기 위해 260℃로 추가로 열처리를 받는다. 얻어진 제품은 맥주병 크라운 밀봉부에 특히 적합하다.
실시예 3
양 플라스틱 스트립은 2층 폴리프로필렌이다. 기판(1)은 0.10mm 두께의 전기 크롬 코팅강(ECCS)이며, 230℃의 온도로 가열되었다. 얻어진 제품은 양 측면에 폴리프로필렌층을 구비한다. 얇은 기판의 낮은 열함량(heat content) 때문에 상기 실시예 2 보다 더 높은 온도가 필요하다. 얻어진 제품은 동물음식 포장용에 특히 적합하다.
도 1, 도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 일렬로 제조된 플라스틱 스트립으로 금속 기판을 코팅하는 서로 다른 선도를 도시한다. 도 2는 진공챔버(20), 정전기 에지 리미터(electrostatic edge limiter)(9), 냉각용 공기 블레이드(air-blade)(10), 두께 게이지(11), 에지 나이프(edging knife)(12), 절단 부산물 추출설비(cutting waste extractor installation)(13), 온도 게이지(14) 및 코팅된 스트립을 가열하기 위한 로(15)를 도시한다.
유리화온도 보다 높고 플라스틱의 연화 온도 보다 낮은 온도에서 플라스틱 스트립을 신장시키는 것이 가능하며, 일축 스트레칭의 경우에 있어서, 신장률은 최대 400% 가능하다. 원한다면, 플라스틱 스트립에 개구부가 제공될 수 있다.
본 발명은 동일한 플라스틱, 또는 다른 플라스틱 예를 들면 폴리에틸렌 테레프탈레이트 또는 폴리프로필렌 등이 각각의 면에 구비되거나 또는 일면은 폴리프로필렌, 다른면은 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 갖는 금속 기판의 일면 또는 양면에 적용될 수 있다.

Claims (13)

  1. 플라스틱 스트립으로 금속 스트립형 기판을 스트립 코팅하는 방법에 있어서,
    (ⅰ) 플라스틱 스트립을 인시츄 주조하는 단계;
    (ⅱ) 내부 수냉 냉각롤 주위에 상기 플라스틱 스트립을 안내하는 단계;
    (ⅲ) 상기 플라스틱 스트립이 안정화될 때까지 개방된 접촉롤 및 기판 사이에 상기 플라스틱 스트립을 이송하는 단계;
    (ⅳ) 상기 플라스틱 스트립 및 상기 기판을 이동시키고 기판에 면하는 플라스틱 스트립 부분의 연화 온도 이상으로 상기 기판을 가열하는 단계;
    (ⅴ) 상기 접촉롤을 기판에 접근시킴으로써 플라스틱 스트립을 상기 기판에 가압하고 상기 플라스틱 스트립을 절단하며 상기 프라스틱 스트립의 진행을 정지시키는 단계; - 이 단계에서 상기 기판과 상기 냉각롤은 상기 플라스틱 스트립에 의해 연결됨 - 및
    (ⅵ) 고속으로 상기 기판을 상기 플라스틱 스트립으로 코팅하는 단계를 포함하고,
    상기 플라스틱 스트립이 상기 냉각롤과 접촉롤 사이에 이송될 때 그 두께 모니터, 칼라 모니터, 스트립 장력 모니터 및 폭 보정중에서 하나 이상을 실시하는 것을 특징으로 하는 스트립 코팅 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라스틱 스트립이 접착된 후 접착성을 개선하기 위해 추가로 열처리를 실시하는 것을 특징으로 하는 스트립 코팅 방법.
  3. 제 1 항에 따른 플라스틱 스트립으로 금속 스트립형 기판을 스트립 코팅하는 장치에 있어서,
    (ⅰ) 금속 기판을 이송하는 수단;
    (ⅱ) 상기 플라스틱 스트립을 상기 기판에 가압하기 위한 접촉롤;
    (ⅲ) 상기 플라스틱을 주조하기 위한 주조수단;
    (ⅳ) 플라스틱 스트립을 형성시키기 위한 냉각롤; 및
    (ⅴ) 상기 접촉롤을 통해 상기 기판에 플라스틱 스트립을 이송시키기 위한 공급 및 가이드 수단을 포함하며,
    상기 접촉롤은 상기 플라스틱 스트립을 분리하여 이송시키는 수단과 협력하도록 배치되어 상기 기판으로부터 떨어진 제 1 위치로 이동가능하고, 상기 플라스틱 스트립을 기판에 가압하기에 적합한 제 2 위치로 이동가능한 것을 특징으로 하는 스트립 코팅 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 접촉롤은 적어도 상기 플라스틱 스트립과 접촉하는 표면이 고무인 것을 특징으로 하는 스트립 코팅 장치.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 기판 이송수단, 접촉롤, 주조수단, 냉각롤 및 공급 및 가이드 수단이 이중으로 되어 있으며, 상기 기판을 양면에서 동시에 코팅하는 동작동안 상기 기판의 각 측면에 1세트 씩 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 스트립 코팅 장치.
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