KR101271917B1 - 오존 마이크로 버블을 이용한 세척방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 피세척물의 표면에 부착된 오염물질을 제거하는 세척방법에 있어서, 피세척물을 준비하는 단계 및 상기 준비된 피세척물을 오존 마이크로 버블이 포함된 세척액에 투입하여 상기 피세척물을 세척하는 단계를 포함하며, 상기 세척단계에서 피세척물은 양극으로 대전되고, 상기 오존 마이크로 버블은 음전하를 띠며, 상기 오존 마이크로 버블과 상기 오존 마이크로 버블에 의해 생성된 OH라디칼에 의해 세척되는 것을 특징으로 하는 오존 마이크로 버블을 이용한 세척방법에 관한 것이며, 이를 통하여, 특히, 강판의 탈지공정시 강판의 표면에 부착된 오염물질을 효과적으로 제거할 수 있는 방안을 제공할 수 있다.

Description

오존 마이크로 버블을 이용한 세척방법{CLEANING METHOD BY USING OZONE MICROBUBLE}
본 발명은 오염물질의 세척방법에 있어서, 오존 마이크로 버블을 투입하고, 피세척물을 대전시켜 세정능력을 향상시킬 수 있는 오존 마이크로 버블을 이용한 세척방법에 관한 것이다.
통상적으로 피세척물에 기름 등의 오염물질이 흡착될 경우 화학적 방법 또는 물리적 방법에 이를 제거한다. 구체적으로 피세척물로서 강판을 들 수 있다. 일반적으로 강판을 압연할 때, 압연유가 사용되는데, 이러한 압연유가 제거되지 않은 채 강판을 그대로 소둔할 경우, 강판 표면에 잔류한 압연유가 불완전 연소되어 탄화물이나 고무상 물질의 오염물을 강판 표면에 남겨 이후의 도금공정에서도 문제를 발생시킨다. 더불어, 강판 표면의 미관을 손상시킬 수 있다. 이렇듯, 강판 표면에 이물질이 잔존하는 경우에는 후속 공정에 문제를 일으키므로, 강판 표면상의 이물질을 제거할 필요가 있다.
통상 표면 청정공정의 대표적인 예로는 강판을 압연한 후 스트립 표면에 부착된 압연유, 기계유, 철분, 기타 오염물질을 물리적, 화학적 방법으로 제거하기 위해 세정하는 공정은 용제, 알칼리, 계면활성제 등을 사용하는 화학적 세정방법과 침적, 브러쉬, 스프레이, 전해 초음파 등을 이용하는 물리적 세정방법으로 나눌 수 있다.
냉간 압연 후에 강판에 부착된 압연유를 제거하기 위해서 일반적으로 알칼리 전해 탈지 방법이 널리 사용되고 있다. 상기 알칼리 전해 탈지 방법은 화학적 탈지법으로서 알칼리 탈지와 물리적 탈지 방법인 전해탈지가 동시에 또는 순차적으로 수행된다.
구체적으로 종래의 강판 탈지공정은 강판의 청정을 위한 예열공정과 알칼리용액이 저장된 알칼리 저장조에 강판이 통과하는 알칼리 탈지공정과 강판이 통과하면서 브러쉬에 의해 세정되는 세정공정 및 전기분해 원리를 이용하기 위하여 전해액을 저장한 전해액 저장조 내의 전극 사이로 강판을 통가시키면서 추가로 탈지되는 전해 탈지공정, 그리고 강판의 세정 및 헹굼, 건조공정 등으로 진행된다. 그리고, 이와 같은 탈지공정을 통과한 강판은 표면의 압연유등이 제거되어 보다 청정한 상태에서 다음의 소둔공정 또는 도금공정에 투입되게 된다.
그런데, 이와 같은 강판의 탈지공정시 문제가 발생되면 냉간압연과정에서 강판의 표면에 부착된 압연유등의 오염물질이 완전히 제거되지 않고, 이와 같은 탈지불량의 강판은 다음공정인 소둔로내에서 구동롤등을 오염시키는 요인을 제공하게 되고, 이와 같이 구동롤 등에 누적되는 압연유등의 오염원은 강판 표면의 마찰을 가중시켜 미세한 슬립 스크래치를 발생시키는 것이다. 또한, 이와 같은 강판의 탈지불량은 소둔 후 공정인 조질압연시, 강판에 부착되는 압연유의 불균일을 발생시키어 강판의 표면 조도에도 악영향을 주게 되는 것이다. 즉, 강판의 탈지공정은 강판 제품의 품질에 결정적인 영향을 미치는 것이다.
전해 탈지공정에서 사용하는 용액은 염기성이기 때문에, 전극을 이용한 전해 탈지공정 중 전기 분해할 때 거품이 발생되는 문제가 있는데, 탈지력 향상을 위해서는 탈지용액의 농도등을 높이는 것이 필수적이지만, 이와 같은 전기분해시 발생되는 거품발생은 탈지력을 저하시키는 작용을 하여 강판 탈지가 불균일하게 이루어 지고, 이는 결국 강판제품의 표면 품질을 저하시키게 된다.
또한, 전해액 저장조에 설치된 전극사이를 강판이 통과하면서 강판 탈지공정이 수행되기 때문에, 전극판 운용을 위하여는 높은 전력이 필요한 다른 문제가 있었다.
이렇듯, 종래의 탈지공정보다 강판을 세정할 수 있는 능력이 향상된 탈지방법이 크게 요구되고 있다.
본 발명은 오일 등의 오염물질이 피세척물에 흡착되었을 때 이를 세척하는 방법에 관한 것으로, 오존 마이크로 버블을 이용하여 세척공정의 효율을 증대시키고, 피세척물을 양극으로 대전시켜 오존 마이크로 버블의 효율을 더욱 향상시킨 오존 마이크로 버블을 이용한 세척방법을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명의 일측면은 피세척물을 준비하는 단계 및 상기 준비된 피세척물을 오존 마이크로 버블이 포함된 세척액에 투입하여 상기 피세척물을 세척하는 단계를 포함하며, 상기 세척단계에서 피세척물은 양극으로 대전되고, 상기 오존 마이크로 버블은 음전하를 띠며, 상기 오존 마이크로 버블과 상기 오존 마이크로 버블에 의해 생성된 OH라디칼에 의해 세척되는 것을 특징으로 하는 오존 마이크로 버블을 이용한 세척방법을 제공한다.
상기 세척액은 알칼리용액 또는 H2O인 것이 바람직하다.
상기 오존 마이크로 버블의 직경은 50㎛ 이하인 것이 바람직하다.
상기 세척액은 산소 마이크로 버블을 추가로 포함할 수 있다.
상기 피세척물은 강판일 수 있다. 상기 세척단계는 알칼리 클리닝 탱크(Alkali Cleaning Tank)에서 실시되는 것이 바람직하다.
상기 세척방법은 상기 세척된 강판은 오존 마이크로 버블이 포함된 린스액에 투입하여 상기 강판을 린스(Rinse)하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 린스단계에서 상기 강판은 양극으로 대전되고, 상기 오존 마이크로 버블은 음전하를 띠며, 상기 오존 마이크로 버블과 상기 오존 마이크로 버블에 의해 생성된 OH라디칼에 의해 세척되는 것이 바람직하다.
상기 린스액에는 H2O가 포함되는 것이 바람직하다.
상기 오존 마이크로 버블은 산소를 오존발생기에 공급하여 오존을 생성하고, 상기 생성된 오존을 마이크로 버블 발생기에 공급하여 마이크로 버블로 형성시킨 것이 바람직하다.
본 발명의 일측면에 의하면, 피세척물의 세척공정시 피세척물의 표면에 부착된 오염물질을 효과적으로 제거할 수 있는 방안을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 오존 마이크로 버블의 작용을 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명의 오존 마이크로 버블의 작용을 나타낸 모식도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예로서, 대전된 강판과 오존 마이크 버블과의 작용의 개념을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예로서, 마이크로 버블 생성 및 투입 과정을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예로서, 알칼리 클리닝 탱크에 투입한 오존 마이크로 버블의 농도에 따른 잔류 카본량을 나타내는 그래프이다.
이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명자들은 피세척물에 부착된 오염물질을 제거하기 위한 방법으로서, 오존 마이크로 버블을 세척액에 투입하고, 음전하를 띠는 오존 마이크로 버블과 상기 오존 마이크로 버블에 의해 생성된 OH라디칼과 양극으로 대전된 피세척물을 이용해 세척능력을 향상시킬 수 있음을 인지하고 본 발명에 이르게 되었다.
본 발명에서, 상기 피세척물로는 플라스틱, 금속제품 등 다양하게 적용이 가능하다. 또한, 상기 오염물질로서, 기름, 녹 등 다양한 이물질을 적용할 수 있다. 그리고, 세척액으로는 알칼리용액 또는 H2O인 것이 바람직하다. 본 발명에서 알칼리용액이란 알칼리물질과 물이 혼합된 것을 나타내는 용어로 사용한다. 더불어, 여기서 알칼리용액의 농도 및 종류는 본 발명에서는 무관하다. 또한, 산소 마이크로 버블을 추가로 포함할 수 있으며, 산소 마이크로 버블에 의하여도 세척효과가 나타날 수 있다.
먼저, 본 발명의 일측면인 강판의 탈지공정에 대한 설명을 통하여, 본 발명을 상세히 설명한다. 이하, 철강제조공정 중 오염물질(압연유)이 부착된 강판을 세척하는 공정인 탈지공정으로 본 발명을 설명한다.
압연공정 후 강판 표면에 부착된 이물질로 인하여 압연 후 공정인 소둔공정 또는 도금공정에서 표면품질이 저하됨을 해소하기 위하여, 오존 마이크로 버블을 알칼리 클리닝 탱크(Alkali Cleaning Tank) 또는 린스 탱크(Hot Water Rinsing Tank)에 투입하여 세척을 실시하고, 상기 강판을 양극으로 대전시켜 강판의 세정능력을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일측면은 강판의 탈지공정에서 강판에 존재하는 압연유, 녹 등을 제거함에 있어서, 알칼리 용액 또는 린스 용액(물포함) 중에 오존 마이크로 버블 또는 산소 마이크로 버블을 발생시키고, 강판을 양극으로 대전시킴으로써 탈지 효과를 향상시키고자 하는 발명이다.
일반적으로 탈지공정은 알칼리 탈지단계, 전해액 탈지단계, 린스 탈지단계 및 브러쉬롤 탈지단계 등의 공정을 포함한다.
알칼리 탈지단계에서는 알칼리 용액을 이용하여 강판의 표면에 부착된 압연유, 녹 등의 오염물질을 세정할 수 있다. 이러한 과정은 비누화 작용, 유화 작용, 침투 작용, 및 분산 작용으로 이루어지는데, 유지와 알칼리 용액이 반응하여 지방산(비누 성분)과 글리세롤이 형성되며, 이때 생긴 비누는 계면활성제로서의 역할을 하여 스트립(strip) 표면에 부착된 압연유를 분리할 수 있다. 또한 알칼리 용액은 유지 속에 침투하여 기름 분자를 파괴하고, 유지를 미립화시켜 분리하는 역할을 동시에 수행한다.
본 발명에서는 상기 알칼리 탈지단계에서 오존 마이크로 버블 또는 산소 마이크로 버블을 투입할 수 있다. 이하, 도 1을 참고하여 설명한다. 도 1(a)는 종래의 일반 기포의 작용을 모식적으로 나타낸 것으로서, 상기 일반 기포는 고속으로 상승하여 강판의 표면에서 파열된다. 이에 반하여, 도 1(b)를 살펴보면, 오존 마이크로 버블은 종래의 일반 기포에 비하여 그 크기가 작으며, 상승속도도 느리다. 또한, 상기 오존 마이크로 버블은 상승하면서, 파열되는데 이 때, OH라디칼(Hydroxyl Radical)이 생성된다. 본 발명에서 OH라디칼은 OH-를 포함한다.
라디칼은 최외각 전자가 안정적인 전자쌍을 만족시키지 못하는 원자, 분자, 이온 등을 일컬으며, 매우 불안정하여 반응성이 매우 크다. OH라디칼은 대부분의 오염물질을 화학적으로 분해하고 제거할 수 있는 가장 강력한 효과를 발휘하면서 인체에는 무해한 천연물질이다. 불안전한 오존은 절단된 유기물과 결합됨으로써, 세정 효과를 증대시킬 수 있다. 본 발명은 이러한 OH라디칼을 이용하여 탈지효과를 크게 향상시킬 수 있다.
더불어, 도 2에 나타낸 바와 같이, 마이크로 버블 주위는 OH-에 의하여 음의 전하를 띄게 된다. 또한, 오존 마이크로 버블은 구형으로 존재하므로, 상기 오존 마이크로 버블이 파열될 때, 표면 장력이 기체를 압축하는 힘으로부터 순간적으로 고열이 발생하여 세정 효과를 향상시킬 수 있다.
추가적으로, 불안전한 오존은 절단된 유기물과 결합됨으로써, 세정 효과를 증대시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 오존 마이크로 버블은 H2O 및 알칼리 용액내에서 음의 전하를 띄기 때문에, 강판을 양극으로 대전시킬 경우 음의 전하를 갖는 오존 마이크로 버블과 강판이 전기적으로 서로 끌어당기게 되어 그 반응성을 크게 향상시킬 수 있다. 상기 오존 마이크로 버블은 강판 주변에 모이게 되고, 상기 오존 마이크로 버블이 파열되면서 열에너지 및 충격파가 발생하여, 강판 상에 존재하는 압연유 분자를 파괴하고, 강판 표면으로부터의 분리를 가속화시킨다. 따라서, 본 발명에서는 이러한 효과를 이용하기 위하여, 강판을 양극으로 대전시켜 탈지 효과를 크게 향상시킬 수 있다. 도 3은 이러한 현상을 나타낸 것으로서, 강판(1) 주위에 오존 마이크로 버블(2)이 집결됨을 모식적으로 나타내었다.
도 4는 본 발명의 일실시예인 알칼리 클리닝 탱크 및 오존 마이크로 버블 장치를 모식적으로 나타낸 것이다. 산소(O2) 생성기로부터 배출된 산소는 오존(03)생성기로 투입되어 오존이 생성되고, 상기 오존은 마이크로 버블 생성기로 투입되어 필터에 의하여 정화된 알칼리 용액과 함께, 알칼리 클리닝 탱크로 투입되어 강판의 표면의 오염물질을 제거할 수 있다. 알칼리 용액은 재활용을 위하여 다시 알칼리 용액 탱크로 순환한다.
이 때, 투입되는 오존 마이크로 버블의 직경은 50㎛ 이하인 것이 바람직하다. 상기 오존 마이크로 버블의 직경이 50㎛를 초과하는 경우에는 일반적인 버블에 불과하여, 상술한 효과를 얻을 수 없다.
알칼리 클리닝 탱크에서 배출된 강판은 전해액 클리닝 탱크에서 강판을 세정할 수 있다. 그리고, 그 후 린스 탱크에 투입하여 강판의 표면에 존재하는 잔여물을 제거할 수 있다. 각 단계 사이에는 브러쉬롤 세정을 추가적으로 실시할 수 도 있다.
린스 탱크에 투입된 강판도 양극으로 대전시킬 경우, 상술한 효과를 추가적으로 얻을 수 있다. 더불어 이 때, 오존 마이크로 버블 또는 산소 마이크로 버블을 투입할 수 있다. 린스 탱크에 포함되는 오존 마이크로 버블에 관하여는 상술한 알칼리 클리닝 탱크에 투입된 오존 마이크로 버블과 동일한 조건이 적용될 수 있다. 더불어, 상기 강판에 관하여도 동일하게 양극으로 대전시킬 수 있다.
따라서, 오존 마이크로 버블 또는 산소 마이크로 버블을 공급하는 장치를 각 탱크별로 개별적으로 배치하여 오존 마이크로 버블 또는 산소 마이크로 버블을 공급할 수 있다. 또는 통합된 하나 또는 복수의 오존 마이크로 버블 발생 장치로부터 오존 마이크로 버블을 발생시켜 원하는 단계에 공급할 수 있다. 더불어, 산소생성기나 오존생성기는 어떠한 것이라도 무방하고, 산소 또는 오존 생성을 하는 장치라면 어떠한 것이라도 이용할 수 있다.
상기와 같이 오존 마이크로 버블 및 대전된 강판을 강판의 표면 탈지공정에 적용함으로써 종래의 통상적인 탈지방법에 비하여 우수한 청정효과를 얻을 수 있으며, 나아가 종래 표면 청정을 위해 사용되던 용액의 농도를 보다 낮추더라도 적어도 종래와 유사하거나 보다 우수한 청정 효과를 얻을 수 있어, 세정액의 사용으로 인한 환경에의 부담을 줄일 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 이해를 위한 것으로, 이에 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
(실시예)
산소생성기를 이용하여 산소를 제공하고, 오존생성기를 이용하여, 상기 산소를 오존으로 만들었다. 상기 오존을 마이크로 버블 생성기를 사용하여, 오존 마이크로 버블로 만든 후 알칼리 용액과 함께 알칼리 클리닝 탱크에 투입하였다. 강판은 양극으로 대전한 후 강판의 세정효과를 확인하기 위하여 잔류 탄소량을 측정하여 도 5에 나타내었다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 오존 및 버블을 모두 사용하지 않은 경우 잔류 카본량이 최대였고, 오존 및 마이크로 버블을 사용한 경우 오존의 농도가 높아짐에 따라, 상대적으로 잔류 카본량이 감소하여 세정 효과가 증대되는 것을 확인할 수 있었다.
1: 강판
2: 오존 마이크로 버블

Claims (10)

  1. 피세척물을 준비하는 단계;
    상기 준비된 피세척물을 오존 마이크로 버블이 포함된 세척액에 투입하여 상기 피세척물을 세척하는 단계; 및
    상기 세척된 강판을 오존 마이크로 버블이 포함된 린스액에 투입하여 상기 강판을 린스(Rinse)하는 단계를 포함하며,
    상기 세척단계 및 린스단계에서 피세척물은 양극으로 대전되고, 상기 오존 마이크로 버블은 음전하를 띠며, 상기 오존 마이크로 버블과 상기 오존 마이크로 버블에 의해 생성된 OH라디칼에 의해 세척되는 것을 특징으로 하는 오존 마이크로 버블을 이용한 세척방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 세척액은 알칼리용액 또는 H2O인 것을 특징으로 하는 오존 마이크로 버블을 이용한 세척방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 오존 마이크로 버블의 직경은 50㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 오존 마이크로 버블을 이용한 세척방법.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 세척액은 산소 마이크로 버블을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 오존 마이크로 버블을 이용한 세척방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 피세척물은 강판인 것을 특징으로 하는 오존 마이크로 버블을 이용한 세척방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 세척단계는 알칼리 클리닝 탱크(Alkali Cleaning Tank)에서 실시되는 것을 특징으로 하는 오존 마이크로 버블을 이용한 세척방법.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 린스액에는 H2O가 포함되는 것을 특징으로 하는 오존 마이크로 버블을 이용한 세척방법.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 오존 마이크로 버블은 산소를 오존발생기에 공급하여 오존을 생성하고, 상기 생성된 오존을 마이크로 버블 발생기에 공급하여 마이크로 버블로 형성시킨 것을 특징으로 하는 오존 마이크로 버블을 이용한 세척방법.
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