KR101864573B1

KR101864573B1 - 철선 피막 코팅방법

Info

Publication number: KR101864573B1
Application number: KR1020180044167A
Authority: KR
Inventors: 신설아
Original assignee: 신설아
Priority date: 2018-04-17
Filing date: 2018-04-17
Publication date: 2018-07-13

Abstract

본 발명은 철선 피막 코팅방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 철선의 표면에 매끄러운 피막층을 형성하는 철선 피막 코팅방법에 관한 것이다. 이를 위해 철선 피막 코팅방법은 철선을 후크에 걸어 고정하는 제1단계; 후크에 걸린 철선을 염산조에 침지하는 제2단계; 물을 이용하여 철선 표면의 염산을 제거하는 제3단계; 물을 이용하여 철선 표면의 잔존 염산을 제거하는 제4단계; 잔존 염산이 제거된 철선에 석회 피막층을 형성하는 제5단계; 석회 피막층이 형성된 철선을 열처리한 후, 염산조에 침지하는 제6단계; 물을 이용하여 석회 피막층이 형성된 철선 표면의 염산을 제거하는 제7단계; 물을 이용하여 석회 피막층이 형성된 철선 표면의 잔존 염산을 제거하는 제8단계; 잔존 염산이 제거된 석회 피막층이 형성된 철선에 인산염 피막층을 형성하는 제9단계; 물을 이용하여 인산염 피막층이 형성된 철선 표면을 세척하는 제10단계; 인산염 피막층이 형성된 철선을 중화조에 침지하는 제11단계; 및 중화된 철선을 윤활조에 ＇지하여 윤활피막찾을 형성하는 제12단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

철선 피막 코팅방법{WIRE COATING METHOD}

본 발명은 철선 피막 코팅방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 철선의 표면에 매끄러운 피막층을 형성하는 철선 피막 코팅방법에 관한 것이다.

각종 산업에서 기초소재로 이용되는 철선은 공업용 일반철선, 건축용 소둔철선, 소둔철직선, 철근결속용 철선, 액세서리용 철선 등으로 분류되고, 여러가지 용도로 응용되어 사용되고 있다.

예를 들어, 공업용 일반 철선은 볼트, 너트, 와셔, 스프링 및 문구류 제조용이나 흉관 제조용, 펜스, 메쉬 등의 원료가 되고, 건축용 철선과 철근결속용 철선은 산업 현장에서 매우 유용하게 사용되고 있으며, 액세서리용 철선 또한 일상 속에서 흔히 볼 수 있는 열쇠고리나 가방 고리, 목걸이 등으로 이용된다.

이러한 철선은 균일한 인장강도를 가지고, 표면처리의 질을 높이는 것이 중요하다. 종래에 피막층을 형성하는 공정, 즉, 인산염 피막 공정 등은 어느 정도의 품질의 우수성을 담보할 수 있었으나, 표면처리에 있어 미흡한 부분도 있었다.

이에, 종래의 피막층 코팅방법을 개선하여 고품질의 표면처리된 철선을 생산할 수 있는 기술에 대한 개발이 요구되고 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-0422649호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 표면처리를 매끄럽게 하여 고품질의 철선을 생산할 수 있는 철선 피막 코팅방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 상기 및 다른 목적과 이점은 바람직한 실시예를 설명한 하기의 설명으로부터 분명해질 것이다.

상기 목적은, 철선을 후크에 걸어 고정하는 제1단계; 후크에 걸린 철선을 염산조에 침지하는 제2단계; 물을 이용하여 철선 표면의 염산을 제거하는 제3단계; 물을 이용하여 철선 표면의 잔존 염산을 제거하는 제4단계; 잔존 염산이 제거된 철선에 석회 피막층을 형성하는 제5단계; 석회 피막층이 형성된 철선을 열처리한 후, 염산조에 침지하는 제6단계; 물을 이용하여 석회 피막층이 형성된 철선 표면의 염산을 제거하는 제7단계; 물을 이용하여 석회 피막층이 형성된 철선 표면의 잔존 염산을 제거하는 제8단계; 잔존 염산이 제거된 석회 피막층이 형성된 철선에 인산염 피막층을 형성하는 제9단계; 물을 이용하여 인산염 피막층이 형성된 철선 표면을 세척하는 제10단계; 인산염 피막층이 형성된 철선을 중화조에 침지하는 제11단계; 및 중화된 철선을 윤활조에 침지하여 윤활피막층을 형성하는 제12단계;를 포함하는 철선 피막 코팅방법에 의해 달성될 수 있다.

바람직하게, 제2단계는 염산조에 미세기포를 공급하여 철선 표면의 스케일을 제거하는 것을 특징으로 하되, 상기 제 2 단계에서 권취된 철선은 후크(10)에 걸린 채로 염산용액이 수용된 염산조에 침지되고, 상기 염산 용액은 질량 퍼센트 농도가 8~30%인 염산 용액이고, 아미노 포스포닉(amino phosphonic) 계열의 화합물을 포함하고, 상기 아미노 포스포닉 계열 화합물의 농도는 0.001~10 g/L 이며, 상기 미세기포는 기포공급장치가 공급하고, 상기 기포공급장치는 공기와 물이 혼합 공급되는 공급관, 상기 공급관과 연결되어 펌핑을 통해 기포수를 형성하는 펌프, 상기 펌프로부터 공급된 기포수를 수용하도록 내부에 혼합실이 구비된 혼합기 및 배출관을 통해 혼합기에 연결되어 기포수를 외부로 분사하여 기포를 형성하는 분사노즐을 포함하고, 상기 분사노즐은 염산조의 내부에 설치되되, 복수 개 설치되며, 상기 복수의 인접한 분사노즐은 서로 마주보도록 설치되어 각각의 분사노즐에서 분사되는 미세기포가 서로 충돌하여 다량의 미세기포가 발생한다.

본 발명에 따르면, 고품질의 철선을 생산할 수 있는 효과를 가진다.

구체적으로, 스케일 처리를 효과적으로 할 수 있으며, 이를 통해 철선의 표면에 매끄러운 피막층을 형성할 수 있는 효과를 가진다.

다만, 본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 철선 피막 코팅방법을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 권취된 철선을 걸 수 있는 후크를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 후크에 걸린 철선을 염산조에 침지하는 모습을 나타낸 도면이다.
도 4는 염산조에 미세기포를 공급하기 위한 기포 공급장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 중량물을 이송하는 수레의 사시도이다.
도 6은 후크와 수레를 도시한다.
도 7은 후크가 포함하는 컨트롤러의 블록도이다.
도 8은 일 실시예에 따른 컨트롤러를 도시한다.

이하, 본 발명의 실시예와 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위해 예시적으로 제시한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가지는 자에 있어서 자명할 것이다.

또한, 달리 정의하지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야의 숙련자에 의해 통상적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 가지며, 상충되는 경우에는, 정의를 포함하는 본 명세서의 기재가 우선할 것이다.

도면에서 제안된 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. 그리고, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에서 기술한 "부"란, 특정 기능을 수행하는 하나의 단위 또는 블록을 의미한다.

각 단계들에 있어 식별부호(제1, 제2, 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 실시될 수도 있고 실질적으로 동시에 실시될 수도 있으며 반대의 순서대로 실시될 수도 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 철선 피막 코팅방법을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하여 설명하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 철선 피막 코팅방법은 철선을 후크(10)에 걸어 고정하는 제1단계; 후크(10)에 걸린 철선을 염산조에 침지하는 제2단계; 물을 이용하여 철선 표면의 염산을 제거하는 제3단계; 물을 이용하여 철선 표면의 잔존 염산을 제거하는 제4단계; 잔존 염산이 제거된 철선에 석회 피막층을 형성하는 제5단계; 석회 피막층이 형성된 철선을 열처리한 후, 염산조에 침지하는 제6단계; 물을 이용하여 석회 피막층이 형성된 철선 표면의 염산을 제거하는 제7단계; 물을 이용하여 석회 피막층이 형성된 철선 표면의 잔존 염산을 제거하는 제8단계; 잔존 염산이 제거된 석회 피막층이 형성된 철선에 인산염 피막층을 형성하는 제9단계; 물을 이용하여 인산염 피막층이 형성된 철선 표면을 세척하는 제10단계; 인산염 피막층이 형성된 철선을 중화조에 침지하는 제11단계; 및 중화된 철선을 윤활조에 침지하여 윤활피막층을 형성하는 제12단계;를 포함한다. 본 발명은 스케일 처리를 효과적으로 할 수 있으며, 이를 통해 철선의 표면에 매끄러운 피막층을 형성하여 고품질의 철선을 생산할 수 있는 효과를 가진다.

제1단계는, 권취된 철선을 후크(10)에 걸어 고정하는 단계이다. 후크(10)는 권취된 철선을 염산조 등에 침지하기 위해 고정하거나 다음 단계로 이동시키기 위한 이송수단으로 사용된다. 도 2는 권취된 철선을 걸 수 있는 후크(10)를 개략적으로 나타낸 도면으로, 도 2를 참조하여 후크(10)를 설명하면, 후크(10)는 직육면체 형태의 지지대(5); 지지대(5)의 상부에 형성된 한 쌍의 크레인 걸림부(11a, 11b); 지지대(5)의 하부에 결합되어 고정되고, 지지대(5)와 나란한 방향으로 형성된 철선 걸이부(4); 및 권취된 철선을 고정하기 위한 요철부(21);를 포함할 수 있다. 지지대(5)의 상부에 형성된 한 쌍의 크레인 걸림부(11a, 11b)는, 일정한 거리로 이격되어 형성되고, 라운드 형상으로 형성될 수 있고, 요철부(21)는 권취된 철선의 양 또는 작업 환경 등에 따라 그 크기를 조절할 수 있다.

상기 후크의 크레인 걸림부(11a, 11b) 내측에는 밀봉재가 형성된다. 상기 내측은 다른 연결 부재가 크레인 걸림부(11a, 11b)에 걸려서 상기 연결 부재와 맞닿는 면이다. 크레인 걸림부(11a, 11b)는 상기 연결 부재와 연결되어 이송되는 과정에서 손상되는 문제점이 있다. 크레인 걸림부(11a, 11b)의 손상으로 후크 자체를 교체함에 따라 막대한 비용이 발생될 수 있다. 이에 따라, 크레인 걸림부(11a, 11b)에는 밀봉재가 형성되어, 크레인 걸림부(11a, 11b) 내측면의 손상을 최소화 한다.

밀봉재는 실리콘 수지, 이황화 몰리브덴, 구리 분말 및 소듐 실리케이트를 포함하는 밀봉용 조성물로 형성되는 것이 바람직하다.

실리콘 수지는 밀봉재 조성물을 형성하기 위한 바인더 수지로서, 분자구조는 규소와 산소가 번갈아 있는 실록산 결합(Si-O 결합)의 형태를 갖고 있으며, 규소는 메틸기, 페닐기, 및 히드록시기로 이루어진 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 작용기를 가질 수 있다. 실리콘 수지는 상업적으로 입수하거나, 당해 기술 분야에 널리 알려진 방법으로 제조할 수 있으며, 예를 들어, 촉매를 사용하여 금속 규소와 염화메틸을 약 300℃ 에서 반응시키면 디메틸디클로로실란, 메틸트리클로로실란 또는 이들의 혼합물이 얻어지는데, 이것을 가수분해하여 생성된 실리콘 수지를 사용할 수 있다.

이황화 몰리브덴(MoS₂)는 화강암 속에 함유 되어 얇은 광맥으로 발견되어 채굴하는 재료로서, 윤활성분으로 사용된다. 이황화 몰리브덴(MoS₂)은 그래파이트(graphite)와 같이 전단이 발생하기 쉬운 형태의 육각형의 결정 구조의 고유한 특성을 가지나, 윤활 작용은 그래파이트보다 우수하다. 이황화 몰리브덴은 고형분 기준으로 실리콘 수지 100 중량부에 대해서 10~20 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 이황화 몰리브덴이 10 중량부 미만인 경우, 내마모성을 효과적으로 향상시킬 수 없고, 20 중량부를 초과할 경우, 밀봉용 조성물의 접착성을 떨어뜨릴 수 있다. 밀봉용 조성물의 접착성이 떨어지게 되면 롤러 표면에 밀봉재가 고정되기 어렵다.

구리 분말은 이황화 몰리브덴과 같이 윤활성분으로 사용되는 것으로서, 이황화 몰리브덴과 함께 사용하는 것이 바람직하다. 구리 분말은 마찰면에 자기윤활(self-lubricanting) 및 자기복구(self-repairing) 코팅막을 형성시킴으로써 제조되는 밀봉재의 항마모성 및 항마찰성을 감소시킬 수 있다. 구리분말은 윤활성분의 보조성분으로서, 고형분 기준으로 실리콘 수지 100 중량부에 대해서 1~5 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 1 중량부 미만인 경우, 구리 분말에 의한 내마모성 향상 효과를 얻을 수 없고, 5 중량부를 초과하는 경우, 밀봉용 조성물의 혼합성을 저해할 수 있는 우려가 있다.

소듐 실리케이트(sodium silicate)는 롤러 표면에 대한 접착력을 향상시키기 위하여 사용하는 것으로, 기존의 접착제와는 달리 공해를 유발시키지 않아 환경 친화적이며, 접착력이 우수하다. 소듐 실리케이트는 고형분 기준으로 실리콘 수지 100 중량부에 대해서 20~30 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 소듐 실리케에트가 20 중량부 미만인 경우, 접착 성능이 떨어질 수 있고, 30 중량부를 초과할 경우, 내마모성이 오히려 떨어질 수 있는 우려가 있다.

밀봉용 조성물은 밀봉재의 기능 향상을 위하여 추가적인 보조 성분을 더 포함할 수도 있다. 즉, 내열성을 향상시키기 위하여 산화 안티몬(Sb₂O₃)을 포함할 수 있고, 내구성을 향상시키기 위하여 클레이(clay)를 포함할 수 있으며, 단열성을 향상시키기 위하여 실리카 에어로젤을 포함할 수 있다.

산화 안티몬은 밀봉재의 내열성 향상 및 열팽창계수를 저하시키기 위해 사용하는 것으로서, 고형분 기준으로 실리콘 수지 100 중량부에 대해서 5~10 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 산화 안티몬이 5 중량부 미만이면, 열팽창계수를 충분히 작게 할 수 없고, 10 중량부를 초과하면, 밀봉용 조성물의 혼합성이 저해될 수 있다. 롤러는 기판과 접촉한 상태에서 지속적으로 회전함에 따라 마찰열이 발생할 수 있고, 이에 따라 롤러 표면에 형성된 밀봉재는 내열성이 커야 한다.

클레이는 가느다란 함수 규산염 광물의 집합체로서, 적당량의 물을 섞어 반죽하면 가소성이 생기고, 건조시키면 강성을 나타내며, 높은 온도에서 구우면 소결하는 물질로서, 밀봉재의 내구성을 강화하기 위해 사용한다. 구체적으로, 클레이는 해포석 및/또는 벤토나이트를 사용할 수 있고, 가장 좋은 효과를 얻기 위해서 해포석과 벤토나이트를 1:1의 중량비로 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다. 클레이는 고형분 기준으로 실리콘 수지 100 중량부에 대해서 1~3 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 1 중량부 미만인 경우, 클레이에 의한 내구성 강화 효과를 얻을 수 없고, 3 중량부를 초과하는 경우, 밀봉재 조성물의 혼합성이 저해되어 밀봉재가 효과적으로 생성되지 않을 수 있다.

실리카 에어로젤은 높은 표면적(500~1,200 m²/cm³)을 가지고 많은 나노 기공을 가지고 있으며(88~99.8%) 낮은 밀도(~0.003 g/cm³), 높은 열 차단성(0.005 W/mK)을 가진 것으로서, 졸-겔법을 이용하여 합성할 수 있고, 밀봉재가 챔버(10) 내벽과의 마찰에 의한 열을 플런저(20)로 전달되지 않도록 단열성을 향상시키기 위해 사용한다. 실리카 에어로젤은 고형분 기준으로 실리콘 수지 100 중량부에 대해서 5~15 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 실리카 에어로젤이 5 중량부 미만인 경우, 충분한 단열 효과를 얻을 수 없고, 15 중량부를 초과할 경우, 오히려 밀봉재의 내구성이 약화될 우려가 있다.

이하, 구체적인 실험예를 통하여 본 발명의 구성 및 그에 따른 효과를 보다 상세히 설명하고자 한다.

[제조예 1]

실리콘 수지 100 중량부, 이황화 몰리브덴 15 중량부, 구리 분말 3 중량부, 소듐 실리케이트 25 중량부를 혼합하여 밀봉용 조성물을 제조하였다.

[제조예 2]

제조예 1과 동일하게 제조하되, 산화 안티몬 8 중량부, 클레이 2 중량부(해포석과 벤토나이트를 1:1의 중량비로 혼합), 실리카 에어로젤 10 중량부를 더 첨가하여 밀봉용 조성물을 제조하였다.

[실험예 1 : 내마모성 테스트]

제조예 1 및 2의 밀봉용 조성물을 롤러 표면에 도포 및 건조하여 밀봉재를 형성하고, 기판 이송 작업을 24시간 수행 후, 밀봉재의 외관 상태를 평가하였다. 그 결과는 하기 표 1에 나타내었고, 기준은 ○(마모흔적 거의 없음), △(10%~30% 마모), X(30% 이상의 마모)로 하였다.

[표 1]

상기 표 1과 같이, 제조예 1, 2 모두 밀봉재의 상태는 양호한 편이었으나, 제조예 2의 밀봉재의 내마모성이 더 우수한 것으로 판단되었다.

[실험예 2 : 내열성 테스트]

도금 부착량이 편면 기준 25/㎡ 인 전기아연도금강판 상에 파카라이징사의 인산아연계 인산염 처리제인 PALBOND 3050을 이용하여 인산염층을 3g/m² 부착량으로 형성시킨 후, 상기 인상염층 상에 제조예 1 및 2의 밀봉용 조성물을 3g/m² 부착량으로 도포하여 피막을 형성한 후, 500℃ 전기 오븐에서 24시간 유지하고 피막에 X-컷(cut)을 실시하여 다음과 같은 기준(○ : 박리폭 3mm 이하, X : 박리폭 3mm 초과)으로 평가하였다. 그 결과는 하기 표 2에 나타내었다.

[표 2]

상기 표 2와 같이, 제조예 1, 2 모두 밀봉재의 상태는 양호한 편이었으나, 제조예 2의 밀봉재의 내열성이 더 우수한 것으로 판단되었다.

또한 상기 요철부(21)는 권취된 철선이 고정되는 과정에서 파손될 수 있고, 상기 철선과의 마찰로 인해 손상될 수 있다. 이에 따라, 상기 요철부(21) 표면에는 플라스틱 조성물이 형성된다.

상기 플라스틱 조성물은 폴리프로필렌 수지, 고밀도 폴리에틸렌 수지(HDPE), 탈크 및 게르마늄 분말을 포함한다. 본 발명은 내열성, 내구성 등의 기계적 물성을 향상시킬 수 있고, 비틀림 현상을 개선할 수 있으며, 원적외선을 방사함으로써 신진 대사 촉진 및 후크를 취급하는 작업자에게 유해성을 최소화 할 수 있다. 도 1을 참조하면, 제 2 연장부는 중량물의 상부와 맞닿을 수 있기 때문에, 내구성이 높아야 하고, 중량물이 로딩되는 과정에서 발생할 수 있는 마찰에 따른 열을 견디는 내열성이 커야하고, 열로 인한 비틀림 현상이 없어야 하며, 후크 인근에서 작업하는 작업자들에 유해함이 없어야 한다.

폴리프로필렌(polypropylene) 수지는 성능 대비 가격이 저렴하고, 식품이나 화장품 등의 내용물과의 접촉에도 위해성이 없는 환경친화적인 소재로 알려져 있는 것으로서, 프로필렌을 중합하여 얻는 열가소성 수지이고, 내약품성, 기계적 성질, 열적 성질이 우수하다. 폴리프로필렌은 프로필렌 단독(호모) 중합체, 랜덤 공중합체 및 블록 공중합체 중에서 선택된 적어도 어느 하나를 사용할 수 있으나, 기계적 물성의 향상을 위하여 호모 중합체와 랜덤 공중합체를 3:2의 중량비로 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.

고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 수지는 에틸렌을 중합하여 제조하는 합성수지로서, 높은 유동성과 강성, 내충격성, 전기절연성, 성형성, 내한성이 뛰어나다. 고밀도 폴리에틸렌 수지는 전술한 폴리프로필렌 수지와 혼합하여 수용부(15) 또는 제품 제조시 인장력을 강화하여 성형성을 개선할 수 있는 효과를 가질 수 있으며, 공지의 다양한 제품을 사용할 수 있다.

탈크는 플라스틱 조성물의 강도, 내열성 등의 기계적 물성을 향상시키는 것으로서, 폴리프로필렌 수지 등과의 혼합성을 위하여 150~200 메시(mesh)의 입자 크기를 갖는 탈크 분말을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 탈크는 다른 충전재 성분과 혼합하여 사용하는 것도 가능하고, 바람직하게는, 돌로마이트 분말과 1:1의 중량비로 혼합하여 사용하여 플라스틱 조성물의 내구성 향상에 기여할 수도 있다.

게르마늄은 은백색의 준금속으로, 인체에 유익한 원적외선과 음이온 등을 다량 방사하여 신진 대사를 촉진하는 효과를 가진다. 또한, 게르마늄은 반도체적 성질로 인해 피부에 접촉하면 게르마늄 이온(외곽전자)이 체내에 들어가 생명력을 높이는 작용을 한다. 체내에 들어가면 각종 유해물질과 함께 20~30시간 안에 몸 밖으로 배출되므로 중독이나 부작용이 전혀 없다. 특히, 무기게르마늄의 입자가 사람의 피부와 접하게 되면 외곽전자의 침투압 활동으로 피부조직 속으로 반도체 성질이 들어간다. 피하조직 속의 모세혈관까지 침투한 게르마늄은 혈관벽을 통해서 혈관 속에 있는 전자를 이동시키며, 혈액정화작용을 하여 혈액을 정상화시키고 과잉 전자 흐름을 방전시켜 통증을 면하게 한다는 사실이 밝혀졌다. 게르마늄은 분말 형태로 사용할 수 있고, 게르마늄 원석을 3cm 이하로 잘게 절단한 후, 절단된 게르마늄 원석을 80~100 메쉬의 입도 크기로 분쇄하여 사용하는 것이 바람직하다.

플라스틱 조성물은 폴리프로필렌 수지 100 중량부에 대해서 고밀도 폴리에틸렌 수지 110~130 중량부, 탈크 170~190 중량부 및 게르마늄 분말 1~10 중량부를 포함하는 것이 바람직하다. 플라스틱 조성물을 이용하여 수용부(15)를 제조할 경우, 뒤틀림 현상 등을 배제하기 위하여 플라스틱 조성물의 비중을 조절하는 것이 중요한데, 비중은 1.02~1.10인 것이 바람직하고, 1.03~1.05인 것이 더욱 바람직하다. 즉, 폴리프로필렌 수지 100 중량부에 대해서 고밀도 폴리에틸렌 수지가 110 중량부 미만이거나, 탈크가 170 중량부 미만이면, 내구성 등의 기계적 물성을 강화시키기 제한되고, 폴리프로필렌 수지 100 중량부에 대해서 고밀도 폴리에틸렌 수지가 130 중량부를 초과하거나, 탈크가 190 중량부를 초과하면, 플라스틱 조성물의 비중이 늘어나 성형성이 불량해질 수 있는 우려가 있다. 또한, 폴리프로필렌 수지 100 중량부에 대해서 게르마늄 분말이 1 중량부 미만이면, 게르마늄으로 인한 원적외선 방출 효과 등이 발현되기 힘들고, 10 중량부를 초과하면, 다른 성분과의 혼합성이 저해되어 성형성이 불량해질 수 있다.

한편, 상술한 플라스틱 조성물은 기계적 물성, 혼합성, 성형성, 항균성 등을 향상시키기 위하여 여러가지 첨가제 성분을 더 포함할 수도 있다.

일 실시예에 있어서, 플라스틱 조성물은 마늘 추출액을 더 포함할 수 있다. 마늘 추출액은 천연 접착 성분으로, 폴리프로필렌 수지와 고밀도 폴리에틸렌 수지 등 다른 구성 성분과의 혼합성을 향상시키는 바인더로 기능한다. 마늘 추출액은 마늘의 껍질을 벗기고 분쇄한 후, 마늘 1 중량부 당 2~3 중량부의 물을 첨가하고, 80~100℃에서 5시간 이상 가열한 후, 액체성분을 추출하여 여과하며, 이어서 여과된 액체성분을 55~60℃에서 농축하여 제조할 수 있다. 마늘 추출액은 폴리프로필렌 수지 100 중량부에 대해서 10~20 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 마늘 추출액의 함량이 10 중량부 미만인 경우, 폴리프로필렌 수지와 탈크 등을 적절하게 엉겨 붙게 하지 못해 수용부(15) 제조시 표면이 고르게 형성되지 않을 수 있고, 20 중량부를 초과하는 경우, 각 성분의 분산성 및 혼합성이 오히려 저하될 우려가 있다.

이때, 마늘 추출액의 기능을 보완하기 위하여 자당(C₁₂H₂₂O₁₁) 분말을 혼합하여 사용할 수 있다. 자당은 조성물 전체의 혼합성을 개선하여 플라스틱 조성물을 제조하기 위한 연신 과정에서 박막 형태로 압출될 수 있도록 하고, 폴리프로필렌 수지 등과의 혼합 과정에서 점성이 생겨 이취 문제를 발생시키는 분자를 잡을 수 있어 이취 문제 해결에도 기여할 수 있다. 자당은 120 메쉬(mesh) 망으로 거른 1~120 ㎛ 입자 크기가 95 wt% 이상 포함된 분말을 사용하는 것이 바람직하고, 폴리프로필렌 수지 100 중량부에 대하여 1~5 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 자당의 함량이 1 중량부 미만인 경우, 자당에 의해 발현되는 효과가 미미하고, 5 중량부를 초과하는 경우, 플라스틱 조성물의 점도가 지나치게 증가하여 균일한 시트의 형성이 어렵다는 단점이 발생할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 플라스틱 조성물은 백토 분말을 더 포함할 수도 있다. 백토(Kaolin)는 카올리나이트와 할로이사이트를 주원료로 하는 백색의 점토로, 마모 및 열충격에 대한 저항성이 우수하다. 백토는 폴리프로필렌 100 중량부에 대해서 5~10 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 백토가 5 중량부 미만이면, 외부 환경에 대한 저항성이 약한 문제가 있고, 10 중량부를 초과하면 압축강도가 떨어지는 등 기계적 물성의 상승 효과가 발현되지 않을 수 있다.

플라스틱 조성물은 이산화티탄(TiO₂)을 더 포함할 수도 있다. 이산화티탄은 플라스틱 조성물의 내열성을 향상시킬 수 있는 충전재로 기능할 수 있다. 이산화티탄은 폴리프로필렌 수지 100 중량부에 대해서 5~15 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 이산화티탄이 5 중량부 미만이면, 플라스틱 조성물에 의해 형성된 수용부(15)의 내마모성을 효과적으로 향상시킬 수 없고, 15 중량부를 초과하면, 작업성이 저하될 수 있고, 다른 구성성분들과의 배합성이 좋지 않을 수 있다.

플라스틱 조성물은 수산화알루미늄을 더 포함할 수도 있다. 수산화알루미늄은 플라스틱 조성물의 항균성을 향상시킬 수 있는 항균제로 기능한다. 수산화알루미늄은 보헤마이트(Boehmite, AlO(OH))를 사용하는 것이 바람직하다. 보헤마이트는 γ-보헤마이트, α-보헤마이트 및 유사 보헤마이트(Pseudo-Boehmite)를 모두 사용할 수 있다. 그 중에서도, 결정성이 뛰어나서 열 안정성 및 화학적 안정성이 뛰어나고, 구조적으로 중성이며, 항균 특성이 뛰어난 γ-보헤마이트를 사용하는 것이 바람직하다. γ-보헤마이트는 물(순수)과 알루미늄(Al)만의 초임계 합성법으로 제조할 수 있다. 수산화 알루미늄은 폴리프로필렌 수지 100 중량부에 대해서 2~7 중량부로 포함될 수 있다. 수산화알루미늄의 함량이 2 중량부 미만이면 달성하고자 하는 항균 효과를 발현시키기 힘들고, 7 중량부를 초과하면 타 성분과의 혼합성이 저해될 우려가 있다.

또한, 플라스틱 조성물은 본 발명의 목적을 저해하지 않는 범위 내에서 분산제, 소포제 등을 더 포함할 수도 있고, 플라스틱 조성물의 다양한 색상을 구현하기 위하여 색소 성분을 더 포함할 수도 있다.

이하, 구체적인 실시예와 비교예를 통하여 본 발명의 구성 및 그에 따른 효과를 보다 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[실시예]

하기 표 1의 조성에 따라 플라스틱 조성물을 제조하였다. 각 재료는 시중에서 구할 수 있는 재료를 사용하였다. 마늘 추출액의 경우, 발명의 상세한 설명에 기재한 대로 제조하였고, 수산화알루미늄은 γ-보헤마이트를 사용하였다.

[표 1]

[실험예 1]

실시예 1~5의 조성물을 가열한 후, 연신하여 10mm 두께의 플라스틱 시트를 제조하였고, 시트 표면의 균일도를 확인하였고, 이를 하기 표 2에 기재하였다. 균일도는 레이저 센서(N₂ 레이저, 발진파장 337.1nm, UDHO Laser. LTD., Japan)를 사용하여 측정하였으며, 30개의 지점을 임의로 선택하여 이들의 표면 거칠기(surface roughness)를 측정(표준편차를 사용하였고, ㅁ0.3 이하는 균일한 것으로, ㅁ0.3 초과는 불균일한 것으로 평가)하였다. 이때, 실시예 1 및 5는 길이방향으로 3차 연신과정을 거쳤으며, 실시예 2~4는 길이방향, 폭방향, 길이방향 순으로 3차 연신과정을 거쳤다.

[표 2]

상기 표 2와 같이, 실시예 1~5의 경우, 제조된 시트의 균일도는 모두 양호한 편이었다. 그 중에서도, 실시예 3의 균일도가 가장 우수하다는 것을 알 수 있었다.

[실험예 2 : 비틀림 테스트]

실시예 1~5의 조성물을 가열한 후, 연신하여 2mm 두께의 플라스틱 시트를 제조한 후, 성형하여 플라스틱 제품을 100개씩 제조하였고, 이때, 최종 제품의 완성도를 평가하였으며, 이를 하기 표 3에 나타내었다. 이때, 실시예 1 및 5는 길이방향으로 3차 연신과정을 거쳤으며, 실시예 2~4는 길이방향, 폭방향, 길이방향 순으로 3차 연신과정을 거쳤다. 참고로, 도 2는 양호한 상태의 모습을 나타낸 도면이고, 도 3은 불량한 상태(비틀림 현상)를 나타낸 도면이다.

[표 3]

상기 표 3과 같이, 실시예 2~4의 경우, 90% 이상 정상 제품을 만들 수 있었으며, 특히, 실시예 3의 경우, 불량률이 매우 적었다는 것을 알 수 있었다.

[실험예 3 : 이취 테스트]

암모니아 가스를 이용하여 실시예 1 및 3에 대해 이취 테스트를 진행하였다. 최초 농도 측정 후, 5분 후의 농도를 측정하여 탈취율을 평가하였고, 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.

[표 4]

상기 표 4와 같이, 실시예 1의 경우, 탈취 효과가 거의 없었으나, 실시예 3의 경우 일부 탈취 효과를 나타낸다는 것을 알 수 있었다.

[실험예 4 : 항균성 테스트]

실시예 1 및 3의 조성물에 대해 항균력 테스트(JIS Z 2801)를 실시하였다. 시험균주는 Staphylococcus aureus ATCC 6538(황색포도상구균), Escherichia coli ATCC 25922(대장균)을 사용하였고, 항균력(항균 활성치)을 평가하여 하기 표 5에 나타내었다.

[표 5]

항균 활성치란 일정시간 동안 배양된 균주의 수를 비교하여 항균정도를 평가한 값으로서, 그 값이 1 이상이면 90% 이상의 균주가, 2 이상이면 99% 이상의 균주가, 3 이상이면 99.9% 이상의 균주가, 4 이상이면 99.99% 이상의 균주가, 5 이상이면 99.999% 이상의 균주가 사멸되어 항균 효과가 있는 것으로 본다. 실시예 3의 경우, γ-보헤마이트에 의한 항균 효과가 나타났음을 확인할 수 있었다.

후크(10)는 상기 후크(10)를 총괄 제어하는 컨트롤러; 및 지면으로부터 상기 후크(10)의 높이를 측정하는 고도센서(14);를 더 포함하고, 상기 컨트롤러는 상기 중량물을 운송하는 수레(20)와 무선통신하는 통신부(12); 상기 후크(10)와 상기 수레(20) 간의 거리가 상기 고도센서(14)로부터 수신한 높이와 같은 수치가 되도록 수레(20)로 이동 명령을 전송하되, 상기 거리는 상기 높이 방향과 수직인 방향으로의 거리인 수레(20) 이동부;를 포함한다.

도 8을 참조하면, 상기 컨트롤러는 방폭장비일 수 있다. 컨트롤러는 후크의 일면에 배치될 수 있다. 컨트롤러 내부에는 방폭 대상물이 위치한다. 방폭 대상물은 컨트롤러의 내부 공간에 그대로 노출된 상태로 위치되거나 컨트롤러에 독립적으로 내장된 상태로 보관될 수 있다. 방폭 대상물이 컨트롤러에 독립적으로 내장될 경우 화재 또는 가연성 가스와 같은 점화원으로부터 안전하게 보관되고, 컨트롤러로 발화 물질의 유입이 완전히 차단되므로 폭발로 인한 피해를 사전에 방지할 수 있으며 안전하게 보관될 수 있다.

컨트롤러는 압축가스를 상기 컨트롤러 내부로 유입시키는 솔레노이드 밸브; 상기 컨트롤러 내부의 유체를 유출시키는 릴리프 밸브; 상기 컨트롤러 내벽에 배치되는 방폭형 온도센서; 상기 컨트롤러 내벽에 배치되는 쿨러; 상기 컨트롤러 내벽에 배치되는 히터; 상기 컨트롤러는 상기 방폭형 온도 센서로부터 수신한 온도가 -20도 이하이면 상기 히터를 구동하는 히터 구동부; 및 상기 방폭형 온도 센서로부터 수신한 온도가 40도 이상이면 상기 쿨러를 구동하는 쿨러 구동부;를 포함한다. 상기 컨트롤러는 또한 상기 릴리프 밸브 및 솔레노이드 밸브를 열거나 닫도록 제어할 수 있다.

솔레노이드 밸브(50)는 압축가스를 상기 컨트롤러(11) 내부로 유입시킨다. 상기 솔레노이드 밸브(50)를 통해 컨트롤러(11) 내부로 압축 가스가 공급된다. 즉, 상기 솔레노이드 밸브(50)가 열리면 상기 압축 가스는 컨트롤러(11) 내부로 유입되고, 상기 솔레노이드 밸브(50)가 닫히면 상기 압축 가스는 컨트롤러(11) 내부로 유입되지 못한다.

릴리프 밸브(60)는 상기 컨트롤러(11) 내부의 유체를 유출시킨다. 릴리프 밸브(60)는 컨트롤러(11) 내부의 유체를 컨트롤러(11) 외부로 배출하거나 배출을 차단한다. 즉, 릴리프 밸브(60)가 열리면 컨트롤러(11) 내부의 유체는 컨트롤러(11) 외부로 배출된다. 또한, 릴리프 밸브(60)가 닫히면 컨트롤러(11) 내부에 존재하는 유체의 배출은 차단된다.

방폭형 온도센서는 상기 컨트롤러(11) 내벽에 배치된다. 자세하게는, 방폭형 온도센서는 상기 컨트롤러(11)의 내부 상면, 좌측면, 우측면, 하면에 배치된다.

쿨러(30)는 상기 컨트롤러(11) 내벽에 배치된다. 상기 쿨러(30)는 에어 냉각기(Vortex cooler)이고, 컨트롤러(11) 내부 상면에 배치된다.

히터(40)는 상기 컨트롤러(11) 내벽에 배치된다. 상기 히터(40)는 저항선 등에 전류를 흘려 발생하는 줄열을 통해 열을 출력할 수 있다. 상기 히터(40)는 컨트롤러(11) 내부 하면에 배치된다.

상기 히터 구동부(1260)는 상기 방폭형 온도 센서로부터 수신한 온도가 -20도 이하이면 상기 히터(40)를 구동한다. 방폭형 온돈 센서는 실시간으로 측정된 온도를 컨트롤러(11)로 전송하고, 상기 히터 구동부(1260)는 컨트롤러(11) 내부 온도가 -20도 이하이면 상기 히터(40)를 구동한다. 컨트롤러(11) 내부 온도가 -20도 이하이면 컨트롤러(11)의 적어도 일부 구성이 오동작 할 수 있다.

자세하게는, 상기 히터 구동부(1260)는 상기 컨트롤러(11)의 내부 상면, 좌측면, 우측면, 하면에 배치된 상기 방폭형 온도 센서 중 적어도 하나로부터 수신한 온도가 -20도 이하이면 상기 히터(40)를 구동한다.

상기 쿨러 구동부(1270)는 상기 방폭형 온도 센서로부터 수신한 온도가 40도 이상이면 상기 쿨러(30)를 구동한다. 컨트롤러(11) 내부 온도가 40도 이상이면 컨트롤러(11)의 적어도 일부 구성이 오동작 할 수 있다.

자세하게는, 상기 쿨러 구동부(1270)는 상기 컨트롤러(11)의 내부 상면, 좌측면, 우측면, 하면에 배치된 상기 방폭형 온도 센서 중 적어도 하나로부터 수신한 온도가 40도 이상이면 상기 쿨러(30)를 구동한다.

상기 쿨러(30) 및 히터(40)로 인해 컨트롤러(11)의 내부 온도는 -20도 내지 40도의 범위를 유지할 수 있다.

상기 컨트롤러(11)는, 육면체 형상이고, 상기 릴리프 밸브(60)는 상기 육면 중 어느 일면 상부 또는 하부에 형성되고, 상기 솔레노이드 밸브(50)는, 상기 릴리프 밸브(60)가 상기 일면 상부에 형성된 경우, 상기 일면과 마주보는 면의 하부에 형성되고, 상기 릴리프 밸브(60)가 상기 일면 하부에 형성된 경우, 상기 일면과 마주보는 면의 상부에 형성된다.

즉, 솔레노이드 밸브(50)가 컨트롤러(11) 내부 우측면 상부에 배치되는 경우, 릴리프 밸브(60)는 컨트롤러(11) 내부 좌측면 하부에 배치된다. 솔레노이드 밸브(50)를 통해 압축가스가 유입되고, 릴리프 밸브(60)를 통해 컨트롤러(11) 내부 유체가 배출된다. 상기 압축가스 보다 무거운 인화성 가스가 컨트롤러(11) 내부로 유입된 경우, 상기 인화성 가스는 컨트롤러(11) 내부 우측면 상부의 솔레노이드 밸브(50)를 통해 유입된 압축가스로 인해 컨트롤러(11) 내부 좌측면 하부의 릴리프 밸브(60)를 통해 유출될 수 있다.

또한, 솔레노이드 밸브(50)가 컨트롤러(11) 내부 우측면 하부에 배치되는 경우, 릴리프 밸브(60)는 컨트롤러(11) 내부 좌측면 상부에 배치된다. 솔레노이드 밸브(50)를 통해 압축가스가 유입되고, 릴리프 밸브(60)를 통해 컨트롤러(11) 내부 유체가 배출된다. 상기 압축가스 보다 가벼운 인화성 가스가 컨트롤러(11) 내부로 유입된 경우, 상기 인화성 가스는 컨트롤러(11) 내부 우측면 하부의 솔레노이드 밸브(50)를 통해 유입된 압축가스로 인해 컨트롤러(11) 내부 좌측면 상부의 릴리프 밸브(60)를 통해 유출될 수 있다.

상기 컨트롤러는 상기 후크(10)를 총괄 제어한다. 도 2를 참조하면, 상기 컨트롤러는 상기 후크의 일면에 배치될 수 있다. 상기 컨트롤러가 후크 상에 배치되는 위치에는 제한이 없다.

고도센서(14)는 지면으로부터 상기 후크(10)의 높이를 측정하고, 측정된 높이를 컨트롤러로 전송한다. 또한, 고도센서(14)는 상기 후크(10)의 수직 방향으로 움직임 여부를 감지하거나, 현재 대기압 정보를 실시간으로 측정하여 높이를 산출한다. 고도센서(14)는 공지의 센서일 수 있다.

상기 컨트롤러는 상기 중량물을 운송하는 수레(20)와 무선통신하는 통신부(12)를 더 포함한다. 도 5에 도시된 수레(20) 역시 통신부(12)를 구비하여 후크와 무선통신한다. 상기 통신 방법에는 제한이 없다. 수레(20)가 원격 조정되어 이동할 수 있음은 당업자에게 자명하다.

컨트롤러는 수레(20) 이동부;를 더 포함한다. 수레(20) 이동부는 상기 후크(10)와 상기 수레(20) 간의 거리가 상기 고도센서(14)로부터 수신한 높이와 같은 수치가 되도록 수레(20)로 이동 명령을 전송하되, 상기 거리는 상기 높이 방향과 수직인 방향으로의 거리이다.

도 6을 참조하면, 후크의 높이는 고도센서(14)를 통해 측위된다. 수레(20) 이동부는 후크의 높이 h와 후크와 수레(20)와의 수평거리인 d가 동일하도록 수레(20)로 이동 명령을 전송한다. 여기서, 상기 후크(10)와 상기 수레(20) 간의 거리가 수평거리인 d이다. 그리고, 상기 고도센서(14)로부터 수신한 높이는 h이다. 상기 후크(10)와 상기 수레(20) 간의 거리는 상기 높이 방향과 수직인 방향으로의 거리이다. 결국, 높이 방향은 도 6에서 y축 방향이고, 후크(10)와 상기 수레(20) 간의 거리의 방향은 x축 방향으로 상기 높이 방향과 수직이다.

후크가 지면과 가까워 진다는 것은 새롭게 중량물을 싣거나 내리기 위함이다. 이때 자동적으로 수레(20)를 후크에 접근 시켜서 수레(20)로부터 후크로 또는 후크로부터 수레(20)로 중량물을 용이하게 이동시킬 수 있다. 여기서 중량물은 권취된 철선일 수 있다.

컨트롤러(11)는 일측에 위치된 스피커(13)를 포함하고, 상기 스피커(13)를 구동하는 메시지 출력부(193)를 포함한다.

메시지 출력부(193)는 고도센서(14)가 고도변화를 감지한 시점으로부터 기설정된 시간 후에 안내 메시지를 출력한다. 컨트롤러(11)의 일측에 구비된 스피커(13)를 통해 상기 안내 메시지를 출력한다. 안내 메시지는 예를 들어, "쉬는 시간입니다." 등이다.

메시지 출력부(193)는 고도센서(14)가 고도변화를 감지한 시점으로부터 50분을 초과한 시점에 스피커(13)에서 50데시벨의 가청음이 출력되도록 스피커(13)를 제어한다.

메시지 출력부(193)는 고도센서(14)가 고도변화를 감지한 시점으로부터 60분을 초과한 시점에 스피커(13)에서 60데시벨의 가청음이 출력되도록 스피커(13)를 제어한다.

메시지 출력부(193)는 고도센서(14)가 고도변화를 감지한 시점으로부터 70분을 초과한 시점에 스피커(13)에서 70데시벨의 가청음이 출력되도록 스피커(13)를 제어한다.

메시지 출력부(193)는 고도센서(14)가 고도변화를 감지한 시점으로부터 80분을 초과한 시점에 스피커(13)에서 80데시벨의 가청음이 출력되도록 스피커(13)를 제어한다.

메시지 출력부(193)는 고도센서(14)가 고도변화를 감지한 시점으로부터 시간이 많이 지날 수록 높은 데시벨의 소리를 출력하도록 스피커(13)를 구동하여 작업자들은 작업 후 쉬어야 할 시점을 쉽게 인지할 수 있다. 작업자들은 고도의 집중력을 유지한 상태에서 후크를 통해 이송되는 중량물을 주시해야하고, 상기 집중력을 위해 작업자들에게 주기적인 쉬는시간을 제공할 필요가 있다. 기존에는 후크의 구조에만 관심이 있었을 뿐, 작업자들의 작업 능률에 대한 고민은 이루어지지 않았다. 이러한 문제점을 극복하기 위해 작업자들에게 작업 시간에 따라 상이한 소리 정보를 전달할 필요가 있다.

2단계는, 후크(10)에 걸린 철선을 염산조에 침지하는 단계로, 염산용액을 이용하여 철선 표면의 녹 및 스케일을 제거하는 단계이다. 도 3은 후크(10)에 걸린 철선을 염산조에 침지하는 모습을 나타낸 도면으로, 도 3을 참조하여 구체적으로 설명하면, 권취된 철선은 후크(10)에 걸린 채로 염산용액이 수용된 염산조에 침지된다. 염산 용액은 질량 퍼센트 농도가 8~30%인 염산 용액인 것이 바람직하고, 스케일을 효과적으로 제거하고, 철선의 표면을 보호하기 위하여 아미노기를 갖는 포스폰산 유도체 및 그의 염으로부터 선택되는 화합물을 포함하는 것이 더욱 바람직하다. 아미노 포스포닉(amino phosphonic) 계열 화합물은 아미노기를 갖는 포스폰산 유도체 및 그의 염으로부터 선택되는 화합물을 의미하는 것으로서, 니트릴로트리(메틸포스폰산)(Nitrilotri(methylphosphonic acid)) 및/또는 그 유도체일 수 있다. 바람직하게, 니트릴로트리(메틸포스폰산)(Nitrilotri(methylphosphonic acid)), 디에틸렌트리아민펜타키스(메틸포스폰산)(Diethylenetriaminepentakis(methylphosphonic acid)), 헥사메틸렌디아민-N,N, N′,N′-테트라키스(메틸포스폰산)(Hexamethylenediamine-N,N,N′,N′-tetrakis(methylphosphonic acid)), N,N-비스(포스포노메틸)글리신(N,N-Bis(phosphonomethyl)glycine), 이민디(메틸포스폰산)(Iminodi(methylphosphonic acid)), N-(포스포노메틸)이미노디아세트산(N-(Phosphonomethyl)iminodiacetic acid), 1-히드록시에틸리덴-1,1-디포스폰산(1-hydroxyethylidene-1,1-diphosphonic acid), 1-히드록시에틸리덴다이포스폰산(1-hydroxyethylidene diphosphonic acid, HEDP) 및 디에틸렌트리아민펜타(메틸렌포스폰산)(diethylenetriamine penta(methylene phosphonic acid), DTPMP)으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나일 수 있다. 아미노 포스포닉 계열 화합물의 농도는 0.001~10 g/L 인 것이 바람직하다. 아미노 포스포닉 계열 화합물의 농도가 0.001 g/L 미만인 경우, 철선 보호 효과를 얻을 수 없고, 10 g/L를 초과하는 경우, 녹 및 스케일까지 잘 제거되지 않을 수 있다. 침지 시간은 녹 및 스케일의 양에 따라 달라질 수 있으나, 일반적으로 15~25분 사이로 제어되는 것이 바람직하다.

삭제

제2단계에서 녹 및 스케일을 효과적으로 제거하기 위하여 염산조에 침지된 철선에 미세기포를 공급하는 것이 바람직하다. 즉, 철선이 단순히 염산조에 침지된 경우, 철선 표면에 이온, 염 등이 머물러 있어 녹 및 스케일 작업이 효과적으로 진행될 수 없으므로, 미세기포를 간헐적으로 공급하여 철선 표면을 환기시키는 것이 바람직하다. 미세기포를 공급함으로써 침지 시간을 최대 40% 가량 단축시킬 수 있는 효과를 가진다. 도 4는 염산조에 미세기포를 공급하기 위한 기포 공급장치(200)를 개략적으로 나타낸 도면으로, 도 4를 참조하여 기포 공급장치(200)를 설명한다. 기포 공급장치(200)는 혼합기(240) 타입 기포 공급장치(200)를 사용할 수 있다. 기포 공급장치(200)는, 공기와 물이 혼합 공급되는 공급관(210), 공급관(210)과 연결되어 펌핑을 통해 기포수를 형성하는 펌프(220), 펌프(220)로부터 공급된 기포수를 수용하도록 내부에 혼합실(230)이 구비된 혼합기(240) 및 배출관(250)을 통해 혼합기(240)에 연결되어 기포수를 외부로 분사하여 기포를 형성하는 분사노즐(260)을 포함할 수 있다. 분사노즐(260)은 염산조의 내부에 설치되되, 복수 개 설치될 수 있다. 복수 개 설치될 경우, 인접한 분사노즐(260)은 서로 마주보도록 설치되어 각각의 분사노즐(260)에서 분사되는 미세기포가 서로 충돌하여 다량의 미세기포가 발생하도록 하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 도 4와 같이 한 쌍의 분사노즐(260)이 설치될 경우, 서로 마주보도록 설치하여 분사되는 미세기포가 충돌하여 더욱 많은 미세기포가 형성되게 할 수 있고, 이를 통해 철선 표면을 환기시킬 수 있는 효과를 가진다.

제3단계는, 철선은 후크(10)에 의해 샤워조로 이송되고, 물을 이용하여 철선 표면의 염산을 제거하는 단계이다. 일반적인 산업용수를 이용하여 철선 표면을 세척하되, pH 2 이상의 조건에서 1~2분 동안 가느다란 물줄기로 세척하는 것이 바람직하다.

제4단계는, 샤워조에서 1차적으로 세척된 철선을 2차로 세척하는 단계로, 철선은 후크(10)에 의해 수세조로 이송되고, 물을 이용하여 철선 표면의 잔존 염산을 제거하는 단계이다. 일반적인 산업용수를 이용하여 철선 표면을 세척하되, pH 5 이상의 조건에서 1~2분 동안 샤워조에 비해 상대적으로 강한 물줄기로 세척하는 것이 바람직하다.

제5단계는, 수세조에서 세척된 철선에 석회 피막층을 형성하는 단계로, 철선은 후크(10)에 의해 석회조로 이송되어 침지된다. 석회 피막층을 형성하는 단계는, 공지의 석회 용액을 사용하여 수행된다. 즉, 석회조에는 석회 용액이 수용되어 있고, 철선은 석회 용액에 침지됨으로써 중화됨과 동시에 철선 표면에 석회 피막층이 형성된다. 석회 피막층이 형성되면, 후속되는 열처리 과정에서 철선끼리 서로 들러붙지 않는 효과를 가진다.

제6단계는, 석회 피막층이 형성된 철선을 700~760℃에서 열처리한 후, 염산조에 침지하는 단계로, 인산염 피막층을 형성하기 위한 첫 단계에 해당된다. 후크(10)에 의해 석회 피막층이 형성된 철선은 염산조로 이송된다. 염산조에 수용된 염산 용액 및 염산조 내부에 설치된 기포 공급장치(200)는 제2단계에서 설명한 것과 동일하므로, 중복된 설명은 생략한다. 염산조에 철선이 침지되면, 이물질, 스케일 등이 제거된다.

제7단계는, 철선 표면의 염산을 제거하는 단계로, 석회 피막층이 형성된 철선은 후크(10)에 의해 사워조로 이송되고, 물을 이용하여 철선 표면의 염산을 제거하는 단계이다. 일반적인 산업용수를 이용하여 철선 표면을 세척하되, pH 2 이상의 조건에서 1~2분 동안 가느다란 물줄기로 세척하는 것이 바람직하다.

제8단계는, 철선 표면의 잔존 염산을 제거하는 단계로, 석회 피막층이 형성된 철선은 후크(10)에 의해 수세조로 이송되고, 물을 이용하여 철선 표면의 잔존 염산을 제거하는 단계이다. 일반적인 산업용수를 이용하여 철선 표면을 세척하되, pH 5 이상의 조건에서 1~2분 동안 샤워조에 비해 상대적으로 강한 물줄기로 세척하는 것이 바람직하다.

제9단계는, 철선 표면에 인산염 피막층을 형성하는 단계로, 철선은 후크(10)에 의해 인산염 처리액이 수용된 피막조로 이송되어, 처리액에 침지된다. 인산염 피막층을 형성하는 단계는 공지된 단계로 간략하게만 설명한다. 인산염 처리액은 목적에 따라 여러가지 처리액을 사용할 수 있고, 일 예로, 질산니켈, 인산, 산화아연, 질산, 질산아연 등을 포함하는 인산아연계 처리액을 사용할 수 있다. 피막조에 철선이 침지되면, 하기 수학식 1에 따라 인산염 피막층이 형성된다.

[수학식 1]

5Zn(H₂PO₄)₂ + 14NaOH → Zn₃(PO₄)₂ + Zn₂(OH)PO₄ + 7Na₂HPO₄ + 13H₂O

피막조는 42~47의 전산도로 관리되고, 침지 시간은 10~15분 정도인 것이 바람직하다.

제10단계는, 인산염 피막층이 형성된 철선 표면을 세척하는 단계로, 철선은 후크(10)에 의해 피막수세조로 이송되고, 물을 이용하여 철선 표면의 염산을 제거하는 단계이다. 일반적인 산업용수를 이용하여 철선 표면을 세척하되, 산오염도는 10 이하로 관리하고, 1~2분 동안 물이 수용된 피막수세조에 철선을 침지하여 철선 표면에 녹이 생기지 않도록 산 성분을 제거한다.

제11단계는, 인산염 피막층이 형성된 철선을 중화조에 침지하여 중화시키는 단계로, 철선은 후크(10)에 의해 중화조로 이송된다. 중화조에는 공지의 다양한 알칼리 수용액이 수용될 수 있는데, 일 예로, 붕소산 사나트륨염, 탄산나트륨 등을 포함하는 알칼리 수용액이 수용될 수 있다. 이때, 알칼리도는 9 이상으로 유지되는 것이 바람직하다. 알칼리도가 낮을 경우 중화처리가 효과적으로 이루어지지 않아 후속되는 윤활피막찾 형성과정에서 반응이 잘 일어나지 않을 수 있다. 중화조에서 침지 시간은 1~2분인 것이 바람직하다.

제12단계는 중화된 철선을 윤활조에 ＇지하여 윤활피막찾을 형성하는 단계로, 철선은 후크(10)에 의해 윤활조로 Ｌ송된다. 윤활피막찾은 공지의 방법을 사용한다. 즉, 윤활조에뇩 스테아린산염(예를 들어, 스테아린산 아연), 수산화나트륨 등을 포함하는 윤활 처리액이 수용되어 있고, 철선이 윤활 처리액에 침지되면 인산염 피막층 상에 윤활피막찾이 형성된다. 윤활조는 ／지분이 0.8~1.5인 상태로 관리되는 것이 바람직하다. 유지분이 0.8 미만시 윤활피막찾이 충분히 형성되지 못해 신선 과정에서 손상(다이스 마크 발생)이 있을 수 있고, 1.5를 초과하는 경우 윤활피막층이 너무 많이 생성되어 표면에 분진이 발생할 수 있다.

[실험예]

염산조에 도 4의 기포 공급장치를 설치하고, 니트릴로트리(메틸포스폰산)을 0.2 g/L의 농도로 포함하는 염산 용액(15 질량 퍼센트)을 채운 후, 철선을 침지하였다. 미세기포를 10초 간격으로 공급하면서 10분 가량 스케일 및 녹을 처리하였다. 이어서, 샤워/수세 과정을 거치고, 석회조에 침지하여 석회 피막층을 형성하였다(실험예 1).

한편, 실험 결과를 비교하기 위해, 종래의 방법으로 석회 피막층을 형성하였다. 즉, 염산 용액(15 질량 퍼센트)을 염산조에 채운 후, 철선을 20분 가량 스케일 및 녹을 처리하였다. 이어서, 샤워/수세 과정을 거치고, 석회조에 침지하여 석회 피막층을 형성하였다(실험예 2).

실험예 1 및 2의 석회 피막층의 50개의 지점을 임의로 선택한 후, 레이저 센서를 이용하여 이들의 표면 거칠기(surface roughness)를 측정(표준편차를 사용하였고, ㅁ0.1 이하는 균일한 것으로, ㅁ0.1 초과는 불균일한 것으로 평가)하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

[표 1]

상기 표 1을 통해 알 수 있듯이, 미세기포를 공급하면서, 아미노 포스포닉(amino phosphonic) 계열 화합물이 포함된 염산 용액을 사용할 경우, 보다 짧은 시간에 스케일 및 녹을 효과적으로 제거하여 균일한 석회 피막층을 형성할 수 있다는 것을 알 수 있었다.

본 명세서에서는 본 발명자들이 수행한 다양한 실시예 가운데 몇 개의 예만을 들어 설명하는 것이나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고, 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

100 : 후크
10 : 지지대
11a, 11b : 크레인 걸림부
20 : 철선 걸이부
21 : 요철부
200 : 기포 공급장치
210 : 공급관
220 : 펌프
230 : 혼합실
240 : 혼합기
250 : 배출관
260 : 분사노즐

Claims

철선을 후크에 걸어 고정하는 제1단계;
후크에 걸린 철선을 염산조에 침지하는 제2단계;
물을 이용하여 철선 표면의 염산을 제거하는 제3단계;
물을 이용하여 철선 표면의 잔존 염산을 제거하는 제4단계;
잔존 염산이 제거된 철선에 석회 피막층을 형성하는 제5단계;
석회 피막층이 형성된 철선을 열처리한 후, 염산조에 침지하는 제6단계;
물을 이용하여 석회 피막층이 형성된 철선 표면의 염산을 제거하는 제7단계;
물을 이용하여 석회 피막층이 형성된 철선 표면의 잔존 염산을 제거하는 제8단계;
잔존 염산이 제거된 석회 피막층이 형성된 철선에 인산염 피막층을 형성하는 제9단계;
물을 이용하여 인산염 피막층이 형성된 철선 표면을 세척하는 제10단계;
인산염 피막층이 형성된 철선을 중화조에 침지하는 제11단계; 및
중화된 철선을 윤활조에 침지하여 윤활피막층을 형성하는 제12단계;를 포함하는 것을 특징으로 하되,
상기 제2단계는,
염산조에 미세기포를 공급하여 철선 표면의 스케일을 제거하는 것을 특징으로 하되,
상기 제 2 단계에서 권취된 철선은 후크(10)에 걸린 채로 염산용액이 수용된 염산조에 침지되고,
상기 염산 용액은 질량 퍼센트 농도가 8~30%인 염산 용액이고, 아미노기를 갖는 포스폰산 유도체 및 그의 염으로부터 선택되는 화합물을 포함하고,
상기 아미노기를 갖는 포스폰산 유도체 및 그의 염으로부터 선택되는 화합물의 농도는 0.001~10 g/L 이며,
상기 미세기포는 기포공급장치가 공급하고,
상기 기포공급장치는
공기와 물이 혼합 공급되는 공급관, 상기 공급관과 연결되어 펌핑을 통해 기포수를 형성하는 펌프, 상기 펌프로부터 공급된 기포수를 수용하도록 내부에 혼합실이 구비된 혼합기 및 배출관을 통해 혼합기에 연결되어 기포수를 외부로 분사하여 기포를 형성하는 분사노즐을 포함하고,
상기 분사노즐은 염산조의 내부에 설치되되, 복수 개 설치되며, 상기 복수의 인접한 분사노즐은 서로 마주보도록 설치되어 각각의 분사노즐에서 분사되는 미세기포가 서로 충돌하여 다량의 미세기포가 발생하는, 철선 피막 코팅방법.
삭제