KR102385935B1 - 다중코팅 밸브의 제조방법 - Google Patents

다중코팅 밸브의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 다중코팅 밸브의 제조방법은, 밸브의 표면에 존재하는 이물질을 제거하는 전처리단계, 상기 전처리단계를 거친 밸브를 가열하는 가열단계, 상기 가열단계를 거친 밸브에 분말을 도포 하여 코팅층을 형성하는 코팅단계, 상기 코팅단계를 거친 밸브를 냉각시키는 냉각단계를 가지며, 상기 코팅단계는, 상기 에폭시 분말 100 중량부에 대해 세라믹 분말 10~20 중량부를 혼합하는 표면도료조성물을 얻는 표면도료혼합단계, 상기 밸브의 표면에 표면도료조성물을 분사하여 표면도료층을 형성하는 표면도료코팅단계, 상기 표면도료층에 폴리에틸렌 분말을 분사하여 접착제층을 형성하는 접착제코팅단계, 상기 에폭시 분말 100 중량부에 대해 세라믹분말 30~40 중량부를 혼합하여 단열도료조성물을 얻는 단열도료혼합단계, 상기 접착제층의 표면에 단열도료조성물을 분사하여 단열도료층을 형성하는 단열도료코팅단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이러한 다중코팅 밸브의 제조방법을 통해 에폭시 수지 분말과 세라믹 분말을 첨가한 다중코팅 막을 적층하여 극한의 환경에서도 코팅을 유지하며 단열이 용이한 다중코팅 밸브의 제조할 수 있다.

Description

다중코팅 밸브의 제조방법 {Manufacturing method for multi-coated valve}
본 발명은 다중코팅 밸브의 제조방법에 관한 것이다.
발전소나 각종 화학공장 설비에서 고열의 액체, 액화가스 등을 수송하고 분배하기 위해 코팅밸브가 활용된다. 이러한 극한 환경에서 활용되는 코팅밸브는 외부로부터의 손상을 방지하고 광범위한 온도범위에서도 높은 강도를 가지기 위해 밸브의 외면에 에폭시 코팅(FEB)을 시행하는 방법이 활용된다.
그러나, 종래의 에폭시 코팅방법을 이용한 밸브는 외부로부터 수분이 많이 유입되는 다습한 환경에서는 쉽게 코팅이 벗겨지며, 내부유체와 외부 환경간의 단열이 잘 이뤄지지 않아 이송되는 내부유체의 열 손실이 크게 발생하여 내부유체를 이용한 공정의 효율이 하락하는 문제가 있다.
본 발명의 목적은 다중코팅 방법을 통해 극한의 환경에서도 코팅을 유지하며 단열이 용이한 다중코팅 밸브의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따른 다중코팅 밸브의 제조방법에 있어서, 밸브의 표면에 존재하는 이물질을 제거하는 전처리단계, 상기 전처리단계를 거친 밸브를 가열하는 가열단계, 상기 가열단계를 거친 밸브에 분말을 도포 하여 코팅층을 형성하는 코팅단계, 상기 코팅단계를 거친 밸브를 냉각시키는 냉각단계를 가지며, 상기 코팅단계는, 상기 에폭시 분말 100 중량부에 대해 세라믹 분말 10~20 중량부를 혼합하는 표면도료조성물을 얻는 표면도료혼합단계, 상기 밸브의 표면에 표면도료조성물을 분사하여 표면도료층을 형성하는 표면도료코팅단계, 상기 표면도료층에 폴리에틸렌 분말을 분사하여 접착제층을 형성하는 접착제코팅단계, 상기 에폭시 분말 100 중량부에 대해 세라믹분말 30~40 중량부를 혼합하여 단열도료조성물을 얻는 단열도료혼합단계, 상기 접착제층의 표면에 단열도료조성물을 분사하여 단열도료층을 형성하는 단열도료코팅단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중코팅 밸브의 제조방법에 의해 달성된다.
여기서, 상기 표면도료코팅단계와 상기 단열도료코팅단계 에서 밸브의 표면에 초음파 조사기를 통해 초음파를 조사할 수 있다. 이에 의해 표면도료와 단열도료에 의해 생성된 도막이 보다 균일하게 형성될 수 있으며, 도막의 경화 과정이 원활히 일어날 수 있도록 돕는 역할을 한다.
또한, 상기 표면도료코팅단계와 상기 단열도료코팅단계에서 밸브 표면에 도포 완료된 도료의 도막을 건조하는 건조단계를 포함할 수 있다. 건조단계를 통해 각 단계의 도막 형성이 신속히 이뤄지도록 하며, 도막형성에 따라 다음 공정으로의 전환이 용이하도록 한다.
그리고, 상기 접착제층과 상기 단열도료층 사이에 경질우레탄을 이용하여 단열재층을 형성할 수 있다. 이러한 단열재층을 구비하게 될 경우, 내부유체와 외부 환경간의 단열을 더욱 효율적으로 이뤄낼 수 있다.
본 발명에 따른 다중코팅 밸브의 제조방법을 통해 극한의 환경에서도 코팅을 유지하며 단열이 용이한 다중코팅 밸브를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 다중코팅 밸브의 제조방법을 도시한 흐름도이다.
도 2는 본 발명에 따른 다중코팅 밸브의 제조방법에 따라 코팅층이 형성된 모습을 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 다중코팅 밸브의 다른 실시예의 제조방법을 도시한 흐름도이다.
도 4는 본 발명에 따른 다중코팅 밸브의 다른 실시예의 제조방법에 따라 코팅층이 형성된 모습을 도시한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 다중코팅 밸브(10)의 제조방법을 나타낸 흐름도이며, 도 2는 본 발명에 따른 다중코팅 밸브의 제조방법에 따라 코팅층이 형성된 모습을 도시한 것이다. 도 1과 도 2를 참조하여 다중코팅 밸브(10)의 제조방법에 따른 공정과 다중코팅 밸브(10)의 표면에 코팅이 도포된 모습을 상세히 설명한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 다중코팅 밸브(10)는 크게 전처리단계(S100), 가열단계(S200), 코팅단계(S300), 냉각단계(S400)의 순서를 통해 제조된다.
먼저 전처리단계(S100)는 다중코팅 밸브(10)의 밸브표면(110)에 존재하는 이물질을 제거하는 위한 단계를 말한다. 밸브표면(110)의 처리방식으로는 일반적으로 활용되는 블라스트 세정 방식을 활용한다. 그리고 블라스팅 세정을 통해 밸브표면(110)에 코팅이 용이한 조도를 형성하여 후술할 코팅단계(S300)에서의 도막형성이 용이하도록 한다. 이때 형성되는 밸브표면(110)의 표면조도는 50㎛ 내지 100㎛ 범위이다.
전처리단계(S100)를 거친 다중코팅 밸브(10)는 가열단계(S200)를 가진다. 가열단계(S200)는 밸브표면(110)에 1차적으로 코팅되는 도료를 분사하여 도막을 형성하기 전에 도료가 잘 입혀질 수 있는 온도를 조성하는 단계이다. 가열단계(S200)에서 주로 활용되는 방법으로는 밸브 주변에 고주파 교류 자기장을 형성하는 고주파 코일을 배치하여 밸브 표면을 균일하게 가열할 수 있도록 한다. 밸브표면(110)의 온도는 도료의 소재인 에폭시와 세라믹혼합물의 적정온도를 목표로 하며 250℃ 내지 300℃의 범위로 설정한다.
가열단계(S200)를 거친 다중코팅 밸브(10)는 밸브(100)에 도료분말을 분사하여 코팅층(200)을 형성하는 코팅단계(S300)를 가진다. 코팅단계(S300)는 표면도료(220)를 제조하는 표면도료혼합단계(S310), 표면도료코팅단계(S320), 접착제코팅단계(S330), 단열을 위한 단열도료(250)를 제조하는 단열도료혼합단계(S340), 단열도료코팅단계(S350)를 가진다.
표면도료혼합단계(S310)에서는 표면도료조성물(220)의 형성을 위해, 에폭시 분말 100 중량부에 대해 세라믹 분말 10~20 중량부를 혼합하는 단계이다. 이때 활용되는 에폭시 분말은 에폭시드 당량(epoxide equivalent weight)이 700을 초과하는 고체 가교결합성 에폭시 수지를 활용하며, 바람직하게는 에폭시 수지 당량이 1700~2000 사이의 에폭시 수지를 활용하도록 한다. 세라믹 분말의 경우, 알루미나(Al2O3), 산화규소(SiO2), 탄화규소(SiC), 티탄산바륨(BaTiO3), 질화알루미늄(AlN), 질화규소(Si3N4) 및 산화지르코늄(ZrO2) 등을 포함하고, 이들 중 어느 하나 혹은 이들의 조합이 이용될 수 있다. 이러한 적은 비중의 세라믹 분말의 혼합을 통해 표면도료(220)를 통해 형성하는 도막층에서도 단열작용이 이뤄질 수 있도록 에폭시 수지와 세라믹 분말을 혼합하여 활용한다. 이상의 원료들은 고속혼합기에서 약 5분 내외로 균일하게 혼합하여 표면도료(220)를 형성하도록 한다.
표면도료혼합단계(S310)를 통해 제조된 표면도료(220)를 이용해 밸브표면(110)을 코팅하는 표면도료코팅단계(S320)를 가진다. 표면도료코팅단계(S320)에서는 스프레이에 의한 분체도장방식을 이용하여 표면도료(220)를 밸브표면(110) 전체에 분사하여 코팅한다. 표면도료(220)의 분사가 밸브표면(110) 전반에 고르게 분사가 이뤄질 수 있도록 밸브(100)를 기준으로 하여 표면 전반을 아우를 수 있는 표면분사장치를 구비하여 표면분사작업을 수행한다. 이때 분사된 표면도료(220)에 의해 표면도료층(120)이 형성되며 표면도료층(120)의 두께는 500㎛ 내지 1000㎛ 의 범위에서 형성된다. 또한 표면도료층(120)은 밸브표면(110)의 높은 온도로 인해 분사 이후 수 분 내에 경화가 일어나게 되어 표면도료층(120)의 도막형성이 완료된다.
접착제코팅단계(S330)는 도막형성이 완료된 표면도료층(120)상에 접착제(230)를 분사하여 접착제층(130)을 형성하는 단계이다. 접착제(230)에 활용되는 물질은 폴리에틸렌 수지이며 폴리에틸렌 수지의 분말을 표면도료층(120)상에 분사하여 접착제층(130)이 형성되도록 한다. 이때 표면도료층(120)이 가진 열에 의해 폴리에틸렌 수지의 분말이 표면에 고르게 융착되어 폴리에틸렌 수지로 형성된 층이 형성되게 된다.
단열도료혼합단계(S340)는 상기 접착제층(130)상에 도포되는 단열도료(250)를 제조하기 위한 단계이다. 단열도료(250)를 형성하기 위해서 에폭시 분말 100 중량부에 대해 세라믹 분말 30~40 중량부를 혼합하여 활용한다. 이때 활용하는 에폭시 분말과 세라믹 분말은 표면도료(220)의 구성에 활용되는 분말과 동일한 재료이다. 단열도료(250)의 경우, 에폭시 분말에 비해 세라믹 분말의 조성비가 높아져 단열작용이 보다 원활하게 이뤄질 수 있다. 다만, 세라믹 분말의 비율이 에폭시 분말에 비해 과다하게 높아질 경우 세라믹 분말에 의해 도막의 형성과 경화과정이 원활히 이뤄지지 않는 문제가 존재하므로 상기 조합비율을 초과하지 않도록 한다. 단열도료(250)에는 에폭시 분말과 세라믹 분말의 경화를 돕기 위해 경화제를 더 첨가할 수 있으며, 경화제의 경우 코어/쉘 고무입자 분말이 미량 활용될 수 있다. 이상의 원료들은 고속혼합기에서 약 5분 내외로 균일하게 혼합하여 단열도료(250)를 형성하도록 한다.
단열도료코팅단계(S350)는 단열도료혼합단계(S340)를 통해 제조된 단열도료(250)를 이용해 접착제층(130)상에 단열도료(250)가 도막을 형성하는 단계이다. 단열도료코팅단계(S350)는 표면도료코팅단계(320)와 동일하게 스프레이에 의한 분체도장방식을 이용하여 단열도료(250)를 접착제층(130) 전체에 분사하여 코팅한다. 단열도료(250)의 분사가 접착제층(130) 전반에 고르게 이뤄질 수 있도록 밸브(100)를 기준으로 하여 표면 전반을 아우를 수 있는 표면분사장치를 구비하여 표면분사작업을 수행한다. 분사된 단열도료(250)에 의해 단열도료층(150)이 형성되며 단열도료층(150)의 두께는 1000㎛ 내지 1500㎛ 의 범위에서 형성된다. 또한 단열도료층(150)을 형성하는 과정에서 단열도료(250)의 접착과 경화가 원활하게 이뤄질 수 있도록 상기 가열단계(S200)에서 활용되는 고주파코일을 이용, 250℃ 내지 300℃의 온도가 제공되는 환경에서 단열도료(250)를 분사하여 수 분 내에 경화가 일어나게 되어 단열도료층(150)의 도막이 형성되도록 한다.
이상 단열 도료코팅단계(S350)를 마친 이후의 다중코팅 밸브(100)를 냉각시켜 각 도막의 형성을 마무리하는 냉각단계(S400)를 가진다. 냉각단계(S400)는 코팅이 완료된 다중코팅 밸브(10)를 냉각장치로 이송시켜 냉각수조에 담구는 형태로 이뤄지거나 밸브(100)상에 냉각수 또는 냉각물질을 분사하여 냉각시키는 방법으로, 코팅을 통해 형성된 도막의 조직을 치밀하게 형성되도록 하며 각 도막의 두께가 균일하게 마감되도록 하여 다중코팅 밸브(10)의 경화를 마무리한다.
이러한 다중코팅 밸브(10)의 전처리단계(S100), 가열단계(S200), 코팅단계(S300), 냉각단계(S400)에 따라, 에폭시 및 세라믹 소재의 분말로 이뤄진 표면도료(220)와 단열도료(250)를 밸브(100)상에 다중코팅 할 수 있으며, 이렇게 다층의 도막을 형성하여 코팅된 다중코팅 밸브(10)는 극한의 환경에서도 코팅층(200)을 유지할 수 있으며 세라믹 입자로 인한 단열 효과가 발생하게 되어 기존 에폭시 코팅에 의한 밸브의 열 손실 문제를 해결할 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 다중코팅 밸브의 다른 실시예의 제조방법을 도시한 흐름도이며, 도 4는 본 발명에 따른 다중코팅 밸브의 다른 실시예의 제조방법에 따라 코팅층(200)이 형성된 모습을 도시한 것이다.
해당 실시예에 따르면, 코팅단계(S300)의 표면도료코팅단계(S320)와 단열도료코팅단계(S350) 는 표면도료(220) 및 단열도료(250)의 경화를 돕는 초음파조사단계(S321, S351)를 가질 수 있다. 초음파조사단계(S321, S351)를 통해 밸브표면(110)에 표면도료(220)를 코팅한 이후 또는 접착제층(130)에 단열도료(350)를 코팅한 이후, 초음파조사기기를 이용하여 밸브표면(110)에 초음파를 조사하는 공정이다. 이러한 초음파 조사과정을 통해 표면도료(220)와 단열도료(350)에 의해 생성된 도막의 경화 과정이 보다 신속하게 이뤄져 입자의 흐름으로 인한 도막 형성의 불균형을 예방하며 또한, 초음파의 확산과 진동으로 인해 입자의 분포가 보다 균일하게 형성될 수 있다.
건조단계(S322, S352)는 상기 초음파조사단계(S321, S351)이후 또는 별개로 이뤄질 수 있는 단계로, 표면도료코팅단계(S320)와 단열도료코팅단계(S350)로 형성된 도막의 안정화를 돕기위해 표면도료층(120)과 단열도료층(150)에 열이나 열풍을 가하여 건조하는 단계로, 도막에 가해진 열과 건조과정에의해 자연건조 과정이나 초음파조사이후 표면도료층(120)과 단열도료층(150)의 안정화가 빠르게 이뤄질 수 있도록 한다.
그리고, 접착제코팅단계(S330) 이후에는 밸브(100)의 단열을 더욱 높이기 위해 접착제층(130) 상에 단열재(240)를 접착하는 단열재부착단계(S331)를 가질 수 있다. 단열재부착단계(S331)에서 활용되는 단열재는 폴리우레탄 물질로 폴리올 성분과 이소시아네이트 성분을 발포제, 반응촉매 및 기타 첨가제의 존재하에서 반응시켜 얻은 물질이며, 이러한 폴리우레탄폼을 통해 형성된 두께 15~100㎛ 내외의 폴리우레탄 필름이 활용될 수 있다. 이렇게 부착된 단열재(240) 상에 접착제(230)를 한번 더 조사하여 다시 접착제층(130)을 형성하고 단열도료코팅(S350)이 이뤄지도록 한다.
S100 : 전처리단계 S200 : 가열단계
S300 : 코팅단계 S400 : 냉각단계
S310 : 표면도료혼합단계 S320 : 표면도료코팅단계
S321 : 초음파조사단계 S322 : 건조단계
S330 : 접착제코팅단계 S331 : 단열재부착단계
S340 : 단열도료혼합단계 S350 : 단열도료코팅단계
S351 : 초음파조사단계 S352 : 건조단계
10 : 다중코팅 밸브 100 : 밸브
110 : 밸브표면 120 : 표면도료층
130 : 접착제층 140 : 단열재층
150 : 단열도료층 200 : 도료
220 : 표면도료 230 : 접착제
240 : 단열재 250 : 단열도료

Claims (4)

  1. 다중코팅 밸브의 제조방법에 있어서,
    밸브의 표면에 존재하는 이물질을 제거하는 전처리단계,
    상기 전처리단계를 거친 밸브를 가열하는 가열단계,
    상기 가열단계를 거친 밸브에 분말을 도포 하여 코팅층을 형성하는 코팅단계,
    상기 코팅단계를 거친 밸브를 냉각시키는 냉각단계를 가지며,
    상기 코팅단계는, 에폭시 분말 100 중량부에 대해 세라믹 분말 10~20 중량부를 혼합하는 표면도료조성물을 얻는 표면도료혼합단계,
    상기 밸브의 표면에 표면도료조성물을 분사하여 표면도료층을 형성하는 표면도료코팅단계,
    상기 표면도료층에 폴리에틸렌 분말을 분사하여 접착제층을 형성하는 접착제코팅단계,
    상기 에폭시 분말 100 중량부에 대해 세라믹분말 30~40 중량부를 혼합하여 단열도료조성물을 얻는 단열도료혼합단계,
    상기 접착제층의 표면에 단열도료조성물을 분사하여 단열도료층을 형성하는 단열도료코팅단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중코팅 밸브의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 표면도료코팅단계와 상기 단열도료코팅단계 에서 밸브의 표면에 초음파 조사기를 통해 초음파를 조사하는 것을 특징으로 하는 다중코팅 밸브의 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 표면도료코팅단계와 상기 단열도료코팅단계에서 밸브 표면에 도포 완료된 도료의 도막을 건조하는 건조단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중코팅 밸브의 제조방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 접착제층과 상기 단열도료층 사이에 경질우레탄을 이용하여 단열재층을 형성하는 것을 특징으로 하는 다중코팅 밸브의 제조방법.

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