KR20000064272A - 고속전기아연도금을하기위한방사선-경화변부마스킹방법 - Google Patents

Abstract

고속 전기아연도금 공정에 있어서, 강철스트립(1)은 스트립이 전기아연도금 단계(11)의 상류로 이동하는 동안 자외선경화가능한 코팅물(8)이 스트립의 변부(12)를 마스킹하고 스트립이 전기아연도금단계(11)로 도입되기 전까지 이동하는 동안 코팅물(8)을 경화시킴으로써 문제의 아연노듈의 형성으로부터 보호된다.

Description

고속 전기아연도금을 하기 위한 방사선-경화 변부 마스킹 방법

본 발명은 아연의 과도한 도금이 발생하는 전기아연도금의 문제점에 관한 것이다. 과도한 도금은 공정의 전기특성, 특히 고밀도전류 연소의 작용이다. 본 발명이 중점을 두어 다루는 과도한 도금의 특정 형태는 때때로 "캐비지 헤드(cabbage head)"로 일컬어지는 아연노듈의 형성이고, 캐비지 헤드는 그 위치에서 바람직하지 않을 뿐만 아니라 금속 스탬핑 공정의 제품처럼 가공된 제품 및/또는 스트립의 주요부를 손상하는 매우 바람직하지 않은 결과를 초래할 수 있고 헐거워지게 되는 성향이 있다. 캐비지 헤드는 스트립에 눌린자국, 잔물결 및 많은 반점을 발생시킬 수 있다. 아연 픽업(pickup)과 캐비지 헤드 형성의 문제점은 보다 큰 아연코팅중량이 도금되는 곳에서 더 두드러진다. 캐비지 헤드는 더 큰 중량의 아연코팅이 침착되는 경향이 있는 변부벽에 그리고 스트립의 변부말단에 일반적으로 형성된다.

문제점에 대한 해결책을 찾는 것은 일반적인 전기아연도금 라인의 빠른 생산속도에 의해 어렵게 된다. 저탄소강 스트립이 전기아연도금 구역으로 들어가기 전에 분당 100피트 (분당 305미터)정도의 일련의 롤을 통하여 이동하는 것은 일반적이다. 그러므로 문제점의 요구 사항은, 만약 변부 마스킹 물질이 액체 형태로 도포된다면, 변부 마스킹 물질이 몇초(2 또는 3) 바람직하게는 1초 미만에서 완전 경화되어야 한다는 것이다. 도금 공정의 조건에 따른 코팅물에 있어서의 다른 요망은 코팅물이 고무 또는 금속 롤을 고속으로 통과하며 이동하므로서 발생하는 기계적 마모를 견디기에 충분하도록 질기게 되어야 하고, 전기를 전도시키지 말아야 하며, 환경적으로 수용가능해야 하고, 사용하기 전 및 사용하는 동안 취급 및 처리를 용이하게 하기위해 무독성이어야 한다. 추가로, 변부 마스크를 도포하고 경화하는 공정은 운전정지 또는 다른 문제를 발생시키기 않도록 편리하게 그리고 연속적으로 실행되어야 한다. 다른 제조설비와 공정은 다른 요구조건들을 갖는데 본 기술분야에 숙련된 전문가는 코팅물을 선택할 때 그것들을 고려할 것이다.

1968년에 특허된 베디(Bedi)의 미국 특허 제 3,390,060호는 도금하는 공정동안 금속을 보호하기 위해 다른 두 타입 왁스를 사용하는 것을 기술하고 있다. 그러나, 왁스는 시료가 사용될 수 있기 전에 건조되어야 하는 용매와 함께 도포되었다. 이와같은 과정은 고속 전기아연도금 라인에 전체적으로 부적합한데 이는 될 이는, 코팅물이 강철 스트립에 사용가능한 매우 짧은 시간에 "경화(set)"되지 않을 뿐만 아니라 대기로 용매의 연속 배출은 전기아연도금 설비가 견딜 수 없게 하기 때문이다. 또한 왁스로 구리 도금되는 스테인레스강을 마스킹하는 것을 기술한 하인즈(Heinse)의 미국특허 제 2,516,986호 및 용매에서 변성된 비닐클로라이드 폴리머인, 크롬 도금에 사용하는 내산성의 코팅을 기술하는 가이네스(Gaynes)의 미국 특허 제 2,999,771호 참조.

립슨(Lipson)등의 미국 특허 제 4,270,985호는 인쇄회로를 만들기 위한 마스킹제로서 방사경화성 수지의 사용을 기술한 다수의 명세서를 대표하는데, 여기에서는 광중합 가능한 수지가 예컨대 소정의 회로 패턴에서 구리 시트 또는 호일에 배치되고, 비보호 구역이 에칭된다. 아연도금은 금속이 금속에 추가된다는 점에서 에칭에 상반되는 것으로 간주될 수 있다 ; 본 발명은 "캐비지 헤드"의 형성을 피하도록 아연의 침착으로부터 강철 스트립의 변부를 보호하는 방법에 관한 것이며; 이는 기판의 비보호 구역에서 에칭하는 것과 관련이 없다.

레비노스(Levinos)의 미국 특허 제 3,390,061호는 다른 금속으로 도금되는 것을 방지하도록 사용된 이 경우에는 구리로 도금되는 알루미늄 시트의 한 측부를 커버하도록 사용된, 다양한 용매계의 코팅물에 관한 명세서를 대표한다. 이와같은 자료들은 단순히 코팅물이 도금하는 공정동안 금속을 보호하는데 사용되었다는 것은 입증하고 있다. 추가예로서, 한스(Hans)의 미국 특허 제 4,224,118호는 마스킹제로 사용하기 위한 특수 수지를 제시한다. 그렇지만, 본 발명은 그것들이 고속 강철 스트립을 다루지 않고 그것들이 용매가스를 발생시키기 때문에 이들로부터 잇점을 얻지 않는다. 요시오카(Yoshioka) 등의 미국특허 제 4,969,980호가 고속 아연도금을 다루고 있지만, 이것은 아연도금 공정이 두 측면에 도금되는 것을 단순히 방지하도록 스트립의 전체면에 대한 보호 코팅물을 사용한다. 화이트(white)등의 미국 특허 제 4,587,136호는 본 발명에 유용한 실리콘 함유 조성물을 기술하고 있는데 그것은 강철에 도포될 수 있지만(6칼럼 두 번째줄), 출원인의 목적 및 구속이라고 생각하지 않는다라고 하고 있다.

쓰루타(Tsuruta) 등의 일본특허공개 제 58-11296호에는, 채널 또는 세로로 절개된 튜브와 같은 형상으로 형성된 다양한 기계적 변부 마스크 또는 쉴드 중 하나를 사용하므로서 가공된 제품의 변부에 과잉 아연 또는 변부 과잉코팅의 문제를 해결한다. 이러한 대표적인 특허에서 스트립의 변부는 변부 마스크 또는 쉴드의 반원통형 또는 U형상(프로파일) 영역의 개방 영역을 통과하도록 이루어져서 스트립의 변부 말단으로 향하는 전기 에너지의 세기를 감소시키고 차단하도록 한다. 이와같은 자료는 문제점의 중요성을 설명하고 강조하기 위해 제공된다. 이러한, 그리고 다른 기계적 접근은 유지와 제어에 있어서 많은 문제점이 있게 된다. 예컨대 무라카미(Murakami)등의 미국특허 제 4,784,740호는 이와같은 기계장치를 위한 포지셔너(positioner)를 설명한다. 일본 특허 제 158386호에, U형상 프로파일 쉴드는 스트립의 수직 변부에 용매계 페인트의 사용에 의해 보충된다.

일본특허공개 제 6-158386호(1994년)는 아연도금 준비단계에서 강철 스트립의 변부에 종래의 코팅 도포를 설명한다. 그 목적은 변부에 과잉코팅을 방지하는 것이나 공정은 스트립이 고속으로 이동하고 전기아연도금 단계로 들어가는 동안 코팅을 도포하고 경화하는 전기아연도금 공정과 일체화되는 것으로 생각되지 않는다.

변부 코팅 장치 기술은 풀(pool)에서 코팅될 소정의 면으로 액체 코팅물을 이동시키는 진공 보조 시스템을 기술한 쉬엘(schiele)의 미국 특허 제 5,298,072호에 나타난다. 과잉코팅물질은 경제적으로 재생된다. 3개의 변부코팅헤드의 독특한 형상은 다양한 소재와 연속 이송 메카니즘의 요구조건에 부합하도록 변경될 수 있다. 또한 쉬엘의 미국 특허 제 5,070,080호는 연속 진공 코팅 장치를 설명한다.

광개시제를 함유하는 액체 코팅물을 효율적으로 경화하기 위한 자외선 방사의 사용은 우드(Wood)의 미국 특허 제 4,710,638호에 기술되어 있다. 이 특허는 초단파 에너지로 에너지를 공급하는 전극이 없는 관형상의 자외선 공급원에서 나오는 방사선은 신장된 소재로 향하게 하는 타원형 프로파일을 갖는 반사기(reflector)를 기술하고 있다. 타원형 반사기의 원리는 완전타원의 한 초점에서 방사된 광이 다른 초점으로 통과한다는 것이다. 우드 특허의 장치는 타원의 초점들 중 하나에서 그 중심에 배치된 관형상의 공급원으로 부터 방사된 광이 다른 초점과 그 주변을 점유하고 있는 소재로 실용적일 만큼 효율적으로 향하는 것을 보장하도록 돕는다.

발명의 요약

본 발명자들은 전기아연도금을 하는 공정 동안 강철 스트립의 변부상 또는 변부 부근에 원치않는 아연노듈의 형성이 전기아연도금될 넓은면 또는 면들의 변부에 1mm 내지 7mm 폭으로, 바람직하게는 대략 ⅛인치의 폭으로 변부밴드에 도포된 자외선으로 경화되는 비전도성 코팅물의 도포를 통해 방지될 수 있고; 수직변부도 비전도 코팅물로 보호된다는 것을 발견했다. 스트립의 넓은 한쪽, 스트립의 변부에만 코팅물을 도포하는 것은 긍정적인 효과를 가질 것이고 이러한 작업형태는 한쪽만이 도금되는 경우에 사용될 수 있거나(두면이 도금되는 경우에도 사용될 수 있지만, 비보호된 쪽은 여전히 캐비지 헤드가 존재할 수 있다) 또는, 그 자체에 의해 또는 면들 중 하나 또는 다른면에 양쪽 변부 부근에 도포될 수 있거나 또는 수직 변부에 도포될 수 있다. 바람직한 형태는 특히 전기아연도금이 스트립의 양측부상에 실행 경우에 시트의 상부 및 하부의 말단에, 그리고 수직변부상에 협소한 밴드로 코팅물을 도포하는 것이다. 본 발명자들은 액체로서 코팅물을 도포하고 일반적으로 1초 미만의 아주 짧은 시간에 방사선으로 코팅물을 경화할 수 있어 코팅물은 전기아연도금 공정의 가혹한 환경에 견딜 수 있게 하고 이것은 코팅은 바로 전기아연도금 공정으로 들어갈 수 있게 한다. 변부밴딩 공정(edge banding process)은 고속의 연속 전기아연도금 라인과 일체화된다.

본 발명은 전기아연도금(electrogalvanizing)에 관한 것으로서, 보다 상세히는 고속 전기아연도금하는 공정동안 강철스트립의 변부 또는 변부 부근에 작은 아연노듈(zinc nodules)이 형성되는 것을 방지하는 것에 관한 것이다. 이와같은 노듈의 형성은 자외선 방사하에서 매우 빠른 경화를 나타내는 마스킹 코팅을 스트립 변부에 도포하므로서 최소화되거나 감소된다. 코팅물은 스트립이 이동하는 동안 바람직하게는 전기아연도금 바로 단계로 도포되고 경화된다.

도 1은 통상적인 고속 전기아연도금 라인에 본 발명의 변부밴딩 공정의 통합을 통합시킨 개략적인 작업 계통도이다.

도 2a 및 도 2b는 이동하는 스트립의 변부에 코팅물을 도포하기 위한 공압 또는 진공 코팅물 도포헤드를 도시한 것으로서, 도 2a는 헤드의 개략측면도이고, 도 2b는 코팅물을 도포하기 위한 적소에 스트립이 있는 경우의 사시도이다.

도 3은 시트의 변부에 도포된 후의 코팅물을 경화하도록 사용된 자외선 램프의 작용과 배치를 도시한 개략도로서, 자외선 램프의 작용은 스트립이 고속으로 이동하는 동안 발생한다.

분당 100∼1200피트의 속도로 강철 스트립의 변부에 얇은 밴드처럼 액체로 도포될 수 있고 자외선 방사선에 의해 수초내에 바람직하게는 1초내에 점착성의 비전도성 고체로 경화될 수 있는 어떤 코팅물이 본 발명에서 계획된다. 얇은 밴드는 코팅물의 수부로서 수직 변부를 포함하거나 포함하지 않고 스트립의 하나 또는 양쪽에 도포될 수 있다.

그러한 코팅물의 적절한 조성은 잘 알려져 있는데 일반적으로, (a)적어도 하나의 반응 올리고머 또는 프리폴리머, (b)적어도 하나의 단관능성의 모노머, (c)임의적으로 올리고머와 가교결합으로 선택된 적어도 하나의 다관능성 모노머, (d)적어도 하나의 자외선 광기폭제를 포함할 수 있다. 본 발명은 자외선 방사선을 통과시키지 않는 안료 및 필러(filler)가 거의 없고, 실질적으로 비반응성 용매가 거의없는 코팅 조성물을 사용한다.

자외선 방사선을 통과시키지 않는 안료, 충전제 및 다른 광물질 또는 고체는 매우 적은 양이 허용될 수 있으나 그들은 주어진 양의 코팅을 경화하는데 요구되는방사선의 양을 증가시키기 때문에 권유되지 않으며, 만약 너무 많이 존재할 경우에는, 완전 경화가 스트립이 전기아연도금 구역으로 들어가기 전에 이루어지는 것을 보장하기 어렵거나 불가능하게 할 것이다. 만약 코팅물이 경화되지 않은 상태에서 전기아연도금조(electrogalvanizing bath)로 들어간다면, 코팅물이 스트립에서 쉽게 떨어지고 공정을 곧 오염시킬 것이다.

코팅 조성물은 작업장의 안전을 위해 비반응성 용매가 거의 없어야 한다. 즉, 이것은 많은 용매는 강철 공장의 일반적인 상태에서 휘발성이고, 연소가능하고 심지어 폭발하며, 또한 코팅 조성물의 일부를 사용하지 않으므로서 수반된 섞이지 않은 폐기물 뿐만 아니라 계속해서 증발하는 용매에 의해 발생된 환경문제 및/또는 발산 및/또는 용매흡착요건 때문이다. 소량의 비반응성의 휘발성 용매가 경화단계를 과도하게 지연시키지 않는한 코팅물에 허용될 수 있지만 그러한 용매가 거의 없는 조성물만이 본 공정에 사용된다.

본 발명자들은 특히 점도를 조정하기 위한, 코팅물에서 용매의 작용 또는 기능을 없애지는 않고, 그러한 기능을 수행할 수 있는 단관능성의 중합 가능한(반응성) 모노머를 선택했다는 것을 하기에서 알 것이다.

적합한 코팅물 제형의 성분들이 아래에서 설명된다.

(a) 반응성 올리고머 또는 프리폴리머. 자외선 방사선으로 경화되는 코팅물에 사용되는 가장 일반적인 타입의 반응성 그룹은 바람직하게는 아크릴 그룹이다. 아크릴 분자는 에폭시, 폴리에스터, 폴리에테르, 우레탄, 실리콘, 폴리부타디엔 및 다른 아크릴 물질에 부착된다. 반응성 올리고머 또는 프리폴리머를 생성하는데 사용되는 일반적인 아크릴 모노머는 아크릴산, 하이드록시 에틸 아크릴레이트, 아크릴아미드, 및 글리시딜 아크릴레이트이다. 일반적인 프로폴리머 또는 올리고머는 에폭시 아크릴레이트, 우레탄 아크릴레이트 및 폴리에스터 아크릴레이트이다. 간단한 예로는 톨루엔 디이소시아네이트와 같은 1몰의 디이소시아나이트와 2몰의 하이드록시 에틸 아크릴레이트의 반응생성물이다. 2 또는 그 이상의 반응성 에틸렌 불포화 그룹을 포함하는, 그러한 반응에 의해 이루어진 반응성 올리고머 또는 프리폴리머는 코팅될 공간의 체적을 이미 점유하고 있는 큰 분자이고, 가교 결합하여 고체로 빨리 경화되는 고체로 빨리 경화되는 2 또는 그 이상, 바람직하게는 다수의 반응성 그룹을 갖는다는 두 개의 기본 이유로 본 발명의 목적에 우수하다.

본 발명에 사용될 수 있는 아크릴레이트화 우레탄의 장점 설명은 캣삼베리스(katsamberis)의 미국특허 제 5,258,225호 - 7칼럼 3번째줄부터 8칼럼 19째줄까지 참조 -에서 발견된다. 이 특허는 여기에 참조로 도입되었다. 본 발명자들은 특히 본 발명의 반응 올리고머 또는 프리폴리고머를 위해 메타크릴레이트화 우레탄과 같은, 캣삼베리스 특허에 기술된 알킬아크릴레이트 우레탄을 선호한다. 헤뤼그(Herwig)등의 미국특허 제 4,399,239호에 의한, 방사선 중합을 위해 제안된 불포화 폴리우레탄도 적합한데, 이 특허도 그 전체가 본 발명에 참고로 도입되었다. 후지모토(Fujimoto) 등의 미국특허 제 4,379,039호, 4칼럼 40번째줄에서 5칼럼 18번째줄에 있는 2 또는 그 이상의 이중 결합을 갖는 광중합가능한 화합물 리스트 참조.

(b) 단관능성 모노머. 가장 일반적인 단관능성 모노머는 스티렌이다. 스티렌은 비교적 휘발성이나, 그 발산은 그 자체가 중합되기 전에 대기로 들어가는 스티렌 모노머의 통로에 물리적 차단물을 생성시키는 가교결합 화합물의 성향 및 광개시 공정(photoinitiation process)에 의해 제공된 매우 빠른 반응속도에 의해 제어된다. 다른 적절한 단관능성 모노머는 α-메틸 스티렌, 클로로스티렌, 알킬아크릴레이트 및 메타크릴레이트, 폴리아킬렌 글리콜 모노(메타크릴레이트)알킬레이트 및 치환된 알킬 모노(메타크릴레이트)아크릴레이트를 포함한다. 광중합 가능한 모노 불포화 화합물도 고려된다. 스티렌 및 대부분의 다른 반응성 모노머는 최소한 어느 정도까지 용매 및 희석제로서 작용하는데 본 발명자들은 점성을 제어하기 위한 수단으로 이러한 특성을 사용하였으나, 상기한 바와같이, 유기 비반응성 용매를 피하는데 이는 용매가 어느정도까지 대기로 불필요하게 방출되기 때문이다. 헝(Hung)등의 미국특허 제 4,761,363호는 7칼럼 5-55줄에서 본 발명에 사용하기에 적절한 "반응성 희석 모노머"의 리스트를 제공하는데 이것은 참고로 도입되었다.

(c) 임의적인 다관능성 모노머. 일반적인 디- 및 다관능성 모노머 또는 가교결합제는 트리프로필렌 글리콜 디아크릴레이트, 헥산 디올 디아크릴레이트, 디에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 테트라에틸렌 글리콜 디아크릴레이트 및 하기 일반식의 화합물이다.

여기에서, 이미 본 발명에 참고로 도입된 캣삼베리스의 미국 특허 제 5,258,225호의 3칼럼 65줄 내지 5칼럼 3번째줄에 기술된 바와 같이, n은 1에서 4인 정수, 바람직하게는 2 또는 3이고, R은 n관능성 하이드로카본 잔류물과 n관능성의 치환된 하이드로카본 잔류물로 이루어지는 그룹으로 선택되고, R¹은 수소 또는 메틸과 같은 저 알킬기이다. 적절한 디아크릴레이트로 1,6-헥산에디올 디아크릴레이트, 1,4-부탄디올 디아크릴레이트, 에틸렌 글리콜 디아릴레이트, 네오펜틸글리콜 디아크릴레이트, 1,4-부탄디올 디멘타크릴레이트, 펜타에리트리톨 테트라알킬레이트, 트리메틸올프로판 디아크레이트, 비스페놀-A 디메타크릴레이트, 및 폴리에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트를 포함한다. 적절한 다관능성 모노머로는 트리메탄올프로판 트리아크릴레이트, 글리세랄 프로폭시 트리아크릴레이트, 및 트리메틸올 프로판 에톡시 트리아크릴레이트를 포함한다.

임의적인 다관능성 모노머는 상기한 바와같은 성분 (a),(b),및 (d)만으로 이루어진 코팅물이 본 발명에서 매우 잘 수행되기 때문에 임의적이라고 한다. 그러나, 일반적으로 많은 상업적인 UV-경화코팅 조성물은 그려지는 분자량 라인이 명백하지 않음에도 불구하고 성분(a)의 올리고머/프리폴리머와 단관능성 반응 모노머 사이에서 분자량 및 어느 정도까지는 중합가능한 그룹의 수에 있어서 중간인 물질을 함유한다. 상기 문단에 나타낸 바와같은 중간 화합물은 쉽게 중합가능하며 가교결합에 매우 효율적인 것으로 잘 알려져 있는데 이것은 본 발명의 공정에 바람직하다.

(d) 광기폭제. 적절한 광기폭제는 벤조페논 및 다른 아세토페논, 벤질, 벤즈알데히드 및 o-클로로벤즈알데히드, 크산톤, 티오크산, 2-클로로티오크산, 9,10-펜안트렌퀴논, 메틸벤조인 에테르, 에틸벤조인 에테르, 디에톡시 페닐 아세토페논, 이소프로필 벤조인 에테르, a,a-디메톡시아세토페논, 1-페닐-1, 2-프로판에디올-2-o-벤조일 옥심, 2-에틸안트라퀴논, 2-부틸안트라퀴논, 옥타메틸안트라퀴논, α-페닐벤조인, 및 a,a-디메톡시-a-페닐아세토페논과 같은 케톤 타입의 광개시제를 포함한다. 특히 자외선 경화를 위해 추천되는, 상업적으로 이용가능한 광개시제로는 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐-프로판-1-원(뉴욕 호손 소재의 EM케미컬에 의해 판매되는 "Darocure 1173")과 2,2-디메톡시-2-페닐아세토-페논, 또는 시바-가이기(Ciba-Geigy)에 의해 판매되는 "Irgacure 651"를 포함한다. 라이트(Write)의 미국특허 제 5,260,350호의 6칼럼 10번째줄 내지 29번째줄 참조. 또한 1-나프탈렌 설포닐 클로라이드 및 2-나프탈렌 설포닐 클로라이드와 같은 방향족 설포닐 클로라이드 및 다양한 비카보닐 화합물이 여기에 유용하다. 주나(Juna)의 미국특허 제 3,850,770호 4칼럼 60줄 내지 65줄 참조. 후지모토의 미국특허 제 4,379,039호의 6칼럼 3줄 내지 63줄에 있는 광개시제의 리스트가 여기에 사용하기 적절하고 여기서 참고로 설명되었다.

광개시제는 통상적인 양 즉, 코팅조성물의 0.1 내지 0.5 중량 퍼센트 사이로 사용될 수 있다.

임의적인 성분(c)을 포함하지 않는 적절한 코팅물은 30-90 중량 퍼센트의 성분(a), 10-70 중량 퍼센트의 성분(b), 약 0.05-5 중량 퍼센트의 광개시제를 포함해야 한다. 성분(c)는 조성물의 100중량부 당 약 75 중량부 이하의 양으로 이러한 체형에 첨가될 수 있다. 다른 방식으로 표현하면, 성분(a) 대 성분(b)의 중량비는 바람직하게는 0.4:1에서 9:1이다. 다른 적절한 코팅물로는 자외선 방사선하에서 10초 이하에 비전도체로 경화되는 어떤 코팅물도 포함한다.

초당 100-1200피트의 속도로 이동하는 강철 스트립의 변부(넓은면에서)에 페인트 또는 다른 코팅물을 도포하는 어떤 방법도 본 발명의 범위내에 포함된다. 이와같은 방법으로는 롤러, 분무, 분사, 및 변부 침지를 포함한다. 본 발명자들은 과도한 분무를 최소화하기 위해 코팅되는 면을 더 또는 덜 감싸는, 도 2에 설명된 바와같은 공압 또는 진공 도포구 선호하고, 대기로 다른 방식으로 배출될 수 있는 재포집 및 재순환 비말용 장치를 포함한 것을 선호한다 ; 바람직한 산업설비는 대기로 방출될 수 있는 액체 코팅물의 휘발성 성분이 무엇이든지간에 액체 코팅의 포집 및/또는 처리하는 진공 또는 배출구를 또한 가질 것이다.

경화 후, 기술한 대부분의 코팅은 거의 투명하여 보기 어려울 수 있다. 이런 이유로 코팅은 형광염료와 같이 볼 수 있는 하나 또는 그 이상의 유기 화합물의 작은양을 첨가하는 것이 바람직할 수 있다. 이와같은 염료는 일반적으로 휘발성이 아니어서 스트립의 변부에 절연 코팅물을 도포하는 주목적에 어긋나지 않을 것이다.

아연도금하기 위한 스트립의 바람직한 처리 순서가 도 1에 도시되어 있다. 도 1에서, 코일(2)에서 나온 강철 스트립(1)은 일련의 롤(3)을 통과하도록 공급되고 부식세척탱크(4)와 헹굼 탱크(5)를 통과해 건조부(6), 도 2에 도시된 것과 같이 되어있고, 변부코팅부(7), 그리고 자외선 방사선부 또는 경화부(8)로, 그후 픽클링(pickling)탱크(9), 헹굼탱크(10), 전기아연도금부(11), 헹굼탱크(12), 측부 트리밍 구역(13), 및 콜렉터 코일(14)로 이송된다. 부식세척탱크(4) 및 헹굼탱크(5)는 종래의 타입이 될 수 있고, 사실 세척부는 아연도금되는 특정 강철 코일에 따라 상당히 변화할 수 있다. 일반적으로, 스트립은 전기아연도금하는 분야에 잘 알려져 있는 바와같이 좋은 결과를 위해 세척되어야 한다. 추가로, 본 발명을 위해, 스트립면에서 나오는 잔류 탄소 및 철을 제거하는 것이 바람직한데, 이는 카본 및 철이 전기전도성으로서 만약 많은 양이 존재할 경우, 전기아연도금 구역(11)에서 전기적인 힘으로부터 스트립 변부를 절연시키는 것인 변부코팅의 목적에 어긋날 수 있다. 세척방법이 효과적이라면 어떤 세척방법도 본 발명에 허용될 수 있다. 물론 만약 스트립이 깨끗하다면, 세척부를 사용할 필요없다. 마찬가지로 어느 효율적인 건조 방법도 건조부(6)에 사용될 수 있다. 스트립 또는 적어도 코팅되는 변부는 스트립이 코팅부(7)로 들어가기 전에 적절하게 건조되어야 한다. 코팅부(7)와 UV방사선(경화)부(8)는 도 2 및 도 3에서 더 잘 도시되고 설명될 것이다.

도 2a에 있어서, 코팅부(7)에서 사용하는 코팅 도포구 헤드(15)는 호스(18,19) 및 덕트(20,21)에서 나오는 코팅물을 절단하는 상부 및 하부 코팅노즐(16,17)을 갖는 것으로 도시되어 있다. 도포구 헤드(15)는 또한 호스(23)를 통해 도시하지 않은 진공원에 연결되는 진공 어퍼츄어(22)를 갖는다. 진공은 도시하지 않는 진공원에서 호스(18,19)를 통해 스트립(1)과 마주칠 수 있는 도포구역(24)내로 액체코팅물질을 당긴다. 어퍼츄어(22)와 호스(23)를 통해 가해지는 진공은 코팅물의 과도한 사용 및/또는 과잉을 최소화하고, 코팅물질을 재생하는데 사용될 수 있다. 또한, 임의적으로 코팅물질의 분무는 공기 난류, 포깅 헤드(fogging head)등에 의해 보장될 수 있다. 도 2의 헤드와 유사한 헤드를 사용하는 바람직한 변부코팅기는 그 전체를 참조로 여기서 설명한 쉬엘(schiele)의 미국특허 제 5,298,072호에 의해 설명된다.

도 2b는 도포구 헤드(15)에 코팅하기 위해 적소에 위치한 스트립(1)을 도시하고 있다. 여기서 지적된 바와같이, 스트립(1)은 분당 100에서 1200피트로 또는 그 이상으로 이동될 수 있다 ; 일반적으로 스트립(1)에 위치된 코팅 물량은 상술한 쉬엘(Schiele)의 미국 특허 제 5,298,072호의 변부 코팅기에 의해 쉽게 조정된다. 만약 진공이 호스 중 어느 하나(18 또는 19)로만 당겨지면, 코팅물이 스트립의 해당면에만 도포된다는 것을 알 것이다 ; 코팅물이 두 노즐(16,17)로부터 나오는 경우 만큼 두껍지는 않지만, 수직 변부도 도포된다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와같이 하나 또는 그 이상의 코팅 및 경화장치는 스트립의 두 연속 가장자리를 코팅하고 경화하도록 스트립의 대향면상에 위치될 수 있다.

도 3은 경화부(8)의 일부를 도시한 것으로서 스트립 변부상의 코팅물에 자외선 방사선을 가하는 바람직한 방법을 설명한다. 도 3에 도시된 바와같이, 변부코팅부(7)에서 나오는 강철 스트립(1)은 반사기(14)의 개구부를 통과하고, 일반적으로 이 분야에 잘 알려져 있는 현대의 수정벌브인 UV방사선 공급원(13)으로부터 방사하는 자외선 방사선에 노출되게 된다. 반사기(14)는 타원 프로파일을 가지므로서 이 스트립이 반사기(14)를 통과할 때 스트립(1)의 코팅된 변부(12)에 의해 점유된 지점 방사선이 반사되도록 한다. 이와같은 반사기는 아주 적은양의 복사 에너지가 실제로 타원의 정확한 초점에서 발생한다는 사실을 타원 프로파일 형상이 어떻게 이용하는지를 설명하고 있는 우드(Wood)의 미국 특허 제 4,710,638호에 의해 설명된다. 그럼에도 불구하고 그것은 소재가 타원의 다른상의 정확한 초점 이외의 다른 공간도 점유하고 있기 때문에 효율적으로 가해진다. 상기한 우드 특허는 도 3의 장치와 유사한, 코팅물을 경화하는 바람직한 방법 및 장치를 상세하게 설명한 것으로서 그 전체가 참조로 여기서 설명되었다.

코팅물은 코팅 노즐(16,17) 사이의 공간으로 시트(1)의 삽입깊이를 조정하므로서 뿐만 아니라 코팅노즐(16,17)에 있는 어퍼츄어의 배향과 크기 및/또는 진공을 조정하므로서 소정의 밴드폭으로 편리하게 한정될 수 있다. 다른 시스템에 있어서, 분무, 또는 분사기의 길이 또는 다른 도포구 또는 롤러의 폭에 의해 조정될 수 있고, 동시에 또는 순차적으로 두 측부 및 수직변부에 도포될 수 있다. 1밀보다 더 두꺼운 경화된 두께를 얻을 필요는 없다 ; 일반적으로, 0.002인치보다 두꺼운 두께는 코팅물질을 낭비하는 경향이 있다. 코팅물의 조성에도 불구하고, 경화된 코팅두께는 적어도 0.25밀(mil) 즉 대략 0.00025인치가 되어야 한다.

코팅물밴드상의 주어진 지점에 가해지는 방사선의 양은 모노머 및 폴리머 함유량, 특정 코팅조성물에 있는 광개시제의 효율, 및 도포된 코팅물의 두께에 따라 다양하다. 방사선을 가하는 방법은 스트립의 속도를 고려하여 선택되어야 한다. 즉, 주어진 두께로 주어진 조성의 전체 경화는 0.5초 동안 주어진 강도의 방사선을 요구하고, 스트립이 분당 500피트로 이동한다면, 경화되는 변부밴드를 갖는 스트립은 스트립이 0.5초에 이동하는 거리, 즉 500인치 거리에 대한 방사선 강도에 노출되어야 한다. 만약 스트립이 분당 1000피트로 이동한다면, 주어진 강도의 방사선은 100인치의 거리에 대하여 가해지는 것이 필요할 것이다. 주어진 강도의 방사선 적용은 공급원의 세기와 많은 경우 변부밴드로 부터의 거리 둘 모두의 작용이다. 거리효과는 도 3에 도시된 타원형의 반사기와 같은 반사기의 사용에 의해 크게 영향을 받게된다.

도 3에 도시된 바와같은 둘 또는 셋 또는 그 이상의 자외선 램프와 반사기의 조합은 일련적으로 사용될 수 있고, 매우 고속이 사용되는 경우에 요구될 수 있다. 8인치의 길이이고 인치당 600와트의 상업적으로 사용가능한 수정 자외선 램프가 반사기(14)와 같은 반사기로 사용될 수 있다. 일련적으로 위치된 이와같은 3개의 램프는 일반적으로 가장 빠른 동기 전기아연도금 라인에 적합하다.

"전기아연도금"이라는 용어는 전류를 사용하여 아연으로 코팅하는 것으로 정의된다. 그렇지만, 아연은 납, 안티몬, 및 특히 니켈 또는 철과 같은 다른 금속이 최소량 포함할 수 있다는 것은 잘 알려져 있다. 몇몇 아연/니켈과 아연/철 조성물은 합금으로 일컬어진다. 본 발명은 전기아연도금 단계에서 이와같이 코팅물을 피복하는 공정을 포함한다. 따라서, "전기아연도금" 용어를 사용할 때, 많은 양의 아연 즉 적어도 50%아연을 함유하는 코팅물을 피복하는 공정을 포함하도록 의도한다.

전기아연도금 단계 다음에, 변부 밴드는 재권취하기 전에 종래의 방법으로 아연도금된 스트립으로부터 트리밍될 수 있다.

본 발명은 아래 실시예에서 더 자세하게 설명될 것이다.

실시예 1

다양한 UV-경화 코팅물의 ⅛인치 밴드를 강철 스트립 샘플의 변부에 위치시키고, 자외선 방사선으로 경화한 다음, 전기아연도금 라인을 시뮬레이팅하는 조건을 주었다. 특히, 밴드를 140。F(60℃)에서 15%(wt) HCl과 통상적인 아연 도금용액에서 시험했다. 합격-불합격(pass-fail) 압축 실험은 코팅물 점착성을 검사하기 위해 이루어졌다. 모든 샘플이 통과되었으며, 그 후 샘플들에 대해 시뮬레이트 된 500피트/분의 라인 속도에서 3000amp/ft²으로 실험실 전기아연도금 공정을 수행했다. 아연도금은 코팅이 없는 일반적인 상태보다 더 적은 노듈이 나타났으며, 변부의 측벽은 노듈이 없었다.

따라서, 본 발명이 얇은 밴드의, 액체인 자외선경화코팅물을 스트립의 적어도 한 변부에 도포하는 단계와, 전기아연도금 배스에 스트립을 노출시키기 전에 방사선으로 상기 코팅물을 경화시키는 단계를 포함하는, 전기아연도금하는 강철 스트립을 아연 변부 노듈의 발생으로부터 보호하는 방법이라는 것을 알 수 있을 것이다. 보다 상세히는, 본 발명은 분당 적어도 100피트의 속도로 이동하는 강철 스트립의 변부에 한 밴드의 자외선경화코팅물을 도포하고 강철 스트립을 전기아연도금하는 조건으로 도입하기전에 스트립이 그러한 속도로 이동하는 동안 자외선 방사선으로 상기 코팅물을 경화하는 것을 포함한다. 코팅물은 5초내에, 바람직하게는 3초 내에, 가장 바람직하게는 1초 미만에서 자외선 방사선에 의해 경화가능하고, 전기적으로 비전도성인 어떤 코팅물도 될 수 있다. 다른 관점에서, 본 발명은 강철 스트립이 전기아연도금 구역으로 통과할 때 강철 스트립을 세척하는 단계, 상기 스트립을 건조하는 단계, 강철 스트립이 분당 적어도 100피트의 속도 또는 분당 1200피트 만큼 빠른 속도, 또는 그 이상의 속도로 이동할 때 상기 스트립의 변부에 자외선 경화 코팅물을 도포하는 단계, 스트립 이동하므로서 자외선 방사선으로 상기 코팅을 경화하는 단계 및 스트립이 전기아연도금되는 전기아연도금 구역으로 상기 스트립을 통과시키는 단계를 포함한다.

본 발명의 강철 스트립을 도금하기 위한 상업적 전기아연도금라인에 유용하다.

Claims (19)

1. 강철 스트립이 분당 적어도 100피트의 속도로 이동하는 동안 자외선 경화 가능한 액체 코팅물을 강철 스트립에 변부밴드로서 도포하는 단계, 자외선 방사선으로 상기 코팅물을 경화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 전기아연도금 공정에서 아연변부노듈의 발생으로부터 강철 스트립을 보호하는 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 자외선경화가능한 코팅물이 (a)단관능성 올리고머 또는 프리폴리머, (b)단관능성 모노머 및 (c)광개시제를 포함하는 방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 코팅물이 경화후 0.00025인치에서 0.002인치 두께인 방법.
4. 제 1항에 있어서, 상기 코팅물이 적어도 하나의 올리고머와 적어도 하나의 반응성 희석 모노머를 포함하는 방법.
5. 제 1항에 있어서, 상기 변부밴드가 폭이 1mm에서 7mm 인 방법.
6. 제 1항에 있어서, 상기 경화가 상기 방사선에 1초 미만의 노출로 수행되는 방법.
7. 제 1항에 있어서, 상기 변부밴드가 스트립의 두 연속변부에 도포되는 방법.
8. 제 1항에 있어서, 상기 변부밴드가 스트립의 상부, 하부 및 수직 변부에 도포되는 방법.
9. 스트립이 상기 전기아연도금하는 라인에서 고속으로 이동하는 동안, (a)상기 스트립의 적어도 한 변부에 방사선 경화가능 코팅물을 도포하고 상기 코팅물을 경화하므로서 상기 스트립의 변부를 보호하는 단계와, (b) 상기 스트립을 전기아연도금구역에서 전기아연도금하는 단계를 포함하여 아연노듈형성의 발생이 감소되도록 하는 것을 특징으로 하는 고속 전기아연도금하는 라인에서 전기아연도금된 강철 스트립 제조방법.
10. 제 9항에 있어서, 상기 코팅물이 약 0.4 : 1에서 약 9 : 1의 중량비로 다관능성 올리고머와 반응성희석 모노머를 포함하는 방법.
11. 제 9항에 있어서, 상기 코팅물이 효과적인 양의 광개시제를 포함하고 자외선 방사선에 의해 경화되는 방법.
12. 제 9항에 있어서, 상기 코팅물이 상기 스트립의 변부상에 폭이 1 내지 7mm 되는 밴드형태로 도포되는 방법.
13. 제 9항에 있어서, 상기 코팅물이 진공보조 공기유동에 의해 도포되고 초단파 에너지 공급원의 자외선 방사선에 의해 경화되는 방법.
14. (a)스트립을 세척하는 단계, (b)비전도성물질로 자외선 방사선에 의해 경화가능한 액체 코팅물로 상기 스트립의 적어도 한 변부를 코팅하는 단계, (c)자외선 방사선으로 상기 코팅물을 경화하는 단계, (d)상기 스트립을 전기아연도금하는 단계를 포함하는, 상기 단계의 순서로 분당 적어도 100피트의 속도로 상기 강철 스트립을 이동시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 강철스트립의 전기아연도금 방법.
15. 제 14항에 있어서, 상기 스트립의 적어도 한 코팅변부를 트리밍하는 것을 더 포함하는 방법.
16. 제 14항에 있어서, 상기 세척단계가 건조단계로 마무리되는 방법.
17. 제 14항에 있어서, 상기 속도가 분당 100 피트 내지 분당 1200 피트인 방법.
18. 제 14항에 있어서, 상기 코팅이 진공보조 공기유동으로 수행되는 방법.
19. 제 14항에 있어서, 상기 스트립의 코팅된 변부를 트리밍하고 상기 스트립을 권취하는 것을 더 포함하는 방법.