KR200423132Y1 - 착색 도장용 무광택 아연도금철선 - Google Patents

Abstract

본 고안은 합금층을 최대화하고 순아연층을 최소화하면서 균일한 코팅층을 유지할 수 있도록 하고, 또한 철선 표면의 착색 도장을 용이하게 하고 품질을 향상시킬 수 있는 무광택 아연도금철선의 제조 장치 및 방법, 그리고 상기 방법 및 장치로 제조된 아연도금철선을 제시하고자 한다.

착색도장, 무광택, 아연도금철선, 와이핑 패드, 와이핑 와이어, 아연

Description

착색 도장용 무광택 아연도금철선{zinc-plating wire}

도 1은 종래 기술에 따른 착색 도장용 무광택 아연도금철선의 단면을 보이고 있는 도면.

도 2는 본 고안의 바람직한 일 실시 예에 따른 착색 도장용 무광택 아연도금철선의 단면을 보이고 있는 도면.

도 3은 도 2에서 도시하고 있는 착색 도장용 무광택 아연도금철선을 제조하는 장치 및 방법을 보이고 있는 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

200: Fe층(또는 와이어) 202: 합금층

204: 순아연층 206: 요철

500: 아연조 504: 이동식 침적 가이드부

506, 516: 회전롤러 508, 518: 레일

510: 패드 와이핑 512: 와이어 와이핑

514: 이동식 냉각 가이드부 522: 냉각로

본 고안은 착색 도장용 무광택 아연도금철선에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 합금층을 최대화하고 순아연층을 최소화하여 표면의 착색 도장을 향상시킬 수 있는 무광택 아연도금철선의 제조 장치 및 그 방법, 그리고 상기 방법 및 장치로 제조된 아연도금철선에 관한 것이다.

통상적으로, 아연도금철선(B)은 도 1에 도시한 바와 같이 Fe층(100)의 표면에 합금층(Fe+Zn)(102)과 순아연층(Zn)(104)이 도금(또는 코팅) 처리되는데, 상기 도금방법으로는 전기아연도금방법과 용융아연도금방법이 있다.

상기 전기아연도금방법의 경우 표면의 전류효율 및 용액 내에 첨가제를 사용하여 표면 입자의 거칠기 및 광택 등을 조절할 수 있으며, 용융 도금과 달리 표면의 아연 부착 정도가 매우 균일할 뿐만 아니라 편차가 거의 없이 균일한 외관을 가지는 특징이 있다.

하지만 상기 전기아연도금방법은 표면 외관의 자유로운 조절의 장점과 달리, 도금 부착량의 두께 조절에 한계가 있으며, 또한 용융도금과 같이 아연 부착량을 증가시키기 위해서는 반드시 라인의 길이를 증가시켜야 하고 도금처리 시간의 증가가 필수적인 요소이지만, 사실상 용융아연도금과 같은 Heavy galva wire 생산에는 한계가 있다.

한편, 용융아연도금방법은 용융된 아연의 철에 대한 희생방식 효과가 높을 뿐만 아니라 상기 전기아연도금에 비해 비교적 저가로 이용되기 때문에 아연도금철선(B)을 제조할 때 널리 사용되고 있으며, 또한 Heavy galvanized와 같은 공법은 대부분 용융아연도금에서 개발되고 있을 정도로 도금 부착량의 두께 조절이 전기아연도금방법에 비해 용이한 장점이 있다.

그러나 전술한 용융아연도금방법의 경우 순아연층 및 합금층의 제어가 매우 어려울 뿐만 아니라 도금 부착량의 편차가 전기아연도금방법에 비해 크고, 표면의 입자 거칠기 및 광택을 조절하기에는 많은 어려움이 있다. 또한 표면이 균일하지 못하고 두꺼운 순아연층으로 인해 도장이 어려울 뿐만 아니라 도금층과 도장층이 치밀하지 못해 박리되는 경우가 발생하여 착색 도장용으로 사용하기에는 역부족이었다.

특히, 위와 같은 방법으로 제조된 아연도금철선(B)은 도 1에 도시한 바와 같이 순아연층(104)의 두께가 불규칙할 뿐만 아니라 상기 순아연층(104)의 두께가 합금층(102)의 두께보다 매우 두껍기 때문에 착색 도장이 용이하지 못하고, 또한 상기 도장 작업시에 균일한 표면을 구현할 수 없는 문제점이 있었다.

따라서, 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 고안의 목적은 합금층을 최대화하고 순아연층을 최소화하면서 균일한 코팅층을 유지할 수 있도록 하고, 또한 철선 표면의 착색 도장을 향상시킬 수 있는 무광택 아연도금철선의 제조 장치 및 방법, 그리고 상기 방법 및 장치로 제조된 아연도금철선을 제공함에 있다.

또한, 본 고안의 다른 목적은 용융아연도금방법과 특수 와이핑(wiping) 장치를 이용하여 표면의 순아연층을 최소화하고 합금층을 표면까지 발달시킴과 동시에 미세한 요철을 만든 무광택(dull finish) 아연도금철선 및 상기 아연도금철선을 제조하는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 고안의 또 다른 목적은 균일한 착색 도장층을 구현할 수 있는 무광택 아연도금철선의 제조 장치 및 그 방법, 그리고 상기 방법 및 장치로 제조된 아연도금철선을 제공함에 있다.

상기한 바를 달성하기 위한 제1 견지에 있어, 본 고안은 Fe층과, 상기 Fe층의 표면에는 합금층(Fe+Zn)과 순아연층(Zn)이 도금 처리되며, 상기 합금층의 두께를 상기 순아연층의 두께보다 두껍게 형성하고, 바람직하게는 상기 순아연층의 두께를 5~10㎛로 하고 상기 합금층의 두께를 5~20㎛로 형성한 착색 도장용 무광택 아연도금철선을 제안한다.

상기한 바를 달성하기 위한 제2 견지에 있어, 본 고안은 와이어가 아연조에서 침적되는 단계에 일정한 침적 거리를 조정할 수 있도록 하는 이동식 침적 가이드부를 설치하고, 아연 도금하는 단계에서 표면의 순아연층이 최소화되도록 하는 특수 패드 와이핑 및 스텐인레스 와이어 와이핑을 설치하며, 도금 후 냉각 거리를 확보하기 위한 냉각로와의 위치를 조정할 수 있도록 하는 이동식 냉각 가이드부를 설치하여 구성된 착색 도장용 무광택 아연도금철선의 제조장치를 제안한다.

상기한 바를 달성하기 위한 제3 견지에 있어, 본 고안은 가열, 냉각, 산세, 전처리 과정을 거친 와이어를 침적시킨 다음, 이를 패드 와이핑을 통과시키면서 순 아연층을 최소화하는 동시에 표면에 거친 요철을 만든 후, 이를 다시 와이어 와이핑을 통과시켜 와이어 표면의 불필요한 산화덩어리를 제거하고 상기 요철을 일정하고 균일하게 만든 후, 상기 과정으로 도금 처리된 와이어를 냉각시키는 과정으로 이루어진 착색 도장용 무광택 아연도금철선의 제조방법을 제안한다.

이하 본 고안의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 후술 될 상세한 설명에서는 상술한 기술적 과제를 이루기 위해 본 고안에 있어 한 개의 대표적인 실시 예를 제시할 것이다. 그리고 본 고안으로 제시될 수 있는 다른 실시 예들은 본 고안의 구성에서 설명으로 대체한다.

본 고안에서는 순아연층의 두께를 최소화하고 합금층을 최대화시키면서 균일한 도금층을 형성하고, 또한 미세한 요철을 만들어 착색 도장이 용이하도록 하는 무광택 아연도금철선의 제조 장치 및 방법을 구현하고자 한다.

이를 위해서는 무광택 아연도금철선을 제조하기 위한 특수 와이핑 장치의 구성 및 용융아연도금방법이 구체적으로 개시되어야 하고, 또한 상기 장치 및 방법으로 제조된 아연도금철선의 단면 구성 및 상기 와이핑 장치를 이용했을 때의 아연도금철선의 물리적 특성(시험분석 결과)이 구체적으로 개시되어야 한다.

이하, 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.

도 2는 본 고안의 실시 예에 따른 착색 도장용 무광택(dull finish) 아연도 금철선의 단면을 보이고 있는 도면이다. 본 고안의 아연도금철선(A)은 Fe층(200)과, 합금층(Fz+Zn)(202) 및 순아연층(Zn)(204)으로 구성된다.

상기 도 2를 참조하면, Fe층(200)의 표면에는 합금층(202)이 균일한 두께로 형성되고, 상기 합금층(202)의 표면에는 순아연층(204)이 형성된다. 이때 상기 순아연층(204)에는 미세한 요철(206)이 형성되는데, 상기 요철(206)과 균일한 두께로 형성된 도금층(202,204)으로 인해 표면의 착색 도장이 용이하게 이루어진다. 즉, 아연도금철선(A)의 내식성이 증가되고 페인트 등의 착색이 유리하고, 또한 균일하고 일정한 두께의 도장층을 형성하여 상기 도장층이 박리되는 현상을 방지한다.

한편 위와 같이 구성된 아연도금철선(A)은 도 3에 도시한 제조장치에 의해 도금 처리되는데, 이를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 고안에 따른 착색 도장용 무광택 아연도금철선을 제조하는 장치 및 방법을 나타낸 도면이다. 상기 도 3을 참조하면, 본 고안의 제조장치는 아연(502)이 담겨져 있는 아연조(500)와, 와이어(도 2에서는 Fe층(200)을 말한다)의 침적 거리를 조정하는 이동식 침적 가이드부(504)와, 순아연층(204)의 두께를 최소화하고 합금층(202)의 두께를 최대화시키는 패드 와이핑(510) 및 와이어 와이핑(512), 그리고 도금 처리된 와이어의 냉각 거리를 조절하는 이동식 냉각 가이드부(514)로 구성된다.

상기 이동식 침적 가이드부(504)는 아연조(500)의 상단부에 설치되고, 회전롤러(506)와 레일(508)로 구성된다. 즉, 회전롤러(506)는 권취롤(도시하지 않음)에 감겨져 있는 와이어(200)를 아연조(500)로 침적시키며, 상기 레일(508)은 아연 조(500)의 위에 설치되어 상기 회전롤러(506)가 레일(508)을 따라 이동하면서 와이어(200)의 침적 거리를 임의로 조정하도록 구성된다. 이와 같은 침적 이동식 가이드부(504)는 와이어(200)의 침적 거리를 조정하여 합금층(202)의 생성 시작시점을 결정하고 아연 도금시에 진동을 방지하는 역할을 한다.

패드 와이핑(pad wiping)(510)은 와이어(200)가 아연조(500)를 거쳐 빠져나올 때 순아연층(204)을 와이핑(wiping)하여 상기 순아연층(204)의 두께를 최소화하며, 바람직하게는 도금 표면의 순아연층(204)을 제거하는 동시에 표면에 거칠고 미세한 요철(506)을 형성시킨다. 이때 상기 패드 와이핑(510)은 내열 단열 처리가 된 섬유소재로서 내마모성이 뛰어나고, 수명이 약 12시간 정도이며, 교체하여 사용할 수 있다. 또한 상기 패드 와이핑(510)에는 압력조절 볼트(도시하지 않음)가 설치되고, 상기 볼트의 조절에 따라 순아연층(204)의 부착량을 일부 증가시킬 수 있다.

와이어 와이핑(wire wiping)(512)은 상기 패드 와이핑(510)과 연결되고 스프링 모양으로 형성되며, 또한 스테인레스 AISI 304L 강종으로 선경은 1.0~1.8mm 범위로 제품 경에 따라 사용하며, 수명은 약 12시간 마다 교체하여 사용한다. 이러한 와이어 와이핑(512)은 패드 와이핑(510)에 의해 발생되는 거친 요철(206)과 상기 패드 와이핑(510)의 마모에 따른 아연도금철선(A) 표면의 불필요한 산화 덩어리를 제거하는 역할을 한다. 특히 순아연층(204)에 형성된 거친 요철(206)을 일정하고 균일한 요철로 바꾸는 역할을 한다.

이와 같이 패드 와이핑(510)과 와이어 와이핑(512)을 사용하게 되면 순아연층(204)을 최소 5㎛~최대 10㎛로 줄일 수 있는 반면에 합금층(202)은 최소 5㎛~최 대 20㎛까지 조절이 가능하다.

냉각거리 조절용 이동식 냉각 가이드부(514)는 회전롤러(516)와 레일(516)을 구비하며, 상기 레일(516)은 아연조(500)의 상부 앞쪽에 설치되고, 상기 회전롤러(516)가 레일(518)을 타고 이동하면서 도금 처리된 와이어(즉, 도 2에 도시한 아연도금철선(A)를 말한다)의 냉각 거리를 조절하여 합금층(202)의 생성이 지속적으로 일어나도록 냉각거리를 확보하는 역할을 하며, 또한 아연 도금시에 진동을 방지한다.

끝으로, 냉각로(522)는 도금 처리된 아연도금철선(A)를 냉각시키는 곳이며, 권취롤(524)은 상기 냉가로(522)를 통과한 아연도금철선(A)이 감기는 롤(roll)이다. 참조번호 520a와 520b는 단순한 가이드 롤러를 의미한다.

이하 상기한 바와 같이 구성된 본 고안의 제조장치를 이용하여 착색 도장용 무광택 아연도금철선을 제조하는 방법을 도 2 및 도 3을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 와이어(즉, 도금 처리되지 않은 와이어) 표면의 고온 산화 스케일 발생을 위하여 약 850~880℃ 이상으로 유지하여 재로시간(와이어가 가열되는 시간)을 22sec/mm 정도로 유지한 다음, 고온 스케일이 충분히 성장할 수 있도록 냉각시간을 10sec/mm로 유지하면서 상기 와이어를 냉각시킨다.

다음, 염산조의 농도를 23~27% 정도로 유지하여 와이어(Fe) 표면에 과산세를 통한 요철을 형성한 후, 이를 다시 플럭스(flux) 처리를 실시한다. 이때 염산조의 온도는 50~60℃를 유지하는 것이 바람직하다.

이후, 위와 같은 통상적인 제조과정을 거친 와이어(도 2에서는 Fe층(200)을 말한다)는 도 3에 도시한 바와 같이 회전롤러(506)에 의해 풀려지면서 아연조(500)의 내부로 침적된다. 이때 아연도금의 온도 조건은 455±10℃를 유지하는 것이 바람직하고, 또한 상기 아연조(500) 내에서의 침적시간은 8sec/mm 이상을 유지하는 것이 이상적이다.

다음, 첨적된 와이어의 표면에는 패드 와이핑(510)과 와이어 와이핑(512)을 통과하면서 균일하고 일정한 두께의 합금층(202)과 순아연층(204)이 형성되고, 회전롤러(516)를 타고 냉각로(522)로 이동되어 냉각 처리된 다음, 권취롤(524)에 감기게 된다. 이때 아연도금 후 합금층(204) 생성 종료시간은 4sec/mm 이상으로 유지하는 것이 바람직하다.

이와 같이 본 고안의 제조 장치 및 방법에 따라 얻어진 착색 도장용 무광택 아연도금철선의 물리적 특성(시험분석 결과)을 표 1에 나타내었다.

침적이동식 가이드부(m)	냉각이동식가이드부(m)	선경 (mm)	선속 (m/min)	부착량 (g/㎡)	순아연층 (㎛)	합금층 (㎛)	외관
2.0	1.0	2.00	25.0	115	5.7	9.1	Dull
		2.70	18.5	119	5.5	9.1	Dull
		3.00	16.7	108	5.3	8.2	Dull
		3.20	15.6	124	6.1	9.9	Dull
		평균		116.5	5.7	9.1	Dull
3.0	1.0	2.00	25.0	135	8.8	12.9	Dull
		2.70	18.5	146	9.3	13.4	Dull
		3.00	16.7	147	8.3	13.1	Dull
		3.20	15.6	138	9.9	14.0	Dull
		평균		141.5	9.1	13.3	Dull
4.0	1.0	2.00	25.0	167	8.6	16.3	Dull
		2.70	18.5	158	9.2	17.2	Dull
		3.00	16.7	172	9.8	18.2	Dull
		3.20	15.6	164	9.2	17.3	Dull
		평균		165.3	9.2	17.3	Dull

전술한 바와 같이 본 고안에서는 침적시간 및 냉각시간을 임의대로 조정함으로써 합금층의 생성을 증가시키면서 외관 표면에 미세하고 거친 요철을 형성하며, 이로 인해 착색도장 공정을 향상시킬 뿐만 아니라 무광택 아연도금철선의 품질을 높일 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 고안은 착색도장 작업 후에도 도금층과 도장층이 균일하게 유지됨으로써 상기 도장층의 박리현상을 방지할 수 있고, 표면의 입자 거칠기 및 광택을 자유롭게 조절할 수 있는 이점이 있다. 뿐만 아니라 합금층을 최대화하고 순아연층을 최소화하면서 균일한 코팅층을 유지할 수 있도록 하여 철선 표면의 착색 도장이 용이하도록 하는 상승적인 효과가 있다.

Claims (3)

1. Fe층(200)과 합금층(202) 및 순아연층(204)으로 구성된 통상의 착색 도장용 무광택 아연도금철선에 있어서,

   상기 합금층(202)의 두께를 상기 순아연층(204)의 두께보다 두껍게 형성함을 특징으로 하는 착색 도장용 무광택 아연도금철선.
2. 제1항에 있어서,

   상기 순아연층(204)의 표면에는 요철(206)이 형성됨을 특징으로 하는 착색 도장용 무광택 아연도금철선.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 순아연층(204)의 두께를 5~10㎛로 하고, 상기 합금층(202)의 두께를 5~20㎛로 형성함을 특징으로 하는 착색 도장용 무광택 아연도금철선.

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