KR20060082800A - 라커 코팅의 건조를 위한 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
대상물(6)에 도포되는 용매 함유 라커 코팅(7)의 건조를 위한 방법과 장치의 경우, 특히 완전하고 라커를 절약하는 증발(II)이 전자기 방사(5)에의 노출에 의한 라커 코팅(7) 내로의 에너지 입력과 동시에 대상물(6) 상으로의 습기 및 냉각 조절된 공기의 공급(8a)에 의해 달성된다. 본 발명에 따른 방법 및 본 발명에 따른 장치에 의해, 증발(II)에 이은 건조(III) 중의 코팅 결함의 형성이 효율적으로 방지된다.
라커 코팅, 대상물, 증발, 건조, 전자기 방사, 코팅 결함
Description
도1은 본 발명에 따른 방법을 수행할 수 있는 장치의 개략적인 대표도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: 증발기
2a: 상부 경계부
2b: 하부 경계부
3: 증발 구역
4: 방사원
5: 방사
6a: 모든 면 상에서 코팅된 대상물
6b: 부분적으로 코팅된 대상물
7a, 7b: 라커 코팅
8a: 공급 공기
8b: 배출 공기
9: 순환 공기
I: 코팅
II: 증발
III: 건조
본 발명은 대상물(workpiece)에 도포되는 용매 함유 라커 코팅(solvent-containing lacquer coating)의 건조를 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
모든 라커는 휘발성 용매 또는 용매 혼합물 내에서 용해되는 필름 형성 물질 - 소위 라커체(lacquer body) 또는 결합제(binder) - 로 구성된다. 라커의 유형에 따라, 안료, 충전제, 건조제, 가소제, 경화제 또는 기타 첨가제가 또한 사용된다. 라커에 있어서, 건조는 본체에 도포된 액체 라커 코팅이 코팅된 본체를 보호 및 향상시키는 고체 필름으로 변형되는 것을 의미한다. 이러한 공정 중에, 요구되는 특징적 특성을 우선적으로 부여하는 라커 코팅의 물리적 및 화학적 특성의 변화가 일어난다.
건조 공정은 하기 순서의 단계들을 수반한다: 물리적 건조(용매의 증발) 및 서로 간에 중단 없이 진행되는 화학적 가교결합 반응들(중합(polymerization), 중부가(polyaddition), 중축합(polycondensation)) 및/또는 콜로이드 변화에 의한 코팅의 경화.
물리적 건조는 통상 라커 도포 후의 제1 단계로서 수행되며, 코팅된 대상물을 실온 또는 최대 30 내지 40℃까지의 약간 상승된 공기 온도에서 가능한 한 먼지 가 없는 영역을 통과시켜 라커 코팅으로부터 용매를 증발시킴으로써 시작된다. 이러한 증발 구역에서, 도포된 라커 코팅은 균질화되어 대상물의 표면에 결합된다. 라커 안료는 또한 선택적으로 특정한 배향과 적층물(lamination)을 형성한다. 또한, 이러한 증발 중에, 라커의 휘발성 성분의 많은 부분이 증발된다. 증발 단계에 이어서 강제 건조 또는 또한 경화 공정이 뒤따른다. 잔여 휘발성 성분이 방출되고 가교결합 반응이 진행된다. 이는 선택적으로 에너지의 공급에 의한 대상물과 라커 코팅의 온도의 일시적 상승을 수반할 수 있다.
제1 건조 단계, 즉 라커 코팅의 증발 중에, 라커 코팅은 특히 공기와 접촉하는 그의 표면 상에서 발산이 허용된 상태로 유지되는 것이 중요한데, 이는 그렇지 않다면 표면 아래에 존재하는 휘발성 성분이 충분한 정도로 더 이상 증발할 수 없기 때문이다.
라커 코팅의 표면이 증발 단계에서 충분한 투과성을 유지하지 못한다면, 휘발성 성분은 라커 내측에 부분적으로 "포집되어"(trapped) 남게 된다. 이는 후속 강제 건조 공정에서 불리하게 작용하는 것으로 밝혀졌다.
실제로, 포집된 성분은 이 위치에서 일어나는 증폭된 에너지 효과의 결과로서, 예컨대 기포(소위 "쿠커"(cooker)), 수축 균열(shrinkage cracks) 또는 부분적인 얼룩무늬(partial clouding)과 같은 라커 내의 코팅 결함을 초래한다.
따라서, 본 발명의 목적은 건조 중의 코팅 결함의 형성이 용이하게 방지될 수 있는 라커 코팅의 건조를 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이다. 특히, 양호한 증발은 증발 단계에서 라커 표면의 투과성을 보장함으로써 달성된다.
전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 대상물에 도포되는 라커 코팅의 건조를 위한 방법을 제공하며, 이 방법은 하기의 단계를 갖는다: 전자기 방사에의 노출에 의한 라커 코팅 내로의 에너지 입력과 동시에 대상물 상으로 습기 및 냉각 조절된 공기의 공급.
습하고 차가운 공기의 공급의 결과로서, 라커 코팅의 표면에 대한 증발 공정이 늦춰진다. 라커 표면은 차가운 상태로 유지되어, 증발되는 동안 완전히 건조되지 않고 습한 상태로 유지될 수 있고, 그 결과 투과성을 갖게 된다. 파열을 유발하는 발산 억제 표면의 발생이 방지된다. 동시에, 표면 아래의 휘발성 성분은 입사하는 전자기 방사에 의해 여기되어 라커로부터 효과적으로 배출된다. 전자기 방사에 의해 에너지가 라커 코팅 내로 도입되고, 그 결과 함유된 휘발성 성분의 증발이 전체 코팅 단면에 걸쳐 촉진된다.
본 발명의 구성 내에서, 용매 함유 라커는 액체 용매 또는 또한 용매들을 함유하는 모든 라커를 의미한다. 용매는 바람직하게는 물이지만, 다른 용매도 포함된다.
조절된 공기는 증발을 위하여 사용하도록 제공되는 공기이며, 이에 따라 그 온도와 공기 습도가 적합하게 준비된다. 그러므로, 이는 단순한 실내 공기 또는 대기가 아니다.
본 발명에 따르면, 조절된 공기가 대상물에 공급된다. 이는, 예컨대 공기가 대상물을 향해 안내되거나 대상물 상으로 송풍된다는 것을 의미한다. 다른 공기공급 방식도 고려될 수 있다. 예컨대 공기는 코팅된 대상물이 배치되는 격리된 공간 내로 도입될 수 있다. 필수적인 사항은 공급된 공기와 라커 코팅의 표면 사이의 교환이 일어날 수 있어야 한다는 것 뿐이다. 조절된 공기는 라커 코팅과 접촉하게 될 수 있는데, 즉 이 공기는 라커 코팅과 결합된다.
라커 코팅 내로의 에너지 입력은 라커 코팅에 전자기 방사를 조사함으로써 달성된다. 이는, 예컨대 적합한 방사원(radiation source)을 통해 이루어지며, 이 방사원으로부터의 방사물(emission)은 코팅된 대상물 상으로 안내된다. 그러므로, 전자기파 또는 비임은 라커 코팅을 관통하고, 라커에 함유된 용매에 의해 흡수된다. 이러한 에너지 공급 또는 또한 가열의 결과, 용매는 투과성 표면을 거쳐 라커로부터 배출될 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 바람직한 형태에서, 조절된 공기는 +1℃ 내지 +18℃ 범위의 온도와 50% 내지 90% 상대 습도 범위의 공기 습도로 조절된다.
이들 온도와 습기 값에서, 라커 코팅의 표면은 특히 양호한 투과성을 유지할 수 있다. 1 내지 18℃ 범위의 온도는 양호한 냉각을 보장하고, 50 내지 90% 범위의 습기는 표면의 양호한 습윤화를 보장한다.
또한, 에너지가 대상물 내로 입력되는 것이 바람직한데, 즉 전자기 방사가 또한 적어도 부분적으로 대상물 내로 직접 관통되고 그 위치에서 대상물에 의해 흡수된다. 이에 따라 발생하는 대상물의 가열의 결과로서, 라커 코팅/대상물 접촉 표면으로부터의 라커 코팅 내의 휘발성 성분의 증발이 더욱 더 촉진된다.
또한, 조절된 공기는 선택적으로 신선한 공기의 형태로 또는 순환하는 공기의 형태로 공급될 수 있다. 신선한 공기가 공급되는 위치에는, 새로운 사용되지 않은 공기가 대상물로 연속적으로 공급된다. 순환 시스템이 제공되는 경우, 이미 공급된 공기의 연속적인 재생 공급이 간단히 이루어지고, 이러한 공기는 반복적으로 준비 및 조절된다. 공기를 순환시킴으로써 동일한 양의 공기가 순환되고, 반면 신선한 공기가 공급됨으로써 새로운 공기가 연속적으로 도입되고 사용된 공기는 제거된다.
바람직하게는, 증발 공정 후에, 또한 노즐 건조기(nozzle direr)에 의한 라커 코팅의 강제 건조가 일어난다. 라커 코팅의 표면 아래의 휘발성 성분의 많은 부분이 본 발명에 따른 증발의 결과로서 이미 배출되었기 때문에, 노즐 건조기에 의한 후속하는 신속하고 강한 건조 중에 기포 또는 균열이 형성될 위험이 또한 없게 된다. 그러므로, 종래의 방법과 비교하면, 본 발명에 따른 증발 방법은 후속 강제 건조와 함께 보다 짧은 건조 시간 동안 질적으로 보다 양호한 코팅을 할 수 있게 하여, 건조에 의해 야기되는 코팅 결함이 거의 없게 된다.
적어도 하나의 적외선 방사체(infrared radiator)가 전자기 방사를 발생시키도록 사용된다면 유리할 것이다. 휘발성 라커 성분의 흡수 곡선에 표적화되는 방식으로 적합한 방출 스펙트럼을 갖는 적외선 방사체가 (휘발성 라커 성분의 분자의 자연 진동 주파수와 방사 주파수의 공진을 통해 0.8 초과의 방사율을 갖는 영역 내에서) 사용되는 것이 특히 바람직하다. 이는 라커 코팅 내로의 효율적이고 손실이 낮은 에너지 전달을 허용하는데, 이는 이러한 적합화(adaptation)의 결과로서 방출 된 방사의 많은 부분이 또한 라커 내의 용매에 의해 요구되는 대로 흡수되기 때문이다. 그러나, 에너지 효율이 보다 낮은 경우, 적합한 방출 스펙트럼이 없는 종래의 IR 방사체가 또한 사용될 수 있다.
또한, 전자기 방사를 발생시키기 위하여, 적어도 하나의 마이크로파 발생기, 특히 전자관(magnetron)이 또한 사용될 수 있다. 또한, 적외선 방사체와 함께 마이크로파 발생기를 사용하는 것을 고려할 수 있다. 그러나, 마이크로파 발생기는 또한 적외선 방사체 대신에 사용될 수 있다. 마이크로파 발생기는 특히 증발될 라커가 용매로서 물을 함유한 라커인 경우 유리하다. 실제로, 액체 응집 상태의 물 분자는 그의 전기적 2극성 특성으로 인해 마이크로파 방사에 의해 진동되도록 효율적으로 여기될 수 있어, 열 에너지가 방출된다. 이는 물 함유 라커 코팅 내로 효율적으로 에너지가 전달될 수 있게 한다. 마이크로파 발생기의 주파수는 바람직하게는, 유럽에서 승인된 범위인 약 2.45 GHz가 바람직하다. 그러나, 다른 승인된 고주파수를 사용하는 것을 고려할 수 있다. 마이크로파 발생기의 주파수는 특히 바람직하게는 2.45 GHz 내지 4.9 GHz 범위에 포함된다.
마지막으로, 전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 또한 전술한 하나 이상의 방법을 수행하기 위한 장치를 제공한다.
도면은 증발 구역(3)을 함께 둘러싸는 2개의 경계부(2a, 2b)를 구비한 장치(1)를 도시한다. 전자기 방사(5)를 방출할 수 있는 수개의 전자기 방사원(4)이 증발 구역(3) 내측에 배치된다. 방사원(4)의 배치와 개수는 필요에 따라 변화될 수 있다. 2개의 대상물(6a, 6b)이 방사원(4)들 사이에 도시되어 있다. 대상물(6a)은 모든 면 상에서 용매 함유 액체 라커 코팅(7a)으로 덮인다. 반면, 대상물(6b)은 대응하는 라커 코팅(7b)으로 부분적으로만 코팅된다.
장치(1)는 또한 공급 공기(8a)와 배출 공기(8b)를 갖는 공기 처리 유닛을 구비한다. 이는 신선 공기 유닛일 수 있다. 대안적으로, 순환 시스템이 또한 점선 화살표(9)로 나타낸 바와 같이 제공될 수 있다.
이하에서, 장치(1)의 작동을 설명한다.
먼저, 시작점은 대상물(6a)이 모든 면 상에서 코팅되는 것이다. 이 대상물(6a)은, 보다 상세하게는 도시되지 않은 코팅 공정(I)에서 모든 면 상에 라커 코팅이 제공된다. 그 후, 대상물(6a)은 화살표(A)로 나타낸 바와 같이 장치(1) 내부로 도입된다. 도포된 라커 코팅의 증발(II)이 장치(1) 내에서 일어난다. 이를 위하여, 대상물(6a)은 증발 구역(3)을 통과한다.
공급(8a) 및 배출(8b)에 따라 공기가 조절되어 증발 구역(3) 내에는 습하고 차가운 대기가 우세하게 된다. 증발 구역(3) 내의 조절된 공기의 이동은 증발 구역(3)을 통한 대상물(6a)의 이동의 방향과 반대로 이루어진다. 이는 공급 공기(8a)가 대상물(6a)의 방향으로 장치(1)의 후방 단부에서 송풍되고 사용한 공기가 전방 단부에서 배출 공기(8b)의 형태로 대상물(6a)로부터 흡인되어 달성된다.
동시에, 전자기 방사(5)에 의한 라커 코팅(7a)의 조사는 방사원(4)에 의해 이루어지며, 또한 적외선 및/또는 마이크로파 방사가 사용될 수 있다. 습하고 차가운 대기로 인해, 라커 코팅(7a)의 표면은 그의 증발 중에 완전히 건조되는 것이 방지된다. 라커 코팅(7a)의 표면은 투과성으로 유지된다. 그러므로, 라커 코팅의 더 깊게 있는 휘발성 성분은 이들이 방사(5)에 의해 여기된 때 라커로부터 방해받지 않고 배출될 수 있다.
라커 코팅(7a)이 습하고 차가운 공기 및 조사의 상호작용을 통해 양호하게 증발되면, 대상물은 장치(1)의 후방 단부에서 증발 구역(3)을 벗어나게 된다. 그 후, 대상물은 화살표(B)로 나타낸 바와 같이 실제 건조 공정(III)으로 이송된다.
부분적으로만 코팅된 대상물(6b)의 증발은 전술한 대상물(6a)의 증발과 유사한 방식으로 이루어진다. 그러나, 대상물(6b)은 라커가 없는 위치에서는 조사되지 않는다. 이를 달성하기 위하여, 특정한 조사원(4)은 간단히 증발 상태(II) 중에 꺼진 상태로 유지될 수 있다. 대안적으로, 장치(1)는 대상물(6b)의 증발을 위해 특정하게 설계될 수 있어, 코팅되지 않은 대상물 부분의 조사가 방지되도록 조사원(4)이 배치된다.
본 발명에 따른 방법과 본 발명에 따른 장치에 의해 더욱 양호하고 더욱 완전한 용매 함유 라커의 증발이 달성된다. 그러므로, 에너지 작용이 증가되는 후속 건조 공정에서 코팅 결함의 형성이 효과적으로 방지될 수 있다.
Claims (10)
- 대상물(6)에 도포되는 용매 함유 라커 코팅(7)의 건조를 위한 방법에 있어서,전자기 조사(5)에의 노출에 의한 라커 코팅(7) 내로의 에너지 입력과 동시에 대상물(6) 상으로 습기 및 냉각 조절된 공기를 공급(8a)하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항에 있어서, 조절된 공기는 +1℃ 내지 +18℃ 범위의 온도와 50% 내지 90% 상대 습도 범위의 공기 습도로 조절되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 에너지는 또한 대상물(6) 내로 입력되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 상기 전 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 조절된 공기는 신선한 공기 또는 순환하는 공기(9)의 형태로 공급되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 상기 전 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 노즐 건조기에 의해 라커 코팅(7)을 건조하는 단계(III)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
- 상기 전 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 적외선 방사체가 전자기 방사(5)를 발생시키도록 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제6항에 있어서, 특히 휘발성 라커 성분의 흡수 곡선에 적합한 방출 스펙트럼을 갖는 적외선 방사체가 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 상기 전 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 마이크로파 발생기, 특히 전자관이 전자기 방사를 발생시키도록 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
- 제8항에 있어서, 마이크로파 발생기의 주파수 범위는 2.45 GHz 이상인 것을 특징으로 하는 방법.
- 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하는 장치.
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