KR20060134725A - 내마모성 물질로 코팅된 종이 코팅액 스크레이핑 작업용메탈 바 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 종이 코팅액 스크레이핑 작업용 메탈 바는 세라믹, 초경합금 및 금속 중에서 선택된 1종 이상의 내마모성 물질로 형성된 코팅부를 갖는 것으로써, 이에 의해 종래의 도금된 종이 코팅액 스크레이핑 작업용 메탈 바를 대체함으로써, 메탈 바의 교체 주기를 연장함으로써, 보수 유지비를 절감하고, 파지 발생에 따른 경제적 손실을 줄일 수 있으며, 도금 작업에 따른 환경 오염 문제를 해결하는 효과를 얻을 수 있다.

메탈 바, 내마모성 코팅, 초경합금, 세라믹, 금속, 종이 코팅액, 스크레이핑 작업

Description

내마모성 물질로 코팅된 종이 코팅액 스크레이핑 작업용 메탈 바{Metal bar coated with abrasion resistive materials for scraping paper-coating solution}

도 1은 본 발명에 따른 메탈 바가 적용되는 제지 공정 중 도공 공정을 모식적으로 나타낸 도면이다.

도 2는 본 발명에 따라 초지의 가장자리가 통과하는 양측에 코팅부가 형성된 메탈 바의 일실시예를 나타낸 사시도이다.

도 3은 본 발명에 따른 메탈 바를 제조하는 과정을 나타낸 공정도이다.

도 4a는 모재 가공 단계에서 코팅부가 형성될 위치에 그루브를 형성한 상태를 보여주는 단면도이다.

도 4b는 도 4a에 나타낸 그루브에 코팅부를 형성한 상태를 보여주는 단면도이다.

도 5는 실시예 1에서 제조한 본 발명에 따른 메탈 바의 일부분을 보여주는 사진이다.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명**

10 : 메탈 바

11, 11a, 11b : 코팅부

12 : 그루브

20 : 초지

30 : 회전 드럼

40 코팅액 분사기

본 발명은 제지 공정 중 도공 공정에 사용되는 종이 코팅액 스크레이핑 작업용 메탈 바에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 적어도 일부분에 세라믹, 초경합금 및 금속 중에서 선택된 1종 이상의 내마모성 물질로 형성된 코팅부를 갖는 것을 특징으로 하여 내마모성이 향상된 종이 코팅액 스크레이핑 작업용 메탈 바에 관한 것이다.

종이는 기록의 필요성에 의해 개발된 이래, 인쇄, 포장 등 다양한 용도로 사용되고 있으며, 용도에 따라 다양한 종류의 종이들이 개발되어 있다.

종이는 펄프를 주원료로 하여, 조성 공정, 초지 공정, 도공 공정 및 완정 공정을 거쳐 제조되며, 도공 공정에서 종이의 용도에 따라 표백, 코팅, 인쇄 등의 가공을 할 수 있으며, 예를 들어, 인쇄 용지로 사용되는 백상지의 경우, 백색도(brightness), 백감도(whiteness), 광택도(gloss), 및 불투명도(opacity) 등의 물성을 개선하기 위하여 종이 표면에 다양한 기능성 물질들을 코팅하고 있다. 이 때, 종이 표면에 코팅액을 분사한 후 코팅액을 종이 면에 골고루 분산시키기 위한 스크레이핑 장치(블레이드 또는 바)가 필요하다.

상기 코팅 공정은 실제로, 도 1에 예시한 바와 같이, 롤(roll)에 감긴 초지(20)를 연속적으로 회전 드럼(30)을 거쳐 통과시키면서 코팅액을 분사(40)하고 메탈 바(10)로 스크레이핑 작업을 수행하는 연속 공정으로 진행되고 있다.

상기 메탈 바는 통상 약 12Φx ℓ4,000mm 정도의 크기를 가진 금속 봉으로써, 크롬 도금 등을 한 것인 바, 종이, 코팅액 등과의 마찰에 의해, 특히 종이의 가장자리와 접촉하는 부분이 마모되고, 이 상태에서 작업이 진행되면 균일한 품질의 종이를 얻을 수 없으므로, 대략 3일 정도 사용한 후에는 메탈 바를 교체하고 있는 데, 연속 공정의 특성상 메탈 바의 교체 시간 동안에는 코팅 작업이 제대로 수행되지 않으므로 파지가 발생할 수 밖에 없는 데, 매 교체시마다 약 300만원 내지 500만원의 파지 발생에 따른 경제적 손실이 발생하고 있는 실정이다.

따라서, 종이 코팅액 스크레이핑 작업용 메탈 바의 내마모성을 향상시킴으로써 교체 주기를 연장하는 것이 제지업계에서는 강력히 요구되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 제지 업계의 요구에 따라 내마모성이 개선된 종이 코팅액 스크레이핑 작업용 메탈 바를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 목적에 따른 종이 코팅액 스크레이핑 작업용 메탈 바는 적어도 일부분에 세라믹, 초경합금 및 금속 중에서 선택된 1종 이상의 내마모성 물질로 형성된 코팅부를 갖는 것이다.

상기 코팅부는 메탈 바 전체에 형성될 수도 있고, 초지의 가장자리가 지나가는 부위 부근에만 일부 형성될 수도 있다. 또한, 하나의 메탈 바에 이종의 코팅부를 복수로 형성할 수도 있다.

상기 코팅부를 일부분에만 형성하는 경우, 메탈 바 모재의 코팅부 형성 부위를 일부 절삭하여 제거한 후 모재의 다른 부위와 동일한 직경을 갖도록 코팅부를 형성한다.

상기 내마모성 물질로는, 이에 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어, 세라믹으로는 각종 금속 산화물, 초경합금으로는 텅스텐 카바이드(WC: tungsten carbide), 및 금속으로는 코발트, 크롬 등이 사용될 수 있다.

상기 코팅부는, 이에 한정되는 것은 아니지만, 용사법(Thermal Spray, 溶射法)으로 형성될 수 있다. 즉, 세라믹, 초경합금 또는 세라믹 분말을 에너지 밀도가 높은 연소화염, Arc 및 플라즈마 등의 고온열원을 이용하여 용융 액적으로 변화시켜 고속으로 기재에 충돌시켜 급랭응고 적층한 피막을 형성한다.

이하에서 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 이용하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 종이 코팅액 스크레이핑 작업용 메탈 바가 이용되는 분야를 설명하는 도면이다. 즉, 도공 공정에서 초지(20)가 회전 드럼(30)을 거쳐 지나 가면 분사기(40)를 통해 코팅액을 종이 표면에 분사하고 본 발명의 메탈 바(10)가 코팅액을 초지 전면에 골고루 분산시킨다. 이 때, 메탈 바(10)는 초지(20) 및 코팅액과 마찰되면서, 특히 초지의 가장자리 부근이 급격히 마모된다.

도 2는 본 발명에 따라 초지의 가장자리에 대응하는 위치 부근에 세라믹, 초경합금 또는 금속 코팅부(11a, 11b)가 형성된 종이 코팅액 스크레이핑 작업용 메탈 바(10)를 보여주는 사시도이다. 상기 코팅부(11a, 11b)는 각각 약 100mm의 길이로, 좌우측 말단으로부터 약 100mm 정도 이격되어 형성될 수 있다.

본 발명의 종이 코팅액 스크레이핑 작업용 메탈 바는 도 3에 예시된 단계에 따라 제조될 수 있다. 먼저, 도 4a에 예시된 바와 같이 메탈 바 모재, 예를 들어, 직경이 12mm이고 길이가 4000mm인 탄소강 봉의 코팅부가 형성될 소정 위치에 모재를 절삭하여 약 0.15 내지 0.3mm 정도의 깊이를 갖는 골(groove)(12)을 형성하는 모재 가공 단계를 거친 후, 솔벤트를 이용하여 기름때 등을 제거하는 세척 작업, 테이프를 접착하여 코팅부를 나머지 부분과 구분짓기 위한 마스킹(masking) 작업, 내마모성 코팅 물질의 접착성을 향상시키기 위하여 코팅부 형성 골(12) 내부 표면에 요철을 형성하는 샌드 블라스팅(sand blasting) 작업과 같은 전처리 단계를 거친 후 모재를 약 100℃ 정도로 예열한 후 코팅 단계를 수행한다.

코팅 단계는 여러가지 코팅법을 이용할 수 있으나, 용사법, 특히 고속화염용사법(high-Velocity Oxygen Fuel Spraying, HVOF)을 이용할 수 있다. 고속화염용사법은 연료가스(프로판, 메틸아세틸렌, 헵탄, 수소)를 산소와 함께 고압에서 연소시켜 3170～3440 K 정도로 고온이고, 분사 속도는 2000 m/sec 정도인 고속 제트를 발 생시키고, 분말상 코팅 물질을 제트에 주입하여 코팅 분말을 순간적으로 용융시켜 코팅 재료 용융 액적이 메탈 바 모재 표면에 충돌하면서 응고 및 고정되도록 하는 코팅 방법이다.

그 후, 코팅부 내의 기공을 실리콘, PE, PP 등의 수지를 이용하여 폐쇄하는 봉밀 작업 및 연마 작업, 칫수 가공 작업 등의 후처리 단계를 거쳐, 도 4b에 나타낸 바와 같이 코팅부가 형성된 종이 코팅액 스크레이핑 작업용 메탈 바가 완성된다.

[실시예]

제조 실시예 1

내마모성 메탈 바의 제조

상기에서 설명한 바와 같이 모재 가공 및 전처리 단계를 거친 메탈 바 모재에 미국 SULZER METCO사에서 "SE 1342"라는 상품명으로 판매하는, 텅스텐 카바이드 88중량% 및 코발트 12중량%로 이루어진 코팅 분말을 프로판 가스 연소 제트로 용사하여 코팅층을 형성한 후 실리콘 수지로 봉공 처리하고 다이아몬드 휠로 연마하여 0.2mm 두께의 코팅층을 갖는 메탈 바를 제조하였다. 그 일부분 사진을 도 5에 내었다.

상기 코팅부는 Rockwell 경도계로 72의 경도 값을 나타내었으며, 기공율은 약 1% 내외로 판명되었다.

시험예 1

코팅 메탈 바의 현장 적용 테스트

상기에서 제조한 메탈 바를 부산에 있는 H 제지의 도공 기계에 장착하여 내구성 및 내마모성 테스트를 시행하였다. 종래의 종이 코팅액 스크레이핑 작업용 메탈 바는 약 3일 사용 후 교체하여야 했지만, 본 발명에 따라 코팅된 메탈 바는 20일 이상 사용하여도 교체할 필요가 없는 것으로 판명되었다.

본 발명에 따라, 종래의 도금된 종이 코팅액 스크레이핑 작업용 메탈 바를 대체하는, 세라믹, 초경합금 및/또는 금속 내마모성 코팅부를 형성한 종이 코팅액 스크레이핑 작업용 메탈 바에 의해, 메탈 바의 교체 주기를 연장함으로써, 보수 유지비를 절감하고, 파지 발생에 따른 경제적 손실을 줄일 수 있으며, 도금 작업에 따른 환경 오염 문제를 해결하는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (3)

1. 세라믹, 초경합금 및 금속 중에서 선택된 1종 이상의 내마모성 물질로 형성된 코팅부를 갖는 종이 코팅액 스크레이핑 작업용 메탈 바.
2. 제1항에 있어서, 초지의 가장자리가 지나가는 부위 부근에만 일부 형성된 것을 특징으로 하는 종이 코팅액 스크레이핑 작업용 메탈 바.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 내마모성 물질이 텅스텐 카바이드 및 코발트 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 종이 코팅액 스크레이핑 작업용 메탈 바.

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