KR20070033282A - 금속 밴드 표면의 마찰 계수를 낮추기 위한 방법 및 강철밴드 위로 금속 코팅을 도포하기 위한 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 코팅된 금속 밴드들, 특히 주석도금되거나 혹은 크롬도금되고 소정의 밴드 속도(v)로 코팅 설비를 통과하는 강철 밴드(S)의 표면의 마찰계수를 낮추기 위한 방법에 관한 것이다. 코팅된 금속 밴드가 코팅 설비를 고속의 밴드 속도로 통과하는 경우에도 코팅 표면의 마찰 계수를 낮출수 있도록 하기 위해서, 본 발명에 따르면, 피복 처리 후에 밴드 속도(v)로 통과하는 코팅된 금속 밴드 위로 텐시드(tenside) 수용액이 분사된다. 본 발명은 또한 강철 밴드, 특히 밴드 주석도금 설비 또는 밴드 크롬도금 설비 위로 금속 코팅을 도포하기 위한 장치와도 관련된다.

금속 밴드, 코팅, 텐시드 수용액, 마찰 계수, 주석도금, 크롬도금, 양철판,

Description

금속 밴드 표면의 마찰 계수를 낮추기 위한 방법 및 강철 밴드 위로 금속 코팅을 도포하기 위한 장치{Method for lowering the coefficient of friction of the surface of metal bands with a coating and device for applying a metallic coating onto a steel band}

도 1은 양철판의 제조를 위한 밴드 주석도금 설비의 급냉 및 후처리 공정의 개략도; 그리고

도 2는 도 1에 도시된 밴드 주석도금 설비의 처리장치의 사시도.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 급냉 탱크 2 : 패시베이션 장치

2a,2b : 패시베이션 탱크 3 : 헹굼 탱크

3a,3b : 헹굼 탱크 3c,3d,3e,3f : 분사 튜브

4 : 처리 장치 5 : 수직한 탱크

6 : 유수관 10 : 건조 장치

11 : 튜브들 12a,12b : 압착 롤러

13 : 보어홀 14 : 펌프

본 발명은 하기의 특허청구범위 제1항의 전제부에 따른 코팅된 금속 밴드들 표면의 마찰계수를 낮추기 위한 방법 및 하기의 특허청구범위 제22항의 전제부에 따른 금속 밴드 위로 금속 코팅을 도포하기 위한 장치에 관한 것이다.

양철판의 제조에 있어서, 특히 전해적으로 작동하는 밴드 주석도금 설비들, 및 전기전해 크롬(ECCS)을 도포한 흑판의 제조에 있어서, 금속 코팅되고 화학적으로 또는 전기화학적으로 부동태화된(passivated) 강판(주석 금속 및 크롬 금속 + 크롬 Ⅲ 수산화물 또는 ECCS로 도금된 양철판 = 크롬 금속 + 크롬 Ⅲ 수산화물로 도금된 전기전해 크롬 코팅 강)은 코팅된 강판의 마찰계수를 낮추고 부수적인 처리과정에서 보다 양호하게 처리될 수 있도록 하기 위하여 코팅 처리후에 기름을 도포한다. 이를 위해서, 예를 들면, 밴드 주석도금 설비에서의 양철판 제조에 있어서, 주석도금 및 부동태화된 강철 시이트 금속 밴드는, 건조과정 후에, 디옥틸 세바케이트(dioctyl sebacate; DOS), 아세틸 트리부틸 사이트레이트(acetyl tributyl citrate; ATBC) 또는 부틸 스테아레이트(butyl stearate; BSO)를 사용하여 통상적으로 2∼6mg/㎡로 증착층이 형성되도록 기름 도포된다.

코팅된 금속, 특히 도금판의 표면을 윤활하기 위한 방법들이 미합중국 특허 제 2,579,778 호와 제 3,826,675 호에 개시된 바 있는데, 미합중국 특허 제 2,579,778 호에서 사용된 주단위로 이온화가 가능한 유기산 및 미합중국 특허 제 3,826,675 호에서 사용된 시트르산 에스테르로부터 생성된 2 내지 6의 pH값의 수성 윤활유 에멀션을 사용하는 것이 개시되어 있다.

강철 시이트 금속 밴드가 150m/min 보다 작은 밴드 속도로 통과하는 밴드 주석도금 설비에 있어서, DOS는 패시베이션하고 침지 탱크에서 주석 도금된 강철 시이트 금속 밴드를 헹굼한 후에, 침지 공정에서 혼합물, 즉 0.8g/L DOS와 0.08g/L 로릴 에톡실레이트(lauryl ethoxylate)의 혼합물에서 에멀션으로서 증착될 수 있다. 주석도금된 강철 시이트 금속밴드가 침지 탱크를 통해서 이동함으로 인하여 시이트 금속밴드 표면에 달라붙는 DOS 에멀션은 압착 제거(pinched off)되고 밴드 건조기를 이용하여 건조된다. 그런데, 강 시이트 금속 밴드가 300 내지 600m/min의 밴드속도로 설비를 통과하고 고속으로 작동하는 밴드 주석도금 설비에 있어서, DOS 증착의 높이가 밴드 폭에 좌우되고, 오랜 시간 동안 사용되어 마모가 발생하고 특히 테두리들에 있어서 부식을 나타내는 압착 롤러들에 의해 상치 침지 탱크에 포획된 에멀션이 압착되는 경우에, 상기 DOS 에멀션은 여러가지 문제점들을 발생시키는 것으로 알려져 왔다.

그러므로, 본 발명은 코팅된 금속 밴드들, 특히, 주석도금되거나 또는 크롬도금된 강철 시이트 금속 밴드들이 코팅 설비를 고속으로 통과하는 경우에 최고의 생산성을 달성할 수 있고 코팅된 금속 밴드들의 표면 마찰계수를 낮출 수 있는 방법에 있어서 현존하고 있는 문제점들을 기초로 한다.

이러한 문제점은 하기의 특허청구범위 제1항의 특징들을 갖는 방법 뿐만아니라 하기의 특허청구범위 제 22 항의 특징들을 갖는 장치를 사용하여 해소된다.

본 발명의 방법에 따르면, 코팅 처리 후에, 예를 들면 밴드 주석도금 설비에서 전기전해 주석 도금후에 또는 ECCS의 제조에서 전기전해 크롬도금 후에, 이동하는 금속밴드, 특히 강철 밴드 위로 텐시드(tenside) 수용액이 분사된다. 여기에서, 텐시드 수용액은 수 분자 층들로 구성된 단지 얇은 텐시드 층이 금속밴드 표면 위로 흡수될 정도의 작은 양으로 금속 밴드표면 위로 분사된다. 여기에서, 분사된 텐시드 수용액은 압착 롤러들에 의해서 바람직하게 압착된후 건조된다. 텐시드 수용액의 압착 및 건조후에, 0.1∼10mg/㎡의 코팅을 갖는 텐시드 막이 금속 밴드의 표면에 잔류한다.

텐시드는 바람직하게는 비이온성(non-ionogenic) 텐시드를 채용하는데, 이는 코팅된 금속 밴드의 표면 위로 0.01∼20g/L 농도의 수용액으로서 분사된다. 이와는 달리, 특히 양이온성, 혹은 음이온성 및 양성(amphoteric) 텐시드 또한 사용될 수 있다.

금속 밴드 표면 위로 텐시드 수용액을 분사하기 위하여, 튜브 재킷에 다수의 보어 홀들을 갖는 튜브를 배열하는 것이 바람직한 것으로 판명되었다. 이때, 보어 홀들을 갖는 튜브는 금속 밴드 표면으로부터 일정거리만큼 이격하여 배열되고, 텐시드 수용액으로 충진된다. 이 수용액은 보어 홀들을 통해서 나오고, 이동하는 금속 밴드 위로 유체 흐름을 분사하는 형태로 공급된다. 바람직하게는, 금속 밴드의 각각의 표면에, 보어홀들을 갖는 적어도 하나의 튜브가 배열되는데, 텐시드 수용액 은 보어홀들을 통해서 보어홀들에 대향하는 방향으로 금속밴드 표면 위로 분사된다. 금속 밴드의 양면 상에 배열된 튜브들은 금속 밴드 표면으로부터 5∼15cm의 거리만큼 이격하여 배열된다. 튜브의 보어홀들로부터 나오는 유체 흐름은 코팅된 금속 밴드의 표면에 대하여 바람직하게는 직각으로, 혹은 법선에 대하여 -15°내지 +15°의 각도범위로 교차하고, 밴드의 진행방향을 따라 교차 지점 뒤에서 배열된 하나 또는 그 이상의 압착 롤러들에 의해서 압착된다.

본 발명에 따른 방법의 한가지 바람직한 실시 예에 있어서, 텐시드 수용액의 분사는 열린 배출구를 갖는 수직한 탱크 내에서 수행된다. 압착 롤러들에 의해서 압착되는 용액은 수직한 탱크내에 수집되는데, 과도한 텐시드 수용액은, 배출구를 거쳐서 수직한 탱크 아래의 저장 탱크내로 유동할 수 있고 재사용을 위해서 공급될 수 있다.

본 발명에 따른 방법을 사용함으로써, 도금판 및 ECCS의 슬라이딩 마찰계수가 특정 용도에서 필요한 수준으로 감소된다.

하기에서, 본 발명은 첨부도면들을 참조한 바람직한 실시 예의 상세한 설명을 통해서 보다 상세하게 설명된다.

양철판을 제조하기 위한 도 1에 개략적으로 도시된 밴드 주석도금 설비의 구간은 여기에서는 설명하지 않고 있는 증착장치를 포함한다. 주석도금 조에 의해서 이동되는 강철 밴드(S)에는 주석코팅이 전해적으로 제공된다. 강철 밴드(S)는 주석 도금 처리전에 전해적으로 그리스가 제거되고, 이온제거수로 헹굼되고, 산세정 및 헹굼 처리시 이온제거수로 코팅된다. 이러한 방식으로 세척되고 음극으로서 연결되는 강철 밴드(S)는 전해질과 주석 양극들을 포함하는 주석도금 조 내로 공급된다. 고전류 밀도의 주석도금 조건들의 연속적인 모니터링 및 조절화 하에서, 고정되고 치밀하고 균등한 주석 증착물이 강철 밴드 상에 형성된다. 헹굼 공정후의 전기전해 동안에, 주석 표면이 용결(fluxed)된다. 즉, 습해지고 압착되어 건조되고, 양철판의 표면 질의 가시적인 개선을 달성하기 위하여, 용융탑 내에서 20∼70℃의 따뜻한 용액에서 1g/L HCL 또는 3g/L 염화아연/염화암모늄 용액을 사용하여 간단히 유도 용융된다.

주석 도금된 강철 밴드(S)는 편향 롤러(U)를 경유하여 급냉 탱크(1)로 공급된다. 급냉 탱크(1) 내에는 70∼95℃ 온도로 탈이온수(VE 물)가 존재한다. 강철 밴드(S)는 200 내지 600m/min의 밴드 속도(v)로 편향 롤러들(U)을 거쳐서 패시베이션 장치(2)를 통과한다. 이때, 패시베이션 장치(2)는 하나 또는 2개의 패시베이션 탱크(2a,2b)를 포함하는데, 이러한 탱크 내에는 패시베이션 용액, 예를 들면 10∼25g/L의 탈크롬화나트륨 용액이 제공된다. 패시베이션은 전해적으로 또는 전류없이 수행될 수 있다. 전기전해 패시베이션에 있어서, 주석도금된 강철 밴드(S)는 전류 롤러(SR)를 거쳐서 패시베이션 장치에서 음극으로서 극성화되고, 이러한 방식에 있어서 전해적으로 부동태화한다. 대부분의 경우, 강철판은 패시베이션 조에서 양극으로서 사용된다.

주석도금되고 부동태화된 강철 밴드(S)는 편향 롤러들(U)을 거쳐서 헹굼 조(3) 내로 도입된다. 예를 들어 도 1에 있어서, 헹굼 조(3)는 2개의 역류 헹굼 탱크들(3a,3b)을 포함하는데, 분사 튜브(3c,3d)들은 상부 지역에서 각각의 탱크에 배열된다. 탈이온화된 헹굼 물은 분사 튜브(3e)를 통해서 강철 밴드 위로 분사되어 압착되고(3f) 마지막으로 수직한 헹굼 탱크 내를 통과한다. 여기에서, 헹굼 물은 이중 압착 롤러 쌍(3d) 사이에서 제 1 헹굼 탱크(3a)의 유수관(run-off) 및 상부 분사튜브(3d)를 통해서 밴드 표면 위로 분사되고, 헹굼 탱크(3a)로부터의 흘러넘침을 통해서 탈수 처리 설비 내로 이동한다. 분사 튜브들의 사용을 통한 역류 헹굼에 있어서, 탈이온화된 물은 200∼600m/min, 3∼5㎥/h의 통상적인 밴드 속도로 헹굼수로서 필요하다.

분사 튜브없이 대향하는 커런트 싱크(current sink)로서 헹굼 탱크(3a,3b)를 사용하는 것이 가능하다. 탈이온화된 헹굼수는 헹굼수 탱크(3b) 내로 충진되고, 흘러넘침을 통해서 헹굼 탱크(3a) 내로 공급된다. 그러나, 이러한 헹굼 배열에 있어서 필수한 헹굼수의 양은 상기한 분사 튜브들의 사용시 보다 크다.

헹굼 후에, 강철 밴드(S)는 코팅된 강철 밴드(S)의 표면의 슬라이딩 마찰 계수를 줄이기 위하여 편향 롤러들(U)을 거쳐서 밴드 속도로 처리장치(4)로 공급된다. 처리 장치(4)에 있어서, 주석도금되고 부동태화되고 헹굼 처리된 강철 밴드(S)의 슬라이딩 마찰 계수는 추후 사용 및 처리를 위해서 필요한 값들로 줄어든다. 처리장치(4)는 수직한 탱크(5)를 포함하는데, 이 탱크는 영구적으로 개방된 배출구(6)를 구비한다. 수직한 탱크(5)의 상부 지역에 있어서, 수직한 탱크를 통과하는 강철 밴드(S)의 양측에는 튜브 재킷에 다수의 보어 홀들을 갖는 튜브들(11)이 배열 된다.

이러한 배열은 도 2에 상세하게 도시되어 있다. 도 2에 있어서, 수직한 탱크(5)는 유수관(6)을 구비하고 있는 것으로 도시되어 있다. 베이스 근처에는 편향 롤러(U)가 배치되어 있는데, 이 편향 롤러(U)에 의해서 코팅된 강철 밴드(S)가 편향된다. 수직한 탱크(5)의 상부 지역 혹은 그 위에서, 튜브들(11)은 통과하는 강철 밴드(S)의 양측 상에 배열된다. 튜브들(11)은 서로 평행하고, 밴드의 진행 속도(v)에 대하여 수직하거나 적어도 개략적으로 수직하다(도 2에서 바닥에서 상방향으로 편향된다). 튜브들(11)에 있어서, 튜브의 종방향으로 몇몇 보어 홀들(13)이 서로 일정한 간격을 두고서 배열된다. 이러한 보어 홀들(13)은 통과하는 강철 밴드(S)에 대하여 대향하여 놓인다. 튜브들(11)에는 펌프(14)에 의해서 텐시드 수용액이 공급된다. 각각의 튜브(11)에 대하여, 유량계(15)가 펌프(14)와 튜브 유입구 사이에 배열된다.

밴드의 진행방향(v)을 따라서 튜브들(11)의 뒤에(그러므로, 도 2에서 튜브들(11)의 위쪽) 2개의 압착 롤러들(12a,12b)이 제공된다. 밴드의 진행방향으로 튜브들(13)에 대한 제 1 압착 롤러 쌍(12a)의 공간은 약 20∼100cm이다.

튜브들(11)과 주석도금된 강철 밴드(S) 사이의 거리는 1 내지 50cm이고, 바람직하게는 5 내지 15cm이다. 각각의 튜브(11)는 도 2에 도시된 바와 같이 적어도 하나의 보어 홀 또는 개구부를 가지며, 서로에 대하여 튜브의 종방향으로 일정한 거리만큼 다수의 보어 홀들이 튜브 재킷에 형성된다. 바람직하게는, 각각의 튜브는 1 내지 4mm, 바람직하게는 2∼3mm의 직경을 갖는 2 내지 5개의 보어 홀들을 갖는 다. 그러나, 단지 하나 혹은 그 이상의 보어 홀, 예를 들어 50개의 보어홀을 갖는 튜브들도 사용될 수 있다.

튜브들(11)은 텐시드의 수용액으로 충전된다. 텐시드 수용액은 보어홀들을 통해서 튜브들(11)내로 들어가고, 유체 흐름에서 이동하는 주석도금된 강철 밴드(S)를 타격한다. 강철 밴드(S)로부터 튜브(11) 까지의 거리와 강철 밴드(S)의 이동방향에 대한 보어홀의 위치에 따라서, 유체 흐름은 직각 혹은 낙하 혹은 상승 각도로 강철 밴드 표면을 타격한다. 바람직하게는, 튜브들(11)과 강철 밴드(S) 사이의 거리는 설정되고, 유체 흐름이 정상적인(수직한) 밴드 표면에 대하여 강철 밴드 표면 위로 직각으로 교차하거나 혹은 적어도 ±45°의 각도 범위, 바람직하게는 ±15°의 각도범위 내로 교차하도록 강철 밴드(S)의 이동방향에 대한 보어 홀의 위치가 선택된다.

진행방향으로 튜브들(11) 뒤로 약 50 내지 100cm로 배열된 압착 롤러 쌍들(12a,12b)에 있어서, 강철밴드 표면 위로 분사되는 텐시드 수용액은 압착되어 제거되고, 그래서 단지 수 분자 층들, 가능하다면 단지 하나의 분자의 텐시드 층을 갖는 텐시드 층이 주석도금된 강철 밴드 표면 상에서 잔류한다.

과도한 텐시드 수용액 및 주석도금된 강철 밴드(S)로부터 압착 롤러들(12)에 의해서 압착된 용액은 수직한 탱크(5) 내로 수집되고, 수직한 탱크(5) 아래에서 유수관(6)을 통해서 저장 탱크(4) 내로 유동한다. 텐시드 수액은 펌프(8)를 거쳐서 재사용을 위해 공급될 수 있고, 저장 탱크(4)에 수집된 텐시드 수용액은 텐시드 적용 탱크(9)로 운반되며 최종적으로는 튜브(11) 내로 다시 펌핑된다.

처리장치(4)를 통과한 후에, 주석도금된 강철 밴드(S)는 최종적으로 편향 롤러들(U)을 경유하여 예를 들어 송풍 건조기로 형성된 건조장치(10)를 통과한다.

전술한 바와 같은 처리장치(4)에 있어서, 주석도금된 강철 밴드들은 각기다른 농도로 다양한 텐시드 용액으로 처리되고 슬라이딩 마찰 계수들의 관점에서 테스트된다.

양철판 표면에 기름을 공급하기 위해서, 다수의 표면 활성화 물질들, 특히, 음이온성, 양이온성, 비이온성 및 양성 텐시드가 적당하다. 바람직하게는, 텐시드는 FDA §178.9310, FDA §178.3400, EG 가이드라인 2002/72/EG 및 1935//2004/EG에 따라서 사용되는 음식에 대한 법적 요구조건들을 충족시킨다. 승인되지 않은 텐시드에 대하여, 만일 본 발명에 따라서 처리된 강철 시이트들이 음식 포장물을 만들어 내는데 사용된다면, 고비용의 독성 테스트와 승인이 필요하다. 음식물 사용을 위한 법적 승인에 추가하여, 양호한 습윤성이 요구되고, 텐시드로 후처리된 양철판 표면에 대한 코팅을 위해서 사용된 페인트의 고착이 요구되고, 즉 사용된 텐시드는 사용된 페인트들에 달라붙어야만 한다. 분사 튜브들(11)을 거쳐서 상기 응용을 실행함에 의하여, 텐시드에 의한 포말의 형성은 코팅된 강철 밴드의 후처리에서 간섭을 야기하지 않도록 사용된다.

3EO를 이용하는 것과 텐시드 로릴 에톡실레이트를 이용하는 테스트들의 비교가 밴드 주석도금 설비에서 수행되었다. 대규모 응용을 위한 상기 방법의 적당함을 보여준다. 이러한 텐시드는 FDA §178.9310에 따라서 사용되는 음식에 대하여 법적으로 승인된다.

주석도금된 강철 밴드(S) 위로 각각의 밴드 측면에서 2개의 튜브들(11)로 만들어진 상기한 밴드 주석도금 설비에 있어서 패시베이션 및 헹굼후에 1∼8g/L의 농도로 수용액으로 분사된다. 이때, 2개의 튜브들(11)은 밴드 표면에 대하여 수평 방향으로 서로에 대하여 25cm의 거리로 2.5mm 직경의 각각 5개의 보어 홀들을 구비한다. 2개의 튜브들(11)은 강철 밴드 표면으로부터 10cm의 거리만큼 이격되고 밴드의 진행방향을 따라 압착 롤러쌍(12a)의 전방에서 80cm만큼 떨어져서 배열된다. 유체 흐름들은 튜브들(11)에 형성된 보어 홀들로부터 용융아연도금강(galvanized steel) 표면위로 대략적으로 수평으로 연장된다. 밴드 표면에 충돌하는 유체 흐름들은 램프의 불빛하에서 볼 수 있고, 압착 롤러들(12)에 의해서 압착된 유체는 압착 롤러들(12)의 폭에 균등하게 걸쳐서 분포되고, 액적의 형태로 탈착되어 최종적으로는 수직한 탱크(5)내로 떨어진다. 이러한 방식으로 처리된 주석도금된 강철 밴드 샘플들은 400℃의 최대 오븐 온도하에서 Leco C-analyzer에 의해서 분석된다. 여기에서, 분석 변수의 영역에서, 강철 밴드의 폭에 걸쳐서 동등한 높이를 갖는 텐시드 액적들이 측정되고, 이는 3±1.5mg/㎡ 로릴 에톡실레이트에 대응한다.

추가적인 테스트에 있어서, 밴드 속도(v)를 변화시킴에 의하여, 사용된 텐시드 및 그 농도와 이러한 방식으로 처리된 양철판 밴드 표면들의 여러가지 표면 거칠기 값들, 3±1.5mg/㎡의 텐시드 막 증착물들이 탐지된다. 이러한 결과로부터 텐시드 함유 용액은 양철판 표면의 0.5mL/㎡ 보다 작은 더이상 탐지할 수 없는 유체 막으로 압착된다. 이에 비교하여, 텐시드가 없는 헹굼수에 대하여, 양철판의 표면 상에 있는 유체 막은 밴드 표면 상에서 5∼10mL/㎡ 의 잔류물로 압착된다.

본 발명에 따른 방법의 사용후에 주석도금 강철 밴드 표면 상에 잔류하는 텐시드 코팅은 밴드 표면 위로 흡수되는 텐시드 증착물로 구성되고, 코팅은 압착된 유체 필름의 두께 및 텐시드 농축물로부터 생성된다. 통상적으로 헹군 주석도금과 비교하여(즉, 텐시드가 없는 헹굼수를 사용하여), 본 발명의 방법에 따라서 처리된 양철판은 처리장치 후에 연결된 건조 장치에서 건조에 필요한 에너지를 상당히 낮춘다. 패시베이션 유체가 패시베이션 탱크(2a,2b)에서 가열되거나 및/또는 헹굼수가 헹굼수 탱크(3a,3b)(예를 들면, 50∼70℃의 온도로, 헹굼수는 80℃로 온도가 상승)에서 가열될 지라도, 양철판 밴드를 건조시키는데 소요되는 에너지는 감소될 수 있다.

본 발명의 방법에 따라서 밴드 표면 위로 분사된 텐시드 용액의 흡수시간은 압착 롤러들(12)이 과도한 텐시드 용액을 압착하기전에 양철판 표면 위로 텐시드 필름의 균등한 흡수를 보장하기에 충분할 정도로 짧다. 충분히 짧은 흡수시간으로 인하여, 미세한 분사 노즐들을 거쳐서 가능한한 균등하게 양철판 표면위로 유체를 분사하는 것은 필요하지 않다. 그 대신에, 본 발명에 따르면, 젖은 양철판 표면 위로 텐시드 용액을 상대적으로 조악하게 분부하는 것으로도 충분하다. 강철 밴드의 폭에 걸쳐서 텐시드 용액을 얇은 유체 흐름의 형태로 분사하여 얻어지는 장점은, 특히 압착된 텐시드 용액이 과도하여 탱크내에서 거품을 형성하게 될 위험성이, 텐시드 용액을 미세한 미스트의 형태로 양철판 표면 위로 분사하기 위한 노즐들을 갖는 분사 튜브들을 사용하는 경우보다 상당히 낮아진다는 것이다. 분사 튜브들의 큰 보어 홀 직경들은 동일한 용도를 갖는 분사 노즐들의 작은 직경보다 외래 입자들을 덜 축적시키는 경향이 있다.

본 발명에 따른 처리 전후에 슬라이딩 마찰계수의 조사목적으로 3개 볼의 마모시험기(tribometer)를 사용한 비교 테스트들에 있어서 양철판 밴드들이 조사되었다. 여기에서, 슬라이딩 마찰의 다음의 계수들이 2.8g/㎡ 주석 증착 및 스톤 피니쉬 표면(stone-finish surface)을 이용하여 전기화학적으로 부동태화된 양철판에 대하여 결졍되었다.

슬립 첨가제 없을때: μ = 0.40

2mg/㎡ 로릴 에톡실레이트(lauryl ethoxylate)를 사용할때:

μ = 0.24

4mg/㎡ 디옥틸 세바케이트(dioctyl sebacate; DOS)를 사용할때:

μ = 0.20

텐시드 증착물은 DOS 증착물의 경우와 같이 주석 표면의 슬라이딩 마찰을 줄이지 못한다. 그러나, 슬라이딩 마찰은 양호하여, 양철판 링들을 부러뜨리는 경우에도 양철판 표면 상에 스크래치나 스크레이프들이 생기지 않았고, 다음 후처리단계에서 테이블들이 문제없이 포장될 수 있었다.

그러나, DOS와 같은 에스테르들을 사용하는 종래의 양철판 표면의 정전기 그리징(greasing)과 비교하여, 본 발명에 따라서 처리된 양철판 밴드들에 있어서, 주석 분진의 발생이 관찰되지 않았다. 이에 비해서, DOS를 사용한 양철판 그리스작업에 있어서, 먼지층 형성이 자주 관찰되었다. 이는 설치중에 적당하고 복잡하고 주의 깊은 측정들에 의해서만 제거될 수 있기 때문에 문제가 되었다. 본 발명에 따른 방법에서 먼지로부터 자유로운 이유는 패시베이션과 헹굼후에 응용에 있어서 텐사이드 수용액의 헹굼 효과에 긍정적인 영향을 끼칠 수 있고 밴드 주석도금 설비의 2차 루프 타워에서 비구동 편향 롤러들의 표면에 양철판의 양호한 고착을 제공할 수 있다. 루프 타워에서 편향 롤로들을 이용하는 양철판의 낮은 미끄러짐으로 인하여, DOS와 같은 종래의 물질들로 기름을 도포하는 것에 비해 주석 입자들의 벗겨짐이 없었다.

종래의 양철판 기름 도포를 능가하는 다른 장점은, 예를 들어, DOS, ATBC(아세틸 트리부틸 사이트레이트) 또는 BSO(부틸 스테아레이트 오일)를 사용함으로써 통상적인 저장시간 후에(예를 들면, 12달 이상) 본 발명에 따라 처리된 주석 표면이 완벽한(공극이 없는) 페이팅 능력을 나타낸다는 것이다. 이러한 장점은 양철판 테이블의 테두리 지역에서 ＞4mg/㎡으로 DOS 기름도포를 하는 경우에서 자주 나타나는 바와 같이, 흡수된 텐시드 분자들이 액적들로 응고되지 않는다는 것이다. 양철판 표면 상에서 젖은 막에서 이러한 액적들을 완벽하게 녹일 수 없는 페인트는 페인트 층에서 공극들의 형성을 야기하게 된다.

본 발명에 따른 방법은 수평 헹굼 캐스케이드(cascades)를 갖는 밴드 주석도금 설비에 적용될 수 있다. 수평 헹굼 캐스케이드에 있어서, 헹굼 수는 각각의 헹굼 단계에서 40㎥/h의 속도까지 달성하기 위하여 노즐들을 구비한 분사 레지스터들을 통해서 두 밴드 표면 위로 분사된다. 헹굼 수는 압착되고, 대응하는 헹굼 단계하에서 저장 탱크내로 다시 유동하고, 수평 헹굼 단계내로 다시 펌핑된다. 수평의 헹굼 캐스케이드에 있어서, 마지막 압착 롤러 쌍이 보어 홀들을 갖는 상기한 튜브 들로 교체되기 전에, 본 발명에 따른 텐시드 수용액이 하나 혹은 두 밴드 표면들 위로 분사되는 것을 이용하여, 본 발명에 따른 방법이 사용될 수 있다. 주석 도금된 강철 밴드의 2면 분사에 대하여, 밴드의 상부 측 위로 배열된 튜브를 통해서 텐시드 수용액이 먼저 분사된다. 두번째로, 밴드의 바닥 측에 인접한 압착 롤러들 상에서 보어 홀들을 갖춘 튜브를 통해서 텐시드 수용액을 분사함으로써, 텐시드 수용액이 밴드의 바닥 위로 분사된다. 이러한 방식에 있어서, 텐시드 수용액은 밴드의 바닥 측에 인접한 압착 롤러와 강철 밴드 사이의 간격을 통해서 운반되고, 여기에서 유체는 밴드의 바닥측 상에서 수막과 혼합되고, 밴드 표면은 텐시드 막과 이러한 방식으로 "greased"된다. 여기에서, 압착된 텐시드 수용액은 수직한 탱크를 갖춘 밴드 주석도금 설비의 상기 실시예에 있어서 저장탱크 내로 다시 유동하여 재사용될 수 있다.

상기한 밴드 주석도금 설비의 처리장치(4)에 적용된 본 발명에 따른 방법은 금속 코팅, 즉 특히 크롬 도금된 강철 밴드(ECCS)를 갖는 금속 밴드의 마찰계수를 줄이기 위해서 사용될 수 있다.

실시 예들

실험실에서, 17×20cm 면적의 스톤 피니쉬 표면(stone finish furface)을 갖는 흑판 시이트들을 사용하여,

- 알칼리 용액내에서 전해적으로 그리스 제거하고,

- 탈이온화된 물로 헹구고,

- 100g/L 황산용액에서 절이고,

- 탈이온화된 물로 다시 헹구고,

- 주석 메탄 술포네이트 배스(tin methane sulfonate bath)에 시판중인 배스 첨가제를 넣고 2A/d㎥ 전류밀도를 인가하여 전해 주석도금 하였다.

주석도금된 샘플은,

- 탈이온화된 물로 헹구고, 25g/L의 중크롬산나트륨 용액(T = 60℃; i = 1.5Adm^-2, t=1초)에서 전해적으로 부동태화하였다. 패시베이션 층의 전체 크롬 증착물은 5mg/㎡이다. 샘플은 다시 탈이온화된 물로 헹구고, 페인트 원심분리기(Erichsen)에 고정시켜서 5초동안 1000rpm으로 회전시켜서 다음 텐시드의 1g/L의 수용액으로 주석 표면들이 덮혔고, 텐사이드 수용액이 5초동안 1000rpm으로 스핀되었다(후처리 제품 X로서 하기에서 지정(X = A,B,C,D)).

A: 로릴 에톡실레이트와 3 EO

B: C12-14 카로복실산 에톡실레이트와 9 EO

C: C10-12 알칸 술폰산, 나트륨염,

D: 폴리에틸렌 산화물(평균 분자량 6000달톤)

샘플들이 페인트 원심분리기로부터 제거되어 고온으로 건조되었다.

여러 가지 텐시드 코팅들을 갖는 샘플들에 대하여 다음의 테스트들이 수행되었다.

- 주석 층착,

- 패시베이션 층에서 전체 크롬 증착,

- 텐시드 증착(Leco 탄소측정장치 RD412를 사용하여 텐시드의 함유량 C을 측정),

- 슬라이딩 마찰,

- 5g/㎡의 에폭시드 수지 페인트 PPG 3907-301/A로 페인팅,

- 다음의 용액에서 살균,

- 100℃의 온도에서 3% 에탄옥산(ethanoic acid)에 30분 유지,

- 121℃의 온도에서 1% 하이드록시프로피온산 + 2% 염화나트륨에 30분 유지,

- 121℃의 온도에서 0.5g/L 크리스타인(crysteine)에 90분 유지,

- 121℃의 온도에서 1g/L 크리스타인(crysteine)에 90분 유지하였다.

페인팅 고착은 살균 테스트 후에 EN ISO 2409에 따른 크로스-커트(cross-cut) 고착 테스트와 테사 테스트(tesa test)를 수행하였다.

다양한 비이온성 텐시드를 사용하여 기름이 도포된 양철판 샘플들이 밴드 주석도금 설비에서 디옥틸 세바케이트로 전해적으로 기름 도포된 양철판과 유사한 ≤5mg/㎡의 낮은 유기 증착물을 갖는다(산업상의 규격으로 주석판 제조에서 원하는 증착: 4±2mg/㎡ DOS).

크롬산염용액에서 부동태화된 양철판 샘플의 주석 산화물 증착물과 크롬 증착물들 시판중인 주석판 제조의 원하는 범위 범위 내에 있다.

μ=0.13∼0.24에 있어서, 텐시드나 DOS 기름도포된 주석판 샘플들의 슬라이딩 마찰계수는 기름이 제거된 주석판하에서의 마찰계수 μ= 0.4 보다 상당히 아래이다. μ= 0.13∼0.24 범위의 슬라이딩 마찰계수를 갖는 주석판 샘플들은 제조에 있어서 추후의 페인팅이나 성형화 과정에서 동일한 양호한 슬라이딩 능력을 갖는다.

5g/㎡ 페인트 PPG 3907-301/A로 페인트되고 여러 가지 용액으로 살균된 주석판 샘플의 페인트 고착은 DOS를 이용한 기름도포에 대하여 텐시드를 이용한 기름도포로서 양호하였다.

[주의: 콤마는 소수점으로 판독되어야 한다]

DOS(mg/㎡)를 사용하여 전해적으로 기름 도포한 참조 샘플, 주석판

DOS를 사용하여 전해적으로 기름 도포한 참조 샘플, 주석판

※ DIN EN 2409에 따른 크로스-컷 고착 테스트

니스 PPG 3907-301/A를 5g/m2 사용하여 니스칠한 후의 살균 저항성; 크로스-컷 고착 테스트의 결과

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (26)

1. 코팅 설비를 통해서 밴드 속도(v)로 운반되고 코팅된 금속 밴드, 특히 주석도금되거나 또는 크롬도금된 강철 밴드(S)의 표면의 마찰 계수를 낮추기 위한 방법에 있어서,

   코팅 처리 후에, 상기 밴드 속도(v)로 운반되는 상기 코팅된 금속 밴드 위로 텐시드(tenside) 수용액이 분사되는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 텐시드 수용액은 압착 롤러들(pinching rollers)(12)에 의해서 압착되는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 코팅된 금속 밴드는 상기 텐시드 수용액이 압착된 후(pinched off)에 건조되는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 텐시드 수용액이 압착되고 상기 코팅된 금속 밴드의 표면이 건조된 후에, 텐시드 필름이 0.1∼10mg/㎡, 특히 2∼5mg/㎡로 증착되는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 상기 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 텐시드는 음이온성(anionic), 양이온성(cationic), 비이온성(non-ionic) 또는 양성(amphoteric) 텐시드인 것을 특징 으로 하는 방법.
6. 상기 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 텐시드는 0.01∼20g/L의 농도를 갖는 비이온성 블록 중합체인 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 텐시드 수용액은 비이온성 또는 음이온성 텐시드 수용액으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 상기 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 텐시드 수용액은 적어도 하나의 튜브(11)에 의해서 분사되고, 이때 상기 튜브는 상기 코팅된 금속 밴드의 표면으로부터 일정거리만큼 이격하여 배치되고, 적어도 하나의 보어홀(borehole)을 구비하며, 상기 텐시드 수용액은 상기 보어홀을 통해서 상기 코팅된 금속 밴드의 코팅된 표면으로 안내되는 것을 특징으로 하는 방법.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 튜브(11) 혹은 각각의 튜브는 0.1 내지 5mm 직경의 1 내지 50개의 보어홀을 가지며, 이때 상기 보어홀의 직경은 유체 흐름이 상기 코팅된 금속 밴드의 표면을 타격하도록 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
10. 제 8 항 또는 9 항에 있어서, 적어도 하나의 튜브(11)는 보어홀을 가지며 상기 코팅된 금속 밴드의 각각의 면 상에 배치되고, 상기 텐시드 수용액은 상기 튜 브(11)에 형성된 상기 보어홀에 대향하는 방향으로 상기 보어홀을 통해서 상기 코팅된 금속 밴드의 표면 위로 분사되는 것을 특징으로 하는 방법.
11. 제 8 항 또는 10 항에 있어서, 상기 튜브(11) 혹은 각각의 튜브는 상기 코팅된 금속 밴드의 표면으로부터 1 내지 50cm의 거리만큼 이격되어 수평으로 배열된 것을 특징으로 하는 방법.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 튜브(11) 혹은 각각의 튜브는 상기 코팅된 금속 밴드의 표면으로부터 5 내지 15cm의 거리만큼 이격되어 배열된 것을 특징으로 하는 방법.
13. 상기 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 텐시드 수용액은 유체 흐름의 형태로서 상기 코팅된 금속 밴드의 표면 위로 분사되고, 이때 상기 유체 흐름은 법선(normal)에 대하여 +45°내지 -45°의 각도범위로 상기 코팅된 금속 밴드의 표면을 타격하는 것을 특징으로 하는 방법.
14. 제 13 항에 있어서, 상기 유체 흐름은 법선에 대하여 +15°내지 -15°의 각도범위, 바람직하게는 직각으로 상기 코팅된 금속 밴드의 표면을 타격하는 것을 특징으로 하는 방법.
15. 상기 항들 중 어느 한 항에 있어서, 유수관(run-off)(6)을 갖춘 수직한 탱크(5)에 수집되는 과도한 텐시드 수용액은 상기 코팅된 금속 밴드 위로 분사되는 것을 특징으로 하는 방법.
16. 제 2 항, 제 13 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유체 흐름은, 상기 압착 롤러(12)가 상기 코팅된 금속 밴드의 표면과 접촉하는 영역 또는 그 근처에서, 상기 금속 밴드의 두 표면 중 적어도 하나를 타격하는 것을 특징으로 하는 방법.
17. 상기 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속 밴드의 코팅은 텐시드 수용액의 분사전에 부동태화(passivated)되고, 특히 코팅된 금속 밴드는 패시베이션 배스(passivation bath)(2a,2b)를 통해서 제공되는 것을 특징으로 하는 방법.
18. 제 17 항에 있어서, 상기 코팅된 금속 밴드는 패시베이션 후에 적어도 하나의 헹굼 탱크(3a,3b)를 통과하면서 물로 헹궈지는 것을 특징으로 하는 방법.
19. 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서, 상기 패시베이션 배스(2a,2b) 및/또는 헹굼 수(rinsing water)는 50℃ 내지 80℃의 온도로 가열되는 것을 특징으로 하는 방법.
20. 상기 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코팅된 금속 밴드의 속도가 100m/min보다 높은 것을 특징으로 하는 방법.
21. 상기 항들 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코팅된 금속 밴드의 속도가 300m/min보다 높고 바람직하게는 400 내지 600m/min 범위인 것을 특징으로 하는 방법.
22. 강철 밴드, 특히 밴드 주석도금 설비 또는 밴드 크롬도금 설비 위로 금속 코팅을 도포하기 위한 장치로서,

    소정의 밴드 속도로 증착 장치를 통과하는 강철 밴드(S) 상에 얇은 금속층을 전해적으로 증착시키기 위한 증착 장치;

    증착된 금속 층의 패시베이션을 위한 패시베이션 장치(2);

    코팅되고 부동태화된 강철 밴드(S)를 헹구기 위한 헹굼 조(3); 및

    금속층으로 코팅된 상기 강철 밴드(S)가 소정의 밴드 속도(v)로 통과하고, 이때 상기 코팅된 강철 밴드(S) 표면의 마찰계수를 감소시키기 위한 처리장치(4)를 포함하며,

    상기 처리장치인 기름 도포장치(greasing device)(4)는 상기 코팅된 강철 밴드(S)로부터 일정거리만큼 이격하여 배치된 적어도 하나의 튜브(11)를 포함하고, 이때 상기 튜브는 상기 튜브의 재킷에 형성된 다수의 보어홀들을 구비하며, 상기 코팅된 강철 밴드(S)가 상기 기름 도포장치(4)를 통과하는 동안에 텐시드(tenside) 의 수용액이 상기 보어홀들을 통해서 상기 코팅된 강철 밴드(S) 위로 분사되는 것을 특징으로 하는 장치.
23. 제 22 항에 있어서, 상기 강철 밴드(S) 위로 텐시드 수용액을 2면 분사하기 위한 튜브(11)가, 상기 기름 도포장치(4)를 통과하는 상기 강철 밴드(S)의 각각의 면 상에 배열된 것을 특징으로 하는 장치.
24. 제 22 항 또는 23 항에 있어서, 상기 기름 도포장치(4)는 유수관(run-off)(6)를 가지며 과도한 텐시드 수용액을 수집하는 수직한 탱크(5)를 포함하며, 과도한 텐시드 용액은 상기 유수관을 경유하여 상기 수직한 탱크(5) 아래에 배열된 저장 탱크(7) 내로 유동하는 것을 특징으로 하는 장치.
25. 제 22 항 또는 25 항에 있어서, 분사된 텐시드 수용액을 압착하기 위한 적어도 하나의 압착 롤러 쌍(12)은 상기 튜브(11) 뒤에 배열되거나 또는 상기 강철 밴드의 진행 방향을 따라 각각의 상기 튜브 뒤에 배열되는 것을 특징으로 하는 장치.
26. 제 22 항 또는 26 항에 있어서, 상기 보어홀들은 이동하는 강철 밴드(S)의 진행방향에 대하여 횡으로, 특히 수직한 방향으로 연장하는 라인 상에서 서로 균등한 거리만큼 이격되어 상기 튜브(11)를 따라서 배열된 것을 특징으로 하는 장치.

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