KR101216697B1 - 코팅된 금속 밴드의 표면 패시베이션 방법 및 금속 코팅된강철 밴드에의 패시브 층의 적용 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 코팅 장치를 통해 소정의 밴드 속도(v)로 이동하는, 코팅층으로 덮인 금속 밴드, 특히 주석 코팅된 강철 밴드(S)의 표면 패시베이션 방법을 제공한다. 심지어 높은 밴드 속도에서조차 상기 금속 밴드 표면의 효율적인 패시베이션을 허용하고 동시에 상기 코팅된 금속 밴드 표면의 윤활을 허용하기 위해서, 상기 코팅 공정을 완료한 후에, 표면 활성 물질의 수용액을 밴드 속도(v)로 이동하는 상기 코팅된 금속 밴드상에 분무한다. 본 발명은 또한, 특히 밴드 주석 코팅 장치에서 강철 밴드에의 금속 코팅층의 적용 장치뿐만 아니라, 주석 코팅된 강철 밴드의 제조 중에 상기 주석 코팅된 강철 밴드 상에 수용액으로서 분무될 수 있는, 윤활 및/또는 패시베이션을 위한 물질의 용도에 관한 것이다.

강철 밴드(S), 표면 패시베이션 방법, 밴드 주석 코팅 장치

Description

코팅된 금속 밴드의 표면 패시베이션 방법 및 금속 코팅된 강철 밴드에의 패시브 층의 적용 장치{METHOD FOR THE PASSIVATION OF THE SURFACE OF COATED METAL BANDS AND DEVICE FOR THE APPLICATION OF THE PASSIVE LAYER ON A METAL COATED STEEL BAND}

도 1은 양철 판의 제조를 위한 밴드 주석 코팅 장치의 도식적인 표현이며, 상기 장치는 본 발명에 따른 방법을 수행할 수 있게 한다.

도 2는 도 1의 밴드 주석 코팅 장치의 패시베이션 장치에 대한 투시도이다.

본 발명은 코팅 창치를 통해 소정의 밴드 속도로 이동하는, 코팅층으로 덮인 금속 밴드, 특히 주석 코팅된 강철 밴드의 표면 패시베이션 방법뿐만 아니라 특히 밴드 주석 코팅 장치에서 금속 코팅된 강철 밴드에의 패시브 층의 적용 장치에 관한 것이다. 더욱 또한, 본 발명은 주석 코팅된 강철 밴드의 제조에서 윤활제 및/또는 패시베이션제로서의 물질의 용도에 관한 것이다.

양철 판(tinplate), 특히 전기분해식으로 작동되는 밴드 주석 코팅 장치에서 의 양철 판의 제조에서, 상기 코팅된 강판(주석 금속 및 크롬 금속 + 수산화 크롬(III)을 갖는 양철 판)을 화학적으로 또는 전기화학적으로 패시베이션하고, 이어서 기름을 발라 상기 코팅된 강판을 산화에 내성을 만들고 마찰 계수를 낮추어, 상기 코팅된 강판을 후속의 가공에서 보다 쉽게 가공되게 한다. 상기 패시베이션을 대개는 Cr^{6 +} 함유 용액을 사용하여 수행한다. 현재의 기술 수준에서, Cr^{6 +} 비 함유 패시베이션 용액이 또한 예를 들어 DE 42 05 819-A, DE 44 03 876-A, EP 0 932 453-A, EP 01 002 143-A, EP 01 015 662-A, WO 99/67444-A, WO 00/46312-A 및 EP 01 270 764-A에 제안되었다. 이들 공보는 대부분 자동차 산업에 사용하기 위한 고온 침지 아연도금된 주석 시트 및 다른 고온 침지 아연도금된 강철 부품의 알루미늄 및 아연 함유 표면의 패시베이션에 초점을 두고 있으며, 양철 판의 크로메이트 비 함유 패시베이션에는 그 관심 정도가 작다.

그러나, 식품 용기의 제조를 위해 코팅된 금속을 사용하는 경우, 자동차 산업에서의 사용에 비해 상기 언급한 물질들에 대한 요건은 내산화성 및 따라서 금속 표면의 패시베이션과 관련하여 상이하다. 상기 패시베이션은 상기 식품 용기의 보관 중에 특히 보존된 물질의 래커칠 또는 소모를 도출시킬 수 있는 산화 주석 층의 과도한 성장을 방지해야 한다. 더욱 또한, 상기 코팅된 금속 표면은 무광 착색 또는 금 착색의 결과로서 불쾌하게 변색될 수 있으며, 이는 소비자에게 충전된 물질을 망쳐놓을 것이라는 인상을 줄 수 있다. 또한, 상기 패시베이션은 상기 금속 용기에 식품을 충전시킨 후 상기 식품 중에 함유된 산, 예를 들어 머캅토-아미 노-카복실산 음이온, 예를 들어 시스테인 및 메티오닌에 대한 상기 용기의 내성을 보장해야 한다. 상기 충전된 물질 중의 상기와 같은 산 음이온은 상기 패시베이션이 불충분한 경우 상기 용기의 내부 래커의 탈층을 일으킬 수 있다.

밴드 주석 코팅 장치에서의 양철 판의 통상적인 제조에서, 주석 코팅 및 용융 후에, 초미세 금속판을 제 1 수욕에서 급냉시키고, 이어서 크로메이트 용액에서 패시베이션시키고, 최종적으로 충분히 탈염시킨 물로 세정하고 열 건조시킨다. 이어서, 디옥틸 세바케이트(DOS) 또는 아세틸트리부틸 시트레이트(ATBC)를 사용하여 정전기 윤활을 수행한다. 상기 양철 판 표면상에 흡착된 크로메이트는 상기 주석 표면의 =Sn=O 및 =Sn-OH 그룹과의 반응에 의해 Cr3+로 환원되고, 전기화학적 음극 패시베이션의 경우 부분적으로 크롬 금속으로도 환원된다. 상기 Cr^{3 +}은 Cr^{3 +} 하이드록사이드로서 침전된다. 상기 양철 판 표면의 세정 및 건조 후에, 상기 패시브 층은 더 이상 Cr^{6 +} 이온을 함유하지 않는다.

상기를 고려하여, 본 발명의 목적은 높은 밴드 속도에서조차 금속 밴드 표면의 효율적인 패시베이션이 가능한, 밴드 속도로 코팅 장치를 통해 이동하는, 코팅층으로 덮인 금속 밴드, 특히 주석 코팅된 강철 밴드의 표면 패시베이션 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

또한, 상기 금속 밴드 표면의 패시베이션과 동시에, 상기 코팅된 금속 밴드 표면의 마찰 계수를 낮추기 위한 추가의 후속 처리 단계가 불필요해지도록 윤활 단계를 수행해야 한다. 본 발명의 목적은 또한 코팅된 금속 밴드의 표면 패시베이션 및/또는 윤활용 제품을 제공함을 포함하며, 상기 제품을 본 발명의 방법에 따라 사용할 수 있다.

본 발명은 코팅 장치를 통해 소정의 밴드 속도로 이동하는, 코팅층으로 덮인 금속 밴드, 특히 주석 코팅된 강철 밴드의 표면 패시베이션 방법으로, 코팅 공정 후에 표면 활성 물질의 수용액을 상기 밴드 속도로 이동하는 상기 코팅된 금속 밴드 상에 분무하는 방법을 그 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 주석 금속 층, 특히 주석 층을 소정의 밴드 속도로 적용 장치를 통해 이동하는 강철 밴드 상에 전기분해적으로 적용하기 위한 적용 장치 및 물질 급냉 탱크를 갖는 주석 오버레이용 용융 장치; 및

상기 적용된 금속 층의 패시베이션을 위한 패시베이션 장치

를 포함하는, 강철 밴드 상에 금속 코팅층을 적용시키기 위한 장치, 특히 밴드 주석 코팅 장치로,

상기 패시베이션 장치가, 파이프 쉘 중에 다수 개의 구멍을 갖고 상기 코팅된 강철 밴드로부터 떨어져서 배열되는 하나 이상의 파이프를 포함하며, 상기 파이프를 통해 표면 활성 물질의 수용액이 상기 패시베이션 장치를 통해 이동하는 코팅된 강철 밴드 상에 분무되는 장치를 또 다른 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 코팅 장치를 통해 소정의 밴드 속도(v)로 이동하는, 코팅층으로 덮인 금속 밴드, 특히 주석 코팅된 강철 밴드(S)의 표면 패시베이션 방법을 제공한다. 심지어 높은 밴드 속도에서조차 상기 금속 밴드 표면의 효율적인 패시베이션을 허용하고 동시에 상기 코팅된 금속 밴드 표면의 윤활을 허용하기 위해서, 상기 코팅 공정을 완료한 후에, 표면 활성 물질의 수용액을 밴드 속도(v)로 이동하는 상기 코팅된 금속 밴드상에 분무한다. 본 발명은 또한, 특히 밴드 주석 코팅 장치에서 강철 밴드에의 금속 코팅층의 적용 장치뿐만 아니라, 주석 코팅된 강철 밴드의 제조 중에 상기 주석 코팅된 강철 밴드 상에 수용액으로서 분무될 수 있는, 윤활 및/또는 패시베이션을 위한 물질의 용도에 관한 것이다.

이러한 목적들은 금속 밴드의 표면 패시베이션 방법, 강철 밴드 상에 금속 코팅층을 적용시키기 위한 장치, 및 주석 코팅된 강철 밴드의 제조에서 윤활제 및/또는 패시베이션제로서 사용하기 위한 물질에 의해 획득된다.

금속 코팅층으로 덮인 금속 밴드의 표면 패시베이션을 위한 본 발명의 방법에 따라, 코팅 장치를 통해 이동하는 금속 밴드 상에 주석을 침착시킨 후에, 상기 표면 상에 표면 활성 물질의 수용액을 분무한다. 압착 롤(squeezing roll)을 사용하여 상기 표면 활성 물질의 수용액을 압착시키고 증발 건조시키는 것이 바람직하다. 압착 및 건조 후에, 단지 박층의 표면 활성 물질만이 상기 코팅된 금속 밴드의 표면상에 남으며, 이때 상기 박층의 오버레이(overlay)는 대체로 2 내지 10 ㎎/㎡이다. 상기 코팅된 금속 밴드 상의 주석 오버레이를 패시베이션 전에 용융 시키고 이를 탈이온수가 있는 하나 이상의 급냉 탱크에 통과시켜 냉각시킨다. 상기 표면 활성 물질은 실록산, 특히 폴리메틸 실록산 또는 폴리에틸렌 옥사이드 함유 실록산일 수 있다. 한편으로, 상기 표면 활성 물질은 공중합체, 특히 아크릴레이트 공중합체일 수 있다. 상기 표면 활성 물질을, 바람직하게는 상기 코팅된 금속 밴드 표면으로부터 떨어져서 배열되고 하나 이상의 구멍들을 가지며 상기 구멍을 통해 수용액이 상기 코팅된 금속 밴드 표면에 도달하게 하는 파이프를 통해 분무한다. 상기와 같은 구멍들을 갖는 하나 이상의 파이프는 상기 금속 밴드의 양면에 배열되어 상기 금속 밴드의 양면을 상기 표면 활성 물질로 분무하는 것이 바람직하다.

본 발명의 물질은 표면 활성 물질로서 사용하기에 특히 매우 적합한 것으로 나타났다. 상기 물질을 사용하여, 상기 코팅된 금속 밴드 표면상에서의 산화 주석의 성장을 강하게 감소시킬 수 있다. 이러한 물질에 의한 상기 금속 밴드 표면의 본 발명에 따른 처리에서, 상기와 같이 처리된 금속 밴드 표면의 마찰 계수는 DOS에 의한 후속의 윤활을 생략할 수 있을 만큼 낮은 값으로 동시에 감소된다. 본 발명에 따라 처리된 금속 밴드 표면은 자신을 래커칠에 매우 적합하게 하는 것으로 나타났다. 본 발명의 물질은 유기 용매의 첨가 없이 충분한 수 용해도를 제공/포함하기 때문에 본 발명에 따른 방법에 사용하기에 특히 적합하며, 따라서 상기 물질을 상기 금속 밴드 표면상에 수용액으로서 분무할 수 있다. 더욱 또한, 상기 물질은 그의 표면 활성 성질 때문에, 상기 금속 밴드 표면상의 균일한 박막 형태로 500 m/분을 초과하는 매우 높은 밴드 속도에서 또한 분리될 수 있다.

양철 판의 제조를 위해 도 1에 도식적으로 나타낸 밴드 주석 코팅 장치의 단면도는 상기 도면에 나타내지 않은 적용 장치를 포함한다. 상기 적용 장치에서, 강철 밴드(S)는 주석 코팅 욕을 통해 이동하며 주석 적용과 함께 전기분해에 의해 상기 공정에 제공된다. 이를 위해서 상기 강철 밴드(S)를 상기 주석 코팅 공정 전에 전기 분해에 의해 윤활해제시키고(delubricated), 충분히 탈염시킨 물로 세정하고, 이어서 충분히 탈염시킨 물을 사용하여 산 세정(pickling) 및 세정 공정을 가한다. 이러한 방식으로 세척된 강철 밴드(S)는 음극으로서 연결되고, 전해질 및 주석 양극을 함유하는 주석 코팅 욕에 도달한다. 상기 주석 코팅 조건의 연속적인 감시 및 조절 하에, 고 전류 밀도에서, 상기 강철 밴드 상에 단단히 결합하는, 치밀하고 균일한 주석 침전이 달성된다. 상기 전기 분해 후에, 주석 표면을 세정 공정 후 용제에 노출시킨다, 즉 상기를 1 g/L의 HCl 또는 3 g/L의 염화 아연/염화 암모늄 용액의 20 내지 70 ℃ 용액에서 습윤시키고, 이어서 상기를 압착시키고, 건조시키고 최종적으로 유도에 의해서 또는 용융 탑에서 저항 가열에 의해 간단히 용융시켜 광학적으로 빛나는 양철 판 표면을 생성시킨다.

이어서, 상기 주석 코팅된 강철 밴드(S)를 급냉 탱크(1)를 통해 편향 롤(U)을 경유하여 인도한다. 상기 급냉 탱크(1)에서, 충분히 탈염시킨 물(FD 수)은 70 내지 95 ℃의 온도를 갖는다. 이어서 상기 코팅된 강철 밴드(S)를 패시베이션 장치(2)를 통해 상기 편향 롤(U) 위로 밴드 속도(v), 전형적으로는 200 내지 600 m/분의 속도, 바람직하게는 300 내지 600 m/분의 속도로 인도한다. 상기 패시베이 션 장치(2)를 도 2에 상세한 투시도로 나타낸다.

상기 패시베이션 장치(2)는 세로홈통(6)을 갖는 수직 탱크(5)를 포함한다. 상기 수직 탱크(5) 내부의 기부 부근에, 편향 롤(U)이 배열되며, 이 위로 상기 코팅된 밴드(S)가 인도된다. 상기 수직 탱크(5)의 상부 영역 또는 위에서, 연속적인 강철 밴드(S)의 양면 상에 파이프(11)가 배열된다. 상기 파이프(11)는 서로 평행하고 밴드의 진행 방향(v)(도 2에서는 기부에서부터 상부 방향으로)에 수직이거나 적어도 대략 수직이다. 파이프(11)에서, 다수의 구멍(13)이 제공되어 있으며, 상기 파이프의 종방향으로 서로 분리되어 배열된다. 이들 구멍(13)은 연속적인 강철 밴드(S)와 마주본다. 파이프(11)는 펌프(14)로부터 수용액 중의 표면 활성 물질을 수용한다. 펌프(14)와 파이프 유입구 사이에, 관통 유량계(15)가 각 파이프(11) 상에 배열된다.

밴드의 진행 방향(v)으로, 도 2에서 파이프(11) 위에, 2 개의 압착 롤 쌍(12a),(12b)이 배열된다. 밴드의 진행 방향으로 첫 번째 압착 롤 쌍(12a)과 파이프(11) 사이의 거리는 대략 20 내지 100 ㎝이다. 코팅된 강철 밴드(S)로부터 파이프(11)의 거리는 전형적으로는 1 내지 50 ㎝, 바람직하게는 5 내지 15 ㎝이다. 각각의 파이프(11)는 하나 이상의 구멍 또는 개구를 제공하거나 포함하지만, 도 2에 나타낸 바와 같이, 각각의 파이프는 파이프 쉘 중에, 상기 파이프의 종방향으로 서로 떨어져서 배열된 다수 개의 구멍을 제공/포함하는 것이 바람직하다. 각각의 파이프(11)는 각각 0.1 ~ 5 mm, 바람직하게는 1 ~ 4 ㎜, 더욱 바람직하게는 2 ~ 3 ㎜의 직경을 갖는 5 개의 구멍을 제공/포함하는 것이 바람직하다. 그러나, 단지 하나의 구멍 또는 여러 개의 구멍, 예를 들어 1 ~ 50 개의 구멍을 갖는 파이프를 사용하는 것도 또한 가능하다.

상기 파이프(11)는 수용액 중의 표면 활성 물질을 수용한다. 상기 수용액은 파이프(11) 중의 구멍(13)으로부터 나가서 액체 분사의 형태로, 이동하는 코팅된 강철 밴드(S)와 충돌한다. 상기 강철 밴드(S)로부터의 파이프(11)의 거리 및 상기 강철 밴드(S)의 이동 방향에 대한 구멍들의 위치에 따라, 상기 액체 분사는 상기 강철 밴드 표면에 수직으로 충돌하거나 증가 또는 감소하는 각도로 상기 밴드 표면과 충돌한다. 바람직하게는 액체분사가, 압착 롤이 금속 밴드 표면에 적용되는 영역의 부근에서 상기 금속 밴드의 2개 표면 중 하나에 충돌한다. 상기 파이프(11)와 강철 밴드(S) 사이의 거리를 조절하고, 상기 액체 분사가 상기 밴드 표면에 대해 수직으로 또는 적어도 법선(수직)에 대해 ±45℃ 이상의 각 범위, 특히 ±15°의 각 범위 이내에서 상기 강철 밴드 표면과 충돌하는 방식으로, 상기 강철 밴드의 이동 방향에 대해 상기 구멍들의 위치를 선택하는 것이 바람직하다.

상기 밴드의 진행 방향에서 볼 때 상기 파이프(11)의 대략 20 내지 100 ㎝ 뒤에 배열된 압착 롤 쌍(12a),(12b)을 사용하여, 상기 강철 밴드 표면상에 분무된 용액을 상기 강철 밴드 표면상에 단지 상기 수용액의 몇 개의 분자 층을 제공하거나 포함하는 층만이 남도록, 가능하게는 용액의 단일 분자 층만이 남도록 압착시킨다.

과잉의 계면활성제 용액 및 특히 상기 압착 롤(12)에 의해 상기 코팅된 강철 밴드(S)로부터 압착된 용액은 수직 탱크(5)에 수거되며, 세로홈통(6)을 통해 상기 수직 탱크(5) 바로 아래에 배열된 수용조 탱크(4) 내로 흐르고, 상기 수용액은 상기 수용조 탱크로부터 펌프(8)에 의해 회수 단계로 인도되고, 여기에서 상기 수용조 탱크(4)에 수거된 용액은 탱크(9)로 운반되며, 여기에서 계면활성제 농도가 표적 값으로 증가할 수 있으며, 최종적으로 다시 파이프(11)로 펌핑된다.

상기 코팅된 강철 밴드(S)는 상기 패시베이션 장치(2)를 통과한 후, 최종적으로 편향 롤(U) 위를 지나 건조 장치(10)(예를 들어 열풍 건조기로 이루어진다)로 간다.

상술한 패시베이션 장치(2)에서, 주석 코팅된 강철 밴드를 상이한 농도로 상이한 조성물을 제공하거나 포함하는 상이한 표면 활성 물질로 처리하고, 산화 및 활주 마찰 인자에 대한 내성을 측정하기 위해 검사하였다.

양철 판의 표면 패시베이션을 위한 본 발명에 따른 방법에 사용하기 적합한 물질은 상기 물질이 상기 주석 표면상의 소수성 그룹, 및 동시에 친수성 그룹과 결합하여 상기 주석 표면의 후속 래커 칠이 적용되어야 하는 래커 층의 습윤을 개선시킬 수 있도록 표면 활성 성질을 제공/포함해야 한다. 상기 주석 표면상의 작용기와 결합 분자를 갖는 상기 래커 표면의 작용기 사이의 결합은 상기 래커 필름의 건조 후에 상기 결합이 시스테인 시험(래커 칠한 양철 판을 7.22 g/L의 Na₂HPO₄·2H₂O 및 1 g/L의 시스테인을 갖는 3.65 g/L의 KH₂PO₄ 용액 중에서 121 ℃에서 90 분 동안 살균시킴)에서 파괴되지 않을 정도로 강해야 한다. 더욱이, 상기 사용된 물질은 유기 용매의 첨가 없이 증류수에 2 g/L 이하의 농도로 용해되어야 하는데, 그 이유는 용해 증강제의 사용이 배기가스 중에 용매가 너무 많은 농도를 유발시키고 따라서 상기 용매를 제거하기 위해서는 비용이 많이 드는 세척 장치가 필요하기 때문이다. 특히 적합한 것으로 나타난 물질은 바람직하게는 실제로 래커에 대한 안료의 개선된 분산을 위한 첨가제로서, 또는 금속 표면상의 래커의 가교결합 및/또는 부착을 개선시키기 위한 첨가제로서 사용되는 것이다.

하기의 물질들이 특히 적합한 것으로 나타났다:

a) 폴리에테르 측쇄를 갖는 폴리메틸 실록산의 화학 조성 및 1.456 내지 1.466의 굴절 지수 및 20 ℃에서 1.09 내지 1.13 g/㎤의 밀도를 갖는 중합체,

b) 1.20 내지 1.30 g/㎤의 밀도 및 270 내지 310 ㎎ KOH/g의 산 지수를 갖는 산성 폴리에테르의 화학 조성을 갖는 중합체, 및

c) i) 0 내지 80 몰%의 하기 화학식의 하나 이상의 단량체:

(상기 식에서,

R₁, R₂, R₃ 및 R₄는 동일하거나 상이할 수 있으며, H 또는 알킬을 나타낸다),

ii) 0 내지 70 몰%의 하기 화학식의 하나 이상의 단량체:

(상기 식에서,

R₅, R₆ 및 R₇은 동일하거나 상이할 수 있으며, H 또는 알킬을 나타내고,

R₈은 알킬 또는 치환된 알킬을 나타내며, 알킬 그룹 R₈은 -O 그룹에 의해 중단될 수 있다),

iii) 5 내지 50 몰%의, 하나 이상의 염기성 고리 질소 원자를 갖는 헤테로사이클릭 그룹을 함유하거나 또는 중합 후에 상기와 같은 헤테로사이클릭 그룹이 결합되는 하나 이상의 단량체,

iv) 0 내지 10 몰%의, 가교결합 또는 커플링에 반응성인 하나 이상의 그룹을 함유하는 하나 이상의 단량체, 및

v) 아크릴레이트 그룹을 함유하는 단량체 및 그룹 ⅰ)의 단량체의 양이 이들의 유기염으로서 적어도 20 mol%이상일 때 상기 그룹 i) 내지 iv)에 속하지 않는 0 내지 20 몰%의 하나 이상의 단량체.

삭제

본 발명에 따른 방법에서 상기 물질을 수용액으로서 상기 주석 코팅된 강철 밴드 상에 분무하며 이어서 임의로 압착시키고 건조시킨다.

본 발명을 실시태양의 실시예 및 비교 시험을 사용하여 다음에 보다 상세히 설명하며, 첨부된 도면을 참고로 한다.

[실시예]

표 1은 원칙적으로 적합하고 본 발명에 따른 방법에서 실험실 시험과 관련하여 사용되는 다수의 물질들을 나열한다. 상기 실험실 시험에서, 초미세 박막 호일을 주석 코팅하고, 탈염된 물로 세정하고, 상기 수 필름을 래커 판 코팅 장치로 적용시키고, 그 후에 상기 양철 판 표면상에 오직 5 g/㎡의 오버레이를 갖는 필름만을 남겼다. 표 1에 나타낸 물질들의 수용액을 양철 판 시편 상에 1 g/L의 농도로 붓고, 압착시키고, 이어서 온수로 건조시켰다. 이어서 하기의 검사를 상기 방식으로 처리한 양철 판 시편 상에서 수행하였다:

·전량분석적 산화 주석 측정에 의한 주석 및 산화 주석 오버레이의 측정(이때 ㎡당 산화 주석의 환원에 소비된 전류를 쿨롱/㎡으로 나타낸다),

·3구 추적 시험을 사용한 활주 마찰의 측정,

·CV 장치(Leco 사)에 의한, 양철 판 표면상에 분무되고 압착되고 건조 적용된 상기 수용액 중의 탄소 함량의 측정, 및

·상기 처리된 양철 판 시편의 40 ℃ 및 80% 상대 습도에서 6 주간의 보관, 및 상기 보관 후 산화 주석 형성의 측정.

상기 일련의 시험의 결과를 표 1에 나타낸다.

본 발명에 따라 제조되고 2 차 처리가 가해진 양철 판의 시트를 5 g/㎡의 캔 래커 PPG 3907-301/A(래커 A) 또는 에폭사이드 수지 래커(래커 B)로 래커 칠하였다. 상기 래커 칠한 양철 판 시트 상에서 살균 중의 내성을 측정하기 위한 검사를 수행하였으며, 이때 상기 살균 내성을 하기의 물질에 대해 측정하였다:

·3% 아세트산(100 ℃/30 분)

·1% 아세트산 + 2% NaCl(121 ℃/30 분)

·포스페이트 완충제^* + 0.5 g/L 시스테인(121 ℃/90 분)

·포스페이트 완충제^* + 1.0 g/L 시스테인(121 ℃/90 분)

^*포스페이트 완충제: 3.56 g/L KH₂PO₄ + 7.22 g/L Na₂HPO₄·2H₂O, pH 7

상기 2 개의 래커(A 및 B)로 칠한 양철 판 시트의 살균 내성에 대한 상기 시험의 결과를 표 2에 나타낸다.

이어서 비교 시험으로 검사한 양철 판 시편을 3구 추적 시험에 의해 본 발명에 따른 처리 전 및 후의 그의 활주 마찰 인자를 측정하기 위해 검사하였다. 여기에서 하기 활주 마찰 인자를 2.8 g/㎡의 주석 오버레이를 갖는 전기화학적으로 패시베이션된 양철 판에 대해 측정하였다:

·윤활제 없이: μ=0.40

·4 ㎎/㎡ 디옥틸 세바케이트를 사용하여

(DOS, 통상적인 처리에 따라): μ=0.20

표 1에 나타낸 본 발명에 따른 물질로 처리된 양철 판 시편의 활주 마찰 인자들을 모두 표 1에 보고하며 이는 0.17 내지 0.46의 범위이다.

본 발명에 따라 처리된 양철 판 시편은 부분적으로, 처리되지 않은 양철 판에 비해 상당히 낮은 활주 마찰을 제공/포함하며, 이때 일부의 경우, 상기 측정된 활주 마찰 인자는 DOS에 의한 상기 양철 판의 통상적인 처리에 상응하는 것보다 훨씬 낮았다.

DOS와 같은 에스테르에 의한 양철 판 표면의 통상적인 정전기 윤활과 대조적으로, 본 발명에 따라 처리된 양철 판 시편에 대해서 생산 관련된 주석 분진은 관찰되지 않았다. 다른 한편으로, 특히 통상적인 방법을 사용하여 DOS로 윤활처리한 양철 판의 경우에, 생산 유발된 분진 침착이 종종 관찰되는데, 이는 상기를 오직 상기 장치에서 비용이 많이 드는 적합한 처리 과정에 의해서만 제거할 수 있으므로, 문제가 된다. 본 발명에 따른 방법에서 분진이 없는 이유는 추정 상 상기 적용 또는 패시베이션 중에 상기 수용액의 세정 효과뿐만 아니라 상기 밴드 주석 코팅 장치의 두 번째 고리 탑에서 구동되지 않은 편향 롤의 표면상에 상기 양철 판의 보다 양호한 결합일 수 있다. 상기 고리 탑에서 상기 편향 롤에 대한 양철 판의 소량의 활주 결과, DOS와 같은 통상적인 물질에 의한 윤활과 대조적으로, 겉보기에 주석 마모가 생성되지 않는다.

더욱 또한 양철 판의 본 발명에 따른 처리는 예를 들어 상기 양철 판의 보관 도중 또는 래커 칠 전에 산화 주석의 성장을 감소시킨다. 통상적인 방법을 사용하여 제조하고 2 차 처리를 가한 상업적인 양철 판은 습하고 온난한 조건(40 ℃ 및 80% 상대 습도) 하에서 6 주의 보관 후에 하기의 산화 주석 적용을 갖는다:

·패시베이션시키지 않은 것: 100 C/㎡

·침지 패시베이션시킨 것: 40 C/㎡

·전기화학적으로 패시베이션시킨 것: 20 C/㎡

대조적으로, 본 발명에 따라 2 차 처리를 가한 양철 판 시편은 상응하는 보관 후에 표 1에 나타낸 값을 제공/포함한다.

상기 비교 시험들의 결과를 전반적으로 고찰한 결과, 양철 판의 표면을 패시베이션하기 위해 청구의 범위 제 23 항에 나타낸 물질 또는 물질 부류를 본 발명에 따른 방법에 사용 시, 본 발명에 따라 2 차 처리를 가한 코팅된 양철 판의 내산화성 및 활주 마찰에 대해 최상의 결과가 생성된다는 결론을 내릴 수 있다. 물질 "EFKA 3580"(폴리에틸렌 옥사이드 쇄를 갖는 실록산 계면활성제), "EFKA 4560"(폴리에틸렌 옥사이드 쇄를 갖는 개질된 아크릴레이트), "EFKA 8512" 및 "EFKA 3570"(폴리에틸렌 옥사이드 쇄를 갖는 부분적으로 플루오르화된 아크릴레이트)은 2 가지 성질(낮은 활주 마찰 인자 및 낮은 산화 주석 성장) 모두에 대해 최상을 결과를 산출시킨다.

[표 1]

실험실에서 시험된, 양철 판 표면 코팅 후 처리를 위한 크롬 비 함유 제품, 이전에 처리된 양철 판 표면상의 활주 마찰 계수, 제품 도막 및 산화 주석

기준물: 생산 플랜트에서 주석 도금된, 크롬-III-함유 패시베이션시킨 상업적인 양철 판

* 25 g/l Na₂Cr₂O₇-용액 내

^**DOS = 디옥틸세바케이트

^***한 면을 이전에 처리한 양철 판 샘플에서 측정한 CV-양

[표 2]

처리 후 크롬 비 함유 양철 판 샘플의 살균 내성

기준물: 생산 플랜트에서 주석 도금된, 크롬-III-함유 패시베이션시킨 상업적인 양철 판

* 25 g/l Na₂Cr₂O₇-용액 내

니스 부착 양호:+, entsprechend Gt 0 - Gt 2

니스 부착 불량:-, entsprechend Gt 3 - Gt 5

^**DOS = 디옥틸세바케이트

본 발명은 높은 밴드 속도에서조차 금속 밴드 표면의 효율적인 패시베이션이 가능한, 밴드 속도로 코팅 장치를 통해 이동하는, 코팅층으로 덮인 금속 밴드, 특히 주석 코팅된 강철 밴드의 표면 패시베이션 방법 및 장치에 관한 것이다.

또한, 상기 금속 밴드 표면의 패시베이션과 동시에, 상기 코팅된 금속 밴드 표면의 마찰 계수를 낮추기 위한 추가의 후속 처리 단계가 불필요해지도록 윤활 단계를 수행해야 한다. 본 발명은 또한 코팅된 금속 밴드의 표면 패시베이션 및/또는 윤활용 제품을 포함하며, 상기 제품을 본 발명의 방법에 따라 사용할 수 있다.

Claims (26)

1. 코팅 장치를 통해 밴드 속도로 이동하는, 주석 코팅된 강철 밴드의 표면 패시베이션 방법으로서, 코팅 공정 후에 표면 활성 물질의 수용액을 상기 밴드 속도로 이동하는 상기 코팅된 금속 밴드 상에 분무하며, 상기 표면 활성 물질은

   a) 폴리에테르 측쇄를 갖는 폴리메틸 실록산의 화학 조성, 1.456 내지 1.466의 굴절 지수 및 20 ℃에서 1.09 내지 1.13 g/㎤의 밀도를 갖는 중합체,

   b) 1.20 내지 1.30 g/㎤의 밀도 및 270 내지 310 ㎎ KOH/g의 산 지수를 갖는 산성 폴리에테르의 화학 조성을 갖는 중합체, 및

   c) i) 5 내지 80 몰%의 하기 화학식의 하나 이상의 단량체:

   

   (상기 식에서,

   R₁, R₂, R₃ 및 R₄는 동일하거나 상이할 수 있으며, H 또는 알킬을 나타낸다),

   ii) 0 내지 70 몰%의 하기 화학식의 하나 이상의 단량체:

   

   (상기 식에서,

   R₅, R₆ 및 R₇은 동일하거나 상이할 수 있으며, H 또는 알킬을 나타내고,

   R₈은 알킬 또는 치환된 알킬을 나타내며, 알킬 그룹 R₈은 -O 그룹에 의해 중단될 수 있다),

   iii) 5 내지 50 몰%의, 하나 이상의 염기성 고리 질소 원자를 갖는 헤테로사이클릭 그룹을 함유하거나 또는 중합 후에 상기와 같은 헤테로사이클릭 그룹이 결합되는 하나 이상의 단량체,

   iv) 0 내지 10 몰%의, 가교결합 또는 커플링에 반응성인 하나 이상의 그룹을 함유하는 하나 이상의 단량체, 및

   v) 아크릴레이트 그룹을 함유하는 단량체 및 그룹 ⅰ)의 단량체의 양이 이들의 유기염으로서 적어도 20 mol%이상일 때 상기 그룹 i) 내지 iv)에 속하지 않는 0 내지 20 몰%의 하나 이상의 단량체

   중 하나를 포함하는 물질이고, 이때, 상기 표면 활성 물질은 윤활제 또는 패시베이션제로 작용하는 것인 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 표면 활성 물질이 분무된 후 표면 활성 물질의 수용액을 압착 롤(squeezing roll)을 사용하여 압착시킴을 특징으로 하는 방법.
3. 제 2 항에 있어서, 코팅된 금속 밴드를 표면 활성 물질의 압착 후에 건조시킴을 특징으로 하는 방법.
4. 제 3 항에 있어서, 표면 활성 물질의 압착 및 코팅된 금속의 표면 건조 후에, 2 내지 10 ㎎/㎡의 오버레이(overlay)를 갖는 상기 표면 활성 물질의 박막을 제공함을 특징으로 하는 방법.
5. 삭제
6. 삭제
7. 제 1 항에 있어서, 표면 활성 물질의 수용액을, 코팅된 금속 표면으로부터 떨어져 배열되고 하나 이상의 구멍(이를 통해 상기 수용액이 금속 밴드의 코팅된 표면 또는 각각의 상기 표면에 도달한다)을 포함하는 하나 이상의 파이프를 통해 분무함을 특징으로 하는 방법.
8. 제 7 항에 있어서, 파이프 또는 각각의 파이프가 각각 0.1 내지 5 ㎜의 직경을 갖는 1 내지 50 개의 구멍을 포함함을 특징으로 하는 방법.
9. 제 7 항에 있어서, 금속 밴드의 양면에, 구멍을 갖는 하나 이상의 파이프를 배열하고, 상기 파이프를 통해 코팅된 금속 밴드의 표면(상기 파이프의 구멍과 마주하여 위치한다)에 수용액을 분무함을 특징으로 하는 방법.
10. 제 7 항에 있어서, 파이프 또는 각각의 파이프를 수평으로, 코팅된 금속 밴드의 표면으로부터 1 내지 50 ㎝ 떨어져서 배열함을 특징으로 하는 방법.
11. 제 10 항에 있어서, 파이프 또는 각각의 파이프를 코팅된 금속 밴드의 표면으로부터 5 내지 15 ㎝ 떨어져서 배열함을 특징으로 하는 방법.
12. 제 1 항에 있어서, 수용액을 금속 밴드 표면(들)상에 액체 분사의 형태로 분무하고, 이때 상기 액체 분사가 상기 코팅된 금속 밴드의 표면에, 법선에 대해 +45° 내지 -45° 범위 이내의 각으로 충돌함을 특징으로 하는 방법.
13. 제 12 항에 있어서, 액체 분사가 코팅된 금속 밴드의 표면에, 법선에 대해 +15° 내지 -15° 범위 이내의 각으로 충돌함을 특징으로 하는 방법.
14. 제 1 항에 있어서, 수용액은 코팅된 금속 상의 과잉의 계면 활성제 수용액을 회수하기 위한 세로홈통 내에서 수거되어 분무되는 것인 방법.
15. 제 12 항에 있어서, 액체 분사가, 압착 롤이 금속 밴드 표면에 적용되는 영역에서 상기 금속 밴드의 2 개 표면 중 하나에 충돌함을 특징으로 하는 방법.
16. 제 4 항에 있어서, 코팅된 금속 밴드 상의 주석 오버레이를 패시베이션 전에 용융시키고 이를 탈이온수가 있는 하나 이상의 급냉 탱크에 통과시킴으로써 냉각시킴을 특징으로 하는 방법.
17. 제 1 항에 있어서, 밴드 속도가 100 m/분 초과함을 특징으로 하는 방법.
18. 밴드속도로 이동하는 강철 밴드 상에 주석 박막층을 전기화학적으로 적용하기 위한 장치 및 물질 급냉 탱크를 포함하는 주석 오버레이용 용융 장치; 및

    파이프 쉘에 복수 개의 구멍을 가지고 코팅된 강철 밴드로부터 떨어져서 배열되는 하나 이상의 파이프를 포함하는 주석 코팅층의 패시베이션 장치로서, 상기 파이프를 통해 표면 활성 물질의 수용액이 코팅된 금속 상에 분무되고 상기 패시베이션 장치를 통해 이동하는 것인 패시베이션 장치를 포함하는 밴드 주석 코팅 장치.
19. 제 18 항에 있어서, 패시베이션 장치를 통해 이동하는 강철 밴드의 양면 상에, 표면 활성 물질의 수용액이 상기 강철 밴드의 양면에 분무되도록 파이프가 배열된 것을 특징으로 하는 장치.
20. 제 18 항에 있어서, 패시베이션 장치가 세로홈통을 갖는 수직 탱크를 포함하며, 상기 탱크에서 과잉의 계면활성제 용액이 수거되고 이어서 상기 용액이 상기 세로홈통을 통해 상기 수직 탱크 바로 아래에 배열된 수용조 탱크 내로 흐르는 것을 특징으로 하는 장치.
21. 제 18 항에 있어서, 강철 밴드의 진행 방향으로 파이프 또는 각각의 파이프(들) 뒤에 하나 이상의 압착 롤 쌍이 분무된 수용액의 압착을 위해 배열된 것을 특징으로 하는 장치.
22. 제 18 항에 있어서, 구멍들은 파이프를 따라 평균적으로 서로 등거리로 배열되며, 이동하는 강철 밴드의 진행 방향을 가로지르는 것을 특징으로 하는 장치.
23. 삭제
24. 제 12 항에 있어서, 액체 분사가 코팅된 금속 밴드의 표면에, 법선에 대해 수직으로 충돌함을 특징으로 하는 방법.
25. 제 1 항에 있어서, 밴드 속도가 300 내지 600 m/분임을 특징으로 하는 방법.
26. 제 18 항에 있어서, 구멍들은 파이프를 따라 평균적으로 서로 등거리로 배열되며, 이동하는 강철 밴드의 진행 방향을 수직으로 가로지르는 것을 특징으로 하는 장치.

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