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*.서론
제작함에 있어 업계의 모방성 제작에 따른 단순 시행착오 및 Utility 의 구성과 결정에 대하여 많은 질문과 의뢰를 받아 왔읍 니다.
도움이되고자 또 많은 후배들의 설비에 대한 구성 및 Utility 질문에 따른 연구 및 개발에 공동 참여코져 미약하나마 그간의 경험 및 자료를 바탕으로 서술코져 합니다.
단순한 코팅기를 제작함에 있어도 이에따른 기구학,기초화학, 열역학,자동제어,기타등 방대한 자료를 요구하고 있으므로 공동참여 연구및 서술내용 에대한 질책,건의,문의,기타 등을 "convertic@hanmail.net" 메일 연락주시면 성심껏 답해드리 겠읍니다.
21세기 들어서 주가가 밑에서 맴돌고 있으나 정보통신 관련과 바이오 분야 및 기능성 코팅 기술혁신은 계속되고 있고 그주변의 비즈니스는 변함없이 활성화되고 있다.
그 하드웨어 에는 실로 여러 가지 의 코팅기술과 그 응용기술이 곳곳에 관련되어 있으며 현재의 기능성 코팅기술은 산업발전에 없어서는 안될 중요한 위치에 있다.
에를들어 급속히 보급되는 휴대전화에는 LCD 표시판, PUSH 버튼의 문자판, 일부 BODY 의 LSI,LCR Chip 부품, 회로기판과 밧테리 전극품, 등 여러재료가 박막코팅 기술을 활용하여 이루어져 있으며 Electronics 의 전형적인 경박단소 의 발전에 깊이 관여 하고 있다.
여기서 우선 이러한 기능성 코팅기술의 기본을 알고 기능성 코팅기술의 특징과 기술을 소개한다. 말할 것도 없이 고도의 코팅부재는 이론적인 원리원칙에 의거 목적에 맞도록 환경조건중에 특징있는 자재, 균일한 도료, 정밀한코팅, 건조, 큐어링 프로세서 와 최적의 평가기술이 융합하여 요약하여 달성 되었기 때문에 각 프로세서가 정밀하게 연대되어 정확히 실천되지 않으면 성공을 얻을수 없는 분야이다.
코팅기계의 설비를 필요로 할때 처음 일들을 고려할 것은 생산량의 규모 m2/일 과 이설비가 장비의 예산과 맞히느냐 하는 것이다.
견적이 가해진다. (제품의 가격이나 부가이익 같은 측면도 고려한다)
기타설비)
-2) 코팅기계 및 부대설비 에 따라 무진,항온,항습설비)
-3) 가공원단을 공급이동하는장비
-4) 배기 처리 장치
-5) 코팅 건조후 후가공 기계 및 장치
-6) 설비를 설치할 구조물 및 건물
이상과 같이 처음코팅 기계 설치 및 운영에는 막대한 예산과 비용이 요구된다.
2-1) 기본적인 코팅소재
* 코팅용해제가 생산가치를 증가시키고 더좋은 생산효과를 생성 하는 코팅필림을 형성할 기본소재 는 개발 과정에서 이미 결정 되어 있어야한다. 품목들이 기계의 디자인을 위해 분명히 결정되어야한다.
- 코팅소재 ; 예를들어 종이,섬유,부직포,고무,프라스틱필림,동 또는알미늄박,철판, - 코팅소재의 폭 ; mm - 코팅소재의 꺽임반경 최대/최소 ; 두꺼운 프라스틱 시트 및 종이 또는 고무 등 - 코팅소재 권경의 최대무게 ; kg/롤 - 사용코져 하는 core 사양 ; 내경기준
* 코팅소재 의 종류는 코터 형식에 중요한 제한을 받으며 롤의 길이결정(소재폭 +100mm-150mm) ,장력, 롤 회전방식, 건조방식 및 권출/권취 방법등을 결정하는 요인이기도 하다.
2-2) 코팅용액
가) 용액의 명칭;
들을 분류하기위해 각회사가 사용하는 다양한 이름들로 지칭된다.
나) 코팅액의 용해(솔벤트매체)
하는 용해제는 크게나누어서 세가지로 분류한다. 두 번째가 솔벤트로 희석시키는 용해제 세 번째는 이미 액체상태(용해) 에 있는 100% 수지의 특수 용해제. 것으로는“MEK" "토루엔” 같은 대표적인 이름이 자주 사용된다. 부분의 금속선정과 증발의 요인이되는 액체공급방법 그리고 건조기의 배기상태 등에 필요하다.
다) 점도(단위 cps)
두가지 중요한 고려사항이있다.
의고점도이다. 이범위는 기계의 관점에서 다루기어렵다. 가 사용되고 고점도 용해제는 상부에서 hopper 나 dam 모양의 용기로 투입함을 자주사용되고 있다.
고점도 사용토록 조절할수 있으나 점도에 따른 펌프선정이 필요 하다. 용액은 두껍고 느린속도에서 중간 속도의 코팅에 사용된다.
라) 고형분(단위%)
후에 남아있는 수지나 바인더 의 비율은 코팅부 의 wet (g/m2) 코팅량을 결정하는데 필요한 값이나 코팅가공을 보다 쉽게 하기 위해서는 고형분을 줄이는 것이 가장좋은 방법이다. 양의 증가 때문에 건조열량 의 증가 dryer 의 길이연장 line 속도의 저하 같은 반대 요인이 형성된다. 되어야한다. gap 이 40 미크론 이상 이어야하고 (베어링 진원 공차) 코팅량을 매우 작은 량 으로 축소 하는 것은 기계부분의 손상을 가져올수 있으므로 이 셋팅에는 상당한 주의가 필요하다.
저점도 용액일 경우에는 가만히 두면 용해제에 풀리지만 고르지 않은 용액 혼합물이 된다. 이 기계적인 처리과정을 더하지 않는다면 결과적인 코팅표면은 누더기처럼 기운것같고 고르지 않을 것이다.
바) Thixotropy(요변성)
-흔들리면 젤(gel) 에서 유동성의 졸(sol) 로 변화하다 정지하면 다시 젤(gel) 로 돌아가는성질- 점도를 같는 것으로 나타날것이다.
측의 액체절단상태 및 롤 에 의한 pan 의 상승, 이동상태 등 코팅방법 고려사항에 크게 영향을 준다.
사) Tack(점착성)
점성이 있는 표면에 접촉 하지않는 롤 패스 방법의 선정이나 끈끈한 점성이 있는 표면과의 접촉이 있다 하더라도 코팅소재를 방출할 롤 표면가공(예;실리콘 피복, 테프론 코팅) 또는 분리 필림 (예;이형 필림 및 종이) 적용이 필요하다. 된 표면에 바람직한 터치를 생성 하도록 디자인된다. 이 요구된다.
아) Pot life
나기 때문에 모든 공급된 용액을 효율적인 사용기간내에 사용하는 것이 필요하다. 한다. 경화,사후관리,기타)
에 올라있을 때 용액에 접촉하는 코터의 헤드 부분(코팅롤/pan) 들이 같은 온도를 유지하지 않는다면 점도가 불안정하여 균일한 사용한다. 변화가크다. 을 갖추어 지속적인 온도 조절을해야한다. (경우에 따라서 항온,항습 룸 설비) 시켜야 하는데 기계에서 열에 의한 팽창이나 banding, 진동 등을 예방 하기위한 조치를 취해야한다. 주의깊은 조치가 요구된다. 하다.
차) Repeling
거나 얼룩덜룩 비늘모양 또는 분화구 현상이 발생하는 원인- 두드러지게 나타나며 특히 수용성 경우 리버스 롤 코터는 소재에 코팅함과 동시에 아주짧은 시간내에 거의 모든 Cissing 현상이 발생한다. 있지만 대체로 용액자체의 뭉침이나 표면장력 변화의 결과 이기도하다. 때 이것을 예방 하기위한 조치로 용액자체에 첨가물(안정제,기타) 을 사용하여 최상의 코팅성분을 갖추도록 준비한다. 이나 기초코팅(프라이머 처리) 등을 코팅전에 행하여 균일한 도포 막을 얻고자한다.
카) bubbing(기포)
기포 또한 물을 기본으로한 용액에서 흔히 볼수있는데 일반적으로 기포는 코팅기 탱크에서 일정한 점성의 흐름에 따라 일정한 회전 비율로 발생될 것이다. 은 용액의 점성에 따라 증가한다.
저점도 일수록 기포가 작고 기포자체가 용액의 표면위로 부상하며 거품으로 넘쳐흐른다. 의 표면 및 코팅 롤의 표면이 코팅의 좁은간극 사이에서 발생되는 용액의 흐름 즉 와류 와의 접촉 마찰에서 가장많이 발생하므로 고속화된 코팅가공기계 일수록 기포의 발생은 심하다. 줄이고 용액을 윗부분에서 부드럽게흘러 코팅간극 사이를 통과 할수 방법이 최우선이며 코팅방법에 따라 와류 제거 dam 을 설치할 필요도 있다. 최대로 줄여 와류 현상을 감소 하고 이 용액은 한쪽이나 양쪽으로 넘쳐흐르다가 그다음 순환탱크로 돌아간다.
저속으로 회전하는 용액공급 롤을 설치 사용하는것인데 이것은 코팅기 팬의 용액 흐름을 최소화 시켜주지만 솔벤트 용액일경우 기계구조상 서로 맞닿는 롤을 설치하기에 필수적으로 고무롤을 부착하므로 내용제성 고무재질 선택이검토 필요하다.
단위로 표시한다. 코팅용액의 점성과 고형분, 코팅속도를 만족시켜야하며 코팅 두께의 범위는 세가지로 단계에 이룰수 있다.
3. 코팅기의 규모 및 방법 결정
코팅규모 및 방법을 결정할때에는 다음과같은 세가지 조건들이 결정되어야한다.
유틸리티 및 부대설비 의 규모 즉 설비설치의 예산과 부가이익 을 결정할 수 있는 사항이다.
품질 및 작업성에 직접적으로 영향을 받기에 중요 고려사항이다. 받기에 중요고려사항이다.
3-1) 코팅기 규모결정
- 예; 를 들어 SCHM사 의 기본조건을 결정한다. (투 헤드 코터로서 1차 프라이머, 2차 메인코팅 기준으로 인라인 연속작업시 필요로한기준 검토...)
(7-25 마이크론/기계적으로 장력범위 설정에 필요하다.) 점도 = 1200 CPS 용제 = MEK 50% + 토루엔 50% 폭팔하한점 = 10% 이하
고점도 경우 (2차 메인코팅) 코팅량 = 50g/m2 dry (%) = 70% (35g/m2) 고형분 (%) = 30% (15g/m2) 점도 = 20,000 CPS 용제 = MEK 50% + 토루엔 50% 폭팔하한점 = 10 % 이하
* MEK = 분자량 72.11mol / 폭팔하한점 1.81%
- 저 점도 경우 5.95 g/㎡ X 80m/분 X 1.524 = 725 g/㎡
나) 상기 용제를 증발키위해 발생되는 가스량 은 (liter/분) - 저 점도 경우 90.2 (liter/분) 112.6 (liter/분) 531 (liter/분) 662 (liter/분)
다) 상기 가스 발생량을 오염농도 10%이하(폭팔하한점) 건조키 위한 필요풍량 은 (㎡/분) - 저 점도 경우 75.16 (㎡/분) 62.2 (㎡/분) 442.5 (㎡/분) 356.7 (㎡/분)
라) 상기 풍량에 의거 실제요구되는 설비풍량 은 (㎡/분)
* 건조노즐 폭 과 원단 폭 의 차 1800mm / 1524mm = 1.18
(60 sec/min) = 10.8(㎡/분)
바) 상기 개당 토출 풍량에 의하여 요구되는 건조거리 은 6000mm = 6m 29m933
사) 상기 건조 풍량에 의한 잔류용제 오염도 은 (ppm)
* ppm = percent per million 즉 백만분의 1 퍼센트 인데 이유는
= 20.2 mg/㎡ 이하 = 119 mg/㎡ 이하 배기조건에 따라 통과 증발 하므로 현저히 감소될 수 있다.
마) 상기 건조 풍량을 상온(20℃)에서 최대 120℃까지 가열키 위한 열량은 (kcal/hr)
비열 0.24 X 60(분/시간) = 279,936 kcal/hr 비열 0.24 X 60(분/시간) = 1,646,784 kcal/hr
실제 배기 재순환 장치 및 급기가열 전처리장치 기타 폐열 회수장치 에 따라 상당한 소모 열량을 줄일 수 있다.
포화수 엔탈피 152.04 kcal/hr) = 555.3 kg/hr 포화수 엔탈피 152.04 kcal/hr) = 3267 kg/hr 약 3.8 톤의 증기 보일러 설비 량이 필요하나 열관리 운영상 1.8 톤 2대를 설비(1.8톤 이하는 열관리 기능사 의무고용제외) 하여 배기재순환 및 폐열회수 에따른 열량보충으로 보일러 1대만 가동 효율적인 열관리 및 생산원가를 줄일 수 있다.
- 참고로 전열히터의 용량은 필요.
사) 배기량 은 1.2 = 1338(㎡/분) 장치에 따라 배기온도구분, 가스농도구분 등 으로 분활 배기를 필요로 하고있다.
상기계산에 의거하여 1차 기초적인 설비조건
* 건조 열원 설비 ; 증기 보일러 1.8 톤 X 2대 * 집진 설비량 : 처리풍량 약 1300(㎡/분) * 용제 회수 또는 처리장치 ; 725g/min + 4276g/min = 5001g/min = 300kg/hr
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출처: Converting Technology 원문보기 글쓴이: 컨버틱
