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용접 품질에 영향을 미치는 주요 요인
용접 후 용접 이음매에 있던 원래의 보호용 주석층이 완전히 제거되어 기본 철만 남게 됩니다.
따라서 철과 내용물 사이의 접촉으로 인한 부식을 방지하고 부식으로 인한 변색을 막기 위해 고분자 유기 코팅으로 덮어야 합니다.
1. 코팅의 종류
보수 코팅은 액체 코팅과 분말 코팅으로 나눌 수 있습니다. 각 유형은 구성, 적용 방법 및 경화 공정의 차이로 인해 고유한 특성을 지닙니다.
1. 액체 코팅
이러한 코팅제에는 에폭시 페놀, 아크릴, 폴리에스터, 유기솔 및 안료 코팅제가 포함되며, 대부분의 식품 및 음료 캔의 용접 이음매 수리에 적합합니다.
▶ 에폭시 페놀 코팅: 미세 기공이 적고 내화학성 및 내멸균성이 우수하지만 고온 소성(베이킹)이 필요합니다. 소성 온도가 부족하면 경화가 불완전해져 살균 후 코팅이 백화되어 성능 및 식품 안전에 영향을 미칩니다. 반대로 소성 온도가 과도하면 유연성과 접착력이 저하되어 코팅이 부서지기 쉽고 균열이 발생하기 쉽습니다.
▶ 아크릴 및 폴리에스터 코팅: 우수한 접착력, 유연성, 내화학성 및 살균 저항성을 제공합니다. 그러나 아크릴 코팅은 식품 색소를 흡수할 수 있으며 황화물 부식에 대한 저항성이 제한적입니다.
▶ 유기용액 코팅: 고형분 함량이 높아 기포 없이 용접 이음매에 두꺼운 코팅을 형성하며, 유연성과 가공성이 뛰어납니다. 다른 코팅에 비해 소성 온도가 낮지만, 침투 저항성이 낮고 황화물 부식에 취약하여 황 함유 식품에는 적합하지 않습니다.
▶ 착색 코팅: 일반적으로 유기용제, 에폭시 또는 폴리에스터 코팅에 이산화티타늄이나 알루미늄 분말을 첨가하여 필름 아래의 부식 부위를 가리는 데 사용되며, 런천미트와 같은 통조림 캔의 용접 이음매 수리에 적합합니다.
2분체 도장
분체 도료는 두껍고 완벽한 막을 형성하여 용접 이음매를 최적으로 보호합니다. 또한, 제조 과정에서 용매가 배출되지 않아 환경 오염을 줄이고, 높은 내식성이 요구되는 식품 및 음료 캔에 널리 사용됩니다. 분체 도료는 열가소성 및 열경화성 유형으로 나뉩니다.
▶ 열가소성 코팅: 주로 폴리에스터 분말, 이산화티타늄, 황산바륨 등으로 구성됩니다. 필름 형성은 간단한 용융 공정으로 이루어지기 때문에, 전체 분사 후 소성 과정에서 온도가 분말 코팅의 용융점에 도달하면 보수 코팅이 다시 녹아 형성됩니다. 이러한 코팅은 유연성이 뛰어나 다양한 기계적 공정에 견딜 수 있지만, 열경화성 코팅보다 내화학성이 떨어지고 식품 색소를 쉽게 흡수합니다. 또한, 바탕 코팅에 대한 접착력이 용접 이음매보다 낮아 다리 모양의 아치형 접합부를 형성할 수 있습니다.
▶ 열경화성 코팅: 주로 에폭시/폴리에스터로 구성되며, 가열 후 중합 반응을 통해 고분자 화합물로 경화되어 열가소성 코팅보다 얇은 막을 형성합니다. 열경화성 코팅은 화학적 내성이 우수하지만 가공성은 떨어집니다.
보수 코팅은 액체 코팅과 분말 코팅으로 나눌 수 있습니다. 각 유형은 구성, 적용 방법 및 경화 공정의 차이로 인해 고유한 특성을 지닙니다.
1. 액체 코팅
이러한 코팅제에는 에폭시 페놀, 아크릴, 폴리에스터, 유기솔 및 안료 코팅제가 포함되며, 대부분의 식품 및 음료 캔의 용접 이음매 수리에 적합합니다.
▶ 에폭시 페놀 코팅: 미세 기공이 적고 내화학성 및 내멸균성이 우수하지만 고온 소성(베이킹)이 필요합니다. 소성 온도가 부족하면 경화가 불완전해져 살균 후 코팅이 백화되어 성능 및 식품 안전에 영향을 미칩니다. 반대로 소성 온도가 과도하면 유연성과 접착력이 저하되어 코팅이 부서지기 쉽고 균열이 발생하기 쉽습니다.
▶ 아크릴 및 폴리에스터 코팅: 우수한 접착력, 유연성, 내화학성 및 살균 저항성을 제공합니다. 그러나 아크릴 코팅은 식품 색소를 흡수할 수 있으며 황화물 부식에 대한 저항성이 제한적입니다.
▶ 유기용액 코팅: 고형분 함량이 높아 기포 없이 용접 이음매에 두꺼운 코팅을 형성하며, 유연성과 가공성이 뛰어납니다. 다른 코팅에 비해 소성 온도가 낮지만, 침투 저항성이 낮고 황화물 부식에 취약하여 황 함유 식품에는 적합하지 않습니다.
▶ 착색 코팅: 일반적으로 유기용제, 에폭시 또는 폴리에스터 코팅에 이산화티타늄이나 알루미늄 분말을 첨가하여 필름 아래의 부식 부위를 가리는 데 사용되며, 런천미트와 같은 통조림 캔의 용접 이음매 수리에 적합합니다.
2. 분체 도장
분체 도료는 두껍고 완벽한 막을 형성하여 용접 이음매를 최적으로 보호합니다. 또한, 제조 과정에서 용매가 배출되지 않아 환경 오염을 줄이고, 높은 내식성이 요구되는 식품 및 음료 캔에 널리 사용됩니다. 분체 도료는 열가소성 및 열경화성 유형으로 나뉩니다.
▶ 열가소성 코팅: 주로 폴리에스터 분말, 이산화티타늄, 황산바륨 등으로 구성됩니다. 필름 형성은 간단한 용융 공정으로 이루어지기 때문에, 전체 분사 후 소성 과정에서 온도가 분말 코팅의 용융점에 도달하면 보수 코팅이 다시 녹아 형성됩니다. 이러한 코팅은 유연성이 뛰어나 다양한 기계적 공정에 견딜 수 있지만, 열경화성 코팅보다 내화학성이 떨어지고 식품 색소를 쉽게 흡수합니다. 또한, 바탕 코팅에 대한 접착력이 용접 이음매보다 낮아 다리 모양의 아치형 접합부를 형성할 수 있습니다.
▶ 열경화성 코팅: 주로 에폭시/폴리에스터로 구성되며, 가열 후 중합 반응을 통해 고분자 화합물로 경화되어 열가소성 코팅보다 얇은 막을 형성합니다. 열경화성 코팅은 화학적 내성이 우수하지만 가공성은 떨어집니다.
2. 코팅 두께
3. 코팅의 무결성
1. 용접 품질
액상 보수 코팅의 완성도는 용접 이음매의 기하학적 형상에 크게 좌우됩니다. 용접 이음매에 스패터, 심한 돌출 또는 거친 표면이 있는 경우 액상 코팅이 완전히 덮이지 않을 수 있습니다. 또한 용접 이음매의 두께도 코팅 효과에 영향을 미치는데, 일반적으로 용접 이음매 두께는 판재 두께의 1.5배 미만이어야 합니다. 2차 냉간 압연 철이나 고경도 철의 경우 용접 이음매 두께는 판재 두께의 1.5~1.8배입니다.
질소 보호 없이 용접된 이음매는 과도한 산화층으로 인해 보수 코팅의 접착력이 떨어질 수 있으며, 이로 인해 플랜징, 네킹, 비딩과 같은 후속 공정 중에 코팅 균열이 발생하여 보수 코팅의 무결성이 손상될 수 있습니다.
분체 도장은 충분한 두께 덕분에 용접 결함으로 인한 금속 노출 문제를 완벽하게 해결하고 용접 이음매를 탁월하게 보호할 수 있습니다.
2. 거품
액상 보수 코팅의 용매 배합이 부적절하면 코팅의 내구성이 저하될 수 있습니다. 액상 코팅에 저비점 용매가 과다하게 함유되거나, 소성 과정에서 온도가 너무 빨리 상승하거나, 용접 부위 온도가 너무 높으면 소성 과정에서 많은 양의 용매가 증발하여 코팅에 기포나 미세 기공이 남게 되고, 이로 인해 코팅 범위가 줄어들고 용접 부위 보호 효과가 저하됩니다.
4. 굽기 및 숙성
1. 보수 코팅의 경화 과정
액상 코팅의 소성 및 경화는 대략 다음과 같은 단계로 나눌 수 있습니다. 먼저 코팅이 용접 이음매와 미가공 부위를 적시고 고르게 펴지는 단계(약 1~2초), 그 다음 용매가 증발하여 겔을 형성하는 단계(3~5초 내에 완료되어야 함. 그렇지 않으면 코팅이 용접 이음매에서 흘러내릴 수 있음), 마지막으로 중합 단계가 진행됩니다. 코팅은 충분한 총 열을 받아야 하며, 이는 보수 코팅의 두께와 성능에 큰 영향을 미칩니다. 앞서 언급했듯이 소성 중 온도가 급격히 상승하면 기포가 발생하기 쉽고, 반대로 온도가 서서히 상승하면 최고 온도 유지 시간이 짧아 불충분한 경화가 발생할 수 있습니다.
코팅 종류에 따라 베이킹 과정에서 최고점에 도달하는 시간이 다릅니다. 에폭시 페놀 코팅은 오르가노졸 코팅보다 더 오랜 시간이 필요하며, 이는 베이킹에 더 많은 열이 필요하다는 것을 의미합니다.
분말 코팅의 경우, 열가소성 코팅은 소성 과정에서 중합 반응 없이 단순히 녹아 필름을 형성하는 반면, 열경화성 코팅은 예비 중합 및 용융 후 첨가 중합 반응을 거쳐 고분자 화합물로 가교됩니다. 따라서 소성 온도는 보수 코팅의 성능과 밀접한 관련이 있습니다.
2. 경화 정도가 코팅 성능에 미치는 영향
보수 코팅은 완전히 소성 및 경화되었을 때만 그 특성을 발휘할 수 있습니다. 소성이 불충분하면 미세 기공이 많이 발생하고 가공성이 떨어집니다. 예를 들어, 소성이 불충분한 열가소성 분말 코팅은 플랜징 과정에서 주름이 생길 수 있습니다. 반대로 소성이 과하면 접착력이 저하됩니다. 예를 들어, 과소성된 에폭시 페놀 코팅은 취성이 생겨 플랜징, 네킹, 비딩 과정에서 균열이 발생하기 쉽습니다. 또한, 소성 후 충분한 냉각은 보수 코팅의 성능에 매우 중요합니다. 예를 들어, 열가소성 분말 코팅을 소성 후 실온으로 빠르게 냉각하지 않으면 플랜징 과정에서 균열이 발생할 수 있습니다. 오븐 후 냉각 장치를 추가하면 플랜징 중 보수 코팅의 균열 문제를 예방할 수 있습니다.
요약하자면, 보수 코팅의 품질, 즉 낮은 다공성과 우수한 가공성을 확보하기 위해서는 코팅의 두께와 경화 정도를 제어하는 것이 필수적입니다.
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게시 시간: 2025년 7월 16일