공업자기 에나멜

Industrial porcelain enamel

공업용 자기 에나멜(유리 라이닝, 유리 라인 강철 또는 강철과 융합된 유리로도 알려져 있음)은 예술적인 용도가 아닌 산업적인 용도에 자기 에나멜( 유리 에나멜이라고도 함)을 사용하는 것이다. 금속 기질에 도포된 세라믹이나 유리의 얇은 층인 뽀샤시 에나멜은 화학적 공격과 물리적 손상으로부터 표면을 보호하고 기질의 구조적 특성을 수정하며 제품의 외관을 개선하는 데 사용된다.[1]

에나멜은 고대 이집트 시대부터 예술과 장식, 산업혁명 이후 산업용으로 사용되었다.[1] 그것은 조리 기구, 가전제품, 욕실 고정장치, 온수기, 과학 실험실 장비의 생산에 가장 많이 사용된다.[2]

특성.

도자기 에나멜의 가장 중요한 특징은 산업적인 관점에서 부식에 대한 저항이다.[3] 연강은 거의 모든 산업과 거대한 제품군에 사용된다; 도자기 에나멜은 부식으로부터 이것과 다른 화학적으로 취약한 물질을 보호하는 매우 경제적인 방법이다. 그것은 또한 다양한 색상으로 매우 부드럽고 광택이 나는 마감재를 만들어 낼 수 있다; 이 색들은 페인트 칠처럼 자외선에 노출되어도 바래지 않을 것이다. 도자기 에나멜은 연소식 세라믹이기 때문에 내열성이 매우 강하다. 이는 유기적인 부식 방지 코팅이나 아연도금이 비실용적이거나 위험할 수 있는 고온 용도에 사용할 수 있다(금속 흄열 참조).[3]

도자기 에나멜은 또한 그것의 다른 특성들의 빈번한 사용을 적게 본다; 예로는 많은 금속들보다 더 좋은 성능을 발휘할 수 있는 마모 저항성, 완전히 불침투적인 유기 용제에 대한 저항성, 500°C 이상의 온도에서 급속한 냉각을 견딜 수 있는 열충격에 대한 저항성, 그리고 그것의 l.지구력[3]

적용들

자기 에나멜 튜브 표지
사르디니아에 있는 낡은 에나멜 욕실용품의 종류
화학 반응 용기의 자기 에나멜 내부

도자기 에나멜은 조리용품, 버너, 실험실 장비와 같은 일반적인 화학 공격이나 높은 열을 받을 것으로 예상되는 제품의 제조에 가장 많이 사용된다. 그것은 많은 생활용품과 가전제품의 생산에 사용되는데, 특히 부엌이나 욕실 구역에서 사용되는 것, 즉 화분, 팬, 조리대, 가전제품, 싱크대, 화장실, 욕조, 심지어 벽, 카운터, 그리고 다른 표면의 생산에 사용된다.[4]

도자기 에나멜은 벽 패널의 코팅으로도 건축적으로 사용된다. 예를 들어 에스컬레이터 측면 패널과 터널 벽면 등에서 내후성 및 바람직한 외관을 제공하거나 내후성 내마모성을 제공하는데 사용할 수 있다. 최근 몇 년 동안 농업용 사일로는 내부 부식과 외부 풍화로부터 보호하기 위해 도자기 에나멜 강판으로 건설되었다. 이는 내후성 도자기 에나멜에 모든 옥외 연강 제품을 코팅하는 미래 추세를 나타낼 수 있다.[4]

에나멜링 프로세스

산업용 도자기 에나멜의 적용은 많은 다양하고 매우 기술적인 단계를 수반하는 복잡한 과정이 될 수 있다. 모든 에나멜 공정은 프리트의 혼합과 준비, 기질 준비, 도포와 발화, 그리고 마무리 공정을 포함한다. 대부분의 현대적 응용은 또한 두 층의 에나멜을 포함한다: 기질에 결합하기 위한 접지 코팅과 원하는 외부 특성을 제공하기 위한 커버 코팅.

프릿트는 발화에 필요한 온도보다 높은 온도에서 자주 혼합되어야 하기 때문에 대부분의 현대 산업용 에나멜러는 그들 자신의 프릿트를 완전히 혼합하지 않는다; 프릿트는 표준 구성의 전용 프릿 생산자로부터 가장 자주 구입되고 그 다음에 응용과 발사 전에 첨가된 특별한 재료가 된다.[5]

프릿

접지 코트의 경우, 특정 용도에 대한 프리트의 구성은 주로 기질로 사용되는 금속(다른 종류의 강철 및 알루미늄과 구리 같은 다른 금속)에 의해 결정되며, 접착을 위해 다른 프리트의 구성이 필요하다. 커버 코트의 경우, 프릿은 접지 코트에 바인딩되어 원하는 외부 특성을 생성하도록 구성된다.[6] 프릿은 보통 재료를 섞은 다음 혼합물을 분말 형태로 밀링하여 준비한다. 대부분 금속 산화물 및 석영, 소다재, 붕소, 코발트 산화물 등의 미네랄 성분이 입자 형태로 획득되므로 각 성분의 정확한 화학 성분과 양을 주의 깊게 측정하고 조절해야 한다.[7] 이 가루로 된 프릿트는 일단 준비되면, 부숴지고 휘저어 재료의 균등한 분배를 촉진한다; 대부분의 프릿트는 1150~1300℃의 온도에서 용련된다. 제련 후, 프릿은 다시 분말 형태로 분쇄되는데, 가장 흔히 볼밀을 갈아서 만든다.[8]

에나멜의 습식 적용을 위해서는 물에 매달린 프릿트의 슬러리를 만들어야 한다. 현수 상태를 유지하려면 프릿트를 극히 미세한 입자 크기로 밀링하거나 점토나 전해질과 같은 현수제와 혼합해야 한다.[9]

기질

기질로서 사용될 금속은 에나멜 고려사항과는 무관하게 주로 제품을 넣을 용도에 의해 결정된다. 가장 일반적으로 사용되는 강철은 다양한 구성의 강철이지만 알루미늄과 구리도 사용된다.[10]

에나멜을 바르기 전에 기질 표면은 여러 공정을 거쳐 준비해야 한다. 가장 중요한 과정은 기질 표면의 세척이다; 화학 물질, 녹, 기름, 그리고 다른 오염물질의 모든 잔여물은 완전히 제거되어야 한다. 이를 촉진하기 위해 기판에서 자주 수행되는 공정은 기름 제거, 피클링(표면을 에칭할 수 있고 에나멜에 고정점을 제공할 수 있음), 알칼리성 중화 및 헹굼이다.[11]

적용

에나멜은 많은 다른 방법을 통해 기질에 적용될 수 있다. 이러한 방법은 에나멜을 건조 분말 또는 액체 슬러리 서스펜션으로 도포하는지에 따라 결정되는 습식 또는 건조 용도에 가장 많이 설명된다.

건식적용

특히 주철 기판의 경우 가장 간단한 건식 도포 방법은 기판을 가열하여 분말 프릿트에 말아 넣는 것이다. 프릿 입자는 뜨거운 기질에 닿으면 녹아서 표면에 붙는다. 이 방법은 고른 코팅을 달성하기 위해서는 높은 수준의 작업자 기술과 집중력이 필요하며, 그 성질이 불안정하기 때문에 산업 용도에 자주 사용되지 않는다.[12]

오늘날 산업에서 사용되는 가장 일반적인 건조 적용 방법은 정전기 침적이다. 도포 전에 건조 프릿을 유기 실레인에 캡슐화해야 한다. 이렇게 하면 도포 중에 전하를 저장할 수 있다. 정전기는 전기적으로 접지된 금속 기질에 건조한 프릿 분말을 발사한다. 전기력은 충전된 분말을 기질에 결합하고 달라붙는다.[13]

습식적용

습식 적용의 가장 간단한 방법은 기판을 액체 슬러리 욕조에 담그는 것이다; 완전한 몰입은 기질의 모든 사용 가능한 표면을 덮는다. 그러나 코트의 두께를 원하는 용도에 충분히 신뢰성 있게 예측할 수 있기 전에 많은 예비 시험용 디핑이 필요하기 때문에 디핑은 산업에서 자주 사용되지 않는다.[14]

현대 산업 적용에 적합한 디핑의 형태는 플로우 코팅이다. 제품을 슬러리 욕조에 담그는 대신 슬러리는 코팅할 기질 표면 위로 흐른다. 이 방법은 슬러리와 시간을 훨씬 더 경제적으로 사용할 수 있게 한다; 그것은 매우 빠른 생산 실행을 허용할 수 있다.[15]

습식 에나멜은 전문 스프레이건을 사용하여 제품에 뿌려질 수도 있다. 액체 슬러리는 스프레이 건 노즐로 공급되고 압축 공기는 슬러리를 분자화하여 제어된 제트기로 총의 노즐에서 배출한다.[15]

사격

코팅된 기판이 용광로를 통과해 장기간 안정적인 고온을 경험하는 발화는 달라붙는 프릿 입자를 연속 유리층으로 변환한다. 공정의 효과는 시간, 온도, 기질 코팅의 품질이나 두께에 따라 크게 좌우된다. 산업용 애플리케이션을 위한 대부분의 프릿트는 최대 20분 동안 발사되지만, 매우 무거운 산업용 프릿트는 이번에는 두 배가 걸릴 수 있다. 알루미늄 기판의 도자기 에나멜 코팅은 530°C의 낮은 온도에서 발사할 수 있지만 대부분의 강철 기판은 800°C 이상의 온도가 필요하다.[16]

역사

도자기 에나멜은 예로부터 금, 은, 구리 등 보석금속에 장식을 목적으로 적용되어 왔다. 철금속은 산업혁명이 되어서야 처음으로 도자기 에나멜 공정의 주제가 되었다; 이러한 최초의 시도는 제한적인 성공을 거두었다. 믿을 수 있는 성공적인 기술은 19세기 중반에 이르러서야 개발되었는데, 독일에서 주철 조리용 냄비를 에나멜화하는 방법이 개발되었다.[1] 얼마 지나지 않아 이 에나멜링 방법이 새로운 철 기판의 개발로 구시대적이 되었고, 도자기 에나멜링에 대한 대부분의 현대적인 연구는 에나멜과 새로운 금속 기판 사이에 허용 가능한 결합을 만드는 것과 관련이 있다.[17]

산업 규모의 도자기 에나멜 제품 생산은 1840년 독일에서 처음 시작되었다.[18] 사용한 방법은 현대적인 방법에 비해 매우 원시적인 것으로, 제품을 매우 높은 온도로 가열하고 에나멜로 먼지를 뿌린 후 즉시 발사하는 방식이었다. 이 때문에 접착력이 떨어지거나 얼룩덜룩한 외투가 자주 발생했으며, 지속적인 부식 방지 표면을 달성하기 위해서는 항상 두 개의 외투가 필요했다.[18] 주철과 연철에만 적용할 수 있었고, 냄비나 팬과 같은 비교적 단순한 제품에만 사용할 수 있었다.

도자기 에나멜을 시트강에 적용하는 능력은 1900년이 되어서야 개발되었는데, 이는 코발트 산화물을 마이너 구성요소로 포함시키는 등 에나멜의 구성에 사소한 변화를 주는 것이 탄소강에 대한 접착력을 획기적으로 향상시킬 수 있다는 사실을 발견하였다.[19] 이 개발과 동시에 습식 슬러리 에나멜을 처음으로 사용한 것이었는데, 이것은 자기 에나멜을 액상 에나멜 슬러리에 찍어 훨씬 더 복잡한 모양에 적용할 수 있게 했다.

1930년대까지 모든 에나멜 도포에는 에나멜의 두 가지 코팅이 필요했다: 항상 파란색이었던 기질에 붙는 언더코트와 원하는 색상의 상단 코트(대부분 흰색)가 필요했다. 기질로서 탄소강 제로(탄소 함량이 0.005% 미만인 강철)를 사용한 것은 1930년이 되어서야 연한 색상의 에나멜이 기질에 직접 붙을 수 있도록 하는 데 연결되었다.[20]

참조

  1. ^ a b c Maskall & White 1986, 페이지 1.
  2. ^ Maskall & White 1986 페이지 4-7.
  3. ^ a b c Maskall & White 1986, 페이지 8.
  4. ^ a b Maskall & White 1986 페이지 4-6.
  5. ^ Maskall & White 1986, 페이지 18.
  6. ^ Maskall & White 1986, 페이지 20.
  7. ^ Maskall & White 1986, 페이지 33.
  8. ^ Maskall & White 1986, 페이지 37.
  9. ^ Maskall & White 1986, 페이지 41.
  10. ^ Maskall & White 1986, 페이지 50.
  11. ^ Maskall & White 1986, 페이지 62–75.
  12. ^ Maskall & White 1986, 페이지 79.
  13. ^ Maskall & White 1986, 페이지 83.
  14. ^ Maskall & White 1986, 페이지 80.
  15. ^ a b Maskall & White 1986, 페이지 81.
  16. ^ Maskall & White 1986 페이지 86.
  17. ^ Maskall & White 1986, 페이지 1-2.
  18. ^ a b Maskall & White 1986, 페이지 2.
  19. ^ Maskall & White 1986, 페이지 3.
  20. ^ Maskall & White 1986, 페이지 4.

참고 문헌 목록

  • Maskall, K.A.; White, D. (1986). Vitreous Enamelling: A Guide to Modern Enamelling Practice. The Pergamon Materials Engineering Practice Series (1st ed.). Pergamon Press, on the behalf of The Institute of Ceramics. ISBN 0-08-0334288.
  • Clarke, Geoffrey; Feher, Fracis & Ida (1967). The Technique of Enamelling. New York: Reinhold Publishing Corporation.