KR100336834B1 - 도장 플라스틱 범퍼의 도막 제거방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차용 도장 범퍼를 리사이클하기 위해 범퍼의 표층에 도장된 도막을 제거하는 방법과 이때 사용하는 장치에 관한 것으로서, 도막 박리수단으로서 고압수 또는 가열된 고압공기가 노즐을 통하여 분사되도록 하고, 분사된 고압수 또는 고압공기가 도장 표층만을 효율적으로 제거함으로써, 범퍼 모재에 손상을 주지 않고도 범퍼의 도장만을 효과적으로 제거하여 범퍼를 효율적으로 리사이클 할 수 있는 환경 친화적인 도막 제거방법 및 도막 제거장치에 관한 것이다.

이러한 본 발명은 도막을 제거할 범퍼를 장착하는 공정, 상기 범퍼에 예열된 고압수 또는 고압공기를 분사하여 상기 범퍼로부터 도막을 제거하는 공정, 도막이 제거된 상기 범퍼를 소정의 위치로 이송시키는 공정, 상기 장착된 범퍼를 탈거하는 공정을 포함하여 구성된다.

더 나아가, 도막을 제거할 범퍼를 장착/탈거하는 범퍼 장착/탈거수단, 상기 장착된 범퍼에 고압수 또는 일정온도를 유지하는 고압공기를 분사하여 상기 범퍼로부터 도막을 제거하는 분사장치, 상기 분사장치에 고압공기를 공급하는 고압공기 공급수단, 고압수를 공급하는 고압수 공급수단 및 도막이 제거된 상기 범퍼를 소정의 위치로 이송시키는 이송수단을 포함하여 구성된다.

Description

도장 플라스틱 범퍼의 도막 제거방법 및 그 장치{Method and apparatus of removing paint film of plastic bumper for automobile}

본 발명은 자동차용 도장 범퍼를 재활용하기 위해서 범퍼 표층에 부착된 도막을 제거하는 방법과 이때 사용하는 장치에 관한 것으로서, 특히 물 또는 가열된공기를 도장 범퍼의 표층에 고압 분사하여 범퍼로부터 도막편을 용이하게 제거할 수 있는 도장 플라스틱 범퍼의 도막 제거방법 및 그 장치에 관한 것이다.

최근 환경문제나 자원 재활용문제에 대한 관심이 고조되면서 수지 제품의 재생화(당업계에서는 리사이클이라는 용어가 더 친숙하기 때문에 이하 리사이클이라고 표현한다)가 활발하게 도모되고 있다.

일 예로 자동차에 필수적으로 사용되는 범퍼나 사이드 몰딩물 등의 수지 제품을 제조할 때 발생하는 공정 불량품이나 폐차로부터 분리 및 회수되는 수지 제품을 리사이클하는 기술이 주목받고 있다.

이러한 범퍼나 사이드 몰딩물 등의 수지 제품은 외관 및 품질 향상을 위해 제품의 표면에 도장을 하는 경우가 많다.

예를 들면, 범퍼의 외장은 폴리프로필렌계 수지 등의 열가소성 수지로 이루어지고, 그 표면에는 도막이 형성되어 있다.

이러한 도막은 열경화성 수지, 예를 들면 아미노 폴리에스테르계, 아미노 아크릴계, 폴리에스테르 우레탄계, 아크릴 우레탄계, 폴리에스테르 멜라민계, 아크릴 멜라민계 수지 등으로 구성되고, 경화반응 전의 이들 수지는 액체상태이지만 외부 도장공정에 의해 가교구조(架橋構造)가 된다.

이들은 강하고 치밀한 구조이기 때문에 도장이 실시된 수지 범퍼는 우수한 내약품성, 내열성, 내스크래치성, 내후성, 표면 광택성 등을 갖게 된다.

예를 들면, 각종 차량에 적용되는 범퍼 부재에 있어서는 폴리프로필렌계 수지를 사용해서 성형된 두께 2.5∼5㎜ 정도의 기재 표면 위에 두께 15∼30㎛ 정도의폴리에스테르 우레탄계 등의 도막을 도착시키는 것이 통례이다.

또 다른 도장방법으로는 열가소성 수지 소재 위에 무기 소재 등으로 코팅 또는 도금하여 사용하는 경우도 있다.

그러나, 이렇게 도장이 실시된 범퍼를 리사이클 할 때에 도막을 제거하지 않고 그대로 분쇄하여 펠렛(Pellet)화 하면 수지 제품의 소재로서 구성되어 있는 폴리프로필렌계 수지 재료에 도막편이 흡입되는데, 이렇게 도막편이 혼재되어 있는 폴리프로필렌계 수지 재료를 이용하여 성형 가공하는 경우에는 도막편이 용융수지의 유동성을 저해하거나, 수지 제품에 기포, 웰드(Weld) 마크 등의 성형불량을 발생시키는 원인이 되고, 수지 제품의 표면에 표출된 도막편이 수지 제품의 외관성을 손상시키는 등의 결점이 발생된다.

또한, 도막편과 베이스 레진인 폴리프로필렌계 수지와의 사이에는 거의 상용(相溶)작용이 없기 때문에 이 도막편이 재생 수지의 균일 혼련성(混煉性)을 저해해서 수지 제품의 기계적 물성을 현저히 저하시킨다.

이 때문에 도장 처리된 수지 제품을 리사이클하고자 하는 경우에는 도막 제거가 필수적으로 선행되어야 한다.

기존의 도막 제거방법은 크게 기계적 방법과 화학적 방법이 있으며, 먼저 기계적 도막 박리법에 대해서 간략히 설명한다.

일본국 특허 제95-164444호「폐기수지성형품의 회수·조립방법 및 장치」는 도장 수지 성형품을 소편으로 분쇄한 후에 그라인더를 이용해서 연삭하여 수지 도막을 박리하고, 압축 충격력과 충격 마쇄력을 가해서 연마하여 박리 도막을 분리하는 진동 압축법에 관한 것으로 기계적 도막 박리법 중에서는 박리 효율면에서 우수한 기술로 평가되고 있다.

그러나, 처리공정이 6∼8단계로서 복잡하고, 도장 수지 제품의 종류에 따라서는 같은 공정을 수회 반복하여야만 90%까지의 도막 박리 효율을 얻을 수 있기 때문에 많은 시간이 소요되는 단점이 있으며, 도막 박리장치의 설치면적이 크고 반복 공정이 많기 때문에 장치의 운전비용이 많이 드는 경제적인 문제점이 있다.

또한, 기계적 도막 박리법의 다른 기술로서, 영국 특허 제94-2278119A「수지조성의 리사이클링」에는 도장 수지 성형품을 분쇄하여 압출하고 롤을 이용하여 연신하여 재분쇄하는 도막 분리방법이 제시되어 있다.

이 방법은 공정이 비교적 단순하다는 장점을 가지고 있으나, 압출된 시트(Sheet)상의 재성형품의 내부에 도막편이 침투하여 혼입되고, 또한 도막 박리효율도 낮은 단점을 가지고 있다.

위의 영국 특허와 유사한 기술로서, 일본국 특허 제95-256640호 및 제95-256641호가 있는 바, 여기에서는 롤 압연법만을 사용하여 도장 수지 제품을 연신하는 것에 의해 도막을 박리하는 기술로 평가되고 있으나 자동차 범퍼 등 복잡한 형상의 수지 성형품에는 적합하지 않은 단점이 있다.

또 다른 기계적인 도막 박리방법으로는 압축공기를 사용해서 미립자상의 연삭재를 수지 제품 위에 부착된 도막에 분사해서 도막을 제거하는 숏 블라스트법이 있으나 이 방법은 마찰, 충격 등에 의해서 도막을 제거하는 점에서 저독성, 환경 안정성이 우수한 반면에 많은 처리시간이 소요되고, 또 도막 제거효율도 충분하지않은 단점이 있다.

기존의 다른 기계적인 도막 박리방법으로는 수지 제품을 미분쇄해서 가열 용융한 후 스크린 메쉬에 여과해서 용융물에 혼재되어 있는 도막편을 제거하는 스크린 메쉬법이 있으나 저독성, 환경 안전성이 우수한 반면 스크린 메쉬가 막히는 현상이 자주 발생하여 수시로 스크린 메쉬를 교환해야 하는 등 생산성이 낮은 결점이 있다.

다음으로, 기존의 화학적 도막 박리방법에 대해서 설명하면, 화학적인 박리방법은 일반적으로 기계적인 박리방법에 비하여 굴곡부위 및 만곡부위의 도막 제거효과가 좋다는 장점이 있는 반면에 폐수처리 등 2차 처리상의 문제가 있고 처리효율이 낮아 비효율적이라는 단점이 있다.

이를 구체적으로 설명하면, 화학적 도막 박리방법에서 가장 실용성이 있다고 평가되고 있는 일본국 특허 제93-93157호「수지 도장 박리 제거방법 및 후처리 방법」, 일본국 특허 제93-9420호 및 특허 제93-9419호에는 비프로톤성 용액, 알코올 및 금속이나 4급 암모늄의 티오시안산염 등의 화학물질을 혼합 사용하여 도장 수지 성형품으로부터 도막을 박리하는 기술이 제시되어 있는 바, 이 기술에서는 유기염으로 도막 수지의 가교점 근처의 에테르 결합을 절단함으로써, 도막을 분해 제거하게 된다.

이 기술에서는 기존의 수지 도막박리제로 사용하던 클로로펜타 플루오로프로판, 염화메틸렌, 클로로포름, 사염화탄소 등의 할로겐류 유기 용제가 오존층 파괴의 위험성이 있고, 작업자의 인체 안전성이나 환경 위해 가능성이 있기 때문에 이들 할로겐류 유기용제를 대체하는 혼합약품이 제안되고 있다.

그러나, 인체독성이나 환경 위해성이 다소 개선되었다 하더라도 약품을 사용하는 방법은 여전히 안전성에 대한 문제가 있으며, 특히 박리된 도막과 수지 재료의 분리를 위해서 복잡한 분리공정이나 여과공정이 필요하며 약품 혼합비의 수시 조절이 필요하고, 약품의 회수 및 정제, 리사이클하여 재사용하는 부대시설이 절대적으로 필요하다는 점이 큰 문제점으로 대두되고 있다.

다른 화학적 도막 박리방법으로는 일본국 특허 제93-115810호「도장 폴리프로필렌 수지제 범퍼의 재생방법」과 일본국 특허 제93-115811호에 제안되어 있는 바, 이들은 수지 제품을 분쇄한 후에 지방산염, 지방산슈가에스테르, 지방산솔비탄에스테르, 알킬벤젠술폰산염 등의 계면 활성제로 도막을 박리하는 공법을 제안하고 있다.

이 기술들에 따르면 화학약품을 사용하는 방법으로는 안전성이나 위해성 등 인체와 환경을 위해서는 독성이 작다는 장점이 있으나 2차 처리상의 문제점이 있고 처리효율이 낮은 단점이 있다.

또 다른 도막 박리방법으로는 일본국 특허 제94-107983호 및 특허 제93-220440호와 같이 알칼리 수용액을 이용하여 고온에서 가열하는 방법, 일본국 특허 제94-99433호와 같이 알코올, 물 및 아민류 또는 아졸류를 사용하는 방법 및 일본국 특허 제93-84746호와 같이 염화메틸렌과 물을 사용하는 방법 등이 있으나 이들 어느 방법이거나 간에 2차 후처리 공정이 필요하기 때문에 시설비용과 처리시간이 과다하고, 효율이 낮고 인체 독성과 환경 안전성의 문제가 발생되고 있다.

기존의 다른 화학적 도막 박리방법으로서, 일본국 특허 제95-108532호 및 특허 제94-285858호 등과 같이 화학약품을 대체하여 물을 사용하는 가수분해법이 있다.

이러한 가수분해법에 따르면 상술한 바와 같은 인체 독성이나 환경 안전성 문제를 해결할 수 있으나, 이 방법에서도 처리시간을 단축하고 박리효율을 좋게 하기 위해서는 산, 알칼리, 알코올 등을 사용하여야만 하고, 화학약품을 사용하지 않을 경우 처리시간이 많이 소요되는 단점이 있으며, 이외에도 박리효율을 좋게 하려면 고온, 고압 하에서 처리해야만 하는 단점이 있다.

이상에서 설명한 기존의 도막 제거기술 중에서, 기계적 도막 박리방법인 숏 블라스트법이나 진동압축법 등은 실용단계에 있어서는 경제성이 결여되어 있고, 복잡한 형상을 하고 있는 범퍼의 대량처리에는 적합하지 않다.

자동차 업계에서는 기계적인 방법이 다수의 공정을 필요로 하고 처리시간이 오래 걸리며 또한 도막 제거효율이 낮은 반면에 환경오염이 적고 비용이 적게 소요된다는 장점이 있는 것으로 알려져 있다.

한편, 화학적 방법은 가수분해법, 알칼리 용해법, 유기염법 등이 개발되어 실용화 단계에 있으나, 사용하는 용제의 비점 가까이 까지 가열해야 하므로 공정이 불안정하고 용제의 회수장치 등 후처리 공정의 비용이 과다하다.

또한, 작업자가 독성에 노출될 우려가 있고 환경문제를 야기시키는 단점이 있다.

현재 선진국 자동차 메이커에서는 두가지 방법의 장점을 효율적으로 조합하기 위한 연구가 진행되고 있으나 아직 이렇다 할 성과는 없는 실정이다.

이상에서 설명한 바와 같이 종래의 도장 수지 제품의 도막 박리기술에 따르면, 도장 수지 제품을 미리 작은 조각으로 파쇄한 후에만 도막을 박리할 수 있기 때문에 박리효율이 낮고, 도막 박리를 위한 시설 및 장치가 크기 때문에 설치면적과 설치비용 또 운전비용이 과다하게 소요되는 문제점이 있다.

이러한 문제점 뿐만 아니라 도막 박리공정이 완료된 뒤에 박리 도막편과 도막이 박리된 수지 재료편이 혼재되어 있기 때문에 여과공정, 배수공정 등 복잡한 2차 처리공정이 필요하고, 2차 처리공정에서의 처리시간 및 처리비용이 과다하게 소요되는 문제점이 있다.

한편, 화학약품을 사용해서 도막을 박리하는 경우에는 인체에 대한 독성과 환경 안전성의 문제 등이 발생된다.

상술한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 표면이 수지 도막 또는 도금막에 의해 피복된 각종 수지 성형품을 위의 선행기술과는 다르게 분쇄하지 않은 원형 그대로의 상태에서 도막을 박리하기 때문에 다수의 공정을 생략할 수 있도록 장치를 소형화 하고, 설치비용과 운전비용을 절감할 뿐만 아니라 환경을 보호할 수 있는 도장 수지 제품의 도막 제거방법 및 그 장치를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은 위의 목적을 달성하기 위하여, 도막을 제거할 범퍼를 장착하는 공정, 상기 범퍼에 물 또는 예열된 공기를 분사하여 상기 범퍼로부터 도막을 제거하는 공정, 도막이 제거된 상기 범퍼를 소정의 위치로 이송시키는 범퍼 이송공정, 상기 장착된 범퍼를 탈거하는 공정을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명의 다른 특징은 도장된 범퍼를 효율적으로 제거하기 위한 수단으로 전처리 공정을 두어 예열 또는 열충격을 주거나 또는 냉각하여 도막 제거를 용이하게 할 수 있도록 전처리 공정을 더 추가하는 것에 있다.

본 발명의 또 다른 특징은 도막을 제거할 범퍼를 장착/탈거하는 범퍼 장착/탈거수단, 상기 장착된 범퍼에 고압공기를 분사하여 상기 범퍼로부터 도막을 제거하는 분사장치, 상기 분사장치에 공기를 공급하는 공기 공급수단 및 분사장치에 물을 공급하는 물 공급수단, 도막이 제거된 상기 범퍼를 소정의 위치로 이송시키는 이송수단을 포함하여 구성된 것에 있다.

또한, 상기 범퍼를 선택적으로 장착하거나 탈거하는 장착/탈거수단은 상기 범퍼를 지지하는 몰드(205), 상기 몰드(205)에 지지된 범퍼를 진공으로 흡착하여 고정하는 진공 흡착패드(203), 상기 공기 및 물을 분사하는데 있어서 노즐 분사각도의 사각지대을 없앨 수 있도록 상기 몰드(205)에 지지된 범퍼를 소정의 각도로 회전시키는 턴 테이블(206), 상기 턴 테이블(206)의 회전각도를 조절하는 스텝 모터(208) 및 상기 몰드(205)에 지지된 범퍼의 설치위치를 제한하는 스톱퍼(202)로 구성된다.

상기 몰드(205)에 지지된 범퍼를 진공으로 흡착하여 연속공정을 하기 위한 수단으로 자동 이송방법이 있으며, 또한 진공 흡착패드(203)를 이용하여 범퍼 표면에 부착함으로써, 로봇(A1∼A3, B1∼B3)에 의해 도장제거를 용이하게 할 수 있으며, 상기 로봇에 노즐을 부착하여 로봇에 의한 도막제거를 효과적으로 이용할 수도 있다.

위의 구성에서, 상기 분사장치는 그 끝에 노즐이 설치된 6축 수직 다관절 로봇으로 이루어지되, 상기 6축 수직 다관절 로봇은 상기 범퍼의 형상을 좌표형태로 기억하고, 기억된 좌표(곡률상태, 이송속도, 노즐과 범퍼의 접촉각도)를 따라 이동하며, 기억된 상기 범퍼의 거리를 항상 일정하게 유지함으로써, 일정한 거리에서 도막을 연속 자동화 공정으로 박리할 수 있도록 구성된다.

위의 구성에서, 상기 고압공기 공급수단은 공기를 압축하는 콤프레서(105), 상기 콤프레서(105)에 연결되며 압축된 공기를 저장하는 공기탱크(106), 상기 공기탱크(106)에 연결되며 상기 분사장치에 소정의 온도를 갖는 고압공기를 제공할 수 있도록 예열기를 갖는 예열장치(107)로 구성되고, 상기 고압수 공급수단은 물을 저장하는 물탱크(101a1∼101a3), 상기 저장탱크 내의 물을 상기 분사장치에 제공하는 고압펌프(102a1∼102a3), 상기 분사장치에서 분사된 고압수를 여과하여 상기 물탱크내에 제공하는 여과장치(108)와 물탱크내의 물을 일정한 온도로 유지하는 장치로 구성된다.

위의 구성에서, 범퍼(204)의 연속 이송수단으로는 범퍼(204)가 고정되는 이동대(207), 이동대(207)가 수평으로 이동될 수 있도록 프리 플로어 컨베이어용 연결대(207)를 슬라이딩 베어링 타입으로 하여 이동대(207)가 가이드 레일(201) 위에서 이동되고, 이동대(207)를 회전 및 승하강시키기 위해 에어 턴 테이블(206)과 리프터(209)를 설치하였고, 이동대(207)의 위치를 고정하기 위해 스톱퍼(202)를 선단에 부착해 스톱퍼(202)가 작동되면 에어 턴 테이블(206)을 상하운동시켜 수직 수평을 유지하며 로봇과 연계작동하여 전후좌우에 고정핀 수단을 작동시켜 위치를 고정한 후 로봇이 연동하게 구성하였다.

범퍼(204)가 장착된 이동대(207)는 프리 플로어 컨베이어에 의해 연속적으로 작동할 수 있고, 이보다 효율적으로 처리하기 위하여 몰드 전용 로봇을 부착할 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 구현예에 따른 도막 제거장치를 개략적으로 도시한 평면도

도 2는 본 발명의 바람직한 구현예에 따른 도막 제거장치를 개략적으로 보여주는 측면도

도 3은 본 발명의 바람직한 구현예에 따른 도막 제거장치의 범퍼 이송장치를 보여주는 평면도

도 4는 도 3의 측면도

도 5a,5b,5c는 본 발명의 바람직한 구현예에 따른 도막 제거장치의 노즐을 보여주는 개략도

〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉

100 : 프레임 200 : 제1격실

300 : 제2격실 400 : 제3격실

500 : 제4격실 600 : 제5격실

700 : 제6격실 800 : 제7격실

900 : 제8격실

A1,A2,A3,B1,B2,B3 : 로봇 101a1,101a2,101a3 : 물탱크

102a1,102a2,102a3 : 고압펌프 103 : 에어커텐

104 : 접철문 105 : 콤프레서

106 : 공기탱크 107 : 예열장치

108 : 여과장치 109 : 제어부

110 : 투시창

201 : 가이드 레일 202 : 스톱퍼

203 : 진공 흡착패드 204 : 범퍼

205 : 몰드 206 : 턴 테이블

207 : 이동대 208 : 스텝모터

209 : 리프터

310 : 노즐 310a : 일자형 노즐

310b : V형 노즐 310c : 양단 경사형 노즐

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 구현예에 따른 도장 수지 제품의 도막 제거방법과 이때 사용하는 장치에 대해 상세히 설명한다.

본 발명에서 그 대상이 되는 도장 수지 제품으로는 중량이 크고 재활용이 매우 시급한 도장 플라스틱 범퍼(이하 범퍼라 한다)를 예를 들어 설명하기로 한다.

첨부한 도 1은 본 발명의 바람직한 구현예에 따른 도막 제거장치를 개략적으로 보여주는 평면도이다.

여기서는 도장된 범퍼의 표면을 열풍이나 냉온충격, 이송전 일정시간 냉온침지 등의 전처리를 수행하는 격실(300),(400)이 구비되어 있다.

범퍼가 고정되어 있는 이동대는 프리 플로어 컨베이어에 의해서 이송되며, 이렇게 이송되는 범퍼를 그 종류와 특성에 따라 이동대에 바 코딩(Bar coding)화 하여 로봇공정에 입력할 수 있도록 되어 있다.

이송된 범퍼는 바 코딩으로 범퍼의 특징이 미리 입력된 로봇(A1∼A3)으로 도막 제거처리를 할 수 있고, 또한 이와 나란하게 배치되는 로봇(B1∼B3)은 상기 로봇(A1∼A3)과 연계 구성하여 범퍼의 표면 또는 내면에 부착되어 있는 도막 제거에도 활용할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 도막 제거장치는 범퍼을 장착할 수 있는 수단과, 범퍼를 소정의 위치로 이송시킬 수 있는 수단과, 가열된 고압공기 또는 고압수를 분사하여 범퍼에 있는 도막편을 제거하는 수단과, 가열된 고압공기와 고압수를 제공하는 수단으로 크게 구분될 수 있다.

도면에서와 같이, 도막을 제거할 범퍼는 제1격실(200)에서 이동대 위에 있는 몰드상에 장착된 다음, 전처리 공정을 수행하는 제2격실(300)과 제3격실(400)로 이송되고, 계속해서 제4격실(500), 제5격실(600), 제6격실(700)로 이송되어 범퍼에 도장된 페인트가 제거되며, 이렇게 도막이 제거된 범퍼는 제7격실(800)로 옮겨져 후처리 공정을 마친 후, 최종적으로 제8격실(900)에서 탈거되는 일련의 과정을 거치게 된다.

또한, 첨부한 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 필요에 따라 범퍼의 전처리 공정이 더 필요한 경우에는 전처리를 위한 격실을 추가로 설치하는 것이 바람직하다.

전처리 공정을 수행하는 격실과 도막 제거를 수행하는 격실 사이에는 에어커텐(103)을 설치하여 열전달을 차단한다.

각각의 격실에는 내부를 볼 수 있도록 투시창(110)을 부착하고, 도막 제거장치 가동시 소음제거, 상태점검, 범퍼의 장착 및 탈거 등을 목적으로 상하 구동가능한 리프터(209) 및 이것을 작동시키는 스탭모터(208)를 설치하여 공정이 신속하게 이루어질 수 있도록 한다.

투시창(110) 등을 설치하는 경우에는 로봇의 작업공간에 간섭이나 지장을 주지 않도록 구성해야 하며, 작업자가 위치하는 앞면 부분을 제외한 나머지 옆면 부분은 도막 제거장치의 가동과 관련하여 영향을 주지 않는 범위 내에서 좌우 미닫이 형태로 구성하는 것이 바람직하다.

도 1과 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 각각의 격실(200∼900)에는 도막을 제거할 범퍼(204)를 장착할 수 있도록 몰드(205)가 마련되어 있으며, 이 몰드(205)의 외측에는 범퍼(204)의 내측면을 진공 흡착하는 진공 흡착패드(203)가 설치되어 있어서, 범퍼(204)가 몰드(205)상에 견고하게 지지될 수 있게 된다.

이 진공 흡착패드(203)는 그 내부에 공기를 강제로 빼내거나 주입하는 방식으로 범퍼를 잡아주고 또 떨어지게 해준다.

상기 몰드(205)는 치수의 안전성은 물론 범퍼와의 밀착성을 가질 수 있도록 범퍼의 내측 치수와 동일한 치수로 성형되어야 하는 바, 이를 위해 열경화성 수지, 예를 들면 불포화 폴리에스테르 수지, 에폭시 수지, 유리섬유 강화복합재로 등을 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 범퍼의 내면에 부착되어 있는 페인트를 제거해야 하는 경우에는 로봇(B)을 이용하여 범퍼를 뒤집게 되는데, 이때에도 도장 범퍼의 내면 또는 외면을 진공 흡착하는 방식이 적용될 수 있다.

상술한 바와 같은 가열 고압공기 또는 고압수를 분사하여 도막을 제거하는경우에서는 분사각도의 사각지대가 발생할 수 있기 때문에 범퍼를 자유롭게 회전시켜서 이러한 사각지대를 없앨 수 있는 수단을 마련해야 한다.

이를 위하여, 범퍼를 지지하고 있는 몰드(205)를 소정의 각도로 자유롭게 회전시킬 수 있는 턴 테이블(206)이 갖추어져 있으며, 이 턴 테이블(206)의 회전은 공기에 의해 적절하게 조절될 수 있게 된다.

즉, 몰드(205)의 위치를 좌우로 ±180°정도 회전시킬 수 있도록 턴 테이블(206)을 설치함으로써, 후술하는 6축 수직 다관절 로봇(이하 로봇이라 한다)(A1∼A3)(B1∼B3)으로 작업할 수 없는 사각지대까지도 도막 제거가 가능하게 된다.

도 2 내지 도 4에 도시한 바와 같이 제1격실(200)에서 이동대(207)위의 몰드(205)에 범퍼를 장착한 다음, 범퍼 및 몰드를 포함하는 이동대 전체를 전처리 공정을 거치게 한 후 범퍼에 대한 도막 제거작업을 수행하는 로봇이 배치되어 있는 격실(500),(600),(700)로 이송시켜야 한다.

이를 위하여, 제1격실(200)과 제8격실(900) 사이의 전체 구간에 걸쳐서 프리 플로어 컨베이어가 설치되며, 이 프리 플로어 컨베이어를 따라 이동대(207)가 진행될 수 있게 된다.

이렇게 이송되는 범퍼의 위치를 정해진 위치에 정확하게 위치시키기 위해서 이동대(207)의 일측에는 스톱퍼(202)가 부착되어 있으며, 이러한 스톱퍼(202)에 의해 이송된 범퍼는 로봇의 초기 작업점과 동일한 위치점에 위치될 수 있게 된다.

이동대(207)의 이송시 일종의 구름수단인 가이드 레일(201)에 의한 안내가이루어지므로 범퍼의 정확한 이송이 가능하게 된다.

상술하 바와 같이, 범퍼를 몰드에 고정시킨 후, 이송수단을 통해 범퍼를 로봇의 초기 작업점에 위치시키면 이때 부터 고압수 또는 가열된 고압공기를 분사하여 범퍼의 표면에 도장된 도막을 제거하는 작업이 수행된다.

이와 같은 도막 제거작업은 프레임(100)의 일측에 마련되어 있는 일종의 분사수단인 로봇(A1∼A3)이 수행하게 되며, 이 로봇의 끝에는 고압수와 가열된 고압공기를 분사할 수 있는 노즐(310)이 설치되어 있다.

상기 노즐(310)은 범퍼(204)와의 소정의 접촉각, 예를 들면 20∼60°좀더 바람직하게는 30∼40°의 각도를 유지할 수 있도록 설치된다.

상기 로봇(A1∼A3)은 범퍼(204)의 형상을 좌표형태로 기억하고, 기억된 좌표에 따라 이동하며, 기억된 범퍼와의 거리를 항상 일정하게 유지할 수 있으므로 일정한 거리에서 도막 박리작업을 연속 자동화공정으로 수행할 수 있다.

첨부한 도 1에 도시한 바와 같이 고압공기 공급수단은 공기를 압축하는 콤프레서(105), 상기 콤프레서(105)에 연결되어 압축된 공기를 저장하는 공기탱크(106)와, 상기 공기탱크(106)에 연결되며 상기 분사장치에 소정의 온도를 갖는 고압공기를 제공할 수 있는 예열장치(107)로 구성되어 있다.

또한, 고압수 공급수단은 물을 저장하는 물탱크(101a1∼101a3)와, 상기 물탱크(101a1∼101a3)내의 물을 상기 분사장치에 제공하는 고압펌프(102a1∼102a3)와, 상기 분사장치에서 분사되어져 버려지는 물을 여과시켜서 다시 사용하기 위해 물탱크(101a1∼101a3)로 보내주는 여과장치(108)로 구성되어 있다.

본 발명에서 가열된 고압공기로 범퍼의 도막을 제거할 때, 공기와 범퍼 수지 표면의 마찰에 의해 발생되는 정전기 때문에 박리된 도막편이 재부착될 수 있는데, 이를 방지하기 위하여 고압수를 병용할 수 있다.

고압수를 병용하는 경우에는 가열된 고압공기를 사용하는 도막 박리공정 보다 시간이 덜 소요되며, 혹시 존재할 수도 있는 미제거된 도막도 말끔히 제거할 수 있게 된다.

상기 제7격실(800)과 제8격실(900)에서 범퍼의 도막 제거작업이 완료되면, 범퍼는 끝 마무리 및 탈거공정으로 이동된다.

한편, 첨부한 도 5는 본 발명의 바람직한 구현예에 따른 도막 제거장치의 노즐을 보여주고 있다.

도 5에 도시한 바와 같이 로봇의 끝에는 도막 박리조건에 알맞은 형태를 갖는 노즐(310)을 부착할 수 있다.

도막을 제거해야 할 범퍼(204)의 표면형태가 평면, 곡면, 요철, 모서리형태 등으로 그 모양새가 다양한 경우에도 사용용도에 적합한 노즐(310)의 형태를 선정하여 도막편을 효과적으로 제거할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 구성에서 도막을 제거하고자 하는 범퍼(204)의 형상과 특성, 도막 박리의 효율성을 증진시키기 위해서는 다수의 노즐(310)이 필요하다.

이를 위하여 도 5에서는 일자형 노즐(310a), V형 노즐(310b), 양쪽 끝을 소정의 각도로 꺽어준 양단 경사형 노즐(310c)을 보여주고 있다.

실제 공정에서는 자동차 범퍼(204)의 형상이 다양하므로 노즐(310)의 형태가 일자형인 경우 표층의 중앙부분에 있는 도막을 제거하고, V형인 경우 만곡부분에 있는 도막을 제거하며, 양단 경사형인 경우 약간의 굴곡부분에 있는 도막을 제거할 수 있다.

이와 같은 3가지 형태의 노즐(310a),(310b),(310c)을 도막 제거공정에 적용할 경우에는 각 공정별로 로봇(A1∼A3),(B1∼B3)이 3개 이상 설치되어야 하며, 각 격실은 일련의 연속공정을 수행할 수 있는 구조로 배치하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 바람직한 구현예에 따른 도장 수지 제품의 도막 제거방법 및 장치의 작용효과를 상세하게 설명한다.

우선, 범퍼의 형상과 모양이 같은 몰드위에 도막을 제거할 범퍼를 올려 놓으면 몰드에 설치된 진공 흡착패드가 흡입하여 범퍼가 고정되고, 이렇게 범퍼가 고정되어 있는 이동대는 전처리 공정으로 이송된다.

이송방법은 프리 플로어 컨베이어를 이용하며, 이동대는 턴 테이블에 의해 회전될 수 있다.

범퍼가 각 공정의 로봇이 있는 위치로 이송되면, 스톱퍼에 의해 수평위치가 고정되는 동시에 리프터가 부상함에 따라 수직위치가 고정되고, 이때부터 도막 제거 로봇이 작동을 시작한다.

상술한 바와 같이 범퍼의 형상은 바 코드화되어 사전에 입력되어 있으며, 범퍼의 형상에 따른 곡률상태, 이송속도, 노즐과 범퍼의 접촉각도, 로봇 이동방법 등도 사전에 입력되어 있다.

로봇(A1∼A3)이 도막 제거작업을 시작하는 초기에는 가열된 고압공기를 범퍼(204)의 표면에 분사하게 되는데, 이때 범퍼(204)의 표면과 노즐(310)의 접촉각도를 알맞게 설정하는 것이 매우 중요하다.

예를 들면, 범퍼(204)의 표면에 대한 노즐(310)의 접촉각도는 대략 20∼60°범위내에서 설정하는 것이 좋으며, 분사체와 박리될 도장의 종류 등에 따라 위의 범위내에서 적절하게 선택하는 것이 바람직하다.

각 구간별 로봇의 작업 이동속도는 대략 40∼1,000mm/sec의 범위내에서 설정하지만 120∼400mm/sec가 바람직하다.

로봇 이동중에도 범퍼(204)의 표면과 노즐(310)의 접촉각도를 동일하게 유지해야만 한다.

범퍼(204)의 형상에 따라 노즐(310)의 형태를 교체하여 사용할 수 있으며, 여러 개의 로봇을 설치하여 구간별로 구분하여 도막 제거공정을 수행할 수 있다.

범퍼(204)의 형상은 차종에 따라 또 설치부위에 따라 다르기 때문에 실제의 도막 박리공정에서는 공정시간의 단축 등 생산효율을 증진시킬 수 있는 측면에서 다수의 로봇을 투입하여 공정을 수행하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 바람직한 구현예에서는 고압공기를 분사하여 도막을 일차적으로 제거한 다음, 정전기에 의해 도막편이 범퍼 모재에 재차 달라붙지 않도록 하기 위해 고압수를 분사하는 방식을 채택하고 있지만, 가열된 고압공기를 사용하지 않고 고압수만으로도 도장 범퍼의 도막편을 효율적으로 박리할 수 있음은 물론이다.

노즐에서 분사되는 분사체로 고압수를 사용하는 경우, 사용되는 압력은 100∼200kgf/㎠ 바람직하게는 150∼190kgf/㎠, 온도는 10∼90℃ 바람직하게는 20∼40℃가 적당하다.

고압수에 의해 제거된 도막편은 여과장치(108)를 이용하여 여과된 후 이 물은 고압펌프에 의해 물탱크로 보내져 재사용할 수 있게 된다.

한편, 도막 제거작업 도중에 분사각도의 사각지대가 발생하는 경우에는 제어부(109)에서 자동으로 감지할 수 있고, 이에 따라 스텝모터(208)에 전원을 인가하여 턴 테이블(206)을 소정의 각도로 회전시킴으로써 사각지대를 없앨 수 있다.

고압수나 고압공기를 분사하는 노즐(310)은 로봇과 연계적으로 작동되도록 구성되어 있으며, 이러한 연계작동은 제어부(109)에서 하게 된다.

노즐(310)에서 분사되는 분사체로 예열된 고압공기를 사용하는 경우에는 고압에도 견딜 수 있는 노즐(310)을 사용해야 하며, 공기의 온도는 60∼170℃ 바람직하게는 90∼110℃, 분사압력은 5∼20kgf/㎠ 바람직하게는 7∼12kgf/㎠가 적당하다.

본 발명에서는 로봇에 설치된 노즐(310)이 범퍼(204)의 표면과 일정한 각도를 유지한 상태로 이동하면서 가열된 고압공기를 분사하면, 도막이 박리되고 박리된 도막편은 노즐(310)의 앞쪽에 형성되어 있는 흡입구로 흡입되므로 도막편이 휘산되는 것을 방지할 수 있다.

일부 휘산된 도막편이 재차 범퍼 모재상에 달라붙을 수 있으며, 이를 방지하기 위해 고압수를 분사하여 줌으로써, 정전기 발생을 억제하고 재부착된 도막편을 제거할 수 있다.

정전기로 인해 박리된 도막편이 재차 달라붙는 것을 방지하는 다른 방법으로는 고압공기와 고압수를 동시에 분사하는 방법도 있다.

노즐(310)에서 고압수 또는 예열된 고압공기를 분사하는 조건은 제어부(109)에 사전 입력되어 있으며, 제어부(109)에 시작점과 끝점을 입력하여 작동될 수 있게 한다.

도막 제거공정을 거쳐 완전하게 도막이 제거된 범퍼(204)는 이송장치를 통해 이송된 다음, 진공 흡착패드(203)에 공기를 주입하여 범퍼(204)를 몰드(205)로부터 탈거하면 일련의 도막 박리공정이 종료된다.

본 발명의 가장 중요한 특징 중의 하나는 범퍼 모재를 파쇄하지 않고 도막을 완전히 박리시킬 수 있기 때문에 범퍼 모재를 그대로 재도장하여 원래의 제품으로 재활용할 수 있다는 것이다.

즉, 선행기술에서는 모두 범퍼를 사전에 분쇄한 다음, 기계적인 방법이나 화학적인 방법으로 도막을 제거하고, 도막이 제거되면 수지를 재성형하여 범퍼의 모재로 사용하기 때문에 분쇄공정, 성형공정 등을 필요로 한다.

본 발명에서는 선행기술에서 수행하는 일련의 작업공정을 거치지 않기 때문에 작업공정을 획기적으로 단축시킬 수 있으며, 재성형에 따른 범퍼 모재의 열화도 방지할 수 있다.

도막을 박리시킨 범퍼 모재의 표면 거칠기는 재도장성에 중요한 인자가 되기 때문에 박리매체를 유의하여 분사할 필요가 있다.

즉, 도막 박리 후 파쇄하여 재성형하는 리사이클 방법에서는 범퍼 모재의 표면 거칠기는 무시해도 되지만, 도막 박리 후 범퍼 모재를 파쇄하지 않고 그대로 재도장하여 제품화하는 경우에는 모재의 표면 거칠기는 재도장성에 가장 큰 영향을 미친다.

본 발명에 의해서 도막을 박리시킨 후 측정한 범퍼 모재의 표면 거칠기는 0.30㎛ 내외로서 재도장시 전혀 문제가 되지 않으며, 일부 표면 거칠기가 크게 나타난 경우에도 상도(Top coat)와 모재의 접착력 증진을 위해 사용한 프라이머층의 일부가 잔류된 것이므로 재도장에 큰 지장을 초래하지 않는다.

위의 표 1은 본 발명에 따른 도막 제거방법을 이용하여 도막을 제거한 후 도막의 박리상태 및 재도장성을 측정한 결과를 보여주고 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 바람직한 구현예에 따른 도장 범퍼의 도막 제거방법 및 장치에서는 도막을 박리시키는 매체로 공기 또는 물만을 사용하기 때문에 도막 박리매체를 재처리해야 하는 통상의 도막 박리공정보다 환경 친화성과 작업 안전성이 뛰어나고, 도장 범퍼를 파쇄하지 않고 원형을 유지하면서 도막을 박리시킴에 따라 제성형 없이 그대로 재도장하여 사용할 수 있으므로 공정의 효율성과 원가 절감의 효과가 매우 크다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 도장 수지 제품의 도막 제거방법 및 장치에 따르면, 도장 제품을 파쇄하지 않고 원형 그대로 유지하면서 도막을 제거함에 따라 제품의 재성형을 위한 공정 등을 필요로 하지 않으므로 도막을 제거시킨 모재위에 그대로 재도장하여 다시 제품화할 수 있는 경제적 효과가 있고, 도막 제거공정도 크게 단순화시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에서는 도장 제품의 도막을 제거하기 위하여 가열된 고압공기를 분사하거나 또는 고압수를 분사하여 도막을 박리하기 때문에 선행기술인 그 어떠한 기계적 도막 제거방법이나 화학적 도막 제거방법보다도 환경 친화적이며, 에너지 절약 효과가 뛰어나고 공정 운전비용이 크게 절감되며 나아가 작업 안전성이 우수한 효과가 있다.

아울러, 도막 박리매체로서 공기 또는 물만을 사용하므로 사용된 도막 박리매체를 재처리하기 위한 복잡한 후처리 공정이 필요없고, 도막 박리 후에 사용된 공기도 전혀 오염되지 않을 뿐만 아니라 도막 박리에 사용된 물도 전량 회수하여 재사용하기 때문에 환경오염을 전혀 유발시키지 않는 효과가 있다.

Claims (12)

1. 도막을 제거할 플라스틱 범퍼에 예열 또는 열충격을 가하는 방법으로 적어도 두차례 이상의 전처리 공정을 수행하는 단계와,

   100∼200kgf/㎠의 압력과 10∼40℃의 온도를 갖는 상온의 고압수나 가열된 고압공기 또는 이 둘다를 동시에 원형이 그대로 유지되어 있는 플라스틱 범퍼의 표면에 강하게 분사하여 도막을 제거하는 공정을 수행하는 단계와,

   도막이 제거된 플라스틱 범퍼에 한차례 이상의 후처리 공정을 수행하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 도장 플라스틱 범퍼의 도막 제거방법.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서, 상기 도막 제거공정을 수행하는 단계에서 가열된 고압공기를 분사매체로 사용하는 경우, 분사압력은 5∼20kgf/㎠, 공기의 온도는 60∼170℃의 범위내에서 선택적으로 설정한 후 수행하는 것을 특징으로 하는 도장 플라스틱 범퍼의 도막 제거방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 도막 제거공정을 수행하는 각 구간별 로봇의 작업이송속도는 약 40∼1,000㎜/sec의 범위 내에서 수행하는 것을 특징으로 하는 도장 플라스틱 범퍼의 도막 제거방법.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 도막 제거공정을 수행하는 단계에서 분사수단으로 사용하는 노즐은 최소한 일자형태, V형태, 양단 경사형태의 3개를 구비한 다음, 세차례의 각 공정을 통해 플라스틱 범퍼 중앙부분, 만곡부분, 굴곡부분의 도막을 제거할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 도장 플라스틱 범퍼의 도막 제거방법.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 도막 제거공정을 수행하는 단계에서 가열된 고압공기를 분사매체로 사용하는 경우, 범퍼 모재로부터 박리된 도막편이 정전기로 인해 재차 달라붙지 못하도록 하기 위해 고압수를 병행하여 분사할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 도장 플라스틱 범퍼의 도막 제거방법.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 도막 제거공정을 수행하는 단계에서는 턴 테이블 수단 등을 이용하여 도장 플라스틱 범퍼를 좌우로 ±180°회전시키는 상태에서 분사가 이루어지도록 하여 분사각도의 사각지대를 없앨 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 도장 플라스틱 범퍼의 도막 제거방법.
8. 도막을 제거할 플라스틱 범퍼를 장착할 수 있는 몰드(205)와, 몰드(205)에 장착되는 플라스틱 범퍼를 진공 흡착방식으로 잡아주는 진공 흡착패드(203)를 포함하는 범퍼 고정수단과,

   플라스틱 범퍼가 장착되어 있는 몰드(205)가 놓여지는 이동대(207)와, 이동대(207)의 위치를 결정해주는 스톱퍼(202) 및 이동을 안내하는 가이드 레일(201)과, 이동대(207)를 각 공정으로 보내줄 수 있으며 순환되는 라인으로 설치되어 있는 프리 플로어 컨베이어를 포함하는 범퍼 이송수단과,

   이동대(207)상에 일체식으로 설치되며 플라스틱 범퍼가 장착되어 있는 몰드(205)를 소정의 각도로 회전시켜주는 턴 테이블(206)과, 이동대(207)의 저부에 배치되며 몰드(205) 및 이동대(207) 전체를 승하강시켜주는 리프터(209) 및 이것의 구동원인 스텝모터(208)를 포함하는 범퍼 회전 및 승하강수단과,

   다수의 노즐(310)을 갖추고 있으며 여러 형태의 범퍼를 최적조건으로 프로그래밍하여 로봇에 입력하고 범퍼의 형태(바코드)를 감지하여 사전에 입력된 작업 프로그램에 의해 플라스틱 범퍼에 대한 도막 제거작업을 수행하는 6축 수직 다관절 로봇(A1∼A3),(B1∼B3)을 포함하는 도막 제거수단과,

   상기 노즐(310)에 상온의 고압수 또는 가열된 고압공기를 제공하는 고압수 및 고압 공기 공급수단과,

   프리 플로어 컨베이어의 순환궤적을 따라 배치되어 있으며 전처리 및 후처리 공정과 도막 제거공정을 수행하기 위한 공간을 확보해주는 다수의 격실(200∼900)로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 도장 플라스틱 범퍼의 도막 제거장치.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 도막 제거수단의 노즐(310)은 일자형태, V형태, 양단 경사형태로 조합되는 것을 특징으로 하는 도장 플라스틱 범퍼의 도막 제거장치.
10. 제 8 항에 있어서, 상기 고압수 공급수단은 일정량의 물을 저장할 수 있는 물탱크(101a1∼101a3)와, 물탱크(101a1∼101a3)내의 물을 일정한 온도로 유지하면서 일정 압력의 물을 제공하는 고압펌프(102a1∼102a3)와, 분사된 물을 재사용이 가능하도록 여과시킨 후 물탱크(101a1∼101a3)로 보내주는 여과장치(108)로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 도장 플라스틱 범퍼의 도막 제거장치.
11. 제 8 항에 있어서, 상기 고압공기 공급수단은 소정의 압력을 갖도록 공기를 압축하는 콤프레서(105)와, 콤프레서(105)와 연결되어 있는 공기탱크(106)와, 분사되는 고압공기가 소정의 온도를 가질 수 있도록 해주는 예열장치(107)로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 도장 플라스틱 범퍼의 도막 제거장치.
12. 제 8 항에 있어서, 상기 6축 수직 다관절 로봇(A1∼A3),(B1∼B3)은 범퍼의 형상을 좌표형태로 기억하고 그 형상에 따른 곡률상태, 이동속도, 노즐과 범퍼의 접촉각도 등의 작업 프로그램에 의해 작동하면서 도막 제거작업을 연속 자동화 공정으로 수행하는 것을 특징으로 하는 도장 플라스틱 범퍼의 도막 제거장치.