KR100714909B1

KR100714909B1 - 도장장치 및 도장방법

Info

Publication number: KR100714909B1
Application number: KR1020060058845A
Authority: KR
Inventors: 백현수
Original assignee: (주)퓨즈본드코리아
Priority date: 2006-01-04
Filing date: 2006-06-28
Publication date: 2007-05-04

Abstract

도장장치 및 도장방법이 개시된다. 도장하고자 하는 피도장체의 표면을 연마함과 동시에 이물질을 제거하는 연마부와, 피도장체를 일정한 온도로 가열하는 제1히팅부와, 제1히팅장치를 통과한 피도장체의 표면에 페인트를 분사함과 동시에 페인트의 일부를 포집하는 분사 및 집진부와, 분사 및 집진장치를 통과한 피도장체를 일정한 온도로 재가열하는 제2히팅부, 그리고 피도장체를 자연 상태에서 냉각하는 냉각부를 포함하는 도장장치 및 이를 이용하는 도장방법은 우수한 도장 품질을 제공할 수 있을 뿐만 아니라 도장 작업이 용이하다.

도장, 연마, 집진기

Description

도장장치 및 도장방법{PAINTING APPARATUS AND PAINTING METHOD}

도 1은 종래의 도장장치의 구성을 나타내는 블록도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도장장치의 구성을 나타내는 블록도.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 도장방법을 나타내는 흐름도.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 도장장치의 구성을 나타내는 블록도.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 도장방법을 나타내는 흐름도.

<도면 부호의 설명>

31: 운송부 33: 연마부

35: 제1히팅부 37: 분사 및 집진부

39: 제2히팅부 41: 냉각부

본 발명은 도장장치 및 도장방법에 관한 것이다.

도장(painting)은 페인트를 이용하여 물체의 표면에 불투명한 건조막을 형성 하는 것을 의미한다. 도장은 물체의 부식을 방지하고 내구성을 높일 뿐만 아니라 물체에 심미감을 부여할 수 있기 때문에 오늘날 대부분의 제품에 도장이 사용되고 있다. 특히, 자동차, 항공 또는 조선 공업에서의 도장은 차량, 항공기 또는 선박의 표면의 내구성을 높이고 심미감을 부여하는 데 큰 역할을 하기 때문에 그 중요성이 날로 증가하고 있는 실정이다.

도 1은 종래의 도장장치의 구성을 도시한 블록도로서, 도 1을 참조하면 종래의 도장장치는 운송장치(11), 도료분사 및 집진장치(15), 그리고 히팅장치(17)를 포함한다.

운송장치(11)는 도장하고자 하는 물체를 상기 도료분사 및 집진장치(15) 그리고 히팅장치(17)로 연속적으로 이송하는 역할을 한다. 그리고 도표분사 및 집진장치(17)는 도장하고자 하는 물체의 표면에 페인트를 분사하고 분사된 페인트의 분진을 포집하여 외부로 배출하며, 상기 히팅장치(17)는 페인트가 도포된 물체를 가열함으로써 페인트의 건조를 촉진함과 동시에 페인트의 휘발성을 제거한다.

그러나 이와 같은 종래의 도장장치는 이물질 등이 묻어있는 물체의 표면에 직접 도장을 하기 때문에 도장의 품질이 떨어지는 문제점을 가진다. 또한, 물체의 표면 온도가 일정 온도 이하인 경우에는 페인트의 도포가 용이하게 이루어지지 않을 뿐만 아니라 페인트의 도포 후에도 페인트의 박리 또는 균열이 발생하는 문제점이 유발된다.

또한, 종래에는 도장 후 피도장체를 냉각수조에 담그거나 강관에 냉각수를 분사시켜 강관을 강제적으로 냉각시켰다. 그러나 이와 같은 급속한 냉각시 일반적 으로 금속으로 이루어지는 피도장체와 도포된 도료 사이에 팽창 및 수축율의 차이로 인해, 도료가 피도장체에 제대로 융착되지 않고 박리 등의 문제점이 발생한다.

본 발명은 우수한 도장 품질을 갖을 뿐만 아니라 용이한 도장이 가능한 도장장치 및 도장방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 피도장체의 냉각 시 도료의 융착성이 우수한 도장장치 및 도장방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 도장장치는 도장하고자 하는 피도장체의 표면을 연마함과 동시에 이물질을 제거하는 연마부와, 피도장체를 일정한 온도로 가열하는 제1히팅부와, 제1히팅장치를 통과한 피도장체의 표면에 페인트를 분사함과 동시에 페인트의 일부를 포집하는 분사 및 집진부와, 분사 및 집진장치를 통과한 피도장체를 일정한 온도로 재가열하는 제2히팅부를 포함한다.

본 발명에 따른 도장장치의 실시예는 다음과 같은 특징들을 하나 또는 그 이상 구비할 수 있다. 예를 들면, 연마부는 샌드 블라스터 또는 쇼트 블라스터일 수 있다. 그리고 도장장치는 운송부를 추가로 구비하며, 운송부는 피도장체를 연마장치, 제1히팅장치, 분사 및 집진장치, 그리고 제2히팅장치로 연속적으로 이송할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 도장방법은 피도장체의 표면에 있는 이물질을 제거함과 동시에 표면에 미세한 요철을 형성하는 단계와, 피도장체를 일정한 온도로 가열하는 단계와, 피도장체의 표면에 페인트를 분사함과 동시에 페인트의 일부를 집진기를 이용하여 포집하는 단계와, 페인트가 도포된 피도장체를 일정한 온도로 재가열하는 단계를 포함한다. 여기서 피도장체의 표면은 샌드 블라스트 공법 또는 쇼트 블라스트 공법에 의해 수행될 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따른 도장장치는 도장하고자 하는 피도장체의 표면을 연마함과 동시에 이물질을 제거하는 연마부와, 피도장체를 일정한 온도로 가열하는 제1히팅부와, 제1히팅장치를 통과한 피도장체의 표면에 페인트를 분사함과 동시에 페인트의 일부를 포집하는 분사 및 집진부와, 분사 및 집진장치를 통과한 피도장체를 일정한 온도로 재가열하는 제2히팅부와, 피도장체를 자연 상태에서 냉각하는 냉각부를 포함한다.

그리고 본 발명의 다른 측면에 따른 도장방법은 피도장체의 표면에 있는 이물질을 제거함과 동시에 표면에 미세한 요철을 형성하는 단계와, 피도장체를 일정한 온도로 1차 가열하는 단계와, 피도장체의 표면에 페인트를 분사함과 동시에 페인트의 일부를 집진기를 이용하여 포집하는 단계와, 페인트가 도포된 피도장체를 일정한 온도로 2차 가열하는 단계와, 피도장체를 자연 상태에서 냉각하는 냉각단계를 포함한다.

이하, 본 발명에 따른 도장장치 및 도장방법의 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생 략하기로 한다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 도장장치는 피도장체(미도시)를 운송하는 운송부(31), 피도장체의 표면에 있는 이물질을 제거하고 표면을 연마하는 연마부(33), 피도장체의 도장에 앞서 피도장체를 가열하는 제1히팅부(35), 페인트를 분사하고 이로 인해 발생하는 분진을 제거하는 분사 및 집진부(37), 그리고 페인트가 도장된 물체를 재가열하는 제2히팅부(39)를 포함한다.

본 실시예에 따른 도장장치는 연마부(23)에 의해서 도장하고자 하는 물체 표면의 이물질을 제거하고 페인트의 도장전 물체를 가열하기 때문에 도장이 용이할 뿐만 아니라 우수한 품질을 갖는 도장을 제공할 수 있다는 점에 특징이 있다.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 도장장치에 대해서 더욱 구체적으로 설명하기로 한다.

운송부(31)는 도장하고자 하는 물체를 상기 연마부(33), 제1히팅부(35), 분사 및 집진부(37) 그리고 제2히팅부(39)로 이송하는 역할을 한다. 운송부(31)는 일렬로 배열된 상기 연마부(33), 제1히팅부(35), 분사 및 집진부(37) 및 제2히팅부(39) 방향으로 피도장체를 이동시킨다. 운송부(31)로는 컨베이어 벨트 또는 호이스트 등이 사용될 수 있으며, 이에 국한되는 것은 아니다. 호이스트를 사용할 경우에는 원동기, 기어, 감속장치, 감기통을 한 조로 하고 권상용(捲上用) 감기통에 훅(hook)을 구비하여 피도장체를 이동시킬 수 있다. 훅은 분사 및 집진부(37)에서 피도장체를 공중에 지지하여 페인트의 분사 작업을 용이하게 할 수 있다.

피도장체는 상기 운송부(31)에 의해 연마부(33)로 이동한다. 연마부(33)는 피도장체의 표면에 있는 이물질 등을 제거함과 동시에 표면에 충격을 가하여 미세한 요철을 생성하여 표면적을 넓힘으로써 도장 작업을 더욱 용이하게 한다. 연마부(33)는 샌드 블라스트(sand blaster) 또는 쇼트 블라스터(shot blaster) 등과 같은 분사가공(噴射加工)을 사용할 수 있다.

분사가공은 금속 입자로 된 쇼트(shot) 또는 연삭 입자를 원심력 또는 압축공기 등의 방법으로 가속시키고 피도장체의 표면에 분사시켜, 입자의 충격 작용으로 가공하는 방법으로서, 분사가공법에는 쇼트 피닝(shot peening), 그릿 블래스트(grit blast), 샌드 블래스트(sand blast) 등이 있다.

샌드 블라스트는 주물이나 강재 등의 표면에 부착되어 있는 모래 또는 스케일 등을 제거하기 위하여 모래 분사기를 이용하여 모래를 금속의 표면에 분사하는 것을 의미한다. 그리고 그릿 블라스트는 취부가공(吹付加工)의 일종으로서, 단조품이나 주조품 등의 공장물에 그릿(grit)을 압축공기로 뿜어 표면을 연마하는 가공을 의미한다. 그릿은 파쇄립(破碎立)으로서 예리한 각이 있는 주철이나 주강의 입자를 의미한다. 이와 같은 샌드 블라스트 또는 그릿 블라스트는 피도장체의 표면에 묻어 있는 이물질을 제거하고 표면에 충격을 가하여 미세한 요철(凹凸)을 형성하는데, 이러한 요철은 피도장체의 표면적을 넓혀 도장 작업을 용이하게 할 뿐만 아니라 피로강도(fatigue strength)를 증가시켜 제품의 수명을 연장한다.

쇼트 피닝(shot peening)은 금속으로 만든 쇼트(shot)라고 하는 작은 덩어리를 고속도로 가공물 표면에 투사하여 피로강도를 증가시키기 위한 일종의 냉간가공법(冷間加工法)을 의미하며, 그 효과를 피닝 효과(peening effect)라고 한다. 쇼트 가 금속 가공물의 표면에 투사될 경우 각각의 쇼트가 작은 해머(hammer)로 작용하여, 가공물 표면에 타격을 주어 금속 표면에서 0.05~0.1 in 까지의 층에 인장 항복점 이상의 외력이 가해져서 소성변형(塑性變形)을 일으킨다. 즉, 가공물의 표면층은 쇼트 해머의 작용으로 신장된다. 이와 같은 쇼트 피닝은 피도장체의 표면적을 넓혀 도장 작업을 용이하게 할 뿐만 아니라 피로강도(fatigue strength)를 증가시켜 제품의 수명을 연장한다.

제1히팅부(35)는 연마부(33)에 의해 연마작업이 수행된 피도장체를 가열한다. 제1히팅부(35)는 연마부(33)에 의해 표면이 연마된 피도장체의 표면을 1차적으로 가열함으로써 수분을 제거하고 피도장체의 표면 온도를 상승시켜 페인트의 접착력을 향상시킨다.

제1히팅부(35)는 피도장체의 종류, 형상 등에 따라 다양한 히팅장치가 사용될 수 있다. 그리고 가열 온도 및 가열 시간 또한 피도장체의 종류 및 형상 등에 따라 다양하게 선택할 수 있음은 물론이다. 제1히팅부(35)에 사용되는 히터로는 줄(joule)열을 이용한 전기 저항선, 전자 유도에 의한 방식에 의한 히터 또는 열방사를 흡수하는 방식에 의한 히터, 예를 들면 태양로, 적외선 가열로, 아크 이미지로 등을 들 수 있다. 또한, 연소 불꽃 혹은 불꽃 아크를 이용한 것을 들 수 있다.

분사 및 집진부(37)는 제1히팅부(33)에 의해 일정한 온도까지 가열된 피도장체의 표면에 페인트를 분사하여 도장 작업을 실시하고, 페인트의 분사에 의해 발생하는 분진을 집진기(미도시)에 의해 수거한다. 이와 같은 분사 및 집진부(37)는 다양한 구성을 취할 수 있는데, 예를 들면 도료 압력탱크, 에어스페이스 탱크, 필터, 에어 레귤레이터 솔박스, 스프레이 박스, 도료분진 집진탱크 및 슬러지 수집탱크 등으로 구성될 수있다.

도료 압력탱크는 페인트를 상기 스프레이 박스에 전달하는 페인트 저장 및 공급 수단으로서, 도료 압력탱크에는 페인트가 저장되고 여기에 일정한 공기압이 인가되어 이 공기압을 원동력으로 하여 탱크 내의 페인트가 도관을 통하여 스프레이 박스에 전달되게 한다.

에어스페이스 탱크는 콤프레서로부터 전달된 공기가 저장되는 곳으로, 공기는 에어스페이스 탱크에 도달하기 전에 필터에 의해 극미세 수분까지 걸러지도록 정화되고, 이렇게 정화된 공기는 상기 에어스페이스 탱크에 저장된다. 저장된 공기는 에어스페이스 탱크에서 일정한 공기압을 유지하면서 배출되어 도관을 따라 스프레이 박스에 페인트와 함께 전달된다.

이와 같은 방법으로 전달된 공기 및 페인트는 스프레이 박스에서 도장하고자 하는 피도장체에 분사되는데, 이를 위해 스프레이 박스는 스프레이 건을 구비한다. 페인트는 에어스페이스 탱크에 의해 전달된 공기의 공기압에 의해 피도장체 표면으로 힘차게 분사된다. 그리고 이러한 분사 작업은 에어 레귤레이터 솔박스에 의해 제어될 수 있다.

상기와 같이 분사된 페인트는 분진의 형태로 허공에서 부유하게 되는데, 이러한 페인트의 분진은 도료분진 집진탱크에 의해 포집된다. 그리고 포집된 분진은 별도의 워터 샤워장치 및 필터를 거쳐 정화된 후 외부로 배출된다. 분사된 도료의 일부를 재사용하는 것도 가능한데, 이를 위해 페인트 재사용 부스를 설치하여 분사 된 페인트 일부를 포집하여 스프레이 박스로 전달하는 장치가 구비될 수도 있다. 페인트 분사후 발생된 슬러지는 슬러지 수집탱크에 전달되어 제거된다.

분사 및 집진부(37)에서 도장 작업이 수행된 피도장체는 상기 운송부(31)에 의해 제2히팅부(39)로 이송된다. 제2히팅부(39)는 피도장체에 도장된 페인트의 건조를 촉진하고 표면을 고광택 및 단단한 도막으로 건조 경화하는 역할을 한다. 제2히팅부(39)는 피도장체의 재질, 형상 등에 따라 다양한 형태의 히터가 사용될 수 있다. 예를 들면, 피도장체가 목재인 경우에는 제2히팅부(39)는 원적외선 히터, 원적외선 히터 안정기, 자외선 히터, 자외선 히터 안정기, 열집진기 그리고 열배출기로 구성될 수 있다.

원적외선 히터는 페인트가 도포된 목재에 묻어 있는 용재를 원적외선을 이용하여 휘발시켜 냄새를 제거하는 건조장치이다. 원적외선 히터의 일측에는 원적외선 히터 안정기가 설치되는데, 이는 원적외선 히터가 일정한 온도 이상으로 과열되는 경우히터의 동작을 중단시키는 제어장치를 구비할 수도 있다.

자외선 히터는 피도장체의 도장면에 자외선을 조사하여 그 표면을 고광택 및 단단한 도막으로 건조 경화시켜 주는 장치이다. 자외선 히터는 자외선 히터 안정기를 추가로 구비할 수 있음은 물론이다.

제1히팅부(35) 및 제2히팅부(39)는 열집진기 및 열배출기를 추가로 구비할 수 있다. 제1히팅부(35) 및 제2히팅부(39)에 의해 피도장체에는 매우 높은 온도의 열이 발생할 수 있는데, 열집진기는 이러한 고온의 열을 포집하고 포집된 열은 열배출기에 의해 외부로 배출되어 전체 도장장치의 과열을 방지한다. 제1히팅부(35) 및 제2히팅부(39)는 열집진기에 의해 포집된 고온의 열을 냉각시켜 주는 냉각장치를 더 포함할 수도 있다.

이하에서는 도 3을 참조하면서 본 발명의 일 실시예에 따른 도장방법에 대해서 설명하기로 한다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 도장방법은 피도장체의 표면을 연마하는 단계(S10), 피도장체를 1차적으로 가열하는 단계(S20), 피도장체에 페인트롤 도포함과 동시에 분사된 페인트의 일부를 포집하는 단계(S30), 그리고 피도장체를 2차적으로 가열하는 단계(S40)를 포함한다.

상기 S10 단계는 도 2에 도시된 연마부(23)를 이용하여 피도장체의 표면에 있는 이물질을 제거하고 미세한 요철을 형성하는 단계이다. 이는 도장 작업시 페인트가 피도장체에 용이하게 접착되게 함과 동시에 피도장체의 피로강도를 증가시켜 내구성을 향상시킨다. 이와 같은 연마공정은 샌드 블라스터 또는 쇼트 블라스트 등을 이용하여 수행될 수 있다.

상기 S20 단계는 도 2에 도시된 제1히팅부(35)를 이용하여 피도장체를 예비적으로 가열함으로써 피도장체가 함유하고 있는 수분을 제거하고 페인트의 접착력을 향상시킨다. 가열 온도 및 가열 시간은 피도장체의 크기, 재질, 사용되는 페인트의 성질 등에 따라 다양하게 선택될 수 있음은 물론이다.

상기 S30 단계는 도 2에 도시된 분사 및 집진부(37)를 이용하여 피도장체에 페인트를 도포함과 동시에 이로 인해 발생하는 분진을 집진기를 이용하여 포집하는 단계이다.

상기 S40 단계는 도 2에 도시된 제2히팅부(39)를 이용하여 페인트가 도포된 피도장체를 가열하는 단계이다. 이로 인해 피도장체의 표면에 도포된 페인트의 경화가 촉진되고 도장면의 광택을 얻을 수 있게 된다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 도장장치의 구성을 나타내는 블록도이고, 도 5는 도 4에 도시된 도장장치에서 공정이 진행되는 흐름도이다. 도 4 및 도 5에 도시된 도장장치 및 도장방법은 앞서 살펴본 도 2 및 도 3에 도시된 도장장치 및 도장방법에 냉각부(도 4의 41) 및 냉각단계(도 5의 S50)를 포함하는 것을 특징으로 하며, 이하에서는 중복되는 구성 및 단계에 대해서는 설명을 생략하기로 한다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 도장장치 및 도장방법은 피분사체에 페인트를 분사하고 2차적으로 가열한 후, 피분사체를 자연 상태에서 냉각하는 냉각부(41)부를 구비하여 피분사체를 자연 상태에서 적어도 30분 이상 방치하면서 냉각한다(S50). 이와 같이 피분사체를 냉각수 등을 이용하여 급속히 냉각하지 않고 자연 상태에서 서서히 냉각하는 이유는, 일반적으로 피분사체는 금속 등으로 이루어지는데 금속은 페인트에 비해 열에 대한 팽창 및 수축의 속도가 크기 때문이다. 따라서 고온의 피분사체를 급속히 냉각하는 경우에는, 피분사체의 수축으로 인해 페인트가 피분사체에 제대로 융착되지 않고 박리되는 문제점이 발생한다. 본 실시예는 피분사체를 자연 대기 상태에 방치하기 때문에 페인트가 피분사체에 제대로 융착되기 때문에 우수한 도장 품질을 갖을 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명의 다양한 변경예와 수정예도 본 발명의 기술적 사상을 구현하는 한 본 발명의 범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

본 발명은 우수한 도장 품질을 갖을 뿐만 아니라 용이한 도장이 가능한 도장장치 및 도장방법을 제공할 수 있다.

Claims

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도장하고자 하는 피도장체의 표면을 연마함과 동시에 이물질을 제거하는 연마부와;

상기 피도장체를 일정한 온도로 가열하는 제1히팅부와;

상기 제1히팅장치를 통과한 상기 피도장체의 표면에 페인트를 분사함과 동시에 상기 페인트의 일부를 포집하는 분사 및 집진부와;

상기 분사 및 집진장치를 통과한 상기 피도장체를 일정한 온도로 재가열하는 제2히팅부 - 상기 제2히팅부는 일정 온도 이상이 되는 경우 재가열을 중단하는 히터안정기를 포함함 -와;

상기 피도장체를 자연 상태에서 냉각하는 냉각부를 포함하는 것을 특징으로 하는 도장장치.
(a) 피도장체의 표면에 있는 이물질을 제거함과 동시에 표면에 미세한 요철을 형성하는 단계와;

(b) 상기 피도장체를 일정한 온도로 1차 가열하는 단계와;

(c) 상기 피도장체의 표면에 페인트를 분사함과 동시에 상기 페인트의 일부를 집진기를 이용하여 포집하는 단계와;

(d) 페인트가 도포된 상기 피도장체를 일정한 온도로 2차 가열하고, 2차 가열 온도가 일정치 이상인 경우 2차 가열을 중단하는 단계와;

(e) 상기 피도장체를 자연 상태에서 냉각하는 냉각단계를 포함하는 도장방법.
제8항에 있어서,

상기 제2히팅부는 원적외선 히터 및 원적외선 히터안정기로 이루어지는 것을 특징으로 하는 도장장치.
제8항에 있어서,

상기 제2히팅부는 자외선 히터 및 자외선 히터안정기로 이루어지는 것을 특징으로 하는 도장장치.