KR100936141B1 - 인라인 방식의 자동차용알루미늄휠 도금방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 인라인 방식의 자동차용알루미늄휠 도금방법에 관한 것으로,특히 기존 액체방식의 상도 도료를 분체 도료로 변경하고, 기존의 스터퍼링 건식도금 공정을 인라인(in-line)시스템 설비로 변경하여 생산을 종전에 비하여 대폭 향상되게 한 자동차용알루미늄휠 도금방법에 관한 것으로, 특히 인라인방식의 스퍼터링 장치로써 각 위치별 각각의 기능을 가진 장치를 배치하여,연속적으로 진공배기,스퍼터링건식도금,배출을 자동으로 이루어지도록 하고,하나의 캐리어에 4개의 제품을 실어,4개를 동시에 코팅하는 장치로 구성해 기존 수동식 스퍼터링 설비의 사이클 타임이 15분에 비해 제품 1개 코팅하는데 소요되는 시간은 1분으로 생산성을 향상시켰으며, 또 종전 액상도료에 비해 분체도료방식을 사용하는 하도 및 상도공정에서는 유기용제를 함유하지 않아 화재,대기오염이 없고 회수 재이용이 가능해 친환경적이며, 후막 도장이 가능하고 내식성이 강한 제품을 생산할 수 있도록 한 유용한 발명인 것이다.
인라인방식,자동차용,알루미늄휠,도금
Description
본 발명은 인라인 방식의 자동차용알루미늄휠 도금방법에 관한 것으로, 특히 기존 액체방식의 상도 도료를 분체 도료로 변경하고, 기존의 스터퍼링 건식도금 공정을 인라인(in-line) 시스템설비로 변경하여 생산을 종전에 비하여 대폭 향상되게 한 자동차용알루미늄휠 도금방법에 관한 것이다.
본 발명은 대한민국특허등록 제10-0789766호에서 기존 크롬도금의 생산단가에 비해 70% 선의로 저렴한 제조원가로 고품질에 제품을 생산하기 위하여 알루미늄 휠에 액체프라이머 하도 도장을 행한 후 알루미늄,스텐레스,크롬,구리 타겟을 이용하여 스퍼터링 진공 증착을 통해 제품표면을 기존 도금 질감의 특성을 구현하기 위해 증착용 중도 코팅제를 입힌 후에,디시 마그네트론 스퍼터링시스템(DC MAGNETRON SPUTTERING SYSTEM)을 이용하여 휠 표면에 건식 도금을 행한 후, 고투명 아크릴 수지로 구성된 투명 코팅제로 코팅을 하여,기존 도금방식에 의해서는 재현할 수 없었던 다양한 칼라 연출이 제공되게 한 자동차용알루미늄휠 건식도금방법을 제공하였으나, 일부 단계에서의 생산성이 더딘 문제점과 액상도료에 따른 광택도와 부착성, 강도와 염수테스트와 캐스와 같은 물성을 개선 시킨 인라인 방식의 자동차용알루미늄휠 도금방법에 관한 것이다.
이와 같이 본 발명에서는 본 발명자의 종전 발명 3단계와 4단계에서 실시한 하도 및 상도 도장공정이나, 최종단계에서 실시한 액상타입의 가열건조형 도료에 의한 상도 투명코팅단계에 따른 단계에서 액상도료 사용에 따른 유기용제에 의한 화재위험이나, 대기오염이 심하고,회수사용이 어렵고, 내식성이 취약한 단점을 해결하는데 그 목적이 있고,또 각 처리 단계가 수동생산 라인 방식으로 캐리어를 통해 1개씩 이송되면서 진행되는 알루미늄휠에 대한 도금공정 사이클타임이 길고, 특히 종전 발명공정 중, 스터퍼링 건식도금 제6단계의 사이클타임이 15분이 소요되는 생산성이 저조한 점이 문제로 지적되고 있는 실정이다.
상기와 같은 목적을 이루기 위하여, 본 발명에서는 컨베이어로 연속이송되어온 알루미늄휠(100)을 턴테이블상의 캐리어(20)에 이재기(10)로 로딩(loading)시키는 소재준비 제1단계와;캐리어로 이동되는 소재를 알칼리탈지와 제1,2수세, 화성피막,3차수세,순수세,건조로 수행되는 공정을 통해 표면오물을 제거하는 전처리 제2단계를 거쳐 준비된 소재로 알루미늄휠을 도금함에 있어서,
전처리된 소재가 제품이송컨베이어에 실려 설치된 분체도장부스내로 소재가 집입하면 도장부스에 인접해 있는 호퍼로부터 공급된 -전하를 띤 분체도료를 정전스프레이건으로 토출시켜, +전하를 띤 접지된 소재표면에 도장시켜 건조로에서 소재온도 기준 180℃로 10분간 경화시켜 두께 10∼150㎛의 하도 도막을 형성하는 제3단계와;
금속도금의 표면 질감을 구현하기 위해, 아크릴변성폴리부타디엔(polybuta dine)계 수지로 스프레이압력 3~5kg/cm2의 자동에어건으로 휠표면에 20∼30㎛ 두께로 도포하여 건조로에서 소재 표면온도 140℃ 상태로 10분간 경화시키는 중도 증착코팅 제4단계;
중도 증착코팅된 소재가 캐리어에 실려 로터리펌프와 부수터펌프가 설치된 로드록챔버(loadlock chamber)에 진입후 챔버 양쪽을 차단하고, 1차 배기를 실시해 1차진공(×10-2 Torr)시키고, 1차 진공된 소재가 캐리어에 의해 로타리펌프와 부수터펌프,확산펌프가 설치된 프로세스챔버(process chamber)로 진입후 2차진공(×10-5Torr)시킨후,아르곤가스를 넣으면서 금속타켓을 이용해 스퍼터링 건식 도금하는 제5단계;
건식도금이 종료된 후, 로파리펌프,부수터펌프,확산펌프가 설치된 익스트버퍼챔버(Exit buffer chamber)로 이송시켜 고진공(×10-5Torr)으로 배기후, 고진공 해제하는 제6단계;
제6단계의 소재를 대기중으로 배출하기 위하여 로타리펌프와 부스터펌프가 설치된 익스트챔버(Exit chamber)로 캐리어를 이송하는 제7단계;
제7단계에서 캐리어로 이송된 소재를 턴베이블상에서 이재기로 픽업해 배출컨베이어에 언로딩(unloiding)시키는 제8단계;
건식도금이 종료된 소재가 이송컨베이어에 실려 설치된 분체도장부스내로 진입하면, 도장부스에 인접된 호퍼로부터 공급된 분체투명 도료는 소재표면에 -전하를 띤 분체도료를 정전스프레이건으로 토출시켜, +전하를 띤 접지된 소재표면에 도장시켜 건조로에서 소재온도 기준 180℃로 10분간 경화시켜 두께 60∼100㎛의 분체 상도 아크릴 투명 도막을 형성하는 제9단계;
와 같은 공정으로 이루어지는 인라인 방식의 자동차용알루미늄휠 도금방법으로 생산성을 향상시키고, 분체도료방식을 사용하는 하도 및 상도공정에서는 유기용제를 함유하지 않아 화재,대기오염이 없고 회수 재이용이 가능해 친환경적이며, 후막 도장이 가능하고 내식성이 강한 제품을 생산할 수 있게 한 발명인 것이다
본 장치는 인라인방식의 스퍼터링 장치로써 각 위치별 각각의 기능을 가진 장치를 배치하여,연속적으로 진공배기,스퍼터링건식도금,배출이 연속적으로 이루어 진 것으로, 하나의 캐리어에 4개의 제품을 실어,4개를 동시에 코팅하는 장치로 구성되어 진다.
또, 이재기에 의해 자동으로 제품을 투입하고,자동으로 배출하도록 되어 있다.
기존 수동식 스퍼터링 설비의 사이클 타임이 15분에 1개의 제품을 코팅하는데 비해, 본 장치의 스퍼터링 사이클 타임은 4분에 4개의 제품을 동시에 코팅하므 로,제품 1개 코팅하는데 소요되는 시간은 1분으로 생산성을 향상시킨 자동화 설비다.
또, 또 종전 액상도료에 비해 분체도료방식을 사용하는 하도 및 상도공정에서는 유기용제를 함유하지 않아 화재,대기오염이 없고 회수 재이용이 가능해 친환경적이며, 후막 도장이 가능하고 내식성이 강한 제품을 생산할 수 있는 더 나은 효과를 나타낸 유용한 발명인 것이다
상기와 같은 목적을 이루기 위하여, 이하 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 일실시예는 다음과 같다.
도 1에 도시된 바와 같이,
컨베이어로 연속이송되어온 알루미늄휠(100)을 턴테이블상의 캐리어(20)에 이재기(10)로 로딩(loading)시키는 소재준비 제1단계와;
캐리어로 이동되는 소재를 알칼리탈지와 제1,2수세, 화성피막,3차수세,순수세,건조로 수행되는 공정을 통해 표면오물을 제거하는 전처리 제2단계와;
전처리된 소재가 제품이송컨베이어에 실려 설치된 분체도장부스내로 소재가 집입하면 도장부스에 인접해 있는 호퍼로부터 공급된 -전하를 띤 분체도료를 정전스프레이건으로 토출시켜, +전하를 띤 접지된 소재표면에 도장시켜 건조로에서 소재온도 기준 180℃로 10분간 경화시켜 두께 10∼150㎛의 하도 도막을 형성하는 제3단계와;
금속도금의 표면 질감을 구현하기 위해, 아크릴변성폴리부타디엔(polybuta dine)계 수지로 스프레이압력 3~5kg/cm2의 자동에어건으로 휠표면에 20∼30㎛ 두께로 도포하여 건조로에서 소재 표면온도 140℃ 상태로 10분간 경화시키는 중도 증착코팅 제4단계;
중도 증착코팅된 소재가 캐리어에 실려 로터리펌프와 부수터펌프가 설치된 로드록챔버(loadlock chamber)에 진입후 챔버 양쪽을 차단하고, 1차 배기를 실시해 1차진공(×10-2 Torr)시키고, 1차 진공된 소재가 캐리어에 의해 로타리펌프와 부수터펌프,확산펌프가 설치된 프로세스챔버(process chamber)로 진입후 2차진공(×10-5Torr)시킨후,아르곤가스를 넣으면서 금속타켓을 이용해 스퍼터링 건식 도금하는 제5단계;
건식도금이 종료된 후, 로파리펌프,부수터펌프,확산펌프가 설치된 익스트버퍼챔버(Exit buffer chamber)로 이송시켜 고진공(×10-5Torr)으로 배기후, 고진공 해제하는 제6단계;
제6단계의 소재를 대기중으로 배출하기 위하여 로타리펌프와 부스터펌프가 설치된 익스트챔버(Exit chamber)로 캐리어를 이송하는 제7단계;
제7단계에서 캐리어로 이송된 소재를 턴베이블상에서 이재기로 픽업해 배출컨베이어에 언로딩(unloiding)시키는 제8단계;
건식도금이 종료된 소재가 이송컨베이어에 실려 설치된 분체도장부스내로 진입하면, 도장부스에 인접된 호퍼로부터 공급된 분체투명 도료는 소재표면에 -전하를 띤 분체도료를 정전스프레이건으로 토출시켜, +전하를 띤 접지된 소재표면에 도장시켜 건조로에서 소재온도 기준 180℃로 10분간 경화시켜, 두께 60∼100㎛의 분체 상도 아크릴 투명 도막을 형성하는 최종 제9단계로 이루어지는 것이다.
상기 공정에서 본 발명 단계중 전처리가 종료된 제3단계의 하도분체도료의 구성성분은 폴리에스테르수지(CAS번호25135-73-3)30~40중량%,에폭시수지(CAS번호25068-38-6)20~30중량%,이산화티타늄(CAS번호13463-67-7)20~30중량%,유산바륨(CAS번호7727-43-7)5~20중량%에 따른다.
또한, 본 발명의 분체 상도 아크릴 투명도막이 형성된 상기 제9단계의 분체 상도 아크릴 도료는 아크릴수지 79.8~86.91중량%와 도데칸이산(Dodecanedioic Acid;C12H22O4)함량(CAS번호 693-23-2) 13.09∼20.2중량%로 배합사용하도록 한다.
상기와 같은 본 발명 인라인 방식의 자동차용알루미늄휠 도금방법에 따라 제작된 알루미늄휠의 물성시험결과는 표 1과 같이 분체도료에 의한 물성치가 우수한 것으로 나타났다.
| 구분 | 도막두께 | 부착성 | 외관 | 도료회수 | 염수시험 | 캐스시험 | 내수성 | 산세정시험 |
| 액상도료 | 20∼30㎛ | 100/100 | 양호 | 사용불가 | 1,200hr | 168hr | 120hr | 50회 |
| 분체도료 | 80∼120㎛ | 100/100 | 양호 | 회수사용 | 1,300hr | 196hr | 240hr | 150회 |
참고로 본 발명의 제2단계 전처리공정에 있어서 세부공정조건은 본 발명자의 종전 대한민국특허등록 제10-0789766호에 따르는 것으로 다음과 같다.
1)예비탈지
알칼리도 20∼25point, 온도 50∼55℃, 스프레이압력 0.8∼1.2㎏/㎠
2)본탈지
알칼리도 15∼20point, 온도 50∼55℃, 스프레이압력 0.8∼1.2㎏/㎠
3)제1수세
PH 7∼11,오염도(point) 3이하
4)제2수세
PH 7∼11,오염도(point) 1이하
5)세척용 린스(fresh rinse)
유량 13∼15ℓ/min
6)산세(酸洗)
유리알칼리도 14∼16point, 과산화물(OX-) 16∼21point,온도 25∼30℃,스프레이압력 0.8∼1.2㎏/㎠
7)제3수세
PH 2∼7, 전기전도도 500㎲/㎝ 이하,스프레이압력 0.8∼1.2㎏/㎠
8)세척용 린스(fresh rinse)
유량 20∼25ℓ/min
9)순수세
PH 5∼7, 전기전도도 100㎲/㎝ 이하,스프레이압력 0.8∼1.2㎏/㎠
10)화성피막
유리산도(F.A) 0.8∼1.4, 온도 20∼30℃,총산도(T.A) 2.5point 이하, 스프레이압력 0.8∼1.2㎏/㎠, 유량 0.5∼1.5ℓ/min, 부유물질(S.S) 50ppm이하
11)순수 미스트린스(mist rinse)
전기전도도 15㎲/㎝ 이하,유량 5ℓ/min 이하
12)건조
온도 140∼150℃이하, 건조시간 20분
로 수행되는 전처리공정을 거친다.
이상과 같은 본 발명은 인라인 방식의 자동차용알루미늄휠 도금방법으로 각 단계별 기능을 가진 장치를 배치하여 연속적으로 진공배기와 ,건식도금,배출이 캐리어에 실려 연속 진행되는 것으로, 1개의 캐리어에 4개의 알루미늄휠을 적재해 동시에 코팅하는 것을 특징으로 하여, 종전 발명 공정중 스터퍼링 건식도금 제6단계의 사이클타임이 15분이 소요 되였으나, 본 발명에 제5단계와 같이 아르곤가스를 넣으면서 실시하는 스퍼터링건식도금에 의해서는 4분으로 단축되어, 1개당 1분이 소요되는 것으로 생산성이 대폭 향상 되였으며, 또 종전 액상도료에 비해 분체도료방식을 사용하는 하도 및 상도공정에서 유기용제를 사용하지않아 화재,대기오염이 없고 회수 재이용이 가능해 친환경적이며, 후막도장이 가능하고 내식성이 강한 제품을 생산할 수 있는 유용한 발명인 것이다
도 1은 본 발명의 개략 공정도
도 2는 본 발명에 따른 인라인방식의 자동차용알루미늄휠 도금장치도
※도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
100: 알루미늄휠 10:이재기
200: 캐리어
Claims (3)
- 컨베이어로 연속이송되어온 알루미늄휠(100)을 턴테이블상의 캐리어(20)에 이재기(10)로 로딩(loading)시키는 소재준비 제1단계와;캐리어로 이동되는 소재를 알칼리탈지와 제1,2수세, 화성피막,3차수세,순수세,건조로 수행되는 공정을 통해 표면오물을 제거하는 전처리 제2단계를 거쳐 준비된 소재로 알루미늄휠을 도금함에 있어서,전처리된 소재가 제품이송컨베이어에 실려 설치된 분체도장부스내로 소재가 집입하면 도장부스에 인접해 있는 호퍼로부터 공급된 -전하를 띤 분체도료를 정전스프레이건으로 토출시켜, +전하를 띤 접지된 소재표면에 도장시켜 건조로에서 소재온도 기준 180℃로 10분간 경화시켜 두께 10∼150㎛의 하도 도막을 형성하는 제3단계와;금속도금의 표면 질감을 구현하기 위해, 아크릴변성폴리부타디엔(polybuta dine)계 수지로 스프레이압력 3~5kg/cm2의 자동에어건으로 휠표면에 20∼30㎛ 두께로 도포하여 건조로에서 소재 표면온도 140℃상태로 10분간 경화시키는 중도 증착코팅 제4단계;중도 증착코팅된 소재가 캐리어에 실려 로터리펌프와 부수터펌프가 설치된 로드록챔버(loadlock chamber)에 진입후 챔버 양쪽을 차단하고, 1차 배기를 실시해 1차진공(×10-2 Torr)시키고, 1차 진공된 소재가 캐리어에 의해 로타리펌프와 부수터펌프,확산펌프가 설치된 프로세스챔버(process chamber)로 진입후 2차진공(×10-5Torr)시킨후,아르곤가스를 넣으면서 금속타켓을 이용해 스퍼터링 건식 도금하는 제5단계;건식도금이 종료된 후, 로파리펌프,부수터펌프,확산펌프가 설치된 익스트버퍼챔버(Exit buffer chamber)로 이송시켜 고진공(×10-5Torr)으로 배기후, 고진공 해제하는 제6단계;제6단계의 소재를 대기중으로 배출하기 위하여 로타리펌프와 부스터펌프가 설치된 익스트챔버(Exit chamber)로 캐리어를 이송하는 제7단계;제7단계에서 캐리어로 이송된 소재를 턴베이블상에서 이재기로 픽업해 배출컨베이어에 언로딩(unloiding)시키는 제8단계;건식도금이 종료된 소재가 이송컨베이어에 실려 설치된 분체도장부스내로 진입하면, 도장부스에 인접된 호퍼로부터 공급된 분체투명 도료는 소재표면에 -전하를 띤 분체도료를 정전스프레이건으로 토출시켜, +전하를 띤 접지된 소재표면에 도장시켜 건조로에서 소재온도 기준 180℃로 10분간 경화시켜 두께 60∼100㎛의 분체 상도 아크릴 투명 도막을 형성하는 최종 제9단계 공정을 포함함을 특징으로 하는 인라인 방식의 자동차용알루미늄휠 도금방법.
- 제1항에 있어서, 제3단계의 하도 분체도료의 구성성분은 폴리에스테르수지(CAS번호25135-73-3)30~40중량%, 에폭시수지(CAS번호25068-38-6)20~30중량%, 이산화티타늄(CAS번호13463-67-7)20~30중량%,유산바륨(CAS번호7727-43-7)5~20중량% 조건을 적용함을 특징으로 하는 인라인 방식의 자동차용알루미늄휠 도금방법.
- 제1항에 있어서, 제9단계의 분체 상도 아크릴 도료는 아크릴수지 79.8~86.91중량%와 도데칸이산(Dodecanedioic Acid;C12H22O4)함량(CAS번호 693-23-2) 13.09∼20.2중량%로 배합사용함을 특징으로 하는 인라인방식의 알루미늄휠 도금방법.
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