KR101457949B1

KR101457949B1 - 아노다이징을 이용한 칼라 휠 제조공법

Info

Publication number: KR101457949B1
Application number: KR1020130028965A
Authority: KR
Inventors: 승현창; 이호성; 김영식; 김교정; 유선제
Original assignee: 핸즈코퍼레이션주식회사
Priority date: 2013-03-19
Filing date: 2013-03-19
Publication date: 2014-11-04
Also published as: KR20140114573A

Abstract

본 발명의 아노다이징을 이용한 칼라 휠 제조공법에 관한 것으로, 주조공법으로 알루미늄 휠을 주조하는 휠 주조단계; 주조된 알루미늄 휠의 표면을 탕세, 탈지, 수세, 중화, 피막, 순수세, 건조와 같은 공정을 통해 전처리하는 휠 제1전처리 단계; 에폭시계 수지나 폴리에스테르계 수지 또는 에폭시계 수지와 폴리에스테르계 수지가 혼합된 것 중 어느 하나가 포함된 프라이머를 에어분사압력 5kgf/㎠의 코로나 정전 분체도장으로 알루미늄 휠 표면에 30 ~ 120㎛의 두께로 도포한 후, 220 ~ 240℃의 온도에서 25 ~ 35분간 경화 진행하여 건조시키는 하도 도장단계; 하도 도장한 알루미늄 휠의 표면에 컬러도료를 에어분사압력 5kgf/㎠의 에어스프레이 액체도장으로 15㎛ ~ 25㎛의 두께로 도포하여 색상을 입히는 중도 도장단계; 웨트 온 웨트 방식을 이용하여 중도 도장 8 ~ 15분 후, 액체클리어도료를 에어분사압력 5kgf/㎠의 에어스프레이 액체도장으로 15㎛ ~ 40㎛의 두께로 도포하고, 175 ~ 195℃의 온도에서 25 ~ 35분간 경화 진행하여 건조시키는 액체 클리어단계; 도장처리된 알루미늄 휠의 전면을 절삭가공하는 전면 가공단계; 절삭가공된 알루미늄 휠의 전면을 20 ~ 30℃ 온도에서 5 ~ 30분 동안 황산법으로 양극산화하여 산화피막의 두께를 10 ~ 20㎛의 두께로 형성한 후, 전해착색하여 양극산화피막의 표면에 형성된 기공에 금속염을 석출시켜 색상처리를 하거나 염료착색을 통해 색상처리를 하고, 70 ~ 90℃의 온도에서 240 ~ 900초 동안 봉공처리하여 산화피막의 표면에 형성된 미세한 구멍을 밀폐하여 표면을 매끈하게 하는 휠 표면 처리단계; 표면 처리된 알루미늄 휠의 전면을 분사압력 1.0 ~ 2.0kgf/㎠, 순도(비저항) 0.5M ~ 1.5MΩ/㎝의 이온교환수를 사용하여 순수세한 후, 130 ~ 150℃의 온도로 수절 건조하는 휠 제2전처리 단계; 아크릴분체도료를 에어분사압력 5kgf/㎠의 코로나 정전 분체도장으로 80 ~ 120㎛의 두께로 도포하여 알루미늄 휠 표면을 투명하게 코팅한 후, 210 ~ 230℃의 온도로 25 ~ 35분간 경화 진행하여 건조시키는 상도 도장단계;로 이루어진 것에 특징이 있다.
그리고, 본 발명을 이용하면, 중력주조를 이용하여 디스크부의 빠른 냉각을 유도함으로써 양극산화 및 전해착색 처리되는 휠의 표면에 얼룩이 생기지 않을 뿐만 아니라, 휠 표면 처리단계를 통해 휠의 전면에 다양한 색상을 도입할 수 있으며, 휠 표면 처리단계에서 발생할 수 있는 도장면의 탈색과 박리를 액체클리어 단계를 통해 방지할 수 있는 있고, 상도 도장 전 행해지는 제2전처리시 탈지제와 산화제를 사용하지 않으므로 휠 표면의 손상이 방지되는 장점이 있다. 그리고, 하도, 중도, 상도 도장을 통해 방청성과 내수성과 부착성을 높일 수 있어 제품의 외관 품질과 높일 수 있음은 물론, 상도 도장되어 휠의 전면에 높은 경도로 형성되는 도막을 통해 외부환경에 내구성이 향상됨과 더불어, 보수의 용이성을 가지며, 제3전처리와 무광 처리단계를 통해 다양한 표면 질감 구현을 이룰 수 있는 장점이 있다.

Description

아노다이징을 이용한 칼라 휠 제조공법{The manufacturing method of a wheel that make use an anodizing}

본 발명의 아노다이징을 이용한 칼라 휠 제조공법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 중력주조를 이용하여 디스크부의 빠른 냉각을 유도함으로써 양극산화 및 전해착색 처리되는 휠의 표면에 얼룩이 생기지 않을 뿐만 아니라, 휠 표면 처리단계를 통해 휠의 전면에 다양한 색상을 도입할 수 있으며, 휠 표면 처리단계에서 발생할 수 있는 도장면의 탈색과 박리를 액체클리어 단계를 통해 방지할 수 있는 있고, 상도 도장 전 행해지는 제2전처리시 탈지제와 산화제를 사용하지 않으므로 휠 표면의 손상이 방지되는 장점이 있다. 그리고, 하도, 중도, 상도 도장을 통해 방청성과 내수성과 부착성을 높일 수 있어 제품의 외관 품질과 높일 수 있음은 물론, 상도 도장되어 휠의 전면에 높은 경도로 형성되는 도막을 통해 외부환경에 내구성이 향상됨과 더불어, 보수의 용이성을 가지며, 제3전처리와 무광 처리단계를 통해 다양한 표면 질감 구현을 이룰 수 있는 아노다이징을 이용한 칼라 휠 제조공법에 관한 것이다.

일반적으로 알루미늄이나 알루미늄합금(이하 총칭하여 알루미늄이라 함)은 내식성이 우수하며, 열전도성이 우수하고 가벼워 각종 판재나 용기, 자동차용 휠 등의 소재로 널리 사용되고 있다. 그러나, 알루미늄은 활성이 높아 금속으로 공기 중에 노출되면 금속표면이 산화물(자연적 산화피막)로 덮이게 되어 순수한 금속표면이 생기지 않는데, 이 산화물로 인해 알루미늄 표면을 도금하거나 다른 금속으로 코팅하는 것이 어려우며, 이렇게 자연적으로 생성된 산화피막은 두께가 얇아 이용가치가 떨어진다.

따라서, 알루미늄이 갖는 내식성을 보다 향상시키기 위해 양극산화피막 처리에 의한 내식성 피막을 형성시켜 사용하게 되었다.

그리고, 알루미늄의 표면에 양극산화처리를 실시하여 산화피막을 형성하는 과정에서는 시간의 변화에 따라 색조를 조절할 수 있는데, 이와 같은 색조는 단일계통의 색상만 얻어지는 단점이 있어 양극산화처리 후에는, 전해착색이나 염료착색 등을 적용하여 색상을 도입하는 것이 일반적이다.

한편, 최근 들어서는 대한민국등록특허 "제10-0695530호"와 같이 알루미늄 표면의 다중칼라 형성방법이 제시되기도 하였다.

그러나, 전술한 알루미늄 표면의 다중칼라 형성방법을 이용하여 제작된 알루미늄 휠은 유기도료 도막이 제거된 부분에 양극산화피막 처리와 색상도입만 되어 있기 때문에 표면 내식성이 떨어지는 문제가 있었으며, 이와 같은 내식성 저하로 인해 도입된 색상이 자외선에 의해 변색 되는 문제가 있었다.

또한, 양극산화되어 색상이 도입된 표면을 보호할 수 없기 때문에 내구성이 약하며, 긁힘 등에 의한 손상을 보수하는데 어려움을 겪는 문제점이 있었다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 아노다이징을 이용한 칼라 휠 제조공법은, 주조공법으로 알루미늄 휠을 주조하는 휠 주조단계; 주조된 알루미늄 휠의 표면을 탕세, 탈지, 수세, 중화, 피막, 순수세, 건조와 같은 공정을 통해 전처리하는 휠 제1전처리 단계; 에폭시계 수지나 폴리에스테르계 수지 또는 에폭시계 수지와 폴리에스테르계 수지가 혼합된 것 중 어느 하나가 포함된 프라이머를 에어분사압력 5kgf/㎠의 코로나 정전 분체도장으로 알루미늄 휠 표면에 30 ~ 120㎛의 두께로 도포한 후, 220 ~ 240℃의 온도에서 25 ~ 35분간 경화 진행하여 건조시키는 하도 도장단계; 하도 도장한 알루미늄 휠의 표면에 컬러도료를 에어분사압력 5kgf/㎠의 에어스프레이 액체도장으로 15㎛ ~ 25㎛의 두께로 도포하여 색상을 입히는 중도 도장단계; 웨트 온 웨트 방식을 이용하여 중도 도장 8 ~ 15분 후, 액체클리어도료를 에어분사압력 5kgf/㎠의 에어스프레이 액체도장으로 15㎛ ~ 40㎛의 두께로 도포하고, 175 ~ 195℃의 온도에서 25 ~ 35분간 경화 진행하여 건조시키는 액체 클리어단계; 도장처리된 알루미늄 휠의 전면을 절삭가공하는 전면 가공단계; 절삭가공된 알루미늄 휠의 전면을 20 ~ 30℃ 온도에서 5 ~ 30분 동안 황산법으로 양극산화하여 산화피막의 두께를 10 ~ 20㎛의 두께로 형성한 후, 전해착색하여 양극산화피막의 표면에 형성된 기공에 금속염을 석출시켜 색상처리를 하거나 염료착색을 통해 색상처리를 하고, 70 ~ 90℃의 온도에서 240 ~ 900초 동안 봉공처리하여 산화피막의 표면에 형성된 미세한 구멍을 밀폐하여 표면을 매끈하게 하는 휠 표면 처리단계; 표면 처리된 알루미늄 휠의 전면을 분사압력 1.0 ~ 2.0kgf/㎠, 순도(비저항) 0.5M ~ 1.5MΩ/㎝의 이온교환수를 사용하여 순수세한 후, 130 ~ 150℃의 온도로 수절 건조하는 휠 제2전처리 단계; 아크릴분체도료를 에어분사압력 5kgf/㎠의 코로나 정전 분체도장으로 80 ~ 120㎛의 두께로 도포하여 알루미늄 휠 표면을 투명하게 코팅한 후, 210 ~ 230℃의 온도로 25 ~ 35분간 경화 진행하여 건조시키는 상도 도장단계;로 이루어진 것에 특징이 있다.

본 발명의 아노다이징을 이용한 칼라 휠 제조공법을 이용하면, 중력주조를 이용하여 디스크부의 빠른 냉각을 유도함으로써 양극산화 및 전해착색 처리되는 휠의 표면에 얼룩이 생기지 않을 뿐만 아니라, 휠 표면 처리단계를 통해 휠의 전면에 다양한 색상을 도입할 수 있으며, 휠 표면 처리단계에서 발생할 수 있는 도장면의 탈색과 박리를 액체클리어 단계를 통해 방지할 수 있는 있고, 상도 도장 전 행해지는 제2전처리시 탈지제와 산화제를 사용하지 않으므로 휠 표면의 손상이 방지되는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 하도, 중도, 상도 도장을 통해 방청성과 내수성과 부착성을 높일 수 있어 제품의 외관 품질과 높일 수 있고, 상도 도장되어 휠의 전면에 높은 경도로 형성되는 도막을 통해 외부환경에 내구성이 향상됨과 더불어, 보수의 용이성을 가지며, 제3전처리와 무광 처리단계를 통해 다양한 표면 질감 구현을 이룰 수 있는 유용한 발명이다.

도 1은 본 발명의 아노다이징을 이용한 칼라 휠 제조공법를 도시한 순서도.
도 2는 본 발명의 비교 예를 통해 제작된 휠의 상태도.
도 3은 본 발명의 실시 예1을 통해 제작된 휠의 상태도.
도 4는 본 발명의 실시 예2를 통해 제작된 휠의 상태도.
도 5는 본 발명의 실시 예3을 통해 제작된 휠의 상태도.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 구성을 살펴보면 다음과 같다.

본 발명은 주조공법으로 제작된 알루미늄 휠에 장식성을 가미되도록 색상을 도입하는 아노다이징을 이용한 칼라 휠 제조공법에 관한 것으로, 휠 주조단계(S10)와, 휠 제1전처리 단계(S20)와, 하도 도장단계(S30)와, 중도 도장단계(S40)와, 액체 클리어단계(S50)와 전면 가공단계(S60)와, 휠 표면 처리단계(S70)와, 휠 제2전처리 단계(S80)와, 상도 도장단계(S90)로 이루어진다.

첫째, 휠 주조단계(S10)는 통상의 주조공법을 통해 알루미늄 휠을 제작하는 단계로써, 저압주조공법이나 중력주조공법으로 제작될 수 있다.

여기서, 저압주조공법은 센터부로 용탕이 주입되어 림부에서 센터부로 지향성 응고가 이루어지는 방식으로, 센터부에 위치한 디스크의 냉각이 천천히 이루어지며, 중력주조공법은 상기 저압주조공법과 반대로 용탕이 주입되어 센터부에서 림부의 지향성 응고가 이루어지는 방식으로, 센터부에 위치한 디스크의 빠른 냉각이 이루어진다.

따라서, 본 발명에서는 알루미늄 휠에 구성된 디스크부의 빠른 냉각을 유도함으로써, 양극산화 처리되는 휠 표면의 Si상 석출을 줄여 착색시 발생될 수 있는 얼룩현상이 개선될 수 있도록 중력주조공법을 이용하는 것이 바람직하다.

둘째, 휠 제1전처리 단계(S20)는 탕세, 탈지, 1, 2수세, 중화, 3, 4, 5수세, 피막, 6수세, 순수세, 건조와 같은 공정을 통해 휠의 표면의 오물을 제거하는 통상의 공정이다.

셋째, 하도 도장단계(S30)는 에폭시계 수지나 폴리에스테르계 수지 또는 에폭시계 수지와 폴리에스테르계 수지가 혼합된 것 중 어느 하나의 프라이머를 알루미늄 휠 표면에 도포함으로써 휠의 표면을 코팅하는 공정으로서, 본 발명에서는 코로나 정전 분체도장을 이용하여 프라이머를 알루미늄 휠 표면에 30 ~ 120㎛의 두께로 도포한 후, 건조시키는 공정으로 이루어진다.

그리고, 프라이머를 도포하는 에어분사압력은 5kgf/㎠으로 이용될 수 있으며, 건조는 220 ~ 240℃의 온도에서 25 ~ 35분간 경화 진행하여 용이하게 이룰 수 있을 것이다.

아울러, 상기 하도 도장단계(S30)에서 프라이머의 구성은 황산바륨(CAS번호7727-43-7)16 ~ 30중량%와, 폴리에스테르수지(CAS번호25135-73-3)26 ~ 40중량%와, 비스페놀 A-비스페놀 A 디글리시딜 에테르 중합체(CAS번호25036-25-3)16 ~ 30중량%와, 카본블랙(CAS번호1333-86-4)0.1 ~ 1중량%로 이루어지는 것이 바람직하다.

더불어, 상기 프라이머는 다양한 색상으로 할 수 있으나, 블랙 계열의 색상으로 하는 것이 바람직하다.

넷째, 중도 도장단계(S40)는 하도 도장된 알루미늄 휠의 표면을 재코팅하는 공정으로써, 짙은 회색 색상을 갖는 컬러도료를 에어분사압력 5kgf/㎠의 에어스프레이 액체도장으로 15㎛ ~ 25㎛의 두께로 도포하여 알루미늄 휠의 표면에 색상을 입히는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 중도 도장단계(S40)에서 컬러도료는 아민 1 ~ 10중량%와, 아크릴 14 ~ 23중량%와, 아크릴수지 1 ~ 9중량%와, n-뷰틸 알코올 1 ~ 9중량%와, 에틸벤젠 1 ~ 10중량%와, 메칠이소부틸케톤 1 ~ 9중량%와, 프로필렌글리콜 1 ~ 9중량%와, 톨루엔 11 ~ 20중량%와, 부틸아세테이트 1 ~ 9중량%와, 자일렌 18 ~ 27중량%와, 카본블랙 1 ~ 9중량%와, 알루미늄 1 ~ 9중량%와, 셀룰로스 1 ~ 9중량%와, 에폭시 수지 1 ~ 9중량%로 이루어지는 것이 바람직하다.

여기서, 아민은 금속 도장에서 널리 사용되는 아미노 알키드 수지(Amino Alkyd Resin)를 사용하여 내수성과 내약품성이 우수하도록 하는 것이 바람직하며, 아크릴 수지(Acrylic Resin)는 자동차 도장용 도료에 사용되는 수지로써, 내수성, 내산성, 내알칼리성, 내유성 등이 뛰어나며, 부착력이 강하고 산소나 오존에 의한 분해나 변질이 생기지 않는 장점이 있다.

또한, n-뷰틸 알코올(n-Butyl Alcohol)과, 메칠이소부틸케톤(Methyl Isobutyl Ketone)과, 프로필렌글리콜(Propylene Glycol)과, 톨루엔(Toluene)과, 자일렌(Xylene)은 용제로서 사용되고, 부틸아세테이트(Butyl Acetate)는 용제 및 유기합성과 청정용으로 사용되며, 카본블랙은 염료로 사용된다.

아울러, 에폭시 수지는 비스페놀 A-비스페놀 A 디글리시딜 에테르 중합체(CAS번호25036-25-3)이다.

더불어, 상기 컬러도료는 다양한 색상으로 할 수 있으나, 다크그레이 색상으로 하는 것이 바람직하다.

다섯째, 액체 클리어단계(S50)은 중도 도장 된 알루미늄 휠의 표면에 액체클리어도료를 도포하여 건조시킴으로써 아노다이징 시 도장면의 탈색 및 박리가 방지되도록 하는 공정으로, 웨트 온 웨트 방식을 이용하여 중도 도장 8 ~ 15분 후에 작업을 수행하며, 액체클리어도료를 에어분사압력 5kgf/㎠의 에어스프레이 액체도장으로 15㎛ ~ 40㎛의 두께로 도포한 후, 175 ~ 195℃의 온도에서 25 ~ 35분간 경화 진행하여 건조시키는 것을 특징으로 한다. 여기서, 웨트 온 웨트(Wet on wet)방식은 처음 바른 도료가 마르기 전에 다음의 도료를 바르는 것을 말한다.

그리고, 상기 액체 클리어단계(S50)에서 액체클리어도료는 메칠이소부틸케톤 1 ~ 6중량%와, 부틸세로솔부 1 ~ 6중량%와, 부틸카비톨 10 ~ 20중량%와, 자일렌 6 ~ 10중량%와, 아미노수지 10 ~ 20중량%와, 아크릴계 에멀젼 20 ~ 30중량%와, 아크릴 수지 1 ~ 6중량%와, 솔벤트나프타 10 ~ 20중량%와, n-뷰탄올 1 ~ 6중량%와, 아이소뷰탄올 1 ~ 6중량%로 이루어진다.

여기서, 메칠이소부틸케톤(Methyl Isobutyl Ketone)과 자일렌(Xylene), n-뷰탄올(n-Butanol)과, 아이소뷰탄올(Isobutanol)은 용제로 사용되고, 부틸세로솔부(Butyl Cellosolve ; Ethylen Glycol Butyl Ether, CAS번호111-76-2)는 표면 코팅에 널리 사용되는 용매이며, 부틸카비톨(Butyl Carbitol ; Diethylene Glycol Mono Butyl Ether, CAS번호112-34-5)은 점조성이 있는 투명한 액체로 흡습성과 점조성을 가진 투명액체로 보습제로 사용된다.

또한, 아미노 수지(Amino Resin)는 멜라민 수지 등의 열경화성 수지로써, 내유성 내용제성, 전기성질 및 착색이 잘되는 성질을 가지며, 아크릴계 에멀젼(Acrylic Emulsion)은 아크릴계 수지의 액체와 안료를 주성분으로 한 도료이고, 솔벤트나프타(Solvent naphtha)는 무색투명하고 가솔린과 비슷한 기름으로, 중질 용제로 사용되며, 도료의 점착력을 줄이고 솔질을 수월하게 하여 모체(母體)에 대한 기름의 흡수를 조절하기 위하여 쓰인다.

여섯째, 전면 가공단계(S60)는 알루미늄 휠의 전면에 아노다이징 처리를 하기 위해 코팅도장된 알루미늄 휠의 전면을 절삭가공하는 공정으로, 구동에 따른 진동이 발생하지 않는 UBM장비를 이용함으로써 가공된 면의 표면조도를 향상시키는 것이 바람직하다.

일곱째, 휠 표면 처리단계(S70)는 양극산화처리와, 전해착색 또는 염료착색과, 봉공처리로 구분되어 행해짐으로써, 휠의 내식성과 장식성 및 표면거칠기를 좋게 하는 공정이다.

먼저, 양극산화처리는 전면 가공단계(S60)에서 절삭 가공된 알루미늄 휠의 전면에 산화피막을 형성하는 공정으로, 보다 상세하게는, 20 ~ 30℃ 온도에서 5 ~ 30분 동안 황산법으로 양극산화하여 알루미늄 휠의 전면에 10 ~ 20㎛의 두께를 가진 산화피막을 형성하는 공정이다.

여기서, 양극산화를 통해 형성되는 산화피막은 알루미늄 휠의 도장된 부분에는 형성되지 않으므로, 전면 가공된 알루미늄 휠의 전면에만 산화피막이 형성된다.

또한, 전해착색은 양극산화처리를 통해 형성된 산화피막에 유기염료나 무기염료를 이용하여 색상을 도입하는 공정으로, 전해액에 금속염을 투입하고 교류 또는 직류를 걸어 양극산화피막에 형성된 기공에 금속염을 석출시켜 색상처리를 이룰 수 있다.

여기서, 전해착색을 통한 색상처리는 유기염료 및 무기염료의 색상에 따라 레드, 블루, 오렌지, 블랙, 그린, 골드, 브라운, 엘로우, 그레이, 화이트 등과 같이 다양한 칼라로 형성할 수 있다.

그리고, 염료착색은 염료를 통해 양극산화피막에 색상을 처리하는 통상의 방법이다.

또한, 봉공처리는 양극산화처리시 형성되는 산화피막의 미세한 구멍을 밀폐시키기 위한 것으로, 70 ~ 90℃의 온도에서 240 ~ 900초 동안 봉공 처리함으로써 압력과 증기에 의해 산화피막을 밀폐 및 평활화 처리하는 공정이며, 이와 같은 봉공처리에 의하면, 전술한 전해 착색을 통해서도 완전히 메워지지 않은 양극산화피막의 기공이 완전히 밀폐되어 알루미늄 휠의 표면이 매끈하게 된다.

여덟째, 휠 제2전처리 단계(S80)는 표면 처리된 알루미늄 휠의 전면을 순수세한 후, 130 ~ 150℃의 온도로 수절 건조하여 알루미늄 휠의 표면에 잔존하는 수분을 완전히 제거하는 공정이다.

여기서, 순수세는 탈지 및 중화 공정에서 사용되는 탈지제(NaOH, KOH)와, 산화제(H₂SO₄)를 전혀 사용하지 않고 수세를 이루는 공정으로써, 보다 바람직하게는, 1.0 ~ 2.0kgf/㎠의 분사압력과, 0.5M ~ 1.5MΩ/㎝의 순도(비저항)를 가진 이온교환수를 분사하여 세척함으로써, 알루미늄 휠의 표면에 물자국이 남지 않도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 순수세를 하기 전에는 표면 처리된 휠의 전면 이물질 제거가 보다 확실히 이루어지도록 ph7 ~ 9를 가진 중성세제로 먼저 세척하는 것이 더욱 바람직하다.(S75)

아홉째, 상도 도장단계(S90)는 제2전처리가 이루어진 휠의 표면에 아크릴분체도료를 도포함으로써 알루미늄 휠 표면을 투명하게 코팅한 후, 건조시킴으로써 외부환경에 대한 내구성을 향상시키는 공정으로서, 본 발명에서는 코로나 정전 분체도장을 이용하여 아크릴분체도료를 전처리가 이루어진 휠 표면에 80㎛ ~ 120㎛의 두께로 도포한 후, 건조시키는 공정으로 이루어지며, 이와 같은 상도 도장을 통하면, 전면 가공된 알루미늄 휠의 전면부에 투명한 도막이 두껍게 형성되므로, 내구성이 높아질 뿐만 아니라, 긁힘과 같은 흠집 발생시 유지보수를 용이하게 할 수 있게 된다.

여기서, 아크릴분체도료의 도포는 가공이 이루어지지 않은 휠의 스포크 부분 보다 가공이 이루어진 휠의 전면 가공부에 더 두껍게 도포되는 것이 바람직한데, 이와 같은 아크릴분체도료의 도포 두께는 스포크 부분이 평면이 아닌 하향 경사지게 형성된 것에 의해 아크릴분체도료가 적층되는 양이 전면 가공부보다 스포크 부분에 적게 발생하므로, 휠의 전면 가공부에 아크릴분체도료의 도포를 더 두껍게 이룰 수 있다.

그리고, 아크릴분체도료를 도포하는 에어분사압력은 5kgf/㎠으로 이용될 수 있으며, 건조는 210 ~ 230℃의 온도에서 25 ~ 35분간 경화 진행하여 용이하게 이룰 수 있을 것이다.

아울러, 상도 도장단계(S90)에서 아크릴분체도료는 아크릴 수지 75 ~ 85중량%와, 도데칸이산 15 ~ 25중량%로 이루어지는 것이 바람직하다.

여기서, 아크릴 수지(Acrylic resin, CAS번호 9003-49-0)는 자동차 도장용 도료에 사용되는 수지로써, 내수성, 내산성, 내알칼리성, 내유성 등이 뛰어나며, 부착력이 강하고 산소나 오존에 의한 분해나 변질이 생기지 않는 장점이 있다.

또한, 도데칸이산(Dodecanedioic acid, CAD번호 693-23-2)는 최고급 코팅 및 재인팅에 사용되는 재료이다.

한편, 상술한 아크릴분체도료는 무광 또는 유광으로 선택적으로 사용함으로써 광택도나 질감을 다르게 표현할 수도 있으며, 아크릴분체도료가 아닌 액체클리어도료를 사용할 수도 있을 것이다.

또한, 상기 상도 도장단계(S90)에서 유광 아크릴분체도료로 사용하였을 때에는, 상도 도장단계(S90) 이후에 휠 제3전처리 단계(S91)와 무광 처리단계(S93) 공정을 더 추가로 수행함으로써 알루미늄 휠의 표면 광택도와 표면질감의 다양성을 이룰 수도 있을 것이다.

여기서, 휠 제3전처리 단계(S91)는 상도 도장된 알루미늄 휠의 전면을 순수세한 후, 140±10℃의 온도로 수절 건조하는 공정으로 전술한 휠 제2전처리 단계(S80)와 동일한 방법으로 이룰 수 있을 것이며, 무광 처리단계(S93)는 무광을 가진 액체클리어도료를 도포한 후, 건조시키는 방법으로 전술한 방법을 사용하여 용이하게 이룰 수 있을 것이다.

<비교 예>

전술한 방법을 이용하여 중력주조공법으로 제조된 알루미늄 휠에 제1전처리를 한 후, 하도 및 중도 도장 및 액체 클리어를 하고, 도장처리된 알루미늄 휠의 전면을 가공한 다음, 탈지제(NaOH, KOH)와, 산화제(H₂SO₄)를 사용하여 탈지, 중화하는 제2전처리를 거친 후, 휠 표면처리 및 유광 아크릴분체도료로 상도 도장을 하였다.

그 결과 도 2에 도시된 바와 같이 휠 표면처리된 면에 탈색이 현상이 발생하여 미관이 좋지 못한 문제가 있었다.

<실시 예1>

전술한 방법을 이용하여 중력주조공법으로 제조된 알루미늄 휠에 제1전처리를 한 후, 하도 및 중도 도장 및 액체 클리어를 하고, 도장처리된 알루미늄 휠의 전면을 가공한 다음, ph7 ~ 9의 중성세제를 이용한 세척과 이온교환수를 통한 순수세를 순차적으로 수행하여 제2전처리를 거치고, 휠 표면 처리한 후, 유광 아크릴분체도료로 상도 도장을 하였다.

그 결과, 도 3에 도시된 바와 같이 휠 표면처리된 면에 탈생이 발생하지 않았으며, 비교 예와 확연히 틀린 도장면을 확인할 수 있다.

<실시 예 2>

전술한 방법을 이용하여 중력주조공법으로 제조된 3개의 알루미늄 휠에 제1전처리를 각각 한 후, 하도 및 중도 도장 및 액체 클리어를 각각 하고, 도장처리된 알루미늄 휠의 전면을 각각 가공한 다음, ph7 ~ 9의 중성세제를 이용한 세척과 이온교환수를 통한 순수세를 순차적으로 수행하여 제2전처리를 각각 거치고, 휠 표면 처리의 전해착색과정에서 양극산화피막의 표면에 RED, BLUE, YELLOW의 색상을 각각 처리한 후, 유광 아크릴분체도료로 상도 도장을 각각 하였다.

그 결과 도 4에 도시된 바와 같이 알루미늄 휠의 전면에 광택을 지닌 RED, BLUE, YELLOW의 색상이 각각 입혀져 다양한 색상을 구현할 수 있음을 알 수 있다.

<실시 예 3>

그 후에는, ph7 ~ 9의 중성세제를 이용한 세척과 이온교환수를 통한 순수세를 순차적으로 수행하여 제3전처리를 각각 거친 다음, 무광 액체클리어도료로 무광 처리를 각각 하였다.

그 결과 도 5에 도시된 바와 같이 알루미늄 휠의 전면에 광택이 없는 RED, BLUE, YELLOW의 색상이 각각 입혀져 다양한 색상을 구현할 수 있으며, 실시 예4와 다른 느낌의 표면 질감 구현이 가능하다는 것을 확인할 수 있다.

Claims

주조공법으로 알루미늄 휠을 주조하는 휠 주조단계(S10);
주조된 알루미늄 휠의 표면을 탕세, 탈지, 수세, 중화, 피막, 순수세, 건조와 같은 공정을 통해 전처리하는 휠 제1전처리 단계(S20);
에폭시계 수지나 폴리에스테르계 수지 또는 에폭시계 수지와 폴리에스테르계 수지가 혼합된 것 중 어느 하나가 포함된 프라이머를 에어분사압력 5kgf/㎠의 코로나 정전 분체도장으로 알루미늄 휠 표면에 30 ~ 120㎛의 두께로 도포한 후, 220 ~ 240℃의 온도에서 25 ~ 35분간 경화 진행하여 건조시키는 하도 도장단계(S30);
하도 도장한 알루미늄 휠의 표면에 컬러도료를 에어분사압력 5kgf/㎠의 에어스프레이 액체도장으로 15㎛ ~ 25㎛의 두께로 도포하여 색상을 입히는 중도 도장단계(S40);
웨트 온 웨트 방식을 이용하여 중도 도장 8 ~ 15분 후, 액체클리어도료를 에어분사압력 5kgf/㎠의 에어스프레이 액체도장으로 15㎛ ~ 40㎛의 두께로 도포하고, 175 ~ 195℃의 온도에서 25 ~ 35분간 경화 진행하여 건조시키는 액체 클리어단계(S50);
도장처리된 알루미늄 휠의 전면을 절삭가공하는 전면 가공단계(S60);
절삭가공된 알루미늄 휠의 전면을 20 ~ 30℃ 온도에서 5 ~ 30분 동안 황산법으로 양극산화하여 산화피막의 두께를 10 ~ 20㎛의 두께로 형성한 후, 전해착색하여 양극산화피막의 표면에 형성된 기공에 금속염을 석출시켜 색상처리를 하거나 염료착색을 통해 색상처리를 하고, 70 ~ 90℃의 온도에서 240 ~ 900초 동안 봉공처리하여 산화피막의 표면에 형성된 미세한 구멍을 밀폐하여 표면을 매끈하게 하는 휠 표면 처리단계(S70);
표면 처리된 알루미늄 휠의 전면을 분사압력 1.0 ~ 2.0kgf/㎠, 순도(비저항) 0.5M ~ 1.5MΩ/㎝의 이온교환수를 사용하여 순수세한 후, 130 ~ 150℃의 온도로 수절 건조하는 휠 제2전처리 단계(S80);
아크릴분체도료를 에어분사압력 5kgf/㎠의 코로나 정전 분체도장으로 80 ~ 120㎛의 두께로 도포하여 알루미늄 휠 표면을 투명하게 코팅한 후, 210 ~ 230℃의 온도로 25 ~ 35분간 경화 진행하여 건조시키는 상도 도장단계(S90);로 이루어진 것에 특징이 있는 아노다이징을 이용한 칼라 휠 제조공법.
제 1항에 있어서, 상기 휠 주조 단계(S10)는, 알루미늄 휠에 구성된 디스크부의 빠른 냉각을 유도하는 중력주조공법으로 양극산화 처리되는 휠 표면의 Si상 석출을 줄여 착색시 발생될 수 있는 얼룩현상이 개선되도록 하는 것에 특징이 있는 아노다이징을 이용한 칼라 휠 제조공법.
삭제
제 1항에 있어서, 상기 휠 제2전처리 단계(S80)에서 순수세 전에는, ph7 ~ 9를 가진 중성세제로 세척하는 중성세제 세척공정(S75)이 더 포함되어 구성된 것에 특징이 있는 아노다이징을 이용한 칼라 휠 제조공법.
제 1항에 있어서,
상기 상도 도장단계(S90) 이후에는,
상도 도장된 알루미늄 휠의 전면을 순수세한 후, 140±10℃의 온도로 수절 건조하는 휠 제3전처리 단계(S91);
무광 액체클리어도료를 에어스프레이 액체도장으로 도포한 후, 건조시키는 무광 처리단계(S93);가 더 포함되어 구성된 것에 특징이 있는 아노다이징을 이용한 칼라 휠 제조공법.
제 1항에 있어서,
상기 하도 도장단계(S30)에서 프라이머는 황산바륨 29 ~ 30중량%와, 폴리에스테르수지 39 ~ 40중량%와, 비스페놀 A-비스페놀 A 디글리시딜 에테르 중합체 29 ~ 30중량%와, 카본블랙 0.1 ~ 1중량%로 이루어지고,
상기 중도 도장단계(S40)에서 컬러도료는 아민 1 ~ 10중량%와, 아크릴 14 ~ 23중량%와, 아크릴수지 1 ~ 9중량%와, n-뷰틸 알코올 1 ~ 9중량%와, 에틸벤젠 1 ~ 10중량%와, 메칠이소부틸케톤 1 ~ 9중량%와, 프로필렌글리콜 1 ~ 9중량%와, 톨루엔 11 ~ 20중량%와, 부틸아세테이트 1 ~ 9중량%와, 자일렌 18 ~ 27중량%와, 카본블랙 1 ~ 9중량%와, 알루미늄 1 ~ 9중량%와, 셀룰로스 1 ~ 9중량%와, 에폭시 수지 1 ~ 9중량%로 이루어지며,
상기 액체 클리어단계(S50)에서 액체클리어도료는 메칠이소부틸케톤 1 ~ 6중량%와, 부틸세로솔부 1 ~ 6중량%와, 부틸카비톨 10 ~ 20중량%와, 자일렌 6 ~ 10중량%와, 아미노수지 10 ~ 20중량%와, 아크릴계 에멀젼 20 ~ 30중량%와, 아크릴 수지 1 ~ 6중량%와, 솔벤트나프타 10 ~ 20중량%와, n-뷰탄올 1 ~ 6중량%와, 아이소뷰탄올 1 ~ 6중량%로 이루어지고,
상기 상도 도장단계(S90)에서 아크릴분체도료는 아크릴 수지 75 ~ 85중량%와, 도데칸이산 15 ~ 25중량%로 이루어진 것에 특징이 있는 아노다이징을 이용한 칼라 휠 제조공법.