KR101627727B1 - 도장설비용 유체필터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 도장설비용 유체필터에 관한 것으로, 특히 두께방향의 외측에서 내측으로 섬유상조직 밀도가 더 높게 형성되는 집진여과층과, 도장부스 내부를 향하는 상기 여과재의 고밀도 조직의 표면에 부착되어 여과재의 형상을 유지시키면서 집진여과층을 통과한 미세먼지를 재차 걸러주는 메쉬필터층이 구비되는 도장설비 급배기 시스템에 설치되는 부직포 에어필터에 있어서, 상기 메쉬필터층의 외표면에는 상기 집진여과층과 메쉬필터층을 통과한 미세먼지의 침착 향상을 위해 열가소성수지로 이루어진 수지점착층이 일정 두께로 도포되거나 코팅되고, 상기 수지점착층은 제품표면에 낙하되어 핀홀(pinhole) 또는 크레이터링(cratering)이 발생되는 것을 방지할 수 있도록 제품에 도포되는 도료성분과 동일하거나 유사한 유기화합물로 구성된다.

Description

도장설비용 유체필터{Hydro-filter for the painting facility}

본 발명은 도장설비용 유체필터에 관한 것으로, 특히 자동차 부품 및 차체를 도장하는 도장설비에 설치되어 대기중에 포함되어 유입되는 이물질 및 수분의 유입방지 및 도료분진의 흡착으로 도장이 이루어지는 제품에서 발생되는 핀홀 또는 크레이터링을 방지하여 제품의 품질과 생산성을 향상시킬 수 있도록 하는 도장설비용 유체필터에 관한 것이다.

일반적으로 대형 빌딩이나 산업공장에서 공기정화기용으로 사용되거나 자동차 및 각종 생산제품의 도장부스에 설치된 급기 및 배기시설에 부직포로 구성된 에어필터가 많이 사용되고 있다.

부직포로 구성된 에어필터는 에스테르결합을 갖는 폴리에스테르(Polyester, P.E.T) 화이버, 산과 알카리에 대한 내약품성이 우수한 폴리프로필렌, 마찰강도가 크고 탄성이 좋은 나이론 등 합성섬유로 일정 두께의 밀도구배를 형성하여 다공질의 공극을 통해 공기를 통과시키면서 유입되는 대기중의 미세먼지나 배출되는 대기에 포함된 분진을 잡아주는데 효과적이어서 각종 산업용으로 널리 사용되고 있다.

또한, 이러한 부직포 에어필터는 세척 후 재사용이 가능하고 압력손실이 적어 장시간 사용 가능하며, 다양한 크기와 모양으로 재단이 가능하여 그 사용이 편리한 장점을 갖고 있으며, 롤(ROLL)이나 시트(SHEET)형태로 제공되고 있다.

또한, 이러한 부직포 에어필터는 사용하는 용도에 따라 난연성, 재생성, 집진성, 항균성, 방취성, 탈취성 등 다양한 기능을 부여하여 제작이 가능하여 필요한 장소에 알맞는 최적의 에어필터를 제작, 선택하여 사용할 수 있는 장점을 가지고 있다.

이러한 부직포 에어필터는 높은 효율을 갖도록 일정 두께와 탄력성을 가지면서 각 파이버들이 떨어지는 것을 방지하기 위해 열접합방식으로 제작되며, 클린 에어 사이드(CLEAN AIR SIDE) 쪽으로 갈수록 파이버의 밀도를 증가시켜 더 높은 필터효율을 갖는 구조로 이루어져 있다.

이와 같은 종래의 부직포 에어필터에 대한 일 실시예의 측단면도가 도 1에 도시되어 있다.

즉, 일측면에 섬유상 조직으로 일정 두께로 형성되어 이물질을 걸러주되, 일측에서 타측으로 갈수록 섬유상 조직의 밀도가 증가되어 더 높은 필터효율을 갖도록 구성되는 여과층이 구비되고, 상기 여과층의 일측면, 즉 섬유상 조직의 밀도가 높은 클린에어 사이드 측에는 상기 여과층의 형태 안정성을 유지시키면서 여과층을 통과한 대기 중 미세입자를 최종적으로 걸러주는 이면층이 형성된 구조로 이루어져 있다.

또한, 상기 에어필터를 통과하는 대기중의 미세먼지 집진효율을 높일 수 있도록 상기 이면층의 표면에는 오일이 도포된 오일층이 형성되어 여과층 및 이면층을 통과한 대기에 포함된 미세먼지가 최종적으로 상기 오일층을 통과하면서 집진이 이루어지게 된다.

이와 같이 구성된 종래의 부직포 에어필터가 도장부스의 천정에 설치되어 급기용 에어필터로 사용되는 경우, 상기 이면층이 도장부스 내측을 향하도록 설치되고, 그 외측면에 오일층이 형성되어 여과층과 이면층 및 오일층을 통과하여 도장부스 내부로 유입된 공기가 도장부스 내측에서 일정한 공기흐름을 유지하게 되고, 도장부스 내측에서 제품표면에 분사되는 도료수지 중 오버스프레이된 도료수지는 도장부스 내부의 공기흐름을 따라 벽면이나 루프에 설치된 급기용 에어필터측에 침적되기도 하고, 일부는 배기측 에어필터를 통해 정화 후 외부로 배출된다.

또한, 도장부스 내부는 제품표면에 분사된 도료가 균일하고 신속하게 접착되어 도막이 형성될 수 있도록 일정한 온도조건이 유지된다.

이러한 조건에서 사용되는 급기용 에어필터는 최외측면에 형성된 오일층에 의해 유입되는 공기에서 미세먼지가 걸러지기도 하지만, 도장부스 내측에서 순환되는 공기중에 포함된 오버스프레이된 도료수지 입자(mist)들이 달라붙게 되어 일정기간이 도과되면, 상기 오일층의 유분가스가 증발되면서 오일에 침착된 각종 이물질이 도장이 이루어지고 있거나 도장되어 건조중인 제품의 표면에 낙하되어 핀홀(pin-hole)을 형성시키거나 크레이터(crater)를 발생시킴으로써 도장된 제품 표면의 도장불량을 일으키는 요인으로 작용하고 있는 것으로, 이러한 핀홀 및 크레이터링의 발생상태가 도 2의 사진에 도시되어 있다.

따라서, 도장을 재실시하거나 도장 재실시가 어려운 경우에는 도장된 제품을 폐기 처분해야 하는 경우가 자주 발생되어 도장의 생산성이 떨어짐은 물론이고 재료의 손실이 발생되어 결국 수익성이 떨어지고, 제조원가가 상승되는 요인으로 작용되어 제품 및 기업의 경쟁력을 악화시키는 요인으로 작용하는 문제점이 발생된다.

- 한국 특허등록 제10-0741573호(등록일: 2007.07.13, 발명의 명칭: 다기능성코팅제가 도포된 다기능성 부직포필터) - 한국 특허등록 제10-0986797호(등록일: 2010.10.04, 발명의 명칭: 부직포 필터) - 한국 특허공개 제10-2011-0114580호(공개일:2011.10.19, 발명의 명칭: 스프레이 페인트 부스용 프리필터 및 오염감소방법)

본 발명은 상술한 종래의 도장부스에 설치되는 에어필터의 단점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 도장부스 내부로 유입되는 대기 중의 미세먼지 집진효율을 향상시키면서 제품의 도장시 발생된 도료 분진과 유분가스, 습기 등에 의해 침착된 이물이 도장된 제품표면에 낙하되어 핀홀 및 크레이터링이 발생되는 것을 방지하여 제품 도장의 생산성 및 품질을 향상시킬 수 있도록 하는 도장설비용 에어필터를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 도장설비용 에어필터는 두께방향의 외측에서 내측으로 섬유상조직 밀도가 더 높게 형성되는 집진여과층과, 도장부스 내부를 향하는 상기 여과재의 고밀도 조직의 표면에 부착되어 여과재의 형상을 유지시키면서 집진여과층을 통과한 미세먼지를 재차 걸러주는 메쉬필터층이 구비되는 도장설비 급배기 시스템에 설치되는 부직포 에어필터에 있어서, 상기 메쉬필터층의 외표면에는 상기 집진여과층과 메쉬필터층을 통과한 미세먼지의 침착 향상을 위해 열가소성수지로 이루어진 수지점착층이 일정 두께로 도포되거나 코팅되고, 상기 수지점착층은 제품표면에 낙하되어 핀홀(pinhole) 또는 크레이터링이 발생되는 것을 방지할 수 있도록 제품에 도포되는 도료성분과 동일하거나 유사한 유기화합물로 구성된다.

특히, 상기 수지점착층을 구성하는 열가소성수지의 유기화합물은 150℃ 이상에서 열에서 일정시간 강제 노출시 경화되는 소부도료로 구성되며, 또한, 그 조성비는 아크릴수지 19~22중량％, 멜라민 수지 6~9중량％, RC수지 8~11중량％, 알루미늄 페이스트계 안료 2~5중량％, 광안정제 1~3중량％, 침강방지제 2~4중량％, 유동방지제 3~5중량％, 표면조정제 1~2중량％, 아모매틱계 용제 16~18중량％, 에테르계용제 18~20중량％, 알콜계 용제 4~6중량％로 이루어진다.

본 발명에 따른 도장설비용 에어필터는 특히 도장부스의 루프필터로 사용시에 도장부스 내부에서 발생되는 도료분진과 외부에서 유입되는 미세먼지 등이 수지점착층을 형성하는 열가소성수지에 침착되어 도장부스 내부에서 미세먼지 및 도료분진에 의한 제품의 도장불량이 발생되는 것을 효과적으로 방지할 수 있도록 한다.

또한, 상기 수지점착층에서 형성되는 유분가스 등이 도장이 이루어지고 있는 제품 표면에 낙하되더라도 낙하되는 유분가스의 물성치가 제품에 도장되는 도료의 성분과 동일하거나 유사하여 유분가스의 낙하로 인해 제품표면에 발생될 수 있는 핀홀이나 크레이터링이 발생되지 않아 제품의 도장불량을 줄여 생산성 향상과 원가절감을 동시에 만족시킬 수 있도록 한다.

도 1은 종래의 일실시예에 따른 도장설비용 에어필터의 일측 종단면도,
도 2는 제품표면에 핀홀 및 크레이터링 현상이 발생된 상태의 사진,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 도장설비용 에어필터의 일측 종단면도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 도장설비용 에어필터에 적용된 수지점착층의 조성표,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 도장설비용 에어필터가 조립된 상태도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 도장설비용 유체필터는 일정한 두께로 이루어지되, 두께방향의 외측에서 내측으로 섬유상조직 밀도가 더 높게 형성되는 집진여과층과, 도장부스 내부를 향하는 상기 여과재의 고밀도 조직의 표면에 부착되어 집진여과층의 형상을 유지시키면서 집진여과층을 통과한 대기중의 미세먼지를 재차 걸러주도록 메쉬필터층이 구비된다.

특히, 상기 메쉬필터층의 외표면에는 상기 집진여과층과 메쉬필터층을 통과한 대기중의 미세먼지 침착 효율을 더욱 증대시키면서 대기에 포함된 수분을 흡착할 수 있도록 열가소성수지로 이루어진 수지점착층이 일정 두께로 추가로 도포되거나 코팅된 구조로 이루어진다.

본 발명의 실시예에 적용된 상기 수지점착층은 그 표면에서 발생된 유분가스등이 도장이 이루어지고 있거나 도장 후 건조과정에 있는 제품 표면에 낙하되어 제품 표면에 형성된 도장막에 핀홀(pinhole)이나 크레이터링(cratering)이 발생되는 것을 방지할 수 있도록 제품에 도포되는 도료성분과 동일하거나 유사한 유기화합물로 구성되는 특징을 갖는다.

특히, 상기 수지점착층을 구성하는 열가소성수지의 유기화합물은 150℃ 이상에서 열로 강제 경화시킨 소부도료로 구성되어 상온상태에서 유분가스 발생을 억제하여 도장이 이루어지는 제품의 표면에 낙하되는 것을 방지할 수 있도록 한다.

또한, 상기 수지점착층을 구성하는 열가소성수지의 유기화합물의 바람직한 조성은 아크릴수지 19~22중량％, 멜라민 수지 6~9중량％, RC수지 8~11중량％, 알루미늄 페이스트계 안료 2~5중량％, 광안정제 1~3중량％, 침강방지제 2~4중량％, 유동방지제 3~5중량％, 표면조정제 1~2중량％, 아모매틱계 용제 16~18중량％, 에티르계용제 18~20중량％, 알콜계 용제 4~6중량％로 이루어진다.

이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예에 따른 도장설비용 유체필터(이하, 유체필터로 약칭함)를 설명하며, 상기 유체필터가 도장부스의 루프필터로 설치되어 사용되는 경우를 일례로 들어 그 동작 및 작용효과를 설명한다.

본 발명에서 설명되는 유체필터는 대기중의 미세먼지를 걸러줌과 동시에 대기 중에 포함된 수분까지 흡착할 수 있도록 구성된 하이브리드(Hybrid)형으로 이루어진 특징을 갖는다.

도 2는 도장부스의 천정에 설치되는 루프필터의 일측을 절단한 종단면도로서, 도장설비의 급기구를 통해 외부 대기가 유입된 후에 본 발명의 에어필터가 설치된 도장부스의 루프필터를 통해 대기중에 포함된 미세먼지 및 대기에 포함된 수분이 걸러지게 된다.

외부에서 유입된 대기는 본 발명의 에어필터를 상부에서 하부방향으로 통과하면서 미세먼지가 걸러지게 되는데, 가장 상단부에서 가장 두껍게 형성된 집진여과필터는 그 내부 조직이 위쪽은 성글게 형성되고 아래쪽으로 갈수록 조밀하게 형성되어 대기중에 포함된 입자가 큰 미세먼지부터 입자가 작은 미세먼지까지 집진여과필터의 통과위치에 따라 차례대로 걸러지게 된다.

최상단의 집진여과필터를 통과한 유입대기는 집진여과필터의 저면층에 부착된 메쉬필터층을 통과하면서 재차 미세먼지가 걸러지게 된다.

상기 메쉬필터층은 일정한 두께 및 부피를 갖는 부직포재의 집진여과층의 형상을 고정 유지시켜 주도록 상하 좌우 일정간격으로 폴리에틸렌수지가 세선(細線)으로 엮어 있는 그물망 구조로 이루어져 집진여과층 저면에 부착된다.

그리고, 상기 메쉬필터층의 저면에는 본 발명의 특징부인 유기화합물의 열가소성수지가 일정 두께로 도포되거나 코팅되는 수지점착층이 형성되어 집진여과층을 통과한 대기에 포함한 미립자 형태의 먼지 및 수분이 수지점착층에 달라붙게 되고 순수한 상태의 수분이 제거된 대기만 도장부스 내부로 공급되게 된다.

즉, 상기 수지점착층은 메쉬필터층을 통과한 미세먼지 및 수분의 침착 향상을 위해 유기화합물인 열가소성수지, 특히 제품에 도포되는 도료성분과 동일하거나 유사한 물성치를 갖는 소부도료로 이루어지는 것이 바람직하다.

종래의 에어필터에 도포되는 오일은 상온(최대 80℃)에서 일정시간 경과되는 경우 경화되어 급기효율을 급격히 저하시킴으로써 도장부스 내에 비산된 도료분진이 제품표면에 달라붙게 되어 제품의 도장품질을 저하시키고, 오일의 경화시 발생되는 유분가스 및 유분가스에 침적된 도료뷴진이 도장되는 제품표면에 낙하시 핀홀 또는 크레이터링을 발생시키는 요인으로 작용하게 된다.

그러나, 본 발명의 유체필터에 형성된 수지점착층은 열가소성수지인 소부도료로 150℃ 이상에서 일정시간 열을 가하는 경우에 경화되는 성질을 갖기 때문에 장시간 도장부스 내부로 유입되는 대기에 노출되더라도 쉽게 경화되지 않아 일정한 급기효율을 유지시키게 되어 도장부스 내부에서 발생된 도료분진이 제품표면에 침적되는 것을 효과적으로 예방하여 높은 도장품질의 제품을 얻을 수 있도록 한다.

또한, 본 발명은 소부도료를 이용함으로 인해서 종래의 오일보다 경화성을 지연시킴으로 인해서 유분가스에 의한 오염물질이 제품 표면에 낙하되어 핀홀이나 크레이터링이 발생되는 것을 예방할 수 있도록 한다.

따라서, 본 발명에 이용된 수지점착증의 소부도료 구성비율은 도 5에 도시된 바와 같이 아크릴수지 19~22중량％, 멜라민 수지 6~9중량％, RC수지 8~11중량％, 알루미늄 페이스트계 안료 2~5중량％, 광안정제 1~3중량％, 침강방지제 2~4중량％, 유동방지제 3~5중량％, 표면조정제 1~2중량％, 아모매틱계 용제 16~18중량％, 에티르계용제 18~20중량％, 알콜계 용제 4~6중량％로 이루어진다.

이와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 유체필터는 일정 크기로 절단되어 고정프레임에 고정되어 외기가 유입되는 도장부스의 천정 등에 설치된다.

한편, 상술한 본 발명의 실시예에 따른 유체필터의 급기시험을 실시한 결과 아래 표 1과 같은 결과를 얻었다.

종래 에어필터와 본 발명에 따른 에어필터의 시험결과표

품 목	사용처	시험풍속(m/s)	초기압(mmaq)	말기압(mmaq)
BAF-1000(종래)	급기필터	2.5	7.5	15
BAF-2000(본 발명)	급기필터	2.5	7.5	25
BAF-1000(종래)	천정필터	0.7	5.7	30
BAF-2000(본 발명)	천정필터	0.7	5.7	40

상기 [표 1]에서 알 수 있듯이, 종래의 에어필터와 본 발명에 따른 유체필터를 급기필터로 사용할 경우, 종래의 에어필터는 말기압(mmaq)이 15이고 본 발명에 따른 유체필터는 말기압(mmaq)이 25로 높아졌으며, 도장부스의 천정필터로 사용할 경우 종래의 에어필터는 말기압(mmaq)이 25이고 본 발명에 따른 유체필터는 말기압(mmaq)이 40으로 나타났다.

따라서, 본 발명에 따른 유체필터는 그 사용처에 관계없이 종래의 에어필터보다 말기압(mmaq)이 1.5배 정도 높은 수치를 나타내어 그 집진효율이 높음을 알 수 있다.

한편, 본 발명에 적용된 유체필터의 수지점착층에 대한 연필경도시험, 부착성시험, 내수성 시험을 각각 실시하여 유기화합물 수지의 신뢰테스트를 실시해 보았다.

시험의 편리를 위해 표면이 매끈한 자동차 범퍼에 본 발명의 수지점착층을 도포하여 각각의 신뢰테스트를 실시하였으며, 각 항목들에 대한 신뢰테스트 결과는 아래 [표 2], [표 3], [표 4]에 각각 나타내었다.

연필경도시험

시험방법	시험규격	평가기준	시험결과
시험편 하중을 약 1kg(9.8N)으로 하여 약 5~10mm이송, 5회 반복하여 긁기 시험기 또는 손으로 연필을 시험편에 45°각도로 긁는다.	MS 652-14-D	연필경도 HB이상	양호

부착성 시험

시험방법	시험규격	평가기준	시험결과
한쪽날 면도칼을 이용 시험편의 표면에 바둑판 눈금을 100개 생성하여 점착테이프를 충분히 압착하여 90°방향으로 한번에 당김	MS 652-14-D	직선부위에 벗겨짐이 업어야 하고, 바둑판 눈의 정방형 도막이 50%이상 박리되지 않을 것	부착 박리가 나타나지 않음(M1.5등급)

내수성시험

시험방법	시험규격	평가기준	시험결과
40℃±2℃×240Hr 침지 후 수세 및 에어블로어를 이용, 물기제거 및 건조 후 표준상태에서 1hr방치 후 퇴색/변색 기포가 없을 것	MS 652-14-D	-도막에 현저한 변색, 퇴색, 팽윤, 갈라짐, 광택저하 등이 없고 부착성이 M2.5등급 이상일 것 -색차(ΔE):2.0이하 -그레이스케일: 3등급 이상	-육안으로 확인되는 변, 퇴색 등이 발생되지 않으며, 2차 부착성 결과 M1.5등급으로 양호

상기 시험결과에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 유체필터의 수지점착층은 관련시험규격에 모두 적합한 것으로 나타나 대기중에 포함된 이물질 및 수분 제거용 수지점착층으로 이용하더라도 그 사용이 적합한 것으로 판단되었다.

10 : 집진여과층 20 : 메쉬필터층
30 : 수지점착층 40 : 고정프레임
50,60: 에어필터

Claims (3)

1. 두께방향의 외측에서 내측으로 섬유상조직의 밀도가 더 높게 형성되는 집진여과층과, 도장부스 내부를 향하는 상기 집진여과층의 고밀도 조직의 표면에 부착되어 여과재의 형상을 유지시키면서 집진여과층을 통과한 미세먼지를 재차 걸러주는 메쉬필터층과, 상기 집진여과층과 메쉬필터층을 통과한 미세먼지의 침착 향상 및 표면에 형성되는 유분가스 및 이물질이 제품표면에 낙하되어 핀홀(pinhole) 또는 크레이터링(cratering)이 발생하는 것을 방지할 수 있도록 제품에 도장되는 도료성분과 동일하거나 유사한 유기화합물로 구성되어 상기 메쉬필터층의 외표면에 일정 두께로 도포 또는 코팅되는 열가소성 수지점착층을 포함하되,
   상기 열가소성 수지점착층을 구성하는 유기화합물은 아크릴수지 19~22중량％, 멜라민 수지 6~9중량％, RC수지 8~11중량％, 알루미늄 페이스트계 안료 2~5중량％, 광안정제 1~3중량％, 침강방지제 2~4중량％, 유동방지제 3~5중량％, 표면조정제 1~2중량％, 아모매틱계 용제 16~18중량％, 에티르계용제 18~20중량％, 알콜계 용제 4~6중량％로 이루어지는 것을 특징으로 하는 도장설비용 유체필터.
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