KR101679405B1

KR101679405B1 - Cr 소재용 전착도장방법 및 전착도장장치

Info

Publication number: KR101679405B1
Application number: KR1020160096684A
Authority: KR
Inventors: 문한석
Original assignee: 문한석
Priority date: 2016-07-29
Filing date: 2016-07-29
Publication date: 2016-11-25

Abstract

본 발명은 전착용 도료를 준비하는 도료준비단계; 순차적으로 탕세, 제1 예비탈지, 제2 예비탈지, 본탈지, 제1 수세, 제2 수세, 표면조정, 화성피막, 제3 수세, 제4 수세, 전순수세, 및 수절로 수행하여 상기 CR 소재의 표면을 전착하기 전에 전처리하는 전처리단계; 전처리된 CR 소재를 순차적으로 전착, 제1 UF(Ultra Filter) 수세, 제2 UF수세, 제1 후순수세, 제2 후순수세, 및 제3 후순수세로 수행하여 상기 전처리된 CR 소재를 전착시키는 후처리단계; 후처리된 CR 소재를 건조로에 투입하기 전에 열을 가하여 수절시키는 건조전수절단계; 및 수절된 CR 소재를 150℃ 내지 250℃의 온도범위의 건조로에서 건조시키는 건조로단계;를 포함하는 CR 소재용 전착도장방법, 및 전착도장장치에 대한 것이다.

Description

CR 소재용 전착도장방법 및 전착도장장치 {ELECTRO DEPOSITION COATING METHOD AND APPARATUS FOR COLD-ROLLED STEEL SHEET HAVING EXCELLENT SURFACE PROPERTIES}

본 발명은 냉연강판 (cold-rolled steel sheet, 이하 CR 소재)의 전착도장방법 및 이를 이용한 전착도장장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 디스플레이 프레임 등에 이용되는 박막의 CR 소재를 외관 불량없이 우수한 표면 물성을 갖도록 코팅할 수 있는 CR 소재용 전착도장방법 및 전착도장장치에 관한 것이다.

전착도장 (electro deposition coating)이란 용액에 전류를 통하게 하면 용액중의 양이온입자는 음극으로 이동하고 음이온입자는 양극으로 이동하는 현상을 전기영동이라 하고, 이것을 도장에 응용한 것이 전착도장이다. 물에 분산 혹은 용해되어 있는 전착도장용 도료를 넣은 욕조에 금속제 피도물을 넣고 피도물과 전극 사이에 전압 (100~300V)을 가하고 2~3분 정도 전류를 흐르게 하면 전기영동, 전기분해, 전기응석, 전기삼투 작용 등이 일어나 피도물의 표면에 균일한 수성 액체에 녹지 않는 수불용(水不溶)의 도막을 얻을 수 있다.

일반적으로 금속소재의 표면에 미관(컬러) 및 내식성을 부여하여 자동차, 항공기 등의 이동수단과 가전 제품, 휴대폰, 모바일 기기 등의 전자제품으로 사용하기 위해 금속소재의 표면을 표면 처리하는 도장작업으로는 전착도장과 정전액체도장이 이용되나, 최근에는 도장외관 및 밀착성이 좋은 전착도장이 많이 이용되고 있다.

반면, 대부분의 전착도장은 자동차 등의 거대한 크기를 갖는 제품의 표면에 수행되었으며, 디스플레이 등의 제품에 구비되는 박형의 금속소재를 코팅하는 경우에는 표면에 물결 무늬, 얼룩 등이 생기는 등 외관불량률이 높아 대량 생산에 적용하기 어려웠고, 이를 극복하기 위하여 다양한 연구가 수행되고 있다.

예컨대, 이와 관련한 종래 선행기술문헌으로 대한민국 공개특허공보 제10-2007-0106104호 (2007.11.01.), 일본공개특허공보 특개2002-275689호 (2002.09.25.) 등을 들 수 있다.

본 발명의 목적은 디스플레이 등에 프레임으로 이용되는 박형의 금속소재를 외관불량 없이 우수한 표면특성을 갖도록 제조할 수 있는 신규한 전착도장방법을 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 디스플레이 등의 전자 제품에 이용되는 박형 프레임에 전착도장하기 위하여 사용되는 신규한 전착도장장치를 제공하기 위함이다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 줄무늬 또는 얼룩 등과 같이 표면에 생성되는 외관불량을 개선하여 생산효율이 향상된 전착도장방법 및 전착도장장치와, 이를 이용하여 코팅된 너비가 1cm 이하이고 두께가 0.5t 이하인 박형의 디스플레이용 프레임 소재를 제공하기 위함이다.

본 발명의 일측면에 따르면, 본 발명의 실시예들은 중량%로, 탄소(C): 0.05~0.3%, 망간(Mn): 3.0~8.0%, 알루미늄(Al): 1.0~4.0%, 실리콘(Si): 2.0% 이하(0은 제외), 인(P): 0.03% 이하(0은 제외), 황(S): 0.015% 이하(0은 제외), 질소(N): 0.02% 이하(0은 제외), 잔부 Fe 및 기타 불순물을 포함하는 CR 소재용 전착도장방법으로, 전착용 도료를 준비하는 도료준비단계; 순차적으로 탕세, 제1 예비탈지, 제2 예비탈지, 본탈지, 제1 수세, 제2 수세, 표면조정, 화성피막, 제3 수세, 제4 수세, 전순수세, 및 수절로 수행하여 상기 CR 소재의 표면을 전착하기 전에 전처리하는 전처리단계; 전처리된 CR 소재를 순차적으로 전착, 제1 UF(Ultra Filter) 수세, 제2 UF수세, 제1 후순수세, 제2 후순수세, 및 제3 후순수세로 수행하여 상기 전처리된 CR 소재를 전착시키는 후처리단계; 후처리된 CR 소재를 건조로에 투입하기 전에 열을 가하여 수절시키는 건조전수절단계; 및 수절된 CR 소재를 150℃ 내지 250℃의 온도범위의 건조로에서 건조시키는 건조로단계;를 포함하고, 상기 전처리단계에서 상기 탕세는 탈지액을 구비한 탕세조 내에서 수행되되 상기 탕세조 내에 구비된 초음파기기를 이용하여 초음파처리와 함께 수행되며, 상기 전처리단계에서 제1 수세, 제2 수세, 표면조정 및 제3 수세가 수행되는 동안 상기 CR 소재의 상부에는 상기 CR 소재측으로 물을 분사하는 영차노즐이 구비되어 상기 CR 소재의 표면에 전체적으로 수막을 형성시키고, 상기 후처리단계에서 상기 전착은 전착용 도료가 구비된 전착조에서 전압을 가하여 수행되되, 상기 CR 소재를 5초 내지 10초 동안 유지시킨 후 상기 전착용 도료 중에 전몰하여 정류기를 이용하여 상기 전압을 50초 내지 60초 동안 0V에서 250V 내지 300V까지 통전하여 CR 소재용 전착도장방법을 포함한다.

상기 도료준비단계에서, 상기 전착용 도료는 고형분 (NV)이 5% 내지 15%이고, pH는 3 내지 5이며, 전도도는 300㎲/㎝ 내지 800㎲/㎝일 수 있다.

상기 CR 소재를 전착하기 위하여 전착조 중에 함침시키기 전에 상기 전착조에 구비된 전착용 도료의 고형분, pH, 및 전도도를 제어하는 도료제어단계를 더 포함할 수 있다.

상기 도료제어단계는, 상기 전착조에 구비된 전착용 도료의 고형분, pH, 및 전도도를 측정하는 단계; 상기 전착조에 구비된 전착용 도료의 고형분, pH, 및 전도도와 도료준비단계에서의 전착용 도료의 고형분, pH, 및 전도도를 비교하는 단계; 및 상기 전착조에 구비된 전착용 도료의 고형분, pH, 및 전도도가 도료준비단계에서의 도료의 고형분, pH, 및 전도도의 범위 내에 포함되도록 제어하는 단계;를 포함할 수 있다.

상기 전처리단계에서, 상기 탕세, 제1 예비탈지, 제2 예비탈지, 본탈지가 스프레이 방식으로 수행되는 과정에서 상기 CR 소재의 상부에는 탈지후드가 설치되어 비산되는 탈지액을 외부로 배기시킬 수 있다.

상기 전처리단계에서, 상기 표면조정은 18℃ 내지 30℃의 온도범위에서 수행될 수 있다.

상기 후처리단계에서, 상기 전착이 수행되는 전착용 도료는 상기 전착조에 구비되기 전에 전착예비조 내에서 24시간 내지 120시간 동안 교반하면서 에이징을 거칠 수 있다.

상기 CR 소재는 너비가 0.5cm 내지 1cm이고, 두께는 0.5mm 내지 0.8mm인 판상형일 수 있고, 상기 CR 소재의 표면에 코팅된 전착도장은 15㎛ 내지 30㎛의 두께이고, 광택도는 20Gu (Gloss unit) 내지 70Gu일 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 본 발명은의 다른 실시예는 전술한 전착도장방법에 따르는 것으로, 중량%로, 탄소(C): 0.05~0.3%, 망간(Mn): 3.0~8.0%, 알루미늄(Al): 1.0~4.0%, 실리콘(Si): 2.0% 이하(0은 제외), 인(P): 0.03% 이하(0은 제외), 황(S): 0.015% 이하(0은 제외), 질소(N): 0.02% 이하(0은 제외), 잔부 Fe 및 기타 불순물을 포함하는 CR 소재용 전착도장장치로, 순차적으로 탕세조, 제1 예비탈지조, 제2 예비탈지조, 본탈지조, 제1 수세조, 제2 수세조, 표면조정조, 화성피막조, 제3 수세조, 제4 수세조, 전순수세조, 수절부, 전착조, 제1 UF(Ultra Filter) 수세조, 제2 UF수세조, 제1 후순수세조, 제2 후순수세조, 제3 후순수세조를 구비한 작업조, 건조전수절부, 및 건조로로 이루어지는 코팅작업부; 상기 CR 소재에 대응하는 형태로 구비되어 상기 CR 소재를 고정시켜 이동시키는 행거; 상기 탕세조의 상부측에서 상기 건조로의 상부측까지 연장되어 상기 CR 소재를 상하로 이동시키면서 상기 탕세조에서 상기 건조로 내부로 일방향으로 이동시키도록 상기 CR 소재를 구비한 행거를 고정하여 이동시키는 레일 (예컨대, 콘베어레일); 상기 레일에 나란하게 구비되어 상기 CR 소재의 상부에서 상기 CR 소재측으로 물을 분사하도록 물분사부재를 구비하는 영차노즐; 및 상기 탕세조, 제1 예비탈지조, 제2 예비탈지조, 본탈지조의 상부에 구비되어 비산되는 탈지액을 외부로 배기시키는 탈지후드를 구비하고, 상기 레일과 영차노즐의 적어도 일부를 감싸도록 구비하는 탈지커버;를 포함하고, 상기 전착조의 내부에 전착용 도료가 구비되고 CR 소재를 상기 전착용 도료 중에 전체적으로 함침시켜 5초 내지 10초 동안 유지시킨 후 전압으로 가하여 전착하되, 상기 전압을 50초 내지 60초 동안 0V에서 250V 내지 300V까지 상승시켜 수행하는 CR 소재용 전착도장장치를 포함한다.

상기 탕세조의 내부에는 탈지액이 구비되고, 상기 탕세조에는 상기 탈지액으로 초음파를 발생시키는 초음파기기가 구비될 수 있다.

상기 표면조정조에는 상기 표면조정조 내부 온도를 제어하는 열교환기와, 상기 표면조정조의 내부의 온도를 측정하는 온도센서가 구비될 수 있다.

상기 전착조에는 노즐 (예컨대, 순환 라이쟈배관)이 구비되어 상기 전착용 도료를 에이징한 후 상기 전착조로 전착용 도료를 공급하는 전착예비조와 연결되고, 상기 전착예비조와 상기 전착조 사이에 상기 전착용 도료를 이동시키는 펌프가 구비될 수 있다.

상기 전착조 및 전착예비조로 전착용 도료를 공급하는 도료공급부를 더 포함하고, 상기 전착조, 전착예비조, 및 도료공급부에는 전착용 도료의 고형분 (NV)을 측정하는 고형분센서, 상기 전착용 도료의 pH를 측정하는 pH센서, 및 상기 전착용 도료의 전도도를 측정하는 전도도센서가 각각 구비될 수 있다.

상기 전착조, 전착예비조, 및 도료공급부에서 상기 고형분센서, pH센서, 및 전도도센서에서 측정된 전착용 도료의 고형분, pH, 및 전도도를 전달받아 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

상기 전착용 도료는 고형분 (NV)이 5% 내지 15%이고, pH는 3 내지 5이며, 전도도는 300㎲/㎝ 내지 800㎲/㎝일 수 있다.

상기 건조전수절부에는 상기 CR 소재로 열을 제공하는 히터를 더 포함할 수 있다.

상기 레일은 상기 탕세조에서 제3 후순수세조까지 일직선으로 구비되는 제1 레일과, 상기 건조전수절부의 상부에 곡선으로 구비되는 제2 레일을 포함하고, 상기 영차노즐의 물분사부재는 제1 수세조, 제2 수세조, 표면조정조, 및 제3 수세조에 대응하는 위치에 구비되어 상기 CR 소재의 표면에 전체적으로 수막을 형성시킬 수 있다.

상기 작업조의 상부에는 상기 콘베어레일의 일부와 상기 영차노즐을 덮도록 구비되는 탈지커버와, 상기 탈지커버의 상부에 구비되어 작업조에서 비산되는 탈지액을 외부로 배출시키는 탈지후드가 구비될 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 본 발명은 전술한 전착도장방법 및 장치에 의하여 제조된 것으로, 중량%로, 탄소(C): 0.05~0.3%, 망간(Mn): 3.0~8.0%, 알루미늄(Al): 1.0~4.0%, 실리콘(Si): 2.0% 이하(0은 제외), 인(P): 0.03% 이하(0은 제외), 황(S): 0.015% 이하(0은 제외), 질소(N): 0.02% 이하(0은 제외), 잔부 Fe 및 기타 불순물을 포함하는 CR 소재와, 상기 CR 소재 표면에 코팅된 전착도장으로 이루어지고, 상기 전착도장은 15㎛ 내지 30㎛의 두께이고, 광택도는 20Gu (Gloss unit) 내지 70Gu이고, 상기 CR 소재는 너비가 0.5cm 내지 1cm이고, 두께는 0.5mm 내지 0.8mm인 판상형인 디스플레이용 프레임을 포함한다.

이상 살펴본 바와 같은 본 발명에 따르면, 디스플레이 등에 프레임으로 이용되는 박형의 금속소재를 외관불량 없이 우수한 표면특성을 갖도록 제조할 수 있는 신규한 전착도장방법을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면 디스플레이 등의 전자 제품에 이용되는 박형 프레임에 전착도장하기 위하여 사용되는 신규한 전착도장장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면 줄무늬 또는 얼룩 등과 같이 표면에 생성되는 외관불량을 저감되어 생산효율이 향상된 전착도장방법 및 전착도장장치와, 이를 이용하여 코팅된 너비가 1cm 이하이고 두께가 0.5t 이하인 박형의 디스플레이용 프레임 소재를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 CR 소재용 전착도장방법을 나타낸 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 CR 소재용 전착도장방법을 이용하여 제조된 CR 소재를 이용한 디스플레이와 상기 디스플레이를 감싸는 프레임을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 도 2의 분해도이다.
도 4는 본 실시예에 따른 도료제어단계를 나타낸 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 CR 소재용 전착도장장치를 도시한 도면이다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 CR 소재용 전차도장장치에 의하여 전착되는 CR 소재와 상기 CR 소재를 고정하는 행거를 도시한 도면이다.
도 6b는 도 6a의 행거에 CR 소재가 고정된 모습을 도시한 도면이다.
도 7은 도 5에 도시된 영차노즐을 도시한 도면이다.
도 8은 도 5에 도시된 탕세조를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 표면조정조를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 CR 소재의 전착이 수행되는 전착조를 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 전착조, 전착예비조, 도료공급부, 및 제어부를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 12는 실시예 9에 따른 피막의 SEM 사진이다.
도 13은 비교예 9에 따른 피막의 SEM 사진이다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 이하의 설명에서 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 매체를 사이에 두고 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 도면에서 본 발명과 관계없는 부분은 본 발명의 설명을 명확하게 하기 위하여 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.

이하, 첨부된 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 CR 소재용 전착도장방법을 나타낸 흐름도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 CR 소재용 전착도장방법은 전착용 도료를 준비하는 도료준비단계 (S10); 순차적으로 탕세, 제1 예비탈지, 제2 예비탈지, 본탈지, 제1 수세, 제2 수세, 표면조정, 화성피막, 제3 수세, 제4 수세, 전순수세, 및 수절로 수행하여 상기 CR 소재의 표면을 전착하기 전에 전처리하는 전처리단계 (S20); 전처리된 CR 소재를 순차적으로 전착, 제1 UF(Ultra Filter) 수세, 제2 UF수세, 제1 후순수세, 제2 후순수세, 및 제3 후순수세로 수행하여 상기 전처리된 CR 소재를 전착시키는 후처리단계 (S30); 후처리된 CR 소재를 건조로에 투입하기 전에 열을 가하여 수절시키는 건조전수절단계 (S40); 및 수절된 CR 소재를 150℃ 내지 250℃의 온도범위의 건조로에서 건조시키는 건조로단계 (S50);를 포함한다. 또한, 상기 전처리단계 (S20)에서 상기 탕세는 탈지액을 구비한 탕세조 내에서 수행되되 상기 탕세조 내에 구비된 초음파기기를 이용하여 초음파처리와 함께 수행될 수 있다. 상기 전처리단계 (S20)에서는, 제1 수세, 제2 수세, 표면조정 및 제3 수세가 수행되는 공정에서, 상기 CR 소재의 상부에는 상기 CR 소재측으로 물을 분사하는 영차노즐이 구비되어 상기 CR 소재의 표면에 전체적으로 수막(水膜)을 형성시킬 수 있다. 상기 후처리단계 (S30)에서 상기 전착은 전착용 도료가 구비된 전착조에서 전압을 가하여 수행될 수 있는데, 이때 상기 CR 소재를 상기 전착용 도료 중에 전체적으로 함침시켜 5초 내지 10초 동안 유지시킨 후 상기 전압을 50초 내지 60초의 시간 동안 0V에서 최대 250V 내지 300V까지 상승시켜 수행할 수 있다. 예컨대, 상기 레일은 콘베어레일일 수 있다.

통상, 전착도장방법은 복수개의 복잡한 공정에 의하여 수행되는데, 이들 공정들은 서로 영향을 주어 피도물의 표면에 전착도장 (피막을 코팅)시킨다. 또한, 전술한 복수개의 공정들은 10개 이상의 공정이 하나의 피도물에 대해서 순차적으로 수행되므로 이들 복수개의 공정 중 어느 하나의 공정에 의하여 발생하는 불량은 상기 피도물 상에 잔존하여 후속하는 공정에 전사되어 영향을 준다. 따라서, 공정과 공정 사이에 피도물의 세척 공정, 온도, 압력 및 조건 차이 등은 전후 공정의 관계에 의하여 조정된다. 또한, 전착도장방법은 상기 전착도장방법이 수행되는 피도물의 소재의 종류, 물성, 표면성질에 따라 다른 효과를 유도한다.

본 실시예에 따른 전착도장방법은 피도물로 CR 소재를 이용한 것으로, 상기 CR (cold rolling) 소재는 중량%로, 탄소(C): 0.05~0.3%, 망간(Mn): 3.0~8.0%, 알루미늄(Al): 1.0~4.0%, 실리콘(Si): 2.0% 이하(0은 제외), 인(P): 0.03% 이하(0은 제외), 황(S): 0.015% 이하(0은 제외), 질소(N): 0.02% 이하(0은 제외), 잔부 Fe 및 기타 불순물을 포함하는 냉간압연소재 (cold rolling steel)일 수 있다.

상기 CR 소재는 행거 등을 통하여 상기 CR 소재의 일부가 고정되고, 고정된 CR 소재는 전처리단계 (S20), 후처리단계 (S30)를 거치게 되는데, 상기 CR 소재는 각각의 공정이 수행되는 복수개의 작업조 (bath, 배스)의 상부에 구비된 레일에 고정되어 일방향으로 진행될 수 있다. 또한, 상기 CR 소재를 고정하는 레일은 전술한 일방향으로의 이동 이외에도 상하이동을 할 수 있는데, 상기 레일의 상하이동에 의하여 상기 CR 소재는 작업조 중으로 함침되고, 공정 완료 후에 배출되어 다음 공정이 수행되는 작업조로 이동할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 CR 소재용 전착도장방법을 이용하여 제조된 CR 소재를 이용한 디스플레이와 상기 디스플레이를 감싸는 프레임을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 3은 도 2의 분해도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따라 제조된 CR 소재는 박막의 디스플레이 (2)의 모서리부를 감싸도록 구비되는 판상형인 디스플레이용 프레임 (3)으로 사용될 수 있으며, 상기 프레임 (3)이 구비된 모니터 (1)과 같은 전자제품은 고가이므로 내구성은 물론이요 이와 함께 수려한 미관을 구비하는 것이 중요하다.

반면, 모니터 (1) 등과 같은 전자제품이 박막 디스플레이 (2)를 채용함으로써, 상기 디스플레이 (2)의 모서리부를 고정하는 프레임 (3)도 디스플레이 (2)와 함께 박막으로 제조될 필요가 있다. 금속은 우수한 내구성을 가지나 종래의 금속의 외관을 코팅하는 기술로는 상기 디스플레이 (2)에 대응하는 너비 및 두께 등의 크기를 갖는 금속을 코팅하는 경우 얼룩, 외관불량 등의 다수 문제가 발생하여 상기 금속을 프레임 (3)으로 채용하는 데 어려움이 있었다. 따라서, 성형이 용이한 레진과 같은 수지를 이용하여 프레임으로 대체했는데, 상기 수지는 금속과 같은 강도를 구비하지 못해 내구성에서 문제가 되었다.

반면, 본 실시예에 따른 CR 소재용 전착도장방법은 복수개의 공정을 변형시켜 상기 CR 소재에 최적화된 공정으로, 이를 이용하여 코팅된 CR 소재는 CR 소재 자체가 갖는 내구성은 물론이요, 표면이 균일하게 코팅되어 우수한 외관특성을 구비한다. 상기 CR 소재는 너비 (a)가 0.5cm 내지 1cm이고, 두께 (b)는 0.5mm 내지 0.8mm인 판상형일 수 있다. 이와 같이 협소한 너비 및 두께를 갖는 CR 소재 (3)는 통상의 방식으로 전착도장을 실시하는 경우, 피막의 물성 및 외관불량이 다수 발생하는 데 반하여, 본 실시예에 따른 전착도장방법을 이용하는 경우, 상기 CR 소재 상에 코팅된 전착도장은 15㎛ 내지 30㎛의 두께이고, 광택도는 20Gu (Gloss unit) 내지 70Gu로 물성 및 외관이 모두 우수하다. 전술한 너비 (a) 및 폭 (b)을 갖는 CR 소재 (3)는 에지 (edge)부분의 얼룩 등과 같은 외관불량이 발생하지 않고, 전착도장의 두께는 15㎛ 내지 30㎛로 전체적으로 균일하게 코팅될 수 있다. 또한, 코팅된 CR 소재 (3)의 광택도는 20Gu 내지 70Gu의 범위 내에 포함되는 우수한 광택특성을 함께 구비할 수 있다. 상기 광택도는 코팅된 CR 소재의 표면의 거칠기, 전착도장의 얼룩 등의 불량 여부를 확인할 수 있는 지표로, 상기 CR 소재 (3)의 전면부를 기준으로 상, 하, 좌, 우를 모두 측정한 결과이다. 상기 광택도는 ISO 2813 및 ASTM D523에 따른 통상의 방법에 의하여 60도를 기준으로 측정하였다.

상기 코팅된 CR 소재 (3)는 적어도 하나 이상의 홀 (4)을 구비하는데, 상기 홀 (4)은 디스플레이 (2)이와 결합시킨 후 볼트 등을 이용하여 체결하여 고정시킬 때 이용할 수 있다. 또한, 상기 홀 (4)은 상기 CR 소재 (3)에 전착도장을 수행하기 위하여 상기 CR 소재 (3)를 이송시킬 때 사용되는 행거 등을 이용하여 고정시킬 때 사용될 수 있다 (하기, 도 6a, 6b 참조). 따라서, 상기 CR 소재 (3)의 홀 (4)은 볼트 등으로 체결하는 과정에서 주변이 상기 홀 (4)의 주변부는 볼트 등에 의하여 커버되므로, 상기 CR 소재를 전착도장방법을 수행하는 과정에서 상기 홀 (4)을 행거로 고정하여 이동시키는 데 이용할 수 있다.

본 실시예에 따른 CR 소재용 전착도장방법은 CR 소재를 코팅하기 위한 전착용 도료를 준비하는 도료준비단계 (S10)를 포함할 수 있다. 상기 도료준비단계 (S10)에서, 상기 전착용 도료는 고형분 (NV)이 5% 내지 15%이고, pH는 3 내지 5이며, 전도도는 300㎲/㎝ 내지 800㎲/㎝일 수 있다. 상기 전착용 도료는 피도물의 종류, (예컨대, CR 소재의 특유의 표면특성 등과, 전착 시의 조건), 전착 시의 조건 (예컨대 전압, 온도, 알칼리도 등)에 의하여 상기 CR 소재 상에 코팅된 전착도장의 물성과 코팅의 균일성, 품질 등에 영향을 미친다. 따라서, CR 소재를 전착하기 앞서 고형분, pH, 및 전도도가 제어된 전착용 도료를 준비하는 도료준비단계 (S10)가 수행되는 것이 바람직하다. 상기 전착용 도료는 양이온 전착에서 사용되는 통상의 물질들을 이용할 수 있고, 색을 구현하는 안료, 피도물에 부착이 용이하도록 구비되는 수지, 용제, pH를 제어하는 산성화제와 DI 워터로 이루어질 수 있다. 상기 DI 워터 (순수)는 상기 전착용 도료 중 60%로 포함될 수 있다.

상기 전착용 도료의 고형분은 15% 이하인 것이 바람직하다. 상기 고형분이 15%를 초과하는 경우 전착 도중 전압을 인가하는 과정에서 상기 고형분이 서로 덩어리로 뭉치게 되어 침강물 (沈降物)이 형성되고, 이는 CR 소재의 표면에 부착되어 표면불량의 유발할 수 있다. 또한, 상기 전착용 도료의 고형분은 5% 내지 15%인 것이 더욱 바람직하다. 상기 고형분은 5% 미만으로 관리하는 경우에는 전착용 도료를 고가의 원료를 이용해야 하고, 상기 전착용 도료를 관리하기 위한 공정조건에 소비되는 비용이 불필요하게 증가되므로 대량생산에는 적절하지 않을 수 있다. 상기 전착용 도료은 pH는 3 내지 5일 수 있는데, 상기 pH는 젖산 또는 초산에 의하여 제어될 수 있다. 상기 전착용 도료의 pH가 3 미만인 경우 전착효율이 저하되고 후처리단계 (S30)에서 수행되는 제1 및 제2 UF수세에서 재용해가 일어나서 문제가 될 수 있다. 또한, 상기 전착용 도료의 pH가 5 초과인 경우 전착용 도료 중에 포함되는 안료와 수지의 분산성을 저하시키고, 제1 및 제2 UF수세에서 사용되는 UF멤브레인의 막힘의 원인이 되며, 코팅된 피막의 외관 평활성을 저하시킨다. 상기 전착용 도료의 전도도는 800㎲/㎝ 이하인 것이 바람직한데, 상기 전도도가 800㎲/㎝ 초과인 경우 표면 얼룩 불량과 과도막의 원인이 된다. 더욱 바람직하기로는, 상기 전도도는 300㎲/㎝ 내지 800㎲/㎝인 데, 상기 전도도의 전술한 범위 내로 유지하기 위하여 전착하는 도중에 발생하는 잡이온 (전착용 도료의 전도도 상승의 원인)을 전극봉을 통하여 음이온 위주의 잡이온을 제거하고, 배출되지 못한 양이온 위주의 잡이온은 대략 2시간 단위로 전도도를 측정하여 주기적으로 여액을 폐기함으로써 상기 전착용 도료의 전도도를 유지할 수 있다.

상기 CR 소재의 표면에 피막이 균일하게 코팅되고 동시에 표면에 작 부착되도록 하기 위해서, 상기 CR 소재 표면을 전착 조건에 적절하도록 세척 등의 처리를 하는 전처리단계 (S20)가 수행될 수 있다. 상기 전처리단계 (S20)는 순차적으로 탕세, 제1 예비탈지, 제2 예비탈지, 본탈지와, 제1 수세, 제2 수세와, 표면조정, 화성피막, 제3 수세, 제4 수세, 전순수세, 및 수절을 포함할 수 있다. 상기 탕세, 제1 예비탈지, 제2 예비탈지, 본탈지는 탈지액을 이용하는 탈지공정으로 상기 CR 소재의 표면에 존재하는 오일 등을 제거할 수 있다. 상기 탕세, 제1 및 제2 예비탈지는 피도물인 CR 소재의 표면에 유착된 오일류, 철분 및 기타 이물질을 탈지액을 이용하여 고압 스프레이로 제거할 수 있다. 이어서 수행되는 본탈지는 딥핑 (dipping) 탈지공정으로, CR 소재의 내부와, 스프레이로 제거되지 않은 접합부를 탈지하기 위한 공정으로, 철분, 오일류 및 기타 이물질을 제거할 수 있다. 상기 CR 소재에 화성피막을 형성하기 전, 상기 제1 및 제2 수세에서는 물을 이용하여 탈지액과 이물질이 혼합되어 잔존하는 CR 소재의 표면을 세척할 수 있다. 상기 제1 수세는 1차 수세 공정으로 CR 소재의 표면의 탈지액을 제거하고, 상기 제1 수세는 2차 수세 공정으로 CR 소재의 표면 및 내부의 탈지액을 제거할 수 있다. 상기 표면조정에서는 화성피막을 형성하기 전에 CR 소재의 표면에 완전히 제거된 이온화를 재 활성화시켜 피막형성을 원활하게 하도록 할 수 있다. 이어서 화성피막은 CR 소재를 전착하기 전에 1차적으로 예비피막을 형성시키는 공정으로, CR 소재에 인산아연 피막을 형성하여 도장물의 부착성과 내식성을 부여할 수 있다. 상기 제3 수세 및 제4 수세에서는 인산아연 피막처리된 CR 소재의 피막 슬러지와 산기를 제거하여 부식을 방지할 수 있다. 이어서 수행되는 전순수세에서는 탈이온수 (순수)로 수세함으로써 피막처리된 CR 소재가 전착 (도장) 공정에서 최상의 도정만을 형성하도록 잡이온을 완전히 제거할 수 있다. 이어서 수행되는 수절에서는 후처리단계 (S30)의 전착 공정이 수행되기 수세수를 제거할 수 있다.

상기 탕세, 제1 예비탈지, 제2 예비탈지는 40 내지 50℃의 온도, 0.1 내지 0.5 Mpa의 압력, 및 15 내지 35pt의 알칼리도에서, 상기 본탈지는 35 내지 45℃의 온도, 0.2 Mpa 이하의 압력, 및 5 내지 20pt의 알칼리도에서 수행될 수 있다. 상기 제1 및 제2 수세는 0.05 내지 0.5Mpa의 압력으로 스프레이되는 물을 이용하여 전단계의 수행 후 잔존하는 이물질을 제거할 수 있다. 상기 표면조정은 15 내지 25℃의 온도, 0.1 내지 0.5Mpa의 압력, 2.0 내지 5.5pt의 알칼리도, 및 7.0 내지 11.0의 pH에서 수행되며, 상기 화성피막은 35 내지 50℃의 온도, 15 내지 28 pt의 전산도, 0.3 내지 2.0pt의 유리산도, 및 0.5 내지 2.0pt의 전산도로 인산아연계 피막을 형성할 수 있다. 상기 제3 및 제4 수세는 0.05 내지 0.5Mpa의 압력으로 스프레이되는 물을 이용하고, 상기 전순수세는 순수 (DI 워터)를 이용하여 10.0 ㎲/㎠ 이하의 전도도로 수행되어 CR 소재 표면의 불필요한 이온들을 제거할 수 있다. 수절에서는 열을 가하여 CR 소재 표면의 수분을 건조시킬 수 있다.

상기 탕세는 입고된 CR 소재를 최초로 처리하는 과정으로, 상기 CR 소재에 존재하는 이물질, 방청유를 제거하는 공정이다. 상기 CR 소재는 제조하는 과정에서 발생한 이물이 용접 접합부에 잔존할 수 있으며, 여름철과 같이 고온의 환경에서는 방청유가 상기 CR 소재의 표면에 고착되므로 상기 방청유의 제거가 용이하지 않다. 탕세, 제1 및 제2 예비탈지, 및 본탈지로 이루어지는 탈지과정에서 상기 CR 소재 상의 이물질, 방청유가 제거되지 않은 경우에는, 상기 CR 소재를 전착시킨 후 용접 접합 부위에서 이물 불량이 발생하거나, 또는 화성피막을 형성시키는 과정에서 템퍼 불량 및 전착 크레타 불량 발생의 원인이 될 수 있다.

반면, 본 실시예에 따른 전처리 단계 (S20)에서, 상기 탕세는 내부에 탈지유가 구비된 탕세조를 이용하되, 상기 탕세조에는 초음파기기가 구비될 수 있다. 탈지유가 구비된 탕세조 내에, 상기 CR 소재를 함침시킨 후 1200W로 10 내지 12세트 (set), 또는 1000W로 12내지 14세트로 초음파를 발생시킬 수 있으며, 이에 의하여 상기 CR 소재의 용접 접합부에 잔존하는 이물질과 고착된 방청유를 효과적으로 제거하여, 불량을 억제하고 공정효율을 향상시킬 수 있다.

상기 탕세에 이어서 제1 및 제2 예비탈지와 본탈지가 수행될 수 있다. 상기 제1 및 제2 예비탈지는 동일한 온도, 압력, 및 알칼리도를 갖는 탈지액을 이용하되 별도의 작업조에서 수행함으로써 탈지효율을 향상시킬 수 있다. 이어서 수행되는 본탈지는 상기 제1 및 제2 예비탈지보다 낮은 조건, 예컨대 상대적으로 온화한 조건의 온도, 압력, 및 알칼리도에서 수행되는 것이 바람직하다.

상기 탕세, 제1 및 제2 예비탈지, 및 본탈지는 탈지액에서 수행되고, 이어서 제1 및 제2 수세는 물에서 수행될 수 있다. 상기 물로 수행되는 제1 수세의 바로 직전에 수행되는 본탈지에서 탈지액의 온도, 압력, 및 알칼리도를 감소시킴으로써 후속하는 제1 수세에서의 물과 조건 차이가 크지 않도록 할 수 있다. 이에 의하여, 본탈지에 이어지는 제1 수세에서의 공정효율을 향상시킬 수 있고, 공정 조건의 변화를 온화하게 할 수 있으므로 CR 소재에 가해지는 환경변화를 최소화하여 품질을 향상시킬 수 있다.

상기 본탈지에 이어서 상기 제1 및 제2 수세에서는 상기 CR 소재로 물을 스프레이시켜 상기 CR 소재의 표면에 잔존하는 탈지액을 제거하고, 탈지액이 제거된 CR 소재는 상기 제1 및 제2 수세에 후속하는 표면조정 및 화성피막에서 형성되는 피막의 품질을 향상시킬 수 있다.

상기 전처리단계 (S20)은 연속하는 공정에서 수행될 수 있는 데, 이들 연속하는 공정은 탈지액으로 수행되는 탈지공정 (탕세에서 본탈지까지), 물로 수행되는 공정을 포함할 수 있다. 상기 탈지액은 상기 CR 소재의 표면을 향하여 스프레이되는 데, 이때 탈지액의 일부는 CR 소재와 충돌하여 주변으로 비산되고 이는 주변 장치를 열화시키고, 물로 수행되는 공정에서 물의 알칼리도 등의 물성을 변화시켜 공정효율을 저하시킬 수 있다.

반면, 본 실시예에 따르는 CR 소재용 전착도장방법은 상기 전처리단계 (S20)에서, 상기 탕세, 제1 예비탈지, 제2 예비탈지, 본탈지가 수행되는 과정에서 상기 CR 소재의 상부에는 탈지커버가 구비되어 탈지액이 상기 탕세, 제1 예비탈지, 제2 예비탈지, 및 본탈지가 수행되는 영역 내에만 존재하도록 공간을 구획할 수 있고, 또한 상부에서 탈지후드가 설치되어 비산되는 탈지액을 외부로 배기시킬 수 있다. 상기 탈지액이 비산되어 후처리단계 (S30)의 전착 공정에 유입되는 경우, 상기 CR 소재 표면에 도료 티 불량 또는 표면 얼룩 불량의 원인이 될 수 있고, 상기 CR 소재를 고정하는 레일 등의 설비를 노화시킬 수 있다. 반면, 본 실시예에 따른 전착도료방법은 탈지액이 비산되는 부분에 탈지커버와 탈지후드를 설치하여 탈지액이 주변 공정에 영향을 미치지 않도록 하여 불량 발생을 억제할 수 있으며 설비의 사용기한을 증가시킬 수 있다.

상기 전처리단계 (S20)에서, 표면조정은 18℃ 내지 30℃의 온도범위에서 수행될 수 있다. 상기 표면조정이 수행되는 표면조정조 중의 조정액의 온도가 30℃를 초과하는 경우, 상기 조정액의 노화를 촉진시키고, 상기 CR 소재의 온도를 상승시켜 피막형성 시 피막이 조대하게 형성되어 템파, 줄얼룩 등의 불량과, 내식성 저하의 원인이 될 수 있다. 반면, 상기 표면조정시 조정액의 온도가 18℃ 미만인 경우, 온도가 너무 낮아 반응이 시간이 증가될 수 있다.

상기 전처리단계 (S20)에서 제1 수세, 제2 수세, 표면조정 및 제3 수세가 수행되는 동안 상기 CR 소재의 상부에는 하부, 즉 상기 CR 소재측으로 물을 분사하는 영차노즐이 구비될 수 있다. 상기 영차노즐은 CR 소재의 상부측을 향하여 물을 분사하므로, 상기 CR 소재의 표면에 전체적으로 수막을 형성시킬 수 있다. 상기 전처리단계 (S20)에서 CR 소재는 각각의 액이 구비된 작업조에서 함침 (dipping)되었다 공기 중으로 노출되고 이어서 다시 후속하는 공정의 작업조 중에 함침될 수 있다. 이때, 탈지가 수행되는 온도는 평균 40℃ 이상으로, 공정과 공정 사이에 상기 CR 소재가 공기 중으로 노출되는 과정에서 탈지액이 수세되기 전에 건조될 수 있다. CR 소재의 에지부, 특히 우선적으로 공기 중으로 노출되는 CR 소재의 상부측은 부분적으로 건조될 수 있고 이는 전착 과정에서 CR 소재의 표면 줄 얼룩의 원인이 될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 전착도장방법에서, 전착 고정이 수행되기 전 전처리단계 (S20)에서는 상기 CR 소재를 고정하는 상부에 물을 분사하는 노즐이 구비되어, 상기 CR 소재가 공기 중으로 노출되는 경우에도 CR 소재의 표면에 전체적으로 수막을 형성시키고 이를 유지할 수 있으므로 전착 과정에서 형성될 수 있는 얼룩의 원인을 제거할 수 있다. 예컨대, 상기 노즐은 순환 라이쟈배관일 수 있다.

상기 전처리단계 (S20)가 수행된 후 이어서 전착 공정을 포함하는 후처리단계 (S30)가 수행될 수 있다. 상기 후처리단계 (S30)에서는 전처리된 CR 소재를 순차적으로 전착, 제1 UF수세, 제2 UF수세, 제1 후순수세, 제2 후순수세, 및 제3 후순수세로 수행될 수 있다.

상기 전착은 피막이 형성된 피도물인 CR 소재에 전압을 통하여 상기 CR 소재에 도료를 착색시킬 수 있다. 상기 제1 UF수세 및 제2 UF수세는 UF멤브레인을 이용하여 CR 소재 표면에 잔존하는 도료를 세척하고 회수할 수 있다. 이어서, 제1 후순수세에서는 CR 소재 표면에 잔존하는 UF여액을 고압 스프레이를 이용하여 제거하고, 제2 및 제3 후순수세에서는 수세수를 순환시켜 CR 소재 표면 및 내부에 잔존하는 UF여액을 제거할 수 있다.

상기 전착은 25 내지 35℃의 온도, 3 내지 4.5의 pH에서 수행되고, 상기 제1 UF수세, 제2 UF수세는 0.1 내지 0.5 Mpa의 압력과 10ℓ/min 이상의 UF여액에서 수행되며, 제1 후순수세는 0.1 내지 0.5 Mpa의 압력에서, 제2 및 제3 후순수세는 0.5 Mpa 이하의 압력에서 수행될 수 있다.

상기 후처리단계 (S30)에서, 상기 전착이 수행되는 전착용 도료는 상기 전착조에 구비되기 전에 상기 전착조와 순환하도록 노즐로 연결되는 전착예비조에서 에이징 (aging)될 수 있다. 상기 전착용 도료는 전착예비조에서 24시간 내지 120시간 동안 교반하면서 에이징을 거칠 수 있다. 전착예비조에서 에이징하지 않고 전착조만을 이용하는 경우, 다수의 전착을 수행하면서 전착용 도료는 뭉쳐 서로 덩어리가 생기고 이에 의하여 필터가 막히거나 전착 불량의 원인이 될 수 있다. 본 실시예에 따른 전착도장방법에서, 상기 전착에 사용되는 전착용 도료는 전착예비조에서 충분한 시간 동안 교반하면서 에이징을 거친 후에 전착조로 옮겨져 전착에 사용될 수 있다. 또한, 상기 전착예비조에는 열교환기, 스팀장치 등이 더 구비될 수 있다. 상기 열교환기, 스팀장치는 전착예비조에서 전착용 도료를 에이징하는 과정에서 전착용 도료의 온도, 습도 등을 소정의 범위 내로 유지하도록 제어할 수 있다. 이때, 상기 전착예비조에서의 에이징하는 시간이 24시간 미만인 경우 전착용 도료의 에이징 정도가 충분하지 않아 도료의 뭉침이 발생할 수 있다. 반면, 120시간까지는 전착용 도료의 에이징이 충분히 수행되었으므로, 더 이상 수행하는 경우 생산비를 증가시키고 공정효율을 저하시킬 수 있다.

상기 후처리단계 (S30)에서 상기 전착은 전착용 도료가 구비된 전착조에서 전압을 가하여 수행되되, 상기 CR 소재를 상기 전착용 도료 중에 전체적으로 함침시켜 5초 내지 10초 동안 유지시킨 후 상기 전압을 50초 내지 60초의 시간 동안 0V에서 최대 250V 내지 300V까지 상승시켜 수행할 수 있다.

상기 전착에서 CR 소재는 전착용 도료 중에 함침시킨 후 (전압이 0V인 상태), 5초 내지 10초 시간을 유지한 후에 전압을 가하는 것이 바람직하다. 상기 CR 소재는 상단에 직각부위로 벤딩되도록 성형될 수 있는데, 상기 전착조에 입조한 후 바로 전압을 가하는 경우 에어포켓이 형성될 수 있다. 따라서, 5초 내지 10초 시간 동안 통전 지연 시간을 유지하면 그 동안 전착조 내부의 유속의 흐름에 의하여 공기 방울이 빠져나가 에어포켓 불량을 방지할 수 있다.

전착시 전압을 인가하는 시간 및 전압은 전착도장의 품질을 결정하는 데 영향을 미칠 수 있다. 본 발명의 일 실시예와 같이 화성피막이 형성된 피도물을 전착시키는 경우에는 승압시간 및 최종전압이 중요할 수 있는데, 상기 승압시간이 50초 미만이거나 최종전압이 250V 미만인 경우 상기 CR 소재의 표면에 코팅된 도막두께가 낮아 균일하지 못할 수 있고, 상기 승압시간이 60초 초과이거나 300 V 초과인 경우 과도막이 형성되어 외관불량을 형성할 수 있다.

이어서, 후처리된 CR 소재는 건조전 수절단계 (S40)를 거처 건조로단계 (S50)로 전달되며, 상기 건조로단계 (S50)에서는 상기 CR 소재의 표면에 코팅된 전착도장이 상기 CR 소재에 안정적으로 고착될 수 있다.

상기 건조전수절단계 (S40)는 상기 CR 소재를 건조로에 투입하기 전 CR 소재의 표면에 존재하는 수분 등을 제거하기 위한 공정으로, 상기 건조전수절단계 (S40)에서의 온도는 20℃ 내지 35℃일 수 있다. 상기 건조전수절단계 (S40)에서는 공기 중에서 수분 등을 제거하는 공정으로, 건조로에 투입하기 전에 CR 소재에 잔존하는 수분 및 용제 등을 제어하여 건조로단계 (S50)에서의 공정이 효율적으로 수행될 수 있도록 할 수 있다. 상기 건조전수절단계 (S40)에서의 온도는 건조로단계 (S50)에서의 건조에 영향을 미칠 수 있는데, 상기 건조전수절단계 (S40)에서의 온도가 20℃ 미만인 경우 CR 소재 중의 수분 등이 증발되지 않고 잔존한 상태로 건조로에 투입되므로 건조로단계 (S50)에서 CR 소재의 표면에 코팅된 전착도막의 품질을 저하시킬 수 있다. 반면, 건조전수절단계 (S40)에서의 온도가 35℃ 초과인 경우, 건조로에서 건조된 후 CR 소재의 전착도장의 균일하지 않고 일부 얼룩 등의 발생할 수 있다.

이어서, 상기 건조전수절단계 (S40)를 거친 CR 소재는 건조로단계 (S50)에서 건조로에 투입될 수 있는데, 상기 건조로단계 (S50)는 150℃ 내지 250℃의 온도범위에서 수행될 수 있다. 상기 건조로단계 (S50)에서는 CR 소재의 표면에 착색된 전착도장 (도막 혹은 피막)을 가열하여 경화시키는 단계로 상기 온도가 150℃ 미만인 경우 상기 전착도장의 경화가 충분하지 않아 전착도장이 벗겨지는 등의 문제가 발생할 수 있고, 온도가 250℃ 초과인 경우 전착도장의 에지부와 내부의 경화속도에 차이가 생겨 전착도장의 물성이 균일하지 않은 문제가 발생할 수 있다.

도 4는 본 실시예에 따른 도료제어단계를 나타낸 흐름도이다.

도 4를 참조하면, 도료제어단계 (S60)은 상기 CR 소재를 전착하기 위하여 전착조 중에 함침시키기 전에 상기 전착조에 구비된 전착용 도료의 고형분, pH, 및 전도도를 제어할 수 있다. 상기 도료제어단계 (S60)는 상기 전착조에 구비된 전착용 도료의 고형분, pH, 및 전도도를 측정하는 단계 (S61); 상기 전착조에 구비된 전착용 도료의 고형분, pH, 및 전도도와 도료준비단계에서의 전착용 도료의 고형분, pH, 및 전도도를 비교하는 단계 (S62); 및 상기 전착조에 구비된 전착용 도료의 고형분, pH, 및 전도도가 도료준비단계에서의 도료의 고형분, pH, 및 전도도의 범위 내에 포함되도록 제어하는 단계 (S63);를 포함할 수 있다

전착용 도료의 고형분, pH, 및 전도도는 전착 시 전착도장의 품질을 영향을 미칠 수 있고 각각의 공정에 영향을 미칠 수 있다. 반면, 상기 전착용 도료 내에는 증발되기 쉬운 용제 등을 포함할 수 있고, 전착 공정이 수행되는 공정의 주변 온도 등에 의하여 상기 용제 등이 증발되어 고형분, pH, 및 전도도가 변할 수 있다. 따라서, 전착 하기 전 전착용 도료의 고형분, pH, 및 전도도를 측정하고 (S61), 이를 도료준비단계에서의 전착용 도료와 비교한 후 (S62), 전착조 내의 전착용 도료의 고형분, pH, 및 전도도를 다시 소정의 범위 내로 제어함으로써 전착 시의 전착용 도료의 품질을 유지하여 전착 품질을 향상시킬 수 있다.

이하에서, 도 5a 내지 도 11을 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 대하여 설명한다. 후술할 내용을 제외하고는, 도 1 내지 도 4에서 설명한 실시예에 기재된 내용과 유사하므로 이에 대한 자세한 내용은 생략한다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 CR 소재용 전착도장장치를 도시한 도면이다. 상기 CR 소재용 전착도장장치는 전술한 전착도장방법을 적용하여 이용될 수 있다.

도 5를 참조하면, 상기 CR 소재용 전착도장장치는 중량%로, 탄소(C): 0.05~0.3%, 망간(Mn): 3.0~8.0%, 알루미늄(Al): 1.0~4.0%, 실리콘(Si): 2.0% 이하(0은 제외), 인(P): 0.03% 이하(0은 제외), 황(S): 0.015% 이하(0은 제외), 질소(N): 0.02% 이하(0은 제외), 잔부 Fe 및 기타 불순물을 포함하는 CR 소재에 사용되는 장치로, 상기 CR 소재용 전착도장장치는 순차적으로 구비되는 탕세조, 제1 예비탈지조, 제2 예비탈지조, 본탈지조, 제1 수세조, 제2 수세조, 표면조정조, 화성피막조, 제3 수세조, 제4 수세조, 전순수세조, 수절부, 전착조, 제1 UF(Ultra Filter) 수세조, 제2 UF수세조, 제1 후순수세조, 제2 후순수세조, 제3 후순수세조, 건조전수절부 (200), 및 건조로 (300)로 이루어지는 코팅작업부; 상기 CR 소재에 대응하는 형태로 구비되어 상기 CR 소재를 고정시켜 이동시키는 행거; 상기 탕세조의 상부측에서 상기 건조로의 상부측까지 연장되어 상기 CR 소재를 상하로 이동시키면서 상기 탕세조에서 상기 건조로 내부로 일방향으로 이동시키도록 상기 CR 소재를 구비한 행거를 고정하여 이동시키는 레일 (410); 상기 레일에 나란하게 구비되어 상기 CR 소재의 상부에서 상기 CR 소재측으로 물을 분사하도록 물분사부재를 구비하는 영차노즐 (420); 및 상기 탕세조, 제1 예비탈지조, 제2 예비탈지조, 본탈지조의 상부에 구비되어 비산되는 탈지액을 외부로 배기시키는 탈지후드 (510)을 구비하고, 상기 레일 (410)과 영차노즐 (420)의 적어도 일부를 감싸도록 구비하는 하우징 (500);를 포함한다. 또한, 상기 코팅작업부에서 상기 전착조의 내부에는 전착용 도료가 구비되는데, 상기 CR 소재는 상기 전착용 도료 중에 전체적으로 함침시켜 5초 내지 10초 동안 유지시킨 후 전압으로 가하여 전착하되, 상기 전압을 50초 내지 60초 동안 0V에서 250V 내지 300V까지 상승시켜 상기 CR 소재를 전착도장시킬 수 있다.

하기에서, 도 5와 그 외의 도면을 참조하여 도 5에 도시된 각각의 구성에 대해서 자세히 설명한다.

도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 CR 소재용 전차도장장치에 의하여 전착되는 CR 소재와 상기 CR 소재를 고정하는 행거를 도시한 도면이고, 도 6b는 도 6a의 행거에 CR 소재가 고정된 모습을 도시한 도면이다.

도 6a 및 도 6b를 참조하면, 본 실시예에 따라 제조된 CR 소재 (3)는 상기 전착도장장치를 이용하여 전착도장된 후 디스플레이용 프레임으로 사용될 수 있다. 상기 CR 소재 (3)는 디스플레이의 외면을 노출시키면서 상기 디스플레이의 모서리를 감싸도록 디스플레이에 대응하는 형상으로 구비될 수 있다. 예컨대, 상기 CR 소재 (3)는 너비 (a, 도 3 참조)가 0.5cm 내지 1cm이고, 두께 (b, 도 3 참조)는 0.5mm 내지 0.8mm인 판상형으로 구비될 수 있다.

상기 CR 소재 (3)는 행거 (5)에 의하여 고정되어 레일 (410)을 통하여 이동될 수 있다. 상기 행거 (5)는 상기 CR 소재 (3)보다 크게 구비되어 내부에 빈 공간 (5a)을 구비하는 형태이고, 상기 행거 (5)의 상부 및 하부에는 각각 내부 빈 공간 (5a)을 향하도록 돌출되는 제1 및 제2 체결돌기 (6a, 6b)가 구비될 수 있다. 상기 CR 소재 (3)는 상부 및 하부에 각각 고정홀 (4)을 구비하고, 상기 고정홀 (4)에는 상기 행거 (5)의 제1 및 제2 체결돌기 (6a, 6b)가 삽입됨으로써, 상기 CR 소재 (3)는 상기 행거 (5)에 고정될 수 있다. 또한, 상기 행거 (5)에는 상부에 상기 제1 체결돌기 (6a)와 반대방향으로 돌출되는 걸이부재 (7)를 더 포함할 수 있는데, 상기 걸이부재 (7)는 레일 (410)에 고정될 수 있다.

상기 행거 (5)의 상부에 구비된 제1 체결돌기 (6a) 및 하부에 구비된 제2 체결돌기 (6b)는 각각 돌출되는 방향으로 폭이 점차 감소되는 원뿔형으로 구비될 수 있는데, 상기 제2 체결돌기 (6b)가 상기 제1 체결돌기 (6a)에 비하여 더 큰 크기로 구비될 수 있다. 상기 원뿔형의 말단은 모따기되어 곡선형태로 구비될 수 있다. 또한, 상기 CR 소재 (3)의 상부 및 하부에 구비된 고정홀 (4)은 동일한 크기일 수 있으며, CR 소재 (3)의 상부 및 하부의 형상이 서로 대응되도록 구비될 수 있다.

먼저, CR 소재 (3)의 하부 고정홀 (4)은 상기 행거 (5)의 제2 체결돌기 (6b)에 안착되어 상기 고정홀 (4)은 상기 제2 체결돌기 (6b)와 접촉할 수 있다. 이어서, 상기 행거 (5)의 제1 체결돌기 (6a)는 상기 CR 소재 (3)의 상부 고정홀 (4)에 삽입되는데, 상기 제1 체결돌기 (6a)와 상기 고정홀 (4)은 서로 공차를 두고 삽입될 수 있다.

상기 제1 및 제2 체결돌기 (6a, 6b)는 원뿔형으로 구비되므로 상기 고정홀 (4)로의 삽입이 용이하도록 할 수 있고, 또한 상기 원뿔형의 말단이 모따기되어 곡선형태로 구비되므로 상기 제1 및 제2 체결돌기 (6a, 6b)가 상기 고정홀 (4)에 삽입되는 과정에서 상기 고정홀 (4)에 손상을 주지 않고 삽입될 수 있다. 상기 행거 (5)의 제2 체결돌기 (6b)와 CR 소재 (3)의 하부 고정홀 (4)은 서로 접촉됨으로써, 상기 전착조에서 전착시 전하의 이동통로로 작용할 수 있고 상기 제1 체결돌기 (6a)는 상기 고정홀 (4)과 공차를 갖도록 구비되므로 상기 CR 소재 (3)를 행거 (5)에 고정시키기 용이하도록 할 수 있다.

상기 행거 (5)에 고정된 CR 소재 (3)는 행거 (5)의 걸이부재 (7)을 통하여 레일 (410)에 고정되고, 이어서 코팅작업부 (100)에서 전착도장이 수행될 수 있는데, 상기 코팅작업부는 순차적으로 구비되는 탕세조, 제1 예비탈지조, 제2 예비탈지조, 본탈지조, 제1 수세조, 제2 수세조, 표면조정조, 화성피막조, 제3 수세조, 제4 수세조, 전순수세조, 수절부, 전착조, 제1 UF(Ultra Filter) 수세조, 제2 UF수세조, 제1 후순수세조, 제2 후순수세조, 제3 후순수세조로 이루어지는 복수개의 작업조 (100)를 거친 후, 건조전수절부 (200), 및 건조로 (300)를 통과할 수 있다.

도 7은 도 5에 도시된 영차노즐을 도시한 도면이다.

도 5와 함께 도 7을 참조하면, 상기 복수개의 작업조 (100)의 상부에는 영차노즐 (420)이 구비되고, 상기 영차노즐 (420)의 측면에는 레일 (410)이 구비될 수 있다. 상기 영차노즐 (420)은 탕세조에서부터 제3 후순수세조의 상부측에면 구비되는 반면, 상기 레일 (410)은 영차노즐 (420)보다 연장되어 건조전수절부 (200), 및 건조로 (300)까지 구비될 수 있다.

상기 레일 (410)은 행거에 고정된 CR 소재를 일방향으로 이동시키면서 동시에 상기 레일 (410)의 상하이동에 의하여 상기 CR 소재는 작업조 (100) 중의 액 중에 함침되어 작업이 수행될 수 있다. 상기 레일 (410)은 상기 탕세조에서 제3 후순수세조까지 일직선으로 구비되는 제1 레일 (410a)과, 상기 건조전수절부 (200)의 상부에 곡선으로 구비되는 제2 레일 (410b))을 포함할 수 있다.

상기 제1 레일 (410a)은 복수개의 작업조 (100)에 대응하는 위치에 일직선으로 구비되어 상기 행거에 고정된 CR 소재의 작업이 원활하게 수행될 수 있도록 할 수 있다. 반면, 상기 제2 레일 (410b)은 곡선으로 구비될 수 있는데, 상기 제2 레일 (410b)은 건조로 (300)로 투입되기 전 상기 건조전수절부 (200)의 구획된 공간에서 상기 CR 소재의 건조로 (300)에 투입되기 전 수절 시간을 증가시킬 수 있다. 따라서, 상기 CR 소재의 수절이 수행되기 충분한 시간을 확보할 수 있으므로 건조로 (300)에서의 공정을 효율적으로 수행할 수 있다. 또한, 상기 건조전수절부 (200)에는 상기 건조전수절부 (200)에 열을 공급하는 히터 (210)와 상기 건조전수절부 (200)의 온도를 측정하는 온도센서 (220)가 구비될 수 있다. 상기 건조전수절부 (200)의 곡선형 제2 레일 (410b)과 히터 (210)에 의하여 상기 CR 소재는 건조로 (300)에 진입하게 전에 충분히 물이 제거된 상태로 진입할 수 있으므로 건조로 (300)에서의 피막의 경화시 상기 피막의 물성을 향상시킬 수 있다.

상기 영차노즐 (410)은 레일 (420)의 측면에 구비되어 상기 상기 CR 소재의 상부에서 상기 CR 소재측으로 물을 분사할 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 영차노즐 (420)의 물분사부재 (421)가 구비되고, 상기 물분사부재 (421)에 구비되는 복수개의 홀을 통하여 상기 CR 소재의 상부측으로 물을 분사할 수 있다. 상기 영차노즐 (420)에 구비된 물분사부재 (421)는 상기 영차노즐 (420)에서 CR 소재를 대면하는 부분에 구비되되, 복수개가 서로 이격되어 구비될 수 있다. 예컨대, 상기 물분사부재 (421)은 상기 제1 수세조, 제2 수세조, 표면조정조, 및 제3 수세조에 대응하는 위치에 구비되어 상기 CR 소재의 표면에 전체적으로 수막을 형성시킬 수 있다.

상기 CR 소재는 작업조 (100) 중에 구비되는 액 중에 함침되어 작업이 수행된 후 상기 레일 (410)을 통하여 외부로 배출되고, 외부로 배출된 CR 소재는 공기 중에 노출될 수 있다. 이때, 상기 작업조 (100)의 주변 공기는 평균 40℃ 이상이고 상기 CR 소재가 박막으로 구비되므로, 공기 중에 노출된 CR 소재는 다른 작업조로 이동하는 과정에서 에지부가 건조될 수 있고 이는 외관불량의 원인이 될 수 있다. 반면, 본 실시예에 따른 전착도장장치에는, 영차노즐 (420)이 구비되어 공기 중에 노출되는 CR 소재의 상부측에서 물을 분사할 수 있어, 상기 CR 소재의 표면에 전체적으로 수막을 유지시킬 수 있다.

또한, 상기 작업조 (100)의 상부에는 상기 레일 (410)의 적어도 일부와 상기 영차노즐 (420)을 포함하는 이송부 (400)를 덮도록 구비되는 탈지커버 (500)과, 상기 탈지커버 (500)의 상부에 구비되어 작업조 (100)에서 비산되는 탈지액을 외부로 배출시키는 탈지후드 (510)가 구비될 수 있다. 상기 작업조 (100) 중 CR 소재를 탈지하기 위한 탈지액은 스프레이되어 상기 CR 소재의 표면을 강타하고 이러한 과정에서 일부 탈지액은 비산되어 주변 설비 등에 영향을 미칠 수 있고, 물을 이용하는 수세조, 표면조정조까지에도 비산되어 공정효율을 저하시킬 수 있다. 반면, 본 실시예에 따른 전착도장장치에서는 탈지커버 (500) 및 탈지후드 (510)을 구비함으로써 설비를 보호하고 비산되는 탈지액을 효율적으로 외부로 배출시킴으로써 후속하는 작업조에서의 공정에 영향을 미치지 않도록 할 수 있다.

도 8은 도 5에 도시된 탕세조를 도시한 도면이다.

도 8을 참조하면, 상기 행거에 고정된 CR 소재는 탕세조 (110)에서 고압으로 스프레이되는 탈지액을 이용하여 상기 CR 소재의 표면에 유착된 오일류, 철분 및 기타 이물을 제거할 수 있다. 상기 탕세조 (110)의 내부에는 탈지액이 구비되고, 상기 탕세조 (110)에는 상기 탈지액으로 초음파를 발생시키는 초음파기기 (111)와, 상기 탕세조 (110)의 외부에서 상기 초음파기기 (111)의 주파수를 제어하는 초음파제어부 (112)를 구비할 수 있다. 상기 탕세조 (110)는 제1 및 제2 예비탈지조, 본탈지조와 함께 탈지액을 이용하여 입고된 CR 소재 중 잔존하는 이물질을 탈지하는 과정 중 가장 처음에 수행되는 부분으로, 상기 탕세조 (110)에서는 CR 소재를 초벌로 탈지하고 후속하는 탈지가 용이하도록 CR 소재의 표면에 구비된 이물질의 결합을 약화시킬 수 있다. 예컨대, 상기 탕세조 (110) 내에 상기 CR 소재를 함침시킨 후 초음파기기 (111)를 통해서 초음파를 발생시키되, 상기 초음파제어부 (112)를 통하여 1200W로 10 내지 12세트 (set), 또는 1000W로 12내지 14세트로 제어할 수 있다. 상기 탕세조 (110)에 상기 초음파기기 (111) 및 초음파제어부 (112)를 구비시킴으로써, CR 소재의 용접 접합부에 잔존하는 이물질과 고착된 방청유를 효과적으로 제거하여, 불량을 억제하고 탈지과정을 효율적으로 수행할 수 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 표면조정조를 도시한 도면이다.

상기 코팅작업부 (100)에서 상기 CR 소재는 탕세조, 제1 및 제2 예비탈지조, 본탈지조를 거쳐 탈지액을 이용하여 탈지가 수행되고 이어서 제1 및 제2 수세조를 통하여 스프레이되는 물로 탈지액을 제거하는 등 수세될 수 있다. 수세된 CR 소재는 화성피막조에서 화성피막을 형성하기 전에 표면조정조 (140)를 통하여 CR 소재의 표면에 완전히 제거된 이온화를 재 활성화시켜 피막형성이 원활하도록 할 수 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 표면조정조 (140)에는 상기 표면조정조 (140) 내부 온도를 제어하는 열교환기 (141)와, 상기 표면조정조 (140) 내부 온도를 측정하는 온도센서 (142)가 구비될 수 있다.

상기 표면조정조 (140) 내부에는 조정액이 구비될 수 있고, 상기 온도센서 (142)는 상기 표면조정조 (140)의 상부 및 하부에 각각 구비되어 조정액의 상부측 및 하부측 온도를 모두 측정할 수 있으므로 조정액의 위치차이에서 기인한 온도차이를 방지할 수 있다. 상기 표면조정조의 조정액의 온도는 18℃ 내지 30℃의 온도범위인 것이 바람직한데, 온도가 18℃ 미만인 경우에는 반응이 시간이 증가되고 표면조정이 잘 수행되지 않을 수 있으며, 온도가 30℃ 초과인 경우에는 조정액의 노화를 촉진시켜 추후 형성되는 화성피막의 물성을 저하시킨다. 상기 열교환기 (141)에는 냉각수가 순환하여 상기 표면조정조 중의 조정액과 열교환함으로써 조정액의 온도를 18℃ 내지 30℃의 온도범위로 유지할 수 있다.

상기 CR 소재는 표면조정조에서 표면조정된 후 화성피막조에서 화성피막이 형성될 수 있다. 상기 화성피막은 CR 소재의 표면에 인산아연 피막을 형성하여 전착도장 (피막)의 부착성과 내식성을 부여하기 위한 것으로, 상기 화성피막이 형성된 CR 소재는 이어서 인산아연 피막된 CR 소재의 피막슬러지와 산기를 제거하고 부식을 방지하기 위하여 제3 및 제4 수세조를 통하여 스프레이되는 물로 수세될 수 있다. 이어서 상기 CR 소재는 전순수세조를 통하여 피막 처리된 CR 소재가 전착도장공정에서 최상의 도장면을 형성하도록 잡이온을 완전히 제거할 수 있으며, 전순수세조를 거친 후 수절부에서 수세수를 제거한 후 전착조로 전달될 수 있다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 CR 소재의 전착이 수행되는 전착조를 도시한 도면이다.

도 10을 참조하면, 상기 전착조 (180)에는 노즐 (182)이 구비되어 상기 전착용 도료를 에이징한 후 상기 전착조 (180)로 전착용 도료를 공급하는 전착예비조 (181)와 연결되고, 상기 전착예비조 (181)와 상기 전착조 (180) 사이에 상기 전착용 도료를 이동시키는 펌프 (183)가 구비될 수 있다.

상기 CR 소재는 전착용 도료가 구비된 전착조 (180) 중에서 전압으로 가하여 전착될 수 있다. 상기 전착용 도료는 전착예비조 (181)를 통하여 에이징된 후 노즐 (182)을 통하여 상기 전착조 (180)로 전달될 수 있다. 상기 노즐 (182)에는 각각 전착예비조 (181) 및 전착조 (180)에 대응하는 위치에 밸브 (182a, 182b)가 구비되고, 상기 밸브 (182a, 182b)는 펌프 (183)과 연결되어 상기 전착예비조 (181) 및 전착조 (180)로 전달되는 전착용 도료의 양을 제어할 수 있다.

전착예비조 없이 전착조만을 이용하여 다수의 전착을 수행하는 경우, 전착조 중의 전착용 도료가 뭉쳐 덩어리가 생길 수 있는 이는 전착 불량의 원인이 되거나 공정상 노즐 또는 필터를 막히게 하는 원인이 될 수 있다. 반면, 본 실시예에 따른 전착도장창치에서 상기 전착조 (180)는 전착용 도료를 에이징할 수 있는 전착예비조 (181)를 더 포함할 수 있다. 상기 전착조 (180)는 전착예비조 (181)와 노즐 (182)를 통하여 연결되고, 전착용 도료를 전착조 (180)와 전착예비조 (181)를 순환하면서 고형분, pH, 및 온도를 전착에 적절하도록 소정의 범위 내로 제어될 수 있다.

상기 전착용 도료는 전착에 사용되기 전 전착예비조 (181)에서 소정의 온도 및 습도범위에서 24시간 내지 120시간 동안 에이징되는 것이 바람직하다. 상기 에이징 시간이 24시간 미만인 경우 전착조 (180)에서 전착되기 전 도료가 뭉칠 수 있고, 120시간을 초과하는 경우 공정효율이 저하될 수 있다. 또한, 상기 전착예비조 (181)는 에이징하는 과정에서 소정의 온도 및 습도범위를 유지해야 전착용 도료의 물성을 균일하게 제어할 수 있다. 따라서, 상기 전착예비조 (181)에는 내부에 구비되는 전착용 도료의 온도 및 습도를 제어하기 위하여 열교환기와 스팀장치가 구비될 수 있으며, 상기 전착예비조 (181) 중에서 전착용 도료는 열교환기와 스팀장치로 제어된 온도 및 습도 범위로 충분한 시간동안 에이징된 후 상기 전착조 (180)로 전달되어 전착에 이용될 수 있으며, 전착에 이용된 전착용 도료는 상기 전착예비조 (181)로 다시 전달되어 온도 및 습도가 제어된 후 전착조 (180)에서 재사용될 수 있다.

상기 전착조 (180) 및 전착예비조 (181) 내부에는 액의 순환라이쟈 및 임팰러 (184)가 구비될 수 있으며, 상기 임팰러 (184)는 전착용 도료의 물성이 균일하도록 교반할 수 있다. 또한, 상기 전착조 (180) 및 전착예비조 (181)에는 각각 전착용 도료의 고형분 (NV)을 측정하는 고형분센서 (185a), 상기 전착용 도료의 pH를 측정하는 pH센서 (185b), 및 상기 전착용 도료의 전도도를 측정하는 전도도센서 (185c)가 구비될 수 있다. 상기 고형분센서 (185a), pH센서 (185b), 및 전도도센서 (185c)를 포함하는 도료용센서 (185)는 상기 전착조 (180) 및 전착예비조 (181)에 각각 구비되는 디스플레이 (186)와 연결되어, 전착용 도료의 고형분, pH, 및 전도도의 측정된 수치를 외부로 나타낼 수 있다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 전착조, 전착예비조, 도료공급부, 및 제어부를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 11을 참조하면, 본 실시예에 따른 CR 소재용 전착도장장치는 상기 전착조 (180) 및 전착예비조 (181)로 전착용 도료를 공급하는 도료공급부 (700)를 더 포함할 수 있다. 상기 도료공급부 (700)에서 전착용 도료가 준비될 수 있고, 상기 전착용 도료는 고형분이 5% 내지 15%이고, pH는 3 내지 5이며, 전도도는 300㎲/㎝ 내지 800㎲/㎝인 것이 바람직하다. 상기 전착용 도료의 고형분, pH, 및 전도도는 코팅작업부에서 수행되는 복수개의 공정 조건 등과, 이에 의하여 상기 CR 소재의 표면에 코팅된 전착도막 (피막)의 물성에 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 성기 전착용 도료의 고형분, pH, 및 전도도는 소정의 범위 내로 제어될 수 있고, 이는 상기 도료공급부 (700)에 구비되어 전착용 도료의 고형분을 측정하는 고형분센서, 상기 전착용 도료의 pH를 측정하는 pH센서, 및 상기 전착용 도료의 전도도를 측정하는 전도도센서를 통하여 제어될 수 있다. 상기 고형분센서, pH센서, 및 전도도센서로 이루어진 도료용센서를 통하여 측정된 전착용 도료의 고형분, pH, 및 전도도는 상기 도료공급부 (700)의 외면에 구비된 디스플레이 (750)를 통하여 표시될 수 있다. 또한 상기 도료공급부 (700)의 내부에는 임팰러 (710)가 구비되어 상기 전착용 도료의 물성이 균일하도록 교반할 수 있다.

본 실시예에 따른 CR 소재용 전착도료장치에 사용되는 전착용 도료는 고형분, pH, 및 전도도가 소정의 범위 내로 제어되도록 제어부 (600)를 구비할 수 있다. 상기 전착용 도료는 장시간 연속되는 공정에서 시간 및 주변환경에 의하여 고형분의 함량, pH 수치, 전도도 등이 변질될 수 있으며, 이는 전착도장된 피막의 품질을 저하시킨다. 반면, 본 실시예에 따른 전착도료장치는 전착용 도료가 구비되는 도료공급부 (700), 전착조 (180), 및 전착예비조 (181)에는 각각 전착용 도료의 고형분, pH, 및 전도도를 측정하는 도료용센서와 상기 도료용센서에서 측정된 값을 표시하는 디스플레이 (186, 750)가 구비될 수 있다. 또한, 상기 도료공급부 (700), 전착조 (180), 및 전착예비조 (181)에서 측정된 전착용 도료의 고형분, pH, 전도도는 제어부 (600)로 전달되고 상기 제어부 (600)에서 각각에서 측정된 고형분, pH, 및 전도도를 소정의 범위 내로 제어할 수 있다. 예컨대, 상기 고형분은 상기 전착용 도료 중에 용제 (예컨대, IPA)를 투입하여 제어할 수 있고, 상기 pH는 산성화제 (예컨대, 젖산)을 투여하여 제어할 수 있으며, 상기 전도도는 UF 여액, 도료 공급량, 및 잡이온의 유입 (예컨대, 순수세의 등급) 등을 이용하여 제어할 수 있따. 예컨대, 상기 전착용 도료는 고형분이 5% 내지 15%이고, pH는 3 내지 5이며, 전도도는 300㎲/㎝ 내지 800㎲/㎝인 것이 바람직하다.

상기 전착조 (180), 전착예비조 (181), 및 도료공급부 (700)에는 전착용 도료의 고형분을 측정하는 고형분센서, 상기 전착용 도료의 pH를 측정하는 pH센서, 및 상기 전착용 도료의 전도도를 측정하는 전도도센서가 각각 구비될 수 있다. 또한, 상기 전착조 (180), 전착예비조 (181), 및 도료공급부 (700)에서 상기 고형분센서, pH센서, 및 전도도센서에서 측정된 전착용 도료의 고형분, pH, 및 전도도를 전달받아 제어하는 제어부 (600)를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 건조전수절부에는 상기 CR 소재로 열을 제공하는 히터 (210)를 온도센서 (220)를 더 포함할 수 있는데, 상기 제어부 (600)는 상기 건조전수절부의 온도센서 (220)에서 측정된 온도를 전달받고, 상기 히터 (210)를 제어함으로써 상기 건조전수절부의 온도가 소정의 범위 내로 유지되도록 할 수 있다.

이하 본 발명의 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나, 하기 실시예들은 본 발명의 바람직한 일 실시예일뿐 본 발명의 권리 범위가 하기 실시예들에 의하여 제한되는 것은 아니다.

실시예 및 비교예 ; 전착 방법에 따른 피막확인

중량%로, 탄소(C): 0.05~0.3% (평균 0.1%), 망간(Mn): 3.0~8.0% (평균 5%), 알루미늄(Al): 1.0~4.0% (평균 2%), 실리콘(Si): 2.0% 이하(0은 제외) (평균 1%), 인(P): 0.03% 이하(0은 제외), 황(S): 0.015% 이하(0은 제외), 질소(N): 0.02% 이하(0은 제외), 잔부 Fe 및 기타 불순물을 포함하고, 너비가 1cm이고, 두께는 0.8mm인 판상형인 CR 소재로 형상은 도 6a에 도시된 형태로 준비하였다. 준비된 CR 소재를 이용하여 하기 표 1과 같은 공정조건을 동일하게 거쳐 전착공정을 수행하였으며, 전착에서 각각의 실시예 및 비교예의 전착시 전압 조건은 표 2와 같이 다르게 적용하였고, 그 결과를 표 3에 도시하였다. 하기 표 1에서 사용된 전착용 도료는 고형분이 10%이고, pH는 4이며, 전도도는 500㎲/㎝인 것을 이용하였다. 이와 같은 CR 소재를 구성하는 각 성분의 함량은 기재된 평균값을 갖는 당업계에서 일반적으로 사용되는 금속을 이용하였다.

순번	공정	작업액	온도	압력	알칼리도
1	탕세	물	40℃	0.2 Mpa	20 pt
2	제1 예비탈지	알칼리탈지제 수산화나트륨	40℃	0.2 Mpa	20 pt
3	제2 예비탈지	알칼리탈지제 수산화나트륨	40℃	0.2 Mpa	20 pt
4	본탈지	알칼리탈지제 수산화나트륨	37℃	0.1 Mpa	100 pt
5	제1 수세	물		0.2 Mpa
6	제2 수세	물		0.2 Mpa
7	표면조정	순수, 표면조정제 (산화티타늄)	20℃	0.3 Mpa	4 pt
8	화성피막	인산아연피막제, 촉진제	45℃
9	제3 수세	물		0.2 Mpa
10	제4 수세	물		0.2 Mpa
11	전순수세	순수
12	수절	없음
13	전착	양이온아크릴	30℃
14	제1 UF수세	UF 워터		0.2 Mpa
15	제2 UF수세	UF 워터		0.2 Mpa
16	제1 후순수세	순수		0.2 Mpa
17	제2 후순수세	순수		0.2 Mpa
18	제3 후순수세	순수		0.2 Mpa
19	건조전수절	없음
20	건조로	없음	200 ℃

구분	함침후 유지시간	전압상승시간	상승전압
비교예 1	0초	50초	250V
비교예 2	0초	50초	300V
실시예 1	5초	50초	250V
실시예 2	5초	50초	300V
비교예 3	5초	30초	250V
비교예 4	5초	40초	250V
실시예 3	10초	50초	250V
실시예 4	10초	50초	300V
실시예 5	10초	60초	250V
실시예 6	10초	60초	300V
비교예 5	5초	50초	350V
비교예 6	5초	50초	400V
비교예 7	10초	70초	250V
비교예 8	10초	70초	300V

구분	연필경도	광택도	평균도막두께	외관불량
비교예 1	1H	30Gu	10㎛	도막이 형성되지 않은 부분 존재
비교예 2	1H	15Gu	10㎛	말단부 도막이 형성되지 않음
실시예 1	3H	55Gu	18㎛	없음
실시예 2	3H	54Gu	18.5㎛	없음
비교예 3	1H	20Gu	9㎛	상부 모서리부 얼룩발생
비교예 4	1H	18Gu	8㎛	얼룩 발생
실시예 3	2H	50Gu	22㎛	없음
실시예 4	2H	52Gu	22㎛	없음
실시예 5	2H	49Gu	21㎛	없음
실시예 6	2H	55Gu	19㎛	없음
비교예 5	4H	10Gu	25㎛	모서리측 뭉침
비교예 6	4H	15Gu	24㎛	뭉침
비교예 7	4H	14Gu	30㎛	크랙발생
비교예 8	4H	12Gu	32㎛	크랙발생

표 3에서, 연필경도는 2H 이상인 것이 좋고, CR 소재의 표면에 코팅된 전착도장은 15㎛ 내지 30㎛의 두께이며, 광택도는 20Gu 내지 70Gu인 경우가 양호한 물성을 의미한다. 또한, 표 3의 연필경도, 광택도, 평균도막두께, 및 외관불량은 코팅된 CR 소재인 비교예, 실시예의 전면부를 기준으로 상, 하, 좌, 우를 모두 측정한 결과이다. 상기 광택도는 ISO 2813 및 ASTM D523에 따른 통상의 방법에 의하여 60도를 기준으로 측정하였다.

표 2 및 표 3을 참조하면, 비교예 1 및 2와 실시예 1 및 2를 비교하면, 전압상승시간 및 상승전압이 동일한 경우에도, 비교예 1, 2와 같이 전압을 상승하기 전 도료 중에 함침후 유지시간이 충분하지 않는 경우 외관불량이 발생함을 확인할 수 있었다. 이는 소재의 모서리부분에서 직각으로 벤딩된 부분에 도료가 충분히 침투하지 못하여 발생하는 것으로 판단된다.

또한, 실시예 1과 비교예 3, 4를 검토하면, 비교예 3, 4와 같이 전압상승시간이 충분하지 않은 경우 두께불량 및 얼룩이 발생하는 외관불량이 형성됨을 확인할 수 있었다. 이는 화성피막 공정에 의해서 저항이 부여된 소재 상에 전압상승시간이 충분하지 않아 도료가 상기 소재의 표면에 부착되는 시간이 부족해서 발생하는 불량이다.

비교예 5, 6에서는 상승전압이 각각 350V, 400V로 상승전압이 너무 높아서 피막이 고르게 형성되지 못하고 뭉침불량이 발생함을 확인할 수 있었고, 비교예 7, 8에서는 전압상승시간이 너무 길어 소재의 표면에 부분적으로 불균일하게 피막이 형성되어 크랙이 발생함을 확인할 수 있었다.

실시예 및 비교예 ; 표면조정에서 온도에 따른 피막확인

본 실시예 9 및 비교예 9는 표 1의 순번 7에서 표면조정의 온도를 각각 25℃ 및 10℃로 다르게 수행한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 공정으로 전착도장을 형성하였다. 도 12는 실시예 9에 따른 피막의 SEM 사진이고, 도 13은 비교예 9에 따른 피막의 SEM 사진이다.

도 12 및 도 13을 참조하면, 표면조정시 온도를 25℃로 한 실시예 9의 경우에는 규칙적으로 피막이 잘 형성되는 반면, 표면조정시 온도를 ℃로 한 비교예 10은 피막이 불규칙적으로 형성되고 특히 모서리 부분에서 이와 같은 형상의 발생이 심화됨을 확인할 수 있었다.

본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

1 : 모니터 2 : 디스플레이
3 : 프레임 4 : 홀
5 : 행거 6a : 제1 체결돌기
6b: 제2 체결돌기 7 : 걸이부재
100 : 작업조 110 : 탕세조
140 : 표면조정조 180 : 전착조
181 : 전착예비조 200 : 건조전수절부
210 : 히터 300 : 건조로
400 : 이송부 410 : 레일
420 : 영차노즐 500 : 탈지커버
510 : 탈지후드 600 : 제어부
700 : 도료공급부

Claims

중량%로, 탄소(C): 0.05~0.3%, 망간(Mn): 3.0~8.0%, 알루미늄(Al): 1.0~4.0%, 실리콘(Si): 2.0% 이하(0은 제외), 인(P): 0.03% 이하(0은 제외), 황(S): 0.015% 이하(0은 제외), 질소(N): 0.02% 이하(0은 제외), 잔부 Fe 및 기타 불순물을 포함하는 CR 소재용 전착도장방법으로,
전착용 도료를 준비하는 도료준비단계;
순차적으로 탕세, 제1 예비탈지, 제2 예비탈지, 본탈지, 제1 수세, 제2 수세, 표면조정, 화성피막, 제3 수세, 제4 수세, 전순수세, 및 수절로 수행하여 상기 CR 소재의 표면을 전착하기 전에 전처리하는 전처리단계;
전처리된 CR 소재를 순차적으로 전착, 제1 UF(Ultra Filter) 수세, 제2 UF수세, 제1 후순수세, 제2 후순수세, 및 제3 후순수세로 수행하여 상기 전처리된 CR 소재를 전착시키는 후처리단계;
후처리된 CR 소재를 건조로에 투입하기 전에 열을 가하여 수절시키는 건조전수절단계; 및
수절된 CR 소재를 150℃ 내지 250℃의 온도범위의 건조로에서 건조시키는 건조로단계;를 포함하고,
상기 전처리단계에서 상기 탕세는 탈지액을 구비한 탕세조 내에서 수행되되 상기 탕세조 내에 구비된 초음파기기를 이용하여 초음파처리와 함께 수행되며, 상기 전처리단계에서 제1 수세, 제2 수세, 표면조정 및 제3 수세가 수행되는 동안 상기 CR 소재의 상부에는 상기 CR 소재측으로 물을 분사하는 영차노즐이 구비되어 상기 CR 소재의 표면에 전체적으로 수막을 형성시키고,
상기 후처리단계에서 상기 전착은 전착용 도료가 구비된 전착조에서 전압을 가하여 수행되되, 상기 CR 소재를 상기 전착용 도료 중에 전체적으로 함침시켜 5초 내지 10초 동안 유지시킨 후 상기 전압을 50초 내지 60초 동안 0V에서 250V 내지 300V까지 상승시켜 수행하는 CR 소재용 전착도장방법.
제1항에 있어서,
상기 도료준비단계에서, 상기 전착용 도료는 고형분 (NV)이 5% 내지 15%이고, pH는 3 내지 5이며, 전도도는 300㎲/㎝ 내지 800㎲/㎝인 CR 소재용 전착도장방법.
제2항에 있어서,
상기 CR 소재를 전착하기 위하여 전착조 중에 함침시키기 전에 상기 전착조에 구비된 전착용 도료의 고형분, pH, 및 전도도를 제어하는 도료제어단계를 더 포함하는 CR 소재용 전착도장방법.
제3항에 있어서,
상기 도료제어단계는,
상기 전착조에 구비된 전착용 도료의 고형분, pH, 및 전도도를 측정하는 단계;
상기 전착조에 구비된 전착용 도료의 고형분, pH, 및 전도도와 도료준비단계에서의 전착용 도료의 고형분, pH, 및 전도도를 비교하는 단계; 및
상기 전착조에 구비된 전착용 도료의 고형분, pH, 및 전도도가 도료준비단계에서의 도료의 고형분, pH, 및 전도도의 범위 내에 포함되도록 제어하는 단계;를 포함하는 CR 소재용 전착도장방법.
제1항에 있어서,
상기 전처리단계에서, 상기 탕세, 제1 예비탈지, 제2 예비탈지, 본탈지가 수행되는 과정에서 상기 CR 소재의 상부에는 탈지후드가 설치되어 비산되는 탈지액을 외부로 배기시키는 CR 소재용 전착도장방법.
제1항에 있어서,
상기 전처리단계에서, 상기 표면조정은 18℃ 내지 30℃의 온도범위에서 수행되는 CR 소재용 전착도장방법.
제1항에 있어서,
상기 후처리단계에서, 상기 전착이 수행되는 전착용 도료는 상기 전착조에 구비되기 전에 전착예비조 내에서 24시간 내지 120시간 동안 교반하면서 에이징을 거치는 CR 소재용 전착도장방법.
제1항에 있어서,
상기 CR 소재는 너비가 0.5cm 내지 1cm이고, 두께는 0.5mm 내지 0.8mm인 판상형인 CR 소재용 전착도장방법.
제8항에 있어서,
상기 CR 소재의 표면에 코팅된 전착도장은 15㎛ 내지 30㎛의 두께이고, 광택도는 20Gu (Gloss unit) 내지 70Gu인 CR 소재용 전착도장방법.
중량%로, 탄소(C): 0.05~0.3%, 망간(Mn): 3.0~8.0%, 알루미늄(Al): 1.0~4.0%, 실리콘(Si): 2.0% 이하(0은 제외), 인(P): 0.03% 이하(0은 제외), 황(S): 0.015% 이하(0은 제외), 질소(N): 0.02% 이하(0은 제외), 잔부 Fe 및 기타 불순물을 포함하는 CR 소재용 전착도장장치로,
순차적으로 탕세조, 제1 예비탈지조, 제2 예비탈지조, 본탈지조, 제1 수세조, 제2 수세조, 표면조정조, 화성피막조, 제3 수세조, 제4 수세조, 전순수세조, 수절부, 전착조, 제1 UF(Ultra Filter) 수세조, 제2 UF수세조, 제1 후순수세조, 제2 후순수세조, 제3 후순수세조를 구비한 작업조, 건조전수절부, 및 건조로로 이루어지는 코팅작업부;
상기 CR 소재에 대응하는 형태로 구비되어 상기 CR 소재를 고정시켜 이동시키는 행거;
상기 탕세조의 상부측에서 상기 건조로의 상부측까지 연장되어 상기 CR 소재를 상하로 이동시키면서 상기 탕세조에서 상기 건조로 내부로 일방향으로 이동시키도록 상기 CR 소재를 구비한 행거를 고정하여 이동시키는 레일;
상기 레일에 나란하게 구비되어 상기 CR 소재의 상부에서 상기 CR 소재측으로 물을 분사하도록 물분사부재를 구비하는 영차노즐; 및
상기 탕세조, 제1 예비탈지조, 제2 예비탈지조, 본탈지조의 상부에 구비되어 비산되는 탈지액을 외부로 배기시키는 탈지후드를 구비하고, 상기 레일과 영차노즐의 적어도 일부를 감싸도록 구비하는 탈지커버;를 포함하고,
상기 전착조의 내부에 전착용 도료가 구비되고 CR 소재를 상기 전착용 도료 중에 전체적으로 함침시켜 5초 내지 10초 동안 유지시킨 후 전압으로 가하여 전착하되, 상기 전압을 50초 내지 60초 동안 0V에서 250V 내지 300V까지 상승시켜 수행하는 CR 소재용 전착도장장치.
제10항에 있어서,
상기 탕세조의 내부에는 탈지액이 구비되고, 상기 탕세조에는 상기 탈지액으로 초음파를 발생시키는 초음파기기가 구비되는 CR 소재용 전착도장장치.
제10항에 있어서,
상기 표면조정조에는 상기 표면조정조 내부 온도를 제어하는 열교환기와, 상기 표면조정조의 내부의 온도를 측정하는 온도센서가 구비되는 CR 소재용 전착도장장치.
제10항에 있어서,
상기 전착조에는 노즐이 구비되어 상기 전착용 도료를 에이징한 후 상기 전착조로 전착용 도료를 공급하는 전착예비조와 연결되고, 상기 전착예비조와 상기 전착조 사이에 상기 전착용 도료를 이동시키는 펌프가 구비되는 CR 소재용 전착도장장치.
제13항에 있어서,
상기 전착조 및 전착예비조로 전착용 도료를 공급하는 도료공급부를 더 포함하고,
상기 전착조, 전착예비조, 및 도료공급부에는 전착용 도료의 고형분 (NV)을 측정하는 고형분센서, 상기 전착용 도료의 pH를 측정하는 pH센서, 및 상기 전착용 도료의 전도도를 측정하는 전도도센서가 각각 구비되는 CR 소재용 전착도장장치.
제14항에 있어서,
상기 전착조, 전착예비조, 및 도료공급부에서 상기 고형분센서, pH센서, 및 전도도센서에서 측정된 전착용 도료의 고형분, pH, 및 전도도를 전달받아 제어하는 제어부를 더 포함하는 CR 소재용 전착도장장치.
제15항에 있어서,
상기 전착용 도료는 고형분 (NV)이 5% 내지 15%이고, pH는 3 내지 5이며, 전도도는 300㎲/㎝ 내지 800㎲/㎝인 CR 소재용 전착도장장치.
제10항에 있어서,
상기 건조전수절부에는 상기 CR 소재로 열을 제공하는 히터를 더 포함하는 CR 소재용 전착도장장치.
제10항에 있어서,
상기 레일은 상기 탕세조에서 제3 후순수세조까지 일직선으로 구비되는 제1 레일과, 상기 건조전수절부의 상부에 곡선으로 구비되는 제2 레일을 포함하고, 상기 영차노즐의 물분사부재는 제1 수세조, 제2 수세조, 표면조정조, 및 제3 수세조에 대응하는 위치에 구비되어 상기 CR 소재의 표면에 전체적으로 수막을 형성시키는 CR 소재용 전착도장장치.
제18항에 있어서,
상기 작업조의 상부에는 상기 레일의 적어도 일부와 상기 영차노즐을 덮도록 구비되는 탈지커버와, 상기 탈지커버의 상부에 구비되어 작업조에서 비산되는 탈지액을 외부로 배출시키는 탈지후드가 구비되는 CR 소재용 전착도장장치.
중량%로, 탄소(C): 0.05~0.3%, 망간(Mn): 3.0~8.0%, 알루미늄(Al): 1.0~4.0%, 실리콘(Si): 2.0% 이하(0은 제외), 인(P): 0.03% 이하(0은 제외), 황(S): 0.015% 이하(0은 제외), 질소(N): 0.02% 이하(0은 제외), 잔부 Fe 및 기타 불순물을 포함하는 CR 소재와, 상기 CR 소재 표면에 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 방법으로 코팅된 전착도장으로 이루어지고,
상기 전착도장은 15㎛ 내지 30㎛의 두께이고, 광택도는 20Gu (Gloss unit) 내지 70Gu이고, 상기 CR 소재는 너비가 0.5cm 내지 1cm이고, 두께는 0.5mm 내지 0.8mm인 판상형인 디스플레이용 프레임.