KR101681194B1 - 전착도장 품질관리방법 - Google Patents

전착도장 품질관리방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전착도장 품질관리방법에 관한 것으로, 피전착도장물에 Zr을 부착하는 전처리 단계와; 상기 Zr의 부착량을 측정하는 단계와; 측정된 Zr의 부착량이 관리범위 내에 있는지 판단하는 단계와; 상기 Zr의 부착량이 관리범위 내에 있지 않다면, 상기 전처리 단계의 공정온도와 침전시간 중 적어도 하나를 조절한다.

Description

전착도장 품질관리방법{Method for controlling quality of electro deposition}
본 발명은 최종 제품의 전착도장 품질을 향상시킬 수 있는 효과적인 전착도장 품질관리방법에 관한 것이다.
전착도장에는 도료가 사용되며, 전착도장이 진행됨에 따라 도료의 품질이 저하되어 전착 도장되는 제품에 각종 외관불량이 발생한다.
작은 용량의 설비에서는 도료의 품질이 저하되면 폐기처분한다. 그런데, 폐기처분에 의해 도료 비용이 증가하는 문제가 발생한다. 특히 큰 용량의 설비에서는 도료의 사용량이 많기 때문에 폐기처분의 방식을 사용하면 원가가 크게 증가하게 된다. 또한 도료의 품질이 저하되면 최종 제품의 전착도장 품질에도 문제가 발생한다.
또한 적절한 전처리가 이루어지지 않으면 역시 최종 제품의 전착도장 품질에 문제가 발생한다. 따라서 효과적인 전착도장 품질관리방법이 요구된다.
대한민국 특허공개 제2008-0008523호 (2008. 01. 24. 공개)
본 발명의 목적은 최종 제품의 전착도장 품질을 향상시킬 수 있는 효과적인 전착도장 품질관리방법을 제공하는 것이다.
상기 본 발명의 목적은 전착도장 품질관리방법에 있어서, 피전착도장물에 Zr을 부착하는 전처리 단계와; 상기 Zr의 부착량을 측정하는 단계와; 측정된 Zr의 부착량이 관리범위 내에 있는지 판단하는 단계와; 상기 Zr의 부착량이 관리범위 내에 있지 않다면, 상기 전처리 단계의 공정온도와 침전시간 중 적어도 하나를 조절하는 것에 의해 달성된다.
상기 조절은, 상기 Zr의 부착량이 관리범위의 상한값을 넘지 않도록 상기 공정온도를 낮추는 단계; 및 상기 Zr의 부착량이 관리범위의 상한값을 넘지 않도록 상기 침전시간을 단축시키는 단계; 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 Zr의 부착량이 관리범위 내에 있지 않다면, 상기 전처리 단계의 pH를 추가로 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다.
전착도장에 사용되는 도료의 물성을 확인하는 단계와; 확인된 물성에 따라서 상기 도료의 이온수지통과여부를 결정하는 단계와; 상기 결정에 따라 상기 도료를 이온수지에 통과시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 이온수지는 음이온수지와 양이온수지를 포함할 수 있다.
상기 품질은 전도도를 포함하며, 상기 도료의 전도도가 일정수치보다 낮아지도록 상기 도료를 상기 음이온수지에 통과시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 품질은 아민당량(meq)을 포함하며, 상기 도료의 아민당량이 일정수치보다 낮아지도록 상기 도료를 상기 양이온수지에 통과시킬 수 있다.
상기 품질은 pH를 포함하며, 상기 도료의 pH가 일정수치보다 낮아지도록 상기 도료를 상기 양이온수지에 통과시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면 최종 제품의 전착도장 품질을 향상시킬 수 있는 효과적인 전착도장 품질관리방법이 제공된다.
도 1은 본 발명이 적용되는 전착도장 품질관리 시스템을 나타낸 것이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전차도장 도료의 전기전도도 관리 순서도를 나타낸 것이고,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전착도장 도료의 아민당량 관리 순서도를 나타낸 것이고,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전착도장 도료의 pH 관리 순서도를 나타낸 것이고,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 Zr 부착 전처리 공정의 관리 순서도를 나타낸 것이다.
도 1은 본 발명이 적용되는 전착도장 품질관리 시스템을 나타낸 것이다.
도료품질관리 시스템(1)은 도료가 위치하게 되며 전착도장이 수행되는 전착조(10), 이온수지부(20), 재생부(30) 및 전처리부(40)를 포함한다. 도료는 전착조(10)와 이온수지부(20)를 이동하며, 이는 제어부(도시하지 않음)에 의해 제어된다. 제어부는 도료의 이송을 제어하기 위해 펌프와 밸브 등을 포함할 수 있다. 이 외에 번호를 부여하지는 않았지만 전착조(10)와 이온수지부(20) 사이를 연결하는 배관이 포함된다.
전착조(10) 앞에는 전처리부(40)가 위치한다. 일반적으로 전처리부는 세척 및 Zr 코팅부를 포함한다. 본 발명에서는 이 중 Zr 코팅부만을 전처리부(40)로 본다. 도시하지는 않았지만 전처리부(40)는 코팅조, 온도조절장치와 레벨조절장치 등을 포함한다.
재생부(30)는 음이온수지부(21)를 재생하는 제1재생부(31)와 양이온수지부(22)를 재생하는 제2재생부(32)를 포함한다.
본 발명에서 사용하는 도료는, 이에 한정되지 않으나, 아크릴 수지와 멜라닌 수지를 포함하며 아크릴 수지 말단에 카르복실산이 부착되어 있을 수 있다. 이러한 음이온 순수 아크릭 전착수지를 사용하면 고광택과 메탈감을 얻을 수 있다. 전착공정 중 전착조(10)에 위치하는 도료의 무게는, 이에 한정되지 않으나, 5톤 이상이나 10톤 이상일 수 있으며, 예를 들어 10톤 내지 15톤, 10톤 내지 20톤, 또는 10톤 내지 50톤일 수 있다.
본 발명에 따른 도료는 스테인레스, 알루미늄, 철 등 다양한 재질의 투명전착도장에 사용될 수 있다.
이온수지부(20)는 음이온수지부(21)와 양이온수지부(22)를 포함한다. 음이온수지부(21)와 양이온수지부(22)는 전착조(10)와 직렬로 연결되어 있다. 다른 실시예에서는 전착조(10)에 각각 별도의 배관을 통해 독립적으로 연결될 수 있다. 도료의 운전은 음이온수지만을 통과시키거나, 음이온수지를 먼저 통과 후 양이온수지를 통과하는 것이 바람직하다. 이는 도료를 양이온수지만을 통과시키면 도료에 아민을 기준치 이상으로 치환할 가능성이 높아 도료 안정성에 문제가 발생할 수 있기 때문이다.
음이온수지부(21)는 탑형식의 반응기로 내부에 음이온수지가 충진되어 있다. 음이온수지는, 스타이렌-디비닐벤젠을 기본 모체로 하는 강염기성 음이온수지를 사용할 수 있으며, 이에 한정되지 않으나, TRILITE-SAR20MB를 사용할 수 있다. 양이온수지부(22) 역시 탑형식의 반응기로 내부에 양이온수지가 충진되어 있다. 양이온수지는, 카르복실산화된 폴리아크릴레이트계열일 수 있으며, 예를 들어 WK60L을 사용할 수 있다.
제어부는 도료의 물성을 관리할 필요가 있다고 판단되는 경우 도료를 음이온수지부(21) 및/또는 양이온수지부(22)를 통과시켜 도료의 물성을 관리한다. 도료의 물성은, 이에 한정되지 않으나, 전기전도도, 아민당량 및 pH를 포함할 수 있다.
또한 제어부는 전처리부(40)에서 Zr 부착량이 관리 범위 내에 들어오도록 전처리부(40)의 운전조건을 조절한다. Zr 부착량은 일정 주기별로 Zr 코팅된 피전착도장물을 샘플링하여 측정한다. 부착량 측정은 XRF를 이용할 수 있다.
Zr 부착량이 상한 이상이면 최종 제품의 색상이 변하거나 도장밀착성이 감소할 수 있다. 반대로 Zr 부착량이 하한 이하이면 내식성이 감소한다.
Zr 부착량은 전처리부(40)의 온도 및 처리 시간에 가장 영향을 많이 받으며, pH에 의해서도 영향을 받을 수 있다. Zr 부착량은 온도와 처리 시간에 비례한다.
Zr 부착량이 관리범위를 벗어나면 전처리부(40)의 온도 및 처리 시간을 확인한다. 온도에 문제가 있다면 전처리부(40)의 온도를 조절하는 열교환기 등의 조건을 변경한다. 구체적으로는 Zr 부착량이 상한을 넘는다면 온도를 낮추고 Zr 부착량이 하한보다 작다면 온도를 높이다. 처리 시간에 문제가 있다면 전처리부(40)에서의 피전착도장물의 침전시간을 조절한다. 구체적으로는 Zr 부착량이 상한을 넘는다면 처리 시간을 감소시키고 Zr 부착량이 하한보다 작다면 처리 시간을 증가시킨다. pH에 문제가 있다면 산성 물질 또는 염기성 물질을 투입하여 pH를 조절한다. 구체적으로는 Zr 부착량이 상한을 넘는다면 산성물질을 투입하여 pH를 낮추고 Zr 부착량이 하한보다 작다면 염기성물질을 투입하여 pH를 높인다.
이상의 원인판단 및 조치는 제어부에 의해 수행될 수 있다.
이하에서는 전착도장 품질관리 방법을 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명한다. 도 2 내지 도 4는 전착도장 도료의 품질관리 방법에 관한 것이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에서 전착도장 도료의 전도도를 관리하기 위한 순서도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에서 전착도장 도료의 아민당량을 관리하기 위한 순서도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에서 전착도장 도료의 pH를 관리하기 위한 순서도이다.
도 2를 참조하여 도료의 전도도 관리를 설명한다.
전착도장이 진행되면 전처리조에 있던 불순물(양가이온)들이 전착조로 유입되어 전도도가 증가하게 된다. 전도도가 과도하게 증가하게 되면 도막두께가 감소하는 문제가 생기며, 전도도가 과도하게 감소하게 되면 도료의 안정성이 감소한다.
전처리조는 제품(전착도장 대상체)에 도료가 입혀지기 전에 제품의 표면처리를 하는 공정으로 유분이나 이물을 제거하는 탈지공정과 내식성 개선을 위한 화성피막공정이 있을 수 있다.
전착도장이 진행됨에 따라 도료의 전도도는 증가하므로, 도료의 전도도 상한값을 정하고 상한값보다 전도도가 낮아지도록 관리해야 한다. 도료의 전도도가 하한값보다 낮아지는 것을 방지하기 위해서는 도료를 보충한다.
본 발명에서 "특정물성을 (일정수치보다 낮아지게) 관리"한다는 것은 다양한 제어방법을 포함한다. 예를 들어, 특정물성이 특정범위(관리범위) 내에 위치하도록 항시 제어하거나, 특정수치(특정수치는 상한값보다 낮을 수 있음)를 넘어가면 관리를 시작하는 방법 등이 가능하다. 여기서, 특정범위(관리범위), 구체적으로는 관리대상 물성의 상한값과 하한값은 특정한 공정환경 및/또는 요구품질 등에 따라 달라질 수 있다.
구체적으로 보면, 먼저 도료의 전도도를 측정한다(S11). 도료의 전도도는, 이에 한정되지는 않으나, 전착조(10)내의 도료를 대상으로 측정할 수 있으며 공지의 방법으로 수행할 수 있다. 도료의 전도도는 항시 측정하거나 일정한 시간 간격으로 측정할 수 있다. 또한 특정범위(관리범위)의 상한값 또는 하한값에 근접하면 측정빈도를 증가시킬 수 있다.
다음으로 측정된 값이 관리가 필요한 수준인지 판단한다(S12). 이 단계에서는 시간에 따른 도료의 전도도 변화추이를 보고 예측하는 등, 다양한 종래의 판단방법을 사용할 수 있다.
이후 관리가 필요한 수준으로 판단되면 전착조(10) 내의 도료가 음이온수지를 통과하도록 한다(S13). 이에 의해 도료가 음이온수지를 통과하면서 양가이온이 치환되어 전도도가 하락하게 된다.
다음으로 도 3을 참조하여 도료의 아민 당량 관리를 설명한다.
전착도장이 진행되면 아크릴 수지를 감싸고 있던 아민이 해리되어 전착조에 남아있게 된다. 이에 의해 도료의 아민당량이 증가하게 된다. 아민당량이 과도하게 높으면 전착레벨링이 감소하고 도막두께가 감소하는 문제가 생기며, 아민당량이 과도하게 낮으면 도려의 안정성이 감소하고 도막두께가 증가한다. 즉 아민당량의 도료의 평활성 관리에 중요하다.
전착도장이 진행됨에 따라 도료의 아민당량은 증가하므로, 도료의 아민당량 상한값을 정하고 상한값보다 아민당량이 낮아지도록 관리해야 한다. 도료의 아민당량이 하한값보다 낮아지는 것을 방지하기 위해서는 아민을 보충한다.
구체적으로 보면, 먼저 도료의 아민당량을 측정한다(S21). 도료의 아민당량은, 이에 한정되지는 않으나, 전착조(10)내의 도료를 대상으로 측정할 수 있으며 공지의 방법으로 수행할 수 있다. 도료의 아민당량은 항시 측정하거나 일정한 시간간격으로 측정할 수 있다. 또한 특정범위(관리범위)의 상한값 또는 하한값에 근접하면 측정빈도를 증가시킬 수 있다.
다음으로 측정된 값이 관리가 필요한 수준인지 판단한다(S22). 이 단계에서는 시간에 따른 도료의 아민당량 변화추이를 보고 예측하는 등, 다양한 종래의 판단방법을 사용할 수 있다.
이후 관리가 필요한 수준으로 판단되면 전착조(10) 내의 도료가 양이온수지를 통과하도록 한다(S23). 이에 의해 도료가 양이온수지를 통과하면서 아민이 치환되면서 아민당량이 하락하게 된다.
다음으로 도 4를 참조하여 도료의 pH 관리를 설명한다.
전착도장이 진행되면 아크릴 수지를 감싸고 있던 아민과 같은 약알칼리를 띤 음가이온이 해리되어 전착조에 남아있게 된다. 이에 의해 도료의 pH가 상승하게 된다. pH 과도하게 높으면 도료의 안정성이 낮아지고 외관불량을 야기한다. pH가 과도하게 낮으면 역시 도료의 안정성이 낮아진다.
전착도장이 진행됨에 따라 도료의 pH는 증가하므로, 도료의 pH 상한값을 정하고 상한값보다 pH가 낮아지도록 관리해야 한다. 도료의 pH이 하한값보다 낮아지는 것을 방지하기 위해서는 아민을 보충할 수 있다.
구체적으로 보면, 먼저 도료의 pH를 측정한다(S31). 도료의 아민당량은, 이에 한정되지는 않으나, 전착조(10)내의 도료를 대상으로 측정할 수 있으며 공지의 방법으로 수행할 수 있다. 도료의 아민당량은 항시 측정하거나 일정한 시간간격으로 측정할 수 있다. 또한 특정범위(관리범위)의 상한값 또는 하한값에 근접하면 측정빈도를 증가시킬 수 있다.
다음으로 측정된 값이 관리가 필요한 수준인지 판단한다(S32). 이 단계에서는 시간에 따른 도료의 pH 변화추이를 보고 예측하는 등, 다양한 종래의 판단방법을 사용할 수 있다.
이후 관리가 필요한 수준으로 판단되면 전착조(10) 내의 도료가 양이온수지를 통과하도록 한다(S33). 이에 의해 도료가 양이온수지를 통과하면서 아민과 같은 약알칼리를 띤 음가이온이 치환되면서 pH가 하락하게 된다.
이상 도 2 내지 도 4를 참조한 설명에서는 생략되었지만, 이온수지 통과를 통해 도료의 물성이 일정수치 내로 들어오면 도료의 이온수지 통과를 중단할 수 있다.
또한 이온수지는 필요시 재생시킬 수 있다. 음이온수지는 제1재생부(31)를 이용하여 수산화나트륨 용액을 포함하는 재생용액을 이용하고 재생하고, 양이온수지는 제2재생부(32)를 이용하여 암모니아 용액과 염산용액을 포함하는 재생용액을 이용하여 재생할 수 있다.
재생 공정의 필요성 및 구체적인 재생방법은 공지의 기술로 수행될 수 있다.
이하 도 5를 참조하여 Zr 부착 전처리 공정에서의 품질관리를 설명한다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 Zr 부착 전처리 공정의 관리 순서도를 나타낸 것이다.
먼저 Zr 부착량을 측정한다(S41). Zr 부착량은 일정 주기별로 Zr 코팅된 피전착도장물을 샘플링하여 측정한다. 부착량 측정은 XRF를 이용할 수 있다.
이후 Zr 부착량이 관리범위 내인지 판단한다(S42). Zr 부착량이 상한 이상이면 최종 제품의 색상이 변하거나 도장밀착성이 감소할 수 있다. 반대로 Zr 부착량이 하한 이하이면 내식성이 감소한다.
다음으로 Zr 부착량이 관리범위를 벗어났다면 원인별로 조치를 취한다(S43).
Zr 부착량은 전처리부(40)의 온도 및 처리 시간에 가장 영향을 많이 받으며, pH에 의해서도 영향을 받을 수 있다. Zr 부착량이 관리범위를 벗어나면 전처리부(40)의 온도 및 처리 시간을 확인한다. 온도에 문제가 있다면 전처리부(40)의 온도를 조절하는 열교환기 등의 조건을 변경한다. 처리 시간에 문제가 있다면 전처리부(40)에서의 피전착도장물의 침전시간을 조절한다. pH에 문제가 있다면 산성 물질 또는 염기성 물질을 투입하여 pH를 조절한다.
본 발명에 따르면, 라인운용 중 상, 하한치 한도 근접 시 예상에 따른 선조치 및 분석이 가능해진다. 또한, 생산량 변동추이에 따른 도료 및 라인의 효율적인 운용이 가능해진다. 이와 함께, 문제발생에 따른 빠른 원인파악 및 대처가 가능하고, 원자재의 효율적 운용이 가능해지며, 불량률 관리에 의해 생산성이 증대된다.
또한 본 발명에 따르면 Zr 부착 공정의 관리가 효율적으로 이루어져 최종 제품의 전착도장 품질이 향상된다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (8)

  1. 전착도장 품질관리방법에 있어서,
    피전착도장물에 Zr을 부착하는 전처리 단계와;
    상기 Zr의 부착량을 측정하는 단계와;
    측정된 Zr의 부착량이 관리범위 내에 있는지 판단하는 단계와;
    상기 Zr의 부착량이 관리범위 내에 있지 않다면, 상기 전처리 단계의 공정온도와 침전시간 중 적어도 하나를 조절하며,
    전착도장에 사용되는 도료의 물성을 확인하는 단계와;
    확인된 물성에 따라서 상기 도료의 이온수지통과여부를 결정하는 단계와;
    상기 결정에 따라 상기 도료를 이온수지에 통과시키는 단계를 더 포함하는 전착도장 품질관리방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 조절은,
    상기 Zr의 부착량이 관리범위의 상한값을 넘지 않도록 상기 공정온도를 낮추는 단계; 및
    상기 Zr의 부착량이 관리범위의 상한값을 넘지 않도록 상기 침전시간을 단축시키는 단계; 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 전착도장 품질관리방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 Zr의 부착량이 관리범위 내에 있지 않다면, 상기 전처리 단계의 pH를 추가로 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전착도장 품질관리방법.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 이온수지는 음이온수지와 양이온수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 전착도장 품질관리방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 품질은 전도도를 포함하며,
    상기 도료의 전도도가 일정수치보다 낮아지도록 상기 도료를 상기 음이온수지에 통과시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전착도장 품질관리방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 품질은 아민당량(meq)을 포함하며,
    상기 도료의 아민당량이 일정수치보다 낮아지도록 상기 도료를 상기 양이온수지에 통과시키는 것을 특징으로 하는 전착도장 품질관리방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 품질은 pH를 포함하며,
    상기 도료의 pH가 일정수치보다 낮아지도록 상기 도료를 상기 양이온수지에 통과시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전착도장 품질관리방법.
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