KR20040084391A - 자동차의 도막 부착성 시험 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차의 외판 및 내판 표면에 적용되는 도막의 부착성을 진공압을 이용하여 정확하게 시험함으로써, 도장 공정 기술의 향상을 도모할 수 있도록 한 자동차의 도막 부착성 시험 방법 및 장치에 관한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 바둑눈목으로 절개한 도막 시편을 상하 운동 가능한 분리작동수단에 안착시키는 단계와; 상기 도막 시편의 표면에 진공제공수단과 연결된 흡착판을 밀착시키는 단계와; 상기 절개된 각 도막 시편의 표면에 진공 흡입력을 제공하는 단계와; 상기 분리작동수단을 하방향으로 순간 운동시켜, 절개된 도막들중 일부가 흡착판에 붙어 분리되게 하고, 분리되지 않은 도막들은 분리작동수단과 함께 하방향으로 이동되게 하는 단계와; 분리된 도막의 면적 및 갯수를 계산하여 도막 부착성능을 평가하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차의 도막 부착성 시험 방법 및 장치를 제공한다.

Description

자동차의 도막 부착성 시험 방법 및 장치{Method and device for testing adhesion of painting layer for vehicle}

본 발명은 자동차의 도막 부착성 시험 방법 및 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자동차의 외판 및 내판 표면에 적용되는 도막에 대하여 그 부착성을 진공압을 이용하여 정확하게 시험함으로써, 도장 공정 기술의 향상을 도모할 수 있도록 한 자동차의 도막 부착성 시험 방법 및 장치에 관한 것이다.

자동차용 차체(강판, 플라스틱 소재 등) 및 각종 부품의 외표면에 우천시 그리고 태양광선에 노출되더라도 그 도장상태가 그대로 유지될 수 있고, 특히 부식을 방지함과 함께 차량의 외관미를 향상시키고자 도장 공정을 실시하고 있다.

대개, 상기 도장 공정은 차량의 외판용 강판에 전착을 하여 전착층을 형성하는 공정과, 상기 전착층의 표면에 중도 도막을 형성하여 소부 경화시키는 공정과, 상기 중도 도막의 표면에 색상 베이스로서 상도 도료를 도장하여 상도 도료층을 형성하는 공정과, 상도 도료층의 셋팅 후 그 표면에 투명한 코팅제를 도포하여 코팅층을 형성하는 공정 등으로 실시된다.

한편, 차체 외판 측면이나 후면의 코팅층 표면에는 해당 차종의 명칭이나, 차급등을 표시하기 위한 양각의 엠블렘이나 외관미를 위한 데코레이션 테이프가 부착되기도 한다.

이와 같은 도장 공정에서 도막의 부착성이 도장의 품질을 판단하는데 중요한 잣대가 될 수 있는 바, 도막의 부착성(밀착성)이란 도막과 그 아래의 하지면이 붙어 잘 떨어지지 않는 성질을 말한다.

이러한 도막의 부착성을 향상시키고자, 프라이머를 처리하고 중도, 상도 처리 공정을 실시하는 것이다.

그러나, 도장 공정은 제품 형상에 영향을 많이 받기 때문에 제품의 형상이 도장 성능에 미치는 영향이 클 수 밖에 없고, 특히 제품의 곡률이 많은 부분의 도막 부착성은 평면의 부분보다 떨어지기 때문에 도장 작업시 세심한 주의가 요구된다.

따라서, 도장 부착성의 성능을 확인하기 위하여 제품에 대한 도료의 부착성 평가를 하고, 특히 도료의 수밀성능을 확인하고자 내수성 평가를 병행 실시하게 된다.

또한, 상기 도료는 대부분 유기물질이 주된 구성물이므로, 태양광과 우천시의 기후조건에 변퇴되는 경우가 발생하고, 이는 도막 부착성을 저하시킴과 함께 차체 부식의 시발점이 되며, 결국 자동차 외장 부품의 경우에는 도막이 벗겨져 내부 재질이 노출되는 등 외관미를 저하시키는 원인이 되므로, 내후성 평가 시험도 병행하여 실시하게 된다.

여기서, 종래의 도막 부착성 시험 방법을 첨부한 도 5를 참조로 설명하면 다음과 같다.

소위, 바둑눈목 평가 방법이라 칭하는 종래의 방법은 JIS D0202 횡절단 테이프 시험법(Cross cut tape test)에 의거하여 실시하는데, 먼저 예리한 칼을 이용하여 도막(10)을 지나 제품의 소재 표면까지 도달되게 절개하여 1mm×1mm, 또는 2mm×2mm 간격의 바둑눈목을 25개 또는 100개 정도로 만들어준다.

다음으로, 테이프(36)를 상기 도막(10)의 표면(절개된 바둑눈목들의 표면)에 붙인 후, 손으로 상기 테이프(36)를 일정한 속도로 잡아 당김으로써, 각 절개된 도막(10)이 그 부착상태를 그대로 유지하고 있는지, 테이프(36)에 붙어서 이탈되었는지를 관찰하게 된다.

따라서, 상기 테이프에 의하여 이탈된 도막의 면적 및 갯수를 계산하여 도막 부착성능을 평가하게 된다.

한편, 상기 도막 표면의 절개면(절단된 바둑눈목들의 표면)에 대한 테이프 부착과 박리는 다음과 같은 방법으로 실시한다.

일차적으로, 셀로판(Cellophane) 점착 테이프를 바둑눈목들의 표면에 기포가 남지 않도록 손톱으로 2kgf(19.6N) 이상의 힘으로 강하게 3회 이상 문질러 밀착시키고, 테이프의 한쪽 끝단을 유효면에 직각 또는 일정 각도로 붙지 않게 유지시킨 다음, 0.5m/sec 이상의 속도로 순각적으로 떼어낸다.

이차적으로, 다시 한 번 새로운 테이프를 바둑눈목들의 표면에 직교한 다른 방향으로 밀착시킨 후, 같은 속도로 순간 박리시킨다.

이와 같은 종래의 도막 부착성 시험 방법은 널리 보편화된 방법이지만, 다음과 같은 문제점이 있었다.

첫째, 테이프 점착성의 문제로서, 점착 테이프와 도막과의 밀착성은 테이프의 점착제의 점착성능에 매우 밀접하게 좌우되고, 테이프 제작사와 계절에 따른 온도 및 습도에 따라 테이프 점착제의 물성이 달라지므로, 점착테이프와 도막과의 밀착성이 일정하지 않아 시험 재현성이 용이하지 않은 문제점이 있었다.

둘째, 시험자에 따른 재현성의 문제로서, 도막의 박리 동작은 직각보다 일정 각도(예각)로 박리할 때, 보다 강한 힘으로 도막 부착성을 평가할 수 있는 바, 이때 시험자의 숙련도에 따라 테이프의 박리강도 및 속도가 달리 이루어져 정확한 도막 부착성 결과를 얻는데 어려움이 있고, 또 같은 시험자라하더라도 일정 각도와 같은 속도로 테이프를 박리하는 것에 대한 재현성의 어려움이 있었다.

셋째, 도막 재료에 따른 부착성의 상이 문제로서, 점착테이프의 점착제는 상이한 도막재료에 따라 점착력의 변화가 있는 바, 점착제와 도막재료의 표면에너지가 상이하기 때문에 재료에 따라 점착력이 달리지게 되고, 그에따라 도막 부착성 시험 후의 부착력을 재료에 따라 비교 평가하는데 불가능한 점이 있었다.

본 발명은 상술한 문제점들을 해결하여 도막 부착성 시험시 객관성을 확보하기 위하여 발명한 것으로서, 흡착판을 갖는 진공패드를 이용하여 바둑눈목으로 절개된 도막 시편 표면에 일정한 진공 흡착력을 작용시킴과 함께 도막 시편을 흡착판으로부터 순간적으로 분리시킴에 따라, 도막 부착성의 일정한 재현성과 정확한 시험 결과를 얻을 수 있도록 한 자동차의 도막 부착성 시험 방법 및 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 자동차의 도막 부착성 시험 장치를 나타내는 개략도,

도 2는 본 발명에 따른 자동차의 도막 부착성 시험 장치의 작동 상태를 나타내는 개략도,

도 3은 본 발명에 따른 자동차의 도막 부착성 시험 장치의 요부 단면도,

도 4a,4b는 본 발명에 따른 자동차의 도막 부착성 시험 장치의 흡착판과 필터를 나타내는 평면도,

도 5는 종래의 도막 부착성 시험 방법을 설명하는 개략도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 도막 12 : 차체 강판

14 : 실린더 16 : 피스톤

18 : 스프링 20 : 받침판

22 : 진공패드 24 : 흡착판

26 : 필터 28 : 솔레노이드 밸브

30 : 진공홀 32 : 진공실

34 : 진공펌프 36 : 테이프

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은 바둑눈목으로 절개한 도막 시편을 상하 운동 가능한 분리작동수단에 안착시키는 단계와; 상기 도막 시편의 표면에 진공제공수단과 연결된 흡착판을 밀착시키는 단계와; 상기 절개된 각 도막 시편의 표면에 진공 흡입력을 제공하는 단계와; 상기 분리작동수단을 하방향을 순간 운동시켜, 절개된 도막들중 일부가 흡착판에 붙어 분리되거나, 분리되지 않은 도막들은 분리작동수단과 함께 하방향으로 이동되게 하는 단계와; 분리된 도막의 면적 및 갯수를 계산하여 도막 부착성능을 평가하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는 상하로 운동 가능한 피스톤을 갖는 실린더 장치와, 피스톤의 상면에 일체로 부착된 받침판과, 피스톤에 탄성 복원력을 제공하는 스프링으로 구성된 분리작동수단과; 상기 받침판의 상면에서 위쪽으로 일정 거리를 유지하며 수직으로 대응되는 위치에 배치되면서 진공제공수단과 연결되는 진공패드와; 상기 진공패드의 저면에 부착된 흡착판과; 상기 흡착판의 위에 고정 부착되는 필터와; 상기 진공제공수단과 진공패드 사이에 배치되는 솔레노이드 밸브와; 상기 솔레노이드 밸브의 작동을 제어하는 제어부로 구성된 것을 특징으로 한다.

바람직하기로는, 상기 진공패드는 중앙에 상하로 관통된 진공홀이 형성되고, 저면 중앙부분에는 직육면 체적의 진공실이 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 흡착판은 절개된 도막 시편의 형상인 25개 또는 100개의 바둑눈목 형상으로 구획된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 필터는 합성수지 또는 종이 재질로서, 절개된 도막 시편이 진공패드의 내부로 유입되지 않도록 다공질로 형성된 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 설명하기로 한다.

첨부한 도 1은 본 발명에 따른 자동차의 도막 부착성 시험 장치를 나타내는 개략도이다.

대개, 도막 부착성 시험을 위하여 소정 크기의 도막(10) 시편을 구비하고, 이 도막(10) 시편을 커팅수단을 이용하여 도막을 지나 제품의 소재 표면까지 도달되게 절단하여 1mm×1mm, 또는 2mm×2mm 간격의 바둑눈목을 25개 또는 100개 정도로 만들어주게 된다.

본 발명의 장치에는 이러한 도막 시편을 올려놓고 상하로 운동시킬 수 있는 분리작동수단이 포함되어 있는데, 이 분리작동수단의 하부에는 상하로 운동 가능한 피스톤(16)을 갖는 실린더(14) 장치(공압 또는 유압을 이용한 실린더 장치)가 배치되어 있고, 피스톤(16)의 상단에는 도막(10) 시편을 올려 놓을 수 있는 받침판(20)이 일체로 부착되어 있다.

또한, 상기 분리작동수단의 받침판(20)의 상면 위쪽에는 소정 거리를 유지하며 진공패드(22)가 수직 배치되어 있고, 이 진공패드(22)의 후면에는 진공펌프(34)와 같은 진공제공수단이 연결되어 있으며, 특히 상기 진공패드(22)의 중심부에는 상하로 관통된 진공홀(30)이 형성되고, 그 저면 중앙부분에는 직육면 체적의 진공실(32)이 형성되어 있다.

또한, 상기 진공제공수단과 진공패드(22)의 사이에는 솔레노이드 밸브(28)가 위치되고, 이 솔레노이드 밸브(28)는 제어부의 제어를 받게 된다. 즉, 상기 솔레노이드 밸브(28)의 개폐각을 제어부를 통하여 제어해줌에 따라, 상기 진공펌프(34)에서 인가된 진공압이 외부의 대기압과 비교 조절되어, 결국 원하는 진공압을 상기 진공패드(22) 내의 진공실(32)로 유입시킬 수 있게 해준다.

도 3은 본 발명에 따른 자동차의 도막 부착성 시험 장치의 요부 단면도이고, 도 4a,4b는 본 발명에 따른 자동차의 도막 부착성 시험 장치의 흡착판과 필터를 나타내는 평면도이다.

도 3 내지 도 4b에 나타낸 바와 같이, 상기 진공패드(22) 저면의 진공실(32)에는 절개된 도막(10) 시편의 형상인 25개 또는 100개의 바둑눈목 형상으로 구획된 형태로서, 고무 또는 스펀지 재질로 만들어진 흡착판(24)이 부착되고, 이 흡착판(24)의 위에는 합성수지 또는 종이 재질로 다공을 갖도록 만들어진 필터(26)가 부착된다.

여기서, 첨부한 도 2를 참조로 본 발명의 장치가 작동되는 상태를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 바둑눈목으로 절개한 도막 시편을 상하 운동 가능한 분리작동수단의 받침판(20)에 안착시켜서, 그리퍼(gripper)와 같은 고정수단(미도시됨)으로 움직이지 않게 고정시키게 된다.

다음으로, 상기 도막(10) 시편의 표면에 진공제공수단과 연결된진공패드(22)의 흡착판(24)을 밀착시키는 단계가 진행되어, 상기 절개된 각 도막 시편의 표면에 진공 흡입력이 제공되어진다.

이어서, 상기 분리작동수단의 실린더(14) 장치의 피스톤(16)을 하방향을 순간 운동시킴과 함께 받침판(20)도 하방향으로 순간 이동되게 함에 따라, 절개된 도막(10)들중 일부가 흡착판(24)에 붙어 분리되거나, 또는 분리되지 않은 도막(10)들은 받침판(20)과 함께 하방향으로 이동되게 하는 단계가 진행된다.

이때, 상기 분리작동수단의 피스톤(16)의 하방향 운동 속도는 0.5m/sec 이상으로 설정해준다.

이러한 단계후, 분리된 도막의 면적 및 갯수를 계산하여 도막 부착성능을 평가하는 단계를 마지막으로 진행하게 된다.

여기서, 사용자는 제어부를 통하여 상기 진공제공수단과 진공패드(22)의 사이에 위치한 솔레노이드 밸브(28)의 개폐각을 조절할 수 있고, 이렇게 솔레노이드 밸브(28)의 개폐각을 제어부를 통하여 제어해줌에 따라, 상기 진공펌프(34)에서 인가된 진공압이 외부의 대기압과 비교 조절되어, 결국 원하는 진공압을 상기 진공패드(22) 내의 진공실(32)로 유입시킬 수 있는 단계가 더 진행될 수 있다.

즉, 솔레노이드 밸브의 제어부를 통하여 도막 부착성 평가에 적합하게 조절 가능한 진공흡착력을 얻게되는 바, 진공압으로 도막과의 흡착되는 힘 F는 흡착유효면적 A와 인가된 진공패드 내부압력 P와의 곱으로 발생하게 된다.

한편, 절개된 도막(10) 파편들이 진공압에 의하여 흡착판(24)을 통과하여 흡착되더라도, 상기 미세한 다공을 갖는 필터(26)에 의하여 걸려지게 되고, 상기 실린더(14)의 공압 또는 유압이 해제되면 하방향으로 이동되어 있던 피스톤(16)과 받침판(20)은 압축되었던 스프링(18)의 탄성복원력에 의하여 원위치로 복귀된다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 자동차의 도막 부착성 시험 방법 및 장치에 의하면, 진공압이 제공되는 진공패드와 흡착판 그리고 실린더 장치를 이용하여 도막의 부착성 시험을 실시함에 따라, 기존에 테이프를 절개된 도막들의 표면에 부착하여 떼어내는 방식에서 발생된 테이프 점착성의 문제, 시험자에 따른 재현성의 문제, 도막 재료에 따른 부착성의 상이 문제 등을 용이하게 해결함과 함께 편리하고 정확한 도막 부착성 성능 평가를 할 수 있는 장점을 제공한다.

Claims (5)

1. 바둑눈목으로 절개한 도막 시편을 상하 운동 가능한 분리작동수단에 안착시키는 단계와;

   상기 도막 시편의 표면에 진공제공수단과 연결된 흡착판을 밀착시키는 단계와;

   상기 절개된 각 도막 시편의 표면에 진공 흡입력을 제공하는 단계와;

   상기 분리작동수단을 하방향으로 순간 운동시켜, 절개된 도막들중 일부가 흡착판에 붙어 분리되게 하고, 분리되지 않은 도막들은 분리작동수단과 함께 하방향으로 이동되게 하는 단계와;

   분리된 도막의 면적 및 갯수를 계산하여 도막 부착성능을 평가하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동차의 도막 부착성 시험 방법.
2. 상하로 운동 가능한 피스톤(16)을 갖는 실린더(14) 장치와, 피스톤(16)의 상면에 일체로 부착된 받침판(20)과, 피스톤(16)에 탄성 복원력을 제공하는 스프링(18)으로 구성된 분리작동수단과;

   상기 받침판(20)의 상면에서 위쪽으로 일정 거리를 유지하며 수직으로 대응되는 위치에 배치되면서 진공제공수단과 연결되는 진공패드(22)와;

   상기 진공패드(22)의 저면에 부착된 흡착판(24)과;

   상기 흡착판(24)의 위에 고정 부착되는 필터(26)와;

   상기 진공제공수단과 진공패드(22) 사이에 배치되는 솔레노이드 밸브(28)와;

   상기 솔레노이드 밸브(28)의 작동을 제어하는 제어부로 구성된 것을 특징으로 하는 자동차의 도막 부착성 시험 장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 진공패드(22)는 중앙에 상하로 관통된 진공홀(30)이 형성되고, 저면 중앙부분에는 직육면 체적의 진공실(32)이 형성된 것을 특징으로 하는 자동차의 도막 부착성 시험 장치.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 흡착판(24)은 절개된 도막(10) 시편의 형상인 25개 또는 100개의 바둑눈목 형상으로 구획된 것을 특징으로 하는 자동차의 도막 부착성 시험 장치.
5. 제 2 항에 있어서, 상기 필터(26)는 합성수지 또는 종이 재질로서, 절개된 도막(10) 시편의 파편이 진공패드(22)의 내부로 유입되지 않도록 미세한 다공질로 형성된 것을 특징으로 하는 자동차의 도막 부착성 시험 장치.