KR20070039993A

KR20070039993A - 차량용 페인트 도막의 내산성 평가 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20070039993A
Application number: KR1020050095192A
Authority: KR
Inventors: 윤승열
Original assignee: 현대자동차주식회사
Priority date: 2005-10-11
Filing date: 2005-10-11
Publication date: 2007-04-16

Abstract

본 발명은 차량용 페인트 도막의 내산성 평가 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 차체 표면에 도장된 페인트 도막이 산성용액에 의하여 표면 손상된 것을 그레이 스케일로 전환시켜, 그레이 스케일 레벨로 내산성 손상 정도를 수치화할 수 있도록 한 차량용 페인트 도막의 내산성 평가 장치 및 방법에 관한 것이다.

이를 위해, 본 발명은 스폿(SPOT)시험법 또는 그래디엔트 오븐(GRADIENT OVEN)법을 이용하여 도막의 내산성을 시험한 다음, 도막의 내산성 평가를 함에 있어서, 기존의 육안검사를 배제하고 도막시편을 광학적으로 스캔하여 흑백의 명암정도를 단계적으로 나눈 그레이 스케일로 수치화함으로써, 재현성 확보면에서 기존의 육안검사보다 월등히 정확한 차량용 페인트 도막의 내산성 평가 장치 및 방법을 제공한다.

차량용 도막, 내산성, 평가 방법, 그레이 스케일, 수치화

Description

차량용 페인트 도막의 내산성 평가 장치 및 방법{The evaluation method for the acid resistance test of the paint coat}

도 1은 본 발명에 따른 차량용 페인트 도막의 내산성 평가 장치를 나타내는 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 차량용 페인트 도막의 내산성 평가 방법을 설명하는 흐름도,

도 3은 본 발명에 따른 차량용 페인트 도막의 내산성 평가 방법에 따른 실시예 및 기존의 육안검사에 따른 비교예를 설명하는 도표.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 도막시편 12 : 광원부

14 : 유도부 16 : 시편 거치부

18 : 검출부 20 : 제어부

22 : 디스플레이

일반적으로 차량의 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.

위와 같이, 차량에 도장되는 도막은 전착, 중도, 색상 베이스(BASE), 투명한 코팅제(CLEAR)로 구분되는 바, 이 4개의 도막은 각각 다른 재료로서 도포되며 그 도장 목적 또한 다르다.

이러한 차체용 페인트 도막은 대기오염에 의해 발생되는 산성비, 새의 분비물, 기타 오염물질 등에 의하여 도막 표면에 손상을 입게 되는 바, 이에 차체용 외판 도막의 감성품질은 광택, 색상 뿐만아니라 소비자에 인도 되기 전에 이러한 산성물질에 의한 손상을 입지 않아야 함은 매우 중요한 문제로 부각되고 있다.

따라서, 차체용 도막의 내산성 품질을 평가하여 양산 품질관리와 신재료 개발을 위하여 스폿(SPOT)시험법, 침적 시험법, 그래디엔트 오븐(GRADIENT OVEN)법 등을 이용하여 도막의 내산성을 시험하고 있다.

상기 내산성 평가 방법중 스폿(SPOT)시험법은 pH=1,2,3,4에 해당하는 H₂SO₄ 0.2㎖를 도막 표면 위에 적하후, 온도 70℃ 챔버에 30분간 적치한 다음 수세하고, 1시간 동안 상온에 방치하는 시험법이다.

상기 침적 시험법은 상온의 20% H₂SO₄ 용액속에 도막 시험편 1∼2매를 2/3 깊이까지 넣고 24시간 침적후 수세하고, 1시간 동안 상온에 방치하는 방법이다.

상기 그래디엔트 오븐(GRADIENT OVEN)법은 0.2㎖ 및 0.1N의 H₂SO₄를 도막시편위에 적하한 후, 150분간 여러가지 온도조건에 노출시켜 도막에 손상이 발생하기 바로 전 온도를 측정하는 방법이다.

위와 같은 각 시험을 거친후, 도막표면의 손상정도를 통상 육안으로 평가하고 있다.

즉, 시험 평가전의 도막상태와 시험 평가후의 변색, 부풀음 등 도막의 손상정도를 육안으로 판단하고 있다.

대개, 산성용액에 의한 도막 손상은 심한 경우에는 누렇게 타들어 가기도 하지만, 제시된 산성용액의 농도에서는 대부분 손상이 없는 정도이며, 일부 미세 변색 및 부풀음이 나타난다.

그러나, 상기와 같은 기존의 도막 내식성 평가 방법은 다음과 같은 문제점이 있다.

일반적으로 차제용 도막 표면은 상품성 향상을 위해 투명하고 광택도가 높은 코팅(CLEAR)층이 도포되어 있는 바, 이 코팅층에 의하여 산성물질에 의한 도막의 미세한 손상을 육안으로 평가하기는 쉽지 않고, 그 결과로 시험자에 따라 시험 결과값이 상이하며, 동일 시험자가 평가하더라도 재현성을 확보하기 어려운 문제점이 있다.

이에, 신뢰성과 재현성을 갖는 도막 내산성 평가 방법을 위해서는 기존의 육안 측정 방법을 대신하는 새로운 내산성 평가 방법이 절실히 요구되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 발명된 것으로서, 스폿(SPOT)시험법 또는 그래디엔트 오븐(GRADIENT OVEN)법을 이용하여 도막의 내산성을 시험한 다음, 도막의 내산성 평가를 함에 있어서, 기존의 육안검사를 배제하고 도막시편을 광학적으로 스캔하여 흑백의 명암정도를 단계적으로 나눈 그레이 스케일로 수치화함으로써, 재현성 확보면에서 기존의 육안검사보다 월등히 정확한 차량용 페인트 도막의 내산성 평가 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일구현예는 사람 눈으로 색상을 구별하는데 사용되는 가시광선 영역의 300-700nm의 확산주광을 말하는 디퓨즈 빔(diffuse beam)을 도막시편의 표면에 조사하는 광원부와; 광원부의 빔이 도막 시편에 적절하게 조사될 수 있도록 안내하는 유도부와; 시편 전체(또는 원하는 부위)에 디퓨즈 빔이 조사될 수 있도록 도막시편의 배치 및 고정을 위한 시편 거치부와; 상기 도막 시편에서 반사된 빔을 수신하는 검출부(detector) 및 검출된 데이타를 영상으로 변환시키고 분석을 하는 전산장비를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 페인트 도막의 내산성 평가 장치를 제공한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 구현예는 스폿(SPOT)시험법 또는 그래디엔트 오븐(GRADIENT OVEN)법을 이용하여 도막의 내산성을 시험한 후에 이루어지는 도막의 내산성 평가 방법에 있어서, 사람 눈으로 색상을 구별하는데 사용되는 가시광선 영역의 300-700nm의 확산주광을 말하는 디퓨즈 빔(diffuse beam)을 도막시편의 전체 또는 국부적 표면에 조사하는 단계와; 상기 도막 시편에서 반사된 빔을 검출하는 동시에 검출된 데이타를 영상으로 변환시키는 단계와; 전산장비의 디스플레이에 도막시편의 영상이 0∼255까지의 명암 정도를 갖는 그레이 스케일로 표출되는 단계와; 0∼255 사이의 그레이 스케일로 수치화되며 표출된 영상을 통해 도막시편의 내산성을 평가하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 페인트 도막의 내산성 평가 방법을 제공한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하기로 한다.

첨부한 도 1은 본 발명에 따른 차량용 페인트 도막의 내산성 평가 장치를 나타내는 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 차량용 페인트 도막의 내산성 평가 방법을 설명하는 흐름도이다.

본 발명은 차체 표면에 도장된 페인트 도막에 대한 내산성 시험후, 그 결과를 기존의 육안검사가 아닌 그레이 스케일로 수치화시킴으로써, 항상 동일한 결과가 도출되어 재현성 및 평가의 정확성을 도모할 수 있도록 한 점에 주안점이 있다.

이를 위한 본 발명의 내산성 평가 장치는 디퓨져 빔을 도막시편(10)에 조사하는 광원부(12)와, 이 광원부(12)의 빔이 원하는 위치로 조사될 수 있게 안내하는 유도부(14)와, 도막시편(10)을 고정시키는 시편 거치부(16)와, 도막시편(10)의 명암 데이타를 수신하는 동시에 이를 그레이 스케일로 수치화하며 표출하는 디스플레이(22)를 포함하는 전산장비로 구성된다.

차체용 페인트 도막의 내산성 시험 후, 내산성 평가를 위해 채택한 그레이 스케일 수준(gray scale level)은 시편의 표면을 광학적으로 스캔할 수 있는 본 발명의 내산성 평가 장치를 통하여 흑백의 명암정도를 단계적으로 나눈 무채색 색표를 말한다.

상기 광원부(12)는 사람의 눈으로 색상을 구별하는데 사용되는 가시광선 영역의 300-700nm의 확산주광을 말하는 디퓨즈 빔(diffuse beam)을 도막시편의 표면에 조사하는 부분이고, 상기 유도부(14)는 광원부의 빔이 도막 시편에 적절하게 조 사될 수 있도록 광원부의 방향조정을 하는 일종의 구동수단이다.

또한, 상기 시편 거치부(16)는 시편 전체(또는 원하는 부위)에 상기 광원부(12)의 디퓨즈 빔이 조사될 수 있도록 도막시편을 배치하고 고정시키는 부분이 된다.

특히, 상기 전산장비는 도막시편으로부터 반사된 빔을 수신하는 검출부(18 : detector) 및 검출된 데이타를 영상으로 변환시키고 분석을 하는 제어부(20)를 포함하고, 또한 제어부(20)의 신호에 따라 도막시편(10)의 명암을 시각적으로 보여주는 동시에 수치화로 표출하는 디스플레이(22)를 포함하여 구성된다.

이러한 구성에 의하여 이루어지는 본 발명의 차량용 페인트 도막의 내산성 평가 방법을 설명하면 다음과 같다.

상술한 바와 같이, 상기 내산성 평가 방법중 pH=1,2,3,4에 해당하는 H₂SO₄ 0.2㎖를 도막시편 표면 위에 적하후, 온도 70℃ 챔버에 30분간 적치한 다음 수세하고, 1시간 동안 상온에 방치하는 스폿시험법, 또는 0.2㎖ 및 0.1N의 H₂SO₄를 도막시편위에 적하한 후, 150분간 여러가지 온도조건에 노출시켜 도막에 손상이 발생하기 바로 전 온도를 측정하는 그래디엔트 오븐(GRADIENT OVEN)법을 이용하여 내산성 시험을 수행한 다음, 본 발명의 내산성 평가 방법을 진행하게 된다.

상기 광원부(12)에서 사람의 눈으로 색상을 구별하는데 사용되는 가시광선 영역의 300-700nm의 확산주광을 말하는 디퓨즈 빔(diffuse beam)을 도막시편의 표면에 조사하면, 산성용액에 의해 표면 손상을 입은 부분은 표면의 굴곡으로 빔이 산란으로 하게 되어 표면 손상이 없는 부분보다 명암이 밝게 나타나게 되므로 그레이 스케일로 표현 가능하게 된다.

이어서, 상기 광원부(12)에 조사된 빔이 도막 시편으로부터 반사되는 동시에 이 반사된 빔을 전산장비의 구성중 검출부(18)에서 검출하는 동시에 이 검출된 데이타 전산장비의 제어부(20)로 전송하게 된다.

다음으로, 상기 전산장비의 제어부(20)에서 전송받은 데이타를 영상으로 변환시키고 분석을 하여, 디스플레이(22)를 통하여 표출되게 한다.

이때, 상기 제어부(20)의 신호에 따라 디스플레이(22)에서 도막시편의 명암을 시각적으로 보여주는 동시에 그 명암 정도를 그레이 스케일로 수치화로 표시하게 된다.

보다 상세하게는, 상기 전산장비의 디스플레이(22)에 도막시편의 영상이 0∼255까지의 명암 정도를 갖는 그레이 스케일로 표출되는 바, 시험자는 0∼255 사이의 그레이 스케일로 수치화되며 표출된 영상을 통해 도막시편의 내산성을 정확하게 평가할 수 있게 된다.

즉, 시험자는 산성용액에 의해 표면 손상을 입은 부분은 표면의 굴곡으로 빔이 산란으로 하게 되어 표면 손상이 없는 부분보다 명암이 밝게 나타나게 되므로, 이를 수치화로 보여주는 그레이 스케일을 통하여 도막시편 전체에 대한 내식성을 정확하게 평가할 수 있으며, 이에 기존의 국부적인 부분만을 측정할 때 발생하는 오차를 현격하게 줄일 수 있다.

이때, 내산성 시험을 거친 도막시편을 상기한 내산성 평가 방법으로 그레이 스케일로 수치화하되, 몇차례 반복 수행하여 그 평균값을 평가값으로 정한다.

특히, 여러번의 반복 평가를 통하여 그레이 스케일 수치를 데이타화시켜, 양호한 품질의 수치값을 기준값으로 정하여, 이후 평가되는 도막시편에 대한 그레이 스케일 수치값에 따라 신속하게 양호 또는 불량 판정을 내릴 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예에 의거 더욱 상세하게 설명하는 바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

실시예1-4

실시예1은 스폿시험법을 이용하여 도막시편에 대한 내산성 시험을 한 후, 산성용액에 의한 표면 손상이 가장 눈에 잘 띄는 부분에 디퓨즈 빔을 조사하고, 이를 전산장비에서 분석하여 그레이 스케일로 수치화하며 디스플레이 하였으며, 이를 3번 반복하여 그레이 스케일 수치의 평균값을 내산성 평가값으로 정하였다.

실시예2는 스폿시험법을 이용하여 도막시편에 대한 내산성 시험을 한 후, 산성용액에 의한 표면 손상이 눈에 잘 띄지 않는 부분에 디퓨즈 빔을 조사하고, 이를 전산장비에서 분석하여 그레이 스케일로 수치화하며 디스플레이 하였으며, 이를 3번 반복하여 그레이 스케일 수치의 평균값을 내산성 평가값으로 정하였다.

실시예3은 그래디엔트 오븐법을 이용하여 도막시편에 대한 내산성 시험을 한 후, 산성용액에 의한 표면 손상이 가장 눈에 잘 띄는 부분에 대하여 디퓨즈 빔을 조사하고, 이를 전산장비에서 분석하여 그레이 스켈일로 수치화하며 디스플레이 하였으며, 이를 3번 반복하여 그레이 스케일 수치의 평균값을 내산성 평가값으로 정하였다.

실시예4는 그래디엔트 오븐법을 이용하여 도막시편에 대한 내산성 시험을 한 후, 산성용액에 의한 표면 손상이 눈에 잘 띄지 않는 부분에 대하여 디퓨즈 빔을 조사하고, 이를 전산장비에서 분석하여 그레이 스켈일로 수치화하며 디스플레이 하였으며, 이를 3번 반복하여 그레이 스케일 수치의 평균값을 내산성 평가값으로 정하였다.

비교예1-4

비교예1은 실시예1에서 사용한 도막시편(스폿시험법을 이용하여 도막시편에 대한 내산성 시험을 한 것)의 표면(산성용액에 의한 표면 손상이 가장 눈에 잘 띄는 부분)에 대하여 육안검사를 실시하였다.

비교예2는 실시예2에서 사용한 도막시편(스폿시험법을 이용하여 도막시편에 대한 내산성 시험을 한 것)의 표면(산성용액에 의한 표면 손상이 눈에 잘 띄지 않는 부분)에 대하여 육안검사를 실시하였다.

비교예3은 실시예3에서 사용한 도막시편(그래디엔트 오븐법을 이용하여 도막시편에 대한 내산성 시험을 한 것)의 표면(산성용액에 의한 표면 손상이 가장 눈에 잘 띄는 부분)에 대하여 육안검사를 실시하였다.

비교예4는 실시예4에서 사용한 도막시편(그래디엔트 오븐법을 이용하여 도막시편에 대한 내산성 시험을 한 것)의 표면(산성용액에 의한 표면 손상이 눈에 잘 띄지 않는 부분)에 대하여 육안검사를 실시하였다.

이러한 실시예1-4 및 비교예1-4의 결과는 첨부한 도 3에 도시한 바와 같다.

도 3에서 보는 바와 같이, 비교예1 및 비교예3은 육안으로 명암 차이를 인지 할 수 있어서 불량판정을 내릴 수 있으나, 비교예2 및 비교예4는 도막시편의 표면 손상에 대한 명암 차이를 육안으로 정확하게 인지할 수 없어 시험자마다 양호 또는 불량으로 서로 다른 결과를 내릴 수 있다.

반면에, 실시예1 내지 실시예4는 도막시편의 명암차이를 그레이 스케일로 수치화함에 따라 정확하게 판정할 수 있다.

즉, 실시예1의 평가값은 34.55, 실시예2는 31.81, 실시예3은 39.19, 실시예4는 30.15로서, 수치가 낮을수록 명암차이는 거의 없는 것이며, 실시예4에 따른 도막시편만이 양호한 내산성을 갖는 것으로 판정할 수 있으며, 실시예2의 경우(도막시편의 표면 손상에 대한 명암 차이를 육안으로 정확하게 인지할 수 없는 경우)에도 그레이 스케일이 수치화로 데이타화됨에 따라 기준값 이상으로 판단하여 정확하게 불량으로 평가할 수 있다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 차량용 페인트 도막의 내산성 평가 장치 및 방법에 의하면, 기존의 육안평가방법 보다 안정적이고 정확한 측정결과를 얻을 수 있어 시험의 재현성을 향상시킬 수 있다.

또한, 기존의 육안검사로 인해 평가자가 주관적으로 평가함으로써 발생할 수 있는 오차를 현저하게 줄일 수 있고, 객관적이면서도 신뢰성 있는 평가가 가능하다.

또한, 평가결과가 단순히 불량/양호로만 결정되는 기존 방법과는 달리 손상 정도를 수치화함으로써, 향후 내산성 개선시 적정한 개선폭을 설정할 수 있는 기준을 제시할 수 있다.

결국, 본 발명의 평가 방법은 기존의 육안평가로 인해 개인별 주관적인 평가가 이루어지는 단점을 극복하고, 표면 손상의 형상과 부풀음 등에 따른 평가결과의 오차를 줄여 실험결과의 신뢰성과 정확성을 높일 수 있는 효과가 있으며, 더 나아가, 신차개발시 효율적인 시험관리가 가능하여 보다 안정화된 제품개발에 기여할 수 있다.

Claims

사람 눈으로 색상을 구별하는데 사용되는 가시광선 영역의 300-700nm의 확산주광을 말하는 디퓨즈 빔(diffuse beam)을 도막시편의 표면에 조사하는 광원부와;

광원부의 빔이 도막 시편에 적절하게 조사될 수 있도록 안내하는 유도부와;

시편 전체(또는 원하는 부위)에 디퓨즈 빔이 조사될 수 있도록 도막시편의 배치 및 고정을 위한 시편 거치부와;

상기 도막 시편에서 반사된 빔을 수신하는 검출부(detector) 및 검출된 데이타를 영상으로 변환시키고 분석을 하는 전산장비를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 페인트 도막의 내산성 평가 장치.
스폿(SPOT)시험법 또는 그래디엔트 오븐(GRADIENT OVEN)법을 이용하여 도막의 내산성을 시험한 후에 이루어지는 도막의 내산성 평가 방법에 있어서,

사람 눈으로 색상을 구별하는데 사용되는 가시광선 영역의 300-700nm의 확산주광을 말하는 디퓨즈 빔(diffuse beam)을 도막시편의 전체 또는 국부적 표면에 조사하는 단계와;

상기 도막 시편에서 반사된 빔을 검출하는 동시에 검출된 데이타를 영상으로 변환시키는 단계와;

전산장비의 디스플레이에 도막시편의 영상이 0∼255까지의 명암 정도를 갖는 그레이 스케일로 표출되는 단계와;

0∼255 사이의 그레이 스케일로 수치화되며 표출된 영상을 통해 도막시편의 내산성을 평가하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량용 페인트 도막의 내산성 평가 방법.