KR20160146053A - 테프론 도포층 소성방법 - Google Patents

테프론 도포층 소성방법 Download PDF

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KR20160146053A
KR20160146053A KR1020150082630A KR20150082630A KR20160146053A KR 20160146053 A KR20160146053 A KR 20160146053A KR 1020150082630 A KR1020150082630 A KR 1020150082630A KR 20150082630 A KR20150082630 A KR 20150082630A KR 20160146053 A KR20160146053 A KR 20160146053A
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김제덕
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정성민
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얼라이드레이테크놀로지 주식회사
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Abstract

본 발명은 테프론 도포층 소성방법에 관한 것이다.
본 발명의 바람직한 일측면에 따르면, 연속 운반 이송장치를 이용하여 테프론 코팅액이 도포된 대상 물체의 테프론 도포층을 소성하는 방법으로서, 1) 테프론 코팅액이 도포된 대상 물체를 적어도 2 이상의 근적외선 히터가 직렬적으로 배치되어 이뤄진 근적외선 조사 영역에 장입하는 단계; 2) 상기 대상 물체의 온도가 상승하도록 근적외선 조사를 제어하는 단계; 3) 상기 대상 물체의 온도가 일정하게 유지되도록 근적외선 조사를 제어하는 단계; 4) 상기 대상 물체의 온도가 하강하도록 근적외선 조사를 제어하면서 근적외선 조사 영역에서 배출하는 단계;를 포함하여 이뤄진 테프론 도포층 소성방법이 개시된다.

Description

테프론 도포층 소성방법 {Burning method for teflon coated layer}
본 발명은 테프론 도포층 소성방법에 관한 것으로서, 상세하게는 대상 물체의 표면에 내마모성 등을 확보하기 위해 형성된 테프론 도포층을 소성함에 있어서 대상 물체를 연속 운반 이송장치를 이용하여 이송하면서 근적외선 히팅에 의해 대상 물체에 도포된 테프론 도포층의 내부까지 균질하게 건조 및 경화가 이뤄지도록 함으로써, 공정 효율을 높이고 더욱 정밀하면서도 빠르게 테프론 도포층을 소성할 수 있도록 하는 테프론 도포층 소성방법에 관한 것이다.
기계부품, 자동판매기 부품 및 자동차 부품에서는 부품간의 잦은 접촉, 마찰이 발생함에 대한 내구성 확보 차원에서, 특히 높은 정도의 내마모성(耐磨耗性)을 필요로 한다.
테프론(Teflon)은 테프론 PTFE(Polytetrafluoroethylene) 불소수지에 대한 상표명으로 대상 물체에 도포 등의 과정을 통해 도포층을 형성한 후 일정한 온도에서 소성을 거치면 비활성의 단단한 코팅층을 형성하게 되며, 화학적 비활성 및 내열성, 우수한 절연 안정성, 낮은 마찰계수를 가지므로, 대상 물체간 또는 대상 물체와 다른 물체 사이의 잦은 접촉, 마찰에도 쉽게 마모되지 않아서 대상 물체의 내구성을 높이고 효율적으로 부품 및 장치를 운용할 수 있다는 장점이 있다.
특히 상기 테프론은 일예로, 브레이크 패드의 패드 클립이나 패드 스프링 안쪽에 코팅되어 특정한 음역대의 소음을 줄일 수 있을 뿐 아니라, 제동시 패드 클립(또는 패드 스프링)과 패드 사이의 마찰력을 줄임으로써 제동시 필요한 연료를 절약할 수 있고, 금속 표면이 녹스는 것을 방지하여 자동차 부품의 내구성을 높일 수 있다는 장점도 동시에 갖게 된다.
상기 패드 클립이나 패드 스프링 등에 테프론을 코팅하기 위한 기술로, 패드 스프링 등에 도포된 테프론 도포층을 건조, 경화 및 고착시키기 위하여, 종래 소성로를 구성하고 이를 히터 등으로 가열하는 방법이 이용되었으며, 열풍을 불어넣어 도포층에 열을 바람을 통해 전달시켜 건조, 경화하는 기술이 개발되었다.
그러나, 상기 소성로를 이용한 종래기술은 소성로의 온도 및 압력을 일정하기 유지하기 어려우며, 테프론 도포층이 형성된 제품의 공급 및 소성과정을 마친 제품의 수득에 오랜 시간이 소비되어 소성 속도를 높이는데 어려움이 있었다.
또한 상기 열풍을 이용한 종래기술은 바람에 의해 도포층의 손상이 가해질 수 있고, 도포층의 외면이 먼저 건조, 경화되면서 도포층의 내부까지 열이 잘 전달되지 않는다는 문제점이 있었다.
이에 더하여 상기 종래기술은 도포층의 내부까지 건조, 경화하기 위해서는 많은 열을 필요로 하며, 많은 시간이 소요되어야 하고, 도포층의 전체 두께에 걸쳐 균일한 건조, 경화가 이뤄지지 못하여 코팅된 도포층의 두께가 불균일하거나 불량하게 된다는 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허 제10-1280133호 (2013년 06월 24일 등록)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 대상 물체의 표면에 내마모성 등을 확보하기 위해 형성된 테프론 도포층을 소성함에 있어서 대상 물체를 연속 운반 이송장치를 이용하여 이송하면서 근적외선 히팅에 의해 대상 물체에 도포된 테프론 도포층의 내부까지 균질하게 건조 및 경화가 이뤄지도록 함으로써, 공정 효율을 높이고 더욱 정밀하면서도 빠르게 테프론 도포층을 소성할 수 있도록 하는 테프론 도포층 소성방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, 연속 운반 이송장치를 이용하여 테프론 코팅액이 도포된 대상 물체의 테프론 도포층을 소성하는 방법으로서, 1) 테프론 코팅액이 도포된 대상 물체를 적어도 2 이상의 근적외선 히터가 직렬적으로 배치되어 이뤄진 근적외선 조사 영역에 장입하는 단계; 2) 상기 대상 물체의 온도가 상승하도록 근적외선 조사를 제어하는 단계; 3) 상기 대상 물체의 온도가 일정하게 유지되도록 근적외선 조사를 제어하는 단계; 및 4) 상기 대상 물체의 온도가 하강하도록 근적외선 조사를 제어하면서 근적외선 조사 영역에서 배출하는 단계;를 포함하여 이뤄진 테프론 도포층 소성방법이 개시된다.
바람직하게, 상기 2) 단계에서, 상기 대상 물체의 온도의 상승은, 대상 물체가 근적외선 조사 영역에 장입되어 배출될 때까지 걸리는 전체 시간 대비 1/4 ~ 1/3의 시간 범위에서 이뤄지는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 3) 단계에서, 상기 대상 물체의 온도의 유지는, 대상 물체가 근적외선 조사 영역에 장입되어 배출될 때까지 걸리는 전체 시간 대비 1/2 이상의 시간 범위에서 이뤄지는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 근적외선 조사 영역에서 배출되는 대상 물체의 테프론 도포층의 두께는 15 ~ 35㎛이며, 대상 물체가 근적외선 조사 영역에 장입되어 배출될 때까지 걸리는 전체 시간은 5 ~ 10분인 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 적어도 2 이상의 근적외선 히터는 상기 대상 물체가 장입되어 이송되는 위치에 따라 순차적으로 온/오프 제어되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 근적외선은 파장이 0.75 ~ 1.5㎛인 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 3) 단계의 온도는 260℃ ~ 300℃ 사이에서 유지되는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명은, 테프론 코팅액이 도포된 다수의 대상 물체의 테프론 도포층을 연속적으로 소성할 수 있으며, 테프론 도포층의 표면뿐만 아니라 내부까지 골고루 건조, 경화시킬 수 있다는 장점이 있다.
특히, 본 발명은, 대상 물체의 온도를 상승시키면서 코팅액에서 용제가 배출되도록 하기 위해 걸리는 시간이 짧게 이뤄지도록 함으로써 매우 짧은 소성시간을 얻을 수 있다는 장점이 있다.
또한 본 발명은, 소성로 전체의 가열이 필요한 종래의 소성방법과 달리, 각각의 대상 물체를 직접 근적외선 조사함으로써 개별적으로 온도를 상승시킬 수 있으며, 대상 물체의 위치에 따라 순차적으로 근적외선 히터의 작동을 제어할 수 있어 높은 에너지 효율로 테프론 도포층의 소성이 이뤄질 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 테프론 도포층 소성방법의 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 테프론 도포층 소성방법의 실시를 위한 테프론 도포층 소성장치의 모식도이다.
도 3a 내지 3d는 본 발명의 일실시예에 따른 테프론 도포층 소성방법의 시간에 따른 테프론 도포층 소성장치의 구동과 온도변화에 관한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 테프론 도포층 소성방법에 의해 얻어진 테프론 코팅층과 종래 기술에 의해 얻어진 테프론 코팅층에 대한 RL 테스트 결과를 비교하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 테프론 도포층 소성방법에 의해 얻어진 테프론 코팅층과 종래 기술에 의해 얻어진 테프론 코팅층에 대한 ML 테스트 결과를 비교하는 도면이다.
본 발명은 그 기술적 사상 또는 주요한 특징으로부터 벗어남이 없이 다른 여러가지 형태로 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며 한정적으로 해석되어서는 안 된다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "구비하다", "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 테프론 도포층 소성방법의 흐름도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 테프론 도포층 소성방법의 실시를 위한 테프론 도포층 소성장치의 모식도이다.
본 발명의 일측면에 따른 테프론 도포층 소성방법은 연속 운반 이송장치(30)를 이용하여, 근적외선 조사 영역(A)으로 장입되는 대상 물체(20)의 테프론 도포층(22)을 소성(燒成)하는 방법에 관한 것으로, 연속 운반 이송장치(30)를 이용하여 대상 물체(20)를 이송하면서 적어도 2 이상의 근적외선 히터를 이용하여 대상 물체(20)의 테프론 도포층(22)을 소성함으로써 테프론 도포층(22)의 내부까지 빠른 시간 내에 건조, 경화가 가능하게 된다.
상기 본 발명의 일실시예에 따른 테프론 도포층 소성방법이 실시된 테프론 도포층(22)은 테프론 코팅층을 형성하게 되며, 본 발명에서 '코팅층'이라는 용어는 소성방법이 실시되어 건조 및 경화가 완료된 테프론 도포층을 의미하는 것으로 이해될 수 있다.
본 실시예에서는 상기 근적외선 조사 영역(A)을 형성하기 위해, 제1 내지 제6 근적외선 히터(10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f)로 모두 6개의 근적외선 히터를 직렬적으로 배치하여 구성하였으며, 테프론 도포층(22)의 면적, 두께에 따라 근적외선 히터의 개수는 증감될 수 있다.
상기 연속 운반 이송장치(30)는 일예로, 컨베이어 벨트로 이해될 수 있으며, 테프론 도포층(22)이 도포된 대상 물체(20)의 공급 및 소성과정을 마친 대상 물체(20)의 배출이 용이하고, 근적외선 히터(10)가 조사되는 근적외선 조사 영역(A)으로 대상 물체(20)를 자동으로 이송하므로, 대량으로 대상 물체(20)의 테프론 도포층(22) 소성을 용이하게 이뤄지도록 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 테프론 도포층 소성방법은 사전에 대상 물체(20)에 테프론 도포층(22)이 형성된 것을 대상으로 한다.
일예로, 브레이크 패드 스프링의 일면에 테프론 도포층(22)을 형성할 수 있으며, 상기 테프론 도포층(22)의 형성은 상기 대상 물체(20)인 브레이크 패드스프링의 표면에 통상의 테프론 코팅액을 스프레이 방식으로 분사하여 이뤄질 수 있으며, 이외에도 정전도장이나 일반도장 방식으로도 테프론 도포층(22) 형성이 가능하다.
상기 테프론 도포층(22)에 포함되는 테프론은 통상의 액상 용제에 의해 용융되며, 상기 용제는 유기용제 또는 물이나 아민계 성분이 포함된 용제가 이용될 수 있다.
상기 테프론이 포함된 테프론 도포층(22)의 도포 후, 근적외선 조사 방식 이외의 별도의 경화 공정 또는 예열 공정을 먼저 거치지 않고 근적외선 조사에 의한 소성단계가 순차적으로 이뤄진다.
도 3a 내지 3d는 본 발명의 일실시예에 따른 테프론 도포층 소성방법의 시간에 따른 테프론 도포층 소성장치의 구동과 온도변화에 관한 그래프이다.
본 실시예에서는 제1 근적외선 히터(10a) 및 제2 근적외선 히터(10b)에 의해 온도가 상승하도록 제어되고, 제3 근적외선 히터(10c) 내지 제5 근적외선 히터(10e)에 의해 온도가 일정하게 유지되도록 제어되며, 제6 근적외선 히터(10f)에 의해 온도가 하강하도록 제어되는 것으로, 이하 도면을 중심으로 테프론 도포층 소성방법을 자세히 설명한다.
S100) 테프론 코팅액이 도포된 대상 물체(20)를 근적외선 조사 영역(A)에 장입하는 단계
상기 별도의 예열 공정을 거치지 않은 테프론 코팅액이 도포된 대상 물체(20)를 적어도 2 이상의 근적외선 히터(10)가 직렬적으로 배치되어 이뤄진 근적외선 조사 영역(A)에 장입한다.
도 3a는 S100 단계에서의 대상 물체(20)의 위치에 따른 대상 물체(20)의 온도의 변화를 나타내는 도면이다.
본 실시예에서는 S100 단계를 위치적 관점에서 볼 때, 도 3a에 도시된 바와 같이, 시간 t1에 해당하는 위치까지 대상 물체(20)가 이송되는 것으로 이해될 수 있다.
본 실시예에서 사용되는 근적외선 히터(10)는 적어도 하나 이상의 근적외선 히팅 모듈을 내부에 장착한 히팅 장치로서, 예를 들어, 근적외선 히팅 모듈 내의 근적외선 램프를 쿨링하기 위한 에어 유동 공간과 흄을 외부로 배출하기 위한 에어 유동 공간을 구분하여 다양한 세부 구조로 구성될 수 있다.
상기 근적외선 히터(10)는 근적외선 히팅 모듈 내의 근적외선 램프를 쿨링하기 위한 에어를 유입하는 장치 및 배출된 흄을 정화하기 위한 장치 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하여 구성될 수 있다.
근적외선 히터(10)와 그 내부에 설치되는 근적외선 히팅 모듈의 상세 구성은 본 출원인이 선출원 등록한 바 있는, 대한민국 등록특허 제10-0952617호 (등록일자 2010년04월06일), 대한민국 등록특허 제10-0952618호 (등록일자 2010년04월06일)를 포함한 다수의 공지 기술이 적용될 수 있으며, 이러한 장치의 내부 구성의 다양한 변형예는 공지 기술에 근거한 당업자의 통상적 이해의 범위이므로 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 일실시예에 따른 근적외선 히터(10)는 다양한 범위의 파장을 이용하여 근적외선을 조사하도록 할 수 있으며, 바람직하게, 본 발명자의 연구 결과, 근적외선의 파장이 0.75 ~ 1.5㎛가 되도록 조사되는 경우 테프론 도포층(22)의 건조, 경화가 빠르면서도 고르게 이뤄질 수 있다.
전술한 연속 운반 이송장치(30)에 의해 테프론 도포층(22)이 도포된 대상 물체(20)가 이송되면서, 적어도 2 이상의 근적외선 히터(10)가 직렬적으로 배치되면서 이뤄지는 근적외선 조사 영역(A)으로 장입되고, 장입된 대상 물체(20)는 다음 각 단계를 거치면서 2 이상의 근적외선 히터(10)에 의해 온도가 변화된다.
상기 연속 운반 이송장치(30)의 상부 일측을 포함하여 상기 테프론 도포층 소성장치에는 대상 물체(20)의 위치를 인식하는 인식 센서(미도시)가 구비될 수 있으며, 상기 인식 센서는 대상 물체(20)의 위치를 인식하여 근적외선 히터(10)의 동작을 제어할 수 있도록 한다.
일실시예로, 상기 적어도 2 이상의 근적외선 히터(10)는 상기 대상 물체(20)가 장입되어 이송되는 위치에 따라 순차적으로 온/오프 제어되도록 할 수 있다.
즉, 대상 물체(20)가 특정 근적외선 히터(10)로부터 일정 거리 이내로 접근하면 특정 근적외선 히터(10)를 작동시키고, 상기 대상 물체(20)가 특정 근적외선 히터(10)로부터 일정 거리 밖으로 멀어지면 특정 근적외선 히터(10)를 작동하지 않도록 하는 등으로 근적외선 히터(10)의 동작을 개별적으로 자동으로 제어할 수 있다.
상기 적어도 2 이상의 근적외선 히터(10)와 인식 센서(미도시)를 통합적으로 제어하기 위해, 본 발명의 일실시예에 따른 테프론 도포층 소성장치는 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
상기 제어부(미도시)는 근적외선 히터(10)의 수동 온/오프 제어뿐만 아니라, 인식 센서(미도시)의 감지에 따른 근적외선 히터(10)의 개별적 자동 온/오프 제어 기능을 포함하여 수행할 수 있다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 근적외선 조사 영역(A)으로 장입되는 단계에서는 근적외선 히터(10)가 아직 동작하지 않으므로 대상 물체(20)가 실온을 유지하도록 할 수 있으며, 이외에도 근적외선 조사 영역(A)으로 장입하기 전에 근적외선 히터(10)를 동작하도록 하는 것도 가능한 바, 이 경우에는 근적외선 조사 영역(A)으로 장입되는 단계에서도 일부 대상 물체(20)의 온도가 상승할 수도 있다.
S200) 대상 물체(20)의 온도가 상승하도록 근적외선 조사 제어하는 단계
상기 근적외선 조사 영역(A)에 장입된 대상 물체(20)의 온도가 상승하도록 근적외선 조사를 제어한다.
도 3b는 S200 단계에서의 대상 물체(20)의 위치에 따른 대상 물체(20)의 온도의 변화를 나타내는 도면이다.
본 실시예에서는 S200 단계를 위치적 관점에서 볼 때, 도 3b에 도시된 바와 같이, 시간 t1에 해당하는 위치에서 시작하여 시간 t2에 해당하는 위치까지 대상 물체(20)가 이송되는 것으로 이해될 수 있다.
상기 대상 물체(20)가 S200 단계에서 이송되면서 순차적으로 근적외선 히터(10)를 동작하게 되며, 도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 동작하는 근적외선 히터(10)에 의해 대상 물체(20)의 온도가 상승하게 된다.
본 실시예에서는 제1 근적외선 히터(10a)가 상기 대상 물체(20)가 근적외선 조사 영역(A)에 장입됨과 동시에 동작하도록 제어되며, 다른 실시예로 상기 대상 물체(20)가 근적외선 조사 영역(A)에 장입되기 전부터 동작하도록 제어될 수도 있다.
또한, 본 실시예에서는 제1 근적외선 히터(10a) 뿐 아니라 대상 물체(20)의 이송되는 위치에 따라 제2 근적외선 히터(10b)도 순차적으로 동작하도록 제어하여 온도가 지속적으로 상승할 수 있도록 제어될 수 있다.
상기 대상 물체(20)의 온도가 상승하면서, 대상 물체(20)에 도포된 테프론 도포층(22)에서 용제가 배출된다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 시간 t1 에서 t2까지 지나는 동안 연속 운반 이송장치(30)에 의해 이송되는 대상 물체(20)의 온도는 실온에서 미리 설정된 온도(T1)까지 상승하게 된다.
바람직하게, 본 발명자의 연구 결과, 상기 대상 물체(20)의 온도의 상승은, 대상 물체(20)가 근적외선 조사 영역(A)에 장입되어 배출될 때까지 걸리는 전체 시간 대비 1/4 ~ 1/3의 시간 범위에서 이뤄지도록 할 수 있다.
상기 근적외선 히터(10)를 이용한 근적외선 조사를 제어하여 빠르게 대상 물체(20)의 온도가 상승하게 함으로써, 용제가 빨리 배출되고 균일하게 건조 및 경화되도록 한다.
일예로, 상기 대상 물체(20)가 근적외선 조사 영역(A)에 장입되는 시간(t1)과 대상 물체(20)가 근적외선 조사 영역(A)에서 배출되는 시간(t4)의 차이인 전체 시간(본 실시예에서는 t4 - t1에 해당함)이 9분 15초인 경우, 대상 물체(20)의 온도 상승 시간(본 실시예에서는 t2 - t1에 해당함)은 2분 18초 내지 3분 5초 정도에 이뤄지도록 설정될 수 있다.
상기 온도의 상승은 미리 설정된 온도(T1)에 이를때까지 지속적으로 상승되며, 용제의 배출 정도, 직렬적으로 배치된 근적외선 히터(10) 사이의 거리, 근적외선 히터(10)의 시간차 온/오프 정도 등의 영향으로 일부 구간에서 온도의 상승이 둔화되는 구간이 발생할 수도 있다.
바람직하게, 본 발명자의 연구 결과, 상기 미리 설정된 온도(T1)는 260℃ ~ 300℃ 사이의 어느 특정 온도로 설정될 수 있으며, 대상 물체(20)에 도포된 테프론 도포층(22)의 면적, 두께 등에 따라 조절될 수 있다.
S300) 대상 물체(20)의 온도가 일정하게 유지되도록 근적외선 조사 제어하는 단계
도 3c는 S300 단계에서의 대상 물체(20)의 위치에 따른 대상 물체(20)의 온도의 변화를 나타내는 도면이다.
본 실시예에서는 S300 단계를 위치적 관점에서 볼 때, 도 3c에 도시된 바와 같이, 시간 t2에 해당하는 위치에서 시작하여 시간 t3에 해당하는 위치까지 대상 물체(20)가 이송되는 것으로 이해될 수 있다.
도 3c에 도시된 바와 같이, 온도 상승이 이뤄진 대상 물체(20)의 테프론 도포층(22)을 완벽하게 건조 및 경화하도록 하기 위해 상기 대상 물체(20)의 온도가 일정하게 유지되도록 근적외선 조사를 제어한다.
본 실시예에서는 주로 제3 근적외선 히터(10c) 내지 제5 근적외선 히터(10e)의 제어에 의해 온도가 유지되며, 다른 실시예로, 제2 근적외선 히터(10b) 및/또는 제6 근적외선 히터(10f)의 제어를 함께 실행하여 온도가 원하는 시간만큼 유지될 수 있도록 제어될 수 있다.
이를 위해 본 발명의 일실시예에 따른 테프론 도포층 소성장치는 온도 센서(미도시)를 더 포함할 수 있으며, 상기 온도 센서(미도시)는 대상 물체(20)의 온도를 실시간으로 측정하는 한편, 측정된 온도를 제어부(미도시)에 전달한다.
상기 제어부(미도시)는 측정된 온도에 따라 각각의 근적외선 히터의 동작으로 인한 온도의 변화를 고려하여 개별적으로 근적외선 히터를 온/오프 제어할 수 있으며, 온도 센서(미도시)에서 전달받은 온도에 따라 근적외선 히터(10)의 동작 세기를 자동으로 조절하는 온도 조절 제어 기능을 포함하여 수행할 수 있다.
바람직하게, 본 발명자의 연구 결과, 상기 근적외선 조사의 제어는 대상 물체(20)의 온도가 S200 단계에서의 미리 설정된 온도(T1)가 유지되도록 제어하는 것으로, 260℃ ~ 300℃ 사이에서 유지되도록 제어될 수 있으며, 전술한 바와 같이 대상 물체(20)에 도포된 테프론 도포층(22)의 면적, 두께 등에 따라 조절될 수 있다.
한편, S300 단계에서 상기 대상 물체(20)의 온도의 유지는, 바람직하게, 본 발명자의 연구 결과, 대상 물체(20)가 근적외선 조사 영역(A)에 장입되어 배출될 때까지 걸리는 전체 시간 대비 1/2 이상의 시간 범위에서 이뤄지도록 할 수 있다.
일예로, 상기 대상 물체(20)가 근적외선 조사 영역(A)에 장입되어 배출될 때까지 걸리는 전체 시간(본 실시예에서는 t4 - t1에 해당함)이 9분 15초인 경우, 대상 물체(20)의 온도가 일정하게 유지되는 시간(본 실시예에서는 t3 - t2에 해당함)이 적어도 4분 38초 이상 이뤄지도록 설정될 수 있다.
상기 대상 물체(20)의 온도가 일정시간 이상 일정하게 유지되도록 함은 상기 대상 물체(20)에 도포된 테프론 도포층(22)의 건조 및 경화가 전 면적에서 균일하게 이뤄지도록 하기 위함이다.
S400) 대상 물체(20)의 온도가 하강하도록 근적외선 조사를 제어하면서 근적외선 조사 영역(A)에서 배출하는 단계
도 3d는 S400 단계에서의 대상 물체(20)의 위치에 따른 대상 물체(20)의 온도의 변화를 나타내는 도면으로, 도 3d에 도시된 바와 같이, 상기 일정하게 온도가 유지된 대상 물체(20)의 온도가 하강하도록 근적외선 조사를 제어하며, 상기 대상 물체(20)를 근적외선 조사 영역(A)에서 배출한다.
본 실시예에서는 S400 단계를 위치적 관점에서 볼 때, 도 3d에 도시된 바와 같이, 시간 t3에 해당하는 위치에서 시작하여 시간 t4에 해당하는 위치까지 대상 물체(20)가 이송되는 것으로 이해될 수 있다.
본 실시예에서는 제6 근적외선 히터(10f)의 제어에 의해 대상 물체(20)의 온도가 하강하도록 하면서 근적외선 조사 영역(A)에서 배출될 수 있다.
바람직하게, 본 발명자의 연구 결과, 상기 대상 물체(20)가 근적외선 조사 영역(A)에 장입되어 배출될 때까지 걸리는 전체 시간(본 실시예에서는 t4 - t1에 해당함)은 5 ~ 10분 정도에 이뤄질 수 있으며, 테프론 도포층(22)의 면적 및 두께에 따라 시간의 증감이 이뤄질 수 있다.
상기 대상 물체(20)의 온도의 하강은, 제6 근적외선 히터(10f)를 포함하는 근적외선 히터(10)의 제어를 통해 온도를 조절하는 것 이외에도, 별도로 구비된 쿨러(C)에 의해 대상 물체(20)를 냉각함으로써 더욱 이뤄지도록 할 수 있으며, 이 경우 급격한 온도의 하강을 얻을 수 있어, 건조 및 경화되어 테프론 코팅층이 형성된 대상 물체(20)를 보다 빠르게 회수할 수 있게 된다.
상기 형성되는 테프론 코팅층의 두께와 관련한 일예로, 상기 근적외선 조사 영역(A)에서 배출되는 대상 물체(20)의 테프론 도포층(22, 테프론 코팅층)의 두께는 15 ~ 35㎛이며, 상기 S100 단계에서는 상기 테프론 코팅층의 두께가 15 ~ 35㎛를 만족하도록 테프론 코팅액을 대상 물체(20)에 도포할 수 있다.
부연하면, 대상 물체(20)에 도포되어 본 실시예의 테프론 도포층 소성방법을 거친 후의 테프론 도포층의 두께가 15 ~ 35㎛가 되어야 하므로, 실제 본 실시예의 소성방법 실시 전 도포되는 테프론 도포층의 두께는 15 ~ 35㎛보다 두껍게 도포되도록 하는 것이 바람직하며, 도포되는 방식에 따라 그 도포되는 두께가 달라질 수 있다.
도 4 내지 도 5는 상기 본 실시예의 테프론 도포층(22)의 소성방법에 의해 테프론 도포층(22)이 건조 및 경화되어 테프론 코팅층이 형성된 대상 물체(20)에 대하여 테프론 코팅층의 특성을 열풍에 의해 건조 및 경화된 코팅층의 특성과 비교하기 위한 것으로, RL(Ramp Load) test 및 ML(Marginal Lubrication) test를 수행한 결과를 나타낸다.
상기 각 시험을 수행하기 위해, 플레이트에 테프론 도포층(22)을 형성하고, 상기 테프론 도포층(22)을 본 실시예의 테프론 도포층 소성방법으로 얻어진 시료와 종래기술인 열풍을 이용하여 테프론 도포층(22)을 소성하여 얻어진 시료로 구분하여 각각 RL test 및 ML test를 진행하였으며, 각각의 시험 조건 및 시험 결과는 다음과 같다.
(1) RL test - 연속 부하 시험
1) 시험 조건
30분 동안 오일 분사를 진행하면서 1,850kg.f의 하중을 서서히 가하며, rpm은 1,000으로 테프론 코팅된 플레이트를 회전시키면서 이에 걸리는 토크양이 0.9kg.f 이하로 할 때, 1,850kg.f의 하중에서 도막 상태의 변화, 즉 마모가 발생하는지 여부를 측정하였다.
2) 시험 결과
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 테프론 도포층 소성방법에 의해 얻어진 테프론 코팅층과 종래 기술에 의해 얻어진 테프론 코팅층에 대한 RL test 결과를 비교하는 도면이다.
도 4의 (B)에 도시된 바와 같이, 열풍에 의해 건조 및 경화를 진행한 시료(200)에서는 코팅층이 마모되어 도막이 벗겨지는 것을 볼 수 있다.
그러나, 본 실시예에 따른 테프론 도포층 소성방법으로 건조 및 경화를 진행한 시료(100)에서는 도 4의 (A)에 도시된 바와 같이, 테프론 코팅층의 마모를 관찰할 수 없었으며, 도막의 변화를 인지할 수 없었다.
따라서 본 시험을 통해, 본 실시예에 따른 테프론 도포층 소성방법으로 건조 및 경화를 진행한 시료에서는 RL test에도 도막이 유지되나, 열풍에 의해 건조 및 경화를 진행한 시료에서는 도막이 벗겨지므로, 본 실시예에 따른 테프론 도포층 소성방법이 테프론 도포층(22)의 건조 및 경화가 더 잘 이뤄짐을 알 수 있다.
(2) ML test - 주변부 윤활 시험
1) 시험 조건
10분 동안 오일분사를 진행하면서 테프론 코팅된 플레이트의 회전 rpm을 1,300으로 하고 하중을 45kg을 부가한 후, 2분 내 테프론 코팅된 플레이트의 회전 rpm을 2,300으로 하고 하중을 200kg으로 증가시킨 다음 오일 분사를 정지하여 무 윤활 상태에서 10분 동안 도막에 마모가 발생하지 않고 버틸 수 있는지를 측정하였다.
2) 시험 결과
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 테프론 도포층 소성방법에 의해 얻어진 테프론 코팅층과 종래 기술에 의해 얻어진 테프론 코팅층에 대한 ML test 결과를 비교하는 도면이다.
도 5의 (B)에 도시된 바와 같이, 열풍에 의해 건조 및 경화를 진행한 시료(200)에서는 코팅층(B2)이 마모되어 플레이트의 표면(B1)이 외부로 드러난 부분을 볼 수 있다.
그러나, 본 실시예에 따른 테프론 도포층 소성방법으로 건조 및 경화를 진행한 시료(100)에서는 도 5의 (A)에 도시된 바와 같이, 플레이트의 표면(A1)을 볼 수는 있으나 테프론 코팅층이 거의 마모되지 않아서 플레이트의 표면(A1)이 외부로 드러나지 않음을 알 수 있다.
따라서 본 시험을 통해, 본 실시예에 따른 테프론 도포층 소성방법으로 건조 및 경화를 진행한 시료에서는 ML test에도 도막이 유지되나, 열풍에 의해 건조 및 경화를 진행한 시료에서는 도막이 상당히 마모되어 벗겨지므로, 본 실시예에 따른 테프론 도포층 소성방법에 의한 테프론 도포층(22)의 건조 및 경화가 더 잘 이뤄짐을 알 수 있다.
이외에도, 본 실시예의 테프론 도포층 소성방법에 의해 형성되는 테프론 코팅층에 대하여, 외관, 부착성, 점도, 내열탕성, 내열탕 후 부착성, 내열탕 후 연필경도 등의 특성을 실험적으로 확인하였으며, 열풍 소성에 의해 형성되는 종래의 테프론 코팅층의 특성과 유사하거나 더 나은 특성을 갖는다는 점을 확인할 수 있었다.
한편, 테프론 도포층의 소성을 위한 온도를 유사한 온도로 제어하는 경우를 비교할 때, 종래의 열풍 소성에 비해 본 실시예에 따른 근적외선 조사 방식은 소성시간이 훨씬 짧아지고(열풍의 경우 최소 30 ~ 90분 소요됨), 온도의 제어 측면에서도 열풍의 경우 소성로 구조의 특성상 온도의 상승/유지/하강에 대한 개별 제어가 어려우나, 본 발명의 일실시예에 따른 근적외선 조사는 개별 제어가 가능하므로 에너지 손실이 적고, 제어가 용이하다는 장점이 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 테프론 도포층(22)의 소성방법은 비점착성, 내열성 및 저마찰계수 등의 장점을 가지고 대상 물체(20)의 내마모성을 증가시키고자 하는 목적으로 이용된 테프론을 포함하여 형성되는 테프론 도포층(22)을 소성하는 방법에 관한 것이며, 테프론 이외에도 내 마모성을 개선하기 위한 저마찰계수 물질을 포함하여 형성되는 도포층의 소성방법에 있어서 본 발명의 테프론 도포층 소성방법이 적용될 수도 있다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 많은 다양하고 자명한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형예들을 포함하도록 기술된 특허청구범위에 의해서 해석돼야 한다.
10 : 근적외선 히터
20 : 대상 물체
22 : 테프론 도포층
30 : 연속 운반 이송장치

Claims (7)

  1. 연속 운반 이송장치를 이용하여 테프론 코팅액이 도포된 대상 물체의 테프론 도포층을 소성하는 방법으로서,
    1) 테프론 코팅액이 도포된 대상 물체를 적어도 2 이상의 근적외선 히터가 직렬적으로 배치되어 이뤄진 근적외선 조사 영역에 장입하는 단계;
    2) 상기 대상 물체의 온도가 상승하도록 근적외선 조사를 제어하는 단계;
    3) 상기 대상 물체의 온도가 일정하게 유지되도록 근적외선 조사를 제어하는 단계; 및
    4) 상기 대상 물체의 온도가 하강하도록 근적외선 조사를 제어하면서 근적외선 조사 영역에서 배출하는 단계;를 포함하여 이뤄진 테프론 도포층 소성방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 2) 단계에서,
    상기 대상 물체의 온도의 상승은, 대상 물체가 근적외선 조사 영역에 장입되어 배출될 때까지 걸리는 전체 시간 대비 1/4 ~ 1/3의 시간 범위에서 이뤄지는 것을 특징으로 하는 테프론 도포층 소성방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 3) 단계에서,
    상기 대상 물체의 온도의 유지는, 대상 물체가 근적외선 조사 영역에 장입되어 배출될 때까지 걸리는 전체 시간 대비 1/2 이상의 시간 범위에서 이뤄지는 것을 특징으로 하는 테프론 도포층 소성방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 근적외선 조사 영역에서 배출되는 대상 물체의 테프론 도포층의 두께는 15 ~ 35㎛이며, 대상 물체가 근적외선 조사 영역에 장입되어 배출될 때까지 걸리는 전체 시간은 5 ~ 10분인 것을 특징으로 하는 테프론 도포층 소성방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 2 이상의 근적외선 히터는 상기 대상 물체가 장입되어 이송되는 위치에 따라 순차적으로 온/오프 제어되는 것을 특징으로 하는 테프론 도포층 소성방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 근적외선은 파장이 0.75 ~ 1.5㎛인 것을 특징으로 하는 테프론 도포층 소성방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 3) 단계의 온도는 260℃ ~ 300℃ 사이에서 유지되는 것을 특징으로 하는 테프론 도포층 소성방법.
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KR101280133B1 (ko) 2012-07-25 2013-06-28 김도희 디스크 브레이크용 패드스프링 및 그 제조방법

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