KR20210050949A - 비아연 하도 도장 도료를 이용한 스프링 분체도장 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 제조된 스프링 표면의 이물질을 제거하는 세척 과정, 세척 과정에서 스프링 표면에 남은 세척액을 건조하는 수절건조 과정, 스프링 표면 예열 과정, 스프링 표면에 1차 도장면을 형성하는 스프링 하도 도장 과정, 1차 도장면 위에 2차 도장면을 형성하는 스프링 상도 도장 과정, 하도 및 상도 도장 도료를 경화 건조하는 도장 건조 과정으로 이루어지는 스프링 도장 공정에서, 하도 도장 과정에 사용하는 도료를 에폭시 수지 55~65 중량%, 경화제 15~20 중량%, 충진제 15~20 중량%, 첨가제 1.0 중량% 이하, 안료 1.0 중량% 이하로 구성하여 조밀한 구조의 수지성분을 형성함으로써, 아연 성분 함유 없이 스프링의 방청 성능을 향상시킬 수 있는 비아연 하도 도장 도료를 이용한 스프링 분체도장 방법에 관한 것이다.

Description

비아연 하도 도장 도료를 이용한 스프링 분체도장 방법 {Powder Coating Method for Spring with non-Zinc Contained Undercoat Paint}

본 발명은 자동차의 현가장치 등에 적용되는 스프링 표면을 보호하기 위한 스프링 분체도장 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 제조된 스프링 표면의 이물질을 제거하는 세척 과정, 세척 과정에서 스프링 표면에 남은 세척액을 건조하는 수절건조 과정, 스프링 표면 예열 과정, 스프링 표면에 1차 도장면을 형성하는 스프링 하도 도장 과정, 1차 도장면 위에 2차 도장면을 형성하는 스프링 상도 도장 과정, 하도 및 상도 도장 도료를 경화 건조하는 도장 건조 과정으로 이루어지는 스프링 도장 공정에서, 하도 도장 과정에 사용하는 도료를 에폭시 수지 55~65 중량%, 경화제 15~20 중량%, 충진제 15~20 중량%, 첨가제 1.0 중량% 이하, 안료 1.0 중량% 이하로 구성하여 조밀한 구조의 수지성분을 형성함으로써, 아연 성분 함유 없이 스프링의 방청 성능을 향상시킬 수 있는 비아연 하도 도장 도료를 이용한 스프링 분체도장 방법에 관한 것이다.

일반적으로 자동차에는 엔진 밸브의 개폐를 위한 밸브 스프링이나 노면으로부터 전달되는 충격을 흡수하여 차체를 보호하고, 승차감 및 주행성능을 향상시키는 현가장치용 스프링이 적용되는데, 이러한 스프링은 주로 철을 주재료로 하는 금속재질로 이루어지기 때문에, 부식에 의한 스프링 손상을 방지하기 위해 스프링 표면에 도장면을 형성하게 된다.

스프링 표면에 도장면을 형성하는 방법으로 스프링 표면에 형성된 정전인력을 통해 분체(powder)가 스프링 표면의 피도장면에 흡인되어 도막을 형성하는 분체도장이 주로 수행된다.

특히, 현가장치에 사용되는 스프링의 경우 노면의 이물질이나 수분이 유입되면서 부식이 발생하기 쉬운 환경에 노출되어 있어, 부식에 의한 스프링의 손상이나 작동 성능 저하가 발생하기 쉬우며, 스프링 부식을 방지하기 위하여 도장면의 내구성 강화가 매우 중요시된다.

스프링 표면 부식 방지 및 도장면의 내구성을 향상시키기 위하여, 스프링 표면에 부식방지용 보호피막을 형성하는 하도 도장 과정과, 외부로부터 발생한 이물질 등으로부터 부식방지용 보호피막이 손상되는 것을 방지하기 위하여 외부충격방지용 보호피막을 추가로 형성하는 상도 도장 과정의 2차 코팅층을 형성하게 되는데, 하도 도장의 1차 코팅 피막에는 아연(Zinc) 성분이 포함된다.

하도 도장에 포함된 아연 성분은 희생양극으로 작용하여, 음극상태를 유지하는 스프링 표면의 부식을 방지하게 되는데, 이와 같이 도장의 1차 코팅 피막에 아연 성분을 포함하여 스프링의 부식을 방지할 수 있도록 대한민국 등록특허공보 제10-0576895호(2006.04.27.등록)에 게시된 도장 밀착력 향상을 위한 표면 처리 방법과 대한민국 등록특허공보 제10-1557632호(2015.09.30.등록)에 게시된 차량용 스프링 도장 방법에서는 스프링 표면에 인산아연계 전처리 피막을 형성하여 스프링 표면의 방청성능을 향상시킨 도장 방법을 제시하고 있다.

그러나 도료 내 포함되는 아연의 정제시 수은 등의 중금속이 발생하게 되는데, 수은은 피부와 점막으로 흡수되거나 증기 형태로 호흡기를 통해 체내로 유입될 수 있으며, 체내에 유입된 수은은 수은중독을 일으켜 중추신경 장애나 괴사성 궤양의 원인이 되는 등 작업자의 건강 및 작업환경에 심각한 악영향을 미칠 수 있는 문제를 가지고 있었다.

대한민국 등록특허공보 제10-0576895호 (2006.04.27. 등록) 대한민국 등록특허공보 제10-1557632호 (2015.09.30. 등록)

본 발명의 실시 예에서는 스프링 표면 부식 방지를 위해 하도 도장 수행시 도료에 아연성분을 함유하지 않도록 함으로써, 아연 정제시 발생하는 중금속에 의한 작업자의 건강 및 작업환경에 미치는 악영향을 방지하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 실시 예에서는 비아연 하도 도장 도료를 사용하여 하도 도장을 실시할 때, 기존의 아연 성분이 함유된 하도 도료와 동등 또는 그 이상의 방청성능을 발휘하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 실시 예에 따르면 제조된 스프링 표면의 이물질을 제거하는 세척 과정, 세척 과정에서 스프링 표면에 남은 세척액을 건조하는 수절건조 과정, 스프링 표면 예열 과정, 스프링 표면에 1차 도장면을 형성하는 스프링 하도 도장 과정, 1차 도장면 위에 2차 도장면을 형성하는 스프링 상도 도장 과정, 하도 및 상도 도장 도료를 경화 건조하는 도장 건조 과정으로 이루어지는 스프링 도장 방법에서, 상기 하도 도장 과정에서 사용하는 도료는 에폭시 수지 55~65 중량%, 경화제 15~20 중량%, 충진제 15~20 중량%, 첨가제 1.0 중량% 이하, 안료 1.0 중량% 이하로 구성되어 조밀한 구조의 수지성분을 형성함으로써, 아연 성분 함유 없이 스프링의 방청 성능을 향상시킨다.

본 발명의 실시 예에 따르면 상기 하도 도장 과정에서 사용하는 도료는 비중이 1.5~1.7 범위 내에서 형성된다.

본 발명의 실시 예에 따르면 상기 스프링 표면 예열 과정에서 스프링 표면 온도를 140~150℃로 가열한 후, 스프링 표면 온도가 100~130℃ 범위 내로 냉각되었을 때 하도 도장 과정을 실시한다.

본 발명의 실시 예에 따르면 상기 하도 도장 과정에서 형성된 하도 도장막 두께는 100㎛ 이상 형성된다.

본 발명의 실시 예에 따르면 스프링 표면 부식 방지를 위한 하도 도장 도료에 아연성분을 함유하지 않도록 하여, 아연 정제시 발생하는 중금속에 의한 작업자의 건강 및 작업환경에 미치는 악영향 발생을 예방하는 효과가 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면 기존의 아연 성분이 함유된 하도 도료와 동등 또는 그 이상의 방청성능을 발휘할 수 있는 비아연 하도 도장 도료를 이용한 스프링 분체도장 방법을 제공할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면 기존의 아연 성분이 함유된 하도 도료에 비해 하도 도장 도료의 비중을 낮춤으로써, 도료 사용량을 감소 및 이에 따른 도료 소모비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

본 발명의 실시 예에 따르면 기존의 아연 성분이 함유된 하도 도료에 비해 하도 도장 도료의 도착효율을 향상시켜 하도 도장 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 분체도장을 통해 스프링 표면에 도장막을 형성하는 공정의 진행과정을 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

본 발명에 따른 동작 및 작용을 이해하는 데 필요한 부분을 중심으로 상세히 설명한다.

본 발명의 실시 예를 설명하면서, 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려졌고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다.

이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 동일한 명칭의 구성 요소에 대하여 도면에 따라 다른 참조부호를 부여할 수도 있으며, 서로 다른 도면임에도 동일한 참조부호를 부여할 수도 있다.

그러나 이와 같은 경우라 하더라도 해당 구성 요소가 실시 예에 따라 서로 다른 기능을 갖는다는 것을 의미하거나, 서로 다른 실시 예에서 동일한 기능을 갖는다는 것을 의미하는 것은 아니며, 각각의 구성 요소의 기능은 해당 실시 예에서의 각각의 구성 요소에 대한 설명에 기초하여 판단하여야 할 것이다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.

또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 비아연 하도 도장 도료를 이용한 스프링 분체도장 방법은 도 1에서 도시하는 바와 같이 제조된 스프링 표면의 이물질을 제거하는 스프링 표면 세척 과정(S10)과, 세척 과정에서 스프링 표면에 남은 세척액을 건조하는 수절건조 과정(S20)과, 스프링 표면에 형성되는 도장막의 내구성을 향상시키기 위하여 스프링을 가열하는 스프링 표면 예열 과정(S30)과, 스프링 표면에 1차 도장면을 형성하는 스프링 하도 도장 과정(S40)과, 1차 도장면 위에 2차 도장면을 형성하는 스프링 상도 도장 과정(S50)과, 하도 및 상도 도장 도료를 경화 건조하는 도장 건조 과정(S60)으로 이루어진다.

상기 스프링 표면 예열 과정(S30)에서는 예열로에 투입된 스프링 표면 온도가 140~150℃로 가열되도록 예열로 내부를 150~170℃로 가열하게 되며, 예열로 가열 온도는 예열로의 규모에 따라 변화될 수 있다.

스프링 하도 도장 과정(S40)에서는 스프링 표면의 부식을 방지하기 위한 보호피막을 형성하며, 스프링 상도 도장 과정(S50)에서는 동차 운행 중 발생하는 이물질과의 충돌 등 외부 충격에 의해 하도 도장에 의해 형성된 1차 도장면이 손상되는 것을 방지하기 위한 하도 도장막의 보호피막을 형성하게 된다.

상기 하도 도장 과정(S40)에서 사용하는 도료는 표 1과 같이 에폭시 수지 55~65 중량%, 경화제 15~20 중량%, 충진제 15~20 중량%, 첨가제 1.0 중량% 이하, 안료 1.0 중량% 이하로 구성할 수 있으며, 위 구성 성분 비율은 하도 도장막이 조밀한 구조의 수지성분을 형성하도록 한다.

이때, 상기 경화제는 페놀 수지로 이루어질 수 있으며, 하도 도장막의 경화속도를 조절하여 스프링 도장 건조 과정(S60)에서 하도 도장막이 건조되는데 소요되는 시간을 단축하여 스프링 도장 공정의 효율성을 향상시킨다.

또한, 상기 충진제는 실리카로 이루어질 수 있으며, 하도 도장 과정(S40)에서 형성된 하도 도장막의 내충격성 및 내마모성을 향상시켜 자동차 운행 중 발생하는 외부 충격에 의해 하도 도장막이 손상되어 스프링이 부식되는 것을 방지한다.

또한, 상기 첨가제는 탄산칼슘으로 이루어질 수 있으며, 하도 도료의 반응성을 향상시켜 하도 도료가 스프링 표면에 보다 안정적으로 정착되어 현가장치 작동에 의한 스프링의 압축 또는 인장 작용에 의한 도장막과 스프링 표면간 분리에 의해 스프링이 부식되는 것을 방지한다.

구분	아연 함유 도료	비아연 도료
아연	20~30 wt%	-
에폭시 수지	20~30 wt%	55~60 wt%
경화제	15~20 wt%	15~20 wt%
충진제	10~20 wt%	10~20 wt%
첨가제	1.0 wt% 이하	1.0 wt% 이하
안료	1.0 wt% 이하	1.0 wt% 이하
비중	1.9~2.1	1.5~1.7

하도 도장막의 수지 성분이 조밀한 구조를 형성하게 되면, 하도 도장막에 아연 성분을 함유하지 않더라도 도장이 완료된 스프링의 방청 성능을 향상시킬 수 있게 된다.

기존의 스프링 도장 방식에 따라 아연 성분이 함유된 하도 도장 도료를 이용하는 경우, 아연 정제시 발생하는 수은 등 중금속이 스프링 도장 작업자에게 직접 노출될 수 있어 작업자의 건강 및 작업환경에 악영향을 미치게 되는데, 본 발명에 따른 비아연 하도 도장 도료를 이용하는 경우 도장 도료로부터 중금속이 발생하지 않아 작업자의 건강 및 작업환경을 개선시키는 동시에 기존의 아연 성분이 함유된 하도 도료와 동등 또는 그 이상의 방청성능을 발휘할 수 있다.

상기 하도 도장 과정(S40)에서 사용하는 도료는 비중이 1.5~1.7 범위 내에서, 보다 바람직하게는 1.6으로 형성될 수 있으며, 기존의 아연 성분이 함유된 하도 도료의 비중값인 1.9~2.1에 비해 도료의 무게가 감소하게 된다.

이를 통해 예열된 스프링 표면에 하도 도료가 보다 쉽게 정착되어 하도 도장막 형성을 위한 도장효율을 약 20% 수준으로 증가시킬 수 있고, 하도 도료의 무게 대비 부피가 증가하여 하도 도장막 형성에 소모되는 하도 도료량을 약 20% 수준으로 감소시킬 수 있도록 한다.

또한, 스프링 하도 도장 과정(S40)은 스프링 표면 예열 과정(S30)에서 가열된 스프링 표면 온도가 100~130℃ 범위 내로 냉각되었을 때 실시하게 되며, 스프링의 방청성능을 확보하기 위하여 하도 도장막의 두께는 100㎛ 이상 형성하는 것이 바람직하다.

상기 스프링 상도 도장 과정(S50)에서는 스프링 하도 도장 과정(S40) 완료 후 스프링 표면 온도가 80~100℃ 범위 내로 냉각되었을 때 실시하게 되며, 외부 충격으로부터 하도 도장막을 안정적으로 보호하기 위해 상도 도장막의 두께를 200㎛ 이상 형성하여 하도 및 상도 도장막의 총 두께가 300㎛ 이상 형성하는 것이 바람직하다.

상기 스프링 도장 건조 과정(S60)에서는 건조로 내부 공기를 160~180℃로 가열하여 하도 도장막과 상도 도장막을 건조시키게 된다.

상기 내용을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 상기 상세한 설명에서 기술된 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

S10: 스프링 표면 세척 과정
S20: 수절건조 과정
S30: 스프링 표면 예열 과정
S40: 스프링 하도 도장 과정
S50: 스프링 상도 도장 과정
S60: 스프링 도장 건조 과정

Claims (4)

1. 제조된 스프링 표면의 이물질을 제거하는 세척 과정, 세척 과정에서 스프링 표면에 남은 세척액을 건조하는 수절건조 과정, 스프링 표면 예열 과정, 스프링 표면에 1차 도장면을 형성하는 스프링 하도 도장 과정, 1차 도장면 위에 2차 도장면을 형성하는 스프링 상도 도장 과정, 하도 및 상도 도장 도료를 경화 건조하는 도장 건조 과정으로 이루어지는 스프링 도장 방법에 있어서,
   상기 하도 도장 과정에서 사용하는 도료는 에폭시 수지 55~65 중량%, 경화제 15~20 중량%, 충진제 15~20 중량%, 첨가제 1.0 중량% 이하, 안료 1.0 중량% 이하로 구성되어 조밀한 구조의 수지성분을 형성함으로써, 아연 성분 함유 없이 스프링의 방청 성능을 향상시킨 것을 특징으로 하는 비아연 하도 도장 도료를 이용한 스프링 분체도장 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 하도 도장 과정에서 사용하는 도료는 비중이 1.5~1.7 범위 내에서 형성되는 것을 특징으로 하는 비아연 하도 도장 도료를 이용한 스프링 분체도장 방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 스프링 표면 예열 과정에서 스프링 표면 온도를 140~150℃로 가열한 후, 스프링 표면 온도가 100~130℃ 범위 내로 냉각되었을 때 하도 도장 과정을 실시하는 것을 특징으로 하는 비아연 하도 도장 도료를 이용한 스프링 분체도장 방법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 하도 도장 과정에서 형성된 하도 도장막 두께는 100㎛ 이상 형성되는 것을 특징으로 하는 비아연 하도 도장 도료를 이용한 스프링 분체도장 방법.
   

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