KR20220085254A - 전착도장 품질관리시스템 및 이를 이용한 전착도장 품질관리방법 - Google Patents

전착도장 품질관리시스템 및 이를 이용한 전착도장 품질관리방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전착도장 품질관리시스템에 있어서, 피전착도장물을 전처리하는 전처리부; 전착 도료가 위치하며 상기 전처리된 피전착도장물에 대한 전착도장이 수행되는 전착 도장부; 및 상기 전처리부 및 상기 전착 도장부에서 수행되는 전착도장 공정을 제어하는 위한 제어부;를 포함하고, 상기 제어부는, 펌프 및 밸브를 포함하며, 전착도장 품질관리를 위해 상기 전처리부 및 상기 전착 도장부에서 수행되는 공정을 제어하는 전착도장 품질관리시스템에 관한 것이다.

Description

전착도장 품질관리시스템 및 이를 이용한 전착도장 품질관리방법{System for quality control of electro deposition coating and Method for contrilling quality of electro deposition coating using the same}
본 발명은 최종 제품의 전착도장 품질을 관리 할 수 있는 효과적인 전착도장 품질관리시스템 및 이를 이용한 전착도장 품질관리방법에 관한 것이다.
현재 피전착도장물의 전착도장 과정에서 피전착도장물을 지르코뮴(Zr) 용액에 침지시켜 화성피막을 형성하는 전처리 단계와, 적절한 전착도료를 사용하여 피전착도장물을 전착도장 하는 단계는 최종 제품의 품질을 결정할 수 있는 중요한 단계이다.
도어용 손잡이, 모니터 테두리 및 자동차 내장재와 같은 제품에 대한 전착 도장에 있어, 화성피막을 형성하는 단계에서의 색차 값 측정에 따른 조절과, 전착 도장 단계에서의 도막 두께 측정에 따른 조절은 최종 제품의 품질을 결정하는 중요 관리 포인트가 될 수 있다.
전처리 단계에서의 적절한 색차 값 조절이 이루어지지지 않는다면, 물성 저하에 따른 과도한 색차B값 증가 및 액 안전성 저하와 같은 문제점이 발생하게 된다.
기존 공정에서 전착도장이 진행됨에 따라 사용되는 도료의 품질은 저하되며, 저하된 도료를 사용하는 전착 도장 공정은 도료 안정성 감소, 전착 레벨링 감소에 따른 도막 두께 증가와 같은 문제점이 발생하며, 최종적으로 최종 완성된 제품의 외관불량을 발생시키게 된다. 따라서 효과적인 전착도장 품질관리시스템 및 이를 이용한 전착도장 품질관리방법이 요구된다.
대한민국 등록특허 제10-1679407 (2016.11.18. 등록)
본 발명의 목적은 최종 제품의 전착도장 품질을 관리 할 수 있는 효과적인 전착도장 품질관리시스템 및 이를 이용한 전착도장 품질관리방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 전착도장 품질관리시스템에 있어서, 피전착도장물을 전처리하는 전처리부; 전착 도료가 위치하며 상기 전처리된 피전착도장물에 대한 전착도장이 수행되는 전착 도장부; 및 상기 전처리부 및 상기 전착 도장부에서 수행되는 전착도장 공정을 제어하는 위한 제어부;를 포함하고, 상기 제어부는, 펌프 및 밸브를 포함하며, 전착도장 품질관리를 위해 상기 전처리부 및 상기 전착 도장부에서 수행되는 공정을 제어하는 전착도장 품질관리시스템에 관한 것이다.
상기 전처리부는, 피전착도장물 표면 이물질을 제거하는 탈지부; 지르코늄(Zr) 용액이 위치하며 상기 피전착도장물을 침지시켜 화성 피막을 형성시키는 화성피막처리부; 및 상기 화성피막 처리된 피전착도장물을 세척하기 위한 세척부를 포함할 수 있다.
상기 탈지부, 화성피막처리부 및 세척부는 직렬로 연결되어 있으며, 상기 세척부는, 상기 피전착도장물을 세척할 수 있는 세정욕조 내 펄스를 발생시키는 펄스 발생장치를 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 전처리부 제어를 통해, 상기 피전착도장물의 색차B값이 관리범위 내 들어오도록 지르코늄 부착량, 공정온도, 지르코늄 농도, pH 및 지르코늄 용액 내 첨가제 첨가를 관리할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 전착 도장부 제어를 통해, 상기 피전착도장물의 도막 두께가 관리범위 내 들어오도록 상기 전착 도료 용액의 아민당량 수치, 전도도, 고형분 농도 조절 및 전착도료 용액 내 첨가제 첨가를 관리할 수 있다.
본 발명은, 전착도장 품질관리방법에 있어서, 피전착도장물을 탈지하는 단계; 상기 탈지 후 상기 피전착도장물을 지르코늄 용액에 침지시키는 화성피막처리 단계; 상기 화성피막처리 후 상기 피전착도장물을 세척하는 단계; 및 상기 세척 후 상기 피전착도장물을 전착도료를 사용하여 전착도장 하는 단계;를 포함하고, 상기 화성피막처리 후의 상기 피전착도장물의 색차B값을 측정하는 단계와; 상기 측정된 색차B값이 관리범위 내에 있는지 판단하는 단계와; 상기 측정된 색차B값이 관리범위 내에 있지 않다면, 상기 피전착도장물의 지르코늄 부착량, 상기 화성피막처리 단계의 공정온도 및 상기 지르코늄 용액 내의 지르코늄 농도 중 적어도 하나를 조절하는 단계를 더 포함하는 전착도장 품질관리 방법에 관한 것이다.
상기 조절에서는, 상기 피전착도장물의 색차B값이 관리범위의 상한 값을 넘지 않도록 상기 피전착도장물의 지르코늄 부착량을 조절하는 단계; 상기 피전착도장물의 색차B값이 관리범위의 상한 값을 넘지 않도록 상기 공정온도를 낮추는 단계; 및 상기 피전착도장물의 색차B값이 관리범위의 상한 값을 넘지 않도록 상기 지르코늄 용액 내 지르코늄 농도를 낮추는 단계; 중 적어도 어느 하나를 수행할 수 있다.
상기 피전착도장물의 색차B값이 관리범위 내에 있지 않다면, 상기 화성피막처리 단계에서의 pH 조절 및 상기 지르코늄 용액의 내식성 감소를 방지하는 첨가제의 첨가 중 적어도 어느 하나를 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 pH 조절은, 상기 색차B값이 관리범위의 상한 값을 넘는다면 산성 물질을 투입하여 pH를 낮추고, 상기 색차B값이 관리범위의 하한 값보다 작다면 염기성 물질을 투입하여 pH를 높이며, 상기 지르코늄 용액의 내식성 감소를 방지하는 첨가제의 첨가를 통한 조절은, 상기 색차B값이 관리범위의 상한 값을 넘는다면 상기 지르코늄 용액 내 첨가제로 순수를 투입하고, 상기 색차B값이 관리범위의 하한 값보다 작다면 상기 지르코늄 용액 내 첨가제로 건욕제를 투입할 수 있다.
상기 건욕제는 하이포인산나트륨(sodium hypophosphate), 말산(malic acid), 젖산(lactic acid), 아디프산(adipic acid) 및 수산화암모늄(ammonium hydroxide) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 전착도장 후에 상기 피전착도장물의 도막 두께를 측정하는 단계; 측정된 상기 도막 두께가 관리범위 내에 있는지 판단하는 단계; 및 상기 피전착도장물의 도막 두께가 관리범위 내에 있지 않다면, 상기 전착도장 단계에서의 운전조건을 변경하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 전착도장 단계에서의 운전조건 변경 단계는, 상기 피전착도장물의 도막 두께가 상한 값을 넘지 않도록 상기 전착도료 용액의 아민당량(meq) 수치를 낮추는 단계; 상기 피전착도장물의 도막 두께가 상한 값을 넘지 않도록 상기 전착도료 용액의 전도도를 낮추는 단계; 및 상기 피전착도장물의 도막 두께가 상한 값을 넘지 않도록 상기 전착도료 용액의 고형분(NV)의 농도를 낮추는 단계; 중 적어도 어느 하나를 수행할 수 있다.
상기 피전착도장물의 도막 두께가 관리범위의 상한 값을 넘는다면 상기 전착도장 단계에 순수를 투입하는 단계; 및 상기 피전착도장물의 도막 두께가 관리범위의 하한 값보다 작다면 상기 전착도료 용액의 점도를 조절하기 위한 점도 조절제를 첨가하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기 점도 조절제는 IPA(isopropyl alcohol) 및 BC(butyl cellosolve) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면 최종 제품의 전착도장 품질을 관리 할 수 있는 효과적인 전착도장 품질관리시스템 및 이를 이용한 전착도장 품질관리방법이 제공된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전착도장 품질관리시스템을 나타낸 것이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 피전착도장물의 색차B값 관리를 위한 지르코늄 부착량 조절 관리 순서도를 나타낸 것이고,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 피전착도장물의 색차B값 관리를 위한 화성피막처리 단계에서의 공정온도 조절 관리 순서도를 나타낸 것이며,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 피전착도장물의 색차B값 관리를 위한 지르코늄 용액 내 지르코늄 농도 조절 관리 순서도를 나타낸 것이고,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 피전착도장물의 색차B값 관리를 위한 화성피막처리부 단계에서의 pH 조절 관리 순서도를 나타낸 것이며,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 피전착도장물의 색차B값 관리를 위한 화성피막처리 단계에서의 지르코늄 용액의 내식성 감소를 방지하는 첨가제 첨가를 통한 조절 관리 순서도를 나타낸 것이며,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 전착 도장 이후의 피전착도장물의 도막 두께 관리를 위한 전착도료 용액의 아민당량 수치 조절 관리 순서도를 나타낸 것이고,
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 전착 도장 이후의 피전착도장물의 도막 두께 관리를 위한 전착도료 용액의 전도도 조절 관리 순서도를 나타낸 것이고,
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 전착 도장 이후의 피전착도장물의 도막 두께 관리를 위한 전착도료 용액의 고형분 농도 조절 관리 순서도를 나타낸 것이고,
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 전착 도장 이후의 피전착도장물의 도막 두께 관리를 위한 전착도장 단계에서의 전착도료 용액 내 첨가제 첨가를 통한 관리 순서도를 나타낸 것이다.
이하 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
첨부된 도면은 본 발명의 기술적 사상을 더욱 구체적으로 설명하기 위하여 도시한 일 예에 불과하므로 본 발명의 사상이 첨부된 도면에 한정되는 것은 아니다. 또한 첨부된 도면은 각 구성요소 간의 관계를 설명하기 위해 크기와 간격 등이 실제와 달리 과장되어 있을 수 있다.
도 1은 본 발명이 적용되는 전착도장 품질관리시스템을 나타낸 것이다.
전착도장 품질관리시스템(1)은 피전착도장물을 전처리 처리하는 전처리부(10)와 전착 도료가 위치하며 전처리된 피전착도장물에 대한 전착도장이 수행되는 전착 도장부(20)를 포함한다.
전착도장 품질관리시스템(1)은 전처리부(10) 및 전착 도장부(20)에서 수행되는 전착도장 공정을 제어하는 제어부(30)를 포함하고 있으며, 본 발명의 품질관리방법의 적어도 일부는 제어부(30)를 통해 수행된다. 전착도장 품질관리시스템(1)은 펌프와 밸브 등을 더 포함할 수 있으며, 제어부(30)는 펌프와 밸브를 통해 전처리부(10)와 전착 도장부(20)에서 수행되는 전착도장 공정을 제어한다.
전처리부(10)는 피전착도장물 표면 이물질을 제거하기 위한 탈지부(11), 지르코늄(Zr) 용액이 위치하며 피전착도장물을 침지시켜 화성 피막을 형성시키는 화성피막처리부(12) 및 피막 처리된 피전착도장물을 세척하기 위한 세척부(13)를 포함한다. 도시하시는 않았지만 전처리부(10) 내 탈지부(11) 및 세척부(13)는 다수개가 중복 배치되어 있을 수 있다.
제어부(30)는 전처리부 제어를 통해 피전착도장물의 색차B값이 관리범위 내 들어오도록 지르코늄 부착량, 공정온도, 지르코늄 농도, pH 및 지르코늄 용액 내 첨가제 첨가를 관리한다.
제어부(30)는 전착 도장부 제어를 통해 피전착도장물의 도막 두께가 관리범위 내 들어오도록 전착도료 용액의 아민당량 수치, 전도도, 고형분 농도 조절 및 전착도료 용액 내 첨가제 첨가를 통해 관리할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서 탈지부(11), 화성피막처리부(12) 및 세척부(13)는 직렬로 연결되어 있으며, 그 중에서 세척부(13)는, 피전착도장물을 세척할 수 있는 세정욕조 내 펄스를 발생시키는 펄스 발생장치를 포함한다.
펄스 발생장치는 약 100A 이상 내지 약 1000A 이하의 대전류를 구형파 펄스 형태로 발생시켜 100마이크로초에서 1밀리 초까지의 범위에서 선택되는 적어도 어느 하나의 유효 지속 구간을 갖는 펄스를 발생시키며, 이러한 펄스에 의해 피전착도장물의 표면에 달라붙어 있는 이물질이 제거될 수 있다.
본 발명에서 "특정물성을 (일정수치보다 낮아지게) 관리"한다는 것은 다양한 제어방법을 포함한다. 예를 들어, 특정물성이 특정범위(관리범위) 내에 위치하도록 항시 제어하거나, 특정수치(특정 수치는 상한 값보다 낮을 수 있음)를 넘어가면 관리를 시작하는 방법 등이 가능하다. 여기서, 특정범위(관리범위), 구체적으로는 관리대상 물성의 상한 값과 하한 값은 특정한 공정환경 및/또는 요구품질 등에 따라 달라질 수 있다.
본 발명에서 사용하는 전착도료는, 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.
본 발명에 따른 전착공정 중 전착 도장부(20)에 위치하는 도료의 무게는, 이에 한정되지 않으나, 1톤 이상이나 5톤 이상일 수 있으며, 예를 들어 5톤 내지 10톤, 5톤 내지 15톤, 또는 5톤 내지 25톤일 수 있다. 또한, 사용되는 전착도료는 스테인레스, 알루미늄, 철 등 다양한 재질의 전착도장에 사용될 수 있다.
본 발명에서 피전착도장물은 sus 430, 알루미늄 다이케스팅, 니켈 도금, 크롬 도금 및 아연 도금 소재 중 적어도 어느 하나를 포함하는 소재로 이루어진 도어용 손잡이, 모니터 테두리 및 자동차 내장재를 대상으로 한다.
이하 도 2 내지 도 6을 참조하여 전처리 공정 특히 화성피막처리 단계에서의 품질관리를 설명한다.
피전착도장물의 전착 도정 전에 실시하는 전처리 공정은 피전착도장물(제품)에 도료가 입혀지지 전에 제품의 표면처리를 하는 공정으로서, 특히 화성피막 처리 공정은 피전착도장물을 탈지한 이후 지르코늄 용액에 침지시켜 피전착도장물의 내식성을 향상시키게 된다. 이 때 화성피막 처리 공정을 거친 피전착도장물의 내식성 확인을 위해 색차B값을 측정하게 된다.
색차B값에는 관리기준이 설정되어 있으며, 관리기준은 상한 값과 하한 값으로 이루어진다.
측정된 색차B값이 상한 이상이면 피전착도장물의 색상이 변하거나, 산화막이 두껍게 형성되거나, 내식성이 감소하게 된다. 반대로 색차B값이 하한 이하이면 액 안전성이 저하된다.
이러한 색차B값은 지르코늄 부착량, 공정온도, 지르코늄 용액 내 지르코늄 농도 및 pH에 영향을 받으며, 지르코늄 용액의 내식성 감소를 방지 하기 위해 지르코늄 용액 내로 투입하는 첨가제에 의해서도 영향을 받을 수 있다.
도 2를 참조하여 색차B값 관리를 위한 지르코늄 부착량 조절 관리를 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 피전착도장물의 색차B값 관리를 위한 지르코늄 부착량 조절 관리 순서도를 나타낸 것이다.
먼저 지르코늄 부착량을 측정한다(S11). 지르코늄 부착량은 일정 주기별로 지르코늄 코팅된 피전착도장물을 샘플링하여 측정할 수 있으며, 부착량 측정은 XRF를 이용할 수 있다.
지르코늄 부착량이 상한 이상이면 최종 제품의 색상이 심하게 변질되거나 도장밀착성이 감소할 수 있다. 반대로 지르코늄 부착량이 하한 이하이면 내식성(전처리 물성 포함)이 감소한다.
다음으로 측정된 지르코늄 부착량이 관리가 필요한 수준인지 판단한다(S12). 이 단계에서는 부착량의 실질적인 변화추이를 보고 예측하는 등, 다양한 종래의 판단방법을 사용할 수 있다.
이 후 관리가 필요한 수준으로 판단되면 화성피막처리부(12)내의 온도, 처리 시간 및 pH를 확인하여 조절한다(S13). 온도에 문제가 있다면 화성피막처리부(12)의 온도를 조절하는 열교환기 등의 조건을 변경한다. 처리 시간에 문제가 있다면 화성피막처리부(12) 내에서의 피전착도장물의 침전시간을 조절한다. pH에 문제가 있다면 산성 물질 또는 염기성 물질을 투입하여 pH를 조절한다.
다음으로, 도 3을 참조하여 색차B값 관리를 위한 화성피막처리 단계에서의 공정온도 조절 관리를 설명한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 피전착도장물의 색차B값 관리를 위한 화성피막처리 단계에서의 공정온도 조절 관리 순서도를 나타낸 것이다.
먼저 화성피막처리 단계에서의 공정온도를 측정한다(S21). 공정온도 측정은 (도시되어 있지는 않지만) 화성피막처리부(12) 내에 위치하는 온도측정기를 통해 측정할 수 있다. 공정온도는 항시 측정하거나 일정한 시간 간격으로 측정할 수 있다.
다음으로 측정된 공정온도에 대한 관리가 필요한 수준인지 판단한다(S22). 이 단계에서는 실질적인 온도 변화추이를 보고 예측하는 등, 다양한 종래의 판단방법을 사용할 수 있다.
이 후 관리가 필요한 수준으로 판단되면 화성피막처리부(12)내의 공정온도를 조절한다(S23).
공정온도에 문제가 있다면 제어부를 통해 화성피막처리부(12) 내의 공정온도를 조절하는 (도시되어 있지는 않지만) 열교환기 등의 조건을 변경한다. 구체적으로는 색차B값이 상한 값을 넘는다면 공정온도를 낮추고, 색차B값이 하한 값보다 작다면 공정온도를 높인다.
다음으로, 도 4를 참조하여 색차B값 관리를 위한 지르코늄 용액 내 지르코늄 농도 조절 관리를 설명한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 피전착도장물의 색차B값 관리를 위한 지르코늄 용액 내 지르코늄 농도 조절 관리 순서도를 나타낸 것이다.
먼저 지르코늄 용액 내 지르코늄 농도를 측정한다(S31). 지르코늄 용액 내 지르코늄 농도는, 이에 한정되지 않으나, 화성피막처리부(12) 내의 지르코늄 용액을 대상으로 측정할 수 있으며, 공지의 방법으로 수행할 수 있다. 본 발명에서는 (도시되어 있지는 않지만) 화성피막처리부(12) 내에 위치하는 농도측정기를 이용한다.
다음으로 측정된 지르코늄 용액 내 지르코늄 농도에 대한 관리가 필요한 수준인지 판단한다(S32). 이 단계에서는 실질적인 지르코늄 농도 변화추이를 보고 예측하는 등, 다양한 종래의 판단방법을 사용할 수 있다.
이 후 관리가 필요한 수준으로 판단되면 화성피막처리부(12) 지르코늄 용액 내 지르코늄 농도를 조절한다(S33). 구체적으로는 색차B값이 상한 값을 넘는다면 지르코늄 용액 투입량을 감소시키며, 색차B값이 하한 값보다 작다면 투입량을 증가시킨다.
다음으로, 도 5를 참조하여 색차B값 관리를 위한 화성피막처리 단계에서의 pH 조절 관리를 설명한다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 피전착도장물의 색차B값 관리를 위한 화성피막처리 단계에서의 pH 조절 관리 순서도를 나타낸 것이다.
먼저 화성피막처리부 단계에서의 pH를 측정한다(S41). 화성피막처리부 단계에서의 pH 측정은 (도시되어 있지는 않지만) 화성피막처리부(12) 내에 위치하는 산도측정기를 통해 측정할 수 있다. 산도는 항시 측정하거나 일정한 시간 간격으로 측정할 수 있다.
다음으로 측정된 pH에 대한 관리가 필요한 수준인지 판단한다(S42). 이 단계에서는 실질적인 pH 변화추이를 보고 예측하는 등, 다양한 종래의 판단방법을 사용할 수 있다.
이 후 관리가 필요한 수준으로 판단되면 산성 물질 또는 염기성 물질을 투입하여 pH를 조절한다(S43). 구체적으로는 색차B값이 상한 값을 넘는다면 산성 물질을 투입하여 pH를 낮추고 색차B값이 하한 값보다 작다면 염기성 물질을 투입하여 pH를 높인다.
다음으로, 도 6을 참조하여 색차B값 관리를 위한 화성피막처리 단계에서의 지르코늄 용액의 내식성 감소를 방지하는 첨가제 첨가를 통한 조절 관리에 관하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 피전착도장물의 색차B값 관리를 위한 화성피막처리 단계에서의 지르코늄 용액의 내식성 감소를 방지하는 첨가제 첨가를 통한 조절 관리 순서도를 나타낸 것이다.
먼저 피전착도장물의 색상을 측정 한다(S51). 색상 측정은 화성피막처리부(12)를 통해 화성 피막 처리된 피전착도장물을 샘플링하여 측정할 수 있으며 공지의 방법으로 수행할 수 있다. 본 발명에서는 색상 측정기를 이용하여 피전착도장물의 색상을 측정한다.
다음으로 측정된 피전착도장물의 색상을 확인하고, 관련 첨가제를 첨가하는 관리가 필요한 수준인지 판단한다(S52).
이 후 관리가 필요한 수준으로 판단되면 첨가제로서 순수 및 건욕제를 투입한다(S53). 구체적으로는 색차B값이 상한 값을 넘는다면 첨가제로 순수를 투입하고, 색차B값이 하한 값보다 작다면 첨가제로 건욕제를 투입한다. 이 때 첨가하는 건욕제는 하이포인산나트륨(sodium hypophosphate), 말산(malic acid), 젖산(lactic acid), 아디프산(adipic acid) 및 수산화암모늄(ammonium hydroxide) 중에서 적어도 하나를 사용한다.
이하 도 7 내지 도 10을 참조하여 전착 도장 단계에서의 품질관리를 설명한다.
전착도장이 진행됨에 따라 사용되는 전착도료의 품질은 저하되며, 저하된 전착도료를 사용하는 전착 도장 공정은 도료 안정성 감소, 전착 레벨링 감소에 따른 도막 두께 증가와 같은 문제점이 발생하게 된다. 이러한 도막 두께를 측정하고 관리 범위 내로 조절하는 것은 사용되는 전착도장 단계에서의 운전조건 변경과 매우 밀접한 관계가 있습니다. 운전조건 변경 조절을 통한 도막 두께 관리는 최종 완성된 제품의 외관 불량과 밀접한 연관성이 있으며, 품질 관리의 중요한 요인이 된다.
도막 두께 관리에는 관리기준이 설정되어 있으며, 관리기준은 상한 값과 하한 값으로 이루어진다.
측정된 도막 두께가 상한 이상이면 제품 표면의 도막이 두껍게 형성되어 최종 제품의 외관 불량률이 높아지며, 전착 레벨링 또한 감소하게 된다. 반대로 도막 두께가 하한 이하이면 전착도료 용액 안정성이 떨어지게 되어 도장의 박리가 일어난다.
피전착도장물의 도막 두께는 전착 도장부(20)내 전착도료 용액의 아민당량(meq) 수치 및 전착도료 용액의 전도도에 영향을 받으며, 전착도료 용액의 고형분(NV) 농도에 의해서도 영향을 받을 수 있다. 또한, 전착도장 단계에서의 전착도료 용액 내 첨가제 첨가에 따라서도 피전착도장물의 도막 두께는 달라진다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 전착 도장 이후의 피전착도장물의 도막 두께 관리를 위한 전착도료 용액의 아민당량 수치 조절 관리 순서도를 나타낸 것이다.
전착도장이 진행되면 아크릴 수지를 감싸고 있던 아민이 해리되어 전착조에 남아있게 된다. 이에 의해 전착도료 용액의 아민당량이 증가하게 된다. 아민당량이 과도하게 높으면 전착 레벨링이 감소하고 도막 두께가 감소하는 문제가 발생하고, 아민당량이 과도하게 낮으면 전착도료 용액의 안정성이 감소하고 도막 두께가 증가한다. 즉, 아민당량 수치 조절을 통해 도막 두께 관리가 가능하다.
전착도장이 진행됨에 따라 전착도료 용액의 아민당량은 증가하므로, 전착도료 용액의 아민당량 상한 값을 정하고 상한 값보다 아민당량이 낮아지도록 관리해야 한다.
구체적으로, 먼저 전착도료 용액의 아민당량을 측정한다(S61). 전착도료 용액의 아민당량은, 이에 한정되지 않으나, 전착 도장부(20) 내 전착도료 용액을 대상으로 측정할 수 있으며 공지의 방법으로 수행할 수 있다. 전착도료 용액의 아민당량은 항시 측정하거나 일정한 시간간격으로 측정할 수 있다. 또한 특정범위(관리범위)의 상한 값 또는 하한 값에 근접하면 측정 빈도를 증가시킬 수 있다.
다음으로 측정된 값이 관리가 필요한 수준인지 판단한다(S62). 이 단계에서는 시간에 따른 전착도료 용액의 아민당량 변화추이를 보고 예측하는 등, 다양한 종래의 판단방법을 사용할 수 있다.
이후 관리가 필요한 수준으로 판단되면 전착 도장부(20) 내 전착도료에 양이온수지를 투입하거나 또는 아민을 보충하여 아민당량 수치를 조절한다(S63). 구체적으로는 아민당량 수치가 상한을 넘는다면 양이온수지를 투입하여 아민당량 수치를 낮추고 아민당량 수치가 하한보다 작다면 아민을 보충하여 아민당량 수치를 높인다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 전착 도장 이후의 피전착도장물의 도막 두께 관리를 위한 전착도료 용액의 전도도 조절 관리 순서도를 나타낸 것이다.
전착도장이 진행됨에 따라 전착도료의 전도도는 증가하므로, 전착도료의 전도도 상한 값을 정하고 상한 값보다 전도도가 낮아지도록 관리해야 한다. 전착도료의 전도도가 하한 값보다 낮아지는 것을 방지하기 위해서는 전착도료를 보충한다.
먼저 전착도료 용액의 전도도를 측정한다(S71). 전착도료 용액의 전도도는, 이에 한정되지는 않으나, 전착 도장부(20) 내 전착도료 용액을 대상으로 측정할 수 있으며 공지의 방법으로 수행할 수 있다. 본 발명에서는 전기전도도 측정기를 이용하여 전도도를 측정한다. 전도도는 항시 측정하거나 일정한 시간 간격으로 측정할 수 있다.
다음으로 측정된 값이 관리가 필요한 수준인지 판단한다(S72). 이 단계에서는 시간에 따른 전착도료 용액의 전도도 변화추이를 보고 예측하는 등, 다양한 종래의 판단방법을 사용할 수 있다.
이후 관리가 필요한 수준으로 판단되면 전착 도장부(20) 내의 전착도료 용액에 양이온수지를 투입하거나 또는 전착도료 용액을 더 보충한다(S73). 구체적으로는 전도도가 상한 값을 넘는다면 양이온수지를 투입하여 전도도를 낮추고 전도도가 하한 값보다 작다면 추가적인 전착도료 용액을 더 보충하여 전도도를 높여준다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 전착 도장 이후의 피전착도장물의 도막 두께 관리를 위한 전착도료 용액의 고형분 농도 조절 관리 순서도를 나타낸 것이다.
전착도장이 진행됨에 따라 전착도료 용액의 고형분 농도는 증가하므로, 전착도료 용액의 고형분 농도의 상한 값을 정하고 상한 값보다 전착도료 용액의 고형분 농도가 낮아지도록 관리해야 한다. 전착도료 용액의 고형분 농도가 하한 값보다 낮아지는 것을 방지하기 위해서는 음이온 수지를 투입한다.
먼저 전착도료 용액의 고형분 농도를 측정한다(S81). 전착도료 용액의 고형분 농도는, 이에 한정되지는 않으나, 전착 도장부(20) 내 전착도료를 대상으로 측정할 수 있으며 공지의 방법으로 수행할 수 있다. 본 발명에서는 고형분 농도 측정기를 이용하여 전착도료 용액의 고형분 농도를 측정한다.
다음으로 측정된 값이 관리가 필요한 수준인지 판단한다(S82). 이 단계에서는 시간에 따른 전착도료 용액의 고형분 농도 변화추이를 보고 예측하는 등, 다양한 종래의 판단방법을 사용할 수 있다.
이 후 관리가 필요한 수준으로 판단되면 전착 도장부(20) 내의 전착도료 용액에 순수 또는 음이온 수지를 투입한다(S83). 구체적으로는 전착도료 용액의 고형분 농도가 상한 값을 넘는다면 순수를 투입하여 전착도료 용액의 고형분 농도를 낮추고 전착도료 용액의 고형분 농도가 하한 값보다 작다면 음이온 수지를 투입하여 전착도료 용액의 고형분 농도를 높여준다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 전착 도장 이후의 피전착도장물의 도막 두께 관리를 위한 전착도장 단계에서의 전착도료 용액 내 첨가제 첨가를 통한 관리 순서도를 나타낸 것이다.
먼저 전착도장에 사용되는 전착도료 용액의 점도를 측정한다(S91). 전착도료 용액의 점도 측정은 전착 도장부(20) 내 전착도료 용액을 대상으로 측정할 수 있으며 공지의 방법으로 수행할 수 있다. 본 발명에서는 점도 측정기를 이용하여 전착도장에 사용되는 전착도료 용액 내 점도를 측정한다.
다음으로 측정된 전착도료 용액 내 점도에 근거하여 관련 첨가제를 첨가하는 관리가 필요한 수준인지 판단한다(S92).
이 후 관리가 필요한 수준으로 판단되면 첨가제로서 순수 및 전착도료 용액의 점도를 조절하기 위한 첨가제를 투입한다(S93). 구체적으로는 도막 두께가 상한 값을 넘는다면 첨가제로 순수를 투입하고, 도막 두께가 하한 값보다 작다면 첨가제로 점도 조절제를 투입한다. 이 때 첨가하는 점도 조절제는 IPA(isopropyl alcohol) 및 BC(butyl cellosolve) 중에서 적어도 하나를 사용한다.
본 발명에 따르면, 라인운용 중 상/하한치 한도 근접 시 예상에 따른 색차B값 및 도막 두께에 관한 선 조치 및 이에 따른 분석과 대응이 가능해진다. 또한, 생산량 변동추이에 따른 전처리 공정과 전착 공정 운용이 가능하게 되어 라인의 효율적인 운용이 가능해지며, 사용되는 전착도료 용액의 효율적인 사용이 가능해진다. 이와 함께, 문제발생에 따른 빠른 원인파악 및 대처가 가능하고, 원자재의 효율적 운영이 가능해지며, 불량률 관리에 의해 생산성이 증대된다.
또한, 본 발명에 따르면 최종 제품의 전착도장 품질을 향상시킬 수 있는 효과적인 전착도장 품질관리방법이 제공된다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양하게 변형하여 본 발명을 실시하는 것이 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 보호범위는 첨부된 특허 청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (14)

  1. 전착도장 품질관리시스템에 있어서,
    피전착도장물을 전처리하는 전처리부;
    전착 도료가 위치하며 상기 전처리된 피전착도장물에 대한 전착도장이 수행되는 전착 도장부; 및
    상기 전처리부 및 상기 전착 도장부에서 수행되는 전착도장 공정을 제어하는 위한 제어부;를 포함하고,
    상기 제어부는,
    펌프 및 밸브를 포함하며,
    전착도장 품질관리를 위해 상기 전처리부 및 상기 전착 도장부에서 수행되는 공정을 제어하는 전착도장 품질관리시스템.
  2. 제1항에서,
    상기 전처리부는,
    피전착도장물 표면 이물질을 제거하는 탈지부;
    지르코늄(Zr) 용액이 위치하며 상기 피전착도장물을 침지시켜 화성 피막을 형성시키는 화성피막처리부; 및
    상기 화성피막 처리된 피전착도장물을 세척하기 위한 세척부;를 포함하는 전착도장 품질관리시스템.
  3. 제2항에서,
    상기 탈지부, 화성피막처리부 및 세척부는 직렬로 연결되어 있으며,
    상기 세척부는,
    상기 피전착도장물을 세척할 수 있는 세정욕조 내 펄스를 발생시키는 펄스 발생장치를 포함하는 전착도장 품질관리시스템.
  4. 제1항에서,
    상기 제어부는,
    상기 전처리부 제어를 통해,
    상기 피전착도장물의 색차B값이 관리범위 내 들어오도록 지르코늄 부착량, 공정온도, 지르코늄 농도, pH 및 지르코늄 용액 내 첨가제 첨가를 관리하는 전착도장 품질관리시스템.
  5. 제1항에서,
    상기 제어부는,
    상기 전착 도장부 제어를 통해,
    상기 피전착도장물의 도막 두께가 관리범위 내 들어오도록 상기 전착 도료 용액의 아민당량 수치, 전도도, 고형분 농도 조절 및 전착도료 용액 내 첨가제 첨가를 관리하는 전착도장 품질관리시스템.
  6. 전착도장 품질관리방법에 있어서,
    피전착도장물을 탈지하는 단계;
    상기 탈지 후 상기 피전착도장물을 지르코늄 용액에 침지시키는 화성피막처리 단계;
    상기 화성피막처리 후 상기 피전착도장물을 세척하는 단계; 및
    상기 세척 후 상기 피전착도장물을 전착도료를 사용하여 전착도장 하는 단계;를 포함하고,
    상기 화성피막처리 후의 상기 피전착도장물의 색차B값을 측정하는 단계와;
    상기 측정된 색차B값이 관리범위 내에 있는지 판단하는 단계와;
    상기 측정된 색차B값이 관리범위 내에 있지 않다면, 상기 피전착도장물의 지르코늄 부착량, 상기 화성피막처리 단계의 공정온도 및 상기 지르코늄 용액 내의 지르코늄 농도 중 적어도 하나를 조절하는 단계를 더 포함하는 전착도장 품질관리방법.
  7. 제6항에서,
    상기 조절에서는,
    상기 피전착도장물의 색차B값이 관리범위의 상한 값을 넘지 않도록 상기 피전착도장물의 지르코늄 부착량을 조절하는 단계;
    상기 피전착도장물의 색차B값이 관리범위의 상한 값을 넘지 않도록 상기 공정온도를 낮추는 단계; 및
    상기 피전착도장물의 색차B값이 관리범위의 상한 값을 넘지 않도록 상기 지르코늄 용액 내 지르코늄 농도를 낮추는 단계; 중 적어도 어느 하나를 수행하는 전착도장 품질관리방법.
  8. 제7항에서,
    상기 피전착도장물의 색차B값이 관리범위 내에 있지 않다면, 상기 화성피막처리 단계에서의 pH 조절 및 상기 지르코늄 용액의 내식성 감소를 방지하는 첨가제의 첨가 중 적어도 어느 하나를 수행하는 단계를 더 포함하는 전착도장 품질관리방법.
  9. 제8항에서,
    상기 pH 조절은,
    상기 색차B값이 관리범위의 상한 값을 넘는다면 산성 물질을 투입하여 pH를 낮추고, 상기 색차B값이 관리범위의 하한 값보다 작다면 염기성 물질을 투입하여 pH를 높이며,
    상기 지르코늄 용액의 내식성 감소를 방지하는 첨가제의 첨가를 통한 조절은,
    상기 색차B값이 관리범위의 상한 값을 넘는다면 상기 지르코늄 용액 내 첨가제로 순수를 투입하고, 상기 색차B값이 관리범위의 하한 값보다 작다면 상기 지르코늄 용액 내 첨가제로 건욕제를 투입하는 전착도장 품질관리방법.
  10. 제9항에서,
    상기 건욕제는 하이포인산나트륨(sodium hypophosphate), 말산(malic acid), 젖산(lactic acid), 아디프산(adipic acid) 및 수산화암모늄(ammonium hydroxide) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 전착도장 품질관리방법.
  11. 제6항에서,
    상기 전착도장 후에 상기 피전착도장물의 도막 두께를 측정하는 단계;
    측정된 상기 도막 두께가 관리범위 내에 있는지 판단하는 단계; 및
    상기 피전착도장물의 도막 두께가 관리범위 내에 있지 않다면, 상기 전착도장 단계에서의 운전조건을 변경하는 단계를 더 포함하는 전착도장 품질관리방법.
  12. 제11항에서,
    상기 전착도장 단계에서의 운전조건 변경 단계는,
    상기 피전착도장물의 도막 두께가 상한 값을 넘지 않도록 상기 전착도료 용액의 아민당량(meq) 수치를 낮추는 단계;
    상기 피전착도장물의 도막 두께가 상한 값을 넘지 않도록 상기 전착도료 용액의 전도도를 낮추는 단계; 및
    상기 피전착도장물의 도막 두께가 상한 값을 넘지 않도록 상기 전착도료 용액의 고형분(NV)의 농도를 낮추는 단계; 중 적어도 어느 하나를 수행하는 전착도장 품질관리방법.
  13. 제12항에서,
    상기 피전착도장물의 도막 두께가 관리범위의 상한 값을 넘는다면 상기 전착도장 단계에 순수를 투입하는 단계; 및
    상기 피전착도장물의 도막 두께가 관리범위의 하한 값보다 작다면 상기 전착도료 용액의 점도를 조절하기 위한 점도 조절제를 첨가하는 단계;를 더 포함하는 전착도장 품질관리방법.
  14. 제13항에서,
    상기 점도 조절제는 IPA(isopropyl alcohol) 및 BC(butyl cellosolve) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 전착도장 품질관리방법.
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