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KAP 업종별기술세미나 13년 10월 #01

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KAP 업종별기술세미나 13년 10월 #01

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KAP 업종별기술세미나 13년 10월 #01

  1. 1. 2013년 도장업종 기술세미나 발청 /도막 박리 고찰 및 개선 사례 본 자료는 당 재단에서 출간한 세미나 발표자료로서 개인 용도외 재단의 사전허락 없이 무단으로 사이트, 카페 블로그, 메일 등으로 유포하거나 공유할 수 없습니다. 2013년 10 월 16일 ~10월 17일 자동차 부품 산업 진흥재단 ( 도장 ) 전문위원 권 태안
  2. 2. Contact 자동차부품산업진흥재단 권 태안 010-3967-1769 kta 2001@ hanmail.net
  3. 3. 1 교시 I. (전처리 /전착 ) ( 자동차 ) 부식 종류 및 발청 현상 II. 화성 피막의 불량 사례 고찰 III. 전처리. 전착 개선 사례 2 교시 ( 스프레이 도장 ) Ⅳ. 도막 박리 개선 사례 연구 Ⅴ. 플라스틱 성형품의 표면 과 부착 Ⅵ. 스프레이 도장 공정 개선 사례 3
  4. 4. Ⅰ. ( 자동차 ) 부식 종류 및 발청 현상 1. 자동차 부식 종류 분류 1. 표면 부식 : -외관상에 의한 일반 표면에서 부식 - 접합부 혹은 에지부에서의 발청 카나다 3년주행 2. 관통 부식 : 자동차 부식 -염수 분 둥에 의해서 袋 構造部 에서의 구멍 관통 부식 카나다 9년주행 3. 機能부식 ( 構造 녹) : - 바퀴 고정 주변부 혹은 전장부 등 특수 부품 등에 관한 부식 카나다 3년주행 4
  5. 5. 2. 자동차 부식에 대한 개념 1) 방식의 필요성 부식과 방식의 원리 금속은 부식(CORROSION)된다 금속이나 합금은 화학적으로 불안정하여 자연계에 그대로 존재하지 않음. 자연적 현상 Fe ENERGY Fe2O3 자연적 현상 인위적 현상 2) 부식의 발생 요인 녹이 발생하는것은 대기중의 수분이 철의 표면에 응축되기 때문이다 . 응축한 물은 철과 반응해서 수 산화 제3철(Fe(OH)3)이 생기고 이는 붉은색을 가지고 있어 붉은 녹이라고 부른다. 붉은녹은 조잡하 여 철과의 밀착력이 약하기 때문에 응축된 물이 붉은녹을 통해서 다시 철과 작용 철의 부식을 일으킨 다. 이때 생긴 Fe(OH)2 는 그 일부가 Fe(OH)3로 변하므로 붉은녹은 Fe(OH) 와 2Fe(OH)3의 혼합물 이 다. 5
  6. 6. O2 기체 H 2O Fe(OH)2 → 결로 Fe(OH)3 모세관 응축 H 2O Fe++ 먼지 스케일 Fe203 박막 양극 e - 음극 ▲ 부식 빌생 모형도 3) 녹 발생 생성 반응식 Fe + H2O + ½ O2 → Fe(OH)2 Fe(OH)2 + ½ H 2O + ¼ O2 → Fe(OH)3 (적청) 6
  7. 7. 3. 도막下 / 層間 발생 부식 - Blister 1) 발생 기구 블리스터는 塗膜 面/ 철 하지 계면에 수용성 물질이 존재하는 경우 에 습도, 즉 수증기로서의 물에 의해서 생기는 것이 아니고 응축한 물에 의해서 블리스터 가 발생됨 . ▲ 밀도와 분포 : 집중적 , 분산적, 手紋狀 ▲ 블리스터 종류와 크기 2) 블리스터 발생 5단계 1단계 2단계 3단계 4단계 5단계 도막면에 물의 부착 透水 소지의 膨潤 소지의 부식 블리스터 발생 7
  8. 8. 3) 블리스터 발생 기구 Drop돤 수용성 물질 도막 철 수용성 물질의 반응 에따른 물의 침투 부식과 분극화 O2 , H2O OH cathode Fe ++ anode cathode 2 Fe + O2 = 2 Fe O 2 Fe O + 2 H2 0 = 2 Fe ( OH ) 2 4 Fe ( OH2 ) + 2H2O + O2 = 4 Fe ( OH ) 2 n[ Fe ( OH )2 ]+ m [ 2 Fe ( OH )3 ]→ X Fe OYFe2 O3 ZH2 P + ( n + 3m - Z ) H20 산소및 물의 계속적인 침 투와 철 표면의 부식 8
  9. 9. 4) 블리스터 발생 특성 요인도 ( 인용 자료 : 일본 도장. 도막 클레임 , 도장 환경 도장 작업 도장 공정 콘베어 시간 온습도 포장 호우 도장 중첩 보관 상태 기후 시간 회수 재질 계절 온도 수 연마 장소 시간 Setting 시기 월 농도 油水 에어 커텐 ② 수절 건조 에어블 로 방치 조건 환기 도장 법 숙련 복장 ⑥처리제 처리 녹 수질 ⑧油 소부 행거 용제 막후 장갑 수지 종류 거칠기 정도 재질 연마 면 ⑤종류 하도 ⑨표면 ⑦수세 시간 오염 블리 스터 탈지 온도 상도 중도 도장 점도 작업자 종류 안료 ④ 막후 콤푸 레서 건조로 온도 수세 월 ③부대 설비 ①건조 目數 우기 도장 클레임 대책 위원회 ) 취급 지그 촉수 도료 화성 피막 처리 피 도물 9
  10. 10. Ⅱ 화성 피막의 불량 사례 고찰 왜? 화성 피막입자 불량이 날까 ? 1. 미 탈지로 인한 피막 불량 2. 소재 용접부 및 열 영향부 불량 피막 공정외 의 영향을 파학 코자 함 3. 표면 조정 으로 인한 불량 4. 화성 피막조 관리 조건 미 준수 10
  11. 11. 화성 피막 공정 개요 인산염 처리는 ①금속의 방청과 도료의 밀착성 향상 ②금속 접착 부분의 내 마모성 부여 ③ 금속의 냉간 소성 변형 가공 시 윤활 피막 ④전기 불량 도체로서 부식 전파 억제, 도막 밑에서 발청억제 ▶ 화성 피막 MS SPEC, : 외관상태 - 색 얼룩이 없고 연속적이며 표면이 균일하고 평활할 것  피막 중량 (1.8 ~ 3.0g /㎡) / 크기 (2 ~ 10㎛) ▲ SW 협력사 피막 SEM 11
  12. 12. 1. 미탈지에 의한 피막 불량 및 도막 박리 의문 ?? : 금속 피도물의 Drawing oil, 가공 오일, 열처리 오일, 성형기계 오일 , 1차 방청유는 도장 전처리 의 탈지제 에서 완전히 제거 되는가 ? 결론 : 탈지가 되지 않는 오일 사용은 절대로 탈지가 되지 않아 도막 박리 및 분화구 불량이 된다 사유 : 탈지제는 만능이 아니며 아주 강한 탈지제 사용시에는 GA, GI 등의 아연 도금층을 녹이며 또한 탈지 후 소재의 활성도를 떨어뜨려 피막의 치밀한 결정석출을 방해 한다 소재메이커 : 해당 전착업체에 전처리에 탈지가 되는지? 탈지시험 의뢰를 해서 탈지가 되는 각종 종류의 오일을 사용해야 한다 CROWN 보관 이동 SLIDE Bolster UNCOILE R LEVEL LER ROLL FEEDER BLANK’G PRESS FILER 성형 프레스 용접 1차 방청유 12
  13. 13. KS 社 조건: 피막 TA 17.0 FA 1.0 ACC 3.5 온도 45℃ 1-1 ) 탈지 영향 테스트 - 농도 영향 비교 공정 : ▼ 미탈지 – 정상 조건 예탈 s 본탈 D 수세 1 수세 2 ▼ 탈지( 20po) – 정상 조건 표조 S 피막 D ▼ 탈지( 30po) – 정상 조건 ※ 실험 고찰 : 탈지조의 농도가 30PO 일때 화성 피막의 입자가 좋고 미 탈지시 미 피막 13
  14. 14. 1-2 ) 탈지 영향 테스트 - 온도 영향 비교 공정 : 탕세 D 탈지1 S 42↔55℃ ▼ 온도 42 ℃ 일때 C.W(g/m2) : 1.8772 탈지3 D 42↔55℃ 탈지3 D 수세 1 KC 社 조건 → TA: 20.1, FA : 1.1, 온도 : 43.2℃ 수세 2 표조 S 피막 D 42↔55℃ ▼ 온도 55 ℃ 일때 C.W(g/m2) : 1.8514 ※ 실험 고찰 : 탈지조의 온도가 42℃ 일때 화성 피막의 중량이 많음 14
  15. 15. 2. 용접부 및 열 영향부 의 산화막으로 인한 불량 1) 용접부 외관 가. ※ 현재공정 : 탈지(초음파 병행) → 수세 → 표조(Ti계) → 피막 → 건조 일반 구분 용접면 방청 용접이면 용접면 고장력 용접이면 용접면 용접이면 전처리 전 전처리 후 1515
  16. 16. 나. 용접부 sem 및 원소분석 ▼용접부위 ▼용접 경계부 광성정밀 테스트 13’ 9 / 30 ▼열 영향부 ▼정상부위 16
  17. 17. 다-1 . 산세 공정 - ( 표준공정 ) 탕세 본 탈지 예비 탈지 수세 1 항목 수세 2 산화막 제거제 중화조 수세 1 수세 2 표조 화성 피막 SW 社 라인 전산도 산세 조 건 PB社 화학 도장 28~40 (32 Point) 8~15 (현 10.5 Point) 온도 60~70℃ (65℃) 40~60℃ (45℃) 철분 이온 함량 Max 3.0 ml 관리 안함 처리시간 60초~160초 (100초) 4분12초 인산 40 ~50 S1영업 비밀 황산 10 ~ 20 (3주) 황산 20~30% 인산5~ 10% 유기산5~10% 물 35~ 50% 상태 극히 양호 선세 효과 有 전착 산 종류 (건욕 주기) 테스트 결과 평가 상태 17
  18. 18. 다-2 . 자동차 제시공정 ( 현 라인 개조 추천 공정 ) 자료 제공 : S Y C “기존 공정 + 추가 1 stage” 탕세 산화막 제거제 예비 탈지 본 탈지 수세 1 수세 2 표조 (Zn계) 화성 피막 TYPE Spray Dip. Spray Dip. Spray Spray Dip. Dip. 시간(sec.) 30~90 120~180 60~90 90~180 30~90 30~90 90~180 120~180 온도(℃) 40~50 50~65 50~60 50~60 RT RT RT 40~50 설비 - 초음파 - 초음파 - - - - 약품명 - NDS 816 - 550A/B - - V6559 GB 699 전착 ★ 추가적인 설비 비용 최소화를 위핚 추천 공정 ★ 산화막 제거제의 LIFE CYCLE 연장을 위핚 탕세 공정 추가 필요 (먼지, 쇳가루등의 오염 물질 제거) 18
  19. 19. ➤ 효과 파악 – 용접부 산화막 외관 : 산화막 제거제 (+초음파) → 탈지(+초음파) → 수세 → 표조(V6559) → 피막 → 건조 일반 구분 용접면 방청 용접이면 용접면 고장력 용접이면 용접면 용접이면 전처리 전 전처리 후 19
  20. 20. 효과 파악: 화성피막 SEM ➤ NDS 816, V6559 ➤ SEM 측정위치 ➤ 평가기준 적용공정 ◎ (우수), ○(양호), △(미흡), X(부적합) - 일반 강판 구분 BEAD 1mm ○ 4mm ○ 7mm 10mm 15mm ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ 용접면 ◎ ◎ 용접 이면 20
  21. 21. 3 . 표면조정 농도 별 화성 피막 광성정밀 테스트 13’ 9 / 30 가 . 표면 조정의 ( 티타늄 계 ) 의 농도 영향 피막 시편 사진( 1 POINT ) 피막 시편 사진( 2 POINT ) 피막 시편 사진( 3 POINT ) 1 ※ 실험 고찰 : 피막 조정의 농도가 3.0 % 일때 화성 피막의 밀도가 치밀 함 21
  22. 22. 나 . 신규 검토 표면 조정의 ( 아연계 ) 의 모형도 구분 현재(액상/분말) 개선(액상) Ti -Col loid 표면조정 활성점 + ➤ 개발배경 - Ti Ti -+ Metal(Fe) Metal(Fe) - Ti + - Zn - Zn 활성점 - Zn - Zn - Zn Zn Zn Zn - + +- Zn - + - + - Zn + + - Zn Ti + Zn-Colloid Zn Metal(Fe) Metal(Fe) 화성피막 Metal(Fe) Metal(Fe) 자료 제공 : S Y C Metal(Fe) Metal(Fe) 개선효과 - Zn - Zn + 활성점 증가 미세한 피막 입자 형성 조밀한 피막 입자 형성 피막 결정 완료 22
  23. 23. 4. 전 처리 장치 초 진동 교반 장치 超振動攪拌原理  低周波振動 (37~43Hz) 에 의 해 三次元乱流을 発生 시킨다  iNVERTER에 의한 振動周波数 制御  処理時間의短縮 120秒 ⇒ 90秒 “うちわ”の様に羽根が運動することで流動が発生します。 羽根は固有振動数で振動します。 1.7kw 振動MOTOR W L 振動羽根 (SPRING鋼) 23
  24. 24. Ⅲ. 전처리. 전착 개선 사례 개선 사례 1 배경 아연 용출 개선 사례 개선일자 : 13’08월 ▣ 현상 : 석송에 탈지가 되지 않아 이에 대한 강 알칼리로 변경 후 ( #543 → 550 A , 삼영화학 제픔 ) 아연 용출 현상이 발생 됨 문제부위 Test 결과 소제에 아연용출에 의헌 도막 크랙 발생 탈지제 변경 미 탈지 크랙 발생 재현 테스트 조치 내용 1.아연이 용출 됨 2. 아연도막 두께 감소 ( 3.65→2.0㎛ 45.2% 감소 ) 1) 2) 1.3 2.0 2.7 3.3 4.0 임시 조치 ( 알칼리 도 23.0 →21.0 down) 탈지제 문제 해결 의뢰 완 ( 계면 활성제 up ) 24
  25. 25. 개선 사례 2 글래스 판넬 부식 개선 개선일자 : 09’ 1. 외장 부식/녹 발생 ( VDS 조사 ) 현상 • SM 리어 픽시드 글라스 챈널 부식 발생 (18대 중 11대 발생) 첨부 원인 • 도장 불량으로 추정(스펙 불만족) 현대 도장 벗겨짐 개선 도장 품질 강화 필요 방향 녹발생 조치 부문 25
  26. 26. ※ 개선 내용 항목 개선 전 개선 후 → 표준화 결과치 전착 건조로 Set치 180℃ 175℃ 피도물 온도: 175℃ × 16분 ( SPEC : 175℃ × 12 ∼21분 ) 분체 건조로 1) Set치 : 210 → 215℃ 2) 컨베어 스피드 2.1 → 1.7 M/분 Set치 상승 215 → 220℃ ( 8/9 완 ) 동절기 ( 11월 ∼4월 ) : 220℃ 기타 ( 5월 ∼ 11월 ) : 215℃ 피도물 온도: 200℃ × 10분 ( SPEC : 200 ℃× 10분 ) 전착 : 20㎛ ( FPO -5급)→ 동일 상도 : 20㎛ → 50㎛ 이상 (단, 중심치 70㎛ ) 전착 + 상도 → 70㎛ ↑ 라인 관리 → 90± 20 ㎛ SPC관리 실시 컨베어 스피드 1) 컨베어 스피드 2.1 → 1.7 M/분 2) 고정 키스위치 로 변경 설치완 분체 건조로 건조로 타점 기록계 설치 설치완 컨베어 이상 정지 시 알람 설치 설치 완 도막 두께 컨베어 26
  27. 27. 개선 사례3 액 끓음 개선 –예열건조로 설치 개선일자 : 13’04월 ▶문제 : 액 끓음 부위 상부댐퍼 하부댐퍼 산업용난로 자바라연결 현  상부 하부댐퍼 닫고 자바라 연결후 입구온도 : 61℃ 중앙온도 : 67℃ 상  전기난로 가동시 입구온도 : 72℃ 중앙온도 : 73℃ → 불량 계속 발생 27
  28. 28. 예열룸 중앙내부 하터의 열 효율 상승 및 보온 입구부 덕트연장  건조로 덕트 연장으로 입구온도 : 88℃ ~ 100℃ 이상 , 중앙온도 : 97℃ ~ 100℃이상 상승  연장덕트 댐퍼 조절을 이용해서 중앙 및 입구온도 조절 가능  입구온도 : 92℃ ~ 95℃ 중앙온도 : 82℃ ~ 85℃ 조치 내용 - 행거 하단부 상단부 액이 흘러나오다 끓는 현상발생  입구온도 : 100℃, 중앙온도 : 75℃ ~ 81℃ 입구온도를 상승시키고 중앙온도를 하향셋팅 - 행거 상단부 하단부 흐름이 저감됨 28
  29. 29. ▶온도 프로 피일 1차 표면온도 측정 ( 예열룸 설비 전) (측정일 : 12. 07. 10) • • • • 분위기온도 (10분)-120℃ 제품 상단 - 112℃ 제품 중단 – 105℃ 제품 하단 – 85℃ 2차 표면온도측정 ( 예열룸 5차 설비보완) (측정일 : 12. 10. 16) • • • • 분위기온도 (10분)-72℃ 제품 상단 - 67℃ 제품 중단 – 58℃ 제품 하단 – 49℃ 3차 표면온도측정 ( 예열룸 최종 설비보완 ) (측정일 : 13. 04. 04) • • • • 분위기온도 (10분)-80℃ 제품 상단 - 80℃ 제품 중단 – 80℃ 제품 하단 – 76℃ 29
  30. 30. ▶ 프레스 단품 간극 줄임 개 선 전 내부 수분 유입 과다 ※ 헤밍부 두께 1.5mm [ 틈새 0.3㎜ ] 개 선 후 내부 수분 최소화 ※ 헤밍부 두께 1.3mm [ 틈새 약 0.1㎜ ] 현  헤밍부 도장 기포현상 발생 상 문 제 점 대 책  헤밍부 내부 수분유입 과다로 인한 기포발생 - 헤밍부 수분유입 과다시 열처리 공정 [ 150℃ 이상 ]에서 내부 수분이 끓으면서 외부 로 돌출되는 현상발생  헤밍부 내부 틈새 최소화 진행 - PFESS 설비 D/H 높이 설정 변경 [ 0.5하향조정 ] 일본 페인트 : 간극 ≤ 100 혹은 > 300㎜ 30
  31. 31. 개선 사례4 자석봉 설치 개 선 개선일자 : 13’03월 전 개 선 후 11시간 작업 후 철분 포집량 백하우징 문 제 점  철분티 제거 미흡으로 티(철분)이물 불량 발생우려. 개선 내용 하우징 백필터 자석봉 설치. 개선 효과 철분티를 제거함으로써 철분티에 의한 이물 불량방지. 31
  32. 32. 개선 사례5 개 도막 두께 측정 지그 제작 선 전 개 개선일자 : 12’09월 선 후 측정지그 사용 문 제 점 완제품 검사기준에 도장두께 측정 포인 트가 설정 되어있으나 일정하게 측정불 가 개선 내용 제품별도막 두께 측정포인트 지그를 사용하여 포인트를 일정하게 측정. 개선 효과 위치별 측정포인트 정확히 하여 도막두께 효율적관리. 32
  33. 33. 개선 사례6 행거 팁 네일링 주기 설정 개 문 제 점 선 전 행거팁 도막두께에 의한 미통전 불량발 생 행거팁 네일링 주기 미설정. 개 개선일자 : 13’03월 선 후 개선 내용 네일링 주기 설정 및 네일링 중점관 리표 작성 개선 효과 주기적인 네일링 작업으로 통전불량 개선 33
  34. 34. 개선 사례7 MD / YF STRIP 지그 개선 항 목 개 선 전 개선일자 : 12’10월 2차 개선 내용 제품 및 행깅 사진 현상 및 문제점 개선 효과 (1) 1회 행거 78~86EA 셋팅으로 생산성 미비. (2) 지그 상하 셋팅으로 인하여 하단부분 제품 루베처리 된 환봉주변 액고임 발 생율 증가. (3) 제품 하단 액고임 제거 위해 AIR BLOW 작업을 하고 있으나 제품간 간섭 및 접촉 기스 발생 가능.  AIR BLOW 작업효과 감소 지그 개선 ( 5개 쌤플 제작 완 ) –수 평 셋팅 -10개 제작 완 -추가로 10개 제작 예정 – 추가 제작 완 1. (86개 → 108 개 ) 생산성 26% UP↑ 2. 수평 셋팅으로 액고임 불량 감소 기대 34
  35. 35. 개선 사례8 소물류 지그 개선 항 목 개선 전 ▶1열로 지그 setting 개선일자 : 12’08월 2차 개선 내용 ▶ 3열로 지그 setting 제품 및 행깅 사진 현상 및 문제점 개선 효과 3열 Setting으로 지그 개선 ( 쌤플 4개 제작 완 03/09 1열 Setting으로 인해 생산성 미비 및 Capa 가 제한됨 -10개 제작 사용 중 -10개 추가 제작 완 ( 320개 → 960 개 ) 생산성 200% UP 35
  36. 36. Q&A Thank You
  37. 37. PLAN for tomorrow but LIVE for today 제 1 교시 끝 감사 합니다 제 1교시 끝 , 감사 합니다.
  38. 38. Ⅳ. 도막 박리 개선 사례 연구 출고 년도 : 2007, 10월 ① Door Trim upper pannel 변색 ② Center fascia pannel : 변 색 ③ Inner handle 도 막 박리 ④ 파우어 윈도우 버튼박리 ⑤ Steering Wheel 박리 ⑥Gear knob 도막 박리 38
  39. 39. 개선 사례 1 도어 트림 도막 박리 ( 1/2 ) 개 문 제 점 선 전 - 소프트 도장 파팅부에서 도막 박리 발생 됨 - 도어트림 손잡이 부분만 발생 개 개선 내용 개선일자 : 13’2월 선 후 - 파팅부 의 화염처리 로 버어 제거됨 - 소재의 표면장력 증가 테스트 결과 : 32 다인 이상 → 40 다인 으로 상승함 39
  40. 40. ▣ 화염처리 후 표면장력 측정결과 (13’ 2/27 ) 소재 유형 표면장 력 사출 물 32dyne Burr제거 38dyne 화염작업 40dyne 40
  41. 41. 개선 사례 2 소프트 필 도막 박리 ( 2/2 ) 개 선 전 개 개선일자 : 13’2월 선 후 1액형 도료 사용 문 제 점 - 소프트 도장 파팅부에서 도막 박리 발생 됨 - 고탄성 도료 의 하도를 1액형 사용하 여 부착성 개선을 요함 개선 내용 ▶ SL-CAR D/TRIM 用 BASE 도료(D118 WK) 에 경화제(DB 경화제) 사용 하여 개선함 내썬크림성 확인결과 양호 ▶ 경화비(주제:경화제=10:1), 전면 부위/엣지부위 모두 양호함. 41
  42. 42. 개선 사례3 소재 깨스 불량 개선 개선일자 : 13’8월 불량 사례 1. 불량현상: 상단면 GAS GAS위치 GAS확대 표면벗겨냄 검토내용: GAS표면 벗겼을 시 도막 배면에 소재가 같이 떨어짐. 4 2 결과 : 소재 내부에 GAS가 차 있다가 신나 투입시 부풀어 오름 현상. 42
  43. 43. 개선 대책 금형 개스 밴트 설치 개 선 전 문 제 점 슬라이드 부위에 GAS VENT 가 없어 GAS가 빠지지 않고 제품에 기포 처럼 현상 발생 개선일자 : 13’8월 개 선 후 개 선 내 용 GAS VENT 추가 하여 ( W 0.5 ×D 0.02 의 깊 이 설치 , 홀은 0.5Ф) GAS배출이 가능 하도록 금형 수리 43
  44. 44. 개선 사례4 도어 트림 도막 박리 개선 개선일자 : 11’6월 1. 도어 어퍼 트림 칠 떨 어짐 - W 자형 혹은 비슷한 형상에서 도막 박리 발생 발생 부위 점유 1% 1% 13% 85% FR T L H 2. 원인 분석 - 현미경 분석 실시 - 용제에 의해 제거 됨 FR T R H RR LH RR RH 흰색 유분 3. 조치내용 1) 석유계 용제 제척 : 2회 2) 프라이머 타입 뱐경 ) ( 2143 → 143 , KCC 제품 ) 44
  45. 45. 개선 사례5 글로브 박스 도장 박리 문제부위 개 선 전 개선일자 : 12’11월 개 선 후 작업전 작업후 후면에 프라이머 도포 확인 TAG 부착 부착성 테스트 실시하고 있으나, 단품 불량일 경우 부적합품 검출되지 않음 - 글로브박스 커버 도장 박리. 1. 프라이머 누락 - 2.투명 프라이머 도장 → 육안 식별 어려움 1. 커버 후면 흰색 라벨 부착 후 전,후면 동시 프라이머 도포 → TAG 색상 변화로 육안 검사 가능 2. 프라이머 유색색상변경 45
  46. 46. 개선 사례6 ( TQ판넬) 도막 박리 개선 문제부위 -. 개 선 전 1. 에젝터 밀핀 연속 작동에 의한 개선일자 : 13’05월 개 선 후 1. 밀핀부 에젝터 홀 재가공 (8mm 홀 재 가공 후 밀핀 교체) 마모로 Burr 발생으로 취출이 용이 치 않음 2. 공정 및 최종 검사시 이형제 오 - 염 세척 미 실시 상태로 유출 2. 재고분 세척(핵산 사용) 실시 완 료 3. 금형 분해 청소 실시 - 잔존 된 이형제 제거 실시 완료 46
  47. 47. 개선 사례7 도료 자동 배합 장치 설치 개 선 전 개선일자 : 13’08월 개 선 후 사진 無 도료 자동 배합 장치 개선 내용 현 황 주제및 경화제 수동 배합으로 도막 박리 원 인이 됨 효과 ▶ 도료 자동 배합 장치 설치  도막 박리 해소의 직접적인 요인  도료 및 신너 절감 ( 사용량의 액 5% 절감 ) 47
  48. 48. ▣(스프레이도장)업종 핵심항목 F/PROOF 소재와이핑 에어블로우 프라즈마 필수항목 공정 필수항목 공정 건조 검사 필수항목 공정 필수항목 공정 크리어 컬러 프라이머 텍렉 필수항목 공정 필수항목 현황 공 정 필 수 항 목 상 세 현 황 소재 전처리 1) 전처리 누락방지 시스템 설치 소재와이핑 프라이머 2) 전처리 작업표준 게시 및 준수 (수동작업) 3) 전처리 후 전처리 상태 검사 -표면장력 검사 : 물퍼짐 검사 / 측정 펜 검사 4) 프라이머 누락방지 시스템 확보  스프레이 도장 조건관리 5) 도료배합 정량측정시스템 설치 및 점도검사 기록관리 전산화 컬러 6) 도장 부스 온/습도 실시간 모니터링 D/B저장 및 경보장치 7) 컨베어 규정 속도 설정 준수 ( RPM 조절기 잠금장치 ) 건조 검사 8) 건조로 온도타점기록계 및 경보장치 설치. 온도 프로파일 측정 (1회/분기)  도막두께/ 부착력 검사 9) 최종검사 및 산포추이 관리 ) 48
  49. 49. Ⅴ. 플라스틱 성형품의 표면 과 부착 1. 플라스틱 표면의 특징 과 부착력 도막의 부착성은 도장품의 상품 가치를 좌우하는 중요한 요소로서 도막의 부착의 필요성 및 플라스 틱 소지특성을 고찰코자 함 부착필요성 도장의 목적인 피도물의 보호와 미관 부여를 위해 도막이 피도물에 부착하여 부착력이 크 고 동시에 부착의 지속성이 필요 플라스틱 부착의 특징 1) 금속도장과 달리 소지가 도료와 용제의 제약을 받아 소지의 적정 도장공정을 설계하여야 하며 이를 무시할때 표면 Crack , 도막 연화 , 부착불량 발생 2) 금속도장에 비해 도료 부착이 나쁨 – 소지 표면에너지가 작음 rc : Zn phosphate steel – 45 ∼56 dyne/㎝ PP - 30.2 dyne/㎝ 3) 플라스틱의 소지종류, 표면가공조건 특히, 표면특성의 개선을위한 각종첨가제의 종류와 양의 영향을 받음 49
  50. 50. 2. 부착의 조건 도료가 피도물에 부착하기 위하여는 다음 조건이 필요 (1) 도료의 유동성 : 도료가 피도물에 도장 되어 퍼지기 위하여는 용이하게 유동할 것이 필요 조건 으로 따라서 폴리머를 용제로 용해 시키던지 또는 열용융한다 관여 인자로는 ① 도료의 용해성 ( solubility ), ② 열적 성질 ( thermal property ), ③ 레오로지 성질 ( rheolological property ) (2) 도료는 피도물 표면에 충분히 접촉: 따라서 표면의 젖음성 ( wetting of surface ) 이라는 계면 화학적 성질의 조건이 필요 (3) 도료는 도포후 고화 되어야만 함 : 도포후 용제의 증발. 냉각 혹은 重. 縮合 의 화학 반응에 의해 고화해서 도막으로서 일정의 강도를 유지 하여햐 한다. 그런데 고화와 관련된 최대의 문제점은 증발, 냉각, 중.축합 등에 수반된 도막의 수축 ( shringkage)으로 이 수축에 따른 내부응력 ( internal stress )이 부착력 보다 크면 도막의 박리 ( peeling )가 발생한다. 그 정도는 아닐지라도 이런 내부 응력의 존재는 부착력을 현저히 저하시킨다. 50
  51. 51. 3. 부착력과 응집력 부착력은 ( adhesion 혹은 adhesion force )은 도막과 피도물의 결합력으로 현재 도막과 피도물만의 부 착력을 측정하는 방법은 없다. 우리가 부착성을 평가하는 방법은 전부 도장계의 파괴를 수반하는 것으로 이 수치를 부착 강도 ( adhesive strength )로 표현하는 것이라고 하는 것이 타당하다. 부착 강도 응집력 ( cohesion , 도막자체의 인력 – 동일 물질의 분자간의 인력 ) 부착력 ( adhesion , 도막/ 피도물간의 결합력 – 서로 다른 물질의 분자간의 인력 ) 도막과 피도물의 역학적 성질 파괴 조건 ( 온도, 시간, 치수, 응력의 종류등 ) 부착강도에 영향을 주는 인자로서는 표 1) 에서와 같은 다수의 인자가 있으며 강건 한 부착력을 얻기 위해 도막과 피도물 표면과의 부착에 관여한 인자를 고려해 서 적절한 도료를 선정함과 동시에 피도물의 표면처리를 하여야 한다. 51
  52. 52. 4. 부착파괴의 형태 – 계면파괴와 응집파괴 범례 도막 파괴의 장소 피도물 파괴형태 명칭 형태 원인 응집파괴 ( cohesive failure ) 계면 파괴 ( adhesive failure) 혹은 계면결합의 파괴 ( interface failure ) 도막층의 파괴 도막과 피도물의 게면 결합의 파괴 도막과 피도물과의 결 합력보다 도막의 응집 력이 작은 경우 도막의 응집력 보다도 도막과 피도물의 결합 이 작은 경우 – 계면에서의 WBL 이론 ( 계면 부근에서의 기 포, 불순물, 저분자 성 분등이 존재 ) 응집파괴와 계면파 괴의 혼합 응집파괴와 계면파 괴가 혼재 계면이 불연속 상 태에 있을때 피도물의 파괴 피도물의 파괴 플라스틱의 응집력 이 도막과의 부착 력 보다 작은 경우 52
  53. 53. 5. 부착 이론 (1) 분자간 인력과 부착 도료가 피도물에 부착하기 위하여는 젖음성이 전제 되지만 이것만으로 부착은 달성 되지 않는다.도 막과 피도체가 어떠한 힘으로 결합되어 서로 당기는 mechanism 필요하고 이 상호 작용이 부착 의 기본이 된다. 피도물 표면에 도료를 도포하면 피도물 분자와 도막 분자간의 결합이 생성된다. 다만 이 결합은 양자 에 어느 극한거리에 가까히 있지 않는 한 생성되지 안는다. 분자간에 작용하는 결합의 종류는 다 음과 같다 결합의 종류 1차 결합 ( 화학결합) 결합 결합energy( Kcal/mol) 이온 결합 75 ∼ 350 공유 결합 50 ∼ 250 O 6 C H --- O 2∼3 O H --- N 4∼7 N H --- O 2∼3 N H --- N ∼6 N H --- F ∼5 F 수소 결합 H --- O H --- F ∼7 쌍극자 효과 2차 결합 ( van der Waals 력 ) 유기효과 분산 효과 0.01 ∼ 1 53
  54. 54. 즉 1차 결합은 수소 결합의 수10배 ∼ 수100배 , 수소 결합은 2차 결합력의 수∼ 수100배 이지만 통상 의 도장계 에서는 1차 결합 (화학 결합) 의 가능성는 거의 적다 . 따라서 2번째 큰 수소 결합은 도막 분자내에 많은 극성기를 함유한 폴리머로 충분히 기대가 된다. 특히 – OH, -COOH, -NH2, - NHCO- 는 수소 결합을 만들기 쉽고 플라스틱의 많은 소지도 극성 재료 로서 수소 결합을 만드는 성질을 가졌다. 다음은 플라스틱 성형품 표면의 극성기 혹은 비극성 의 배향상태를 다음과 같이 추정하고 있다 극성기의 플라스틱 표면 범례 ---탄화수소 골격 ○ 비 극성기의 플라스틱 표면 --- 극성기 --- 극성기의 수소 결합 용융 계면에서의 극성기의 배열상태 추정 모델 54
  55. 55. ※ Non Primer vs Primer Type 비교 - PRIMER Type (PP와 CL-PP의 밀착 mechanism) 비극성인 PP 표면 Polypropylene substrate Cl Cl Cl n Polypropylene substrate Color Base 극성 화학적 결합 Van derr Walls Force에 의한 결합 극성( Chlorine에 의한 극성화) CH3 CH3 CH3 CH3 CH3 Primer CH3 n CH3 CH3 PP Primer 비극성 PP 소 재 (비극성) - Non PRIMER Type (ABS와 Acryl resin과의 밀착 mechanism)) 극성 ABS 소 재 (극성) Color Base ABS 소재의 Grade마다 극성 차이가 있어 각 Grade에 따른 도료 개발이 필요함 55
  56. 56. 한편 도막의 대부분은 van der waals 의 결합에 의한 것으로 이 방식은 분자를 구성하는 원자가 가 지는 전자의 운동에 의한 전기장의 변화에 의하여 인접하는 분자의 전기장이 상호 작용하기 떄문에 생기는 것으로 ① 배양효과 ( 배위결합), ② 분산 효과 , ③ 유발효과 의 3가지 총합력이다. 분자간 력이 작용하는 분자간의 거리와 크기는 다음과 같다 ① 공유결합 ② 수소결합 ③ van der Waals 결합 그림1 : 결합이 생기는 분자간 거리와 에너지 56
  57. 57. 분자장력 작용하는 거리 작용 에너지 ( kcal /mol) 공유 결합 1∼2 Å 60 이상 수소 결합 2∼4 Å 2 ∼ 10 Van der Waals 힘 3∼4 Å 1이하 표1: 결합이 생기는 분자간 거리 공유결합은 1∼2 Å, 수소결합은 2∼4 Å, van der waals 결합은 3∼4 Å으로 가 까히 하지 안 으면 분자력이 생성되지 않으므로 폴리머를 용제에 용해 시키 던지 혹은 용융시키던지 해서 상기 거리 이내로 근접시키는 것은 중요조건 이다. (2) 젖음성과 부착 물체가 等方性이고, 等溫 可逆的으로 가정하면 표면 장력(surface tension)과 표면 자유 에너지 (surface free energy)는 같다. 표면 장력은 본질의 그 물질을 구성하고 있는 분자의 분자력 간 에 의해서 표면을 수축할려고 하는 힘으로 (단위: dyne/㎝, N/m ) 그힘에 역행해서 표면을 1㎠당 펴는데 필요한 일의 양 ( 단위: erg /㎠ ) 이다. 57
  58. 58. . 그림2: 고체 표면에 떨어진 액적의 접촉각을 표시한 모형도 그림2는 평평한 고체 표면이 액체로 젹셔졌을 때의 형태이다. 이 경우 접촉각 Ǿ 에서 정지하여 평형에 도달한 액체에 대해서 Young식이 성립한다. rs = rsc + rc COS Ǿ 임 --- (식1) ( rs : 고체 표면 장력, rc : 액체 표면 장력 rsc : 고체/액체 계면 장력 (interfacial tension) 젖음성은 ( 濕潤張力. Wetting tension) Wi 는 고체/기체 계면을 고체/액체의 계면으로 변환하는 것이므 로 Wi = rc COS Ǿ = rs - rsc --- (식2) 이 우변은 고체 표면을 액체로 적시는 것에 따른 자유에너지의 감소를 표시한다.자유 에너지가 감소하면 계는 안정을 찾을려고 하므로 rs - rsc , 즉 rL COS Ǿ 가 큰쪽이 표면의젖음성이 좋다. 바꾸어 말하면 액체의 (rc) 가 일정할 경우 COS Ǿ 가 큰 쪽이 젖음성이 좋다. 58
  59. 59. 한편, 부착의 힘 Wa는 단위 면적당 고체 표면에서 액체를 떼어내는 일에 상당하므로 이것은 지금까지 접 촉하고 있는 계면을 rsc을 떼어내서 새로운 표면 (rs 와 rc )을 만드는 일이므로 다음의 식이 된다. Wa = rs +rc – rsc --- (식3) 식 3에 식 2를 대입하면 Wa = rc ( 1+ COS Ǿ ) --- (식4) rc 과 COS Ǿ 은 측정 가능한 수치이므로 (식 4)를 사용하여 부착력를 계산할 수 있다.부착력에 있어서 Wa 치는 클수록 좋고 Ǿ는 0 °≤ Ǿ ≤ 180 °의 범위 에 있으므로 Ǿ는 0 °에 가까운것이 필요하게 된다. 즉 Ǿ가 0 °이라는 것은액체가 고체표면상에 무한히 퍼지는 것으로 이것을 완전 젖음성이라 한다. 59
  60. 60. 다음의 표2는 각종 폴리머의 표면 에너지를 리스트 하였고 총 표면 에너지를 극성과 비 극성을 breakdown하였다. Polytetrafluoroethylene( 일명 : 테프론 ) 과 폴리올레핀 ( 일명 : PP )는 극성이 상당히 낮아 비교적 저 표면 에너지를 가졌다. 그들의 결합력은 단지 비극성 ( van der Waals ) 힘에 의존하고 이것이 부 착을 어렵게 하는 원인이다. 폴리머 혹은 용제 Total 표면 에너지 (dyne/㎝) 극성 인자(수소결합) (dyne/㎝) 비극성 (dyne/㎝) Polytetrafluoroethylene 18.0 1.1 16.9 Ethched 50.6 14.5 36.1 PP 30.2 0.0 30.2 Flame – treted PP 37.6 4.1 3.5 LDPE 33.1 1.1 32.0 Polyvinyl fluoride 36.7 0 36.7 PET 41.3 3.5 37.8 Poly methylene oxide 33.3 11.5 21.8 Poly stylene 42.0 0.6 41.4 Poly vinyl chloride 41.5 1.5 40.0 Poly methyl methacrylate 40.2 4.3 35.9 Polyamide ( nylon 6) 47.0 6.2 40.8 Water 72.8 51 21.8 Glycerol 63.4 26 37.0 Decalin 29.9 0 29.9 N- hexane 18.4 0 18.4 61
  61. 61. ※ FLAME PLAZMA 처리시의 표면 증가 DATA ( 표3 ) 구 분 소재 파워 워시 화 염 PLAMA 처 리 FRT. 28 ~ 30 28 ~ 30 50 ~ 52 RR. 28 ~ 30 28 ~ 30 50 ~ 52 FRT. 28 ~ 30 28 ~ 30 40 ~ 42 RR. 28 ~ 30 28 ~ 30 38 ~ 40 FRT. 28 ~ 30 28 ~ 30 38 ~ 40 RR. 28 ~ 30 28 ~ 30 38 ~ 40 S1 차종 범퍼 S2 차종 범퍼 O 차종 범퍼 62
  62. 62. ※ 수성 도료의 도장 라인 – 국외 D범퍼 추천 공정 예 63
  63. 63. (3)고체의 임계 표면 장력 Zisman은 표면장력이 다른 각종 액체에 대하여 고체의 cos Ǿ을 plot하면 한 개의 직선 관계가 되는 것 을 알았다.이직선과 cos Ǿ= 1이 되는 횡축과 교점이 되는 표면장력을 임계표면장력이라 (rc : critical surface tension )한다. 그림 3) 액체의 표면장력과 cos Ǿ의 관계( 테프론의 N- alkane에 의한 젖음성) 표4는 폴리머의 화학구조와 rc의 관계를 표시하고 폴리에칠렌 ( - CH2 – CH2 - ) rc는 31 (dyne/㎝)이 지만 수소를 불소로 치환한 테프론은 ( - CF2 – CF2 - ) 18.5 (dyne/㎝, 염소로 치환한 PVC ( CHCL – CH2 - ) 39 (dyne/㎝)이 된다. 폴리에칠렌과 테프론이 부착이 어려운 것은 대다수의 도료의 표면장력이 전자들의 것보다 크기때문이다. 플라스틱과 같은 저 에너지 표면의 고체에서 는 rc는 고체의 표면장력 rs와 같다. 64
  64. 64. 또한, Gardon은 rc가 용해성 파라메터 ( solubility parameter )와 밀접한 관계가 있는 것을 지적하고 표 4와 같이 rc가 큰것이 SP 도 큰것을 제시하였다 폴리머 반복되는 분자 단위 rc (dyne/㎝) SP 테프론 - CF2 – CF2 - 18.5 6.2 Poly vinylidene difluoide - CF2 – CH2 - 25 - Poly ethylene - CH2 – CH2 - 31 7.9 33 9.1 39 9.5 - CH2 – CH - Poly stylene Poly methyl methacrylate - CH2 – C ( CH3 ) – COOCH3 Poly vinyl chloride - CHCL – CH2 - 39 9.7 Poly vinylidene dichloide - CCL2 – CH2 - 40 12.2 Poly ethylene terepthalate -CH2CH2 – O- C O 43 10.7 46 13.6 Poly amaide 6 - 10 –C– O -NH – (CH2)6 – NH – C- (CH2)4 – C- 표4) 폴리머의 O rc와 SP O 65
  65. 65. 즉, 다층의 도막층에서 완전젖음성과 만족한 부착력을 얻기위하여는 적용된 Paint가 소지의 표면장력보다 작아야 한다. 통상 바로 전의 도막층보다 2∼5 dyne /㎝정도 작은 쪽이 강한 부착력을 얻으며 이수치는 첨가제나 용 제보다도 사용한 수지나 경화제로 기인한것이 좋다 국내 플라스틱 도료 표면장력 측정치 클리어 26.6 베이스 코트 27.6 Adhesion promoter 혹은 푸라이머 28.8 대부분 자동차 플라스틱 페인트 표면 장력 : 25∼30 dyne/㎝ 플라스틱 소지 ( 임계 표면 장력 : 30 dyne /㎝이상되어야만 함, 35 dyne /㎝이상 요 망) 그림4: 대표적 자동차 플라스틱 도장계와 이상적 표면장 력 배분 66
  66. 66. (4) SP 이론과 부착 고분자 물질을 coating으로 형성시키는데 중요한 고려인자의 하나는 그들의 용해 인자 ( Solvency, solubility parameter ) 이다. 동일 소재를 적당한 온도조건에서 압착하든지 혹은 공통용제를 도포해서 압착하면 서서히 분자의 확산, 혼합이 일어나서 일체가 되고 접착되는 일이 있다. 이종의 물질간에도 이와 같은 혼합이 부분적 으로 부착에 도움이 된다. 도료는 거의가 혼합 상태 ( Blend )의 系로서 혼합 상태와 부착의 관계는 분명치 안치만 相鎔性 ( compatibility )이 부착과 관계를 가지는 것은 분명한것으로 되어 있다. 또한, 이종 도막간 부착에 있 어서도 상용성의 유무가 중요한 인자로 되어있는 것은 잘 알려져 있다. 이 상용성에서 중요한 물리적 결합력은 van der Waals 결합, 극성 관능기, 수소 결합이며 아주 간 단하며 유용한 관념중의 하나는 “ like likes like “ 이다. 즉, 극성 관능기를 많이 함유한 폴리머는 ( - NH2, - OH, -COOH, ….) 통상 역시 높은 극성기를 함유 한 용제 ( 알코올, 케톤, 에스테르) 를 요구하며 탄화수소로된 폴리머는 지방족이나 방향족 탄화 수소 ( 크실렌, 톨루엔, mineral sprits 및 napthas ) 에 녹는다. 매우 낮은 비극성의 폴리머는 알 코올이나 케톤 용제에 잘 녹지않는다. 67
  67. 67. ※ 용제( 희석제 ): 도료에서 용제의 역할은 여러가지가 있으나 그중에서 부착에 관련된 인자는 도료의 확산과 도막 형성과 정에서 희석제 증발에 따른 도막의 물성 변화이다. 도료가 소지표면으로 확산할 때는 젖음성에서 살펴본 바와 같이 도료의 표면장력이 적을수록 확산은 양 호하여 부착력이 증대된다. 이때 도료의 표면장력에는 희석제의 종류와 같이 직접적인 영향을 준 다. 또한 증발속도가 적당한 용제를 선정하면 도막 형성시 수지분자의 배열이 완전하게 행하여 지므로 도막의 강도가 커지게 된다. 따라서 사용도료에 알맞은 희석제를 선정하여 적당한 비율로 희석시켜야 하며 건조 시에도 적절한 온도 및 시간을 주어 균일한 용제증발이 이루어지도록 해야 한다. 68
  68. 68. (5) 도막의 내부 응력과 부착 전술한 것과 같이 분자간력에서 계산되어진 이론 부착력과 실측의 부착 강도차이에는 상당한 차이가 있 다. 이러한 이유로서 다음과 같은 모델이 강구되어지고 있다. 즉, 도막이 본래 가지고 있는 부착강도가 ① ② ③ 피도물에 대해 불완전 Wetting성, 내부 응력의 발생, 측정으로 나타나지 않는 응력 으로 인하여 저하 하는것으로 되어 있다. 최대 부착강도 A ( 이론치 ) 도료 고유의 부착 강도 B H E : 측정되지 않는 응력 잔류 부착 강도 C G F : 내부 응력 감소 효과 G : 내부 응력 H: 불완전 Wetting성의 손실 측정된 부착 강도 C E F ▲ 이론 부착력과 실측 부착 강도와의 관계 69
  69. 69. 따라서, 도장품에 자주 도막의 균열 (Cracking – 갈라짐 ) , 잔금 ( Crazing ), 박리 ( 떨어짐, peeling ) 등의 중대한 결함이 발생 하는데 그러한 장애의 요인은 내부 응력( internal stress )에 의해 직접 기인 하는경우가 많다. ①+②+③합이 내 부응력 ① 도막의 형성 과정에 있어서의 내부 응력 ( 일명 수축응력 : shrinkage stress ) ② 주위의 환경온도가 변화하는 때에 도막과 피도물의 열 팽창 계수의 차에 기인 하는 열응력 ③ 도막의 열화에 동반되어 생기는 응력 ① 깊이 갈라진 균열 ( Cracking) ② 약하게 갈라진 균열 ( Cracking) 상도 프라이머 소지 Craking – 응력및 용제의 의함 Crazing 사진 70
  70. 70. ( 5- 1 )도막의 내부 응력에 영향을 주는 인자 들의 종류 1) 수축 응력 ⓐ 용제의 휘발, 일반적으로 도막 건조 시 ⓑ경화 반응에 수반된 휘발성분의 이탈 에 의한수축 발생, 형성과정에 수축 응력 표시 ⓒ환경온도의 저하에 의한 수축 그러나 도막은 소지에 부착 되어 막후 방향이외에는 수축이 구속되어 수축응력 발생 그림5는 니트로 셀룰로스 락카계 도막의 건조 과정에서 수축응력과 용제 잔유율 과의 관계를 표시 하였다. 수축응력은 용제의 증발량에 비례해서 증대된다.그러나 용제의 종류에 따라서 증발속도가 다르기 때문에 수축응력의 증가율과 최종치는 상당한 차이가 있다. 도막 중에 잔류 용제량에 따라서 도막은 연화하지만 가소화 율이 나쁘면 잔류 용제량이 많은 사이에 도막이 고화 하므로 수축응력은 커지게 된다 71
  71. 71. ① 아세톤 ② 초산 부틸 ③ 시클로 헥산 수축 응력 용제 잔류량 그림4 : 니트로 셀룰로스 락카계 도막의 형성과정에서 수축응력과 용제 잔류 량의 관계 72
  72. 72. 1-1) 도막 조성과 수축응력의 관계 다음은 경화종료시 도료 조성과 각종 도막의 수축응력 수치를 표시 하였다. 일반적으로 용제 휘발 과 탈수축합에 의한 체적감소율이 큰 니트로 셀롤로스 락카와 아미노 알키드 수지는 중합 건조물의 불포화 폴리에스테르 수지도료 보다도 큰 수축 응력을 보이고 있다. 표5: 도료의 조성과 도막의 수축 응력( 온도 : 60℃) 도료 상대 습 도(%) 조성 poly ester 폴리 우레탄 수지도료 아미노 알키드 수지도료 니트로 셀롤로스 락카 Poly ester 희석제 10 경화제 0.5 100 Poly urethane 경화제 100 Amino alkyd clear 100 경화제 10 니트로 셀롤로스 클리어 100 신너 5 20 4.40 5 30 4.84 5 40 7.19 5 20 27.64 1 Poly urethane clear 수축 응력 ( kg/㎠ ) 100 촉진제 폴리 에스테르 수지도료 막후 ㎛ ) 50 73
  73. 73. 1-2) 막후와 내부 응력 과의 관계 도료의 두께의 차이에 따른 내부 응력의 변화를 표시하고 도료의 종류에 따른 내부응력의 막후 의존성 이 다름을 나타낸다 그림 5 ) : 각종도료의 내부응력과 막후의 관계 -3) 열 및 흡수에 의한 老化의 경시변화와 내부응력 도막의 내부 응력은 물에 침적 시키면 물의 可塑 效果에 의해서 저하 하지만 가열 하면 다시 증가 한다. 이 싸이클을 반복하면 도막에 비가역적인 화학변화가 생겨서 가열 후의 내부 응력은 초기치 보다 증가 한다. 74
  74. 74. 그림 7은 변성 알키드 수지도막의 내부 응력 표시 3% 식염수에 20일 침적시키고 175℃에서 25시간 가열 1cycle 2cycle 3cycle 그림 6 ) : 老化 cycle에 의한 도막의 내부 응력의 변화 상기 도막에서 4 cycle후의 내부 응력은 초기치보다 약3배인 120kg /㎠가 되고 부 착 강도를 추월해서 도막은 벗겨진다. 75
  75. 75. (6) 표면 오염( surface contamination ) 과 부착 소지의 표면오염은 중대하게 표면 결합력를 변화 시킬수 있으며 표면장력 측정의 Error의 원인이기도 하 고 결합력의 유해인자이다. 소지에 불건성유인 유분이 잔존해 있으면 이것이 도료와 소지 사이에서 막을 형성하여 부착 활성기의 접 근을 방해, 부착력을 발휘할수 없게 하며 유분은 부착력이 없는 유동막이므로 소지와 유동막에서 박리가 일어 난다. ① 이형제 ( mold – release agent ) : 박리의 원인이면서 크래터 불량을 초래하므로 원칙적으로 사용치 않아야 하며 부득히 사용 시에는 2차 가공용 ( paintable )을 사용해야 하며 도장 전에 완 전히 제거해야 한다. ② 공장에서 사용하는 오일 : 기계장치, 컨베어, 인간의 몸 등에 사용하는 오일은 공장에 건조, 퍼지 면서 소지에 부착.오염시키고 부착 장애 초래. ③ 도장 spray용 에어 : 도장에 사용하는 에어에 혼입된 오일, 수분등이 부착장애를 일으키는 사례는 많으며 규정의 설비를 갖추고 정기적으로 필터를 교환하여야 한다. 76
  76. 76. (7) WBL (약한 표면 경계층 : Weak Boundary Layer ) 플라스틱의 표면은 가공조건에 따라서 변화 하지만 특히 표면 특성을 개선하기 위해 배합한 각종 첨가제의 종류와 양의 영향을 받고 또 플라스틱과 첨가제의 상호작용의 정도에 따라서 변화 한다. 일반적으로 플라스 틱 표면은 이런 첨가제와 저 분자량의 산화물이 내부보다도 고농도로 결집되어 있는것으로 알려 져 있고 이를 WBL이라 한다. 따라서 단면층의 부착은 이상이 없는데도 부착 문제는 소지표면의 바로 아래층의 WBL 에서 발생할수 있다. 이 WBL 가상도에서 ( 그림 8 )폴리머 표면물질은 도막에 부착되어 있지만 박리는 표면층의 바로 직전에 발 생한다. 그림 8 : WBL 모형도 박리 상도 Primer WBL 플라스틱 주요 원인으로는  극성 관능기가 적음으로 인한 고유의 결합에너지가 작음  서로 결합할수 있는 최저 분자량 이하의 낮은 종류들의 저분자 종류들이 표면으로 이동 화학 표면처리 혹은 PLASMA 처리중에 표면의 과산화 ( overoxidation ) 혹은 분자량 파괴, 저하 복합 수지에서 수지의 낮은 혼화성으로 인한 상호 결합력이 작음 77
  77. 77. 6. 요약 플라스틱 도장의 부착 최적조건을 위하여 1)도료의 유동성이 좋을것 : 도료가 플라스틱 표면에 퍼지기 위하여 저점도에서 유동성이 좋을것 2) 도료의 표면장력이 플라스틱 표면장력 보다 작을것 3) SP (용해성 파라메터 )가 근사할것 4) 계면장력이 극소로 될것 : 오염물질은 도료와 소지사이에 계면 장력을 발생 , 도료의 확산을 방지 3) 플라스틱과 도료의 화학구조가 유사하고 극성치가 비슷할것→비극성의 플라스틱표면은 산화, 화학적처리로 극성기를 도입하여 계면화학적 성질을 개선 4) 도료가 플라스틱의 표면에 접근하게 하기위하여 저해인자를 제거하고 표면층을 강화 할것 → 표면에 부착하고 있는 수분, 오염물질, 저분자량 성분을 제거하고 표면을 활성화 하는 동시에 표면층을 강화 5) 도료가 플라스틱 표면에 도포후 고화하고 도막으로서 일정이상의 강도를 유지 할것 78
  78. 78. Ⅵ. 스프레이공정 개선 사례 개선 사례1 로딩 시 소재 검사 강화 개선전 개선일자 : 13’05월 개선후 3人 작업 중 현  소재 전처리 작업인원 LINE별 2人 작업 중. 개 선 내 용  소재 전처리 작업인원 LINE별 1人 충원배 치 및 중점검사표 작성 비치.  전사LINE 투입 관련 작업지그 장착 위주의 작업이 이루어져 소재검사가 잘 되지 않음. 예 상 효 과 소재 검사강화를 통한 소재불량 공정유입 방지. 상 문 제 점 79
  79. 79. 개선 사례2 작업대 수조화 설치 개선일자 : 13’05월 개 선 전 문 제 점 -. Jig 작업대에 Jig 페이트 가루 및 사출물 이물 발생 개 선 후 개 선 내 용 Jig 작업다이 개선 (수막 Die로 제작) -. 이물 날림 으로 인한 이물발생 억제 80
  80. 80. 개선 사례3 작업장 하부 수조 설치 개선전 현 개선후  도장 BOOTH 간이 전처리실 A/BOLW시 이 물 비산 개 선 내 용  간이 전처리실 하부 수조 설치 & 용수 순환 PIT 설치  이물 비산됨으로 제품 불량 발생 예 상 효 과  공장 바닦이물 및 작업자에서 발생한 이물 발생 감소 상 문 제 점 개선일자 : 13’08월 81
  81. 81. 개선 사례 4 수조 녹제거 및 누수부 보수 개선전 개선후 CLEAR S/ROOM 수조설치 상  BOOTH 천정 필터 프레임 및 하부 수조 녹 발생  바닥 부식에 따른 누수로 인한 용수 순환 안 됨 개 선 내 용 문 제 점  BOOTH 진동등에 따른 이물 낙하 및 바닥 용수 순환이 되지 않아 먼지 비산으로 이물 불 량 발생 예 상 효 과 현 개선일자 : 13’08월 천정 필터 프레임 녹제거 STAIN 용수 누수부 방수  천정 필터 프레임 및 하부 수조 녹제거  바닥 부식부 방수 공사 후 용수 순환 실시  BOOTH내 이물 발생 최소화 82
  82. 82. 개선 사례5 실먼지 개선 사례 –도장복 착용 개선일자 : 13’05월 작업복 조건 새 작업복 (곤색) 새 작업복 (청색) 세탁한 작업복 먼지(EA) 569 603 35 참고 사진 ▲ 도장복을 착용 해야 하며 세탁 후 착용 필요 83
  83. 83. 개선 사례6 항습 가습기 설치 개선일자 : 13’07월 개 선 전 개 선 후 도장 현장 Booth 이동통로 문 제 점 도장 공정內 JIG작업으로 인하여 공정 이물 과다 검출 개 선 내 용 도장 공정 항습 System 적용(가습기 설치) -. 공정 습도 유지로 인한 이물 발생 억제 84
  84. 84. 개선 사례7 도료 필터 설치 개선일자 : 13’05월 개 선 전 문 제 점 도료 이물이 Pump內 이물로 토출됨 개 선 후 개 선 내 용 Pump Filter 설치 -. Pump와 Gun 사이에 이물 거름 Filter 설치 하여 이물 발생 최소화 85
  85. 85. 개선 사례8 분화구 불량 근절 개선일자 : 13’02월 1) 배경 -분화구 발생으로 라인 불량 심화 2) TEET 진행내용. -공조 AIR TEST① TIN판 신나로 세척 ② 각 TEST 장소에 2시간 동안 노출 시킨다. ③ 노출 후 상태로 스프레이 작업을 한다. 3) TEST위치 및 결과. ①사출실 =>분화구 및 이물 다발 ②공조로 입구 =>분화구 및 이물 다발 ③공조 외기 =>분화구 ④도장 지그 작업장소 =>분화구 ⑤배합실 =>실 이물 ⑥상도 부스 =>실 이물(필터 교체 주기 변경으로 양호) ⑦하도 부스 =>실 이물(필터 교체 주기 변경으로 양호) ⑧상도 부스 후 건조로 =>실 이물 발생(건조로 청소요망) 확대 4) -사출실①이형제 사용금지 -1차 이형제:빨간색=> 광 실리콘 (사용자제 권유) -2차 이형제:파란통=> paintable 식물성 오일(사용 권유) ② 공조 장치 의 사출 실 유입 공기 를 폐쇄 → 외기 공기 유입 ③사출실과의 문 폐쇄-물류검토=>사출물 보관창고 자동문 설치 (close 함 ) 86
  86. 86. ※ 공조 급기 ( 사출실 내 有 ) 장소사진 확대 > 공조기 위 입구 불량유형:분화구불량 다발 및 실 이물  대책 : 외기 를 유입하여 공조 급기로 함 87
  87. 87. 개선 사례 9 습도유지를 위해 바닦 물채움 개선전 현 개선후  셋팅룸 바닦 물이 채워지지 않아 습도유 지 안됨 개 선 내 용  셋팅룸 바닦 PNL 누수부 점검조치 후 물 채움 유지함.  셋팅룸 바닦 PNL 누수로 인하여 물이 채 워지지 않아 바닦 습도유지 안됨 예 상 효 과  셋팅룸 습도 유지를 통한 이물발생 최소 화.  하절기 셋팅룸 온도 저하로 핀홀 불량 감소. 상 문 제 점 개선일자 : 13’01월 88
  88. 88. 개선 사례 10 구 분 생산성 향상 및 도료 절감 1개 set 4~8개 set 하도 9.6% 5.8% 상도 6.6% 25.3% 평균 7.7% 개선일자 : 13’03월 비고 16.0 % Jig 변경 사진 도착 효 율 결론 : 1. 4개 도포시 도착효율이 2.1 배 상승 ( 즉 48.1 % 페인트 소모됨 ) 2. 건과 피도물 과의 거리 축소가 가장 중요 인자 임 ( 11 → 7㎝ 로 축소 ) 89
  89. 89. ※ A 社 도착 효율 산출 사례 도착 효율 측정 밥법 ①희석도료를 고형분, 비중 을 측정한다 ② 사용전 도료를 정확히 계 근한다 ③ 피도물을 도색하고 건조 후 각 도막 층의 도께를 측 정한다 ④사용후 도료를 계근하여 도료사용량을 계산한다 ⑤ 피도물의 면적을 정확히 계산하여 공식에 대입, 도착 효율을 구한다 COLOR 명 : UD PAINT 사용량 PRIMER : 15,340g B A S E : 38,832g CLEAR : 32.514g 총 사용량 : 72,180g 투입 수량 차 종 : MG - CAR FRT LH : 490 EA FRT RH : 450 EA RR LH : 400 EA RR RH : 400 EA 총 합계 : 1,740 EA 총면적 폭 46 * 1061 45.872㎡ 폭 46 * 730 26.864㎡ 차 종 : LD - CAR FRT LH : 220 EA FRT RH : 245 EA RR LH : 350 EA RR RH : 270 EA 총 합계 : 1,085 EA 폭 55 * 1021 26.112㎡ 폭 55 * 688 23.436㎡ 합계 구분 PRIMER BASE CLEAR 총 합계 도 막 두 께 MG-CAR LD-CAR 앞단부 중앙부 끝단부 앞단부 중앙부 끝단부 7㎛ 7㎛ 8㎛ 8㎛ 8㎛ 9㎛ 22㎛ 23㎛ 23㎛ 24㎛ 24㎛ 24㎛ 22㎛ 23㎛ 23㎛ 23㎛ 24㎛ 25㎛ 51㎛ 53㎛ 54㎛ 55㎛ 56㎛ 57㎛ 도착 효율 ( % )= 도막 두께( ㎜ ) 122.284㎡ 평균 7.83 23.33 23.33 * 비중 * 도포 면적 ( ㎡ ) / 도료 사용량 ( 하도 도착 율 (%) = 0.0078 * 0.92 * 122.284 / 15.340 * 0.20 = 28.6 칼라 도착 율 (%) = 0.0233 * 1.22 * 122.284 / 38.832 * 0.3 = 28.9 클리어도착 율 (%) = 0.0233 * 0.95 * 122.284 / 32.514 * 0.33 = 25.4 90
  90. 90. ▣ 도착효율 측정 구분 투입량(주재+경화재) MD-CAR (RAS) 하도 상도 FS-CAR (4X) 하도 상도 단위 23,712 32,500 14,900 11,578 g 3,648 2,558 5,078 5,162 g 합유량(경화재) 5% 17% 5% 5% 합유량(희석재) 45% 59% 45% 42% 2,005 1,058 2,790 2,977 g 21,707 31,442 12,110 8,601 g 도막두께(mm) 0.01 0.011 0.007 0.017 mm 고형분(%) 35% 44.10% 35% 31.30% 7,262 7,262 4,014 9.6 5.8 6.6 잒량(주재+경화재+희석재) 잒량(주재+경화재) 도료사용량(주재+경화재) 도장도포면적 도착효율 건 거리 건 사용수량 air 압력 ㎡ 25.3 % 16.0 7.7 도착효율 평균 4,014 % 11 11 7 7 cm 5 6 6 8 EA 0.25 0.25 0.25 0.25 ㎫ ※도착효율 공식 : 도착효율(%) = 도막두께(mm) × 비중 × 도포면적(㎡) ÷ 도료 사용량(㎏) SHINSUNG CHEMICAL CO.
  91. 91. Q&A Thank You 92
  92. 92. 한 단계 더 도약 감사합니다 93

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