도장 (제조)
도장(塗裝)은 물체의 표면에 도장 재료를 칠하여 막을 형성시키는 것을 말한다. 자동차 제조 과정에서도 차체 조립이 완성되면 도장 공정을 진행한다. 자동차 표면에 도료를 칠하는 도장 공정은 녹이나 부식으로부터 차체 소재를 보호하고, 아름다운 색채로 외관을 수려하게 하여 상품성을 높이는 생산 기술이다.
목적
도장의 목적은 물체의 표면에 여러 가지 방법으로 도료를 도포시키고 건조된 도막층을 형성시킴으로 내후성, 내식성, 내오염성 등의 기능을 부가하여 물체를 보호함과 동시에 색상, 광택, 평활성, 입체감 등을 통한 피도물을 아름답게 하는 것이다.[1][2] 자동차의 재료 중 가장 많은 비중을 차지하는 것이 강판인데 이것은 대기 중의 물과 산소 등과 산화작용을 하게 되어 부식되기 쉬운 금속의 성질을 가지고 있다. 따라서 도장의 가장 큰 목적은 표면 보호와 녹을 방지하기 위해 도료를 도장하여 강판의 부식을 차단하고 물체를 보호하는 것이다.[3] 또한 물체의 미관을 향상하기 위해 도장을 하기도 한다.[4] 조형미와 입체미를 부여하여 자동차의 미관을 향상한다. 자동차에 아름다운 색상과 광택을 주어 외관을 아름답게 함으로써 제품의 상품적인 가치를 향상시킬 수 있다.[5]
공정
도장공정의 첫 단계에서는 도료를 칠하기에 앞서 차체 조립 공정에서 발생한 먼지 등을 포함한 이물질을 세척하게 되는 전처리 공정을 거치게 된다. 차체를 깨끗이 세척하여 화성 피막을 차체 표면에 하는 것으로, 화성 피막은 녹이 생기지 않도록 차체를 보호해주며 전착 페인트가 쉽게 부착이 될 수 있도록 한다. 전처리 공정 이후에는 전착도장 공정을 수행하게 된다. 전착도장 공정이란 그림과 같이 조립된 차체를 수용성 수지 도료로 채워진 탱크 속에 담그고 전류를 흐르게 하여 공기방울이나 기포를 제거하고, 차체 표면과 차체 내부까지 녹방지를 위한 페인트 막을 형성시키는 도장공정의 하나이다. 주로 차체를 음극으로 하는 음극 전착 방식을 사용하고 있는 데, 전류를 두 개의 극으로 나누어서 양극은 페인트에, 음극은 컨베이어를 통하여 차체로 홀려 보냄으로써, 전착 공정이 이루어지게 된다. 전착 공정은 수용성 페인트에 직류 전류를 흘러 보내어 차체를 탱크에 집어넣어서 내부에서 전기 화학적 반응을 통하여 차체에 페인트를 부착시키는 방식이 대부분이다. 전기 화학적 반응으로는 전기분해, 전기영동, 전기석출, 전기침투의 크게 4가지 반응이 일어남으로써 전착 페인트가 차체에 부착되게 된다. 전착도장 공정이후에는 두 번째 도장공정인 중도공정이 수행되는 데, 프라이머라는 물질이 칠해지게 된다. 프라이머는 차체 표면을 부식이나 물리적인 충격으로부터 보호하기 위한 도료이다. 프라이머 위에 추가되는 페인트의 도막이 잘 형성되도록 접착력을 크게 해주는 역할을 하도록 한다. 도장품질 및 더 나은 작업 조건을 만족시키기 위해 스프레이 작업은 특정 조건을 만족하는 부스의 내부에서 이루어진다. 폴리에스터르 수지가 일반적인 재료이다. 프라이머 작업이 완료되면 페인트 공정의 마지막 공정은 상도공정으로서, 바탕색이 칠해지고 그 위에 원하는 색상의 페인트가 칠해지게 된다. 추가로 얇고 투명한 클리어 코트를 추가하여 바탕색 페인트 층을 보호하게 한다. 일반적으로 승용차 차체의 페인트 층은 3~5개의 층으로 이루어진다. 차체 표면의 미관과 색채감의 외관 품질에 따라 차량의 상품성이 높아지므로 좋은 도장 품질과 스프레이 도장작업 환경을 만들기 위해 모든 스프레이 도장작업은 깨끗한 작업 조건과 설비가 구비된 도장부스 내에서 행해진다. 한편 자동차용 페인트로는 경도, 부착성, 내충격성, 내후성, 투명성, 건조성, 내식성, 광택유지성이 필요하므로 주로 아크릴 수지 페인트가 사용되고 있다. 2000년대 이후로는 환경적인 측면이 강화되어 유용성 페인트의 사용이 규제되고 수용성 페인트가 사용되도록 되어 있다. 하도, 중도, 상도공정 이외에도 자동차 도장공정에서는 차체 부품과 차체 부품이 겹쳐지는 부분 등에 실러를 도포하는 실러공정이 있다. 실러 사용의 주목적으로는 차체 내 누수, 먼지 및 가스 등의 유입을 방지하여 녹 발생 및 소음의 방지에 있으며 알칼리와 산에 대해서 저항성이 있어야 하고 도장 공장 내의 고온의 오븐온도에 대해서도 견딜 수 있는 특성을 지녀야 한다. 추가적으로 차체 바닥이나 도어 내부에 플라스틱과 고무를 합성한 재질을 뿌리고 흡착시켜 진동과 소음을 줄이는 감소시키는 언더코팅 공정이 포함된다. 언더코트는 차체의 바닥면 전체에 걸쳐 도포된다. 플로어 부위 중 센터 터널 부위를 제외하고 전 부위를 도포하며, 리어플로어 부위는 연료탱크의 유무에 따라 도포 유무가 결정된다. 플로어 부위 외에도 훨 하우싱에도 도포되며 이는 주행중 도로상에 존재하는 이물질에 의한 차체손상과 소음 등을 줄여주는 역할을 한다.[6][7]
건조
도장의 건조는 두 가지 방법으로 나뉜다. 첫 번째는 자연건조로, 말 그대로 도료를 도포하고 그대로 자연 건조하는 것이다. 이는 상온에서 용제가 마르도록 두거나 도료 성분들의 화학 반응을 통해 경화하는 성질을 이용한다. 두 번째는 강제건조 방식이다. 바로 열강화성 도료의 건조방식인데, 신차는 보통 도료에 따라 130~150℃에서 30분가량 강제 건조한다. 한편 공업사에서 도장하고 열처리를 하는 도료는 신차에 사용되는 도료와 다른 종류이며, 강제건조 온도 또한 신차보다 낮은 60~80℃이고 건조시간은 20~30분이다. 이 온도 차이 때문에 신차 도장과 재도장한 차 경화막의 경도, 광도에 차이가 생기게 된다. 강제건조를 통해 얻는 대표적인 장점은 세 가지다. 첫 째, 도장의 건조 시간을 단축하여 생상 공정의 원활함을 꾀할 수 있다. 도장이 마르는데 시간을 보내면 생산량이 늘어날 수가 없기 때문이다. 두 번째는 도장 표면에 강한 경화막을 형성하는 것이다. 이 때문에 물리적 충격, 화학적 침투 등을 막을 수 있다. 세 번째는 광도가 올라간다는 것이다. 자연 건조한 도장보다는 강제건조를 하게 되면 광도가 훨씬 높게 올라간다. 따라서 모든 자동차는 강제 건조하여 출고한다.[4]
각주
- ↑ 스타크린테크, 〈자동차 도장(塗裝)에 관한 이해〉, 《네이버 블로그》, 2017-12-07
- ↑ 스타크린테크, 〈자동차 도색(塗裝)이란 무엇인가?〉, 《네이버 블로그》, 2012-03-05
- ↑ 이성수, 〈고레벨성 UNDER COAT 개발〉, 《신라대학교 산학협력단》, 2010-06
- ↑ 4.0 4.1 TheTriton, 〈도장상식 | 자동차 도장에 관하여 - 코팅, 광택을 이해하기 위한 필수 지식〉, 《더트리톤》, 2016-12-27
- ↑ Detailer tommy, 〈*(1)자동차 도장에 관하여 - 코팅,광택을 이해하기위한 필수지식~!!! (오토글림 서울송파구가락점)〉, 《네이버 블로그》, 2013-07-22
- ↑ 한상욱 신한대학교 기계자동차융합공학과 교수, 〈<자동차 이야기(54)> 자동차 제조공정과 생산기술(2)〉, 《글로벌이코노믹》, 2020-09-07
- ↑ Zero Defect 무결점, 〈자동차 제조설비 중 도장 분야의 설비 설계 및 시공을 전문으로 하는 ㈜파일란트 : 공장 자동화와 운영시스템 환경설비 관리 등 사업영역〉, 《네이버 블로그》, 2020-11-11
참고자료
- 이성수, 〈고레벨성 UNDER COAT 개발〉, 《신라대학교 산학협력단》, 2010-06
- 스타크린테크, 〈자동차 도색(塗裝)이란 무엇인가?〉, 《네이버 블로그》, 2012-03-05
- Detailer tommy, 〈*(1)자동차 도장에 관하여 - 코팅,광택을 이해하기위한 필수지식~!!! (오토글림 서울송파구가락점)〉, 《네이버 블로그》, 2013-07-22
- TheTriton, 〈도장상식 | 자동차 도장에 관하여 - 코팅, 광택을 이해하기 위한 필수 지식〉, 《더트리톤》, 2016-12-27
- 스타크린테크, 〈자동차 도장(塗裝)에 관한 이해〉, 《네이버 블로그》, 2017-12-07
- 한상욱 신한대학교 기계자동차융합공학과 교수, 〈<자동차 이야기(54)> 자동차 제조공정과 생산기술(2)〉, 《글로벌이코노믹》, 2020-09-07
- 〈자동차 제조설비 중 도장 분야의 설비 설계 및 시공을 전문으로 하는 ㈜파일란트 : 공장 자동화와 운영시스템 환경설비 관리 등 사업영역〉, 《네이버 블로그》, 2020-11-11
같이 보기
