KR100297883B1 - 도장 플라스틱 범퍼의 도막 제거 장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차용 도장범퍼를 리사이클(재활용)하기 위하여 범퍼의 표층에 도장된 도막을 제거하여 재도장할 수 있도록 도장 소재를 제거하는 것으로, 가열된 가압공기가 노즐을 통하여 분사되도록 하고, 분사한 가압공기가 도장 표층만을 효율적으로 제거함으로써 모재수지(범퍼)에 손상을 주지 않고도 범퍼의 도막편만을 효율적으로 제거하여 범퍼를 효율적으로 리사이클할 수 있는 환경 친화적인 장치 및 방법이다.

이러한 본 발명은 도막을 제거할 범퍼를 장착하는 공정; 상기 범퍼에 예열된 가압공기를 분사하여 상기 범퍼로부터 도막을 제거하는 공정; 도막 제거된 상기 범퍼를 소정위치로 이송시키는 범퍼 이송공정 및 상기 장착된 범퍼를 탈거하는 공정을 포함하여 구성된다. 나아가, 도막을 제거할 범퍼를 장착/탈거하는 범퍼 장착/탈거수단; 상기 장착된 범퍼에 가압공기를 분사하여 상기 범퍼로부터 도막을 제거하는 분사장치; 상기 분사장치에 가압공기를 공급하는 가압공기 공급수단 및 도막 제거된 상기 범퍼를 소정위치로 이송시키는 이송수단을 포함하여 구성된다.

Description

도장플라스틱 범퍼의 도막 제거장치 및 그 방법

본 발명은 자동차용 도장 범퍼를 재활용하기 위해서 범퍼 표층에 부착된 도막을 제거하는 도막 제거장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 가열된 가압공기(또는 물)를 도장할 범퍼의 표층에 고압 분사하여 범퍼로부터 도막편을 용이하게 제거할 수 있는 도장 플라스틱 범퍼의 도막 제거장치 및 그 방법에 관한 것이다.

근래 들어 환경 문제나 자원 재이용 문제에 대한 관심이 고조되면서 수지 제품의 재생(당업계에서는 recycle이라는 용어가 더 친숙하기 때문에 이하에서는 리사이클이라고 한다)화가 활발하게 도모되고 있다. 일례로 자동차에 필수적으로 사용되는 범퍼(bumper)나 사이드 몰딩(side molding)물 등의 수지 제품을 제조할 때 발생하는 공정 불량품이나 폐차로부터 분리 및 회수되는 수지 제품을 리사이클 하는 기술이 주목을 받고 있다. 이러한 범퍼나 사이드 몰딩물 등의 수지 제품은 외관 및 품질 향상을 위해 제품의 표면에 도장을 하는 경우가 많은 데, 예를 들면 범퍼의 외장은 폴리프로필렌계 수지 등의 열가소성 수지로 이루어지고, 그 표면에는 도막이 형성되어 있다. 이 도막은 열경화성 수지로서 예를 들면, 아미노 폴리에스테르계, 아미노 아크릴계, 폴리에스테르 우레탄계, 아크릴 우레탄계, 폴리에스테르 멜라민계, 아크릴 멜라민계 수지 등으로 구현되고, 경화 반응 전의 이들 수지는 액체 상태이지만 외부 도장 공정에 의해 가교구조(架橋構造)가 된다. 이들은 강하고 치밀한 구조이기 때문에 도장이 실시된 수지 범퍼는 우수한 내약품성, 내열성, 내스크래치성, 내후성 및 표면 광택성을 갖게 된다. 예를 들면, 각종 차량에 적용되는 범퍼 부재에 있어서는 폴리프로필렌수지를 사용해서 성형된 두께 2.5∼5[㎜] 정도의 기재 표면 위에 두께 15∼30[㎛] 정도의 폴리에스테르 우레탄계 등의 도막을 도착시키는 것이 통례이다.

또 다른 도장의 방법으로서는 열가소성수지 소재 위에 무기 소재 등으로 코팅 또는 도금하여 사용하는 경우도 있다.

그러나, 이렇게 도장이 실시된 범퍼를 리사이클할 때에 도막을 제거하지 않고 그대로 분쇄하여 펠렛(pellet)화하면 수지 제품의 소재로서 구성되어 있는 폴리프로필렌계 수지 재료에 도막편이 흡입되는데, 이렇게 도막편이 혼재되어 있는 폴리프로필렌계 수지재료를 이용하여 성형 가공하는 경우에 도막편이 용융 수지의 유동성을 저해하거나, 수지 제품에 기포, 웰드(weld) 마크 등의 성형 불량을 발생시키는 원인이 되고, 수지 제품의 표면에 표출된 도막편이 수지 제품의 외관성을 손상시키는 등의 결점이 발생된다.

또한, 도막편과 베이스 레진인 폴리프로필렌계 수지와의 사이에는 거의 상용(相溶) 작용이 없기 때문에 이 도막편이 재생 수지의 균일 혼련성(混煉性)을 저해해서 수지 제품의 기계적 물성을 현저히 저하시킨다. 이 때문에 도장 처리된 수지 부품을 리사이클하고자 하는 경우에는 도막 제거가 필수적으로 선행되어야 한다.

종래 도막 제거 방법은 크게 기계적 방법과 화학적 방법으로 나뉘어지는 바, 이하에서는 먼저 기계적 도막 박리법에 대해서 간략히 설명한다.

일본 특허 95-164444호(폐기 수지성형품의 회수·조립방법 및 장치)는 도장 수지 성형품을 소편으로 분쇄한 후에 그라인더를 이용해서 연삭하여 수지 도막을 박리하고, 압축 충격력과 충격 마쇄력을 가해서 연마하여 박리 도막을 분리하는 진동 압축법에 관한 것으로 기계적 도막 박리법 중에서는 박리 효율면에서 우수한 기술로 평가되고 있다.

그러나, 처리 공정이 6∼8단계로서 복잡하고, 도장 수지 제품의 종류에 따라서는 같은 공정을 수회 반복하여야만 90% 까지의 도막 박리 효율을 얻을 수 있기 때문에 많은 시간이 소요되는 단점이 있다.

또한, 도막 박리 장치의 설치 면적이 크고 반복 공정이 많기 때문에 장치의 운전 비용이 많이 드는 경제적인 문제점이 있다.

종래의 기계적 도막 박리법의 다른 기술로 영국 특허 94-2278119A호(수지 조성의 리사이클링)에는 도장 수지 성형품을 분쇄하여 압출하고 롤을 이용하여 연신하여 재분쇄하는 도막 분리 방법이 개시되어 있다. 이 방법은 공정이 비교적 단순하다는 장점을 가지고 있으나, 압출된 시트상의 재성형품의 내부에 도막편이 침투하여 혼입되고 또한 도막 박리 효율도 낮은 단점을 가지고 있다.

상기 영국 특허로 개시된 기술과 유사한 방법으로서 일본 특허 95-256640호와 일본 특허 95-256641호가 있는 바, 여기에서는 롤압연법만을 사용하여 도장 수지 성형품을 연신하는 것에 의해 도막을 박리하는 기술을 개시하고 있다. 이 방법은 장치가 단순하고 공정도 간단하여 경제성이 있는 기술로 평가되고 있으나 복잡한 형상의 수지 성형품에는 적합하지 않은 단점이 있다.

다른 기계적인 도막 박리 방법으로서 압축 공기를 사용해서 미립자 상의 연삭재를 수지 제품 위에 부착된 도막에 분사해서 도막을 제거하는 쇼트블라스트법이 있으나 이 방법은 마찰, 충격 등에 의해서 도막을 제거하는 점에서 독성, 환경 안전성이 우수한 반면에 많은 처리 시간이 소요되고 또한 도막 제거 효율도 충분하지 않다.

또한, 다른 기계적 방법으로서 수지 제품을 미분쇄해서 가열 용융한 후 스크린 메쉬(screen mesh)에 여과해서 용융물에 혼재되어 있는 도막편을 제거하는 스크린 메쉬법이 있으나 독성, 환경 안전성이 우수한 반면 스크린 메쉬가 막히는 현상이 자주 발생하여 수시로 스크린 메쉬를 교환해야 하는 등 생산성이 낮은 결점이 있다.

다음으로, 종래의 화학적 도막 박리 방법에 대해서 설명하는데, 화학적인 박리 방법은 일반적으로 기계적인 박리 방법에 비하여 굴곡 부위와 만곡 부위의 도막 제거 효과가 좋다는 장점이 있는 반면에 폐수 처리 등 2차 처리 상의 문제가 있고 처리 효율이 낮아 비효율적이라는 단점이 있다.

이를 구체적으로 설명하면, 화학적 도막 박리 방법에서 가장 실용성이 있다고 평가되고 있는 일본 특허 93-93157호(수지 도장 박리 제거 방법 및 후처리 방법), 일본특허 93-9420호 및 일본특허 93-9419호에는 비프로톤성 용액, 알코올 및 금속이나 4급 암모늄의 티오시안산염 등의 화학 물질을 혼합 사용하여 도장 수지 성형품으로부터 도막을 박리하는 기술이 개시되어 있는 바, 이 기술에서는 유기염으로 도막 수지의 가교점 근처의 에테르 결합을 절단함으로써 도막을 분해 제거하게 된다. 이 기술에서는 종래의 수지 도막 박리제로 사용하던 클로로펜타플루오로프로판, 염화메틸렌, 클로로포름, 사염화탄소 등의 할로겐류 유기 용제가 오존층 파괴의 위험성이 있고, 작업자의 인체 안전성이나 환경 위해 가능성이 있기 때문에 이들 할로겐류 유기 용제를 대체하는 혼합 약품이 제안되고 있다.

그러나, 인체 독성이나 환경 위해성이 다소 개선되었다 하더라도 약품을 사용하는 방법은 여전히 안전성에 대한 문제가 있으며, 특히 박리된 도막과 수지 재료의 분리를 위해서 복잡한 분리 공정이나 여과 공정이 필요하며 약품 혼합비의 수시 조절이 필요하고 약품 회수 정제 및 리사이클하여 재사용하는 시설이 절대적으로 부족하다는 점이 큰 문제점으로 대두되고 있다.

종래의 다른 화학적 도막 박리 기술로 일본특허 93-115810호(도장폴리프로필렌수지제 범퍼의 재생방법)와 일본특허 93-115811호가 제안되어 있는 바, 이들은 수지 제품을 분쇄한 후에 지방산염, 지방산 슈가에스테르, 지방산 솔비탄에스테르, 알킬벤젠술폰산염 등의 계면 활성제로 도막을 박리하는 공법을 제안하고 있다. 이 기술들에 따르면 화학 약품을 사용하는 방법보다는 안전성이나 위해성 등 인체와 환경을 위해서는 독성이 작다는 장점이 있으나 2차 처리상의 문제점이 있고 처리효율이 낮은 단점이 있다.

종래의 또 다른 화학적 도막 박리 방법으로는 일본특허 94-107983호나 일본특허 93-220440호와 같이 알칼리 수용액을 이용하여 고온에서 가열하는 방법, 일본특허 94-99433호와 같이 알코올, 물 및 아민류 또는 아졸류를 사용하는 방법 및 일본특허 93-84746호와 같이 염화메틸렌과 물을 사용하는 방법 등이 있으나 이들 어느 방법이거나 간에 2차 후처리 공정이 필요하기 때문에 시설 비용과 처리 시간이 과다하고, 효율이 낮고 인체 독성과 환경 안전성의 문제가 발생되고 있다.

종래의 또 다른 화학적 도막 박리 방법으로서, 일본특허 95-108532호 및 일본특허 94-285858호 등과 같이 화학 약품을 대체하여 물을 사용하는 가수분해법이 있다. 이러한 가수분해법에 따르면 전술한 바와 같은 인체 독성이나 환경 안전성 문제를 해결할 수 있으나, 이 방법에서도 처리 시간을 단축하고 박리 효율을 좋게하기 위해서는 산, 알칼리, 알코올 등을 사용하여야만 하고, 화학 약품을 사용 하지 않을 경우 처리 시간이 많이 소요되는 단점이 있으며, 이외에도 박리 효율을 좋게 하려면 고온.고압 하에서 처리해야만 하는 단점이 있다.

이상에서 설명한 종래의 도막제거 기술 중에서, 기계적 도막 박리방법인 쇼트블라스트법이나 진동압축법 등은 실용단계에 있어서는 경제성이 결여되어 있고, 복잡한 형상을 하고 있는 범퍼의 대량 처리에는 적합하지 않다. 자동차 업계에서는 기계적 방법이 다수의 공정을 필요로 하고 처리시간이 오래 걸리며 또한 도막제거 효율이 낮은 반면에 환경 오염이 적고 비용이 적게 소요된다는 장점이 있는 것으로 알려져 있다.

한편, 화학적 방법은 가수분해법, 알칼리 용해법 및 유기염법 등이 개발되어 실용 단계에 있으나, 사용하는 용제의 비점 가까이 까지 가열해야 하므로 공정이 불안정하고 용제의 회수장치 등 후처리 공정의 비용이 과다하다. 또한 작업자가 독성에 노출될 우려가 있고 환경 문제를 야기시키는 단점이 있다. 현재 선진국 자동차 메이커에서는 두가지 방법의 장점을 효율적으로 조합하기 위한 연구가 진행되고 있으나 아직 이렇다할 성과는 없는 실정에 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 종래의 도장 수지 제품의 도막 박리 기술에 따르면, 도장 수지 제품을 미리 작은 조각으로 파쇄한 후에만 도막을 박리할 수 있기 때문에 박리 효율이 낮고, 도막 박리를 위한 시설 및 장치가 크기 때문에 설치 면적과 설치 비용과 운전 비용이 과다하게 소요되는 문제점이 있다. 뿐만 아니라, 도막 박리 공정이 완료된 뒤에 박리 도막편과 도막이 박리된 수지 재료편이 혼재되어 있기 때문에 여과 공정, 배수 공정 등 복잡한 2차 처리 공정이 필요하고, 2차 처리 공정에서의 처리 시간 및 처리 비용이 과다하게 소요되는 문제점이 있다.

한편, 화학 약품을 사용해서 도막을 박리하는 경우에는 인체에 대한 독성과 환경 안전성의 문제 등이 발생된다.

전술한 문제점을 달성하기 위하여 본 발명은 표면이 수지도막 또는 도금막에 의해 피복된 각종 수지 성형품을 분쇄하지 않은 원형 상태에서 도막을 박리하기 때문에 다수의 공정을 생략할 수 있어서 시스템을 소형화하고, 설치비용을 절감할 뿐만 아니라 환경을 보호할 수 있는 도장플라스틱범퍼의 도막 제거장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 장치는 도막을 제거할 범퍼를 장착/탈거하는 범퍼 장착/탈거수단; 상기 장착된 범퍼에 가압공기를 분사하여 상기 범퍼로부터 도막을 제거하는 분사기; 상기 분사기에 가압공기를 공급하는 가압공기 공급수단; 및 도막 제거된 상기 범퍼를 소정위치로 이송시키는 이송수단을 포함하여 구성된 것에 있다.

전술한 구성에서, 상기 범퍼를 선택적으로 장착하거나 탈거하는 장착/탈거수단은, 상기 범퍼를 지지하는 몰딩; 상기 몰딩에 지지된 범퍼를 진공으로 압착하여 고정하는 진공 흡착패드; 상기 가압공기 분사각도의 사각을 제거할 수 있도록 상기 몰딩에 지지된 범퍼를 소정각도로 회전시키는 턴테이블; 상기 턴테이블의 회전각도를 조절하는 스텝모터 및 상기 몰딩에 지지된 범퍼의 설치위치를 제한하는 스톱퍼로 구성된다.

전술한 구성에서, 상기 분사기는 그 끝단에 노즐이 설치된 6축수직다관절로봇으로 이루어지되, 상기 6축수직다관절로봇은 상기 범퍼의 형상을 좌표형태로 기억하고, 기억된 좌표를 따라 이동하며, 기억된 상기 범퍼의 거리를 항상 일정하게 유지하므로써 일정한 거리에서 도막을 연속 자동화 공정으로 박리할 수 있도록 구성된다.

전술한 구성에서, 상기 가압공기 공급수단은 공기를 압축하는 콤프레셔; 상기 콤프레셔에 연결되어 압축된 공기를 저장하는 공기탱크 및 상기 공기탱크에 연결되며 상기 분사장치에 소정의 온도를 갖는 가압공기를 제공할 수 있도록 예열기를 갖는 가온탱크로 구성된다.

전술한 구성에서, 상기 가압수 공급수단은, 물을 저장하는 가압수 저장탱크; 상기 저장탱크내의 물을 상기 분사장치에 제공하는 고압펌프 및 상기 분사장치에서 분사된 가압수를 여과하여 상기 저장탱크내에 제공하는 여과기로 구성된다.

전술한 구성에서, 상기 범퍼 이송수단은 상기 범퍼가 고정되는 이동대; 상기 이동대에 로드가 연결된 공기 실린더 및 상기 실린더의 작동에 따라 상기 이동대가 수평으로 이동될 수 있도록 수평으로 설치된 가이드 레일로 구성된다.

본 발명의 또 다른 특징으로 제안되는 도막 제거방법은, 도막을 제거할 대상물을 장착하는 공정; 상기 장착공정에 이어서 상기 대상물에 예열온도는 120℃ 내지 170℃ 정도이고 분사압력은 5kg/㎡ 내지 20kg/㎡ 정도인 가압공기를 분사하여 상기 대상물로부터 도막을 제거하는 공정; 상기 도막 제거공정 이후에 도막 제거된 상기 대상물을 소정위치로 이송시키는 대상물 이송공정; 및 상기 장착된 대상물을 탈거하는 공정을 포함하여 구성된다.

본 발명의 다른 특징은 상기 도막 제거공정과 상기 대상물 이송공정 사이에 상기 대상물에 가압수를 분사하는 공정이 더 추가되는 것에 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 도막 제거장치를 개략적으로 도시한 평면도,

도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 도막 제거장치의 프레임을 도시한 정면도,

도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 도막 제거장치를 도시한 측면도,

도 4 내지 도 6 은 각각 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 도막 제거장치의 범퍼이송수단을 도시한 평면도/정면도/측면도.

도 7은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 도막 제거장치의 노즐을 도시한 구성도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 프레임 200 : 제 1격실

300 : 제 2 격실 410 : 범퍼

420 : 몰딩(Molding) 430 : 진공 흡착패드

440 : 턴테이블 450 : 스텝모터

510 : 가이드 레일 520 : 이동대

530 : 공기 실린더 532 : 로드

540 : 스톱퍼(Feed stopper) 610 : 6축수직다관절로봇

620 : 노즐 620a : ― 형 노즐

620b : ∨ 형 노즐 620c :┖┙형 노즐

710 : 콤프레셔 720 : 공기탱크

730 : 예열기 740 : 가온탱크

810 : 가압수 저장탱크 820 : 고압펌프

830 : 여과장치

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도장플라스틱범퍼의 도막 시스템에 대해서 상세하게 설명하기로 하며, 대상이 되는 도장수지 제품으로는 중량이 크고, 재활용이 매우 시급한 도장 플라스틱 범퍼(이하, 범퍼라고 약칭함)를 예를 들어 설명을 하기로 하며, 도막이 제거된 범퍼를 모재 또는 범퍼모재라고 한다.

도 1 및 도 2 에 도시된 바와같이, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 도막제거장치를 개략적으로 도시한 평면도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 도막 제거장치의 프레임을 도시한 정면도이며, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 도막 제거장치를 도시한 측면도이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와같이, 프레임(100)을 구획하여 두 개의 격실(200)(300)로 나누고(공정의 효율을 높이기 위해서 작업방법을 분할하여 처리할 경우 격실은 많게는 5내지 6개로 할 수도 있다), 제 1격실(200)은 도막제거할 범퍼(410)를 소정의 위치에 장착하여 제 2격실(300)로 이송할 수 있도록 하는 작업 공간이며, 제 2격실(300)은 범퍼(410)에 도장된 도막편을 제거하는 일련의 장치가 마련되어 있다.

본 발명은 도막제거할 범퍼를 장착할 장착수단(400)과, 범퍼(410)를 소정위치로 이송하는 이송수단(500)과, 가열된 가압공기와 가압수를 분사하여 범퍼(410)의 도막편을 제거하는 분사수단(600)과, 가열된 가압공기와 가압수를 제공하는 공급수단(700)(800)으로 크게 나뉘어진다.

도 4 내지 도 6 은 각각 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 도장플라스틱범퍼의 도막 제거 장치의 범퍼 이송장치를 도시한 평면도/정면도/측면도로서, 전술한 격실(200)(300)(도 2에 도시)에는 도막을 제거할 범퍼(410)를 장착할 수 있도록 몰딩(420)이 마련되어 있으며, 몰딩(420)의 외측에는 범퍼(410)의 내측면을 진공 흡착하여 범퍼(410)를 몰딩(420)에 지지할 수 있도록 진공 흡착패드(430)가 설치되어 있다. 이 진공 흡착패드(430)는 그 내부에 공기를 강제로 빼내거나 주입하여 범퍼(410)를 장착하거나 탈거하는 역할을 한다.

전술한 몰딩(420)은 범퍼(410)의 내치수와 동일한 치수로 성형되어 치수의 안전성은 물론 밀착성을 가지고 있어야 하는 바, 이를 위해 열경화성 수지(불포화 폴리에스터수지, 에폭시수지, 유리섬유 강화복합재료등)를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 가열된 가압공기의 분사시 공기 압력에 의해 범퍼(410)의 형태가 변형될 염려가 있으나, 범퍼(410)의 형상과 똑같은 성형몰딩을 이용하면 변형을 최소화 할 수 있다.

전술한 가열 가압공기 또는 가압수를 분사하여 도막을 제거하는 과정에서는, 분사각도의 사각이 발생할 수 있기 때문에 범퍼(410)를 자유롭게 회전시켜 사각을 제거하는 수단이 마련되어야 한다. 이를 위해서, 우선 몰딩(420)을 지지하는 위치에는 범퍼(410)가 지지된 몰딩(420)을 소정각도로 자유롭게 회전시킬 수 있도록 턴테이블(440)이 설치되어 있으며, 상기 턴테이블(440)의 회전은 스텝모터(450)에 의해 적절하게 조절된다.

즉, 몰딩(420)의 위치를 좌우로 ±180°회전할 수 있도록 턴테이블(440)을 설치하여 하술하는 6축수직다관절로봇(이하, 로봇으로 약칭함)(610)(도3에 도시)에서 작동할 수 없는 사각지역에서도 도막제거가 가능하도록 구성되어 있다.

이송수단을 설명하기 위해 도 2내지 도 4를 참조하면, 제 1격실(200)에서 범퍼 장착장치(400)에 범퍼(410)를 장착한 다음, 제 2격실(300)에서 범퍼(410)의 도막 제거작업을 수행할 수 있도록 범퍼(410)를 로봇(610)이 위치된 소정위치로 이송시켜야 한다. 이를 위해서 제 1격실(200)과 제 2격실(300)을 가로질러 한쌍의 가이드 레일(510)이 설치되어 있으며, 가이드 레일(510)에는 범퍼(410)가 설치된 이동대(520)가 슬라이드 가능하게 설치되어 있다. 그리고 이동대(520)에는 공기실린더(530)의 로드(532)가 연결되어 있어서 로드(532)의 신축에 따라서 범퍼(410)의 이송이 수행되도록 구성되어 있다. 이송된 범퍼(410)의 위치를 정해진 위치에 정확하게 조절시키기 위해서 이동대(520)의 일측에는 스톱퍼(540)를 장착하여 이송된 범퍼(410)가 로봇(610)의 초기 작업점과 동일한 위치점에 고정되도록 한다.

전술한 바와같이, 범퍼(410)를 몰딩(420)에 지지한 후 이송장치를 통해 범퍼를 로봇(610)의 초기 작업점에 위치시킨 상태에서, 예열된 가압공기와 가압수를 분사하여 범퍼(410)의 표면에 도장된 도막을 제거할 수 있도록 프레임(100)의 일측에 마련되어 있는 로봇(610)의 끝단에는 가열된 가압공기와 가압수를 분사하는 노즐(620)이 설치되어 있다. 상기 노즐(620)은 도막박리의 범퍼(410)와 일정한 접촉각(20∼60°)을 유지하면서 분사하도록 구성된다.

전술한 로봇(610)은 범퍼(410)의 형상을 좌표형태로 기억하고, 기억된 좌표를 따라 이동하며, 기억된 범퍼(410)의 거리를 항상 일정하게 유지하므로서 일정한 거리에서 도막을 연속 자동화공정으로 박리할 수 있도록 구성되어 있다.

상기 분사장치(600)에서는 가압공기와 가압수를 공급하는 바, 도 1에 도시된 바와같이 가압공기 공급수단(700)으로서는 공기를 압축하는 콤프레셔(710), 상기 콤프레셔(710)에 연결되어 압축된 공기를 저장하는 공기탱크(720) 및 상기 공기탱크(720)에 연결되며 상기 분사장치에 소정의 온도를 갖는 가압공기를 제공할 수 있도록 예열기(730)를 갖는 가온탱크(740)로 구성되어 있다.

가압수 공급수단(800)은 물을 저장하는 가압수 저장탱크(810), 상기 저장탱크(810)내의 물을 상기 분사장치에 제공하는 고압펌프(820) 및 상기 분사장치에서 분사된 가압수를 여과하여 상기 저장탱크(810)내에 제공하는 여과장치(830)로 구성되어 있다.

본 발명에서는 가열된 가압공기로 범퍼(410)의 도막을 제거하지만, 가압공기로 도막제거시 공기와 표면마찰에 의해 정전기가 발생되어 박리된 도막편이 재부착하는 것을 방지하기 위하여 가압수를 사용할 수 있다. 가압수를 별도로 사용하는 경우에는 가열된 가압공기를 사용하는 도막 박리공정 보다 시간이 덜 소요되며, 혹시 존재할 수도 있는 미제거된 도막도 말끔히 제거할 수 있게 된다.

제 2격실(300)에서 범퍼(410)의 도막제거 작업이 완료되면, 범퍼(410)는 제 1격실(200)로 다시 이동되어 탈거되어야 하는 바, 전술한 범퍼 이송수단(400)을 거쳐 탈거된다.

한편, 도 7 은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 도막제거 장치의 노즐을 도시한 구성도이다. 도 7에 도시된 바와같이, 로봇(610)의 끝단에는 도막 박리조건에 알맞은 형태를 갖는 노즐(620)을 부착할 수 있도록 구성되어 있는 바, 도막을 제거해야 할 범퍼(410)의 표면 형태가 평면, 곡면, 요철, 모서리형태 등으로 그 모양새가 다양하더라도 사용 용도에 적합한 노즐(620) 형태를 적절히 선정하여 도막편을 효과적으로 제거할 수 있다. 노즐(620)중 ―형 노즐(620a)(도 7(a)에 도시), ∨형 노즐(620b)(도 7(b)에 도시), 좌우끝단을 접철한 ┖┙형 노즐(620c)(도 7(c)에 도시) 등으로 구성되어 있다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 구성에서 도막을 제거하고자 하는 범퍼(410)의 형상과 특성, 도막박리의 효율성을 증진시키기 위해서는 다수의 노즐(620:620a,620b,620c)이 필요하다.

실제 공정에서는 자동차 범퍼(410)의 형상이 다양하므로 노즐(620) 형태가 ―형(620a)일 경우 표층의 중앙부를 제거하고, ∨형(620b)은 만곡된 부분을 제거하며, 약간의 골곡부분은 좌우끝단을 접철할 수 있는 ┖┙형(620c) 등으로 제거할 수 있도록 되어 있어 최소한 상기 3가지 형태의 노즐(620)공정을 적용할 경우, 각 공정별로 로봇(610)이 3개 이상 설치되어야 하며 각 격실은 일련의 공정으로 할 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다.

또한, 도 1 및 도 2에 도시된 바와같이, 범퍼(410)의 예열공정이 필요한 경우에는 전처리를 위한 격실(200)(300)이 추가로 구성되어야 한다. 각 격실(200)(300)은 내부를 볼 수 있도록 투시창(210)을 부착하고 도막 제거장치의 작동시 소음제거, 상태점검, 범퍼의 장착탈착 등을 목적으로 이용하기 위하여 상하로 슬라이딩할 수 있도록 구동모터(220)를 부착하여 신속하게 작동하도록 구성된다.

투시창(210) 등을 설치하는 경우에는 로봇(610)이 작업공간에 지장을 주지 않도록 구성되어야 하며, 작업자가 위치하는 앞부분을 제외한 나머지 옆면 부분은 본 발명의 도막 제거장치 작동 등에 영향이 미치지 않는 범위 내에서 좌우미닫이 형태로 하는 것이 바람직하다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 도장수지제품의 도막 제거장치의 작용을 상세하게 설명하기로 한다.

우선, 몰딩(420)에 도막제거할 범퍼(410)를 제 1격실(200)에 이송되게 설치된 이송장치의 몰딩(420)에 범퍼(410)를 장착한다. 이때, 몰딩(420)측에 설치된 진공 흡착패드(430)는 공기를 흡입하여 범퍼(410)의 내측면을 흡착함으로써 범퍼(410)가 몰딩(420)에 밀착되도록 하는 역할을 한다.

범퍼(410)의 장착이 완료되면, 제어부(900)에서 감지하여 공기실린더(530)의 로드(532)를 작동시켜 이동대(520)를 제 2 격실(300)로 이송시킨다. 이때, 이동대(520)는 가이드 레일(510)을 따라 격실로 이송된다. 장착된 범퍼(410)가 제 2격실(300)로 이송되면 스톱퍼(540)에 의해서 위치점이 정확하게 조절되고, 위치점이 조절되면 사전에 작업조건 및 범퍼(410)의 형상이 입력된 로봇(610)이 작동한다. 로봇(610)의 작업은 우선, 사전에 몰딩(420) 위에 장착된 범퍼(410)의 형상을 로봇(610)에 주입시켜 각 변위에 대한 6축 좌표를 설정토록 한다. 설정된 값에 더하여 범퍼(410)의 표면과 노즐(620)과의 접점을 명시하고 설정구간을 나누어 각각의 위치에 대해서 각도, 곡률반경, 이송속도 등을 입력한 다음, 공정 작업시에 실행하도록 입력된 모델링에 따라서 노즐(620)과 범퍼(410)표면의 접촉거리 유지를 위하여 사전에 자료를 입력한다.

로봇(610)이 도막 제거작업을 시작하는 초기에는 가열된 고압공기를 범퍼(410) 표면에 분사하게 되고, 이때 범퍼(410)의 표면과 노즐(620)과의 접촉각도를 유지하여야 한다.

구간별 로봇(610)의 작업시 이동속도는 대략 1,000mm/min로 하는 것이 바람직하며, 이동중에도 범퍼(410)의 표면과의 접촉각도를 동일하게 유지하여야만 한다.

범퍼(410)의 형상에 따라 노즐(620)의 형태를 교체 사용할 수도 있고 로봇(610)을 여러 개 설치하여 구간별로 구분하여 도막 제거공정을 수행할 수도 있다. 범퍼(410)의 형상은 차종에 따라, 부위에 따라서 매우 다르기 때문에 실제의 도막 박리공정은 공정시간의 단축 등 생산효율의 증진시킬 수 있도록 다수의 작업용 로봇이 투여됨이 바람직하다. 노즐(620)과 범퍼(410)의 표면의 접촉각도는 대략 20∼60°의 범위로서 분사체 및 박리될 도장의 종류에 따라 적절하게 변화시키는 것이 바람직하다.

한편, 도막제거 작업도중 분사각도의 사각지역이 발생하는 경우에는 제어부(900)에서 자동으로 감지하여 스텝모터(450)에 전원을 인가하고 턴테이블(440)을 소정각도로 회전시킴으로써 사각을 제거하게 된다.

전술한 노즐(620)은 범퍼(410)의 형상, 곡률형태, 요철, 모서리표면 등에 따라 알맞는 노즐(620)의 형태를 선정하여 사용할 수 있는데, 예를들면 내부공간의 곡률이 큰 것에는 ┖┙형 노즐(620c)의 형태를 이용하며, 평면형태에서는 ― 형 노즐(620a)을 사용하고, 요철형태에서는 ∨ 형 노즐(620b)을 사용하여 도막을 제거할 수 있다.

장착된 노즐(620) 장치는 로봇(610)과 연동하여 작동되도록 구성되어 있으며, 제어부(900)에 의해서 총괄적이고 자동적으로 제어될 수 있도록 구성되어 있다.

노즐(620)에서 분사되는 분사체는 가열된 가압공기이며, 고압에도 견딜수 있는 노즐(620)을 사용하여 범퍼(410)의 도막표면에 분사한다. 가압공기의 분사시 공기의 온도는 대략 120-170℃이고 상세하게는 도막표면에서의 측정온도가 90-125℃ 범위가 바람직하며, 분사압력은 대략 5∼20㎏/㎡이고 상세하게는 7∼12㎏/㎡이 바람직하다. 로봇(610)에 장착된 노즐(620)이 범퍼(410)의 표면과 일정한 각도를 유지한 상태로 이동하면서 가열된 가압공기가 분사되면 도막이 박리되고, 박리된 도막편은 노즐(620) 앞부분에 장착된 흡입구에서 도막편을 흡입하여 도막편의 휘산을 방지할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 일부 휘산된 도막편과 도막이 박리된 범퍼모재(410) 위에 정전기로 인해 부착된 도막편을 제거하기 위해서는 노즐(620)을 이용하여 가압수를 분사하여 정전기 및 부착된 도막편을 제거한다. 이때, 사용되는 가압수의 온도 50∼90℃이며 더욱 상세하게는 70∼80℃가 바람직하다. 가압수에 의해 제거된 도막편은 여과장치(830)를 이용하여 여과되고 여과된 물은 고압펌프(820)로 돌아가 재사용될 수 있다.

또한, 본 발명의 설명에서는 가압공기를 분사하여 도막을 일차적으로 제거한 다음, 정전기에 의해 도막편이 범퍼모재(410)에 다시 붙지 않도록 가압수를 분사하는 방식을 채택하고 있지만, 가열된 가압공기를 사용하지 않고 가압수만으로도 도장된 범퍼(410)로부터 도막편을 효율적으로 박리할 수 있음은 물론이다.

노즐(620)에서의 가열된 가압공기 또는 가압수의 분사조건은 제어부(900)에 사전입력이 되어 있으며, 제어부(900)에 시작점과 끝점을 입력하여 작동하게 한다. 완전하게 도막이 제거된 범퍼모재(410)는 이송장치를 통해 이송된 다음, 진공 흡착패드(430)에 공기를 주입하여 범퍼(410)를 몰딩(420)으로부터 탈착하면 일련의 도막 박리공정이 종료된다.

본 발명에서와 같이 범퍼모재(410)가 손상되지 않고 도막이 박리되면 모재를 파쇄하지 않고서도 그대로 재도장하여 원래의 제품으로 재이용할 수 있기 때문에 작업공정을 획기적으로 단축시킬 수 있다.

본 발명에 의해서 도막을 박리한 후 범퍼모재(410) 표면의 거칠기는 재도장성에 중요한 인자가 되기 때문에 박리수단을 유의하여 분사할 필요가 있다. 즉, 도막 박리후 파쇄하여 재성형하는 리사이클 방법에서는 모재(410) 표면의 거칠기는 무시해도 되지만, 도막박리후 모재(410)를 파쇄하지 않고 그대로 재도장하여 제품화하는 경우에는 모재(410) 표면의 거칠기는 재도장성에 가장 큰 영향을 미친다. 본 발명에 의해서 도막을 박리한 후 측정한 범퍼모재(410)의 표면거칠기는 0.30 ㎛내외로서 재도장에 전혀 지장이 없으며, 일부 표면 거칠기가 크게 나타난 경우에도 상도(Top Coat)와 모재(410)의 접착력 증진을 위해 사용한 프라이머층의 일부가 잔류된 것이기 때문에 재도장에 큰 지장을 초래하지 않는다.

이상에서와 같이 본 발명은 도장범퍼의 도막을 박리하는 수단으로써 공기 또는 물만을 사용하기 때문에 도막박리 수단을 재처리해야하는 통상의 도막박리공정보다 환경 친화성과 작업 안전성이 뛰어나고, 도장범퍼를 파쇄하지 않고 원형그대로 도막을 박리하여 재성형 공정없이 그대로 재도장하여 사용할 수 있는 공정의 효율성과 원가절감 효과가 매우 크다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 자동차 범퍼의 도장 제거방법 및 그 장치에 따르면, 도장범퍼를 파쇄하지 않고 원형 그대로 도막을 제거하기 때문에 범퍼의 재성형공정 등이 필요없이 도막이 제거된 합성수지 모재에 그대로 재도장하여 범퍼를 다시 제품화할 수 있는 경제적 효과가 있고, 도막제거 공정도 크게 단순화시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에서는 도장범퍼의 재활용을 위하여 가열된 고압공기를 주로 분사하여 도막을 박리하기 때문에 선행기술인 어떠한 기계적 도막 제거방법과 화학적 도막제거방법 보다도 에너지절약 효과가 뛰어나며 공정 운전비용이 크게 절감되며 나아가 작업 안전성이 우수한 효과가 있다.

아울러, 도막 박리수단으로써 공기 또는 물만을 사용하므로 도막 박리수단을 재처리하는 공정이 필요 없고 도막 박리후의 공기도 전혀 오염되지 않기 때문에 환경오염을 전혀 유발시키지 않는 효과가 있다.

Claims (8)

1. 도막을 제거할 대상물을 장착/탈거하는 대상물 장착/탈거수단;

   상기 장착된 대상물에 가압공기를 분사하여 상기 대상물로부터 도막을 제거하는 분사기;

   상기 분사기에 가압공기를 공급하는 가압공기 공급수단; 및

   도막 제거된 상기 대상물을 소정위치로 이송시키는 이송수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 도장 플라스틱 범퍼의 도막 제거장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 장착/탈거수단은,

   상기 대상물을 지지하는 몰딩;

   상기 몰딩에 지지된 대상물을 진공으로 흡착하여 고정하는 진공 흡착패드;

   상기 가압공기 분사각도의 사각을 제거할 수 있도록 상기 몰딩에 지지된 대상물을 소정각도로 회전시키는 턴테이블;

   상기 턴테이블의 회전각도를 조절하는 스텝모터 및

   상기 몰딩에 지지된 대상물의 설치위치를 제한하는 스톱퍼로 구성된 것을 특징으로 하는 도장 플라스틱 범퍼의 도막 제거장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 분사기는,

   상기 대상물의 형상을 좌표형태로 기억하고, 기억된 좌표를 따라 이동하며, 기억된 상기 대상물의 거리를 항상 일정하게 유지하므로서 일정한 거리에서 도막을 연속 자동화공정으로 박리할 수 있도록 구성된 로봇인 것을 특징으로 하는 도장 플라스틱 범퍼의 도막 제거장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 가압공기 공급수단은,

   공기를 압축하는 콤프레셔;

   상기 콤프레셔에 연결되어 압축된 공기를 저장하는 공기탱크 및

   상기 공기탱크에 연결되며 상기 분사장치에 소정의 온도를 갖는 가압공기를 제공할 수 있도록 예열기를 갖는 가온탱크로 구성되는 것을 특징으로 하는 도막 플라스틱 범퍼의 도막 제거장치.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분사기에 물을 저장하는 가압수 저장탱크;

   상기 저장탱크내의 물을 상기 분사장치에 제공하는 고압펌프 및

   상기 분사장치에서 분사된 가압수를 여과하여 상기 저장탱크내에 제공하는 여과기로 구성되는 가압수 공급수단이 더 연결되는 것을 특징으로 하는 도장 플라스틱 범퍼의 도막 제거장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 대상물 이송수단은,

   상기 대상물이 고정되는 이동대;

   상기 이동대에 로드가 연결된 공기 실린더 및

   상기 실린더의 작동에 따라 상기 이동대가 수평으로 이동될 수 있도록 수평으로 설치된 가이드 레일로 구성된 것을 특징으로 하는 도장 플라스틱 범퍼의 도막 제거장치.
7. 도막을 제거할 대상물을 장착하는 공정;

   상기 장착공정에 이어서 상기 대상물에 예열온도는 120℃ 내지 170℃ 정도이고 분사압력은 5kg/㎡ 내지 20kg/㎡ 정도인 가압공기를 분사하여 상기 대상물로부터 도막을 제거하는 공정;

   상기 도막 제거공정 이후에 도막 제거된 상기 대상물을 소정위치로 이송시키는 대상물 이송공정; 및

   상기 장착된 대상물을 탈거하는 공정을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 도장 플라스틱 범퍼의 도막 제거방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 도막 제거공정과 상기 대상물 이송공정 사이에 상기 대상물에 가압수를 분사하는 공정이 더 추가되는 것을 특징으로 하는 도장 플라스틱 범퍼의 도막 제거방법.