KR930001508B1 - 도막 경화장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

도막 경화장치

제1도는 본 발명의 도막경화장치의 한예를 부속의 도장실과 같이 도시하는 개략측면설명도.

제2도는 제1도에 도시하는 장치의 경시적 동작상태를 도시하는 타임차아트 및 경화실내의 아민 농도의 경시적변화를 나타내는 그래프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 도장물품 2 : 암모니아 또는 아민

3 : 경화실 4a : 입구

4b : 출구 7a, 7b : 도어

16 : 스프레이기구 17 : 흡인기구

18 : 송풍팬 19 : 암모니아 또는 아민증기의 발생기구

32 : 제어기구

본 발명은 도막경화장치에 관한 것으로, 보다 상세히 말하면 유리이소시아네이트기를 가지는 프리폴리마(prepolymer)를 함유하는 도료를 암모니아 또는 아민분위기 중에서 경화시키기 위한 도막경화장치에 관한 것이다.

종래 도막의 경화에는 열에너지, 공해 및 생산성의 점에서 여러 가지의 문제가 내재하고 있었다. 공업적으로 가장 보편적으로 사용되는 도막경화방법으로는 기본물품에 도장을 한 후, 이 도장물품을 열처리노에 주입하고 고온으로 도막을 열처리시켜 도장을 실시했다. 이 고온열처리도장에 많은 열에너지가 필요하며 또한 도막의 열처리시에 발생하는 용매, 도료진 등의 유해성분을 열처리노의 배기로부터 제거하기 위하여 고가의 배기처리시스템이 필요했다. 또한, 도막의 열처리도장을 고온으로 할 수 없는 목공품 도장 등의 경우에는 이 도막을 자연건조로 경화시켜야하고, 따라서 도막의 경화에 많은 시간이 필요하며, 또한 경화동안 습기를 띤 도막에 먼지등이 부착하지 않도록 엄밀한 관리가 필요했었다.

최근에 와서 열에 의한 경화가 불필요한 도막의 건조방법이 제안되고 있는데, 이중 특공소 53-13038호 공보에는 유리이소시아네이트기를 함유하는 프리폴리마를 함유하는 전색제(vehicle)을 기재위에 도포한 후, 이를 증기상의 상태로 존재하는 암모니아 또는 아민으로 구성되는 약제로 처리하는 건조도막의 형성방법이 기재되어 있다.

또한, 기체상태의 암모니아 또는 아민과 상기 도막을 접촉시킨 후 이 도막을 다시 공기류와 접촉시켜 도막의 후경화(post cure)를 진행시키면, 전체적으로 경화시간이 대폭적으로 단축된다는 사실을 본 발명자들은 발견하게 되었다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 도막과 암모니아 또는 아민을 접촉시키는 도막의 주경화(main cure)와 이후, 다시 공기류와 접촉시키는 후경화가 단일의 경화실내에서 실시되며, 또한 암모니아나 아민이 경화실로부터 누출되지 않으며, 짧은 작동싸이클로 실시될 수 있는 도막의 경화장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또다른 목적은 조작이 간편하고, 장치의 설치면적도 작으며, 그 결과로서 낮은 비용으로 도막을 경화시킬 수 있는 도막 경화장치를 제공하는데 있다.

본 발명은 유리이소시아네이트기가 있는 프리폴리마를 함유하는 도막을 기체상태의 암모니아 또는 아민과 접촉시킴으로써 도막을 경화시키기 위한 장치에 관한 것으로, 경화실과, 경화실에 도장물품을 도입하거나 배출하기 위한 출입구와, 이 출입구를 개폐하는 도어와, 경화실내에 설치된 물품에 기류를 스프레이하기 위한 스프레이기구와, 경화실내의 대기기체를 흡인해서 이 스프레이기구에 기체를 다시 순환시킬 수 있는 기류순환기구등으로 구성되며, 상기 기류순환기구는 도장물품을 도입한후, 도어를 닫고 기체상태의 암모니아 또는 아민을 도장물품에 스프레이시키고, 이후 도어 또는 경화실의 주벽면의 일부를 부분적으로 열어 외부와 연통케하고, 이 개구부로부터 경화실내에 외기를 도입하는 동시에 기체상태의 암모니아 또는 아민을 경화실로부터 배제하면서 기류가 도장물품에 다시 스프레이되어 도막의 후경화가 실시되도록 제어되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 첨부도면을 따라 상세히 설명될 수 있다.

첨부도면의 제1도에 있어서, 도장물품(1)을 내부에 수용하고, 이를 기체상태의 암모니아 또는 아민류(2)와 접촉시키기 위한 경화실(3)이 설치된다.

이러한 구체적인 예에 있어서, 경화실(3)의 좌단에는 입구(4a)가 우단에는 출구(4b)가 있으며, 이들의 출입구(4a), (4b)에는 수설(垂設 : 위에서 아래로 내리 설치함)된 레일(5a)와 (5b)에 의하여 로울러(6a), (6b)의 개재하에 양측면이 지지되고 승강운동이 가능한 도어(7a), (7b)가 설치되어있다. 도어(7a), (7b)를 승강운동시키기 위하여 유압내지는 공기압에 따라 작동되는 실린더기구(8a), (8b)가 설치되며 실린더의 피스톤에 연결된 로드(9a), (9b)의 선단은 브래킷(10a), (10b)의 개재하에 도어(7a), (7b)에 연결된다. 또한 도어(7a), (7b)의 상단에는 와이어(11a), (11b) 및 활차(12a), (12b)의 개재하에 밸런스추(13a), (13b)가 연결되어 있다. 그리하여 실린더(8a), (8b)의 작동에 의하여 도어(7a), (7b)는 상방으로 들어올려져서 개(開)상태가 되며, 유체압의 절감으로 도어(7a), (7b)는 하방으로 압하(押下)되어 폐(閉)상태가 된다. 이 구체예에서는 경화실(3)의 양단에 입구와 출구가 설치되어 있으나 단일의 출입구를 설치해도 무방하다. 또한, 도어(7a), (7b)의 개폐구동원으로는 모우터 등의 전기적 구동원을 사용해도 되며 도어(7a), (7b)의 개폐를 위해 본 보기의 예에서와 같은 도어(7a), (7b)의 승강 운동에 의한 상하개폐방식이외에 도어의 가로방향으로의 슬라이드 동작에 의한 좌우 개폐방식, 쌍도어 개폐방식, 샤터 개폐방식 등의 임의의 공지된 방법을 사용할 수도 있다.

경화실(3)의 상류측에는 (14)로 표시된 도장실이 있으며 일점쇄선으로 표시된 반송기구(15)상에 있는 물품(1')은 스프레이 도포기구등과 같은 임의의 도포기구(도시생략)에 의하여 전술된 것과같은 도료의 도장이 실시된다. 반송기구(15)로서는 본 구체예와 같이 레일(도시생략)위를 견인반송되는 대차(台車)(15') 등을 사용하는 플로어콘베이어방식, 실내의 천장에 가설된 레일위로 물품을 운반하기 위한 기구를 설치한 로울러가 이동하는 오우버헤드 콘베이어방식등 여러반송기구를 사용할 수 있다. 또한 자동차와 같이 그 자체에 이동기구가 구비되는 물품의 경우에는 그 이동기구를 이용해도 좋다.

경화실(3)내에서, 이 실내에 있는 도장물품(1)에 대해 기류를 스프레이하기 위한 스프레이덕트의 스프레이기구(16)가 설치되어 있다. 경화실(3)내에서 기류를 순환하기 위하여 흡인덕트등과 같은 기류의 흡인기구(17)가 설치되어있다. 본 발명의 보기에 있어서, 또한 물품상의 도막이 기류와 평균적으로 접촉하도록 하기 위하여 경화실(3)의 상부에 기류의 스프레이구부(16')와 경화실(3)의 하부에 흡입구부(17')를 각각 설치하여 층류상(層流狀)으로 하강하는 기류와 도막표면이 항상 평균적으로 접촉될 수 있는 방식이 이용되고 있다. 물론 스프레이기구(16)로서 노즐을 사용하여 강한 기류와 도막표면이 접촉하도록 하는 방식도 사용할 수 있다.

이 구체예에 있어서, 기류순환기구는 상기한 흡인기구(17)와 송풍팬(18) 및 암모니아 또는 아민증기의 발생기구(19) 및 송풍라인(20), (21), (22)등으로 구성된다. 또 순환하는 기류중에 함유되어 있는 먼지나 오염물을 제거하기 위한 필터기구(23)나 유량을 조절하기 위한 밸브(조절덥퍼)(24)를 설치할 수도 있다. 또 도시는 생략했으나 냉각시에 순환기류를 가온하기 위한 가열기구를 설치할 수도 있다.

암모니아 또는 아민증기발생기구(19)는 기류중에 암모니아 또는 아민을 분무하는 분무기구(25)를 구비하고 있으며, 이 분무기구(25)는 암모니아 또는 아민의 공급조절밸브(26)의 개재하에 그들의 저류탱크(27)와 접속된다.

이와같이 경화실(3)내에 충만되는 분위기는 흡인기구(17)로부터 흡인되어 송풍라인(20), 필터기구(23)의 개재하에 송풍팬(18)의 흡기측으로 흡인되고, 암모니아 또는 아민증기발생기구(19), 송풍라인(21), 유량조절밸브(24) 및 송풍라인(22)을 지나서 스프레이기구(16)로 재차순환된다.

경화실(3)내의 암모니아 또는 아민농도를 검출하고, 이것에 의하여 그 농도를 제어하기 위하여 암모니아 또는 아민의 농도검출기구(28)가 경화실내에 설치되어 있다.

송풍라인(21)에는 순환용의 송풍라인(22)과는 별도로 분기된 배풍라인(29)이 접속되어 있으며, 이 라인(29)은 유량조절밸브(퍼어지덤퍼)(30)의 개재하에 암모니아 또는 아민의 처리장치(31)에 접속되며, 배기는 처리장치(31)에 의하여 아민 또는 암모니아를 제거한 후 대기중으로 방출된다. 처리장치(31)로서는 희황산과 같은 처리액과 기체-액체 접촉시켜 배기중의 암모니아 또는 아민을 제거하는 스크러버방식, 활성탄 등을 사용하는 흡착방식, 버어너의 화염과 접촉시켜 연소분해시키는 연소방식, 촉매로 분해하는 촉매방식등 여러처리방식을 사용할 수 있으며, 경우에 따라서는 배기중의 암모니아 또는 아민을 회수해서 재사용할 수도 있다.

본 발명에 있어서, 상기한 일련의 기류순환기구는 조절되어, (ⅰ) : 도장물품(1)이 도입되면 도어(7a), (7b)를 닫어 기체상태의 암모니아 또는 아민이 도장물품(1)에 스프레이되도록 하고, (ⅱ) : 그후, 도어(7a)와 (7b)를 부분적으로 열어 기체상태의 암모니아 또는 아민을 경화실로부터 배제시키면서 기류가 도장물품에 스프레이되도록 한다. 이로인하여 도어(7a), (7b)의 개폐 및 기류순환계통, 암모니아 또는 아민의 증기발생기구(19) 및 배기처리기구의 작동싸이클을 제어하는 제어기구(32)가 설치된다.

이 제어방식은 제1도 및 각 기구의 조작싸이클과 경화실내의 아민농도와의 관련을 나타내는 제2도로서 설명된다.

우선, 출입구의 도어(7a), (7b)가 닫힌 상태에서 스타아트스위치(도시생략)를 투입하면 제어기구(32)로부터의 신호에 의하여 실린더기구(8a), (8b)가 작동하고, 도어(7a), (7b)가 전개(全開)된다. 이 상태에서는 경화실(1)내의 아민농도는 실질상으로 0이 된다. 이어서 반송기구(15)가 구동(驅動)되어 경화실(3)내에 처리가 끝난 물품(1)이 존재할 경우는 경화실(3)내의 처리종료도장물품(1)이 경화실(3)밖으로 배출되는 동시에 미경화도막을 구비한 도장물품(1')이 경화실(3)내로 반입된다.

이 반입이 확인되면 실린더(8a), (8b)가 반대로 작동하여 도어(7a), (7b)가 닫힌다. 이 상태에서는 순환계의 밸브(24)는 개(開)상태로, 배기계의 밸브(퍼어지덤퍼)(30)는 폐(閉)상태로 되며 송풍팬(18)은 저속회전 상태로 구동된다. 제어기구(32)로부터의 명령에 의하여 암모니아 또는 아민의 공급조절(26)이 열린상태가 되며 따라서 순환기류중에 암모니아 또는 아민이 분무되어 경화실(3)내의 기류중의 암모니아 또는 아민농도가 제2도의 도시와 같이 점차적으로 증가한다.

이 경화제 농도는 농도검출계(28)에 의하여 검출되고 그 검출신호는 제어기구(32)에 이송된다. 경화실(3)내의 경화제농도가 일정기준농도, 예를들면 500 내지 5,000ppm에 도달하면 제어기구(32)의 타이머가 작동하고, 또 암모니아 또는 아민의 공급조절밸브(26)가 닫힌다. 이로인해 물품(1)위의 도막은 암모니아 또는 아민과 접촉해서 주경화가 진행된다. 이 주경화의 시간은 도막 및 경화제의 종류나 온도 등에 따라 다르나, 일반적으로 1 내지 5분간의 비교적 짧은 시간으로 충분하다.

타이머로부터의 시간종료신호에 의하여 송풍팬(18)이 고속회전 상태가 되어 배기계의 밸브(30)가 열리게 되며 주경화가 완결된 물품(1)에 대해 기류를 스프레이하면서 경화실(3)내의 분위기의 일부를 배기처리장치(31)를 통해 외부로 배출시키고, 동시에 실린더(8a), (8b)를 작동시키면 도어(7a), (7b)는 약간 열린 상태가 된다.

또한, 배기처리장치(31)의 구동은 상기의 작동 약간전에 개시된다. 배기처리장치(31)를 통해 배기가 일어남으로써 경화실(3)의 내부는 약간 감압되며, 따라서 도어(7a), (7b)를 통해서 경화실밖의 공기가 경화실(3)내로 유입하여 경화실(3)내의 암모니아나 아민은 경화실 밖으로 누출되는 것이 효과적으로 방지된다. 이와같은 순환계의 작동에 따라 제2도의 도시와 같이 경화실내의 암모니아 또는 아민농도는 점차적으로 저하되나 주경화가 종료된 도막은 스프레이기구(16)로부터의 공기류 내지는 암모니아 또는 아민농도가 저하한 기류와 접촉하므로써 후경화가 진행하여 종료된다. 이 후경화시간도 제어기구(32)내의 타이머에 설치되어 있으며, 그 시간은 일반적으로 2 내지 20분간 정도이다.

이 후경화의 종료에 의하여 실린더의 작동에 의한 도어(7a), (7b)의 전개 및 반송기구의 구동이 실시되고, 상기한 동작이 다시 이루어진다.

또, 도어(7a), (7b)를 부분적으로 개상태(약간열린상태)로 하기 위해서는 이 구체적예에서는 나타내는 것과 같이 도어(7a), (7b)를 폐상태로부터 약간 상승시켜서 바닥면과의 사이에 소간극을 두는 것으로 실시해도 되고, 또 도어(7a), (7b)를 2중도어구조로 하여, 제1도의 도어를 개구부(開口部)가 없는 판(板)도어로, 제2의 도어를 부분적으로 개구부가 있는 부분 개구도어로 구성하고, 제1 및 제2의 도어의 쌍방을 폐상태로부터 제1의 도어만 개상태로 함으로써 전체적으로 도어가 부분적으로 열린상태로(소개상태)로 할 수도 있다. 또 도어(7a), (7b) 또는 경화실(3)의 주벽면의 일부에 개구부 및 그 개구부를 덮는 뚜껑을 형성하여 그 뚜껑을 개상태로 함으로써 경화실(3)내를 부분적으로 외부와 연통시키고 상기 개구부로부터 외기를 경화실(3)내에 도입하도록 할 수도 있다.

이상 설명한 본 발명에 의하면 소면적의 경화실내에서 거의 시간의 낭비없이 암모니아 또는 아민증기와의 접촉에 의한 주경화 및 기류와의 접촉에 의한 후경화가 극히 효율적으로 실시된다. 또한 경화실내의 암모니아 또는 아민의 배제와 공기류의 순환스프레이를 동시에 실시하므로써 각 동작싸이클이 가장 합리화된 형태로 실시되는 동시에 암모니아 또는 아민증기의 경화실로부터의 누설의 문제도 일시에 해결된다.

본 발명장치에 사용하는 도료는 유리이소시아네이트기가 함유된 프리폴리마를 함유하는 도료로서, 후술되는 기체상태의 암모니아 또는 아민과의 접촉으로 경화가 실시된다.

이러한 도료의 적당한 예로는 이소시아네이트기 말단 프리폴리마로 호칭되는 것을 들 수 있으며, 폴리에스테르폴리올, 수산기 함유 아크릴수지, 수산기 함유 비닐수지, 알키드수지, 폴리아미드 등의 이소시아네이트기에 대하여 반응성을 가지는 올리고마(oligomer) 내지 폴리마를 폴리이소시아네이트(예 : 톨릴렌디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트, 시클로헥산디이소시아네이트, 디페닐메탄디이소시아네이트)와 반응시키고, 이 이소시아네이트를 우레탄 결합, 요소결합 등에 의해 상기 올리고마 내지 폴리마의 골격에 결합시킨 것이 사용된다. 물론 상기한 이소시아네이트기에 대하여 반응성의 올리고마 내지 폴리마와 폴리이소시아네이트와를 미리 반응시킨것도, 또는 혼합물의 형태로 부분적으로 반응시킨 것도 사용가능하며, 또한 이 도료로는 복수종류의 수지의 혼합물도 사용가능하다. 예컨대 본 발명의 목적에는 기체상태의 암모니아 또는 아민으로 경화가 가능한 양의 유리이소시아네이트기가 함유되고 있는 임의의도료를 사용할 수 있다.

유리이소시아네이트기의 농도는 일반적으로 100g의 수지에 대하여 10 내지 500밀리몰, 특히 30 내지 300밀리몰의 범위에 있는 것이 좋다.

이 도료가 도장에 적합한 점도의 액체인 경우에는 무용매도료로서도 사용이 가능하고, 또 상기 프리폴리마를 약간용제로 희석한 용액형도료로서도 사용할 수 있다. 물론 이 도료에는 공지된 도료배합성분, 예를들면 안료, 가소제, 계면활성제, 적하방지제, 방청(防 )제등을 공지된 배합비로 배합시켜 사용해도 좋다. 바람직한 도료는 비휘발분 농도가 20 내지 100중량%이며, 또한 동점도(動粘度)(포트컵 #4)가 15 내지 150초의 범위일 때이다.

도장할 기본물품으로서는 통상의 강판 내지 표면처리강판으로 형성된 기본물품이외에 열에 의한 도막가열 처리가 곤란한 목공제품, 섬유제품, 플라스틱제품, 유압기기제품, 열용량이 큰 주조제품 등을 들 수 있고, 특히 후자의 기본물품의 경우에는 열에 의한 가열처리가 필요없고, 또한 도막의 경화가 신속히 이루어진다는 현저한 이점이 생긴다.

도포기구로서는 스프레이에 의한 도포기구, 예를들면 에어스프레이건(air spray gun), 에어레스스프레이건 회전무화(霧化)식 도장장치등이 비정전식, 정전식의 것과 포함하여 바람직하게 사용된다. 물론 기본물품의 종류에 따라서는 침지도포, 로울러코우트, 플로우코우트 등의 그밖의 도포방식도 사용할 수 있다.

또한, 본 발명에 사용되는 아민류는 1급, 2급 또는 3급의 모노아민류 이외에 다가아민류도 사용가능하며, 보기로서 메틸아민, 에틸아민, 프로필아민, 디에틸아민, 트리에틸아민, 피페리딘, 모르폴린, 피페라딘, 에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민, 디메틸에탄올아민, 시클로헥실아민, 에틸렌디아민, 테트라메틸에틸렌디아민, 에틸렌트리아민 및 이들의 1종 또는 2종 이상의 조합물을 들 수 있다.

또한, 경화용 가스중의 암모니아 또는 아민의 농도는 50 내지 50,000ppm의 농도일때가 바람직하며, 반응속도도 경제적 견지에서 100 내지 20,000ppm의 농도일때가 바람직하다.

또한 본 발명에 있어서, 상기와 같이 암모니아 또는 아민과 접속시킨 도장물품을 공기류와 접촉시키면 도막의 후경화가 신속히 진행되며, 암모니아 또는 아민과 도막의 접촉시간이 비교적 짧은 경우에도 전체의 경화시간이 현저히 단축된다. 즉 암모니아 또는 아민류와의 접촉이 막 종료한 도막은 경화가 진행하고 있어도 그 도막을 손톱으로 긁으면 약간 상처가 나는 정도이며, 그 도막을 연필경도로 측정하기 위해서는 상당히 긴시간동안 방치할 필요가 있다. 따라서, 본 발명에 의한 공기류와의 접촉에 의한 후경화를 실시하는 경우 전체의 경화시간은 약 1/5 내지 1/10로 대폭 단축된다. 한보기로서 상기와 같은 아민과의 접촉시간으로 연필경도가 2H가 되는데 필요한 자연방치시간은 30분간인데 비하여 본 발명에 의한 후경화를 사용하면 도막 경도가 2H가 되는데에 필요한 시간은 5분에 불과하다는 것이 실험적으로 확인되었다.

또한, 경화실(3)에서 공기류를 순환시키고 순환공기중의 암모니아 또는 아민류를 분리제거함으로써 도막에 함유되는 암모니아 또는 아민의 취기(臭氣)성분이 대기속에 방출되는 것이 방지되며, 따라서 환경위생의 점에서도 우수한 잇점이 얻을 수 있다.

Claims (1)

1. 유리이소시아네이트기가 있는 프리폴리마를 함유하는 도막을 기체상태의 암모니아 또는 아민과 접촉시켜서 이 도막을 경화시키기 위한 장치에 있어서, 경화실과, 경화실에 도장물품을 도입 또는 배출하기 위한 출입구와, 이 출입구를 개폐하는 도어와, 경화실내에 설치된 물품에 기류를 스프레이하기 위한 스프레이기구와 경화실내의 분위기를 흡인해서 이 스프레이기구에 기체를 순환시킬 수 있는 기류순환기구로 구성되며, 이 기류순환기구는 도장물품을 도입하고, 도어를 닫은 후 기체상태의 암모니아 또는 아민이 도장물품에 스프레이되고, 그후에 도어 또는 경화실의 주벽면의 일부는 부분적으로 열어서 외부와 연통시키고, 이 개구부로부터 경화실내에 외기를 도입하는 동시에 기체상태의 암모니아 또는 아민을 경화실로부터 배제시키면서 기류가 도장물품에 스프레이되어 도장의 후경화가 실시되도록 제어되는 것을 특징으로 하는 도막경화장치.

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