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상도도장
상도도장(上塗塗裝, top coat, over coating)은 중도도장을 마친 재료의 바탕에 도장을 하여 생긴 도막 위에 여러 번 칠을 하여 색깔과 윤기를 내는 작업을 말한다.
목차
개요
길거리에 돌아다니다 보면 다양한 색상의 자동차들이 존재한다. 기본 흰색, 검정, 은색, 빨강, 노랑 등등 여러 가지 색깔로 각 자동차마다 개성을 뽐내고 있다. 색깔뿐만 아니라 눈이 부실 정도로 굉장히 번쩍거리기도 한다. 이러한 우리가 눈으로 볼 수 있는 자동차의 색상과 광택이 결합된 것이 상도에 해당된다.
이러한 색상과 광택이 결합된 상도도장을 이해하려면 신차의 도장을 전체적으로 봐야 한다. 신차 도장은 크게 전착도장, 하도도장, 중도도장, 상도도장으로 나눌 수 있다.
자동차 공장의 조립 과정 중 가장 먼저 진행되는 것이 도장 작업이다. 먼저 자동차의 철판 틀을 찍어 오면 그다음에 페인트 칠 이후에 엔진을 올리거나 내장재를 부착하는 등의 작업 공정이 뒤따른다. 그 방법 중 가장 첫 번째인 전착도장은 도색 작업과는 무관하다고 할 것이다.
전착은 간단히 보면, 철판의 부식을 막아주며 페인트가 잘 묻을 수 있도록 하는 작업을 말한다. 자동차 외장 자체에 약품을 통해 약간의 표면 부식을 시키고 그다음에 페인트 웅덩이에 자동차 차대를 풍덩 담갔다가 빼 내는 작업을 하게 된다.
그다음의 진행과정이 하도 작업이며, 이제부터 신차의 페인트칠 작업이 되는 것이다. 일반적으로 중도 작업을 동시에 이루게 되며, 색상 페인트가 조합할 수 있도록 프라이머 작업을 해 주는 것이다. 프라이머를 도장하는 것부터 페인트 작업이라 부르게 된다. 그다음이 표면을 하게 하는 서페이서를 뿌리게 된다.
마지막으로 색상을 나타내기 위한 색상 페인트를 칠하는 것으로 상도도장을 하게 된다. 중도도장까지 마친 재료의 바탕에 도장을 하는데 이때의 도장면에는 중도 도막이 형성된 상태이다. 여기에 다시 칠을 하여 색상을 입힌다. 이밖에 상도도장에 포함되는 것으로 클리어라는 무색의 페인트를 색상 페인트 위에 뿌려 자외선 차단, 도막 보호 및 광택이 나는 효과를 보이는 피막을 입히게 된다.
도장을 전체적으로 보면 색깔과 윤기의 정도는 대부분 상도도장에 의하여 결정되며, 사용 환경이 나쁜 조건에서 장기간 유지해야 하므로 높은 품질이 요구된다. 상도도장은 색상을 입히는 도색(塗色)으로는 유기·무기 안료부터 배합되는 솔리드 컬러, 알루미늄 가루를 포함한 메탈릭, 운모를 포함한 마이카 베이스 등이 있으며 윤기를 내는 광택의 목적으로 마지막으로 클리어 코트로 마감하는 작업이다.[1][2][3]
또한 상도 도장은 미장성의 부여와 또 그것을 보호 유지하는 것이 상도 도막의 최대 기능이다. 미장성에는 색채, 표면의 평활성, 광택감, 선영성(도막의 물체의 상을 선명하게 비추는 능력) 등의 품질 항목이 있다. 또 상도 도막에는 이러한 자동차의 미관을 장기간 보호 유지하는 능력이 요구된다.
적용 도료
상도 도장은 겉으로 보이는 차량 색상을 입히고, 투명 페인트로 마감하는 과정이다. 상도 도료는 최근에 환경규제 등으로 친환경 도료(휘발성 물질 함량이 적은)를 점차적으로 사용한다.
일반 분류
상도 도료는 도료에 적용된 안료의 종류에 따라 색상이 구분되며 박편 상의 알루미늄 가루 등 flake 안료의 사용 유무에 따라 마이카 칼라, 메탈릭 칼라와 솔리드 칼라로 크게 나누며 다음과 특징이 있다.
- 외관 품질 : 평활성, 광택감, 선영성, 육지감(肉持感))
- 내구성 : 광택 유지와 보호, 색 변화, 퇴색
- 부착성 : 리코트 밀착성, 2Tone 밀착성, 중도와의 밀착성
- 내용제성
- 내약품성
- 기능성 품질 : 내세차기성, 내산성비성, 내칩핑성
환경 대응형 도료
- High Solid : VOC(Volatile Organic Compounds) 규제에 대응한 고형분이 높은 도료로서 유기용제 사용량을 줄인 타입이다. 특징으로는 육지감 등이 우수하고, 저 분자량 수지를 사용한 타입이다.
- Water Bome Type(수성도료) : 유기용제의 사용량을 극소화 시키고 도료 희석 신나로 물(순수)을 사용하는 도료이다. 특징으로 도장 공정에 있어 물을 증발 시킬 수 있는 예열 설비(IR_Preheat)가 필요하므로 설비 개조가 필요하며 도장기도 수성도료용 전극방식이 필요하다.
기능성 도료
- CCS(Complex Crosslinking System, 복합 가교형 도료) : 아크릴/멜라민 수지계에서 산성비 등에 취약한 멜라민 수지 일부를 우레탄계(이소시아네이트) 또는 실란 수지로 대체한 타입이며 내산성 및 내 스크래치성을 향상시킨 도료이다.
- NCS(New Crosslinking System, 신가교형 도료) : 아크릴수지에 산-에폭시 경화를 시킨 비멜라민계 도료로서 내산성 및 내 스크래치성, 내 오염성 등이 우수한 도료이다.
도료의 도장 작업성
목적으로 하는 상도 도막을 경제적으로 재현성을 좋게 얻기 위해서는 양호한 도장 작업성(미립화, 흐름성, 핀홀, 평활성 등)이 필수이다. 이를 위해서는 도장에서 소부 경화까지의 도막 형성 과정에서의 점성 거동 조정이 중요해진다. 도장 부스의 온도, 습도, 풍속 등의 도장 환경 조건도 중요한 요인이 되지만, 도료의 대표적인 조정법으로서 다음과 같은 수법이 취해진다.
- 수지의 점도 : 분자량, 상용성(용해성 파라메타 : SP치)
- 안료 : 흡유량, 안료 농도(PWC), 분산 입도
- 첨가제 : 점성 부여제, 레벨링제, 소포제, 색 분리 방지제 등
- 경화 속도 : 기본 수지의 관능기 농도, 가교제의 반응성
또 상도 도막의 완성 외관에는 도막 두께가 큰 영향을 주는데, 최근 마이크로겔과 같은 구조 점성 부여제에 의해 흐름성과 레벨링성의 양립이 가능케 되어, 완성 외관의 향상을 꾀하게 된다.
상도 도장의 내후성
자동차는 여러 가지 환경 속에서 폭로되지만, 상도 도막은 빛, 물, 산소, 열 등의 작용을 받아, 도막 구성 성분 혹은 도막 전체의 물리적, 화학적 성질이 점차로 변화해, 그 결과 미장성을 손상시키는 여러 가지 좋지 않은 현상이 발생한다.
광학적 현상
- 광택 저하 : 도막 표면의 평활성이 손상되어 표면에서 빛의 난반사가 많아진다. 수지의 조성이 중요하나 안료의 영향도 있다.
- 변 퇴색 : 도막 중에 안료 또는 수지의 경시 변화에 따라 초기 도막의 색조가 변화한다. 자동차용으로는 가장 내후성이 좋은 안료가 선택되어야 한다.
역학적 현상
- 크랙 : 광산화나 가수분해에 의한 도막의 물리적 성질 변화(신장율, 부착력의 저하 등)와 내부응력의 증대에 의해 도막 표면층 또는 도막 전체에 크랙을 일으킨다. 특히, 메탈릭 클리어 도막에 일어나기 쉽고, 아크릴 수지의 조성의 도막 물성의 조정이나 도막 물성의 조정 외에 자외선 흡수제, 산화 방지제의 적용이 효과적이다.
- 박리 : 도막의 부착력 저하나 레올로지 성질의 저하와 돌의 튐이나 진동 등 외적인 힘의 작용으로 도막이 부분적으로 벗겨진다.
화학적 현상
- 얼룩 오염 : 매연이나 벌레의 시체 혹은 산성비 등이 도막의 표면에 부착하면 그 부분이 얼룩져 반점상으로 변색한다. 내산성, 내알칼리성의 안료와 수지의 적용이 필요하게 된다. 메탈릭 칼라에 클리어 코트가 적용된 이유 중의 하나로 알루미늄 가루의 보호에 있다.
금후의 과제
미장성, 의장성은 자동차의 상품성 향상에 있어 점점 더 중요해져 가고 있다. 다양화하는 요구나 플라스틱 등 소재의 변화에 대응하는 한편으로, 자동차의 폭로 환경의 악화나 대기오염의 경감 등 사회적인 요구에의 대응이 필요해 진다. 이러한 상황 하에서 차기의 자동차용 상도도료가 여러 가지 검토되고 있다.[4]
공정 프로세스
상도 도장은 중도를 마친 피도물 위에 칼라를 부여함으로써 차체의 외관을 아름답게 하여 상품의 가치를 높이고 차체 외관을 보호하기 위함이다. 일반적으로 다음과 같은 공정 순서로 진행된다.
준비 공정
준비 공정은 차체 표면의 이물질 및 수분을 제거하여 도장을 위한 제반 조건을 갖추는 데 있다. 여기서의 이물질이란 다음에 해당되는 것들이다.
작업 내용은 택-래그 작업과 에어 블로우(AIR BLOW) 작업으로 차체 외관 전면을 해준다. 택-래그 작업을 할 때는 한 손만을 사용하며 다른 한 손은 피도면에 닿지 않도록 하기 위하여 뒤로하여 작업을 하는데 평면부는 중심에서 외부로 닦아내며 수직부는 위에서 아래로 닦아낸다. AIR BLOW 작업 방법도 택-래그 방법과 동일한 방법으로 행하며 차체 표면과 AIR HOSE 끝의 거리는 10㎝를 유지하여 구석구석까지 세밀하게 해야 한다.
제1보정 공정
제1보정 공정은 자동 도장기가 미치지 못하는 부분을 보정 스프레이 함으로서 바디의 완전한 도장을 꾀한다. 작업 방법으로는 다음과 같다.
- 피도물과 건과의 거리는 30㎝ 정도를 유지한다.
- 피도면과 건과의 각도는 직각을 유지한다.
- 건의 운행 속도는 0.5m/SEC를 표준으로 하며 도료의 부착 상태를 잘 관찰하여 건을 사용해야 한다. 건의 운행 속도를 너무 빠르게 하면 얇은 도막의 원인이 되며 늦으면 칠 흐름 등 불량이 발생하기 쉽다.
- 스프레이 할 때는 손만을 사용하지 말고 몸을 동시에 움직이며 필요시에는 발도 움직인다.
제2보정 공정
제1보정 공정에서 스프레이 된 차종에 대해 마무리 보정을 해주는 공정으로 본 공정의 작업자는 제1보정 공정에서 스프레이 된 부분을 확인하여 과잉 도포로 인하여 칠 흐름이 발생되지 않도록 해야 하며 또한 미 은폐 부위가 없도록 철저한 확인을 요한다.
자동기 공정
본 공정은 TOP 머신과 SIDE 머신에 의하여 프런트 패널과 리어 스커트 패널을 제외한 차체 전면에 자동 도장된다. 자동기에는 60㎸의 고전압 전기가 흐르고 있으므로 자동기의 건(GUN)과 피도물이 충돌하게 되면 스파크(SPARK)에 의한 화재가 발생하기 때문에 특히 주의를 해야 한다.
- 자동기 취급 시 안전 사항
- 자동기 건과 피도물의 거리가 100㎜ 이내이면 스파크가 일어나 화재가 발생하므로 300±50㎜가 유지되도록 차체의 도어, 연료 주입구 덮개, 트렁크 리드를 정확히 닫는다.
- 부스 내의 모든 물건, 사람은 어스가 필요하므로 필히 접지가 되도록 하고 이를 확인한다.
- 부스 내에 불필요한 물건, 용제 등은 두지 않는다.
- 부스 내의 그릴, 신나 함대 등은 항상 청결하게 유지하고 페인트가 누적된 것은 깨끗한 것으로 교환한다.
- 컨베이어 레일에는 항상 순환수를 흐르게 하여 페인트가 붙지 않도록 한다.
- 대차와 차체가 어스 불량이 없도록 대차 어태치먼트 부위는 항상 청결을 유지한다.
- 작업자는 필히 통 전화를 착용한다.
- 부스 내에서 각종 철재 물(쇠막대기, 망치 등)로 스파크를 발생시키지 않도록 한다.
- 청소 또는 장비 수리 시는 고전압이 OFF되었는지를 확인한다.
- 건 세정 시 시너가 자동기 내부로 들어가지 않도록 조심한다.
- 청소, 세정 후는 에어 블로우를 충분히 하여 건조한다.
- 부스 내 그릴, 물건 등을 교환한 후 어스 상태를 필히 확인하여 정확히 접지시킨다.
베이스 제3보정 공정
본 공정에서는 자동기 칠 날림 방지를 목적으로 마지막 보정 작업을 실시해 준다.
자동기 보정 공정
본 공정에서는 자동기를 이용하여 클리어를 도포하는 공정으로 자동기 공정과 동일하며 클리어 도포 시에는 90㎸의 전압을 걸어주기 때문에 안전 사항에 유의하여야 한다.
클리어 제4보정 공정
본 공정은 제3보정 공정과 자동기 공정에서 클리어를 도포하였으나 부분적으로 도포가 되지 않은 부위와 규정된 양의 클리어가 부착되지 않은 부위에 보정을 해주게 된다.
본 공정은 스프레이 공정의 최종 공정으로 오븐에서 건조 시 문제가 발생되지 않도록 도어의 닫힘 상태와 스테이 장착 여부 및 위치를 확인해야 한다.[5]
동영상
각주
참고 자료
- 〈상도 도장〉, 《네이버 국어사전》
- 〈상도 도장〉, 《네이버 지식백과》
- 자동차외장관리의달인, 〈자동차 도장및 건조(열처리)〉, 《티스토리》, 2011-09-08
- 빠른 거북이, 〈도장공정〉, 《네이버 블로그》, 2019-11-01
- 〈자동차도장기술〉, 《(주)동진하이텍》
같이 보기
