신개발 인듐 미러 코팅 시스템이란

도금도장의 양산화시스템 「인듐 미러 코팅 시스템」과 인듐도료 「ECOMIRROR49 (에코미러49)」에 대해서 소개합니다.

신개발 「인듐 미러 코팅 시스템」

　경면의장을 부여하는 수단으로서는 도금,증착이 알려져 있지만 도금은 폐수 처리 등의 점에서 환경 부하가 높고,증착에 있어서는 설비가 크고 비용이 들며, 배치 방식이기 때문에 연속라인 생산을 할 수 없습니다.이 문제를 해결하기 위해, 지금까지 스프레이에 의한 도금 도장의 개발이 각종 행해져 왔지만, 도장 기술이나 비용의 문제로 공업용으로 전개하기가 어려웠습니다.이번에 무사시도료 홀딩스주식회사와 타쿠보엔지니어링 주식회사의 공동 개발로 스프레이에 의한 도금도장의 양산화가 가능해졌습니다.

　본고에서는 도금도장의 양산화 시스템인 인듐 미러 코팅 시스템과 인듐 도료 「ECO MIRROR 49 (에코미러49) 」를 소개합니다.

１．지금 왜 인듐인가?

　경면코팅 시스템의 역사는 표1에 나타난 바와 같이 제1세대의 은경도장 (초산은과 암모늄으로 반응)에서 시작해 제2세대는 은콜로이드・은착체로 이어졌지만 내후성・내식성・도료단가의 문제로 모두 산업용으로 전개하기는 어려웠습니다.　그래서 내후성과 내식성이 뛰어난 인듐도료가 제3세대로 탄생하게 되는데,인듐은 은과 마찬가지로 고가이기 때문에 공업용으로 보급시키기 위해서는 도료 소비량을 얼마나 적게 할지가 최대의 과제로 되었습니다.

　이 과제를 해결하기 위해서는 적은 도료로 높은 생산성과 고품질을 양립시키는 「R의 기술 회전도장」이 필수가 되어, 무사시페인트홀딩스와 당사가 업무제휴를 맺게 되었습니다.　「도금이나 증착의 대체」가 되기 위해서는 도료코스트과 도장코스트가 중요합니다.

2. 인듐도료의 특징 및 용도

　인듐도료의 인듐은 원자번호「49」, 원소기호「In」인 희소금속.단체는 부드럽고 은 청백색으로 상온에서는 안정된 금속입니다.일본에서 산출되었지만 현재는 거의 중국산으로 중국에서의 수입품입니다.　인듐이란 이름의 유래는 휘선스펙트럼의 색이 인디고 (indigo) 청색이기 때문에 인듐이라는 이름이 붙었다고 합니다.　융점이 낮아 다루기 쉬운 금속으로, 도전성・투과성이 있고, 박막시에는 밀리미터파 등을 투과 하는 드문 특징을 가진 금속입니다.

　최근, 휴대전화・전자기기・정보단말의 케이스, 자동차 부품 (프론트 그릴, 범퍼 등) 에는,경면의장과 함께 전파투과성이 요구되고 있습니다.휴대전화・전자기기・정보단말기는 케이스 내부에 통신안테나 등을 갖고 있어 전파 투과성이 필수입니다.　또, 자동차의 프론트 그릴이나 범퍼 근방에는 거리측정 등의 각종 레이더장치의 안테나가 설치되어 있어 전파 투과성을 갖은 것이 필수입니다.　안테나 주변의 전파투과성이 전파수신성능에 큰 영향을 주고 있습니다.

다음은 인듐도료 「ECO MIRROR49 (에코미러49)」의 특징과 용도를 설명합니다.

• 스프레이도장으로 미러조를 실현.
• 저온영역 (80℃)에서 폭넓은 기재적정, 소재를 가리지 않음.
• 탑코트를 바꿈으로써 바리에이션이 풍부. (사진-1참조)
• 「윤기있음」「광택없음」「색있음」등의 다양한 경면이 가능.
• 내후성과 내식성이 뛰어나기 때문에, 지금까지 도입이 곤란했던 자동차외장 부품에도 대응 가능.
• 전파투과성이 뛰어나기 때문에 자동차의 보안・세이프티 용도로도 사용가능.(그림1참조)
• 기존의「도금」가공처리가 필요했던 모든 제품/품목에 적용됩니다.(자동차 내장부품 및 외장 부품, 엠블럼류,문/창문의 손잡이/열쇠, 안경, IT기기 등)

풍부한 의장도막

밀리미터파투과 이미지

　자동차에 요구되는 전파특성으로는 차의 운전지원시스템에 사용되고 있은 장애물검지 전파가 있습니다.　차량 앞쪽은 고도의 감지성능이 요구되기 때문에 76～77 GHz 대의 전파가 방출되고 차량 뒤쪽은 24GHz 대가 방출되고 있습니다.　이 2대역의 각종도막의 전파투과 특성을 측정한 결과를 표2에 표시합니다.

　인듐도료 「ECO MIRROR49」의 전파 특성은 「도장이 없은 기재(표준)」와 거의 동등한 결과로 되어 있어, 전파 투과성이 매우 뛰어난 것을 알 수 있습니다.

에코미러 49 도막의 전파특성

3. 왜 R의 기술 회전도장인가

　미러층의 경면성을 안정시키기 위해서는 바탕을 균일하게 은폐하고, 가능한 한 얇은 막을 형성하는 것이 경면의 효과를 최대로 발휘하는 것으로 알려져 있습니다.(인듐도료는 은폐만 하면 되기 때문에, 미러층의 막두께는 400nm (나노미터) 레벨.) 수동도장이나 그믈도장에서는 얇게 칠하려고 하면 얼룩이 생기므로, 박막을 균일하게 형성할 수 있은 도장 기술이 필요불가결.또 인듐 도료는 고가이기 때문에 도료를 얼마나 적게 사용할 수 있은 도장기술도 중요해집니다.

　따라서 도금도장을 공업용으로 전개하려면 최소한의 도료로 초박막 형성의 양산화가 가능한 타쿠보엔지니어링의 「R의 기술 회전도장」(그림2참조)이 최적이고 필수입니다.　이 도장 기술에 의해 나노수준의 균일한 박막형성이 가능해집니다.다른 도장방식으로는 나노수준의 균일한 박막 형성과 도료삭감은 원리적으로 매우 어렵다고 봅니다.

• 정량토출의 실린지 펌프를 탑재.(사진-2참조)
• 실린지 펌프와 연계해 초박막을 제어할 수 있은 장치가 있어야 함.
• 복수링을 동시에 고르게 칠하는 스프레이건을 탑재하고 있어야 함.
• 부위마다 토출량을 바꿀 수 있은 제어 소프트를 장비하고 있어야 함.
• 도장조건을 데이터관리하고, 도료사용량을 추구할 수 있은 소프트웨어가 부가 되어 있어야 함.

R의 기술 회전도장

정량토출의 실린지 펌프

인듐 미러 코팅 시스템의 기본 프로세스는 3코트 3베이킹입니다.
「언더 코트→ 건조 →인듐 코트→ 건조 →탑 코트 → 건조」
기본입니다.

인듐 미러 코팅 시스템의 사양은 표3에 나와 있습니다.

인듐 미러 코팅 시스템 사양

• ※EC-NTM82 – 라인의 언더 코트는 범용플라스틱 소재용 (ABS, PC/ABS, PC, PMMA)
• ※경금속 (알루미늄, 스테인리스 등), 슈퍼 엔지니어링 플라스틱 (PPSU, PPS, PEI 등), 엔지니어링 플라스틱 (각종 나일론, PBT 등)에는 EC-NTM86 라인의 언더 코트를 사용해야 함.

티칭 어시스트 소프트 「SWANIST」 (스와니스트)

　인듐 미어 코팅 시스템은 「R의 기술 회전도장」의 도장기법이 최적으로 필수가 되는 셈인데, 여기에는 도료 소비량의 관리와 추구를 할수 있고, 티칭을 쉽게 할수 있은 티칭 어시스트 소프트'SWANIST(스와니스트)도 중요합니다.

　SWANIST는 도장조건을 수치화하여 쉽게 설정, 관리할 수 있어 초박막의 균일성과 양산화를 가능하게 합니다.(그림3 참조) 또 도료 소비량을 극한까지 낮추고 도장 비용을 최소화하기 위해서는 와크의 수와 배치도 중요합니다. 「SWANIST」는 3D가상 공간에서 워크의 각도와 위치, 수량를 직관적으로 조작하면서 워크의 배치를 검토하거나 확인할 수 있도록 했습니다.　또한, 워크의 배치정보 공유나 지그 제작을 위한 배치데이터를 전송할 수 있습니다.(그림4 참조)

티칭 어시스트 소프트 「SWANIST」

워크 배치 설정 화면

５．인듐 미러 코팅 시스템 전용장치의 레이아웃

　인듐 미러 코팅 시스템용 도장 로봇은 그림 5에 있은 대량 생산형의 LINE _ DANCER (라인 댄서)와 범용형의 SWAN _ PRO (스완 프로)를 채용하고 있습니다.
　또 인듐 미러 코팅 시스템의 기본 스타일으로는 생산량에 맞춰 4가지 타입을 표준화하였습니다.　각 도장 시스템의 생산량은 표 4에 나와 있습니다.

인듐 미러 코팅 전용 시스템 및 생산량

표준화된 4개의 도장 시스템의 레이아웃은 그림 6~9에 표시. 요구사항에 따라 다양한 시스템을 제안할 수 있습니다.

• 3R3C 라인 댄서 4건 8톱 자동 도장 시스템 (대량생산용)

  

• 3R3C 스완프로 2건 4톱 자동 도장 시스템 (준대량 생산용)

  

• 1R3C 라인 댄서 3건 터릿4톱 자동 도장 시스템

  

• 1R3C 스완프로 2건 터릿4톱 배치식 도장 시스템 (소량다품종용)

  

　도장을 둘러싼 환경은 나날이 변화하고 있으며, 최근에는 환경에 대한 대응이 필수가 되고 있습니다.　또 자동차 전자부품과 가전제품의 고도화 대응 등 시장의 요구는 갈수록 높아지고 있습니다.　인듐 도료가 가진 풍부한 경면의장과 전파투과성 기능을 R의 기술 회전도장에 의해 공업용으로 만반의 대응이 가능하게 되였습니다.

　선진적인 기술 개발을 실현하기 위해서는 파트너십도 필요합니다.　앞으로도 최신 기술과 소프트웨어에 의해 시대의 변화와 환경의 변화에 대응한 도료와 도장 시스템을 면밀하게 연계, 협동하여 사회과제의 해결에 공헌할 수 있으면 좋겠다고 생각하고 있습니다.

월간 도장 기술 2022년 12월호 게재제작이 공 출판사타쿠보엔지니어링 (주)