아노다이징기술을이용한고광택감광드럼 재제조공정의양산화기술지원 ·...

69
아노다이징 기술을 이용한 고광택 감광드럼 아노다이징 기술을 이용한 고광택 감광드럼 아노다이징 기술을 이용한 고광택 감광드럼 아노다이징 기술을 이용한 고광택 감광드럼 재제조 공정의 양산화 기술지원 재제조 공정의 양산화 기술지원 재제조 공정의 양산화 기술지원 재제조 공정의 양산화 기술지원 2008. 06. 2008. 06. 2008. 06. 2008. 06. 한국생산기술연구원 한국생산기술연구원 한국생산기술연구원 한국생산기술연구원 주삼텍 주삼텍 주삼텍 주삼텍 () () () ()

Transcript of 아노다이징기술을이용한고광택감광드럼 재제조공정의양산화기술지원 ·...

Page 1: 아노다이징기술을이용한고광택감광드럼 재제조공정의양산화기술지원 · 과제보유번호 연구기관 2007.07.01~2008.06.30 연구사업명 부품소재전문기업기술지원사업

아노다이징 기술을 이용한 고광택 감광드럼아노다이징 기술을 이용한 고광택 감광드럼아노다이징 기술을 이용한 고광택 감광드럼아노다이징 기술을 이용한 고광택 감광드럼

재제조 공정의 양산화 기술지원재제조 공정의 양산화 기술지원재제조 공정의 양산화 기술지원재제조 공정의 양산화 기술지원

2008 062008 062008 062008 06

한국생산기술연구원한국생산기술연구원한국생산기술연구원한국생산기술연구원

주 삼 텍주 삼 텍주 삼 텍주 삼 텍( )( )( )( )

지 식 경 제 부지 식 경 제 부지 식 경 제 부지 식 경 제 부

- 2 -

관리번호

전문기업기술지원사업 기술지원성과보고서전문기업기술지원사업 기술지원성과보고서전문기업기술지원사업 기술지원성과보고서전문기업기술지원사업 기술지원성과보고서

사 업 명아노다이징 기술을 이용한 고광택 감광드럼 재제조 공정의 양산화

기술지원

지원책임자소속 한국생산기술연구원

성명 황석호지원기간

부터2006 07 01

까지2008 06 30

사업비

규모

총 백만원180

지원기관의

참여연구원

박승상

김정열

정 부 출 연 금

기업부담금현금

현물

백만원65

백만원26

백만원39

부품 소재전무기업기술지원사업운영요령 제 조의 규정에 의해 기술지원사업18ㆍ

수행에 대한 기술지원성과보고서를 제출합니다

첨 부 기술지원성과보고서 부 5

년 월 일2007 6 30

작성자 지원책임자( ) 황 석 호

지원기관장 한국생산기술연구원장( ) 나 경 환

확인자 인덕션테크놀로지 주 대표( ) ( ) 김 성 하

한국부품소재산업진흥원장 귀하한국부품소재산업진흥원장 귀하한국부품소재산업진흥원장 귀하한국부품소재산업진흥원장 귀하

- 3 -

제 출 문제 출 문제 출 문제 출 문

지 식 경 제 부 장 관 귀하지 식 경 제 부 장 관 귀하지 식 경 제 부 장 관 귀하지 식 경 제 부 장 관 귀하

본 보고서를 아노다이징 기술을 이용한 고광택 감광드럼 재제조 공정의 양산화 기ldquo

술지원 지원기간 과제의 기술지원성과보고서rdquo ( 2007 07 01 ~ 2008 06 30)

를 제출합니다

2008 6 302008 6 302008 6 302008 6 30

지원기관 한국생산기술연구원지원기관 한국생산기술연구원지원기관 한국생산기술연구원지원기관 한국생산기술연구원

대표자대표자대표자대표자( )( )( )( ) 나 경 환나 경 환나 경 환나 경 환

지원기업 주 삼텍지원기업 주 삼텍지원기업 주 삼텍지원기업 주 삼텍 ( ) ( ) ( ) ( )

대표자대표자대표자대표자( )( )( )( ) 김 성 하김 성 하김 성 하김 성 하

지원책임자지원책임자지원책임자지원책임자 황 석 호황 석 호황 석 호황 석 호

참여연구원참여연구원참여연구원참여연구원 박 승 상박 승 상박 승 상박 승 상

김 정 열김 정 열김 정 열김 정 열

- 4 -

기술지원성과 요약서기술지원성과 요약서기술지원성과 요약서기술지원성과 요약서

과제보유번호 연구기관 2007 07 01 ~ 2008 06 30

연구사업명 부 품 소 재 전 문 기 업 기 술 지 원 사 업부 품 소 재 전 문 기 업 기 술 지 원 사 업부 품 소 재 전 문 기 업 기 술 지 원 사 업부 품 소 재 전 문 기 업 기 술 지 원 사 업

지원과제명아노다이징 기술을 이용한 고광택 감광드럼 재제조 공정의 양산화 기술

지원

지원책임자 황석호 지원연구원수

총 명 3

내부 명 2

외부 명 1

사업비

정부 천원 65000

기업 천원 65000

계 천원 130000

지원기관명 한국생산기술연구원 소속부서명 청정공정팀

참여기업 기업명 주 삼텍 기술책임자 고 덕 영 ( )

요약 연구결과를 중심으로 개조식 자 이내( 500 )보고서

면수

본 지원사업은 폐토너카트리지 부품중 폐기되는 드럼을 재활용하기 위해 먼저- OPC

감광코팅층 제거를 위해 적합한 최적의 혼합용매를 선정하였다 기존의 혼합용매 메틸 (

렌클로라이드 펜탄 헥산 헵탄 에 계 또는 플로필렌 ) BTX(Benzene Toluene Xylene)

아세테이트 용매에서 선택되는 종의 이상을 혼합하여1 30 - 40 에서 유기 감광코팅층

을 제거하고 난 후 초순수를 이용하여 남아있는 친유성물질을 제거하기 위한 탈지단계에

이르는 최적의 박리세정공정을 확립

박리세정공정 후 아노다이징층의 미세 이물질을 제거하기 위해 탕세조성물을 이용하여-

에서 탕세하는 박리후세공정을 확립65 -80

상기 박리단계를 수행하는 박리조를 진동 또는 상하 요동시켜 박리효율을 증가시키는 공-

정확립

폐기되는 드럼 양말단에 부착되어 있는 플라스틱 기어부분의 성분과 물성을 조사- OPC

하여 분리공정이 보다 쉽게 하기 위한 방법제시

조도측정장치로 아노다이징된 재제조 드럼의 품질관리를 확립-

재제조된 드럼의 수명측정을 위해 고안된 장비를 이용하여 주 삼텍에서 제재조된- OPC ( )

드럼의 수명은 약 장을 프린트할 수 있는 것으로 측정되어 정품 드럼에OPC 12000 OPC

비해 전혀 손색이 없음을 입증

색 인 어

각 개 이상( 5 )

한 글폐토너카트리지 감광성 드럼 고순도알루미늄 아노다이징 재

제조

영 어Waste toner cartridge Organic photo conduct drum High

purity aluminium Anodizing Remanufacturing

- 5 -

기술지원성과 요약문기술지원성과 요약문기술지원성과 요약문기술지원성과 요약문

사업목표사업목표사업목표사업목표1111

폐프린트 카트리를 분리 세정공정을 통하여 얻어진 고순도 알루미늄을 아노다

이징 기술을 이용하여 고광택성을 갖는 감광 드럼의 고효율 회수공정 지원 및

드럼의 표면코팅층의 제거 시 사용되는 각종 화학약품의 최적 배합비율과 최적

화 공정기술 지원

기술지원내용 및 범위기술지원내용 및 범위기술지원내용 및 범위기술지원내용 및 범위2222

감광코팅층 용해를 위한 적절한 혼합용매비율에 관한 기술지원

폐카트리지의 분해과정에서 발생되는 부산물의 분리공정 기술지원

합리적 세정공정 설계를 통한 폐 감광 드럼의 아노다이징 공정기술 지원

재제조된 감광드럼의 성능평가 지원

지원실적지원실적지원실적지원실적3333

지원항목지원내용

비고기술지원前 기술지원後

감광코팅층 용해속도 12 mincycle 8 mincycle

부산물 물성평가 無 평가완료

표면조도 불균일 15-17

도금두께 불균일 4-6

드럼 사용수명OPC 無 12000 page

- 6 -

기술지원 성과 및 효과기술지원 성과 및 효과기술지원 성과 및 효과기술지원 성과 및 효과4444

해당기술 적용제품해당기술 적용제품해당기술 적용제품해당기술 적용제품1)1)1)1)

적용제품명 토너 카트리지용 감광드럼o

모 델 명 수거된 드럼의 모델명과 동일함o ( )無

품질 및 가격품질 및 가격품질 및 가격품질 및 가격2)2)2)2)

구분 경쟁 제품해당기술 적용제품

비 고지원전 지원후

경쟁제품 대비 품질 백산 OPC 80-90 동일

경쟁제품 대비 가격 백산 OPC 6500ea 7000ea

객관화 된 를 근거로 작성DATA

원가절감 효과원가절감 효과원가절감 효과원가절감 효과3)3)3)3)

구 분 절 감 금 액 비 고

원부자재 절감 백만원 년 ( 10)

인건비 절감 백만원 년 ( 30)

계 백만원 대 ( 40)

공정개선 및 품질향상 등으로 인한 절감효과 반영

적용제품 시장전망 매출성과적용제품 시장전망 매출성과적용제품 시장전망 매출성과적용제품 시장전망 매출성과4) ( )4) ( )4) ( )4) ( )

구 분 당해연도 매출 차년도예상매출 전년대비 증가비율 비고

내 수 백만원 년120 백만원 년200 166

수 출 천달러 년- 천달러 년-

계 백만원 년120 백만원 년200 166

참고 적용제품 주요수출국) 1

작성당시 환율기준2

- 7 -

수입대체효과수입대체효과수입대체효과수입대체효과5)5)5)5)

해당기술의 기술력 향상 효과해당기술의 기술력 향상 효과해당기술의 기술력 향상 효과해당기술의 기술력 향상 효과6)6)6)6)

국내 재생 드럼 시장에서 생산성 향상으로 인해 가격경쟁력 확보- OPC

재생 드럼의 장비에 의한 수명예측으로 최종제품의 품질관리 확보- OPC

최적의 아노다이징 공정으로 인한 불량률 감소-

해당분야에 대한 전문인력 양성-

기술적 파급효과기술적 파급효과기술적 파급효과기술적 파급효과7)7)7)7)

재제조에 따른 재생카트리지 원가 절감 및 에너지 비용 절감-

원료의 가 외국 일본 등 에 의존하고 있어 약 의 원재료의 수입 대- 60 ( ) 60

체효과 발생

폐자원의 재활용 및 재제조에 따른 환경적 기대효과-

적용기술 인증 지적재산권 획득여부적용기술 인증 지적재산권 획득여부적용기술 인증 지적재산권 획득여부적용기술 인증 지적재산권 획득여부5 5 5 5

규격 인증획득규격 인증획득규격 인증획득규격 인증획득1) 1) 1) 1)

- 8 -

지적재산권지적재산권지적재산권지적재산권2)2)2)2)

종류 명칭 번호발명자

고안자( )권리자 실시권자

비고

등록 출원( )

특허오피씨 드럼 폐관의

재활용 방법10-0816465 주 삼텍( ) 주 삼텍( ) 주 삼텍( ) 등록

세부지원실적세부지원실적세부지원실적세부지원실적6666

항 목지원

건수지 원 성 과

기술정보제공 건8 기술 숙지 및 효율성 개선

시제품제작 건1 세정조 제작 및 생산속도 향상

양산화개발 건0

공정개선 건1 공정시간 단축 및 생산성 증가

품질향상 건0

시험분석 건17 정확한 시료 확인 및 세정용매 개선

수출 및 해외바이어발굴 건0

교육훈련 건2 프린터 카트리지 원리 및 기술 숙지

기술마케팅 경영자문 건0

정책자금알선 건0

논문게재 및 학술발표 건0

사업관리시스템

지원실적업로드 회수건24

참여기업 방문회수 건24

기 타 건0

상기 세부지원실적에 대한 세부내용 첨부

종합의견종합의견종합의견종합의견7777

사업목표 및 수립된 기술지원 내용을 적절히 수행함으로서 재제조된 감광드럼

에 대한 전문기술 확립과 감광코팅층 제거에 대한 독보적인 기술확보와 아울

러 재제조된 감광드럼의 유효수명을 예측함으로서 최종제품의 품질관리가 용

이해져 동종사업에 경쟁력을 확보하였슴

- 9 -

연구과제 세부과제 성과연구과제 세부과제 성과연구과제 세부과제 성과연구과제 세부과제 성과( )( )( )( )

과학기술 연구개발 성과과학기술 연구개발 성과과학기술 연구개발 성과과학기술 연구개발 성과1111

논문게재 성과

논문게재 세부사항논문게재 세부사항논문게재 세부사항논문게재 세부사항

(9)(9)(9)(9)

게재게재게재게재

년도년도년도년도

(10)(10)(10)(10)

논문명논문명논문명논문명

저자저자저자저자(11)(11)(11)(11)

(12)(12)(12)(12)

학술지명학술지명학술지명학술지명

(13)(13)(13)(13)

VolVolVolVol

(No)(No)(No)(No)

(14)(14)(14)(14)

국내외국내외국내외국내외

구분구분구분구분

(15)(15)(15)(15)

SCISCISCISCI

구분구분구분구분주저자주저자주저자주저자 교신 저자교신 저자교신 저자교신 저자 공동 저자공동 저자공동 저자공동 저자

사업화 성과사업화 성과사업화 성과사업화 성과2222

특허 성과

출원된 특허의 경우o

세부사항세부사항세부사항세부사항

(9)(9)(9)(9)

출원년도출원년도출원년도출원년도

(10)(10)(10)(10)

특허명특허명특허명특허명

(11)(11)(11)(11)

출원인출원인출원인출원인

(12)(12)(12)(12)

출원국출원국출원국출원국

(13)(13)(13)(13)

출원번호출원번호출원번호출원번호

등록된 특허의 경우o

특허 세부사항특허 세부사항특허 세부사항특허 세부사항

(9)(9)(9)(9)

등록년도등록년도등록년도등록년도

(10)(10)(10)(10)

특허명특허명특허명특허명

(11)(11)(11)(11)

등록인등록인등록인등록인

(12)(12)(12)(12)

등록국등록국등록국등록국

(13)(13)(13)(13)

등록번호등록번호등록번호등록번호

20080327오피씨 드럼 폐관의

재활용 방법주 삼텍( ) 한국 10-0816465

- 10 -

사업화 현황

사업화 세부사항사업화 세부사항사업화 세부사항사업화 세부사항

(9)(9)(9)(9)

사업화명사업화명사업화명사업화명

(10)(10)(10)(10)

사업화사업화사업화사업화

내용내용내용내용

사업화 업체 개요사업화 업체 개요사업화 업체 개요사업화 업체 개요(11)(11)(11)(11) (12)(12)(12)(12)

기 매출액기 매출액기 매출액기 매출액

백만원백만원백만원백만원( )( )( )( )

(13)(13)(13)(13)

당해연도당해연도당해연도당해연도

매출액매출액매출액매출액

백만원백만원백만원백만원( )( )( )( )

(14)(14)(14)(14)

매출액 합계매출액 합계매출액 합계매출액 합계

백만원백만원백만원백만원( )( )( )( )업체명업체명업체명업체명 대표자대표자대표자대표자 종업원수종업원수종업원수종업원수사업화사업화사업화사업화

형태형태형태형태

고용창출 효과

고용창출 세부사항고용창출 세부사항고용창출 세부사항고용창출 세부사항

(9)(9)(9)(9)

창업창업창업창업

명명명명( )( )( )( )

(10)(10)(10)(10)

사업체 확장사업체 확장사업체 확장사업체 확장

명명명명( )( )( )( )

(11)(11)(11)(11)

합계합계합계합계

명명명명( )( )( )( )

- 11 -

세부지원실적 증빙 내용세부지원실적 증빙 내용세부지원실적 증빙 내용세부지원실적 증빙 내용

참여기업 현장방문 건참여기업 현장방문 건참여기업 현장방문 건참여기업 현장방문 건1 241 241 241 24

NONONONO 일자일자일자일자 구체적 내용구체적 내용구체적 내용구체적 내용 증빙유무증빙유무증빙유무증빙유무

1 년 월 일2007 8 9 전기도금융 불용성 양극 기술관련 기술자료

2 년 월 일2007 11 2 양극산화 피막의 결함 및 대책

3 년 월 일2007 12 5 양극산화법 특징과 조건관련 기술정보

4 년 월 일2007 12 17프린터의 폐토너 잉크 카트리지 재제조

기술현황 교육

5 년 월 일2008 1 9 레이져 프린터의 구조 및 작동원리 교육

6 년 월 일2008 1 21 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 1

7 년 월 일2008 2 12 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 2

8 년 월 일2008 3 6 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 3

9 년 월 일2008 3 7 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 4

10 년 월 일2008 3 10 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 5

11 년 월 일2008 3 21 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 6

12 년 월 일2008 3 31 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 7

13 년 월 일2008 4 18 드럼관련 논문 및 특허 기술정보OPC

14 년 월 일2008 4 25 드럼 기어 부분 구조분석(FT-IR)

15 년 월 일2008 5 8 드럼 기어 부분 열분석 차(TGA DSC) 1

16 년 월 일2008 5 22 드럼 기어 부분 열분석 차(TGA DSC) 2

17 년 월 일2008 6 5 알루미늄 드럼 표면분석 차 알루미늄1 ( 5000)

18 년 월 일2008 6 10 알루미늄 드럼 표면분석 차 알루미늄2 ( 3000)

19 년 월 일2008 6 12 드럼 최종평가 차OPC (1 )

20 년 월 일2008 6 17 드럼 최종평가 차OPC (1 )

21 년 월 일2008 6 19 드럼 최종평가 차OPC (1 )

22 년 월 일2008 6 24 드럼 최종평가 차OPC (1 )

23 년 월 일2008 6 27 드럼 최종평가 차OPC (1 )

24 년 월 일2008 6 30 세정조 공정개선을 통한 생산속도 향상

- 12 -

기술정보제공 건기술정보제공 건기술정보제공 건기술정보제공 건2 82 82 82 8

NONONONO 일자일자일자일자 구체적 내용구체적 내용구체적 내용구체적 내용 증빙유무증빙유무증빙유무증빙유무

1 년 월 일2007 8 9 전기도금융 불용성 양극 기술관련 기술자료

2 년 월 일2007 11 2 양극산화 피막의 결함 및 대책

3 년 월 일2007 12 5 양극산화법 특징과 조건관련 기술정보

4 년 월 일2007 1 4 양극산화 열적안정성 논문외 건4

5 년 월 일2008 1 22 리사이클 제품과 특허권외 건3

6 년 월 일2008 3 12 양근산화 관련 논문외 건2

7 년 월 일2008 4 18 드럼관련 논문 및 특허 기술정보OPC

8 년 월 일2008 5 6 양근산화 피막 특성 논문외 건2

시제품제작 건시제품제작 건시제품제작 건시제품제작 건3 13 13 13 1

NONONONO 일자일자일자일자 구체적 내용구체적 내용구체적 내용구체적 내용 증빙유무증빙유무증빙유무증빙유무

1 년 월 일2008 5 29 세탁조 설계 및 설치 현장실사

- 13 -

시험분석 건시험분석 건시험분석 건시험분석 건4 174 174 174 17

NONONONO 일자일자일자일자 구체적 내용구체적 내용구체적 내용구체적 내용 증빙유무증빙유무증빙유무증빙유무

1 년 월 일2008 1 21 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 1

2 년 월 일2008 2 12 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 2

3 년 월 일2008 3 6 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 3

4 년 월 일2008 3 7 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 4

5 년 월 일2008 3 10 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 5

6 년 월 일2008 3 21 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 6

7 년 월 일2008 3 31 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 7

8 년 월 일2008 4 18 드럼 기어 부분 구조분석(FT-IR)

9 년 월 일2008 4 25 드럼 기어 부분 열분석 차(TGA DSC) 1

10 년 월 일2008 5 8 드럼 기어 부분 열분석 차(TGA DSC) 2

11 년 월 일2008 5 22 알루미늄 드럼 표면분석 차 알루미늄1 ( 5000)

12 년 월 일2008 6 5 알루미늄 드럼 표면분석 차 알루미늄2 ( 5000)

13 년 월 일2008 6 12 드럼 최종평가 차OPC (1 )

14 년 월 일2008 6 17 드럼 최종평가 차OPC (2 )

15 년 월 일2008 6 19 드럼 최종평가 차OPC (3 )

16 년 월 일2008 6 24 드럼 최종평가 차OPC (4 )

17 년 월 일2008 6 27 드럼 최종평가 차OPC (5 )

- 14 -

기술지원실적 업로드 건기술지원실적 업로드 건기술지원실적 업로드 건기술지원실적 업로드 건5 245 245 245 24

NONONONO 일자일자일자일자 구체적 내용구체적 내용구체적 내용구체적 내용 증빙유무증빙유무증빙유무증빙유무

1 년 월 일2007 8 9 전기도금융 불용성 양극 기술관련 기술자료

2 년 월 일2007 11 2 양극산화 피막의 결함 및 대책

3 년 월 일2007 12 5 양극산화법 특징과 조건관련 기술정보

4 년 월 일2007 12 17프린터의 폐토너 잉크 카트리지 재제조

기술현황 교육

5 년 월 일2008 1 9 레이져 프린터의 구조 및 작동원리 교육

6 년 월 일2008 1 21 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 1

7 년 월 일2008 2 12 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 2

8 년 월 일2008 3 6 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 3

9 년 월 일2008 3 7 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 4

10 년 월 일2008 3 10 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 5

11 년 월 일2008 3 21 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 6

12 년 월 일2008 3 31 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 7

13 년 월 일2008 4 18 드럼관련 논문 및 특허 기술정보OPC

14 년 월 일2008 4 25 드럼 기어 부분 구조분석(FT-IR)

15 년 월 일2008 5 8 드럼 기어 부분 열분석 차(TGA DSC) 1

16 년 월 일2008 5 22 드럼 기어 부분 열분석 차(TGA DSC) 2

17 년 월 일2008 6 5 알루미늄 드럼 표면분석 차 알루미늄1 ( 5000)

18 년 월 일2008 6 10 알루미늄 드럼 표면분석 차 알루미늄2 ( 3000)

19 년 월 일2008 6 12 드럼 최종평가 차OPC (1 )

20 년 월 일2008 6 17 드럼 최종평가 차OPC (1 )

21 년 월 일2008 6 19 드럼 최종평가 차OPC (1 )

22 년 월 일2008 6 24 드럼 최종평가 차OPC (1 )

23 년 월 일2008 6 27 드럼 최종평가 차OPC (1 )

24 년 월 일2008 6 30 세정조 공정개선을 통한 생산속도 향상

- 15 -

목 차목 차목 차목 차

제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요1111

제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성1111

아노다이징의 개요아노다이징의 개요아노다이징의 개요아노다이징의 개요1111

가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징

나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사

다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질

라 양극산화 공정라 양극산화 공정라 양극산화 공정라 양극산화 공정

프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황2222

가 재제조 산업가 재제조 산업가 재제조 산업가 재제조 산업

나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업

참여기업의 현황 및 애로기술참여기업의 현황 및 애로기술참여기업의 현황 및 애로기술참여기업의 현황 및 애로기술3333

제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표2222

기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격1111

가 기술지원의 최종목표가 기술지원의 최종목표가 기술지원의 최종목표가 기술지원의 최종목표

나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격

제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용3333

세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용1111

제 장 국내제 장 국내제 장 국내제 장 국내2222 ㆍㆍㆍㆍ외 기술현황외 기술현황외 기술현황외 기술현황

제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과3333

제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행1111

드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정1 OPC1 OPC1 OPC1 OPC

가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도 OPC OPC OPC OPC

폐플라스틱 정성분석폐플라스틱 정성분석폐플라스틱 정성분석폐플라스틱 정성분석2222

가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석

나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석

- 16 -

최적용매선정최적용매선정최적용매선정최적용매선정3333

가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정

아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화4444

가 아노다이징의 전처리가 아노다이징의 전처리가 아노다이징의 전처리가 아노다이징의 전처리

나 아노다이징 고전 최적화나 아노다이징 고전 최적화나 아노다이징 고전 최적화나 아노다이징 고전 최적화

재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험5555

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222

가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정

제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도4444

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

부 록부 록부 록부 록

기술지원 일지기술지원 일지기술지원 일지기술지원 일지1111

국내 외 기술 정보 제공 요약 목록국내 외 기술 정보 제공 요약 목록국내 외 기술 정보 제공 요약 목록국내 외 기술 정보 제공 요약 목록2222 ㆍㆍㆍㆍ

시험분석자료시험분석자료시험분석자료시험분석자료3333

- 17 -

제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요1111

제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성1111

아노다이징의 개요아노다이징의 개요아노다이징의 개요아노다이징의 개요1111

가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징

알루미늄 금속은 대기 중에서 자연적으로 표면에 산화알루미늄 피막이 생성되어 소

자를 보호하므로 내식성이 우수하고 연전성도 우수하며 성형 절삭 가공도 용이하

다 순수 알루미늄을 주성분으로 하여 구리 마그네슘 니켈 망간 규소 아연 등을

첨가하여 제조한 알루미늄 합금은 연신성 및 인발성이 우수하고 가벼우며 튼튼하

고 미관이 수려한 특성 때문에 알루미늄재 알루미늄 알루미늄 합금 는 다양한 용도( )

로 사용되며 이러한 알루미늄재의 표면처리를 기술화하여 내구성 및 내식성이 우

수한 소재로 가공하는데 이용된다

알루미늄은 철 다음으로 많이 사용되고 있는 제 의 금속재질로서 성장하고 있는 금2

속이며 알루미늄의 사용처는 다음과 같다

고층건물의 건축자재용 내외장재-

자동차의 내외장재 및 구조물-

항공기용 내외장재 및 구조물-

선박의 내외장재 및 구조물-

전기통신기기의 외장형 패널 내장형 케이스-

컴퓨터의 내외장재-

군사기물 용도-

광학 부품 용도-

음향기기의 프론트 판넬-

각종 기계부품-

필기구를 비롯한 사무용품-

주방용품을 비롯한 다양한 가정용제품-

- 18 -

각종 장신구 및 화장품 용기-

나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사

알루미늄은 규소(SiO2 에 이어 지각표면층에 가장 많이 매장되어 있는 원소이며 알)

루미늄 산화물로서 생긴 귀금속 종류로는 루비 사파이어 등이 있다 알루미늄은 대

략 년 전부터 산업용으로 널리 활용되기 시작하였다120

알루미늄은 년 영국의 과학자인 험프리 데이비1807 (Humphry Davy 1778~1829)

에 의해 발견되었으며 험프리 데이비는 황산 알루미늄과 탄산카리움의 복합염인

명반에 포함되어 있는 융체를 전기분해하여 알루미늄을 분리하고자 최초로 시도 하

였으나 실패 하였고 그 이후 년 덴마크의 한스 크리스찬 엘스테드 1825 (Hans

가 염화알루미늄을 카리움 아말감으로 환원하여 최Christian Oersted 1777~1851)

초로 알루미늄의 분리에 성공 하였다 년 독일의 프리드리히 뵐러 1827 (Friedrich

는 염화알루미늄을 카리움으로 환원하여 알루미늄 분말을 얻Wohler 1800~1882)

었고 년 보다 순수한 알루미늄을 얻어 비중 및 화학적 성질을 측정하였다 1845

년 프랑스의 생트클레드빌1854 (Henri Etienne Sante-Claire Deville 1818~1881)

은 뵐러의 방법을 개량하여 나트륨에 의해 알루미늄을 분리하였다 년 영국의 1859

가하트가 드빌의 방법에 의해 알루미늄의 제련을 시작하였으며 년 미국의 찰 1896

스 마틴 홀 은 빙정석을 용제로 하여 알루미늄을(Charles Martin Hall 1863~1914)

녹여 그 용액을 전기분해하여 알루미늄을 환원 추출 하였다 이 방법은 현대의 알

루미늄 전해법의 기초가 되는 방법이었다

같은 시기에 프랑스의 화학자 폴 에루 (Paul Louis Toussaint Heroult

도 같은 방법으로 알루미늄을 추출하였다 그래서 이 방법을 홀 에루1863~1914) -

법이라고 명명하였다 이후 년 오스트리아의 칼 죠셉 바이어가 규산분이 적은 1888

보오크사이트를 알칼리로 용해하여 알루미나를 추출하는 방법을 고안하였다 이 방

법은 순도가 높은 산화알루미늄을 경제적으로 얻을 수가 있는데 수산화나트륨 수

용액과 가온 가압반응 시켜 알루민산나트륨 수용액을 만들어 보크사이트의 불순물

인 규소 철 티탄의 산화물을 불용성 잔재로 남기고 카올린계 반응성 실리카는 탈

규소 반응에 의해서 불용성 알루미노규산알칼리염을 만든다 여과된 알루미난나트

륨 수용액은 냉각한 다음 수산화알루미늄 결정의 종자를 가해서 교반 방치하면 가

수 분해하여 수산화알루미늄으로 분리하고 모액은 조정모액으로서 보크사이트 용

해공정에 순환 사용된다 가수분해하여 석출한 수산화알루미늄은 회전로에서 가열

되고 탈수하여 순도가 높은 산화알루미늄을 제조할 수 있다 이 방법을 바이어 방

법이라고 하며 오늘날 알루미늄 산업의 기초가 되는 것이다

- 19 -

다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질

알루미늄의 물리적 화학적 성질은 표 과 같다1

표 알루미늄의 성질표 알루미늄의 성질표 알루미늄의 성질표 알루미늄의 성질1111

분류분류분류분류 특성특성특성특성

기호 Al

원자번호 13

원자량 269815 gmol

비중 270

융점 6597

선열팽창계수(20 ) 239 micro-in

열전도도(20 ) 053 cal cm per 20 sec

비열(20 ) 0215 calg

전기저항 2655 microhm-cm

공간격자 면심입방격자 a=4043 Å

용해 알칼리 염산 황산 등

불용해 질산 아세트산 암모니아 등

또한 다음과 같은 알루미늄은 소재로서 우수한 특성을 지니고 있다

- 20 -

은백색의 광택을 가지는 부드러운 금속이다-

전성이 풍부하여 박막화하기 용이하다-

가공성에 필수적인 연성이 풍부하여 다양한 형상의 제조 및 가공이 용이하다-

시중에서 판매되는 알루미늄은 의 순도이며 주요 불순물은 규소- 9800~9985

와 철이다

합금처리 열처리 등에 따라 인장강도를- 7~60 kgmm2로 조정 할 수 있어 용도

에 따라 적절한 강도를 선정할 수 있다

열전도성과 전기전도성이 우수하다-

비중으로 보아 전형적인 금속이다 알루미늄의 비중은 동이나 철금속의 으로- 13

서 각종 제품의 경량화 목적에 유리하다

공기 중에 방치하면 자연적으로 내식성이 우수한 산화 피막을 형성한다-

비금속인 질소 황 탄소 등과 직접 화학반응하여 질소화물 황화물 탄화물이 된-

족 할로겐인 염소와 브롬과 화학 반응하여 각각 염화물 브롬화물을 만든다- 7A

산에 녹여 염을 생성시킨다-

염기에 녹여 수소를 발생시켜 알루민산염을 생성시킨다-

무독성이고 식품류와 반응도 하지 않아 가정용으로 우수하다-

재활용이 다른 금속보다 용이하다-

라 양극산화 공정라 양극산화 공정라 양극산화 공정라 양극산화 공정

알루미늄은 원래 활성적인 금속으로 공기 중에 노출되면 자연적 산화피막이 형성된

다 그러나 이것은 알루미늄 상의 도금 및 다른 금속의 코팅을 불가능하게 만든다

이런 자연 피막은 공업적 이용가치도 적으므로 인공적으로 더욱 두껍게 하여 10

이상의 산화피막을 만들며 이러한 과정을 양극산화라고 한다

양극산화 는 알루미늄을 전해액에서 양극으로 하고 전기를 통하여 양극(anodizing)

에 발생하는 산소에 의해서 알루미늄 면이 산화 되어서 산화알루미늄(Al2O3 피막이)

형성되게 된다 산화알루미늄 (Al2O3 피막은 투명 또는 반투명으로 내식성이 뛰어)

나고 다공질이어서 여러 가지 색으로 염색 가능할 뿐 만 아니라 알루미늄의 순도가

높을수록 아름답고 광택이 좋은 피막을 얻을 수 있어 공업용은 물론 장식용으로도

많이 사용되고 있다

- 21 -

양극산화를 포함한 모든 표면처리의 제조공정은 전처리 양극산화 혹은 표면처리

후처리로 크게 나눌 수 있다 전처리 공정은 가공소재의 표면에 있을 수 있는 오염

물질과 공정중이나 이송 중에 발생할 수 있는 오염 물질을 모두 제거 하여 표면처

리가 용이하도록 하는 과정이다 전처리 과정을 거친 가공소재를 양극 산화 한 후

후처리를 한다 후처리는 양극산화 후 생성된 양극파막상에 외관성과 장식성의 부

여 또는 내식성 및 내마모성과 같은 기능성을 향상하기 위한 처리 이다

양극상에서 일어나는 반응은 법칙에 의한 반응과 법칙에 따르지 않Faraday Faraday

는 반응으로 구분할 수 있다

전기 정련 또는 전기도금에서 가용성 양극의 용해기구는 위와 같지만 양극 산화의

경우에는 알루미늄은 위와 같은 기구에서는 용해되지 않는다고 한다

활성층과 전해액과의 경계면에서 OH-가 방전해서 산소가스가 발생하고 전자는 피

막을 통해서 알루미늄 양극에 흡수된다 알루미늄을 1 ampdm2정도의 전류밀도

로 전해할 때 순수한 알루미늄의 경우에는 산소가스의 발생이 보이지 않지만 알루

미늄합금의 경우에는 통과전기량의 통상 경우에 따라서는 이것 이상에10 ~20

상당하는 산소가스가 발생한다 10 ampdm2과 같은 고전류밀도에서 전해하면 순

수한 알루미늄의 경우에도 알루미늄의 산화에 요구되는 이상의 과잉 산소가 가스로

서 발생한다

이온이 피막을 이동함에 따라 산화반응이 진행한다고 생각된다 가동이온중에는

H+ Al+++ O--

OH-외에 전해질의 음이온이 있다고 생각되고 이것의 거동에 대해

서는 여러 견해가 있다

알루미늄의 양극에서 수소를 생성하는 것은 두 극의 가스 중에 수소가스를 함유하

고 있고 황산법의 경우 황화수소를 발생으로 확인할 수 있다 비슷한 현상은 저전

장에 대한 연구결과 예를들면 알루미늄을 등의 수용액 중에서 양극 분극하면 NaCl

법칙에 기초를 두어 전해전류로부터 계산된 값보다 과대한 속도Feraday 10~20

로 용해하고 수소의 발생을 수반하는 것으로 알려져 있다

특히 알루미늄의 양극산화는 법칙에 따르는 반응으로서 그 양극산화 방정Faraday

식은 다음과 같다

- 22 -

마 피막의 구조마 피막의 구조마 피막의 구조마 피막의 구조

다공성 양근산화 피막의 구조에 대해서는 그 모델이 여러 가지가 발표되고 있으나

가지의 대표적인 모델로 나타낼 수 있다3

그림 의 는 년에 제출된 등의 모델로서 전자현미경 관찰에 비해 미1 (a) 1953 Keller

세골 셀 활성층 및 벽의 구조를 나타내고 그것에 기하학적 칫수를 부여한 획기적

인 것으로 기본적인 형성에 있어서는 현재도 큰 변화가 없다 그림 는 (b) Akabori

의 모델로서 활성층은 약 50Å의 알루미늄을 과잉으로 함유하는 Al2O3로 이루어져

있으며 셀의 성장에 따라 각 셀간에 이 알루미늄을 과잉 함유한 Al2O3의 층이 개재

한다고 한다 또한 미세공단 면의 형태는 수산피막에서는 거의 원형이지만 환산피

막에서는 복잡한 형상을 나타낸다고 보고되고 있다 그림 는 년에 발표된 1(c) 1962

의 콜로이드 모델로서 다공성의 의미를 기하학적인 기공에 중점을 두지 않Murphy

고 산화물의 콜로이드적 성질의 변화에 의해 설명한 것으로 알루미늄 소지에 가장

가까운 쪽은 완전히 무수 Al2O3이지만 외측으로 감에 따라 미세한 산화물 콜로이드

입자의 외면에 물 및 기타 이온이 흡착하여 전도성을 가지는 부분으로 형성된다

의 모델(a) Keller 의 모델(b) Akabori 의 콜로이드 모델(c) Murphy

그림 양극산화피막의 구조 모델그림 양극산화피막의 구조 모델그림 양극산화피막의 구조 모델그림 양극산화피막의 구조 모델11111111

프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황2222

가 재제조산업가 재제조산업가 재제조산업가 재제조산업

- 23 -

재제조 은 고장 폐기 또는 교환된 물건을 회수하여 신제품과 같(remanufacturing)

은 상태로 만들어내는 일련의 과정을 의미한다 재제조는 제품의 수명을 연장시키

는 것과 같은 효과를 가지며 그 결과 폐기됨으로 인해 그대로 손실이 되는 원재료

에너지 및 노동력 등 생산요소를 크게 절약할 수 있다

미국의 경우 재제조는 산업에 따라 상이한 명칭으로도 불리는데 자동차부품산업의

경우에는 레이져 토너 카트리지의 경우는 타이어 재제ldquorebuildingrdquo ldquorechargerrdquo

조의 경우는 로 표현되고 있으며 대신ldquoretreaderrdquo ldquoremanufacturingrdquo

이란 표현이 사용되는 경우도 있다 재제조는 비교적 최근에 등장한ldquorecoditioningrdquo

개념으로 이와 유사한 개념으로는 재활용 재사용 수리 등이 있다 이러한 개념들

은 모두 못 쓰게 된 제품을 그대로 매립 소각 등의 방법으로 완전히 폐기하지 않

고 이를 다시 이용한다는 점에서 재제조와 유사하다 그러나 재제조와 재활용 재사

용 및 수리는 가치가 새로 창출되는 과정이 크게 상이하다

재활용은 폐제품이 원재료 생산에 다시 투입되는 것으로서 주로 신문지 유리병 및

알루미늄 캔과 같은 소비재가 대상이 된다 이러한 제품들이 소비가 된 후에 폐기

물 처리 과정에서 수거를 통해 회수되어 원자재 형태로 돌아가 제품생산 과정에 원

재료로 사용되는 것이 재활용 과정이다 수리는 고장 또는 성능 저하의 원인을 찾

아내어 문제된 부품을 고치거나 또는 교체하는 것을 의미한다

이에 비해 재제조는 생산된 제품이 성능 등 상품으로서의 모든 면에 있어서 신제품

과 거의 유사한 상태가 되도록 폐제품을 완전히 분해하고 부품을 수리 또는 교체하

고 검사를 하는 과정으로서 재활용 등에 비해 훨씬 확대된 개념이다 그러나 재제

조 개념이 이렇게 명확히 사용되고 있는 것만이 아니다 우리나라에서도 일부 분야

에서는 와 재제조와 같은 개념으로 사용되고 있고 일본의 경우에도 정책적rebuild

으로는 재제조 개념이 별도로 구분되지 않고 재사용 범주의 하나로 간주되어 사용

되고 있다 따라서 재제조품은 다음과 같은 조건을 만족시키는 제품이라고 말할 수

있다

재제조 제품의 주 구성 요소는 사용되다 폐기된 제품-

폐기된 제품은 그 부품의 성능이 충분히 판별될 수 있는 수준까지 해제-

중고제품의 부품은 철저히 세척되고 먼지와 부식이 없는 상태로 수리-

분실되었거나 결함이 있거나 부서진 또는 많이 닳아버린 부품들은 모두 정상적-

으로 기능을 할 수 있는 수준으로 수리가 되거나 또는 새 부품 재제조된 부품 또

는 성능이 정상적인 충고부품으로 교체

- 24 -

재제조된 제품의 모든 기능이 정상적으로 작동할 수 있도록 필요한 경우 각 부-

품에 대해 기계가공 재감기 재마감 또는 기타 필요한 조치가 취해짐

각 부품은 다시 조립되고 동종의 신제품과 동일한 성능을 갖는지 검사-

그림 내구재의 물질 순환 고리그림 내구재의 물질 순환 고리그림 내구재의 물질 순환 고리그림 내구재의 물질 순환 고리2 2 2 2

재제조된 상품의 특성 중 가장 중요한 것은 재제조품의 성능이 신제품에 비해 뒤떨

어져서는 안된다는 것이다 이러한 특성으로 인해 선진국에서는 재제조업체가 재제

조 제품의 품질을 보증하는 경우가 일반적이다 이렇게 제조된 재제조 제품들은 재

제조산업이 가장 발달한 미국의 경우 신제품 가격이 수준에서 판매되고45-65

있다 재제조의 개념은 원재 생산에서부터 원자재 제조과정에서의 가공 사용 재사

용 재제조 재활용 및 최종적인 폐기과정을 보여주는 생산과정에서의 물질 순환과

정을 살펴보면 보다 명확히 이해할 수 있다 그림 참고 ( 1 )

나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업

프린터 생산업체에서 판매하는 원제품에 비해 저렴한 가격대의 재제조 카트리지에

대한 수요가 증가하면서 토너카트리지 재제조산업은 호황에도 불구하고 무분별한

영세업체의 난립으로 여러 가지 문제점을 발생시켰다

- 25 -

사용 후 토너카트리지 재제조산업을 활성화에서의 장점은 부품공급 부담의 일정부

분을 재제조 제품으로 대체하여 부품공급 의무부담이 완화되고 에너지 및 자원은

원제품에 비해 이상 절약이 가능하다는 것이다 현재 우리나라의 사용 후 토너80

카트리지 재제조 관련 주요 문제점으로는 대부분의 업체가 재제조에 대한 개념 인(

식 의 결여에 기인하여 단순히 사용 후 토너카트리지를 닦아서 재충진하여 재사용)

하는 것이다 또한 사용 후 카트리지의 소유권 문제 지적재산권 문제 등으로 원제

조업체와의 분쟁이 발생할 가능성 또한 매우 높다 우리나라에서 재제조와 관련된

일반 현황 및 문제점은 다음과 같다

원토너 카트리지는 년 기준 만개가 판매 재제조 토너카트리지 생산량- 2003 184

은 만개 사용134

년 기준 원토너 카트리지 공급량 대비 재제조율은 로 추정- 2003 243

토너카트리지의 재제조시 원토너 업체의 상표를 삭제하지 않으면 현행 상표법-

및 부정경쟁방지법에 저촉될 소지가 있음

토너카트리지 원제조업체에서 사용 후 카트리지의 회수에 적극적으로 참여할 경-

우 회수된 카트리지를 물질 재활용에 앞서 재제조를 우선 고려하도록 하는 제도적

장치가 필요

현행 재제조 토너카트리지의 품질평가는 전문화된 표준 및 규격이 미완의 상태-

로 재제조 토너카트리지의 품질제고를 위한 법적 제도적 장치의 마련이 필요

토너카트리지 업체의 대부분은 종업원 명 이내의 영세 소규모 업체로 그 수- 3-4

는 약 개 이상으로 추정250

참여기업의 현황 및 애로 기술참여기업의 현황 및 애로 기술참여기업의 현황 및 애로 기술참여기업의 현황 및 애로 기술3333

주 삼텍은 기존의 재제조 업체들에서 행하여지고 있는 폐 프린트 카트리지 재활용( )

기술에서 탈피하여 폐 프린트 카트리지를 완전 분리 후 각각의 부품별 회수를 통

한 재활용 기술 및 아노다이징 공정을 도입한 고광택성 감광 드럼을 생산하고 있는

재제조 부품전문기업이다 일반적으로 폐 프린터 카트리지를 이용한 재제조 산업은

카트리지의 분리 후 회수된 의 간단한 표면처리 공정을 통한 재활용 기OPC Drum

술로 이미 유럽의 여러 선진국 및 국내 일부 기업에 의해 시도되어오고 있다 하지

만 기존의 공정을 탈피하여 회수된 폐카트리지를 선별lsquo rarr 부품관리 rarr 세정 rarr 고

광택 아노다이징rarr 고순도 알루미늄 회수 표면감광코팅 감광드럼 제조 등의 각rsquorarr rarr

공정을 통하여 폐카트리지를 이용한 감광드럼을 재제조하고 있으며 이에 대한 특허출

원을 완료한 상태이다

- 26 -

그림 토너 카트리지 재제조 공정그림 토너 카트리지 재제조 공정그림 토너 카트리지 재제조 공정그림 토너 카트리지 재제조 공정3 3 3 3

폐자원을 이용한 신규시장을 형성할 수 있는 재생자원화 기술을 보유하고 있음에도 불

구하고 국내 중소기업의 여건 상 전문 인력의 부족 및 기술습득의 어려움에 기인하여

그 기술적 한계를 극복하지 못하고 있는 실정이다 따라서 현 재제조 공정의 공정 최적

화 기술 드럼의 표면코팅 층의 제거 시 사용되는 신규 화학약품의 개발 그리고 생산

성을 극대화 할 수 있는 최적공정 설계에 대한 고급 전문 인력의 현장기술지도가 절실

한 상황이다

제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표2222

기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격1111

가 기술지원의 목표가 기술지원의 목표가 기술지원의 목표가 기술지원의 목표

폐프린트 카트리를 분리 세정공정을 통하여 얻어진 고순도 알루미늄을 아노다이징 기

술을 이용하여 고광택성을 갖는 감광 드럼의 고효율 회수공정 지원 및 드럼의 표면코

팅층의 제거 시 사용되는 각종 화학약품의 최적 배합비율과 최적화 공정기술 지원

- 27 -

나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격

공정개선공정개선공정개선공정개선 0신제품

제조기술0 품질향상품질향상품질향상품질향상 0

양산화양산화양산화양산화 0 시험분석 0 시제품 제작시제품 제작시제품 제작시제품 제작 0

제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용3333

세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용1111

감광코팅층 용해를 위한 용매 개발 및 적절한 혼합용매비율에 관한 기술지원

감광코팅층은 크게 세가지- (Blocking Layer Charge Generation Layer Charge

다른 필름으로 구성되어있다 따라서 세가지 필름을 동시에 제거할Transport Layer)

수 있는 용매 혹은 혼합용매에 대한 체계적인 기술지원

폐카트리지의 분해과정에서 발생되는 부산물의 분리공정 기술지원

수거된 드럼으로부터 고광택 고순도 알루미늄을 얻기 위한 전처리 분리공정- OPC

상에서 효과적인 플라스틱 기어부분과 분리기술 지원

합리적 세정공정 설계를 통한 폐 감광 드럼의 표면처리기술 지원

고생산성 세정공정을 위한 공정개선 기술지원-

고광택 특성을 갖는 아노다이징 공정기술 지원

드럼의 재제조 공정 합리화 방안 구축 지원OPC

기타 폐자원의 재활용 공정기술 지원

드럼이외의 부산물을 이용한 재활용 기술지원- OPC

화학물질을 동반하는 공정에서의 사용자 안전을 위한 반응원리에 대한 교육

합리적 공정운용을 위한 전문가 교육

기업의 품질시스템 구축을 위한 기술자문

제품의 신뢰성 향상을 위한 합리적 공정관리 시스템 구축 방안지원

- 28 -

기술지원의 목표기술지원의 목표기술지원의 목표기술지원의 목표 기술지원의 내용기술지원의 내용기술지원의 내용기술지원의 내용 기술지원범위기술지원범위기술지원범위기술지원범위

세정공정기술 확립

감광코팅층 분석-

고효율 용매 및 최적혼합용매-

고생산성 세정공정 설계기술-

아노다이징 공정 확립

아노다이징 공정분석-

최적 아노다이징 운전 조건확립-

고성능 전해액 구성 확립-

품질 신뢰성유지 시스템 구축-

기타 폐자원 재활용 기술

플라스틱 정성분석-

플라스틱 기어부의 재활용 기술-

컴파운딩 기술-

- 29 -

제 장 국내제 장 국내제 장 국내제 장 국내2222 ㆍㆍㆍㆍ외 기술현황외 기술현황외 기술현황외 기술현황

아노다이징 처리에 있어서 황산법은 년 영국 와 에1927 C H R Gower S O O Brien

의해 특허출원된 후 발전을 거듭하여 현재 세계적으로 가장 널리 보급되어 있는 방법

이다 전해질은 황산은 저렴하고 전해조작이 다른방법에 의하여 간단하며 생성된 피

막은 다른 방법으로 얻어진 피막보다 그 투명도가 좋기 때문에 알루미늄 합금에 적합

하다 합금성분에 의한 악영향이 적으며 피막의 색상도 옥살산보다 엷어서 염색에 적

합하다 또한 인가되는 전압이 낮고 전력소비량도 적으며 약품가격이 저렴한 장점이

있다 그러나 옥살산법보다 알루미늄의 용해량이 많고 생성되는 피막의 두께는 어느

정도 한계점을 가지고 있다 황산에 의한 피막의 용해가 크기 때문에 피막이 연한 단점

이 있다 황산피막은 다공성이며 내식성 내마모성이 양호하여 건재 공업용품 주방용

품 평판 기계부품 장식품등의 분야에서 널리 이용되고 있다 피막의 두께는 통상의

전해처리온도 약 에서( 20 ) 30~40 정도 얻어진다 공업적 처리조건은 한국공업규

격 을 표 및 표 에 나타내었다 여기에서 전해액의 농도와 온도 전류밀도KSD 9531 2 3

그리고 전해시간 등은 피막의 두께 경도 내식성 다공성등과 밀접한 상관관계를 가지

고 있으며 또한 알루미늄 용존량 교반공기량등도 무시할 수 없는 인자이다

표 황산법의 양극 산화 처리 조건표 황산법의 양극 산화 처리 조건표 황산법의 양극 산화 처리 조건표 황산법의 양극 산화 처리 조건2 (KSD 9531)2 (KSD 9531)2 (KSD 9531)2 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건 허 용 치허 용 치허 용 치허 용 치

전해액 조성 황산 10 ~30 plusmn2

알루미늄 이하20gL

욕 온도 15 ~ 25 plusmn2

전류밀도 60 ~ 300A plusmn7

시 간 피막두께에 필요한 시간

욕 전압 설정전압 plusmn2V

- 30 -

표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건

전해액 조성 황산 15

알루미늄 5 gL

욕 온도 21 plusmn 1

전류밀도 130A plusmn 5

시 간분30 ~ 10 의 경우(A 6063 )

분60 ~ 18 의 경우(A 6063 )

욕 전압 16V

옥살산법은 년 일본에서 개발되었으며 옥살산 알루마이트법으로서 널리 공업적으1926

로 이용되어 왔다 한편 독일에서는 법으로 공업화되어 있다 옥살산은 고가이 Eloxal

고 교직 중첩 전원설비를 사용해야 하며 조작이 복잡하여 단위처리면적당 소비전력이

높은것 외에도 피막이 흰색을 띄게 되기 때문에 최근에는 그 신장이 둔화되고 있다 그

러나 황산피막보다 피막의 염색성은 떨어지지만 내식성 내마모성이 우수하기 때문에

일용품의 일부와 특히 외관은 문제되지 않지만 고도의 피막성능을 요하는 공업용품등

에 이용되고 있다 공업적 처리조건은 한국공업규격 을 예로 들면 표 및 표 KSD 9530 4

와 같다5

표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건 허 용 치허 용 치허 용 치허 용 치

전해액 조성 유리산 2 ~ 5 plusmn1

알루미늄 이하20gL

욕 온도 15 ~ 35 plusmn4

전류밀도

직류와 교류의 경우

교류 40 ~ 350A

교류 40 ~ 700A plusmn7

교류의 경우 80 ~ 700A

시 간 피막두께에 따른 시간

욕 전압 설정전압 plusmn15V

- 31 -

표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건

전해액 조성 유리산 3

알루미늄 5 gL

욕 온도 28 plusmn 2

전해밀도

직류와 교류의 경우

직류 130A

교류 100A

시 간분25 ~ 6 의 경우(A 1100 )

분38 ~ 9 의 경우(A 1100 )

욕 전압직류 25 V

교류 80 V

피막의 성질피막의 성질피막의 성질피막의 성질 피막의 생성피막의 생성피막의 생성피막의 생성 온도 농도의 영향온도 농도의 영향온도 농도의 영향온도 농도의 영향 조작조작조작조작 실시조건의 예실시조건의 예실시조건의 예실시조건의 예

교교교교

류류류류

법법법법

연하고 표면에 요철

이 있으며 직류법과

동일한 두께의 경우

내식성이 양호함

적음

교류전류계의 읽기

에 을 곱하면036

직류값에 해당됨

농도의 영향은 큼 간단함

40~60 V

2~3 Adm2

25~30

분5~60

직직직직

류류류류

법법법법

경도가 크나 침식에

위해 구멍이 생김많음

액온을 낮게 유지

해 주어야 하고

농도의 영향은 적

간단함

40~60 V

1~2 Adm2

18~20

분10~60

교교교교

직직직직

중중중중

첩첩첩첩

법법법법

경하고 내식성이 있

고 최상의 피막을 얻

을 수 있음

많음

단시간에 두꺼운 피

막을 얻을 수 있음

보통

복잡하고

전력 소

모 량 이

많음

DC 25~30 V

1~3 Adm2

AC 40~80 V

1~3 Adm2

20~30

분15~60

- 32 -

크롬산법은 에 의해 년 영국에서 개발되어 수상비행기용 듀랄Bengough-Stauart 1923

루민의 방식을 목적으로 사용되었다 대표적인 방법으로는 단계적인 전해전압을 상승

시키는 법과 정전압 전해에 의한 미국 표준국의 방법이 있다 피막Bengough-Stauart

의 외관은 불투명하고 암회색을 띈 에나멜색이다 표준상태에서 생성되는 피막두께는

2 ~ 5 정도이므로 내마모성은 좋지 않지만 같은 두께의 다른 피막에 비하면 내식성

은 양호하다 처리조건으로 법은 전해액은 크롬산을 함유하 Bengough-Stauart 25

며 전해온도는 40 plusmn 2 로 하고 전해전압은 에서 까지를 분간 서서히 상승 0 V 40 V 10

시켜 에서 분간 유지하고 다시 분간 까지 상승시켜 최후의 분간은40 V 20 5 50 V 5 50 V

로 유지한다 이때 전류밀도는 01 ~ 05 정도이다 정전압 크롬산법에서는A 5 ~

의 크롬산전해액을 사용하고 전압은 처리시간은 분정도이다10 40 V 30

종류종류종류종류

조건조건조건조건옥 실 산 법옥 실 산 법옥 실 산 법옥 실 산 법 황 산 법황 산 법황 산 법황 산 법 크 롬 산 법크 롬 산 법크 롬 산 법크 롬 산 법

농도H2C2O4

(1) 3~5 (2) 10H2SO4 10~20 CrO3 3

온도(1) 20~30

(2) 15~60

(1) 15~22

옥살산을 첨가하면(2)

35까지

40plusmn20

전압(1) AC 40~80 V

(2) DC 25~30 VAC 15~25V

로부터 서서히DC = 0V

상승해서 로 하고40V

최후 분간은 로 유지5 50V

전류밀도(1) AC 1~3 Adm

2

(2) DC 1~3 Adm2

05~15 Adm2

03~04 Adm2

시간 분10~60 분5~100 분60

피막두께

H2C2O4 5 30plusmn2

AC 3 Adm2

분간에 40

10~12

H2SO4 20 30plusmn5

DC 10 Adm2

분간 20

에 5~7

분간에15 3~35

특징

특히 순 에 대해서는Al

경도 내식성 등 가장

우수한 피막을 얻는다

탈지력이 좋고 저질 Al

에도 광택이 좋으며 단

점으로 전력과 약품의

소비가 많음

설비가 많이 드나 유지

가 용이하고 유지비가

적으므로 보급이 많아

지고 있다 탈지력은 작

으나 합금 및 착색용 Al

양극산화에 적합함

투랄루민계에 적합한 양

극산화법이며 내식성이

있고 회색의 무광택 피

막이며 강도가 약하다

착색에는 적합하지 않음

- 33 -

그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도44441111

- 34 -

양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책

결함항목결함항목결함항목결함항목 원 인원 인원 인원 인 대 책대 책대 책대 책

버닝

버프버닝

전해액 온도 불균일

국부적 고전류밀도

수산화 알루미늄 버닝

연마조건의 적정화

액순환 교반량증가

전해파형의 평활화 전류밀도 낮춤

수세 알루미늄처리량의 조정

숏트

제품과 리드선의 접점의 어긋

제품과 음극과의 접촉

압출후의 국부적 냉각부족

디스멋트부족

거는 방법 개선

극간거리조정 내부음극유치법 개선

균질 한 냉각( )均質

질산농도증가 중크롬산카리첨가

욕중에서 흔든다

전해부식

접점불량

사용수로부터의 염소이온흡입

용접용후락스부착

인체의 땀이나 지문부착

중금속이온 흡입

유리산부족

중첩교류분 부족 수산법에 많(

음)

접점개량

순수사용

전해전의 충분한 세정

손장갑사용

중금속용출방지

산의보충

교류분 증가시킴

색얼룩

극비 의 부적당( )極秘

극간거리의 부적당

복잡한 형상

전류분포 불균일

교반부족 불균일

전해액 온도 상승

이물 부착( )異物

전해액 잔존

합금성분( )合金成分

염색조건

접점부족

음극면적조정

음극을 이동해 본다

음극배치의 고려

랙크접점수 증가

접점위치고려

전해액 순환량증가 냉각

수세를 충분히 한다

수세를 충분히 한다

재질확인

염색욕의 농도 관리p H

적정한 접점을 취한다

무지개

접점부족

전기접점불량

전해중단

표면적과 리드선의 적정화

리드접점부의 이탈방지

교반을 약하게 한다

- 35 -

결함항목결함항목결함항목결함항목 원 인원 인원 인원 인 대 책대 책대 책대 책

표면얼룩탈지불충분

재질 열처리의 불균일

탈지를 충분히 행한다

재질 열처리를 정확하게

표면거침소재의 조성부적합

엣칭조건의 부적합조건관리를 엄중하게 행한다

수산화나트륨 엣칭액의 노화 액관리 철저

버 닝 엣칭후 수세까지의 시간이 길다 엣칭후 신속수세

그림자모양 리드선에 의한 투영흔적 리드선위치에 주의할것

봉공얼룩물건의 겹침

온도의 불균일

물건이 겹치지 않도록 한다

온도분포를 균일하게 한다

액흐름

전해액을 유출

수세부족

맞춤시 불량

충분한 수세

스팟트개량

가스포겟틀 랙크각도의 부적합

공기교반 내부음극에서의 수소발생

적당한 틀과 랙크의 거는 각도선정

가스가 유출하도록 랙크를 만드로 건

크 랙 저온전해 봉공온도 가열 기계적 충격 이상의 가열을 피한다110

제품취급주의

성능결함 및

막두께부족

전해시간 짧고 전류밀도가 낮다

내부음극부족 및 음극면적부족

틀과 걸이 면적이 크다

리드의 접촉불량 탈막부족

리드의 전기용량부족

전기접점부족

전해액 온도가 높고 국부고열발생

합금조성의 부적합

적정시간과 전류밀도 선정

형상에 맞게 사용 및 이상전압이 안걸

리게 할 것

전류용량에 맞는 전해면적선정

리드부착개량 및 완전탈막

단면적이 큰 리드사용

접점증가

냉각 및 교반 순환을 충분하게

적절한 합금선택

내마모성 전해액 온도가 높고 전류밀도가 낮다 냉각 및 적정한 전류밀도 선택

내식성부족

전해시간이 너무 길고 전해액 농도가 높

합금조성의 부적합

전류밀도 높이고 전해시간단축 농도

적정유지

적절한 합금선택

불꽃유리산부족 전해액노화

전해액이 높고 전류밀도 불균일

산보급 및 전해액 일부교체

냉각 및 전류밀도 조정

박 리 정전이나중단 전해재생 및 가급적 전해중 중단을 피할

표면모양 알루미늄 주물 재료결함 엣칭조건 알루미늄 개선 및 주물재선택 엣칭액

선택

분취

전해액농도 용존알루미늄 증가

전해액 온도상승

수세부족

봉공액 오염

분석에 의해 조정관리

전해액 냉각 교반

수량 수세횟수 수세시간증가

봉공액 교환

- 36 -

재제조산업의 중요성과 경제적 효과 분석의 관점에서 볼 때 화석연료는 연소과정

에서 아황산가스 질소산화물 먼지 휘발성 유기화합물 먼지 등 대기오염물질과

이산화탄소와 같은 지구온난화 물질이 다량으로 발생한다 따라서 에너지 사용 감

소는 그만큼 대기질 개선에 기여를 하게 된다 에너지 소비 감소는 또한 수력과 원

자력 발전량을 감소케 함으로써 생태계 파괴와 핵폐기물 문제의 완화를 가능케 한

다 이러한 재제조의 환경개선 효과는 이를 사회적 편익으로 간주할 수 있으므로

금액으로도 환산될 수 있다 따라서 이를 고려하면 재재조의 경제적 효과는 단순히

생산요소의 절감효과만 감안하는 경우보다 훨씬 커진다 재제조산업의 경제적 및

환경적 효과는 매우 크다 더욱이 최근 들어 석유 및 기타 원자재의 공급 불안이

심화되고 있어 원자재 소비 절감의 필요성이 갈수록 증대되고 있다 뿐만 아니라

대기환경의 악화 방지에 대한 사회적요구의 증대와 매립지의 포화 등으로 인해 폐

기물 처리의 어려움이 가중되고 있어 재제조의 사회적 중요성은 대단히 커지고 있

재제조는 선진국에서도 크게 각광을 받고 있다 재제조산업은 현재 전세계적으로

사업장 수가 만개 고용규모 만명 시장규모 억 달러에 이르고 있는 것으로8 50 530

추정되고 있으며 특히 재제조가 가장 활발한 미국을 중심으로 빠른 속도로 확대되

고 있다 우리나라에서는 현재 자동차 부품과 토너 카트리지를 중심으로 재제조가

부분적으로 이루어지고 있어 그 규모는 그렇게 크지 않은 상태이다 이는 역으로

재제조산업의 활성화가 커다란 경제적 이익을 가져올 수 있음을 의미한다 따라서

재제조 산업을 정책적으로 육성할 필요성은 매우 크다

하지만 국내 토너카트리지 재제조 산업의 경우 년 일본 캐논사가 년부터 2006 2001

국내 업체를 상대로 레이져 프린터의 핵심부품인 감광드럼 드럼 의 삼각기어(OPC )

제조방식과 관련된 특허침해 소송을 제기해 지방 고법원 판결에서 승소한 상태이-

현재 국내에서 보급되고 있는 레이저 토너 카트리지와 잉크젯 잉크 카트리지는

이상 외국에서 직수입된 제품이다 지금 미국이나 유럽과 같은 선진국에서는90

전체 시장의 약 이상을 재활용 제품이 점유하고 있을 만큼 저렴한 재활용 카30

트리지의 사용은 당연한 것이다 우리나라 곳곳에 버려지고 있는 공재물질 카트리

지는 연간 만개 연간 톤 트럭 수천대분에 달하고 이렇게 폐기물로 버려300-400 8

진 각종 플라스틱 카트리지는 수백년이 지나도 썩지 않아 얼마든지 재활용이 가능

한 귀중한 자원을 낭비하며 환경오염을 가중시키고 있다 또한 국내 폐기물 관리법

에 프리터 카트리지는 지정폐기물에서 제외되어 있어 무단 폐기 방치될 가능성도

매우 크다

- 37 -

세계 다국적 기업이라는 미국의 몇몇 기업들 사이에도 재제조 붐이 일고 있다 기

존 리사이클링 방식이 폐기물 화학처리의 비용과 공해유발 억제에 따르는 막대한

재생비용이 드는 단점이 있다면 이를 원칙적으로 극복할 수 있는 대안으로 재제조

는 새로운 환경사업으로 입지를 넓혀가고 있다 현재 외국의 다국적 기업군들인 코

닥 제록스 듀폰 등은 최근 재활용 사업의 개념을 리사이클링에서 재제조로 GM

전환하고 이를 전제로 제품생산 매뉴얼을 전면 재개편하였다 대부분의 주요 부품

들을 쉽게 분해 조립하여 반영구적으로 재활용할 수 있게 획기적인 소프트웨어 시-

스템을 개발하여 활용하고 있는 것이다

프린터 토너 카트리지의 재활용은 다 마신 음료병을 수거하여 다시 음료수를 넣고

판매하는 것과 다를 게 없다 이제 우리도 재생품은 안쓴다 는 생각을 바꿔 프린 ldquo rdquo ldquo

터 값보다 카트리지 비용이 더 든다 는 문제를 재생카트리지 이용으로 경비도 줄이rdquo

고 환경을 생각하는 재활용에 관심을 가져야 할 때이다 정보통신의 혁명과 디지털

시대에 맞는 새로운 패러다임이 요구되는 지금 재제조 시스템을 구축하는 것은 녹

색경영 을 실천하는 환경중시 기업경영의 좋은 사례가 될 것이(Green Management)

다 또한 제품의 전과정에 걸친 환경영향을 파악하고 감소하기 위한 전과정평가

를 레이저 프린터 제품에 도입하여 적용함으로써(Life Cycle Assesment LCA)

보다 친환경적인 프린터가 개발될 것이다 또한 연간 억달러에 달하는 수입정품 4

토너 드럼을 재활용 토너 드럼으로 대체한다면 연간 억 천달러 수입 의존율을 3 2 (

로 낮출 경우 의 외화절약 효과가 기대된다20 )

- 38 -

제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과3333

제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행1111

드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정1 OPC1 OPC1 OPC1 OPC

레이져 프린터는 복사기의 건식 방식 원리를 이용하여 인쇄하는 프린터이다 내부

구성은 컨트롤러부 엔진부 인쇄부로 나뉘어져 있으며 컨트롤부에서는 컴퓨터로부

터 전송된 데이터를 인쇄할 페이지에 영상을 만들어 프린터 엔진부분으로 전달한

다 전달되 영상은 엔진 부분의 레이져 다이오드 회전 다면경 렌즈 프리즘장치

레이져 빔 센서 등의 장치를 거쳐 인쇄부분의 감광 드럼에 투사가 된다 다시 투사

된 영상은 감광 드럼에서 형성된 엔진 옆에 있는 용지에 옮겨서 영상을 인쇄한다

그 후에 인쇄된 용지는 고열 압착롤러에 압착되어 최종적으로 용지에 인쇄된다 레

이져 프린터는 저소음과 고품위 인쇄 다양한 서체와 고속인쇄 등의 장점을 가지고

있으며 제한된 용지사용과 유지 비용이 비싸다는 단점을 가지고 있다 그림 는 레 5

이져 프린터 카트리지의 분해도 및 주요 부품의 위치를 나타낸 것이다

그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도5555

- 39 -

레이져 프린터의 원리는 크게 단계로 크리닝 대전 노광 현상 전사 정착으로6

나눌 수 있으며 다음은 각 단계에 대한 설명이다

1 2 3

4 5 6

크리닝 이 단계는 이미지 진행의 처음 단계로 물리적 또는 전기 크리닝 진행을1

통해 새롭게 드럼에 이미지가 맺히도록 준비하는 단계OPC

대전 드럼 크리닝이 끝나면 로부터 읽혀진 정보를 레2 laser scanning unit (LSU)

이져빔을 쏘아 이미지를 드럼에 맺히도록 조건을 마련해 주거나 대전을 걸어 줌

노광 드럼 표면에 레이져빔이 전달되는 부분은 잠상이 맺히게 되며 드럼은 전3

류가 통할 수 있는 알루미늄 원통과 감광물질이 표면에 코팅되어 있으므로 빛을 받

은 부분에 이미지가 맺히게 됨 또한 드럼에 나타난 이미지 부분은 이 다음 단계에

서 토너를 끌어 당기게 됨

현상 잠상 이미지가 드럼 표면에 나타나며 현상 롤러는 토너분자를 드럼 표면4

에 전달하는 역할을 하며 닥터 블레이드는 토너량을 조절해 줌

- 40 -

전사 드럼 이미지에 토너 부분이 용지 쪽으로 전사 됨5

정착 토너가 묻은 용지가 히팅롤러와 압력롤러를 거쳐서 종이에 영구적으로 고6

착되게 함

가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도 OPC OPC OPC OPC

토너카트리지의 핵심 부품중 하나인 드럼은 표면의 마모가 증가함에 따라 드OPC

럼의 의 두께가 감소하며 피로도가 증가하는 것으로charge transport layer (CTL)

보고되고 있다 따라서 폐토너카트리지의 재제조시 이러한 관점에서의 부품에 대한

고찰이 매우 중요하게 된다

일반적으로 드럼은 의 표면전위를 갖도록 대전되며 이때 토너 입자-600 ~ -700 V

들을 밀어낸다 이는 인쇄 시 영역으로 나타나는데 이 부분을 백색전위 white

라고 불린다 그러나 대전능력이 저하되면 인쇄물의 백색부분(white potential V0)

에 불규칙적으로 토너가 유입되어 인쇄물에 그대로 전달되게 되면 이를

라고 한다 현상이 진행되면 초기 증가율 대비 증가background Background 10

될 때마다 토너 소비량도 증가되며 토너카트리지 수명을 단축시키는 원인이10

될 수 있다

자외선이 완벽하게 차단된 항온 항습 습도 이하 의 에서 특수광을 ( 36 ) Clean-room

설치하고 정전기가 방지된 상태에서 카트리지를 완전 분해한 후 마모되거나 손상

된 중요 부품들을 교체하여 특수 에 의한 재생산만이 새것을 능가하는Kow-How

품질을 가능케하는데 일부업체에서 재생한 토너카트리지는 원가만 낮춰 만들어지므

로 품질상의 문제점이 발생되어 프린터 수명을 짧게 할 수도 있다 토너는 기존에

들어있는 잔여물을 전면적으로 집진기로 세척 흡입 하여 완전 제거한 후 폐토너 카( )

트리지 및 중요부품을 교체한다

회 사용 가능하므로 상태에 따라 재활용 또는 교체한다 생산공정OPC Drum 2-3

에서 핵심인 토너가 흩어지지 않도록 마감을 하는 집진 수집된 폐토너를 전Unit

량 회수해 밀폐용기에 보관 폐기물 위탁처리업체에 처리케하는 세심한 배려도 환

경오염 방지를 위한 중요한 부분 중의 하나이다 재활용 현상기의 품질유지를 위한

승부관건은 소비자가 사용 후 폐기되는 폐현상기 폐카트리지 및 드럼 포함 수거( )

의 구축과 다양한 프린터 기종에 맞는 토너성분 분석에 달려 있다 프린터System

기종에 맞지 않는 토너카트리지나 마모성 부품이 적시에 교체되지 않을 경우에는

프린터 제품을 고장이 발생할 수 있다

- 41 -

그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정6 OPC 6 OPC 6 OPC 6 OPC

폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석2222

가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석

적외선 분광분석은 년 영국의 에 의해 개발된1800 F W Hershel dispersive IR

에 의해서 시작되었으며 최근에는spectromer FT-IR (fouirer transform infrared)

의 개발로 인해 활발한 연구가 진행되고 있다 적외선 분광분석의 원spectrometer

리는 적외선이 시료를 통과할 때 에너지가 분자간 원자내의 진동에너지와 일치하여

시료의 분자구조에 따른 특성 흡수 영역을 형성함으로서 이를 통해 정보는 얻게 된

다 적외선 분광분석은 시료의 정성 및 정량분석 물질의 구조확인 화학반응

연구 표면화학분석 등에 이용되고 있고 특히 플라스틱 물질의 정량 정성kinetics

분석 및 배향성 연구에 아주 유용하게 사용되고 있다

- 42 -

그림 은 기어부분 의 고분자를 정성분석한 의 분석결과로7 (sample2) FT-IR

2978cm-1 2920cm-1

1468cm-1 1382cm-1

1236cm-1 1087cm-1

892cm-1등의

특성 피크로 추정컨대 사용된 고분자 물질이 로 판단된다 그림poly(oxymethylene)

도 마찬가지로 의 고분자를 정성분석한 결과로2 sample3 2965cm-1

2918cm-12849cm-1

1768cm-1 1503cm-1

1219cm-1 1187cm-1

1159cm-1

1013cm-1 828cm-1

등의 특성피크가 관찰되었으며 결과적으로 polycabonate (PC)

의 특성피크로로 판단된다

나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석

열분석 이란 물질의 물리적 변수 를 온도의(thermal analysis) (physical parameter)

함수로 나타내는 분석 방법이다 즉 물질의 온도를 일정하게 변화시킴에 따라 나타

나는 열적특성 변화를 분석하는 것이다 이때 어떤 물리 변수의 변화를 볼것인가에

따라 여러 가지 방법이 존재한다 플라스틱의 열분석에는 대표적으로

와 가 이DSC(Differential scanning calorimetry) TGA(Thermo gravimetric analysis)

용된다 는 플라스틱 시료의 온도 열량변화 데이터로부터 시료의 물리적 화학 DSC

적 성질을 확인할 수 있다 또한 피크의 위치 모양 개수 등으로부터 정량적인 정

보들을 얻을 수 있으며 피크의 면적으로부터 열량변화의 정량적인 정보를 얻을 수

있다 으로부터 플라스틱 시료의 유리전이온도 결정화온도 녹는 DSC thermogram

온도 냉결정화온도 등의 정보를 확인할 수 있다 는 일정한 속도로 온도를 변 TGA

화시켰을 때 일정 시간동안에 일어난 시료 무게의 변화를 측정한다 에 의한 TGA

질량 온도 곡선은 플라스틱 시료의 열안정성 및 물질의 구성비 등을 확인할 수 있-

그림 는 의 분석결과 이다 약9 sample 2 TGA (Thermo gravimetric analysis) 30

0 부분에서 열분해가 일어나기 시작하며 344에서 중량감소 온도를 보인10

다 약 430이상이 되면 모든 고분자물질이 열분해 되는 것을 확인 할 수 있다

그림 은 의 데이터로 용융온도10 sample 2 DSC(Differential scanning calorimetry)

는 16664임을 확인하였다 는 결정성 고분자로 그래프에서 확인 sample 2 TGA

하듯이 약 300 이상의 온도에서도 분해가 되지 않는 열안정성을 보이나 약 에130

서 고분자가 녹기 시작하고 약 에서 완전하게 용융되는 것을 확인 할 수 있다170

는 약 이하에서 안정한 고분자 물성을 가지는 것을 확인하였다sample 2 130

- 43 -

그림 은 의 데이터로 초기 부터 중량감소가 일어나기 시작하며11 sample 3 TGA 430

중량감소온도는 를 보인다 정도에서 약 를 잔존율을 보인다 그10 485 540 20

림 는 의 데이터로서 는 비결정성 고분자로 에서 유리12 sample 3 DSC sample 3 119

전이 온도를 보이는 것을 확인하였다 데이터에서 확인하듯이 는 TGA sample2 400

이상의 온도에서도 분해가 되지 않는 열안정성을 보이나 데이터에 의해 이DSC 120

상의 온도에서는 고분자의 물리적 강도가 약화됨을 확인할 수 있다

- 44 -

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)

- 45 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)

- 46 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)

- 47 -

최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정3333

가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정

본 실험은 최적의 세정용매 조건을 찾기 위하여 기존의 상용용매 제품과A Benzene

용매를 이용하여 최적의 성능을 갖는 배합비를 확인하고자 하였다Toluene Xylene

표 은 상용용매 와 각 용매들의 세정속도를 나타내었다 상용용매 는 분 초의6 A A 3 30

세정속도를 보이는 것을 확인 할 수 있었다 그러나 상용용매 와 A Benzene Toluene

의 용매를 적절히 배합하면 약 분에서 분 초의 시간을 단축하는 효과를 나Xylene 1 1 20

타내었다

표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도6666

번호번호번호번호 함 량함 량함 량함 량 시 간시 간시 간시 간

1 상용용매 A 분 초3 30

2 Methylene Chloride 분이상8

3 m-Cresol 분이상8

4 Xylene 분이상8

5 Toluene 분이상8

6 Benzene 분이상8

7 상용용매 A Xylene (7030) 분 초2 30

8 상용용매 A Toluene (6040) 분 초2 40

9 상용용매 A Benzene (6040) 분 초3 20

10 상용용매 A m-Cresol (7030) 분 초3 20

11상용용매 A Xylene Toluene

(60436)분 초2 30

12상용용매 A Xylene Benzene

(60436)분 초2 40

13상용용매 A Toluene Benzene

(601624)분 초2 10

- 48 -

상용용매 는 약 초의 세정속도를 보이나 상용용매 과 자일렌의 일 때 약- A 210 A 8020

초의 세정속도를 보임150

상용용매상용용매상용용매상용용매 A XyleneA XyleneA XyleneA Xylene

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene

- 49 -

상용용매 과 의 비가 일 때 약 초의 세정속도를 보임- A Toluene 6040 140

상용용매상용용매상용용매상용용매 A TolueneA TolueneA TolueneA Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AToulene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene

- 50 -

상용용매 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- ABenzene 6040 195

상용용매상용용매상용용매상용용매 A BenzeneA BenzeneA BenzeneA Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ABenzene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene

- 51 -

상용용매 와 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- A m-Cresol 7030 200

의 함량이 증가할수록 점도의 증가로 인해 세정속도가 증가함- m-Cresol

상용용매상용용매상용용매상용용매 A m-CresolA m-CresolA m-CresolA m-Cresol

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도Am-Cresol OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC

- 52 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Toluene

함량별 세정속도는 초로 거의 일정하게 나타남- 160~170

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneToluene OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC

- 53 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장 빠- AXyleneBenzene 60436 60832 601228

른 초로 세정속도를 보임160~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC

- 54 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Toluene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장- ATolueneBenzene 601228 601624 602020

빠른 초로 세정속도를 보임130~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ATolueneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC

- 55 -

이상의 기초실험 결과로부터 폐 드럼 유기코팅층의 박리에 대한 기초자료를 확OPC

보하였다 기존의 박리액은 제푸믜 균일성 즉 품질 측면에서는 우수한 성능을 보이

고 있으나 사용시간 측면에서는 다소 미흡한 점이 있었다 따라서 본 기초실험결과

를 바탕으로 폐 드럼 유기코팅층의 박리 처리공정을 기존의 단계에서 단계OPC 5 3

로 공정을 개선함으로써 매우 향상된 생산성을 도모할 수 있었다 그림 은 기존 20

의 공정의 개념도와 개선된 공정의 개념도 및 제조된 박리조 차 를 나타낸 것(1~3 )

이다

그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진20 20 20 20

아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화4444

가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리

도금이나 아노다이징에서의 전처리는 양호한 제품이 생산 될 수 있느냐 하는 것이

관건이라고 볼 수 있다 그러므로 무엇보다도 주요한 부분이라 할 수 있다 전처리

는 기계적인 전처리와 화학적인 전처리가 있으며 다음은 화학적 처리법에 관한 주

요 내용이다

- 56 -

산세정산세정산세정산세정1)1)1)1)

가공품이나 버핑 연마를 한 제품은 기름기가 많이 남아 있기 때문에 그대로 에칭조

에 투입하면 기름기에 의한 얼룩이 생기거나 그 부분에 착색이 되지 않는 경우가

종종 있는데 이것을 제거할 목적으로 된 제품을 피막조에 전기를 통전하고Racking

부스바에 제품을 걸어주면 기름기와 이 물질이 제거되어 에칭에서 좋은 결과를 얻

을 수 있다

에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리2) ( )2) ( )2) ( )2) ( )

에칭은 알카리에칭과 산성에칭 두 가지로 대별되는데 여기서는 알카리 에칭만을 다

룬다 알카리 에칭은 일반적으로 를 사용하는데 는 알루미늄을 잘 용 NaOH NaOH

해하고 그때 발생하는 수소가스에 의한 물리적으로 흡착하고 있는 유지유를 제거하

며 표면을 아름다운 색으로 가꾼다

알카리 에칭조의 온도는 65~70 정도가 적당하며 에칭시간은 가공상태와 표면조

도 샌딩유무 등 횟수 변화에 따라 시간을 적절히 조절해야 한다 에칭시간은 약품의

농도 및 온도에 따라 탄력적으로 운용할 수 있으며 첨가제를 첨가하여 에칭면의 평활

성을 잘 조절 해 주어야 한다

중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거3) ( )3) ( )3) ( )3) ( )

에칭 후 수세를 하면 알루미늄 표면에 여러 가지 색의 재질별로 틀림 찌꺼기가 낀다( )

이것을 스머트 라고 한다 스머트는 피막이 진행되기 전에 제거되어야 하는데 이 공정

을 중화처리라 한다

에칭을 알카리 에서 했으므로 중화처리는 산성에서 해야 하는데 이때 사용하는(NaOH)

약품은 68 HNO3 질산( ) H2 물 의 비울을 로 하여 실온에서 침지해서 흔들어O ( ) 11

주면 깨끗이 제거할 수 있는데 재료에 따라 약간 차이는 있지만 계열인 경우 스커트50

를 완전히 제거하지 않으면 피막 후에도 스머트가 그대로 남아있어 스폰지나 보루로

제거해주어야 하는 번거로움이 있기 때문에 철저히 제거해야 하며 공정인Chromate

경우에 완전히 제거가 되지 않으면 좋은 제품을 얻을 수 없다

화학연마화학연마화학연마화학연마4)4)4)4)

- 57 -

화학연마란 외부의 전류를 사용하지 않고 광택연마를 행하는 방법으로 제품에 광택을

요하거나 표면에 이물질을 제거하기 위하여 행하는 공정이다 고광택을 요하는 외장재

쪽에 많이 이용되며 장비부품에서도 전체적인 흐름에 따라 변화하는 추세에 있기 때문

에 두꺼운 제품이나 얇은 제품 큰 제품과 작은 제품에 있어 연마시 항상 주의를 요하

며 적정한 온도를 유지하고 농도관리를 재질에 따라 잘 해 주어야만이 고품질을 보장

할 수 있다

액을 조정하는 방법에는 인산 황산 질산법 인산 질산법 인산 황산법 등이(1) - - (2) - (3) -

있으나 인산에 질산을 넣으며 후해가스가 많이 발생하므로 번 방법이 적당하다고 (3)

생각되며 현장에서도 인산 황산법을 선호하고 있다 액의 처리 조건 중 온도는 -

고루 사용할 수 있고 처리조 재질은 을 사용하여 보강을 충분히100~140 SUS 310L

하여 주어야 한다

전해연마전해연마전해연마전해연마5)5)5)5)

전해연마란 화학연마에서 알루미늄 표면에 광택을 내는데는 한계가 있으므로 그 이

상의 고광택을 원할 경우 행하는 공정이다 전해연마 시 제품의 표면은 어느 부분이라

도 정밀하고 세밀하게 조건이 같고 액의 온도도 균일해야 한다 또한 제품 표면에 발

생하는 기포를 제거하기 위해 강력한 에어 교반이 필요하므로 제품을 간간하게 고정해

야 한다 전해연마의 방법에는 황산인산법 광염소산초산법 진동전해연마법 등이 있

소결소결소결소결6)6)6)6)

전처리를 행함에 있어 작업자가 에칭시간과 화학연마시간을 어떻게 설정하느냐 함에

따라서 제품의 품질을 판가름 하게 된다

일반적으로 아노다이징에 사용하는 모든 설비는 최대용량의 선에서 사용하는 것 70

이 가장 바람직하다 작업을 진행함에 있어 복장은 항상 작업하기에 적합한가를 판단

하고 거추장스럽지 않은지 현재 공정에 맞는 보호구를 사용하고 있는지 본인 스스로

가 준비하고 확인해야 한다

나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화

- 58 -

황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성1)1)1)1)

경제성-

전해질로써 값싸고 공업적으로 안정하게 제조되는 황산(H2SO4유산 을 사용하는 것 전)

해조작이 다른 방법에 비해 간담함 전해 전압이 낮고 소비전력이 적게 드는 것 전해액

에 독성의 물질이 포함되어 있지 않고 의 걱정도 없기 때문에 폐액처리가 BOD COD

용이한 것등으로 가장 싸고 경제적인 양극산화 처리법으로 넓게 이용되고 있다

투명성-

얻어지는 피막은 다른 전해액에서 생성되는 피막에 비해 투명성이 높고 많은 실용합금

에 대해 무색의 피막을 형성한다 전해연마 화학연마 등의 광휘처리 후의 양극산화 피

막처리로 적당하다 또 무색의 피막은 염색 착생에도 좋다 피막의 투명도는 순도가

높은 알루미늄 일수록 양호하다 합금 원소의 는 피막의 투명도에 거의 영향이 없지 Mg

만 규소 철 망간 등은 투명도를 저하 시킨다(Si) (Fe) (Mn)

염색성-

얻어지는 피막은 활성도가 높고 염료의 흡착성이 좋기 때문에 유기 무기 염료에 의한

염색 인쇄가 용이하다

내식성 내마모성 및 경도-

내식성 내마모성이 양호하고 경도가 높은 피막을 얻을 수 있다 건축자재 공업제품 가

정용품 네임 프레이트 기계부품 장식품 등의 분야에서 요구되는 성능을 만족시켜 널-

리 이용되고 있다

피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계2)2)2)2)

표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건7777

- 59 -

표 에 표시된 수치는 어디까지나 공업적으로 유용한 피막을 얻는 범위이며 이 조건7

내에서 용도에 맞는 성능을 얻을 수 있는 처리 조건을 설정할 필요가 있다 황산 피막

은 용해성이 강한 상을 전해액으로 하기 때문에 처리 조거의 성능에의 영향은 대단히

크다 또한 각종 처리 조건이 피막과 욕 조건에 미치는 영향은 표 와 같다 2

표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향8888

경질피막법경질피막법경질피막법경질피막법2)2)2)2)

경질 양극산화 피막-

알루미늄 및 그 합금을 양극산화해서 화성한 피막은 종래 그 내식성을 이용하기도 하

고 착색 등에 의해 장식 목적에 이용하는 것이 주된 용도였다 그러나 최근에는 종래

의 양극산화 피막을 개량해 두껍고도 단단한 것을 얻을 수 있게 되었고 이미 경질 양

극산화 피막으로써 넓게 이용되며 그 우수한 특성을 발휘하고 있다

이 가볍고도 가공성이 좋은 금속과 표면에 화성되는 극히 단단한 피막과를 합쳐서 이

용하면 금후 더욱 용도를 확대할 수 있을 것으로 기대된다 규격으로는 30 이상의 피

막에 대해서도 품질이 규정되어 있지만 경질양극산화피막이라고 불려지는 것은 특별

한 규격이 있는 것은 아니고 일반적으로 표 에 표시하듯이 경도나 내마모성이 큰3 20

이상의 두꺼운 피막을 경질 양극산화 피막이라고 부르고 있다

- 60 -

표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류9999

피막 화성법피막 화성법피막 화성법피막 화성법3)3)3)3)

경질 양극산화 피막 화성법의 초기 연구는 종래 일반의 피막 화성에 사용되어온 황산

용 및 수산욕으로 실용화되어 왔다 그 후 양극산화 처리 기술의 진보와 함께 여러가

지 욕조성 및 화성 조건이 연구되어 황산용법 황산 수산혼합욕법 수산욕법 외에 각

종의 무기산 유기산 방향족설폰산 알코올 등을 혼합 또는 첨가해서 몇 가지에 방법

이 개발되었다

이들의 방법의 공통점은 종래의 아노다이징 화성 조건과 다른 필수 조건으로서 고전

류 밀도 저온 교반의 조건을 충분히 만족시키는 것이다 전류밀도를 보통 화선의 3

부로 하고 피막의 생성을 단시간에 행하여 전해액에 담겨있는 시간을 가능한 한2~5

짧게 하는 것이다 또 전해액에 의한 피막의 용해를 억제하기 위해서는 액온을 낮게 하

고 전해에 의해서 발생하는 열을 교반에 의하여 확산해 나가는 것이 중요하다 따라서

황산액과 같은 부식이 심한 전해액을 사용하는 경우에는 욕온도를 이하로 냉각해10

용해를 억제하는 것이 보통이다

황산욕에 수산을 비롯한 우기산등을 첨가하는 것도 있으며 비교적 고온에서 피막화성

이 가증하다 그러나 이들 수종의 첨가제를 가한 욕은 조성이 복잡하고 관리가 어려운

문제점이 있다 더욱 경질 아노다이징 피막을 화성하는 경우에 일반적으로 사용하고

있는 직류 대신에 트수전류파형을 적용하는 것도 피막 품질의 향상에 효과가 있다 예

를 들면 전류회복 현상을 이용한 것 주기적으로 극성을 변환시켜 부전류를 흘리면서

피막을 화성하는 전류 반전법 등이 있다

- 61 -

그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진21 ( ) 21 ( ) 21 ( ) 21 ( )

재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험5555

그림 는 드럼수명 측정 시험결과에 사용된 장비 사진이며 그림 는 조도측정에 사21 22

용된 장비의 사진이다

그림 는 조도실험결과를 나타낸 것이다 단면곡선에서 기준길이를 취하여 다24 ~ 27

섯 번째 높은 산과 다섯 번 째 깊은 골을 지나는 두 직선사이의 간격을 나타내는 점10

평균 거칠기 는Rz 10~18 값을 확인하였다 단면곡선에서 중심을 긋고 그 골에

해당하는 부분을 중심에 대해서 대칭 변환 후 구해지는 평균높이를 나타내는 중심

선 평균거치기 는 의 고른값을 확인하였다Ra 012~022

그림 은 재제조된 드럼카트리지의 성능시험 결과 값을 나타낸 것이다 그림 에30 30

서 보는 바와 같이 최종 사용가능한 용지의 장수는 약 장으로 나타났다 이12000

는 정품 토너 용량이 약 천장인것을 감안할 때 재제조시에도 사용가능한 것을 확3

인하였다

- 62 -

그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진22 22 22 22

그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진23 23 23 23

- 63 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과24 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과25 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 2

- 64 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과26 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과27 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 2

- 65 -

그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과28282828

- 66 -

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222

가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정

- 67 -

제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도4444

기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표 가중치가중치가중치가중치평가기준평가기준평가기준평가기준 평가방법평가방법평가방법평가방법

평가기관 등평가기관 등평가기관 등평가기관 등지원전지원전지원전지원전 지원후지원후지원후지원후

도금두께 20 불균일 4-6 실제품성능평가

표면조도 15 불균일15-17

실제품성능평가

감광코팅층 용해속도 30 12

mincycle

8

mincycl

e

자체평가

세정공정 최적화 모듈설계 및 구축 15 - - 현장실사

드럼 사용 수명OPC 20 -12000

pages성능평가

- 68 -

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

드럼의 감광코팅층 제거용 최적 용매 및 혼합용매의 기술지원은 생산량과 직OPC

접적으로 연관되어 있어 향후 주 삼텍의 매출신장으로 이어질 것으로 판단된다 ( )

이는 현재 비철금속의 원자재 상승으로 인해 토너 카트리지 재제조 업계의 원가인

상이 유발되고 있어 재제조된 고광택 드럼의 안정적인 공급은 재제조 업계의OPC

안정화를 이룩할 수 있음 또한 현재 전부 수입에 의존하는 알루미늄 드럼의 OPC

간접적인 수입대체효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다

- 69 -

Page 2: 아노다이징기술을이용한고광택감광드럼 재제조공정의양산화기술지원 · 과제보유번호 연구기관 2007.07.01~2008.06.30 연구사업명 부품소재전문기업기술지원사업

- 2 -

관리번호

전문기업기술지원사업 기술지원성과보고서전문기업기술지원사업 기술지원성과보고서전문기업기술지원사업 기술지원성과보고서전문기업기술지원사업 기술지원성과보고서

사 업 명아노다이징 기술을 이용한 고광택 감광드럼 재제조 공정의 양산화

기술지원

지원책임자소속 한국생산기술연구원

성명 황석호지원기간

부터2006 07 01

까지2008 06 30

사업비

규모

총 백만원180

지원기관의

참여연구원

박승상

김정열

정 부 출 연 금

기업부담금현금

현물

백만원65

백만원26

백만원39

부품 소재전무기업기술지원사업운영요령 제 조의 규정에 의해 기술지원사업18ㆍ

수행에 대한 기술지원성과보고서를 제출합니다

첨 부 기술지원성과보고서 부 5

년 월 일2007 6 30

작성자 지원책임자( ) 황 석 호

지원기관장 한국생산기술연구원장( ) 나 경 환

확인자 인덕션테크놀로지 주 대표( ) ( ) 김 성 하

한국부품소재산업진흥원장 귀하한국부품소재산업진흥원장 귀하한국부품소재산업진흥원장 귀하한국부품소재산업진흥원장 귀하

- 3 -

제 출 문제 출 문제 출 문제 출 문

지 식 경 제 부 장 관 귀하지 식 경 제 부 장 관 귀하지 식 경 제 부 장 관 귀하지 식 경 제 부 장 관 귀하

본 보고서를 아노다이징 기술을 이용한 고광택 감광드럼 재제조 공정의 양산화 기ldquo

술지원 지원기간 과제의 기술지원성과보고서rdquo ( 2007 07 01 ~ 2008 06 30)

를 제출합니다

2008 6 302008 6 302008 6 302008 6 30

지원기관 한국생산기술연구원지원기관 한국생산기술연구원지원기관 한국생산기술연구원지원기관 한국생산기술연구원

대표자대표자대표자대표자( )( )( )( ) 나 경 환나 경 환나 경 환나 경 환

지원기업 주 삼텍지원기업 주 삼텍지원기업 주 삼텍지원기업 주 삼텍 ( ) ( ) ( ) ( )

대표자대표자대표자대표자( )( )( )( ) 김 성 하김 성 하김 성 하김 성 하

지원책임자지원책임자지원책임자지원책임자 황 석 호황 석 호황 석 호황 석 호

참여연구원참여연구원참여연구원참여연구원 박 승 상박 승 상박 승 상박 승 상

김 정 열김 정 열김 정 열김 정 열

- 4 -

기술지원성과 요약서기술지원성과 요약서기술지원성과 요약서기술지원성과 요약서

과제보유번호 연구기관 2007 07 01 ~ 2008 06 30

연구사업명 부 품 소 재 전 문 기 업 기 술 지 원 사 업부 품 소 재 전 문 기 업 기 술 지 원 사 업부 품 소 재 전 문 기 업 기 술 지 원 사 업부 품 소 재 전 문 기 업 기 술 지 원 사 업

지원과제명아노다이징 기술을 이용한 고광택 감광드럼 재제조 공정의 양산화 기술

지원

지원책임자 황석호 지원연구원수

총 명 3

내부 명 2

외부 명 1

사업비

정부 천원 65000

기업 천원 65000

계 천원 130000

지원기관명 한국생산기술연구원 소속부서명 청정공정팀

참여기업 기업명 주 삼텍 기술책임자 고 덕 영 ( )

요약 연구결과를 중심으로 개조식 자 이내( 500 )보고서

면수

본 지원사업은 폐토너카트리지 부품중 폐기되는 드럼을 재활용하기 위해 먼저- OPC

감광코팅층 제거를 위해 적합한 최적의 혼합용매를 선정하였다 기존의 혼합용매 메틸 (

렌클로라이드 펜탄 헥산 헵탄 에 계 또는 플로필렌 ) BTX(Benzene Toluene Xylene)

아세테이트 용매에서 선택되는 종의 이상을 혼합하여1 30 - 40 에서 유기 감광코팅층

을 제거하고 난 후 초순수를 이용하여 남아있는 친유성물질을 제거하기 위한 탈지단계에

이르는 최적의 박리세정공정을 확립

박리세정공정 후 아노다이징층의 미세 이물질을 제거하기 위해 탕세조성물을 이용하여-

에서 탕세하는 박리후세공정을 확립65 -80

상기 박리단계를 수행하는 박리조를 진동 또는 상하 요동시켜 박리효율을 증가시키는 공-

정확립

폐기되는 드럼 양말단에 부착되어 있는 플라스틱 기어부분의 성분과 물성을 조사- OPC

하여 분리공정이 보다 쉽게 하기 위한 방법제시

조도측정장치로 아노다이징된 재제조 드럼의 품질관리를 확립-

재제조된 드럼의 수명측정을 위해 고안된 장비를 이용하여 주 삼텍에서 제재조된- OPC ( )

드럼의 수명은 약 장을 프린트할 수 있는 것으로 측정되어 정품 드럼에OPC 12000 OPC

비해 전혀 손색이 없음을 입증

색 인 어

각 개 이상( 5 )

한 글폐토너카트리지 감광성 드럼 고순도알루미늄 아노다이징 재

제조

영 어Waste toner cartridge Organic photo conduct drum High

purity aluminium Anodizing Remanufacturing

- 5 -

기술지원성과 요약문기술지원성과 요약문기술지원성과 요약문기술지원성과 요약문

사업목표사업목표사업목표사업목표1111

폐프린트 카트리를 분리 세정공정을 통하여 얻어진 고순도 알루미늄을 아노다

이징 기술을 이용하여 고광택성을 갖는 감광 드럼의 고효율 회수공정 지원 및

드럼의 표면코팅층의 제거 시 사용되는 각종 화학약품의 최적 배합비율과 최적

화 공정기술 지원

기술지원내용 및 범위기술지원내용 및 범위기술지원내용 및 범위기술지원내용 및 범위2222

감광코팅층 용해를 위한 적절한 혼합용매비율에 관한 기술지원

폐카트리지의 분해과정에서 발생되는 부산물의 분리공정 기술지원

합리적 세정공정 설계를 통한 폐 감광 드럼의 아노다이징 공정기술 지원

재제조된 감광드럼의 성능평가 지원

지원실적지원실적지원실적지원실적3333

지원항목지원내용

비고기술지원前 기술지원後

감광코팅층 용해속도 12 mincycle 8 mincycle

부산물 물성평가 無 평가완료

표면조도 불균일 15-17

도금두께 불균일 4-6

드럼 사용수명OPC 無 12000 page

- 6 -

기술지원 성과 및 효과기술지원 성과 및 효과기술지원 성과 및 효과기술지원 성과 및 효과4444

해당기술 적용제품해당기술 적용제품해당기술 적용제품해당기술 적용제품1)1)1)1)

적용제품명 토너 카트리지용 감광드럼o

모 델 명 수거된 드럼의 모델명과 동일함o ( )無

품질 및 가격품질 및 가격품질 및 가격품질 및 가격2)2)2)2)

구분 경쟁 제품해당기술 적용제품

비 고지원전 지원후

경쟁제품 대비 품질 백산 OPC 80-90 동일

경쟁제품 대비 가격 백산 OPC 6500ea 7000ea

객관화 된 를 근거로 작성DATA

원가절감 효과원가절감 효과원가절감 효과원가절감 효과3)3)3)3)

구 분 절 감 금 액 비 고

원부자재 절감 백만원 년 ( 10)

인건비 절감 백만원 년 ( 30)

계 백만원 대 ( 40)

공정개선 및 품질향상 등으로 인한 절감효과 반영

적용제품 시장전망 매출성과적용제품 시장전망 매출성과적용제품 시장전망 매출성과적용제품 시장전망 매출성과4) ( )4) ( )4) ( )4) ( )

구 분 당해연도 매출 차년도예상매출 전년대비 증가비율 비고

내 수 백만원 년120 백만원 년200 166

수 출 천달러 년- 천달러 년-

계 백만원 년120 백만원 년200 166

참고 적용제품 주요수출국) 1

작성당시 환율기준2

- 7 -

수입대체효과수입대체효과수입대체효과수입대체효과5)5)5)5)

해당기술의 기술력 향상 효과해당기술의 기술력 향상 효과해당기술의 기술력 향상 효과해당기술의 기술력 향상 효과6)6)6)6)

국내 재생 드럼 시장에서 생산성 향상으로 인해 가격경쟁력 확보- OPC

재생 드럼의 장비에 의한 수명예측으로 최종제품의 품질관리 확보- OPC

최적의 아노다이징 공정으로 인한 불량률 감소-

해당분야에 대한 전문인력 양성-

기술적 파급효과기술적 파급효과기술적 파급효과기술적 파급효과7)7)7)7)

재제조에 따른 재생카트리지 원가 절감 및 에너지 비용 절감-

원료의 가 외국 일본 등 에 의존하고 있어 약 의 원재료의 수입 대- 60 ( ) 60

체효과 발생

폐자원의 재활용 및 재제조에 따른 환경적 기대효과-

적용기술 인증 지적재산권 획득여부적용기술 인증 지적재산권 획득여부적용기술 인증 지적재산권 획득여부적용기술 인증 지적재산권 획득여부5 5 5 5

규격 인증획득규격 인증획득규격 인증획득규격 인증획득1) 1) 1) 1)

- 8 -

지적재산권지적재산권지적재산권지적재산권2)2)2)2)

종류 명칭 번호발명자

고안자( )권리자 실시권자

비고

등록 출원( )

특허오피씨 드럼 폐관의

재활용 방법10-0816465 주 삼텍( ) 주 삼텍( ) 주 삼텍( ) 등록

세부지원실적세부지원실적세부지원실적세부지원실적6666

항 목지원

건수지 원 성 과

기술정보제공 건8 기술 숙지 및 효율성 개선

시제품제작 건1 세정조 제작 및 생산속도 향상

양산화개발 건0

공정개선 건1 공정시간 단축 및 생산성 증가

품질향상 건0

시험분석 건17 정확한 시료 확인 및 세정용매 개선

수출 및 해외바이어발굴 건0

교육훈련 건2 프린터 카트리지 원리 및 기술 숙지

기술마케팅 경영자문 건0

정책자금알선 건0

논문게재 및 학술발표 건0

사업관리시스템

지원실적업로드 회수건24

참여기업 방문회수 건24

기 타 건0

상기 세부지원실적에 대한 세부내용 첨부

종합의견종합의견종합의견종합의견7777

사업목표 및 수립된 기술지원 내용을 적절히 수행함으로서 재제조된 감광드럼

에 대한 전문기술 확립과 감광코팅층 제거에 대한 독보적인 기술확보와 아울

러 재제조된 감광드럼의 유효수명을 예측함으로서 최종제품의 품질관리가 용

이해져 동종사업에 경쟁력을 확보하였슴

- 9 -

연구과제 세부과제 성과연구과제 세부과제 성과연구과제 세부과제 성과연구과제 세부과제 성과( )( )( )( )

과학기술 연구개발 성과과학기술 연구개발 성과과학기술 연구개발 성과과학기술 연구개발 성과1111

논문게재 성과

논문게재 세부사항논문게재 세부사항논문게재 세부사항논문게재 세부사항

(9)(9)(9)(9)

게재게재게재게재

년도년도년도년도

(10)(10)(10)(10)

논문명논문명논문명논문명

저자저자저자저자(11)(11)(11)(11)

(12)(12)(12)(12)

학술지명학술지명학술지명학술지명

(13)(13)(13)(13)

VolVolVolVol

(No)(No)(No)(No)

(14)(14)(14)(14)

국내외국내외국내외국내외

구분구분구분구분

(15)(15)(15)(15)

SCISCISCISCI

구분구분구분구분주저자주저자주저자주저자 교신 저자교신 저자교신 저자교신 저자 공동 저자공동 저자공동 저자공동 저자

사업화 성과사업화 성과사업화 성과사업화 성과2222

특허 성과

출원된 특허의 경우o

세부사항세부사항세부사항세부사항

(9)(9)(9)(9)

출원년도출원년도출원년도출원년도

(10)(10)(10)(10)

특허명특허명특허명특허명

(11)(11)(11)(11)

출원인출원인출원인출원인

(12)(12)(12)(12)

출원국출원국출원국출원국

(13)(13)(13)(13)

출원번호출원번호출원번호출원번호

등록된 특허의 경우o

특허 세부사항특허 세부사항특허 세부사항특허 세부사항

(9)(9)(9)(9)

등록년도등록년도등록년도등록년도

(10)(10)(10)(10)

특허명특허명특허명특허명

(11)(11)(11)(11)

등록인등록인등록인등록인

(12)(12)(12)(12)

등록국등록국등록국등록국

(13)(13)(13)(13)

등록번호등록번호등록번호등록번호

20080327오피씨 드럼 폐관의

재활용 방법주 삼텍( ) 한국 10-0816465

- 10 -

사업화 현황

사업화 세부사항사업화 세부사항사업화 세부사항사업화 세부사항

(9)(9)(9)(9)

사업화명사업화명사업화명사업화명

(10)(10)(10)(10)

사업화사업화사업화사업화

내용내용내용내용

사업화 업체 개요사업화 업체 개요사업화 업체 개요사업화 업체 개요(11)(11)(11)(11) (12)(12)(12)(12)

기 매출액기 매출액기 매출액기 매출액

백만원백만원백만원백만원( )( )( )( )

(13)(13)(13)(13)

당해연도당해연도당해연도당해연도

매출액매출액매출액매출액

백만원백만원백만원백만원( )( )( )( )

(14)(14)(14)(14)

매출액 합계매출액 합계매출액 합계매출액 합계

백만원백만원백만원백만원( )( )( )( )업체명업체명업체명업체명 대표자대표자대표자대표자 종업원수종업원수종업원수종업원수사업화사업화사업화사업화

형태형태형태형태

고용창출 효과

고용창출 세부사항고용창출 세부사항고용창출 세부사항고용창출 세부사항

(9)(9)(9)(9)

창업창업창업창업

명명명명( )( )( )( )

(10)(10)(10)(10)

사업체 확장사업체 확장사업체 확장사업체 확장

명명명명( )( )( )( )

(11)(11)(11)(11)

합계합계합계합계

명명명명( )( )( )( )

- 11 -

세부지원실적 증빙 내용세부지원실적 증빙 내용세부지원실적 증빙 내용세부지원실적 증빙 내용

참여기업 현장방문 건참여기업 현장방문 건참여기업 현장방문 건참여기업 현장방문 건1 241 241 241 24

NONONONO 일자일자일자일자 구체적 내용구체적 내용구체적 내용구체적 내용 증빙유무증빙유무증빙유무증빙유무

1 년 월 일2007 8 9 전기도금융 불용성 양극 기술관련 기술자료

2 년 월 일2007 11 2 양극산화 피막의 결함 및 대책

3 년 월 일2007 12 5 양극산화법 특징과 조건관련 기술정보

4 년 월 일2007 12 17프린터의 폐토너 잉크 카트리지 재제조

기술현황 교육

5 년 월 일2008 1 9 레이져 프린터의 구조 및 작동원리 교육

6 년 월 일2008 1 21 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 1

7 년 월 일2008 2 12 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 2

8 년 월 일2008 3 6 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 3

9 년 월 일2008 3 7 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 4

10 년 월 일2008 3 10 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 5

11 년 월 일2008 3 21 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 6

12 년 월 일2008 3 31 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 7

13 년 월 일2008 4 18 드럼관련 논문 및 특허 기술정보OPC

14 년 월 일2008 4 25 드럼 기어 부분 구조분석(FT-IR)

15 년 월 일2008 5 8 드럼 기어 부분 열분석 차(TGA DSC) 1

16 년 월 일2008 5 22 드럼 기어 부분 열분석 차(TGA DSC) 2

17 년 월 일2008 6 5 알루미늄 드럼 표면분석 차 알루미늄1 ( 5000)

18 년 월 일2008 6 10 알루미늄 드럼 표면분석 차 알루미늄2 ( 3000)

19 년 월 일2008 6 12 드럼 최종평가 차OPC (1 )

20 년 월 일2008 6 17 드럼 최종평가 차OPC (1 )

21 년 월 일2008 6 19 드럼 최종평가 차OPC (1 )

22 년 월 일2008 6 24 드럼 최종평가 차OPC (1 )

23 년 월 일2008 6 27 드럼 최종평가 차OPC (1 )

24 년 월 일2008 6 30 세정조 공정개선을 통한 생산속도 향상

- 12 -

기술정보제공 건기술정보제공 건기술정보제공 건기술정보제공 건2 82 82 82 8

NONONONO 일자일자일자일자 구체적 내용구체적 내용구체적 내용구체적 내용 증빙유무증빙유무증빙유무증빙유무

1 년 월 일2007 8 9 전기도금융 불용성 양극 기술관련 기술자료

2 년 월 일2007 11 2 양극산화 피막의 결함 및 대책

3 년 월 일2007 12 5 양극산화법 특징과 조건관련 기술정보

4 년 월 일2007 1 4 양극산화 열적안정성 논문외 건4

5 년 월 일2008 1 22 리사이클 제품과 특허권외 건3

6 년 월 일2008 3 12 양근산화 관련 논문외 건2

7 년 월 일2008 4 18 드럼관련 논문 및 특허 기술정보OPC

8 년 월 일2008 5 6 양근산화 피막 특성 논문외 건2

시제품제작 건시제품제작 건시제품제작 건시제품제작 건3 13 13 13 1

NONONONO 일자일자일자일자 구체적 내용구체적 내용구체적 내용구체적 내용 증빙유무증빙유무증빙유무증빙유무

1 년 월 일2008 5 29 세탁조 설계 및 설치 현장실사

- 13 -

시험분석 건시험분석 건시험분석 건시험분석 건4 174 174 174 17

NONONONO 일자일자일자일자 구체적 내용구체적 내용구체적 내용구체적 내용 증빙유무증빙유무증빙유무증빙유무

1 년 월 일2008 1 21 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 1

2 년 월 일2008 2 12 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 2

3 년 월 일2008 3 6 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 3

4 년 월 일2008 3 7 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 4

5 년 월 일2008 3 10 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 5

6 년 월 일2008 3 21 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 6

7 년 월 일2008 3 31 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 7

8 년 월 일2008 4 18 드럼 기어 부분 구조분석(FT-IR)

9 년 월 일2008 4 25 드럼 기어 부분 열분석 차(TGA DSC) 1

10 년 월 일2008 5 8 드럼 기어 부분 열분석 차(TGA DSC) 2

11 년 월 일2008 5 22 알루미늄 드럼 표면분석 차 알루미늄1 ( 5000)

12 년 월 일2008 6 5 알루미늄 드럼 표면분석 차 알루미늄2 ( 5000)

13 년 월 일2008 6 12 드럼 최종평가 차OPC (1 )

14 년 월 일2008 6 17 드럼 최종평가 차OPC (2 )

15 년 월 일2008 6 19 드럼 최종평가 차OPC (3 )

16 년 월 일2008 6 24 드럼 최종평가 차OPC (4 )

17 년 월 일2008 6 27 드럼 최종평가 차OPC (5 )

- 14 -

기술지원실적 업로드 건기술지원실적 업로드 건기술지원실적 업로드 건기술지원실적 업로드 건5 245 245 245 24

NONONONO 일자일자일자일자 구체적 내용구체적 내용구체적 내용구체적 내용 증빙유무증빙유무증빙유무증빙유무

1 년 월 일2007 8 9 전기도금융 불용성 양극 기술관련 기술자료

2 년 월 일2007 11 2 양극산화 피막의 결함 및 대책

3 년 월 일2007 12 5 양극산화법 특징과 조건관련 기술정보

4 년 월 일2007 12 17프린터의 폐토너 잉크 카트리지 재제조

기술현황 교육

5 년 월 일2008 1 9 레이져 프린터의 구조 및 작동원리 교육

6 년 월 일2008 1 21 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 1

7 년 월 일2008 2 12 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 2

8 년 월 일2008 3 6 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 3

9 년 월 일2008 3 7 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 4

10 년 월 일2008 3 10 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 5

11 년 월 일2008 3 21 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 6

12 년 월 일2008 3 31 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 7

13 년 월 일2008 4 18 드럼관련 논문 및 특허 기술정보OPC

14 년 월 일2008 4 25 드럼 기어 부분 구조분석(FT-IR)

15 년 월 일2008 5 8 드럼 기어 부분 열분석 차(TGA DSC) 1

16 년 월 일2008 5 22 드럼 기어 부분 열분석 차(TGA DSC) 2

17 년 월 일2008 6 5 알루미늄 드럼 표면분석 차 알루미늄1 ( 5000)

18 년 월 일2008 6 10 알루미늄 드럼 표면분석 차 알루미늄2 ( 3000)

19 년 월 일2008 6 12 드럼 최종평가 차OPC (1 )

20 년 월 일2008 6 17 드럼 최종평가 차OPC (1 )

21 년 월 일2008 6 19 드럼 최종평가 차OPC (1 )

22 년 월 일2008 6 24 드럼 최종평가 차OPC (1 )

23 년 월 일2008 6 27 드럼 최종평가 차OPC (1 )

24 년 월 일2008 6 30 세정조 공정개선을 통한 생산속도 향상

- 15 -

목 차목 차목 차목 차

제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요1111

제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성1111

아노다이징의 개요아노다이징의 개요아노다이징의 개요아노다이징의 개요1111

가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징

나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사

다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질

라 양극산화 공정라 양극산화 공정라 양극산화 공정라 양극산화 공정

프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황2222

가 재제조 산업가 재제조 산업가 재제조 산업가 재제조 산업

나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업

참여기업의 현황 및 애로기술참여기업의 현황 및 애로기술참여기업의 현황 및 애로기술참여기업의 현황 및 애로기술3333

제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표2222

기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격1111

가 기술지원의 최종목표가 기술지원의 최종목표가 기술지원의 최종목표가 기술지원의 최종목표

나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격

제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용3333

세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용1111

제 장 국내제 장 국내제 장 국내제 장 국내2222 ㆍㆍㆍㆍ외 기술현황외 기술현황외 기술현황외 기술현황

제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과3333

제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행1111

드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정1 OPC1 OPC1 OPC1 OPC

가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도 OPC OPC OPC OPC

폐플라스틱 정성분석폐플라스틱 정성분석폐플라스틱 정성분석폐플라스틱 정성분석2222

가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석

나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석

- 16 -

최적용매선정최적용매선정최적용매선정최적용매선정3333

가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정

아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화4444

가 아노다이징의 전처리가 아노다이징의 전처리가 아노다이징의 전처리가 아노다이징의 전처리

나 아노다이징 고전 최적화나 아노다이징 고전 최적화나 아노다이징 고전 최적화나 아노다이징 고전 최적화

재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험5555

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222

가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정

제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도4444

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

부 록부 록부 록부 록

기술지원 일지기술지원 일지기술지원 일지기술지원 일지1111

국내 외 기술 정보 제공 요약 목록국내 외 기술 정보 제공 요약 목록국내 외 기술 정보 제공 요약 목록국내 외 기술 정보 제공 요약 목록2222 ㆍㆍㆍㆍ

시험분석자료시험분석자료시험분석자료시험분석자료3333

- 17 -

제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요1111

제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성1111

아노다이징의 개요아노다이징의 개요아노다이징의 개요아노다이징의 개요1111

가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징

알루미늄 금속은 대기 중에서 자연적으로 표면에 산화알루미늄 피막이 생성되어 소

자를 보호하므로 내식성이 우수하고 연전성도 우수하며 성형 절삭 가공도 용이하

다 순수 알루미늄을 주성분으로 하여 구리 마그네슘 니켈 망간 규소 아연 등을

첨가하여 제조한 알루미늄 합금은 연신성 및 인발성이 우수하고 가벼우며 튼튼하

고 미관이 수려한 특성 때문에 알루미늄재 알루미늄 알루미늄 합금 는 다양한 용도( )

로 사용되며 이러한 알루미늄재의 표면처리를 기술화하여 내구성 및 내식성이 우

수한 소재로 가공하는데 이용된다

알루미늄은 철 다음으로 많이 사용되고 있는 제 의 금속재질로서 성장하고 있는 금2

속이며 알루미늄의 사용처는 다음과 같다

고층건물의 건축자재용 내외장재-

자동차의 내외장재 및 구조물-

항공기용 내외장재 및 구조물-

선박의 내외장재 및 구조물-

전기통신기기의 외장형 패널 내장형 케이스-

컴퓨터의 내외장재-

군사기물 용도-

광학 부품 용도-

음향기기의 프론트 판넬-

각종 기계부품-

필기구를 비롯한 사무용품-

주방용품을 비롯한 다양한 가정용제품-

- 18 -

각종 장신구 및 화장품 용기-

나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사

알루미늄은 규소(SiO2 에 이어 지각표면층에 가장 많이 매장되어 있는 원소이며 알)

루미늄 산화물로서 생긴 귀금속 종류로는 루비 사파이어 등이 있다 알루미늄은 대

략 년 전부터 산업용으로 널리 활용되기 시작하였다120

알루미늄은 년 영국의 과학자인 험프리 데이비1807 (Humphry Davy 1778~1829)

에 의해 발견되었으며 험프리 데이비는 황산 알루미늄과 탄산카리움의 복합염인

명반에 포함되어 있는 융체를 전기분해하여 알루미늄을 분리하고자 최초로 시도 하

였으나 실패 하였고 그 이후 년 덴마크의 한스 크리스찬 엘스테드 1825 (Hans

가 염화알루미늄을 카리움 아말감으로 환원하여 최Christian Oersted 1777~1851)

초로 알루미늄의 분리에 성공 하였다 년 독일의 프리드리히 뵐러 1827 (Friedrich

는 염화알루미늄을 카리움으로 환원하여 알루미늄 분말을 얻Wohler 1800~1882)

었고 년 보다 순수한 알루미늄을 얻어 비중 및 화학적 성질을 측정하였다 1845

년 프랑스의 생트클레드빌1854 (Henri Etienne Sante-Claire Deville 1818~1881)

은 뵐러의 방법을 개량하여 나트륨에 의해 알루미늄을 분리하였다 년 영국의 1859

가하트가 드빌의 방법에 의해 알루미늄의 제련을 시작하였으며 년 미국의 찰 1896

스 마틴 홀 은 빙정석을 용제로 하여 알루미늄을(Charles Martin Hall 1863~1914)

녹여 그 용액을 전기분해하여 알루미늄을 환원 추출 하였다 이 방법은 현대의 알

루미늄 전해법의 기초가 되는 방법이었다

같은 시기에 프랑스의 화학자 폴 에루 (Paul Louis Toussaint Heroult

도 같은 방법으로 알루미늄을 추출하였다 그래서 이 방법을 홀 에루1863~1914) -

법이라고 명명하였다 이후 년 오스트리아의 칼 죠셉 바이어가 규산분이 적은 1888

보오크사이트를 알칼리로 용해하여 알루미나를 추출하는 방법을 고안하였다 이 방

법은 순도가 높은 산화알루미늄을 경제적으로 얻을 수가 있는데 수산화나트륨 수

용액과 가온 가압반응 시켜 알루민산나트륨 수용액을 만들어 보크사이트의 불순물

인 규소 철 티탄의 산화물을 불용성 잔재로 남기고 카올린계 반응성 실리카는 탈

규소 반응에 의해서 불용성 알루미노규산알칼리염을 만든다 여과된 알루미난나트

륨 수용액은 냉각한 다음 수산화알루미늄 결정의 종자를 가해서 교반 방치하면 가

수 분해하여 수산화알루미늄으로 분리하고 모액은 조정모액으로서 보크사이트 용

해공정에 순환 사용된다 가수분해하여 석출한 수산화알루미늄은 회전로에서 가열

되고 탈수하여 순도가 높은 산화알루미늄을 제조할 수 있다 이 방법을 바이어 방

법이라고 하며 오늘날 알루미늄 산업의 기초가 되는 것이다

- 19 -

다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질

알루미늄의 물리적 화학적 성질은 표 과 같다1

표 알루미늄의 성질표 알루미늄의 성질표 알루미늄의 성질표 알루미늄의 성질1111

분류분류분류분류 특성특성특성특성

기호 Al

원자번호 13

원자량 269815 gmol

비중 270

융점 6597

선열팽창계수(20 ) 239 micro-in

열전도도(20 ) 053 cal cm per 20 sec

비열(20 ) 0215 calg

전기저항 2655 microhm-cm

공간격자 면심입방격자 a=4043 Å

용해 알칼리 염산 황산 등

불용해 질산 아세트산 암모니아 등

또한 다음과 같은 알루미늄은 소재로서 우수한 특성을 지니고 있다

- 20 -

은백색의 광택을 가지는 부드러운 금속이다-

전성이 풍부하여 박막화하기 용이하다-

가공성에 필수적인 연성이 풍부하여 다양한 형상의 제조 및 가공이 용이하다-

시중에서 판매되는 알루미늄은 의 순도이며 주요 불순물은 규소- 9800~9985

와 철이다

합금처리 열처리 등에 따라 인장강도를- 7~60 kgmm2로 조정 할 수 있어 용도

에 따라 적절한 강도를 선정할 수 있다

열전도성과 전기전도성이 우수하다-

비중으로 보아 전형적인 금속이다 알루미늄의 비중은 동이나 철금속의 으로- 13

서 각종 제품의 경량화 목적에 유리하다

공기 중에 방치하면 자연적으로 내식성이 우수한 산화 피막을 형성한다-

비금속인 질소 황 탄소 등과 직접 화학반응하여 질소화물 황화물 탄화물이 된-

족 할로겐인 염소와 브롬과 화학 반응하여 각각 염화물 브롬화물을 만든다- 7A

산에 녹여 염을 생성시킨다-

염기에 녹여 수소를 발생시켜 알루민산염을 생성시킨다-

무독성이고 식품류와 반응도 하지 않아 가정용으로 우수하다-

재활용이 다른 금속보다 용이하다-

라 양극산화 공정라 양극산화 공정라 양극산화 공정라 양극산화 공정

알루미늄은 원래 활성적인 금속으로 공기 중에 노출되면 자연적 산화피막이 형성된

다 그러나 이것은 알루미늄 상의 도금 및 다른 금속의 코팅을 불가능하게 만든다

이런 자연 피막은 공업적 이용가치도 적으므로 인공적으로 더욱 두껍게 하여 10

이상의 산화피막을 만들며 이러한 과정을 양극산화라고 한다

양극산화 는 알루미늄을 전해액에서 양극으로 하고 전기를 통하여 양극(anodizing)

에 발생하는 산소에 의해서 알루미늄 면이 산화 되어서 산화알루미늄(Al2O3 피막이)

형성되게 된다 산화알루미늄 (Al2O3 피막은 투명 또는 반투명으로 내식성이 뛰어)

나고 다공질이어서 여러 가지 색으로 염색 가능할 뿐 만 아니라 알루미늄의 순도가

높을수록 아름답고 광택이 좋은 피막을 얻을 수 있어 공업용은 물론 장식용으로도

많이 사용되고 있다

- 21 -

양극산화를 포함한 모든 표면처리의 제조공정은 전처리 양극산화 혹은 표면처리

후처리로 크게 나눌 수 있다 전처리 공정은 가공소재의 표면에 있을 수 있는 오염

물질과 공정중이나 이송 중에 발생할 수 있는 오염 물질을 모두 제거 하여 표면처

리가 용이하도록 하는 과정이다 전처리 과정을 거친 가공소재를 양극 산화 한 후

후처리를 한다 후처리는 양극산화 후 생성된 양극파막상에 외관성과 장식성의 부

여 또는 내식성 및 내마모성과 같은 기능성을 향상하기 위한 처리 이다

양극상에서 일어나는 반응은 법칙에 의한 반응과 법칙에 따르지 않Faraday Faraday

는 반응으로 구분할 수 있다

전기 정련 또는 전기도금에서 가용성 양극의 용해기구는 위와 같지만 양극 산화의

경우에는 알루미늄은 위와 같은 기구에서는 용해되지 않는다고 한다

활성층과 전해액과의 경계면에서 OH-가 방전해서 산소가스가 발생하고 전자는 피

막을 통해서 알루미늄 양극에 흡수된다 알루미늄을 1 ampdm2정도의 전류밀도

로 전해할 때 순수한 알루미늄의 경우에는 산소가스의 발생이 보이지 않지만 알루

미늄합금의 경우에는 통과전기량의 통상 경우에 따라서는 이것 이상에10 ~20

상당하는 산소가스가 발생한다 10 ampdm2과 같은 고전류밀도에서 전해하면 순

수한 알루미늄의 경우에도 알루미늄의 산화에 요구되는 이상의 과잉 산소가 가스로

서 발생한다

이온이 피막을 이동함에 따라 산화반응이 진행한다고 생각된다 가동이온중에는

H+ Al+++ O--

OH-외에 전해질의 음이온이 있다고 생각되고 이것의 거동에 대해

서는 여러 견해가 있다

알루미늄의 양극에서 수소를 생성하는 것은 두 극의 가스 중에 수소가스를 함유하

고 있고 황산법의 경우 황화수소를 발생으로 확인할 수 있다 비슷한 현상은 저전

장에 대한 연구결과 예를들면 알루미늄을 등의 수용액 중에서 양극 분극하면 NaCl

법칙에 기초를 두어 전해전류로부터 계산된 값보다 과대한 속도Feraday 10~20

로 용해하고 수소의 발생을 수반하는 것으로 알려져 있다

특히 알루미늄의 양극산화는 법칙에 따르는 반응으로서 그 양극산화 방정Faraday

식은 다음과 같다

- 22 -

마 피막의 구조마 피막의 구조마 피막의 구조마 피막의 구조

다공성 양근산화 피막의 구조에 대해서는 그 모델이 여러 가지가 발표되고 있으나

가지의 대표적인 모델로 나타낼 수 있다3

그림 의 는 년에 제출된 등의 모델로서 전자현미경 관찰에 비해 미1 (a) 1953 Keller

세골 셀 활성층 및 벽의 구조를 나타내고 그것에 기하학적 칫수를 부여한 획기적

인 것으로 기본적인 형성에 있어서는 현재도 큰 변화가 없다 그림 는 (b) Akabori

의 모델로서 활성층은 약 50Å의 알루미늄을 과잉으로 함유하는 Al2O3로 이루어져

있으며 셀의 성장에 따라 각 셀간에 이 알루미늄을 과잉 함유한 Al2O3의 층이 개재

한다고 한다 또한 미세공단 면의 형태는 수산피막에서는 거의 원형이지만 환산피

막에서는 복잡한 형상을 나타낸다고 보고되고 있다 그림 는 년에 발표된 1(c) 1962

의 콜로이드 모델로서 다공성의 의미를 기하학적인 기공에 중점을 두지 않Murphy

고 산화물의 콜로이드적 성질의 변화에 의해 설명한 것으로 알루미늄 소지에 가장

가까운 쪽은 완전히 무수 Al2O3이지만 외측으로 감에 따라 미세한 산화물 콜로이드

입자의 외면에 물 및 기타 이온이 흡착하여 전도성을 가지는 부분으로 형성된다

의 모델(a) Keller 의 모델(b) Akabori 의 콜로이드 모델(c) Murphy

그림 양극산화피막의 구조 모델그림 양극산화피막의 구조 모델그림 양극산화피막의 구조 모델그림 양극산화피막의 구조 모델11111111

프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황2222

가 재제조산업가 재제조산업가 재제조산업가 재제조산업

- 23 -

재제조 은 고장 폐기 또는 교환된 물건을 회수하여 신제품과 같(remanufacturing)

은 상태로 만들어내는 일련의 과정을 의미한다 재제조는 제품의 수명을 연장시키

는 것과 같은 효과를 가지며 그 결과 폐기됨으로 인해 그대로 손실이 되는 원재료

에너지 및 노동력 등 생산요소를 크게 절약할 수 있다

미국의 경우 재제조는 산업에 따라 상이한 명칭으로도 불리는데 자동차부품산업의

경우에는 레이져 토너 카트리지의 경우는 타이어 재제ldquorebuildingrdquo ldquorechargerrdquo

조의 경우는 로 표현되고 있으며 대신ldquoretreaderrdquo ldquoremanufacturingrdquo

이란 표현이 사용되는 경우도 있다 재제조는 비교적 최근에 등장한ldquorecoditioningrdquo

개념으로 이와 유사한 개념으로는 재활용 재사용 수리 등이 있다 이러한 개념들

은 모두 못 쓰게 된 제품을 그대로 매립 소각 등의 방법으로 완전히 폐기하지 않

고 이를 다시 이용한다는 점에서 재제조와 유사하다 그러나 재제조와 재활용 재사

용 및 수리는 가치가 새로 창출되는 과정이 크게 상이하다

재활용은 폐제품이 원재료 생산에 다시 투입되는 것으로서 주로 신문지 유리병 및

알루미늄 캔과 같은 소비재가 대상이 된다 이러한 제품들이 소비가 된 후에 폐기

물 처리 과정에서 수거를 통해 회수되어 원자재 형태로 돌아가 제품생산 과정에 원

재료로 사용되는 것이 재활용 과정이다 수리는 고장 또는 성능 저하의 원인을 찾

아내어 문제된 부품을 고치거나 또는 교체하는 것을 의미한다

이에 비해 재제조는 생산된 제품이 성능 등 상품으로서의 모든 면에 있어서 신제품

과 거의 유사한 상태가 되도록 폐제품을 완전히 분해하고 부품을 수리 또는 교체하

고 검사를 하는 과정으로서 재활용 등에 비해 훨씬 확대된 개념이다 그러나 재제

조 개념이 이렇게 명확히 사용되고 있는 것만이 아니다 우리나라에서도 일부 분야

에서는 와 재제조와 같은 개념으로 사용되고 있고 일본의 경우에도 정책적rebuild

으로는 재제조 개념이 별도로 구분되지 않고 재사용 범주의 하나로 간주되어 사용

되고 있다 따라서 재제조품은 다음과 같은 조건을 만족시키는 제품이라고 말할 수

있다

재제조 제품의 주 구성 요소는 사용되다 폐기된 제품-

폐기된 제품은 그 부품의 성능이 충분히 판별될 수 있는 수준까지 해제-

중고제품의 부품은 철저히 세척되고 먼지와 부식이 없는 상태로 수리-

분실되었거나 결함이 있거나 부서진 또는 많이 닳아버린 부품들은 모두 정상적-

으로 기능을 할 수 있는 수준으로 수리가 되거나 또는 새 부품 재제조된 부품 또

는 성능이 정상적인 충고부품으로 교체

- 24 -

재제조된 제품의 모든 기능이 정상적으로 작동할 수 있도록 필요한 경우 각 부-

품에 대해 기계가공 재감기 재마감 또는 기타 필요한 조치가 취해짐

각 부품은 다시 조립되고 동종의 신제품과 동일한 성능을 갖는지 검사-

그림 내구재의 물질 순환 고리그림 내구재의 물질 순환 고리그림 내구재의 물질 순환 고리그림 내구재의 물질 순환 고리2 2 2 2

재제조된 상품의 특성 중 가장 중요한 것은 재제조품의 성능이 신제품에 비해 뒤떨

어져서는 안된다는 것이다 이러한 특성으로 인해 선진국에서는 재제조업체가 재제

조 제품의 품질을 보증하는 경우가 일반적이다 이렇게 제조된 재제조 제품들은 재

제조산업이 가장 발달한 미국의 경우 신제품 가격이 수준에서 판매되고45-65

있다 재제조의 개념은 원재 생산에서부터 원자재 제조과정에서의 가공 사용 재사

용 재제조 재활용 및 최종적인 폐기과정을 보여주는 생산과정에서의 물질 순환과

정을 살펴보면 보다 명확히 이해할 수 있다 그림 참고 ( 1 )

나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업

프린터 생산업체에서 판매하는 원제품에 비해 저렴한 가격대의 재제조 카트리지에

대한 수요가 증가하면서 토너카트리지 재제조산업은 호황에도 불구하고 무분별한

영세업체의 난립으로 여러 가지 문제점을 발생시켰다

- 25 -

사용 후 토너카트리지 재제조산업을 활성화에서의 장점은 부품공급 부담의 일정부

분을 재제조 제품으로 대체하여 부품공급 의무부담이 완화되고 에너지 및 자원은

원제품에 비해 이상 절약이 가능하다는 것이다 현재 우리나라의 사용 후 토너80

카트리지 재제조 관련 주요 문제점으로는 대부분의 업체가 재제조에 대한 개념 인(

식 의 결여에 기인하여 단순히 사용 후 토너카트리지를 닦아서 재충진하여 재사용)

하는 것이다 또한 사용 후 카트리지의 소유권 문제 지적재산권 문제 등으로 원제

조업체와의 분쟁이 발생할 가능성 또한 매우 높다 우리나라에서 재제조와 관련된

일반 현황 및 문제점은 다음과 같다

원토너 카트리지는 년 기준 만개가 판매 재제조 토너카트리지 생산량- 2003 184

은 만개 사용134

년 기준 원토너 카트리지 공급량 대비 재제조율은 로 추정- 2003 243

토너카트리지의 재제조시 원토너 업체의 상표를 삭제하지 않으면 현행 상표법-

및 부정경쟁방지법에 저촉될 소지가 있음

토너카트리지 원제조업체에서 사용 후 카트리지의 회수에 적극적으로 참여할 경-

우 회수된 카트리지를 물질 재활용에 앞서 재제조를 우선 고려하도록 하는 제도적

장치가 필요

현행 재제조 토너카트리지의 품질평가는 전문화된 표준 및 규격이 미완의 상태-

로 재제조 토너카트리지의 품질제고를 위한 법적 제도적 장치의 마련이 필요

토너카트리지 업체의 대부분은 종업원 명 이내의 영세 소규모 업체로 그 수- 3-4

는 약 개 이상으로 추정250

참여기업의 현황 및 애로 기술참여기업의 현황 및 애로 기술참여기업의 현황 및 애로 기술참여기업의 현황 및 애로 기술3333

주 삼텍은 기존의 재제조 업체들에서 행하여지고 있는 폐 프린트 카트리지 재활용( )

기술에서 탈피하여 폐 프린트 카트리지를 완전 분리 후 각각의 부품별 회수를 통

한 재활용 기술 및 아노다이징 공정을 도입한 고광택성 감광 드럼을 생산하고 있는

재제조 부품전문기업이다 일반적으로 폐 프린터 카트리지를 이용한 재제조 산업은

카트리지의 분리 후 회수된 의 간단한 표면처리 공정을 통한 재활용 기OPC Drum

술로 이미 유럽의 여러 선진국 및 국내 일부 기업에 의해 시도되어오고 있다 하지

만 기존의 공정을 탈피하여 회수된 폐카트리지를 선별lsquo rarr 부품관리 rarr 세정 rarr 고

광택 아노다이징rarr 고순도 알루미늄 회수 표면감광코팅 감광드럼 제조 등의 각rsquorarr rarr

공정을 통하여 폐카트리지를 이용한 감광드럼을 재제조하고 있으며 이에 대한 특허출

원을 완료한 상태이다

- 26 -

그림 토너 카트리지 재제조 공정그림 토너 카트리지 재제조 공정그림 토너 카트리지 재제조 공정그림 토너 카트리지 재제조 공정3 3 3 3

폐자원을 이용한 신규시장을 형성할 수 있는 재생자원화 기술을 보유하고 있음에도 불

구하고 국내 중소기업의 여건 상 전문 인력의 부족 및 기술습득의 어려움에 기인하여

그 기술적 한계를 극복하지 못하고 있는 실정이다 따라서 현 재제조 공정의 공정 최적

화 기술 드럼의 표면코팅 층의 제거 시 사용되는 신규 화학약품의 개발 그리고 생산

성을 극대화 할 수 있는 최적공정 설계에 대한 고급 전문 인력의 현장기술지도가 절실

한 상황이다

제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표2222

기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격1111

가 기술지원의 목표가 기술지원의 목표가 기술지원의 목표가 기술지원의 목표

폐프린트 카트리를 분리 세정공정을 통하여 얻어진 고순도 알루미늄을 아노다이징 기

술을 이용하여 고광택성을 갖는 감광 드럼의 고효율 회수공정 지원 및 드럼의 표면코

팅층의 제거 시 사용되는 각종 화학약품의 최적 배합비율과 최적화 공정기술 지원

- 27 -

나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격

공정개선공정개선공정개선공정개선 0신제품

제조기술0 품질향상품질향상품질향상품질향상 0

양산화양산화양산화양산화 0 시험분석 0 시제품 제작시제품 제작시제품 제작시제품 제작 0

제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용3333

세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용1111

감광코팅층 용해를 위한 용매 개발 및 적절한 혼합용매비율에 관한 기술지원

감광코팅층은 크게 세가지- (Blocking Layer Charge Generation Layer Charge

다른 필름으로 구성되어있다 따라서 세가지 필름을 동시에 제거할Transport Layer)

수 있는 용매 혹은 혼합용매에 대한 체계적인 기술지원

폐카트리지의 분해과정에서 발생되는 부산물의 분리공정 기술지원

수거된 드럼으로부터 고광택 고순도 알루미늄을 얻기 위한 전처리 분리공정- OPC

상에서 효과적인 플라스틱 기어부분과 분리기술 지원

합리적 세정공정 설계를 통한 폐 감광 드럼의 표면처리기술 지원

고생산성 세정공정을 위한 공정개선 기술지원-

고광택 특성을 갖는 아노다이징 공정기술 지원

드럼의 재제조 공정 합리화 방안 구축 지원OPC

기타 폐자원의 재활용 공정기술 지원

드럼이외의 부산물을 이용한 재활용 기술지원- OPC

화학물질을 동반하는 공정에서의 사용자 안전을 위한 반응원리에 대한 교육

합리적 공정운용을 위한 전문가 교육

기업의 품질시스템 구축을 위한 기술자문

제품의 신뢰성 향상을 위한 합리적 공정관리 시스템 구축 방안지원

- 28 -

기술지원의 목표기술지원의 목표기술지원의 목표기술지원의 목표 기술지원의 내용기술지원의 내용기술지원의 내용기술지원의 내용 기술지원범위기술지원범위기술지원범위기술지원범위

세정공정기술 확립

감광코팅층 분석-

고효율 용매 및 최적혼합용매-

고생산성 세정공정 설계기술-

아노다이징 공정 확립

아노다이징 공정분석-

최적 아노다이징 운전 조건확립-

고성능 전해액 구성 확립-

품질 신뢰성유지 시스템 구축-

기타 폐자원 재활용 기술

플라스틱 정성분석-

플라스틱 기어부의 재활용 기술-

컴파운딩 기술-

- 29 -

제 장 국내제 장 국내제 장 국내제 장 국내2222 ㆍㆍㆍㆍ외 기술현황외 기술현황외 기술현황외 기술현황

아노다이징 처리에 있어서 황산법은 년 영국 와 에1927 C H R Gower S O O Brien

의해 특허출원된 후 발전을 거듭하여 현재 세계적으로 가장 널리 보급되어 있는 방법

이다 전해질은 황산은 저렴하고 전해조작이 다른방법에 의하여 간단하며 생성된 피

막은 다른 방법으로 얻어진 피막보다 그 투명도가 좋기 때문에 알루미늄 합금에 적합

하다 합금성분에 의한 악영향이 적으며 피막의 색상도 옥살산보다 엷어서 염색에 적

합하다 또한 인가되는 전압이 낮고 전력소비량도 적으며 약품가격이 저렴한 장점이

있다 그러나 옥살산법보다 알루미늄의 용해량이 많고 생성되는 피막의 두께는 어느

정도 한계점을 가지고 있다 황산에 의한 피막의 용해가 크기 때문에 피막이 연한 단점

이 있다 황산피막은 다공성이며 내식성 내마모성이 양호하여 건재 공업용품 주방용

품 평판 기계부품 장식품등의 분야에서 널리 이용되고 있다 피막의 두께는 통상의

전해처리온도 약 에서( 20 ) 30~40 정도 얻어진다 공업적 처리조건은 한국공업규

격 을 표 및 표 에 나타내었다 여기에서 전해액의 농도와 온도 전류밀도KSD 9531 2 3

그리고 전해시간 등은 피막의 두께 경도 내식성 다공성등과 밀접한 상관관계를 가지

고 있으며 또한 알루미늄 용존량 교반공기량등도 무시할 수 없는 인자이다

표 황산법의 양극 산화 처리 조건표 황산법의 양극 산화 처리 조건표 황산법의 양극 산화 처리 조건표 황산법의 양극 산화 처리 조건2 (KSD 9531)2 (KSD 9531)2 (KSD 9531)2 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건 허 용 치허 용 치허 용 치허 용 치

전해액 조성 황산 10 ~30 plusmn2

알루미늄 이하20gL

욕 온도 15 ~ 25 plusmn2

전류밀도 60 ~ 300A plusmn7

시 간 피막두께에 필요한 시간

욕 전압 설정전압 plusmn2V

- 30 -

표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건

전해액 조성 황산 15

알루미늄 5 gL

욕 온도 21 plusmn 1

전류밀도 130A plusmn 5

시 간분30 ~ 10 의 경우(A 6063 )

분60 ~ 18 의 경우(A 6063 )

욕 전압 16V

옥살산법은 년 일본에서 개발되었으며 옥살산 알루마이트법으로서 널리 공업적으1926

로 이용되어 왔다 한편 독일에서는 법으로 공업화되어 있다 옥살산은 고가이 Eloxal

고 교직 중첩 전원설비를 사용해야 하며 조작이 복잡하여 단위처리면적당 소비전력이

높은것 외에도 피막이 흰색을 띄게 되기 때문에 최근에는 그 신장이 둔화되고 있다 그

러나 황산피막보다 피막의 염색성은 떨어지지만 내식성 내마모성이 우수하기 때문에

일용품의 일부와 특히 외관은 문제되지 않지만 고도의 피막성능을 요하는 공업용품등

에 이용되고 있다 공업적 처리조건은 한국공업규격 을 예로 들면 표 및 표 KSD 9530 4

와 같다5

표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건 허 용 치허 용 치허 용 치허 용 치

전해액 조성 유리산 2 ~ 5 plusmn1

알루미늄 이하20gL

욕 온도 15 ~ 35 plusmn4

전류밀도

직류와 교류의 경우

교류 40 ~ 350A

교류 40 ~ 700A plusmn7

교류의 경우 80 ~ 700A

시 간 피막두께에 따른 시간

욕 전압 설정전압 plusmn15V

- 31 -

표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건

전해액 조성 유리산 3

알루미늄 5 gL

욕 온도 28 plusmn 2

전해밀도

직류와 교류의 경우

직류 130A

교류 100A

시 간분25 ~ 6 의 경우(A 1100 )

분38 ~ 9 의 경우(A 1100 )

욕 전압직류 25 V

교류 80 V

피막의 성질피막의 성질피막의 성질피막의 성질 피막의 생성피막의 생성피막의 생성피막의 생성 온도 농도의 영향온도 농도의 영향온도 농도의 영향온도 농도의 영향 조작조작조작조작 실시조건의 예실시조건의 예실시조건의 예실시조건의 예

교교교교

류류류류

법법법법

연하고 표면에 요철

이 있으며 직류법과

동일한 두께의 경우

내식성이 양호함

적음

교류전류계의 읽기

에 을 곱하면036

직류값에 해당됨

농도의 영향은 큼 간단함

40~60 V

2~3 Adm2

25~30

분5~60

직직직직

류류류류

법법법법

경도가 크나 침식에

위해 구멍이 생김많음

액온을 낮게 유지

해 주어야 하고

농도의 영향은 적

간단함

40~60 V

1~2 Adm2

18~20

분10~60

교교교교

직직직직

중중중중

첩첩첩첩

법법법법

경하고 내식성이 있

고 최상의 피막을 얻

을 수 있음

많음

단시간에 두꺼운 피

막을 얻을 수 있음

보통

복잡하고

전력 소

모 량 이

많음

DC 25~30 V

1~3 Adm2

AC 40~80 V

1~3 Adm2

20~30

분15~60

- 32 -

크롬산법은 에 의해 년 영국에서 개발되어 수상비행기용 듀랄Bengough-Stauart 1923

루민의 방식을 목적으로 사용되었다 대표적인 방법으로는 단계적인 전해전압을 상승

시키는 법과 정전압 전해에 의한 미국 표준국의 방법이 있다 피막Bengough-Stauart

의 외관은 불투명하고 암회색을 띈 에나멜색이다 표준상태에서 생성되는 피막두께는

2 ~ 5 정도이므로 내마모성은 좋지 않지만 같은 두께의 다른 피막에 비하면 내식성

은 양호하다 처리조건으로 법은 전해액은 크롬산을 함유하 Bengough-Stauart 25

며 전해온도는 40 plusmn 2 로 하고 전해전압은 에서 까지를 분간 서서히 상승 0 V 40 V 10

시켜 에서 분간 유지하고 다시 분간 까지 상승시켜 최후의 분간은40 V 20 5 50 V 5 50 V

로 유지한다 이때 전류밀도는 01 ~ 05 정도이다 정전압 크롬산법에서는A 5 ~

의 크롬산전해액을 사용하고 전압은 처리시간은 분정도이다10 40 V 30

종류종류종류종류

조건조건조건조건옥 실 산 법옥 실 산 법옥 실 산 법옥 실 산 법 황 산 법황 산 법황 산 법황 산 법 크 롬 산 법크 롬 산 법크 롬 산 법크 롬 산 법

농도H2C2O4

(1) 3~5 (2) 10H2SO4 10~20 CrO3 3

온도(1) 20~30

(2) 15~60

(1) 15~22

옥살산을 첨가하면(2)

35까지

40plusmn20

전압(1) AC 40~80 V

(2) DC 25~30 VAC 15~25V

로부터 서서히DC = 0V

상승해서 로 하고40V

최후 분간은 로 유지5 50V

전류밀도(1) AC 1~3 Adm

2

(2) DC 1~3 Adm2

05~15 Adm2

03~04 Adm2

시간 분10~60 분5~100 분60

피막두께

H2C2O4 5 30plusmn2

AC 3 Adm2

분간에 40

10~12

H2SO4 20 30plusmn5

DC 10 Adm2

분간 20

에 5~7

분간에15 3~35

특징

특히 순 에 대해서는Al

경도 내식성 등 가장

우수한 피막을 얻는다

탈지력이 좋고 저질 Al

에도 광택이 좋으며 단

점으로 전력과 약품의

소비가 많음

설비가 많이 드나 유지

가 용이하고 유지비가

적으므로 보급이 많아

지고 있다 탈지력은 작

으나 합금 및 착색용 Al

양극산화에 적합함

투랄루민계에 적합한 양

극산화법이며 내식성이

있고 회색의 무광택 피

막이며 강도가 약하다

착색에는 적합하지 않음

- 33 -

그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도44441111

- 34 -

양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책

결함항목결함항목결함항목결함항목 원 인원 인원 인원 인 대 책대 책대 책대 책

버닝

버프버닝

전해액 온도 불균일

국부적 고전류밀도

수산화 알루미늄 버닝

연마조건의 적정화

액순환 교반량증가

전해파형의 평활화 전류밀도 낮춤

수세 알루미늄처리량의 조정

숏트

제품과 리드선의 접점의 어긋

제품과 음극과의 접촉

압출후의 국부적 냉각부족

디스멋트부족

거는 방법 개선

극간거리조정 내부음극유치법 개선

균질 한 냉각( )均質

질산농도증가 중크롬산카리첨가

욕중에서 흔든다

전해부식

접점불량

사용수로부터의 염소이온흡입

용접용후락스부착

인체의 땀이나 지문부착

중금속이온 흡입

유리산부족

중첩교류분 부족 수산법에 많(

음)

접점개량

순수사용

전해전의 충분한 세정

손장갑사용

중금속용출방지

산의보충

교류분 증가시킴

색얼룩

극비 의 부적당( )極秘

극간거리의 부적당

복잡한 형상

전류분포 불균일

교반부족 불균일

전해액 온도 상승

이물 부착( )異物

전해액 잔존

합금성분( )合金成分

염색조건

접점부족

음극면적조정

음극을 이동해 본다

음극배치의 고려

랙크접점수 증가

접점위치고려

전해액 순환량증가 냉각

수세를 충분히 한다

수세를 충분히 한다

재질확인

염색욕의 농도 관리p H

적정한 접점을 취한다

무지개

접점부족

전기접점불량

전해중단

표면적과 리드선의 적정화

리드접점부의 이탈방지

교반을 약하게 한다

- 35 -

결함항목결함항목결함항목결함항목 원 인원 인원 인원 인 대 책대 책대 책대 책

표면얼룩탈지불충분

재질 열처리의 불균일

탈지를 충분히 행한다

재질 열처리를 정확하게

표면거침소재의 조성부적합

엣칭조건의 부적합조건관리를 엄중하게 행한다

수산화나트륨 엣칭액의 노화 액관리 철저

버 닝 엣칭후 수세까지의 시간이 길다 엣칭후 신속수세

그림자모양 리드선에 의한 투영흔적 리드선위치에 주의할것

봉공얼룩물건의 겹침

온도의 불균일

물건이 겹치지 않도록 한다

온도분포를 균일하게 한다

액흐름

전해액을 유출

수세부족

맞춤시 불량

충분한 수세

스팟트개량

가스포겟틀 랙크각도의 부적합

공기교반 내부음극에서의 수소발생

적당한 틀과 랙크의 거는 각도선정

가스가 유출하도록 랙크를 만드로 건

크 랙 저온전해 봉공온도 가열 기계적 충격 이상의 가열을 피한다110

제품취급주의

성능결함 및

막두께부족

전해시간 짧고 전류밀도가 낮다

내부음극부족 및 음극면적부족

틀과 걸이 면적이 크다

리드의 접촉불량 탈막부족

리드의 전기용량부족

전기접점부족

전해액 온도가 높고 국부고열발생

합금조성의 부적합

적정시간과 전류밀도 선정

형상에 맞게 사용 및 이상전압이 안걸

리게 할 것

전류용량에 맞는 전해면적선정

리드부착개량 및 완전탈막

단면적이 큰 리드사용

접점증가

냉각 및 교반 순환을 충분하게

적절한 합금선택

내마모성 전해액 온도가 높고 전류밀도가 낮다 냉각 및 적정한 전류밀도 선택

내식성부족

전해시간이 너무 길고 전해액 농도가 높

합금조성의 부적합

전류밀도 높이고 전해시간단축 농도

적정유지

적절한 합금선택

불꽃유리산부족 전해액노화

전해액이 높고 전류밀도 불균일

산보급 및 전해액 일부교체

냉각 및 전류밀도 조정

박 리 정전이나중단 전해재생 및 가급적 전해중 중단을 피할

표면모양 알루미늄 주물 재료결함 엣칭조건 알루미늄 개선 및 주물재선택 엣칭액

선택

분취

전해액농도 용존알루미늄 증가

전해액 온도상승

수세부족

봉공액 오염

분석에 의해 조정관리

전해액 냉각 교반

수량 수세횟수 수세시간증가

봉공액 교환

- 36 -

재제조산업의 중요성과 경제적 효과 분석의 관점에서 볼 때 화석연료는 연소과정

에서 아황산가스 질소산화물 먼지 휘발성 유기화합물 먼지 등 대기오염물질과

이산화탄소와 같은 지구온난화 물질이 다량으로 발생한다 따라서 에너지 사용 감

소는 그만큼 대기질 개선에 기여를 하게 된다 에너지 소비 감소는 또한 수력과 원

자력 발전량을 감소케 함으로써 생태계 파괴와 핵폐기물 문제의 완화를 가능케 한

다 이러한 재제조의 환경개선 효과는 이를 사회적 편익으로 간주할 수 있으므로

금액으로도 환산될 수 있다 따라서 이를 고려하면 재재조의 경제적 효과는 단순히

생산요소의 절감효과만 감안하는 경우보다 훨씬 커진다 재제조산업의 경제적 및

환경적 효과는 매우 크다 더욱이 최근 들어 석유 및 기타 원자재의 공급 불안이

심화되고 있어 원자재 소비 절감의 필요성이 갈수록 증대되고 있다 뿐만 아니라

대기환경의 악화 방지에 대한 사회적요구의 증대와 매립지의 포화 등으로 인해 폐

기물 처리의 어려움이 가중되고 있어 재제조의 사회적 중요성은 대단히 커지고 있

재제조는 선진국에서도 크게 각광을 받고 있다 재제조산업은 현재 전세계적으로

사업장 수가 만개 고용규모 만명 시장규모 억 달러에 이르고 있는 것으로8 50 530

추정되고 있으며 특히 재제조가 가장 활발한 미국을 중심으로 빠른 속도로 확대되

고 있다 우리나라에서는 현재 자동차 부품과 토너 카트리지를 중심으로 재제조가

부분적으로 이루어지고 있어 그 규모는 그렇게 크지 않은 상태이다 이는 역으로

재제조산업의 활성화가 커다란 경제적 이익을 가져올 수 있음을 의미한다 따라서

재제조 산업을 정책적으로 육성할 필요성은 매우 크다

하지만 국내 토너카트리지 재제조 산업의 경우 년 일본 캐논사가 년부터 2006 2001

국내 업체를 상대로 레이져 프린터의 핵심부품인 감광드럼 드럼 의 삼각기어(OPC )

제조방식과 관련된 특허침해 소송을 제기해 지방 고법원 판결에서 승소한 상태이-

현재 국내에서 보급되고 있는 레이저 토너 카트리지와 잉크젯 잉크 카트리지는

이상 외국에서 직수입된 제품이다 지금 미국이나 유럽과 같은 선진국에서는90

전체 시장의 약 이상을 재활용 제품이 점유하고 있을 만큼 저렴한 재활용 카30

트리지의 사용은 당연한 것이다 우리나라 곳곳에 버려지고 있는 공재물질 카트리

지는 연간 만개 연간 톤 트럭 수천대분에 달하고 이렇게 폐기물로 버려300-400 8

진 각종 플라스틱 카트리지는 수백년이 지나도 썩지 않아 얼마든지 재활용이 가능

한 귀중한 자원을 낭비하며 환경오염을 가중시키고 있다 또한 국내 폐기물 관리법

에 프리터 카트리지는 지정폐기물에서 제외되어 있어 무단 폐기 방치될 가능성도

매우 크다

- 37 -

세계 다국적 기업이라는 미국의 몇몇 기업들 사이에도 재제조 붐이 일고 있다 기

존 리사이클링 방식이 폐기물 화학처리의 비용과 공해유발 억제에 따르는 막대한

재생비용이 드는 단점이 있다면 이를 원칙적으로 극복할 수 있는 대안으로 재제조

는 새로운 환경사업으로 입지를 넓혀가고 있다 현재 외국의 다국적 기업군들인 코

닥 제록스 듀폰 등은 최근 재활용 사업의 개념을 리사이클링에서 재제조로 GM

전환하고 이를 전제로 제품생산 매뉴얼을 전면 재개편하였다 대부분의 주요 부품

들을 쉽게 분해 조립하여 반영구적으로 재활용할 수 있게 획기적인 소프트웨어 시-

스템을 개발하여 활용하고 있는 것이다

프린터 토너 카트리지의 재활용은 다 마신 음료병을 수거하여 다시 음료수를 넣고

판매하는 것과 다를 게 없다 이제 우리도 재생품은 안쓴다 는 생각을 바꿔 프린 ldquo rdquo ldquo

터 값보다 카트리지 비용이 더 든다 는 문제를 재생카트리지 이용으로 경비도 줄이rdquo

고 환경을 생각하는 재활용에 관심을 가져야 할 때이다 정보통신의 혁명과 디지털

시대에 맞는 새로운 패러다임이 요구되는 지금 재제조 시스템을 구축하는 것은 녹

색경영 을 실천하는 환경중시 기업경영의 좋은 사례가 될 것이(Green Management)

다 또한 제품의 전과정에 걸친 환경영향을 파악하고 감소하기 위한 전과정평가

를 레이저 프린터 제품에 도입하여 적용함으로써(Life Cycle Assesment LCA)

보다 친환경적인 프린터가 개발될 것이다 또한 연간 억달러에 달하는 수입정품 4

토너 드럼을 재활용 토너 드럼으로 대체한다면 연간 억 천달러 수입 의존율을 3 2 (

로 낮출 경우 의 외화절약 효과가 기대된다20 )

- 38 -

제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과3333

제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행1111

드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정1 OPC1 OPC1 OPC1 OPC

레이져 프린터는 복사기의 건식 방식 원리를 이용하여 인쇄하는 프린터이다 내부

구성은 컨트롤러부 엔진부 인쇄부로 나뉘어져 있으며 컨트롤부에서는 컴퓨터로부

터 전송된 데이터를 인쇄할 페이지에 영상을 만들어 프린터 엔진부분으로 전달한

다 전달되 영상은 엔진 부분의 레이져 다이오드 회전 다면경 렌즈 프리즘장치

레이져 빔 센서 등의 장치를 거쳐 인쇄부분의 감광 드럼에 투사가 된다 다시 투사

된 영상은 감광 드럼에서 형성된 엔진 옆에 있는 용지에 옮겨서 영상을 인쇄한다

그 후에 인쇄된 용지는 고열 압착롤러에 압착되어 최종적으로 용지에 인쇄된다 레

이져 프린터는 저소음과 고품위 인쇄 다양한 서체와 고속인쇄 등의 장점을 가지고

있으며 제한된 용지사용과 유지 비용이 비싸다는 단점을 가지고 있다 그림 는 레 5

이져 프린터 카트리지의 분해도 및 주요 부품의 위치를 나타낸 것이다

그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도5555

- 39 -

레이져 프린터의 원리는 크게 단계로 크리닝 대전 노광 현상 전사 정착으로6

나눌 수 있으며 다음은 각 단계에 대한 설명이다

1 2 3

4 5 6

크리닝 이 단계는 이미지 진행의 처음 단계로 물리적 또는 전기 크리닝 진행을1

통해 새롭게 드럼에 이미지가 맺히도록 준비하는 단계OPC

대전 드럼 크리닝이 끝나면 로부터 읽혀진 정보를 레2 laser scanning unit (LSU)

이져빔을 쏘아 이미지를 드럼에 맺히도록 조건을 마련해 주거나 대전을 걸어 줌

노광 드럼 표면에 레이져빔이 전달되는 부분은 잠상이 맺히게 되며 드럼은 전3

류가 통할 수 있는 알루미늄 원통과 감광물질이 표면에 코팅되어 있으므로 빛을 받

은 부분에 이미지가 맺히게 됨 또한 드럼에 나타난 이미지 부분은 이 다음 단계에

서 토너를 끌어 당기게 됨

현상 잠상 이미지가 드럼 표면에 나타나며 현상 롤러는 토너분자를 드럼 표면4

에 전달하는 역할을 하며 닥터 블레이드는 토너량을 조절해 줌

- 40 -

전사 드럼 이미지에 토너 부분이 용지 쪽으로 전사 됨5

정착 토너가 묻은 용지가 히팅롤러와 압력롤러를 거쳐서 종이에 영구적으로 고6

착되게 함

가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도 OPC OPC OPC OPC

토너카트리지의 핵심 부품중 하나인 드럼은 표면의 마모가 증가함에 따라 드OPC

럼의 의 두께가 감소하며 피로도가 증가하는 것으로charge transport layer (CTL)

보고되고 있다 따라서 폐토너카트리지의 재제조시 이러한 관점에서의 부품에 대한

고찰이 매우 중요하게 된다

일반적으로 드럼은 의 표면전위를 갖도록 대전되며 이때 토너 입자-600 ~ -700 V

들을 밀어낸다 이는 인쇄 시 영역으로 나타나는데 이 부분을 백색전위 white

라고 불린다 그러나 대전능력이 저하되면 인쇄물의 백색부분(white potential V0)

에 불규칙적으로 토너가 유입되어 인쇄물에 그대로 전달되게 되면 이를

라고 한다 현상이 진행되면 초기 증가율 대비 증가background Background 10

될 때마다 토너 소비량도 증가되며 토너카트리지 수명을 단축시키는 원인이10

될 수 있다

자외선이 완벽하게 차단된 항온 항습 습도 이하 의 에서 특수광을 ( 36 ) Clean-room

설치하고 정전기가 방지된 상태에서 카트리지를 완전 분해한 후 마모되거나 손상

된 중요 부품들을 교체하여 특수 에 의한 재생산만이 새것을 능가하는Kow-How

품질을 가능케하는데 일부업체에서 재생한 토너카트리지는 원가만 낮춰 만들어지므

로 품질상의 문제점이 발생되어 프린터 수명을 짧게 할 수도 있다 토너는 기존에

들어있는 잔여물을 전면적으로 집진기로 세척 흡입 하여 완전 제거한 후 폐토너 카( )

트리지 및 중요부품을 교체한다

회 사용 가능하므로 상태에 따라 재활용 또는 교체한다 생산공정OPC Drum 2-3

에서 핵심인 토너가 흩어지지 않도록 마감을 하는 집진 수집된 폐토너를 전Unit

량 회수해 밀폐용기에 보관 폐기물 위탁처리업체에 처리케하는 세심한 배려도 환

경오염 방지를 위한 중요한 부분 중의 하나이다 재활용 현상기의 품질유지를 위한

승부관건은 소비자가 사용 후 폐기되는 폐현상기 폐카트리지 및 드럼 포함 수거( )

의 구축과 다양한 프린터 기종에 맞는 토너성분 분석에 달려 있다 프린터System

기종에 맞지 않는 토너카트리지나 마모성 부품이 적시에 교체되지 않을 경우에는

프린터 제품을 고장이 발생할 수 있다

- 41 -

그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정6 OPC 6 OPC 6 OPC 6 OPC

폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석2222

가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석

적외선 분광분석은 년 영국의 에 의해 개발된1800 F W Hershel dispersive IR

에 의해서 시작되었으며 최근에는spectromer FT-IR (fouirer transform infrared)

의 개발로 인해 활발한 연구가 진행되고 있다 적외선 분광분석의 원spectrometer

리는 적외선이 시료를 통과할 때 에너지가 분자간 원자내의 진동에너지와 일치하여

시료의 분자구조에 따른 특성 흡수 영역을 형성함으로서 이를 통해 정보는 얻게 된

다 적외선 분광분석은 시료의 정성 및 정량분석 물질의 구조확인 화학반응

연구 표면화학분석 등에 이용되고 있고 특히 플라스틱 물질의 정량 정성kinetics

분석 및 배향성 연구에 아주 유용하게 사용되고 있다

- 42 -

그림 은 기어부분 의 고분자를 정성분석한 의 분석결과로7 (sample2) FT-IR

2978cm-1 2920cm-1

1468cm-1 1382cm-1

1236cm-1 1087cm-1

892cm-1등의

특성 피크로 추정컨대 사용된 고분자 물질이 로 판단된다 그림poly(oxymethylene)

도 마찬가지로 의 고분자를 정성분석한 결과로2 sample3 2965cm-1

2918cm-12849cm-1

1768cm-1 1503cm-1

1219cm-1 1187cm-1

1159cm-1

1013cm-1 828cm-1

등의 특성피크가 관찰되었으며 결과적으로 polycabonate (PC)

의 특성피크로로 판단된다

나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석

열분석 이란 물질의 물리적 변수 를 온도의(thermal analysis) (physical parameter)

함수로 나타내는 분석 방법이다 즉 물질의 온도를 일정하게 변화시킴에 따라 나타

나는 열적특성 변화를 분석하는 것이다 이때 어떤 물리 변수의 변화를 볼것인가에

따라 여러 가지 방법이 존재한다 플라스틱의 열분석에는 대표적으로

와 가 이DSC(Differential scanning calorimetry) TGA(Thermo gravimetric analysis)

용된다 는 플라스틱 시료의 온도 열량변화 데이터로부터 시료의 물리적 화학 DSC

적 성질을 확인할 수 있다 또한 피크의 위치 모양 개수 등으로부터 정량적인 정

보들을 얻을 수 있으며 피크의 면적으로부터 열량변화의 정량적인 정보를 얻을 수

있다 으로부터 플라스틱 시료의 유리전이온도 결정화온도 녹는 DSC thermogram

온도 냉결정화온도 등의 정보를 확인할 수 있다 는 일정한 속도로 온도를 변 TGA

화시켰을 때 일정 시간동안에 일어난 시료 무게의 변화를 측정한다 에 의한 TGA

질량 온도 곡선은 플라스틱 시료의 열안정성 및 물질의 구성비 등을 확인할 수 있-

그림 는 의 분석결과 이다 약9 sample 2 TGA (Thermo gravimetric analysis) 30

0 부분에서 열분해가 일어나기 시작하며 344에서 중량감소 온도를 보인10

다 약 430이상이 되면 모든 고분자물질이 열분해 되는 것을 확인 할 수 있다

그림 은 의 데이터로 용융온도10 sample 2 DSC(Differential scanning calorimetry)

는 16664임을 확인하였다 는 결정성 고분자로 그래프에서 확인 sample 2 TGA

하듯이 약 300 이상의 온도에서도 분해가 되지 않는 열안정성을 보이나 약 에130

서 고분자가 녹기 시작하고 약 에서 완전하게 용융되는 것을 확인 할 수 있다170

는 약 이하에서 안정한 고분자 물성을 가지는 것을 확인하였다sample 2 130

- 43 -

그림 은 의 데이터로 초기 부터 중량감소가 일어나기 시작하며11 sample 3 TGA 430

중량감소온도는 를 보인다 정도에서 약 를 잔존율을 보인다 그10 485 540 20

림 는 의 데이터로서 는 비결정성 고분자로 에서 유리12 sample 3 DSC sample 3 119

전이 온도를 보이는 것을 확인하였다 데이터에서 확인하듯이 는 TGA sample2 400

이상의 온도에서도 분해가 되지 않는 열안정성을 보이나 데이터에 의해 이DSC 120

상의 온도에서는 고분자의 물리적 강도가 약화됨을 확인할 수 있다

- 44 -

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)

- 45 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)

- 46 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)

- 47 -

최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정3333

가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정

본 실험은 최적의 세정용매 조건을 찾기 위하여 기존의 상용용매 제품과A Benzene

용매를 이용하여 최적의 성능을 갖는 배합비를 확인하고자 하였다Toluene Xylene

표 은 상용용매 와 각 용매들의 세정속도를 나타내었다 상용용매 는 분 초의6 A A 3 30

세정속도를 보이는 것을 확인 할 수 있었다 그러나 상용용매 와 A Benzene Toluene

의 용매를 적절히 배합하면 약 분에서 분 초의 시간을 단축하는 효과를 나Xylene 1 1 20

타내었다

표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도6666

번호번호번호번호 함 량함 량함 량함 량 시 간시 간시 간시 간

1 상용용매 A 분 초3 30

2 Methylene Chloride 분이상8

3 m-Cresol 분이상8

4 Xylene 분이상8

5 Toluene 분이상8

6 Benzene 분이상8

7 상용용매 A Xylene (7030) 분 초2 30

8 상용용매 A Toluene (6040) 분 초2 40

9 상용용매 A Benzene (6040) 분 초3 20

10 상용용매 A m-Cresol (7030) 분 초3 20

11상용용매 A Xylene Toluene

(60436)분 초2 30

12상용용매 A Xylene Benzene

(60436)분 초2 40

13상용용매 A Toluene Benzene

(601624)분 초2 10

- 48 -

상용용매 는 약 초의 세정속도를 보이나 상용용매 과 자일렌의 일 때 약- A 210 A 8020

초의 세정속도를 보임150

상용용매상용용매상용용매상용용매 A XyleneA XyleneA XyleneA Xylene

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene

- 49 -

상용용매 과 의 비가 일 때 약 초의 세정속도를 보임- A Toluene 6040 140

상용용매상용용매상용용매상용용매 A TolueneA TolueneA TolueneA Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AToulene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene

- 50 -

상용용매 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- ABenzene 6040 195

상용용매상용용매상용용매상용용매 A BenzeneA BenzeneA BenzeneA Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ABenzene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene

- 51 -

상용용매 와 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- A m-Cresol 7030 200

의 함량이 증가할수록 점도의 증가로 인해 세정속도가 증가함- m-Cresol

상용용매상용용매상용용매상용용매 A m-CresolA m-CresolA m-CresolA m-Cresol

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도Am-Cresol OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC

- 52 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Toluene

함량별 세정속도는 초로 거의 일정하게 나타남- 160~170

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneToluene OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC

- 53 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장 빠- AXyleneBenzene 60436 60832 601228

른 초로 세정속도를 보임160~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC

- 54 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Toluene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장- ATolueneBenzene 601228 601624 602020

빠른 초로 세정속도를 보임130~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ATolueneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC

- 55 -

이상의 기초실험 결과로부터 폐 드럼 유기코팅층의 박리에 대한 기초자료를 확OPC

보하였다 기존의 박리액은 제푸믜 균일성 즉 품질 측면에서는 우수한 성능을 보이

고 있으나 사용시간 측면에서는 다소 미흡한 점이 있었다 따라서 본 기초실험결과

를 바탕으로 폐 드럼 유기코팅층의 박리 처리공정을 기존의 단계에서 단계OPC 5 3

로 공정을 개선함으로써 매우 향상된 생산성을 도모할 수 있었다 그림 은 기존 20

의 공정의 개념도와 개선된 공정의 개념도 및 제조된 박리조 차 를 나타낸 것(1~3 )

이다

그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진20 20 20 20

아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화4444

가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리

도금이나 아노다이징에서의 전처리는 양호한 제품이 생산 될 수 있느냐 하는 것이

관건이라고 볼 수 있다 그러므로 무엇보다도 주요한 부분이라 할 수 있다 전처리

는 기계적인 전처리와 화학적인 전처리가 있으며 다음은 화학적 처리법에 관한 주

요 내용이다

- 56 -

산세정산세정산세정산세정1)1)1)1)

가공품이나 버핑 연마를 한 제품은 기름기가 많이 남아 있기 때문에 그대로 에칭조

에 투입하면 기름기에 의한 얼룩이 생기거나 그 부분에 착색이 되지 않는 경우가

종종 있는데 이것을 제거할 목적으로 된 제품을 피막조에 전기를 통전하고Racking

부스바에 제품을 걸어주면 기름기와 이 물질이 제거되어 에칭에서 좋은 결과를 얻

을 수 있다

에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리2) ( )2) ( )2) ( )2) ( )

에칭은 알카리에칭과 산성에칭 두 가지로 대별되는데 여기서는 알카리 에칭만을 다

룬다 알카리 에칭은 일반적으로 를 사용하는데 는 알루미늄을 잘 용 NaOH NaOH

해하고 그때 발생하는 수소가스에 의한 물리적으로 흡착하고 있는 유지유를 제거하

며 표면을 아름다운 색으로 가꾼다

알카리 에칭조의 온도는 65~70 정도가 적당하며 에칭시간은 가공상태와 표면조

도 샌딩유무 등 횟수 변화에 따라 시간을 적절히 조절해야 한다 에칭시간은 약품의

농도 및 온도에 따라 탄력적으로 운용할 수 있으며 첨가제를 첨가하여 에칭면의 평활

성을 잘 조절 해 주어야 한다

중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거3) ( )3) ( )3) ( )3) ( )

에칭 후 수세를 하면 알루미늄 표면에 여러 가지 색의 재질별로 틀림 찌꺼기가 낀다( )

이것을 스머트 라고 한다 스머트는 피막이 진행되기 전에 제거되어야 하는데 이 공정

을 중화처리라 한다

에칭을 알카리 에서 했으므로 중화처리는 산성에서 해야 하는데 이때 사용하는(NaOH)

약품은 68 HNO3 질산( ) H2 물 의 비울을 로 하여 실온에서 침지해서 흔들어O ( ) 11

주면 깨끗이 제거할 수 있는데 재료에 따라 약간 차이는 있지만 계열인 경우 스커트50

를 완전히 제거하지 않으면 피막 후에도 스머트가 그대로 남아있어 스폰지나 보루로

제거해주어야 하는 번거로움이 있기 때문에 철저히 제거해야 하며 공정인Chromate

경우에 완전히 제거가 되지 않으면 좋은 제품을 얻을 수 없다

화학연마화학연마화학연마화학연마4)4)4)4)

- 57 -

화학연마란 외부의 전류를 사용하지 않고 광택연마를 행하는 방법으로 제품에 광택을

요하거나 표면에 이물질을 제거하기 위하여 행하는 공정이다 고광택을 요하는 외장재

쪽에 많이 이용되며 장비부품에서도 전체적인 흐름에 따라 변화하는 추세에 있기 때문

에 두꺼운 제품이나 얇은 제품 큰 제품과 작은 제품에 있어 연마시 항상 주의를 요하

며 적정한 온도를 유지하고 농도관리를 재질에 따라 잘 해 주어야만이 고품질을 보장

할 수 있다

액을 조정하는 방법에는 인산 황산 질산법 인산 질산법 인산 황산법 등이(1) - - (2) - (3) -

있으나 인산에 질산을 넣으며 후해가스가 많이 발생하므로 번 방법이 적당하다고 (3)

생각되며 현장에서도 인산 황산법을 선호하고 있다 액의 처리 조건 중 온도는 -

고루 사용할 수 있고 처리조 재질은 을 사용하여 보강을 충분히100~140 SUS 310L

하여 주어야 한다

전해연마전해연마전해연마전해연마5)5)5)5)

전해연마란 화학연마에서 알루미늄 표면에 광택을 내는데는 한계가 있으므로 그 이

상의 고광택을 원할 경우 행하는 공정이다 전해연마 시 제품의 표면은 어느 부분이라

도 정밀하고 세밀하게 조건이 같고 액의 온도도 균일해야 한다 또한 제품 표면에 발

생하는 기포를 제거하기 위해 강력한 에어 교반이 필요하므로 제품을 간간하게 고정해

야 한다 전해연마의 방법에는 황산인산법 광염소산초산법 진동전해연마법 등이 있

소결소결소결소결6)6)6)6)

전처리를 행함에 있어 작업자가 에칭시간과 화학연마시간을 어떻게 설정하느냐 함에

따라서 제품의 품질을 판가름 하게 된다

일반적으로 아노다이징에 사용하는 모든 설비는 최대용량의 선에서 사용하는 것 70

이 가장 바람직하다 작업을 진행함에 있어 복장은 항상 작업하기에 적합한가를 판단

하고 거추장스럽지 않은지 현재 공정에 맞는 보호구를 사용하고 있는지 본인 스스로

가 준비하고 확인해야 한다

나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화

- 58 -

황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성1)1)1)1)

경제성-

전해질로써 값싸고 공업적으로 안정하게 제조되는 황산(H2SO4유산 을 사용하는 것 전)

해조작이 다른 방법에 비해 간담함 전해 전압이 낮고 소비전력이 적게 드는 것 전해액

에 독성의 물질이 포함되어 있지 않고 의 걱정도 없기 때문에 폐액처리가 BOD COD

용이한 것등으로 가장 싸고 경제적인 양극산화 처리법으로 넓게 이용되고 있다

투명성-

얻어지는 피막은 다른 전해액에서 생성되는 피막에 비해 투명성이 높고 많은 실용합금

에 대해 무색의 피막을 형성한다 전해연마 화학연마 등의 광휘처리 후의 양극산화 피

막처리로 적당하다 또 무색의 피막은 염색 착생에도 좋다 피막의 투명도는 순도가

높은 알루미늄 일수록 양호하다 합금 원소의 는 피막의 투명도에 거의 영향이 없지 Mg

만 규소 철 망간 등은 투명도를 저하 시킨다(Si) (Fe) (Mn)

염색성-

얻어지는 피막은 활성도가 높고 염료의 흡착성이 좋기 때문에 유기 무기 염료에 의한

염색 인쇄가 용이하다

내식성 내마모성 및 경도-

내식성 내마모성이 양호하고 경도가 높은 피막을 얻을 수 있다 건축자재 공업제품 가

정용품 네임 프레이트 기계부품 장식품 등의 분야에서 요구되는 성능을 만족시켜 널-

리 이용되고 있다

피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계2)2)2)2)

표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건7777

- 59 -

표 에 표시된 수치는 어디까지나 공업적으로 유용한 피막을 얻는 범위이며 이 조건7

내에서 용도에 맞는 성능을 얻을 수 있는 처리 조건을 설정할 필요가 있다 황산 피막

은 용해성이 강한 상을 전해액으로 하기 때문에 처리 조거의 성능에의 영향은 대단히

크다 또한 각종 처리 조건이 피막과 욕 조건에 미치는 영향은 표 와 같다 2

표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향8888

경질피막법경질피막법경질피막법경질피막법2)2)2)2)

경질 양극산화 피막-

알루미늄 및 그 합금을 양극산화해서 화성한 피막은 종래 그 내식성을 이용하기도 하

고 착색 등에 의해 장식 목적에 이용하는 것이 주된 용도였다 그러나 최근에는 종래

의 양극산화 피막을 개량해 두껍고도 단단한 것을 얻을 수 있게 되었고 이미 경질 양

극산화 피막으로써 넓게 이용되며 그 우수한 특성을 발휘하고 있다

이 가볍고도 가공성이 좋은 금속과 표면에 화성되는 극히 단단한 피막과를 합쳐서 이

용하면 금후 더욱 용도를 확대할 수 있을 것으로 기대된다 규격으로는 30 이상의 피

막에 대해서도 품질이 규정되어 있지만 경질양극산화피막이라고 불려지는 것은 특별

한 규격이 있는 것은 아니고 일반적으로 표 에 표시하듯이 경도나 내마모성이 큰3 20

이상의 두꺼운 피막을 경질 양극산화 피막이라고 부르고 있다

- 60 -

표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류9999

피막 화성법피막 화성법피막 화성법피막 화성법3)3)3)3)

경질 양극산화 피막 화성법의 초기 연구는 종래 일반의 피막 화성에 사용되어온 황산

용 및 수산욕으로 실용화되어 왔다 그 후 양극산화 처리 기술의 진보와 함께 여러가

지 욕조성 및 화성 조건이 연구되어 황산용법 황산 수산혼합욕법 수산욕법 외에 각

종의 무기산 유기산 방향족설폰산 알코올 등을 혼합 또는 첨가해서 몇 가지에 방법

이 개발되었다

이들의 방법의 공통점은 종래의 아노다이징 화성 조건과 다른 필수 조건으로서 고전

류 밀도 저온 교반의 조건을 충분히 만족시키는 것이다 전류밀도를 보통 화선의 3

부로 하고 피막의 생성을 단시간에 행하여 전해액에 담겨있는 시간을 가능한 한2~5

짧게 하는 것이다 또 전해액에 의한 피막의 용해를 억제하기 위해서는 액온을 낮게 하

고 전해에 의해서 발생하는 열을 교반에 의하여 확산해 나가는 것이 중요하다 따라서

황산액과 같은 부식이 심한 전해액을 사용하는 경우에는 욕온도를 이하로 냉각해10

용해를 억제하는 것이 보통이다

황산욕에 수산을 비롯한 우기산등을 첨가하는 것도 있으며 비교적 고온에서 피막화성

이 가증하다 그러나 이들 수종의 첨가제를 가한 욕은 조성이 복잡하고 관리가 어려운

문제점이 있다 더욱 경질 아노다이징 피막을 화성하는 경우에 일반적으로 사용하고

있는 직류 대신에 트수전류파형을 적용하는 것도 피막 품질의 향상에 효과가 있다 예

를 들면 전류회복 현상을 이용한 것 주기적으로 극성을 변환시켜 부전류를 흘리면서

피막을 화성하는 전류 반전법 등이 있다

- 61 -

그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진21 ( ) 21 ( ) 21 ( ) 21 ( )

재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험5555

그림 는 드럼수명 측정 시험결과에 사용된 장비 사진이며 그림 는 조도측정에 사21 22

용된 장비의 사진이다

그림 는 조도실험결과를 나타낸 것이다 단면곡선에서 기준길이를 취하여 다24 ~ 27

섯 번째 높은 산과 다섯 번 째 깊은 골을 지나는 두 직선사이의 간격을 나타내는 점10

평균 거칠기 는Rz 10~18 값을 확인하였다 단면곡선에서 중심을 긋고 그 골에

해당하는 부분을 중심에 대해서 대칭 변환 후 구해지는 평균높이를 나타내는 중심

선 평균거치기 는 의 고른값을 확인하였다Ra 012~022

그림 은 재제조된 드럼카트리지의 성능시험 결과 값을 나타낸 것이다 그림 에30 30

서 보는 바와 같이 최종 사용가능한 용지의 장수는 약 장으로 나타났다 이12000

는 정품 토너 용량이 약 천장인것을 감안할 때 재제조시에도 사용가능한 것을 확3

인하였다

- 62 -

그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진22 22 22 22

그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진23 23 23 23

- 63 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과24 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과25 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 2

- 64 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과26 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과27 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 2

- 65 -

그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과28282828

- 66 -

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222

가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정

- 67 -

제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도4444

기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표 가중치가중치가중치가중치평가기준평가기준평가기준평가기준 평가방법평가방법평가방법평가방법

평가기관 등평가기관 등평가기관 등평가기관 등지원전지원전지원전지원전 지원후지원후지원후지원후

도금두께 20 불균일 4-6 실제품성능평가

표면조도 15 불균일15-17

실제품성능평가

감광코팅층 용해속도 30 12

mincycle

8

mincycl

e

자체평가

세정공정 최적화 모듈설계 및 구축 15 - - 현장실사

드럼 사용 수명OPC 20 -12000

pages성능평가

- 68 -

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

드럼의 감광코팅층 제거용 최적 용매 및 혼합용매의 기술지원은 생산량과 직OPC

접적으로 연관되어 있어 향후 주 삼텍의 매출신장으로 이어질 것으로 판단된다 ( )

이는 현재 비철금속의 원자재 상승으로 인해 토너 카트리지 재제조 업계의 원가인

상이 유발되고 있어 재제조된 고광택 드럼의 안정적인 공급은 재제조 업계의OPC

안정화를 이룩할 수 있음 또한 현재 전부 수입에 의존하는 알루미늄 드럼의 OPC

간접적인 수입대체효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다

- 69 -

Page 3: 아노다이징기술을이용한고광택감광드럼 재제조공정의양산화기술지원 · 과제보유번호 연구기관 2007.07.01~2008.06.30 연구사업명 부품소재전문기업기술지원사업

- 3 -

제 출 문제 출 문제 출 문제 출 문

지 식 경 제 부 장 관 귀하지 식 경 제 부 장 관 귀하지 식 경 제 부 장 관 귀하지 식 경 제 부 장 관 귀하

본 보고서를 아노다이징 기술을 이용한 고광택 감광드럼 재제조 공정의 양산화 기ldquo

술지원 지원기간 과제의 기술지원성과보고서rdquo ( 2007 07 01 ~ 2008 06 30)

를 제출합니다

2008 6 302008 6 302008 6 302008 6 30

지원기관 한국생산기술연구원지원기관 한국생산기술연구원지원기관 한국생산기술연구원지원기관 한국생산기술연구원

대표자대표자대표자대표자( )( )( )( ) 나 경 환나 경 환나 경 환나 경 환

지원기업 주 삼텍지원기업 주 삼텍지원기업 주 삼텍지원기업 주 삼텍 ( ) ( ) ( ) ( )

대표자대표자대표자대표자( )( )( )( ) 김 성 하김 성 하김 성 하김 성 하

지원책임자지원책임자지원책임자지원책임자 황 석 호황 석 호황 석 호황 석 호

참여연구원참여연구원참여연구원참여연구원 박 승 상박 승 상박 승 상박 승 상

김 정 열김 정 열김 정 열김 정 열

- 4 -

기술지원성과 요약서기술지원성과 요약서기술지원성과 요약서기술지원성과 요약서

과제보유번호 연구기관 2007 07 01 ~ 2008 06 30

연구사업명 부 품 소 재 전 문 기 업 기 술 지 원 사 업부 품 소 재 전 문 기 업 기 술 지 원 사 업부 품 소 재 전 문 기 업 기 술 지 원 사 업부 품 소 재 전 문 기 업 기 술 지 원 사 업

지원과제명아노다이징 기술을 이용한 고광택 감광드럼 재제조 공정의 양산화 기술

지원

지원책임자 황석호 지원연구원수

총 명 3

내부 명 2

외부 명 1

사업비

정부 천원 65000

기업 천원 65000

계 천원 130000

지원기관명 한국생산기술연구원 소속부서명 청정공정팀

참여기업 기업명 주 삼텍 기술책임자 고 덕 영 ( )

요약 연구결과를 중심으로 개조식 자 이내( 500 )보고서

면수

본 지원사업은 폐토너카트리지 부품중 폐기되는 드럼을 재활용하기 위해 먼저- OPC

감광코팅층 제거를 위해 적합한 최적의 혼합용매를 선정하였다 기존의 혼합용매 메틸 (

렌클로라이드 펜탄 헥산 헵탄 에 계 또는 플로필렌 ) BTX(Benzene Toluene Xylene)

아세테이트 용매에서 선택되는 종의 이상을 혼합하여1 30 - 40 에서 유기 감광코팅층

을 제거하고 난 후 초순수를 이용하여 남아있는 친유성물질을 제거하기 위한 탈지단계에

이르는 최적의 박리세정공정을 확립

박리세정공정 후 아노다이징층의 미세 이물질을 제거하기 위해 탕세조성물을 이용하여-

에서 탕세하는 박리후세공정을 확립65 -80

상기 박리단계를 수행하는 박리조를 진동 또는 상하 요동시켜 박리효율을 증가시키는 공-

정확립

폐기되는 드럼 양말단에 부착되어 있는 플라스틱 기어부분의 성분과 물성을 조사- OPC

하여 분리공정이 보다 쉽게 하기 위한 방법제시

조도측정장치로 아노다이징된 재제조 드럼의 품질관리를 확립-

재제조된 드럼의 수명측정을 위해 고안된 장비를 이용하여 주 삼텍에서 제재조된- OPC ( )

드럼의 수명은 약 장을 프린트할 수 있는 것으로 측정되어 정품 드럼에OPC 12000 OPC

비해 전혀 손색이 없음을 입증

색 인 어

각 개 이상( 5 )

한 글폐토너카트리지 감광성 드럼 고순도알루미늄 아노다이징 재

제조

영 어Waste toner cartridge Organic photo conduct drum High

purity aluminium Anodizing Remanufacturing

- 5 -

기술지원성과 요약문기술지원성과 요약문기술지원성과 요약문기술지원성과 요약문

사업목표사업목표사업목표사업목표1111

폐프린트 카트리를 분리 세정공정을 통하여 얻어진 고순도 알루미늄을 아노다

이징 기술을 이용하여 고광택성을 갖는 감광 드럼의 고효율 회수공정 지원 및

드럼의 표면코팅층의 제거 시 사용되는 각종 화학약품의 최적 배합비율과 최적

화 공정기술 지원

기술지원내용 및 범위기술지원내용 및 범위기술지원내용 및 범위기술지원내용 및 범위2222

감광코팅층 용해를 위한 적절한 혼합용매비율에 관한 기술지원

폐카트리지의 분해과정에서 발생되는 부산물의 분리공정 기술지원

합리적 세정공정 설계를 통한 폐 감광 드럼의 아노다이징 공정기술 지원

재제조된 감광드럼의 성능평가 지원

지원실적지원실적지원실적지원실적3333

지원항목지원내용

비고기술지원前 기술지원後

감광코팅층 용해속도 12 mincycle 8 mincycle

부산물 물성평가 無 평가완료

표면조도 불균일 15-17

도금두께 불균일 4-6

드럼 사용수명OPC 無 12000 page

- 6 -

기술지원 성과 및 효과기술지원 성과 및 효과기술지원 성과 및 효과기술지원 성과 및 효과4444

해당기술 적용제품해당기술 적용제품해당기술 적용제품해당기술 적용제품1)1)1)1)

적용제품명 토너 카트리지용 감광드럼o

모 델 명 수거된 드럼의 모델명과 동일함o ( )無

품질 및 가격품질 및 가격품질 및 가격품질 및 가격2)2)2)2)

구분 경쟁 제품해당기술 적용제품

비 고지원전 지원후

경쟁제품 대비 품질 백산 OPC 80-90 동일

경쟁제품 대비 가격 백산 OPC 6500ea 7000ea

객관화 된 를 근거로 작성DATA

원가절감 효과원가절감 효과원가절감 효과원가절감 효과3)3)3)3)

구 분 절 감 금 액 비 고

원부자재 절감 백만원 년 ( 10)

인건비 절감 백만원 년 ( 30)

계 백만원 대 ( 40)

공정개선 및 품질향상 등으로 인한 절감효과 반영

적용제품 시장전망 매출성과적용제품 시장전망 매출성과적용제품 시장전망 매출성과적용제품 시장전망 매출성과4) ( )4) ( )4) ( )4) ( )

구 분 당해연도 매출 차년도예상매출 전년대비 증가비율 비고

내 수 백만원 년120 백만원 년200 166

수 출 천달러 년- 천달러 년-

계 백만원 년120 백만원 년200 166

참고 적용제품 주요수출국) 1

작성당시 환율기준2

- 7 -

수입대체효과수입대체효과수입대체효과수입대체효과5)5)5)5)

해당기술의 기술력 향상 효과해당기술의 기술력 향상 효과해당기술의 기술력 향상 효과해당기술의 기술력 향상 효과6)6)6)6)

국내 재생 드럼 시장에서 생산성 향상으로 인해 가격경쟁력 확보- OPC

재생 드럼의 장비에 의한 수명예측으로 최종제품의 품질관리 확보- OPC

최적의 아노다이징 공정으로 인한 불량률 감소-

해당분야에 대한 전문인력 양성-

기술적 파급효과기술적 파급효과기술적 파급효과기술적 파급효과7)7)7)7)

재제조에 따른 재생카트리지 원가 절감 및 에너지 비용 절감-

원료의 가 외국 일본 등 에 의존하고 있어 약 의 원재료의 수입 대- 60 ( ) 60

체효과 발생

폐자원의 재활용 및 재제조에 따른 환경적 기대효과-

적용기술 인증 지적재산권 획득여부적용기술 인증 지적재산권 획득여부적용기술 인증 지적재산권 획득여부적용기술 인증 지적재산권 획득여부5 5 5 5

규격 인증획득규격 인증획득규격 인증획득규격 인증획득1) 1) 1) 1)

- 8 -

지적재산권지적재산권지적재산권지적재산권2)2)2)2)

종류 명칭 번호발명자

고안자( )권리자 실시권자

비고

등록 출원( )

특허오피씨 드럼 폐관의

재활용 방법10-0816465 주 삼텍( ) 주 삼텍( ) 주 삼텍( ) 등록

세부지원실적세부지원실적세부지원실적세부지원실적6666

항 목지원

건수지 원 성 과

기술정보제공 건8 기술 숙지 및 효율성 개선

시제품제작 건1 세정조 제작 및 생산속도 향상

양산화개발 건0

공정개선 건1 공정시간 단축 및 생산성 증가

품질향상 건0

시험분석 건17 정확한 시료 확인 및 세정용매 개선

수출 및 해외바이어발굴 건0

교육훈련 건2 프린터 카트리지 원리 및 기술 숙지

기술마케팅 경영자문 건0

정책자금알선 건0

논문게재 및 학술발표 건0

사업관리시스템

지원실적업로드 회수건24

참여기업 방문회수 건24

기 타 건0

상기 세부지원실적에 대한 세부내용 첨부

종합의견종합의견종합의견종합의견7777

사업목표 및 수립된 기술지원 내용을 적절히 수행함으로서 재제조된 감광드럼

에 대한 전문기술 확립과 감광코팅층 제거에 대한 독보적인 기술확보와 아울

러 재제조된 감광드럼의 유효수명을 예측함으로서 최종제품의 품질관리가 용

이해져 동종사업에 경쟁력을 확보하였슴

- 9 -

연구과제 세부과제 성과연구과제 세부과제 성과연구과제 세부과제 성과연구과제 세부과제 성과( )( )( )( )

과학기술 연구개발 성과과학기술 연구개발 성과과학기술 연구개발 성과과학기술 연구개발 성과1111

논문게재 성과

논문게재 세부사항논문게재 세부사항논문게재 세부사항논문게재 세부사항

(9)(9)(9)(9)

게재게재게재게재

년도년도년도년도

(10)(10)(10)(10)

논문명논문명논문명논문명

저자저자저자저자(11)(11)(11)(11)

(12)(12)(12)(12)

학술지명학술지명학술지명학술지명

(13)(13)(13)(13)

VolVolVolVol

(No)(No)(No)(No)

(14)(14)(14)(14)

국내외국내외국내외국내외

구분구분구분구분

(15)(15)(15)(15)

SCISCISCISCI

구분구분구분구분주저자주저자주저자주저자 교신 저자교신 저자교신 저자교신 저자 공동 저자공동 저자공동 저자공동 저자

사업화 성과사업화 성과사업화 성과사업화 성과2222

특허 성과

출원된 특허의 경우o

세부사항세부사항세부사항세부사항

(9)(9)(9)(9)

출원년도출원년도출원년도출원년도

(10)(10)(10)(10)

특허명특허명특허명특허명

(11)(11)(11)(11)

출원인출원인출원인출원인

(12)(12)(12)(12)

출원국출원국출원국출원국

(13)(13)(13)(13)

출원번호출원번호출원번호출원번호

등록된 특허의 경우o

특허 세부사항특허 세부사항특허 세부사항특허 세부사항

(9)(9)(9)(9)

등록년도등록년도등록년도등록년도

(10)(10)(10)(10)

특허명특허명특허명특허명

(11)(11)(11)(11)

등록인등록인등록인등록인

(12)(12)(12)(12)

등록국등록국등록국등록국

(13)(13)(13)(13)

등록번호등록번호등록번호등록번호

20080327오피씨 드럼 폐관의

재활용 방법주 삼텍( ) 한국 10-0816465

- 10 -

사업화 현황

사업화 세부사항사업화 세부사항사업화 세부사항사업화 세부사항

(9)(9)(9)(9)

사업화명사업화명사업화명사업화명

(10)(10)(10)(10)

사업화사업화사업화사업화

내용내용내용내용

사업화 업체 개요사업화 업체 개요사업화 업체 개요사업화 업체 개요(11)(11)(11)(11) (12)(12)(12)(12)

기 매출액기 매출액기 매출액기 매출액

백만원백만원백만원백만원( )( )( )( )

(13)(13)(13)(13)

당해연도당해연도당해연도당해연도

매출액매출액매출액매출액

백만원백만원백만원백만원( )( )( )( )

(14)(14)(14)(14)

매출액 합계매출액 합계매출액 합계매출액 합계

백만원백만원백만원백만원( )( )( )( )업체명업체명업체명업체명 대표자대표자대표자대표자 종업원수종업원수종업원수종업원수사업화사업화사업화사업화

형태형태형태형태

고용창출 효과

고용창출 세부사항고용창출 세부사항고용창출 세부사항고용창출 세부사항

(9)(9)(9)(9)

창업창업창업창업

명명명명( )( )( )( )

(10)(10)(10)(10)

사업체 확장사업체 확장사업체 확장사업체 확장

명명명명( )( )( )( )

(11)(11)(11)(11)

합계합계합계합계

명명명명( )( )( )( )

- 11 -

세부지원실적 증빙 내용세부지원실적 증빙 내용세부지원실적 증빙 내용세부지원실적 증빙 내용

참여기업 현장방문 건참여기업 현장방문 건참여기업 현장방문 건참여기업 현장방문 건1 241 241 241 24

NONONONO 일자일자일자일자 구체적 내용구체적 내용구체적 내용구체적 내용 증빙유무증빙유무증빙유무증빙유무

1 년 월 일2007 8 9 전기도금융 불용성 양극 기술관련 기술자료

2 년 월 일2007 11 2 양극산화 피막의 결함 및 대책

3 년 월 일2007 12 5 양극산화법 특징과 조건관련 기술정보

4 년 월 일2007 12 17프린터의 폐토너 잉크 카트리지 재제조

기술현황 교육

5 년 월 일2008 1 9 레이져 프린터의 구조 및 작동원리 교육

6 년 월 일2008 1 21 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 1

7 년 월 일2008 2 12 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 2

8 년 월 일2008 3 6 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 3

9 년 월 일2008 3 7 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 4

10 년 월 일2008 3 10 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 5

11 년 월 일2008 3 21 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 6

12 년 월 일2008 3 31 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 7

13 년 월 일2008 4 18 드럼관련 논문 및 특허 기술정보OPC

14 년 월 일2008 4 25 드럼 기어 부분 구조분석(FT-IR)

15 년 월 일2008 5 8 드럼 기어 부분 열분석 차(TGA DSC) 1

16 년 월 일2008 5 22 드럼 기어 부분 열분석 차(TGA DSC) 2

17 년 월 일2008 6 5 알루미늄 드럼 표면분석 차 알루미늄1 ( 5000)

18 년 월 일2008 6 10 알루미늄 드럼 표면분석 차 알루미늄2 ( 3000)

19 년 월 일2008 6 12 드럼 최종평가 차OPC (1 )

20 년 월 일2008 6 17 드럼 최종평가 차OPC (1 )

21 년 월 일2008 6 19 드럼 최종평가 차OPC (1 )

22 년 월 일2008 6 24 드럼 최종평가 차OPC (1 )

23 년 월 일2008 6 27 드럼 최종평가 차OPC (1 )

24 년 월 일2008 6 30 세정조 공정개선을 통한 생산속도 향상

- 12 -

기술정보제공 건기술정보제공 건기술정보제공 건기술정보제공 건2 82 82 82 8

NONONONO 일자일자일자일자 구체적 내용구체적 내용구체적 내용구체적 내용 증빙유무증빙유무증빙유무증빙유무

1 년 월 일2007 8 9 전기도금융 불용성 양극 기술관련 기술자료

2 년 월 일2007 11 2 양극산화 피막의 결함 및 대책

3 년 월 일2007 12 5 양극산화법 특징과 조건관련 기술정보

4 년 월 일2007 1 4 양극산화 열적안정성 논문외 건4

5 년 월 일2008 1 22 리사이클 제품과 특허권외 건3

6 년 월 일2008 3 12 양근산화 관련 논문외 건2

7 년 월 일2008 4 18 드럼관련 논문 및 특허 기술정보OPC

8 년 월 일2008 5 6 양근산화 피막 특성 논문외 건2

시제품제작 건시제품제작 건시제품제작 건시제품제작 건3 13 13 13 1

NONONONO 일자일자일자일자 구체적 내용구체적 내용구체적 내용구체적 내용 증빙유무증빙유무증빙유무증빙유무

1 년 월 일2008 5 29 세탁조 설계 및 설치 현장실사

- 13 -

시험분석 건시험분석 건시험분석 건시험분석 건4 174 174 174 17

NONONONO 일자일자일자일자 구체적 내용구체적 내용구체적 내용구체적 내용 증빙유무증빙유무증빙유무증빙유무

1 년 월 일2008 1 21 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 1

2 년 월 일2008 2 12 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 2

3 년 월 일2008 3 6 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 3

4 년 월 일2008 3 7 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 4

5 년 월 일2008 3 10 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 5

6 년 월 일2008 3 21 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 6

7 년 월 일2008 3 31 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 7

8 년 월 일2008 4 18 드럼 기어 부분 구조분석(FT-IR)

9 년 월 일2008 4 25 드럼 기어 부분 열분석 차(TGA DSC) 1

10 년 월 일2008 5 8 드럼 기어 부분 열분석 차(TGA DSC) 2

11 년 월 일2008 5 22 알루미늄 드럼 표면분석 차 알루미늄1 ( 5000)

12 년 월 일2008 6 5 알루미늄 드럼 표면분석 차 알루미늄2 ( 5000)

13 년 월 일2008 6 12 드럼 최종평가 차OPC (1 )

14 년 월 일2008 6 17 드럼 최종평가 차OPC (2 )

15 년 월 일2008 6 19 드럼 최종평가 차OPC (3 )

16 년 월 일2008 6 24 드럼 최종평가 차OPC (4 )

17 년 월 일2008 6 27 드럼 최종평가 차OPC (5 )

- 14 -

기술지원실적 업로드 건기술지원실적 업로드 건기술지원실적 업로드 건기술지원실적 업로드 건5 245 245 245 24

NONONONO 일자일자일자일자 구체적 내용구체적 내용구체적 내용구체적 내용 증빙유무증빙유무증빙유무증빙유무

1 년 월 일2007 8 9 전기도금융 불용성 양극 기술관련 기술자료

2 년 월 일2007 11 2 양극산화 피막의 결함 및 대책

3 년 월 일2007 12 5 양극산화법 특징과 조건관련 기술정보

4 년 월 일2007 12 17프린터의 폐토너 잉크 카트리지 재제조

기술현황 교육

5 년 월 일2008 1 9 레이져 프린터의 구조 및 작동원리 교육

6 년 월 일2008 1 21 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 1

7 년 월 일2008 2 12 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 2

8 년 월 일2008 3 6 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 3

9 년 월 일2008 3 7 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 4

10 년 월 일2008 3 10 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 5

11 년 월 일2008 3 21 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 6

12 년 월 일2008 3 31 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 7

13 년 월 일2008 4 18 드럼관련 논문 및 특허 기술정보OPC

14 년 월 일2008 4 25 드럼 기어 부분 구조분석(FT-IR)

15 년 월 일2008 5 8 드럼 기어 부분 열분석 차(TGA DSC) 1

16 년 월 일2008 5 22 드럼 기어 부분 열분석 차(TGA DSC) 2

17 년 월 일2008 6 5 알루미늄 드럼 표면분석 차 알루미늄1 ( 5000)

18 년 월 일2008 6 10 알루미늄 드럼 표면분석 차 알루미늄2 ( 3000)

19 년 월 일2008 6 12 드럼 최종평가 차OPC (1 )

20 년 월 일2008 6 17 드럼 최종평가 차OPC (1 )

21 년 월 일2008 6 19 드럼 최종평가 차OPC (1 )

22 년 월 일2008 6 24 드럼 최종평가 차OPC (1 )

23 년 월 일2008 6 27 드럼 최종평가 차OPC (1 )

24 년 월 일2008 6 30 세정조 공정개선을 통한 생산속도 향상

- 15 -

목 차목 차목 차목 차

제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요1111

제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성1111

아노다이징의 개요아노다이징의 개요아노다이징의 개요아노다이징의 개요1111

가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징

나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사

다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질

라 양극산화 공정라 양극산화 공정라 양극산화 공정라 양극산화 공정

프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황2222

가 재제조 산업가 재제조 산업가 재제조 산업가 재제조 산업

나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업

참여기업의 현황 및 애로기술참여기업의 현황 및 애로기술참여기업의 현황 및 애로기술참여기업의 현황 및 애로기술3333

제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표2222

기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격1111

가 기술지원의 최종목표가 기술지원의 최종목표가 기술지원의 최종목표가 기술지원의 최종목표

나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격

제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용3333

세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용1111

제 장 국내제 장 국내제 장 국내제 장 국내2222 ㆍㆍㆍㆍ외 기술현황외 기술현황외 기술현황외 기술현황

제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과3333

제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행1111

드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정1 OPC1 OPC1 OPC1 OPC

가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도 OPC OPC OPC OPC

폐플라스틱 정성분석폐플라스틱 정성분석폐플라스틱 정성분석폐플라스틱 정성분석2222

가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석

나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석

- 16 -

최적용매선정최적용매선정최적용매선정최적용매선정3333

가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정

아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화4444

가 아노다이징의 전처리가 아노다이징의 전처리가 아노다이징의 전처리가 아노다이징의 전처리

나 아노다이징 고전 최적화나 아노다이징 고전 최적화나 아노다이징 고전 최적화나 아노다이징 고전 최적화

재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험5555

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222

가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정

제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도4444

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

부 록부 록부 록부 록

기술지원 일지기술지원 일지기술지원 일지기술지원 일지1111

국내 외 기술 정보 제공 요약 목록국내 외 기술 정보 제공 요약 목록국내 외 기술 정보 제공 요약 목록국내 외 기술 정보 제공 요약 목록2222 ㆍㆍㆍㆍ

시험분석자료시험분석자료시험분석자료시험분석자료3333

- 17 -

제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요1111

제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성1111

아노다이징의 개요아노다이징의 개요아노다이징의 개요아노다이징의 개요1111

가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징

알루미늄 금속은 대기 중에서 자연적으로 표면에 산화알루미늄 피막이 생성되어 소

자를 보호하므로 내식성이 우수하고 연전성도 우수하며 성형 절삭 가공도 용이하

다 순수 알루미늄을 주성분으로 하여 구리 마그네슘 니켈 망간 규소 아연 등을

첨가하여 제조한 알루미늄 합금은 연신성 및 인발성이 우수하고 가벼우며 튼튼하

고 미관이 수려한 특성 때문에 알루미늄재 알루미늄 알루미늄 합금 는 다양한 용도( )

로 사용되며 이러한 알루미늄재의 표면처리를 기술화하여 내구성 및 내식성이 우

수한 소재로 가공하는데 이용된다

알루미늄은 철 다음으로 많이 사용되고 있는 제 의 금속재질로서 성장하고 있는 금2

속이며 알루미늄의 사용처는 다음과 같다

고층건물의 건축자재용 내외장재-

자동차의 내외장재 및 구조물-

항공기용 내외장재 및 구조물-

선박의 내외장재 및 구조물-

전기통신기기의 외장형 패널 내장형 케이스-

컴퓨터의 내외장재-

군사기물 용도-

광학 부품 용도-

음향기기의 프론트 판넬-

각종 기계부품-

필기구를 비롯한 사무용품-

주방용품을 비롯한 다양한 가정용제품-

- 18 -

각종 장신구 및 화장품 용기-

나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사

알루미늄은 규소(SiO2 에 이어 지각표면층에 가장 많이 매장되어 있는 원소이며 알)

루미늄 산화물로서 생긴 귀금속 종류로는 루비 사파이어 등이 있다 알루미늄은 대

략 년 전부터 산업용으로 널리 활용되기 시작하였다120

알루미늄은 년 영국의 과학자인 험프리 데이비1807 (Humphry Davy 1778~1829)

에 의해 발견되었으며 험프리 데이비는 황산 알루미늄과 탄산카리움의 복합염인

명반에 포함되어 있는 융체를 전기분해하여 알루미늄을 분리하고자 최초로 시도 하

였으나 실패 하였고 그 이후 년 덴마크의 한스 크리스찬 엘스테드 1825 (Hans

가 염화알루미늄을 카리움 아말감으로 환원하여 최Christian Oersted 1777~1851)

초로 알루미늄의 분리에 성공 하였다 년 독일의 프리드리히 뵐러 1827 (Friedrich

는 염화알루미늄을 카리움으로 환원하여 알루미늄 분말을 얻Wohler 1800~1882)

었고 년 보다 순수한 알루미늄을 얻어 비중 및 화학적 성질을 측정하였다 1845

년 프랑스의 생트클레드빌1854 (Henri Etienne Sante-Claire Deville 1818~1881)

은 뵐러의 방법을 개량하여 나트륨에 의해 알루미늄을 분리하였다 년 영국의 1859

가하트가 드빌의 방법에 의해 알루미늄의 제련을 시작하였으며 년 미국의 찰 1896

스 마틴 홀 은 빙정석을 용제로 하여 알루미늄을(Charles Martin Hall 1863~1914)

녹여 그 용액을 전기분해하여 알루미늄을 환원 추출 하였다 이 방법은 현대의 알

루미늄 전해법의 기초가 되는 방법이었다

같은 시기에 프랑스의 화학자 폴 에루 (Paul Louis Toussaint Heroult

도 같은 방법으로 알루미늄을 추출하였다 그래서 이 방법을 홀 에루1863~1914) -

법이라고 명명하였다 이후 년 오스트리아의 칼 죠셉 바이어가 규산분이 적은 1888

보오크사이트를 알칼리로 용해하여 알루미나를 추출하는 방법을 고안하였다 이 방

법은 순도가 높은 산화알루미늄을 경제적으로 얻을 수가 있는데 수산화나트륨 수

용액과 가온 가압반응 시켜 알루민산나트륨 수용액을 만들어 보크사이트의 불순물

인 규소 철 티탄의 산화물을 불용성 잔재로 남기고 카올린계 반응성 실리카는 탈

규소 반응에 의해서 불용성 알루미노규산알칼리염을 만든다 여과된 알루미난나트

륨 수용액은 냉각한 다음 수산화알루미늄 결정의 종자를 가해서 교반 방치하면 가

수 분해하여 수산화알루미늄으로 분리하고 모액은 조정모액으로서 보크사이트 용

해공정에 순환 사용된다 가수분해하여 석출한 수산화알루미늄은 회전로에서 가열

되고 탈수하여 순도가 높은 산화알루미늄을 제조할 수 있다 이 방법을 바이어 방

법이라고 하며 오늘날 알루미늄 산업의 기초가 되는 것이다

- 19 -

다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질

알루미늄의 물리적 화학적 성질은 표 과 같다1

표 알루미늄의 성질표 알루미늄의 성질표 알루미늄의 성질표 알루미늄의 성질1111

분류분류분류분류 특성특성특성특성

기호 Al

원자번호 13

원자량 269815 gmol

비중 270

융점 6597

선열팽창계수(20 ) 239 micro-in

열전도도(20 ) 053 cal cm per 20 sec

비열(20 ) 0215 calg

전기저항 2655 microhm-cm

공간격자 면심입방격자 a=4043 Å

용해 알칼리 염산 황산 등

불용해 질산 아세트산 암모니아 등

또한 다음과 같은 알루미늄은 소재로서 우수한 특성을 지니고 있다

- 20 -

은백색의 광택을 가지는 부드러운 금속이다-

전성이 풍부하여 박막화하기 용이하다-

가공성에 필수적인 연성이 풍부하여 다양한 형상의 제조 및 가공이 용이하다-

시중에서 판매되는 알루미늄은 의 순도이며 주요 불순물은 규소- 9800~9985

와 철이다

합금처리 열처리 등에 따라 인장강도를- 7~60 kgmm2로 조정 할 수 있어 용도

에 따라 적절한 강도를 선정할 수 있다

열전도성과 전기전도성이 우수하다-

비중으로 보아 전형적인 금속이다 알루미늄의 비중은 동이나 철금속의 으로- 13

서 각종 제품의 경량화 목적에 유리하다

공기 중에 방치하면 자연적으로 내식성이 우수한 산화 피막을 형성한다-

비금속인 질소 황 탄소 등과 직접 화학반응하여 질소화물 황화물 탄화물이 된-

족 할로겐인 염소와 브롬과 화학 반응하여 각각 염화물 브롬화물을 만든다- 7A

산에 녹여 염을 생성시킨다-

염기에 녹여 수소를 발생시켜 알루민산염을 생성시킨다-

무독성이고 식품류와 반응도 하지 않아 가정용으로 우수하다-

재활용이 다른 금속보다 용이하다-

라 양극산화 공정라 양극산화 공정라 양극산화 공정라 양극산화 공정

알루미늄은 원래 활성적인 금속으로 공기 중에 노출되면 자연적 산화피막이 형성된

다 그러나 이것은 알루미늄 상의 도금 및 다른 금속의 코팅을 불가능하게 만든다

이런 자연 피막은 공업적 이용가치도 적으므로 인공적으로 더욱 두껍게 하여 10

이상의 산화피막을 만들며 이러한 과정을 양극산화라고 한다

양극산화 는 알루미늄을 전해액에서 양극으로 하고 전기를 통하여 양극(anodizing)

에 발생하는 산소에 의해서 알루미늄 면이 산화 되어서 산화알루미늄(Al2O3 피막이)

형성되게 된다 산화알루미늄 (Al2O3 피막은 투명 또는 반투명으로 내식성이 뛰어)

나고 다공질이어서 여러 가지 색으로 염색 가능할 뿐 만 아니라 알루미늄의 순도가

높을수록 아름답고 광택이 좋은 피막을 얻을 수 있어 공업용은 물론 장식용으로도

많이 사용되고 있다

- 21 -

양극산화를 포함한 모든 표면처리의 제조공정은 전처리 양극산화 혹은 표면처리

후처리로 크게 나눌 수 있다 전처리 공정은 가공소재의 표면에 있을 수 있는 오염

물질과 공정중이나 이송 중에 발생할 수 있는 오염 물질을 모두 제거 하여 표면처

리가 용이하도록 하는 과정이다 전처리 과정을 거친 가공소재를 양극 산화 한 후

후처리를 한다 후처리는 양극산화 후 생성된 양극파막상에 외관성과 장식성의 부

여 또는 내식성 및 내마모성과 같은 기능성을 향상하기 위한 처리 이다

양극상에서 일어나는 반응은 법칙에 의한 반응과 법칙에 따르지 않Faraday Faraday

는 반응으로 구분할 수 있다

전기 정련 또는 전기도금에서 가용성 양극의 용해기구는 위와 같지만 양극 산화의

경우에는 알루미늄은 위와 같은 기구에서는 용해되지 않는다고 한다

활성층과 전해액과의 경계면에서 OH-가 방전해서 산소가스가 발생하고 전자는 피

막을 통해서 알루미늄 양극에 흡수된다 알루미늄을 1 ampdm2정도의 전류밀도

로 전해할 때 순수한 알루미늄의 경우에는 산소가스의 발생이 보이지 않지만 알루

미늄합금의 경우에는 통과전기량의 통상 경우에 따라서는 이것 이상에10 ~20

상당하는 산소가스가 발생한다 10 ampdm2과 같은 고전류밀도에서 전해하면 순

수한 알루미늄의 경우에도 알루미늄의 산화에 요구되는 이상의 과잉 산소가 가스로

서 발생한다

이온이 피막을 이동함에 따라 산화반응이 진행한다고 생각된다 가동이온중에는

H+ Al+++ O--

OH-외에 전해질의 음이온이 있다고 생각되고 이것의 거동에 대해

서는 여러 견해가 있다

알루미늄의 양극에서 수소를 생성하는 것은 두 극의 가스 중에 수소가스를 함유하

고 있고 황산법의 경우 황화수소를 발생으로 확인할 수 있다 비슷한 현상은 저전

장에 대한 연구결과 예를들면 알루미늄을 등의 수용액 중에서 양극 분극하면 NaCl

법칙에 기초를 두어 전해전류로부터 계산된 값보다 과대한 속도Feraday 10~20

로 용해하고 수소의 발생을 수반하는 것으로 알려져 있다

특히 알루미늄의 양극산화는 법칙에 따르는 반응으로서 그 양극산화 방정Faraday

식은 다음과 같다

- 22 -

마 피막의 구조마 피막의 구조마 피막의 구조마 피막의 구조

다공성 양근산화 피막의 구조에 대해서는 그 모델이 여러 가지가 발표되고 있으나

가지의 대표적인 모델로 나타낼 수 있다3

그림 의 는 년에 제출된 등의 모델로서 전자현미경 관찰에 비해 미1 (a) 1953 Keller

세골 셀 활성층 및 벽의 구조를 나타내고 그것에 기하학적 칫수를 부여한 획기적

인 것으로 기본적인 형성에 있어서는 현재도 큰 변화가 없다 그림 는 (b) Akabori

의 모델로서 활성층은 약 50Å의 알루미늄을 과잉으로 함유하는 Al2O3로 이루어져

있으며 셀의 성장에 따라 각 셀간에 이 알루미늄을 과잉 함유한 Al2O3의 층이 개재

한다고 한다 또한 미세공단 면의 형태는 수산피막에서는 거의 원형이지만 환산피

막에서는 복잡한 형상을 나타낸다고 보고되고 있다 그림 는 년에 발표된 1(c) 1962

의 콜로이드 모델로서 다공성의 의미를 기하학적인 기공에 중점을 두지 않Murphy

고 산화물의 콜로이드적 성질의 변화에 의해 설명한 것으로 알루미늄 소지에 가장

가까운 쪽은 완전히 무수 Al2O3이지만 외측으로 감에 따라 미세한 산화물 콜로이드

입자의 외면에 물 및 기타 이온이 흡착하여 전도성을 가지는 부분으로 형성된다

의 모델(a) Keller 의 모델(b) Akabori 의 콜로이드 모델(c) Murphy

그림 양극산화피막의 구조 모델그림 양극산화피막의 구조 모델그림 양극산화피막의 구조 모델그림 양극산화피막의 구조 모델11111111

프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황2222

가 재제조산업가 재제조산업가 재제조산업가 재제조산업

- 23 -

재제조 은 고장 폐기 또는 교환된 물건을 회수하여 신제품과 같(remanufacturing)

은 상태로 만들어내는 일련의 과정을 의미한다 재제조는 제품의 수명을 연장시키

는 것과 같은 효과를 가지며 그 결과 폐기됨으로 인해 그대로 손실이 되는 원재료

에너지 및 노동력 등 생산요소를 크게 절약할 수 있다

미국의 경우 재제조는 산업에 따라 상이한 명칭으로도 불리는데 자동차부품산업의

경우에는 레이져 토너 카트리지의 경우는 타이어 재제ldquorebuildingrdquo ldquorechargerrdquo

조의 경우는 로 표현되고 있으며 대신ldquoretreaderrdquo ldquoremanufacturingrdquo

이란 표현이 사용되는 경우도 있다 재제조는 비교적 최근에 등장한ldquorecoditioningrdquo

개념으로 이와 유사한 개념으로는 재활용 재사용 수리 등이 있다 이러한 개념들

은 모두 못 쓰게 된 제품을 그대로 매립 소각 등의 방법으로 완전히 폐기하지 않

고 이를 다시 이용한다는 점에서 재제조와 유사하다 그러나 재제조와 재활용 재사

용 및 수리는 가치가 새로 창출되는 과정이 크게 상이하다

재활용은 폐제품이 원재료 생산에 다시 투입되는 것으로서 주로 신문지 유리병 및

알루미늄 캔과 같은 소비재가 대상이 된다 이러한 제품들이 소비가 된 후에 폐기

물 처리 과정에서 수거를 통해 회수되어 원자재 형태로 돌아가 제품생산 과정에 원

재료로 사용되는 것이 재활용 과정이다 수리는 고장 또는 성능 저하의 원인을 찾

아내어 문제된 부품을 고치거나 또는 교체하는 것을 의미한다

이에 비해 재제조는 생산된 제품이 성능 등 상품으로서의 모든 면에 있어서 신제품

과 거의 유사한 상태가 되도록 폐제품을 완전히 분해하고 부품을 수리 또는 교체하

고 검사를 하는 과정으로서 재활용 등에 비해 훨씬 확대된 개념이다 그러나 재제

조 개념이 이렇게 명확히 사용되고 있는 것만이 아니다 우리나라에서도 일부 분야

에서는 와 재제조와 같은 개념으로 사용되고 있고 일본의 경우에도 정책적rebuild

으로는 재제조 개념이 별도로 구분되지 않고 재사용 범주의 하나로 간주되어 사용

되고 있다 따라서 재제조품은 다음과 같은 조건을 만족시키는 제품이라고 말할 수

있다

재제조 제품의 주 구성 요소는 사용되다 폐기된 제품-

폐기된 제품은 그 부품의 성능이 충분히 판별될 수 있는 수준까지 해제-

중고제품의 부품은 철저히 세척되고 먼지와 부식이 없는 상태로 수리-

분실되었거나 결함이 있거나 부서진 또는 많이 닳아버린 부품들은 모두 정상적-

으로 기능을 할 수 있는 수준으로 수리가 되거나 또는 새 부품 재제조된 부품 또

는 성능이 정상적인 충고부품으로 교체

- 24 -

재제조된 제품의 모든 기능이 정상적으로 작동할 수 있도록 필요한 경우 각 부-

품에 대해 기계가공 재감기 재마감 또는 기타 필요한 조치가 취해짐

각 부품은 다시 조립되고 동종의 신제품과 동일한 성능을 갖는지 검사-

그림 내구재의 물질 순환 고리그림 내구재의 물질 순환 고리그림 내구재의 물질 순환 고리그림 내구재의 물질 순환 고리2 2 2 2

재제조된 상품의 특성 중 가장 중요한 것은 재제조품의 성능이 신제품에 비해 뒤떨

어져서는 안된다는 것이다 이러한 특성으로 인해 선진국에서는 재제조업체가 재제

조 제품의 품질을 보증하는 경우가 일반적이다 이렇게 제조된 재제조 제품들은 재

제조산업이 가장 발달한 미국의 경우 신제품 가격이 수준에서 판매되고45-65

있다 재제조의 개념은 원재 생산에서부터 원자재 제조과정에서의 가공 사용 재사

용 재제조 재활용 및 최종적인 폐기과정을 보여주는 생산과정에서의 물질 순환과

정을 살펴보면 보다 명확히 이해할 수 있다 그림 참고 ( 1 )

나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업

프린터 생산업체에서 판매하는 원제품에 비해 저렴한 가격대의 재제조 카트리지에

대한 수요가 증가하면서 토너카트리지 재제조산업은 호황에도 불구하고 무분별한

영세업체의 난립으로 여러 가지 문제점을 발생시켰다

- 25 -

사용 후 토너카트리지 재제조산업을 활성화에서의 장점은 부품공급 부담의 일정부

분을 재제조 제품으로 대체하여 부품공급 의무부담이 완화되고 에너지 및 자원은

원제품에 비해 이상 절약이 가능하다는 것이다 현재 우리나라의 사용 후 토너80

카트리지 재제조 관련 주요 문제점으로는 대부분의 업체가 재제조에 대한 개념 인(

식 의 결여에 기인하여 단순히 사용 후 토너카트리지를 닦아서 재충진하여 재사용)

하는 것이다 또한 사용 후 카트리지의 소유권 문제 지적재산권 문제 등으로 원제

조업체와의 분쟁이 발생할 가능성 또한 매우 높다 우리나라에서 재제조와 관련된

일반 현황 및 문제점은 다음과 같다

원토너 카트리지는 년 기준 만개가 판매 재제조 토너카트리지 생산량- 2003 184

은 만개 사용134

년 기준 원토너 카트리지 공급량 대비 재제조율은 로 추정- 2003 243

토너카트리지의 재제조시 원토너 업체의 상표를 삭제하지 않으면 현행 상표법-

및 부정경쟁방지법에 저촉될 소지가 있음

토너카트리지 원제조업체에서 사용 후 카트리지의 회수에 적극적으로 참여할 경-

우 회수된 카트리지를 물질 재활용에 앞서 재제조를 우선 고려하도록 하는 제도적

장치가 필요

현행 재제조 토너카트리지의 품질평가는 전문화된 표준 및 규격이 미완의 상태-

로 재제조 토너카트리지의 품질제고를 위한 법적 제도적 장치의 마련이 필요

토너카트리지 업체의 대부분은 종업원 명 이내의 영세 소규모 업체로 그 수- 3-4

는 약 개 이상으로 추정250

참여기업의 현황 및 애로 기술참여기업의 현황 및 애로 기술참여기업의 현황 및 애로 기술참여기업의 현황 및 애로 기술3333

주 삼텍은 기존의 재제조 업체들에서 행하여지고 있는 폐 프린트 카트리지 재활용( )

기술에서 탈피하여 폐 프린트 카트리지를 완전 분리 후 각각의 부품별 회수를 통

한 재활용 기술 및 아노다이징 공정을 도입한 고광택성 감광 드럼을 생산하고 있는

재제조 부품전문기업이다 일반적으로 폐 프린터 카트리지를 이용한 재제조 산업은

카트리지의 분리 후 회수된 의 간단한 표면처리 공정을 통한 재활용 기OPC Drum

술로 이미 유럽의 여러 선진국 및 국내 일부 기업에 의해 시도되어오고 있다 하지

만 기존의 공정을 탈피하여 회수된 폐카트리지를 선별lsquo rarr 부품관리 rarr 세정 rarr 고

광택 아노다이징rarr 고순도 알루미늄 회수 표면감광코팅 감광드럼 제조 등의 각rsquorarr rarr

공정을 통하여 폐카트리지를 이용한 감광드럼을 재제조하고 있으며 이에 대한 특허출

원을 완료한 상태이다

- 26 -

그림 토너 카트리지 재제조 공정그림 토너 카트리지 재제조 공정그림 토너 카트리지 재제조 공정그림 토너 카트리지 재제조 공정3 3 3 3

폐자원을 이용한 신규시장을 형성할 수 있는 재생자원화 기술을 보유하고 있음에도 불

구하고 국내 중소기업의 여건 상 전문 인력의 부족 및 기술습득의 어려움에 기인하여

그 기술적 한계를 극복하지 못하고 있는 실정이다 따라서 현 재제조 공정의 공정 최적

화 기술 드럼의 표면코팅 층의 제거 시 사용되는 신규 화학약품의 개발 그리고 생산

성을 극대화 할 수 있는 최적공정 설계에 대한 고급 전문 인력의 현장기술지도가 절실

한 상황이다

제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표2222

기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격1111

가 기술지원의 목표가 기술지원의 목표가 기술지원의 목표가 기술지원의 목표

폐프린트 카트리를 분리 세정공정을 통하여 얻어진 고순도 알루미늄을 아노다이징 기

술을 이용하여 고광택성을 갖는 감광 드럼의 고효율 회수공정 지원 및 드럼의 표면코

팅층의 제거 시 사용되는 각종 화학약품의 최적 배합비율과 최적화 공정기술 지원

- 27 -

나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격

공정개선공정개선공정개선공정개선 0신제품

제조기술0 품질향상품질향상품질향상품질향상 0

양산화양산화양산화양산화 0 시험분석 0 시제품 제작시제품 제작시제품 제작시제품 제작 0

제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용3333

세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용1111

감광코팅층 용해를 위한 용매 개발 및 적절한 혼합용매비율에 관한 기술지원

감광코팅층은 크게 세가지- (Blocking Layer Charge Generation Layer Charge

다른 필름으로 구성되어있다 따라서 세가지 필름을 동시에 제거할Transport Layer)

수 있는 용매 혹은 혼합용매에 대한 체계적인 기술지원

폐카트리지의 분해과정에서 발생되는 부산물의 분리공정 기술지원

수거된 드럼으로부터 고광택 고순도 알루미늄을 얻기 위한 전처리 분리공정- OPC

상에서 효과적인 플라스틱 기어부분과 분리기술 지원

합리적 세정공정 설계를 통한 폐 감광 드럼의 표면처리기술 지원

고생산성 세정공정을 위한 공정개선 기술지원-

고광택 특성을 갖는 아노다이징 공정기술 지원

드럼의 재제조 공정 합리화 방안 구축 지원OPC

기타 폐자원의 재활용 공정기술 지원

드럼이외의 부산물을 이용한 재활용 기술지원- OPC

화학물질을 동반하는 공정에서의 사용자 안전을 위한 반응원리에 대한 교육

합리적 공정운용을 위한 전문가 교육

기업의 품질시스템 구축을 위한 기술자문

제품의 신뢰성 향상을 위한 합리적 공정관리 시스템 구축 방안지원

- 28 -

기술지원의 목표기술지원의 목표기술지원의 목표기술지원의 목표 기술지원의 내용기술지원의 내용기술지원의 내용기술지원의 내용 기술지원범위기술지원범위기술지원범위기술지원범위

세정공정기술 확립

감광코팅층 분석-

고효율 용매 및 최적혼합용매-

고생산성 세정공정 설계기술-

아노다이징 공정 확립

아노다이징 공정분석-

최적 아노다이징 운전 조건확립-

고성능 전해액 구성 확립-

품질 신뢰성유지 시스템 구축-

기타 폐자원 재활용 기술

플라스틱 정성분석-

플라스틱 기어부의 재활용 기술-

컴파운딩 기술-

- 29 -

제 장 국내제 장 국내제 장 국내제 장 국내2222 ㆍㆍㆍㆍ외 기술현황외 기술현황외 기술현황외 기술현황

아노다이징 처리에 있어서 황산법은 년 영국 와 에1927 C H R Gower S O O Brien

의해 특허출원된 후 발전을 거듭하여 현재 세계적으로 가장 널리 보급되어 있는 방법

이다 전해질은 황산은 저렴하고 전해조작이 다른방법에 의하여 간단하며 생성된 피

막은 다른 방법으로 얻어진 피막보다 그 투명도가 좋기 때문에 알루미늄 합금에 적합

하다 합금성분에 의한 악영향이 적으며 피막의 색상도 옥살산보다 엷어서 염색에 적

합하다 또한 인가되는 전압이 낮고 전력소비량도 적으며 약품가격이 저렴한 장점이

있다 그러나 옥살산법보다 알루미늄의 용해량이 많고 생성되는 피막의 두께는 어느

정도 한계점을 가지고 있다 황산에 의한 피막의 용해가 크기 때문에 피막이 연한 단점

이 있다 황산피막은 다공성이며 내식성 내마모성이 양호하여 건재 공업용품 주방용

품 평판 기계부품 장식품등의 분야에서 널리 이용되고 있다 피막의 두께는 통상의

전해처리온도 약 에서( 20 ) 30~40 정도 얻어진다 공업적 처리조건은 한국공업규

격 을 표 및 표 에 나타내었다 여기에서 전해액의 농도와 온도 전류밀도KSD 9531 2 3

그리고 전해시간 등은 피막의 두께 경도 내식성 다공성등과 밀접한 상관관계를 가지

고 있으며 또한 알루미늄 용존량 교반공기량등도 무시할 수 없는 인자이다

표 황산법의 양극 산화 처리 조건표 황산법의 양극 산화 처리 조건표 황산법의 양극 산화 처리 조건표 황산법의 양극 산화 처리 조건2 (KSD 9531)2 (KSD 9531)2 (KSD 9531)2 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건 허 용 치허 용 치허 용 치허 용 치

전해액 조성 황산 10 ~30 plusmn2

알루미늄 이하20gL

욕 온도 15 ~ 25 plusmn2

전류밀도 60 ~ 300A plusmn7

시 간 피막두께에 필요한 시간

욕 전압 설정전압 plusmn2V

- 30 -

표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건

전해액 조성 황산 15

알루미늄 5 gL

욕 온도 21 plusmn 1

전류밀도 130A plusmn 5

시 간분30 ~ 10 의 경우(A 6063 )

분60 ~ 18 의 경우(A 6063 )

욕 전압 16V

옥살산법은 년 일본에서 개발되었으며 옥살산 알루마이트법으로서 널리 공업적으1926

로 이용되어 왔다 한편 독일에서는 법으로 공업화되어 있다 옥살산은 고가이 Eloxal

고 교직 중첩 전원설비를 사용해야 하며 조작이 복잡하여 단위처리면적당 소비전력이

높은것 외에도 피막이 흰색을 띄게 되기 때문에 최근에는 그 신장이 둔화되고 있다 그

러나 황산피막보다 피막의 염색성은 떨어지지만 내식성 내마모성이 우수하기 때문에

일용품의 일부와 특히 외관은 문제되지 않지만 고도의 피막성능을 요하는 공업용품등

에 이용되고 있다 공업적 처리조건은 한국공업규격 을 예로 들면 표 및 표 KSD 9530 4

와 같다5

표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건 허 용 치허 용 치허 용 치허 용 치

전해액 조성 유리산 2 ~ 5 plusmn1

알루미늄 이하20gL

욕 온도 15 ~ 35 plusmn4

전류밀도

직류와 교류의 경우

교류 40 ~ 350A

교류 40 ~ 700A plusmn7

교류의 경우 80 ~ 700A

시 간 피막두께에 따른 시간

욕 전압 설정전압 plusmn15V

- 31 -

표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건

전해액 조성 유리산 3

알루미늄 5 gL

욕 온도 28 plusmn 2

전해밀도

직류와 교류의 경우

직류 130A

교류 100A

시 간분25 ~ 6 의 경우(A 1100 )

분38 ~ 9 의 경우(A 1100 )

욕 전압직류 25 V

교류 80 V

피막의 성질피막의 성질피막의 성질피막의 성질 피막의 생성피막의 생성피막의 생성피막의 생성 온도 농도의 영향온도 농도의 영향온도 농도의 영향온도 농도의 영향 조작조작조작조작 실시조건의 예실시조건의 예실시조건의 예실시조건의 예

교교교교

류류류류

법법법법

연하고 표면에 요철

이 있으며 직류법과

동일한 두께의 경우

내식성이 양호함

적음

교류전류계의 읽기

에 을 곱하면036

직류값에 해당됨

농도의 영향은 큼 간단함

40~60 V

2~3 Adm2

25~30

분5~60

직직직직

류류류류

법법법법

경도가 크나 침식에

위해 구멍이 생김많음

액온을 낮게 유지

해 주어야 하고

농도의 영향은 적

간단함

40~60 V

1~2 Adm2

18~20

분10~60

교교교교

직직직직

중중중중

첩첩첩첩

법법법법

경하고 내식성이 있

고 최상의 피막을 얻

을 수 있음

많음

단시간에 두꺼운 피

막을 얻을 수 있음

보통

복잡하고

전력 소

모 량 이

많음

DC 25~30 V

1~3 Adm2

AC 40~80 V

1~3 Adm2

20~30

분15~60

- 32 -

크롬산법은 에 의해 년 영국에서 개발되어 수상비행기용 듀랄Bengough-Stauart 1923

루민의 방식을 목적으로 사용되었다 대표적인 방법으로는 단계적인 전해전압을 상승

시키는 법과 정전압 전해에 의한 미국 표준국의 방법이 있다 피막Bengough-Stauart

의 외관은 불투명하고 암회색을 띈 에나멜색이다 표준상태에서 생성되는 피막두께는

2 ~ 5 정도이므로 내마모성은 좋지 않지만 같은 두께의 다른 피막에 비하면 내식성

은 양호하다 처리조건으로 법은 전해액은 크롬산을 함유하 Bengough-Stauart 25

며 전해온도는 40 plusmn 2 로 하고 전해전압은 에서 까지를 분간 서서히 상승 0 V 40 V 10

시켜 에서 분간 유지하고 다시 분간 까지 상승시켜 최후의 분간은40 V 20 5 50 V 5 50 V

로 유지한다 이때 전류밀도는 01 ~ 05 정도이다 정전압 크롬산법에서는A 5 ~

의 크롬산전해액을 사용하고 전압은 처리시간은 분정도이다10 40 V 30

종류종류종류종류

조건조건조건조건옥 실 산 법옥 실 산 법옥 실 산 법옥 실 산 법 황 산 법황 산 법황 산 법황 산 법 크 롬 산 법크 롬 산 법크 롬 산 법크 롬 산 법

농도H2C2O4

(1) 3~5 (2) 10H2SO4 10~20 CrO3 3

온도(1) 20~30

(2) 15~60

(1) 15~22

옥살산을 첨가하면(2)

35까지

40plusmn20

전압(1) AC 40~80 V

(2) DC 25~30 VAC 15~25V

로부터 서서히DC = 0V

상승해서 로 하고40V

최후 분간은 로 유지5 50V

전류밀도(1) AC 1~3 Adm

2

(2) DC 1~3 Adm2

05~15 Adm2

03~04 Adm2

시간 분10~60 분5~100 분60

피막두께

H2C2O4 5 30plusmn2

AC 3 Adm2

분간에 40

10~12

H2SO4 20 30plusmn5

DC 10 Adm2

분간 20

에 5~7

분간에15 3~35

특징

특히 순 에 대해서는Al

경도 내식성 등 가장

우수한 피막을 얻는다

탈지력이 좋고 저질 Al

에도 광택이 좋으며 단

점으로 전력과 약품의

소비가 많음

설비가 많이 드나 유지

가 용이하고 유지비가

적으므로 보급이 많아

지고 있다 탈지력은 작

으나 합금 및 착색용 Al

양극산화에 적합함

투랄루민계에 적합한 양

극산화법이며 내식성이

있고 회색의 무광택 피

막이며 강도가 약하다

착색에는 적합하지 않음

- 33 -

그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도44441111

- 34 -

양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책

결함항목결함항목결함항목결함항목 원 인원 인원 인원 인 대 책대 책대 책대 책

버닝

버프버닝

전해액 온도 불균일

국부적 고전류밀도

수산화 알루미늄 버닝

연마조건의 적정화

액순환 교반량증가

전해파형의 평활화 전류밀도 낮춤

수세 알루미늄처리량의 조정

숏트

제품과 리드선의 접점의 어긋

제품과 음극과의 접촉

압출후의 국부적 냉각부족

디스멋트부족

거는 방법 개선

극간거리조정 내부음극유치법 개선

균질 한 냉각( )均質

질산농도증가 중크롬산카리첨가

욕중에서 흔든다

전해부식

접점불량

사용수로부터의 염소이온흡입

용접용후락스부착

인체의 땀이나 지문부착

중금속이온 흡입

유리산부족

중첩교류분 부족 수산법에 많(

음)

접점개량

순수사용

전해전의 충분한 세정

손장갑사용

중금속용출방지

산의보충

교류분 증가시킴

색얼룩

극비 의 부적당( )極秘

극간거리의 부적당

복잡한 형상

전류분포 불균일

교반부족 불균일

전해액 온도 상승

이물 부착( )異物

전해액 잔존

합금성분( )合金成分

염색조건

접점부족

음극면적조정

음극을 이동해 본다

음극배치의 고려

랙크접점수 증가

접점위치고려

전해액 순환량증가 냉각

수세를 충분히 한다

수세를 충분히 한다

재질확인

염색욕의 농도 관리p H

적정한 접점을 취한다

무지개

접점부족

전기접점불량

전해중단

표면적과 리드선의 적정화

리드접점부의 이탈방지

교반을 약하게 한다

- 35 -

결함항목결함항목결함항목결함항목 원 인원 인원 인원 인 대 책대 책대 책대 책

표면얼룩탈지불충분

재질 열처리의 불균일

탈지를 충분히 행한다

재질 열처리를 정확하게

표면거침소재의 조성부적합

엣칭조건의 부적합조건관리를 엄중하게 행한다

수산화나트륨 엣칭액의 노화 액관리 철저

버 닝 엣칭후 수세까지의 시간이 길다 엣칭후 신속수세

그림자모양 리드선에 의한 투영흔적 리드선위치에 주의할것

봉공얼룩물건의 겹침

온도의 불균일

물건이 겹치지 않도록 한다

온도분포를 균일하게 한다

액흐름

전해액을 유출

수세부족

맞춤시 불량

충분한 수세

스팟트개량

가스포겟틀 랙크각도의 부적합

공기교반 내부음극에서의 수소발생

적당한 틀과 랙크의 거는 각도선정

가스가 유출하도록 랙크를 만드로 건

크 랙 저온전해 봉공온도 가열 기계적 충격 이상의 가열을 피한다110

제품취급주의

성능결함 및

막두께부족

전해시간 짧고 전류밀도가 낮다

내부음극부족 및 음극면적부족

틀과 걸이 면적이 크다

리드의 접촉불량 탈막부족

리드의 전기용량부족

전기접점부족

전해액 온도가 높고 국부고열발생

합금조성의 부적합

적정시간과 전류밀도 선정

형상에 맞게 사용 및 이상전압이 안걸

리게 할 것

전류용량에 맞는 전해면적선정

리드부착개량 및 완전탈막

단면적이 큰 리드사용

접점증가

냉각 및 교반 순환을 충분하게

적절한 합금선택

내마모성 전해액 온도가 높고 전류밀도가 낮다 냉각 및 적정한 전류밀도 선택

내식성부족

전해시간이 너무 길고 전해액 농도가 높

합금조성의 부적합

전류밀도 높이고 전해시간단축 농도

적정유지

적절한 합금선택

불꽃유리산부족 전해액노화

전해액이 높고 전류밀도 불균일

산보급 및 전해액 일부교체

냉각 및 전류밀도 조정

박 리 정전이나중단 전해재생 및 가급적 전해중 중단을 피할

표면모양 알루미늄 주물 재료결함 엣칭조건 알루미늄 개선 및 주물재선택 엣칭액

선택

분취

전해액농도 용존알루미늄 증가

전해액 온도상승

수세부족

봉공액 오염

분석에 의해 조정관리

전해액 냉각 교반

수량 수세횟수 수세시간증가

봉공액 교환

- 36 -

재제조산업의 중요성과 경제적 효과 분석의 관점에서 볼 때 화석연료는 연소과정

에서 아황산가스 질소산화물 먼지 휘발성 유기화합물 먼지 등 대기오염물질과

이산화탄소와 같은 지구온난화 물질이 다량으로 발생한다 따라서 에너지 사용 감

소는 그만큼 대기질 개선에 기여를 하게 된다 에너지 소비 감소는 또한 수력과 원

자력 발전량을 감소케 함으로써 생태계 파괴와 핵폐기물 문제의 완화를 가능케 한

다 이러한 재제조의 환경개선 효과는 이를 사회적 편익으로 간주할 수 있으므로

금액으로도 환산될 수 있다 따라서 이를 고려하면 재재조의 경제적 효과는 단순히

생산요소의 절감효과만 감안하는 경우보다 훨씬 커진다 재제조산업의 경제적 및

환경적 효과는 매우 크다 더욱이 최근 들어 석유 및 기타 원자재의 공급 불안이

심화되고 있어 원자재 소비 절감의 필요성이 갈수록 증대되고 있다 뿐만 아니라

대기환경의 악화 방지에 대한 사회적요구의 증대와 매립지의 포화 등으로 인해 폐

기물 처리의 어려움이 가중되고 있어 재제조의 사회적 중요성은 대단히 커지고 있

재제조는 선진국에서도 크게 각광을 받고 있다 재제조산업은 현재 전세계적으로

사업장 수가 만개 고용규모 만명 시장규모 억 달러에 이르고 있는 것으로8 50 530

추정되고 있으며 특히 재제조가 가장 활발한 미국을 중심으로 빠른 속도로 확대되

고 있다 우리나라에서는 현재 자동차 부품과 토너 카트리지를 중심으로 재제조가

부분적으로 이루어지고 있어 그 규모는 그렇게 크지 않은 상태이다 이는 역으로

재제조산업의 활성화가 커다란 경제적 이익을 가져올 수 있음을 의미한다 따라서

재제조 산업을 정책적으로 육성할 필요성은 매우 크다

하지만 국내 토너카트리지 재제조 산업의 경우 년 일본 캐논사가 년부터 2006 2001

국내 업체를 상대로 레이져 프린터의 핵심부품인 감광드럼 드럼 의 삼각기어(OPC )

제조방식과 관련된 특허침해 소송을 제기해 지방 고법원 판결에서 승소한 상태이-

현재 국내에서 보급되고 있는 레이저 토너 카트리지와 잉크젯 잉크 카트리지는

이상 외국에서 직수입된 제품이다 지금 미국이나 유럽과 같은 선진국에서는90

전체 시장의 약 이상을 재활용 제품이 점유하고 있을 만큼 저렴한 재활용 카30

트리지의 사용은 당연한 것이다 우리나라 곳곳에 버려지고 있는 공재물질 카트리

지는 연간 만개 연간 톤 트럭 수천대분에 달하고 이렇게 폐기물로 버려300-400 8

진 각종 플라스틱 카트리지는 수백년이 지나도 썩지 않아 얼마든지 재활용이 가능

한 귀중한 자원을 낭비하며 환경오염을 가중시키고 있다 또한 국내 폐기물 관리법

에 프리터 카트리지는 지정폐기물에서 제외되어 있어 무단 폐기 방치될 가능성도

매우 크다

- 37 -

세계 다국적 기업이라는 미국의 몇몇 기업들 사이에도 재제조 붐이 일고 있다 기

존 리사이클링 방식이 폐기물 화학처리의 비용과 공해유발 억제에 따르는 막대한

재생비용이 드는 단점이 있다면 이를 원칙적으로 극복할 수 있는 대안으로 재제조

는 새로운 환경사업으로 입지를 넓혀가고 있다 현재 외국의 다국적 기업군들인 코

닥 제록스 듀폰 등은 최근 재활용 사업의 개념을 리사이클링에서 재제조로 GM

전환하고 이를 전제로 제품생산 매뉴얼을 전면 재개편하였다 대부분의 주요 부품

들을 쉽게 분해 조립하여 반영구적으로 재활용할 수 있게 획기적인 소프트웨어 시-

스템을 개발하여 활용하고 있는 것이다

프린터 토너 카트리지의 재활용은 다 마신 음료병을 수거하여 다시 음료수를 넣고

판매하는 것과 다를 게 없다 이제 우리도 재생품은 안쓴다 는 생각을 바꿔 프린 ldquo rdquo ldquo

터 값보다 카트리지 비용이 더 든다 는 문제를 재생카트리지 이용으로 경비도 줄이rdquo

고 환경을 생각하는 재활용에 관심을 가져야 할 때이다 정보통신의 혁명과 디지털

시대에 맞는 새로운 패러다임이 요구되는 지금 재제조 시스템을 구축하는 것은 녹

색경영 을 실천하는 환경중시 기업경영의 좋은 사례가 될 것이(Green Management)

다 또한 제품의 전과정에 걸친 환경영향을 파악하고 감소하기 위한 전과정평가

를 레이저 프린터 제품에 도입하여 적용함으로써(Life Cycle Assesment LCA)

보다 친환경적인 프린터가 개발될 것이다 또한 연간 억달러에 달하는 수입정품 4

토너 드럼을 재활용 토너 드럼으로 대체한다면 연간 억 천달러 수입 의존율을 3 2 (

로 낮출 경우 의 외화절약 효과가 기대된다20 )

- 38 -

제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과3333

제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행1111

드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정1 OPC1 OPC1 OPC1 OPC

레이져 프린터는 복사기의 건식 방식 원리를 이용하여 인쇄하는 프린터이다 내부

구성은 컨트롤러부 엔진부 인쇄부로 나뉘어져 있으며 컨트롤부에서는 컴퓨터로부

터 전송된 데이터를 인쇄할 페이지에 영상을 만들어 프린터 엔진부분으로 전달한

다 전달되 영상은 엔진 부분의 레이져 다이오드 회전 다면경 렌즈 프리즘장치

레이져 빔 센서 등의 장치를 거쳐 인쇄부분의 감광 드럼에 투사가 된다 다시 투사

된 영상은 감광 드럼에서 형성된 엔진 옆에 있는 용지에 옮겨서 영상을 인쇄한다

그 후에 인쇄된 용지는 고열 압착롤러에 압착되어 최종적으로 용지에 인쇄된다 레

이져 프린터는 저소음과 고품위 인쇄 다양한 서체와 고속인쇄 등의 장점을 가지고

있으며 제한된 용지사용과 유지 비용이 비싸다는 단점을 가지고 있다 그림 는 레 5

이져 프린터 카트리지의 분해도 및 주요 부품의 위치를 나타낸 것이다

그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도5555

- 39 -

레이져 프린터의 원리는 크게 단계로 크리닝 대전 노광 현상 전사 정착으로6

나눌 수 있으며 다음은 각 단계에 대한 설명이다

1 2 3

4 5 6

크리닝 이 단계는 이미지 진행의 처음 단계로 물리적 또는 전기 크리닝 진행을1

통해 새롭게 드럼에 이미지가 맺히도록 준비하는 단계OPC

대전 드럼 크리닝이 끝나면 로부터 읽혀진 정보를 레2 laser scanning unit (LSU)

이져빔을 쏘아 이미지를 드럼에 맺히도록 조건을 마련해 주거나 대전을 걸어 줌

노광 드럼 표면에 레이져빔이 전달되는 부분은 잠상이 맺히게 되며 드럼은 전3

류가 통할 수 있는 알루미늄 원통과 감광물질이 표면에 코팅되어 있으므로 빛을 받

은 부분에 이미지가 맺히게 됨 또한 드럼에 나타난 이미지 부분은 이 다음 단계에

서 토너를 끌어 당기게 됨

현상 잠상 이미지가 드럼 표면에 나타나며 현상 롤러는 토너분자를 드럼 표면4

에 전달하는 역할을 하며 닥터 블레이드는 토너량을 조절해 줌

- 40 -

전사 드럼 이미지에 토너 부분이 용지 쪽으로 전사 됨5

정착 토너가 묻은 용지가 히팅롤러와 압력롤러를 거쳐서 종이에 영구적으로 고6

착되게 함

가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도 OPC OPC OPC OPC

토너카트리지의 핵심 부품중 하나인 드럼은 표면의 마모가 증가함에 따라 드OPC

럼의 의 두께가 감소하며 피로도가 증가하는 것으로charge transport layer (CTL)

보고되고 있다 따라서 폐토너카트리지의 재제조시 이러한 관점에서의 부품에 대한

고찰이 매우 중요하게 된다

일반적으로 드럼은 의 표면전위를 갖도록 대전되며 이때 토너 입자-600 ~ -700 V

들을 밀어낸다 이는 인쇄 시 영역으로 나타나는데 이 부분을 백색전위 white

라고 불린다 그러나 대전능력이 저하되면 인쇄물의 백색부분(white potential V0)

에 불규칙적으로 토너가 유입되어 인쇄물에 그대로 전달되게 되면 이를

라고 한다 현상이 진행되면 초기 증가율 대비 증가background Background 10

될 때마다 토너 소비량도 증가되며 토너카트리지 수명을 단축시키는 원인이10

될 수 있다

자외선이 완벽하게 차단된 항온 항습 습도 이하 의 에서 특수광을 ( 36 ) Clean-room

설치하고 정전기가 방지된 상태에서 카트리지를 완전 분해한 후 마모되거나 손상

된 중요 부품들을 교체하여 특수 에 의한 재생산만이 새것을 능가하는Kow-How

품질을 가능케하는데 일부업체에서 재생한 토너카트리지는 원가만 낮춰 만들어지므

로 품질상의 문제점이 발생되어 프린터 수명을 짧게 할 수도 있다 토너는 기존에

들어있는 잔여물을 전면적으로 집진기로 세척 흡입 하여 완전 제거한 후 폐토너 카( )

트리지 및 중요부품을 교체한다

회 사용 가능하므로 상태에 따라 재활용 또는 교체한다 생산공정OPC Drum 2-3

에서 핵심인 토너가 흩어지지 않도록 마감을 하는 집진 수집된 폐토너를 전Unit

량 회수해 밀폐용기에 보관 폐기물 위탁처리업체에 처리케하는 세심한 배려도 환

경오염 방지를 위한 중요한 부분 중의 하나이다 재활용 현상기의 품질유지를 위한

승부관건은 소비자가 사용 후 폐기되는 폐현상기 폐카트리지 및 드럼 포함 수거( )

의 구축과 다양한 프린터 기종에 맞는 토너성분 분석에 달려 있다 프린터System

기종에 맞지 않는 토너카트리지나 마모성 부품이 적시에 교체되지 않을 경우에는

프린터 제품을 고장이 발생할 수 있다

- 41 -

그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정6 OPC 6 OPC 6 OPC 6 OPC

폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석2222

가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석

적외선 분광분석은 년 영국의 에 의해 개발된1800 F W Hershel dispersive IR

에 의해서 시작되었으며 최근에는spectromer FT-IR (fouirer transform infrared)

의 개발로 인해 활발한 연구가 진행되고 있다 적외선 분광분석의 원spectrometer

리는 적외선이 시료를 통과할 때 에너지가 분자간 원자내의 진동에너지와 일치하여

시료의 분자구조에 따른 특성 흡수 영역을 형성함으로서 이를 통해 정보는 얻게 된

다 적외선 분광분석은 시료의 정성 및 정량분석 물질의 구조확인 화학반응

연구 표면화학분석 등에 이용되고 있고 특히 플라스틱 물질의 정량 정성kinetics

분석 및 배향성 연구에 아주 유용하게 사용되고 있다

- 42 -

그림 은 기어부분 의 고분자를 정성분석한 의 분석결과로7 (sample2) FT-IR

2978cm-1 2920cm-1

1468cm-1 1382cm-1

1236cm-1 1087cm-1

892cm-1등의

특성 피크로 추정컨대 사용된 고분자 물질이 로 판단된다 그림poly(oxymethylene)

도 마찬가지로 의 고분자를 정성분석한 결과로2 sample3 2965cm-1

2918cm-12849cm-1

1768cm-1 1503cm-1

1219cm-1 1187cm-1

1159cm-1

1013cm-1 828cm-1

등의 특성피크가 관찰되었으며 결과적으로 polycabonate (PC)

의 특성피크로로 판단된다

나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석

열분석 이란 물질의 물리적 변수 를 온도의(thermal analysis) (physical parameter)

함수로 나타내는 분석 방법이다 즉 물질의 온도를 일정하게 변화시킴에 따라 나타

나는 열적특성 변화를 분석하는 것이다 이때 어떤 물리 변수의 변화를 볼것인가에

따라 여러 가지 방법이 존재한다 플라스틱의 열분석에는 대표적으로

와 가 이DSC(Differential scanning calorimetry) TGA(Thermo gravimetric analysis)

용된다 는 플라스틱 시료의 온도 열량변화 데이터로부터 시료의 물리적 화학 DSC

적 성질을 확인할 수 있다 또한 피크의 위치 모양 개수 등으로부터 정량적인 정

보들을 얻을 수 있으며 피크의 면적으로부터 열량변화의 정량적인 정보를 얻을 수

있다 으로부터 플라스틱 시료의 유리전이온도 결정화온도 녹는 DSC thermogram

온도 냉결정화온도 등의 정보를 확인할 수 있다 는 일정한 속도로 온도를 변 TGA

화시켰을 때 일정 시간동안에 일어난 시료 무게의 변화를 측정한다 에 의한 TGA

질량 온도 곡선은 플라스틱 시료의 열안정성 및 물질의 구성비 등을 확인할 수 있-

그림 는 의 분석결과 이다 약9 sample 2 TGA (Thermo gravimetric analysis) 30

0 부분에서 열분해가 일어나기 시작하며 344에서 중량감소 온도를 보인10

다 약 430이상이 되면 모든 고분자물질이 열분해 되는 것을 확인 할 수 있다

그림 은 의 데이터로 용융온도10 sample 2 DSC(Differential scanning calorimetry)

는 16664임을 확인하였다 는 결정성 고분자로 그래프에서 확인 sample 2 TGA

하듯이 약 300 이상의 온도에서도 분해가 되지 않는 열안정성을 보이나 약 에130

서 고분자가 녹기 시작하고 약 에서 완전하게 용융되는 것을 확인 할 수 있다170

는 약 이하에서 안정한 고분자 물성을 가지는 것을 확인하였다sample 2 130

- 43 -

그림 은 의 데이터로 초기 부터 중량감소가 일어나기 시작하며11 sample 3 TGA 430

중량감소온도는 를 보인다 정도에서 약 를 잔존율을 보인다 그10 485 540 20

림 는 의 데이터로서 는 비결정성 고분자로 에서 유리12 sample 3 DSC sample 3 119

전이 온도를 보이는 것을 확인하였다 데이터에서 확인하듯이 는 TGA sample2 400

이상의 온도에서도 분해가 되지 않는 열안정성을 보이나 데이터에 의해 이DSC 120

상의 온도에서는 고분자의 물리적 강도가 약화됨을 확인할 수 있다

- 44 -

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)

- 45 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)

- 46 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)

- 47 -

최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정3333

가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정

본 실험은 최적의 세정용매 조건을 찾기 위하여 기존의 상용용매 제품과A Benzene

용매를 이용하여 최적의 성능을 갖는 배합비를 확인하고자 하였다Toluene Xylene

표 은 상용용매 와 각 용매들의 세정속도를 나타내었다 상용용매 는 분 초의6 A A 3 30

세정속도를 보이는 것을 확인 할 수 있었다 그러나 상용용매 와 A Benzene Toluene

의 용매를 적절히 배합하면 약 분에서 분 초의 시간을 단축하는 효과를 나Xylene 1 1 20

타내었다

표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도6666

번호번호번호번호 함 량함 량함 량함 량 시 간시 간시 간시 간

1 상용용매 A 분 초3 30

2 Methylene Chloride 분이상8

3 m-Cresol 분이상8

4 Xylene 분이상8

5 Toluene 분이상8

6 Benzene 분이상8

7 상용용매 A Xylene (7030) 분 초2 30

8 상용용매 A Toluene (6040) 분 초2 40

9 상용용매 A Benzene (6040) 분 초3 20

10 상용용매 A m-Cresol (7030) 분 초3 20

11상용용매 A Xylene Toluene

(60436)분 초2 30

12상용용매 A Xylene Benzene

(60436)분 초2 40

13상용용매 A Toluene Benzene

(601624)분 초2 10

- 48 -

상용용매 는 약 초의 세정속도를 보이나 상용용매 과 자일렌의 일 때 약- A 210 A 8020

초의 세정속도를 보임150

상용용매상용용매상용용매상용용매 A XyleneA XyleneA XyleneA Xylene

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene

- 49 -

상용용매 과 의 비가 일 때 약 초의 세정속도를 보임- A Toluene 6040 140

상용용매상용용매상용용매상용용매 A TolueneA TolueneA TolueneA Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AToulene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene

- 50 -

상용용매 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- ABenzene 6040 195

상용용매상용용매상용용매상용용매 A BenzeneA BenzeneA BenzeneA Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ABenzene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene

- 51 -

상용용매 와 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- A m-Cresol 7030 200

의 함량이 증가할수록 점도의 증가로 인해 세정속도가 증가함- m-Cresol

상용용매상용용매상용용매상용용매 A m-CresolA m-CresolA m-CresolA m-Cresol

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도Am-Cresol OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC

- 52 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Toluene

함량별 세정속도는 초로 거의 일정하게 나타남- 160~170

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneToluene OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC

- 53 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장 빠- AXyleneBenzene 60436 60832 601228

른 초로 세정속도를 보임160~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC

- 54 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Toluene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장- ATolueneBenzene 601228 601624 602020

빠른 초로 세정속도를 보임130~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ATolueneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC

- 55 -

이상의 기초실험 결과로부터 폐 드럼 유기코팅층의 박리에 대한 기초자료를 확OPC

보하였다 기존의 박리액은 제푸믜 균일성 즉 품질 측면에서는 우수한 성능을 보이

고 있으나 사용시간 측면에서는 다소 미흡한 점이 있었다 따라서 본 기초실험결과

를 바탕으로 폐 드럼 유기코팅층의 박리 처리공정을 기존의 단계에서 단계OPC 5 3

로 공정을 개선함으로써 매우 향상된 생산성을 도모할 수 있었다 그림 은 기존 20

의 공정의 개념도와 개선된 공정의 개념도 및 제조된 박리조 차 를 나타낸 것(1~3 )

이다

그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진20 20 20 20

아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화4444

가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리

도금이나 아노다이징에서의 전처리는 양호한 제품이 생산 될 수 있느냐 하는 것이

관건이라고 볼 수 있다 그러므로 무엇보다도 주요한 부분이라 할 수 있다 전처리

는 기계적인 전처리와 화학적인 전처리가 있으며 다음은 화학적 처리법에 관한 주

요 내용이다

- 56 -

산세정산세정산세정산세정1)1)1)1)

가공품이나 버핑 연마를 한 제품은 기름기가 많이 남아 있기 때문에 그대로 에칭조

에 투입하면 기름기에 의한 얼룩이 생기거나 그 부분에 착색이 되지 않는 경우가

종종 있는데 이것을 제거할 목적으로 된 제품을 피막조에 전기를 통전하고Racking

부스바에 제품을 걸어주면 기름기와 이 물질이 제거되어 에칭에서 좋은 결과를 얻

을 수 있다

에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리2) ( )2) ( )2) ( )2) ( )

에칭은 알카리에칭과 산성에칭 두 가지로 대별되는데 여기서는 알카리 에칭만을 다

룬다 알카리 에칭은 일반적으로 를 사용하는데 는 알루미늄을 잘 용 NaOH NaOH

해하고 그때 발생하는 수소가스에 의한 물리적으로 흡착하고 있는 유지유를 제거하

며 표면을 아름다운 색으로 가꾼다

알카리 에칭조의 온도는 65~70 정도가 적당하며 에칭시간은 가공상태와 표면조

도 샌딩유무 등 횟수 변화에 따라 시간을 적절히 조절해야 한다 에칭시간은 약품의

농도 및 온도에 따라 탄력적으로 운용할 수 있으며 첨가제를 첨가하여 에칭면의 평활

성을 잘 조절 해 주어야 한다

중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거3) ( )3) ( )3) ( )3) ( )

에칭 후 수세를 하면 알루미늄 표면에 여러 가지 색의 재질별로 틀림 찌꺼기가 낀다( )

이것을 스머트 라고 한다 스머트는 피막이 진행되기 전에 제거되어야 하는데 이 공정

을 중화처리라 한다

에칭을 알카리 에서 했으므로 중화처리는 산성에서 해야 하는데 이때 사용하는(NaOH)

약품은 68 HNO3 질산( ) H2 물 의 비울을 로 하여 실온에서 침지해서 흔들어O ( ) 11

주면 깨끗이 제거할 수 있는데 재료에 따라 약간 차이는 있지만 계열인 경우 스커트50

를 완전히 제거하지 않으면 피막 후에도 스머트가 그대로 남아있어 스폰지나 보루로

제거해주어야 하는 번거로움이 있기 때문에 철저히 제거해야 하며 공정인Chromate

경우에 완전히 제거가 되지 않으면 좋은 제품을 얻을 수 없다

화학연마화학연마화학연마화학연마4)4)4)4)

- 57 -

화학연마란 외부의 전류를 사용하지 않고 광택연마를 행하는 방법으로 제품에 광택을

요하거나 표면에 이물질을 제거하기 위하여 행하는 공정이다 고광택을 요하는 외장재

쪽에 많이 이용되며 장비부품에서도 전체적인 흐름에 따라 변화하는 추세에 있기 때문

에 두꺼운 제품이나 얇은 제품 큰 제품과 작은 제품에 있어 연마시 항상 주의를 요하

며 적정한 온도를 유지하고 농도관리를 재질에 따라 잘 해 주어야만이 고품질을 보장

할 수 있다

액을 조정하는 방법에는 인산 황산 질산법 인산 질산법 인산 황산법 등이(1) - - (2) - (3) -

있으나 인산에 질산을 넣으며 후해가스가 많이 발생하므로 번 방법이 적당하다고 (3)

생각되며 현장에서도 인산 황산법을 선호하고 있다 액의 처리 조건 중 온도는 -

고루 사용할 수 있고 처리조 재질은 을 사용하여 보강을 충분히100~140 SUS 310L

하여 주어야 한다

전해연마전해연마전해연마전해연마5)5)5)5)

전해연마란 화학연마에서 알루미늄 표면에 광택을 내는데는 한계가 있으므로 그 이

상의 고광택을 원할 경우 행하는 공정이다 전해연마 시 제품의 표면은 어느 부분이라

도 정밀하고 세밀하게 조건이 같고 액의 온도도 균일해야 한다 또한 제품 표면에 발

생하는 기포를 제거하기 위해 강력한 에어 교반이 필요하므로 제품을 간간하게 고정해

야 한다 전해연마의 방법에는 황산인산법 광염소산초산법 진동전해연마법 등이 있

소결소결소결소결6)6)6)6)

전처리를 행함에 있어 작업자가 에칭시간과 화학연마시간을 어떻게 설정하느냐 함에

따라서 제품의 품질을 판가름 하게 된다

일반적으로 아노다이징에 사용하는 모든 설비는 최대용량의 선에서 사용하는 것 70

이 가장 바람직하다 작업을 진행함에 있어 복장은 항상 작업하기에 적합한가를 판단

하고 거추장스럽지 않은지 현재 공정에 맞는 보호구를 사용하고 있는지 본인 스스로

가 준비하고 확인해야 한다

나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화

- 58 -

황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성1)1)1)1)

경제성-

전해질로써 값싸고 공업적으로 안정하게 제조되는 황산(H2SO4유산 을 사용하는 것 전)

해조작이 다른 방법에 비해 간담함 전해 전압이 낮고 소비전력이 적게 드는 것 전해액

에 독성의 물질이 포함되어 있지 않고 의 걱정도 없기 때문에 폐액처리가 BOD COD

용이한 것등으로 가장 싸고 경제적인 양극산화 처리법으로 넓게 이용되고 있다

투명성-

얻어지는 피막은 다른 전해액에서 생성되는 피막에 비해 투명성이 높고 많은 실용합금

에 대해 무색의 피막을 형성한다 전해연마 화학연마 등의 광휘처리 후의 양극산화 피

막처리로 적당하다 또 무색의 피막은 염색 착생에도 좋다 피막의 투명도는 순도가

높은 알루미늄 일수록 양호하다 합금 원소의 는 피막의 투명도에 거의 영향이 없지 Mg

만 규소 철 망간 등은 투명도를 저하 시킨다(Si) (Fe) (Mn)

염색성-

얻어지는 피막은 활성도가 높고 염료의 흡착성이 좋기 때문에 유기 무기 염료에 의한

염색 인쇄가 용이하다

내식성 내마모성 및 경도-

내식성 내마모성이 양호하고 경도가 높은 피막을 얻을 수 있다 건축자재 공업제품 가

정용품 네임 프레이트 기계부품 장식품 등의 분야에서 요구되는 성능을 만족시켜 널-

리 이용되고 있다

피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계2)2)2)2)

표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건7777

- 59 -

표 에 표시된 수치는 어디까지나 공업적으로 유용한 피막을 얻는 범위이며 이 조건7

내에서 용도에 맞는 성능을 얻을 수 있는 처리 조건을 설정할 필요가 있다 황산 피막

은 용해성이 강한 상을 전해액으로 하기 때문에 처리 조거의 성능에의 영향은 대단히

크다 또한 각종 처리 조건이 피막과 욕 조건에 미치는 영향은 표 와 같다 2

표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향8888

경질피막법경질피막법경질피막법경질피막법2)2)2)2)

경질 양극산화 피막-

알루미늄 및 그 합금을 양극산화해서 화성한 피막은 종래 그 내식성을 이용하기도 하

고 착색 등에 의해 장식 목적에 이용하는 것이 주된 용도였다 그러나 최근에는 종래

의 양극산화 피막을 개량해 두껍고도 단단한 것을 얻을 수 있게 되었고 이미 경질 양

극산화 피막으로써 넓게 이용되며 그 우수한 특성을 발휘하고 있다

이 가볍고도 가공성이 좋은 금속과 표면에 화성되는 극히 단단한 피막과를 합쳐서 이

용하면 금후 더욱 용도를 확대할 수 있을 것으로 기대된다 규격으로는 30 이상의 피

막에 대해서도 품질이 규정되어 있지만 경질양극산화피막이라고 불려지는 것은 특별

한 규격이 있는 것은 아니고 일반적으로 표 에 표시하듯이 경도나 내마모성이 큰3 20

이상의 두꺼운 피막을 경질 양극산화 피막이라고 부르고 있다

- 60 -

표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류9999

피막 화성법피막 화성법피막 화성법피막 화성법3)3)3)3)

경질 양극산화 피막 화성법의 초기 연구는 종래 일반의 피막 화성에 사용되어온 황산

용 및 수산욕으로 실용화되어 왔다 그 후 양극산화 처리 기술의 진보와 함께 여러가

지 욕조성 및 화성 조건이 연구되어 황산용법 황산 수산혼합욕법 수산욕법 외에 각

종의 무기산 유기산 방향족설폰산 알코올 등을 혼합 또는 첨가해서 몇 가지에 방법

이 개발되었다

이들의 방법의 공통점은 종래의 아노다이징 화성 조건과 다른 필수 조건으로서 고전

류 밀도 저온 교반의 조건을 충분히 만족시키는 것이다 전류밀도를 보통 화선의 3

부로 하고 피막의 생성을 단시간에 행하여 전해액에 담겨있는 시간을 가능한 한2~5

짧게 하는 것이다 또 전해액에 의한 피막의 용해를 억제하기 위해서는 액온을 낮게 하

고 전해에 의해서 발생하는 열을 교반에 의하여 확산해 나가는 것이 중요하다 따라서

황산액과 같은 부식이 심한 전해액을 사용하는 경우에는 욕온도를 이하로 냉각해10

용해를 억제하는 것이 보통이다

황산욕에 수산을 비롯한 우기산등을 첨가하는 것도 있으며 비교적 고온에서 피막화성

이 가증하다 그러나 이들 수종의 첨가제를 가한 욕은 조성이 복잡하고 관리가 어려운

문제점이 있다 더욱 경질 아노다이징 피막을 화성하는 경우에 일반적으로 사용하고

있는 직류 대신에 트수전류파형을 적용하는 것도 피막 품질의 향상에 효과가 있다 예

를 들면 전류회복 현상을 이용한 것 주기적으로 극성을 변환시켜 부전류를 흘리면서

피막을 화성하는 전류 반전법 등이 있다

- 61 -

그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진21 ( ) 21 ( ) 21 ( ) 21 ( )

재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험5555

그림 는 드럼수명 측정 시험결과에 사용된 장비 사진이며 그림 는 조도측정에 사21 22

용된 장비의 사진이다

그림 는 조도실험결과를 나타낸 것이다 단면곡선에서 기준길이를 취하여 다24 ~ 27

섯 번째 높은 산과 다섯 번 째 깊은 골을 지나는 두 직선사이의 간격을 나타내는 점10

평균 거칠기 는Rz 10~18 값을 확인하였다 단면곡선에서 중심을 긋고 그 골에

해당하는 부분을 중심에 대해서 대칭 변환 후 구해지는 평균높이를 나타내는 중심

선 평균거치기 는 의 고른값을 확인하였다Ra 012~022

그림 은 재제조된 드럼카트리지의 성능시험 결과 값을 나타낸 것이다 그림 에30 30

서 보는 바와 같이 최종 사용가능한 용지의 장수는 약 장으로 나타났다 이12000

는 정품 토너 용량이 약 천장인것을 감안할 때 재제조시에도 사용가능한 것을 확3

인하였다

- 62 -

그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진22 22 22 22

그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진23 23 23 23

- 63 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과24 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과25 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 2

- 64 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과26 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과27 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 2

- 65 -

그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과28282828

- 66 -

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222

가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정

- 67 -

제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도4444

기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표 가중치가중치가중치가중치평가기준평가기준평가기준평가기준 평가방법평가방법평가방법평가방법

평가기관 등평가기관 등평가기관 등평가기관 등지원전지원전지원전지원전 지원후지원후지원후지원후

도금두께 20 불균일 4-6 실제품성능평가

표면조도 15 불균일15-17

실제품성능평가

감광코팅층 용해속도 30 12

mincycle

8

mincycl

e

자체평가

세정공정 최적화 모듈설계 및 구축 15 - - 현장실사

드럼 사용 수명OPC 20 -12000

pages성능평가

- 68 -

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

드럼의 감광코팅층 제거용 최적 용매 및 혼합용매의 기술지원은 생산량과 직OPC

접적으로 연관되어 있어 향후 주 삼텍의 매출신장으로 이어질 것으로 판단된다 ( )

이는 현재 비철금속의 원자재 상승으로 인해 토너 카트리지 재제조 업계의 원가인

상이 유발되고 있어 재제조된 고광택 드럼의 안정적인 공급은 재제조 업계의OPC

안정화를 이룩할 수 있음 또한 현재 전부 수입에 의존하는 알루미늄 드럼의 OPC

간접적인 수입대체효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다

- 69 -

Page 4: 아노다이징기술을이용한고광택감광드럼 재제조공정의양산화기술지원 · 과제보유번호 연구기관 2007.07.01~2008.06.30 연구사업명 부품소재전문기업기술지원사업

- 4 -

기술지원성과 요약서기술지원성과 요약서기술지원성과 요약서기술지원성과 요약서

과제보유번호 연구기관 2007 07 01 ~ 2008 06 30

연구사업명 부 품 소 재 전 문 기 업 기 술 지 원 사 업부 품 소 재 전 문 기 업 기 술 지 원 사 업부 품 소 재 전 문 기 업 기 술 지 원 사 업부 품 소 재 전 문 기 업 기 술 지 원 사 업

지원과제명아노다이징 기술을 이용한 고광택 감광드럼 재제조 공정의 양산화 기술

지원

지원책임자 황석호 지원연구원수

총 명 3

내부 명 2

외부 명 1

사업비

정부 천원 65000

기업 천원 65000

계 천원 130000

지원기관명 한국생산기술연구원 소속부서명 청정공정팀

참여기업 기업명 주 삼텍 기술책임자 고 덕 영 ( )

요약 연구결과를 중심으로 개조식 자 이내( 500 )보고서

면수

본 지원사업은 폐토너카트리지 부품중 폐기되는 드럼을 재활용하기 위해 먼저- OPC

감광코팅층 제거를 위해 적합한 최적의 혼합용매를 선정하였다 기존의 혼합용매 메틸 (

렌클로라이드 펜탄 헥산 헵탄 에 계 또는 플로필렌 ) BTX(Benzene Toluene Xylene)

아세테이트 용매에서 선택되는 종의 이상을 혼합하여1 30 - 40 에서 유기 감광코팅층

을 제거하고 난 후 초순수를 이용하여 남아있는 친유성물질을 제거하기 위한 탈지단계에

이르는 최적의 박리세정공정을 확립

박리세정공정 후 아노다이징층의 미세 이물질을 제거하기 위해 탕세조성물을 이용하여-

에서 탕세하는 박리후세공정을 확립65 -80

상기 박리단계를 수행하는 박리조를 진동 또는 상하 요동시켜 박리효율을 증가시키는 공-

정확립

폐기되는 드럼 양말단에 부착되어 있는 플라스틱 기어부분의 성분과 물성을 조사- OPC

하여 분리공정이 보다 쉽게 하기 위한 방법제시

조도측정장치로 아노다이징된 재제조 드럼의 품질관리를 확립-

재제조된 드럼의 수명측정을 위해 고안된 장비를 이용하여 주 삼텍에서 제재조된- OPC ( )

드럼의 수명은 약 장을 프린트할 수 있는 것으로 측정되어 정품 드럼에OPC 12000 OPC

비해 전혀 손색이 없음을 입증

색 인 어

각 개 이상( 5 )

한 글폐토너카트리지 감광성 드럼 고순도알루미늄 아노다이징 재

제조

영 어Waste toner cartridge Organic photo conduct drum High

purity aluminium Anodizing Remanufacturing

- 5 -

기술지원성과 요약문기술지원성과 요약문기술지원성과 요약문기술지원성과 요약문

사업목표사업목표사업목표사업목표1111

폐프린트 카트리를 분리 세정공정을 통하여 얻어진 고순도 알루미늄을 아노다

이징 기술을 이용하여 고광택성을 갖는 감광 드럼의 고효율 회수공정 지원 및

드럼의 표면코팅층의 제거 시 사용되는 각종 화학약품의 최적 배합비율과 최적

화 공정기술 지원

기술지원내용 및 범위기술지원내용 및 범위기술지원내용 및 범위기술지원내용 및 범위2222

감광코팅층 용해를 위한 적절한 혼합용매비율에 관한 기술지원

폐카트리지의 분해과정에서 발생되는 부산물의 분리공정 기술지원

합리적 세정공정 설계를 통한 폐 감광 드럼의 아노다이징 공정기술 지원

재제조된 감광드럼의 성능평가 지원

지원실적지원실적지원실적지원실적3333

지원항목지원내용

비고기술지원前 기술지원後

감광코팅층 용해속도 12 mincycle 8 mincycle

부산물 물성평가 無 평가완료

표면조도 불균일 15-17

도금두께 불균일 4-6

드럼 사용수명OPC 無 12000 page

- 6 -

기술지원 성과 및 효과기술지원 성과 및 효과기술지원 성과 및 효과기술지원 성과 및 효과4444

해당기술 적용제품해당기술 적용제품해당기술 적용제품해당기술 적용제품1)1)1)1)

적용제품명 토너 카트리지용 감광드럼o

모 델 명 수거된 드럼의 모델명과 동일함o ( )無

품질 및 가격품질 및 가격품질 및 가격품질 및 가격2)2)2)2)

구분 경쟁 제품해당기술 적용제품

비 고지원전 지원후

경쟁제품 대비 품질 백산 OPC 80-90 동일

경쟁제품 대비 가격 백산 OPC 6500ea 7000ea

객관화 된 를 근거로 작성DATA

원가절감 효과원가절감 효과원가절감 효과원가절감 효과3)3)3)3)

구 분 절 감 금 액 비 고

원부자재 절감 백만원 년 ( 10)

인건비 절감 백만원 년 ( 30)

계 백만원 대 ( 40)

공정개선 및 품질향상 등으로 인한 절감효과 반영

적용제품 시장전망 매출성과적용제품 시장전망 매출성과적용제품 시장전망 매출성과적용제품 시장전망 매출성과4) ( )4) ( )4) ( )4) ( )

구 분 당해연도 매출 차년도예상매출 전년대비 증가비율 비고

내 수 백만원 년120 백만원 년200 166

수 출 천달러 년- 천달러 년-

계 백만원 년120 백만원 년200 166

참고 적용제품 주요수출국) 1

작성당시 환율기준2

- 7 -

수입대체효과수입대체효과수입대체효과수입대체효과5)5)5)5)

해당기술의 기술력 향상 효과해당기술의 기술력 향상 효과해당기술의 기술력 향상 효과해당기술의 기술력 향상 효과6)6)6)6)

국내 재생 드럼 시장에서 생산성 향상으로 인해 가격경쟁력 확보- OPC

재생 드럼의 장비에 의한 수명예측으로 최종제품의 품질관리 확보- OPC

최적의 아노다이징 공정으로 인한 불량률 감소-

해당분야에 대한 전문인력 양성-

기술적 파급효과기술적 파급효과기술적 파급효과기술적 파급효과7)7)7)7)

재제조에 따른 재생카트리지 원가 절감 및 에너지 비용 절감-

원료의 가 외국 일본 등 에 의존하고 있어 약 의 원재료의 수입 대- 60 ( ) 60

체효과 발생

폐자원의 재활용 및 재제조에 따른 환경적 기대효과-

적용기술 인증 지적재산권 획득여부적용기술 인증 지적재산권 획득여부적용기술 인증 지적재산권 획득여부적용기술 인증 지적재산권 획득여부5 5 5 5

규격 인증획득규격 인증획득규격 인증획득규격 인증획득1) 1) 1) 1)

- 8 -

지적재산권지적재산권지적재산권지적재산권2)2)2)2)

종류 명칭 번호발명자

고안자( )권리자 실시권자

비고

등록 출원( )

특허오피씨 드럼 폐관의

재활용 방법10-0816465 주 삼텍( ) 주 삼텍( ) 주 삼텍( ) 등록

세부지원실적세부지원실적세부지원실적세부지원실적6666

항 목지원

건수지 원 성 과

기술정보제공 건8 기술 숙지 및 효율성 개선

시제품제작 건1 세정조 제작 및 생산속도 향상

양산화개발 건0

공정개선 건1 공정시간 단축 및 생산성 증가

품질향상 건0

시험분석 건17 정확한 시료 확인 및 세정용매 개선

수출 및 해외바이어발굴 건0

교육훈련 건2 프린터 카트리지 원리 및 기술 숙지

기술마케팅 경영자문 건0

정책자금알선 건0

논문게재 및 학술발표 건0

사업관리시스템

지원실적업로드 회수건24

참여기업 방문회수 건24

기 타 건0

상기 세부지원실적에 대한 세부내용 첨부

종합의견종합의견종합의견종합의견7777

사업목표 및 수립된 기술지원 내용을 적절히 수행함으로서 재제조된 감광드럼

에 대한 전문기술 확립과 감광코팅층 제거에 대한 독보적인 기술확보와 아울

러 재제조된 감광드럼의 유효수명을 예측함으로서 최종제품의 품질관리가 용

이해져 동종사업에 경쟁력을 확보하였슴

- 9 -

연구과제 세부과제 성과연구과제 세부과제 성과연구과제 세부과제 성과연구과제 세부과제 성과( )( )( )( )

과학기술 연구개발 성과과학기술 연구개발 성과과학기술 연구개발 성과과학기술 연구개발 성과1111

논문게재 성과

논문게재 세부사항논문게재 세부사항논문게재 세부사항논문게재 세부사항

(9)(9)(9)(9)

게재게재게재게재

년도년도년도년도

(10)(10)(10)(10)

논문명논문명논문명논문명

저자저자저자저자(11)(11)(11)(11)

(12)(12)(12)(12)

학술지명학술지명학술지명학술지명

(13)(13)(13)(13)

VolVolVolVol

(No)(No)(No)(No)

(14)(14)(14)(14)

국내외국내외국내외국내외

구분구분구분구분

(15)(15)(15)(15)

SCISCISCISCI

구분구분구분구분주저자주저자주저자주저자 교신 저자교신 저자교신 저자교신 저자 공동 저자공동 저자공동 저자공동 저자

사업화 성과사업화 성과사업화 성과사업화 성과2222

특허 성과

출원된 특허의 경우o

세부사항세부사항세부사항세부사항

(9)(9)(9)(9)

출원년도출원년도출원년도출원년도

(10)(10)(10)(10)

특허명특허명특허명특허명

(11)(11)(11)(11)

출원인출원인출원인출원인

(12)(12)(12)(12)

출원국출원국출원국출원국

(13)(13)(13)(13)

출원번호출원번호출원번호출원번호

등록된 특허의 경우o

특허 세부사항특허 세부사항특허 세부사항특허 세부사항

(9)(9)(9)(9)

등록년도등록년도등록년도등록년도

(10)(10)(10)(10)

특허명특허명특허명특허명

(11)(11)(11)(11)

등록인등록인등록인등록인

(12)(12)(12)(12)

등록국등록국등록국등록국

(13)(13)(13)(13)

등록번호등록번호등록번호등록번호

20080327오피씨 드럼 폐관의

재활용 방법주 삼텍( ) 한국 10-0816465

- 10 -

사업화 현황

사업화 세부사항사업화 세부사항사업화 세부사항사업화 세부사항

(9)(9)(9)(9)

사업화명사업화명사업화명사업화명

(10)(10)(10)(10)

사업화사업화사업화사업화

내용내용내용내용

사업화 업체 개요사업화 업체 개요사업화 업체 개요사업화 업체 개요(11)(11)(11)(11) (12)(12)(12)(12)

기 매출액기 매출액기 매출액기 매출액

백만원백만원백만원백만원( )( )( )( )

(13)(13)(13)(13)

당해연도당해연도당해연도당해연도

매출액매출액매출액매출액

백만원백만원백만원백만원( )( )( )( )

(14)(14)(14)(14)

매출액 합계매출액 합계매출액 합계매출액 합계

백만원백만원백만원백만원( )( )( )( )업체명업체명업체명업체명 대표자대표자대표자대표자 종업원수종업원수종업원수종업원수사업화사업화사업화사업화

형태형태형태형태

고용창출 효과

고용창출 세부사항고용창출 세부사항고용창출 세부사항고용창출 세부사항

(9)(9)(9)(9)

창업창업창업창업

명명명명( )( )( )( )

(10)(10)(10)(10)

사업체 확장사업체 확장사업체 확장사업체 확장

명명명명( )( )( )( )

(11)(11)(11)(11)

합계합계합계합계

명명명명( )( )( )( )

- 11 -

세부지원실적 증빙 내용세부지원실적 증빙 내용세부지원실적 증빙 내용세부지원실적 증빙 내용

참여기업 현장방문 건참여기업 현장방문 건참여기업 현장방문 건참여기업 현장방문 건1 241 241 241 24

NONONONO 일자일자일자일자 구체적 내용구체적 내용구체적 내용구체적 내용 증빙유무증빙유무증빙유무증빙유무

1 년 월 일2007 8 9 전기도금융 불용성 양극 기술관련 기술자료

2 년 월 일2007 11 2 양극산화 피막의 결함 및 대책

3 년 월 일2007 12 5 양극산화법 특징과 조건관련 기술정보

4 년 월 일2007 12 17프린터의 폐토너 잉크 카트리지 재제조

기술현황 교육

5 년 월 일2008 1 9 레이져 프린터의 구조 및 작동원리 교육

6 년 월 일2008 1 21 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 1

7 년 월 일2008 2 12 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 2

8 년 월 일2008 3 6 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 3

9 년 월 일2008 3 7 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 4

10 년 월 일2008 3 10 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 5

11 년 월 일2008 3 21 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 6

12 년 월 일2008 3 31 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 7

13 년 월 일2008 4 18 드럼관련 논문 및 특허 기술정보OPC

14 년 월 일2008 4 25 드럼 기어 부분 구조분석(FT-IR)

15 년 월 일2008 5 8 드럼 기어 부분 열분석 차(TGA DSC) 1

16 년 월 일2008 5 22 드럼 기어 부분 열분석 차(TGA DSC) 2

17 년 월 일2008 6 5 알루미늄 드럼 표면분석 차 알루미늄1 ( 5000)

18 년 월 일2008 6 10 알루미늄 드럼 표면분석 차 알루미늄2 ( 3000)

19 년 월 일2008 6 12 드럼 최종평가 차OPC (1 )

20 년 월 일2008 6 17 드럼 최종평가 차OPC (1 )

21 년 월 일2008 6 19 드럼 최종평가 차OPC (1 )

22 년 월 일2008 6 24 드럼 최종평가 차OPC (1 )

23 년 월 일2008 6 27 드럼 최종평가 차OPC (1 )

24 년 월 일2008 6 30 세정조 공정개선을 통한 생산속도 향상

- 12 -

기술정보제공 건기술정보제공 건기술정보제공 건기술정보제공 건2 82 82 82 8

NONONONO 일자일자일자일자 구체적 내용구체적 내용구체적 내용구체적 내용 증빙유무증빙유무증빙유무증빙유무

1 년 월 일2007 8 9 전기도금융 불용성 양극 기술관련 기술자료

2 년 월 일2007 11 2 양극산화 피막의 결함 및 대책

3 년 월 일2007 12 5 양극산화법 특징과 조건관련 기술정보

4 년 월 일2007 1 4 양극산화 열적안정성 논문외 건4

5 년 월 일2008 1 22 리사이클 제품과 특허권외 건3

6 년 월 일2008 3 12 양근산화 관련 논문외 건2

7 년 월 일2008 4 18 드럼관련 논문 및 특허 기술정보OPC

8 년 월 일2008 5 6 양근산화 피막 특성 논문외 건2

시제품제작 건시제품제작 건시제품제작 건시제품제작 건3 13 13 13 1

NONONONO 일자일자일자일자 구체적 내용구체적 내용구체적 내용구체적 내용 증빙유무증빙유무증빙유무증빙유무

1 년 월 일2008 5 29 세탁조 설계 및 설치 현장실사

- 13 -

시험분석 건시험분석 건시험분석 건시험분석 건4 174 174 174 17

NONONONO 일자일자일자일자 구체적 내용구체적 내용구체적 내용구체적 내용 증빙유무증빙유무증빙유무증빙유무

1 년 월 일2008 1 21 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 1

2 년 월 일2008 2 12 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 2

3 년 월 일2008 3 6 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 3

4 년 월 일2008 3 7 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 4

5 년 월 일2008 3 10 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 5

6 년 월 일2008 3 21 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 6

7 년 월 일2008 3 31 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 7

8 년 월 일2008 4 18 드럼 기어 부분 구조분석(FT-IR)

9 년 월 일2008 4 25 드럼 기어 부분 열분석 차(TGA DSC) 1

10 년 월 일2008 5 8 드럼 기어 부분 열분석 차(TGA DSC) 2

11 년 월 일2008 5 22 알루미늄 드럼 표면분석 차 알루미늄1 ( 5000)

12 년 월 일2008 6 5 알루미늄 드럼 표면분석 차 알루미늄2 ( 5000)

13 년 월 일2008 6 12 드럼 최종평가 차OPC (1 )

14 년 월 일2008 6 17 드럼 최종평가 차OPC (2 )

15 년 월 일2008 6 19 드럼 최종평가 차OPC (3 )

16 년 월 일2008 6 24 드럼 최종평가 차OPC (4 )

17 년 월 일2008 6 27 드럼 최종평가 차OPC (5 )

- 14 -

기술지원실적 업로드 건기술지원실적 업로드 건기술지원실적 업로드 건기술지원실적 업로드 건5 245 245 245 24

NONONONO 일자일자일자일자 구체적 내용구체적 내용구체적 내용구체적 내용 증빙유무증빙유무증빙유무증빙유무

1 년 월 일2007 8 9 전기도금융 불용성 양극 기술관련 기술자료

2 년 월 일2007 11 2 양극산화 피막의 결함 및 대책

3 년 월 일2007 12 5 양극산화법 특징과 조건관련 기술정보

4 년 월 일2007 12 17프린터의 폐토너 잉크 카트리지 재제조

기술현황 교육

5 년 월 일2008 1 9 레이져 프린터의 구조 및 작동원리 교육

6 년 월 일2008 1 21 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 1

7 년 월 일2008 2 12 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 2

8 년 월 일2008 3 6 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 3

9 년 월 일2008 3 7 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 4

10 년 월 일2008 3 10 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 5

11 년 월 일2008 3 21 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 6

12 년 월 일2008 3 31 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 7

13 년 월 일2008 4 18 드럼관련 논문 및 특허 기술정보OPC

14 년 월 일2008 4 25 드럼 기어 부분 구조분석(FT-IR)

15 년 월 일2008 5 8 드럼 기어 부분 열분석 차(TGA DSC) 1

16 년 월 일2008 5 22 드럼 기어 부분 열분석 차(TGA DSC) 2

17 년 월 일2008 6 5 알루미늄 드럼 표면분석 차 알루미늄1 ( 5000)

18 년 월 일2008 6 10 알루미늄 드럼 표면분석 차 알루미늄2 ( 3000)

19 년 월 일2008 6 12 드럼 최종평가 차OPC (1 )

20 년 월 일2008 6 17 드럼 최종평가 차OPC (1 )

21 년 월 일2008 6 19 드럼 최종평가 차OPC (1 )

22 년 월 일2008 6 24 드럼 최종평가 차OPC (1 )

23 년 월 일2008 6 27 드럼 최종평가 차OPC (1 )

24 년 월 일2008 6 30 세정조 공정개선을 통한 생산속도 향상

- 15 -

목 차목 차목 차목 차

제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요1111

제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성1111

아노다이징의 개요아노다이징의 개요아노다이징의 개요아노다이징의 개요1111

가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징

나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사

다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질

라 양극산화 공정라 양극산화 공정라 양극산화 공정라 양극산화 공정

프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황2222

가 재제조 산업가 재제조 산업가 재제조 산업가 재제조 산업

나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업

참여기업의 현황 및 애로기술참여기업의 현황 및 애로기술참여기업의 현황 및 애로기술참여기업의 현황 및 애로기술3333

제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표2222

기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격1111

가 기술지원의 최종목표가 기술지원의 최종목표가 기술지원의 최종목표가 기술지원의 최종목표

나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격

제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용3333

세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용1111

제 장 국내제 장 국내제 장 국내제 장 국내2222 ㆍㆍㆍㆍ외 기술현황외 기술현황외 기술현황외 기술현황

제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과3333

제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행1111

드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정1 OPC1 OPC1 OPC1 OPC

가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도 OPC OPC OPC OPC

폐플라스틱 정성분석폐플라스틱 정성분석폐플라스틱 정성분석폐플라스틱 정성분석2222

가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석

나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석

- 16 -

최적용매선정최적용매선정최적용매선정최적용매선정3333

가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정

아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화4444

가 아노다이징의 전처리가 아노다이징의 전처리가 아노다이징의 전처리가 아노다이징의 전처리

나 아노다이징 고전 최적화나 아노다이징 고전 최적화나 아노다이징 고전 최적화나 아노다이징 고전 최적화

재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험5555

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222

가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정

제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도4444

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

부 록부 록부 록부 록

기술지원 일지기술지원 일지기술지원 일지기술지원 일지1111

국내 외 기술 정보 제공 요약 목록국내 외 기술 정보 제공 요약 목록국내 외 기술 정보 제공 요약 목록국내 외 기술 정보 제공 요약 목록2222 ㆍㆍㆍㆍ

시험분석자료시험분석자료시험분석자료시험분석자료3333

- 17 -

제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요1111

제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성1111

아노다이징의 개요아노다이징의 개요아노다이징의 개요아노다이징의 개요1111

가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징

알루미늄 금속은 대기 중에서 자연적으로 표면에 산화알루미늄 피막이 생성되어 소

자를 보호하므로 내식성이 우수하고 연전성도 우수하며 성형 절삭 가공도 용이하

다 순수 알루미늄을 주성분으로 하여 구리 마그네슘 니켈 망간 규소 아연 등을

첨가하여 제조한 알루미늄 합금은 연신성 및 인발성이 우수하고 가벼우며 튼튼하

고 미관이 수려한 특성 때문에 알루미늄재 알루미늄 알루미늄 합금 는 다양한 용도( )

로 사용되며 이러한 알루미늄재의 표면처리를 기술화하여 내구성 및 내식성이 우

수한 소재로 가공하는데 이용된다

알루미늄은 철 다음으로 많이 사용되고 있는 제 의 금속재질로서 성장하고 있는 금2

속이며 알루미늄의 사용처는 다음과 같다

고층건물의 건축자재용 내외장재-

자동차의 내외장재 및 구조물-

항공기용 내외장재 및 구조물-

선박의 내외장재 및 구조물-

전기통신기기의 외장형 패널 내장형 케이스-

컴퓨터의 내외장재-

군사기물 용도-

광학 부품 용도-

음향기기의 프론트 판넬-

각종 기계부품-

필기구를 비롯한 사무용품-

주방용품을 비롯한 다양한 가정용제품-

- 18 -

각종 장신구 및 화장품 용기-

나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사

알루미늄은 규소(SiO2 에 이어 지각표면층에 가장 많이 매장되어 있는 원소이며 알)

루미늄 산화물로서 생긴 귀금속 종류로는 루비 사파이어 등이 있다 알루미늄은 대

략 년 전부터 산업용으로 널리 활용되기 시작하였다120

알루미늄은 년 영국의 과학자인 험프리 데이비1807 (Humphry Davy 1778~1829)

에 의해 발견되었으며 험프리 데이비는 황산 알루미늄과 탄산카리움의 복합염인

명반에 포함되어 있는 융체를 전기분해하여 알루미늄을 분리하고자 최초로 시도 하

였으나 실패 하였고 그 이후 년 덴마크의 한스 크리스찬 엘스테드 1825 (Hans

가 염화알루미늄을 카리움 아말감으로 환원하여 최Christian Oersted 1777~1851)

초로 알루미늄의 분리에 성공 하였다 년 독일의 프리드리히 뵐러 1827 (Friedrich

는 염화알루미늄을 카리움으로 환원하여 알루미늄 분말을 얻Wohler 1800~1882)

었고 년 보다 순수한 알루미늄을 얻어 비중 및 화학적 성질을 측정하였다 1845

년 프랑스의 생트클레드빌1854 (Henri Etienne Sante-Claire Deville 1818~1881)

은 뵐러의 방법을 개량하여 나트륨에 의해 알루미늄을 분리하였다 년 영국의 1859

가하트가 드빌의 방법에 의해 알루미늄의 제련을 시작하였으며 년 미국의 찰 1896

스 마틴 홀 은 빙정석을 용제로 하여 알루미늄을(Charles Martin Hall 1863~1914)

녹여 그 용액을 전기분해하여 알루미늄을 환원 추출 하였다 이 방법은 현대의 알

루미늄 전해법의 기초가 되는 방법이었다

같은 시기에 프랑스의 화학자 폴 에루 (Paul Louis Toussaint Heroult

도 같은 방법으로 알루미늄을 추출하였다 그래서 이 방법을 홀 에루1863~1914) -

법이라고 명명하였다 이후 년 오스트리아의 칼 죠셉 바이어가 규산분이 적은 1888

보오크사이트를 알칼리로 용해하여 알루미나를 추출하는 방법을 고안하였다 이 방

법은 순도가 높은 산화알루미늄을 경제적으로 얻을 수가 있는데 수산화나트륨 수

용액과 가온 가압반응 시켜 알루민산나트륨 수용액을 만들어 보크사이트의 불순물

인 규소 철 티탄의 산화물을 불용성 잔재로 남기고 카올린계 반응성 실리카는 탈

규소 반응에 의해서 불용성 알루미노규산알칼리염을 만든다 여과된 알루미난나트

륨 수용액은 냉각한 다음 수산화알루미늄 결정의 종자를 가해서 교반 방치하면 가

수 분해하여 수산화알루미늄으로 분리하고 모액은 조정모액으로서 보크사이트 용

해공정에 순환 사용된다 가수분해하여 석출한 수산화알루미늄은 회전로에서 가열

되고 탈수하여 순도가 높은 산화알루미늄을 제조할 수 있다 이 방법을 바이어 방

법이라고 하며 오늘날 알루미늄 산업의 기초가 되는 것이다

- 19 -

다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질

알루미늄의 물리적 화학적 성질은 표 과 같다1

표 알루미늄의 성질표 알루미늄의 성질표 알루미늄의 성질표 알루미늄의 성질1111

분류분류분류분류 특성특성특성특성

기호 Al

원자번호 13

원자량 269815 gmol

비중 270

융점 6597

선열팽창계수(20 ) 239 micro-in

열전도도(20 ) 053 cal cm per 20 sec

비열(20 ) 0215 calg

전기저항 2655 microhm-cm

공간격자 면심입방격자 a=4043 Å

용해 알칼리 염산 황산 등

불용해 질산 아세트산 암모니아 등

또한 다음과 같은 알루미늄은 소재로서 우수한 특성을 지니고 있다

- 20 -

은백색의 광택을 가지는 부드러운 금속이다-

전성이 풍부하여 박막화하기 용이하다-

가공성에 필수적인 연성이 풍부하여 다양한 형상의 제조 및 가공이 용이하다-

시중에서 판매되는 알루미늄은 의 순도이며 주요 불순물은 규소- 9800~9985

와 철이다

합금처리 열처리 등에 따라 인장강도를- 7~60 kgmm2로 조정 할 수 있어 용도

에 따라 적절한 강도를 선정할 수 있다

열전도성과 전기전도성이 우수하다-

비중으로 보아 전형적인 금속이다 알루미늄의 비중은 동이나 철금속의 으로- 13

서 각종 제품의 경량화 목적에 유리하다

공기 중에 방치하면 자연적으로 내식성이 우수한 산화 피막을 형성한다-

비금속인 질소 황 탄소 등과 직접 화학반응하여 질소화물 황화물 탄화물이 된-

족 할로겐인 염소와 브롬과 화학 반응하여 각각 염화물 브롬화물을 만든다- 7A

산에 녹여 염을 생성시킨다-

염기에 녹여 수소를 발생시켜 알루민산염을 생성시킨다-

무독성이고 식품류와 반응도 하지 않아 가정용으로 우수하다-

재활용이 다른 금속보다 용이하다-

라 양극산화 공정라 양극산화 공정라 양극산화 공정라 양극산화 공정

알루미늄은 원래 활성적인 금속으로 공기 중에 노출되면 자연적 산화피막이 형성된

다 그러나 이것은 알루미늄 상의 도금 및 다른 금속의 코팅을 불가능하게 만든다

이런 자연 피막은 공업적 이용가치도 적으므로 인공적으로 더욱 두껍게 하여 10

이상의 산화피막을 만들며 이러한 과정을 양극산화라고 한다

양극산화 는 알루미늄을 전해액에서 양극으로 하고 전기를 통하여 양극(anodizing)

에 발생하는 산소에 의해서 알루미늄 면이 산화 되어서 산화알루미늄(Al2O3 피막이)

형성되게 된다 산화알루미늄 (Al2O3 피막은 투명 또는 반투명으로 내식성이 뛰어)

나고 다공질이어서 여러 가지 색으로 염색 가능할 뿐 만 아니라 알루미늄의 순도가

높을수록 아름답고 광택이 좋은 피막을 얻을 수 있어 공업용은 물론 장식용으로도

많이 사용되고 있다

- 21 -

양극산화를 포함한 모든 표면처리의 제조공정은 전처리 양극산화 혹은 표면처리

후처리로 크게 나눌 수 있다 전처리 공정은 가공소재의 표면에 있을 수 있는 오염

물질과 공정중이나 이송 중에 발생할 수 있는 오염 물질을 모두 제거 하여 표면처

리가 용이하도록 하는 과정이다 전처리 과정을 거친 가공소재를 양극 산화 한 후

후처리를 한다 후처리는 양극산화 후 생성된 양극파막상에 외관성과 장식성의 부

여 또는 내식성 및 내마모성과 같은 기능성을 향상하기 위한 처리 이다

양극상에서 일어나는 반응은 법칙에 의한 반응과 법칙에 따르지 않Faraday Faraday

는 반응으로 구분할 수 있다

전기 정련 또는 전기도금에서 가용성 양극의 용해기구는 위와 같지만 양극 산화의

경우에는 알루미늄은 위와 같은 기구에서는 용해되지 않는다고 한다

활성층과 전해액과의 경계면에서 OH-가 방전해서 산소가스가 발생하고 전자는 피

막을 통해서 알루미늄 양극에 흡수된다 알루미늄을 1 ampdm2정도의 전류밀도

로 전해할 때 순수한 알루미늄의 경우에는 산소가스의 발생이 보이지 않지만 알루

미늄합금의 경우에는 통과전기량의 통상 경우에 따라서는 이것 이상에10 ~20

상당하는 산소가스가 발생한다 10 ampdm2과 같은 고전류밀도에서 전해하면 순

수한 알루미늄의 경우에도 알루미늄의 산화에 요구되는 이상의 과잉 산소가 가스로

서 발생한다

이온이 피막을 이동함에 따라 산화반응이 진행한다고 생각된다 가동이온중에는

H+ Al+++ O--

OH-외에 전해질의 음이온이 있다고 생각되고 이것의 거동에 대해

서는 여러 견해가 있다

알루미늄의 양극에서 수소를 생성하는 것은 두 극의 가스 중에 수소가스를 함유하

고 있고 황산법의 경우 황화수소를 발생으로 확인할 수 있다 비슷한 현상은 저전

장에 대한 연구결과 예를들면 알루미늄을 등의 수용액 중에서 양극 분극하면 NaCl

법칙에 기초를 두어 전해전류로부터 계산된 값보다 과대한 속도Feraday 10~20

로 용해하고 수소의 발생을 수반하는 것으로 알려져 있다

특히 알루미늄의 양극산화는 법칙에 따르는 반응으로서 그 양극산화 방정Faraday

식은 다음과 같다

- 22 -

마 피막의 구조마 피막의 구조마 피막의 구조마 피막의 구조

다공성 양근산화 피막의 구조에 대해서는 그 모델이 여러 가지가 발표되고 있으나

가지의 대표적인 모델로 나타낼 수 있다3

그림 의 는 년에 제출된 등의 모델로서 전자현미경 관찰에 비해 미1 (a) 1953 Keller

세골 셀 활성층 및 벽의 구조를 나타내고 그것에 기하학적 칫수를 부여한 획기적

인 것으로 기본적인 형성에 있어서는 현재도 큰 변화가 없다 그림 는 (b) Akabori

의 모델로서 활성층은 약 50Å의 알루미늄을 과잉으로 함유하는 Al2O3로 이루어져

있으며 셀의 성장에 따라 각 셀간에 이 알루미늄을 과잉 함유한 Al2O3의 층이 개재

한다고 한다 또한 미세공단 면의 형태는 수산피막에서는 거의 원형이지만 환산피

막에서는 복잡한 형상을 나타낸다고 보고되고 있다 그림 는 년에 발표된 1(c) 1962

의 콜로이드 모델로서 다공성의 의미를 기하학적인 기공에 중점을 두지 않Murphy

고 산화물의 콜로이드적 성질의 변화에 의해 설명한 것으로 알루미늄 소지에 가장

가까운 쪽은 완전히 무수 Al2O3이지만 외측으로 감에 따라 미세한 산화물 콜로이드

입자의 외면에 물 및 기타 이온이 흡착하여 전도성을 가지는 부분으로 형성된다

의 모델(a) Keller 의 모델(b) Akabori 의 콜로이드 모델(c) Murphy

그림 양극산화피막의 구조 모델그림 양극산화피막의 구조 모델그림 양극산화피막의 구조 모델그림 양극산화피막의 구조 모델11111111

프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황2222

가 재제조산업가 재제조산업가 재제조산업가 재제조산업

- 23 -

재제조 은 고장 폐기 또는 교환된 물건을 회수하여 신제품과 같(remanufacturing)

은 상태로 만들어내는 일련의 과정을 의미한다 재제조는 제품의 수명을 연장시키

는 것과 같은 효과를 가지며 그 결과 폐기됨으로 인해 그대로 손실이 되는 원재료

에너지 및 노동력 등 생산요소를 크게 절약할 수 있다

미국의 경우 재제조는 산업에 따라 상이한 명칭으로도 불리는데 자동차부품산업의

경우에는 레이져 토너 카트리지의 경우는 타이어 재제ldquorebuildingrdquo ldquorechargerrdquo

조의 경우는 로 표현되고 있으며 대신ldquoretreaderrdquo ldquoremanufacturingrdquo

이란 표현이 사용되는 경우도 있다 재제조는 비교적 최근에 등장한ldquorecoditioningrdquo

개념으로 이와 유사한 개념으로는 재활용 재사용 수리 등이 있다 이러한 개념들

은 모두 못 쓰게 된 제품을 그대로 매립 소각 등의 방법으로 완전히 폐기하지 않

고 이를 다시 이용한다는 점에서 재제조와 유사하다 그러나 재제조와 재활용 재사

용 및 수리는 가치가 새로 창출되는 과정이 크게 상이하다

재활용은 폐제품이 원재료 생산에 다시 투입되는 것으로서 주로 신문지 유리병 및

알루미늄 캔과 같은 소비재가 대상이 된다 이러한 제품들이 소비가 된 후에 폐기

물 처리 과정에서 수거를 통해 회수되어 원자재 형태로 돌아가 제품생산 과정에 원

재료로 사용되는 것이 재활용 과정이다 수리는 고장 또는 성능 저하의 원인을 찾

아내어 문제된 부품을 고치거나 또는 교체하는 것을 의미한다

이에 비해 재제조는 생산된 제품이 성능 등 상품으로서의 모든 면에 있어서 신제품

과 거의 유사한 상태가 되도록 폐제품을 완전히 분해하고 부품을 수리 또는 교체하

고 검사를 하는 과정으로서 재활용 등에 비해 훨씬 확대된 개념이다 그러나 재제

조 개념이 이렇게 명확히 사용되고 있는 것만이 아니다 우리나라에서도 일부 분야

에서는 와 재제조와 같은 개념으로 사용되고 있고 일본의 경우에도 정책적rebuild

으로는 재제조 개념이 별도로 구분되지 않고 재사용 범주의 하나로 간주되어 사용

되고 있다 따라서 재제조품은 다음과 같은 조건을 만족시키는 제품이라고 말할 수

있다

재제조 제품의 주 구성 요소는 사용되다 폐기된 제품-

폐기된 제품은 그 부품의 성능이 충분히 판별될 수 있는 수준까지 해제-

중고제품의 부품은 철저히 세척되고 먼지와 부식이 없는 상태로 수리-

분실되었거나 결함이 있거나 부서진 또는 많이 닳아버린 부품들은 모두 정상적-

으로 기능을 할 수 있는 수준으로 수리가 되거나 또는 새 부품 재제조된 부품 또

는 성능이 정상적인 충고부품으로 교체

- 24 -

재제조된 제품의 모든 기능이 정상적으로 작동할 수 있도록 필요한 경우 각 부-

품에 대해 기계가공 재감기 재마감 또는 기타 필요한 조치가 취해짐

각 부품은 다시 조립되고 동종의 신제품과 동일한 성능을 갖는지 검사-

그림 내구재의 물질 순환 고리그림 내구재의 물질 순환 고리그림 내구재의 물질 순환 고리그림 내구재의 물질 순환 고리2 2 2 2

재제조된 상품의 특성 중 가장 중요한 것은 재제조품의 성능이 신제품에 비해 뒤떨

어져서는 안된다는 것이다 이러한 특성으로 인해 선진국에서는 재제조업체가 재제

조 제품의 품질을 보증하는 경우가 일반적이다 이렇게 제조된 재제조 제품들은 재

제조산업이 가장 발달한 미국의 경우 신제품 가격이 수준에서 판매되고45-65

있다 재제조의 개념은 원재 생산에서부터 원자재 제조과정에서의 가공 사용 재사

용 재제조 재활용 및 최종적인 폐기과정을 보여주는 생산과정에서의 물질 순환과

정을 살펴보면 보다 명확히 이해할 수 있다 그림 참고 ( 1 )

나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업

프린터 생산업체에서 판매하는 원제품에 비해 저렴한 가격대의 재제조 카트리지에

대한 수요가 증가하면서 토너카트리지 재제조산업은 호황에도 불구하고 무분별한

영세업체의 난립으로 여러 가지 문제점을 발생시켰다

- 25 -

사용 후 토너카트리지 재제조산업을 활성화에서의 장점은 부품공급 부담의 일정부

분을 재제조 제품으로 대체하여 부품공급 의무부담이 완화되고 에너지 및 자원은

원제품에 비해 이상 절약이 가능하다는 것이다 현재 우리나라의 사용 후 토너80

카트리지 재제조 관련 주요 문제점으로는 대부분의 업체가 재제조에 대한 개념 인(

식 의 결여에 기인하여 단순히 사용 후 토너카트리지를 닦아서 재충진하여 재사용)

하는 것이다 또한 사용 후 카트리지의 소유권 문제 지적재산권 문제 등으로 원제

조업체와의 분쟁이 발생할 가능성 또한 매우 높다 우리나라에서 재제조와 관련된

일반 현황 및 문제점은 다음과 같다

원토너 카트리지는 년 기준 만개가 판매 재제조 토너카트리지 생산량- 2003 184

은 만개 사용134

년 기준 원토너 카트리지 공급량 대비 재제조율은 로 추정- 2003 243

토너카트리지의 재제조시 원토너 업체의 상표를 삭제하지 않으면 현행 상표법-

및 부정경쟁방지법에 저촉될 소지가 있음

토너카트리지 원제조업체에서 사용 후 카트리지의 회수에 적극적으로 참여할 경-

우 회수된 카트리지를 물질 재활용에 앞서 재제조를 우선 고려하도록 하는 제도적

장치가 필요

현행 재제조 토너카트리지의 품질평가는 전문화된 표준 및 규격이 미완의 상태-

로 재제조 토너카트리지의 품질제고를 위한 법적 제도적 장치의 마련이 필요

토너카트리지 업체의 대부분은 종업원 명 이내의 영세 소규모 업체로 그 수- 3-4

는 약 개 이상으로 추정250

참여기업의 현황 및 애로 기술참여기업의 현황 및 애로 기술참여기업의 현황 및 애로 기술참여기업의 현황 및 애로 기술3333

주 삼텍은 기존의 재제조 업체들에서 행하여지고 있는 폐 프린트 카트리지 재활용( )

기술에서 탈피하여 폐 프린트 카트리지를 완전 분리 후 각각의 부품별 회수를 통

한 재활용 기술 및 아노다이징 공정을 도입한 고광택성 감광 드럼을 생산하고 있는

재제조 부품전문기업이다 일반적으로 폐 프린터 카트리지를 이용한 재제조 산업은

카트리지의 분리 후 회수된 의 간단한 표면처리 공정을 통한 재활용 기OPC Drum

술로 이미 유럽의 여러 선진국 및 국내 일부 기업에 의해 시도되어오고 있다 하지

만 기존의 공정을 탈피하여 회수된 폐카트리지를 선별lsquo rarr 부품관리 rarr 세정 rarr 고

광택 아노다이징rarr 고순도 알루미늄 회수 표면감광코팅 감광드럼 제조 등의 각rsquorarr rarr

공정을 통하여 폐카트리지를 이용한 감광드럼을 재제조하고 있으며 이에 대한 특허출

원을 완료한 상태이다

- 26 -

그림 토너 카트리지 재제조 공정그림 토너 카트리지 재제조 공정그림 토너 카트리지 재제조 공정그림 토너 카트리지 재제조 공정3 3 3 3

폐자원을 이용한 신규시장을 형성할 수 있는 재생자원화 기술을 보유하고 있음에도 불

구하고 국내 중소기업의 여건 상 전문 인력의 부족 및 기술습득의 어려움에 기인하여

그 기술적 한계를 극복하지 못하고 있는 실정이다 따라서 현 재제조 공정의 공정 최적

화 기술 드럼의 표면코팅 층의 제거 시 사용되는 신규 화학약품의 개발 그리고 생산

성을 극대화 할 수 있는 최적공정 설계에 대한 고급 전문 인력의 현장기술지도가 절실

한 상황이다

제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표2222

기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격1111

가 기술지원의 목표가 기술지원의 목표가 기술지원의 목표가 기술지원의 목표

폐프린트 카트리를 분리 세정공정을 통하여 얻어진 고순도 알루미늄을 아노다이징 기

술을 이용하여 고광택성을 갖는 감광 드럼의 고효율 회수공정 지원 및 드럼의 표면코

팅층의 제거 시 사용되는 각종 화학약품의 최적 배합비율과 최적화 공정기술 지원

- 27 -

나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격

공정개선공정개선공정개선공정개선 0신제품

제조기술0 품질향상품질향상품질향상품질향상 0

양산화양산화양산화양산화 0 시험분석 0 시제품 제작시제품 제작시제품 제작시제품 제작 0

제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용3333

세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용1111

감광코팅층 용해를 위한 용매 개발 및 적절한 혼합용매비율에 관한 기술지원

감광코팅층은 크게 세가지- (Blocking Layer Charge Generation Layer Charge

다른 필름으로 구성되어있다 따라서 세가지 필름을 동시에 제거할Transport Layer)

수 있는 용매 혹은 혼합용매에 대한 체계적인 기술지원

폐카트리지의 분해과정에서 발생되는 부산물의 분리공정 기술지원

수거된 드럼으로부터 고광택 고순도 알루미늄을 얻기 위한 전처리 분리공정- OPC

상에서 효과적인 플라스틱 기어부분과 분리기술 지원

합리적 세정공정 설계를 통한 폐 감광 드럼의 표면처리기술 지원

고생산성 세정공정을 위한 공정개선 기술지원-

고광택 특성을 갖는 아노다이징 공정기술 지원

드럼의 재제조 공정 합리화 방안 구축 지원OPC

기타 폐자원의 재활용 공정기술 지원

드럼이외의 부산물을 이용한 재활용 기술지원- OPC

화학물질을 동반하는 공정에서의 사용자 안전을 위한 반응원리에 대한 교육

합리적 공정운용을 위한 전문가 교육

기업의 품질시스템 구축을 위한 기술자문

제품의 신뢰성 향상을 위한 합리적 공정관리 시스템 구축 방안지원

- 28 -

기술지원의 목표기술지원의 목표기술지원의 목표기술지원의 목표 기술지원의 내용기술지원의 내용기술지원의 내용기술지원의 내용 기술지원범위기술지원범위기술지원범위기술지원범위

세정공정기술 확립

감광코팅층 분석-

고효율 용매 및 최적혼합용매-

고생산성 세정공정 설계기술-

아노다이징 공정 확립

아노다이징 공정분석-

최적 아노다이징 운전 조건확립-

고성능 전해액 구성 확립-

품질 신뢰성유지 시스템 구축-

기타 폐자원 재활용 기술

플라스틱 정성분석-

플라스틱 기어부의 재활용 기술-

컴파운딩 기술-

- 29 -

제 장 국내제 장 국내제 장 국내제 장 국내2222 ㆍㆍㆍㆍ외 기술현황외 기술현황외 기술현황외 기술현황

아노다이징 처리에 있어서 황산법은 년 영국 와 에1927 C H R Gower S O O Brien

의해 특허출원된 후 발전을 거듭하여 현재 세계적으로 가장 널리 보급되어 있는 방법

이다 전해질은 황산은 저렴하고 전해조작이 다른방법에 의하여 간단하며 생성된 피

막은 다른 방법으로 얻어진 피막보다 그 투명도가 좋기 때문에 알루미늄 합금에 적합

하다 합금성분에 의한 악영향이 적으며 피막의 색상도 옥살산보다 엷어서 염색에 적

합하다 또한 인가되는 전압이 낮고 전력소비량도 적으며 약품가격이 저렴한 장점이

있다 그러나 옥살산법보다 알루미늄의 용해량이 많고 생성되는 피막의 두께는 어느

정도 한계점을 가지고 있다 황산에 의한 피막의 용해가 크기 때문에 피막이 연한 단점

이 있다 황산피막은 다공성이며 내식성 내마모성이 양호하여 건재 공업용품 주방용

품 평판 기계부품 장식품등의 분야에서 널리 이용되고 있다 피막의 두께는 통상의

전해처리온도 약 에서( 20 ) 30~40 정도 얻어진다 공업적 처리조건은 한국공업규

격 을 표 및 표 에 나타내었다 여기에서 전해액의 농도와 온도 전류밀도KSD 9531 2 3

그리고 전해시간 등은 피막의 두께 경도 내식성 다공성등과 밀접한 상관관계를 가지

고 있으며 또한 알루미늄 용존량 교반공기량등도 무시할 수 없는 인자이다

표 황산법의 양극 산화 처리 조건표 황산법의 양극 산화 처리 조건표 황산법의 양극 산화 처리 조건표 황산법의 양극 산화 처리 조건2 (KSD 9531)2 (KSD 9531)2 (KSD 9531)2 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건 허 용 치허 용 치허 용 치허 용 치

전해액 조성 황산 10 ~30 plusmn2

알루미늄 이하20gL

욕 온도 15 ~ 25 plusmn2

전류밀도 60 ~ 300A plusmn7

시 간 피막두께에 필요한 시간

욕 전압 설정전압 plusmn2V

- 30 -

표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건

전해액 조성 황산 15

알루미늄 5 gL

욕 온도 21 plusmn 1

전류밀도 130A plusmn 5

시 간분30 ~ 10 의 경우(A 6063 )

분60 ~ 18 의 경우(A 6063 )

욕 전압 16V

옥살산법은 년 일본에서 개발되었으며 옥살산 알루마이트법으로서 널리 공업적으1926

로 이용되어 왔다 한편 독일에서는 법으로 공업화되어 있다 옥살산은 고가이 Eloxal

고 교직 중첩 전원설비를 사용해야 하며 조작이 복잡하여 단위처리면적당 소비전력이

높은것 외에도 피막이 흰색을 띄게 되기 때문에 최근에는 그 신장이 둔화되고 있다 그

러나 황산피막보다 피막의 염색성은 떨어지지만 내식성 내마모성이 우수하기 때문에

일용품의 일부와 특히 외관은 문제되지 않지만 고도의 피막성능을 요하는 공업용품등

에 이용되고 있다 공업적 처리조건은 한국공업규격 을 예로 들면 표 및 표 KSD 9530 4

와 같다5

표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건 허 용 치허 용 치허 용 치허 용 치

전해액 조성 유리산 2 ~ 5 plusmn1

알루미늄 이하20gL

욕 온도 15 ~ 35 plusmn4

전류밀도

직류와 교류의 경우

교류 40 ~ 350A

교류 40 ~ 700A plusmn7

교류의 경우 80 ~ 700A

시 간 피막두께에 따른 시간

욕 전압 설정전압 plusmn15V

- 31 -

표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건

전해액 조성 유리산 3

알루미늄 5 gL

욕 온도 28 plusmn 2

전해밀도

직류와 교류의 경우

직류 130A

교류 100A

시 간분25 ~ 6 의 경우(A 1100 )

분38 ~ 9 의 경우(A 1100 )

욕 전압직류 25 V

교류 80 V

피막의 성질피막의 성질피막의 성질피막의 성질 피막의 생성피막의 생성피막의 생성피막의 생성 온도 농도의 영향온도 농도의 영향온도 농도의 영향온도 농도의 영향 조작조작조작조작 실시조건의 예실시조건의 예실시조건의 예실시조건의 예

교교교교

류류류류

법법법법

연하고 표면에 요철

이 있으며 직류법과

동일한 두께의 경우

내식성이 양호함

적음

교류전류계의 읽기

에 을 곱하면036

직류값에 해당됨

농도의 영향은 큼 간단함

40~60 V

2~3 Adm2

25~30

분5~60

직직직직

류류류류

법법법법

경도가 크나 침식에

위해 구멍이 생김많음

액온을 낮게 유지

해 주어야 하고

농도의 영향은 적

간단함

40~60 V

1~2 Adm2

18~20

분10~60

교교교교

직직직직

중중중중

첩첩첩첩

법법법법

경하고 내식성이 있

고 최상의 피막을 얻

을 수 있음

많음

단시간에 두꺼운 피

막을 얻을 수 있음

보통

복잡하고

전력 소

모 량 이

많음

DC 25~30 V

1~3 Adm2

AC 40~80 V

1~3 Adm2

20~30

분15~60

- 32 -

크롬산법은 에 의해 년 영국에서 개발되어 수상비행기용 듀랄Bengough-Stauart 1923

루민의 방식을 목적으로 사용되었다 대표적인 방법으로는 단계적인 전해전압을 상승

시키는 법과 정전압 전해에 의한 미국 표준국의 방법이 있다 피막Bengough-Stauart

의 외관은 불투명하고 암회색을 띈 에나멜색이다 표준상태에서 생성되는 피막두께는

2 ~ 5 정도이므로 내마모성은 좋지 않지만 같은 두께의 다른 피막에 비하면 내식성

은 양호하다 처리조건으로 법은 전해액은 크롬산을 함유하 Bengough-Stauart 25

며 전해온도는 40 plusmn 2 로 하고 전해전압은 에서 까지를 분간 서서히 상승 0 V 40 V 10

시켜 에서 분간 유지하고 다시 분간 까지 상승시켜 최후의 분간은40 V 20 5 50 V 5 50 V

로 유지한다 이때 전류밀도는 01 ~ 05 정도이다 정전압 크롬산법에서는A 5 ~

의 크롬산전해액을 사용하고 전압은 처리시간은 분정도이다10 40 V 30

종류종류종류종류

조건조건조건조건옥 실 산 법옥 실 산 법옥 실 산 법옥 실 산 법 황 산 법황 산 법황 산 법황 산 법 크 롬 산 법크 롬 산 법크 롬 산 법크 롬 산 법

농도H2C2O4

(1) 3~5 (2) 10H2SO4 10~20 CrO3 3

온도(1) 20~30

(2) 15~60

(1) 15~22

옥살산을 첨가하면(2)

35까지

40plusmn20

전압(1) AC 40~80 V

(2) DC 25~30 VAC 15~25V

로부터 서서히DC = 0V

상승해서 로 하고40V

최후 분간은 로 유지5 50V

전류밀도(1) AC 1~3 Adm

2

(2) DC 1~3 Adm2

05~15 Adm2

03~04 Adm2

시간 분10~60 분5~100 분60

피막두께

H2C2O4 5 30plusmn2

AC 3 Adm2

분간에 40

10~12

H2SO4 20 30plusmn5

DC 10 Adm2

분간 20

에 5~7

분간에15 3~35

특징

특히 순 에 대해서는Al

경도 내식성 등 가장

우수한 피막을 얻는다

탈지력이 좋고 저질 Al

에도 광택이 좋으며 단

점으로 전력과 약품의

소비가 많음

설비가 많이 드나 유지

가 용이하고 유지비가

적으므로 보급이 많아

지고 있다 탈지력은 작

으나 합금 및 착색용 Al

양극산화에 적합함

투랄루민계에 적합한 양

극산화법이며 내식성이

있고 회색의 무광택 피

막이며 강도가 약하다

착색에는 적합하지 않음

- 33 -

그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도44441111

- 34 -

양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책

결함항목결함항목결함항목결함항목 원 인원 인원 인원 인 대 책대 책대 책대 책

버닝

버프버닝

전해액 온도 불균일

국부적 고전류밀도

수산화 알루미늄 버닝

연마조건의 적정화

액순환 교반량증가

전해파형의 평활화 전류밀도 낮춤

수세 알루미늄처리량의 조정

숏트

제품과 리드선의 접점의 어긋

제품과 음극과의 접촉

압출후의 국부적 냉각부족

디스멋트부족

거는 방법 개선

극간거리조정 내부음극유치법 개선

균질 한 냉각( )均質

질산농도증가 중크롬산카리첨가

욕중에서 흔든다

전해부식

접점불량

사용수로부터의 염소이온흡입

용접용후락스부착

인체의 땀이나 지문부착

중금속이온 흡입

유리산부족

중첩교류분 부족 수산법에 많(

음)

접점개량

순수사용

전해전의 충분한 세정

손장갑사용

중금속용출방지

산의보충

교류분 증가시킴

색얼룩

극비 의 부적당( )極秘

극간거리의 부적당

복잡한 형상

전류분포 불균일

교반부족 불균일

전해액 온도 상승

이물 부착( )異物

전해액 잔존

합금성분( )合金成分

염색조건

접점부족

음극면적조정

음극을 이동해 본다

음극배치의 고려

랙크접점수 증가

접점위치고려

전해액 순환량증가 냉각

수세를 충분히 한다

수세를 충분히 한다

재질확인

염색욕의 농도 관리p H

적정한 접점을 취한다

무지개

접점부족

전기접점불량

전해중단

표면적과 리드선의 적정화

리드접점부의 이탈방지

교반을 약하게 한다

- 35 -

결함항목결함항목결함항목결함항목 원 인원 인원 인원 인 대 책대 책대 책대 책

표면얼룩탈지불충분

재질 열처리의 불균일

탈지를 충분히 행한다

재질 열처리를 정확하게

표면거침소재의 조성부적합

엣칭조건의 부적합조건관리를 엄중하게 행한다

수산화나트륨 엣칭액의 노화 액관리 철저

버 닝 엣칭후 수세까지의 시간이 길다 엣칭후 신속수세

그림자모양 리드선에 의한 투영흔적 리드선위치에 주의할것

봉공얼룩물건의 겹침

온도의 불균일

물건이 겹치지 않도록 한다

온도분포를 균일하게 한다

액흐름

전해액을 유출

수세부족

맞춤시 불량

충분한 수세

스팟트개량

가스포겟틀 랙크각도의 부적합

공기교반 내부음극에서의 수소발생

적당한 틀과 랙크의 거는 각도선정

가스가 유출하도록 랙크를 만드로 건

크 랙 저온전해 봉공온도 가열 기계적 충격 이상의 가열을 피한다110

제품취급주의

성능결함 및

막두께부족

전해시간 짧고 전류밀도가 낮다

내부음극부족 및 음극면적부족

틀과 걸이 면적이 크다

리드의 접촉불량 탈막부족

리드의 전기용량부족

전기접점부족

전해액 온도가 높고 국부고열발생

합금조성의 부적합

적정시간과 전류밀도 선정

형상에 맞게 사용 및 이상전압이 안걸

리게 할 것

전류용량에 맞는 전해면적선정

리드부착개량 및 완전탈막

단면적이 큰 리드사용

접점증가

냉각 및 교반 순환을 충분하게

적절한 합금선택

내마모성 전해액 온도가 높고 전류밀도가 낮다 냉각 및 적정한 전류밀도 선택

내식성부족

전해시간이 너무 길고 전해액 농도가 높

합금조성의 부적합

전류밀도 높이고 전해시간단축 농도

적정유지

적절한 합금선택

불꽃유리산부족 전해액노화

전해액이 높고 전류밀도 불균일

산보급 및 전해액 일부교체

냉각 및 전류밀도 조정

박 리 정전이나중단 전해재생 및 가급적 전해중 중단을 피할

표면모양 알루미늄 주물 재료결함 엣칭조건 알루미늄 개선 및 주물재선택 엣칭액

선택

분취

전해액농도 용존알루미늄 증가

전해액 온도상승

수세부족

봉공액 오염

분석에 의해 조정관리

전해액 냉각 교반

수량 수세횟수 수세시간증가

봉공액 교환

- 36 -

재제조산업의 중요성과 경제적 효과 분석의 관점에서 볼 때 화석연료는 연소과정

에서 아황산가스 질소산화물 먼지 휘발성 유기화합물 먼지 등 대기오염물질과

이산화탄소와 같은 지구온난화 물질이 다량으로 발생한다 따라서 에너지 사용 감

소는 그만큼 대기질 개선에 기여를 하게 된다 에너지 소비 감소는 또한 수력과 원

자력 발전량을 감소케 함으로써 생태계 파괴와 핵폐기물 문제의 완화를 가능케 한

다 이러한 재제조의 환경개선 효과는 이를 사회적 편익으로 간주할 수 있으므로

금액으로도 환산될 수 있다 따라서 이를 고려하면 재재조의 경제적 효과는 단순히

생산요소의 절감효과만 감안하는 경우보다 훨씬 커진다 재제조산업의 경제적 및

환경적 효과는 매우 크다 더욱이 최근 들어 석유 및 기타 원자재의 공급 불안이

심화되고 있어 원자재 소비 절감의 필요성이 갈수록 증대되고 있다 뿐만 아니라

대기환경의 악화 방지에 대한 사회적요구의 증대와 매립지의 포화 등으로 인해 폐

기물 처리의 어려움이 가중되고 있어 재제조의 사회적 중요성은 대단히 커지고 있

재제조는 선진국에서도 크게 각광을 받고 있다 재제조산업은 현재 전세계적으로

사업장 수가 만개 고용규모 만명 시장규모 억 달러에 이르고 있는 것으로8 50 530

추정되고 있으며 특히 재제조가 가장 활발한 미국을 중심으로 빠른 속도로 확대되

고 있다 우리나라에서는 현재 자동차 부품과 토너 카트리지를 중심으로 재제조가

부분적으로 이루어지고 있어 그 규모는 그렇게 크지 않은 상태이다 이는 역으로

재제조산업의 활성화가 커다란 경제적 이익을 가져올 수 있음을 의미한다 따라서

재제조 산업을 정책적으로 육성할 필요성은 매우 크다

하지만 국내 토너카트리지 재제조 산업의 경우 년 일본 캐논사가 년부터 2006 2001

국내 업체를 상대로 레이져 프린터의 핵심부품인 감광드럼 드럼 의 삼각기어(OPC )

제조방식과 관련된 특허침해 소송을 제기해 지방 고법원 판결에서 승소한 상태이-

현재 국내에서 보급되고 있는 레이저 토너 카트리지와 잉크젯 잉크 카트리지는

이상 외국에서 직수입된 제품이다 지금 미국이나 유럽과 같은 선진국에서는90

전체 시장의 약 이상을 재활용 제품이 점유하고 있을 만큼 저렴한 재활용 카30

트리지의 사용은 당연한 것이다 우리나라 곳곳에 버려지고 있는 공재물질 카트리

지는 연간 만개 연간 톤 트럭 수천대분에 달하고 이렇게 폐기물로 버려300-400 8

진 각종 플라스틱 카트리지는 수백년이 지나도 썩지 않아 얼마든지 재활용이 가능

한 귀중한 자원을 낭비하며 환경오염을 가중시키고 있다 또한 국내 폐기물 관리법

에 프리터 카트리지는 지정폐기물에서 제외되어 있어 무단 폐기 방치될 가능성도

매우 크다

- 37 -

세계 다국적 기업이라는 미국의 몇몇 기업들 사이에도 재제조 붐이 일고 있다 기

존 리사이클링 방식이 폐기물 화학처리의 비용과 공해유발 억제에 따르는 막대한

재생비용이 드는 단점이 있다면 이를 원칙적으로 극복할 수 있는 대안으로 재제조

는 새로운 환경사업으로 입지를 넓혀가고 있다 현재 외국의 다국적 기업군들인 코

닥 제록스 듀폰 등은 최근 재활용 사업의 개념을 리사이클링에서 재제조로 GM

전환하고 이를 전제로 제품생산 매뉴얼을 전면 재개편하였다 대부분의 주요 부품

들을 쉽게 분해 조립하여 반영구적으로 재활용할 수 있게 획기적인 소프트웨어 시-

스템을 개발하여 활용하고 있는 것이다

프린터 토너 카트리지의 재활용은 다 마신 음료병을 수거하여 다시 음료수를 넣고

판매하는 것과 다를 게 없다 이제 우리도 재생품은 안쓴다 는 생각을 바꿔 프린 ldquo rdquo ldquo

터 값보다 카트리지 비용이 더 든다 는 문제를 재생카트리지 이용으로 경비도 줄이rdquo

고 환경을 생각하는 재활용에 관심을 가져야 할 때이다 정보통신의 혁명과 디지털

시대에 맞는 새로운 패러다임이 요구되는 지금 재제조 시스템을 구축하는 것은 녹

색경영 을 실천하는 환경중시 기업경영의 좋은 사례가 될 것이(Green Management)

다 또한 제품의 전과정에 걸친 환경영향을 파악하고 감소하기 위한 전과정평가

를 레이저 프린터 제품에 도입하여 적용함으로써(Life Cycle Assesment LCA)

보다 친환경적인 프린터가 개발될 것이다 또한 연간 억달러에 달하는 수입정품 4

토너 드럼을 재활용 토너 드럼으로 대체한다면 연간 억 천달러 수입 의존율을 3 2 (

로 낮출 경우 의 외화절약 효과가 기대된다20 )

- 38 -

제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과3333

제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행1111

드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정1 OPC1 OPC1 OPC1 OPC

레이져 프린터는 복사기의 건식 방식 원리를 이용하여 인쇄하는 프린터이다 내부

구성은 컨트롤러부 엔진부 인쇄부로 나뉘어져 있으며 컨트롤부에서는 컴퓨터로부

터 전송된 데이터를 인쇄할 페이지에 영상을 만들어 프린터 엔진부분으로 전달한

다 전달되 영상은 엔진 부분의 레이져 다이오드 회전 다면경 렌즈 프리즘장치

레이져 빔 센서 등의 장치를 거쳐 인쇄부분의 감광 드럼에 투사가 된다 다시 투사

된 영상은 감광 드럼에서 형성된 엔진 옆에 있는 용지에 옮겨서 영상을 인쇄한다

그 후에 인쇄된 용지는 고열 압착롤러에 압착되어 최종적으로 용지에 인쇄된다 레

이져 프린터는 저소음과 고품위 인쇄 다양한 서체와 고속인쇄 등의 장점을 가지고

있으며 제한된 용지사용과 유지 비용이 비싸다는 단점을 가지고 있다 그림 는 레 5

이져 프린터 카트리지의 분해도 및 주요 부품의 위치를 나타낸 것이다

그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도5555

- 39 -

레이져 프린터의 원리는 크게 단계로 크리닝 대전 노광 현상 전사 정착으로6

나눌 수 있으며 다음은 각 단계에 대한 설명이다

1 2 3

4 5 6

크리닝 이 단계는 이미지 진행의 처음 단계로 물리적 또는 전기 크리닝 진행을1

통해 새롭게 드럼에 이미지가 맺히도록 준비하는 단계OPC

대전 드럼 크리닝이 끝나면 로부터 읽혀진 정보를 레2 laser scanning unit (LSU)

이져빔을 쏘아 이미지를 드럼에 맺히도록 조건을 마련해 주거나 대전을 걸어 줌

노광 드럼 표면에 레이져빔이 전달되는 부분은 잠상이 맺히게 되며 드럼은 전3

류가 통할 수 있는 알루미늄 원통과 감광물질이 표면에 코팅되어 있으므로 빛을 받

은 부분에 이미지가 맺히게 됨 또한 드럼에 나타난 이미지 부분은 이 다음 단계에

서 토너를 끌어 당기게 됨

현상 잠상 이미지가 드럼 표면에 나타나며 현상 롤러는 토너분자를 드럼 표면4

에 전달하는 역할을 하며 닥터 블레이드는 토너량을 조절해 줌

- 40 -

전사 드럼 이미지에 토너 부분이 용지 쪽으로 전사 됨5

정착 토너가 묻은 용지가 히팅롤러와 압력롤러를 거쳐서 종이에 영구적으로 고6

착되게 함

가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도 OPC OPC OPC OPC

토너카트리지의 핵심 부품중 하나인 드럼은 표면의 마모가 증가함에 따라 드OPC

럼의 의 두께가 감소하며 피로도가 증가하는 것으로charge transport layer (CTL)

보고되고 있다 따라서 폐토너카트리지의 재제조시 이러한 관점에서의 부품에 대한

고찰이 매우 중요하게 된다

일반적으로 드럼은 의 표면전위를 갖도록 대전되며 이때 토너 입자-600 ~ -700 V

들을 밀어낸다 이는 인쇄 시 영역으로 나타나는데 이 부분을 백색전위 white

라고 불린다 그러나 대전능력이 저하되면 인쇄물의 백색부분(white potential V0)

에 불규칙적으로 토너가 유입되어 인쇄물에 그대로 전달되게 되면 이를

라고 한다 현상이 진행되면 초기 증가율 대비 증가background Background 10

될 때마다 토너 소비량도 증가되며 토너카트리지 수명을 단축시키는 원인이10

될 수 있다

자외선이 완벽하게 차단된 항온 항습 습도 이하 의 에서 특수광을 ( 36 ) Clean-room

설치하고 정전기가 방지된 상태에서 카트리지를 완전 분해한 후 마모되거나 손상

된 중요 부품들을 교체하여 특수 에 의한 재생산만이 새것을 능가하는Kow-How

품질을 가능케하는데 일부업체에서 재생한 토너카트리지는 원가만 낮춰 만들어지므

로 품질상의 문제점이 발생되어 프린터 수명을 짧게 할 수도 있다 토너는 기존에

들어있는 잔여물을 전면적으로 집진기로 세척 흡입 하여 완전 제거한 후 폐토너 카( )

트리지 및 중요부품을 교체한다

회 사용 가능하므로 상태에 따라 재활용 또는 교체한다 생산공정OPC Drum 2-3

에서 핵심인 토너가 흩어지지 않도록 마감을 하는 집진 수집된 폐토너를 전Unit

량 회수해 밀폐용기에 보관 폐기물 위탁처리업체에 처리케하는 세심한 배려도 환

경오염 방지를 위한 중요한 부분 중의 하나이다 재활용 현상기의 품질유지를 위한

승부관건은 소비자가 사용 후 폐기되는 폐현상기 폐카트리지 및 드럼 포함 수거( )

의 구축과 다양한 프린터 기종에 맞는 토너성분 분석에 달려 있다 프린터System

기종에 맞지 않는 토너카트리지나 마모성 부품이 적시에 교체되지 않을 경우에는

프린터 제품을 고장이 발생할 수 있다

- 41 -

그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정6 OPC 6 OPC 6 OPC 6 OPC

폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석2222

가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석

적외선 분광분석은 년 영국의 에 의해 개발된1800 F W Hershel dispersive IR

에 의해서 시작되었으며 최근에는spectromer FT-IR (fouirer transform infrared)

의 개발로 인해 활발한 연구가 진행되고 있다 적외선 분광분석의 원spectrometer

리는 적외선이 시료를 통과할 때 에너지가 분자간 원자내의 진동에너지와 일치하여

시료의 분자구조에 따른 특성 흡수 영역을 형성함으로서 이를 통해 정보는 얻게 된

다 적외선 분광분석은 시료의 정성 및 정량분석 물질의 구조확인 화학반응

연구 표면화학분석 등에 이용되고 있고 특히 플라스틱 물질의 정량 정성kinetics

분석 및 배향성 연구에 아주 유용하게 사용되고 있다

- 42 -

그림 은 기어부분 의 고분자를 정성분석한 의 분석결과로7 (sample2) FT-IR

2978cm-1 2920cm-1

1468cm-1 1382cm-1

1236cm-1 1087cm-1

892cm-1등의

특성 피크로 추정컨대 사용된 고분자 물질이 로 판단된다 그림poly(oxymethylene)

도 마찬가지로 의 고분자를 정성분석한 결과로2 sample3 2965cm-1

2918cm-12849cm-1

1768cm-1 1503cm-1

1219cm-1 1187cm-1

1159cm-1

1013cm-1 828cm-1

등의 특성피크가 관찰되었으며 결과적으로 polycabonate (PC)

의 특성피크로로 판단된다

나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석

열분석 이란 물질의 물리적 변수 를 온도의(thermal analysis) (physical parameter)

함수로 나타내는 분석 방법이다 즉 물질의 온도를 일정하게 변화시킴에 따라 나타

나는 열적특성 변화를 분석하는 것이다 이때 어떤 물리 변수의 변화를 볼것인가에

따라 여러 가지 방법이 존재한다 플라스틱의 열분석에는 대표적으로

와 가 이DSC(Differential scanning calorimetry) TGA(Thermo gravimetric analysis)

용된다 는 플라스틱 시료의 온도 열량변화 데이터로부터 시료의 물리적 화학 DSC

적 성질을 확인할 수 있다 또한 피크의 위치 모양 개수 등으로부터 정량적인 정

보들을 얻을 수 있으며 피크의 면적으로부터 열량변화의 정량적인 정보를 얻을 수

있다 으로부터 플라스틱 시료의 유리전이온도 결정화온도 녹는 DSC thermogram

온도 냉결정화온도 등의 정보를 확인할 수 있다 는 일정한 속도로 온도를 변 TGA

화시켰을 때 일정 시간동안에 일어난 시료 무게의 변화를 측정한다 에 의한 TGA

질량 온도 곡선은 플라스틱 시료의 열안정성 및 물질의 구성비 등을 확인할 수 있-

그림 는 의 분석결과 이다 약9 sample 2 TGA (Thermo gravimetric analysis) 30

0 부분에서 열분해가 일어나기 시작하며 344에서 중량감소 온도를 보인10

다 약 430이상이 되면 모든 고분자물질이 열분해 되는 것을 확인 할 수 있다

그림 은 의 데이터로 용융온도10 sample 2 DSC(Differential scanning calorimetry)

는 16664임을 확인하였다 는 결정성 고분자로 그래프에서 확인 sample 2 TGA

하듯이 약 300 이상의 온도에서도 분해가 되지 않는 열안정성을 보이나 약 에130

서 고분자가 녹기 시작하고 약 에서 완전하게 용융되는 것을 확인 할 수 있다170

는 약 이하에서 안정한 고분자 물성을 가지는 것을 확인하였다sample 2 130

- 43 -

그림 은 의 데이터로 초기 부터 중량감소가 일어나기 시작하며11 sample 3 TGA 430

중량감소온도는 를 보인다 정도에서 약 를 잔존율을 보인다 그10 485 540 20

림 는 의 데이터로서 는 비결정성 고분자로 에서 유리12 sample 3 DSC sample 3 119

전이 온도를 보이는 것을 확인하였다 데이터에서 확인하듯이 는 TGA sample2 400

이상의 온도에서도 분해가 되지 않는 열안정성을 보이나 데이터에 의해 이DSC 120

상의 온도에서는 고분자의 물리적 강도가 약화됨을 확인할 수 있다

- 44 -

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)

- 45 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)

- 46 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)

- 47 -

최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정3333

가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정

본 실험은 최적의 세정용매 조건을 찾기 위하여 기존의 상용용매 제품과A Benzene

용매를 이용하여 최적의 성능을 갖는 배합비를 확인하고자 하였다Toluene Xylene

표 은 상용용매 와 각 용매들의 세정속도를 나타내었다 상용용매 는 분 초의6 A A 3 30

세정속도를 보이는 것을 확인 할 수 있었다 그러나 상용용매 와 A Benzene Toluene

의 용매를 적절히 배합하면 약 분에서 분 초의 시간을 단축하는 효과를 나Xylene 1 1 20

타내었다

표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도6666

번호번호번호번호 함 량함 량함 량함 량 시 간시 간시 간시 간

1 상용용매 A 분 초3 30

2 Methylene Chloride 분이상8

3 m-Cresol 분이상8

4 Xylene 분이상8

5 Toluene 분이상8

6 Benzene 분이상8

7 상용용매 A Xylene (7030) 분 초2 30

8 상용용매 A Toluene (6040) 분 초2 40

9 상용용매 A Benzene (6040) 분 초3 20

10 상용용매 A m-Cresol (7030) 분 초3 20

11상용용매 A Xylene Toluene

(60436)분 초2 30

12상용용매 A Xylene Benzene

(60436)분 초2 40

13상용용매 A Toluene Benzene

(601624)분 초2 10

- 48 -

상용용매 는 약 초의 세정속도를 보이나 상용용매 과 자일렌의 일 때 약- A 210 A 8020

초의 세정속도를 보임150

상용용매상용용매상용용매상용용매 A XyleneA XyleneA XyleneA Xylene

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene

- 49 -

상용용매 과 의 비가 일 때 약 초의 세정속도를 보임- A Toluene 6040 140

상용용매상용용매상용용매상용용매 A TolueneA TolueneA TolueneA Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AToulene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene

- 50 -

상용용매 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- ABenzene 6040 195

상용용매상용용매상용용매상용용매 A BenzeneA BenzeneA BenzeneA Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ABenzene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene

- 51 -

상용용매 와 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- A m-Cresol 7030 200

의 함량이 증가할수록 점도의 증가로 인해 세정속도가 증가함- m-Cresol

상용용매상용용매상용용매상용용매 A m-CresolA m-CresolA m-CresolA m-Cresol

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도Am-Cresol OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC

- 52 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Toluene

함량별 세정속도는 초로 거의 일정하게 나타남- 160~170

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneToluene OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC

- 53 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장 빠- AXyleneBenzene 60436 60832 601228

른 초로 세정속도를 보임160~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC

- 54 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Toluene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장- ATolueneBenzene 601228 601624 602020

빠른 초로 세정속도를 보임130~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ATolueneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC

- 55 -

이상의 기초실험 결과로부터 폐 드럼 유기코팅층의 박리에 대한 기초자료를 확OPC

보하였다 기존의 박리액은 제푸믜 균일성 즉 품질 측면에서는 우수한 성능을 보이

고 있으나 사용시간 측면에서는 다소 미흡한 점이 있었다 따라서 본 기초실험결과

를 바탕으로 폐 드럼 유기코팅층의 박리 처리공정을 기존의 단계에서 단계OPC 5 3

로 공정을 개선함으로써 매우 향상된 생산성을 도모할 수 있었다 그림 은 기존 20

의 공정의 개념도와 개선된 공정의 개념도 및 제조된 박리조 차 를 나타낸 것(1~3 )

이다

그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진20 20 20 20

아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화4444

가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리

도금이나 아노다이징에서의 전처리는 양호한 제품이 생산 될 수 있느냐 하는 것이

관건이라고 볼 수 있다 그러므로 무엇보다도 주요한 부분이라 할 수 있다 전처리

는 기계적인 전처리와 화학적인 전처리가 있으며 다음은 화학적 처리법에 관한 주

요 내용이다

- 56 -

산세정산세정산세정산세정1)1)1)1)

가공품이나 버핑 연마를 한 제품은 기름기가 많이 남아 있기 때문에 그대로 에칭조

에 투입하면 기름기에 의한 얼룩이 생기거나 그 부분에 착색이 되지 않는 경우가

종종 있는데 이것을 제거할 목적으로 된 제품을 피막조에 전기를 통전하고Racking

부스바에 제품을 걸어주면 기름기와 이 물질이 제거되어 에칭에서 좋은 결과를 얻

을 수 있다

에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리2) ( )2) ( )2) ( )2) ( )

에칭은 알카리에칭과 산성에칭 두 가지로 대별되는데 여기서는 알카리 에칭만을 다

룬다 알카리 에칭은 일반적으로 를 사용하는데 는 알루미늄을 잘 용 NaOH NaOH

해하고 그때 발생하는 수소가스에 의한 물리적으로 흡착하고 있는 유지유를 제거하

며 표면을 아름다운 색으로 가꾼다

알카리 에칭조의 온도는 65~70 정도가 적당하며 에칭시간은 가공상태와 표면조

도 샌딩유무 등 횟수 변화에 따라 시간을 적절히 조절해야 한다 에칭시간은 약품의

농도 및 온도에 따라 탄력적으로 운용할 수 있으며 첨가제를 첨가하여 에칭면의 평활

성을 잘 조절 해 주어야 한다

중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거3) ( )3) ( )3) ( )3) ( )

에칭 후 수세를 하면 알루미늄 표면에 여러 가지 색의 재질별로 틀림 찌꺼기가 낀다( )

이것을 스머트 라고 한다 스머트는 피막이 진행되기 전에 제거되어야 하는데 이 공정

을 중화처리라 한다

에칭을 알카리 에서 했으므로 중화처리는 산성에서 해야 하는데 이때 사용하는(NaOH)

약품은 68 HNO3 질산( ) H2 물 의 비울을 로 하여 실온에서 침지해서 흔들어O ( ) 11

주면 깨끗이 제거할 수 있는데 재료에 따라 약간 차이는 있지만 계열인 경우 스커트50

를 완전히 제거하지 않으면 피막 후에도 스머트가 그대로 남아있어 스폰지나 보루로

제거해주어야 하는 번거로움이 있기 때문에 철저히 제거해야 하며 공정인Chromate

경우에 완전히 제거가 되지 않으면 좋은 제품을 얻을 수 없다

화학연마화학연마화학연마화학연마4)4)4)4)

- 57 -

화학연마란 외부의 전류를 사용하지 않고 광택연마를 행하는 방법으로 제품에 광택을

요하거나 표면에 이물질을 제거하기 위하여 행하는 공정이다 고광택을 요하는 외장재

쪽에 많이 이용되며 장비부품에서도 전체적인 흐름에 따라 변화하는 추세에 있기 때문

에 두꺼운 제품이나 얇은 제품 큰 제품과 작은 제품에 있어 연마시 항상 주의를 요하

며 적정한 온도를 유지하고 농도관리를 재질에 따라 잘 해 주어야만이 고품질을 보장

할 수 있다

액을 조정하는 방법에는 인산 황산 질산법 인산 질산법 인산 황산법 등이(1) - - (2) - (3) -

있으나 인산에 질산을 넣으며 후해가스가 많이 발생하므로 번 방법이 적당하다고 (3)

생각되며 현장에서도 인산 황산법을 선호하고 있다 액의 처리 조건 중 온도는 -

고루 사용할 수 있고 처리조 재질은 을 사용하여 보강을 충분히100~140 SUS 310L

하여 주어야 한다

전해연마전해연마전해연마전해연마5)5)5)5)

전해연마란 화학연마에서 알루미늄 표면에 광택을 내는데는 한계가 있으므로 그 이

상의 고광택을 원할 경우 행하는 공정이다 전해연마 시 제품의 표면은 어느 부분이라

도 정밀하고 세밀하게 조건이 같고 액의 온도도 균일해야 한다 또한 제품 표면에 발

생하는 기포를 제거하기 위해 강력한 에어 교반이 필요하므로 제품을 간간하게 고정해

야 한다 전해연마의 방법에는 황산인산법 광염소산초산법 진동전해연마법 등이 있

소결소결소결소결6)6)6)6)

전처리를 행함에 있어 작업자가 에칭시간과 화학연마시간을 어떻게 설정하느냐 함에

따라서 제품의 품질을 판가름 하게 된다

일반적으로 아노다이징에 사용하는 모든 설비는 최대용량의 선에서 사용하는 것 70

이 가장 바람직하다 작업을 진행함에 있어 복장은 항상 작업하기에 적합한가를 판단

하고 거추장스럽지 않은지 현재 공정에 맞는 보호구를 사용하고 있는지 본인 스스로

가 준비하고 확인해야 한다

나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화

- 58 -

황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성1)1)1)1)

경제성-

전해질로써 값싸고 공업적으로 안정하게 제조되는 황산(H2SO4유산 을 사용하는 것 전)

해조작이 다른 방법에 비해 간담함 전해 전압이 낮고 소비전력이 적게 드는 것 전해액

에 독성의 물질이 포함되어 있지 않고 의 걱정도 없기 때문에 폐액처리가 BOD COD

용이한 것등으로 가장 싸고 경제적인 양극산화 처리법으로 넓게 이용되고 있다

투명성-

얻어지는 피막은 다른 전해액에서 생성되는 피막에 비해 투명성이 높고 많은 실용합금

에 대해 무색의 피막을 형성한다 전해연마 화학연마 등의 광휘처리 후의 양극산화 피

막처리로 적당하다 또 무색의 피막은 염색 착생에도 좋다 피막의 투명도는 순도가

높은 알루미늄 일수록 양호하다 합금 원소의 는 피막의 투명도에 거의 영향이 없지 Mg

만 규소 철 망간 등은 투명도를 저하 시킨다(Si) (Fe) (Mn)

염색성-

얻어지는 피막은 활성도가 높고 염료의 흡착성이 좋기 때문에 유기 무기 염료에 의한

염색 인쇄가 용이하다

내식성 내마모성 및 경도-

내식성 내마모성이 양호하고 경도가 높은 피막을 얻을 수 있다 건축자재 공업제품 가

정용품 네임 프레이트 기계부품 장식품 등의 분야에서 요구되는 성능을 만족시켜 널-

리 이용되고 있다

피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계2)2)2)2)

표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건7777

- 59 -

표 에 표시된 수치는 어디까지나 공업적으로 유용한 피막을 얻는 범위이며 이 조건7

내에서 용도에 맞는 성능을 얻을 수 있는 처리 조건을 설정할 필요가 있다 황산 피막

은 용해성이 강한 상을 전해액으로 하기 때문에 처리 조거의 성능에의 영향은 대단히

크다 또한 각종 처리 조건이 피막과 욕 조건에 미치는 영향은 표 와 같다 2

표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향8888

경질피막법경질피막법경질피막법경질피막법2)2)2)2)

경질 양극산화 피막-

알루미늄 및 그 합금을 양극산화해서 화성한 피막은 종래 그 내식성을 이용하기도 하

고 착색 등에 의해 장식 목적에 이용하는 것이 주된 용도였다 그러나 최근에는 종래

의 양극산화 피막을 개량해 두껍고도 단단한 것을 얻을 수 있게 되었고 이미 경질 양

극산화 피막으로써 넓게 이용되며 그 우수한 특성을 발휘하고 있다

이 가볍고도 가공성이 좋은 금속과 표면에 화성되는 극히 단단한 피막과를 합쳐서 이

용하면 금후 더욱 용도를 확대할 수 있을 것으로 기대된다 규격으로는 30 이상의 피

막에 대해서도 품질이 규정되어 있지만 경질양극산화피막이라고 불려지는 것은 특별

한 규격이 있는 것은 아니고 일반적으로 표 에 표시하듯이 경도나 내마모성이 큰3 20

이상의 두꺼운 피막을 경질 양극산화 피막이라고 부르고 있다

- 60 -

표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류9999

피막 화성법피막 화성법피막 화성법피막 화성법3)3)3)3)

경질 양극산화 피막 화성법의 초기 연구는 종래 일반의 피막 화성에 사용되어온 황산

용 및 수산욕으로 실용화되어 왔다 그 후 양극산화 처리 기술의 진보와 함께 여러가

지 욕조성 및 화성 조건이 연구되어 황산용법 황산 수산혼합욕법 수산욕법 외에 각

종의 무기산 유기산 방향족설폰산 알코올 등을 혼합 또는 첨가해서 몇 가지에 방법

이 개발되었다

이들의 방법의 공통점은 종래의 아노다이징 화성 조건과 다른 필수 조건으로서 고전

류 밀도 저온 교반의 조건을 충분히 만족시키는 것이다 전류밀도를 보통 화선의 3

부로 하고 피막의 생성을 단시간에 행하여 전해액에 담겨있는 시간을 가능한 한2~5

짧게 하는 것이다 또 전해액에 의한 피막의 용해를 억제하기 위해서는 액온을 낮게 하

고 전해에 의해서 발생하는 열을 교반에 의하여 확산해 나가는 것이 중요하다 따라서

황산액과 같은 부식이 심한 전해액을 사용하는 경우에는 욕온도를 이하로 냉각해10

용해를 억제하는 것이 보통이다

황산욕에 수산을 비롯한 우기산등을 첨가하는 것도 있으며 비교적 고온에서 피막화성

이 가증하다 그러나 이들 수종의 첨가제를 가한 욕은 조성이 복잡하고 관리가 어려운

문제점이 있다 더욱 경질 아노다이징 피막을 화성하는 경우에 일반적으로 사용하고

있는 직류 대신에 트수전류파형을 적용하는 것도 피막 품질의 향상에 효과가 있다 예

를 들면 전류회복 현상을 이용한 것 주기적으로 극성을 변환시켜 부전류를 흘리면서

피막을 화성하는 전류 반전법 등이 있다

- 61 -

그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진21 ( ) 21 ( ) 21 ( ) 21 ( )

재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험5555

그림 는 드럼수명 측정 시험결과에 사용된 장비 사진이며 그림 는 조도측정에 사21 22

용된 장비의 사진이다

그림 는 조도실험결과를 나타낸 것이다 단면곡선에서 기준길이를 취하여 다24 ~ 27

섯 번째 높은 산과 다섯 번 째 깊은 골을 지나는 두 직선사이의 간격을 나타내는 점10

평균 거칠기 는Rz 10~18 값을 확인하였다 단면곡선에서 중심을 긋고 그 골에

해당하는 부분을 중심에 대해서 대칭 변환 후 구해지는 평균높이를 나타내는 중심

선 평균거치기 는 의 고른값을 확인하였다Ra 012~022

그림 은 재제조된 드럼카트리지의 성능시험 결과 값을 나타낸 것이다 그림 에30 30

서 보는 바와 같이 최종 사용가능한 용지의 장수는 약 장으로 나타났다 이12000

는 정품 토너 용량이 약 천장인것을 감안할 때 재제조시에도 사용가능한 것을 확3

인하였다

- 62 -

그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진22 22 22 22

그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진23 23 23 23

- 63 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과24 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과25 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 2

- 64 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과26 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과27 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 2

- 65 -

그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과28282828

- 66 -

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222

가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정

- 67 -

제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도4444

기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표 가중치가중치가중치가중치평가기준평가기준평가기준평가기준 평가방법평가방법평가방법평가방법

평가기관 등평가기관 등평가기관 등평가기관 등지원전지원전지원전지원전 지원후지원후지원후지원후

도금두께 20 불균일 4-6 실제품성능평가

표면조도 15 불균일15-17

실제품성능평가

감광코팅층 용해속도 30 12

mincycle

8

mincycl

e

자체평가

세정공정 최적화 모듈설계 및 구축 15 - - 현장실사

드럼 사용 수명OPC 20 -12000

pages성능평가

- 68 -

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

드럼의 감광코팅층 제거용 최적 용매 및 혼합용매의 기술지원은 생산량과 직OPC

접적으로 연관되어 있어 향후 주 삼텍의 매출신장으로 이어질 것으로 판단된다 ( )

이는 현재 비철금속의 원자재 상승으로 인해 토너 카트리지 재제조 업계의 원가인

상이 유발되고 있어 재제조된 고광택 드럼의 안정적인 공급은 재제조 업계의OPC

안정화를 이룩할 수 있음 또한 현재 전부 수입에 의존하는 알루미늄 드럼의 OPC

간접적인 수입대체효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다

- 69 -

Page 5: 아노다이징기술을이용한고광택감광드럼 재제조공정의양산화기술지원 · 과제보유번호 연구기관 2007.07.01~2008.06.30 연구사업명 부품소재전문기업기술지원사업

- 5 -

기술지원성과 요약문기술지원성과 요약문기술지원성과 요약문기술지원성과 요약문

사업목표사업목표사업목표사업목표1111

폐프린트 카트리를 분리 세정공정을 통하여 얻어진 고순도 알루미늄을 아노다

이징 기술을 이용하여 고광택성을 갖는 감광 드럼의 고효율 회수공정 지원 및

드럼의 표면코팅층의 제거 시 사용되는 각종 화학약품의 최적 배합비율과 최적

화 공정기술 지원

기술지원내용 및 범위기술지원내용 및 범위기술지원내용 및 범위기술지원내용 및 범위2222

감광코팅층 용해를 위한 적절한 혼합용매비율에 관한 기술지원

폐카트리지의 분해과정에서 발생되는 부산물의 분리공정 기술지원

합리적 세정공정 설계를 통한 폐 감광 드럼의 아노다이징 공정기술 지원

재제조된 감광드럼의 성능평가 지원

지원실적지원실적지원실적지원실적3333

지원항목지원내용

비고기술지원前 기술지원後

감광코팅층 용해속도 12 mincycle 8 mincycle

부산물 물성평가 無 평가완료

표면조도 불균일 15-17

도금두께 불균일 4-6

드럼 사용수명OPC 無 12000 page

- 6 -

기술지원 성과 및 효과기술지원 성과 및 효과기술지원 성과 및 효과기술지원 성과 및 효과4444

해당기술 적용제품해당기술 적용제품해당기술 적용제품해당기술 적용제품1)1)1)1)

적용제품명 토너 카트리지용 감광드럼o

모 델 명 수거된 드럼의 모델명과 동일함o ( )無

품질 및 가격품질 및 가격품질 및 가격품질 및 가격2)2)2)2)

구분 경쟁 제품해당기술 적용제품

비 고지원전 지원후

경쟁제품 대비 품질 백산 OPC 80-90 동일

경쟁제품 대비 가격 백산 OPC 6500ea 7000ea

객관화 된 를 근거로 작성DATA

원가절감 효과원가절감 효과원가절감 효과원가절감 효과3)3)3)3)

구 분 절 감 금 액 비 고

원부자재 절감 백만원 년 ( 10)

인건비 절감 백만원 년 ( 30)

계 백만원 대 ( 40)

공정개선 및 품질향상 등으로 인한 절감효과 반영

적용제품 시장전망 매출성과적용제품 시장전망 매출성과적용제품 시장전망 매출성과적용제품 시장전망 매출성과4) ( )4) ( )4) ( )4) ( )

구 분 당해연도 매출 차년도예상매출 전년대비 증가비율 비고

내 수 백만원 년120 백만원 년200 166

수 출 천달러 년- 천달러 년-

계 백만원 년120 백만원 년200 166

참고 적용제품 주요수출국) 1

작성당시 환율기준2

- 7 -

수입대체효과수입대체효과수입대체효과수입대체효과5)5)5)5)

해당기술의 기술력 향상 효과해당기술의 기술력 향상 효과해당기술의 기술력 향상 효과해당기술의 기술력 향상 효과6)6)6)6)

국내 재생 드럼 시장에서 생산성 향상으로 인해 가격경쟁력 확보- OPC

재생 드럼의 장비에 의한 수명예측으로 최종제품의 품질관리 확보- OPC

최적의 아노다이징 공정으로 인한 불량률 감소-

해당분야에 대한 전문인력 양성-

기술적 파급효과기술적 파급효과기술적 파급효과기술적 파급효과7)7)7)7)

재제조에 따른 재생카트리지 원가 절감 및 에너지 비용 절감-

원료의 가 외국 일본 등 에 의존하고 있어 약 의 원재료의 수입 대- 60 ( ) 60

체효과 발생

폐자원의 재활용 및 재제조에 따른 환경적 기대효과-

적용기술 인증 지적재산권 획득여부적용기술 인증 지적재산권 획득여부적용기술 인증 지적재산권 획득여부적용기술 인증 지적재산권 획득여부5 5 5 5

규격 인증획득규격 인증획득규격 인증획득규격 인증획득1) 1) 1) 1)

- 8 -

지적재산권지적재산권지적재산권지적재산권2)2)2)2)

종류 명칭 번호발명자

고안자( )권리자 실시권자

비고

등록 출원( )

특허오피씨 드럼 폐관의

재활용 방법10-0816465 주 삼텍( ) 주 삼텍( ) 주 삼텍( ) 등록

세부지원실적세부지원실적세부지원실적세부지원실적6666

항 목지원

건수지 원 성 과

기술정보제공 건8 기술 숙지 및 효율성 개선

시제품제작 건1 세정조 제작 및 생산속도 향상

양산화개발 건0

공정개선 건1 공정시간 단축 및 생산성 증가

품질향상 건0

시험분석 건17 정확한 시료 확인 및 세정용매 개선

수출 및 해외바이어발굴 건0

교육훈련 건2 프린터 카트리지 원리 및 기술 숙지

기술마케팅 경영자문 건0

정책자금알선 건0

논문게재 및 학술발표 건0

사업관리시스템

지원실적업로드 회수건24

참여기업 방문회수 건24

기 타 건0

상기 세부지원실적에 대한 세부내용 첨부

종합의견종합의견종합의견종합의견7777

사업목표 및 수립된 기술지원 내용을 적절히 수행함으로서 재제조된 감광드럼

에 대한 전문기술 확립과 감광코팅층 제거에 대한 독보적인 기술확보와 아울

러 재제조된 감광드럼의 유효수명을 예측함으로서 최종제품의 품질관리가 용

이해져 동종사업에 경쟁력을 확보하였슴

- 9 -

연구과제 세부과제 성과연구과제 세부과제 성과연구과제 세부과제 성과연구과제 세부과제 성과( )( )( )( )

과학기술 연구개발 성과과학기술 연구개발 성과과학기술 연구개발 성과과학기술 연구개발 성과1111

논문게재 성과

논문게재 세부사항논문게재 세부사항논문게재 세부사항논문게재 세부사항

(9)(9)(9)(9)

게재게재게재게재

년도년도년도년도

(10)(10)(10)(10)

논문명논문명논문명논문명

저자저자저자저자(11)(11)(11)(11)

(12)(12)(12)(12)

학술지명학술지명학술지명학술지명

(13)(13)(13)(13)

VolVolVolVol

(No)(No)(No)(No)

(14)(14)(14)(14)

국내외국내외국내외국내외

구분구분구분구분

(15)(15)(15)(15)

SCISCISCISCI

구분구분구분구분주저자주저자주저자주저자 교신 저자교신 저자교신 저자교신 저자 공동 저자공동 저자공동 저자공동 저자

사업화 성과사업화 성과사업화 성과사업화 성과2222

특허 성과

출원된 특허의 경우o

세부사항세부사항세부사항세부사항

(9)(9)(9)(9)

출원년도출원년도출원년도출원년도

(10)(10)(10)(10)

특허명특허명특허명특허명

(11)(11)(11)(11)

출원인출원인출원인출원인

(12)(12)(12)(12)

출원국출원국출원국출원국

(13)(13)(13)(13)

출원번호출원번호출원번호출원번호

등록된 특허의 경우o

특허 세부사항특허 세부사항특허 세부사항특허 세부사항

(9)(9)(9)(9)

등록년도등록년도등록년도등록년도

(10)(10)(10)(10)

특허명특허명특허명특허명

(11)(11)(11)(11)

등록인등록인등록인등록인

(12)(12)(12)(12)

등록국등록국등록국등록국

(13)(13)(13)(13)

등록번호등록번호등록번호등록번호

20080327오피씨 드럼 폐관의

재활용 방법주 삼텍( ) 한국 10-0816465

- 10 -

사업화 현황

사업화 세부사항사업화 세부사항사업화 세부사항사업화 세부사항

(9)(9)(9)(9)

사업화명사업화명사업화명사업화명

(10)(10)(10)(10)

사업화사업화사업화사업화

내용내용내용내용

사업화 업체 개요사업화 업체 개요사업화 업체 개요사업화 업체 개요(11)(11)(11)(11) (12)(12)(12)(12)

기 매출액기 매출액기 매출액기 매출액

백만원백만원백만원백만원( )( )( )( )

(13)(13)(13)(13)

당해연도당해연도당해연도당해연도

매출액매출액매출액매출액

백만원백만원백만원백만원( )( )( )( )

(14)(14)(14)(14)

매출액 합계매출액 합계매출액 합계매출액 합계

백만원백만원백만원백만원( )( )( )( )업체명업체명업체명업체명 대표자대표자대표자대표자 종업원수종업원수종업원수종업원수사업화사업화사업화사업화

형태형태형태형태

고용창출 효과

고용창출 세부사항고용창출 세부사항고용창출 세부사항고용창출 세부사항

(9)(9)(9)(9)

창업창업창업창업

명명명명( )( )( )( )

(10)(10)(10)(10)

사업체 확장사업체 확장사업체 확장사업체 확장

명명명명( )( )( )( )

(11)(11)(11)(11)

합계합계합계합계

명명명명( )( )( )( )

- 11 -

세부지원실적 증빙 내용세부지원실적 증빙 내용세부지원실적 증빙 내용세부지원실적 증빙 내용

참여기업 현장방문 건참여기업 현장방문 건참여기업 현장방문 건참여기업 현장방문 건1 241 241 241 24

NONONONO 일자일자일자일자 구체적 내용구체적 내용구체적 내용구체적 내용 증빙유무증빙유무증빙유무증빙유무

1 년 월 일2007 8 9 전기도금융 불용성 양극 기술관련 기술자료

2 년 월 일2007 11 2 양극산화 피막의 결함 및 대책

3 년 월 일2007 12 5 양극산화법 특징과 조건관련 기술정보

4 년 월 일2007 12 17프린터의 폐토너 잉크 카트리지 재제조

기술현황 교육

5 년 월 일2008 1 9 레이져 프린터의 구조 및 작동원리 교육

6 년 월 일2008 1 21 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 1

7 년 월 일2008 2 12 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 2

8 년 월 일2008 3 6 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 3

9 년 월 일2008 3 7 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 4

10 년 월 일2008 3 10 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 5

11 년 월 일2008 3 21 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 6

12 년 월 일2008 3 31 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 7

13 년 월 일2008 4 18 드럼관련 논문 및 특허 기술정보OPC

14 년 월 일2008 4 25 드럼 기어 부분 구조분석(FT-IR)

15 년 월 일2008 5 8 드럼 기어 부분 열분석 차(TGA DSC) 1

16 년 월 일2008 5 22 드럼 기어 부분 열분석 차(TGA DSC) 2

17 년 월 일2008 6 5 알루미늄 드럼 표면분석 차 알루미늄1 ( 5000)

18 년 월 일2008 6 10 알루미늄 드럼 표면분석 차 알루미늄2 ( 3000)

19 년 월 일2008 6 12 드럼 최종평가 차OPC (1 )

20 년 월 일2008 6 17 드럼 최종평가 차OPC (1 )

21 년 월 일2008 6 19 드럼 최종평가 차OPC (1 )

22 년 월 일2008 6 24 드럼 최종평가 차OPC (1 )

23 년 월 일2008 6 27 드럼 최종평가 차OPC (1 )

24 년 월 일2008 6 30 세정조 공정개선을 통한 생산속도 향상

- 12 -

기술정보제공 건기술정보제공 건기술정보제공 건기술정보제공 건2 82 82 82 8

NONONONO 일자일자일자일자 구체적 내용구체적 내용구체적 내용구체적 내용 증빙유무증빙유무증빙유무증빙유무

1 년 월 일2007 8 9 전기도금융 불용성 양극 기술관련 기술자료

2 년 월 일2007 11 2 양극산화 피막의 결함 및 대책

3 년 월 일2007 12 5 양극산화법 특징과 조건관련 기술정보

4 년 월 일2007 1 4 양극산화 열적안정성 논문외 건4

5 년 월 일2008 1 22 리사이클 제품과 특허권외 건3

6 년 월 일2008 3 12 양근산화 관련 논문외 건2

7 년 월 일2008 4 18 드럼관련 논문 및 특허 기술정보OPC

8 년 월 일2008 5 6 양근산화 피막 특성 논문외 건2

시제품제작 건시제품제작 건시제품제작 건시제품제작 건3 13 13 13 1

NONONONO 일자일자일자일자 구체적 내용구체적 내용구체적 내용구체적 내용 증빙유무증빙유무증빙유무증빙유무

1 년 월 일2008 5 29 세탁조 설계 및 설치 현장실사

- 13 -

시험분석 건시험분석 건시험분석 건시험분석 건4 174 174 174 17

NONONONO 일자일자일자일자 구체적 내용구체적 내용구체적 내용구체적 내용 증빙유무증빙유무증빙유무증빙유무

1 년 월 일2008 1 21 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 1

2 년 월 일2008 2 12 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 2

3 년 월 일2008 3 6 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 3

4 년 월 일2008 3 7 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 4

5 년 월 일2008 3 10 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 5

6 년 월 일2008 3 21 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 6

7 년 월 일2008 3 31 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 7

8 년 월 일2008 4 18 드럼 기어 부분 구조분석(FT-IR)

9 년 월 일2008 4 25 드럼 기어 부분 열분석 차(TGA DSC) 1

10 년 월 일2008 5 8 드럼 기어 부분 열분석 차(TGA DSC) 2

11 년 월 일2008 5 22 알루미늄 드럼 표면분석 차 알루미늄1 ( 5000)

12 년 월 일2008 6 5 알루미늄 드럼 표면분석 차 알루미늄2 ( 5000)

13 년 월 일2008 6 12 드럼 최종평가 차OPC (1 )

14 년 월 일2008 6 17 드럼 최종평가 차OPC (2 )

15 년 월 일2008 6 19 드럼 최종평가 차OPC (3 )

16 년 월 일2008 6 24 드럼 최종평가 차OPC (4 )

17 년 월 일2008 6 27 드럼 최종평가 차OPC (5 )

- 14 -

기술지원실적 업로드 건기술지원실적 업로드 건기술지원실적 업로드 건기술지원실적 업로드 건5 245 245 245 24

NONONONO 일자일자일자일자 구체적 내용구체적 내용구체적 내용구체적 내용 증빙유무증빙유무증빙유무증빙유무

1 년 월 일2007 8 9 전기도금융 불용성 양극 기술관련 기술자료

2 년 월 일2007 11 2 양극산화 피막의 결함 및 대책

3 년 월 일2007 12 5 양극산화법 특징과 조건관련 기술정보

4 년 월 일2007 12 17프린터의 폐토너 잉크 카트리지 재제조

기술현황 교육

5 년 월 일2008 1 9 레이져 프린터의 구조 및 작동원리 교육

6 년 월 일2008 1 21 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 1

7 년 월 일2008 2 12 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 2

8 년 월 일2008 3 6 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 3

9 년 월 일2008 3 7 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 4

10 년 월 일2008 3 10 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 5

11 년 월 일2008 3 21 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 6

12 년 월 일2008 3 31 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 7

13 년 월 일2008 4 18 드럼관련 논문 및 특허 기술정보OPC

14 년 월 일2008 4 25 드럼 기어 부분 구조분석(FT-IR)

15 년 월 일2008 5 8 드럼 기어 부분 열분석 차(TGA DSC) 1

16 년 월 일2008 5 22 드럼 기어 부분 열분석 차(TGA DSC) 2

17 년 월 일2008 6 5 알루미늄 드럼 표면분석 차 알루미늄1 ( 5000)

18 년 월 일2008 6 10 알루미늄 드럼 표면분석 차 알루미늄2 ( 3000)

19 년 월 일2008 6 12 드럼 최종평가 차OPC (1 )

20 년 월 일2008 6 17 드럼 최종평가 차OPC (1 )

21 년 월 일2008 6 19 드럼 최종평가 차OPC (1 )

22 년 월 일2008 6 24 드럼 최종평가 차OPC (1 )

23 년 월 일2008 6 27 드럼 최종평가 차OPC (1 )

24 년 월 일2008 6 30 세정조 공정개선을 통한 생산속도 향상

- 15 -

목 차목 차목 차목 차

제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요1111

제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성1111

아노다이징의 개요아노다이징의 개요아노다이징의 개요아노다이징의 개요1111

가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징

나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사

다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질

라 양극산화 공정라 양극산화 공정라 양극산화 공정라 양극산화 공정

프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황2222

가 재제조 산업가 재제조 산업가 재제조 산업가 재제조 산업

나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업

참여기업의 현황 및 애로기술참여기업의 현황 및 애로기술참여기업의 현황 및 애로기술참여기업의 현황 및 애로기술3333

제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표2222

기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격1111

가 기술지원의 최종목표가 기술지원의 최종목표가 기술지원의 최종목표가 기술지원의 최종목표

나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격

제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용3333

세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용1111

제 장 국내제 장 국내제 장 국내제 장 국내2222 ㆍㆍㆍㆍ외 기술현황외 기술현황외 기술현황외 기술현황

제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과3333

제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행1111

드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정1 OPC1 OPC1 OPC1 OPC

가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도 OPC OPC OPC OPC

폐플라스틱 정성분석폐플라스틱 정성분석폐플라스틱 정성분석폐플라스틱 정성분석2222

가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석

나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석

- 16 -

최적용매선정최적용매선정최적용매선정최적용매선정3333

가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정

아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화4444

가 아노다이징의 전처리가 아노다이징의 전처리가 아노다이징의 전처리가 아노다이징의 전처리

나 아노다이징 고전 최적화나 아노다이징 고전 최적화나 아노다이징 고전 최적화나 아노다이징 고전 최적화

재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험5555

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222

가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정

제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도4444

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

부 록부 록부 록부 록

기술지원 일지기술지원 일지기술지원 일지기술지원 일지1111

국내 외 기술 정보 제공 요약 목록국내 외 기술 정보 제공 요약 목록국내 외 기술 정보 제공 요약 목록국내 외 기술 정보 제공 요약 목록2222 ㆍㆍㆍㆍ

시험분석자료시험분석자료시험분석자료시험분석자료3333

- 17 -

제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요1111

제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성1111

아노다이징의 개요아노다이징의 개요아노다이징의 개요아노다이징의 개요1111

가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징

알루미늄 금속은 대기 중에서 자연적으로 표면에 산화알루미늄 피막이 생성되어 소

자를 보호하므로 내식성이 우수하고 연전성도 우수하며 성형 절삭 가공도 용이하

다 순수 알루미늄을 주성분으로 하여 구리 마그네슘 니켈 망간 규소 아연 등을

첨가하여 제조한 알루미늄 합금은 연신성 및 인발성이 우수하고 가벼우며 튼튼하

고 미관이 수려한 특성 때문에 알루미늄재 알루미늄 알루미늄 합금 는 다양한 용도( )

로 사용되며 이러한 알루미늄재의 표면처리를 기술화하여 내구성 및 내식성이 우

수한 소재로 가공하는데 이용된다

알루미늄은 철 다음으로 많이 사용되고 있는 제 의 금속재질로서 성장하고 있는 금2

속이며 알루미늄의 사용처는 다음과 같다

고층건물의 건축자재용 내외장재-

자동차의 내외장재 및 구조물-

항공기용 내외장재 및 구조물-

선박의 내외장재 및 구조물-

전기통신기기의 외장형 패널 내장형 케이스-

컴퓨터의 내외장재-

군사기물 용도-

광학 부품 용도-

음향기기의 프론트 판넬-

각종 기계부품-

필기구를 비롯한 사무용품-

주방용품을 비롯한 다양한 가정용제품-

- 18 -

각종 장신구 및 화장품 용기-

나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사

알루미늄은 규소(SiO2 에 이어 지각표면층에 가장 많이 매장되어 있는 원소이며 알)

루미늄 산화물로서 생긴 귀금속 종류로는 루비 사파이어 등이 있다 알루미늄은 대

략 년 전부터 산업용으로 널리 활용되기 시작하였다120

알루미늄은 년 영국의 과학자인 험프리 데이비1807 (Humphry Davy 1778~1829)

에 의해 발견되었으며 험프리 데이비는 황산 알루미늄과 탄산카리움의 복합염인

명반에 포함되어 있는 융체를 전기분해하여 알루미늄을 분리하고자 최초로 시도 하

였으나 실패 하였고 그 이후 년 덴마크의 한스 크리스찬 엘스테드 1825 (Hans

가 염화알루미늄을 카리움 아말감으로 환원하여 최Christian Oersted 1777~1851)

초로 알루미늄의 분리에 성공 하였다 년 독일의 프리드리히 뵐러 1827 (Friedrich

는 염화알루미늄을 카리움으로 환원하여 알루미늄 분말을 얻Wohler 1800~1882)

었고 년 보다 순수한 알루미늄을 얻어 비중 및 화학적 성질을 측정하였다 1845

년 프랑스의 생트클레드빌1854 (Henri Etienne Sante-Claire Deville 1818~1881)

은 뵐러의 방법을 개량하여 나트륨에 의해 알루미늄을 분리하였다 년 영국의 1859

가하트가 드빌의 방법에 의해 알루미늄의 제련을 시작하였으며 년 미국의 찰 1896

스 마틴 홀 은 빙정석을 용제로 하여 알루미늄을(Charles Martin Hall 1863~1914)

녹여 그 용액을 전기분해하여 알루미늄을 환원 추출 하였다 이 방법은 현대의 알

루미늄 전해법의 기초가 되는 방법이었다

같은 시기에 프랑스의 화학자 폴 에루 (Paul Louis Toussaint Heroult

도 같은 방법으로 알루미늄을 추출하였다 그래서 이 방법을 홀 에루1863~1914) -

법이라고 명명하였다 이후 년 오스트리아의 칼 죠셉 바이어가 규산분이 적은 1888

보오크사이트를 알칼리로 용해하여 알루미나를 추출하는 방법을 고안하였다 이 방

법은 순도가 높은 산화알루미늄을 경제적으로 얻을 수가 있는데 수산화나트륨 수

용액과 가온 가압반응 시켜 알루민산나트륨 수용액을 만들어 보크사이트의 불순물

인 규소 철 티탄의 산화물을 불용성 잔재로 남기고 카올린계 반응성 실리카는 탈

규소 반응에 의해서 불용성 알루미노규산알칼리염을 만든다 여과된 알루미난나트

륨 수용액은 냉각한 다음 수산화알루미늄 결정의 종자를 가해서 교반 방치하면 가

수 분해하여 수산화알루미늄으로 분리하고 모액은 조정모액으로서 보크사이트 용

해공정에 순환 사용된다 가수분해하여 석출한 수산화알루미늄은 회전로에서 가열

되고 탈수하여 순도가 높은 산화알루미늄을 제조할 수 있다 이 방법을 바이어 방

법이라고 하며 오늘날 알루미늄 산업의 기초가 되는 것이다

- 19 -

다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질

알루미늄의 물리적 화학적 성질은 표 과 같다1

표 알루미늄의 성질표 알루미늄의 성질표 알루미늄의 성질표 알루미늄의 성질1111

분류분류분류분류 특성특성특성특성

기호 Al

원자번호 13

원자량 269815 gmol

비중 270

융점 6597

선열팽창계수(20 ) 239 micro-in

열전도도(20 ) 053 cal cm per 20 sec

비열(20 ) 0215 calg

전기저항 2655 microhm-cm

공간격자 면심입방격자 a=4043 Å

용해 알칼리 염산 황산 등

불용해 질산 아세트산 암모니아 등

또한 다음과 같은 알루미늄은 소재로서 우수한 특성을 지니고 있다

- 20 -

은백색의 광택을 가지는 부드러운 금속이다-

전성이 풍부하여 박막화하기 용이하다-

가공성에 필수적인 연성이 풍부하여 다양한 형상의 제조 및 가공이 용이하다-

시중에서 판매되는 알루미늄은 의 순도이며 주요 불순물은 규소- 9800~9985

와 철이다

합금처리 열처리 등에 따라 인장강도를- 7~60 kgmm2로 조정 할 수 있어 용도

에 따라 적절한 강도를 선정할 수 있다

열전도성과 전기전도성이 우수하다-

비중으로 보아 전형적인 금속이다 알루미늄의 비중은 동이나 철금속의 으로- 13

서 각종 제품의 경량화 목적에 유리하다

공기 중에 방치하면 자연적으로 내식성이 우수한 산화 피막을 형성한다-

비금속인 질소 황 탄소 등과 직접 화학반응하여 질소화물 황화물 탄화물이 된-

족 할로겐인 염소와 브롬과 화학 반응하여 각각 염화물 브롬화물을 만든다- 7A

산에 녹여 염을 생성시킨다-

염기에 녹여 수소를 발생시켜 알루민산염을 생성시킨다-

무독성이고 식품류와 반응도 하지 않아 가정용으로 우수하다-

재활용이 다른 금속보다 용이하다-

라 양극산화 공정라 양극산화 공정라 양극산화 공정라 양극산화 공정

알루미늄은 원래 활성적인 금속으로 공기 중에 노출되면 자연적 산화피막이 형성된

다 그러나 이것은 알루미늄 상의 도금 및 다른 금속의 코팅을 불가능하게 만든다

이런 자연 피막은 공업적 이용가치도 적으므로 인공적으로 더욱 두껍게 하여 10

이상의 산화피막을 만들며 이러한 과정을 양극산화라고 한다

양극산화 는 알루미늄을 전해액에서 양극으로 하고 전기를 통하여 양극(anodizing)

에 발생하는 산소에 의해서 알루미늄 면이 산화 되어서 산화알루미늄(Al2O3 피막이)

형성되게 된다 산화알루미늄 (Al2O3 피막은 투명 또는 반투명으로 내식성이 뛰어)

나고 다공질이어서 여러 가지 색으로 염색 가능할 뿐 만 아니라 알루미늄의 순도가

높을수록 아름답고 광택이 좋은 피막을 얻을 수 있어 공업용은 물론 장식용으로도

많이 사용되고 있다

- 21 -

양극산화를 포함한 모든 표면처리의 제조공정은 전처리 양극산화 혹은 표면처리

후처리로 크게 나눌 수 있다 전처리 공정은 가공소재의 표면에 있을 수 있는 오염

물질과 공정중이나 이송 중에 발생할 수 있는 오염 물질을 모두 제거 하여 표면처

리가 용이하도록 하는 과정이다 전처리 과정을 거친 가공소재를 양극 산화 한 후

후처리를 한다 후처리는 양극산화 후 생성된 양극파막상에 외관성과 장식성의 부

여 또는 내식성 및 내마모성과 같은 기능성을 향상하기 위한 처리 이다

양극상에서 일어나는 반응은 법칙에 의한 반응과 법칙에 따르지 않Faraday Faraday

는 반응으로 구분할 수 있다

전기 정련 또는 전기도금에서 가용성 양극의 용해기구는 위와 같지만 양극 산화의

경우에는 알루미늄은 위와 같은 기구에서는 용해되지 않는다고 한다

활성층과 전해액과의 경계면에서 OH-가 방전해서 산소가스가 발생하고 전자는 피

막을 통해서 알루미늄 양극에 흡수된다 알루미늄을 1 ampdm2정도의 전류밀도

로 전해할 때 순수한 알루미늄의 경우에는 산소가스의 발생이 보이지 않지만 알루

미늄합금의 경우에는 통과전기량의 통상 경우에 따라서는 이것 이상에10 ~20

상당하는 산소가스가 발생한다 10 ampdm2과 같은 고전류밀도에서 전해하면 순

수한 알루미늄의 경우에도 알루미늄의 산화에 요구되는 이상의 과잉 산소가 가스로

서 발생한다

이온이 피막을 이동함에 따라 산화반응이 진행한다고 생각된다 가동이온중에는

H+ Al+++ O--

OH-외에 전해질의 음이온이 있다고 생각되고 이것의 거동에 대해

서는 여러 견해가 있다

알루미늄의 양극에서 수소를 생성하는 것은 두 극의 가스 중에 수소가스를 함유하

고 있고 황산법의 경우 황화수소를 발생으로 확인할 수 있다 비슷한 현상은 저전

장에 대한 연구결과 예를들면 알루미늄을 등의 수용액 중에서 양극 분극하면 NaCl

법칙에 기초를 두어 전해전류로부터 계산된 값보다 과대한 속도Feraday 10~20

로 용해하고 수소의 발생을 수반하는 것으로 알려져 있다

특히 알루미늄의 양극산화는 법칙에 따르는 반응으로서 그 양극산화 방정Faraday

식은 다음과 같다

- 22 -

마 피막의 구조마 피막의 구조마 피막의 구조마 피막의 구조

다공성 양근산화 피막의 구조에 대해서는 그 모델이 여러 가지가 발표되고 있으나

가지의 대표적인 모델로 나타낼 수 있다3

그림 의 는 년에 제출된 등의 모델로서 전자현미경 관찰에 비해 미1 (a) 1953 Keller

세골 셀 활성층 및 벽의 구조를 나타내고 그것에 기하학적 칫수를 부여한 획기적

인 것으로 기본적인 형성에 있어서는 현재도 큰 변화가 없다 그림 는 (b) Akabori

의 모델로서 활성층은 약 50Å의 알루미늄을 과잉으로 함유하는 Al2O3로 이루어져

있으며 셀의 성장에 따라 각 셀간에 이 알루미늄을 과잉 함유한 Al2O3의 층이 개재

한다고 한다 또한 미세공단 면의 형태는 수산피막에서는 거의 원형이지만 환산피

막에서는 복잡한 형상을 나타낸다고 보고되고 있다 그림 는 년에 발표된 1(c) 1962

의 콜로이드 모델로서 다공성의 의미를 기하학적인 기공에 중점을 두지 않Murphy

고 산화물의 콜로이드적 성질의 변화에 의해 설명한 것으로 알루미늄 소지에 가장

가까운 쪽은 완전히 무수 Al2O3이지만 외측으로 감에 따라 미세한 산화물 콜로이드

입자의 외면에 물 및 기타 이온이 흡착하여 전도성을 가지는 부분으로 형성된다

의 모델(a) Keller 의 모델(b) Akabori 의 콜로이드 모델(c) Murphy

그림 양극산화피막의 구조 모델그림 양극산화피막의 구조 모델그림 양극산화피막의 구조 모델그림 양극산화피막의 구조 모델11111111

프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황2222

가 재제조산업가 재제조산업가 재제조산업가 재제조산업

- 23 -

재제조 은 고장 폐기 또는 교환된 물건을 회수하여 신제품과 같(remanufacturing)

은 상태로 만들어내는 일련의 과정을 의미한다 재제조는 제품의 수명을 연장시키

는 것과 같은 효과를 가지며 그 결과 폐기됨으로 인해 그대로 손실이 되는 원재료

에너지 및 노동력 등 생산요소를 크게 절약할 수 있다

미국의 경우 재제조는 산업에 따라 상이한 명칭으로도 불리는데 자동차부품산업의

경우에는 레이져 토너 카트리지의 경우는 타이어 재제ldquorebuildingrdquo ldquorechargerrdquo

조의 경우는 로 표현되고 있으며 대신ldquoretreaderrdquo ldquoremanufacturingrdquo

이란 표현이 사용되는 경우도 있다 재제조는 비교적 최근에 등장한ldquorecoditioningrdquo

개념으로 이와 유사한 개념으로는 재활용 재사용 수리 등이 있다 이러한 개념들

은 모두 못 쓰게 된 제품을 그대로 매립 소각 등의 방법으로 완전히 폐기하지 않

고 이를 다시 이용한다는 점에서 재제조와 유사하다 그러나 재제조와 재활용 재사

용 및 수리는 가치가 새로 창출되는 과정이 크게 상이하다

재활용은 폐제품이 원재료 생산에 다시 투입되는 것으로서 주로 신문지 유리병 및

알루미늄 캔과 같은 소비재가 대상이 된다 이러한 제품들이 소비가 된 후에 폐기

물 처리 과정에서 수거를 통해 회수되어 원자재 형태로 돌아가 제품생산 과정에 원

재료로 사용되는 것이 재활용 과정이다 수리는 고장 또는 성능 저하의 원인을 찾

아내어 문제된 부품을 고치거나 또는 교체하는 것을 의미한다

이에 비해 재제조는 생산된 제품이 성능 등 상품으로서의 모든 면에 있어서 신제품

과 거의 유사한 상태가 되도록 폐제품을 완전히 분해하고 부품을 수리 또는 교체하

고 검사를 하는 과정으로서 재활용 등에 비해 훨씬 확대된 개념이다 그러나 재제

조 개념이 이렇게 명확히 사용되고 있는 것만이 아니다 우리나라에서도 일부 분야

에서는 와 재제조와 같은 개념으로 사용되고 있고 일본의 경우에도 정책적rebuild

으로는 재제조 개념이 별도로 구분되지 않고 재사용 범주의 하나로 간주되어 사용

되고 있다 따라서 재제조품은 다음과 같은 조건을 만족시키는 제품이라고 말할 수

있다

재제조 제품의 주 구성 요소는 사용되다 폐기된 제품-

폐기된 제품은 그 부품의 성능이 충분히 판별될 수 있는 수준까지 해제-

중고제품의 부품은 철저히 세척되고 먼지와 부식이 없는 상태로 수리-

분실되었거나 결함이 있거나 부서진 또는 많이 닳아버린 부품들은 모두 정상적-

으로 기능을 할 수 있는 수준으로 수리가 되거나 또는 새 부품 재제조된 부품 또

는 성능이 정상적인 충고부품으로 교체

- 24 -

재제조된 제품의 모든 기능이 정상적으로 작동할 수 있도록 필요한 경우 각 부-

품에 대해 기계가공 재감기 재마감 또는 기타 필요한 조치가 취해짐

각 부품은 다시 조립되고 동종의 신제품과 동일한 성능을 갖는지 검사-

그림 내구재의 물질 순환 고리그림 내구재의 물질 순환 고리그림 내구재의 물질 순환 고리그림 내구재의 물질 순환 고리2 2 2 2

재제조된 상품의 특성 중 가장 중요한 것은 재제조품의 성능이 신제품에 비해 뒤떨

어져서는 안된다는 것이다 이러한 특성으로 인해 선진국에서는 재제조업체가 재제

조 제품의 품질을 보증하는 경우가 일반적이다 이렇게 제조된 재제조 제품들은 재

제조산업이 가장 발달한 미국의 경우 신제품 가격이 수준에서 판매되고45-65

있다 재제조의 개념은 원재 생산에서부터 원자재 제조과정에서의 가공 사용 재사

용 재제조 재활용 및 최종적인 폐기과정을 보여주는 생산과정에서의 물질 순환과

정을 살펴보면 보다 명확히 이해할 수 있다 그림 참고 ( 1 )

나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업

프린터 생산업체에서 판매하는 원제품에 비해 저렴한 가격대의 재제조 카트리지에

대한 수요가 증가하면서 토너카트리지 재제조산업은 호황에도 불구하고 무분별한

영세업체의 난립으로 여러 가지 문제점을 발생시켰다

- 25 -

사용 후 토너카트리지 재제조산업을 활성화에서의 장점은 부품공급 부담의 일정부

분을 재제조 제품으로 대체하여 부품공급 의무부담이 완화되고 에너지 및 자원은

원제품에 비해 이상 절약이 가능하다는 것이다 현재 우리나라의 사용 후 토너80

카트리지 재제조 관련 주요 문제점으로는 대부분의 업체가 재제조에 대한 개념 인(

식 의 결여에 기인하여 단순히 사용 후 토너카트리지를 닦아서 재충진하여 재사용)

하는 것이다 또한 사용 후 카트리지의 소유권 문제 지적재산권 문제 등으로 원제

조업체와의 분쟁이 발생할 가능성 또한 매우 높다 우리나라에서 재제조와 관련된

일반 현황 및 문제점은 다음과 같다

원토너 카트리지는 년 기준 만개가 판매 재제조 토너카트리지 생산량- 2003 184

은 만개 사용134

년 기준 원토너 카트리지 공급량 대비 재제조율은 로 추정- 2003 243

토너카트리지의 재제조시 원토너 업체의 상표를 삭제하지 않으면 현행 상표법-

및 부정경쟁방지법에 저촉될 소지가 있음

토너카트리지 원제조업체에서 사용 후 카트리지의 회수에 적극적으로 참여할 경-

우 회수된 카트리지를 물질 재활용에 앞서 재제조를 우선 고려하도록 하는 제도적

장치가 필요

현행 재제조 토너카트리지의 품질평가는 전문화된 표준 및 규격이 미완의 상태-

로 재제조 토너카트리지의 품질제고를 위한 법적 제도적 장치의 마련이 필요

토너카트리지 업체의 대부분은 종업원 명 이내의 영세 소규모 업체로 그 수- 3-4

는 약 개 이상으로 추정250

참여기업의 현황 및 애로 기술참여기업의 현황 및 애로 기술참여기업의 현황 및 애로 기술참여기업의 현황 및 애로 기술3333

주 삼텍은 기존의 재제조 업체들에서 행하여지고 있는 폐 프린트 카트리지 재활용( )

기술에서 탈피하여 폐 프린트 카트리지를 완전 분리 후 각각의 부품별 회수를 통

한 재활용 기술 및 아노다이징 공정을 도입한 고광택성 감광 드럼을 생산하고 있는

재제조 부품전문기업이다 일반적으로 폐 프린터 카트리지를 이용한 재제조 산업은

카트리지의 분리 후 회수된 의 간단한 표면처리 공정을 통한 재활용 기OPC Drum

술로 이미 유럽의 여러 선진국 및 국내 일부 기업에 의해 시도되어오고 있다 하지

만 기존의 공정을 탈피하여 회수된 폐카트리지를 선별lsquo rarr 부품관리 rarr 세정 rarr 고

광택 아노다이징rarr 고순도 알루미늄 회수 표면감광코팅 감광드럼 제조 등의 각rsquorarr rarr

공정을 통하여 폐카트리지를 이용한 감광드럼을 재제조하고 있으며 이에 대한 특허출

원을 완료한 상태이다

- 26 -

그림 토너 카트리지 재제조 공정그림 토너 카트리지 재제조 공정그림 토너 카트리지 재제조 공정그림 토너 카트리지 재제조 공정3 3 3 3

폐자원을 이용한 신규시장을 형성할 수 있는 재생자원화 기술을 보유하고 있음에도 불

구하고 국내 중소기업의 여건 상 전문 인력의 부족 및 기술습득의 어려움에 기인하여

그 기술적 한계를 극복하지 못하고 있는 실정이다 따라서 현 재제조 공정의 공정 최적

화 기술 드럼의 표면코팅 층의 제거 시 사용되는 신규 화학약품의 개발 그리고 생산

성을 극대화 할 수 있는 최적공정 설계에 대한 고급 전문 인력의 현장기술지도가 절실

한 상황이다

제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표2222

기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격1111

가 기술지원의 목표가 기술지원의 목표가 기술지원의 목표가 기술지원의 목표

폐프린트 카트리를 분리 세정공정을 통하여 얻어진 고순도 알루미늄을 아노다이징 기

술을 이용하여 고광택성을 갖는 감광 드럼의 고효율 회수공정 지원 및 드럼의 표면코

팅층의 제거 시 사용되는 각종 화학약품의 최적 배합비율과 최적화 공정기술 지원

- 27 -

나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격

공정개선공정개선공정개선공정개선 0신제품

제조기술0 품질향상품질향상품질향상품질향상 0

양산화양산화양산화양산화 0 시험분석 0 시제품 제작시제품 제작시제품 제작시제품 제작 0

제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용3333

세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용1111

감광코팅층 용해를 위한 용매 개발 및 적절한 혼합용매비율에 관한 기술지원

감광코팅층은 크게 세가지- (Blocking Layer Charge Generation Layer Charge

다른 필름으로 구성되어있다 따라서 세가지 필름을 동시에 제거할Transport Layer)

수 있는 용매 혹은 혼합용매에 대한 체계적인 기술지원

폐카트리지의 분해과정에서 발생되는 부산물의 분리공정 기술지원

수거된 드럼으로부터 고광택 고순도 알루미늄을 얻기 위한 전처리 분리공정- OPC

상에서 효과적인 플라스틱 기어부분과 분리기술 지원

합리적 세정공정 설계를 통한 폐 감광 드럼의 표면처리기술 지원

고생산성 세정공정을 위한 공정개선 기술지원-

고광택 특성을 갖는 아노다이징 공정기술 지원

드럼의 재제조 공정 합리화 방안 구축 지원OPC

기타 폐자원의 재활용 공정기술 지원

드럼이외의 부산물을 이용한 재활용 기술지원- OPC

화학물질을 동반하는 공정에서의 사용자 안전을 위한 반응원리에 대한 교육

합리적 공정운용을 위한 전문가 교육

기업의 품질시스템 구축을 위한 기술자문

제품의 신뢰성 향상을 위한 합리적 공정관리 시스템 구축 방안지원

- 28 -

기술지원의 목표기술지원의 목표기술지원의 목표기술지원의 목표 기술지원의 내용기술지원의 내용기술지원의 내용기술지원의 내용 기술지원범위기술지원범위기술지원범위기술지원범위

세정공정기술 확립

감광코팅층 분석-

고효율 용매 및 최적혼합용매-

고생산성 세정공정 설계기술-

아노다이징 공정 확립

아노다이징 공정분석-

최적 아노다이징 운전 조건확립-

고성능 전해액 구성 확립-

품질 신뢰성유지 시스템 구축-

기타 폐자원 재활용 기술

플라스틱 정성분석-

플라스틱 기어부의 재활용 기술-

컴파운딩 기술-

- 29 -

제 장 국내제 장 국내제 장 국내제 장 국내2222 ㆍㆍㆍㆍ외 기술현황외 기술현황외 기술현황외 기술현황

아노다이징 처리에 있어서 황산법은 년 영국 와 에1927 C H R Gower S O O Brien

의해 특허출원된 후 발전을 거듭하여 현재 세계적으로 가장 널리 보급되어 있는 방법

이다 전해질은 황산은 저렴하고 전해조작이 다른방법에 의하여 간단하며 생성된 피

막은 다른 방법으로 얻어진 피막보다 그 투명도가 좋기 때문에 알루미늄 합금에 적합

하다 합금성분에 의한 악영향이 적으며 피막의 색상도 옥살산보다 엷어서 염색에 적

합하다 또한 인가되는 전압이 낮고 전력소비량도 적으며 약품가격이 저렴한 장점이

있다 그러나 옥살산법보다 알루미늄의 용해량이 많고 생성되는 피막의 두께는 어느

정도 한계점을 가지고 있다 황산에 의한 피막의 용해가 크기 때문에 피막이 연한 단점

이 있다 황산피막은 다공성이며 내식성 내마모성이 양호하여 건재 공업용품 주방용

품 평판 기계부품 장식품등의 분야에서 널리 이용되고 있다 피막의 두께는 통상의

전해처리온도 약 에서( 20 ) 30~40 정도 얻어진다 공업적 처리조건은 한국공업규

격 을 표 및 표 에 나타내었다 여기에서 전해액의 농도와 온도 전류밀도KSD 9531 2 3

그리고 전해시간 등은 피막의 두께 경도 내식성 다공성등과 밀접한 상관관계를 가지

고 있으며 또한 알루미늄 용존량 교반공기량등도 무시할 수 없는 인자이다

표 황산법의 양극 산화 처리 조건표 황산법의 양극 산화 처리 조건표 황산법의 양극 산화 처리 조건표 황산법의 양극 산화 처리 조건2 (KSD 9531)2 (KSD 9531)2 (KSD 9531)2 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건 허 용 치허 용 치허 용 치허 용 치

전해액 조성 황산 10 ~30 plusmn2

알루미늄 이하20gL

욕 온도 15 ~ 25 plusmn2

전류밀도 60 ~ 300A plusmn7

시 간 피막두께에 필요한 시간

욕 전압 설정전압 plusmn2V

- 30 -

표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건

전해액 조성 황산 15

알루미늄 5 gL

욕 온도 21 plusmn 1

전류밀도 130A plusmn 5

시 간분30 ~ 10 의 경우(A 6063 )

분60 ~ 18 의 경우(A 6063 )

욕 전압 16V

옥살산법은 년 일본에서 개발되었으며 옥살산 알루마이트법으로서 널리 공업적으1926

로 이용되어 왔다 한편 독일에서는 법으로 공업화되어 있다 옥살산은 고가이 Eloxal

고 교직 중첩 전원설비를 사용해야 하며 조작이 복잡하여 단위처리면적당 소비전력이

높은것 외에도 피막이 흰색을 띄게 되기 때문에 최근에는 그 신장이 둔화되고 있다 그

러나 황산피막보다 피막의 염색성은 떨어지지만 내식성 내마모성이 우수하기 때문에

일용품의 일부와 특히 외관은 문제되지 않지만 고도의 피막성능을 요하는 공업용품등

에 이용되고 있다 공업적 처리조건은 한국공업규격 을 예로 들면 표 및 표 KSD 9530 4

와 같다5

표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건 허 용 치허 용 치허 용 치허 용 치

전해액 조성 유리산 2 ~ 5 plusmn1

알루미늄 이하20gL

욕 온도 15 ~ 35 plusmn4

전류밀도

직류와 교류의 경우

교류 40 ~ 350A

교류 40 ~ 700A plusmn7

교류의 경우 80 ~ 700A

시 간 피막두께에 따른 시간

욕 전압 설정전압 plusmn15V

- 31 -

표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건

전해액 조성 유리산 3

알루미늄 5 gL

욕 온도 28 plusmn 2

전해밀도

직류와 교류의 경우

직류 130A

교류 100A

시 간분25 ~ 6 의 경우(A 1100 )

분38 ~ 9 의 경우(A 1100 )

욕 전압직류 25 V

교류 80 V

피막의 성질피막의 성질피막의 성질피막의 성질 피막의 생성피막의 생성피막의 생성피막의 생성 온도 농도의 영향온도 농도의 영향온도 농도의 영향온도 농도의 영향 조작조작조작조작 실시조건의 예실시조건의 예실시조건의 예실시조건의 예

교교교교

류류류류

법법법법

연하고 표면에 요철

이 있으며 직류법과

동일한 두께의 경우

내식성이 양호함

적음

교류전류계의 읽기

에 을 곱하면036

직류값에 해당됨

농도의 영향은 큼 간단함

40~60 V

2~3 Adm2

25~30

분5~60

직직직직

류류류류

법법법법

경도가 크나 침식에

위해 구멍이 생김많음

액온을 낮게 유지

해 주어야 하고

농도의 영향은 적

간단함

40~60 V

1~2 Adm2

18~20

분10~60

교교교교

직직직직

중중중중

첩첩첩첩

법법법법

경하고 내식성이 있

고 최상의 피막을 얻

을 수 있음

많음

단시간에 두꺼운 피

막을 얻을 수 있음

보통

복잡하고

전력 소

모 량 이

많음

DC 25~30 V

1~3 Adm2

AC 40~80 V

1~3 Adm2

20~30

분15~60

- 32 -

크롬산법은 에 의해 년 영국에서 개발되어 수상비행기용 듀랄Bengough-Stauart 1923

루민의 방식을 목적으로 사용되었다 대표적인 방법으로는 단계적인 전해전압을 상승

시키는 법과 정전압 전해에 의한 미국 표준국의 방법이 있다 피막Bengough-Stauart

의 외관은 불투명하고 암회색을 띈 에나멜색이다 표준상태에서 생성되는 피막두께는

2 ~ 5 정도이므로 내마모성은 좋지 않지만 같은 두께의 다른 피막에 비하면 내식성

은 양호하다 처리조건으로 법은 전해액은 크롬산을 함유하 Bengough-Stauart 25

며 전해온도는 40 plusmn 2 로 하고 전해전압은 에서 까지를 분간 서서히 상승 0 V 40 V 10

시켜 에서 분간 유지하고 다시 분간 까지 상승시켜 최후의 분간은40 V 20 5 50 V 5 50 V

로 유지한다 이때 전류밀도는 01 ~ 05 정도이다 정전압 크롬산법에서는A 5 ~

의 크롬산전해액을 사용하고 전압은 처리시간은 분정도이다10 40 V 30

종류종류종류종류

조건조건조건조건옥 실 산 법옥 실 산 법옥 실 산 법옥 실 산 법 황 산 법황 산 법황 산 법황 산 법 크 롬 산 법크 롬 산 법크 롬 산 법크 롬 산 법

농도H2C2O4

(1) 3~5 (2) 10H2SO4 10~20 CrO3 3

온도(1) 20~30

(2) 15~60

(1) 15~22

옥살산을 첨가하면(2)

35까지

40plusmn20

전압(1) AC 40~80 V

(2) DC 25~30 VAC 15~25V

로부터 서서히DC = 0V

상승해서 로 하고40V

최후 분간은 로 유지5 50V

전류밀도(1) AC 1~3 Adm

2

(2) DC 1~3 Adm2

05~15 Adm2

03~04 Adm2

시간 분10~60 분5~100 분60

피막두께

H2C2O4 5 30plusmn2

AC 3 Adm2

분간에 40

10~12

H2SO4 20 30plusmn5

DC 10 Adm2

분간 20

에 5~7

분간에15 3~35

특징

특히 순 에 대해서는Al

경도 내식성 등 가장

우수한 피막을 얻는다

탈지력이 좋고 저질 Al

에도 광택이 좋으며 단

점으로 전력과 약품의

소비가 많음

설비가 많이 드나 유지

가 용이하고 유지비가

적으므로 보급이 많아

지고 있다 탈지력은 작

으나 합금 및 착색용 Al

양극산화에 적합함

투랄루민계에 적합한 양

극산화법이며 내식성이

있고 회색의 무광택 피

막이며 강도가 약하다

착색에는 적합하지 않음

- 33 -

그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도44441111

- 34 -

양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책

결함항목결함항목결함항목결함항목 원 인원 인원 인원 인 대 책대 책대 책대 책

버닝

버프버닝

전해액 온도 불균일

국부적 고전류밀도

수산화 알루미늄 버닝

연마조건의 적정화

액순환 교반량증가

전해파형의 평활화 전류밀도 낮춤

수세 알루미늄처리량의 조정

숏트

제품과 리드선의 접점의 어긋

제품과 음극과의 접촉

압출후의 국부적 냉각부족

디스멋트부족

거는 방법 개선

극간거리조정 내부음극유치법 개선

균질 한 냉각( )均質

질산농도증가 중크롬산카리첨가

욕중에서 흔든다

전해부식

접점불량

사용수로부터의 염소이온흡입

용접용후락스부착

인체의 땀이나 지문부착

중금속이온 흡입

유리산부족

중첩교류분 부족 수산법에 많(

음)

접점개량

순수사용

전해전의 충분한 세정

손장갑사용

중금속용출방지

산의보충

교류분 증가시킴

색얼룩

극비 의 부적당( )極秘

극간거리의 부적당

복잡한 형상

전류분포 불균일

교반부족 불균일

전해액 온도 상승

이물 부착( )異物

전해액 잔존

합금성분( )合金成分

염색조건

접점부족

음극면적조정

음극을 이동해 본다

음극배치의 고려

랙크접점수 증가

접점위치고려

전해액 순환량증가 냉각

수세를 충분히 한다

수세를 충분히 한다

재질확인

염색욕의 농도 관리p H

적정한 접점을 취한다

무지개

접점부족

전기접점불량

전해중단

표면적과 리드선의 적정화

리드접점부의 이탈방지

교반을 약하게 한다

- 35 -

결함항목결함항목결함항목결함항목 원 인원 인원 인원 인 대 책대 책대 책대 책

표면얼룩탈지불충분

재질 열처리의 불균일

탈지를 충분히 행한다

재질 열처리를 정확하게

표면거침소재의 조성부적합

엣칭조건의 부적합조건관리를 엄중하게 행한다

수산화나트륨 엣칭액의 노화 액관리 철저

버 닝 엣칭후 수세까지의 시간이 길다 엣칭후 신속수세

그림자모양 리드선에 의한 투영흔적 리드선위치에 주의할것

봉공얼룩물건의 겹침

온도의 불균일

물건이 겹치지 않도록 한다

온도분포를 균일하게 한다

액흐름

전해액을 유출

수세부족

맞춤시 불량

충분한 수세

스팟트개량

가스포겟틀 랙크각도의 부적합

공기교반 내부음극에서의 수소발생

적당한 틀과 랙크의 거는 각도선정

가스가 유출하도록 랙크를 만드로 건

크 랙 저온전해 봉공온도 가열 기계적 충격 이상의 가열을 피한다110

제품취급주의

성능결함 및

막두께부족

전해시간 짧고 전류밀도가 낮다

내부음극부족 및 음극면적부족

틀과 걸이 면적이 크다

리드의 접촉불량 탈막부족

리드의 전기용량부족

전기접점부족

전해액 온도가 높고 국부고열발생

합금조성의 부적합

적정시간과 전류밀도 선정

형상에 맞게 사용 및 이상전압이 안걸

리게 할 것

전류용량에 맞는 전해면적선정

리드부착개량 및 완전탈막

단면적이 큰 리드사용

접점증가

냉각 및 교반 순환을 충분하게

적절한 합금선택

내마모성 전해액 온도가 높고 전류밀도가 낮다 냉각 및 적정한 전류밀도 선택

내식성부족

전해시간이 너무 길고 전해액 농도가 높

합금조성의 부적합

전류밀도 높이고 전해시간단축 농도

적정유지

적절한 합금선택

불꽃유리산부족 전해액노화

전해액이 높고 전류밀도 불균일

산보급 및 전해액 일부교체

냉각 및 전류밀도 조정

박 리 정전이나중단 전해재생 및 가급적 전해중 중단을 피할

표면모양 알루미늄 주물 재료결함 엣칭조건 알루미늄 개선 및 주물재선택 엣칭액

선택

분취

전해액농도 용존알루미늄 증가

전해액 온도상승

수세부족

봉공액 오염

분석에 의해 조정관리

전해액 냉각 교반

수량 수세횟수 수세시간증가

봉공액 교환

- 36 -

재제조산업의 중요성과 경제적 효과 분석의 관점에서 볼 때 화석연료는 연소과정

에서 아황산가스 질소산화물 먼지 휘발성 유기화합물 먼지 등 대기오염물질과

이산화탄소와 같은 지구온난화 물질이 다량으로 발생한다 따라서 에너지 사용 감

소는 그만큼 대기질 개선에 기여를 하게 된다 에너지 소비 감소는 또한 수력과 원

자력 발전량을 감소케 함으로써 생태계 파괴와 핵폐기물 문제의 완화를 가능케 한

다 이러한 재제조의 환경개선 효과는 이를 사회적 편익으로 간주할 수 있으므로

금액으로도 환산될 수 있다 따라서 이를 고려하면 재재조의 경제적 효과는 단순히

생산요소의 절감효과만 감안하는 경우보다 훨씬 커진다 재제조산업의 경제적 및

환경적 효과는 매우 크다 더욱이 최근 들어 석유 및 기타 원자재의 공급 불안이

심화되고 있어 원자재 소비 절감의 필요성이 갈수록 증대되고 있다 뿐만 아니라

대기환경의 악화 방지에 대한 사회적요구의 증대와 매립지의 포화 등으로 인해 폐

기물 처리의 어려움이 가중되고 있어 재제조의 사회적 중요성은 대단히 커지고 있

재제조는 선진국에서도 크게 각광을 받고 있다 재제조산업은 현재 전세계적으로

사업장 수가 만개 고용규모 만명 시장규모 억 달러에 이르고 있는 것으로8 50 530

추정되고 있으며 특히 재제조가 가장 활발한 미국을 중심으로 빠른 속도로 확대되

고 있다 우리나라에서는 현재 자동차 부품과 토너 카트리지를 중심으로 재제조가

부분적으로 이루어지고 있어 그 규모는 그렇게 크지 않은 상태이다 이는 역으로

재제조산업의 활성화가 커다란 경제적 이익을 가져올 수 있음을 의미한다 따라서

재제조 산업을 정책적으로 육성할 필요성은 매우 크다

하지만 국내 토너카트리지 재제조 산업의 경우 년 일본 캐논사가 년부터 2006 2001

국내 업체를 상대로 레이져 프린터의 핵심부품인 감광드럼 드럼 의 삼각기어(OPC )

제조방식과 관련된 특허침해 소송을 제기해 지방 고법원 판결에서 승소한 상태이-

현재 국내에서 보급되고 있는 레이저 토너 카트리지와 잉크젯 잉크 카트리지는

이상 외국에서 직수입된 제품이다 지금 미국이나 유럽과 같은 선진국에서는90

전체 시장의 약 이상을 재활용 제품이 점유하고 있을 만큼 저렴한 재활용 카30

트리지의 사용은 당연한 것이다 우리나라 곳곳에 버려지고 있는 공재물질 카트리

지는 연간 만개 연간 톤 트럭 수천대분에 달하고 이렇게 폐기물로 버려300-400 8

진 각종 플라스틱 카트리지는 수백년이 지나도 썩지 않아 얼마든지 재활용이 가능

한 귀중한 자원을 낭비하며 환경오염을 가중시키고 있다 또한 국내 폐기물 관리법

에 프리터 카트리지는 지정폐기물에서 제외되어 있어 무단 폐기 방치될 가능성도

매우 크다

- 37 -

세계 다국적 기업이라는 미국의 몇몇 기업들 사이에도 재제조 붐이 일고 있다 기

존 리사이클링 방식이 폐기물 화학처리의 비용과 공해유발 억제에 따르는 막대한

재생비용이 드는 단점이 있다면 이를 원칙적으로 극복할 수 있는 대안으로 재제조

는 새로운 환경사업으로 입지를 넓혀가고 있다 현재 외국의 다국적 기업군들인 코

닥 제록스 듀폰 등은 최근 재활용 사업의 개념을 리사이클링에서 재제조로 GM

전환하고 이를 전제로 제품생산 매뉴얼을 전면 재개편하였다 대부분의 주요 부품

들을 쉽게 분해 조립하여 반영구적으로 재활용할 수 있게 획기적인 소프트웨어 시-

스템을 개발하여 활용하고 있는 것이다

프린터 토너 카트리지의 재활용은 다 마신 음료병을 수거하여 다시 음료수를 넣고

판매하는 것과 다를 게 없다 이제 우리도 재생품은 안쓴다 는 생각을 바꿔 프린 ldquo rdquo ldquo

터 값보다 카트리지 비용이 더 든다 는 문제를 재생카트리지 이용으로 경비도 줄이rdquo

고 환경을 생각하는 재활용에 관심을 가져야 할 때이다 정보통신의 혁명과 디지털

시대에 맞는 새로운 패러다임이 요구되는 지금 재제조 시스템을 구축하는 것은 녹

색경영 을 실천하는 환경중시 기업경영의 좋은 사례가 될 것이(Green Management)

다 또한 제품의 전과정에 걸친 환경영향을 파악하고 감소하기 위한 전과정평가

를 레이저 프린터 제품에 도입하여 적용함으로써(Life Cycle Assesment LCA)

보다 친환경적인 프린터가 개발될 것이다 또한 연간 억달러에 달하는 수입정품 4

토너 드럼을 재활용 토너 드럼으로 대체한다면 연간 억 천달러 수입 의존율을 3 2 (

로 낮출 경우 의 외화절약 효과가 기대된다20 )

- 38 -

제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과3333

제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행1111

드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정1 OPC1 OPC1 OPC1 OPC

레이져 프린터는 복사기의 건식 방식 원리를 이용하여 인쇄하는 프린터이다 내부

구성은 컨트롤러부 엔진부 인쇄부로 나뉘어져 있으며 컨트롤부에서는 컴퓨터로부

터 전송된 데이터를 인쇄할 페이지에 영상을 만들어 프린터 엔진부분으로 전달한

다 전달되 영상은 엔진 부분의 레이져 다이오드 회전 다면경 렌즈 프리즘장치

레이져 빔 센서 등의 장치를 거쳐 인쇄부분의 감광 드럼에 투사가 된다 다시 투사

된 영상은 감광 드럼에서 형성된 엔진 옆에 있는 용지에 옮겨서 영상을 인쇄한다

그 후에 인쇄된 용지는 고열 압착롤러에 압착되어 최종적으로 용지에 인쇄된다 레

이져 프린터는 저소음과 고품위 인쇄 다양한 서체와 고속인쇄 등의 장점을 가지고

있으며 제한된 용지사용과 유지 비용이 비싸다는 단점을 가지고 있다 그림 는 레 5

이져 프린터 카트리지의 분해도 및 주요 부품의 위치를 나타낸 것이다

그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도5555

- 39 -

레이져 프린터의 원리는 크게 단계로 크리닝 대전 노광 현상 전사 정착으로6

나눌 수 있으며 다음은 각 단계에 대한 설명이다

1 2 3

4 5 6

크리닝 이 단계는 이미지 진행의 처음 단계로 물리적 또는 전기 크리닝 진행을1

통해 새롭게 드럼에 이미지가 맺히도록 준비하는 단계OPC

대전 드럼 크리닝이 끝나면 로부터 읽혀진 정보를 레2 laser scanning unit (LSU)

이져빔을 쏘아 이미지를 드럼에 맺히도록 조건을 마련해 주거나 대전을 걸어 줌

노광 드럼 표면에 레이져빔이 전달되는 부분은 잠상이 맺히게 되며 드럼은 전3

류가 통할 수 있는 알루미늄 원통과 감광물질이 표면에 코팅되어 있으므로 빛을 받

은 부분에 이미지가 맺히게 됨 또한 드럼에 나타난 이미지 부분은 이 다음 단계에

서 토너를 끌어 당기게 됨

현상 잠상 이미지가 드럼 표면에 나타나며 현상 롤러는 토너분자를 드럼 표면4

에 전달하는 역할을 하며 닥터 블레이드는 토너량을 조절해 줌

- 40 -

전사 드럼 이미지에 토너 부분이 용지 쪽으로 전사 됨5

정착 토너가 묻은 용지가 히팅롤러와 압력롤러를 거쳐서 종이에 영구적으로 고6

착되게 함

가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도 OPC OPC OPC OPC

토너카트리지의 핵심 부품중 하나인 드럼은 표면의 마모가 증가함에 따라 드OPC

럼의 의 두께가 감소하며 피로도가 증가하는 것으로charge transport layer (CTL)

보고되고 있다 따라서 폐토너카트리지의 재제조시 이러한 관점에서의 부품에 대한

고찰이 매우 중요하게 된다

일반적으로 드럼은 의 표면전위를 갖도록 대전되며 이때 토너 입자-600 ~ -700 V

들을 밀어낸다 이는 인쇄 시 영역으로 나타나는데 이 부분을 백색전위 white

라고 불린다 그러나 대전능력이 저하되면 인쇄물의 백색부분(white potential V0)

에 불규칙적으로 토너가 유입되어 인쇄물에 그대로 전달되게 되면 이를

라고 한다 현상이 진행되면 초기 증가율 대비 증가background Background 10

될 때마다 토너 소비량도 증가되며 토너카트리지 수명을 단축시키는 원인이10

될 수 있다

자외선이 완벽하게 차단된 항온 항습 습도 이하 의 에서 특수광을 ( 36 ) Clean-room

설치하고 정전기가 방지된 상태에서 카트리지를 완전 분해한 후 마모되거나 손상

된 중요 부품들을 교체하여 특수 에 의한 재생산만이 새것을 능가하는Kow-How

품질을 가능케하는데 일부업체에서 재생한 토너카트리지는 원가만 낮춰 만들어지므

로 품질상의 문제점이 발생되어 프린터 수명을 짧게 할 수도 있다 토너는 기존에

들어있는 잔여물을 전면적으로 집진기로 세척 흡입 하여 완전 제거한 후 폐토너 카( )

트리지 및 중요부품을 교체한다

회 사용 가능하므로 상태에 따라 재활용 또는 교체한다 생산공정OPC Drum 2-3

에서 핵심인 토너가 흩어지지 않도록 마감을 하는 집진 수집된 폐토너를 전Unit

량 회수해 밀폐용기에 보관 폐기물 위탁처리업체에 처리케하는 세심한 배려도 환

경오염 방지를 위한 중요한 부분 중의 하나이다 재활용 현상기의 품질유지를 위한

승부관건은 소비자가 사용 후 폐기되는 폐현상기 폐카트리지 및 드럼 포함 수거( )

의 구축과 다양한 프린터 기종에 맞는 토너성분 분석에 달려 있다 프린터System

기종에 맞지 않는 토너카트리지나 마모성 부품이 적시에 교체되지 않을 경우에는

프린터 제품을 고장이 발생할 수 있다

- 41 -

그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정6 OPC 6 OPC 6 OPC 6 OPC

폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석2222

가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석

적외선 분광분석은 년 영국의 에 의해 개발된1800 F W Hershel dispersive IR

에 의해서 시작되었으며 최근에는spectromer FT-IR (fouirer transform infrared)

의 개발로 인해 활발한 연구가 진행되고 있다 적외선 분광분석의 원spectrometer

리는 적외선이 시료를 통과할 때 에너지가 분자간 원자내의 진동에너지와 일치하여

시료의 분자구조에 따른 특성 흡수 영역을 형성함으로서 이를 통해 정보는 얻게 된

다 적외선 분광분석은 시료의 정성 및 정량분석 물질의 구조확인 화학반응

연구 표면화학분석 등에 이용되고 있고 특히 플라스틱 물질의 정량 정성kinetics

분석 및 배향성 연구에 아주 유용하게 사용되고 있다

- 42 -

그림 은 기어부분 의 고분자를 정성분석한 의 분석결과로7 (sample2) FT-IR

2978cm-1 2920cm-1

1468cm-1 1382cm-1

1236cm-1 1087cm-1

892cm-1등의

특성 피크로 추정컨대 사용된 고분자 물질이 로 판단된다 그림poly(oxymethylene)

도 마찬가지로 의 고분자를 정성분석한 결과로2 sample3 2965cm-1

2918cm-12849cm-1

1768cm-1 1503cm-1

1219cm-1 1187cm-1

1159cm-1

1013cm-1 828cm-1

등의 특성피크가 관찰되었으며 결과적으로 polycabonate (PC)

의 특성피크로로 판단된다

나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석

열분석 이란 물질의 물리적 변수 를 온도의(thermal analysis) (physical parameter)

함수로 나타내는 분석 방법이다 즉 물질의 온도를 일정하게 변화시킴에 따라 나타

나는 열적특성 변화를 분석하는 것이다 이때 어떤 물리 변수의 변화를 볼것인가에

따라 여러 가지 방법이 존재한다 플라스틱의 열분석에는 대표적으로

와 가 이DSC(Differential scanning calorimetry) TGA(Thermo gravimetric analysis)

용된다 는 플라스틱 시료의 온도 열량변화 데이터로부터 시료의 물리적 화학 DSC

적 성질을 확인할 수 있다 또한 피크의 위치 모양 개수 등으로부터 정량적인 정

보들을 얻을 수 있으며 피크의 면적으로부터 열량변화의 정량적인 정보를 얻을 수

있다 으로부터 플라스틱 시료의 유리전이온도 결정화온도 녹는 DSC thermogram

온도 냉결정화온도 등의 정보를 확인할 수 있다 는 일정한 속도로 온도를 변 TGA

화시켰을 때 일정 시간동안에 일어난 시료 무게의 변화를 측정한다 에 의한 TGA

질량 온도 곡선은 플라스틱 시료의 열안정성 및 물질의 구성비 등을 확인할 수 있-

그림 는 의 분석결과 이다 약9 sample 2 TGA (Thermo gravimetric analysis) 30

0 부분에서 열분해가 일어나기 시작하며 344에서 중량감소 온도를 보인10

다 약 430이상이 되면 모든 고분자물질이 열분해 되는 것을 확인 할 수 있다

그림 은 의 데이터로 용융온도10 sample 2 DSC(Differential scanning calorimetry)

는 16664임을 확인하였다 는 결정성 고분자로 그래프에서 확인 sample 2 TGA

하듯이 약 300 이상의 온도에서도 분해가 되지 않는 열안정성을 보이나 약 에130

서 고분자가 녹기 시작하고 약 에서 완전하게 용융되는 것을 확인 할 수 있다170

는 약 이하에서 안정한 고분자 물성을 가지는 것을 확인하였다sample 2 130

- 43 -

그림 은 의 데이터로 초기 부터 중량감소가 일어나기 시작하며11 sample 3 TGA 430

중량감소온도는 를 보인다 정도에서 약 를 잔존율을 보인다 그10 485 540 20

림 는 의 데이터로서 는 비결정성 고분자로 에서 유리12 sample 3 DSC sample 3 119

전이 온도를 보이는 것을 확인하였다 데이터에서 확인하듯이 는 TGA sample2 400

이상의 온도에서도 분해가 되지 않는 열안정성을 보이나 데이터에 의해 이DSC 120

상의 온도에서는 고분자의 물리적 강도가 약화됨을 확인할 수 있다

- 44 -

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)

- 45 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)

- 46 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)

- 47 -

최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정3333

가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정

본 실험은 최적의 세정용매 조건을 찾기 위하여 기존의 상용용매 제품과A Benzene

용매를 이용하여 최적의 성능을 갖는 배합비를 확인하고자 하였다Toluene Xylene

표 은 상용용매 와 각 용매들의 세정속도를 나타내었다 상용용매 는 분 초의6 A A 3 30

세정속도를 보이는 것을 확인 할 수 있었다 그러나 상용용매 와 A Benzene Toluene

의 용매를 적절히 배합하면 약 분에서 분 초의 시간을 단축하는 효과를 나Xylene 1 1 20

타내었다

표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도6666

번호번호번호번호 함 량함 량함 량함 량 시 간시 간시 간시 간

1 상용용매 A 분 초3 30

2 Methylene Chloride 분이상8

3 m-Cresol 분이상8

4 Xylene 분이상8

5 Toluene 분이상8

6 Benzene 분이상8

7 상용용매 A Xylene (7030) 분 초2 30

8 상용용매 A Toluene (6040) 분 초2 40

9 상용용매 A Benzene (6040) 분 초3 20

10 상용용매 A m-Cresol (7030) 분 초3 20

11상용용매 A Xylene Toluene

(60436)분 초2 30

12상용용매 A Xylene Benzene

(60436)분 초2 40

13상용용매 A Toluene Benzene

(601624)분 초2 10

- 48 -

상용용매 는 약 초의 세정속도를 보이나 상용용매 과 자일렌의 일 때 약- A 210 A 8020

초의 세정속도를 보임150

상용용매상용용매상용용매상용용매 A XyleneA XyleneA XyleneA Xylene

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene

- 49 -

상용용매 과 의 비가 일 때 약 초의 세정속도를 보임- A Toluene 6040 140

상용용매상용용매상용용매상용용매 A TolueneA TolueneA TolueneA Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AToulene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene

- 50 -

상용용매 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- ABenzene 6040 195

상용용매상용용매상용용매상용용매 A BenzeneA BenzeneA BenzeneA Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ABenzene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene

- 51 -

상용용매 와 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- A m-Cresol 7030 200

의 함량이 증가할수록 점도의 증가로 인해 세정속도가 증가함- m-Cresol

상용용매상용용매상용용매상용용매 A m-CresolA m-CresolA m-CresolA m-Cresol

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도Am-Cresol OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC

- 52 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Toluene

함량별 세정속도는 초로 거의 일정하게 나타남- 160~170

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneToluene OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC

- 53 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장 빠- AXyleneBenzene 60436 60832 601228

른 초로 세정속도를 보임160~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC

- 54 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Toluene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장- ATolueneBenzene 601228 601624 602020

빠른 초로 세정속도를 보임130~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ATolueneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC

- 55 -

이상의 기초실험 결과로부터 폐 드럼 유기코팅층의 박리에 대한 기초자료를 확OPC

보하였다 기존의 박리액은 제푸믜 균일성 즉 품질 측면에서는 우수한 성능을 보이

고 있으나 사용시간 측면에서는 다소 미흡한 점이 있었다 따라서 본 기초실험결과

를 바탕으로 폐 드럼 유기코팅층의 박리 처리공정을 기존의 단계에서 단계OPC 5 3

로 공정을 개선함으로써 매우 향상된 생산성을 도모할 수 있었다 그림 은 기존 20

의 공정의 개념도와 개선된 공정의 개념도 및 제조된 박리조 차 를 나타낸 것(1~3 )

이다

그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진20 20 20 20

아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화4444

가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리

도금이나 아노다이징에서의 전처리는 양호한 제품이 생산 될 수 있느냐 하는 것이

관건이라고 볼 수 있다 그러므로 무엇보다도 주요한 부분이라 할 수 있다 전처리

는 기계적인 전처리와 화학적인 전처리가 있으며 다음은 화학적 처리법에 관한 주

요 내용이다

- 56 -

산세정산세정산세정산세정1)1)1)1)

가공품이나 버핑 연마를 한 제품은 기름기가 많이 남아 있기 때문에 그대로 에칭조

에 투입하면 기름기에 의한 얼룩이 생기거나 그 부분에 착색이 되지 않는 경우가

종종 있는데 이것을 제거할 목적으로 된 제품을 피막조에 전기를 통전하고Racking

부스바에 제품을 걸어주면 기름기와 이 물질이 제거되어 에칭에서 좋은 결과를 얻

을 수 있다

에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리2) ( )2) ( )2) ( )2) ( )

에칭은 알카리에칭과 산성에칭 두 가지로 대별되는데 여기서는 알카리 에칭만을 다

룬다 알카리 에칭은 일반적으로 를 사용하는데 는 알루미늄을 잘 용 NaOH NaOH

해하고 그때 발생하는 수소가스에 의한 물리적으로 흡착하고 있는 유지유를 제거하

며 표면을 아름다운 색으로 가꾼다

알카리 에칭조의 온도는 65~70 정도가 적당하며 에칭시간은 가공상태와 표면조

도 샌딩유무 등 횟수 변화에 따라 시간을 적절히 조절해야 한다 에칭시간은 약품의

농도 및 온도에 따라 탄력적으로 운용할 수 있으며 첨가제를 첨가하여 에칭면의 평활

성을 잘 조절 해 주어야 한다

중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거3) ( )3) ( )3) ( )3) ( )

에칭 후 수세를 하면 알루미늄 표면에 여러 가지 색의 재질별로 틀림 찌꺼기가 낀다( )

이것을 스머트 라고 한다 스머트는 피막이 진행되기 전에 제거되어야 하는데 이 공정

을 중화처리라 한다

에칭을 알카리 에서 했으므로 중화처리는 산성에서 해야 하는데 이때 사용하는(NaOH)

약품은 68 HNO3 질산( ) H2 물 의 비울을 로 하여 실온에서 침지해서 흔들어O ( ) 11

주면 깨끗이 제거할 수 있는데 재료에 따라 약간 차이는 있지만 계열인 경우 스커트50

를 완전히 제거하지 않으면 피막 후에도 스머트가 그대로 남아있어 스폰지나 보루로

제거해주어야 하는 번거로움이 있기 때문에 철저히 제거해야 하며 공정인Chromate

경우에 완전히 제거가 되지 않으면 좋은 제품을 얻을 수 없다

화학연마화학연마화학연마화학연마4)4)4)4)

- 57 -

화학연마란 외부의 전류를 사용하지 않고 광택연마를 행하는 방법으로 제품에 광택을

요하거나 표면에 이물질을 제거하기 위하여 행하는 공정이다 고광택을 요하는 외장재

쪽에 많이 이용되며 장비부품에서도 전체적인 흐름에 따라 변화하는 추세에 있기 때문

에 두꺼운 제품이나 얇은 제품 큰 제품과 작은 제품에 있어 연마시 항상 주의를 요하

며 적정한 온도를 유지하고 농도관리를 재질에 따라 잘 해 주어야만이 고품질을 보장

할 수 있다

액을 조정하는 방법에는 인산 황산 질산법 인산 질산법 인산 황산법 등이(1) - - (2) - (3) -

있으나 인산에 질산을 넣으며 후해가스가 많이 발생하므로 번 방법이 적당하다고 (3)

생각되며 현장에서도 인산 황산법을 선호하고 있다 액의 처리 조건 중 온도는 -

고루 사용할 수 있고 처리조 재질은 을 사용하여 보강을 충분히100~140 SUS 310L

하여 주어야 한다

전해연마전해연마전해연마전해연마5)5)5)5)

전해연마란 화학연마에서 알루미늄 표면에 광택을 내는데는 한계가 있으므로 그 이

상의 고광택을 원할 경우 행하는 공정이다 전해연마 시 제품의 표면은 어느 부분이라

도 정밀하고 세밀하게 조건이 같고 액의 온도도 균일해야 한다 또한 제품 표면에 발

생하는 기포를 제거하기 위해 강력한 에어 교반이 필요하므로 제품을 간간하게 고정해

야 한다 전해연마의 방법에는 황산인산법 광염소산초산법 진동전해연마법 등이 있

소결소결소결소결6)6)6)6)

전처리를 행함에 있어 작업자가 에칭시간과 화학연마시간을 어떻게 설정하느냐 함에

따라서 제품의 품질을 판가름 하게 된다

일반적으로 아노다이징에 사용하는 모든 설비는 최대용량의 선에서 사용하는 것 70

이 가장 바람직하다 작업을 진행함에 있어 복장은 항상 작업하기에 적합한가를 판단

하고 거추장스럽지 않은지 현재 공정에 맞는 보호구를 사용하고 있는지 본인 스스로

가 준비하고 확인해야 한다

나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화

- 58 -

황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성1)1)1)1)

경제성-

전해질로써 값싸고 공업적으로 안정하게 제조되는 황산(H2SO4유산 을 사용하는 것 전)

해조작이 다른 방법에 비해 간담함 전해 전압이 낮고 소비전력이 적게 드는 것 전해액

에 독성의 물질이 포함되어 있지 않고 의 걱정도 없기 때문에 폐액처리가 BOD COD

용이한 것등으로 가장 싸고 경제적인 양극산화 처리법으로 넓게 이용되고 있다

투명성-

얻어지는 피막은 다른 전해액에서 생성되는 피막에 비해 투명성이 높고 많은 실용합금

에 대해 무색의 피막을 형성한다 전해연마 화학연마 등의 광휘처리 후의 양극산화 피

막처리로 적당하다 또 무색의 피막은 염색 착생에도 좋다 피막의 투명도는 순도가

높은 알루미늄 일수록 양호하다 합금 원소의 는 피막의 투명도에 거의 영향이 없지 Mg

만 규소 철 망간 등은 투명도를 저하 시킨다(Si) (Fe) (Mn)

염색성-

얻어지는 피막은 활성도가 높고 염료의 흡착성이 좋기 때문에 유기 무기 염료에 의한

염색 인쇄가 용이하다

내식성 내마모성 및 경도-

내식성 내마모성이 양호하고 경도가 높은 피막을 얻을 수 있다 건축자재 공업제품 가

정용품 네임 프레이트 기계부품 장식품 등의 분야에서 요구되는 성능을 만족시켜 널-

리 이용되고 있다

피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계2)2)2)2)

표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건7777

- 59 -

표 에 표시된 수치는 어디까지나 공업적으로 유용한 피막을 얻는 범위이며 이 조건7

내에서 용도에 맞는 성능을 얻을 수 있는 처리 조건을 설정할 필요가 있다 황산 피막

은 용해성이 강한 상을 전해액으로 하기 때문에 처리 조거의 성능에의 영향은 대단히

크다 또한 각종 처리 조건이 피막과 욕 조건에 미치는 영향은 표 와 같다 2

표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향8888

경질피막법경질피막법경질피막법경질피막법2)2)2)2)

경질 양극산화 피막-

알루미늄 및 그 합금을 양극산화해서 화성한 피막은 종래 그 내식성을 이용하기도 하

고 착색 등에 의해 장식 목적에 이용하는 것이 주된 용도였다 그러나 최근에는 종래

의 양극산화 피막을 개량해 두껍고도 단단한 것을 얻을 수 있게 되었고 이미 경질 양

극산화 피막으로써 넓게 이용되며 그 우수한 특성을 발휘하고 있다

이 가볍고도 가공성이 좋은 금속과 표면에 화성되는 극히 단단한 피막과를 합쳐서 이

용하면 금후 더욱 용도를 확대할 수 있을 것으로 기대된다 규격으로는 30 이상의 피

막에 대해서도 품질이 규정되어 있지만 경질양극산화피막이라고 불려지는 것은 특별

한 규격이 있는 것은 아니고 일반적으로 표 에 표시하듯이 경도나 내마모성이 큰3 20

이상의 두꺼운 피막을 경질 양극산화 피막이라고 부르고 있다

- 60 -

표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류9999

피막 화성법피막 화성법피막 화성법피막 화성법3)3)3)3)

경질 양극산화 피막 화성법의 초기 연구는 종래 일반의 피막 화성에 사용되어온 황산

용 및 수산욕으로 실용화되어 왔다 그 후 양극산화 처리 기술의 진보와 함께 여러가

지 욕조성 및 화성 조건이 연구되어 황산용법 황산 수산혼합욕법 수산욕법 외에 각

종의 무기산 유기산 방향족설폰산 알코올 등을 혼합 또는 첨가해서 몇 가지에 방법

이 개발되었다

이들의 방법의 공통점은 종래의 아노다이징 화성 조건과 다른 필수 조건으로서 고전

류 밀도 저온 교반의 조건을 충분히 만족시키는 것이다 전류밀도를 보통 화선의 3

부로 하고 피막의 생성을 단시간에 행하여 전해액에 담겨있는 시간을 가능한 한2~5

짧게 하는 것이다 또 전해액에 의한 피막의 용해를 억제하기 위해서는 액온을 낮게 하

고 전해에 의해서 발생하는 열을 교반에 의하여 확산해 나가는 것이 중요하다 따라서

황산액과 같은 부식이 심한 전해액을 사용하는 경우에는 욕온도를 이하로 냉각해10

용해를 억제하는 것이 보통이다

황산욕에 수산을 비롯한 우기산등을 첨가하는 것도 있으며 비교적 고온에서 피막화성

이 가증하다 그러나 이들 수종의 첨가제를 가한 욕은 조성이 복잡하고 관리가 어려운

문제점이 있다 더욱 경질 아노다이징 피막을 화성하는 경우에 일반적으로 사용하고

있는 직류 대신에 트수전류파형을 적용하는 것도 피막 품질의 향상에 효과가 있다 예

를 들면 전류회복 현상을 이용한 것 주기적으로 극성을 변환시켜 부전류를 흘리면서

피막을 화성하는 전류 반전법 등이 있다

- 61 -

그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진21 ( ) 21 ( ) 21 ( ) 21 ( )

재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험5555

그림 는 드럼수명 측정 시험결과에 사용된 장비 사진이며 그림 는 조도측정에 사21 22

용된 장비의 사진이다

그림 는 조도실험결과를 나타낸 것이다 단면곡선에서 기준길이를 취하여 다24 ~ 27

섯 번째 높은 산과 다섯 번 째 깊은 골을 지나는 두 직선사이의 간격을 나타내는 점10

평균 거칠기 는Rz 10~18 값을 확인하였다 단면곡선에서 중심을 긋고 그 골에

해당하는 부분을 중심에 대해서 대칭 변환 후 구해지는 평균높이를 나타내는 중심

선 평균거치기 는 의 고른값을 확인하였다Ra 012~022

그림 은 재제조된 드럼카트리지의 성능시험 결과 값을 나타낸 것이다 그림 에30 30

서 보는 바와 같이 최종 사용가능한 용지의 장수는 약 장으로 나타났다 이12000

는 정품 토너 용량이 약 천장인것을 감안할 때 재제조시에도 사용가능한 것을 확3

인하였다

- 62 -

그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진22 22 22 22

그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진23 23 23 23

- 63 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과24 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과25 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 2

- 64 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과26 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과27 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 2

- 65 -

그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과28282828

- 66 -

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222

가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정

- 67 -

제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도4444

기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표 가중치가중치가중치가중치평가기준평가기준평가기준평가기준 평가방법평가방법평가방법평가방법

평가기관 등평가기관 등평가기관 등평가기관 등지원전지원전지원전지원전 지원후지원후지원후지원후

도금두께 20 불균일 4-6 실제품성능평가

표면조도 15 불균일15-17

실제품성능평가

감광코팅층 용해속도 30 12

mincycle

8

mincycl

e

자체평가

세정공정 최적화 모듈설계 및 구축 15 - - 현장실사

드럼 사용 수명OPC 20 -12000

pages성능평가

- 68 -

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

드럼의 감광코팅층 제거용 최적 용매 및 혼합용매의 기술지원은 생산량과 직OPC

접적으로 연관되어 있어 향후 주 삼텍의 매출신장으로 이어질 것으로 판단된다 ( )

이는 현재 비철금속의 원자재 상승으로 인해 토너 카트리지 재제조 업계의 원가인

상이 유발되고 있어 재제조된 고광택 드럼의 안정적인 공급은 재제조 업계의OPC

안정화를 이룩할 수 있음 또한 현재 전부 수입에 의존하는 알루미늄 드럼의 OPC

간접적인 수입대체효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다

- 69 -

Page 6: 아노다이징기술을이용한고광택감광드럼 재제조공정의양산화기술지원 · 과제보유번호 연구기관 2007.07.01~2008.06.30 연구사업명 부품소재전문기업기술지원사업

- 6 -

기술지원 성과 및 효과기술지원 성과 및 효과기술지원 성과 및 효과기술지원 성과 및 효과4444

해당기술 적용제품해당기술 적용제품해당기술 적용제품해당기술 적용제품1)1)1)1)

적용제품명 토너 카트리지용 감광드럼o

모 델 명 수거된 드럼의 모델명과 동일함o ( )無

품질 및 가격품질 및 가격품질 및 가격품질 및 가격2)2)2)2)

구분 경쟁 제품해당기술 적용제품

비 고지원전 지원후

경쟁제품 대비 품질 백산 OPC 80-90 동일

경쟁제품 대비 가격 백산 OPC 6500ea 7000ea

객관화 된 를 근거로 작성DATA

원가절감 효과원가절감 효과원가절감 효과원가절감 효과3)3)3)3)

구 분 절 감 금 액 비 고

원부자재 절감 백만원 년 ( 10)

인건비 절감 백만원 년 ( 30)

계 백만원 대 ( 40)

공정개선 및 품질향상 등으로 인한 절감효과 반영

적용제품 시장전망 매출성과적용제품 시장전망 매출성과적용제품 시장전망 매출성과적용제품 시장전망 매출성과4) ( )4) ( )4) ( )4) ( )

구 분 당해연도 매출 차년도예상매출 전년대비 증가비율 비고

내 수 백만원 년120 백만원 년200 166

수 출 천달러 년- 천달러 년-

계 백만원 년120 백만원 년200 166

참고 적용제품 주요수출국) 1

작성당시 환율기준2

- 7 -

수입대체효과수입대체효과수입대체효과수입대체효과5)5)5)5)

해당기술의 기술력 향상 효과해당기술의 기술력 향상 효과해당기술의 기술력 향상 효과해당기술의 기술력 향상 효과6)6)6)6)

국내 재생 드럼 시장에서 생산성 향상으로 인해 가격경쟁력 확보- OPC

재생 드럼의 장비에 의한 수명예측으로 최종제품의 품질관리 확보- OPC

최적의 아노다이징 공정으로 인한 불량률 감소-

해당분야에 대한 전문인력 양성-

기술적 파급효과기술적 파급효과기술적 파급효과기술적 파급효과7)7)7)7)

재제조에 따른 재생카트리지 원가 절감 및 에너지 비용 절감-

원료의 가 외국 일본 등 에 의존하고 있어 약 의 원재료의 수입 대- 60 ( ) 60

체효과 발생

폐자원의 재활용 및 재제조에 따른 환경적 기대효과-

적용기술 인증 지적재산권 획득여부적용기술 인증 지적재산권 획득여부적용기술 인증 지적재산권 획득여부적용기술 인증 지적재산권 획득여부5 5 5 5

규격 인증획득규격 인증획득규격 인증획득규격 인증획득1) 1) 1) 1)

- 8 -

지적재산권지적재산권지적재산권지적재산권2)2)2)2)

종류 명칭 번호발명자

고안자( )권리자 실시권자

비고

등록 출원( )

특허오피씨 드럼 폐관의

재활용 방법10-0816465 주 삼텍( ) 주 삼텍( ) 주 삼텍( ) 등록

세부지원실적세부지원실적세부지원실적세부지원실적6666

항 목지원

건수지 원 성 과

기술정보제공 건8 기술 숙지 및 효율성 개선

시제품제작 건1 세정조 제작 및 생산속도 향상

양산화개발 건0

공정개선 건1 공정시간 단축 및 생산성 증가

품질향상 건0

시험분석 건17 정확한 시료 확인 및 세정용매 개선

수출 및 해외바이어발굴 건0

교육훈련 건2 프린터 카트리지 원리 및 기술 숙지

기술마케팅 경영자문 건0

정책자금알선 건0

논문게재 및 학술발표 건0

사업관리시스템

지원실적업로드 회수건24

참여기업 방문회수 건24

기 타 건0

상기 세부지원실적에 대한 세부내용 첨부

종합의견종합의견종합의견종합의견7777

사업목표 및 수립된 기술지원 내용을 적절히 수행함으로서 재제조된 감광드럼

에 대한 전문기술 확립과 감광코팅층 제거에 대한 독보적인 기술확보와 아울

러 재제조된 감광드럼의 유효수명을 예측함으로서 최종제품의 품질관리가 용

이해져 동종사업에 경쟁력을 확보하였슴

- 9 -

연구과제 세부과제 성과연구과제 세부과제 성과연구과제 세부과제 성과연구과제 세부과제 성과( )( )( )( )

과학기술 연구개발 성과과학기술 연구개발 성과과학기술 연구개발 성과과학기술 연구개발 성과1111

논문게재 성과

논문게재 세부사항논문게재 세부사항논문게재 세부사항논문게재 세부사항

(9)(9)(9)(9)

게재게재게재게재

년도년도년도년도

(10)(10)(10)(10)

논문명논문명논문명논문명

저자저자저자저자(11)(11)(11)(11)

(12)(12)(12)(12)

학술지명학술지명학술지명학술지명

(13)(13)(13)(13)

VolVolVolVol

(No)(No)(No)(No)

(14)(14)(14)(14)

국내외국내외국내외국내외

구분구분구분구분

(15)(15)(15)(15)

SCISCISCISCI

구분구분구분구분주저자주저자주저자주저자 교신 저자교신 저자교신 저자교신 저자 공동 저자공동 저자공동 저자공동 저자

사업화 성과사업화 성과사업화 성과사업화 성과2222

특허 성과

출원된 특허의 경우o

세부사항세부사항세부사항세부사항

(9)(9)(9)(9)

출원년도출원년도출원년도출원년도

(10)(10)(10)(10)

특허명특허명특허명특허명

(11)(11)(11)(11)

출원인출원인출원인출원인

(12)(12)(12)(12)

출원국출원국출원국출원국

(13)(13)(13)(13)

출원번호출원번호출원번호출원번호

등록된 특허의 경우o

특허 세부사항특허 세부사항특허 세부사항특허 세부사항

(9)(9)(9)(9)

등록년도등록년도등록년도등록년도

(10)(10)(10)(10)

특허명특허명특허명특허명

(11)(11)(11)(11)

등록인등록인등록인등록인

(12)(12)(12)(12)

등록국등록국등록국등록국

(13)(13)(13)(13)

등록번호등록번호등록번호등록번호

20080327오피씨 드럼 폐관의

재활용 방법주 삼텍( ) 한국 10-0816465

- 10 -

사업화 현황

사업화 세부사항사업화 세부사항사업화 세부사항사업화 세부사항

(9)(9)(9)(9)

사업화명사업화명사업화명사업화명

(10)(10)(10)(10)

사업화사업화사업화사업화

내용내용내용내용

사업화 업체 개요사업화 업체 개요사업화 업체 개요사업화 업체 개요(11)(11)(11)(11) (12)(12)(12)(12)

기 매출액기 매출액기 매출액기 매출액

백만원백만원백만원백만원( )( )( )( )

(13)(13)(13)(13)

당해연도당해연도당해연도당해연도

매출액매출액매출액매출액

백만원백만원백만원백만원( )( )( )( )

(14)(14)(14)(14)

매출액 합계매출액 합계매출액 합계매출액 합계

백만원백만원백만원백만원( )( )( )( )업체명업체명업체명업체명 대표자대표자대표자대표자 종업원수종업원수종업원수종업원수사업화사업화사업화사업화

형태형태형태형태

고용창출 효과

고용창출 세부사항고용창출 세부사항고용창출 세부사항고용창출 세부사항

(9)(9)(9)(9)

창업창업창업창업

명명명명( )( )( )( )

(10)(10)(10)(10)

사업체 확장사업체 확장사업체 확장사업체 확장

명명명명( )( )( )( )

(11)(11)(11)(11)

합계합계합계합계

명명명명( )( )( )( )

- 11 -

세부지원실적 증빙 내용세부지원실적 증빙 내용세부지원실적 증빙 내용세부지원실적 증빙 내용

참여기업 현장방문 건참여기업 현장방문 건참여기업 현장방문 건참여기업 현장방문 건1 241 241 241 24

NONONONO 일자일자일자일자 구체적 내용구체적 내용구체적 내용구체적 내용 증빙유무증빙유무증빙유무증빙유무

1 년 월 일2007 8 9 전기도금융 불용성 양극 기술관련 기술자료

2 년 월 일2007 11 2 양극산화 피막의 결함 및 대책

3 년 월 일2007 12 5 양극산화법 특징과 조건관련 기술정보

4 년 월 일2007 12 17프린터의 폐토너 잉크 카트리지 재제조

기술현황 교육

5 년 월 일2008 1 9 레이져 프린터의 구조 및 작동원리 교육

6 년 월 일2008 1 21 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 1

7 년 월 일2008 2 12 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 2

8 년 월 일2008 3 6 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 3

9 년 월 일2008 3 7 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 4

10 년 월 일2008 3 10 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 5

11 년 월 일2008 3 21 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 6

12 년 월 일2008 3 31 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 7

13 년 월 일2008 4 18 드럼관련 논문 및 특허 기술정보OPC

14 년 월 일2008 4 25 드럼 기어 부분 구조분석(FT-IR)

15 년 월 일2008 5 8 드럼 기어 부분 열분석 차(TGA DSC) 1

16 년 월 일2008 5 22 드럼 기어 부분 열분석 차(TGA DSC) 2

17 년 월 일2008 6 5 알루미늄 드럼 표면분석 차 알루미늄1 ( 5000)

18 년 월 일2008 6 10 알루미늄 드럼 표면분석 차 알루미늄2 ( 3000)

19 년 월 일2008 6 12 드럼 최종평가 차OPC (1 )

20 년 월 일2008 6 17 드럼 최종평가 차OPC (1 )

21 년 월 일2008 6 19 드럼 최종평가 차OPC (1 )

22 년 월 일2008 6 24 드럼 최종평가 차OPC (1 )

23 년 월 일2008 6 27 드럼 최종평가 차OPC (1 )

24 년 월 일2008 6 30 세정조 공정개선을 통한 생산속도 향상

- 12 -

기술정보제공 건기술정보제공 건기술정보제공 건기술정보제공 건2 82 82 82 8

NONONONO 일자일자일자일자 구체적 내용구체적 내용구체적 내용구체적 내용 증빙유무증빙유무증빙유무증빙유무

1 년 월 일2007 8 9 전기도금융 불용성 양극 기술관련 기술자료

2 년 월 일2007 11 2 양극산화 피막의 결함 및 대책

3 년 월 일2007 12 5 양극산화법 특징과 조건관련 기술정보

4 년 월 일2007 1 4 양극산화 열적안정성 논문외 건4

5 년 월 일2008 1 22 리사이클 제품과 특허권외 건3

6 년 월 일2008 3 12 양근산화 관련 논문외 건2

7 년 월 일2008 4 18 드럼관련 논문 및 특허 기술정보OPC

8 년 월 일2008 5 6 양근산화 피막 특성 논문외 건2

시제품제작 건시제품제작 건시제품제작 건시제품제작 건3 13 13 13 1

NONONONO 일자일자일자일자 구체적 내용구체적 내용구체적 내용구체적 내용 증빙유무증빙유무증빙유무증빙유무

1 년 월 일2008 5 29 세탁조 설계 및 설치 현장실사

- 13 -

시험분석 건시험분석 건시험분석 건시험분석 건4 174 174 174 17

NONONONO 일자일자일자일자 구체적 내용구체적 내용구체적 내용구체적 내용 증빙유무증빙유무증빙유무증빙유무

1 년 월 일2008 1 21 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 1

2 년 월 일2008 2 12 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 2

3 년 월 일2008 3 6 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 3

4 년 월 일2008 3 7 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 4

5 년 월 일2008 3 10 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 5

6 년 월 일2008 3 21 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 6

7 년 월 일2008 3 31 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 7

8 년 월 일2008 4 18 드럼 기어 부분 구조분석(FT-IR)

9 년 월 일2008 4 25 드럼 기어 부분 열분석 차(TGA DSC) 1

10 년 월 일2008 5 8 드럼 기어 부분 열분석 차(TGA DSC) 2

11 년 월 일2008 5 22 알루미늄 드럼 표면분석 차 알루미늄1 ( 5000)

12 년 월 일2008 6 5 알루미늄 드럼 표면분석 차 알루미늄2 ( 5000)

13 년 월 일2008 6 12 드럼 최종평가 차OPC (1 )

14 년 월 일2008 6 17 드럼 최종평가 차OPC (2 )

15 년 월 일2008 6 19 드럼 최종평가 차OPC (3 )

16 년 월 일2008 6 24 드럼 최종평가 차OPC (4 )

17 년 월 일2008 6 27 드럼 최종평가 차OPC (5 )

- 14 -

기술지원실적 업로드 건기술지원실적 업로드 건기술지원실적 업로드 건기술지원실적 업로드 건5 245 245 245 24

NONONONO 일자일자일자일자 구체적 내용구체적 내용구체적 내용구체적 내용 증빙유무증빙유무증빙유무증빙유무

1 년 월 일2007 8 9 전기도금융 불용성 양극 기술관련 기술자료

2 년 월 일2007 11 2 양극산화 피막의 결함 및 대책

3 년 월 일2007 12 5 양극산화법 특징과 조건관련 기술정보

4 년 월 일2007 12 17프린터의 폐토너 잉크 카트리지 재제조

기술현황 교육

5 년 월 일2008 1 9 레이져 프린터의 구조 및 작동원리 교육

6 년 월 일2008 1 21 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 1

7 년 월 일2008 2 12 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 2

8 년 월 일2008 3 6 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 3

9 년 월 일2008 3 7 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 4

10 년 월 일2008 3 10 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 5

11 년 월 일2008 3 21 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 6

12 년 월 일2008 3 31 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 7

13 년 월 일2008 4 18 드럼관련 논문 및 특허 기술정보OPC

14 년 월 일2008 4 25 드럼 기어 부분 구조분석(FT-IR)

15 년 월 일2008 5 8 드럼 기어 부분 열분석 차(TGA DSC) 1

16 년 월 일2008 5 22 드럼 기어 부분 열분석 차(TGA DSC) 2

17 년 월 일2008 6 5 알루미늄 드럼 표면분석 차 알루미늄1 ( 5000)

18 년 월 일2008 6 10 알루미늄 드럼 표면분석 차 알루미늄2 ( 3000)

19 년 월 일2008 6 12 드럼 최종평가 차OPC (1 )

20 년 월 일2008 6 17 드럼 최종평가 차OPC (1 )

21 년 월 일2008 6 19 드럼 최종평가 차OPC (1 )

22 년 월 일2008 6 24 드럼 최종평가 차OPC (1 )

23 년 월 일2008 6 27 드럼 최종평가 차OPC (1 )

24 년 월 일2008 6 30 세정조 공정개선을 통한 생산속도 향상

- 15 -

목 차목 차목 차목 차

제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요1111

제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성1111

아노다이징의 개요아노다이징의 개요아노다이징의 개요아노다이징의 개요1111

가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징

나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사

다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질

라 양극산화 공정라 양극산화 공정라 양극산화 공정라 양극산화 공정

프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황2222

가 재제조 산업가 재제조 산업가 재제조 산업가 재제조 산업

나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업

참여기업의 현황 및 애로기술참여기업의 현황 및 애로기술참여기업의 현황 및 애로기술참여기업의 현황 및 애로기술3333

제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표2222

기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격1111

가 기술지원의 최종목표가 기술지원의 최종목표가 기술지원의 최종목표가 기술지원의 최종목표

나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격

제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용3333

세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용1111

제 장 국내제 장 국내제 장 국내제 장 국내2222 ㆍㆍㆍㆍ외 기술현황외 기술현황외 기술현황외 기술현황

제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과3333

제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행1111

드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정1 OPC1 OPC1 OPC1 OPC

가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도 OPC OPC OPC OPC

폐플라스틱 정성분석폐플라스틱 정성분석폐플라스틱 정성분석폐플라스틱 정성분석2222

가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석

나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석

- 16 -

최적용매선정최적용매선정최적용매선정최적용매선정3333

가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정

아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화4444

가 아노다이징의 전처리가 아노다이징의 전처리가 아노다이징의 전처리가 아노다이징의 전처리

나 아노다이징 고전 최적화나 아노다이징 고전 최적화나 아노다이징 고전 최적화나 아노다이징 고전 최적화

재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험5555

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222

가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정

제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도4444

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

부 록부 록부 록부 록

기술지원 일지기술지원 일지기술지원 일지기술지원 일지1111

국내 외 기술 정보 제공 요약 목록국내 외 기술 정보 제공 요약 목록국내 외 기술 정보 제공 요약 목록국내 외 기술 정보 제공 요약 목록2222 ㆍㆍㆍㆍ

시험분석자료시험분석자료시험분석자료시험분석자료3333

- 17 -

제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요1111

제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성1111

아노다이징의 개요아노다이징의 개요아노다이징의 개요아노다이징의 개요1111

가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징

알루미늄 금속은 대기 중에서 자연적으로 표면에 산화알루미늄 피막이 생성되어 소

자를 보호하므로 내식성이 우수하고 연전성도 우수하며 성형 절삭 가공도 용이하

다 순수 알루미늄을 주성분으로 하여 구리 마그네슘 니켈 망간 규소 아연 등을

첨가하여 제조한 알루미늄 합금은 연신성 및 인발성이 우수하고 가벼우며 튼튼하

고 미관이 수려한 특성 때문에 알루미늄재 알루미늄 알루미늄 합금 는 다양한 용도( )

로 사용되며 이러한 알루미늄재의 표면처리를 기술화하여 내구성 및 내식성이 우

수한 소재로 가공하는데 이용된다

알루미늄은 철 다음으로 많이 사용되고 있는 제 의 금속재질로서 성장하고 있는 금2

속이며 알루미늄의 사용처는 다음과 같다

고층건물의 건축자재용 내외장재-

자동차의 내외장재 및 구조물-

항공기용 내외장재 및 구조물-

선박의 내외장재 및 구조물-

전기통신기기의 외장형 패널 내장형 케이스-

컴퓨터의 내외장재-

군사기물 용도-

광학 부품 용도-

음향기기의 프론트 판넬-

각종 기계부품-

필기구를 비롯한 사무용품-

주방용품을 비롯한 다양한 가정용제품-

- 18 -

각종 장신구 및 화장품 용기-

나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사

알루미늄은 규소(SiO2 에 이어 지각표면층에 가장 많이 매장되어 있는 원소이며 알)

루미늄 산화물로서 생긴 귀금속 종류로는 루비 사파이어 등이 있다 알루미늄은 대

략 년 전부터 산업용으로 널리 활용되기 시작하였다120

알루미늄은 년 영국의 과학자인 험프리 데이비1807 (Humphry Davy 1778~1829)

에 의해 발견되었으며 험프리 데이비는 황산 알루미늄과 탄산카리움의 복합염인

명반에 포함되어 있는 융체를 전기분해하여 알루미늄을 분리하고자 최초로 시도 하

였으나 실패 하였고 그 이후 년 덴마크의 한스 크리스찬 엘스테드 1825 (Hans

가 염화알루미늄을 카리움 아말감으로 환원하여 최Christian Oersted 1777~1851)

초로 알루미늄의 분리에 성공 하였다 년 독일의 프리드리히 뵐러 1827 (Friedrich

는 염화알루미늄을 카리움으로 환원하여 알루미늄 분말을 얻Wohler 1800~1882)

었고 년 보다 순수한 알루미늄을 얻어 비중 및 화학적 성질을 측정하였다 1845

년 프랑스의 생트클레드빌1854 (Henri Etienne Sante-Claire Deville 1818~1881)

은 뵐러의 방법을 개량하여 나트륨에 의해 알루미늄을 분리하였다 년 영국의 1859

가하트가 드빌의 방법에 의해 알루미늄의 제련을 시작하였으며 년 미국의 찰 1896

스 마틴 홀 은 빙정석을 용제로 하여 알루미늄을(Charles Martin Hall 1863~1914)

녹여 그 용액을 전기분해하여 알루미늄을 환원 추출 하였다 이 방법은 현대의 알

루미늄 전해법의 기초가 되는 방법이었다

같은 시기에 프랑스의 화학자 폴 에루 (Paul Louis Toussaint Heroult

도 같은 방법으로 알루미늄을 추출하였다 그래서 이 방법을 홀 에루1863~1914) -

법이라고 명명하였다 이후 년 오스트리아의 칼 죠셉 바이어가 규산분이 적은 1888

보오크사이트를 알칼리로 용해하여 알루미나를 추출하는 방법을 고안하였다 이 방

법은 순도가 높은 산화알루미늄을 경제적으로 얻을 수가 있는데 수산화나트륨 수

용액과 가온 가압반응 시켜 알루민산나트륨 수용액을 만들어 보크사이트의 불순물

인 규소 철 티탄의 산화물을 불용성 잔재로 남기고 카올린계 반응성 실리카는 탈

규소 반응에 의해서 불용성 알루미노규산알칼리염을 만든다 여과된 알루미난나트

륨 수용액은 냉각한 다음 수산화알루미늄 결정의 종자를 가해서 교반 방치하면 가

수 분해하여 수산화알루미늄으로 분리하고 모액은 조정모액으로서 보크사이트 용

해공정에 순환 사용된다 가수분해하여 석출한 수산화알루미늄은 회전로에서 가열

되고 탈수하여 순도가 높은 산화알루미늄을 제조할 수 있다 이 방법을 바이어 방

법이라고 하며 오늘날 알루미늄 산업의 기초가 되는 것이다

- 19 -

다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질

알루미늄의 물리적 화학적 성질은 표 과 같다1

표 알루미늄의 성질표 알루미늄의 성질표 알루미늄의 성질표 알루미늄의 성질1111

분류분류분류분류 특성특성특성특성

기호 Al

원자번호 13

원자량 269815 gmol

비중 270

융점 6597

선열팽창계수(20 ) 239 micro-in

열전도도(20 ) 053 cal cm per 20 sec

비열(20 ) 0215 calg

전기저항 2655 microhm-cm

공간격자 면심입방격자 a=4043 Å

용해 알칼리 염산 황산 등

불용해 질산 아세트산 암모니아 등

또한 다음과 같은 알루미늄은 소재로서 우수한 특성을 지니고 있다

- 20 -

은백색의 광택을 가지는 부드러운 금속이다-

전성이 풍부하여 박막화하기 용이하다-

가공성에 필수적인 연성이 풍부하여 다양한 형상의 제조 및 가공이 용이하다-

시중에서 판매되는 알루미늄은 의 순도이며 주요 불순물은 규소- 9800~9985

와 철이다

합금처리 열처리 등에 따라 인장강도를- 7~60 kgmm2로 조정 할 수 있어 용도

에 따라 적절한 강도를 선정할 수 있다

열전도성과 전기전도성이 우수하다-

비중으로 보아 전형적인 금속이다 알루미늄의 비중은 동이나 철금속의 으로- 13

서 각종 제품의 경량화 목적에 유리하다

공기 중에 방치하면 자연적으로 내식성이 우수한 산화 피막을 형성한다-

비금속인 질소 황 탄소 등과 직접 화학반응하여 질소화물 황화물 탄화물이 된-

족 할로겐인 염소와 브롬과 화학 반응하여 각각 염화물 브롬화물을 만든다- 7A

산에 녹여 염을 생성시킨다-

염기에 녹여 수소를 발생시켜 알루민산염을 생성시킨다-

무독성이고 식품류와 반응도 하지 않아 가정용으로 우수하다-

재활용이 다른 금속보다 용이하다-

라 양극산화 공정라 양극산화 공정라 양극산화 공정라 양극산화 공정

알루미늄은 원래 활성적인 금속으로 공기 중에 노출되면 자연적 산화피막이 형성된

다 그러나 이것은 알루미늄 상의 도금 및 다른 금속의 코팅을 불가능하게 만든다

이런 자연 피막은 공업적 이용가치도 적으므로 인공적으로 더욱 두껍게 하여 10

이상의 산화피막을 만들며 이러한 과정을 양극산화라고 한다

양극산화 는 알루미늄을 전해액에서 양극으로 하고 전기를 통하여 양극(anodizing)

에 발생하는 산소에 의해서 알루미늄 면이 산화 되어서 산화알루미늄(Al2O3 피막이)

형성되게 된다 산화알루미늄 (Al2O3 피막은 투명 또는 반투명으로 내식성이 뛰어)

나고 다공질이어서 여러 가지 색으로 염색 가능할 뿐 만 아니라 알루미늄의 순도가

높을수록 아름답고 광택이 좋은 피막을 얻을 수 있어 공업용은 물론 장식용으로도

많이 사용되고 있다

- 21 -

양극산화를 포함한 모든 표면처리의 제조공정은 전처리 양극산화 혹은 표면처리

후처리로 크게 나눌 수 있다 전처리 공정은 가공소재의 표면에 있을 수 있는 오염

물질과 공정중이나 이송 중에 발생할 수 있는 오염 물질을 모두 제거 하여 표면처

리가 용이하도록 하는 과정이다 전처리 과정을 거친 가공소재를 양극 산화 한 후

후처리를 한다 후처리는 양극산화 후 생성된 양극파막상에 외관성과 장식성의 부

여 또는 내식성 및 내마모성과 같은 기능성을 향상하기 위한 처리 이다

양극상에서 일어나는 반응은 법칙에 의한 반응과 법칙에 따르지 않Faraday Faraday

는 반응으로 구분할 수 있다

전기 정련 또는 전기도금에서 가용성 양극의 용해기구는 위와 같지만 양극 산화의

경우에는 알루미늄은 위와 같은 기구에서는 용해되지 않는다고 한다

활성층과 전해액과의 경계면에서 OH-가 방전해서 산소가스가 발생하고 전자는 피

막을 통해서 알루미늄 양극에 흡수된다 알루미늄을 1 ampdm2정도의 전류밀도

로 전해할 때 순수한 알루미늄의 경우에는 산소가스의 발생이 보이지 않지만 알루

미늄합금의 경우에는 통과전기량의 통상 경우에 따라서는 이것 이상에10 ~20

상당하는 산소가스가 발생한다 10 ampdm2과 같은 고전류밀도에서 전해하면 순

수한 알루미늄의 경우에도 알루미늄의 산화에 요구되는 이상의 과잉 산소가 가스로

서 발생한다

이온이 피막을 이동함에 따라 산화반응이 진행한다고 생각된다 가동이온중에는

H+ Al+++ O--

OH-외에 전해질의 음이온이 있다고 생각되고 이것의 거동에 대해

서는 여러 견해가 있다

알루미늄의 양극에서 수소를 생성하는 것은 두 극의 가스 중에 수소가스를 함유하

고 있고 황산법의 경우 황화수소를 발생으로 확인할 수 있다 비슷한 현상은 저전

장에 대한 연구결과 예를들면 알루미늄을 등의 수용액 중에서 양극 분극하면 NaCl

법칙에 기초를 두어 전해전류로부터 계산된 값보다 과대한 속도Feraday 10~20

로 용해하고 수소의 발생을 수반하는 것으로 알려져 있다

특히 알루미늄의 양극산화는 법칙에 따르는 반응으로서 그 양극산화 방정Faraday

식은 다음과 같다

- 22 -

마 피막의 구조마 피막의 구조마 피막의 구조마 피막의 구조

다공성 양근산화 피막의 구조에 대해서는 그 모델이 여러 가지가 발표되고 있으나

가지의 대표적인 모델로 나타낼 수 있다3

그림 의 는 년에 제출된 등의 모델로서 전자현미경 관찰에 비해 미1 (a) 1953 Keller

세골 셀 활성층 및 벽의 구조를 나타내고 그것에 기하학적 칫수를 부여한 획기적

인 것으로 기본적인 형성에 있어서는 현재도 큰 변화가 없다 그림 는 (b) Akabori

의 모델로서 활성층은 약 50Å의 알루미늄을 과잉으로 함유하는 Al2O3로 이루어져

있으며 셀의 성장에 따라 각 셀간에 이 알루미늄을 과잉 함유한 Al2O3의 층이 개재

한다고 한다 또한 미세공단 면의 형태는 수산피막에서는 거의 원형이지만 환산피

막에서는 복잡한 형상을 나타낸다고 보고되고 있다 그림 는 년에 발표된 1(c) 1962

의 콜로이드 모델로서 다공성의 의미를 기하학적인 기공에 중점을 두지 않Murphy

고 산화물의 콜로이드적 성질의 변화에 의해 설명한 것으로 알루미늄 소지에 가장

가까운 쪽은 완전히 무수 Al2O3이지만 외측으로 감에 따라 미세한 산화물 콜로이드

입자의 외면에 물 및 기타 이온이 흡착하여 전도성을 가지는 부분으로 형성된다

의 모델(a) Keller 의 모델(b) Akabori 의 콜로이드 모델(c) Murphy

그림 양극산화피막의 구조 모델그림 양극산화피막의 구조 모델그림 양극산화피막의 구조 모델그림 양극산화피막의 구조 모델11111111

프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황2222

가 재제조산업가 재제조산업가 재제조산업가 재제조산업

- 23 -

재제조 은 고장 폐기 또는 교환된 물건을 회수하여 신제품과 같(remanufacturing)

은 상태로 만들어내는 일련의 과정을 의미한다 재제조는 제품의 수명을 연장시키

는 것과 같은 효과를 가지며 그 결과 폐기됨으로 인해 그대로 손실이 되는 원재료

에너지 및 노동력 등 생산요소를 크게 절약할 수 있다

미국의 경우 재제조는 산업에 따라 상이한 명칭으로도 불리는데 자동차부품산업의

경우에는 레이져 토너 카트리지의 경우는 타이어 재제ldquorebuildingrdquo ldquorechargerrdquo

조의 경우는 로 표현되고 있으며 대신ldquoretreaderrdquo ldquoremanufacturingrdquo

이란 표현이 사용되는 경우도 있다 재제조는 비교적 최근에 등장한ldquorecoditioningrdquo

개념으로 이와 유사한 개념으로는 재활용 재사용 수리 등이 있다 이러한 개념들

은 모두 못 쓰게 된 제품을 그대로 매립 소각 등의 방법으로 완전히 폐기하지 않

고 이를 다시 이용한다는 점에서 재제조와 유사하다 그러나 재제조와 재활용 재사

용 및 수리는 가치가 새로 창출되는 과정이 크게 상이하다

재활용은 폐제품이 원재료 생산에 다시 투입되는 것으로서 주로 신문지 유리병 및

알루미늄 캔과 같은 소비재가 대상이 된다 이러한 제품들이 소비가 된 후에 폐기

물 처리 과정에서 수거를 통해 회수되어 원자재 형태로 돌아가 제품생산 과정에 원

재료로 사용되는 것이 재활용 과정이다 수리는 고장 또는 성능 저하의 원인을 찾

아내어 문제된 부품을 고치거나 또는 교체하는 것을 의미한다

이에 비해 재제조는 생산된 제품이 성능 등 상품으로서의 모든 면에 있어서 신제품

과 거의 유사한 상태가 되도록 폐제품을 완전히 분해하고 부품을 수리 또는 교체하

고 검사를 하는 과정으로서 재활용 등에 비해 훨씬 확대된 개념이다 그러나 재제

조 개념이 이렇게 명확히 사용되고 있는 것만이 아니다 우리나라에서도 일부 분야

에서는 와 재제조와 같은 개념으로 사용되고 있고 일본의 경우에도 정책적rebuild

으로는 재제조 개념이 별도로 구분되지 않고 재사용 범주의 하나로 간주되어 사용

되고 있다 따라서 재제조품은 다음과 같은 조건을 만족시키는 제품이라고 말할 수

있다

재제조 제품의 주 구성 요소는 사용되다 폐기된 제품-

폐기된 제품은 그 부품의 성능이 충분히 판별될 수 있는 수준까지 해제-

중고제품의 부품은 철저히 세척되고 먼지와 부식이 없는 상태로 수리-

분실되었거나 결함이 있거나 부서진 또는 많이 닳아버린 부품들은 모두 정상적-

으로 기능을 할 수 있는 수준으로 수리가 되거나 또는 새 부품 재제조된 부품 또

는 성능이 정상적인 충고부품으로 교체

- 24 -

재제조된 제품의 모든 기능이 정상적으로 작동할 수 있도록 필요한 경우 각 부-

품에 대해 기계가공 재감기 재마감 또는 기타 필요한 조치가 취해짐

각 부품은 다시 조립되고 동종의 신제품과 동일한 성능을 갖는지 검사-

그림 내구재의 물질 순환 고리그림 내구재의 물질 순환 고리그림 내구재의 물질 순환 고리그림 내구재의 물질 순환 고리2 2 2 2

재제조된 상품의 특성 중 가장 중요한 것은 재제조품의 성능이 신제품에 비해 뒤떨

어져서는 안된다는 것이다 이러한 특성으로 인해 선진국에서는 재제조업체가 재제

조 제품의 품질을 보증하는 경우가 일반적이다 이렇게 제조된 재제조 제품들은 재

제조산업이 가장 발달한 미국의 경우 신제품 가격이 수준에서 판매되고45-65

있다 재제조의 개념은 원재 생산에서부터 원자재 제조과정에서의 가공 사용 재사

용 재제조 재활용 및 최종적인 폐기과정을 보여주는 생산과정에서의 물질 순환과

정을 살펴보면 보다 명확히 이해할 수 있다 그림 참고 ( 1 )

나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업

프린터 생산업체에서 판매하는 원제품에 비해 저렴한 가격대의 재제조 카트리지에

대한 수요가 증가하면서 토너카트리지 재제조산업은 호황에도 불구하고 무분별한

영세업체의 난립으로 여러 가지 문제점을 발생시켰다

- 25 -

사용 후 토너카트리지 재제조산업을 활성화에서의 장점은 부품공급 부담의 일정부

분을 재제조 제품으로 대체하여 부품공급 의무부담이 완화되고 에너지 및 자원은

원제품에 비해 이상 절약이 가능하다는 것이다 현재 우리나라의 사용 후 토너80

카트리지 재제조 관련 주요 문제점으로는 대부분의 업체가 재제조에 대한 개념 인(

식 의 결여에 기인하여 단순히 사용 후 토너카트리지를 닦아서 재충진하여 재사용)

하는 것이다 또한 사용 후 카트리지의 소유권 문제 지적재산권 문제 등으로 원제

조업체와의 분쟁이 발생할 가능성 또한 매우 높다 우리나라에서 재제조와 관련된

일반 현황 및 문제점은 다음과 같다

원토너 카트리지는 년 기준 만개가 판매 재제조 토너카트리지 생산량- 2003 184

은 만개 사용134

년 기준 원토너 카트리지 공급량 대비 재제조율은 로 추정- 2003 243

토너카트리지의 재제조시 원토너 업체의 상표를 삭제하지 않으면 현행 상표법-

및 부정경쟁방지법에 저촉될 소지가 있음

토너카트리지 원제조업체에서 사용 후 카트리지의 회수에 적극적으로 참여할 경-

우 회수된 카트리지를 물질 재활용에 앞서 재제조를 우선 고려하도록 하는 제도적

장치가 필요

현행 재제조 토너카트리지의 품질평가는 전문화된 표준 및 규격이 미완의 상태-

로 재제조 토너카트리지의 품질제고를 위한 법적 제도적 장치의 마련이 필요

토너카트리지 업체의 대부분은 종업원 명 이내의 영세 소규모 업체로 그 수- 3-4

는 약 개 이상으로 추정250

참여기업의 현황 및 애로 기술참여기업의 현황 및 애로 기술참여기업의 현황 및 애로 기술참여기업의 현황 및 애로 기술3333

주 삼텍은 기존의 재제조 업체들에서 행하여지고 있는 폐 프린트 카트리지 재활용( )

기술에서 탈피하여 폐 프린트 카트리지를 완전 분리 후 각각의 부품별 회수를 통

한 재활용 기술 및 아노다이징 공정을 도입한 고광택성 감광 드럼을 생산하고 있는

재제조 부품전문기업이다 일반적으로 폐 프린터 카트리지를 이용한 재제조 산업은

카트리지의 분리 후 회수된 의 간단한 표면처리 공정을 통한 재활용 기OPC Drum

술로 이미 유럽의 여러 선진국 및 국내 일부 기업에 의해 시도되어오고 있다 하지

만 기존의 공정을 탈피하여 회수된 폐카트리지를 선별lsquo rarr 부품관리 rarr 세정 rarr 고

광택 아노다이징rarr 고순도 알루미늄 회수 표면감광코팅 감광드럼 제조 등의 각rsquorarr rarr

공정을 통하여 폐카트리지를 이용한 감광드럼을 재제조하고 있으며 이에 대한 특허출

원을 완료한 상태이다

- 26 -

그림 토너 카트리지 재제조 공정그림 토너 카트리지 재제조 공정그림 토너 카트리지 재제조 공정그림 토너 카트리지 재제조 공정3 3 3 3

폐자원을 이용한 신규시장을 형성할 수 있는 재생자원화 기술을 보유하고 있음에도 불

구하고 국내 중소기업의 여건 상 전문 인력의 부족 및 기술습득의 어려움에 기인하여

그 기술적 한계를 극복하지 못하고 있는 실정이다 따라서 현 재제조 공정의 공정 최적

화 기술 드럼의 표면코팅 층의 제거 시 사용되는 신규 화학약품의 개발 그리고 생산

성을 극대화 할 수 있는 최적공정 설계에 대한 고급 전문 인력의 현장기술지도가 절실

한 상황이다

제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표2222

기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격1111

가 기술지원의 목표가 기술지원의 목표가 기술지원의 목표가 기술지원의 목표

폐프린트 카트리를 분리 세정공정을 통하여 얻어진 고순도 알루미늄을 아노다이징 기

술을 이용하여 고광택성을 갖는 감광 드럼의 고효율 회수공정 지원 및 드럼의 표면코

팅층의 제거 시 사용되는 각종 화학약품의 최적 배합비율과 최적화 공정기술 지원

- 27 -

나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격

공정개선공정개선공정개선공정개선 0신제품

제조기술0 품질향상품질향상품질향상품질향상 0

양산화양산화양산화양산화 0 시험분석 0 시제품 제작시제품 제작시제품 제작시제품 제작 0

제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용3333

세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용1111

감광코팅층 용해를 위한 용매 개발 및 적절한 혼합용매비율에 관한 기술지원

감광코팅층은 크게 세가지- (Blocking Layer Charge Generation Layer Charge

다른 필름으로 구성되어있다 따라서 세가지 필름을 동시에 제거할Transport Layer)

수 있는 용매 혹은 혼합용매에 대한 체계적인 기술지원

폐카트리지의 분해과정에서 발생되는 부산물의 분리공정 기술지원

수거된 드럼으로부터 고광택 고순도 알루미늄을 얻기 위한 전처리 분리공정- OPC

상에서 효과적인 플라스틱 기어부분과 분리기술 지원

합리적 세정공정 설계를 통한 폐 감광 드럼의 표면처리기술 지원

고생산성 세정공정을 위한 공정개선 기술지원-

고광택 특성을 갖는 아노다이징 공정기술 지원

드럼의 재제조 공정 합리화 방안 구축 지원OPC

기타 폐자원의 재활용 공정기술 지원

드럼이외의 부산물을 이용한 재활용 기술지원- OPC

화학물질을 동반하는 공정에서의 사용자 안전을 위한 반응원리에 대한 교육

합리적 공정운용을 위한 전문가 교육

기업의 품질시스템 구축을 위한 기술자문

제품의 신뢰성 향상을 위한 합리적 공정관리 시스템 구축 방안지원

- 28 -

기술지원의 목표기술지원의 목표기술지원의 목표기술지원의 목표 기술지원의 내용기술지원의 내용기술지원의 내용기술지원의 내용 기술지원범위기술지원범위기술지원범위기술지원범위

세정공정기술 확립

감광코팅층 분석-

고효율 용매 및 최적혼합용매-

고생산성 세정공정 설계기술-

아노다이징 공정 확립

아노다이징 공정분석-

최적 아노다이징 운전 조건확립-

고성능 전해액 구성 확립-

품질 신뢰성유지 시스템 구축-

기타 폐자원 재활용 기술

플라스틱 정성분석-

플라스틱 기어부의 재활용 기술-

컴파운딩 기술-

- 29 -

제 장 국내제 장 국내제 장 국내제 장 국내2222 ㆍㆍㆍㆍ외 기술현황외 기술현황외 기술현황외 기술현황

아노다이징 처리에 있어서 황산법은 년 영국 와 에1927 C H R Gower S O O Brien

의해 특허출원된 후 발전을 거듭하여 현재 세계적으로 가장 널리 보급되어 있는 방법

이다 전해질은 황산은 저렴하고 전해조작이 다른방법에 의하여 간단하며 생성된 피

막은 다른 방법으로 얻어진 피막보다 그 투명도가 좋기 때문에 알루미늄 합금에 적합

하다 합금성분에 의한 악영향이 적으며 피막의 색상도 옥살산보다 엷어서 염색에 적

합하다 또한 인가되는 전압이 낮고 전력소비량도 적으며 약품가격이 저렴한 장점이

있다 그러나 옥살산법보다 알루미늄의 용해량이 많고 생성되는 피막의 두께는 어느

정도 한계점을 가지고 있다 황산에 의한 피막의 용해가 크기 때문에 피막이 연한 단점

이 있다 황산피막은 다공성이며 내식성 내마모성이 양호하여 건재 공업용품 주방용

품 평판 기계부품 장식품등의 분야에서 널리 이용되고 있다 피막의 두께는 통상의

전해처리온도 약 에서( 20 ) 30~40 정도 얻어진다 공업적 처리조건은 한국공업규

격 을 표 및 표 에 나타내었다 여기에서 전해액의 농도와 온도 전류밀도KSD 9531 2 3

그리고 전해시간 등은 피막의 두께 경도 내식성 다공성등과 밀접한 상관관계를 가지

고 있으며 또한 알루미늄 용존량 교반공기량등도 무시할 수 없는 인자이다

표 황산법의 양극 산화 처리 조건표 황산법의 양극 산화 처리 조건표 황산법의 양극 산화 처리 조건표 황산법의 양극 산화 처리 조건2 (KSD 9531)2 (KSD 9531)2 (KSD 9531)2 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건 허 용 치허 용 치허 용 치허 용 치

전해액 조성 황산 10 ~30 plusmn2

알루미늄 이하20gL

욕 온도 15 ~ 25 plusmn2

전류밀도 60 ~ 300A plusmn7

시 간 피막두께에 필요한 시간

욕 전압 설정전압 plusmn2V

- 30 -

표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건

전해액 조성 황산 15

알루미늄 5 gL

욕 온도 21 plusmn 1

전류밀도 130A plusmn 5

시 간분30 ~ 10 의 경우(A 6063 )

분60 ~ 18 의 경우(A 6063 )

욕 전압 16V

옥살산법은 년 일본에서 개발되었으며 옥살산 알루마이트법으로서 널리 공업적으1926

로 이용되어 왔다 한편 독일에서는 법으로 공업화되어 있다 옥살산은 고가이 Eloxal

고 교직 중첩 전원설비를 사용해야 하며 조작이 복잡하여 단위처리면적당 소비전력이

높은것 외에도 피막이 흰색을 띄게 되기 때문에 최근에는 그 신장이 둔화되고 있다 그

러나 황산피막보다 피막의 염색성은 떨어지지만 내식성 내마모성이 우수하기 때문에

일용품의 일부와 특히 외관은 문제되지 않지만 고도의 피막성능을 요하는 공업용품등

에 이용되고 있다 공업적 처리조건은 한국공업규격 을 예로 들면 표 및 표 KSD 9530 4

와 같다5

표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건 허 용 치허 용 치허 용 치허 용 치

전해액 조성 유리산 2 ~ 5 plusmn1

알루미늄 이하20gL

욕 온도 15 ~ 35 plusmn4

전류밀도

직류와 교류의 경우

교류 40 ~ 350A

교류 40 ~ 700A plusmn7

교류의 경우 80 ~ 700A

시 간 피막두께에 따른 시간

욕 전압 설정전압 plusmn15V

- 31 -

표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건

전해액 조성 유리산 3

알루미늄 5 gL

욕 온도 28 plusmn 2

전해밀도

직류와 교류의 경우

직류 130A

교류 100A

시 간분25 ~ 6 의 경우(A 1100 )

분38 ~ 9 의 경우(A 1100 )

욕 전압직류 25 V

교류 80 V

피막의 성질피막의 성질피막의 성질피막의 성질 피막의 생성피막의 생성피막의 생성피막의 생성 온도 농도의 영향온도 농도의 영향온도 농도의 영향온도 농도의 영향 조작조작조작조작 실시조건의 예실시조건의 예실시조건의 예실시조건의 예

교교교교

류류류류

법법법법

연하고 표면에 요철

이 있으며 직류법과

동일한 두께의 경우

내식성이 양호함

적음

교류전류계의 읽기

에 을 곱하면036

직류값에 해당됨

농도의 영향은 큼 간단함

40~60 V

2~3 Adm2

25~30

분5~60

직직직직

류류류류

법법법법

경도가 크나 침식에

위해 구멍이 생김많음

액온을 낮게 유지

해 주어야 하고

농도의 영향은 적

간단함

40~60 V

1~2 Adm2

18~20

분10~60

교교교교

직직직직

중중중중

첩첩첩첩

법법법법

경하고 내식성이 있

고 최상의 피막을 얻

을 수 있음

많음

단시간에 두꺼운 피

막을 얻을 수 있음

보통

복잡하고

전력 소

모 량 이

많음

DC 25~30 V

1~3 Adm2

AC 40~80 V

1~3 Adm2

20~30

분15~60

- 32 -

크롬산법은 에 의해 년 영국에서 개발되어 수상비행기용 듀랄Bengough-Stauart 1923

루민의 방식을 목적으로 사용되었다 대표적인 방법으로는 단계적인 전해전압을 상승

시키는 법과 정전압 전해에 의한 미국 표준국의 방법이 있다 피막Bengough-Stauart

의 외관은 불투명하고 암회색을 띈 에나멜색이다 표준상태에서 생성되는 피막두께는

2 ~ 5 정도이므로 내마모성은 좋지 않지만 같은 두께의 다른 피막에 비하면 내식성

은 양호하다 처리조건으로 법은 전해액은 크롬산을 함유하 Bengough-Stauart 25

며 전해온도는 40 plusmn 2 로 하고 전해전압은 에서 까지를 분간 서서히 상승 0 V 40 V 10

시켜 에서 분간 유지하고 다시 분간 까지 상승시켜 최후의 분간은40 V 20 5 50 V 5 50 V

로 유지한다 이때 전류밀도는 01 ~ 05 정도이다 정전압 크롬산법에서는A 5 ~

의 크롬산전해액을 사용하고 전압은 처리시간은 분정도이다10 40 V 30

종류종류종류종류

조건조건조건조건옥 실 산 법옥 실 산 법옥 실 산 법옥 실 산 법 황 산 법황 산 법황 산 법황 산 법 크 롬 산 법크 롬 산 법크 롬 산 법크 롬 산 법

농도H2C2O4

(1) 3~5 (2) 10H2SO4 10~20 CrO3 3

온도(1) 20~30

(2) 15~60

(1) 15~22

옥살산을 첨가하면(2)

35까지

40plusmn20

전압(1) AC 40~80 V

(2) DC 25~30 VAC 15~25V

로부터 서서히DC = 0V

상승해서 로 하고40V

최후 분간은 로 유지5 50V

전류밀도(1) AC 1~3 Adm

2

(2) DC 1~3 Adm2

05~15 Adm2

03~04 Adm2

시간 분10~60 분5~100 분60

피막두께

H2C2O4 5 30plusmn2

AC 3 Adm2

분간에 40

10~12

H2SO4 20 30plusmn5

DC 10 Adm2

분간 20

에 5~7

분간에15 3~35

특징

특히 순 에 대해서는Al

경도 내식성 등 가장

우수한 피막을 얻는다

탈지력이 좋고 저질 Al

에도 광택이 좋으며 단

점으로 전력과 약품의

소비가 많음

설비가 많이 드나 유지

가 용이하고 유지비가

적으므로 보급이 많아

지고 있다 탈지력은 작

으나 합금 및 착색용 Al

양극산화에 적합함

투랄루민계에 적합한 양

극산화법이며 내식성이

있고 회색의 무광택 피

막이며 강도가 약하다

착색에는 적합하지 않음

- 33 -

그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도44441111

- 34 -

양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책

결함항목결함항목결함항목결함항목 원 인원 인원 인원 인 대 책대 책대 책대 책

버닝

버프버닝

전해액 온도 불균일

국부적 고전류밀도

수산화 알루미늄 버닝

연마조건의 적정화

액순환 교반량증가

전해파형의 평활화 전류밀도 낮춤

수세 알루미늄처리량의 조정

숏트

제품과 리드선의 접점의 어긋

제품과 음극과의 접촉

압출후의 국부적 냉각부족

디스멋트부족

거는 방법 개선

극간거리조정 내부음극유치법 개선

균질 한 냉각( )均質

질산농도증가 중크롬산카리첨가

욕중에서 흔든다

전해부식

접점불량

사용수로부터의 염소이온흡입

용접용후락스부착

인체의 땀이나 지문부착

중금속이온 흡입

유리산부족

중첩교류분 부족 수산법에 많(

음)

접점개량

순수사용

전해전의 충분한 세정

손장갑사용

중금속용출방지

산의보충

교류분 증가시킴

색얼룩

극비 의 부적당( )極秘

극간거리의 부적당

복잡한 형상

전류분포 불균일

교반부족 불균일

전해액 온도 상승

이물 부착( )異物

전해액 잔존

합금성분( )合金成分

염색조건

접점부족

음극면적조정

음극을 이동해 본다

음극배치의 고려

랙크접점수 증가

접점위치고려

전해액 순환량증가 냉각

수세를 충분히 한다

수세를 충분히 한다

재질확인

염색욕의 농도 관리p H

적정한 접점을 취한다

무지개

접점부족

전기접점불량

전해중단

표면적과 리드선의 적정화

리드접점부의 이탈방지

교반을 약하게 한다

- 35 -

결함항목결함항목결함항목결함항목 원 인원 인원 인원 인 대 책대 책대 책대 책

표면얼룩탈지불충분

재질 열처리의 불균일

탈지를 충분히 행한다

재질 열처리를 정확하게

표면거침소재의 조성부적합

엣칭조건의 부적합조건관리를 엄중하게 행한다

수산화나트륨 엣칭액의 노화 액관리 철저

버 닝 엣칭후 수세까지의 시간이 길다 엣칭후 신속수세

그림자모양 리드선에 의한 투영흔적 리드선위치에 주의할것

봉공얼룩물건의 겹침

온도의 불균일

물건이 겹치지 않도록 한다

온도분포를 균일하게 한다

액흐름

전해액을 유출

수세부족

맞춤시 불량

충분한 수세

스팟트개량

가스포겟틀 랙크각도의 부적합

공기교반 내부음극에서의 수소발생

적당한 틀과 랙크의 거는 각도선정

가스가 유출하도록 랙크를 만드로 건

크 랙 저온전해 봉공온도 가열 기계적 충격 이상의 가열을 피한다110

제품취급주의

성능결함 및

막두께부족

전해시간 짧고 전류밀도가 낮다

내부음극부족 및 음극면적부족

틀과 걸이 면적이 크다

리드의 접촉불량 탈막부족

리드의 전기용량부족

전기접점부족

전해액 온도가 높고 국부고열발생

합금조성의 부적합

적정시간과 전류밀도 선정

형상에 맞게 사용 및 이상전압이 안걸

리게 할 것

전류용량에 맞는 전해면적선정

리드부착개량 및 완전탈막

단면적이 큰 리드사용

접점증가

냉각 및 교반 순환을 충분하게

적절한 합금선택

내마모성 전해액 온도가 높고 전류밀도가 낮다 냉각 및 적정한 전류밀도 선택

내식성부족

전해시간이 너무 길고 전해액 농도가 높

합금조성의 부적합

전류밀도 높이고 전해시간단축 농도

적정유지

적절한 합금선택

불꽃유리산부족 전해액노화

전해액이 높고 전류밀도 불균일

산보급 및 전해액 일부교체

냉각 및 전류밀도 조정

박 리 정전이나중단 전해재생 및 가급적 전해중 중단을 피할

표면모양 알루미늄 주물 재료결함 엣칭조건 알루미늄 개선 및 주물재선택 엣칭액

선택

분취

전해액농도 용존알루미늄 증가

전해액 온도상승

수세부족

봉공액 오염

분석에 의해 조정관리

전해액 냉각 교반

수량 수세횟수 수세시간증가

봉공액 교환

- 36 -

재제조산업의 중요성과 경제적 효과 분석의 관점에서 볼 때 화석연료는 연소과정

에서 아황산가스 질소산화물 먼지 휘발성 유기화합물 먼지 등 대기오염물질과

이산화탄소와 같은 지구온난화 물질이 다량으로 발생한다 따라서 에너지 사용 감

소는 그만큼 대기질 개선에 기여를 하게 된다 에너지 소비 감소는 또한 수력과 원

자력 발전량을 감소케 함으로써 생태계 파괴와 핵폐기물 문제의 완화를 가능케 한

다 이러한 재제조의 환경개선 효과는 이를 사회적 편익으로 간주할 수 있으므로

금액으로도 환산될 수 있다 따라서 이를 고려하면 재재조의 경제적 효과는 단순히

생산요소의 절감효과만 감안하는 경우보다 훨씬 커진다 재제조산업의 경제적 및

환경적 효과는 매우 크다 더욱이 최근 들어 석유 및 기타 원자재의 공급 불안이

심화되고 있어 원자재 소비 절감의 필요성이 갈수록 증대되고 있다 뿐만 아니라

대기환경의 악화 방지에 대한 사회적요구의 증대와 매립지의 포화 등으로 인해 폐

기물 처리의 어려움이 가중되고 있어 재제조의 사회적 중요성은 대단히 커지고 있

재제조는 선진국에서도 크게 각광을 받고 있다 재제조산업은 현재 전세계적으로

사업장 수가 만개 고용규모 만명 시장규모 억 달러에 이르고 있는 것으로8 50 530

추정되고 있으며 특히 재제조가 가장 활발한 미국을 중심으로 빠른 속도로 확대되

고 있다 우리나라에서는 현재 자동차 부품과 토너 카트리지를 중심으로 재제조가

부분적으로 이루어지고 있어 그 규모는 그렇게 크지 않은 상태이다 이는 역으로

재제조산업의 활성화가 커다란 경제적 이익을 가져올 수 있음을 의미한다 따라서

재제조 산업을 정책적으로 육성할 필요성은 매우 크다

하지만 국내 토너카트리지 재제조 산업의 경우 년 일본 캐논사가 년부터 2006 2001

국내 업체를 상대로 레이져 프린터의 핵심부품인 감광드럼 드럼 의 삼각기어(OPC )

제조방식과 관련된 특허침해 소송을 제기해 지방 고법원 판결에서 승소한 상태이-

현재 국내에서 보급되고 있는 레이저 토너 카트리지와 잉크젯 잉크 카트리지는

이상 외국에서 직수입된 제품이다 지금 미국이나 유럽과 같은 선진국에서는90

전체 시장의 약 이상을 재활용 제품이 점유하고 있을 만큼 저렴한 재활용 카30

트리지의 사용은 당연한 것이다 우리나라 곳곳에 버려지고 있는 공재물질 카트리

지는 연간 만개 연간 톤 트럭 수천대분에 달하고 이렇게 폐기물로 버려300-400 8

진 각종 플라스틱 카트리지는 수백년이 지나도 썩지 않아 얼마든지 재활용이 가능

한 귀중한 자원을 낭비하며 환경오염을 가중시키고 있다 또한 국내 폐기물 관리법

에 프리터 카트리지는 지정폐기물에서 제외되어 있어 무단 폐기 방치될 가능성도

매우 크다

- 37 -

세계 다국적 기업이라는 미국의 몇몇 기업들 사이에도 재제조 붐이 일고 있다 기

존 리사이클링 방식이 폐기물 화학처리의 비용과 공해유발 억제에 따르는 막대한

재생비용이 드는 단점이 있다면 이를 원칙적으로 극복할 수 있는 대안으로 재제조

는 새로운 환경사업으로 입지를 넓혀가고 있다 현재 외국의 다국적 기업군들인 코

닥 제록스 듀폰 등은 최근 재활용 사업의 개념을 리사이클링에서 재제조로 GM

전환하고 이를 전제로 제품생산 매뉴얼을 전면 재개편하였다 대부분의 주요 부품

들을 쉽게 분해 조립하여 반영구적으로 재활용할 수 있게 획기적인 소프트웨어 시-

스템을 개발하여 활용하고 있는 것이다

프린터 토너 카트리지의 재활용은 다 마신 음료병을 수거하여 다시 음료수를 넣고

판매하는 것과 다를 게 없다 이제 우리도 재생품은 안쓴다 는 생각을 바꿔 프린 ldquo rdquo ldquo

터 값보다 카트리지 비용이 더 든다 는 문제를 재생카트리지 이용으로 경비도 줄이rdquo

고 환경을 생각하는 재활용에 관심을 가져야 할 때이다 정보통신의 혁명과 디지털

시대에 맞는 새로운 패러다임이 요구되는 지금 재제조 시스템을 구축하는 것은 녹

색경영 을 실천하는 환경중시 기업경영의 좋은 사례가 될 것이(Green Management)

다 또한 제품의 전과정에 걸친 환경영향을 파악하고 감소하기 위한 전과정평가

를 레이저 프린터 제품에 도입하여 적용함으로써(Life Cycle Assesment LCA)

보다 친환경적인 프린터가 개발될 것이다 또한 연간 억달러에 달하는 수입정품 4

토너 드럼을 재활용 토너 드럼으로 대체한다면 연간 억 천달러 수입 의존율을 3 2 (

로 낮출 경우 의 외화절약 효과가 기대된다20 )

- 38 -

제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과3333

제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행1111

드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정1 OPC1 OPC1 OPC1 OPC

레이져 프린터는 복사기의 건식 방식 원리를 이용하여 인쇄하는 프린터이다 내부

구성은 컨트롤러부 엔진부 인쇄부로 나뉘어져 있으며 컨트롤부에서는 컴퓨터로부

터 전송된 데이터를 인쇄할 페이지에 영상을 만들어 프린터 엔진부분으로 전달한

다 전달되 영상은 엔진 부분의 레이져 다이오드 회전 다면경 렌즈 프리즘장치

레이져 빔 센서 등의 장치를 거쳐 인쇄부분의 감광 드럼에 투사가 된다 다시 투사

된 영상은 감광 드럼에서 형성된 엔진 옆에 있는 용지에 옮겨서 영상을 인쇄한다

그 후에 인쇄된 용지는 고열 압착롤러에 압착되어 최종적으로 용지에 인쇄된다 레

이져 프린터는 저소음과 고품위 인쇄 다양한 서체와 고속인쇄 등의 장점을 가지고

있으며 제한된 용지사용과 유지 비용이 비싸다는 단점을 가지고 있다 그림 는 레 5

이져 프린터 카트리지의 분해도 및 주요 부품의 위치를 나타낸 것이다

그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도5555

- 39 -

레이져 프린터의 원리는 크게 단계로 크리닝 대전 노광 현상 전사 정착으로6

나눌 수 있으며 다음은 각 단계에 대한 설명이다

1 2 3

4 5 6

크리닝 이 단계는 이미지 진행의 처음 단계로 물리적 또는 전기 크리닝 진행을1

통해 새롭게 드럼에 이미지가 맺히도록 준비하는 단계OPC

대전 드럼 크리닝이 끝나면 로부터 읽혀진 정보를 레2 laser scanning unit (LSU)

이져빔을 쏘아 이미지를 드럼에 맺히도록 조건을 마련해 주거나 대전을 걸어 줌

노광 드럼 표면에 레이져빔이 전달되는 부분은 잠상이 맺히게 되며 드럼은 전3

류가 통할 수 있는 알루미늄 원통과 감광물질이 표면에 코팅되어 있으므로 빛을 받

은 부분에 이미지가 맺히게 됨 또한 드럼에 나타난 이미지 부분은 이 다음 단계에

서 토너를 끌어 당기게 됨

현상 잠상 이미지가 드럼 표면에 나타나며 현상 롤러는 토너분자를 드럼 표면4

에 전달하는 역할을 하며 닥터 블레이드는 토너량을 조절해 줌

- 40 -

전사 드럼 이미지에 토너 부분이 용지 쪽으로 전사 됨5

정착 토너가 묻은 용지가 히팅롤러와 압력롤러를 거쳐서 종이에 영구적으로 고6

착되게 함

가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도 OPC OPC OPC OPC

토너카트리지의 핵심 부품중 하나인 드럼은 표면의 마모가 증가함에 따라 드OPC

럼의 의 두께가 감소하며 피로도가 증가하는 것으로charge transport layer (CTL)

보고되고 있다 따라서 폐토너카트리지의 재제조시 이러한 관점에서의 부품에 대한

고찰이 매우 중요하게 된다

일반적으로 드럼은 의 표면전위를 갖도록 대전되며 이때 토너 입자-600 ~ -700 V

들을 밀어낸다 이는 인쇄 시 영역으로 나타나는데 이 부분을 백색전위 white

라고 불린다 그러나 대전능력이 저하되면 인쇄물의 백색부분(white potential V0)

에 불규칙적으로 토너가 유입되어 인쇄물에 그대로 전달되게 되면 이를

라고 한다 현상이 진행되면 초기 증가율 대비 증가background Background 10

될 때마다 토너 소비량도 증가되며 토너카트리지 수명을 단축시키는 원인이10

될 수 있다

자외선이 완벽하게 차단된 항온 항습 습도 이하 의 에서 특수광을 ( 36 ) Clean-room

설치하고 정전기가 방지된 상태에서 카트리지를 완전 분해한 후 마모되거나 손상

된 중요 부품들을 교체하여 특수 에 의한 재생산만이 새것을 능가하는Kow-How

품질을 가능케하는데 일부업체에서 재생한 토너카트리지는 원가만 낮춰 만들어지므

로 품질상의 문제점이 발생되어 프린터 수명을 짧게 할 수도 있다 토너는 기존에

들어있는 잔여물을 전면적으로 집진기로 세척 흡입 하여 완전 제거한 후 폐토너 카( )

트리지 및 중요부품을 교체한다

회 사용 가능하므로 상태에 따라 재활용 또는 교체한다 생산공정OPC Drum 2-3

에서 핵심인 토너가 흩어지지 않도록 마감을 하는 집진 수집된 폐토너를 전Unit

량 회수해 밀폐용기에 보관 폐기물 위탁처리업체에 처리케하는 세심한 배려도 환

경오염 방지를 위한 중요한 부분 중의 하나이다 재활용 현상기의 품질유지를 위한

승부관건은 소비자가 사용 후 폐기되는 폐현상기 폐카트리지 및 드럼 포함 수거( )

의 구축과 다양한 프린터 기종에 맞는 토너성분 분석에 달려 있다 프린터System

기종에 맞지 않는 토너카트리지나 마모성 부품이 적시에 교체되지 않을 경우에는

프린터 제품을 고장이 발생할 수 있다

- 41 -

그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정6 OPC 6 OPC 6 OPC 6 OPC

폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석2222

가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석

적외선 분광분석은 년 영국의 에 의해 개발된1800 F W Hershel dispersive IR

에 의해서 시작되었으며 최근에는spectromer FT-IR (fouirer transform infrared)

의 개발로 인해 활발한 연구가 진행되고 있다 적외선 분광분석의 원spectrometer

리는 적외선이 시료를 통과할 때 에너지가 분자간 원자내의 진동에너지와 일치하여

시료의 분자구조에 따른 특성 흡수 영역을 형성함으로서 이를 통해 정보는 얻게 된

다 적외선 분광분석은 시료의 정성 및 정량분석 물질의 구조확인 화학반응

연구 표면화학분석 등에 이용되고 있고 특히 플라스틱 물질의 정량 정성kinetics

분석 및 배향성 연구에 아주 유용하게 사용되고 있다

- 42 -

그림 은 기어부분 의 고분자를 정성분석한 의 분석결과로7 (sample2) FT-IR

2978cm-1 2920cm-1

1468cm-1 1382cm-1

1236cm-1 1087cm-1

892cm-1등의

특성 피크로 추정컨대 사용된 고분자 물질이 로 판단된다 그림poly(oxymethylene)

도 마찬가지로 의 고분자를 정성분석한 결과로2 sample3 2965cm-1

2918cm-12849cm-1

1768cm-1 1503cm-1

1219cm-1 1187cm-1

1159cm-1

1013cm-1 828cm-1

등의 특성피크가 관찰되었으며 결과적으로 polycabonate (PC)

의 특성피크로로 판단된다

나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석

열분석 이란 물질의 물리적 변수 를 온도의(thermal analysis) (physical parameter)

함수로 나타내는 분석 방법이다 즉 물질의 온도를 일정하게 변화시킴에 따라 나타

나는 열적특성 변화를 분석하는 것이다 이때 어떤 물리 변수의 변화를 볼것인가에

따라 여러 가지 방법이 존재한다 플라스틱의 열분석에는 대표적으로

와 가 이DSC(Differential scanning calorimetry) TGA(Thermo gravimetric analysis)

용된다 는 플라스틱 시료의 온도 열량변화 데이터로부터 시료의 물리적 화학 DSC

적 성질을 확인할 수 있다 또한 피크의 위치 모양 개수 등으로부터 정량적인 정

보들을 얻을 수 있으며 피크의 면적으로부터 열량변화의 정량적인 정보를 얻을 수

있다 으로부터 플라스틱 시료의 유리전이온도 결정화온도 녹는 DSC thermogram

온도 냉결정화온도 등의 정보를 확인할 수 있다 는 일정한 속도로 온도를 변 TGA

화시켰을 때 일정 시간동안에 일어난 시료 무게의 변화를 측정한다 에 의한 TGA

질량 온도 곡선은 플라스틱 시료의 열안정성 및 물질의 구성비 등을 확인할 수 있-

그림 는 의 분석결과 이다 약9 sample 2 TGA (Thermo gravimetric analysis) 30

0 부분에서 열분해가 일어나기 시작하며 344에서 중량감소 온도를 보인10

다 약 430이상이 되면 모든 고분자물질이 열분해 되는 것을 확인 할 수 있다

그림 은 의 데이터로 용융온도10 sample 2 DSC(Differential scanning calorimetry)

는 16664임을 확인하였다 는 결정성 고분자로 그래프에서 확인 sample 2 TGA

하듯이 약 300 이상의 온도에서도 분해가 되지 않는 열안정성을 보이나 약 에130

서 고분자가 녹기 시작하고 약 에서 완전하게 용융되는 것을 확인 할 수 있다170

는 약 이하에서 안정한 고분자 물성을 가지는 것을 확인하였다sample 2 130

- 43 -

그림 은 의 데이터로 초기 부터 중량감소가 일어나기 시작하며11 sample 3 TGA 430

중량감소온도는 를 보인다 정도에서 약 를 잔존율을 보인다 그10 485 540 20

림 는 의 데이터로서 는 비결정성 고분자로 에서 유리12 sample 3 DSC sample 3 119

전이 온도를 보이는 것을 확인하였다 데이터에서 확인하듯이 는 TGA sample2 400

이상의 온도에서도 분해가 되지 않는 열안정성을 보이나 데이터에 의해 이DSC 120

상의 온도에서는 고분자의 물리적 강도가 약화됨을 확인할 수 있다

- 44 -

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)

- 45 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)

- 46 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)

- 47 -

최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정3333

가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정

본 실험은 최적의 세정용매 조건을 찾기 위하여 기존의 상용용매 제품과A Benzene

용매를 이용하여 최적의 성능을 갖는 배합비를 확인하고자 하였다Toluene Xylene

표 은 상용용매 와 각 용매들의 세정속도를 나타내었다 상용용매 는 분 초의6 A A 3 30

세정속도를 보이는 것을 확인 할 수 있었다 그러나 상용용매 와 A Benzene Toluene

의 용매를 적절히 배합하면 약 분에서 분 초의 시간을 단축하는 효과를 나Xylene 1 1 20

타내었다

표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도6666

번호번호번호번호 함 량함 량함 량함 량 시 간시 간시 간시 간

1 상용용매 A 분 초3 30

2 Methylene Chloride 분이상8

3 m-Cresol 분이상8

4 Xylene 분이상8

5 Toluene 분이상8

6 Benzene 분이상8

7 상용용매 A Xylene (7030) 분 초2 30

8 상용용매 A Toluene (6040) 분 초2 40

9 상용용매 A Benzene (6040) 분 초3 20

10 상용용매 A m-Cresol (7030) 분 초3 20

11상용용매 A Xylene Toluene

(60436)분 초2 30

12상용용매 A Xylene Benzene

(60436)분 초2 40

13상용용매 A Toluene Benzene

(601624)분 초2 10

- 48 -

상용용매 는 약 초의 세정속도를 보이나 상용용매 과 자일렌의 일 때 약- A 210 A 8020

초의 세정속도를 보임150

상용용매상용용매상용용매상용용매 A XyleneA XyleneA XyleneA Xylene

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene

- 49 -

상용용매 과 의 비가 일 때 약 초의 세정속도를 보임- A Toluene 6040 140

상용용매상용용매상용용매상용용매 A TolueneA TolueneA TolueneA Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AToulene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene

- 50 -

상용용매 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- ABenzene 6040 195

상용용매상용용매상용용매상용용매 A BenzeneA BenzeneA BenzeneA Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ABenzene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene

- 51 -

상용용매 와 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- A m-Cresol 7030 200

의 함량이 증가할수록 점도의 증가로 인해 세정속도가 증가함- m-Cresol

상용용매상용용매상용용매상용용매 A m-CresolA m-CresolA m-CresolA m-Cresol

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도Am-Cresol OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC

- 52 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Toluene

함량별 세정속도는 초로 거의 일정하게 나타남- 160~170

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneToluene OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC

- 53 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장 빠- AXyleneBenzene 60436 60832 601228

른 초로 세정속도를 보임160~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC

- 54 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Toluene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장- ATolueneBenzene 601228 601624 602020

빠른 초로 세정속도를 보임130~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ATolueneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC

- 55 -

이상의 기초실험 결과로부터 폐 드럼 유기코팅층의 박리에 대한 기초자료를 확OPC

보하였다 기존의 박리액은 제푸믜 균일성 즉 품질 측면에서는 우수한 성능을 보이

고 있으나 사용시간 측면에서는 다소 미흡한 점이 있었다 따라서 본 기초실험결과

를 바탕으로 폐 드럼 유기코팅층의 박리 처리공정을 기존의 단계에서 단계OPC 5 3

로 공정을 개선함으로써 매우 향상된 생산성을 도모할 수 있었다 그림 은 기존 20

의 공정의 개념도와 개선된 공정의 개념도 및 제조된 박리조 차 를 나타낸 것(1~3 )

이다

그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진20 20 20 20

아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화4444

가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리

도금이나 아노다이징에서의 전처리는 양호한 제품이 생산 될 수 있느냐 하는 것이

관건이라고 볼 수 있다 그러므로 무엇보다도 주요한 부분이라 할 수 있다 전처리

는 기계적인 전처리와 화학적인 전처리가 있으며 다음은 화학적 처리법에 관한 주

요 내용이다

- 56 -

산세정산세정산세정산세정1)1)1)1)

가공품이나 버핑 연마를 한 제품은 기름기가 많이 남아 있기 때문에 그대로 에칭조

에 투입하면 기름기에 의한 얼룩이 생기거나 그 부분에 착색이 되지 않는 경우가

종종 있는데 이것을 제거할 목적으로 된 제품을 피막조에 전기를 통전하고Racking

부스바에 제품을 걸어주면 기름기와 이 물질이 제거되어 에칭에서 좋은 결과를 얻

을 수 있다

에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리2) ( )2) ( )2) ( )2) ( )

에칭은 알카리에칭과 산성에칭 두 가지로 대별되는데 여기서는 알카리 에칭만을 다

룬다 알카리 에칭은 일반적으로 를 사용하는데 는 알루미늄을 잘 용 NaOH NaOH

해하고 그때 발생하는 수소가스에 의한 물리적으로 흡착하고 있는 유지유를 제거하

며 표면을 아름다운 색으로 가꾼다

알카리 에칭조의 온도는 65~70 정도가 적당하며 에칭시간은 가공상태와 표면조

도 샌딩유무 등 횟수 변화에 따라 시간을 적절히 조절해야 한다 에칭시간은 약품의

농도 및 온도에 따라 탄력적으로 운용할 수 있으며 첨가제를 첨가하여 에칭면의 평활

성을 잘 조절 해 주어야 한다

중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거3) ( )3) ( )3) ( )3) ( )

에칭 후 수세를 하면 알루미늄 표면에 여러 가지 색의 재질별로 틀림 찌꺼기가 낀다( )

이것을 스머트 라고 한다 스머트는 피막이 진행되기 전에 제거되어야 하는데 이 공정

을 중화처리라 한다

에칭을 알카리 에서 했으므로 중화처리는 산성에서 해야 하는데 이때 사용하는(NaOH)

약품은 68 HNO3 질산( ) H2 물 의 비울을 로 하여 실온에서 침지해서 흔들어O ( ) 11

주면 깨끗이 제거할 수 있는데 재료에 따라 약간 차이는 있지만 계열인 경우 스커트50

를 완전히 제거하지 않으면 피막 후에도 스머트가 그대로 남아있어 스폰지나 보루로

제거해주어야 하는 번거로움이 있기 때문에 철저히 제거해야 하며 공정인Chromate

경우에 완전히 제거가 되지 않으면 좋은 제품을 얻을 수 없다

화학연마화학연마화학연마화학연마4)4)4)4)

- 57 -

화학연마란 외부의 전류를 사용하지 않고 광택연마를 행하는 방법으로 제품에 광택을

요하거나 표면에 이물질을 제거하기 위하여 행하는 공정이다 고광택을 요하는 외장재

쪽에 많이 이용되며 장비부품에서도 전체적인 흐름에 따라 변화하는 추세에 있기 때문

에 두꺼운 제품이나 얇은 제품 큰 제품과 작은 제품에 있어 연마시 항상 주의를 요하

며 적정한 온도를 유지하고 농도관리를 재질에 따라 잘 해 주어야만이 고품질을 보장

할 수 있다

액을 조정하는 방법에는 인산 황산 질산법 인산 질산법 인산 황산법 등이(1) - - (2) - (3) -

있으나 인산에 질산을 넣으며 후해가스가 많이 발생하므로 번 방법이 적당하다고 (3)

생각되며 현장에서도 인산 황산법을 선호하고 있다 액의 처리 조건 중 온도는 -

고루 사용할 수 있고 처리조 재질은 을 사용하여 보강을 충분히100~140 SUS 310L

하여 주어야 한다

전해연마전해연마전해연마전해연마5)5)5)5)

전해연마란 화학연마에서 알루미늄 표면에 광택을 내는데는 한계가 있으므로 그 이

상의 고광택을 원할 경우 행하는 공정이다 전해연마 시 제품의 표면은 어느 부분이라

도 정밀하고 세밀하게 조건이 같고 액의 온도도 균일해야 한다 또한 제품 표면에 발

생하는 기포를 제거하기 위해 강력한 에어 교반이 필요하므로 제품을 간간하게 고정해

야 한다 전해연마의 방법에는 황산인산법 광염소산초산법 진동전해연마법 등이 있

소결소결소결소결6)6)6)6)

전처리를 행함에 있어 작업자가 에칭시간과 화학연마시간을 어떻게 설정하느냐 함에

따라서 제품의 품질을 판가름 하게 된다

일반적으로 아노다이징에 사용하는 모든 설비는 최대용량의 선에서 사용하는 것 70

이 가장 바람직하다 작업을 진행함에 있어 복장은 항상 작업하기에 적합한가를 판단

하고 거추장스럽지 않은지 현재 공정에 맞는 보호구를 사용하고 있는지 본인 스스로

가 준비하고 확인해야 한다

나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화

- 58 -

황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성1)1)1)1)

경제성-

전해질로써 값싸고 공업적으로 안정하게 제조되는 황산(H2SO4유산 을 사용하는 것 전)

해조작이 다른 방법에 비해 간담함 전해 전압이 낮고 소비전력이 적게 드는 것 전해액

에 독성의 물질이 포함되어 있지 않고 의 걱정도 없기 때문에 폐액처리가 BOD COD

용이한 것등으로 가장 싸고 경제적인 양극산화 처리법으로 넓게 이용되고 있다

투명성-

얻어지는 피막은 다른 전해액에서 생성되는 피막에 비해 투명성이 높고 많은 실용합금

에 대해 무색의 피막을 형성한다 전해연마 화학연마 등의 광휘처리 후의 양극산화 피

막처리로 적당하다 또 무색의 피막은 염색 착생에도 좋다 피막의 투명도는 순도가

높은 알루미늄 일수록 양호하다 합금 원소의 는 피막의 투명도에 거의 영향이 없지 Mg

만 규소 철 망간 등은 투명도를 저하 시킨다(Si) (Fe) (Mn)

염색성-

얻어지는 피막은 활성도가 높고 염료의 흡착성이 좋기 때문에 유기 무기 염료에 의한

염색 인쇄가 용이하다

내식성 내마모성 및 경도-

내식성 내마모성이 양호하고 경도가 높은 피막을 얻을 수 있다 건축자재 공업제품 가

정용품 네임 프레이트 기계부품 장식품 등의 분야에서 요구되는 성능을 만족시켜 널-

리 이용되고 있다

피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계2)2)2)2)

표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건7777

- 59 -

표 에 표시된 수치는 어디까지나 공업적으로 유용한 피막을 얻는 범위이며 이 조건7

내에서 용도에 맞는 성능을 얻을 수 있는 처리 조건을 설정할 필요가 있다 황산 피막

은 용해성이 강한 상을 전해액으로 하기 때문에 처리 조거의 성능에의 영향은 대단히

크다 또한 각종 처리 조건이 피막과 욕 조건에 미치는 영향은 표 와 같다 2

표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향8888

경질피막법경질피막법경질피막법경질피막법2)2)2)2)

경질 양극산화 피막-

알루미늄 및 그 합금을 양극산화해서 화성한 피막은 종래 그 내식성을 이용하기도 하

고 착색 등에 의해 장식 목적에 이용하는 것이 주된 용도였다 그러나 최근에는 종래

의 양극산화 피막을 개량해 두껍고도 단단한 것을 얻을 수 있게 되었고 이미 경질 양

극산화 피막으로써 넓게 이용되며 그 우수한 특성을 발휘하고 있다

이 가볍고도 가공성이 좋은 금속과 표면에 화성되는 극히 단단한 피막과를 합쳐서 이

용하면 금후 더욱 용도를 확대할 수 있을 것으로 기대된다 규격으로는 30 이상의 피

막에 대해서도 품질이 규정되어 있지만 경질양극산화피막이라고 불려지는 것은 특별

한 규격이 있는 것은 아니고 일반적으로 표 에 표시하듯이 경도나 내마모성이 큰3 20

이상의 두꺼운 피막을 경질 양극산화 피막이라고 부르고 있다

- 60 -

표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류9999

피막 화성법피막 화성법피막 화성법피막 화성법3)3)3)3)

경질 양극산화 피막 화성법의 초기 연구는 종래 일반의 피막 화성에 사용되어온 황산

용 및 수산욕으로 실용화되어 왔다 그 후 양극산화 처리 기술의 진보와 함께 여러가

지 욕조성 및 화성 조건이 연구되어 황산용법 황산 수산혼합욕법 수산욕법 외에 각

종의 무기산 유기산 방향족설폰산 알코올 등을 혼합 또는 첨가해서 몇 가지에 방법

이 개발되었다

이들의 방법의 공통점은 종래의 아노다이징 화성 조건과 다른 필수 조건으로서 고전

류 밀도 저온 교반의 조건을 충분히 만족시키는 것이다 전류밀도를 보통 화선의 3

부로 하고 피막의 생성을 단시간에 행하여 전해액에 담겨있는 시간을 가능한 한2~5

짧게 하는 것이다 또 전해액에 의한 피막의 용해를 억제하기 위해서는 액온을 낮게 하

고 전해에 의해서 발생하는 열을 교반에 의하여 확산해 나가는 것이 중요하다 따라서

황산액과 같은 부식이 심한 전해액을 사용하는 경우에는 욕온도를 이하로 냉각해10

용해를 억제하는 것이 보통이다

황산욕에 수산을 비롯한 우기산등을 첨가하는 것도 있으며 비교적 고온에서 피막화성

이 가증하다 그러나 이들 수종의 첨가제를 가한 욕은 조성이 복잡하고 관리가 어려운

문제점이 있다 더욱 경질 아노다이징 피막을 화성하는 경우에 일반적으로 사용하고

있는 직류 대신에 트수전류파형을 적용하는 것도 피막 품질의 향상에 효과가 있다 예

를 들면 전류회복 현상을 이용한 것 주기적으로 극성을 변환시켜 부전류를 흘리면서

피막을 화성하는 전류 반전법 등이 있다

- 61 -

그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진21 ( ) 21 ( ) 21 ( ) 21 ( )

재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험5555

그림 는 드럼수명 측정 시험결과에 사용된 장비 사진이며 그림 는 조도측정에 사21 22

용된 장비의 사진이다

그림 는 조도실험결과를 나타낸 것이다 단면곡선에서 기준길이를 취하여 다24 ~ 27

섯 번째 높은 산과 다섯 번 째 깊은 골을 지나는 두 직선사이의 간격을 나타내는 점10

평균 거칠기 는Rz 10~18 값을 확인하였다 단면곡선에서 중심을 긋고 그 골에

해당하는 부분을 중심에 대해서 대칭 변환 후 구해지는 평균높이를 나타내는 중심

선 평균거치기 는 의 고른값을 확인하였다Ra 012~022

그림 은 재제조된 드럼카트리지의 성능시험 결과 값을 나타낸 것이다 그림 에30 30

서 보는 바와 같이 최종 사용가능한 용지의 장수는 약 장으로 나타났다 이12000

는 정품 토너 용량이 약 천장인것을 감안할 때 재제조시에도 사용가능한 것을 확3

인하였다

- 62 -

그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진22 22 22 22

그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진23 23 23 23

- 63 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과24 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과25 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 2

- 64 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과26 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과27 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 2

- 65 -

그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과28282828

- 66 -

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222

가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정

- 67 -

제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도4444

기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표 가중치가중치가중치가중치평가기준평가기준평가기준평가기준 평가방법평가방법평가방법평가방법

평가기관 등평가기관 등평가기관 등평가기관 등지원전지원전지원전지원전 지원후지원후지원후지원후

도금두께 20 불균일 4-6 실제품성능평가

표면조도 15 불균일15-17

실제품성능평가

감광코팅층 용해속도 30 12

mincycle

8

mincycl

e

자체평가

세정공정 최적화 모듈설계 및 구축 15 - - 현장실사

드럼 사용 수명OPC 20 -12000

pages성능평가

- 68 -

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

드럼의 감광코팅층 제거용 최적 용매 및 혼합용매의 기술지원은 생산량과 직OPC

접적으로 연관되어 있어 향후 주 삼텍의 매출신장으로 이어질 것으로 판단된다 ( )

이는 현재 비철금속의 원자재 상승으로 인해 토너 카트리지 재제조 업계의 원가인

상이 유발되고 있어 재제조된 고광택 드럼의 안정적인 공급은 재제조 업계의OPC

안정화를 이룩할 수 있음 또한 현재 전부 수입에 의존하는 알루미늄 드럼의 OPC

간접적인 수입대체효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다

- 69 -

Page 7: 아노다이징기술을이용한고광택감광드럼 재제조공정의양산화기술지원 · 과제보유번호 연구기관 2007.07.01~2008.06.30 연구사업명 부품소재전문기업기술지원사업

- 7 -

수입대체효과수입대체효과수입대체효과수입대체효과5)5)5)5)

해당기술의 기술력 향상 효과해당기술의 기술력 향상 효과해당기술의 기술력 향상 효과해당기술의 기술력 향상 효과6)6)6)6)

국내 재생 드럼 시장에서 생산성 향상으로 인해 가격경쟁력 확보- OPC

재생 드럼의 장비에 의한 수명예측으로 최종제품의 품질관리 확보- OPC

최적의 아노다이징 공정으로 인한 불량률 감소-

해당분야에 대한 전문인력 양성-

기술적 파급효과기술적 파급효과기술적 파급효과기술적 파급효과7)7)7)7)

재제조에 따른 재생카트리지 원가 절감 및 에너지 비용 절감-

원료의 가 외국 일본 등 에 의존하고 있어 약 의 원재료의 수입 대- 60 ( ) 60

체효과 발생

폐자원의 재활용 및 재제조에 따른 환경적 기대효과-

적용기술 인증 지적재산권 획득여부적용기술 인증 지적재산권 획득여부적용기술 인증 지적재산권 획득여부적용기술 인증 지적재산권 획득여부5 5 5 5

규격 인증획득규격 인증획득규격 인증획득규격 인증획득1) 1) 1) 1)

- 8 -

지적재산권지적재산권지적재산권지적재산권2)2)2)2)

종류 명칭 번호발명자

고안자( )권리자 실시권자

비고

등록 출원( )

특허오피씨 드럼 폐관의

재활용 방법10-0816465 주 삼텍( ) 주 삼텍( ) 주 삼텍( ) 등록

세부지원실적세부지원실적세부지원실적세부지원실적6666

항 목지원

건수지 원 성 과

기술정보제공 건8 기술 숙지 및 효율성 개선

시제품제작 건1 세정조 제작 및 생산속도 향상

양산화개발 건0

공정개선 건1 공정시간 단축 및 생산성 증가

품질향상 건0

시험분석 건17 정확한 시료 확인 및 세정용매 개선

수출 및 해외바이어발굴 건0

교육훈련 건2 프린터 카트리지 원리 및 기술 숙지

기술마케팅 경영자문 건0

정책자금알선 건0

논문게재 및 학술발표 건0

사업관리시스템

지원실적업로드 회수건24

참여기업 방문회수 건24

기 타 건0

상기 세부지원실적에 대한 세부내용 첨부

종합의견종합의견종합의견종합의견7777

사업목표 및 수립된 기술지원 내용을 적절히 수행함으로서 재제조된 감광드럼

에 대한 전문기술 확립과 감광코팅층 제거에 대한 독보적인 기술확보와 아울

러 재제조된 감광드럼의 유효수명을 예측함으로서 최종제품의 품질관리가 용

이해져 동종사업에 경쟁력을 확보하였슴

- 9 -

연구과제 세부과제 성과연구과제 세부과제 성과연구과제 세부과제 성과연구과제 세부과제 성과( )( )( )( )

과학기술 연구개발 성과과학기술 연구개발 성과과학기술 연구개발 성과과학기술 연구개발 성과1111

논문게재 성과

논문게재 세부사항논문게재 세부사항논문게재 세부사항논문게재 세부사항

(9)(9)(9)(9)

게재게재게재게재

년도년도년도년도

(10)(10)(10)(10)

논문명논문명논문명논문명

저자저자저자저자(11)(11)(11)(11)

(12)(12)(12)(12)

학술지명학술지명학술지명학술지명

(13)(13)(13)(13)

VolVolVolVol

(No)(No)(No)(No)

(14)(14)(14)(14)

국내외국내외국내외국내외

구분구분구분구분

(15)(15)(15)(15)

SCISCISCISCI

구분구분구분구분주저자주저자주저자주저자 교신 저자교신 저자교신 저자교신 저자 공동 저자공동 저자공동 저자공동 저자

사업화 성과사업화 성과사업화 성과사업화 성과2222

특허 성과

출원된 특허의 경우o

세부사항세부사항세부사항세부사항

(9)(9)(9)(9)

출원년도출원년도출원년도출원년도

(10)(10)(10)(10)

특허명특허명특허명특허명

(11)(11)(11)(11)

출원인출원인출원인출원인

(12)(12)(12)(12)

출원국출원국출원국출원국

(13)(13)(13)(13)

출원번호출원번호출원번호출원번호

등록된 특허의 경우o

특허 세부사항특허 세부사항특허 세부사항특허 세부사항

(9)(9)(9)(9)

등록년도등록년도등록년도등록년도

(10)(10)(10)(10)

특허명특허명특허명특허명

(11)(11)(11)(11)

등록인등록인등록인등록인

(12)(12)(12)(12)

등록국등록국등록국등록국

(13)(13)(13)(13)

등록번호등록번호등록번호등록번호

20080327오피씨 드럼 폐관의

재활용 방법주 삼텍( ) 한국 10-0816465

- 10 -

사업화 현황

사업화 세부사항사업화 세부사항사업화 세부사항사업화 세부사항

(9)(9)(9)(9)

사업화명사업화명사업화명사업화명

(10)(10)(10)(10)

사업화사업화사업화사업화

내용내용내용내용

사업화 업체 개요사업화 업체 개요사업화 업체 개요사업화 업체 개요(11)(11)(11)(11) (12)(12)(12)(12)

기 매출액기 매출액기 매출액기 매출액

백만원백만원백만원백만원( )( )( )( )

(13)(13)(13)(13)

당해연도당해연도당해연도당해연도

매출액매출액매출액매출액

백만원백만원백만원백만원( )( )( )( )

(14)(14)(14)(14)

매출액 합계매출액 합계매출액 합계매출액 합계

백만원백만원백만원백만원( )( )( )( )업체명업체명업체명업체명 대표자대표자대표자대표자 종업원수종업원수종업원수종업원수사업화사업화사업화사업화

형태형태형태형태

고용창출 효과

고용창출 세부사항고용창출 세부사항고용창출 세부사항고용창출 세부사항

(9)(9)(9)(9)

창업창업창업창업

명명명명( )( )( )( )

(10)(10)(10)(10)

사업체 확장사업체 확장사업체 확장사업체 확장

명명명명( )( )( )( )

(11)(11)(11)(11)

합계합계합계합계

명명명명( )( )( )( )

- 11 -

세부지원실적 증빙 내용세부지원실적 증빙 내용세부지원실적 증빙 내용세부지원실적 증빙 내용

참여기업 현장방문 건참여기업 현장방문 건참여기업 현장방문 건참여기업 현장방문 건1 241 241 241 24

NONONONO 일자일자일자일자 구체적 내용구체적 내용구체적 내용구체적 내용 증빙유무증빙유무증빙유무증빙유무

1 년 월 일2007 8 9 전기도금융 불용성 양극 기술관련 기술자료

2 년 월 일2007 11 2 양극산화 피막의 결함 및 대책

3 년 월 일2007 12 5 양극산화법 특징과 조건관련 기술정보

4 년 월 일2007 12 17프린터의 폐토너 잉크 카트리지 재제조

기술현황 교육

5 년 월 일2008 1 9 레이져 프린터의 구조 및 작동원리 교육

6 년 월 일2008 1 21 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 1

7 년 월 일2008 2 12 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 2

8 년 월 일2008 3 6 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 3

9 년 월 일2008 3 7 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 4

10 년 월 일2008 3 10 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 5

11 년 월 일2008 3 21 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 6

12 년 월 일2008 3 31 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 7

13 년 월 일2008 4 18 드럼관련 논문 및 특허 기술정보OPC

14 년 월 일2008 4 25 드럼 기어 부분 구조분석(FT-IR)

15 년 월 일2008 5 8 드럼 기어 부분 열분석 차(TGA DSC) 1

16 년 월 일2008 5 22 드럼 기어 부분 열분석 차(TGA DSC) 2

17 년 월 일2008 6 5 알루미늄 드럼 표면분석 차 알루미늄1 ( 5000)

18 년 월 일2008 6 10 알루미늄 드럼 표면분석 차 알루미늄2 ( 3000)

19 년 월 일2008 6 12 드럼 최종평가 차OPC (1 )

20 년 월 일2008 6 17 드럼 최종평가 차OPC (1 )

21 년 월 일2008 6 19 드럼 최종평가 차OPC (1 )

22 년 월 일2008 6 24 드럼 최종평가 차OPC (1 )

23 년 월 일2008 6 27 드럼 최종평가 차OPC (1 )

24 년 월 일2008 6 30 세정조 공정개선을 통한 생산속도 향상

- 12 -

기술정보제공 건기술정보제공 건기술정보제공 건기술정보제공 건2 82 82 82 8

NONONONO 일자일자일자일자 구체적 내용구체적 내용구체적 내용구체적 내용 증빙유무증빙유무증빙유무증빙유무

1 년 월 일2007 8 9 전기도금융 불용성 양극 기술관련 기술자료

2 년 월 일2007 11 2 양극산화 피막의 결함 및 대책

3 년 월 일2007 12 5 양극산화법 특징과 조건관련 기술정보

4 년 월 일2007 1 4 양극산화 열적안정성 논문외 건4

5 년 월 일2008 1 22 리사이클 제품과 특허권외 건3

6 년 월 일2008 3 12 양근산화 관련 논문외 건2

7 년 월 일2008 4 18 드럼관련 논문 및 특허 기술정보OPC

8 년 월 일2008 5 6 양근산화 피막 특성 논문외 건2

시제품제작 건시제품제작 건시제품제작 건시제품제작 건3 13 13 13 1

NONONONO 일자일자일자일자 구체적 내용구체적 내용구체적 내용구체적 내용 증빙유무증빙유무증빙유무증빙유무

1 년 월 일2008 5 29 세탁조 설계 및 설치 현장실사

- 13 -

시험분석 건시험분석 건시험분석 건시험분석 건4 174 174 174 17

NONONONO 일자일자일자일자 구체적 내용구체적 내용구체적 내용구체적 내용 증빙유무증빙유무증빙유무증빙유무

1 년 월 일2008 1 21 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 1

2 년 월 일2008 2 12 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 2

3 년 월 일2008 3 6 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 3

4 년 월 일2008 3 7 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 4

5 년 월 일2008 3 10 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 5

6 년 월 일2008 3 21 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 6

7 년 월 일2008 3 31 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 7

8 년 월 일2008 4 18 드럼 기어 부분 구조분석(FT-IR)

9 년 월 일2008 4 25 드럼 기어 부분 열분석 차(TGA DSC) 1

10 년 월 일2008 5 8 드럼 기어 부분 열분석 차(TGA DSC) 2

11 년 월 일2008 5 22 알루미늄 드럼 표면분석 차 알루미늄1 ( 5000)

12 년 월 일2008 6 5 알루미늄 드럼 표면분석 차 알루미늄2 ( 5000)

13 년 월 일2008 6 12 드럼 최종평가 차OPC (1 )

14 년 월 일2008 6 17 드럼 최종평가 차OPC (2 )

15 년 월 일2008 6 19 드럼 최종평가 차OPC (3 )

16 년 월 일2008 6 24 드럼 최종평가 차OPC (4 )

17 년 월 일2008 6 27 드럼 최종평가 차OPC (5 )

- 14 -

기술지원실적 업로드 건기술지원실적 업로드 건기술지원실적 업로드 건기술지원실적 업로드 건5 245 245 245 24

NONONONO 일자일자일자일자 구체적 내용구체적 내용구체적 내용구체적 내용 증빙유무증빙유무증빙유무증빙유무

1 년 월 일2007 8 9 전기도금융 불용성 양극 기술관련 기술자료

2 년 월 일2007 11 2 양극산화 피막의 결함 및 대책

3 년 월 일2007 12 5 양극산화법 특징과 조건관련 기술정보

4 년 월 일2007 12 17프린터의 폐토너 잉크 카트리지 재제조

기술현황 교육

5 년 월 일2008 1 9 레이져 프린터의 구조 및 작동원리 교육

6 년 월 일2008 1 21 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 1

7 년 월 일2008 2 12 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 2

8 년 월 일2008 3 6 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 3

9 년 월 일2008 3 7 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 4

10 년 월 일2008 3 10 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 5

11 년 월 일2008 3 21 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 6

12 년 월 일2008 3 31 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 7

13 년 월 일2008 4 18 드럼관련 논문 및 특허 기술정보OPC

14 년 월 일2008 4 25 드럼 기어 부분 구조분석(FT-IR)

15 년 월 일2008 5 8 드럼 기어 부분 열분석 차(TGA DSC) 1

16 년 월 일2008 5 22 드럼 기어 부분 열분석 차(TGA DSC) 2

17 년 월 일2008 6 5 알루미늄 드럼 표면분석 차 알루미늄1 ( 5000)

18 년 월 일2008 6 10 알루미늄 드럼 표면분석 차 알루미늄2 ( 3000)

19 년 월 일2008 6 12 드럼 최종평가 차OPC (1 )

20 년 월 일2008 6 17 드럼 최종평가 차OPC (1 )

21 년 월 일2008 6 19 드럼 최종평가 차OPC (1 )

22 년 월 일2008 6 24 드럼 최종평가 차OPC (1 )

23 년 월 일2008 6 27 드럼 최종평가 차OPC (1 )

24 년 월 일2008 6 30 세정조 공정개선을 통한 생산속도 향상

- 15 -

목 차목 차목 차목 차

제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요1111

제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성1111

아노다이징의 개요아노다이징의 개요아노다이징의 개요아노다이징의 개요1111

가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징

나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사

다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질

라 양극산화 공정라 양극산화 공정라 양극산화 공정라 양극산화 공정

프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황2222

가 재제조 산업가 재제조 산업가 재제조 산업가 재제조 산업

나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업

참여기업의 현황 및 애로기술참여기업의 현황 및 애로기술참여기업의 현황 및 애로기술참여기업의 현황 및 애로기술3333

제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표2222

기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격1111

가 기술지원의 최종목표가 기술지원의 최종목표가 기술지원의 최종목표가 기술지원의 최종목표

나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격

제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용3333

세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용1111

제 장 국내제 장 국내제 장 국내제 장 국내2222 ㆍㆍㆍㆍ외 기술현황외 기술현황외 기술현황외 기술현황

제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과3333

제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행1111

드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정1 OPC1 OPC1 OPC1 OPC

가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도 OPC OPC OPC OPC

폐플라스틱 정성분석폐플라스틱 정성분석폐플라스틱 정성분석폐플라스틱 정성분석2222

가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석

나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석

- 16 -

최적용매선정최적용매선정최적용매선정최적용매선정3333

가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정

아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화4444

가 아노다이징의 전처리가 아노다이징의 전처리가 아노다이징의 전처리가 아노다이징의 전처리

나 아노다이징 고전 최적화나 아노다이징 고전 최적화나 아노다이징 고전 최적화나 아노다이징 고전 최적화

재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험5555

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222

가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정

제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도4444

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

부 록부 록부 록부 록

기술지원 일지기술지원 일지기술지원 일지기술지원 일지1111

국내 외 기술 정보 제공 요약 목록국내 외 기술 정보 제공 요약 목록국내 외 기술 정보 제공 요약 목록국내 외 기술 정보 제공 요약 목록2222 ㆍㆍㆍㆍ

시험분석자료시험분석자료시험분석자료시험분석자료3333

- 17 -

제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요1111

제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성1111

아노다이징의 개요아노다이징의 개요아노다이징의 개요아노다이징의 개요1111

가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징

알루미늄 금속은 대기 중에서 자연적으로 표면에 산화알루미늄 피막이 생성되어 소

자를 보호하므로 내식성이 우수하고 연전성도 우수하며 성형 절삭 가공도 용이하

다 순수 알루미늄을 주성분으로 하여 구리 마그네슘 니켈 망간 규소 아연 등을

첨가하여 제조한 알루미늄 합금은 연신성 및 인발성이 우수하고 가벼우며 튼튼하

고 미관이 수려한 특성 때문에 알루미늄재 알루미늄 알루미늄 합금 는 다양한 용도( )

로 사용되며 이러한 알루미늄재의 표면처리를 기술화하여 내구성 및 내식성이 우

수한 소재로 가공하는데 이용된다

알루미늄은 철 다음으로 많이 사용되고 있는 제 의 금속재질로서 성장하고 있는 금2

속이며 알루미늄의 사용처는 다음과 같다

고층건물의 건축자재용 내외장재-

자동차의 내외장재 및 구조물-

항공기용 내외장재 및 구조물-

선박의 내외장재 및 구조물-

전기통신기기의 외장형 패널 내장형 케이스-

컴퓨터의 내외장재-

군사기물 용도-

광학 부품 용도-

음향기기의 프론트 판넬-

각종 기계부품-

필기구를 비롯한 사무용품-

주방용품을 비롯한 다양한 가정용제품-

- 18 -

각종 장신구 및 화장품 용기-

나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사

알루미늄은 규소(SiO2 에 이어 지각표면층에 가장 많이 매장되어 있는 원소이며 알)

루미늄 산화물로서 생긴 귀금속 종류로는 루비 사파이어 등이 있다 알루미늄은 대

략 년 전부터 산업용으로 널리 활용되기 시작하였다120

알루미늄은 년 영국의 과학자인 험프리 데이비1807 (Humphry Davy 1778~1829)

에 의해 발견되었으며 험프리 데이비는 황산 알루미늄과 탄산카리움의 복합염인

명반에 포함되어 있는 융체를 전기분해하여 알루미늄을 분리하고자 최초로 시도 하

였으나 실패 하였고 그 이후 년 덴마크의 한스 크리스찬 엘스테드 1825 (Hans

가 염화알루미늄을 카리움 아말감으로 환원하여 최Christian Oersted 1777~1851)

초로 알루미늄의 분리에 성공 하였다 년 독일의 프리드리히 뵐러 1827 (Friedrich

는 염화알루미늄을 카리움으로 환원하여 알루미늄 분말을 얻Wohler 1800~1882)

었고 년 보다 순수한 알루미늄을 얻어 비중 및 화학적 성질을 측정하였다 1845

년 프랑스의 생트클레드빌1854 (Henri Etienne Sante-Claire Deville 1818~1881)

은 뵐러의 방법을 개량하여 나트륨에 의해 알루미늄을 분리하였다 년 영국의 1859

가하트가 드빌의 방법에 의해 알루미늄의 제련을 시작하였으며 년 미국의 찰 1896

스 마틴 홀 은 빙정석을 용제로 하여 알루미늄을(Charles Martin Hall 1863~1914)

녹여 그 용액을 전기분해하여 알루미늄을 환원 추출 하였다 이 방법은 현대의 알

루미늄 전해법의 기초가 되는 방법이었다

같은 시기에 프랑스의 화학자 폴 에루 (Paul Louis Toussaint Heroult

도 같은 방법으로 알루미늄을 추출하였다 그래서 이 방법을 홀 에루1863~1914) -

법이라고 명명하였다 이후 년 오스트리아의 칼 죠셉 바이어가 규산분이 적은 1888

보오크사이트를 알칼리로 용해하여 알루미나를 추출하는 방법을 고안하였다 이 방

법은 순도가 높은 산화알루미늄을 경제적으로 얻을 수가 있는데 수산화나트륨 수

용액과 가온 가압반응 시켜 알루민산나트륨 수용액을 만들어 보크사이트의 불순물

인 규소 철 티탄의 산화물을 불용성 잔재로 남기고 카올린계 반응성 실리카는 탈

규소 반응에 의해서 불용성 알루미노규산알칼리염을 만든다 여과된 알루미난나트

륨 수용액은 냉각한 다음 수산화알루미늄 결정의 종자를 가해서 교반 방치하면 가

수 분해하여 수산화알루미늄으로 분리하고 모액은 조정모액으로서 보크사이트 용

해공정에 순환 사용된다 가수분해하여 석출한 수산화알루미늄은 회전로에서 가열

되고 탈수하여 순도가 높은 산화알루미늄을 제조할 수 있다 이 방법을 바이어 방

법이라고 하며 오늘날 알루미늄 산업의 기초가 되는 것이다

- 19 -

다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질

알루미늄의 물리적 화학적 성질은 표 과 같다1

표 알루미늄의 성질표 알루미늄의 성질표 알루미늄의 성질표 알루미늄의 성질1111

분류분류분류분류 특성특성특성특성

기호 Al

원자번호 13

원자량 269815 gmol

비중 270

융점 6597

선열팽창계수(20 ) 239 micro-in

열전도도(20 ) 053 cal cm per 20 sec

비열(20 ) 0215 calg

전기저항 2655 microhm-cm

공간격자 면심입방격자 a=4043 Å

용해 알칼리 염산 황산 등

불용해 질산 아세트산 암모니아 등

또한 다음과 같은 알루미늄은 소재로서 우수한 특성을 지니고 있다

- 20 -

은백색의 광택을 가지는 부드러운 금속이다-

전성이 풍부하여 박막화하기 용이하다-

가공성에 필수적인 연성이 풍부하여 다양한 형상의 제조 및 가공이 용이하다-

시중에서 판매되는 알루미늄은 의 순도이며 주요 불순물은 규소- 9800~9985

와 철이다

합금처리 열처리 등에 따라 인장강도를- 7~60 kgmm2로 조정 할 수 있어 용도

에 따라 적절한 강도를 선정할 수 있다

열전도성과 전기전도성이 우수하다-

비중으로 보아 전형적인 금속이다 알루미늄의 비중은 동이나 철금속의 으로- 13

서 각종 제품의 경량화 목적에 유리하다

공기 중에 방치하면 자연적으로 내식성이 우수한 산화 피막을 형성한다-

비금속인 질소 황 탄소 등과 직접 화학반응하여 질소화물 황화물 탄화물이 된-

족 할로겐인 염소와 브롬과 화학 반응하여 각각 염화물 브롬화물을 만든다- 7A

산에 녹여 염을 생성시킨다-

염기에 녹여 수소를 발생시켜 알루민산염을 생성시킨다-

무독성이고 식품류와 반응도 하지 않아 가정용으로 우수하다-

재활용이 다른 금속보다 용이하다-

라 양극산화 공정라 양극산화 공정라 양극산화 공정라 양극산화 공정

알루미늄은 원래 활성적인 금속으로 공기 중에 노출되면 자연적 산화피막이 형성된

다 그러나 이것은 알루미늄 상의 도금 및 다른 금속의 코팅을 불가능하게 만든다

이런 자연 피막은 공업적 이용가치도 적으므로 인공적으로 더욱 두껍게 하여 10

이상의 산화피막을 만들며 이러한 과정을 양극산화라고 한다

양극산화 는 알루미늄을 전해액에서 양극으로 하고 전기를 통하여 양극(anodizing)

에 발생하는 산소에 의해서 알루미늄 면이 산화 되어서 산화알루미늄(Al2O3 피막이)

형성되게 된다 산화알루미늄 (Al2O3 피막은 투명 또는 반투명으로 내식성이 뛰어)

나고 다공질이어서 여러 가지 색으로 염색 가능할 뿐 만 아니라 알루미늄의 순도가

높을수록 아름답고 광택이 좋은 피막을 얻을 수 있어 공업용은 물론 장식용으로도

많이 사용되고 있다

- 21 -

양극산화를 포함한 모든 표면처리의 제조공정은 전처리 양극산화 혹은 표면처리

후처리로 크게 나눌 수 있다 전처리 공정은 가공소재의 표면에 있을 수 있는 오염

물질과 공정중이나 이송 중에 발생할 수 있는 오염 물질을 모두 제거 하여 표면처

리가 용이하도록 하는 과정이다 전처리 과정을 거친 가공소재를 양극 산화 한 후

후처리를 한다 후처리는 양극산화 후 생성된 양극파막상에 외관성과 장식성의 부

여 또는 내식성 및 내마모성과 같은 기능성을 향상하기 위한 처리 이다

양극상에서 일어나는 반응은 법칙에 의한 반응과 법칙에 따르지 않Faraday Faraday

는 반응으로 구분할 수 있다

전기 정련 또는 전기도금에서 가용성 양극의 용해기구는 위와 같지만 양극 산화의

경우에는 알루미늄은 위와 같은 기구에서는 용해되지 않는다고 한다

활성층과 전해액과의 경계면에서 OH-가 방전해서 산소가스가 발생하고 전자는 피

막을 통해서 알루미늄 양극에 흡수된다 알루미늄을 1 ampdm2정도의 전류밀도

로 전해할 때 순수한 알루미늄의 경우에는 산소가스의 발생이 보이지 않지만 알루

미늄합금의 경우에는 통과전기량의 통상 경우에 따라서는 이것 이상에10 ~20

상당하는 산소가스가 발생한다 10 ampdm2과 같은 고전류밀도에서 전해하면 순

수한 알루미늄의 경우에도 알루미늄의 산화에 요구되는 이상의 과잉 산소가 가스로

서 발생한다

이온이 피막을 이동함에 따라 산화반응이 진행한다고 생각된다 가동이온중에는

H+ Al+++ O--

OH-외에 전해질의 음이온이 있다고 생각되고 이것의 거동에 대해

서는 여러 견해가 있다

알루미늄의 양극에서 수소를 생성하는 것은 두 극의 가스 중에 수소가스를 함유하

고 있고 황산법의 경우 황화수소를 발생으로 확인할 수 있다 비슷한 현상은 저전

장에 대한 연구결과 예를들면 알루미늄을 등의 수용액 중에서 양극 분극하면 NaCl

법칙에 기초를 두어 전해전류로부터 계산된 값보다 과대한 속도Feraday 10~20

로 용해하고 수소의 발생을 수반하는 것으로 알려져 있다

특히 알루미늄의 양극산화는 법칙에 따르는 반응으로서 그 양극산화 방정Faraday

식은 다음과 같다

- 22 -

마 피막의 구조마 피막의 구조마 피막의 구조마 피막의 구조

다공성 양근산화 피막의 구조에 대해서는 그 모델이 여러 가지가 발표되고 있으나

가지의 대표적인 모델로 나타낼 수 있다3

그림 의 는 년에 제출된 등의 모델로서 전자현미경 관찰에 비해 미1 (a) 1953 Keller

세골 셀 활성층 및 벽의 구조를 나타내고 그것에 기하학적 칫수를 부여한 획기적

인 것으로 기본적인 형성에 있어서는 현재도 큰 변화가 없다 그림 는 (b) Akabori

의 모델로서 활성층은 약 50Å의 알루미늄을 과잉으로 함유하는 Al2O3로 이루어져

있으며 셀의 성장에 따라 각 셀간에 이 알루미늄을 과잉 함유한 Al2O3의 층이 개재

한다고 한다 또한 미세공단 면의 형태는 수산피막에서는 거의 원형이지만 환산피

막에서는 복잡한 형상을 나타낸다고 보고되고 있다 그림 는 년에 발표된 1(c) 1962

의 콜로이드 모델로서 다공성의 의미를 기하학적인 기공에 중점을 두지 않Murphy

고 산화물의 콜로이드적 성질의 변화에 의해 설명한 것으로 알루미늄 소지에 가장

가까운 쪽은 완전히 무수 Al2O3이지만 외측으로 감에 따라 미세한 산화물 콜로이드

입자의 외면에 물 및 기타 이온이 흡착하여 전도성을 가지는 부분으로 형성된다

의 모델(a) Keller 의 모델(b) Akabori 의 콜로이드 모델(c) Murphy

그림 양극산화피막의 구조 모델그림 양극산화피막의 구조 모델그림 양극산화피막의 구조 모델그림 양극산화피막의 구조 모델11111111

프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황2222

가 재제조산업가 재제조산업가 재제조산업가 재제조산업

- 23 -

재제조 은 고장 폐기 또는 교환된 물건을 회수하여 신제품과 같(remanufacturing)

은 상태로 만들어내는 일련의 과정을 의미한다 재제조는 제품의 수명을 연장시키

는 것과 같은 효과를 가지며 그 결과 폐기됨으로 인해 그대로 손실이 되는 원재료

에너지 및 노동력 등 생산요소를 크게 절약할 수 있다

미국의 경우 재제조는 산업에 따라 상이한 명칭으로도 불리는데 자동차부품산업의

경우에는 레이져 토너 카트리지의 경우는 타이어 재제ldquorebuildingrdquo ldquorechargerrdquo

조의 경우는 로 표현되고 있으며 대신ldquoretreaderrdquo ldquoremanufacturingrdquo

이란 표현이 사용되는 경우도 있다 재제조는 비교적 최근에 등장한ldquorecoditioningrdquo

개념으로 이와 유사한 개념으로는 재활용 재사용 수리 등이 있다 이러한 개념들

은 모두 못 쓰게 된 제품을 그대로 매립 소각 등의 방법으로 완전히 폐기하지 않

고 이를 다시 이용한다는 점에서 재제조와 유사하다 그러나 재제조와 재활용 재사

용 및 수리는 가치가 새로 창출되는 과정이 크게 상이하다

재활용은 폐제품이 원재료 생산에 다시 투입되는 것으로서 주로 신문지 유리병 및

알루미늄 캔과 같은 소비재가 대상이 된다 이러한 제품들이 소비가 된 후에 폐기

물 처리 과정에서 수거를 통해 회수되어 원자재 형태로 돌아가 제품생산 과정에 원

재료로 사용되는 것이 재활용 과정이다 수리는 고장 또는 성능 저하의 원인을 찾

아내어 문제된 부품을 고치거나 또는 교체하는 것을 의미한다

이에 비해 재제조는 생산된 제품이 성능 등 상품으로서의 모든 면에 있어서 신제품

과 거의 유사한 상태가 되도록 폐제품을 완전히 분해하고 부품을 수리 또는 교체하

고 검사를 하는 과정으로서 재활용 등에 비해 훨씬 확대된 개념이다 그러나 재제

조 개념이 이렇게 명확히 사용되고 있는 것만이 아니다 우리나라에서도 일부 분야

에서는 와 재제조와 같은 개념으로 사용되고 있고 일본의 경우에도 정책적rebuild

으로는 재제조 개념이 별도로 구분되지 않고 재사용 범주의 하나로 간주되어 사용

되고 있다 따라서 재제조품은 다음과 같은 조건을 만족시키는 제품이라고 말할 수

있다

재제조 제품의 주 구성 요소는 사용되다 폐기된 제품-

폐기된 제품은 그 부품의 성능이 충분히 판별될 수 있는 수준까지 해제-

중고제품의 부품은 철저히 세척되고 먼지와 부식이 없는 상태로 수리-

분실되었거나 결함이 있거나 부서진 또는 많이 닳아버린 부품들은 모두 정상적-

으로 기능을 할 수 있는 수준으로 수리가 되거나 또는 새 부품 재제조된 부품 또

는 성능이 정상적인 충고부품으로 교체

- 24 -

재제조된 제품의 모든 기능이 정상적으로 작동할 수 있도록 필요한 경우 각 부-

품에 대해 기계가공 재감기 재마감 또는 기타 필요한 조치가 취해짐

각 부품은 다시 조립되고 동종의 신제품과 동일한 성능을 갖는지 검사-

그림 내구재의 물질 순환 고리그림 내구재의 물질 순환 고리그림 내구재의 물질 순환 고리그림 내구재의 물질 순환 고리2 2 2 2

재제조된 상품의 특성 중 가장 중요한 것은 재제조품의 성능이 신제품에 비해 뒤떨

어져서는 안된다는 것이다 이러한 특성으로 인해 선진국에서는 재제조업체가 재제

조 제품의 품질을 보증하는 경우가 일반적이다 이렇게 제조된 재제조 제품들은 재

제조산업이 가장 발달한 미국의 경우 신제품 가격이 수준에서 판매되고45-65

있다 재제조의 개념은 원재 생산에서부터 원자재 제조과정에서의 가공 사용 재사

용 재제조 재활용 및 최종적인 폐기과정을 보여주는 생산과정에서의 물질 순환과

정을 살펴보면 보다 명확히 이해할 수 있다 그림 참고 ( 1 )

나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업

프린터 생산업체에서 판매하는 원제품에 비해 저렴한 가격대의 재제조 카트리지에

대한 수요가 증가하면서 토너카트리지 재제조산업은 호황에도 불구하고 무분별한

영세업체의 난립으로 여러 가지 문제점을 발생시켰다

- 25 -

사용 후 토너카트리지 재제조산업을 활성화에서의 장점은 부품공급 부담의 일정부

분을 재제조 제품으로 대체하여 부품공급 의무부담이 완화되고 에너지 및 자원은

원제품에 비해 이상 절약이 가능하다는 것이다 현재 우리나라의 사용 후 토너80

카트리지 재제조 관련 주요 문제점으로는 대부분의 업체가 재제조에 대한 개념 인(

식 의 결여에 기인하여 단순히 사용 후 토너카트리지를 닦아서 재충진하여 재사용)

하는 것이다 또한 사용 후 카트리지의 소유권 문제 지적재산권 문제 등으로 원제

조업체와의 분쟁이 발생할 가능성 또한 매우 높다 우리나라에서 재제조와 관련된

일반 현황 및 문제점은 다음과 같다

원토너 카트리지는 년 기준 만개가 판매 재제조 토너카트리지 생산량- 2003 184

은 만개 사용134

년 기준 원토너 카트리지 공급량 대비 재제조율은 로 추정- 2003 243

토너카트리지의 재제조시 원토너 업체의 상표를 삭제하지 않으면 현행 상표법-

및 부정경쟁방지법에 저촉될 소지가 있음

토너카트리지 원제조업체에서 사용 후 카트리지의 회수에 적극적으로 참여할 경-

우 회수된 카트리지를 물질 재활용에 앞서 재제조를 우선 고려하도록 하는 제도적

장치가 필요

현행 재제조 토너카트리지의 품질평가는 전문화된 표준 및 규격이 미완의 상태-

로 재제조 토너카트리지의 품질제고를 위한 법적 제도적 장치의 마련이 필요

토너카트리지 업체의 대부분은 종업원 명 이내의 영세 소규모 업체로 그 수- 3-4

는 약 개 이상으로 추정250

참여기업의 현황 및 애로 기술참여기업의 현황 및 애로 기술참여기업의 현황 및 애로 기술참여기업의 현황 및 애로 기술3333

주 삼텍은 기존의 재제조 업체들에서 행하여지고 있는 폐 프린트 카트리지 재활용( )

기술에서 탈피하여 폐 프린트 카트리지를 완전 분리 후 각각의 부품별 회수를 통

한 재활용 기술 및 아노다이징 공정을 도입한 고광택성 감광 드럼을 생산하고 있는

재제조 부품전문기업이다 일반적으로 폐 프린터 카트리지를 이용한 재제조 산업은

카트리지의 분리 후 회수된 의 간단한 표면처리 공정을 통한 재활용 기OPC Drum

술로 이미 유럽의 여러 선진국 및 국내 일부 기업에 의해 시도되어오고 있다 하지

만 기존의 공정을 탈피하여 회수된 폐카트리지를 선별lsquo rarr 부품관리 rarr 세정 rarr 고

광택 아노다이징rarr 고순도 알루미늄 회수 표면감광코팅 감광드럼 제조 등의 각rsquorarr rarr

공정을 통하여 폐카트리지를 이용한 감광드럼을 재제조하고 있으며 이에 대한 특허출

원을 완료한 상태이다

- 26 -

그림 토너 카트리지 재제조 공정그림 토너 카트리지 재제조 공정그림 토너 카트리지 재제조 공정그림 토너 카트리지 재제조 공정3 3 3 3

폐자원을 이용한 신규시장을 형성할 수 있는 재생자원화 기술을 보유하고 있음에도 불

구하고 국내 중소기업의 여건 상 전문 인력의 부족 및 기술습득의 어려움에 기인하여

그 기술적 한계를 극복하지 못하고 있는 실정이다 따라서 현 재제조 공정의 공정 최적

화 기술 드럼의 표면코팅 층의 제거 시 사용되는 신규 화학약품의 개발 그리고 생산

성을 극대화 할 수 있는 최적공정 설계에 대한 고급 전문 인력의 현장기술지도가 절실

한 상황이다

제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표2222

기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격1111

가 기술지원의 목표가 기술지원의 목표가 기술지원의 목표가 기술지원의 목표

폐프린트 카트리를 분리 세정공정을 통하여 얻어진 고순도 알루미늄을 아노다이징 기

술을 이용하여 고광택성을 갖는 감광 드럼의 고효율 회수공정 지원 및 드럼의 표면코

팅층의 제거 시 사용되는 각종 화학약품의 최적 배합비율과 최적화 공정기술 지원

- 27 -

나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격

공정개선공정개선공정개선공정개선 0신제품

제조기술0 품질향상품질향상품질향상품질향상 0

양산화양산화양산화양산화 0 시험분석 0 시제품 제작시제품 제작시제품 제작시제품 제작 0

제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용3333

세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용1111

감광코팅층 용해를 위한 용매 개발 및 적절한 혼합용매비율에 관한 기술지원

감광코팅층은 크게 세가지- (Blocking Layer Charge Generation Layer Charge

다른 필름으로 구성되어있다 따라서 세가지 필름을 동시에 제거할Transport Layer)

수 있는 용매 혹은 혼합용매에 대한 체계적인 기술지원

폐카트리지의 분해과정에서 발생되는 부산물의 분리공정 기술지원

수거된 드럼으로부터 고광택 고순도 알루미늄을 얻기 위한 전처리 분리공정- OPC

상에서 효과적인 플라스틱 기어부분과 분리기술 지원

합리적 세정공정 설계를 통한 폐 감광 드럼의 표면처리기술 지원

고생산성 세정공정을 위한 공정개선 기술지원-

고광택 특성을 갖는 아노다이징 공정기술 지원

드럼의 재제조 공정 합리화 방안 구축 지원OPC

기타 폐자원의 재활용 공정기술 지원

드럼이외의 부산물을 이용한 재활용 기술지원- OPC

화학물질을 동반하는 공정에서의 사용자 안전을 위한 반응원리에 대한 교육

합리적 공정운용을 위한 전문가 교육

기업의 품질시스템 구축을 위한 기술자문

제품의 신뢰성 향상을 위한 합리적 공정관리 시스템 구축 방안지원

- 28 -

기술지원의 목표기술지원의 목표기술지원의 목표기술지원의 목표 기술지원의 내용기술지원의 내용기술지원의 내용기술지원의 내용 기술지원범위기술지원범위기술지원범위기술지원범위

세정공정기술 확립

감광코팅층 분석-

고효율 용매 및 최적혼합용매-

고생산성 세정공정 설계기술-

아노다이징 공정 확립

아노다이징 공정분석-

최적 아노다이징 운전 조건확립-

고성능 전해액 구성 확립-

품질 신뢰성유지 시스템 구축-

기타 폐자원 재활용 기술

플라스틱 정성분석-

플라스틱 기어부의 재활용 기술-

컴파운딩 기술-

- 29 -

제 장 국내제 장 국내제 장 국내제 장 국내2222 ㆍㆍㆍㆍ외 기술현황외 기술현황외 기술현황외 기술현황

아노다이징 처리에 있어서 황산법은 년 영국 와 에1927 C H R Gower S O O Brien

의해 특허출원된 후 발전을 거듭하여 현재 세계적으로 가장 널리 보급되어 있는 방법

이다 전해질은 황산은 저렴하고 전해조작이 다른방법에 의하여 간단하며 생성된 피

막은 다른 방법으로 얻어진 피막보다 그 투명도가 좋기 때문에 알루미늄 합금에 적합

하다 합금성분에 의한 악영향이 적으며 피막의 색상도 옥살산보다 엷어서 염색에 적

합하다 또한 인가되는 전압이 낮고 전력소비량도 적으며 약품가격이 저렴한 장점이

있다 그러나 옥살산법보다 알루미늄의 용해량이 많고 생성되는 피막의 두께는 어느

정도 한계점을 가지고 있다 황산에 의한 피막의 용해가 크기 때문에 피막이 연한 단점

이 있다 황산피막은 다공성이며 내식성 내마모성이 양호하여 건재 공업용품 주방용

품 평판 기계부품 장식품등의 분야에서 널리 이용되고 있다 피막의 두께는 통상의

전해처리온도 약 에서( 20 ) 30~40 정도 얻어진다 공업적 처리조건은 한국공업규

격 을 표 및 표 에 나타내었다 여기에서 전해액의 농도와 온도 전류밀도KSD 9531 2 3

그리고 전해시간 등은 피막의 두께 경도 내식성 다공성등과 밀접한 상관관계를 가지

고 있으며 또한 알루미늄 용존량 교반공기량등도 무시할 수 없는 인자이다

표 황산법의 양극 산화 처리 조건표 황산법의 양극 산화 처리 조건표 황산법의 양극 산화 처리 조건표 황산법의 양극 산화 처리 조건2 (KSD 9531)2 (KSD 9531)2 (KSD 9531)2 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건 허 용 치허 용 치허 용 치허 용 치

전해액 조성 황산 10 ~30 plusmn2

알루미늄 이하20gL

욕 온도 15 ~ 25 plusmn2

전류밀도 60 ~ 300A plusmn7

시 간 피막두께에 필요한 시간

욕 전압 설정전압 plusmn2V

- 30 -

표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건

전해액 조성 황산 15

알루미늄 5 gL

욕 온도 21 plusmn 1

전류밀도 130A plusmn 5

시 간분30 ~ 10 의 경우(A 6063 )

분60 ~ 18 의 경우(A 6063 )

욕 전압 16V

옥살산법은 년 일본에서 개발되었으며 옥살산 알루마이트법으로서 널리 공업적으1926

로 이용되어 왔다 한편 독일에서는 법으로 공업화되어 있다 옥살산은 고가이 Eloxal

고 교직 중첩 전원설비를 사용해야 하며 조작이 복잡하여 단위처리면적당 소비전력이

높은것 외에도 피막이 흰색을 띄게 되기 때문에 최근에는 그 신장이 둔화되고 있다 그

러나 황산피막보다 피막의 염색성은 떨어지지만 내식성 내마모성이 우수하기 때문에

일용품의 일부와 특히 외관은 문제되지 않지만 고도의 피막성능을 요하는 공업용품등

에 이용되고 있다 공업적 처리조건은 한국공업규격 을 예로 들면 표 및 표 KSD 9530 4

와 같다5

표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건 허 용 치허 용 치허 용 치허 용 치

전해액 조성 유리산 2 ~ 5 plusmn1

알루미늄 이하20gL

욕 온도 15 ~ 35 plusmn4

전류밀도

직류와 교류의 경우

교류 40 ~ 350A

교류 40 ~ 700A plusmn7

교류의 경우 80 ~ 700A

시 간 피막두께에 따른 시간

욕 전압 설정전압 plusmn15V

- 31 -

표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건

전해액 조성 유리산 3

알루미늄 5 gL

욕 온도 28 plusmn 2

전해밀도

직류와 교류의 경우

직류 130A

교류 100A

시 간분25 ~ 6 의 경우(A 1100 )

분38 ~ 9 의 경우(A 1100 )

욕 전압직류 25 V

교류 80 V

피막의 성질피막의 성질피막의 성질피막의 성질 피막의 생성피막의 생성피막의 생성피막의 생성 온도 농도의 영향온도 농도의 영향온도 농도의 영향온도 농도의 영향 조작조작조작조작 실시조건의 예실시조건의 예실시조건의 예실시조건의 예

교교교교

류류류류

법법법법

연하고 표면에 요철

이 있으며 직류법과

동일한 두께의 경우

내식성이 양호함

적음

교류전류계의 읽기

에 을 곱하면036

직류값에 해당됨

농도의 영향은 큼 간단함

40~60 V

2~3 Adm2

25~30

분5~60

직직직직

류류류류

법법법법

경도가 크나 침식에

위해 구멍이 생김많음

액온을 낮게 유지

해 주어야 하고

농도의 영향은 적

간단함

40~60 V

1~2 Adm2

18~20

분10~60

교교교교

직직직직

중중중중

첩첩첩첩

법법법법

경하고 내식성이 있

고 최상의 피막을 얻

을 수 있음

많음

단시간에 두꺼운 피

막을 얻을 수 있음

보통

복잡하고

전력 소

모 량 이

많음

DC 25~30 V

1~3 Adm2

AC 40~80 V

1~3 Adm2

20~30

분15~60

- 32 -

크롬산법은 에 의해 년 영국에서 개발되어 수상비행기용 듀랄Bengough-Stauart 1923

루민의 방식을 목적으로 사용되었다 대표적인 방법으로는 단계적인 전해전압을 상승

시키는 법과 정전압 전해에 의한 미국 표준국의 방법이 있다 피막Bengough-Stauart

의 외관은 불투명하고 암회색을 띈 에나멜색이다 표준상태에서 생성되는 피막두께는

2 ~ 5 정도이므로 내마모성은 좋지 않지만 같은 두께의 다른 피막에 비하면 내식성

은 양호하다 처리조건으로 법은 전해액은 크롬산을 함유하 Bengough-Stauart 25

며 전해온도는 40 plusmn 2 로 하고 전해전압은 에서 까지를 분간 서서히 상승 0 V 40 V 10

시켜 에서 분간 유지하고 다시 분간 까지 상승시켜 최후의 분간은40 V 20 5 50 V 5 50 V

로 유지한다 이때 전류밀도는 01 ~ 05 정도이다 정전압 크롬산법에서는A 5 ~

의 크롬산전해액을 사용하고 전압은 처리시간은 분정도이다10 40 V 30

종류종류종류종류

조건조건조건조건옥 실 산 법옥 실 산 법옥 실 산 법옥 실 산 법 황 산 법황 산 법황 산 법황 산 법 크 롬 산 법크 롬 산 법크 롬 산 법크 롬 산 법

농도H2C2O4

(1) 3~5 (2) 10H2SO4 10~20 CrO3 3

온도(1) 20~30

(2) 15~60

(1) 15~22

옥살산을 첨가하면(2)

35까지

40plusmn20

전압(1) AC 40~80 V

(2) DC 25~30 VAC 15~25V

로부터 서서히DC = 0V

상승해서 로 하고40V

최후 분간은 로 유지5 50V

전류밀도(1) AC 1~3 Adm

2

(2) DC 1~3 Adm2

05~15 Adm2

03~04 Adm2

시간 분10~60 분5~100 분60

피막두께

H2C2O4 5 30plusmn2

AC 3 Adm2

분간에 40

10~12

H2SO4 20 30plusmn5

DC 10 Adm2

분간 20

에 5~7

분간에15 3~35

특징

특히 순 에 대해서는Al

경도 내식성 등 가장

우수한 피막을 얻는다

탈지력이 좋고 저질 Al

에도 광택이 좋으며 단

점으로 전력과 약품의

소비가 많음

설비가 많이 드나 유지

가 용이하고 유지비가

적으므로 보급이 많아

지고 있다 탈지력은 작

으나 합금 및 착색용 Al

양극산화에 적합함

투랄루민계에 적합한 양

극산화법이며 내식성이

있고 회색의 무광택 피

막이며 강도가 약하다

착색에는 적합하지 않음

- 33 -

그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도44441111

- 34 -

양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책

결함항목결함항목결함항목결함항목 원 인원 인원 인원 인 대 책대 책대 책대 책

버닝

버프버닝

전해액 온도 불균일

국부적 고전류밀도

수산화 알루미늄 버닝

연마조건의 적정화

액순환 교반량증가

전해파형의 평활화 전류밀도 낮춤

수세 알루미늄처리량의 조정

숏트

제품과 리드선의 접점의 어긋

제품과 음극과의 접촉

압출후의 국부적 냉각부족

디스멋트부족

거는 방법 개선

극간거리조정 내부음극유치법 개선

균질 한 냉각( )均質

질산농도증가 중크롬산카리첨가

욕중에서 흔든다

전해부식

접점불량

사용수로부터의 염소이온흡입

용접용후락스부착

인체의 땀이나 지문부착

중금속이온 흡입

유리산부족

중첩교류분 부족 수산법에 많(

음)

접점개량

순수사용

전해전의 충분한 세정

손장갑사용

중금속용출방지

산의보충

교류분 증가시킴

색얼룩

극비 의 부적당( )極秘

극간거리의 부적당

복잡한 형상

전류분포 불균일

교반부족 불균일

전해액 온도 상승

이물 부착( )異物

전해액 잔존

합금성분( )合金成分

염색조건

접점부족

음극면적조정

음극을 이동해 본다

음극배치의 고려

랙크접점수 증가

접점위치고려

전해액 순환량증가 냉각

수세를 충분히 한다

수세를 충분히 한다

재질확인

염색욕의 농도 관리p H

적정한 접점을 취한다

무지개

접점부족

전기접점불량

전해중단

표면적과 리드선의 적정화

리드접점부의 이탈방지

교반을 약하게 한다

- 35 -

결함항목결함항목결함항목결함항목 원 인원 인원 인원 인 대 책대 책대 책대 책

표면얼룩탈지불충분

재질 열처리의 불균일

탈지를 충분히 행한다

재질 열처리를 정확하게

표면거침소재의 조성부적합

엣칭조건의 부적합조건관리를 엄중하게 행한다

수산화나트륨 엣칭액의 노화 액관리 철저

버 닝 엣칭후 수세까지의 시간이 길다 엣칭후 신속수세

그림자모양 리드선에 의한 투영흔적 리드선위치에 주의할것

봉공얼룩물건의 겹침

온도의 불균일

물건이 겹치지 않도록 한다

온도분포를 균일하게 한다

액흐름

전해액을 유출

수세부족

맞춤시 불량

충분한 수세

스팟트개량

가스포겟틀 랙크각도의 부적합

공기교반 내부음극에서의 수소발생

적당한 틀과 랙크의 거는 각도선정

가스가 유출하도록 랙크를 만드로 건

크 랙 저온전해 봉공온도 가열 기계적 충격 이상의 가열을 피한다110

제품취급주의

성능결함 및

막두께부족

전해시간 짧고 전류밀도가 낮다

내부음극부족 및 음극면적부족

틀과 걸이 면적이 크다

리드의 접촉불량 탈막부족

리드의 전기용량부족

전기접점부족

전해액 온도가 높고 국부고열발생

합금조성의 부적합

적정시간과 전류밀도 선정

형상에 맞게 사용 및 이상전압이 안걸

리게 할 것

전류용량에 맞는 전해면적선정

리드부착개량 및 완전탈막

단면적이 큰 리드사용

접점증가

냉각 및 교반 순환을 충분하게

적절한 합금선택

내마모성 전해액 온도가 높고 전류밀도가 낮다 냉각 및 적정한 전류밀도 선택

내식성부족

전해시간이 너무 길고 전해액 농도가 높

합금조성의 부적합

전류밀도 높이고 전해시간단축 농도

적정유지

적절한 합금선택

불꽃유리산부족 전해액노화

전해액이 높고 전류밀도 불균일

산보급 및 전해액 일부교체

냉각 및 전류밀도 조정

박 리 정전이나중단 전해재생 및 가급적 전해중 중단을 피할

표면모양 알루미늄 주물 재료결함 엣칭조건 알루미늄 개선 및 주물재선택 엣칭액

선택

분취

전해액농도 용존알루미늄 증가

전해액 온도상승

수세부족

봉공액 오염

분석에 의해 조정관리

전해액 냉각 교반

수량 수세횟수 수세시간증가

봉공액 교환

- 36 -

재제조산업의 중요성과 경제적 효과 분석의 관점에서 볼 때 화석연료는 연소과정

에서 아황산가스 질소산화물 먼지 휘발성 유기화합물 먼지 등 대기오염물질과

이산화탄소와 같은 지구온난화 물질이 다량으로 발생한다 따라서 에너지 사용 감

소는 그만큼 대기질 개선에 기여를 하게 된다 에너지 소비 감소는 또한 수력과 원

자력 발전량을 감소케 함으로써 생태계 파괴와 핵폐기물 문제의 완화를 가능케 한

다 이러한 재제조의 환경개선 효과는 이를 사회적 편익으로 간주할 수 있으므로

금액으로도 환산될 수 있다 따라서 이를 고려하면 재재조의 경제적 효과는 단순히

생산요소의 절감효과만 감안하는 경우보다 훨씬 커진다 재제조산업의 경제적 및

환경적 효과는 매우 크다 더욱이 최근 들어 석유 및 기타 원자재의 공급 불안이

심화되고 있어 원자재 소비 절감의 필요성이 갈수록 증대되고 있다 뿐만 아니라

대기환경의 악화 방지에 대한 사회적요구의 증대와 매립지의 포화 등으로 인해 폐

기물 처리의 어려움이 가중되고 있어 재제조의 사회적 중요성은 대단히 커지고 있

재제조는 선진국에서도 크게 각광을 받고 있다 재제조산업은 현재 전세계적으로

사업장 수가 만개 고용규모 만명 시장규모 억 달러에 이르고 있는 것으로8 50 530

추정되고 있으며 특히 재제조가 가장 활발한 미국을 중심으로 빠른 속도로 확대되

고 있다 우리나라에서는 현재 자동차 부품과 토너 카트리지를 중심으로 재제조가

부분적으로 이루어지고 있어 그 규모는 그렇게 크지 않은 상태이다 이는 역으로

재제조산업의 활성화가 커다란 경제적 이익을 가져올 수 있음을 의미한다 따라서

재제조 산업을 정책적으로 육성할 필요성은 매우 크다

하지만 국내 토너카트리지 재제조 산업의 경우 년 일본 캐논사가 년부터 2006 2001

국내 업체를 상대로 레이져 프린터의 핵심부품인 감광드럼 드럼 의 삼각기어(OPC )

제조방식과 관련된 특허침해 소송을 제기해 지방 고법원 판결에서 승소한 상태이-

현재 국내에서 보급되고 있는 레이저 토너 카트리지와 잉크젯 잉크 카트리지는

이상 외국에서 직수입된 제품이다 지금 미국이나 유럽과 같은 선진국에서는90

전체 시장의 약 이상을 재활용 제품이 점유하고 있을 만큼 저렴한 재활용 카30

트리지의 사용은 당연한 것이다 우리나라 곳곳에 버려지고 있는 공재물질 카트리

지는 연간 만개 연간 톤 트럭 수천대분에 달하고 이렇게 폐기물로 버려300-400 8

진 각종 플라스틱 카트리지는 수백년이 지나도 썩지 않아 얼마든지 재활용이 가능

한 귀중한 자원을 낭비하며 환경오염을 가중시키고 있다 또한 국내 폐기물 관리법

에 프리터 카트리지는 지정폐기물에서 제외되어 있어 무단 폐기 방치될 가능성도

매우 크다

- 37 -

세계 다국적 기업이라는 미국의 몇몇 기업들 사이에도 재제조 붐이 일고 있다 기

존 리사이클링 방식이 폐기물 화학처리의 비용과 공해유발 억제에 따르는 막대한

재생비용이 드는 단점이 있다면 이를 원칙적으로 극복할 수 있는 대안으로 재제조

는 새로운 환경사업으로 입지를 넓혀가고 있다 현재 외국의 다국적 기업군들인 코

닥 제록스 듀폰 등은 최근 재활용 사업의 개념을 리사이클링에서 재제조로 GM

전환하고 이를 전제로 제품생산 매뉴얼을 전면 재개편하였다 대부분의 주요 부품

들을 쉽게 분해 조립하여 반영구적으로 재활용할 수 있게 획기적인 소프트웨어 시-

스템을 개발하여 활용하고 있는 것이다

프린터 토너 카트리지의 재활용은 다 마신 음료병을 수거하여 다시 음료수를 넣고

판매하는 것과 다를 게 없다 이제 우리도 재생품은 안쓴다 는 생각을 바꿔 프린 ldquo rdquo ldquo

터 값보다 카트리지 비용이 더 든다 는 문제를 재생카트리지 이용으로 경비도 줄이rdquo

고 환경을 생각하는 재활용에 관심을 가져야 할 때이다 정보통신의 혁명과 디지털

시대에 맞는 새로운 패러다임이 요구되는 지금 재제조 시스템을 구축하는 것은 녹

색경영 을 실천하는 환경중시 기업경영의 좋은 사례가 될 것이(Green Management)

다 또한 제품의 전과정에 걸친 환경영향을 파악하고 감소하기 위한 전과정평가

를 레이저 프린터 제품에 도입하여 적용함으로써(Life Cycle Assesment LCA)

보다 친환경적인 프린터가 개발될 것이다 또한 연간 억달러에 달하는 수입정품 4

토너 드럼을 재활용 토너 드럼으로 대체한다면 연간 억 천달러 수입 의존율을 3 2 (

로 낮출 경우 의 외화절약 효과가 기대된다20 )

- 38 -

제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과3333

제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행1111

드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정1 OPC1 OPC1 OPC1 OPC

레이져 프린터는 복사기의 건식 방식 원리를 이용하여 인쇄하는 프린터이다 내부

구성은 컨트롤러부 엔진부 인쇄부로 나뉘어져 있으며 컨트롤부에서는 컴퓨터로부

터 전송된 데이터를 인쇄할 페이지에 영상을 만들어 프린터 엔진부분으로 전달한

다 전달되 영상은 엔진 부분의 레이져 다이오드 회전 다면경 렌즈 프리즘장치

레이져 빔 센서 등의 장치를 거쳐 인쇄부분의 감광 드럼에 투사가 된다 다시 투사

된 영상은 감광 드럼에서 형성된 엔진 옆에 있는 용지에 옮겨서 영상을 인쇄한다

그 후에 인쇄된 용지는 고열 압착롤러에 압착되어 최종적으로 용지에 인쇄된다 레

이져 프린터는 저소음과 고품위 인쇄 다양한 서체와 고속인쇄 등의 장점을 가지고

있으며 제한된 용지사용과 유지 비용이 비싸다는 단점을 가지고 있다 그림 는 레 5

이져 프린터 카트리지의 분해도 및 주요 부품의 위치를 나타낸 것이다

그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도5555

- 39 -

레이져 프린터의 원리는 크게 단계로 크리닝 대전 노광 현상 전사 정착으로6

나눌 수 있으며 다음은 각 단계에 대한 설명이다

1 2 3

4 5 6

크리닝 이 단계는 이미지 진행의 처음 단계로 물리적 또는 전기 크리닝 진행을1

통해 새롭게 드럼에 이미지가 맺히도록 준비하는 단계OPC

대전 드럼 크리닝이 끝나면 로부터 읽혀진 정보를 레2 laser scanning unit (LSU)

이져빔을 쏘아 이미지를 드럼에 맺히도록 조건을 마련해 주거나 대전을 걸어 줌

노광 드럼 표면에 레이져빔이 전달되는 부분은 잠상이 맺히게 되며 드럼은 전3

류가 통할 수 있는 알루미늄 원통과 감광물질이 표면에 코팅되어 있으므로 빛을 받

은 부분에 이미지가 맺히게 됨 또한 드럼에 나타난 이미지 부분은 이 다음 단계에

서 토너를 끌어 당기게 됨

현상 잠상 이미지가 드럼 표면에 나타나며 현상 롤러는 토너분자를 드럼 표면4

에 전달하는 역할을 하며 닥터 블레이드는 토너량을 조절해 줌

- 40 -

전사 드럼 이미지에 토너 부분이 용지 쪽으로 전사 됨5

정착 토너가 묻은 용지가 히팅롤러와 압력롤러를 거쳐서 종이에 영구적으로 고6

착되게 함

가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도 OPC OPC OPC OPC

토너카트리지의 핵심 부품중 하나인 드럼은 표면의 마모가 증가함에 따라 드OPC

럼의 의 두께가 감소하며 피로도가 증가하는 것으로charge transport layer (CTL)

보고되고 있다 따라서 폐토너카트리지의 재제조시 이러한 관점에서의 부품에 대한

고찰이 매우 중요하게 된다

일반적으로 드럼은 의 표면전위를 갖도록 대전되며 이때 토너 입자-600 ~ -700 V

들을 밀어낸다 이는 인쇄 시 영역으로 나타나는데 이 부분을 백색전위 white

라고 불린다 그러나 대전능력이 저하되면 인쇄물의 백색부분(white potential V0)

에 불규칙적으로 토너가 유입되어 인쇄물에 그대로 전달되게 되면 이를

라고 한다 현상이 진행되면 초기 증가율 대비 증가background Background 10

될 때마다 토너 소비량도 증가되며 토너카트리지 수명을 단축시키는 원인이10

될 수 있다

자외선이 완벽하게 차단된 항온 항습 습도 이하 의 에서 특수광을 ( 36 ) Clean-room

설치하고 정전기가 방지된 상태에서 카트리지를 완전 분해한 후 마모되거나 손상

된 중요 부품들을 교체하여 특수 에 의한 재생산만이 새것을 능가하는Kow-How

품질을 가능케하는데 일부업체에서 재생한 토너카트리지는 원가만 낮춰 만들어지므

로 품질상의 문제점이 발생되어 프린터 수명을 짧게 할 수도 있다 토너는 기존에

들어있는 잔여물을 전면적으로 집진기로 세척 흡입 하여 완전 제거한 후 폐토너 카( )

트리지 및 중요부품을 교체한다

회 사용 가능하므로 상태에 따라 재활용 또는 교체한다 생산공정OPC Drum 2-3

에서 핵심인 토너가 흩어지지 않도록 마감을 하는 집진 수집된 폐토너를 전Unit

량 회수해 밀폐용기에 보관 폐기물 위탁처리업체에 처리케하는 세심한 배려도 환

경오염 방지를 위한 중요한 부분 중의 하나이다 재활용 현상기의 품질유지를 위한

승부관건은 소비자가 사용 후 폐기되는 폐현상기 폐카트리지 및 드럼 포함 수거( )

의 구축과 다양한 프린터 기종에 맞는 토너성분 분석에 달려 있다 프린터System

기종에 맞지 않는 토너카트리지나 마모성 부품이 적시에 교체되지 않을 경우에는

프린터 제품을 고장이 발생할 수 있다

- 41 -

그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정6 OPC 6 OPC 6 OPC 6 OPC

폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석2222

가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석

적외선 분광분석은 년 영국의 에 의해 개발된1800 F W Hershel dispersive IR

에 의해서 시작되었으며 최근에는spectromer FT-IR (fouirer transform infrared)

의 개발로 인해 활발한 연구가 진행되고 있다 적외선 분광분석의 원spectrometer

리는 적외선이 시료를 통과할 때 에너지가 분자간 원자내의 진동에너지와 일치하여

시료의 분자구조에 따른 특성 흡수 영역을 형성함으로서 이를 통해 정보는 얻게 된

다 적외선 분광분석은 시료의 정성 및 정량분석 물질의 구조확인 화학반응

연구 표면화학분석 등에 이용되고 있고 특히 플라스틱 물질의 정량 정성kinetics

분석 및 배향성 연구에 아주 유용하게 사용되고 있다

- 42 -

그림 은 기어부분 의 고분자를 정성분석한 의 분석결과로7 (sample2) FT-IR

2978cm-1 2920cm-1

1468cm-1 1382cm-1

1236cm-1 1087cm-1

892cm-1등의

특성 피크로 추정컨대 사용된 고분자 물질이 로 판단된다 그림poly(oxymethylene)

도 마찬가지로 의 고분자를 정성분석한 결과로2 sample3 2965cm-1

2918cm-12849cm-1

1768cm-1 1503cm-1

1219cm-1 1187cm-1

1159cm-1

1013cm-1 828cm-1

등의 특성피크가 관찰되었으며 결과적으로 polycabonate (PC)

의 특성피크로로 판단된다

나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석

열분석 이란 물질의 물리적 변수 를 온도의(thermal analysis) (physical parameter)

함수로 나타내는 분석 방법이다 즉 물질의 온도를 일정하게 변화시킴에 따라 나타

나는 열적특성 변화를 분석하는 것이다 이때 어떤 물리 변수의 변화를 볼것인가에

따라 여러 가지 방법이 존재한다 플라스틱의 열분석에는 대표적으로

와 가 이DSC(Differential scanning calorimetry) TGA(Thermo gravimetric analysis)

용된다 는 플라스틱 시료의 온도 열량변화 데이터로부터 시료의 물리적 화학 DSC

적 성질을 확인할 수 있다 또한 피크의 위치 모양 개수 등으로부터 정량적인 정

보들을 얻을 수 있으며 피크의 면적으로부터 열량변화의 정량적인 정보를 얻을 수

있다 으로부터 플라스틱 시료의 유리전이온도 결정화온도 녹는 DSC thermogram

온도 냉결정화온도 등의 정보를 확인할 수 있다 는 일정한 속도로 온도를 변 TGA

화시켰을 때 일정 시간동안에 일어난 시료 무게의 변화를 측정한다 에 의한 TGA

질량 온도 곡선은 플라스틱 시료의 열안정성 및 물질의 구성비 등을 확인할 수 있-

그림 는 의 분석결과 이다 약9 sample 2 TGA (Thermo gravimetric analysis) 30

0 부분에서 열분해가 일어나기 시작하며 344에서 중량감소 온도를 보인10

다 약 430이상이 되면 모든 고분자물질이 열분해 되는 것을 확인 할 수 있다

그림 은 의 데이터로 용융온도10 sample 2 DSC(Differential scanning calorimetry)

는 16664임을 확인하였다 는 결정성 고분자로 그래프에서 확인 sample 2 TGA

하듯이 약 300 이상의 온도에서도 분해가 되지 않는 열안정성을 보이나 약 에130

서 고분자가 녹기 시작하고 약 에서 완전하게 용융되는 것을 확인 할 수 있다170

는 약 이하에서 안정한 고분자 물성을 가지는 것을 확인하였다sample 2 130

- 43 -

그림 은 의 데이터로 초기 부터 중량감소가 일어나기 시작하며11 sample 3 TGA 430

중량감소온도는 를 보인다 정도에서 약 를 잔존율을 보인다 그10 485 540 20

림 는 의 데이터로서 는 비결정성 고분자로 에서 유리12 sample 3 DSC sample 3 119

전이 온도를 보이는 것을 확인하였다 데이터에서 확인하듯이 는 TGA sample2 400

이상의 온도에서도 분해가 되지 않는 열안정성을 보이나 데이터에 의해 이DSC 120

상의 온도에서는 고분자의 물리적 강도가 약화됨을 확인할 수 있다

- 44 -

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)

- 45 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)

- 46 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)

- 47 -

최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정3333

가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정

본 실험은 최적의 세정용매 조건을 찾기 위하여 기존의 상용용매 제품과A Benzene

용매를 이용하여 최적의 성능을 갖는 배합비를 확인하고자 하였다Toluene Xylene

표 은 상용용매 와 각 용매들의 세정속도를 나타내었다 상용용매 는 분 초의6 A A 3 30

세정속도를 보이는 것을 확인 할 수 있었다 그러나 상용용매 와 A Benzene Toluene

의 용매를 적절히 배합하면 약 분에서 분 초의 시간을 단축하는 효과를 나Xylene 1 1 20

타내었다

표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도6666

번호번호번호번호 함 량함 량함 량함 량 시 간시 간시 간시 간

1 상용용매 A 분 초3 30

2 Methylene Chloride 분이상8

3 m-Cresol 분이상8

4 Xylene 분이상8

5 Toluene 분이상8

6 Benzene 분이상8

7 상용용매 A Xylene (7030) 분 초2 30

8 상용용매 A Toluene (6040) 분 초2 40

9 상용용매 A Benzene (6040) 분 초3 20

10 상용용매 A m-Cresol (7030) 분 초3 20

11상용용매 A Xylene Toluene

(60436)분 초2 30

12상용용매 A Xylene Benzene

(60436)분 초2 40

13상용용매 A Toluene Benzene

(601624)분 초2 10

- 48 -

상용용매 는 약 초의 세정속도를 보이나 상용용매 과 자일렌의 일 때 약- A 210 A 8020

초의 세정속도를 보임150

상용용매상용용매상용용매상용용매 A XyleneA XyleneA XyleneA Xylene

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene

- 49 -

상용용매 과 의 비가 일 때 약 초의 세정속도를 보임- A Toluene 6040 140

상용용매상용용매상용용매상용용매 A TolueneA TolueneA TolueneA Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AToulene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene

- 50 -

상용용매 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- ABenzene 6040 195

상용용매상용용매상용용매상용용매 A BenzeneA BenzeneA BenzeneA Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ABenzene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene

- 51 -

상용용매 와 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- A m-Cresol 7030 200

의 함량이 증가할수록 점도의 증가로 인해 세정속도가 증가함- m-Cresol

상용용매상용용매상용용매상용용매 A m-CresolA m-CresolA m-CresolA m-Cresol

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도Am-Cresol OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC

- 52 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Toluene

함량별 세정속도는 초로 거의 일정하게 나타남- 160~170

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneToluene OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC

- 53 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장 빠- AXyleneBenzene 60436 60832 601228

른 초로 세정속도를 보임160~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC

- 54 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Toluene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장- ATolueneBenzene 601228 601624 602020

빠른 초로 세정속도를 보임130~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ATolueneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC

- 55 -

이상의 기초실험 결과로부터 폐 드럼 유기코팅층의 박리에 대한 기초자료를 확OPC

보하였다 기존의 박리액은 제푸믜 균일성 즉 품질 측면에서는 우수한 성능을 보이

고 있으나 사용시간 측면에서는 다소 미흡한 점이 있었다 따라서 본 기초실험결과

를 바탕으로 폐 드럼 유기코팅층의 박리 처리공정을 기존의 단계에서 단계OPC 5 3

로 공정을 개선함으로써 매우 향상된 생산성을 도모할 수 있었다 그림 은 기존 20

의 공정의 개념도와 개선된 공정의 개념도 및 제조된 박리조 차 를 나타낸 것(1~3 )

이다

그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진20 20 20 20

아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화4444

가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리

도금이나 아노다이징에서의 전처리는 양호한 제품이 생산 될 수 있느냐 하는 것이

관건이라고 볼 수 있다 그러므로 무엇보다도 주요한 부분이라 할 수 있다 전처리

는 기계적인 전처리와 화학적인 전처리가 있으며 다음은 화학적 처리법에 관한 주

요 내용이다

- 56 -

산세정산세정산세정산세정1)1)1)1)

가공품이나 버핑 연마를 한 제품은 기름기가 많이 남아 있기 때문에 그대로 에칭조

에 투입하면 기름기에 의한 얼룩이 생기거나 그 부분에 착색이 되지 않는 경우가

종종 있는데 이것을 제거할 목적으로 된 제품을 피막조에 전기를 통전하고Racking

부스바에 제품을 걸어주면 기름기와 이 물질이 제거되어 에칭에서 좋은 결과를 얻

을 수 있다

에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리2) ( )2) ( )2) ( )2) ( )

에칭은 알카리에칭과 산성에칭 두 가지로 대별되는데 여기서는 알카리 에칭만을 다

룬다 알카리 에칭은 일반적으로 를 사용하는데 는 알루미늄을 잘 용 NaOH NaOH

해하고 그때 발생하는 수소가스에 의한 물리적으로 흡착하고 있는 유지유를 제거하

며 표면을 아름다운 색으로 가꾼다

알카리 에칭조의 온도는 65~70 정도가 적당하며 에칭시간은 가공상태와 표면조

도 샌딩유무 등 횟수 변화에 따라 시간을 적절히 조절해야 한다 에칭시간은 약품의

농도 및 온도에 따라 탄력적으로 운용할 수 있으며 첨가제를 첨가하여 에칭면의 평활

성을 잘 조절 해 주어야 한다

중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거3) ( )3) ( )3) ( )3) ( )

에칭 후 수세를 하면 알루미늄 표면에 여러 가지 색의 재질별로 틀림 찌꺼기가 낀다( )

이것을 스머트 라고 한다 스머트는 피막이 진행되기 전에 제거되어야 하는데 이 공정

을 중화처리라 한다

에칭을 알카리 에서 했으므로 중화처리는 산성에서 해야 하는데 이때 사용하는(NaOH)

약품은 68 HNO3 질산( ) H2 물 의 비울을 로 하여 실온에서 침지해서 흔들어O ( ) 11

주면 깨끗이 제거할 수 있는데 재료에 따라 약간 차이는 있지만 계열인 경우 스커트50

를 완전히 제거하지 않으면 피막 후에도 스머트가 그대로 남아있어 스폰지나 보루로

제거해주어야 하는 번거로움이 있기 때문에 철저히 제거해야 하며 공정인Chromate

경우에 완전히 제거가 되지 않으면 좋은 제품을 얻을 수 없다

화학연마화학연마화학연마화학연마4)4)4)4)

- 57 -

화학연마란 외부의 전류를 사용하지 않고 광택연마를 행하는 방법으로 제품에 광택을

요하거나 표면에 이물질을 제거하기 위하여 행하는 공정이다 고광택을 요하는 외장재

쪽에 많이 이용되며 장비부품에서도 전체적인 흐름에 따라 변화하는 추세에 있기 때문

에 두꺼운 제품이나 얇은 제품 큰 제품과 작은 제품에 있어 연마시 항상 주의를 요하

며 적정한 온도를 유지하고 농도관리를 재질에 따라 잘 해 주어야만이 고품질을 보장

할 수 있다

액을 조정하는 방법에는 인산 황산 질산법 인산 질산법 인산 황산법 등이(1) - - (2) - (3) -

있으나 인산에 질산을 넣으며 후해가스가 많이 발생하므로 번 방법이 적당하다고 (3)

생각되며 현장에서도 인산 황산법을 선호하고 있다 액의 처리 조건 중 온도는 -

고루 사용할 수 있고 처리조 재질은 을 사용하여 보강을 충분히100~140 SUS 310L

하여 주어야 한다

전해연마전해연마전해연마전해연마5)5)5)5)

전해연마란 화학연마에서 알루미늄 표면에 광택을 내는데는 한계가 있으므로 그 이

상의 고광택을 원할 경우 행하는 공정이다 전해연마 시 제품의 표면은 어느 부분이라

도 정밀하고 세밀하게 조건이 같고 액의 온도도 균일해야 한다 또한 제품 표면에 발

생하는 기포를 제거하기 위해 강력한 에어 교반이 필요하므로 제품을 간간하게 고정해

야 한다 전해연마의 방법에는 황산인산법 광염소산초산법 진동전해연마법 등이 있

소결소결소결소결6)6)6)6)

전처리를 행함에 있어 작업자가 에칭시간과 화학연마시간을 어떻게 설정하느냐 함에

따라서 제품의 품질을 판가름 하게 된다

일반적으로 아노다이징에 사용하는 모든 설비는 최대용량의 선에서 사용하는 것 70

이 가장 바람직하다 작업을 진행함에 있어 복장은 항상 작업하기에 적합한가를 판단

하고 거추장스럽지 않은지 현재 공정에 맞는 보호구를 사용하고 있는지 본인 스스로

가 준비하고 확인해야 한다

나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화

- 58 -

황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성1)1)1)1)

경제성-

전해질로써 값싸고 공업적으로 안정하게 제조되는 황산(H2SO4유산 을 사용하는 것 전)

해조작이 다른 방법에 비해 간담함 전해 전압이 낮고 소비전력이 적게 드는 것 전해액

에 독성의 물질이 포함되어 있지 않고 의 걱정도 없기 때문에 폐액처리가 BOD COD

용이한 것등으로 가장 싸고 경제적인 양극산화 처리법으로 넓게 이용되고 있다

투명성-

얻어지는 피막은 다른 전해액에서 생성되는 피막에 비해 투명성이 높고 많은 실용합금

에 대해 무색의 피막을 형성한다 전해연마 화학연마 등의 광휘처리 후의 양극산화 피

막처리로 적당하다 또 무색의 피막은 염색 착생에도 좋다 피막의 투명도는 순도가

높은 알루미늄 일수록 양호하다 합금 원소의 는 피막의 투명도에 거의 영향이 없지 Mg

만 규소 철 망간 등은 투명도를 저하 시킨다(Si) (Fe) (Mn)

염색성-

얻어지는 피막은 활성도가 높고 염료의 흡착성이 좋기 때문에 유기 무기 염료에 의한

염색 인쇄가 용이하다

내식성 내마모성 및 경도-

내식성 내마모성이 양호하고 경도가 높은 피막을 얻을 수 있다 건축자재 공업제품 가

정용품 네임 프레이트 기계부품 장식품 등의 분야에서 요구되는 성능을 만족시켜 널-

리 이용되고 있다

피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계2)2)2)2)

표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건7777

- 59 -

표 에 표시된 수치는 어디까지나 공업적으로 유용한 피막을 얻는 범위이며 이 조건7

내에서 용도에 맞는 성능을 얻을 수 있는 처리 조건을 설정할 필요가 있다 황산 피막

은 용해성이 강한 상을 전해액으로 하기 때문에 처리 조거의 성능에의 영향은 대단히

크다 또한 각종 처리 조건이 피막과 욕 조건에 미치는 영향은 표 와 같다 2

표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향8888

경질피막법경질피막법경질피막법경질피막법2)2)2)2)

경질 양극산화 피막-

알루미늄 및 그 합금을 양극산화해서 화성한 피막은 종래 그 내식성을 이용하기도 하

고 착색 등에 의해 장식 목적에 이용하는 것이 주된 용도였다 그러나 최근에는 종래

의 양극산화 피막을 개량해 두껍고도 단단한 것을 얻을 수 있게 되었고 이미 경질 양

극산화 피막으로써 넓게 이용되며 그 우수한 특성을 발휘하고 있다

이 가볍고도 가공성이 좋은 금속과 표면에 화성되는 극히 단단한 피막과를 합쳐서 이

용하면 금후 더욱 용도를 확대할 수 있을 것으로 기대된다 규격으로는 30 이상의 피

막에 대해서도 품질이 규정되어 있지만 경질양극산화피막이라고 불려지는 것은 특별

한 규격이 있는 것은 아니고 일반적으로 표 에 표시하듯이 경도나 내마모성이 큰3 20

이상의 두꺼운 피막을 경질 양극산화 피막이라고 부르고 있다

- 60 -

표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류9999

피막 화성법피막 화성법피막 화성법피막 화성법3)3)3)3)

경질 양극산화 피막 화성법의 초기 연구는 종래 일반의 피막 화성에 사용되어온 황산

용 및 수산욕으로 실용화되어 왔다 그 후 양극산화 처리 기술의 진보와 함께 여러가

지 욕조성 및 화성 조건이 연구되어 황산용법 황산 수산혼합욕법 수산욕법 외에 각

종의 무기산 유기산 방향족설폰산 알코올 등을 혼합 또는 첨가해서 몇 가지에 방법

이 개발되었다

이들의 방법의 공통점은 종래의 아노다이징 화성 조건과 다른 필수 조건으로서 고전

류 밀도 저온 교반의 조건을 충분히 만족시키는 것이다 전류밀도를 보통 화선의 3

부로 하고 피막의 생성을 단시간에 행하여 전해액에 담겨있는 시간을 가능한 한2~5

짧게 하는 것이다 또 전해액에 의한 피막의 용해를 억제하기 위해서는 액온을 낮게 하

고 전해에 의해서 발생하는 열을 교반에 의하여 확산해 나가는 것이 중요하다 따라서

황산액과 같은 부식이 심한 전해액을 사용하는 경우에는 욕온도를 이하로 냉각해10

용해를 억제하는 것이 보통이다

황산욕에 수산을 비롯한 우기산등을 첨가하는 것도 있으며 비교적 고온에서 피막화성

이 가증하다 그러나 이들 수종의 첨가제를 가한 욕은 조성이 복잡하고 관리가 어려운

문제점이 있다 더욱 경질 아노다이징 피막을 화성하는 경우에 일반적으로 사용하고

있는 직류 대신에 트수전류파형을 적용하는 것도 피막 품질의 향상에 효과가 있다 예

를 들면 전류회복 현상을 이용한 것 주기적으로 극성을 변환시켜 부전류를 흘리면서

피막을 화성하는 전류 반전법 등이 있다

- 61 -

그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진21 ( ) 21 ( ) 21 ( ) 21 ( )

재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험5555

그림 는 드럼수명 측정 시험결과에 사용된 장비 사진이며 그림 는 조도측정에 사21 22

용된 장비의 사진이다

그림 는 조도실험결과를 나타낸 것이다 단면곡선에서 기준길이를 취하여 다24 ~ 27

섯 번째 높은 산과 다섯 번 째 깊은 골을 지나는 두 직선사이의 간격을 나타내는 점10

평균 거칠기 는Rz 10~18 값을 확인하였다 단면곡선에서 중심을 긋고 그 골에

해당하는 부분을 중심에 대해서 대칭 변환 후 구해지는 평균높이를 나타내는 중심

선 평균거치기 는 의 고른값을 확인하였다Ra 012~022

그림 은 재제조된 드럼카트리지의 성능시험 결과 값을 나타낸 것이다 그림 에30 30

서 보는 바와 같이 최종 사용가능한 용지의 장수는 약 장으로 나타났다 이12000

는 정품 토너 용량이 약 천장인것을 감안할 때 재제조시에도 사용가능한 것을 확3

인하였다

- 62 -

그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진22 22 22 22

그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진23 23 23 23

- 63 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과24 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과25 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 2

- 64 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과26 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과27 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 2

- 65 -

그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과28282828

- 66 -

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222

가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정

- 67 -

제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도4444

기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표 가중치가중치가중치가중치평가기준평가기준평가기준평가기준 평가방법평가방법평가방법평가방법

평가기관 등평가기관 등평가기관 등평가기관 등지원전지원전지원전지원전 지원후지원후지원후지원후

도금두께 20 불균일 4-6 실제품성능평가

표면조도 15 불균일15-17

실제품성능평가

감광코팅층 용해속도 30 12

mincycle

8

mincycl

e

자체평가

세정공정 최적화 모듈설계 및 구축 15 - - 현장실사

드럼 사용 수명OPC 20 -12000

pages성능평가

- 68 -

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

드럼의 감광코팅층 제거용 최적 용매 및 혼합용매의 기술지원은 생산량과 직OPC

접적으로 연관되어 있어 향후 주 삼텍의 매출신장으로 이어질 것으로 판단된다 ( )

이는 현재 비철금속의 원자재 상승으로 인해 토너 카트리지 재제조 업계의 원가인

상이 유발되고 있어 재제조된 고광택 드럼의 안정적인 공급은 재제조 업계의OPC

안정화를 이룩할 수 있음 또한 현재 전부 수입에 의존하는 알루미늄 드럼의 OPC

간접적인 수입대체효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다

- 69 -

Page 8: 아노다이징기술을이용한고광택감광드럼 재제조공정의양산화기술지원 · 과제보유번호 연구기관 2007.07.01~2008.06.30 연구사업명 부품소재전문기업기술지원사업

- 8 -

지적재산권지적재산권지적재산권지적재산권2)2)2)2)

종류 명칭 번호발명자

고안자( )권리자 실시권자

비고

등록 출원( )

특허오피씨 드럼 폐관의

재활용 방법10-0816465 주 삼텍( ) 주 삼텍( ) 주 삼텍( ) 등록

세부지원실적세부지원실적세부지원실적세부지원실적6666

항 목지원

건수지 원 성 과

기술정보제공 건8 기술 숙지 및 효율성 개선

시제품제작 건1 세정조 제작 및 생산속도 향상

양산화개발 건0

공정개선 건1 공정시간 단축 및 생산성 증가

품질향상 건0

시험분석 건17 정확한 시료 확인 및 세정용매 개선

수출 및 해외바이어발굴 건0

교육훈련 건2 프린터 카트리지 원리 및 기술 숙지

기술마케팅 경영자문 건0

정책자금알선 건0

논문게재 및 학술발표 건0

사업관리시스템

지원실적업로드 회수건24

참여기업 방문회수 건24

기 타 건0

상기 세부지원실적에 대한 세부내용 첨부

종합의견종합의견종합의견종합의견7777

사업목표 및 수립된 기술지원 내용을 적절히 수행함으로서 재제조된 감광드럼

에 대한 전문기술 확립과 감광코팅층 제거에 대한 독보적인 기술확보와 아울

러 재제조된 감광드럼의 유효수명을 예측함으로서 최종제품의 품질관리가 용

이해져 동종사업에 경쟁력을 확보하였슴

- 9 -

연구과제 세부과제 성과연구과제 세부과제 성과연구과제 세부과제 성과연구과제 세부과제 성과( )( )( )( )

과학기술 연구개발 성과과학기술 연구개발 성과과학기술 연구개발 성과과학기술 연구개발 성과1111

논문게재 성과

논문게재 세부사항논문게재 세부사항논문게재 세부사항논문게재 세부사항

(9)(9)(9)(9)

게재게재게재게재

년도년도년도년도

(10)(10)(10)(10)

논문명논문명논문명논문명

저자저자저자저자(11)(11)(11)(11)

(12)(12)(12)(12)

학술지명학술지명학술지명학술지명

(13)(13)(13)(13)

VolVolVolVol

(No)(No)(No)(No)

(14)(14)(14)(14)

국내외국내외국내외국내외

구분구분구분구분

(15)(15)(15)(15)

SCISCISCISCI

구분구분구분구분주저자주저자주저자주저자 교신 저자교신 저자교신 저자교신 저자 공동 저자공동 저자공동 저자공동 저자

사업화 성과사업화 성과사업화 성과사업화 성과2222

특허 성과

출원된 특허의 경우o

세부사항세부사항세부사항세부사항

(9)(9)(9)(9)

출원년도출원년도출원년도출원년도

(10)(10)(10)(10)

특허명특허명특허명특허명

(11)(11)(11)(11)

출원인출원인출원인출원인

(12)(12)(12)(12)

출원국출원국출원국출원국

(13)(13)(13)(13)

출원번호출원번호출원번호출원번호

등록된 특허의 경우o

특허 세부사항특허 세부사항특허 세부사항특허 세부사항

(9)(9)(9)(9)

등록년도등록년도등록년도등록년도

(10)(10)(10)(10)

특허명특허명특허명특허명

(11)(11)(11)(11)

등록인등록인등록인등록인

(12)(12)(12)(12)

등록국등록국등록국등록국

(13)(13)(13)(13)

등록번호등록번호등록번호등록번호

20080327오피씨 드럼 폐관의

재활용 방법주 삼텍( ) 한국 10-0816465

- 10 -

사업화 현황

사업화 세부사항사업화 세부사항사업화 세부사항사업화 세부사항

(9)(9)(9)(9)

사업화명사업화명사업화명사업화명

(10)(10)(10)(10)

사업화사업화사업화사업화

내용내용내용내용

사업화 업체 개요사업화 업체 개요사업화 업체 개요사업화 업체 개요(11)(11)(11)(11) (12)(12)(12)(12)

기 매출액기 매출액기 매출액기 매출액

백만원백만원백만원백만원( )( )( )( )

(13)(13)(13)(13)

당해연도당해연도당해연도당해연도

매출액매출액매출액매출액

백만원백만원백만원백만원( )( )( )( )

(14)(14)(14)(14)

매출액 합계매출액 합계매출액 합계매출액 합계

백만원백만원백만원백만원( )( )( )( )업체명업체명업체명업체명 대표자대표자대표자대표자 종업원수종업원수종업원수종업원수사업화사업화사업화사업화

형태형태형태형태

고용창출 효과

고용창출 세부사항고용창출 세부사항고용창출 세부사항고용창출 세부사항

(9)(9)(9)(9)

창업창업창업창업

명명명명( )( )( )( )

(10)(10)(10)(10)

사업체 확장사업체 확장사업체 확장사업체 확장

명명명명( )( )( )( )

(11)(11)(11)(11)

합계합계합계합계

명명명명( )( )( )( )

- 11 -

세부지원실적 증빙 내용세부지원실적 증빙 내용세부지원실적 증빙 내용세부지원실적 증빙 내용

참여기업 현장방문 건참여기업 현장방문 건참여기업 현장방문 건참여기업 현장방문 건1 241 241 241 24

NONONONO 일자일자일자일자 구체적 내용구체적 내용구체적 내용구체적 내용 증빙유무증빙유무증빙유무증빙유무

1 년 월 일2007 8 9 전기도금융 불용성 양극 기술관련 기술자료

2 년 월 일2007 11 2 양극산화 피막의 결함 및 대책

3 년 월 일2007 12 5 양극산화법 특징과 조건관련 기술정보

4 년 월 일2007 12 17프린터의 폐토너 잉크 카트리지 재제조

기술현황 교육

5 년 월 일2008 1 9 레이져 프린터의 구조 및 작동원리 교육

6 년 월 일2008 1 21 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 1

7 년 월 일2008 2 12 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 2

8 년 월 일2008 3 6 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 3

9 년 월 일2008 3 7 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 4

10 년 월 일2008 3 10 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 5

11 년 월 일2008 3 21 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 6

12 년 월 일2008 3 31 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 7

13 년 월 일2008 4 18 드럼관련 논문 및 특허 기술정보OPC

14 년 월 일2008 4 25 드럼 기어 부분 구조분석(FT-IR)

15 년 월 일2008 5 8 드럼 기어 부분 열분석 차(TGA DSC) 1

16 년 월 일2008 5 22 드럼 기어 부분 열분석 차(TGA DSC) 2

17 년 월 일2008 6 5 알루미늄 드럼 표면분석 차 알루미늄1 ( 5000)

18 년 월 일2008 6 10 알루미늄 드럼 표면분석 차 알루미늄2 ( 3000)

19 년 월 일2008 6 12 드럼 최종평가 차OPC (1 )

20 년 월 일2008 6 17 드럼 최종평가 차OPC (1 )

21 년 월 일2008 6 19 드럼 최종평가 차OPC (1 )

22 년 월 일2008 6 24 드럼 최종평가 차OPC (1 )

23 년 월 일2008 6 27 드럼 최종평가 차OPC (1 )

24 년 월 일2008 6 30 세정조 공정개선을 통한 생산속도 향상

- 12 -

기술정보제공 건기술정보제공 건기술정보제공 건기술정보제공 건2 82 82 82 8

NONONONO 일자일자일자일자 구체적 내용구체적 내용구체적 내용구체적 내용 증빙유무증빙유무증빙유무증빙유무

1 년 월 일2007 8 9 전기도금융 불용성 양극 기술관련 기술자료

2 년 월 일2007 11 2 양극산화 피막의 결함 및 대책

3 년 월 일2007 12 5 양극산화법 특징과 조건관련 기술정보

4 년 월 일2007 1 4 양극산화 열적안정성 논문외 건4

5 년 월 일2008 1 22 리사이클 제품과 특허권외 건3

6 년 월 일2008 3 12 양근산화 관련 논문외 건2

7 년 월 일2008 4 18 드럼관련 논문 및 특허 기술정보OPC

8 년 월 일2008 5 6 양근산화 피막 특성 논문외 건2

시제품제작 건시제품제작 건시제품제작 건시제품제작 건3 13 13 13 1

NONONONO 일자일자일자일자 구체적 내용구체적 내용구체적 내용구체적 내용 증빙유무증빙유무증빙유무증빙유무

1 년 월 일2008 5 29 세탁조 설계 및 설치 현장실사

- 13 -

시험분석 건시험분석 건시험분석 건시험분석 건4 174 174 174 17

NONONONO 일자일자일자일자 구체적 내용구체적 내용구체적 내용구체적 내용 증빙유무증빙유무증빙유무증빙유무

1 년 월 일2008 1 21 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 1

2 년 월 일2008 2 12 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 2

3 년 월 일2008 3 6 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 3

4 년 월 일2008 3 7 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 4

5 년 월 일2008 3 10 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 5

6 년 월 일2008 3 21 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 6

7 년 월 일2008 3 31 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 7

8 년 월 일2008 4 18 드럼 기어 부분 구조분석(FT-IR)

9 년 월 일2008 4 25 드럼 기어 부분 열분석 차(TGA DSC) 1

10 년 월 일2008 5 8 드럼 기어 부분 열분석 차(TGA DSC) 2

11 년 월 일2008 5 22 알루미늄 드럼 표면분석 차 알루미늄1 ( 5000)

12 년 월 일2008 6 5 알루미늄 드럼 표면분석 차 알루미늄2 ( 5000)

13 년 월 일2008 6 12 드럼 최종평가 차OPC (1 )

14 년 월 일2008 6 17 드럼 최종평가 차OPC (2 )

15 년 월 일2008 6 19 드럼 최종평가 차OPC (3 )

16 년 월 일2008 6 24 드럼 최종평가 차OPC (4 )

17 년 월 일2008 6 27 드럼 최종평가 차OPC (5 )

- 14 -

기술지원실적 업로드 건기술지원실적 업로드 건기술지원실적 업로드 건기술지원실적 업로드 건5 245 245 245 24

NONONONO 일자일자일자일자 구체적 내용구체적 내용구체적 내용구체적 내용 증빙유무증빙유무증빙유무증빙유무

1 년 월 일2007 8 9 전기도금융 불용성 양극 기술관련 기술자료

2 년 월 일2007 11 2 양극산화 피막의 결함 및 대책

3 년 월 일2007 12 5 양극산화법 특징과 조건관련 기술정보

4 년 월 일2007 12 17프린터의 폐토너 잉크 카트리지 재제조

기술현황 교육

5 년 월 일2008 1 9 레이져 프린터의 구조 및 작동원리 교육

6 년 월 일2008 1 21 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 1

7 년 월 일2008 2 12 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 2

8 년 월 일2008 3 6 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 3

9 년 월 일2008 3 7 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 4

10 년 월 일2008 3 10 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 5

11 년 월 일2008 3 21 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 6

12 년 월 일2008 3 31 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 7

13 년 월 일2008 4 18 드럼관련 논문 및 특허 기술정보OPC

14 년 월 일2008 4 25 드럼 기어 부분 구조분석(FT-IR)

15 년 월 일2008 5 8 드럼 기어 부분 열분석 차(TGA DSC) 1

16 년 월 일2008 5 22 드럼 기어 부분 열분석 차(TGA DSC) 2

17 년 월 일2008 6 5 알루미늄 드럼 표면분석 차 알루미늄1 ( 5000)

18 년 월 일2008 6 10 알루미늄 드럼 표면분석 차 알루미늄2 ( 3000)

19 년 월 일2008 6 12 드럼 최종평가 차OPC (1 )

20 년 월 일2008 6 17 드럼 최종평가 차OPC (1 )

21 년 월 일2008 6 19 드럼 최종평가 차OPC (1 )

22 년 월 일2008 6 24 드럼 최종평가 차OPC (1 )

23 년 월 일2008 6 27 드럼 최종평가 차OPC (1 )

24 년 월 일2008 6 30 세정조 공정개선을 통한 생산속도 향상

- 15 -

목 차목 차목 차목 차

제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요1111

제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성1111

아노다이징의 개요아노다이징의 개요아노다이징의 개요아노다이징의 개요1111

가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징

나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사

다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질

라 양극산화 공정라 양극산화 공정라 양극산화 공정라 양극산화 공정

프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황2222

가 재제조 산업가 재제조 산업가 재제조 산업가 재제조 산업

나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업

참여기업의 현황 및 애로기술참여기업의 현황 및 애로기술참여기업의 현황 및 애로기술참여기업의 현황 및 애로기술3333

제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표2222

기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격1111

가 기술지원의 최종목표가 기술지원의 최종목표가 기술지원의 최종목표가 기술지원의 최종목표

나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격

제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용3333

세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용1111

제 장 국내제 장 국내제 장 국내제 장 국내2222 ㆍㆍㆍㆍ외 기술현황외 기술현황외 기술현황외 기술현황

제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과3333

제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행1111

드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정1 OPC1 OPC1 OPC1 OPC

가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도 OPC OPC OPC OPC

폐플라스틱 정성분석폐플라스틱 정성분석폐플라스틱 정성분석폐플라스틱 정성분석2222

가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석

나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석

- 16 -

최적용매선정최적용매선정최적용매선정최적용매선정3333

가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정

아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화4444

가 아노다이징의 전처리가 아노다이징의 전처리가 아노다이징의 전처리가 아노다이징의 전처리

나 아노다이징 고전 최적화나 아노다이징 고전 최적화나 아노다이징 고전 최적화나 아노다이징 고전 최적화

재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험5555

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222

가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정

제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도4444

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

부 록부 록부 록부 록

기술지원 일지기술지원 일지기술지원 일지기술지원 일지1111

국내 외 기술 정보 제공 요약 목록국내 외 기술 정보 제공 요약 목록국내 외 기술 정보 제공 요약 목록국내 외 기술 정보 제공 요약 목록2222 ㆍㆍㆍㆍ

시험분석자료시험분석자료시험분석자료시험분석자료3333

- 17 -

제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요1111

제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성1111

아노다이징의 개요아노다이징의 개요아노다이징의 개요아노다이징의 개요1111

가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징

알루미늄 금속은 대기 중에서 자연적으로 표면에 산화알루미늄 피막이 생성되어 소

자를 보호하므로 내식성이 우수하고 연전성도 우수하며 성형 절삭 가공도 용이하

다 순수 알루미늄을 주성분으로 하여 구리 마그네슘 니켈 망간 규소 아연 등을

첨가하여 제조한 알루미늄 합금은 연신성 및 인발성이 우수하고 가벼우며 튼튼하

고 미관이 수려한 특성 때문에 알루미늄재 알루미늄 알루미늄 합금 는 다양한 용도( )

로 사용되며 이러한 알루미늄재의 표면처리를 기술화하여 내구성 및 내식성이 우

수한 소재로 가공하는데 이용된다

알루미늄은 철 다음으로 많이 사용되고 있는 제 의 금속재질로서 성장하고 있는 금2

속이며 알루미늄의 사용처는 다음과 같다

고층건물의 건축자재용 내외장재-

자동차의 내외장재 및 구조물-

항공기용 내외장재 및 구조물-

선박의 내외장재 및 구조물-

전기통신기기의 외장형 패널 내장형 케이스-

컴퓨터의 내외장재-

군사기물 용도-

광학 부품 용도-

음향기기의 프론트 판넬-

각종 기계부품-

필기구를 비롯한 사무용품-

주방용품을 비롯한 다양한 가정용제품-

- 18 -

각종 장신구 및 화장품 용기-

나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사

알루미늄은 규소(SiO2 에 이어 지각표면층에 가장 많이 매장되어 있는 원소이며 알)

루미늄 산화물로서 생긴 귀금속 종류로는 루비 사파이어 등이 있다 알루미늄은 대

략 년 전부터 산업용으로 널리 활용되기 시작하였다120

알루미늄은 년 영국의 과학자인 험프리 데이비1807 (Humphry Davy 1778~1829)

에 의해 발견되었으며 험프리 데이비는 황산 알루미늄과 탄산카리움의 복합염인

명반에 포함되어 있는 융체를 전기분해하여 알루미늄을 분리하고자 최초로 시도 하

였으나 실패 하였고 그 이후 년 덴마크의 한스 크리스찬 엘스테드 1825 (Hans

가 염화알루미늄을 카리움 아말감으로 환원하여 최Christian Oersted 1777~1851)

초로 알루미늄의 분리에 성공 하였다 년 독일의 프리드리히 뵐러 1827 (Friedrich

는 염화알루미늄을 카리움으로 환원하여 알루미늄 분말을 얻Wohler 1800~1882)

었고 년 보다 순수한 알루미늄을 얻어 비중 및 화학적 성질을 측정하였다 1845

년 프랑스의 생트클레드빌1854 (Henri Etienne Sante-Claire Deville 1818~1881)

은 뵐러의 방법을 개량하여 나트륨에 의해 알루미늄을 분리하였다 년 영국의 1859

가하트가 드빌의 방법에 의해 알루미늄의 제련을 시작하였으며 년 미국의 찰 1896

스 마틴 홀 은 빙정석을 용제로 하여 알루미늄을(Charles Martin Hall 1863~1914)

녹여 그 용액을 전기분해하여 알루미늄을 환원 추출 하였다 이 방법은 현대의 알

루미늄 전해법의 기초가 되는 방법이었다

같은 시기에 프랑스의 화학자 폴 에루 (Paul Louis Toussaint Heroult

도 같은 방법으로 알루미늄을 추출하였다 그래서 이 방법을 홀 에루1863~1914) -

법이라고 명명하였다 이후 년 오스트리아의 칼 죠셉 바이어가 규산분이 적은 1888

보오크사이트를 알칼리로 용해하여 알루미나를 추출하는 방법을 고안하였다 이 방

법은 순도가 높은 산화알루미늄을 경제적으로 얻을 수가 있는데 수산화나트륨 수

용액과 가온 가압반응 시켜 알루민산나트륨 수용액을 만들어 보크사이트의 불순물

인 규소 철 티탄의 산화물을 불용성 잔재로 남기고 카올린계 반응성 실리카는 탈

규소 반응에 의해서 불용성 알루미노규산알칼리염을 만든다 여과된 알루미난나트

륨 수용액은 냉각한 다음 수산화알루미늄 결정의 종자를 가해서 교반 방치하면 가

수 분해하여 수산화알루미늄으로 분리하고 모액은 조정모액으로서 보크사이트 용

해공정에 순환 사용된다 가수분해하여 석출한 수산화알루미늄은 회전로에서 가열

되고 탈수하여 순도가 높은 산화알루미늄을 제조할 수 있다 이 방법을 바이어 방

법이라고 하며 오늘날 알루미늄 산업의 기초가 되는 것이다

- 19 -

다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질

알루미늄의 물리적 화학적 성질은 표 과 같다1

표 알루미늄의 성질표 알루미늄의 성질표 알루미늄의 성질표 알루미늄의 성질1111

분류분류분류분류 특성특성특성특성

기호 Al

원자번호 13

원자량 269815 gmol

비중 270

융점 6597

선열팽창계수(20 ) 239 micro-in

열전도도(20 ) 053 cal cm per 20 sec

비열(20 ) 0215 calg

전기저항 2655 microhm-cm

공간격자 면심입방격자 a=4043 Å

용해 알칼리 염산 황산 등

불용해 질산 아세트산 암모니아 등

또한 다음과 같은 알루미늄은 소재로서 우수한 특성을 지니고 있다

- 20 -

은백색의 광택을 가지는 부드러운 금속이다-

전성이 풍부하여 박막화하기 용이하다-

가공성에 필수적인 연성이 풍부하여 다양한 형상의 제조 및 가공이 용이하다-

시중에서 판매되는 알루미늄은 의 순도이며 주요 불순물은 규소- 9800~9985

와 철이다

합금처리 열처리 등에 따라 인장강도를- 7~60 kgmm2로 조정 할 수 있어 용도

에 따라 적절한 강도를 선정할 수 있다

열전도성과 전기전도성이 우수하다-

비중으로 보아 전형적인 금속이다 알루미늄의 비중은 동이나 철금속의 으로- 13

서 각종 제품의 경량화 목적에 유리하다

공기 중에 방치하면 자연적으로 내식성이 우수한 산화 피막을 형성한다-

비금속인 질소 황 탄소 등과 직접 화학반응하여 질소화물 황화물 탄화물이 된-

족 할로겐인 염소와 브롬과 화학 반응하여 각각 염화물 브롬화물을 만든다- 7A

산에 녹여 염을 생성시킨다-

염기에 녹여 수소를 발생시켜 알루민산염을 생성시킨다-

무독성이고 식품류와 반응도 하지 않아 가정용으로 우수하다-

재활용이 다른 금속보다 용이하다-

라 양극산화 공정라 양극산화 공정라 양극산화 공정라 양극산화 공정

알루미늄은 원래 활성적인 금속으로 공기 중에 노출되면 자연적 산화피막이 형성된

다 그러나 이것은 알루미늄 상의 도금 및 다른 금속의 코팅을 불가능하게 만든다

이런 자연 피막은 공업적 이용가치도 적으므로 인공적으로 더욱 두껍게 하여 10

이상의 산화피막을 만들며 이러한 과정을 양극산화라고 한다

양극산화 는 알루미늄을 전해액에서 양극으로 하고 전기를 통하여 양극(anodizing)

에 발생하는 산소에 의해서 알루미늄 면이 산화 되어서 산화알루미늄(Al2O3 피막이)

형성되게 된다 산화알루미늄 (Al2O3 피막은 투명 또는 반투명으로 내식성이 뛰어)

나고 다공질이어서 여러 가지 색으로 염색 가능할 뿐 만 아니라 알루미늄의 순도가

높을수록 아름답고 광택이 좋은 피막을 얻을 수 있어 공업용은 물론 장식용으로도

많이 사용되고 있다

- 21 -

양극산화를 포함한 모든 표면처리의 제조공정은 전처리 양극산화 혹은 표면처리

후처리로 크게 나눌 수 있다 전처리 공정은 가공소재의 표면에 있을 수 있는 오염

물질과 공정중이나 이송 중에 발생할 수 있는 오염 물질을 모두 제거 하여 표면처

리가 용이하도록 하는 과정이다 전처리 과정을 거친 가공소재를 양극 산화 한 후

후처리를 한다 후처리는 양극산화 후 생성된 양극파막상에 외관성과 장식성의 부

여 또는 내식성 및 내마모성과 같은 기능성을 향상하기 위한 처리 이다

양극상에서 일어나는 반응은 법칙에 의한 반응과 법칙에 따르지 않Faraday Faraday

는 반응으로 구분할 수 있다

전기 정련 또는 전기도금에서 가용성 양극의 용해기구는 위와 같지만 양극 산화의

경우에는 알루미늄은 위와 같은 기구에서는 용해되지 않는다고 한다

활성층과 전해액과의 경계면에서 OH-가 방전해서 산소가스가 발생하고 전자는 피

막을 통해서 알루미늄 양극에 흡수된다 알루미늄을 1 ampdm2정도의 전류밀도

로 전해할 때 순수한 알루미늄의 경우에는 산소가스의 발생이 보이지 않지만 알루

미늄합금의 경우에는 통과전기량의 통상 경우에 따라서는 이것 이상에10 ~20

상당하는 산소가스가 발생한다 10 ampdm2과 같은 고전류밀도에서 전해하면 순

수한 알루미늄의 경우에도 알루미늄의 산화에 요구되는 이상의 과잉 산소가 가스로

서 발생한다

이온이 피막을 이동함에 따라 산화반응이 진행한다고 생각된다 가동이온중에는

H+ Al+++ O--

OH-외에 전해질의 음이온이 있다고 생각되고 이것의 거동에 대해

서는 여러 견해가 있다

알루미늄의 양극에서 수소를 생성하는 것은 두 극의 가스 중에 수소가스를 함유하

고 있고 황산법의 경우 황화수소를 발생으로 확인할 수 있다 비슷한 현상은 저전

장에 대한 연구결과 예를들면 알루미늄을 등의 수용액 중에서 양극 분극하면 NaCl

법칙에 기초를 두어 전해전류로부터 계산된 값보다 과대한 속도Feraday 10~20

로 용해하고 수소의 발생을 수반하는 것으로 알려져 있다

특히 알루미늄의 양극산화는 법칙에 따르는 반응으로서 그 양극산화 방정Faraday

식은 다음과 같다

- 22 -

마 피막의 구조마 피막의 구조마 피막의 구조마 피막의 구조

다공성 양근산화 피막의 구조에 대해서는 그 모델이 여러 가지가 발표되고 있으나

가지의 대표적인 모델로 나타낼 수 있다3

그림 의 는 년에 제출된 등의 모델로서 전자현미경 관찰에 비해 미1 (a) 1953 Keller

세골 셀 활성층 및 벽의 구조를 나타내고 그것에 기하학적 칫수를 부여한 획기적

인 것으로 기본적인 형성에 있어서는 현재도 큰 변화가 없다 그림 는 (b) Akabori

의 모델로서 활성층은 약 50Å의 알루미늄을 과잉으로 함유하는 Al2O3로 이루어져

있으며 셀의 성장에 따라 각 셀간에 이 알루미늄을 과잉 함유한 Al2O3의 층이 개재

한다고 한다 또한 미세공단 면의 형태는 수산피막에서는 거의 원형이지만 환산피

막에서는 복잡한 형상을 나타낸다고 보고되고 있다 그림 는 년에 발표된 1(c) 1962

의 콜로이드 모델로서 다공성의 의미를 기하학적인 기공에 중점을 두지 않Murphy

고 산화물의 콜로이드적 성질의 변화에 의해 설명한 것으로 알루미늄 소지에 가장

가까운 쪽은 완전히 무수 Al2O3이지만 외측으로 감에 따라 미세한 산화물 콜로이드

입자의 외면에 물 및 기타 이온이 흡착하여 전도성을 가지는 부분으로 형성된다

의 모델(a) Keller 의 모델(b) Akabori 의 콜로이드 모델(c) Murphy

그림 양극산화피막의 구조 모델그림 양극산화피막의 구조 모델그림 양극산화피막의 구조 모델그림 양극산화피막의 구조 모델11111111

프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황2222

가 재제조산업가 재제조산업가 재제조산업가 재제조산업

- 23 -

재제조 은 고장 폐기 또는 교환된 물건을 회수하여 신제품과 같(remanufacturing)

은 상태로 만들어내는 일련의 과정을 의미한다 재제조는 제품의 수명을 연장시키

는 것과 같은 효과를 가지며 그 결과 폐기됨으로 인해 그대로 손실이 되는 원재료

에너지 및 노동력 등 생산요소를 크게 절약할 수 있다

미국의 경우 재제조는 산업에 따라 상이한 명칭으로도 불리는데 자동차부품산업의

경우에는 레이져 토너 카트리지의 경우는 타이어 재제ldquorebuildingrdquo ldquorechargerrdquo

조의 경우는 로 표현되고 있으며 대신ldquoretreaderrdquo ldquoremanufacturingrdquo

이란 표현이 사용되는 경우도 있다 재제조는 비교적 최근에 등장한ldquorecoditioningrdquo

개념으로 이와 유사한 개념으로는 재활용 재사용 수리 등이 있다 이러한 개념들

은 모두 못 쓰게 된 제품을 그대로 매립 소각 등의 방법으로 완전히 폐기하지 않

고 이를 다시 이용한다는 점에서 재제조와 유사하다 그러나 재제조와 재활용 재사

용 및 수리는 가치가 새로 창출되는 과정이 크게 상이하다

재활용은 폐제품이 원재료 생산에 다시 투입되는 것으로서 주로 신문지 유리병 및

알루미늄 캔과 같은 소비재가 대상이 된다 이러한 제품들이 소비가 된 후에 폐기

물 처리 과정에서 수거를 통해 회수되어 원자재 형태로 돌아가 제품생산 과정에 원

재료로 사용되는 것이 재활용 과정이다 수리는 고장 또는 성능 저하의 원인을 찾

아내어 문제된 부품을 고치거나 또는 교체하는 것을 의미한다

이에 비해 재제조는 생산된 제품이 성능 등 상품으로서의 모든 면에 있어서 신제품

과 거의 유사한 상태가 되도록 폐제품을 완전히 분해하고 부품을 수리 또는 교체하

고 검사를 하는 과정으로서 재활용 등에 비해 훨씬 확대된 개념이다 그러나 재제

조 개념이 이렇게 명확히 사용되고 있는 것만이 아니다 우리나라에서도 일부 분야

에서는 와 재제조와 같은 개념으로 사용되고 있고 일본의 경우에도 정책적rebuild

으로는 재제조 개념이 별도로 구분되지 않고 재사용 범주의 하나로 간주되어 사용

되고 있다 따라서 재제조품은 다음과 같은 조건을 만족시키는 제품이라고 말할 수

있다

재제조 제품의 주 구성 요소는 사용되다 폐기된 제품-

폐기된 제품은 그 부품의 성능이 충분히 판별될 수 있는 수준까지 해제-

중고제품의 부품은 철저히 세척되고 먼지와 부식이 없는 상태로 수리-

분실되었거나 결함이 있거나 부서진 또는 많이 닳아버린 부품들은 모두 정상적-

으로 기능을 할 수 있는 수준으로 수리가 되거나 또는 새 부품 재제조된 부품 또

는 성능이 정상적인 충고부품으로 교체

- 24 -

재제조된 제품의 모든 기능이 정상적으로 작동할 수 있도록 필요한 경우 각 부-

품에 대해 기계가공 재감기 재마감 또는 기타 필요한 조치가 취해짐

각 부품은 다시 조립되고 동종의 신제품과 동일한 성능을 갖는지 검사-

그림 내구재의 물질 순환 고리그림 내구재의 물질 순환 고리그림 내구재의 물질 순환 고리그림 내구재의 물질 순환 고리2 2 2 2

재제조된 상품의 특성 중 가장 중요한 것은 재제조품의 성능이 신제품에 비해 뒤떨

어져서는 안된다는 것이다 이러한 특성으로 인해 선진국에서는 재제조업체가 재제

조 제품의 품질을 보증하는 경우가 일반적이다 이렇게 제조된 재제조 제품들은 재

제조산업이 가장 발달한 미국의 경우 신제품 가격이 수준에서 판매되고45-65

있다 재제조의 개념은 원재 생산에서부터 원자재 제조과정에서의 가공 사용 재사

용 재제조 재활용 및 최종적인 폐기과정을 보여주는 생산과정에서의 물질 순환과

정을 살펴보면 보다 명확히 이해할 수 있다 그림 참고 ( 1 )

나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업

프린터 생산업체에서 판매하는 원제품에 비해 저렴한 가격대의 재제조 카트리지에

대한 수요가 증가하면서 토너카트리지 재제조산업은 호황에도 불구하고 무분별한

영세업체의 난립으로 여러 가지 문제점을 발생시켰다

- 25 -

사용 후 토너카트리지 재제조산업을 활성화에서의 장점은 부품공급 부담의 일정부

분을 재제조 제품으로 대체하여 부품공급 의무부담이 완화되고 에너지 및 자원은

원제품에 비해 이상 절약이 가능하다는 것이다 현재 우리나라의 사용 후 토너80

카트리지 재제조 관련 주요 문제점으로는 대부분의 업체가 재제조에 대한 개념 인(

식 의 결여에 기인하여 단순히 사용 후 토너카트리지를 닦아서 재충진하여 재사용)

하는 것이다 또한 사용 후 카트리지의 소유권 문제 지적재산권 문제 등으로 원제

조업체와의 분쟁이 발생할 가능성 또한 매우 높다 우리나라에서 재제조와 관련된

일반 현황 및 문제점은 다음과 같다

원토너 카트리지는 년 기준 만개가 판매 재제조 토너카트리지 생산량- 2003 184

은 만개 사용134

년 기준 원토너 카트리지 공급량 대비 재제조율은 로 추정- 2003 243

토너카트리지의 재제조시 원토너 업체의 상표를 삭제하지 않으면 현행 상표법-

및 부정경쟁방지법에 저촉될 소지가 있음

토너카트리지 원제조업체에서 사용 후 카트리지의 회수에 적극적으로 참여할 경-

우 회수된 카트리지를 물질 재활용에 앞서 재제조를 우선 고려하도록 하는 제도적

장치가 필요

현행 재제조 토너카트리지의 품질평가는 전문화된 표준 및 규격이 미완의 상태-

로 재제조 토너카트리지의 품질제고를 위한 법적 제도적 장치의 마련이 필요

토너카트리지 업체의 대부분은 종업원 명 이내의 영세 소규모 업체로 그 수- 3-4

는 약 개 이상으로 추정250

참여기업의 현황 및 애로 기술참여기업의 현황 및 애로 기술참여기업의 현황 및 애로 기술참여기업의 현황 및 애로 기술3333

주 삼텍은 기존의 재제조 업체들에서 행하여지고 있는 폐 프린트 카트리지 재활용( )

기술에서 탈피하여 폐 프린트 카트리지를 완전 분리 후 각각의 부품별 회수를 통

한 재활용 기술 및 아노다이징 공정을 도입한 고광택성 감광 드럼을 생산하고 있는

재제조 부품전문기업이다 일반적으로 폐 프린터 카트리지를 이용한 재제조 산업은

카트리지의 분리 후 회수된 의 간단한 표면처리 공정을 통한 재활용 기OPC Drum

술로 이미 유럽의 여러 선진국 및 국내 일부 기업에 의해 시도되어오고 있다 하지

만 기존의 공정을 탈피하여 회수된 폐카트리지를 선별lsquo rarr 부품관리 rarr 세정 rarr 고

광택 아노다이징rarr 고순도 알루미늄 회수 표면감광코팅 감광드럼 제조 등의 각rsquorarr rarr

공정을 통하여 폐카트리지를 이용한 감광드럼을 재제조하고 있으며 이에 대한 특허출

원을 완료한 상태이다

- 26 -

그림 토너 카트리지 재제조 공정그림 토너 카트리지 재제조 공정그림 토너 카트리지 재제조 공정그림 토너 카트리지 재제조 공정3 3 3 3

폐자원을 이용한 신규시장을 형성할 수 있는 재생자원화 기술을 보유하고 있음에도 불

구하고 국내 중소기업의 여건 상 전문 인력의 부족 및 기술습득의 어려움에 기인하여

그 기술적 한계를 극복하지 못하고 있는 실정이다 따라서 현 재제조 공정의 공정 최적

화 기술 드럼의 표면코팅 층의 제거 시 사용되는 신규 화학약품의 개발 그리고 생산

성을 극대화 할 수 있는 최적공정 설계에 대한 고급 전문 인력의 현장기술지도가 절실

한 상황이다

제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표2222

기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격1111

가 기술지원의 목표가 기술지원의 목표가 기술지원의 목표가 기술지원의 목표

폐프린트 카트리를 분리 세정공정을 통하여 얻어진 고순도 알루미늄을 아노다이징 기

술을 이용하여 고광택성을 갖는 감광 드럼의 고효율 회수공정 지원 및 드럼의 표면코

팅층의 제거 시 사용되는 각종 화학약품의 최적 배합비율과 최적화 공정기술 지원

- 27 -

나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격

공정개선공정개선공정개선공정개선 0신제품

제조기술0 품질향상품질향상품질향상품질향상 0

양산화양산화양산화양산화 0 시험분석 0 시제품 제작시제품 제작시제품 제작시제품 제작 0

제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용3333

세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용1111

감광코팅층 용해를 위한 용매 개발 및 적절한 혼합용매비율에 관한 기술지원

감광코팅층은 크게 세가지- (Blocking Layer Charge Generation Layer Charge

다른 필름으로 구성되어있다 따라서 세가지 필름을 동시에 제거할Transport Layer)

수 있는 용매 혹은 혼합용매에 대한 체계적인 기술지원

폐카트리지의 분해과정에서 발생되는 부산물의 분리공정 기술지원

수거된 드럼으로부터 고광택 고순도 알루미늄을 얻기 위한 전처리 분리공정- OPC

상에서 효과적인 플라스틱 기어부분과 분리기술 지원

합리적 세정공정 설계를 통한 폐 감광 드럼의 표면처리기술 지원

고생산성 세정공정을 위한 공정개선 기술지원-

고광택 특성을 갖는 아노다이징 공정기술 지원

드럼의 재제조 공정 합리화 방안 구축 지원OPC

기타 폐자원의 재활용 공정기술 지원

드럼이외의 부산물을 이용한 재활용 기술지원- OPC

화학물질을 동반하는 공정에서의 사용자 안전을 위한 반응원리에 대한 교육

합리적 공정운용을 위한 전문가 교육

기업의 품질시스템 구축을 위한 기술자문

제품의 신뢰성 향상을 위한 합리적 공정관리 시스템 구축 방안지원

- 28 -

기술지원의 목표기술지원의 목표기술지원의 목표기술지원의 목표 기술지원의 내용기술지원의 내용기술지원의 내용기술지원의 내용 기술지원범위기술지원범위기술지원범위기술지원범위

세정공정기술 확립

감광코팅층 분석-

고효율 용매 및 최적혼합용매-

고생산성 세정공정 설계기술-

아노다이징 공정 확립

아노다이징 공정분석-

최적 아노다이징 운전 조건확립-

고성능 전해액 구성 확립-

품질 신뢰성유지 시스템 구축-

기타 폐자원 재활용 기술

플라스틱 정성분석-

플라스틱 기어부의 재활용 기술-

컴파운딩 기술-

- 29 -

제 장 국내제 장 국내제 장 국내제 장 국내2222 ㆍㆍㆍㆍ외 기술현황외 기술현황외 기술현황외 기술현황

아노다이징 처리에 있어서 황산법은 년 영국 와 에1927 C H R Gower S O O Brien

의해 특허출원된 후 발전을 거듭하여 현재 세계적으로 가장 널리 보급되어 있는 방법

이다 전해질은 황산은 저렴하고 전해조작이 다른방법에 의하여 간단하며 생성된 피

막은 다른 방법으로 얻어진 피막보다 그 투명도가 좋기 때문에 알루미늄 합금에 적합

하다 합금성분에 의한 악영향이 적으며 피막의 색상도 옥살산보다 엷어서 염색에 적

합하다 또한 인가되는 전압이 낮고 전력소비량도 적으며 약품가격이 저렴한 장점이

있다 그러나 옥살산법보다 알루미늄의 용해량이 많고 생성되는 피막의 두께는 어느

정도 한계점을 가지고 있다 황산에 의한 피막의 용해가 크기 때문에 피막이 연한 단점

이 있다 황산피막은 다공성이며 내식성 내마모성이 양호하여 건재 공업용품 주방용

품 평판 기계부품 장식품등의 분야에서 널리 이용되고 있다 피막의 두께는 통상의

전해처리온도 약 에서( 20 ) 30~40 정도 얻어진다 공업적 처리조건은 한국공업규

격 을 표 및 표 에 나타내었다 여기에서 전해액의 농도와 온도 전류밀도KSD 9531 2 3

그리고 전해시간 등은 피막의 두께 경도 내식성 다공성등과 밀접한 상관관계를 가지

고 있으며 또한 알루미늄 용존량 교반공기량등도 무시할 수 없는 인자이다

표 황산법의 양극 산화 처리 조건표 황산법의 양극 산화 처리 조건표 황산법의 양극 산화 처리 조건표 황산법의 양극 산화 처리 조건2 (KSD 9531)2 (KSD 9531)2 (KSD 9531)2 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건 허 용 치허 용 치허 용 치허 용 치

전해액 조성 황산 10 ~30 plusmn2

알루미늄 이하20gL

욕 온도 15 ~ 25 plusmn2

전류밀도 60 ~ 300A plusmn7

시 간 피막두께에 필요한 시간

욕 전압 설정전압 plusmn2V

- 30 -

표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건

전해액 조성 황산 15

알루미늄 5 gL

욕 온도 21 plusmn 1

전류밀도 130A plusmn 5

시 간분30 ~ 10 의 경우(A 6063 )

분60 ~ 18 의 경우(A 6063 )

욕 전압 16V

옥살산법은 년 일본에서 개발되었으며 옥살산 알루마이트법으로서 널리 공업적으1926

로 이용되어 왔다 한편 독일에서는 법으로 공업화되어 있다 옥살산은 고가이 Eloxal

고 교직 중첩 전원설비를 사용해야 하며 조작이 복잡하여 단위처리면적당 소비전력이

높은것 외에도 피막이 흰색을 띄게 되기 때문에 최근에는 그 신장이 둔화되고 있다 그

러나 황산피막보다 피막의 염색성은 떨어지지만 내식성 내마모성이 우수하기 때문에

일용품의 일부와 특히 외관은 문제되지 않지만 고도의 피막성능을 요하는 공업용품등

에 이용되고 있다 공업적 처리조건은 한국공업규격 을 예로 들면 표 및 표 KSD 9530 4

와 같다5

표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건 허 용 치허 용 치허 용 치허 용 치

전해액 조성 유리산 2 ~ 5 plusmn1

알루미늄 이하20gL

욕 온도 15 ~ 35 plusmn4

전류밀도

직류와 교류의 경우

교류 40 ~ 350A

교류 40 ~ 700A plusmn7

교류의 경우 80 ~ 700A

시 간 피막두께에 따른 시간

욕 전압 설정전압 plusmn15V

- 31 -

표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건

전해액 조성 유리산 3

알루미늄 5 gL

욕 온도 28 plusmn 2

전해밀도

직류와 교류의 경우

직류 130A

교류 100A

시 간분25 ~ 6 의 경우(A 1100 )

분38 ~ 9 의 경우(A 1100 )

욕 전압직류 25 V

교류 80 V

피막의 성질피막의 성질피막의 성질피막의 성질 피막의 생성피막의 생성피막의 생성피막의 생성 온도 농도의 영향온도 농도의 영향온도 농도의 영향온도 농도의 영향 조작조작조작조작 실시조건의 예실시조건의 예실시조건의 예실시조건의 예

교교교교

류류류류

법법법법

연하고 표면에 요철

이 있으며 직류법과

동일한 두께의 경우

내식성이 양호함

적음

교류전류계의 읽기

에 을 곱하면036

직류값에 해당됨

농도의 영향은 큼 간단함

40~60 V

2~3 Adm2

25~30

분5~60

직직직직

류류류류

법법법법

경도가 크나 침식에

위해 구멍이 생김많음

액온을 낮게 유지

해 주어야 하고

농도의 영향은 적

간단함

40~60 V

1~2 Adm2

18~20

분10~60

교교교교

직직직직

중중중중

첩첩첩첩

법법법법

경하고 내식성이 있

고 최상의 피막을 얻

을 수 있음

많음

단시간에 두꺼운 피

막을 얻을 수 있음

보통

복잡하고

전력 소

모 량 이

많음

DC 25~30 V

1~3 Adm2

AC 40~80 V

1~3 Adm2

20~30

분15~60

- 32 -

크롬산법은 에 의해 년 영국에서 개발되어 수상비행기용 듀랄Bengough-Stauart 1923

루민의 방식을 목적으로 사용되었다 대표적인 방법으로는 단계적인 전해전압을 상승

시키는 법과 정전압 전해에 의한 미국 표준국의 방법이 있다 피막Bengough-Stauart

의 외관은 불투명하고 암회색을 띈 에나멜색이다 표준상태에서 생성되는 피막두께는

2 ~ 5 정도이므로 내마모성은 좋지 않지만 같은 두께의 다른 피막에 비하면 내식성

은 양호하다 처리조건으로 법은 전해액은 크롬산을 함유하 Bengough-Stauart 25

며 전해온도는 40 plusmn 2 로 하고 전해전압은 에서 까지를 분간 서서히 상승 0 V 40 V 10

시켜 에서 분간 유지하고 다시 분간 까지 상승시켜 최후의 분간은40 V 20 5 50 V 5 50 V

로 유지한다 이때 전류밀도는 01 ~ 05 정도이다 정전압 크롬산법에서는A 5 ~

의 크롬산전해액을 사용하고 전압은 처리시간은 분정도이다10 40 V 30

종류종류종류종류

조건조건조건조건옥 실 산 법옥 실 산 법옥 실 산 법옥 실 산 법 황 산 법황 산 법황 산 법황 산 법 크 롬 산 법크 롬 산 법크 롬 산 법크 롬 산 법

농도H2C2O4

(1) 3~5 (2) 10H2SO4 10~20 CrO3 3

온도(1) 20~30

(2) 15~60

(1) 15~22

옥살산을 첨가하면(2)

35까지

40plusmn20

전압(1) AC 40~80 V

(2) DC 25~30 VAC 15~25V

로부터 서서히DC = 0V

상승해서 로 하고40V

최후 분간은 로 유지5 50V

전류밀도(1) AC 1~3 Adm

2

(2) DC 1~3 Adm2

05~15 Adm2

03~04 Adm2

시간 분10~60 분5~100 분60

피막두께

H2C2O4 5 30plusmn2

AC 3 Adm2

분간에 40

10~12

H2SO4 20 30plusmn5

DC 10 Adm2

분간 20

에 5~7

분간에15 3~35

특징

특히 순 에 대해서는Al

경도 내식성 등 가장

우수한 피막을 얻는다

탈지력이 좋고 저질 Al

에도 광택이 좋으며 단

점으로 전력과 약품의

소비가 많음

설비가 많이 드나 유지

가 용이하고 유지비가

적으므로 보급이 많아

지고 있다 탈지력은 작

으나 합금 및 착색용 Al

양극산화에 적합함

투랄루민계에 적합한 양

극산화법이며 내식성이

있고 회색의 무광택 피

막이며 강도가 약하다

착색에는 적합하지 않음

- 33 -

그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도44441111

- 34 -

양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책

결함항목결함항목결함항목결함항목 원 인원 인원 인원 인 대 책대 책대 책대 책

버닝

버프버닝

전해액 온도 불균일

국부적 고전류밀도

수산화 알루미늄 버닝

연마조건의 적정화

액순환 교반량증가

전해파형의 평활화 전류밀도 낮춤

수세 알루미늄처리량의 조정

숏트

제품과 리드선의 접점의 어긋

제품과 음극과의 접촉

압출후의 국부적 냉각부족

디스멋트부족

거는 방법 개선

극간거리조정 내부음극유치법 개선

균질 한 냉각( )均質

질산농도증가 중크롬산카리첨가

욕중에서 흔든다

전해부식

접점불량

사용수로부터의 염소이온흡입

용접용후락스부착

인체의 땀이나 지문부착

중금속이온 흡입

유리산부족

중첩교류분 부족 수산법에 많(

음)

접점개량

순수사용

전해전의 충분한 세정

손장갑사용

중금속용출방지

산의보충

교류분 증가시킴

색얼룩

극비 의 부적당( )極秘

극간거리의 부적당

복잡한 형상

전류분포 불균일

교반부족 불균일

전해액 온도 상승

이물 부착( )異物

전해액 잔존

합금성분( )合金成分

염색조건

접점부족

음극면적조정

음극을 이동해 본다

음극배치의 고려

랙크접점수 증가

접점위치고려

전해액 순환량증가 냉각

수세를 충분히 한다

수세를 충분히 한다

재질확인

염색욕의 농도 관리p H

적정한 접점을 취한다

무지개

접점부족

전기접점불량

전해중단

표면적과 리드선의 적정화

리드접점부의 이탈방지

교반을 약하게 한다

- 35 -

결함항목결함항목결함항목결함항목 원 인원 인원 인원 인 대 책대 책대 책대 책

표면얼룩탈지불충분

재질 열처리의 불균일

탈지를 충분히 행한다

재질 열처리를 정확하게

표면거침소재의 조성부적합

엣칭조건의 부적합조건관리를 엄중하게 행한다

수산화나트륨 엣칭액의 노화 액관리 철저

버 닝 엣칭후 수세까지의 시간이 길다 엣칭후 신속수세

그림자모양 리드선에 의한 투영흔적 리드선위치에 주의할것

봉공얼룩물건의 겹침

온도의 불균일

물건이 겹치지 않도록 한다

온도분포를 균일하게 한다

액흐름

전해액을 유출

수세부족

맞춤시 불량

충분한 수세

스팟트개량

가스포겟틀 랙크각도의 부적합

공기교반 내부음극에서의 수소발생

적당한 틀과 랙크의 거는 각도선정

가스가 유출하도록 랙크를 만드로 건

크 랙 저온전해 봉공온도 가열 기계적 충격 이상의 가열을 피한다110

제품취급주의

성능결함 및

막두께부족

전해시간 짧고 전류밀도가 낮다

내부음극부족 및 음극면적부족

틀과 걸이 면적이 크다

리드의 접촉불량 탈막부족

리드의 전기용량부족

전기접점부족

전해액 온도가 높고 국부고열발생

합금조성의 부적합

적정시간과 전류밀도 선정

형상에 맞게 사용 및 이상전압이 안걸

리게 할 것

전류용량에 맞는 전해면적선정

리드부착개량 및 완전탈막

단면적이 큰 리드사용

접점증가

냉각 및 교반 순환을 충분하게

적절한 합금선택

내마모성 전해액 온도가 높고 전류밀도가 낮다 냉각 및 적정한 전류밀도 선택

내식성부족

전해시간이 너무 길고 전해액 농도가 높

합금조성의 부적합

전류밀도 높이고 전해시간단축 농도

적정유지

적절한 합금선택

불꽃유리산부족 전해액노화

전해액이 높고 전류밀도 불균일

산보급 및 전해액 일부교체

냉각 및 전류밀도 조정

박 리 정전이나중단 전해재생 및 가급적 전해중 중단을 피할

표면모양 알루미늄 주물 재료결함 엣칭조건 알루미늄 개선 및 주물재선택 엣칭액

선택

분취

전해액농도 용존알루미늄 증가

전해액 온도상승

수세부족

봉공액 오염

분석에 의해 조정관리

전해액 냉각 교반

수량 수세횟수 수세시간증가

봉공액 교환

- 36 -

재제조산업의 중요성과 경제적 효과 분석의 관점에서 볼 때 화석연료는 연소과정

에서 아황산가스 질소산화물 먼지 휘발성 유기화합물 먼지 등 대기오염물질과

이산화탄소와 같은 지구온난화 물질이 다량으로 발생한다 따라서 에너지 사용 감

소는 그만큼 대기질 개선에 기여를 하게 된다 에너지 소비 감소는 또한 수력과 원

자력 발전량을 감소케 함으로써 생태계 파괴와 핵폐기물 문제의 완화를 가능케 한

다 이러한 재제조의 환경개선 효과는 이를 사회적 편익으로 간주할 수 있으므로

금액으로도 환산될 수 있다 따라서 이를 고려하면 재재조의 경제적 효과는 단순히

생산요소의 절감효과만 감안하는 경우보다 훨씬 커진다 재제조산업의 경제적 및

환경적 효과는 매우 크다 더욱이 최근 들어 석유 및 기타 원자재의 공급 불안이

심화되고 있어 원자재 소비 절감의 필요성이 갈수록 증대되고 있다 뿐만 아니라

대기환경의 악화 방지에 대한 사회적요구의 증대와 매립지의 포화 등으로 인해 폐

기물 처리의 어려움이 가중되고 있어 재제조의 사회적 중요성은 대단히 커지고 있

재제조는 선진국에서도 크게 각광을 받고 있다 재제조산업은 현재 전세계적으로

사업장 수가 만개 고용규모 만명 시장규모 억 달러에 이르고 있는 것으로8 50 530

추정되고 있으며 특히 재제조가 가장 활발한 미국을 중심으로 빠른 속도로 확대되

고 있다 우리나라에서는 현재 자동차 부품과 토너 카트리지를 중심으로 재제조가

부분적으로 이루어지고 있어 그 규모는 그렇게 크지 않은 상태이다 이는 역으로

재제조산업의 활성화가 커다란 경제적 이익을 가져올 수 있음을 의미한다 따라서

재제조 산업을 정책적으로 육성할 필요성은 매우 크다

하지만 국내 토너카트리지 재제조 산업의 경우 년 일본 캐논사가 년부터 2006 2001

국내 업체를 상대로 레이져 프린터의 핵심부품인 감광드럼 드럼 의 삼각기어(OPC )

제조방식과 관련된 특허침해 소송을 제기해 지방 고법원 판결에서 승소한 상태이-

현재 국내에서 보급되고 있는 레이저 토너 카트리지와 잉크젯 잉크 카트리지는

이상 외국에서 직수입된 제품이다 지금 미국이나 유럽과 같은 선진국에서는90

전체 시장의 약 이상을 재활용 제품이 점유하고 있을 만큼 저렴한 재활용 카30

트리지의 사용은 당연한 것이다 우리나라 곳곳에 버려지고 있는 공재물질 카트리

지는 연간 만개 연간 톤 트럭 수천대분에 달하고 이렇게 폐기물로 버려300-400 8

진 각종 플라스틱 카트리지는 수백년이 지나도 썩지 않아 얼마든지 재활용이 가능

한 귀중한 자원을 낭비하며 환경오염을 가중시키고 있다 또한 국내 폐기물 관리법

에 프리터 카트리지는 지정폐기물에서 제외되어 있어 무단 폐기 방치될 가능성도

매우 크다

- 37 -

세계 다국적 기업이라는 미국의 몇몇 기업들 사이에도 재제조 붐이 일고 있다 기

존 리사이클링 방식이 폐기물 화학처리의 비용과 공해유발 억제에 따르는 막대한

재생비용이 드는 단점이 있다면 이를 원칙적으로 극복할 수 있는 대안으로 재제조

는 새로운 환경사업으로 입지를 넓혀가고 있다 현재 외국의 다국적 기업군들인 코

닥 제록스 듀폰 등은 최근 재활용 사업의 개념을 리사이클링에서 재제조로 GM

전환하고 이를 전제로 제품생산 매뉴얼을 전면 재개편하였다 대부분의 주요 부품

들을 쉽게 분해 조립하여 반영구적으로 재활용할 수 있게 획기적인 소프트웨어 시-

스템을 개발하여 활용하고 있는 것이다

프린터 토너 카트리지의 재활용은 다 마신 음료병을 수거하여 다시 음료수를 넣고

판매하는 것과 다를 게 없다 이제 우리도 재생품은 안쓴다 는 생각을 바꿔 프린 ldquo rdquo ldquo

터 값보다 카트리지 비용이 더 든다 는 문제를 재생카트리지 이용으로 경비도 줄이rdquo

고 환경을 생각하는 재활용에 관심을 가져야 할 때이다 정보통신의 혁명과 디지털

시대에 맞는 새로운 패러다임이 요구되는 지금 재제조 시스템을 구축하는 것은 녹

색경영 을 실천하는 환경중시 기업경영의 좋은 사례가 될 것이(Green Management)

다 또한 제품의 전과정에 걸친 환경영향을 파악하고 감소하기 위한 전과정평가

를 레이저 프린터 제품에 도입하여 적용함으로써(Life Cycle Assesment LCA)

보다 친환경적인 프린터가 개발될 것이다 또한 연간 억달러에 달하는 수입정품 4

토너 드럼을 재활용 토너 드럼으로 대체한다면 연간 억 천달러 수입 의존율을 3 2 (

로 낮출 경우 의 외화절약 효과가 기대된다20 )

- 38 -

제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과3333

제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행1111

드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정1 OPC1 OPC1 OPC1 OPC

레이져 프린터는 복사기의 건식 방식 원리를 이용하여 인쇄하는 프린터이다 내부

구성은 컨트롤러부 엔진부 인쇄부로 나뉘어져 있으며 컨트롤부에서는 컴퓨터로부

터 전송된 데이터를 인쇄할 페이지에 영상을 만들어 프린터 엔진부분으로 전달한

다 전달되 영상은 엔진 부분의 레이져 다이오드 회전 다면경 렌즈 프리즘장치

레이져 빔 센서 등의 장치를 거쳐 인쇄부분의 감광 드럼에 투사가 된다 다시 투사

된 영상은 감광 드럼에서 형성된 엔진 옆에 있는 용지에 옮겨서 영상을 인쇄한다

그 후에 인쇄된 용지는 고열 압착롤러에 압착되어 최종적으로 용지에 인쇄된다 레

이져 프린터는 저소음과 고품위 인쇄 다양한 서체와 고속인쇄 등의 장점을 가지고

있으며 제한된 용지사용과 유지 비용이 비싸다는 단점을 가지고 있다 그림 는 레 5

이져 프린터 카트리지의 분해도 및 주요 부품의 위치를 나타낸 것이다

그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도5555

- 39 -

레이져 프린터의 원리는 크게 단계로 크리닝 대전 노광 현상 전사 정착으로6

나눌 수 있으며 다음은 각 단계에 대한 설명이다

1 2 3

4 5 6

크리닝 이 단계는 이미지 진행의 처음 단계로 물리적 또는 전기 크리닝 진행을1

통해 새롭게 드럼에 이미지가 맺히도록 준비하는 단계OPC

대전 드럼 크리닝이 끝나면 로부터 읽혀진 정보를 레2 laser scanning unit (LSU)

이져빔을 쏘아 이미지를 드럼에 맺히도록 조건을 마련해 주거나 대전을 걸어 줌

노광 드럼 표면에 레이져빔이 전달되는 부분은 잠상이 맺히게 되며 드럼은 전3

류가 통할 수 있는 알루미늄 원통과 감광물질이 표면에 코팅되어 있으므로 빛을 받

은 부분에 이미지가 맺히게 됨 또한 드럼에 나타난 이미지 부분은 이 다음 단계에

서 토너를 끌어 당기게 됨

현상 잠상 이미지가 드럼 표면에 나타나며 현상 롤러는 토너분자를 드럼 표면4

에 전달하는 역할을 하며 닥터 블레이드는 토너량을 조절해 줌

- 40 -

전사 드럼 이미지에 토너 부분이 용지 쪽으로 전사 됨5

정착 토너가 묻은 용지가 히팅롤러와 압력롤러를 거쳐서 종이에 영구적으로 고6

착되게 함

가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도 OPC OPC OPC OPC

토너카트리지의 핵심 부품중 하나인 드럼은 표면의 마모가 증가함에 따라 드OPC

럼의 의 두께가 감소하며 피로도가 증가하는 것으로charge transport layer (CTL)

보고되고 있다 따라서 폐토너카트리지의 재제조시 이러한 관점에서의 부품에 대한

고찰이 매우 중요하게 된다

일반적으로 드럼은 의 표면전위를 갖도록 대전되며 이때 토너 입자-600 ~ -700 V

들을 밀어낸다 이는 인쇄 시 영역으로 나타나는데 이 부분을 백색전위 white

라고 불린다 그러나 대전능력이 저하되면 인쇄물의 백색부분(white potential V0)

에 불규칙적으로 토너가 유입되어 인쇄물에 그대로 전달되게 되면 이를

라고 한다 현상이 진행되면 초기 증가율 대비 증가background Background 10

될 때마다 토너 소비량도 증가되며 토너카트리지 수명을 단축시키는 원인이10

될 수 있다

자외선이 완벽하게 차단된 항온 항습 습도 이하 의 에서 특수광을 ( 36 ) Clean-room

설치하고 정전기가 방지된 상태에서 카트리지를 완전 분해한 후 마모되거나 손상

된 중요 부품들을 교체하여 특수 에 의한 재생산만이 새것을 능가하는Kow-How

품질을 가능케하는데 일부업체에서 재생한 토너카트리지는 원가만 낮춰 만들어지므

로 품질상의 문제점이 발생되어 프린터 수명을 짧게 할 수도 있다 토너는 기존에

들어있는 잔여물을 전면적으로 집진기로 세척 흡입 하여 완전 제거한 후 폐토너 카( )

트리지 및 중요부품을 교체한다

회 사용 가능하므로 상태에 따라 재활용 또는 교체한다 생산공정OPC Drum 2-3

에서 핵심인 토너가 흩어지지 않도록 마감을 하는 집진 수집된 폐토너를 전Unit

량 회수해 밀폐용기에 보관 폐기물 위탁처리업체에 처리케하는 세심한 배려도 환

경오염 방지를 위한 중요한 부분 중의 하나이다 재활용 현상기의 품질유지를 위한

승부관건은 소비자가 사용 후 폐기되는 폐현상기 폐카트리지 및 드럼 포함 수거( )

의 구축과 다양한 프린터 기종에 맞는 토너성분 분석에 달려 있다 프린터System

기종에 맞지 않는 토너카트리지나 마모성 부품이 적시에 교체되지 않을 경우에는

프린터 제품을 고장이 발생할 수 있다

- 41 -

그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정6 OPC 6 OPC 6 OPC 6 OPC

폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석2222

가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석

적외선 분광분석은 년 영국의 에 의해 개발된1800 F W Hershel dispersive IR

에 의해서 시작되었으며 최근에는spectromer FT-IR (fouirer transform infrared)

의 개발로 인해 활발한 연구가 진행되고 있다 적외선 분광분석의 원spectrometer

리는 적외선이 시료를 통과할 때 에너지가 분자간 원자내의 진동에너지와 일치하여

시료의 분자구조에 따른 특성 흡수 영역을 형성함으로서 이를 통해 정보는 얻게 된

다 적외선 분광분석은 시료의 정성 및 정량분석 물질의 구조확인 화학반응

연구 표면화학분석 등에 이용되고 있고 특히 플라스틱 물질의 정량 정성kinetics

분석 및 배향성 연구에 아주 유용하게 사용되고 있다

- 42 -

그림 은 기어부분 의 고분자를 정성분석한 의 분석결과로7 (sample2) FT-IR

2978cm-1 2920cm-1

1468cm-1 1382cm-1

1236cm-1 1087cm-1

892cm-1등의

특성 피크로 추정컨대 사용된 고분자 물질이 로 판단된다 그림poly(oxymethylene)

도 마찬가지로 의 고분자를 정성분석한 결과로2 sample3 2965cm-1

2918cm-12849cm-1

1768cm-1 1503cm-1

1219cm-1 1187cm-1

1159cm-1

1013cm-1 828cm-1

등의 특성피크가 관찰되었으며 결과적으로 polycabonate (PC)

의 특성피크로로 판단된다

나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석

열분석 이란 물질의 물리적 변수 를 온도의(thermal analysis) (physical parameter)

함수로 나타내는 분석 방법이다 즉 물질의 온도를 일정하게 변화시킴에 따라 나타

나는 열적특성 변화를 분석하는 것이다 이때 어떤 물리 변수의 변화를 볼것인가에

따라 여러 가지 방법이 존재한다 플라스틱의 열분석에는 대표적으로

와 가 이DSC(Differential scanning calorimetry) TGA(Thermo gravimetric analysis)

용된다 는 플라스틱 시료의 온도 열량변화 데이터로부터 시료의 물리적 화학 DSC

적 성질을 확인할 수 있다 또한 피크의 위치 모양 개수 등으로부터 정량적인 정

보들을 얻을 수 있으며 피크의 면적으로부터 열량변화의 정량적인 정보를 얻을 수

있다 으로부터 플라스틱 시료의 유리전이온도 결정화온도 녹는 DSC thermogram

온도 냉결정화온도 등의 정보를 확인할 수 있다 는 일정한 속도로 온도를 변 TGA

화시켰을 때 일정 시간동안에 일어난 시료 무게의 변화를 측정한다 에 의한 TGA

질량 온도 곡선은 플라스틱 시료의 열안정성 및 물질의 구성비 등을 확인할 수 있-

그림 는 의 분석결과 이다 약9 sample 2 TGA (Thermo gravimetric analysis) 30

0 부분에서 열분해가 일어나기 시작하며 344에서 중량감소 온도를 보인10

다 약 430이상이 되면 모든 고분자물질이 열분해 되는 것을 확인 할 수 있다

그림 은 의 데이터로 용융온도10 sample 2 DSC(Differential scanning calorimetry)

는 16664임을 확인하였다 는 결정성 고분자로 그래프에서 확인 sample 2 TGA

하듯이 약 300 이상의 온도에서도 분해가 되지 않는 열안정성을 보이나 약 에130

서 고분자가 녹기 시작하고 약 에서 완전하게 용융되는 것을 확인 할 수 있다170

는 약 이하에서 안정한 고분자 물성을 가지는 것을 확인하였다sample 2 130

- 43 -

그림 은 의 데이터로 초기 부터 중량감소가 일어나기 시작하며11 sample 3 TGA 430

중량감소온도는 를 보인다 정도에서 약 를 잔존율을 보인다 그10 485 540 20

림 는 의 데이터로서 는 비결정성 고분자로 에서 유리12 sample 3 DSC sample 3 119

전이 온도를 보이는 것을 확인하였다 데이터에서 확인하듯이 는 TGA sample2 400

이상의 온도에서도 분해가 되지 않는 열안정성을 보이나 데이터에 의해 이DSC 120

상의 온도에서는 고분자의 물리적 강도가 약화됨을 확인할 수 있다

- 44 -

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)

- 45 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)

- 46 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)

- 47 -

최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정3333

가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정

본 실험은 최적의 세정용매 조건을 찾기 위하여 기존의 상용용매 제품과A Benzene

용매를 이용하여 최적의 성능을 갖는 배합비를 확인하고자 하였다Toluene Xylene

표 은 상용용매 와 각 용매들의 세정속도를 나타내었다 상용용매 는 분 초의6 A A 3 30

세정속도를 보이는 것을 확인 할 수 있었다 그러나 상용용매 와 A Benzene Toluene

의 용매를 적절히 배합하면 약 분에서 분 초의 시간을 단축하는 효과를 나Xylene 1 1 20

타내었다

표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도6666

번호번호번호번호 함 량함 량함 량함 량 시 간시 간시 간시 간

1 상용용매 A 분 초3 30

2 Methylene Chloride 분이상8

3 m-Cresol 분이상8

4 Xylene 분이상8

5 Toluene 분이상8

6 Benzene 분이상8

7 상용용매 A Xylene (7030) 분 초2 30

8 상용용매 A Toluene (6040) 분 초2 40

9 상용용매 A Benzene (6040) 분 초3 20

10 상용용매 A m-Cresol (7030) 분 초3 20

11상용용매 A Xylene Toluene

(60436)분 초2 30

12상용용매 A Xylene Benzene

(60436)분 초2 40

13상용용매 A Toluene Benzene

(601624)분 초2 10

- 48 -

상용용매 는 약 초의 세정속도를 보이나 상용용매 과 자일렌의 일 때 약- A 210 A 8020

초의 세정속도를 보임150

상용용매상용용매상용용매상용용매 A XyleneA XyleneA XyleneA Xylene

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene

- 49 -

상용용매 과 의 비가 일 때 약 초의 세정속도를 보임- A Toluene 6040 140

상용용매상용용매상용용매상용용매 A TolueneA TolueneA TolueneA Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AToulene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene

- 50 -

상용용매 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- ABenzene 6040 195

상용용매상용용매상용용매상용용매 A BenzeneA BenzeneA BenzeneA Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ABenzene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene

- 51 -

상용용매 와 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- A m-Cresol 7030 200

의 함량이 증가할수록 점도의 증가로 인해 세정속도가 증가함- m-Cresol

상용용매상용용매상용용매상용용매 A m-CresolA m-CresolA m-CresolA m-Cresol

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도Am-Cresol OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC

- 52 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Toluene

함량별 세정속도는 초로 거의 일정하게 나타남- 160~170

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneToluene OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC

- 53 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장 빠- AXyleneBenzene 60436 60832 601228

른 초로 세정속도를 보임160~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC

- 54 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Toluene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장- ATolueneBenzene 601228 601624 602020

빠른 초로 세정속도를 보임130~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ATolueneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC

- 55 -

이상의 기초실험 결과로부터 폐 드럼 유기코팅층의 박리에 대한 기초자료를 확OPC

보하였다 기존의 박리액은 제푸믜 균일성 즉 품질 측면에서는 우수한 성능을 보이

고 있으나 사용시간 측면에서는 다소 미흡한 점이 있었다 따라서 본 기초실험결과

를 바탕으로 폐 드럼 유기코팅층의 박리 처리공정을 기존의 단계에서 단계OPC 5 3

로 공정을 개선함으로써 매우 향상된 생산성을 도모할 수 있었다 그림 은 기존 20

의 공정의 개념도와 개선된 공정의 개념도 및 제조된 박리조 차 를 나타낸 것(1~3 )

이다

그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진20 20 20 20

아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화4444

가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리

도금이나 아노다이징에서의 전처리는 양호한 제품이 생산 될 수 있느냐 하는 것이

관건이라고 볼 수 있다 그러므로 무엇보다도 주요한 부분이라 할 수 있다 전처리

는 기계적인 전처리와 화학적인 전처리가 있으며 다음은 화학적 처리법에 관한 주

요 내용이다

- 56 -

산세정산세정산세정산세정1)1)1)1)

가공품이나 버핑 연마를 한 제품은 기름기가 많이 남아 있기 때문에 그대로 에칭조

에 투입하면 기름기에 의한 얼룩이 생기거나 그 부분에 착색이 되지 않는 경우가

종종 있는데 이것을 제거할 목적으로 된 제품을 피막조에 전기를 통전하고Racking

부스바에 제품을 걸어주면 기름기와 이 물질이 제거되어 에칭에서 좋은 결과를 얻

을 수 있다

에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리2) ( )2) ( )2) ( )2) ( )

에칭은 알카리에칭과 산성에칭 두 가지로 대별되는데 여기서는 알카리 에칭만을 다

룬다 알카리 에칭은 일반적으로 를 사용하는데 는 알루미늄을 잘 용 NaOH NaOH

해하고 그때 발생하는 수소가스에 의한 물리적으로 흡착하고 있는 유지유를 제거하

며 표면을 아름다운 색으로 가꾼다

알카리 에칭조의 온도는 65~70 정도가 적당하며 에칭시간은 가공상태와 표면조

도 샌딩유무 등 횟수 변화에 따라 시간을 적절히 조절해야 한다 에칭시간은 약품의

농도 및 온도에 따라 탄력적으로 운용할 수 있으며 첨가제를 첨가하여 에칭면의 평활

성을 잘 조절 해 주어야 한다

중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거3) ( )3) ( )3) ( )3) ( )

에칭 후 수세를 하면 알루미늄 표면에 여러 가지 색의 재질별로 틀림 찌꺼기가 낀다( )

이것을 스머트 라고 한다 스머트는 피막이 진행되기 전에 제거되어야 하는데 이 공정

을 중화처리라 한다

에칭을 알카리 에서 했으므로 중화처리는 산성에서 해야 하는데 이때 사용하는(NaOH)

약품은 68 HNO3 질산( ) H2 물 의 비울을 로 하여 실온에서 침지해서 흔들어O ( ) 11

주면 깨끗이 제거할 수 있는데 재료에 따라 약간 차이는 있지만 계열인 경우 스커트50

를 완전히 제거하지 않으면 피막 후에도 스머트가 그대로 남아있어 스폰지나 보루로

제거해주어야 하는 번거로움이 있기 때문에 철저히 제거해야 하며 공정인Chromate

경우에 완전히 제거가 되지 않으면 좋은 제품을 얻을 수 없다

화학연마화학연마화학연마화학연마4)4)4)4)

- 57 -

화학연마란 외부의 전류를 사용하지 않고 광택연마를 행하는 방법으로 제품에 광택을

요하거나 표면에 이물질을 제거하기 위하여 행하는 공정이다 고광택을 요하는 외장재

쪽에 많이 이용되며 장비부품에서도 전체적인 흐름에 따라 변화하는 추세에 있기 때문

에 두꺼운 제품이나 얇은 제품 큰 제품과 작은 제품에 있어 연마시 항상 주의를 요하

며 적정한 온도를 유지하고 농도관리를 재질에 따라 잘 해 주어야만이 고품질을 보장

할 수 있다

액을 조정하는 방법에는 인산 황산 질산법 인산 질산법 인산 황산법 등이(1) - - (2) - (3) -

있으나 인산에 질산을 넣으며 후해가스가 많이 발생하므로 번 방법이 적당하다고 (3)

생각되며 현장에서도 인산 황산법을 선호하고 있다 액의 처리 조건 중 온도는 -

고루 사용할 수 있고 처리조 재질은 을 사용하여 보강을 충분히100~140 SUS 310L

하여 주어야 한다

전해연마전해연마전해연마전해연마5)5)5)5)

전해연마란 화학연마에서 알루미늄 표면에 광택을 내는데는 한계가 있으므로 그 이

상의 고광택을 원할 경우 행하는 공정이다 전해연마 시 제품의 표면은 어느 부분이라

도 정밀하고 세밀하게 조건이 같고 액의 온도도 균일해야 한다 또한 제품 표면에 발

생하는 기포를 제거하기 위해 강력한 에어 교반이 필요하므로 제품을 간간하게 고정해

야 한다 전해연마의 방법에는 황산인산법 광염소산초산법 진동전해연마법 등이 있

소결소결소결소결6)6)6)6)

전처리를 행함에 있어 작업자가 에칭시간과 화학연마시간을 어떻게 설정하느냐 함에

따라서 제품의 품질을 판가름 하게 된다

일반적으로 아노다이징에 사용하는 모든 설비는 최대용량의 선에서 사용하는 것 70

이 가장 바람직하다 작업을 진행함에 있어 복장은 항상 작업하기에 적합한가를 판단

하고 거추장스럽지 않은지 현재 공정에 맞는 보호구를 사용하고 있는지 본인 스스로

가 준비하고 확인해야 한다

나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화

- 58 -

황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성1)1)1)1)

경제성-

전해질로써 값싸고 공업적으로 안정하게 제조되는 황산(H2SO4유산 을 사용하는 것 전)

해조작이 다른 방법에 비해 간담함 전해 전압이 낮고 소비전력이 적게 드는 것 전해액

에 독성의 물질이 포함되어 있지 않고 의 걱정도 없기 때문에 폐액처리가 BOD COD

용이한 것등으로 가장 싸고 경제적인 양극산화 처리법으로 넓게 이용되고 있다

투명성-

얻어지는 피막은 다른 전해액에서 생성되는 피막에 비해 투명성이 높고 많은 실용합금

에 대해 무색의 피막을 형성한다 전해연마 화학연마 등의 광휘처리 후의 양극산화 피

막처리로 적당하다 또 무색의 피막은 염색 착생에도 좋다 피막의 투명도는 순도가

높은 알루미늄 일수록 양호하다 합금 원소의 는 피막의 투명도에 거의 영향이 없지 Mg

만 규소 철 망간 등은 투명도를 저하 시킨다(Si) (Fe) (Mn)

염색성-

얻어지는 피막은 활성도가 높고 염료의 흡착성이 좋기 때문에 유기 무기 염료에 의한

염색 인쇄가 용이하다

내식성 내마모성 및 경도-

내식성 내마모성이 양호하고 경도가 높은 피막을 얻을 수 있다 건축자재 공업제품 가

정용품 네임 프레이트 기계부품 장식품 등의 분야에서 요구되는 성능을 만족시켜 널-

리 이용되고 있다

피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계2)2)2)2)

표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건7777

- 59 -

표 에 표시된 수치는 어디까지나 공업적으로 유용한 피막을 얻는 범위이며 이 조건7

내에서 용도에 맞는 성능을 얻을 수 있는 처리 조건을 설정할 필요가 있다 황산 피막

은 용해성이 강한 상을 전해액으로 하기 때문에 처리 조거의 성능에의 영향은 대단히

크다 또한 각종 처리 조건이 피막과 욕 조건에 미치는 영향은 표 와 같다 2

표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향8888

경질피막법경질피막법경질피막법경질피막법2)2)2)2)

경질 양극산화 피막-

알루미늄 및 그 합금을 양극산화해서 화성한 피막은 종래 그 내식성을 이용하기도 하

고 착색 등에 의해 장식 목적에 이용하는 것이 주된 용도였다 그러나 최근에는 종래

의 양극산화 피막을 개량해 두껍고도 단단한 것을 얻을 수 있게 되었고 이미 경질 양

극산화 피막으로써 넓게 이용되며 그 우수한 특성을 발휘하고 있다

이 가볍고도 가공성이 좋은 금속과 표면에 화성되는 극히 단단한 피막과를 합쳐서 이

용하면 금후 더욱 용도를 확대할 수 있을 것으로 기대된다 규격으로는 30 이상의 피

막에 대해서도 품질이 규정되어 있지만 경질양극산화피막이라고 불려지는 것은 특별

한 규격이 있는 것은 아니고 일반적으로 표 에 표시하듯이 경도나 내마모성이 큰3 20

이상의 두꺼운 피막을 경질 양극산화 피막이라고 부르고 있다

- 60 -

표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류9999

피막 화성법피막 화성법피막 화성법피막 화성법3)3)3)3)

경질 양극산화 피막 화성법의 초기 연구는 종래 일반의 피막 화성에 사용되어온 황산

용 및 수산욕으로 실용화되어 왔다 그 후 양극산화 처리 기술의 진보와 함께 여러가

지 욕조성 및 화성 조건이 연구되어 황산용법 황산 수산혼합욕법 수산욕법 외에 각

종의 무기산 유기산 방향족설폰산 알코올 등을 혼합 또는 첨가해서 몇 가지에 방법

이 개발되었다

이들의 방법의 공통점은 종래의 아노다이징 화성 조건과 다른 필수 조건으로서 고전

류 밀도 저온 교반의 조건을 충분히 만족시키는 것이다 전류밀도를 보통 화선의 3

부로 하고 피막의 생성을 단시간에 행하여 전해액에 담겨있는 시간을 가능한 한2~5

짧게 하는 것이다 또 전해액에 의한 피막의 용해를 억제하기 위해서는 액온을 낮게 하

고 전해에 의해서 발생하는 열을 교반에 의하여 확산해 나가는 것이 중요하다 따라서

황산액과 같은 부식이 심한 전해액을 사용하는 경우에는 욕온도를 이하로 냉각해10

용해를 억제하는 것이 보통이다

황산욕에 수산을 비롯한 우기산등을 첨가하는 것도 있으며 비교적 고온에서 피막화성

이 가증하다 그러나 이들 수종의 첨가제를 가한 욕은 조성이 복잡하고 관리가 어려운

문제점이 있다 더욱 경질 아노다이징 피막을 화성하는 경우에 일반적으로 사용하고

있는 직류 대신에 트수전류파형을 적용하는 것도 피막 품질의 향상에 효과가 있다 예

를 들면 전류회복 현상을 이용한 것 주기적으로 극성을 변환시켜 부전류를 흘리면서

피막을 화성하는 전류 반전법 등이 있다

- 61 -

그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진21 ( ) 21 ( ) 21 ( ) 21 ( )

재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험5555

그림 는 드럼수명 측정 시험결과에 사용된 장비 사진이며 그림 는 조도측정에 사21 22

용된 장비의 사진이다

그림 는 조도실험결과를 나타낸 것이다 단면곡선에서 기준길이를 취하여 다24 ~ 27

섯 번째 높은 산과 다섯 번 째 깊은 골을 지나는 두 직선사이의 간격을 나타내는 점10

평균 거칠기 는Rz 10~18 값을 확인하였다 단면곡선에서 중심을 긋고 그 골에

해당하는 부분을 중심에 대해서 대칭 변환 후 구해지는 평균높이를 나타내는 중심

선 평균거치기 는 의 고른값을 확인하였다Ra 012~022

그림 은 재제조된 드럼카트리지의 성능시험 결과 값을 나타낸 것이다 그림 에30 30

서 보는 바와 같이 최종 사용가능한 용지의 장수는 약 장으로 나타났다 이12000

는 정품 토너 용량이 약 천장인것을 감안할 때 재제조시에도 사용가능한 것을 확3

인하였다

- 62 -

그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진22 22 22 22

그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진23 23 23 23

- 63 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과24 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과25 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 2

- 64 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과26 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과27 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 2

- 65 -

그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과28282828

- 66 -

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222

가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정

- 67 -

제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도4444

기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표 가중치가중치가중치가중치평가기준평가기준평가기준평가기준 평가방법평가방법평가방법평가방법

평가기관 등평가기관 등평가기관 등평가기관 등지원전지원전지원전지원전 지원후지원후지원후지원후

도금두께 20 불균일 4-6 실제품성능평가

표면조도 15 불균일15-17

실제품성능평가

감광코팅층 용해속도 30 12

mincycle

8

mincycl

e

자체평가

세정공정 최적화 모듈설계 및 구축 15 - - 현장실사

드럼 사용 수명OPC 20 -12000

pages성능평가

- 68 -

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

드럼의 감광코팅층 제거용 최적 용매 및 혼합용매의 기술지원은 생산량과 직OPC

접적으로 연관되어 있어 향후 주 삼텍의 매출신장으로 이어질 것으로 판단된다 ( )

이는 현재 비철금속의 원자재 상승으로 인해 토너 카트리지 재제조 업계의 원가인

상이 유발되고 있어 재제조된 고광택 드럼의 안정적인 공급은 재제조 업계의OPC

안정화를 이룩할 수 있음 또한 현재 전부 수입에 의존하는 알루미늄 드럼의 OPC

간접적인 수입대체효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다

- 69 -

Page 9: 아노다이징기술을이용한고광택감광드럼 재제조공정의양산화기술지원 · 과제보유번호 연구기관 2007.07.01~2008.06.30 연구사업명 부품소재전문기업기술지원사업

- 9 -

연구과제 세부과제 성과연구과제 세부과제 성과연구과제 세부과제 성과연구과제 세부과제 성과( )( )( )( )

과학기술 연구개발 성과과학기술 연구개발 성과과학기술 연구개발 성과과학기술 연구개발 성과1111

논문게재 성과

논문게재 세부사항논문게재 세부사항논문게재 세부사항논문게재 세부사항

(9)(9)(9)(9)

게재게재게재게재

년도년도년도년도

(10)(10)(10)(10)

논문명논문명논문명논문명

저자저자저자저자(11)(11)(11)(11)

(12)(12)(12)(12)

학술지명학술지명학술지명학술지명

(13)(13)(13)(13)

VolVolVolVol

(No)(No)(No)(No)

(14)(14)(14)(14)

국내외국내외국내외국내외

구분구분구분구분

(15)(15)(15)(15)

SCISCISCISCI

구분구분구분구분주저자주저자주저자주저자 교신 저자교신 저자교신 저자교신 저자 공동 저자공동 저자공동 저자공동 저자

사업화 성과사업화 성과사업화 성과사업화 성과2222

특허 성과

출원된 특허의 경우o

세부사항세부사항세부사항세부사항

(9)(9)(9)(9)

출원년도출원년도출원년도출원년도

(10)(10)(10)(10)

특허명특허명특허명특허명

(11)(11)(11)(11)

출원인출원인출원인출원인

(12)(12)(12)(12)

출원국출원국출원국출원국

(13)(13)(13)(13)

출원번호출원번호출원번호출원번호

등록된 특허의 경우o

특허 세부사항특허 세부사항특허 세부사항특허 세부사항

(9)(9)(9)(9)

등록년도등록년도등록년도등록년도

(10)(10)(10)(10)

특허명특허명특허명특허명

(11)(11)(11)(11)

등록인등록인등록인등록인

(12)(12)(12)(12)

등록국등록국등록국등록국

(13)(13)(13)(13)

등록번호등록번호등록번호등록번호

20080327오피씨 드럼 폐관의

재활용 방법주 삼텍( ) 한국 10-0816465

- 10 -

사업화 현황

사업화 세부사항사업화 세부사항사업화 세부사항사업화 세부사항

(9)(9)(9)(9)

사업화명사업화명사업화명사업화명

(10)(10)(10)(10)

사업화사업화사업화사업화

내용내용내용내용

사업화 업체 개요사업화 업체 개요사업화 업체 개요사업화 업체 개요(11)(11)(11)(11) (12)(12)(12)(12)

기 매출액기 매출액기 매출액기 매출액

백만원백만원백만원백만원( )( )( )( )

(13)(13)(13)(13)

당해연도당해연도당해연도당해연도

매출액매출액매출액매출액

백만원백만원백만원백만원( )( )( )( )

(14)(14)(14)(14)

매출액 합계매출액 합계매출액 합계매출액 합계

백만원백만원백만원백만원( )( )( )( )업체명업체명업체명업체명 대표자대표자대표자대표자 종업원수종업원수종업원수종업원수사업화사업화사업화사업화

형태형태형태형태

고용창출 효과

고용창출 세부사항고용창출 세부사항고용창출 세부사항고용창출 세부사항

(9)(9)(9)(9)

창업창업창업창업

명명명명( )( )( )( )

(10)(10)(10)(10)

사업체 확장사업체 확장사업체 확장사업체 확장

명명명명( )( )( )( )

(11)(11)(11)(11)

합계합계합계합계

명명명명( )( )( )( )

- 11 -

세부지원실적 증빙 내용세부지원실적 증빙 내용세부지원실적 증빙 내용세부지원실적 증빙 내용

참여기업 현장방문 건참여기업 현장방문 건참여기업 현장방문 건참여기업 현장방문 건1 241 241 241 24

NONONONO 일자일자일자일자 구체적 내용구체적 내용구체적 내용구체적 내용 증빙유무증빙유무증빙유무증빙유무

1 년 월 일2007 8 9 전기도금융 불용성 양극 기술관련 기술자료

2 년 월 일2007 11 2 양극산화 피막의 결함 및 대책

3 년 월 일2007 12 5 양극산화법 특징과 조건관련 기술정보

4 년 월 일2007 12 17프린터의 폐토너 잉크 카트리지 재제조

기술현황 교육

5 년 월 일2008 1 9 레이져 프린터의 구조 및 작동원리 교육

6 년 월 일2008 1 21 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 1

7 년 월 일2008 2 12 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 2

8 년 월 일2008 3 6 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 3

9 년 월 일2008 3 7 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 4

10 년 월 일2008 3 10 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 5

11 년 월 일2008 3 21 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 6

12 년 월 일2008 3 31 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 7

13 년 월 일2008 4 18 드럼관련 논문 및 특허 기술정보OPC

14 년 월 일2008 4 25 드럼 기어 부분 구조분석(FT-IR)

15 년 월 일2008 5 8 드럼 기어 부분 열분석 차(TGA DSC) 1

16 년 월 일2008 5 22 드럼 기어 부분 열분석 차(TGA DSC) 2

17 년 월 일2008 6 5 알루미늄 드럼 표면분석 차 알루미늄1 ( 5000)

18 년 월 일2008 6 10 알루미늄 드럼 표면분석 차 알루미늄2 ( 3000)

19 년 월 일2008 6 12 드럼 최종평가 차OPC (1 )

20 년 월 일2008 6 17 드럼 최종평가 차OPC (1 )

21 년 월 일2008 6 19 드럼 최종평가 차OPC (1 )

22 년 월 일2008 6 24 드럼 최종평가 차OPC (1 )

23 년 월 일2008 6 27 드럼 최종평가 차OPC (1 )

24 년 월 일2008 6 30 세정조 공정개선을 통한 생산속도 향상

- 12 -

기술정보제공 건기술정보제공 건기술정보제공 건기술정보제공 건2 82 82 82 8

NONONONO 일자일자일자일자 구체적 내용구체적 내용구체적 내용구체적 내용 증빙유무증빙유무증빙유무증빙유무

1 년 월 일2007 8 9 전기도금융 불용성 양극 기술관련 기술자료

2 년 월 일2007 11 2 양극산화 피막의 결함 및 대책

3 년 월 일2007 12 5 양극산화법 특징과 조건관련 기술정보

4 년 월 일2007 1 4 양극산화 열적안정성 논문외 건4

5 년 월 일2008 1 22 리사이클 제품과 특허권외 건3

6 년 월 일2008 3 12 양근산화 관련 논문외 건2

7 년 월 일2008 4 18 드럼관련 논문 및 특허 기술정보OPC

8 년 월 일2008 5 6 양근산화 피막 특성 논문외 건2

시제품제작 건시제품제작 건시제품제작 건시제품제작 건3 13 13 13 1

NONONONO 일자일자일자일자 구체적 내용구체적 내용구체적 내용구체적 내용 증빙유무증빙유무증빙유무증빙유무

1 년 월 일2008 5 29 세탁조 설계 및 설치 현장실사

- 13 -

시험분석 건시험분석 건시험분석 건시험분석 건4 174 174 174 17

NONONONO 일자일자일자일자 구체적 내용구체적 내용구체적 내용구체적 내용 증빙유무증빙유무증빙유무증빙유무

1 년 월 일2008 1 21 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 1

2 년 월 일2008 2 12 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 2

3 년 월 일2008 3 6 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 3

4 년 월 일2008 3 7 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 4

5 년 월 일2008 3 10 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 5

6 년 월 일2008 3 21 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 6

7 년 월 일2008 3 31 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 7

8 년 월 일2008 4 18 드럼 기어 부분 구조분석(FT-IR)

9 년 월 일2008 4 25 드럼 기어 부분 열분석 차(TGA DSC) 1

10 년 월 일2008 5 8 드럼 기어 부분 열분석 차(TGA DSC) 2

11 년 월 일2008 5 22 알루미늄 드럼 표면분석 차 알루미늄1 ( 5000)

12 년 월 일2008 6 5 알루미늄 드럼 표면분석 차 알루미늄2 ( 5000)

13 년 월 일2008 6 12 드럼 최종평가 차OPC (1 )

14 년 월 일2008 6 17 드럼 최종평가 차OPC (2 )

15 년 월 일2008 6 19 드럼 최종평가 차OPC (3 )

16 년 월 일2008 6 24 드럼 최종평가 차OPC (4 )

17 년 월 일2008 6 27 드럼 최종평가 차OPC (5 )

- 14 -

기술지원실적 업로드 건기술지원실적 업로드 건기술지원실적 업로드 건기술지원실적 업로드 건5 245 245 245 24

NONONONO 일자일자일자일자 구체적 내용구체적 내용구체적 내용구체적 내용 증빙유무증빙유무증빙유무증빙유무

1 년 월 일2007 8 9 전기도금융 불용성 양극 기술관련 기술자료

2 년 월 일2007 11 2 양극산화 피막의 결함 및 대책

3 년 월 일2007 12 5 양극산화법 특징과 조건관련 기술정보

4 년 월 일2007 12 17프린터의 폐토너 잉크 카트리지 재제조

기술현황 교육

5 년 월 일2008 1 9 레이져 프린터의 구조 및 작동원리 교육

6 년 월 일2008 1 21 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 1

7 년 월 일2008 2 12 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 2

8 년 월 일2008 3 6 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 3

9 년 월 일2008 3 7 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 4

10 년 월 일2008 3 10 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 5

11 년 월 일2008 3 21 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 6

12 년 월 일2008 3 31 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 7

13 년 월 일2008 4 18 드럼관련 논문 및 특허 기술정보OPC

14 년 월 일2008 4 25 드럼 기어 부분 구조분석(FT-IR)

15 년 월 일2008 5 8 드럼 기어 부분 열분석 차(TGA DSC) 1

16 년 월 일2008 5 22 드럼 기어 부분 열분석 차(TGA DSC) 2

17 년 월 일2008 6 5 알루미늄 드럼 표면분석 차 알루미늄1 ( 5000)

18 년 월 일2008 6 10 알루미늄 드럼 표면분석 차 알루미늄2 ( 3000)

19 년 월 일2008 6 12 드럼 최종평가 차OPC (1 )

20 년 월 일2008 6 17 드럼 최종평가 차OPC (1 )

21 년 월 일2008 6 19 드럼 최종평가 차OPC (1 )

22 년 월 일2008 6 24 드럼 최종평가 차OPC (1 )

23 년 월 일2008 6 27 드럼 최종평가 차OPC (1 )

24 년 월 일2008 6 30 세정조 공정개선을 통한 생산속도 향상

- 15 -

목 차목 차목 차목 차

제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요1111

제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성1111

아노다이징의 개요아노다이징의 개요아노다이징의 개요아노다이징의 개요1111

가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징

나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사

다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질

라 양극산화 공정라 양극산화 공정라 양극산화 공정라 양극산화 공정

프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황2222

가 재제조 산업가 재제조 산업가 재제조 산업가 재제조 산업

나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업

참여기업의 현황 및 애로기술참여기업의 현황 및 애로기술참여기업의 현황 및 애로기술참여기업의 현황 및 애로기술3333

제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표2222

기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격1111

가 기술지원의 최종목표가 기술지원의 최종목표가 기술지원의 최종목표가 기술지원의 최종목표

나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격

제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용3333

세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용1111

제 장 국내제 장 국내제 장 국내제 장 국내2222 ㆍㆍㆍㆍ외 기술현황외 기술현황외 기술현황외 기술현황

제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과3333

제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행1111

드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정1 OPC1 OPC1 OPC1 OPC

가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도 OPC OPC OPC OPC

폐플라스틱 정성분석폐플라스틱 정성분석폐플라스틱 정성분석폐플라스틱 정성분석2222

가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석

나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석

- 16 -

최적용매선정최적용매선정최적용매선정최적용매선정3333

가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정

아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화4444

가 아노다이징의 전처리가 아노다이징의 전처리가 아노다이징의 전처리가 아노다이징의 전처리

나 아노다이징 고전 최적화나 아노다이징 고전 최적화나 아노다이징 고전 최적화나 아노다이징 고전 최적화

재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험5555

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222

가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정

제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도4444

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

부 록부 록부 록부 록

기술지원 일지기술지원 일지기술지원 일지기술지원 일지1111

국내 외 기술 정보 제공 요약 목록국내 외 기술 정보 제공 요약 목록국내 외 기술 정보 제공 요약 목록국내 외 기술 정보 제공 요약 목록2222 ㆍㆍㆍㆍ

시험분석자료시험분석자료시험분석자료시험분석자료3333

- 17 -

제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요1111

제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성1111

아노다이징의 개요아노다이징의 개요아노다이징의 개요아노다이징의 개요1111

가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징

알루미늄 금속은 대기 중에서 자연적으로 표면에 산화알루미늄 피막이 생성되어 소

자를 보호하므로 내식성이 우수하고 연전성도 우수하며 성형 절삭 가공도 용이하

다 순수 알루미늄을 주성분으로 하여 구리 마그네슘 니켈 망간 규소 아연 등을

첨가하여 제조한 알루미늄 합금은 연신성 및 인발성이 우수하고 가벼우며 튼튼하

고 미관이 수려한 특성 때문에 알루미늄재 알루미늄 알루미늄 합금 는 다양한 용도( )

로 사용되며 이러한 알루미늄재의 표면처리를 기술화하여 내구성 및 내식성이 우

수한 소재로 가공하는데 이용된다

알루미늄은 철 다음으로 많이 사용되고 있는 제 의 금속재질로서 성장하고 있는 금2

속이며 알루미늄의 사용처는 다음과 같다

고층건물의 건축자재용 내외장재-

자동차의 내외장재 및 구조물-

항공기용 내외장재 및 구조물-

선박의 내외장재 및 구조물-

전기통신기기의 외장형 패널 내장형 케이스-

컴퓨터의 내외장재-

군사기물 용도-

광학 부품 용도-

음향기기의 프론트 판넬-

각종 기계부품-

필기구를 비롯한 사무용품-

주방용품을 비롯한 다양한 가정용제품-

- 18 -

각종 장신구 및 화장품 용기-

나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사

알루미늄은 규소(SiO2 에 이어 지각표면층에 가장 많이 매장되어 있는 원소이며 알)

루미늄 산화물로서 생긴 귀금속 종류로는 루비 사파이어 등이 있다 알루미늄은 대

략 년 전부터 산업용으로 널리 활용되기 시작하였다120

알루미늄은 년 영국의 과학자인 험프리 데이비1807 (Humphry Davy 1778~1829)

에 의해 발견되었으며 험프리 데이비는 황산 알루미늄과 탄산카리움의 복합염인

명반에 포함되어 있는 융체를 전기분해하여 알루미늄을 분리하고자 최초로 시도 하

였으나 실패 하였고 그 이후 년 덴마크의 한스 크리스찬 엘스테드 1825 (Hans

가 염화알루미늄을 카리움 아말감으로 환원하여 최Christian Oersted 1777~1851)

초로 알루미늄의 분리에 성공 하였다 년 독일의 프리드리히 뵐러 1827 (Friedrich

는 염화알루미늄을 카리움으로 환원하여 알루미늄 분말을 얻Wohler 1800~1882)

었고 년 보다 순수한 알루미늄을 얻어 비중 및 화학적 성질을 측정하였다 1845

년 프랑스의 생트클레드빌1854 (Henri Etienne Sante-Claire Deville 1818~1881)

은 뵐러의 방법을 개량하여 나트륨에 의해 알루미늄을 분리하였다 년 영국의 1859

가하트가 드빌의 방법에 의해 알루미늄의 제련을 시작하였으며 년 미국의 찰 1896

스 마틴 홀 은 빙정석을 용제로 하여 알루미늄을(Charles Martin Hall 1863~1914)

녹여 그 용액을 전기분해하여 알루미늄을 환원 추출 하였다 이 방법은 현대의 알

루미늄 전해법의 기초가 되는 방법이었다

같은 시기에 프랑스의 화학자 폴 에루 (Paul Louis Toussaint Heroult

도 같은 방법으로 알루미늄을 추출하였다 그래서 이 방법을 홀 에루1863~1914) -

법이라고 명명하였다 이후 년 오스트리아의 칼 죠셉 바이어가 규산분이 적은 1888

보오크사이트를 알칼리로 용해하여 알루미나를 추출하는 방법을 고안하였다 이 방

법은 순도가 높은 산화알루미늄을 경제적으로 얻을 수가 있는데 수산화나트륨 수

용액과 가온 가압반응 시켜 알루민산나트륨 수용액을 만들어 보크사이트의 불순물

인 규소 철 티탄의 산화물을 불용성 잔재로 남기고 카올린계 반응성 실리카는 탈

규소 반응에 의해서 불용성 알루미노규산알칼리염을 만든다 여과된 알루미난나트

륨 수용액은 냉각한 다음 수산화알루미늄 결정의 종자를 가해서 교반 방치하면 가

수 분해하여 수산화알루미늄으로 분리하고 모액은 조정모액으로서 보크사이트 용

해공정에 순환 사용된다 가수분해하여 석출한 수산화알루미늄은 회전로에서 가열

되고 탈수하여 순도가 높은 산화알루미늄을 제조할 수 있다 이 방법을 바이어 방

법이라고 하며 오늘날 알루미늄 산업의 기초가 되는 것이다

- 19 -

다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질

알루미늄의 물리적 화학적 성질은 표 과 같다1

표 알루미늄의 성질표 알루미늄의 성질표 알루미늄의 성질표 알루미늄의 성질1111

분류분류분류분류 특성특성특성특성

기호 Al

원자번호 13

원자량 269815 gmol

비중 270

융점 6597

선열팽창계수(20 ) 239 micro-in

열전도도(20 ) 053 cal cm per 20 sec

비열(20 ) 0215 calg

전기저항 2655 microhm-cm

공간격자 면심입방격자 a=4043 Å

용해 알칼리 염산 황산 등

불용해 질산 아세트산 암모니아 등

또한 다음과 같은 알루미늄은 소재로서 우수한 특성을 지니고 있다

- 20 -

은백색의 광택을 가지는 부드러운 금속이다-

전성이 풍부하여 박막화하기 용이하다-

가공성에 필수적인 연성이 풍부하여 다양한 형상의 제조 및 가공이 용이하다-

시중에서 판매되는 알루미늄은 의 순도이며 주요 불순물은 규소- 9800~9985

와 철이다

합금처리 열처리 등에 따라 인장강도를- 7~60 kgmm2로 조정 할 수 있어 용도

에 따라 적절한 강도를 선정할 수 있다

열전도성과 전기전도성이 우수하다-

비중으로 보아 전형적인 금속이다 알루미늄의 비중은 동이나 철금속의 으로- 13

서 각종 제품의 경량화 목적에 유리하다

공기 중에 방치하면 자연적으로 내식성이 우수한 산화 피막을 형성한다-

비금속인 질소 황 탄소 등과 직접 화학반응하여 질소화물 황화물 탄화물이 된-

족 할로겐인 염소와 브롬과 화학 반응하여 각각 염화물 브롬화물을 만든다- 7A

산에 녹여 염을 생성시킨다-

염기에 녹여 수소를 발생시켜 알루민산염을 생성시킨다-

무독성이고 식품류와 반응도 하지 않아 가정용으로 우수하다-

재활용이 다른 금속보다 용이하다-

라 양극산화 공정라 양극산화 공정라 양극산화 공정라 양극산화 공정

알루미늄은 원래 활성적인 금속으로 공기 중에 노출되면 자연적 산화피막이 형성된

다 그러나 이것은 알루미늄 상의 도금 및 다른 금속의 코팅을 불가능하게 만든다

이런 자연 피막은 공업적 이용가치도 적으므로 인공적으로 더욱 두껍게 하여 10

이상의 산화피막을 만들며 이러한 과정을 양극산화라고 한다

양극산화 는 알루미늄을 전해액에서 양극으로 하고 전기를 통하여 양극(anodizing)

에 발생하는 산소에 의해서 알루미늄 면이 산화 되어서 산화알루미늄(Al2O3 피막이)

형성되게 된다 산화알루미늄 (Al2O3 피막은 투명 또는 반투명으로 내식성이 뛰어)

나고 다공질이어서 여러 가지 색으로 염색 가능할 뿐 만 아니라 알루미늄의 순도가

높을수록 아름답고 광택이 좋은 피막을 얻을 수 있어 공업용은 물론 장식용으로도

많이 사용되고 있다

- 21 -

양극산화를 포함한 모든 표면처리의 제조공정은 전처리 양극산화 혹은 표면처리

후처리로 크게 나눌 수 있다 전처리 공정은 가공소재의 표면에 있을 수 있는 오염

물질과 공정중이나 이송 중에 발생할 수 있는 오염 물질을 모두 제거 하여 표면처

리가 용이하도록 하는 과정이다 전처리 과정을 거친 가공소재를 양극 산화 한 후

후처리를 한다 후처리는 양극산화 후 생성된 양극파막상에 외관성과 장식성의 부

여 또는 내식성 및 내마모성과 같은 기능성을 향상하기 위한 처리 이다

양극상에서 일어나는 반응은 법칙에 의한 반응과 법칙에 따르지 않Faraday Faraday

는 반응으로 구분할 수 있다

전기 정련 또는 전기도금에서 가용성 양극의 용해기구는 위와 같지만 양극 산화의

경우에는 알루미늄은 위와 같은 기구에서는 용해되지 않는다고 한다

활성층과 전해액과의 경계면에서 OH-가 방전해서 산소가스가 발생하고 전자는 피

막을 통해서 알루미늄 양극에 흡수된다 알루미늄을 1 ampdm2정도의 전류밀도

로 전해할 때 순수한 알루미늄의 경우에는 산소가스의 발생이 보이지 않지만 알루

미늄합금의 경우에는 통과전기량의 통상 경우에 따라서는 이것 이상에10 ~20

상당하는 산소가스가 발생한다 10 ampdm2과 같은 고전류밀도에서 전해하면 순

수한 알루미늄의 경우에도 알루미늄의 산화에 요구되는 이상의 과잉 산소가 가스로

서 발생한다

이온이 피막을 이동함에 따라 산화반응이 진행한다고 생각된다 가동이온중에는

H+ Al+++ O--

OH-외에 전해질의 음이온이 있다고 생각되고 이것의 거동에 대해

서는 여러 견해가 있다

알루미늄의 양극에서 수소를 생성하는 것은 두 극의 가스 중에 수소가스를 함유하

고 있고 황산법의 경우 황화수소를 발생으로 확인할 수 있다 비슷한 현상은 저전

장에 대한 연구결과 예를들면 알루미늄을 등의 수용액 중에서 양극 분극하면 NaCl

법칙에 기초를 두어 전해전류로부터 계산된 값보다 과대한 속도Feraday 10~20

로 용해하고 수소의 발생을 수반하는 것으로 알려져 있다

특히 알루미늄의 양극산화는 법칙에 따르는 반응으로서 그 양극산화 방정Faraday

식은 다음과 같다

- 22 -

마 피막의 구조마 피막의 구조마 피막의 구조마 피막의 구조

다공성 양근산화 피막의 구조에 대해서는 그 모델이 여러 가지가 발표되고 있으나

가지의 대표적인 모델로 나타낼 수 있다3

그림 의 는 년에 제출된 등의 모델로서 전자현미경 관찰에 비해 미1 (a) 1953 Keller

세골 셀 활성층 및 벽의 구조를 나타내고 그것에 기하학적 칫수를 부여한 획기적

인 것으로 기본적인 형성에 있어서는 현재도 큰 변화가 없다 그림 는 (b) Akabori

의 모델로서 활성층은 약 50Å의 알루미늄을 과잉으로 함유하는 Al2O3로 이루어져

있으며 셀의 성장에 따라 각 셀간에 이 알루미늄을 과잉 함유한 Al2O3의 층이 개재

한다고 한다 또한 미세공단 면의 형태는 수산피막에서는 거의 원형이지만 환산피

막에서는 복잡한 형상을 나타낸다고 보고되고 있다 그림 는 년에 발표된 1(c) 1962

의 콜로이드 모델로서 다공성의 의미를 기하학적인 기공에 중점을 두지 않Murphy

고 산화물의 콜로이드적 성질의 변화에 의해 설명한 것으로 알루미늄 소지에 가장

가까운 쪽은 완전히 무수 Al2O3이지만 외측으로 감에 따라 미세한 산화물 콜로이드

입자의 외면에 물 및 기타 이온이 흡착하여 전도성을 가지는 부분으로 형성된다

의 모델(a) Keller 의 모델(b) Akabori 의 콜로이드 모델(c) Murphy

그림 양극산화피막의 구조 모델그림 양극산화피막의 구조 모델그림 양극산화피막의 구조 모델그림 양극산화피막의 구조 모델11111111

프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황2222

가 재제조산업가 재제조산업가 재제조산업가 재제조산업

- 23 -

재제조 은 고장 폐기 또는 교환된 물건을 회수하여 신제품과 같(remanufacturing)

은 상태로 만들어내는 일련의 과정을 의미한다 재제조는 제품의 수명을 연장시키

는 것과 같은 효과를 가지며 그 결과 폐기됨으로 인해 그대로 손실이 되는 원재료

에너지 및 노동력 등 생산요소를 크게 절약할 수 있다

미국의 경우 재제조는 산업에 따라 상이한 명칭으로도 불리는데 자동차부품산업의

경우에는 레이져 토너 카트리지의 경우는 타이어 재제ldquorebuildingrdquo ldquorechargerrdquo

조의 경우는 로 표현되고 있으며 대신ldquoretreaderrdquo ldquoremanufacturingrdquo

이란 표현이 사용되는 경우도 있다 재제조는 비교적 최근에 등장한ldquorecoditioningrdquo

개념으로 이와 유사한 개념으로는 재활용 재사용 수리 등이 있다 이러한 개념들

은 모두 못 쓰게 된 제품을 그대로 매립 소각 등의 방법으로 완전히 폐기하지 않

고 이를 다시 이용한다는 점에서 재제조와 유사하다 그러나 재제조와 재활용 재사

용 및 수리는 가치가 새로 창출되는 과정이 크게 상이하다

재활용은 폐제품이 원재료 생산에 다시 투입되는 것으로서 주로 신문지 유리병 및

알루미늄 캔과 같은 소비재가 대상이 된다 이러한 제품들이 소비가 된 후에 폐기

물 처리 과정에서 수거를 통해 회수되어 원자재 형태로 돌아가 제품생산 과정에 원

재료로 사용되는 것이 재활용 과정이다 수리는 고장 또는 성능 저하의 원인을 찾

아내어 문제된 부품을 고치거나 또는 교체하는 것을 의미한다

이에 비해 재제조는 생산된 제품이 성능 등 상품으로서의 모든 면에 있어서 신제품

과 거의 유사한 상태가 되도록 폐제품을 완전히 분해하고 부품을 수리 또는 교체하

고 검사를 하는 과정으로서 재활용 등에 비해 훨씬 확대된 개념이다 그러나 재제

조 개념이 이렇게 명확히 사용되고 있는 것만이 아니다 우리나라에서도 일부 분야

에서는 와 재제조와 같은 개념으로 사용되고 있고 일본의 경우에도 정책적rebuild

으로는 재제조 개념이 별도로 구분되지 않고 재사용 범주의 하나로 간주되어 사용

되고 있다 따라서 재제조품은 다음과 같은 조건을 만족시키는 제품이라고 말할 수

있다

재제조 제품의 주 구성 요소는 사용되다 폐기된 제품-

폐기된 제품은 그 부품의 성능이 충분히 판별될 수 있는 수준까지 해제-

중고제품의 부품은 철저히 세척되고 먼지와 부식이 없는 상태로 수리-

분실되었거나 결함이 있거나 부서진 또는 많이 닳아버린 부품들은 모두 정상적-

으로 기능을 할 수 있는 수준으로 수리가 되거나 또는 새 부품 재제조된 부품 또

는 성능이 정상적인 충고부품으로 교체

- 24 -

재제조된 제품의 모든 기능이 정상적으로 작동할 수 있도록 필요한 경우 각 부-

품에 대해 기계가공 재감기 재마감 또는 기타 필요한 조치가 취해짐

각 부품은 다시 조립되고 동종의 신제품과 동일한 성능을 갖는지 검사-

그림 내구재의 물질 순환 고리그림 내구재의 물질 순환 고리그림 내구재의 물질 순환 고리그림 내구재의 물질 순환 고리2 2 2 2

재제조된 상품의 특성 중 가장 중요한 것은 재제조품의 성능이 신제품에 비해 뒤떨

어져서는 안된다는 것이다 이러한 특성으로 인해 선진국에서는 재제조업체가 재제

조 제품의 품질을 보증하는 경우가 일반적이다 이렇게 제조된 재제조 제품들은 재

제조산업이 가장 발달한 미국의 경우 신제품 가격이 수준에서 판매되고45-65

있다 재제조의 개념은 원재 생산에서부터 원자재 제조과정에서의 가공 사용 재사

용 재제조 재활용 및 최종적인 폐기과정을 보여주는 생산과정에서의 물질 순환과

정을 살펴보면 보다 명확히 이해할 수 있다 그림 참고 ( 1 )

나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업

프린터 생산업체에서 판매하는 원제품에 비해 저렴한 가격대의 재제조 카트리지에

대한 수요가 증가하면서 토너카트리지 재제조산업은 호황에도 불구하고 무분별한

영세업체의 난립으로 여러 가지 문제점을 발생시켰다

- 25 -

사용 후 토너카트리지 재제조산업을 활성화에서의 장점은 부품공급 부담의 일정부

분을 재제조 제품으로 대체하여 부품공급 의무부담이 완화되고 에너지 및 자원은

원제품에 비해 이상 절약이 가능하다는 것이다 현재 우리나라의 사용 후 토너80

카트리지 재제조 관련 주요 문제점으로는 대부분의 업체가 재제조에 대한 개념 인(

식 의 결여에 기인하여 단순히 사용 후 토너카트리지를 닦아서 재충진하여 재사용)

하는 것이다 또한 사용 후 카트리지의 소유권 문제 지적재산권 문제 등으로 원제

조업체와의 분쟁이 발생할 가능성 또한 매우 높다 우리나라에서 재제조와 관련된

일반 현황 및 문제점은 다음과 같다

원토너 카트리지는 년 기준 만개가 판매 재제조 토너카트리지 생산량- 2003 184

은 만개 사용134

년 기준 원토너 카트리지 공급량 대비 재제조율은 로 추정- 2003 243

토너카트리지의 재제조시 원토너 업체의 상표를 삭제하지 않으면 현행 상표법-

및 부정경쟁방지법에 저촉될 소지가 있음

토너카트리지 원제조업체에서 사용 후 카트리지의 회수에 적극적으로 참여할 경-

우 회수된 카트리지를 물질 재활용에 앞서 재제조를 우선 고려하도록 하는 제도적

장치가 필요

현행 재제조 토너카트리지의 품질평가는 전문화된 표준 및 규격이 미완의 상태-

로 재제조 토너카트리지의 품질제고를 위한 법적 제도적 장치의 마련이 필요

토너카트리지 업체의 대부분은 종업원 명 이내의 영세 소규모 업체로 그 수- 3-4

는 약 개 이상으로 추정250

참여기업의 현황 및 애로 기술참여기업의 현황 및 애로 기술참여기업의 현황 및 애로 기술참여기업의 현황 및 애로 기술3333

주 삼텍은 기존의 재제조 업체들에서 행하여지고 있는 폐 프린트 카트리지 재활용( )

기술에서 탈피하여 폐 프린트 카트리지를 완전 분리 후 각각의 부품별 회수를 통

한 재활용 기술 및 아노다이징 공정을 도입한 고광택성 감광 드럼을 생산하고 있는

재제조 부품전문기업이다 일반적으로 폐 프린터 카트리지를 이용한 재제조 산업은

카트리지의 분리 후 회수된 의 간단한 표면처리 공정을 통한 재활용 기OPC Drum

술로 이미 유럽의 여러 선진국 및 국내 일부 기업에 의해 시도되어오고 있다 하지

만 기존의 공정을 탈피하여 회수된 폐카트리지를 선별lsquo rarr 부품관리 rarr 세정 rarr 고

광택 아노다이징rarr 고순도 알루미늄 회수 표면감광코팅 감광드럼 제조 등의 각rsquorarr rarr

공정을 통하여 폐카트리지를 이용한 감광드럼을 재제조하고 있으며 이에 대한 특허출

원을 완료한 상태이다

- 26 -

그림 토너 카트리지 재제조 공정그림 토너 카트리지 재제조 공정그림 토너 카트리지 재제조 공정그림 토너 카트리지 재제조 공정3 3 3 3

폐자원을 이용한 신규시장을 형성할 수 있는 재생자원화 기술을 보유하고 있음에도 불

구하고 국내 중소기업의 여건 상 전문 인력의 부족 및 기술습득의 어려움에 기인하여

그 기술적 한계를 극복하지 못하고 있는 실정이다 따라서 현 재제조 공정의 공정 최적

화 기술 드럼의 표면코팅 층의 제거 시 사용되는 신규 화학약품의 개발 그리고 생산

성을 극대화 할 수 있는 최적공정 설계에 대한 고급 전문 인력의 현장기술지도가 절실

한 상황이다

제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표2222

기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격1111

가 기술지원의 목표가 기술지원의 목표가 기술지원의 목표가 기술지원의 목표

폐프린트 카트리를 분리 세정공정을 통하여 얻어진 고순도 알루미늄을 아노다이징 기

술을 이용하여 고광택성을 갖는 감광 드럼의 고효율 회수공정 지원 및 드럼의 표면코

팅층의 제거 시 사용되는 각종 화학약품의 최적 배합비율과 최적화 공정기술 지원

- 27 -

나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격

공정개선공정개선공정개선공정개선 0신제품

제조기술0 품질향상품질향상품질향상품질향상 0

양산화양산화양산화양산화 0 시험분석 0 시제품 제작시제품 제작시제품 제작시제품 제작 0

제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용3333

세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용1111

감광코팅층 용해를 위한 용매 개발 및 적절한 혼합용매비율에 관한 기술지원

감광코팅층은 크게 세가지- (Blocking Layer Charge Generation Layer Charge

다른 필름으로 구성되어있다 따라서 세가지 필름을 동시에 제거할Transport Layer)

수 있는 용매 혹은 혼합용매에 대한 체계적인 기술지원

폐카트리지의 분해과정에서 발생되는 부산물의 분리공정 기술지원

수거된 드럼으로부터 고광택 고순도 알루미늄을 얻기 위한 전처리 분리공정- OPC

상에서 효과적인 플라스틱 기어부분과 분리기술 지원

합리적 세정공정 설계를 통한 폐 감광 드럼의 표면처리기술 지원

고생산성 세정공정을 위한 공정개선 기술지원-

고광택 특성을 갖는 아노다이징 공정기술 지원

드럼의 재제조 공정 합리화 방안 구축 지원OPC

기타 폐자원의 재활용 공정기술 지원

드럼이외의 부산물을 이용한 재활용 기술지원- OPC

화학물질을 동반하는 공정에서의 사용자 안전을 위한 반응원리에 대한 교육

합리적 공정운용을 위한 전문가 교육

기업의 품질시스템 구축을 위한 기술자문

제품의 신뢰성 향상을 위한 합리적 공정관리 시스템 구축 방안지원

- 28 -

기술지원의 목표기술지원의 목표기술지원의 목표기술지원의 목표 기술지원의 내용기술지원의 내용기술지원의 내용기술지원의 내용 기술지원범위기술지원범위기술지원범위기술지원범위

세정공정기술 확립

감광코팅층 분석-

고효율 용매 및 최적혼합용매-

고생산성 세정공정 설계기술-

아노다이징 공정 확립

아노다이징 공정분석-

최적 아노다이징 운전 조건확립-

고성능 전해액 구성 확립-

품질 신뢰성유지 시스템 구축-

기타 폐자원 재활용 기술

플라스틱 정성분석-

플라스틱 기어부의 재활용 기술-

컴파운딩 기술-

- 29 -

제 장 국내제 장 국내제 장 국내제 장 국내2222 ㆍㆍㆍㆍ외 기술현황외 기술현황외 기술현황외 기술현황

아노다이징 처리에 있어서 황산법은 년 영국 와 에1927 C H R Gower S O O Brien

의해 특허출원된 후 발전을 거듭하여 현재 세계적으로 가장 널리 보급되어 있는 방법

이다 전해질은 황산은 저렴하고 전해조작이 다른방법에 의하여 간단하며 생성된 피

막은 다른 방법으로 얻어진 피막보다 그 투명도가 좋기 때문에 알루미늄 합금에 적합

하다 합금성분에 의한 악영향이 적으며 피막의 색상도 옥살산보다 엷어서 염색에 적

합하다 또한 인가되는 전압이 낮고 전력소비량도 적으며 약품가격이 저렴한 장점이

있다 그러나 옥살산법보다 알루미늄의 용해량이 많고 생성되는 피막의 두께는 어느

정도 한계점을 가지고 있다 황산에 의한 피막의 용해가 크기 때문에 피막이 연한 단점

이 있다 황산피막은 다공성이며 내식성 내마모성이 양호하여 건재 공업용품 주방용

품 평판 기계부품 장식품등의 분야에서 널리 이용되고 있다 피막의 두께는 통상의

전해처리온도 약 에서( 20 ) 30~40 정도 얻어진다 공업적 처리조건은 한국공업규

격 을 표 및 표 에 나타내었다 여기에서 전해액의 농도와 온도 전류밀도KSD 9531 2 3

그리고 전해시간 등은 피막의 두께 경도 내식성 다공성등과 밀접한 상관관계를 가지

고 있으며 또한 알루미늄 용존량 교반공기량등도 무시할 수 없는 인자이다

표 황산법의 양극 산화 처리 조건표 황산법의 양극 산화 처리 조건표 황산법의 양극 산화 처리 조건표 황산법의 양극 산화 처리 조건2 (KSD 9531)2 (KSD 9531)2 (KSD 9531)2 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건 허 용 치허 용 치허 용 치허 용 치

전해액 조성 황산 10 ~30 plusmn2

알루미늄 이하20gL

욕 온도 15 ~ 25 plusmn2

전류밀도 60 ~ 300A plusmn7

시 간 피막두께에 필요한 시간

욕 전압 설정전압 plusmn2V

- 30 -

표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건

전해액 조성 황산 15

알루미늄 5 gL

욕 온도 21 plusmn 1

전류밀도 130A plusmn 5

시 간분30 ~ 10 의 경우(A 6063 )

분60 ~ 18 의 경우(A 6063 )

욕 전압 16V

옥살산법은 년 일본에서 개발되었으며 옥살산 알루마이트법으로서 널리 공업적으1926

로 이용되어 왔다 한편 독일에서는 법으로 공업화되어 있다 옥살산은 고가이 Eloxal

고 교직 중첩 전원설비를 사용해야 하며 조작이 복잡하여 단위처리면적당 소비전력이

높은것 외에도 피막이 흰색을 띄게 되기 때문에 최근에는 그 신장이 둔화되고 있다 그

러나 황산피막보다 피막의 염색성은 떨어지지만 내식성 내마모성이 우수하기 때문에

일용품의 일부와 특히 외관은 문제되지 않지만 고도의 피막성능을 요하는 공업용품등

에 이용되고 있다 공업적 처리조건은 한국공업규격 을 예로 들면 표 및 표 KSD 9530 4

와 같다5

표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건 허 용 치허 용 치허 용 치허 용 치

전해액 조성 유리산 2 ~ 5 plusmn1

알루미늄 이하20gL

욕 온도 15 ~ 35 plusmn4

전류밀도

직류와 교류의 경우

교류 40 ~ 350A

교류 40 ~ 700A plusmn7

교류의 경우 80 ~ 700A

시 간 피막두께에 따른 시간

욕 전압 설정전압 plusmn15V

- 31 -

표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건

전해액 조성 유리산 3

알루미늄 5 gL

욕 온도 28 plusmn 2

전해밀도

직류와 교류의 경우

직류 130A

교류 100A

시 간분25 ~ 6 의 경우(A 1100 )

분38 ~ 9 의 경우(A 1100 )

욕 전압직류 25 V

교류 80 V

피막의 성질피막의 성질피막의 성질피막의 성질 피막의 생성피막의 생성피막의 생성피막의 생성 온도 농도의 영향온도 농도의 영향온도 농도의 영향온도 농도의 영향 조작조작조작조작 실시조건의 예실시조건의 예실시조건의 예실시조건의 예

교교교교

류류류류

법법법법

연하고 표면에 요철

이 있으며 직류법과

동일한 두께의 경우

내식성이 양호함

적음

교류전류계의 읽기

에 을 곱하면036

직류값에 해당됨

농도의 영향은 큼 간단함

40~60 V

2~3 Adm2

25~30

분5~60

직직직직

류류류류

법법법법

경도가 크나 침식에

위해 구멍이 생김많음

액온을 낮게 유지

해 주어야 하고

농도의 영향은 적

간단함

40~60 V

1~2 Adm2

18~20

분10~60

교교교교

직직직직

중중중중

첩첩첩첩

법법법법

경하고 내식성이 있

고 최상의 피막을 얻

을 수 있음

많음

단시간에 두꺼운 피

막을 얻을 수 있음

보통

복잡하고

전력 소

모 량 이

많음

DC 25~30 V

1~3 Adm2

AC 40~80 V

1~3 Adm2

20~30

분15~60

- 32 -

크롬산법은 에 의해 년 영국에서 개발되어 수상비행기용 듀랄Bengough-Stauart 1923

루민의 방식을 목적으로 사용되었다 대표적인 방법으로는 단계적인 전해전압을 상승

시키는 법과 정전압 전해에 의한 미국 표준국의 방법이 있다 피막Bengough-Stauart

의 외관은 불투명하고 암회색을 띈 에나멜색이다 표준상태에서 생성되는 피막두께는

2 ~ 5 정도이므로 내마모성은 좋지 않지만 같은 두께의 다른 피막에 비하면 내식성

은 양호하다 처리조건으로 법은 전해액은 크롬산을 함유하 Bengough-Stauart 25

며 전해온도는 40 plusmn 2 로 하고 전해전압은 에서 까지를 분간 서서히 상승 0 V 40 V 10

시켜 에서 분간 유지하고 다시 분간 까지 상승시켜 최후의 분간은40 V 20 5 50 V 5 50 V

로 유지한다 이때 전류밀도는 01 ~ 05 정도이다 정전압 크롬산법에서는A 5 ~

의 크롬산전해액을 사용하고 전압은 처리시간은 분정도이다10 40 V 30

종류종류종류종류

조건조건조건조건옥 실 산 법옥 실 산 법옥 실 산 법옥 실 산 법 황 산 법황 산 법황 산 법황 산 법 크 롬 산 법크 롬 산 법크 롬 산 법크 롬 산 법

농도H2C2O4

(1) 3~5 (2) 10H2SO4 10~20 CrO3 3

온도(1) 20~30

(2) 15~60

(1) 15~22

옥살산을 첨가하면(2)

35까지

40plusmn20

전압(1) AC 40~80 V

(2) DC 25~30 VAC 15~25V

로부터 서서히DC = 0V

상승해서 로 하고40V

최후 분간은 로 유지5 50V

전류밀도(1) AC 1~3 Adm

2

(2) DC 1~3 Adm2

05~15 Adm2

03~04 Adm2

시간 분10~60 분5~100 분60

피막두께

H2C2O4 5 30plusmn2

AC 3 Adm2

분간에 40

10~12

H2SO4 20 30plusmn5

DC 10 Adm2

분간 20

에 5~7

분간에15 3~35

특징

특히 순 에 대해서는Al

경도 내식성 등 가장

우수한 피막을 얻는다

탈지력이 좋고 저질 Al

에도 광택이 좋으며 단

점으로 전력과 약품의

소비가 많음

설비가 많이 드나 유지

가 용이하고 유지비가

적으므로 보급이 많아

지고 있다 탈지력은 작

으나 합금 및 착색용 Al

양극산화에 적합함

투랄루민계에 적합한 양

극산화법이며 내식성이

있고 회색의 무광택 피

막이며 강도가 약하다

착색에는 적합하지 않음

- 33 -

그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도44441111

- 34 -

양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책

결함항목결함항목결함항목결함항목 원 인원 인원 인원 인 대 책대 책대 책대 책

버닝

버프버닝

전해액 온도 불균일

국부적 고전류밀도

수산화 알루미늄 버닝

연마조건의 적정화

액순환 교반량증가

전해파형의 평활화 전류밀도 낮춤

수세 알루미늄처리량의 조정

숏트

제품과 리드선의 접점의 어긋

제품과 음극과의 접촉

압출후의 국부적 냉각부족

디스멋트부족

거는 방법 개선

극간거리조정 내부음극유치법 개선

균질 한 냉각( )均質

질산농도증가 중크롬산카리첨가

욕중에서 흔든다

전해부식

접점불량

사용수로부터의 염소이온흡입

용접용후락스부착

인체의 땀이나 지문부착

중금속이온 흡입

유리산부족

중첩교류분 부족 수산법에 많(

음)

접점개량

순수사용

전해전의 충분한 세정

손장갑사용

중금속용출방지

산의보충

교류분 증가시킴

색얼룩

극비 의 부적당( )極秘

극간거리의 부적당

복잡한 형상

전류분포 불균일

교반부족 불균일

전해액 온도 상승

이물 부착( )異物

전해액 잔존

합금성분( )合金成分

염색조건

접점부족

음극면적조정

음극을 이동해 본다

음극배치의 고려

랙크접점수 증가

접점위치고려

전해액 순환량증가 냉각

수세를 충분히 한다

수세를 충분히 한다

재질확인

염색욕의 농도 관리p H

적정한 접점을 취한다

무지개

접점부족

전기접점불량

전해중단

표면적과 리드선의 적정화

리드접점부의 이탈방지

교반을 약하게 한다

- 35 -

결함항목결함항목결함항목결함항목 원 인원 인원 인원 인 대 책대 책대 책대 책

표면얼룩탈지불충분

재질 열처리의 불균일

탈지를 충분히 행한다

재질 열처리를 정확하게

표면거침소재의 조성부적합

엣칭조건의 부적합조건관리를 엄중하게 행한다

수산화나트륨 엣칭액의 노화 액관리 철저

버 닝 엣칭후 수세까지의 시간이 길다 엣칭후 신속수세

그림자모양 리드선에 의한 투영흔적 리드선위치에 주의할것

봉공얼룩물건의 겹침

온도의 불균일

물건이 겹치지 않도록 한다

온도분포를 균일하게 한다

액흐름

전해액을 유출

수세부족

맞춤시 불량

충분한 수세

스팟트개량

가스포겟틀 랙크각도의 부적합

공기교반 내부음극에서의 수소발생

적당한 틀과 랙크의 거는 각도선정

가스가 유출하도록 랙크를 만드로 건

크 랙 저온전해 봉공온도 가열 기계적 충격 이상의 가열을 피한다110

제품취급주의

성능결함 및

막두께부족

전해시간 짧고 전류밀도가 낮다

내부음극부족 및 음극면적부족

틀과 걸이 면적이 크다

리드의 접촉불량 탈막부족

리드의 전기용량부족

전기접점부족

전해액 온도가 높고 국부고열발생

합금조성의 부적합

적정시간과 전류밀도 선정

형상에 맞게 사용 및 이상전압이 안걸

리게 할 것

전류용량에 맞는 전해면적선정

리드부착개량 및 완전탈막

단면적이 큰 리드사용

접점증가

냉각 및 교반 순환을 충분하게

적절한 합금선택

내마모성 전해액 온도가 높고 전류밀도가 낮다 냉각 및 적정한 전류밀도 선택

내식성부족

전해시간이 너무 길고 전해액 농도가 높

합금조성의 부적합

전류밀도 높이고 전해시간단축 농도

적정유지

적절한 합금선택

불꽃유리산부족 전해액노화

전해액이 높고 전류밀도 불균일

산보급 및 전해액 일부교체

냉각 및 전류밀도 조정

박 리 정전이나중단 전해재생 및 가급적 전해중 중단을 피할

표면모양 알루미늄 주물 재료결함 엣칭조건 알루미늄 개선 및 주물재선택 엣칭액

선택

분취

전해액농도 용존알루미늄 증가

전해액 온도상승

수세부족

봉공액 오염

분석에 의해 조정관리

전해액 냉각 교반

수량 수세횟수 수세시간증가

봉공액 교환

- 36 -

재제조산업의 중요성과 경제적 효과 분석의 관점에서 볼 때 화석연료는 연소과정

에서 아황산가스 질소산화물 먼지 휘발성 유기화합물 먼지 등 대기오염물질과

이산화탄소와 같은 지구온난화 물질이 다량으로 발생한다 따라서 에너지 사용 감

소는 그만큼 대기질 개선에 기여를 하게 된다 에너지 소비 감소는 또한 수력과 원

자력 발전량을 감소케 함으로써 생태계 파괴와 핵폐기물 문제의 완화를 가능케 한

다 이러한 재제조의 환경개선 효과는 이를 사회적 편익으로 간주할 수 있으므로

금액으로도 환산될 수 있다 따라서 이를 고려하면 재재조의 경제적 효과는 단순히

생산요소의 절감효과만 감안하는 경우보다 훨씬 커진다 재제조산업의 경제적 및

환경적 효과는 매우 크다 더욱이 최근 들어 석유 및 기타 원자재의 공급 불안이

심화되고 있어 원자재 소비 절감의 필요성이 갈수록 증대되고 있다 뿐만 아니라

대기환경의 악화 방지에 대한 사회적요구의 증대와 매립지의 포화 등으로 인해 폐

기물 처리의 어려움이 가중되고 있어 재제조의 사회적 중요성은 대단히 커지고 있

재제조는 선진국에서도 크게 각광을 받고 있다 재제조산업은 현재 전세계적으로

사업장 수가 만개 고용규모 만명 시장규모 억 달러에 이르고 있는 것으로8 50 530

추정되고 있으며 특히 재제조가 가장 활발한 미국을 중심으로 빠른 속도로 확대되

고 있다 우리나라에서는 현재 자동차 부품과 토너 카트리지를 중심으로 재제조가

부분적으로 이루어지고 있어 그 규모는 그렇게 크지 않은 상태이다 이는 역으로

재제조산업의 활성화가 커다란 경제적 이익을 가져올 수 있음을 의미한다 따라서

재제조 산업을 정책적으로 육성할 필요성은 매우 크다

하지만 국내 토너카트리지 재제조 산업의 경우 년 일본 캐논사가 년부터 2006 2001

국내 업체를 상대로 레이져 프린터의 핵심부품인 감광드럼 드럼 의 삼각기어(OPC )

제조방식과 관련된 특허침해 소송을 제기해 지방 고법원 판결에서 승소한 상태이-

현재 국내에서 보급되고 있는 레이저 토너 카트리지와 잉크젯 잉크 카트리지는

이상 외국에서 직수입된 제품이다 지금 미국이나 유럽과 같은 선진국에서는90

전체 시장의 약 이상을 재활용 제품이 점유하고 있을 만큼 저렴한 재활용 카30

트리지의 사용은 당연한 것이다 우리나라 곳곳에 버려지고 있는 공재물질 카트리

지는 연간 만개 연간 톤 트럭 수천대분에 달하고 이렇게 폐기물로 버려300-400 8

진 각종 플라스틱 카트리지는 수백년이 지나도 썩지 않아 얼마든지 재활용이 가능

한 귀중한 자원을 낭비하며 환경오염을 가중시키고 있다 또한 국내 폐기물 관리법

에 프리터 카트리지는 지정폐기물에서 제외되어 있어 무단 폐기 방치될 가능성도

매우 크다

- 37 -

세계 다국적 기업이라는 미국의 몇몇 기업들 사이에도 재제조 붐이 일고 있다 기

존 리사이클링 방식이 폐기물 화학처리의 비용과 공해유발 억제에 따르는 막대한

재생비용이 드는 단점이 있다면 이를 원칙적으로 극복할 수 있는 대안으로 재제조

는 새로운 환경사업으로 입지를 넓혀가고 있다 현재 외국의 다국적 기업군들인 코

닥 제록스 듀폰 등은 최근 재활용 사업의 개념을 리사이클링에서 재제조로 GM

전환하고 이를 전제로 제품생산 매뉴얼을 전면 재개편하였다 대부분의 주요 부품

들을 쉽게 분해 조립하여 반영구적으로 재활용할 수 있게 획기적인 소프트웨어 시-

스템을 개발하여 활용하고 있는 것이다

프린터 토너 카트리지의 재활용은 다 마신 음료병을 수거하여 다시 음료수를 넣고

판매하는 것과 다를 게 없다 이제 우리도 재생품은 안쓴다 는 생각을 바꿔 프린 ldquo rdquo ldquo

터 값보다 카트리지 비용이 더 든다 는 문제를 재생카트리지 이용으로 경비도 줄이rdquo

고 환경을 생각하는 재활용에 관심을 가져야 할 때이다 정보통신의 혁명과 디지털

시대에 맞는 새로운 패러다임이 요구되는 지금 재제조 시스템을 구축하는 것은 녹

색경영 을 실천하는 환경중시 기업경영의 좋은 사례가 될 것이(Green Management)

다 또한 제품의 전과정에 걸친 환경영향을 파악하고 감소하기 위한 전과정평가

를 레이저 프린터 제품에 도입하여 적용함으로써(Life Cycle Assesment LCA)

보다 친환경적인 프린터가 개발될 것이다 또한 연간 억달러에 달하는 수입정품 4

토너 드럼을 재활용 토너 드럼으로 대체한다면 연간 억 천달러 수입 의존율을 3 2 (

로 낮출 경우 의 외화절약 효과가 기대된다20 )

- 38 -

제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과3333

제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행1111

드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정1 OPC1 OPC1 OPC1 OPC

레이져 프린터는 복사기의 건식 방식 원리를 이용하여 인쇄하는 프린터이다 내부

구성은 컨트롤러부 엔진부 인쇄부로 나뉘어져 있으며 컨트롤부에서는 컴퓨터로부

터 전송된 데이터를 인쇄할 페이지에 영상을 만들어 프린터 엔진부분으로 전달한

다 전달되 영상은 엔진 부분의 레이져 다이오드 회전 다면경 렌즈 프리즘장치

레이져 빔 센서 등의 장치를 거쳐 인쇄부분의 감광 드럼에 투사가 된다 다시 투사

된 영상은 감광 드럼에서 형성된 엔진 옆에 있는 용지에 옮겨서 영상을 인쇄한다

그 후에 인쇄된 용지는 고열 압착롤러에 압착되어 최종적으로 용지에 인쇄된다 레

이져 프린터는 저소음과 고품위 인쇄 다양한 서체와 고속인쇄 등의 장점을 가지고

있으며 제한된 용지사용과 유지 비용이 비싸다는 단점을 가지고 있다 그림 는 레 5

이져 프린터 카트리지의 분해도 및 주요 부품의 위치를 나타낸 것이다

그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도5555

- 39 -

레이져 프린터의 원리는 크게 단계로 크리닝 대전 노광 현상 전사 정착으로6

나눌 수 있으며 다음은 각 단계에 대한 설명이다

1 2 3

4 5 6

크리닝 이 단계는 이미지 진행의 처음 단계로 물리적 또는 전기 크리닝 진행을1

통해 새롭게 드럼에 이미지가 맺히도록 준비하는 단계OPC

대전 드럼 크리닝이 끝나면 로부터 읽혀진 정보를 레2 laser scanning unit (LSU)

이져빔을 쏘아 이미지를 드럼에 맺히도록 조건을 마련해 주거나 대전을 걸어 줌

노광 드럼 표면에 레이져빔이 전달되는 부분은 잠상이 맺히게 되며 드럼은 전3

류가 통할 수 있는 알루미늄 원통과 감광물질이 표면에 코팅되어 있으므로 빛을 받

은 부분에 이미지가 맺히게 됨 또한 드럼에 나타난 이미지 부분은 이 다음 단계에

서 토너를 끌어 당기게 됨

현상 잠상 이미지가 드럼 표면에 나타나며 현상 롤러는 토너분자를 드럼 표면4

에 전달하는 역할을 하며 닥터 블레이드는 토너량을 조절해 줌

- 40 -

전사 드럼 이미지에 토너 부분이 용지 쪽으로 전사 됨5

정착 토너가 묻은 용지가 히팅롤러와 압력롤러를 거쳐서 종이에 영구적으로 고6

착되게 함

가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도 OPC OPC OPC OPC

토너카트리지의 핵심 부품중 하나인 드럼은 표면의 마모가 증가함에 따라 드OPC

럼의 의 두께가 감소하며 피로도가 증가하는 것으로charge transport layer (CTL)

보고되고 있다 따라서 폐토너카트리지의 재제조시 이러한 관점에서의 부품에 대한

고찰이 매우 중요하게 된다

일반적으로 드럼은 의 표면전위를 갖도록 대전되며 이때 토너 입자-600 ~ -700 V

들을 밀어낸다 이는 인쇄 시 영역으로 나타나는데 이 부분을 백색전위 white

라고 불린다 그러나 대전능력이 저하되면 인쇄물의 백색부분(white potential V0)

에 불규칙적으로 토너가 유입되어 인쇄물에 그대로 전달되게 되면 이를

라고 한다 현상이 진행되면 초기 증가율 대비 증가background Background 10

될 때마다 토너 소비량도 증가되며 토너카트리지 수명을 단축시키는 원인이10

될 수 있다

자외선이 완벽하게 차단된 항온 항습 습도 이하 의 에서 특수광을 ( 36 ) Clean-room

설치하고 정전기가 방지된 상태에서 카트리지를 완전 분해한 후 마모되거나 손상

된 중요 부품들을 교체하여 특수 에 의한 재생산만이 새것을 능가하는Kow-How

품질을 가능케하는데 일부업체에서 재생한 토너카트리지는 원가만 낮춰 만들어지므

로 품질상의 문제점이 발생되어 프린터 수명을 짧게 할 수도 있다 토너는 기존에

들어있는 잔여물을 전면적으로 집진기로 세척 흡입 하여 완전 제거한 후 폐토너 카( )

트리지 및 중요부품을 교체한다

회 사용 가능하므로 상태에 따라 재활용 또는 교체한다 생산공정OPC Drum 2-3

에서 핵심인 토너가 흩어지지 않도록 마감을 하는 집진 수집된 폐토너를 전Unit

량 회수해 밀폐용기에 보관 폐기물 위탁처리업체에 처리케하는 세심한 배려도 환

경오염 방지를 위한 중요한 부분 중의 하나이다 재활용 현상기의 품질유지를 위한

승부관건은 소비자가 사용 후 폐기되는 폐현상기 폐카트리지 및 드럼 포함 수거( )

의 구축과 다양한 프린터 기종에 맞는 토너성분 분석에 달려 있다 프린터System

기종에 맞지 않는 토너카트리지나 마모성 부품이 적시에 교체되지 않을 경우에는

프린터 제품을 고장이 발생할 수 있다

- 41 -

그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정6 OPC 6 OPC 6 OPC 6 OPC

폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석2222

가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석

적외선 분광분석은 년 영국의 에 의해 개발된1800 F W Hershel dispersive IR

에 의해서 시작되었으며 최근에는spectromer FT-IR (fouirer transform infrared)

의 개발로 인해 활발한 연구가 진행되고 있다 적외선 분광분석의 원spectrometer

리는 적외선이 시료를 통과할 때 에너지가 분자간 원자내의 진동에너지와 일치하여

시료의 분자구조에 따른 특성 흡수 영역을 형성함으로서 이를 통해 정보는 얻게 된

다 적외선 분광분석은 시료의 정성 및 정량분석 물질의 구조확인 화학반응

연구 표면화학분석 등에 이용되고 있고 특히 플라스틱 물질의 정량 정성kinetics

분석 및 배향성 연구에 아주 유용하게 사용되고 있다

- 42 -

그림 은 기어부분 의 고분자를 정성분석한 의 분석결과로7 (sample2) FT-IR

2978cm-1 2920cm-1

1468cm-1 1382cm-1

1236cm-1 1087cm-1

892cm-1등의

특성 피크로 추정컨대 사용된 고분자 물질이 로 판단된다 그림poly(oxymethylene)

도 마찬가지로 의 고분자를 정성분석한 결과로2 sample3 2965cm-1

2918cm-12849cm-1

1768cm-1 1503cm-1

1219cm-1 1187cm-1

1159cm-1

1013cm-1 828cm-1

등의 특성피크가 관찰되었으며 결과적으로 polycabonate (PC)

의 특성피크로로 판단된다

나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석

열분석 이란 물질의 물리적 변수 를 온도의(thermal analysis) (physical parameter)

함수로 나타내는 분석 방법이다 즉 물질의 온도를 일정하게 변화시킴에 따라 나타

나는 열적특성 변화를 분석하는 것이다 이때 어떤 물리 변수의 변화를 볼것인가에

따라 여러 가지 방법이 존재한다 플라스틱의 열분석에는 대표적으로

와 가 이DSC(Differential scanning calorimetry) TGA(Thermo gravimetric analysis)

용된다 는 플라스틱 시료의 온도 열량변화 데이터로부터 시료의 물리적 화학 DSC

적 성질을 확인할 수 있다 또한 피크의 위치 모양 개수 등으로부터 정량적인 정

보들을 얻을 수 있으며 피크의 면적으로부터 열량변화의 정량적인 정보를 얻을 수

있다 으로부터 플라스틱 시료의 유리전이온도 결정화온도 녹는 DSC thermogram

온도 냉결정화온도 등의 정보를 확인할 수 있다 는 일정한 속도로 온도를 변 TGA

화시켰을 때 일정 시간동안에 일어난 시료 무게의 변화를 측정한다 에 의한 TGA

질량 온도 곡선은 플라스틱 시료의 열안정성 및 물질의 구성비 등을 확인할 수 있-

그림 는 의 분석결과 이다 약9 sample 2 TGA (Thermo gravimetric analysis) 30

0 부분에서 열분해가 일어나기 시작하며 344에서 중량감소 온도를 보인10

다 약 430이상이 되면 모든 고분자물질이 열분해 되는 것을 확인 할 수 있다

그림 은 의 데이터로 용융온도10 sample 2 DSC(Differential scanning calorimetry)

는 16664임을 확인하였다 는 결정성 고분자로 그래프에서 확인 sample 2 TGA

하듯이 약 300 이상의 온도에서도 분해가 되지 않는 열안정성을 보이나 약 에130

서 고분자가 녹기 시작하고 약 에서 완전하게 용융되는 것을 확인 할 수 있다170

는 약 이하에서 안정한 고분자 물성을 가지는 것을 확인하였다sample 2 130

- 43 -

그림 은 의 데이터로 초기 부터 중량감소가 일어나기 시작하며11 sample 3 TGA 430

중량감소온도는 를 보인다 정도에서 약 를 잔존율을 보인다 그10 485 540 20

림 는 의 데이터로서 는 비결정성 고분자로 에서 유리12 sample 3 DSC sample 3 119

전이 온도를 보이는 것을 확인하였다 데이터에서 확인하듯이 는 TGA sample2 400

이상의 온도에서도 분해가 되지 않는 열안정성을 보이나 데이터에 의해 이DSC 120

상의 온도에서는 고분자의 물리적 강도가 약화됨을 확인할 수 있다

- 44 -

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)

- 45 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)

- 46 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)

- 47 -

최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정3333

가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정

본 실험은 최적의 세정용매 조건을 찾기 위하여 기존의 상용용매 제품과A Benzene

용매를 이용하여 최적의 성능을 갖는 배합비를 확인하고자 하였다Toluene Xylene

표 은 상용용매 와 각 용매들의 세정속도를 나타내었다 상용용매 는 분 초의6 A A 3 30

세정속도를 보이는 것을 확인 할 수 있었다 그러나 상용용매 와 A Benzene Toluene

의 용매를 적절히 배합하면 약 분에서 분 초의 시간을 단축하는 효과를 나Xylene 1 1 20

타내었다

표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도6666

번호번호번호번호 함 량함 량함 량함 량 시 간시 간시 간시 간

1 상용용매 A 분 초3 30

2 Methylene Chloride 분이상8

3 m-Cresol 분이상8

4 Xylene 분이상8

5 Toluene 분이상8

6 Benzene 분이상8

7 상용용매 A Xylene (7030) 분 초2 30

8 상용용매 A Toluene (6040) 분 초2 40

9 상용용매 A Benzene (6040) 분 초3 20

10 상용용매 A m-Cresol (7030) 분 초3 20

11상용용매 A Xylene Toluene

(60436)분 초2 30

12상용용매 A Xylene Benzene

(60436)분 초2 40

13상용용매 A Toluene Benzene

(601624)분 초2 10

- 48 -

상용용매 는 약 초의 세정속도를 보이나 상용용매 과 자일렌의 일 때 약- A 210 A 8020

초의 세정속도를 보임150

상용용매상용용매상용용매상용용매 A XyleneA XyleneA XyleneA Xylene

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene

- 49 -

상용용매 과 의 비가 일 때 약 초의 세정속도를 보임- A Toluene 6040 140

상용용매상용용매상용용매상용용매 A TolueneA TolueneA TolueneA Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AToulene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene

- 50 -

상용용매 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- ABenzene 6040 195

상용용매상용용매상용용매상용용매 A BenzeneA BenzeneA BenzeneA Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ABenzene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene

- 51 -

상용용매 와 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- A m-Cresol 7030 200

의 함량이 증가할수록 점도의 증가로 인해 세정속도가 증가함- m-Cresol

상용용매상용용매상용용매상용용매 A m-CresolA m-CresolA m-CresolA m-Cresol

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도Am-Cresol OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC

- 52 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Toluene

함량별 세정속도는 초로 거의 일정하게 나타남- 160~170

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneToluene OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC

- 53 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장 빠- AXyleneBenzene 60436 60832 601228

른 초로 세정속도를 보임160~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC

- 54 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Toluene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장- ATolueneBenzene 601228 601624 602020

빠른 초로 세정속도를 보임130~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ATolueneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC

- 55 -

이상의 기초실험 결과로부터 폐 드럼 유기코팅층의 박리에 대한 기초자료를 확OPC

보하였다 기존의 박리액은 제푸믜 균일성 즉 품질 측면에서는 우수한 성능을 보이

고 있으나 사용시간 측면에서는 다소 미흡한 점이 있었다 따라서 본 기초실험결과

를 바탕으로 폐 드럼 유기코팅층의 박리 처리공정을 기존의 단계에서 단계OPC 5 3

로 공정을 개선함으로써 매우 향상된 생산성을 도모할 수 있었다 그림 은 기존 20

의 공정의 개념도와 개선된 공정의 개념도 및 제조된 박리조 차 를 나타낸 것(1~3 )

이다

그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진20 20 20 20

아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화4444

가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리

도금이나 아노다이징에서의 전처리는 양호한 제품이 생산 될 수 있느냐 하는 것이

관건이라고 볼 수 있다 그러므로 무엇보다도 주요한 부분이라 할 수 있다 전처리

는 기계적인 전처리와 화학적인 전처리가 있으며 다음은 화학적 처리법에 관한 주

요 내용이다

- 56 -

산세정산세정산세정산세정1)1)1)1)

가공품이나 버핑 연마를 한 제품은 기름기가 많이 남아 있기 때문에 그대로 에칭조

에 투입하면 기름기에 의한 얼룩이 생기거나 그 부분에 착색이 되지 않는 경우가

종종 있는데 이것을 제거할 목적으로 된 제품을 피막조에 전기를 통전하고Racking

부스바에 제품을 걸어주면 기름기와 이 물질이 제거되어 에칭에서 좋은 결과를 얻

을 수 있다

에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리2) ( )2) ( )2) ( )2) ( )

에칭은 알카리에칭과 산성에칭 두 가지로 대별되는데 여기서는 알카리 에칭만을 다

룬다 알카리 에칭은 일반적으로 를 사용하는데 는 알루미늄을 잘 용 NaOH NaOH

해하고 그때 발생하는 수소가스에 의한 물리적으로 흡착하고 있는 유지유를 제거하

며 표면을 아름다운 색으로 가꾼다

알카리 에칭조의 온도는 65~70 정도가 적당하며 에칭시간은 가공상태와 표면조

도 샌딩유무 등 횟수 변화에 따라 시간을 적절히 조절해야 한다 에칭시간은 약품의

농도 및 온도에 따라 탄력적으로 운용할 수 있으며 첨가제를 첨가하여 에칭면의 평활

성을 잘 조절 해 주어야 한다

중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거3) ( )3) ( )3) ( )3) ( )

에칭 후 수세를 하면 알루미늄 표면에 여러 가지 색의 재질별로 틀림 찌꺼기가 낀다( )

이것을 스머트 라고 한다 스머트는 피막이 진행되기 전에 제거되어야 하는데 이 공정

을 중화처리라 한다

에칭을 알카리 에서 했으므로 중화처리는 산성에서 해야 하는데 이때 사용하는(NaOH)

약품은 68 HNO3 질산( ) H2 물 의 비울을 로 하여 실온에서 침지해서 흔들어O ( ) 11

주면 깨끗이 제거할 수 있는데 재료에 따라 약간 차이는 있지만 계열인 경우 스커트50

를 완전히 제거하지 않으면 피막 후에도 스머트가 그대로 남아있어 스폰지나 보루로

제거해주어야 하는 번거로움이 있기 때문에 철저히 제거해야 하며 공정인Chromate

경우에 완전히 제거가 되지 않으면 좋은 제품을 얻을 수 없다

화학연마화학연마화학연마화학연마4)4)4)4)

- 57 -

화학연마란 외부의 전류를 사용하지 않고 광택연마를 행하는 방법으로 제품에 광택을

요하거나 표면에 이물질을 제거하기 위하여 행하는 공정이다 고광택을 요하는 외장재

쪽에 많이 이용되며 장비부품에서도 전체적인 흐름에 따라 변화하는 추세에 있기 때문

에 두꺼운 제품이나 얇은 제품 큰 제품과 작은 제품에 있어 연마시 항상 주의를 요하

며 적정한 온도를 유지하고 농도관리를 재질에 따라 잘 해 주어야만이 고품질을 보장

할 수 있다

액을 조정하는 방법에는 인산 황산 질산법 인산 질산법 인산 황산법 등이(1) - - (2) - (3) -

있으나 인산에 질산을 넣으며 후해가스가 많이 발생하므로 번 방법이 적당하다고 (3)

생각되며 현장에서도 인산 황산법을 선호하고 있다 액의 처리 조건 중 온도는 -

고루 사용할 수 있고 처리조 재질은 을 사용하여 보강을 충분히100~140 SUS 310L

하여 주어야 한다

전해연마전해연마전해연마전해연마5)5)5)5)

전해연마란 화학연마에서 알루미늄 표면에 광택을 내는데는 한계가 있으므로 그 이

상의 고광택을 원할 경우 행하는 공정이다 전해연마 시 제품의 표면은 어느 부분이라

도 정밀하고 세밀하게 조건이 같고 액의 온도도 균일해야 한다 또한 제품 표면에 발

생하는 기포를 제거하기 위해 강력한 에어 교반이 필요하므로 제품을 간간하게 고정해

야 한다 전해연마의 방법에는 황산인산법 광염소산초산법 진동전해연마법 등이 있

소결소결소결소결6)6)6)6)

전처리를 행함에 있어 작업자가 에칭시간과 화학연마시간을 어떻게 설정하느냐 함에

따라서 제품의 품질을 판가름 하게 된다

일반적으로 아노다이징에 사용하는 모든 설비는 최대용량의 선에서 사용하는 것 70

이 가장 바람직하다 작업을 진행함에 있어 복장은 항상 작업하기에 적합한가를 판단

하고 거추장스럽지 않은지 현재 공정에 맞는 보호구를 사용하고 있는지 본인 스스로

가 준비하고 확인해야 한다

나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화

- 58 -

황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성1)1)1)1)

경제성-

전해질로써 값싸고 공업적으로 안정하게 제조되는 황산(H2SO4유산 을 사용하는 것 전)

해조작이 다른 방법에 비해 간담함 전해 전압이 낮고 소비전력이 적게 드는 것 전해액

에 독성의 물질이 포함되어 있지 않고 의 걱정도 없기 때문에 폐액처리가 BOD COD

용이한 것등으로 가장 싸고 경제적인 양극산화 처리법으로 넓게 이용되고 있다

투명성-

얻어지는 피막은 다른 전해액에서 생성되는 피막에 비해 투명성이 높고 많은 실용합금

에 대해 무색의 피막을 형성한다 전해연마 화학연마 등의 광휘처리 후의 양극산화 피

막처리로 적당하다 또 무색의 피막은 염색 착생에도 좋다 피막의 투명도는 순도가

높은 알루미늄 일수록 양호하다 합금 원소의 는 피막의 투명도에 거의 영향이 없지 Mg

만 규소 철 망간 등은 투명도를 저하 시킨다(Si) (Fe) (Mn)

염색성-

얻어지는 피막은 활성도가 높고 염료의 흡착성이 좋기 때문에 유기 무기 염료에 의한

염색 인쇄가 용이하다

내식성 내마모성 및 경도-

내식성 내마모성이 양호하고 경도가 높은 피막을 얻을 수 있다 건축자재 공업제품 가

정용품 네임 프레이트 기계부품 장식품 등의 분야에서 요구되는 성능을 만족시켜 널-

리 이용되고 있다

피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계2)2)2)2)

표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건7777

- 59 -

표 에 표시된 수치는 어디까지나 공업적으로 유용한 피막을 얻는 범위이며 이 조건7

내에서 용도에 맞는 성능을 얻을 수 있는 처리 조건을 설정할 필요가 있다 황산 피막

은 용해성이 강한 상을 전해액으로 하기 때문에 처리 조거의 성능에의 영향은 대단히

크다 또한 각종 처리 조건이 피막과 욕 조건에 미치는 영향은 표 와 같다 2

표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향8888

경질피막법경질피막법경질피막법경질피막법2)2)2)2)

경질 양극산화 피막-

알루미늄 및 그 합금을 양극산화해서 화성한 피막은 종래 그 내식성을 이용하기도 하

고 착색 등에 의해 장식 목적에 이용하는 것이 주된 용도였다 그러나 최근에는 종래

의 양극산화 피막을 개량해 두껍고도 단단한 것을 얻을 수 있게 되었고 이미 경질 양

극산화 피막으로써 넓게 이용되며 그 우수한 특성을 발휘하고 있다

이 가볍고도 가공성이 좋은 금속과 표면에 화성되는 극히 단단한 피막과를 합쳐서 이

용하면 금후 더욱 용도를 확대할 수 있을 것으로 기대된다 규격으로는 30 이상의 피

막에 대해서도 품질이 규정되어 있지만 경질양극산화피막이라고 불려지는 것은 특별

한 규격이 있는 것은 아니고 일반적으로 표 에 표시하듯이 경도나 내마모성이 큰3 20

이상의 두꺼운 피막을 경질 양극산화 피막이라고 부르고 있다

- 60 -

표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류9999

피막 화성법피막 화성법피막 화성법피막 화성법3)3)3)3)

경질 양극산화 피막 화성법의 초기 연구는 종래 일반의 피막 화성에 사용되어온 황산

용 및 수산욕으로 실용화되어 왔다 그 후 양극산화 처리 기술의 진보와 함께 여러가

지 욕조성 및 화성 조건이 연구되어 황산용법 황산 수산혼합욕법 수산욕법 외에 각

종의 무기산 유기산 방향족설폰산 알코올 등을 혼합 또는 첨가해서 몇 가지에 방법

이 개발되었다

이들의 방법의 공통점은 종래의 아노다이징 화성 조건과 다른 필수 조건으로서 고전

류 밀도 저온 교반의 조건을 충분히 만족시키는 것이다 전류밀도를 보통 화선의 3

부로 하고 피막의 생성을 단시간에 행하여 전해액에 담겨있는 시간을 가능한 한2~5

짧게 하는 것이다 또 전해액에 의한 피막의 용해를 억제하기 위해서는 액온을 낮게 하

고 전해에 의해서 발생하는 열을 교반에 의하여 확산해 나가는 것이 중요하다 따라서

황산액과 같은 부식이 심한 전해액을 사용하는 경우에는 욕온도를 이하로 냉각해10

용해를 억제하는 것이 보통이다

황산욕에 수산을 비롯한 우기산등을 첨가하는 것도 있으며 비교적 고온에서 피막화성

이 가증하다 그러나 이들 수종의 첨가제를 가한 욕은 조성이 복잡하고 관리가 어려운

문제점이 있다 더욱 경질 아노다이징 피막을 화성하는 경우에 일반적으로 사용하고

있는 직류 대신에 트수전류파형을 적용하는 것도 피막 품질의 향상에 효과가 있다 예

를 들면 전류회복 현상을 이용한 것 주기적으로 극성을 변환시켜 부전류를 흘리면서

피막을 화성하는 전류 반전법 등이 있다

- 61 -

그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진21 ( ) 21 ( ) 21 ( ) 21 ( )

재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험5555

그림 는 드럼수명 측정 시험결과에 사용된 장비 사진이며 그림 는 조도측정에 사21 22

용된 장비의 사진이다

그림 는 조도실험결과를 나타낸 것이다 단면곡선에서 기준길이를 취하여 다24 ~ 27

섯 번째 높은 산과 다섯 번 째 깊은 골을 지나는 두 직선사이의 간격을 나타내는 점10

평균 거칠기 는Rz 10~18 값을 확인하였다 단면곡선에서 중심을 긋고 그 골에

해당하는 부분을 중심에 대해서 대칭 변환 후 구해지는 평균높이를 나타내는 중심

선 평균거치기 는 의 고른값을 확인하였다Ra 012~022

그림 은 재제조된 드럼카트리지의 성능시험 결과 값을 나타낸 것이다 그림 에30 30

서 보는 바와 같이 최종 사용가능한 용지의 장수는 약 장으로 나타났다 이12000

는 정품 토너 용량이 약 천장인것을 감안할 때 재제조시에도 사용가능한 것을 확3

인하였다

- 62 -

그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진22 22 22 22

그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진23 23 23 23

- 63 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과24 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과25 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 2

- 64 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과26 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과27 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 2

- 65 -

그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과28282828

- 66 -

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222

가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정

- 67 -

제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도4444

기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표 가중치가중치가중치가중치평가기준평가기준평가기준평가기준 평가방법평가방법평가방법평가방법

평가기관 등평가기관 등평가기관 등평가기관 등지원전지원전지원전지원전 지원후지원후지원후지원후

도금두께 20 불균일 4-6 실제품성능평가

표면조도 15 불균일15-17

실제품성능평가

감광코팅층 용해속도 30 12

mincycle

8

mincycl

e

자체평가

세정공정 최적화 모듈설계 및 구축 15 - - 현장실사

드럼 사용 수명OPC 20 -12000

pages성능평가

- 68 -

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

드럼의 감광코팅층 제거용 최적 용매 및 혼합용매의 기술지원은 생산량과 직OPC

접적으로 연관되어 있어 향후 주 삼텍의 매출신장으로 이어질 것으로 판단된다 ( )

이는 현재 비철금속의 원자재 상승으로 인해 토너 카트리지 재제조 업계의 원가인

상이 유발되고 있어 재제조된 고광택 드럼의 안정적인 공급은 재제조 업계의OPC

안정화를 이룩할 수 있음 또한 현재 전부 수입에 의존하는 알루미늄 드럼의 OPC

간접적인 수입대체효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다

- 69 -

Page 10: 아노다이징기술을이용한고광택감광드럼 재제조공정의양산화기술지원 · 과제보유번호 연구기관 2007.07.01~2008.06.30 연구사업명 부품소재전문기업기술지원사업

- 10 -

사업화 현황

사업화 세부사항사업화 세부사항사업화 세부사항사업화 세부사항

(9)(9)(9)(9)

사업화명사업화명사업화명사업화명

(10)(10)(10)(10)

사업화사업화사업화사업화

내용내용내용내용

사업화 업체 개요사업화 업체 개요사업화 업체 개요사업화 업체 개요(11)(11)(11)(11) (12)(12)(12)(12)

기 매출액기 매출액기 매출액기 매출액

백만원백만원백만원백만원( )( )( )( )

(13)(13)(13)(13)

당해연도당해연도당해연도당해연도

매출액매출액매출액매출액

백만원백만원백만원백만원( )( )( )( )

(14)(14)(14)(14)

매출액 합계매출액 합계매출액 합계매출액 합계

백만원백만원백만원백만원( )( )( )( )업체명업체명업체명업체명 대표자대표자대표자대표자 종업원수종업원수종업원수종업원수사업화사업화사업화사업화

형태형태형태형태

고용창출 효과

고용창출 세부사항고용창출 세부사항고용창출 세부사항고용창출 세부사항

(9)(9)(9)(9)

창업창업창업창업

명명명명( )( )( )( )

(10)(10)(10)(10)

사업체 확장사업체 확장사업체 확장사업체 확장

명명명명( )( )( )( )

(11)(11)(11)(11)

합계합계합계합계

명명명명( )( )( )( )

- 11 -

세부지원실적 증빙 내용세부지원실적 증빙 내용세부지원실적 증빙 내용세부지원실적 증빙 내용

참여기업 현장방문 건참여기업 현장방문 건참여기업 현장방문 건참여기업 현장방문 건1 241 241 241 24

NONONONO 일자일자일자일자 구체적 내용구체적 내용구체적 내용구체적 내용 증빙유무증빙유무증빙유무증빙유무

1 년 월 일2007 8 9 전기도금융 불용성 양극 기술관련 기술자료

2 년 월 일2007 11 2 양극산화 피막의 결함 및 대책

3 년 월 일2007 12 5 양극산화법 특징과 조건관련 기술정보

4 년 월 일2007 12 17프린터의 폐토너 잉크 카트리지 재제조

기술현황 교육

5 년 월 일2008 1 9 레이져 프린터의 구조 및 작동원리 교육

6 년 월 일2008 1 21 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 1

7 년 월 일2008 2 12 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 2

8 년 월 일2008 3 6 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 3

9 년 월 일2008 3 7 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 4

10 년 월 일2008 3 10 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 5

11 년 월 일2008 3 21 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 6

12 년 월 일2008 3 31 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 7

13 년 월 일2008 4 18 드럼관련 논문 및 특허 기술정보OPC

14 년 월 일2008 4 25 드럼 기어 부분 구조분석(FT-IR)

15 년 월 일2008 5 8 드럼 기어 부분 열분석 차(TGA DSC) 1

16 년 월 일2008 5 22 드럼 기어 부분 열분석 차(TGA DSC) 2

17 년 월 일2008 6 5 알루미늄 드럼 표면분석 차 알루미늄1 ( 5000)

18 년 월 일2008 6 10 알루미늄 드럼 표면분석 차 알루미늄2 ( 3000)

19 년 월 일2008 6 12 드럼 최종평가 차OPC (1 )

20 년 월 일2008 6 17 드럼 최종평가 차OPC (1 )

21 년 월 일2008 6 19 드럼 최종평가 차OPC (1 )

22 년 월 일2008 6 24 드럼 최종평가 차OPC (1 )

23 년 월 일2008 6 27 드럼 최종평가 차OPC (1 )

24 년 월 일2008 6 30 세정조 공정개선을 통한 생산속도 향상

- 12 -

기술정보제공 건기술정보제공 건기술정보제공 건기술정보제공 건2 82 82 82 8

NONONONO 일자일자일자일자 구체적 내용구체적 내용구체적 내용구체적 내용 증빙유무증빙유무증빙유무증빙유무

1 년 월 일2007 8 9 전기도금융 불용성 양극 기술관련 기술자료

2 년 월 일2007 11 2 양극산화 피막의 결함 및 대책

3 년 월 일2007 12 5 양극산화법 특징과 조건관련 기술정보

4 년 월 일2007 1 4 양극산화 열적안정성 논문외 건4

5 년 월 일2008 1 22 리사이클 제품과 특허권외 건3

6 년 월 일2008 3 12 양근산화 관련 논문외 건2

7 년 월 일2008 4 18 드럼관련 논문 및 특허 기술정보OPC

8 년 월 일2008 5 6 양근산화 피막 특성 논문외 건2

시제품제작 건시제품제작 건시제품제작 건시제품제작 건3 13 13 13 1

NONONONO 일자일자일자일자 구체적 내용구체적 내용구체적 내용구체적 내용 증빙유무증빙유무증빙유무증빙유무

1 년 월 일2008 5 29 세탁조 설계 및 설치 현장실사

- 13 -

시험분석 건시험분석 건시험분석 건시험분석 건4 174 174 174 17

NONONONO 일자일자일자일자 구체적 내용구체적 내용구체적 내용구체적 내용 증빙유무증빙유무증빙유무증빙유무

1 년 월 일2008 1 21 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 1

2 년 월 일2008 2 12 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 2

3 년 월 일2008 3 6 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 3

4 년 월 일2008 3 7 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 4

5 년 월 일2008 3 10 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 5

6 년 월 일2008 3 21 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 6

7 년 월 일2008 3 31 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 7

8 년 월 일2008 4 18 드럼 기어 부분 구조분석(FT-IR)

9 년 월 일2008 4 25 드럼 기어 부분 열분석 차(TGA DSC) 1

10 년 월 일2008 5 8 드럼 기어 부분 열분석 차(TGA DSC) 2

11 년 월 일2008 5 22 알루미늄 드럼 표면분석 차 알루미늄1 ( 5000)

12 년 월 일2008 6 5 알루미늄 드럼 표면분석 차 알루미늄2 ( 5000)

13 년 월 일2008 6 12 드럼 최종평가 차OPC (1 )

14 년 월 일2008 6 17 드럼 최종평가 차OPC (2 )

15 년 월 일2008 6 19 드럼 최종평가 차OPC (3 )

16 년 월 일2008 6 24 드럼 최종평가 차OPC (4 )

17 년 월 일2008 6 27 드럼 최종평가 차OPC (5 )

- 14 -

기술지원실적 업로드 건기술지원실적 업로드 건기술지원실적 업로드 건기술지원실적 업로드 건5 245 245 245 24

NONONONO 일자일자일자일자 구체적 내용구체적 내용구체적 내용구체적 내용 증빙유무증빙유무증빙유무증빙유무

1 년 월 일2007 8 9 전기도금융 불용성 양극 기술관련 기술자료

2 년 월 일2007 11 2 양극산화 피막의 결함 및 대책

3 년 월 일2007 12 5 양극산화법 특징과 조건관련 기술정보

4 년 월 일2007 12 17프린터의 폐토너 잉크 카트리지 재제조

기술현황 교육

5 년 월 일2008 1 9 레이져 프린터의 구조 및 작동원리 교육

6 년 월 일2008 1 21 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 1

7 년 월 일2008 2 12 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 2

8 년 월 일2008 3 6 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 3

9 년 월 일2008 3 7 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 4

10 년 월 일2008 3 10 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 5

11 년 월 일2008 3 21 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 6

12 년 월 일2008 3 31 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 7

13 년 월 일2008 4 18 드럼관련 논문 및 특허 기술정보OPC

14 년 월 일2008 4 25 드럼 기어 부분 구조분석(FT-IR)

15 년 월 일2008 5 8 드럼 기어 부분 열분석 차(TGA DSC) 1

16 년 월 일2008 5 22 드럼 기어 부분 열분석 차(TGA DSC) 2

17 년 월 일2008 6 5 알루미늄 드럼 표면분석 차 알루미늄1 ( 5000)

18 년 월 일2008 6 10 알루미늄 드럼 표면분석 차 알루미늄2 ( 3000)

19 년 월 일2008 6 12 드럼 최종평가 차OPC (1 )

20 년 월 일2008 6 17 드럼 최종평가 차OPC (1 )

21 년 월 일2008 6 19 드럼 최종평가 차OPC (1 )

22 년 월 일2008 6 24 드럼 최종평가 차OPC (1 )

23 년 월 일2008 6 27 드럼 최종평가 차OPC (1 )

24 년 월 일2008 6 30 세정조 공정개선을 통한 생산속도 향상

- 15 -

목 차목 차목 차목 차

제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요1111

제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성1111

아노다이징의 개요아노다이징의 개요아노다이징의 개요아노다이징의 개요1111

가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징

나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사

다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질

라 양극산화 공정라 양극산화 공정라 양극산화 공정라 양극산화 공정

프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황2222

가 재제조 산업가 재제조 산업가 재제조 산업가 재제조 산업

나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업

참여기업의 현황 및 애로기술참여기업의 현황 및 애로기술참여기업의 현황 및 애로기술참여기업의 현황 및 애로기술3333

제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표2222

기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격1111

가 기술지원의 최종목표가 기술지원의 최종목표가 기술지원의 최종목표가 기술지원의 최종목표

나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격

제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용3333

세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용1111

제 장 국내제 장 국내제 장 국내제 장 국내2222 ㆍㆍㆍㆍ외 기술현황외 기술현황외 기술현황외 기술현황

제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과3333

제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행1111

드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정1 OPC1 OPC1 OPC1 OPC

가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도 OPC OPC OPC OPC

폐플라스틱 정성분석폐플라스틱 정성분석폐플라스틱 정성분석폐플라스틱 정성분석2222

가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석

나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석

- 16 -

최적용매선정최적용매선정최적용매선정최적용매선정3333

가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정

아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화4444

가 아노다이징의 전처리가 아노다이징의 전처리가 아노다이징의 전처리가 아노다이징의 전처리

나 아노다이징 고전 최적화나 아노다이징 고전 최적화나 아노다이징 고전 최적화나 아노다이징 고전 최적화

재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험5555

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222

가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정

제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도4444

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

부 록부 록부 록부 록

기술지원 일지기술지원 일지기술지원 일지기술지원 일지1111

국내 외 기술 정보 제공 요약 목록국내 외 기술 정보 제공 요약 목록국내 외 기술 정보 제공 요약 목록국내 외 기술 정보 제공 요약 목록2222 ㆍㆍㆍㆍ

시험분석자료시험분석자료시험분석자료시험분석자료3333

- 17 -

제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요1111

제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성1111

아노다이징의 개요아노다이징의 개요아노다이징의 개요아노다이징의 개요1111

가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징

알루미늄 금속은 대기 중에서 자연적으로 표면에 산화알루미늄 피막이 생성되어 소

자를 보호하므로 내식성이 우수하고 연전성도 우수하며 성형 절삭 가공도 용이하

다 순수 알루미늄을 주성분으로 하여 구리 마그네슘 니켈 망간 규소 아연 등을

첨가하여 제조한 알루미늄 합금은 연신성 및 인발성이 우수하고 가벼우며 튼튼하

고 미관이 수려한 특성 때문에 알루미늄재 알루미늄 알루미늄 합금 는 다양한 용도( )

로 사용되며 이러한 알루미늄재의 표면처리를 기술화하여 내구성 및 내식성이 우

수한 소재로 가공하는데 이용된다

알루미늄은 철 다음으로 많이 사용되고 있는 제 의 금속재질로서 성장하고 있는 금2

속이며 알루미늄의 사용처는 다음과 같다

고층건물의 건축자재용 내외장재-

자동차의 내외장재 및 구조물-

항공기용 내외장재 및 구조물-

선박의 내외장재 및 구조물-

전기통신기기의 외장형 패널 내장형 케이스-

컴퓨터의 내외장재-

군사기물 용도-

광학 부품 용도-

음향기기의 프론트 판넬-

각종 기계부품-

필기구를 비롯한 사무용품-

주방용품을 비롯한 다양한 가정용제품-

- 18 -

각종 장신구 및 화장품 용기-

나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사

알루미늄은 규소(SiO2 에 이어 지각표면층에 가장 많이 매장되어 있는 원소이며 알)

루미늄 산화물로서 생긴 귀금속 종류로는 루비 사파이어 등이 있다 알루미늄은 대

략 년 전부터 산업용으로 널리 활용되기 시작하였다120

알루미늄은 년 영국의 과학자인 험프리 데이비1807 (Humphry Davy 1778~1829)

에 의해 발견되었으며 험프리 데이비는 황산 알루미늄과 탄산카리움의 복합염인

명반에 포함되어 있는 융체를 전기분해하여 알루미늄을 분리하고자 최초로 시도 하

였으나 실패 하였고 그 이후 년 덴마크의 한스 크리스찬 엘스테드 1825 (Hans

가 염화알루미늄을 카리움 아말감으로 환원하여 최Christian Oersted 1777~1851)

초로 알루미늄의 분리에 성공 하였다 년 독일의 프리드리히 뵐러 1827 (Friedrich

는 염화알루미늄을 카리움으로 환원하여 알루미늄 분말을 얻Wohler 1800~1882)

었고 년 보다 순수한 알루미늄을 얻어 비중 및 화학적 성질을 측정하였다 1845

년 프랑스의 생트클레드빌1854 (Henri Etienne Sante-Claire Deville 1818~1881)

은 뵐러의 방법을 개량하여 나트륨에 의해 알루미늄을 분리하였다 년 영국의 1859

가하트가 드빌의 방법에 의해 알루미늄의 제련을 시작하였으며 년 미국의 찰 1896

스 마틴 홀 은 빙정석을 용제로 하여 알루미늄을(Charles Martin Hall 1863~1914)

녹여 그 용액을 전기분해하여 알루미늄을 환원 추출 하였다 이 방법은 현대의 알

루미늄 전해법의 기초가 되는 방법이었다

같은 시기에 프랑스의 화학자 폴 에루 (Paul Louis Toussaint Heroult

도 같은 방법으로 알루미늄을 추출하였다 그래서 이 방법을 홀 에루1863~1914) -

법이라고 명명하였다 이후 년 오스트리아의 칼 죠셉 바이어가 규산분이 적은 1888

보오크사이트를 알칼리로 용해하여 알루미나를 추출하는 방법을 고안하였다 이 방

법은 순도가 높은 산화알루미늄을 경제적으로 얻을 수가 있는데 수산화나트륨 수

용액과 가온 가압반응 시켜 알루민산나트륨 수용액을 만들어 보크사이트의 불순물

인 규소 철 티탄의 산화물을 불용성 잔재로 남기고 카올린계 반응성 실리카는 탈

규소 반응에 의해서 불용성 알루미노규산알칼리염을 만든다 여과된 알루미난나트

륨 수용액은 냉각한 다음 수산화알루미늄 결정의 종자를 가해서 교반 방치하면 가

수 분해하여 수산화알루미늄으로 분리하고 모액은 조정모액으로서 보크사이트 용

해공정에 순환 사용된다 가수분해하여 석출한 수산화알루미늄은 회전로에서 가열

되고 탈수하여 순도가 높은 산화알루미늄을 제조할 수 있다 이 방법을 바이어 방

법이라고 하며 오늘날 알루미늄 산업의 기초가 되는 것이다

- 19 -

다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질

알루미늄의 물리적 화학적 성질은 표 과 같다1

표 알루미늄의 성질표 알루미늄의 성질표 알루미늄의 성질표 알루미늄의 성질1111

분류분류분류분류 특성특성특성특성

기호 Al

원자번호 13

원자량 269815 gmol

비중 270

융점 6597

선열팽창계수(20 ) 239 micro-in

열전도도(20 ) 053 cal cm per 20 sec

비열(20 ) 0215 calg

전기저항 2655 microhm-cm

공간격자 면심입방격자 a=4043 Å

용해 알칼리 염산 황산 등

불용해 질산 아세트산 암모니아 등

또한 다음과 같은 알루미늄은 소재로서 우수한 특성을 지니고 있다

- 20 -

은백색의 광택을 가지는 부드러운 금속이다-

전성이 풍부하여 박막화하기 용이하다-

가공성에 필수적인 연성이 풍부하여 다양한 형상의 제조 및 가공이 용이하다-

시중에서 판매되는 알루미늄은 의 순도이며 주요 불순물은 규소- 9800~9985

와 철이다

합금처리 열처리 등에 따라 인장강도를- 7~60 kgmm2로 조정 할 수 있어 용도

에 따라 적절한 강도를 선정할 수 있다

열전도성과 전기전도성이 우수하다-

비중으로 보아 전형적인 금속이다 알루미늄의 비중은 동이나 철금속의 으로- 13

서 각종 제품의 경량화 목적에 유리하다

공기 중에 방치하면 자연적으로 내식성이 우수한 산화 피막을 형성한다-

비금속인 질소 황 탄소 등과 직접 화학반응하여 질소화물 황화물 탄화물이 된-

족 할로겐인 염소와 브롬과 화학 반응하여 각각 염화물 브롬화물을 만든다- 7A

산에 녹여 염을 생성시킨다-

염기에 녹여 수소를 발생시켜 알루민산염을 생성시킨다-

무독성이고 식품류와 반응도 하지 않아 가정용으로 우수하다-

재활용이 다른 금속보다 용이하다-

라 양극산화 공정라 양극산화 공정라 양극산화 공정라 양극산화 공정

알루미늄은 원래 활성적인 금속으로 공기 중에 노출되면 자연적 산화피막이 형성된

다 그러나 이것은 알루미늄 상의 도금 및 다른 금속의 코팅을 불가능하게 만든다

이런 자연 피막은 공업적 이용가치도 적으므로 인공적으로 더욱 두껍게 하여 10

이상의 산화피막을 만들며 이러한 과정을 양극산화라고 한다

양극산화 는 알루미늄을 전해액에서 양극으로 하고 전기를 통하여 양극(anodizing)

에 발생하는 산소에 의해서 알루미늄 면이 산화 되어서 산화알루미늄(Al2O3 피막이)

형성되게 된다 산화알루미늄 (Al2O3 피막은 투명 또는 반투명으로 내식성이 뛰어)

나고 다공질이어서 여러 가지 색으로 염색 가능할 뿐 만 아니라 알루미늄의 순도가

높을수록 아름답고 광택이 좋은 피막을 얻을 수 있어 공업용은 물론 장식용으로도

많이 사용되고 있다

- 21 -

양극산화를 포함한 모든 표면처리의 제조공정은 전처리 양극산화 혹은 표면처리

후처리로 크게 나눌 수 있다 전처리 공정은 가공소재의 표면에 있을 수 있는 오염

물질과 공정중이나 이송 중에 발생할 수 있는 오염 물질을 모두 제거 하여 표면처

리가 용이하도록 하는 과정이다 전처리 과정을 거친 가공소재를 양극 산화 한 후

후처리를 한다 후처리는 양극산화 후 생성된 양극파막상에 외관성과 장식성의 부

여 또는 내식성 및 내마모성과 같은 기능성을 향상하기 위한 처리 이다

양극상에서 일어나는 반응은 법칙에 의한 반응과 법칙에 따르지 않Faraday Faraday

는 반응으로 구분할 수 있다

전기 정련 또는 전기도금에서 가용성 양극의 용해기구는 위와 같지만 양극 산화의

경우에는 알루미늄은 위와 같은 기구에서는 용해되지 않는다고 한다

활성층과 전해액과의 경계면에서 OH-가 방전해서 산소가스가 발생하고 전자는 피

막을 통해서 알루미늄 양극에 흡수된다 알루미늄을 1 ampdm2정도의 전류밀도

로 전해할 때 순수한 알루미늄의 경우에는 산소가스의 발생이 보이지 않지만 알루

미늄합금의 경우에는 통과전기량의 통상 경우에 따라서는 이것 이상에10 ~20

상당하는 산소가스가 발생한다 10 ampdm2과 같은 고전류밀도에서 전해하면 순

수한 알루미늄의 경우에도 알루미늄의 산화에 요구되는 이상의 과잉 산소가 가스로

서 발생한다

이온이 피막을 이동함에 따라 산화반응이 진행한다고 생각된다 가동이온중에는

H+ Al+++ O--

OH-외에 전해질의 음이온이 있다고 생각되고 이것의 거동에 대해

서는 여러 견해가 있다

알루미늄의 양극에서 수소를 생성하는 것은 두 극의 가스 중에 수소가스를 함유하

고 있고 황산법의 경우 황화수소를 발생으로 확인할 수 있다 비슷한 현상은 저전

장에 대한 연구결과 예를들면 알루미늄을 등의 수용액 중에서 양극 분극하면 NaCl

법칙에 기초를 두어 전해전류로부터 계산된 값보다 과대한 속도Feraday 10~20

로 용해하고 수소의 발생을 수반하는 것으로 알려져 있다

특히 알루미늄의 양극산화는 법칙에 따르는 반응으로서 그 양극산화 방정Faraday

식은 다음과 같다

- 22 -

마 피막의 구조마 피막의 구조마 피막의 구조마 피막의 구조

다공성 양근산화 피막의 구조에 대해서는 그 모델이 여러 가지가 발표되고 있으나

가지의 대표적인 모델로 나타낼 수 있다3

그림 의 는 년에 제출된 등의 모델로서 전자현미경 관찰에 비해 미1 (a) 1953 Keller

세골 셀 활성층 및 벽의 구조를 나타내고 그것에 기하학적 칫수를 부여한 획기적

인 것으로 기본적인 형성에 있어서는 현재도 큰 변화가 없다 그림 는 (b) Akabori

의 모델로서 활성층은 약 50Å의 알루미늄을 과잉으로 함유하는 Al2O3로 이루어져

있으며 셀의 성장에 따라 각 셀간에 이 알루미늄을 과잉 함유한 Al2O3의 층이 개재

한다고 한다 또한 미세공단 면의 형태는 수산피막에서는 거의 원형이지만 환산피

막에서는 복잡한 형상을 나타낸다고 보고되고 있다 그림 는 년에 발표된 1(c) 1962

의 콜로이드 모델로서 다공성의 의미를 기하학적인 기공에 중점을 두지 않Murphy

고 산화물의 콜로이드적 성질의 변화에 의해 설명한 것으로 알루미늄 소지에 가장

가까운 쪽은 완전히 무수 Al2O3이지만 외측으로 감에 따라 미세한 산화물 콜로이드

입자의 외면에 물 및 기타 이온이 흡착하여 전도성을 가지는 부분으로 형성된다

의 모델(a) Keller 의 모델(b) Akabori 의 콜로이드 모델(c) Murphy

그림 양극산화피막의 구조 모델그림 양극산화피막의 구조 모델그림 양극산화피막의 구조 모델그림 양극산화피막의 구조 모델11111111

프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황2222

가 재제조산업가 재제조산업가 재제조산업가 재제조산업

- 23 -

재제조 은 고장 폐기 또는 교환된 물건을 회수하여 신제품과 같(remanufacturing)

은 상태로 만들어내는 일련의 과정을 의미한다 재제조는 제품의 수명을 연장시키

는 것과 같은 효과를 가지며 그 결과 폐기됨으로 인해 그대로 손실이 되는 원재료

에너지 및 노동력 등 생산요소를 크게 절약할 수 있다

미국의 경우 재제조는 산업에 따라 상이한 명칭으로도 불리는데 자동차부품산업의

경우에는 레이져 토너 카트리지의 경우는 타이어 재제ldquorebuildingrdquo ldquorechargerrdquo

조의 경우는 로 표현되고 있으며 대신ldquoretreaderrdquo ldquoremanufacturingrdquo

이란 표현이 사용되는 경우도 있다 재제조는 비교적 최근에 등장한ldquorecoditioningrdquo

개념으로 이와 유사한 개념으로는 재활용 재사용 수리 등이 있다 이러한 개념들

은 모두 못 쓰게 된 제품을 그대로 매립 소각 등의 방법으로 완전히 폐기하지 않

고 이를 다시 이용한다는 점에서 재제조와 유사하다 그러나 재제조와 재활용 재사

용 및 수리는 가치가 새로 창출되는 과정이 크게 상이하다

재활용은 폐제품이 원재료 생산에 다시 투입되는 것으로서 주로 신문지 유리병 및

알루미늄 캔과 같은 소비재가 대상이 된다 이러한 제품들이 소비가 된 후에 폐기

물 처리 과정에서 수거를 통해 회수되어 원자재 형태로 돌아가 제품생산 과정에 원

재료로 사용되는 것이 재활용 과정이다 수리는 고장 또는 성능 저하의 원인을 찾

아내어 문제된 부품을 고치거나 또는 교체하는 것을 의미한다

이에 비해 재제조는 생산된 제품이 성능 등 상품으로서의 모든 면에 있어서 신제품

과 거의 유사한 상태가 되도록 폐제품을 완전히 분해하고 부품을 수리 또는 교체하

고 검사를 하는 과정으로서 재활용 등에 비해 훨씬 확대된 개념이다 그러나 재제

조 개념이 이렇게 명확히 사용되고 있는 것만이 아니다 우리나라에서도 일부 분야

에서는 와 재제조와 같은 개념으로 사용되고 있고 일본의 경우에도 정책적rebuild

으로는 재제조 개념이 별도로 구분되지 않고 재사용 범주의 하나로 간주되어 사용

되고 있다 따라서 재제조품은 다음과 같은 조건을 만족시키는 제품이라고 말할 수

있다

재제조 제품의 주 구성 요소는 사용되다 폐기된 제품-

폐기된 제품은 그 부품의 성능이 충분히 판별될 수 있는 수준까지 해제-

중고제품의 부품은 철저히 세척되고 먼지와 부식이 없는 상태로 수리-

분실되었거나 결함이 있거나 부서진 또는 많이 닳아버린 부품들은 모두 정상적-

으로 기능을 할 수 있는 수준으로 수리가 되거나 또는 새 부품 재제조된 부품 또

는 성능이 정상적인 충고부품으로 교체

- 24 -

재제조된 제품의 모든 기능이 정상적으로 작동할 수 있도록 필요한 경우 각 부-

품에 대해 기계가공 재감기 재마감 또는 기타 필요한 조치가 취해짐

각 부품은 다시 조립되고 동종의 신제품과 동일한 성능을 갖는지 검사-

그림 내구재의 물질 순환 고리그림 내구재의 물질 순환 고리그림 내구재의 물질 순환 고리그림 내구재의 물질 순환 고리2 2 2 2

재제조된 상품의 특성 중 가장 중요한 것은 재제조품의 성능이 신제품에 비해 뒤떨

어져서는 안된다는 것이다 이러한 특성으로 인해 선진국에서는 재제조업체가 재제

조 제품의 품질을 보증하는 경우가 일반적이다 이렇게 제조된 재제조 제품들은 재

제조산업이 가장 발달한 미국의 경우 신제품 가격이 수준에서 판매되고45-65

있다 재제조의 개념은 원재 생산에서부터 원자재 제조과정에서의 가공 사용 재사

용 재제조 재활용 및 최종적인 폐기과정을 보여주는 생산과정에서의 물질 순환과

정을 살펴보면 보다 명확히 이해할 수 있다 그림 참고 ( 1 )

나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업

프린터 생산업체에서 판매하는 원제품에 비해 저렴한 가격대의 재제조 카트리지에

대한 수요가 증가하면서 토너카트리지 재제조산업은 호황에도 불구하고 무분별한

영세업체의 난립으로 여러 가지 문제점을 발생시켰다

- 25 -

사용 후 토너카트리지 재제조산업을 활성화에서의 장점은 부품공급 부담의 일정부

분을 재제조 제품으로 대체하여 부품공급 의무부담이 완화되고 에너지 및 자원은

원제품에 비해 이상 절약이 가능하다는 것이다 현재 우리나라의 사용 후 토너80

카트리지 재제조 관련 주요 문제점으로는 대부분의 업체가 재제조에 대한 개념 인(

식 의 결여에 기인하여 단순히 사용 후 토너카트리지를 닦아서 재충진하여 재사용)

하는 것이다 또한 사용 후 카트리지의 소유권 문제 지적재산권 문제 등으로 원제

조업체와의 분쟁이 발생할 가능성 또한 매우 높다 우리나라에서 재제조와 관련된

일반 현황 및 문제점은 다음과 같다

원토너 카트리지는 년 기준 만개가 판매 재제조 토너카트리지 생산량- 2003 184

은 만개 사용134

년 기준 원토너 카트리지 공급량 대비 재제조율은 로 추정- 2003 243

토너카트리지의 재제조시 원토너 업체의 상표를 삭제하지 않으면 현행 상표법-

및 부정경쟁방지법에 저촉될 소지가 있음

토너카트리지 원제조업체에서 사용 후 카트리지의 회수에 적극적으로 참여할 경-

우 회수된 카트리지를 물질 재활용에 앞서 재제조를 우선 고려하도록 하는 제도적

장치가 필요

현행 재제조 토너카트리지의 품질평가는 전문화된 표준 및 규격이 미완의 상태-

로 재제조 토너카트리지의 품질제고를 위한 법적 제도적 장치의 마련이 필요

토너카트리지 업체의 대부분은 종업원 명 이내의 영세 소규모 업체로 그 수- 3-4

는 약 개 이상으로 추정250

참여기업의 현황 및 애로 기술참여기업의 현황 및 애로 기술참여기업의 현황 및 애로 기술참여기업의 현황 및 애로 기술3333

주 삼텍은 기존의 재제조 업체들에서 행하여지고 있는 폐 프린트 카트리지 재활용( )

기술에서 탈피하여 폐 프린트 카트리지를 완전 분리 후 각각의 부품별 회수를 통

한 재활용 기술 및 아노다이징 공정을 도입한 고광택성 감광 드럼을 생산하고 있는

재제조 부품전문기업이다 일반적으로 폐 프린터 카트리지를 이용한 재제조 산업은

카트리지의 분리 후 회수된 의 간단한 표면처리 공정을 통한 재활용 기OPC Drum

술로 이미 유럽의 여러 선진국 및 국내 일부 기업에 의해 시도되어오고 있다 하지

만 기존의 공정을 탈피하여 회수된 폐카트리지를 선별lsquo rarr 부품관리 rarr 세정 rarr 고

광택 아노다이징rarr 고순도 알루미늄 회수 표면감광코팅 감광드럼 제조 등의 각rsquorarr rarr

공정을 통하여 폐카트리지를 이용한 감광드럼을 재제조하고 있으며 이에 대한 특허출

원을 완료한 상태이다

- 26 -

그림 토너 카트리지 재제조 공정그림 토너 카트리지 재제조 공정그림 토너 카트리지 재제조 공정그림 토너 카트리지 재제조 공정3 3 3 3

폐자원을 이용한 신규시장을 형성할 수 있는 재생자원화 기술을 보유하고 있음에도 불

구하고 국내 중소기업의 여건 상 전문 인력의 부족 및 기술습득의 어려움에 기인하여

그 기술적 한계를 극복하지 못하고 있는 실정이다 따라서 현 재제조 공정의 공정 최적

화 기술 드럼의 표면코팅 층의 제거 시 사용되는 신규 화학약품의 개발 그리고 생산

성을 극대화 할 수 있는 최적공정 설계에 대한 고급 전문 인력의 현장기술지도가 절실

한 상황이다

제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표2222

기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격1111

가 기술지원의 목표가 기술지원의 목표가 기술지원의 목표가 기술지원의 목표

폐프린트 카트리를 분리 세정공정을 통하여 얻어진 고순도 알루미늄을 아노다이징 기

술을 이용하여 고광택성을 갖는 감광 드럼의 고효율 회수공정 지원 및 드럼의 표면코

팅층의 제거 시 사용되는 각종 화학약품의 최적 배합비율과 최적화 공정기술 지원

- 27 -

나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격

공정개선공정개선공정개선공정개선 0신제품

제조기술0 품질향상품질향상품질향상품질향상 0

양산화양산화양산화양산화 0 시험분석 0 시제품 제작시제품 제작시제품 제작시제품 제작 0

제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용3333

세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용1111

감광코팅층 용해를 위한 용매 개발 및 적절한 혼합용매비율에 관한 기술지원

감광코팅층은 크게 세가지- (Blocking Layer Charge Generation Layer Charge

다른 필름으로 구성되어있다 따라서 세가지 필름을 동시에 제거할Transport Layer)

수 있는 용매 혹은 혼합용매에 대한 체계적인 기술지원

폐카트리지의 분해과정에서 발생되는 부산물의 분리공정 기술지원

수거된 드럼으로부터 고광택 고순도 알루미늄을 얻기 위한 전처리 분리공정- OPC

상에서 효과적인 플라스틱 기어부분과 분리기술 지원

합리적 세정공정 설계를 통한 폐 감광 드럼의 표면처리기술 지원

고생산성 세정공정을 위한 공정개선 기술지원-

고광택 특성을 갖는 아노다이징 공정기술 지원

드럼의 재제조 공정 합리화 방안 구축 지원OPC

기타 폐자원의 재활용 공정기술 지원

드럼이외의 부산물을 이용한 재활용 기술지원- OPC

화학물질을 동반하는 공정에서의 사용자 안전을 위한 반응원리에 대한 교육

합리적 공정운용을 위한 전문가 교육

기업의 품질시스템 구축을 위한 기술자문

제품의 신뢰성 향상을 위한 합리적 공정관리 시스템 구축 방안지원

- 28 -

기술지원의 목표기술지원의 목표기술지원의 목표기술지원의 목표 기술지원의 내용기술지원의 내용기술지원의 내용기술지원의 내용 기술지원범위기술지원범위기술지원범위기술지원범위

세정공정기술 확립

감광코팅층 분석-

고효율 용매 및 최적혼합용매-

고생산성 세정공정 설계기술-

아노다이징 공정 확립

아노다이징 공정분석-

최적 아노다이징 운전 조건확립-

고성능 전해액 구성 확립-

품질 신뢰성유지 시스템 구축-

기타 폐자원 재활용 기술

플라스틱 정성분석-

플라스틱 기어부의 재활용 기술-

컴파운딩 기술-

- 29 -

제 장 국내제 장 국내제 장 국내제 장 국내2222 ㆍㆍㆍㆍ외 기술현황외 기술현황외 기술현황외 기술현황

아노다이징 처리에 있어서 황산법은 년 영국 와 에1927 C H R Gower S O O Brien

의해 특허출원된 후 발전을 거듭하여 현재 세계적으로 가장 널리 보급되어 있는 방법

이다 전해질은 황산은 저렴하고 전해조작이 다른방법에 의하여 간단하며 생성된 피

막은 다른 방법으로 얻어진 피막보다 그 투명도가 좋기 때문에 알루미늄 합금에 적합

하다 합금성분에 의한 악영향이 적으며 피막의 색상도 옥살산보다 엷어서 염색에 적

합하다 또한 인가되는 전압이 낮고 전력소비량도 적으며 약품가격이 저렴한 장점이

있다 그러나 옥살산법보다 알루미늄의 용해량이 많고 생성되는 피막의 두께는 어느

정도 한계점을 가지고 있다 황산에 의한 피막의 용해가 크기 때문에 피막이 연한 단점

이 있다 황산피막은 다공성이며 내식성 내마모성이 양호하여 건재 공업용품 주방용

품 평판 기계부품 장식품등의 분야에서 널리 이용되고 있다 피막의 두께는 통상의

전해처리온도 약 에서( 20 ) 30~40 정도 얻어진다 공업적 처리조건은 한국공업규

격 을 표 및 표 에 나타내었다 여기에서 전해액의 농도와 온도 전류밀도KSD 9531 2 3

그리고 전해시간 등은 피막의 두께 경도 내식성 다공성등과 밀접한 상관관계를 가지

고 있으며 또한 알루미늄 용존량 교반공기량등도 무시할 수 없는 인자이다

표 황산법의 양극 산화 처리 조건표 황산법의 양극 산화 처리 조건표 황산법의 양극 산화 처리 조건표 황산법의 양극 산화 처리 조건2 (KSD 9531)2 (KSD 9531)2 (KSD 9531)2 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건 허 용 치허 용 치허 용 치허 용 치

전해액 조성 황산 10 ~30 plusmn2

알루미늄 이하20gL

욕 온도 15 ~ 25 plusmn2

전류밀도 60 ~ 300A plusmn7

시 간 피막두께에 필요한 시간

욕 전압 설정전압 plusmn2V

- 30 -

표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건

전해액 조성 황산 15

알루미늄 5 gL

욕 온도 21 plusmn 1

전류밀도 130A plusmn 5

시 간분30 ~ 10 의 경우(A 6063 )

분60 ~ 18 의 경우(A 6063 )

욕 전압 16V

옥살산법은 년 일본에서 개발되었으며 옥살산 알루마이트법으로서 널리 공업적으1926

로 이용되어 왔다 한편 독일에서는 법으로 공업화되어 있다 옥살산은 고가이 Eloxal

고 교직 중첩 전원설비를 사용해야 하며 조작이 복잡하여 단위처리면적당 소비전력이

높은것 외에도 피막이 흰색을 띄게 되기 때문에 최근에는 그 신장이 둔화되고 있다 그

러나 황산피막보다 피막의 염색성은 떨어지지만 내식성 내마모성이 우수하기 때문에

일용품의 일부와 특히 외관은 문제되지 않지만 고도의 피막성능을 요하는 공업용품등

에 이용되고 있다 공업적 처리조건은 한국공업규격 을 예로 들면 표 및 표 KSD 9530 4

와 같다5

표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건 허 용 치허 용 치허 용 치허 용 치

전해액 조성 유리산 2 ~ 5 plusmn1

알루미늄 이하20gL

욕 온도 15 ~ 35 plusmn4

전류밀도

직류와 교류의 경우

교류 40 ~ 350A

교류 40 ~ 700A plusmn7

교류의 경우 80 ~ 700A

시 간 피막두께에 따른 시간

욕 전압 설정전압 plusmn15V

- 31 -

표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건

전해액 조성 유리산 3

알루미늄 5 gL

욕 온도 28 plusmn 2

전해밀도

직류와 교류의 경우

직류 130A

교류 100A

시 간분25 ~ 6 의 경우(A 1100 )

분38 ~ 9 의 경우(A 1100 )

욕 전압직류 25 V

교류 80 V

피막의 성질피막의 성질피막의 성질피막의 성질 피막의 생성피막의 생성피막의 생성피막의 생성 온도 농도의 영향온도 농도의 영향온도 농도의 영향온도 농도의 영향 조작조작조작조작 실시조건의 예실시조건의 예실시조건의 예실시조건의 예

교교교교

류류류류

법법법법

연하고 표면에 요철

이 있으며 직류법과

동일한 두께의 경우

내식성이 양호함

적음

교류전류계의 읽기

에 을 곱하면036

직류값에 해당됨

농도의 영향은 큼 간단함

40~60 V

2~3 Adm2

25~30

분5~60

직직직직

류류류류

법법법법

경도가 크나 침식에

위해 구멍이 생김많음

액온을 낮게 유지

해 주어야 하고

농도의 영향은 적

간단함

40~60 V

1~2 Adm2

18~20

분10~60

교교교교

직직직직

중중중중

첩첩첩첩

법법법법

경하고 내식성이 있

고 최상의 피막을 얻

을 수 있음

많음

단시간에 두꺼운 피

막을 얻을 수 있음

보통

복잡하고

전력 소

모 량 이

많음

DC 25~30 V

1~3 Adm2

AC 40~80 V

1~3 Adm2

20~30

분15~60

- 32 -

크롬산법은 에 의해 년 영국에서 개발되어 수상비행기용 듀랄Bengough-Stauart 1923

루민의 방식을 목적으로 사용되었다 대표적인 방법으로는 단계적인 전해전압을 상승

시키는 법과 정전압 전해에 의한 미국 표준국의 방법이 있다 피막Bengough-Stauart

의 외관은 불투명하고 암회색을 띈 에나멜색이다 표준상태에서 생성되는 피막두께는

2 ~ 5 정도이므로 내마모성은 좋지 않지만 같은 두께의 다른 피막에 비하면 내식성

은 양호하다 처리조건으로 법은 전해액은 크롬산을 함유하 Bengough-Stauart 25

며 전해온도는 40 plusmn 2 로 하고 전해전압은 에서 까지를 분간 서서히 상승 0 V 40 V 10

시켜 에서 분간 유지하고 다시 분간 까지 상승시켜 최후의 분간은40 V 20 5 50 V 5 50 V

로 유지한다 이때 전류밀도는 01 ~ 05 정도이다 정전압 크롬산법에서는A 5 ~

의 크롬산전해액을 사용하고 전압은 처리시간은 분정도이다10 40 V 30

종류종류종류종류

조건조건조건조건옥 실 산 법옥 실 산 법옥 실 산 법옥 실 산 법 황 산 법황 산 법황 산 법황 산 법 크 롬 산 법크 롬 산 법크 롬 산 법크 롬 산 법

농도H2C2O4

(1) 3~5 (2) 10H2SO4 10~20 CrO3 3

온도(1) 20~30

(2) 15~60

(1) 15~22

옥살산을 첨가하면(2)

35까지

40plusmn20

전압(1) AC 40~80 V

(2) DC 25~30 VAC 15~25V

로부터 서서히DC = 0V

상승해서 로 하고40V

최후 분간은 로 유지5 50V

전류밀도(1) AC 1~3 Adm

2

(2) DC 1~3 Adm2

05~15 Adm2

03~04 Adm2

시간 분10~60 분5~100 분60

피막두께

H2C2O4 5 30plusmn2

AC 3 Adm2

분간에 40

10~12

H2SO4 20 30plusmn5

DC 10 Adm2

분간 20

에 5~7

분간에15 3~35

특징

특히 순 에 대해서는Al

경도 내식성 등 가장

우수한 피막을 얻는다

탈지력이 좋고 저질 Al

에도 광택이 좋으며 단

점으로 전력과 약품의

소비가 많음

설비가 많이 드나 유지

가 용이하고 유지비가

적으므로 보급이 많아

지고 있다 탈지력은 작

으나 합금 및 착색용 Al

양극산화에 적합함

투랄루민계에 적합한 양

극산화법이며 내식성이

있고 회색의 무광택 피

막이며 강도가 약하다

착색에는 적합하지 않음

- 33 -

그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도44441111

- 34 -

양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책

결함항목결함항목결함항목결함항목 원 인원 인원 인원 인 대 책대 책대 책대 책

버닝

버프버닝

전해액 온도 불균일

국부적 고전류밀도

수산화 알루미늄 버닝

연마조건의 적정화

액순환 교반량증가

전해파형의 평활화 전류밀도 낮춤

수세 알루미늄처리량의 조정

숏트

제품과 리드선의 접점의 어긋

제품과 음극과의 접촉

압출후의 국부적 냉각부족

디스멋트부족

거는 방법 개선

극간거리조정 내부음극유치법 개선

균질 한 냉각( )均質

질산농도증가 중크롬산카리첨가

욕중에서 흔든다

전해부식

접점불량

사용수로부터의 염소이온흡입

용접용후락스부착

인체의 땀이나 지문부착

중금속이온 흡입

유리산부족

중첩교류분 부족 수산법에 많(

음)

접점개량

순수사용

전해전의 충분한 세정

손장갑사용

중금속용출방지

산의보충

교류분 증가시킴

색얼룩

극비 의 부적당( )極秘

극간거리의 부적당

복잡한 형상

전류분포 불균일

교반부족 불균일

전해액 온도 상승

이물 부착( )異物

전해액 잔존

합금성분( )合金成分

염색조건

접점부족

음극면적조정

음극을 이동해 본다

음극배치의 고려

랙크접점수 증가

접점위치고려

전해액 순환량증가 냉각

수세를 충분히 한다

수세를 충분히 한다

재질확인

염색욕의 농도 관리p H

적정한 접점을 취한다

무지개

접점부족

전기접점불량

전해중단

표면적과 리드선의 적정화

리드접점부의 이탈방지

교반을 약하게 한다

- 35 -

결함항목결함항목결함항목결함항목 원 인원 인원 인원 인 대 책대 책대 책대 책

표면얼룩탈지불충분

재질 열처리의 불균일

탈지를 충분히 행한다

재질 열처리를 정확하게

표면거침소재의 조성부적합

엣칭조건의 부적합조건관리를 엄중하게 행한다

수산화나트륨 엣칭액의 노화 액관리 철저

버 닝 엣칭후 수세까지의 시간이 길다 엣칭후 신속수세

그림자모양 리드선에 의한 투영흔적 리드선위치에 주의할것

봉공얼룩물건의 겹침

온도의 불균일

물건이 겹치지 않도록 한다

온도분포를 균일하게 한다

액흐름

전해액을 유출

수세부족

맞춤시 불량

충분한 수세

스팟트개량

가스포겟틀 랙크각도의 부적합

공기교반 내부음극에서의 수소발생

적당한 틀과 랙크의 거는 각도선정

가스가 유출하도록 랙크를 만드로 건

크 랙 저온전해 봉공온도 가열 기계적 충격 이상의 가열을 피한다110

제품취급주의

성능결함 및

막두께부족

전해시간 짧고 전류밀도가 낮다

내부음극부족 및 음극면적부족

틀과 걸이 면적이 크다

리드의 접촉불량 탈막부족

리드의 전기용량부족

전기접점부족

전해액 온도가 높고 국부고열발생

합금조성의 부적합

적정시간과 전류밀도 선정

형상에 맞게 사용 및 이상전압이 안걸

리게 할 것

전류용량에 맞는 전해면적선정

리드부착개량 및 완전탈막

단면적이 큰 리드사용

접점증가

냉각 및 교반 순환을 충분하게

적절한 합금선택

내마모성 전해액 온도가 높고 전류밀도가 낮다 냉각 및 적정한 전류밀도 선택

내식성부족

전해시간이 너무 길고 전해액 농도가 높

합금조성의 부적합

전류밀도 높이고 전해시간단축 농도

적정유지

적절한 합금선택

불꽃유리산부족 전해액노화

전해액이 높고 전류밀도 불균일

산보급 및 전해액 일부교체

냉각 및 전류밀도 조정

박 리 정전이나중단 전해재생 및 가급적 전해중 중단을 피할

표면모양 알루미늄 주물 재료결함 엣칭조건 알루미늄 개선 및 주물재선택 엣칭액

선택

분취

전해액농도 용존알루미늄 증가

전해액 온도상승

수세부족

봉공액 오염

분석에 의해 조정관리

전해액 냉각 교반

수량 수세횟수 수세시간증가

봉공액 교환

- 36 -

재제조산업의 중요성과 경제적 효과 분석의 관점에서 볼 때 화석연료는 연소과정

에서 아황산가스 질소산화물 먼지 휘발성 유기화합물 먼지 등 대기오염물질과

이산화탄소와 같은 지구온난화 물질이 다량으로 발생한다 따라서 에너지 사용 감

소는 그만큼 대기질 개선에 기여를 하게 된다 에너지 소비 감소는 또한 수력과 원

자력 발전량을 감소케 함으로써 생태계 파괴와 핵폐기물 문제의 완화를 가능케 한

다 이러한 재제조의 환경개선 효과는 이를 사회적 편익으로 간주할 수 있으므로

금액으로도 환산될 수 있다 따라서 이를 고려하면 재재조의 경제적 효과는 단순히

생산요소의 절감효과만 감안하는 경우보다 훨씬 커진다 재제조산업의 경제적 및

환경적 효과는 매우 크다 더욱이 최근 들어 석유 및 기타 원자재의 공급 불안이

심화되고 있어 원자재 소비 절감의 필요성이 갈수록 증대되고 있다 뿐만 아니라

대기환경의 악화 방지에 대한 사회적요구의 증대와 매립지의 포화 등으로 인해 폐

기물 처리의 어려움이 가중되고 있어 재제조의 사회적 중요성은 대단히 커지고 있

재제조는 선진국에서도 크게 각광을 받고 있다 재제조산업은 현재 전세계적으로

사업장 수가 만개 고용규모 만명 시장규모 억 달러에 이르고 있는 것으로8 50 530

추정되고 있으며 특히 재제조가 가장 활발한 미국을 중심으로 빠른 속도로 확대되

고 있다 우리나라에서는 현재 자동차 부품과 토너 카트리지를 중심으로 재제조가

부분적으로 이루어지고 있어 그 규모는 그렇게 크지 않은 상태이다 이는 역으로

재제조산업의 활성화가 커다란 경제적 이익을 가져올 수 있음을 의미한다 따라서

재제조 산업을 정책적으로 육성할 필요성은 매우 크다

하지만 국내 토너카트리지 재제조 산업의 경우 년 일본 캐논사가 년부터 2006 2001

국내 업체를 상대로 레이져 프린터의 핵심부품인 감광드럼 드럼 의 삼각기어(OPC )

제조방식과 관련된 특허침해 소송을 제기해 지방 고법원 판결에서 승소한 상태이-

현재 국내에서 보급되고 있는 레이저 토너 카트리지와 잉크젯 잉크 카트리지는

이상 외국에서 직수입된 제품이다 지금 미국이나 유럽과 같은 선진국에서는90

전체 시장의 약 이상을 재활용 제품이 점유하고 있을 만큼 저렴한 재활용 카30

트리지의 사용은 당연한 것이다 우리나라 곳곳에 버려지고 있는 공재물질 카트리

지는 연간 만개 연간 톤 트럭 수천대분에 달하고 이렇게 폐기물로 버려300-400 8

진 각종 플라스틱 카트리지는 수백년이 지나도 썩지 않아 얼마든지 재활용이 가능

한 귀중한 자원을 낭비하며 환경오염을 가중시키고 있다 또한 국내 폐기물 관리법

에 프리터 카트리지는 지정폐기물에서 제외되어 있어 무단 폐기 방치될 가능성도

매우 크다

- 37 -

세계 다국적 기업이라는 미국의 몇몇 기업들 사이에도 재제조 붐이 일고 있다 기

존 리사이클링 방식이 폐기물 화학처리의 비용과 공해유발 억제에 따르는 막대한

재생비용이 드는 단점이 있다면 이를 원칙적으로 극복할 수 있는 대안으로 재제조

는 새로운 환경사업으로 입지를 넓혀가고 있다 현재 외국의 다국적 기업군들인 코

닥 제록스 듀폰 등은 최근 재활용 사업의 개념을 리사이클링에서 재제조로 GM

전환하고 이를 전제로 제품생산 매뉴얼을 전면 재개편하였다 대부분의 주요 부품

들을 쉽게 분해 조립하여 반영구적으로 재활용할 수 있게 획기적인 소프트웨어 시-

스템을 개발하여 활용하고 있는 것이다

프린터 토너 카트리지의 재활용은 다 마신 음료병을 수거하여 다시 음료수를 넣고

판매하는 것과 다를 게 없다 이제 우리도 재생품은 안쓴다 는 생각을 바꿔 프린 ldquo rdquo ldquo

터 값보다 카트리지 비용이 더 든다 는 문제를 재생카트리지 이용으로 경비도 줄이rdquo

고 환경을 생각하는 재활용에 관심을 가져야 할 때이다 정보통신의 혁명과 디지털

시대에 맞는 새로운 패러다임이 요구되는 지금 재제조 시스템을 구축하는 것은 녹

색경영 을 실천하는 환경중시 기업경영의 좋은 사례가 될 것이(Green Management)

다 또한 제품의 전과정에 걸친 환경영향을 파악하고 감소하기 위한 전과정평가

를 레이저 프린터 제품에 도입하여 적용함으로써(Life Cycle Assesment LCA)

보다 친환경적인 프린터가 개발될 것이다 또한 연간 억달러에 달하는 수입정품 4

토너 드럼을 재활용 토너 드럼으로 대체한다면 연간 억 천달러 수입 의존율을 3 2 (

로 낮출 경우 의 외화절약 효과가 기대된다20 )

- 38 -

제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과3333

제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행1111

드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정1 OPC1 OPC1 OPC1 OPC

레이져 프린터는 복사기의 건식 방식 원리를 이용하여 인쇄하는 프린터이다 내부

구성은 컨트롤러부 엔진부 인쇄부로 나뉘어져 있으며 컨트롤부에서는 컴퓨터로부

터 전송된 데이터를 인쇄할 페이지에 영상을 만들어 프린터 엔진부분으로 전달한

다 전달되 영상은 엔진 부분의 레이져 다이오드 회전 다면경 렌즈 프리즘장치

레이져 빔 센서 등의 장치를 거쳐 인쇄부분의 감광 드럼에 투사가 된다 다시 투사

된 영상은 감광 드럼에서 형성된 엔진 옆에 있는 용지에 옮겨서 영상을 인쇄한다

그 후에 인쇄된 용지는 고열 압착롤러에 압착되어 최종적으로 용지에 인쇄된다 레

이져 프린터는 저소음과 고품위 인쇄 다양한 서체와 고속인쇄 등의 장점을 가지고

있으며 제한된 용지사용과 유지 비용이 비싸다는 단점을 가지고 있다 그림 는 레 5

이져 프린터 카트리지의 분해도 및 주요 부품의 위치를 나타낸 것이다

그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도5555

- 39 -

레이져 프린터의 원리는 크게 단계로 크리닝 대전 노광 현상 전사 정착으로6

나눌 수 있으며 다음은 각 단계에 대한 설명이다

1 2 3

4 5 6

크리닝 이 단계는 이미지 진행의 처음 단계로 물리적 또는 전기 크리닝 진행을1

통해 새롭게 드럼에 이미지가 맺히도록 준비하는 단계OPC

대전 드럼 크리닝이 끝나면 로부터 읽혀진 정보를 레2 laser scanning unit (LSU)

이져빔을 쏘아 이미지를 드럼에 맺히도록 조건을 마련해 주거나 대전을 걸어 줌

노광 드럼 표면에 레이져빔이 전달되는 부분은 잠상이 맺히게 되며 드럼은 전3

류가 통할 수 있는 알루미늄 원통과 감광물질이 표면에 코팅되어 있으므로 빛을 받

은 부분에 이미지가 맺히게 됨 또한 드럼에 나타난 이미지 부분은 이 다음 단계에

서 토너를 끌어 당기게 됨

현상 잠상 이미지가 드럼 표면에 나타나며 현상 롤러는 토너분자를 드럼 표면4

에 전달하는 역할을 하며 닥터 블레이드는 토너량을 조절해 줌

- 40 -

전사 드럼 이미지에 토너 부분이 용지 쪽으로 전사 됨5

정착 토너가 묻은 용지가 히팅롤러와 압력롤러를 거쳐서 종이에 영구적으로 고6

착되게 함

가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도 OPC OPC OPC OPC

토너카트리지의 핵심 부품중 하나인 드럼은 표면의 마모가 증가함에 따라 드OPC

럼의 의 두께가 감소하며 피로도가 증가하는 것으로charge transport layer (CTL)

보고되고 있다 따라서 폐토너카트리지의 재제조시 이러한 관점에서의 부품에 대한

고찰이 매우 중요하게 된다

일반적으로 드럼은 의 표면전위를 갖도록 대전되며 이때 토너 입자-600 ~ -700 V

들을 밀어낸다 이는 인쇄 시 영역으로 나타나는데 이 부분을 백색전위 white

라고 불린다 그러나 대전능력이 저하되면 인쇄물의 백색부분(white potential V0)

에 불규칙적으로 토너가 유입되어 인쇄물에 그대로 전달되게 되면 이를

라고 한다 현상이 진행되면 초기 증가율 대비 증가background Background 10

될 때마다 토너 소비량도 증가되며 토너카트리지 수명을 단축시키는 원인이10

될 수 있다

자외선이 완벽하게 차단된 항온 항습 습도 이하 의 에서 특수광을 ( 36 ) Clean-room

설치하고 정전기가 방지된 상태에서 카트리지를 완전 분해한 후 마모되거나 손상

된 중요 부품들을 교체하여 특수 에 의한 재생산만이 새것을 능가하는Kow-How

품질을 가능케하는데 일부업체에서 재생한 토너카트리지는 원가만 낮춰 만들어지므

로 품질상의 문제점이 발생되어 프린터 수명을 짧게 할 수도 있다 토너는 기존에

들어있는 잔여물을 전면적으로 집진기로 세척 흡입 하여 완전 제거한 후 폐토너 카( )

트리지 및 중요부품을 교체한다

회 사용 가능하므로 상태에 따라 재활용 또는 교체한다 생산공정OPC Drum 2-3

에서 핵심인 토너가 흩어지지 않도록 마감을 하는 집진 수집된 폐토너를 전Unit

량 회수해 밀폐용기에 보관 폐기물 위탁처리업체에 처리케하는 세심한 배려도 환

경오염 방지를 위한 중요한 부분 중의 하나이다 재활용 현상기의 품질유지를 위한

승부관건은 소비자가 사용 후 폐기되는 폐현상기 폐카트리지 및 드럼 포함 수거( )

의 구축과 다양한 프린터 기종에 맞는 토너성분 분석에 달려 있다 프린터System

기종에 맞지 않는 토너카트리지나 마모성 부품이 적시에 교체되지 않을 경우에는

프린터 제품을 고장이 발생할 수 있다

- 41 -

그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정6 OPC 6 OPC 6 OPC 6 OPC

폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석2222

가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석

적외선 분광분석은 년 영국의 에 의해 개발된1800 F W Hershel dispersive IR

에 의해서 시작되었으며 최근에는spectromer FT-IR (fouirer transform infrared)

의 개발로 인해 활발한 연구가 진행되고 있다 적외선 분광분석의 원spectrometer

리는 적외선이 시료를 통과할 때 에너지가 분자간 원자내의 진동에너지와 일치하여

시료의 분자구조에 따른 특성 흡수 영역을 형성함으로서 이를 통해 정보는 얻게 된

다 적외선 분광분석은 시료의 정성 및 정량분석 물질의 구조확인 화학반응

연구 표면화학분석 등에 이용되고 있고 특히 플라스틱 물질의 정량 정성kinetics

분석 및 배향성 연구에 아주 유용하게 사용되고 있다

- 42 -

그림 은 기어부분 의 고분자를 정성분석한 의 분석결과로7 (sample2) FT-IR

2978cm-1 2920cm-1

1468cm-1 1382cm-1

1236cm-1 1087cm-1

892cm-1등의

특성 피크로 추정컨대 사용된 고분자 물질이 로 판단된다 그림poly(oxymethylene)

도 마찬가지로 의 고분자를 정성분석한 결과로2 sample3 2965cm-1

2918cm-12849cm-1

1768cm-1 1503cm-1

1219cm-1 1187cm-1

1159cm-1

1013cm-1 828cm-1

등의 특성피크가 관찰되었으며 결과적으로 polycabonate (PC)

의 특성피크로로 판단된다

나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석

열분석 이란 물질의 물리적 변수 를 온도의(thermal analysis) (physical parameter)

함수로 나타내는 분석 방법이다 즉 물질의 온도를 일정하게 변화시킴에 따라 나타

나는 열적특성 변화를 분석하는 것이다 이때 어떤 물리 변수의 변화를 볼것인가에

따라 여러 가지 방법이 존재한다 플라스틱의 열분석에는 대표적으로

와 가 이DSC(Differential scanning calorimetry) TGA(Thermo gravimetric analysis)

용된다 는 플라스틱 시료의 온도 열량변화 데이터로부터 시료의 물리적 화학 DSC

적 성질을 확인할 수 있다 또한 피크의 위치 모양 개수 등으로부터 정량적인 정

보들을 얻을 수 있으며 피크의 면적으로부터 열량변화의 정량적인 정보를 얻을 수

있다 으로부터 플라스틱 시료의 유리전이온도 결정화온도 녹는 DSC thermogram

온도 냉결정화온도 등의 정보를 확인할 수 있다 는 일정한 속도로 온도를 변 TGA

화시켰을 때 일정 시간동안에 일어난 시료 무게의 변화를 측정한다 에 의한 TGA

질량 온도 곡선은 플라스틱 시료의 열안정성 및 물질의 구성비 등을 확인할 수 있-

그림 는 의 분석결과 이다 약9 sample 2 TGA (Thermo gravimetric analysis) 30

0 부분에서 열분해가 일어나기 시작하며 344에서 중량감소 온도를 보인10

다 약 430이상이 되면 모든 고분자물질이 열분해 되는 것을 확인 할 수 있다

그림 은 의 데이터로 용융온도10 sample 2 DSC(Differential scanning calorimetry)

는 16664임을 확인하였다 는 결정성 고분자로 그래프에서 확인 sample 2 TGA

하듯이 약 300 이상의 온도에서도 분해가 되지 않는 열안정성을 보이나 약 에130

서 고분자가 녹기 시작하고 약 에서 완전하게 용융되는 것을 확인 할 수 있다170

는 약 이하에서 안정한 고분자 물성을 가지는 것을 확인하였다sample 2 130

- 43 -

그림 은 의 데이터로 초기 부터 중량감소가 일어나기 시작하며11 sample 3 TGA 430

중량감소온도는 를 보인다 정도에서 약 를 잔존율을 보인다 그10 485 540 20

림 는 의 데이터로서 는 비결정성 고분자로 에서 유리12 sample 3 DSC sample 3 119

전이 온도를 보이는 것을 확인하였다 데이터에서 확인하듯이 는 TGA sample2 400

이상의 온도에서도 분해가 되지 않는 열안정성을 보이나 데이터에 의해 이DSC 120

상의 온도에서는 고분자의 물리적 강도가 약화됨을 확인할 수 있다

- 44 -

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)

- 45 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)

- 46 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)

- 47 -

최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정3333

가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정

본 실험은 최적의 세정용매 조건을 찾기 위하여 기존의 상용용매 제품과A Benzene

용매를 이용하여 최적의 성능을 갖는 배합비를 확인하고자 하였다Toluene Xylene

표 은 상용용매 와 각 용매들의 세정속도를 나타내었다 상용용매 는 분 초의6 A A 3 30

세정속도를 보이는 것을 확인 할 수 있었다 그러나 상용용매 와 A Benzene Toluene

의 용매를 적절히 배합하면 약 분에서 분 초의 시간을 단축하는 효과를 나Xylene 1 1 20

타내었다

표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도6666

번호번호번호번호 함 량함 량함 량함 량 시 간시 간시 간시 간

1 상용용매 A 분 초3 30

2 Methylene Chloride 분이상8

3 m-Cresol 분이상8

4 Xylene 분이상8

5 Toluene 분이상8

6 Benzene 분이상8

7 상용용매 A Xylene (7030) 분 초2 30

8 상용용매 A Toluene (6040) 분 초2 40

9 상용용매 A Benzene (6040) 분 초3 20

10 상용용매 A m-Cresol (7030) 분 초3 20

11상용용매 A Xylene Toluene

(60436)분 초2 30

12상용용매 A Xylene Benzene

(60436)분 초2 40

13상용용매 A Toluene Benzene

(601624)분 초2 10

- 48 -

상용용매 는 약 초의 세정속도를 보이나 상용용매 과 자일렌의 일 때 약- A 210 A 8020

초의 세정속도를 보임150

상용용매상용용매상용용매상용용매 A XyleneA XyleneA XyleneA Xylene

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene

- 49 -

상용용매 과 의 비가 일 때 약 초의 세정속도를 보임- A Toluene 6040 140

상용용매상용용매상용용매상용용매 A TolueneA TolueneA TolueneA Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AToulene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene

- 50 -

상용용매 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- ABenzene 6040 195

상용용매상용용매상용용매상용용매 A BenzeneA BenzeneA BenzeneA Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ABenzene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene

- 51 -

상용용매 와 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- A m-Cresol 7030 200

의 함량이 증가할수록 점도의 증가로 인해 세정속도가 증가함- m-Cresol

상용용매상용용매상용용매상용용매 A m-CresolA m-CresolA m-CresolA m-Cresol

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도Am-Cresol OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC

- 52 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Toluene

함량별 세정속도는 초로 거의 일정하게 나타남- 160~170

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneToluene OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC

- 53 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장 빠- AXyleneBenzene 60436 60832 601228

른 초로 세정속도를 보임160~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC

- 54 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Toluene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장- ATolueneBenzene 601228 601624 602020

빠른 초로 세정속도를 보임130~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ATolueneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC

- 55 -

이상의 기초실험 결과로부터 폐 드럼 유기코팅층의 박리에 대한 기초자료를 확OPC

보하였다 기존의 박리액은 제푸믜 균일성 즉 품질 측면에서는 우수한 성능을 보이

고 있으나 사용시간 측면에서는 다소 미흡한 점이 있었다 따라서 본 기초실험결과

를 바탕으로 폐 드럼 유기코팅층의 박리 처리공정을 기존의 단계에서 단계OPC 5 3

로 공정을 개선함으로써 매우 향상된 생산성을 도모할 수 있었다 그림 은 기존 20

의 공정의 개념도와 개선된 공정의 개념도 및 제조된 박리조 차 를 나타낸 것(1~3 )

이다

그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진20 20 20 20

아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화4444

가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리

도금이나 아노다이징에서의 전처리는 양호한 제품이 생산 될 수 있느냐 하는 것이

관건이라고 볼 수 있다 그러므로 무엇보다도 주요한 부분이라 할 수 있다 전처리

는 기계적인 전처리와 화학적인 전처리가 있으며 다음은 화학적 처리법에 관한 주

요 내용이다

- 56 -

산세정산세정산세정산세정1)1)1)1)

가공품이나 버핑 연마를 한 제품은 기름기가 많이 남아 있기 때문에 그대로 에칭조

에 투입하면 기름기에 의한 얼룩이 생기거나 그 부분에 착색이 되지 않는 경우가

종종 있는데 이것을 제거할 목적으로 된 제품을 피막조에 전기를 통전하고Racking

부스바에 제품을 걸어주면 기름기와 이 물질이 제거되어 에칭에서 좋은 결과를 얻

을 수 있다

에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리2) ( )2) ( )2) ( )2) ( )

에칭은 알카리에칭과 산성에칭 두 가지로 대별되는데 여기서는 알카리 에칭만을 다

룬다 알카리 에칭은 일반적으로 를 사용하는데 는 알루미늄을 잘 용 NaOH NaOH

해하고 그때 발생하는 수소가스에 의한 물리적으로 흡착하고 있는 유지유를 제거하

며 표면을 아름다운 색으로 가꾼다

알카리 에칭조의 온도는 65~70 정도가 적당하며 에칭시간은 가공상태와 표면조

도 샌딩유무 등 횟수 변화에 따라 시간을 적절히 조절해야 한다 에칭시간은 약품의

농도 및 온도에 따라 탄력적으로 운용할 수 있으며 첨가제를 첨가하여 에칭면의 평활

성을 잘 조절 해 주어야 한다

중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거3) ( )3) ( )3) ( )3) ( )

에칭 후 수세를 하면 알루미늄 표면에 여러 가지 색의 재질별로 틀림 찌꺼기가 낀다( )

이것을 스머트 라고 한다 스머트는 피막이 진행되기 전에 제거되어야 하는데 이 공정

을 중화처리라 한다

에칭을 알카리 에서 했으므로 중화처리는 산성에서 해야 하는데 이때 사용하는(NaOH)

약품은 68 HNO3 질산( ) H2 물 의 비울을 로 하여 실온에서 침지해서 흔들어O ( ) 11

주면 깨끗이 제거할 수 있는데 재료에 따라 약간 차이는 있지만 계열인 경우 스커트50

를 완전히 제거하지 않으면 피막 후에도 스머트가 그대로 남아있어 스폰지나 보루로

제거해주어야 하는 번거로움이 있기 때문에 철저히 제거해야 하며 공정인Chromate

경우에 완전히 제거가 되지 않으면 좋은 제품을 얻을 수 없다

화학연마화학연마화학연마화학연마4)4)4)4)

- 57 -

화학연마란 외부의 전류를 사용하지 않고 광택연마를 행하는 방법으로 제품에 광택을

요하거나 표면에 이물질을 제거하기 위하여 행하는 공정이다 고광택을 요하는 외장재

쪽에 많이 이용되며 장비부품에서도 전체적인 흐름에 따라 변화하는 추세에 있기 때문

에 두꺼운 제품이나 얇은 제품 큰 제품과 작은 제품에 있어 연마시 항상 주의를 요하

며 적정한 온도를 유지하고 농도관리를 재질에 따라 잘 해 주어야만이 고품질을 보장

할 수 있다

액을 조정하는 방법에는 인산 황산 질산법 인산 질산법 인산 황산법 등이(1) - - (2) - (3) -

있으나 인산에 질산을 넣으며 후해가스가 많이 발생하므로 번 방법이 적당하다고 (3)

생각되며 현장에서도 인산 황산법을 선호하고 있다 액의 처리 조건 중 온도는 -

고루 사용할 수 있고 처리조 재질은 을 사용하여 보강을 충분히100~140 SUS 310L

하여 주어야 한다

전해연마전해연마전해연마전해연마5)5)5)5)

전해연마란 화학연마에서 알루미늄 표면에 광택을 내는데는 한계가 있으므로 그 이

상의 고광택을 원할 경우 행하는 공정이다 전해연마 시 제품의 표면은 어느 부분이라

도 정밀하고 세밀하게 조건이 같고 액의 온도도 균일해야 한다 또한 제품 표면에 발

생하는 기포를 제거하기 위해 강력한 에어 교반이 필요하므로 제품을 간간하게 고정해

야 한다 전해연마의 방법에는 황산인산법 광염소산초산법 진동전해연마법 등이 있

소결소결소결소결6)6)6)6)

전처리를 행함에 있어 작업자가 에칭시간과 화학연마시간을 어떻게 설정하느냐 함에

따라서 제품의 품질을 판가름 하게 된다

일반적으로 아노다이징에 사용하는 모든 설비는 최대용량의 선에서 사용하는 것 70

이 가장 바람직하다 작업을 진행함에 있어 복장은 항상 작업하기에 적합한가를 판단

하고 거추장스럽지 않은지 현재 공정에 맞는 보호구를 사용하고 있는지 본인 스스로

가 준비하고 확인해야 한다

나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화

- 58 -

황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성1)1)1)1)

경제성-

전해질로써 값싸고 공업적으로 안정하게 제조되는 황산(H2SO4유산 을 사용하는 것 전)

해조작이 다른 방법에 비해 간담함 전해 전압이 낮고 소비전력이 적게 드는 것 전해액

에 독성의 물질이 포함되어 있지 않고 의 걱정도 없기 때문에 폐액처리가 BOD COD

용이한 것등으로 가장 싸고 경제적인 양극산화 처리법으로 넓게 이용되고 있다

투명성-

얻어지는 피막은 다른 전해액에서 생성되는 피막에 비해 투명성이 높고 많은 실용합금

에 대해 무색의 피막을 형성한다 전해연마 화학연마 등의 광휘처리 후의 양극산화 피

막처리로 적당하다 또 무색의 피막은 염색 착생에도 좋다 피막의 투명도는 순도가

높은 알루미늄 일수록 양호하다 합금 원소의 는 피막의 투명도에 거의 영향이 없지 Mg

만 규소 철 망간 등은 투명도를 저하 시킨다(Si) (Fe) (Mn)

염색성-

얻어지는 피막은 활성도가 높고 염료의 흡착성이 좋기 때문에 유기 무기 염료에 의한

염색 인쇄가 용이하다

내식성 내마모성 및 경도-

내식성 내마모성이 양호하고 경도가 높은 피막을 얻을 수 있다 건축자재 공업제품 가

정용품 네임 프레이트 기계부품 장식품 등의 분야에서 요구되는 성능을 만족시켜 널-

리 이용되고 있다

피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계2)2)2)2)

표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건7777

- 59 -

표 에 표시된 수치는 어디까지나 공업적으로 유용한 피막을 얻는 범위이며 이 조건7

내에서 용도에 맞는 성능을 얻을 수 있는 처리 조건을 설정할 필요가 있다 황산 피막

은 용해성이 강한 상을 전해액으로 하기 때문에 처리 조거의 성능에의 영향은 대단히

크다 또한 각종 처리 조건이 피막과 욕 조건에 미치는 영향은 표 와 같다 2

표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향8888

경질피막법경질피막법경질피막법경질피막법2)2)2)2)

경질 양극산화 피막-

알루미늄 및 그 합금을 양극산화해서 화성한 피막은 종래 그 내식성을 이용하기도 하

고 착색 등에 의해 장식 목적에 이용하는 것이 주된 용도였다 그러나 최근에는 종래

의 양극산화 피막을 개량해 두껍고도 단단한 것을 얻을 수 있게 되었고 이미 경질 양

극산화 피막으로써 넓게 이용되며 그 우수한 특성을 발휘하고 있다

이 가볍고도 가공성이 좋은 금속과 표면에 화성되는 극히 단단한 피막과를 합쳐서 이

용하면 금후 더욱 용도를 확대할 수 있을 것으로 기대된다 규격으로는 30 이상의 피

막에 대해서도 품질이 규정되어 있지만 경질양극산화피막이라고 불려지는 것은 특별

한 규격이 있는 것은 아니고 일반적으로 표 에 표시하듯이 경도나 내마모성이 큰3 20

이상의 두꺼운 피막을 경질 양극산화 피막이라고 부르고 있다

- 60 -

표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류9999

피막 화성법피막 화성법피막 화성법피막 화성법3)3)3)3)

경질 양극산화 피막 화성법의 초기 연구는 종래 일반의 피막 화성에 사용되어온 황산

용 및 수산욕으로 실용화되어 왔다 그 후 양극산화 처리 기술의 진보와 함께 여러가

지 욕조성 및 화성 조건이 연구되어 황산용법 황산 수산혼합욕법 수산욕법 외에 각

종의 무기산 유기산 방향족설폰산 알코올 등을 혼합 또는 첨가해서 몇 가지에 방법

이 개발되었다

이들의 방법의 공통점은 종래의 아노다이징 화성 조건과 다른 필수 조건으로서 고전

류 밀도 저온 교반의 조건을 충분히 만족시키는 것이다 전류밀도를 보통 화선의 3

부로 하고 피막의 생성을 단시간에 행하여 전해액에 담겨있는 시간을 가능한 한2~5

짧게 하는 것이다 또 전해액에 의한 피막의 용해를 억제하기 위해서는 액온을 낮게 하

고 전해에 의해서 발생하는 열을 교반에 의하여 확산해 나가는 것이 중요하다 따라서

황산액과 같은 부식이 심한 전해액을 사용하는 경우에는 욕온도를 이하로 냉각해10

용해를 억제하는 것이 보통이다

황산욕에 수산을 비롯한 우기산등을 첨가하는 것도 있으며 비교적 고온에서 피막화성

이 가증하다 그러나 이들 수종의 첨가제를 가한 욕은 조성이 복잡하고 관리가 어려운

문제점이 있다 더욱 경질 아노다이징 피막을 화성하는 경우에 일반적으로 사용하고

있는 직류 대신에 트수전류파형을 적용하는 것도 피막 품질의 향상에 효과가 있다 예

를 들면 전류회복 현상을 이용한 것 주기적으로 극성을 변환시켜 부전류를 흘리면서

피막을 화성하는 전류 반전법 등이 있다

- 61 -

그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진21 ( ) 21 ( ) 21 ( ) 21 ( )

재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험5555

그림 는 드럼수명 측정 시험결과에 사용된 장비 사진이며 그림 는 조도측정에 사21 22

용된 장비의 사진이다

그림 는 조도실험결과를 나타낸 것이다 단면곡선에서 기준길이를 취하여 다24 ~ 27

섯 번째 높은 산과 다섯 번 째 깊은 골을 지나는 두 직선사이의 간격을 나타내는 점10

평균 거칠기 는Rz 10~18 값을 확인하였다 단면곡선에서 중심을 긋고 그 골에

해당하는 부분을 중심에 대해서 대칭 변환 후 구해지는 평균높이를 나타내는 중심

선 평균거치기 는 의 고른값을 확인하였다Ra 012~022

그림 은 재제조된 드럼카트리지의 성능시험 결과 값을 나타낸 것이다 그림 에30 30

서 보는 바와 같이 최종 사용가능한 용지의 장수는 약 장으로 나타났다 이12000

는 정품 토너 용량이 약 천장인것을 감안할 때 재제조시에도 사용가능한 것을 확3

인하였다

- 62 -

그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진22 22 22 22

그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진23 23 23 23

- 63 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과24 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과25 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 2

- 64 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과26 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과27 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 2

- 65 -

그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과28282828

- 66 -

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222

가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정

- 67 -

제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도4444

기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표 가중치가중치가중치가중치평가기준평가기준평가기준평가기준 평가방법평가방법평가방법평가방법

평가기관 등평가기관 등평가기관 등평가기관 등지원전지원전지원전지원전 지원후지원후지원후지원후

도금두께 20 불균일 4-6 실제품성능평가

표면조도 15 불균일15-17

실제품성능평가

감광코팅층 용해속도 30 12

mincycle

8

mincycl

e

자체평가

세정공정 최적화 모듈설계 및 구축 15 - - 현장실사

드럼 사용 수명OPC 20 -12000

pages성능평가

- 68 -

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

드럼의 감광코팅층 제거용 최적 용매 및 혼합용매의 기술지원은 생산량과 직OPC

접적으로 연관되어 있어 향후 주 삼텍의 매출신장으로 이어질 것으로 판단된다 ( )

이는 현재 비철금속의 원자재 상승으로 인해 토너 카트리지 재제조 업계의 원가인

상이 유발되고 있어 재제조된 고광택 드럼의 안정적인 공급은 재제조 업계의OPC

안정화를 이룩할 수 있음 또한 현재 전부 수입에 의존하는 알루미늄 드럼의 OPC

간접적인 수입대체효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다

- 69 -

Page 11: 아노다이징기술을이용한고광택감광드럼 재제조공정의양산화기술지원 · 과제보유번호 연구기관 2007.07.01~2008.06.30 연구사업명 부품소재전문기업기술지원사업

- 11 -

세부지원실적 증빙 내용세부지원실적 증빙 내용세부지원실적 증빙 내용세부지원실적 증빙 내용

참여기업 현장방문 건참여기업 현장방문 건참여기업 현장방문 건참여기업 현장방문 건1 241 241 241 24

NONONONO 일자일자일자일자 구체적 내용구체적 내용구체적 내용구체적 내용 증빙유무증빙유무증빙유무증빙유무

1 년 월 일2007 8 9 전기도금융 불용성 양극 기술관련 기술자료

2 년 월 일2007 11 2 양극산화 피막의 결함 및 대책

3 년 월 일2007 12 5 양극산화법 특징과 조건관련 기술정보

4 년 월 일2007 12 17프린터의 폐토너 잉크 카트리지 재제조

기술현황 교육

5 년 월 일2008 1 9 레이져 프린터의 구조 및 작동원리 교육

6 년 월 일2008 1 21 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 1

7 년 월 일2008 2 12 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 2

8 년 월 일2008 3 6 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 3

9 년 월 일2008 3 7 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 4

10 년 월 일2008 3 10 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 5

11 년 월 일2008 3 21 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 6

12 년 월 일2008 3 31 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 7

13 년 월 일2008 4 18 드럼관련 논문 및 특허 기술정보OPC

14 년 월 일2008 4 25 드럼 기어 부분 구조분석(FT-IR)

15 년 월 일2008 5 8 드럼 기어 부분 열분석 차(TGA DSC) 1

16 년 월 일2008 5 22 드럼 기어 부분 열분석 차(TGA DSC) 2

17 년 월 일2008 6 5 알루미늄 드럼 표면분석 차 알루미늄1 ( 5000)

18 년 월 일2008 6 10 알루미늄 드럼 표면분석 차 알루미늄2 ( 3000)

19 년 월 일2008 6 12 드럼 최종평가 차OPC (1 )

20 년 월 일2008 6 17 드럼 최종평가 차OPC (1 )

21 년 월 일2008 6 19 드럼 최종평가 차OPC (1 )

22 년 월 일2008 6 24 드럼 최종평가 차OPC (1 )

23 년 월 일2008 6 27 드럼 최종평가 차OPC (1 )

24 년 월 일2008 6 30 세정조 공정개선을 통한 생산속도 향상

- 12 -

기술정보제공 건기술정보제공 건기술정보제공 건기술정보제공 건2 82 82 82 8

NONONONO 일자일자일자일자 구체적 내용구체적 내용구체적 내용구체적 내용 증빙유무증빙유무증빙유무증빙유무

1 년 월 일2007 8 9 전기도금융 불용성 양극 기술관련 기술자료

2 년 월 일2007 11 2 양극산화 피막의 결함 및 대책

3 년 월 일2007 12 5 양극산화법 특징과 조건관련 기술정보

4 년 월 일2007 1 4 양극산화 열적안정성 논문외 건4

5 년 월 일2008 1 22 리사이클 제품과 특허권외 건3

6 년 월 일2008 3 12 양근산화 관련 논문외 건2

7 년 월 일2008 4 18 드럼관련 논문 및 특허 기술정보OPC

8 년 월 일2008 5 6 양근산화 피막 특성 논문외 건2

시제품제작 건시제품제작 건시제품제작 건시제품제작 건3 13 13 13 1

NONONONO 일자일자일자일자 구체적 내용구체적 내용구체적 내용구체적 내용 증빙유무증빙유무증빙유무증빙유무

1 년 월 일2008 5 29 세탁조 설계 및 설치 현장실사

- 13 -

시험분석 건시험분석 건시험분석 건시험분석 건4 174 174 174 17

NONONONO 일자일자일자일자 구체적 내용구체적 내용구체적 내용구체적 내용 증빙유무증빙유무증빙유무증빙유무

1 년 월 일2008 1 21 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 1

2 년 월 일2008 2 12 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 2

3 년 월 일2008 3 6 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 3

4 년 월 일2008 3 7 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 4

5 년 월 일2008 3 10 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 5

6 년 월 일2008 3 21 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 6

7 년 월 일2008 3 31 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 7

8 년 월 일2008 4 18 드럼 기어 부분 구조분석(FT-IR)

9 년 월 일2008 4 25 드럼 기어 부분 열분석 차(TGA DSC) 1

10 년 월 일2008 5 8 드럼 기어 부분 열분석 차(TGA DSC) 2

11 년 월 일2008 5 22 알루미늄 드럼 표면분석 차 알루미늄1 ( 5000)

12 년 월 일2008 6 5 알루미늄 드럼 표면분석 차 알루미늄2 ( 5000)

13 년 월 일2008 6 12 드럼 최종평가 차OPC (1 )

14 년 월 일2008 6 17 드럼 최종평가 차OPC (2 )

15 년 월 일2008 6 19 드럼 최종평가 차OPC (3 )

16 년 월 일2008 6 24 드럼 최종평가 차OPC (4 )

17 년 월 일2008 6 27 드럼 최종평가 차OPC (5 )

- 14 -

기술지원실적 업로드 건기술지원실적 업로드 건기술지원실적 업로드 건기술지원실적 업로드 건5 245 245 245 24

NONONONO 일자일자일자일자 구체적 내용구체적 내용구체적 내용구체적 내용 증빙유무증빙유무증빙유무증빙유무

1 년 월 일2007 8 9 전기도금융 불용성 양극 기술관련 기술자료

2 년 월 일2007 11 2 양극산화 피막의 결함 및 대책

3 년 월 일2007 12 5 양극산화법 특징과 조건관련 기술정보

4 년 월 일2007 12 17프린터의 폐토너 잉크 카트리지 재제조

기술현황 교육

5 년 월 일2008 1 9 레이져 프린터의 구조 및 작동원리 교육

6 년 월 일2008 1 21 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 1

7 년 월 일2008 2 12 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 2

8 년 월 일2008 3 6 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 3

9 년 월 일2008 3 7 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 4

10 년 월 일2008 3 10 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 5

11 년 월 일2008 3 21 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 6

12 년 월 일2008 3 31 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 7

13 년 월 일2008 4 18 드럼관련 논문 및 특허 기술정보OPC

14 년 월 일2008 4 25 드럼 기어 부분 구조분석(FT-IR)

15 년 월 일2008 5 8 드럼 기어 부분 열분석 차(TGA DSC) 1

16 년 월 일2008 5 22 드럼 기어 부분 열분석 차(TGA DSC) 2

17 년 월 일2008 6 5 알루미늄 드럼 표면분석 차 알루미늄1 ( 5000)

18 년 월 일2008 6 10 알루미늄 드럼 표면분석 차 알루미늄2 ( 3000)

19 년 월 일2008 6 12 드럼 최종평가 차OPC (1 )

20 년 월 일2008 6 17 드럼 최종평가 차OPC (1 )

21 년 월 일2008 6 19 드럼 최종평가 차OPC (1 )

22 년 월 일2008 6 24 드럼 최종평가 차OPC (1 )

23 년 월 일2008 6 27 드럼 최종평가 차OPC (1 )

24 년 월 일2008 6 30 세정조 공정개선을 통한 생산속도 향상

- 15 -

목 차목 차목 차목 차

제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요1111

제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성1111

아노다이징의 개요아노다이징의 개요아노다이징의 개요아노다이징의 개요1111

가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징

나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사

다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질

라 양극산화 공정라 양극산화 공정라 양극산화 공정라 양극산화 공정

프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황2222

가 재제조 산업가 재제조 산업가 재제조 산업가 재제조 산업

나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업

참여기업의 현황 및 애로기술참여기업의 현황 및 애로기술참여기업의 현황 및 애로기술참여기업의 현황 및 애로기술3333

제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표2222

기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격1111

가 기술지원의 최종목표가 기술지원의 최종목표가 기술지원의 최종목표가 기술지원의 최종목표

나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격

제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용3333

세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용1111

제 장 국내제 장 국내제 장 국내제 장 국내2222 ㆍㆍㆍㆍ외 기술현황외 기술현황외 기술현황외 기술현황

제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과3333

제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행1111

드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정1 OPC1 OPC1 OPC1 OPC

가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도 OPC OPC OPC OPC

폐플라스틱 정성분석폐플라스틱 정성분석폐플라스틱 정성분석폐플라스틱 정성분석2222

가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석

나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석

- 16 -

최적용매선정최적용매선정최적용매선정최적용매선정3333

가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정

아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화4444

가 아노다이징의 전처리가 아노다이징의 전처리가 아노다이징의 전처리가 아노다이징의 전처리

나 아노다이징 고전 최적화나 아노다이징 고전 최적화나 아노다이징 고전 최적화나 아노다이징 고전 최적화

재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험5555

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222

가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정

제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도4444

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

부 록부 록부 록부 록

기술지원 일지기술지원 일지기술지원 일지기술지원 일지1111

국내 외 기술 정보 제공 요약 목록국내 외 기술 정보 제공 요약 목록국내 외 기술 정보 제공 요약 목록국내 외 기술 정보 제공 요약 목록2222 ㆍㆍㆍㆍ

시험분석자료시험분석자료시험분석자료시험분석자료3333

- 17 -

제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요1111

제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성1111

아노다이징의 개요아노다이징의 개요아노다이징의 개요아노다이징의 개요1111

가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징

알루미늄 금속은 대기 중에서 자연적으로 표면에 산화알루미늄 피막이 생성되어 소

자를 보호하므로 내식성이 우수하고 연전성도 우수하며 성형 절삭 가공도 용이하

다 순수 알루미늄을 주성분으로 하여 구리 마그네슘 니켈 망간 규소 아연 등을

첨가하여 제조한 알루미늄 합금은 연신성 및 인발성이 우수하고 가벼우며 튼튼하

고 미관이 수려한 특성 때문에 알루미늄재 알루미늄 알루미늄 합금 는 다양한 용도( )

로 사용되며 이러한 알루미늄재의 표면처리를 기술화하여 내구성 및 내식성이 우

수한 소재로 가공하는데 이용된다

알루미늄은 철 다음으로 많이 사용되고 있는 제 의 금속재질로서 성장하고 있는 금2

속이며 알루미늄의 사용처는 다음과 같다

고층건물의 건축자재용 내외장재-

자동차의 내외장재 및 구조물-

항공기용 내외장재 및 구조물-

선박의 내외장재 및 구조물-

전기통신기기의 외장형 패널 내장형 케이스-

컴퓨터의 내외장재-

군사기물 용도-

광학 부품 용도-

음향기기의 프론트 판넬-

각종 기계부품-

필기구를 비롯한 사무용품-

주방용품을 비롯한 다양한 가정용제품-

- 18 -

각종 장신구 및 화장품 용기-

나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사

알루미늄은 규소(SiO2 에 이어 지각표면층에 가장 많이 매장되어 있는 원소이며 알)

루미늄 산화물로서 생긴 귀금속 종류로는 루비 사파이어 등이 있다 알루미늄은 대

략 년 전부터 산업용으로 널리 활용되기 시작하였다120

알루미늄은 년 영국의 과학자인 험프리 데이비1807 (Humphry Davy 1778~1829)

에 의해 발견되었으며 험프리 데이비는 황산 알루미늄과 탄산카리움의 복합염인

명반에 포함되어 있는 융체를 전기분해하여 알루미늄을 분리하고자 최초로 시도 하

였으나 실패 하였고 그 이후 년 덴마크의 한스 크리스찬 엘스테드 1825 (Hans

가 염화알루미늄을 카리움 아말감으로 환원하여 최Christian Oersted 1777~1851)

초로 알루미늄의 분리에 성공 하였다 년 독일의 프리드리히 뵐러 1827 (Friedrich

는 염화알루미늄을 카리움으로 환원하여 알루미늄 분말을 얻Wohler 1800~1882)

었고 년 보다 순수한 알루미늄을 얻어 비중 및 화학적 성질을 측정하였다 1845

년 프랑스의 생트클레드빌1854 (Henri Etienne Sante-Claire Deville 1818~1881)

은 뵐러의 방법을 개량하여 나트륨에 의해 알루미늄을 분리하였다 년 영국의 1859

가하트가 드빌의 방법에 의해 알루미늄의 제련을 시작하였으며 년 미국의 찰 1896

스 마틴 홀 은 빙정석을 용제로 하여 알루미늄을(Charles Martin Hall 1863~1914)

녹여 그 용액을 전기분해하여 알루미늄을 환원 추출 하였다 이 방법은 현대의 알

루미늄 전해법의 기초가 되는 방법이었다

같은 시기에 프랑스의 화학자 폴 에루 (Paul Louis Toussaint Heroult

도 같은 방법으로 알루미늄을 추출하였다 그래서 이 방법을 홀 에루1863~1914) -

법이라고 명명하였다 이후 년 오스트리아의 칼 죠셉 바이어가 규산분이 적은 1888

보오크사이트를 알칼리로 용해하여 알루미나를 추출하는 방법을 고안하였다 이 방

법은 순도가 높은 산화알루미늄을 경제적으로 얻을 수가 있는데 수산화나트륨 수

용액과 가온 가압반응 시켜 알루민산나트륨 수용액을 만들어 보크사이트의 불순물

인 규소 철 티탄의 산화물을 불용성 잔재로 남기고 카올린계 반응성 실리카는 탈

규소 반응에 의해서 불용성 알루미노규산알칼리염을 만든다 여과된 알루미난나트

륨 수용액은 냉각한 다음 수산화알루미늄 결정의 종자를 가해서 교반 방치하면 가

수 분해하여 수산화알루미늄으로 분리하고 모액은 조정모액으로서 보크사이트 용

해공정에 순환 사용된다 가수분해하여 석출한 수산화알루미늄은 회전로에서 가열

되고 탈수하여 순도가 높은 산화알루미늄을 제조할 수 있다 이 방법을 바이어 방

법이라고 하며 오늘날 알루미늄 산업의 기초가 되는 것이다

- 19 -

다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질

알루미늄의 물리적 화학적 성질은 표 과 같다1

표 알루미늄의 성질표 알루미늄의 성질표 알루미늄의 성질표 알루미늄의 성질1111

분류분류분류분류 특성특성특성특성

기호 Al

원자번호 13

원자량 269815 gmol

비중 270

융점 6597

선열팽창계수(20 ) 239 micro-in

열전도도(20 ) 053 cal cm per 20 sec

비열(20 ) 0215 calg

전기저항 2655 microhm-cm

공간격자 면심입방격자 a=4043 Å

용해 알칼리 염산 황산 등

불용해 질산 아세트산 암모니아 등

또한 다음과 같은 알루미늄은 소재로서 우수한 특성을 지니고 있다

- 20 -

은백색의 광택을 가지는 부드러운 금속이다-

전성이 풍부하여 박막화하기 용이하다-

가공성에 필수적인 연성이 풍부하여 다양한 형상의 제조 및 가공이 용이하다-

시중에서 판매되는 알루미늄은 의 순도이며 주요 불순물은 규소- 9800~9985

와 철이다

합금처리 열처리 등에 따라 인장강도를- 7~60 kgmm2로 조정 할 수 있어 용도

에 따라 적절한 강도를 선정할 수 있다

열전도성과 전기전도성이 우수하다-

비중으로 보아 전형적인 금속이다 알루미늄의 비중은 동이나 철금속의 으로- 13

서 각종 제품의 경량화 목적에 유리하다

공기 중에 방치하면 자연적으로 내식성이 우수한 산화 피막을 형성한다-

비금속인 질소 황 탄소 등과 직접 화학반응하여 질소화물 황화물 탄화물이 된-

족 할로겐인 염소와 브롬과 화학 반응하여 각각 염화물 브롬화물을 만든다- 7A

산에 녹여 염을 생성시킨다-

염기에 녹여 수소를 발생시켜 알루민산염을 생성시킨다-

무독성이고 식품류와 반응도 하지 않아 가정용으로 우수하다-

재활용이 다른 금속보다 용이하다-

라 양극산화 공정라 양극산화 공정라 양극산화 공정라 양극산화 공정

알루미늄은 원래 활성적인 금속으로 공기 중에 노출되면 자연적 산화피막이 형성된

다 그러나 이것은 알루미늄 상의 도금 및 다른 금속의 코팅을 불가능하게 만든다

이런 자연 피막은 공업적 이용가치도 적으므로 인공적으로 더욱 두껍게 하여 10

이상의 산화피막을 만들며 이러한 과정을 양극산화라고 한다

양극산화 는 알루미늄을 전해액에서 양극으로 하고 전기를 통하여 양극(anodizing)

에 발생하는 산소에 의해서 알루미늄 면이 산화 되어서 산화알루미늄(Al2O3 피막이)

형성되게 된다 산화알루미늄 (Al2O3 피막은 투명 또는 반투명으로 내식성이 뛰어)

나고 다공질이어서 여러 가지 색으로 염색 가능할 뿐 만 아니라 알루미늄의 순도가

높을수록 아름답고 광택이 좋은 피막을 얻을 수 있어 공업용은 물론 장식용으로도

많이 사용되고 있다

- 21 -

양극산화를 포함한 모든 표면처리의 제조공정은 전처리 양극산화 혹은 표면처리

후처리로 크게 나눌 수 있다 전처리 공정은 가공소재의 표면에 있을 수 있는 오염

물질과 공정중이나 이송 중에 발생할 수 있는 오염 물질을 모두 제거 하여 표면처

리가 용이하도록 하는 과정이다 전처리 과정을 거친 가공소재를 양극 산화 한 후

후처리를 한다 후처리는 양극산화 후 생성된 양극파막상에 외관성과 장식성의 부

여 또는 내식성 및 내마모성과 같은 기능성을 향상하기 위한 처리 이다

양극상에서 일어나는 반응은 법칙에 의한 반응과 법칙에 따르지 않Faraday Faraday

는 반응으로 구분할 수 있다

전기 정련 또는 전기도금에서 가용성 양극의 용해기구는 위와 같지만 양극 산화의

경우에는 알루미늄은 위와 같은 기구에서는 용해되지 않는다고 한다

활성층과 전해액과의 경계면에서 OH-가 방전해서 산소가스가 발생하고 전자는 피

막을 통해서 알루미늄 양극에 흡수된다 알루미늄을 1 ampdm2정도의 전류밀도

로 전해할 때 순수한 알루미늄의 경우에는 산소가스의 발생이 보이지 않지만 알루

미늄합금의 경우에는 통과전기량의 통상 경우에 따라서는 이것 이상에10 ~20

상당하는 산소가스가 발생한다 10 ampdm2과 같은 고전류밀도에서 전해하면 순

수한 알루미늄의 경우에도 알루미늄의 산화에 요구되는 이상의 과잉 산소가 가스로

서 발생한다

이온이 피막을 이동함에 따라 산화반응이 진행한다고 생각된다 가동이온중에는

H+ Al+++ O--

OH-외에 전해질의 음이온이 있다고 생각되고 이것의 거동에 대해

서는 여러 견해가 있다

알루미늄의 양극에서 수소를 생성하는 것은 두 극의 가스 중에 수소가스를 함유하

고 있고 황산법의 경우 황화수소를 발생으로 확인할 수 있다 비슷한 현상은 저전

장에 대한 연구결과 예를들면 알루미늄을 등의 수용액 중에서 양극 분극하면 NaCl

법칙에 기초를 두어 전해전류로부터 계산된 값보다 과대한 속도Feraday 10~20

로 용해하고 수소의 발생을 수반하는 것으로 알려져 있다

특히 알루미늄의 양극산화는 법칙에 따르는 반응으로서 그 양극산화 방정Faraday

식은 다음과 같다

- 22 -

마 피막의 구조마 피막의 구조마 피막의 구조마 피막의 구조

다공성 양근산화 피막의 구조에 대해서는 그 모델이 여러 가지가 발표되고 있으나

가지의 대표적인 모델로 나타낼 수 있다3

그림 의 는 년에 제출된 등의 모델로서 전자현미경 관찰에 비해 미1 (a) 1953 Keller

세골 셀 활성층 및 벽의 구조를 나타내고 그것에 기하학적 칫수를 부여한 획기적

인 것으로 기본적인 형성에 있어서는 현재도 큰 변화가 없다 그림 는 (b) Akabori

의 모델로서 활성층은 약 50Å의 알루미늄을 과잉으로 함유하는 Al2O3로 이루어져

있으며 셀의 성장에 따라 각 셀간에 이 알루미늄을 과잉 함유한 Al2O3의 층이 개재

한다고 한다 또한 미세공단 면의 형태는 수산피막에서는 거의 원형이지만 환산피

막에서는 복잡한 형상을 나타낸다고 보고되고 있다 그림 는 년에 발표된 1(c) 1962

의 콜로이드 모델로서 다공성의 의미를 기하학적인 기공에 중점을 두지 않Murphy

고 산화물의 콜로이드적 성질의 변화에 의해 설명한 것으로 알루미늄 소지에 가장

가까운 쪽은 완전히 무수 Al2O3이지만 외측으로 감에 따라 미세한 산화물 콜로이드

입자의 외면에 물 및 기타 이온이 흡착하여 전도성을 가지는 부분으로 형성된다

의 모델(a) Keller 의 모델(b) Akabori 의 콜로이드 모델(c) Murphy

그림 양극산화피막의 구조 모델그림 양극산화피막의 구조 모델그림 양극산화피막의 구조 모델그림 양극산화피막의 구조 모델11111111

프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황2222

가 재제조산업가 재제조산업가 재제조산업가 재제조산업

- 23 -

재제조 은 고장 폐기 또는 교환된 물건을 회수하여 신제품과 같(remanufacturing)

은 상태로 만들어내는 일련의 과정을 의미한다 재제조는 제품의 수명을 연장시키

는 것과 같은 효과를 가지며 그 결과 폐기됨으로 인해 그대로 손실이 되는 원재료

에너지 및 노동력 등 생산요소를 크게 절약할 수 있다

미국의 경우 재제조는 산업에 따라 상이한 명칭으로도 불리는데 자동차부품산업의

경우에는 레이져 토너 카트리지의 경우는 타이어 재제ldquorebuildingrdquo ldquorechargerrdquo

조의 경우는 로 표현되고 있으며 대신ldquoretreaderrdquo ldquoremanufacturingrdquo

이란 표현이 사용되는 경우도 있다 재제조는 비교적 최근에 등장한ldquorecoditioningrdquo

개념으로 이와 유사한 개념으로는 재활용 재사용 수리 등이 있다 이러한 개념들

은 모두 못 쓰게 된 제품을 그대로 매립 소각 등의 방법으로 완전히 폐기하지 않

고 이를 다시 이용한다는 점에서 재제조와 유사하다 그러나 재제조와 재활용 재사

용 및 수리는 가치가 새로 창출되는 과정이 크게 상이하다

재활용은 폐제품이 원재료 생산에 다시 투입되는 것으로서 주로 신문지 유리병 및

알루미늄 캔과 같은 소비재가 대상이 된다 이러한 제품들이 소비가 된 후에 폐기

물 처리 과정에서 수거를 통해 회수되어 원자재 형태로 돌아가 제품생산 과정에 원

재료로 사용되는 것이 재활용 과정이다 수리는 고장 또는 성능 저하의 원인을 찾

아내어 문제된 부품을 고치거나 또는 교체하는 것을 의미한다

이에 비해 재제조는 생산된 제품이 성능 등 상품으로서의 모든 면에 있어서 신제품

과 거의 유사한 상태가 되도록 폐제품을 완전히 분해하고 부품을 수리 또는 교체하

고 검사를 하는 과정으로서 재활용 등에 비해 훨씬 확대된 개념이다 그러나 재제

조 개념이 이렇게 명확히 사용되고 있는 것만이 아니다 우리나라에서도 일부 분야

에서는 와 재제조와 같은 개념으로 사용되고 있고 일본의 경우에도 정책적rebuild

으로는 재제조 개념이 별도로 구분되지 않고 재사용 범주의 하나로 간주되어 사용

되고 있다 따라서 재제조품은 다음과 같은 조건을 만족시키는 제품이라고 말할 수

있다

재제조 제품의 주 구성 요소는 사용되다 폐기된 제품-

폐기된 제품은 그 부품의 성능이 충분히 판별될 수 있는 수준까지 해제-

중고제품의 부품은 철저히 세척되고 먼지와 부식이 없는 상태로 수리-

분실되었거나 결함이 있거나 부서진 또는 많이 닳아버린 부품들은 모두 정상적-

으로 기능을 할 수 있는 수준으로 수리가 되거나 또는 새 부품 재제조된 부품 또

는 성능이 정상적인 충고부품으로 교체

- 24 -

재제조된 제품의 모든 기능이 정상적으로 작동할 수 있도록 필요한 경우 각 부-

품에 대해 기계가공 재감기 재마감 또는 기타 필요한 조치가 취해짐

각 부품은 다시 조립되고 동종의 신제품과 동일한 성능을 갖는지 검사-

그림 내구재의 물질 순환 고리그림 내구재의 물질 순환 고리그림 내구재의 물질 순환 고리그림 내구재의 물질 순환 고리2 2 2 2

재제조된 상품의 특성 중 가장 중요한 것은 재제조품의 성능이 신제품에 비해 뒤떨

어져서는 안된다는 것이다 이러한 특성으로 인해 선진국에서는 재제조업체가 재제

조 제품의 품질을 보증하는 경우가 일반적이다 이렇게 제조된 재제조 제품들은 재

제조산업이 가장 발달한 미국의 경우 신제품 가격이 수준에서 판매되고45-65

있다 재제조의 개념은 원재 생산에서부터 원자재 제조과정에서의 가공 사용 재사

용 재제조 재활용 및 최종적인 폐기과정을 보여주는 생산과정에서의 물질 순환과

정을 살펴보면 보다 명확히 이해할 수 있다 그림 참고 ( 1 )

나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업

프린터 생산업체에서 판매하는 원제품에 비해 저렴한 가격대의 재제조 카트리지에

대한 수요가 증가하면서 토너카트리지 재제조산업은 호황에도 불구하고 무분별한

영세업체의 난립으로 여러 가지 문제점을 발생시켰다

- 25 -

사용 후 토너카트리지 재제조산업을 활성화에서의 장점은 부품공급 부담의 일정부

분을 재제조 제품으로 대체하여 부품공급 의무부담이 완화되고 에너지 및 자원은

원제품에 비해 이상 절약이 가능하다는 것이다 현재 우리나라의 사용 후 토너80

카트리지 재제조 관련 주요 문제점으로는 대부분의 업체가 재제조에 대한 개념 인(

식 의 결여에 기인하여 단순히 사용 후 토너카트리지를 닦아서 재충진하여 재사용)

하는 것이다 또한 사용 후 카트리지의 소유권 문제 지적재산권 문제 등으로 원제

조업체와의 분쟁이 발생할 가능성 또한 매우 높다 우리나라에서 재제조와 관련된

일반 현황 및 문제점은 다음과 같다

원토너 카트리지는 년 기준 만개가 판매 재제조 토너카트리지 생산량- 2003 184

은 만개 사용134

년 기준 원토너 카트리지 공급량 대비 재제조율은 로 추정- 2003 243

토너카트리지의 재제조시 원토너 업체의 상표를 삭제하지 않으면 현행 상표법-

및 부정경쟁방지법에 저촉될 소지가 있음

토너카트리지 원제조업체에서 사용 후 카트리지의 회수에 적극적으로 참여할 경-

우 회수된 카트리지를 물질 재활용에 앞서 재제조를 우선 고려하도록 하는 제도적

장치가 필요

현행 재제조 토너카트리지의 품질평가는 전문화된 표준 및 규격이 미완의 상태-

로 재제조 토너카트리지의 품질제고를 위한 법적 제도적 장치의 마련이 필요

토너카트리지 업체의 대부분은 종업원 명 이내의 영세 소규모 업체로 그 수- 3-4

는 약 개 이상으로 추정250

참여기업의 현황 및 애로 기술참여기업의 현황 및 애로 기술참여기업의 현황 및 애로 기술참여기업의 현황 및 애로 기술3333

주 삼텍은 기존의 재제조 업체들에서 행하여지고 있는 폐 프린트 카트리지 재활용( )

기술에서 탈피하여 폐 프린트 카트리지를 완전 분리 후 각각의 부품별 회수를 통

한 재활용 기술 및 아노다이징 공정을 도입한 고광택성 감광 드럼을 생산하고 있는

재제조 부품전문기업이다 일반적으로 폐 프린터 카트리지를 이용한 재제조 산업은

카트리지의 분리 후 회수된 의 간단한 표면처리 공정을 통한 재활용 기OPC Drum

술로 이미 유럽의 여러 선진국 및 국내 일부 기업에 의해 시도되어오고 있다 하지

만 기존의 공정을 탈피하여 회수된 폐카트리지를 선별lsquo rarr 부품관리 rarr 세정 rarr 고

광택 아노다이징rarr 고순도 알루미늄 회수 표면감광코팅 감광드럼 제조 등의 각rsquorarr rarr

공정을 통하여 폐카트리지를 이용한 감광드럼을 재제조하고 있으며 이에 대한 특허출

원을 완료한 상태이다

- 26 -

그림 토너 카트리지 재제조 공정그림 토너 카트리지 재제조 공정그림 토너 카트리지 재제조 공정그림 토너 카트리지 재제조 공정3 3 3 3

폐자원을 이용한 신규시장을 형성할 수 있는 재생자원화 기술을 보유하고 있음에도 불

구하고 국내 중소기업의 여건 상 전문 인력의 부족 및 기술습득의 어려움에 기인하여

그 기술적 한계를 극복하지 못하고 있는 실정이다 따라서 현 재제조 공정의 공정 최적

화 기술 드럼의 표면코팅 층의 제거 시 사용되는 신규 화학약품의 개발 그리고 생산

성을 극대화 할 수 있는 최적공정 설계에 대한 고급 전문 인력의 현장기술지도가 절실

한 상황이다

제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표2222

기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격1111

가 기술지원의 목표가 기술지원의 목표가 기술지원의 목표가 기술지원의 목표

폐프린트 카트리를 분리 세정공정을 통하여 얻어진 고순도 알루미늄을 아노다이징 기

술을 이용하여 고광택성을 갖는 감광 드럼의 고효율 회수공정 지원 및 드럼의 표면코

팅층의 제거 시 사용되는 각종 화학약품의 최적 배합비율과 최적화 공정기술 지원

- 27 -

나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격

공정개선공정개선공정개선공정개선 0신제품

제조기술0 품질향상품질향상품질향상품질향상 0

양산화양산화양산화양산화 0 시험분석 0 시제품 제작시제품 제작시제품 제작시제품 제작 0

제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용3333

세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용1111

감광코팅층 용해를 위한 용매 개발 및 적절한 혼합용매비율에 관한 기술지원

감광코팅층은 크게 세가지- (Blocking Layer Charge Generation Layer Charge

다른 필름으로 구성되어있다 따라서 세가지 필름을 동시에 제거할Transport Layer)

수 있는 용매 혹은 혼합용매에 대한 체계적인 기술지원

폐카트리지의 분해과정에서 발생되는 부산물의 분리공정 기술지원

수거된 드럼으로부터 고광택 고순도 알루미늄을 얻기 위한 전처리 분리공정- OPC

상에서 효과적인 플라스틱 기어부분과 분리기술 지원

합리적 세정공정 설계를 통한 폐 감광 드럼의 표면처리기술 지원

고생산성 세정공정을 위한 공정개선 기술지원-

고광택 특성을 갖는 아노다이징 공정기술 지원

드럼의 재제조 공정 합리화 방안 구축 지원OPC

기타 폐자원의 재활용 공정기술 지원

드럼이외의 부산물을 이용한 재활용 기술지원- OPC

화학물질을 동반하는 공정에서의 사용자 안전을 위한 반응원리에 대한 교육

합리적 공정운용을 위한 전문가 교육

기업의 품질시스템 구축을 위한 기술자문

제품의 신뢰성 향상을 위한 합리적 공정관리 시스템 구축 방안지원

- 28 -

기술지원의 목표기술지원의 목표기술지원의 목표기술지원의 목표 기술지원의 내용기술지원의 내용기술지원의 내용기술지원의 내용 기술지원범위기술지원범위기술지원범위기술지원범위

세정공정기술 확립

감광코팅층 분석-

고효율 용매 및 최적혼합용매-

고생산성 세정공정 설계기술-

아노다이징 공정 확립

아노다이징 공정분석-

최적 아노다이징 운전 조건확립-

고성능 전해액 구성 확립-

품질 신뢰성유지 시스템 구축-

기타 폐자원 재활용 기술

플라스틱 정성분석-

플라스틱 기어부의 재활용 기술-

컴파운딩 기술-

- 29 -

제 장 국내제 장 국내제 장 국내제 장 국내2222 ㆍㆍㆍㆍ외 기술현황외 기술현황외 기술현황외 기술현황

아노다이징 처리에 있어서 황산법은 년 영국 와 에1927 C H R Gower S O O Brien

의해 특허출원된 후 발전을 거듭하여 현재 세계적으로 가장 널리 보급되어 있는 방법

이다 전해질은 황산은 저렴하고 전해조작이 다른방법에 의하여 간단하며 생성된 피

막은 다른 방법으로 얻어진 피막보다 그 투명도가 좋기 때문에 알루미늄 합금에 적합

하다 합금성분에 의한 악영향이 적으며 피막의 색상도 옥살산보다 엷어서 염색에 적

합하다 또한 인가되는 전압이 낮고 전력소비량도 적으며 약품가격이 저렴한 장점이

있다 그러나 옥살산법보다 알루미늄의 용해량이 많고 생성되는 피막의 두께는 어느

정도 한계점을 가지고 있다 황산에 의한 피막의 용해가 크기 때문에 피막이 연한 단점

이 있다 황산피막은 다공성이며 내식성 내마모성이 양호하여 건재 공업용품 주방용

품 평판 기계부품 장식품등의 분야에서 널리 이용되고 있다 피막의 두께는 통상의

전해처리온도 약 에서( 20 ) 30~40 정도 얻어진다 공업적 처리조건은 한국공업규

격 을 표 및 표 에 나타내었다 여기에서 전해액의 농도와 온도 전류밀도KSD 9531 2 3

그리고 전해시간 등은 피막의 두께 경도 내식성 다공성등과 밀접한 상관관계를 가지

고 있으며 또한 알루미늄 용존량 교반공기량등도 무시할 수 없는 인자이다

표 황산법의 양극 산화 처리 조건표 황산법의 양극 산화 처리 조건표 황산법의 양극 산화 처리 조건표 황산법의 양극 산화 처리 조건2 (KSD 9531)2 (KSD 9531)2 (KSD 9531)2 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건 허 용 치허 용 치허 용 치허 용 치

전해액 조성 황산 10 ~30 plusmn2

알루미늄 이하20gL

욕 온도 15 ~ 25 plusmn2

전류밀도 60 ~ 300A plusmn7

시 간 피막두께에 필요한 시간

욕 전압 설정전압 plusmn2V

- 30 -

표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건

전해액 조성 황산 15

알루미늄 5 gL

욕 온도 21 plusmn 1

전류밀도 130A plusmn 5

시 간분30 ~ 10 의 경우(A 6063 )

분60 ~ 18 의 경우(A 6063 )

욕 전압 16V

옥살산법은 년 일본에서 개발되었으며 옥살산 알루마이트법으로서 널리 공업적으1926

로 이용되어 왔다 한편 독일에서는 법으로 공업화되어 있다 옥살산은 고가이 Eloxal

고 교직 중첩 전원설비를 사용해야 하며 조작이 복잡하여 단위처리면적당 소비전력이

높은것 외에도 피막이 흰색을 띄게 되기 때문에 최근에는 그 신장이 둔화되고 있다 그

러나 황산피막보다 피막의 염색성은 떨어지지만 내식성 내마모성이 우수하기 때문에

일용품의 일부와 특히 외관은 문제되지 않지만 고도의 피막성능을 요하는 공업용품등

에 이용되고 있다 공업적 처리조건은 한국공업규격 을 예로 들면 표 및 표 KSD 9530 4

와 같다5

표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건 허 용 치허 용 치허 용 치허 용 치

전해액 조성 유리산 2 ~ 5 plusmn1

알루미늄 이하20gL

욕 온도 15 ~ 35 plusmn4

전류밀도

직류와 교류의 경우

교류 40 ~ 350A

교류 40 ~ 700A plusmn7

교류의 경우 80 ~ 700A

시 간 피막두께에 따른 시간

욕 전압 설정전압 plusmn15V

- 31 -

표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건

전해액 조성 유리산 3

알루미늄 5 gL

욕 온도 28 plusmn 2

전해밀도

직류와 교류의 경우

직류 130A

교류 100A

시 간분25 ~ 6 의 경우(A 1100 )

분38 ~ 9 의 경우(A 1100 )

욕 전압직류 25 V

교류 80 V

피막의 성질피막의 성질피막의 성질피막의 성질 피막의 생성피막의 생성피막의 생성피막의 생성 온도 농도의 영향온도 농도의 영향온도 농도의 영향온도 농도의 영향 조작조작조작조작 실시조건의 예실시조건의 예실시조건의 예실시조건의 예

교교교교

류류류류

법법법법

연하고 표면에 요철

이 있으며 직류법과

동일한 두께의 경우

내식성이 양호함

적음

교류전류계의 읽기

에 을 곱하면036

직류값에 해당됨

농도의 영향은 큼 간단함

40~60 V

2~3 Adm2

25~30

분5~60

직직직직

류류류류

법법법법

경도가 크나 침식에

위해 구멍이 생김많음

액온을 낮게 유지

해 주어야 하고

농도의 영향은 적

간단함

40~60 V

1~2 Adm2

18~20

분10~60

교교교교

직직직직

중중중중

첩첩첩첩

법법법법

경하고 내식성이 있

고 최상의 피막을 얻

을 수 있음

많음

단시간에 두꺼운 피

막을 얻을 수 있음

보통

복잡하고

전력 소

모 량 이

많음

DC 25~30 V

1~3 Adm2

AC 40~80 V

1~3 Adm2

20~30

분15~60

- 32 -

크롬산법은 에 의해 년 영국에서 개발되어 수상비행기용 듀랄Bengough-Stauart 1923

루민의 방식을 목적으로 사용되었다 대표적인 방법으로는 단계적인 전해전압을 상승

시키는 법과 정전압 전해에 의한 미국 표준국의 방법이 있다 피막Bengough-Stauart

의 외관은 불투명하고 암회색을 띈 에나멜색이다 표준상태에서 생성되는 피막두께는

2 ~ 5 정도이므로 내마모성은 좋지 않지만 같은 두께의 다른 피막에 비하면 내식성

은 양호하다 처리조건으로 법은 전해액은 크롬산을 함유하 Bengough-Stauart 25

며 전해온도는 40 plusmn 2 로 하고 전해전압은 에서 까지를 분간 서서히 상승 0 V 40 V 10

시켜 에서 분간 유지하고 다시 분간 까지 상승시켜 최후의 분간은40 V 20 5 50 V 5 50 V

로 유지한다 이때 전류밀도는 01 ~ 05 정도이다 정전압 크롬산법에서는A 5 ~

의 크롬산전해액을 사용하고 전압은 처리시간은 분정도이다10 40 V 30

종류종류종류종류

조건조건조건조건옥 실 산 법옥 실 산 법옥 실 산 법옥 실 산 법 황 산 법황 산 법황 산 법황 산 법 크 롬 산 법크 롬 산 법크 롬 산 법크 롬 산 법

농도H2C2O4

(1) 3~5 (2) 10H2SO4 10~20 CrO3 3

온도(1) 20~30

(2) 15~60

(1) 15~22

옥살산을 첨가하면(2)

35까지

40plusmn20

전압(1) AC 40~80 V

(2) DC 25~30 VAC 15~25V

로부터 서서히DC = 0V

상승해서 로 하고40V

최후 분간은 로 유지5 50V

전류밀도(1) AC 1~3 Adm

2

(2) DC 1~3 Adm2

05~15 Adm2

03~04 Adm2

시간 분10~60 분5~100 분60

피막두께

H2C2O4 5 30plusmn2

AC 3 Adm2

분간에 40

10~12

H2SO4 20 30plusmn5

DC 10 Adm2

분간 20

에 5~7

분간에15 3~35

특징

특히 순 에 대해서는Al

경도 내식성 등 가장

우수한 피막을 얻는다

탈지력이 좋고 저질 Al

에도 광택이 좋으며 단

점으로 전력과 약품의

소비가 많음

설비가 많이 드나 유지

가 용이하고 유지비가

적으므로 보급이 많아

지고 있다 탈지력은 작

으나 합금 및 착색용 Al

양극산화에 적합함

투랄루민계에 적합한 양

극산화법이며 내식성이

있고 회색의 무광택 피

막이며 강도가 약하다

착색에는 적합하지 않음

- 33 -

그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도44441111

- 34 -

양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책

결함항목결함항목결함항목결함항목 원 인원 인원 인원 인 대 책대 책대 책대 책

버닝

버프버닝

전해액 온도 불균일

국부적 고전류밀도

수산화 알루미늄 버닝

연마조건의 적정화

액순환 교반량증가

전해파형의 평활화 전류밀도 낮춤

수세 알루미늄처리량의 조정

숏트

제품과 리드선의 접점의 어긋

제품과 음극과의 접촉

압출후의 국부적 냉각부족

디스멋트부족

거는 방법 개선

극간거리조정 내부음극유치법 개선

균질 한 냉각( )均質

질산농도증가 중크롬산카리첨가

욕중에서 흔든다

전해부식

접점불량

사용수로부터의 염소이온흡입

용접용후락스부착

인체의 땀이나 지문부착

중금속이온 흡입

유리산부족

중첩교류분 부족 수산법에 많(

음)

접점개량

순수사용

전해전의 충분한 세정

손장갑사용

중금속용출방지

산의보충

교류분 증가시킴

색얼룩

극비 의 부적당( )極秘

극간거리의 부적당

복잡한 형상

전류분포 불균일

교반부족 불균일

전해액 온도 상승

이물 부착( )異物

전해액 잔존

합금성분( )合金成分

염색조건

접점부족

음극면적조정

음극을 이동해 본다

음극배치의 고려

랙크접점수 증가

접점위치고려

전해액 순환량증가 냉각

수세를 충분히 한다

수세를 충분히 한다

재질확인

염색욕의 농도 관리p H

적정한 접점을 취한다

무지개

접점부족

전기접점불량

전해중단

표면적과 리드선의 적정화

리드접점부의 이탈방지

교반을 약하게 한다

- 35 -

결함항목결함항목결함항목결함항목 원 인원 인원 인원 인 대 책대 책대 책대 책

표면얼룩탈지불충분

재질 열처리의 불균일

탈지를 충분히 행한다

재질 열처리를 정확하게

표면거침소재의 조성부적합

엣칭조건의 부적합조건관리를 엄중하게 행한다

수산화나트륨 엣칭액의 노화 액관리 철저

버 닝 엣칭후 수세까지의 시간이 길다 엣칭후 신속수세

그림자모양 리드선에 의한 투영흔적 리드선위치에 주의할것

봉공얼룩물건의 겹침

온도의 불균일

물건이 겹치지 않도록 한다

온도분포를 균일하게 한다

액흐름

전해액을 유출

수세부족

맞춤시 불량

충분한 수세

스팟트개량

가스포겟틀 랙크각도의 부적합

공기교반 내부음극에서의 수소발생

적당한 틀과 랙크의 거는 각도선정

가스가 유출하도록 랙크를 만드로 건

크 랙 저온전해 봉공온도 가열 기계적 충격 이상의 가열을 피한다110

제품취급주의

성능결함 및

막두께부족

전해시간 짧고 전류밀도가 낮다

내부음극부족 및 음극면적부족

틀과 걸이 면적이 크다

리드의 접촉불량 탈막부족

리드의 전기용량부족

전기접점부족

전해액 온도가 높고 국부고열발생

합금조성의 부적합

적정시간과 전류밀도 선정

형상에 맞게 사용 및 이상전압이 안걸

리게 할 것

전류용량에 맞는 전해면적선정

리드부착개량 및 완전탈막

단면적이 큰 리드사용

접점증가

냉각 및 교반 순환을 충분하게

적절한 합금선택

내마모성 전해액 온도가 높고 전류밀도가 낮다 냉각 및 적정한 전류밀도 선택

내식성부족

전해시간이 너무 길고 전해액 농도가 높

합금조성의 부적합

전류밀도 높이고 전해시간단축 농도

적정유지

적절한 합금선택

불꽃유리산부족 전해액노화

전해액이 높고 전류밀도 불균일

산보급 및 전해액 일부교체

냉각 및 전류밀도 조정

박 리 정전이나중단 전해재생 및 가급적 전해중 중단을 피할

표면모양 알루미늄 주물 재료결함 엣칭조건 알루미늄 개선 및 주물재선택 엣칭액

선택

분취

전해액농도 용존알루미늄 증가

전해액 온도상승

수세부족

봉공액 오염

분석에 의해 조정관리

전해액 냉각 교반

수량 수세횟수 수세시간증가

봉공액 교환

- 36 -

재제조산업의 중요성과 경제적 효과 분석의 관점에서 볼 때 화석연료는 연소과정

에서 아황산가스 질소산화물 먼지 휘발성 유기화합물 먼지 등 대기오염물질과

이산화탄소와 같은 지구온난화 물질이 다량으로 발생한다 따라서 에너지 사용 감

소는 그만큼 대기질 개선에 기여를 하게 된다 에너지 소비 감소는 또한 수력과 원

자력 발전량을 감소케 함으로써 생태계 파괴와 핵폐기물 문제의 완화를 가능케 한

다 이러한 재제조의 환경개선 효과는 이를 사회적 편익으로 간주할 수 있으므로

금액으로도 환산될 수 있다 따라서 이를 고려하면 재재조의 경제적 효과는 단순히

생산요소의 절감효과만 감안하는 경우보다 훨씬 커진다 재제조산업의 경제적 및

환경적 효과는 매우 크다 더욱이 최근 들어 석유 및 기타 원자재의 공급 불안이

심화되고 있어 원자재 소비 절감의 필요성이 갈수록 증대되고 있다 뿐만 아니라

대기환경의 악화 방지에 대한 사회적요구의 증대와 매립지의 포화 등으로 인해 폐

기물 처리의 어려움이 가중되고 있어 재제조의 사회적 중요성은 대단히 커지고 있

재제조는 선진국에서도 크게 각광을 받고 있다 재제조산업은 현재 전세계적으로

사업장 수가 만개 고용규모 만명 시장규모 억 달러에 이르고 있는 것으로8 50 530

추정되고 있으며 특히 재제조가 가장 활발한 미국을 중심으로 빠른 속도로 확대되

고 있다 우리나라에서는 현재 자동차 부품과 토너 카트리지를 중심으로 재제조가

부분적으로 이루어지고 있어 그 규모는 그렇게 크지 않은 상태이다 이는 역으로

재제조산업의 활성화가 커다란 경제적 이익을 가져올 수 있음을 의미한다 따라서

재제조 산업을 정책적으로 육성할 필요성은 매우 크다

하지만 국내 토너카트리지 재제조 산업의 경우 년 일본 캐논사가 년부터 2006 2001

국내 업체를 상대로 레이져 프린터의 핵심부품인 감광드럼 드럼 의 삼각기어(OPC )

제조방식과 관련된 특허침해 소송을 제기해 지방 고법원 판결에서 승소한 상태이-

현재 국내에서 보급되고 있는 레이저 토너 카트리지와 잉크젯 잉크 카트리지는

이상 외국에서 직수입된 제품이다 지금 미국이나 유럽과 같은 선진국에서는90

전체 시장의 약 이상을 재활용 제품이 점유하고 있을 만큼 저렴한 재활용 카30

트리지의 사용은 당연한 것이다 우리나라 곳곳에 버려지고 있는 공재물질 카트리

지는 연간 만개 연간 톤 트럭 수천대분에 달하고 이렇게 폐기물로 버려300-400 8

진 각종 플라스틱 카트리지는 수백년이 지나도 썩지 않아 얼마든지 재활용이 가능

한 귀중한 자원을 낭비하며 환경오염을 가중시키고 있다 또한 국내 폐기물 관리법

에 프리터 카트리지는 지정폐기물에서 제외되어 있어 무단 폐기 방치될 가능성도

매우 크다

- 37 -

세계 다국적 기업이라는 미국의 몇몇 기업들 사이에도 재제조 붐이 일고 있다 기

존 리사이클링 방식이 폐기물 화학처리의 비용과 공해유발 억제에 따르는 막대한

재생비용이 드는 단점이 있다면 이를 원칙적으로 극복할 수 있는 대안으로 재제조

는 새로운 환경사업으로 입지를 넓혀가고 있다 현재 외국의 다국적 기업군들인 코

닥 제록스 듀폰 등은 최근 재활용 사업의 개념을 리사이클링에서 재제조로 GM

전환하고 이를 전제로 제품생산 매뉴얼을 전면 재개편하였다 대부분의 주요 부품

들을 쉽게 분해 조립하여 반영구적으로 재활용할 수 있게 획기적인 소프트웨어 시-

스템을 개발하여 활용하고 있는 것이다

프린터 토너 카트리지의 재활용은 다 마신 음료병을 수거하여 다시 음료수를 넣고

판매하는 것과 다를 게 없다 이제 우리도 재생품은 안쓴다 는 생각을 바꿔 프린 ldquo rdquo ldquo

터 값보다 카트리지 비용이 더 든다 는 문제를 재생카트리지 이용으로 경비도 줄이rdquo

고 환경을 생각하는 재활용에 관심을 가져야 할 때이다 정보통신의 혁명과 디지털

시대에 맞는 새로운 패러다임이 요구되는 지금 재제조 시스템을 구축하는 것은 녹

색경영 을 실천하는 환경중시 기업경영의 좋은 사례가 될 것이(Green Management)

다 또한 제품의 전과정에 걸친 환경영향을 파악하고 감소하기 위한 전과정평가

를 레이저 프린터 제품에 도입하여 적용함으로써(Life Cycle Assesment LCA)

보다 친환경적인 프린터가 개발될 것이다 또한 연간 억달러에 달하는 수입정품 4

토너 드럼을 재활용 토너 드럼으로 대체한다면 연간 억 천달러 수입 의존율을 3 2 (

로 낮출 경우 의 외화절약 효과가 기대된다20 )

- 38 -

제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과3333

제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행1111

드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정1 OPC1 OPC1 OPC1 OPC

레이져 프린터는 복사기의 건식 방식 원리를 이용하여 인쇄하는 프린터이다 내부

구성은 컨트롤러부 엔진부 인쇄부로 나뉘어져 있으며 컨트롤부에서는 컴퓨터로부

터 전송된 데이터를 인쇄할 페이지에 영상을 만들어 프린터 엔진부분으로 전달한

다 전달되 영상은 엔진 부분의 레이져 다이오드 회전 다면경 렌즈 프리즘장치

레이져 빔 센서 등의 장치를 거쳐 인쇄부분의 감광 드럼에 투사가 된다 다시 투사

된 영상은 감광 드럼에서 형성된 엔진 옆에 있는 용지에 옮겨서 영상을 인쇄한다

그 후에 인쇄된 용지는 고열 압착롤러에 압착되어 최종적으로 용지에 인쇄된다 레

이져 프린터는 저소음과 고품위 인쇄 다양한 서체와 고속인쇄 등의 장점을 가지고

있으며 제한된 용지사용과 유지 비용이 비싸다는 단점을 가지고 있다 그림 는 레 5

이져 프린터 카트리지의 분해도 및 주요 부품의 위치를 나타낸 것이다

그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도5555

- 39 -

레이져 프린터의 원리는 크게 단계로 크리닝 대전 노광 현상 전사 정착으로6

나눌 수 있으며 다음은 각 단계에 대한 설명이다

1 2 3

4 5 6

크리닝 이 단계는 이미지 진행의 처음 단계로 물리적 또는 전기 크리닝 진행을1

통해 새롭게 드럼에 이미지가 맺히도록 준비하는 단계OPC

대전 드럼 크리닝이 끝나면 로부터 읽혀진 정보를 레2 laser scanning unit (LSU)

이져빔을 쏘아 이미지를 드럼에 맺히도록 조건을 마련해 주거나 대전을 걸어 줌

노광 드럼 표면에 레이져빔이 전달되는 부분은 잠상이 맺히게 되며 드럼은 전3

류가 통할 수 있는 알루미늄 원통과 감광물질이 표면에 코팅되어 있으므로 빛을 받

은 부분에 이미지가 맺히게 됨 또한 드럼에 나타난 이미지 부분은 이 다음 단계에

서 토너를 끌어 당기게 됨

현상 잠상 이미지가 드럼 표면에 나타나며 현상 롤러는 토너분자를 드럼 표면4

에 전달하는 역할을 하며 닥터 블레이드는 토너량을 조절해 줌

- 40 -

전사 드럼 이미지에 토너 부분이 용지 쪽으로 전사 됨5

정착 토너가 묻은 용지가 히팅롤러와 압력롤러를 거쳐서 종이에 영구적으로 고6

착되게 함

가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도 OPC OPC OPC OPC

토너카트리지의 핵심 부품중 하나인 드럼은 표면의 마모가 증가함에 따라 드OPC

럼의 의 두께가 감소하며 피로도가 증가하는 것으로charge transport layer (CTL)

보고되고 있다 따라서 폐토너카트리지의 재제조시 이러한 관점에서의 부품에 대한

고찰이 매우 중요하게 된다

일반적으로 드럼은 의 표면전위를 갖도록 대전되며 이때 토너 입자-600 ~ -700 V

들을 밀어낸다 이는 인쇄 시 영역으로 나타나는데 이 부분을 백색전위 white

라고 불린다 그러나 대전능력이 저하되면 인쇄물의 백색부분(white potential V0)

에 불규칙적으로 토너가 유입되어 인쇄물에 그대로 전달되게 되면 이를

라고 한다 현상이 진행되면 초기 증가율 대비 증가background Background 10

될 때마다 토너 소비량도 증가되며 토너카트리지 수명을 단축시키는 원인이10

될 수 있다

자외선이 완벽하게 차단된 항온 항습 습도 이하 의 에서 특수광을 ( 36 ) Clean-room

설치하고 정전기가 방지된 상태에서 카트리지를 완전 분해한 후 마모되거나 손상

된 중요 부품들을 교체하여 특수 에 의한 재생산만이 새것을 능가하는Kow-How

품질을 가능케하는데 일부업체에서 재생한 토너카트리지는 원가만 낮춰 만들어지므

로 품질상의 문제점이 발생되어 프린터 수명을 짧게 할 수도 있다 토너는 기존에

들어있는 잔여물을 전면적으로 집진기로 세척 흡입 하여 완전 제거한 후 폐토너 카( )

트리지 및 중요부품을 교체한다

회 사용 가능하므로 상태에 따라 재활용 또는 교체한다 생산공정OPC Drum 2-3

에서 핵심인 토너가 흩어지지 않도록 마감을 하는 집진 수집된 폐토너를 전Unit

량 회수해 밀폐용기에 보관 폐기물 위탁처리업체에 처리케하는 세심한 배려도 환

경오염 방지를 위한 중요한 부분 중의 하나이다 재활용 현상기의 품질유지를 위한

승부관건은 소비자가 사용 후 폐기되는 폐현상기 폐카트리지 및 드럼 포함 수거( )

의 구축과 다양한 프린터 기종에 맞는 토너성분 분석에 달려 있다 프린터System

기종에 맞지 않는 토너카트리지나 마모성 부품이 적시에 교체되지 않을 경우에는

프린터 제품을 고장이 발생할 수 있다

- 41 -

그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정6 OPC 6 OPC 6 OPC 6 OPC

폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석2222

가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석

적외선 분광분석은 년 영국의 에 의해 개발된1800 F W Hershel dispersive IR

에 의해서 시작되었으며 최근에는spectromer FT-IR (fouirer transform infrared)

의 개발로 인해 활발한 연구가 진행되고 있다 적외선 분광분석의 원spectrometer

리는 적외선이 시료를 통과할 때 에너지가 분자간 원자내의 진동에너지와 일치하여

시료의 분자구조에 따른 특성 흡수 영역을 형성함으로서 이를 통해 정보는 얻게 된

다 적외선 분광분석은 시료의 정성 및 정량분석 물질의 구조확인 화학반응

연구 표면화학분석 등에 이용되고 있고 특히 플라스틱 물질의 정량 정성kinetics

분석 및 배향성 연구에 아주 유용하게 사용되고 있다

- 42 -

그림 은 기어부분 의 고분자를 정성분석한 의 분석결과로7 (sample2) FT-IR

2978cm-1 2920cm-1

1468cm-1 1382cm-1

1236cm-1 1087cm-1

892cm-1등의

특성 피크로 추정컨대 사용된 고분자 물질이 로 판단된다 그림poly(oxymethylene)

도 마찬가지로 의 고분자를 정성분석한 결과로2 sample3 2965cm-1

2918cm-12849cm-1

1768cm-1 1503cm-1

1219cm-1 1187cm-1

1159cm-1

1013cm-1 828cm-1

등의 특성피크가 관찰되었으며 결과적으로 polycabonate (PC)

의 특성피크로로 판단된다

나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석

열분석 이란 물질의 물리적 변수 를 온도의(thermal analysis) (physical parameter)

함수로 나타내는 분석 방법이다 즉 물질의 온도를 일정하게 변화시킴에 따라 나타

나는 열적특성 변화를 분석하는 것이다 이때 어떤 물리 변수의 변화를 볼것인가에

따라 여러 가지 방법이 존재한다 플라스틱의 열분석에는 대표적으로

와 가 이DSC(Differential scanning calorimetry) TGA(Thermo gravimetric analysis)

용된다 는 플라스틱 시료의 온도 열량변화 데이터로부터 시료의 물리적 화학 DSC

적 성질을 확인할 수 있다 또한 피크의 위치 모양 개수 등으로부터 정량적인 정

보들을 얻을 수 있으며 피크의 면적으로부터 열량변화의 정량적인 정보를 얻을 수

있다 으로부터 플라스틱 시료의 유리전이온도 결정화온도 녹는 DSC thermogram

온도 냉결정화온도 등의 정보를 확인할 수 있다 는 일정한 속도로 온도를 변 TGA

화시켰을 때 일정 시간동안에 일어난 시료 무게의 변화를 측정한다 에 의한 TGA

질량 온도 곡선은 플라스틱 시료의 열안정성 및 물질의 구성비 등을 확인할 수 있-

그림 는 의 분석결과 이다 약9 sample 2 TGA (Thermo gravimetric analysis) 30

0 부분에서 열분해가 일어나기 시작하며 344에서 중량감소 온도를 보인10

다 약 430이상이 되면 모든 고분자물질이 열분해 되는 것을 확인 할 수 있다

그림 은 의 데이터로 용융온도10 sample 2 DSC(Differential scanning calorimetry)

는 16664임을 확인하였다 는 결정성 고분자로 그래프에서 확인 sample 2 TGA

하듯이 약 300 이상의 온도에서도 분해가 되지 않는 열안정성을 보이나 약 에130

서 고분자가 녹기 시작하고 약 에서 완전하게 용융되는 것을 확인 할 수 있다170

는 약 이하에서 안정한 고분자 물성을 가지는 것을 확인하였다sample 2 130

- 43 -

그림 은 의 데이터로 초기 부터 중량감소가 일어나기 시작하며11 sample 3 TGA 430

중량감소온도는 를 보인다 정도에서 약 를 잔존율을 보인다 그10 485 540 20

림 는 의 데이터로서 는 비결정성 고분자로 에서 유리12 sample 3 DSC sample 3 119

전이 온도를 보이는 것을 확인하였다 데이터에서 확인하듯이 는 TGA sample2 400

이상의 온도에서도 분해가 되지 않는 열안정성을 보이나 데이터에 의해 이DSC 120

상의 온도에서는 고분자의 물리적 강도가 약화됨을 확인할 수 있다

- 44 -

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)

- 45 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)

- 46 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)

- 47 -

최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정3333

가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정

본 실험은 최적의 세정용매 조건을 찾기 위하여 기존의 상용용매 제품과A Benzene

용매를 이용하여 최적의 성능을 갖는 배합비를 확인하고자 하였다Toluene Xylene

표 은 상용용매 와 각 용매들의 세정속도를 나타내었다 상용용매 는 분 초의6 A A 3 30

세정속도를 보이는 것을 확인 할 수 있었다 그러나 상용용매 와 A Benzene Toluene

의 용매를 적절히 배합하면 약 분에서 분 초의 시간을 단축하는 효과를 나Xylene 1 1 20

타내었다

표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도6666

번호번호번호번호 함 량함 량함 량함 량 시 간시 간시 간시 간

1 상용용매 A 분 초3 30

2 Methylene Chloride 분이상8

3 m-Cresol 분이상8

4 Xylene 분이상8

5 Toluene 분이상8

6 Benzene 분이상8

7 상용용매 A Xylene (7030) 분 초2 30

8 상용용매 A Toluene (6040) 분 초2 40

9 상용용매 A Benzene (6040) 분 초3 20

10 상용용매 A m-Cresol (7030) 분 초3 20

11상용용매 A Xylene Toluene

(60436)분 초2 30

12상용용매 A Xylene Benzene

(60436)분 초2 40

13상용용매 A Toluene Benzene

(601624)분 초2 10

- 48 -

상용용매 는 약 초의 세정속도를 보이나 상용용매 과 자일렌의 일 때 약- A 210 A 8020

초의 세정속도를 보임150

상용용매상용용매상용용매상용용매 A XyleneA XyleneA XyleneA Xylene

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene

- 49 -

상용용매 과 의 비가 일 때 약 초의 세정속도를 보임- A Toluene 6040 140

상용용매상용용매상용용매상용용매 A TolueneA TolueneA TolueneA Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AToulene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene

- 50 -

상용용매 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- ABenzene 6040 195

상용용매상용용매상용용매상용용매 A BenzeneA BenzeneA BenzeneA Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ABenzene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene

- 51 -

상용용매 와 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- A m-Cresol 7030 200

의 함량이 증가할수록 점도의 증가로 인해 세정속도가 증가함- m-Cresol

상용용매상용용매상용용매상용용매 A m-CresolA m-CresolA m-CresolA m-Cresol

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도Am-Cresol OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC

- 52 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Toluene

함량별 세정속도는 초로 거의 일정하게 나타남- 160~170

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneToluene OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC

- 53 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장 빠- AXyleneBenzene 60436 60832 601228

른 초로 세정속도를 보임160~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC

- 54 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Toluene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장- ATolueneBenzene 601228 601624 602020

빠른 초로 세정속도를 보임130~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ATolueneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC

- 55 -

이상의 기초실험 결과로부터 폐 드럼 유기코팅층의 박리에 대한 기초자료를 확OPC

보하였다 기존의 박리액은 제푸믜 균일성 즉 품질 측면에서는 우수한 성능을 보이

고 있으나 사용시간 측면에서는 다소 미흡한 점이 있었다 따라서 본 기초실험결과

를 바탕으로 폐 드럼 유기코팅층의 박리 처리공정을 기존의 단계에서 단계OPC 5 3

로 공정을 개선함으로써 매우 향상된 생산성을 도모할 수 있었다 그림 은 기존 20

의 공정의 개념도와 개선된 공정의 개념도 및 제조된 박리조 차 를 나타낸 것(1~3 )

이다

그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진20 20 20 20

아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화4444

가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리

도금이나 아노다이징에서의 전처리는 양호한 제품이 생산 될 수 있느냐 하는 것이

관건이라고 볼 수 있다 그러므로 무엇보다도 주요한 부분이라 할 수 있다 전처리

는 기계적인 전처리와 화학적인 전처리가 있으며 다음은 화학적 처리법에 관한 주

요 내용이다

- 56 -

산세정산세정산세정산세정1)1)1)1)

가공품이나 버핑 연마를 한 제품은 기름기가 많이 남아 있기 때문에 그대로 에칭조

에 투입하면 기름기에 의한 얼룩이 생기거나 그 부분에 착색이 되지 않는 경우가

종종 있는데 이것을 제거할 목적으로 된 제품을 피막조에 전기를 통전하고Racking

부스바에 제품을 걸어주면 기름기와 이 물질이 제거되어 에칭에서 좋은 결과를 얻

을 수 있다

에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리2) ( )2) ( )2) ( )2) ( )

에칭은 알카리에칭과 산성에칭 두 가지로 대별되는데 여기서는 알카리 에칭만을 다

룬다 알카리 에칭은 일반적으로 를 사용하는데 는 알루미늄을 잘 용 NaOH NaOH

해하고 그때 발생하는 수소가스에 의한 물리적으로 흡착하고 있는 유지유를 제거하

며 표면을 아름다운 색으로 가꾼다

알카리 에칭조의 온도는 65~70 정도가 적당하며 에칭시간은 가공상태와 표면조

도 샌딩유무 등 횟수 변화에 따라 시간을 적절히 조절해야 한다 에칭시간은 약품의

농도 및 온도에 따라 탄력적으로 운용할 수 있으며 첨가제를 첨가하여 에칭면의 평활

성을 잘 조절 해 주어야 한다

중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거3) ( )3) ( )3) ( )3) ( )

에칭 후 수세를 하면 알루미늄 표면에 여러 가지 색의 재질별로 틀림 찌꺼기가 낀다( )

이것을 스머트 라고 한다 스머트는 피막이 진행되기 전에 제거되어야 하는데 이 공정

을 중화처리라 한다

에칭을 알카리 에서 했으므로 중화처리는 산성에서 해야 하는데 이때 사용하는(NaOH)

약품은 68 HNO3 질산( ) H2 물 의 비울을 로 하여 실온에서 침지해서 흔들어O ( ) 11

주면 깨끗이 제거할 수 있는데 재료에 따라 약간 차이는 있지만 계열인 경우 스커트50

를 완전히 제거하지 않으면 피막 후에도 스머트가 그대로 남아있어 스폰지나 보루로

제거해주어야 하는 번거로움이 있기 때문에 철저히 제거해야 하며 공정인Chromate

경우에 완전히 제거가 되지 않으면 좋은 제품을 얻을 수 없다

화학연마화학연마화학연마화학연마4)4)4)4)

- 57 -

화학연마란 외부의 전류를 사용하지 않고 광택연마를 행하는 방법으로 제품에 광택을

요하거나 표면에 이물질을 제거하기 위하여 행하는 공정이다 고광택을 요하는 외장재

쪽에 많이 이용되며 장비부품에서도 전체적인 흐름에 따라 변화하는 추세에 있기 때문

에 두꺼운 제품이나 얇은 제품 큰 제품과 작은 제품에 있어 연마시 항상 주의를 요하

며 적정한 온도를 유지하고 농도관리를 재질에 따라 잘 해 주어야만이 고품질을 보장

할 수 있다

액을 조정하는 방법에는 인산 황산 질산법 인산 질산법 인산 황산법 등이(1) - - (2) - (3) -

있으나 인산에 질산을 넣으며 후해가스가 많이 발생하므로 번 방법이 적당하다고 (3)

생각되며 현장에서도 인산 황산법을 선호하고 있다 액의 처리 조건 중 온도는 -

고루 사용할 수 있고 처리조 재질은 을 사용하여 보강을 충분히100~140 SUS 310L

하여 주어야 한다

전해연마전해연마전해연마전해연마5)5)5)5)

전해연마란 화학연마에서 알루미늄 표면에 광택을 내는데는 한계가 있으므로 그 이

상의 고광택을 원할 경우 행하는 공정이다 전해연마 시 제품의 표면은 어느 부분이라

도 정밀하고 세밀하게 조건이 같고 액의 온도도 균일해야 한다 또한 제품 표면에 발

생하는 기포를 제거하기 위해 강력한 에어 교반이 필요하므로 제품을 간간하게 고정해

야 한다 전해연마의 방법에는 황산인산법 광염소산초산법 진동전해연마법 등이 있

소결소결소결소결6)6)6)6)

전처리를 행함에 있어 작업자가 에칭시간과 화학연마시간을 어떻게 설정하느냐 함에

따라서 제품의 품질을 판가름 하게 된다

일반적으로 아노다이징에 사용하는 모든 설비는 최대용량의 선에서 사용하는 것 70

이 가장 바람직하다 작업을 진행함에 있어 복장은 항상 작업하기에 적합한가를 판단

하고 거추장스럽지 않은지 현재 공정에 맞는 보호구를 사용하고 있는지 본인 스스로

가 준비하고 확인해야 한다

나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화

- 58 -

황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성1)1)1)1)

경제성-

전해질로써 값싸고 공업적으로 안정하게 제조되는 황산(H2SO4유산 을 사용하는 것 전)

해조작이 다른 방법에 비해 간담함 전해 전압이 낮고 소비전력이 적게 드는 것 전해액

에 독성의 물질이 포함되어 있지 않고 의 걱정도 없기 때문에 폐액처리가 BOD COD

용이한 것등으로 가장 싸고 경제적인 양극산화 처리법으로 넓게 이용되고 있다

투명성-

얻어지는 피막은 다른 전해액에서 생성되는 피막에 비해 투명성이 높고 많은 실용합금

에 대해 무색의 피막을 형성한다 전해연마 화학연마 등의 광휘처리 후의 양극산화 피

막처리로 적당하다 또 무색의 피막은 염색 착생에도 좋다 피막의 투명도는 순도가

높은 알루미늄 일수록 양호하다 합금 원소의 는 피막의 투명도에 거의 영향이 없지 Mg

만 규소 철 망간 등은 투명도를 저하 시킨다(Si) (Fe) (Mn)

염색성-

얻어지는 피막은 활성도가 높고 염료의 흡착성이 좋기 때문에 유기 무기 염료에 의한

염색 인쇄가 용이하다

내식성 내마모성 및 경도-

내식성 내마모성이 양호하고 경도가 높은 피막을 얻을 수 있다 건축자재 공업제품 가

정용품 네임 프레이트 기계부품 장식품 등의 분야에서 요구되는 성능을 만족시켜 널-

리 이용되고 있다

피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계2)2)2)2)

표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건7777

- 59 -

표 에 표시된 수치는 어디까지나 공업적으로 유용한 피막을 얻는 범위이며 이 조건7

내에서 용도에 맞는 성능을 얻을 수 있는 처리 조건을 설정할 필요가 있다 황산 피막

은 용해성이 강한 상을 전해액으로 하기 때문에 처리 조거의 성능에의 영향은 대단히

크다 또한 각종 처리 조건이 피막과 욕 조건에 미치는 영향은 표 와 같다 2

표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향8888

경질피막법경질피막법경질피막법경질피막법2)2)2)2)

경질 양극산화 피막-

알루미늄 및 그 합금을 양극산화해서 화성한 피막은 종래 그 내식성을 이용하기도 하

고 착색 등에 의해 장식 목적에 이용하는 것이 주된 용도였다 그러나 최근에는 종래

의 양극산화 피막을 개량해 두껍고도 단단한 것을 얻을 수 있게 되었고 이미 경질 양

극산화 피막으로써 넓게 이용되며 그 우수한 특성을 발휘하고 있다

이 가볍고도 가공성이 좋은 금속과 표면에 화성되는 극히 단단한 피막과를 합쳐서 이

용하면 금후 더욱 용도를 확대할 수 있을 것으로 기대된다 규격으로는 30 이상의 피

막에 대해서도 품질이 규정되어 있지만 경질양극산화피막이라고 불려지는 것은 특별

한 규격이 있는 것은 아니고 일반적으로 표 에 표시하듯이 경도나 내마모성이 큰3 20

이상의 두꺼운 피막을 경질 양극산화 피막이라고 부르고 있다

- 60 -

표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류9999

피막 화성법피막 화성법피막 화성법피막 화성법3)3)3)3)

경질 양극산화 피막 화성법의 초기 연구는 종래 일반의 피막 화성에 사용되어온 황산

용 및 수산욕으로 실용화되어 왔다 그 후 양극산화 처리 기술의 진보와 함께 여러가

지 욕조성 및 화성 조건이 연구되어 황산용법 황산 수산혼합욕법 수산욕법 외에 각

종의 무기산 유기산 방향족설폰산 알코올 등을 혼합 또는 첨가해서 몇 가지에 방법

이 개발되었다

이들의 방법의 공통점은 종래의 아노다이징 화성 조건과 다른 필수 조건으로서 고전

류 밀도 저온 교반의 조건을 충분히 만족시키는 것이다 전류밀도를 보통 화선의 3

부로 하고 피막의 생성을 단시간에 행하여 전해액에 담겨있는 시간을 가능한 한2~5

짧게 하는 것이다 또 전해액에 의한 피막의 용해를 억제하기 위해서는 액온을 낮게 하

고 전해에 의해서 발생하는 열을 교반에 의하여 확산해 나가는 것이 중요하다 따라서

황산액과 같은 부식이 심한 전해액을 사용하는 경우에는 욕온도를 이하로 냉각해10

용해를 억제하는 것이 보통이다

황산욕에 수산을 비롯한 우기산등을 첨가하는 것도 있으며 비교적 고온에서 피막화성

이 가증하다 그러나 이들 수종의 첨가제를 가한 욕은 조성이 복잡하고 관리가 어려운

문제점이 있다 더욱 경질 아노다이징 피막을 화성하는 경우에 일반적으로 사용하고

있는 직류 대신에 트수전류파형을 적용하는 것도 피막 품질의 향상에 효과가 있다 예

를 들면 전류회복 현상을 이용한 것 주기적으로 극성을 변환시켜 부전류를 흘리면서

피막을 화성하는 전류 반전법 등이 있다

- 61 -

그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진21 ( ) 21 ( ) 21 ( ) 21 ( )

재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험5555

그림 는 드럼수명 측정 시험결과에 사용된 장비 사진이며 그림 는 조도측정에 사21 22

용된 장비의 사진이다

그림 는 조도실험결과를 나타낸 것이다 단면곡선에서 기준길이를 취하여 다24 ~ 27

섯 번째 높은 산과 다섯 번 째 깊은 골을 지나는 두 직선사이의 간격을 나타내는 점10

평균 거칠기 는Rz 10~18 값을 확인하였다 단면곡선에서 중심을 긋고 그 골에

해당하는 부분을 중심에 대해서 대칭 변환 후 구해지는 평균높이를 나타내는 중심

선 평균거치기 는 의 고른값을 확인하였다Ra 012~022

그림 은 재제조된 드럼카트리지의 성능시험 결과 값을 나타낸 것이다 그림 에30 30

서 보는 바와 같이 최종 사용가능한 용지의 장수는 약 장으로 나타났다 이12000

는 정품 토너 용량이 약 천장인것을 감안할 때 재제조시에도 사용가능한 것을 확3

인하였다

- 62 -

그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진22 22 22 22

그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진23 23 23 23

- 63 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과24 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과25 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 2

- 64 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과26 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과27 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 2

- 65 -

그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과28282828

- 66 -

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222

가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정

- 67 -

제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도4444

기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표 가중치가중치가중치가중치평가기준평가기준평가기준평가기준 평가방법평가방법평가방법평가방법

평가기관 등평가기관 등평가기관 등평가기관 등지원전지원전지원전지원전 지원후지원후지원후지원후

도금두께 20 불균일 4-6 실제품성능평가

표면조도 15 불균일15-17

실제품성능평가

감광코팅층 용해속도 30 12

mincycle

8

mincycl

e

자체평가

세정공정 최적화 모듈설계 및 구축 15 - - 현장실사

드럼 사용 수명OPC 20 -12000

pages성능평가

- 68 -

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

드럼의 감광코팅층 제거용 최적 용매 및 혼합용매의 기술지원은 생산량과 직OPC

접적으로 연관되어 있어 향후 주 삼텍의 매출신장으로 이어질 것으로 판단된다 ( )

이는 현재 비철금속의 원자재 상승으로 인해 토너 카트리지 재제조 업계의 원가인

상이 유발되고 있어 재제조된 고광택 드럼의 안정적인 공급은 재제조 업계의OPC

안정화를 이룩할 수 있음 또한 현재 전부 수입에 의존하는 알루미늄 드럼의 OPC

간접적인 수입대체효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다

- 69 -

Page 12: 아노다이징기술을이용한고광택감광드럼 재제조공정의양산화기술지원 · 과제보유번호 연구기관 2007.07.01~2008.06.30 연구사업명 부품소재전문기업기술지원사업

- 12 -

기술정보제공 건기술정보제공 건기술정보제공 건기술정보제공 건2 82 82 82 8

NONONONO 일자일자일자일자 구체적 내용구체적 내용구체적 내용구체적 내용 증빙유무증빙유무증빙유무증빙유무

1 년 월 일2007 8 9 전기도금융 불용성 양극 기술관련 기술자료

2 년 월 일2007 11 2 양극산화 피막의 결함 및 대책

3 년 월 일2007 12 5 양극산화법 특징과 조건관련 기술정보

4 년 월 일2007 1 4 양극산화 열적안정성 논문외 건4

5 년 월 일2008 1 22 리사이클 제품과 특허권외 건3

6 년 월 일2008 3 12 양근산화 관련 논문외 건2

7 년 월 일2008 4 18 드럼관련 논문 및 특허 기술정보OPC

8 년 월 일2008 5 6 양근산화 피막 특성 논문외 건2

시제품제작 건시제품제작 건시제품제작 건시제품제작 건3 13 13 13 1

NONONONO 일자일자일자일자 구체적 내용구체적 내용구체적 내용구체적 내용 증빙유무증빙유무증빙유무증빙유무

1 년 월 일2008 5 29 세탁조 설계 및 설치 현장실사

- 13 -

시험분석 건시험분석 건시험분석 건시험분석 건4 174 174 174 17

NONONONO 일자일자일자일자 구체적 내용구체적 내용구체적 내용구체적 내용 증빙유무증빙유무증빙유무증빙유무

1 년 월 일2008 1 21 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 1

2 년 월 일2008 2 12 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 2

3 년 월 일2008 3 6 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 3

4 년 월 일2008 3 7 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 4

5 년 월 일2008 3 10 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 5

6 년 월 일2008 3 21 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 6

7 년 월 일2008 3 31 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 7

8 년 월 일2008 4 18 드럼 기어 부분 구조분석(FT-IR)

9 년 월 일2008 4 25 드럼 기어 부분 열분석 차(TGA DSC) 1

10 년 월 일2008 5 8 드럼 기어 부분 열분석 차(TGA DSC) 2

11 년 월 일2008 5 22 알루미늄 드럼 표면분석 차 알루미늄1 ( 5000)

12 년 월 일2008 6 5 알루미늄 드럼 표면분석 차 알루미늄2 ( 5000)

13 년 월 일2008 6 12 드럼 최종평가 차OPC (1 )

14 년 월 일2008 6 17 드럼 최종평가 차OPC (2 )

15 년 월 일2008 6 19 드럼 최종평가 차OPC (3 )

16 년 월 일2008 6 24 드럼 최종평가 차OPC (4 )

17 년 월 일2008 6 27 드럼 최종평가 차OPC (5 )

- 14 -

기술지원실적 업로드 건기술지원실적 업로드 건기술지원실적 업로드 건기술지원실적 업로드 건5 245 245 245 24

NONONONO 일자일자일자일자 구체적 내용구체적 내용구체적 내용구체적 내용 증빙유무증빙유무증빙유무증빙유무

1 년 월 일2007 8 9 전기도금융 불용성 양극 기술관련 기술자료

2 년 월 일2007 11 2 양극산화 피막의 결함 및 대책

3 년 월 일2007 12 5 양극산화법 특징과 조건관련 기술정보

4 년 월 일2007 12 17프린터의 폐토너 잉크 카트리지 재제조

기술현황 교육

5 년 월 일2008 1 9 레이져 프린터의 구조 및 작동원리 교육

6 년 월 일2008 1 21 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 1

7 년 월 일2008 2 12 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 2

8 년 월 일2008 3 6 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 3

9 년 월 일2008 3 7 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 4

10 년 월 일2008 3 10 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 5

11 년 월 일2008 3 21 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 6

12 년 월 일2008 3 31 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 7

13 년 월 일2008 4 18 드럼관련 논문 및 특허 기술정보OPC

14 년 월 일2008 4 25 드럼 기어 부분 구조분석(FT-IR)

15 년 월 일2008 5 8 드럼 기어 부분 열분석 차(TGA DSC) 1

16 년 월 일2008 5 22 드럼 기어 부분 열분석 차(TGA DSC) 2

17 년 월 일2008 6 5 알루미늄 드럼 표면분석 차 알루미늄1 ( 5000)

18 년 월 일2008 6 10 알루미늄 드럼 표면분석 차 알루미늄2 ( 3000)

19 년 월 일2008 6 12 드럼 최종평가 차OPC (1 )

20 년 월 일2008 6 17 드럼 최종평가 차OPC (1 )

21 년 월 일2008 6 19 드럼 최종평가 차OPC (1 )

22 년 월 일2008 6 24 드럼 최종평가 차OPC (1 )

23 년 월 일2008 6 27 드럼 최종평가 차OPC (1 )

24 년 월 일2008 6 30 세정조 공정개선을 통한 생산속도 향상

- 15 -

목 차목 차목 차목 차

제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요1111

제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성1111

아노다이징의 개요아노다이징의 개요아노다이징의 개요아노다이징의 개요1111

가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징

나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사

다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질

라 양극산화 공정라 양극산화 공정라 양극산화 공정라 양극산화 공정

프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황2222

가 재제조 산업가 재제조 산업가 재제조 산업가 재제조 산업

나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업

참여기업의 현황 및 애로기술참여기업의 현황 및 애로기술참여기업의 현황 및 애로기술참여기업의 현황 및 애로기술3333

제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표2222

기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격1111

가 기술지원의 최종목표가 기술지원의 최종목표가 기술지원의 최종목표가 기술지원의 최종목표

나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격

제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용3333

세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용1111

제 장 국내제 장 국내제 장 국내제 장 국내2222 ㆍㆍㆍㆍ외 기술현황외 기술현황외 기술현황외 기술현황

제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과3333

제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행1111

드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정1 OPC1 OPC1 OPC1 OPC

가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도 OPC OPC OPC OPC

폐플라스틱 정성분석폐플라스틱 정성분석폐플라스틱 정성분석폐플라스틱 정성분석2222

가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석

나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석

- 16 -

최적용매선정최적용매선정최적용매선정최적용매선정3333

가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정

아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화4444

가 아노다이징의 전처리가 아노다이징의 전처리가 아노다이징의 전처리가 아노다이징의 전처리

나 아노다이징 고전 최적화나 아노다이징 고전 최적화나 아노다이징 고전 최적화나 아노다이징 고전 최적화

재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험5555

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222

가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정

제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도4444

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

부 록부 록부 록부 록

기술지원 일지기술지원 일지기술지원 일지기술지원 일지1111

국내 외 기술 정보 제공 요약 목록국내 외 기술 정보 제공 요약 목록국내 외 기술 정보 제공 요약 목록국내 외 기술 정보 제공 요약 목록2222 ㆍㆍㆍㆍ

시험분석자료시험분석자료시험분석자료시험분석자료3333

- 17 -

제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요1111

제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성1111

아노다이징의 개요아노다이징의 개요아노다이징의 개요아노다이징의 개요1111

가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징

알루미늄 금속은 대기 중에서 자연적으로 표면에 산화알루미늄 피막이 생성되어 소

자를 보호하므로 내식성이 우수하고 연전성도 우수하며 성형 절삭 가공도 용이하

다 순수 알루미늄을 주성분으로 하여 구리 마그네슘 니켈 망간 규소 아연 등을

첨가하여 제조한 알루미늄 합금은 연신성 및 인발성이 우수하고 가벼우며 튼튼하

고 미관이 수려한 특성 때문에 알루미늄재 알루미늄 알루미늄 합금 는 다양한 용도( )

로 사용되며 이러한 알루미늄재의 표면처리를 기술화하여 내구성 및 내식성이 우

수한 소재로 가공하는데 이용된다

알루미늄은 철 다음으로 많이 사용되고 있는 제 의 금속재질로서 성장하고 있는 금2

속이며 알루미늄의 사용처는 다음과 같다

고층건물의 건축자재용 내외장재-

자동차의 내외장재 및 구조물-

항공기용 내외장재 및 구조물-

선박의 내외장재 및 구조물-

전기통신기기의 외장형 패널 내장형 케이스-

컴퓨터의 내외장재-

군사기물 용도-

광학 부품 용도-

음향기기의 프론트 판넬-

각종 기계부품-

필기구를 비롯한 사무용품-

주방용품을 비롯한 다양한 가정용제품-

- 18 -

각종 장신구 및 화장품 용기-

나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사

알루미늄은 규소(SiO2 에 이어 지각표면층에 가장 많이 매장되어 있는 원소이며 알)

루미늄 산화물로서 생긴 귀금속 종류로는 루비 사파이어 등이 있다 알루미늄은 대

략 년 전부터 산업용으로 널리 활용되기 시작하였다120

알루미늄은 년 영국의 과학자인 험프리 데이비1807 (Humphry Davy 1778~1829)

에 의해 발견되었으며 험프리 데이비는 황산 알루미늄과 탄산카리움의 복합염인

명반에 포함되어 있는 융체를 전기분해하여 알루미늄을 분리하고자 최초로 시도 하

였으나 실패 하였고 그 이후 년 덴마크의 한스 크리스찬 엘스테드 1825 (Hans

가 염화알루미늄을 카리움 아말감으로 환원하여 최Christian Oersted 1777~1851)

초로 알루미늄의 분리에 성공 하였다 년 독일의 프리드리히 뵐러 1827 (Friedrich

는 염화알루미늄을 카리움으로 환원하여 알루미늄 분말을 얻Wohler 1800~1882)

었고 년 보다 순수한 알루미늄을 얻어 비중 및 화학적 성질을 측정하였다 1845

년 프랑스의 생트클레드빌1854 (Henri Etienne Sante-Claire Deville 1818~1881)

은 뵐러의 방법을 개량하여 나트륨에 의해 알루미늄을 분리하였다 년 영국의 1859

가하트가 드빌의 방법에 의해 알루미늄의 제련을 시작하였으며 년 미국의 찰 1896

스 마틴 홀 은 빙정석을 용제로 하여 알루미늄을(Charles Martin Hall 1863~1914)

녹여 그 용액을 전기분해하여 알루미늄을 환원 추출 하였다 이 방법은 현대의 알

루미늄 전해법의 기초가 되는 방법이었다

같은 시기에 프랑스의 화학자 폴 에루 (Paul Louis Toussaint Heroult

도 같은 방법으로 알루미늄을 추출하였다 그래서 이 방법을 홀 에루1863~1914) -

법이라고 명명하였다 이후 년 오스트리아의 칼 죠셉 바이어가 규산분이 적은 1888

보오크사이트를 알칼리로 용해하여 알루미나를 추출하는 방법을 고안하였다 이 방

법은 순도가 높은 산화알루미늄을 경제적으로 얻을 수가 있는데 수산화나트륨 수

용액과 가온 가압반응 시켜 알루민산나트륨 수용액을 만들어 보크사이트의 불순물

인 규소 철 티탄의 산화물을 불용성 잔재로 남기고 카올린계 반응성 실리카는 탈

규소 반응에 의해서 불용성 알루미노규산알칼리염을 만든다 여과된 알루미난나트

륨 수용액은 냉각한 다음 수산화알루미늄 결정의 종자를 가해서 교반 방치하면 가

수 분해하여 수산화알루미늄으로 분리하고 모액은 조정모액으로서 보크사이트 용

해공정에 순환 사용된다 가수분해하여 석출한 수산화알루미늄은 회전로에서 가열

되고 탈수하여 순도가 높은 산화알루미늄을 제조할 수 있다 이 방법을 바이어 방

법이라고 하며 오늘날 알루미늄 산업의 기초가 되는 것이다

- 19 -

다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질

알루미늄의 물리적 화학적 성질은 표 과 같다1

표 알루미늄의 성질표 알루미늄의 성질표 알루미늄의 성질표 알루미늄의 성질1111

분류분류분류분류 특성특성특성특성

기호 Al

원자번호 13

원자량 269815 gmol

비중 270

융점 6597

선열팽창계수(20 ) 239 micro-in

열전도도(20 ) 053 cal cm per 20 sec

비열(20 ) 0215 calg

전기저항 2655 microhm-cm

공간격자 면심입방격자 a=4043 Å

용해 알칼리 염산 황산 등

불용해 질산 아세트산 암모니아 등

또한 다음과 같은 알루미늄은 소재로서 우수한 특성을 지니고 있다

- 20 -

은백색의 광택을 가지는 부드러운 금속이다-

전성이 풍부하여 박막화하기 용이하다-

가공성에 필수적인 연성이 풍부하여 다양한 형상의 제조 및 가공이 용이하다-

시중에서 판매되는 알루미늄은 의 순도이며 주요 불순물은 규소- 9800~9985

와 철이다

합금처리 열처리 등에 따라 인장강도를- 7~60 kgmm2로 조정 할 수 있어 용도

에 따라 적절한 강도를 선정할 수 있다

열전도성과 전기전도성이 우수하다-

비중으로 보아 전형적인 금속이다 알루미늄의 비중은 동이나 철금속의 으로- 13

서 각종 제품의 경량화 목적에 유리하다

공기 중에 방치하면 자연적으로 내식성이 우수한 산화 피막을 형성한다-

비금속인 질소 황 탄소 등과 직접 화학반응하여 질소화물 황화물 탄화물이 된-

족 할로겐인 염소와 브롬과 화학 반응하여 각각 염화물 브롬화물을 만든다- 7A

산에 녹여 염을 생성시킨다-

염기에 녹여 수소를 발생시켜 알루민산염을 생성시킨다-

무독성이고 식품류와 반응도 하지 않아 가정용으로 우수하다-

재활용이 다른 금속보다 용이하다-

라 양극산화 공정라 양극산화 공정라 양극산화 공정라 양극산화 공정

알루미늄은 원래 활성적인 금속으로 공기 중에 노출되면 자연적 산화피막이 형성된

다 그러나 이것은 알루미늄 상의 도금 및 다른 금속의 코팅을 불가능하게 만든다

이런 자연 피막은 공업적 이용가치도 적으므로 인공적으로 더욱 두껍게 하여 10

이상의 산화피막을 만들며 이러한 과정을 양극산화라고 한다

양극산화 는 알루미늄을 전해액에서 양극으로 하고 전기를 통하여 양극(anodizing)

에 발생하는 산소에 의해서 알루미늄 면이 산화 되어서 산화알루미늄(Al2O3 피막이)

형성되게 된다 산화알루미늄 (Al2O3 피막은 투명 또는 반투명으로 내식성이 뛰어)

나고 다공질이어서 여러 가지 색으로 염색 가능할 뿐 만 아니라 알루미늄의 순도가

높을수록 아름답고 광택이 좋은 피막을 얻을 수 있어 공업용은 물론 장식용으로도

많이 사용되고 있다

- 21 -

양극산화를 포함한 모든 표면처리의 제조공정은 전처리 양극산화 혹은 표면처리

후처리로 크게 나눌 수 있다 전처리 공정은 가공소재의 표면에 있을 수 있는 오염

물질과 공정중이나 이송 중에 발생할 수 있는 오염 물질을 모두 제거 하여 표면처

리가 용이하도록 하는 과정이다 전처리 과정을 거친 가공소재를 양극 산화 한 후

후처리를 한다 후처리는 양극산화 후 생성된 양극파막상에 외관성과 장식성의 부

여 또는 내식성 및 내마모성과 같은 기능성을 향상하기 위한 처리 이다

양극상에서 일어나는 반응은 법칙에 의한 반응과 법칙에 따르지 않Faraday Faraday

는 반응으로 구분할 수 있다

전기 정련 또는 전기도금에서 가용성 양극의 용해기구는 위와 같지만 양극 산화의

경우에는 알루미늄은 위와 같은 기구에서는 용해되지 않는다고 한다

활성층과 전해액과의 경계면에서 OH-가 방전해서 산소가스가 발생하고 전자는 피

막을 통해서 알루미늄 양극에 흡수된다 알루미늄을 1 ampdm2정도의 전류밀도

로 전해할 때 순수한 알루미늄의 경우에는 산소가스의 발생이 보이지 않지만 알루

미늄합금의 경우에는 통과전기량의 통상 경우에 따라서는 이것 이상에10 ~20

상당하는 산소가스가 발생한다 10 ampdm2과 같은 고전류밀도에서 전해하면 순

수한 알루미늄의 경우에도 알루미늄의 산화에 요구되는 이상의 과잉 산소가 가스로

서 발생한다

이온이 피막을 이동함에 따라 산화반응이 진행한다고 생각된다 가동이온중에는

H+ Al+++ O--

OH-외에 전해질의 음이온이 있다고 생각되고 이것의 거동에 대해

서는 여러 견해가 있다

알루미늄의 양극에서 수소를 생성하는 것은 두 극의 가스 중에 수소가스를 함유하

고 있고 황산법의 경우 황화수소를 발생으로 확인할 수 있다 비슷한 현상은 저전

장에 대한 연구결과 예를들면 알루미늄을 등의 수용액 중에서 양극 분극하면 NaCl

법칙에 기초를 두어 전해전류로부터 계산된 값보다 과대한 속도Feraday 10~20

로 용해하고 수소의 발생을 수반하는 것으로 알려져 있다

특히 알루미늄의 양극산화는 법칙에 따르는 반응으로서 그 양극산화 방정Faraday

식은 다음과 같다

- 22 -

마 피막의 구조마 피막의 구조마 피막의 구조마 피막의 구조

다공성 양근산화 피막의 구조에 대해서는 그 모델이 여러 가지가 발표되고 있으나

가지의 대표적인 모델로 나타낼 수 있다3

그림 의 는 년에 제출된 등의 모델로서 전자현미경 관찰에 비해 미1 (a) 1953 Keller

세골 셀 활성층 및 벽의 구조를 나타내고 그것에 기하학적 칫수를 부여한 획기적

인 것으로 기본적인 형성에 있어서는 현재도 큰 변화가 없다 그림 는 (b) Akabori

의 모델로서 활성층은 약 50Å의 알루미늄을 과잉으로 함유하는 Al2O3로 이루어져

있으며 셀의 성장에 따라 각 셀간에 이 알루미늄을 과잉 함유한 Al2O3의 층이 개재

한다고 한다 또한 미세공단 면의 형태는 수산피막에서는 거의 원형이지만 환산피

막에서는 복잡한 형상을 나타낸다고 보고되고 있다 그림 는 년에 발표된 1(c) 1962

의 콜로이드 모델로서 다공성의 의미를 기하학적인 기공에 중점을 두지 않Murphy

고 산화물의 콜로이드적 성질의 변화에 의해 설명한 것으로 알루미늄 소지에 가장

가까운 쪽은 완전히 무수 Al2O3이지만 외측으로 감에 따라 미세한 산화물 콜로이드

입자의 외면에 물 및 기타 이온이 흡착하여 전도성을 가지는 부분으로 형성된다

의 모델(a) Keller 의 모델(b) Akabori 의 콜로이드 모델(c) Murphy

그림 양극산화피막의 구조 모델그림 양극산화피막의 구조 모델그림 양극산화피막의 구조 모델그림 양극산화피막의 구조 모델11111111

프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황2222

가 재제조산업가 재제조산업가 재제조산업가 재제조산업

- 23 -

재제조 은 고장 폐기 또는 교환된 물건을 회수하여 신제품과 같(remanufacturing)

은 상태로 만들어내는 일련의 과정을 의미한다 재제조는 제품의 수명을 연장시키

는 것과 같은 효과를 가지며 그 결과 폐기됨으로 인해 그대로 손실이 되는 원재료

에너지 및 노동력 등 생산요소를 크게 절약할 수 있다

미국의 경우 재제조는 산업에 따라 상이한 명칭으로도 불리는데 자동차부품산업의

경우에는 레이져 토너 카트리지의 경우는 타이어 재제ldquorebuildingrdquo ldquorechargerrdquo

조의 경우는 로 표현되고 있으며 대신ldquoretreaderrdquo ldquoremanufacturingrdquo

이란 표현이 사용되는 경우도 있다 재제조는 비교적 최근에 등장한ldquorecoditioningrdquo

개념으로 이와 유사한 개념으로는 재활용 재사용 수리 등이 있다 이러한 개념들

은 모두 못 쓰게 된 제품을 그대로 매립 소각 등의 방법으로 완전히 폐기하지 않

고 이를 다시 이용한다는 점에서 재제조와 유사하다 그러나 재제조와 재활용 재사

용 및 수리는 가치가 새로 창출되는 과정이 크게 상이하다

재활용은 폐제품이 원재료 생산에 다시 투입되는 것으로서 주로 신문지 유리병 및

알루미늄 캔과 같은 소비재가 대상이 된다 이러한 제품들이 소비가 된 후에 폐기

물 처리 과정에서 수거를 통해 회수되어 원자재 형태로 돌아가 제품생산 과정에 원

재료로 사용되는 것이 재활용 과정이다 수리는 고장 또는 성능 저하의 원인을 찾

아내어 문제된 부품을 고치거나 또는 교체하는 것을 의미한다

이에 비해 재제조는 생산된 제품이 성능 등 상품으로서의 모든 면에 있어서 신제품

과 거의 유사한 상태가 되도록 폐제품을 완전히 분해하고 부품을 수리 또는 교체하

고 검사를 하는 과정으로서 재활용 등에 비해 훨씬 확대된 개념이다 그러나 재제

조 개념이 이렇게 명확히 사용되고 있는 것만이 아니다 우리나라에서도 일부 분야

에서는 와 재제조와 같은 개념으로 사용되고 있고 일본의 경우에도 정책적rebuild

으로는 재제조 개념이 별도로 구분되지 않고 재사용 범주의 하나로 간주되어 사용

되고 있다 따라서 재제조품은 다음과 같은 조건을 만족시키는 제품이라고 말할 수

있다

재제조 제품의 주 구성 요소는 사용되다 폐기된 제품-

폐기된 제품은 그 부품의 성능이 충분히 판별될 수 있는 수준까지 해제-

중고제품의 부품은 철저히 세척되고 먼지와 부식이 없는 상태로 수리-

분실되었거나 결함이 있거나 부서진 또는 많이 닳아버린 부품들은 모두 정상적-

으로 기능을 할 수 있는 수준으로 수리가 되거나 또는 새 부품 재제조된 부품 또

는 성능이 정상적인 충고부품으로 교체

- 24 -

재제조된 제품의 모든 기능이 정상적으로 작동할 수 있도록 필요한 경우 각 부-

품에 대해 기계가공 재감기 재마감 또는 기타 필요한 조치가 취해짐

각 부품은 다시 조립되고 동종의 신제품과 동일한 성능을 갖는지 검사-

그림 내구재의 물질 순환 고리그림 내구재의 물질 순환 고리그림 내구재의 물질 순환 고리그림 내구재의 물질 순환 고리2 2 2 2

재제조된 상품의 특성 중 가장 중요한 것은 재제조품의 성능이 신제품에 비해 뒤떨

어져서는 안된다는 것이다 이러한 특성으로 인해 선진국에서는 재제조업체가 재제

조 제품의 품질을 보증하는 경우가 일반적이다 이렇게 제조된 재제조 제품들은 재

제조산업이 가장 발달한 미국의 경우 신제품 가격이 수준에서 판매되고45-65

있다 재제조의 개념은 원재 생산에서부터 원자재 제조과정에서의 가공 사용 재사

용 재제조 재활용 및 최종적인 폐기과정을 보여주는 생산과정에서의 물질 순환과

정을 살펴보면 보다 명확히 이해할 수 있다 그림 참고 ( 1 )

나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업

프린터 생산업체에서 판매하는 원제품에 비해 저렴한 가격대의 재제조 카트리지에

대한 수요가 증가하면서 토너카트리지 재제조산업은 호황에도 불구하고 무분별한

영세업체의 난립으로 여러 가지 문제점을 발생시켰다

- 25 -

사용 후 토너카트리지 재제조산업을 활성화에서의 장점은 부품공급 부담의 일정부

분을 재제조 제품으로 대체하여 부품공급 의무부담이 완화되고 에너지 및 자원은

원제품에 비해 이상 절약이 가능하다는 것이다 현재 우리나라의 사용 후 토너80

카트리지 재제조 관련 주요 문제점으로는 대부분의 업체가 재제조에 대한 개념 인(

식 의 결여에 기인하여 단순히 사용 후 토너카트리지를 닦아서 재충진하여 재사용)

하는 것이다 또한 사용 후 카트리지의 소유권 문제 지적재산권 문제 등으로 원제

조업체와의 분쟁이 발생할 가능성 또한 매우 높다 우리나라에서 재제조와 관련된

일반 현황 및 문제점은 다음과 같다

원토너 카트리지는 년 기준 만개가 판매 재제조 토너카트리지 생산량- 2003 184

은 만개 사용134

년 기준 원토너 카트리지 공급량 대비 재제조율은 로 추정- 2003 243

토너카트리지의 재제조시 원토너 업체의 상표를 삭제하지 않으면 현행 상표법-

및 부정경쟁방지법에 저촉될 소지가 있음

토너카트리지 원제조업체에서 사용 후 카트리지의 회수에 적극적으로 참여할 경-

우 회수된 카트리지를 물질 재활용에 앞서 재제조를 우선 고려하도록 하는 제도적

장치가 필요

현행 재제조 토너카트리지의 품질평가는 전문화된 표준 및 규격이 미완의 상태-

로 재제조 토너카트리지의 품질제고를 위한 법적 제도적 장치의 마련이 필요

토너카트리지 업체의 대부분은 종업원 명 이내의 영세 소규모 업체로 그 수- 3-4

는 약 개 이상으로 추정250

참여기업의 현황 및 애로 기술참여기업의 현황 및 애로 기술참여기업의 현황 및 애로 기술참여기업의 현황 및 애로 기술3333

주 삼텍은 기존의 재제조 업체들에서 행하여지고 있는 폐 프린트 카트리지 재활용( )

기술에서 탈피하여 폐 프린트 카트리지를 완전 분리 후 각각의 부품별 회수를 통

한 재활용 기술 및 아노다이징 공정을 도입한 고광택성 감광 드럼을 생산하고 있는

재제조 부품전문기업이다 일반적으로 폐 프린터 카트리지를 이용한 재제조 산업은

카트리지의 분리 후 회수된 의 간단한 표면처리 공정을 통한 재활용 기OPC Drum

술로 이미 유럽의 여러 선진국 및 국내 일부 기업에 의해 시도되어오고 있다 하지

만 기존의 공정을 탈피하여 회수된 폐카트리지를 선별lsquo rarr 부품관리 rarr 세정 rarr 고

광택 아노다이징rarr 고순도 알루미늄 회수 표면감광코팅 감광드럼 제조 등의 각rsquorarr rarr

공정을 통하여 폐카트리지를 이용한 감광드럼을 재제조하고 있으며 이에 대한 특허출

원을 완료한 상태이다

- 26 -

그림 토너 카트리지 재제조 공정그림 토너 카트리지 재제조 공정그림 토너 카트리지 재제조 공정그림 토너 카트리지 재제조 공정3 3 3 3

폐자원을 이용한 신규시장을 형성할 수 있는 재생자원화 기술을 보유하고 있음에도 불

구하고 국내 중소기업의 여건 상 전문 인력의 부족 및 기술습득의 어려움에 기인하여

그 기술적 한계를 극복하지 못하고 있는 실정이다 따라서 현 재제조 공정의 공정 최적

화 기술 드럼의 표면코팅 층의 제거 시 사용되는 신규 화학약품의 개발 그리고 생산

성을 극대화 할 수 있는 최적공정 설계에 대한 고급 전문 인력의 현장기술지도가 절실

한 상황이다

제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표2222

기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격1111

가 기술지원의 목표가 기술지원의 목표가 기술지원의 목표가 기술지원의 목표

폐프린트 카트리를 분리 세정공정을 통하여 얻어진 고순도 알루미늄을 아노다이징 기

술을 이용하여 고광택성을 갖는 감광 드럼의 고효율 회수공정 지원 및 드럼의 표면코

팅층의 제거 시 사용되는 각종 화학약품의 최적 배합비율과 최적화 공정기술 지원

- 27 -

나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격

공정개선공정개선공정개선공정개선 0신제품

제조기술0 품질향상품질향상품질향상품질향상 0

양산화양산화양산화양산화 0 시험분석 0 시제품 제작시제품 제작시제품 제작시제품 제작 0

제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용3333

세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용1111

감광코팅층 용해를 위한 용매 개발 및 적절한 혼합용매비율에 관한 기술지원

감광코팅층은 크게 세가지- (Blocking Layer Charge Generation Layer Charge

다른 필름으로 구성되어있다 따라서 세가지 필름을 동시에 제거할Transport Layer)

수 있는 용매 혹은 혼합용매에 대한 체계적인 기술지원

폐카트리지의 분해과정에서 발생되는 부산물의 분리공정 기술지원

수거된 드럼으로부터 고광택 고순도 알루미늄을 얻기 위한 전처리 분리공정- OPC

상에서 효과적인 플라스틱 기어부분과 분리기술 지원

합리적 세정공정 설계를 통한 폐 감광 드럼의 표면처리기술 지원

고생산성 세정공정을 위한 공정개선 기술지원-

고광택 특성을 갖는 아노다이징 공정기술 지원

드럼의 재제조 공정 합리화 방안 구축 지원OPC

기타 폐자원의 재활용 공정기술 지원

드럼이외의 부산물을 이용한 재활용 기술지원- OPC

화학물질을 동반하는 공정에서의 사용자 안전을 위한 반응원리에 대한 교육

합리적 공정운용을 위한 전문가 교육

기업의 품질시스템 구축을 위한 기술자문

제품의 신뢰성 향상을 위한 합리적 공정관리 시스템 구축 방안지원

- 28 -

기술지원의 목표기술지원의 목표기술지원의 목표기술지원의 목표 기술지원의 내용기술지원의 내용기술지원의 내용기술지원의 내용 기술지원범위기술지원범위기술지원범위기술지원범위

세정공정기술 확립

감광코팅층 분석-

고효율 용매 및 최적혼합용매-

고생산성 세정공정 설계기술-

아노다이징 공정 확립

아노다이징 공정분석-

최적 아노다이징 운전 조건확립-

고성능 전해액 구성 확립-

품질 신뢰성유지 시스템 구축-

기타 폐자원 재활용 기술

플라스틱 정성분석-

플라스틱 기어부의 재활용 기술-

컴파운딩 기술-

- 29 -

제 장 국내제 장 국내제 장 국내제 장 국내2222 ㆍㆍㆍㆍ외 기술현황외 기술현황외 기술현황외 기술현황

아노다이징 처리에 있어서 황산법은 년 영국 와 에1927 C H R Gower S O O Brien

의해 특허출원된 후 발전을 거듭하여 현재 세계적으로 가장 널리 보급되어 있는 방법

이다 전해질은 황산은 저렴하고 전해조작이 다른방법에 의하여 간단하며 생성된 피

막은 다른 방법으로 얻어진 피막보다 그 투명도가 좋기 때문에 알루미늄 합금에 적합

하다 합금성분에 의한 악영향이 적으며 피막의 색상도 옥살산보다 엷어서 염색에 적

합하다 또한 인가되는 전압이 낮고 전력소비량도 적으며 약품가격이 저렴한 장점이

있다 그러나 옥살산법보다 알루미늄의 용해량이 많고 생성되는 피막의 두께는 어느

정도 한계점을 가지고 있다 황산에 의한 피막의 용해가 크기 때문에 피막이 연한 단점

이 있다 황산피막은 다공성이며 내식성 내마모성이 양호하여 건재 공업용품 주방용

품 평판 기계부품 장식품등의 분야에서 널리 이용되고 있다 피막의 두께는 통상의

전해처리온도 약 에서( 20 ) 30~40 정도 얻어진다 공업적 처리조건은 한국공업규

격 을 표 및 표 에 나타내었다 여기에서 전해액의 농도와 온도 전류밀도KSD 9531 2 3

그리고 전해시간 등은 피막의 두께 경도 내식성 다공성등과 밀접한 상관관계를 가지

고 있으며 또한 알루미늄 용존량 교반공기량등도 무시할 수 없는 인자이다

표 황산법의 양극 산화 처리 조건표 황산법의 양극 산화 처리 조건표 황산법의 양극 산화 처리 조건표 황산법의 양극 산화 처리 조건2 (KSD 9531)2 (KSD 9531)2 (KSD 9531)2 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건 허 용 치허 용 치허 용 치허 용 치

전해액 조성 황산 10 ~30 plusmn2

알루미늄 이하20gL

욕 온도 15 ~ 25 plusmn2

전류밀도 60 ~ 300A plusmn7

시 간 피막두께에 필요한 시간

욕 전압 설정전압 plusmn2V

- 30 -

표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건

전해액 조성 황산 15

알루미늄 5 gL

욕 온도 21 plusmn 1

전류밀도 130A plusmn 5

시 간분30 ~ 10 의 경우(A 6063 )

분60 ~ 18 의 경우(A 6063 )

욕 전압 16V

옥살산법은 년 일본에서 개발되었으며 옥살산 알루마이트법으로서 널리 공업적으1926

로 이용되어 왔다 한편 독일에서는 법으로 공업화되어 있다 옥살산은 고가이 Eloxal

고 교직 중첩 전원설비를 사용해야 하며 조작이 복잡하여 단위처리면적당 소비전력이

높은것 외에도 피막이 흰색을 띄게 되기 때문에 최근에는 그 신장이 둔화되고 있다 그

러나 황산피막보다 피막의 염색성은 떨어지지만 내식성 내마모성이 우수하기 때문에

일용품의 일부와 특히 외관은 문제되지 않지만 고도의 피막성능을 요하는 공업용품등

에 이용되고 있다 공업적 처리조건은 한국공업규격 을 예로 들면 표 및 표 KSD 9530 4

와 같다5

표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건 허 용 치허 용 치허 용 치허 용 치

전해액 조성 유리산 2 ~ 5 plusmn1

알루미늄 이하20gL

욕 온도 15 ~ 35 plusmn4

전류밀도

직류와 교류의 경우

교류 40 ~ 350A

교류 40 ~ 700A plusmn7

교류의 경우 80 ~ 700A

시 간 피막두께에 따른 시간

욕 전압 설정전압 plusmn15V

- 31 -

표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건

전해액 조성 유리산 3

알루미늄 5 gL

욕 온도 28 plusmn 2

전해밀도

직류와 교류의 경우

직류 130A

교류 100A

시 간분25 ~ 6 의 경우(A 1100 )

분38 ~ 9 의 경우(A 1100 )

욕 전압직류 25 V

교류 80 V

피막의 성질피막의 성질피막의 성질피막의 성질 피막의 생성피막의 생성피막의 생성피막의 생성 온도 농도의 영향온도 농도의 영향온도 농도의 영향온도 농도의 영향 조작조작조작조작 실시조건의 예실시조건의 예실시조건의 예실시조건의 예

교교교교

류류류류

법법법법

연하고 표면에 요철

이 있으며 직류법과

동일한 두께의 경우

내식성이 양호함

적음

교류전류계의 읽기

에 을 곱하면036

직류값에 해당됨

농도의 영향은 큼 간단함

40~60 V

2~3 Adm2

25~30

분5~60

직직직직

류류류류

법법법법

경도가 크나 침식에

위해 구멍이 생김많음

액온을 낮게 유지

해 주어야 하고

농도의 영향은 적

간단함

40~60 V

1~2 Adm2

18~20

분10~60

교교교교

직직직직

중중중중

첩첩첩첩

법법법법

경하고 내식성이 있

고 최상의 피막을 얻

을 수 있음

많음

단시간에 두꺼운 피

막을 얻을 수 있음

보통

복잡하고

전력 소

모 량 이

많음

DC 25~30 V

1~3 Adm2

AC 40~80 V

1~3 Adm2

20~30

분15~60

- 32 -

크롬산법은 에 의해 년 영국에서 개발되어 수상비행기용 듀랄Bengough-Stauart 1923

루민의 방식을 목적으로 사용되었다 대표적인 방법으로는 단계적인 전해전압을 상승

시키는 법과 정전압 전해에 의한 미국 표준국의 방법이 있다 피막Bengough-Stauart

의 외관은 불투명하고 암회색을 띈 에나멜색이다 표준상태에서 생성되는 피막두께는

2 ~ 5 정도이므로 내마모성은 좋지 않지만 같은 두께의 다른 피막에 비하면 내식성

은 양호하다 처리조건으로 법은 전해액은 크롬산을 함유하 Bengough-Stauart 25

며 전해온도는 40 plusmn 2 로 하고 전해전압은 에서 까지를 분간 서서히 상승 0 V 40 V 10

시켜 에서 분간 유지하고 다시 분간 까지 상승시켜 최후의 분간은40 V 20 5 50 V 5 50 V

로 유지한다 이때 전류밀도는 01 ~ 05 정도이다 정전압 크롬산법에서는A 5 ~

의 크롬산전해액을 사용하고 전압은 처리시간은 분정도이다10 40 V 30

종류종류종류종류

조건조건조건조건옥 실 산 법옥 실 산 법옥 실 산 법옥 실 산 법 황 산 법황 산 법황 산 법황 산 법 크 롬 산 법크 롬 산 법크 롬 산 법크 롬 산 법

농도H2C2O4

(1) 3~5 (2) 10H2SO4 10~20 CrO3 3

온도(1) 20~30

(2) 15~60

(1) 15~22

옥살산을 첨가하면(2)

35까지

40plusmn20

전압(1) AC 40~80 V

(2) DC 25~30 VAC 15~25V

로부터 서서히DC = 0V

상승해서 로 하고40V

최후 분간은 로 유지5 50V

전류밀도(1) AC 1~3 Adm

2

(2) DC 1~3 Adm2

05~15 Adm2

03~04 Adm2

시간 분10~60 분5~100 분60

피막두께

H2C2O4 5 30plusmn2

AC 3 Adm2

분간에 40

10~12

H2SO4 20 30plusmn5

DC 10 Adm2

분간 20

에 5~7

분간에15 3~35

특징

특히 순 에 대해서는Al

경도 내식성 등 가장

우수한 피막을 얻는다

탈지력이 좋고 저질 Al

에도 광택이 좋으며 단

점으로 전력과 약품의

소비가 많음

설비가 많이 드나 유지

가 용이하고 유지비가

적으므로 보급이 많아

지고 있다 탈지력은 작

으나 합금 및 착색용 Al

양극산화에 적합함

투랄루민계에 적합한 양

극산화법이며 내식성이

있고 회색의 무광택 피

막이며 강도가 약하다

착색에는 적합하지 않음

- 33 -

그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도44441111

- 34 -

양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책

결함항목결함항목결함항목결함항목 원 인원 인원 인원 인 대 책대 책대 책대 책

버닝

버프버닝

전해액 온도 불균일

국부적 고전류밀도

수산화 알루미늄 버닝

연마조건의 적정화

액순환 교반량증가

전해파형의 평활화 전류밀도 낮춤

수세 알루미늄처리량의 조정

숏트

제품과 리드선의 접점의 어긋

제품과 음극과의 접촉

압출후의 국부적 냉각부족

디스멋트부족

거는 방법 개선

극간거리조정 내부음극유치법 개선

균질 한 냉각( )均質

질산농도증가 중크롬산카리첨가

욕중에서 흔든다

전해부식

접점불량

사용수로부터의 염소이온흡입

용접용후락스부착

인체의 땀이나 지문부착

중금속이온 흡입

유리산부족

중첩교류분 부족 수산법에 많(

음)

접점개량

순수사용

전해전의 충분한 세정

손장갑사용

중금속용출방지

산의보충

교류분 증가시킴

색얼룩

극비 의 부적당( )極秘

극간거리의 부적당

복잡한 형상

전류분포 불균일

교반부족 불균일

전해액 온도 상승

이물 부착( )異物

전해액 잔존

합금성분( )合金成分

염색조건

접점부족

음극면적조정

음극을 이동해 본다

음극배치의 고려

랙크접점수 증가

접점위치고려

전해액 순환량증가 냉각

수세를 충분히 한다

수세를 충분히 한다

재질확인

염색욕의 농도 관리p H

적정한 접점을 취한다

무지개

접점부족

전기접점불량

전해중단

표면적과 리드선의 적정화

리드접점부의 이탈방지

교반을 약하게 한다

- 35 -

결함항목결함항목결함항목결함항목 원 인원 인원 인원 인 대 책대 책대 책대 책

표면얼룩탈지불충분

재질 열처리의 불균일

탈지를 충분히 행한다

재질 열처리를 정확하게

표면거침소재의 조성부적합

엣칭조건의 부적합조건관리를 엄중하게 행한다

수산화나트륨 엣칭액의 노화 액관리 철저

버 닝 엣칭후 수세까지의 시간이 길다 엣칭후 신속수세

그림자모양 리드선에 의한 투영흔적 리드선위치에 주의할것

봉공얼룩물건의 겹침

온도의 불균일

물건이 겹치지 않도록 한다

온도분포를 균일하게 한다

액흐름

전해액을 유출

수세부족

맞춤시 불량

충분한 수세

스팟트개량

가스포겟틀 랙크각도의 부적합

공기교반 내부음극에서의 수소발생

적당한 틀과 랙크의 거는 각도선정

가스가 유출하도록 랙크를 만드로 건

크 랙 저온전해 봉공온도 가열 기계적 충격 이상의 가열을 피한다110

제품취급주의

성능결함 및

막두께부족

전해시간 짧고 전류밀도가 낮다

내부음극부족 및 음극면적부족

틀과 걸이 면적이 크다

리드의 접촉불량 탈막부족

리드의 전기용량부족

전기접점부족

전해액 온도가 높고 국부고열발생

합금조성의 부적합

적정시간과 전류밀도 선정

형상에 맞게 사용 및 이상전압이 안걸

리게 할 것

전류용량에 맞는 전해면적선정

리드부착개량 및 완전탈막

단면적이 큰 리드사용

접점증가

냉각 및 교반 순환을 충분하게

적절한 합금선택

내마모성 전해액 온도가 높고 전류밀도가 낮다 냉각 및 적정한 전류밀도 선택

내식성부족

전해시간이 너무 길고 전해액 농도가 높

합금조성의 부적합

전류밀도 높이고 전해시간단축 농도

적정유지

적절한 합금선택

불꽃유리산부족 전해액노화

전해액이 높고 전류밀도 불균일

산보급 및 전해액 일부교체

냉각 및 전류밀도 조정

박 리 정전이나중단 전해재생 및 가급적 전해중 중단을 피할

표면모양 알루미늄 주물 재료결함 엣칭조건 알루미늄 개선 및 주물재선택 엣칭액

선택

분취

전해액농도 용존알루미늄 증가

전해액 온도상승

수세부족

봉공액 오염

분석에 의해 조정관리

전해액 냉각 교반

수량 수세횟수 수세시간증가

봉공액 교환

- 36 -

재제조산업의 중요성과 경제적 효과 분석의 관점에서 볼 때 화석연료는 연소과정

에서 아황산가스 질소산화물 먼지 휘발성 유기화합물 먼지 등 대기오염물질과

이산화탄소와 같은 지구온난화 물질이 다량으로 발생한다 따라서 에너지 사용 감

소는 그만큼 대기질 개선에 기여를 하게 된다 에너지 소비 감소는 또한 수력과 원

자력 발전량을 감소케 함으로써 생태계 파괴와 핵폐기물 문제의 완화를 가능케 한

다 이러한 재제조의 환경개선 효과는 이를 사회적 편익으로 간주할 수 있으므로

금액으로도 환산될 수 있다 따라서 이를 고려하면 재재조의 경제적 효과는 단순히

생산요소의 절감효과만 감안하는 경우보다 훨씬 커진다 재제조산업의 경제적 및

환경적 효과는 매우 크다 더욱이 최근 들어 석유 및 기타 원자재의 공급 불안이

심화되고 있어 원자재 소비 절감의 필요성이 갈수록 증대되고 있다 뿐만 아니라

대기환경의 악화 방지에 대한 사회적요구의 증대와 매립지의 포화 등으로 인해 폐

기물 처리의 어려움이 가중되고 있어 재제조의 사회적 중요성은 대단히 커지고 있

재제조는 선진국에서도 크게 각광을 받고 있다 재제조산업은 현재 전세계적으로

사업장 수가 만개 고용규모 만명 시장규모 억 달러에 이르고 있는 것으로8 50 530

추정되고 있으며 특히 재제조가 가장 활발한 미국을 중심으로 빠른 속도로 확대되

고 있다 우리나라에서는 현재 자동차 부품과 토너 카트리지를 중심으로 재제조가

부분적으로 이루어지고 있어 그 규모는 그렇게 크지 않은 상태이다 이는 역으로

재제조산업의 활성화가 커다란 경제적 이익을 가져올 수 있음을 의미한다 따라서

재제조 산업을 정책적으로 육성할 필요성은 매우 크다

하지만 국내 토너카트리지 재제조 산업의 경우 년 일본 캐논사가 년부터 2006 2001

국내 업체를 상대로 레이져 프린터의 핵심부품인 감광드럼 드럼 의 삼각기어(OPC )

제조방식과 관련된 특허침해 소송을 제기해 지방 고법원 판결에서 승소한 상태이-

현재 국내에서 보급되고 있는 레이저 토너 카트리지와 잉크젯 잉크 카트리지는

이상 외국에서 직수입된 제품이다 지금 미국이나 유럽과 같은 선진국에서는90

전체 시장의 약 이상을 재활용 제품이 점유하고 있을 만큼 저렴한 재활용 카30

트리지의 사용은 당연한 것이다 우리나라 곳곳에 버려지고 있는 공재물질 카트리

지는 연간 만개 연간 톤 트럭 수천대분에 달하고 이렇게 폐기물로 버려300-400 8

진 각종 플라스틱 카트리지는 수백년이 지나도 썩지 않아 얼마든지 재활용이 가능

한 귀중한 자원을 낭비하며 환경오염을 가중시키고 있다 또한 국내 폐기물 관리법

에 프리터 카트리지는 지정폐기물에서 제외되어 있어 무단 폐기 방치될 가능성도

매우 크다

- 37 -

세계 다국적 기업이라는 미국의 몇몇 기업들 사이에도 재제조 붐이 일고 있다 기

존 리사이클링 방식이 폐기물 화학처리의 비용과 공해유발 억제에 따르는 막대한

재생비용이 드는 단점이 있다면 이를 원칙적으로 극복할 수 있는 대안으로 재제조

는 새로운 환경사업으로 입지를 넓혀가고 있다 현재 외국의 다국적 기업군들인 코

닥 제록스 듀폰 등은 최근 재활용 사업의 개념을 리사이클링에서 재제조로 GM

전환하고 이를 전제로 제품생산 매뉴얼을 전면 재개편하였다 대부분의 주요 부품

들을 쉽게 분해 조립하여 반영구적으로 재활용할 수 있게 획기적인 소프트웨어 시-

스템을 개발하여 활용하고 있는 것이다

프린터 토너 카트리지의 재활용은 다 마신 음료병을 수거하여 다시 음료수를 넣고

판매하는 것과 다를 게 없다 이제 우리도 재생품은 안쓴다 는 생각을 바꿔 프린 ldquo rdquo ldquo

터 값보다 카트리지 비용이 더 든다 는 문제를 재생카트리지 이용으로 경비도 줄이rdquo

고 환경을 생각하는 재활용에 관심을 가져야 할 때이다 정보통신의 혁명과 디지털

시대에 맞는 새로운 패러다임이 요구되는 지금 재제조 시스템을 구축하는 것은 녹

색경영 을 실천하는 환경중시 기업경영의 좋은 사례가 될 것이(Green Management)

다 또한 제품의 전과정에 걸친 환경영향을 파악하고 감소하기 위한 전과정평가

를 레이저 프린터 제품에 도입하여 적용함으로써(Life Cycle Assesment LCA)

보다 친환경적인 프린터가 개발될 것이다 또한 연간 억달러에 달하는 수입정품 4

토너 드럼을 재활용 토너 드럼으로 대체한다면 연간 억 천달러 수입 의존율을 3 2 (

로 낮출 경우 의 외화절약 효과가 기대된다20 )

- 38 -

제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과3333

제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행1111

드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정1 OPC1 OPC1 OPC1 OPC

레이져 프린터는 복사기의 건식 방식 원리를 이용하여 인쇄하는 프린터이다 내부

구성은 컨트롤러부 엔진부 인쇄부로 나뉘어져 있으며 컨트롤부에서는 컴퓨터로부

터 전송된 데이터를 인쇄할 페이지에 영상을 만들어 프린터 엔진부분으로 전달한

다 전달되 영상은 엔진 부분의 레이져 다이오드 회전 다면경 렌즈 프리즘장치

레이져 빔 센서 등의 장치를 거쳐 인쇄부분의 감광 드럼에 투사가 된다 다시 투사

된 영상은 감광 드럼에서 형성된 엔진 옆에 있는 용지에 옮겨서 영상을 인쇄한다

그 후에 인쇄된 용지는 고열 압착롤러에 압착되어 최종적으로 용지에 인쇄된다 레

이져 프린터는 저소음과 고품위 인쇄 다양한 서체와 고속인쇄 등의 장점을 가지고

있으며 제한된 용지사용과 유지 비용이 비싸다는 단점을 가지고 있다 그림 는 레 5

이져 프린터 카트리지의 분해도 및 주요 부품의 위치를 나타낸 것이다

그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도5555

- 39 -

레이져 프린터의 원리는 크게 단계로 크리닝 대전 노광 현상 전사 정착으로6

나눌 수 있으며 다음은 각 단계에 대한 설명이다

1 2 3

4 5 6

크리닝 이 단계는 이미지 진행의 처음 단계로 물리적 또는 전기 크리닝 진행을1

통해 새롭게 드럼에 이미지가 맺히도록 준비하는 단계OPC

대전 드럼 크리닝이 끝나면 로부터 읽혀진 정보를 레2 laser scanning unit (LSU)

이져빔을 쏘아 이미지를 드럼에 맺히도록 조건을 마련해 주거나 대전을 걸어 줌

노광 드럼 표면에 레이져빔이 전달되는 부분은 잠상이 맺히게 되며 드럼은 전3

류가 통할 수 있는 알루미늄 원통과 감광물질이 표면에 코팅되어 있으므로 빛을 받

은 부분에 이미지가 맺히게 됨 또한 드럼에 나타난 이미지 부분은 이 다음 단계에

서 토너를 끌어 당기게 됨

현상 잠상 이미지가 드럼 표면에 나타나며 현상 롤러는 토너분자를 드럼 표면4

에 전달하는 역할을 하며 닥터 블레이드는 토너량을 조절해 줌

- 40 -

전사 드럼 이미지에 토너 부분이 용지 쪽으로 전사 됨5

정착 토너가 묻은 용지가 히팅롤러와 압력롤러를 거쳐서 종이에 영구적으로 고6

착되게 함

가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도 OPC OPC OPC OPC

토너카트리지의 핵심 부품중 하나인 드럼은 표면의 마모가 증가함에 따라 드OPC

럼의 의 두께가 감소하며 피로도가 증가하는 것으로charge transport layer (CTL)

보고되고 있다 따라서 폐토너카트리지의 재제조시 이러한 관점에서의 부품에 대한

고찰이 매우 중요하게 된다

일반적으로 드럼은 의 표면전위를 갖도록 대전되며 이때 토너 입자-600 ~ -700 V

들을 밀어낸다 이는 인쇄 시 영역으로 나타나는데 이 부분을 백색전위 white

라고 불린다 그러나 대전능력이 저하되면 인쇄물의 백색부분(white potential V0)

에 불규칙적으로 토너가 유입되어 인쇄물에 그대로 전달되게 되면 이를

라고 한다 현상이 진행되면 초기 증가율 대비 증가background Background 10

될 때마다 토너 소비량도 증가되며 토너카트리지 수명을 단축시키는 원인이10

될 수 있다

자외선이 완벽하게 차단된 항온 항습 습도 이하 의 에서 특수광을 ( 36 ) Clean-room

설치하고 정전기가 방지된 상태에서 카트리지를 완전 분해한 후 마모되거나 손상

된 중요 부품들을 교체하여 특수 에 의한 재생산만이 새것을 능가하는Kow-How

품질을 가능케하는데 일부업체에서 재생한 토너카트리지는 원가만 낮춰 만들어지므

로 품질상의 문제점이 발생되어 프린터 수명을 짧게 할 수도 있다 토너는 기존에

들어있는 잔여물을 전면적으로 집진기로 세척 흡입 하여 완전 제거한 후 폐토너 카( )

트리지 및 중요부품을 교체한다

회 사용 가능하므로 상태에 따라 재활용 또는 교체한다 생산공정OPC Drum 2-3

에서 핵심인 토너가 흩어지지 않도록 마감을 하는 집진 수집된 폐토너를 전Unit

량 회수해 밀폐용기에 보관 폐기물 위탁처리업체에 처리케하는 세심한 배려도 환

경오염 방지를 위한 중요한 부분 중의 하나이다 재활용 현상기의 품질유지를 위한

승부관건은 소비자가 사용 후 폐기되는 폐현상기 폐카트리지 및 드럼 포함 수거( )

의 구축과 다양한 프린터 기종에 맞는 토너성분 분석에 달려 있다 프린터System

기종에 맞지 않는 토너카트리지나 마모성 부품이 적시에 교체되지 않을 경우에는

프린터 제품을 고장이 발생할 수 있다

- 41 -

그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정6 OPC 6 OPC 6 OPC 6 OPC

폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석2222

가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석

적외선 분광분석은 년 영국의 에 의해 개발된1800 F W Hershel dispersive IR

에 의해서 시작되었으며 최근에는spectromer FT-IR (fouirer transform infrared)

의 개발로 인해 활발한 연구가 진행되고 있다 적외선 분광분석의 원spectrometer

리는 적외선이 시료를 통과할 때 에너지가 분자간 원자내의 진동에너지와 일치하여

시료의 분자구조에 따른 특성 흡수 영역을 형성함으로서 이를 통해 정보는 얻게 된

다 적외선 분광분석은 시료의 정성 및 정량분석 물질의 구조확인 화학반응

연구 표면화학분석 등에 이용되고 있고 특히 플라스틱 물질의 정량 정성kinetics

분석 및 배향성 연구에 아주 유용하게 사용되고 있다

- 42 -

그림 은 기어부분 의 고분자를 정성분석한 의 분석결과로7 (sample2) FT-IR

2978cm-1 2920cm-1

1468cm-1 1382cm-1

1236cm-1 1087cm-1

892cm-1등의

특성 피크로 추정컨대 사용된 고분자 물질이 로 판단된다 그림poly(oxymethylene)

도 마찬가지로 의 고분자를 정성분석한 결과로2 sample3 2965cm-1

2918cm-12849cm-1

1768cm-1 1503cm-1

1219cm-1 1187cm-1

1159cm-1

1013cm-1 828cm-1

등의 특성피크가 관찰되었으며 결과적으로 polycabonate (PC)

의 특성피크로로 판단된다

나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석

열분석 이란 물질의 물리적 변수 를 온도의(thermal analysis) (physical parameter)

함수로 나타내는 분석 방법이다 즉 물질의 온도를 일정하게 변화시킴에 따라 나타

나는 열적특성 변화를 분석하는 것이다 이때 어떤 물리 변수의 변화를 볼것인가에

따라 여러 가지 방법이 존재한다 플라스틱의 열분석에는 대표적으로

와 가 이DSC(Differential scanning calorimetry) TGA(Thermo gravimetric analysis)

용된다 는 플라스틱 시료의 온도 열량변화 데이터로부터 시료의 물리적 화학 DSC

적 성질을 확인할 수 있다 또한 피크의 위치 모양 개수 등으로부터 정량적인 정

보들을 얻을 수 있으며 피크의 면적으로부터 열량변화의 정량적인 정보를 얻을 수

있다 으로부터 플라스틱 시료의 유리전이온도 결정화온도 녹는 DSC thermogram

온도 냉결정화온도 등의 정보를 확인할 수 있다 는 일정한 속도로 온도를 변 TGA

화시켰을 때 일정 시간동안에 일어난 시료 무게의 변화를 측정한다 에 의한 TGA

질량 온도 곡선은 플라스틱 시료의 열안정성 및 물질의 구성비 등을 확인할 수 있-

그림 는 의 분석결과 이다 약9 sample 2 TGA (Thermo gravimetric analysis) 30

0 부분에서 열분해가 일어나기 시작하며 344에서 중량감소 온도를 보인10

다 약 430이상이 되면 모든 고분자물질이 열분해 되는 것을 확인 할 수 있다

그림 은 의 데이터로 용융온도10 sample 2 DSC(Differential scanning calorimetry)

는 16664임을 확인하였다 는 결정성 고분자로 그래프에서 확인 sample 2 TGA

하듯이 약 300 이상의 온도에서도 분해가 되지 않는 열안정성을 보이나 약 에130

서 고분자가 녹기 시작하고 약 에서 완전하게 용융되는 것을 확인 할 수 있다170

는 약 이하에서 안정한 고분자 물성을 가지는 것을 확인하였다sample 2 130

- 43 -

그림 은 의 데이터로 초기 부터 중량감소가 일어나기 시작하며11 sample 3 TGA 430

중량감소온도는 를 보인다 정도에서 약 를 잔존율을 보인다 그10 485 540 20

림 는 의 데이터로서 는 비결정성 고분자로 에서 유리12 sample 3 DSC sample 3 119

전이 온도를 보이는 것을 확인하였다 데이터에서 확인하듯이 는 TGA sample2 400

이상의 온도에서도 분해가 되지 않는 열안정성을 보이나 데이터에 의해 이DSC 120

상의 온도에서는 고분자의 물리적 강도가 약화됨을 확인할 수 있다

- 44 -

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)

- 45 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)

- 46 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)

- 47 -

최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정3333

가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정

본 실험은 최적의 세정용매 조건을 찾기 위하여 기존의 상용용매 제품과A Benzene

용매를 이용하여 최적의 성능을 갖는 배합비를 확인하고자 하였다Toluene Xylene

표 은 상용용매 와 각 용매들의 세정속도를 나타내었다 상용용매 는 분 초의6 A A 3 30

세정속도를 보이는 것을 확인 할 수 있었다 그러나 상용용매 와 A Benzene Toluene

의 용매를 적절히 배합하면 약 분에서 분 초의 시간을 단축하는 효과를 나Xylene 1 1 20

타내었다

표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도6666

번호번호번호번호 함 량함 량함 량함 량 시 간시 간시 간시 간

1 상용용매 A 분 초3 30

2 Methylene Chloride 분이상8

3 m-Cresol 분이상8

4 Xylene 분이상8

5 Toluene 분이상8

6 Benzene 분이상8

7 상용용매 A Xylene (7030) 분 초2 30

8 상용용매 A Toluene (6040) 분 초2 40

9 상용용매 A Benzene (6040) 분 초3 20

10 상용용매 A m-Cresol (7030) 분 초3 20

11상용용매 A Xylene Toluene

(60436)분 초2 30

12상용용매 A Xylene Benzene

(60436)분 초2 40

13상용용매 A Toluene Benzene

(601624)분 초2 10

- 48 -

상용용매 는 약 초의 세정속도를 보이나 상용용매 과 자일렌의 일 때 약- A 210 A 8020

초의 세정속도를 보임150

상용용매상용용매상용용매상용용매 A XyleneA XyleneA XyleneA Xylene

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene

- 49 -

상용용매 과 의 비가 일 때 약 초의 세정속도를 보임- A Toluene 6040 140

상용용매상용용매상용용매상용용매 A TolueneA TolueneA TolueneA Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AToulene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene

- 50 -

상용용매 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- ABenzene 6040 195

상용용매상용용매상용용매상용용매 A BenzeneA BenzeneA BenzeneA Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ABenzene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene

- 51 -

상용용매 와 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- A m-Cresol 7030 200

의 함량이 증가할수록 점도의 증가로 인해 세정속도가 증가함- m-Cresol

상용용매상용용매상용용매상용용매 A m-CresolA m-CresolA m-CresolA m-Cresol

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도Am-Cresol OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC

- 52 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Toluene

함량별 세정속도는 초로 거의 일정하게 나타남- 160~170

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneToluene OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC

- 53 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장 빠- AXyleneBenzene 60436 60832 601228

른 초로 세정속도를 보임160~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC

- 54 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Toluene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장- ATolueneBenzene 601228 601624 602020

빠른 초로 세정속도를 보임130~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ATolueneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC

- 55 -

이상의 기초실험 결과로부터 폐 드럼 유기코팅층의 박리에 대한 기초자료를 확OPC

보하였다 기존의 박리액은 제푸믜 균일성 즉 품질 측면에서는 우수한 성능을 보이

고 있으나 사용시간 측면에서는 다소 미흡한 점이 있었다 따라서 본 기초실험결과

를 바탕으로 폐 드럼 유기코팅층의 박리 처리공정을 기존의 단계에서 단계OPC 5 3

로 공정을 개선함으로써 매우 향상된 생산성을 도모할 수 있었다 그림 은 기존 20

의 공정의 개념도와 개선된 공정의 개념도 및 제조된 박리조 차 를 나타낸 것(1~3 )

이다

그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진20 20 20 20

아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화4444

가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리

도금이나 아노다이징에서의 전처리는 양호한 제품이 생산 될 수 있느냐 하는 것이

관건이라고 볼 수 있다 그러므로 무엇보다도 주요한 부분이라 할 수 있다 전처리

는 기계적인 전처리와 화학적인 전처리가 있으며 다음은 화학적 처리법에 관한 주

요 내용이다

- 56 -

산세정산세정산세정산세정1)1)1)1)

가공품이나 버핑 연마를 한 제품은 기름기가 많이 남아 있기 때문에 그대로 에칭조

에 투입하면 기름기에 의한 얼룩이 생기거나 그 부분에 착색이 되지 않는 경우가

종종 있는데 이것을 제거할 목적으로 된 제품을 피막조에 전기를 통전하고Racking

부스바에 제품을 걸어주면 기름기와 이 물질이 제거되어 에칭에서 좋은 결과를 얻

을 수 있다

에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리2) ( )2) ( )2) ( )2) ( )

에칭은 알카리에칭과 산성에칭 두 가지로 대별되는데 여기서는 알카리 에칭만을 다

룬다 알카리 에칭은 일반적으로 를 사용하는데 는 알루미늄을 잘 용 NaOH NaOH

해하고 그때 발생하는 수소가스에 의한 물리적으로 흡착하고 있는 유지유를 제거하

며 표면을 아름다운 색으로 가꾼다

알카리 에칭조의 온도는 65~70 정도가 적당하며 에칭시간은 가공상태와 표면조

도 샌딩유무 등 횟수 변화에 따라 시간을 적절히 조절해야 한다 에칭시간은 약품의

농도 및 온도에 따라 탄력적으로 운용할 수 있으며 첨가제를 첨가하여 에칭면의 평활

성을 잘 조절 해 주어야 한다

중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거3) ( )3) ( )3) ( )3) ( )

에칭 후 수세를 하면 알루미늄 표면에 여러 가지 색의 재질별로 틀림 찌꺼기가 낀다( )

이것을 스머트 라고 한다 스머트는 피막이 진행되기 전에 제거되어야 하는데 이 공정

을 중화처리라 한다

에칭을 알카리 에서 했으므로 중화처리는 산성에서 해야 하는데 이때 사용하는(NaOH)

약품은 68 HNO3 질산( ) H2 물 의 비울을 로 하여 실온에서 침지해서 흔들어O ( ) 11

주면 깨끗이 제거할 수 있는데 재료에 따라 약간 차이는 있지만 계열인 경우 스커트50

를 완전히 제거하지 않으면 피막 후에도 스머트가 그대로 남아있어 스폰지나 보루로

제거해주어야 하는 번거로움이 있기 때문에 철저히 제거해야 하며 공정인Chromate

경우에 완전히 제거가 되지 않으면 좋은 제품을 얻을 수 없다

화학연마화학연마화학연마화학연마4)4)4)4)

- 57 -

화학연마란 외부의 전류를 사용하지 않고 광택연마를 행하는 방법으로 제품에 광택을

요하거나 표면에 이물질을 제거하기 위하여 행하는 공정이다 고광택을 요하는 외장재

쪽에 많이 이용되며 장비부품에서도 전체적인 흐름에 따라 변화하는 추세에 있기 때문

에 두꺼운 제품이나 얇은 제품 큰 제품과 작은 제품에 있어 연마시 항상 주의를 요하

며 적정한 온도를 유지하고 농도관리를 재질에 따라 잘 해 주어야만이 고품질을 보장

할 수 있다

액을 조정하는 방법에는 인산 황산 질산법 인산 질산법 인산 황산법 등이(1) - - (2) - (3) -

있으나 인산에 질산을 넣으며 후해가스가 많이 발생하므로 번 방법이 적당하다고 (3)

생각되며 현장에서도 인산 황산법을 선호하고 있다 액의 처리 조건 중 온도는 -

고루 사용할 수 있고 처리조 재질은 을 사용하여 보강을 충분히100~140 SUS 310L

하여 주어야 한다

전해연마전해연마전해연마전해연마5)5)5)5)

전해연마란 화학연마에서 알루미늄 표면에 광택을 내는데는 한계가 있으므로 그 이

상의 고광택을 원할 경우 행하는 공정이다 전해연마 시 제품의 표면은 어느 부분이라

도 정밀하고 세밀하게 조건이 같고 액의 온도도 균일해야 한다 또한 제품 표면에 발

생하는 기포를 제거하기 위해 강력한 에어 교반이 필요하므로 제품을 간간하게 고정해

야 한다 전해연마의 방법에는 황산인산법 광염소산초산법 진동전해연마법 등이 있

소결소결소결소결6)6)6)6)

전처리를 행함에 있어 작업자가 에칭시간과 화학연마시간을 어떻게 설정하느냐 함에

따라서 제품의 품질을 판가름 하게 된다

일반적으로 아노다이징에 사용하는 모든 설비는 최대용량의 선에서 사용하는 것 70

이 가장 바람직하다 작업을 진행함에 있어 복장은 항상 작업하기에 적합한가를 판단

하고 거추장스럽지 않은지 현재 공정에 맞는 보호구를 사용하고 있는지 본인 스스로

가 준비하고 확인해야 한다

나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화

- 58 -

황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성1)1)1)1)

경제성-

전해질로써 값싸고 공업적으로 안정하게 제조되는 황산(H2SO4유산 을 사용하는 것 전)

해조작이 다른 방법에 비해 간담함 전해 전압이 낮고 소비전력이 적게 드는 것 전해액

에 독성의 물질이 포함되어 있지 않고 의 걱정도 없기 때문에 폐액처리가 BOD COD

용이한 것등으로 가장 싸고 경제적인 양극산화 처리법으로 넓게 이용되고 있다

투명성-

얻어지는 피막은 다른 전해액에서 생성되는 피막에 비해 투명성이 높고 많은 실용합금

에 대해 무색의 피막을 형성한다 전해연마 화학연마 등의 광휘처리 후의 양극산화 피

막처리로 적당하다 또 무색의 피막은 염색 착생에도 좋다 피막의 투명도는 순도가

높은 알루미늄 일수록 양호하다 합금 원소의 는 피막의 투명도에 거의 영향이 없지 Mg

만 규소 철 망간 등은 투명도를 저하 시킨다(Si) (Fe) (Mn)

염색성-

얻어지는 피막은 활성도가 높고 염료의 흡착성이 좋기 때문에 유기 무기 염료에 의한

염색 인쇄가 용이하다

내식성 내마모성 및 경도-

내식성 내마모성이 양호하고 경도가 높은 피막을 얻을 수 있다 건축자재 공업제품 가

정용품 네임 프레이트 기계부품 장식품 등의 분야에서 요구되는 성능을 만족시켜 널-

리 이용되고 있다

피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계2)2)2)2)

표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건7777

- 59 -

표 에 표시된 수치는 어디까지나 공업적으로 유용한 피막을 얻는 범위이며 이 조건7

내에서 용도에 맞는 성능을 얻을 수 있는 처리 조건을 설정할 필요가 있다 황산 피막

은 용해성이 강한 상을 전해액으로 하기 때문에 처리 조거의 성능에의 영향은 대단히

크다 또한 각종 처리 조건이 피막과 욕 조건에 미치는 영향은 표 와 같다 2

표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향8888

경질피막법경질피막법경질피막법경질피막법2)2)2)2)

경질 양극산화 피막-

알루미늄 및 그 합금을 양극산화해서 화성한 피막은 종래 그 내식성을 이용하기도 하

고 착색 등에 의해 장식 목적에 이용하는 것이 주된 용도였다 그러나 최근에는 종래

의 양극산화 피막을 개량해 두껍고도 단단한 것을 얻을 수 있게 되었고 이미 경질 양

극산화 피막으로써 넓게 이용되며 그 우수한 특성을 발휘하고 있다

이 가볍고도 가공성이 좋은 금속과 표면에 화성되는 극히 단단한 피막과를 합쳐서 이

용하면 금후 더욱 용도를 확대할 수 있을 것으로 기대된다 규격으로는 30 이상의 피

막에 대해서도 품질이 규정되어 있지만 경질양극산화피막이라고 불려지는 것은 특별

한 규격이 있는 것은 아니고 일반적으로 표 에 표시하듯이 경도나 내마모성이 큰3 20

이상의 두꺼운 피막을 경질 양극산화 피막이라고 부르고 있다

- 60 -

표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류9999

피막 화성법피막 화성법피막 화성법피막 화성법3)3)3)3)

경질 양극산화 피막 화성법의 초기 연구는 종래 일반의 피막 화성에 사용되어온 황산

용 및 수산욕으로 실용화되어 왔다 그 후 양극산화 처리 기술의 진보와 함께 여러가

지 욕조성 및 화성 조건이 연구되어 황산용법 황산 수산혼합욕법 수산욕법 외에 각

종의 무기산 유기산 방향족설폰산 알코올 등을 혼합 또는 첨가해서 몇 가지에 방법

이 개발되었다

이들의 방법의 공통점은 종래의 아노다이징 화성 조건과 다른 필수 조건으로서 고전

류 밀도 저온 교반의 조건을 충분히 만족시키는 것이다 전류밀도를 보통 화선의 3

부로 하고 피막의 생성을 단시간에 행하여 전해액에 담겨있는 시간을 가능한 한2~5

짧게 하는 것이다 또 전해액에 의한 피막의 용해를 억제하기 위해서는 액온을 낮게 하

고 전해에 의해서 발생하는 열을 교반에 의하여 확산해 나가는 것이 중요하다 따라서

황산액과 같은 부식이 심한 전해액을 사용하는 경우에는 욕온도를 이하로 냉각해10

용해를 억제하는 것이 보통이다

황산욕에 수산을 비롯한 우기산등을 첨가하는 것도 있으며 비교적 고온에서 피막화성

이 가증하다 그러나 이들 수종의 첨가제를 가한 욕은 조성이 복잡하고 관리가 어려운

문제점이 있다 더욱 경질 아노다이징 피막을 화성하는 경우에 일반적으로 사용하고

있는 직류 대신에 트수전류파형을 적용하는 것도 피막 품질의 향상에 효과가 있다 예

를 들면 전류회복 현상을 이용한 것 주기적으로 극성을 변환시켜 부전류를 흘리면서

피막을 화성하는 전류 반전법 등이 있다

- 61 -

그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진21 ( ) 21 ( ) 21 ( ) 21 ( )

재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험5555

그림 는 드럼수명 측정 시험결과에 사용된 장비 사진이며 그림 는 조도측정에 사21 22

용된 장비의 사진이다

그림 는 조도실험결과를 나타낸 것이다 단면곡선에서 기준길이를 취하여 다24 ~ 27

섯 번째 높은 산과 다섯 번 째 깊은 골을 지나는 두 직선사이의 간격을 나타내는 점10

평균 거칠기 는Rz 10~18 값을 확인하였다 단면곡선에서 중심을 긋고 그 골에

해당하는 부분을 중심에 대해서 대칭 변환 후 구해지는 평균높이를 나타내는 중심

선 평균거치기 는 의 고른값을 확인하였다Ra 012~022

그림 은 재제조된 드럼카트리지의 성능시험 결과 값을 나타낸 것이다 그림 에30 30

서 보는 바와 같이 최종 사용가능한 용지의 장수는 약 장으로 나타났다 이12000

는 정품 토너 용량이 약 천장인것을 감안할 때 재제조시에도 사용가능한 것을 확3

인하였다

- 62 -

그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진22 22 22 22

그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진23 23 23 23

- 63 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과24 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과25 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 2

- 64 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과26 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과27 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 2

- 65 -

그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과28282828

- 66 -

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222

가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정

- 67 -

제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도4444

기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표 가중치가중치가중치가중치평가기준평가기준평가기준평가기준 평가방법평가방법평가방법평가방법

평가기관 등평가기관 등평가기관 등평가기관 등지원전지원전지원전지원전 지원후지원후지원후지원후

도금두께 20 불균일 4-6 실제품성능평가

표면조도 15 불균일15-17

실제품성능평가

감광코팅층 용해속도 30 12

mincycle

8

mincycl

e

자체평가

세정공정 최적화 모듈설계 및 구축 15 - - 현장실사

드럼 사용 수명OPC 20 -12000

pages성능평가

- 68 -

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

드럼의 감광코팅층 제거용 최적 용매 및 혼합용매의 기술지원은 생산량과 직OPC

접적으로 연관되어 있어 향후 주 삼텍의 매출신장으로 이어질 것으로 판단된다 ( )

이는 현재 비철금속의 원자재 상승으로 인해 토너 카트리지 재제조 업계의 원가인

상이 유발되고 있어 재제조된 고광택 드럼의 안정적인 공급은 재제조 업계의OPC

안정화를 이룩할 수 있음 또한 현재 전부 수입에 의존하는 알루미늄 드럼의 OPC

간접적인 수입대체효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다

- 69 -

Page 13: 아노다이징기술을이용한고광택감광드럼 재제조공정의양산화기술지원 · 과제보유번호 연구기관 2007.07.01~2008.06.30 연구사업명 부품소재전문기업기술지원사업

- 13 -

시험분석 건시험분석 건시험분석 건시험분석 건4 174 174 174 17

NONONONO 일자일자일자일자 구체적 내용구체적 내용구체적 내용구체적 내용 증빙유무증빙유무증빙유무증빙유무

1 년 월 일2008 1 21 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 1

2 년 월 일2008 2 12 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 2

3 년 월 일2008 3 6 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 3

4 년 월 일2008 3 7 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 4

5 년 월 일2008 3 10 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 5

6 년 월 일2008 3 21 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 6

7 년 월 일2008 3 31 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 7

8 년 월 일2008 4 18 드럼 기어 부분 구조분석(FT-IR)

9 년 월 일2008 4 25 드럼 기어 부분 열분석 차(TGA DSC) 1

10 년 월 일2008 5 8 드럼 기어 부분 열분석 차(TGA DSC) 2

11 년 월 일2008 5 22 알루미늄 드럼 표면분석 차 알루미늄1 ( 5000)

12 년 월 일2008 6 5 알루미늄 드럼 표면분석 차 알루미늄2 ( 5000)

13 년 월 일2008 6 12 드럼 최종평가 차OPC (1 )

14 년 월 일2008 6 17 드럼 최종평가 차OPC (2 )

15 년 월 일2008 6 19 드럼 최종평가 차OPC (3 )

16 년 월 일2008 6 24 드럼 최종평가 차OPC (4 )

17 년 월 일2008 6 27 드럼 최종평가 차OPC (5 )

- 14 -

기술지원실적 업로드 건기술지원실적 업로드 건기술지원실적 업로드 건기술지원실적 업로드 건5 245 245 245 24

NONONONO 일자일자일자일자 구체적 내용구체적 내용구체적 내용구체적 내용 증빙유무증빙유무증빙유무증빙유무

1 년 월 일2007 8 9 전기도금융 불용성 양극 기술관련 기술자료

2 년 월 일2007 11 2 양극산화 피막의 결함 및 대책

3 년 월 일2007 12 5 양극산화법 특징과 조건관련 기술정보

4 년 월 일2007 12 17프린터의 폐토너 잉크 카트리지 재제조

기술현황 교육

5 년 월 일2008 1 9 레이져 프린터의 구조 및 작동원리 교육

6 년 월 일2008 1 21 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 1

7 년 월 일2008 2 12 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 2

8 년 월 일2008 3 6 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 3

9 년 월 일2008 3 7 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 4

10 년 월 일2008 3 10 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 5

11 년 월 일2008 3 21 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 6

12 년 월 일2008 3 31 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 7

13 년 월 일2008 4 18 드럼관련 논문 및 특허 기술정보OPC

14 년 월 일2008 4 25 드럼 기어 부분 구조분석(FT-IR)

15 년 월 일2008 5 8 드럼 기어 부분 열분석 차(TGA DSC) 1

16 년 월 일2008 5 22 드럼 기어 부분 열분석 차(TGA DSC) 2

17 년 월 일2008 6 5 알루미늄 드럼 표면분석 차 알루미늄1 ( 5000)

18 년 월 일2008 6 10 알루미늄 드럼 표면분석 차 알루미늄2 ( 3000)

19 년 월 일2008 6 12 드럼 최종평가 차OPC (1 )

20 년 월 일2008 6 17 드럼 최종평가 차OPC (1 )

21 년 월 일2008 6 19 드럼 최종평가 차OPC (1 )

22 년 월 일2008 6 24 드럼 최종평가 차OPC (1 )

23 년 월 일2008 6 27 드럼 최종평가 차OPC (1 )

24 년 월 일2008 6 30 세정조 공정개선을 통한 생산속도 향상

- 15 -

목 차목 차목 차목 차

제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요1111

제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성1111

아노다이징의 개요아노다이징의 개요아노다이징의 개요아노다이징의 개요1111

가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징

나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사

다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질

라 양극산화 공정라 양극산화 공정라 양극산화 공정라 양극산화 공정

프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황2222

가 재제조 산업가 재제조 산업가 재제조 산업가 재제조 산업

나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업

참여기업의 현황 및 애로기술참여기업의 현황 및 애로기술참여기업의 현황 및 애로기술참여기업의 현황 및 애로기술3333

제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표2222

기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격1111

가 기술지원의 최종목표가 기술지원의 최종목표가 기술지원의 최종목표가 기술지원의 최종목표

나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격

제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용3333

세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용1111

제 장 국내제 장 국내제 장 국내제 장 국내2222 ㆍㆍㆍㆍ외 기술현황외 기술현황외 기술현황외 기술현황

제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과3333

제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행1111

드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정1 OPC1 OPC1 OPC1 OPC

가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도 OPC OPC OPC OPC

폐플라스틱 정성분석폐플라스틱 정성분석폐플라스틱 정성분석폐플라스틱 정성분석2222

가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석

나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석

- 16 -

최적용매선정최적용매선정최적용매선정최적용매선정3333

가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정

아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화4444

가 아노다이징의 전처리가 아노다이징의 전처리가 아노다이징의 전처리가 아노다이징의 전처리

나 아노다이징 고전 최적화나 아노다이징 고전 최적화나 아노다이징 고전 최적화나 아노다이징 고전 최적화

재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험5555

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222

가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정

제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도4444

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

부 록부 록부 록부 록

기술지원 일지기술지원 일지기술지원 일지기술지원 일지1111

국내 외 기술 정보 제공 요약 목록국내 외 기술 정보 제공 요약 목록국내 외 기술 정보 제공 요약 목록국내 외 기술 정보 제공 요약 목록2222 ㆍㆍㆍㆍ

시험분석자료시험분석자료시험분석자료시험분석자료3333

- 17 -

제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요1111

제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성1111

아노다이징의 개요아노다이징의 개요아노다이징의 개요아노다이징의 개요1111

가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징

알루미늄 금속은 대기 중에서 자연적으로 표면에 산화알루미늄 피막이 생성되어 소

자를 보호하므로 내식성이 우수하고 연전성도 우수하며 성형 절삭 가공도 용이하

다 순수 알루미늄을 주성분으로 하여 구리 마그네슘 니켈 망간 규소 아연 등을

첨가하여 제조한 알루미늄 합금은 연신성 및 인발성이 우수하고 가벼우며 튼튼하

고 미관이 수려한 특성 때문에 알루미늄재 알루미늄 알루미늄 합금 는 다양한 용도( )

로 사용되며 이러한 알루미늄재의 표면처리를 기술화하여 내구성 및 내식성이 우

수한 소재로 가공하는데 이용된다

알루미늄은 철 다음으로 많이 사용되고 있는 제 의 금속재질로서 성장하고 있는 금2

속이며 알루미늄의 사용처는 다음과 같다

고층건물의 건축자재용 내외장재-

자동차의 내외장재 및 구조물-

항공기용 내외장재 및 구조물-

선박의 내외장재 및 구조물-

전기통신기기의 외장형 패널 내장형 케이스-

컴퓨터의 내외장재-

군사기물 용도-

광학 부품 용도-

음향기기의 프론트 판넬-

각종 기계부품-

필기구를 비롯한 사무용품-

주방용품을 비롯한 다양한 가정용제품-

- 18 -

각종 장신구 및 화장품 용기-

나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사

알루미늄은 규소(SiO2 에 이어 지각표면층에 가장 많이 매장되어 있는 원소이며 알)

루미늄 산화물로서 생긴 귀금속 종류로는 루비 사파이어 등이 있다 알루미늄은 대

략 년 전부터 산업용으로 널리 활용되기 시작하였다120

알루미늄은 년 영국의 과학자인 험프리 데이비1807 (Humphry Davy 1778~1829)

에 의해 발견되었으며 험프리 데이비는 황산 알루미늄과 탄산카리움의 복합염인

명반에 포함되어 있는 융체를 전기분해하여 알루미늄을 분리하고자 최초로 시도 하

였으나 실패 하였고 그 이후 년 덴마크의 한스 크리스찬 엘스테드 1825 (Hans

가 염화알루미늄을 카리움 아말감으로 환원하여 최Christian Oersted 1777~1851)

초로 알루미늄의 분리에 성공 하였다 년 독일의 프리드리히 뵐러 1827 (Friedrich

는 염화알루미늄을 카리움으로 환원하여 알루미늄 분말을 얻Wohler 1800~1882)

었고 년 보다 순수한 알루미늄을 얻어 비중 및 화학적 성질을 측정하였다 1845

년 프랑스의 생트클레드빌1854 (Henri Etienne Sante-Claire Deville 1818~1881)

은 뵐러의 방법을 개량하여 나트륨에 의해 알루미늄을 분리하였다 년 영국의 1859

가하트가 드빌의 방법에 의해 알루미늄의 제련을 시작하였으며 년 미국의 찰 1896

스 마틴 홀 은 빙정석을 용제로 하여 알루미늄을(Charles Martin Hall 1863~1914)

녹여 그 용액을 전기분해하여 알루미늄을 환원 추출 하였다 이 방법은 현대의 알

루미늄 전해법의 기초가 되는 방법이었다

같은 시기에 프랑스의 화학자 폴 에루 (Paul Louis Toussaint Heroult

도 같은 방법으로 알루미늄을 추출하였다 그래서 이 방법을 홀 에루1863~1914) -

법이라고 명명하였다 이후 년 오스트리아의 칼 죠셉 바이어가 규산분이 적은 1888

보오크사이트를 알칼리로 용해하여 알루미나를 추출하는 방법을 고안하였다 이 방

법은 순도가 높은 산화알루미늄을 경제적으로 얻을 수가 있는데 수산화나트륨 수

용액과 가온 가압반응 시켜 알루민산나트륨 수용액을 만들어 보크사이트의 불순물

인 규소 철 티탄의 산화물을 불용성 잔재로 남기고 카올린계 반응성 실리카는 탈

규소 반응에 의해서 불용성 알루미노규산알칼리염을 만든다 여과된 알루미난나트

륨 수용액은 냉각한 다음 수산화알루미늄 결정의 종자를 가해서 교반 방치하면 가

수 분해하여 수산화알루미늄으로 분리하고 모액은 조정모액으로서 보크사이트 용

해공정에 순환 사용된다 가수분해하여 석출한 수산화알루미늄은 회전로에서 가열

되고 탈수하여 순도가 높은 산화알루미늄을 제조할 수 있다 이 방법을 바이어 방

법이라고 하며 오늘날 알루미늄 산업의 기초가 되는 것이다

- 19 -

다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질

알루미늄의 물리적 화학적 성질은 표 과 같다1

표 알루미늄의 성질표 알루미늄의 성질표 알루미늄의 성질표 알루미늄의 성질1111

분류분류분류분류 특성특성특성특성

기호 Al

원자번호 13

원자량 269815 gmol

비중 270

융점 6597

선열팽창계수(20 ) 239 micro-in

열전도도(20 ) 053 cal cm per 20 sec

비열(20 ) 0215 calg

전기저항 2655 microhm-cm

공간격자 면심입방격자 a=4043 Å

용해 알칼리 염산 황산 등

불용해 질산 아세트산 암모니아 등

또한 다음과 같은 알루미늄은 소재로서 우수한 특성을 지니고 있다

- 20 -

은백색의 광택을 가지는 부드러운 금속이다-

전성이 풍부하여 박막화하기 용이하다-

가공성에 필수적인 연성이 풍부하여 다양한 형상의 제조 및 가공이 용이하다-

시중에서 판매되는 알루미늄은 의 순도이며 주요 불순물은 규소- 9800~9985

와 철이다

합금처리 열처리 등에 따라 인장강도를- 7~60 kgmm2로 조정 할 수 있어 용도

에 따라 적절한 강도를 선정할 수 있다

열전도성과 전기전도성이 우수하다-

비중으로 보아 전형적인 금속이다 알루미늄의 비중은 동이나 철금속의 으로- 13

서 각종 제품의 경량화 목적에 유리하다

공기 중에 방치하면 자연적으로 내식성이 우수한 산화 피막을 형성한다-

비금속인 질소 황 탄소 등과 직접 화학반응하여 질소화물 황화물 탄화물이 된-

족 할로겐인 염소와 브롬과 화학 반응하여 각각 염화물 브롬화물을 만든다- 7A

산에 녹여 염을 생성시킨다-

염기에 녹여 수소를 발생시켜 알루민산염을 생성시킨다-

무독성이고 식품류와 반응도 하지 않아 가정용으로 우수하다-

재활용이 다른 금속보다 용이하다-

라 양극산화 공정라 양극산화 공정라 양극산화 공정라 양극산화 공정

알루미늄은 원래 활성적인 금속으로 공기 중에 노출되면 자연적 산화피막이 형성된

다 그러나 이것은 알루미늄 상의 도금 및 다른 금속의 코팅을 불가능하게 만든다

이런 자연 피막은 공업적 이용가치도 적으므로 인공적으로 더욱 두껍게 하여 10

이상의 산화피막을 만들며 이러한 과정을 양극산화라고 한다

양극산화 는 알루미늄을 전해액에서 양극으로 하고 전기를 통하여 양극(anodizing)

에 발생하는 산소에 의해서 알루미늄 면이 산화 되어서 산화알루미늄(Al2O3 피막이)

형성되게 된다 산화알루미늄 (Al2O3 피막은 투명 또는 반투명으로 내식성이 뛰어)

나고 다공질이어서 여러 가지 색으로 염색 가능할 뿐 만 아니라 알루미늄의 순도가

높을수록 아름답고 광택이 좋은 피막을 얻을 수 있어 공업용은 물론 장식용으로도

많이 사용되고 있다

- 21 -

양극산화를 포함한 모든 표면처리의 제조공정은 전처리 양극산화 혹은 표면처리

후처리로 크게 나눌 수 있다 전처리 공정은 가공소재의 표면에 있을 수 있는 오염

물질과 공정중이나 이송 중에 발생할 수 있는 오염 물질을 모두 제거 하여 표면처

리가 용이하도록 하는 과정이다 전처리 과정을 거친 가공소재를 양극 산화 한 후

후처리를 한다 후처리는 양극산화 후 생성된 양극파막상에 외관성과 장식성의 부

여 또는 내식성 및 내마모성과 같은 기능성을 향상하기 위한 처리 이다

양극상에서 일어나는 반응은 법칙에 의한 반응과 법칙에 따르지 않Faraday Faraday

는 반응으로 구분할 수 있다

전기 정련 또는 전기도금에서 가용성 양극의 용해기구는 위와 같지만 양극 산화의

경우에는 알루미늄은 위와 같은 기구에서는 용해되지 않는다고 한다

활성층과 전해액과의 경계면에서 OH-가 방전해서 산소가스가 발생하고 전자는 피

막을 통해서 알루미늄 양극에 흡수된다 알루미늄을 1 ampdm2정도의 전류밀도

로 전해할 때 순수한 알루미늄의 경우에는 산소가스의 발생이 보이지 않지만 알루

미늄합금의 경우에는 통과전기량의 통상 경우에 따라서는 이것 이상에10 ~20

상당하는 산소가스가 발생한다 10 ampdm2과 같은 고전류밀도에서 전해하면 순

수한 알루미늄의 경우에도 알루미늄의 산화에 요구되는 이상의 과잉 산소가 가스로

서 발생한다

이온이 피막을 이동함에 따라 산화반응이 진행한다고 생각된다 가동이온중에는

H+ Al+++ O--

OH-외에 전해질의 음이온이 있다고 생각되고 이것의 거동에 대해

서는 여러 견해가 있다

알루미늄의 양극에서 수소를 생성하는 것은 두 극의 가스 중에 수소가스를 함유하

고 있고 황산법의 경우 황화수소를 발생으로 확인할 수 있다 비슷한 현상은 저전

장에 대한 연구결과 예를들면 알루미늄을 등의 수용액 중에서 양극 분극하면 NaCl

법칙에 기초를 두어 전해전류로부터 계산된 값보다 과대한 속도Feraday 10~20

로 용해하고 수소의 발생을 수반하는 것으로 알려져 있다

특히 알루미늄의 양극산화는 법칙에 따르는 반응으로서 그 양극산화 방정Faraday

식은 다음과 같다

- 22 -

마 피막의 구조마 피막의 구조마 피막의 구조마 피막의 구조

다공성 양근산화 피막의 구조에 대해서는 그 모델이 여러 가지가 발표되고 있으나

가지의 대표적인 모델로 나타낼 수 있다3

그림 의 는 년에 제출된 등의 모델로서 전자현미경 관찰에 비해 미1 (a) 1953 Keller

세골 셀 활성층 및 벽의 구조를 나타내고 그것에 기하학적 칫수를 부여한 획기적

인 것으로 기본적인 형성에 있어서는 현재도 큰 변화가 없다 그림 는 (b) Akabori

의 모델로서 활성층은 약 50Å의 알루미늄을 과잉으로 함유하는 Al2O3로 이루어져

있으며 셀의 성장에 따라 각 셀간에 이 알루미늄을 과잉 함유한 Al2O3의 층이 개재

한다고 한다 또한 미세공단 면의 형태는 수산피막에서는 거의 원형이지만 환산피

막에서는 복잡한 형상을 나타낸다고 보고되고 있다 그림 는 년에 발표된 1(c) 1962

의 콜로이드 모델로서 다공성의 의미를 기하학적인 기공에 중점을 두지 않Murphy

고 산화물의 콜로이드적 성질의 변화에 의해 설명한 것으로 알루미늄 소지에 가장

가까운 쪽은 완전히 무수 Al2O3이지만 외측으로 감에 따라 미세한 산화물 콜로이드

입자의 외면에 물 및 기타 이온이 흡착하여 전도성을 가지는 부분으로 형성된다

의 모델(a) Keller 의 모델(b) Akabori 의 콜로이드 모델(c) Murphy

그림 양극산화피막의 구조 모델그림 양극산화피막의 구조 모델그림 양극산화피막의 구조 모델그림 양극산화피막의 구조 모델11111111

프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황2222

가 재제조산업가 재제조산업가 재제조산업가 재제조산업

- 23 -

재제조 은 고장 폐기 또는 교환된 물건을 회수하여 신제품과 같(remanufacturing)

은 상태로 만들어내는 일련의 과정을 의미한다 재제조는 제품의 수명을 연장시키

는 것과 같은 효과를 가지며 그 결과 폐기됨으로 인해 그대로 손실이 되는 원재료

에너지 및 노동력 등 생산요소를 크게 절약할 수 있다

미국의 경우 재제조는 산업에 따라 상이한 명칭으로도 불리는데 자동차부품산업의

경우에는 레이져 토너 카트리지의 경우는 타이어 재제ldquorebuildingrdquo ldquorechargerrdquo

조의 경우는 로 표현되고 있으며 대신ldquoretreaderrdquo ldquoremanufacturingrdquo

이란 표현이 사용되는 경우도 있다 재제조는 비교적 최근에 등장한ldquorecoditioningrdquo

개념으로 이와 유사한 개념으로는 재활용 재사용 수리 등이 있다 이러한 개념들

은 모두 못 쓰게 된 제품을 그대로 매립 소각 등의 방법으로 완전히 폐기하지 않

고 이를 다시 이용한다는 점에서 재제조와 유사하다 그러나 재제조와 재활용 재사

용 및 수리는 가치가 새로 창출되는 과정이 크게 상이하다

재활용은 폐제품이 원재료 생산에 다시 투입되는 것으로서 주로 신문지 유리병 및

알루미늄 캔과 같은 소비재가 대상이 된다 이러한 제품들이 소비가 된 후에 폐기

물 처리 과정에서 수거를 통해 회수되어 원자재 형태로 돌아가 제품생산 과정에 원

재료로 사용되는 것이 재활용 과정이다 수리는 고장 또는 성능 저하의 원인을 찾

아내어 문제된 부품을 고치거나 또는 교체하는 것을 의미한다

이에 비해 재제조는 생산된 제품이 성능 등 상품으로서의 모든 면에 있어서 신제품

과 거의 유사한 상태가 되도록 폐제품을 완전히 분해하고 부품을 수리 또는 교체하

고 검사를 하는 과정으로서 재활용 등에 비해 훨씬 확대된 개념이다 그러나 재제

조 개념이 이렇게 명확히 사용되고 있는 것만이 아니다 우리나라에서도 일부 분야

에서는 와 재제조와 같은 개념으로 사용되고 있고 일본의 경우에도 정책적rebuild

으로는 재제조 개념이 별도로 구분되지 않고 재사용 범주의 하나로 간주되어 사용

되고 있다 따라서 재제조품은 다음과 같은 조건을 만족시키는 제품이라고 말할 수

있다

재제조 제품의 주 구성 요소는 사용되다 폐기된 제품-

폐기된 제품은 그 부품의 성능이 충분히 판별될 수 있는 수준까지 해제-

중고제품의 부품은 철저히 세척되고 먼지와 부식이 없는 상태로 수리-

분실되었거나 결함이 있거나 부서진 또는 많이 닳아버린 부품들은 모두 정상적-

으로 기능을 할 수 있는 수준으로 수리가 되거나 또는 새 부품 재제조된 부품 또

는 성능이 정상적인 충고부품으로 교체

- 24 -

재제조된 제품의 모든 기능이 정상적으로 작동할 수 있도록 필요한 경우 각 부-

품에 대해 기계가공 재감기 재마감 또는 기타 필요한 조치가 취해짐

각 부품은 다시 조립되고 동종의 신제품과 동일한 성능을 갖는지 검사-

그림 내구재의 물질 순환 고리그림 내구재의 물질 순환 고리그림 내구재의 물질 순환 고리그림 내구재의 물질 순환 고리2 2 2 2

재제조된 상품의 특성 중 가장 중요한 것은 재제조품의 성능이 신제품에 비해 뒤떨

어져서는 안된다는 것이다 이러한 특성으로 인해 선진국에서는 재제조업체가 재제

조 제품의 품질을 보증하는 경우가 일반적이다 이렇게 제조된 재제조 제품들은 재

제조산업이 가장 발달한 미국의 경우 신제품 가격이 수준에서 판매되고45-65

있다 재제조의 개념은 원재 생산에서부터 원자재 제조과정에서의 가공 사용 재사

용 재제조 재활용 및 최종적인 폐기과정을 보여주는 생산과정에서의 물질 순환과

정을 살펴보면 보다 명확히 이해할 수 있다 그림 참고 ( 1 )

나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업

프린터 생산업체에서 판매하는 원제품에 비해 저렴한 가격대의 재제조 카트리지에

대한 수요가 증가하면서 토너카트리지 재제조산업은 호황에도 불구하고 무분별한

영세업체의 난립으로 여러 가지 문제점을 발생시켰다

- 25 -

사용 후 토너카트리지 재제조산업을 활성화에서의 장점은 부품공급 부담의 일정부

분을 재제조 제품으로 대체하여 부품공급 의무부담이 완화되고 에너지 및 자원은

원제품에 비해 이상 절약이 가능하다는 것이다 현재 우리나라의 사용 후 토너80

카트리지 재제조 관련 주요 문제점으로는 대부분의 업체가 재제조에 대한 개념 인(

식 의 결여에 기인하여 단순히 사용 후 토너카트리지를 닦아서 재충진하여 재사용)

하는 것이다 또한 사용 후 카트리지의 소유권 문제 지적재산권 문제 등으로 원제

조업체와의 분쟁이 발생할 가능성 또한 매우 높다 우리나라에서 재제조와 관련된

일반 현황 및 문제점은 다음과 같다

원토너 카트리지는 년 기준 만개가 판매 재제조 토너카트리지 생산량- 2003 184

은 만개 사용134

년 기준 원토너 카트리지 공급량 대비 재제조율은 로 추정- 2003 243

토너카트리지의 재제조시 원토너 업체의 상표를 삭제하지 않으면 현행 상표법-

및 부정경쟁방지법에 저촉될 소지가 있음

토너카트리지 원제조업체에서 사용 후 카트리지의 회수에 적극적으로 참여할 경-

우 회수된 카트리지를 물질 재활용에 앞서 재제조를 우선 고려하도록 하는 제도적

장치가 필요

현행 재제조 토너카트리지의 품질평가는 전문화된 표준 및 규격이 미완의 상태-

로 재제조 토너카트리지의 품질제고를 위한 법적 제도적 장치의 마련이 필요

토너카트리지 업체의 대부분은 종업원 명 이내의 영세 소규모 업체로 그 수- 3-4

는 약 개 이상으로 추정250

참여기업의 현황 및 애로 기술참여기업의 현황 및 애로 기술참여기업의 현황 및 애로 기술참여기업의 현황 및 애로 기술3333

주 삼텍은 기존의 재제조 업체들에서 행하여지고 있는 폐 프린트 카트리지 재활용( )

기술에서 탈피하여 폐 프린트 카트리지를 완전 분리 후 각각의 부품별 회수를 통

한 재활용 기술 및 아노다이징 공정을 도입한 고광택성 감광 드럼을 생산하고 있는

재제조 부품전문기업이다 일반적으로 폐 프린터 카트리지를 이용한 재제조 산업은

카트리지의 분리 후 회수된 의 간단한 표면처리 공정을 통한 재활용 기OPC Drum

술로 이미 유럽의 여러 선진국 및 국내 일부 기업에 의해 시도되어오고 있다 하지

만 기존의 공정을 탈피하여 회수된 폐카트리지를 선별lsquo rarr 부품관리 rarr 세정 rarr 고

광택 아노다이징rarr 고순도 알루미늄 회수 표면감광코팅 감광드럼 제조 등의 각rsquorarr rarr

공정을 통하여 폐카트리지를 이용한 감광드럼을 재제조하고 있으며 이에 대한 특허출

원을 완료한 상태이다

- 26 -

그림 토너 카트리지 재제조 공정그림 토너 카트리지 재제조 공정그림 토너 카트리지 재제조 공정그림 토너 카트리지 재제조 공정3 3 3 3

폐자원을 이용한 신규시장을 형성할 수 있는 재생자원화 기술을 보유하고 있음에도 불

구하고 국내 중소기업의 여건 상 전문 인력의 부족 및 기술습득의 어려움에 기인하여

그 기술적 한계를 극복하지 못하고 있는 실정이다 따라서 현 재제조 공정의 공정 최적

화 기술 드럼의 표면코팅 층의 제거 시 사용되는 신규 화학약품의 개발 그리고 생산

성을 극대화 할 수 있는 최적공정 설계에 대한 고급 전문 인력의 현장기술지도가 절실

한 상황이다

제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표2222

기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격1111

가 기술지원의 목표가 기술지원의 목표가 기술지원의 목표가 기술지원의 목표

폐프린트 카트리를 분리 세정공정을 통하여 얻어진 고순도 알루미늄을 아노다이징 기

술을 이용하여 고광택성을 갖는 감광 드럼의 고효율 회수공정 지원 및 드럼의 표면코

팅층의 제거 시 사용되는 각종 화학약품의 최적 배합비율과 최적화 공정기술 지원

- 27 -

나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격

공정개선공정개선공정개선공정개선 0신제품

제조기술0 품질향상품질향상품질향상품질향상 0

양산화양산화양산화양산화 0 시험분석 0 시제품 제작시제품 제작시제품 제작시제품 제작 0

제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용3333

세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용1111

감광코팅층 용해를 위한 용매 개발 및 적절한 혼합용매비율에 관한 기술지원

감광코팅층은 크게 세가지- (Blocking Layer Charge Generation Layer Charge

다른 필름으로 구성되어있다 따라서 세가지 필름을 동시에 제거할Transport Layer)

수 있는 용매 혹은 혼합용매에 대한 체계적인 기술지원

폐카트리지의 분해과정에서 발생되는 부산물의 분리공정 기술지원

수거된 드럼으로부터 고광택 고순도 알루미늄을 얻기 위한 전처리 분리공정- OPC

상에서 효과적인 플라스틱 기어부분과 분리기술 지원

합리적 세정공정 설계를 통한 폐 감광 드럼의 표면처리기술 지원

고생산성 세정공정을 위한 공정개선 기술지원-

고광택 특성을 갖는 아노다이징 공정기술 지원

드럼의 재제조 공정 합리화 방안 구축 지원OPC

기타 폐자원의 재활용 공정기술 지원

드럼이외의 부산물을 이용한 재활용 기술지원- OPC

화학물질을 동반하는 공정에서의 사용자 안전을 위한 반응원리에 대한 교육

합리적 공정운용을 위한 전문가 교육

기업의 품질시스템 구축을 위한 기술자문

제품의 신뢰성 향상을 위한 합리적 공정관리 시스템 구축 방안지원

- 28 -

기술지원의 목표기술지원의 목표기술지원의 목표기술지원의 목표 기술지원의 내용기술지원의 내용기술지원의 내용기술지원의 내용 기술지원범위기술지원범위기술지원범위기술지원범위

세정공정기술 확립

감광코팅층 분석-

고효율 용매 및 최적혼합용매-

고생산성 세정공정 설계기술-

아노다이징 공정 확립

아노다이징 공정분석-

최적 아노다이징 운전 조건확립-

고성능 전해액 구성 확립-

품질 신뢰성유지 시스템 구축-

기타 폐자원 재활용 기술

플라스틱 정성분석-

플라스틱 기어부의 재활용 기술-

컴파운딩 기술-

- 29 -

제 장 국내제 장 국내제 장 국내제 장 국내2222 ㆍㆍㆍㆍ외 기술현황외 기술현황외 기술현황외 기술현황

아노다이징 처리에 있어서 황산법은 년 영국 와 에1927 C H R Gower S O O Brien

의해 특허출원된 후 발전을 거듭하여 현재 세계적으로 가장 널리 보급되어 있는 방법

이다 전해질은 황산은 저렴하고 전해조작이 다른방법에 의하여 간단하며 생성된 피

막은 다른 방법으로 얻어진 피막보다 그 투명도가 좋기 때문에 알루미늄 합금에 적합

하다 합금성분에 의한 악영향이 적으며 피막의 색상도 옥살산보다 엷어서 염색에 적

합하다 또한 인가되는 전압이 낮고 전력소비량도 적으며 약품가격이 저렴한 장점이

있다 그러나 옥살산법보다 알루미늄의 용해량이 많고 생성되는 피막의 두께는 어느

정도 한계점을 가지고 있다 황산에 의한 피막의 용해가 크기 때문에 피막이 연한 단점

이 있다 황산피막은 다공성이며 내식성 내마모성이 양호하여 건재 공업용품 주방용

품 평판 기계부품 장식품등의 분야에서 널리 이용되고 있다 피막의 두께는 통상의

전해처리온도 약 에서( 20 ) 30~40 정도 얻어진다 공업적 처리조건은 한국공업규

격 을 표 및 표 에 나타내었다 여기에서 전해액의 농도와 온도 전류밀도KSD 9531 2 3

그리고 전해시간 등은 피막의 두께 경도 내식성 다공성등과 밀접한 상관관계를 가지

고 있으며 또한 알루미늄 용존량 교반공기량등도 무시할 수 없는 인자이다

표 황산법의 양극 산화 처리 조건표 황산법의 양극 산화 처리 조건표 황산법의 양극 산화 처리 조건표 황산법의 양극 산화 처리 조건2 (KSD 9531)2 (KSD 9531)2 (KSD 9531)2 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건 허 용 치허 용 치허 용 치허 용 치

전해액 조성 황산 10 ~30 plusmn2

알루미늄 이하20gL

욕 온도 15 ~ 25 plusmn2

전류밀도 60 ~ 300A plusmn7

시 간 피막두께에 필요한 시간

욕 전압 설정전압 plusmn2V

- 30 -

표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건

전해액 조성 황산 15

알루미늄 5 gL

욕 온도 21 plusmn 1

전류밀도 130A plusmn 5

시 간분30 ~ 10 의 경우(A 6063 )

분60 ~ 18 의 경우(A 6063 )

욕 전압 16V

옥살산법은 년 일본에서 개발되었으며 옥살산 알루마이트법으로서 널리 공업적으1926

로 이용되어 왔다 한편 독일에서는 법으로 공업화되어 있다 옥살산은 고가이 Eloxal

고 교직 중첩 전원설비를 사용해야 하며 조작이 복잡하여 단위처리면적당 소비전력이

높은것 외에도 피막이 흰색을 띄게 되기 때문에 최근에는 그 신장이 둔화되고 있다 그

러나 황산피막보다 피막의 염색성은 떨어지지만 내식성 내마모성이 우수하기 때문에

일용품의 일부와 특히 외관은 문제되지 않지만 고도의 피막성능을 요하는 공업용품등

에 이용되고 있다 공업적 처리조건은 한국공업규격 을 예로 들면 표 및 표 KSD 9530 4

와 같다5

표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건 허 용 치허 용 치허 용 치허 용 치

전해액 조성 유리산 2 ~ 5 plusmn1

알루미늄 이하20gL

욕 온도 15 ~ 35 plusmn4

전류밀도

직류와 교류의 경우

교류 40 ~ 350A

교류 40 ~ 700A plusmn7

교류의 경우 80 ~ 700A

시 간 피막두께에 따른 시간

욕 전압 설정전압 plusmn15V

- 31 -

표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건

전해액 조성 유리산 3

알루미늄 5 gL

욕 온도 28 plusmn 2

전해밀도

직류와 교류의 경우

직류 130A

교류 100A

시 간분25 ~ 6 의 경우(A 1100 )

분38 ~ 9 의 경우(A 1100 )

욕 전압직류 25 V

교류 80 V

피막의 성질피막의 성질피막의 성질피막의 성질 피막의 생성피막의 생성피막의 생성피막의 생성 온도 농도의 영향온도 농도의 영향온도 농도의 영향온도 농도의 영향 조작조작조작조작 실시조건의 예실시조건의 예실시조건의 예실시조건의 예

교교교교

류류류류

법법법법

연하고 표면에 요철

이 있으며 직류법과

동일한 두께의 경우

내식성이 양호함

적음

교류전류계의 읽기

에 을 곱하면036

직류값에 해당됨

농도의 영향은 큼 간단함

40~60 V

2~3 Adm2

25~30

분5~60

직직직직

류류류류

법법법법

경도가 크나 침식에

위해 구멍이 생김많음

액온을 낮게 유지

해 주어야 하고

농도의 영향은 적

간단함

40~60 V

1~2 Adm2

18~20

분10~60

교교교교

직직직직

중중중중

첩첩첩첩

법법법법

경하고 내식성이 있

고 최상의 피막을 얻

을 수 있음

많음

단시간에 두꺼운 피

막을 얻을 수 있음

보통

복잡하고

전력 소

모 량 이

많음

DC 25~30 V

1~3 Adm2

AC 40~80 V

1~3 Adm2

20~30

분15~60

- 32 -

크롬산법은 에 의해 년 영국에서 개발되어 수상비행기용 듀랄Bengough-Stauart 1923

루민의 방식을 목적으로 사용되었다 대표적인 방법으로는 단계적인 전해전압을 상승

시키는 법과 정전압 전해에 의한 미국 표준국의 방법이 있다 피막Bengough-Stauart

의 외관은 불투명하고 암회색을 띈 에나멜색이다 표준상태에서 생성되는 피막두께는

2 ~ 5 정도이므로 내마모성은 좋지 않지만 같은 두께의 다른 피막에 비하면 내식성

은 양호하다 처리조건으로 법은 전해액은 크롬산을 함유하 Bengough-Stauart 25

며 전해온도는 40 plusmn 2 로 하고 전해전압은 에서 까지를 분간 서서히 상승 0 V 40 V 10

시켜 에서 분간 유지하고 다시 분간 까지 상승시켜 최후의 분간은40 V 20 5 50 V 5 50 V

로 유지한다 이때 전류밀도는 01 ~ 05 정도이다 정전압 크롬산법에서는A 5 ~

의 크롬산전해액을 사용하고 전압은 처리시간은 분정도이다10 40 V 30

종류종류종류종류

조건조건조건조건옥 실 산 법옥 실 산 법옥 실 산 법옥 실 산 법 황 산 법황 산 법황 산 법황 산 법 크 롬 산 법크 롬 산 법크 롬 산 법크 롬 산 법

농도H2C2O4

(1) 3~5 (2) 10H2SO4 10~20 CrO3 3

온도(1) 20~30

(2) 15~60

(1) 15~22

옥살산을 첨가하면(2)

35까지

40plusmn20

전압(1) AC 40~80 V

(2) DC 25~30 VAC 15~25V

로부터 서서히DC = 0V

상승해서 로 하고40V

최후 분간은 로 유지5 50V

전류밀도(1) AC 1~3 Adm

2

(2) DC 1~3 Adm2

05~15 Adm2

03~04 Adm2

시간 분10~60 분5~100 분60

피막두께

H2C2O4 5 30plusmn2

AC 3 Adm2

분간에 40

10~12

H2SO4 20 30plusmn5

DC 10 Adm2

분간 20

에 5~7

분간에15 3~35

특징

특히 순 에 대해서는Al

경도 내식성 등 가장

우수한 피막을 얻는다

탈지력이 좋고 저질 Al

에도 광택이 좋으며 단

점으로 전력과 약품의

소비가 많음

설비가 많이 드나 유지

가 용이하고 유지비가

적으므로 보급이 많아

지고 있다 탈지력은 작

으나 합금 및 착색용 Al

양극산화에 적합함

투랄루민계에 적합한 양

극산화법이며 내식성이

있고 회색의 무광택 피

막이며 강도가 약하다

착색에는 적합하지 않음

- 33 -

그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도44441111

- 34 -

양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책

결함항목결함항목결함항목결함항목 원 인원 인원 인원 인 대 책대 책대 책대 책

버닝

버프버닝

전해액 온도 불균일

국부적 고전류밀도

수산화 알루미늄 버닝

연마조건의 적정화

액순환 교반량증가

전해파형의 평활화 전류밀도 낮춤

수세 알루미늄처리량의 조정

숏트

제품과 리드선의 접점의 어긋

제품과 음극과의 접촉

압출후의 국부적 냉각부족

디스멋트부족

거는 방법 개선

극간거리조정 내부음극유치법 개선

균질 한 냉각( )均質

질산농도증가 중크롬산카리첨가

욕중에서 흔든다

전해부식

접점불량

사용수로부터의 염소이온흡입

용접용후락스부착

인체의 땀이나 지문부착

중금속이온 흡입

유리산부족

중첩교류분 부족 수산법에 많(

음)

접점개량

순수사용

전해전의 충분한 세정

손장갑사용

중금속용출방지

산의보충

교류분 증가시킴

색얼룩

극비 의 부적당( )極秘

극간거리의 부적당

복잡한 형상

전류분포 불균일

교반부족 불균일

전해액 온도 상승

이물 부착( )異物

전해액 잔존

합금성분( )合金成分

염색조건

접점부족

음극면적조정

음극을 이동해 본다

음극배치의 고려

랙크접점수 증가

접점위치고려

전해액 순환량증가 냉각

수세를 충분히 한다

수세를 충분히 한다

재질확인

염색욕의 농도 관리p H

적정한 접점을 취한다

무지개

접점부족

전기접점불량

전해중단

표면적과 리드선의 적정화

리드접점부의 이탈방지

교반을 약하게 한다

- 35 -

결함항목결함항목결함항목결함항목 원 인원 인원 인원 인 대 책대 책대 책대 책

표면얼룩탈지불충분

재질 열처리의 불균일

탈지를 충분히 행한다

재질 열처리를 정확하게

표면거침소재의 조성부적합

엣칭조건의 부적합조건관리를 엄중하게 행한다

수산화나트륨 엣칭액의 노화 액관리 철저

버 닝 엣칭후 수세까지의 시간이 길다 엣칭후 신속수세

그림자모양 리드선에 의한 투영흔적 리드선위치에 주의할것

봉공얼룩물건의 겹침

온도의 불균일

물건이 겹치지 않도록 한다

온도분포를 균일하게 한다

액흐름

전해액을 유출

수세부족

맞춤시 불량

충분한 수세

스팟트개량

가스포겟틀 랙크각도의 부적합

공기교반 내부음극에서의 수소발생

적당한 틀과 랙크의 거는 각도선정

가스가 유출하도록 랙크를 만드로 건

크 랙 저온전해 봉공온도 가열 기계적 충격 이상의 가열을 피한다110

제품취급주의

성능결함 및

막두께부족

전해시간 짧고 전류밀도가 낮다

내부음극부족 및 음극면적부족

틀과 걸이 면적이 크다

리드의 접촉불량 탈막부족

리드의 전기용량부족

전기접점부족

전해액 온도가 높고 국부고열발생

합금조성의 부적합

적정시간과 전류밀도 선정

형상에 맞게 사용 및 이상전압이 안걸

리게 할 것

전류용량에 맞는 전해면적선정

리드부착개량 및 완전탈막

단면적이 큰 리드사용

접점증가

냉각 및 교반 순환을 충분하게

적절한 합금선택

내마모성 전해액 온도가 높고 전류밀도가 낮다 냉각 및 적정한 전류밀도 선택

내식성부족

전해시간이 너무 길고 전해액 농도가 높

합금조성의 부적합

전류밀도 높이고 전해시간단축 농도

적정유지

적절한 합금선택

불꽃유리산부족 전해액노화

전해액이 높고 전류밀도 불균일

산보급 및 전해액 일부교체

냉각 및 전류밀도 조정

박 리 정전이나중단 전해재생 및 가급적 전해중 중단을 피할

표면모양 알루미늄 주물 재료결함 엣칭조건 알루미늄 개선 및 주물재선택 엣칭액

선택

분취

전해액농도 용존알루미늄 증가

전해액 온도상승

수세부족

봉공액 오염

분석에 의해 조정관리

전해액 냉각 교반

수량 수세횟수 수세시간증가

봉공액 교환

- 36 -

재제조산업의 중요성과 경제적 효과 분석의 관점에서 볼 때 화석연료는 연소과정

에서 아황산가스 질소산화물 먼지 휘발성 유기화합물 먼지 등 대기오염물질과

이산화탄소와 같은 지구온난화 물질이 다량으로 발생한다 따라서 에너지 사용 감

소는 그만큼 대기질 개선에 기여를 하게 된다 에너지 소비 감소는 또한 수력과 원

자력 발전량을 감소케 함으로써 생태계 파괴와 핵폐기물 문제의 완화를 가능케 한

다 이러한 재제조의 환경개선 효과는 이를 사회적 편익으로 간주할 수 있으므로

금액으로도 환산될 수 있다 따라서 이를 고려하면 재재조의 경제적 효과는 단순히

생산요소의 절감효과만 감안하는 경우보다 훨씬 커진다 재제조산업의 경제적 및

환경적 효과는 매우 크다 더욱이 최근 들어 석유 및 기타 원자재의 공급 불안이

심화되고 있어 원자재 소비 절감의 필요성이 갈수록 증대되고 있다 뿐만 아니라

대기환경의 악화 방지에 대한 사회적요구의 증대와 매립지의 포화 등으로 인해 폐

기물 처리의 어려움이 가중되고 있어 재제조의 사회적 중요성은 대단히 커지고 있

재제조는 선진국에서도 크게 각광을 받고 있다 재제조산업은 현재 전세계적으로

사업장 수가 만개 고용규모 만명 시장규모 억 달러에 이르고 있는 것으로8 50 530

추정되고 있으며 특히 재제조가 가장 활발한 미국을 중심으로 빠른 속도로 확대되

고 있다 우리나라에서는 현재 자동차 부품과 토너 카트리지를 중심으로 재제조가

부분적으로 이루어지고 있어 그 규모는 그렇게 크지 않은 상태이다 이는 역으로

재제조산업의 활성화가 커다란 경제적 이익을 가져올 수 있음을 의미한다 따라서

재제조 산업을 정책적으로 육성할 필요성은 매우 크다

하지만 국내 토너카트리지 재제조 산업의 경우 년 일본 캐논사가 년부터 2006 2001

국내 업체를 상대로 레이져 프린터의 핵심부품인 감광드럼 드럼 의 삼각기어(OPC )

제조방식과 관련된 특허침해 소송을 제기해 지방 고법원 판결에서 승소한 상태이-

현재 국내에서 보급되고 있는 레이저 토너 카트리지와 잉크젯 잉크 카트리지는

이상 외국에서 직수입된 제품이다 지금 미국이나 유럽과 같은 선진국에서는90

전체 시장의 약 이상을 재활용 제품이 점유하고 있을 만큼 저렴한 재활용 카30

트리지의 사용은 당연한 것이다 우리나라 곳곳에 버려지고 있는 공재물질 카트리

지는 연간 만개 연간 톤 트럭 수천대분에 달하고 이렇게 폐기물로 버려300-400 8

진 각종 플라스틱 카트리지는 수백년이 지나도 썩지 않아 얼마든지 재활용이 가능

한 귀중한 자원을 낭비하며 환경오염을 가중시키고 있다 또한 국내 폐기물 관리법

에 프리터 카트리지는 지정폐기물에서 제외되어 있어 무단 폐기 방치될 가능성도

매우 크다

- 37 -

세계 다국적 기업이라는 미국의 몇몇 기업들 사이에도 재제조 붐이 일고 있다 기

존 리사이클링 방식이 폐기물 화학처리의 비용과 공해유발 억제에 따르는 막대한

재생비용이 드는 단점이 있다면 이를 원칙적으로 극복할 수 있는 대안으로 재제조

는 새로운 환경사업으로 입지를 넓혀가고 있다 현재 외국의 다국적 기업군들인 코

닥 제록스 듀폰 등은 최근 재활용 사업의 개념을 리사이클링에서 재제조로 GM

전환하고 이를 전제로 제품생산 매뉴얼을 전면 재개편하였다 대부분의 주요 부품

들을 쉽게 분해 조립하여 반영구적으로 재활용할 수 있게 획기적인 소프트웨어 시-

스템을 개발하여 활용하고 있는 것이다

프린터 토너 카트리지의 재활용은 다 마신 음료병을 수거하여 다시 음료수를 넣고

판매하는 것과 다를 게 없다 이제 우리도 재생품은 안쓴다 는 생각을 바꿔 프린 ldquo rdquo ldquo

터 값보다 카트리지 비용이 더 든다 는 문제를 재생카트리지 이용으로 경비도 줄이rdquo

고 환경을 생각하는 재활용에 관심을 가져야 할 때이다 정보통신의 혁명과 디지털

시대에 맞는 새로운 패러다임이 요구되는 지금 재제조 시스템을 구축하는 것은 녹

색경영 을 실천하는 환경중시 기업경영의 좋은 사례가 될 것이(Green Management)

다 또한 제품의 전과정에 걸친 환경영향을 파악하고 감소하기 위한 전과정평가

를 레이저 프린터 제품에 도입하여 적용함으로써(Life Cycle Assesment LCA)

보다 친환경적인 프린터가 개발될 것이다 또한 연간 억달러에 달하는 수입정품 4

토너 드럼을 재활용 토너 드럼으로 대체한다면 연간 억 천달러 수입 의존율을 3 2 (

로 낮출 경우 의 외화절약 효과가 기대된다20 )

- 38 -

제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과3333

제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행1111

드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정1 OPC1 OPC1 OPC1 OPC

레이져 프린터는 복사기의 건식 방식 원리를 이용하여 인쇄하는 프린터이다 내부

구성은 컨트롤러부 엔진부 인쇄부로 나뉘어져 있으며 컨트롤부에서는 컴퓨터로부

터 전송된 데이터를 인쇄할 페이지에 영상을 만들어 프린터 엔진부분으로 전달한

다 전달되 영상은 엔진 부분의 레이져 다이오드 회전 다면경 렌즈 프리즘장치

레이져 빔 센서 등의 장치를 거쳐 인쇄부분의 감광 드럼에 투사가 된다 다시 투사

된 영상은 감광 드럼에서 형성된 엔진 옆에 있는 용지에 옮겨서 영상을 인쇄한다

그 후에 인쇄된 용지는 고열 압착롤러에 압착되어 최종적으로 용지에 인쇄된다 레

이져 프린터는 저소음과 고품위 인쇄 다양한 서체와 고속인쇄 등의 장점을 가지고

있으며 제한된 용지사용과 유지 비용이 비싸다는 단점을 가지고 있다 그림 는 레 5

이져 프린터 카트리지의 분해도 및 주요 부품의 위치를 나타낸 것이다

그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도5555

- 39 -

레이져 프린터의 원리는 크게 단계로 크리닝 대전 노광 현상 전사 정착으로6

나눌 수 있으며 다음은 각 단계에 대한 설명이다

1 2 3

4 5 6

크리닝 이 단계는 이미지 진행의 처음 단계로 물리적 또는 전기 크리닝 진행을1

통해 새롭게 드럼에 이미지가 맺히도록 준비하는 단계OPC

대전 드럼 크리닝이 끝나면 로부터 읽혀진 정보를 레2 laser scanning unit (LSU)

이져빔을 쏘아 이미지를 드럼에 맺히도록 조건을 마련해 주거나 대전을 걸어 줌

노광 드럼 표면에 레이져빔이 전달되는 부분은 잠상이 맺히게 되며 드럼은 전3

류가 통할 수 있는 알루미늄 원통과 감광물질이 표면에 코팅되어 있으므로 빛을 받

은 부분에 이미지가 맺히게 됨 또한 드럼에 나타난 이미지 부분은 이 다음 단계에

서 토너를 끌어 당기게 됨

현상 잠상 이미지가 드럼 표면에 나타나며 현상 롤러는 토너분자를 드럼 표면4

에 전달하는 역할을 하며 닥터 블레이드는 토너량을 조절해 줌

- 40 -

전사 드럼 이미지에 토너 부분이 용지 쪽으로 전사 됨5

정착 토너가 묻은 용지가 히팅롤러와 압력롤러를 거쳐서 종이에 영구적으로 고6

착되게 함

가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도 OPC OPC OPC OPC

토너카트리지의 핵심 부품중 하나인 드럼은 표면의 마모가 증가함에 따라 드OPC

럼의 의 두께가 감소하며 피로도가 증가하는 것으로charge transport layer (CTL)

보고되고 있다 따라서 폐토너카트리지의 재제조시 이러한 관점에서의 부품에 대한

고찰이 매우 중요하게 된다

일반적으로 드럼은 의 표면전위를 갖도록 대전되며 이때 토너 입자-600 ~ -700 V

들을 밀어낸다 이는 인쇄 시 영역으로 나타나는데 이 부분을 백색전위 white

라고 불린다 그러나 대전능력이 저하되면 인쇄물의 백색부분(white potential V0)

에 불규칙적으로 토너가 유입되어 인쇄물에 그대로 전달되게 되면 이를

라고 한다 현상이 진행되면 초기 증가율 대비 증가background Background 10

될 때마다 토너 소비량도 증가되며 토너카트리지 수명을 단축시키는 원인이10

될 수 있다

자외선이 완벽하게 차단된 항온 항습 습도 이하 의 에서 특수광을 ( 36 ) Clean-room

설치하고 정전기가 방지된 상태에서 카트리지를 완전 분해한 후 마모되거나 손상

된 중요 부품들을 교체하여 특수 에 의한 재생산만이 새것을 능가하는Kow-How

품질을 가능케하는데 일부업체에서 재생한 토너카트리지는 원가만 낮춰 만들어지므

로 품질상의 문제점이 발생되어 프린터 수명을 짧게 할 수도 있다 토너는 기존에

들어있는 잔여물을 전면적으로 집진기로 세척 흡입 하여 완전 제거한 후 폐토너 카( )

트리지 및 중요부품을 교체한다

회 사용 가능하므로 상태에 따라 재활용 또는 교체한다 생산공정OPC Drum 2-3

에서 핵심인 토너가 흩어지지 않도록 마감을 하는 집진 수집된 폐토너를 전Unit

량 회수해 밀폐용기에 보관 폐기물 위탁처리업체에 처리케하는 세심한 배려도 환

경오염 방지를 위한 중요한 부분 중의 하나이다 재활용 현상기의 품질유지를 위한

승부관건은 소비자가 사용 후 폐기되는 폐현상기 폐카트리지 및 드럼 포함 수거( )

의 구축과 다양한 프린터 기종에 맞는 토너성분 분석에 달려 있다 프린터System

기종에 맞지 않는 토너카트리지나 마모성 부품이 적시에 교체되지 않을 경우에는

프린터 제품을 고장이 발생할 수 있다

- 41 -

그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정6 OPC 6 OPC 6 OPC 6 OPC

폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석2222

가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석

적외선 분광분석은 년 영국의 에 의해 개발된1800 F W Hershel dispersive IR

에 의해서 시작되었으며 최근에는spectromer FT-IR (fouirer transform infrared)

의 개발로 인해 활발한 연구가 진행되고 있다 적외선 분광분석의 원spectrometer

리는 적외선이 시료를 통과할 때 에너지가 분자간 원자내의 진동에너지와 일치하여

시료의 분자구조에 따른 특성 흡수 영역을 형성함으로서 이를 통해 정보는 얻게 된

다 적외선 분광분석은 시료의 정성 및 정량분석 물질의 구조확인 화학반응

연구 표면화학분석 등에 이용되고 있고 특히 플라스틱 물질의 정량 정성kinetics

분석 및 배향성 연구에 아주 유용하게 사용되고 있다

- 42 -

그림 은 기어부분 의 고분자를 정성분석한 의 분석결과로7 (sample2) FT-IR

2978cm-1 2920cm-1

1468cm-1 1382cm-1

1236cm-1 1087cm-1

892cm-1등의

특성 피크로 추정컨대 사용된 고분자 물질이 로 판단된다 그림poly(oxymethylene)

도 마찬가지로 의 고분자를 정성분석한 결과로2 sample3 2965cm-1

2918cm-12849cm-1

1768cm-1 1503cm-1

1219cm-1 1187cm-1

1159cm-1

1013cm-1 828cm-1

등의 특성피크가 관찰되었으며 결과적으로 polycabonate (PC)

의 특성피크로로 판단된다

나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석

열분석 이란 물질의 물리적 변수 를 온도의(thermal analysis) (physical parameter)

함수로 나타내는 분석 방법이다 즉 물질의 온도를 일정하게 변화시킴에 따라 나타

나는 열적특성 변화를 분석하는 것이다 이때 어떤 물리 변수의 변화를 볼것인가에

따라 여러 가지 방법이 존재한다 플라스틱의 열분석에는 대표적으로

와 가 이DSC(Differential scanning calorimetry) TGA(Thermo gravimetric analysis)

용된다 는 플라스틱 시료의 온도 열량변화 데이터로부터 시료의 물리적 화학 DSC

적 성질을 확인할 수 있다 또한 피크의 위치 모양 개수 등으로부터 정량적인 정

보들을 얻을 수 있으며 피크의 면적으로부터 열량변화의 정량적인 정보를 얻을 수

있다 으로부터 플라스틱 시료의 유리전이온도 결정화온도 녹는 DSC thermogram

온도 냉결정화온도 등의 정보를 확인할 수 있다 는 일정한 속도로 온도를 변 TGA

화시켰을 때 일정 시간동안에 일어난 시료 무게의 변화를 측정한다 에 의한 TGA

질량 온도 곡선은 플라스틱 시료의 열안정성 및 물질의 구성비 등을 확인할 수 있-

그림 는 의 분석결과 이다 약9 sample 2 TGA (Thermo gravimetric analysis) 30

0 부분에서 열분해가 일어나기 시작하며 344에서 중량감소 온도를 보인10

다 약 430이상이 되면 모든 고분자물질이 열분해 되는 것을 확인 할 수 있다

그림 은 의 데이터로 용융온도10 sample 2 DSC(Differential scanning calorimetry)

는 16664임을 확인하였다 는 결정성 고분자로 그래프에서 확인 sample 2 TGA

하듯이 약 300 이상의 온도에서도 분해가 되지 않는 열안정성을 보이나 약 에130

서 고분자가 녹기 시작하고 약 에서 완전하게 용융되는 것을 확인 할 수 있다170

는 약 이하에서 안정한 고분자 물성을 가지는 것을 확인하였다sample 2 130

- 43 -

그림 은 의 데이터로 초기 부터 중량감소가 일어나기 시작하며11 sample 3 TGA 430

중량감소온도는 를 보인다 정도에서 약 를 잔존율을 보인다 그10 485 540 20

림 는 의 데이터로서 는 비결정성 고분자로 에서 유리12 sample 3 DSC sample 3 119

전이 온도를 보이는 것을 확인하였다 데이터에서 확인하듯이 는 TGA sample2 400

이상의 온도에서도 분해가 되지 않는 열안정성을 보이나 데이터에 의해 이DSC 120

상의 온도에서는 고분자의 물리적 강도가 약화됨을 확인할 수 있다

- 44 -

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)

- 45 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)

- 46 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)

- 47 -

최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정3333

가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정

본 실험은 최적의 세정용매 조건을 찾기 위하여 기존의 상용용매 제품과A Benzene

용매를 이용하여 최적의 성능을 갖는 배합비를 확인하고자 하였다Toluene Xylene

표 은 상용용매 와 각 용매들의 세정속도를 나타내었다 상용용매 는 분 초의6 A A 3 30

세정속도를 보이는 것을 확인 할 수 있었다 그러나 상용용매 와 A Benzene Toluene

의 용매를 적절히 배합하면 약 분에서 분 초의 시간을 단축하는 효과를 나Xylene 1 1 20

타내었다

표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도6666

번호번호번호번호 함 량함 량함 량함 량 시 간시 간시 간시 간

1 상용용매 A 분 초3 30

2 Methylene Chloride 분이상8

3 m-Cresol 분이상8

4 Xylene 분이상8

5 Toluene 분이상8

6 Benzene 분이상8

7 상용용매 A Xylene (7030) 분 초2 30

8 상용용매 A Toluene (6040) 분 초2 40

9 상용용매 A Benzene (6040) 분 초3 20

10 상용용매 A m-Cresol (7030) 분 초3 20

11상용용매 A Xylene Toluene

(60436)분 초2 30

12상용용매 A Xylene Benzene

(60436)분 초2 40

13상용용매 A Toluene Benzene

(601624)분 초2 10

- 48 -

상용용매 는 약 초의 세정속도를 보이나 상용용매 과 자일렌의 일 때 약- A 210 A 8020

초의 세정속도를 보임150

상용용매상용용매상용용매상용용매 A XyleneA XyleneA XyleneA Xylene

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene

- 49 -

상용용매 과 의 비가 일 때 약 초의 세정속도를 보임- A Toluene 6040 140

상용용매상용용매상용용매상용용매 A TolueneA TolueneA TolueneA Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AToulene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene

- 50 -

상용용매 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- ABenzene 6040 195

상용용매상용용매상용용매상용용매 A BenzeneA BenzeneA BenzeneA Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ABenzene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene

- 51 -

상용용매 와 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- A m-Cresol 7030 200

의 함량이 증가할수록 점도의 증가로 인해 세정속도가 증가함- m-Cresol

상용용매상용용매상용용매상용용매 A m-CresolA m-CresolA m-CresolA m-Cresol

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도Am-Cresol OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC

- 52 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Toluene

함량별 세정속도는 초로 거의 일정하게 나타남- 160~170

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneToluene OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC

- 53 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장 빠- AXyleneBenzene 60436 60832 601228

른 초로 세정속도를 보임160~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC

- 54 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Toluene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장- ATolueneBenzene 601228 601624 602020

빠른 초로 세정속도를 보임130~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ATolueneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC

- 55 -

이상의 기초실험 결과로부터 폐 드럼 유기코팅층의 박리에 대한 기초자료를 확OPC

보하였다 기존의 박리액은 제푸믜 균일성 즉 품질 측면에서는 우수한 성능을 보이

고 있으나 사용시간 측면에서는 다소 미흡한 점이 있었다 따라서 본 기초실험결과

를 바탕으로 폐 드럼 유기코팅층의 박리 처리공정을 기존의 단계에서 단계OPC 5 3

로 공정을 개선함으로써 매우 향상된 생산성을 도모할 수 있었다 그림 은 기존 20

의 공정의 개념도와 개선된 공정의 개념도 및 제조된 박리조 차 를 나타낸 것(1~3 )

이다

그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진20 20 20 20

아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화4444

가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리

도금이나 아노다이징에서의 전처리는 양호한 제품이 생산 될 수 있느냐 하는 것이

관건이라고 볼 수 있다 그러므로 무엇보다도 주요한 부분이라 할 수 있다 전처리

는 기계적인 전처리와 화학적인 전처리가 있으며 다음은 화학적 처리법에 관한 주

요 내용이다

- 56 -

산세정산세정산세정산세정1)1)1)1)

가공품이나 버핑 연마를 한 제품은 기름기가 많이 남아 있기 때문에 그대로 에칭조

에 투입하면 기름기에 의한 얼룩이 생기거나 그 부분에 착색이 되지 않는 경우가

종종 있는데 이것을 제거할 목적으로 된 제품을 피막조에 전기를 통전하고Racking

부스바에 제품을 걸어주면 기름기와 이 물질이 제거되어 에칭에서 좋은 결과를 얻

을 수 있다

에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리2) ( )2) ( )2) ( )2) ( )

에칭은 알카리에칭과 산성에칭 두 가지로 대별되는데 여기서는 알카리 에칭만을 다

룬다 알카리 에칭은 일반적으로 를 사용하는데 는 알루미늄을 잘 용 NaOH NaOH

해하고 그때 발생하는 수소가스에 의한 물리적으로 흡착하고 있는 유지유를 제거하

며 표면을 아름다운 색으로 가꾼다

알카리 에칭조의 온도는 65~70 정도가 적당하며 에칭시간은 가공상태와 표면조

도 샌딩유무 등 횟수 변화에 따라 시간을 적절히 조절해야 한다 에칭시간은 약품의

농도 및 온도에 따라 탄력적으로 운용할 수 있으며 첨가제를 첨가하여 에칭면의 평활

성을 잘 조절 해 주어야 한다

중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거3) ( )3) ( )3) ( )3) ( )

에칭 후 수세를 하면 알루미늄 표면에 여러 가지 색의 재질별로 틀림 찌꺼기가 낀다( )

이것을 스머트 라고 한다 스머트는 피막이 진행되기 전에 제거되어야 하는데 이 공정

을 중화처리라 한다

에칭을 알카리 에서 했으므로 중화처리는 산성에서 해야 하는데 이때 사용하는(NaOH)

약품은 68 HNO3 질산( ) H2 물 의 비울을 로 하여 실온에서 침지해서 흔들어O ( ) 11

주면 깨끗이 제거할 수 있는데 재료에 따라 약간 차이는 있지만 계열인 경우 스커트50

를 완전히 제거하지 않으면 피막 후에도 스머트가 그대로 남아있어 스폰지나 보루로

제거해주어야 하는 번거로움이 있기 때문에 철저히 제거해야 하며 공정인Chromate

경우에 완전히 제거가 되지 않으면 좋은 제품을 얻을 수 없다

화학연마화학연마화학연마화학연마4)4)4)4)

- 57 -

화학연마란 외부의 전류를 사용하지 않고 광택연마를 행하는 방법으로 제품에 광택을

요하거나 표면에 이물질을 제거하기 위하여 행하는 공정이다 고광택을 요하는 외장재

쪽에 많이 이용되며 장비부품에서도 전체적인 흐름에 따라 변화하는 추세에 있기 때문

에 두꺼운 제품이나 얇은 제품 큰 제품과 작은 제품에 있어 연마시 항상 주의를 요하

며 적정한 온도를 유지하고 농도관리를 재질에 따라 잘 해 주어야만이 고품질을 보장

할 수 있다

액을 조정하는 방법에는 인산 황산 질산법 인산 질산법 인산 황산법 등이(1) - - (2) - (3) -

있으나 인산에 질산을 넣으며 후해가스가 많이 발생하므로 번 방법이 적당하다고 (3)

생각되며 현장에서도 인산 황산법을 선호하고 있다 액의 처리 조건 중 온도는 -

고루 사용할 수 있고 처리조 재질은 을 사용하여 보강을 충분히100~140 SUS 310L

하여 주어야 한다

전해연마전해연마전해연마전해연마5)5)5)5)

전해연마란 화학연마에서 알루미늄 표면에 광택을 내는데는 한계가 있으므로 그 이

상의 고광택을 원할 경우 행하는 공정이다 전해연마 시 제품의 표면은 어느 부분이라

도 정밀하고 세밀하게 조건이 같고 액의 온도도 균일해야 한다 또한 제품 표면에 발

생하는 기포를 제거하기 위해 강력한 에어 교반이 필요하므로 제품을 간간하게 고정해

야 한다 전해연마의 방법에는 황산인산법 광염소산초산법 진동전해연마법 등이 있

소결소결소결소결6)6)6)6)

전처리를 행함에 있어 작업자가 에칭시간과 화학연마시간을 어떻게 설정하느냐 함에

따라서 제품의 품질을 판가름 하게 된다

일반적으로 아노다이징에 사용하는 모든 설비는 최대용량의 선에서 사용하는 것 70

이 가장 바람직하다 작업을 진행함에 있어 복장은 항상 작업하기에 적합한가를 판단

하고 거추장스럽지 않은지 현재 공정에 맞는 보호구를 사용하고 있는지 본인 스스로

가 준비하고 확인해야 한다

나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화

- 58 -

황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성1)1)1)1)

경제성-

전해질로써 값싸고 공업적으로 안정하게 제조되는 황산(H2SO4유산 을 사용하는 것 전)

해조작이 다른 방법에 비해 간담함 전해 전압이 낮고 소비전력이 적게 드는 것 전해액

에 독성의 물질이 포함되어 있지 않고 의 걱정도 없기 때문에 폐액처리가 BOD COD

용이한 것등으로 가장 싸고 경제적인 양극산화 처리법으로 넓게 이용되고 있다

투명성-

얻어지는 피막은 다른 전해액에서 생성되는 피막에 비해 투명성이 높고 많은 실용합금

에 대해 무색의 피막을 형성한다 전해연마 화학연마 등의 광휘처리 후의 양극산화 피

막처리로 적당하다 또 무색의 피막은 염색 착생에도 좋다 피막의 투명도는 순도가

높은 알루미늄 일수록 양호하다 합금 원소의 는 피막의 투명도에 거의 영향이 없지 Mg

만 규소 철 망간 등은 투명도를 저하 시킨다(Si) (Fe) (Mn)

염색성-

얻어지는 피막은 활성도가 높고 염료의 흡착성이 좋기 때문에 유기 무기 염료에 의한

염색 인쇄가 용이하다

내식성 내마모성 및 경도-

내식성 내마모성이 양호하고 경도가 높은 피막을 얻을 수 있다 건축자재 공업제품 가

정용품 네임 프레이트 기계부품 장식품 등의 분야에서 요구되는 성능을 만족시켜 널-

리 이용되고 있다

피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계2)2)2)2)

표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건7777

- 59 -

표 에 표시된 수치는 어디까지나 공업적으로 유용한 피막을 얻는 범위이며 이 조건7

내에서 용도에 맞는 성능을 얻을 수 있는 처리 조건을 설정할 필요가 있다 황산 피막

은 용해성이 강한 상을 전해액으로 하기 때문에 처리 조거의 성능에의 영향은 대단히

크다 또한 각종 처리 조건이 피막과 욕 조건에 미치는 영향은 표 와 같다 2

표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향8888

경질피막법경질피막법경질피막법경질피막법2)2)2)2)

경질 양극산화 피막-

알루미늄 및 그 합금을 양극산화해서 화성한 피막은 종래 그 내식성을 이용하기도 하

고 착색 등에 의해 장식 목적에 이용하는 것이 주된 용도였다 그러나 최근에는 종래

의 양극산화 피막을 개량해 두껍고도 단단한 것을 얻을 수 있게 되었고 이미 경질 양

극산화 피막으로써 넓게 이용되며 그 우수한 특성을 발휘하고 있다

이 가볍고도 가공성이 좋은 금속과 표면에 화성되는 극히 단단한 피막과를 합쳐서 이

용하면 금후 더욱 용도를 확대할 수 있을 것으로 기대된다 규격으로는 30 이상의 피

막에 대해서도 품질이 규정되어 있지만 경질양극산화피막이라고 불려지는 것은 특별

한 규격이 있는 것은 아니고 일반적으로 표 에 표시하듯이 경도나 내마모성이 큰3 20

이상의 두꺼운 피막을 경질 양극산화 피막이라고 부르고 있다

- 60 -

표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류9999

피막 화성법피막 화성법피막 화성법피막 화성법3)3)3)3)

경질 양극산화 피막 화성법의 초기 연구는 종래 일반의 피막 화성에 사용되어온 황산

용 및 수산욕으로 실용화되어 왔다 그 후 양극산화 처리 기술의 진보와 함께 여러가

지 욕조성 및 화성 조건이 연구되어 황산용법 황산 수산혼합욕법 수산욕법 외에 각

종의 무기산 유기산 방향족설폰산 알코올 등을 혼합 또는 첨가해서 몇 가지에 방법

이 개발되었다

이들의 방법의 공통점은 종래의 아노다이징 화성 조건과 다른 필수 조건으로서 고전

류 밀도 저온 교반의 조건을 충분히 만족시키는 것이다 전류밀도를 보통 화선의 3

부로 하고 피막의 생성을 단시간에 행하여 전해액에 담겨있는 시간을 가능한 한2~5

짧게 하는 것이다 또 전해액에 의한 피막의 용해를 억제하기 위해서는 액온을 낮게 하

고 전해에 의해서 발생하는 열을 교반에 의하여 확산해 나가는 것이 중요하다 따라서

황산액과 같은 부식이 심한 전해액을 사용하는 경우에는 욕온도를 이하로 냉각해10

용해를 억제하는 것이 보통이다

황산욕에 수산을 비롯한 우기산등을 첨가하는 것도 있으며 비교적 고온에서 피막화성

이 가증하다 그러나 이들 수종의 첨가제를 가한 욕은 조성이 복잡하고 관리가 어려운

문제점이 있다 더욱 경질 아노다이징 피막을 화성하는 경우에 일반적으로 사용하고

있는 직류 대신에 트수전류파형을 적용하는 것도 피막 품질의 향상에 효과가 있다 예

를 들면 전류회복 현상을 이용한 것 주기적으로 극성을 변환시켜 부전류를 흘리면서

피막을 화성하는 전류 반전법 등이 있다

- 61 -

그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진21 ( ) 21 ( ) 21 ( ) 21 ( )

재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험5555

그림 는 드럼수명 측정 시험결과에 사용된 장비 사진이며 그림 는 조도측정에 사21 22

용된 장비의 사진이다

그림 는 조도실험결과를 나타낸 것이다 단면곡선에서 기준길이를 취하여 다24 ~ 27

섯 번째 높은 산과 다섯 번 째 깊은 골을 지나는 두 직선사이의 간격을 나타내는 점10

평균 거칠기 는Rz 10~18 값을 확인하였다 단면곡선에서 중심을 긋고 그 골에

해당하는 부분을 중심에 대해서 대칭 변환 후 구해지는 평균높이를 나타내는 중심

선 평균거치기 는 의 고른값을 확인하였다Ra 012~022

그림 은 재제조된 드럼카트리지의 성능시험 결과 값을 나타낸 것이다 그림 에30 30

서 보는 바와 같이 최종 사용가능한 용지의 장수는 약 장으로 나타났다 이12000

는 정품 토너 용량이 약 천장인것을 감안할 때 재제조시에도 사용가능한 것을 확3

인하였다

- 62 -

그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진22 22 22 22

그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진23 23 23 23

- 63 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과24 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과25 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 2

- 64 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과26 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과27 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 2

- 65 -

그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과28282828

- 66 -

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222

가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정

- 67 -

제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도4444

기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표 가중치가중치가중치가중치평가기준평가기준평가기준평가기준 평가방법평가방법평가방법평가방법

평가기관 등평가기관 등평가기관 등평가기관 등지원전지원전지원전지원전 지원후지원후지원후지원후

도금두께 20 불균일 4-6 실제품성능평가

표면조도 15 불균일15-17

실제품성능평가

감광코팅층 용해속도 30 12

mincycle

8

mincycl

e

자체평가

세정공정 최적화 모듈설계 및 구축 15 - - 현장실사

드럼 사용 수명OPC 20 -12000

pages성능평가

- 68 -

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

드럼의 감광코팅층 제거용 최적 용매 및 혼합용매의 기술지원은 생산량과 직OPC

접적으로 연관되어 있어 향후 주 삼텍의 매출신장으로 이어질 것으로 판단된다 ( )

이는 현재 비철금속의 원자재 상승으로 인해 토너 카트리지 재제조 업계의 원가인

상이 유발되고 있어 재제조된 고광택 드럼의 안정적인 공급은 재제조 업계의OPC

안정화를 이룩할 수 있음 또한 현재 전부 수입에 의존하는 알루미늄 드럼의 OPC

간접적인 수입대체효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다

- 69 -

Page 14: 아노다이징기술을이용한고광택감광드럼 재제조공정의양산화기술지원 · 과제보유번호 연구기관 2007.07.01~2008.06.30 연구사업명 부품소재전문기업기술지원사업

- 14 -

기술지원실적 업로드 건기술지원실적 업로드 건기술지원실적 업로드 건기술지원실적 업로드 건5 245 245 245 24

NONONONO 일자일자일자일자 구체적 내용구체적 내용구체적 내용구체적 내용 증빙유무증빙유무증빙유무증빙유무

1 년 월 일2007 8 9 전기도금융 불용성 양극 기술관련 기술자료

2 년 월 일2007 11 2 양극산화 피막의 결함 및 대책

3 년 월 일2007 12 5 양극산화법 특징과 조건관련 기술정보

4 년 월 일2007 12 17프린터의 폐토너 잉크 카트리지 재제조

기술현황 교육

5 년 월 일2008 1 9 레이져 프린터의 구조 및 작동원리 교육

6 년 월 일2008 1 21 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 1

7 년 월 일2008 2 12 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 2

8 년 월 일2008 3 6 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 3

9 년 월 일2008 3 7 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 4

10 년 월 일2008 3 10 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 5

11 년 월 일2008 3 21 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 6

12 년 월 일2008 3 31 드럼 코팅층 세정실험 미팅 차OPC 7

13 년 월 일2008 4 18 드럼관련 논문 및 특허 기술정보OPC

14 년 월 일2008 4 25 드럼 기어 부분 구조분석(FT-IR)

15 년 월 일2008 5 8 드럼 기어 부분 열분석 차(TGA DSC) 1

16 년 월 일2008 5 22 드럼 기어 부분 열분석 차(TGA DSC) 2

17 년 월 일2008 6 5 알루미늄 드럼 표면분석 차 알루미늄1 ( 5000)

18 년 월 일2008 6 10 알루미늄 드럼 표면분석 차 알루미늄2 ( 3000)

19 년 월 일2008 6 12 드럼 최종평가 차OPC (1 )

20 년 월 일2008 6 17 드럼 최종평가 차OPC (1 )

21 년 월 일2008 6 19 드럼 최종평가 차OPC (1 )

22 년 월 일2008 6 24 드럼 최종평가 차OPC (1 )

23 년 월 일2008 6 27 드럼 최종평가 차OPC (1 )

24 년 월 일2008 6 30 세정조 공정개선을 통한 생산속도 향상

- 15 -

목 차목 차목 차목 차

제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요1111

제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성1111

아노다이징의 개요아노다이징의 개요아노다이징의 개요아노다이징의 개요1111

가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징

나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사

다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질

라 양극산화 공정라 양극산화 공정라 양극산화 공정라 양극산화 공정

프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황2222

가 재제조 산업가 재제조 산업가 재제조 산업가 재제조 산업

나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업

참여기업의 현황 및 애로기술참여기업의 현황 및 애로기술참여기업의 현황 및 애로기술참여기업의 현황 및 애로기술3333

제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표2222

기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격1111

가 기술지원의 최종목표가 기술지원의 최종목표가 기술지원의 최종목표가 기술지원의 최종목표

나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격

제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용3333

세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용1111

제 장 국내제 장 국내제 장 국내제 장 국내2222 ㆍㆍㆍㆍ외 기술현황외 기술현황외 기술현황외 기술현황

제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과3333

제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행1111

드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정1 OPC1 OPC1 OPC1 OPC

가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도 OPC OPC OPC OPC

폐플라스틱 정성분석폐플라스틱 정성분석폐플라스틱 정성분석폐플라스틱 정성분석2222

가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석

나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석

- 16 -

최적용매선정최적용매선정최적용매선정최적용매선정3333

가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정

아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화4444

가 아노다이징의 전처리가 아노다이징의 전처리가 아노다이징의 전처리가 아노다이징의 전처리

나 아노다이징 고전 최적화나 아노다이징 고전 최적화나 아노다이징 고전 최적화나 아노다이징 고전 최적화

재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험5555

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222

가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정

제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도4444

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

부 록부 록부 록부 록

기술지원 일지기술지원 일지기술지원 일지기술지원 일지1111

국내 외 기술 정보 제공 요약 목록국내 외 기술 정보 제공 요약 목록국내 외 기술 정보 제공 요약 목록국내 외 기술 정보 제공 요약 목록2222 ㆍㆍㆍㆍ

시험분석자료시험분석자료시험분석자료시험분석자료3333

- 17 -

제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요1111

제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성1111

아노다이징의 개요아노다이징의 개요아노다이징의 개요아노다이징의 개요1111

가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징

알루미늄 금속은 대기 중에서 자연적으로 표면에 산화알루미늄 피막이 생성되어 소

자를 보호하므로 내식성이 우수하고 연전성도 우수하며 성형 절삭 가공도 용이하

다 순수 알루미늄을 주성분으로 하여 구리 마그네슘 니켈 망간 규소 아연 등을

첨가하여 제조한 알루미늄 합금은 연신성 및 인발성이 우수하고 가벼우며 튼튼하

고 미관이 수려한 특성 때문에 알루미늄재 알루미늄 알루미늄 합금 는 다양한 용도( )

로 사용되며 이러한 알루미늄재의 표면처리를 기술화하여 내구성 및 내식성이 우

수한 소재로 가공하는데 이용된다

알루미늄은 철 다음으로 많이 사용되고 있는 제 의 금속재질로서 성장하고 있는 금2

속이며 알루미늄의 사용처는 다음과 같다

고층건물의 건축자재용 내외장재-

자동차의 내외장재 및 구조물-

항공기용 내외장재 및 구조물-

선박의 내외장재 및 구조물-

전기통신기기의 외장형 패널 내장형 케이스-

컴퓨터의 내외장재-

군사기물 용도-

광학 부품 용도-

음향기기의 프론트 판넬-

각종 기계부품-

필기구를 비롯한 사무용품-

주방용품을 비롯한 다양한 가정용제품-

- 18 -

각종 장신구 및 화장품 용기-

나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사

알루미늄은 규소(SiO2 에 이어 지각표면층에 가장 많이 매장되어 있는 원소이며 알)

루미늄 산화물로서 생긴 귀금속 종류로는 루비 사파이어 등이 있다 알루미늄은 대

략 년 전부터 산업용으로 널리 활용되기 시작하였다120

알루미늄은 년 영국의 과학자인 험프리 데이비1807 (Humphry Davy 1778~1829)

에 의해 발견되었으며 험프리 데이비는 황산 알루미늄과 탄산카리움의 복합염인

명반에 포함되어 있는 융체를 전기분해하여 알루미늄을 분리하고자 최초로 시도 하

였으나 실패 하였고 그 이후 년 덴마크의 한스 크리스찬 엘스테드 1825 (Hans

가 염화알루미늄을 카리움 아말감으로 환원하여 최Christian Oersted 1777~1851)

초로 알루미늄의 분리에 성공 하였다 년 독일의 프리드리히 뵐러 1827 (Friedrich

는 염화알루미늄을 카리움으로 환원하여 알루미늄 분말을 얻Wohler 1800~1882)

었고 년 보다 순수한 알루미늄을 얻어 비중 및 화학적 성질을 측정하였다 1845

년 프랑스의 생트클레드빌1854 (Henri Etienne Sante-Claire Deville 1818~1881)

은 뵐러의 방법을 개량하여 나트륨에 의해 알루미늄을 분리하였다 년 영국의 1859

가하트가 드빌의 방법에 의해 알루미늄의 제련을 시작하였으며 년 미국의 찰 1896

스 마틴 홀 은 빙정석을 용제로 하여 알루미늄을(Charles Martin Hall 1863~1914)

녹여 그 용액을 전기분해하여 알루미늄을 환원 추출 하였다 이 방법은 현대의 알

루미늄 전해법의 기초가 되는 방법이었다

같은 시기에 프랑스의 화학자 폴 에루 (Paul Louis Toussaint Heroult

도 같은 방법으로 알루미늄을 추출하였다 그래서 이 방법을 홀 에루1863~1914) -

법이라고 명명하였다 이후 년 오스트리아의 칼 죠셉 바이어가 규산분이 적은 1888

보오크사이트를 알칼리로 용해하여 알루미나를 추출하는 방법을 고안하였다 이 방

법은 순도가 높은 산화알루미늄을 경제적으로 얻을 수가 있는데 수산화나트륨 수

용액과 가온 가압반응 시켜 알루민산나트륨 수용액을 만들어 보크사이트의 불순물

인 규소 철 티탄의 산화물을 불용성 잔재로 남기고 카올린계 반응성 실리카는 탈

규소 반응에 의해서 불용성 알루미노규산알칼리염을 만든다 여과된 알루미난나트

륨 수용액은 냉각한 다음 수산화알루미늄 결정의 종자를 가해서 교반 방치하면 가

수 분해하여 수산화알루미늄으로 분리하고 모액은 조정모액으로서 보크사이트 용

해공정에 순환 사용된다 가수분해하여 석출한 수산화알루미늄은 회전로에서 가열

되고 탈수하여 순도가 높은 산화알루미늄을 제조할 수 있다 이 방법을 바이어 방

법이라고 하며 오늘날 알루미늄 산업의 기초가 되는 것이다

- 19 -

다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질

알루미늄의 물리적 화학적 성질은 표 과 같다1

표 알루미늄의 성질표 알루미늄의 성질표 알루미늄의 성질표 알루미늄의 성질1111

분류분류분류분류 특성특성특성특성

기호 Al

원자번호 13

원자량 269815 gmol

비중 270

융점 6597

선열팽창계수(20 ) 239 micro-in

열전도도(20 ) 053 cal cm per 20 sec

비열(20 ) 0215 calg

전기저항 2655 microhm-cm

공간격자 면심입방격자 a=4043 Å

용해 알칼리 염산 황산 등

불용해 질산 아세트산 암모니아 등

또한 다음과 같은 알루미늄은 소재로서 우수한 특성을 지니고 있다

- 20 -

은백색의 광택을 가지는 부드러운 금속이다-

전성이 풍부하여 박막화하기 용이하다-

가공성에 필수적인 연성이 풍부하여 다양한 형상의 제조 및 가공이 용이하다-

시중에서 판매되는 알루미늄은 의 순도이며 주요 불순물은 규소- 9800~9985

와 철이다

합금처리 열처리 등에 따라 인장강도를- 7~60 kgmm2로 조정 할 수 있어 용도

에 따라 적절한 강도를 선정할 수 있다

열전도성과 전기전도성이 우수하다-

비중으로 보아 전형적인 금속이다 알루미늄의 비중은 동이나 철금속의 으로- 13

서 각종 제품의 경량화 목적에 유리하다

공기 중에 방치하면 자연적으로 내식성이 우수한 산화 피막을 형성한다-

비금속인 질소 황 탄소 등과 직접 화학반응하여 질소화물 황화물 탄화물이 된-

족 할로겐인 염소와 브롬과 화학 반응하여 각각 염화물 브롬화물을 만든다- 7A

산에 녹여 염을 생성시킨다-

염기에 녹여 수소를 발생시켜 알루민산염을 생성시킨다-

무독성이고 식품류와 반응도 하지 않아 가정용으로 우수하다-

재활용이 다른 금속보다 용이하다-

라 양극산화 공정라 양극산화 공정라 양극산화 공정라 양극산화 공정

알루미늄은 원래 활성적인 금속으로 공기 중에 노출되면 자연적 산화피막이 형성된

다 그러나 이것은 알루미늄 상의 도금 및 다른 금속의 코팅을 불가능하게 만든다

이런 자연 피막은 공업적 이용가치도 적으므로 인공적으로 더욱 두껍게 하여 10

이상의 산화피막을 만들며 이러한 과정을 양극산화라고 한다

양극산화 는 알루미늄을 전해액에서 양극으로 하고 전기를 통하여 양극(anodizing)

에 발생하는 산소에 의해서 알루미늄 면이 산화 되어서 산화알루미늄(Al2O3 피막이)

형성되게 된다 산화알루미늄 (Al2O3 피막은 투명 또는 반투명으로 내식성이 뛰어)

나고 다공질이어서 여러 가지 색으로 염색 가능할 뿐 만 아니라 알루미늄의 순도가

높을수록 아름답고 광택이 좋은 피막을 얻을 수 있어 공업용은 물론 장식용으로도

많이 사용되고 있다

- 21 -

양극산화를 포함한 모든 표면처리의 제조공정은 전처리 양극산화 혹은 표면처리

후처리로 크게 나눌 수 있다 전처리 공정은 가공소재의 표면에 있을 수 있는 오염

물질과 공정중이나 이송 중에 발생할 수 있는 오염 물질을 모두 제거 하여 표면처

리가 용이하도록 하는 과정이다 전처리 과정을 거친 가공소재를 양극 산화 한 후

후처리를 한다 후처리는 양극산화 후 생성된 양극파막상에 외관성과 장식성의 부

여 또는 내식성 및 내마모성과 같은 기능성을 향상하기 위한 처리 이다

양극상에서 일어나는 반응은 법칙에 의한 반응과 법칙에 따르지 않Faraday Faraday

는 반응으로 구분할 수 있다

전기 정련 또는 전기도금에서 가용성 양극의 용해기구는 위와 같지만 양극 산화의

경우에는 알루미늄은 위와 같은 기구에서는 용해되지 않는다고 한다

활성층과 전해액과의 경계면에서 OH-가 방전해서 산소가스가 발생하고 전자는 피

막을 통해서 알루미늄 양극에 흡수된다 알루미늄을 1 ampdm2정도의 전류밀도

로 전해할 때 순수한 알루미늄의 경우에는 산소가스의 발생이 보이지 않지만 알루

미늄합금의 경우에는 통과전기량의 통상 경우에 따라서는 이것 이상에10 ~20

상당하는 산소가스가 발생한다 10 ampdm2과 같은 고전류밀도에서 전해하면 순

수한 알루미늄의 경우에도 알루미늄의 산화에 요구되는 이상의 과잉 산소가 가스로

서 발생한다

이온이 피막을 이동함에 따라 산화반응이 진행한다고 생각된다 가동이온중에는

H+ Al+++ O--

OH-외에 전해질의 음이온이 있다고 생각되고 이것의 거동에 대해

서는 여러 견해가 있다

알루미늄의 양극에서 수소를 생성하는 것은 두 극의 가스 중에 수소가스를 함유하

고 있고 황산법의 경우 황화수소를 발생으로 확인할 수 있다 비슷한 현상은 저전

장에 대한 연구결과 예를들면 알루미늄을 등의 수용액 중에서 양극 분극하면 NaCl

법칙에 기초를 두어 전해전류로부터 계산된 값보다 과대한 속도Feraday 10~20

로 용해하고 수소의 발생을 수반하는 것으로 알려져 있다

특히 알루미늄의 양극산화는 법칙에 따르는 반응으로서 그 양극산화 방정Faraday

식은 다음과 같다

- 22 -

마 피막의 구조마 피막의 구조마 피막의 구조마 피막의 구조

다공성 양근산화 피막의 구조에 대해서는 그 모델이 여러 가지가 발표되고 있으나

가지의 대표적인 모델로 나타낼 수 있다3

그림 의 는 년에 제출된 등의 모델로서 전자현미경 관찰에 비해 미1 (a) 1953 Keller

세골 셀 활성층 및 벽의 구조를 나타내고 그것에 기하학적 칫수를 부여한 획기적

인 것으로 기본적인 형성에 있어서는 현재도 큰 변화가 없다 그림 는 (b) Akabori

의 모델로서 활성층은 약 50Å의 알루미늄을 과잉으로 함유하는 Al2O3로 이루어져

있으며 셀의 성장에 따라 각 셀간에 이 알루미늄을 과잉 함유한 Al2O3의 층이 개재

한다고 한다 또한 미세공단 면의 형태는 수산피막에서는 거의 원형이지만 환산피

막에서는 복잡한 형상을 나타낸다고 보고되고 있다 그림 는 년에 발표된 1(c) 1962

의 콜로이드 모델로서 다공성의 의미를 기하학적인 기공에 중점을 두지 않Murphy

고 산화물의 콜로이드적 성질의 변화에 의해 설명한 것으로 알루미늄 소지에 가장

가까운 쪽은 완전히 무수 Al2O3이지만 외측으로 감에 따라 미세한 산화물 콜로이드

입자의 외면에 물 및 기타 이온이 흡착하여 전도성을 가지는 부분으로 형성된다

의 모델(a) Keller 의 모델(b) Akabori 의 콜로이드 모델(c) Murphy

그림 양극산화피막의 구조 모델그림 양극산화피막의 구조 모델그림 양극산화피막의 구조 모델그림 양극산화피막의 구조 모델11111111

프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황2222

가 재제조산업가 재제조산업가 재제조산업가 재제조산업

- 23 -

재제조 은 고장 폐기 또는 교환된 물건을 회수하여 신제품과 같(remanufacturing)

은 상태로 만들어내는 일련의 과정을 의미한다 재제조는 제품의 수명을 연장시키

는 것과 같은 효과를 가지며 그 결과 폐기됨으로 인해 그대로 손실이 되는 원재료

에너지 및 노동력 등 생산요소를 크게 절약할 수 있다

미국의 경우 재제조는 산업에 따라 상이한 명칭으로도 불리는데 자동차부품산업의

경우에는 레이져 토너 카트리지의 경우는 타이어 재제ldquorebuildingrdquo ldquorechargerrdquo

조의 경우는 로 표현되고 있으며 대신ldquoretreaderrdquo ldquoremanufacturingrdquo

이란 표현이 사용되는 경우도 있다 재제조는 비교적 최근에 등장한ldquorecoditioningrdquo

개념으로 이와 유사한 개념으로는 재활용 재사용 수리 등이 있다 이러한 개념들

은 모두 못 쓰게 된 제품을 그대로 매립 소각 등의 방법으로 완전히 폐기하지 않

고 이를 다시 이용한다는 점에서 재제조와 유사하다 그러나 재제조와 재활용 재사

용 및 수리는 가치가 새로 창출되는 과정이 크게 상이하다

재활용은 폐제품이 원재료 생산에 다시 투입되는 것으로서 주로 신문지 유리병 및

알루미늄 캔과 같은 소비재가 대상이 된다 이러한 제품들이 소비가 된 후에 폐기

물 처리 과정에서 수거를 통해 회수되어 원자재 형태로 돌아가 제품생산 과정에 원

재료로 사용되는 것이 재활용 과정이다 수리는 고장 또는 성능 저하의 원인을 찾

아내어 문제된 부품을 고치거나 또는 교체하는 것을 의미한다

이에 비해 재제조는 생산된 제품이 성능 등 상품으로서의 모든 면에 있어서 신제품

과 거의 유사한 상태가 되도록 폐제품을 완전히 분해하고 부품을 수리 또는 교체하

고 검사를 하는 과정으로서 재활용 등에 비해 훨씬 확대된 개념이다 그러나 재제

조 개념이 이렇게 명확히 사용되고 있는 것만이 아니다 우리나라에서도 일부 분야

에서는 와 재제조와 같은 개념으로 사용되고 있고 일본의 경우에도 정책적rebuild

으로는 재제조 개념이 별도로 구분되지 않고 재사용 범주의 하나로 간주되어 사용

되고 있다 따라서 재제조품은 다음과 같은 조건을 만족시키는 제품이라고 말할 수

있다

재제조 제품의 주 구성 요소는 사용되다 폐기된 제품-

폐기된 제품은 그 부품의 성능이 충분히 판별될 수 있는 수준까지 해제-

중고제품의 부품은 철저히 세척되고 먼지와 부식이 없는 상태로 수리-

분실되었거나 결함이 있거나 부서진 또는 많이 닳아버린 부품들은 모두 정상적-

으로 기능을 할 수 있는 수준으로 수리가 되거나 또는 새 부품 재제조된 부품 또

는 성능이 정상적인 충고부품으로 교체

- 24 -

재제조된 제품의 모든 기능이 정상적으로 작동할 수 있도록 필요한 경우 각 부-

품에 대해 기계가공 재감기 재마감 또는 기타 필요한 조치가 취해짐

각 부품은 다시 조립되고 동종의 신제품과 동일한 성능을 갖는지 검사-

그림 내구재의 물질 순환 고리그림 내구재의 물질 순환 고리그림 내구재의 물질 순환 고리그림 내구재의 물질 순환 고리2 2 2 2

재제조된 상품의 특성 중 가장 중요한 것은 재제조품의 성능이 신제품에 비해 뒤떨

어져서는 안된다는 것이다 이러한 특성으로 인해 선진국에서는 재제조업체가 재제

조 제품의 품질을 보증하는 경우가 일반적이다 이렇게 제조된 재제조 제품들은 재

제조산업이 가장 발달한 미국의 경우 신제품 가격이 수준에서 판매되고45-65

있다 재제조의 개념은 원재 생산에서부터 원자재 제조과정에서의 가공 사용 재사

용 재제조 재활용 및 최종적인 폐기과정을 보여주는 생산과정에서의 물질 순환과

정을 살펴보면 보다 명확히 이해할 수 있다 그림 참고 ( 1 )

나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업

프린터 생산업체에서 판매하는 원제품에 비해 저렴한 가격대의 재제조 카트리지에

대한 수요가 증가하면서 토너카트리지 재제조산업은 호황에도 불구하고 무분별한

영세업체의 난립으로 여러 가지 문제점을 발생시켰다

- 25 -

사용 후 토너카트리지 재제조산업을 활성화에서의 장점은 부품공급 부담의 일정부

분을 재제조 제품으로 대체하여 부품공급 의무부담이 완화되고 에너지 및 자원은

원제품에 비해 이상 절약이 가능하다는 것이다 현재 우리나라의 사용 후 토너80

카트리지 재제조 관련 주요 문제점으로는 대부분의 업체가 재제조에 대한 개념 인(

식 의 결여에 기인하여 단순히 사용 후 토너카트리지를 닦아서 재충진하여 재사용)

하는 것이다 또한 사용 후 카트리지의 소유권 문제 지적재산권 문제 등으로 원제

조업체와의 분쟁이 발생할 가능성 또한 매우 높다 우리나라에서 재제조와 관련된

일반 현황 및 문제점은 다음과 같다

원토너 카트리지는 년 기준 만개가 판매 재제조 토너카트리지 생산량- 2003 184

은 만개 사용134

년 기준 원토너 카트리지 공급량 대비 재제조율은 로 추정- 2003 243

토너카트리지의 재제조시 원토너 업체의 상표를 삭제하지 않으면 현행 상표법-

및 부정경쟁방지법에 저촉될 소지가 있음

토너카트리지 원제조업체에서 사용 후 카트리지의 회수에 적극적으로 참여할 경-

우 회수된 카트리지를 물질 재활용에 앞서 재제조를 우선 고려하도록 하는 제도적

장치가 필요

현행 재제조 토너카트리지의 품질평가는 전문화된 표준 및 규격이 미완의 상태-

로 재제조 토너카트리지의 품질제고를 위한 법적 제도적 장치의 마련이 필요

토너카트리지 업체의 대부분은 종업원 명 이내의 영세 소규모 업체로 그 수- 3-4

는 약 개 이상으로 추정250

참여기업의 현황 및 애로 기술참여기업의 현황 및 애로 기술참여기업의 현황 및 애로 기술참여기업의 현황 및 애로 기술3333

주 삼텍은 기존의 재제조 업체들에서 행하여지고 있는 폐 프린트 카트리지 재활용( )

기술에서 탈피하여 폐 프린트 카트리지를 완전 분리 후 각각의 부품별 회수를 통

한 재활용 기술 및 아노다이징 공정을 도입한 고광택성 감광 드럼을 생산하고 있는

재제조 부품전문기업이다 일반적으로 폐 프린터 카트리지를 이용한 재제조 산업은

카트리지의 분리 후 회수된 의 간단한 표면처리 공정을 통한 재활용 기OPC Drum

술로 이미 유럽의 여러 선진국 및 국내 일부 기업에 의해 시도되어오고 있다 하지

만 기존의 공정을 탈피하여 회수된 폐카트리지를 선별lsquo rarr 부품관리 rarr 세정 rarr 고

광택 아노다이징rarr 고순도 알루미늄 회수 표면감광코팅 감광드럼 제조 등의 각rsquorarr rarr

공정을 통하여 폐카트리지를 이용한 감광드럼을 재제조하고 있으며 이에 대한 특허출

원을 완료한 상태이다

- 26 -

그림 토너 카트리지 재제조 공정그림 토너 카트리지 재제조 공정그림 토너 카트리지 재제조 공정그림 토너 카트리지 재제조 공정3 3 3 3

폐자원을 이용한 신규시장을 형성할 수 있는 재생자원화 기술을 보유하고 있음에도 불

구하고 국내 중소기업의 여건 상 전문 인력의 부족 및 기술습득의 어려움에 기인하여

그 기술적 한계를 극복하지 못하고 있는 실정이다 따라서 현 재제조 공정의 공정 최적

화 기술 드럼의 표면코팅 층의 제거 시 사용되는 신규 화학약품의 개발 그리고 생산

성을 극대화 할 수 있는 최적공정 설계에 대한 고급 전문 인력의 현장기술지도가 절실

한 상황이다

제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표2222

기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격1111

가 기술지원의 목표가 기술지원의 목표가 기술지원의 목표가 기술지원의 목표

폐프린트 카트리를 분리 세정공정을 통하여 얻어진 고순도 알루미늄을 아노다이징 기

술을 이용하여 고광택성을 갖는 감광 드럼의 고효율 회수공정 지원 및 드럼의 표면코

팅층의 제거 시 사용되는 각종 화학약품의 최적 배합비율과 최적화 공정기술 지원

- 27 -

나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격

공정개선공정개선공정개선공정개선 0신제품

제조기술0 품질향상품질향상품질향상품질향상 0

양산화양산화양산화양산화 0 시험분석 0 시제품 제작시제품 제작시제품 제작시제품 제작 0

제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용3333

세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용1111

감광코팅층 용해를 위한 용매 개발 및 적절한 혼합용매비율에 관한 기술지원

감광코팅층은 크게 세가지- (Blocking Layer Charge Generation Layer Charge

다른 필름으로 구성되어있다 따라서 세가지 필름을 동시에 제거할Transport Layer)

수 있는 용매 혹은 혼합용매에 대한 체계적인 기술지원

폐카트리지의 분해과정에서 발생되는 부산물의 분리공정 기술지원

수거된 드럼으로부터 고광택 고순도 알루미늄을 얻기 위한 전처리 분리공정- OPC

상에서 효과적인 플라스틱 기어부분과 분리기술 지원

합리적 세정공정 설계를 통한 폐 감광 드럼의 표면처리기술 지원

고생산성 세정공정을 위한 공정개선 기술지원-

고광택 특성을 갖는 아노다이징 공정기술 지원

드럼의 재제조 공정 합리화 방안 구축 지원OPC

기타 폐자원의 재활용 공정기술 지원

드럼이외의 부산물을 이용한 재활용 기술지원- OPC

화학물질을 동반하는 공정에서의 사용자 안전을 위한 반응원리에 대한 교육

합리적 공정운용을 위한 전문가 교육

기업의 품질시스템 구축을 위한 기술자문

제품의 신뢰성 향상을 위한 합리적 공정관리 시스템 구축 방안지원

- 28 -

기술지원의 목표기술지원의 목표기술지원의 목표기술지원의 목표 기술지원의 내용기술지원의 내용기술지원의 내용기술지원의 내용 기술지원범위기술지원범위기술지원범위기술지원범위

세정공정기술 확립

감광코팅층 분석-

고효율 용매 및 최적혼합용매-

고생산성 세정공정 설계기술-

아노다이징 공정 확립

아노다이징 공정분석-

최적 아노다이징 운전 조건확립-

고성능 전해액 구성 확립-

품질 신뢰성유지 시스템 구축-

기타 폐자원 재활용 기술

플라스틱 정성분석-

플라스틱 기어부의 재활용 기술-

컴파운딩 기술-

- 29 -

제 장 국내제 장 국내제 장 국내제 장 국내2222 ㆍㆍㆍㆍ외 기술현황외 기술현황외 기술현황외 기술현황

아노다이징 처리에 있어서 황산법은 년 영국 와 에1927 C H R Gower S O O Brien

의해 특허출원된 후 발전을 거듭하여 현재 세계적으로 가장 널리 보급되어 있는 방법

이다 전해질은 황산은 저렴하고 전해조작이 다른방법에 의하여 간단하며 생성된 피

막은 다른 방법으로 얻어진 피막보다 그 투명도가 좋기 때문에 알루미늄 합금에 적합

하다 합금성분에 의한 악영향이 적으며 피막의 색상도 옥살산보다 엷어서 염색에 적

합하다 또한 인가되는 전압이 낮고 전력소비량도 적으며 약품가격이 저렴한 장점이

있다 그러나 옥살산법보다 알루미늄의 용해량이 많고 생성되는 피막의 두께는 어느

정도 한계점을 가지고 있다 황산에 의한 피막의 용해가 크기 때문에 피막이 연한 단점

이 있다 황산피막은 다공성이며 내식성 내마모성이 양호하여 건재 공업용품 주방용

품 평판 기계부품 장식품등의 분야에서 널리 이용되고 있다 피막의 두께는 통상의

전해처리온도 약 에서( 20 ) 30~40 정도 얻어진다 공업적 처리조건은 한국공업규

격 을 표 및 표 에 나타내었다 여기에서 전해액의 농도와 온도 전류밀도KSD 9531 2 3

그리고 전해시간 등은 피막의 두께 경도 내식성 다공성등과 밀접한 상관관계를 가지

고 있으며 또한 알루미늄 용존량 교반공기량등도 무시할 수 없는 인자이다

표 황산법의 양극 산화 처리 조건표 황산법의 양극 산화 처리 조건표 황산법의 양극 산화 처리 조건표 황산법의 양극 산화 처리 조건2 (KSD 9531)2 (KSD 9531)2 (KSD 9531)2 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건 허 용 치허 용 치허 용 치허 용 치

전해액 조성 황산 10 ~30 plusmn2

알루미늄 이하20gL

욕 온도 15 ~ 25 plusmn2

전류밀도 60 ~ 300A plusmn7

시 간 피막두께에 필요한 시간

욕 전압 설정전압 plusmn2V

- 30 -

표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건

전해액 조성 황산 15

알루미늄 5 gL

욕 온도 21 plusmn 1

전류밀도 130A plusmn 5

시 간분30 ~ 10 의 경우(A 6063 )

분60 ~ 18 의 경우(A 6063 )

욕 전압 16V

옥살산법은 년 일본에서 개발되었으며 옥살산 알루마이트법으로서 널리 공업적으1926

로 이용되어 왔다 한편 독일에서는 법으로 공업화되어 있다 옥살산은 고가이 Eloxal

고 교직 중첩 전원설비를 사용해야 하며 조작이 복잡하여 단위처리면적당 소비전력이

높은것 외에도 피막이 흰색을 띄게 되기 때문에 최근에는 그 신장이 둔화되고 있다 그

러나 황산피막보다 피막의 염색성은 떨어지지만 내식성 내마모성이 우수하기 때문에

일용품의 일부와 특히 외관은 문제되지 않지만 고도의 피막성능을 요하는 공업용품등

에 이용되고 있다 공업적 처리조건은 한국공업규격 을 예로 들면 표 및 표 KSD 9530 4

와 같다5

표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건 허 용 치허 용 치허 용 치허 용 치

전해액 조성 유리산 2 ~ 5 plusmn1

알루미늄 이하20gL

욕 온도 15 ~ 35 plusmn4

전류밀도

직류와 교류의 경우

교류 40 ~ 350A

교류 40 ~ 700A plusmn7

교류의 경우 80 ~ 700A

시 간 피막두께에 따른 시간

욕 전압 설정전압 plusmn15V

- 31 -

표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건

전해액 조성 유리산 3

알루미늄 5 gL

욕 온도 28 plusmn 2

전해밀도

직류와 교류의 경우

직류 130A

교류 100A

시 간분25 ~ 6 의 경우(A 1100 )

분38 ~ 9 의 경우(A 1100 )

욕 전압직류 25 V

교류 80 V

피막의 성질피막의 성질피막의 성질피막의 성질 피막의 생성피막의 생성피막의 생성피막의 생성 온도 농도의 영향온도 농도의 영향온도 농도의 영향온도 농도의 영향 조작조작조작조작 실시조건의 예실시조건의 예실시조건의 예실시조건의 예

교교교교

류류류류

법법법법

연하고 표면에 요철

이 있으며 직류법과

동일한 두께의 경우

내식성이 양호함

적음

교류전류계의 읽기

에 을 곱하면036

직류값에 해당됨

농도의 영향은 큼 간단함

40~60 V

2~3 Adm2

25~30

분5~60

직직직직

류류류류

법법법법

경도가 크나 침식에

위해 구멍이 생김많음

액온을 낮게 유지

해 주어야 하고

농도의 영향은 적

간단함

40~60 V

1~2 Adm2

18~20

분10~60

교교교교

직직직직

중중중중

첩첩첩첩

법법법법

경하고 내식성이 있

고 최상의 피막을 얻

을 수 있음

많음

단시간에 두꺼운 피

막을 얻을 수 있음

보통

복잡하고

전력 소

모 량 이

많음

DC 25~30 V

1~3 Adm2

AC 40~80 V

1~3 Adm2

20~30

분15~60

- 32 -

크롬산법은 에 의해 년 영국에서 개발되어 수상비행기용 듀랄Bengough-Stauart 1923

루민의 방식을 목적으로 사용되었다 대표적인 방법으로는 단계적인 전해전압을 상승

시키는 법과 정전압 전해에 의한 미국 표준국의 방법이 있다 피막Bengough-Stauart

의 외관은 불투명하고 암회색을 띈 에나멜색이다 표준상태에서 생성되는 피막두께는

2 ~ 5 정도이므로 내마모성은 좋지 않지만 같은 두께의 다른 피막에 비하면 내식성

은 양호하다 처리조건으로 법은 전해액은 크롬산을 함유하 Bengough-Stauart 25

며 전해온도는 40 plusmn 2 로 하고 전해전압은 에서 까지를 분간 서서히 상승 0 V 40 V 10

시켜 에서 분간 유지하고 다시 분간 까지 상승시켜 최후의 분간은40 V 20 5 50 V 5 50 V

로 유지한다 이때 전류밀도는 01 ~ 05 정도이다 정전압 크롬산법에서는A 5 ~

의 크롬산전해액을 사용하고 전압은 처리시간은 분정도이다10 40 V 30

종류종류종류종류

조건조건조건조건옥 실 산 법옥 실 산 법옥 실 산 법옥 실 산 법 황 산 법황 산 법황 산 법황 산 법 크 롬 산 법크 롬 산 법크 롬 산 법크 롬 산 법

농도H2C2O4

(1) 3~5 (2) 10H2SO4 10~20 CrO3 3

온도(1) 20~30

(2) 15~60

(1) 15~22

옥살산을 첨가하면(2)

35까지

40plusmn20

전압(1) AC 40~80 V

(2) DC 25~30 VAC 15~25V

로부터 서서히DC = 0V

상승해서 로 하고40V

최후 분간은 로 유지5 50V

전류밀도(1) AC 1~3 Adm

2

(2) DC 1~3 Adm2

05~15 Adm2

03~04 Adm2

시간 분10~60 분5~100 분60

피막두께

H2C2O4 5 30plusmn2

AC 3 Adm2

분간에 40

10~12

H2SO4 20 30plusmn5

DC 10 Adm2

분간 20

에 5~7

분간에15 3~35

특징

특히 순 에 대해서는Al

경도 내식성 등 가장

우수한 피막을 얻는다

탈지력이 좋고 저질 Al

에도 광택이 좋으며 단

점으로 전력과 약품의

소비가 많음

설비가 많이 드나 유지

가 용이하고 유지비가

적으므로 보급이 많아

지고 있다 탈지력은 작

으나 합금 및 착색용 Al

양극산화에 적합함

투랄루민계에 적합한 양

극산화법이며 내식성이

있고 회색의 무광택 피

막이며 강도가 약하다

착색에는 적합하지 않음

- 33 -

그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도44441111

- 34 -

양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책

결함항목결함항목결함항목결함항목 원 인원 인원 인원 인 대 책대 책대 책대 책

버닝

버프버닝

전해액 온도 불균일

국부적 고전류밀도

수산화 알루미늄 버닝

연마조건의 적정화

액순환 교반량증가

전해파형의 평활화 전류밀도 낮춤

수세 알루미늄처리량의 조정

숏트

제품과 리드선의 접점의 어긋

제품과 음극과의 접촉

압출후의 국부적 냉각부족

디스멋트부족

거는 방법 개선

극간거리조정 내부음극유치법 개선

균질 한 냉각( )均質

질산농도증가 중크롬산카리첨가

욕중에서 흔든다

전해부식

접점불량

사용수로부터의 염소이온흡입

용접용후락스부착

인체의 땀이나 지문부착

중금속이온 흡입

유리산부족

중첩교류분 부족 수산법에 많(

음)

접점개량

순수사용

전해전의 충분한 세정

손장갑사용

중금속용출방지

산의보충

교류분 증가시킴

색얼룩

극비 의 부적당( )極秘

극간거리의 부적당

복잡한 형상

전류분포 불균일

교반부족 불균일

전해액 온도 상승

이물 부착( )異物

전해액 잔존

합금성분( )合金成分

염색조건

접점부족

음극면적조정

음극을 이동해 본다

음극배치의 고려

랙크접점수 증가

접점위치고려

전해액 순환량증가 냉각

수세를 충분히 한다

수세를 충분히 한다

재질확인

염색욕의 농도 관리p H

적정한 접점을 취한다

무지개

접점부족

전기접점불량

전해중단

표면적과 리드선의 적정화

리드접점부의 이탈방지

교반을 약하게 한다

- 35 -

결함항목결함항목결함항목결함항목 원 인원 인원 인원 인 대 책대 책대 책대 책

표면얼룩탈지불충분

재질 열처리의 불균일

탈지를 충분히 행한다

재질 열처리를 정확하게

표면거침소재의 조성부적합

엣칭조건의 부적합조건관리를 엄중하게 행한다

수산화나트륨 엣칭액의 노화 액관리 철저

버 닝 엣칭후 수세까지의 시간이 길다 엣칭후 신속수세

그림자모양 리드선에 의한 투영흔적 리드선위치에 주의할것

봉공얼룩물건의 겹침

온도의 불균일

물건이 겹치지 않도록 한다

온도분포를 균일하게 한다

액흐름

전해액을 유출

수세부족

맞춤시 불량

충분한 수세

스팟트개량

가스포겟틀 랙크각도의 부적합

공기교반 내부음극에서의 수소발생

적당한 틀과 랙크의 거는 각도선정

가스가 유출하도록 랙크를 만드로 건

크 랙 저온전해 봉공온도 가열 기계적 충격 이상의 가열을 피한다110

제품취급주의

성능결함 및

막두께부족

전해시간 짧고 전류밀도가 낮다

내부음극부족 및 음극면적부족

틀과 걸이 면적이 크다

리드의 접촉불량 탈막부족

리드의 전기용량부족

전기접점부족

전해액 온도가 높고 국부고열발생

합금조성의 부적합

적정시간과 전류밀도 선정

형상에 맞게 사용 및 이상전압이 안걸

리게 할 것

전류용량에 맞는 전해면적선정

리드부착개량 및 완전탈막

단면적이 큰 리드사용

접점증가

냉각 및 교반 순환을 충분하게

적절한 합금선택

내마모성 전해액 온도가 높고 전류밀도가 낮다 냉각 및 적정한 전류밀도 선택

내식성부족

전해시간이 너무 길고 전해액 농도가 높

합금조성의 부적합

전류밀도 높이고 전해시간단축 농도

적정유지

적절한 합금선택

불꽃유리산부족 전해액노화

전해액이 높고 전류밀도 불균일

산보급 및 전해액 일부교체

냉각 및 전류밀도 조정

박 리 정전이나중단 전해재생 및 가급적 전해중 중단을 피할

표면모양 알루미늄 주물 재료결함 엣칭조건 알루미늄 개선 및 주물재선택 엣칭액

선택

분취

전해액농도 용존알루미늄 증가

전해액 온도상승

수세부족

봉공액 오염

분석에 의해 조정관리

전해액 냉각 교반

수량 수세횟수 수세시간증가

봉공액 교환

- 36 -

재제조산업의 중요성과 경제적 효과 분석의 관점에서 볼 때 화석연료는 연소과정

에서 아황산가스 질소산화물 먼지 휘발성 유기화합물 먼지 등 대기오염물질과

이산화탄소와 같은 지구온난화 물질이 다량으로 발생한다 따라서 에너지 사용 감

소는 그만큼 대기질 개선에 기여를 하게 된다 에너지 소비 감소는 또한 수력과 원

자력 발전량을 감소케 함으로써 생태계 파괴와 핵폐기물 문제의 완화를 가능케 한

다 이러한 재제조의 환경개선 효과는 이를 사회적 편익으로 간주할 수 있으므로

금액으로도 환산될 수 있다 따라서 이를 고려하면 재재조의 경제적 효과는 단순히

생산요소의 절감효과만 감안하는 경우보다 훨씬 커진다 재제조산업의 경제적 및

환경적 효과는 매우 크다 더욱이 최근 들어 석유 및 기타 원자재의 공급 불안이

심화되고 있어 원자재 소비 절감의 필요성이 갈수록 증대되고 있다 뿐만 아니라

대기환경의 악화 방지에 대한 사회적요구의 증대와 매립지의 포화 등으로 인해 폐

기물 처리의 어려움이 가중되고 있어 재제조의 사회적 중요성은 대단히 커지고 있

재제조는 선진국에서도 크게 각광을 받고 있다 재제조산업은 현재 전세계적으로

사업장 수가 만개 고용규모 만명 시장규모 억 달러에 이르고 있는 것으로8 50 530

추정되고 있으며 특히 재제조가 가장 활발한 미국을 중심으로 빠른 속도로 확대되

고 있다 우리나라에서는 현재 자동차 부품과 토너 카트리지를 중심으로 재제조가

부분적으로 이루어지고 있어 그 규모는 그렇게 크지 않은 상태이다 이는 역으로

재제조산업의 활성화가 커다란 경제적 이익을 가져올 수 있음을 의미한다 따라서

재제조 산업을 정책적으로 육성할 필요성은 매우 크다

하지만 국내 토너카트리지 재제조 산업의 경우 년 일본 캐논사가 년부터 2006 2001

국내 업체를 상대로 레이져 프린터의 핵심부품인 감광드럼 드럼 의 삼각기어(OPC )

제조방식과 관련된 특허침해 소송을 제기해 지방 고법원 판결에서 승소한 상태이-

현재 국내에서 보급되고 있는 레이저 토너 카트리지와 잉크젯 잉크 카트리지는

이상 외국에서 직수입된 제품이다 지금 미국이나 유럽과 같은 선진국에서는90

전체 시장의 약 이상을 재활용 제품이 점유하고 있을 만큼 저렴한 재활용 카30

트리지의 사용은 당연한 것이다 우리나라 곳곳에 버려지고 있는 공재물질 카트리

지는 연간 만개 연간 톤 트럭 수천대분에 달하고 이렇게 폐기물로 버려300-400 8

진 각종 플라스틱 카트리지는 수백년이 지나도 썩지 않아 얼마든지 재활용이 가능

한 귀중한 자원을 낭비하며 환경오염을 가중시키고 있다 또한 국내 폐기물 관리법

에 프리터 카트리지는 지정폐기물에서 제외되어 있어 무단 폐기 방치될 가능성도

매우 크다

- 37 -

세계 다국적 기업이라는 미국의 몇몇 기업들 사이에도 재제조 붐이 일고 있다 기

존 리사이클링 방식이 폐기물 화학처리의 비용과 공해유발 억제에 따르는 막대한

재생비용이 드는 단점이 있다면 이를 원칙적으로 극복할 수 있는 대안으로 재제조

는 새로운 환경사업으로 입지를 넓혀가고 있다 현재 외국의 다국적 기업군들인 코

닥 제록스 듀폰 등은 최근 재활용 사업의 개념을 리사이클링에서 재제조로 GM

전환하고 이를 전제로 제품생산 매뉴얼을 전면 재개편하였다 대부분의 주요 부품

들을 쉽게 분해 조립하여 반영구적으로 재활용할 수 있게 획기적인 소프트웨어 시-

스템을 개발하여 활용하고 있는 것이다

프린터 토너 카트리지의 재활용은 다 마신 음료병을 수거하여 다시 음료수를 넣고

판매하는 것과 다를 게 없다 이제 우리도 재생품은 안쓴다 는 생각을 바꿔 프린 ldquo rdquo ldquo

터 값보다 카트리지 비용이 더 든다 는 문제를 재생카트리지 이용으로 경비도 줄이rdquo

고 환경을 생각하는 재활용에 관심을 가져야 할 때이다 정보통신의 혁명과 디지털

시대에 맞는 새로운 패러다임이 요구되는 지금 재제조 시스템을 구축하는 것은 녹

색경영 을 실천하는 환경중시 기업경영의 좋은 사례가 될 것이(Green Management)

다 또한 제품의 전과정에 걸친 환경영향을 파악하고 감소하기 위한 전과정평가

를 레이저 프린터 제품에 도입하여 적용함으로써(Life Cycle Assesment LCA)

보다 친환경적인 프린터가 개발될 것이다 또한 연간 억달러에 달하는 수입정품 4

토너 드럼을 재활용 토너 드럼으로 대체한다면 연간 억 천달러 수입 의존율을 3 2 (

로 낮출 경우 의 외화절약 효과가 기대된다20 )

- 38 -

제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과3333

제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행1111

드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정1 OPC1 OPC1 OPC1 OPC

레이져 프린터는 복사기의 건식 방식 원리를 이용하여 인쇄하는 프린터이다 내부

구성은 컨트롤러부 엔진부 인쇄부로 나뉘어져 있으며 컨트롤부에서는 컴퓨터로부

터 전송된 데이터를 인쇄할 페이지에 영상을 만들어 프린터 엔진부분으로 전달한

다 전달되 영상은 엔진 부분의 레이져 다이오드 회전 다면경 렌즈 프리즘장치

레이져 빔 센서 등의 장치를 거쳐 인쇄부분의 감광 드럼에 투사가 된다 다시 투사

된 영상은 감광 드럼에서 형성된 엔진 옆에 있는 용지에 옮겨서 영상을 인쇄한다

그 후에 인쇄된 용지는 고열 압착롤러에 압착되어 최종적으로 용지에 인쇄된다 레

이져 프린터는 저소음과 고품위 인쇄 다양한 서체와 고속인쇄 등의 장점을 가지고

있으며 제한된 용지사용과 유지 비용이 비싸다는 단점을 가지고 있다 그림 는 레 5

이져 프린터 카트리지의 분해도 및 주요 부품의 위치를 나타낸 것이다

그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도5555

- 39 -

레이져 프린터의 원리는 크게 단계로 크리닝 대전 노광 현상 전사 정착으로6

나눌 수 있으며 다음은 각 단계에 대한 설명이다

1 2 3

4 5 6

크리닝 이 단계는 이미지 진행의 처음 단계로 물리적 또는 전기 크리닝 진행을1

통해 새롭게 드럼에 이미지가 맺히도록 준비하는 단계OPC

대전 드럼 크리닝이 끝나면 로부터 읽혀진 정보를 레2 laser scanning unit (LSU)

이져빔을 쏘아 이미지를 드럼에 맺히도록 조건을 마련해 주거나 대전을 걸어 줌

노광 드럼 표면에 레이져빔이 전달되는 부분은 잠상이 맺히게 되며 드럼은 전3

류가 통할 수 있는 알루미늄 원통과 감광물질이 표면에 코팅되어 있으므로 빛을 받

은 부분에 이미지가 맺히게 됨 또한 드럼에 나타난 이미지 부분은 이 다음 단계에

서 토너를 끌어 당기게 됨

현상 잠상 이미지가 드럼 표면에 나타나며 현상 롤러는 토너분자를 드럼 표면4

에 전달하는 역할을 하며 닥터 블레이드는 토너량을 조절해 줌

- 40 -

전사 드럼 이미지에 토너 부분이 용지 쪽으로 전사 됨5

정착 토너가 묻은 용지가 히팅롤러와 압력롤러를 거쳐서 종이에 영구적으로 고6

착되게 함

가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도 OPC OPC OPC OPC

토너카트리지의 핵심 부품중 하나인 드럼은 표면의 마모가 증가함에 따라 드OPC

럼의 의 두께가 감소하며 피로도가 증가하는 것으로charge transport layer (CTL)

보고되고 있다 따라서 폐토너카트리지의 재제조시 이러한 관점에서의 부품에 대한

고찰이 매우 중요하게 된다

일반적으로 드럼은 의 표면전위를 갖도록 대전되며 이때 토너 입자-600 ~ -700 V

들을 밀어낸다 이는 인쇄 시 영역으로 나타나는데 이 부분을 백색전위 white

라고 불린다 그러나 대전능력이 저하되면 인쇄물의 백색부분(white potential V0)

에 불규칙적으로 토너가 유입되어 인쇄물에 그대로 전달되게 되면 이를

라고 한다 현상이 진행되면 초기 증가율 대비 증가background Background 10

될 때마다 토너 소비량도 증가되며 토너카트리지 수명을 단축시키는 원인이10

될 수 있다

자외선이 완벽하게 차단된 항온 항습 습도 이하 의 에서 특수광을 ( 36 ) Clean-room

설치하고 정전기가 방지된 상태에서 카트리지를 완전 분해한 후 마모되거나 손상

된 중요 부품들을 교체하여 특수 에 의한 재생산만이 새것을 능가하는Kow-How

품질을 가능케하는데 일부업체에서 재생한 토너카트리지는 원가만 낮춰 만들어지므

로 품질상의 문제점이 발생되어 프린터 수명을 짧게 할 수도 있다 토너는 기존에

들어있는 잔여물을 전면적으로 집진기로 세척 흡입 하여 완전 제거한 후 폐토너 카( )

트리지 및 중요부품을 교체한다

회 사용 가능하므로 상태에 따라 재활용 또는 교체한다 생산공정OPC Drum 2-3

에서 핵심인 토너가 흩어지지 않도록 마감을 하는 집진 수집된 폐토너를 전Unit

량 회수해 밀폐용기에 보관 폐기물 위탁처리업체에 처리케하는 세심한 배려도 환

경오염 방지를 위한 중요한 부분 중의 하나이다 재활용 현상기의 품질유지를 위한

승부관건은 소비자가 사용 후 폐기되는 폐현상기 폐카트리지 및 드럼 포함 수거( )

의 구축과 다양한 프린터 기종에 맞는 토너성분 분석에 달려 있다 프린터System

기종에 맞지 않는 토너카트리지나 마모성 부품이 적시에 교체되지 않을 경우에는

프린터 제품을 고장이 발생할 수 있다

- 41 -

그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정6 OPC 6 OPC 6 OPC 6 OPC

폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석2222

가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석

적외선 분광분석은 년 영국의 에 의해 개발된1800 F W Hershel dispersive IR

에 의해서 시작되었으며 최근에는spectromer FT-IR (fouirer transform infrared)

의 개발로 인해 활발한 연구가 진행되고 있다 적외선 분광분석의 원spectrometer

리는 적외선이 시료를 통과할 때 에너지가 분자간 원자내의 진동에너지와 일치하여

시료의 분자구조에 따른 특성 흡수 영역을 형성함으로서 이를 통해 정보는 얻게 된

다 적외선 분광분석은 시료의 정성 및 정량분석 물질의 구조확인 화학반응

연구 표면화학분석 등에 이용되고 있고 특히 플라스틱 물질의 정량 정성kinetics

분석 및 배향성 연구에 아주 유용하게 사용되고 있다

- 42 -

그림 은 기어부분 의 고분자를 정성분석한 의 분석결과로7 (sample2) FT-IR

2978cm-1 2920cm-1

1468cm-1 1382cm-1

1236cm-1 1087cm-1

892cm-1등의

특성 피크로 추정컨대 사용된 고분자 물질이 로 판단된다 그림poly(oxymethylene)

도 마찬가지로 의 고분자를 정성분석한 결과로2 sample3 2965cm-1

2918cm-12849cm-1

1768cm-1 1503cm-1

1219cm-1 1187cm-1

1159cm-1

1013cm-1 828cm-1

등의 특성피크가 관찰되었으며 결과적으로 polycabonate (PC)

의 특성피크로로 판단된다

나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석

열분석 이란 물질의 물리적 변수 를 온도의(thermal analysis) (physical parameter)

함수로 나타내는 분석 방법이다 즉 물질의 온도를 일정하게 변화시킴에 따라 나타

나는 열적특성 변화를 분석하는 것이다 이때 어떤 물리 변수의 변화를 볼것인가에

따라 여러 가지 방법이 존재한다 플라스틱의 열분석에는 대표적으로

와 가 이DSC(Differential scanning calorimetry) TGA(Thermo gravimetric analysis)

용된다 는 플라스틱 시료의 온도 열량변화 데이터로부터 시료의 물리적 화학 DSC

적 성질을 확인할 수 있다 또한 피크의 위치 모양 개수 등으로부터 정량적인 정

보들을 얻을 수 있으며 피크의 면적으로부터 열량변화의 정량적인 정보를 얻을 수

있다 으로부터 플라스틱 시료의 유리전이온도 결정화온도 녹는 DSC thermogram

온도 냉결정화온도 등의 정보를 확인할 수 있다 는 일정한 속도로 온도를 변 TGA

화시켰을 때 일정 시간동안에 일어난 시료 무게의 변화를 측정한다 에 의한 TGA

질량 온도 곡선은 플라스틱 시료의 열안정성 및 물질의 구성비 등을 확인할 수 있-

그림 는 의 분석결과 이다 약9 sample 2 TGA (Thermo gravimetric analysis) 30

0 부분에서 열분해가 일어나기 시작하며 344에서 중량감소 온도를 보인10

다 약 430이상이 되면 모든 고분자물질이 열분해 되는 것을 확인 할 수 있다

그림 은 의 데이터로 용융온도10 sample 2 DSC(Differential scanning calorimetry)

는 16664임을 확인하였다 는 결정성 고분자로 그래프에서 확인 sample 2 TGA

하듯이 약 300 이상의 온도에서도 분해가 되지 않는 열안정성을 보이나 약 에130

서 고분자가 녹기 시작하고 약 에서 완전하게 용융되는 것을 확인 할 수 있다170

는 약 이하에서 안정한 고분자 물성을 가지는 것을 확인하였다sample 2 130

- 43 -

그림 은 의 데이터로 초기 부터 중량감소가 일어나기 시작하며11 sample 3 TGA 430

중량감소온도는 를 보인다 정도에서 약 를 잔존율을 보인다 그10 485 540 20

림 는 의 데이터로서 는 비결정성 고분자로 에서 유리12 sample 3 DSC sample 3 119

전이 온도를 보이는 것을 확인하였다 데이터에서 확인하듯이 는 TGA sample2 400

이상의 온도에서도 분해가 되지 않는 열안정성을 보이나 데이터에 의해 이DSC 120

상의 온도에서는 고분자의 물리적 강도가 약화됨을 확인할 수 있다

- 44 -

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)

- 45 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)

- 46 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)

- 47 -

최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정3333

가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정

본 실험은 최적의 세정용매 조건을 찾기 위하여 기존의 상용용매 제품과A Benzene

용매를 이용하여 최적의 성능을 갖는 배합비를 확인하고자 하였다Toluene Xylene

표 은 상용용매 와 각 용매들의 세정속도를 나타내었다 상용용매 는 분 초의6 A A 3 30

세정속도를 보이는 것을 확인 할 수 있었다 그러나 상용용매 와 A Benzene Toluene

의 용매를 적절히 배합하면 약 분에서 분 초의 시간을 단축하는 효과를 나Xylene 1 1 20

타내었다

표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도6666

번호번호번호번호 함 량함 량함 량함 량 시 간시 간시 간시 간

1 상용용매 A 분 초3 30

2 Methylene Chloride 분이상8

3 m-Cresol 분이상8

4 Xylene 분이상8

5 Toluene 분이상8

6 Benzene 분이상8

7 상용용매 A Xylene (7030) 분 초2 30

8 상용용매 A Toluene (6040) 분 초2 40

9 상용용매 A Benzene (6040) 분 초3 20

10 상용용매 A m-Cresol (7030) 분 초3 20

11상용용매 A Xylene Toluene

(60436)분 초2 30

12상용용매 A Xylene Benzene

(60436)분 초2 40

13상용용매 A Toluene Benzene

(601624)분 초2 10

- 48 -

상용용매 는 약 초의 세정속도를 보이나 상용용매 과 자일렌의 일 때 약- A 210 A 8020

초의 세정속도를 보임150

상용용매상용용매상용용매상용용매 A XyleneA XyleneA XyleneA Xylene

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene

- 49 -

상용용매 과 의 비가 일 때 약 초의 세정속도를 보임- A Toluene 6040 140

상용용매상용용매상용용매상용용매 A TolueneA TolueneA TolueneA Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AToulene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene

- 50 -

상용용매 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- ABenzene 6040 195

상용용매상용용매상용용매상용용매 A BenzeneA BenzeneA BenzeneA Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ABenzene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene

- 51 -

상용용매 와 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- A m-Cresol 7030 200

의 함량이 증가할수록 점도의 증가로 인해 세정속도가 증가함- m-Cresol

상용용매상용용매상용용매상용용매 A m-CresolA m-CresolA m-CresolA m-Cresol

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도Am-Cresol OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC

- 52 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Toluene

함량별 세정속도는 초로 거의 일정하게 나타남- 160~170

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneToluene OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC

- 53 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장 빠- AXyleneBenzene 60436 60832 601228

른 초로 세정속도를 보임160~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC

- 54 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Toluene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장- ATolueneBenzene 601228 601624 602020

빠른 초로 세정속도를 보임130~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ATolueneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC

- 55 -

이상의 기초실험 결과로부터 폐 드럼 유기코팅층의 박리에 대한 기초자료를 확OPC

보하였다 기존의 박리액은 제푸믜 균일성 즉 품질 측면에서는 우수한 성능을 보이

고 있으나 사용시간 측면에서는 다소 미흡한 점이 있었다 따라서 본 기초실험결과

를 바탕으로 폐 드럼 유기코팅층의 박리 처리공정을 기존의 단계에서 단계OPC 5 3

로 공정을 개선함으로써 매우 향상된 생산성을 도모할 수 있었다 그림 은 기존 20

의 공정의 개념도와 개선된 공정의 개념도 및 제조된 박리조 차 를 나타낸 것(1~3 )

이다

그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진20 20 20 20

아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화4444

가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리

도금이나 아노다이징에서의 전처리는 양호한 제품이 생산 될 수 있느냐 하는 것이

관건이라고 볼 수 있다 그러므로 무엇보다도 주요한 부분이라 할 수 있다 전처리

는 기계적인 전처리와 화학적인 전처리가 있으며 다음은 화학적 처리법에 관한 주

요 내용이다

- 56 -

산세정산세정산세정산세정1)1)1)1)

가공품이나 버핑 연마를 한 제품은 기름기가 많이 남아 있기 때문에 그대로 에칭조

에 투입하면 기름기에 의한 얼룩이 생기거나 그 부분에 착색이 되지 않는 경우가

종종 있는데 이것을 제거할 목적으로 된 제품을 피막조에 전기를 통전하고Racking

부스바에 제품을 걸어주면 기름기와 이 물질이 제거되어 에칭에서 좋은 결과를 얻

을 수 있다

에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리2) ( )2) ( )2) ( )2) ( )

에칭은 알카리에칭과 산성에칭 두 가지로 대별되는데 여기서는 알카리 에칭만을 다

룬다 알카리 에칭은 일반적으로 를 사용하는데 는 알루미늄을 잘 용 NaOH NaOH

해하고 그때 발생하는 수소가스에 의한 물리적으로 흡착하고 있는 유지유를 제거하

며 표면을 아름다운 색으로 가꾼다

알카리 에칭조의 온도는 65~70 정도가 적당하며 에칭시간은 가공상태와 표면조

도 샌딩유무 등 횟수 변화에 따라 시간을 적절히 조절해야 한다 에칭시간은 약품의

농도 및 온도에 따라 탄력적으로 운용할 수 있으며 첨가제를 첨가하여 에칭면의 평활

성을 잘 조절 해 주어야 한다

중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거3) ( )3) ( )3) ( )3) ( )

에칭 후 수세를 하면 알루미늄 표면에 여러 가지 색의 재질별로 틀림 찌꺼기가 낀다( )

이것을 스머트 라고 한다 스머트는 피막이 진행되기 전에 제거되어야 하는데 이 공정

을 중화처리라 한다

에칭을 알카리 에서 했으므로 중화처리는 산성에서 해야 하는데 이때 사용하는(NaOH)

약품은 68 HNO3 질산( ) H2 물 의 비울을 로 하여 실온에서 침지해서 흔들어O ( ) 11

주면 깨끗이 제거할 수 있는데 재료에 따라 약간 차이는 있지만 계열인 경우 스커트50

를 완전히 제거하지 않으면 피막 후에도 스머트가 그대로 남아있어 스폰지나 보루로

제거해주어야 하는 번거로움이 있기 때문에 철저히 제거해야 하며 공정인Chromate

경우에 완전히 제거가 되지 않으면 좋은 제품을 얻을 수 없다

화학연마화학연마화학연마화학연마4)4)4)4)

- 57 -

화학연마란 외부의 전류를 사용하지 않고 광택연마를 행하는 방법으로 제품에 광택을

요하거나 표면에 이물질을 제거하기 위하여 행하는 공정이다 고광택을 요하는 외장재

쪽에 많이 이용되며 장비부품에서도 전체적인 흐름에 따라 변화하는 추세에 있기 때문

에 두꺼운 제품이나 얇은 제품 큰 제품과 작은 제품에 있어 연마시 항상 주의를 요하

며 적정한 온도를 유지하고 농도관리를 재질에 따라 잘 해 주어야만이 고품질을 보장

할 수 있다

액을 조정하는 방법에는 인산 황산 질산법 인산 질산법 인산 황산법 등이(1) - - (2) - (3) -

있으나 인산에 질산을 넣으며 후해가스가 많이 발생하므로 번 방법이 적당하다고 (3)

생각되며 현장에서도 인산 황산법을 선호하고 있다 액의 처리 조건 중 온도는 -

고루 사용할 수 있고 처리조 재질은 을 사용하여 보강을 충분히100~140 SUS 310L

하여 주어야 한다

전해연마전해연마전해연마전해연마5)5)5)5)

전해연마란 화학연마에서 알루미늄 표면에 광택을 내는데는 한계가 있으므로 그 이

상의 고광택을 원할 경우 행하는 공정이다 전해연마 시 제품의 표면은 어느 부분이라

도 정밀하고 세밀하게 조건이 같고 액의 온도도 균일해야 한다 또한 제품 표면에 발

생하는 기포를 제거하기 위해 강력한 에어 교반이 필요하므로 제품을 간간하게 고정해

야 한다 전해연마의 방법에는 황산인산법 광염소산초산법 진동전해연마법 등이 있

소결소결소결소결6)6)6)6)

전처리를 행함에 있어 작업자가 에칭시간과 화학연마시간을 어떻게 설정하느냐 함에

따라서 제품의 품질을 판가름 하게 된다

일반적으로 아노다이징에 사용하는 모든 설비는 최대용량의 선에서 사용하는 것 70

이 가장 바람직하다 작업을 진행함에 있어 복장은 항상 작업하기에 적합한가를 판단

하고 거추장스럽지 않은지 현재 공정에 맞는 보호구를 사용하고 있는지 본인 스스로

가 준비하고 확인해야 한다

나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화

- 58 -

황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성1)1)1)1)

경제성-

전해질로써 값싸고 공업적으로 안정하게 제조되는 황산(H2SO4유산 을 사용하는 것 전)

해조작이 다른 방법에 비해 간담함 전해 전압이 낮고 소비전력이 적게 드는 것 전해액

에 독성의 물질이 포함되어 있지 않고 의 걱정도 없기 때문에 폐액처리가 BOD COD

용이한 것등으로 가장 싸고 경제적인 양극산화 처리법으로 넓게 이용되고 있다

투명성-

얻어지는 피막은 다른 전해액에서 생성되는 피막에 비해 투명성이 높고 많은 실용합금

에 대해 무색의 피막을 형성한다 전해연마 화학연마 등의 광휘처리 후의 양극산화 피

막처리로 적당하다 또 무색의 피막은 염색 착생에도 좋다 피막의 투명도는 순도가

높은 알루미늄 일수록 양호하다 합금 원소의 는 피막의 투명도에 거의 영향이 없지 Mg

만 규소 철 망간 등은 투명도를 저하 시킨다(Si) (Fe) (Mn)

염색성-

얻어지는 피막은 활성도가 높고 염료의 흡착성이 좋기 때문에 유기 무기 염료에 의한

염색 인쇄가 용이하다

내식성 내마모성 및 경도-

내식성 내마모성이 양호하고 경도가 높은 피막을 얻을 수 있다 건축자재 공업제품 가

정용품 네임 프레이트 기계부품 장식품 등의 분야에서 요구되는 성능을 만족시켜 널-

리 이용되고 있다

피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계2)2)2)2)

표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건7777

- 59 -

표 에 표시된 수치는 어디까지나 공업적으로 유용한 피막을 얻는 범위이며 이 조건7

내에서 용도에 맞는 성능을 얻을 수 있는 처리 조건을 설정할 필요가 있다 황산 피막

은 용해성이 강한 상을 전해액으로 하기 때문에 처리 조거의 성능에의 영향은 대단히

크다 또한 각종 처리 조건이 피막과 욕 조건에 미치는 영향은 표 와 같다 2

표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향8888

경질피막법경질피막법경질피막법경질피막법2)2)2)2)

경질 양극산화 피막-

알루미늄 및 그 합금을 양극산화해서 화성한 피막은 종래 그 내식성을 이용하기도 하

고 착색 등에 의해 장식 목적에 이용하는 것이 주된 용도였다 그러나 최근에는 종래

의 양극산화 피막을 개량해 두껍고도 단단한 것을 얻을 수 있게 되었고 이미 경질 양

극산화 피막으로써 넓게 이용되며 그 우수한 특성을 발휘하고 있다

이 가볍고도 가공성이 좋은 금속과 표면에 화성되는 극히 단단한 피막과를 합쳐서 이

용하면 금후 더욱 용도를 확대할 수 있을 것으로 기대된다 규격으로는 30 이상의 피

막에 대해서도 품질이 규정되어 있지만 경질양극산화피막이라고 불려지는 것은 특별

한 규격이 있는 것은 아니고 일반적으로 표 에 표시하듯이 경도나 내마모성이 큰3 20

이상의 두꺼운 피막을 경질 양극산화 피막이라고 부르고 있다

- 60 -

표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류9999

피막 화성법피막 화성법피막 화성법피막 화성법3)3)3)3)

경질 양극산화 피막 화성법의 초기 연구는 종래 일반의 피막 화성에 사용되어온 황산

용 및 수산욕으로 실용화되어 왔다 그 후 양극산화 처리 기술의 진보와 함께 여러가

지 욕조성 및 화성 조건이 연구되어 황산용법 황산 수산혼합욕법 수산욕법 외에 각

종의 무기산 유기산 방향족설폰산 알코올 등을 혼합 또는 첨가해서 몇 가지에 방법

이 개발되었다

이들의 방법의 공통점은 종래의 아노다이징 화성 조건과 다른 필수 조건으로서 고전

류 밀도 저온 교반의 조건을 충분히 만족시키는 것이다 전류밀도를 보통 화선의 3

부로 하고 피막의 생성을 단시간에 행하여 전해액에 담겨있는 시간을 가능한 한2~5

짧게 하는 것이다 또 전해액에 의한 피막의 용해를 억제하기 위해서는 액온을 낮게 하

고 전해에 의해서 발생하는 열을 교반에 의하여 확산해 나가는 것이 중요하다 따라서

황산액과 같은 부식이 심한 전해액을 사용하는 경우에는 욕온도를 이하로 냉각해10

용해를 억제하는 것이 보통이다

황산욕에 수산을 비롯한 우기산등을 첨가하는 것도 있으며 비교적 고온에서 피막화성

이 가증하다 그러나 이들 수종의 첨가제를 가한 욕은 조성이 복잡하고 관리가 어려운

문제점이 있다 더욱 경질 아노다이징 피막을 화성하는 경우에 일반적으로 사용하고

있는 직류 대신에 트수전류파형을 적용하는 것도 피막 품질의 향상에 효과가 있다 예

를 들면 전류회복 현상을 이용한 것 주기적으로 극성을 변환시켜 부전류를 흘리면서

피막을 화성하는 전류 반전법 등이 있다

- 61 -

그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진21 ( ) 21 ( ) 21 ( ) 21 ( )

재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험5555

그림 는 드럼수명 측정 시험결과에 사용된 장비 사진이며 그림 는 조도측정에 사21 22

용된 장비의 사진이다

그림 는 조도실험결과를 나타낸 것이다 단면곡선에서 기준길이를 취하여 다24 ~ 27

섯 번째 높은 산과 다섯 번 째 깊은 골을 지나는 두 직선사이의 간격을 나타내는 점10

평균 거칠기 는Rz 10~18 값을 확인하였다 단면곡선에서 중심을 긋고 그 골에

해당하는 부분을 중심에 대해서 대칭 변환 후 구해지는 평균높이를 나타내는 중심

선 평균거치기 는 의 고른값을 확인하였다Ra 012~022

그림 은 재제조된 드럼카트리지의 성능시험 결과 값을 나타낸 것이다 그림 에30 30

서 보는 바와 같이 최종 사용가능한 용지의 장수는 약 장으로 나타났다 이12000

는 정품 토너 용량이 약 천장인것을 감안할 때 재제조시에도 사용가능한 것을 확3

인하였다

- 62 -

그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진22 22 22 22

그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진23 23 23 23

- 63 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과24 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과25 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 2

- 64 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과26 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과27 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 2

- 65 -

그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과28282828

- 66 -

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222

가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정

- 67 -

제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도4444

기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표 가중치가중치가중치가중치평가기준평가기준평가기준평가기준 평가방법평가방법평가방법평가방법

평가기관 등평가기관 등평가기관 등평가기관 등지원전지원전지원전지원전 지원후지원후지원후지원후

도금두께 20 불균일 4-6 실제품성능평가

표면조도 15 불균일15-17

실제품성능평가

감광코팅층 용해속도 30 12

mincycle

8

mincycl

e

자체평가

세정공정 최적화 모듈설계 및 구축 15 - - 현장실사

드럼 사용 수명OPC 20 -12000

pages성능평가

- 68 -

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

드럼의 감광코팅층 제거용 최적 용매 및 혼합용매의 기술지원은 생산량과 직OPC

접적으로 연관되어 있어 향후 주 삼텍의 매출신장으로 이어질 것으로 판단된다 ( )

이는 현재 비철금속의 원자재 상승으로 인해 토너 카트리지 재제조 업계의 원가인

상이 유발되고 있어 재제조된 고광택 드럼의 안정적인 공급은 재제조 업계의OPC

안정화를 이룩할 수 있음 또한 현재 전부 수입에 의존하는 알루미늄 드럼의 OPC

간접적인 수입대체효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다

- 69 -

Page 15: 아노다이징기술을이용한고광택감광드럼 재제조공정의양산화기술지원 · 과제보유번호 연구기관 2007.07.01~2008.06.30 연구사업명 부품소재전문기업기술지원사업

- 15 -

목 차목 차목 차목 차

제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요1111

제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성1111

아노다이징의 개요아노다이징의 개요아노다이징의 개요아노다이징의 개요1111

가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징

나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사

다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질

라 양극산화 공정라 양극산화 공정라 양극산화 공정라 양극산화 공정

프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황2222

가 재제조 산업가 재제조 산업가 재제조 산업가 재제조 산업

나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업

참여기업의 현황 및 애로기술참여기업의 현황 및 애로기술참여기업의 현황 및 애로기술참여기업의 현황 및 애로기술3333

제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표2222

기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격1111

가 기술지원의 최종목표가 기술지원의 최종목표가 기술지원의 최종목표가 기술지원의 최종목표

나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격

제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용3333

세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용1111

제 장 국내제 장 국내제 장 국내제 장 국내2222 ㆍㆍㆍㆍ외 기술현황외 기술현황외 기술현황외 기술현황

제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과3333

제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행1111

드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정1 OPC1 OPC1 OPC1 OPC

가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도 OPC OPC OPC OPC

폐플라스틱 정성분석폐플라스틱 정성분석폐플라스틱 정성분석폐플라스틱 정성분석2222

가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석

나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석

- 16 -

최적용매선정최적용매선정최적용매선정최적용매선정3333

가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정

아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화4444

가 아노다이징의 전처리가 아노다이징의 전처리가 아노다이징의 전처리가 아노다이징의 전처리

나 아노다이징 고전 최적화나 아노다이징 고전 최적화나 아노다이징 고전 최적화나 아노다이징 고전 최적화

재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험5555

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222

가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정

제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도4444

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

부 록부 록부 록부 록

기술지원 일지기술지원 일지기술지원 일지기술지원 일지1111

국내 외 기술 정보 제공 요약 목록국내 외 기술 정보 제공 요약 목록국내 외 기술 정보 제공 요약 목록국내 외 기술 정보 제공 요약 목록2222 ㆍㆍㆍㆍ

시험분석자료시험분석자료시험분석자료시험분석자료3333

- 17 -

제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요1111

제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성1111

아노다이징의 개요아노다이징의 개요아노다이징의 개요아노다이징의 개요1111

가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징

알루미늄 금속은 대기 중에서 자연적으로 표면에 산화알루미늄 피막이 생성되어 소

자를 보호하므로 내식성이 우수하고 연전성도 우수하며 성형 절삭 가공도 용이하

다 순수 알루미늄을 주성분으로 하여 구리 마그네슘 니켈 망간 규소 아연 등을

첨가하여 제조한 알루미늄 합금은 연신성 및 인발성이 우수하고 가벼우며 튼튼하

고 미관이 수려한 특성 때문에 알루미늄재 알루미늄 알루미늄 합금 는 다양한 용도( )

로 사용되며 이러한 알루미늄재의 표면처리를 기술화하여 내구성 및 내식성이 우

수한 소재로 가공하는데 이용된다

알루미늄은 철 다음으로 많이 사용되고 있는 제 의 금속재질로서 성장하고 있는 금2

속이며 알루미늄의 사용처는 다음과 같다

고층건물의 건축자재용 내외장재-

자동차의 내외장재 및 구조물-

항공기용 내외장재 및 구조물-

선박의 내외장재 및 구조물-

전기통신기기의 외장형 패널 내장형 케이스-

컴퓨터의 내외장재-

군사기물 용도-

광학 부품 용도-

음향기기의 프론트 판넬-

각종 기계부품-

필기구를 비롯한 사무용품-

주방용품을 비롯한 다양한 가정용제품-

- 18 -

각종 장신구 및 화장품 용기-

나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사

알루미늄은 규소(SiO2 에 이어 지각표면층에 가장 많이 매장되어 있는 원소이며 알)

루미늄 산화물로서 생긴 귀금속 종류로는 루비 사파이어 등이 있다 알루미늄은 대

략 년 전부터 산업용으로 널리 활용되기 시작하였다120

알루미늄은 년 영국의 과학자인 험프리 데이비1807 (Humphry Davy 1778~1829)

에 의해 발견되었으며 험프리 데이비는 황산 알루미늄과 탄산카리움의 복합염인

명반에 포함되어 있는 융체를 전기분해하여 알루미늄을 분리하고자 최초로 시도 하

였으나 실패 하였고 그 이후 년 덴마크의 한스 크리스찬 엘스테드 1825 (Hans

가 염화알루미늄을 카리움 아말감으로 환원하여 최Christian Oersted 1777~1851)

초로 알루미늄의 분리에 성공 하였다 년 독일의 프리드리히 뵐러 1827 (Friedrich

는 염화알루미늄을 카리움으로 환원하여 알루미늄 분말을 얻Wohler 1800~1882)

었고 년 보다 순수한 알루미늄을 얻어 비중 및 화학적 성질을 측정하였다 1845

년 프랑스의 생트클레드빌1854 (Henri Etienne Sante-Claire Deville 1818~1881)

은 뵐러의 방법을 개량하여 나트륨에 의해 알루미늄을 분리하였다 년 영국의 1859

가하트가 드빌의 방법에 의해 알루미늄의 제련을 시작하였으며 년 미국의 찰 1896

스 마틴 홀 은 빙정석을 용제로 하여 알루미늄을(Charles Martin Hall 1863~1914)

녹여 그 용액을 전기분해하여 알루미늄을 환원 추출 하였다 이 방법은 현대의 알

루미늄 전해법의 기초가 되는 방법이었다

같은 시기에 프랑스의 화학자 폴 에루 (Paul Louis Toussaint Heroult

도 같은 방법으로 알루미늄을 추출하였다 그래서 이 방법을 홀 에루1863~1914) -

법이라고 명명하였다 이후 년 오스트리아의 칼 죠셉 바이어가 규산분이 적은 1888

보오크사이트를 알칼리로 용해하여 알루미나를 추출하는 방법을 고안하였다 이 방

법은 순도가 높은 산화알루미늄을 경제적으로 얻을 수가 있는데 수산화나트륨 수

용액과 가온 가압반응 시켜 알루민산나트륨 수용액을 만들어 보크사이트의 불순물

인 규소 철 티탄의 산화물을 불용성 잔재로 남기고 카올린계 반응성 실리카는 탈

규소 반응에 의해서 불용성 알루미노규산알칼리염을 만든다 여과된 알루미난나트

륨 수용액은 냉각한 다음 수산화알루미늄 결정의 종자를 가해서 교반 방치하면 가

수 분해하여 수산화알루미늄으로 분리하고 모액은 조정모액으로서 보크사이트 용

해공정에 순환 사용된다 가수분해하여 석출한 수산화알루미늄은 회전로에서 가열

되고 탈수하여 순도가 높은 산화알루미늄을 제조할 수 있다 이 방법을 바이어 방

법이라고 하며 오늘날 알루미늄 산업의 기초가 되는 것이다

- 19 -

다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질

알루미늄의 물리적 화학적 성질은 표 과 같다1

표 알루미늄의 성질표 알루미늄의 성질표 알루미늄의 성질표 알루미늄의 성질1111

분류분류분류분류 특성특성특성특성

기호 Al

원자번호 13

원자량 269815 gmol

비중 270

융점 6597

선열팽창계수(20 ) 239 micro-in

열전도도(20 ) 053 cal cm per 20 sec

비열(20 ) 0215 calg

전기저항 2655 microhm-cm

공간격자 면심입방격자 a=4043 Å

용해 알칼리 염산 황산 등

불용해 질산 아세트산 암모니아 등

또한 다음과 같은 알루미늄은 소재로서 우수한 특성을 지니고 있다

- 20 -

은백색의 광택을 가지는 부드러운 금속이다-

전성이 풍부하여 박막화하기 용이하다-

가공성에 필수적인 연성이 풍부하여 다양한 형상의 제조 및 가공이 용이하다-

시중에서 판매되는 알루미늄은 의 순도이며 주요 불순물은 규소- 9800~9985

와 철이다

합금처리 열처리 등에 따라 인장강도를- 7~60 kgmm2로 조정 할 수 있어 용도

에 따라 적절한 강도를 선정할 수 있다

열전도성과 전기전도성이 우수하다-

비중으로 보아 전형적인 금속이다 알루미늄의 비중은 동이나 철금속의 으로- 13

서 각종 제품의 경량화 목적에 유리하다

공기 중에 방치하면 자연적으로 내식성이 우수한 산화 피막을 형성한다-

비금속인 질소 황 탄소 등과 직접 화학반응하여 질소화물 황화물 탄화물이 된-

족 할로겐인 염소와 브롬과 화학 반응하여 각각 염화물 브롬화물을 만든다- 7A

산에 녹여 염을 생성시킨다-

염기에 녹여 수소를 발생시켜 알루민산염을 생성시킨다-

무독성이고 식품류와 반응도 하지 않아 가정용으로 우수하다-

재활용이 다른 금속보다 용이하다-

라 양극산화 공정라 양극산화 공정라 양극산화 공정라 양극산화 공정

알루미늄은 원래 활성적인 금속으로 공기 중에 노출되면 자연적 산화피막이 형성된

다 그러나 이것은 알루미늄 상의 도금 및 다른 금속의 코팅을 불가능하게 만든다

이런 자연 피막은 공업적 이용가치도 적으므로 인공적으로 더욱 두껍게 하여 10

이상의 산화피막을 만들며 이러한 과정을 양극산화라고 한다

양극산화 는 알루미늄을 전해액에서 양극으로 하고 전기를 통하여 양극(anodizing)

에 발생하는 산소에 의해서 알루미늄 면이 산화 되어서 산화알루미늄(Al2O3 피막이)

형성되게 된다 산화알루미늄 (Al2O3 피막은 투명 또는 반투명으로 내식성이 뛰어)

나고 다공질이어서 여러 가지 색으로 염색 가능할 뿐 만 아니라 알루미늄의 순도가

높을수록 아름답고 광택이 좋은 피막을 얻을 수 있어 공업용은 물론 장식용으로도

많이 사용되고 있다

- 21 -

양극산화를 포함한 모든 표면처리의 제조공정은 전처리 양극산화 혹은 표면처리

후처리로 크게 나눌 수 있다 전처리 공정은 가공소재의 표면에 있을 수 있는 오염

물질과 공정중이나 이송 중에 발생할 수 있는 오염 물질을 모두 제거 하여 표면처

리가 용이하도록 하는 과정이다 전처리 과정을 거친 가공소재를 양극 산화 한 후

후처리를 한다 후처리는 양극산화 후 생성된 양극파막상에 외관성과 장식성의 부

여 또는 내식성 및 내마모성과 같은 기능성을 향상하기 위한 처리 이다

양극상에서 일어나는 반응은 법칙에 의한 반응과 법칙에 따르지 않Faraday Faraday

는 반응으로 구분할 수 있다

전기 정련 또는 전기도금에서 가용성 양극의 용해기구는 위와 같지만 양극 산화의

경우에는 알루미늄은 위와 같은 기구에서는 용해되지 않는다고 한다

활성층과 전해액과의 경계면에서 OH-가 방전해서 산소가스가 발생하고 전자는 피

막을 통해서 알루미늄 양극에 흡수된다 알루미늄을 1 ampdm2정도의 전류밀도

로 전해할 때 순수한 알루미늄의 경우에는 산소가스의 발생이 보이지 않지만 알루

미늄합금의 경우에는 통과전기량의 통상 경우에 따라서는 이것 이상에10 ~20

상당하는 산소가스가 발생한다 10 ampdm2과 같은 고전류밀도에서 전해하면 순

수한 알루미늄의 경우에도 알루미늄의 산화에 요구되는 이상의 과잉 산소가 가스로

서 발생한다

이온이 피막을 이동함에 따라 산화반응이 진행한다고 생각된다 가동이온중에는

H+ Al+++ O--

OH-외에 전해질의 음이온이 있다고 생각되고 이것의 거동에 대해

서는 여러 견해가 있다

알루미늄의 양극에서 수소를 생성하는 것은 두 극의 가스 중에 수소가스를 함유하

고 있고 황산법의 경우 황화수소를 발생으로 확인할 수 있다 비슷한 현상은 저전

장에 대한 연구결과 예를들면 알루미늄을 등의 수용액 중에서 양극 분극하면 NaCl

법칙에 기초를 두어 전해전류로부터 계산된 값보다 과대한 속도Feraday 10~20

로 용해하고 수소의 발생을 수반하는 것으로 알려져 있다

특히 알루미늄의 양극산화는 법칙에 따르는 반응으로서 그 양극산화 방정Faraday

식은 다음과 같다

- 22 -

마 피막의 구조마 피막의 구조마 피막의 구조마 피막의 구조

다공성 양근산화 피막의 구조에 대해서는 그 모델이 여러 가지가 발표되고 있으나

가지의 대표적인 모델로 나타낼 수 있다3

그림 의 는 년에 제출된 등의 모델로서 전자현미경 관찰에 비해 미1 (a) 1953 Keller

세골 셀 활성층 및 벽의 구조를 나타내고 그것에 기하학적 칫수를 부여한 획기적

인 것으로 기본적인 형성에 있어서는 현재도 큰 변화가 없다 그림 는 (b) Akabori

의 모델로서 활성층은 약 50Å의 알루미늄을 과잉으로 함유하는 Al2O3로 이루어져

있으며 셀의 성장에 따라 각 셀간에 이 알루미늄을 과잉 함유한 Al2O3의 층이 개재

한다고 한다 또한 미세공단 면의 형태는 수산피막에서는 거의 원형이지만 환산피

막에서는 복잡한 형상을 나타낸다고 보고되고 있다 그림 는 년에 발표된 1(c) 1962

의 콜로이드 모델로서 다공성의 의미를 기하학적인 기공에 중점을 두지 않Murphy

고 산화물의 콜로이드적 성질의 변화에 의해 설명한 것으로 알루미늄 소지에 가장

가까운 쪽은 완전히 무수 Al2O3이지만 외측으로 감에 따라 미세한 산화물 콜로이드

입자의 외면에 물 및 기타 이온이 흡착하여 전도성을 가지는 부분으로 형성된다

의 모델(a) Keller 의 모델(b) Akabori 의 콜로이드 모델(c) Murphy

그림 양극산화피막의 구조 모델그림 양극산화피막의 구조 모델그림 양극산화피막의 구조 모델그림 양극산화피막의 구조 모델11111111

프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황2222

가 재제조산업가 재제조산업가 재제조산업가 재제조산업

- 23 -

재제조 은 고장 폐기 또는 교환된 물건을 회수하여 신제품과 같(remanufacturing)

은 상태로 만들어내는 일련의 과정을 의미한다 재제조는 제품의 수명을 연장시키

는 것과 같은 효과를 가지며 그 결과 폐기됨으로 인해 그대로 손실이 되는 원재료

에너지 및 노동력 등 생산요소를 크게 절약할 수 있다

미국의 경우 재제조는 산업에 따라 상이한 명칭으로도 불리는데 자동차부품산업의

경우에는 레이져 토너 카트리지의 경우는 타이어 재제ldquorebuildingrdquo ldquorechargerrdquo

조의 경우는 로 표현되고 있으며 대신ldquoretreaderrdquo ldquoremanufacturingrdquo

이란 표현이 사용되는 경우도 있다 재제조는 비교적 최근에 등장한ldquorecoditioningrdquo

개념으로 이와 유사한 개념으로는 재활용 재사용 수리 등이 있다 이러한 개념들

은 모두 못 쓰게 된 제품을 그대로 매립 소각 등의 방법으로 완전히 폐기하지 않

고 이를 다시 이용한다는 점에서 재제조와 유사하다 그러나 재제조와 재활용 재사

용 및 수리는 가치가 새로 창출되는 과정이 크게 상이하다

재활용은 폐제품이 원재료 생산에 다시 투입되는 것으로서 주로 신문지 유리병 및

알루미늄 캔과 같은 소비재가 대상이 된다 이러한 제품들이 소비가 된 후에 폐기

물 처리 과정에서 수거를 통해 회수되어 원자재 형태로 돌아가 제품생산 과정에 원

재료로 사용되는 것이 재활용 과정이다 수리는 고장 또는 성능 저하의 원인을 찾

아내어 문제된 부품을 고치거나 또는 교체하는 것을 의미한다

이에 비해 재제조는 생산된 제품이 성능 등 상품으로서의 모든 면에 있어서 신제품

과 거의 유사한 상태가 되도록 폐제품을 완전히 분해하고 부품을 수리 또는 교체하

고 검사를 하는 과정으로서 재활용 등에 비해 훨씬 확대된 개념이다 그러나 재제

조 개념이 이렇게 명확히 사용되고 있는 것만이 아니다 우리나라에서도 일부 분야

에서는 와 재제조와 같은 개념으로 사용되고 있고 일본의 경우에도 정책적rebuild

으로는 재제조 개념이 별도로 구분되지 않고 재사용 범주의 하나로 간주되어 사용

되고 있다 따라서 재제조품은 다음과 같은 조건을 만족시키는 제품이라고 말할 수

있다

재제조 제품의 주 구성 요소는 사용되다 폐기된 제품-

폐기된 제품은 그 부품의 성능이 충분히 판별될 수 있는 수준까지 해제-

중고제품의 부품은 철저히 세척되고 먼지와 부식이 없는 상태로 수리-

분실되었거나 결함이 있거나 부서진 또는 많이 닳아버린 부품들은 모두 정상적-

으로 기능을 할 수 있는 수준으로 수리가 되거나 또는 새 부품 재제조된 부품 또

는 성능이 정상적인 충고부품으로 교체

- 24 -

재제조된 제품의 모든 기능이 정상적으로 작동할 수 있도록 필요한 경우 각 부-

품에 대해 기계가공 재감기 재마감 또는 기타 필요한 조치가 취해짐

각 부품은 다시 조립되고 동종의 신제품과 동일한 성능을 갖는지 검사-

그림 내구재의 물질 순환 고리그림 내구재의 물질 순환 고리그림 내구재의 물질 순환 고리그림 내구재의 물질 순환 고리2 2 2 2

재제조된 상품의 특성 중 가장 중요한 것은 재제조품의 성능이 신제품에 비해 뒤떨

어져서는 안된다는 것이다 이러한 특성으로 인해 선진국에서는 재제조업체가 재제

조 제품의 품질을 보증하는 경우가 일반적이다 이렇게 제조된 재제조 제품들은 재

제조산업이 가장 발달한 미국의 경우 신제품 가격이 수준에서 판매되고45-65

있다 재제조의 개념은 원재 생산에서부터 원자재 제조과정에서의 가공 사용 재사

용 재제조 재활용 및 최종적인 폐기과정을 보여주는 생산과정에서의 물질 순환과

정을 살펴보면 보다 명확히 이해할 수 있다 그림 참고 ( 1 )

나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업

프린터 생산업체에서 판매하는 원제품에 비해 저렴한 가격대의 재제조 카트리지에

대한 수요가 증가하면서 토너카트리지 재제조산업은 호황에도 불구하고 무분별한

영세업체의 난립으로 여러 가지 문제점을 발생시켰다

- 25 -

사용 후 토너카트리지 재제조산업을 활성화에서의 장점은 부품공급 부담의 일정부

분을 재제조 제품으로 대체하여 부품공급 의무부담이 완화되고 에너지 및 자원은

원제품에 비해 이상 절약이 가능하다는 것이다 현재 우리나라의 사용 후 토너80

카트리지 재제조 관련 주요 문제점으로는 대부분의 업체가 재제조에 대한 개념 인(

식 의 결여에 기인하여 단순히 사용 후 토너카트리지를 닦아서 재충진하여 재사용)

하는 것이다 또한 사용 후 카트리지의 소유권 문제 지적재산권 문제 등으로 원제

조업체와의 분쟁이 발생할 가능성 또한 매우 높다 우리나라에서 재제조와 관련된

일반 현황 및 문제점은 다음과 같다

원토너 카트리지는 년 기준 만개가 판매 재제조 토너카트리지 생산량- 2003 184

은 만개 사용134

년 기준 원토너 카트리지 공급량 대비 재제조율은 로 추정- 2003 243

토너카트리지의 재제조시 원토너 업체의 상표를 삭제하지 않으면 현행 상표법-

및 부정경쟁방지법에 저촉될 소지가 있음

토너카트리지 원제조업체에서 사용 후 카트리지의 회수에 적극적으로 참여할 경-

우 회수된 카트리지를 물질 재활용에 앞서 재제조를 우선 고려하도록 하는 제도적

장치가 필요

현행 재제조 토너카트리지의 품질평가는 전문화된 표준 및 규격이 미완의 상태-

로 재제조 토너카트리지의 품질제고를 위한 법적 제도적 장치의 마련이 필요

토너카트리지 업체의 대부분은 종업원 명 이내의 영세 소규모 업체로 그 수- 3-4

는 약 개 이상으로 추정250

참여기업의 현황 및 애로 기술참여기업의 현황 및 애로 기술참여기업의 현황 및 애로 기술참여기업의 현황 및 애로 기술3333

주 삼텍은 기존의 재제조 업체들에서 행하여지고 있는 폐 프린트 카트리지 재활용( )

기술에서 탈피하여 폐 프린트 카트리지를 완전 분리 후 각각의 부품별 회수를 통

한 재활용 기술 및 아노다이징 공정을 도입한 고광택성 감광 드럼을 생산하고 있는

재제조 부품전문기업이다 일반적으로 폐 프린터 카트리지를 이용한 재제조 산업은

카트리지의 분리 후 회수된 의 간단한 표면처리 공정을 통한 재활용 기OPC Drum

술로 이미 유럽의 여러 선진국 및 국내 일부 기업에 의해 시도되어오고 있다 하지

만 기존의 공정을 탈피하여 회수된 폐카트리지를 선별lsquo rarr 부품관리 rarr 세정 rarr 고

광택 아노다이징rarr 고순도 알루미늄 회수 표면감광코팅 감광드럼 제조 등의 각rsquorarr rarr

공정을 통하여 폐카트리지를 이용한 감광드럼을 재제조하고 있으며 이에 대한 특허출

원을 완료한 상태이다

- 26 -

그림 토너 카트리지 재제조 공정그림 토너 카트리지 재제조 공정그림 토너 카트리지 재제조 공정그림 토너 카트리지 재제조 공정3 3 3 3

폐자원을 이용한 신규시장을 형성할 수 있는 재생자원화 기술을 보유하고 있음에도 불

구하고 국내 중소기업의 여건 상 전문 인력의 부족 및 기술습득의 어려움에 기인하여

그 기술적 한계를 극복하지 못하고 있는 실정이다 따라서 현 재제조 공정의 공정 최적

화 기술 드럼의 표면코팅 층의 제거 시 사용되는 신규 화학약품의 개발 그리고 생산

성을 극대화 할 수 있는 최적공정 설계에 대한 고급 전문 인력의 현장기술지도가 절실

한 상황이다

제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표2222

기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격1111

가 기술지원의 목표가 기술지원의 목표가 기술지원의 목표가 기술지원의 목표

폐프린트 카트리를 분리 세정공정을 통하여 얻어진 고순도 알루미늄을 아노다이징 기

술을 이용하여 고광택성을 갖는 감광 드럼의 고효율 회수공정 지원 및 드럼의 표면코

팅층의 제거 시 사용되는 각종 화학약품의 최적 배합비율과 최적화 공정기술 지원

- 27 -

나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격

공정개선공정개선공정개선공정개선 0신제품

제조기술0 품질향상품질향상품질향상품질향상 0

양산화양산화양산화양산화 0 시험분석 0 시제품 제작시제품 제작시제품 제작시제품 제작 0

제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용3333

세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용1111

감광코팅층 용해를 위한 용매 개발 및 적절한 혼합용매비율에 관한 기술지원

감광코팅층은 크게 세가지- (Blocking Layer Charge Generation Layer Charge

다른 필름으로 구성되어있다 따라서 세가지 필름을 동시에 제거할Transport Layer)

수 있는 용매 혹은 혼합용매에 대한 체계적인 기술지원

폐카트리지의 분해과정에서 발생되는 부산물의 분리공정 기술지원

수거된 드럼으로부터 고광택 고순도 알루미늄을 얻기 위한 전처리 분리공정- OPC

상에서 효과적인 플라스틱 기어부분과 분리기술 지원

합리적 세정공정 설계를 통한 폐 감광 드럼의 표면처리기술 지원

고생산성 세정공정을 위한 공정개선 기술지원-

고광택 특성을 갖는 아노다이징 공정기술 지원

드럼의 재제조 공정 합리화 방안 구축 지원OPC

기타 폐자원의 재활용 공정기술 지원

드럼이외의 부산물을 이용한 재활용 기술지원- OPC

화학물질을 동반하는 공정에서의 사용자 안전을 위한 반응원리에 대한 교육

합리적 공정운용을 위한 전문가 교육

기업의 품질시스템 구축을 위한 기술자문

제품의 신뢰성 향상을 위한 합리적 공정관리 시스템 구축 방안지원

- 28 -

기술지원의 목표기술지원의 목표기술지원의 목표기술지원의 목표 기술지원의 내용기술지원의 내용기술지원의 내용기술지원의 내용 기술지원범위기술지원범위기술지원범위기술지원범위

세정공정기술 확립

감광코팅층 분석-

고효율 용매 및 최적혼합용매-

고생산성 세정공정 설계기술-

아노다이징 공정 확립

아노다이징 공정분석-

최적 아노다이징 운전 조건확립-

고성능 전해액 구성 확립-

품질 신뢰성유지 시스템 구축-

기타 폐자원 재활용 기술

플라스틱 정성분석-

플라스틱 기어부의 재활용 기술-

컴파운딩 기술-

- 29 -

제 장 국내제 장 국내제 장 국내제 장 국내2222 ㆍㆍㆍㆍ외 기술현황외 기술현황외 기술현황외 기술현황

아노다이징 처리에 있어서 황산법은 년 영국 와 에1927 C H R Gower S O O Brien

의해 특허출원된 후 발전을 거듭하여 현재 세계적으로 가장 널리 보급되어 있는 방법

이다 전해질은 황산은 저렴하고 전해조작이 다른방법에 의하여 간단하며 생성된 피

막은 다른 방법으로 얻어진 피막보다 그 투명도가 좋기 때문에 알루미늄 합금에 적합

하다 합금성분에 의한 악영향이 적으며 피막의 색상도 옥살산보다 엷어서 염색에 적

합하다 또한 인가되는 전압이 낮고 전력소비량도 적으며 약품가격이 저렴한 장점이

있다 그러나 옥살산법보다 알루미늄의 용해량이 많고 생성되는 피막의 두께는 어느

정도 한계점을 가지고 있다 황산에 의한 피막의 용해가 크기 때문에 피막이 연한 단점

이 있다 황산피막은 다공성이며 내식성 내마모성이 양호하여 건재 공업용품 주방용

품 평판 기계부품 장식품등의 분야에서 널리 이용되고 있다 피막의 두께는 통상의

전해처리온도 약 에서( 20 ) 30~40 정도 얻어진다 공업적 처리조건은 한국공업규

격 을 표 및 표 에 나타내었다 여기에서 전해액의 농도와 온도 전류밀도KSD 9531 2 3

그리고 전해시간 등은 피막의 두께 경도 내식성 다공성등과 밀접한 상관관계를 가지

고 있으며 또한 알루미늄 용존량 교반공기량등도 무시할 수 없는 인자이다

표 황산법의 양극 산화 처리 조건표 황산법의 양극 산화 처리 조건표 황산법의 양극 산화 처리 조건표 황산법의 양극 산화 처리 조건2 (KSD 9531)2 (KSD 9531)2 (KSD 9531)2 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건 허 용 치허 용 치허 용 치허 용 치

전해액 조성 황산 10 ~30 plusmn2

알루미늄 이하20gL

욕 온도 15 ~ 25 plusmn2

전류밀도 60 ~ 300A plusmn7

시 간 피막두께에 필요한 시간

욕 전압 설정전압 plusmn2V

- 30 -

표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건

전해액 조성 황산 15

알루미늄 5 gL

욕 온도 21 plusmn 1

전류밀도 130A plusmn 5

시 간분30 ~ 10 의 경우(A 6063 )

분60 ~ 18 의 경우(A 6063 )

욕 전압 16V

옥살산법은 년 일본에서 개발되었으며 옥살산 알루마이트법으로서 널리 공업적으1926

로 이용되어 왔다 한편 독일에서는 법으로 공업화되어 있다 옥살산은 고가이 Eloxal

고 교직 중첩 전원설비를 사용해야 하며 조작이 복잡하여 단위처리면적당 소비전력이

높은것 외에도 피막이 흰색을 띄게 되기 때문에 최근에는 그 신장이 둔화되고 있다 그

러나 황산피막보다 피막의 염색성은 떨어지지만 내식성 내마모성이 우수하기 때문에

일용품의 일부와 특히 외관은 문제되지 않지만 고도의 피막성능을 요하는 공업용품등

에 이용되고 있다 공업적 처리조건은 한국공업규격 을 예로 들면 표 및 표 KSD 9530 4

와 같다5

표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건 허 용 치허 용 치허 용 치허 용 치

전해액 조성 유리산 2 ~ 5 plusmn1

알루미늄 이하20gL

욕 온도 15 ~ 35 plusmn4

전류밀도

직류와 교류의 경우

교류 40 ~ 350A

교류 40 ~ 700A plusmn7

교류의 경우 80 ~ 700A

시 간 피막두께에 따른 시간

욕 전압 설정전압 plusmn15V

- 31 -

표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건

전해액 조성 유리산 3

알루미늄 5 gL

욕 온도 28 plusmn 2

전해밀도

직류와 교류의 경우

직류 130A

교류 100A

시 간분25 ~ 6 의 경우(A 1100 )

분38 ~ 9 의 경우(A 1100 )

욕 전압직류 25 V

교류 80 V

피막의 성질피막의 성질피막의 성질피막의 성질 피막의 생성피막의 생성피막의 생성피막의 생성 온도 농도의 영향온도 농도의 영향온도 농도의 영향온도 농도의 영향 조작조작조작조작 실시조건의 예실시조건의 예실시조건의 예실시조건의 예

교교교교

류류류류

법법법법

연하고 표면에 요철

이 있으며 직류법과

동일한 두께의 경우

내식성이 양호함

적음

교류전류계의 읽기

에 을 곱하면036

직류값에 해당됨

농도의 영향은 큼 간단함

40~60 V

2~3 Adm2

25~30

분5~60

직직직직

류류류류

법법법법

경도가 크나 침식에

위해 구멍이 생김많음

액온을 낮게 유지

해 주어야 하고

농도의 영향은 적

간단함

40~60 V

1~2 Adm2

18~20

분10~60

교교교교

직직직직

중중중중

첩첩첩첩

법법법법

경하고 내식성이 있

고 최상의 피막을 얻

을 수 있음

많음

단시간에 두꺼운 피

막을 얻을 수 있음

보통

복잡하고

전력 소

모 량 이

많음

DC 25~30 V

1~3 Adm2

AC 40~80 V

1~3 Adm2

20~30

분15~60

- 32 -

크롬산법은 에 의해 년 영국에서 개발되어 수상비행기용 듀랄Bengough-Stauart 1923

루민의 방식을 목적으로 사용되었다 대표적인 방법으로는 단계적인 전해전압을 상승

시키는 법과 정전압 전해에 의한 미국 표준국의 방법이 있다 피막Bengough-Stauart

의 외관은 불투명하고 암회색을 띈 에나멜색이다 표준상태에서 생성되는 피막두께는

2 ~ 5 정도이므로 내마모성은 좋지 않지만 같은 두께의 다른 피막에 비하면 내식성

은 양호하다 처리조건으로 법은 전해액은 크롬산을 함유하 Bengough-Stauart 25

며 전해온도는 40 plusmn 2 로 하고 전해전압은 에서 까지를 분간 서서히 상승 0 V 40 V 10

시켜 에서 분간 유지하고 다시 분간 까지 상승시켜 최후의 분간은40 V 20 5 50 V 5 50 V

로 유지한다 이때 전류밀도는 01 ~ 05 정도이다 정전압 크롬산법에서는A 5 ~

의 크롬산전해액을 사용하고 전압은 처리시간은 분정도이다10 40 V 30

종류종류종류종류

조건조건조건조건옥 실 산 법옥 실 산 법옥 실 산 법옥 실 산 법 황 산 법황 산 법황 산 법황 산 법 크 롬 산 법크 롬 산 법크 롬 산 법크 롬 산 법

농도H2C2O4

(1) 3~5 (2) 10H2SO4 10~20 CrO3 3

온도(1) 20~30

(2) 15~60

(1) 15~22

옥살산을 첨가하면(2)

35까지

40plusmn20

전압(1) AC 40~80 V

(2) DC 25~30 VAC 15~25V

로부터 서서히DC = 0V

상승해서 로 하고40V

최후 분간은 로 유지5 50V

전류밀도(1) AC 1~3 Adm

2

(2) DC 1~3 Adm2

05~15 Adm2

03~04 Adm2

시간 분10~60 분5~100 분60

피막두께

H2C2O4 5 30plusmn2

AC 3 Adm2

분간에 40

10~12

H2SO4 20 30plusmn5

DC 10 Adm2

분간 20

에 5~7

분간에15 3~35

특징

특히 순 에 대해서는Al

경도 내식성 등 가장

우수한 피막을 얻는다

탈지력이 좋고 저질 Al

에도 광택이 좋으며 단

점으로 전력과 약품의

소비가 많음

설비가 많이 드나 유지

가 용이하고 유지비가

적으므로 보급이 많아

지고 있다 탈지력은 작

으나 합금 및 착색용 Al

양극산화에 적합함

투랄루민계에 적합한 양

극산화법이며 내식성이

있고 회색의 무광택 피

막이며 강도가 약하다

착색에는 적합하지 않음

- 33 -

그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도44441111

- 34 -

양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책

결함항목결함항목결함항목결함항목 원 인원 인원 인원 인 대 책대 책대 책대 책

버닝

버프버닝

전해액 온도 불균일

국부적 고전류밀도

수산화 알루미늄 버닝

연마조건의 적정화

액순환 교반량증가

전해파형의 평활화 전류밀도 낮춤

수세 알루미늄처리량의 조정

숏트

제품과 리드선의 접점의 어긋

제품과 음극과의 접촉

압출후의 국부적 냉각부족

디스멋트부족

거는 방법 개선

극간거리조정 내부음극유치법 개선

균질 한 냉각( )均質

질산농도증가 중크롬산카리첨가

욕중에서 흔든다

전해부식

접점불량

사용수로부터의 염소이온흡입

용접용후락스부착

인체의 땀이나 지문부착

중금속이온 흡입

유리산부족

중첩교류분 부족 수산법에 많(

음)

접점개량

순수사용

전해전의 충분한 세정

손장갑사용

중금속용출방지

산의보충

교류분 증가시킴

색얼룩

극비 의 부적당( )極秘

극간거리의 부적당

복잡한 형상

전류분포 불균일

교반부족 불균일

전해액 온도 상승

이물 부착( )異物

전해액 잔존

합금성분( )合金成分

염색조건

접점부족

음극면적조정

음극을 이동해 본다

음극배치의 고려

랙크접점수 증가

접점위치고려

전해액 순환량증가 냉각

수세를 충분히 한다

수세를 충분히 한다

재질확인

염색욕의 농도 관리p H

적정한 접점을 취한다

무지개

접점부족

전기접점불량

전해중단

표면적과 리드선의 적정화

리드접점부의 이탈방지

교반을 약하게 한다

- 35 -

결함항목결함항목결함항목결함항목 원 인원 인원 인원 인 대 책대 책대 책대 책

표면얼룩탈지불충분

재질 열처리의 불균일

탈지를 충분히 행한다

재질 열처리를 정확하게

표면거침소재의 조성부적합

엣칭조건의 부적합조건관리를 엄중하게 행한다

수산화나트륨 엣칭액의 노화 액관리 철저

버 닝 엣칭후 수세까지의 시간이 길다 엣칭후 신속수세

그림자모양 리드선에 의한 투영흔적 리드선위치에 주의할것

봉공얼룩물건의 겹침

온도의 불균일

물건이 겹치지 않도록 한다

온도분포를 균일하게 한다

액흐름

전해액을 유출

수세부족

맞춤시 불량

충분한 수세

스팟트개량

가스포겟틀 랙크각도의 부적합

공기교반 내부음극에서의 수소발생

적당한 틀과 랙크의 거는 각도선정

가스가 유출하도록 랙크를 만드로 건

크 랙 저온전해 봉공온도 가열 기계적 충격 이상의 가열을 피한다110

제품취급주의

성능결함 및

막두께부족

전해시간 짧고 전류밀도가 낮다

내부음극부족 및 음극면적부족

틀과 걸이 면적이 크다

리드의 접촉불량 탈막부족

리드의 전기용량부족

전기접점부족

전해액 온도가 높고 국부고열발생

합금조성의 부적합

적정시간과 전류밀도 선정

형상에 맞게 사용 및 이상전압이 안걸

리게 할 것

전류용량에 맞는 전해면적선정

리드부착개량 및 완전탈막

단면적이 큰 리드사용

접점증가

냉각 및 교반 순환을 충분하게

적절한 합금선택

내마모성 전해액 온도가 높고 전류밀도가 낮다 냉각 및 적정한 전류밀도 선택

내식성부족

전해시간이 너무 길고 전해액 농도가 높

합금조성의 부적합

전류밀도 높이고 전해시간단축 농도

적정유지

적절한 합금선택

불꽃유리산부족 전해액노화

전해액이 높고 전류밀도 불균일

산보급 및 전해액 일부교체

냉각 및 전류밀도 조정

박 리 정전이나중단 전해재생 및 가급적 전해중 중단을 피할

표면모양 알루미늄 주물 재료결함 엣칭조건 알루미늄 개선 및 주물재선택 엣칭액

선택

분취

전해액농도 용존알루미늄 증가

전해액 온도상승

수세부족

봉공액 오염

분석에 의해 조정관리

전해액 냉각 교반

수량 수세횟수 수세시간증가

봉공액 교환

- 36 -

재제조산업의 중요성과 경제적 효과 분석의 관점에서 볼 때 화석연료는 연소과정

에서 아황산가스 질소산화물 먼지 휘발성 유기화합물 먼지 등 대기오염물질과

이산화탄소와 같은 지구온난화 물질이 다량으로 발생한다 따라서 에너지 사용 감

소는 그만큼 대기질 개선에 기여를 하게 된다 에너지 소비 감소는 또한 수력과 원

자력 발전량을 감소케 함으로써 생태계 파괴와 핵폐기물 문제의 완화를 가능케 한

다 이러한 재제조의 환경개선 효과는 이를 사회적 편익으로 간주할 수 있으므로

금액으로도 환산될 수 있다 따라서 이를 고려하면 재재조의 경제적 효과는 단순히

생산요소의 절감효과만 감안하는 경우보다 훨씬 커진다 재제조산업의 경제적 및

환경적 효과는 매우 크다 더욱이 최근 들어 석유 및 기타 원자재의 공급 불안이

심화되고 있어 원자재 소비 절감의 필요성이 갈수록 증대되고 있다 뿐만 아니라

대기환경의 악화 방지에 대한 사회적요구의 증대와 매립지의 포화 등으로 인해 폐

기물 처리의 어려움이 가중되고 있어 재제조의 사회적 중요성은 대단히 커지고 있

재제조는 선진국에서도 크게 각광을 받고 있다 재제조산업은 현재 전세계적으로

사업장 수가 만개 고용규모 만명 시장규모 억 달러에 이르고 있는 것으로8 50 530

추정되고 있으며 특히 재제조가 가장 활발한 미국을 중심으로 빠른 속도로 확대되

고 있다 우리나라에서는 현재 자동차 부품과 토너 카트리지를 중심으로 재제조가

부분적으로 이루어지고 있어 그 규모는 그렇게 크지 않은 상태이다 이는 역으로

재제조산업의 활성화가 커다란 경제적 이익을 가져올 수 있음을 의미한다 따라서

재제조 산업을 정책적으로 육성할 필요성은 매우 크다

하지만 국내 토너카트리지 재제조 산업의 경우 년 일본 캐논사가 년부터 2006 2001

국내 업체를 상대로 레이져 프린터의 핵심부품인 감광드럼 드럼 의 삼각기어(OPC )

제조방식과 관련된 특허침해 소송을 제기해 지방 고법원 판결에서 승소한 상태이-

현재 국내에서 보급되고 있는 레이저 토너 카트리지와 잉크젯 잉크 카트리지는

이상 외국에서 직수입된 제품이다 지금 미국이나 유럽과 같은 선진국에서는90

전체 시장의 약 이상을 재활용 제품이 점유하고 있을 만큼 저렴한 재활용 카30

트리지의 사용은 당연한 것이다 우리나라 곳곳에 버려지고 있는 공재물질 카트리

지는 연간 만개 연간 톤 트럭 수천대분에 달하고 이렇게 폐기물로 버려300-400 8

진 각종 플라스틱 카트리지는 수백년이 지나도 썩지 않아 얼마든지 재활용이 가능

한 귀중한 자원을 낭비하며 환경오염을 가중시키고 있다 또한 국내 폐기물 관리법

에 프리터 카트리지는 지정폐기물에서 제외되어 있어 무단 폐기 방치될 가능성도

매우 크다

- 37 -

세계 다국적 기업이라는 미국의 몇몇 기업들 사이에도 재제조 붐이 일고 있다 기

존 리사이클링 방식이 폐기물 화학처리의 비용과 공해유발 억제에 따르는 막대한

재생비용이 드는 단점이 있다면 이를 원칙적으로 극복할 수 있는 대안으로 재제조

는 새로운 환경사업으로 입지를 넓혀가고 있다 현재 외국의 다국적 기업군들인 코

닥 제록스 듀폰 등은 최근 재활용 사업의 개념을 리사이클링에서 재제조로 GM

전환하고 이를 전제로 제품생산 매뉴얼을 전면 재개편하였다 대부분의 주요 부품

들을 쉽게 분해 조립하여 반영구적으로 재활용할 수 있게 획기적인 소프트웨어 시-

스템을 개발하여 활용하고 있는 것이다

프린터 토너 카트리지의 재활용은 다 마신 음료병을 수거하여 다시 음료수를 넣고

판매하는 것과 다를 게 없다 이제 우리도 재생품은 안쓴다 는 생각을 바꿔 프린 ldquo rdquo ldquo

터 값보다 카트리지 비용이 더 든다 는 문제를 재생카트리지 이용으로 경비도 줄이rdquo

고 환경을 생각하는 재활용에 관심을 가져야 할 때이다 정보통신의 혁명과 디지털

시대에 맞는 새로운 패러다임이 요구되는 지금 재제조 시스템을 구축하는 것은 녹

색경영 을 실천하는 환경중시 기업경영의 좋은 사례가 될 것이(Green Management)

다 또한 제품의 전과정에 걸친 환경영향을 파악하고 감소하기 위한 전과정평가

를 레이저 프린터 제품에 도입하여 적용함으로써(Life Cycle Assesment LCA)

보다 친환경적인 프린터가 개발될 것이다 또한 연간 억달러에 달하는 수입정품 4

토너 드럼을 재활용 토너 드럼으로 대체한다면 연간 억 천달러 수입 의존율을 3 2 (

로 낮출 경우 의 외화절약 효과가 기대된다20 )

- 38 -

제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과3333

제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행1111

드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정1 OPC1 OPC1 OPC1 OPC

레이져 프린터는 복사기의 건식 방식 원리를 이용하여 인쇄하는 프린터이다 내부

구성은 컨트롤러부 엔진부 인쇄부로 나뉘어져 있으며 컨트롤부에서는 컴퓨터로부

터 전송된 데이터를 인쇄할 페이지에 영상을 만들어 프린터 엔진부분으로 전달한

다 전달되 영상은 엔진 부분의 레이져 다이오드 회전 다면경 렌즈 프리즘장치

레이져 빔 센서 등의 장치를 거쳐 인쇄부분의 감광 드럼에 투사가 된다 다시 투사

된 영상은 감광 드럼에서 형성된 엔진 옆에 있는 용지에 옮겨서 영상을 인쇄한다

그 후에 인쇄된 용지는 고열 압착롤러에 압착되어 최종적으로 용지에 인쇄된다 레

이져 프린터는 저소음과 고품위 인쇄 다양한 서체와 고속인쇄 등의 장점을 가지고

있으며 제한된 용지사용과 유지 비용이 비싸다는 단점을 가지고 있다 그림 는 레 5

이져 프린터 카트리지의 분해도 및 주요 부품의 위치를 나타낸 것이다

그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도5555

- 39 -

레이져 프린터의 원리는 크게 단계로 크리닝 대전 노광 현상 전사 정착으로6

나눌 수 있으며 다음은 각 단계에 대한 설명이다

1 2 3

4 5 6

크리닝 이 단계는 이미지 진행의 처음 단계로 물리적 또는 전기 크리닝 진행을1

통해 새롭게 드럼에 이미지가 맺히도록 준비하는 단계OPC

대전 드럼 크리닝이 끝나면 로부터 읽혀진 정보를 레2 laser scanning unit (LSU)

이져빔을 쏘아 이미지를 드럼에 맺히도록 조건을 마련해 주거나 대전을 걸어 줌

노광 드럼 표면에 레이져빔이 전달되는 부분은 잠상이 맺히게 되며 드럼은 전3

류가 통할 수 있는 알루미늄 원통과 감광물질이 표면에 코팅되어 있으므로 빛을 받

은 부분에 이미지가 맺히게 됨 또한 드럼에 나타난 이미지 부분은 이 다음 단계에

서 토너를 끌어 당기게 됨

현상 잠상 이미지가 드럼 표면에 나타나며 현상 롤러는 토너분자를 드럼 표면4

에 전달하는 역할을 하며 닥터 블레이드는 토너량을 조절해 줌

- 40 -

전사 드럼 이미지에 토너 부분이 용지 쪽으로 전사 됨5

정착 토너가 묻은 용지가 히팅롤러와 압력롤러를 거쳐서 종이에 영구적으로 고6

착되게 함

가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도 OPC OPC OPC OPC

토너카트리지의 핵심 부품중 하나인 드럼은 표면의 마모가 증가함에 따라 드OPC

럼의 의 두께가 감소하며 피로도가 증가하는 것으로charge transport layer (CTL)

보고되고 있다 따라서 폐토너카트리지의 재제조시 이러한 관점에서의 부품에 대한

고찰이 매우 중요하게 된다

일반적으로 드럼은 의 표면전위를 갖도록 대전되며 이때 토너 입자-600 ~ -700 V

들을 밀어낸다 이는 인쇄 시 영역으로 나타나는데 이 부분을 백색전위 white

라고 불린다 그러나 대전능력이 저하되면 인쇄물의 백색부분(white potential V0)

에 불규칙적으로 토너가 유입되어 인쇄물에 그대로 전달되게 되면 이를

라고 한다 현상이 진행되면 초기 증가율 대비 증가background Background 10

될 때마다 토너 소비량도 증가되며 토너카트리지 수명을 단축시키는 원인이10

될 수 있다

자외선이 완벽하게 차단된 항온 항습 습도 이하 의 에서 특수광을 ( 36 ) Clean-room

설치하고 정전기가 방지된 상태에서 카트리지를 완전 분해한 후 마모되거나 손상

된 중요 부품들을 교체하여 특수 에 의한 재생산만이 새것을 능가하는Kow-How

품질을 가능케하는데 일부업체에서 재생한 토너카트리지는 원가만 낮춰 만들어지므

로 품질상의 문제점이 발생되어 프린터 수명을 짧게 할 수도 있다 토너는 기존에

들어있는 잔여물을 전면적으로 집진기로 세척 흡입 하여 완전 제거한 후 폐토너 카( )

트리지 및 중요부품을 교체한다

회 사용 가능하므로 상태에 따라 재활용 또는 교체한다 생산공정OPC Drum 2-3

에서 핵심인 토너가 흩어지지 않도록 마감을 하는 집진 수집된 폐토너를 전Unit

량 회수해 밀폐용기에 보관 폐기물 위탁처리업체에 처리케하는 세심한 배려도 환

경오염 방지를 위한 중요한 부분 중의 하나이다 재활용 현상기의 품질유지를 위한

승부관건은 소비자가 사용 후 폐기되는 폐현상기 폐카트리지 및 드럼 포함 수거( )

의 구축과 다양한 프린터 기종에 맞는 토너성분 분석에 달려 있다 프린터System

기종에 맞지 않는 토너카트리지나 마모성 부품이 적시에 교체되지 않을 경우에는

프린터 제품을 고장이 발생할 수 있다

- 41 -

그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정6 OPC 6 OPC 6 OPC 6 OPC

폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석2222

가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석

적외선 분광분석은 년 영국의 에 의해 개발된1800 F W Hershel dispersive IR

에 의해서 시작되었으며 최근에는spectromer FT-IR (fouirer transform infrared)

의 개발로 인해 활발한 연구가 진행되고 있다 적외선 분광분석의 원spectrometer

리는 적외선이 시료를 통과할 때 에너지가 분자간 원자내의 진동에너지와 일치하여

시료의 분자구조에 따른 특성 흡수 영역을 형성함으로서 이를 통해 정보는 얻게 된

다 적외선 분광분석은 시료의 정성 및 정량분석 물질의 구조확인 화학반응

연구 표면화학분석 등에 이용되고 있고 특히 플라스틱 물질의 정량 정성kinetics

분석 및 배향성 연구에 아주 유용하게 사용되고 있다

- 42 -

그림 은 기어부분 의 고분자를 정성분석한 의 분석결과로7 (sample2) FT-IR

2978cm-1 2920cm-1

1468cm-1 1382cm-1

1236cm-1 1087cm-1

892cm-1등의

특성 피크로 추정컨대 사용된 고분자 물질이 로 판단된다 그림poly(oxymethylene)

도 마찬가지로 의 고분자를 정성분석한 결과로2 sample3 2965cm-1

2918cm-12849cm-1

1768cm-1 1503cm-1

1219cm-1 1187cm-1

1159cm-1

1013cm-1 828cm-1

등의 특성피크가 관찰되었으며 결과적으로 polycabonate (PC)

의 특성피크로로 판단된다

나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석

열분석 이란 물질의 물리적 변수 를 온도의(thermal analysis) (physical parameter)

함수로 나타내는 분석 방법이다 즉 물질의 온도를 일정하게 변화시킴에 따라 나타

나는 열적특성 변화를 분석하는 것이다 이때 어떤 물리 변수의 변화를 볼것인가에

따라 여러 가지 방법이 존재한다 플라스틱의 열분석에는 대표적으로

와 가 이DSC(Differential scanning calorimetry) TGA(Thermo gravimetric analysis)

용된다 는 플라스틱 시료의 온도 열량변화 데이터로부터 시료의 물리적 화학 DSC

적 성질을 확인할 수 있다 또한 피크의 위치 모양 개수 등으로부터 정량적인 정

보들을 얻을 수 있으며 피크의 면적으로부터 열량변화의 정량적인 정보를 얻을 수

있다 으로부터 플라스틱 시료의 유리전이온도 결정화온도 녹는 DSC thermogram

온도 냉결정화온도 등의 정보를 확인할 수 있다 는 일정한 속도로 온도를 변 TGA

화시켰을 때 일정 시간동안에 일어난 시료 무게의 변화를 측정한다 에 의한 TGA

질량 온도 곡선은 플라스틱 시료의 열안정성 및 물질의 구성비 등을 확인할 수 있-

그림 는 의 분석결과 이다 약9 sample 2 TGA (Thermo gravimetric analysis) 30

0 부분에서 열분해가 일어나기 시작하며 344에서 중량감소 온도를 보인10

다 약 430이상이 되면 모든 고분자물질이 열분해 되는 것을 확인 할 수 있다

그림 은 의 데이터로 용융온도10 sample 2 DSC(Differential scanning calorimetry)

는 16664임을 확인하였다 는 결정성 고분자로 그래프에서 확인 sample 2 TGA

하듯이 약 300 이상의 온도에서도 분해가 되지 않는 열안정성을 보이나 약 에130

서 고분자가 녹기 시작하고 약 에서 완전하게 용융되는 것을 확인 할 수 있다170

는 약 이하에서 안정한 고분자 물성을 가지는 것을 확인하였다sample 2 130

- 43 -

그림 은 의 데이터로 초기 부터 중량감소가 일어나기 시작하며11 sample 3 TGA 430

중량감소온도는 를 보인다 정도에서 약 를 잔존율을 보인다 그10 485 540 20

림 는 의 데이터로서 는 비결정성 고분자로 에서 유리12 sample 3 DSC sample 3 119

전이 온도를 보이는 것을 확인하였다 데이터에서 확인하듯이 는 TGA sample2 400

이상의 온도에서도 분해가 되지 않는 열안정성을 보이나 데이터에 의해 이DSC 120

상의 온도에서는 고분자의 물리적 강도가 약화됨을 확인할 수 있다

- 44 -

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)

- 45 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)

- 46 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)

- 47 -

최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정3333

가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정

본 실험은 최적의 세정용매 조건을 찾기 위하여 기존의 상용용매 제품과A Benzene

용매를 이용하여 최적의 성능을 갖는 배합비를 확인하고자 하였다Toluene Xylene

표 은 상용용매 와 각 용매들의 세정속도를 나타내었다 상용용매 는 분 초의6 A A 3 30

세정속도를 보이는 것을 확인 할 수 있었다 그러나 상용용매 와 A Benzene Toluene

의 용매를 적절히 배합하면 약 분에서 분 초의 시간을 단축하는 효과를 나Xylene 1 1 20

타내었다

표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도6666

번호번호번호번호 함 량함 량함 량함 량 시 간시 간시 간시 간

1 상용용매 A 분 초3 30

2 Methylene Chloride 분이상8

3 m-Cresol 분이상8

4 Xylene 분이상8

5 Toluene 분이상8

6 Benzene 분이상8

7 상용용매 A Xylene (7030) 분 초2 30

8 상용용매 A Toluene (6040) 분 초2 40

9 상용용매 A Benzene (6040) 분 초3 20

10 상용용매 A m-Cresol (7030) 분 초3 20

11상용용매 A Xylene Toluene

(60436)분 초2 30

12상용용매 A Xylene Benzene

(60436)분 초2 40

13상용용매 A Toluene Benzene

(601624)분 초2 10

- 48 -

상용용매 는 약 초의 세정속도를 보이나 상용용매 과 자일렌의 일 때 약- A 210 A 8020

초의 세정속도를 보임150

상용용매상용용매상용용매상용용매 A XyleneA XyleneA XyleneA Xylene

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene

- 49 -

상용용매 과 의 비가 일 때 약 초의 세정속도를 보임- A Toluene 6040 140

상용용매상용용매상용용매상용용매 A TolueneA TolueneA TolueneA Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AToulene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene

- 50 -

상용용매 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- ABenzene 6040 195

상용용매상용용매상용용매상용용매 A BenzeneA BenzeneA BenzeneA Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ABenzene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene

- 51 -

상용용매 와 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- A m-Cresol 7030 200

의 함량이 증가할수록 점도의 증가로 인해 세정속도가 증가함- m-Cresol

상용용매상용용매상용용매상용용매 A m-CresolA m-CresolA m-CresolA m-Cresol

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도Am-Cresol OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC

- 52 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Toluene

함량별 세정속도는 초로 거의 일정하게 나타남- 160~170

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneToluene OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC

- 53 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장 빠- AXyleneBenzene 60436 60832 601228

른 초로 세정속도를 보임160~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC

- 54 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Toluene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장- ATolueneBenzene 601228 601624 602020

빠른 초로 세정속도를 보임130~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ATolueneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC

- 55 -

이상의 기초실험 결과로부터 폐 드럼 유기코팅층의 박리에 대한 기초자료를 확OPC

보하였다 기존의 박리액은 제푸믜 균일성 즉 품질 측면에서는 우수한 성능을 보이

고 있으나 사용시간 측면에서는 다소 미흡한 점이 있었다 따라서 본 기초실험결과

를 바탕으로 폐 드럼 유기코팅층의 박리 처리공정을 기존의 단계에서 단계OPC 5 3

로 공정을 개선함으로써 매우 향상된 생산성을 도모할 수 있었다 그림 은 기존 20

의 공정의 개념도와 개선된 공정의 개념도 및 제조된 박리조 차 를 나타낸 것(1~3 )

이다

그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진20 20 20 20

아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화4444

가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리

도금이나 아노다이징에서의 전처리는 양호한 제품이 생산 될 수 있느냐 하는 것이

관건이라고 볼 수 있다 그러므로 무엇보다도 주요한 부분이라 할 수 있다 전처리

는 기계적인 전처리와 화학적인 전처리가 있으며 다음은 화학적 처리법에 관한 주

요 내용이다

- 56 -

산세정산세정산세정산세정1)1)1)1)

가공품이나 버핑 연마를 한 제품은 기름기가 많이 남아 있기 때문에 그대로 에칭조

에 투입하면 기름기에 의한 얼룩이 생기거나 그 부분에 착색이 되지 않는 경우가

종종 있는데 이것을 제거할 목적으로 된 제품을 피막조에 전기를 통전하고Racking

부스바에 제품을 걸어주면 기름기와 이 물질이 제거되어 에칭에서 좋은 결과를 얻

을 수 있다

에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리2) ( )2) ( )2) ( )2) ( )

에칭은 알카리에칭과 산성에칭 두 가지로 대별되는데 여기서는 알카리 에칭만을 다

룬다 알카리 에칭은 일반적으로 를 사용하는데 는 알루미늄을 잘 용 NaOH NaOH

해하고 그때 발생하는 수소가스에 의한 물리적으로 흡착하고 있는 유지유를 제거하

며 표면을 아름다운 색으로 가꾼다

알카리 에칭조의 온도는 65~70 정도가 적당하며 에칭시간은 가공상태와 표면조

도 샌딩유무 등 횟수 변화에 따라 시간을 적절히 조절해야 한다 에칭시간은 약품의

농도 및 온도에 따라 탄력적으로 운용할 수 있으며 첨가제를 첨가하여 에칭면의 평활

성을 잘 조절 해 주어야 한다

중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거3) ( )3) ( )3) ( )3) ( )

에칭 후 수세를 하면 알루미늄 표면에 여러 가지 색의 재질별로 틀림 찌꺼기가 낀다( )

이것을 스머트 라고 한다 스머트는 피막이 진행되기 전에 제거되어야 하는데 이 공정

을 중화처리라 한다

에칭을 알카리 에서 했으므로 중화처리는 산성에서 해야 하는데 이때 사용하는(NaOH)

약품은 68 HNO3 질산( ) H2 물 의 비울을 로 하여 실온에서 침지해서 흔들어O ( ) 11

주면 깨끗이 제거할 수 있는데 재료에 따라 약간 차이는 있지만 계열인 경우 스커트50

를 완전히 제거하지 않으면 피막 후에도 스머트가 그대로 남아있어 스폰지나 보루로

제거해주어야 하는 번거로움이 있기 때문에 철저히 제거해야 하며 공정인Chromate

경우에 완전히 제거가 되지 않으면 좋은 제품을 얻을 수 없다

화학연마화학연마화학연마화학연마4)4)4)4)

- 57 -

화학연마란 외부의 전류를 사용하지 않고 광택연마를 행하는 방법으로 제품에 광택을

요하거나 표면에 이물질을 제거하기 위하여 행하는 공정이다 고광택을 요하는 외장재

쪽에 많이 이용되며 장비부품에서도 전체적인 흐름에 따라 변화하는 추세에 있기 때문

에 두꺼운 제품이나 얇은 제품 큰 제품과 작은 제품에 있어 연마시 항상 주의를 요하

며 적정한 온도를 유지하고 농도관리를 재질에 따라 잘 해 주어야만이 고품질을 보장

할 수 있다

액을 조정하는 방법에는 인산 황산 질산법 인산 질산법 인산 황산법 등이(1) - - (2) - (3) -

있으나 인산에 질산을 넣으며 후해가스가 많이 발생하므로 번 방법이 적당하다고 (3)

생각되며 현장에서도 인산 황산법을 선호하고 있다 액의 처리 조건 중 온도는 -

고루 사용할 수 있고 처리조 재질은 을 사용하여 보강을 충분히100~140 SUS 310L

하여 주어야 한다

전해연마전해연마전해연마전해연마5)5)5)5)

전해연마란 화학연마에서 알루미늄 표면에 광택을 내는데는 한계가 있으므로 그 이

상의 고광택을 원할 경우 행하는 공정이다 전해연마 시 제품의 표면은 어느 부분이라

도 정밀하고 세밀하게 조건이 같고 액의 온도도 균일해야 한다 또한 제품 표면에 발

생하는 기포를 제거하기 위해 강력한 에어 교반이 필요하므로 제품을 간간하게 고정해

야 한다 전해연마의 방법에는 황산인산법 광염소산초산법 진동전해연마법 등이 있

소결소결소결소결6)6)6)6)

전처리를 행함에 있어 작업자가 에칭시간과 화학연마시간을 어떻게 설정하느냐 함에

따라서 제품의 품질을 판가름 하게 된다

일반적으로 아노다이징에 사용하는 모든 설비는 최대용량의 선에서 사용하는 것 70

이 가장 바람직하다 작업을 진행함에 있어 복장은 항상 작업하기에 적합한가를 판단

하고 거추장스럽지 않은지 현재 공정에 맞는 보호구를 사용하고 있는지 본인 스스로

가 준비하고 확인해야 한다

나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화

- 58 -

황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성1)1)1)1)

경제성-

전해질로써 값싸고 공업적으로 안정하게 제조되는 황산(H2SO4유산 을 사용하는 것 전)

해조작이 다른 방법에 비해 간담함 전해 전압이 낮고 소비전력이 적게 드는 것 전해액

에 독성의 물질이 포함되어 있지 않고 의 걱정도 없기 때문에 폐액처리가 BOD COD

용이한 것등으로 가장 싸고 경제적인 양극산화 처리법으로 넓게 이용되고 있다

투명성-

얻어지는 피막은 다른 전해액에서 생성되는 피막에 비해 투명성이 높고 많은 실용합금

에 대해 무색의 피막을 형성한다 전해연마 화학연마 등의 광휘처리 후의 양극산화 피

막처리로 적당하다 또 무색의 피막은 염색 착생에도 좋다 피막의 투명도는 순도가

높은 알루미늄 일수록 양호하다 합금 원소의 는 피막의 투명도에 거의 영향이 없지 Mg

만 규소 철 망간 등은 투명도를 저하 시킨다(Si) (Fe) (Mn)

염색성-

얻어지는 피막은 활성도가 높고 염료의 흡착성이 좋기 때문에 유기 무기 염료에 의한

염색 인쇄가 용이하다

내식성 내마모성 및 경도-

내식성 내마모성이 양호하고 경도가 높은 피막을 얻을 수 있다 건축자재 공업제품 가

정용품 네임 프레이트 기계부품 장식품 등의 분야에서 요구되는 성능을 만족시켜 널-

리 이용되고 있다

피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계2)2)2)2)

표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건7777

- 59 -

표 에 표시된 수치는 어디까지나 공업적으로 유용한 피막을 얻는 범위이며 이 조건7

내에서 용도에 맞는 성능을 얻을 수 있는 처리 조건을 설정할 필요가 있다 황산 피막

은 용해성이 강한 상을 전해액으로 하기 때문에 처리 조거의 성능에의 영향은 대단히

크다 또한 각종 처리 조건이 피막과 욕 조건에 미치는 영향은 표 와 같다 2

표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향8888

경질피막법경질피막법경질피막법경질피막법2)2)2)2)

경질 양극산화 피막-

알루미늄 및 그 합금을 양극산화해서 화성한 피막은 종래 그 내식성을 이용하기도 하

고 착색 등에 의해 장식 목적에 이용하는 것이 주된 용도였다 그러나 최근에는 종래

의 양극산화 피막을 개량해 두껍고도 단단한 것을 얻을 수 있게 되었고 이미 경질 양

극산화 피막으로써 넓게 이용되며 그 우수한 특성을 발휘하고 있다

이 가볍고도 가공성이 좋은 금속과 표면에 화성되는 극히 단단한 피막과를 합쳐서 이

용하면 금후 더욱 용도를 확대할 수 있을 것으로 기대된다 규격으로는 30 이상의 피

막에 대해서도 품질이 규정되어 있지만 경질양극산화피막이라고 불려지는 것은 특별

한 규격이 있는 것은 아니고 일반적으로 표 에 표시하듯이 경도나 내마모성이 큰3 20

이상의 두꺼운 피막을 경질 양극산화 피막이라고 부르고 있다

- 60 -

표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류9999

피막 화성법피막 화성법피막 화성법피막 화성법3)3)3)3)

경질 양극산화 피막 화성법의 초기 연구는 종래 일반의 피막 화성에 사용되어온 황산

용 및 수산욕으로 실용화되어 왔다 그 후 양극산화 처리 기술의 진보와 함께 여러가

지 욕조성 및 화성 조건이 연구되어 황산용법 황산 수산혼합욕법 수산욕법 외에 각

종의 무기산 유기산 방향족설폰산 알코올 등을 혼합 또는 첨가해서 몇 가지에 방법

이 개발되었다

이들의 방법의 공통점은 종래의 아노다이징 화성 조건과 다른 필수 조건으로서 고전

류 밀도 저온 교반의 조건을 충분히 만족시키는 것이다 전류밀도를 보통 화선의 3

부로 하고 피막의 생성을 단시간에 행하여 전해액에 담겨있는 시간을 가능한 한2~5

짧게 하는 것이다 또 전해액에 의한 피막의 용해를 억제하기 위해서는 액온을 낮게 하

고 전해에 의해서 발생하는 열을 교반에 의하여 확산해 나가는 것이 중요하다 따라서

황산액과 같은 부식이 심한 전해액을 사용하는 경우에는 욕온도를 이하로 냉각해10

용해를 억제하는 것이 보통이다

황산욕에 수산을 비롯한 우기산등을 첨가하는 것도 있으며 비교적 고온에서 피막화성

이 가증하다 그러나 이들 수종의 첨가제를 가한 욕은 조성이 복잡하고 관리가 어려운

문제점이 있다 더욱 경질 아노다이징 피막을 화성하는 경우에 일반적으로 사용하고

있는 직류 대신에 트수전류파형을 적용하는 것도 피막 품질의 향상에 효과가 있다 예

를 들면 전류회복 현상을 이용한 것 주기적으로 극성을 변환시켜 부전류를 흘리면서

피막을 화성하는 전류 반전법 등이 있다

- 61 -

그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진21 ( ) 21 ( ) 21 ( ) 21 ( )

재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험5555

그림 는 드럼수명 측정 시험결과에 사용된 장비 사진이며 그림 는 조도측정에 사21 22

용된 장비의 사진이다

그림 는 조도실험결과를 나타낸 것이다 단면곡선에서 기준길이를 취하여 다24 ~ 27

섯 번째 높은 산과 다섯 번 째 깊은 골을 지나는 두 직선사이의 간격을 나타내는 점10

평균 거칠기 는Rz 10~18 값을 확인하였다 단면곡선에서 중심을 긋고 그 골에

해당하는 부분을 중심에 대해서 대칭 변환 후 구해지는 평균높이를 나타내는 중심

선 평균거치기 는 의 고른값을 확인하였다Ra 012~022

그림 은 재제조된 드럼카트리지의 성능시험 결과 값을 나타낸 것이다 그림 에30 30

서 보는 바와 같이 최종 사용가능한 용지의 장수는 약 장으로 나타났다 이12000

는 정품 토너 용량이 약 천장인것을 감안할 때 재제조시에도 사용가능한 것을 확3

인하였다

- 62 -

그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진22 22 22 22

그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진23 23 23 23

- 63 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과24 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과25 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 2

- 64 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과26 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과27 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 2

- 65 -

그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과28282828

- 66 -

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222

가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정

- 67 -

제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도4444

기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표 가중치가중치가중치가중치평가기준평가기준평가기준평가기준 평가방법평가방법평가방법평가방법

평가기관 등평가기관 등평가기관 등평가기관 등지원전지원전지원전지원전 지원후지원후지원후지원후

도금두께 20 불균일 4-6 실제품성능평가

표면조도 15 불균일15-17

실제품성능평가

감광코팅층 용해속도 30 12

mincycle

8

mincycl

e

자체평가

세정공정 최적화 모듈설계 및 구축 15 - - 현장실사

드럼 사용 수명OPC 20 -12000

pages성능평가

- 68 -

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

드럼의 감광코팅층 제거용 최적 용매 및 혼합용매의 기술지원은 생산량과 직OPC

접적으로 연관되어 있어 향후 주 삼텍의 매출신장으로 이어질 것으로 판단된다 ( )

이는 현재 비철금속의 원자재 상승으로 인해 토너 카트리지 재제조 업계의 원가인

상이 유발되고 있어 재제조된 고광택 드럼의 안정적인 공급은 재제조 업계의OPC

안정화를 이룩할 수 있음 또한 현재 전부 수입에 의존하는 알루미늄 드럼의 OPC

간접적인 수입대체효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다

- 69 -

Page 16: 아노다이징기술을이용한고광택감광드럼 재제조공정의양산화기술지원 · 과제보유번호 연구기관 2007.07.01~2008.06.30 연구사업명 부품소재전문기업기술지원사업

- 16 -

최적용매선정최적용매선정최적용매선정최적용매선정3333

가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정

아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화4444

가 아노다이징의 전처리가 아노다이징의 전처리가 아노다이징의 전처리가 아노다이징의 전처리

나 아노다이징 고전 최적화나 아노다이징 고전 최적화나 아노다이징 고전 최적화나 아노다이징 고전 최적화

재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험5555

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222

가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정

제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도제 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도4444

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

부 록부 록부 록부 록

기술지원 일지기술지원 일지기술지원 일지기술지원 일지1111

국내 외 기술 정보 제공 요약 목록국내 외 기술 정보 제공 요약 목록국내 외 기술 정보 제공 요약 목록국내 외 기술 정보 제공 요약 목록2222 ㆍㆍㆍㆍ

시험분석자료시험분석자료시험분석자료시험분석자료3333

- 17 -

제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요1111

제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성1111

아노다이징의 개요아노다이징의 개요아노다이징의 개요아노다이징의 개요1111

가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징

알루미늄 금속은 대기 중에서 자연적으로 표면에 산화알루미늄 피막이 생성되어 소

자를 보호하므로 내식성이 우수하고 연전성도 우수하며 성형 절삭 가공도 용이하

다 순수 알루미늄을 주성분으로 하여 구리 마그네슘 니켈 망간 규소 아연 등을

첨가하여 제조한 알루미늄 합금은 연신성 및 인발성이 우수하고 가벼우며 튼튼하

고 미관이 수려한 특성 때문에 알루미늄재 알루미늄 알루미늄 합금 는 다양한 용도( )

로 사용되며 이러한 알루미늄재의 표면처리를 기술화하여 내구성 및 내식성이 우

수한 소재로 가공하는데 이용된다

알루미늄은 철 다음으로 많이 사용되고 있는 제 의 금속재질로서 성장하고 있는 금2

속이며 알루미늄의 사용처는 다음과 같다

고층건물의 건축자재용 내외장재-

자동차의 내외장재 및 구조물-

항공기용 내외장재 및 구조물-

선박의 내외장재 및 구조물-

전기통신기기의 외장형 패널 내장형 케이스-

컴퓨터의 내외장재-

군사기물 용도-

광학 부품 용도-

음향기기의 프론트 판넬-

각종 기계부품-

필기구를 비롯한 사무용품-

주방용품을 비롯한 다양한 가정용제품-

- 18 -

각종 장신구 및 화장품 용기-

나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사

알루미늄은 규소(SiO2 에 이어 지각표면층에 가장 많이 매장되어 있는 원소이며 알)

루미늄 산화물로서 생긴 귀금속 종류로는 루비 사파이어 등이 있다 알루미늄은 대

략 년 전부터 산업용으로 널리 활용되기 시작하였다120

알루미늄은 년 영국의 과학자인 험프리 데이비1807 (Humphry Davy 1778~1829)

에 의해 발견되었으며 험프리 데이비는 황산 알루미늄과 탄산카리움의 복합염인

명반에 포함되어 있는 융체를 전기분해하여 알루미늄을 분리하고자 최초로 시도 하

였으나 실패 하였고 그 이후 년 덴마크의 한스 크리스찬 엘스테드 1825 (Hans

가 염화알루미늄을 카리움 아말감으로 환원하여 최Christian Oersted 1777~1851)

초로 알루미늄의 분리에 성공 하였다 년 독일의 프리드리히 뵐러 1827 (Friedrich

는 염화알루미늄을 카리움으로 환원하여 알루미늄 분말을 얻Wohler 1800~1882)

었고 년 보다 순수한 알루미늄을 얻어 비중 및 화학적 성질을 측정하였다 1845

년 프랑스의 생트클레드빌1854 (Henri Etienne Sante-Claire Deville 1818~1881)

은 뵐러의 방법을 개량하여 나트륨에 의해 알루미늄을 분리하였다 년 영국의 1859

가하트가 드빌의 방법에 의해 알루미늄의 제련을 시작하였으며 년 미국의 찰 1896

스 마틴 홀 은 빙정석을 용제로 하여 알루미늄을(Charles Martin Hall 1863~1914)

녹여 그 용액을 전기분해하여 알루미늄을 환원 추출 하였다 이 방법은 현대의 알

루미늄 전해법의 기초가 되는 방법이었다

같은 시기에 프랑스의 화학자 폴 에루 (Paul Louis Toussaint Heroult

도 같은 방법으로 알루미늄을 추출하였다 그래서 이 방법을 홀 에루1863~1914) -

법이라고 명명하였다 이후 년 오스트리아의 칼 죠셉 바이어가 규산분이 적은 1888

보오크사이트를 알칼리로 용해하여 알루미나를 추출하는 방법을 고안하였다 이 방

법은 순도가 높은 산화알루미늄을 경제적으로 얻을 수가 있는데 수산화나트륨 수

용액과 가온 가압반응 시켜 알루민산나트륨 수용액을 만들어 보크사이트의 불순물

인 규소 철 티탄의 산화물을 불용성 잔재로 남기고 카올린계 반응성 실리카는 탈

규소 반응에 의해서 불용성 알루미노규산알칼리염을 만든다 여과된 알루미난나트

륨 수용액은 냉각한 다음 수산화알루미늄 결정의 종자를 가해서 교반 방치하면 가

수 분해하여 수산화알루미늄으로 분리하고 모액은 조정모액으로서 보크사이트 용

해공정에 순환 사용된다 가수분해하여 석출한 수산화알루미늄은 회전로에서 가열

되고 탈수하여 순도가 높은 산화알루미늄을 제조할 수 있다 이 방법을 바이어 방

법이라고 하며 오늘날 알루미늄 산업의 기초가 되는 것이다

- 19 -

다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질

알루미늄의 물리적 화학적 성질은 표 과 같다1

표 알루미늄의 성질표 알루미늄의 성질표 알루미늄의 성질표 알루미늄의 성질1111

분류분류분류분류 특성특성특성특성

기호 Al

원자번호 13

원자량 269815 gmol

비중 270

융점 6597

선열팽창계수(20 ) 239 micro-in

열전도도(20 ) 053 cal cm per 20 sec

비열(20 ) 0215 calg

전기저항 2655 microhm-cm

공간격자 면심입방격자 a=4043 Å

용해 알칼리 염산 황산 등

불용해 질산 아세트산 암모니아 등

또한 다음과 같은 알루미늄은 소재로서 우수한 특성을 지니고 있다

- 20 -

은백색의 광택을 가지는 부드러운 금속이다-

전성이 풍부하여 박막화하기 용이하다-

가공성에 필수적인 연성이 풍부하여 다양한 형상의 제조 및 가공이 용이하다-

시중에서 판매되는 알루미늄은 의 순도이며 주요 불순물은 규소- 9800~9985

와 철이다

합금처리 열처리 등에 따라 인장강도를- 7~60 kgmm2로 조정 할 수 있어 용도

에 따라 적절한 강도를 선정할 수 있다

열전도성과 전기전도성이 우수하다-

비중으로 보아 전형적인 금속이다 알루미늄의 비중은 동이나 철금속의 으로- 13

서 각종 제품의 경량화 목적에 유리하다

공기 중에 방치하면 자연적으로 내식성이 우수한 산화 피막을 형성한다-

비금속인 질소 황 탄소 등과 직접 화학반응하여 질소화물 황화물 탄화물이 된-

족 할로겐인 염소와 브롬과 화학 반응하여 각각 염화물 브롬화물을 만든다- 7A

산에 녹여 염을 생성시킨다-

염기에 녹여 수소를 발생시켜 알루민산염을 생성시킨다-

무독성이고 식품류와 반응도 하지 않아 가정용으로 우수하다-

재활용이 다른 금속보다 용이하다-

라 양극산화 공정라 양극산화 공정라 양극산화 공정라 양극산화 공정

알루미늄은 원래 활성적인 금속으로 공기 중에 노출되면 자연적 산화피막이 형성된

다 그러나 이것은 알루미늄 상의 도금 및 다른 금속의 코팅을 불가능하게 만든다

이런 자연 피막은 공업적 이용가치도 적으므로 인공적으로 더욱 두껍게 하여 10

이상의 산화피막을 만들며 이러한 과정을 양극산화라고 한다

양극산화 는 알루미늄을 전해액에서 양극으로 하고 전기를 통하여 양극(anodizing)

에 발생하는 산소에 의해서 알루미늄 면이 산화 되어서 산화알루미늄(Al2O3 피막이)

형성되게 된다 산화알루미늄 (Al2O3 피막은 투명 또는 반투명으로 내식성이 뛰어)

나고 다공질이어서 여러 가지 색으로 염색 가능할 뿐 만 아니라 알루미늄의 순도가

높을수록 아름답고 광택이 좋은 피막을 얻을 수 있어 공업용은 물론 장식용으로도

많이 사용되고 있다

- 21 -

양극산화를 포함한 모든 표면처리의 제조공정은 전처리 양극산화 혹은 표면처리

후처리로 크게 나눌 수 있다 전처리 공정은 가공소재의 표면에 있을 수 있는 오염

물질과 공정중이나 이송 중에 발생할 수 있는 오염 물질을 모두 제거 하여 표면처

리가 용이하도록 하는 과정이다 전처리 과정을 거친 가공소재를 양극 산화 한 후

후처리를 한다 후처리는 양극산화 후 생성된 양극파막상에 외관성과 장식성의 부

여 또는 내식성 및 내마모성과 같은 기능성을 향상하기 위한 처리 이다

양극상에서 일어나는 반응은 법칙에 의한 반응과 법칙에 따르지 않Faraday Faraday

는 반응으로 구분할 수 있다

전기 정련 또는 전기도금에서 가용성 양극의 용해기구는 위와 같지만 양극 산화의

경우에는 알루미늄은 위와 같은 기구에서는 용해되지 않는다고 한다

활성층과 전해액과의 경계면에서 OH-가 방전해서 산소가스가 발생하고 전자는 피

막을 통해서 알루미늄 양극에 흡수된다 알루미늄을 1 ampdm2정도의 전류밀도

로 전해할 때 순수한 알루미늄의 경우에는 산소가스의 발생이 보이지 않지만 알루

미늄합금의 경우에는 통과전기량의 통상 경우에 따라서는 이것 이상에10 ~20

상당하는 산소가스가 발생한다 10 ampdm2과 같은 고전류밀도에서 전해하면 순

수한 알루미늄의 경우에도 알루미늄의 산화에 요구되는 이상의 과잉 산소가 가스로

서 발생한다

이온이 피막을 이동함에 따라 산화반응이 진행한다고 생각된다 가동이온중에는

H+ Al+++ O--

OH-외에 전해질의 음이온이 있다고 생각되고 이것의 거동에 대해

서는 여러 견해가 있다

알루미늄의 양극에서 수소를 생성하는 것은 두 극의 가스 중에 수소가스를 함유하

고 있고 황산법의 경우 황화수소를 발생으로 확인할 수 있다 비슷한 현상은 저전

장에 대한 연구결과 예를들면 알루미늄을 등의 수용액 중에서 양극 분극하면 NaCl

법칙에 기초를 두어 전해전류로부터 계산된 값보다 과대한 속도Feraday 10~20

로 용해하고 수소의 발생을 수반하는 것으로 알려져 있다

특히 알루미늄의 양극산화는 법칙에 따르는 반응으로서 그 양극산화 방정Faraday

식은 다음과 같다

- 22 -

마 피막의 구조마 피막의 구조마 피막의 구조마 피막의 구조

다공성 양근산화 피막의 구조에 대해서는 그 모델이 여러 가지가 발표되고 있으나

가지의 대표적인 모델로 나타낼 수 있다3

그림 의 는 년에 제출된 등의 모델로서 전자현미경 관찰에 비해 미1 (a) 1953 Keller

세골 셀 활성층 및 벽의 구조를 나타내고 그것에 기하학적 칫수를 부여한 획기적

인 것으로 기본적인 형성에 있어서는 현재도 큰 변화가 없다 그림 는 (b) Akabori

의 모델로서 활성층은 약 50Å의 알루미늄을 과잉으로 함유하는 Al2O3로 이루어져

있으며 셀의 성장에 따라 각 셀간에 이 알루미늄을 과잉 함유한 Al2O3의 층이 개재

한다고 한다 또한 미세공단 면의 형태는 수산피막에서는 거의 원형이지만 환산피

막에서는 복잡한 형상을 나타낸다고 보고되고 있다 그림 는 년에 발표된 1(c) 1962

의 콜로이드 모델로서 다공성의 의미를 기하학적인 기공에 중점을 두지 않Murphy

고 산화물의 콜로이드적 성질의 변화에 의해 설명한 것으로 알루미늄 소지에 가장

가까운 쪽은 완전히 무수 Al2O3이지만 외측으로 감에 따라 미세한 산화물 콜로이드

입자의 외면에 물 및 기타 이온이 흡착하여 전도성을 가지는 부분으로 형성된다

의 모델(a) Keller 의 모델(b) Akabori 의 콜로이드 모델(c) Murphy

그림 양극산화피막의 구조 모델그림 양극산화피막의 구조 모델그림 양극산화피막의 구조 모델그림 양극산화피막의 구조 모델11111111

프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황2222

가 재제조산업가 재제조산업가 재제조산업가 재제조산업

- 23 -

재제조 은 고장 폐기 또는 교환된 물건을 회수하여 신제품과 같(remanufacturing)

은 상태로 만들어내는 일련의 과정을 의미한다 재제조는 제품의 수명을 연장시키

는 것과 같은 효과를 가지며 그 결과 폐기됨으로 인해 그대로 손실이 되는 원재료

에너지 및 노동력 등 생산요소를 크게 절약할 수 있다

미국의 경우 재제조는 산업에 따라 상이한 명칭으로도 불리는데 자동차부품산업의

경우에는 레이져 토너 카트리지의 경우는 타이어 재제ldquorebuildingrdquo ldquorechargerrdquo

조의 경우는 로 표현되고 있으며 대신ldquoretreaderrdquo ldquoremanufacturingrdquo

이란 표현이 사용되는 경우도 있다 재제조는 비교적 최근에 등장한ldquorecoditioningrdquo

개념으로 이와 유사한 개념으로는 재활용 재사용 수리 등이 있다 이러한 개념들

은 모두 못 쓰게 된 제품을 그대로 매립 소각 등의 방법으로 완전히 폐기하지 않

고 이를 다시 이용한다는 점에서 재제조와 유사하다 그러나 재제조와 재활용 재사

용 및 수리는 가치가 새로 창출되는 과정이 크게 상이하다

재활용은 폐제품이 원재료 생산에 다시 투입되는 것으로서 주로 신문지 유리병 및

알루미늄 캔과 같은 소비재가 대상이 된다 이러한 제품들이 소비가 된 후에 폐기

물 처리 과정에서 수거를 통해 회수되어 원자재 형태로 돌아가 제품생산 과정에 원

재료로 사용되는 것이 재활용 과정이다 수리는 고장 또는 성능 저하의 원인을 찾

아내어 문제된 부품을 고치거나 또는 교체하는 것을 의미한다

이에 비해 재제조는 생산된 제품이 성능 등 상품으로서의 모든 면에 있어서 신제품

과 거의 유사한 상태가 되도록 폐제품을 완전히 분해하고 부품을 수리 또는 교체하

고 검사를 하는 과정으로서 재활용 등에 비해 훨씬 확대된 개념이다 그러나 재제

조 개념이 이렇게 명확히 사용되고 있는 것만이 아니다 우리나라에서도 일부 분야

에서는 와 재제조와 같은 개념으로 사용되고 있고 일본의 경우에도 정책적rebuild

으로는 재제조 개념이 별도로 구분되지 않고 재사용 범주의 하나로 간주되어 사용

되고 있다 따라서 재제조품은 다음과 같은 조건을 만족시키는 제품이라고 말할 수

있다

재제조 제품의 주 구성 요소는 사용되다 폐기된 제품-

폐기된 제품은 그 부품의 성능이 충분히 판별될 수 있는 수준까지 해제-

중고제품의 부품은 철저히 세척되고 먼지와 부식이 없는 상태로 수리-

분실되었거나 결함이 있거나 부서진 또는 많이 닳아버린 부품들은 모두 정상적-

으로 기능을 할 수 있는 수준으로 수리가 되거나 또는 새 부품 재제조된 부품 또

는 성능이 정상적인 충고부품으로 교체

- 24 -

재제조된 제품의 모든 기능이 정상적으로 작동할 수 있도록 필요한 경우 각 부-

품에 대해 기계가공 재감기 재마감 또는 기타 필요한 조치가 취해짐

각 부품은 다시 조립되고 동종의 신제품과 동일한 성능을 갖는지 검사-

그림 내구재의 물질 순환 고리그림 내구재의 물질 순환 고리그림 내구재의 물질 순환 고리그림 내구재의 물질 순환 고리2 2 2 2

재제조된 상품의 특성 중 가장 중요한 것은 재제조품의 성능이 신제품에 비해 뒤떨

어져서는 안된다는 것이다 이러한 특성으로 인해 선진국에서는 재제조업체가 재제

조 제품의 품질을 보증하는 경우가 일반적이다 이렇게 제조된 재제조 제품들은 재

제조산업이 가장 발달한 미국의 경우 신제품 가격이 수준에서 판매되고45-65

있다 재제조의 개념은 원재 생산에서부터 원자재 제조과정에서의 가공 사용 재사

용 재제조 재활용 및 최종적인 폐기과정을 보여주는 생산과정에서의 물질 순환과

정을 살펴보면 보다 명확히 이해할 수 있다 그림 참고 ( 1 )

나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업

프린터 생산업체에서 판매하는 원제품에 비해 저렴한 가격대의 재제조 카트리지에

대한 수요가 증가하면서 토너카트리지 재제조산업은 호황에도 불구하고 무분별한

영세업체의 난립으로 여러 가지 문제점을 발생시켰다

- 25 -

사용 후 토너카트리지 재제조산업을 활성화에서의 장점은 부품공급 부담의 일정부

분을 재제조 제품으로 대체하여 부품공급 의무부담이 완화되고 에너지 및 자원은

원제품에 비해 이상 절약이 가능하다는 것이다 현재 우리나라의 사용 후 토너80

카트리지 재제조 관련 주요 문제점으로는 대부분의 업체가 재제조에 대한 개념 인(

식 의 결여에 기인하여 단순히 사용 후 토너카트리지를 닦아서 재충진하여 재사용)

하는 것이다 또한 사용 후 카트리지의 소유권 문제 지적재산권 문제 등으로 원제

조업체와의 분쟁이 발생할 가능성 또한 매우 높다 우리나라에서 재제조와 관련된

일반 현황 및 문제점은 다음과 같다

원토너 카트리지는 년 기준 만개가 판매 재제조 토너카트리지 생산량- 2003 184

은 만개 사용134

년 기준 원토너 카트리지 공급량 대비 재제조율은 로 추정- 2003 243

토너카트리지의 재제조시 원토너 업체의 상표를 삭제하지 않으면 현행 상표법-

및 부정경쟁방지법에 저촉될 소지가 있음

토너카트리지 원제조업체에서 사용 후 카트리지의 회수에 적극적으로 참여할 경-

우 회수된 카트리지를 물질 재활용에 앞서 재제조를 우선 고려하도록 하는 제도적

장치가 필요

현행 재제조 토너카트리지의 품질평가는 전문화된 표준 및 규격이 미완의 상태-

로 재제조 토너카트리지의 품질제고를 위한 법적 제도적 장치의 마련이 필요

토너카트리지 업체의 대부분은 종업원 명 이내의 영세 소규모 업체로 그 수- 3-4

는 약 개 이상으로 추정250

참여기업의 현황 및 애로 기술참여기업의 현황 및 애로 기술참여기업의 현황 및 애로 기술참여기업의 현황 및 애로 기술3333

주 삼텍은 기존의 재제조 업체들에서 행하여지고 있는 폐 프린트 카트리지 재활용( )

기술에서 탈피하여 폐 프린트 카트리지를 완전 분리 후 각각의 부품별 회수를 통

한 재활용 기술 및 아노다이징 공정을 도입한 고광택성 감광 드럼을 생산하고 있는

재제조 부품전문기업이다 일반적으로 폐 프린터 카트리지를 이용한 재제조 산업은

카트리지의 분리 후 회수된 의 간단한 표면처리 공정을 통한 재활용 기OPC Drum

술로 이미 유럽의 여러 선진국 및 국내 일부 기업에 의해 시도되어오고 있다 하지

만 기존의 공정을 탈피하여 회수된 폐카트리지를 선별lsquo rarr 부품관리 rarr 세정 rarr 고

광택 아노다이징rarr 고순도 알루미늄 회수 표면감광코팅 감광드럼 제조 등의 각rsquorarr rarr

공정을 통하여 폐카트리지를 이용한 감광드럼을 재제조하고 있으며 이에 대한 특허출

원을 완료한 상태이다

- 26 -

그림 토너 카트리지 재제조 공정그림 토너 카트리지 재제조 공정그림 토너 카트리지 재제조 공정그림 토너 카트리지 재제조 공정3 3 3 3

폐자원을 이용한 신규시장을 형성할 수 있는 재생자원화 기술을 보유하고 있음에도 불

구하고 국내 중소기업의 여건 상 전문 인력의 부족 및 기술습득의 어려움에 기인하여

그 기술적 한계를 극복하지 못하고 있는 실정이다 따라서 현 재제조 공정의 공정 최적

화 기술 드럼의 표면코팅 층의 제거 시 사용되는 신규 화학약품의 개발 그리고 생산

성을 극대화 할 수 있는 최적공정 설계에 대한 고급 전문 인력의 현장기술지도가 절실

한 상황이다

제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표2222

기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격1111

가 기술지원의 목표가 기술지원의 목표가 기술지원의 목표가 기술지원의 목표

폐프린트 카트리를 분리 세정공정을 통하여 얻어진 고순도 알루미늄을 아노다이징 기

술을 이용하여 고광택성을 갖는 감광 드럼의 고효율 회수공정 지원 및 드럼의 표면코

팅층의 제거 시 사용되는 각종 화학약품의 최적 배합비율과 최적화 공정기술 지원

- 27 -

나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격

공정개선공정개선공정개선공정개선 0신제품

제조기술0 품질향상품질향상품질향상품질향상 0

양산화양산화양산화양산화 0 시험분석 0 시제품 제작시제품 제작시제품 제작시제품 제작 0

제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용3333

세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용1111

감광코팅층 용해를 위한 용매 개발 및 적절한 혼합용매비율에 관한 기술지원

감광코팅층은 크게 세가지- (Blocking Layer Charge Generation Layer Charge

다른 필름으로 구성되어있다 따라서 세가지 필름을 동시에 제거할Transport Layer)

수 있는 용매 혹은 혼합용매에 대한 체계적인 기술지원

폐카트리지의 분해과정에서 발생되는 부산물의 분리공정 기술지원

수거된 드럼으로부터 고광택 고순도 알루미늄을 얻기 위한 전처리 분리공정- OPC

상에서 효과적인 플라스틱 기어부분과 분리기술 지원

합리적 세정공정 설계를 통한 폐 감광 드럼의 표면처리기술 지원

고생산성 세정공정을 위한 공정개선 기술지원-

고광택 특성을 갖는 아노다이징 공정기술 지원

드럼의 재제조 공정 합리화 방안 구축 지원OPC

기타 폐자원의 재활용 공정기술 지원

드럼이외의 부산물을 이용한 재활용 기술지원- OPC

화학물질을 동반하는 공정에서의 사용자 안전을 위한 반응원리에 대한 교육

합리적 공정운용을 위한 전문가 교육

기업의 품질시스템 구축을 위한 기술자문

제품의 신뢰성 향상을 위한 합리적 공정관리 시스템 구축 방안지원

- 28 -

기술지원의 목표기술지원의 목표기술지원의 목표기술지원의 목표 기술지원의 내용기술지원의 내용기술지원의 내용기술지원의 내용 기술지원범위기술지원범위기술지원범위기술지원범위

세정공정기술 확립

감광코팅층 분석-

고효율 용매 및 최적혼합용매-

고생산성 세정공정 설계기술-

아노다이징 공정 확립

아노다이징 공정분석-

최적 아노다이징 운전 조건확립-

고성능 전해액 구성 확립-

품질 신뢰성유지 시스템 구축-

기타 폐자원 재활용 기술

플라스틱 정성분석-

플라스틱 기어부의 재활용 기술-

컴파운딩 기술-

- 29 -

제 장 국내제 장 국내제 장 국내제 장 국내2222 ㆍㆍㆍㆍ외 기술현황외 기술현황외 기술현황외 기술현황

아노다이징 처리에 있어서 황산법은 년 영국 와 에1927 C H R Gower S O O Brien

의해 특허출원된 후 발전을 거듭하여 현재 세계적으로 가장 널리 보급되어 있는 방법

이다 전해질은 황산은 저렴하고 전해조작이 다른방법에 의하여 간단하며 생성된 피

막은 다른 방법으로 얻어진 피막보다 그 투명도가 좋기 때문에 알루미늄 합금에 적합

하다 합금성분에 의한 악영향이 적으며 피막의 색상도 옥살산보다 엷어서 염색에 적

합하다 또한 인가되는 전압이 낮고 전력소비량도 적으며 약품가격이 저렴한 장점이

있다 그러나 옥살산법보다 알루미늄의 용해량이 많고 생성되는 피막의 두께는 어느

정도 한계점을 가지고 있다 황산에 의한 피막의 용해가 크기 때문에 피막이 연한 단점

이 있다 황산피막은 다공성이며 내식성 내마모성이 양호하여 건재 공업용품 주방용

품 평판 기계부품 장식품등의 분야에서 널리 이용되고 있다 피막의 두께는 통상의

전해처리온도 약 에서( 20 ) 30~40 정도 얻어진다 공업적 처리조건은 한국공업규

격 을 표 및 표 에 나타내었다 여기에서 전해액의 농도와 온도 전류밀도KSD 9531 2 3

그리고 전해시간 등은 피막의 두께 경도 내식성 다공성등과 밀접한 상관관계를 가지

고 있으며 또한 알루미늄 용존량 교반공기량등도 무시할 수 없는 인자이다

표 황산법의 양극 산화 처리 조건표 황산법의 양극 산화 처리 조건표 황산법의 양극 산화 처리 조건표 황산법의 양극 산화 처리 조건2 (KSD 9531)2 (KSD 9531)2 (KSD 9531)2 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건 허 용 치허 용 치허 용 치허 용 치

전해액 조성 황산 10 ~30 plusmn2

알루미늄 이하20gL

욕 온도 15 ~ 25 plusmn2

전류밀도 60 ~ 300A plusmn7

시 간 피막두께에 필요한 시간

욕 전압 설정전압 plusmn2V

- 30 -

표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건

전해액 조성 황산 15

알루미늄 5 gL

욕 온도 21 plusmn 1

전류밀도 130A plusmn 5

시 간분30 ~ 10 의 경우(A 6063 )

분60 ~ 18 의 경우(A 6063 )

욕 전압 16V

옥살산법은 년 일본에서 개발되었으며 옥살산 알루마이트법으로서 널리 공업적으1926

로 이용되어 왔다 한편 독일에서는 법으로 공업화되어 있다 옥살산은 고가이 Eloxal

고 교직 중첩 전원설비를 사용해야 하며 조작이 복잡하여 단위처리면적당 소비전력이

높은것 외에도 피막이 흰색을 띄게 되기 때문에 최근에는 그 신장이 둔화되고 있다 그

러나 황산피막보다 피막의 염색성은 떨어지지만 내식성 내마모성이 우수하기 때문에

일용품의 일부와 특히 외관은 문제되지 않지만 고도의 피막성능을 요하는 공업용품등

에 이용되고 있다 공업적 처리조건은 한국공업규격 을 예로 들면 표 및 표 KSD 9530 4

와 같다5

표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건 허 용 치허 용 치허 용 치허 용 치

전해액 조성 유리산 2 ~ 5 plusmn1

알루미늄 이하20gL

욕 온도 15 ~ 35 plusmn4

전류밀도

직류와 교류의 경우

교류 40 ~ 350A

교류 40 ~ 700A plusmn7

교류의 경우 80 ~ 700A

시 간 피막두께에 따른 시간

욕 전압 설정전압 plusmn15V

- 31 -

표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건

전해액 조성 유리산 3

알루미늄 5 gL

욕 온도 28 plusmn 2

전해밀도

직류와 교류의 경우

직류 130A

교류 100A

시 간분25 ~ 6 의 경우(A 1100 )

분38 ~ 9 의 경우(A 1100 )

욕 전압직류 25 V

교류 80 V

피막의 성질피막의 성질피막의 성질피막의 성질 피막의 생성피막의 생성피막의 생성피막의 생성 온도 농도의 영향온도 농도의 영향온도 농도의 영향온도 농도의 영향 조작조작조작조작 실시조건의 예실시조건의 예실시조건의 예실시조건의 예

교교교교

류류류류

법법법법

연하고 표면에 요철

이 있으며 직류법과

동일한 두께의 경우

내식성이 양호함

적음

교류전류계의 읽기

에 을 곱하면036

직류값에 해당됨

농도의 영향은 큼 간단함

40~60 V

2~3 Adm2

25~30

분5~60

직직직직

류류류류

법법법법

경도가 크나 침식에

위해 구멍이 생김많음

액온을 낮게 유지

해 주어야 하고

농도의 영향은 적

간단함

40~60 V

1~2 Adm2

18~20

분10~60

교교교교

직직직직

중중중중

첩첩첩첩

법법법법

경하고 내식성이 있

고 최상의 피막을 얻

을 수 있음

많음

단시간에 두꺼운 피

막을 얻을 수 있음

보통

복잡하고

전력 소

모 량 이

많음

DC 25~30 V

1~3 Adm2

AC 40~80 V

1~3 Adm2

20~30

분15~60

- 32 -

크롬산법은 에 의해 년 영국에서 개발되어 수상비행기용 듀랄Bengough-Stauart 1923

루민의 방식을 목적으로 사용되었다 대표적인 방법으로는 단계적인 전해전압을 상승

시키는 법과 정전압 전해에 의한 미국 표준국의 방법이 있다 피막Bengough-Stauart

의 외관은 불투명하고 암회색을 띈 에나멜색이다 표준상태에서 생성되는 피막두께는

2 ~ 5 정도이므로 내마모성은 좋지 않지만 같은 두께의 다른 피막에 비하면 내식성

은 양호하다 처리조건으로 법은 전해액은 크롬산을 함유하 Bengough-Stauart 25

며 전해온도는 40 plusmn 2 로 하고 전해전압은 에서 까지를 분간 서서히 상승 0 V 40 V 10

시켜 에서 분간 유지하고 다시 분간 까지 상승시켜 최후의 분간은40 V 20 5 50 V 5 50 V

로 유지한다 이때 전류밀도는 01 ~ 05 정도이다 정전압 크롬산법에서는A 5 ~

의 크롬산전해액을 사용하고 전압은 처리시간은 분정도이다10 40 V 30

종류종류종류종류

조건조건조건조건옥 실 산 법옥 실 산 법옥 실 산 법옥 실 산 법 황 산 법황 산 법황 산 법황 산 법 크 롬 산 법크 롬 산 법크 롬 산 법크 롬 산 법

농도H2C2O4

(1) 3~5 (2) 10H2SO4 10~20 CrO3 3

온도(1) 20~30

(2) 15~60

(1) 15~22

옥살산을 첨가하면(2)

35까지

40plusmn20

전압(1) AC 40~80 V

(2) DC 25~30 VAC 15~25V

로부터 서서히DC = 0V

상승해서 로 하고40V

최후 분간은 로 유지5 50V

전류밀도(1) AC 1~3 Adm

2

(2) DC 1~3 Adm2

05~15 Adm2

03~04 Adm2

시간 분10~60 분5~100 분60

피막두께

H2C2O4 5 30plusmn2

AC 3 Adm2

분간에 40

10~12

H2SO4 20 30plusmn5

DC 10 Adm2

분간 20

에 5~7

분간에15 3~35

특징

특히 순 에 대해서는Al

경도 내식성 등 가장

우수한 피막을 얻는다

탈지력이 좋고 저질 Al

에도 광택이 좋으며 단

점으로 전력과 약품의

소비가 많음

설비가 많이 드나 유지

가 용이하고 유지비가

적으므로 보급이 많아

지고 있다 탈지력은 작

으나 합금 및 착색용 Al

양극산화에 적합함

투랄루민계에 적합한 양

극산화법이며 내식성이

있고 회색의 무광택 피

막이며 강도가 약하다

착색에는 적합하지 않음

- 33 -

그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도44441111

- 34 -

양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책

결함항목결함항목결함항목결함항목 원 인원 인원 인원 인 대 책대 책대 책대 책

버닝

버프버닝

전해액 온도 불균일

국부적 고전류밀도

수산화 알루미늄 버닝

연마조건의 적정화

액순환 교반량증가

전해파형의 평활화 전류밀도 낮춤

수세 알루미늄처리량의 조정

숏트

제품과 리드선의 접점의 어긋

제품과 음극과의 접촉

압출후의 국부적 냉각부족

디스멋트부족

거는 방법 개선

극간거리조정 내부음극유치법 개선

균질 한 냉각( )均質

질산농도증가 중크롬산카리첨가

욕중에서 흔든다

전해부식

접점불량

사용수로부터의 염소이온흡입

용접용후락스부착

인체의 땀이나 지문부착

중금속이온 흡입

유리산부족

중첩교류분 부족 수산법에 많(

음)

접점개량

순수사용

전해전의 충분한 세정

손장갑사용

중금속용출방지

산의보충

교류분 증가시킴

색얼룩

극비 의 부적당( )極秘

극간거리의 부적당

복잡한 형상

전류분포 불균일

교반부족 불균일

전해액 온도 상승

이물 부착( )異物

전해액 잔존

합금성분( )合金成分

염색조건

접점부족

음극면적조정

음극을 이동해 본다

음극배치의 고려

랙크접점수 증가

접점위치고려

전해액 순환량증가 냉각

수세를 충분히 한다

수세를 충분히 한다

재질확인

염색욕의 농도 관리p H

적정한 접점을 취한다

무지개

접점부족

전기접점불량

전해중단

표면적과 리드선의 적정화

리드접점부의 이탈방지

교반을 약하게 한다

- 35 -

결함항목결함항목결함항목결함항목 원 인원 인원 인원 인 대 책대 책대 책대 책

표면얼룩탈지불충분

재질 열처리의 불균일

탈지를 충분히 행한다

재질 열처리를 정확하게

표면거침소재의 조성부적합

엣칭조건의 부적합조건관리를 엄중하게 행한다

수산화나트륨 엣칭액의 노화 액관리 철저

버 닝 엣칭후 수세까지의 시간이 길다 엣칭후 신속수세

그림자모양 리드선에 의한 투영흔적 리드선위치에 주의할것

봉공얼룩물건의 겹침

온도의 불균일

물건이 겹치지 않도록 한다

온도분포를 균일하게 한다

액흐름

전해액을 유출

수세부족

맞춤시 불량

충분한 수세

스팟트개량

가스포겟틀 랙크각도의 부적합

공기교반 내부음극에서의 수소발생

적당한 틀과 랙크의 거는 각도선정

가스가 유출하도록 랙크를 만드로 건

크 랙 저온전해 봉공온도 가열 기계적 충격 이상의 가열을 피한다110

제품취급주의

성능결함 및

막두께부족

전해시간 짧고 전류밀도가 낮다

내부음극부족 및 음극면적부족

틀과 걸이 면적이 크다

리드의 접촉불량 탈막부족

리드의 전기용량부족

전기접점부족

전해액 온도가 높고 국부고열발생

합금조성의 부적합

적정시간과 전류밀도 선정

형상에 맞게 사용 및 이상전압이 안걸

리게 할 것

전류용량에 맞는 전해면적선정

리드부착개량 및 완전탈막

단면적이 큰 리드사용

접점증가

냉각 및 교반 순환을 충분하게

적절한 합금선택

내마모성 전해액 온도가 높고 전류밀도가 낮다 냉각 및 적정한 전류밀도 선택

내식성부족

전해시간이 너무 길고 전해액 농도가 높

합금조성의 부적합

전류밀도 높이고 전해시간단축 농도

적정유지

적절한 합금선택

불꽃유리산부족 전해액노화

전해액이 높고 전류밀도 불균일

산보급 및 전해액 일부교체

냉각 및 전류밀도 조정

박 리 정전이나중단 전해재생 및 가급적 전해중 중단을 피할

표면모양 알루미늄 주물 재료결함 엣칭조건 알루미늄 개선 및 주물재선택 엣칭액

선택

분취

전해액농도 용존알루미늄 증가

전해액 온도상승

수세부족

봉공액 오염

분석에 의해 조정관리

전해액 냉각 교반

수량 수세횟수 수세시간증가

봉공액 교환

- 36 -

재제조산업의 중요성과 경제적 효과 분석의 관점에서 볼 때 화석연료는 연소과정

에서 아황산가스 질소산화물 먼지 휘발성 유기화합물 먼지 등 대기오염물질과

이산화탄소와 같은 지구온난화 물질이 다량으로 발생한다 따라서 에너지 사용 감

소는 그만큼 대기질 개선에 기여를 하게 된다 에너지 소비 감소는 또한 수력과 원

자력 발전량을 감소케 함으로써 생태계 파괴와 핵폐기물 문제의 완화를 가능케 한

다 이러한 재제조의 환경개선 효과는 이를 사회적 편익으로 간주할 수 있으므로

금액으로도 환산될 수 있다 따라서 이를 고려하면 재재조의 경제적 효과는 단순히

생산요소의 절감효과만 감안하는 경우보다 훨씬 커진다 재제조산업의 경제적 및

환경적 효과는 매우 크다 더욱이 최근 들어 석유 및 기타 원자재의 공급 불안이

심화되고 있어 원자재 소비 절감의 필요성이 갈수록 증대되고 있다 뿐만 아니라

대기환경의 악화 방지에 대한 사회적요구의 증대와 매립지의 포화 등으로 인해 폐

기물 처리의 어려움이 가중되고 있어 재제조의 사회적 중요성은 대단히 커지고 있

재제조는 선진국에서도 크게 각광을 받고 있다 재제조산업은 현재 전세계적으로

사업장 수가 만개 고용규모 만명 시장규모 억 달러에 이르고 있는 것으로8 50 530

추정되고 있으며 특히 재제조가 가장 활발한 미국을 중심으로 빠른 속도로 확대되

고 있다 우리나라에서는 현재 자동차 부품과 토너 카트리지를 중심으로 재제조가

부분적으로 이루어지고 있어 그 규모는 그렇게 크지 않은 상태이다 이는 역으로

재제조산업의 활성화가 커다란 경제적 이익을 가져올 수 있음을 의미한다 따라서

재제조 산업을 정책적으로 육성할 필요성은 매우 크다

하지만 국내 토너카트리지 재제조 산업의 경우 년 일본 캐논사가 년부터 2006 2001

국내 업체를 상대로 레이져 프린터의 핵심부품인 감광드럼 드럼 의 삼각기어(OPC )

제조방식과 관련된 특허침해 소송을 제기해 지방 고법원 판결에서 승소한 상태이-

현재 국내에서 보급되고 있는 레이저 토너 카트리지와 잉크젯 잉크 카트리지는

이상 외국에서 직수입된 제품이다 지금 미국이나 유럽과 같은 선진국에서는90

전체 시장의 약 이상을 재활용 제품이 점유하고 있을 만큼 저렴한 재활용 카30

트리지의 사용은 당연한 것이다 우리나라 곳곳에 버려지고 있는 공재물질 카트리

지는 연간 만개 연간 톤 트럭 수천대분에 달하고 이렇게 폐기물로 버려300-400 8

진 각종 플라스틱 카트리지는 수백년이 지나도 썩지 않아 얼마든지 재활용이 가능

한 귀중한 자원을 낭비하며 환경오염을 가중시키고 있다 또한 국내 폐기물 관리법

에 프리터 카트리지는 지정폐기물에서 제외되어 있어 무단 폐기 방치될 가능성도

매우 크다

- 37 -

세계 다국적 기업이라는 미국의 몇몇 기업들 사이에도 재제조 붐이 일고 있다 기

존 리사이클링 방식이 폐기물 화학처리의 비용과 공해유발 억제에 따르는 막대한

재생비용이 드는 단점이 있다면 이를 원칙적으로 극복할 수 있는 대안으로 재제조

는 새로운 환경사업으로 입지를 넓혀가고 있다 현재 외국의 다국적 기업군들인 코

닥 제록스 듀폰 등은 최근 재활용 사업의 개념을 리사이클링에서 재제조로 GM

전환하고 이를 전제로 제품생산 매뉴얼을 전면 재개편하였다 대부분의 주요 부품

들을 쉽게 분해 조립하여 반영구적으로 재활용할 수 있게 획기적인 소프트웨어 시-

스템을 개발하여 활용하고 있는 것이다

프린터 토너 카트리지의 재활용은 다 마신 음료병을 수거하여 다시 음료수를 넣고

판매하는 것과 다를 게 없다 이제 우리도 재생품은 안쓴다 는 생각을 바꿔 프린 ldquo rdquo ldquo

터 값보다 카트리지 비용이 더 든다 는 문제를 재생카트리지 이용으로 경비도 줄이rdquo

고 환경을 생각하는 재활용에 관심을 가져야 할 때이다 정보통신의 혁명과 디지털

시대에 맞는 새로운 패러다임이 요구되는 지금 재제조 시스템을 구축하는 것은 녹

색경영 을 실천하는 환경중시 기업경영의 좋은 사례가 될 것이(Green Management)

다 또한 제품의 전과정에 걸친 환경영향을 파악하고 감소하기 위한 전과정평가

를 레이저 프린터 제품에 도입하여 적용함으로써(Life Cycle Assesment LCA)

보다 친환경적인 프린터가 개발될 것이다 또한 연간 억달러에 달하는 수입정품 4

토너 드럼을 재활용 토너 드럼으로 대체한다면 연간 억 천달러 수입 의존율을 3 2 (

로 낮출 경우 의 외화절약 효과가 기대된다20 )

- 38 -

제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과3333

제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행1111

드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정1 OPC1 OPC1 OPC1 OPC

레이져 프린터는 복사기의 건식 방식 원리를 이용하여 인쇄하는 프린터이다 내부

구성은 컨트롤러부 엔진부 인쇄부로 나뉘어져 있으며 컨트롤부에서는 컴퓨터로부

터 전송된 데이터를 인쇄할 페이지에 영상을 만들어 프린터 엔진부분으로 전달한

다 전달되 영상은 엔진 부분의 레이져 다이오드 회전 다면경 렌즈 프리즘장치

레이져 빔 센서 등의 장치를 거쳐 인쇄부분의 감광 드럼에 투사가 된다 다시 투사

된 영상은 감광 드럼에서 형성된 엔진 옆에 있는 용지에 옮겨서 영상을 인쇄한다

그 후에 인쇄된 용지는 고열 압착롤러에 압착되어 최종적으로 용지에 인쇄된다 레

이져 프린터는 저소음과 고품위 인쇄 다양한 서체와 고속인쇄 등의 장점을 가지고

있으며 제한된 용지사용과 유지 비용이 비싸다는 단점을 가지고 있다 그림 는 레 5

이져 프린터 카트리지의 분해도 및 주요 부품의 위치를 나타낸 것이다

그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도5555

- 39 -

레이져 프린터의 원리는 크게 단계로 크리닝 대전 노광 현상 전사 정착으로6

나눌 수 있으며 다음은 각 단계에 대한 설명이다

1 2 3

4 5 6

크리닝 이 단계는 이미지 진행의 처음 단계로 물리적 또는 전기 크리닝 진행을1

통해 새롭게 드럼에 이미지가 맺히도록 준비하는 단계OPC

대전 드럼 크리닝이 끝나면 로부터 읽혀진 정보를 레2 laser scanning unit (LSU)

이져빔을 쏘아 이미지를 드럼에 맺히도록 조건을 마련해 주거나 대전을 걸어 줌

노광 드럼 표면에 레이져빔이 전달되는 부분은 잠상이 맺히게 되며 드럼은 전3

류가 통할 수 있는 알루미늄 원통과 감광물질이 표면에 코팅되어 있으므로 빛을 받

은 부분에 이미지가 맺히게 됨 또한 드럼에 나타난 이미지 부분은 이 다음 단계에

서 토너를 끌어 당기게 됨

현상 잠상 이미지가 드럼 표면에 나타나며 현상 롤러는 토너분자를 드럼 표면4

에 전달하는 역할을 하며 닥터 블레이드는 토너량을 조절해 줌

- 40 -

전사 드럼 이미지에 토너 부분이 용지 쪽으로 전사 됨5

정착 토너가 묻은 용지가 히팅롤러와 압력롤러를 거쳐서 종이에 영구적으로 고6

착되게 함

가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도 OPC OPC OPC OPC

토너카트리지의 핵심 부품중 하나인 드럼은 표면의 마모가 증가함에 따라 드OPC

럼의 의 두께가 감소하며 피로도가 증가하는 것으로charge transport layer (CTL)

보고되고 있다 따라서 폐토너카트리지의 재제조시 이러한 관점에서의 부품에 대한

고찰이 매우 중요하게 된다

일반적으로 드럼은 의 표면전위를 갖도록 대전되며 이때 토너 입자-600 ~ -700 V

들을 밀어낸다 이는 인쇄 시 영역으로 나타나는데 이 부분을 백색전위 white

라고 불린다 그러나 대전능력이 저하되면 인쇄물의 백색부분(white potential V0)

에 불규칙적으로 토너가 유입되어 인쇄물에 그대로 전달되게 되면 이를

라고 한다 현상이 진행되면 초기 증가율 대비 증가background Background 10

될 때마다 토너 소비량도 증가되며 토너카트리지 수명을 단축시키는 원인이10

될 수 있다

자외선이 완벽하게 차단된 항온 항습 습도 이하 의 에서 특수광을 ( 36 ) Clean-room

설치하고 정전기가 방지된 상태에서 카트리지를 완전 분해한 후 마모되거나 손상

된 중요 부품들을 교체하여 특수 에 의한 재생산만이 새것을 능가하는Kow-How

품질을 가능케하는데 일부업체에서 재생한 토너카트리지는 원가만 낮춰 만들어지므

로 품질상의 문제점이 발생되어 프린터 수명을 짧게 할 수도 있다 토너는 기존에

들어있는 잔여물을 전면적으로 집진기로 세척 흡입 하여 완전 제거한 후 폐토너 카( )

트리지 및 중요부품을 교체한다

회 사용 가능하므로 상태에 따라 재활용 또는 교체한다 생산공정OPC Drum 2-3

에서 핵심인 토너가 흩어지지 않도록 마감을 하는 집진 수집된 폐토너를 전Unit

량 회수해 밀폐용기에 보관 폐기물 위탁처리업체에 처리케하는 세심한 배려도 환

경오염 방지를 위한 중요한 부분 중의 하나이다 재활용 현상기의 품질유지를 위한

승부관건은 소비자가 사용 후 폐기되는 폐현상기 폐카트리지 및 드럼 포함 수거( )

의 구축과 다양한 프린터 기종에 맞는 토너성분 분석에 달려 있다 프린터System

기종에 맞지 않는 토너카트리지나 마모성 부품이 적시에 교체되지 않을 경우에는

프린터 제품을 고장이 발생할 수 있다

- 41 -

그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정6 OPC 6 OPC 6 OPC 6 OPC

폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석2222

가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석

적외선 분광분석은 년 영국의 에 의해 개발된1800 F W Hershel dispersive IR

에 의해서 시작되었으며 최근에는spectromer FT-IR (fouirer transform infrared)

의 개발로 인해 활발한 연구가 진행되고 있다 적외선 분광분석의 원spectrometer

리는 적외선이 시료를 통과할 때 에너지가 분자간 원자내의 진동에너지와 일치하여

시료의 분자구조에 따른 특성 흡수 영역을 형성함으로서 이를 통해 정보는 얻게 된

다 적외선 분광분석은 시료의 정성 및 정량분석 물질의 구조확인 화학반응

연구 표면화학분석 등에 이용되고 있고 특히 플라스틱 물질의 정량 정성kinetics

분석 및 배향성 연구에 아주 유용하게 사용되고 있다

- 42 -

그림 은 기어부분 의 고분자를 정성분석한 의 분석결과로7 (sample2) FT-IR

2978cm-1 2920cm-1

1468cm-1 1382cm-1

1236cm-1 1087cm-1

892cm-1등의

특성 피크로 추정컨대 사용된 고분자 물질이 로 판단된다 그림poly(oxymethylene)

도 마찬가지로 의 고분자를 정성분석한 결과로2 sample3 2965cm-1

2918cm-12849cm-1

1768cm-1 1503cm-1

1219cm-1 1187cm-1

1159cm-1

1013cm-1 828cm-1

등의 특성피크가 관찰되었으며 결과적으로 polycabonate (PC)

의 특성피크로로 판단된다

나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석

열분석 이란 물질의 물리적 변수 를 온도의(thermal analysis) (physical parameter)

함수로 나타내는 분석 방법이다 즉 물질의 온도를 일정하게 변화시킴에 따라 나타

나는 열적특성 변화를 분석하는 것이다 이때 어떤 물리 변수의 변화를 볼것인가에

따라 여러 가지 방법이 존재한다 플라스틱의 열분석에는 대표적으로

와 가 이DSC(Differential scanning calorimetry) TGA(Thermo gravimetric analysis)

용된다 는 플라스틱 시료의 온도 열량변화 데이터로부터 시료의 물리적 화학 DSC

적 성질을 확인할 수 있다 또한 피크의 위치 모양 개수 등으로부터 정량적인 정

보들을 얻을 수 있으며 피크의 면적으로부터 열량변화의 정량적인 정보를 얻을 수

있다 으로부터 플라스틱 시료의 유리전이온도 결정화온도 녹는 DSC thermogram

온도 냉결정화온도 등의 정보를 확인할 수 있다 는 일정한 속도로 온도를 변 TGA

화시켰을 때 일정 시간동안에 일어난 시료 무게의 변화를 측정한다 에 의한 TGA

질량 온도 곡선은 플라스틱 시료의 열안정성 및 물질의 구성비 등을 확인할 수 있-

그림 는 의 분석결과 이다 약9 sample 2 TGA (Thermo gravimetric analysis) 30

0 부분에서 열분해가 일어나기 시작하며 344에서 중량감소 온도를 보인10

다 약 430이상이 되면 모든 고분자물질이 열분해 되는 것을 확인 할 수 있다

그림 은 의 데이터로 용융온도10 sample 2 DSC(Differential scanning calorimetry)

는 16664임을 확인하였다 는 결정성 고분자로 그래프에서 확인 sample 2 TGA

하듯이 약 300 이상의 온도에서도 분해가 되지 않는 열안정성을 보이나 약 에130

서 고분자가 녹기 시작하고 약 에서 완전하게 용융되는 것을 확인 할 수 있다170

는 약 이하에서 안정한 고분자 물성을 가지는 것을 확인하였다sample 2 130

- 43 -

그림 은 의 데이터로 초기 부터 중량감소가 일어나기 시작하며11 sample 3 TGA 430

중량감소온도는 를 보인다 정도에서 약 를 잔존율을 보인다 그10 485 540 20

림 는 의 데이터로서 는 비결정성 고분자로 에서 유리12 sample 3 DSC sample 3 119

전이 온도를 보이는 것을 확인하였다 데이터에서 확인하듯이 는 TGA sample2 400

이상의 온도에서도 분해가 되지 않는 열안정성을 보이나 데이터에 의해 이DSC 120

상의 온도에서는 고분자의 물리적 강도가 약화됨을 확인할 수 있다

- 44 -

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)

- 45 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)

- 46 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)

- 47 -

최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정3333

가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정

본 실험은 최적의 세정용매 조건을 찾기 위하여 기존의 상용용매 제품과A Benzene

용매를 이용하여 최적의 성능을 갖는 배합비를 확인하고자 하였다Toluene Xylene

표 은 상용용매 와 각 용매들의 세정속도를 나타내었다 상용용매 는 분 초의6 A A 3 30

세정속도를 보이는 것을 확인 할 수 있었다 그러나 상용용매 와 A Benzene Toluene

의 용매를 적절히 배합하면 약 분에서 분 초의 시간을 단축하는 효과를 나Xylene 1 1 20

타내었다

표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도6666

번호번호번호번호 함 량함 량함 량함 량 시 간시 간시 간시 간

1 상용용매 A 분 초3 30

2 Methylene Chloride 분이상8

3 m-Cresol 분이상8

4 Xylene 분이상8

5 Toluene 분이상8

6 Benzene 분이상8

7 상용용매 A Xylene (7030) 분 초2 30

8 상용용매 A Toluene (6040) 분 초2 40

9 상용용매 A Benzene (6040) 분 초3 20

10 상용용매 A m-Cresol (7030) 분 초3 20

11상용용매 A Xylene Toluene

(60436)분 초2 30

12상용용매 A Xylene Benzene

(60436)분 초2 40

13상용용매 A Toluene Benzene

(601624)분 초2 10

- 48 -

상용용매 는 약 초의 세정속도를 보이나 상용용매 과 자일렌의 일 때 약- A 210 A 8020

초의 세정속도를 보임150

상용용매상용용매상용용매상용용매 A XyleneA XyleneA XyleneA Xylene

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene

- 49 -

상용용매 과 의 비가 일 때 약 초의 세정속도를 보임- A Toluene 6040 140

상용용매상용용매상용용매상용용매 A TolueneA TolueneA TolueneA Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AToulene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene

- 50 -

상용용매 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- ABenzene 6040 195

상용용매상용용매상용용매상용용매 A BenzeneA BenzeneA BenzeneA Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ABenzene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene

- 51 -

상용용매 와 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- A m-Cresol 7030 200

의 함량이 증가할수록 점도의 증가로 인해 세정속도가 증가함- m-Cresol

상용용매상용용매상용용매상용용매 A m-CresolA m-CresolA m-CresolA m-Cresol

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도Am-Cresol OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC

- 52 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Toluene

함량별 세정속도는 초로 거의 일정하게 나타남- 160~170

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneToluene OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC

- 53 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장 빠- AXyleneBenzene 60436 60832 601228

른 초로 세정속도를 보임160~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC

- 54 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Toluene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장- ATolueneBenzene 601228 601624 602020

빠른 초로 세정속도를 보임130~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ATolueneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC

- 55 -

이상의 기초실험 결과로부터 폐 드럼 유기코팅층의 박리에 대한 기초자료를 확OPC

보하였다 기존의 박리액은 제푸믜 균일성 즉 품질 측면에서는 우수한 성능을 보이

고 있으나 사용시간 측면에서는 다소 미흡한 점이 있었다 따라서 본 기초실험결과

를 바탕으로 폐 드럼 유기코팅층의 박리 처리공정을 기존의 단계에서 단계OPC 5 3

로 공정을 개선함으로써 매우 향상된 생산성을 도모할 수 있었다 그림 은 기존 20

의 공정의 개념도와 개선된 공정의 개념도 및 제조된 박리조 차 를 나타낸 것(1~3 )

이다

그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진20 20 20 20

아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화4444

가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리

도금이나 아노다이징에서의 전처리는 양호한 제품이 생산 될 수 있느냐 하는 것이

관건이라고 볼 수 있다 그러므로 무엇보다도 주요한 부분이라 할 수 있다 전처리

는 기계적인 전처리와 화학적인 전처리가 있으며 다음은 화학적 처리법에 관한 주

요 내용이다

- 56 -

산세정산세정산세정산세정1)1)1)1)

가공품이나 버핑 연마를 한 제품은 기름기가 많이 남아 있기 때문에 그대로 에칭조

에 투입하면 기름기에 의한 얼룩이 생기거나 그 부분에 착색이 되지 않는 경우가

종종 있는데 이것을 제거할 목적으로 된 제품을 피막조에 전기를 통전하고Racking

부스바에 제품을 걸어주면 기름기와 이 물질이 제거되어 에칭에서 좋은 결과를 얻

을 수 있다

에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리2) ( )2) ( )2) ( )2) ( )

에칭은 알카리에칭과 산성에칭 두 가지로 대별되는데 여기서는 알카리 에칭만을 다

룬다 알카리 에칭은 일반적으로 를 사용하는데 는 알루미늄을 잘 용 NaOH NaOH

해하고 그때 발생하는 수소가스에 의한 물리적으로 흡착하고 있는 유지유를 제거하

며 표면을 아름다운 색으로 가꾼다

알카리 에칭조의 온도는 65~70 정도가 적당하며 에칭시간은 가공상태와 표면조

도 샌딩유무 등 횟수 변화에 따라 시간을 적절히 조절해야 한다 에칭시간은 약품의

농도 및 온도에 따라 탄력적으로 운용할 수 있으며 첨가제를 첨가하여 에칭면의 평활

성을 잘 조절 해 주어야 한다

중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거3) ( )3) ( )3) ( )3) ( )

에칭 후 수세를 하면 알루미늄 표면에 여러 가지 색의 재질별로 틀림 찌꺼기가 낀다( )

이것을 스머트 라고 한다 스머트는 피막이 진행되기 전에 제거되어야 하는데 이 공정

을 중화처리라 한다

에칭을 알카리 에서 했으므로 중화처리는 산성에서 해야 하는데 이때 사용하는(NaOH)

약품은 68 HNO3 질산( ) H2 물 의 비울을 로 하여 실온에서 침지해서 흔들어O ( ) 11

주면 깨끗이 제거할 수 있는데 재료에 따라 약간 차이는 있지만 계열인 경우 스커트50

를 완전히 제거하지 않으면 피막 후에도 스머트가 그대로 남아있어 스폰지나 보루로

제거해주어야 하는 번거로움이 있기 때문에 철저히 제거해야 하며 공정인Chromate

경우에 완전히 제거가 되지 않으면 좋은 제품을 얻을 수 없다

화학연마화학연마화학연마화학연마4)4)4)4)

- 57 -

화학연마란 외부의 전류를 사용하지 않고 광택연마를 행하는 방법으로 제품에 광택을

요하거나 표면에 이물질을 제거하기 위하여 행하는 공정이다 고광택을 요하는 외장재

쪽에 많이 이용되며 장비부품에서도 전체적인 흐름에 따라 변화하는 추세에 있기 때문

에 두꺼운 제품이나 얇은 제품 큰 제품과 작은 제품에 있어 연마시 항상 주의를 요하

며 적정한 온도를 유지하고 농도관리를 재질에 따라 잘 해 주어야만이 고품질을 보장

할 수 있다

액을 조정하는 방법에는 인산 황산 질산법 인산 질산법 인산 황산법 등이(1) - - (2) - (3) -

있으나 인산에 질산을 넣으며 후해가스가 많이 발생하므로 번 방법이 적당하다고 (3)

생각되며 현장에서도 인산 황산법을 선호하고 있다 액의 처리 조건 중 온도는 -

고루 사용할 수 있고 처리조 재질은 을 사용하여 보강을 충분히100~140 SUS 310L

하여 주어야 한다

전해연마전해연마전해연마전해연마5)5)5)5)

전해연마란 화학연마에서 알루미늄 표면에 광택을 내는데는 한계가 있으므로 그 이

상의 고광택을 원할 경우 행하는 공정이다 전해연마 시 제품의 표면은 어느 부분이라

도 정밀하고 세밀하게 조건이 같고 액의 온도도 균일해야 한다 또한 제품 표면에 발

생하는 기포를 제거하기 위해 강력한 에어 교반이 필요하므로 제품을 간간하게 고정해

야 한다 전해연마의 방법에는 황산인산법 광염소산초산법 진동전해연마법 등이 있

소결소결소결소결6)6)6)6)

전처리를 행함에 있어 작업자가 에칭시간과 화학연마시간을 어떻게 설정하느냐 함에

따라서 제품의 품질을 판가름 하게 된다

일반적으로 아노다이징에 사용하는 모든 설비는 최대용량의 선에서 사용하는 것 70

이 가장 바람직하다 작업을 진행함에 있어 복장은 항상 작업하기에 적합한가를 판단

하고 거추장스럽지 않은지 현재 공정에 맞는 보호구를 사용하고 있는지 본인 스스로

가 준비하고 확인해야 한다

나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화

- 58 -

황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성1)1)1)1)

경제성-

전해질로써 값싸고 공업적으로 안정하게 제조되는 황산(H2SO4유산 을 사용하는 것 전)

해조작이 다른 방법에 비해 간담함 전해 전압이 낮고 소비전력이 적게 드는 것 전해액

에 독성의 물질이 포함되어 있지 않고 의 걱정도 없기 때문에 폐액처리가 BOD COD

용이한 것등으로 가장 싸고 경제적인 양극산화 처리법으로 넓게 이용되고 있다

투명성-

얻어지는 피막은 다른 전해액에서 생성되는 피막에 비해 투명성이 높고 많은 실용합금

에 대해 무색의 피막을 형성한다 전해연마 화학연마 등의 광휘처리 후의 양극산화 피

막처리로 적당하다 또 무색의 피막은 염색 착생에도 좋다 피막의 투명도는 순도가

높은 알루미늄 일수록 양호하다 합금 원소의 는 피막의 투명도에 거의 영향이 없지 Mg

만 규소 철 망간 등은 투명도를 저하 시킨다(Si) (Fe) (Mn)

염색성-

얻어지는 피막은 활성도가 높고 염료의 흡착성이 좋기 때문에 유기 무기 염료에 의한

염색 인쇄가 용이하다

내식성 내마모성 및 경도-

내식성 내마모성이 양호하고 경도가 높은 피막을 얻을 수 있다 건축자재 공업제품 가

정용품 네임 프레이트 기계부품 장식품 등의 분야에서 요구되는 성능을 만족시켜 널-

리 이용되고 있다

피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계2)2)2)2)

표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건7777

- 59 -

표 에 표시된 수치는 어디까지나 공업적으로 유용한 피막을 얻는 범위이며 이 조건7

내에서 용도에 맞는 성능을 얻을 수 있는 처리 조건을 설정할 필요가 있다 황산 피막

은 용해성이 강한 상을 전해액으로 하기 때문에 처리 조거의 성능에의 영향은 대단히

크다 또한 각종 처리 조건이 피막과 욕 조건에 미치는 영향은 표 와 같다 2

표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향8888

경질피막법경질피막법경질피막법경질피막법2)2)2)2)

경질 양극산화 피막-

알루미늄 및 그 합금을 양극산화해서 화성한 피막은 종래 그 내식성을 이용하기도 하

고 착색 등에 의해 장식 목적에 이용하는 것이 주된 용도였다 그러나 최근에는 종래

의 양극산화 피막을 개량해 두껍고도 단단한 것을 얻을 수 있게 되었고 이미 경질 양

극산화 피막으로써 넓게 이용되며 그 우수한 특성을 발휘하고 있다

이 가볍고도 가공성이 좋은 금속과 표면에 화성되는 극히 단단한 피막과를 합쳐서 이

용하면 금후 더욱 용도를 확대할 수 있을 것으로 기대된다 규격으로는 30 이상의 피

막에 대해서도 품질이 규정되어 있지만 경질양극산화피막이라고 불려지는 것은 특별

한 규격이 있는 것은 아니고 일반적으로 표 에 표시하듯이 경도나 내마모성이 큰3 20

이상의 두꺼운 피막을 경질 양극산화 피막이라고 부르고 있다

- 60 -

표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류9999

피막 화성법피막 화성법피막 화성법피막 화성법3)3)3)3)

경질 양극산화 피막 화성법의 초기 연구는 종래 일반의 피막 화성에 사용되어온 황산

용 및 수산욕으로 실용화되어 왔다 그 후 양극산화 처리 기술의 진보와 함께 여러가

지 욕조성 및 화성 조건이 연구되어 황산용법 황산 수산혼합욕법 수산욕법 외에 각

종의 무기산 유기산 방향족설폰산 알코올 등을 혼합 또는 첨가해서 몇 가지에 방법

이 개발되었다

이들의 방법의 공통점은 종래의 아노다이징 화성 조건과 다른 필수 조건으로서 고전

류 밀도 저온 교반의 조건을 충분히 만족시키는 것이다 전류밀도를 보통 화선의 3

부로 하고 피막의 생성을 단시간에 행하여 전해액에 담겨있는 시간을 가능한 한2~5

짧게 하는 것이다 또 전해액에 의한 피막의 용해를 억제하기 위해서는 액온을 낮게 하

고 전해에 의해서 발생하는 열을 교반에 의하여 확산해 나가는 것이 중요하다 따라서

황산액과 같은 부식이 심한 전해액을 사용하는 경우에는 욕온도를 이하로 냉각해10

용해를 억제하는 것이 보통이다

황산욕에 수산을 비롯한 우기산등을 첨가하는 것도 있으며 비교적 고온에서 피막화성

이 가증하다 그러나 이들 수종의 첨가제를 가한 욕은 조성이 복잡하고 관리가 어려운

문제점이 있다 더욱 경질 아노다이징 피막을 화성하는 경우에 일반적으로 사용하고

있는 직류 대신에 트수전류파형을 적용하는 것도 피막 품질의 향상에 효과가 있다 예

를 들면 전류회복 현상을 이용한 것 주기적으로 극성을 변환시켜 부전류를 흘리면서

피막을 화성하는 전류 반전법 등이 있다

- 61 -

그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진21 ( ) 21 ( ) 21 ( ) 21 ( )

재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험5555

그림 는 드럼수명 측정 시험결과에 사용된 장비 사진이며 그림 는 조도측정에 사21 22

용된 장비의 사진이다

그림 는 조도실험결과를 나타낸 것이다 단면곡선에서 기준길이를 취하여 다24 ~ 27

섯 번째 높은 산과 다섯 번 째 깊은 골을 지나는 두 직선사이의 간격을 나타내는 점10

평균 거칠기 는Rz 10~18 값을 확인하였다 단면곡선에서 중심을 긋고 그 골에

해당하는 부분을 중심에 대해서 대칭 변환 후 구해지는 평균높이를 나타내는 중심

선 평균거치기 는 의 고른값을 확인하였다Ra 012~022

그림 은 재제조된 드럼카트리지의 성능시험 결과 값을 나타낸 것이다 그림 에30 30

서 보는 바와 같이 최종 사용가능한 용지의 장수는 약 장으로 나타났다 이12000

는 정품 토너 용량이 약 천장인것을 감안할 때 재제조시에도 사용가능한 것을 확3

인하였다

- 62 -

그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진22 22 22 22

그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진23 23 23 23

- 63 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과24 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과25 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 2

- 64 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과26 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과27 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 2

- 65 -

그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과28282828

- 66 -

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222

가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정

- 67 -

제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도4444

기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표 가중치가중치가중치가중치평가기준평가기준평가기준평가기준 평가방법평가방법평가방법평가방법

평가기관 등평가기관 등평가기관 등평가기관 등지원전지원전지원전지원전 지원후지원후지원후지원후

도금두께 20 불균일 4-6 실제품성능평가

표면조도 15 불균일15-17

실제품성능평가

감광코팅층 용해속도 30 12

mincycle

8

mincycl

e

자체평가

세정공정 최적화 모듈설계 및 구축 15 - - 현장실사

드럼 사용 수명OPC 20 -12000

pages성능평가

- 68 -

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

드럼의 감광코팅층 제거용 최적 용매 및 혼합용매의 기술지원은 생산량과 직OPC

접적으로 연관되어 있어 향후 주 삼텍의 매출신장으로 이어질 것으로 판단된다 ( )

이는 현재 비철금속의 원자재 상승으로 인해 토너 카트리지 재제조 업계의 원가인

상이 유발되고 있어 재제조된 고광택 드럼의 안정적인 공급은 재제조 업계의OPC

안정화를 이룩할 수 있음 또한 현재 전부 수입에 의존하는 알루미늄 드럼의 OPC

간접적인 수입대체효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다

- 69 -

Page 17: 아노다이징기술을이용한고광택감광드럼 재제조공정의양산화기술지원 · 과제보유번호 연구기관 2007.07.01~2008.06.30 연구사업명 부품소재전문기업기술지원사업

- 17 -

제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요제 장 사업의 개요1111

제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성제 절 기술지원 필요성1111

아노다이징의 개요아노다이징의 개요아노다이징의 개요아노다이징의 개요1111

가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징가 알루미늄의 특징

알루미늄 금속은 대기 중에서 자연적으로 표면에 산화알루미늄 피막이 생성되어 소

자를 보호하므로 내식성이 우수하고 연전성도 우수하며 성형 절삭 가공도 용이하

다 순수 알루미늄을 주성분으로 하여 구리 마그네슘 니켈 망간 규소 아연 등을

첨가하여 제조한 알루미늄 합금은 연신성 및 인발성이 우수하고 가벼우며 튼튼하

고 미관이 수려한 특성 때문에 알루미늄재 알루미늄 알루미늄 합금 는 다양한 용도( )

로 사용되며 이러한 알루미늄재의 표면처리를 기술화하여 내구성 및 내식성이 우

수한 소재로 가공하는데 이용된다

알루미늄은 철 다음으로 많이 사용되고 있는 제 의 금속재질로서 성장하고 있는 금2

속이며 알루미늄의 사용처는 다음과 같다

고층건물의 건축자재용 내외장재-

자동차의 내외장재 및 구조물-

항공기용 내외장재 및 구조물-

선박의 내외장재 및 구조물-

전기통신기기의 외장형 패널 내장형 케이스-

컴퓨터의 내외장재-

군사기물 용도-

광학 부품 용도-

음향기기의 프론트 판넬-

각종 기계부품-

필기구를 비롯한 사무용품-

주방용품을 비롯한 다양한 가정용제품-

- 18 -

각종 장신구 및 화장품 용기-

나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사

알루미늄은 규소(SiO2 에 이어 지각표면층에 가장 많이 매장되어 있는 원소이며 알)

루미늄 산화물로서 생긴 귀금속 종류로는 루비 사파이어 등이 있다 알루미늄은 대

략 년 전부터 산업용으로 널리 활용되기 시작하였다120

알루미늄은 년 영국의 과학자인 험프리 데이비1807 (Humphry Davy 1778~1829)

에 의해 발견되었으며 험프리 데이비는 황산 알루미늄과 탄산카리움의 복합염인

명반에 포함되어 있는 융체를 전기분해하여 알루미늄을 분리하고자 최초로 시도 하

였으나 실패 하였고 그 이후 년 덴마크의 한스 크리스찬 엘스테드 1825 (Hans

가 염화알루미늄을 카리움 아말감으로 환원하여 최Christian Oersted 1777~1851)

초로 알루미늄의 분리에 성공 하였다 년 독일의 프리드리히 뵐러 1827 (Friedrich

는 염화알루미늄을 카리움으로 환원하여 알루미늄 분말을 얻Wohler 1800~1882)

었고 년 보다 순수한 알루미늄을 얻어 비중 및 화학적 성질을 측정하였다 1845

년 프랑스의 생트클레드빌1854 (Henri Etienne Sante-Claire Deville 1818~1881)

은 뵐러의 방법을 개량하여 나트륨에 의해 알루미늄을 분리하였다 년 영국의 1859

가하트가 드빌의 방법에 의해 알루미늄의 제련을 시작하였으며 년 미국의 찰 1896

스 마틴 홀 은 빙정석을 용제로 하여 알루미늄을(Charles Martin Hall 1863~1914)

녹여 그 용액을 전기분해하여 알루미늄을 환원 추출 하였다 이 방법은 현대의 알

루미늄 전해법의 기초가 되는 방법이었다

같은 시기에 프랑스의 화학자 폴 에루 (Paul Louis Toussaint Heroult

도 같은 방법으로 알루미늄을 추출하였다 그래서 이 방법을 홀 에루1863~1914) -

법이라고 명명하였다 이후 년 오스트리아의 칼 죠셉 바이어가 규산분이 적은 1888

보오크사이트를 알칼리로 용해하여 알루미나를 추출하는 방법을 고안하였다 이 방

법은 순도가 높은 산화알루미늄을 경제적으로 얻을 수가 있는데 수산화나트륨 수

용액과 가온 가압반응 시켜 알루민산나트륨 수용액을 만들어 보크사이트의 불순물

인 규소 철 티탄의 산화물을 불용성 잔재로 남기고 카올린계 반응성 실리카는 탈

규소 반응에 의해서 불용성 알루미노규산알칼리염을 만든다 여과된 알루미난나트

륨 수용액은 냉각한 다음 수산화알루미늄 결정의 종자를 가해서 교반 방치하면 가

수 분해하여 수산화알루미늄으로 분리하고 모액은 조정모액으로서 보크사이트 용

해공정에 순환 사용된다 가수분해하여 석출한 수산화알루미늄은 회전로에서 가열

되고 탈수하여 순도가 높은 산화알루미늄을 제조할 수 있다 이 방법을 바이어 방

법이라고 하며 오늘날 알루미늄 산업의 기초가 되는 것이다

- 19 -

다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질

알루미늄의 물리적 화학적 성질은 표 과 같다1

표 알루미늄의 성질표 알루미늄의 성질표 알루미늄의 성질표 알루미늄의 성질1111

분류분류분류분류 특성특성특성특성

기호 Al

원자번호 13

원자량 269815 gmol

비중 270

융점 6597

선열팽창계수(20 ) 239 micro-in

열전도도(20 ) 053 cal cm per 20 sec

비열(20 ) 0215 calg

전기저항 2655 microhm-cm

공간격자 면심입방격자 a=4043 Å

용해 알칼리 염산 황산 등

불용해 질산 아세트산 암모니아 등

또한 다음과 같은 알루미늄은 소재로서 우수한 특성을 지니고 있다

- 20 -

은백색의 광택을 가지는 부드러운 금속이다-

전성이 풍부하여 박막화하기 용이하다-

가공성에 필수적인 연성이 풍부하여 다양한 형상의 제조 및 가공이 용이하다-

시중에서 판매되는 알루미늄은 의 순도이며 주요 불순물은 규소- 9800~9985

와 철이다

합금처리 열처리 등에 따라 인장강도를- 7~60 kgmm2로 조정 할 수 있어 용도

에 따라 적절한 강도를 선정할 수 있다

열전도성과 전기전도성이 우수하다-

비중으로 보아 전형적인 금속이다 알루미늄의 비중은 동이나 철금속의 으로- 13

서 각종 제품의 경량화 목적에 유리하다

공기 중에 방치하면 자연적으로 내식성이 우수한 산화 피막을 형성한다-

비금속인 질소 황 탄소 등과 직접 화학반응하여 질소화물 황화물 탄화물이 된-

족 할로겐인 염소와 브롬과 화학 반응하여 각각 염화물 브롬화물을 만든다- 7A

산에 녹여 염을 생성시킨다-

염기에 녹여 수소를 발생시켜 알루민산염을 생성시킨다-

무독성이고 식품류와 반응도 하지 않아 가정용으로 우수하다-

재활용이 다른 금속보다 용이하다-

라 양극산화 공정라 양극산화 공정라 양극산화 공정라 양극산화 공정

알루미늄은 원래 활성적인 금속으로 공기 중에 노출되면 자연적 산화피막이 형성된

다 그러나 이것은 알루미늄 상의 도금 및 다른 금속의 코팅을 불가능하게 만든다

이런 자연 피막은 공업적 이용가치도 적으므로 인공적으로 더욱 두껍게 하여 10

이상의 산화피막을 만들며 이러한 과정을 양극산화라고 한다

양극산화 는 알루미늄을 전해액에서 양극으로 하고 전기를 통하여 양극(anodizing)

에 발생하는 산소에 의해서 알루미늄 면이 산화 되어서 산화알루미늄(Al2O3 피막이)

형성되게 된다 산화알루미늄 (Al2O3 피막은 투명 또는 반투명으로 내식성이 뛰어)

나고 다공질이어서 여러 가지 색으로 염색 가능할 뿐 만 아니라 알루미늄의 순도가

높을수록 아름답고 광택이 좋은 피막을 얻을 수 있어 공업용은 물론 장식용으로도

많이 사용되고 있다

- 21 -

양극산화를 포함한 모든 표면처리의 제조공정은 전처리 양극산화 혹은 표면처리

후처리로 크게 나눌 수 있다 전처리 공정은 가공소재의 표면에 있을 수 있는 오염

물질과 공정중이나 이송 중에 발생할 수 있는 오염 물질을 모두 제거 하여 표면처

리가 용이하도록 하는 과정이다 전처리 과정을 거친 가공소재를 양극 산화 한 후

후처리를 한다 후처리는 양극산화 후 생성된 양극파막상에 외관성과 장식성의 부

여 또는 내식성 및 내마모성과 같은 기능성을 향상하기 위한 처리 이다

양극상에서 일어나는 반응은 법칙에 의한 반응과 법칙에 따르지 않Faraday Faraday

는 반응으로 구분할 수 있다

전기 정련 또는 전기도금에서 가용성 양극의 용해기구는 위와 같지만 양극 산화의

경우에는 알루미늄은 위와 같은 기구에서는 용해되지 않는다고 한다

활성층과 전해액과의 경계면에서 OH-가 방전해서 산소가스가 발생하고 전자는 피

막을 통해서 알루미늄 양극에 흡수된다 알루미늄을 1 ampdm2정도의 전류밀도

로 전해할 때 순수한 알루미늄의 경우에는 산소가스의 발생이 보이지 않지만 알루

미늄합금의 경우에는 통과전기량의 통상 경우에 따라서는 이것 이상에10 ~20

상당하는 산소가스가 발생한다 10 ampdm2과 같은 고전류밀도에서 전해하면 순

수한 알루미늄의 경우에도 알루미늄의 산화에 요구되는 이상의 과잉 산소가 가스로

서 발생한다

이온이 피막을 이동함에 따라 산화반응이 진행한다고 생각된다 가동이온중에는

H+ Al+++ O--

OH-외에 전해질의 음이온이 있다고 생각되고 이것의 거동에 대해

서는 여러 견해가 있다

알루미늄의 양극에서 수소를 생성하는 것은 두 극의 가스 중에 수소가스를 함유하

고 있고 황산법의 경우 황화수소를 발생으로 확인할 수 있다 비슷한 현상은 저전

장에 대한 연구결과 예를들면 알루미늄을 등의 수용액 중에서 양극 분극하면 NaCl

법칙에 기초를 두어 전해전류로부터 계산된 값보다 과대한 속도Feraday 10~20

로 용해하고 수소의 발생을 수반하는 것으로 알려져 있다

특히 알루미늄의 양극산화는 법칙에 따르는 반응으로서 그 양극산화 방정Faraday

식은 다음과 같다

- 22 -

마 피막의 구조마 피막의 구조마 피막의 구조마 피막의 구조

다공성 양근산화 피막의 구조에 대해서는 그 모델이 여러 가지가 발표되고 있으나

가지의 대표적인 모델로 나타낼 수 있다3

그림 의 는 년에 제출된 등의 모델로서 전자현미경 관찰에 비해 미1 (a) 1953 Keller

세골 셀 활성층 및 벽의 구조를 나타내고 그것에 기하학적 칫수를 부여한 획기적

인 것으로 기본적인 형성에 있어서는 현재도 큰 변화가 없다 그림 는 (b) Akabori

의 모델로서 활성층은 약 50Å의 알루미늄을 과잉으로 함유하는 Al2O3로 이루어져

있으며 셀의 성장에 따라 각 셀간에 이 알루미늄을 과잉 함유한 Al2O3의 층이 개재

한다고 한다 또한 미세공단 면의 형태는 수산피막에서는 거의 원형이지만 환산피

막에서는 복잡한 형상을 나타낸다고 보고되고 있다 그림 는 년에 발표된 1(c) 1962

의 콜로이드 모델로서 다공성의 의미를 기하학적인 기공에 중점을 두지 않Murphy

고 산화물의 콜로이드적 성질의 변화에 의해 설명한 것으로 알루미늄 소지에 가장

가까운 쪽은 완전히 무수 Al2O3이지만 외측으로 감에 따라 미세한 산화물 콜로이드

입자의 외면에 물 및 기타 이온이 흡착하여 전도성을 가지는 부분으로 형성된다

의 모델(a) Keller 의 모델(b) Akabori 의 콜로이드 모델(c) Murphy

그림 양극산화피막의 구조 모델그림 양극산화피막의 구조 모델그림 양극산화피막의 구조 모델그림 양극산화피막의 구조 모델11111111

프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황2222

가 재제조산업가 재제조산업가 재제조산업가 재제조산업

- 23 -

재제조 은 고장 폐기 또는 교환된 물건을 회수하여 신제품과 같(remanufacturing)

은 상태로 만들어내는 일련의 과정을 의미한다 재제조는 제품의 수명을 연장시키

는 것과 같은 효과를 가지며 그 결과 폐기됨으로 인해 그대로 손실이 되는 원재료

에너지 및 노동력 등 생산요소를 크게 절약할 수 있다

미국의 경우 재제조는 산업에 따라 상이한 명칭으로도 불리는데 자동차부품산업의

경우에는 레이져 토너 카트리지의 경우는 타이어 재제ldquorebuildingrdquo ldquorechargerrdquo

조의 경우는 로 표현되고 있으며 대신ldquoretreaderrdquo ldquoremanufacturingrdquo

이란 표현이 사용되는 경우도 있다 재제조는 비교적 최근에 등장한ldquorecoditioningrdquo

개념으로 이와 유사한 개념으로는 재활용 재사용 수리 등이 있다 이러한 개념들

은 모두 못 쓰게 된 제품을 그대로 매립 소각 등의 방법으로 완전히 폐기하지 않

고 이를 다시 이용한다는 점에서 재제조와 유사하다 그러나 재제조와 재활용 재사

용 및 수리는 가치가 새로 창출되는 과정이 크게 상이하다

재활용은 폐제품이 원재료 생산에 다시 투입되는 것으로서 주로 신문지 유리병 및

알루미늄 캔과 같은 소비재가 대상이 된다 이러한 제품들이 소비가 된 후에 폐기

물 처리 과정에서 수거를 통해 회수되어 원자재 형태로 돌아가 제품생산 과정에 원

재료로 사용되는 것이 재활용 과정이다 수리는 고장 또는 성능 저하의 원인을 찾

아내어 문제된 부품을 고치거나 또는 교체하는 것을 의미한다

이에 비해 재제조는 생산된 제품이 성능 등 상품으로서의 모든 면에 있어서 신제품

과 거의 유사한 상태가 되도록 폐제품을 완전히 분해하고 부품을 수리 또는 교체하

고 검사를 하는 과정으로서 재활용 등에 비해 훨씬 확대된 개념이다 그러나 재제

조 개념이 이렇게 명확히 사용되고 있는 것만이 아니다 우리나라에서도 일부 분야

에서는 와 재제조와 같은 개념으로 사용되고 있고 일본의 경우에도 정책적rebuild

으로는 재제조 개념이 별도로 구분되지 않고 재사용 범주의 하나로 간주되어 사용

되고 있다 따라서 재제조품은 다음과 같은 조건을 만족시키는 제품이라고 말할 수

있다

재제조 제품의 주 구성 요소는 사용되다 폐기된 제품-

폐기된 제품은 그 부품의 성능이 충분히 판별될 수 있는 수준까지 해제-

중고제품의 부품은 철저히 세척되고 먼지와 부식이 없는 상태로 수리-

분실되었거나 결함이 있거나 부서진 또는 많이 닳아버린 부품들은 모두 정상적-

으로 기능을 할 수 있는 수준으로 수리가 되거나 또는 새 부품 재제조된 부품 또

는 성능이 정상적인 충고부품으로 교체

- 24 -

재제조된 제품의 모든 기능이 정상적으로 작동할 수 있도록 필요한 경우 각 부-

품에 대해 기계가공 재감기 재마감 또는 기타 필요한 조치가 취해짐

각 부품은 다시 조립되고 동종의 신제품과 동일한 성능을 갖는지 검사-

그림 내구재의 물질 순환 고리그림 내구재의 물질 순환 고리그림 내구재의 물질 순환 고리그림 내구재의 물질 순환 고리2 2 2 2

재제조된 상품의 특성 중 가장 중요한 것은 재제조품의 성능이 신제품에 비해 뒤떨

어져서는 안된다는 것이다 이러한 특성으로 인해 선진국에서는 재제조업체가 재제

조 제품의 품질을 보증하는 경우가 일반적이다 이렇게 제조된 재제조 제품들은 재

제조산업이 가장 발달한 미국의 경우 신제품 가격이 수준에서 판매되고45-65

있다 재제조의 개념은 원재 생산에서부터 원자재 제조과정에서의 가공 사용 재사

용 재제조 재활용 및 최종적인 폐기과정을 보여주는 생산과정에서의 물질 순환과

정을 살펴보면 보다 명확히 이해할 수 있다 그림 참고 ( 1 )

나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업

프린터 생산업체에서 판매하는 원제품에 비해 저렴한 가격대의 재제조 카트리지에

대한 수요가 증가하면서 토너카트리지 재제조산업은 호황에도 불구하고 무분별한

영세업체의 난립으로 여러 가지 문제점을 발생시켰다

- 25 -

사용 후 토너카트리지 재제조산업을 활성화에서의 장점은 부품공급 부담의 일정부

분을 재제조 제품으로 대체하여 부품공급 의무부담이 완화되고 에너지 및 자원은

원제품에 비해 이상 절약이 가능하다는 것이다 현재 우리나라의 사용 후 토너80

카트리지 재제조 관련 주요 문제점으로는 대부분의 업체가 재제조에 대한 개념 인(

식 의 결여에 기인하여 단순히 사용 후 토너카트리지를 닦아서 재충진하여 재사용)

하는 것이다 또한 사용 후 카트리지의 소유권 문제 지적재산권 문제 등으로 원제

조업체와의 분쟁이 발생할 가능성 또한 매우 높다 우리나라에서 재제조와 관련된

일반 현황 및 문제점은 다음과 같다

원토너 카트리지는 년 기준 만개가 판매 재제조 토너카트리지 생산량- 2003 184

은 만개 사용134

년 기준 원토너 카트리지 공급량 대비 재제조율은 로 추정- 2003 243

토너카트리지의 재제조시 원토너 업체의 상표를 삭제하지 않으면 현행 상표법-

및 부정경쟁방지법에 저촉될 소지가 있음

토너카트리지 원제조업체에서 사용 후 카트리지의 회수에 적극적으로 참여할 경-

우 회수된 카트리지를 물질 재활용에 앞서 재제조를 우선 고려하도록 하는 제도적

장치가 필요

현행 재제조 토너카트리지의 품질평가는 전문화된 표준 및 규격이 미완의 상태-

로 재제조 토너카트리지의 품질제고를 위한 법적 제도적 장치의 마련이 필요

토너카트리지 업체의 대부분은 종업원 명 이내의 영세 소규모 업체로 그 수- 3-4

는 약 개 이상으로 추정250

참여기업의 현황 및 애로 기술참여기업의 현황 및 애로 기술참여기업의 현황 및 애로 기술참여기업의 현황 및 애로 기술3333

주 삼텍은 기존의 재제조 업체들에서 행하여지고 있는 폐 프린트 카트리지 재활용( )

기술에서 탈피하여 폐 프린트 카트리지를 완전 분리 후 각각의 부품별 회수를 통

한 재활용 기술 및 아노다이징 공정을 도입한 고광택성 감광 드럼을 생산하고 있는

재제조 부품전문기업이다 일반적으로 폐 프린터 카트리지를 이용한 재제조 산업은

카트리지의 분리 후 회수된 의 간단한 표면처리 공정을 통한 재활용 기OPC Drum

술로 이미 유럽의 여러 선진국 및 국내 일부 기업에 의해 시도되어오고 있다 하지

만 기존의 공정을 탈피하여 회수된 폐카트리지를 선별lsquo rarr 부품관리 rarr 세정 rarr 고

광택 아노다이징rarr 고순도 알루미늄 회수 표면감광코팅 감광드럼 제조 등의 각rsquorarr rarr

공정을 통하여 폐카트리지를 이용한 감광드럼을 재제조하고 있으며 이에 대한 특허출

원을 완료한 상태이다

- 26 -

그림 토너 카트리지 재제조 공정그림 토너 카트리지 재제조 공정그림 토너 카트리지 재제조 공정그림 토너 카트리지 재제조 공정3 3 3 3

폐자원을 이용한 신규시장을 형성할 수 있는 재생자원화 기술을 보유하고 있음에도 불

구하고 국내 중소기업의 여건 상 전문 인력의 부족 및 기술습득의 어려움에 기인하여

그 기술적 한계를 극복하지 못하고 있는 실정이다 따라서 현 재제조 공정의 공정 최적

화 기술 드럼의 표면코팅 층의 제거 시 사용되는 신규 화학약품의 개발 그리고 생산

성을 극대화 할 수 있는 최적공정 설계에 대한 고급 전문 인력의 현장기술지도가 절실

한 상황이다

제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표2222

기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격1111

가 기술지원의 목표가 기술지원의 목표가 기술지원의 목표가 기술지원의 목표

폐프린트 카트리를 분리 세정공정을 통하여 얻어진 고순도 알루미늄을 아노다이징 기

술을 이용하여 고광택성을 갖는 감광 드럼의 고효율 회수공정 지원 및 드럼의 표면코

팅층의 제거 시 사용되는 각종 화학약품의 최적 배합비율과 최적화 공정기술 지원

- 27 -

나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격

공정개선공정개선공정개선공정개선 0신제품

제조기술0 품질향상품질향상품질향상품질향상 0

양산화양산화양산화양산화 0 시험분석 0 시제품 제작시제품 제작시제품 제작시제품 제작 0

제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용3333

세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용1111

감광코팅층 용해를 위한 용매 개발 및 적절한 혼합용매비율에 관한 기술지원

감광코팅층은 크게 세가지- (Blocking Layer Charge Generation Layer Charge

다른 필름으로 구성되어있다 따라서 세가지 필름을 동시에 제거할Transport Layer)

수 있는 용매 혹은 혼합용매에 대한 체계적인 기술지원

폐카트리지의 분해과정에서 발생되는 부산물의 분리공정 기술지원

수거된 드럼으로부터 고광택 고순도 알루미늄을 얻기 위한 전처리 분리공정- OPC

상에서 효과적인 플라스틱 기어부분과 분리기술 지원

합리적 세정공정 설계를 통한 폐 감광 드럼의 표면처리기술 지원

고생산성 세정공정을 위한 공정개선 기술지원-

고광택 특성을 갖는 아노다이징 공정기술 지원

드럼의 재제조 공정 합리화 방안 구축 지원OPC

기타 폐자원의 재활용 공정기술 지원

드럼이외의 부산물을 이용한 재활용 기술지원- OPC

화학물질을 동반하는 공정에서의 사용자 안전을 위한 반응원리에 대한 교육

합리적 공정운용을 위한 전문가 교육

기업의 품질시스템 구축을 위한 기술자문

제품의 신뢰성 향상을 위한 합리적 공정관리 시스템 구축 방안지원

- 28 -

기술지원의 목표기술지원의 목표기술지원의 목표기술지원의 목표 기술지원의 내용기술지원의 내용기술지원의 내용기술지원의 내용 기술지원범위기술지원범위기술지원범위기술지원범위

세정공정기술 확립

감광코팅층 분석-

고효율 용매 및 최적혼합용매-

고생산성 세정공정 설계기술-

아노다이징 공정 확립

아노다이징 공정분석-

최적 아노다이징 운전 조건확립-

고성능 전해액 구성 확립-

품질 신뢰성유지 시스템 구축-

기타 폐자원 재활용 기술

플라스틱 정성분석-

플라스틱 기어부의 재활용 기술-

컴파운딩 기술-

- 29 -

제 장 국내제 장 국내제 장 국내제 장 국내2222 ㆍㆍㆍㆍ외 기술현황외 기술현황외 기술현황외 기술현황

아노다이징 처리에 있어서 황산법은 년 영국 와 에1927 C H R Gower S O O Brien

의해 특허출원된 후 발전을 거듭하여 현재 세계적으로 가장 널리 보급되어 있는 방법

이다 전해질은 황산은 저렴하고 전해조작이 다른방법에 의하여 간단하며 생성된 피

막은 다른 방법으로 얻어진 피막보다 그 투명도가 좋기 때문에 알루미늄 합금에 적합

하다 합금성분에 의한 악영향이 적으며 피막의 색상도 옥살산보다 엷어서 염색에 적

합하다 또한 인가되는 전압이 낮고 전력소비량도 적으며 약품가격이 저렴한 장점이

있다 그러나 옥살산법보다 알루미늄의 용해량이 많고 생성되는 피막의 두께는 어느

정도 한계점을 가지고 있다 황산에 의한 피막의 용해가 크기 때문에 피막이 연한 단점

이 있다 황산피막은 다공성이며 내식성 내마모성이 양호하여 건재 공업용품 주방용

품 평판 기계부품 장식품등의 분야에서 널리 이용되고 있다 피막의 두께는 통상의

전해처리온도 약 에서( 20 ) 30~40 정도 얻어진다 공업적 처리조건은 한국공업규

격 을 표 및 표 에 나타내었다 여기에서 전해액의 농도와 온도 전류밀도KSD 9531 2 3

그리고 전해시간 등은 피막의 두께 경도 내식성 다공성등과 밀접한 상관관계를 가지

고 있으며 또한 알루미늄 용존량 교반공기량등도 무시할 수 없는 인자이다

표 황산법의 양극 산화 처리 조건표 황산법의 양극 산화 처리 조건표 황산법의 양극 산화 처리 조건표 황산법의 양극 산화 처리 조건2 (KSD 9531)2 (KSD 9531)2 (KSD 9531)2 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건 허 용 치허 용 치허 용 치허 용 치

전해액 조성 황산 10 ~30 plusmn2

알루미늄 이하20gL

욕 온도 15 ~ 25 plusmn2

전류밀도 60 ~ 300A plusmn7

시 간 피막두께에 필요한 시간

욕 전압 설정전압 plusmn2V

- 30 -

표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건

전해액 조성 황산 15

알루미늄 5 gL

욕 온도 21 plusmn 1

전류밀도 130A plusmn 5

시 간분30 ~ 10 의 경우(A 6063 )

분60 ~ 18 의 경우(A 6063 )

욕 전압 16V

옥살산법은 년 일본에서 개발되었으며 옥살산 알루마이트법으로서 널리 공업적으1926

로 이용되어 왔다 한편 독일에서는 법으로 공업화되어 있다 옥살산은 고가이 Eloxal

고 교직 중첩 전원설비를 사용해야 하며 조작이 복잡하여 단위처리면적당 소비전력이

높은것 외에도 피막이 흰색을 띄게 되기 때문에 최근에는 그 신장이 둔화되고 있다 그

러나 황산피막보다 피막의 염색성은 떨어지지만 내식성 내마모성이 우수하기 때문에

일용품의 일부와 특히 외관은 문제되지 않지만 고도의 피막성능을 요하는 공업용품등

에 이용되고 있다 공업적 처리조건은 한국공업규격 을 예로 들면 표 및 표 KSD 9530 4

와 같다5

표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건 허 용 치허 용 치허 용 치허 용 치

전해액 조성 유리산 2 ~ 5 plusmn1

알루미늄 이하20gL

욕 온도 15 ~ 35 plusmn4

전류밀도

직류와 교류의 경우

교류 40 ~ 350A

교류 40 ~ 700A plusmn7

교류의 경우 80 ~ 700A

시 간 피막두께에 따른 시간

욕 전압 설정전압 plusmn15V

- 31 -

표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건

전해액 조성 유리산 3

알루미늄 5 gL

욕 온도 28 plusmn 2

전해밀도

직류와 교류의 경우

직류 130A

교류 100A

시 간분25 ~ 6 의 경우(A 1100 )

분38 ~ 9 의 경우(A 1100 )

욕 전압직류 25 V

교류 80 V

피막의 성질피막의 성질피막의 성질피막의 성질 피막의 생성피막의 생성피막의 생성피막의 생성 온도 농도의 영향온도 농도의 영향온도 농도의 영향온도 농도의 영향 조작조작조작조작 실시조건의 예실시조건의 예실시조건의 예실시조건의 예

교교교교

류류류류

법법법법

연하고 표면에 요철

이 있으며 직류법과

동일한 두께의 경우

내식성이 양호함

적음

교류전류계의 읽기

에 을 곱하면036

직류값에 해당됨

농도의 영향은 큼 간단함

40~60 V

2~3 Adm2

25~30

분5~60

직직직직

류류류류

법법법법

경도가 크나 침식에

위해 구멍이 생김많음

액온을 낮게 유지

해 주어야 하고

농도의 영향은 적

간단함

40~60 V

1~2 Adm2

18~20

분10~60

교교교교

직직직직

중중중중

첩첩첩첩

법법법법

경하고 내식성이 있

고 최상의 피막을 얻

을 수 있음

많음

단시간에 두꺼운 피

막을 얻을 수 있음

보통

복잡하고

전력 소

모 량 이

많음

DC 25~30 V

1~3 Adm2

AC 40~80 V

1~3 Adm2

20~30

분15~60

- 32 -

크롬산법은 에 의해 년 영국에서 개발되어 수상비행기용 듀랄Bengough-Stauart 1923

루민의 방식을 목적으로 사용되었다 대표적인 방법으로는 단계적인 전해전압을 상승

시키는 법과 정전압 전해에 의한 미국 표준국의 방법이 있다 피막Bengough-Stauart

의 외관은 불투명하고 암회색을 띈 에나멜색이다 표준상태에서 생성되는 피막두께는

2 ~ 5 정도이므로 내마모성은 좋지 않지만 같은 두께의 다른 피막에 비하면 내식성

은 양호하다 처리조건으로 법은 전해액은 크롬산을 함유하 Bengough-Stauart 25

며 전해온도는 40 plusmn 2 로 하고 전해전압은 에서 까지를 분간 서서히 상승 0 V 40 V 10

시켜 에서 분간 유지하고 다시 분간 까지 상승시켜 최후의 분간은40 V 20 5 50 V 5 50 V

로 유지한다 이때 전류밀도는 01 ~ 05 정도이다 정전압 크롬산법에서는A 5 ~

의 크롬산전해액을 사용하고 전압은 처리시간은 분정도이다10 40 V 30

종류종류종류종류

조건조건조건조건옥 실 산 법옥 실 산 법옥 실 산 법옥 실 산 법 황 산 법황 산 법황 산 법황 산 법 크 롬 산 법크 롬 산 법크 롬 산 법크 롬 산 법

농도H2C2O4

(1) 3~5 (2) 10H2SO4 10~20 CrO3 3

온도(1) 20~30

(2) 15~60

(1) 15~22

옥살산을 첨가하면(2)

35까지

40plusmn20

전압(1) AC 40~80 V

(2) DC 25~30 VAC 15~25V

로부터 서서히DC = 0V

상승해서 로 하고40V

최후 분간은 로 유지5 50V

전류밀도(1) AC 1~3 Adm

2

(2) DC 1~3 Adm2

05~15 Adm2

03~04 Adm2

시간 분10~60 분5~100 분60

피막두께

H2C2O4 5 30plusmn2

AC 3 Adm2

분간에 40

10~12

H2SO4 20 30plusmn5

DC 10 Adm2

분간 20

에 5~7

분간에15 3~35

특징

특히 순 에 대해서는Al

경도 내식성 등 가장

우수한 피막을 얻는다

탈지력이 좋고 저질 Al

에도 광택이 좋으며 단

점으로 전력과 약품의

소비가 많음

설비가 많이 드나 유지

가 용이하고 유지비가

적으므로 보급이 많아

지고 있다 탈지력은 작

으나 합금 및 착색용 Al

양극산화에 적합함

투랄루민계에 적합한 양

극산화법이며 내식성이

있고 회색의 무광택 피

막이며 강도가 약하다

착색에는 적합하지 않음

- 33 -

그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도44441111

- 34 -

양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책

결함항목결함항목결함항목결함항목 원 인원 인원 인원 인 대 책대 책대 책대 책

버닝

버프버닝

전해액 온도 불균일

국부적 고전류밀도

수산화 알루미늄 버닝

연마조건의 적정화

액순환 교반량증가

전해파형의 평활화 전류밀도 낮춤

수세 알루미늄처리량의 조정

숏트

제품과 리드선의 접점의 어긋

제품과 음극과의 접촉

압출후의 국부적 냉각부족

디스멋트부족

거는 방법 개선

극간거리조정 내부음극유치법 개선

균질 한 냉각( )均質

질산농도증가 중크롬산카리첨가

욕중에서 흔든다

전해부식

접점불량

사용수로부터의 염소이온흡입

용접용후락스부착

인체의 땀이나 지문부착

중금속이온 흡입

유리산부족

중첩교류분 부족 수산법에 많(

음)

접점개량

순수사용

전해전의 충분한 세정

손장갑사용

중금속용출방지

산의보충

교류분 증가시킴

색얼룩

극비 의 부적당( )極秘

극간거리의 부적당

복잡한 형상

전류분포 불균일

교반부족 불균일

전해액 온도 상승

이물 부착( )異物

전해액 잔존

합금성분( )合金成分

염색조건

접점부족

음극면적조정

음극을 이동해 본다

음극배치의 고려

랙크접점수 증가

접점위치고려

전해액 순환량증가 냉각

수세를 충분히 한다

수세를 충분히 한다

재질확인

염색욕의 농도 관리p H

적정한 접점을 취한다

무지개

접점부족

전기접점불량

전해중단

표면적과 리드선의 적정화

리드접점부의 이탈방지

교반을 약하게 한다

- 35 -

결함항목결함항목결함항목결함항목 원 인원 인원 인원 인 대 책대 책대 책대 책

표면얼룩탈지불충분

재질 열처리의 불균일

탈지를 충분히 행한다

재질 열처리를 정확하게

표면거침소재의 조성부적합

엣칭조건의 부적합조건관리를 엄중하게 행한다

수산화나트륨 엣칭액의 노화 액관리 철저

버 닝 엣칭후 수세까지의 시간이 길다 엣칭후 신속수세

그림자모양 리드선에 의한 투영흔적 리드선위치에 주의할것

봉공얼룩물건의 겹침

온도의 불균일

물건이 겹치지 않도록 한다

온도분포를 균일하게 한다

액흐름

전해액을 유출

수세부족

맞춤시 불량

충분한 수세

스팟트개량

가스포겟틀 랙크각도의 부적합

공기교반 내부음극에서의 수소발생

적당한 틀과 랙크의 거는 각도선정

가스가 유출하도록 랙크를 만드로 건

크 랙 저온전해 봉공온도 가열 기계적 충격 이상의 가열을 피한다110

제품취급주의

성능결함 및

막두께부족

전해시간 짧고 전류밀도가 낮다

내부음극부족 및 음극면적부족

틀과 걸이 면적이 크다

리드의 접촉불량 탈막부족

리드의 전기용량부족

전기접점부족

전해액 온도가 높고 국부고열발생

합금조성의 부적합

적정시간과 전류밀도 선정

형상에 맞게 사용 및 이상전압이 안걸

리게 할 것

전류용량에 맞는 전해면적선정

리드부착개량 및 완전탈막

단면적이 큰 리드사용

접점증가

냉각 및 교반 순환을 충분하게

적절한 합금선택

내마모성 전해액 온도가 높고 전류밀도가 낮다 냉각 및 적정한 전류밀도 선택

내식성부족

전해시간이 너무 길고 전해액 농도가 높

합금조성의 부적합

전류밀도 높이고 전해시간단축 농도

적정유지

적절한 합금선택

불꽃유리산부족 전해액노화

전해액이 높고 전류밀도 불균일

산보급 및 전해액 일부교체

냉각 및 전류밀도 조정

박 리 정전이나중단 전해재생 및 가급적 전해중 중단을 피할

표면모양 알루미늄 주물 재료결함 엣칭조건 알루미늄 개선 및 주물재선택 엣칭액

선택

분취

전해액농도 용존알루미늄 증가

전해액 온도상승

수세부족

봉공액 오염

분석에 의해 조정관리

전해액 냉각 교반

수량 수세횟수 수세시간증가

봉공액 교환

- 36 -

재제조산업의 중요성과 경제적 효과 분석의 관점에서 볼 때 화석연료는 연소과정

에서 아황산가스 질소산화물 먼지 휘발성 유기화합물 먼지 등 대기오염물질과

이산화탄소와 같은 지구온난화 물질이 다량으로 발생한다 따라서 에너지 사용 감

소는 그만큼 대기질 개선에 기여를 하게 된다 에너지 소비 감소는 또한 수력과 원

자력 발전량을 감소케 함으로써 생태계 파괴와 핵폐기물 문제의 완화를 가능케 한

다 이러한 재제조의 환경개선 효과는 이를 사회적 편익으로 간주할 수 있으므로

금액으로도 환산될 수 있다 따라서 이를 고려하면 재재조의 경제적 효과는 단순히

생산요소의 절감효과만 감안하는 경우보다 훨씬 커진다 재제조산업의 경제적 및

환경적 효과는 매우 크다 더욱이 최근 들어 석유 및 기타 원자재의 공급 불안이

심화되고 있어 원자재 소비 절감의 필요성이 갈수록 증대되고 있다 뿐만 아니라

대기환경의 악화 방지에 대한 사회적요구의 증대와 매립지의 포화 등으로 인해 폐

기물 처리의 어려움이 가중되고 있어 재제조의 사회적 중요성은 대단히 커지고 있

재제조는 선진국에서도 크게 각광을 받고 있다 재제조산업은 현재 전세계적으로

사업장 수가 만개 고용규모 만명 시장규모 억 달러에 이르고 있는 것으로8 50 530

추정되고 있으며 특히 재제조가 가장 활발한 미국을 중심으로 빠른 속도로 확대되

고 있다 우리나라에서는 현재 자동차 부품과 토너 카트리지를 중심으로 재제조가

부분적으로 이루어지고 있어 그 규모는 그렇게 크지 않은 상태이다 이는 역으로

재제조산업의 활성화가 커다란 경제적 이익을 가져올 수 있음을 의미한다 따라서

재제조 산업을 정책적으로 육성할 필요성은 매우 크다

하지만 국내 토너카트리지 재제조 산업의 경우 년 일본 캐논사가 년부터 2006 2001

국내 업체를 상대로 레이져 프린터의 핵심부품인 감광드럼 드럼 의 삼각기어(OPC )

제조방식과 관련된 특허침해 소송을 제기해 지방 고법원 판결에서 승소한 상태이-

현재 국내에서 보급되고 있는 레이저 토너 카트리지와 잉크젯 잉크 카트리지는

이상 외국에서 직수입된 제품이다 지금 미국이나 유럽과 같은 선진국에서는90

전체 시장의 약 이상을 재활용 제품이 점유하고 있을 만큼 저렴한 재활용 카30

트리지의 사용은 당연한 것이다 우리나라 곳곳에 버려지고 있는 공재물질 카트리

지는 연간 만개 연간 톤 트럭 수천대분에 달하고 이렇게 폐기물로 버려300-400 8

진 각종 플라스틱 카트리지는 수백년이 지나도 썩지 않아 얼마든지 재활용이 가능

한 귀중한 자원을 낭비하며 환경오염을 가중시키고 있다 또한 국내 폐기물 관리법

에 프리터 카트리지는 지정폐기물에서 제외되어 있어 무단 폐기 방치될 가능성도

매우 크다

- 37 -

세계 다국적 기업이라는 미국의 몇몇 기업들 사이에도 재제조 붐이 일고 있다 기

존 리사이클링 방식이 폐기물 화학처리의 비용과 공해유발 억제에 따르는 막대한

재생비용이 드는 단점이 있다면 이를 원칙적으로 극복할 수 있는 대안으로 재제조

는 새로운 환경사업으로 입지를 넓혀가고 있다 현재 외국의 다국적 기업군들인 코

닥 제록스 듀폰 등은 최근 재활용 사업의 개념을 리사이클링에서 재제조로 GM

전환하고 이를 전제로 제품생산 매뉴얼을 전면 재개편하였다 대부분의 주요 부품

들을 쉽게 분해 조립하여 반영구적으로 재활용할 수 있게 획기적인 소프트웨어 시-

스템을 개발하여 활용하고 있는 것이다

프린터 토너 카트리지의 재활용은 다 마신 음료병을 수거하여 다시 음료수를 넣고

판매하는 것과 다를 게 없다 이제 우리도 재생품은 안쓴다 는 생각을 바꿔 프린 ldquo rdquo ldquo

터 값보다 카트리지 비용이 더 든다 는 문제를 재생카트리지 이용으로 경비도 줄이rdquo

고 환경을 생각하는 재활용에 관심을 가져야 할 때이다 정보통신의 혁명과 디지털

시대에 맞는 새로운 패러다임이 요구되는 지금 재제조 시스템을 구축하는 것은 녹

색경영 을 실천하는 환경중시 기업경영의 좋은 사례가 될 것이(Green Management)

다 또한 제품의 전과정에 걸친 환경영향을 파악하고 감소하기 위한 전과정평가

를 레이저 프린터 제품에 도입하여 적용함으로써(Life Cycle Assesment LCA)

보다 친환경적인 프린터가 개발될 것이다 또한 연간 억달러에 달하는 수입정품 4

토너 드럼을 재활용 토너 드럼으로 대체한다면 연간 억 천달러 수입 의존율을 3 2 (

로 낮출 경우 의 외화절약 효과가 기대된다20 )

- 38 -

제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과3333

제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행1111

드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정1 OPC1 OPC1 OPC1 OPC

레이져 프린터는 복사기의 건식 방식 원리를 이용하여 인쇄하는 프린터이다 내부

구성은 컨트롤러부 엔진부 인쇄부로 나뉘어져 있으며 컨트롤부에서는 컴퓨터로부

터 전송된 데이터를 인쇄할 페이지에 영상을 만들어 프린터 엔진부분으로 전달한

다 전달되 영상은 엔진 부분의 레이져 다이오드 회전 다면경 렌즈 프리즘장치

레이져 빔 센서 등의 장치를 거쳐 인쇄부분의 감광 드럼에 투사가 된다 다시 투사

된 영상은 감광 드럼에서 형성된 엔진 옆에 있는 용지에 옮겨서 영상을 인쇄한다

그 후에 인쇄된 용지는 고열 압착롤러에 압착되어 최종적으로 용지에 인쇄된다 레

이져 프린터는 저소음과 고품위 인쇄 다양한 서체와 고속인쇄 등의 장점을 가지고

있으며 제한된 용지사용과 유지 비용이 비싸다는 단점을 가지고 있다 그림 는 레 5

이져 프린터 카트리지의 분해도 및 주요 부품의 위치를 나타낸 것이다

그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도5555

- 39 -

레이져 프린터의 원리는 크게 단계로 크리닝 대전 노광 현상 전사 정착으로6

나눌 수 있으며 다음은 각 단계에 대한 설명이다

1 2 3

4 5 6

크리닝 이 단계는 이미지 진행의 처음 단계로 물리적 또는 전기 크리닝 진행을1

통해 새롭게 드럼에 이미지가 맺히도록 준비하는 단계OPC

대전 드럼 크리닝이 끝나면 로부터 읽혀진 정보를 레2 laser scanning unit (LSU)

이져빔을 쏘아 이미지를 드럼에 맺히도록 조건을 마련해 주거나 대전을 걸어 줌

노광 드럼 표면에 레이져빔이 전달되는 부분은 잠상이 맺히게 되며 드럼은 전3

류가 통할 수 있는 알루미늄 원통과 감광물질이 표면에 코팅되어 있으므로 빛을 받

은 부분에 이미지가 맺히게 됨 또한 드럼에 나타난 이미지 부분은 이 다음 단계에

서 토너를 끌어 당기게 됨

현상 잠상 이미지가 드럼 표면에 나타나며 현상 롤러는 토너분자를 드럼 표면4

에 전달하는 역할을 하며 닥터 블레이드는 토너량을 조절해 줌

- 40 -

전사 드럼 이미지에 토너 부분이 용지 쪽으로 전사 됨5

정착 토너가 묻은 용지가 히팅롤러와 압력롤러를 거쳐서 종이에 영구적으로 고6

착되게 함

가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도 OPC OPC OPC OPC

토너카트리지의 핵심 부품중 하나인 드럼은 표면의 마모가 증가함에 따라 드OPC

럼의 의 두께가 감소하며 피로도가 증가하는 것으로charge transport layer (CTL)

보고되고 있다 따라서 폐토너카트리지의 재제조시 이러한 관점에서의 부품에 대한

고찰이 매우 중요하게 된다

일반적으로 드럼은 의 표면전위를 갖도록 대전되며 이때 토너 입자-600 ~ -700 V

들을 밀어낸다 이는 인쇄 시 영역으로 나타나는데 이 부분을 백색전위 white

라고 불린다 그러나 대전능력이 저하되면 인쇄물의 백색부분(white potential V0)

에 불규칙적으로 토너가 유입되어 인쇄물에 그대로 전달되게 되면 이를

라고 한다 현상이 진행되면 초기 증가율 대비 증가background Background 10

될 때마다 토너 소비량도 증가되며 토너카트리지 수명을 단축시키는 원인이10

될 수 있다

자외선이 완벽하게 차단된 항온 항습 습도 이하 의 에서 특수광을 ( 36 ) Clean-room

설치하고 정전기가 방지된 상태에서 카트리지를 완전 분해한 후 마모되거나 손상

된 중요 부품들을 교체하여 특수 에 의한 재생산만이 새것을 능가하는Kow-How

품질을 가능케하는데 일부업체에서 재생한 토너카트리지는 원가만 낮춰 만들어지므

로 품질상의 문제점이 발생되어 프린터 수명을 짧게 할 수도 있다 토너는 기존에

들어있는 잔여물을 전면적으로 집진기로 세척 흡입 하여 완전 제거한 후 폐토너 카( )

트리지 및 중요부품을 교체한다

회 사용 가능하므로 상태에 따라 재활용 또는 교체한다 생산공정OPC Drum 2-3

에서 핵심인 토너가 흩어지지 않도록 마감을 하는 집진 수집된 폐토너를 전Unit

량 회수해 밀폐용기에 보관 폐기물 위탁처리업체에 처리케하는 세심한 배려도 환

경오염 방지를 위한 중요한 부분 중의 하나이다 재활용 현상기의 품질유지를 위한

승부관건은 소비자가 사용 후 폐기되는 폐현상기 폐카트리지 및 드럼 포함 수거( )

의 구축과 다양한 프린터 기종에 맞는 토너성분 분석에 달려 있다 프린터System

기종에 맞지 않는 토너카트리지나 마모성 부품이 적시에 교체되지 않을 경우에는

프린터 제품을 고장이 발생할 수 있다

- 41 -

그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정6 OPC 6 OPC 6 OPC 6 OPC

폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석2222

가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석

적외선 분광분석은 년 영국의 에 의해 개발된1800 F W Hershel dispersive IR

에 의해서 시작되었으며 최근에는spectromer FT-IR (fouirer transform infrared)

의 개발로 인해 활발한 연구가 진행되고 있다 적외선 분광분석의 원spectrometer

리는 적외선이 시료를 통과할 때 에너지가 분자간 원자내의 진동에너지와 일치하여

시료의 분자구조에 따른 특성 흡수 영역을 형성함으로서 이를 통해 정보는 얻게 된

다 적외선 분광분석은 시료의 정성 및 정량분석 물질의 구조확인 화학반응

연구 표면화학분석 등에 이용되고 있고 특히 플라스틱 물질의 정량 정성kinetics

분석 및 배향성 연구에 아주 유용하게 사용되고 있다

- 42 -

그림 은 기어부분 의 고분자를 정성분석한 의 분석결과로7 (sample2) FT-IR

2978cm-1 2920cm-1

1468cm-1 1382cm-1

1236cm-1 1087cm-1

892cm-1등의

특성 피크로 추정컨대 사용된 고분자 물질이 로 판단된다 그림poly(oxymethylene)

도 마찬가지로 의 고분자를 정성분석한 결과로2 sample3 2965cm-1

2918cm-12849cm-1

1768cm-1 1503cm-1

1219cm-1 1187cm-1

1159cm-1

1013cm-1 828cm-1

등의 특성피크가 관찰되었으며 결과적으로 polycabonate (PC)

의 특성피크로로 판단된다

나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석

열분석 이란 물질의 물리적 변수 를 온도의(thermal analysis) (physical parameter)

함수로 나타내는 분석 방법이다 즉 물질의 온도를 일정하게 변화시킴에 따라 나타

나는 열적특성 변화를 분석하는 것이다 이때 어떤 물리 변수의 변화를 볼것인가에

따라 여러 가지 방법이 존재한다 플라스틱의 열분석에는 대표적으로

와 가 이DSC(Differential scanning calorimetry) TGA(Thermo gravimetric analysis)

용된다 는 플라스틱 시료의 온도 열량변화 데이터로부터 시료의 물리적 화학 DSC

적 성질을 확인할 수 있다 또한 피크의 위치 모양 개수 등으로부터 정량적인 정

보들을 얻을 수 있으며 피크의 면적으로부터 열량변화의 정량적인 정보를 얻을 수

있다 으로부터 플라스틱 시료의 유리전이온도 결정화온도 녹는 DSC thermogram

온도 냉결정화온도 등의 정보를 확인할 수 있다 는 일정한 속도로 온도를 변 TGA

화시켰을 때 일정 시간동안에 일어난 시료 무게의 변화를 측정한다 에 의한 TGA

질량 온도 곡선은 플라스틱 시료의 열안정성 및 물질의 구성비 등을 확인할 수 있-

그림 는 의 분석결과 이다 약9 sample 2 TGA (Thermo gravimetric analysis) 30

0 부분에서 열분해가 일어나기 시작하며 344에서 중량감소 온도를 보인10

다 약 430이상이 되면 모든 고분자물질이 열분해 되는 것을 확인 할 수 있다

그림 은 의 데이터로 용융온도10 sample 2 DSC(Differential scanning calorimetry)

는 16664임을 확인하였다 는 결정성 고분자로 그래프에서 확인 sample 2 TGA

하듯이 약 300 이상의 온도에서도 분해가 되지 않는 열안정성을 보이나 약 에130

서 고분자가 녹기 시작하고 약 에서 완전하게 용융되는 것을 확인 할 수 있다170

는 약 이하에서 안정한 고분자 물성을 가지는 것을 확인하였다sample 2 130

- 43 -

그림 은 의 데이터로 초기 부터 중량감소가 일어나기 시작하며11 sample 3 TGA 430

중량감소온도는 를 보인다 정도에서 약 를 잔존율을 보인다 그10 485 540 20

림 는 의 데이터로서 는 비결정성 고분자로 에서 유리12 sample 3 DSC sample 3 119

전이 온도를 보이는 것을 확인하였다 데이터에서 확인하듯이 는 TGA sample2 400

이상의 온도에서도 분해가 되지 않는 열안정성을 보이나 데이터에 의해 이DSC 120

상의 온도에서는 고분자의 물리적 강도가 약화됨을 확인할 수 있다

- 44 -

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)

- 45 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)

- 46 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)

- 47 -

최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정3333

가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정

본 실험은 최적의 세정용매 조건을 찾기 위하여 기존의 상용용매 제품과A Benzene

용매를 이용하여 최적의 성능을 갖는 배합비를 확인하고자 하였다Toluene Xylene

표 은 상용용매 와 각 용매들의 세정속도를 나타내었다 상용용매 는 분 초의6 A A 3 30

세정속도를 보이는 것을 확인 할 수 있었다 그러나 상용용매 와 A Benzene Toluene

의 용매를 적절히 배합하면 약 분에서 분 초의 시간을 단축하는 효과를 나Xylene 1 1 20

타내었다

표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도6666

번호번호번호번호 함 량함 량함 량함 량 시 간시 간시 간시 간

1 상용용매 A 분 초3 30

2 Methylene Chloride 분이상8

3 m-Cresol 분이상8

4 Xylene 분이상8

5 Toluene 분이상8

6 Benzene 분이상8

7 상용용매 A Xylene (7030) 분 초2 30

8 상용용매 A Toluene (6040) 분 초2 40

9 상용용매 A Benzene (6040) 분 초3 20

10 상용용매 A m-Cresol (7030) 분 초3 20

11상용용매 A Xylene Toluene

(60436)분 초2 30

12상용용매 A Xylene Benzene

(60436)분 초2 40

13상용용매 A Toluene Benzene

(601624)분 초2 10

- 48 -

상용용매 는 약 초의 세정속도를 보이나 상용용매 과 자일렌의 일 때 약- A 210 A 8020

초의 세정속도를 보임150

상용용매상용용매상용용매상용용매 A XyleneA XyleneA XyleneA Xylene

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene

- 49 -

상용용매 과 의 비가 일 때 약 초의 세정속도를 보임- A Toluene 6040 140

상용용매상용용매상용용매상용용매 A TolueneA TolueneA TolueneA Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AToulene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene

- 50 -

상용용매 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- ABenzene 6040 195

상용용매상용용매상용용매상용용매 A BenzeneA BenzeneA BenzeneA Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ABenzene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene

- 51 -

상용용매 와 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- A m-Cresol 7030 200

의 함량이 증가할수록 점도의 증가로 인해 세정속도가 증가함- m-Cresol

상용용매상용용매상용용매상용용매 A m-CresolA m-CresolA m-CresolA m-Cresol

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도Am-Cresol OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC

- 52 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Toluene

함량별 세정속도는 초로 거의 일정하게 나타남- 160~170

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneToluene OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC

- 53 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장 빠- AXyleneBenzene 60436 60832 601228

른 초로 세정속도를 보임160~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC

- 54 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Toluene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장- ATolueneBenzene 601228 601624 602020

빠른 초로 세정속도를 보임130~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ATolueneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC

- 55 -

이상의 기초실험 결과로부터 폐 드럼 유기코팅층의 박리에 대한 기초자료를 확OPC

보하였다 기존의 박리액은 제푸믜 균일성 즉 품질 측면에서는 우수한 성능을 보이

고 있으나 사용시간 측면에서는 다소 미흡한 점이 있었다 따라서 본 기초실험결과

를 바탕으로 폐 드럼 유기코팅층의 박리 처리공정을 기존의 단계에서 단계OPC 5 3

로 공정을 개선함으로써 매우 향상된 생산성을 도모할 수 있었다 그림 은 기존 20

의 공정의 개념도와 개선된 공정의 개념도 및 제조된 박리조 차 를 나타낸 것(1~3 )

이다

그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진20 20 20 20

아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화4444

가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리

도금이나 아노다이징에서의 전처리는 양호한 제품이 생산 될 수 있느냐 하는 것이

관건이라고 볼 수 있다 그러므로 무엇보다도 주요한 부분이라 할 수 있다 전처리

는 기계적인 전처리와 화학적인 전처리가 있으며 다음은 화학적 처리법에 관한 주

요 내용이다

- 56 -

산세정산세정산세정산세정1)1)1)1)

가공품이나 버핑 연마를 한 제품은 기름기가 많이 남아 있기 때문에 그대로 에칭조

에 투입하면 기름기에 의한 얼룩이 생기거나 그 부분에 착색이 되지 않는 경우가

종종 있는데 이것을 제거할 목적으로 된 제품을 피막조에 전기를 통전하고Racking

부스바에 제품을 걸어주면 기름기와 이 물질이 제거되어 에칭에서 좋은 결과를 얻

을 수 있다

에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리2) ( )2) ( )2) ( )2) ( )

에칭은 알카리에칭과 산성에칭 두 가지로 대별되는데 여기서는 알카리 에칭만을 다

룬다 알카리 에칭은 일반적으로 를 사용하는데 는 알루미늄을 잘 용 NaOH NaOH

해하고 그때 발생하는 수소가스에 의한 물리적으로 흡착하고 있는 유지유를 제거하

며 표면을 아름다운 색으로 가꾼다

알카리 에칭조의 온도는 65~70 정도가 적당하며 에칭시간은 가공상태와 표면조

도 샌딩유무 등 횟수 변화에 따라 시간을 적절히 조절해야 한다 에칭시간은 약품의

농도 및 온도에 따라 탄력적으로 운용할 수 있으며 첨가제를 첨가하여 에칭면의 평활

성을 잘 조절 해 주어야 한다

중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거3) ( )3) ( )3) ( )3) ( )

에칭 후 수세를 하면 알루미늄 표면에 여러 가지 색의 재질별로 틀림 찌꺼기가 낀다( )

이것을 스머트 라고 한다 스머트는 피막이 진행되기 전에 제거되어야 하는데 이 공정

을 중화처리라 한다

에칭을 알카리 에서 했으므로 중화처리는 산성에서 해야 하는데 이때 사용하는(NaOH)

약품은 68 HNO3 질산( ) H2 물 의 비울을 로 하여 실온에서 침지해서 흔들어O ( ) 11

주면 깨끗이 제거할 수 있는데 재료에 따라 약간 차이는 있지만 계열인 경우 스커트50

를 완전히 제거하지 않으면 피막 후에도 스머트가 그대로 남아있어 스폰지나 보루로

제거해주어야 하는 번거로움이 있기 때문에 철저히 제거해야 하며 공정인Chromate

경우에 완전히 제거가 되지 않으면 좋은 제품을 얻을 수 없다

화학연마화학연마화학연마화학연마4)4)4)4)

- 57 -

화학연마란 외부의 전류를 사용하지 않고 광택연마를 행하는 방법으로 제품에 광택을

요하거나 표면에 이물질을 제거하기 위하여 행하는 공정이다 고광택을 요하는 외장재

쪽에 많이 이용되며 장비부품에서도 전체적인 흐름에 따라 변화하는 추세에 있기 때문

에 두꺼운 제품이나 얇은 제품 큰 제품과 작은 제품에 있어 연마시 항상 주의를 요하

며 적정한 온도를 유지하고 농도관리를 재질에 따라 잘 해 주어야만이 고품질을 보장

할 수 있다

액을 조정하는 방법에는 인산 황산 질산법 인산 질산법 인산 황산법 등이(1) - - (2) - (3) -

있으나 인산에 질산을 넣으며 후해가스가 많이 발생하므로 번 방법이 적당하다고 (3)

생각되며 현장에서도 인산 황산법을 선호하고 있다 액의 처리 조건 중 온도는 -

고루 사용할 수 있고 처리조 재질은 을 사용하여 보강을 충분히100~140 SUS 310L

하여 주어야 한다

전해연마전해연마전해연마전해연마5)5)5)5)

전해연마란 화학연마에서 알루미늄 표면에 광택을 내는데는 한계가 있으므로 그 이

상의 고광택을 원할 경우 행하는 공정이다 전해연마 시 제품의 표면은 어느 부분이라

도 정밀하고 세밀하게 조건이 같고 액의 온도도 균일해야 한다 또한 제품 표면에 발

생하는 기포를 제거하기 위해 강력한 에어 교반이 필요하므로 제품을 간간하게 고정해

야 한다 전해연마의 방법에는 황산인산법 광염소산초산법 진동전해연마법 등이 있

소결소결소결소결6)6)6)6)

전처리를 행함에 있어 작업자가 에칭시간과 화학연마시간을 어떻게 설정하느냐 함에

따라서 제품의 품질을 판가름 하게 된다

일반적으로 아노다이징에 사용하는 모든 설비는 최대용량의 선에서 사용하는 것 70

이 가장 바람직하다 작업을 진행함에 있어 복장은 항상 작업하기에 적합한가를 판단

하고 거추장스럽지 않은지 현재 공정에 맞는 보호구를 사용하고 있는지 본인 스스로

가 준비하고 확인해야 한다

나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화

- 58 -

황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성1)1)1)1)

경제성-

전해질로써 값싸고 공업적으로 안정하게 제조되는 황산(H2SO4유산 을 사용하는 것 전)

해조작이 다른 방법에 비해 간담함 전해 전압이 낮고 소비전력이 적게 드는 것 전해액

에 독성의 물질이 포함되어 있지 않고 의 걱정도 없기 때문에 폐액처리가 BOD COD

용이한 것등으로 가장 싸고 경제적인 양극산화 처리법으로 넓게 이용되고 있다

투명성-

얻어지는 피막은 다른 전해액에서 생성되는 피막에 비해 투명성이 높고 많은 실용합금

에 대해 무색의 피막을 형성한다 전해연마 화학연마 등의 광휘처리 후의 양극산화 피

막처리로 적당하다 또 무색의 피막은 염색 착생에도 좋다 피막의 투명도는 순도가

높은 알루미늄 일수록 양호하다 합금 원소의 는 피막의 투명도에 거의 영향이 없지 Mg

만 규소 철 망간 등은 투명도를 저하 시킨다(Si) (Fe) (Mn)

염색성-

얻어지는 피막은 활성도가 높고 염료의 흡착성이 좋기 때문에 유기 무기 염료에 의한

염색 인쇄가 용이하다

내식성 내마모성 및 경도-

내식성 내마모성이 양호하고 경도가 높은 피막을 얻을 수 있다 건축자재 공업제품 가

정용품 네임 프레이트 기계부품 장식품 등의 분야에서 요구되는 성능을 만족시켜 널-

리 이용되고 있다

피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계2)2)2)2)

표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건7777

- 59 -

표 에 표시된 수치는 어디까지나 공업적으로 유용한 피막을 얻는 범위이며 이 조건7

내에서 용도에 맞는 성능을 얻을 수 있는 처리 조건을 설정할 필요가 있다 황산 피막

은 용해성이 강한 상을 전해액으로 하기 때문에 처리 조거의 성능에의 영향은 대단히

크다 또한 각종 처리 조건이 피막과 욕 조건에 미치는 영향은 표 와 같다 2

표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향8888

경질피막법경질피막법경질피막법경질피막법2)2)2)2)

경질 양극산화 피막-

알루미늄 및 그 합금을 양극산화해서 화성한 피막은 종래 그 내식성을 이용하기도 하

고 착색 등에 의해 장식 목적에 이용하는 것이 주된 용도였다 그러나 최근에는 종래

의 양극산화 피막을 개량해 두껍고도 단단한 것을 얻을 수 있게 되었고 이미 경질 양

극산화 피막으로써 넓게 이용되며 그 우수한 특성을 발휘하고 있다

이 가볍고도 가공성이 좋은 금속과 표면에 화성되는 극히 단단한 피막과를 합쳐서 이

용하면 금후 더욱 용도를 확대할 수 있을 것으로 기대된다 규격으로는 30 이상의 피

막에 대해서도 품질이 규정되어 있지만 경질양극산화피막이라고 불려지는 것은 특별

한 규격이 있는 것은 아니고 일반적으로 표 에 표시하듯이 경도나 내마모성이 큰3 20

이상의 두꺼운 피막을 경질 양극산화 피막이라고 부르고 있다

- 60 -

표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류9999

피막 화성법피막 화성법피막 화성법피막 화성법3)3)3)3)

경질 양극산화 피막 화성법의 초기 연구는 종래 일반의 피막 화성에 사용되어온 황산

용 및 수산욕으로 실용화되어 왔다 그 후 양극산화 처리 기술의 진보와 함께 여러가

지 욕조성 및 화성 조건이 연구되어 황산용법 황산 수산혼합욕법 수산욕법 외에 각

종의 무기산 유기산 방향족설폰산 알코올 등을 혼합 또는 첨가해서 몇 가지에 방법

이 개발되었다

이들의 방법의 공통점은 종래의 아노다이징 화성 조건과 다른 필수 조건으로서 고전

류 밀도 저온 교반의 조건을 충분히 만족시키는 것이다 전류밀도를 보통 화선의 3

부로 하고 피막의 생성을 단시간에 행하여 전해액에 담겨있는 시간을 가능한 한2~5

짧게 하는 것이다 또 전해액에 의한 피막의 용해를 억제하기 위해서는 액온을 낮게 하

고 전해에 의해서 발생하는 열을 교반에 의하여 확산해 나가는 것이 중요하다 따라서

황산액과 같은 부식이 심한 전해액을 사용하는 경우에는 욕온도를 이하로 냉각해10

용해를 억제하는 것이 보통이다

황산욕에 수산을 비롯한 우기산등을 첨가하는 것도 있으며 비교적 고온에서 피막화성

이 가증하다 그러나 이들 수종의 첨가제를 가한 욕은 조성이 복잡하고 관리가 어려운

문제점이 있다 더욱 경질 아노다이징 피막을 화성하는 경우에 일반적으로 사용하고

있는 직류 대신에 트수전류파형을 적용하는 것도 피막 품질의 향상에 효과가 있다 예

를 들면 전류회복 현상을 이용한 것 주기적으로 극성을 변환시켜 부전류를 흘리면서

피막을 화성하는 전류 반전법 등이 있다

- 61 -

그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진21 ( ) 21 ( ) 21 ( ) 21 ( )

재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험5555

그림 는 드럼수명 측정 시험결과에 사용된 장비 사진이며 그림 는 조도측정에 사21 22

용된 장비의 사진이다

그림 는 조도실험결과를 나타낸 것이다 단면곡선에서 기준길이를 취하여 다24 ~ 27

섯 번째 높은 산과 다섯 번 째 깊은 골을 지나는 두 직선사이의 간격을 나타내는 점10

평균 거칠기 는Rz 10~18 값을 확인하였다 단면곡선에서 중심을 긋고 그 골에

해당하는 부분을 중심에 대해서 대칭 변환 후 구해지는 평균높이를 나타내는 중심

선 평균거치기 는 의 고른값을 확인하였다Ra 012~022

그림 은 재제조된 드럼카트리지의 성능시험 결과 값을 나타낸 것이다 그림 에30 30

서 보는 바와 같이 최종 사용가능한 용지의 장수는 약 장으로 나타났다 이12000

는 정품 토너 용량이 약 천장인것을 감안할 때 재제조시에도 사용가능한 것을 확3

인하였다

- 62 -

그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진22 22 22 22

그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진23 23 23 23

- 63 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과24 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과25 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 2

- 64 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과26 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과27 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 2

- 65 -

그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과28282828

- 66 -

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222

가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정

- 67 -

제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도4444

기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표 가중치가중치가중치가중치평가기준평가기준평가기준평가기준 평가방법평가방법평가방법평가방법

평가기관 등평가기관 등평가기관 등평가기관 등지원전지원전지원전지원전 지원후지원후지원후지원후

도금두께 20 불균일 4-6 실제품성능평가

표면조도 15 불균일15-17

실제품성능평가

감광코팅층 용해속도 30 12

mincycle

8

mincycl

e

자체평가

세정공정 최적화 모듈설계 및 구축 15 - - 현장실사

드럼 사용 수명OPC 20 -12000

pages성능평가

- 68 -

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

드럼의 감광코팅층 제거용 최적 용매 및 혼합용매의 기술지원은 생산량과 직OPC

접적으로 연관되어 있어 향후 주 삼텍의 매출신장으로 이어질 것으로 판단된다 ( )

이는 현재 비철금속의 원자재 상승으로 인해 토너 카트리지 재제조 업계의 원가인

상이 유발되고 있어 재제조된 고광택 드럼의 안정적인 공급은 재제조 업계의OPC

안정화를 이룩할 수 있음 또한 현재 전부 수입에 의존하는 알루미늄 드럼의 OPC

간접적인 수입대체효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다

- 69 -

Page 18: 아노다이징기술을이용한고광택감광드럼 재제조공정의양산화기술지원 · 과제보유번호 연구기관 2007.07.01~2008.06.30 연구사업명 부품소재전문기업기술지원사업

- 18 -

각종 장신구 및 화장품 용기-

나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사나 알루미늄의 역사

알루미늄은 규소(SiO2 에 이어 지각표면층에 가장 많이 매장되어 있는 원소이며 알)

루미늄 산화물로서 생긴 귀금속 종류로는 루비 사파이어 등이 있다 알루미늄은 대

략 년 전부터 산업용으로 널리 활용되기 시작하였다120

알루미늄은 년 영국의 과학자인 험프리 데이비1807 (Humphry Davy 1778~1829)

에 의해 발견되었으며 험프리 데이비는 황산 알루미늄과 탄산카리움의 복합염인

명반에 포함되어 있는 융체를 전기분해하여 알루미늄을 분리하고자 최초로 시도 하

였으나 실패 하였고 그 이후 년 덴마크의 한스 크리스찬 엘스테드 1825 (Hans

가 염화알루미늄을 카리움 아말감으로 환원하여 최Christian Oersted 1777~1851)

초로 알루미늄의 분리에 성공 하였다 년 독일의 프리드리히 뵐러 1827 (Friedrich

는 염화알루미늄을 카리움으로 환원하여 알루미늄 분말을 얻Wohler 1800~1882)

었고 년 보다 순수한 알루미늄을 얻어 비중 및 화학적 성질을 측정하였다 1845

년 프랑스의 생트클레드빌1854 (Henri Etienne Sante-Claire Deville 1818~1881)

은 뵐러의 방법을 개량하여 나트륨에 의해 알루미늄을 분리하였다 년 영국의 1859

가하트가 드빌의 방법에 의해 알루미늄의 제련을 시작하였으며 년 미국의 찰 1896

스 마틴 홀 은 빙정석을 용제로 하여 알루미늄을(Charles Martin Hall 1863~1914)

녹여 그 용액을 전기분해하여 알루미늄을 환원 추출 하였다 이 방법은 현대의 알

루미늄 전해법의 기초가 되는 방법이었다

같은 시기에 프랑스의 화학자 폴 에루 (Paul Louis Toussaint Heroult

도 같은 방법으로 알루미늄을 추출하였다 그래서 이 방법을 홀 에루1863~1914) -

법이라고 명명하였다 이후 년 오스트리아의 칼 죠셉 바이어가 규산분이 적은 1888

보오크사이트를 알칼리로 용해하여 알루미나를 추출하는 방법을 고안하였다 이 방

법은 순도가 높은 산화알루미늄을 경제적으로 얻을 수가 있는데 수산화나트륨 수

용액과 가온 가압반응 시켜 알루민산나트륨 수용액을 만들어 보크사이트의 불순물

인 규소 철 티탄의 산화물을 불용성 잔재로 남기고 카올린계 반응성 실리카는 탈

규소 반응에 의해서 불용성 알루미노규산알칼리염을 만든다 여과된 알루미난나트

륨 수용액은 냉각한 다음 수산화알루미늄 결정의 종자를 가해서 교반 방치하면 가

수 분해하여 수산화알루미늄으로 분리하고 모액은 조정모액으로서 보크사이트 용

해공정에 순환 사용된다 가수분해하여 석출한 수산화알루미늄은 회전로에서 가열

되고 탈수하여 순도가 높은 산화알루미늄을 제조할 수 있다 이 방법을 바이어 방

법이라고 하며 오늘날 알루미늄 산업의 기초가 되는 것이다

- 19 -

다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질

알루미늄의 물리적 화학적 성질은 표 과 같다1

표 알루미늄의 성질표 알루미늄의 성질표 알루미늄의 성질표 알루미늄의 성질1111

분류분류분류분류 특성특성특성특성

기호 Al

원자번호 13

원자량 269815 gmol

비중 270

융점 6597

선열팽창계수(20 ) 239 micro-in

열전도도(20 ) 053 cal cm per 20 sec

비열(20 ) 0215 calg

전기저항 2655 microhm-cm

공간격자 면심입방격자 a=4043 Å

용해 알칼리 염산 황산 등

불용해 질산 아세트산 암모니아 등

또한 다음과 같은 알루미늄은 소재로서 우수한 특성을 지니고 있다

- 20 -

은백색의 광택을 가지는 부드러운 금속이다-

전성이 풍부하여 박막화하기 용이하다-

가공성에 필수적인 연성이 풍부하여 다양한 형상의 제조 및 가공이 용이하다-

시중에서 판매되는 알루미늄은 의 순도이며 주요 불순물은 규소- 9800~9985

와 철이다

합금처리 열처리 등에 따라 인장강도를- 7~60 kgmm2로 조정 할 수 있어 용도

에 따라 적절한 강도를 선정할 수 있다

열전도성과 전기전도성이 우수하다-

비중으로 보아 전형적인 금속이다 알루미늄의 비중은 동이나 철금속의 으로- 13

서 각종 제품의 경량화 목적에 유리하다

공기 중에 방치하면 자연적으로 내식성이 우수한 산화 피막을 형성한다-

비금속인 질소 황 탄소 등과 직접 화학반응하여 질소화물 황화물 탄화물이 된-

족 할로겐인 염소와 브롬과 화학 반응하여 각각 염화물 브롬화물을 만든다- 7A

산에 녹여 염을 생성시킨다-

염기에 녹여 수소를 발생시켜 알루민산염을 생성시킨다-

무독성이고 식품류와 반응도 하지 않아 가정용으로 우수하다-

재활용이 다른 금속보다 용이하다-

라 양극산화 공정라 양극산화 공정라 양극산화 공정라 양극산화 공정

알루미늄은 원래 활성적인 금속으로 공기 중에 노출되면 자연적 산화피막이 형성된

다 그러나 이것은 알루미늄 상의 도금 및 다른 금속의 코팅을 불가능하게 만든다

이런 자연 피막은 공업적 이용가치도 적으므로 인공적으로 더욱 두껍게 하여 10

이상의 산화피막을 만들며 이러한 과정을 양극산화라고 한다

양극산화 는 알루미늄을 전해액에서 양극으로 하고 전기를 통하여 양극(anodizing)

에 발생하는 산소에 의해서 알루미늄 면이 산화 되어서 산화알루미늄(Al2O3 피막이)

형성되게 된다 산화알루미늄 (Al2O3 피막은 투명 또는 반투명으로 내식성이 뛰어)

나고 다공질이어서 여러 가지 색으로 염색 가능할 뿐 만 아니라 알루미늄의 순도가

높을수록 아름답고 광택이 좋은 피막을 얻을 수 있어 공업용은 물론 장식용으로도

많이 사용되고 있다

- 21 -

양극산화를 포함한 모든 표면처리의 제조공정은 전처리 양극산화 혹은 표면처리

후처리로 크게 나눌 수 있다 전처리 공정은 가공소재의 표면에 있을 수 있는 오염

물질과 공정중이나 이송 중에 발생할 수 있는 오염 물질을 모두 제거 하여 표면처

리가 용이하도록 하는 과정이다 전처리 과정을 거친 가공소재를 양극 산화 한 후

후처리를 한다 후처리는 양극산화 후 생성된 양극파막상에 외관성과 장식성의 부

여 또는 내식성 및 내마모성과 같은 기능성을 향상하기 위한 처리 이다

양극상에서 일어나는 반응은 법칙에 의한 반응과 법칙에 따르지 않Faraday Faraday

는 반응으로 구분할 수 있다

전기 정련 또는 전기도금에서 가용성 양극의 용해기구는 위와 같지만 양극 산화의

경우에는 알루미늄은 위와 같은 기구에서는 용해되지 않는다고 한다

활성층과 전해액과의 경계면에서 OH-가 방전해서 산소가스가 발생하고 전자는 피

막을 통해서 알루미늄 양극에 흡수된다 알루미늄을 1 ampdm2정도의 전류밀도

로 전해할 때 순수한 알루미늄의 경우에는 산소가스의 발생이 보이지 않지만 알루

미늄합금의 경우에는 통과전기량의 통상 경우에 따라서는 이것 이상에10 ~20

상당하는 산소가스가 발생한다 10 ampdm2과 같은 고전류밀도에서 전해하면 순

수한 알루미늄의 경우에도 알루미늄의 산화에 요구되는 이상의 과잉 산소가 가스로

서 발생한다

이온이 피막을 이동함에 따라 산화반응이 진행한다고 생각된다 가동이온중에는

H+ Al+++ O--

OH-외에 전해질의 음이온이 있다고 생각되고 이것의 거동에 대해

서는 여러 견해가 있다

알루미늄의 양극에서 수소를 생성하는 것은 두 극의 가스 중에 수소가스를 함유하

고 있고 황산법의 경우 황화수소를 발생으로 확인할 수 있다 비슷한 현상은 저전

장에 대한 연구결과 예를들면 알루미늄을 등의 수용액 중에서 양극 분극하면 NaCl

법칙에 기초를 두어 전해전류로부터 계산된 값보다 과대한 속도Feraday 10~20

로 용해하고 수소의 발생을 수반하는 것으로 알려져 있다

특히 알루미늄의 양극산화는 법칙에 따르는 반응으로서 그 양극산화 방정Faraday

식은 다음과 같다

- 22 -

마 피막의 구조마 피막의 구조마 피막의 구조마 피막의 구조

다공성 양근산화 피막의 구조에 대해서는 그 모델이 여러 가지가 발표되고 있으나

가지의 대표적인 모델로 나타낼 수 있다3

그림 의 는 년에 제출된 등의 모델로서 전자현미경 관찰에 비해 미1 (a) 1953 Keller

세골 셀 활성층 및 벽의 구조를 나타내고 그것에 기하학적 칫수를 부여한 획기적

인 것으로 기본적인 형성에 있어서는 현재도 큰 변화가 없다 그림 는 (b) Akabori

의 모델로서 활성층은 약 50Å의 알루미늄을 과잉으로 함유하는 Al2O3로 이루어져

있으며 셀의 성장에 따라 각 셀간에 이 알루미늄을 과잉 함유한 Al2O3의 층이 개재

한다고 한다 또한 미세공단 면의 형태는 수산피막에서는 거의 원형이지만 환산피

막에서는 복잡한 형상을 나타낸다고 보고되고 있다 그림 는 년에 발표된 1(c) 1962

의 콜로이드 모델로서 다공성의 의미를 기하학적인 기공에 중점을 두지 않Murphy

고 산화물의 콜로이드적 성질의 변화에 의해 설명한 것으로 알루미늄 소지에 가장

가까운 쪽은 완전히 무수 Al2O3이지만 외측으로 감에 따라 미세한 산화물 콜로이드

입자의 외면에 물 및 기타 이온이 흡착하여 전도성을 가지는 부분으로 형성된다

의 모델(a) Keller 의 모델(b) Akabori 의 콜로이드 모델(c) Murphy

그림 양극산화피막의 구조 모델그림 양극산화피막의 구조 모델그림 양극산화피막의 구조 모델그림 양극산화피막의 구조 모델11111111

프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황2222

가 재제조산업가 재제조산업가 재제조산업가 재제조산업

- 23 -

재제조 은 고장 폐기 또는 교환된 물건을 회수하여 신제품과 같(remanufacturing)

은 상태로 만들어내는 일련의 과정을 의미한다 재제조는 제품의 수명을 연장시키

는 것과 같은 효과를 가지며 그 결과 폐기됨으로 인해 그대로 손실이 되는 원재료

에너지 및 노동력 등 생산요소를 크게 절약할 수 있다

미국의 경우 재제조는 산업에 따라 상이한 명칭으로도 불리는데 자동차부품산업의

경우에는 레이져 토너 카트리지의 경우는 타이어 재제ldquorebuildingrdquo ldquorechargerrdquo

조의 경우는 로 표현되고 있으며 대신ldquoretreaderrdquo ldquoremanufacturingrdquo

이란 표현이 사용되는 경우도 있다 재제조는 비교적 최근에 등장한ldquorecoditioningrdquo

개념으로 이와 유사한 개념으로는 재활용 재사용 수리 등이 있다 이러한 개념들

은 모두 못 쓰게 된 제품을 그대로 매립 소각 등의 방법으로 완전히 폐기하지 않

고 이를 다시 이용한다는 점에서 재제조와 유사하다 그러나 재제조와 재활용 재사

용 및 수리는 가치가 새로 창출되는 과정이 크게 상이하다

재활용은 폐제품이 원재료 생산에 다시 투입되는 것으로서 주로 신문지 유리병 및

알루미늄 캔과 같은 소비재가 대상이 된다 이러한 제품들이 소비가 된 후에 폐기

물 처리 과정에서 수거를 통해 회수되어 원자재 형태로 돌아가 제품생산 과정에 원

재료로 사용되는 것이 재활용 과정이다 수리는 고장 또는 성능 저하의 원인을 찾

아내어 문제된 부품을 고치거나 또는 교체하는 것을 의미한다

이에 비해 재제조는 생산된 제품이 성능 등 상품으로서의 모든 면에 있어서 신제품

과 거의 유사한 상태가 되도록 폐제품을 완전히 분해하고 부품을 수리 또는 교체하

고 검사를 하는 과정으로서 재활용 등에 비해 훨씬 확대된 개념이다 그러나 재제

조 개념이 이렇게 명확히 사용되고 있는 것만이 아니다 우리나라에서도 일부 분야

에서는 와 재제조와 같은 개념으로 사용되고 있고 일본의 경우에도 정책적rebuild

으로는 재제조 개념이 별도로 구분되지 않고 재사용 범주의 하나로 간주되어 사용

되고 있다 따라서 재제조품은 다음과 같은 조건을 만족시키는 제품이라고 말할 수

있다

재제조 제품의 주 구성 요소는 사용되다 폐기된 제품-

폐기된 제품은 그 부품의 성능이 충분히 판별될 수 있는 수준까지 해제-

중고제품의 부품은 철저히 세척되고 먼지와 부식이 없는 상태로 수리-

분실되었거나 결함이 있거나 부서진 또는 많이 닳아버린 부품들은 모두 정상적-

으로 기능을 할 수 있는 수준으로 수리가 되거나 또는 새 부품 재제조된 부품 또

는 성능이 정상적인 충고부품으로 교체

- 24 -

재제조된 제품의 모든 기능이 정상적으로 작동할 수 있도록 필요한 경우 각 부-

품에 대해 기계가공 재감기 재마감 또는 기타 필요한 조치가 취해짐

각 부품은 다시 조립되고 동종의 신제품과 동일한 성능을 갖는지 검사-

그림 내구재의 물질 순환 고리그림 내구재의 물질 순환 고리그림 내구재의 물질 순환 고리그림 내구재의 물질 순환 고리2 2 2 2

재제조된 상품의 특성 중 가장 중요한 것은 재제조품의 성능이 신제품에 비해 뒤떨

어져서는 안된다는 것이다 이러한 특성으로 인해 선진국에서는 재제조업체가 재제

조 제품의 품질을 보증하는 경우가 일반적이다 이렇게 제조된 재제조 제품들은 재

제조산업이 가장 발달한 미국의 경우 신제품 가격이 수준에서 판매되고45-65

있다 재제조의 개념은 원재 생산에서부터 원자재 제조과정에서의 가공 사용 재사

용 재제조 재활용 및 최종적인 폐기과정을 보여주는 생산과정에서의 물질 순환과

정을 살펴보면 보다 명확히 이해할 수 있다 그림 참고 ( 1 )

나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업

프린터 생산업체에서 판매하는 원제품에 비해 저렴한 가격대의 재제조 카트리지에

대한 수요가 증가하면서 토너카트리지 재제조산업은 호황에도 불구하고 무분별한

영세업체의 난립으로 여러 가지 문제점을 발생시켰다

- 25 -

사용 후 토너카트리지 재제조산업을 활성화에서의 장점은 부품공급 부담의 일정부

분을 재제조 제품으로 대체하여 부품공급 의무부담이 완화되고 에너지 및 자원은

원제품에 비해 이상 절약이 가능하다는 것이다 현재 우리나라의 사용 후 토너80

카트리지 재제조 관련 주요 문제점으로는 대부분의 업체가 재제조에 대한 개념 인(

식 의 결여에 기인하여 단순히 사용 후 토너카트리지를 닦아서 재충진하여 재사용)

하는 것이다 또한 사용 후 카트리지의 소유권 문제 지적재산권 문제 등으로 원제

조업체와의 분쟁이 발생할 가능성 또한 매우 높다 우리나라에서 재제조와 관련된

일반 현황 및 문제점은 다음과 같다

원토너 카트리지는 년 기준 만개가 판매 재제조 토너카트리지 생산량- 2003 184

은 만개 사용134

년 기준 원토너 카트리지 공급량 대비 재제조율은 로 추정- 2003 243

토너카트리지의 재제조시 원토너 업체의 상표를 삭제하지 않으면 현행 상표법-

및 부정경쟁방지법에 저촉될 소지가 있음

토너카트리지 원제조업체에서 사용 후 카트리지의 회수에 적극적으로 참여할 경-

우 회수된 카트리지를 물질 재활용에 앞서 재제조를 우선 고려하도록 하는 제도적

장치가 필요

현행 재제조 토너카트리지의 품질평가는 전문화된 표준 및 규격이 미완의 상태-

로 재제조 토너카트리지의 품질제고를 위한 법적 제도적 장치의 마련이 필요

토너카트리지 업체의 대부분은 종업원 명 이내의 영세 소규모 업체로 그 수- 3-4

는 약 개 이상으로 추정250

참여기업의 현황 및 애로 기술참여기업의 현황 및 애로 기술참여기업의 현황 및 애로 기술참여기업의 현황 및 애로 기술3333

주 삼텍은 기존의 재제조 업체들에서 행하여지고 있는 폐 프린트 카트리지 재활용( )

기술에서 탈피하여 폐 프린트 카트리지를 완전 분리 후 각각의 부품별 회수를 통

한 재활용 기술 및 아노다이징 공정을 도입한 고광택성 감광 드럼을 생산하고 있는

재제조 부품전문기업이다 일반적으로 폐 프린터 카트리지를 이용한 재제조 산업은

카트리지의 분리 후 회수된 의 간단한 표면처리 공정을 통한 재활용 기OPC Drum

술로 이미 유럽의 여러 선진국 및 국내 일부 기업에 의해 시도되어오고 있다 하지

만 기존의 공정을 탈피하여 회수된 폐카트리지를 선별lsquo rarr 부품관리 rarr 세정 rarr 고

광택 아노다이징rarr 고순도 알루미늄 회수 표면감광코팅 감광드럼 제조 등의 각rsquorarr rarr

공정을 통하여 폐카트리지를 이용한 감광드럼을 재제조하고 있으며 이에 대한 특허출

원을 완료한 상태이다

- 26 -

그림 토너 카트리지 재제조 공정그림 토너 카트리지 재제조 공정그림 토너 카트리지 재제조 공정그림 토너 카트리지 재제조 공정3 3 3 3

폐자원을 이용한 신규시장을 형성할 수 있는 재생자원화 기술을 보유하고 있음에도 불

구하고 국내 중소기업의 여건 상 전문 인력의 부족 및 기술습득의 어려움에 기인하여

그 기술적 한계를 극복하지 못하고 있는 실정이다 따라서 현 재제조 공정의 공정 최적

화 기술 드럼의 표면코팅 층의 제거 시 사용되는 신규 화학약품의 개발 그리고 생산

성을 극대화 할 수 있는 최적공정 설계에 대한 고급 전문 인력의 현장기술지도가 절실

한 상황이다

제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표2222

기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격1111

가 기술지원의 목표가 기술지원의 목표가 기술지원의 목표가 기술지원의 목표

폐프린트 카트리를 분리 세정공정을 통하여 얻어진 고순도 알루미늄을 아노다이징 기

술을 이용하여 고광택성을 갖는 감광 드럼의 고효율 회수공정 지원 및 드럼의 표면코

팅층의 제거 시 사용되는 각종 화학약품의 최적 배합비율과 최적화 공정기술 지원

- 27 -

나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격

공정개선공정개선공정개선공정개선 0신제품

제조기술0 품질향상품질향상품질향상품질향상 0

양산화양산화양산화양산화 0 시험분석 0 시제품 제작시제품 제작시제품 제작시제품 제작 0

제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용3333

세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용1111

감광코팅층 용해를 위한 용매 개발 및 적절한 혼합용매비율에 관한 기술지원

감광코팅층은 크게 세가지- (Blocking Layer Charge Generation Layer Charge

다른 필름으로 구성되어있다 따라서 세가지 필름을 동시에 제거할Transport Layer)

수 있는 용매 혹은 혼합용매에 대한 체계적인 기술지원

폐카트리지의 분해과정에서 발생되는 부산물의 분리공정 기술지원

수거된 드럼으로부터 고광택 고순도 알루미늄을 얻기 위한 전처리 분리공정- OPC

상에서 효과적인 플라스틱 기어부분과 분리기술 지원

합리적 세정공정 설계를 통한 폐 감광 드럼의 표면처리기술 지원

고생산성 세정공정을 위한 공정개선 기술지원-

고광택 특성을 갖는 아노다이징 공정기술 지원

드럼의 재제조 공정 합리화 방안 구축 지원OPC

기타 폐자원의 재활용 공정기술 지원

드럼이외의 부산물을 이용한 재활용 기술지원- OPC

화학물질을 동반하는 공정에서의 사용자 안전을 위한 반응원리에 대한 교육

합리적 공정운용을 위한 전문가 교육

기업의 품질시스템 구축을 위한 기술자문

제품의 신뢰성 향상을 위한 합리적 공정관리 시스템 구축 방안지원

- 28 -

기술지원의 목표기술지원의 목표기술지원의 목표기술지원의 목표 기술지원의 내용기술지원의 내용기술지원의 내용기술지원의 내용 기술지원범위기술지원범위기술지원범위기술지원범위

세정공정기술 확립

감광코팅층 분석-

고효율 용매 및 최적혼합용매-

고생산성 세정공정 설계기술-

아노다이징 공정 확립

아노다이징 공정분석-

최적 아노다이징 운전 조건확립-

고성능 전해액 구성 확립-

품질 신뢰성유지 시스템 구축-

기타 폐자원 재활용 기술

플라스틱 정성분석-

플라스틱 기어부의 재활용 기술-

컴파운딩 기술-

- 29 -

제 장 국내제 장 국내제 장 국내제 장 국내2222 ㆍㆍㆍㆍ외 기술현황외 기술현황외 기술현황외 기술현황

아노다이징 처리에 있어서 황산법은 년 영국 와 에1927 C H R Gower S O O Brien

의해 특허출원된 후 발전을 거듭하여 현재 세계적으로 가장 널리 보급되어 있는 방법

이다 전해질은 황산은 저렴하고 전해조작이 다른방법에 의하여 간단하며 생성된 피

막은 다른 방법으로 얻어진 피막보다 그 투명도가 좋기 때문에 알루미늄 합금에 적합

하다 합금성분에 의한 악영향이 적으며 피막의 색상도 옥살산보다 엷어서 염색에 적

합하다 또한 인가되는 전압이 낮고 전력소비량도 적으며 약품가격이 저렴한 장점이

있다 그러나 옥살산법보다 알루미늄의 용해량이 많고 생성되는 피막의 두께는 어느

정도 한계점을 가지고 있다 황산에 의한 피막의 용해가 크기 때문에 피막이 연한 단점

이 있다 황산피막은 다공성이며 내식성 내마모성이 양호하여 건재 공업용품 주방용

품 평판 기계부품 장식품등의 분야에서 널리 이용되고 있다 피막의 두께는 통상의

전해처리온도 약 에서( 20 ) 30~40 정도 얻어진다 공업적 처리조건은 한국공업규

격 을 표 및 표 에 나타내었다 여기에서 전해액의 농도와 온도 전류밀도KSD 9531 2 3

그리고 전해시간 등은 피막의 두께 경도 내식성 다공성등과 밀접한 상관관계를 가지

고 있으며 또한 알루미늄 용존량 교반공기량등도 무시할 수 없는 인자이다

표 황산법의 양극 산화 처리 조건표 황산법의 양극 산화 처리 조건표 황산법의 양극 산화 처리 조건표 황산법의 양극 산화 처리 조건2 (KSD 9531)2 (KSD 9531)2 (KSD 9531)2 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건 허 용 치허 용 치허 용 치허 용 치

전해액 조성 황산 10 ~30 plusmn2

알루미늄 이하20gL

욕 온도 15 ~ 25 plusmn2

전류밀도 60 ~ 300A plusmn7

시 간 피막두께에 필요한 시간

욕 전압 설정전압 plusmn2V

- 30 -

표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건

전해액 조성 황산 15

알루미늄 5 gL

욕 온도 21 plusmn 1

전류밀도 130A plusmn 5

시 간분30 ~ 10 의 경우(A 6063 )

분60 ~ 18 의 경우(A 6063 )

욕 전압 16V

옥살산법은 년 일본에서 개발되었으며 옥살산 알루마이트법으로서 널리 공업적으1926

로 이용되어 왔다 한편 독일에서는 법으로 공업화되어 있다 옥살산은 고가이 Eloxal

고 교직 중첩 전원설비를 사용해야 하며 조작이 복잡하여 단위처리면적당 소비전력이

높은것 외에도 피막이 흰색을 띄게 되기 때문에 최근에는 그 신장이 둔화되고 있다 그

러나 황산피막보다 피막의 염색성은 떨어지지만 내식성 내마모성이 우수하기 때문에

일용품의 일부와 특히 외관은 문제되지 않지만 고도의 피막성능을 요하는 공업용품등

에 이용되고 있다 공업적 처리조건은 한국공업규격 을 예로 들면 표 및 표 KSD 9530 4

와 같다5

표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건 허 용 치허 용 치허 용 치허 용 치

전해액 조성 유리산 2 ~ 5 plusmn1

알루미늄 이하20gL

욕 온도 15 ~ 35 plusmn4

전류밀도

직류와 교류의 경우

교류 40 ~ 350A

교류 40 ~ 700A plusmn7

교류의 경우 80 ~ 700A

시 간 피막두께에 따른 시간

욕 전압 설정전압 plusmn15V

- 31 -

표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건

전해액 조성 유리산 3

알루미늄 5 gL

욕 온도 28 plusmn 2

전해밀도

직류와 교류의 경우

직류 130A

교류 100A

시 간분25 ~ 6 의 경우(A 1100 )

분38 ~ 9 의 경우(A 1100 )

욕 전압직류 25 V

교류 80 V

피막의 성질피막의 성질피막의 성질피막의 성질 피막의 생성피막의 생성피막의 생성피막의 생성 온도 농도의 영향온도 농도의 영향온도 농도의 영향온도 농도의 영향 조작조작조작조작 실시조건의 예실시조건의 예실시조건의 예실시조건의 예

교교교교

류류류류

법법법법

연하고 표면에 요철

이 있으며 직류법과

동일한 두께의 경우

내식성이 양호함

적음

교류전류계의 읽기

에 을 곱하면036

직류값에 해당됨

농도의 영향은 큼 간단함

40~60 V

2~3 Adm2

25~30

분5~60

직직직직

류류류류

법법법법

경도가 크나 침식에

위해 구멍이 생김많음

액온을 낮게 유지

해 주어야 하고

농도의 영향은 적

간단함

40~60 V

1~2 Adm2

18~20

분10~60

교교교교

직직직직

중중중중

첩첩첩첩

법법법법

경하고 내식성이 있

고 최상의 피막을 얻

을 수 있음

많음

단시간에 두꺼운 피

막을 얻을 수 있음

보통

복잡하고

전력 소

모 량 이

많음

DC 25~30 V

1~3 Adm2

AC 40~80 V

1~3 Adm2

20~30

분15~60

- 32 -

크롬산법은 에 의해 년 영국에서 개발되어 수상비행기용 듀랄Bengough-Stauart 1923

루민의 방식을 목적으로 사용되었다 대표적인 방법으로는 단계적인 전해전압을 상승

시키는 법과 정전압 전해에 의한 미국 표준국의 방법이 있다 피막Bengough-Stauart

의 외관은 불투명하고 암회색을 띈 에나멜색이다 표준상태에서 생성되는 피막두께는

2 ~ 5 정도이므로 내마모성은 좋지 않지만 같은 두께의 다른 피막에 비하면 내식성

은 양호하다 처리조건으로 법은 전해액은 크롬산을 함유하 Bengough-Stauart 25

며 전해온도는 40 plusmn 2 로 하고 전해전압은 에서 까지를 분간 서서히 상승 0 V 40 V 10

시켜 에서 분간 유지하고 다시 분간 까지 상승시켜 최후의 분간은40 V 20 5 50 V 5 50 V

로 유지한다 이때 전류밀도는 01 ~ 05 정도이다 정전압 크롬산법에서는A 5 ~

의 크롬산전해액을 사용하고 전압은 처리시간은 분정도이다10 40 V 30

종류종류종류종류

조건조건조건조건옥 실 산 법옥 실 산 법옥 실 산 법옥 실 산 법 황 산 법황 산 법황 산 법황 산 법 크 롬 산 법크 롬 산 법크 롬 산 법크 롬 산 법

농도H2C2O4

(1) 3~5 (2) 10H2SO4 10~20 CrO3 3

온도(1) 20~30

(2) 15~60

(1) 15~22

옥살산을 첨가하면(2)

35까지

40plusmn20

전압(1) AC 40~80 V

(2) DC 25~30 VAC 15~25V

로부터 서서히DC = 0V

상승해서 로 하고40V

최후 분간은 로 유지5 50V

전류밀도(1) AC 1~3 Adm

2

(2) DC 1~3 Adm2

05~15 Adm2

03~04 Adm2

시간 분10~60 분5~100 분60

피막두께

H2C2O4 5 30plusmn2

AC 3 Adm2

분간에 40

10~12

H2SO4 20 30plusmn5

DC 10 Adm2

분간 20

에 5~7

분간에15 3~35

특징

특히 순 에 대해서는Al

경도 내식성 등 가장

우수한 피막을 얻는다

탈지력이 좋고 저질 Al

에도 광택이 좋으며 단

점으로 전력과 약품의

소비가 많음

설비가 많이 드나 유지

가 용이하고 유지비가

적으므로 보급이 많아

지고 있다 탈지력은 작

으나 합금 및 착색용 Al

양극산화에 적합함

투랄루민계에 적합한 양

극산화법이며 내식성이

있고 회색의 무광택 피

막이며 강도가 약하다

착색에는 적합하지 않음

- 33 -

그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도44441111

- 34 -

양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책

결함항목결함항목결함항목결함항목 원 인원 인원 인원 인 대 책대 책대 책대 책

버닝

버프버닝

전해액 온도 불균일

국부적 고전류밀도

수산화 알루미늄 버닝

연마조건의 적정화

액순환 교반량증가

전해파형의 평활화 전류밀도 낮춤

수세 알루미늄처리량의 조정

숏트

제품과 리드선의 접점의 어긋

제품과 음극과의 접촉

압출후의 국부적 냉각부족

디스멋트부족

거는 방법 개선

극간거리조정 내부음극유치법 개선

균질 한 냉각( )均質

질산농도증가 중크롬산카리첨가

욕중에서 흔든다

전해부식

접점불량

사용수로부터의 염소이온흡입

용접용후락스부착

인체의 땀이나 지문부착

중금속이온 흡입

유리산부족

중첩교류분 부족 수산법에 많(

음)

접점개량

순수사용

전해전의 충분한 세정

손장갑사용

중금속용출방지

산의보충

교류분 증가시킴

색얼룩

극비 의 부적당( )極秘

극간거리의 부적당

복잡한 형상

전류분포 불균일

교반부족 불균일

전해액 온도 상승

이물 부착( )異物

전해액 잔존

합금성분( )合金成分

염색조건

접점부족

음극면적조정

음극을 이동해 본다

음극배치의 고려

랙크접점수 증가

접점위치고려

전해액 순환량증가 냉각

수세를 충분히 한다

수세를 충분히 한다

재질확인

염색욕의 농도 관리p H

적정한 접점을 취한다

무지개

접점부족

전기접점불량

전해중단

표면적과 리드선의 적정화

리드접점부의 이탈방지

교반을 약하게 한다

- 35 -

결함항목결함항목결함항목결함항목 원 인원 인원 인원 인 대 책대 책대 책대 책

표면얼룩탈지불충분

재질 열처리의 불균일

탈지를 충분히 행한다

재질 열처리를 정확하게

표면거침소재의 조성부적합

엣칭조건의 부적합조건관리를 엄중하게 행한다

수산화나트륨 엣칭액의 노화 액관리 철저

버 닝 엣칭후 수세까지의 시간이 길다 엣칭후 신속수세

그림자모양 리드선에 의한 투영흔적 리드선위치에 주의할것

봉공얼룩물건의 겹침

온도의 불균일

물건이 겹치지 않도록 한다

온도분포를 균일하게 한다

액흐름

전해액을 유출

수세부족

맞춤시 불량

충분한 수세

스팟트개량

가스포겟틀 랙크각도의 부적합

공기교반 내부음극에서의 수소발생

적당한 틀과 랙크의 거는 각도선정

가스가 유출하도록 랙크를 만드로 건

크 랙 저온전해 봉공온도 가열 기계적 충격 이상의 가열을 피한다110

제품취급주의

성능결함 및

막두께부족

전해시간 짧고 전류밀도가 낮다

내부음극부족 및 음극면적부족

틀과 걸이 면적이 크다

리드의 접촉불량 탈막부족

리드의 전기용량부족

전기접점부족

전해액 온도가 높고 국부고열발생

합금조성의 부적합

적정시간과 전류밀도 선정

형상에 맞게 사용 및 이상전압이 안걸

리게 할 것

전류용량에 맞는 전해면적선정

리드부착개량 및 완전탈막

단면적이 큰 리드사용

접점증가

냉각 및 교반 순환을 충분하게

적절한 합금선택

내마모성 전해액 온도가 높고 전류밀도가 낮다 냉각 및 적정한 전류밀도 선택

내식성부족

전해시간이 너무 길고 전해액 농도가 높

합금조성의 부적합

전류밀도 높이고 전해시간단축 농도

적정유지

적절한 합금선택

불꽃유리산부족 전해액노화

전해액이 높고 전류밀도 불균일

산보급 및 전해액 일부교체

냉각 및 전류밀도 조정

박 리 정전이나중단 전해재생 및 가급적 전해중 중단을 피할

표면모양 알루미늄 주물 재료결함 엣칭조건 알루미늄 개선 및 주물재선택 엣칭액

선택

분취

전해액농도 용존알루미늄 증가

전해액 온도상승

수세부족

봉공액 오염

분석에 의해 조정관리

전해액 냉각 교반

수량 수세횟수 수세시간증가

봉공액 교환

- 36 -

재제조산업의 중요성과 경제적 효과 분석의 관점에서 볼 때 화석연료는 연소과정

에서 아황산가스 질소산화물 먼지 휘발성 유기화합물 먼지 등 대기오염물질과

이산화탄소와 같은 지구온난화 물질이 다량으로 발생한다 따라서 에너지 사용 감

소는 그만큼 대기질 개선에 기여를 하게 된다 에너지 소비 감소는 또한 수력과 원

자력 발전량을 감소케 함으로써 생태계 파괴와 핵폐기물 문제의 완화를 가능케 한

다 이러한 재제조의 환경개선 효과는 이를 사회적 편익으로 간주할 수 있으므로

금액으로도 환산될 수 있다 따라서 이를 고려하면 재재조의 경제적 효과는 단순히

생산요소의 절감효과만 감안하는 경우보다 훨씬 커진다 재제조산업의 경제적 및

환경적 효과는 매우 크다 더욱이 최근 들어 석유 및 기타 원자재의 공급 불안이

심화되고 있어 원자재 소비 절감의 필요성이 갈수록 증대되고 있다 뿐만 아니라

대기환경의 악화 방지에 대한 사회적요구의 증대와 매립지의 포화 등으로 인해 폐

기물 처리의 어려움이 가중되고 있어 재제조의 사회적 중요성은 대단히 커지고 있

재제조는 선진국에서도 크게 각광을 받고 있다 재제조산업은 현재 전세계적으로

사업장 수가 만개 고용규모 만명 시장규모 억 달러에 이르고 있는 것으로8 50 530

추정되고 있으며 특히 재제조가 가장 활발한 미국을 중심으로 빠른 속도로 확대되

고 있다 우리나라에서는 현재 자동차 부품과 토너 카트리지를 중심으로 재제조가

부분적으로 이루어지고 있어 그 규모는 그렇게 크지 않은 상태이다 이는 역으로

재제조산업의 활성화가 커다란 경제적 이익을 가져올 수 있음을 의미한다 따라서

재제조 산업을 정책적으로 육성할 필요성은 매우 크다

하지만 국내 토너카트리지 재제조 산업의 경우 년 일본 캐논사가 년부터 2006 2001

국내 업체를 상대로 레이져 프린터의 핵심부품인 감광드럼 드럼 의 삼각기어(OPC )

제조방식과 관련된 특허침해 소송을 제기해 지방 고법원 판결에서 승소한 상태이-

현재 국내에서 보급되고 있는 레이저 토너 카트리지와 잉크젯 잉크 카트리지는

이상 외국에서 직수입된 제품이다 지금 미국이나 유럽과 같은 선진국에서는90

전체 시장의 약 이상을 재활용 제품이 점유하고 있을 만큼 저렴한 재활용 카30

트리지의 사용은 당연한 것이다 우리나라 곳곳에 버려지고 있는 공재물질 카트리

지는 연간 만개 연간 톤 트럭 수천대분에 달하고 이렇게 폐기물로 버려300-400 8

진 각종 플라스틱 카트리지는 수백년이 지나도 썩지 않아 얼마든지 재활용이 가능

한 귀중한 자원을 낭비하며 환경오염을 가중시키고 있다 또한 국내 폐기물 관리법

에 프리터 카트리지는 지정폐기물에서 제외되어 있어 무단 폐기 방치될 가능성도

매우 크다

- 37 -

세계 다국적 기업이라는 미국의 몇몇 기업들 사이에도 재제조 붐이 일고 있다 기

존 리사이클링 방식이 폐기물 화학처리의 비용과 공해유발 억제에 따르는 막대한

재생비용이 드는 단점이 있다면 이를 원칙적으로 극복할 수 있는 대안으로 재제조

는 새로운 환경사업으로 입지를 넓혀가고 있다 현재 외국의 다국적 기업군들인 코

닥 제록스 듀폰 등은 최근 재활용 사업의 개념을 리사이클링에서 재제조로 GM

전환하고 이를 전제로 제품생산 매뉴얼을 전면 재개편하였다 대부분의 주요 부품

들을 쉽게 분해 조립하여 반영구적으로 재활용할 수 있게 획기적인 소프트웨어 시-

스템을 개발하여 활용하고 있는 것이다

프린터 토너 카트리지의 재활용은 다 마신 음료병을 수거하여 다시 음료수를 넣고

판매하는 것과 다를 게 없다 이제 우리도 재생품은 안쓴다 는 생각을 바꿔 프린 ldquo rdquo ldquo

터 값보다 카트리지 비용이 더 든다 는 문제를 재생카트리지 이용으로 경비도 줄이rdquo

고 환경을 생각하는 재활용에 관심을 가져야 할 때이다 정보통신의 혁명과 디지털

시대에 맞는 새로운 패러다임이 요구되는 지금 재제조 시스템을 구축하는 것은 녹

색경영 을 실천하는 환경중시 기업경영의 좋은 사례가 될 것이(Green Management)

다 또한 제품의 전과정에 걸친 환경영향을 파악하고 감소하기 위한 전과정평가

를 레이저 프린터 제품에 도입하여 적용함으로써(Life Cycle Assesment LCA)

보다 친환경적인 프린터가 개발될 것이다 또한 연간 억달러에 달하는 수입정품 4

토너 드럼을 재활용 토너 드럼으로 대체한다면 연간 억 천달러 수입 의존율을 3 2 (

로 낮출 경우 의 외화절약 효과가 기대된다20 )

- 38 -

제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과3333

제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행1111

드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정1 OPC1 OPC1 OPC1 OPC

레이져 프린터는 복사기의 건식 방식 원리를 이용하여 인쇄하는 프린터이다 내부

구성은 컨트롤러부 엔진부 인쇄부로 나뉘어져 있으며 컨트롤부에서는 컴퓨터로부

터 전송된 데이터를 인쇄할 페이지에 영상을 만들어 프린터 엔진부분으로 전달한

다 전달되 영상은 엔진 부분의 레이져 다이오드 회전 다면경 렌즈 프리즘장치

레이져 빔 센서 등의 장치를 거쳐 인쇄부분의 감광 드럼에 투사가 된다 다시 투사

된 영상은 감광 드럼에서 형성된 엔진 옆에 있는 용지에 옮겨서 영상을 인쇄한다

그 후에 인쇄된 용지는 고열 압착롤러에 압착되어 최종적으로 용지에 인쇄된다 레

이져 프린터는 저소음과 고품위 인쇄 다양한 서체와 고속인쇄 등의 장점을 가지고

있으며 제한된 용지사용과 유지 비용이 비싸다는 단점을 가지고 있다 그림 는 레 5

이져 프린터 카트리지의 분해도 및 주요 부품의 위치를 나타낸 것이다

그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도5555

- 39 -

레이져 프린터의 원리는 크게 단계로 크리닝 대전 노광 현상 전사 정착으로6

나눌 수 있으며 다음은 각 단계에 대한 설명이다

1 2 3

4 5 6

크리닝 이 단계는 이미지 진행의 처음 단계로 물리적 또는 전기 크리닝 진행을1

통해 새롭게 드럼에 이미지가 맺히도록 준비하는 단계OPC

대전 드럼 크리닝이 끝나면 로부터 읽혀진 정보를 레2 laser scanning unit (LSU)

이져빔을 쏘아 이미지를 드럼에 맺히도록 조건을 마련해 주거나 대전을 걸어 줌

노광 드럼 표면에 레이져빔이 전달되는 부분은 잠상이 맺히게 되며 드럼은 전3

류가 통할 수 있는 알루미늄 원통과 감광물질이 표면에 코팅되어 있으므로 빛을 받

은 부분에 이미지가 맺히게 됨 또한 드럼에 나타난 이미지 부분은 이 다음 단계에

서 토너를 끌어 당기게 됨

현상 잠상 이미지가 드럼 표면에 나타나며 현상 롤러는 토너분자를 드럼 표면4

에 전달하는 역할을 하며 닥터 블레이드는 토너량을 조절해 줌

- 40 -

전사 드럼 이미지에 토너 부분이 용지 쪽으로 전사 됨5

정착 토너가 묻은 용지가 히팅롤러와 압력롤러를 거쳐서 종이에 영구적으로 고6

착되게 함

가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도 OPC OPC OPC OPC

토너카트리지의 핵심 부품중 하나인 드럼은 표면의 마모가 증가함에 따라 드OPC

럼의 의 두께가 감소하며 피로도가 증가하는 것으로charge transport layer (CTL)

보고되고 있다 따라서 폐토너카트리지의 재제조시 이러한 관점에서의 부품에 대한

고찰이 매우 중요하게 된다

일반적으로 드럼은 의 표면전위를 갖도록 대전되며 이때 토너 입자-600 ~ -700 V

들을 밀어낸다 이는 인쇄 시 영역으로 나타나는데 이 부분을 백색전위 white

라고 불린다 그러나 대전능력이 저하되면 인쇄물의 백색부분(white potential V0)

에 불규칙적으로 토너가 유입되어 인쇄물에 그대로 전달되게 되면 이를

라고 한다 현상이 진행되면 초기 증가율 대비 증가background Background 10

될 때마다 토너 소비량도 증가되며 토너카트리지 수명을 단축시키는 원인이10

될 수 있다

자외선이 완벽하게 차단된 항온 항습 습도 이하 의 에서 특수광을 ( 36 ) Clean-room

설치하고 정전기가 방지된 상태에서 카트리지를 완전 분해한 후 마모되거나 손상

된 중요 부품들을 교체하여 특수 에 의한 재생산만이 새것을 능가하는Kow-How

품질을 가능케하는데 일부업체에서 재생한 토너카트리지는 원가만 낮춰 만들어지므

로 품질상의 문제점이 발생되어 프린터 수명을 짧게 할 수도 있다 토너는 기존에

들어있는 잔여물을 전면적으로 집진기로 세척 흡입 하여 완전 제거한 후 폐토너 카( )

트리지 및 중요부품을 교체한다

회 사용 가능하므로 상태에 따라 재활용 또는 교체한다 생산공정OPC Drum 2-3

에서 핵심인 토너가 흩어지지 않도록 마감을 하는 집진 수집된 폐토너를 전Unit

량 회수해 밀폐용기에 보관 폐기물 위탁처리업체에 처리케하는 세심한 배려도 환

경오염 방지를 위한 중요한 부분 중의 하나이다 재활용 현상기의 품질유지를 위한

승부관건은 소비자가 사용 후 폐기되는 폐현상기 폐카트리지 및 드럼 포함 수거( )

의 구축과 다양한 프린터 기종에 맞는 토너성분 분석에 달려 있다 프린터System

기종에 맞지 않는 토너카트리지나 마모성 부품이 적시에 교체되지 않을 경우에는

프린터 제품을 고장이 발생할 수 있다

- 41 -

그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정6 OPC 6 OPC 6 OPC 6 OPC

폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석2222

가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석

적외선 분광분석은 년 영국의 에 의해 개발된1800 F W Hershel dispersive IR

에 의해서 시작되었으며 최근에는spectromer FT-IR (fouirer transform infrared)

의 개발로 인해 활발한 연구가 진행되고 있다 적외선 분광분석의 원spectrometer

리는 적외선이 시료를 통과할 때 에너지가 분자간 원자내의 진동에너지와 일치하여

시료의 분자구조에 따른 특성 흡수 영역을 형성함으로서 이를 통해 정보는 얻게 된

다 적외선 분광분석은 시료의 정성 및 정량분석 물질의 구조확인 화학반응

연구 표면화학분석 등에 이용되고 있고 특히 플라스틱 물질의 정량 정성kinetics

분석 및 배향성 연구에 아주 유용하게 사용되고 있다

- 42 -

그림 은 기어부분 의 고분자를 정성분석한 의 분석결과로7 (sample2) FT-IR

2978cm-1 2920cm-1

1468cm-1 1382cm-1

1236cm-1 1087cm-1

892cm-1등의

특성 피크로 추정컨대 사용된 고분자 물질이 로 판단된다 그림poly(oxymethylene)

도 마찬가지로 의 고분자를 정성분석한 결과로2 sample3 2965cm-1

2918cm-12849cm-1

1768cm-1 1503cm-1

1219cm-1 1187cm-1

1159cm-1

1013cm-1 828cm-1

등의 특성피크가 관찰되었으며 결과적으로 polycabonate (PC)

의 특성피크로로 판단된다

나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석

열분석 이란 물질의 물리적 변수 를 온도의(thermal analysis) (physical parameter)

함수로 나타내는 분석 방법이다 즉 물질의 온도를 일정하게 변화시킴에 따라 나타

나는 열적특성 변화를 분석하는 것이다 이때 어떤 물리 변수의 변화를 볼것인가에

따라 여러 가지 방법이 존재한다 플라스틱의 열분석에는 대표적으로

와 가 이DSC(Differential scanning calorimetry) TGA(Thermo gravimetric analysis)

용된다 는 플라스틱 시료의 온도 열량변화 데이터로부터 시료의 물리적 화학 DSC

적 성질을 확인할 수 있다 또한 피크의 위치 모양 개수 등으로부터 정량적인 정

보들을 얻을 수 있으며 피크의 면적으로부터 열량변화의 정량적인 정보를 얻을 수

있다 으로부터 플라스틱 시료의 유리전이온도 결정화온도 녹는 DSC thermogram

온도 냉결정화온도 등의 정보를 확인할 수 있다 는 일정한 속도로 온도를 변 TGA

화시켰을 때 일정 시간동안에 일어난 시료 무게의 변화를 측정한다 에 의한 TGA

질량 온도 곡선은 플라스틱 시료의 열안정성 및 물질의 구성비 등을 확인할 수 있-

그림 는 의 분석결과 이다 약9 sample 2 TGA (Thermo gravimetric analysis) 30

0 부분에서 열분해가 일어나기 시작하며 344에서 중량감소 온도를 보인10

다 약 430이상이 되면 모든 고분자물질이 열분해 되는 것을 확인 할 수 있다

그림 은 의 데이터로 용융온도10 sample 2 DSC(Differential scanning calorimetry)

는 16664임을 확인하였다 는 결정성 고분자로 그래프에서 확인 sample 2 TGA

하듯이 약 300 이상의 온도에서도 분해가 되지 않는 열안정성을 보이나 약 에130

서 고분자가 녹기 시작하고 약 에서 완전하게 용융되는 것을 확인 할 수 있다170

는 약 이하에서 안정한 고분자 물성을 가지는 것을 확인하였다sample 2 130

- 43 -

그림 은 의 데이터로 초기 부터 중량감소가 일어나기 시작하며11 sample 3 TGA 430

중량감소온도는 를 보인다 정도에서 약 를 잔존율을 보인다 그10 485 540 20

림 는 의 데이터로서 는 비결정성 고분자로 에서 유리12 sample 3 DSC sample 3 119

전이 온도를 보이는 것을 확인하였다 데이터에서 확인하듯이 는 TGA sample2 400

이상의 온도에서도 분해가 되지 않는 열안정성을 보이나 데이터에 의해 이DSC 120

상의 온도에서는 고분자의 물리적 강도가 약화됨을 확인할 수 있다

- 44 -

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)

- 45 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)

- 46 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)

- 47 -

최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정3333

가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정

본 실험은 최적의 세정용매 조건을 찾기 위하여 기존의 상용용매 제품과A Benzene

용매를 이용하여 최적의 성능을 갖는 배합비를 확인하고자 하였다Toluene Xylene

표 은 상용용매 와 각 용매들의 세정속도를 나타내었다 상용용매 는 분 초의6 A A 3 30

세정속도를 보이는 것을 확인 할 수 있었다 그러나 상용용매 와 A Benzene Toluene

의 용매를 적절히 배합하면 약 분에서 분 초의 시간을 단축하는 효과를 나Xylene 1 1 20

타내었다

표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도6666

번호번호번호번호 함 량함 량함 량함 량 시 간시 간시 간시 간

1 상용용매 A 분 초3 30

2 Methylene Chloride 분이상8

3 m-Cresol 분이상8

4 Xylene 분이상8

5 Toluene 분이상8

6 Benzene 분이상8

7 상용용매 A Xylene (7030) 분 초2 30

8 상용용매 A Toluene (6040) 분 초2 40

9 상용용매 A Benzene (6040) 분 초3 20

10 상용용매 A m-Cresol (7030) 분 초3 20

11상용용매 A Xylene Toluene

(60436)분 초2 30

12상용용매 A Xylene Benzene

(60436)분 초2 40

13상용용매 A Toluene Benzene

(601624)분 초2 10

- 48 -

상용용매 는 약 초의 세정속도를 보이나 상용용매 과 자일렌의 일 때 약- A 210 A 8020

초의 세정속도를 보임150

상용용매상용용매상용용매상용용매 A XyleneA XyleneA XyleneA Xylene

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene

- 49 -

상용용매 과 의 비가 일 때 약 초의 세정속도를 보임- A Toluene 6040 140

상용용매상용용매상용용매상용용매 A TolueneA TolueneA TolueneA Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AToulene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene

- 50 -

상용용매 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- ABenzene 6040 195

상용용매상용용매상용용매상용용매 A BenzeneA BenzeneA BenzeneA Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ABenzene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene

- 51 -

상용용매 와 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- A m-Cresol 7030 200

의 함량이 증가할수록 점도의 증가로 인해 세정속도가 증가함- m-Cresol

상용용매상용용매상용용매상용용매 A m-CresolA m-CresolA m-CresolA m-Cresol

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도Am-Cresol OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC

- 52 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Toluene

함량별 세정속도는 초로 거의 일정하게 나타남- 160~170

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneToluene OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC

- 53 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장 빠- AXyleneBenzene 60436 60832 601228

른 초로 세정속도를 보임160~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC

- 54 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Toluene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장- ATolueneBenzene 601228 601624 602020

빠른 초로 세정속도를 보임130~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ATolueneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC

- 55 -

이상의 기초실험 결과로부터 폐 드럼 유기코팅층의 박리에 대한 기초자료를 확OPC

보하였다 기존의 박리액은 제푸믜 균일성 즉 품질 측면에서는 우수한 성능을 보이

고 있으나 사용시간 측면에서는 다소 미흡한 점이 있었다 따라서 본 기초실험결과

를 바탕으로 폐 드럼 유기코팅층의 박리 처리공정을 기존의 단계에서 단계OPC 5 3

로 공정을 개선함으로써 매우 향상된 생산성을 도모할 수 있었다 그림 은 기존 20

의 공정의 개념도와 개선된 공정의 개념도 및 제조된 박리조 차 를 나타낸 것(1~3 )

이다

그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진20 20 20 20

아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화4444

가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리

도금이나 아노다이징에서의 전처리는 양호한 제품이 생산 될 수 있느냐 하는 것이

관건이라고 볼 수 있다 그러므로 무엇보다도 주요한 부분이라 할 수 있다 전처리

는 기계적인 전처리와 화학적인 전처리가 있으며 다음은 화학적 처리법에 관한 주

요 내용이다

- 56 -

산세정산세정산세정산세정1)1)1)1)

가공품이나 버핑 연마를 한 제품은 기름기가 많이 남아 있기 때문에 그대로 에칭조

에 투입하면 기름기에 의한 얼룩이 생기거나 그 부분에 착색이 되지 않는 경우가

종종 있는데 이것을 제거할 목적으로 된 제품을 피막조에 전기를 통전하고Racking

부스바에 제품을 걸어주면 기름기와 이 물질이 제거되어 에칭에서 좋은 결과를 얻

을 수 있다

에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리2) ( )2) ( )2) ( )2) ( )

에칭은 알카리에칭과 산성에칭 두 가지로 대별되는데 여기서는 알카리 에칭만을 다

룬다 알카리 에칭은 일반적으로 를 사용하는데 는 알루미늄을 잘 용 NaOH NaOH

해하고 그때 발생하는 수소가스에 의한 물리적으로 흡착하고 있는 유지유를 제거하

며 표면을 아름다운 색으로 가꾼다

알카리 에칭조의 온도는 65~70 정도가 적당하며 에칭시간은 가공상태와 표면조

도 샌딩유무 등 횟수 변화에 따라 시간을 적절히 조절해야 한다 에칭시간은 약품의

농도 및 온도에 따라 탄력적으로 운용할 수 있으며 첨가제를 첨가하여 에칭면의 평활

성을 잘 조절 해 주어야 한다

중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거3) ( )3) ( )3) ( )3) ( )

에칭 후 수세를 하면 알루미늄 표면에 여러 가지 색의 재질별로 틀림 찌꺼기가 낀다( )

이것을 스머트 라고 한다 스머트는 피막이 진행되기 전에 제거되어야 하는데 이 공정

을 중화처리라 한다

에칭을 알카리 에서 했으므로 중화처리는 산성에서 해야 하는데 이때 사용하는(NaOH)

약품은 68 HNO3 질산( ) H2 물 의 비울을 로 하여 실온에서 침지해서 흔들어O ( ) 11

주면 깨끗이 제거할 수 있는데 재료에 따라 약간 차이는 있지만 계열인 경우 스커트50

를 완전히 제거하지 않으면 피막 후에도 스머트가 그대로 남아있어 스폰지나 보루로

제거해주어야 하는 번거로움이 있기 때문에 철저히 제거해야 하며 공정인Chromate

경우에 완전히 제거가 되지 않으면 좋은 제품을 얻을 수 없다

화학연마화학연마화학연마화학연마4)4)4)4)

- 57 -

화학연마란 외부의 전류를 사용하지 않고 광택연마를 행하는 방법으로 제품에 광택을

요하거나 표면에 이물질을 제거하기 위하여 행하는 공정이다 고광택을 요하는 외장재

쪽에 많이 이용되며 장비부품에서도 전체적인 흐름에 따라 변화하는 추세에 있기 때문

에 두꺼운 제품이나 얇은 제품 큰 제품과 작은 제품에 있어 연마시 항상 주의를 요하

며 적정한 온도를 유지하고 농도관리를 재질에 따라 잘 해 주어야만이 고품질을 보장

할 수 있다

액을 조정하는 방법에는 인산 황산 질산법 인산 질산법 인산 황산법 등이(1) - - (2) - (3) -

있으나 인산에 질산을 넣으며 후해가스가 많이 발생하므로 번 방법이 적당하다고 (3)

생각되며 현장에서도 인산 황산법을 선호하고 있다 액의 처리 조건 중 온도는 -

고루 사용할 수 있고 처리조 재질은 을 사용하여 보강을 충분히100~140 SUS 310L

하여 주어야 한다

전해연마전해연마전해연마전해연마5)5)5)5)

전해연마란 화학연마에서 알루미늄 표면에 광택을 내는데는 한계가 있으므로 그 이

상의 고광택을 원할 경우 행하는 공정이다 전해연마 시 제품의 표면은 어느 부분이라

도 정밀하고 세밀하게 조건이 같고 액의 온도도 균일해야 한다 또한 제품 표면에 발

생하는 기포를 제거하기 위해 강력한 에어 교반이 필요하므로 제품을 간간하게 고정해

야 한다 전해연마의 방법에는 황산인산법 광염소산초산법 진동전해연마법 등이 있

소결소결소결소결6)6)6)6)

전처리를 행함에 있어 작업자가 에칭시간과 화학연마시간을 어떻게 설정하느냐 함에

따라서 제품의 품질을 판가름 하게 된다

일반적으로 아노다이징에 사용하는 모든 설비는 최대용량의 선에서 사용하는 것 70

이 가장 바람직하다 작업을 진행함에 있어 복장은 항상 작업하기에 적합한가를 판단

하고 거추장스럽지 않은지 현재 공정에 맞는 보호구를 사용하고 있는지 본인 스스로

가 준비하고 확인해야 한다

나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화

- 58 -

황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성1)1)1)1)

경제성-

전해질로써 값싸고 공업적으로 안정하게 제조되는 황산(H2SO4유산 을 사용하는 것 전)

해조작이 다른 방법에 비해 간담함 전해 전압이 낮고 소비전력이 적게 드는 것 전해액

에 독성의 물질이 포함되어 있지 않고 의 걱정도 없기 때문에 폐액처리가 BOD COD

용이한 것등으로 가장 싸고 경제적인 양극산화 처리법으로 넓게 이용되고 있다

투명성-

얻어지는 피막은 다른 전해액에서 생성되는 피막에 비해 투명성이 높고 많은 실용합금

에 대해 무색의 피막을 형성한다 전해연마 화학연마 등의 광휘처리 후의 양극산화 피

막처리로 적당하다 또 무색의 피막은 염색 착생에도 좋다 피막의 투명도는 순도가

높은 알루미늄 일수록 양호하다 합금 원소의 는 피막의 투명도에 거의 영향이 없지 Mg

만 규소 철 망간 등은 투명도를 저하 시킨다(Si) (Fe) (Mn)

염색성-

얻어지는 피막은 활성도가 높고 염료의 흡착성이 좋기 때문에 유기 무기 염료에 의한

염색 인쇄가 용이하다

내식성 내마모성 및 경도-

내식성 내마모성이 양호하고 경도가 높은 피막을 얻을 수 있다 건축자재 공업제품 가

정용품 네임 프레이트 기계부품 장식품 등의 분야에서 요구되는 성능을 만족시켜 널-

리 이용되고 있다

피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계2)2)2)2)

표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건7777

- 59 -

표 에 표시된 수치는 어디까지나 공업적으로 유용한 피막을 얻는 범위이며 이 조건7

내에서 용도에 맞는 성능을 얻을 수 있는 처리 조건을 설정할 필요가 있다 황산 피막

은 용해성이 강한 상을 전해액으로 하기 때문에 처리 조거의 성능에의 영향은 대단히

크다 또한 각종 처리 조건이 피막과 욕 조건에 미치는 영향은 표 와 같다 2

표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향8888

경질피막법경질피막법경질피막법경질피막법2)2)2)2)

경질 양극산화 피막-

알루미늄 및 그 합금을 양극산화해서 화성한 피막은 종래 그 내식성을 이용하기도 하

고 착색 등에 의해 장식 목적에 이용하는 것이 주된 용도였다 그러나 최근에는 종래

의 양극산화 피막을 개량해 두껍고도 단단한 것을 얻을 수 있게 되었고 이미 경질 양

극산화 피막으로써 넓게 이용되며 그 우수한 특성을 발휘하고 있다

이 가볍고도 가공성이 좋은 금속과 표면에 화성되는 극히 단단한 피막과를 합쳐서 이

용하면 금후 더욱 용도를 확대할 수 있을 것으로 기대된다 규격으로는 30 이상의 피

막에 대해서도 품질이 규정되어 있지만 경질양극산화피막이라고 불려지는 것은 특별

한 규격이 있는 것은 아니고 일반적으로 표 에 표시하듯이 경도나 내마모성이 큰3 20

이상의 두꺼운 피막을 경질 양극산화 피막이라고 부르고 있다

- 60 -

표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류9999

피막 화성법피막 화성법피막 화성법피막 화성법3)3)3)3)

경질 양극산화 피막 화성법의 초기 연구는 종래 일반의 피막 화성에 사용되어온 황산

용 및 수산욕으로 실용화되어 왔다 그 후 양극산화 처리 기술의 진보와 함께 여러가

지 욕조성 및 화성 조건이 연구되어 황산용법 황산 수산혼합욕법 수산욕법 외에 각

종의 무기산 유기산 방향족설폰산 알코올 등을 혼합 또는 첨가해서 몇 가지에 방법

이 개발되었다

이들의 방법의 공통점은 종래의 아노다이징 화성 조건과 다른 필수 조건으로서 고전

류 밀도 저온 교반의 조건을 충분히 만족시키는 것이다 전류밀도를 보통 화선의 3

부로 하고 피막의 생성을 단시간에 행하여 전해액에 담겨있는 시간을 가능한 한2~5

짧게 하는 것이다 또 전해액에 의한 피막의 용해를 억제하기 위해서는 액온을 낮게 하

고 전해에 의해서 발생하는 열을 교반에 의하여 확산해 나가는 것이 중요하다 따라서

황산액과 같은 부식이 심한 전해액을 사용하는 경우에는 욕온도를 이하로 냉각해10

용해를 억제하는 것이 보통이다

황산욕에 수산을 비롯한 우기산등을 첨가하는 것도 있으며 비교적 고온에서 피막화성

이 가증하다 그러나 이들 수종의 첨가제를 가한 욕은 조성이 복잡하고 관리가 어려운

문제점이 있다 더욱 경질 아노다이징 피막을 화성하는 경우에 일반적으로 사용하고

있는 직류 대신에 트수전류파형을 적용하는 것도 피막 품질의 향상에 효과가 있다 예

를 들면 전류회복 현상을 이용한 것 주기적으로 극성을 변환시켜 부전류를 흘리면서

피막을 화성하는 전류 반전법 등이 있다

- 61 -

그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진21 ( ) 21 ( ) 21 ( ) 21 ( )

재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험5555

그림 는 드럼수명 측정 시험결과에 사용된 장비 사진이며 그림 는 조도측정에 사21 22

용된 장비의 사진이다

그림 는 조도실험결과를 나타낸 것이다 단면곡선에서 기준길이를 취하여 다24 ~ 27

섯 번째 높은 산과 다섯 번 째 깊은 골을 지나는 두 직선사이의 간격을 나타내는 점10

평균 거칠기 는Rz 10~18 값을 확인하였다 단면곡선에서 중심을 긋고 그 골에

해당하는 부분을 중심에 대해서 대칭 변환 후 구해지는 평균높이를 나타내는 중심

선 평균거치기 는 의 고른값을 확인하였다Ra 012~022

그림 은 재제조된 드럼카트리지의 성능시험 결과 값을 나타낸 것이다 그림 에30 30

서 보는 바와 같이 최종 사용가능한 용지의 장수는 약 장으로 나타났다 이12000

는 정품 토너 용량이 약 천장인것을 감안할 때 재제조시에도 사용가능한 것을 확3

인하였다

- 62 -

그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진22 22 22 22

그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진23 23 23 23

- 63 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과24 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과25 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 2

- 64 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과26 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과27 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 2

- 65 -

그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과28282828

- 66 -

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222

가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정

- 67 -

제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도4444

기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표 가중치가중치가중치가중치평가기준평가기준평가기준평가기준 평가방법평가방법평가방법평가방법

평가기관 등평가기관 등평가기관 등평가기관 등지원전지원전지원전지원전 지원후지원후지원후지원후

도금두께 20 불균일 4-6 실제품성능평가

표면조도 15 불균일15-17

실제품성능평가

감광코팅층 용해속도 30 12

mincycle

8

mincycl

e

자체평가

세정공정 최적화 모듈설계 및 구축 15 - - 현장실사

드럼 사용 수명OPC 20 -12000

pages성능평가

- 68 -

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

드럼의 감광코팅층 제거용 최적 용매 및 혼합용매의 기술지원은 생산량과 직OPC

접적으로 연관되어 있어 향후 주 삼텍의 매출신장으로 이어질 것으로 판단된다 ( )

이는 현재 비철금속의 원자재 상승으로 인해 토너 카트리지 재제조 업계의 원가인

상이 유발되고 있어 재제조된 고광택 드럼의 안정적인 공급은 재제조 업계의OPC

안정화를 이룩할 수 있음 또한 현재 전부 수입에 의존하는 알루미늄 드럼의 OPC

간접적인 수입대체효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다

- 69 -

Page 19: 아노다이징기술을이용한고광택감광드럼 재제조공정의양산화기술지원 · 과제보유번호 연구기관 2007.07.01~2008.06.30 연구사업명 부품소재전문기업기술지원사업

- 19 -

다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질다 알루미늄의 성질

알루미늄의 물리적 화학적 성질은 표 과 같다1

표 알루미늄의 성질표 알루미늄의 성질표 알루미늄의 성질표 알루미늄의 성질1111

분류분류분류분류 특성특성특성특성

기호 Al

원자번호 13

원자량 269815 gmol

비중 270

융점 6597

선열팽창계수(20 ) 239 micro-in

열전도도(20 ) 053 cal cm per 20 sec

비열(20 ) 0215 calg

전기저항 2655 microhm-cm

공간격자 면심입방격자 a=4043 Å

용해 알칼리 염산 황산 등

불용해 질산 아세트산 암모니아 등

또한 다음과 같은 알루미늄은 소재로서 우수한 특성을 지니고 있다

- 20 -

은백색의 광택을 가지는 부드러운 금속이다-

전성이 풍부하여 박막화하기 용이하다-

가공성에 필수적인 연성이 풍부하여 다양한 형상의 제조 및 가공이 용이하다-

시중에서 판매되는 알루미늄은 의 순도이며 주요 불순물은 규소- 9800~9985

와 철이다

합금처리 열처리 등에 따라 인장강도를- 7~60 kgmm2로 조정 할 수 있어 용도

에 따라 적절한 강도를 선정할 수 있다

열전도성과 전기전도성이 우수하다-

비중으로 보아 전형적인 금속이다 알루미늄의 비중은 동이나 철금속의 으로- 13

서 각종 제품의 경량화 목적에 유리하다

공기 중에 방치하면 자연적으로 내식성이 우수한 산화 피막을 형성한다-

비금속인 질소 황 탄소 등과 직접 화학반응하여 질소화물 황화물 탄화물이 된-

족 할로겐인 염소와 브롬과 화학 반응하여 각각 염화물 브롬화물을 만든다- 7A

산에 녹여 염을 생성시킨다-

염기에 녹여 수소를 발생시켜 알루민산염을 생성시킨다-

무독성이고 식품류와 반응도 하지 않아 가정용으로 우수하다-

재활용이 다른 금속보다 용이하다-

라 양극산화 공정라 양극산화 공정라 양극산화 공정라 양극산화 공정

알루미늄은 원래 활성적인 금속으로 공기 중에 노출되면 자연적 산화피막이 형성된

다 그러나 이것은 알루미늄 상의 도금 및 다른 금속의 코팅을 불가능하게 만든다

이런 자연 피막은 공업적 이용가치도 적으므로 인공적으로 더욱 두껍게 하여 10

이상의 산화피막을 만들며 이러한 과정을 양극산화라고 한다

양극산화 는 알루미늄을 전해액에서 양극으로 하고 전기를 통하여 양극(anodizing)

에 발생하는 산소에 의해서 알루미늄 면이 산화 되어서 산화알루미늄(Al2O3 피막이)

형성되게 된다 산화알루미늄 (Al2O3 피막은 투명 또는 반투명으로 내식성이 뛰어)

나고 다공질이어서 여러 가지 색으로 염색 가능할 뿐 만 아니라 알루미늄의 순도가

높을수록 아름답고 광택이 좋은 피막을 얻을 수 있어 공업용은 물론 장식용으로도

많이 사용되고 있다

- 21 -

양극산화를 포함한 모든 표면처리의 제조공정은 전처리 양극산화 혹은 표면처리

후처리로 크게 나눌 수 있다 전처리 공정은 가공소재의 표면에 있을 수 있는 오염

물질과 공정중이나 이송 중에 발생할 수 있는 오염 물질을 모두 제거 하여 표면처

리가 용이하도록 하는 과정이다 전처리 과정을 거친 가공소재를 양극 산화 한 후

후처리를 한다 후처리는 양극산화 후 생성된 양극파막상에 외관성과 장식성의 부

여 또는 내식성 및 내마모성과 같은 기능성을 향상하기 위한 처리 이다

양극상에서 일어나는 반응은 법칙에 의한 반응과 법칙에 따르지 않Faraday Faraday

는 반응으로 구분할 수 있다

전기 정련 또는 전기도금에서 가용성 양극의 용해기구는 위와 같지만 양극 산화의

경우에는 알루미늄은 위와 같은 기구에서는 용해되지 않는다고 한다

활성층과 전해액과의 경계면에서 OH-가 방전해서 산소가스가 발생하고 전자는 피

막을 통해서 알루미늄 양극에 흡수된다 알루미늄을 1 ampdm2정도의 전류밀도

로 전해할 때 순수한 알루미늄의 경우에는 산소가스의 발생이 보이지 않지만 알루

미늄합금의 경우에는 통과전기량의 통상 경우에 따라서는 이것 이상에10 ~20

상당하는 산소가스가 발생한다 10 ampdm2과 같은 고전류밀도에서 전해하면 순

수한 알루미늄의 경우에도 알루미늄의 산화에 요구되는 이상의 과잉 산소가 가스로

서 발생한다

이온이 피막을 이동함에 따라 산화반응이 진행한다고 생각된다 가동이온중에는

H+ Al+++ O--

OH-외에 전해질의 음이온이 있다고 생각되고 이것의 거동에 대해

서는 여러 견해가 있다

알루미늄의 양극에서 수소를 생성하는 것은 두 극의 가스 중에 수소가스를 함유하

고 있고 황산법의 경우 황화수소를 발생으로 확인할 수 있다 비슷한 현상은 저전

장에 대한 연구결과 예를들면 알루미늄을 등의 수용액 중에서 양극 분극하면 NaCl

법칙에 기초를 두어 전해전류로부터 계산된 값보다 과대한 속도Feraday 10~20

로 용해하고 수소의 발생을 수반하는 것으로 알려져 있다

특히 알루미늄의 양극산화는 법칙에 따르는 반응으로서 그 양극산화 방정Faraday

식은 다음과 같다

- 22 -

마 피막의 구조마 피막의 구조마 피막의 구조마 피막의 구조

다공성 양근산화 피막의 구조에 대해서는 그 모델이 여러 가지가 발표되고 있으나

가지의 대표적인 모델로 나타낼 수 있다3

그림 의 는 년에 제출된 등의 모델로서 전자현미경 관찰에 비해 미1 (a) 1953 Keller

세골 셀 활성층 및 벽의 구조를 나타내고 그것에 기하학적 칫수를 부여한 획기적

인 것으로 기본적인 형성에 있어서는 현재도 큰 변화가 없다 그림 는 (b) Akabori

의 모델로서 활성층은 약 50Å의 알루미늄을 과잉으로 함유하는 Al2O3로 이루어져

있으며 셀의 성장에 따라 각 셀간에 이 알루미늄을 과잉 함유한 Al2O3의 층이 개재

한다고 한다 또한 미세공단 면의 형태는 수산피막에서는 거의 원형이지만 환산피

막에서는 복잡한 형상을 나타낸다고 보고되고 있다 그림 는 년에 발표된 1(c) 1962

의 콜로이드 모델로서 다공성의 의미를 기하학적인 기공에 중점을 두지 않Murphy

고 산화물의 콜로이드적 성질의 변화에 의해 설명한 것으로 알루미늄 소지에 가장

가까운 쪽은 완전히 무수 Al2O3이지만 외측으로 감에 따라 미세한 산화물 콜로이드

입자의 외면에 물 및 기타 이온이 흡착하여 전도성을 가지는 부분으로 형성된다

의 모델(a) Keller 의 모델(b) Akabori 의 콜로이드 모델(c) Murphy

그림 양극산화피막의 구조 모델그림 양극산화피막의 구조 모델그림 양극산화피막의 구조 모델그림 양극산화피막의 구조 모델11111111

프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황2222

가 재제조산업가 재제조산업가 재제조산업가 재제조산업

- 23 -

재제조 은 고장 폐기 또는 교환된 물건을 회수하여 신제품과 같(remanufacturing)

은 상태로 만들어내는 일련의 과정을 의미한다 재제조는 제품의 수명을 연장시키

는 것과 같은 효과를 가지며 그 결과 폐기됨으로 인해 그대로 손실이 되는 원재료

에너지 및 노동력 등 생산요소를 크게 절약할 수 있다

미국의 경우 재제조는 산업에 따라 상이한 명칭으로도 불리는데 자동차부품산업의

경우에는 레이져 토너 카트리지의 경우는 타이어 재제ldquorebuildingrdquo ldquorechargerrdquo

조의 경우는 로 표현되고 있으며 대신ldquoretreaderrdquo ldquoremanufacturingrdquo

이란 표현이 사용되는 경우도 있다 재제조는 비교적 최근에 등장한ldquorecoditioningrdquo

개념으로 이와 유사한 개념으로는 재활용 재사용 수리 등이 있다 이러한 개념들

은 모두 못 쓰게 된 제품을 그대로 매립 소각 등의 방법으로 완전히 폐기하지 않

고 이를 다시 이용한다는 점에서 재제조와 유사하다 그러나 재제조와 재활용 재사

용 및 수리는 가치가 새로 창출되는 과정이 크게 상이하다

재활용은 폐제품이 원재료 생산에 다시 투입되는 것으로서 주로 신문지 유리병 및

알루미늄 캔과 같은 소비재가 대상이 된다 이러한 제품들이 소비가 된 후에 폐기

물 처리 과정에서 수거를 통해 회수되어 원자재 형태로 돌아가 제품생산 과정에 원

재료로 사용되는 것이 재활용 과정이다 수리는 고장 또는 성능 저하의 원인을 찾

아내어 문제된 부품을 고치거나 또는 교체하는 것을 의미한다

이에 비해 재제조는 생산된 제품이 성능 등 상품으로서의 모든 면에 있어서 신제품

과 거의 유사한 상태가 되도록 폐제품을 완전히 분해하고 부품을 수리 또는 교체하

고 검사를 하는 과정으로서 재활용 등에 비해 훨씬 확대된 개념이다 그러나 재제

조 개념이 이렇게 명확히 사용되고 있는 것만이 아니다 우리나라에서도 일부 분야

에서는 와 재제조와 같은 개념으로 사용되고 있고 일본의 경우에도 정책적rebuild

으로는 재제조 개념이 별도로 구분되지 않고 재사용 범주의 하나로 간주되어 사용

되고 있다 따라서 재제조품은 다음과 같은 조건을 만족시키는 제품이라고 말할 수

있다

재제조 제품의 주 구성 요소는 사용되다 폐기된 제품-

폐기된 제품은 그 부품의 성능이 충분히 판별될 수 있는 수준까지 해제-

중고제품의 부품은 철저히 세척되고 먼지와 부식이 없는 상태로 수리-

분실되었거나 결함이 있거나 부서진 또는 많이 닳아버린 부품들은 모두 정상적-

으로 기능을 할 수 있는 수준으로 수리가 되거나 또는 새 부품 재제조된 부품 또

는 성능이 정상적인 충고부품으로 교체

- 24 -

재제조된 제품의 모든 기능이 정상적으로 작동할 수 있도록 필요한 경우 각 부-

품에 대해 기계가공 재감기 재마감 또는 기타 필요한 조치가 취해짐

각 부품은 다시 조립되고 동종의 신제품과 동일한 성능을 갖는지 검사-

그림 내구재의 물질 순환 고리그림 내구재의 물질 순환 고리그림 내구재의 물질 순환 고리그림 내구재의 물질 순환 고리2 2 2 2

재제조된 상품의 특성 중 가장 중요한 것은 재제조품의 성능이 신제품에 비해 뒤떨

어져서는 안된다는 것이다 이러한 특성으로 인해 선진국에서는 재제조업체가 재제

조 제품의 품질을 보증하는 경우가 일반적이다 이렇게 제조된 재제조 제품들은 재

제조산업이 가장 발달한 미국의 경우 신제품 가격이 수준에서 판매되고45-65

있다 재제조의 개념은 원재 생산에서부터 원자재 제조과정에서의 가공 사용 재사

용 재제조 재활용 및 최종적인 폐기과정을 보여주는 생산과정에서의 물질 순환과

정을 살펴보면 보다 명확히 이해할 수 있다 그림 참고 ( 1 )

나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업

프린터 생산업체에서 판매하는 원제품에 비해 저렴한 가격대의 재제조 카트리지에

대한 수요가 증가하면서 토너카트리지 재제조산업은 호황에도 불구하고 무분별한

영세업체의 난립으로 여러 가지 문제점을 발생시켰다

- 25 -

사용 후 토너카트리지 재제조산업을 활성화에서의 장점은 부품공급 부담의 일정부

분을 재제조 제품으로 대체하여 부품공급 의무부담이 완화되고 에너지 및 자원은

원제품에 비해 이상 절약이 가능하다는 것이다 현재 우리나라의 사용 후 토너80

카트리지 재제조 관련 주요 문제점으로는 대부분의 업체가 재제조에 대한 개념 인(

식 의 결여에 기인하여 단순히 사용 후 토너카트리지를 닦아서 재충진하여 재사용)

하는 것이다 또한 사용 후 카트리지의 소유권 문제 지적재산권 문제 등으로 원제

조업체와의 분쟁이 발생할 가능성 또한 매우 높다 우리나라에서 재제조와 관련된

일반 현황 및 문제점은 다음과 같다

원토너 카트리지는 년 기준 만개가 판매 재제조 토너카트리지 생산량- 2003 184

은 만개 사용134

년 기준 원토너 카트리지 공급량 대비 재제조율은 로 추정- 2003 243

토너카트리지의 재제조시 원토너 업체의 상표를 삭제하지 않으면 현행 상표법-

및 부정경쟁방지법에 저촉될 소지가 있음

토너카트리지 원제조업체에서 사용 후 카트리지의 회수에 적극적으로 참여할 경-

우 회수된 카트리지를 물질 재활용에 앞서 재제조를 우선 고려하도록 하는 제도적

장치가 필요

현행 재제조 토너카트리지의 품질평가는 전문화된 표준 및 규격이 미완의 상태-

로 재제조 토너카트리지의 품질제고를 위한 법적 제도적 장치의 마련이 필요

토너카트리지 업체의 대부분은 종업원 명 이내의 영세 소규모 업체로 그 수- 3-4

는 약 개 이상으로 추정250

참여기업의 현황 및 애로 기술참여기업의 현황 및 애로 기술참여기업의 현황 및 애로 기술참여기업의 현황 및 애로 기술3333

주 삼텍은 기존의 재제조 업체들에서 행하여지고 있는 폐 프린트 카트리지 재활용( )

기술에서 탈피하여 폐 프린트 카트리지를 완전 분리 후 각각의 부품별 회수를 통

한 재활용 기술 및 아노다이징 공정을 도입한 고광택성 감광 드럼을 생산하고 있는

재제조 부품전문기업이다 일반적으로 폐 프린터 카트리지를 이용한 재제조 산업은

카트리지의 분리 후 회수된 의 간단한 표면처리 공정을 통한 재활용 기OPC Drum

술로 이미 유럽의 여러 선진국 및 국내 일부 기업에 의해 시도되어오고 있다 하지

만 기존의 공정을 탈피하여 회수된 폐카트리지를 선별lsquo rarr 부품관리 rarr 세정 rarr 고

광택 아노다이징rarr 고순도 알루미늄 회수 표면감광코팅 감광드럼 제조 등의 각rsquorarr rarr

공정을 통하여 폐카트리지를 이용한 감광드럼을 재제조하고 있으며 이에 대한 특허출

원을 완료한 상태이다

- 26 -

그림 토너 카트리지 재제조 공정그림 토너 카트리지 재제조 공정그림 토너 카트리지 재제조 공정그림 토너 카트리지 재제조 공정3 3 3 3

폐자원을 이용한 신규시장을 형성할 수 있는 재생자원화 기술을 보유하고 있음에도 불

구하고 국내 중소기업의 여건 상 전문 인력의 부족 및 기술습득의 어려움에 기인하여

그 기술적 한계를 극복하지 못하고 있는 실정이다 따라서 현 재제조 공정의 공정 최적

화 기술 드럼의 표면코팅 층의 제거 시 사용되는 신규 화학약품의 개발 그리고 생산

성을 극대화 할 수 있는 최적공정 설계에 대한 고급 전문 인력의 현장기술지도가 절실

한 상황이다

제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표2222

기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격1111

가 기술지원의 목표가 기술지원의 목표가 기술지원의 목표가 기술지원의 목표

폐프린트 카트리를 분리 세정공정을 통하여 얻어진 고순도 알루미늄을 아노다이징 기

술을 이용하여 고광택성을 갖는 감광 드럼의 고효율 회수공정 지원 및 드럼의 표면코

팅층의 제거 시 사용되는 각종 화학약품의 최적 배합비율과 최적화 공정기술 지원

- 27 -

나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격

공정개선공정개선공정개선공정개선 0신제품

제조기술0 품질향상품질향상품질향상품질향상 0

양산화양산화양산화양산화 0 시험분석 0 시제품 제작시제품 제작시제품 제작시제품 제작 0

제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용3333

세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용1111

감광코팅층 용해를 위한 용매 개발 및 적절한 혼합용매비율에 관한 기술지원

감광코팅층은 크게 세가지- (Blocking Layer Charge Generation Layer Charge

다른 필름으로 구성되어있다 따라서 세가지 필름을 동시에 제거할Transport Layer)

수 있는 용매 혹은 혼합용매에 대한 체계적인 기술지원

폐카트리지의 분해과정에서 발생되는 부산물의 분리공정 기술지원

수거된 드럼으로부터 고광택 고순도 알루미늄을 얻기 위한 전처리 분리공정- OPC

상에서 효과적인 플라스틱 기어부분과 분리기술 지원

합리적 세정공정 설계를 통한 폐 감광 드럼의 표면처리기술 지원

고생산성 세정공정을 위한 공정개선 기술지원-

고광택 특성을 갖는 아노다이징 공정기술 지원

드럼의 재제조 공정 합리화 방안 구축 지원OPC

기타 폐자원의 재활용 공정기술 지원

드럼이외의 부산물을 이용한 재활용 기술지원- OPC

화학물질을 동반하는 공정에서의 사용자 안전을 위한 반응원리에 대한 교육

합리적 공정운용을 위한 전문가 교육

기업의 품질시스템 구축을 위한 기술자문

제품의 신뢰성 향상을 위한 합리적 공정관리 시스템 구축 방안지원

- 28 -

기술지원의 목표기술지원의 목표기술지원의 목표기술지원의 목표 기술지원의 내용기술지원의 내용기술지원의 내용기술지원의 내용 기술지원범위기술지원범위기술지원범위기술지원범위

세정공정기술 확립

감광코팅층 분석-

고효율 용매 및 최적혼합용매-

고생산성 세정공정 설계기술-

아노다이징 공정 확립

아노다이징 공정분석-

최적 아노다이징 운전 조건확립-

고성능 전해액 구성 확립-

품질 신뢰성유지 시스템 구축-

기타 폐자원 재활용 기술

플라스틱 정성분석-

플라스틱 기어부의 재활용 기술-

컴파운딩 기술-

- 29 -

제 장 국내제 장 국내제 장 국내제 장 국내2222 ㆍㆍㆍㆍ외 기술현황외 기술현황외 기술현황외 기술현황

아노다이징 처리에 있어서 황산법은 년 영국 와 에1927 C H R Gower S O O Brien

의해 특허출원된 후 발전을 거듭하여 현재 세계적으로 가장 널리 보급되어 있는 방법

이다 전해질은 황산은 저렴하고 전해조작이 다른방법에 의하여 간단하며 생성된 피

막은 다른 방법으로 얻어진 피막보다 그 투명도가 좋기 때문에 알루미늄 합금에 적합

하다 합금성분에 의한 악영향이 적으며 피막의 색상도 옥살산보다 엷어서 염색에 적

합하다 또한 인가되는 전압이 낮고 전력소비량도 적으며 약품가격이 저렴한 장점이

있다 그러나 옥살산법보다 알루미늄의 용해량이 많고 생성되는 피막의 두께는 어느

정도 한계점을 가지고 있다 황산에 의한 피막의 용해가 크기 때문에 피막이 연한 단점

이 있다 황산피막은 다공성이며 내식성 내마모성이 양호하여 건재 공업용품 주방용

품 평판 기계부품 장식품등의 분야에서 널리 이용되고 있다 피막의 두께는 통상의

전해처리온도 약 에서( 20 ) 30~40 정도 얻어진다 공업적 처리조건은 한국공업규

격 을 표 및 표 에 나타내었다 여기에서 전해액의 농도와 온도 전류밀도KSD 9531 2 3

그리고 전해시간 등은 피막의 두께 경도 내식성 다공성등과 밀접한 상관관계를 가지

고 있으며 또한 알루미늄 용존량 교반공기량등도 무시할 수 없는 인자이다

표 황산법의 양극 산화 처리 조건표 황산법의 양극 산화 처리 조건표 황산법의 양극 산화 처리 조건표 황산법의 양극 산화 처리 조건2 (KSD 9531)2 (KSD 9531)2 (KSD 9531)2 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건 허 용 치허 용 치허 용 치허 용 치

전해액 조성 황산 10 ~30 plusmn2

알루미늄 이하20gL

욕 온도 15 ~ 25 plusmn2

전류밀도 60 ~ 300A plusmn7

시 간 피막두께에 필요한 시간

욕 전압 설정전압 plusmn2V

- 30 -

표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건

전해액 조성 황산 15

알루미늄 5 gL

욕 온도 21 plusmn 1

전류밀도 130A plusmn 5

시 간분30 ~ 10 의 경우(A 6063 )

분60 ~ 18 의 경우(A 6063 )

욕 전압 16V

옥살산법은 년 일본에서 개발되었으며 옥살산 알루마이트법으로서 널리 공업적으1926

로 이용되어 왔다 한편 독일에서는 법으로 공업화되어 있다 옥살산은 고가이 Eloxal

고 교직 중첩 전원설비를 사용해야 하며 조작이 복잡하여 단위처리면적당 소비전력이

높은것 외에도 피막이 흰색을 띄게 되기 때문에 최근에는 그 신장이 둔화되고 있다 그

러나 황산피막보다 피막의 염색성은 떨어지지만 내식성 내마모성이 우수하기 때문에

일용품의 일부와 특히 외관은 문제되지 않지만 고도의 피막성능을 요하는 공업용품등

에 이용되고 있다 공업적 처리조건은 한국공업규격 을 예로 들면 표 및 표 KSD 9530 4

와 같다5

표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건 허 용 치허 용 치허 용 치허 용 치

전해액 조성 유리산 2 ~ 5 plusmn1

알루미늄 이하20gL

욕 온도 15 ~ 35 plusmn4

전류밀도

직류와 교류의 경우

교류 40 ~ 350A

교류 40 ~ 700A plusmn7

교류의 경우 80 ~ 700A

시 간 피막두께에 따른 시간

욕 전압 설정전압 plusmn15V

- 31 -

표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건

전해액 조성 유리산 3

알루미늄 5 gL

욕 온도 28 plusmn 2

전해밀도

직류와 교류의 경우

직류 130A

교류 100A

시 간분25 ~ 6 의 경우(A 1100 )

분38 ~ 9 의 경우(A 1100 )

욕 전압직류 25 V

교류 80 V

피막의 성질피막의 성질피막의 성질피막의 성질 피막의 생성피막의 생성피막의 생성피막의 생성 온도 농도의 영향온도 농도의 영향온도 농도의 영향온도 농도의 영향 조작조작조작조작 실시조건의 예실시조건의 예실시조건의 예실시조건의 예

교교교교

류류류류

법법법법

연하고 표면에 요철

이 있으며 직류법과

동일한 두께의 경우

내식성이 양호함

적음

교류전류계의 읽기

에 을 곱하면036

직류값에 해당됨

농도의 영향은 큼 간단함

40~60 V

2~3 Adm2

25~30

분5~60

직직직직

류류류류

법법법법

경도가 크나 침식에

위해 구멍이 생김많음

액온을 낮게 유지

해 주어야 하고

농도의 영향은 적

간단함

40~60 V

1~2 Adm2

18~20

분10~60

교교교교

직직직직

중중중중

첩첩첩첩

법법법법

경하고 내식성이 있

고 최상의 피막을 얻

을 수 있음

많음

단시간에 두꺼운 피

막을 얻을 수 있음

보통

복잡하고

전력 소

모 량 이

많음

DC 25~30 V

1~3 Adm2

AC 40~80 V

1~3 Adm2

20~30

분15~60

- 32 -

크롬산법은 에 의해 년 영국에서 개발되어 수상비행기용 듀랄Bengough-Stauart 1923

루민의 방식을 목적으로 사용되었다 대표적인 방법으로는 단계적인 전해전압을 상승

시키는 법과 정전압 전해에 의한 미국 표준국의 방법이 있다 피막Bengough-Stauart

의 외관은 불투명하고 암회색을 띈 에나멜색이다 표준상태에서 생성되는 피막두께는

2 ~ 5 정도이므로 내마모성은 좋지 않지만 같은 두께의 다른 피막에 비하면 내식성

은 양호하다 처리조건으로 법은 전해액은 크롬산을 함유하 Bengough-Stauart 25

며 전해온도는 40 plusmn 2 로 하고 전해전압은 에서 까지를 분간 서서히 상승 0 V 40 V 10

시켜 에서 분간 유지하고 다시 분간 까지 상승시켜 최후의 분간은40 V 20 5 50 V 5 50 V

로 유지한다 이때 전류밀도는 01 ~ 05 정도이다 정전압 크롬산법에서는A 5 ~

의 크롬산전해액을 사용하고 전압은 처리시간은 분정도이다10 40 V 30

종류종류종류종류

조건조건조건조건옥 실 산 법옥 실 산 법옥 실 산 법옥 실 산 법 황 산 법황 산 법황 산 법황 산 법 크 롬 산 법크 롬 산 법크 롬 산 법크 롬 산 법

농도H2C2O4

(1) 3~5 (2) 10H2SO4 10~20 CrO3 3

온도(1) 20~30

(2) 15~60

(1) 15~22

옥살산을 첨가하면(2)

35까지

40plusmn20

전압(1) AC 40~80 V

(2) DC 25~30 VAC 15~25V

로부터 서서히DC = 0V

상승해서 로 하고40V

최후 분간은 로 유지5 50V

전류밀도(1) AC 1~3 Adm

2

(2) DC 1~3 Adm2

05~15 Adm2

03~04 Adm2

시간 분10~60 분5~100 분60

피막두께

H2C2O4 5 30plusmn2

AC 3 Adm2

분간에 40

10~12

H2SO4 20 30plusmn5

DC 10 Adm2

분간 20

에 5~7

분간에15 3~35

특징

특히 순 에 대해서는Al

경도 내식성 등 가장

우수한 피막을 얻는다

탈지력이 좋고 저질 Al

에도 광택이 좋으며 단

점으로 전력과 약품의

소비가 많음

설비가 많이 드나 유지

가 용이하고 유지비가

적으므로 보급이 많아

지고 있다 탈지력은 작

으나 합금 및 착색용 Al

양극산화에 적합함

투랄루민계에 적합한 양

극산화법이며 내식성이

있고 회색의 무광택 피

막이며 강도가 약하다

착색에는 적합하지 않음

- 33 -

그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도44441111

- 34 -

양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책

결함항목결함항목결함항목결함항목 원 인원 인원 인원 인 대 책대 책대 책대 책

버닝

버프버닝

전해액 온도 불균일

국부적 고전류밀도

수산화 알루미늄 버닝

연마조건의 적정화

액순환 교반량증가

전해파형의 평활화 전류밀도 낮춤

수세 알루미늄처리량의 조정

숏트

제품과 리드선의 접점의 어긋

제품과 음극과의 접촉

압출후의 국부적 냉각부족

디스멋트부족

거는 방법 개선

극간거리조정 내부음극유치법 개선

균질 한 냉각( )均質

질산농도증가 중크롬산카리첨가

욕중에서 흔든다

전해부식

접점불량

사용수로부터의 염소이온흡입

용접용후락스부착

인체의 땀이나 지문부착

중금속이온 흡입

유리산부족

중첩교류분 부족 수산법에 많(

음)

접점개량

순수사용

전해전의 충분한 세정

손장갑사용

중금속용출방지

산의보충

교류분 증가시킴

색얼룩

극비 의 부적당( )極秘

극간거리의 부적당

복잡한 형상

전류분포 불균일

교반부족 불균일

전해액 온도 상승

이물 부착( )異物

전해액 잔존

합금성분( )合金成分

염색조건

접점부족

음극면적조정

음극을 이동해 본다

음극배치의 고려

랙크접점수 증가

접점위치고려

전해액 순환량증가 냉각

수세를 충분히 한다

수세를 충분히 한다

재질확인

염색욕의 농도 관리p H

적정한 접점을 취한다

무지개

접점부족

전기접점불량

전해중단

표면적과 리드선의 적정화

리드접점부의 이탈방지

교반을 약하게 한다

- 35 -

결함항목결함항목결함항목결함항목 원 인원 인원 인원 인 대 책대 책대 책대 책

표면얼룩탈지불충분

재질 열처리의 불균일

탈지를 충분히 행한다

재질 열처리를 정확하게

표면거침소재의 조성부적합

엣칭조건의 부적합조건관리를 엄중하게 행한다

수산화나트륨 엣칭액의 노화 액관리 철저

버 닝 엣칭후 수세까지의 시간이 길다 엣칭후 신속수세

그림자모양 리드선에 의한 투영흔적 리드선위치에 주의할것

봉공얼룩물건의 겹침

온도의 불균일

물건이 겹치지 않도록 한다

온도분포를 균일하게 한다

액흐름

전해액을 유출

수세부족

맞춤시 불량

충분한 수세

스팟트개량

가스포겟틀 랙크각도의 부적합

공기교반 내부음극에서의 수소발생

적당한 틀과 랙크의 거는 각도선정

가스가 유출하도록 랙크를 만드로 건

크 랙 저온전해 봉공온도 가열 기계적 충격 이상의 가열을 피한다110

제품취급주의

성능결함 및

막두께부족

전해시간 짧고 전류밀도가 낮다

내부음극부족 및 음극면적부족

틀과 걸이 면적이 크다

리드의 접촉불량 탈막부족

리드의 전기용량부족

전기접점부족

전해액 온도가 높고 국부고열발생

합금조성의 부적합

적정시간과 전류밀도 선정

형상에 맞게 사용 및 이상전압이 안걸

리게 할 것

전류용량에 맞는 전해면적선정

리드부착개량 및 완전탈막

단면적이 큰 리드사용

접점증가

냉각 및 교반 순환을 충분하게

적절한 합금선택

내마모성 전해액 온도가 높고 전류밀도가 낮다 냉각 및 적정한 전류밀도 선택

내식성부족

전해시간이 너무 길고 전해액 농도가 높

합금조성의 부적합

전류밀도 높이고 전해시간단축 농도

적정유지

적절한 합금선택

불꽃유리산부족 전해액노화

전해액이 높고 전류밀도 불균일

산보급 및 전해액 일부교체

냉각 및 전류밀도 조정

박 리 정전이나중단 전해재생 및 가급적 전해중 중단을 피할

표면모양 알루미늄 주물 재료결함 엣칭조건 알루미늄 개선 및 주물재선택 엣칭액

선택

분취

전해액농도 용존알루미늄 증가

전해액 온도상승

수세부족

봉공액 오염

분석에 의해 조정관리

전해액 냉각 교반

수량 수세횟수 수세시간증가

봉공액 교환

- 36 -

재제조산업의 중요성과 경제적 효과 분석의 관점에서 볼 때 화석연료는 연소과정

에서 아황산가스 질소산화물 먼지 휘발성 유기화합물 먼지 등 대기오염물질과

이산화탄소와 같은 지구온난화 물질이 다량으로 발생한다 따라서 에너지 사용 감

소는 그만큼 대기질 개선에 기여를 하게 된다 에너지 소비 감소는 또한 수력과 원

자력 발전량을 감소케 함으로써 생태계 파괴와 핵폐기물 문제의 완화를 가능케 한

다 이러한 재제조의 환경개선 효과는 이를 사회적 편익으로 간주할 수 있으므로

금액으로도 환산될 수 있다 따라서 이를 고려하면 재재조의 경제적 효과는 단순히

생산요소의 절감효과만 감안하는 경우보다 훨씬 커진다 재제조산업의 경제적 및

환경적 효과는 매우 크다 더욱이 최근 들어 석유 및 기타 원자재의 공급 불안이

심화되고 있어 원자재 소비 절감의 필요성이 갈수록 증대되고 있다 뿐만 아니라

대기환경의 악화 방지에 대한 사회적요구의 증대와 매립지의 포화 등으로 인해 폐

기물 처리의 어려움이 가중되고 있어 재제조의 사회적 중요성은 대단히 커지고 있

재제조는 선진국에서도 크게 각광을 받고 있다 재제조산업은 현재 전세계적으로

사업장 수가 만개 고용규모 만명 시장규모 억 달러에 이르고 있는 것으로8 50 530

추정되고 있으며 특히 재제조가 가장 활발한 미국을 중심으로 빠른 속도로 확대되

고 있다 우리나라에서는 현재 자동차 부품과 토너 카트리지를 중심으로 재제조가

부분적으로 이루어지고 있어 그 규모는 그렇게 크지 않은 상태이다 이는 역으로

재제조산업의 활성화가 커다란 경제적 이익을 가져올 수 있음을 의미한다 따라서

재제조 산업을 정책적으로 육성할 필요성은 매우 크다

하지만 국내 토너카트리지 재제조 산업의 경우 년 일본 캐논사가 년부터 2006 2001

국내 업체를 상대로 레이져 프린터의 핵심부품인 감광드럼 드럼 의 삼각기어(OPC )

제조방식과 관련된 특허침해 소송을 제기해 지방 고법원 판결에서 승소한 상태이-

현재 국내에서 보급되고 있는 레이저 토너 카트리지와 잉크젯 잉크 카트리지는

이상 외국에서 직수입된 제품이다 지금 미국이나 유럽과 같은 선진국에서는90

전체 시장의 약 이상을 재활용 제품이 점유하고 있을 만큼 저렴한 재활용 카30

트리지의 사용은 당연한 것이다 우리나라 곳곳에 버려지고 있는 공재물질 카트리

지는 연간 만개 연간 톤 트럭 수천대분에 달하고 이렇게 폐기물로 버려300-400 8

진 각종 플라스틱 카트리지는 수백년이 지나도 썩지 않아 얼마든지 재활용이 가능

한 귀중한 자원을 낭비하며 환경오염을 가중시키고 있다 또한 국내 폐기물 관리법

에 프리터 카트리지는 지정폐기물에서 제외되어 있어 무단 폐기 방치될 가능성도

매우 크다

- 37 -

세계 다국적 기업이라는 미국의 몇몇 기업들 사이에도 재제조 붐이 일고 있다 기

존 리사이클링 방식이 폐기물 화학처리의 비용과 공해유발 억제에 따르는 막대한

재생비용이 드는 단점이 있다면 이를 원칙적으로 극복할 수 있는 대안으로 재제조

는 새로운 환경사업으로 입지를 넓혀가고 있다 현재 외국의 다국적 기업군들인 코

닥 제록스 듀폰 등은 최근 재활용 사업의 개념을 리사이클링에서 재제조로 GM

전환하고 이를 전제로 제품생산 매뉴얼을 전면 재개편하였다 대부분의 주요 부품

들을 쉽게 분해 조립하여 반영구적으로 재활용할 수 있게 획기적인 소프트웨어 시-

스템을 개발하여 활용하고 있는 것이다

프린터 토너 카트리지의 재활용은 다 마신 음료병을 수거하여 다시 음료수를 넣고

판매하는 것과 다를 게 없다 이제 우리도 재생품은 안쓴다 는 생각을 바꿔 프린 ldquo rdquo ldquo

터 값보다 카트리지 비용이 더 든다 는 문제를 재생카트리지 이용으로 경비도 줄이rdquo

고 환경을 생각하는 재활용에 관심을 가져야 할 때이다 정보통신의 혁명과 디지털

시대에 맞는 새로운 패러다임이 요구되는 지금 재제조 시스템을 구축하는 것은 녹

색경영 을 실천하는 환경중시 기업경영의 좋은 사례가 될 것이(Green Management)

다 또한 제품의 전과정에 걸친 환경영향을 파악하고 감소하기 위한 전과정평가

를 레이저 프린터 제품에 도입하여 적용함으로써(Life Cycle Assesment LCA)

보다 친환경적인 프린터가 개발될 것이다 또한 연간 억달러에 달하는 수입정품 4

토너 드럼을 재활용 토너 드럼으로 대체한다면 연간 억 천달러 수입 의존율을 3 2 (

로 낮출 경우 의 외화절약 효과가 기대된다20 )

- 38 -

제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과3333

제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행1111

드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정1 OPC1 OPC1 OPC1 OPC

레이져 프린터는 복사기의 건식 방식 원리를 이용하여 인쇄하는 프린터이다 내부

구성은 컨트롤러부 엔진부 인쇄부로 나뉘어져 있으며 컨트롤부에서는 컴퓨터로부

터 전송된 데이터를 인쇄할 페이지에 영상을 만들어 프린터 엔진부분으로 전달한

다 전달되 영상은 엔진 부분의 레이져 다이오드 회전 다면경 렌즈 프리즘장치

레이져 빔 센서 등의 장치를 거쳐 인쇄부분의 감광 드럼에 투사가 된다 다시 투사

된 영상은 감광 드럼에서 형성된 엔진 옆에 있는 용지에 옮겨서 영상을 인쇄한다

그 후에 인쇄된 용지는 고열 압착롤러에 압착되어 최종적으로 용지에 인쇄된다 레

이져 프린터는 저소음과 고품위 인쇄 다양한 서체와 고속인쇄 등의 장점을 가지고

있으며 제한된 용지사용과 유지 비용이 비싸다는 단점을 가지고 있다 그림 는 레 5

이져 프린터 카트리지의 분해도 및 주요 부품의 위치를 나타낸 것이다

그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도5555

- 39 -

레이져 프린터의 원리는 크게 단계로 크리닝 대전 노광 현상 전사 정착으로6

나눌 수 있으며 다음은 각 단계에 대한 설명이다

1 2 3

4 5 6

크리닝 이 단계는 이미지 진행의 처음 단계로 물리적 또는 전기 크리닝 진행을1

통해 새롭게 드럼에 이미지가 맺히도록 준비하는 단계OPC

대전 드럼 크리닝이 끝나면 로부터 읽혀진 정보를 레2 laser scanning unit (LSU)

이져빔을 쏘아 이미지를 드럼에 맺히도록 조건을 마련해 주거나 대전을 걸어 줌

노광 드럼 표면에 레이져빔이 전달되는 부분은 잠상이 맺히게 되며 드럼은 전3

류가 통할 수 있는 알루미늄 원통과 감광물질이 표면에 코팅되어 있으므로 빛을 받

은 부분에 이미지가 맺히게 됨 또한 드럼에 나타난 이미지 부분은 이 다음 단계에

서 토너를 끌어 당기게 됨

현상 잠상 이미지가 드럼 표면에 나타나며 현상 롤러는 토너분자를 드럼 표면4

에 전달하는 역할을 하며 닥터 블레이드는 토너량을 조절해 줌

- 40 -

전사 드럼 이미지에 토너 부분이 용지 쪽으로 전사 됨5

정착 토너가 묻은 용지가 히팅롤러와 압력롤러를 거쳐서 종이에 영구적으로 고6

착되게 함

가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도 OPC OPC OPC OPC

토너카트리지의 핵심 부품중 하나인 드럼은 표면의 마모가 증가함에 따라 드OPC

럼의 의 두께가 감소하며 피로도가 증가하는 것으로charge transport layer (CTL)

보고되고 있다 따라서 폐토너카트리지의 재제조시 이러한 관점에서의 부품에 대한

고찰이 매우 중요하게 된다

일반적으로 드럼은 의 표면전위를 갖도록 대전되며 이때 토너 입자-600 ~ -700 V

들을 밀어낸다 이는 인쇄 시 영역으로 나타나는데 이 부분을 백색전위 white

라고 불린다 그러나 대전능력이 저하되면 인쇄물의 백색부분(white potential V0)

에 불규칙적으로 토너가 유입되어 인쇄물에 그대로 전달되게 되면 이를

라고 한다 현상이 진행되면 초기 증가율 대비 증가background Background 10

될 때마다 토너 소비량도 증가되며 토너카트리지 수명을 단축시키는 원인이10

될 수 있다

자외선이 완벽하게 차단된 항온 항습 습도 이하 의 에서 특수광을 ( 36 ) Clean-room

설치하고 정전기가 방지된 상태에서 카트리지를 완전 분해한 후 마모되거나 손상

된 중요 부품들을 교체하여 특수 에 의한 재생산만이 새것을 능가하는Kow-How

품질을 가능케하는데 일부업체에서 재생한 토너카트리지는 원가만 낮춰 만들어지므

로 품질상의 문제점이 발생되어 프린터 수명을 짧게 할 수도 있다 토너는 기존에

들어있는 잔여물을 전면적으로 집진기로 세척 흡입 하여 완전 제거한 후 폐토너 카( )

트리지 및 중요부품을 교체한다

회 사용 가능하므로 상태에 따라 재활용 또는 교체한다 생산공정OPC Drum 2-3

에서 핵심인 토너가 흩어지지 않도록 마감을 하는 집진 수집된 폐토너를 전Unit

량 회수해 밀폐용기에 보관 폐기물 위탁처리업체에 처리케하는 세심한 배려도 환

경오염 방지를 위한 중요한 부분 중의 하나이다 재활용 현상기의 품질유지를 위한

승부관건은 소비자가 사용 후 폐기되는 폐현상기 폐카트리지 및 드럼 포함 수거( )

의 구축과 다양한 프린터 기종에 맞는 토너성분 분석에 달려 있다 프린터System

기종에 맞지 않는 토너카트리지나 마모성 부품이 적시에 교체되지 않을 경우에는

프린터 제품을 고장이 발생할 수 있다

- 41 -

그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정6 OPC 6 OPC 6 OPC 6 OPC

폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석2222

가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석

적외선 분광분석은 년 영국의 에 의해 개발된1800 F W Hershel dispersive IR

에 의해서 시작되었으며 최근에는spectromer FT-IR (fouirer transform infrared)

의 개발로 인해 활발한 연구가 진행되고 있다 적외선 분광분석의 원spectrometer

리는 적외선이 시료를 통과할 때 에너지가 분자간 원자내의 진동에너지와 일치하여

시료의 분자구조에 따른 특성 흡수 영역을 형성함으로서 이를 통해 정보는 얻게 된

다 적외선 분광분석은 시료의 정성 및 정량분석 물질의 구조확인 화학반응

연구 표면화학분석 등에 이용되고 있고 특히 플라스틱 물질의 정량 정성kinetics

분석 및 배향성 연구에 아주 유용하게 사용되고 있다

- 42 -

그림 은 기어부분 의 고분자를 정성분석한 의 분석결과로7 (sample2) FT-IR

2978cm-1 2920cm-1

1468cm-1 1382cm-1

1236cm-1 1087cm-1

892cm-1등의

특성 피크로 추정컨대 사용된 고분자 물질이 로 판단된다 그림poly(oxymethylene)

도 마찬가지로 의 고분자를 정성분석한 결과로2 sample3 2965cm-1

2918cm-12849cm-1

1768cm-1 1503cm-1

1219cm-1 1187cm-1

1159cm-1

1013cm-1 828cm-1

등의 특성피크가 관찰되었으며 결과적으로 polycabonate (PC)

의 특성피크로로 판단된다

나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석

열분석 이란 물질의 물리적 변수 를 온도의(thermal analysis) (physical parameter)

함수로 나타내는 분석 방법이다 즉 물질의 온도를 일정하게 변화시킴에 따라 나타

나는 열적특성 변화를 분석하는 것이다 이때 어떤 물리 변수의 변화를 볼것인가에

따라 여러 가지 방법이 존재한다 플라스틱의 열분석에는 대표적으로

와 가 이DSC(Differential scanning calorimetry) TGA(Thermo gravimetric analysis)

용된다 는 플라스틱 시료의 온도 열량변화 데이터로부터 시료의 물리적 화학 DSC

적 성질을 확인할 수 있다 또한 피크의 위치 모양 개수 등으로부터 정량적인 정

보들을 얻을 수 있으며 피크의 면적으로부터 열량변화의 정량적인 정보를 얻을 수

있다 으로부터 플라스틱 시료의 유리전이온도 결정화온도 녹는 DSC thermogram

온도 냉결정화온도 등의 정보를 확인할 수 있다 는 일정한 속도로 온도를 변 TGA

화시켰을 때 일정 시간동안에 일어난 시료 무게의 변화를 측정한다 에 의한 TGA

질량 온도 곡선은 플라스틱 시료의 열안정성 및 물질의 구성비 등을 확인할 수 있-

그림 는 의 분석결과 이다 약9 sample 2 TGA (Thermo gravimetric analysis) 30

0 부분에서 열분해가 일어나기 시작하며 344에서 중량감소 온도를 보인10

다 약 430이상이 되면 모든 고분자물질이 열분해 되는 것을 확인 할 수 있다

그림 은 의 데이터로 용융온도10 sample 2 DSC(Differential scanning calorimetry)

는 16664임을 확인하였다 는 결정성 고분자로 그래프에서 확인 sample 2 TGA

하듯이 약 300 이상의 온도에서도 분해가 되지 않는 열안정성을 보이나 약 에130

서 고분자가 녹기 시작하고 약 에서 완전하게 용융되는 것을 확인 할 수 있다170

는 약 이하에서 안정한 고분자 물성을 가지는 것을 확인하였다sample 2 130

- 43 -

그림 은 의 데이터로 초기 부터 중량감소가 일어나기 시작하며11 sample 3 TGA 430

중량감소온도는 를 보인다 정도에서 약 를 잔존율을 보인다 그10 485 540 20

림 는 의 데이터로서 는 비결정성 고분자로 에서 유리12 sample 3 DSC sample 3 119

전이 온도를 보이는 것을 확인하였다 데이터에서 확인하듯이 는 TGA sample2 400

이상의 온도에서도 분해가 되지 않는 열안정성을 보이나 데이터에 의해 이DSC 120

상의 온도에서는 고분자의 물리적 강도가 약화됨을 확인할 수 있다

- 44 -

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)

- 45 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)

- 46 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)

- 47 -

최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정3333

가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정

본 실험은 최적의 세정용매 조건을 찾기 위하여 기존의 상용용매 제품과A Benzene

용매를 이용하여 최적의 성능을 갖는 배합비를 확인하고자 하였다Toluene Xylene

표 은 상용용매 와 각 용매들의 세정속도를 나타내었다 상용용매 는 분 초의6 A A 3 30

세정속도를 보이는 것을 확인 할 수 있었다 그러나 상용용매 와 A Benzene Toluene

의 용매를 적절히 배합하면 약 분에서 분 초의 시간을 단축하는 효과를 나Xylene 1 1 20

타내었다

표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도6666

번호번호번호번호 함 량함 량함 량함 량 시 간시 간시 간시 간

1 상용용매 A 분 초3 30

2 Methylene Chloride 분이상8

3 m-Cresol 분이상8

4 Xylene 분이상8

5 Toluene 분이상8

6 Benzene 분이상8

7 상용용매 A Xylene (7030) 분 초2 30

8 상용용매 A Toluene (6040) 분 초2 40

9 상용용매 A Benzene (6040) 분 초3 20

10 상용용매 A m-Cresol (7030) 분 초3 20

11상용용매 A Xylene Toluene

(60436)분 초2 30

12상용용매 A Xylene Benzene

(60436)분 초2 40

13상용용매 A Toluene Benzene

(601624)분 초2 10

- 48 -

상용용매 는 약 초의 세정속도를 보이나 상용용매 과 자일렌의 일 때 약- A 210 A 8020

초의 세정속도를 보임150

상용용매상용용매상용용매상용용매 A XyleneA XyleneA XyleneA Xylene

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene

- 49 -

상용용매 과 의 비가 일 때 약 초의 세정속도를 보임- A Toluene 6040 140

상용용매상용용매상용용매상용용매 A TolueneA TolueneA TolueneA Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AToulene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene

- 50 -

상용용매 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- ABenzene 6040 195

상용용매상용용매상용용매상용용매 A BenzeneA BenzeneA BenzeneA Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ABenzene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene

- 51 -

상용용매 와 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- A m-Cresol 7030 200

의 함량이 증가할수록 점도의 증가로 인해 세정속도가 증가함- m-Cresol

상용용매상용용매상용용매상용용매 A m-CresolA m-CresolA m-CresolA m-Cresol

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도Am-Cresol OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC

- 52 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Toluene

함량별 세정속도는 초로 거의 일정하게 나타남- 160~170

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneToluene OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC

- 53 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장 빠- AXyleneBenzene 60436 60832 601228

른 초로 세정속도를 보임160~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC

- 54 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Toluene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장- ATolueneBenzene 601228 601624 602020

빠른 초로 세정속도를 보임130~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ATolueneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC

- 55 -

이상의 기초실험 결과로부터 폐 드럼 유기코팅층의 박리에 대한 기초자료를 확OPC

보하였다 기존의 박리액은 제푸믜 균일성 즉 품질 측면에서는 우수한 성능을 보이

고 있으나 사용시간 측면에서는 다소 미흡한 점이 있었다 따라서 본 기초실험결과

를 바탕으로 폐 드럼 유기코팅층의 박리 처리공정을 기존의 단계에서 단계OPC 5 3

로 공정을 개선함으로써 매우 향상된 생산성을 도모할 수 있었다 그림 은 기존 20

의 공정의 개념도와 개선된 공정의 개념도 및 제조된 박리조 차 를 나타낸 것(1~3 )

이다

그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진20 20 20 20

아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화4444

가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리

도금이나 아노다이징에서의 전처리는 양호한 제품이 생산 될 수 있느냐 하는 것이

관건이라고 볼 수 있다 그러므로 무엇보다도 주요한 부분이라 할 수 있다 전처리

는 기계적인 전처리와 화학적인 전처리가 있으며 다음은 화학적 처리법에 관한 주

요 내용이다

- 56 -

산세정산세정산세정산세정1)1)1)1)

가공품이나 버핑 연마를 한 제품은 기름기가 많이 남아 있기 때문에 그대로 에칭조

에 투입하면 기름기에 의한 얼룩이 생기거나 그 부분에 착색이 되지 않는 경우가

종종 있는데 이것을 제거할 목적으로 된 제품을 피막조에 전기를 통전하고Racking

부스바에 제품을 걸어주면 기름기와 이 물질이 제거되어 에칭에서 좋은 결과를 얻

을 수 있다

에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리2) ( )2) ( )2) ( )2) ( )

에칭은 알카리에칭과 산성에칭 두 가지로 대별되는데 여기서는 알카리 에칭만을 다

룬다 알카리 에칭은 일반적으로 를 사용하는데 는 알루미늄을 잘 용 NaOH NaOH

해하고 그때 발생하는 수소가스에 의한 물리적으로 흡착하고 있는 유지유를 제거하

며 표면을 아름다운 색으로 가꾼다

알카리 에칭조의 온도는 65~70 정도가 적당하며 에칭시간은 가공상태와 표면조

도 샌딩유무 등 횟수 변화에 따라 시간을 적절히 조절해야 한다 에칭시간은 약품의

농도 및 온도에 따라 탄력적으로 운용할 수 있으며 첨가제를 첨가하여 에칭면의 평활

성을 잘 조절 해 주어야 한다

중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거3) ( )3) ( )3) ( )3) ( )

에칭 후 수세를 하면 알루미늄 표면에 여러 가지 색의 재질별로 틀림 찌꺼기가 낀다( )

이것을 스머트 라고 한다 스머트는 피막이 진행되기 전에 제거되어야 하는데 이 공정

을 중화처리라 한다

에칭을 알카리 에서 했으므로 중화처리는 산성에서 해야 하는데 이때 사용하는(NaOH)

약품은 68 HNO3 질산( ) H2 물 의 비울을 로 하여 실온에서 침지해서 흔들어O ( ) 11

주면 깨끗이 제거할 수 있는데 재료에 따라 약간 차이는 있지만 계열인 경우 스커트50

를 완전히 제거하지 않으면 피막 후에도 스머트가 그대로 남아있어 스폰지나 보루로

제거해주어야 하는 번거로움이 있기 때문에 철저히 제거해야 하며 공정인Chromate

경우에 완전히 제거가 되지 않으면 좋은 제품을 얻을 수 없다

화학연마화학연마화학연마화학연마4)4)4)4)

- 57 -

화학연마란 외부의 전류를 사용하지 않고 광택연마를 행하는 방법으로 제품에 광택을

요하거나 표면에 이물질을 제거하기 위하여 행하는 공정이다 고광택을 요하는 외장재

쪽에 많이 이용되며 장비부품에서도 전체적인 흐름에 따라 변화하는 추세에 있기 때문

에 두꺼운 제품이나 얇은 제품 큰 제품과 작은 제품에 있어 연마시 항상 주의를 요하

며 적정한 온도를 유지하고 농도관리를 재질에 따라 잘 해 주어야만이 고품질을 보장

할 수 있다

액을 조정하는 방법에는 인산 황산 질산법 인산 질산법 인산 황산법 등이(1) - - (2) - (3) -

있으나 인산에 질산을 넣으며 후해가스가 많이 발생하므로 번 방법이 적당하다고 (3)

생각되며 현장에서도 인산 황산법을 선호하고 있다 액의 처리 조건 중 온도는 -

고루 사용할 수 있고 처리조 재질은 을 사용하여 보강을 충분히100~140 SUS 310L

하여 주어야 한다

전해연마전해연마전해연마전해연마5)5)5)5)

전해연마란 화학연마에서 알루미늄 표면에 광택을 내는데는 한계가 있으므로 그 이

상의 고광택을 원할 경우 행하는 공정이다 전해연마 시 제품의 표면은 어느 부분이라

도 정밀하고 세밀하게 조건이 같고 액의 온도도 균일해야 한다 또한 제품 표면에 발

생하는 기포를 제거하기 위해 강력한 에어 교반이 필요하므로 제품을 간간하게 고정해

야 한다 전해연마의 방법에는 황산인산법 광염소산초산법 진동전해연마법 등이 있

소결소결소결소결6)6)6)6)

전처리를 행함에 있어 작업자가 에칭시간과 화학연마시간을 어떻게 설정하느냐 함에

따라서 제품의 품질을 판가름 하게 된다

일반적으로 아노다이징에 사용하는 모든 설비는 최대용량의 선에서 사용하는 것 70

이 가장 바람직하다 작업을 진행함에 있어 복장은 항상 작업하기에 적합한가를 판단

하고 거추장스럽지 않은지 현재 공정에 맞는 보호구를 사용하고 있는지 본인 스스로

가 준비하고 확인해야 한다

나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화

- 58 -

황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성1)1)1)1)

경제성-

전해질로써 값싸고 공업적으로 안정하게 제조되는 황산(H2SO4유산 을 사용하는 것 전)

해조작이 다른 방법에 비해 간담함 전해 전압이 낮고 소비전력이 적게 드는 것 전해액

에 독성의 물질이 포함되어 있지 않고 의 걱정도 없기 때문에 폐액처리가 BOD COD

용이한 것등으로 가장 싸고 경제적인 양극산화 처리법으로 넓게 이용되고 있다

투명성-

얻어지는 피막은 다른 전해액에서 생성되는 피막에 비해 투명성이 높고 많은 실용합금

에 대해 무색의 피막을 형성한다 전해연마 화학연마 등의 광휘처리 후의 양극산화 피

막처리로 적당하다 또 무색의 피막은 염색 착생에도 좋다 피막의 투명도는 순도가

높은 알루미늄 일수록 양호하다 합금 원소의 는 피막의 투명도에 거의 영향이 없지 Mg

만 규소 철 망간 등은 투명도를 저하 시킨다(Si) (Fe) (Mn)

염색성-

얻어지는 피막은 활성도가 높고 염료의 흡착성이 좋기 때문에 유기 무기 염료에 의한

염색 인쇄가 용이하다

내식성 내마모성 및 경도-

내식성 내마모성이 양호하고 경도가 높은 피막을 얻을 수 있다 건축자재 공업제품 가

정용품 네임 프레이트 기계부품 장식품 등의 분야에서 요구되는 성능을 만족시켜 널-

리 이용되고 있다

피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계2)2)2)2)

표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건7777

- 59 -

표 에 표시된 수치는 어디까지나 공업적으로 유용한 피막을 얻는 범위이며 이 조건7

내에서 용도에 맞는 성능을 얻을 수 있는 처리 조건을 설정할 필요가 있다 황산 피막

은 용해성이 강한 상을 전해액으로 하기 때문에 처리 조거의 성능에의 영향은 대단히

크다 또한 각종 처리 조건이 피막과 욕 조건에 미치는 영향은 표 와 같다 2

표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향8888

경질피막법경질피막법경질피막법경질피막법2)2)2)2)

경질 양극산화 피막-

알루미늄 및 그 합금을 양극산화해서 화성한 피막은 종래 그 내식성을 이용하기도 하

고 착색 등에 의해 장식 목적에 이용하는 것이 주된 용도였다 그러나 최근에는 종래

의 양극산화 피막을 개량해 두껍고도 단단한 것을 얻을 수 있게 되었고 이미 경질 양

극산화 피막으로써 넓게 이용되며 그 우수한 특성을 발휘하고 있다

이 가볍고도 가공성이 좋은 금속과 표면에 화성되는 극히 단단한 피막과를 합쳐서 이

용하면 금후 더욱 용도를 확대할 수 있을 것으로 기대된다 규격으로는 30 이상의 피

막에 대해서도 품질이 규정되어 있지만 경질양극산화피막이라고 불려지는 것은 특별

한 규격이 있는 것은 아니고 일반적으로 표 에 표시하듯이 경도나 내마모성이 큰3 20

이상의 두꺼운 피막을 경질 양극산화 피막이라고 부르고 있다

- 60 -

표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류9999

피막 화성법피막 화성법피막 화성법피막 화성법3)3)3)3)

경질 양극산화 피막 화성법의 초기 연구는 종래 일반의 피막 화성에 사용되어온 황산

용 및 수산욕으로 실용화되어 왔다 그 후 양극산화 처리 기술의 진보와 함께 여러가

지 욕조성 및 화성 조건이 연구되어 황산용법 황산 수산혼합욕법 수산욕법 외에 각

종의 무기산 유기산 방향족설폰산 알코올 등을 혼합 또는 첨가해서 몇 가지에 방법

이 개발되었다

이들의 방법의 공통점은 종래의 아노다이징 화성 조건과 다른 필수 조건으로서 고전

류 밀도 저온 교반의 조건을 충분히 만족시키는 것이다 전류밀도를 보통 화선의 3

부로 하고 피막의 생성을 단시간에 행하여 전해액에 담겨있는 시간을 가능한 한2~5

짧게 하는 것이다 또 전해액에 의한 피막의 용해를 억제하기 위해서는 액온을 낮게 하

고 전해에 의해서 발생하는 열을 교반에 의하여 확산해 나가는 것이 중요하다 따라서

황산액과 같은 부식이 심한 전해액을 사용하는 경우에는 욕온도를 이하로 냉각해10

용해를 억제하는 것이 보통이다

황산욕에 수산을 비롯한 우기산등을 첨가하는 것도 있으며 비교적 고온에서 피막화성

이 가증하다 그러나 이들 수종의 첨가제를 가한 욕은 조성이 복잡하고 관리가 어려운

문제점이 있다 더욱 경질 아노다이징 피막을 화성하는 경우에 일반적으로 사용하고

있는 직류 대신에 트수전류파형을 적용하는 것도 피막 품질의 향상에 효과가 있다 예

를 들면 전류회복 현상을 이용한 것 주기적으로 극성을 변환시켜 부전류를 흘리면서

피막을 화성하는 전류 반전법 등이 있다

- 61 -

그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진21 ( ) 21 ( ) 21 ( ) 21 ( )

재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험5555

그림 는 드럼수명 측정 시험결과에 사용된 장비 사진이며 그림 는 조도측정에 사21 22

용된 장비의 사진이다

그림 는 조도실험결과를 나타낸 것이다 단면곡선에서 기준길이를 취하여 다24 ~ 27

섯 번째 높은 산과 다섯 번 째 깊은 골을 지나는 두 직선사이의 간격을 나타내는 점10

평균 거칠기 는Rz 10~18 값을 확인하였다 단면곡선에서 중심을 긋고 그 골에

해당하는 부분을 중심에 대해서 대칭 변환 후 구해지는 평균높이를 나타내는 중심

선 평균거치기 는 의 고른값을 확인하였다Ra 012~022

그림 은 재제조된 드럼카트리지의 성능시험 결과 값을 나타낸 것이다 그림 에30 30

서 보는 바와 같이 최종 사용가능한 용지의 장수는 약 장으로 나타났다 이12000

는 정품 토너 용량이 약 천장인것을 감안할 때 재제조시에도 사용가능한 것을 확3

인하였다

- 62 -

그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진22 22 22 22

그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진23 23 23 23

- 63 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과24 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과25 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 2

- 64 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과26 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과27 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 2

- 65 -

그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과28282828

- 66 -

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222

가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정

- 67 -

제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도4444

기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표 가중치가중치가중치가중치평가기준평가기준평가기준평가기준 평가방법평가방법평가방법평가방법

평가기관 등평가기관 등평가기관 등평가기관 등지원전지원전지원전지원전 지원후지원후지원후지원후

도금두께 20 불균일 4-6 실제품성능평가

표면조도 15 불균일15-17

실제품성능평가

감광코팅층 용해속도 30 12

mincycle

8

mincycl

e

자체평가

세정공정 최적화 모듈설계 및 구축 15 - - 현장실사

드럼 사용 수명OPC 20 -12000

pages성능평가

- 68 -

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

드럼의 감광코팅층 제거용 최적 용매 및 혼합용매의 기술지원은 생산량과 직OPC

접적으로 연관되어 있어 향후 주 삼텍의 매출신장으로 이어질 것으로 판단된다 ( )

이는 현재 비철금속의 원자재 상승으로 인해 토너 카트리지 재제조 업계의 원가인

상이 유발되고 있어 재제조된 고광택 드럼의 안정적인 공급은 재제조 업계의OPC

안정화를 이룩할 수 있음 또한 현재 전부 수입에 의존하는 알루미늄 드럼의 OPC

간접적인 수입대체효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다

- 69 -

Page 20: 아노다이징기술을이용한고광택감광드럼 재제조공정의양산화기술지원 · 과제보유번호 연구기관 2007.07.01~2008.06.30 연구사업명 부품소재전문기업기술지원사업

- 20 -

은백색의 광택을 가지는 부드러운 금속이다-

전성이 풍부하여 박막화하기 용이하다-

가공성에 필수적인 연성이 풍부하여 다양한 형상의 제조 및 가공이 용이하다-

시중에서 판매되는 알루미늄은 의 순도이며 주요 불순물은 규소- 9800~9985

와 철이다

합금처리 열처리 등에 따라 인장강도를- 7~60 kgmm2로 조정 할 수 있어 용도

에 따라 적절한 강도를 선정할 수 있다

열전도성과 전기전도성이 우수하다-

비중으로 보아 전형적인 금속이다 알루미늄의 비중은 동이나 철금속의 으로- 13

서 각종 제품의 경량화 목적에 유리하다

공기 중에 방치하면 자연적으로 내식성이 우수한 산화 피막을 형성한다-

비금속인 질소 황 탄소 등과 직접 화학반응하여 질소화물 황화물 탄화물이 된-

족 할로겐인 염소와 브롬과 화학 반응하여 각각 염화물 브롬화물을 만든다- 7A

산에 녹여 염을 생성시킨다-

염기에 녹여 수소를 발생시켜 알루민산염을 생성시킨다-

무독성이고 식품류와 반응도 하지 않아 가정용으로 우수하다-

재활용이 다른 금속보다 용이하다-

라 양극산화 공정라 양극산화 공정라 양극산화 공정라 양극산화 공정

알루미늄은 원래 활성적인 금속으로 공기 중에 노출되면 자연적 산화피막이 형성된

다 그러나 이것은 알루미늄 상의 도금 및 다른 금속의 코팅을 불가능하게 만든다

이런 자연 피막은 공업적 이용가치도 적으므로 인공적으로 더욱 두껍게 하여 10

이상의 산화피막을 만들며 이러한 과정을 양극산화라고 한다

양극산화 는 알루미늄을 전해액에서 양극으로 하고 전기를 통하여 양극(anodizing)

에 발생하는 산소에 의해서 알루미늄 면이 산화 되어서 산화알루미늄(Al2O3 피막이)

형성되게 된다 산화알루미늄 (Al2O3 피막은 투명 또는 반투명으로 내식성이 뛰어)

나고 다공질이어서 여러 가지 색으로 염색 가능할 뿐 만 아니라 알루미늄의 순도가

높을수록 아름답고 광택이 좋은 피막을 얻을 수 있어 공업용은 물론 장식용으로도

많이 사용되고 있다

- 21 -

양극산화를 포함한 모든 표면처리의 제조공정은 전처리 양극산화 혹은 표면처리

후처리로 크게 나눌 수 있다 전처리 공정은 가공소재의 표면에 있을 수 있는 오염

물질과 공정중이나 이송 중에 발생할 수 있는 오염 물질을 모두 제거 하여 표면처

리가 용이하도록 하는 과정이다 전처리 과정을 거친 가공소재를 양극 산화 한 후

후처리를 한다 후처리는 양극산화 후 생성된 양극파막상에 외관성과 장식성의 부

여 또는 내식성 및 내마모성과 같은 기능성을 향상하기 위한 처리 이다

양극상에서 일어나는 반응은 법칙에 의한 반응과 법칙에 따르지 않Faraday Faraday

는 반응으로 구분할 수 있다

전기 정련 또는 전기도금에서 가용성 양극의 용해기구는 위와 같지만 양극 산화의

경우에는 알루미늄은 위와 같은 기구에서는 용해되지 않는다고 한다

활성층과 전해액과의 경계면에서 OH-가 방전해서 산소가스가 발생하고 전자는 피

막을 통해서 알루미늄 양극에 흡수된다 알루미늄을 1 ampdm2정도의 전류밀도

로 전해할 때 순수한 알루미늄의 경우에는 산소가스의 발생이 보이지 않지만 알루

미늄합금의 경우에는 통과전기량의 통상 경우에 따라서는 이것 이상에10 ~20

상당하는 산소가스가 발생한다 10 ampdm2과 같은 고전류밀도에서 전해하면 순

수한 알루미늄의 경우에도 알루미늄의 산화에 요구되는 이상의 과잉 산소가 가스로

서 발생한다

이온이 피막을 이동함에 따라 산화반응이 진행한다고 생각된다 가동이온중에는

H+ Al+++ O--

OH-외에 전해질의 음이온이 있다고 생각되고 이것의 거동에 대해

서는 여러 견해가 있다

알루미늄의 양극에서 수소를 생성하는 것은 두 극의 가스 중에 수소가스를 함유하

고 있고 황산법의 경우 황화수소를 발생으로 확인할 수 있다 비슷한 현상은 저전

장에 대한 연구결과 예를들면 알루미늄을 등의 수용액 중에서 양극 분극하면 NaCl

법칙에 기초를 두어 전해전류로부터 계산된 값보다 과대한 속도Feraday 10~20

로 용해하고 수소의 발생을 수반하는 것으로 알려져 있다

특히 알루미늄의 양극산화는 법칙에 따르는 반응으로서 그 양극산화 방정Faraday

식은 다음과 같다

- 22 -

마 피막의 구조마 피막의 구조마 피막의 구조마 피막의 구조

다공성 양근산화 피막의 구조에 대해서는 그 모델이 여러 가지가 발표되고 있으나

가지의 대표적인 모델로 나타낼 수 있다3

그림 의 는 년에 제출된 등의 모델로서 전자현미경 관찰에 비해 미1 (a) 1953 Keller

세골 셀 활성층 및 벽의 구조를 나타내고 그것에 기하학적 칫수를 부여한 획기적

인 것으로 기본적인 형성에 있어서는 현재도 큰 변화가 없다 그림 는 (b) Akabori

의 모델로서 활성층은 약 50Å의 알루미늄을 과잉으로 함유하는 Al2O3로 이루어져

있으며 셀의 성장에 따라 각 셀간에 이 알루미늄을 과잉 함유한 Al2O3의 층이 개재

한다고 한다 또한 미세공단 면의 형태는 수산피막에서는 거의 원형이지만 환산피

막에서는 복잡한 형상을 나타낸다고 보고되고 있다 그림 는 년에 발표된 1(c) 1962

의 콜로이드 모델로서 다공성의 의미를 기하학적인 기공에 중점을 두지 않Murphy

고 산화물의 콜로이드적 성질의 변화에 의해 설명한 것으로 알루미늄 소지에 가장

가까운 쪽은 완전히 무수 Al2O3이지만 외측으로 감에 따라 미세한 산화물 콜로이드

입자의 외면에 물 및 기타 이온이 흡착하여 전도성을 가지는 부분으로 형성된다

의 모델(a) Keller 의 모델(b) Akabori 의 콜로이드 모델(c) Murphy

그림 양극산화피막의 구조 모델그림 양극산화피막의 구조 모델그림 양극산화피막의 구조 모델그림 양극산화피막의 구조 모델11111111

프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황2222

가 재제조산업가 재제조산업가 재제조산업가 재제조산업

- 23 -

재제조 은 고장 폐기 또는 교환된 물건을 회수하여 신제품과 같(remanufacturing)

은 상태로 만들어내는 일련의 과정을 의미한다 재제조는 제품의 수명을 연장시키

는 것과 같은 효과를 가지며 그 결과 폐기됨으로 인해 그대로 손실이 되는 원재료

에너지 및 노동력 등 생산요소를 크게 절약할 수 있다

미국의 경우 재제조는 산업에 따라 상이한 명칭으로도 불리는데 자동차부품산업의

경우에는 레이져 토너 카트리지의 경우는 타이어 재제ldquorebuildingrdquo ldquorechargerrdquo

조의 경우는 로 표현되고 있으며 대신ldquoretreaderrdquo ldquoremanufacturingrdquo

이란 표현이 사용되는 경우도 있다 재제조는 비교적 최근에 등장한ldquorecoditioningrdquo

개념으로 이와 유사한 개념으로는 재활용 재사용 수리 등이 있다 이러한 개념들

은 모두 못 쓰게 된 제품을 그대로 매립 소각 등의 방법으로 완전히 폐기하지 않

고 이를 다시 이용한다는 점에서 재제조와 유사하다 그러나 재제조와 재활용 재사

용 및 수리는 가치가 새로 창출되는 과정이 크게 상이하다

재활용은 폐제품이 원재료 생산에 다시 투입되는 것으로서 주로 신문지 유리병 및

알루미늄 캔과 같은 소비재가 대상이 된다 이러한 제품들이 소비가 된 후에 폐기

물 처리 과정에서 수거를 통해 회수되어 원자재 형태로 돌아가 제품생산 과정에 원

재료로 사용되는 것이 재활용 과정이다 수리는 고장 또는 성능 저하의 원인을 찾

아내어 문제된 부품을 고치거나 또는 교체하는 것을 의미한다

이에 비해 재제조는 생산된 제품이 성능 등 상품으로서의 모든 면에 있어서 신제품

과 거의 유사한 상태가 되도록 폐제품을 완전히 분해하고 부품을 수리 또는 교체하

고 검사를 하는 과정으로서 재활용 등에 비해 훨씬 확대된 개념이다 그러나 재제

조 개념이 이렇게 명확히 사용되고 있는 것만이 아니다 우리나라에서도 일부 분야

에서는 와 재제조와 같은 개념으로 사용되고 있고 일본의 경우에도 정책적rebuild

으로는 재제조 개념이 별도로 구분되지 않고 재사용 범주의 하나로 간주되어 사용

되고 있다 따라서 재제조품은 다음과 같은 조건을 만족시키는 제품이라고 말할 수

있다

재제조 제품의 주 구성 요소는 사용되다 폐기된 제품-

폐기된 제품은 그 부품의 성능이 충분히 판별될 수 있는 수준까지 해제-

중고제품의 부품은 철저히 세척되고 먼지와 부식이 없는 상태로 수리-

분실되었거나 결함이 있거나 부서진 또는 많이 닳아버린 부품들은 모두 정상적-

으로 기능을 할 수 있는 수준으로 수리가 되거나 또는 새 부품 재제조된 부품 또

는 성능이 정상적인 충고부품으로 교체

- 24 -

재제조된 제품의 모든 기능이 정상적으로 작동할 수 있도록 필요한 경우 각 부-

품에 대해 기계가공 재감기 재마감 또는 기타 필요한 조치가 취해짐

각 부품은 다시 조립되고 동종의 신제품과 동일한 성능을 갖는지 검사-

그림 내구재의 물질 순환 고리그림 내구재의 물질 순환 고리그림 내구재의 물질 순환 고리그림 내구재의 물질 순환 고리2 2 2 2

재제조된 상품의 특성 중 가장 중요한 것은 재제조품의 성능이 신제품에 비해 뒤떨

어져서는 안된다는 것이다 이러한 특성으로 인해 선진국에서는 재제조업체가 재제

조 제품의 품질을 보증하는 경우가 일반적이다 이렇게 제조된 재제조 제품들은 재

제조산업이 가장 발달한 미국의 경우 신제품 가격이 수준에서 판매되고45-65

있다 재제조의 개념은 원재 생산에서부터 원자재 제조과정에서의 가공 사용 재사

용 재제조 재활용 및 최종적인 폐기과정을 보여주는 생산과정에서의 물질 순환과

정을 살펴보면 보다 명확히 이해할 수 있다 그림 참고 ( 1 )

나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업

프린터 생산업체에서 판매하는 원제품에 비해 저렴한 가격대의 재제조 카트리지에

대한 수요가 증가하면서 토너카트리지 재제조산업은 호황에도 불구하고 무분별한

영세업체의 난립으로 여러 가지 문제점을 발생시켰다

- 25 -

사용 후 토너카트리지 재제조산업을 활성화에서의 장점은 부품공급 부담의 일정부

분을 재제조 제품으로 대체하여 부품공급 의무부담이 완화되고 에너지 및 자원은

원제품에 비해 이상 절약이 가능하다는 것이다 현재 우리나라의 사용 후 토너80

카트리지 재제조 관련 주요 문제점으로는 대부분의 업체가 재제조에 대한 개념 인(

식 의 결여에 기인하여 단순히 사용 후 토너카트리지를 닦아서 재충진하여 재사용)

하는 것이다 또한 사용 후 카트리지의 소유권 문제 지적재산권 문제 등으로 원제

조업체와의 분쟁이 발생할 가능성 또한 매우 높다 우리나라에서 재제조와 관련된

일반 현황 및 문제점은 다음과 같다

원토너 카트리지는 년 기준 만개가 판매 재제조 토너카트리지 생산량- 2003 184

은 만개 사용134

년 기준 원토너 카트리지 공급량 대비 재제조율은 로 추정- 2003 243

토너카트리지의 재제조시 원토너 업체의 상표를 삭제하지 않으면 현행 상표법-

및 부정경쟁방지법에 저촉될 소지가 있음

토너카트리지 원제조업체에서 사용 후 카트리지의 회수에 적극적으로 참여할 경-

우 회수된 카트리지를 물질 재활용에 앞서 재제조를 우선 고려하도록 하는 제도적

장치가 필요

현행 재제조 토너카트리지의 품질평가는 전문화된 표준 및 규격이 미완의 상태-

로 재제조 토너카트리지의 품질제고를 위한 법적 제도적 장치의 마련이 필요

토너카트리지 업체의 대부분은 종업원 명 이내의 영세 소규모 업체로 그 수- 3-4

는 약 개 이상으로 추정250

참여기업의 현황 및 애로 기술참여기업의 현황 및 애로 기술참여기업의 현황 및 애로 기술참여기업의 현황 및 애로 기술3333

주 삼텍은 기존의 재제조 업체들에서 행하여지고 있는 폐 프린트 카트리지 재활용( )

기술에서 탈피하여 폐 프린트 카트리지를 완전 분리 후 각각의 부품별 회수를 통

한 재활용 기술 및 아노다이징 공정을 도입한 고광택성 감광 드럼을 생산하고 있는

재제조 부품전문기업이다 일반적으로 폐 프린터 카트리지를 이용한 재제조 산업은

카트리지의 분리 후 회수된 의 간단한 표면처리 공정을 통한 재활용 기OPC Drum

술로 이미 유럽의 여러 선진국 및 국내 일부 기업에 의해 시도되어오고 있다 하지

만 기존의 공정을 탈피하여 회수된 폐카트리지를 선별lsquo rarr 부품관리 rarr 세정 rarr 고

광택 아노다이징rarr 고순도 알루미늄 회수 표면감광코팅 감광드럼 제조 등의 각rsquorarr rarr

공정을 통하여 폐카트리지를 이용한 감광드럼을 재제조하고 있으며 이에 대한 특허출

원을 완료한 상태이다

- 26 -

그림 토너 카트리지 재제조 공정그림 토너 카트리지 재제조 공정그림 토너 카트리지 재제조 공정그림 토너 카트리지 재제조 공정3 3 3 3

폐자원을 이용한 신규시장을 형성할 수 있는 재생자원화 기술을 보유하고 있음에도 불

구하고 국내 중소기업의 여건 상 전문 인력의 부족 및 기술습득의 어려움에 기인하여

그 기술적 한계를 극복하지 못하고 있는 실정이다 따라서 현 재제조 공정의 공정 최적

화 기술 드럼의 표면코팅 층의 제거 시 사용되는 신규 화학약품의 개발 그리고 생산

성을 극대화 할 수 있는 최적공정 설계에 대한 고급 전문 인력의 현장기술지도가 절실

한 상황이다

제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표2222

기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격1111

가 기술지원의 목표가 기술지원의 목표가 기술지원의 목표가 기술지원의 목표

폐프린트 카트리를 분리 세정공정을 통하여 얻어진 고순도 알루미늄을 아노다이징 기

술을 이용하여 고광택성을 갖는 감광 드럼의 고효율 회수공정 지원 및 드럼의 표면코

팅층의 제거 시 사용되는 각종 화학약품의 최적 배합비율과 최적화 공정기술 지원

- 27 -

나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격

공정개선공정개선공정개선공정개선 0신제품

제조기술0 품질향상품질향상품질향상품질향상 0

양산화양산화양산화양산화 0 시험분석 0 시제품 제작시제품 제작시제품 제작시제품 제작 0

제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용3333

세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용1111

감광코팅층 용해를 위한 용매 개발 및 적절한 혼합용매비율에 관한 기술지원

감광코팅층은 크게 세가지- (Blocking Layer Charge Generation Layer Charge

다른 필름으로 구성되어있다 따라서 세가지 필름을 동시에 제거할Transport Layer)

수 있는 용매 혹은 혼합용매에 대한 체계적인 기술지원

폐카트리지의 분해과정에서 발생되는 부산물의 분리공정 기술지원

수거된 드럼으로부터 고광택 고순도 알루미늄을 얻기 위한 전처리 분리공정- OPC

상에서 효과적인 플라스틱 기어부분과 분리기술 지원

합리적 세정공정 설계를 통한 폐 감광 드럼의 표면처리기술 지원

고생산성 세정공정을 위한 공정개선 기술지원-

고광택 특성을 갖는 아노다이징 공정기술 지원

드럼의 재제조 공정 합리화 방안 구축 지원OPC

기타 폐자원의 재활용 공정기술 지원

드럼이외의 부산물을 이용한 재활용 기술지원- OPC

화학물질을 동반하는 공정에서의 사용자 안전을 위한 반응원리에 대한 교육

합리적 공정운용을 위한 전문가 교육

기업의 품질시스템 구축을 위한 기술자문

제품의 신뢰성 향상을 위한 합리적 공정관리 시스템 구축 방안지원

- 28 -

기술지원의 목표기술지원의 목표기술지원의 목표기술지원의 목표 기술지원의 내용기술지원의 내용기술지원의 내용기술지원의 내용 기술지원범위기술지원범위기술지원범위기술지원범위

세정공정기술 확립

감광코팅층 분석-

고효율 용매 및 최적혼합용매-

고생산성 세정공정 설계기술-

아노다이징 공정 확립

아노다이징 공정분석-

최적 아노다이징 운전 조건확립-

고성능 전해액 구성 확립-

품질 신뢰성유지 시스템 구축-

기타 폐자원 재활용 기술

플라스틱 정성분석-

플라스틱 기어부의 재활용 기술-

컴파운딩 기술-

- 29 -

제 장 국내제 장 국내제 장 국내제 장 국내2222 ㆍㆍㆍㆍ외 기술현황외 기술현황외 기술현황외 기술현황

아노다이징 처리에 있어서 황산법은 년 영국 와 에1927 C H R Gower S O O Brien

의해 특허출원된 후 발전을 거듭하여 현재 세계적으로 가장 널리 보급되어 있는 방법

이다 전해질은 황산은 저렴하고 전해조작이 다른방법에 의하여 간단하며 생성된 피

막은 다른 방법으로 얻어진 피막보다 그 투명도가 좋기 때문에 알루미늄 합금에 적합

하다 합금성분에 의한 악영향이 적으며 피막의 색상도 옥살산보다 엷어서 염색에 적

합하다 또한 인가되는 전압이 낮고 전력소비량도 적으며 약품가격이 저렴한 장점이

있다 그러나 옥살산법보다 알루미늄의 용해량이 많고 생성되는 피막의 두께는 어느

정도 한계점을 가지고 있다 황산에 의한 피막의 용해가 크기 때문에 피막이 연한 단점

이 있다 황산피막은 다공성이며 내식성 내마모성이 양호하여 건재 공업용품 주방용

품 평판 기계부품 장식품등의 분야에서 널리 이용되고 있다 피막의 두께는 통상의

전해처리온도 약 에서( 20 ) 30~40 정도 얻어진다 공업적 처리조건은 한국공업규

격 을 표 및 표 에 나타내었다 여기에서 전해액의 농도와 온도 전류밀도KSD 9531 2 3

그리고 전해시간 등은 피막의 두께 경도 내식성 다공성등과 밀접한 상관관계를 가지

고 있으며 또한 알루미늄 용존량 교반공기량등도 무시할 수 없는 인자이다

표 황산법의 양극 산화 처리 조건표 황산법의 양극 산화 처리 조건표 황산법의 양극 산화 처리 조건표 황산법의 양극 산화 처리 조건2 (KSD 9531)2 (KSD 9531)2 (KSD 9531)2 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건 허 용 치허 용 치허 용 치허 용 치

전해액 조성 황산 10 ~30 plusmn2

알루미늄 이하20gL

욕 온도 15 ~ 25 plusmn2

전류밀도 60 ~ 300A plusmn7

시 간 피막두께에 필요한 시간

욕 전압 설정전압 plusmn2V

- 30 -

표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건

전해액 조성 황산 15

알루미늄 5 gL

욕 온도 21 plusmn 1

전류밀도 130A plusmn 5

시 간분30 ~ 10 의 경우(A 6063 )

분60 ~ 18 의 경우(A 6063 )

욕 전압 16V

옥살산법은 년 일본에서 개발되었으며 옥살산 알루마이트법으로서 널리 공업적으1926

로 이용되어 왔다 한편 독일에서는 법으로 공업화되어 있다 옥살산은 고가이 Eloxal

고 교직 중첩 전원설비를 사용해야 하며 조작이 복잡하여 단위처리면적당 소비전력이

높은것 외에도 피막이 흰색을 띄게 되기 때문에 최근에는 그 신장이 둔화되고 있다 그

러나 황산피막보다 피막의 염색성은 떨어지지만 내식성 내마모성이 우수하기 때문에

일용품의 일부와 특히 외관은 문제되지 않지만 고도의 피막성능을 요하는 공업용품등

에 이용되고 있다 공업적 처리조건은 한국공업규격 을 예로 들면 표 및 표 KSD 9530 4

와 같다5

표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건 허 용 치허 용 치허 용 치허 용 치

전해액 조성 유리산 2 ~ 5 plusmn1

알루미늄 이하20gL

욕 온도 15 ~ 35 plusmn4

전류밀도

직류와 교류의 경우

교류 40 ~ 350A

교류 40 ~ 700A plusmn7

교류의 경우 80 ~ 700A

시 간 피막두께에 따른 시간

욕 전압 설정전압 plusmn15V

- 31 -

표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건

전해액 조성 유리산 3

알루미늄 5 gL

욕 온도 28 plusmn 2

전해밀도

직류와 교류의 경우

직류 130A

교류 100A

시 간분25 ~ 6 의 경우(A 1100 )

분38 ~ 9 의 경우(A 1100 )

욕 전압직류 25 V

교류 80 V

피막의 성질피막의 성질피막의 성질피막의 성질 피막의 생성피막의 생성피막의 생성피막의 생성 온도 농도의 영향온도 농도의 영향온도 농도의 영향온도 농도의 영향 조작조작조작조작 실시조건의 예실시조건의 예실시조건의 예실시조건의 예

교교교교

류류류류

법법법법

연하고 표면에 요철

이 있으며 직류법과

동일한 두께의 경우

내식성이 양호함

적음

교류전류계의 읽기

에 을 곱하면036

직류값에 해당됨

농도의 영향은 큼 간단함

40~60 V

2~3 Adm2

25~30

분5~60

직직직직

류류류류

법법법법

경도가 크나 침식에

위해 구멍이 생김많음

액온을 낮게 유지

해 주어야 하고

농도의 영향은 적

간단함

40~60 V

1~2 Adm2

18~20

분10~60

교교교교

직직직직

중중중중

첩첩첩첩

법법법법

경하고 내식성이 있

고 최상의 피막을 얻

을 수 있음

많음

단시간에 두꺼운 피

막을 얻을 수 있음

보통

복잡하고

전력 소

모 량 이

많음

DC 25~30 V

1~3 Adm2

AC 40~80 V

1~3 Adm2

20~30

분15~60

- 32 -

크롬산법은 에 의해 년 영국에서 개발되어 수상비행기용 듀랄Bengough-Stauart 1923

루민의 방식을 목적으로 사용되었다 대표적인 방법으로는 단계적인 전해전압을 상승

시키는 법과 정전압 전해에 의한 미국 표준국의 방법이 있다 피막Bengough-Stauart

의 외관은 불투명하고 암회색을 띈 에나멜색이다 표준상태에서 생성되는 피막두께는

2 ~ 5 정도이므로 내마모성은 좋지 않지만 같은 두께의 다른 피막에 비하면 내식성

은 양호하다 처리조건으로 법은 전해액은 크롬산을 함유하 Bengough-Stauart 25

며 전해온도는 40 plusmn 2 로 하고 전해전압은 에서 까지를 분간 서서히 상승 0 V 40 V 10

시켜 에서 분간 유지하고 다시 분간 까지 상승시켜 최후의 분간은40 V 20 5 50 V 5 50 V

로 유지한다 이때 전류밀도는 01 ~ 05 정도이다 정전압 크롬산법에서는A 5 ~

의 크롬산전해액을 사용하고 전압은 처리시간은 분정도이다10 40 V 30

종류종류종류종류

조건조건조건조건옥 실 산 법옥 실 산 법옥 실 산 법옥 실 산 법 황 산 법황 산 법황 산 법황 산 법 크 롬 산 법크 롬 산 법크 롬 산 법크 롬 산 법

농도H2C2O4

(1) 3~5 (2) 10H2SO4 10~20 CrO3 3

온도(1) 20~30

(2) 15~60

(1) 15~22

옥살산을 첨가하면(2)

35까지

40plusmn20

전압(1) AC 40~80 V

(2) DC 25~30 VAC 15~25V

로부터 서서히DC = 0V

상승해서 로 하고40V

최후 분간은 로 유지5 50V

전류밀도(1) AC 1~3 Adm

2

(2) DC 1~3 Adm2

05~15 Adm2

03~04 Adm2

시간 분10~60 분5~100 분60

피막두께

H2C2O4 5 30plusmn2

AC 3 Adm2

분간에 40

10~12

H2SO4 20 30plusmn5

DC 10 Adm2

분간 20

에 5~7

분간에15 3~35

특징

특히 순 에 대해서는Al

경도 내식성 등 가장

우수한 피막을 얻는다

탈지력이 좋고 저질 Al

에도 광택이 좋으며 단

점으로 전력과 약품의

소비가 많음

설비가 많이 드나 유지

가 용이하고 유지비가

적으므로 보급이 많아

지고 있다 탈지력은 작

으나 합금 및 착색용 Al

양극산화에 적합함

투랄루민계에 적합한 양

극산화법이며 내식성이

있고 회색의 무광택 피

막이며 강도가 약하다

착색에는 적합하지 않음

- 33 -

그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도44441111

- 34 -

양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책

결함항목결함항목결함항목결함항목 원 인원 인원 인원 인 대 책대 책대 책대 책

버닝

버프버닝

전해액 온도 불균일

국부적 고전류밀도

수산화 알루미늄 버닝

연마조건의 적정화

액순환 교반량증가

전해파형의 평활화 전류밀도 낮춤

수세 알루미늄처리량의 조정

숏트

제품과 리드선의 접점의 어긋

제품과 음극과의 접촉

압출후의 국부적 냉각부족

디스멋트부족

거는 방법 개선

극간거리조정 내부음극유치법 개선

균질 한 냉각( )均質

질산농도증가 중크롬산카리첨가

욕중에서 흔든다

전해부식

접점불량

사용수로부터의 염소이온흡입

용접용후락스부착

인체의 땀이나 지문부착

중금속이온 흡입

유리산부족

중첩교류분 부족 수산법에 많(

음)

접점개량

순수사용

전해전의 충분한 세정

손장갑사용

중금속용출방지

산의보충

교류분 증가시킴

색얼룩

극비 의 부적당( )極秘

극간거리의 부적당

복잡한 형상

전류분포 불균일

교반부족 불균일

전해액 온도 상승

이물 부착( )異物

전해액 잔존

합금성분( )合金成分

염색조건

접점부족

음극면적조정

음극을 이동해 본다

음극배치의 고려

랙크접점수 증가

접점위치고려

전해액 순환량증가 냉각

수세를 충분히 한다

수세를 충분히 한다

재질확인

염색욕의 농도 관리p H

적정한 접점을 취한다

무지개

접점부족

전기접점불량

전해중단

표면적과 리드선의 적정화

리드접점부의 이탈방지

교반을 약하게 한다

- 35 -

결함항목결함항목결함항목결함항목 원 인원 인원 인원 인 대 책대 책대 책대 책

표면얼룩탈지불충분

재질 열처리의 불균일

탈지를 충분히 행한다

재질 열처리를 정확하게

표면거침소재의 조성부적합

엣칭조건의 부적합조건관리를 엄중하게 행한다

수산화나트륨 엣칭액의 노화 액관리 철저

버 닝 엣칭후 수세까지의 시간이 길다 엣칭후 신속수세

그림자모양 리드선에 의한 투영흔적 리드선위치에 주의할것

봉공얼룩물건의 겹침

온도의 불균일

물건이 겹치지 않도록 한다

온도분포를 균일하게 한다

액흐름

전해액을 유출

수세부족

맞춤시 불량

충분한 수세

스팟트개량

가스포겟틀 랙크각도의 부적합

공기교반 내부음극에서의 수소발생

적당한 틀과 랙크의 거는 각도선정

가스가 유출하도록 랙크를 만드로 건

크 랙 저온전해 봉공온도 가열 기계적 충격 이상의 가열을 피한다110

제품취급주의

성능결함 및

막두께부족

전해시간 짧고 전류밀도가 낮다

내부음극부족 및 음극면적부족

틀과 걸이 면적이 크다

리드의 접촉불량 탈막부족

리드의 전기용량부족

전기접점부족

전해액 온도가 높고 국부고열발생

합금조성의 부적합

적정시간과 전류밀도 선정

형상에 맞게 사용 및 이상전압이 안걸

리게 할 것

전류용량에 맞는 전해면적선정

리드부착개량 및 완전탈막

단면적이 큰 리드사용

접점증가

냉각 및 교반 순환을 충분하게

적절한 합금선택

내마모성 전해액 온도가 높고 전류밀도가 낮다 냉각 및 적정한 전류밀도 선택

내식성부족

전해시간이 너무 길고 전해액 농도가 높

합금조성의 부적합

전류밀도 높이고 전해시간단축 농도

적정유지

적절한 합금선택

불꽃유리산부족 전해액노화

전해액이 높고 전류밀도 불균일

산보급 및 전해액 일부교체

냉각 및 전류밀도 조정

박 리 정전이나중단 전해재생 및 가급적 전해중 중단을 피할

표면모양 알루미늄 주물 재료결함 엣칭조건 알루미늄 개선 및 주물재선택 엣칭액

선택

분취

전해액농도 용존알루미늄 증가

전해액 온도상승

수세부족

봉공액 오염

분석에 의해 조정관리

전해액 냉각 교반

수량 수세횟수 수세시간증가

봉공액 교환

- 36 -

재제조산업의 중요성과 경제적 효과 분석의 관점에서 볼 때 화석연료는 연소과정

에서 아황산가스 질소산화물 먼지 휘발성 유기화합물 먼지 등 대기오염물질과

이산화탄소와 같은 지구온난화 물질이 다량으로 발생한다 따라서 에너지 사용 감

소는 그만큼 대기질 개선에 기여를 하게 된다 에너지 소비 감소는 또한 수력과 원

자력 발전량을 감소케 함으로써 생태계 파괴와 핵폐기물 문제의 완화를 가능케 한

다 이러한 재제조의 환경개선 효과는 이를 사회적 편익으로 간주할 수 있으므로

금액으로도 환산될 수 있다 따라서 이를 고려하면 재재조의 경제적 효과는 단순히

생산요소의 절감효과만 감안하는 경우보다 훨씬 커진다 재제조산업의 경제적 및

환경적 효과는 매우 크다 더욱이 최근 들어 석유 및 기타 원자재의 공급 불안이

심화되고 있어 원자재 소비 절감의 필요성이 갈수록 증대되고 있다 뿐만 아니라

대기환경의 악화 방지에 대한 사회적요구의 증대와 매립지의 포화 등으로 인해 폐

기물 처리의 어려움이 가중되고 있어 재제조의 사회적 중요성은 대단히 커지고 있

재제조는 선진국에서도 크게 각광을 받고 있다 재제조산업은 현재 전세계적으로

사업장 수가 만개 고용규모 만명 시장규모 억 달러에 이르고 있는 것으로8 50 530

추정되고 있으며 특히 재제조가 가장 활발한 미국을 중심으로 빠른 속도로 확대되

고 있다 우리나라에서는 현재 자동차 부품과 토너 카트리지를 중심으로 재제조가

부분적으로 이루어지고 있어 그 규모는 그렇게 크지 않은 상태이다 이는 역으로

재제조산업의 활성화가 커다란 경제적 이익을 가져올 수 있음을 의미한다 따라서

재제조 산업을 정책적으로 육성할 필요성은 매우 크다

하지만 국내 토너카트리지 재제조 산업의 경우 년 일본 캐논사가 년부터 2006 2001

국내 업체를 상대로 레이져 프린터의 핵심부품인 감광드럼 드럼 의 삼각기어(OPC )

제조방식과 관련된 특허침해 소송을 제기해 지방 고법원 판결에서 승소한 상태이-

현재 국내에서 보급되고 있는 레이저 토너 카트리지와 잉크젯 잉크 카트리지는

이상 외국에서 직수입된 제품이다 지금 미국이나 유럽과 같은 선진국에서는90

전체 시장의 약 이상을 재활용 제품이 점유하고 있을 만큼 저렴한 재활용 카30

트리지의 사용은 당연한 것이다 우리나라 곳곳에 버려지고 있는 공재물질 카트리

지는 연간 만개 연간 톤 트럭 수천대분에 달하고 이렇게 폐기물로 버려300-400 8

진 각종 플라스틱 카트리지는 수백년이 지나도 썩지 않아 얼마든지 재활용이 가능

한 귀중한 자원을 낭비하며 환경오염을 가중시키고 있다 또한 국내 폐기물 관리법

에 프리터 카트리지는 지정폐기물에서 제외되어 있어 무단 폐기 방치될 가능성도

매우 크다

- 37 -

세계 다국적 기업이라는 미국의 몇몇 기업들 사이에도 재제조 붐이 일고 있다 기

존 리사이클링 방식이 폐기물 화학처리의 비용과 공해유발 억제에 따르는 막대한

재생비용이 드는 단점이 있다면 이를 원칙적으로 극복할 수 있는 대안으로 재제조

는 새로운 환경사업으로 입지를 넓혀가고 있다 현재 외국의 다국적 기업군들인 코

닥 제록스 듀폰 등은 최근 재활용 사업의 개념을 리사이클링에서 재제조로 GM

전환하고 이를 전제로 제품생산 매뉴얼을 전면 재개편하였다 대부분의 주요 부품

들을 쉽게 분해 조립하여 반영구적으로 재활용할 수 있게 획기적인 소프트웨어 시-

스템을 개발하여 활용하고 있는 것이다

프린터 토너 카트리지의 재활용은 다 마신 음료병을 수거하여 다시 음료수를 넣고

판매하는 것과 다를 게 없다 이제 우리도 재생품은 안쓴다 는 생각을 바꿔 프린 ldquo rdquo ldquo

터 값보다 카트리지 비용이 더 든다 는 문제를 재생카트리지 이용으로 경비도 줄이rdquo

고 환경을 생각하는 재활용에 관심을 가져야 할 때이다 정보통신의 혁명과 디지털

시대에 맞는 새로운 패러다임이 요구되는 지금 재제조 시스템을 구축하는 것은 녹

색경영 을 실천하는 환경중시 기업경영의 좋은 사례가 될 것이(Green Management)

다 또한 제품의 전과정에 걸친 환경영향을 파악하고 감소하기 위한 전과정평가

를 레이저 프린터 제품에 도입하여 적용함으로써(Life Cycle Assesment LCA)

보다 친환경적인 프린터가 개발될 것이다 또한 연간 억달러에 달하는 수입정품 4

토너 드럼을 재활용 토너 드럼으로 대체한다면 연간 억 천달러 수입 의존율을 3 2 (

로 낮출 경우 의 외화절약 효과가 기대된다20 )

- 38 -

제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과3333

제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행1111

드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정1 OPC1 OPC1 OPC1 OPC

레이져 프린터는 복사기의 건식 방식 원리를 이용하여 인쇄하는 프린터이다 내부

구성은 컨트롤러부 엔진부 인쇄부로 나뉘어져 있으며 컨트롤부에서는 컴퓨터로부

터 전송된 데이터를 인쇄할 페이지에 영상을 만들어 프린터 엔진부분으로 전달한

다 전달되 영상은 엔진 부분의 레이져 다이오드 회전 다면경 렌즈 프리즘장치

레이져 빔 센서 등의 장치를 거쳐 인쇄부분의 감광 드럼에 투사가 된다 다시 투사

된 영상은 감광 드럼에서 형성된 엔진 옆에 있는 용지에 옮겨서 영상을 인쇄한다

그 후에 인쇄된 용지는 고열 압착롤러에 압착되어 최종적으로 용지에 인쇄된다 레

이져 프린터는 저소음과 고품위 인쇄 다양한 서체와 고속인쇄 등의 장점을 가지고

있으며 제한된 용지사용과 유지 비용이 비싸다는 단점을 가지고 있다 그림 는 레 5

이져 프린터 카트리지의 분해도 및 주요 부품의 위치를 나타낸 것이다

그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도5555

- 39 -

레이져 프린터의 원리는 크게 단계로 크리닝 대전 노광 현상 전사 정착으로6

나눌 수 있으며 다음은 각 단계에 대한 설명이다

1 2 3

4 5 6

크리닝 이 단계는 이미지 진행의 처음 단계로 물리적 또는 전기 크리닝 진행을1

통해 새롭게 드럼에 이미지가 맺히도록 준비하는 단계OPC

대전 드럼 크리닝이 끝나면 로부터 읽혀진 정보를 레2 laser scanning unit (LSU)

이져빔을 쏘아 이미지를 드럼에 맺히도록 조건을 마련해 주거나 대전을 걸어 줌

노광 드럼 표면에 레이져빔이 전달되는 부분은 잠상이 맺히게 되며 드럼은 전3

류가 통할 수 있는 알루미늄 원통과 감광물질이 표면에 코팅되어 있으므로 빛을 받

은 부분에 이미지가 맺히게 됨 또한 드럼에 나타난 이미지 부분은 이 다음 단계에

서 토너를 끌어 당기게 됨

현상 잠상 이미지가 드럼 표면에 나타나며 현상 롤러는 토너분자를 드럼 표면4

에 전달하는 역할을 하며 닥터 블레이드는 토너량을 조절해 줌

- 40 -

전사 드럼 이미지에 토너 부분이 용지 쪽으로 전사 됨5

정착 토너가 묻은 용지가 히팅롤러와 압력롤러를 거쳐서 종이에 영구적으로 고6

착되게 함

가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도 OPC OPC OPC OPC

토너카트리지의 핵심 부품중 하나인 드럼은 표면의 마모가 증가함에 따라 드OPC

럼의 의 두께가 감소하며 피로도가 증가하는 것으로charge transport layer (CTL)

보고되고 있다 따라서 폐토너카트리지의 재제조시 이러한 관점에서의 부품에 대한

고찰이 매우 중요하게 된다

일반적으로 드럼은 의 표면전위를 갖도록 대전되며 이때 토너 입자-600 ~ -700 V

들을 밀어낸다 이는 인쇄 시 영역으로 나타나는데 이 부분을 백색전위 white

라고 불린다 그러나 대전능력이 저하되면 인쇄물의 백색부분(white potential V0)

에 불규칙적으로 토너가 유입되어 인쇄물에 그대로 전달되게 되면 이를

라고 한다 현상이 진행되면 초기 증가율 대비 증가background Background 10

될 때마다 토너 소비량도 증가되며 토너카트리지 수명을 단축시키는 원인이10

될 수 있다

자외선이 완벽하게 차단된 항온 항습 습도 이하 의 에서 특수광을 ( 36 ) Clean-room

설치하고 정전기가 방지된 상태에서 카트리지를 완전 분해한 후 마모되거나 손상

된 중요 부품들을 교체하여 특수 에 의한 재생산만이 새것을 능가하는Kow-How

품질을 가능케하는데 일부업체에서 재생한 토너카트리지는 원가만 낮춰 만들어지므

로 품질상의 문제점이 발생되어 프린터 수명을 짧게 할 수도 있다 토너는 기존에

들어있는 잔여물을 전면적으로 집진기로 세척 흡입 하여 완전 제거한 후 폐토너 카( )

트리지 및 중요부품을 교체한다

회 사용 가능하므로 상태에 따라 재활용 또는 교체한다 생산공정OPC Drum 2-3

에서 핵심인 토너가 흩어지지 않도록 마감을 하는 집진 수집된 폐토너를 전Unit

량 회수해 밀폐용기에 보관 폐기물 위탁처리업체에 처리케하는 세심한 배려도 환

경오염 방지를 위한 중요한 부분 중의 하나이다 재활용 현상기의 품질유지를 위한

승부관건은 소비자가 사용 후 폐기되는 폐현상기 폐카트리지 및 드럼 포함 수거( )

의 구축과 다양한 프린터 기종에 맞는 토너성분 분석에 달려 있다 프린터System

기종에 맞지 않는 토너카트리지나 마모성 부품이 적시에 교체되지 않을 경우에는

프린터 제품을 고장이 발생할 수 있다

- 41 -

그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정6 OPC 6 OPC 6 OPC 6 OPC

폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석2222

가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석

적외선 분광분석은 년 영국의 에 의해 개발된1800 F W Hershel dispersive IR

에 의해서 시작되었으며 최근에는spectromer FT-IR (fouirer transform infrared)

의 개발로 인해 활발한 연구가 진행되고 있다 적외선 분광분석의 원spectrometer

리는 적외선이 시료를 통과할 때 에너지가 분자간 원자내의 진동에너지와 일치하여

시료의 분자구조에 따른 특성 흡수 영역을 형성함으로서 이를 통해 정보는 얻게 된

다 적외선 분광분석은 시료의 정성 및 정량분석 물질의 구조확인 화학반응

연구 표면화학분석 등에 이용되고 있고 특히 플라스틱 물질의 정량 정성kinetics

분석 및 배향성 연구에 아주 유용하게 사용되고 있다

- 42 -

그림 은 기어부분 의 고분자를 정성분석한 의 분석결과로7 (sample2) FT-IR

2978cm-1 2920cm-1

1468cm-1 1382cm-1

1236cm-1 1087cm-1

892cm-1등의

특성 피크로 추정컨대 사용된 고분자 물질이 로 판단된다 그림poly(oxymethylene)

도 마찬가지로 의 고분자를 정성분석한 결과로2 sample3 2965cm-1

2918cm-12849cm-1

1768cm-1 1503cm-1

1219cm-1 1187cm-1

1159cm-1

1013cm-1 828cm-1

등의 특성피크가 관찰되었으며 결과적으로 polycabonate (PC)

의 특성피크로로 판단된다

나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석

열분석 이란 물질의 물리적 변수 를 온도의(thermal analysis) (physical parameter)

함수로 나타내는 분석 방법이다 즉 물질의 온도를 일정하게 변화시킴에 따라 나타

나는 열적특성 변화를 분석하는 것이다 이때 어떤 물리 변수의 변화를 볼것인가에

따라 여러 가지 방법이 존재한다 플라스틱의 열분석에는 대표적으로

와 가 이DSC(Differential scanning calorimetry) TGA(Thermo gravimetric analysis)

용된다 는 플라스틱 시료의 온도 열량변화 데이터로부터 시료의 물리적 화학 DSC

적 성질을 확인할 수 있다 또한 피크의 위치 모양 개수 등으로부터 정량적인 정

보들을 얻을 수 있으며 피크의 면적으로부터 열량변화의 정량적인 정보를 얻을 수

있다 으로부터 플라스틱 시료의 유리전이온도 결정화온도 녹는 DSC thermogram

온도 냉결정화온도 등의 정보를 확인할 수 있다 는 일정한 속도로 온도를 변 TGA

화시켰을 때 일정 시간동안에 일어난 시료 무게의 변화를 측정한다 에 의한 TGA

질량 온도 곡선은 플라스틱 시료의 열안정성 및 물질의 구성비 등을 확인할 수 있-

그림 는 의 분석결과 이다 약9 sample 2 TGA (Thermo gravimetric analysis) 30

0 부분에서 열분해가 일어나기 시작하며 344에서 중량감소 온도를 보인10

다 약 430이상이 되면 모든 고분자물질이 열분해 되는 것을 확인 할 수 있다

그림 은 의 데이터로 용융온도10 sample 2 DSC(Differential scanning calorimetry)

는 16664임을 확인하였다 는 결정성 고분자로 그래프에서 확인 sample 2 TGA

하듯이 약 300 이상의 온도에서도 분해가 되지 않는 열안정성을 보이나 약 에130

서 고분자가 녹기 시작하고 약 에서 완전하게 용융되는 것을 확인 할 수 있다170

는 약 이하에서 안정한 고분자 물성을 가지는 것을 확인하였다sample 2 130

- 43 -

그림 은 의 데이터로 초기 부터 중량감소가 일어나기 시작하며11 sample 3 TGA 430

중량감소온도는 를 보인다 정도에서 약 를 잔존율을 보인다 그10 485 540 20

림 는 의 데이터로서 는 비결정성 고분자로 에서 유리12 sample 3 DSC sample 3 119

전이 온도를 보이는 것을 확인하였다 데이터에서 확인하듯이 는 TGA sample2 400

이상의 온도에서도 분해가 되지 않는 열안정성을 보이나 데이터에 의해 이DSC 120

상의 온도에서는 고분자의 물리적 강도가 약화됨을 확인할 수 있다

- 44 -

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)

- 45 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)

- 46 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)

- 47 -

최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정3333

가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정

본 실험은 최적의 세정용매 조건을 찾기 위하여 기존의 상용용매 제품과A Benzene

용매를 이용하여 최적의 성능을 갖는 배합비를 확인하고자 하였다Toluene Xylene

표 은 상용용매 와 각 용매들의 세정속도를 나타내었다 상용용매 는 분 초의6 A A 3 30

세정속도를 보이는 것을 확인 할 수 있었다 그러나 상용용매 와 A Benzene Toluene

의 용매를 적절히 배합하면 약 분에서 분 초의 시간을 단축하는 효과를 나Xylene 1 1 20

타내었다

표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도6666

번호번호번호번호 함 량함 량함 량함 량 시 간시 간시 간시 간

1 상용용매 A 분 초3 30

2 Methylene Chloride 분이상8

3 m-Cresol 분이상8

4 Xylene 분이상8

5 Toluene 분이상8

6 Benzene 분이상8

7 상용용매 A Xylene (7030) 분 초2 30

8 상용용매 A Toluene (6040) 분 초2 40

9 상용용매 A Benzene (6040) 분 초3 20

10 상용용매 A m-Cresol (7030) 분 초3 20

11상용용매 A Xylene Toluene

(60436)분 초2 30

12상용용매 A Xylene Benzene

(60436)분 초2 40

13상용용매 A Toluene Benzene

(601624)분 초2 10

- 48 -

상용용매 는 약 초의 세정속도를 보이나 상용용매 과 자일렌의 일 때 약- A 210 A 8020

초의 세정속도를 보임150

상용용매상용용매상용용매상용용매 A XyleneA XyleneA XyleneA Xylene

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene

- 49 -

상용용매 과 의 비가 일 때 약 초의 세정속도를 보임- A Toluene 6040 140

상용용매상용용매상용용매상용용매 A TolueneA TolueneA TolueneA Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AToulene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene

- 50 -

상용용매 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- ABenzene 6040 195

상용용매상용용매상용용매상용용매 A BenzeneA BenzeneA BenzeneA Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ABenzene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene

- 51 -

상용용매 와 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- A m-Cresol 7030 200

의 함량이 증가할수록 점도의 증가로 인해 세정속도가 증가함- m-Cresol

상용용매상용용매상용용매상용용매 A m-CresolA m-CresolA m-CresolA m-Cresol

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도Am-Cresol OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC

- 52 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Toluene

함량별 세정속도는 초로 거의 일정하게 나타남- 160~170

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneToluene OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC

- 53 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장 빠- AXyleneBenzene 60436 60832 601228

른 초로 세정속도를 보임160~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC

- 54 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Toluene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장- ATolueneBenzene 601228 601624 602020

빠른 초로 세정속도를 보임130~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ATolueneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC

- 55 -

이상의 기초실험 결과로부터 폐 드럼 유기코팅층의 박리에 대한 기초자료를 확OPC

보하였다 기존의 박리액은 제푸믜 균일성 즉 품질 측면에서는 우수한 성능을 보이

고 있으나 사용시간 측면에서는 다소 미흡한 점이 있었다 따라서 본 기초실험결과

를 바탕으로 폐 드럼 유기코팅층의 박리 처리공정을 기존의 단계에서 단계OPC 5 3

로 공정을 개선함으로써 매우 향상된 생산성을 도모할 수 있었다 그림 은 기존 20

의 공정의 개념도와 개선된 공정의 개념도 및 제조된 박리조 차 를 나타낸 것(1~3 )

이다

그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진20 20 20 20

아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화4444

가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리

도금이나 아노다이징에서의 전처리는 양호한 제품이 생산 될 수 있느냐 하는 것이

관건이라고 볼 수 있다 그러므로 무엇보다도 주요한 부분이라 할 수 있다 전처리

는 기계적인 전처리와 화학적인 전처리가 있으며 다음은 화학적 처리법에 관한 주

요 내용이다

- 56 -

산세정산세정산세정산세정1)1)1)1)

가공품이나 버핑 연마를 한 제품은 기름기가 많이 남아 있기 때문에 그대로 에칭조

에 투입하면 기름기에 의한 얼룩이 생기거나 그 부분에 착색이 되지 않는 경우가

종종 있는데 이것을 제거할 목적으로 된 제품을 피막조에 전기를 통전하고Racking

부스바에 제품을 걸어주면 기름기와 이 물질이 제거되어 에칭에서 좋은 결과를 얻

을 수 있다

에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리2) ( )2) ( )2) ( )2) ( )

에칭은 알카리에칭과 산성에칭 두 가지로 대별되는데 여기서는 알카리 에칭만을 다

룬다 알카리 에칭은 일반적으로 를 사용하는데 는 알루미늄을 잘 용 NaOH NaOH

해하고 그때 발생하는 수소가스에 의한 물리적으로 흡착하고 있는 유지유를 제거하

며 표면을 아름다운 색으로 가꾼다

알카리 에칭조의 온도는 65~70 정도가 적당하며 에칭시간은 가공상태와 표면조

도 샌딩유무 등 횟수 변화에 따라 시간을 적절히 조절해야 한다 에칭시간은 약품의

농도 및 온도에 따라 탄력적으로 운용할 수 있으며 첨가제를 첨가하여 에칭면의 평활

성을 잘 조절 해 주어야 한다

중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거3) ( )3) ( )3) ( )3) ( )

에칭 후 수세를 하면 알루미늄 표면에 여러 가지 색의 재질별로 틀림 찌꺼기가 낀다( )

이것을 스머트 라고 한다 스머트는 피막이 진행되기 전에 제거되어야 하는데 이 공정

을 중화처리라 한다

에칭을 알카리 에서 했으므로 중화처리는 산성에서 해야 하는데 이때 사용하는(NaOH)

약품은 68 HNO3 질산( ) H2 물 의 비울을 로 하여 실온에서 침지해서 흔들어O ( ) 11

주면 깨끗이 제거할 수 있는데 재료에 따라 약간 차이는 있지만 계열인 경우 스커트50

를 완전히 제거하지 않으면 피막 후에도 스머트가 그대로 남아있어 스폰지나 보루로

제거해주어야 하는 번거로움이 있기 때문에 철저히 제거해야 하며 공정인Chromate

경우에 완전히 제거가 되지 않으면 좋은 제품을 얻을 수 없다

화학연마화학연마화학연마화학연마4)4)4)4)

- 57 -

화학연마란 외부의 전류를 사용하지 않고 광택연마를 행하는 방법으로 제품에 광택을

요하거나 표면에 이물질을 제거하기 위하여 행하는 공정이다 고광택을 요하는 외장재

쪽에 많이 이용되며 장비부품에서도 전체적인 흐름에 따라 변화하는 추세에 있기 때문

에 두꺼운 제품이나 얇은 제품 큰 제품과 작은 제품에 있어 연마시 항상 주의를 요하

며 적정한 온도를 유지하고 농도관리를 재질에 따라 잘 해 주어야만이 고품질을 보장

할 수 있다

액을 조정하는 방법에는 인산 황산 질산법 인산 질산법 인산 황산법 등이(1) - - (2) - (3) -

있으나 인산에 질산을 넣으며 후해가스가 많이 발생하므로 번 방법이 적당하다고 (3)

생각되며 현장에서도 인산 황산법을 선호하고 있다 액의 처리 조건 중 온도는 -

고루 사용할 수 있고 처리조 재질은 을 사용하여 보강을 충분히100~140 SUS 310L

하여 주어야 한다

전해연마전해연마전해연마전해연마5)5)5)5)

전해연마란 화학연마에서 알루미늄 표면에 광택을 내는데는 한계가 있으므로 그 이

상의 고광택을 원할 경우 행하는 공정이다 전해연마 시 제품의 표면은 어느 부분이라

도 정밀하고 세밀하게 조건이 같고 액의 온도도 균일해야 한다 또한 제품 표면에 발

생하는 기포를 제거하기 위해 강력한 에어 교반이 필요하므로 제품을 간간하게 고정해

야 한다 전해연마의 방법에는 황산인산법 광염소산초산법 진동전해연마법 등이 있

소결소결소결소결6)6)6)6)

전처리를 행함에 있어 작업자가 에칭시간과 화학연마시간을 어떻게 설정하느냐 함에

따라서 제품의 품질을 판가름 하게 된다

일반적으로 아노다이징에 사용하는 모든 설비는 최대용량의 선에서 사용하는 것 70

이 가장 바람직하다 작업을 진행함에 있어 복장은 항상 작업하기에 적합한가를 판단

하고 거추장스럽지 않은지 현재 공정에 맞는 보호구를 사용하고 있는지 본인 스스로

가 준비하고 확인해야 한다

나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화

- 58 -

황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성1)1)1)1)

경제성-

전해질로써 값싸고 공업적으로 안정하게 제조되는 황산(H2SO4유산 을 사용하는 것 전)

해조작이 다른 방법에 비해 간담함 전해 전압이 낮고 소비전력이 적게 드는 것 전해액

에 독성의 물질이 포함되어 있지 않고 의 걱정도 없기 때문에 폐액처리가 BOD COD

용이한 것등으로 가장 싸고 경제적인 양극산화 처리법으로 넓게 이용되고 있다

투명성-

얻어지는 피막은 다른 전해액에서 생성되는 피막에 비해 투명성이 높고 많은 실용합금

에 대해 무색의 피막을 형성한다 전해연마 화학연마 등의 광휘처리 후의 양극산화 피

막처리로 적당하다 또 무색의 피막은 염색 착생에도 좋다 피막의 투명도는 순도가

높은 알루미늄 일수록 양호하다 합금 원소의 는 피막의 투명도에 거의 영향이 없지 Mg

만 규소 철 망간 등은 투명도를 저하 시킨다(Si) (Fe) (Mn)

염색성-

얻어지는 피막은 활성도가 높고 염료의 흡착성이 좋기 때문에 유기 무기 염료에 의한

염색 인쇄가 용이하다

내식성 내마모성 및 경도-

내식성 내마모성이 양호하고 경도가 높은 피막을 얻을 수 있다 건축자재 공업제품 가

정용품 네임 프레이트 기계부품 장식품 등의 분야에서 요구되는 성능을 만족시켜 널-

리 이용되고 있다

피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계2)2)2)2)

표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건7777

- 59 -

표 에 표시된 수치는 어디까지나 공업적으로 유용한 피막을 얻는 범위이며 이 조건7

내에서 용도에 맞는 성능을 얻을 수 있는 처리 조건을 설정할 필요가 있다 황산 피막

은 용해성이 강한 상을 전해액으로 하기 때문에 처리 조거의 성능에의 영향은 대단히

크다 또한 각종 처리 조건이 피막과 욕 조건에 미치는 영향은 표 와 같다 2

표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향8888

경질피막법경질피막법경질피막법경질피막법2)2)2)2)

경질 양극산화 피막-

알루미늄 및 그 합금을 양극산화해서 화성한 피막은 종래 그 내식성을 이용하기도 하

고 착색 등에 의해 장식 목적에 이용하는 것이 주된 용도였다 그러나 최근에는 종래

의 양극산화 피막을 개량해 두껍고도 단단한 것을 얻을 수 있게 되었고 이미 경질 양

극산화 피막으로써 넓게 이용되며 그 우수한 특성을 발휘하고 있다

이 가볍고도 가공성이 좋은 금속과 표면에 화성되는 극히 단단한 피막과를 합쳐서 이

용하면 금후 더욱 용도를 확대할 수 있을 것으로 기대된다 규격으로는 30 이상의 피

막에 대해서도 품질이 규정되어 있지만 경질양극산화피막이라고 불려지는 것은 특별

한 규격이 있는 것은 아니고 일반적으로 표 에 표시하듯이 경도나 내마모성이 큰3 20

이상의 두꺼운 피막을 경질 양극산화 피막이라고 부르고 있다

- 60 -

표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류9999

피막 화성법피막 화성법피막 화성법피막 화성법3)3)3)3)

경질 양극산화 피막 화성법의 초기 연구는 종래 일반의 피막 화성에 사용되어온 황산

용 및 수산욕으로 실용화되어 왔다 그 후 양극산화 처리 기술의 진보와 함께 여러가

지 욕조성 및 화성 조건이 연구되어 황산용법 황산 수산혼합욕법 수산욕법 외에 각

종의 무기산 유기산 방향족설폰산 알코올 등을 혼합 또는 첨가해서 몇 가지에 방법

이 개발되었다

이들의 방법의 공통점은 종래의 아노다이징 화성 조건과 다른 필수 조건으로서 고전

류 밀도 저온 교반의 조건을 충분히 만족시키는 것이다 전류밀도를 보통 화선의 3

부로 하고 피막의 생성을 단시간에 행하여 전해액에 담겨있는 시간을 가능한 한2~5

짧게 하는 것이다 또 전해액에 의한 피막의 용해를 억제하기 위해서는 액온을 낮게 하

고 전해에 의해서 발생하는 열을 교반에 의하여 확산해 나가는 것이 중요하다 따라서

황산액과 같은 부식이 심한 전해액을 사용하는 경우에는 욕온도를 이하로 냉각해10

용해를 억제하는 것이 보통이다

황산욕에 수산을 비롯한 우기산등을 첨가하는 것도 있으며 비교적 고온에서 피막화성

이 가증하다 그러나 이들 수종의 첨가제를 가한 욕은 조성이 복잡하고 관리가 어려운

문제점이 있다 더욱 경질 아노다이징 피막을 화성하는 경우에 일반적으로 사용하고

있는 직류 대신에 트수전류파형을 적용하는 것도 피막 품질의 향상에 효과가 있다 예

를 들면 전류회복 현상을 이용한 것 주기적으로 극성을 변환시켜 부전류를 흘리면서

피막을 화성하는 전류 반전법 등이 있다

- 61 -

그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진21 ( ) 21 ( ) 21 ( ) 21 ( )

재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험5555

그림 는 드럼수명 측정 시험결과에 사용된 장비 사진이며 그림 는 조도측정에 사21 22

용된 장비의 사진이다

그림 는 조도실험결과를 나타낸 것이다 단면곡선에서 기준길이를 취하여 다24 ~ 27

섯 번째 높은 산과 다섯 번 째 깊은 골을 지나는 두 직선사이의 간격을 나타내는 점10

평균 거칠기 는Rz 10~18 값을 확인하였다 단면곡선에서 중심을 긋고 그 골에

해당하는 부분을 중심에 대해서 대칭 변환 후 구해지는 평균높이를 나타내는 중심

선 평균거치기 는 의 고른값을 확인하였다Ra 012~022

그림 은 재제조된 드럼카트리지의 성능시험 결과 값을 나타낸 것이다 그림 에30 30

서 보는 바와 같이 최종 사용가능한 용지의 장수는 약 장으로 나타났다 이12000

는 정품 토너 용량이 약 천장인것을 감안할 때 재제조시에도 사용가능한 것을 확3

인하였다

- 62 -

그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진22 22 22 22

그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진23 23 23 23

- 63 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과24 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과25 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 2

- 64 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과26 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과27 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 2

- 65 -

그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과28282828

- 66 -

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222

가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정

- 67 -

제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도4444

기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표 가중치가중치가중치가중치평가기준평가기준평가기준평가기준 평가방법평가방법평가방법평가방법

평가기관 등평가기관 등평가기관 등평가기관 등지원전지원전지원전지원전 지원후지원후지원후지원후

도금두께 20 불균일 4-6 실제품성능평가

표면조도 15 불균일15-17

실제품성능평가

감광코팅층 용해속도 30 12

mincycle

8

mincycl

e

자체평가

세정공정 최적화 모듈설계 및 구축 15 - - 현장실사

드럼 사용 수명OPC 20 -12000

pages성능평가

- 68 -

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

드럼의 감광코팅층 제거용 최적 용매 및 혼합용매의 기술지원은 생산량과 직OPC

접적으로 연관되어 있어 향후 주 삼텍의 매출신장으로 이어질 것으로 판단된다 ( )

이는 현재 비철금속의 원자재 상승으로 인해 토너 카트리지 재제조 업계의 원가인

상이 유발되고 있어 재제조된 고광택 드럼의 안정적인 공급은 재제조 업계의OPC

안정화를 이룩할 수 있음 또한 현재 전부 수입에 의존하는 알루미늄 드럼의 OPC

간접적인 수입대체효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다

- 69 -

Page 21: 아노다이징기술을이용한고광택감광드럼 재제조공정의양산화기술지원 · 과제보유번호 연구기관 2007.07.01~2008.06.30 연구사업명 부품소재전문기업기술지원사업

- 21 -

양극산화를 포함한 모든 표면처리의 제조공정은 전처리 양극산화 혹은 표면처리

후처리로 크게 나눌 수 있다 전처리 공정은 가공소재의 표면에 있을 수 있는 오염

물질과 공정중이나 이송 중에 발생할 수 있는 오염 물질을 모두 제거 하여 표면처

리가 용이하도록 하는 과정이다 전처리 과정을 거친 가공소재를 양극 산화 한 후

후처리를 한다 후처리는 양극산화 후 생성된 양극파막상에 외관성과 장식성의 부

여 또는 내식성 및 내마모성과 같은 기능성을 향상하기 위한 처리 이다

양극상에서 일어나는 반응은 법칙에 의한 반응과 법칙에 따르지 않Faraday Faraday

는 반응으로 구분할 수 있다

전기 정련 또는 전기도금에서 가용성 양극의 용해기구는 위와 같지만 양극 산화의

경우에는 알루미늄은 위와 같은 기구에서는 용해되지 않는다고 한다

활성층과 전해액과의 경계면에서 OH-가 방전해서 산소가스가 발생하고 전자는 피

막을 통해서 알루미늄 양극에 흡수된다 알루미늄을 1 ampdm2정도의 전류밀도

로 전해할 때 순수한 알루미늄의 경우에는 산소가스의 발생이 보이지 않지만 알루

미늄합금의 경우에는 통과전기량의 통상 경우에 따라서는 이것 이상에10 ~20

상당하는 산소가스가 발생한다 10 ampdm2과 같은 고전류밀도에서 전해하면 순

수한 알루미늄의 경우에도 알루미늄의 산화에 요구되는 이상의 과잉 산소가 가스로

서 발생한다

이온이 피막을 이동함에 따라 산화반응이 진행한다고 생각된다 가동이온중에는

H+ Al+++ O--

OH-외에 전해질의 음이온이 있다고 생각되고 이것의 거동에 대해

서는 여러 견해가 있다

알루미늄의 양극에서 수소를 생성하는 것은 두 극의 가스 중에 수소가스를 함유하

고 있고 황산법의 경우 황화수소를 발생으로 확인할 수 있다 비슷한 현상은 저전

장에 대한 연구결과 예를들면 알루미늄을 등의 수용액 중에서 양극 분극하면 NaCl

법칙에 기초를 두어 전해전류로부터 계산된 값보다 과대한 속도Feraday 10~20

로 용해하고 수소의 발생을 수반하는 것으로 알려져 있다

특히 알루미늄의 양극산화는 법칙에 따르는 반응으로서 그 양극산화 방정Faraday

식은 다음과 같다

- 22 -

마 피막의 구조마 피막의 구조마 피막의 구조마 피막의 구조

다공성 양근산화 피막의 구조에 대해서는 그 모델이 여러 가지가 발표되고 있으나

가지의 대표적인 모델로 나타낼 수 있다3

그림 의 는 년에 제출된 등의 모델로서 전자현미경 관찰에 비해 미1 (a) 1953 Keller

세골 셀 활성층 및 벽의 구조를 나타내고 그것에 기하학적 칫수를 부여한 획기적

인 것으로 기본적인 형성에 있어서는 현재도 큰 변화가 없다 그림 는 (b) Akabori

의 모델로서 활성층은 약 50Å의 알루미늄을 과잉으로 함유하는 Al2O3로 이루어져

있으며 셀의 성장에 따라 각 셀간에 이 알루미늄을 과잉 함유한 Al2O3의 층이 개재

한다고 한다 또한 미세공단 면의 형태는 수산피막에서는 거의 원형이지만 환산피

막에서는 복잡한 형상을 나타낸다고 보고되고 있다 그림 는 년에 발표된 1(c) 1962

의 콜로이드 모델로서 다공성의 의미를 기하학적인 기공에 중점을 두지 않Murphy

고 산화물의 콜로이드적 성질의 변화에 의해 설명한 것으로 알루미늄 소지에 가장

가까운 쪽은 완전히 무수 Al2O3이지만 외측으로 감에 따라 미세한 산화물 콜로이드

입자의 외면에 물 및 기타 이온이 흡착하여 전도성을 가지는 부분으로 형성된다

의 모델(a) Keller 의 모델(b) Akabori 의 콜로이드 모델(c) Murphy

그림 양극산화피막의 구조 모델그림 양극산화피막의 구조 모델그림 양극산화피막의 구조 모델그림 양극산화피막의 구조 모델11111111

프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황2222

가 재제조산업가 재제조산업가 재제조산업가 재제조산업

- 23 -

재제조 은 고장 폐기 또는 교환된 물건을 회수하여 신제품과 같(remanufacturing)

은 상태로 만들어내는 일련의 과정을 의미한다 재제조는 제품의 수명을 연장시키

는 것과 같은 효과를 가지며 그 결과 폐기됨으로 인해 그대로 손실이 되는 원재료

에너지 및 노동력 등 생산요소를 크게 절약할 수 있다

미국의 경우 재제조는 산업에 따라 상이한 명칭으로도 불리는데 자동차부품산업의

경우에는 레이져 토너 카트리지의 경우는 타이어 재제ldquorebuildingrdquo ldquorechargerrdquo

조의 경우는 로 표현되고 있으며 대신ldquoretreaderrdquo ldquoremanufacturingrdquo

이란 표현이 사용되는 경우도 있다 재제조는 비교적 최근에 등장한ldquorecoditioningrdquo

개념으로 이와 유사한 개념으로는 재활용 재사용 수리 등이 있다 이러한 개념들

은 모두 못 쓰게 된 제품을 그대로 매립 소각 등의 방법으로 완전히 폐기하지 않

고 이를 다시 이용한다는 점에서 재제조와 유사하다 그러나 재제조와 재활용 재사

용 및 수리는 가치가 새로 창출되는 과정이 크게 상이하다

재활용은 폐제품이 원재료 생산에 다시 투입되는 것으로서 주로 신문지 유리병 및

알루미늄 캔과 같은 소비재가 대상이 된다 이러한 제품들이 소비가 된 후에 폐기

물 처리 과정에서 수거를 통해 회수되어 원자재 형태로 돌아가 제품생산 과정에 원

재료로 사용되는 것이 재활용 과정이다 수리는 고장 또는 성능 저하의 원인을 찾

아내어 문제된 부품을 고치거나 또는 교체하는 것을 의미한다

이에 비해 재제조는 생산된 제품이 성능 등 상품으로서의 모든 면에 있어서 신제품

과 거의 유사한 상태가 되도록 폐제품을 완전히 분해하고 부품을 수리 또는 교체하

고 검사를 하는 과정으로서 재활용 등에 비해 훨씬 확대된 개념이다 그러나 재제

조 개념이 이렇게 명확히 사용되고 있는 것만이 아니다 우리나라에서도 일부 분야

에서는 와 재제조와 같은 개념으로 사용되고 있고 일본의 경우에도 정책적rebuild

으로는 재제조 개념이 별도로 구분되지 않고 재사용 범주의 하나로 간주되어 사용

되고 있다 따라서 재제조품은 다음과 같은 조건을 만족시키는 제품이라고 말할 수

있다

재제조 제품의 주 구성 요소는 사용되다 폐기된 제품-

폐기된 제품은 그 부품의 성능이 충분히 판별될 수 있는 수준까지 해제-

중고제품의 부품은 철저히 세척되고 먼지와 부식이 없는 상태로 수리-

분실되었거나 결함이 있거나 부서진 또는 많이 닳아버린 부품들은 모두 정상적-

으로 기능을 할 수 있는 수준으로 수리가 되거나 또는 새 부품 재제조된 부품 또

는 성능이 정상적인 충고부품으로 교체

- 24 -

재제조된 제품의 모든 기능이 정상적으로 작동할 수 있도록 필요한 경우 각 부-

품에 대해 기계가공 재감기 재마감 또는 기타 필요한 조치가 취해짐

각 부품은 다시 조립되고 동종의 신제품과 동일한 성능을 갖는지 검사-

그림 내구재의 물질 순환 고리그림 내구재의 물질 순환 고리그림 내구재의 물질 순환 고리그림 내구재의 물질 순환 고리2 2 2 2

재제조된 상품의 특성 중 가장 중요한 것은 재제조품의 성능이 신제품에 비해 뒤떨

어져서는 안된다는 것이다 이러한 특성으로 인해 선진국에서는 재제조업체가 재제

조 제품의 품질을 보증하는 경우가 일반적이다 이렇게 제조된 재제조 제품들은 재

제조산업이 가장 발달한 미국의 경우 신제품 가격이 수준에서 판매되고45-65

있다 재제조의 개념은 원재 생산에서부터 원자재 제조과정에서의 가공 사용 재사

용 재제조 재활용 및 최종적인 폐기과정을 보여주는 생산과정에서의 물질 순환과

정을 살펴보면 보다 명확히 이해할 수 있다 그림 참고 ( 1 )

나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업

프린터 생산업체에서 판매하는 원제품에 비해 저렴한 가격대의 재제조 카트리지에

대한 수요가 증가하면서 토너카트리지 재제조산업은 호황에도 불구하고 무분별한

영세업체의 난립으로 여러 가지 문제점을 발생시켰다

- 25 -

사용 후 토너카트리지 재제조산업을 활성화에서의 장점은 부품공급 부담의 일정부

분을 재제조 제품으로 대체하여 부품공급 의무부담이 완화되고 에너지 및 자원은

원제품에 비해 이상 절약이 가능하다는 것이다 현재 우리나라의 사용 후 토너80

카트리지 재제조 관련 주요 문제점으로는 대부분의 업체가 재제조에 대한 개념 인(

식 의 결여에 기인하여 단순히 사용 후 토너카트리지를 닦아서 재충진하여 재사용)

하는 것이다 또한 사용 후 카트리지의 소유권 문제 지적재산권 문제 등으로 원제

조업체와의 분쟁이 발생할 가능성 또한 매우 높다 우리나라에서 재제조와 관련된

일반 현황 및 문제점은 다음과 같다

원토너 카트리지는 년 기준 만개가 판매 재제조 토너카트리지 생산량- 2003 184

은 만개 사용134

년 기준 원토너 카트리지 공급량 대비 재제조율은 로 추정- 2003 243

토너카트리지의 재제조시 원토너 업체의 상표를 삭제하지 않으면 현행 상표법-

및 부정경쟁방지법에 저촉될 소지가 있음

토너카트리지 원제조업체에서 사용 후 카트리지의 회수에 적극적으로 참여할 경-

우 회수된 카트리지를 물질 재활용에 앞서 재제조를 우선 고려하도록 하는 제도적

장치가 필요

현행 재제조 토너카트리지의 품질평가는 전문화된 표준 및 규격이 미완의 상태-

로 재제조 토너카트리지의 품질제고를 위한 법적 제도적 장치의 마련이 필요

토너카트리지 업체의 대부분은 종업원 명 이내의 영세 소규모 업체로 그 수- 3-4

는 약 개 이상으로 추정250

참여기업의 현황 및 애로 기술참여기업의 현황 및 애로 기술참여기업의 현황 및 애로 기술참여기업의 현황 및 애로 기술3333

주 삼텍은 기존의 재제조 업체들에서 행하여지고 있는 폐 프린트 카트리지 재활용( )

기술에서 탈피하여 폐 프린트 카트리지를 완전 분리 후 각각의 부품별 회수를 통

한 재활용 기술 및 아노다이징 공정을 도입한 고광택성 감광 드럼을 생산하고 있는

재제조 부품전문기업이다 일반적으로 폐 프린터 카트리지를 이용한 재제조 산업은

카트리지의 분리 후 회수된 의 간단한 표면처리 공정을 통한 재활용 기OPC Drum

술로 이미 유럽의 여러 선진국 및 국내 일부 기업에 의해 시도되어오고 있다 하지

만 기존의 공정을 탈피하여 회수된 폐카트리지를 선별lsquo rarr 부품관리 rarr 세정 rarr 고

광택 아노다이징rarr 고순도 알루미늄 회수 표면감광코팅 감광드럼 제조 등의 각rsquorarr rarr

공정을 통하여 폐카트리지를 이용한 감광드럼을 재제조하고 있으며 이에 대한 특허출

원을 완료한 상태이다

- 26 -

그림 토너 카트리지 재제조 공정그림 토너 카트리지 재제조 공정그림 토너 카트리지 재제조 공정그림 토너 카트리지 재제조 공정3 3 3 3

폐자원을 이용한 신규시장을 형성할 수 있는 재생자원화 기술을 보유하고 있음에도 불

구하고 국내 중소기업의 여건 상 전문 인력의 부족 및 기술습득의 어려움에 기인하여

그 기술적 한계를 극복하지 못하고 있는 실정이다 따라서 현 재제조 공정의 공정 최적

화 기술 드럼의 표면코팅 층의 제거 시 사용되는 신규 화학약품의 개발 그리고 생산

성을 극대화 할 수 있는 최적공정 설계에 대한 고급 전문 인력의 현장기술지도가 절실

한 상황이다

제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표2222

기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격1111

가 기술지원의 목표가 기술지원의 목표가 기술지원의 목표가 기술지원의 목표

폐프린트 카트리를 분리 세정공정을 통하여 얻어진 고순도 알루미늄을 아노다이징 기

술을 이용하여 고광택성을 갖는 감광 드럼의 고효율 회수공정 지원 및 드럼의 표면코

팅층의 제거 시 사용되는 각종 화학약품의 최적 배합비율과 최적화 공정기술 지원

- 27 -

나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격

공정개선공정개선공정개선공정개선 0신제품

제조기술0 품질향상품질향상품질향상품질향상 0

양산화양산화양산화양산화 0 시험분석 0 시제품 제작시제품 제작시제품 제작시제품 제작 0

제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용3333

세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용1111

감광코팅층 용해를 위한 용매 개발 및 적절한 혼합용매비율에 관한 기술지원

감광코팅층은 크게 세가지- (Blocking Layer Charge Generation Layer Charge

다른 필름으로 구성되어있다 따라서 세가지 필름을 동시에 제거할Transport Layer)

수 있는 용매 혹은 혼합용매에 대한 체계적인 기술지원

폐카트리지의 분해과정에서 발생되는 부산물의 분리공정 기술지원

수거된 드럼으로부터 고광택 고순도 알루미늄을 얻기 위한 전처리 분리공정- OPC

상에서 효과적인 플라스틱 기어부분과 분리기술 지원

합리적 세정공정 설계를 통한 폐 감광 드럼의 표면처리기술 지원

고생산성 세정공정을 위한 공정개선 기술지원-

고광택 특성을 갖는 아노다이징 공정기술 지원

드럼의 재제조 공정 합리화 방안 구축 지원OPC

기타 폐자원의 재활용 공정기술 지원

드럼이외의 부산물을 이용한 재활용 기술지원- OPC

화학물질을 동반하는 공정에서의 사용자 안전을 위한 반응원리에 대한 교육

합리적 공정운용을 위한 전문가 교육

기업의 품질시스템 구축을 위한 기술자문

제품의 신뢰성 향상을 위한 합리적 공정관리 시스템 구축 방안지원

- 28 -

기술지원의 목표기술지원의 목표기술지원의 목표기술지원의 목표 기술지원의 내용기술지원의 내용기술지원의 내용기술지원의 내용 기술지원범위기술지원범위기술지원범위기술지원범위

세정공정기술 확립

감광코팅층 분석-

고효율 용매 및 최적혼합용매-

고생산성 세정공정 설계기술-

아노다이징 공정 확립

아노다이징 공정분석-

최적 아노다이징 운전 조건확립-

고성능 전해액 구성 확립-

품질 신뢰성유지 시스템 구축-

기타 폐자원 재활용 기술

플라스틱 정성분석-

플라스틱 기어부의 재활용 기술-

컴파운딩 기술-

- 29 -

제 장 국내제 장 국내제 장 국내제 장 국내2222 ㆍㆍㆍㆍ외 기술현황외 기술현황외 기술현황외 기술현황

아노다이징 처리에 있어서 황산법은 년 영국 와 에1927 C H R Gower S O O Brien

의해 특허출원된 후 발전을 거듭하여 현재 세계적으로 가장 널리 보급되어 있는 방법

이다 전해질은 황산은 저렴하고 전해조작이 다른방법에 의하여 간단하며 생성된 피

막은 다른 방법으로 얻어진 피막보다 그 투명도가 좋기 때문에 알루미늄 합금에 적합

하다 합금성분에 의한 악영향이 적으며 피막의 색상도 옥살산보다 엷어서 염색에 적

합하다 또한 인가되는 전압이 낮고 전력소비량도 적으며 약품가격이 저렴한 장점이

있다 그러나 옥살산법보다 알루미늄의 용해량이 많고 생성되는 피막의 두께는 어느

정도 한계점을 가지고 있다 황산에 의한 피막의 용해가 크기 때문에 피막이 연한 단점

이 있다 황산피막은 다공성이며 내식성 내마모성이 양호하여 건재 공업용품 주방용

품 평판 기계부품 장식품등의 분야에서 널리 이용되고 있다 피막의 두께는 통상의

전해처리온도 약 에서( 20 ) 30~40 정도 얻어진다 공업적 처리조건은 한국공업규

격 을 표 및 표 에 나타내었다 여기에서 전해액의 농도와 온도 전류밀도KSD 9531 2 3

그리고 전해시간 등은 피막의 두께 경도 내식성 다공성등과 밀접한 상관관계를 가지

고 있으며 또한 알루미늄 용존량 교반공기량등도 무시할 수 없는 인자이다

표 황산법의 양극 산화 처리 조건표 황산법의 양극 산화 처리 조건표 황산법의 양극 산화 처리 조건표 황산법의 양극 산화 처리 조건2 (KSD 9531)2 (KSD 9531)2 (KSD 9531)2 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건 허 용 치허 용 치허 용 치허 용 치

전해액 조성 황산 10 ~30 plusmn2

알루미늄 이하20gL

욕 온도 15 ~ 25 plusmn2

전류밀도 60 ~ 300A plusmn7

시 간 피막두께에 필요한 시간

욕 전압 설정전압 plusmn2V

- 30 -

표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건

전해액 조성 황산 15

알루미늄 5 gL

욕 온도 21 plusmn 1

전류밀도 130A plusmn 5

시 간분30 ~ 10 의 경우(A 6063 )

분60 ~ 18 의 경우(A 6063 )

욕 전압 16V

옥살산법은 년 일본에서 개발되었으며 옥살산 알루마이트법으로서 널리 공업적으1926

로 이용되어 왔다 한편 독일에서는 법으로 공업화되어 있다 옥살산은 고가이 Eloxal

고 교직 중첩 전원설비를 사용해야 하며 조작이 복잡하여 단위처리면적당 소비전력이

높은것 외에도 피막이 흰색을 띄게 되기 때문에 최근에는 그 신장이 둔화되고 있다 그

러나 황산피막보다 피막의 염색성은 떨어지지만 내식성 내마모성이 우수하기 때문에

일용품의 일부와 특히 외관은 문제되지 않지만 고도의 피막성능을 요하는 공업용품등

에 이용되고 있다 공업적 처리조건은 한국공업규격 을 예로 들면 표 및 표 KSD 9530 4

와 같다5

표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건 허 용 치허 용 치허 용 치허 용 치

전해액 조성 유리산 2 ~ 5 plusmn1

알루미늄 이하20gL

욕 온도 15 ~ 35 plusmn4

전류밀도

직류와 교류의 경우

교류 40 ~ 350A

교류 40 ~ 700A plusmn7

교류의 경우 80 ~ 700A

시 간 피막두께에 따른 시간

욕 전압 설정전압 plusmn15V

- 31 -

표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건

전해액 조성 유리산 3

알루미늄 5 gL

욕 온도 28 plusmn 2

전해밀도

직류와 교류의 경우

직류 130A

교류 100A

시 간분25 ~ 6 의 경우(A 1100 )

분38 ~ 9 의 경우(A 1100 )

욕 전압직류 25 V

교류 80 V

피막의 성질피막의 성질피막의 성질피막의 성질 피막의 생성피막의 생성피막의 생성피막의 생성 온도 농도의 영향온도 농도의 영향온도 농도의 영향온도 농도의 영향 조작조작조작조작 실시조건의 예실시조건의 예실시조건의 예실시조건의 예

교교교교

류류류류

법법법법

연하고 표면에 요철

이 있으며 직류법과

동일한 두께의 경우

내식성이 양호함

적음

교류전류계의 읽기

에 을 곱하면036

직류값에 해당됨

농도의 영향은 큼 간단함

40~60 V

2~3 Adm2

25~30

분5~60

직직직직

류류류류

법법법법

경도가 크나 침식에

위해 구멍이 생김많음

액온을 낮게 유지

해 주어야 하고

농도의 영향은 적

간단함

40~60 V

1~2 Adm2

18~20

분10~60

교교교교

직직직직

중중중중

첩첩첩첩

법법법법

경하고 내식성이 있

고 최상의 피막을 얻

을 수 있음

많음

단시간에 두꺼운 피

막을 얻을 수 있음

보통

복잡하고

전력 소

모 량 이

많음

DC 25~30 V

1~3 Adm2

AC 40~80 V

1~3 Adm2

20~30

분15~60

- 32 -

크롬산법은 에 의해 년 영국에서 개발되어 수상비행기용 듀랄Bengough-Stauart 1923

루민의 방식을 목적으로 사용되었다 대표적인 방법으로는 단계적인 전해전압을 상승

시키는 법과 정전압 전해에 의한 미국 표준국의 방법이 있다 피막Bengough-Stauart

의 외관은 불투명하고 암회색을 띈 에나멜색이다 표준상태에서 생성되는 피막두께는

2 ~ 5 정도이므로 내마모성은 좋지 않지만 같은 두께의 다른 피막에 비하면 내식성

은 양호하다 처리조건으로 법은 전해액은 크롬산을 함유하 Bengough-Stauart 25

며 전해온도는 40 plusmn 2 로 하고 전해전압은 에서 까지를 분간 서서히 상승 0 V 40 V 10

시켜 에서 분간 유지하고 다시 분간 까지 상승시켜 최후의 분간은40 V 20 5 50 V 5 50 V

로 유지한다 이때 전류밀도는 01 ~ 05 정도이다 정전압 크롬산법에서는A 5 ~

의 크롬산전해액을 사용하고 전압은 처리시간은 분정도이다10 40 V 30

종류종류종류종류

조건조건조건조건옥 실 산 법옥 실 산 법옥 실 산 법옥 실 산 법 황 산 법황 산 법황 산 법황 산 법 크 롬 산 법크 롬 산 법크 롬 산 법크 롬 산 법

농도H2C2O4

(1) 3~5 (2) 10H2SO4 10~20 CrO3 3

온도(1) 20~30

(2) 15~60

(1) 15~22

옥살산을 첨가하면(2)

35까지

40plusmn20

전압(1) AC 40~80 V

(2) DC 25~30 VAC 15~25V

로부터 서서히DC = 0V

상승해서 로 하고40V

최후 분간은 로 유지5 50V

전류밀도(1) AC 1~3 Adm

2

(2) DC 1~3 Adm2

05~15 Adm2

03~04 Adm2

시간 분10~60 분5~100 분60

피막두께

H2C2O4 5 30plusmn2

AC 3 Adm2

분간에 40

10~12

H2SO4 20 30plusmn5

DC 10 Adm2

분간 20

에 5~7

분간에15 3~35

특징

특히 순 에 대해서는Al

경도 내식성 등 가장

우수한 피막을 얻는다

탈지력이 좋고 저질 Al

에도 광택이 좋으며 단

점으로 전력과 약품의

소비가 많음

설비가 많이 드나 유지

가 용이하고 유지비가

적으므로 보급이 많아

지고 있다 탈지력은 작

으나 합금 및 착색용 Al

양극산화에 적합함

투랄루민계에 적합한 양

극산화법이며 내식성이

있고 회색의 무광택 피

막이며 강도가 약하다

착색에는 적합하지 않음

- 33 -

그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도44441111

- 34 -

양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책

결함항목결함항목결함항목결함항목 원 인원 인원 인원 인 대 책대 책대 책대 책

버닝

버프버닝

전해액 온도 불균일

국부적 고전류밀도

수산화 알루미늄 버닝

연마조건의 적정화

액순환 교반량증가

전해파형의 평활화 전류밀도 낮춤

수세 알루미늄처리량의 조정

숏트

제품과 리드선의 접점의 어긋

제품과 음극과의 접촉

압출후의 국부적 냉각부족

디스멋트부족

거는 방법 개선

극간거리조정 내부음극유치법 개선

균질 한 냉각( )均質

질산농도증가 중크롬산카리첨가

욕중에서 흔든다

전해부식

접점불량

사용수로부터의 염소이온흡입

용접용후락스부착

인체의 땀이나 지문부착

중금속이온 흡입

유리산부족

중첩교류분 부족 수산법에 많(

음)

접점개량

순수사용

전해전의 충분한 세정

손장갑사용

중금속용출방지

산의보충

교류분 증가시킴

색얼룩

극비 의 부적당( )極秘

극간거리의 부적당

복잡한 형상

전류분포 불균일

교반부족 불균일

전해액 온도 상승

이물 부착( )異物

전해액 잔존

합금성분( )合金成分

염색조건

접점부족

음극면적조정

음극을 이동해 본다

음극배치의 고려

랙크접점수 증가

접점위치고려

전해액 순환량증가 냉각

수세를 충분히 한다

수세를 충분히 한다

재질확인

염색욕의 농도 관리p H

적정한 접점을 취한다

무지개

접점부족

전기접점불량

전해중단

표면적과 리드선의 적정화

리드접점부의 이탈방지

교반을 약하게 한다

- 35 -

결함항목결함항목결함항목결함항목 원 인원 인원 인원 인 대 책대 책대 책대 책

표면얼룩탈지불충분

재질 열처리의 불균일

탈지를 충분히 행한다

재질 열처리를 정확하게

표면거침소재의 조성부적합

엣칭조건의 부적합조건관리를 엄중하게 행한다

수산화나트륨 엣칭액의 노화 액관리 철저

버 닝 엣칭후 수세까지의 시간이 길다 엣칭후 신속수세

그림자모양 리드선에 의한 투영흔적 리드선위치에 주의할것

봉공얼룩물건의 겹침

온도의 불균일

물건이 겹치지 않도록 한다

온도분포를 균일하게 한다

액흐름

전해액을 유출

수세부족

맞춤시 불량

충분한 수세

스팟트개량

가스포겟틀 랙크각도의 부적합

공기교반 내부음극에서의 수소발생

적당한 틀과 랙크의 거는 각도선정

가스가 유출하도록 랙크를 만드로 건

크 랙 저온전해 봉공온도 가열 기계적 충격 이상의 가열을 피한다110

제품취급주의

성능결함 및

막두께부족

전해시간 짧고 전류밀도가 낮다

내부음극부족 및 음극면적부족

틀과 걸이 면적이 크다

리드의 접촉불량 탈막부족

리드의 전기용량부족

전기접점부족

전해액 온도가 높고 국부고열발생

합금조성의 부적합

적정시간과 전류밀도 선정

형상에 맞게 사용 및 이상전압이 안걸

리게 할 것

전류용량에 맞는 전해면적선정

리드부착개량 및 완전탈막

단면적이 큰 리드사용

접점증가

냉각 및 교반 순환을 충분하게

적절한 합금선택

내마모성 전해액 온도가 높고 전류밀도가 낮다 냉각 및 적정한 전류밀도 선택

내식성부족

전해시간이 너무 길고 전해액 농도가 높

합금조성의 부적합

전류밀도 높이고 전해시간단축 농도

적정유지

적절한 합금선택

불꽃유리산부족 전해액노화

전해액이 높고 전류밀도 불균일

산보급 및 전해액 일부교체

냉각 및 전류밀도 조정

박 리 정전이나중단 전해재생 및 가급적 전해중 중단을 피할

표면모양 알루미늄 주물 재료결함 엣칭조건 알루미늄 개선 및 주물재선택 엣칭액

선택

분취

전해액농도 용존알루미늄 증가

전해액 온도상승

수세부족

봉공액 오염

분석에 의해 조정관리

전해액 냉각 교반

수량 수세횟수 수세시간증가

봉공액 교환

- 36 -

재제조산업의 중요성과 경제적 효과 분석의 관점에서 볼 때 화석연료는 연소과정

에서 아황산가스 질소산화물 먼지 휘발성 유기화합물 먼지 등 대기오염물질과

이산화탄소와 같은 지구온난화 물질이 다량으로 발생한다 따라서 에너지 사용 감

소는 그만큼 대기질 개선에 기여를 하게 된다 에너지 소비 감소는 또한 수력과 원

자력 발전량을 감소케 함으로써 생태계 파괴와 핵폐기물 문제의 완화를 가능케 한

다 이러한 재제조의 환경개선 효과는 이를 사회적 편익으로 간주할 수 있으므로

금액으로도 환산될 수 있다 따라서 이를 고려하면 재재조의 경제적 효과는 단순히

생산요소의 절감효과만 감안하는 경우보다 훨씬 커진다 재제조산업의 경제적 및

환경적 효과는 매우 크다 더욱이 최근 들어 석유 및 기타 원자재의 공급 불안이

심화되고 있어 원자재 소비 절감의 필요성이 갈수록 증대되고 있다 뿐만 아니라

대기환경의 악화 방지에 대한 사회적요구의 증대와 매립지의 포화 등으로 인해 폐

기물 처리의 어려움이 가중되고 있어 재제조의 사회적 중요성은 대단히 커지고 있

재제조는 선진국에서도 크게 각광을 받고 있다 재제조산업은 현재 전세계적으로

사업장 수가 만개 고용규모 만명 시장규모 억 달러에 이르고 있는 것으로8 50 530

추정되고 있으며 특히 재제조가 가장 활발한 미국을 중심으로 빠른 속도로 확대되

고 있다 우리나라에서는 현재 자동차 부품과 토너 카트리지를 중심으로 재제조가

부분적으로 이루어지고 있어 그 규모는 그렇게 크지 않은 상태이다 이는 역으로

재제조산업의 활성화가 커다란 경제적 이익을 가져올 수 있음을 의미한다 따라서

재제조 산업을 정책적으로 육성할 필요성은 매우 크다

하지만 국내 토너카트리지 재제조 산업의 경우 년 일본 캐논사가 년부터 2006 2001

국내 업체를 상대로 레이져 프린터의 핵심부품인 감광드럼 드럼 의 삼각기어(OPC )

제조방식과 관련된 특허침해 소송을 제기해 지방 고법원 판결에서 승소한 상태이-

현재 국내에서 보급되고 있는 레이저 토너 카트리지와 잉크젯 잉크 카트리지는

이상 외국에서 직수입된 제품이다 지금 미국이나 유럽과 같은 선진국에서는90

전체 시장의 약 이상을 재활용 제품이 점유하고 있을 만큼 저렴한 재활용 카30

트리지의 사용은 당연한 것이다 우리나라 곳곳에 버려지고 있는 공재물질 카트리

지는 연간 만개 연간 톤 트럭 수천대분에 달하고 이렇게 폐기물로 버려300-400 8

진 각종 플라스틱 카트리지는 수백년이 지나도 썩지 않아 얼마든지 재활용이 가능

한 귀중한 자원을 낭비하며 환경오염을 가중시키고 있다 또한 국내 폐기물 관리법

에 프리터 카트리지는 지정폐기물에서 제외되어 있어 무단 폐기 방치될 가능성도

매우 크다

- 37 -

세계 다국적 기업이라는 미국의 몇몇 기업들 사이에도 재제조 붐이 일고 있다 기

존 리사이클링 방식이 폐기물 화학처리의 비용과 공해유발 억제에 따르는 막대한

재생비용이 드는 단점이 있다면 이를 원칙적으로 극복할 수 있는 대안으로 재제조

는 새로운 환경사업으로 입지를 넓혀가고 있다 현재 외국의 다국적 기업군들인 코

닥 제록스 듀폰 등은 최근 재활용 사업의 개념을 리사이클링에서 재제조로 GM

전환하고 이를 전제로 제품생산 매뉴얼을 전면 재개편하였다 대부분의 주요 부품

들을 쉽게 분해 조립하여 반영구적으로 재활용할 수 있게 획기적인 소프트웨어 시-

스템을 개발하여 활용하고 있는 것이다

프린터 토너 카트리지의 재활용은 다 마신 음료병을 수거하여 다시 음료수를 넣고

판매하는 것과 다를 게 없다 이제 우리도 재생품은 안쓴다 는 생각을 바꿔 프린 ldquo rdquo ldquo

터 값보다 카트리지 비용이 더 든다 는 문제를 재생카트리지 이용으로 경비도 줄이rdquo

고 환경을 생각하는 재활용에 관심을 가져야 할 때이다 정보통신의 혁명과 디지털

시대에 맞는 새로운 패러다임이 요구되는 지금 재제조 시스템을 구축하는 것은 녹

색경영 을 실천하는 환경중시 기업경영의 좋은 사례가 될 것이(Green Management)

다 또한 제품의 전과정에 걸친 환경영향을 파악하고 감소하기 위한 전과정평가

를 레이저 프린터 제품에 도입하여 적용함으로써(Life Cycle Assesment LCA)

보다 친환경적인 프린터가 개발될 것이다 또한 연간 억달러에 달하는 수입정품 4

토너 드럼을 재활용 토너 드럼으로 대체한다면 연간 억 천달러 수입 의존율을 3 2 (

로 낮출 경우 의 외화절약 효과가 기대된다20 )

- 38 -

제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과3333

제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행1111

드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정1 OPC1 OPC1 OPC1 OPC

레이져 프린터는 복사기의 건식 방식 원리를 이용하여 인쇄하는 프린터이다 내부

구성은 컨트롤러부 엔진부 인쇄부로 나뉘어져 있으며 컨트롤부에서는 컴퓨터로부

터 전송된 데이터를 인쇄할 페이지에 영상을 만들어 프린터 엔진부분으로 전달한

다 전달되 영상은 엔진 부분의 레이져 다이오드 회전 다면경 렌즈 프리즘장치

레이져 빔 센서 등의 장치를 거쳐 인쇄부분의 감광 드럼에 투사가 된다 다시 투사

된 영상은 감광 드럼에서 형성된 엔진 옆에 있는 용지에 옮겨서 영상을 인쇄한다

그 후에 인쇄된 용지는 고열 압착롤러에 압착되어 최종적으로 용지에 인쇄된다 레

이져 프린터는 저소음과 고품위 인쇄 다양한 서체와 고속인쇄 등의 장점을 가지고

있으며 제한된 용지사용과 유지 비용이 비싸다는 단점을 가지고 있다 그림 는 레 5

이져 프린터 카트리지의 분해도 및 주요 부품의 위치를 나타낸 것이다

그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도5555

- 39 -

레이져 프린터의 원리는 크게 단계로 크리닝 대전 노광 현상 전사 정착으로6

나눌 수 있으며 다음은 각 단계에 대한 설명이다

1 2 3

4 5 6

크리닝 이 단계는 이미지 진행의 처음 단계로 물리적 또는 전기 크리닝 진행을1

통해 새롭게 드럼에 이미지가 맺히도록 준비하는 단계OPC

대전 드럼 크리닝이 끝나면 로부터 읽혀진 정보를 레2 laser scanning unit (LSU)

이져빔을 쏘아 이미지를 드럼에 맺히도록 조건을 마련해 주거나 대전을 걸어 줌

노광 드럼 표면에 레이져빔이 전달되는 부분은 잠상이 맺히게 되며 드럼은 전3

류가 통할 수 있는 알루미늄 원통과 감광물질이 표면에 코팅되어 있으므로 빛을 받

은 부분에 이미지가 맺히게 됨 또한 드럼에 나타난 이미지 부분은 이 다음 단계에

서 토너를 끌어 당기게 됨

현상 잠상 이미지가 드럼 표면에 나타나며 현상 롤러는 토너분자를 드럼 표면4

에 전달하는 역할을 하며 닥터 블레이드는 토너량을 조절해 줌

- 40 -

전사 드럼 이미지에 토너 부분이 용지 쪽으로 전사 됨5

정착 토너가 묻은 용지가 히팅롤러와 압력롤러를 거쳐서 종이에 영구적으로 고6

착되게 함

가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도 OPC OPC OPC OPC

토너카트리지의 핵심 부품중 하나인 드럼은 표면의 마모가 증가함에 따라 드OPC

럼의 의 두께가 감소하며 피로도가 증가하는 것으로charge transport layer (CTL)

보고되고 있다 따라서 폐토너카트리지의 재제조시 이러한 관점에서의 부품에 대한

고찰이 매우 중요하게 된다

일반적으로 드럼은 의 표면전위를 갖도록 대전되며 이때 토너 입자-600 ~ -700 V

들을 밀어낸다 이는 인쇄 시 영역으로 나타나는데 이 부분을 백색전위 white

라고 불린다 그러나 대전능력이 저하되면 인쇄물의 백색부분(white potential V0)

에 불규칙적으로 토너가 유입되어 인쇄물에 그대로 전달되게 되면 이를

라고 한다 현상이 진행되면 초기 증가율 대비 증가background Background 10

될 때마다 토너 소비량도 증가되며 토너카트리지 수명을 단축시키는 원인이10

될 수 있다

자외선이 완벽하게 차단된 항온 항습 습도 이하 의 에서 특수광을 ( 36 ) Clean-room

설치하고 정전기가 방지된 상태에서 카트리지를 완전 분해한 후 마모되거나 손상

된 중요 부품들을 교체하여 특수 에 의한 재생산만이 새것을 능가하는Kow-How

품질을 가능케하는데 일부업체에서 재생한 토너카트리지는 원가만 낮춰 만들어지므

로 품질상의 문제점이 발생되어 프린터 수명을 짧게 할 수도 있다 토너는 기존에

들어있는 잔여물을 전면적으로 집진기로 세척 흡입 하여 완전 제거한 후 폐토너 카( )

트리지 및 중요부품을 교체한다

회 사용 가능하므로 상태에 따라 재활용 또는 교체한다 생산공정OPC Drum 2-3

에서 핵심인 토너가 흩어지지 않도록 마감을 하는 집진 수집된 폐토너를 전Unit

량 회수해 밀폐용기에 보관 폐기물 위탁처리업체에 처리케하는 세심한 배려도 환

경오염 방지를 위한 중요한 부분 중의 하나이다 재활용 현상기의 품질유지를 위한

승부관건은 소비자가 사용 후 폐기되는 폐현상기 폐카트리지 및 드럼 포함 수거( )

의 구축과 다양한 프린터 기종에 맞는 토너성분 분석에 달려 있다 프린터System

기종에 맞지 않는 토너카트리지나 마모성 부품이 적시에 교체되지 않을 경우에는

프린터 제품을 고장이 발생할 수 있다

- 41 -

그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정6 OPC 6 OPC 6 OPC 6 OPC

폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석2222

가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석

적외선 분광분석은 년 영국의 에 의해 개발된1800 F W Hershel dispersive IR

에 의해서 시작되었으며 최근에는spectromer FT-IR (fouirer transform infrared)

의 개발로 인해 활발한 연구가 진행되고 있다 적외선 분광분석의 원spectrometer

리는 적외선이 시료를 통과할 때 에너지가 분자간 원자내의 진동에너지와 일치하여

시료의 분자구조에 따른 특성 흡수 영역을 형성함으로서 이를 통해 정보는 얻게 된

다 적외선 분광분석은 시료의 정성 및 정량분석 물질의 구조확인 화학반응

연구 표면화학분석 등에 이용되고 있고 특히 플라스틱 물질의 정량 정성kinetics

분석 및 배향성 연구에 아주 유용하게 사용되고 있다

- 42 -

그림 은 기어부분 의 고분자를 정성분석한 의 분석결과로7 (sample2) FT-IR

2978cm-1 2920cm-1

1468cm-1 1382cm-1

1236cm-1 1087cm-1

892cm-1등의

특성 피크로 추정컨대 사용된 고분자 물질이 로 판단된다 그림poly(oxymethylene)

도 마찬가지로 의 고분자를 정성분석한 결과로2 sample3 2965cm-1

2918cm-12849cm-1

1768cm-1 1503cm-1

1219cm-1 1187cm-1

1159cm-1

1013cm-1 828cm-1

등의 특성피크가 관찰되었으며 결과적으로 polycabonate (PC)

의 특성피크로로 판단된다

나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석

열분석 이란 물질의 물리적 변수 를 온도의(thermal analysis) (physical parameter)

함수로 나타내는 분석 방법이다 즉 물질의 온도를 일정하게 변화시킴에 따라 나타

나는 열적특성 변화를 분석하는 것이다 이때 어떤 물리 변수의 변화를 볼것인가에

따라 여러 가지 방법이 존재한다 플라스틱의 열분석에는 대표적으로

와 가 이DSC(Differential scanning calorimetry) TGA(Thermo gravimetric analysis)

용된다 는 플라스틱 시료의 온도 열량변화 데이터로부터 시료의 물리적 화학 DSC

적 성질을 확인할 수 있다 또한 피크의 위치 모양 개수 등으로부터 정량적인 정

보들을 얻을 수 있으며 피크의 면적으로부터 열량변화의 정량적인 정보를 얻을 수

있다 으로부터 플라스틱 시료의 유리전이온도 결정화온도 녹는 DSC thermogram

온도 냉결정화온도 등의 정보를 확인할 수 있다 는 일정한 속도로 온도를 변 TGA

화시켰을 때 일정 시간동안에 일어난 시료 무게의 변화를 측정한다 에 의한 TGA

질량 온도 곡선은 플라스틱 시료의 열안정성 및 물질의 구성비 등을 확인할 수 있-

그림 는 의 분석결과 이다 약9 sample 2 TGA (Thermo gravimetric analysis) 30

0 부분에서 열분해가 일어나기 시작하며 344에서 중량감소 온도를 보인10

다 약 430이상이 되면 모든 고분자물질이 열분해 되는 것을 확인 할 수 있다

그림 은 의 데이터로 용융온도10 sample 2 DSC(Differential scanning calorimetry)

는 16664임을 확인하였다 는 결정성 고분자로 그래프에서 확인 sample 2 TGA

하듯이 약 300 이상의 온도에서도 분해가 되지 않는 열안정성을 보이나 약 에130

서 고분자가 녹기 시작하고 약 에서 완전하게 용융되는 것을 확인 할 수 있다170

는 약 이하에서 안정한 고분자 물성을 가지는 것을 확인하였다sample 2 130

- 43 -

그림 은 의 데이터로 초기 부터 중량감소가 일어나기 시작하며11 sample 3 TGA 430

중량감소온도는 를 보인다 정도에서 약 를 잔존율을 보인다 그10 485 540 20

림 는 의 데이터로서 는 비결정성 고분자로 에서 유리12 sample 3 DSC sample 3 119

전이 온도를 보이는 것을 확인하였다 데이터에서 확인하듯이 는 TGA sample2 400

이상의 온도에서도 분해가 되지 않는 열안정성을 보이나 데이터에 의해 이DSC 120

상의 온도에서는 고분자의 물리적 강도가 약화됨을 확인할 수 있다

- 44 -

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)

- 45 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)

- 46 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)

- 47 -

최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정3333

가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정

본 실험은 최적의 세정용매 조건을 찾기 위하여 기존의 상용용매 제품과A Benzene

용매를 이용하여 최적의 성능을 갖는 배합비를 확인하고자 하였다Toluene Xylene

표 은 상용용매 와 각 용매들의 세정속도를 나타내었다 상용용매 는 분 초의6 A A 3 30

세정속도를 보이는 것을 확인 할 수 있었다 그러나 상용용매 와 A Benzene Toluene

의 용매를 적절히 배합하면 약 분에서 분 초의 시간을 단축하는 효과를 나Xylene 1 1 20

타내었다

표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도6666

번호번호번호번호 함 량함 량함 량함 량 시 간시 간시 간시 간

1 상용용매 A 분 초3 30

2 Methylene Chloride 분이상8

3 m-Cresol 분이상8

4 Xylene 분이상8

5 Toluene 분이상8

6 Benzene 분이상8

7 상용용매 A Xylene (7030) 분 초2 30

8 상용용매 A Toluene (6040) 분 초2 40

9 상용용매 A Benzene (6040) 분 초3 20

10 상용용매 A m-Cresol (7030) 분 초3 20

11상용용매 A Xylene Toluene

(60436)분 초2 30

12상용용매 A Xylene Benzene

(60436)분 초2 40

13상용용매 A Toluene Benzene

(601624)분 초2 10

- 48 -

상용용매 는 약 초의 세정속도를 보이나 상용용매 과 자일렌의 일 때 약- A 210 A 8020

초의 세정속도를 보임150

상용용매상용용매상용용매상용용매 A XyleneA XyleneA XyleneA Xylene

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene

- 49 -

상용용매 과 의 비가 일 때 약 초의 세정속도를 보임- A Toluene 6040 140

상용용매상용용매상용용매상용용매 A TolueneA TolueneA TolueneA Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AToulene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene

- 50 -

상용용매 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- ABenzene 6040 195

상용용매상용용매상용용매상용용매 A BenzeneA BenzeneA BenzeneA Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ABenzene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene

- 51 -

상용용매 와 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- A m-Cresol 7030 200

의 함량이 증가할수록 점도의 증가로 인해 세정속도가 증가함- m-Cresol

상용용매상용용매상용용매상용용매 A m-CresolA m-CresolA m-CresolA m-Cresol

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도Am-Cresol OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC

- 52 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Toluene

함량별 세정속도는 초로 거의 일정하게 나타남- 160~170

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneToluene OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC

- 53 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장 빠- AXyleneBenzene 60436 60832 601228

른 초로 세정속도를 보임160~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC

- 54 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Toluene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장- ATolueneBenzene 601228 601624 602020

빠른 초로 세정속도를 보임130~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ATolueneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC

- 55 -

이상의 기초실험 결과로부터 폐 드럼 유기코팅층의 박리에 대한 기초자료를 확OPC

보하였다 기존의 박리액은 제푸믜 균일성 즉 품질 측면에서는 우수한 성능을 보이

고 있으나 사용시간 측면에서는 다소 미흡한 점이 있었다 따라서 본 기초실험결과

를 바탕으로 폐 드럼 유기코팅층의 박리 처리공정을 기존의 단계에서 단계OPC 5 3

로 공정을 개선함으로써 매우 향상된 생산성을 도모할 수 있었다 그림 은 기존 20

의 공정의 개념도와 개선된 공정의 개념도 및 제조된 박리조 차 를 나타낸 것(1~3 )

이다

그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진20 20 20 20

아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화4444

가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리

도금이나 아노다이징에서의 전처리는 양호한 제품이 생산 될 수 있느냐 하는 것이

관건이라고 볼 수 있다 그러므로 무엇보다도 주요한 부분이라 할 수 있다 전처리

는 기계적인 전처리와 화학적인 전처리가 있으며 다음은 화학적 처리법에 관한 주

요 내용이다

- 56 -

산세정산세정산세정산세정1)1)1)1)

가공품이나 버핑 연마를 한 제품은 기름기가 많이 남아 있기 때문에 그대로 에칭조

에 투입하면 기름기에 의한 얼룩이 생기거나 그 부분에 착색이 되지 않는 경우가

종종 있는데 이것을 제거할 목적으로 된 제품을 피막조에 전기를 통전하고Racking

부스바에 제품을 걸어주면 기름기와 이 물질이 제거되어 에칭에서 좋은 결과를 얻

을 수 있다

에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리2) ( )2) ( )2) ( )2) ( )

에칭은 알카리에칭과 산성에칭 두 가지로 대별되는데 여기서는 알카리 에칭만을 다

룬다 알카리 에칭은 일반적으로 를 사용하는데 는 알루미늄을 잘 용 NaOH NaOH

해하고 그때 발생하는 수소가스에 의한 물리적으로 흡착하고 있는 유지유를 제거하

며 표면을 아름다운 색으로 가꾼다

알카리 에칭조의 온도는 65~70 정도가 적당하며 에칭시간은 가공상태와 표면조

도 샌딩유무 등 횟수 변화에 따라 시간을 적절히 조절해야 한다 에칭시간은 약품의

농도 및 온도에 따라 탄력적으로 운용할 수 있으며 첨가제를 첨가하여 에칭면의 평활

성을 잘 조절 해 주어야 한다

중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거3) ( )3) ( )3) ( )3) ( )

에칭 후 수세를 하면 알루미늄 표면에 여러 가지 색의 재질별로 틀림 찌꺼기가 낀다( )

이것을 스머트 라고 한다 스머트는 피막이 진행되기 전에 제거되어야 하는데 이 공정

을 중화처리라 한다

에칭을 알카리 에서 했으므로 중화처리는 산성에서 해야 하는데 이때 사용하는(NaOH)

약품은 68 HNO3 질산( ) H2 물 의 비울을 로 하여 실온에서 침지해서 흔들어O ( ) 11

주면 깨끗이 제거할 수 있는데 재료에 따라 약간 차이는 있지만 계열인 경우 스커트50

를 완전히 제거하지 않으면 피막 후에도 스머트가 그대로 남아있어 스폰지나 보루로

제거해주어야 하는 번거로움이 있기 때문에 철저히 제거해야 하며 공정인Chromate

경우에 완전히 제거가 되지 않으면 좋은 제품을 얻을 수 없다

화학연마화학연마화학연마화학연마4)4)4)4)

- 57 -

화학연마란 외부의 전류를 사용하지 않고 광택연마를 행하는 방법으로 제품에 광택을

요하거나 표면에 이물질을 제거하기 위하여 행하는 공정이다 고광택을 요하는 외장재

쪽에 많이 이용되며 장비부품에서도 전체적인 흐름에 따라 변화하는 추세에 있기 때문

에 두꺼운 제품이나 얇은 제품 큰 제품과 작은 제품에 있어 연마시 항상 주의를 요하

며 적정한 온도를 유지하고 농도관리를 재질에 따라 잘 해 주어야만이 고품질을 보장

할 수 있다

액을 조정하는 방법에는 인산 황산 질산법 인산 질산법 인산 황산법 등이(1) - - (2) - (3) -

있으나 인산에 질산을 넣으며 후해가스가 많이 발생하므로 번 방법이 적당하다고 (3)

생각되며 현장에서도 인산 황산법을 선호하고 있다 액의 처리 조건 중 온도는 -

고루 사용할 수 있고 처리조 재질은 을 사용하여 보강을 충분히100~140 SUS 310L

하여 주어야 한다

전해연마전해연마전해연마전해연마5)5)5)5)

전해연마란 화학연마에서 알루미늄 표면에 광택을 내는데는 한계가 있으므로 그 이

상의 고광택을 원할 경우 행하는 공정이다 전해연마 시 제품의 표면은 어느 부분이라

도 정밀하고 세밀하게 조건이 같고 액의 온도도 균일해야 한다 또한 제품 표면에 발

생하는 기포를 제거하기 위해 강력한 에어 교반이 필요하므로 제품을 간간하게 고정해

야 한다 전해연마의 방법에는 황산인산법 광염소산초산법 진동전해연마법 등이 있

소결소결소결소결6)6)6)6)

전처리를 행함에 있어 작업자가 에칭시간과 화학연마시간을 어떻게 설정하느냐 함에

따라서 제품의 품질을 판가름 하게 된다

일반적으로 아노다이징에 사용하는 모든 설비는 최대용량의 선에서 사용하는 것 70

이 가장 바람직하다 작업을 진행함에 있어 복장은 항상 작업하기에 적합한가를 판단

하고 거추장스럽지 않은지 현재 공정에 맞는 보호구를 사용하고 있는지 본인 스스로

가 준비하고 확인해야 한다

나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화

- 58 -

황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성1)1)1)1)

경제성-

전해질로써 값싸고 공업적으로 안정하게 제조되는 황산(H2SO4유산 을 사용하는 것 전)

해조작이 다른 방법에 비해 간담함 전해 전압이 낮고 소비전력이 적게 드는 것 전해액

에 독성의 물질이 포함되어 있지 않고 의 걱정도 없기 때문에 폐액처리가 BOD COD

용이한 것등으로 가장 싸고 경제적인 양극산화 처리법으로 넓게 이용되고 있다

투명성-

얻어지는 피막은 다른 전해액에서 생성되는 피막에 비해 투명성이 높고 많은 실용합금

에 대해 무색의 피막을 형성한다 전해연마 화학연마 등의 광휘처리 후의 양극산화 피

막처리로 적당하다 또 무색의 피막은 염색 착생에도 좋다 피막의 투명도는 순도가

높은 알루미늄 일수록 양호하다 합금 원소의 는 피막의 투명도에 거의 영향이 없지 Mg

만 규소 철 망간 등은 투명도를 저하 시킨다(Si) (Fe) (Mn)

염색성-

얻어지는 피막은 활성도가 높고 염료의 흡착성이 좋기 때문에 유기 무기 염료에 의한

염색 인쇄가 용이하다

내식성 내마모성 및 경도-

내식성 내마모성이 양호하고 경도가 높은 피막을 얻을 수 있다 건축자재 공업제품 가

정용품 네임 프레이트 기계부품 장식품 등의 분야에서 요구되는 성능을 만족시켜 널-

리 이용되고 있다

피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계2)2)2)2)

표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건7777

- 59 -

표 에 표시된 수치는 어디까지나 공업적으로 유용한 피막을 얻는 범위이며 이 조건7

내에서 용도에 맞는 성능을 얻을 수 있는 처리 조건을 설정할 필요가 있다 황산 피막

은 용해성이 강한 상을 전해액으로 하기 때문에 처리 조거의 성능에의 영향은 대단히

크다 또한 각종 처리 조건이 피막과 욕 조건에 미치는 영향은 표 와 같다 2

표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향8888

경질피막법경질피막법경질피막법경질피막법2)2)2)2)

경질 양극산화 피막-

알루미늄 및 그 합금을 양극산화해서 화성한 피막은 종래 그 내식성을 이용하기도 하

고 착색 등에 의해 장식 목적에 이용하는 것이 주된 용도였다 그러나 최근에는 종래

의 양극산화 피막을 개량해 두껍고도 단단한 것을 얻을 수 있게 되었고 이미 경질 양

극산화 피막으로써 넓게 이용되며 그 우수한 특성을 발휘하고 있다

이 가볍고도 가공성이 좋은 금속과 표면에 화성되는 극히 단단한 피막과를 합쳐서 이

용하면 금후 더욱 용도를 확대할 수 있을 것으로 기대된다 규격으로는 30 이상의 피

막에 대해서도 품질이 규정되어 있지만 경질양극산화피막이라고 불려지는 것은 특별

한 규격이 있는 것은 아니고 일반적으로 표 에 표시하듯이 경도나 내마모성이 큰3 20

이상의 두꺼운 피막을 경질 양극산화 피막이라고 부르고 있다

- 60 -

표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류9999

피막 화성법피막 화성법피막 화성법피막 화성법3)3)3)3)

경질 양극산화 피막 화성법의 초기 연구는 종래 일반의 피막 화성에 사용되어온 황산

용 및 수산욕으로 실용화되어 왔다 그 후 양극산화 처리 기술의 진보와 함께 여러가

지 욕조성 및 화성 조건이 연구되어 황산용법 황산 수산혼합욕법 수산욕법 외에 각

종의 무기산 유기산 방향족설폰산 알코올 등을 혼합 또는 첨가해서 몇 가지에 방법

이 개발되었다

이들의 방법의 공통점은 종래의 아노다이징 화성 조건과 다른 필수 조건으로서 고전

류 밀도 저온 교반의 조건을 충분히 만족시키는 것이다 전류밀도를 보통 화선의 3

부로 하고 피막의 생성을 단시간에 행하여 전해액에 담겨있는 시간을 가능한 한2~5

짧게 하는 것이다 또 전해액에 의한 피막의 용해를 억제하기 위해서는 액온을 낮게 하

고 전해에 의해서 발생하는 열을 교반에 의하여 확산해 나가는 것이 중요하다 따라서

황산액과 같은 부식이 심한 전해액을 사용하는 경우에는 욕온도를 이하로 냉각해10

용해를 억제하는 것이 보통이다

황산욕에 수산을 비롯한 우기산등을 첨가하는 것도 있으며 비교적 고온에서 피막화성

이 가증하다 그러나 이들 수종의 첨가제를 가한 욕은 조성이 복잡하고 관리가 어려운

문제점이 있다 더욱 경질 아노다이징 피막을 화성하는 경우에 일반적으로 사용하고

있는 직류 대신에 트수전류파형을 적용하는 것도 피막 품질의 향상에 효과가 있다 예

를 들면 전류회복 현상을 이용한 것 주기적으로 극성을 변환시켜 부전류를 흘리면서

피막을 화성하는 전류 반전법 등이 있다

- 61 -

그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진21 ( ) 21 ( ) 21 ( ) 21 ( )

재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험5555

그림 는 드럼수명 측정 시험결과에 사용된 장비 사진이며 그림 는 조도측정에 사21 22

용된 장비의 사진이다

그림 는 조도실험결과를 나타낸 것이다 단면곡선에서 기준길이를 취하여 다24 ~ 27

섯 번째 높은 산과 다섯 번 째 깊은 골을 지나는 두 직선사이의 간격을 나타내는 점10

평균 거칠기 는Rz 10~18 값을 확인하였다 단면곡선에서 중심을 긋고 그 골에

해당하는 부분을 중심에 대해서 대칭 변환 후 구해지는 평균높이를 나타내는 중심

선 평균거치기 는 의 고른값을 확인하였다Ra 012~022

그림 은 재제조된 드럼카트리지의 성능시험 결과 값을 나타낸 것이다 그림 에30 30

서 보는 바와 같이 최종 사용가능한 용지의 장수는 약 장으로 나타났다 이12000

는 정품 토너 용량이 약 천장인것을 감안할 때 재제조시에도 사용가능한 것을 확3

인하였다

- 62 -

그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진22 22 22 22

그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진23 23 23 23

- 63 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과24 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과25 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 2

- 64 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과26 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과27 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 2

- 65 -

그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과28282828

- 66 -

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222

가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정

- 67 -

제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도4444

기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표 가중치가중치가중치가중치평가기준평가기준평가기준평가기준 평가방법평가방법평가방법평가방법

평가기관 등평가기관 등평가기관 등평가기관 등지원전지원전지원전지원전 지원후지원후지원후지원후

도금두께 20 불균일 4-6 실제품성능평가

표면조도 15 불균일15-17

실제품성능평가

감광코팅층 용해속도 30 12

mincycle

8

mincycl

e

자체평가

세정공정 최적화 모듈설계 및 구축 15 - - 현장실사

드럼 사용 수명OPC 20 -12000

pages성능평가

- 68 -

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

드럼의 감광코팅층 제거용 최적 용매 및 혼합용매의 기술지원은 생산량과 직OPC

접적으로 연관되어 있어 향후 주 삼텍의 매출신장으로 이어질 것으로 판단된다 ( )

이는 현재 비철금속의 원자재 상승으로 인해 토너 카트리지 재제조 업계의 원가인

상이 유발되고 있어 재제조된 고광택 드럼의 안정적인 공급은 재제조 업계의OPC

안정화를 이룩할 수 있음 또한 현재 전부 수입에 의존하는 알루미늄 드럼의 OPC

간접적인 수입대체효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다

- 69 -

Page 22: 아노다이징기술을이용한고광택감광드럼 재제조공정의양산화기술지원 · 과제보유번호 연구기관 2007.07.01~2008.06.30 연구사업명 부품소재전문기업기술지원사업

- 22 -

마 피막의 구조마 피막의 구조마 피막의 구조마 피막의 구조

다공성 양근산화 피막의 구조에 대해서는 그 모델이 여러 가지가 발표되고 있으나

가지의 대표적인 모델로 나타낼 수 있다3

그림 의 는 년에 제출된 등의 모델로서 전자현미경 관찰에 비해 미1 (a) 1953 Keller

세골 셀 활성층 및 벽의 구조를 나타내고 그것에 기하학적 칫수를 부여한 획기적

인 것으로 기본적인 형성에 있어서는 현재도 큰 변화가 없다 그림 는 (b) Akabori

의 모델로서 활성층은 약 50Å의 알루미늄을 과잉으로 함유하는 Al2O3로 이루어져

있으며 셀의 성장에 따라 각 셀간에 이 알루미늄을 과잉 함유한 Al2O3의 층이 개재

한다고 한다 또한 미세공단 면의 형태는 수산피막에서는 거의 원형이지만 환산피

막에서는 복잡한 형상을 나타낸다고 보고되고 있다 그림 는 년에 발표된 1(c) 1962

의 콜로이드 모델로서 다공성의 의미를 기하학적인 기공에 중점을 두지 않Murphy

고 산화물의 콜로이드적 성질의 변화에 의해 설명한 것으로 알루미늄 소지에 가장

가까운 쪽은 완전히 무수 Al2O3이지만 외측으로 감에 따라 미세한 산화물 콜로이드

입자의 외면에 물 및 기타 이온이 흡착하여 전도성을 가지는 부분으로 형성된다

의 모델(a) Keller 의 모델(b) Akabori 의 콜로이드 모델(c) Murphy

그림 양극산화피막의 구조 모델그림 양극산화피막의 구조 모델그림 양극산화피막의 구조 모델그림 양극산화피막의 구조 모델11111111

프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황프린터카트리지 재제조 현황2222

가 재제조산업가 재제조산업가 재제조산업가 재제조산업

- 23 -

재제조 은 고장 폐기 또는 교환된 물건을 회수하여 신제품과 같(remanufacturing)

은 상태로 만들어내는 일련의 과정을 의미한다 재제조는 제품의 수명을 연장시키

는 것과 같은 효과를 가지며 그 결과 폐기됨으로 인해 그대로 손실이 되는 원재료

에너지 및 노동력 등 생산요소를 크게 절약할 수 있다

미국의 경우 재제조는 산업에 따라 상이한 명칭으로도 불리는데 자동차부품산업의

경우에는 레이져 토너 카트리지의 경우는 타이어 재제ldquorebuildingrdquo ldquorechargerrdquo

조의 경우는 로 표현되고 있으며 대신ldquoretreaderrdquo ldquoremanufacturingrdquo

이란 표현이 사용되는 경우도 있다 재제조는 비교적 최근에 등장한ldquorecoditioningrdquo

개념으로 이와 유사한 개념으로는 재활용 재사용 수리 등이 있다 이러한 개념들

은 모두 못 쓰게 된 제품을 그대로 매립 소각 등의 방법으로 완전히 폐기하지 않

고 이를 다시 이용한다는 점에서 재제조와 유사하다 그러나 재제조와 재활용 재사

용 및 수리는 가치가 새로 창출되는 과정이 크게 상이하다

재활용은 폐제품이 원재료 생산에 다시 투입되는 것으로서 주로 신문지 유리병 및

알루미늄 캔과 같은 소비재가 대상이 된다 이러한 제품들이 소비가 된 후에 폐기

물 처리 과정에서 수거를 통해 회수되어 원자재 형태로 돌아가 제품생산 과정에 원

재료로 사용되는 것이 재활용 과정이다 수리는 고장 또는 성능 저하의 원인을 찾

아내어 문제된 부품을 고치거나 또는 교체하는 것을 의미한다

이에 비해 재제조는 생산된 제품이 성능 등 상품으로서의 모든 면에 있어서 신제품

과 거의 유사한 상태가 되도록 폐제품을 완전히 분해하고 부품을 수리 또는 교체하

고 검사를 하는 과정으로서 재활용 등에 비해 훨씬 확대된 개념이다 그러나 재제

조 개념이 이렇게 명확히 사용되고 있는 것만이 아니다 우리나라에서도 일부 분야

에서는 와 재제조와 같은 개념으로 사용되고 있고 일본의 경우에도 정책적rebuild

으로는 재제조 개념이 별도로 구분되지 않고 재사용 범주의 하나로 간주되어 사용

되고 있다 따라서 재제조품은 다음과 같은 조건을 만족시키는 제품이라고 말할 수

있다

재제조 제품의 주 구성 요소는 사용되다 폐기된 제품-

폐기된 제품은 그 부품의 성능이 충분히 판별될 수 있는 수준까지 해제-

중고제품의 부품은 철저히 세척되고 먼지와 부식이 없는 상태로 수리-

분실되었거나 결함이 있거나 부서진 또는 많이 닳아버린 부품들은 모두 정상적-

으로 기능을 할 수 있는 수준으로 수리가 되거나 또는 새 부품 재제조된 부품 또

는 성능이 정상적인 충고부품으로 교체

- 24 -

재제조된 제품의 모든 기능이 정상적으로 작동할 수 있도록 필요한 경우 각 부-

품에 대해 기계가공 재감기 재마감 또는 기타 필요한 조치가 취해짐

각 부품은 다시 조립되고 동종의 신제품과 동일한 성능을 갖는지 검사-

그림 내구재의 물질 순환 고리그림 내구재의 물질 순환 고리그림 내구재의 물질 순환 고리그림 내구재의 물질 순환 고리2 2 2 2

재제조된 상품의 특성 중 가장 중요한 것은 재제조품의 성능이 신제품에 비해 뒤떨

어져서는 안된다는 것이다 이러한 특성으로 인해 선진국에서는 재제조업체가 재제

조 제품의 품질을 보증하는 경우가 일반적이다 이렇게 제조된 재제조 제품들은 재

제조산업이 가장 발달한 미국의 경우 신제품 가격이 수준에서 판매되고45-65

있다 재제조의 개념은 원재 생산에서부터 원자재 제조과정에서의 가공 사용 재사

용 재제조 재활용 및 최종적인 폐기과정을 보여주는 생산과정에서의 물질 순환과

정을 살펴보면 보다 명확히 이해할 수 있다 그림 참고 ( 1 )

나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업

프린터 생산업체에서 판매하는 원제품에 비해 저렴한 가격대의 재제조 카트리지에

대한 수요가 증가하면서 토너카트리지 재제조산업은 호황에도 불구하고 무분별한

영세업체의 난립으로 여러 가지 문제점을 발생시켰다

- 25 -

사용 후 토너카트리지 재제조산업을 활성화에서의 장점은 부품공급 부담의 일정부

분을 재제조 제품으로 대체하여 부품공급 의무부담이 완화되고 에너지 및 자원은

원제품에 비해 이상 절약이 가능하다는 것이다 현재 우리나라의 사용 후 토너80

카트리지 재제조 관련 주요 문제점으로는 대부분의 업체가 재제조에 대한 개념 인(

식 의 결여에 기인하여 단순히 사용 후 토너카트리지를 닦아서 재충진하여 재사용)

하는 것이다 또한 사용 후 카트리지의 소유권 문제 지적재산권 문제 등으로 원제

조업체와의 분쟁이 발생할 가능성 또한 매우 높다 우리나라에서 재제조와 관련된

일반 현황 및 문제점은 다음과 같다

원토너 카트리지는 년 기준 만개가 판매 재제조 토너카트리지 생산량- 2003 184

은 만개 사용134

년 기준 원토너 카트리지 공급량 대비 재제조율은 로 추정- 2003 243

토너카트리지의 재제조시 원토너 업체의 상표를 삭제하지 않으면 현행 상표법-

및 부정경쟁방지법에 저촉될 소지가 있음

토너카트리지 원제조업체에서 사용 후 카트리지의 회수에 적극적으로 참여할 경-

우 회수된 카트리지를 물질 재활용에 앞서 재제조를 우선 고려하도록 하는 제도적

장치가 필요

현행 재제조 토너카트리지의 품질평가는 전문화된 표준 및 규격이 미완의 상태-

로 재제조 토너카트리지의 품질제고를 위한 법적 제도적 장치의 마련이 필요

토너카트리지 업체의 대부분은 종업원 명 이내의 영세 소규모 업체로 그 수- 3-4

는 약 개 이상으로 추정250

참여기업의 현황 및 애로 기술참여기업의 현황 및 애로 기술참여기업의 현황 및 애로 기술참여기업의 현황 및 애로 기술3333

주 삼텍은 기존의 재제조 업체들에서 행하여지고 있는 폐 프린트 카트리지 재활용( )

기술에서 탈피하여 폐 프린트 카트리지를 완전 분리 후 각각의 부품별 회수를 통

한 재활용 기술 및 아노다이징 공정을 도입한 고광택성 감광 드럼을 생산하고 있는

재제조 부품전문기업이다 일반적으로 폐 프린터 카트리지를 이용한 재제조 산업은

카트리지의 분리 후 회수된 의 간단한 표면처리 공정을 통한 재활용 기OPC Drum

술로 이미 유럽의 여러 선진국 및 국내 일부 기업에 의해 시도되어오고 있다 하지

만 기존의 공정을 탈피하여 회수된 폐카트리지를 선별lsquo rarr 부품관리 rarr 세정 rarr 고

광택 아노다이징rarr 고순도 알루미늄 회수 표면감광코팅 감광드럼 제조 등의 각rsquorarr rarr

공정을 통하여 폐카트리지를 이용한 감광드럼을 재제조하고 있으며 이에 대한 특허출

원을 완료한 상태이다

- 26 -

그림 토너 카트리지 재제조 공정그림 토너 카트리지 재제조 공정그림 토너 카트리지 재제조 공정그림 토너 카트리지 재제조 공정3 3 3 3

폐자원을 이용한 신규시장을 형성할 수 있는 재생자원화 기술을 보유하고 있음에도 불

구하고 국내 중소기업의 여건 상 전문 인력의 부족 및 기술습득의 어려움에 기인하여

그 기술적 한계를 극복하지 못하고 있는 실정이다 따라서 현 재제조 공정의 공정 최적

화 기술 드럼의 표면코팅 층의 제거 시 사용되는 신규 화학약품의 개발 그리고 생산

성을 극대화 할 수 있는 최적공정 설계에 대한 고급 전문 인력의 현장기술지도가 절실

한 상황이다

제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표2222

기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격1111

가 기술지원의 목표가 기술지원의 목표가 기술지원의 목표가 기술지원의 목표

폐프린트 카트리를 분리 세정공정을 통하여 얻어진 고순도 알루미늄을 아노다이징 기

술을 이용하여 고광택성을 갖는 감광 드럼의 고효율 회수공정 지원 및 드럼의 표면코

팅층의 제거 시 사용되는 각종 화학약품의 최적 배합비율과 최적화 공정기술 지원

- 27 -

나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격

공정개선공정개선공정개선공정개선 0신제품

제조기술0 품질향상품질향상품질향상품질향상 0

양산화양산화양산화양산화 0 시험분석 0 시제품 제작시제품 제작시제품 제작시제품 제작 0

제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용3333

세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용1111

감광코팅층 용해를 위한 용매 개발 및 적절한 혼합용매비율에 관한 기술지원

감광코팅층은 크게 세가지- (Blocking Layer Charge Generation Layer Charge

다른 필름으로 구성되어있다 따라서 세가지 필름을 동시에 제거할Transport Layer)

수 있는 용매 혹은 혼합용매에 대한 체계적인 기술지원

폐카트리지의 분해과정에서 발생되는 부산물의 분리공정 기술지원

수거된 드럼으로부터 고광택 고순도 알루미늄을 얻기 위한 전처리 분리공정- OPC

상에서 효과적인 플라스틱 기어부분과 분리기술 지원

합리적 세정공정 설계를 통한 폐 감광 드럼의 표면처리기술 지원

고생산성 세정공정을 위한 공정개선 기술지원-

고광택 특성을 갖는 아노다이징 공정기술 지원

드럼의 재제조 공정 합리화 방안 구축 지원OPC

기타 폐자원의 재활용 공정기술 지원

드럼이외의 부산물을 이용한 재활용 기술지원- OPC

화학물질을 동반하는 공정에서의 사용자 안전을 위한 반응원리에 대한 교육

합리적 공정운용을 위한 전문가 교육

기업의 품질시스템 구축을 위한 기술자문

제품의 신뢰성 향상을 위한 합리적 공정관리 시스템 구축 방안지원

- 28 -

기술지원의 목표기술지원의 목표기술지원의 목표기술지원의 목표 기술지원의 내용기술지원의 내용기술지원의 내용기술지원의 내용 기술지원범위기술지원범위기술지원범위기술지원범위

세정공정기술 확립

감광코팅층 분석-

고효율 용매 및 최적혼합용매-

고생산성 세정공정 설계기술-

아노다이징 공정 확립

아노다이징 공정분석-

최적 아노다이징 운전 조건확립-

고성능 전해액 구성 확립-

품질 신뢰성유지 시스템 구축-

기타 폐자원 재활용 기술

플라스틱 정성분석-

플라스틱 기어부의 재활용 기술-

컴파운딩 기술-

- 29 -

제 장 국내제 장 국내제 장 국내제 장 국내2222 ㆍㆍㆍㆍ외 기술현황외 기술현황외 기술현황외 기술현황

아노다이징 처리에 있어서 황산법은 년 영국 와 에1927 C H R Gower S O O Brien

의해 특허출원된 후 발전을 거듭하여 현재 세계적으로 가장 널리 보급되어 있는 방법

이다 전해질은 황산은 저렴하고 전해조작이 다른방법에 의하여 간단하며 생성된 피

막은 다른 방법으로 얻어진 피막보다 그 투명도가 좋기 때문에 알루미늄 합금에 적합

하다 합금성분에 의한 악영향이 적으며 피막의 색상도 옥살산보다 엷어서 염색에 적

합하다 또한 인가되는 전압이 낮고 전력소비량도 적으며 약품가격이 저렴한 장점이

있다 그러나 옥살산법보다 알루미늄의 용해량이 많고 생성되는 피막의 두께는 어느

정도 한계점을 가지고 있다 황산에 의한 피막의 용해가 크기 때문에 피막이 연한 단점

이 있다 황산피막은 다공성이며 내식성 내마모성이 양호하여 건재 공업용품 주방용

품 평판 기계부품 장식품등의 분야에서 널리 이용되고 있다 피막의 두께는 통상의

전해처리온도 약 에서( 20 ) 30~40 정도 얻어진다 공업적 처리조건은 한국공업규

격 을 표 및 표 에 나타내었다 여기에서 전해액의 농도와 온도 전류밀도KSD 9531 2 3

그리고 전해시간 등은 피막의 두께 경도 내식성 다공성등과 밀접한 상관관계를 가지

고 있으며 또한 알루미늄 용존량 교반공기량등도 무시할 수 없는 인자이다

표 황산법의 양극 산화 처리 조건표 황산법의 양극 산화 처리 조건표 황산법의 양극 산화 처리 조건표 황산법의 양극 산화 처리 조건2 (KSD 9531)2 (KSD 9531)2 (KSD 9531)2 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건 허 용 치허 용 치허 용 치허 용 치

전해액 조성 황산 10 ~30 plusmn2

알루미늄 이하20gL

욕 온도 15 ~ 25 plusmn2

전류밀도 60 ~ 300A plusmn7

시 간 피막두께에 필요한 시간

욕 전압 설정전압 plusmn2V

- 30 -

표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건

전해액 조성 황산 15

알루미늄 5 gL

욕 온도 21 plusmn 1

전류밀도 130A plusmn 5

시 간분30 ~ 10 의 경우(A 6063 )

분60 ~ 18 의 경우(A 6063 )

욕 전압 16V

옥살산법은 년 일본에서 개발되었으며 옥살산 알루마이트법으로서 널리 공업적으1926

로 이용되어 왔다 한편 독일에서는 법으로 공업화되어 있다 옥살산은 고가이 Eloxal

고 교직 중첩 전원설비를 사용해야 하며 조작이 복잡하여 단위처리면적당 소비전력이

높은것 외에도 피막이 흰색을 띄게 되기 때문에 최근에는 그 신장이 둔화되고 있다 그

러나 황산피막보다 피막의 염색성은 떨어지지만 내식성 내마모성이 우수하기 때문에

일용품의 일부와 특히 외관은 문제되지 않지만 고도의 피막성능을 요하는 공업용품등

에 이용되고 있다 공업적 처리조건은 한국공업규격 을 예로 들면 표 및 표 KSD 9530 4

와 같다5

표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건 허 용 치허 용 치허 용 치허 용 치

전해액 조성 유리산 2 ~ 5 plusmn1

알루미늄 이하20gL

욕 온도 15 ~ 35 plusmn4

전류밀도

직류와 교류의 경우

교류 40 ~ 350A

교류 40 ~ 700A plusmn7

교류의 경우 80 ~ 700A

시 간 피막두께에 따른 시간

욕 전압 설정전압 plusmn15V

- 31 -

표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건

전해액 조성 유리산 3

알루미늄 5 gL

욕 온도 28 plusmn 2

전해밀도

직류와 교류의 경우

직류 130A

교류 100A

시 간분25 ~ 6 의 경우(A 1100 )

분38 ~ 9 의 경우(A 1100 )

욕 전압직류 25 V

교류 80 V

피막의 성질피막의 성질피막의 성질피막의 성질 피막의 생성피막의 생성피막의 생성피막의 생성 온도 농도의 영향온도 농도의 영향온도 농도의 영향온도 농도의 영향 조작조작조작조작 실시조건의 예실시조건의 예실시조건의 예실시조건의 예

교교교교

류류류류

법법법법

연하고 표면에 요철

이 있으며 직류법과

동일한 두께의 경우

내식성이 양호함

적음

교류전류계의 읽기

에 을 곱하면036

직류값에 해당됨

농도의 영향은 큼 간단함

40~60 V

2~3 Adm2

25~30

분5~60

직직직직

류류류류

법법법법

경도가 크나 침식에

위해 구멍이 생김많음

액온을 낮게 유지

해 주어야 하고

농도의 영향은 적

간단함

40~60 V

1~2 Adm2

18~20

분10~60

교교교교

직직직직

중중중중

첩첩첩첩

법법법법

경하고 내식성이 있

고 최상의 피막을 얻

을 수 있음

많음

단시간에 두꺼운 피

막을 얻을 수 있음

보통

복잡하고

전력 소

모 량 이

많음

DC 25~30 V

1~3 Adm2

AC 40~80 V

1~3 Adm2

20~30

분15~60

- 32 -

크롬산법은 에 의해 년 영국에서 개발되어 수상비행기용 듀랄Bengough-Stauart 1923

루민의 방식을 목적으로 사용되었다 대표적인 방법으로는 단계적인 전해전압을 상승

시키는 법과 정전압 전해에 의한 미국 표준국의 방법이 있다 피막Bengough-Stauart

의 외관은 불투명하고 암회색을 띈 에나멜색이다 표준상태에서 생성되는 피막두께는

2 ~ 5 정도이므로 내마모성은 좋지 않지만 같은 두께의 다른 피막에 비하면 내식성

은 양호하다 처리조건으로 법은 전해액은 크롬산을 함유하 Bengough-Stauart 25

며 전해온도는 40 plusmn 2 로 하고 전해전압은 에서 까지를 분간 서서히 상승 0 V 40 V 10

시켜 에서 분간 유지하고 다시 분간 까지 상승시켜 최후의 분간은40 V 20 5 50 V 5 50 V

로 유지한다 이때 전류밀도는 01 ~ 05 정도이다 정전압 크롬산법에서는A 5 ~

의 크롬산전해액을 사용하고 전압은 처리시간은 분정도이다10 40 V 30

종류종류종류종류

조건조건조건조건옥 실 산 법옥 실 산 법옥 실 산 법옥 실 산 법 황 산 법황 산 법황 산 법황 산 법 크 롬 산 법크 롬 산 법크 롬 산 법크 롬 산 법

농도H2C2O4

(1) 3~5 (2) 10H2SO4 10~20 CrO3 3

온도(1) 20~30

(2) 15~60

(1) 15~22

옥살산을 첨가하면(2)

35까지

40plusmn20

전압(1) AC 40~80 V

(2) DC 25~30 VAC 15~25V

로부터 서서히DC = 0V

상승해서 로 하고40V

최후 분간은 로 유지5 50V

전류밀도(1) AC 1~3 Adm

2

(2) DC 1~3 Adm2

05~15 Adm2

03~04 Adm2

시간 분10~60 분5~100 분60

피막두께

H2C2O4 5 30plusmn2

AC 3 Adm2

분간에 40

10~12

H2SO4 20 30plusmn5

DC 10 Adm2

분간 20

에 5~7

분간에15 3~35

특징

특히 순 에 대해서는Al

경도 내식성 등 가장

우수한 피막을 얻는다

탈지력이 좋고 저질 Al

에도 광택이 좋으며 단

점으로 전력과 약품의

소비가 많음

설비가 많이 드나 유지

가 용이하고 유지비가

적으므로 보급이 많아

지고 있다 탈지력은 작

으나 합금 및 착색용 Al

양극산화에 적합함

투랄루민계에 적합한 양

극산화법이며 내식성이

있고 회색의 무광택 피

막이며 강도가 약하다

착색에는 적합하지 않음

- 33 -

그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도44441111

- 34 -

양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책

결함항목결함항목결함항목결함항목 원 인원 인원 인원 인 대 책대 책대 책대 책

버닝

버프버닝

전해액 온도 불균일

국부적 고전류밀도

수산화 알루미늄 버닝

연마조건의 적정화

액순환 교반량증가

전해파형의 평활화 전류밀도 낮춤

수세 알루미늄처리량의 조정

숏트

제품과 리드선의 접점의 어긋

제품과 음극과의 접촉

압출후의 국부적 냉각부족

디스멋트부족

거는 방법 개선

극간거리조정 내부음극유치법 개선

균질 한 냉각( )均質

질산농도증가 중크롬산카리첨가

욕중에서 흔든다

전해부식

접점불량

사용수로부터의 염소이온흡입

용접용후락스부착

인체의 땀이나 지문부착

중금속이온 흡입

유리산부족

중첩교류분 부족 수산법에 많(

음)

접점개량

순수사용

전해전의 충분한 세정

손장갑사용

중금속용출방지

산의보충

교류분 증가시킴

색얼룩

극비 의 부적당( )極秘

극간거리의 부적당

복잡한 형상

전류분포 불균일

교반부족 불균일

전해액 온도 상승

이물 부착( )異物

전해액 잔존

합금성분( )合金成分

염색조건

접점부족

음극면적조정

음극을 이동해 본다

음극배치의 고려

랙크접점수 증가

접점위치고려

전해액 순환량증가 냉각

수세를 충분히 한다

수세를 충분히 한다

재질확인

염색욕의 농도 관리p H

적정한 접점을 취한다

무지개

접점부족

전기접점불량

전해중단

표면적과 리드선의 적정화

리드접점부의 이탈방지

교반을 약하게 한다

- 35 -

결함항목결함항목결함항목결함항목 원 인원 인원 인원 인 대 책대 책대 책대 책

표면얼룩탈지불충분

재질 열처리의 불균일

탈지를 충분히 행한다

재질 열처리를 정확하게

표면거침소재의 조성부적합

엣칭조건의 부적합조건관리를 엄중하게 행한다

수산화나트륨 엣칭액의 노화 액관리 철저

버 닝 엣칭후 수세까지의 시간이 길다 엣칭후 신속수세

그림자모양 리드선에 의한 투영흔적 리드선위치에 주의할것

봉공얼룩물건의 겹침

온도의 불균일

물건이 겹치지 않도록 한다

온도분포를 균일하게 한다

액흐름

전해액을 유출

수세부족

맞춤시 불량

충분한 수세

스팟트개량

가스포겟틀 랙크각도의 부적합

공기교반 내부음극에서의 수소발생

적당한 틀과 랙크의 거는 각도선정

가스가 유출하도록 랙크를 만드로 건

크 랙 저온전해 봉공온도 가열 기계적 충격 이상의 가열을 피한다110

제품취급주의

성능결함 및

막두께부족

전해시간 짧고 전류밀도가 낮다

내부음극부족 및 음극면적부족

틀과 걸이 면적이 크다

리드의 접촉불량 탈막부족

리드의 전기용량부족

전기접점부족

전해액 온도가 높고 국부고열발생

합금조성의 부적합

적정시간과 전류밀도 선정

형상에 맞게 사용 및 이상전압이 안걸

리게 할 것

전류용량에 맞는 전해면적선정

리드부착개량 및 완전탈막

단면적이 큰 리드사용

접점증가

냉각 및 교반 순환을 충분하게

적절한 합금선택

내마모성 전해액 온도가 높고 전류밀도가 낮다 냉각 및 적정한 전류밀도 선택

내식성부족

전해시간이 너무 길고 전해액 농도가 높

합금조성의 부적합

전류밀도 높이고 전해시간단축 농도

적정유지

적절한 합금선택

불꽃유리산부족 전해액노화

전해액이 높고 전류밀도 불균일

산보급 및 전해액 일부교체

냉각 및 전류밀도 조정

박 리 정전이나중단 전해재생 및 가급적 전해중 중단을 피할

표면모양 알루미늄 주물 재료결함 엣칭조건 알루미늄 개선 및 주물재선택 엣칭액

선택

분취

전해액농도 용존알루미늄 증가

전해액 온도상승

수세부족

봉공액 오염

분석에 의해 조정관리

전해액 냉각 교반

수량 수세횟수 수세시간증가

봉공액 교환

- 36 -

재제조산업의 중요성과 경제적 효과 분석의 관점에서 볼 때 화석연료는 연소과정

에서 아황산가스 질소산화물 먼지 휘발성 유기화합물 먼지 등 대기오염물질과

이산화탄소와 같은 지구온난화 물질이 다량으로 발생한다 따라서 에너지 사용 감

소는 그만큼 대기질 개선에 기여를 하게 된다 에너지 소비 감소는 또한 수력과 원

자력 발전량을 감소케 함으로써 생태계 파괴와 핵폐기물 문제의 완화를 가능케 한

다 이러한 재제조의 환경개선 효과는 이를 사회적 편익으로 간주할 수 있으므로

금액으로도 환산될 수 있다 따라서 이를 고려하면 재재조의 경제적 효과는 단순히

생산요소의 절감효과만 감안하는 경우보다 훨씬 커진다 재제조산업의 경제적 및

환경적 효과는 매우 크다 더욱이 최근 들어 석유 및 기타 원자재의 공급 불안이

심화되고 있어 원자재 소비 절감의 필요성이 갈수록 증대되고 있다 뿐만 아니라

대기환경의 악화 방지에 대한 사회적요구의 증대와 매립지의 포화 등으로 인해 폐

기물 처리의 어려움이 가중되고 있어 재제조의 사회적 중요성은 대단히 커지고 있

재제조는 선진국에서도 크게 각광을 받고 있다 재제조산업은 현재 전세계적으로

사업장 수가 만개 고용규모 만명 시장규모 억 달러에 이르고 있는 것으로8 50 530

추정되고 있으며 특히 재제조가 가장 활발한 미국을 중심으로 빠른 속도로 확대되

고 있다 우리나라에서는 현재 자동차 부품과 토너 카트리지를 중심으로 재제조가

부분적으로 이루어지고 있어 그 규모는 그렇게 크지 않은 상태이다 이는 역으로

재제조산업의 활성화가 커다란 경제적 이익을 가져올 수 있음을 의미한다 따라서

재제조 산업을 정책적으로 육성할 필요성은 매우 크다

하지만 국내 토너카트리지 재제조 산업의 경우 년 일본 캐논사가 년부터 2006 2001

국내 업체를 상대로 레이져 프린터의 핵심부품인 감광드럼 드럼 의 삼각기어(OPC )

제조방식과 관련된 특허침해 소송을 제기해 지방 고법원 판결에서 승소한 상태이-

현재 국내에서 보급되고 있는 레이저 토너 카트리지와 잉크젯 잉크 카트리지는

이상 외국에서 직수입된 제품이다 지금 미국이나 유럽과 같은 선진국에서는90

전체 시장의 약 이상을 재활용 제품이 점유하고 있을 만큼 저렴한 재활용 카30

트리지의 사용은 당연한 것이다 우리나라 곳곳에 버려지고 있는 공재물질 카트리

지는 연간 만개 연간 톤 트럭 수천대분에 달하고 이렇게 폐기물로 버려300-400 8

진 각종 플라스틱 카트리지는 수백년이 지나도 썩지 않아 얼마든지 재활용이 가능

한 귀중한 자원을 낭비하며 환경오염을 가중시키고 있다 또한 국내 폐기물 관리법

에 프리터 카트리지는 지정폐기물에서 제외되어 있어 무단 폐기 방치될 가능성도

매우 크다

- 37 -

세계 다국적 기업이라는 미국의 몇몇 기업들 사이에도 재제조 붐이 일고 있다 기

존 리사이클링 방식이 폐기물 화학처리의 비용과 공해유발 억제에 따르는 막대한

재생비용이 드는 단점이 있다면 이를 원칙적으로 극복할 수 있는 대안으로 재제조

는 새로운 환경사업으로 입지를 넓혀가고 있다 현재 외국의 다국적 기업군들인 코

닥 제록스 듀폰 등은 최근 재활용 사업의 개념을 리사이클링에서 재제조로 GM

전환하고 이를 전제로 제품생산 매뉴얼을 전면 재개편하였다 대부분의 주요 부품

들을 쉽게 분해 조립하여 반영구적으로 재활용할 수 있게 획기적인 소프트웨어 시-

스템을 개발하여 활용하고 있는 것이다

프린터 토너 카트리지의 재활용은 다 마신 음료병을 수거하여 다시 음료수를 넣고

판매하는 것과 다를 게 없다 이제 우리도 재생품은 안쓴다 는 생각을 바꿔 프린 ldquo rdquo ldquo

터 값보다 카트리지 비용이 더 든다 는 문제를 재생카트리지 이용으로 경비도 줄이rdquo

고 환경을 생각하는 재활용에 관심을 가져야 할 때이다 정보통신의 혁명과 디지털

시대에 맞는 새로운 패러다임이 요구되는 지금 재제조 시스템을 구축하는 것은 녹

색경영 을 실천하는 환경중시 기업경영의 좋은 사례가 될 것이(Green Management)

다 또한 제품의 전과정에 걸친 환경영향을 파악하고 감소하기 위한 전과정평가

를 레이저 프린터 제품에 도입하여 적용함으로써(Life Cycle Assesment LCA)

보다 친환경적인 프린터가 개발될 것이다 또한 연간 억달러에 달하는 수입정품 4

토너 드럼을 재활용 토너 드럼으로 대체한다면 연간 억 천달러 수입 의존율을 3 2 (

로 낮출 경우 의 외화절약 효과가 기대된다20 )

- 38 -

제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과3333

제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행1111

드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정1 OPC1 OPC1 OPC1 OPC

레이져 프린터는 복사기의 건식 방식 원리를 이용하여 인쇄하는 프린터이다 내부

구성은 컨트롤러부 엔진부 인쇄부로 나뉘어져 있으며 컨트롤부에서는 컴퓨터로부

터 전송된 데이터를 인쇄할 페이지에 영상을 만들어 프린터 엔진부분으로 전달한

다 전달되 영상은 엔진 부분의 레이져 다이오드 회전 다면경 렌즈 프리즘장치

레이져 빔 센서 등의 장치를 거쳐 인쇄부분의 감광 드럼에 투사가 된다 다시 투사

된 영상은 감광 드럼에서 형성된 엔진 옆에 있는 용지에 옮겨서 영상을 인쇄한다

그 후에 인쇄된 용지는 고열 압착롤러에 압착되어 최종적으로 용지에 인쇄된다 레

이져 프린터는 저소음과 고품위 인쇄 다양한 서체와 고속인쇄 등의 장점을 가지고

있으며 제한된 용지사용과 유지 비용이 비싸다는 단점을 가지고 있다 그림 는 레 5

이져 프린터 카트리지의 분해도 및 주요 부품의 위치를 나타낸 것이다

그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도5555

- 39 -

레이져 프린터의 원리는 크게 단계로 크리닝 대전 노광 현상 전사 정착으로6

나눌 수 있으며 다음은 각 단계에 대한 설명이다

1 2 3

4 5 6

크리닝 이 단계는 이미지 진행의 처음 단계로 물리적 또는 전기 크리닝 진행을1

통해 새롭게 드럼에 이미지가 맺히도록 준비하는 단계OPC

대전 드럼 크리닝이 끝나면 로부터 읽혀진 정보를 레2 laser scanning unit (LSU)

이져빔을 쏘아 이미지를 드럼에 맺히도록 조건을 마련해 주거나 대전을 걸어 줌

노광 드럼 표면에 레이져빔이 전달되는 부분은 잠상이 맺히게 되며 드럼은 전3

류가 통할 수 있는 알루미늄 원통과 감광물질이 표면에 코팅되어 있으므로 빛을 받

은 부분에 이미지가 맺히게 됨 또한 드럼에 나타난 이미지 부분은 이 다음 단계에

서 토너를 끌어 당기게 됨

현상 잠상 이미지가 드럼 표면에 나타나며 현상 롤러는 토너분자를 드럼 표면4

에 전달하는 역할을 하며 닥터 블레이드는 토너량을 조절해 줌

- 40 -

전사 드럼 이미지에 토너 부분이 용지 쪽으로 전사 됨5

정착 토너가 묻은 용지가 히팅롤러와 압력롤러를 거쳐서 종이에 영구적으로 고6

착되게 함

가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도 OPC OPC OPC OPC

토너카트리지의 핵심 부품중 하나인 드럼은 표면의 마모가 증가함에 따라 드OPC

럼의 의 두께가 감소하며 피로도가 증가하는 것으로charge transport layer (CTL)

보고되고 있다 따라서 폐토너카트리지의 재제조시 이러한 관점에서의 부품에 대한

고찰이 매우 중요하게 된다

일반적으로 드럼은 의 표면전위를 갖도록 대전되며 이때 토너 입자-600 ~ -700 V

들을 밀어낸다 이는 인쇄 시 영역으로 나타나는데 이 부분을 백색전위 white

라고 불린다 그러나 대전능력이 저하되면 인쇄물의 백색부분(white potential V0)

에 불규칙적으로 토너가 유입되어 인쇄물에 그대로 전달되게 되면 이를

라고 한다 현상이 진행되면 초기 증가율 대비 증가background Background 10

될 때마다 토너 소비량도 증가되며 토너카트리지 수명을 단축시키는 원인이10

될 수 있다

자외선이 완벽하게 차단된 항온 항습 습도 이하 의 에서 특수광을 ( 36 ) Clean-room

설치하고 정전기가 방지된 상태에서 카트리지를 완전 분해한 후 마모되거나 손상

된 중요 부품들을 교체하여 특수 에 의한 재생산만이 새것을 능가하는Kow-How

품질을 가능케하는데 일부업체에서 재생한 토너카트리지는 원가만 낮춰 만들어지므

로 품질상의 문제점이 발생되어 프린터 수명을 짧게 할 수도 있다 토너는 기존에

들어있는 잔여물을 전면적으로 집진기로 세척 흡입 하여 완전 제거한 후 폐토너 카( )

트리지 및 중요부품을 교체한다

회 사용 가능하므로 상태에 따라 재활용 또는 교체한다 생산공정OPC Drum 2-3

에서 핵심인 토너가 흩어지지 않도록 마감을 하는 집진 수집된 폐토너를 전Unit

량 회수해 밀폐용기에 보관 폐기물 위탁처리업체에 처리케하는 세심한 배려도 환

경오염 방지를 위한 중요한 부분 중의 하나이다 재활용 현상기의 품질유지를 위한

승부관건은 소비자가 사용 후 폐기되는 폐현상기 폐카트리지 및 드럼 포함 수거( )

의 구축과 다양한 프린터 기종에 맞는 토너성분 분석에 달려 있다 프린터System

기종에 맞지 않는 토너카트리지나 마모성 부품이 적시에 교체되지 않을 경우에는

프린터 제품을 고장이 발생할 수 있다

- 41 -

그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정6 OPC 6 OPC 6 OPC 6 OPC

폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석2222

가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석

적외선 분광분석은 년 영국의 에 의해 개발된1800 F W Hershel dispersive IR

에 의해서 시작되었으며 최근에는spectromer FT-IR (fouirer transform infrared)

의 개발로 인해 활발한 연구가 진행되고 있다 적외선 분광분석의 원spectrometer

리는 적외선이 시료를 통과할 때 에너지가 분자간 원자내의 진동에너지와 일치하여

시료의 분자구조에 따른 특성 흡수 영역을 형성함으로서 이를 통해 정보는 얻게 된

다 적외선 분광분석은 시료의 정성 및 정량분석 물질의 구조확인 화학반응

연구 표면화학분석 등에 이용되고 있고 특히 플라스틱 물질의 정량 정성kinetics

분석 및 배향성 연구에 아주 유용하게 사용되고 있다

- 42 -

그림 은 기어부분 의 고분자를 정성분석한 의 분석결과로7 (sample2) FT-IR

2978cm-1 2920cm-1

1468cm-1 1382cm-1

1236cm-1 1087cm-1

892cm-1등의

특성 피크로 추정컨대 사용된 고분자 물질이 로 판단된다 그림poly(oxymethylene)

도 마찬가지로 의 고분자를 정성분석한 결과로2 sample3 2965cm-1

2918cm-12849cm-1

1768cm-1 1503cm-1

1219cm-1 1187cm-1

1159cm-1

1013cm-1 828cm-1

등의 특성피크가 관찰되었으며 결과적으로 polycabonate (PC)

의 특성피크로로 판단된다

나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석

열분석 이란 물질의 물리적 변수 를 온도의(thermal analysis) (physical parameter)

함수로 나타내는 분석 방법이다 즉 물질의 온도를 일정하게 변화시킴에 따라 나타

나는 열적특성 변화를 분석하는 것이다 이때 어떤 물리 변수의 변화를 볼것인가에

따라 여러 가지 방법이 존재한다 플라스틱의 열분석에는 대표적으로

와 가 이DSC(Differential scanning calorimetry) TGA(Thermo gravimetric analysis)

용된다 는 플라스틱 시료의 온도 열량변화 데이터로부터 시료의 물리적 화학 DSC

적 성질을 확인할 수 있다 또한 피크의 위치 모양 개수 등으로부터 정량적인 정

보들을 얻을 수 있으며 피크의 면적으로부터 열량변화의 정량적인 정보를 얻을 수

있다 으로부터 플라스틱 시료의 유리전이온도 결정화온도 녹는 DSC thermogram

온도 냉결정화온도 등의 정보를 확인할 수 있다 는 일정한 속도로 온도를 변 TGA

화시켰을 때 일정 시간동안에 일어난 시료 무게의 변화를 측정한다 에 의한 TGA

질량 온도 곡선은 플라스틱 시료의 열안정성 및 물질의 구성비 등을 확인할 수 있-

그림 는 의 분석결과 이다 약9 sample 2 TGA (Thermo gravimetric analysis) 30

0 부분에서 열분해가 일어나기 시작하며 344에서 중량감소 온도를 보인10

다 약 430이상이 되면 모든 고분자물질이 열분해 되는 것을 확인 할 수 있다

그림 은 의 데이터로 용융온도10 sample 2 DSC(Differential scanning calorimetry)

는 16664임을 확인하였다 는 결정성 고분자로 그래프에서 확인 sample 2 TGA

하듯이 약 300 이상의 온도에서도 분해가 되지 않는 열안정성을 보이나 약 에130

서 고분자가 녹기 시작하고 약 에서 완전하게 용융되는 것을 확인 할 수 있다170

는 약 이하에서 안정한 고분자 물성을 가지는 것을 확인하였다sample 2 130

- 43 -

그림 은 의 데이터로 초기 부터 중량감소가 일어나기 시작하며11 sample 3 TGA 430

중량감소온도는 를 보인다 정도에서 약 를 잔존율을 보인다 그10 485 540 20

림 는 의 데이터로서 는 비결정성 고분자로 에서 유리12 sample 3 DSC sample 3 119

전이 온도를 보이는 것을 확인하였다 데이터에서 확인하듯이 는 TGA sample2 400

이상의 온도에서도 분해가 되지 않는 열안정성을 보이나 데이터에 의해 이DSC 120

상의 온도에서는 고분자의 물리적 강도가 약화됨을 확인할 수 있다

- 44 -

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)

- 45 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)

- 46 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)

- 47 -

최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정3333

가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정

본 실험은 최적의 세정용매 조건을 찾기 위하여 기존의 상용용매 제품과A Benzene

용매를 이용하여 최적의 성능을 갖는 배합비를 확인하고자 하였다Toluene Xylene

표 은 상용용매 와 각 용매들의 세정속도를 나타내었다 상용용매 는 분 초의6 A A 3 30

세정속도를 보이는 것을 확인 할 수 있었다 그러나 상용용매 와 A Benzene Toluene

의 용매를 적절히 배합하면 약 분에서 분 초의 시간을 단축하는 효과를 나Xylene 1 1 20

타내었다

표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도6666

번호번호번호번호 함 량함 량함 량함 량 시 간시 간시 간시 간

1 상용용매 A 분 초3 30

2 Methylene Chloride 분이상8

3 m-Cresol 분이상8

4 Xylene 분이상8

5 Toluene 분이상8

6 Benzene 분이상8

7 상용용매 A Xylene (7030) 분 초2 30

8 상용용매 A Toluene (6040) 분 초2 40

9 상용용매 A Benzene (6040) 분 초3 20

10 상용용매 A m-Cresol (7030) 분 초3 20

11상용용매 A Xylene Toluene

(60436)분 초2 30

12상용용매 A Xylene Benzene

(60436)분 초2 40

13상용용매 A Toluene Benzene

(601624)분 초2 10

- 48 -

상용용매 는 약 초의 세정속도를 보이나 상용용매 과 자일렌의 일 때 약- A 210 A 8020

초의 세정속도를 보임150

상용용매상용용매상용용매상용용매 A XyleneA XyleneA XyleneA Xylene

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene

- 49 -

상용용매 과 의 비가 일 때 약 초의 세정속도를 보임- A Toluene 6040 140

상용용매상용용매상용용매상용용매 A TolueneA TolueneA TolueneA Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AToulene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene

- 50 -

상용용매 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- ABenzene 6040 195

상용용매상용용매상용용매상용용매 A BenzeneA BenzeneA BenzeneA Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ABenzene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene

- 51 -

상용용매 와 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- A m-Cresol 7030 200

의 함량이 증가할수록 점도의 증가로 인해 세정속도가 증가함- m-Cresol

상용용매상용용매상용용매상용용매 A m-CresolA m-CresolA m-CresolA m-Cresol

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도Am-Cresol OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC

- 52 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Toluene

함량별 세정속도는 초로 거의 일정하게 나타남- 160~170

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneToluene OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC

- 53 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장 빠- AXyleneBenzene 60436 60832 601228

른 초로 세정속도를 보임160~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC

- 54 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Toluene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장- ATolueneBenzene 601228 601624 602020

빠른 초로 세정속도를 보임130~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ATolueneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC

- 55 -

이상의 기초실험 결과로부터 폐 드럼 유기코팅층의 박리에 대한 기초자료를 확OPC

보하였다 기존의 박리액은 제푸믜 균일성 즉 품질 측면에서는 우수한 성능을 보이

고 있으나 사용시간 측면에서는 다소 미흡한 점이 있었다 따라서 본 기초실험결과

를 바탕으로 폐 드럼 유기코팅층의 박리 처리공정을 기존의 단계에서 단계OPC 5 3

로 공정을 개선함으로써 매우 향상된 생산성을 도모할 수 있었다 그림 은 기존 20

의 공정의 개념도와 개선된 공정의 개념도 및 제조된 박리조 차 를 나타낸 것(1~3 )

이다

그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진20 20 20 20

아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화4444

가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리

도금이나 아노다이징에서의 전처리는 양호한 제품이 생산 될 수 있느냐 하는 것이

관건이라고 볼 수 있다 그러므로 무엇보다도 주요한 부분이라 할 수 있다 전처리

는 기계적인 전처리와 화학적인 전처리가 있으며 다음은 화학적 처리법에 관한 주

요 내용이다

- 56 -

산세정산세정산세정산세정1)1)1)1)

가공품이나 버핑 연마를 한 제품은 기름기가 많이 남아 있기 때문에 그대로 에칭조

에 투입하면 기름기에 의한 얼룩이 생기거나 그 부분에 착색이 되지 않는 경우가

종종 있는데 이것을 제거할 목적으로 된 제품을 피막조에 전기를 통전하고Racking

부스바에 제품을 걸어주면 기름기와 이 물질이 제거되어 에칭에서 좋은 결과를 얻

을 수 있다

에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리2) ( )2) ( )2) ( )2) ( )

에칭은 알카리에칭과 산성에칭 두 가지로 대별되는데 여기서는 알카리 에칭만을 다

룬다 알카리 에칭은 일반적으로 를 사용하는데 는 알루미늄을 잘 용 NaOH NaOH

해하고 그때 발생하는 수소가스에 의한 물리적으로 흡착하고 있는 유지유를 제거하

며 표면을 아름다운 색으로 가꾼다

알카리 에칭조의 온도는 65~70 정도가 적당하며 에칭시간은 가공상태와 표면조

도 샌딩유무 등 횟수 변화에 따라 시간을 적절히 조절해야 한다 에칭시간은 약품의

농도 및 온도에 따라 탄력적으로 운용할 수 있으며 첨가제를 첨가하여 에칭면의 평활

성을 잘 조절 해 주어야 한다

중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거3) ( )3) ( )3) ( )3) ( )

에칭 후 수세를 하면 알루미늄 표면에 여러 가지 색의 재질별로 틀림 찌꺼기가 낀다( )

이것을 스머트 라고 한다 스머트는 피막이 진행되기 전에 제거되어야 하는데 이 공정

을 중화처리라 한다

에칭을 알카리 에서 했으므로 중화처리는 산성에서 해야 하는데 이때 사용하는(NaOH)

약품은 68 HNO3 질산( ) H2 물 의 비울을 로 하여 실온에서 침지해서 흔들어O ( ) 11

주면 깨끗이 제거할 수 있는데 재료에 따라 약간 차이는 있지만 계열인 경우 스커트50

를 완전히 제거하지 않으면 피막 후에도 스머트가 그대로 남아있어 스폰지나 보루로

제거해주어야 하는 번거로움이 있기 때문에 철저히 제거해야 하며 공정인Chromate

경우에 완전히 제거가 되지 않으면 좋은 제품을 얻을 수 없다

화학연마화학연마화학연마화학연마4)4)4)4)

- 57 -

화학연마란 외부의 전류를 사용하지 않고 광택연마를 행하는 방법으로 제품에 광택을

요하거나 표면에 이물질을 제거하기 위하여 행하는 공정이다 고광택을 요하는 외장재

쪽에 많이 이용되며 장비부품에서도 전체적인 흐름에 따라 변화하는 추세에 있기 때문

에 두꺼운 제품이나 얇은 제품 큰 제품과 작은 제품에 있어 연마시 항상 주의를 요하

며 적정한 온도를 유지하고 농도관리를 재질에 따라 잘 해 주어야만이 고품질을 보장

할 수 있다

액을 조정하는 방법에는 인산 황산 질산법 인산 질산법 인산 황산법 등이(1) - - (2) - (3) -

있으나 인산에 질산을 넣으며 후해가스가 많이 발생하므로 번 방법이 적당하다고 (3)

생각되며 현장에서도 인산 황산법을 선호하고 있다 액의 처리 조건 중 온도는 -

고루 사용할 수 있고 처리조 재질은 을 사용하여 보강을 충분히100~140 SUS 310L

하여 주어야 한다

전해연마전해연마전해연마전해연마5)5)5)5)

전해연마란 화학연마에서 알루미늄 표면에 광택을 내는데는 한계가 있으므로 그 이

상의 고광택을 원할 경우 행하는 공정이다 전해연마 시 제품의 표면은 어느 부분이라

도 정밀하고 세밀하게 조건이 같고 액의 온도도 균일해야 한다 또한 제품 표면에 발

생하는 기포를 제거하기 위해 강력한 에어 교반이 필요하므로 제품을 간간하게 고정해

야 한다 전해연마의 방법에는 황산인산법 광염소산초산법 진동전해연마법 등이 있

소결소결소결소결6)6)6)6)

전처리를 행함에 있어 작업자가 에칭시간과 화학연마시간을 어떻게 설정하느냐 함에

따라서 제품의 품질을 판가름 하게 된다

일반적으로 아노다이징에 사용하는 모든 설비는 최대용량의 선에서 사용하는 것 70

이 가장 바람직하다 작업을 진행함에 있어 복장은 항상 작업하기에 적합한가를 판단

하고 거추장스럽지 않은지 현재 공정에 맞는 보호구를 사용하고 있는지 본인 스스로

가 준비하고 확인해야 한다

나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화

- 58 -

황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성1)1)1)1)

경제성-

전해질로써 값싸고 공업적으로 안정하게 제조되는 황산(H2SO4유산 을 사용하는 것 전)

해조작이 다른 방법에 비해 간담함 전해 전압이 낮고 소비전력이 적게 드는 것 전해액

에 독성의 물질이 포함되어 있지 않고 의 걱정도 없기 때문에 폐액처리가 BOD COD

용이한 것등으로 가장 싸고 경제적인 양극산화 처리법으로 넓게 이용되고 있다

투명성-

얻어지는 피막은 다른 전해액에서 생성되는 피막에 비해 투명성이 높고 많은 실용합금

에 대해 무색의 피막을 형성한다 전해연마 화학연마 등의 광휘처리 후의 양극산화 피

막처리로 적당하다 또 무색의 피막은 염색 착생에도 좋다 피막의 투명도는 순도가

높은 알루미늄 일수록 양호하다 합금 원소의 는 피막의 투명도에 거의 영향이 없지 Mg

만 규소 철 망간 등은 투명도를 저하 시킨다(Si) (Fe) (Mn)

염색성-

얻어지는 피막은 활성도가 높고 염료의 흡착성이 좋기 때문에 유기 무기 염료에 의한

염색 인쇄가 용이하다

내식성 내마모성 및 경도-

내식성 내마모성이 양호하고 경도가 높은 피막을 얻을 수 있다 건축자재 공업제품 가

정용품 네임 프레이트 기계부품 장식품 등의 분야에서 요구되는 성능을 만족시켜 널-

리 이용되고 있다

피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계2)2)2)2)

표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건7777

- 59 -

표 에 표시된 수치는 어디까지나 공업적으로 유용한 피막을 얻는 범위이며 이 조건7

내에서 용도에 맞는 성능을 얻을 수 있는 처리 조건을 설정할 필요가 있다 황산 피막

은 용해성이 강한 상을 전해액으로 하기 때문에 처리 조거의 성능에의 영향은 대단히

크다 또한 각종 처리 조건이 피막과 욕 조건에 미치는 영향은 표 와 같다 2

표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향8888

경질피막법경질피막법경질피막법경질피막법2)2)2)2)

경질 양극산화 피막-

알루미늄 및 그 합금을 양극산화해서 화성한 피막은 종래 그 내식성을 이용하기도 하

고 착색 등에 의해 장식 목적에 이용하는 것이 주된 용도였다 그러나 최근에는 종래

의 양극산화 피막을 개량해 두껍고도 단단한 것을 얻을 수 있게 되었고 이미 경질 양

극산화 피막으로써 넓게 이용되며 그 우수한 특성을 발휘하고 있다

이 가볍고도 가공성이 좋은 금속과 표면에 화성되는 극히 단단한 피막과를 합쳐서 이

용하면 금후 더욱 용도를 확대할 수 있을 것으로 기대된다 규격으로는 30 이상의 피

막에 대해서도 품질이 규정되어 있지만 경질양극산화피막이라고 불려지는 것은 특별

한 규격이 있는 것은 아니고 일반적으로 표 에 표시하듯이 경도나 내마모성이 큰3 20

이상의 두꺼운 피막을 경질 양극산화 피막이라고 부르고 있다

- 60 -

표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류9999

피막 화성법피막 화성법피막 화성법피막 화성법3)3)3)3)

경질 양극산화 피막 화성법의 초기 연구는 종래 일반의 피막 화성에 사용되어온 황산

용 및 수산욕으로 실용화되어 왔다 그 후 양극산화 처리 기술의 진보와 함께 여러가

지 욕조성 및 화성 조건이 연구되어 황산용법 황산 수산혼합욕법 수산욕법 외에 각

종의 무기산 유기산 방향족설폰산 알코올 등을 혼합 또는 첨가해서 몇 가지에 방법

이 개발되었다

이들의 방법의 공통점은 종래의 아노다이징 화성 조건과 다른 필수 조건으로서 고전

류 밀도 저온 교반의 조건을 충분히 만족시키는 것이다 전류밀도를 보통 화선의 3

부로 하고 피막의 생성을 단시간에 행하여 전해액에 담겨있는 시간을 가능한 한2~5

짧게 하는 것이다 또 전해액에 의한 피막의 용해를 억제하기 위해서는 액온을 낮게 하

고 전해에 의해서 발생하는 열을 교반에 의하여 확산해 나가는 것이 중요하다 따라서

황산액과 같은 부식이 심한 전해액을 사용하는 경우에는 욕온도를 이하로 냉각해10

용해를 억제하는 것이 보통이다

황산욕에 수산을 비롯한 우기산등을 첨가하는 것도 있으며 비교적 고온에서 피막화성

이 가증하다 그러나 이들 수종의 첨가제를 가한 욕은 조성이 복잡하고 관리가 어려운

문제점이 있다 더욱 경질 아노다이징 피막을 화성하는 경우에 일반적으로 사용하고

있는 직류 대신에 트수전류파형을 적용하는 것도 피막 품질의 향상에 효과가 있다 예

를 들면 전류회복 현상을 이용한 것 주기적으로 극성을 변환시켜 부전류를 흘리면서

피막을 화성하는 전류 반전법 등이 있다

- 61 -

그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진21 ( ) 21 ( ) 21 ( ) 21 ( )

재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험5555

그림 는 드럼수명 측정 시험결과에 사용된 장비 사진이며 그림 는 조도측정에 사21 22

용된 장비의 사진이다

그림 는 조도실험결과를 나타낸 것이다 단면곡선에서 기준길이를 취하여 다24 ~ 27

섯 번째 높은 산과 다섯 번 째 깊은 골을 지나는 두 직선사이의 간격을 나타내는 점10

평균 거칠기 는Rz 10~18 값을 확인하였다 단면곡선에서 중심을 긋고 그 골에

해당하는 부분을 중심에 대해서 대칭 변환 후 구해지는 평균높이를 나타내는 중심

선 평균거치기 는 의 고른값을 확인하였다Ra 012~022

그림 은 재제조된 드럼카트리지의 성능시험 결과 값을 나타낸 것이다 그림 에30 30

서 보는 바와 같이 최종 사용가능한 용지의 장수는 약 장으로 나타났다 이12000

는 정품 토너 용량이 약 천장인것을 감안할 때 재제조시에도 사용가능한 것을 확3

인하였다

- 62 -

그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진22 22 22 22

그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진23 23 23 23

- 63 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과24 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과25 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 2

- 64 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과26 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과27 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 2

- 65 -

그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과28282828

- 66 -

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222

가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정

- 67 -

제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도4444

기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표 가중치가중치가중치가중치평가기준평가기준평가기준평가기준 평가방법평가방법평가방법평가방법

평가기관 등평가기관 등평가기관 등평가기관 등지원전지원전지원전지원전 지원후지원후지원후지원후

도금두께 20 불균일 4-6 실제품성능평가

표면조도 15 불균일15-17

실제품성능평가

감광코팅층 용해속도 30 12

mincycle

8

mincycl

e

자체평가

세정공정 최적화 모듈설계 및 구축 15 - - 현장실사

드럼 사용 수명OPC 20 -12000

pages성능평가

- 68 -

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

드럼의 감광코팅층 제거용 최적 용매 및 혼합용매의 기술지원은 생산량과 직OPC

접적으로 연관되어 있어 향후 주 삼텍의 매출신장으로 이어질 것으로 판단된다 ( )

이는 현재 비철금속의 원자재 상승으로 인해 토너 카트리지 재제조 업계의 원가인

상이 유발되고 있어 재제조된 고광택 드럼의 안정적인 공급은 재제조 업계의OPC

안정화를 이룩할 수 있음 또한 현재 전부 수입에 의존하는 알루미늄 드럼의 OPC

간접적인 수입대체효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다

- 69 -

Page 23: 아노다이징기술을이용한고광택감광드럼 재제조공정의양산화기술지원 · 과제보유번호 연구기관 2007.07.01~2008.06.30 연구사업명 부품소재전문기업기술지원사업

- 23 -

재제조 은 고장 폐기 또는 교환된 물건을 회수하여 신제품과 같(remanufacturing)

은 상태로 만들어내는 일련의 과정을 의미한다 재제조는 제품의 수명을 연장시키

는 것과 같은 효과를 가지며 그 결과 폐기됨으로 인해 그대로 손실이 되는 원재료

에너지 및 노동력 등 생산요소를 크게 절약할 수 있다

미국의 경우 재제조는 산업에 따라 상이한 명칭으로도 불리는데 자동차부품산업의

경우에는 레이져 토너 카트리지의 경우는 타이어 재제ldquorebuildingrdquo ldquorechargerrdquo

조의 경우는 로 표현되고 있으며 대신ldquoretreaderrdquo ldquoremanufacturingrdquo

이란 표현이 사용되는 경우도 있다 재제조는 비교적 최근에 등장한ldquorecoditioningrdquo

개념으로 이와 유사한 개념으로는 재활용 재사용 수리 등이 있다 이러한 개념들

은 모두 못 쓰게 된 제품을 그대로 매립 소각 등의 방법으로 완전히 폐기하지 않

고 이를 다시 이용한다는 점에서 재제조와 유사하다 그러나 재제조와 재활용 재사

용 및 수리는 가치가 새로 창출되는 과정이 크게 상이하다

재활용은 폐제품이 원재료 생산에 다시 투입되는 것으로서 주로 신문지 유리병 및

알루미늄 캔과 같은 소비재가 대상이 된다 이러한 제품들이 소비가 된 후에 폐기

물 처리 과정에서 수거를 통해 회수되어 원자재 형태로 돌아가 제품생산 과정에 원

재료로 사용되는 것이 재활용 과정이다 수리는 고장 또는 성능 저하의 원인을 찾

아내어 문제된 부품을 고치거나 또는 교체하는 것을 의미한다

이에 비해 재제조는 생산된 제품이 성능 등 상품으로서의 모든 면에 있어서 신제품

과 거의 유사한 상태가 되도록 폐제품을 완전히 분해하고 부품을 수리 또는 교체하

고 검사를 하는 과정으로서 재활용 등에 비해 훨씬 확대된 개념이다 그러나 재제

조 개념이 이렇게 명확히 사용되고 있는 것만이 아니다 우리나라에서도 일부 분야

에서는 와 재제조와 같은 개념으로 사용되고 있고 일본의 경우에도 정책적rebuild

으로는 재제조 개념이 별도로 구분되지 않고 재사용 범주의 하나로 간주되어 사용

되고 있다 따라서 재제조품은 다음과 같은 조건을 만족시키는 제품이라고 말할 수

있다

재제조 제품의 주 구성 요소는 사용되다 폐기된 제품-

폐기된 제품은 그 부품의 성능이 충분히 판별될 수 있는 수준까지 해제-

중고제품의 부품은 철저히 세척되고 먼지와 부식이 없는 상태로 수리-

분실되었거나 결함이 있거나 부서진 또는 많이 닳아버린 부품들은 모두 정상적-

으로 기능을 할 수 있는 수준으로 수리가 되거나 또는 새 부품 재제조된 부품 또

는 성능이 정상적인 충고부품으로 교체

- 24 -

재제조된 제품의 모든 기능이 정상적으로 작동할 수 있도록 필요한 경우 각 부-

품에 대해 기계가공 재감기 재마감 또는 기타 필요한 조치가 취해짐

각 부품은 다시 조립되고 동종의 신제품과 동일한 성능을 갖는지 검사-

그림 내구재의 물질 순환 고리그림 내구재의 물질 순환 고리그림 내구재의 물질 순환 고리그림 내구재의 물질 순환 고리2 2 2 2

재제조된 상품의 특성 중 가장 중요한 것은 재제조품의 성능이 신제품에 비해 뒤떨

어져서는 안된다는 것이다 이러한 특성으로 인해 선진국에서는 재제조업체가 재제

조 제품의 품질을 보증하는 경우가 일반적이다 이렇게 제조된 재제조 제품들은 재

제조산업이 가장 발달한 미국의 경우 신제품 가격이 수준에서 판매되고45-65

있다 재제조의 개념은 원재 생산에서부터 원자재 제조과정에서의 가공 사용 재사

용 재제조 재활용 및 최종적인 폐기과정을 보여주는 생산과정에서의 물질 순환과

정을 살펴보면 보다 명확히 이해할 수 있다 그림 참고 ( 1 )

나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업

프린터 생산업체에서 판매하는 원제품에 비해 저렴한 가격대의 재제조 카트리지에

대한 수요가 증가하면서 토너카트리지 재제조산업은 호황에도 불구하고 무분별한

영세업체의 난립으로 여러 가지 문제점을 발생시켰다

- 25 -

사용 후 토너카트리지 재제조산업을 활성화에서의 장점은 부품공급 부담의 일정부

분을 재제조 제품으로 대체하여 부품공급 의무부담이 완화되고 에너지 및 자원은

원제품에 비해 이상 절약이 가능하다는 것이다 현재 우리나라의 사용 후 토너80

카트리지 재제조 관련 주요 문제점으로는 대부분의 업체가 재제조에 대한 개념 인(

식 의 결여에 기인하여 단순히 사용 후 토너카트리지를 닦아서 재충진하여 재사용)

하는 것이다 또한 사용 후 카트리지의 소유권 문제 지적재산권 문제 등으로 원제

조업체와의 분쟁이 발생할 가능성 또한 매우 높다 우리나라에서 재제조와 관련된

일반 현황 및 문제점은 다음과 같다

원토너 카트리지는 년 기준 만개가 판매 재제조 토너카트리지 생산량- 2003 184

은 만개 사용134

년 기준 원토너 카트리지 공급량 대비 재제조율은 로 추정- 2003 243

토너카트리지의 재제조시 원토너 업체의 상표를 삭제하지 않으면 현행 상표법-

및 부정경쟁방지법에 저촉될 소지가 있음

토너카트리지 원제조업체에서 사용 후 카트리지의 회수에 적극적으로 참여할 경-

우 회수된 카트리지를 물질 재활용에 앞서 재제조를 우선 고려하도록 하는 제도적

장치가 필요

현행 재제조 토너카트리지의 품질평가는 전문화된 표준 및 규격이 미완의 상태-

로 재제조 토너카트리지의 품질제고를 위한 법적 제도적 장치의 마련이 필요

토너카트리지 업체의 대부분은 종업원 명 이내의 영세 소규모 업체로 그 수- 3-4

는 약 개 이상으로 추정250

참여기업의 현황 및 애로 기술참여기업의 현황 및 애로 기술참여기업의 현황 및 애로 기술참여기업의 현황 및 애로 기술3333

주 삼텍은 기존의 재제조 업체들에서 행하여지고 있는 폐 프린트 카트리지 재활용( )

기술에서 탈피하여 폐 프린트 카트리지를 완전 분리 후 각각의 부품별 회수를 통

한 재활용 기술 및 아노다이징 공정을 도입한 고광택성 감광 드럼을 생산하고 있는

재제조 부품전문기업이다 일반적으로 폐 프린터 카트리지를 이용한 재제조 산업은

카트리지의 분리 후 회수된 의 간단한 표면처리 공정을 통한 재활용 기OPC Drum

술로 이미 유럽의 여러 선진국 및 국내 일부 기업에 의해 시도되어오고 있다 하지

만 기존의 공정을 탈피하여 회수된 폐카트리지를 선별lsquo rarr 부품관리 rarr 세정 rarr 고

광택 아노다이징rarr 고순도 알루미늄 회수 표면감광코팅 감광드럼 제조 등의 각rsquorarr rarr

공정을 통하여 폐카트리지를 이용한 감광드럼을 재제조하고 있으며 이에 대한 특허출

원을 완료한 상태이다

- 26 -

그림 토너 카트리지 재제조 공정그림 토너 카트리지 재제조 공정그림 토너 카트리지 재제조 공정그림 토너 카트리지 재제조 공정3 3 3 3

폐자원을 이용한 신규시장을 형성할 수 있는 재생자원화 기술을 보유하고 있음에도 불

구하고 국내 중소기업의 여건 상 전문 인력의 부족 및 기술습득의 어려움에 기인하여

그 기술적 한계를 극복하지 못하고 있는 실정이다 따라서 현 재제조 공정의 공정 최적

화 기술 드럼의 표면코팅 층의 제거 시 사용되는 신규 화학약품의 개발 그리고 생산

성을 극대화 할 수 있는 최적공정 설계에 대한 고급 전문 인력의 현장기술지도가 절실

한 상황이다

제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표2222

기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격1111

가 기술지원의 목표가 기술지원의 목표가 기술지원의 목표가 기술지원의 목표

폐프린트 카트리를 분리 세정공정을 통하여 얻어진 고순도 알루미늄을 아노다이징 기

술을 이용하여 고광택성을 갖는 감광 드럼의 고효율 회수공정 지원 및 드럼의 표면코

팅층의 제거 시 사용되는 각종 화학약품의 최적 배합비율과 최적화 공정기술 지원

- 27 -

나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격

공정개선공정개선공정개선공정개선 0신제품

제조기술0 품질향상품질향상품질향상품질향상 0

양산화양산화양산화양산화 0 시험분석 0 시제품 제작시제품 제작시제품 제작시제품 제작 0

제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용3333

세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용1111

감광코팅층 용해를 위한 용매 개발 및 적절한 혼합용매비율에 관한 기술지원

감광코팅층은 크게 세가지- (Blocking Layer Charge Generation Layer Charge

다른 필름으로 구성되어있다 따라서 세가지 필름을 동시에 제거할Transport Layer)

수 있는 용매 혹은 혼합용매에 대한 체계적인 기술지원

폐카트리지의 분해과정에서 발생되는 부산물의 분리공정 기술지원

수거된 드럼으로부터 고광택 고순도 알루미늄을 얻기 위한 전처리 분리공정- OPC

상에서 효과적인 플라스틱 기어부분과 분리기술 지원

합리적 세정공정 설계를 통한 폐 감광 드럼의 표면처리기술 지원

고생산성 세정공정을 위한 공정개선 기술지원-

고광택 특성을 갖는 아노다이징 공정기술 지원

드럼의 재제조 공정 합리화 방안 구축 지원OPC

기타 폐자원의 재활용 공정기술 지원

드럼이외의 부산물을 이용한 재활용 기술지원- OPC

화학물질을 동반하는 공정에서의 사용자 안전을 위한 반응원리에 대한 교육

합리적 공정운용을 위한 전문가 교육

기업의 품질시스템 구축을 위한 기술자문

제품의 신뢰성 향상을 위한 합리적 공정관리 시스템 구축 방안지원

- 28 -

기술지원의 목표기술지원의 목표기술지원의 목표기술지원의 목표 기술지원의 내용기술지원의 내용기술지원의 내용기술지원의 내용 기술지원범위기술지원범위기술지원범위기술지원범위

세정공정기술 확립

감광코팅층 분석-

고효율 용매 및 최적혼합용매-

고생산성 세정공정 설계기술-

아노다이징 공정 확립

아노다이징 공정분석-

최적 아노다이징 운전 조건확립-

고성능 전해액 구성 확립-

품질 신뢰성유지 시스템 구축-

기타 폐자원 재활용 기술

플라스틱 정성분석-

플라스틱 기어부의 재활용 기술-

컴파운딩 기술-

- 29 -

제 장 국내제 장 국내제 장 국내제 장 국내2222 ㆍㆍㆍㆍ외 기술현황외 기술현황외 기술현황외 기술현황

아노다이징 처리에 있어서 황산법은 년 영국 와 에1927 C H R Gower S O O Brien

의해 특허출원된 후 발전을 거듭하여 현재 세계적으로 가장 널리 보급되어 있는 방법

이다 전해질은 황산은 저렴하고 전해조작이 다른방법에 의하여 간단하며 생성된 피

막은 다른 방법으로 얻어진 피막보다 그 투명도가 좋기 때문에 알루미늄 합금에 적합

하다 합금성분에 의한 악영향이 적으며 피막의 색상도 옥살산보다 엷어서 염색에 적

합하다 또한 인가되는 전압이 낮고 전력소비량도 적으며 약품가격이 저렴한 장점이

있다 그러나 옥살산법보다 알루미늄의 용해량이 많고 생성되는 피막의 두께는 어느

정도 한계점을 가지고 있다 황산에 의한 피막의 용해가 크기 때문에 피막이 연한 단점

이 있다 황산피막은 다공성이며 내식성 내마모성이 양호하여 건재 공업용품 주방용

품 평판 기계부품 장식품등의 분야에서 널리 이용되고 있다 피막의 두께는 통상의

전해처리온도 약 에서( 20 ) 30~40 정도 얻어진다 공업적 처리조건은 한국공업규

격 을 표 및 표 에 나타내었다 여기에서 전해액의 농도와 온도 전류밀도KSD 9531 2 3

그리고 전해시간 등은 피막의 두께 경도 내식성 다공성등과 밀접한 상관관계를 가지

고 있으며 또한 알루미늄 용존량 교반공기량등도 무시할 수 없는 인자이다

표 황산법의 양극 산화 처리 조건표 황산법의 양극 산화 처리 조건표 황산법의 양극 산화 처리 조건표 황산법의 양극 산화 처리 조건2 (KSD 9531)2 (KSD 9531)2 (KSD 9531)2 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건 허 용 치허 용 치허 용 치허 용 치

전해액 조성 황산 10 ~30 plusmn2

알루미늄 이하20gL

욕 온도 15 ~ 25 plusmn2

전류밀도 60 ~ 300A plusmn7

시 간 피막두께에 필요한 시간

욕 전압 설정전압 plusmn2V

- 30 -

표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건

전해액 조성 황산 15

알루미늄 5 gL

욕 온도 21 plusmn 1

전류밀도 130A plusmn 5

시 간분30 ~ 10 의 경우(A 6063 )

분60 ~ 18 의 경우(A 6063 )

욕 전압 16V

옥살산법은 년 일본에서 개발되었으며 옥살산 알루마이트법으로서 널리 공업적으1926

로 이용되어 왔다 한편 독일에서는 법으로 공업화되어 있다 옥살산은 고가이 Eloxal

고 교직 중첩 전원설비를 사용해야 하며 조작이 복잡하여 단위처리면적당 소비전력이

높은것 외에도 피막이 흰색을 띄게 되기 때문에 최근에는 그 신장이 둔화되고 있다 그

러나 황산피막보다 피막의 염색성은 떨어지지만 내식성 내마모성이 우수하기 때문에

일용품의 일부와 특히 외관은 문제되지 않지만 고도의 피막성능을 요하는 공업용품등

에 이용되고 있다 공업적 처리조건은 한국공업규격 을 예로 들면 표 및 표 KSD 9530 4

와 같다5

표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건 허 용 치허 용 치허 용 치허 용 치

전해액 조성 유리산 2 ~ 5 plusmn1

알루미늄 이하20gL

욕 온도 15 ~ 35 plusmn4

전류밀도

직류와 교류의 경우

교류 40 ~ 350A

교류 40 ~ 700A plusmn7

교류의 경우 80 ~ 700A

시 간 피막두께에 따른 시간

욕 전압 설정전압 plusmn15V

- 31 -

표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건

전해액 조성 유리산 3

알루미늄 5 gL

욕 온도 28 plusmn 2

전해밀도

직류와 교류의 경우

직류 130A

교류 100A

시 간분25 ~ 6 의 경우(A 1100 )

분38 ~ 9 의 경우(A 1100 )

욕 전압직류 25 V

교류 80 V

피막의 성질피막의 성질피막의 성질피막의 성질 피막의 생성피막의 생성피막의 생성피막의 생성 온도 농도의 영향온도 농도의 영향온도 농도의 영향온도 농도의 영향 조작조작조작조작 실시조건의 예실시조건의 예실시조건의 예실시조건의 예

교교교교

류류류류

법법법법

연하고 표면에 요철

이 있으며 직류법과

동일한 두께의 경우

내식성이 양호함

적음

교류전류계의 읽기

에 을 곱하면036

직류값에 해당됨

농도의 영향은 큼 간단함

40~60 V

2~3 Adm2

25~30

분5~60

직직직직

류류류류

법법법법

경도가 크나 침식에

위해 구멍이 생김많음

액온을 낮게 유지

해 주어야 하고

농도의 영향은 적

간단함

40~60 V

1~2 Adm2

18~20

분10~60

교교교교

직직직직

중중중중

첩첩첩첩

법법법법

경하고 내식성이 있

고 최상의 피막을 얻

을 수 있음

많음

단시간에 두꺼운 피

막을 얻을 수 있음

보통

복잡하고

전력 소

모 량 이

많음

DC 25~30 V

1~3 Adm2

AC 40~80 V

1~3 Adm2

20~30

분15~60

- 32 -

크롬산법은 에 의해 년 영국에서 개발되어 수상비행기용 듀랄Bengough-Stauart 1923

루민의 방식을 목적으로 사용되었다 대표적인 방법으로는 단계적인 전해전압을 상승

시키는 법과 정전압 전해에 의한 미국 표준국의 방법이 있다 피막Bengough-Stauart

의 외관은 불투명하고 암회색을 띈 에나멜색이다 표준상태에서 생성되는 피막두께는

2 ~ 5 정도이므로 내마모성은 좋지 않지만 같은 두께의 다른 피막에 비하면 내식성

은 양호하다 처리조건으로 법은 전해액은 크롬산을 함유하 Bengough-Stauart 25

며 전해온도는 40 plusmn 2 로 하고 전해전압은 에서 까지를 분간 서서히 상승 0 V 40 V 10

시켜 에서 분간 유지하고 다시 분간 까지 상승시켜 최후의 분간은40 V 20 5 50 V 5 50 V

로 유지한다 이때 전류밀도는 01 ~ 05 정도이다 정전압 크롬산법에서는A 5 ~

의 크롬산전해액을 사용하고 전압은 처리시간은 분정도이다10 40 V 30

종류종류종류종류

조건조건조건조건옥 실 산 법옥 실 산 법옥 실 산 법옥 실 산 법 황 산 법황 산 법황 산 법황 산 법 크 롬 산 법크 롬 산 법크 롬 산 법크 롬 산 법

농도H2C2O4

(1) 3~5 (2) 10H2SO4 10~20 CrO3 3

온도(1) 20~30

(2) 15~60

(1) 15~22

옥살산을 첨가하면(2)

35까지

40plusmn20

전압(1) AC 40~80 V

(2) DC 25~30 VAC 15~25V

로부터 서서히DC = 0V

상승해서 로 하고40V

최후 분간은 로 유지5 50V

전류밀도(1) AC 1~3 Adm

2

(2) DC 1~3 Adm2

05~15 Adm2

03~04 Adm2

시간 분10~60 분5~100 분60

피막두께

H2C2O4 5 30plusmn2

AC 3 Adm2

분간에 40

10~12

H2SO4 20 30plusmn5

DC 10 Adm2

분간 20

에 5~7

분간에15 3~35

특징

특히 순 에 대해서는Al

경도 내식성 등 가장

우수한 피막을 얻는다

탈지력이 좋고 저질 Al

에도 광택이 좋으며 단

점으로 전력과 약품의

소비가 많음

설비가 많이 드나 유지

가 용이하고 유지비가

적으므로 보급이 많아

지고 있다 탈지력은 작

으나 합금 및 착색용 Al

양극산화에 적합함

투랄루민계에 적합한 양

극산화법이며 내식성이

있고 회색의 무광택 피

막이며 강도가 약하다

착색에는 적합하지 않음

- 33 -

그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도44441111

- 34 -

양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책

결함항목결함항목결함항목결함항목 원 인원 인원 인원 인 대 책대 책대 책대 책

버닝

버프버닝

전해액 온도 불균일

국부적 고전류밀도

수산화 알루미늄 버닝

연마조건의 적정화

액순환 교반량증가

전해파형의 평활화 전류밀도 낮춤

수세 알루미늄처리량의 조정

숏트

제품과 리드선의 접점의 어긋

제품과 음극과의 접촉

압출후의 국부적 냉각부족

디스멋트부족

거는 방법 개선

극간거리조정 내부음극유치법 개선

균질 한 냉각( )均質

질산농도증가 중크롬산카리첨가

욕중에서 흔든다

전해부식

접점불량

사용수로부터의 염소이온흡입

용접용후락스부착

인체의 땀이나 지문부착

중금속이온 흡입

유리산부족

중첩교류분 부족 수산법에 많(

음)

접점개량

순수사용

전해전의 충분한 세정

손장갑사용

중금속용출방지

산의보충

교류분 증가시킴

색얼룩

극비 의 부적당( )極秘

극간거리의 부적당

복잡한 형상

전류분포 불균일

교반부족 불균일

전해액 온도 상승

이물 부착( )異物

전해액 잔존

합금성분( )合金成分

염색조건

접점부족

음극면적조정

음극을 이동해 본다

음극배치의 고려

랙크접점수 증가

접점위치고려

전해액 순환량증가 냉각

수세를 충분히 한다

수세를 충분히 한다

재질확인

염색욕의 농도 관리p H

적정한 접점을 취한다

무지개

접점부족

전기접점불량

전해중단

표면적과 리드선의 적정화

리드접점부의 이탈방지

교반을 약하게 한다

- 35 -

결함항목결함항목결함항목결함항목 원 인원 인원 인원 인 대 책대 책대 책대 책

표면얼룩탈지불충분

재질 열처리의 불균일

탈지를 충분히 행한다

재질 열처리를 정확하게

표면거침소재의 조성부적합

엣칭조건의 부적합조건관리를 엄중하게 행한다

수산화나트륨 엣칭액의 노화 액관리 철저

버 닝 엣칭후 수세까지의 시간이 길다 엣칭후 신속수세

그림자모양 리드선에 의한 투영흔적 리드선위치에 주의할것

봉공얼룩물건의 겹침

온도의 불균일

물건이 겹치지 않도록 한다

온도분포를 균일하게 한다

액흐름

전해액을 유출

수세부족

맞춤시 불량

충분한 수세

스팟트개량

가스포겟틀 랙크각도의 부적합

공기교반 내부음극에서의 수소발생

적당한 틀과 랙크의 거는 각도선정

가스가 유출하도록 랙크를 만드로 건

크 랙 저온전해 봉공온도 가열 기계적 충격 이상의 가열을 피한다110

제품취급주의

성능결함 및

막두께부족

전해시간 짧고 전류밀도가 낮다

내부음극부족 및 음극면적부족

틀과 걸이 면적이 크다

리드의 접촉불량 탈막부족

리드의 전기용량부족

전기접점부족

전해액 온도가 높고 국부고열발생

합금조성의 부적합

적정시간과 전류밀도 선정

형상에 맞게 사용 및 이상전압이 안걸

리게 할 것

전류용량에 맞는 전해면적선정

리드부착개량 및 완전탈막

단면적이 큰 리드사용

접점증가

냉각 및 교반 순환을 충분하게

적절한 합금선택

내마모성 전해액 온도가 높고 전류밀도가 낮다 냉각 및 적정한 전류밀도 선택

내식성부족

전해시간이 너무 길고 전해액 농도가 높

합금조성의 부적합

전류밀도 높이고 전해시간단축 농도

적정유지

적절한 합금선택

불꽃유리산부족 전해액노화

전해액이 높고 전류밀도 불균일

산보급 및 전해액 일부교체

냉각 및 전류밀도 조정

박 리 정전이나중단 전해재생 및 가급적 전해중 중단을 피할

표면모양 알루미늄 주물 재료결함 엣칭조건 알루미늄 개선 및 주물재선택 엣칭액

선택

분취

전해액농도 용존알루미늄 증가

전해액 온도상승

수세부족

봉공액 오염

분석에 의해 조정관리

전해액 냉각 교반

수량 수세횟수 수세시간증가

봉공액 교환

- 36 -

재제조산업의 중요성과 경제적 효과 분석의 관점에서 볼 때 화석연료는 연소과정

에서 아황산가스 질소산화물 먼지 휘발성 유기화합물 먼지 등 대기오염물질과

이산화탄소와 같은 지구온난화 물질이 다량으로 발생한다 따라서 에너지 사용 감

소는 그만큼 대기질 개선에 기여를 하게 된다 에너지 소비 감소는 또한 수력과 원

자력 발전량을 감소케 함으로써 생태계 파괴와 핵폐기물 문제의 완화를 가능케 한

다 이러한 재제조의 환경개선 효과는 이를 사회적 편익으로 간주할 수 있으므로

금액으로도 환산될 수 있다 따라서 이를 고려하면 재재조의 경제적 효과는 단순히

생산요소의 절감효과만 감안하는 경우보다 훨씬 커진다 재제조산업의 경제적 및

환경적 효과는 매우 크다 더욱이 최근 들어 석유 및 기타 원자재의 공급 불안이

심화되고 있어 원자재 소비 절감의 필요성이 갈수록 증대되고 있다 뿐만 아니라

대기환경의 악화 방지에 대한 사회적요구의 증대와 매립지의 포화 등으로 인해 폐

기물 처리의 어려움이 가중되고 있어 재제조의 사회적 중요성은 대단히 커지고 있

재제조는 선진국에서도 크게 각광을 받고 있다 재제조산업은 현재 전세계적으로

사업장 수가 만개 고용규모 만명 시장규모 억 달러에 이르고 있는 것으로8 50 530

추정되고 있으며 특히 재제조가 가장 활발한 미국을 중심으로 빠른 속도로 확대되

고 있다 우리나라에서는 현재 자동차 부품과 토너 카트리지를 중심으로 재제조가

부분적으로 이루어지고 있어 그 규모는 그렇게 크지 않은 상태이다 이는 역으로

재제조산업의 활성화가 커다란 경제적 이익을 가져올 수 있음을 의미한다 따라서

재제조 산업을 정책적으로 육성할 필요성은 매우 크다

하지만 국내 토너카트리지 재제조 산업의 경우 년 일본 캐논사가 년부터 2006 2001

국내 업체를 상대로 레이져 프린터의 핵심부품인 감광드럼 드럼 의 삼각기어(OPC )

제조방식과 관련된 특허침해 소송을 제기해 지방 고법원 판결에서 승소한 상태이-

현재 국내에서 보급되고 있는 레이저 토너 카트리지와 잉크젯 잉크 카트리지는

이상 외국에서 직수입된 제품이다 지금 미국이나 유럽과 같은 선진국에서는90

전체 시장의 약 이상을 재활용 제품이 점유하고 있을 만큼 저렴한 재활용 카30

트리지의 사용은 당연한 것이다 우리나라 곳곳에 버려지고 있는 공재물질 카트리

지는 연간 만개 연간 톤 트럭 수천대분에 달하고 이렇게 폐기물로 버려300-400 8

진 각종 플라스틱 카트리지는 수백년이 지나도 썩지 않아 얼마든지 재활용이 가능

한 귀중한 자원을 낭비하며 환경오염을 가중시키고 있다 또한 국내 폐기물 관리법

에 프리터 카트리지는 지정폐기물에서 제외되어 있어 무단 폐기 방치될 가능성도

매우 크다

- 37 -

세계 다국적 기업이라는 미국의 몇몇 기업들 사이에도 재제조 붐이 일고 있다 기

존 리사이클링 방식이 폐기물 화학처리의 비용과 공해유발 억제에 따르는 막대한

재생비용이 드는 단점이 있다면 이를 원칙적으로 극복할 수 있는 대안으로 재제조

는 새로운 환경사업으로 입지를 넓혀가고 있다 현재 외국의 다국적 기업군들인 코

닥 제록스 듀폰 등은 최근 재활용 사업의 개념을 리사이클링에서 재제조로 GM

전환하고 이를 전제로 제품생산 매뉴얼을 전면 재개편하였다 대부분의 주요 부품

들을 쉽게 분해 조립하여 반영구적으로 재활용할 수 있게 획기적인 소프트웨어 시-

스템을 개발하여 활용하고 있는 것이다

프린터 토너 카트리지의 재활용은 다 마신 음료병을 수거하여 다시 음료수를 넣고

판매하는 것과 다를 게 없다 이제 우리도 재생품은 안쓴다 는 생각을 바꿔 프린 ldquo rdquo ldquo

터 값보다 카트리지 비용이 더 든다 는 문제를 재생카트리지 이용으로 경비도 줄이rdquo

고 환경을 생각하는 재활용에 관심을 가져야 할 때이다 정보통신의 혁명과 디지털

시대에 맞는 새로운 패러다임이 요구되는 지금 재제조 시스템을 구축하는 것은 녹

색경영 을 실천하는 환경중시 기업경영의 좋은 사례가 될 것이(Green Management)

다 또한 제품의 전과정에 걸친 환경영향을 파악하고 감소하기 위한 전과정평가

를 레이저 프린터 제품에 도입하여 적용함으로써(Life Cycle Assesment LCA)

보다 친환경적인 프린터가 개발될 것이다 또한 연간 억달러에 달하는 수입정품 4

토너 드럼을 재활용 토너 드럼으로 대체한다면 연간 억 천달러 수입 의존율을 3 2 (

로 낮출 경우 의 외화절약 효과가 기대된다20 )

- 38 -

제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과3333

제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행1111

드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정1 OPC1 OPC1 OPC1 OPC

레이져 프린터는 복사기의 건식 방식 원리를 이용하여 인쇄하는 프린터이다 내부

구성은 컨트롤러부 엔진부 인쇄부로 나뉘어져 있으며 컨트롤부에서는 컴퓨터로부

터 전송된 데이터를 인쇄할 페이지에 영상을 만들어 프린터 엔진부분으로 전달한

다 전달되 영상은 엔진 부분의 레이져 다이오드 회전 다면경 렌즈 프리즘장치

레이져 빔 센서 등의 장치를 거쳐 인쇄부분의 감광 드럼에 투사가 된다 다시 투사

된 영상은 감광 드럼에서 형성된 엔진 옆에 있는 용지에 옮겨서 영상을 인쇄한다

그 후에 인쇄된 용지는 고열 압착롤러에 압착되어 최종적으로 용지에 인쇄된다 레

이져 프린터는 저소음과 고품위 인쇄 다양한 서체와 고속인쇄 등의 장점을 가지고

있으며 제한된 용지사용과 유지 비용이 비싸다는 단점을 가지고 있다 그림 는 레 5

이져 프린터 카트리지의 분해도 및 주요 부품의 위치를 나타낸 것이다

그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도5555

- 39 -

레이져 프린터의 원리는 크게 단계로 크리닝 대전 노광 현상 전사 정착으로6

나눌 수 있으며 다음은 각 단계에 대한 설명이다

1 2 3

4 5 6

크리닝 이 단계는 이미지 진행의 처음 단계로 물리적 또는 전기 크리닝 진행을1

통해 새롭게 드럼에 이미지가 맺히도록 준비하는 단계OPC

대전 드럼 크리닝이 끝나면 로부터 읽혀진 정보를 레2 laser scanning unit (LSU)

이져빔을 쏘아 이미지를 드럼에 맺히도록 조건을 마련해 주거나 대전을 걸어 줌

노광 드럼 표면에 레이져빔이 전달되는 부분은 잠상이 맺히게 되며 드럼은 전3

류가 통할 수 있는 알루미늄 원통과 감광물질이 표면에 코팅되어 있으므로 빛을 받

은 부분에 이미지가 맺히게 됨 또한 드럼에 나타난 이미지 부분은 이 다음 단계에

서 토너를 끌어 당기게 됨

현상 잠상 이미지가 드럼 표면에 나타나며 현상 롤러는 토너분자를 드럼 표면4

에 전달하는 역할을 하며 닥터 블레이드는 토너량을 조절해 줌

- 40 -

전사 드럼 이미지에 토너 부분이 용지 쪽으로 전사 됨5

정착 토너가 묻은 용지가 히팅롤러와 압력롤러를 거쳐서 종이에 영구적으로 고6

착되게 함

가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도 OPC OPC OPC OPC

토너카트리지의 핵심 부품중 하나인 드럼은 표면의 마모가 증가함에 따라 드OPC

럼의 의 두께가 감소하며 피로도가 증가하는 것으로charge transport layer (CTL)

보고되고 있다 따라서 폐토너카트리지의 재제조시 이러한 관점에서의 부품에 대한

고찰이 매우 중요하게 된다

일반적으로 드럼은 의 표면전위를 갖도록 대전되며 이때 토너 입자-600 ~ -700 V

들을 밀어낸다 이는 인쇄 시 영역으로 나타나는데 이 부분을 백색전위 white

라고 불린다 그러나 대전능력이 저하되면 인쇄물의 백색부분(white potential V0)

에 불규칙적으로 토너가 유입되어 인쇄물에 그대로 전달되게 되면 이를

라고 한다 현상이 진행되면 초기 증가율 대비 증가background Background 10

될 때마다 토너 소비량도 증가되며 토너카트리지 수명을 단축시키는 원인이10

될 수 있다

자외선이 완벽하게 차단된 항온 항습 습도 이하 의 에서 특수광을 ( 36 ) Clean-room

설치하고 정전기가 방지된 상태에서 카트리지를 완전 분해한 후 마모되거나 손상

된 중요 부품들을 교체하여 특수 에 의한 재생산만이 새것을 능가하는Kow-How

품질을 가능케하는데 일부업체에서 재생한 토너카트리지는 원가만 낮춰 만들어지므

로 품질상의 문제점이 발생되어 프린터 수명을 짧게 할 수도 있다 토너는 기존에

들어있는 잔여물을 전면적으로 집진기로 세척 흡입 하여 완전 제거한 후 폐토너 카( )

트리지 및 중요부품을 교체한다

회 사용 가능하므로 상태에 따라 재활용 또는 교체한다 생산공정OPC Drum 2-3

에서 핵심인 토너가 흩어지지 않도록 마감을 하는 집진 수집된 폐토너를 전Unit

량 회수해 밀폐용기에 보관 폐기물 위탁처리업체에 처리케하는 세심한 배려도 환

경오염 방지를 위한 중요한 부분 중의 하나이다 재활용 현상기의 품질유지를 위한

승부관건은 소비자가 사용 후 폐기되는 폐현상기 폐카트리지 및 드럼 포함 수거( )

의 구축과 다양한 프린터 기종에 맞는 토너성분 분석에 달려 있다 프린터System

기종에 맞지 않는 토너카트리지나 마모성 부품이 적시에 교체되지 않을 경우에는

프린터 제품을 고장이 발생할 수 있다

- 41 -

그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정6 OPC 6 OPC 6 OPC 6 OPC

폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석2222

가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석

적외선 분광분석은 년 영국의 에 의해 개발된1800 F W Hershel dispersive IR

에 의해서 시작되었으며 최근에는spectromer FT-IR (fouirer transform infrared)

의 개발로 인해 활발한 연구가 진행되고 있다 적외선 분광분석의 원spectrometer

리는 적외선이 시료를 통과할 때 에너지가 분자간 원자내의 진동에너지와 일치하여

시료의 분자구조에 따른 특성 흡수 영역을 형성함으로서 이를 통해 정보는 얻게 된

다 적외선 분광분석은 시료의 정성 및 정량분석 물질의 구조확인 화학반응

연구 표면화학분석 등에 이용되고 있고 특히 플라스틱 물질의 정량 정성kinetics

분석 및 배향성 연구에 아주 유용하게 사용되고 있다

- 42 -

그림 은 기어부분 의 고분자를 정성분석한 의 분석결과로7 (sample2) FT-IR

2978cm-1 2920cm-1

1468cm-1 1382cm-1

1236cm-1 1087cm-1

892cm-1등의

특성 피크로 추정컨대 사용된 고분자 물질이 로 판단된다 그림poly(oxymethylene)

도 마찬가지로 의 고분자를 정성분석한 결과로2 sample3 2965cm-1

2918cm-12849cm-1

1768cm-1 1503cm-1

1219cm-1 1187cm-1

1159cm-1

1013cm-1 828cm-1

등의 특성피크가 관찰되었으며 결과적으로 polycabonate (PC)

의 특성피크로로 판단된다

나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석

열분석 이란 물질의 물리적 변수 를 온도의(thermal analysis) (physical parameter)

함수로 나타내는 분석 방법이다 즉 물질의 온도를 일정하게 변화시킴에 따라 나타

나는 열적특성 변화를 분석하는 것이다 이때 어떤 물리 변수의 변화를 볼것인가에

따라 여러 가지 방법이 존재한다 플라스틱의 열분석에는 대표적으로

와 가 이DSC(Differential scanning calorimetry) TGA(Thermo gravimetric analysis)

용된다 는 플라스틱 시료의 온도 열량변화 데이터로부터 시료의 물리적 화학 DSC

적 성질을 확인할 수 있다 또한 피크의 위치 모양 개수 등으로부터 정량적인 정

보들을 얻을 수 있으며 피크의 면적으로부터 열량변화의 정량적인 정보를 얻을 수

있다 으로부터 플라스틱 시료의 유리전이온도 결정화온도 녹는 DSC thermogram

온도 냉결정화온도 등의 정보를 확인할 수 있다 는 일정한 속도로 온도를 변 TGA

화시켰을 때 일정 시간동안에 일어난 시료 무게의 변화를 측정한다 에 의한 TGA

질량 온도 곡선은 플라스틱 시료의 열안정성 및 물질의 구성비 등을 확인할 수 있-

그림 는 의 분석결과 이다 약9 sample 2 TGA (Thermo gravimetric analysis) 30

0 부분에서 열분해가 일어나기 시작하며 344에서 중량감소 온도를 보인10

다 약 430이상이 되면 모든 고분자물질이 열분해 되는 것을 확인 할 수 있다

그림 은 의 데이터로 용융온도10 sample 2 DSC(Differential scanning calorimetry)

는 16664임을 확인하였다 는 결정성 고분자로 그래프에서 확인 sample 2 TGA

하듯이 약 300 이상의 온도에서도 분해가 되지 않는 열안정성을 보이나 약 에130

서 고분자가 녹기 시작하고 약 에서 완전하게 용융되는 것을 확인 할 수 있다170

는 약 이하에서 안정한 고분자 물성을 가지는 것을 확인하였다sample 2 130

- 43 -

그림 은 의 데이터로 초기 부터 중량감소가 일어나기 시작하며11 sample 3 TGA 430

중량감소온도는 를 보인다 정도에서 약 를 잔존율을 보인다 그10 485 540 20

림 는 의 데이터로서 는 비결정성 고분자로 에서 유리12 sample 3 DSC sample 3 119

전이 온도를 보이는 것을 확인하였다 데이터에서 확인하듯이 는 TGA sample2 400

이상의 온도에서도 분해가 되지 않는 열안정성을 보이나 데이터에 의해 이DSC 120

상의 온도에서는 고분자의 물리적 강도가 약화됨을 확인할 수 있다

- 44 -

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)

- 45 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)

- 46 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)

- 47 -

최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정3333

가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정

본 실험은 최적의 세정용매 조건을 찾기 위하여 기존의 상용용매 제품과A Benzene

용매를 이용하여 최적의 성능을 갖는 배합비를 확인하고자 하였다Toluene Xylene

표 은 상용용매 와 각 용매들의 세정속도를 나타내었다 상용용매 는 분 초의6 A A 3 30

세정속도를 보이는 것을 확인 할 수 있었다 그러나 상용용매 와 A Benzene Toluene

의 용매를 적절히 배합하면 약 분에서 분 초의 시간을 단축하는 효과를 나Xylene 1 1 20

타내었다

표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도6666

번호번호번호번호 함 량함 량함 량함 량 시 간시 간시 간시 간

1 상용용매 A 분 초3 30

2 Methylene Chloride 분이상8

3 m-Cresol 분이상8

4 Xylene 분이상8

5 Toluene 분이상8

6 Benzene 분이상8

7 상용용매 A Xylene (7030) 분 초2 30

8 상용용매 A Toluene (6040) 분 초2 40

9 상용용매 A Benzene (6040) 분 초3 20

10 상용용매 A m-Cresol (7030) 분 초3 20

11상용용매 A Xylene Toluene

(60436)분 초2 30

12상용용매 A Xylene Benzene

(60436)분 초2 40

13상용용매 A Toluene Benzene

(601624)분 초2 10

- 48 -

상용용매 는 약 초의 세정속도를 보이나 상용용매 과 자일렌의 일 때 약- A 210 A 8020

초의 세정속도를 보임150

상용용매상용용매상용용매상용용매 A XyleneA XyleneA XyleneA Xylene

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene

- 49 -

상용용매 과 의 비가 일 때 약 초의 세정속도를 보임- A Toluene 6040 140

상용용매상용용매상용용매상용용매 A TolueneA TolueneA TolueneA Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AToulene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene

- 50 -

상용용매 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- ABenzene 6040 195

상용용매상용용매상용용매상용용매 A BenzeneA BenzeneA BenzeneA Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ABenzene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene

- 51 -

상용용매 와 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- A m-Cresol 7030 200

의 함량이 증가할수록 점도의 증가로 인해 세정속도가 증가함- m-Cresol

상용용매상용용매상용용매상용용매 A m-CresolA m-CresolA m-CresolA m-Cresol

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도Am-Cresol OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC

- 52 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Toluene

함량별 세정속도는 초로 거의 일정하게 나타남- 160~170

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneToluene OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC

- 53 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장 빠- AXyleneBenzene 60436 60832 601228

른 초로 세정속도를 보임160~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC

- 54 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Toluene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장- ATolueneBenzene 601228 601624 602020

빠른 초로 세정속도를 보임130~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ATolueneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC

- 55 -

이상의 기초실험 결과로부터 폐 드럼 유기코팅층의 박리에 대한 기초자료를 확OPC

보하였다 기존의 박리액은 제푸믜 균일성 즉 품질 측면에서는 우수한 성능을 보이

고 있으나 사용시간 측면에서는 다소 미흡한 점이 있었다 따라서 본 기초실험결과

를 바탕으로 폐 드럼 유기코팅층의 박리 처리공정을 기존의 단계에서 단계OPC 5 3

로 공정을 개선함으로써 매우 향상된 생산성을 도모할 수 있었다 그림 은 기존 20

의 공정의 개념도와 개선된 공정의 개념도 및 제조된 박리조 차 를 나타낸 것(1~3 )

이다

그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진20 20 20 20

아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화4444

가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리

도금이나 아노다이징에서의 전처리는 양호한 제품이 생산 될 수 있느냐 하는 것이

관건이라고 볼 수 있다 그러므로 무엇보다도 주요한 부분이라 할 수 있다 전처리

는 기계적인 전처리와 화학적인 전처리가 있으며 다음은 화학적 처리법에 관한 주

요 내용이다

- 56 -

산세정산세정산세정산세정1)1)1)1)

가공품이나 버핑 연마를 한 제품은 기름기가 많이 남아 있기 때문에 그대로 에칭조

에 투입하면 기름기에 의한 얼룩이 생기거나 그 부분에 착색이 되지 않는 경우가

종종 있는데 이것을 제거할 목적으로 된 제품을 피막조에 전기를 통전하고Racking

부스바에 제품을 걸어주면 기름기와 이 물질이 제거되어 에칭에서 좋은 결과를 얻

을 수 있다

에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리2) ( )2) ( )2) ( )2) ( )

에칭은 알카리에칭과 산성에칭 두 가지로 대별되는데 여기서는 알카리 에칭만을 다

룬다 알카리 에칭은 일반적으로 를 사용하는데 는 알루미늄을 잘 용 NaOH NaOH

해하고 그때 발생하는 수소가스에 의한 물리적으로 흡착하고 있는 유지유를 제거하

며 표면을 아름다운 색으로 가꾼다

알카리 에칭조의 온도는 65~70 정도가 적당하며 에칭시간은 가공상태와 표면조

도 샌딩유무 등 횟수 변화에 따라 시간을 적절히 조절해야 한다 에칭시간은 약품의

농도 및 온도에 따라 탄력적으로 운용할 수 있으며 첨가제를 첨가하여 에칭면의 평활

성을 잘 조절 해 주어야 한다

중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거3) ( )3) ( )3) ( )3) ( )

에칭 후 수세를 하면 알루미늄 표면에 여러 가지 색의 재질별로 틀림 찌꺼기가 낀다( )

이것을 스머트 라고 한다 스머트는 피막이 진행되기 전에 제거되어야 하는데 이 공정

을 중화처리라 한다

에칭을 알카리 에서 했으므로 중화처리는 산성에서 해야 하는데 이때 사용하는(NaOH)

약품은 68 HNO3 질산( ) H2 물 의 비울을 로 하여 실온에서 침지해서 흔들어O ( ) 11

주면 깨끗이 제거할 수 있는데 재료에 따라 약간 차이는 있지만 계열인 경우 스커트50

를 완전히 제거하지 않으면 피막 후에도 스머트가 그대로 남아있어 스폰지나 보루로

제거해주어야 하는 번거로움이 있기 때문에 철저히 제거해야 하며 공정인Chromate

경우에 완전히 제거가 되지 않으면 좋은 제품을 얻을 수 없다

화학연마화학연마화학연마화학연마4)4)4)4)

- 57 -

화학연마란 외부의 전류를 사용하지 않고 광택연마를 행하는 방법으로 제품에 광택을

요하거나 표면에 이물질을 제거하기 위하여 행하는 공정이다 고광택을 요하는 외장재

쪽에 많이 이용되며 장비부품에서도 전체적인 흐름에 따라 변화하는 추세에 있기 때문

에 두꺼운 제품이나 얇은 제품 큰 제품과 작은 제품에 있어 연마시 항상 주의를 요하

며 적정한 온도를 유지하고 농도관리를 재질에 따라 잘 해 주어야만이 고품질을 보장

할 수 있다

액을 조정하는 방법에는 인산 황산 질산법 인산 질산법 인산 황산법 등이(1) - - (2) - (3) -

있으나 인산에 질산을 넣으며 후해가스가 많이 발생하므로 번 방법이 적당하다고 (3)

생각되며 현장에서도 인산 황산법을 선호하고 있다 액의 처리 조건 중 온도는 -

고루 사용할 수 있고 처리조 재질은 을 사용하여 보강을 충분히100~140 SUS 310L

하여 주어야 한다

전해연마전해연마전해연마전해연마5)5)5)5)

전해연마란 화학연마에서 알루미늄 표면에 광택을 내는데는 한계가 있으므로 그 이

상의 고광택을 원할 경우 행하는 공정이다 전해연마 시 제품의 표면은 어느 부분이라

도 정밀하고 세밀하게 조건이 같고 액의 온도도 균일해야 한다 또한 제품 표면에 발

생하는 기포를 제거하기 위해 강력한 에어 교반이 필요하므로 제품을 간간하게 고정해

야 한다 전해연마의 방법에는 황산인산법 광염소산초산법 진동전해연마법 등이 있

소결소결소결소결6)6)6)6)

전처리를 행함에 있어 작업자가 에칭시간과 화학연마시간을 어떻게 설정하느냐 함에

따라서 제품의 품질을 판가름 하게 된다

일반적으로 아노다이징에 사용하는 모든 설비는 최대용량의 선에서 사용하는 것 70

이 가장 바람직하다 작업을 진행함에 있어 복장은 항상 작업하기에 적합한가를 판단

하고 거추장스럽지 않은지 현재 공정에 맞는 보호구를 사용하고 있는지 본인 스스로

가 준비하고 확인해야 한다

나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화

- 58 -

황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성1)1)1)1)

경제성-

전해질로써 값싸고 공업적으로 안정하게 제조되는 황산(H2SO4유산 을 사용하는 것 전)

해조작이 다른 방법에 비해 간담함 전해 전압이 낮고 소비전력이 적게 드는 것 전해액

에 독성의 물질이 포함되어 있지 않고 의 걱정도 없기 때문에 폐액처리가 BOD COD

용이한 것등으로 가장 싸고 경제적인 양극산화 처리법으로 넓게 이용되고 있다

투명성-

얻어지는 피막은 다른 전해액에서 생성되는 피막에 비해 투명성이 높고 많은 실용합금

에 대해 무색의 피막을 형성한다 전해연마 화학연마 등의 광휘처리 후의 양극산화 피

막처리로 적당하다 또 무색의 피막은 염색 착생에도 좋다 피막의 투명도는 순도가

높은 알루미늄 일수록 양호하다 합금 원소의 는 피막의 투명도에 거의 영향이 없지 Mg

만 규소 철 망간 등은 투명도를 저하 시킨다(Si) (Fe) (Mn)

염색성-

얻어지는 피막은 활성도가 높고 염료의 흡착성이 좋기 때문에 유기 무기 염료에 의한

염색 인쇄가 용이하다

내식성 내마모성 및 경도-

내식성 내마모성이 양호하고 경도가 높은 피막을 얻을 수 있다 건축자재 공업제품 가

정용품 네임 프레이트 기계부품 장식품 등의 분야에서 요구되는 성능을 만족시켜 널-

리 이용되고 있다

피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계2)2)2)2)

표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건7777

- 59 -

표 에 표시된 수치는 어디까지나 공업적으로 유용한 피막을 얻는 범위이며 이 조건7

내에서 용도에 맞는 성능을 얻을 수 있는 처리 조건을 설정할 필요가 있다 황산 피막

은 용해성이 강한 상을 전해액으로 하기 때문에 처리 조거의 성능에의 영향은 대단히

크다 또한 각종 처리 조건이 피막과 욕 조건에 미치는 영향은 표 와 같다 2

표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향8888

경질피막법경질피막법경질피막법경질피막법2)2)2)2)

경질 양극산화 피막-

알루미늄 및 그 합금을 양극산화해서 화성한 피막은 종래 그 내식성을 이용하기도 하

고 착색 등에 의해 장식 목적에 이용하는 것이 주된 용도였다 그러나 최근에는 종래

의 양극산화 피막을 개량해 두껍고도 단단한 것을 얻을 수 있게 되었고 이미 경질 양

극산화 피막으로써 넓게 이용되며 그 우수한 특성을 발휘하고 있다

이 가볍고도 가공성이 좋은 금속과 표면에 화성되는 극히 단단한 피막과를 합쳐서 이

용하면 금후 더욱 용도를 확대할 수 있을 것으로 기대된다 규격으로는 30 이상의 피

막에 대해서도 품질이 규정되어 있지만 경질양극산화피막이라고 불려지는 것은 특별

한 규격이 있는 것은 아니고 일반적으로 표 에 표시하듯이 경도나 내마모성이 큰3 20

이상의 두꺼운 피막을 경질 양극산화 피막이라고 부르고 있다

- 60 -

표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류9999

피막 화성법피막 화성법피막 화성법피막 화성법3)3)3)3)

경질 양극산화 피막 화성법의 초기 연구는 종래 일반의 피막 화성에 사용되어온 황산

용 및 수산욕으로 실용화되어 왔다 그 후 양극산화 처리 기술의 진보와 함께 여러가

지 욕조성 및 화성 조건이 연구되어 황산용법 황산 수산혼합욕법 수산욕법 외에 각

종의 무기산 유기산 방향족설폰산 알코올 등을 혼합 또는 첨가해서 몇 가지에 방법

이 개발되었다

이들의 방법의 공통점은 종래의 아노다이징 화성 조건과 다른 필수 조건으로서 고전

류 밀도 저온 교반의 조건을 충분히 만족시키는 것이다 전류밀도를 보통 화선의 3

부로 하고 피막의 생성을 단시간에 행하여 전해액에 담겨있는 시간을 가능한 한2~5

짧게 하는 것이다 또 전해액에 의한 피막의 용해를 억제하기 위해서는 액온을 낮게 하

고 전해에 의해서 발생하는 열을 교반에 의하여 확산해 나가는 것이 중요하다 따라서

황산액과 같은 부식이 심한 전해액을 사용하는 경우에는 욕온도를 이하로 냉각해10

용해를 억제하는 것이 보통이다

황산욕에 수산을 비롯한 우기산등을 첨가하는 것도 있으며 비교적 고온에서 피막화성

이 가증하다 그러나 이들 수종의 첨가제를 가한 욕은 조성이 복잡하고 관리가 어려운

문제점이 있다 더욱 경질 아노다이징 피막을 화성하는 경우에 일반적으로 사용하고

있는 직류 대신에 트수전류파형을 적용하는 것도 피막 품질의 향상에 효과가 있다 예

를 들면 전류회복 현상을 이용한 것 주기적으로 극성을 변환시켜 부전류를 흘리면서

피막을 화성하는 전류 반전법 등이 있다

- 61 -

그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진21 ( ) 21 ( ) 21 ( ) 21 ( )

재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험5555

그림 는 드럼수명 측정 시험결과에 사용된 장비 사진이며 그림 는 조도측정에 사21 22

용된 장비의 사진이다

그림 는 조도실험결과를 나타낸 것이다 단면곡선에서 기준길이를 취하여 다24 ~ 27

섯 번째 높은 산과 다섯 번 째 깊은 골을 지나는 두 직선사이의 간격을 나타내는 점10

평균 거칠기 는Rz 10~18 값을 확인하였다 단면곡선에서 중심을 긋고 그 골에

해당하는 부분을 중심에 대해서 대칭 변환 후 구해지는 평균높이를 나타내는 중심

선 평균거치기 는 의 고른값을 확인하였다Ra 012~022

그림 은 재제조된 드럼카트리지의 성능시험 결과 값을 나타낸 것이다 그림 에30 30

서 보는 바와 같이 최종 사용가능한 용지의 장수는 약 장으로 나타났다 이12000

는 정품 토너 용량이 약 천장인것을 감안할 때 재제조시에도 사용가능한 것을 확3

인하였다

- 62 -

그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진22 22 22 22

그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진23 23 23 23

- 63 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과24 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과25 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 2

- 64 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과26 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과27 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 2

- 65 -

그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과28282828

- 66 -

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222

가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정

- 67 -

제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도4444

기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표 가중치가중치가중치가중치평가기준평가기준평가기준평가기준 평가방법평가방법평가방법평가방법

평가기관 등평가기관 등평가기관 등평가기관 등지원전지원전지원전지원전 지원후지원후지원후지원후

도금두께 20 불균일 4-6 실제품성능평가

표면조도 15 불균일15-17

실제품성능평가

감광코팅층 용해속도 30 12

mincycle

8

mincycl

e

자체평가

세정공정 최적화 모듈설계 및 구축 15 - - 현장실사

드럼 사용 수명OPC 20 -12000

pages성능평가

- 68 -

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

드럼의 감광코팅층 제거용 최적 용매 및 혼합용매의 기술지원은 생산량과 직OPC

접적으로 연관되어 있어 향후 주 삼텍의 매출신장으로 이어질 것으로 판단된다 ( )

이는 현재 비철금속의 원자재 상승으로 인해 토너 카트리지 재제조 업계의 원가인

상이 유발되고 있어 재제조된 고광택 드럼의 안정적인 공급은 재제조 업계의OPC

안정화를 이룩할 수 있음 또한 현재 전부 수입에 의존하는 알루미늄 드럼의 OPC

간접적인 수입대체효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다

- 69 -

Page 24: 아노다이징기술을이용한고광택감광드럼 재제조공정의양산화기술지원 · 과제보유번호 연구기관 2007.07.01~2008.06.30 연구사업명 부품소재전문기업기술지원사업

- 24 -

재제조된 제품의 모든 기능이 정상적으로 작동할 수 있도록 필요한 경우 각 부-

품에 대해 기계가공 재감기 재마감 또는 기타 필요한 조치가 취해짐

각 부품은 다시 조립되고 동종의 신제품과 동일한 성능을 갖는지 검사-

그림 내구재의 물질 순환 고리그림 내구재의 물질 순환 고리그림 내구재의 물질 순환 고리그림 내구재의 물질 순환 고리2 2 2 2

재제조된 상품의 특성 중 가장 중요한 것은 재제조품의 성능이 신제품에 비해 뒤떨

어져서는 안된다는 것이다 이러한 특성으로 인해 선진국에서는 재제조업체가 재제

조 제품의 품질을 보증하는 경우가 일반적이다 이렇게 제조된 재제조 제품들은 재

제조산업이 가장 발달한 미국의 경우 신제품 가격이 수준에서 판매되고45-65

있다 재제조의 개념은 원재 생산에서부터 원자재 제조과정에서의 가공 사용 재사

용 재제조 재활용 및 최종적인 폐기과정을 보여주는 생산과정에서의 물질 순환과

정을 살펴보면 보다 명확히 이해할 수 있다 그림 참고 ( 1 )

나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업나 토너카트리지 재제조 산업

프린터 생산업체에서 판매하는 원제품에 비해 저렴한 가격대의 재제조 카트리지에

대한 수요가 증가하면서 토너카트리지 재제조산업은 호황에도 불구하고 무분별한

영세업체의 난립으로 여러 가지 문제점을 발생시켰다

- 25 -

사용 후 토너카트리지 재제조산업을 활성화에서의 장점은 부품공급 부담의 일정부

분을 재제조 제품으로 대체하여 부품공급 의무부담이 완화되고 에너지 및 자원은

원제품에 비해 이상 절약이 가능하다는 것이다 현재 우리나라의 사용 후 토너80

카트리지 재제조 관련 주요 문제점으로는 대부분의 업체가 재제조에 대한 개념 인(

식 의 결여에 기인하여 단순히 사용 후 토너카트리지를 닦아서 재충진하여 재사용)

하는 것이다 또한 사용 후 카트리지의 소유권 문제 지적재산권 문제 등으로 원제

조업체와의 분쟁이 발생할 가능성 또한 매우 높다 우리나라에서 재제조와 관련된

일반 현황 및 문제점은 다음과 같다

원토너 카트리지는 년 기준 만개가 판매 재제조 토너카트리지 생산량- 2003 184

은 만개 사용134

년 기준 원토너 카트리지 공급량 대비 재제조율은 로 추정- 2003 243

토너카트리지의 재제조시 원토너 업체의 상표를 삭제하지 않으면 현행 상표법-

및 부정경쟁방지법에 저촉될 소지가 있음

토너카트리지 원제조업체에서 사용 후 카트리지의 회수에 적극적으로 참여할 경-

우 회수된 카트리지를 물질 재활용에 앞서 재제조를 우선 고려하도록 하는 제도적

장치가 필요

현행 재제조 토너카트리지의 품질평가는 전문화된 표준 및 규격이 미완의 상태-

로 재제조 토너카트리지의 품질제고를 위한 법적 제도적 장치의 마련이 필요

토너카트리지 업체의 대부분은 종업원 명 이내의 영세 소규모 업체로 그 수- 3-4

는 약 개 이상으로 추정250

참여기업의 현황 및 애로 기술참여기업의 현황 및 애로 기술참여기업의 현황 및 애로 기술참여기업의 현황 및 애로 기술3333

주 삼텍은 기존의 재제조 업체들에서 행하여지고 있는 폐 프린트 카트리지 재활용( )

기술에서 탈피하여 폐 프린트 카트리지를 완전 분리 후 각각의 부품별 회수를 통

한 재활용 기술 및 아노다이징 공정을 도입한 고광택성 감광 드럼을 생산하고 있는

재제조 부품전문기업이다 일반적으로 폐 프린터 카트리지를 이용한 재제조 산업은

카트리지의 분리 후 회수된 의 간단한 표면처리 공정을 통한 재활용 기OPC Drum

술로 이미 유럽의 여러 선진국 및 국내 일부 기업에 의해 시도되어오고 있다 하지

만 기존의 공정을 탈피하여 회수된 폐카트리지를 선별lsquo rarr 부품관리 rarr 세정 rarr 고

광택 아노다이징rarr 고순도 알루미늄 회수 표면감광코팅 감광드럼 제조 등의 각rsquorarr rarr

공정을 통하여 폐카트리지를 이용한 감광드럼을 재제조하고 있으며 이에 대한 특허출

원을 완료한 상태이다

- 26 -

그림 토너 카트리지 재제조 공정그림 토너 카트리지 재제조 공정그림 토너 카트리지 재제조 공정그림 토너 카트리지 재제조 공정3 3 3 3

폐자원을 이용한 신규시장을 형성할 수 있는 재생자원화 기술을 보유하고 있음에도 불

구하고 국내 중소기업의 여건 상 전문 인력의 부족 및 기술습득의 어려움에 기인하여

그 기술적 한계를 극복하지 못하고 있는 실정이다 따라서 현 재제조 공정의 공정 최적

화 기술 드럼의 표면코팅 층의 제거 시 사용되는 신규 화학약품의 개발 그리고 생산

성을 극대화 할 수 있는 최적공정 설계에 대한 고급 전문 인력의 현장기술지도가 절실

한 상황이다

제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표2222

기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격1111

가 기술지원의 목표가 기술지원의 목표가 기술지원의 목표가 기술지원의 목표

폐프린트 카트리를 분리 세정공정을 통하여 얻어진 고순도 알루미늄을 아노다이징 기

술을 이용하여 고광택성을 갖는 감광 드럼의 고효율 회수공정 지원 및 드럼의 표면코

팅층의 제거 시 사용되는 각종 화학약품의 최적 배합비율과 최적화 공정기술 지원

- 27 -

나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격

공정개선공정개선공정개선공정개선 0신제품

제조기술0 품질향상품질향상품질향상품질향상 0

양산화양산화양산화양산화 0 시험분석 0 시제품 제작시제품 제작시제품 제작시제품 제작 0

제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용3333

세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용1111

감광코팅층 용해를 위한 용매 개발 및 적절한 혼합용매비율에 관한 기술지원

감광코팅층은 크게 세가지- (Blocking Layer Charge Generation Layer Charge

다른 필름으로 구성되어있다 따라서 세가지 필름을 동시에 제거할Transport Layer)

수 있는 용매 혹은 혼합용매에 대한 체계적인 기술지원

폐카트리지의 분해과정에서 발생되는 부산물의 분리공정 기술지원

수거된 드럼으로부터 고광택 고순도 알루미늄을 얻기 위한 전처리 분리공정- OPC

상에서 효과적인 플라스틱 기어부분과 분리기술 지원

합리적 세정공정 설계를 통한 폐 감광 드럼의 표면처리기술 지원

고생산성 세정공정을 위한 공정개선 기술지원-

고광택 특성을 갖는 아노다이징 공정기술 지원

드럼의 재제조 공정 합리화 방안 구축 지원OPC

기타 폐자원의 재활용 공정기술 지원

드럼이외의 부산물을 이용한 재활용 기술지원- OPC

화학물질을 동반하는 공정에서의 사용자 안전을 위한 반응원리에 대한 교육

합리적 공정운용을 위한 전문가 교육

기업의 품질시스템 구축을 위한 기술자문

제품의 신뢰성 향상을 위한 합리적 공정관리 시스템 구축 방안지원

- 28 -

기술지원의 목표기술지원의 목표기술지원의 목표기술지원의 목표 기술지원의 내용기술지원의 내용기술지원의 내용기술지원의 내용 기술지원범위기술지원범위기술지원범위기술지원범위

세정공정기술 확립

감광코팅층 분석-

고효율 용매 및 최적혼합용매-

고생산성 세정공정 설계기술-

아노다이징 공정 확립

아노다이징 공정분석-

최적 아노다이징 운전 조건확립-

고성능 전해액 구성 확립-

품질 신뢰성유지 시스템 구축-

기타 폐자원 재활용 기술

플라스틱 정성분석-

플라스틱 기어부의 재활용 기술-

컴파운딩 기술-

- 29 -

제 장 국내제 장 국내제 장 국내제 장 국내2222 ㆍㆍㆍㆍ외 기술현황외 기술현황외 기술현황외 기술현황

아노다이징 처리에 있어서 황산법은 년 영국 와 에1927 C H R Gower S O O Brien

의해 특허출원된 후 발전을 거듭하여 현재 세계적으로 가장 널리 보급되어 있는 방법

이다 전해질은 황산은 저렴하고 전해조작이 다른방법에 의하여 간단하며 생성된 피

막은 다른 방법으로 얻어진 피막보다 그 투명도가 좋기 때문에 알루미늄 합금에 적합

하다 합금성분에 의한 악영향이 적으며 피막의 색상도 옥살산보다 엷어서 염색에 적

합하다 또한 인가되는 전압이 낮고 전력소비량도 적으며 약품가격이 저렴한 장점이

있다 그러나 옥살산법보다 알루미늄의 용해량이 많고 생성되는 피막의 두께는 어느

정도 한계점을 가지고 있다 황산에 의한 피막의 용해가 크기 때문에 피막이 연한 단점

이 있다 황산피막은 다공성이며 내식성 내마모성이 양호하여 건재 공업용품 주방용

품 평판 기계부품 장식품등의 분야에서 널리 이용되고 있다 피막의 두께는 통상의

전해처리온도 약 에서( 20 ) 30~40 정도 얻어진다 공업적 처리조건은 한국공업규

격 을 표 및 표 에 나타내었다 여기에서 전해액의 농도와 온도 전류밀도KSD 9531 2 3

그리고 전해시간 등은 피막의 두께 경도 내식성 다공성등과 밀접한 상관관계를 가지

고 있으며 또한 알루미늄 용존량 교반공기량등도 무시할 수 없는 인자이다

표 황산법의 양극 산화 처리 조건표 황산법의 양극 산화 처리 조건표 황산법의 양극 산화 처리 조건표 황산법의 양극 산화 처리 조건2 (KSD 9531)2 (KSD 9531)2 (KSD 9531)2 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건 허 용 치허 용 치허 용 치허 용 치

전해액 조성 황산 10 ~30 plusmn2

알루미늄 이하20gL

욕 온도 15 ~ 25 plusmn2

전류밀도 60 ~ 300A plusmn7

시 간 피막두께에 필요한 시간

욕 전압 설정전압 plusmn2V

- 30 -

표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건

전해액 조성 황산 15

알루미늄 5 gL

욕 온도 21 plusmn 1

전류밀도 130A plusmn 5

시 간분30 ~ 10 의 경우(A 6063 )

분60 ~ 18 의 경우(A 6063 )

욕 전압 16V

옥살산법은 년 일본에서 개발되었으며 옥살산 알루마이트법으로서 널리 공업적으1926

로 이용되어 왔다 한편 독일에서는 법으로 공업화되어 있다 옥살산은 고가이 Eloxal

고 교직 중첩 전원설비를 사용해야 하며 조작이 복잡하여 단위처리면적당 소비전력이

높은것 외에도 피막이 흰색을 띄게 되기 때문에 최근에는 그 신장이 둔화되고 있다 그

러나 황산피막보다 피막의 염색성은 떨어지지만 내식성 내마모성이 우수하기 때문에

일용품의 일부와 특히 외관은 문제되지 않지만 고도의 피막성능을 요하는 공업용품등

에 이용되고 있다 공업적 처리조건은 한국공업규격 을 예로 들면 표 및 표 KSD 9530 4

와 같다5

표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건 허 용 치허 용 치허 용 치허 용 치

전해액 조성 유리산 2 ~ 5 plusmn1

알루미늄 이하20gL

욕 온도 15 ~ 35 plusmn4

전류밀도

직류와 교류의 경우

교류 40 ~ 350A

교류 40 ~ 700A plusmn7

교류의 경우 80 ~ 700A

시 간 피막두께에 따른 시간

욕 전압 설정전압 plusmn15V

- 31 -

표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건

전해액 조성 유리산 3

알루미늄 5 gL

욕 온도 28 plusmn 2

전해밀도

직류와 교류의 경우

직류 130A

교류 100A

시 간분25 ~ 6 의 경우(A 1100 )

분38 ~ 9 의 경우(A 1100 )

욕 전압직류 25 V

교류 80 V

피막의 성질피막의 성질피막의 성질피막의 성질 피막의 생성피막의 생성피막의 생성피막의 생성 온도 농도의 영향온도 농도의 영향온도 농도의 영향온도 농도의 영향 조작조작조작조작 실시조건의 예실시조건의 예실시조건의 예실시조건의 예

교교교교

류류류류

법법법법

연하고 표면에 요철

이 있으며 직류법과

동일한 두께의 경우

내식성이 양호함

적음

교류전류계의 읽기

에 을 곱하면036

직류값에 해당됨

농도의 영향은 큼 간단함

40~60 V

2~3 Adm2

25~30

분5~60

직직직직

류류류류

법법법법

경도가 크나 침식에

위해 구멍이 생김많음

액온을 낮게 유지

해 주어야 하고

농도의 영향은 적

간단함

40~60 V

1~2 Adm2

18~20

분10~60

교교교교

직직직직

중중중중

첩첩첩첩

법법법법

경하고 내식성이 있

고 최상의 피막을 얻

을 수 있음

많음

단시간에 두꺼운 피

막을 얻을 수 있음

보통

복잡하고

전력 소

모 량 이

많음

DC 25~30 V

1~3 Adm2

AC 40~80 V

1~3 Adm2

20~30

분15~60

- 32 -

크롬산법은 에 의해 년 영국에서 개발되어 수상비행기용 듀랄Bengough-Stauart 1923

루민의 방식을 목적으로 사용되었다 대표적인 방법으로는 단계적인 전해전압을 상승

시키는 법과 정전압 전해에 의한 미국 표준국의 방법이 있다 피막Bengough-Stauart

의 외관은 불투명하고 암회색을 띈 에나멜색이다 표준상태에서 생성되는 피막두께는

2 ~ 5 정도이므로 내마모성은 좋지 않지만 같은 두께의 다른 피막에 비하면 내식성

은 양호하다 처리조건으로 법은 전해액은 크롬산을 함유하 Bengough-Stauart 25

며 전해온도는 40 plusmn 2 로 하고 전해전압은 에서 까지를 분간 서서히 상승 0 V 40 V 10

시켜 에서 분간 유지하고 다시 분간 까지 상승시켜 최후의 분간은40 V 20 5 50 V 5 50 V

로 유지한다 이때 전류밀도는 01 ~ 05 정도이다 정전압 크롬산법에서는A 5 ~

의 크롬산전해액을 사용하고 전압은 처리시간은 분정도이다10 40 V 30

종류종류종류종류

조건조건조건조건옥 실 산 법옥 실 산 법옥 실 산 법옥 실 산 법 황 산 법황 산 법황 산 법황 산 법 크 롬 산 법크 롬 산 법크 롬 산 법크 롬 산 법

농도H2C2O4

(1) 3~5 (2) 10H2SO4 10~20 CrO3 3

온도(1) 20~30

(2) 15~60

(1) 15~22

옥살산을 첨가하면(2)

35까지

40plusmn20

전압(1) AC 40~80 V

(2) DC 25~30 VAC 15~25V

로부터 서서히DC = 0V

상승해서 로 하고40V

최후 분간은 로 유지5 50V

전류밀도(1) AC 1~3 Adm

2

(2) DC 1~3 Adm2

05~15 Adm2

03~04 Adm2

시간 분10~60 분5~100 분60

피막두께

H2C2O4 5 30plusmn2

AC 3 Adm2

분간에 40

10~12

H2SO4 20 30plusmn5

DC 10 Adm2

분간 20

에 5~7

분간에15 3~35

특징

특히 순 에 대해서는Al

경도 내식성 등 가장

우수한 피막을 얻는다

탈지력이 좋고 저질 Al

에도 광택이 좋으며 단

점으로 전력과 약품의

소비가 많음

설비가 많이 드나 유지

가 용이하고 유지비가

적으므로 보급이 많아

지고 있다 탈지력은 작

으나 합금 및 착색용 Al

양극산화에 적합함

투랄루민계에 적합한 양

극산화법이며 내식성이

있고 회색의 무광택 피

막이며 강도가 약하다

착색에는 적합하지 않음

- 33 -

그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도44441111

- 34 -

양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책

결함항목결함항목결함항목결함항목 원 인원 인원 인원 인 대 책대 책대 책대 책

버닝

버프버닝

전해액 온도 불균일

국부적 고전류밀도

수산화 알루미늄 버닝

연마조건의 적정화

액순환 교반량증가

전해파형의 평활화 전류밀도 낮춤

수세 알루미늄처리량의 조정

숏트

제품과 리드선의 접점의 어긋

제품과 음극과의 접촉

압출후의 국부적 냉각부족

디스멋트부족

거는 방법 개선

극간거리조정 내부음극유치법 개선

균질 한 냉각( )均質

질산농도증가 중크롬산카리첨가

욕중에서 흔든다

전해부식

접점불량

사용수로부터의 염소이온흡입

용접용후락스부착

인체의 땀이나 지문부착

중금속이온 흡입

유리산부족

중첩교류분 부족 수산법에 많(

음)

접점개량

순수사용

전해전의 충분한 세정

손장갑사용

중금속용출방지

산의보충

교류분 증가시킴

색얼룩

극비 의 부적당( )極秘

극간거리의 부적당

복잡한 형상

전류분포 불균일

교반부족 불균일

전해액 온도 상승

이물 부착( )異物

전해액 잔존

합금성분( )合金成分

염색조건

접점부족

음극면적조정

음극을 이동해 본다

음극배치의 고려

랙크접점수 증가

접점위치고려

전해액 순환량증가 냉각

수세를 충분히 한다

수세를 충분히 한다

재질확인

염색욕의 농도 관리p H

적정한 접점을 취한다

무지개

접점부족

전기접점불량

전해중단

표면적과 리드선의 적정화

리드접점부의 이탈방지

교반을 약하게 한다

- 35 -

결함항목결함항목결함항목결함항목 원 인원 인원 인원 인 대 책대 책대 책대 책

표면얼룩탈지불충분

재질 열처리의 불균일

탈지를 충분히 행한다

재질 열처리를 정확하게

표면거침소재의 조성부적합

엣칭조건의 부적합조건관리를 엄중하게 행한다

수산화나트륨 엣칭액의 노화 액관리 철저

버 닝 엣칭후 수세까지의 시간이 길다 엣칭후 신속수세

그림자모양 리드선에 의한 투영흔적 리드선위치에 주의할것

봉공얼룩물건의 겹침

온도의 불균일

물건이 겹치지 않도록 한다

온도분포를 균일하게 한다

액흐름

전해액을 유출

수세부족

맞춤시 불량

충분한 수세

스팟트개량

가스포겟틀 랙크각도의 부적합

공기교반 내부음극에서의 수소발생

적당한 틀과 랙크의 거는 각도선정

가스가 유출하도록 랙크를 만드로 건

크 랙 저온전해 봉공온도 가열 기계적 충격 이상의 가열을 피한다110

제품취급주의

성능결함 및

막두께부족

전해시간 짧고 전류밀도가 낮다

내부음극부족 및 음극면적부족

틀과 걸이 면적이 크다

리드의 접촉불량 탈막부족

리드의 전기용량부족

전기접점부족

전해액 온도가 높고 국부고열발생

합금조성의 부적합

적정시간과 전류밀도 선정

형상에 맞게 사용 및 이상전압이 안걸

리게 할 것

전류용량에 맞는 전해면적선정

리드부착개량 및 완전탈막

단면적이 큰 리드사용

접점증가

냉각 및 교반 순환을 충분하게

적절한 합금선택

내마모성 전해액 온도가 높고 전류밀도가 낮다 냉각 및 적정한 전류밀도 선택

내식성부족

전해시간이 너무 길고 전해액 농도가 높

합금조성의 부적합

전류밀도 높이고 전해시간단축 농도

적정유지

적절한 합금선택

불꽃유리산부족 전해액노화

전해액이 높고 전류밀도 불균일

산보급 및 전해액 일부교체

냉각 및 전류밀도 조정

박 리 정전이나중단 전해재생 및 가급적 전해중 중단을 피할

표면모양 알루미늄 주물 재료결함 엣칭조건 알루미늄 개선 및 주물재선택 엣칭액

선택

분취

전해액농도 용존알루미늄 증가

전해액 온도상승

수세부족

봉공액 오염

분석에 의해 조정관리

전해액 냉각 교반

수량 수세횟수 수세시간증가

봉공액 교환

- 36 -

재제조산업의 중요성과 경제적 효과 분석의 관점에서 볼 때 화석연료는 연소과정

에서 아황산가스 질소산화물 먼지 휘발성 유기화합물 먼지 등 대기오염물질과

이산화탄소와 같은 지구온난화 물질이 다량으로 발생한다 따라서 에너지 사용 감

소는 그만큼 대기질 개선에 기여를 하게 된다 에너지 소비 감소는 또한 수력과 원

자력 발전량을 감소케 함으로써 생태계 파괴와 핵폐기물 문제의 완화를 가능케 한

다 이러한 재제조의 환경개선 효과는 이를 사회적 편익으로 간주할 수 있으므로

금액으로도 환산될 수 있다 따라서 이를 고려하면 재재조의 경제적 효과는 단순히

생산요소의 절감효과만 감안하는 경우보다 훨씬 커진다 재제조산업의 경제적 및

환경적 효과는 매우 크다 더욱이 최근 들어 석유 및 기타 원자재의 공급 불안이

심화되고 있어 원자재 소비 절감의 필요성이 갈수록 증대되고 있다 뿐만 아니라

대기환경의 악화 방지에 대한 사회적요구의 증대와 매립지의 포화 등으로 인해 폐

기물 처리의 어려움이 가중되고 있어 재제조의 사회적 중요성은 대단히 커지고 있

재제조는 선진국에서도 크게 각광을 받고 있다 재제조산업은 현재 전세계적으로

사업장 수가 만개 고용규모 만명 시장규모 억 달러에 이르고 있는 것으로8 50 530

추정되고 있으며 특히 재제조가 가장 활발한 미국을 중심으로 빠른 속도로 확대되

고 있다 우리나라에서는 현재 자동차 부품과 토너 카트리지를 중심으로 재제조가

부분적으로 이루어지고 있어 그 규모는 그렇게 크지 않은 상태이다 이는 역으로

재제조산업의 활성화가 커다란 경제적 이익을 가져올 수 있음을 의미한다 따라서

재제조 산업을 정책적으로 육성할 필요성은 매우 크다

하지만 국내 토너카트리지 재제조 산업의 경우 년 일본 캐논사가 년부터 2006 2001

국내 업체를 상대로 레이져 프린터의 핵심부품인 감광드럼 드럼 의 삼각기어(OPC )

제조방식과 관련된 특허침해 소송을 제기해 지방 고법원 판결에서 승소한 상태이-

현재 국내에서 보급되고 있는 레이저 토너 카트리지와 잉크젯 잉크 카트리지는

이상 외국에서 직수입된 제품이다 지금 미국이나 유럽과 같은 선진국에서는90

전체 시장의 약 이상을 재활용 제품이 점유하고 있을 만큼 저렴한 재활용 카30

트리지의 사용은 당연한 것이다 우리나라 곳곳에 버려지고 있는 공재물질 카트리

지는 연간 만개 연간 톤 트럭 수천대분에 달하고 이렇게 폐기물로 버려300-400 8

진 각종 플라스틱 카트리지는 수백년이 지나도 썩지 않아 얼마든지 재활용이 가능

한 귀중한 자원을 낭비하며 환경오염을 가중시키고 있다 또한 국내 폐기물 관리법

에 프리터 카트리지는 지정폐기물에서 제외되어 있어 무단 폐기 방치될 가능성도

매우 크다

- 37 -

세계 다국적 기업이라는 미국의 몇몇 기업들 사이에도 재제조 붐이 일고 있다 기

존 리사이클링 방식이 폐기물 화학처리의 비용과 공해유발 억제에 따르는 막대한

재생비용이 드는 단점이 있다면 이를 원칙적으로 극복할 수 있는 대안으로 재제조

는 새로운 환경사업으로 입지를 넓혀가고 있다 현재 외국의 다국적 기업군들인 코

닥 제록스 듀폰 등은 최근 재활용 사업의 개념을 리사이클링에서 재제조로 GM

전환하고 이를 전제로 제품생산 매뉴얼을 전면 재개편하였다 대부분의 주요 부품

들을 쉽게 분해 조립하여 반영구적으로 재활용할 수 있게 획기적인 소프트웨어 시-

스템을 개발하여 활용하고 있는 것이다

프린터 토너 카트리지의 재활용은 다 마신 음료병을 수거하여 다시 음료수를 넣고

판매하는 것과 다를 게 없다 이제 우리도 재생품은 안쓴다 는 생각을 바꿔 프린 ldquo rdquo ldquo

터 값보다 카트리지 비용이 더 든다 는 문제를 재생카트리지 이용으로 경비도 줄이rdquo

고 환경을 생각하는 재활용에 관심을 가져야 할 때이다 정보통신의 혁명과 디지털

시대에 맞는 새로운 패러다임이 요구되는 지금 재제조 시스템을 구축하는 것은 녹

색경영 을 실천하는 환경중시 기업경영의 좋은 사례가 될 것이(Green Management)

다 또한 제품의 전과정에 걸친 환경영향을 파악하고 감소하기 위한 전과정평가

를 레이저 프린터 제품에 도입하여 적용함으로써(Life Cycle Assesment LCA)

보다 친환경적인 프린터가 개발될 것이다 또한 연간 억달러에 달하는 수입정품 4

토너 드럼을 재활용 토너 드럼으로 대체한다면 연간 억 천달러 수입 의존율을 3 2 (

로 낮출 경우 의 외화절약 효과가 기대된다20 )

- 38 -

제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과3333

제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행1111

드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정1 OPC1 OPC1 OPC1 OPC

레이져 프린터는 복사기의 건식 방식 원리를 이용하여 인쇄하는 프린터이다 내부

구성은 컨트롤러부 엔진부 인쇄부로 나뉘어져 있으며 컨트롤부에서는 컴퓨터로부

터 전송된 데이터를 인쇄할 페이지에 영상을 만들어 프린터 엔진부분으로 전달한

다 전달되 영상은 엔진 부분의 레이져 다이오드 회전 다면경 렌즈 프리즘장치

레이져 빔 센서 등의 장치를 거쳐 인쇄부분의 감광 드럼에 투사가 된다 다시 투사

된 영상은 감광 드럼에서 형성된 엔진 옆에 있는 용지에 옮겨서 영상을 인쇄한다

그 후에 인쇄된 용지는 고열 압착롤러에 압착되어 최종적으로 용지에 인쇄된다 레

이져 프린터는 저소음과 고품위 인쇄 다양한 서체와 고속인쇄 등의 장점을 가지고

있으며 제한된 용지사용과 유지 비용이 비싸다는 단점을 가지고 있다 그림 는 레 5

이져 프린터 카트리지의 분해도 및 주요 부품의 위치를 나타낸 것이다

그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도5555

- 39 -

레이져 프린터의 원리는 크게 단계로 크리닝 대전 노광 현상 전사 정착으로6

나눌 수 있으며 다음은 각 단계에 대한 설명이다

1 2 3

4 5 6

크리닝 이 단계는 이미지 진행의 처음 단계로 물리적 또는 전기 크리닝 진행을1

통해 새롭게 드럼에 이미지가 맺히도록 준비하는 단계OPC

대전 드럼 크리닝이 끝나면 로부터 읽혀진 정보를 레2 laser scanning unit (LSU)

이져빔을 쏘아 이미지를 드럼에 맺히도록 조건을 마련해 주거나 대전을 걸어 줌

노광 드럼 표면에 레이져빔이 전달되는 부분은 잠상이 맺히게 되며 드럼은 전3

류가 통할 수 있는 알루미늄 원통과 감광물질이 표면에 코팅되어 있으므로 빛을 받

은 부분에 이미지가 맺히게 됨 또한 드럼에 나타난 이미지 부분은 이 다음 단계에

서 토너를 끌어 당기게 됨

현상 잠상 이미지가 드럼 표면에 나타나며 현상 롤러는 토너분자를 드럼 표면4

에 전달하는 역할을 하며 닥터 블레이드는 토너량을 조절해 줌

- 40 -

전사 드럼 이미지에 토너 부분이 용지 쪽으로 전사 됨5

정착 토너가 묻은 용지가 히팅롤러와 압력롤러를 거쳐서 종이에 영구적으로 고6

착되게 함

가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도 OPC OPC OPC OPC

토너카트리지의 핵심 부품중 하나인 드럼은 표면의 마모가 증가함에 따라 드OPC

럼의 의 두께가 감소하며 피로도가 증가하는 것으로charge transport layer (CTL)

보고되고 있다 따라서 폐토너카트리지의 재제조시 이러한 관점에서의 부품에 대한

고찰이 매우 중요하게 된다

일반적으로 드럼은 의 표면전위를 갖도록 대전되며 이때 토너 입자-600 ~ -700 V

들을 밀어낸다 이는 인쇄 시 영역으로 나타나는데 이 부분을 백색전위 white

라고 불린다 그러나 대전능력이 저하되면 인쇄물의 백색부분(white potential V0)

에 불규칙적으로 토너가 유입되어 인쇄물에 그대로 전달되게 되면 이를

라고 한다 현상이 진행되면 초기 증가율 대비 증가background Background 10

될 때마다 토너 소비량도 증가되며 토너카트리지 수명을 단축시키는 원인이10

될 수 있다

자외선이 완벽하게 차단된 항온 항습 습도 이하 의 에서 특수광을 ( 36 ) Clean-room

설치하고 정전기가 방지된 상태에서 카트리지를 완전 분해한 후 마모되거나 손상

된 중요 부품들을 교체하여 특수 에 의한 재생산만이 새것을 능가하는Kow-How

품질을 가능케하는데 일부업체에서 재생한 토너카트리지는 원가만 낮춰 만들어지므

로 품질상의 문제점이 발생되어 프린터 수명을 짧게 할 수도 있다 토너는 기존에

들어있는 잔여물을 전면적으로 집진기로 세척 흡입 하여 완전 제거한 후 폐토너 카( )

트리지 및 중요부품을 교체한다

회 사용 가능하므로 상태에 따라 재활용 또는 교체한다 생산공정OPC Drum 2-3

에서 핵심인 토너가 흩어지지 않도록 마감을 하는 집진 수집된 폐토너를 전Unit

량 회수해 밀폐용기에 보관 폐기물 위탁처리업체에 처리케하는 세심한 배려도 환

경오염 방지를 위한 중요한 부분 중의 하나이다 재활용 현상기의 품질유지를 위한

승부관건은 소비자가 사용 후 폐기되는 폐현상기 폐카트리지 및 드럼 포함 수거( )

의 구축과 다양한 프린터 기종에 맞는 토너성분 분석에 달려 있다 프린터System

기종에 맞지 않는 토너카트리지나 마모성 부품이 적시에 교체되지 않을 경우에는

프린터 제품을 고장이 발생할 수 있다

- 41 -

그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정6 OPC 6 OPC 6 OPC 6 OPC

폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석2222

가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석

적외선 분광분석은 년 영국의 에 의해 개발된1800 F W Hershel dispersive IR

에 의해서 시작되었으며 최근에는spectromer FT-IR (fouirer transform infrared)

의 개발로 인해 활발한 연구가 진행되고 있다 적외선 분광분석의 원spectrometer

리는 적외선이 시료를 통과할 때 에너지가 분자간 원자내의 진동에너지와 일치하여

시료의 분자구조에 따른 특성 흡수 영역을 형성함으로서 이를 통해 정보는 얻게 된

다 적외선 분광분석은 시료의 정성 및 정량분석 물질의 구조확인 화학반응

연구 표면화학분석 등에 이용되고 있고 특히 플라스틱 물질의 정량 정성kinetics

분석 및 배향성 연구에 아주 유용하게 사용되고 있다

- 42 -

그림 은 기어부분 의 고분자를 정성분석한 의 분석결과로7 (sample2) FT-IR

2978cm-1 2920cm-1

1468cm-1 1382cm-1

1236cm-1 1087cm-1

892cm-1등의

특성 피크로 추정컨대 사용된 고분자 물질이 로 판단된다 그림poly(oxymethylene)

도 마찬가지로 의 고분자를 정성분석한 결과로2 sample3 2965cm-1

2918cm-12849cm-1

1768cm-1 1503cm-1

1219cm-1 1187cm-1

1159cm-1

1013cm-1 828cm-1

등의 특성피크가 관찰되었으며 결과적으로 polycabonate (PC)

의 특성피크로로 판단된다

나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석

열분석 이란 물질의 물리적 변수 를 온도의(thermal analysis) (physical parameter)

함수로 나타내는 분석 방법이다 즉 물질의 온도를 일정하게 변화시킴에 따라 나타

나는 열적특성 변화를 분석하는 것이다 이때 어떤 물리 변수의 변화를 볼것인가에

따라 여러 가지 방법이 존재한다 플라스틱의 열분석에는 대표적으로

와 가 이DSC(Differential scanning calorimetry) TGA(Thermo gravimetric analysis)

용된다 는 플라스틱 시료의 온도 열량변화 데이터로부터 시료의 물리적 화학 DSC

적 성질을 확인할 수 있다 또한 피크의 위치 모양 개수 등으로부터 정량적인 정

보들을 얻을 수 있으며 피크의 면적으로부터 열량변화의 정량적인 정보를 얻을 수

있다 으로부터 플라스틱 시료의 유리전이온도 결정화온도 녹는 DSC thermogram

온도 냉결정화온도 등의 정보를 확인할 수 있다 는 일정한 속도로 온도를 변 TGA

화시켰을 때 일정 시간동안에 일어난 시료 무게의 변화를 측정한다 에 의한 TGA

질량 온도 곡선은 플라스틱 시료의 열안정성 및 물질의 구성비 등을 확인할 수 있-

그림 는 의 분석결과 이다 약9 sample 2 TGA (Thermo gravimetric analysis) 30

0 부분에서 열분해가 일어나기 시작하며 344에서 중량감소 온도를 보인10

다 약 430이상이 되면 모든 고분자물질이 열분해 되는 것을 확인 할 수 있다

그림 은 의 데이터로 용융온도10 sample 2 DSC(Differential scanning calorimetry)

는 16664임을 확인하였다 는 결정성 고분자로 그래프에서 확인 sample 2 TGA

하듯이 약 300 이상의 온도에서도 분해가 되지 않는 열안정성을 보이나 약 에130

서 고분자가 녹기 시작하고 약 에서 완전하게 용융되는 것을 확인 할 수 있다170

는 약 이하에서 안정한 고분자 물성을 가지는 것을 확인하였다sample 2 130

- 43 -

그림 은 의 데이터로 초기 부터 중량감소가 일어나기 시작하며11 sample 3 TGA 430

중량감소온도는 를 보인다 정도에서 약 를 잔존율을 보인다 그10 485 540 20

림 는 의 데이터로서 는 비결정성 고분자로 에서 유리12 sample 3 DSC sample 3 119

전이 온도를 보이는 것을 확인하였다 데이터에서 확인하듯이 는 TGA sample2 400

이상의 온도에서도 분해가 되지 않는 열안정성을 보이나 데이터에 의해 이DSC 120

상의 온도에서는 고분자의 물리적 강도가 약화됨을 확인할 수 있다

- 44 -

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)

- 45 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)

- 46 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)

- 47 -

최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정3333

가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정

본 실험은 최적의 세정용매 조건을 찾기 위하여 기존의 상용용매 제품과A Benzene

용매를 이용하여 최적의 성능을 갖는 배합비를 확인하고자 하였다Toluene Xylene

표 은 상용용매 와 각 용매들의 세정속도를 나타내었다 상용용매 는 분 초의6 A A 3 30

세정속도를 보이는 것을 확인 할 수 있었다 그러나 상용용매 와 A Benzene Toluene

의 용매를 적절히 배합하면 약 분에서 분 초의 시간을 단축하는 효과를 나Xylene 1 1 20

타내었다

표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도6666

번호번호번호번호 함 량함 량함 량함 량 시 간시 간시 간시 간

1 상용용매 A 분 초3 30

2 Methylene Chloride 분이상8

3 m-Cresol 분이상8

4 Xylene 분이상8

5 Toluene 분이상8

6 Benzene 분이상8

7 상용용매 A Xylene (7030) 분 초2 30

8 상용용매 A Toluene (6040) 분 초2 40

9 상용용매 A Benzene (6040) 분 초3 20

10 상용용매 A m-Cresol (7030) 분 초3 20

11상용용매 A Xylene Toluene

(60436)분 초2 30

12상용용매 A Xylene Benzene

(60436)분 초2 40

13상용용매 A Toluene Benzene

(601624)분 초2 10

- 48 -

상용용매 는 약 초의 세정속도를 보이나 상용용매 과 자일렌의 일 때 약- A 210 A 8020

초의 세정속도를 보임150

상용용매상용용매상용용매상용용매 A XyleneA XyleneA XyleneA Xylene

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene

- 49 -

상용용매 과 의 비가 일 때 약 초의 세정속도를 보임- A Toluene 6040 140

상용용매상용용매상용용매상용용매 A TolueneA TolueneA TolueneA Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AToulene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene

- 50 -

상용용매 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- ABenzene 6040 195

상용용매상용용매상용용매상용용매 A BenzeneA BenzeneA BenzeneA Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ABenzene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene

- 51 -

상용용매 와 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- A m-Cresol 7030 200

의 함량이 증가할수록 점도의 증가로 인해 세정속도가 증가함- m-Cresol

상용용매상용용매상용용매상용용매 A m-CresolA m-CresolA m-CresolA m-Cresol

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도Am-Cresol OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC

- 52 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Toluene

함량별 세정속도는 초로 거의 일정하게 나타남- 160~170

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneToluene OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC

- 53 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장 빠- AXyleneBenzene 60436 60832 601228

른 초로 세정속도를 보임160~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC

- 54 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Toluene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장- ATolueneBenzene 601228 601624 602020

빠른 초로 세정속도를 보임130~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ATolueneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC

- 55 -

이상의 기초실험 결과로부터 폐 드럼 유기코팅층의 박리에 대한 기초자료를 확OPC

보하였다 기존의 박리액은 제푸믜 균일성 즉 품질 측면에서는 우수한 성능을 보이

고 있으나 사용시간 측면에서는 다소 미흡한 점이 있었다 따라서 본 기초실험결과

를 바탕으로 폐 드럼 유기코팅층의 박리 처리공정을 기존의 단계에서 단계OPC 5 3

로 공정을 개선함으로써 매우 향상된 생산성을 도모할 수 있었다 그림 은 기존 20

의 공정의 개념도와 개선된 공정의 개념도 및 제조된 박리조 차 를 나타낸 것(1~3 )

이다

그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진20 20 20 20

아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화4444

가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리

도금이나 아노다이징에서의 전처리는 양호한 제품이 생산 될 수 있느냐 하는 것이

관건이라고 볼 수 있다 그러므로 무엇보다도 주요한 부분이라 할 수 있다 전처리

는 기계적인 전처리와 화학적인 전처리가 있으며 다음은 화학적 처리법에 관한 주

요 내용이다

- 56 -

산세정산세정산세정산세정1)1)1)1)

가공품이나 버핑 연마를 한 제품은 기름기가 많이 남아 있기 때문에 그대로 에칭조

에 투입하면 기름기에 의한 얼룩이 생기거나 그 부분에 착색이 되지 않는 경우가

종종 있는데 이것을 제거할 목적으로 된 제품을 피막조에 전기를 통전하고Racking

부스바에 제품을 걸어주면 기름기와 이 물질이 제거되어 에칭에서 좋은 결과를 얻

을 수 있다

에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리2) ( )2) ( )2) ( )2) ( )

에칭은 알카리에칭과 산성에칭 두 가지로 대별되는데 여기서는 알카리 에칭만을 다

룬다 알카리 에칭은 일반적으로 를 사용하는데 는 알루미늄을 잘 용 NaOH NaOH

해하고 그때 발생하는 수소가스에 의한 물리적으로 흡착하고 있는 유지유를 제거하

며 표면을 아름다운 색으로 가꾼다

알카리 에칭조의 온도는 65~70 정도가 적당하며 에칭시간은 가공상태와 표면조

도 샌딩유무 등 횟수 변화에 따라 시간을 적절히 조절해야 한다 에칭시간은 약품의

농도 및 온도에 따라 탄력적으로 운용할 수 있으며 첨가제를 첨가하여 에칭면의 평활

성을 잘 조절 해 주어야 한다

중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거3) ( )3) ( )3) ( )3) ( )

에칭 후 수세를 하면 알루미늄 표면에 여러 가지 색의 재질별로 틀림 찌꺼기가 낀다( )

이것을 스머트 라고 한다 스머트는 피막이 진행되기 전에 제거되어야 하는데 이 공정

을 중화처리라 한다

에칭을 알카리 에서 했으므로 중화처리는 산성에서 해야 하는데 이때 사용하는(NaOH)

약품은 68 HNO3 질산( ) H2 물 의 비울을 로 하여 실온에서 침지해서 흔들어O ( ) 11

주면 깨끗이 제거할 수 있는데 재료에 따라 약간 차이는 있지만 계열인 경우 스커트50

를 완전히 제거하지 않으면 피막 후에도 스머트가 그대로 남아있어 스폰지나 보루로

제거해주어야 하는 번거로움이 있기 때문에 철저히 제거해야 하며 공정인Chromate

경우에 완전히 제거가 되지 않으면 좋은 제품을 얻을 수 없다

화학연마화학연마화학연마화학연마4)4)4)4)

- 57 -

화학연마란 외부의 전류를 사용하지 않고 광택연마를 행하는 방법으로 제품에 광택을

요하거나 표면에 이물질을 제거하기 위하여 행하는 공정이다 고광택을 요하는 외장재

쪽에 많이 이용되며 장비부품에서도 전체적인 흐름에 따라 변화하는 추세에 있기 때문

에 두꺼운 제품이나 얇은 제품 큰 제품과 작은 제품에 있어 연마시 항상 주의를 요하

며 적정한 온도를 유지하고 농도관리를 재질에 따라 잘 해 주어야만이 고품질을 보장

할 수 있다

액을 조정하는 방법에는 인산 황산 질산법 인산 질산법 인산 황산법 등이(1) - - (2) - (3) -

있으나 인산에 질산을 넣으며 후해가스가 많이 발생하므로 번 방법이 적당하다고 (3)

생각되며 현장에서도 인산 황산법을 선호하고 있다 액의 처리 조건 중 온도는 -

고루 사용할 수 있고 처리조 재질은 을 사용하여 보강을 충분히100~140 SUS 310L

하여 주어야 한다

전해연마전해연마전해연마전해연마5)5)5)5)

전해연마란 화학연마에서 알루미늄 표면에 광택을 내는데는 한계가 있으므로 그 이

상의 고광택을 원할 경우 행하는 공정이다 전해연마 시 제품의 표면은 어느 부분이라

도 정밀하고 세밀하게 조건이 같고 액의 온도도 균일해야 한다 또한 제품 표면에 발

생하는 기포를 제거하기 위해 강력한 에어 교반이 필요하므로 제품을 간간하게 고정해

야 한다 전해연마의 방법에는 황산인산법 광염소산초산법 진동전해연마법 등이 있

소결소결소결소결6)6)6)6)

전처리를 행함에 있어 작업자가 에칭시간과 화학연마시간을 어떻게 설정하느냐 함에

따라서 제품의 품질을 판가름 하게 된다

일반적으로 아노다이징에 사용하는 모든 설비는 최대용량의 선에서 사용하는 것 70

이 가장 바람직하다 작업을 진행함에 있어 복장은 항상 작업하기에 적합한가를 판단

하고 거추장스럽지 않은지 현재 공정에 맞는 보호구를 사용하고 있는지 본인 스스로

가 준비하고 확인해야 한다

나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화

- 58 -

황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성1)1)1)1)

경제성-

전해질로써 값싸고 공업적으로 안정하게 제조되는 황산(H2SO4유산 을 사용하는 것 전)

해조작이 다른 방법에 비해 간담함 전해 전압이 낮고 소비전력이 적게 드는 것 전해액

에 독성의 물질이 포함되어 있지 않고 의 걱정도 없기 때문에 폐액처리가 BOD COD

용이한 것등으로 가장 싸고 경제적인 양극산화 처리법으로 넓게 이용되고 있다

투명성-

얻어지는 피막은 다른 전해액에서 생성되는 피막에 비해 투명성이 높고 많은 실용합금

에 대해 무색의 피막을 형성한다 전해연마 화학연마 등의 광휘처리 후의 양극산화 피

막처리로 적당하다 또 무색의 피막은 염색 착생에도 좋다 피막의 투명도는 순도가

높은 알루미늄 일수록 양호하다 합금 원소의 는 피막의 투명도에 거의 영향이 없지 Mg

만 규소 철 망간 등은 투명도를 저하 시킨다(Si) (Fe) (Mn)

염색성-

얻어지는 피막은 활성도가 높고 염료의 흡착성이 좋기 때문에 유기 무기 염료에 의한

염색 인쇄가 용이하다

내식성 내마모성 및 경도-

내식성 내마모성이 양호하고 경도가 높은 피막을 얻을 수 있다 건축자재 공업제품 가

정용품 네임 프레이트 기계부품 장식품 등의 분야에서 요구되는 성능을 만족시켜 널-

리 이용되고 있다

피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계2)2)2)2)

표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건7777

- 59 -

표 에 표시된 수치는 어디까지나 공업적으로 유용한 피막을 얻는 범위이며 이 조건7

내에서 용도에 맞는 성능을 얻을 수 있는 처리 조건을 설정할 필요가 있다 황산 피막

은 용해성이 강한 상을 전해액으로 하기 때문에 처리 조거의 성능에의 영향은 대단히

크다 또한 각종 처리 조건이 피막과 욕 조건에 미치는 영향은 표 와 같다 2

표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향8888

경질피막법경질피막법경질피막법경질피막법2)2)2)2)

경질 양극산화 피막-

알루미늄 및 그 합금을 양극산화해서 화성한 피막은 종래 그 내식성을 이용하기도 하

고 착색 등에 의해 장식 목적에 이용하는 것이 주된 용도였다 그러나 최근에는 종래

의 양극산화 피막을 개량해 두껍고도 단단한 것을 얻을 수 있게 되었고 이미 경질 양

극산화 피막으로써 넓게 이용되며 그 우수한 특성을 발휘하고 있다

이 가볍고도 가공성이 좋은 금속과 표면에 화성되는 극히 단단한 피막과를 합쳐서 이

용하면 금후 더욱 용도를 확대할 수 있을 것으로 기대된다 규격으로는 30 이상의 피

막에 대해서도 품질이 규정되어 있지만 경질양극산화피막이라고 불려지는 것은 특별

한 규격이 있는 것은 아니고 일반적으로 표 에 표시하듯이 경도나 내마모성이 큰3 20

이상의 두꺼운 피막을 경질 양극산화 피막이라고 부르고 있다

- 60 -

표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류9999

피막 화성법피막 화성법피막 화성법피막 화성법3)3)3)3)

경질 양극산화 피막 화성법의 초기 연구는 종래 일반의 피막 화성에 사용되어온 황산

용 및 수산욕으로 실용화되어 왔다 그 후 양극산화 처리 기술의 진보와 함께 여러가

지 욕조성 및 화성 조건이 연구되어 황산용법 황산 수산혼합욕법 수산욕법 외에 각

종의 무기산 유기산 방향족설폰산 알코올 등을 혼합 또는 첨가해서 몇 가지에 방법

이 개발되었다

이들의 방법의 공통점은 종래의 아노다이징 화성 조건과 다른 필수 조건으로서 고전

류 밀도 저온 교반의 조건을 충분히 만족시키는 것이다 전류밀도를 보통 화선의 3

부로 하고 피막의 생성을 단시간에 행하여 전해액에 담겨있는 시간을 가능한 한2~5

짧게 하는 것이다 또 전해액에 의한 피막의 용해를 억제하기 위해서는 액온을 낮게 하

고 전해에 의해서 발생하는 열을 교반에 의하여 확산해 나가는 것이 중요하다 따라서

황산액과 같은 부식이 심한 전해액을 사용하는 경우에는 욕온도를 이하로 냉각해10

용해를 억제하는 것이 보통이다

황산욕에 수산을 비롯한 우기산등을 첨가하는 것도 있으며 비교적 고온에서 피막화성

이 가증하다 그러나 이들 수종의 첨가제를 가한 욕은 조성이 복잡하고 관리가 어려운

문제점이 있다 더욱 경질 아노다이징 피막을 화성하는 경우에 일반적으로 사용하고

있는 직류 대신에 트수전류파형을 적용하는 것도 피막 품질의 향상에 효과가 있다 예

를 들면 전류회복 현상을 이용한 것 주기적으로 극성을 변환시켜 부전류를 흘리면서

피막을 화성하는 전류 반전법 등이 있다

- 61 -

그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진21 ( ) 21 ( ) 21 ( ) 21 ( )

재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험5555

그림 는 드럼수명 측정 시험결과에 사용된 장비 사진이며 그림 는 조도측정에 사21 22

용된 장비의 사진이다

그림 는 조도실험결과를 나타낸 것이다 단면곡선에서 기준길이를 취하여 다24 ~ 27

섯 번째 높은 산과 다섯 번 째 깊은 골을 지나는 두 직선사이의 간격을 나타내는 점10

평균 거칠기 는Rz 10~18 값을 확인하였다 단면곡선에서 중심을 긋고 그 골에

해당하는 부분을 중심에 대해서 대칭 변환 후 구해지는 평균높이를 나타내는 중심

선 평균거치기 는 의 고른값을 확인하였다Ra 012~022

그림 은 재제조된 드럼카트리지의 성능시험 결과 값을 나타낸 것이다 그림 에30 30

서 보는 바와 같이 최종 사용가능한 용지의 장수는 약 장으로 나타났다 이12000

는 정품 토너 용량이 약 천장인것을 감안할 때 재제조시에도 사용가능한 것을 확3

인하였다

- 62 -

그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진22 22 22 22

그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진23 23 23 23

- 63 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과24 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과25 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 2

- 64 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과26 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과27 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 2

- 65 -

그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과28282828

- 66 -

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222

가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정

- 67 -

제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도4444

기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표 가중치가중치가중치가중치평가기준평가기준평가기준평가기준 평가방법평가방법평가방법평가방법

평가기관 등평가기관 등평가기관 등평가기관 등지원전지원전지원전지원전 지원후지원후지원후지원후

도금두께 20 불균일 4-6 실제품성능평가

표면조도 15 불균일15-17

실제품성능평가

감광코팅층 용해속도 30 12

mincycle

8

mincycl

e

자체평가

세정공정 최적화 모듈설계 및 구축 15 - - 현장실사

드럼 사용 수명OPC 20 -12000

pages성능평가

- 68 -

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

드럼의 감광코팅층 제거용 최적 용매 및 혼합용매의 기술지원은 생산량과 직OPC

접적으로 연관되어 있어 향후 주 삼텍의 매출신장으로 이어질 것으로 판단된다 ( )

이는 현재 비철금속의 원자재 상승으로 인해 토너 카트리지 재제조 업계의 원가인

상이 유발되고 있어 재제조된 고광택 드럼의 안정적인 공급은 재제조 업계의OPC

안정화를 이룩할 수 있음 또한 현재 전부 수입에 의존하는 알루미늄 드럼의 OPC

간접적인 수입대체효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다

- 69 -

Page 25: 아노다이징기술을이용한고광택감광드럼 재제조공정의양산화기술지원 · 과제보유번호 연구기관 2007.07.01~2008.06.30 연구사업명 부품소재전문기업기술지원사업

- 25 -

사용 후 토너카트리지 재제조산업을 활성화에서의 장점은 부품공급 부담의 일정부

분을 재제조 제품으로 대체하여 부품공급 의무부담이 완화되고 에너지 및 자원은

원제품에 비해 이상 절약이 가능하다는 것이다 현재 우리나라의 사용 후 토너80

카트리지 재제조 관련 주요 문제점으로는 대부분의 업체가 재제조에 대한 개념 인(

식 의 결여에 기인하여 단순히 사용 후 토너카트리지를 닦아서 재충진하여 재사용)

하는 것이다 또한 사용 후 카트리지의 소유권 문제 지적재산권 문제 등으로 원제

조업체와의 분쟁이 발생할 가능성 또한 매우 높다 우리나라에서 재제조와 관련된

일반 현황 및 문제점은 다음과 같다

원토너 카트리지는 년 기준 만개가 판매 재제조 토너카트리지 생산량- 2003 184

은 만개 사용134

년 기준 원토너 카트리지 공급량 대비 재제조율은 로 추정- 2003 243

토너카트리지의 재제조시 원토너 업체의 상표를 삭제하지 않으면 현행 상표법-

및 부정경쟁방지법에 저촉될 소지가 있음

토너카트리지 원제조업체에서 사용 후 카트리지의 회수에 적극적으로 참여할 경-

우 회수된 카트리지를 물질 재활용에 앞서 재제조를 우선 고려하도록 하는 제도적

장치가 필요

현행 재제조 토너카트리지의 품질평가는 전문화된 표준 및 규격이 미완의 상태-

로 재제조 토너카트리지의 품질제고를 위한 법적 제도적 장치의 마련이 필요

토너카트리지 업체의 대부분은 종업원 명 이내의 영세 소규모 업체로 그 수- 3-4

는 약 개 이상으로 추정250

참여기업의 현황 및 애로 기술참여기업의 현황 및 애로 기술참여기업의 현황 및 애로 기술참여기업의 현황 및 애로 기술3333

주 삼텍은 기존의 재제조 업체들에서 행하여지고 있는 폐 프린트 카트리지 재활용( )

기술에서 탈피하여 폐 프린트 카트리지를 완전 분리 후 각각의 부품별 회수를 통

한 재활용 기술 및 아노다이징 공정을 도입한 고광택성 감광 드럼을 생산하고 있는

재제조 부품전문기업이다 일반적으로 폐 프린터 카트리지를 이용한 재제조 산업은

카트리지의 분리 후 회수된 의 간단한 표면처리 공정을 통한 재활용 기OPC Drum

술로 이미 유럽의 여러 선진국 및 국내 일부 기업에 의해 시도되어오고 있다 하지

만 기존의 공정을 탈피하여 회수된 폐카트리지를 선별lsquo rarr 부품관리 rarr 세정 rarr 고

광택 아노다이징rarr 고순도 알루미늄 회수 표면감광코팅 감광드럼 제조 등의 각rsquorarr rarr

공정을 통하여 폐카트리지를 이용한 감광드럼을 재제조하고 있으며 이에 대한 특허출

원을 완료한 상태이다

- 26 -

그림 토너 카트리지 재제조 공정그림 토너 카트리지 재제조 공정그림 토너 카트리지 재제조 공정그림 토너 카트리지 재제조 공정3 3 3 3

폐자원을 이용한 신규시장을 형성할 수 있는 재생자원화 기술을 보유하고 있음에도 불

구하고 국내 중소기업의 여건 상 전문 인력의 부족 및 기술습득의 어려움에 기인하여

그 기술적 한계를 극복하지 못하고 있는 실정이다 따라서 현 재제조 공정의 공정 최적

화 기술 드럼의 표면코팅 층의 제거 시 사용되는 신규 화학약품의 개발 그리고 생산

성을 극대화 할 수 있는 최적공정 설계에 대한 고급 전문 인력의 현장기술지도가 절실

한 상황이다

제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표2222

기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격1111

가 기술지원의 목표가 기술지원의 목표가 기술지원의 목표가 기술지원의 목표

폐프린트 카트리를 분리 세정공정을 통하여 얻어진 고순도 알루미늄을 아노다이징 기

술을 이용하여 고광택성을 갖는 감광 드럼의 고효율 회수공정 지원 및 드럼의 표면코

팅층의 제거 시 사용되는 각종 화학약품의 최적 배합비율과 최적화 공정기술 지원

- 27 -

나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격

공정개선공정개선공정개선공정개선 0신제품

제조기술0 품질향상품질향상품질향상품질향상 0

양산화양산화양산화양산화 0 시험분석 0 시제품 제작시제품 제작시제품 제작시제품 제작 0

제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용3333

세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용1111

감광코팅층 용해를 위한 용매 개발 및 적절한 혼합용매비율에 관한 기술지원

감광코팅층은 크게 세가지- (Blocking Layer Charge Generation Layer Charge

다른 필름으로 구성되어있다 따라서 세가지 필름을 동시에 제거할Transport Layer)

수 있는 용매 혹은 혼합용매에 대한 체계적인 기술지원

폐카트리지의 분해과정에서 발생되는 부산물의 분리공정 기술지원

수거된 드럼으로부터 고광택 고순도 알루미늄을 얻기 위한 전처리 분리공정- OPC

상에서 효과적인 플라스틱 기어부분과 분리기술 지원

합리적 세정공정 설계를 통한 폐 감광 드럼의 표면처리기술 지원

고생산성 세정공정을 위한 공정개선 기술지원-

고광택 특성을 갖는 아노다이징 공정기술 지원

드럼의 재제조 공정 합리화 방안 구축 지원OPC

기타 폐자원의 재활용 공정기술 지원

드럼이외의 부산물을 이용한 재활용 기술지원- OPC

화학물질을 동반하는 공정에서의 사용자 안전을 위한 반응원리에 대한 교육

합리적 공정운용을 위한 전문가 교육

기업의 품질시스템 구축을 위한 기술자문

제품의 신뢰성 향상을 위한 합리적 공정관리 시스템 구축 방안지원

- 28 -

기술지원의 목표기술지원의 목표기술지원의 목표기술지원의 목표 기술지원의 내용기술지원의 내용기술지원의 내용기술지원의 내용 기술지원범위기술지원범위기술지원범위기술지원범위

세정공정기술 확립

감광코팅층 분석-

고효율 용매 및 최적혼합용매-

고생산성 세정공정 설계기술-

아노다이징 공정 확립

아노다이징 공정분석-

최적 아노다이징 운전 조건확립-

고성능 전해액 구성 확립-

품질 신뢰성유지 시스템 구축-

기타 폐자원 재활용 기술

플라스틱 정성분석-

플라스틱 기어부의 재활용 기술-

컴파운딩 기술-

- 29 -

제 장 국내제 장 국내제 장 국내제 장 국내2222 ㆍㆍㆍㆍ외 기술현황외 기술현황외 기술현황외 기술현황

아노다이징 처리에 있어서 황산법은 년 영국 와 에1927 C H R Gower S O O Brien

의해 특허출원된 후 발전을 거듭하여 현재 세계적으로 가장 널리 보급되어 있는 방법

이다 전해질은 황산은 저렴하고 전해조작이 다른방법에 의하여 간단하며 생성된 피

막은 다른 방법으로 얻어진 피막보다 그 투명도가 좋기 때문에 알루미늄 합금에 적합

하다 합금성분에 의한 악영향이 적으며 피막의 색상도 옥살산보다 엷어서 염색에 적

합하다 또한 인가되는 전압이 낮고 전력소비량도 적으며 약품가격이 저렴한 장점이

있다 그러나 옥살산법보다 알루미늄의 용해량이 많고 생성되는 피막의 두께는 어느

정도 한계점을 가지고 있다 황산에 의한 피막의 용해가 크기 때문에 피막이 연한 단점

이 있다 황산피막은 다공성이며 내식성 내마모성이 양호하여 건재 공업용품 주방용

품 평판 기계부품 장식품등의 분야에서 널리 이용되고 있다 피막의 두께는 통상의

전해처리온도 약 에서( 20 ) 30~40 정도 얻어진다 공업적 처리조건은 한국공업규

격 을 표 및 표 에 나타내었다 여기에서 전해액의 농도와 온도 전류밀도KSD 9531 2 3

그리고 전해시간 등은 피막의 두께 경도 내식성 다공성등과 밀접한 상관관계를 가지

고 있으며 또한 알루미늄 용존량 교반공기량등도 무시할 수 없는 인자이다

표 황산법의 양극 산화 처리 조건표 황산법의 양극 산화 처리 조건표 황산법의 양극 산화 처리 조건표 황산법의 양극 산화 처리 조건2 (KSD 9531)2 (KSD 9531)2 (KSD 9531)2 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건 허 용 치허 용 치허 용 치허 용 치

전해액 조성 황산 10 ~30 plusmn2

알루미늄 이하20gL

욕 온도 15 ~ 25 plusmn2

전류밀도 60 ~ 300A plusmn7

시 간 피막두께에 필요한 시간

욕 전압 설정전압 plusmn2V

- 30 -

표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건

전해액 조성 황산 15

알루미늄 5 gL

욕 온도 21 plusmn 1

전류밀도 130A plusmn 5

시 간분30 ~ 10 의 경우(A 6063 )

분60 ~ 18 의 경우(A 6063 )

욕 전압 16V

옥살산법은 년 일본에서 개발되었으며 옥살산 알루마이트법으로서 널리 공업적으1926

로 이용되어 왔다 한편 독일에서는 법으로 공업화되어 있다 옥살산은 고가이 Eloxal

고 교직 중첩 전원설비를 사용해야 하며 조작이 복잡하여 단위처리면적당 소비전력이

높은것 외에도 피막이 흰색을 띄게 되기 때문에 최근에는 그 신장이 둔화되고 있다 그

러나 황산피막보다 피막의 염색성은 떨어지지만 내식성 내마모성이 우수하기 때문에

일용품의 일부와 특히 외관은 문제되지 않지만 고도의 피막성능을 요하는 공업용품등

에 이용되고 있다 공업적 처리조건은 한국공업규격 을 예로 들면 표 및 표 KSD 9530 4

와 같다5

표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건 허 용 치허 용 치허 용 치허 용 치

전해액 조성 유리산 2 ~ 5 plusmn1

알루미늄 이하20gL

욕 온도 15 ~ 35 plusmn4

전류밀도

직류와 교류의 경우

교류 40 ~ 350A

교류 40 ~ 700A plusmn7

교류의 경우 80 ~ 700A

시 간 피막두께에 따른 시간

욕 전압 설정전압 plusmn15V

- 31 -

표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건

전해액 조성 유리산 3

알루미늄 5 gL

욕 온도 28 plusmn 2

전해밀도

직류와 교류의 경우

직류 130A

교류 100A

시 간분25 ~ 6 의 경우(A 1100 )

분38 ~ 9 의 경우(A 1100 )

욕 전압직류 25 V

교류 80 V

피막의 성질피막의 성질피막의 성질피막의 성질 피막의 생성피막의 생성피막의 생성피막의 생성 온도 농도의 영향온도 농도의 영향온도 농도의 영향온도 농도의 영향 조작조작조작조작 실시조건의 예실시조건의 예실시조건의 예실시조건의 예

교교교교

류류류류

법법법법

연하고 표면에 요철

이 있으며 직류법과

동일한 두께의 경우

내식성이 양호함

적음

교류전류계의 읽기

에 을 곱하면036

직류값에 해당됨

농도의 영향은 큼 간단함

40~60 V

2~3 Adm2

25~30

분5~60

직직직직

류류류류

법법법법

경도가 크나 침식에

위해 구멍이 생김많음

액온을 낮게 유지

해 주어야 하고

농도의 영향은 적

간단함

40~60 V

1~2 Adm2

18~20

분10~60

교교교교

직직직직

중중중중

첩첩첩첩

법법법법

경하고 내식성이 있

고 최상의 피막을 얻

을 수 있음

많음

단시간에 두꺼운 피

막을 얻을 수 있음

보통

복잡하고

전력 소

모 량 이

많음

DC 25~30 V

1~3 Adm2

AC 40~80 V

1~3 Adm2

20~30

분15~60

- 32 -

크롬산법은 에 의해 년 영국에서 개발되어 수상비행기용 듀랄Bengough-Stauart 1923

루민의 방식을 목적으로 사용되었다 대표적인 방법으로는 단계적인 전해전압을 상승

시키는 법과 정전압 전해에 의한 미국 표준국의 방법이 있다 피막Bengough-Stauart

의 외관은 불투명하고 암회색을 띈 에나멜색이다 표준상태에서 생성되는 피막두께는

2 ~ 5 정도이므로 내마모성은 좋지 않지만 같은 두께의 다른 피막에 비하면 내식성

은 양호하다 처리조건으로 법은 전해액은 크롬산을 함유하 Bengough-Stauart 25

며 전해온도는 40 plusmn 2 로 하고 전해전압은 에서 까지를 분간 서서히 상승 0 V 40 V 10

시켜 에서 분간 유지하고 다시 분간 까지 상승시켜 최후의 분간은40 V 20 5 50 V 5 50 V

로 유지한다 이때 전류밀도는 01 ~ 05 정도이다 정전압 크롬산법에서는A 5 ~

의 크롬산전해액을 사용하고 전압은 처리시간은 분정도이다10 40 V 30

종류종류종류종류

조건조건조건조건옥 실 산 법옥 실 산 법옥 실 산 법옥 실 산 법 황 산 법황 산 법황 산 법황 산 법 크 롬 산 법크 롬 산 법크 롬 산 법크 롬 산 법

농도H2C2O4

(1) 3~5 (2) 10H2SO4 10~20 CrO3 3

온도(1) 20~30

(2) 15~60

(1) 15~22

옥살산을 첨가하면(2)

35까지

40plusmn20

전압(1) AC 40~80 V

(2) DC 25~30 VAC 15~25V

로부터 서서히DC = 0V

상승해서 로 하고40V

최후 분간은 로 유지5 50V

전류밀도(1) AC 1~3 Adm

2

(2) DC 1~3 Adm2

05~15 Adm2

03~04 Adm2

시간 분10~60 분5~100 분60

피막두께

H2C2O4 5 30plusmn2

AC 3 Adm2

분간에 40

10~12

H2SO4 20 30plusmn5

DC 10 Adm2

분간 20

에 5~7

분간에15 3~35

특징

특히 순 에 대해서는Al

경도 내식성 등 가장

우수한 피막을 얻는다

탈지력이 좋고 저질 Al

에도 광택이 좋으며 단

점으로 전력과 약품의

소비가 많음

설비가 많이 드나 유지

가 용이하고 유지비가

적으므로 보급이 많아

지고 있다 탈지력은 작

으나 합금 및 착색용 Al

양극산화에 적합함

투랄루민계에 적합한 양

극산화법이며 내식성이

있고 회색의 무광택 피

막이며 강도가 약하다

착색에는 적합하지 않음

- 33 -

그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도44441111

- 34 -

양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책

결함항목결함항목결함항목결함항목 원 인원 인원 인원 인 대 책대 책대 책대 책

버닝

버프버닝

전해액 온도 불균일

국부적 고전류밀도

수산화 알루미늄 버닝

연마조건의 적정화

액순환 교반량증가

전해파형의 평활화 전류밀도 낮춤

수세 알루미늄처리량의 조정

숏트

제품과 리드선의 접점의 어긋

제품과 음극과의 접촉

압출후의 국부적 냉각부족

디스멋트부족

거는 방법 개선

극간거리조정 내부음극유치법 개선

균질 한 냉각( )均質

질산농도증가 중크롬산카리첨가

욕중에서 흔든다

전해부식

접점불량

사용수로부터의 염소이온흡입

용접용후락스부착

인체의 땀이나 지문부착

중금속이온 흡입

유리산부족

중첩교류분 부족 수산법에 많(

음)

접점개량

순수사용

전해전의 충분한 세정

손장갑사용

중금속용출방지

산의보충

교류분 증가시킴

색얼룩

극비 의 부적당( )極秘

극간거리의 부적당

복잡한 형상

전류분포 불균일

교반부족 불균일

전해액 온도 상승

이물 부착( )異物

전해액 잔존

합금성분( )合金成分

염색조건

접점부족

음극면적조정

음극을 이동해 본다

음극배치의 고려

랙크접점수 증가

접점위치고려

전해액 순환량증가 냉각

수세를 충분히 한다

수세를 충분히 한다

재질확인

염색욕의 농도 관리p H

적정한 접점을 취한다

무지개

접점부족

전기접점불량

전해중단

표면적과 리드선의 적정화

리드접점부의 이탈방지

교반을 약하게 한다

- 35 -

결함항목결함항목결함항목결함항목 원 인원 인원 인원 인 대 책대 책대 책대 책

표면얼룩탈지불충분

재질 열처리의 불균일

탈지를 충분히 행한다

재질 열처리를 정확하게

표면거침소재의 조성부적합

엣칭조건의 부적합조건관리를 엄중하게 행한다

수산화나트륨 엣칭액의 노화 액관리 철저

버 닝 엣칭후 수세까지의 시간이 길다 엣칭후 신속수세

그림자모양 리드선에 의한 투영흔적 리드선위치에 주의할것

봉공얼룩물건의 겹침

온도의 불균일

물건이 겹치지 않도록 한다

온도분포를 균일하게 한다

액흐름

전해액을 유출

수세부족

맞춤시 불량

충분한 수세

스팟트개량

가스포겟틀 랙크각도의 부적합

공기교반 내부음극에서의 수소발생

적당한 틀과 랙크의 거는 각도선정

가스가 유출하도록 랙크를 만드로 건

크 랙 저온전해 봉공온도 가열 기계적 충격 이상의 가열을 피한다110

제품취급주의

성능결함 및

막두께부족

전해시간 짧고 전류밀도가 낮다

내부음극부족 및 음극면적부족

틀과 걸이 면적이 크다

리드의 접촉불량 탈막부족

리드의 전기용량부족

전기접점부족

전해액 온도가 높고 국부고열발생

합금조성의 부적합

적정시간과 전류밀도 선정

형상에 맞게 사용 및 이상전압이 안걸

리게 할 것

전류용량에 맞는 전해면적선정

리드부착개량 및 완전탈막

단면적이 큰 리드사용

접점증가

냉각 및 교반 순환을 충분하게

적절한 합금선택

내마모성 전해액 온도가 높고 전류밀도가 낮다 냉각 및 적정한 전류밀도 선택

내식성부족

전해시간이 너무 길고 전해액 농도가 높

합금조성의 부적합

전류밀도 높이고 전해시간단축 농도

적정유지

적절한 합금선택

불꽃유리산부족 전해액노화

전해액이 높고 전류밀도 불균일

산보급 및 전해액 일부교체

냉각 및 전류밀도 조정

박 리 정전이나중단 전해재생 및 가급적 전해중 중단을 피할

표면모양 알루미늄 주물 재료결함 엣칭조건 알루미늄 개선 및 주물재선택 엣칭액

선택

분취

전해액농도 용존알루미늄 증가

전해액 온도상승

수세부족

봉공액 오염

분석에 의해 조정관리

전해액 냉각 교반

수량 수세횟수 수세시간증가

봉공액 교환

- 36 -

재제조산업의 중요성과 경제적 효과 분석의 관점에서 볼 때 화석연료는 연소과정

에서 아황산가스 질소산화물 먼지 휘발성 유기화합물 먼지 등 대기오염물질과

이산화탄소와 같은 지구온난화 물질이 다량으로 발생한다 따라서 에너지 사용 감

소는 그만큼 대기질 개선에 기여를 하게 된다 에너지 소비 감소는 또한 수력과 원

자력 발전량을 감소케 함으로써 생태계 파괴와 핵폐기물 문제의 완화를 가능케 한

다 이러한 재제조의 환경개선 효과는 이를 사회적 편익으로 간주할 수 있으므로

금액으로도 환산될 수 있다 따라서 이를 고려하면 재재조의 경제적 효과는 단순히

생산요소의 절감효과만 감안하는 경우보다 훨씬 커진다 재제조산업의 경제적 및

환경적 효과는 매우 크다 더욱이 최근 들어 석유 및 기타 원자재의 공급 불안이

심화되고 있어 원자재 소비 절감의 필요성이 갈수록 증대되고 있다 뿐만 아니라

대기환경의 악화 방지에 대한 사회적요구의 증대와 매립지의 포화 등으로 인해 폐

기물 처리의 어려움이 가중되고 있어 재제조의 사회적 중요성은 대단히 커지고 있

재제조는 선진국에서도 크게 각광을 받고 있다 재제조산업은 현재 전세계적으로

사업장 수가 만개 고용규모 만명 시장규모 억 달러에 이르고 있는 것으로8 50 530

추정되고 있으며 특히 재제조가 가장 활발한 미국을 중심으로 빠른 속도로 확대되

고 있다 우리나라에서는 현재 자동차 부품과 토너 카트리지를 중심으로 재제조가

부분적으로 이루어지고 있어 그 규모는 그렇게 크지 않은 상태이다 이는 역으로

재제조산업의 활성화가 커다란 경제적 이익을 가져올 수 있음을 의미한다 따라서

재제조 산업을 정책적으로 육성할 필요성은 매우 크다

하지만 국내 토너카트리지 재제조 산업의 경우 년 일본 캐논사가 년부터 2006 2001

국내 업체를 상대로 레이져 프린터의 핵심부품인 감광드럼 드럼 의 삼각기어(OPC )

제조방식과 관련된 특허침해 소송을 제기해 지방 고법원 판결에서 승소한 상태이-

현재 국내에서 보급되고 있는 레이저 토너 카트리지와 잉크젯 잉크 카트리지는

이상 외국에서 직수입된 제품이다 지금 미국이나 유럽과 같은 선진국에서는90

전체 시장의 약 이상을 재활용 제품이 점유하고 있을 만큼 저렴한 재활용 카30

트리지의 사용은 당연한 것이다 우리나라 곳곳에 버려지고 있는 공재물질 카트리

지는 연간 만개 연간 톤 트럭 수천대분에 달하고 이렇게 폐기물로 버려300-400 8

진 각종 플라스틱 카트리지는 수백년이 지나도 썩지 않아 얼마든지 재활용이 가능

한 귀중한 자원을 낭비하며 환경오염을 가중시키고 있다 또한 국내 폐기물 관리법

에 프리터 카트리지는 지정폐기물에서 제외되어 있어 무단 폐기 방치될 가능성도

매우 크다

- 37 -

세계 다국적 기업이라는 미국의 몇몇 기업들 사이에도 재제조 붐이 일고 있다 기

존 리사이클링 방식이 폐기물 화학처리의 비용과 공해유발 억제에 따르는 막대한

재생비용이 드는 단점이 있다면 이를 원칙적으로 극복할 수 있는 대안으로 재제조

는 새로운 환경사업으로 입지를 넓혀가고 있다 현재 외국의 다국적 기업군들인 코

닥 제록스 듀폰 등은 최근 재활용 사업의 개념을 리사이클링에서 재제조로 GM

전환하고 이를 전제로 제품생산 매뉴얼을 전면 재개편하였다 대부분의 주요 부품

들을 쉽게 분해 조립하여 반영구적으로 재활용할 수 있게 획기적인 소프트웨어 시-

스템을 개발하여 활용하고 있는 것이다

프린터 토너 카트리지의 재활용은 다 마신 음료병을 수거하여 다시 음료수를 넣고

판매하는 것과 다를 게 없다 이제 우리도 재생품은 안쓴다 는 생각을 바꿔 프린 ldquo rdquo ldquo

터 값보다 카트리지 비용이 더 든다 는 문제를 재생카트리지 이용으로 경비도 줄이rdquo

고 환경을 생각하는 재활용에 관심을 가져야 할 때이다 정보통신의 혁명과 디지털

시대에 맞는 새로운 패러다임이 요구되는 지금 재제조 시스템을 구축하는 것은 녹

색경영 을 실천하는 환경중시 기업경영의 좋은 사례가 될 것이(Green Management)

다 또한 제품의 전과정에 걸친 환경영향을 파악하고 감소하기 위한 전과정평가

를 레이저 프린터 제품에 도입하여 적용함으로써(Life Cycle Assesment LCA)

보다 친환경적인 프린터가 개발될 것이다 또한 연간 억달러에 달하는 수입정품 4

토너 드럼을 재활용 토너 드럼으로 대체한다면 연간 억 천달러 수입 의존율을 3 2 (

로 낮출 경우 의 외화절약 효과가 기대된다20 )

- 38 -

제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과3333

제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행1111

드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정1 OPC1 OPC1 OPC1 OPC

레이져 프린터는 복사기의 건식 방식 원리를 이용하여 인쇄하는 프린터이다 내부

구성은 컨트롤러부 엔진부 인쇄부로 나뉘어져 있으며 컨트롤부에서는 컴퓨터로부

터 전송된 데이터를 인쇄할 페이지에 영상을 만들어 프린터 엔진부분으로 전달한

다 전달되 영상은 엔진 부분의 레이져 다이오드 회전 다면경 렌즈 프리즘장치

레이져 빔 센서 등의 장치를 거쳐 인쇄부분의 감광 드럼에 투사가 된다 다시 투사

된 영상은 감광 드럼에서 형성된 엔진 옆에 있는 용지에 옮겨서 영상을 인쇄한다

그 후에 인쇄된 용지는 고열 압착롤러에 압착되어 최종적으로 용지에 인쇄된다 레

이져 프린터는 저소음과 고품위 인쇄 다양한 서체와 고속인쇄 등의 장점을 가지고

있으며 제한된 용지사용과 유지 비용이 비싸다는 단점을 가지고 있다 그림 는 레 5

이져 프린터 카트리지의 분해도 및 주요 부품의 위치를 나타낸 것이다

그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도5555

- 39 -

레이져 프린터의 원리는 크게 단계로 크리닝 대전 노광 현상 전사 정착으로6

나눌 수 있으며 다음은 각 단계에 대한 설명이다

1 2 3

4 5 6

크리닝 이 단계는 이미지 진행의 처음 단계로 물리적 또는 전기 크리닝 진행을1

통해 새롭게 드럼에 이미지가 맺히도록 준비하는 단계OPC

대전 드럼 크리닝이 끝나면 로부터 읽혀진 정보를 레2 laser scanning unit (LSU)

이져빔을 쏘아 이미지를 드럼에 맺히도록 조건을 마련해 주거나 대전을 걸어 줌

노광 드럼 표면에 레이져빔이 전달되는 부분은 잠상이 맺히게 되며 드럼은 전3

류가 통할 수 있는 알루미늄 원통과 감광물질이 표면에 코팅되어 있으므로 빛을 받

은 부분에 이미지가 맺히게 됨 또한 드럼에 나타난 이미지 부분은 이 다음 단계에

서 토너를 끌어 당기게 됨

현상 잠상 이미지가 드럼 표면에 나타나며 현상 롤러는 토너분자를 드럼 표면4

에 전달하는 역할을 하며 닥터 블레이드는 토너량을 조절해 줌

- 40 -

전사 드럼 이미지에 토너 부분이 용지 쪽으로 전사 됨5

정착 토너가 묻은 용지가 히팅롤러와 압력롤러를 거쳐서 종이에 영구적으로 고6

착되게 함

가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도 OPC OPC OPC OPC

토너카트리지의 핵심 부품중 하나인 드럼은 표면의 마모가 증가함에 따라 드OPC

럼의 의 두께가 감소하며 피로도가 증가하는 것으로charge transport layer (CTL)

보고되고 있다 따라서 폐토너카트리지의 재제조시 이러한 관점에서의 부품에 대한

고찰이 매우 중요하게 된다

일반적으로 드럼은 의 표면전위를 갖도록 대전되며 이때 토너 입자-600 ~ -700 V

들을 밀어낸다 이는 인쇄 시 영역으로 나타나는데 이 부분을 백색전위 white

라고 불린다 그러나 대전능력이 저하되면 인쇄물의 백색부분(white potential V0)

에 불규칙적으로 토너가 유입되어 인쇄물에 그대로 전달되게 되면 이를

라고 한다 현상이 진행되면 초기 증가율 대비 증가background Background 10

될 때마다 토너 소비량도 증가되며 토너카트리지 수명을 단축시키는 원인이10

될 수 있다

자외선이 완벽하게 차단된 항온 항습 습도 이하 의 에서 특수광을 ( 36 ) Clean-room

설치하고 정전기가 방지된 상태에서 카트리지를 완전 분해한 후 마모되거나 손상

된 중요 부품들을 교체하여 특수 에 의한 재생산만이 새것을 능가하는Kow-How

품질을 가능케하는데 일부업체에서 재생한 토너카트리지는 원가만 낮춰 만들어지므

로 품질상의 문제점이 발생되어 프린터 수명을 짧게 할 수도 있다 토너는 기존에

들어있는 잔여물을 전면적으로 집진기로 세척 흡입 하여 완전 제거한 후 폐토너 카( )

트리지 및 중요부품을 교체한다

회 사용 가능하므로 상태에 따라 재활용 또는 교체한다 생산공정OPC Drum 2-3

에서 핵심인 토너가 흩어지지 않도록 마감을 하는 집진 수집된 폐토너를 전Unit

량 회수해 밀폐용기에 보관 폐기물 위탁처리업체에 처리케하는 세심한 배려도 환

경오염 방지를 위한 중요한 부분 중의 하나이다 재활용 현상기의 품질유지를 위한

승부관건은 소비자가 사용 후 폐기되는 폐현상기 폐카트리지 및 드럼 포함 수거( )

의 구축과 다양한 프린터 기종에 맞는 토너성분 분석에 달려 있다 프린터System

기종에 맞지 않는 토너카트리지나 마모성 부품이 적시에 교체되지 않을 경우에는

프린터 제품을 고장이 발생할 수 있다

- 41 -

그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정6 OPC 6 OPC 6 OPC 6 OPC

폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석2222

가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석

적외선 분광분석은 년 영국의 에 의해 개발된1800 F W Hershel dispersive IR

에 의해서 시작되었으며 최근에는spectromer FT-IR (fouirer transform infrared)

의 개발로 인해 활발한 연구가 진행되고 있다 적외선 분광분석의 원spectrometer

리는 적외선이 시료를 통과할 때 에너지가 분자간 원자내의 진동에너지와 일치하여

시료의 분자구조에 따른 특성 흡수 영역을 형성함으로서 이를 통해 정보는 얻게 된

다 적외선 분광분석은 시료의 정성 및 정량분석 물질의 구조확인 화학반응

연구 표면화학분석 등에 이용되고 있고 특히 플라스틱 물질의 정량 정성kinetics

분석 및 배향성 연구에 아주 유용하게 사용되고 있다

- 42 -

그림 은 기어부분 의 고분자를 정성분석한 의 분석결과로7 (sample2) FT-IR

2978cm-1 2920cm-1

1468cm-1 1382cm-1

1236cm-1 1087cm-1

892cm-1등의

특성 피크로 추정컨대 사용된 고분자 물질이 로 판단된다 그림poly(oxymethylene)

도 마찬가지로 의 고분자를 정성분석한 결과로2 sample3 2965cm-1

2918cm-12849cm-1

1768cm-1 1503cm-1

1219cm-1 1187cm-1

1159cm-1

1013cm-1 828cm-1

등의 특성피크가 관찰되었으며 결과적으로 polycabonate (PC)

의 특성피크로로 판단된다

나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석

열분석 이란 물질의 물리적 변수 를 온도의(thermal analysis) (physical parameter)

함수로 나타내는 분석 방법이다 즉 물질의 온도를 일정하게 변화시킴에 따라 나타

나는 열적특성 변화를 분석하는 것이다 이때 어떤 물리 변수의 변화를 볼것인가에

따라 여러 가지 방법이 존재한다 플라스틱의 열분석에는 대표적으로

와 가 이DSC(Differential scanning calorimetry) TGA(Thermo gravimetric analysis)

용된다 는 플라스틱 시료의 온도 열량변화 데이터로부터 시료의 물리적 화학 DSC

적 성질을 확인할 수 있다 또한 피크의 위치 모양 개수 등으로부터 정량적인 정

보들을 얻을 수 있으며 피크의 면적으로부터 열량변화의 정량적인 정보를 얻을 수

있다 으로부터 플라스틱 시료의 유리전이온도 결정화온도 녹는 DSC thermogram

온도 냉결정화온도 등의 정보를 확인할 수 있다 는 일정한 속도로 온도를 변 TGA

화시켰을 때 일정 시간동안에 일어난 시료 무게의 변화를 측정한다 에 의한 TGA

질량 온도 곡선은 플라스틱 시료의 열안정성 및 물질의 구성비 등을 확인할 수 있-

그림 는 의 분석결과 이다 약9 sample 2 TGA (Thermo gravimetric analysis) 30

0 부분에서 열분해가 일어나기 시작하며 344에서 중량감소 온도를 보인10

다 약 430이상이 되면 모든 고분자물질이 열분해 되는 것을 확인 할 수 있다

그림 은 의 데이터로 용융온도10 sample 2 DSC(Differential scanning calorimetry)

는 16664임을 확인하였다 는 결정성 고분자로 그래프에서 확인 sample 2 TGA

하듯이 약 300 이상의 온도에서도 분해가 되지 않는 열안정성을 보이나 약 에130

서 고분자가 녹기 시작하고 약 에서 완전하게 용융되는 것을 확인 할 수 있다170

는 약 이하에서 안정한 고분자 물성을 가지는 것을 확인하였다sample 2 130

- 43 -

그림 은 의 데이터로 초기 부터 중량감소가 일어나기 시작하며11 sample 3 TGA 430

중량감소온도는 를 보인다 정도에서 약 를 잔존율을 보인다 그10 485 540 20

림 는 의 데이터로서 는 비결정성 고분자로 에서 유리12 sample 3 DSC sample 3 119

전이 온도를 보이는 것을 확인하였다 데이터에서 확인하듯이 는 TGA sample2 400

이상의 온도에서도 분해가 되지 않는 열안정성을 보이나 데이터에 의해 이DSC 120

상의 온도에서는 고분자의 물리적 강도가 약화됨을 확인할 수 있다

- 44 -

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)

- 45 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)

- 46 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)

- 47 -

최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정3333

가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정

본 실험은 최적의 세정용매 조건을 찾기 위하여 기존의 상용용매 제품과A Benzene

용매를 이용하여 최적의 성능을 갖는 배합비를 확인하고자 하였다Toluene Xylene

표 은 상용용매 와 각 용매들의 세정속도를 나타내었다 상용용매 는 분 초의6 A A 3 30

세정속도를 보이는 것을 확인 할 수 있었다 그러나 상용용매 와 A Benzene Toluene

의 용매를 적절히 배합하면 약 분에서 분 초의 시간을 단축하는 효과를 나Xylene 1 1 20

타내었다

표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도6666

번호번호번호번호 함 량함 량함 량함 량 시 간시 간시 간시 간

1 상용용매 A 분 초3 30

2 Methylene Chloride 분이상8

3 m-Cresol 분이상8

4 Xylene 분이상8

5 Toluene 분이상8

6 Benzene 분이상8

7 상용용매 A Xylene (7030) 분 초2 30

8 상용용매 A Toluene (6040) 분 초2 40

9 상용용매 A Benzene (6040) 분 초3 20

10 상용용매 A m-Cresol (7030) 분 초3 20

11상용용매 A Xylene Toluene

(60436)분 초2 30

12상용용매 A Xylene Benzene

(60436)분 초2 40

13상용용매 A Toluene Benzene

(601624)분 초2 10

- 48 -

상용용매 는 약 초의 세정속도를 보이나 상용용매 과 자일렌의 일 때 약- A 210 A 8020

초의 세정속도를 보임150

상용용매상용용매상용용매상용용매 A XyleneA XyleneA XyleneA Xylene

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene

- 49 -

상용용매 과 의 비가 일 때 약 초의 세정속도를 보임- A Toluene 6040 140

상용용매상용용매상용용매상용용매 A TolueneA TolueneA TolueneA Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AToulene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene

- 50 -

상용용매 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- ABenzene 6040 195

상용용매상용용매상용용매상용용매 A BenzeneA BenzeneA BenzeneA Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ABenzene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene

- 51 -

상용용매 와 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- A m-Cresol 7030 200

의 함량이 증가할수록 점도의 증가로 인해 세정속도가 증가함- m-Cresol

상용용매상용용매상용용매상용용매 A m-CresolA m-CresolA m-CresolA m-Cresol

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도Am-Cresol OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC

- 52 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Toluene

함량별 세정속도는 초로 거의 일정하게 나타남- 160~170

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneToluene OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC

- 53 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장 빠- AXyleneBenzene 60436 60832 601228

른 초로 세정속도를 보임160~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC

- 54 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Toluene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장- ATolueneBenzene 601228 601624 602020

빠른 초로 세정속도를 보임130~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ATolueneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC

- 55 -

이상의 기초실험 결과로부터 폐 드럼 유기코팅층의 박리에 대한 기초자료를 확OPC

보하였다 기존의 박리액은 제푸믜 균일성 즉 품질 측면에서는 우수한 성능을 보이

고 있으나 사용시간 측면에서는 다소 미흡한 점이 있었다 따라서 본 기초실험결과

를 바탕으로 폐 드럼 유기코팅층의 박리 처리공정을 기존의 단계에서 단계OPC 5 3

로 공정을 개선함으로써 매우 향상된 생산성을 도모할 수 있었다 그림 은 기존 20

의 공정의 개념도와 개선된 공정의 개념도 및 제조된 박리조 차 를 나타낸 것(1~3 )

이다

그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진20 20 20 20

아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화4444

가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리

도금이나 아노다이징에서의 전처리는 양호한 제품이 생산 될 수 있느냐 하는 것이

관건이라고 볼 수 있다 그러므로 무엇보다도 주요한 부분이라 할 수 있다 전처리

는 기계적인 전처리와 화학적인 전처리가 있으며 다음은 화학적 처리법에 관한 주

요 내용이다

- 56 -

산세정산세정산세정산세정1)1)1)1)

가공품이나 버핑 연마를 한 제품은 기름기가 많이 남아 있기 때문에 그대로 에칭조

에 투입하면 기름기에 의한 얼룩이 생기거나 그 부분에 착색이 되지 않는 경우가

종종 있는데 이것을 제거할 목적으로 된 제품을 피막조에 전기를 통전하고Racking

부스바에 제품을 걸어주면 기름기와 이 물질이 제거되어 에칭에서 좋은 결과를 얻

을 수 있다

에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리2) ( )2) ( )2) ( )2) ( )

에칭은 알카리에칭과 산성에칭 두 가지로 대별되는데 여기서는 알카리 에칭만을 다

룬다 알카리 에칭은 일반적으로 를 사용하는데 는 알루미늄을 잘 용 NaOH NaOH

해하고 그때 발생하는 수소가스에 의한 물리적으로 흡착하고 있는 유지유를 제거하

며 표면을 아름다운 색으로 가꾼다

알카리 에칭조의 온도는 65~70 정도가 적당하며 에칭시간은 가공상태와 표면조

도 샌딩유무 등 횟수 변화에 따라 시간을 적절히 조절해야 한다 에칭시간은 약품의

농도 및 온도에 따라 탄력적으로 운용할 수 있으며 첨가제를 첨가하여 에칭면의 평활

성을 잘 조절 해 주어야 한다

중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거3) ( )3) ( )3) ( )3) ( )

에칭 후 수세를 하면 알루미늄 표면에 여러 가지 색의 재질별로 틀림 찌꺼기가 낀다( )

이것을 스머트 라고 한다 스머트는 피막이 진행되기 전에 제거되어야 하는데 이 공정

을 중화처리라 한다

에칭을 알카리 에서 했으므로 중화처리는 산성에서 해야 하는데 이때 사용하는(NaOH)

약품은 68 HNO3 질산( ) H2 물 의 비울을 로 하여 실온에서 침지해서 흔들어O ( ) 11

주면 깨끗이 제거할 수 있는데 재료에 따라 약간 차이는 있지만 계열인 경우 스커트50

를 완전히 제거하지 않으면 피막 후에도 스머트가 그대로 남아있어 스폰지나 보루로

제거해주어야 하는 번거로움이 있기 때문에 철저히 제거해야 하며 공정인Chromate

경우에 완전히 제거가 되지 않으면 좋은 제품을 얻을 수 없다

화학연마화학연마화학연마화학연마4)4)4)4)

- 57 -

화학연마란 외부의 전류를 사용하지 않고 광택연마를 행하는 방법으로 제품에 광택을

요하거나 표면에 이물질을 제거하기 위하여 행하는 공정이다 고광택을 요하는 외장재

쪽에 많이 이용되며 장비부품에서도 전체적인 흐름에 따라 변화하는 추세에 있기 때문

에 두꺼운 제품이나 얇은 제품 큰 제품과 작은 제품에 있어 연마시 항상 주의를 요하

며 적정한 온도를 유지하고 농도관리를 재질에 따라 잘 해 주어야만이 고품질을 보장

할 수 있다

액을 조정하는 방법에는 인산 황산 질산법 인산 질산법 인산 황산법 등이(1) - - (2) - (3) -

있으나 인산에 질산을 넣으며 후해가스가 많이 발생하므로 번 방법이 적당하다고 (3)

생각되며 현장에서도 인산 황산법을 선호하고 있다 액의 처리 조건 중 온도는 -

고루 사용할 수 있고 처리조 재질은 을 사용하여 보강을 충분히100~140 SUS 310L

하여 주어야 한다

전해연마전해연마전해연마전해연마5)5)5)5)

전해연마란 화학연마에서 알루미늄 표면에 광택을 내는데는 한계가 있으므로 그 이

상의 고광택을 원할 경우 행하는 공정이다 전해연마 시 제품의 표면은 어느 부분이라

도 정밀하고 세밀하게 조건이 같고 액의 온도도 균일해야 한다 또한 제품 표면에 발

생하는 기포를 제거하기 위해 강력한 에어 교반이 필요하므로 제품을 간간하게 고정해

야 한다 전해연마의 방법에는 황산인산법 광염소산초산법 진동전해연마법 등이 있

소결소결소결소결6)6)6)6)

전처리를 행함에 있어 작업자가 에칭시간과 화학연마시간을 어떻게 설정하느냐 함에

따라서 제품의 품질을 판가름 하게 된다

일반적으로 아노다이징에 사용하는 모든 설비는 최대용량의 선에서 사용하는 것 70

이 가장 바람직하다 작업을 진행함에 있어 복장은 항상 작업하기에 적합한가를 판단

하고 거추장스럽지 않은지 현재 공정에 맞는 보호구를 사용하고 있는지 본인 스스로

가 준비하고 확인해야 한다

나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화

- 58 -

황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성1)1)1)1)

경제성-

전해질로써 값싸고 공업적으로 안정하게 제조되는 황산(H2SO4유산 을 사용하는 것 전)

해조작이 다른 방법에 비해 간담함 전해 전압이 낮고 소비전력이 적게 드는 것 전해액

에 독성의 물질이 포함되어 있지 않고 의 걱정도 없기 때문에 폐액처리가 BOD COD

용이한 것등으로 가장 싸고 경제적인 양극산화 처리법으로 넓게 이용되고 있다

투명성-

얻어지는 피막은 다른 전해액에서 생성되는 피막에 비해 투명성이 높고 많은 실용합금

에 대해 무색의 피막을 형성한다 전해연마 화학연마 등의 광휘처리 후의 양극산화 피

막처리로 적당하다 또 무색의 피막은 염색 착생에도 좋다 피막의 투명도는 순도가

높은 알루미늄 일수록 양호하다 합금 원소의 는 피막의 투명도에 거의 영향이 없지 Mg

만 규소 철 망간 등은 투명도를 저하 시킨다(Si) (Fe) (Mn)

염색성-

얻어지는 피막은 활성도가 높고 염료의 흡착성이 좋기 때문에 유기 무기 염료에 의한

염색 인쇄가 용이하다

내식성 내마모성 및 경도-

내식성 내마모성이 양호하고 경도가 높은 피막을 얻을 수 있다 건축자재 공업제품 가

정용품 네임 프레이트 기계부품 장식품 등의 분야에서 요구되는 성능을 만족시켜 널-

리 이용되고 있다

피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계2)2)2)2)

표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건7777

- 59 -

표 에 표시된 수치는 어디까지나 공업적으로 유용한 피막을 얻는 범위이며 이 조건7

내에서 용도에 맞는 성능을 얻을 수 있는 처리 조건을 설정할 필요가 있다 황산 피막

은 용해성이 강한 상을 전해액으로 하기 때문에 처리 조거의 성능에의 영향은 대단히

크다 또한 각종 처리 조건이 피막과 욕 조건에 미치는 영향은 표 와 같다 2

표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향8888

경질피막법경질피막법경질피막법경질피막법2)2)2)2)

경질 양극산화 피막-

알루미늄 및 그 합금을 양극산화해서 화성한 피막은 종래 그 내식성을 이용하기도 하

고 착색 등에 의해 장식 목적에 이용하는 것이 주된 용도였다 그러나 최근에는 종래

의 양극산화 피막을 개량해 두껍고도 단단한 것을 얻을 수 있게 되었고 이미 경질 양

극산화 피막으로써 넓게 이용되며 그 우수한 특성을 발휘하고 있다

이 가볍고도 가공성이 좋은 금속과 표면에 화성되는 극히 단단한 피막과를 합쳐서 이

용하면 금후 더욱 용도를 확대할 수 있을 것으로 기대된다 규격으로는 30 이상의 피

막에 대해서도 품질이 규정되어 있지만 경질양극산화피막이라고 불려지는 것은 특별

한 규격이 있는 것은 아니고 일반적으로 표 에 표시하듯이 경도나 내마모성이 큰3 20

이상의 두꺼운 피막을 경질 양극산화 피막이라고 부르고 있다

- 60 -

표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류9999

피막 화성법피막 화성법피막 화성법피막 화성법3)3)3)3)

경질 양극산화 피막 화성법의 초기 연구는 종래 일반의 피막 화성에 사용되어온 황산

용 및 수산욕으로 실용화되어 왔다 그 후 양극산화 처리 기술의 진보와 함께 여러가

지 욕조성 및 화성 조건이 연구되어 황산용법 황산 수산혼합욕법 수산욕법 외에 각

종의 무기산 유기산 방향족설폰산 알코올 등을 혼합 또는 첨가해서 몇 가지에 방법

이 개발되었다

이들의 방법의 공통점은 종래의 아노다이징 화성 조건과 다른 필수 조건으로서 고전

류 밀도 저온 교반의 조건을 충분히 만족시키는 것이다 전류밀도를 보통 화선의 3

부로 하고 피막의 생성을 단시간에 행하여 전해액에 담겨있는 시간을 가능한 한2~5

짧게 하는 것이다 또 전해액에 의한 피막의 용해를 억제하기 위해서는 액온을 낮게 하

고 전해에 의해서 발생하는 열을 교반에 의하여 확산해 나가는 것이 중요하다 따라서

황산액과 같은 부식이 심한 전해액을 사용하는 경우에는 욕온도를 이하로 냉각해10

용해를 억제하는 것이 보통이다

황산욕에 수산을 비롯한 우기산등을 첨가하는 것도 있으며 비교적 고온에서 피막화성

이 가증하다 그러나 이들 수종의 첨가제를 가한 욕은 조성이 복잡하고 관리가 어려운

문제점이 있다 더욱 경질 아노다이징 피막을 화성하는 경우에 일반적으로 사용하고

있는 직류 대신에 트수전류파형을 적용하는 것도 피막 품질의 향상에 효과가 있다 예

를 들면 전류회복 현상을 이용한 것 주기적으로 극성을 변환시켜 부전류를 흘리면서

피막을 화성하는 전류 반전법 등이 있다

- 61 -

그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진21 ( ) 21 ( ) 21 ( ) 21 ( )

재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험5555

그림 는 드럼수명 측정 시험결과에 사용된 장비 사진이며 그림 는 조도측정에 사21 22

용된 장비의 사진이다

그림 는 조도실험결과를 나타낸 것이다 단면곡선에서 기준길이를 취하여 다24 ~ 27

섯 번째 높은 산과 다섯 번 째 깊은 골을 지나는 두 직선사이의 간격을 나타내는 점10

평균 거칠기 는Rz 10~18 값을 확인하였다 단면곡선에서 중심을 긋고 그 골에

해당하는 부분을 중심에 대해서 대칭 변환 후 구해지는 평균높이를 나타내는 중심

선 평균거치기 는 의 고른값을 확인하였다Ra 012~022

그림 은 재제조된 드럼카트리지의 성능시험 결과 값을 나타낸 것이다 그림 에30 30

서 보는 바와 같이 최종 사용가능한 용지의 장수는 약 장으로 나타났다 이12000

는 정품 토너 용량이 약 천장인것을 감안할 때 재제조시에도 사용가능한 것을 확3

인하였다

- 62 -

그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진22 22 22 22

그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진23 23 23 23

- 63 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과24 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과25 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 2

- 64 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과26 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과27 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 2

- 65 -

그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과28282828

- 66 -

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222

가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정

- 67 -

제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도4444

기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표 가중치가중치가중치가중치평가기준평가기준평가기준평가기준 평가방법평가방법평가방법평가방법

평가기관 등평가기관 등평가기관 등평가기관 등지원전지원전지원전지원전 지원후지원후지원후지원후

도금두께 20 불균일 4-6 실제품성능평가

표면조도 15 불균일15-17

실제품성능평가

감광코팅층 용해속도 30 12

mincycle

8

mincycl

e

자체평가

세정공정 최적화 모듈설계 및 구축 15 - - 현장실사

드럼 사용 수명OPC 20 -12000

pages성능평가

- 68 -

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

드럼의 감광코팅층 제거용 최적 용매 및 혼합용매의 기술지원은 생산량과 직OPC

접적으로 연관되어 있어 향후 주 삼텍의 매출신장으로 이어질 것으로 판단된다 ( )

이는 현재 비철금속의 원자재 상승으로 인해 토너 카트리지 재제조 업계의 원가인

상이 유발되고 있어 재제조된 고광택 드럼의 안정적인 공급은 재제조 업계의OPC

안정화를 이룩할 수 있음 또한 현재 전부 수입에 의존하는 알루미늄 드럼의 OPC

간접적인 수입대체효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다

- 69 -

Page 26: 아노다이징기술을이용한고광택감광드럼 재제조공정의양산화기술지원 · 과제보유번호 연구기관 2007.07.01~2008.06.30 연구사업명 부품소재전문기업기술지원사업

- 26 -

그림 토너 카트리지 재제조 공정그림 토너 카트리지 재제조 공정그림 토너 카트리지 재제조 공정그림 토너 카트리지 재제조 공정3 3 3 3

폐자원을 이용한 신규시장을 형성할 수 있는 재생자원화 기술을 보유하고 있음에도 불

구하고 국내 중소기업의 여건 상 전문 인력의 부족 및 기술습득의 어려움에 기인하여

그 기술적 한계를 극복하지 못하고 있는 실정이다 따라서 현 재제조 공정의 공정 최적

화 기술 드럼의 표면코팅 층의 제거 시 사용되는 신규 화학약품의 개발 그리고 생산

성을 극대화 할 수 있는 최적공정 설계에 대한 고급 전문 인력의 현장기술지도가 절실

한 상황이다

제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표제 절 기술지원 목표2222

기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격기술지원의 최종목표 및 성격1111

가 기술지원의 목표가 기술지원의 목표가 기술지원의 목표가 기술지원의 목표

폐프린트 카트리를 분리 세정공정을 통하여 얻어진 고순도 알루미늄을 아노다이징 기

술을 이용하여 고광택성을 갖는 감광 드럼의 고효율 회수공정 지원 및 드럼의 표면코

팅층의 제거 시 사용되는 각종 화학약품의 최적 배합비율과 최적화 공정기술 지원

- 27 -

나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격

공정개선공정개선공정개선공정개선 0신제품

제조기술0 품질향상품질향상품질향상품질향상 0

양산화양산화양산화양산화 0 시험분석 0 시제품 제작시제품 제작시제품 제작시제품 제작 0

제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용3333

세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용1111

감광코팅층 용해를 위한 용매 개발 및 적절한 혼합용매비율에 관한 기술지원

감광코팅층은 크게 세가지- (Blocking Layer Charge Generation Layer Charge

다른 필름으로 구성되어있다 따라서 세가지 필름을 동시에 제거할Transport Layer)

수 있는 용매 혹은 혼합용매에 대한 체계적인 기술지원

폐카트리지의 분해과정에서 발생되는 부산물의 분리공정 기술지원

수거된 드럼으로부터 고광택 고순도 알루미늄을 얻기 위한 전처리 분리공정- OPC

상에서 효과적인 플라스틱 기어부분과 분리기술 지원

합리적 세정공정 설계를 통한 폐 감광 드럼의 표면처리기술 지원

고생산성 세정공정을 위한 공정개선 기술지원-

고광택 특성을 갖는 아노다이징 공정기술 지원

드럼의 재제조 공정 합리화 방안 구축 지원OPC

기타 폐자원의 재활용 공정기술 지원

드럼이외의 부산물을 이용한 재활용 기술지원- OPC

화학물질을 동반하는 공정에서의 사용자 안전을 위한 반응원리에 대한 교육

합리적 공정운용을 위한 전문가 교육

기업의 품질시스템 구축을 위한 기술자문

제품의 신뢰성 향상을 위한 합리적 공정관리 시스템 구축 방안지원

- 28 -

기술지원의 목표기술지원의 목표기술지원의 목표기술지원의 목표 기술지원의 내용기술지원의 내용기술지원의 내용기술지원의 내용 기술지원범위기술지원범위기술지원범위기술지원범위

세정공정기술 확립

감광코팅층 분석-

고효율 용매 및 최적혼합용매-

고생산성 세정공정 설계기술-

아노다이징 공정 확립

아노다이징 공정분석-

최적 아노다이징 운전 조건확립-

고성능 전해액 구성 확립-

품질 신뢰성유지 시스템 구축-

기타 폐자원 재활용 기술

플라스틱 정성분석-

플라스틱 기어부의 재활용 기술-

컴파운딩 기술-

- 29 -

제 장 국내제 장 국내제 장 국내제 장 국내2222 ㆍㆍㆍㆍ외 기술현황외 기술현황외 기술현황외 기술현황

아노다이징 처리에 있어서 황산법은 년 영국 와 에1927 C H R Gower S O O Brien

의해 특허출원된 후 발전을 거듭하여 현재 세계적으로 가장 널리 보급되어 있는 방법

이다 전해질은 황산은 저렴하고 전해조작이 다른방법에 의하여 간단하며 생성된 피

막은 다른 방법으로 얻어진 피막보다 그 투명도가 좋기 때문에 알루미늄 합금에 적합

하다 합금성분에 의한 악영향이 적으며 피막의 색상도 옥살산보다 엷어서 염색에 적

합하다 또한 인가되는 전압이 낮고 전력소비량도 적으며 약품가격이 저렴한 장점이

있다 그러나 옥살산법보다 알루미늄의 용해량이 많고 생성되는 피막의 두께는 어느

정도 한계점을 가지고 있다 황산에 의한 피막의 용해가 크기 때문에 피막이 연한 단점

이 있다 황산피막은 다공성이며 내식성 내마모성이 양호하여 건재 공업용품 주방용

품 평판 기계부품 장식품등의 분야에서 널리 이용되고 있다 피막의 두께는 통상의

전해처리온도 약 에서( 20 ) 30~40 정도 얻어진다 공업적 처리조건은 한국공업규

격 을 표 및 표 에 나타내었다 여기에서 전해액의 농도와 온도 전류밀도KSD 9531 2 3

그리고 전해시간 등은 피막의 두께 경도 내식성 다공성등과 밀접한 상관관계를 가지

고 있으며 또한 알루미늄 용존량 교반공기량등도 무시할 수 없는 인자이다

표 황산법의 양극 산화 처리 조건표 황산법의 양극 산화 처리 조건표 황산법의 양극 산화 처리 조건표 황산법의 양극 산화 처리 조건2 (KSD 9531)2 (KSD 9531)2 (KSD 9531)2 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건 허 용 치허 용 치허 용 치허 용 치

전해액 조성 황산 10 ~30 plusmn2

알루미늄 이하20gL

욕 온도 15 ~ 25 plusmn2

전류밀도 60 ~ 300A plusmn7

시 간 피막두께에 필요한 시간

욕 전압 설정전압 plusmn2V

- 30 -

표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건

전해액 조성 황산 15

알루미늄 5 gL

욕 온도 21 plusmn 1

전류밀도 130A plusmn 5

시 간분30 ~ 10 의 경우(A 6063 )

분60 ~ 18 의 경우(A 6063 )

욕 전압 16V

옥살산법은 년 일본에서 개발되었으며 옥살산 알루마이트법으로서 널리 공업적으1926

로 이용되어 왔다 한편 독일에서는 법으로 공업화되어 있다 옥살산은 고가이 Eloxal

고 교직 중첩 전원설비를 사용해야 하며 조작이 복잡하여 단위처리면적당 소비전력이

높은것 외에도 피막이 흰색을 띄게 되기 때문에 최근에는 그 신장이 둔화되고 있다 그

러나 황산피막보다 피막의 염색성은 떨어지지만 내식성 내마모성이 우수하기 때문에

일용품의 일부와 특히 외관은 문제되지 않지만 고도의 피막성능을 요하는 공업용품등

에 이용되고 있다 공업적 처리조건은 한국공업규격 을 예로 들면 표 및 표 KSD 9530 4

와 같다5

표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건 허 용 치허 용 치허 용 치허 용 치

전해액 조성 유리산 2 ~ 5 plusmn1

알루미늄 이하20gL

욕 온도 15 ~ 35 plusmn4

전류밀도

직류와 교류의 경우

교류 40 ~ 350A

교류 40 ~ 700A plusmn7

교류의 경우 80 ~ 700A

시 간 피막두께에 따른 시간

욕 전압 설정전압 plusmn15V

- 31 -

표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건

전해액 조성 유리산 3

알루미늄 5 gL

욕 온도 28 plusmn 2

전해밀도

직류와 교류의 경우

직류 130A

교류 100A

시 간분25 ~ 6 의 경우(A 1100 )

분38 ~ 9 의 경우(A 1100 )

욕 전압직류 25 V

교류 80 V

피막의 성질피막의 성질피막의 성질피막의 성질 피막의 생성피막의 생성피막의 생성피막의 생성 온도 농도의 영향온도 농도의 영향온도 농도의 영향온도 농도의 영향 조작조작조작조작 실시조건의 예실시조건의 예실시조건의 예실시조건의 예

교교교교

류류류류

법법법법

연하고 표면에 요철

이 있으며 직류법과

동일한 두께의 경우

내식성이 양호함

적음

교류전류계의 읽기

에 을 곱하면036

직류값에 해당됨

농도의 영향은 큼 간단함

40~60 V

2~3 Adm2

25~30

분5~60

직직직직

류류류류

법법법법

경도가 크나 침식에

위해 구멍이 생김많음

액온을 낮게 유지

해 주어야 하고

농도의 영향은 적

간단함

40~60 V

1~2 Adm2

18~20

분10~60

교교교교

직직직직

중중중중

첩첩첩첩

법법법법

경하고 내식성이 있

고 최상의 피막을 얻

을 수 있음

많음

단시간에 두꺼운 피

막을 얻을 수 있음

보통

복잡하고

전력 소

모 량 이

많음

DC 25~30 V

1~3 Adm2

AC 40~80 V

1~3 Adm2

20~30

분15~60

- 32 -

크롬산법은 에 의해 년 영국에서 개발되어 수상비행기용 듀랄Bengough-Stauart 1923

루민의 방식을 목적으로 사용되었다 대표적인 방법으로는 단계적인 전해전압을 상승

시키는 법과 정전압 전해에 의한 미국 표준국의 방법이 있다 피막Bengough-Stauart

의 외관은 불투명하고 암회색을 띈 에나멜색이다 표준상태에서 생성되는 피막두께는

2 ~ 5 정도이므로 내마모성은 좋지 않지만 같은 두께의 다른 피막에 비하면 내식성

은 양호하다 처리조건으로 법은 전해액은 크롬산을 함유하 Bengough-Stauart 25

며 전해온도는 40 plusmn 2 로 하고 전해전압은 에서 까지를 분간 서서히 상승 0 V 40 V 10

시켜 에서 분간 유지하고 다시 분간 까지 상승시켜 최후의 분간은40 V 20 5 50 V 5 50 V

로 유지한다 이때 전류밀도는 01 ~ 05 정도이다 정전압 크롬산법에서는A 5 ~

의 크롬산전해액을 사용하고 전압은 처리시간은 분정도이다10 40 V 30

종류종류종류종류

조건조건조건조건옥 실 산 법옥 실 산 법옥 실 산 법옥 실 산 법 황 산 법황 산 법황 산 법황 산 법 크 롬 산 법크 롬 산 법크 롬 산 법크 롬 산 법

농도H2C2O4

(1) 3~5 (2) 10H2SO4 10~20 CrO3 3

온도(1) 20~30

(2) 15~60

(1) 15~22

옥살산을 첨가하면(2)

35까지

40plusmn20

전압(1) AC 40~80 V

(2) DC 25~30 VAC 15~25V

로부터 서서히DC = 0V

상승해서 로 하고40V

최후 분간은 로 유지5 50V

전류밀도(1) AC 1~3 Adm

2

(2) DC 1~3 Adm2

05~15 Adm2

03~04 Adm2

시간 분10~60 분5~100 분60

피막두께

H2C2O4 5 30plusmn2

AC 3 Adm2

분간에 40

10~12

H2SO4 20 30plusmn5

DC 10 Adm2

분간 20

에 5~7

분간에15 3~35

특징

특히 순 에 대해서는Al

경도 내식성 등 가장

우수한 피막을 얻는다

탈지력이 좋고 저질 Al

에도 광택이 좋으며 단

점으로 전력과 약품의

소비가 많음

설비가 많이 드나 유지

가 용이하고 유지비가

적으므로 보급이 많아

지고 있다 탈지력은 작

으나 합금 및 착색용 Al

양극산화에 적합함

투랄루민계에 적합한 양

극산화법이며 내식성이

있고 회색의 무광택 피

막이며 강도가 약하다

착색에는 적합하지 않음

- 33 -

그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도44441111

- 34 -

양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책

결함항목결함항목결함항목결함항목 원 인원 인원 인원 인 대 책대 책대 책대 책

버닝

버프버닝

전해액 온도 불균일

국부적 고전류밀도

수산화 알루미늄 버닝

연마조건의 적정화

액순환 교반량증가

전해파형의 평활화 전류밀도 낮춤

수세 알루미늄처리량의 조정

숏트

제품과 리드선의 접점의 어긋

제품과 음극과의 접촉

압출후의 국부적 냉각부족

디스멋트부족

거는 방법 개선

극간거리조정 내부음극유치법 개선

균질 한 냉각( )均質

질산농도증가 중크롬산카리첨가

욕중에서 흔든다

전해부식

접점불량

사용수로부터의 염소이온흡입

용접용후락스부착

인체의 땀이나 지문부착

중금속이온 흡입

유리산부족

중첩교류분 부족 수산법에 많(

음)

접점개량

순수사용

전해전의 충분한 세정

손장갑사용

중금속용출방지

산의보충

교류분 증가시킴

색얼룩

극비 의 부적당( )極秘

극간거리의 부적당

복잡한 형상

전류분포 불균일

교반부족 불균일

전해액 온도 상승

이물 부착( )異物

전해액 잔존

합금성분( )合金成分

염색조건

접점부족

음극면적조정

음극을 이동해 본다

음극배치의 고려

랙크접점수 증가

접점위치고려

전해액 순환량증가 냉각

수세를 충분히 한다

수세를 충분히 한다

재질확인

염색욕의 농도 관리p H

적정한 접점을 취한다

무지개

접점부족

전기접점불량

전해중단

표면적과 리드선의 적정화

리드접점부의 이탈방지

교반을 약하게 한다

- 35 -

결함항목결함항목결함항목결함항목 원 인원 인원 인원 인 대 책대 책대 책대 책

표면얼룩탈지불충분

재질 열처리의 불균일

탈지를 충분히 행한다

재질 열처리를 정확하게

표면거침소재의 조성부적합

엣칭조건의 부적합조건관리를 엄중하게 행한다

수산화나트륨 엣칭액의 노화 액관리 철저

버 닝 엣칭후 수세까지의 시간이 길다 엣칭후 신속수세

그림자모양 리드선에 의한 투영흔적 리드선위치에 주의할것

봉공얼룩물건의 겹침

온도의 불균일

물건이 겹치지 않도록 한다

온도분포를 균일하게 한다

액흐름

전해액을 유출

수세부족

맞춤시 불량

충분한 수세

스팟트개량

가스포겟틀 랙크각도의 부적합

공기교반 내부음극에서의 수소발생

적당한 틀과 랙크의 거는 각도선정

가스가 유출하도록 랙크를 만드로 건

크 랙 저온전해 봉공온도 가열 기계적 충격 이상의 가열을 피한다110

제품취급주의

성능결함 및

막두께부족

전해시간 짧고 전류밀도가 낮다

내부음극부족 및 음극면적부족

틀과 걸이 면적이 크다

리드의 접촉불량 탈막부족

리드의 전기용량부족

전기접점부족

전해액 온도가 높고 국부고열발생

합금조성의 부적합

적정시간과 전류밀도 선정

형상에 맞게 사용 및 이상전압이 안걸

리게 할 것

전류용량에 맞는 전해면적선정

리드부착개량 및 완전탈막

단면적이 큰 리드사용

접점증가

냉각 및 교반 순환을 충분하게

적절한 합금선택

내마모성 전해액 온도가 높고 전류밀도가 낮다 냉각 및 적정한 전류밀도 선택

내식성부족

전해시간이 너무 길고 전해액 농도가 높

합금조성의 부적합

전류밀도 높이고 전해시간단축 농도

적정유지

적절한 합금선택

불꽃유리산부족 전해액노화

전해액이 높고 전류밀도 불균일

산보급 및 전해액 일부교체

냉각 및 전류밀도 조정

박 리 정전이나중단 전해재생 및 가급적 전해중 중단을 피할

표면모양 알루미늄 주물 재료결함 엣칭조건 알루미늄 개선 및 주물재선택 엣칭액

선택

분취

전해액농도 용존알루미늄 증가

전해액 온도상승

수세부족

봉공액 오염

분석에 의해 조정관리

전해액 냉각 교반

수량 수세횟수 수세시간증가

봉공액 교환

- 36 -

재제조산업의 중요성과 경제적 효과 분석의 관점에서 볼 때 화석연료는 연소과정

에서 아황산가스 질소산화물 먼지 휘발성 유기화합물 먼지 등 대기오염물질과

이산화탄소와 같은 지구온난화 물질이 다량으로 발생한다 따라서 에너지 사용 감

소는 그만큼 대기질 개선에 기여를 하게 된다 에너지 소비 감소는 또한 수력과 원

자력 발전량을 감소케 함으로써 생태계 파괴와 핵폐기물 문제의 완화를 가능케 한

다 이러한 재제조의 환경개선 효과는 이를 사회적 편익으로 간주할 수 있으므로

금액으로도 환산될 수 있다 따라서 이를 고려하면 재재조의 경제적 효과는 단순히

생산요소의 절감효과만 감안하는 경우보다 훨씬 커진다 재제조산업의 경제적 및

환경적 효과는 매우 크다 더욱이 최근 들어 석유 및 기타 원자재의 공급 불안이

심화되고 있어 원자재 소비 절감의 필요성이 갈수록 증대되고 있다 뿐만 아니라

대기환경의 악화 방지에 대한 사회적요구의 증대와 매립지의 포화 등으로 인해 폐

기물 처리의 어려움이 가중되고 있어 재제조의 사회적 중요성은 대단히 커지고 있

재제조는 선진국에서도 크게 각광을 받고 있다 재제조산업은 현재 전세계적으로

사업장 수가 만개 고용규모 만명 시장규모 억 달러에 이르고 있는 것으로8 50 530

추정되고 있으며 특히 재제조가 가장 활발한 미국을 중심으로 빠른 속도로 확대되

고 있다 우리나라에서는 현재 자동차 부품과 토너 카트리지를 중심으로 재제조가

부분적으로 이루어지고 있어 그 규모는 그렇게 크지 않은 상태이다 이는 역으로

재제조산업의 활성화가 커다란 경제적 이익을 가져올 수 있음을 의미한다 따라서

재제조 산업을 정책적으로 육성할 필요성은 매우 크다

하지만 국내 토너카트리지 재제조 산업의 경우 년 일본 캐논사가 년부터 2006 2001

국내 업체를 상대로 레이져 프린터의 핵심부품인 감광드럼 드럼 의 삼각기어(OPC )

제조방식과 관련된 특허침해 소송을 제기해 지방 고법원 판결에서 승소한 상태이-

현재 국내에서 보급되고 있는 레이저 토너 카트리지와 잉크젯 잉크 카트리지는

이상 외국에서 직수입된 제품이다 지금 미국이나 유럽과 같은 선진국에서는90

전체 시장의 약 이상을 재활용 제품이 점유하고 있을 만큼 저렴한 재활용 카30

트리지의 사용은 당연한 것이다 우리나라 곳곳에 버려지고 있는 공재물질 카트리

지는 연간 만개 연간 톤 트럭 수천대분에 달하고 이렇게 폐기물로 버려300-400 8

진 각종 플라스틱 카트리지는 수백년이 지나도 썩지 않아 얼마든지 재활용이 가능

한 귀중한 자원을 낭비하며 환경오염을 가중시키고 있다 또한 국내 폐기물 관리법

에 프리터 카트리지는 지정폐기물에서 제외되어 있어 무단 폐기 방치될 가능성도

매우 크다

- 37 -

세계 다국적 기업이라는 미국의 몇몇 기업들 사이에도 재제조 붐이 일고 있다 기

존 리사이클링 방식이 폐기물 화학처리의 비용과 공해유발 억제에 따르는 막대한

재생비용이 드는 단점이 있다면 이를 원칙적으로 극복할 수 있는 대안으로 재제조

는 새로운 환경사업으로 입지를 넓혀가고 있다 현재 외국의 다국적 기업군들인 코

닥 제록스 듀폰 등은 최근 재활용 사업의 개념을 리사이클링에서 재제조로 GM

전환하고 이를 전제로 제품생산 매뉴얼을 전면 재개편하였다 대부분의 주요 부품

들을 쉽게 분해 조립하여 반영구적으로 재활용할 수 있게 획기적인 소프트웨어 시-

스템을 개발하여 활용하고 있는 것이다

프린터 토너 카트리지의 재활용은 다 마신 음료병을 수거하여 다시 음료수를 넣고

판매하는 것과 다를 게 없다 이제 우리도 재생품은 안쓴다 는 생각을 바꿔 프린 ldquo rdquo ldquo

터 값보다 카트리지 비용이 더 든다 는 문제를 재생카트리지 이용으로 경비도 줄이rdquo

고 환경을 생각하는 재활용에 관심을 가져야 할 때이다 정보통신의 혁명과 디지털

시대에 맞는 새로운 패러다임이 요구되는 지금 재제조 시스템을 구축하는 것은 녹

색경영 을 실천하는 환경중시 기업경영의 좋은 사례가 될 것이(Green Management)

다 또한 제품의 전과정에 걸친 환경영향을 파악하고 감소하기 위한 전과정평가

를 레이저 프린터 제품에 도입하여 적용함으로써(Life Cycle Assesment LCA)

보다 친환경적인 프린터가 개발될 것이다 또한 연간 억달러에 달하는 수입정품 4

토너 드럼을 재활용 토너 드럼으로 대체한다면 연간 억 천달러 수입 의존율을 3 2 (

로 낮출 경우 의 외화절약 효과가 기대된다20 )

- 38 -

제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과3333

제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행1111

드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정1 OPC1 OPC1 OPC1 OPC

레이져 프린터는 복사기의 건식 방식 원리를 이용하여 인쇄하는 프린터이다 내부

구성은 컨트롤러부 엔진부 인쇄부로 나뉘어져 있으며 컨트롤부에서는 컴퓨터로부

터 전송된 데이터를 인쇄할 페이지에 영상을 만들어 프린터 엔진부분으로 전달한

다 전달되 영상은 엔진 부분의 레이져 다이오드 회전 다면경 렌즈 프리즘장치

레이져 빔 센서 등의 장치를 거쳐 인쇄부분의 감광 드럼에 투사가 된다 다시 투사

된 영상은 감광 드럼에서 형성된 엔진 옆에 있는 용지에 옮겨서 영상을 인쇄한다

그 후에 인쇄된 용지는 고열 압착롤러에 압착되어 최종적으로 용지에 인쇄된다 레

이져 프린터는 저소음과 고품위 인쇄 다양한 서체와 고속인쇄 등의 장점을 가지고

있으며 제한된 용지사용과 유지 비용이 비싸다는 단점을 가지고 있다 그림 는 레 5

이져 프린터 카트리지의 분해도 및 주요 부품의 위치를 나타낸 것이다

그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도5555

- 39 -

레이져 프린터의 원리는 크게 단계로 크리닝 대전 노광 현상 전사 정착으로6

나눌 수 있으며 다음은 각 단계에 대한 설명이다

1 2 3

4 5 6

크리닝 이 단계는 이미지 진행의 처음 단계로 물리적 또는 전기 크리닝 진행을1

통해 새롭게 드럼에 이미지가 맺히도록 준비하는 단계OPC

대전 드럼 크리닝이 끝나면 로부터 읽혀진 정보를 레2 laser scanning unit (LSU)

이져빔을 쏘아 이미지를 드럼에 맺히도록 조건을 마련해 주거나 대전을 걸어 줌

노광 드럼 표면에 레이져빔이 전달되는 부분은 잠상이 맺히게 되며 드럼은 전3

류가 통할 수 있는 알루미늄 원통과 감광물질이 표면에 코팅되어 있으므로 빛을 받

은 부분에 이미지가 맺히게 됨 또한 드럼에 나타난 이미지 부분은 이 다음 단계에

서 토너를 끌어 당기게 됨

현상 잠상 이미지가 드럼 표면에 나타나며 현상 롤러는 토너분자를 드럼 표면4

에 전달하는 역할을 하며 닥터 블레이드는 토너량을 조절해 줌

- 40 -

전사 드럼 이미지에 토너 부분이 용지 쪽으로 전사 됨5

정착 토너가 묻은 용지가 히팅롤러와 압력롤러를 거쳐서 종이에 영구적으로 고6

착되게 함

가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도 OPC OPC OPC OPC

토너카트리지의 핵심 부품중 하나인 드럼은 표면의 마모가 증가함에 따라 드OPC

럼의 의 두께가 감소하며 피로도가 증가하는 것으로charge transport layer (CTL)

보고되고 있다 따라서 폐토너카트리지의 재제조시 이러한 관점에서의 부품에 대한

고찰이 매우 중요하게 된다

일반적으로 드럼은 의 표면전위를 갖도록 대전되며 이때 토너 입자-600 ~ -700 V

들을 밀어낸다 이는 인쇄 시 영역으로 나타나는데 이 부분을 백색전위 white

라고 불린다 그러나 대전능력이 저하되면 인쇄물의 백색부분(white potential V0)

에 불규칙적으로 토너가 유입되어 인쇄물에 그대로 전달되게 되면 이를

라고 한다 현상이 진행되면 초기 증가율 대비 증가background Background 10

될 때마다 토너 소비량도 증가되며 토너카트리지 수명을 단축시키는 원인이10

될 수 있다

자외선이 완벽하게 차단된 항온 항습 습도 이하 의 에서 특수광을 ( 36 ) Clean-room

설치하고 정전기가 방지된 상태에서 카트리지를 완전 분해한 후 마모되거나 손상

된 중요 부품들을 교체하여 특수 에 의한 재생산만이 새것을 능가하는Kow-How

품질을 가능케하는데 일부업체에서 재생한 토너카트리지는 원가만 낮춰 만들어지므

로 품질상의 문제점이 발생되어 프린터 수명을 짧게 할 수도 있다 토너는 기존에

들어있는 잔여물을 전면적으로 집진기로 세척 흡입 하여 완전 제거한 후 폐토너 카( )

트리지 및 중요부품을 교체한다

회 사용 가능하므로 상태에 따라 재활용 또는 교체한다 생산공정OPC Drum 2-3

에서 핵심인 토너가 흩어지지 않도록 마감을 하는 집진 수집된 폐토너를 전Unit

량 회수해 밀폐용기에 보관 폐기물 위탁처리업체에 처리케하는 세심한 배려도 환

경오염 방지를 위한 중요한 부분 중의 하나이다 재활용 현상기의 품질유지를 위한

승부관건은 소비자가 사용 후 폐기되는 폐현상기 폐카트리지 및 드럼 포함 수거( )

의 구축과 다양한 프린터 기종에 맞는 토너성분 분석에 달려 있다 프린터System

기종에 맞지 않는 토너카트리지나 마모성 부품이 적시에 교체되지 않을 경우에는

프린터 제품을 고장이 발생할 수 있다

- 41 -

그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정6 OPC 6 OPC 6 OPC 6 OPC

폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석2222

가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석

적외선 분광분석은 년 영국의 에 의해 개발된1800 F W Hershel dispersive IR

에 의해서 시작되었으며 최근에는spectromer FT-IR (fouirer transform infrared)

의 개발로 인해 활발한 연구가 진행되고 있다 적외선 분광분석의 원spectrometer

리는 적외선이 시료를 통과할 때 에너지가 분자간 원자내의 진동에너지와 일치하여

시료의 분자구조에 따른 특성 흡수 영역을 형성함으로서 이를 통해 정보는 얻게 된

다 적외선 분광분석은 시료의 정성 및 정량분석 물질의 구조확인 화학반응

연구 표면화학분석 등에 이용되고 있고 특히 플라스틱 물질의 정량 정성kinetics

분석 및 배향성 연구에 아주 유용하게 사용되고 있다

- 42 -

그림 은 기어부분 의 고분자를 정성분석한 의 분석결과로7 (sample2) FT-IR

2978cm-1 2920cm-1

1468cm-1 1382cm-1

1236cm-1 1087cm-1

892cm-1등의

특성 피크로 추정컨대 사용된 고분자 물질이 로 판단된다 그림poly(oxymethylene)

도 마찬가지로 의 고분자를 정성분석한 결과로2 sample3 2965cm-1

2918cm-12849cm-1

1768cm-1 1503cm-1

1219cm-1 1187cm-1

1159cm-1

1013cm-1 828cm-1

등의 특성피크가 관찰되었으며 결과적으로 polycabonate (PC)

의 특성피크로로 판단된다

나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석

열분석 이란 물질의 물리적 변수 를 온도의(thermal analysis) (physical parameter)

함수로 나타내는 분석 방법이다 즉 물질의 온도를 일정하게 변화시킴에 따라 나타

나는 열적특성 변화를 분석하는 것이다 이때 어떤 물리 변수의 변화를 볼것인가에

따라 여러 가지 방법이 존재한다 플라스틱의 열분석에는 대표적으로

와 가 이DSC(Differential scanning calorimetry) TGA(Thermo gravimetric analysis)

용된다 는 플라스틱 시료의 온도 열량변화 데이터로부터 시료의 물리적 화학 DSC

적 성질을 확인할 수 있다 또한 피크의 위치 모양 개수 등으로부터 정량적인 정

보들을 얻을 수 있으며 피크의 면적으로부터 열량변화의 정량적인 정보를 얻을 수

있다 으로부터 플라스틱 시료의 유리전이온도 결정화온도 녹는 DSC thermogram

온도 냉결정화온도 등의 정보를 확인할 수 있다 는 일정한 속도로 온도를 변 TGA

화시켰을 때 일정 시간동안에 일어난 시료 무게의 변화를 측정한다 에 의한 TGA

질량 온도 곡선은 플라스틱 시료의 열안정성 및 물질의 구성비 등을 확인할 수 있-

그림 는 의 분석결과 이다 약9 sample 2 TGA (Thermo gravimetric analysis) 30

0 부분에서 열분해가 일어나기 시작하며 344에서 중량감소 온도를 보인10

다 약 430이상이 되면 모든 고분자물질이 열분해 되는 것을 확인 할 수 있다

그림 은 의 데이터로 용융온도10 sample 2 DSC(Differential scanning calorimetry)

는 16664임을 확인하였다 는 결정성 고분자로 그래프에서 확인 sample 2 TGA

하듯이 약 300 이상의 온도에서도 분해가 되지 않는 열안정성을 보이나 약 에130

서 고분자가 녹기 시작하고 약 에서 완전하게 용융되는 것을 확인 할 수 있다170

는 약 이하에서 안정한 고분자 물성을 가지는 것을 확인하였다sample 2 130

- 43 -

그림 은 의 데이터로 초기 부터 중량감소가 일어나기 시작하며11 sample 3 TGA 430

중량감소온도는 를 보인다 정도에서 약 를 잔존율을 보인다 그10 485 540 20

림 는 의 데이터로서 는 비결정성 고분자로 에서 유리12 sample 3 DSC sample 3 119

전이 온도를 보이는 것을 확인하였다 데이터에서 확인하듯이 는 TGA sample2 400

이상의 온도에서도 분해가 되지 않는 열안정성을 보이나 데이터에 의해 이DSC 120

상의 온도에서는 고분자의 물리적 강도가 약화됨을 확인할 수 있다

- 44 -

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)

- 45 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)

- 46 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)

- 47 -

최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정3333

가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정

본 실험은 최적의 세정용매 조건을 찾기 위하여 기존의 상용용매 제품과A Benzene

용매를 이용하여 최적의 성능을 갖는 배합비를 확인하고자 하였다Toluene Xylene

표 은 상용용매 와 각 용매들의 세정속도를 나타내었다 상용용매 는 분 초의6 A A 3 30

세정속도를 보이는 것을 확인 할 수 있었다 그러나 상용용매 와 A Benzene Toluene

의 용매를 적절히 배합하면 약 분에서 분 초의 시간을 단축하는 효과를 나Xylene 1 1 20

타내었다

표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도6666

번호번호번호번호 함 량함 량함 량함 량 시 간시 간시 간시 간

1 상용용매 A 분 초3 30

2 Methylene Chloride 분이상8

3 m-Cresol 분이상8

4 Xylene 분이상8

5 Toluene 분이상8

6 Benzene 분이상8

7 상용용매 A Xylene (7030) 분 초2 30

8 상용용매 A Toluene (6040) 분 초2 40

9 상용용매 A Benzene (6040) 분 초3 20

10 상용용매 A m-Cresol (7030) 분 초3 20

11상용용매 A Xylene Toluene

(60436)분 초2 30

12상용용매 A Xylene Benzene

(60436)분 초2 40

13상용용매 A Toluene Benzene

(601624)분 초2 10

- 48 -

상용용매 는 약 초의 세정속도를 보이나 상용용매 과 자일렌의 일 때 약- A 210 A 8020

초의 세정속도를 보임150

상용용매상용용매상용용매상용용매 A XyleneA XyleneA XyleneA Xylene

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene

- 49 -

상용용매 과 의 비가 일 때 약 초의 세정속도를 보임- A Toluene 6040 140

상용용매상용용매상용용매상용용매 A TolueneA TolueneA TolueneA Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AToulene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene

- 50 -

상용용매 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- ABenzene 6040 195

상용용매상용용매상용용매상용용매 A BenzeneA BenzeneA BenzeneA Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ABenzene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene

- 51 -

상용용매 와 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- A m-Cresol 7030 200

의 함량이 증가할수록 점도의 증가로 인해 세정속도가 증가함- m-Cresol

상용용매상용용매상용용매상용용매 A m-CresolA m-CresolA m-CresolA m-Cresol

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도Am-Cresol OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC

- 52 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Toluene

함량별 세정속도는 초로 거의 일정하게 나타남- 160~170

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneToluene OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC

- 53 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장 빠- AXyleneBenzene 60436 60832 601228

른 초로 세정속도를 보임160~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC

- 54 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Toluene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장- ATolueneBenzene 601228 601624 602020

빠른 초로 세정속도를 보임130~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ATolueneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC

- 55 -

이상의 기초실험 결과로부터 폐 드럼 유기코팅층의 박리에 대한 기초자료를 확OPC

보하였다 기존의 박리액은 제푸믜 균일성 즉 품질 측면에서는 우수한 성능을 보이

고 있으나 사용시간 측면에서는 다소 미흡한 점이 있었다 따라서 본 기초실험결과

를 바탕으로 폐 드럼 유기코팅층의 박리 처리공정을 기존의 단계에서 단계OPC 5 3

로 공정을 개선함으로써 매우 향상된 생산성을 도모할 수 있었다 그림 은 기존 20

의 공정의 개념도와 개선된 공정의 개념도 및 제조된 박리조 차 를 나타낸 것(1~3 )

이다

그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진20 20 20 20

아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화4444

가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리

도금이나 아노다이징에서의 전처리는 양호한 제품이 생산 될 수 있느냐 하는 것이

관건이라고 볼 수 있다 그러므로 무엇보다도 주요한 부분이라 할 수 있다 전처리

는 기계적인 전처리와 화학적인 전처리가 있으며 다음은 화학적 처리법에 관한 주

요 내용이다

- 56 -

산세정산세정산세정산세정1)1)1)1)

가공품이나 버핑 연마를 한 제품은 기름기가 많이 남아 있기 때문에 그대로 에칭조

에 투입하면 기름기에 의한 얼룩이 생기거나 그 부분에 착색이 되지 않는 경우가

종종 있는데 이것을 제거할 목적으로 된 제품을 피막조에 전기를 통전하고Racking

부스바에 제품을 걸어주면 기름기와 이 물질이 제거되어 에칭에서 좋은 결과를 얻

을 수 있다

에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리2) ( )2) ( )2) ( )2) ( )

에칭은 알카리에칭과 산성에칭 두 가지로 대별되는데 여기서는 알카리 에칭만을 다

룬다 알카리 에칭은 일반적으로 를 사용하는데 는 알루미늄을 잘 용 NaOH NaOH

해하고 그때 발생하는 수소가스에 의한 물리적으로 흡착하고 있는 유지유를 제거하

며 표면을 아름다운 색으로 가꾼다

알카리 에칭조의 온도는 65~70 정도가 적당하며 에칭시간은 가공상태와 표면조

도 샌딩유무 등 횟수 변화에 따라 시간을 적절히 조절해야 한다 에칭시간은 약품의

농도 및 온도에 따라 탄력적으로 운용할 수 있으며 첨가제를 첨가하여 에칭면의 평활

성을 잘 조절 해 주어야 한다

중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거3) ( )3) ( )3) ( )3) ( )

에칭 후 수세를 하면 알루미늄 표면에 여러 가지 색의 재질별로 틀림 찌꺼기가 낀다( )

이것을 스머트 라고 한다 스머트는 피막이 진행되기 전에 제거되어야 하는데 이 공정

을 중화처리라 한다

에칭을 알카리 에서 했으므로 중화처리는 산성에서 해야 하는데 이때 사용하는(NaOH)

약품은 68 HNO3 질산( ) H2 물 의 비울을 로 하여 실온에서 침지해서 흔들어O ( ) 11

주면 깨끗이 제거할 수 있는데 재료에 따라 약간 차이는 있지만 계열인 경우 스커트50

를 완전히 제거하지 않으면 피막 후에도 스머트가 그대로 남아있어 스폰지나 보루로

제거해주어야 하는 번거로움이 있기 때문에 철저히 제거해야 하며 공정인Chromate

경우에 완전히 제거가 되지 않으면 좋은 제품을 얻을 수 없다

화학연마화학연마화학연마화학연마4)4)4)4)

- 57 -

화학연마란 외부의 전류를 사용하지 않고 광택연마를 행하는 방법으로 제품에 광택을

요하거나 표면에 이물질을 제거하기 위하여 행하는 공정이다 고광택을 요하는 외장재

쪽에 많이 이용되며 장비부품에서도 전체적인 흐름에 따라 변화하는 추세에 있기 때문

에 두꺼운 제품이나 얇은 제품 큰 제품과 작은 제품에 있어 연마시 항상 주의를 요하

며 적정한 온도를 유지하고 농도관리를 재질에 따라 잘 해 주어야만이 고품질을 보장

할 수 있다

액을 조정하는 방법에는 인산 황산 질산법 인산 질산법 인산 황산법 등이(1) - - (2) - (3) -

있으나 인산에 질산을 넣으며 후해가스가 많이 발생하므로 번 방법이 적당하다고 (3)

생각되며 현장에서도 인산 황산법을 선호하고 있다 액의 처리 조건 중 온도는 -

고루 사용할 수 있고 처리조 재질은 을 사용하여 보강을 충분히100~140 SUS 310L

하여 주어야 한다

전해연마전해연마전해연마전해연마5)5)5)5)

전해연마란 화학연마에서 알루미늄 표면에 광택을 내는데는 한계가 있으므로 그 이

상의 고광택을 원할 경우 행하는 공정이다 전해연마 시 제품의 표면은 어느 부분이라

도 정밀하고 세밀하게 조건이 같고 액의 온도도 균일해야 한다 또한 제품 표면에 발

생하는 기포를 제거하기 위해 강력한 에어 교반이 필요하므로 제품을 간간하게 고정해

야 한다 전해연마의 방법에는 황산인산법 광염소산초산법 진동전해연마법 등이 있

소결소결소결소결6)6)6)6)

전처리를 행함에 있어 작업자가 에칭시간과 화학연마시간을 어떻게 설정하느냐 함에

따라서 제품의 품질을 판가름 하게 된다

일반적으로 아노다이징에 사용하는 모든 설비는 최대용량의 선에서 사용하는 것 70

이 가장 바람직하다 작업을 진행함에 있어 복장은 항상 작업하기에 적합한가를 판단

하고 거추장스럽지 않은지 현재 공정에 맞는 보호구를 사용하고 있는지 본인 스스로

가 준비하고 확인해야 한다

나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화

- 58 -

황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성1)1)1)1)

경제성-

전해질로써 값싸고 공업적으로 안정하게 제조되는 황산(H2SO4유산 을 사용하는 것 전)

해조작이 다른 방법에 비해 간담함 전해 전압이 낮고 소비전력이 적게 드는 것 전해액

에 독성의 물질이 포함되어 있지 않고 의 걱정도 없기 때문에 폐액처리가 BOD COD

용이한 것등으로 가장 싸고 경제적인 양극산화 처리법으로 넓게 이용되고 있다

투명성-

얻어지는 피막은 다른 전해액에서 생성되는 피막에 비해 투명성이 높고 많은 실용합금

에 대해 무색의 피막을 형성한다 전해연마 화학연마 등의 광휘처리 후의 양극산화 피

막처리로 적당하다 또 무색의 피막은 염색 착생에도 좋다 피막의 투명도는 순도가

높은 알루미늄 일수록 양호하다 합금 원소의 는 피막의 투명도에 거의 영향이 없지 Mg

만 규소 철 망간 등은 투명도를 저하 시킨다(Si) (Fe) (Mn)

염색성-

얻어지는 피막은 활성도가 높고 염료의 흡착성이 좋기 때문에 유기 무기 염료에 의한

염색 인쇄가 용이하다

내식성 내마모성 및 경도-

내식성 내마모성이 양호하고 경도가 높은 피막을 얻을 수 있다 건축자재 공업제품 가

정용품 네임 프레이트 기계부품 장식품 등의 분야에서 요구되는 성능을 만족시켜 널-

리 이용되고 있다

피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계2)2)2)2)

표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건7777

- 59 -

표 에 표시된 수치는 어디까지나 공업적으로 유용한 피막을 얻는 범위이며 이 조건7

내에서 용도에 맞는 성능을 얻을 수 있는 처리 조건을 설정할 필요가 있다 황산 피막

은 용해성이 강한 상을 전해액으로 하기 때문에 처리 조거의 성능에의 영향은 대단히

크다 또한 각종 처리 조건이 피막과 욕 조건에 미치는 영향은 표 와 같다 2

표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향8888

경질피막법경질피막법경질피막법경질피막법2)2)2)2)

경질 양극산화 피막-

알루미늄 및 그 합금을 양극산화해서 화성한 피막은 종래 그 내식성을 이용하기도 하

고 착색 등에 의해 장식 목적에 이용하는 것이 주된 용도였다 그러나 최근에는 종래

의 양극산화 피막을 개량해 두껍고도 단단한 것을 얻을 수 있게 되었고 이미 경질 양

극산화 피막으로써 넓게 이용되며 그 우수한 특성을 발휘하고 있다

이 가볍고도 가공성이 좋은 금속과 표면에 화성되는 극히 단단한 피막과를 합쳐서 이

용하면 금후 더욱 용도를 확대할 수 있을 것으로 기대된다 규격으로는 30 이상의 피

막에 대해서도 품질이 규정되어 있지만 경질양극산화피막이라고 불려지는 것은 특별

한 규격이 있는 것은 아니고 일반적으로 표 에 표시하듯이 경도나 내마모성이 큰3 20

이상의 두꺼운 피막을 경질 양극산화 피막이라고 부르고 있다

- 60 -

표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류9999

피막 화성법피막 화성법피막 화성법피막 화성법3)3)3)3)

경질 양극산화 피막 화성법의 초기 연구는 종래 일반의 피막 화성에 사용되어온 황산

용 및 수산욕으로 실용화되어 왔다 그 후 양극산화 처리 기술의 진보와 함께 여러가

지 욕조성 및 화성 조건이 연구되어 황산용법 황산 수산혼합욕법 수산욕법 외에 각

종의 무기산 유기산 방향족설폰산 알코올 등을 혼합 또는 첨가해서 몇 가지에 방법

이 개발되었다

이들의 방법의 공통점은 종래의 아노다이징 화성 조건과 다른 필수 조건으로서 고전

류 밀도 저온 교반의 조건을 충분히 만족시키는 것이다 전류밀도를 보통 화선의 3

부로 하고 피막의 생성을 단시간에 행하여 전해액에 담겨있는 시간을 가능한 한2~5

짧게 하는 것이다 또 전해액에 의한 피막의 용해를 억제하기 위해서는 액온을 낮게 하

고 전해에 의해서 발생하는 열을 교반에 의하여 확산해 나가는 것이 중요하다 따라서

황산액과 같은 부식이 심한 전해액을 사용하는 경우에는 욕온도를 이하로 냉각해10

용해를 억제하는 것이 보통이다

황산욕에 수산을 비롯한 우기산등을 첨가하는 것도 있으며 비교적 고온에서 피막화성

이 가증하다 그러나 이들 수종의 첨가제를 가한 욕은 조성이 복잡하고 관리가 어려운

문제점이 있다 더욱 경질 아노다이징 피막을 화성하는 경우에 일반적으로 사용하고

있는 직류 대신에 트수전류파형을 적용하는 것도 피막 품질의 향상에 효과가 있다 예

를 들면 전류회복 현상을 이용한 것 주기적으로 극성을 변환시켜 부전류를 흘리면서

피막을 화성하는 전류 반전법 등이 있다

- 61 -

그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진21 ( ) 21 ( ) 21 ( ) 21 ( )

재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험5555

그림 는 드럼수명 측정 시험결과에 사용된 장비 사진이며 그림 는 조도측정에 사21 22

용된 장비의 사진이다

그림 는 조도실험결과를 나타낸 것이다 단면곡선에서 기준길이를 취하여 다24 ~ 27

섯 번째 높은 산과 다섯 번 째 깊은 골을 지나는 두 직선사이의 간격을 나타내는 점10

평균 거칠기 는Rz 10~18 값을 확인하였다 단면곡선에서 중심을 긋고 그 골에

해당하는 부분을 중심에 대해서 대칭 변환 후 구해지는 평균높이를 나타내는 중심

선 평균거치기 는 의 고른값을 확인하였다Ra 012~022

그림 은 재제조된 드럼카트리지의 성능시험 결과 값을 나타낸 것이다 그림 에30 30

서 보는 바와 같이 최종 사용가능한 용지의 장수는 약 장으로 나타났다 이12000

는 정품 토너 용량이 약 천장인것을 감안할 때 재제조시에도 사용가능한 것을 확3

인하였다

- 62 -

그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진22 22 22 22

그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진23 23 23 23

- 63 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과24 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과25 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 2

- 64 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과26 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과27 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 2

- 65 -

그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과28282828

- 66 -

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222

가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정

- 67 -

제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도4444

기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표 가중치가중치가중치가중치평가기준평가기준평가기준평가기준 평가방법평가방법평가방법평가방법

평가기관 등평가기관 등평가기관 등평가기관 등지원전지원전지원전지원전 지원후지원후지원후지원후

도금두께 20 불균일 4-6 실제품성능평가

표면조도 15 불균일15-17

실제품성능평가

감광코팅층 용해속도 30 12

mincycle

8

mincycl

e

자체평가

세정공정 최적화 모듈설계 및 구축 15 - - 현장실사

드럼 사용 수명OPC 20 -12000

pages성능평가

- 68 -

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

드럼의 감광코팅층 제거용 최적 용매 및 혼합용매의 기술지원은 생산량과 직OPC

접적으로 연관되어 있어 향후 주 삼텍의 매출신장으로 이어질 것으로 판단된다 ( )

이는 현재 비철금속의 원자재 상승으로 인해 토너 카트리지 재제조 업계의 원가인

상이 유발되고 있어 재제조된 고광택 드럼의 안정적인 공급은 재제조 업계의OPC

안정화를 이룩할 수 있음 또한 현재 전부 수입에 의존하는 알루미늄 드럼의 OPC

간접적인 수입대체효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다

- 69 -

Page 27: 아노다이징기술을이용한고광택감광드럼 재제조공정의양산화기술지원 · 과제보유번호 연구기관 2007.07.01~2008.06.30 연구사업명 부품소재전문기업기술지원사업

- 27 -

나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격나 기술지원의 성격

공정개선공정개선공정개선공정개선 0신제품

제조기술0 품질향상품질향상품질향상품질향상 0

양산화양산화양산화양산화 0 시험분석 0 시제품 제작시제품 제작시제품 제작시제품 제작 0

제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용제 절 기술지원 내용3333

세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용세부 기술지원 목표에 따른 기술지원 내용1111

감광코팅층 용해를 위한 용매 개발 및 적절한 혼합용매비율에 관한 기술지원

감광코팅층은 크게 세가지- (Blocking Layer Charge Generation Layer Charge

다른 필름으로 구성되어있다 따라서 세가지 필름을 동시에 제거할Transport Layer)

수 있는 용매 혹은 혼합용매에 대한 체계적인 기술지원

폐카트리지의 분해과정에서 발생되는 부산물의 분리공정 기술지원

수거된 드럼으로부터 고광택 고순도 알루미늄을 얻기 위한 전처리 분리공정- OPC

상에서 효과적인 플라스틱 기어부분과 분리기술 지원

합리적 세정공정 설계를 통한 폐 감광 드럼의 표면처리기술 지원

고생산성 세정공정을 위한 공정개선 기술지원-

고광택 특성을 갖는 아노다이징 공정기술 지원

드럼의 재제조 공정 합리화 방안 구축 지원OPC

기타 폐자원의 재활용 공정기술 지원

드럼이외의 부산물을 이용한 재활용 기술지원- OPC

화학물질을 동반하는 공정에서의 사용자 안전을 위한 반응원리에 대한 교육

합리적 공정운용을 위한 전문가 교육

기업의 품질시스템 구축을 위한 기술자문

제품의 신뢰성 향상을 위한 합리적 공정관리 시스템 구축 방안지원

- 28 -

기술지원의 목표기술지원의 목표기술지원의 목표기술지원의 목표 기술지원의 내용기술지원의 내용기술지원의 내용기술지원의 내용 기술지원범위기술지원범위기술지원범위기술지원범위

세정공정기술 확립

감광코팅층 분석-

고효율 용매 및 최적혼합용매-

고생산성 세정공정 설계기술-

아노다이징 공정 확립

아노다이징 공정분석-

최적 아노다이징 운전 조건확립-

고성능 전해액 구성 확립-

품질 신뢰성유지 시스템 구축-

기타 폐자원 재활용 기술

플라스틱 정성분석-

플라스틱 기어부의 재활용 기술-

컴파운딩 기술-

- 29 -

제 장 국내제 장 국내제 장 국내제 장 국내2222 ㆍㆍㆍㆍ외 기술현황외 기술현황외 기술현황외 기술현황

아노다이징 처리에 있어서 황산법은 년 영국 와 에1927 C H R Gower S O O Brien

의해 특허출원된 후 발전을 거듭하여 현재 세계적으로 가장 널리 보급되어 있는 방법

이다 전해질은 황산은 저렴하고 전해조작이 다른방법에 의하여 간단하며 생성된 피

막은 다른 방법으로 얻어진 피막보다 그 투명도가 좋기 때문에 알루미늄 합금에 적합

하다 합금성분에 의한 악영향이 적으며 피막의 색상도 옥살산보다 엷어서 염색에 적

합하다 또한 인가되는 전압이 낮고 전력소비량도 적으며 약품가격이 저렴한 장점이

있다 그러나 옥살산법보다 알루미늄의 용해량이 많고 생성되는 피막의 두께는 어느

정도 한계점을 가지고 있다 황산에 의한 피막의 용해가 크기 때문에 피막이 연한 단점

이 있다 황산피막은 다공성이며 내식성 내마모성이 양호하여 건재 공업용품 주방용

품 평판 기계부품 장식품등의 분야에서 널리 이용되고 있다 피막의 두께는 통상의

전해처리온도 약 에서( 20 ) 30~40 정도 얻어진다 공업적 처리조건은 한국공업규

격 을 표 및 표 에 나타내었다 여기에서 전해액의 농도와 온도 전류밀도KSD 9531 2 3

그리고 전해시간 등은 피막의 두께 경도 내식성 다공성등과 밀접한 상관관계를 가지

고 있으며 또한 알루미늄 용존량 교반공기량등도 무시할 수 없는 인자이다

표 황산법의 양극 산화 처리 조건표 황산법의 양극 산화 처리 조건표 황산법의 양극 산화 처리 조건표 황산법의 양극 산화 처리 조건2 (KSD 9531)2 (KSD 9531)2 (KSD 9531)2 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건 허 용 치허 용 치허 용 치허 용 치

전해액 조성 황산 10 ~30 plusmn2

알루미늄 이하20gL

욕 온도 15 ~ 25 plusmn2

전류밀도 60 ~ 300A plusmn7

시 간 피막두께에 필요한 시간

욕 전압 설정전압 plusmn2V

- 30 -

표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건

전해액 조성 황산 15

알루미늄 5 gL

욕 온도 21 plusmn 1

전류밀도 130A plusmn 5

시 간분30 ~ 10 의 경우(A 6063 )

분60 ~ 18 의 경우(A 6063 )

욕 전압 16V

옥살산법은 년 일본에서 개발되었으며 옥살산 알루마이트법으로서 널리 공업적으1926

로 이용되어 왔다 한편 독일에서는 법으로 공업화되어 있다 옥살산은 고가이 Eloxal

고 교직 중첩 전원설비를 사용해야 하며 조작이 복잡하여 단위처리면적당 소비전력이

높은것 외에도 피막이 흰색을 띄게 되기 때문에 최근에는 그 신장이 둔화되고 있다 그

러나 황산피막보다 피막의 염색성은 떨어지지만 내식성 내마모성이 우수하기 때문에

일용품의 일부와 특히 외관은 문제되지 않지만 고도의 피막성능을 요하는 공업용품등

에 이용되고 있다 공업적 처리조건은 한국공업규격 을 예로 들면 표 및 표 KSD 9530 4

와 같다5

표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건 허 용 치허 용 치허 용 치허 용 치

전해액 조성 유리산 2 ~ 5 plusmn1

알루미늄 이하20gL

욕 온도 15 ~ 35 plusmn4

전류밀도

직류와 교류의 경우

교류 40 ~ 350A

교류 40 ~ 700A plusmn7

교류의 경우 80 ~ 700A

시 간 피막두께에 따른 시간

욕 전압 설정전압 plusmn15V

- 31 -

표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건

전해액 조성 유리산 3

알루미늄 5 gL

욕 온도 28 plusmn 2

전해밀도

직류와 교류의 경우

직류 130A

교류 100A

시 간분25 ~ 6 의 경우(A 1100 )

분38 ~ 9 의 경우(A 1100 )

욕 전압직류 25 V

교류 80 V

피막의 성질피막의 성질피막의 성질피막의 성질 피막의 생성피막의 생성피막의 생성피막의 생성 온도 농도의 영향온도 농도의 영향온도 농도의 영향온도 농도의 영향 조작조작조작조작 실시조건의 예실시조건의 예실시조건의 예실시조건의 예

교교교교

류류류류

법법법법

연하고 표면에 요철

이 있으며 직류법과

동일한 두께의 경우

내식성이 양호함

적음

교류전류계의 읽기

에 을 곱하면036

직류값에 해당됨

농도의 영향은 큼 간단함

40~60 V

2~3 Adm2

25~30

분5~60

직직직직

류류류류

법법법법

경도가 크나 침식에

위해 구멍이 생김많음

액온을 낮게 유지

해 주어야 하고

농도의 영향은 적

간단함

40~60 V

1~2 Adm2

18~20

분10~60

교교교교

직직직직

중중중중

첩첩첩첩

법법법법

경하고 내식성이 있

고 최상의 피막을 얻

을 수 있음

많음

단시간에 두꺼운 피

막을 얻을 수 있음

보통

복잡하고

전력 소

모 량 이

많음

DC 25~30 V

1~3 Adm2

AC 40~80 V

1~3 Adm2

20~30

분15~60

- 32 -

크롬산법은 에 의해 년 영국에서 개발되어 수상비행기용 듀랄Bengough-Stauart 1923

루민의 방식을 목적으로 사용되었다 대표적인 방법으로는 단계적인 전해전압을 상승

시키는 법과 정전압 전해에 의한 미국 표준국의 방법이 있다 피막Bengough-Stauart

의 외관은 불투명하고 암회색을 띈 에나멜색이다 표준상태에서 생성되는 피막두께는

2 ~ 5 정도이므로 내마모성은 좋지 않지만 같은 두께의 다른 피막에 비하면 내식성

은 양호하다 처리조건으로 법은 전해액은 크롬산을 함유하 Bengough-Stauart 25

며 전해온도는 40 plusmn 2 로 하고 전해전압은 에서 까지를 분간 서서히 상승 0 V 40 V 10

시켜 에서 분간 유지하고 다시 분간 까지 상승시켜 최후의 분간은40 V 20 5 50 V 5 50 V

로 유지한다 이때 전류밀도는 01 ~ 05 정도이다 정전압 크롬산법에서는A 5 ~

의 크롬산전해액을 사용하고 전압은 처리시간은 분정도이다10 40 V 30

종류종류종류종류

조건조건조건조건옥 실 산 법옥 실 산 법옥 실 산 법옥 실 산 법 황 산 법황 산 법황 산 법황 산 법 크 롬 산 법크 롬 산 법크 롬 산 법크 롬 산 법

농도H2C2O4

(1) 3~5 (2) 10H2SO4 10~20 CrO3 3

온도(1) 20~30

(2) 15~60

(1) 15~22

옥살산을 첨가하면(2)

35까지

40plusmn20

전압(1) AC 40~80 V

(2) DC 25~30 VAC 15~25V

로부터 서서히DC = 0V

상승해서 로 하고40V

최후 분간은 로 유지5 50V

전류밀도(1) AC 1~3 Adm

2

(2) DC 1~3 Adm2

05~15 Adm2

03~04 Adm2

시간 분10~60 분5~100 분60

피막두께

H2C2O4 5 30plusmn2

AC 3 Adm2

분간에 40

10~12

H2SO4 20 30plusmn5

DC 10 Adm2

분간 20

에 5~7

분간에15 3~35

특징

특히 순 에 대해서는Al

경도 내식성 등 가장

우수한 피막을 얻는다

탈지력이 좋고 저질 Al

에도 광택이 좋으며 단

점으로 전력과 약품의

소비가 많음

설비가 많이 드나 유지

가 용이하고 유지비가

적으므로 보급이 많아

지고 있다 탈지력은 작

으나 합금 및 착색용 Al

양극산화에 적합함

투랄루민계에 적합한 양

극산화법이며 내식성이

있고 회색의 무광택 피

막이며 강도가 약하다

착색에는 적합하지 않음

- 33 -

그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도44441111

- 34 -

양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책

결함항목결함항목결함항목결함항목 원 인원 인원 인원 인 대 책대 책대 책대 책

버닝

버프버닝

전해액 온도 불균일

국부적 고전류밀도

수산화 알루미늄 버닝

연마조건의 적정화

액순환 교반량증가

전해파형의 평활화 전류밀도 낮춤

수세 알루미늄처리량의 조정

숏트

제품과 리드선의 접점의 어긋

제품과 음극과의 접촉

압출후의 국부적 냉각부족

디스멋트부족

거는 방법 개선

극간거리조정 내부음극유치법 개선

균질 한 냉각( )均質

질산농도증가 중크롬산카리첨가

욕중에서 흔든다

전해부식

접점불량

사용수로부터의 염소이온흡입

용접용후락스부착

인체의 땀이나 지문부착

중금속이온 흡입

유리산부족

중첩교류분 부족 수산법에 많(

음)

접점개량

순수사용

전해전의 충분한 세정

손장갑사용

중금속용출방지

산의보충

교류분 증가시킴

색얼룩

극비 의 부적당( )極秘

극간거리의 부적당

복잡한 형상

전류분포 불균일

교반부족 불균일

전해액 온도 상승

이물 부착( )異物

전해액 잔존

합금성분( )合金成分

염색조건

접점부족

음극면적조정

음극을 이동해 본다

음극배치의 고려

랙크접점수 증가

접점위치고려

전해액 순환량증가 냉각

수세를 충분히 한다

수세를 충분히 한다

재질확인

염색욕의 농도 관리p H

적정한 접점을 취한다

무지개

접점부족

전기접점불량

전해중단

표면적과 리드선의 적정화

리드접점부의 이탈방지

교반을 약하게 한다

- 35 -

결함항목결함항목결함항목결함항목 원 인원 인원 인원 인 대 책대 책대 책대 책

표면얼룩탈지불충분

재질 열처리의 불균일

탈지를 충분히 행한다

재질 열처리를 정확하게

표면거침소재의 조성부적합

엣칭조건의 부적합조건관리를 엄중하게 행한다

수산화나트륨 엣칭액의 노화 액관리 철저

버 닝 엣칭후 수세까지의 시간이 길다 엣칭후 신속수세

그림자모양 리드선에 의한 투영흔적 리드선위치에 주의할것

봉공얼룩물건의 겹침

온도의 불균일

물건이 겹치지 않도록 한다

온도분포를 균일하게 한다

액흐름

전해액을 유출

수세부족

맞춤시 불량

충분한 수세

스팟트개량

가스포겟틀 랙크각도의 부적합

공기교반 내부음극에서의 수소발생

적당한 틀과 랙크의 거는 각도선정

가스가 유출하도록 랙크를 만드로 건

크 랙 저온전해 봉공온도 가열 기계적 충격 이상의 가열을 피한다110

제품취급주의

성능결함 및

막두께부족

전해시간 짧고 전류밀도가 낮다

내부음극부족 및 음극면적부족

틀과 걸이 면적이 크다

리드의 접촉불량 탈막부족

리드의 전기용량부족

전기접점부족

전해액 온도가 높고 국부고열발생

합금조성의 부적합

적정시간과 전류밀도 선정

형상에 맞게 사용 및 이상전압이 안걸

리게 할 것

전류용량에 맞는 전해면적선정

리드부착개량 및 완전탈막

단면적이 큰 리드사용

접점증가

냉각 및 교반 순환을 충분하게

적절한 합금선택

내마모성 전해액 온도가 높고 전류밀도가 낮다 냉각 및 적정한 전류밀도 선택

내식성부족

전해시간이 너무 길고 전해액 농도가 높

합금조성의 부적합

전류밀도 높이고 전해시간단축 농도

적정유지

적절한 합금선택

불꽃유리산부족 전해액노화

전해액이 높고 전류밀도 불균일

산보급 및 전해액 일부교체

냉각 및 전류밀도 조정

박 리 정전이나중단 전해재생 및 가급적 전해중 중단을 피할

표면모양 알루미늄 주물 재료결함 엣칭조건 알루미늄 개선 및 주물재선택 엣칭액

선택

분취

전해액농도 용존알루미늄 증가

전해액 온도상승

수세부족

봉공액 오염

분석에 의해 조정관리

전해액 냉각 교반

수량 수세횟수 수세시간증가

봉공액 교환

- 36 -

재제조산업의 중요성과 경제적 효과 분석의 관점에서 볼 때 화석연료는 연소과정

에서 아황산가스 질소산화물 먼지 휘발성 유기화합물 먼지 등 대기오염물질과

이산화탄소와 같은 지구온난화 물질이 다량으로 발생한다 따라서 에너지 사용 감

소는 그만큼 대기질 개선에 기여를 하게 된다 에너지 소비 감소는 또한 수력과 원

자력 발전량을 감소케 함으로써 생태계 파괴와 핵폐기물 문제의 완화를 가능케 한

다 이러한 재제조의 환경개선 효과는 이를 사회적 편익으로 간주할 수 있으므로

금액으로도 환산될 수 있다 따라서 이를 고려하면 재재조의 경제적 효과는 단순히

생산요소의 절감효과만 감안하는 경우보다 훨씬 커진다 재제조산업의 경제적 및

환경적 효과는 매우 크다 더욱이 최근 들어 석유 및 기타 원자재의 공급 불안이

심화되고 있어 원자재 소비 절감의 필요성이 갈수록 증대되고 있다 뿐만 아니라

대기환경의 악화 방지에 대한 사회적요구의 증대와 매립지의 포화 등으로 인해 폐

기물 처리의 어려움이 가중되고 있어 재제조의 사회적 중요성은 대단히 커지고 있

재제조는 선진국에서도 크게 각광을 받고 있다 재제조산업은 현재 전세계적으로

사업장 수가 만개 고용규모 만명 시장규모 억 달러에 이르고 있는 것으로8 50 530

추정되고 있으며 특히 재제조가 가장 활발한 미국을 중심으로 빠른 속도로 확대되

고 있다 우리나라에서는 현재 자동차 부품과 토너 카트리지를 중심으로 재제조가

부분적으로 이루어지고 있어 그 규모는 그렇게 크지 않은 상태이다 이는 역으로

재제조산업의 활성화가 커다란 경제적 이익을 가져올 수 있음을 의미한다 따라서

재제조 산업을 정책적으로 육성할 필요성은 매우 크다

하지만 국내 토너카트리지 재제조 산업의 경우 년 일본 캐논사가 년부터 2006 2001

국내 업체를 상대로 레이져 프린터의 핵심부품인 감광드럼 드럼 의 삼각기어(OPC )

제조방식과 관련된 특허침해 소송을 제기해 지방 고법원 판결에서 승소한 상태이-

현재 국내에서 보급되고 있는 레이저 토너 카트리지와 잉크젯 잉크 카트리지는

이상 외국에서 직수입된 제품이다 지금 미국이나 유럽과 같은 선진국에서는90

전체 시장의 약 이상을 재활용 제품이 점유하고 있을 만큼 저렴한 재활용 카30

트리지의 사용은 당연한 것이다 우리나라 곳곳에 버려지고 있는 공재물질 카트리

지는 연간 만개 연간 톤 트럭 수천대분에 달하고 이렇게 폐기물로 버려300-400 8

진 각종 플라스틱 카트리지는 수백년이 지나도 썩지 않아 얼마든지 재활용이 가능

한 귀중한 자원을 낭비하며 환경오염을 가중시키고 있다 또한 국내 폐기물 관리법

에 프리터 카트리지는 지정폐기물에서 제외되어 있어 무단 폐기 방치될 가능성도

매우 크다

- 37 -

세계 다국적 기업이라는 미국의 몇몇 기업들 사이에도 재제조 붐이 일고 있다 기

존 리사이클링 방식이 폐기물 화학처리의 비용과 공해유발 억제에 따르는 막대한

재생비용이 드는 단점이 있다면 이를 원칙적으로 극복할 수 있는 대안으로 재제조

는 새로운 환경사업으로 입지를 넓혀가고 있다 현재 외국의 다국적 기업군들인 코

닥 제록스 듀폰 등은 최근 재활용 사업의 개념을 리사이클링에서 재제조로 GM

전환하고 이를 전제로 제품생산 매뉴얼을 전면 재개편하였다 대부분의 주요 부품

들을 쉽게 분해 조립하여 반영구적으로 재활용할 수 있게 획기적인 소프트웨어 시-

스템을 개발하여 활용하고 있는 것이다

프린터 토너 카트리지의 재활용은 다 마신 음료병을 수거하여 다시 음료수를 넣고

판매하는 것과 다를 게 없다 이제 우리도 재생품은 안쓴다 는 생각을 바꿔 프린 ldquo rdquo ldquo

터 값보다 카트리지 비용이 더 든다 는 문제를 재생카트리지 이용으로 경비도 줄이rdquo

고 환경을 생각하는 재활용에 관심을 가져야 할 때이다 정보통신의 혁명과 디지털

시대에 맞는 새로운 패러다임이 요구되는 지금 재제조 시스템을 구축하는 것은 녹

색경영 을 실천하는 환경중시 기업경영의 좋은 사례가 될 것이(Green Management)

다 또한 제품의 전과정에 걸친 환경영향을 파악하고 감소하기 위한 전과정평가

를 레이저 프린터 제품에 도입하여 적용함으로써(Life Cycle Assesment LCA)

보다 친환경적인 프린터가 개발될 것이다 또한 연간 억달러에 달하는 수입정품 4

토너 드럼을 재활용 토너 드럼으로 대체한다면 연간 억 천달러 수입 의존율을 3 2 (

로 낮출 경우 의 외화절약 효과가 기대된다20 )

- 38 -

제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과3333

제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행1111

드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정1 OPC1 OPC1 OPC1 OPC

레이져 프린터는 복사기의 건식 방식 원리를 이용하여 인쇄하는 프린터이다 내부

구성은 컨트롤러부 엔진부 인쇄부로 나뉘어져 있으며 컨트롤부에서는 컴퓨터로부

터 전송된 데이터를 인쇄할 페이지에 영상을 만들어 프린터 엔진부분으로 전달한

다 전달되 영상은 엔진 부분의 레이져 다이오드 회전 다면경 렌즈 프리즘장치

레이져 빔 센서 등의 장치를 거쳐 인쇄부분의 감광 드럼에 투사가 된다 다시 투사

된 영상은 감광 드럼에서 형성된 엔진 옆에 있는 용지에 옮겨서 영상을 인쇄한다

그 후에 인쇄된 용지는 고열 압착롤러에 압착되어 최종적으로 용지에 인쇄된다 레

이져 프린터는 저소음과 고품위 인쇄 다양한 서체와 고속인쇄 등의 장점을 가지고

있으며 제한된 용지사용과 유지 비용이 비싸다는 단점을 가지고 있다 그림 는 레 5

이져 프린터 카트리지의 분해도 및 주요 부품의 위치를 나타낸 것이다

그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도5555

- 39 -

레이져 프린터의 원리는 크게 단계로 크리닝 대전 노광 현상 전사 정착으로6

나눌 수 있으며 다음은 각 단계에 대한 설명이다

1 2 3

4 5 6

크리닝 이 단계는 이미지 진행의 처음 단계로 물리적 또는 전기 크리닝 진행을1

통해 새롭게 드럼에 이미지가 맺히도록 준비하는 단계OPC

대전 드럼 크리닝이 끝나면 로부터 읽혀진 정보를 레2 laser scanning unit (LSU)

이져빔을 쏘아 이미지를 드럼에 맺히도록 조건을 마련해 주거나 대전을 걸어 줌

노광 드럼 표면에 레이져빔이 전달되는 부분은 잠상이 맺히게 되며 드럼은 전3

류가 통할 수 있는 알루미늄 원통과 감광물질이 표면에 코팅되어 있으므로 빛을 받

은 부분에 이미지가 맺히게 됨 또한 드럼에 나타난 이미지 부분은 이 다음 단계에

서 토너를 끌어 당기게 됨

현상 잠상 이미지가 드럼 표면에 나타나며 현상 롤러는 토너분자를 드럼 표면4

에 전달하는 역할을 하며 닥터 블레이드는 토너량을 조절해 줌

- 40 -

전사 드럼 이미지에 토너 부분이 용지 쪽으로 전사 됨5

정착 토너가 묻은 용지가 히팅롤러와 압력롤러를 거쳐서 종이에 영구적으로 고6

착되게 함

가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도 OPC OPC OPC OPC

토너카트리지의 핵심 부품중 하나인 드럼은 표면의 마모가 증가함에 따라 드OPC

럼의 의 두께가 감소하며 피로도가 증가하는 것으로charge transport layer (CTL)

보고되고 있다 따라서 폐토너카트리지의 재제조시 이러한 관점에서의 부품에 대한

고찰이 매우 중요하게 된다

일반적으로 드럼은 의 표면전위를 갖도록 대전되며 이때 토너 입자-600 ~ -700 V

들을 밀어낸다 이는 인쇄 시 영역으로 나타나는데 이 부분을 백색전위 white

라고 불린다 그러나 대전능력이 저하되면 인쇄물의 백색부분(white potential V0)

에 불규칙적으로 토너가 유입되어 인쇄물에 그대로 전달되게 되면 이를

라고 한다 현상이 진행되면 초기 증가율 대비 증가background Background 10

될 때마다 토너 소비량도 증가되며 토너카트리지 수명을 단축시키는 원인이10

될 수 있다

자외선이 완벽하게 차단된 항온 항습 습도 이하 의 에서 특수광을 ( 36 ) Clean-room

설치하고 정전기가 방지된 상태에서 카트리지를 완전 분해한 후 마모되거나 손상

된 중요 부품들을 교체하여 특수 에 의한 재생산만이 새것을 능가하는Kow-How

품질을 가능케하는데 일부업체에서 재생한 토너카트리지는 원가만 낮춰 만들어지므

로 품질상의 문제점이 발생되어 프린터 수명을 짧게 할 수도 있다 토너는 기존에

들어있는 잔여물을 전면적으로 집진기로 세척 흡입 하여 완전 제거한 후 폐토너 카( )

트리지 및 중요부품을 교체한다

회 사용 가능하므로 상태에 따라 재활용 또는 교체한다 생산공정OPC Drum 2-3

에서 핵심인 토너가 흩어지지 않도록 마감을 하는 집진 수집된 폐토너를 전Unit

량 회수해 밀폐용기에 보관 폐기물 위탁처리업체에 처리케하는 세심한 배려도 환

경오염 방지를 위한 중요한 부분 중의 하나이다 재활용 현상기의 품질유지를 위한

승부관건은 소비자가 사용 후 폐기되는 폐현상기 폐카트리지 및 드럼 포함 수거( )

의 구축과 다양한 프린터 기종에 맞는 토너성분 분석에 달려 있다 프린터System

기종에 맞지 않는 토너카트리지나 마모성 부품이 적시에 교체되지 않을 경우에는

프린터 제품을 고장이 발생할 수 있다

- 41 -

그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정6 OPC 6 OPC 6 OPC 6 OPC

폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석2222

가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석

적외선 분광분석은 년 영국의 에 의해 개발된1800 F W Hershel dispersive IR

에 의해서 시작되었으며 최근에는spectromer FT-IR (fouirer transform infrared)

의 개발로 인해 활발한 연구가 진행되고 있다 적외선 분광분석의 원spectrometer

리는 적외선이 시료를 통과할 때 에너지가 분자간 원자내의 진동에너지와 일치하여

시료의 분자구조에 따른 특성 흡수 영역을 형성함으로서 이를 통해 정보는 얻게 된

다 적외선 분광분석은 시료의 정성 및 정량분석 물질의 구조확인 화학반응

연구 표면화학분석 등에 이용되고 있고 특히 플라스틱 물질의 정량 정성kinetics

분석 및 배향성 연구에 아주 유용하게 사용되고 있다

- 42 -

그림 은 기어부분 의 고분자를 정성분석한 의 분석결과로7 (sample2) FT-IR

2978cm-1 2920cm-1

1468cm-1 1382cm-1

1236cm-1 1087cm-1

892cm-1등의

특성 피크로 추정컨대 사용된 고분자 물질이 로 판단된다 그림poly(oxymethylene)

도 마찬가지로 의 고분자를 정성분석한 결과로2 sample3 2965cm-1

2918cm-12849cm-1

1768cm-1 1503cm-1

1219cm-1 1187cm-1

1159cm-1

1013cm-1 828cm-1

등의 특성피크가 관찰되었으며 결과적으로 polycabonate (PC)

의 특성피크로로 판단된다

나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석

열분석 이란 물질의 물리적 변수 를 온도의(thermal analysis) (physical parameter)

함수로 나타내는 분석 방법이다 즉 물질의 온도를 일정하게 변화시킴에 따라 나타

나는 열적특성 변화를 분석하는 것이다 이때 어떤 물리 변수의 변화를 볼것인가에

따라 여러 가지 방법이 존재한다 플라스틱의 열분석에는 대표적으로

와 가 이DSC(Differential scanning calorimetry) TGA(Thermo gravimetric analysis)

용된다 는 플라스틱 시료의 온도 열량변화 데이터로부터 시료의 물리적 화학 DSC

적 성질을 확인할 수 있다 또한 피크의 위치 모양 개수 등으로부터 정량적인 정

보들을 얻을 수 있으며 피크의 면적으로부터 열량변화의 정량적인 정보를 얻을 수

있다 으로부터 플라스틱 시료의 유리전이온도 결정화온도 녹는 DSC thermogram

온도 냉결정화온도 등의 정보를 확인할 수 있다 는 일정한 속도로 온도를 변 TGA

화시켰을 때 일정 시간동안에 일어난 시료 무게의 변화를 측정한다 에 의한 TGA

질량 온도 곡선은 플라스틱 시료의 열안정성 및 물질의 구성비 등을 확인할 수 있-

그림 는 의 분석결과 이다 약9 sample 2 TGA (Thermo gravimetric analysis) 30

0 부분에서 열분해가 일어나기 시작하며 344에서 중량감소 온도를 보인10

다 약 430이상이 되면 모든 고분자물질이 열분해 되는 것을 확인 할 수 있다

그림 은 의 데이터로 용융온도10 sample 2 DSC(Differential scanning calorimetry)

는 16664임을 확인하였다 는 결정성 고분자로 그래프에서 확인 sample 2 TGA

하듯이 약 300 이상의 온도에서도 분해가 되지 않는 열안정성을 보이나 약 에130

서 고분자가 녹기 시작하고 약 에서 완전하게 용융되는 것을 확인 할 수 있다170

는 약 이하에서 안정한 고분자 물성을 가지는 것을 확인하였다sample 2 130

- 43 -

그림 은 의 데이터로 초기 부터 중량감소가 일어나기 시작하며11 sample 3 TGA 430

중량감소온도는 를 보인다 정도에서 약 를 잔존율을 보인다 그10 485 540 20

림 는 의 데이터로서 는 비결정성 고분자로 에서 유리12 sample 3 DSC sample 3 119

전이 온도를 보이는 것을 확인하였다 데이터에서 확인하듯이 는 TGA sample2 400

이상의 온도에서도 분해가 되지 않는 열안정성을 보이나 데이터에 의해 이DSC 120

상의 온도에서는 고분자의 물리적 강도가 약화됨을 확인할 수 있다

- 44 -

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)

- 45 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)

- 46 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)

- 47 -

최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정3333

가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정

본 실험은 최적의 세정용매 조건을 찾기 위하여 기존의 상용용매 제품과A Benzene

용매를 이용하여 최적의 성능을 갖는 배합비를 확인하고자 하였다Toluene Xylene

표 은 상용용매 와 각 용매들의 세정속도를 나타내었다 상용용매 는 분 초의6 A A 3 30

세정속도를 보이는 것을 확인 할 수 있었다 그러나 상용용매 와 A Benzene Toluene

의 용매를 적절히 배합하면 약 분에서 분 초의 시간을 단축하는 효과를 나Xylene 1 1 20

타내었다

표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도6666

번호번호번호번호 함 량함 량함 량함 량 시 간시 간시 간시 간

1 상용용매 A 분 초3 30

2 Methylene Chloride 분이상8

3 m-Cresol 분이상8

4 Xylene 분이상8

5 Toluene 분이상8

6 Benzene 분이상8

7 상용용매 A Xylene (7030) 분 초2 30

8 상용용매 A Toluene (6040) 분 초2 40

9 상용용매 A Benzene (6040) 분 초3 20

10 상용용매 A m-Cresol (7030) 분 초3 20

11상용용매 A Xylene Toluene

(60436)분 초2 30

12상용용매 A Xylene Benzene

(60436)분 초2 40

13상용용매 A Toluene Benzene

(601624)분 초2 10

- 48 -

상용용매 는 약 초의 세정속도를 보이나 상용용매 과 자일렌의 일 때 약- A 210 A 8020

초의 세정속도를 보임150

상용용매상용용매상용용매상용용매 A XyleneA XyleneA XyleneA Xylene

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene

- 49 -

상용용매 과 의 비가 일 때 약 초의 세정속도를 보임- A Toluene 6040 140

상용용매상용용매상용용매상용용매 A TolueneA TolueneA TolueneA Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AToulene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene

- 50 -

상용용매 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- ABenzene 6040 195

상용용매상용용매상용용매상용용매 A BenzeneA BenzeneA BenzeneA Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ABenzene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene

- 51 -

상용용매 와 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- A m-Cresol 7030 200

의 함량이 증가할수록 점도의 증가로 인해 세정속도가 증가함- m-Cresol

상용용매상용용매상용용매상용용매 A m-CresolA m-CresolA m-CresolA m-Cresol

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도Am-Cresol OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC

- 52 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Toluene

함량별 세정속도는 초로 거의 일정하게 나타남- 160~170

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneToluene OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC

- 53 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장 빠- AXyleneBenzene 60436 60832 601228

른 초로 세정속도를 보임160~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC

- 54 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Toluene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장- ATolueneBenzene 601228 601624 602020

빠른 초로 세정속도를 보임130~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ATolueneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC

- 55 -

이상의 기초실험 결과로부터 폐 드럼 유기코팅층의 박리에 대한 기초자료를 확OPC

보하였다 기존의 박리액은 제푸믜 균일성 즉 품질 측면에서는 우수한 성능을 보이

고 있으나 사용시간 측면에서는 다소 미흡한 점이 있었다 따라서 본 기초실험결과

를 바탕으로 폐 드럼 유기코팅층의 박리 처리공정을 기존의 단계에서 단계OPC 5 3

로 공정을 개선함으로써 매우 향상된 생산성을 도모할 수 있었다 그림 은 기존 20

의 공정의 개념도와 개선된 공정의 개념도 및 제조된 박리조 차 를 나타낸 것(1~3 )

이다

그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진20 20 20 20

아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화4444

가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리

도금이나 아노다이징에서의 전처리는 양호한 제품이 생산 될 수 있느냐 하는 것이

관건이라고 볼 수 있다 그러므로 무엇보다도 주요한 부분이라 할 수 있다 전처리

는 기계적인 전처리와 화학적인 전처리가 있으며 다음은 화학적 처리법에 관한 주

요 내용이다

- 56 -

산세정산세정산세정산세정1)1)1)1)

가공품이나 버핑 연마를 한 제품은 기름기가 많이 남아 있기 때문에 그대로 에칭조

에 투입하면 기름기에 의한 얼룩이 생기거나 그 부분에 착색이 되지 않는 경우가

종종 있는데 이것을 제거할 목적으로 된 제품을 피막조에 전기를 통전하고Racking

부스바에 제품을 걸어주면 기름기와 이 물질이 제거되어 에칭에서 좋은 결과를 얻

을 수 있다

에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리2) ( )2) ( )2) ( )2) ( )

에칭은 알카리에칭과 산성에칭 두 가지로 대별되는데 여기서는 알카리 에칭만을 다

룬다 알카리 에칭은 일반적으로 를 사용하는데 는 알루미늄을 잘 용 NaOH NaOH

해하고 그때 발생하는 수소가스에 의한 물리적으로 흡착하고 있는 유지유를 제거하

며 표면을 아름다운 색으로 가꾼다

알카리 에칭조의 온도는 65~70 정도가 적당하며 에칭시간은 가공상태와 표면조

도 샌딩유무 등 횟수 변화에 따라 시간을 적절히 조절해야 한다 에칭시간은 약품의

농도 및 온도에 따라 탄력적으로 운용할 수 있으며 첨가제를 첨가하여 에칭면의 평활

성을 잘 조절 해 주어야 한다

중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거3) ( )3) ( )3) ( )3) ( )

에칭 후 수세를 하면 알루미늄 표면에 여러 가지 색의 재질별로 틀림 찌꺼기가 낀다( )

이것을 스머트 라고 한다 스머트는 피막이 진행되기 전에 제거되어야 하는데 이 공정

을 중화처리라 한다

에칭을 알카리 에서 했으므로 중화처리는 산성에서 해야 하는데 이때 사용하는(NaOH)

약품은 68 HNO3 질산( ) H2 물 의 비울을 로 하여 실온에서 침지해서 흔들어O ( ) 11

주면 깨끗이 제거할 수 있는데 재료에 따라 약간 차이는 있지만 계열인 경우 스커트50

를 완전히 제거하지 않으면 피막 후에도 스머트가 그대로 남아있어 스폰지나 보루로

제거해주어야 하는 번거로움이 있기 때문에 철저히 제거해야 하며 공정인Chromate

경우에 완전히 제거가 되지 않으면 좋은 제품을 얻을 수 없다

화학연마화학연마화학연마화학연마4)4)4)4)

- 57 -

화학연마란 외부의 전류를 사용하지 않고 광택연마를 행하는 방법으로 제품에 광택을

요하거나 표면에 이물질을 제거하기 위하여 행하는 공정이다 고광택을 요하는 외장재

쪽에 많이 이용되며 장비부품에서도 전체적인 흐름에 따라 변화하는 추세에 있기 때문

에 두꺼운 제품이나 얇은 제품 큰 제품과 작은 제품에 있어 연마시 항상 주의를 요하

며 적정한 온도를 유지하고 농도관리를 재질에 따라 잘 해 주어야만이 고품질을 보장

할 수 있다

액을 조정하는 방법에는 인산 황산 질산법 인산 질산법 인산 황산법 등이(1) - - (2) - (3) -

있으나 인산에 질산을 넣으며 후해가스가 많이 발생하므로 번 방법이 적당하다고 (3)

생각되며 현장에서도 인산 황산법을 선호하고 있다 액의 처리 조건 중 온도는 -

고루 사용할 수 있고 처리조 재질은 을 사용하여 보강을 충분히100~140 SUS 310L

하여 주어야 한다

전해연마전해연마전해연마전해연마5)5)5)5)

전해연마란 화학연마에서 알루미늄 표면에 광택을 내는데는 한계가 있으므로 그 이

상의 고광택을 원할 경우 행하는 공정이다 전해연마 시 제품의 표면은 어느 부분이라

도 정밀하고 세밀하게 조건이 같고 액의 온도도 균일해야 한다 또한 제품 표면에 발

생하는 기포를 제거하기 위해 강력한 에어 교반이 필요하므로 제품을 간간하게 고정해

야 한다 전해연마의 방법에는 황산인산법 광염소산초산법 진동전해연마법 등이 있

소결소결소결소결6)6)6)6)

전처리를 행함에 있어 작업자가 에칭시간과 화학연마시간을 어떻게 설정하느냐 함에

따라서 제품의 품질을 판가름 하게 된다

일반적으로 아노다이징에 사용하는 모든 설비는 최대용량의 선에서 사용하는 것 70

이 가장 바람직하다 작업을 진행함에 있어 복장은 항상 작업하기에 적합한가를 판단

하고 거추장스럽지 않은지 현재 공정에 맞는 보호구를 사용하고 있는지 본인 스스로

가 준비하고 확인해야 한다

나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화

- 58 -

황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성1)1)1)1)

경제성-

전해질로써 값싸고 공업적으로 안정하게 제조되는 황산(H2SO4유산 을 사용하는 것 전)

해조작이 다른 방법에 비해 간담함 전해 전압이 낮고 소비전력이 적게 드는 것 전해액

에 독성의 물질이 포함되어 있지 않고 의 걱정도 없기 때문에 폐액처리가 BOD COD

용이한 것등으로 가장 싸고 경제적인 양극산화 처리법으로 넓게 이용되고 있다

투명성-

얻어지는 피막은 다른 전해액에서 생성되는 피막에 비해 투명성이 높고 많은 실용합금

에 대해 무색의 피막을 형성한다 전해연마 화학연마 등의 광휘처리 후의 양극산화 피

막처리로 적당하다 또 무색의 피막은 염색 착생에도 좋다 피막의 투명도는 순도가

높은 알루미늄 일수록 양호하다 합금 원소의 는 피막의 투명도에 거의 영향이 없지 Mg

만 규소 철 망간 등은 투명도를 저하 시킨다(Si) (Fe) (Mn)

염색성-

얻어지는 피막은 활성도가 높고 염료의 흡착성이 좋기 때문에 유기 무기 염료에 의한

염색 인쇄가 용이하다

내식성 내마모성 및 경도-

내식성 내마모성이 양호하고 경도가 높은 피막을 얻을 수 있다 건축자재 공업제품 가

정용품 네임 프레이트 기계부품 장식품 등의 분야에서 요구되는 성능을 만족시켜 널-

리 이용되고 있다

피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계2)2)2)2)

표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건7777

- 59 -

표 에 표시된 수치는 어디까지나 공업적으로 유용한 피막을 얻는 범위이며 이 조건7

내에서 용도에 맞는 성능을 얻을 수 있는 처리 조건을 설정할 필요가 있다 황산 피막

은 용해성이 강한 상을 전해액으로 하기 때문에 처리 조거의 성능에의 영향은 대단히

크다 또한 각종 처리 조건이 피막과 욕 조건에 미치는 영향은 표 와 같다 2

표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향8888

경질피막법경질피막법경질피막법경질피막법2)2)2)2)

경질 양극산화 피막-

알루미늄 및 그 합금을 양극산화해서 화성한 피막은 종래 그 내식성을 이용하기도 하

고 착색 등에 의해 장식 목적에 이용하는 것이 주된 용도였다 그러나 최근에는 종래

의 양극산화 피막을 개량해 두껍고도 단단한 것을 얻을 수 있게 되었고 이미 경질 양

극산화 피막으로써 넓게 이용되며 그 우수한 특성을 발휘하고 있다

이 가볍고도 가공성이 좋은 금속과 표면에 화성되는 극히 단단한 피막과를 합쳐서 이

용하면 금후 더욱 용도를 확대할 수 있을 것으로 기대된다 규격으로는 30 이상의 피

막에 대해서도 품질이 규정되어 있지만 경질양극산화피막이라고 불려지는 것은 특별

한 규격이 있는 것은 아니고 일반적으로 표 에 표시하듯이 경도나 내마모성이 큰3 20

이상의 두꺼운 피막을 경질 양극산화 피막이라고 부르고 있다

- 60 -

표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류9999

피막 화성법피막 화성법피막 화성법피막 화성법3)3)3)3)

경질 양극산화 피막 화성법의 초기 연구는 종래 일반의 피막 화성에 사용되어온 황산

용 및 수산욕으로 실용화되어 왔다 그 후 양극산화 처리 기술의 진보와 함께 여러가

지 욕조성 및 화성 조건이 연구되어 황산용법 황산 수산혼합욕법 수산욕법 외에 각

종의 무기산 유기산 방향족설폰산 알코올 등을 혼합 또는 첨가해서 몇 가지에 방법

이 개발되었다

이들의 방법의 공통점은 종래의 아노다이징 화성 조건과 다른 필수 조건으로서 고전

류 밀도 저온 교반의 조건을 충분히 만족시키는 것이다 전류밀도를 보통 화선의 3

부로 하고 피막의 생성을 단시간에 행하여 전해액에 담겨있는 시간을 가능한 한2~5

짧게 하는 것이다 또 전해액에 의한 피막의 용해를 억제하기 위해서는 액온을 낮게 하

고 전해에 의해서 발생하는 열을 교반에 의하여 확산해 나가는 것이 중요하다 따라서

황산액과 같은 부식이 심한 전해액을 사용하는 경우에는 욕온도를 이하로 냉각해10

용해를 억제하는 것이 보통이다

황산욕에 수산을 비롯한 우기산등을 첨가하는 것도 있으며 비교적 고온에서 피막화성

이 가증하다 그러나 이들 수종의 첨가제를 가한 욕은 조성이 복잡하고 관리가 어려운

문제점이 있다 더욱 경질 아노다이징 피막을 화성하는 경우에 일반적으로 사용하고

있는 직류 대신에 트수전류파형을 적용하는 것도 피막 품질의 향상에 효과가 있다 예

를 들면 전류회복 현상을 이용한 것 주기적으로 극성을 변환시켜 부전류를 흘리면서

피막을 화성하는 전류 반전법 등이 있다

- 61 -

그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진21 ( ) 21 ( ) 21 ( ) 21 ( )

재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험5555

그림 는 드럼수명 측정 시험결과에 사용된 장비 사진이며 그림 는 조도측정에 사21 22

용된 장비의 사진이다

그림 는 조도실험결과를 나타낸 것이다 단면곡선에서 기준길이를 취하여 다24 ~ 27

섯 번째 높은 산과 다섯 번 째 깊은 골을 지나는 두 직선사이의 간격을 나타내는 점10

평균 거칠기 는Rz 10~18 값을 확인하였다 단면곡선에서 중심을 긋고 그 골에

해당하는 부분을 중심에 대해서 대칭 변환 후 구해지는 평균높이를 나타내는 중심

선 평균거치기 는 의 고른값을 확인하였다Ra 012~022

그림 은 재제조된 드럼카트리지의 성능시험 결과 값을 나타낸 것이다 그림 에30 30

서 보는 바와 같이 최종 사용가능한 용지의 장수는 약 장으로 나타났다 이12000

는 정품 토너 용량이 약 천장인것을 감안할 때 재제조시에도 사용가능한 것을 확3

인하였다

- 62 -

그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진22 22 22 22

그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진23 23 23 23

- 63 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과24 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과25 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 2

- 64 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과26 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과27 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 2

- 65 -

그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과28282828

- 66 -

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222

가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정

- 67 -

제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도4444

기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표 가중치가중치가중치가중치평가기준평가기준평가기준평가기준 평가방법평가방법평가방법평가방법

평가기관 등평가기관 등평가기관 등평가기관 등지원전지원전지원전지원전 지원후지원후지원후지원후

도금두께 20 불균일 4-6 실제품성능평가

표면조도 15 불균일15-17

실제품성능평가

감광코팅층 용해속도 30 12

mincycle

8

mincycl

e

자체평가

세정공정 최적화 모듈설계 및 구축 15 - - 현장실사

드럼 사용 수명OPC 20 -12000

pages성능평가

- 68 -

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

드럼의 감광코팅층 제거용 최적 용매 및 혼합용매의 기술지원은 생산량과 직OPC

접적으로 연관되어 있어 향후 주 삼텍의 매출신장으로 이어질 것으로 판단된다 ( )

이는 현재 비철금속의 원자재 상승으로 인해 토너 카트리지 재제조 업계의 원가인

상이 유발되고 있어 재제조된 고광택 드럼의 안정적인 공급은 재제조 업계의OPC

안정화를 이룩할 수 있음 또한 현재 전부 수입에 의존하는 알루미늄 드럼의 OPC

간접적인 수입대체효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다

- 69 -

Page 28: 아노다이징기술을이용한고광택감광드럼 재제조공정의양산화기술지원 · 과제보유번호 연구기관 2007.07.01~2008.06.30 연구사업명 부품소재전문기업기술지원사업

- 28 -

기술지원의 목표기술지원의 목표기술지원의 목표기술지원의 목표 기술지원의 내용기술지원의 내용기술지원의 내용기술지원의 내용 기술지원범위기술지원범위기술지원범위기술지원범위

세정공정기술 확립

감광코팅층 분석-

고효율 용매 및 최적혼합용매-

고생산성 세정공정 설계기술-

아노다이징 공정 확립

아노다이징 공정분석-

최적 아노다이징 운전 조건확립-

고성능 전해액 구성 확립-

품질 신뢰성유지 시스템 구축-

기타 폐자원 재활용 기술

플라스틱 정성분석-

플라스틱 기어부의 재활용 기술-

컴파운딩 기술-

- 29 -

제 장 국내제 장 국내제 장 국내제 장 국내2222 ㆍㆍㆍㆍ외 기술현황외 기술현황외 기술현황외 기술현황

아노다이징 처리에 있어서 황산법은 년 영국 와 에1927 C H R Gower S O O Brien

의해 특허출원된 후 발전을 거듭하여 현재 세계적으로 가장 널리 보급되어 있는 방법

이다 전해질은 황산은 저렴하고 전해조작이 다른방법에 의하여 간단하며 생성된 피

막은 다른 방법으로 얻어진 피막보다 그 투명도가 좋기 때문에 알루미늄 합금에 적합

하다 합금성분에 의한 악영향이 적으며 피막의 색상도 옥살산보다 엷어서 염색에 적

합하다 또한 인가되는 전압이 낮고 전력소비량도 적으며 약품가격이 저렴한 장점이

있다 그러나 옥살산법보다 알루미늄의 용해량이 많고 생성되는 피막의 두께는 어느

정도 한계점을 가지고 있다 황산에 의한 피막의 용해가 크기 때문에 피막이 연한 단점

이 있다 황산피막은 다공성이며 내식성 내마모성이 양호하여 건재 공업용품 주방용

품 평판 기계부품 장식품등의 분야에서 널리 이용되고 있다 피막의 두께는 통상의

전해처리온도 약 에서( 20 ) 30~40 정도 얻어진다 공업적 처리조건은 한국공업규

격 을 표 및 표 에 나타내었다 여기에서 전해액의 농도와 온도 전류밀도KSD 9531 2 3

그리고 전해시간 등은 피막의 두께 경도 내식성 다공성등과 밀접한 상관관계를 가지

고 있으며 또한 알루미늄 용존량 교반공기량등도 무시할 수 없는 인자이다

표 황산법의 양극 산화 처리 조건표 황산법의 양극 산화 처리 조건표 황산법의 양극 산화 처리 조건표 황산법의 양극 산화 처리 조건2 (KSD 9531)2 (KSD 9531)2 (KSD 9531)2 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건 허 용 치허 용 치허 용 치허 용 치

전해액 조성 황산 10 ~30 plusmn2

알루미늄 이하20gL

욕 온도 15 ~ 25 plusmn2

전류밀도 60 ~ 300A plusmn7

시 간 피막두께에 필요한 시간

욕 전압 설정전압 plusmn2V

- 30 -

표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건

전해액 조성 황산 15

알루미늄 5 gL

욕 온도 21 plusmn 1

전류밀도 130A plusmn 5

시 간분30 ~ 10 의 경우(A 6063 )

분60 ~ 18 의 경우(A 6063 )

욕 전압 16V

옥살산법은 년 일본에서 개발되었으며 옥살산 알루마이트법으로서 널리 공업적으1926

로 이용되어 왔다 한편 독일에서는 법으로 공업화되어 있다 옥살산은 고가이 Eloxal

고 교직 중첩 전원설비를 사용해야 하며 조작이 복잡하여 단위처리면적당 소비전력이

높은것 외에도 피막이 흰색을 띄게 되기 때문에 최근에는 그 신장이 둔화되고 있다 그

러나 황산피막보다 피막의 염색성은 떨어지지만 내식성 내마모성이 우수하기 때문에

일용품의 일부와 특히 외관은 문제되지 않지만 고도의 피막성능을 요하는 공업용품등

에 이용되고 있다 공업적 처리조건은 한국공업규격 을 예로 들면 표 및 표 KSD 9530 4

와 같다5

표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건 허 용 치허 용 치허 용 치허 용 치

전해액 조성 유리산 2 ~ 5 plusmn1

알루미늄 이하20gL

욕 온도 15 ~ 35 plusmn4

전류밀도

직류와 교류의 경우

교류 40 ~ 350A

교류 40 ~ 700A plusmn7

교류의 경우 80 ~ 700A

시 간 피막두께에 따른 시간

욕 전압 설정전압 plusmn15V

- 31 -

표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건

전해액 조성 유리산 3

알루미늄 5 gL

욕 온도 28 plusmn 2

전해밀도

직류와 교류의 경우

직류 130A

교류 100A

시 간분25 ~ 6 의 경우(A 1100 )

분38 ~ 9 의 경우(A 1100 )

욕 전압직류 25 V

교류 80 V

피막의 성질피막의 성질피막의 성질피막의 성질 피막의 생성피막의 생성피막의 생성피막의 생성 온도 농도의 영향온도 농도의 영향온도 농도의 영향온도 농도의 영향 조작조작조작조작 실시조건의 예실시조건의 예실시조건의 예실시조건의 예

교교교교

류류류류

법법법법

연하고 표면에 요철

이 있으며 직류법과

동일한 두께의 경우

내식성이 양호함

적음

교류전류계의 읽기

에 을 곱하면036

직류값에 해당됨

농도의 영향은 큼 간단함

40~60 V

2~3 Adm2

25~30

분5~60

직직직직

류류류류

법법법법

경도가 크나 침식에

위해 구멍이 생김많음

액온을 낮게 유지

해 주어야 하고

농도의 영향은 적

간단함

40~60 V

1~2 Adm2

18~20

분10~60

교교교교

직직직직

중중중중

첩첩첩첩

법법법법

경하고 내식성이 있

고 최상의 피막을 얻

을 수 있음

많음

단시간에 두꺼운 피

막을 얻을 수 있음

보통

복잡하고

전력 소

모 량 이

많음

DC 25~30 V

1~3 Adm2

AC 40~80 V

1~3 Adm2

20~30

분15~60

- 32 -

크롬산법은 에 의해 년 영국에서 개발되어 수상비행기용 듀랄Bengough-Stauart 1923

루민의 방식을 목적으로 사용되었다 대표적인 방법으로는 단계적인 전해전압을 상승

시키는 법과 정전압 전해에 의한 미국 표준국의 방법이 있다 피막Bengough-Stauart

의 외관은 불투명하고 암회색을 띈 에나멜색이다 표준상태에서 생성되는 피막두께는

2 ~ 5 정도이므로 내마모성은 좋지 않지만 같은 두께의 다른 피막에 비하면 내식성

은 양호하다 처리조건으로 법은 전해액은 크롬산을 함유하 Bengough-Stauart 25

며 전해온도는 40 plusmn 2 로 하고 전해전압은 에서 까지를 분간 서서히 상승 0 V 40 V 10

시켜 에서 분간 유지하고 다시 분간 까지 상승시켜 최후의 분간은40 V 20 5 50 V 5 50 V

로 유지한다 이때 전류밀도는 01 ~ 05 정도이다 정전압 크롬산법에서는A 5 ~

의 크롬산전해액을 사용하고 전압은 처리시간은 분정도이다10 40 V 30

종류종류종류종류

조건조건조건조건옥 실 산 법옥 실 산 법옥 실 산 법옥 실 산 법 황 산 법황 산 법황 산 법황 산 법 크 롬 산 법크 롬 산 법크 롬 산 법크 롬 산 법

농도H2C2O4

(1) 3~5 (2) 10H2SO4 10~20 CrO3 3

온도(1) 20~30

(2) 15~60

(1) 15~22

옥살산을 첨가하면(2)

35까지

40plusmn20

전압(1) AC 40~80 V

(2) DC 25~30 VAC 15~25V

로부터 서서히DC = 0V

상승해서 로 하고40V

최후 분간은 로 유지5 50V

전류밀도(1) AC 1~3 Adm

2

(2) DC 1~3 Adm2

05~15 Adm2

03~04 Adm2

시간 분10~60 분5~100 분60

피막두께

H2C2O4 5 30plusmn2

AC 3 Adm2

분간에 40

10~12

H2SO4 20 30plusmn5

DC 10 Adm2

분간 20

에 5~7

분간에15 3~35

특징

특히 순 에 대해서는Al

경도 내식성 등 가장

우수한 피막을 얻는다

탈지력이 좋고 저질 Al

에도 광택이 좋으며 단

점으로 전력과 약품의

소비가 많음

설비가 많이 드나 유지

가 용이하고 유지비가

적으므로 보급이 많아

지고 있다 탈지력은 작

으나 합금 및 착색용 Al

양극산화에 적합함

투랄루민계에 적합한 양

극산화법이며 내식성이

있고 회색의 무광택 피

막이며 강도가 약하다

착색에는 적합하지 않음

- 33 -

그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도44441111

- 34 -

양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책

결함항목결함항목결함항목결함항목 원 인원 인원 인원 인 대 책대 책대 책대 책

버닝

버프버닝

전해액 온도 불균일

국부적 고전류밀도

수산화 알루미늄 버닝

연마조건의 적정화

액순환 교반량증가

전해파형의 평활화 전류밀도 낮춤

수세 알루미늄처리량의 조정

숏트

제품과 리드선의 접점의 어긋

제품과 음극과의 접촉

압출후의 국부적 냉각부족

디스멋트부족

거는 방법 개선

극간거리조정 내부음극유치법 개선

균질 한 냉각( )均質

질산농도증가 중크롬산카리첨가

욕중에서 흔든다

전해부식

접점불량

사용수로부터의 염소이온흡입

용접용후락스부착

인체의 땀이나 지문부착

중금속이온 흡입

유리산부족

중첩교류분 부족 수산법에 많(

음)

접점개량

순수사용

전해전의 충분한 세정

손장갑사용

중금속용출방지

산의보충

교류분 증가시킴

색얼룩

극비 의 부적당( )極秘

극간거리의 부적당

복잡한 형상

전류분포 불균일

교반부족 불균일

전해액 온도 상승

이물 부착( )異物

전해액 잔존

합금성분( )合金成分

염색조건

접점부족

음극면적조정

음극을 이동해 본다

음극배치의 고려

랙크접점수 증가

접점위치고려

전해액 순환량증가 냉각

수세를 충분히 한다

수세를 충분히 한다

재질확인

염색욕의 농도 관리p H

적정한 접점을 취한다

무지개

접점부족

전기접점불량

전해중단

표면적과 리드선의 적정화

리드접점부의 이탈방지

교반을 약하게 한다

- 35 -

결함항목결함항목결함항목결함항목 원 인원 인원 인원 인 대 책대 책대 책대 책

표면얼룩탈지불충분

재질 열처리의 불균일

탈지를 충분히 행한다

재질 열처리를 정확하게

표면거침소재의 조성부적합

엣칭조건의 부적합조건관리를 엄중하게 행한다

수산화나트륨 엣칭액의 노화 액관리 철저

버 닝 엣칭후 수세까지의 시간이 길다 엣칭후 신속수세

그림자모양 리드선에 의한 투영흔적 리드선위치에 주의할것

봉공얼룩물건의 겹침

온도의 불균일

물건이 겹치지 않도록 한다

온도분포를 균일하게 한다

액흐름

전해액을 유출

수세부족

맞춤시 불량

충분한 수세

스팟트개량

가스포겟틀 랙크각도의 부적합

공기교반 내부음극에서의 수소발생

적당한 틀과 랙크의 거는 각도선정

가스가 유출하도록 랙크를 만드로 건

크 랙 저온전해 봉공온도 가열 기계적 충격 이상의 가열을 피한다110

제품취급주의

성능결함 및

막두께부족

전해시간 짧고 전류밀도가 낮다

내부음극부족 및 음극면적부족

틀과 걸이 면적이 크다

리드의 접촉불량 탈막부족

리드의 전기용량부족

전기접점부족

전해액 온도가 높고 국부고열발생

합금조성의 부적합

적정시간과 전류밀도 선정

형상에 맞게 사용 및 이상전압이 안걸

리게 할 것

전류용량에 맞는 전해면적선정

리드부착개량 및 완전탈막

단면적이 큰 리드사용

접점증가

냉각 및 교반 순환을 충분하게

적절한 합금선택

내마모성 전해액 온도가 높고 전류밀도가 낮다 냉각 및 적정한 전류밀도 선택

내식성부족

전해시간이 너무 길고 전해액 농도가 높

합금조성의 부적합

전류밀도 높이고 전해시간단축 농도

적정유지

적절한 합금선택

불꽃유리산부족 전해액노화

전해액이 높고 전류밀도 불균일

산보급 및 전해액 일부교체

냉각 및 전류밀도 조정

박 리 정전이나중단 전해재생 및 가급적 전해중 중단을 피할

표면모양 알루미늄 주물 재료결함 엣칭조건 알루미늄 개선 및 주물재선택 엣칭액

선택

분취

전해액농도 용존알루미늄 증가

전해액 온도상승

수세부족

봉공액 오염

분석에 의해 조정관리

전해액 냉각 교반

수량 수세횟수 수세시간증가

봉공액 교환

- 36 -

재제조산업의 중요성과 경제적 효과 분석의 관점에서 볼 때 화석연료는 연소과정

에서 아황산가스 질소산화물 먼지 휘발성 유기화합물 먼지 등 대기오염물질과

이산화탄소와 같은 지구온난화 물질이 다량으로 발생한다 따라서 에너지 사용 감

소는 그만큼 대기질 개선에 기여를 하게 된다 에너지 소비 감소는 또한 수력과 원

자력 발전량을 감소케 함으로써 생태계 파괴와 핵폐기물 문제의 완화를 가능케 한

다 이러한 재제조의 환경개선 효과는 이를 사회적 편익으로 간주할 수 있으므로

금액으로도 환산될 수 있다 따라서 이를 고려하면 재재조의 경제적 효과는 단순히

생산요소의 절감효과만 감안하는 경우보다 훨씬 커진다 재제조산업의 경제적 및

환경적 효과는 매우 크다 더욱이 최근 들어 석유 및 기타 원자재의 공급 불안이

심화되고 있어 원자재 소비 절감의 필요성이 갈수록 증대되고 있다 뿐만 아니라

대기환경의 악화 방지에 대한 사회적요구의 증대와 매립지의 포화 등으로 인해 폐

기물 처리의 어려움이 가중되고 있어 재제조의 사회적 중요성은 대단히 커지고 있

재제조는 선진국에서도 크게 각광을 받고 있다 재제조산업은 현재 전세계적으로

사업장 수가 만개 고용규모 만명 시장규모 억 달러에 이르고 있는 것으로8 50 530

추정되고 있으며 특히 재제조가 가장 활발한 미국을 중심으로 빠른 속도로 확대되

고 있다 우리나라에서는 현재 자동차 부품과 토너 카트리지를 중심으로 재제조가

부분적으로 이루어지고 있어 그 규모는 그렇게 크지 않은 상태이다 이는 역으로

재제조산업의 활성화가 커다란 경제적 이익을 가져올 수 있음을 의미한다 따라서

재제조 산업을 정책적으로 육성할 필요성은 매우 크다

하지만 국내 토너카트리지 재제조 산업의 경우 년 일본 캐논사가 년부터 2006 2001

국내 업체를 상대로 레이져 프린터의 핵심부품인 감광드럼 드럼 의 삼각기어(OPC )

제조방식과 관련된 특허침해 소송을 제기해 지방 고법원 판결에서 승소한 상태이-

현재 국내에서 보급되고 있는 레이저 토너 카트리지와 잉크젯 잉크 카트리지는

이상 외국에서 직수입된 제품이다 지금 미국이나 유럽과 같은 선진국에서는90

전체 시장의 약 이상을 재활용 제품이 점유하고 있을 만큼 저렴한 재활용 카30

트리지의 사용은 당연한 것이다 우리나라 곳곳에 버려지고 있는 공재물질 카트리

지는 연간 만개 연간 톤 트럭 수천대분에 달하고 이렇게 폐기물로 버려300-400 8

진 각종 플라스틱 카트리지는 수백년이 지나도 썩지 않아 얼마든지 재활용이 가능

한 귀중한 자원을 낭비하며 환경오염을 가중시키고 있다 또한 국내 폐기물 관리법

에 프리터 카트리지는 지정폐기물에서 제외되어 있어 무단 폐기 방치될 가능성도

매우 크다

- 37 -

세계 다국적 기업이라는 미국의 몇몇 기업들 사이에도 재제조 붐이 일고 있다 기

존 리사이클링 방식이 폐기물 화학처리의 비용과 공해유발 억제에 따르는 막대한

재생비용이 드는 단점이 있다면 이를 원칙적으로 극복할 수 있는 대안으로 재제조

는 새로운 환경사업으로 입지를 넓혀가고 있다 현재 외국의 다국적 기업군들인 코

닥 제록스 듀폰 등은 최근 재활용 사업의 개념을 리사이클링에서 재제조로 GM

전환하고 이를 전제로 제품생산 매뉴얼을 전면 재개편하였다 대부분의 주요 부품

들을 쉽게 분해 조립하여 반영구적으로 재활용할 수 있게 획기적인 소프트웨어 시-

스템을 개발하여 활용하고 있는 것이다

프린터 토너 카트리지의 재활용은 다 마신 음료병을 수거하여 다시 음료수를 넣고

판매하는 것과 다를 게 없다 이제 우리도 재생품은 안쓴다 는 생각을 바꿔 프린 ldquo rdquo ldquo

터 값보다 카트리지 비용이 더 든다 는 문제를 재생카트리지 이용으로 경비도 줄이rdquo

고 환경을 생각하는 재활용에 관심을 가져야 할 때이다 정보통신의 혁명과 디지털

시대에 맞는 새로운 패러다임이 요구되는 지금 재제조 시스템을 구축하는 것은 녹

색경영 을 실천하는 환경중시 기업경영의 좋은 사례가 될 것이(Green Management)

다 또한 제품의 전과정에 걸친 환경영향을 파악하고 감소하기 위한 전과정평가

를 레이저 프린터 제품에 도입하여 적용함으로써(Life Cycle Assesment LCA)

보다 친환경적인 프린터가 개발될 것이다 또한 연간 억달러에 달하는 수입정품 4

토너 드럼을 재활용 토너 드럼으로 대체한다면 연간 억 천달러 수입 의존율을 3 2 (

로 낮출 경우 의 외화절약 효과가 기대된다20 )

- 38 -

제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과3333

제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행1111

드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정1 OPC1 OPC1 OPC1 OPC

레이져 프린터는 복사기의 건식 방식 원리를 이용하여 인쇄하는 프린터이다 내부

구성은 컨트롤러부 엔진부 인쇄부로 나뉘어져 있으며 컨트롤부에서는 컴퓨터로부

터 전송된 데이터를 인쇄할 페이지에 영상을 만들어 프린터 엔진부분으로 전달한

다 전달되 영상은 엔진 부분의 레이져 다이오드 회전 다면경 렌즈 프리즘장치

레이져 빔 센서 등의 장치를 거쳐 인쇄부분의 감광 드럼에 투사가 된다 다시 투사

된 영상은 감광 드럼에서 형성된 엔진 옆에 있는 용지에 옮겨서 영상을 인쇄한다

그 후에 인쇄된 용지는 고열 압착롤러에 압착되어 최종적으로 용지에 인쇄된다 레

이져 프린터는 저소음과 고품위 인쇄 다양한 서체와 고속인쇄 등의 장점을 가지고

있으며 제한된 용지사용과 유지 비용이 비싸다는 단점을 가지고 있다 그림 는 레 5

이져 프린터 카트리지의 분해도 및 주요 부품의 위치를 나타낸 것이다

그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도5555

- 39 -

레이져 프린터의 원리는 크게 단계로 크리닝 대전 노광 현상 전사 정착으로6

나눌 수 있으며 다음은 각 단계에 대한 설명이다

1 2 3

4 5 6

크리닝 이 단계는 이미지 진행의 처음 단계로 물리적 또는 전기 크리닝 진행을1

통해 새롭게 드럼에 이미지가 맺히도록 준비하는 단계OPC

대전 드럼 크리닝이 끝나면 로부터 읽혀진 정보를 레2 laser scanning unit (LSU)

이져빔을 쏘아 이미지를 드럼에 맺히도록 조건을 마련해 주거나 대전을 걸어 줌

노광 드럼 표면에 레이져빔이 전달되는 부분은 잠상이 맺히게 되며 드럼은 전3

류가 통할 수 있는 알루미늄 원통과 감광물질이 표면에 코팅되어 있으므로 빛을 받

은 부분에 이미지가 맺히게 됨 또한 드럼에 나타난 이미지 부분은 이 다음 단계에

서 토너를 끌어 당기게 됨

현상 잠상 이미지가 드럼 표면에 나타나며 현상 롤러는 토너분자를 드럼 표면4

에 전달하는 역할을 하며 닥터 블레이드는 토너량을 조절해 줌

- 40 -

전사 드럼 이미지에 토너 부분이 용지 쪽으로 전사 됨5

정착 토너가 묻은 용지가 히팅롤러와 압력롤러를 거쳐서 종이에 영구적으로 고6

착되게 함

가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도 OPC OPC OPC OPC

토너카트리지의 핵심 부품중 하나인 드럼은 표면의 마모가 증가함에 따라 드OPC

럼의 의 두께가 감소하며 피로도가 증가하는 것으로charge transport layer (CTL)

보고되고 있다 따라서 폐토너카트리지의 재제조시 이러한 관점에서의 부품에 대한

고찰이 매우 중요하게 된다

일반적으로 드럼은 의 표면전위를 갖도록 대전되며 이때 토너 입자-600 ~ -700 V

들을 밀어낸다 이는 인쇄 시 영역으로 나타나는데 이 부분을 백색전위 white

라고 불린다 그러나 대전능력이 저하되면 인쇄물의 백색부분(white potential V0)

에 불규칙적으로 토너가 유입되어 인쇄물에 그대로 전달되게 되면 이를

라고 한다 현상이 진행되면 초기 증가율 대비 증가background Background 10

될 때마다 토너 소비량도 증가되며 토너카트리지 수명을 단축시키는 원인이10

될 수 있다

자외선이 완벽하게 차단된 항온 항습 습도 이하 의 에서 특수광을 ( 36 ) Clean-room

설치하고 정전기가 방지된 상태에서 카트리지를 완전 분해한 후 마모되거나 손상

된 중요 부품들을 교체하여 특수 에 의한 재생산만이 새것을 능가하는Kow-How

품질을 가능케하는데 일부업체에서 재생한 토너카트리지는 원가만 낮춰 만들어지므

로 품질상의 문제점이 발생되어 프린터 수명을 짧게 할 수도 있다 토너는 기존에

들어있는 잔여물을 전면적으로 집진기로 세척 흡입 하여 완전 제거한 후 폐토너 카( )

트리지 및 중요부품을 교체한다

회 사용 가능하므로 상태에 따라 재활용 또는 교체한다 생산공정OPC Drum 2-3

에서 핵심인 토너가 흩어지지 않도록 마감을 하는 집진 수집된 폐토너를 전Unit

량 회수해 밀폐용기에 보관 폐기물 위탁처리업체에 처리케하는 세심한 배려도 환

경오염 방지를 위한 중요한 부분 중의 하나이다 재활용 현상기의 품질유지를 위한

승부관건은 소비자가 사용 후 폐기되는 폐현상기 폐카트리지 및 드럼 포함 수거( )

의 구축과 다양한 프린터 기종에 맞는 토너성분 분석에 달려 있다 프린터System

기종에 맞지 않는 토너카트리지나 마모성 부품이 적시에 교체되지 않을 경우에는

프린터 제품을 고장이 발생할 수 있다

- 41 -

그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정6 OPC 6 OPC 6 OPC 6 OPC

폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석2222

가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석

적외선 분광분석은 년 영국의 에 의해 개발된1800 F W Hershel dispersive IR

에 의해서 시작되었으며 최근에는spectromer FT-IR (fouirer transform infrared)

의 개발로 인해 활발한 연구가 진행되고 있다 적외선 분광분석의 원spectrometer

리는 적외선이 시료를 통과할 때 에너지가 분자간 원자내의 진동에너지와 일치하여

시료의 분자구조에 따른 특성 흡수 영역을 형성함으로서 이를 통해 정보는 얻게 된

다 적외선 분광분석은 시료의 정성 및 정량분석 물질의 구조확인 화학반응

연구 표면화학분석 등에 이용되고 있고 특히 플라스틱 물질의 정량 정성kinetics

분석 및 배향성 연구에 아주 유용하게 사용되고 있다

- 42 -

그림 은 기어부분 의 고분자를 정성분석한 의 분석결과로7 (sample2) FT-IR

2978cm-1 2920cm-1

1468cm-1 1382cm-1

1236cm-1 1087cm-1

892cm-1등의

특성 피크로 추정컨대 사용된 고분자 물질이 로 판단된다 그림poly(oxymethylene)

도 마찬가지로 의 고분자를 정성분석한 결과로2 sample3 2965cm-1

2918cm-12849cm-1

1768cm-1 1503cm-1

1219cm-1 1187cm-1

1159cm-1

1013cm-1 828cm-1

등의 특성피크가 관찰되었으며 결과적으로 polycabonate (PC)

의 특성피크로로 판단된다

나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석

열분석 이란 물질의 물리적 변수 를 온도의(thermal analysis) (physical parameter)

함수로 나타내는 분석 방법이다 즉 물질의 온도를 일정하게 변화시킴에 따라 나타

나는 열적특성 변화를 분석하는 것이다 이때 어떤 물리 변수의 변화를 볼것인가에

따라 여러 가지 방법이 존재한다 플라스틱의 열분석에는 대표적으로

와 가 이DSC(Differential scanning calorimetry) TGA(Thermo gravimetric analysis)

용된다 는 플라스틱 시료의 온도 열량변화 데이터로부터 시료의 물리적 화학 DSC

적 성질을 확인할 수 있다 또한 피크의 위치 모양 개수 등으로부터 정량적인 정

보들을 얻을 수 있으며 피크의 면적으로부터 열량변화의 정량적인 정보를 얻을 수

있다 으로부터 플라스틱 시료의 유리전이온도 결정화온도 녹는 DSC thermogram

온도 냉결정화온도 등의 정보를 확인할 수 있다 는 일정한 속도로 온도를 변 TGA

화시켰을 때 일정 시간동안에 일어난 시료 무게의 변화를 측정한다 에 의한 TGA

질량 온도 곡선은 플라스틱 시료의 열안정성 및 물질의 구성비 등을 확인할 수 있-

그림 는 의 분석결과 이다 약9 sample 2 TGA (Thermo gravimetric analysis) 30

0 부분에서 열분해가 일어나기 시작하며 344에서 중량감소 온도를 보인10

다 약 430이상이 되면 모든 고분자물질이 열분해 되는 것을 확인 할 수 있다

그림 은 의 데이터로 용융온도10 sample 2 DSC(Differential scanning calorimetry)

는 16664임을 확인하였다 는 결정성 고분자로 그래프에서 확인 sample 2 TGA

하듯이 약 300 이상의 온도에서도 분해가 되지 않는 열안정성을 보이나 약 에130

서 고분자가 녹기 시작하고 약 에서 완전하게 용융되는 것을 확인 할 수 있다170

는 약 이하에서 안정한 고분자 물성을 가지는 것을 확인하였다sample 2 130

- 43 -

그림 은 의 데이터로 초기 부터 중량감소가 일어나기 시작하며11 sample 3 TGA 430

중량감소온도는 를 보인다 정도에서 약 를 잔존율을 보인다 그10 485 540 20

림 는 의 데이터로서 는 비결정성 고분자로 에서 유리12 sample 3 DSC sample 3 119

전이 온도를 보이는 것을 확인하였다 데이터에서 확인하듯이 는 TGA sample2 400

이상의 온도에서도 분해가 되지 않는 열안정성을 보이나 데이터에 의해 이DSC 120

상의 온도에서는 고분자의 물리적 강도가 약화됨을 확인할 수 있다

- 44 -

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)

- 45 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)

- 46 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)

- 47 -

최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정3333

가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정

본 실험은 최적의 세정용매 조건을 찾기 위하여 기존의 상용용매 제품과A Benzene

용매를 이용하여 최적의 성능을 갖는 배합비를 확인하고자 하였다Toluene Xylene

표 은 상용용매 와 각 용매들의 세정속도를 나타내었다 상용용매 는 분 초의6 A A 3 30

세정속도를 보이는 것을 확인 할 수 있었다 그러나 상용용매 와 A Benzene Toluene

의 용매를 적절히 배합하면 약 분에서 분 초의 시간을 단축하는 효과를 나Xylene 1 1 20

타내었다

표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도6666

번호번호번호번호 함 량함 량함 량함 량 시 간시 간시 간시 간

1 상용용매 A 분 초3 30

2 Methylene Chloride 분이상8

3 m-Cresol 분이상8

4 Xylene 분이상8

5 Toluene 분이상8

6 Benzene 분이상8

7 상용용매 A Xylene (7030) 분 초2 30

8 상용용매 A Toluene (6040) 분 초2 40

9 상용용매 A Benzene (6040) 분 초3 20

10 상용용매 A m-Cresol (7030) 분 초3 20

11상용용매 A Xylene Toluene

(60436)분 초2 30

12상용용매 A Xylene Benzene

(60436)분 초2 40

13상용용매 A Toluene Benzene

(601624)분 초2 10

- 48 -

상용용매 는 약 초의 세정속도를 보이나 상용용매 과 자일렌의 일 때 약- A 210 A 8020

초의 세정속도를 보임150

상용용매상용용매상용용매상용용매 A XyleneA XyleneA XyleneA Xylene

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene

- 49 -

상용용매 과 의 비가 일 때 약 초의 세정속도를 보임- A Toluene 6040 140

상용용매상용용매상용용매상용용매 A TolueneA TolueneA TolueneA Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AToulene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene

- 50 -

상용용매 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- ABenzene 6040 195

상용용매상용용매상용용매상용용매 A BenzeneA BenzeneA BenzeneA Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ABenzene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene

- 51 -

상용용매 와 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- A m-Cresol 7030 200

의 함량이 증가할수록 점도의 증가로 인해 세정속도가 증가함- m-Cresol

상용용매상용용매상용용매상용용매 A m-CresolA m-CresolA m-CresolA m-Cresol

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도Am-Cresol OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC

- 52 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Toluene

함량별 세정속도는 초로 거의 일정하게 나타남- 160~170

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneToluene OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC

- 53 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장 빠- AXyleneBenzene 60436 60832 601228

른 초로 세정속도를 보임160~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC

- 54 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Toluene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장- ATolueneBenzene 601228 601624 602020

빠른 초로 세정속도를 보임130~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ATolueneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC

- 55 -

이상의 기초실험 결과로부터 폐 드럼 유기코팅층의 박리에 대한 기초자료를 확OPC

보하였다 기존의 박리액은 제푸믜 균일성 즉 품질 측면에서는 우수한 성능을 보이

고 있으나 사용시간 측면에서는 다소 미흡한 점이 있었다 따라서 본 기초실험결과

를 바탕으로 폐 드럼 유기코팅층의 박리 처리공정을 기존의 단계에서 단계OPC 5 3

로 공정을 개선함으로써 매우 향상된 생산성을 도모할 수 있었다 그림 은 기존 20

의 공정의 개념도와 개선된 공정의 개념도 및 제조된 박리조 차 를 나타낸 것(1~3 )

이다

그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진20 20 20 20

아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화4444

가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리

도금이나 아노다이징에서의 전처리는 양호한 제품이 생산 될 수 있느냐 하는 것이

관건이라고 볼 수 있다 그러므로 무엇보다도 주요한 부분이라 할 수 있다 전처리

는 기계적인 전처리와 화학적인 전처리가 있으며 다음은 화학적 처리법에 관한 주

요 내용이다

- 56 -

산세정산세정산세정산세정1)1)1)1)

가공품이나 버핑 연마를 한 제품은 기름기가 많이 남아 있기 때문에 그대로 에칭조

에 투입하면 기름기에 의한 얼룩이 생기거나 그 부분에 착색이 되지 않는 경우가

종종 있는데 이것을 제거할 목적으로 된 제품을 피막조에 전기를 통전하고Racking

부스바에 제품을 걸어주면 기름기와 이 물질이 제거되어 에칭에서 좋은 결과를 얻

을 수 있다

에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리2) ( )2) ( )2) ( )2) ( )

에칭은 알카리에칭과 산성에칭 두 가지로 대별되는데 여기서는 알카리 에칭만을 다

룬다 알카리 에칭은 일반적으로 를 사용하는데 는 알루미늄을 잘 용 NaOH NaOH

해하고 그때 발생하는 수소가스에 의한 물리적으로 흡착하고 있는 유지유를 제거하

며 표면을 아름다운 색으로 가꾼다

알카리 에칭조의 온도는 65~70 정도가 적당하며 에칭시간은 가공상태와 표면조

도 샌딩유무 등 횟수 변화에 따라 시간을 적절히 조절해야 한다 에칭시간은 약품의

농도 및 온도에 따라 탄력적으로 운용할 수 있으며 첨가제를 첨가하여 에칭면의 평활

성을 잘 조절 해 주어야 한다

중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거3) ( )3) ( )3) ( )3) ( )

에칭 후 수세를 하면 알루미늄 표면에 여러 가지 색의 재질별로 틀림 찌꺼기가 낀다( )

이것을 스머트 라고 한다 스머트는 피막이 진행되기 전에 제거되어야 하는데 이 공정

을 중화처리라 한다

에칭을 알카리 에서 했으므로 중화처리는 산성에서 해야 하는데 이때 사용하는(NaOH)

약품은 68 HNO3 질산( ) H2 물 의 비울을 로 하여 실온에서 침지해서 흔들어O ( ) 11

주면 깨끗이 제거할 수 있는데 재료에 따라 약간 차이는 있지만 계열인 경우 스커트50

를 완전히 제거하지 않으면 피막 후에도 스머트가 그대로 남아있어 스폰지나 보루로

제거해주어야 하는 번거로움이 있기 때문에 철저히 제거해야 하며 공정인Chromate

경우에 완전히 제거가 되지 않으면 좋은 제품을 얻을 수 없다

화학연마화학연마화학연마화학연마4)4)4)4)

- 57 -

화학연마란 외부의 전류를 사용하지 않고 광택연마를 행하는 방법으로 제품에 광택을

요하거나 표면에 이물질을 제거하기 위하여 행하는 공정이다 고광택을 요하는 외장재

쪽에 많이 이용되며 장비부품에서도 전체적인 흐름에 따라 변화하는 추세에 있기 때문

에 두꺼운 제품이나 얇은 제품 큰 제품과 작은 제품에 있어 연마시 항상 주의를 요하

며 적정한 온도를 유지하고 농도관리를 재질에 따라 잘 해 주어야만이 고품질을 보장

할 수 있다

액을 조정하는 방법에는 인산 황산 질산법 인산 질산법 인산 황산법 등이(1) - - (2) - (3) -

있으나 인산에 질산을 넣으며 후해가스가 많이 발생하므로 번 방법이 적당하다고 (3)

생각되며 현장에서도 인산 황산법을 선호하고 있다 액의 처리 조건 중 온도는 -

고루 사용할 수 있고 처리조 재질은 을 사용하여 보강을 충분히100~140 SUS 310L

하여 주어야 한다

전해연마전해연마전해연마전해연마5)5)5)5)

전해연마란 화학연마에서 알루미늄 표면에 광택을 내는데는 한계가 있으므로 그 이

상의 고광택을 원할 경우 행하는 공정이다 전해연마 시 제품의 표면은 어느 부분이라

도 정밀하고 세밀하게 조건이 같고 액의 온도도 균일해야 한다 또한 제품 표면에 발

생하는 기포를 제거하기 위해 강력한 에어 교반이 필요하므로 제품을 간간하게 고정해

야 한다 전해연마의 방법에는 황산인산법 광염소산초산법 진동전해연마법 등이 있

소결소결소결소결6)6)6)6)

전처리를 행함에 있어 작업자가 에칭시간과 화학연마시간을 어떻게 설정하느냐 함에

따라서 제품의 품질을 판가름 하게 된다

일반적으로 아노다이징에 사용하는 모든 설비는 최대용량의 선에서 사용하는 것 70

이 가장 바람직하다 작업을 진행함에 있어 복장은 항상 작업하기에 적합한가를 판단

하고 거추장스럽지 않은지 현재 공정에 맞는 보호구를 사용하고 있는지 본인 스스로

가 준비하고 확인해야 한다

나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화

- 58 -

황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성1)1)1)1)

경제성-

전해질로써 값싸고 공업적으로 안정하게 제조되는 황산(H2SO4유산 을 사용하는 것 전)

해조작이 다른 방법에 비해 간담함 전해 전압이 낮고 소비전력이 적게 드는 것 전해액

에 독성의 물질이 포함되어 있지 않고 의 걱정도 없기 때문에 폐액처리가 BOD COD

용이한 것등으로 가장 싸고 경제적인 양극산화 처리법으로 넓게 이용되고 있다

투명성-

얻어지는 피막은 다른 전해액에서 생성되는 피막에 비해 투명성이 높고 많은 실용합금

에 대해 무색의 피막을 형성한다 전해연마 화학연마 등의 광휘처리 후의 양극산화 피

막처리로 적당하다 또 무색의 피막은 염색 착생에도 좋다 피막의 투명도는 순도가

높은 알루미늄 일수록 양호하다 합금 원소의 는 피막의 투명도에 거의 영향이 없지 Mg

만 규소 철 망간 등은 투명도를 저하 시킨다(Si) (Fe) (Mn)

염색성-

얻어지는 피막은 활성도가 높고 염료의 흡착성이 좋기 때문에 유기 무기 염료에 의한

염색 인쇄가 용이하다

내식성 내마모성 및 경도-

내식성 내마모성이 양호하고 경도가 높은 피막을 얻을 수 있다 건축자재 공업제품 가

정용품 네임 프레이트 기계부품 장식품 등의 분야에서 요구되는 성능을 만족시켜 널-

리 이용되고 있다

피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계2)2)2)2)

표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건7777

- 59 -

표 에 표시된 수치는 어디까지나 공업적으로 유용한 피막을 얻는 범위이며 이 조건7

내에서 용도에 맞는 성능을 얻을 수 있는 처리 조건을 설정할 필요가 있다 황산 피막

은 용해성이 강한 상을 전해액으로 하기 때문에 처리 조거의 성능에의 영향은 대단히

크다 또한 각종 처리 조건이 피막과 욕 조건에 미치는 영향은 표 와 같다 2

표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향8888

경질피막법경질피막법경질피막법경질피막법2)2)2)2)

경질 양극산화 피막-

알루미늄 및 그 합금을 양극산화해서 화성한 피막은 종래 그 내식성을 이용하기도 하

고 착색 등에 의해 장식 목적에 이용하는 것이 주된 용도였다 그러나 최근에는 종래

의 양극산화 피막을 개량해 두껍고도 단단한 것을 얻을 수 있게 되었고 이미 경질 양

극산화 피막으로써 넓게 이용되며 그 우수한 특성을 발휘하고 있다

이 가볍고도 가공성이 좋은 금속과 표면에 화성되는 극히 단단한 피막과를 합쳐서 이

용하면 금후 더욱 용도를 확대할 수 있을 것으로 기대된다 규격으로는 30 이상의 피

막에 대해서도 품질이 규정되어 있지만 경질양극산화피막이라고 불려지는 것은 특별

한 규격이 있는 것은 아니고 일반적으로 표 에 표시하듯이 경도나 내마모성이 큰3 20

이상의 두꺼운 피막을 경질 양극산화 피막이라고 부르고 있다

- 60 -

표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류9999

피막 화성법피막 화성법피막 화성법피막 화성법3)3)3)3)

경질 양극산화 피막 화성법의 초기 연구는 종래 일반의 피막 화성에 사용되어온 황산

용 및 수산욕으로 실용화되어 왔다 그 후 양극산화 처리 기술의 진보와 함께 여러가

지 욕조성 및 화성 조건이 연구되어 황산용법 황산 수산혼합욕법 수산욕법 외에 각

종의 무기산 유기산 방향족설폰산 알코올 등을 혼합 또는 첨가해서 몇 가지에 방법

이 개발되었다

이들의 방법의 공통점은 종래의 아노다이징 화성 조건과 다른 필수 조건으로서 고전

류 밀도 저온 교반의 조건을 충분히 만족시키는 것이다 전류밀도를 보통 화선의 3

부로 하고 피막의 생성을 단시간에 행하여 전해액에 담겨있는 시간을 가능한 한2~5

짧게 하는 것이다 또 전해액에 의한 피막의 용해를 억제하기 위해서는 액온을 낮게 하

고 전해에 의해서 발생하는 열을 교반에 의하여 확산해 나가는 것이 중요하다 따라서

황산액과 같은 부식이 심한 전해액을 사용하는 경우에는 욕온도를 이하로 냉각해10

용해를 억제하는 것이 보통이다

황산욕에 수산을 비롯한 우기산등을 첨가하는 것도 있으며 비교적 고온에서 피막화성

이 가증하다 그러나 이들 수종의 첨가제를 가한 욕은 조성이 복잡하고 관리가 어려운

문제점이 있다 더욱 경질 아노다이징 피막을 화성하는 경우에 일반적으로 사용하고

있는 직류 대신에 트수전류파형을 적용하는 것도 피막 품질의 향상에 효과가 있다 예

를 들면 전류회복 현상을 이용한 것 주기적으로 극성을 변환시켜 부전류를 흘리면서

피막을 화성하는 전류 반전법 등이 있다

- 61 -

그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진21 ( ) 21 ( ) 21 ( ) 21 ( )

재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험5555

그림 는 드럼수명 측정 시험결과에 사용된 장비 사진이며 그림 는 조도측정에 사21 22

용된 장비의 사진이다

그림 는 조도실험결과를 나타낸 것이다 단면곡선에서 기준길이를 취하여 다24 ~ 27

섯 번째 높은 산과 다섯 번 째 깊은 골을 지나는 두 직선사이의 간격을 나타내는 점10

평균 거칠기 는Rz 10~18 값을 확인하였다 단면곡선에서 중심을 긋고 그 골에

해당하는 부분을 중심에 대해서 대칭 변환 후 구해지는 평균높이를 나타내는 중심

선 평균거치기 는 의 고른값을 확인하였다Ra 012~022

그림 은 재제조된 드럼카트리지의 성능시험 결과 값을 나타낸 것이다 그림 에30 30

서 보는 바와 같이 최종 사용가능한 용지의 장수는 약 장으로 나타났다 이12000

는 정품 토너 용량이 약 천장인것을 감안할 때 재제조시에도 사용가능한 것을 확3

인하였다

- 62 -

그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진22 22 22 22

그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진23 23 23 23

- 63 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과24 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과25 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 2

- 64 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과26 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과27 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 2

- 65 -

그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과28282828

- 66 -

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222

가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정

- 67 -

제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도4444

기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표 가중치가중치가중치가중치평가기준평가기준평가기준평가기준 평가방법평가방법평가방법평가방법

평가기관 등평가기관 등평가기관 등평가기관 등지원전지원전지원전지원전 지원후지원후지원후지원후

도금두께 20 불균일 4-6 실제품성능평가

표면조도 15 불균일15-17

실제품성능평가

감광코팅층 용해속도 30 12

mincycle

8

mincycl

e

자체평가

세정공정 최적화 모듈설계 및 구축 15 - - 현장실사

드럼 사용 수명OPC 20 -12000

pages성능평가

- 68 -

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

드럼의 감광코팅층 제거용 최적 용매 및 혼합용매의 기술지원은 생산량과 직OPC

접적으로 연관되어 있어 향후 주 삼텍의 매출신장으로 이어질 것으로 판단된다 ( )

이는 현재 비철금속의 원자재 상승으로 인해 토너 카트리지 재제조 업계의 원가인

상이 유발되고 있어 재제조된 고광택 드럼의 안정적인 공급은 재제조 업계의OPC

안정화를 이룩할 수 있음 또한 현재 전부 수입에 의존하는 알루미늄 드럼의 OPC

간접적인 수입대체효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다

- 69 -

Page 29: 아노다이징기술을이용한고광택감광드럼 재제조공정의양산화기술지원 · 과제보유번호 연구기관 2007.07.01~2008.06.30 연구사업명 부품소재전문기업기술지원사업

- 29 -

제 장 국내제 장 국내제 장 국내제 장 국내2222 ㆍㆍㆍㆍ외 기술현황외 기술현황외 기술현황외 기술현황

아노다이징 처리에 있어서 황산법은 년 영국 와 에1927 C H R Gower S O O Brien

의해 특허출원된 후 발전을 거듭하여 현재 세계적으로 가장 널리 보급되어 있는 방법

이다 전해질은 황산은 저렴하고 전해조작이 다른방법에 의하여 간단하며 생성된 피

막은 다른 방법으로 얻어진 피막보다 그 투명도가 좋기 때문에 알루미늄 합금에 적합

하다 합금성분에 의한 악영향이 적으며 피막의 색상도 옥살산보다 엷어서 염색에 적

합하다 또한 인가되는 전압이 낮고 전력소비량도 적으며 약품가격이 저렴한 장점이

있다 그러나 옥살산법보다 알루미늄의 용해량이 많고 생성되는 피막의 두께는 어느

정도 한계점을 가지고 있다 황산에 의한 피막의 용해가 크기 때문에 피막이 연한 단점

이 있다 황산피막은 다공성이며 내식성 내마모성이 양호하여 건재 공업용품 주방용

품 평판 기계부품 장식품등의 분야에서 널리 이용되고 있다 피막의 두께는 통상의

전해처리온도 약 에서( 20 ) 30~40 정도 얻어진다 공업적 처리조건은 한국공업규

격 을 표 및 표 에 나타내었다 여기에서 전해액의 농도와 온도 전류밀도KSD 9531 2 3

그리고 전해시간 등은 피막의 두께 경도 내식성 다공성등과 밀접한 상관관계를 가지

고 있으며 또한 알루미늄 용존량 교반공기량등도 무시할 수 없는 인자이다

표 황산법의 양극 산화 처리 조건표 황산법의 양극 산화 처리 조건표 황산법의 양극 산화 처리 조건표 황산법의 양극 산화 처리 조건2 (KSD 9531)2 (KSD 9531)2 (KSD 9531)2 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건 허 용 치허 용 치허 용 치허 용 치

전해액 조성 황산 10 ~30 plusmn2

알루미늄 이하20gL

욕 온도 15 ~ 25 plusmn2

전류밀도 60 ~ 300A plusmn7

시 간 피막두께에 필요한 시간

욕 전압 설정전압 plusmn2V

- 30 -

표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건

전해액 조성 황산 15

알루미늄 5 gL

욕 온도 21 plusmn 1

전류밀도 130A plusmn 5

시 간분30 ~ 10 의 경우(A 6063 )

분60 ~ 18 의 경우(A 6063 )

욕 전압 16V

옥살산법은 년 일본에서 개발되었으며 옥살산 알루마이트법으로서 널리 공업적으1926

로 이용되어 왔다 한편 독일에서는 법으로 공업화되어 있다 옥살산은 고가이 Eloxal

고 교직 중첩 전원설비를 사용해야 하며 조작이 복잡하여 단위처리면적당 소비전력이

높은것 외에도 피막이 흰색을 띄게 되기 때문에 최근에는 그 신장이 둔화되고 있다 그

러나 황산피막보다 피막의 염색성은 떨어지지만 내식성 내마모성이 우수하기 때문에

일용품의 일부와 특히 외관은 문제되지 않지만 고도의 피막성능을 요하는 공업용품등

에 이용되고 있다 공업적 처리조건은 한국공업규격 을 예로 들면 표 및 표 KSD 9530 4

와 같다5

표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건 허 용 치허 용 치허 용 치허 용 치

전해액 조성 유리산 2 ~ 5 plusmn1

알루미늄 이하20gL

욕 온도 15 ~ 35 plusmn4

전류밀도

직류와 교류의 경우

교류 40 ~ 350A

교류 40 ~ 700A plusmn7

교류의 경우 80 ~ 700A

시 간 피막두께에 따른 시간

욕 전압 설정전압 plusmn15V

- 31 -

표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건

전해액 조성 유리산 3

알루미늄 5 gL

욕 온도 28 plusmn 2

전해밀도

직류와 교류의 경우

직류 130A

교류 100A

시 간분25 ~ 6 의 경우(A 1100 )

분38 ~ 9 의 경우(A 1100 )

욕 전압직류 25 V

교류 80 V

피막의 성질피막의 성질피막의 성질피막의 성질 피막의 생성피막의 생성피막의 생성피막의 생성 온도 농도의 영향온도 농도의 영향온도 농도의 영향온도 농도의 영향 조작조작조작조작 실시조건의 예실시조건의 예실시조건의 예실시조건의 예

교교교교

류류류류

법법법법

연하고 표면에 요철

이 있으며 직류법과

동일한 두께의 경우

내식성이 양호함

적음

교류전류계의 읽기

에 을 곱하면036

직류값에 해당됨

농도의 영향은 큼 간단함

40~60 V

2~3 Adm2

25~30

분5~60

직직직직

류류류류

법법법법

경도가 크나 침식에

위해 구멍이 생김많음

액온을 낮게 유지

해 주어야 하고

농도의 영향은 적

간단함

40~60 V

1~2 Adm2

18~20

분10~60

교교교교

직직직직

중중중중

첩첩첩첩

법법법법

경하고 내식성이 있

고 최상의 피막을 얻

을 수 있음

많음

단시간에 두꺼운 피

막을 얻을 수 있음

보통

복잡하고

전력 소

모 량 이

많음

DC 25~30 V

1~3 Adm2

AC 40~80 V

1~3 Adm2

20~30

분15~60

- 32 -

크롬산법은 에 의해 년 영국에서 개발되어 수상비행기용 듀랄Bengough-Stauart 1923

루민의 방식을 목적으로 사용되었다 대표적인 방법으로는 단계적인 전해전압을 상승

시키는 법과 정전압 전해에 의한 미국 표준국의 방법이 있다 피막Bengough-Stauart

의 외관은 불투명하고 암회색을 띈 에나멜색이다 표준상태에서 생성되는 피막두께는

2 ~ 5 정도이므로 내마모성은 좋지 않지만 같은 두께의 다른 피막에 비하면 내식성

은 양호하다 처리조건으로 법은 전해액은 크롬산을 함유하 Bengough-Stauart 25

며 전해온도는 40 plusmn 2 로 하고 전해전압은 에서 까지를 분간 서서히 상승 0 V 40 V 10

시켜 에서 분간 유지하고 다시 분간 까지 상승시켜 최후의 분간은40 V 20 5 50 V 5 50 V

로 유지한다 이때 전류밀도는 01 ~ 05 정도이다 정전압 크롬산법에서는A 5 ~

의 크롬산전해액을 사용하고 전압은 처리시간은 분정도이다10 40 V 30

종류종류종류종류

조건조건조건조건옥 실 산 법옥 실 산 법옥 실 산 법옥 실 산 법 황 산 법황 산 법황 산 법황 산 법 크 롬 산 법크 롬 산 법크 롬 산 법크 롬 산 법

농도H2C2O4

(1) 3~5 (2) 10H2SO4 10~20 CrO3 3

온도(1) 20~30

(2) 15~60

(1) 15~22

옥살산을 첨가하면(2)

35까지

40plusmn20

전압(1) AC 40~80 V

(2) DC 25~30 VAC 15~25V

로부터 서서히DC = 0V

상승해서 로 하고40V

최후 분간은 로 유지5 50V

전류밀도(1) AC 1~3 Adm

2

(2) DC 1~3 Adm2

05~15 Adm2

03~04 Adm2

시간 분10~60 분5~100 분60

피막두께

H2C2O4 5 30plusmn2

AC 3 Adm2

분간에 40

10~12

H2SO4 20 30plusmn5

DC 10 Adm2

분간 20

에 5~7

분간에15 3~35

특징

특히 순 에 대해서는Al

경도 내식성 등 가장

우수한 피막을 얻는다

탈지력이 좋고 저질 Al

에도 광택이 좋으며 단

점으로 전력과 약품의

소비가 많음

설비가 많이 드나 유지

가 용이하고 유지비가

적으므로 보급이 많아

지고 있다 탈지력은 작

으나 합금 및 착색용 Al

양극산화에 적합함

투랄루민계에 적합한 양

극산화법이며 내식성이

있고 회색의 무광택 피

막이며 강도가 약하다

착색에는 적합하지 않음

- 33 -

그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도44441111

- 34 -

양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책

결함항목결함항목결함항목결함항목 원 인원 인원 인원 인 대 책대 책대 책대 책

버닝

버프버닝

전해액 온도 불균일

국부적 고전류밀도

수산화 알루미늄 버닝

연마조건의 적정화

액순환 교반량증가

전해파형의 평활화 전류밀도 낮춤

수세 알루미늄처리량의 조정

숏트

제품과 리드선의 접점의 어긋

제품과 음극과의 접촉

압출후의 국부적 냉각부족

디스멋트부족

거는 방법 개선

극간거리조정 내부음극유치법 개선

균질 한 냉각( )均質

질산농도증가 중크롬산카리첨가

욕중에서 흔든다

전해부식

접점불량

사용수로부터의 염소이온흡입

용접용후락스부착

인체의 땀이나 지문부착

중금속이온 흡입

유리산부족

중첩교류분 부족 수산법에 많(

음)

접점개량

순수사용

전해전의 충분한 세정

손장갑사용

중금속용출방지

산의보충

교류분 증가시킴

색얼룩

극비 의 부적당( )極秘

극간거리의 부적당

복잡한 형상

전류분포 불균일

교반부족 불균일

전해액 온도 상승

이물 부착( )異物

전해액 잔존

합금성분( )合金成分

염색조건

접점부족

음극면적조정

음극을 이동해 본다

음극배치의 고려

랙크접점수 증가

접점위치고려

전해액 순환량증가 냉각

수세를 충분히 한다

수세를 충분히 한다

재질확인

염색욕의 농도 관리p H

적정한 접점을 취한다

무지개

접점부족

전기접점불량

전해중단

표면적과 리드선의 적정화

리드접점부의 이탈방지

교반을 약하게 한다

- 35 -

결함항목결함항목결함항목결함항목 원 인원 인원 인원 인 대 책대 책대 책대 책

표면얼룩탈지불충분

재질 열처리의 불균일

탈지를 충분히 행한다

재질 열처리를 정확하게

표면거침소재의 조성부적합

엣칭조건의 부적합조건관리를 엄중하게 행한다

수산화나트륨 엣칭액의 노화 액관리 철저

버 닝 엣칭후 수세까지의 시간이 길다 엣칭후 신속수세

그림자모양 리드선에 의한 투영흔적 리드선위치에 주의할것

봉공얼룩물건의 겹침

온도의 불균일

물건이 겹치지 않도록 한다

온도분포를 균일하게 한다

액흐름

전해액을 유출

수세부족

맞춤시 불량

충분한 수세

스팟트개량

가스포겟틀 랙크각도의 부적합

공기교반 내부음극에서의 수소발생

적당한 틀과 랙크의 거는 각도선정

가스가 유출하도록 랙크를 만드로 건

크 랙 저온전해 봉공온도 가열 기계적 충격 이상의 가열을 피한다110

제품취급주의

성능결함 및

막두께부족

전해시간 짧고 전류밀도가 낮다

내부음극부족 및 음극면적부족

틀과 걸이 면적이 크다

리드의 접촉불량 탈막부족

리드의 전기용량부족

전기접점부족

전해액 온도가 높고 국부고열발생

합금조성의 부적합

적정시간과 전류밀도 선정

형상에 맞게 사용 및 이상전압이 안걸

리게 할 것

전류용량에 맞는 전해면적선정

리드부착개량 및 완전탈막

단면적이 큰 리드사용

접점증가

냉각 및 교반 순환을 충분하게

적절한 합금선택

내마모성 전해액 온도가 높고 전류밀도가 낮다 냉각 및 적정한 전류밀도 선택

내식성부족

전해시간이 너무 길고 전해액 농도가 높

합금조성의 부적합

전류밀도 높이고 전해시간단축 농도

적정유지

적절한 합금선택

불꽃유리산부족 전해액노화

전해액이 높고 전류밀도 불균일

산보급 및 전해액 일부교체

냉각 및 전류밀도 조정

박 리 정전이나중단 전해재생 및 가급적 전해중 중단을 피할

표면모양 알루미늄 주물 재료결함 엣칭조건 알루미늄 개선 및 주물재선택 엣칭액

선택

분취

전해액농도 용존알루미늄 증가

전해액 온도상승

수세부족

봉공액 오염

분석에 의해 조정관리

전해액 냉각 교반

수량 수세횟수 수세시간증가

봉공액 교환

- 36 -

재제조산업의 중요성과 경제적 효과 분석의 관점에서 볼 때 화석연료는 연소과정

에서 아황산가스 질소산화물 먼지 휘발성 유기화합물 먼지 등 대기오염물질과

이산화탄소와 같은 지구온난화 물질이 다량으로 발생한다 따라서 에너지 사용 감

소는 그만큼 대기질 개선에 기여를 하게 된다 에너지 소비 감소는 또한 수력과 원

자력 발전량을 감소케 함으로써 생태계 파괴와 핵폐기물 문제의 완화를 가능케 한

다 이러한 재제조의 환경개선 효과는 이를 사회적 편익으로 간주할 수 있으므로

금액으로도 환산될 수 있다 따라서 이를 고려하면 재재조의 경제적 효과는 단순히

생산요소의 절감효과만 감안하는 경우보다 훨씬 커진다 재제조산업의 경제적 및

환경적 효과는 매우 크다 더욱이 최근 들어 석유 및 기타 원자재의 공급 불안이

심화되고 있어 원자재 소비 절감의 필요성이 갈수록 증대되고 있다 뿐만 아니라

대기환경의 악화 방지에 대한 사회적요구의 증대와 매립지의 포화 등으로 인해 폐

기물 처리의 어려움이 가중되고 있어 재제조의 사회적 중요성은 대단히 커지고 있

재제조는 선진국에서도 크게 각광을 받고 있다 재제조산업은 현재 전세계적으로

사업장 수가 만개 고용규모 만명 시장규모 억 달러에 이르고 있는 것으로8 50 530

추정되고 있으며 특히 재제조가 가장 활발한 미국을 중심으로 빠른 속도로 확대되

고 있다 우리나라에서는 현재 자동차 부품과 토너 카트리지를 중심으로 재제조가

부분적으로 이루어지고 있어 그 규모는 그렇게 크지 않은 상태이다 이는 역으로

재제조산업의 활성화가 커다란 경제적 이익을 가져올 수 있음을 의미한다 따라서

재제조 산업을 정책적으로 육성할 필요성은 매우 크다

하지만 국내 토너카트리지 재제조 산업의 경우 년 일본 캐논사가 년부터 2006 2001

국내 업체를 상대로 레이져 프린터의 핵심부품인 감광드럼 드럼 의 삼각기어(OPC )

제조방식과 관련된 특허침해 소송을 제기해 지방 고법원 판결에서 승소한 상태이-

현재 국내에서 보급되고 있는 레이저 토너 카트리지와 잉크젯 잉크 카트리지는

이상 외국에서 직수입된 제품이다 지금 미국이나 유럽과 같은 선진국에서는90

전체 시장의 약 이상을 재활용 제품이 점유하고 있을 만큼 저렴한 재활용 카30

트리지의 사용은 당연한 것이다 우리나라 곳곳에 버려지고 있는 공재물질 카트리

지는 연간 만개 연간 톤 트럭 수천대분에 달하고 이렇게 폐기물로 버려300-400 8

진 각종 플라스틱 카트리지는 수백년이 지나도 썩지 않아 얼마든지 재활용이 가능

한 귀중한 자원을 낭비하며 환경오염을 가중시키고 있다 또한 국내 폐기물 관리법

에 프리터 카트리지는 지정폐기물에서 제외되어 있어 무단 폐기 방치될 가능성도

매우 크다

- 37 -

세계 다국적 기업이라는 미국의 몇몇 기업들 사이에도 재제조 붐이 일고 있다 기

존 리사이클링 방식이 폐기물 화학처리의 비용과 공해유발 억제에 따르는 막대한

재생비용이 드는 단점이 있다면 이를 원칙적으로 극복할 수 있는 대안으로 재제조

는 새로운 환경사업으로 입지를 넓혀가고 있다 현재 외국의 다국적 기업군들인 코

닥 제록스 듀폰 등은 최근 재활용 사업의 개념을 리사이클링에서 재제조로 GM

전환하고 이를 전제로 제품생산 매뉴얼을 전면 재개편하였다 대부분의 주요 부품

들을 쉽게 분해 조립하여 반영구적으로 재활용할 수 있게 획기적인 소프트웨어 시-

스템을 개발하여 활용하고 있는 것이다

프린터 토너 카트리지의 재활용은 다 마신 음료병을 수거하여 다시 음료수를 넣고

판매하는 것과 다를 게 없다 이제 우리도 재생품은 안쓴다 는 생각을 바꿔 프린 ldquo rdquo ldquo

터 값보다 카트리지 비용이 더 든다 는 문제를 재생카트리지 이용으로 경비도 줄이rdquo

고 환경을 생각하는 재활용에 관심을 가져야 할 때이다 정보통신의 혁명과 디지털

시대에 맞는 새로운 패러다임이 요구되는 지금 재제조 시스템을 구축하는 것은 녹

색경영 을 실천하는 환경중시 기업경영의 좋은 사례가 될 것이(Green Management)

다 또한 제품의 전과정에 걸친 환경영향을 파악하고 감소하기 위한 전과정평가

를 레이저 프린터 제품에 도입하여 적용함으로써(Life Cycle Assesment LCA)

보다 친환경적인 프린터가 개발될 것이다 또한 연간 억달러에 달하는 수입정품 4

토너 드럼을 재활용 토너 드럼으로 대체한다면 연간 억 천달러 수입 의존율을 3 2 (

로 낮출 경우 의 외화절약 효과가 기대된다20 )

- 38 -

제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과3333

제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행1111

드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정1 OPC1 OPC1 OPC1 OPC

레이져 프린터는 복사기의 건식 방식 원리를 이용하여 인쇄하는 프린터이다 내부

구성은 컨트롤러부 엔진부 인쇄부로 나뉘어져 있으며 컨트롤부에서는 컴퓨터로부

터 전송된 데이터를 인쇄할 페이지에 영상을 만들어 프린터 엔진부분으로 전달한

다 전달되 영상은 엔진 부분의 레이져 다이오드 회전 다면경 렌즈 프리즘장치

레이져 빔 센서 등의 장치를 거쳐 인쇄부분의 감광 드럼에 투사가 된다 다시 투사

된 영상은 감광 드럼에서 형성된 엔진 옆에 있는 용지에 옮겨서 영상을 인쇄한다

그 후에 인쇄된 용지는 고열 압착롤러에 압착되어 최종적으로 용지에 인쇄된다 레

이져 프린터는 저소음과 고품위 인쇄 다양한 서체와 고속인쇄 등의 장점을 가지고

있으며 제한된 용지사용과 유지 비용이 비싸다는 단점을 가지고 있다 그림 는 레 5

이져 프린터 카트리지의 분해도 및 주요 부품의 위치를 나타낸 것이다

그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도5555

- 39 -

레이져 프린터의 원리는 크게 단계로 크리닝 대전 노광 현상 전사 정착으로6

나눌 수 있으며 다음은 각 단계에 대한 설명이다

1 2 3

4 5 6

크리닝 이 단계는 이미지 진행의 처음 단계로 물리적 또는 전기 크리닝 진행을1

통해 새롭게 드럼에 이미지가 맺히도록 준비하는 단계OPC

대전 드럼 크리닝이 끝나면 로부터 읽혀진 정보를 레2 laser scanning unit (LSU)

이져빔을 쏘아 이미지를 드럼에 맺히도록 조건을 마련해 주거나 대전을 걸어 줌

노광 드럼 표면에 레이져빔이 전달되는 부분은 잠상이 맺히게 되며 드럼은 전3

류가 통할 수 있는 알루미늄 원통과 감광물질이 표면에 코팅되어 있으므로 빛을 받

은 부분에 이미지가 맺히게 됨 또한 드럼에 나타난 이미지 부분은 이 다음 단계에

서 토너를 끌어 당기게 됨

현상 잠상 이미지가 드럼 표면에 나타나며 현상 롤러는 토너분자를 드럼 표면4

에 전달하는 역할을 하며 닥터 블레이드는 토너량을 조절해 줌

- 40 -

전사 드럼 이미지에 토너 부분이 용지 쪽으로 전사 됨5

정착 토너가 묻은 용지가 히팅롤러와 압력롤러를 거쳐서 종이에 영구적으로 고6

착되게 함

가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도 OPC OPC OPC OPC

토너카트리지의 핵심 부품중 하나인 드럼은 표면의 마모가 증가함에 따라 드OPC

럼의 의 두께가 감소하며 피로도가 증가하는 것으로charge transport layer (CTL)

보고되고 있다 따라서 폐토너카트리지의 재제조시 이러한 관점에서의 부품에 대한

고찰이 매우 중요하게 된다

일반적으로 드럼은 의 표면전위를 갖도록 대전되며 이때 토너 입자-600 ~ -700 V

들을 밀어낸다 이는 인쇄 시 영역으로 나타나는데 이 부분을 백색전위 white

라고 불린다 그러나 대전능력이 저하되면 인쇄물의 백색부분(white potential V0)

에 불규칙적으로 토너가 유입되어 인쇄물에 그대로 전달되게 되면 이를

라고 한다 현상이 진행되면 초기 증가율 대비 증가background Background 10

될 때마다 토너 소비량도 증가되며 토너카트리지 수명을 단축시키는 원인이10

될 수 있다

자외선이 완벽하게 차단된 항온 항습 습도 이하 의 에서 특수광을 ( 36 ) Clean-room

설치하고 정전기가 방지된 상태에서 카트리지를 완전 분해한 후 마모되거나 손상

된 중요 부품들을 교체하여 특수 에 의한 재생산만이 새것을 능가하는Kow-How

품질을 가능케하는데 일부업체에서 재생한 토너카트리지는 원가만 낮춰 만들어지므

로 품질상의 문제점이 발생되어 프린터 수명을 짧게 할 수도 있다 토너는 기존에

들어있는 잔여물을 전면적으로 집진기로 세척 흡입 하여 완전 제거한 후 폐토너 카( )

트리지 및 중요부품을 교체한다

회 사용 가능하므로 상태에 따라 재활용 또는 교체한다 생산공정OPC Drum 2-3

에서 핵심인 토너가 흩어지지 않도록 마감을 하는 집진 수집된 폐토너를 전Unit

량 회수해 밀폐용기에 보관 폐기물 위탁처리업체에 처리케하는 세심한 배려도 환

경오염 방지를 위한 중요한 부분 중의 하나이다 재활용 현상기의 품질유지를 위한

승부관건은 소비자가 사용 후 폐기되는 폐현상기 폐카트리지 및 드럼 포함 수거( )

의 구축과 다양한 프린터 기종에 맞는 토너성분 분석에 달려 있다 프린터System

기종에 맞지 않는 토너카트리지나 마모성 부품이 적시에 교체되지 않을 경우에는

프린터 제품을 고장이 발생할 수 있다

- 41 -

그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정6 OPC 6 OPC 6 OPC 6 OPC

폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석2222

가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석

적외선 분광분석은 년 영국의 에 의해 개발된1800 F W Hershel dispersive IR

에 의해서 시작되었으며 최근에는spectromer FT-IR (fouirer transform infrared)

의 개발로 인해 활발한 연구가 진행되고 있다 적외선 분광분석의 원spectrometer

리는 적외선이 시료를 통과할 때 에너지가 분자간 원자내의 진동에너지와 일치하여

시료의 분자구조에 따른 특성 흡수 영역을 형성함으로서 이를 통해 정보는 얻게 된

다 적외선 분광분석은 시료의 정성 및 정량분석 물질의 구조확인 화학반응

연구 표면화학분석 등에 이용되고 있고 특히 플라스틱 물질의 정량 정성kinetics

분석 및 배향성 연구에 아주 유용하게 사용되고 있다

- 42 -

그림 은 기어부분 의 고분자를 정성분석한 의 분석결과로7 (sample2) FT-IR

2978cm-1 2920cm-1

1468cm-1 1382cm-1

1236cm-1 1087cm-1

892cm-1등의

특성 피크로 추정컨대 사용된 고분자 물질이 로 판단된다 그림poly(oxymethylene)

도 마찬가지로 의 고분자를 정성분석한 결과로2 sample3 2965cm-1

2918cm-12849cm-1

1768cm-1 1503cm-1

1219cm-1 1187cm-1

1159cm-1

1013cm-1 828cm-1

등의 특성피크가 관찰되었으며 결과적으로 polycabonate (PC)

의 특성피크로로 판단된다

나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석

열분석 이란 물질의 물리적 변수 를 온도의(thermal analysis) (physical parameter)

함수로 나타내는 분석 방법이다 즉 물질의 온도를 일정하게 변화시킴에 따라 나타

나는 열적특성 변화를 분석하는 것이다 이때 어떤 물리 변수의 변화를 볼것인가에

따라 여러 가지 방법이 존재한다 플라스틱의 열분석에는 대표적으로

와 가 이DSC(Differential scanning calorimetry) TGA(Thermo gravimetric analysis)

용된다 는 플라스틱 시료의 온도 열량변화 데이터로부터 시료의 물리적 화학 DSC

적 성질을 확인할 수 있다 또한 피크의 위치 모양 개수 등으로부터 정량적인 정

보들을 얻을 수 있으며 피크의 면적으로부터 열량변화의 정량적인 정보를 얻을 수

있다 으로부터 플라스틱 시료의 유리전이온도 결정화온도 녹는 DSC thermogram

온도 냉결정화온도 등의 정보를 확인할 수 있다 는 일정한 속도로 온도를 변 TGA

화시켰을 때 일정 시간동안에 일어난 시료 무게의 변화를 측정한다 에 의한 TGA

질량 온도 곡선은 플라스틱 시료의 열안정성 및 물질의 구성비 등을 확인할 수 있-

그림 는 의 분석결과 이다 약9 sample 2 TGA (Thermo gravimetric analysis) 30

0 부분에서 열분해가 일어나기 시작하며 344에서 중량감소 온도를 보인10

다 약 430이상이 되면 모든 고분자물질이 열분해 되는 것을 확인 할 수 있다

그림 은 의 데이터로 용융온도10 sample 2 DSC(Differential scanning calorimetry)

는 16664임을 확인하였다 는 결정성 고분자로 그래프에서 확인 sample 2 TGA

하듯이 약 300 이상의 온도에서도 분해가 되지 않는 열안정성을 보이나 약 에130

서 고분자가 녹기 시작하고 약 에서 완전하게 용융되는 것을 확인 할 수 있다170

는 약 이하에서 안정한 고분자 물성을 가지는 것을 확인하였다sample 2 130

- 43 -

그림 은 의 데이터로 초기 부터 중량감소가 일어나기 시작하며11 sample 3 TGA 430

중량감소온도는 를 보인다 정도에서 약 를 잔존율을 보인다 그10 485 540 20

림 는 의 데이터로서 는 비결정성 고분자로 에서 유리12 sample 3 DSC sample 3 119

전이 온도를 보이는 것을 확인하였다 데이터에서 확인하듯이 는 TGA sample2 400

이상의 온도에서도 분해가 되지 않는 열안정성을 보이나 데이터에 의해 이DSC 120

상의 온도에서는 고분자의 물리적 강도가 약화됨을 확인할 수 있다

- 44 -

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)

- 45 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)

- 46 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)

- 47 -

최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정3333

가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정

본 실험은 최적의 세정용매 조건을 찾기 위하여 기존의 상용용매 제품과A Benzene

용매를 이용하여 최적의 성능을 갖는 배합비를 확인하고자 하였다Toluene Xylene

표 은 상용용매 와 각 용매들의 세정속도를 나타내었다 상용용매 는 분 초의6 A A 3 30

세정속도를 보이는 것을 확인 할 수 있었다 그러나 상용용매 와 A Benzene Toluene

의 용매를 적절히 배합하면 약 분에서 분 초의 시간을 단축하는 효과를 나Xylene 1 1 20

타내었다

표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도6666

번호번호번호번호 함 량함 량함 량함 량 시 간시 간시 간시 간

1 상용용매 A 분 초3 30

2 Methylene Chloride 분이상8

3 m-Cresol 분이상8

4 Xylene 분이상8

5 Toluene 분이상8

6 Benzene 분이상8

7 상용용매 A Xylene (7030) 분 초2 30

8 상용용매 A Toluene (6040) 분 초2 40

9 상용용매 A Benzene (6040) 분 초3 20

10 상용용매 A m-Cresol (7030) 분 초3 20

11상용용매 A Xylene Toluene

(60436)분 초2 30

12상용용매 A Xylene Benzene

(60436)분 초2 40

13상용용매 A Toluene Benzene

(601624)분 초2 10

- 48 -

상용용매 는 약 초의 세정속도를 보이나 상용용매 과 자일렌의 일 때 약- A 210 A 8020

초의 세정속도를 보임150

상용용매상용용매상용용매상용용매 A XyleneA XyleneA XyleneA Xylene

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene

- 49 -

상용용매 과 의 비가 일 때 약 초의 세정속도를 보임- A Toluene 6040 140

상용용매상용용매상용용매상용용매 A TolueneA TolueneA TolueneA Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AToulene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene

- 50 -

상용용매 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- ABenzene 6040 195

상용용매상용용매상용용매상용용매 A BenzeneA BenzeneA BenzeneA Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ABenzene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene

- 51 -

상용용매 와 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- A m-Cresol 7030 200

의 함량이 증가할수록 점도의 증가로 인해 세정속도가 증가함- m-Cresol

상용용매상용용매상용용매상용용매 A m-CresolA m-CresolA m-CresolA m-Cresol

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도Am-Cresol OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC

- 52 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Toluene

함량별 세정속도는 초로 거의 일정하게 나타남- 160~170

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneToluene OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC

- 53 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장 빠- AXyleneBenzene 60436 60832 601228

른 초로 세정속도를 보임160~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC

- 54 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Toluene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장- ATolueneBenzene 601228 601624 602020

빠른 초로 세정속도를 보임130~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ATolueneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC

- 55 -

이상의 기초실험 결과로부터 폐 드럼 유기코팅층의 박리에 대한 기초자료를 확OPC

보하였다 기존의 박리액은 제푸믜 균일성 즉 품질 측면에서는 우수한 성능을 보이

고 있으나 사용시간 측면에서는 다소 미흡한 점이 있었다 따라서 본 기초실험결과

를 바탕으로 폐 드럼 유기코팅층의 박리 처리공정을 기존의 단계에서 단계OPC 5 3

로 공정을 개선함으로써 매우 향상된 생산성을 도모할 수 있었다 그림 은 기존 20

의 공정의 개념도와 개선된 공정의 개념도 및 제조된 박리조 차 를 나타낸 것(1~3 )

이다

그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진20 20 20 20

아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화4444

가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리

도금이나 아노다이징에서의 전처리는 양호한 제품이 생산 될 수 있느냐 하는 것이

관건이라고 볼 수 있다 그러므로 무엇보다도 주요한 부분이라 할 수 있다 전처리

는 기계적인 전처리와 화학적인 전처리가 있으며 다음은 화학적 처리법에 관한 주

요 내용이다

- 56 -

산세정산세정산세정산세정1)1)1)1)

가공품이나 버핑 연마를 한 제품은 기름기가 많이 남아 있기 때문에 그대로 에칭조

에 투입하면 기름기에 의한 얼룩이 생기거나 그 부분에 착색이 되지 않는 경우가

종종 있는데 이것을 제거할 목적으로 된 제품을 피막조에 전기를 통전하고Racking

부스바에 제품을 걸어주면 기름기와 이 물질이 제거되어 에칭에서 좋은 결과를 얻

을 수 있다

에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리2) ( )2) ( )2) ( )2) ( )

에칭은 알카리에칭과 산성에칭 두 가지로 대별되는데 여기서는 알카리 에칭만을 다

룬다 알카리 에칭은 일반적으로 를 사용하는데 는 알루미늄을 잘 용 NaOH NaOH

해하고 그때 발생하는 수소가스에 의한 물리적으로 흡착하고 있는 유지유를 제거하

며 표면을 아름다운 색으로 가꾼다

알카리 에칭조의 온도는 65~70 정도가 적당하며 에칭시간은 가공상태와 표면조

도 샌딩유무 등 횟수 변화에 따라 시간을 적절히 조절해야 한다 에칭시간은 약품의

농도 및 온도에 따라 탄력적으로 운용할 수 있으며 첨가제를 첨가하여 에칭면의 평활

성을 잘 조절 해 주어야 한다

중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거3) ( )3) ( )3) ( )3) ( )

에칭 후 수세를 하면 알루미늄 표면에 여러 가지 색의 재질별로 틀림 찌꺼기가 낀다( )

이것을 스머트 라고 한다 스머트는 피막이 진행되기 전에 제거되어야 하는데 이 공정

을 중화처리라 한다

에칭을 알카리 에서 했으므로 중화처리는 산성에서 해야 하는데 이때 사용하는(NaOH)

약품은 68 HNO3 질산( ) H2 물 의 비울을 로 하여 실온에서 침지해서 흔들어O ( ) 11

주면 깨끗이 제거할 수 있는데 재료에 따라 약간 차이는 있지만 계열인 경우 스커트50

를 완전히 제거하지 않으면 피막 후에도 스머트가 그대로 남아있어 스폰지나 보루로

제거해주어야 하는 번거로움이 있기 때문에 철저히 제거해야 하며 공정인Chromate

경우에 완전히 제거가 되지 않으면 좋은 제품을 얻을 수 없다

화학연마화학연마화학연마화학연마4)4)4)4)

- 57 -

화학연마란 외부의 전류를 사용하지 않고 광택연마를 행하는 방법으로 제품에 광택을

요하거나 표면에 이물질을 제거하기 위하여 행하는 공정이다 고광택을 요하는 외장재

쪽에 많이 이용되며 장비부품에서도 전체적인 흐름에 따라 변화하는 추세에 있기 때문

에 두꺼운 제품이나 얇은 제품 큰 제품과 작은 제품에 있어 연마시 항상 주의를 요하

며 적정한 온도를 유지하고 농도관리를 재질에 따라 잘 해 주어야만이 고품질을 보장

할 수 있다

액을 조정하는 방법에는 인산 황산 질산법 인산 질산법 인산 황산법 등이(1) - - (2) - (3) -

있으나 인산에 질산을 넣으며 후해가스가 많이 발생하므로 번 방법이 적당하다고 (3)

생각되며 현장에서도 인산 황산법을 선호하고 있다 액의 처리 조건 중 온도는 -

고루 사용할 수 있고 처리조 재질은 을 사용하여 보강을 충분히100~140 SUS 310L

하여 주어야 한다

전해연마전해연마전해연마전해연마5)5)5)5)

전해연마란 화학연마에서 알루미늄 표면에 광택을 내는데는 한계가 있으므로 그 이

상의 고광택을 원할 경우 행하는 공정이다 전해연마 시 제품의 표면은 어느 부분이라

도 정밀하고 세밀하게 조건이 같고 액의 온도도 균일해야 한다 또한 제품 표면에 발

생하는 기포를 제거하기 위해 강력한 에어 교반이 필요하므로 제품을 간간하게 고정해

야 한다 전해연마의 방법에는 황산인산법 광염소산초산법 진동전해연마법 등이 있

소결소결소결소결6)6)6)6)

전처리를 행함에 있어 작업자가 에칭시간과 화학연마시간을 어떻게 설정하느냐 함에

따라서 제품의 품질을 판가름 하게 된다

일반적으로 아노다이징에 사용하는 모든 설비는 최대용량의 선에서 사용하는 것 70

이 가장 바람직하다 작업을 진행함에 있어 복장은 항상 작업하기에 적합한가를 판단

하고 거추장스럽지 않은지 현재 공정에 맞는 보호구를 사용하고 있는지 본인 스스로

가 준비하고 확인해야 한다

나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화

- 58 -

황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성1)1)1)1)

경제성-

전해질로써 값싸고 공업적으로 안정하게 제조되는 황산(H2SO4유산 을 사용하는 것 전)

해조작이 다른 방법에 비해 간담함 전해 전압이 낮고 소비전력이 적게 드는 것 전해액

에 독성의 물질이 포함되어 있지 않고 의 걱정도 없기 때문에 폐액처리가 BOD COD

용이한 것등으로 가장 싸고 경제적인 양극산화 처리법으로 넓게 이용되고 있다

투명성-

얻어지는 피막은 다른 전해액에서 생성되는 피막에 비해 투명성이 높고 많은 실용합금

에 대해 무색의 피막을 형성한다 전해연마 화학연마 등의 광휘처리 후의 양극산화 피

막처리로 적당하다 또 무색의 피막은 염색 착생에도 좋다 피막의 투명도는 순도가

높은 알루미늄 일수록 양호하다 합금 원소의 는 피막의 투명도에 거의 영향이 없지 Mg

만 규소 철 망간 등은 투명도를 저하 시킨다(Si) (Fe) (Mn)

염색성-

얻어지는 피막은 활성도가 높고 염료의 흡착성이 좋기 때문에 유기 무기 염료에 의한

염색 인쇄가 용이하다

내식성 내마모성 및 경도-

내식성 내마모성이 양호하고 경도가 높은 피막을 얻을 수 있다 건축자재 공업제품 가

정용품 네임 프레이트 기계부품 장식품 등의 분야에서 요구되는 성능을 만족시켜 널-

리 이용되고 있다

피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계2)2)2)2)

표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건7777

- 59 -

표 에 표시된 수치는 어디까지나 공업적으로 유용한 피막을 얻는 범위이며 이 조건7

내에서 용도에 맞는 성능을 얻을 수 있는 처리 조건을 설정할 필요가 있다 황산 피막

은 용해성이 강한 상을 전해액으로 하기 때문에 처리 조거의 성능에의 영향은 대단히

크다 또한 각종 처리 조건이 피막과 욕 조건에 미치는 영향은 표 와 같다 2

표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향8888

경질피막법경질피막법경질피막법경질피막법2)2)2)2)

경질 양극산화 피막-

알루미늄 및 그 합금을 양극산화해서 화성한 피막은 종래 그 내식성을 이용하기도 하

고 착색 등에 의해 장식 목적에 이용하는 것이 주된 용도였다 그러나 최근에는 종래

의 양극산화 피막을 개량해 두껍고도 단단한 것을 얻을 수 있게 되었고 이미 경질 양

극산화 피막으로써 넓게 이용되며 그 우수한 특성을 발휘하고 있다

이 가볍고도 가공성이 좋은 금속과 표면에 화성되는 극히 단단한 피막과를 합쳐서 이

용하면 금후 더욱 용도를 확대할 수 있을 것으로 기대된다 규격으로는 30 이상의 피

막에 대해서도 품질이 규정되어 있지만 경질양극산화피막이라고 불려지는 것은 특별

한 규격이 있는 것은 아니고 일반적으로 표 에 표시하듯이 경도나 내마모성이 큰3 20

이상의 두꺼운 피막을 경질 양극산화 피막이라고 부르고 있다

- 60 -

표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류9999

피막 화성법피막 화성법피막 화성법피막 화성법3)3)3)3)

경질 양극산화 피막 화성법의 초기 연구는 종래 일반의 피막 화성에 사용되어온 황산

용 및 수산욕으로 실용화되어 왔다 그 후 양극산화 처리 기술의 진보와 함께 여러가

지 욕조성 및 화성 조건이 연구되어 황산용법 황산 수산혼합욕법 수산욕법 외에 각

종의 무기산 유기산 방향족설폰산 알코올 등을 혼합 또는 첨가해서 몇 가지에 방법

이 개발되었다

이들의 방법의 공통점은 종래의 아노다이징 화성 조건과 다른 필수 조건으로서 고전

류 밀도 저온 교반의 조건을 충분히 만족시키는 것이다 전류밀도를 보통 화선의 3

부로 하고 피막의 생성을 단시간에 행하여 전해액에 담겨있는 시간을 가능한 한2~5

짧게 하는 것이다 또 전해액에 의한 피막의 용해를 억제하기 위해서는 액온을 낮게 하

고 전해에 의해서 발생하는 열을 교반에 의하여 확산해 나가는 것이 중요하다 따라서

황산액과 같은 부식이 심한 전해액을 사용하는 경우에는 욕온도를 이하로 냉각해10

용해를 억제하는 것이 보통이다

황산욕에 수산을 비롯한 우기산등을 첨가하는 것도 있으며 비교적 고온에서 피막화성

이 가증하다 그러나 이들 수종의 첨가제를 가한 욕은 조성이 복잡하고 관리가 어려운

문제점이 있다 더욱 경질 아노다이징 피막을 화성하는 경우에 일반적으로 사용하고

있는 직류 대신에 트수전류파형을 적용하는 것도 피막 품질의 향상에 효과가 있다 예

를 들면 전류회복 현상을 이용한 것 주기적으로 극성을 변환시켜 부전류를 흘리면서

피막을 화성하는 전류 반전법 등이 있다

- 61 -

그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진21 ( ) 21 ( ) 21 ( ) 21 ( )

재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험5555

그림 는 드럼수명 측정 시험결과에 사용된 장비 사진이며 그림 는 조도측정에 사21 22

용된 장비의 사진이다

그림 는 조도실험결과를 나타낸 것이다 단면곡선에서 기준길이를 취하여 다24 ~ 27

섯 번째 높은 산과 다섯 번 째 깊은 골을 지나는 두 직선사이의 간격을 나타내는 점10

평균 거칠기 는Rz 10~18 값을 확인하였다 단면곡선에서 중심을 긋고 그 골에

해당하는 부분을 중심에 대해서 대칭 변환 후 구해지는 평균높이를 나타내는 중심

선 평균거치기 는 의 고른값을 확인하였다Ra 012~022

그림 은 재제조된 드럼카트리지의 성능시험 결과 값을 나타낸 것이다 그림 에30 30

서 보는 바와 같이 최종 사용가능한 용지의 장수는 약 장으로 나타났다 이12000

는 정품 토너 용량이 약 천장인것을 감안할 때 재제조시에도 사용가능한 것을 확3

인하였다

- 62 -

그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진22 22 22 22

그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진23 23 23 23

- 63 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과24 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과25 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 2

- 64 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과26 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과27 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 2

- 65 -

그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과28282828

- 66 -

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222

가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정

- 67 -

제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도4444

기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표 가중치가중치가중치가중치평가기준평가기준평가기준평가기준 평가방법평가방법평가방법평가방법

평가기관 등평가기관 등평가기관 등평가기관 등지원전지원전지원전지원전 지원후지원후지원후지원후

도금두께 20 불균일 4-6 실제품성능평가

표면조도 15 불균일15-17

실제품성능평가

감광코팅층 용해속도 30 12

mincycle

8

mincycl

e

자체평가

세정공정 최적화 모듈설계 및 구축 15 - - 현장실사

드럼 사용 수명OPC 20 -12000

pages성능평가

- 68 -

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

드럼의 감광코팅층 제거용 최적 용매 및 혼합용매의 기술지원은 생산량과 직OPC

접적으로 연관되어 있어 향후 주 삼텍의 매출신장으로 이어질 것으로 판단된다 ( )

이는 현재 비철금속의 원자재 상승으로 인해 토너 카트리지 재제조 업계의 원가인

상이 유발되고 있어 재제조된 고광택 드럼의 안정적인 공급은 재제조 업계의OPC

안정화를 이룩할 수 있음 또한 현재 전부 수입에 의존하는 알루미늄 드럼의 OPC

간접적인 수입대체효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다

- 69 -

Page 30: 아노다이징기술을이용한고광택감광드럼 재제조공정의양산화기술지원 · 과제보유번호 연구기관 2007.07.01~2008.06.30 연구사업명 부품소재전문기업기술지원사업

- 30 -

표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)3 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건

전해액 조성 황산 15

알루미늄 5 gL

욕 온도 21 plusmn 1

전류밀도 130A plusmn 5

시 간분30 ~ 10 의 경우(A 6063 )

분60 ~ 18 의 경우(A 6063 )

욕 전압 16V

옥살산법은 년 일본에서 개발되었으며 옥살산 알루마이트법으로서 널리 공업적으1926

로 이용되어 왔다 한편 독일에서는 법으로 공업화되어 있다 옥살산은 고가이 Eloxal

고 교직 중첩 전원설비를 사용해야 하며 조작이 복잡하여 단위처리면적당 소비전력이

높은것 외에도 피막이 흰색을 띄게 되기 때문에 최근에는 그 신장이 둔화되고 있다 그

러나 황산피막보다 피막의 염색성은 떨어지지만 내식성 내마모성이 우수하기 때문에

일용품의 일부와 특히 외관은 문제되지 않지만 고도의 피막성능을 요하는 공업용품등

에 이용되고 있다 공업적 처리조건은 한국공업규격 을 예로 들면 표 및 표 KSD 9530 4

와 같다5

표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건표 옥살산법의 양극 산화 처리 조건4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)4 (KSD 9530)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건 허 용 치허 용 치허 용 치허 용 치

전해액 조성 유리산 2 ~ 5 plusmn1

알루미늄 이하20gL

욕 온도 15 ~ 35 plusmn4

전류밀도

직류와 교류의 경우

교류 40 ~ 350A

교류 40 ~ 700A plusmn7

교류의 경우 80 ~ 700A

시 간 피막두께에 따른 시간

욕 전압 설정전압 plusmn15V

- 31 -

표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건

전해액 조성 유리산 3

알루미늄 5 gL

욕 온도 28 plusmn 2

전해밀도

직류와 교류의 경우

직류 130A

교류 100A

시 간분25 ~ 6 의 경우(A 1100 )

분38 ~ 9 의 경우(A 1100 )

욕 전압직류 25 V

교류 80 V

피막의 성질피막의 성질피막의 성질피막의 성질 피막의 생성피막의 생성피막의 생성피막의 생성 온도 농도의 영향온도 농도의 영향온도 농도의 영향온도 농도의 영향 조작조작조작조작 실시조건의 예실시조건의 예실시조건의 예실시조건의 예

교교교교

류류류류

법법법법

연하고 표면에 요철

이 있으며 직류법과

동일한 두께의 경우

내식성이 양호함

적음

교류전류계의 읽기

에 을 곱하면036

직류값에 해당됨

농도의 영향은 큼 간단함

40~60 V

2~3 Adm2

25~30

분5~60

직직직직

류류류류

법법법법

경도가 크나 침식에

위해 구멍이 생김많음

액온을 낮게 유지

해 주어야 하고

농도의 영향은 적

간단함

40~60 V

1~2 Adm2

18~20

분10~60

교교교교

직직직직

중중중중

첩첩첩첩

법법법법

경하고 내식성이 있

고 최상의 피막을 얻

을 수 있음

많음

단시간에 두꺼운 피

막을 얻을 수 있음

보통

복잡하고

전력 소

모 량 이

많음

DC 25~30 V

1~3 Adm2

AC 40~80 V

1~3 Adm2

20~30

분15~60

- 32 -

크롬산법은 에 의해 년 영국에서 개발되어 수상비행기용 듀랄Bengough-Stauart 1923

루민의 방식을 목적으로 사용되었다 대표적인 방법으로는 단계적인 전해전압을 상승

시키는 법과 정전압 전해에 의한 미국 표준국의 방법이 있다 피막Bengough-Stauart

의 외관은 불투명하고 암회색을 띈 에나멜색이다 표준상태에서 생성되는 피막두께는

2 ~ 5 정도이므로 내마모성은 좋지 않지만 같은 두께의 다른 피막에 비하면 내식성

은 양호하다 처리조건으로 법은 전해액은 크롬산을 함유하 Bengough-Stauart 25

며 전해온도는 40 plusmn 2 로 하고 전해전압은 에서 까지를 분간 서서히 상승 0 V 40 V 10

시켜 에서 분간 유지하고 다시 분간 까지 상승시켜 최후의 분간은40 V 20 5 50 V 5 50 V

로 유지한다 이때 전류밀도는 01 ~ 05 정도이다 정전압 크롬산법에서는A 5 ~

의 크롬산전해액을 사용하고 전압은 처리시간은 분정도이다10 40 V 30

종류종류종류종류

조건조건조건조건옥 실 산 법옥 실 산 법옥 실 산 법옥 실 산 법 황 산 법황 산 법황 산 법황 산 법 크 롬 산 법크 롬 산 법크 롬 산 법크 롬 산 법

농도H2C2O4

(1) 3~5 (2) 10H2SO4 10~20 CrO3 3

온도(1) 20~30

(2) 15~60

(1) 15~22

옥살산을 첨가하면(2)

35까지

40plusmn20

전압(1) AC 40~80 V

(2) DC 25~30 VAC 15~25V

로부터 서서히DC = 0V

상승해서 로 하고40V

최후 분간은 로 유지5 50V

전류밀도(1) AC 1~3 Adm

2

(2) DC 1~3 Adm2

05~15 Adm2

03~04 Adm2

시간 분10~60 분5~100 분60

피막두께

H2C2O4 5 30plusmn2

AC 3 Adm2

분간에 40

10~12

H2SO4 20 30plusmn5

DC 10 Adm2

분간 20

에 5~7

분간에15 3~35

특징

특히 순 에 대해서는Al

경도 내식성 등 가장

우수한 피막을 얻는다

탈지력이 좋고 저질 Al

에도 광택이 좋으며 단

점으로 전력과 약품의

소비가 많음

설비가 많이 드나 유지

가 용이하고 유지비가

적으므로 보급이 많아

지고 있다 탈지력은 작

으나 합금 및 착색용 Al

양극산화에 적합함

투랄루민계에 적합한 양

극산화법이며 내식성이

있고 회색의 무광택 피

막이며 강도가 약하다

착색에는 적합하지 않음

- 33 -

그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도44441111

- 34 -

양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책

결함항목결함항목결함항목결함항목 원 인원 인원 인원 인 대 책대 책대 책대 책

버닝

버프버닝

전해액 온도 불균일

국부적 고전류밀도

수산화 알루미늄 버닝

연마조건의 적정화

액순환 교반량증가

전해파형의 평활화 전류밀도 낮춤

수세 알루미늄처리량의 조정

숏트

제품과 리드선의 접점의 어긋

제품과 음극과의 접촉

압출후의 국부적 냉각부족

디스멋트부족

거는 방법 개선

극간거리조정 내부음극유치법 개선

균질 한 냉각( )均質

질산농도증가 중크롬산카리첨가

욕중에서 흔든다

전해부식

접점불량

사용수로부터의 염소이온흡입

용접용후락스부착

인체의 땀이나 지문부착

중금속이온 흡입

유리산부족

중첩교류분 부족 수산법에 많(

음)

접점개량

순수사용

전해전의 충분한 세정

손장갑사용

중금속용출방지

산의보충

교류분 증가시킴

색얼룩

극비 의 부적당( )極秘

극간거리의 부적당

복잡한 형상

전류분포 불균일

교반부족 불균일

전해액 온도 상승

이물 부착( )異物

전해액 잔존

합금성분( )合金成分

염색조건

접점부족

음극면적조정

음극을 이동해 본다

음극배치의 고려

랙크접점수 증가

접점위치고려

전해액 순환량증가 냉각

수세를 충분히 한다

수세를 충분히 한다

재질확인

염색욕의 농도 관리p H

적정한 접점을 취한다

무지개

접점부족

전기접점불량

전해중단

표면적과 리드선의 적정화

리드접점부의 이탈방지

교반을 약하게 한다

- 35 -

결함항목결함항목결함항목결함항목 원 인원 인원 인원 인 대 책대 책대 책대 책

표면얼룩탈지불충분

재질 열처리의 불균일

탈지를 충분히 행한다

재질 열처리를 정확하게

표면거침소재의 조성부적합

엣칭조건의 부적합조건관리를 엄중하게 행한다

수산화나트륨 엣칭액의 노화 액관리 철저

버 닝 엣칭후 수세까지의 시간이 길다 엣칭후 신속수세

그림자모양 리드선에 의한 투영흔적 리드선위치에 주의할것

봉공얼룩물건의 겹침

온도의 불균일

물건이 겹치지 않도록 한다

온도분포를 균일하게 한다

액흐름

전해액을 유출

수세부족

맞춤시 불량

충분한 수세

스팟트개량

가스포겟틀 랙크각도의 부적합

공기교반 내부음극에서의 수소발생

적당한 틀과 랙크의 거는 각도선정

가스가 유출하도록 랙크를 만드로 건

크 랙 저온전해 봉공온도 가열 기계적 충격 이상의 가열을 피한다110

제품취급주의

성능결함 및

막두께부족

전해시간 짧고 전류밀도가 낮다

내부음극부족 및 음극면적부족

틀과 걸이 면적이 크다

리드의 접촉불량 탈막부족

리드의 전기용량부족

전기접점부족

전해액 온도가 높고 국부고열발생

합금조성의 부적합

적정시간과 전류밀도 선정

형상에 맞게 사용 및 이상전압이 안걸

리게 할 것

전류용량에 맞는 전해면적선정

리드부착개량 및 완전탈막

단면적이 큰 리드사용

접점증가

냉각 및 교반 순환을 충분하게

적절한 합금선택

내마모성 전해액 온도가 높고 전류밀도가 낮다 냉각 및 적정한 전류밀도 선택

내식성부족

전해시간이 너무 길고 전해액 농도가 높

합금조성의 부적합

전류밀도 높이고 전해시간단축 농도

적정유지

적절한 합금선택

불꽃유리산부족 전해액노화

전해액이 높고 전류밀도 불균일

산보급 및 전해액 일부교체

냉각 및 전류밀도 조정

박 리 정전이나중단 전해재생 및 가급적 전해중 중단을 피할

표면모양 알루미늄 주물 재료결함 엣칭조건 알루미늄 개선 및 주물재선택 엣칭액

선택

분취

전해액농도 용존알루미늄 증가

전해액 온도상승

수세부족

봉공액 오염

분석에 의해 조정관리

전해액 냉각 교반

수량 수세횟수 수세시간증가

봉공액 교환

- 36 -

재제조산업의 중요성과 경제적 효과 분석의 관점에서 볼 때 화석연료는 연소과정

에서 아황산가스 질소산화물 먼지 휘발성 유기화합물 먼지 등 대기오염물질과

이산화탄소와 같은 지구온난화 물질이 다량으로 발생한다 따라서 에너지 사용 감

소는 그만큼 대기질 개선에 기여를 하게 된다 에너지 소비 감소는 또한 수력과 원

자력 발전량을 감소케 함으로써 생태계 파괴와 핵폐기물 문제의 완화를 가능케 한

다 이러한 재제조의 환경개선 효과는 이를 사회적 편익으로 간주할 수 있으므로

금액으로도 환산될 수 있다 따라서 이를 고려하면 재재조의 경제적 효과는 단순히

생산요소의 절감효과만 감안하는 경우보다 훨씬 커진다 재제조산업의 경제적 및

환경적 효과는 매우 크다 더욱이 최근 들어 석유 및 기타 원자재의 공급 불안이

심화되고 있어 원자재 소비 절감의 필요성이 갈수록 증대되고 있다 뿐만 아니라

대기환경의 악화 방지에 대한 사회적요구의 증대와 매립지의 포화 등으로 인해 폐

기물 처리의 어려움이 가중되고 있어 재제조의 사회적 중요성은 대단히 커지고 있

재제조는 선진국에서도 크게 각광을 받고 있다 재제조산업은 현재 전세계적으로

사업장 수가 만개 고용규모 만명 시장규모 억 달러에 이르고 있는 것으로8 50 530

추정되고 있으며 특히 재제조가 가장 활발한 미국을 중심으로 빠른 속도로 확대되

고 있다 우리나라에서는 현재 자동차 부품과 토너 카트리지를 중심으로 재제조가

부분적으로 이루어지고 있어 그 규모는 그렇게 크지 않은 상태이다 이는 역으로

재제조산업의 활성화가 커다란 경제적 이익을 가져올 수 있음을 의미한다 따라서

재제조 산업을 정책적으로 육성할 필요성은 매우 크다

하지만 국내 토너카트리지 재제조 산업의 경우 년 일본 캐논사가 년부터 2006 2001

국내 업체를 상대로 레이져 프린터의 핵심부품인 감광드럼 드럼 의 삼각기어(OPC )

제조방식과 관련된 특허침해 소송을 제기해 지방 고법원 판결에서 승소한 상태이-

현재 국내에서 보급되고 있는 레이저 토너 카트리지와 잉크젯 잉크 카트리지는

이상 외국에서 직수입된 제품이다 지금 미국이나 유럽과 같은 선진국에서는90

전체 시장의 약 이상을 재활용 제품이 점유하고 있을 만큼 저렴한 재활용 카30

트리지의 사용은 당연한 것이다 우리나라 곳곳에 버려지고 있는 공재물질 카트리

지는 연간 만개 연간 톤 트럭 수천대분에 달하고 이렇게 폐기물로 버려300-400 8

진 각종 플라스틱 카트리지는 수백년이 지나도 썩지 않아 얼마든지 재활용이 가능

한 귀중한 자원을 낭비하며 환경오염을 가중시키고 있다 또한 국내 폐기물 관리법

에 프리터 카트리지는 지정폐기물에서 제외되어 있어 무단 폐기 방치될 가능성도

매우 크다

- 37 -

세계 다국적 기업이라는 미국의 몇몇 기업들 사이에도 재제조 붐이 일고 있다 기

존 리사이클링 방식이 폐기물 화학처리의 비용과 공해유발 억제에 따르는 막대한

재생비용이 드는 단점이 있다면 이를 원칙적으로 극복할 수 있는 대안으로 재제조

는 새로운 환경사업으로 입지를 넓혀가고 있다 현재 외국의 다국적 기업군들인 코

닥 제록스 듀폰 등은 최근 재활용 사업의 개념을 리사이클링에서 재제조로 GM

전환하고 이를 전제로 제품생산 매뉴얼을 전면 재개편하였다 대부분의 주요 부품

들을 쉽게 분해 조립하여 반영구적으로 재활용할 수 있게 획기적인 소프트웨어 시-

스템을 개발하여 활용하고 있는 것이다

프린터 토너 카트리지의 재활용은 다 마신 음료병을 수거하여 다시 음료수를 넣고

판매하는 것과 다를 게 없다 이제 우리도 재생품은 안쓴다 는 생각을 바꿔 프린 ldquo rdquo ldquo

터 값보다 카트리지 비용이 더 든다 는 문제를 재생카트리지 이용으로 경비도 줄이rdquo

고 환경을 생각하는 재활용에 관심을 가져야 할 때이다 정보통신의 혁명과 디지털

시대에 맞는 새로운 패러다임이 요구되는 지금 재제조 시스템을 구축하는 것은 녹

색경영 을 실천하는 환경중시 기업경영의 좋은 사례가 될 것이(Green Management)

다 또한 제품의 전과정에 걸친 환경영향을 파악하고 감소하기 위한 전과정평가

를 레이저 프린터 제품에 도입하여 적용함으로써(Life Cycle Assesment LCA)

보다 친환경적인 프린터가 개발될 것이다 또한 연간 억달러에 달하는 수입정품 4

토너 드럼을 재활용 토너 드럼으로 대체한다면 연간 억 천달러 수입 의존율을 3 2 (

로 낮출 경우 의 외화절약 효과가 기대된다20 )

- 38 -

제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과3333

제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행1111

드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정1 OPC1 OPC1 OPC1 OPC

레이져 프린터는 복사기의 건식 방식 원리를 이용하여 인쇄하는 프린터이다 내부

구성은 컨트롤러부 엔진부 인쇄부로 나뉘어져 있으며 컨트롤부에서는 컴퓨터로부

터 전송된 데이터를 인쇄할 페이지에 영상을 만들어 프린터 엔진부분으로 전달한

다 전달되 영상은 엔진 부분의 레이져 다이오드 회전 다면경 렌즈 프리즘장치

레이져 빔 센서 등의 장치를 거쳐 인쇄부분의 감광 드럼에 투사가 된다 다시 투사

된 영상은 감광 드럼에서 형성된 엔진 옆에 있는 용지에 옮겨서 영상을 인쇄한다

그 후에 인쇄된 용지는 고열 압착롤러에 압착되어 최종적으로 용지에 인쇄된다 레

이져 프린터는 저소음과 고품위 인쇄 다양한 서체와 고속인쇄 등의 장점을 가지고

있으며 제한된 용지사용과 유지 비용이 비싸다는 단점을 가지고 있다 그림 는 레 5

이져 프린터 카트리지의 분해도 및 주요 부품의 위치를 나타낸 것이다

그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도5555

- 39 -

레이져 프린터의 원리는 크게 단계로 크리닝 대전 노광 현상 전사 정착으로6

나눌 수 있으며 다음은 각 단계에 대한 설명이다

1 2 3

4 5 6

크리닝 이 단계는 이미지 진행의 처음 단계로 물리적 또는 전기 크리닝 진행을1

통해 새롭게 드럼에 이미지가 맺히도록 준비하는 단계OPC

대전 드럼 크리닝이 끝나면 로부터 읽혀진 정보를 레2 laser scanning unit (LSU)

이져빔을 쏘아 이미지를 드럼에 맺히도록 조건을 마련해 주거나 대전을 걸어 줌

노광 드럼 표면에 레이져빔이 전달되는 부분은 잠상이 맺히게 되며 드럼은 전3

류가 통할 수 있는 알루미늄 원통과 감광물질이 표면에 코팅되어 있으므로 빛을 받

은 부분에 이미지가 맺히게 됨 또한 드럼에 나타난 이미지 부분은 이 다음 단계에

서 토너를 끌어 당기게 됨

현상 잠상 이미지가 드럼 표면에 나타나며 현상 롤러는 토너분자를 드럼 표면4

에 전달하는 역할을 하며 닥터 블레이드는 토너량을 조절해 줌

- 40 -

전사 드럼 이미지에 토너 부분이 용지 쪽으로 전사 됨5

정착 토너가 묻은 용지가 히팅롤러와 압력롤러를 거쳐서 종이에 영구적으로 고6

착되게 함

가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도 OPC OPC OPC OPC

토너카트리지의 핵심 부품중 하나인 드럼은 표면의 마모가 증가함에 따라 드OPC

럼의 의 두께가 감소하며 피로도가 증가하는 것으로charge transport layer (CTL)

보고되고 있다 따라서 폐토너카트리지의 재제조시 이러한 관점에서의 부품에 대한

고찰이 매우 중요하게 된다

일반적으로 드럼은 의 표면전위를 갖도록 대전되며 이때 토너 입자-600 ~ -700 V

들을 밀어낸다 이는 인쇄 시 영역으로 나타나는데 이 부분을 백색전위 white

라고 불린다 그러나 대전능력이 저하되면 인쇄물의 백색부분(white potential V0)

에 불규칙적으로 토너가 유입되어 인쇄물에 그대로 전달되게 되면 이를

라고 한다 현상이 진행되면 초기 증가율 대비 증가background Background 10

될 때마다 토너 소비량도 증가되며 토너카트리지 수명을 단축시키는 원인이10

될 수 있다

자외선이 완벽하게 차단된 항온 항습 습도 이하 의 에서 특수광을 ( 36 ) Clean-room

설치하고 정전기가 방지된 상태에서 카트리지를 완전 분해한 후 마모되거나 손상

된 중요 부품들을 교체하여 특수 에 의한 재생산만이 새것을 능가하는Kow-How

품질을 가능케하는데 일부업체에서 재생한 토너카트리지는 원가만 낮춰 만들어지므

로 품질상의 문제점이 발생되어 프린터 수명을 짧게 할 수도 있다 토너는 기존에

들어있는 잔여물을 전면적으로 집진기로 세척 흡입 하여 완전 제거한 후 폐토너 카( )

트리지 및 중요부품을 교체한다

회 사용 가능하므로 상태에 따라 재활용 또는 교체한다 생산공정OPC Drum 2-3

에서 핵심인 토너가 흩어지지 않도록 마감을 하는 집진 수집된 폐토너를 전Unit

량 회수해 밀폐용기에 보관 폐기물 위탁처리업체에 처리케하는 세심한 배려도 환

경오염 방지를 위한 중요한 부분 중의 하나이다 재활용 현상기의 품질유지를 위한

승부관건은 소비자가 사용 후 폐기되는 폐현상기 폐카트리지 및 드럼 포함 수거( )

의 구축과 다양한 프린터 기종에 맞는 토너성분 분석에 달려 있다 프린터System

기종에 맞지 않는 토너카트리지나 마모성 부품이 적시에 교체되지 않을 경우에는

프린터 제품을 고장이 발생할 수 있다

- 41 -

그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정6 OPC 6 OPC 6 OPC 6 OPC

폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석2222

가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석

적외선 분광분석은 년 영국의 에 의해 개발된1800 F W Hershel dispersive IR

에 의해서 시작되었으며 최근에는spectromer FT-IR (fouirer transform infrared)

의 개발로 인해 활발한 연구가 진행되고 있다 적외선 분광분석의 원spectrometer

리는 적외선이 시료를 통과할 때 에너지가 분자간 원자내의 진동에너지와 일치하여

시료의 분자구조에 따른 특성 흡수 영역을 형성함으로서 이를 통해 정보는 얻게 된

다 적외선 분광분석은 시료의 정성 및 정량분석 물질의 구조확인 화학반응

연구 표면화학분석 등에 이용되고 있고 특히 플라스틱 물질의 정량 정성kinetics

분석 및 배향성 연구에 아주 유용하게 사용되고 있다

- 42 -

그림 은 기어부분 의 고분자를 정성분석한 의 분석결과로7 (sample2) FT-IR

2978cm-1 2920cm-1

1468cm-1 1382cm-1

1236cm-1 1087cm-1

892cm-1등의

특성 피크로 추정컨대 사용된 고분자 물질이 로 판단된다 그림poly(oxymethylene)

도 마찬가지로 의 고분자를 정성분석한 결과로2 sample3 2965cm-1

2918cm-12849cm-1

1768cm-1 1503cm-1

1219cm-1 1187cm-1

1159cm-1

1013cm-1 828cm-1

등의 특성피크가 관찰되었으며 결과적으로 polycabonate (PC)

의 특성피크로로 판단된다

나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석

열분석 이란 물질의 물리적 변수 를 온도의(thermal analysis) (physical parameter)

함수로 나타내는 분석 방법이다 즉 물질의 온도를 일정하게 변화시킴에 따라 나타

나는 열적특성 변화를 분석하는 것이다 이때 어떤 물리 변수의 변화를 볼것인가에

따라 여러 가지 방법이 존재한다 플라스틱의 열분석에는 대표적으로

와 가 이DSC(Differential scanning calorimetry) TGA(Thermo gravimetric analysis)

용된다 는 플라스틱 시료의 온도 열량변화 데이터로부터 시료의 물리적 화학 DSC

적 성질을 확인할 수 있다 또한 피크의 위치 모양 개수 등으로부터 정량적인 정

보들을 얻을 수 있으며 피크의 면적으로부터 열량변화의 정량적인 정보를 얻을 수

있다 으로부터 플라스틱 시료의 유리전이온도 결정화온도 녹는 DSC thermogram

온도 냉결정화온도 등의 정보를 확인할 수 있다 는 일정한 속도로 온도를 변 TGA

화시켰을 때 일정 시간동안에 일어난 시료 무게의 변화를 측정한다 에 의한 TGA

질량 온도 곡선은 플라스틱 시료의 열안정성 및 물질의 구성비 등을 확인할 수 있-

그림 는 의 분석결과 이다 약9 sample 2 TGA (Thermo gravimetric analysis) 30

0 부분에서 열분해가 일어나기 시작하며 344에서 중량감소 온도를 보인10

다 약 430이상이 되면 모든 고분자물질이 열분해 되는 것을 확인 할 수 있다

그림 은 의 데이터로 용융온도10 sample 2 DSC(Differential scanning calorimetry)

는 16664임을 확인하였다 는 결정성 고분자로 그래프에서 확인 sample 2 TGA

하듯이 약 300 이상의 온도에서도 분해가 되지 않는 열안정성을 보이나 약 에130

서 고분자가 녹기 시작하고 약 에서 완전하게 용융되는 것을 확인 할 수 있다170

는 약 이하에서 안정한 고분자 물성을 가지는 것을 확인하였다sample 2 130

- 43 -

그림 은 의 데이터로 초기 부터 중량감소가 일어나기 시작하며11 sample 3 TGA 430

중량감소온도는 를 보인다 정도에서 약 를 잔존율을 보인다 그10 485 540 20

림 는 의 데이터로서 는 비결정성 고분자로 에서 유리12 sample 3 DSC sample 3 119

전이 온도를 보이는 것을 확인하였다 데이터에서 확인하듯이 는 TGA sample2 400

이상의 온도에서도 분해가 되지 않는 열안정성을 보이나 데이터에 의해 이DSC 120

상의 온도에서는 고분자의 물리적 강도가 약화됨을 확인할 수 있다

- 44 -

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)

- 45 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)

- 46 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)

- 47 -

최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정3333

가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정

본 실험은 최적의 세정용매 조건을 찾기 위하여 기존의 상용용매 제품과A Benzene

용매를 이용하여 최적의 성능을 갖는 배합비를 확인하고자 하였다Toluene Xylene

표 은 상용용매 와 각 용매들의 세정속도를 나타내었다 상용용매 는 분 초의6 A A 3 30

세정속도를 보이는 것을 확인 할 수 있었다 그러나 상용용매 와 A Benzene Toluene

의 용매를 적절히 배합하면 약 분에서 분 초의 시간을 단축하는 효과를 나Xylene 1 1 20

타내었다

표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도6666

번호번호번호번호 함 량함 량함 량함 량 시 간시 간시 간시 간

1 상용용매 A 분 초3 30

2 Methylene Chloride 분이상8

3 m-Cresol 분이상8

4 Xylene 분이상8

5 Toluene 분이상8

6 Benzene 분이상8

7 상용용매 A Xylene (7030) 분 초2 30

8 상용용매 A Toluene (6040) 분 초2 40

9 상용용매 A Benzene (6040) 분 초3 20

10 상용용매 A m-Cresol (7030) 분 초3 20

11상용용매 A Xylene Toluene

(60436)분 초2 30

12상용용매 A Xylene Benzene

(60436)분 초2 40

13상용용매 A Toluene Benzene

(601624)분 초2 10

- 48 -

상용용매 는 약 초의 세정속도를 보이나 상용용매 과 자일렌의 일 때 약- A 210 A 8020

초의 세정속도를 보임150

상용용매상용용매상용용매상용용매 A XyleneA XyleneA XyleneA Xylene

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene

- 49 -

상용용매 과 의 비가 일 때 약 초의 세정속도를 보임- A Toluene 6040 140

상용용매상용용매상용용매상용용매 A TolueneA TolueneA TolueneA Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AToulene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene

- 50 -

상용용매 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- ABenzene 6040 195

상용용매상용용매상용용매상용용매 A BenzeneA BenzeneA BenzeneA Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ABenzene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene

- 51 -

상용용매 와 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- A m-Cresol 7030 200

의 함량이 증가할수록 점도의 증가로 인해 세정속도가 증가함- m-Cresol

상용용매상용용매상용용매상용용매 A m-CresolA m-CresolA m-CresolA m-Cresol

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도Am-Cresol OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC

- 52 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Toluene

함량별 세정속도는 초로 거의 일정하게 나타남- 160~170

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneToluene OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC

- 53 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장 빠- AXyleneBenzene 60436 60832 601228

른 초로 세정속도를 보임160~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC

- 54 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Toluene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장- ATolueneBenzene 601228 601624 602020

빠른 초로 세정속도를 보임130~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ATolueneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC

- 55 -

이상의 기초실험 결과로부터 폐 드럼 유기코팅층의 박리에 대한 기초자료를 확OPC

보하였다 기존의 박리액은 제푸믜 균일성 즉 품질 측면에서는 우수한 성능을 보이

고 있으나 사용시간 측면에서는 다소 미흡한 점이 있었다 따라서 본 기초실험결과

를 바탕으로 폐 드럼 유기코팅층의 박리 처리공정을 기존의 단계에서 단계OPC 5 3

로 공정을 개선함으로써 매우 향상된 생산성을 도모할 수 있었다 그림 은 기존 20

의 공정의 개념도와 개선된 공정의 개념도 및 제조된 박리조 차 를 나타낸 것(1~3 )

이다

그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진20 20 20 20

아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화4444

가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리

도금이나 아노다이징에서의 전처리는 양호한 제품이 생산 될 수 있느냐 하는 것이

관건이라고 볼 수 있다 그러므로 무엇보다도 주요한 부분이라 할 수 있다 전처리

는 기계적인 전처리와 화학적인 전처리가 있으며 다음은 화학적 처리법에 관한 주

요 내용이다

- 56 -

산세정산세정산세정산세정1)1)1)1)

가공품이나 버핑 연마를 한 제품은 기름기가 많이 남아 있기 때문에 그대로 에칭조

에 투입하면 기름기에 의한 얼룩이 생기거나 그 부분에 착색이 되지 않는 경우가

종종 있는데 이것을 제거할 목적으로 된 제품을 피막조에 전기를 통전하고Racking

부스바에 제품을 걸어주면 기름기와 이 물질이 제거되어 에칭에서 좋은 결과를 얻

을 수 있다

에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리2) ( )2) ( )2) ( )2) ( )

에칭은 알카리에칭과 산성에칭 두 가지로 대별되는데 여기서는 알카리 에칭만을 다

룬다 알카리 에칭은 일반적으로 를 사용하는데 는 알루미늄을 잘 용 NaOH NaOH

해하고 그때 발생하는 수소가스에 의한 물리적으로 흡착하고 있는 유지유를 제거하

며 표면을 아름다운 색으로 가꾼다

알카리 에칭조의 온도는 65~70 정도가 적당하며 에칭시간은 가공상태와 표면조

도 샌딩유무 등 횟수 변화에 따라 시간을 적절히 조절해야 한다 에칭시간은 약품의

농도 및 온도에 따라 탄력적으로 운용할 수 있으며 첨가제를 첨가하여 에칭면의 평활

성을 잘 조절 해 주어야 한다

중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거3) ( )3) ( )3) ( )3) ( )

에칭 후 수세를 하면 알루미늄 표면에 여러 가지 색의 재질별로 틀림 찌꺼기가 낀다( )

이것을 스머트 라고 한다 스머트는 피막이 진행되기 전에 제거되어야 하는데 이 공정

을 중화처리라 한다

에칭을 알카리 에서 했으므로 중화처리는 산성에서 해야 하는데 이때 사용하는(NaOH)

약품은 68 HNO3 질산( ) H2 물 의 비울을 로 하여 실온에서 침지해서 흔들어O ( ) 11

주면 깨끗이 제거할 수 있는데 재료에 따라 약간 차이는 있지만 계열인 경우 스커트50

를 완전히 제거하지 않으면 피막 후에도 스머트가 그대로 남아있어 스폰지나 보루로

제거해주어야 하는 번거로움이 있기 때문에 철저히 제거해야 하며 공정인Chromate

경우에 완전히 제거가 되지 않으면 좋은 제품을 얻을 수 없다

화학연마화학연마화학연마화학연마4)4)4)4)

- 57 -

화학연마란 외부의 전류를 사용하지 않고 광택연마를 행하는 방법으로 제품에 광택을

요하거나 표면에 이물질을 제거하기 위하여 행하는 공정이다 고광택을 요하는 외장재

쪽에 많이 이용되며 장비부품에서도 전체적인 흐름에 따라 변화하는 추세에 있기 때문

에 두꺼운 제품이나 얇은 제품 큰 제품과 작은 제품에 있어 연마시 항상 주의를 요하

며 적정한 온도를 유지하고 농도관리를 재질에 따라 잘 해 주어야만이 고품질을 보장

할 수 있다

액을 조정하는 방법에는 인산 황산 질산법 인산 질산법 인산 황산법 등이(1) - - (2) - (3) -

있으나 인산에 질산을 넣으며 후해가스가 많이 발생하므로 번 방법이 적당하다고 (3)

생각되며 현장에서도 인산 황산법을 선호하고 있다 액의 처리 조건 중 온도는 -

고루 사용할 수 있고 처리조 재질은 을 사용하여 보강을 충분히100~140 SUS 310L

하여 주어야 한다

전해연마전해연마전해연마전해연마5)5)5)5)

전해연마란 화학연마에서 알루미늄 표면에 광택을 내는데는 한계가 있으므로 그 이

상의 고광택을 원할 경우 행하는 공정이다 전해연마 시 제품의 표면은 어느 부분이라

도 정밀하고 세밀하게 조건이 같고 액의 온도도 균일해야 한다 또한 제품 표면에 발

생하는 기포를 제거하기 위해 강력한 에어 교반이 필요하므로 제품을 간간하게 고정해

야 한다 전해연마의 방법에는 황산인산법 광염소산초산법 진동전해연마법 등이 있

소결소결소결소결6)6)6)6)

전처리를 행함에 있어 작업자가 에칭시간과 화학연마시간을 어떻게 설정하느냐 함에

따라서 제품의 품질을 판가름 하게 된다

일반적으로 아노다이징에 사용하는 모든 설비는 최대용량의 선에서 사용하는 것 70

이 가장 바람직하다 작업을 진행함에 있어 복장은 항상 작업하기에 적합한가를 판단

하고 거추장스럽지 않은지 현재 공정에 맞는 보호구를 사용하고 있는지 본인 스스로

가 준비하고 확인해야 한다

나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화

- 58 -

황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성1)1)1)1)

경제성-

전해질로써 값싸고 공업적으로 안정하게 제조되는 황산(H2SO4유산 을 사용하는 것 전)

해조작이 다른 방법에 비해 간담함 전해 전압이 낮고 소비전력이 적게 드는 것 전해액

에 독성의 물질이 포함되어 있지 않고 의 걱정도 없기 때문에 폐액처리가 BOD COD

용이한 것등으로 가장 싸고 경제적인 양극산화 처리법으로 넓게 이용되고 있다

투명성-

얻어지는 피막은 다른 전해액에서 생성되는 피막에 비해 투명성이 높고 많은 실용합금

에 대해 무색의 피막을 형성한다 전해연마 화학연마 등의 광휘처리 후의 양극산화 피

막처리로 적당하다 또 무색의 피막은 염색 착생에도 좋다 피막의 투명도는 순도가

높은 알루미늄 일수록 양호하다 합금 원소의 는 피막의 투명도에 거의 영향이 없지 Mg

만 규소 철 망간 등은 투명도를 저하 시킨다(Si) (Fe) (Mn)

염색성-

얻어지는 피막은 활성도가 높고 염료의 흡착성이 좋기 때문에 유기 무기 염료에 의한

염색 인쇄가 용이하다

내식성 내마모성 및 경도-

내식성 내마모성이 양호하고 경도가 높은 피막을 얻을 수 있다 건축자재 공업제품 가

정용품 네임 프레이트 기계부품 장식품 등의 분야에서 요구되는 성능을 만족시켜 널-

리 이용되고 있다

피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계2)2)2)2)

표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건7777

- 59 -

표 에 표시된 수치는 어디까지나 공업적으로 유용한 피막을 얻는 범위이며 이 조건7

내에서 용도에 맞는 성능을 얻을 수 있는 처리 조건을 설정할 필요가 있다 황산 피막

은 용해성이 강한 상을 전해액으로 하기 때문에 처리 조거의 성능에의 영향은 대단히

크다 또한 각종 처리 조건이 피막과 욕 조건에 미치는 영향은 표 와 같다 2

표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향8888

경질피막법경질피막법경질피막법경질피막법2)2)2)2)

경질 양극산화 피막-

알루미늄 및 그 합금을 양극산화해서 화성한 피막은 종래 그 내식성을 이용하기도 하

고 착색 등에 의해 장식 목적에 이용하는 것이 주된 용도였다 그러나 최근에는 종래

의 양극산화 피막을 개량해 두껍고도 단단한 것을 얻을 수 있게 되었고 이미 경질 양

극산화 피막으로써 넓게 이용되며 그 우수한 특성을 발휘하고 있다

이 가볍고도 가공성이 좋은 금속과 표면에 화성되는 극히 단단한 피막과를 합쳐서 이

용하면 금후 더욱 용도를 확대할 수 있을 것으로 기대된다 규격으로는 30 이상의 피

막에 대해서도 품질이 규정되어 있지만 경질양극산화피막이라고 불려지는 것은 특별

한 규격이 있는 것은 아니고 일반적으로 표 에 표시하듯이 경도나 내마모성이 큰3 20

이상의 두꺼운 피막을 경질 양극산화 피막이라고 부르고 있다

- 60 -

표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류9999

피막 화성법피막 화성법피막 화성법피막 화성법3)3)3)3)

경질 양극산화 피막 화성법의 초기 연구는 종래 일반의 피막 화성에 사용되어온 황산

용 및 수산욕으로 실용화되어 왔다 그 후 양극산화 처리 기술의 진보와 함께 여러가

지 욕조성 및 화성 조건이 연구되어 황산용법 황산 수산혼합욕법 수산욕법 외에 각

종의 무기산 유기산 방향족설폰산 알코올 등을 혼합 또는 첨가해서 몇 가지에 방법

이 개발되었다

이들의 방법의 공통점은 종래의 아노다이징 화성 조건과 다른 필수 조건으로서 고전

류 밀도 저온 교반의 조건을 충분히 만족시키는 것이다 전류밀도를 보통 화선의 3

부로 하고 피막의 생성을 단시간에 행하여 전해액에 담겨있는 시간을 가능한 한2~5

짧게 하는 것이다 또 전해액에 의한 피막의 용해를 억제하기 위해서는 액온을 낮게 하

고 전해에 의해서 발생하는 열을 교반에 의하여 확산해 나가는 것이 중요하다 따라서

황산액과 같은 부식이 심한 전해액을 사용하는 경우에는 욕온도를 이하로 냉각해10

용해를 억제하는 것이 보통이다

황산욕에 수산을 비롯한 우기산등을 첨가하는 것도 있으며 비교적 고온에서 피막화성

이 가증하다 그러나 이들 수종의 첨가제를 가한 욕은 조성이 복잡하고 관리가 어려운

문제점이 있다 더욱 경질 아노다이징 피막을 화성하는 경우에 일반적으로 사용하고

있는 직류 대신에 트수전류파형을 적용하는 것도 피막 품질의 향상에 효과가 있다 예

를 들면 전류회복 현상을 이용한 것 주기적으로 극성을 변환시켜 부전류를 흘리면서

피막을 화성하는 전류 반전법 등이 있다

- 61 -

그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진21 ( ) 21 ( ) 21 ( ) 21 ( )

재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험5555

그림 는 드럼수명 측정 시험결과에 사용된 장비 사진이며 그림 는 조도측정에 사21 22

용된 장비의 사진이다

그림 는 조도실험결과를 나타낸 것이다 단면곡선에서 기준길이를 취하여 다24 ~ 27

섯 번째 높은 산과 다섯 번 째 깊은 골을 지나는 두 직선사이의 간격을 나타내는 점10

평균 거칠기 는Rz 10~18 값을 확인하였다 단면곡선에서 중심을 긋고 그 골에

해당하는 부분을 중심에 대해서 대칭 변환 후 구해지는 평균높이를 나타내는 중심

선 평균거치기 는 의 고른값을 확인하였다Ra 012~022

그림 은 재제조된 드럼카트리지의 성능시험 결과 값을 나타낸 것이다 그림 에30 30

서 보는 바와 같이 최종 사용가능한 용지의 장수는 약 장으로 나타났다 이12000

는 정품 토너 용량이 약 천장인것을 감안할 때 재제조시에도 사용가능한 것을 확3

인하였다

- 62 -

그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진22 22 22 22

그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진23 23 23 23

- 63 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과24 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과25 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 2

- 64 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과26 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과27 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 2

- 65 -

그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과28282828

- 66 -

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222

가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정

- 67 -

제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도4444

기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표 가중치가중치가중치가중치평가기준평가기준평가기준평가기준 평가방법평가방법평가방법평가방법

평가기관 등평가기관 등평가기관 등평가기관 등지원전지원전지원전지원전 지원후지원후지원후지원후

도금두께 20 불균일 4-6 실제품성능평가

표면조도 15 불균일15-17

실제품성능평가

감광코팅층 용해속도 30 12

mincycle

8

mincycl

e

자체평가

세정공정 최적화 모듈설계 및 구축 15 - - 현장실사

드럼 사용 수명OPC 20 -12000

pages성능평가

- 68 -

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

드럼의 감광코팅층 제거용 최적 용매 및 혼합용매의 기술지원은 생산량과 직OPC

접적으로 연관되어 있어 향후 주 삼텍의 매출신장으로 이어질 것으로 판단된다 ( )

이는 현재 비철금속의 원자재 상승으로 인해 토너 카트리지 재제조 업계의 원가인

상이 유발되고 있어 재제조된 고광택 드럼의 안정적인 공급은 재제조 업계의OPC

안정화를 이룩할 수 있음 또한 현재 전부 수입에 의존하는 알루미늄 드럼의 OPC

간접적인 수입대체효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다

- 69 -

Page 31: 아노다이징기술을이용한고광택감광드럼 재제조공정의양산화기술지원 · 과제보유번호 연구기관 2007.07.01~2008.06.30 연구사업명 부품소재전문기업기술지원사업

- 31 -

표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기표 양극 산화 처리 보기5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)5 (KSD 9531)

항 목항 목항 목항 목 조 건조 건조 건조 건

전해액 조성 유리산 3

알루미늄 5 gL

욕 온도 28 plusmn 2

전해밀도

직류와 교류의 경우

직류 130A

교류 100A

시 간분25 ~ 6 의 경우(A 1100 )

분38 ~ 9 의 경우(A 1100 )

욕 전압직류 25 V

교류 80 V

피막의 성질피막의 성질피막의 성질피막의 성질 피막의 생성피막의 생성피막의 생성피막의 생성 온도 농도의 영향온도 농도의 영향온도 농도의 영향온도 농도의 영향 조작조작조작조작 실시조건의 예실시조건의 예실시조건의 예실시조건의 예

교교교교

류류류류

법법법법

연하고 표면에 요철

이 있으며 직류법과

동일한 두께의 경우

내식성이 양호함

적음

교류전류계의 읽기

에 을 곱하면036

직류값에 해당됨

농도의 영향은 큼 간단함

40~60 V

2~3 Adm2

25~30

분5~60

직직직직

류류류류

법법법법

경도가 크나 침식에

위해 구멍이 생김많음

액온을 낮게 유지

해 주어야 하고

농도의 영향은 적

간단함

40~60 V

1~2 Adm2

18~20

분10~60

교교교교

직직직직

중중중중

첩첩첩첩

법법법법

경하고 내식성이 있

고 최상의 피막을 얻

을 수 있음

많음

단시간에 두꺼운 피

막을 얻을 수 있음

보통

복잡하고

전력 소

모 량 이

많음

DC 25~30 V

1~3 Adm2

AC 40~80 V

1~3 Adm2

20~30

분15~60

- 32 -

크롬산법은 에 의해 년 영국에서 개발되어 수상비행기용 듀랄Bengough-Stauart 1923

루민의 방식을 목적으로 사용되었다 대표적인 방법으로는 단계적인 전해전압을 상승

시키는 법과 정전압 전해에 의한 미국 표준국의 방법이 있다 피막Bengough-Stauart

의 외관은 불투명하고 암회색을 띈 에나멜색이다 표준상태에서 생성되는 피막두께는

2 ~ 5 정도이므로 내마모성은 좋지 않지만 같은 두께의 다른 피막에 비하면 내식성

은 양호하다 처리조건으로 법은 전해액은 크롬산을 함유하 Bengough-Stauart 25

며 전해온도는 40 plusmn 2 로 하고 전해전압은 에서 까지를 분간 서서히 상승 0 V 40 V 10

시켜 에서 분간 유지하고 다시 분간 까지 상승시켜 최후의 분간은40 V 20 5 50 V 5 50 V

로 유지한다 이때 전류밀도는 01 ~ 05 정도이다 정전압 크롬산법에서는A 5 ~

의 크롬산전해액을 사용하고 전압은 처리시간은 분정도이다10 40 V 30

종류종류종류종류

조건조건조건조건옥 실 산 법옥 실 산 법옥 실 산 법옥 실 산 법 황 산 법황 산 법황 산 법황 산 법 크 롬 산 법크 롬 산 법크 롬 산 법크 롬 산 법

농도H2C2O4

(1) 3~5 (2) 10H2SO4 10~20 CrO3 3

온도(1) 20~30

(2) 15~60

(1) 15~22

옥살산을 첨가하면(2)

35까지

40plusmn20

전압(1) AC 40~80 V

(2) DC 25~30 VAC 15~25V

로부터 서서히DC = 0V

상승해서 로 하고40V

최후 분간은 로 유지5 50V

전류밀도(1) AC 1~3 Adm

2

(2) DC 1~3 Adm2

05~15 Adm2

03~04 Adm2

시간 분10~60 분5~100 분60

피막두께

H2C2O4 5 30plusmn2

AC 3 Adm2

분간에 40

10~12

H2SO4 20 30plusmn5

DC 10 Adm2

분간 20

에 5~7

분간에15 3~35

특징

특히 순 에 대해서는Al

경도 내식성 등 가장

우수한 피막을 얻는다

탈지력이 좋고 저질 Al

에도 광택이 좋으며 단

점으로 전력과 약품의

소비가 많음

설비가 많이 드나 유지

가 용이하고 유지비가

적으므로 보급이 많아

지고 있다 탈지력은 작

으나 합금 및 착색용 Al

양극산화에 적합함

투랄루민계에 적합한 양

극산화법이며 내식성이

있고 회색의 무광택 피

막이며 강도가 약하다

착색에는 적합하지 않음

- 33 -

그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도44441111

- 34 -

양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책

결함항목결함항목결함항목결함항목 원 인원 인원 인원 인 대 책대 책대 책대 책

버닝

버프버닝

전해액 온도 불균일

국부적 고전류밀도

수산화 알루미늄 버닝

연마조건의 적정화

액순환 교반량증가

전해파형의 평활화 전류밀도 낮춤

수세 알루미늄처리량의 조정

숏트

제품과 리드선의 접점의 어긋

제품과 음극과의 접촉

압출후의 국부적 냉각부족

디스멋트부족

거는 방법 개선

극간거리조정 내부음극유치법 개선

균질 한 냉각( )均質

질산농도증가 중크롬산카리첨가

욕중에서 흔든다

전해부식

접점불량

사용수로부터의 염소이온흡입

용접용후락스부착

인체의 땀이나 지문부착

중금속이온 흡입

유리산부족

중첩교류분 부족 수산법에 많(

음)

접점개량

순수사용

전해전의 충분한 세정

손장갑사용

중금속용출방지

산의보충

교류분 증가시킴

색얼룩

극비 의 부적당( )極秘

극간거리의 부적당

복잡한 형상

전류분포 불균일

교반부족 불균일

전해액 온도 상승

이물 부착( )異物

전해액 잔존

합금성분( )合金成分

염색조건

접점부족

음극면적조정

음극을 이동해 본다

음극배치의 고려

랙크접점수 증가

접점위치고려

전해액 순환량증가 냉각

수세를 충분히 한다

수세를 충분히 한다

재질확인

염색욕의 농도 관리p H

적정한 접점을 취한다

무지개

접점부족

전기접점불량

전해중단

표면적과 리드선의 적정화

리드접점부의 이탈방지

교반을 약하게 한다

- 35 -

결함항목결함항목결함항목결함항목 원 인원 인원 인원 인 대 책대 책대 책대 책

표면얼룩탈지불충분

재질 열처리의 불균일

탈지를 충분히 행한다

재질 열처리를 정확하게

표면거침소재의 조성부적합

엣칭조건의 부적합조건관리를 엄중하게 행한다

수산화나트륨 엣칭액의 노화 액관리 철저

버 닝 엣칭후 수세까지의 시간이 길다 엣칭후 신속수세

그림자모양 리드선에 의한 투영흔적 리드선위치에 주의할것

봉공얼룩물건의 겹침

온도의 불균일

물건이 겹치지 않도록 한다

온도분포를 균일하게 한다

액흐름

전해액을 유출

수세부족

맞춤시 불량

충분한 수세

스팟트개량

가스포겟틀 랙크각도의 부적합

공기교반 내부음극에서의 수소발생

적당한 틀과 랙크의 거는 각도선정

가스가 유출하도록 랙크를 만드로 건

크 랙 저온전해 봉공온도 가열 기계적 충격 이상의 가열을 피한다110

제품취급주의

성능결함 및

막두께부족

전해시간 짧고 전류밀도가 낮다

내부음극부족 및 음극면적부족

틀과 걸이 면적이 크다

리드의 접촉불량 탈막부족

리드의 전기용량부족

전기접점부족

전해액 온도가 높고 국부고열발생

합금조성의 부적합

적정시간과 전류밀도 선정

형상에 맞게 사용 및 이상전압이 안걸

리게 할 것

전류용량에 맞는 전해면적선정

리드부착개량 및 완전탈막

단면적이 큰 리드사용

접점증가

냉각 및 교반 순환을 충분하게

적절한 합금선택

내마모성 전해액 온도가 높고 전류밀도가 낮다 냉각 및 적정한 전류밀도 선택

내식성부족

전해시간이 너무 길고 전해액 농도가 높

합금조성의 부적합

전류밀도 높이고 전해시간단축 농도

적정유지

적절한 합금선택

불꽃유리산부족 전해액노화

전해액이 높고 전류밀도 불균일

산보급 및 전해액 일부교체

냉각 및 전류밀도 조정

박 리 정전이나중단 전해재생 및 가급적 전해중 중단을 피할

표면모양 알루미늄 주물 재료결함 엣칭조건 알루미늄 개선 및 주물재선택 엣칭액

선택

분취

전해액농도 용존알루미늄 증가

전해액 온도상승

수세부족

봉공액 오염

분석에 의해 조정관리

전해액 냉각 교반

수량 수세횟수 수세시간증가

봉공액 교환

- 36 -

재제조산업의 중요성과 경제적 효과 분석의 관점에서 볼 때 화석연료는 연소과정

에서 아황산가스 질소산화물 먼지 휘발성 유기화합물 먼지 등 대기오염물질과

이산화탄소와 같은 지구온난화 물질이 다량으로 발생한다 따라서 에너지 사용 감

소는 그만큼 대기질 개선에 기여를 하게 된다 에너지 소비 감소는 또한 수력과 원

자력 발전량을 감소케 함으로써 생태계 파괴와 핵폐기물 문제의 완화를 가능케 한

다 이러한 재제조의 환경개선 효과는 이를 사회적 편익으로 간주할 수 있으므로

금액으로도 환산될 수 있다 따라서 이를 고려하면 재재조의 경제적 효과는 단순히

생산요소의 절감효과만 감안하는 경우보다 훨씬 커진다 재제조산업의 경제적 및

환경적 효과는 매우 크다 더욱이 최근 들어 석유 및 기타 원자재의 공급 불안이

심화되고 있어 원자재 소비 절감의 필요성이 갈수록 증대되고 있다 뿐만 아니라

대기환경의 악화 방지에 대한 사회적요구의 증대와 매립지의 포화 등으로 인해 폐

기물 처리의 어려움이 가중되고 있어 재제조의 사회적 중요성은 대단히 커지고 있

재제조는 선진국에서도 크게 각광을 받고 있다 재제조산업은 현재 전세계적으로

사업장 수가 만개 고용규모 만명 시장규모 억 달러에 이르고 있는 것으로8 50 530

추정되고 있으며 특히 재제조가 가장 활발한 미국을 중심으로 빠른 속도로 확대되

고 있다 우리나라에서는 현재 자동차 부품과 토너 카트리지를 중심으로 재제조가

부분적으로 이루어지고 있어 그 규모는 그렇게 크지 않은 상태이다 이는 역으로

재제조산업의 활성화가 커다란 경제적 이익을 가져올 수 있음을 의미한다 따라서

재제조 산업을 정책적으로 육성할 필요성은 매우 크다

하지만 국내 토너카트리지 재제조 산업의 경우 년 일본 캐논사가 년부터 2006 2001

국내 업체를 상대로 레이져 프린터의 핵심부품인 감광드럼 드럼 의 삼각기어(OPC )

제조방식과 관련된 특허침해 소송을 제기해 지방 고법원 판결에서 승소한 상태이-

현재 국내에서 보급되고 있는 레이저 토너 카트리지와 잉크젯 잉크 카트리지는

이상 외국에서 직수입된 제품이다 지금 미국이나 유럽과 같은 선진국에서는90

전체 시장의 약 이상을 재활용 제품이 점유하고 있을 만큼 저렴한 재활용 카30

트리지의 사용은 당연한 것이다 우리나라 곳곳에 버려지고 있는 공재물질 카트리

지는 연간 만개 연간 톤 트럭 수천대분에 달하고 이렇게 폐기물로 버려300-400 8

진 각종 플라스틱 카트리지는 수백년이 지나도 썩지 않아 얼마든지 재활용이 가능

한 귀중한 자원을 낭비하며 환경오염을 가중시키고 있다 또한 국내 폐기물 관리법

에 프리터 카트리지는 지정폐기물에서 제외되어 있어 무단 폐기 방치될 가능성도

매우 크다

- 37 -

세계 다국적 기업이라는 미국의 몇몇 기업들 사이에도 재제조 붐이 일고 있다 기

존 리사이클링 방식이 폐기물 화학처리의 비용과 공해유발 억제에 따르는 막대한

재생비용이 드는 단점이 있다면 이를 원칙적으로 극복할 수 있는 대안으로 재제조

는 새로운 환경사업으로 입지를 넓혀가고 있다 현재 외국의 다국적 기업군들인 코

닥 제록스 듀폰 등은 최근 재활용 사업의 개념을 리사이클링에서 재제조로 GM

전환하고 이를 전제로 제품생산 매뉴얼을 전면 재개편하였다 대부분의 주요 부품

들을 쉽게 분해 조립하여 반영구적으로 재활용할 수 있게 획기적인 소프트웨어 시-

스템을 개발하여 활용하고 있는 것이다

프린터 토너 카트리지의 재활용은 다 마신 음료병을 수거하여 다시 음료수를 넣고

판매하는 것과 다를 게 없다 이제 우리도 재생품은 안쓴다 는 생각을 바꿔 프린 ldquo rdquo ldquo

터 값보다 카트리지 비용이 더 든다 는 문제를 재생카트리지 이용으로 경비도 줄이rdquo

고 환경을 생각하는 재활용에 관심을 가져야 할 때이다 정보통신의 혁명과 디지털

시대에 맞는 새로운 패러다임이 요구되는 지금 재제조 시스템을 구축하는 것은 녹

색경영 을 실천하는 환경중시 기업경영의 좋은 사례가 될 것이(Green Management)

다 또한 제품의 전과정에 걸친 환경영향을 파악하고 감소하기 위한 전과정평가

를 레이저 프린터 제품에 도입하여 적용함으로써(Life Cycle Assesment LCA)

보다 친환경적인 프린터가 개발될 것이다 또한 연간 억달러에 달하는 수입정품 4

토너 드럼을 재활용 토너 드럼으로 대체한다면 연간 억 천달러 수입 의존율을 3 2 (

로 낮출 경우 의 외화절약 효과가 기대된다20 )

- 38 -

제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과3333

제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행1111

드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정1 OPC1 OPC1 OPC1 OPC

레이져 프린터는 복사기의 건식 방식 원리를 이용하여 인쇄하는 프린터이다 내부

구성은 컨트롤러부 엔진부 인쇄부로 나뉘어져 있으며 컨트롤부에서는 컴퓨터로부

터 전송된 데이터를 인쇄할 페이지에 영상을 만들어 프린터 엔진부분으로 전달한

다 전달되 영상은 엔진 부분의 레이져 다이오드 회전 다면경 렌즈 프리즘장치

레이져 빔 센서 등의 장치를 거쳐 인쇄부분의 감광 드럼에 투사가 된다 다시 투사

된 영상은 감광 드럼에서 형성된 엔진 옆에 있는 용지에 옮겨서 영상을 인쇄한다

그 후에 인쇄된 용지는 고열 압착롤러에 압착되어 최종적으로 용지에 인쇄된다 레

이져 프린터는 저소음과 고품위 인쇄 다양한 서체와 고속인쇄 등의 장점을 가지고

있으며 제한된 용지사용과 유지 비용이 비싸다는 단점을 가지고 있다 그림 는 레 5

이져 프린터 카트리지의 분해도 및 주요 부품의 위치를 나타낸 것이다

그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도5555

- 39 -

레이져 프린터의 원리는 크게 단계로 크리닝 대전 노광 현상 전사 정착으로6

나눌 수 있으며 다음은 각 단계에 대한 설명이다

1 2 3

4 5 6

크리닝 이 단계는 이미지 진행의 처음 단계로 물리적 또는 전기 크리닝 진행을1

통해 새롭게 드럼에 이미지가 맺히도록 준비하는 단계OPC

대전 드럼 크리닝이 끝나면 로부터 읽혀진 정보를 레2 laser scanning unit (LSU)

이져빔을 쏘아 이미지를 드럼에 맺히도록 조건을 마련해 주거나 대전을 걸어 줌

노광 드럼 표면에 레이져빔이 전달되는 부분은 잠상이 맺히게 되며 드럼은 전3

류가 통할 수 있는 알루미늄 원통과 감광물질이 표면에 코팅되어 있으므로 빛을 받

은 부분에 이미지가 맺히게 됨 또한 드럼에 나타난 이미지 부분은 이 다음 단계에

서 토너를 끌어 당기게 됨

현상 잠상 이미지가 드럼 표면에 나타나며 현상 롤러는 토너분자를 드럼 표면4

에 전달하는 역할을 하며 닥터 블레이드는 토너량을 조절해 줌

- 40 -

전사 드럼 이미지에 토너 부분이 용지 쪽으로 전사 됨5

정착 토너가 묻은 용지가 히팅롤러와 압력롤러를 거쳐서 종이에 영구적으로 고6

착되게 함

가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도 OPC OPC OPC OPC

토너카트리지의 핵심 부품중 하나인 드럼은 표면의 마모가 증가함에 따라 드OPC

럼의 의 두께가 감소하며 피로도가 증가하는 것으로charge transport layer (CTL)

보고되고 있다 따라서 폐토너카트리지의 재제조시 이러한 관점에서의 부품에 대한

고찰이 매우 중요하게 된다

일반적으로 드럼은 의 표면전위를 갖도록 대전되며 이때 토너 입자-600 ~ -700 V

들을 밀어낸다 이는 인쇄 시 영역으로 나타나는데 이 부분을 백색전위 white

라고 불린다 그러나 대전능력이 저하되면 인쇄물의 백색부분(white potential V0)

에 불규칙적으로 토너가 유입되어 인쇄물에 그대로 전달되게 되면 이를

라고 한다 현상이 진행되면 초기 증가율 대비 증가background Background 10

될 때마다 토너 소비량도 증가되며 토너카트리지 수명을 단축시키는 원인이10

될 수 있다

자외선이 완벽하게 차단된 항온 항습 습도 이하 의 에서 특수광을 ( 36 ) Clean-room

설치하고 정전기가 방지된 상태에서 카트리지를 완전 분해한 후 마모되거나 손상

된 중요 부품들을 교체하여 특수 에 의한 재생산만이 새것을 능가하는Kow-How

품질을 가능케하는데 일부업체에서 재생한 토너카트리지는 원가만 낮춰 만들어지므

로 품질상의 문제점이 발생되어 프린터 수명을 짧게 할 수도 있다 토너는 기존에

들어있는 잔여물을 전면적으로 집진기로 세척 흡입 하여 완전 제거한 후 폐토너 카( )

트리지 및 중요부품을 교체한다

회 사용 가능하므로 상태에 따라 재활용 또는 교체한다 생산공정OPC Drum 2-3

에서 핵심인 토너가 흩어지지 않도록 마감을 하는 집진 수집된 폐토너를 전Unit

량 회수해 밀폐용기에 보관 폐기물 위탁처리업체에 처리케하는 세심한 배려도 환

경오염 방지를 위한 중요한 부분 중의 하나이다 재활용 현상기의 품질유지를 위한

승부관건은 소비자가 사용 후 폐기되는 폐현상기 폐카트리지 및 드럼 포함 수거( )

의 구축과 다양한 프린터 기종에 맞는 토너성분 분석에 달려 있다 프린터System

기종에 맞지 않는 토너카트리지나 마모성 부품이 적시에 교체되지 않을 경우에는

프린터 제품을 고장이 발생할 수 있다

- 41 -

그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정6 OPC 6 OPC 6 OPC 6 OPC

폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석2222

가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석

적외선 분광분석은 년 영국의 에 의해 개발된1800 F W Hershel dispersive IR

에 의해서 시작되었으며 최근에는spectromer FT-IR (fouirer transform infrared)

의 개발로 인해 활발한 연구가 진행되고 있다 적외선 분광분석의 원spectrometer

리는 적외선이 시료를 통과할 때 에너지가 분자간 원자내의 진동에너지와 일치하여

시료의 분자구조에 따른 특성 흡수 영역을 형성함으로서 이를 통해 정보는 얻게 된

다 적외선 분광분석은 시료의 정성 및 정량분석 물질의 구조확인 화학반응

연구 표면화학분석 등에 이용되고 있고 특히 플라스틱 물질의 정량 정성kinetics

분석 및 배향성 연구에 아주 유용하게 사용되고 있다

- 42 -

그림 은 기어부분 의 고분자를 정성분석한 의 분석결과로7 (sample2) FT-IR

2978cm-1 2920cm-1

1468cm-1 1382cm-1

1236cm-1 1087cm-1

892cm-1등의

특성 피크로 추정컨대 사용된 고분자 물질이 로 판단된다 그림poly(oxymethylene)

도 마찬가지로 의 고분자를 정성분석한 결과로2 sample3 2965cm-1

2918cm-12849cm-1

1768cm-1 1503cm-1

1219cm-1 1187cm-1

1159cm-1

1013cm-1 828cm-1

등의 특성피크가 관찰되었으며 결과적으로 polycabonate (PC)

의 특성피크로로 판단된다

나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석

열분석 이란 물질의 물리적 변수 를 온도의(thermal analysis) (physical parameter)

함수로 나타내는 분석 방법이다 즉 물질의 온도를 일정하게 변화시킴에 따라 나타

나는 열적특성 변화를 분석하는 것이다 이때 어떤 물리 변수의 변화를 볼것인가에

따라 여러 가지 방법이 존재한다 플라스틱의 열분석에는 대표적으로

와 가 이DSC(Differential scanning calorimetry) TGA(Thermo gravimetric analysis)

용된다 는 플라스틱 시료의 온도 열량변화 데이터로부터 시료의 물리적 화학 DSC

적 성질을 확인할 수 있다 또한 피크의 위치 모양 개수 등으로부터 정량적인 정

보들을 얻을 수 있으며 피크의 면적으로부터 열량변화의 정량적인 정보를 얻을 수

있다 으로부터 플라스틱 시료의 유리전이온도 결정화온도 녹는 DSC thermogram

온도 냉결정화온도 등의 정보를 확인할 수 있다 는 일정한 속도로 온도를 변 TGA

화시켰을 때 일정 시간동안에 일어난 시료 무게의 변화를 측정한다 에 의한 TGA

질량 온도 곡선은 플라스틱 시료의 열안정성 및 물질의 구성비 등을 확인할 수 있-

그림 는 의 분석결과 이다 약9 sample 2 TGA (Thermo gravimetric analysis) 30

0 부분에서 열분해가 일어나기 시작하며 344에서 중량감소 온도를 보인10

다 약 430이상이 되면 모든 고분자물질이 열분해 되는 것을 확인 할 수 있다

그림 은 의 데이터로 용융온도10 sample 2 DSC(Differential scanning calorimetry)

는 16664임을 확인하였다 는 결정성 고분자로 그래프에서 확인 sample 2 TGA

하듯이 약 300 이상의 온도에서도 분해가 되지 않는 열안정성을 보이나 약 에130

서 고분자가 녹기 시작하고 약 에서 완전하게 용융되는 것을 확인 할 수 있다170

는 약 이하에서 안정한 고분자 물성을 가지는 것을 확인하였다sample 2 130

- 43 -

그림 은 의 데이터로 초기 부터 중량감소가 일어나기 시작하며11 sample 3 TGA 430

중량감소온도는 를 보인다 정도에서 약 를 잔존율을 보인다 그10 485 540 20

림 는 의 데이터로서 는 비결정성 고분자로 에서 유리12 sample 3 DSC sample 3 119

전이 온도를 보이는 것을 확인하였다 데이터에서 확인하듯이 는 TGA sample2 400

이상의 온도에서도 분해가 되지 않는 열안정성을 보이나 데이터에 의해 이DSC 120

상의 온도에서는 고분자의 물리적 강도가 약화됨을 확인할 수 있다

- 44 -

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)

- 45 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)

- 46 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)

- 47 -

최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정3333

가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정

본 실험은 최적의 세정용매 조건을 찾기 위하여 기존의 상용용매 제품과A Benzene

용매를 이용하여 최적의 성능을 갖는 배합비를 확인하고자 하였다Toluene Xylene

표 은 상용용매 와 각 용매들의 세정속도를 나타내었다 상용용매 는 분 초의6 A A 3 30

세정속도를 보이는 것을 확인 할 수 있었다 그러나 상용용매 와 A Benzene Toluene

의 용매를 적절히 배합하면 약 분에서 분 초의 시간을 단축하는 효과를 나Xylene 1 1 20

타내었다

표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도6666

번호번호번호번호 함 량함 량함 량함 량 시 간시 간시 간시 간

1 상용용매 A 분 초3 30

2 Methylene Chloride 분이상8

3 m-Cresol 분이상8

4 Xylene 분이상8

5 Toluene 분이상8

6 Benzene 분이상8

7 상용용매 A Xylene (7030) 분 초2 30

8 상용용매 A Toluene (6040) 분 초2 40

9 상용용매 A Benzene (6040) 분 초3 20

10 상용용매 A m-Cresol (7030) 분 초3 20

11상용용매 A Xylene Toluene

(60436)분 초2 30

12상용용매 A Xylene Benzene

(60436)분 초2 40

13상용용매 A Toluene Benzene

(601624)분 초2 10

- 48 -

상용용매 는 약 초의 세정속도를 보이나 상용용매 과 자일렌의 일 때 약- A 210 A 8020

초의 세정속도를 보임150

상용용매상용용매상용용매상용용매 A XyleneA XyleneA XyleneA Xylene

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene

- 49 -

상용용매 과 의 비가 일 때 약 초의 세정속도를 보임- A Toluene 6040 140

상용용매상용용매상용용매상용용매 A TolueneA TolueneA TolueneA Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AToulene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene

- 50 -

상용용매 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- ABenzene 6040 195

상용용매상용용매상용용매상용용매 A BenzeneA BenzeneA BenzeneA Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ABenzene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene

- 51 -

상용용매 와 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- A m-Cresol 7030 200

의 함량이 증가할수록 점도의 증가로 인해 세정속도가 증가함- m-Cresol

상용용매상용용매상용용매상용용매 A m-CresolA m-CresolA m-CresolA m-Cresol

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도Am-Cresol OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC

- 52 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Toluene

함량별 세정속도는 초로 거의 일정하게 나타남- 160~170

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneToluene OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC

- 53 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장 빠- AXyleneBenzene 60436 60832 601228

른 초로 세정속도를 보임160~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC

- 54 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Toluene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장- ATolueneBenzene 601228 601624 602020

빠른 초로 세정속도를 보임130~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ATolueneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC

- 55 -

이상의 기초실험 결과로부터 폐 드럼 유기코팅층의 박리에 대한 기초자료를 확OPC

보하였다 기존의 박리액은 제푸믜 균일성 즉 품질 측면에서는 우수한 성능을 보이

고 있으나 사용시간 측면에서는 다소 미흡한 점이 있었다 따라서 본 기초실험결과

를 바탕으로 폐 드럼 유기코팅층의 박리 처리공정을 기존의 단계에서 단계OPC 5 3

로 공정을 개선함으로써 매우 향상된 생산성을 도모할 수 있었다 그림 은 기존 20

의 공정의 개념도와 개선된 공정의 개념도 및 제조된 박리조 차 를 나타낸 것(1~3 )

이다

그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진20 20 20 20

아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화4444

가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리

도금이나 아노다이징에서의 전처리는 양호한 제품이 생산 될 수 있느냐 하는 것이

관건이라고 볼 수 있다 그러므로 무엇보다도 주요한 부분이라 할 수 있다 전처리

는 기계적인 전처리와 화학적인 전처리가 있으며 다음은 화학적 처리법에 관한 주

요 내용이다

- 56 -

산세정산세정산세정산세정1)1)1)1)

가공품이나 버핑 연마를 한 제품은 기름기가 많이 남아 있기 때문에 그대로 에칭조

에 투입하면 기름기에 의한 얼룩이 생기거나 그 부분에 착색이 되지 않는 경우가

종종 있는데 이것을 제거할 목적으로 된 제품을 피막조에 전기를 통전하고Racking

부스바에 제품을 걸어주면 기름기와 이 물질이 제거되어 에칭에서 좋은 결과를 얻

을 수 있다

에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리2) ( )2) ( )2) ( )2) ( )

에칭은 알카리에칭과 산성에칭 두 가지로 대별되는데 여기서는 알카리 에칭만을 다

룬다 알카리 에칭은 일반적으로 를 사용하는데 는 알루미늄을 잘 용 NaOH NaOH

해하고 그때 발생하는 수소가스에 의한 물리적으로 흡착하고 있는 유지유를 제거하

며 표면을 아름다운 색으로 가꾼다

알카리 에칭조의 온도는 65~70 정도가 적당하며 에칭시간은 가공상태와 표면조

도 샌딩유무 등 횟수 변화에 따라 시간을 적절히 조절해야 한다 에칭시간은 약품의

농도 및 온도에 따라 탄력적으로 운용할 수 있으며 첨가제를 첨가하여 에칭면의 평활

성을 잘 조절 해 주어야 한다

중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거3) ( )3) ( )3) ( )3) ( )

에칭 후 수세를 하면 알루미늄 표면에 여러 가지 색의 재질별로 틀림 찌꺼기가 낀다( )

이것을 스머트 라고 한다 스머트는 피막이 진행되기 전에 제거되어야 하는데 이 공정

을 중화처리라 한다

에칭을 알카리 에서 했으므로 중화처리는 산성에서 해야 하는데 이때 사용하는(NaOH)

약품은 68 HNO3 질산( ) H2 물 의 비울을 로 하여 실온에서 침지해서 흔들어O ( ) 11

주면 깨끗이 제거할 수 있는데 재료에 따라 약간 차이는 있지만 계열인 경우 스커트50

를 완전히 제거하지 않으면 피막 후에도 스머트가 그대로 남아있어 스폰지나 보루로

제거해주어야 하는 번거로움이 있기 때문에 철저히 제거해야 하며 공정인Chromate

경우에 완전히 제거가 되지 않으면 좋은 제품을 얻을 수 없다

화학연마화학연마화학연마화학연마4)4)4)4)

- 57 -

화학연마란 외부의 전류를 사용하지 않고 광택연마를 행하는 방법으로 제품에 광택을

요하거나 표면에 이물질을 제거하기 위하여 행하는 공정이다 고광택을 요하는 외장재

쪽에 많이 이용되며 장비부품에서도 전체적인 흐름에 따라 변화하는 추세에 있기 때문

에 두꺼운 제품이나 얇은 제품 큰 제품과 작은 제품에 있어 연마시 항상 주의를 요하

며 적정한 온도를 유지하고 농도관리를 재질에 따라 잘 해 주어야만이 고품질을 보장

할 수 있다

액을 조정하는 방법에는 인산 황산 질산법 인산 질산법 인산 황산법 등이(1) - - (2) - (3) -

있으나 인산에 질산을 넣으며 후해가스가 많이 발생하므로 번 방법이 적당하다고 (3)

생각되며 현장에서도 인산 황산법을 선호하고 있다 액의 처리 조건 중 온도는 -

고루 사용할 수 있고 처리조 재질은 을 사용하여 보강을 충분히100~140 SUS 310L

하여 주어야 한다

전해연마전해연마전해연마전해연마5)5)5)5)

전해연마란 화학연마에서 알루미늄 표면에 광택을 내는데는 한계가 있으므로 그 이

상의 고광택을 원할 경우 행하는 공정이다 전해연마 시 제품의 표면은 어느 부분이라

도 정밀하고 세밀하게 조건이 같고 액의 온도도 균일해야 한다 또한 제품 표면에 발

생하는 기포를 제거하기 위해 강력한 에어 교반이 필요하므로 제품을 간간하게 고정해

야 한다 전해연마의 방법에는 황산인산법 광염소산초산법 진동전해연마법 등이 있

소결소결소결소결6)6)6)6)

전처리를 행함에 있어 작업자가 에칭시간과 화학연마시간을 어떻게 설정하느냐 함에

따라서 제품의 품질을 판가름 하게 된다

일반적으로 아노다이징에 사용하는 모든 설비는 최대용량의 선에서 사용하는 것 70

이 가장 바람직하다 작업을 진행함에 있어 복장은 항상 작업하기에 적합한가를 판단

하고 거추장스럽지 않은지 현재 공정에 맞는 보호구를 사용하고 있는지 본인 스스로

가 준비하고 확인해야 한다

나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화

- 58 -

황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성1)1)1)1)

경제성-

전해질로써 값싸고 공업적으로 안정하게 제조되는 황산(H2SO4유산 을 사용하는 것 전)

해조작이 다른 방법에 비해 간담함 전해 전압이 낮고 소비전력이 적게 드는 것 전해액

에 독성의 물질이 포함되어 있지 않고 의 걱정도 없기 때문에 폐액처리가 BOD COD

용이한 것등으로 가장 싸고 경제적인 양극산화 처리법으로 넓게 이용되고 있다

투명성-

얻어지는 피막은 다른 전해액에서 생성되는 피막에 비해 투명성이 높고 많은 실용합금

에 대해 무색의 피막을 형성한다 전해연마 화학연마 등의 광휘처리 후의 양극산화 피

막처리로 적당하다 또 무색의 피막은 염색 착생에도 좋다 피막의 투명도는 순도가

높은 알루미늄 일수록 양호하다 합금 원소의 는 피막의 투명도에 거의 영향이 없지 Mg

만 규소 철 망간 등은 투명도를 저하 시킨다(Si) (Fe) (Mn)

염색성-

얻어지는 피막은 활성도가 높고 염료의 흡착성이 좋기 때문에 유기 무기 염료에 의한

염색 인쇄가 용이하다

내식성 내마모성 및 경도-

내식성 내마모성이 양호하고 경도가 높은 피막을 얻을 수 있다 건축자재 공업제품 가

정용품 네임 프레이트 기계부품 장식품 등의 분야에서 요구되는 성능을 만족시켜 널-

리 이용되고 있다

피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계2)2)2)2)

표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건7777

- 59 -

표 에 표시된 수치는 어디까지나 공업적으로 유용한 피막을 얻는 범위이며 이 조건7

내에서 용도에 맞는 성능을 얻을 수 있는 처리 조건을 설정할 필요가 있다 황산 피막

은 용해성이 강한 상을 전해액으로 하기 때문에 처리 조거의 성능에의 영향은 대단히

크다 또한 각종 처리 조건이 피막과 욕 조건에 미치는 영향은 표 와 같다 2

표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향8888

경질피막법경질피막법경질피막법경질피막법2)2)2)2)

경질 양극산화 피막-

알루미늄 및 그 합금을 양극산화해서 화성한 피막은 종래 그 내식성을 이용하기도 하

고 착색 등에 의해 장식 목적에 이용하는 것이 주된 용도였다 그러나 최근에는 종래

의 양극산화 피막을 개량해 두껍고도 단단한 것을 얻을 수 있게 되었고 이미 경질 양

극산화 피막으로써 넓게 이용되며 그 우수한 특성을 발휘하고 있다

이 가볍고도 가공성이 좋은 금속과 표면에 화성되는 극히 단단한 피막과를 합쳐서 이

용하면 금후 더욱 용도를 확대할 수 있을 것으로 기대된다 규격으로는 30 이상의 피

막에 대해서도 품질이 규정되어 있지만 경질양극산화피막이라고 불려지는 것은 특별

한 규격이 있는 것은 아니고 일반적으로 표 에 표시하듯이 경도나 내마모성이 큰3 20

이상의 두꺼운 피막을 경질 양극산화 피막이라고 부르고 있다

- 60 -

표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류9999

피막 화성법피막 화성법피막 화성법피막 화성법3)3)3)3)

경질 양극산화 피막 화성법의 초기 연구는 종래 일반의 피막 화성에 사용되어온 황산

용 및 수산욕으로 실용화되어 왔다 그 후 양극산화 처리 기술의 진보와 함께 여러가

지 욕조성 및 화성 조건이 연구되어 황산용법 황산 수산혼합욕법 수산욕법 외에 각

종의 무기산 유기산 방향족설폰산 알코올 등을 혼합 또는 첨가해서 몇 가지에 방법

이 개발되었다

이들의 방법의 공통점은 종래의 아노다이징 화성 조건과 다른 필수 조건으로서 고전

류 밀도 저온 교반의 조건을 충분히 만족시키는 것이다 전류밀도를 보통 화선의 3

부로 하고 피막의 생성을 단시간에 행하여 전해액에 담겨있는 시간을 가능한 한2~5

짧게 하는 것이다 또 전해액에 의한 피막의 용해를 억제하기 위해서는 액온을 낮게 하

고 전해에 의해서 발생하는 열을 교반에 의하여 확산해 나가는 것이 중요하다 따라서

황산액과 같은 부식이 심한 전해액을 사용하는 경우에는 욕온도를 이하로 냉각해10

용해를 억제하는 것이 보통이다

황산욕에 수산을 비롯한 우기산등을 첨가하는 것도 있으며 비교적 고온에서 피막화성

이 가증하다 그러나 이들 수종의 첨가제를 가한 욕은 조성이 복잡하고 관리가 어려운

문제점이 있다 더욱 경질 아노다이징 피막을 화성하는 경우에 일반적으로 사용하고

있는 직류 대신에 트수전류파형을 적용하는 것도 피막 품질의 향상에 효과가 있다 예

를 들면 전류회복 현상을 이용한 것 주기적으로 극성을 변환시켜 부전류를 흘리면서

피막을 화성하는 전류 반전법 등이 있다

- 61 -

그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진21 ( ) 21 ( ) 21 ( ) 21 ( )

재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험5555

그림 는 드럼수명 측정 시험결과에 사용된 장비 사진이며 그림 는 조도측정에 사21 22

용된 장비의 사진이다

그림 는 조도실험결과를 나타낸 것이다 단면곡선에서 기준길이를 취하여 다24 ~ 27

섯 번째 높은 산과 다섯 번 째 깊은 골을 지나는 두 직선사이의 간격을 나타내는 점10

평균 거칠기 는Rz 10~18 값을 확인하였다 단면곡선에서 중심을 긋고 그 골에

해당하는 부분을 중심에 대해서 대칭 변환 후 구해지는 평균높이를 나타내는 중심

선 평균거치기 는 의 고른값을 확인하였다Ra 012~022

그림 은 재제조된 드럼카트리지의 성능시험 결과 값을 나타낸 것이다 그림 에30 30

서 보는 바와 같이 최종 사용가능한 용지의 장수는 약 장으로 나타났다 이12000

는 정품 토너 용량이 약 천장인것을 감안할 때 재제조시에도 사용가능한 것을 확3

인하였다

- 62 -

그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진22 22 22 22

그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진23 23 23 23

- 63 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과24 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과25 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 2

- 64 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과26 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과27 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 2

- 65 -

그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과28282828

- 66 -

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222

가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정

- 67 -

제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도4444

기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표 가중치가중치가중치가중치평가기준평가기준평가기준평가기준 평가방법평가방법평가방법평가방법

평가기관 등평가기관 등평가기관 등평가기관 등지원전지원전지원전지원전 지원후지원후지원후지원후

도금두께 20 불균일 4-6 실제품성능평가

표면조도 15 불균일15-17

실제품성능평가

감광코팅층 용해속도 30 12

mincycle

8

mincycl

e

자체평가

세정공정 최적화 모듈설계 및 구축 15 - - 현장실사

드럼 사용 수명OPC 20 -12000

pages성능평가

- 68 -

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

드럼의 감광코팅층 제거용 최적 용매 및 혼합용매의 기술지원은 생산량과 직OPC

접적으로 연관되어 있어 향후 주 삼텍의 매출신장으로 이어질 것으로 판단된다 ( )

이는 현재 비철금속의 원자재 상승으로 인해 토너 카트리지 재제조 업계의 원가인

상이 유발되고 있어 재제조된 고광택 드럼의 안정적인 공급은 재제조 업계의OPC

안정화를 이룩할 수 있음 또한 현재 전부 수입에 의존하는 알루미늄 드럼의 OPC

간접적인 수입대체효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다

- 69 -

Page 32: 아노다이징기술을이용한고광택감광드럼 재제조공정의양산화기술지원 · 과제보유번호 연구기관 2007.07.01~2008.06.30 연구사업명 부품소재전문기업기술지원사업

- 32 -

크롬산법은 에 의해 년 영국에서 개발되어 수상비행기용 듀랄Bengough-Stauart 1923

루민의 방식을 목적으로 사용되었다 대표적인 방법으로는 단계적인 전해전압을 상승

시키는 법과 정전압 전해에 의한 미국 표준국의 방법이 있다 피막Bengough-Stauart

의 외관은 불투명하고 암회색을 띈 에나멜색이다 표준상태에서 생성되는 피막두께는

2 ~ 5 정도이므로 내마모성은 좋지 않지만 같은 두께의 다른 피막에 비하면 내식성

은 양호하다 처리조건으로 법은 전해액은 크롬산을 함유하 Bengough-Stauart 25

며 전해온도는 40 plusmn 2 로 하고 전해전압은 에서 까지를 분간 서서히 상승 0 V 40 V 10

시켜 에서 분간 유지하고 다시 분간 까지 상승시켜 최후의 분간은40 V 20 5 50 V 5 50 V

로 유지한다 이때 전류밀도는 01 ~ 05 정도이다 정전압 크롬산법에서는A 5 ~

의 크롬산전해액을 사용하고 전압은 처리시간은 분정도이다10 40 V 30

종류종류종류종류

조건조건조건조건옥 실 산 법옥 실 산 법옥 실 산 법옥 실 산 법 황 산 법황 산 법황 산 법황 산 법 크 롬 산 법크 롬 산 법크 롬 산 법크 롬 산 법

농도H2C2O4

(1) 3~5 (2) 10H2SO4 10~20 CrO3 3

온도(1) 20~30

(2) 15~60

(1) 15~22

옥살산을 첨가하면(2)

35까지

40plusmn20

전압(1) AC 40~80 V

(2) DC 25~30 VAC 15~25V

로부터 서서히DC = 0V

상승해서 로 하고40V

최후 분간은 로 유지5 50V

전류밀도(1) AC 1~3 Adm

2

(2) DC 1~3 Adm2

05~15 Adm2

03~04 Adm2

시간 분10~60 분5~100 분60

피막두께

H2C2O4 5 30plusmn2

AC 3 Adm2

분간에 40

10~12

H2SO4 20 30plusmn5

DC 10 Adm2

분간 20

에 5~7

분간에15 3~35

특징

특히 순 에 대해서는Al

경도 내식성 등 가장

우수한 피막을 얻는다

탈지력이 좋고 저질 Al

에도 광택이 좋으며 단

점으로 전력과 약품의

소비가 많음

설비가 많이 드나 유지

가 용이하고 유지비가

적으므로 보급이 많아

지고 있다 탈지력은 작

으나 합금 및 착색용 Al

양극산화에 적합함

투랄루민계에 적합한 양

극산화법이며 내식성이

있고 회색의 무광택 피

막이며 강도가 약하다

착색에는 적합하지 않음

- 33 -

그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도44441111

- 34 -

양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책

결함항목결함항목결함항목결함항목 원 인원 인원 인원 인 대 책대 책대 책대 책

버닝

버프버닝

전해액 온도 불균일

국부적 고전류밀도

수산화 알루미늄 버닝

연마조건의 적정화

액순환 교반량증가

전해파형의 평활화 전류밀도 낮춤

수세 알루미늄처리량의 조정

숏트

제품과 리드선의 접점의 어긋

제품과 음극과의 접촉

압출후의 국부적 냉각부족

디스멋트부족

거는 방법 개선

극간거리조정 내부음극유치법 개선

균질 한 냉각( )均質

질산농도증가 중크롬산카리첨가

욕중에서 흔든다

전해부식

접점불량

사용수로부터의 염소이온흡입

용접용후락스부착

인체의 땀이나 지문부착

중금속이온 흡입

유리산부족

중첩교류분 부족 수산법에 많(

음)

접점개량

순수사용

전해전의 충분한 세정

손장갑사용

중금속용출방지

산의보충

교류분 증가시킴

색얼룩

극비 의 부적당( )極秘

극간거리의 부적당

복잡한 형상

전류분포 불균일

교반부족 불균일

전해액 온도 상승

이물 부착( )異物

전해액 잔존

합금성분( )合金成分

염색조건

접점부족

음극면적조정

음극을 이동해 본다

음극배치의 고려

랙크접점수 증가

접점위치고려

전해액 순환량증가 냉각

수세를 충분히 한다

수세를 충분히 한다

재질확인

염색욕의 농도 관리p H

적정한 접점을 취한다

무지개

접점부족

전기접점불량

전해중단

표면적과 리드선의 적정화

리드접점부의 이탈방지

교반을 약하게 한다

- 35 -

결함항목결함항목결함항목결함항목 원 인원 인원 인원 인 대 책대 책대 책대 책

표면얼룩탈지불충분

재질 열처리의 불균일

탈지를 충분히 행한다

재질 열처리를 정확하게

표면거침소재의 조성부적합

엣칭조건의 부적합조건관리를 엄중하게 행한다

수산화나트륨 엣칭액의 노화 액관리 철저

버 닝 엣칭후 수세까지의 시간이 길다 엣칭후 신속수세

그림자모양 리드선에 의한 투영흔적 리드선위치에 주의할것

봉공얼룩물건의 겹침

온도의 불균일

물건이 겹치지 않도록 한다

온도분포를 균일하게 한다

액흐름

전해액을 유출

수세부족

맞춤시 불량

충분한 수세

스팟트개량

가스포겟틀 랙크각도의 부적합

공기교반 내부음극에서의 수소발생

적당한 틀과 랙크의 거는 각도선정

가스가 유출하도록 랙크를 만드로 건

크 랙 저온전해 봉공온도 가열 기계적 충격 이상의 가열을 피한다110

제품취급주의

성능결함 및

막두께부족

전해시간 짧고 전류밀도가 낮다

내부음극부족 및 음극면적부족

틀과 걸이 면적이 크다

리드의 접촉불량 탈막부족

리드의 전기용량부족

전기접점부족

전해액 온도가 높고 국부고열발생

합금조성의 부적합

적정시간과 전류밀도 선정

형상에 맞게 사용 및 이상전압이 안걸

리게 할 것

전류용량에 맞는 전해면적선정

리드부착개량 및 완전탈막

단면적이 큰 리드사용

접점증가

냉각 및 교반 순환을 충분하게

적절한 합금선택

내마모성 전해액 온도가 높고 전류밀도가 낮다 냉각 및 적정한 전류밀도 선택

내식성부족

전해시간이 너무 길고 전해액 농도가 높

합금조성의 부적합

전류밀도 높이고 전해시간단축 농도

적정유지

적절한 합금선택

불꽃유리산부족 전해액노화

전해액이 높고 전류밀도 불균일

산보급 및 전해액 일부교체

냉각 및 전류밀도 조정

박 리 정전이나중단 전해재생 및 가급적 전해중 중단을 피할

표면모양 알루미늄 주물 재료결함 엣칭조건 알루미늄 개선 및 주물재선택 엣칭액

선택

분취

전해액농도 용존알루미늄 증가

전해액 온도상승

수세부족

봉공액 오염

분석에 의해 조정관리

전해액 냉각 교반

수량 수세횟수 수세시간증가

봉공액 교환

- 36 -

재제조산업의 중요성과 경제적 효과 분석의 관점에서 볼 때 화석연료는 연소과정

에서 아황산가스 질소산화물 먼지 휘발성 유기화합물 먼지 등 대기오염물질과

이산화탄소와 같은 지구온난화 물질이 다량으로 발생한다 따라서 에너지 사용 감

소는 그만큼 대기질 개선에 기여를 하게 된다 에너지 소비 감소는 또한 수력과 원

자력 발전량을 감소케 함으로써 생태계 파괴와 핵폐기물 문제의 완화를 가능케 한

다 이러한 재제조의 환경개선 효과는 이를 사회적 편익으로 간주할 수 있으므로

금액으로도 환산될 수 있다 따라서 이를 고려하면 재재조의 경제적 효과는 단순히

생산요소의 절감효과만 감안하는 경우보다 훨씬 커진다 재제조산업의 경제적 및

환경적 효과는 매우 크다 더욱이 최근 들어 석유 및 기타 원자재의 공급 불안이

심화되고 있어 원자재 소비 절감의 필요성이 갈수록 증대되고 있다 뿐만 아니라

대기환경의 악화 방지에 대한 사회적요구의 증대와 매립지의 포화 등으로 인해 폐

기물 처리의 어려움이 가중되고 있어 재제조의 사회적 중요성은 대단히 커지고 있

재제조는 선진국에서도 크게 각광을 받고 있다 재제조산업은 현재 전세계적으로

사업장 수가 만개 고용규모 만명 시장규모 억 달러에 이르고 있는 것으로8 50 530

추정되고 있으며 특히 재제조가 가장 활발한 미국을 중심으로 빠른 속도로 확대되

고 있다 우리나라에서는 현재 자동차 부품과 토너 카트리지를 중심으로 재제조가

부분적으로 이루어지고 있어 그 규모는 그렇게 크지 않은 상태이다 이는 역으로

재제조산업의 활성화가 커다란 경제적 이익을 가져올 수 있음을 의미한다 따라서

재제조 산업을 정책적으로 육성할 필요성은 매우 크다

하지만 국내 토너카트리지 재제조 산업의 경우 년 일본 캐논사가 년부터 2006 2001

국내 업체를 상대로 레이져 프린터의 핵심부품인 감광드럼 드럼 의 삼각기어(OPC )

제조방식과 관련된 특허침해 소송을 제기해 지방 고법원 판결에서 승소한 상태이-

현재 국내에서 보급되고 있는 레이저 토너 카트리지와 잉크젯 잉크 카트리지는

이상 외국에서 직수입된 제품이다 지금 미국이나 유럽과 같은 선진국에서는90

전체 시장의 약 이상을 재활용 제품이 점유하고 있을 만큼 저렴한 재활용 카30

트리지의 사용은 당연한 것이다 우리나라 곳곳에 버려지고 있는 공재물질 카트리

지는 연간 만개 연간 톤 트럭 수천대분에 달하고 이렇게 폐기물로 버려300-400 8

진 각종 플라스틱 카트리지는 수백년이 지나도 썩지 않아 얼마든지 재활용이 가능

한 귀중한 자원을 낭비하며 환경오염을 가중시키고 있다 또한 국내 폐기물 관리법

에 프리터 카트리지는 지정폐기물에서 제외되어 있어 무단 폐기 방치될 가능성도

매우 크다

- 37 -

세계 다국적 기업이라는 미국의 몇몇 기업들 사이에도 재제조 붐이 일고 있다 기

존 리사이클링 방식이 폐기물 화학처리의 비용과 공해유발 억제에 따르는 막대한

재생비용이 드는 단점이 있다면 이를 원칙적으로 극복할 수 있는 대안으로 재제조

는 새로운 환경사업으로 입지를 넓혀가고 있다 현재 외국의 다국적 기업군들인 코

닥 제록스 듀폰 등은 최근 재활용 사업의 개념을 리사이클링에서 재제조로 GM

전환하고 이를 전제로 제품생산 매뉴얼을 전면 재개편하였다 대부분의 주요 부품

들을 쉽게 분해 조립하여 반영구적으로 재활용할 수 있게 획기적인 소프트웨어 시-

스템을 개발하여 활용하고 있는 것이다

프린터 토너 카트리지의 재활용은 다 마신 음료병을 수거하여 다시 음료수를 넣고

판매하는 것과 다를 게 없다 이제 우리도 재생품은 안쓴다 는 생각을 바꿔 프린 ldquo rdquo ldquo

터 값보다 카트리지 비용이 더 든다 는 문제를 재생카트리지 이용으로 경비도 줄이rdquo

고 환경을 생각하는 재활용에 관심을 가져야 할 때이다 정보통신의 혁명과 디지털

시대에 맞는 새로운 패러다임이 요구되는 지금 재제조 시스템을 구축하는 것은 녹

색경영 을 실천하는 환경중시 기업경영의 좋은 사례가 될 것이(Green Management)

다 또한 제품의 전과정에 걸친 환경영향을 파악하고 감소하기 위한 전과정평가

를 레이저 프린터 제품에 도입하여 적용함으로써(Life Cycle Assesment LCA)

보다 친환경적인 프린터가 개발될 것이다 또한 연간 억달러에 달하는 수입정품 4

토너 드럼을 재활용 토너 드럼으로 대체한다면 연간 억 천달러 수입 의존율을 3 2 (

로 낮출 경우 의 외화절약 효과가 기대된다20 )

- 38 -

제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과3333

제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행1111

드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정1 OPC1 OPC1 OPC1 OPC

레이져 프린터는 복사기의 건식 방식 원리를 이용하여 인쇄하는 프린터이다 내부

구성은 컨트롤러부 엔진부 인쇄부로 나뉘어져 있으며 컨트롤부에서는 컴퓨터로부

터 전송된 데이터를 인쇄할 페이지에 영상을 만들어 프린터 엔진부분으로 전달한

다 전달되 영상은 엔진 부분의 레이져 다이오드 회전 다면경 렌즈 프리즘장치

레이져 빔 센서 등의 장치를 거쳐 인쇄부분의 감광 드럼에 투사가 된다 다시 투사

된 영상은 감광 드럼에서 형성된 엔진 옆에 있는 용지에 옮겨서 영상을 인쇄한다

그 후에 인쇄된 용지는 고열 압착롤러에 압착되어 최종적으로 용지에 인쇄된다 레

이져 프린터는 저소음과 고품위 인쇄 다양한 서체와 고속인쇄 등의 장점을 가지고

있으며 제한된 용지사용과 유지 비용이 비싸다는 단점을 가지고 있다 그림 는 레 5

이져 프린터 카트리지의 분해도 및 주요 부품의 위치를 나타낸 것이다

그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도5555

- 39 -

레이져 프린터의 원리는 크게 단계로 크리닝 대전 노광 현상 전사 정착으로6

나눌 수 있으며 다음은 각 단계에 대한 설명이다

1 2 3

4 5 6

크리닝 이 단계는 이미지 진행의 처음 단계로 물리적 또는 전기 크리닝 진행을1

통해 새롭게 드럼에 이미지가 맺히도록 준비하는 단계OPC

대전 드럼 크리닝이 끝나면 로부터 읽혀진 정보를 레2 laser scanning unit (LSU)

이져빔을 쏘아 이미지를 드럼에 맺히도록 조건을 마련해 주거나 대전을 걸어 줌

노광 드럼 표면에 레이져빔이 전달되는 부분은 잠상이 맺히게 되며 드럼은 전3

류가 통할 수 있는 알루미늄 원통과 감광물질이 표면에 코팅되어 있으므로 빛을 받

은 부분에 이미지가 맺히게 됨 또한 드럼에 나타난 이미지 부분은 이 다음 단계에

서 토너를 끌어 당기게 됨

현상 잠상 이미지가 드럼 표면에 나타나며 현상 롤러는 토너분자를 드럼 표면4

에 전달하는 역할을 하며 닥터 블레이드는 토너량을 조절해 줌

- 40 -

전사 드럼 이미지에 토너 부분이 용지 쪽으로 전사 됨5

정착 토너가 묻은 용지가 히팅롤러와 압력롤러를 거쳐서 종이에 영구적으로 고6

착되게 함

가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도 OPC OPC OPC OPC

토너카트리지의 핵심 부품중 하나인 드럼은 표면의 마모가 증가함에 따라 드OPC

럼의 의 두께가 감소하며 피로도가 증가하는 것으로charge transport layer (CTL)

보고되고 있다 따라서 폐토너카트리지의 재제조시 이러한 관점에서의 부품에 대한

고찰이 매우 중요하게 된다

일반적으로 드럼은 의 표면전위를 갖도록 대전되며 이때 토너 입자-600 ~ -700 V

들을 밀어낸다 이는 인쇄 시 영역으로 나타나는데 이 부분을 백색전위 white

라고 불린다 그러나 대전능력이 저하되면 인쇄물의 백색부분(white potential V0)

에 불규칙적으로 토너가 유입되어 인쇄물에 그대로 전달되게 되면 이를

라고 한다 현상이 진행되면 초기 증가율 대비 증가background Background 10

될 때마다 토너 소비량도 증가되며 토너카트리지 수명을 단축시키는 원인이10

될 수 있다

자외선이 완벽하게 차단된 항온 항습 습도 이하 의 에서 특수광을 ( 36 ) Clean-room

설치하고 정전기가 방지된 상태에서 카트리지를 완전 분해한 후 마모되거나 손상

된 중요 부품들을 교체하여 특수 에 의한 재생산만이 새것을 능가하는Kow-How

품질을 가능케하는데 일부업체에서 재생한 토너카트리지는 원가만 낮춰 만들어지므

로 품질상의 문제점이 발생되어 프린터 수명을 짧게 할 수도 있다 토너는 기존에

들어있는 잔여물을 전면적으로 집진기로 세척 흡입 하여 완전 제거한 후 폐토너 카( )

트리지 및 중요부품을 교체한다

회 사용 가능하므로 상태에 따라 재활용 또는 교체한다 생산공정OPC Drum 2-3

에서 핵심인 토너가 흩어지지 않도록 마감을 하는 집진 수집된 폐토너를 전Unit

량 회수해 밀폐용기에 보관 폐기물 위탁처리업체에 처리케하는 세심한 배려도 환

경오염 방지를 위한 중요한 부분 중의 하나이다 재활용 현상기의 품질유지를 위한

승부관건은 소비자가 사용 후 폐기되는 폐현상기 폐카트리지 및 드럼 포함 수거( )

의 구축과 다양한 프린터 기종에 맞는 토너성분 분석에 달려 있다 프린터System

기종에 맞지 않는 토너카트리지나 마모성 부품이 적시에 교체되지 않을 경우에는

프린터 제품을 고장이 발생할 수 있다

- 41 -

그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정6 OPC 6 OPC 6 OPC 6 OPC

폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석2222

가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석

적외선 분광분석은 년 영국의 에 의해 개발된1800 F W Hershel dispersive IR

에 의해서 시작되었으며 최근에는spectromer FT-IR (fouirer transform infrared)

의 개발로 인해 활발한 연구가 진행되고 있다 적외선 분광분석의 원spectrometer

리는 적외선이 시료를 통과할 때 에너지가 분자간 원자내의 진동에너지와 일치하여

시료의 분자구조에 따른 특성 흡수 영역을 형성함으로서 이를 통해 정보는 얻게 된

다 적외선 분광분석은 시료의 정성 및 정량분석 물질의 구조확인 화학반응

연구 표면화학분석 등에 이용되고 있고 특히 플라스틱 물질의 정량 정성kinetics

분석 및 배향성 연구에 아주 유용하게 사용되고 있다

- 42 -

그림 은 기어부분 의 고분자를 정성분석한 의 분석결과로7 (sample2) FT-IR

2978cm-1 2920cm-1

1468cm-1 1382cm-1

1236cm-1 1087cm-1

892cm-1등의

특성 피크로 추정컨대 사용된 고분자 물질이 로 판단된다 그림poly(oxymethylene)

도 마찬가지로 의 고분자를 정성분석한 결과로2 sample3 2965cm-1

2918cm-12849cm-1

1768cm-1 1503cm-1

1219cm-1 1187cm-1

1159cm-1

1013cm-1 828cm-1

등의 특성피크가 관찰되었으며 결과적으로 polycabonate (PC)

의 특성피크로로 판단된다

나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석

열분석 이란 물질의 물리적 변수 를 온도의(thermal analysis) (physical parameter)

함수로 나타내는 분석 방법이다 즉 물질의 온도를 일정하게 변화시킴에 따라 나타

나는 열적특성 변화를 분석하는 것이다 이때 어떤 물리 변수의 변화를 볼것인가에

따라 여러 가지 방법이 존재한다 플라스틱의 열분석에는 대표적으로

와 가 이DSC(Differential scanning calorimetry) TGA(Thermo gravimetric analysis)

용된다 는 플라스틱 시료의 온도 열량변화 데이터로부터 시료의 물리적 화학 DSC

적 성질을 확인할 수 있다 또한 피크의 위치 모양 개수 등으로부터 정량적인 정

보들을 얻을 수 있으며 피크의 면적으로부터 열량변화의 정량적인 정보를 얻을 수

있다 으로부터 플라스틱 시료의 유리전이온도 결정화온도 녹는 DSC thermogram

온도 냉결정화온도 등의 정보를 확인할 수 있다 는 일정한 속도로 온도를 변 TGA

화시켰을 때 일정 시간동안에 일어난 시료 무게의 변화를 측정한다 에 의한 TGA

질량 온도 곡선은 플라스틱 시료의 열안정성 및 물질의 구성비 등을 확인할 수 있-

그림 는 의 분석결과 이다 약9 sample 2 TGA (Thermo gravimetric analysis) 30

0 부분에서 열분해가 일어나기 시작하며 344에서 중량감소 온도를 보인10

다 약 430이상이 되면 모든 고분자물질이 열분해 되는 것을 확인 할 수 있다

그림 은 의 데이터로 용융온도10 sample 2 DSC(Differential scanning calorimetry)

는 16664임을 확인하였다 는 결정성 고분자로 그래프에서 확인 sample 2 TGA

하듯이 약 300 이상의 온도에서도 분해가 되지 않는 열안정성을 보이나 약 에130

서 고분자가 녹기 시작하고 약 에서 완전하게 용융되는 것을 확인 할 수 있다170

는 약 이하에서 안정한 고분자 물성을 가지는 것을 확인하였다sample 2 130

- 43 -

그림 은 의 데이터로 초기 부터 중량감소가 일어나기 시작하며11 sample 3 TGA 430

중량감소온도는 를 보인다 정도에서 약 를 잔존율을 보인다 그10 485 540 20

림 는 의 데이터로서 는 비결정성 고분자로 에서 유리12 sample 3 DSC sample 3 119

전이 온도를 보이는 것을 확인하였다 데이터에서 확인하듯이 는 TGA sample2 400

이상의 온도에서도 분해가 되지 않는 열안정성을 보이나 데이터에 의해 이DSC 120

상의 온도에서는 고분자의 물리적 강도가 약화됨을 확인할 수 있다

- 44 -

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)

- 45 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)

- 46 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)

- 47 -

최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정3333

가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정

본 실험은 최적의 세정용매 조건을 찾기 위하여 기존의 상용용매 제품과A Benzene

용매를 이용하여 최적의 성능을 갖는 배합비를 확인하고자 하였다Toluene Xylene

표 은 상용용매 와 각 용매들의 세정속도를 나타내었다 상용용매 는 분 초의6 A A 3 30

세정속도를 보이는 것을 확인 할 수 있었다 그러나 상용용매 와 A Benzene Toluene

의 용매를 적절히 배합하면 약 분에서 분 초의 시간을 단축하는 효과를 나Xylene 1 1 20

타내었다

표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도6666

번호번호번호번호 함 량함 량함 량함 량 시 간시 간시 간시 간

1 상용용매 A 분 초3 30

2 Methylene Chloride 분이상8

3 m-Cresol 분이상8

4 Xylene 분이상8

5 Toluene 분이상8

6 Benzene 분이상8

7 상용용매 A Xylene (7030) 분 초2 30

8 상용용매 A Toluene (6040) 분 초2 40

9 상용용매 A Benzene (6040) 분 초3 20

10 상용용매 A m-Cresol (7030) 분 초3 20

11상용용매 A Xylene Toluene

(60436)분 초2 30

12상용용매 A Xylene Benzene

(60436)분 초2 40

13상용용매 A Toluene Benzene

(601624)분 초2 10

- 48 -

상용용매 는 약 초의 세정속도를 보이나 상용용매 과 자일렌의 일 때 약- A 210 A 8020

초의 세정속도를 보임150

상용용매상용용매상용용매상용용매 A XyleneA XyleneA XyleneA Xylene

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene

- 49 -

상용용매 과 의 비가 일 때 약 초의 세정속도를 보임- A Toluene 6040 140

상용용매상용용매상용용매상용용매 A TolueneA TolueneA TolueneA Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AToulene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene

- 50 -

상용용매 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- ABenzene 6040 195

상용용매상용용매상용용매상용용매 A BenzeneA BenzeneA BenzeneA Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ABenzene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene

- 51 -

상용용매 와 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- A m-Cresol 7030 200

의 함량이 증가할수록 점도의 증가로 인해 세정속도가 증가함- m-Cresol

상용용매상용용매상용용매상용용매 A m-CresolA m-CresolA m-CresolA m-Cresol

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도Am-Cresol OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC

- 52 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Toluene

함량별 세정속도는 초로 거의 일정하게 나타남- 160~170

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneToluene OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC

- 53 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장 빠- AXyleneBenzene 60436 60832 601228

른 초로 세정속도를 보임160~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC

- 54 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Toluene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장- ATolueneBenzene 601228 601624 602020

빠른 초로 세정속도를 보임130~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ATolueneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC

- 55 -

이상의 기초실험 결과로부터 폐 드럼 유기코팅층의 박리에 대한 기초자료를 확OPC

보하였다 기존의 박리액은 제푸믜 균일성 즉 품질 측면에서는 우수한 성능을 보이

고 있으나 사용시간 측면에서는 다소 미흡한 점이 있었다 따라서 본 기초실험결과

를 바탕으로 폐 드럼 유기코팅층의 박리 처리공정을 기존의 단계에서 단계OPC 5 3

로 공정을 개선함으로써 매우 향상된 생산성을 도모할 수 있었다 그림 은 기존 20

의 공정의 개념도와 개선된 공정의 개념도 및 제조된 박리조 차 를 나타낸 것(1~3 )

이다

그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진20 20 20 20

아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화4444

가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리

도금이나 아노다이징에서의 전처리는 양호한 제품이 생산 될 수 있느냐 하는 것이

관건이라고 볼 수 있다 그러므로 무엇보다도 주요한 부분이라 할 수 있다 전처리

는 기계적인 전처리와 화학적인 전처리가 있으며 다음은 화학적 처리법에 관한 주

요 내용이다

- 56 -

산세정산세정산세정산세정1)1)1)1)

가공품이나 버핑 연마를 한 제품은 기름기가 많이 남아 있기 때문에 그대로 에칭조

에 투입하면 기름기에 의한 얼룩이 생기거나 그 부분에 착색이 되지 않는 경우가

종종 있는데 이것을 제거할 목적으로 된 제품을 피막조에 전기를 통전하고Racking

부스바에 제품을 걸어주면 기름기와 이 물질이 제거되어 에칭에서 좋은 결과를 얻

을 수 있다

에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리2) ( )2) ( )2) ( )2) ( )

에칭은 알카리에칭과 산성에칭 두 가지로 대별되는데 여기서는 알카리 에칭만을 다

룬다 알카리 에칭은 일반적으로 를 사용하는데 는 알루미늄을 잘 용 NaOH NaOH

해하고 그때 발생하는 수소가스에 의한 물리적으로 흡착하고 있는 유지유를 제거하

며 표면을 아름다운 색으로 가꾼다

알카리 에칭조의 온도는 65~70 정도가 적당하며 에칭시간은 가공상태와 표면조

도 샌딩유무 등 횟수 변화에 따라 시간을 적절히 조절해야 한다 에칭시간은 약품의

농도 및 온도에 따라 탄력적으로 운용할 수 있으며 첨가제를 첨가하여 에칭면의 평활

성을 잘 조절 해 주어야 한다

중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거3) ( )3) ( )3) ( )3) ( )

에칭 후 수세를 하면 알루미늄 표면에 여러 가지 색의 재질별로 틀림 찌꺼기가 낀다( )

이것을 스머트 라고 한다 스머트는 피막이 진행되기 전에 제거되어야 하는데 이 공정

을 중화처리라 한다

에칭을 알카리 에서 했으므로 중화처리는 산성에서 해야 하는데 이때 사용하는(NaOH)

약품은 68 HNO3 질산( ) H2 물 의 비울을 로 하여 실온에서 침지해서 흔들어O ( ) 11

주면 깨끗이 제거할 수 있는데 재료에 따라 약간 차이는 있지만 계열인 경우 스커트50

를 완전히 제거하지 않으면 피막 후에도 스머트가 그대로 남아있어 스폰지나 보루로

제거해주어야 하는 번거로움이 있기 때문에 철저히 제거해야 하며 공정인Chromate

경우에 완전히 제거가 되지 않으면 좋은 제품을 얻을 수 없다

화학연마화학연마화학연마화학연마4)4)4)4)

- 57 -

화학연마란 외부의 전류를 사용하지 않고 광택연마를 행하는 방법으로 제품에 광택을

요하거나 표면에 이물질을 제거하기 위하여 행하는 공정이다 고광택을 요하는 외장재

쪽에 많이 이용되며 장비부품에서도 전체적인 흐름에 따라 변화하는 추세에 있기 때문

에 두꺼운 제품이나 얇은 제품 큰 제품과 작은 제품에 있어 연마시 항상 주의를 요하

며 적정한 온도를 유지하고 농도관리를 재질에 따라 잘 해 주어야만이 고품질을 보장

할 수 있다

액을 조정하는 방법에는 인산 황산 질산법 인산 질산법 인산 황산법 등이(1) - - (2) - (3) -

있으나 인산에 질산을 넣으며 후해가스가 많이 발생하므로 번 방법이 적당하다고 (3)

생각되며 현장에서도 인산 황산법을 선호하고 있다 액의 처리 조건 중 온도는 -

고루 사용할 수 있고 처리조 재질은 을 사용하여 보강을 충분히100~140 SUS 310L

하여 주어야 한다

전해연마전해연마전해연마전해연마5)5)5)5)

전해연마란 화학연마에서 알루미늄 표면에 광택을 내는데는 한계가 있으므로 그 이

상의 고광택을 원할 경우 행하는 공정이다 전해연마 시 제품의 표면은 어느 부분이라

도 정밀하고 세밀하게 조건이 같고 액의 온도도 균일해야 한다 또한 제품 표면에 발

생하는 기포를 제거하기 위해 강력한 에어 교반이 필요하므로 제품을 간간하게 고정해

야 한다 전해연마의 방법에는 황산인산법 광염소산초산법 진동전해연마법 등이 있

소결소결소결소결6)6)6)6)

전처리를 행함에 있어 작업자가 에칭시간과 화학연마시간을 어떻게 설정하느냐 함에

따라서 제품의 품질을 판가름 하게 된다

일반적으로 아노다이징에 사용하는 모든 설비는 최대용량의 선에서 사용하는 것 70

이 가장 바람직하다 작업을 진행함에 있어 복장은 항상 작업하기에 적합한가를 판단

하고 거추장스럽지 않은지 현재 공정에 맞는 보호구를 사용하고 있는지 본인 스스로

가 준비하고 확인해야 한다

나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화

- 58 -

황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성1)1)1)1)

경제성-

전해질로써 값싸고 공업적으로 안정하게 제조되는 황산(H2SO4유산 을 사용하는 것 전)

해조작이 다른 방법에 비해 간담함 전해 전압이 낮고 소비전력이 적게 드는 것 전해액

에 독성의 물질이 포함되어 있지 않고 의 걱정도 없기 때문에 폐액처리가 BOD COD

용이한 것등으로 가장 싸고 경제적인 양극산화 처리법으로 넓게 이용되고 있다

투명성-

얻어지는 피막은 다른 전해액에서 생성되는 피막에 비해 투명성이 높고 많은 실용합금

에 대해 무색의 피막을 형성한다 전해연마 화학연마 등의 광휘처리 후의 양극산화 피

막처리로 적당하다 또 무색의 피막은 염색 착생에도 좋다 피막의 투명도는 순도가

높은 알루미늄 일수록 양호하다 합금 원소의 는 피막의 투명도에 거의 영향이 없지 Mg

만 규소 철 망간 등은 투명도를 저하 시킨다(Si) (Fe) (Mn)

염색성-

얻어지는 피막은 활성도가 높고 염료의 흡착성이 좋기 때문에 유기 무기 염료에 의한

염색 인쇄가 용이하다

내식성 내마모성 및 경도-

내식성 내마모성이 양호하고 경도가 높은 피막을 얻을 수 있다 건축자재 공업제품 가

정용품 네임 프레이트 기계부품 장식품 등의 분야에서 요구되는 성능을 만족시켜 널-

리 이용되고 있다

피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계2)2)2)2)

표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건7777

- 59 -

표 에 표시된 수치는 어디까지나 공업적으로 유용한 피막을 얻는 범위이며 이 조건7

내에서 용도에 맞는 성능을 얻을 수 있는 처리 조건을 설정할 필요가 있다 황산 피막

은 용해성이 강한 상을 전해액으로 하기 때문에 처리 조거의 성능에의 영향은 대단히

크다 또한 각종 처리 조건이 피막과 욕 조건에 미치는 영향은 표 와 같다 2

표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향8888

경질피막법경질피막법경질피막법경질피막법2)2)2)2)

경질 양극산화 피막-

알루미늄 및 그 합금을 양극산화해서 화성한 피막은 종래 그 내식성을 이용하기도 하

고 착색 등에 의해 장식 목적에 이용하는 것이 주된 용도였다 그러나 최근에는 종래

의 양극산화 피막을 개량해 두껍고도 단단한 것을 얻을 수 있게 되었고 이미 경질 양

극산화 피막으로써 넓게 이용되며 그 우수한 특성을 발휘하고 있다

이 가볍고도 가공성이 좋은 금속과 표면에 화성되는 극히 단단한 피막과를 합쳐서 이

용하면 금후 더욱 용도를 확대할 수 있을 것으로 기대된다 규격으로는 30 이상의 피

막에 대해서도 품질이 규정되어 있지만 경질양극산화피막이라고 불려지는 것은 특별

한 규격이 있는 것은 아니고 일반적으로 표 에 표시하듯이 경도나 내마모성이 큰3 20

이상의 두꺼운 피막을 경질 양극산화 피막이라고 부르고 있다

- 60 -

표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류9999

피막 화성법피막 화성법피막 화성법피막 화성법3)3)3)3)

경질 양극산화 피막 화성법의 초기 연구는 종래 일반의 피막 화성에 사용되어온 황산

용 및 수산욕으로 실용화되어 왔다 그 후 양극산화 처리 기술의 진보와 함께 여러가

지 욕조성 및 화성 조건이 연구되어 황산용법 황산 수산혼합욕법 수산욕법 외에 각

종의 무기산 유기산 방향족설폰산 알코올 등을 혼합 또는 첨가해서 몇 가지에 방법

이 개발되었다

이들의 방법의 공통점은 종래의 아노다이징 화성 조건과 다른 필수 조건으로서 고전

류 밀도 저온 교반의 조건을 충분히 만족시키는 것이다 전류밀도를 보통 화선의 3

부로 하고 피막의 생성을 단시간에 행하여 전해액에 담겨있는 시간을 가능한 한2~5

짧게 하는 것이다 또 전해액에 의한 피막의 용해를 억제하기 위해서는 액온을 낮게 하

고 전해에 의해서 발생하는 열을 교반에 의하여 확산해 나가는 것이 중요하다 따라서

황산액과 같은 부식이 심한 전해액을 사용하는 경우에는 욕온도를 이하로 냉각해10

용해를 억제하는 것이 보통이다

황산욕에 수산을 비롯한 우기산등을 첨가하는 것도 있으며 비교적 고온에서 피막화성

이 가증하다 그러나 이들 수종의 첨가제를 가한 욕은 조성이 복잡하고 관리가 어려운

문제점이 있다 더욱 경질 아노다이징 피막을 화성하는 경우에 일반적으로 사용하고

있는 직류 대신에 트수전류파형을 적용하는 것도 피막 품질의 향상에 효과가 있다 예

를 들면 전류회복 현상을 이용한 것 주기적으로 극성을 변환시켜 부전류를 흘리면서

피막을 화성하는 전류 반전법 등이 있다

- 61 -

그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진21 ( ) 21 ( ) 21 ( ) 21 ( )

재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험5555

그림 는 드럼수명 측정 시험결과에 사용된 장비 사진이며 그림 는 조도측정에 사21 22

용된 장비의 사진이다

그림 는 조도실험결과를 나타낸 것이다 단면곡선에서 기준길이를 취하여 다24 ~ 27

섯 번째 높은 산과 다섯 번 째 깊은 골을 지나는 두 직선사이의 간격을 나타내는 점10

평균 거칠기 는Rz 10~18 값을 확인하였다 단면곡선에서 중심을 긋고 그 골에

해당하는 부분을 중심에 대해서 대칭 변환 후 구해지는 평균높이를 나타내는 중심

선 평균거치기 는 의 고른값을 확인하였다Ra 012~022

그림 은 재제조된 드럼카트리지의 성능시험 결과 값을 나타낸 것이다 그림 에30 30

서 보는 바와 같이 최종 사용가능한 용지의 장수는 약 장으로 나타났다 이12000

는 정품 토너 용량이 약 천장인것을 감안할 때 재제조시에도 사용가능한 것을 확3

인하였다

- 62 -

그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진22 22 22 22

그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진23 23 23 23

- 63 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과24 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과25 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 2

- 64 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과26 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과27 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 2

- 65 -

그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과28282828

- 66 -

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222

가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정

- 67 -

제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도4444

기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표 가중치가중치가중치가중치평가기준평가기준평가기준평가기준 평가방법평가방법평가방법평가방법

평가기관 등평가기관 등평가기관 등평가기관 등지원전지원전지원전지원전 지원후지원후지원후지원후

도금두께 20 불균일 4-6 실제품성능평가

표면조도 15 불균일15-17

실제품성능평가

감광코팅층 용해속도 30 12

mincycle

8

mincycl

e

자체평가

세정공정 최적화 모듈설계 및 구축 15 - - 현장실사

드럼 사용 수명OPC 20 -12000

pages성능평가

- 68 -

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

드럼의 감광코팅층 제거용 최적 용매 및 혼합용매의 기술지원은 생산량과 직OPC

접적으로 연관되어 있어 향후 주 삼텍의 매출신장으로 이어질 것으로 판단된다 ( )

이는 현재 비철금속의 원자재 상승으로 인해 토너 카트리지 재제조 업계의 원가인

상이 유발되고 있어 재제조된 고광택 드럼의 안정적인 공급은 재제조 업계의OPC

안정화를 이룩할 수 있음 또한 현재 전부 수입에 의존하는 알루미늄 드럼의 OPC

간접적인 수입대체효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다

- 69 -

Page 33: 아노다이징기술을이용한고광택감광드럼 재제조공정의양산화기술지원 · 과제보유번호 연구기관 2007.07.01~2008.06.30 연구사업명 부품소재전문기업기술지원사업

- 33 -

그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도그림 일반적인 작업 공정도44441111

- 34 -

양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책

결함항목결함항목결함항목결함항목 원 인원 인원 인원 인 대 책대 책대 책대 책

버닝

버프버닝

전해액 온도 불균일

국부적 고전류밀도

수산화 알루미늄 버닝

연마조건의 적정화

액순환 교반량증가

전해파형의 평활화 전류밀도 낮춤

수세 알루미늄처리량의 조정

숏트

제품과 리드선의 접점의 어긋

제품과 음극과의 접촉

압출후의 국부적 냉각부족

디스멋트부족

거는 방법 개선

극간거리조정 내부음극유치법 개선

균질 한 냉각( )均質

질산농도증가 중크롬산카리첨가

욕중에서 흔든다

전해부식

접점불량

사용수로부터의 염소이온흡입

용접용후락스부착

인체의 땀이나 지문부착

중금속이온 흡입

유리산부족

중첩교류분 부족 수산법에 많(

음)

접점개량

순수사용

전해전의 충분한 세정

손장갑사용

중금속용출방지

산의보충

교류분 증가시킴

색얼룩

극비 의 부적당( )極秘

극간거리의 부적당

복잡한 형상

전류분포 불균일

교반부족 불균일

전해액 온도 상승

이물 부착( )異物

전해액 잔존

합금성분( )合金成分

염색조건

접점부족

음극면적조정

음극을 이동해 본다

음극배치의 고려

랙크접점수 증가

접점위치고려

전해액 순환량증가 냉각

수세를 충분히 한다

수세를 충분히 한다

재질확인

염색욕의 농도 관리p H

적정한 접점을 취한다

무지개

접점부족

전기접점불량

전해중단

표면적과 리드선의 적정화

리드접점부의 이탈방지

교반을 약하게 한다

- 35 -

결함항목결함항목결함항목결함항목 원 인원 인원 인원 인 대 책대 책대 책대 책

표면얼룩탈지불충분

재질 열처리의 불균일

탈지를 충분히 행한다

재질 열처리를 정확하게

표면거침소재의 조성부적합

엣칭조건의 부적합조건관리를 엄중하게 행한다

수산화나트륨 엣칭액의 노화 액관리 철저

버 닝 엣칭후 수세까지의 시간이 길다 엣칭후 신속수세

그림자모양 리드선에 의한 투영흔적 리드선위치에 주의할것

봉공얼룩물건의 겹침

온도의 불균일

물건이 겹치지 않도록 한다

온도분포를 균일하게 한다

액흐름

전해액을 유출

수세부족

맞춤시 불량

충분한 수세

스팟트개량

가스포겟틀 랙크각도의 부적합

공기교반 내부음극에서의 수소발생

적당한 틀과 랙크의 거는 각도선정

가스가 유출하도록 랙크를 만드로 건

크 랙 저온전해 봉공온도 가열 기계적 충격 이상의 가열을 피한다110

제품취급주의

성능결함 및

막두께부족

전해시간 짧고 전류밀도가 낮다

내부음극부족 및 음극면적부족

틀과 걸이 면적이 크다

리드의 접촉불량 탈막부족

리드의 전기용량부족

전기접점부족

전해액 온도가 높고 국부고열발생

합금조성의 부적합

적정시간과 전류밀도 선정

형상에 맞게 사용 및 이상전압이 안걸

리게 할 것

전류용량에 맞는 전해면적선정

리드부착개량 및 완전탈막

단면적이 큰 리드사용

접점증가

냉각 및 교반 순환을 충분하게

적절한 합금선택

내마모성 전해액 온도가 높고 전류밀도가 낮다 냉각 및 적정한 전류밀도 선택

내식성부족

전해시간이 너무 길고 전해액 농도가 높

합금조성의 부적합

전류밀도 높이고 전해시간단축 농도

적정유지

적절한 합금선택

불꽃유리산부족 전해액노화

전해액이 높고 전류밀도 불균일

산보급 및 전해액 일부교체

냉각 및 전류밀도 조정

박 리 정전이나중단 전해재생 및 가급적 전해중 중단을 피할

표면모양 알루미늄 주물 재료결함 엣칭조건 알루미늄 개선 및 주물재선택 엣칭액

선택

분취

전해액농도 용존알루미늄 증가

전해액 온도상승

수세부족

봉공액 오염

분석에 의해 조정관리

전해액 냉각 교반

수량 수세횟수 수세시간증가

봉공액 교환

- 36 -

재제조산업의 중요성과 경제적 효과 분석의 관점에서 볼 때 화석연료는 연소과정

에서 아황산가스 질소산화물 먼지 휘발성 유기화합물 먼지 등 대기오염물질과

이산화탄소와 같은 지구온난화 물질이 다량으로 발생한다 따라서 에너지 사용 감

소는 그만큼 대기질 개선에 기여를 하게 된다 에너지 소비 감소는 또한 수력과 원

자력 발전량을 감소케 함으로써 생태계 파괴와 핵폐기물 문제의 완화를 가능케 한

다 이러한 재제조의 환경개선 효과는 이를 사회적 편익으로 간주할 수 있으므로

금액으로도 환산될 수 있다 따라서 이를 고려하면 재재조의 경제적 효과는 단순히

생산요소의 절감효과만 감안하는 경우보다 훨씬 커진다 재제조산업의 경제적 및

환경적 효과는 매우 크다 더욱이 최근 들어 석유 및 기타 원자재의 공급 불안이

심화되고 있어 원자재 소비 절감의 필요성이 갈수록 증대되고 있다 뿐만 아니라

대기환경의 악화 방지에 대한 사회적요구의 증대와 매립지의 포화 등으로 인해 폐

기물 처리의 어려움이 가중되고 있어 재제조의 사회적 중요성은 대단히 커지고 있

재제조는 선진국에서도 크게 각광을 받고 있다 재제조산업은 현재 전세계적으로

사업장 수가 만개 고용규모 만명 시장규모 억 달러에 이르고 있는 것으로8 50 530

추정되고 있으며 특히 재제조가 가장 활발한 미국을 중심으로 빠른 속도로 확대되

고 있다 우리나라에서는 현재 자동차 부품과 토너 카트리지를 중심으로 재제조가

부분적으로 이루어지고 있어 그 규모는 그렇게 크지 않은 상태이다 이는 역으로

재제조산업의 활성화가 커다란 경제적 이익을 가져올 수 있음을 의미한다 따라서

재제조 산업을 정책적으로 육성할 필요성은 매우 크다

하지만 국내 토너카트리지 재제조 산업의 경우 년 일본 캐논사가 년부터 2006 2001

국내 업체를 상대로 레이져 프린터의 핵심부품인 감광드럼 드럼 의 삼각기어(OPC )

제조방식과 관련된 특허침해 소송을 제기해 지방 고법원 판결에서 승소한 상태이-

현재 국내에서 보급되고 있는 레이저 토너 카트리지와 잉크젯 잉크 카트리지는

이상 외국에서 직수입된 제품이다 지금 미국이나 유럽과 같은 선진국에서는90

전체 시장의 약 이상을 재활용 제품이 점유하고 있을 만큼 저렴한 재활용 카30

트리지의 사용은 당연한 것이다 우리나라 곳곳에 버려지고 있는 공재물질 카트리

지는 연간 만개 연간 톤 트럭 수천대분에 달하고 이렇게 폐기물로 버려300-400 8

진 각종 플라스틱 카트리지는 수백년이 지나도 썩지 않아 얼마든지 재활용이 가능

한 귀중한 자원을 낭비하며 환경오염을 가중시키고 있다 또한 국내 폐기물 관리법

에 프리터 카트리지는 지정폐기물에서 제외되어 있어 무단 폐기 방치될 가능성도

매우 크다

- 37 -

세계 다국적 기업이라는 미국의 몇몇 기업들 사이에도 재제조 붐이 일고 있다 기

존 리사이클링 방식이 폐기물 화학처리의 비용과 공해유발 억제에 따르는 막대한

재생비용이 드는 단점이 있다면 이를 원칙적으로 극복할 수 있는 대안으로 재제조

는 새로운 환경사업으로 입지를 넓혀가고 있다 현재 외국의 다국적 기업군들인 코

닥 제록스 듀폰 등은 최근 재활용 사업의 개념을 리사이클링에서 재제조로 GM

전환하고 이를 전제로 제품생산 매뉴얼을 전면 재개편하였다 대부분의 주요 부품

들을 쉽게 분해 조립하여 반영구적으로 재활용할 수 있게 획기적인 소프트웨어 시-

스템을 개발하여 활용하고 있는 것이다

프린터 토너 카트리지의 재활용은 다 마신 음료병을 수거하여 다시 음료수를 넣고

판매하는 것과 다를 게 없다 이제 우리도 재생품은 안쓴다 는 생각을 바꿔 프린 ldquo rdquo ldquo

터 값보다 카트리지 비용이 더 든다 는 문제를 재생카트리지 이용으로 경비도 줄이rdquo

고 환경을 생각하는 재활용에 관심을 가져야 할 때이다 정보통신의 혁명과 디지털

시대에 맞는 새로운 패러다임이 요구되는 지금 재제조 시스템을 구축하는 것은 녹

색경영 을 실천하는 환경중시 기업경영의 좋은 사례가 될 것이(Green Management)

다 또한 제품의 전과정에 걸친 환경영향을 파악하고 감소하기 위한 전과정평가

를 레이저 프린터 제품에 도입하여 적용함으로써(Life Cycle Assesment LCA)

보다 친환경적인 프린터가 개발될 것이다 또한 연간 억달러에 달하는 수입정품 4

토너 드럼을 재활용 토너 드럼으로 대체한다면 연간 억 천달러 수입 의존율을 3 2 (

로 낮출 경우 의 외화절약 효과가 기대된다20 )

- 38 -

제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과3333

제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행1111

드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정1 OPC1 OPC1 OPC1 OPC

레이져 프린터는 복사기의 건식 방식 원리를 이용하여 인쇄하는 프린터이다 내부

구성은 컨트롤러부 엔진부 인쇄부로 나뉘어져 있으며 컨트롤부에서는 컴퓨터로부

터 전송된 데이터를 인쇄할 페이지에 영상을 만들어 프린터 엔진부분으로 전달한

다 전달되 영상은 엔진 부분의 레이져 다이오드 회전 다면경 렌즈 프리즘장치

레이져 빔 센서 등의 장치를 거쳐 인쇄부분의 감광 드럼에 투사가 된다 다시 투사

된 영상은 감광 드럼에서 형성된 엔진 옆에 있는 용지에 옮겨서 영상을 인쇄한다

그 후에 인쇄된 용지는 고열 압착롤러에 압착되어 최종적으로 용지에 인쇄된다 레

이져 프린터는 저소음과 고품위 인쇄 다양한 서체와 고속인쇄 등의 장점을 가지고

있으며 제한된 용지사용과 유지 비용이 비싸다는 단점을 가지고 있다 그림 는 레 5

이져 프린터 카트리지의 분해도 및 주요 부품의 위치를 나타낸 것이다

그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도5555

- 39 -

레이져 프린터의 원리는 크게 단계로 크리닝 대전 노광 현상 전사 정착으로6

나눌 수 있으며 다음은 각 단계에 대한 설명이다

1 2 3

4 5 6

크리닝 이 단계는 이미지 진행의 처음 단계로 물리적 또는 전기 크리닝 진행을1

통해 새롭게 드럼에 이미지가 맺히도록 준비하는 단계OPC

대전 드럼 크리닝이 끝나면 로부터 읽혀진 정보를 레2 laser scanning unit (LSU)

이져빔을 쏘아 이미지를 드럼에 맺히도록 조건을 마련해 주거나 대전을 걸어 줌

노광 드럼 표면에 레이져빔이 전달되는 부분은 잠상이 맺히게 되며 드럼은 전3

류가 통할 수 있는 알루미늄 원통과 감광물질이 표면에 코팅되어 있으므로 빛을 받

은 부분에 이미지가 맺히게 됨 또한 드럼에 나타난 이미지 부분은 이 다음 단계에

서 토너를 끌어 당기게 됨

현상 잠상 이미지가 드럼 표면에 나타나며 현상 롤러는 토너분자를 드럼 표면4

에 전달하는 역할을 하며 닥터 블레이드는 토너량을 조절해 줌

- 40 -

전사 드럼 이미지에 토너 부분이 용지 쪽으로 전사 됨5

정착 토너가 묻은 용지가 히팅롤러와 압력롤러를 거쳐서 종이에 영구적으로 고6

착되게 함

가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도 OPC OPC OPC OPC

토너카트리지의 핵심 부품중 하나인 드럼은 표면의 마모가 증가함에 따라 드OPC

럼의 의 두께가 감소하며 피로도가 증가하는 것으로charge transport layer (CTL)

보고되고 있다 따라서 폐토너카트리지의 재제조시 이러한 관점에서의 부품에 대한

고찰이 매우 중요하게 된다

일반적으로 드럼은 의 표면전위를 갖도록 대전되며 이때 토너 입자-600 ~ -700 V

들을 밀어낸다 이는 인쇄 시 영역으로 나타나는데 이 부분을 백색전위 white

라고 불린다 그러나 대전능력이 저하되면 인쇄물의 백색부분(white potential V0)

에 불규칙적으로 토너가 유입되어 인쇄물에 그대로 전달되게 되면 이를

라고 한다 현상이 진행되면 초기 증가율 대비 증가background Background 10

될 때마다 토너 소비량도 증가되며 토너카트리지 수명을 단축시키는 원인이10

될 수 있다

자외선이 완벽하게 차단된 항온 항습 습도 이하 의 에서 특수광을 ( 36 ) Clean-room

설치하고 정전기가 방지된 상태에서 카트리지를 완전 분해한 후 마모되거나 손상

된 중요 부품들을 교체하여 특수 에 의한 재생산만이 새것을 능가하는Kow-How

품질을 가능케하는데 일부업체에서 재생한 토너카트리지는 원가만 낮춰 만들어지므

로 품질상의 문제점이 발생되어 프린터 수명을 짧게 할 수도 있다 토너는 기존에

들어있는 잔여물을 전면적으로 집진기로 세척 흡입 하여 완전 제거한 후 폐토너 카( )

트리지 및 중요부품을 교체한다

회 사용 가능하므로 상태에 따라 재활용 또는 교체한다 생산공정OPC Drum 2-3

에서 핵심인 토너가 흩어지지 않도록 마감을 하는 집진 수집된 폐토너를 전Unit

량 회수해 밀폐용기에 보관 폐기물 위탁처리업체에 처리케하는 세심한 배려도 환

경오염 방지를 위한 중요한 부분 중의 하나이다 재활용 현상기의 품질유지를 위한

승부관건은 소비자가 사용 후 폐기되는 폐현상기 폐카트리지 및 드럼 포함 수거( )

의 구축과 다양한 프린터 기종에 맞는 토너성분 분석에 달려 있다 프린터System

기종에 맞지 않는 토너카트리지나 마모성 부품이 적시에 교체되지 않을 경우에는

프린터 제품을 고장이 발생할 수 있다

- 41 -

그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정6 OPC 6 OPC 6 OPC 6 OPC

폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석2222

가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석

적외선 분광분석은 년 영국의 에 의해 개발된1800 F W Hershel dispersive IR

에 의해서 시작되었으며 최근에는spectromer FT-IR (fouirer transform infrared)

의 개발로 인해 활발한 연구가 진행되고 있다 적외선 분광분석의 원spectrometer

리는 적외선이 시료를 통과할 때 에너지가 분자간 원자내의 진동에너지와 일치하여

시료의 분자구조에 따른 특성 흡수 영역을 형성함으로서 이를 통해 정보는 얻게 된

다 적외선 분광분석은 시료의 정성 및 정량분석 물질의 구조확인 화학반응

연구 표면화학분석 등에 이용되고 있고 특히 플라스틱 물질의 정량 정성kinetics

분석 및 배향성 연구에 아주 유용하게 사용되고 있다

- 42 -

그림 은 기어부분 의 고분자를 정성분석한 의 분석결과로7 (sample2) FT-IR

2978cm-1 2920cm-1

1468cm-1 1382cm-1

1236cm-1 1087cm-1

892cm-1등의

특성 피크로 추정컨대 사용된 고분자 물질이 로 판단된다 그림poly(oxymethylene)

도 마찬가지로 의 고분자를 정성분석한 결과로2 sample3 2965cm-1

2918cm-12849cm-1

1768cm-1 1503cm-1

1219cm-1 1187cm-1

1159cm-1

1013cm-1 828cm-1

등의 특성피크가 관찰되었으며 결과적으로 polycabonate (PC)

의 특성피크로로 판단된다

나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석

열분석 이란 물질의 물리적 변수 를 온도의(thermal analysis) (physical parameter)

함수로 나타내는 분석 방법이다 즉 물질의 온도를 일정하게 변화시킴에 따라 나타

나는 열적특성 변화를 분석하는 것이다 이때 어떤 물리 변수의 변화를 볼것인가에

따라 여러 가지 방법이 존재한다 플라스틱의 열분석에는 대표적으로

와 가 이DSC(Differential scanning calorimetry) TGA(Thermo gravimetric analysis)

용된다 는 플라스틱 시료의 온도 열량변화 데이터로부터 시료의 물리적 화학 DSC

적 성질을 확인할 수 있다 또한 피크의 위치 모양 개수 등으로부터 정량적인 정

보들을 얻을 수 있으며 피크의 면적으로부터 열량변화의 정량적인 정보를 얻을 수

있다 으로부터 플라스틱 시료의 유리전이온도 결정화온도 녹는 DSC thermogram

온도 냉결정화온도 등의 정보를 확인할 수 있다 는 일정한 속도로 온도를 변 TGA

화시켰을 때 일정 시간동안에 일어난 시료 무게의 변화를 측정한다 에 의한 TGA

질량 온도 곡선은 플라스틱 시료의 열안정성 및 물질의 구성비 등을 확인할 수 있-

그림 는 의 분석결과 이다 약9 sample 2 TGA (Thermo gravimetric analysis) 30

0 부분에서 열분해가 일어나기 시작하며 344에서 중량감소 온도를 보인10

다 약 430이상이 되면 모든 고분자물질이 열분해 되는 것을 확인 할 수 있다

그림 은 의 데이터로 용융온도10 sample 2 DSC(Differential scanning calorimetry)

는 16664임을 확인하였다 는 결정성 고분자로 그래프에서 확인 sample 2 TGA

하듯이 약 300 이상의 온도에서도 분해가 되지 않는 열안정성을 보이나 약 에130

서 고분자가 녹기 시작하고 약 에서 완전하게 용융되는 것을 확인 할 수 있다170

는 약 이하에서 안정한 고분자 물성을 가지는 것을 확인하였다sample 2 130

- 43 -

그림 은 의 데이터로 초기 부터 중량감소가 일어나기 시작하며11 sample 3 TGA 430

중량감소온도는 를 보인다 정도에서 약 를 잔존율을 보인다 그10 485 540 20

림 는 의 데이터로서 는 비결정성 고분자로 에서 유리12 sample 3 DSC sample 3 119

전이 온도를 보이는 것을 확인하였다 데이터에서 확인하듯이 는 TGA sample2 400

이상의 온도에서도 분해가 되지 않는 열안정성을 보이나 데이터에 의해 이DSC 120

상의 온도에서는 고분자의 물리적 강도가 약화됨을 확인할 수 있다

- 44 -

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)

- 45 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)

- 46 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)

- 47 -

최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정3333

가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정

본 실험은 최적의 세정용매 조건을 찾기 위하여 기존의 상용용매 제품과A Benzene

용매를 이용하여 최적의 성능을 갖는 배합비를 확인하고자 하였다Toluene Xylene

표 은 상용용매 와 각 용매들의 세정속도를 나타내었다 상용용매 는 분 초의6 A A 3 30

세정속도를 보이는 것을 확인 할 수 있었다 그러나 상용용매 와 A Benzene Toluene

의 용매를 적절히 배합하면 약 분에서 분 초의 시간을 단축하는 효과를 나Xylene 1 1 20

타내었다

표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도6666

번호번호번호번호 함 량함 량함 량함 량 시 간시 간시 간시 간

1 상용용매 A 분 초3 30

2 Methylene Chloride 분이상8

3 m-Cresol 분이상8

4 Xylene 분이상8

5 Toluene 분이상8

6 Benzene 분이상8

7 상용용매 A Xylene (7030) 분 초2 30

8 상용용매 A Toluene (6040) 분 초2 40

9 상용용매 A Benzene (6040) 분 초3 20

10 상용용매 A m-Cresol (7030) 분 초3 20

11상용용매 A Xylene Toluene

(60436)분 초2 30

12상용용매 A Xylene Benzene

(60436)분 초2 40

13상용용매 A Toluene Benzene

(601624)분 초2 10

- 48 -

상용용매 는 약 초의 세정속도를 보이나 상용용매 과 자일렌의 일 때 약- A 210 A 8020

초의 세정속도를 보임150

상용용매상용용매상용용매상용용매 A XyleneA XyleneA XyleneA Xylene

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene

- 49 -

상용용매 과 의 비가 일 때 약 초의 세정속도를 보임- A Toluene 6040 140

상용용매상용용매상용용매상용용매 A TolueneA TolueneA TolueneA Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AToulene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene

- 50 -

상용용매 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- ABenzene 6040 195

상용용매상용용매상용용매상용용매 A BenzeneA BenzeneA BenzeneA Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ABenzene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene

- 51 -

상용용매 와 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- A m-Cresol 7030 200

의 함량이 증가할수록 점도의 증가로 인해 세정속도가 증가함- m-Cresol

상용용매상용용매상용용매상용용매 A m-CresolA m-CresolA m-CresolA m-Cresol

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도Am-Cresol OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC

- 52 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Toluene

함량별 세정속도는 초로 거의 일정하게 나타남- 160~170

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneToluene OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC

- 53 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장 빠- AXyleneBenzene 60436 60832 601228

른 초로 세정속도를 보임160~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC

- 54 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Toluene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장- ATolueneBenzene 601228 601624 602020

빠른 초로 세정속도를 보임130~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ATolueneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC

- 55 -

이상의 기초실험 결과로부터 폐 드럼 유기코팅층의 박리에 대한 기초자료를 확OPC

보하였다 기존의 박리액은 제푸믜 균일성 즉 품질 측면에서는 우수한 성능을 보이

고 있으나 사용시간 측면에서는 다소 미흡한 점이 있었다 따라서 본 기초실험결과

를 바탕으로 폐 드럼 유기코팅층의 박리 처리공정을 기존의 단계에서 단계OPC 5 3

로 공정을 개선함으로써 매우 향상된 생산성을 도모할 수 있었다 그림 은 기존 20

의 공정의 개념도와 개선된 공정의 개념도 및 제조된 박리조 차 를 나타낸 것(1~3 )

이다

그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진20 20 20 20

아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화4444

가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리

도금이나 아노다이징에서의 전처리는 양호한 제품이 생산 될 수 있느냐 하는 것이

관건이라고 볼 수 있다 그러므로 무엇보다도 주요한 부분이라 할 수 있다 전처리

는 기계적인 전처리와 화학적인 전처리가 있으며 다음은 화학적 처리법에 관한 주

요 내용이다

- 56 -

산세정산세정산세정산세정1)1)1)1)

가공품이나 버핑 연마를 한 제품은 기름기가 많이 남아 있기 때문에 그대로 에칭조

에 투입하면 기름기에 의한 얼룩이 생기거나 그 부분에 착색이 되지 않는 경우가

종종 있는데 이것을 제거할 목적으로 된 제품을 피막조에 전기를 통전하고Racking

부스바에 제품을 걸어주면 기름기와 이 물질이 제거되어 에칭에서 좋은 결과를 얻

을 수 있다

에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리2) ( )2) ( )2) ( )2) ( )

에칭은 알카리에칭과 산성에칭 두 가지로 대별되는데 여기서는 알카리 에칭만을 다

룬다 알카리 에칭은 일반적으로 를 사용하는데 는 알루미늄을 잘 용 NaOH NaOH

해하고 그때 발생하는 수소가스에 의한 물리적으로 흡착하고 있는 유지유를 제거하

며 표면을 아름다운 색으로 가꾼다

알카리 에칭조의 온도는 65~70 정도가 적당하며 에칭시간은 가공상태와 표면조

도 샌딩유무 등 횟수 변화에 따라 시간을 적절히 조절해야 한다 에칭시간은 약품의

농도 및 온도에 따라 탄력적으로 운용할 수 있으며 첨가제를 첨가하여 에칭면의 평활

성을 잘 조절 해 주어야 한다

중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거3) ( )3) ( )3) ( )3) ( )

에칭 후 수세를 하면 알루미늄 표면에 여러 가지 색의 재질별로 틀림 찌꺼기가 낀다( )

이것을 스머트 라고 한다 스머트는 피막이 진행되기 전에 제거되어야 하는데 이 공정

을 중화처리라 한다

에칭을 알카리 에서 했으므로 중화처리는 산성에서 해야 하는데 이때 사용하는(NaOH)

약품은 68 HNO3 질산( ) H2 물 의 비울을 로 하여 실온에서 침지해서 흔들어O ( ) 11

주면 깨끗이 제거할 수 있는데 재료에 따라 약간 차이는 있지만 계열인 경우 스커트50

를 완전히 제거하지 않으면 피막 후에도 스머트가 그대로 남아있어 스폰지나 보루로

제거해주어야 하는 번거로움이 있기 때문에 철저히 제거해야 하며 공정인Chromate

경우에 완전히 제거가 되지 않으면 좋은 제품을 얻을 수 없다

화학연마화학연마화학연마화학연마4)4)4)4)

- 57 -

화학연마란 외부의 전류를 사용하지 않고 광택연마를 행하는 방법으로 제품에 광택을

요하거나 표면에 이물질을 제거하기 위하여 행하는 공정이다 고광택을 요하는 외장재

쪽에 많이 이용되며 장비부품에서도 전체적인 흐름에 따라 변화하는 추세에 있기 때문

에 두꺼운 제품이나 얇은 제품 큰 제품과 작은 제품에 있어 연마시 항상 주의를 요하

며 적정한 온도를 유지하고 농도관리를 재질에 따라 잘 해 주어야만이 고품질을 보장

할 수 있다

액을 조정하는 방법에는 인산 황산 질산법 인산 질산법 인산 황산법 등이(1) - - (2) - (3) -

있으나 인산에 질산을 넣으며 후해가스가 많이 발생하므로 번 방법이 적당하다고 (3)

생각되며 현장에서도 인산 황산법을 선호하고 있다 액의 처리 조건 중 온도는 -

고루 사용할 수 있고 처리조 재질은 을 사용하여 보강을 충분히100~140 SUS 310L

하여 주어야 한다

전해연마전해연마전해연마전해연마5)5)5)5)

전해연마란 화학연마에서 알루미늄 표면에 광택을 내는데는 한계가 있으므로 그 이

상의 고광택을 원할 경우 행하는 공정이다 전해연마 시 제품의 표면은 어느 부분이라

도 정밀하고 세밀하게 조건이 같고 액의 온도도 균일해야 한다 또한 제품 표면에 발

생하는 기포를 제거하기 위해 강력한 에어 교반이 필요하므로 제품을 간간하게 고정해

야 한다 전해연마의 방법에는 황산인산법 광염소산초산법 진동전해연마법 등이 있

소결소결소결소결6)6)6)6)

전처리를 행함에 있어 작업자가 에칭시간과 화학연마시간을 어떻게 설정하느냐 함에

따라서 제품의 품질을 판가름 하게 된다

일반적으로 아노다이징에 사용하는 모든 설비는 최대용량의 선에서 사용하는 것 70

이 가장 바람직하다 작업을 진행함에 있어 복장은 항상 작업하기에 적합한가를 판단

하고 거추장스럽지 않은지 현재 공정에 맞는 보호구를 사용하고 있는지 본인 스스로

가 준비하고 확인해야 한다

나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화

- 58 -

황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성1)1)1)1)

경제성-

전해질로써 값싸고 공업적으로 안정하게 제조되는 황산(H2SO4유산 을 사용하는 것 전)

해조작이 다른 방법에 비해 간담함 전해 전압이 낮고 소비전력이 적게 드는 것 전해액

에 독성의 물질이 포함되어 있지 않고 의 걱정도 없기 때문에 폐액처리가 BOD COD

용이한 것등으로 가장 싸고 경제적인 양극산화 처리법으로 넓게 이용되고 있다

투명성-

얻어지는 피막은 다른 전해액에서 생성되는 피막에 비해 투명성이 높고 많은 실용합금

에 대해 무색의 피막을 형성한다 전해연마 화학연마 등의 광휘처리 후의 양극산화 피

막처리로 적당하다 또 무색의 피막은 염색 착생에도 좋다 피막의 투명도는 순도가

높은 알루미늄 일수록 양호하다 합금 원소의 는 피막의 투명도에 거의 영향이 없지 Mg

만 규소 철 망간 등은 투명도를 저하 시킨다(Si) (Fe) (Mn)

염색성-

얻어지는 피막은 활성도가 높고 염료의 흡착성이 좋기 때문에 유기 무기 염료에 의한

염색 인쇄가 용이하다

내식성 내마모성 및 경도-

내식성 내마모성이 양호하고 경도가 높은 피막을 얻을 수 있다 건축자재 공업제품 가

정용품 네임 프레이트 기계부품 장식품 등의 분야에서 요구되는 성능을 만족시켜 널-

리 이용되고 있다

피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계2)2)2)2)

표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건7777

- 59 -

표 에 표시된 수치는 어디까지나 공업적으로 유용한 피막을 얻는 범위이며 이 조건7

내에서 용도에 맞는 성능을 얻을 수 있는 처리 조건을 설정할 필요가 있다 황산 피막

은 용해성이 강한 상을 전해액으로 하기 때문에 처리 조거의 성능에의 영향은 대단히

크다 또한 각종 처리 조건이 피막과 욕 조건에 미치는 영향은 표 와 같다 2

표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향8888

경질피막법경질피막법경질피막법경질피막법2)2)2)2)

경질 양극산화 피막-

알루미늄 및 그 합금을 양극산화해서 화성한 피막은 종래 그 내식성을 이용하기도 하

고 착색 등에 의해 장식 목적에 이용하는 것이 주된 용도였다 그러나 최근에는 종래

의 양극산화 피막을 개량해 두껍고도 단단한 것을 얻을 수 있게 되었고 이미 경질 양

극산화 피막으로써 넓게 이용되며 그 우수한 특성을 발휘하고 있다

이 가볍고도 가공성이 좋은 금속과 표면에 화성되는 극히 단단한 피막과를 합쳐서 이

용하면 금후 더욱 용도를 확대할 수 있을 것으로 기대된다 규격으로는 30 이상의 피

막에 대해서도 품질이 규정되어 있지만 경질양극산화피막이라고 불려지는 것은 특별

한 규격이 있는 것은 아니고 일반적으로 표 에 표시하듯이 경도나 내마모성이 큰3 20

이상의 두꺼운 피막을 경질 양극산화 피막이라고 부르고 있다

- 60 -

표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류9999

피막 화성법피막 화성법피막 화성법피막 화성법3)3)3)3)

경질 양극산화 피막 화성법의 초기 연구는 종래 일반의 피막 화성에 사용되어온 황산

용 및 수산욕으로 실용화되어 왔다 그 후 양극산화 처리 기술의 진보와 함께 여러가

지 욕조성 및 화성 조건이 연구되어 황산용법 황산 수산혼합욕법 수산욕법 외에 각

종의 무기산 유기산 방향족설폰산 알코올 등을 혼합 또는 첨가해서 몇 가지에 방법

이 개발되었다

이들의 방법의 공통점은 종래의 아노다이징 화성 조건과 다른 필수 조건으로서 고전

류 밀도 저온 교반의 조건을 충분히 만족시키는 것이다 전류밀도를 보통 화선의 3

부로 하고 피막의 생성을 단시간에 행하여 전해액에 담겨있는 시간을 가능한 한2~5

짧게 하는 것이다 또 전해액에 의한 피막의 용해를 억제하기 위해서는 액온을 낮게 하

고 전해에 의해서 발생하는 열을 교반에 의하여 확산해 나가는 것이 중요하다 따라서

황산액과 같은 부식이 심한 전해액을 사용하는 경우에는 욕온도를 이하로 냉각해10

용해를 억제하는 것이 보통이다

황산욕에 수산을 비롯한 우기산등을 첨가하는 것도 있으며 비교적 고온에서 피막화성

이 가증하다 그러나 이들 수종의 첨가제를 가한 욕은 조성이 복잡하고 관리가 어려운

문제점이 있다 더욱 경질 아노다이징 피막을 화성하는 경우에 일반적으로 사용하고

있는 직류 대신에 트수전류파형을 적용하는 것도 피막 품질의 향상에 효과가 있다 예

를 들면 전류회복 현상을 이용한 것 주기적으로 극성을 변환시켜 부전류를 흘리면서

피막을 화성하는 전류 반전법 등이 있다

- 61 -

그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진21 ( ) 21 ( ) 21 ( ) 21 ( )

재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험5555

그림 는 드럼수명 측정 시험결과에 사용된 장비 사진이며 그림 는 조도측정에 사21 22

용된 장비의 사진이다

그림 는 조도실험결과를 나타낸 것이다 단면곡선에서 기준길이를 취하여 다24 ~ 27

섯 번째 높은 산과 다섯 번 째 깊은 골을 지나는 두 직선사이의 간격을 나타내는 점10

평균 거칠기 는Rz 10~18 값을 확인하였다 단면곡선에서 중심을 긋고 그 골에

해당하는 부분을 중심에 대해서 대칭 변환 후 구해지는 평균높이를 나타내는 중심

선 평균거치기 는 의 고른값을 확인하였다Ra 012~022

그림 은 재제조된 드럼카트리지의 성능시험 결과 값을 나타낸 것이다 그림 에30 30

서 보는 바와 같이 최종 사용가능한 용지의 장수는 약 장으로 나타났다 이12000

는 정품 토너 용량이 약 천장인것을 감안할 때 재제조시에도 사용가능한 것을 확3

인하였다

- 62 -

그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진22 22 22 22

그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진23 23 23 23

- 63 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과24 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과25 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 2

- 64 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과26 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과27 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 2

- 65 -

그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과28282828

- 66 -

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222

가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정

- 67 -

제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도4444

기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표 가중치가중치가중치가중치평가기준평가기준평가기준평가기준 평가방법평가방법평가방법평가방법

평가기관 등평가기관 등평가기관 등평가기관 등지원전지원전지원전지원전 지원후지원후지원후지원후

도금두께 20 불균일 4-6 실제품성능평가

표면조도 15 불균일15-17

실제품성능평가

감광코팅층 용해속도 30 12

mincycle

8

mincycl

e

자체평가

세정공정 최적화 모듈설계 및 구축 15 - - 현장실사

드럼 사용 수명OPC 20 -12000

pages성능평가

- 68 -

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

드럼의 감광코팅층 제거용 최적 용매 및 혼합용매의 기술지원은 생산량과 직OPC

접적으로 연관되어 있어 향후 주 삼텍의 매출신장으로 이어질 것으로 판단된다 ( )

이는 현재 비철금속의 원자재 상승으로 인해 토너 카트리지 재제조 업계의 원가인

상이 유발되고 있어 재제조된 고광택 드럼의 안정적인 공급은 재제조 업계의OPC

안정화를 이룩할 수 있음 또한 현재 전부 수입에 의존하는 알루미늄 드럼의 OPC

간접적인 수입대체효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다

- 69 -

Page 34: 아노다이징기술을이용한고광택감광드럼 재제조공정의양산화기술지원 · 과제보유번호 연구기관 2007.07.01~2008.06.30 연구사업명 부품소재전문기업기술지원사업

- 34 -

양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책양극산화 피막의 결함과 대책

결함항목결함항목결함항목결함항목 원 인원 인원 인원 인 대 책대 책대 책대 책

버닝

버프버닝

전해액 온도 불균일

국부적 고전류밀도

수산화 알루미늄 버닝

연마조건의 적정화

액순환 교반량증가

전해파형의 평활화 전류밀도 낮춤

수세 알루미늄처리량의 조정

숏트

제품과 리드선의 접점의 어긋

제품과 음극과의 접촉

압출후의 국부적 냉각부족

디스멋트부족

거는 방법 개선

극간거리조정 내부음극유치법 개선

균질 한 냉각( )均質

질산농도증가 중크롬산카리첨가

욕중에서 흔든다

전해부식

접점불량

사용수로부터의 염소이온흡입

용접용후락스부착

인체의 땀이나 지문부착

중금속이온 흡입

유리산부족

중첩교류분 부족 수산법에 많(

음)

접점개량

순수사용

전해전의 충분한 세정

손장갑사용

중금속용출방지

산의보충

교류분 증가시킴

색얼룩

극비 의 부적당( )極秘

극간거리의 부적당

복잡한 형상

전류분포 불균일

교반부족 불균일

전해액 온도 상승

이물 부착( )異物

전해액 잔존

합금성분( )合金成分

염색조건

접점부족

음극면적조정

음극을 이동해 본다

음극배치의 고려

랙크접점수 증가

접점위치고려

전해액 순환량증가 냉각

수세를 충분히 한다

수세를 충분히 한다

재질확인

염색욕의 농도 관리p H

적정한 접점을 취한다

무지개

접점부족

전기접점불량

전해중단

표면적과 리드선의 적정화

리드접점부의 이탈방지

교반을 약하게 한다

- 35 -

결함항목결함항목결함항목결함항목 원 인원 인원 인원 인 대 책대 책대 책대 책

표면얼룩탈지불충분

재질 열처리의 불균일

탈지를 충분히 행한다

재질 열처리를 정확하게

표면거침소재의 조성부적합

엣칭조건의 부적합조건관리를 엄중하게 행한다

수산화나트륨 엣칭액의 노화 액관리 철저

버 닝 엣칭후 수세까지의 시간이 길다 엣칭후 신속수세

그림자모양 리드선에 의한 투영흔적 리드선위치에 주의할것

봉공얼룩물건의 겹침

온도의 불균일

물건이 겹치지 않도록 한다

온도분포를 균일하게 한다

액흐름

전해액을 유출

수세부족

맞춤시 불량

충분한 수세

스팟트개량

가스포겟틀 랙크각도의 부적합

공기교반 내부음극에서의 수소발생

적당한 틀과 랙크의 거는 각도선정

가스가 유출하도록 랙크를 만드로 건

크 랙 저온전해 봉공온도 가열 기계적 충격 이상의 가열을 피한다110

제품취급주의

성능결함 및

막두께부족

전해시간 짧고 전류밀도가 낮다

내부음극부족 및 음극면적부족

틀과 걸이 면적이 크다

리드의 접촉불량 탈막부족

리드의 전기용량부족

전기접점부족

전해액 온도가 높고 국부고열발생

합금조성의 부적합

적정시간과 전류밀도 선정

형상에 맞게 사용 및 이상전압이 안걸

리게 할 것

전류용량에 맞는 전해면적선정

리드부착개량 및 완전탈막

단면적이 큰 리드사용

접점증가

냉각 및 교반 순환을 충분하게

적절한 합금선택

내마모성 전해액 온도가 높고 전류밀도가 낮다 냉각 및 적정한 전류밀도 선택

내식성부족

전해시간이 너무 길고 전해액 농도가 높

합금조성의 부적합

전류밀도 높이고 전해시간단축 농도

적정유지

적절한 합금선택

불꽃유리산부족 전해액노화

전해액이 높고 전류밀도 불균일

산보급 및 전해액 일부교체

냉각 및 전류밀도 조정

박 리 정전이나중단 전해재생 및 가급적 전해중 중단을 피할

표면모양 알루미늄 주물 재료결함 엣칭조건 알루미늄 개선 및 주물재선택 엣칭액

선택

분취

전해액농도 용존알루미늄 증가

전해액 온도상승

수세부족

봉공액 오염

분석에 의해 조정관리

전해액 냉각 교반

수량 수세횟수 수세시간증가

봉공액 교환

- 36 -

재제조산업의 중요성과 경제적 효과 분석의 관점에서 볼 때 화석연료는 연소과정

에서 아황산가스 질소산화물 먼지 휘발성 유기화합물 먼지 등 대기오염물질과

이산화탄소와 같은 지구온난화 물질이 다량으로 발생한다 따라서 에너지 사용 감

소는 그만큼 대기질 개선에 기여를 하게 된다 에너지 소비 감소는 또한 수력과 원

자력 발전량을 감소케 함으로써 생태계 파괴와 핵폐기물 문제의 완화를 가능케 한

다 이러한 재제조의 환경개선 효과는 이를 사회적 편익으로 간주할 수 있으므로

금액으로도 환산될 수 있다 따라서 이를 고려하면 재재조의 경제적 효과는 단순히

생산요소의 절감효과만 감안하는 경우보다 훨씬 커진다 재제조산업의 경제적 및

환경적 효과는 매우 크다 더욱이 최근 들어 석유 및 기타 원자재의 공급 불안이

심화되고 있어 원자재 소비 절감의 필요성이 갈수록 증대되고 있다 뿐만 아니라

대기환경의 악화 방지에 대한 사회적요구의 증대와 매립지의 포화 등으로 인해 폐

기물 처리의 어려움이 가중되고 있어 재제조의 사회적 중요성은 대단히 커지고 있

재제조는 선진국에서도 크게 각광을 받고 있다 재제조산업은 현재 전세계적으로

사업장 수가 만개 고용규모 만명 시장규모 억 달러에 이르고 있는 것으로8 50 530

추정되고 있으며 특히 재제조가 가장 활발한 미국을 중심으로 빠른 속도로 확대되

고 있다 우리나라에서는 현재 자동차 부품과 토너 카트리지를 중심으로 재제조가

부분적으로 이루어지고 있어 그 규모는 그렇게 크지 않은 상태이다 이는 역으로

재제조산업의 활성화가 커다란 경제적 이익을 가져올 수 있음을 의미한다 따라서

재제조 산업을 정책적으로 육성할 필요성은 매우 크다

하지만 국내 토너카트리지 재제조 산업의 경우 년 일본 캐논사가 년부터 2006 2001

국내 업체를 상대로 레이져 프린터의 핵심부품인 감광드럼 드럼 의 삼각기어(OPC )

제조방식과 관련된 특허침해 소송을 제기해 지방 고법원 판결에서 승소한 상태이-

현재 국내에서 보급되고 있는 레이저 토너 카트리지와 잉크젯 잉크 카트리지는

이상 외국에서 직수입된 제품이다 지금 미국이나 유럽과 같은 선진국에서는90

전체 시장의 약 이상을 재활용 제품이 점유하고 있을 만큼 저렴한 재활용 카30

트리지의 사용은 당연한 것이다 우리나라 곳곳에 버려지고 있는 공재물질 카트리

지는 연간 만개 연간 톤 트럭 수천대분에 달하고 이렇게 폐기물로 버려300-400 8

진 각종 플라스틱 카트리지는 수백년이 지나도 썩지 않아 얼마든지 재활용이 가능

한 귀중한 자원을 낭비하며 환경오염을 가중시키고 있다 또한 국내 폐기물 관리법

에 프리터 카트리지는 지정폐기물에서 제외되어 있어 무단 폐기 방치될 가능성도

매우 크다

- 37 -

세계 다국적 기업이라는 미국의 몇몇 기업들 사이에도 재제조 붐이 일고 있다 기

존 리사이클링 방식이 폐기물 화학처리의 비용과 공해유발 억제에 따르는 막대한

재생비용이 드는 단점이 있다면 이를 원칙적으로 극복할 수 있는 대안으로 재제조

는 새로운 환경사업으로 입지를 넓혀가고 있다 현재 외국의 다국적 기업군들인 코

닥 제록스 듀폰 등은 최근 재활용 사업의 개념을 리사이클링에서 재제조로 GM

전환하고 이를 전제로 제품생산 매뉴얼을 전면 재개편하였다 대부분의 주요 부품

들을 쉽게 분해 조립하여 반영구적으로 재활용할 수 있게 획기적인 소프트웨어 시-

스템을 개발하여 활용하고 있는 것이다

프린터 토너 카트리지의 재활용은 다 마신 음료병을 수거하여 다시 음료수를 넣고

판매하는 것과 다를 게 없다 이제 우리도 재생품은 안쓴다 는 생각을 바꿔 프린 ldquo rdquo ldquo

터 값보다 카트리지 비용이 더 든다 는 문제를 재생카트리지 이용으로 경비도 줄이rdquo

고 환경을 생각하는 재활용에 관심을 가져야 할 때이다 정보통신의 혁명과 디지털

시대에 맞는 새로운 패러다임이 요구되는 지금 재제조 시스템을 구축하는 것은 녹

색경영 을 실천하는 환경중시 기업경영의 좋은 사례가 될 것이(Green Management)

다 또한 제품의 전과정에 걸친 환경영향을 파악하고 감소하기 위한 전과정평가

를 레이저 프린터 제품에 도입하여 적용함으로써(Life Cycle Assesment LCA)

보다 친환경적인 프린터가 개발될 것이다 또한 연간 억달러에 달하는 수입정품 4

토너 드럼을 재활용 토너 드럼으로 대체한다면 연간 억 천달러 수입 의존율을 3 2 (

로 낮출 경우 의 외화절약 효과가 기대된다20 )

- 38 -

제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과3333

제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행1111

드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정1 OPC1 OPC1 OPC1 OPC

레이져 프린터는 복사기의 건식 방식 원리를 이용하여 인쇄하는 프린터이다 내부

구성은 컨트롤러부 엔진부 인쇄부로 나뉘어져 있으며 컨트롤부에서는 컴퓨터로부

터 전송된 데이터를 인쇄할 페이지에 영상을 만들어 프린터 엔진부분으로 전달한

다 전달되 영상은 엔진 부분의 레이져 다이오드 회전 다면경 렌즈 프리즘장치

레이져 빔 센서 등의 장치를 거쳐 인쇄부분의 감광 드럼에 투사가 된다 다시 투사

된 영상은 감광 드럼에서 형성된 엔진 옆에 있는 용지에 옮겨서 영상을 인쇄한다

그 후에 인쇄된 용지는 고열 압착롤러에 압착되어 최종적으로 용지에 인쇄된다 레

이져 프린터는 저소음과 고품위 인쇄 다양한 서체와 고속인쇄 등의 장점을 가지고

있으며 제한된 용지사용과 유지 비용이 비싸다는 단점을 가지고 있다 그림 는 레 5

이져 프린터 카트리지의 분해도 및 주요 부품의 위치를 나타낸 것이다

그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도5555

- 39 -

레이져 프린터의 원리는 크게 단계로 크리닝 대전 노광 현상 전사 정착으로6

나눌 수 있으며 다음은 각 단계에 대한 설명이다

1 2 3

4 5 6

크리닝 이 단계는 이미지 진행의 처음 단계로 물리적 또는 전기 크리닝 진행을1

통해 새롭게 드럼에 이미지가 맺히도록 준비하는 단계OPC

대전 드럼 크리닝이 끝나면 로부터 읽혀진 정보를 레2 laser scanning unit (LSU)

이져빔을 쏘아 이미지를 드럼에 맺히도록 조건을 마련해 주거나 대전을 걸어 줌

노광 드럼 표면에 레이져빔이 전달되는 부분은 잠상이 맺히게 되며 드럼은 전3

류가 통할 수 있는 알루미늄 원통과 감광물질이 표면에 코팅되어 있으므로 빛을 받

은 부분에 이미지가 맺히게 됨 또한 드럼에 나타난 이미지 부분은 이 다음 단계에

서 토너를 끌어 당기게 됨

현상 잠상 이미지가 드럼 표면에 나타나며 현상 롤러는 토너분자를 드럼 표면4

에 전달하는 역할을 하며 닥터 블레이드는 토너량을 조절해 줌

- 40 -

전사 드럼 이미지에 토너 부분이 용지 쪽으로 전사 됨5

정착 토너가 묻은 용지가 히팅롤러와 압력롤러를 거쳐서 종이에 영구적으로 고6

착되게 함

가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도 OPC OPC OPC OPC

토너카트리지의 핵심 부품중 하나인 드럼은 표면의 마모가 증가함에 따라 드OPC

럼의 의 두께가 감소하며 피로도가 증가하는 것으로charge transport layer (CTL)

보고되고 있다 따라서 폐토너카트리지의 재제조시 이러한 관점에서의 부품에 대한

고찰이 매우 중요하게 된다

일반적으로 드럼은 의 표면전위를 갖도록 대전되며 이때 토너 입자-600 ~ -700 V

들을 밀어낸다 이는 인쇄 시 영역으로 나타나는데 이 부분을 백색전위 white

라고 불린다 그러나 대전능력이 저하되면 인쇄물의 백색부분(white potential V0)

에 불규칙적으로 토너가 유입되어 인쇄물에 그대로 전달되게 되면 이를

라고 한다 현상이 진행되면 초기 증가율 대비 증가background Background 10

될 때마다 토너 소비량도 증가되며 토너카트리지 수명을 단축시키는 원인이10

될 수 있다

자외선이 완벽하게 차단된 항온 항습 습도 이하 의 에서 특수광을 ( 36 ) Clean-room

설치하고 정전기가 방지된 상태에서 카트리지를 완전 분해한 후 마모되거나 손상

된 중요 부품들을 교체하여 특수 에 의한 재생산만이 새것을 능가하는Kow-How

품질을 가능케하는데 일부업체에서 재생한 토너카트리지는 원가만 낮춰 만들어지므

로 품질상의 문제점이 발생되어 프린터 수명을 짧게 할 수도 있다 토너는 기존에

들어있는 잔여물을 전면적으로 집진기로 세척 흡입 하여 완전 제거한 후 폐토너 카( )

트리지 및 중요부품을 교체한다

회 사용 가능하므로 상태에 따라 재활용 또는 교체한다 생산공정OPC Drum 2-3

에서 핵심인 토너가 흩어지지 않도록 마감을 하는 집진 수집된 폐토너를 전Unit

량 회수해 밀폐용기에 보관 폐기물 위탁처리업체에 처리케하는 세심한 배려도 환

경오염 방지를 위한 중요한 부분 중의 하나이다 재활용 현상기의 품질유지를 위한

승부관건은 소비자가 사용 후 폐기되는 폐현상기 폐카트리지 및 드럼 포함 수거( )

의 구축과 다양한 프린터 기종에 맞는 토너성분 분석에 달려 있다 프린터System

기종에 맞지 않는 토너카트리지나 마모성 부품이 적시에 교체되지 않을 경우에는

프린터 제품을 고장이 발생할 수 있다

- 41 -

그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정6 OPC 6 OPC 6 OPC 6 OPC

폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석2222

가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석

적외선 분광분석은 년 영국의 에 의해 개발된1800 F W Hershel dispersive IR

에 의해서 시작되었으며 최근에는spectromer FT-IR (fouirer transform infrared)

의 개발로 인해 활발한 연구가 진행되고 있다 적외선 분광분석의 원spectrometer

리는 적외선이 시료를 통과할 때 에너지가 분자간 원자내의 진동에너지와 일치하여

시료의 분자구조에 따른 특성 흡수 영역을 형성함으로서 이를 통해 정보는 얻게 된

다 적외선 분광분석은 시료의 정성 및 정량분석 물질의 구조확인 화학반응

연구 표면화학분석 등에 이용되고 있고 특히 플라스틱 물질의 정량 정성kinetics

분석 및 배향성 연구에 아주 유용하게 사용되고 있다

- 42 -

그림 은 기어부분 의 고분자를 정성분석한 의 분석결과로7 (sample2) FT-IR

2978cm-1 2920cm-1

1468cm-1 1382cm-1

1236cm-1 1087cm-1

892cm-1등의

특성 피크로 추정컨대 사용된 고분자 물질이 로 판단된다 그림poly(oxymethylene)

도 마찬가지로 의 고분자를 정성분석한 결과로2 sample3 2965cm-1

2918cm-12849cm-1

1768cm-1 1503cm-1

1219cm-1 1187cm-1

1159cm-1

1013cm-1 828cm-1

등의 특성피크가 관찰되었으며 결과적으로 polycabonate (PC)

의 특성피크로로 판단된다

나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석

열분석 이란 물질의 물리적 변수 를 온도의(thermal analysis) (physical parameter)

함수로 나타내는 분석 방법이다 즉 물질의 온도를 일정하게 변화시킴에 따라 나타

나는 열적특성 변화를 분석하는 것이다 이때 어떤 물리 변수의 변화를 볼것인가에

따라 여러 가지 방법이 존재한다 플라스틱의 열분석에는 대표적으로

와 가 이DSC(Differential scanning calorimetry) TGA(Thermo gravimetric analysis)

용된다 는 플라스틱 시료의 온도 열량변화 데이터로부터 시료의 물리적 화학 DSC

적 성질을 확인할 수 있다 또한 피크의 위치 모양 개수 등으로부터 정량적인 정

보들을 얻을 수 있으며 피크의 면적으로부터 열량변화의 정량적인 정보를 얻을 수

있다 으로부터 플라스틱 시료의 유리전이온도 결정화온도 녹는 DSC thermogram

온도 냉결정화온도 등의 정보를 확인할 수 있다 는 일정한 속도로 온도를 변 TGA

화시켰을 때 일정 시간동안에 일어난 시료 무게의 변화를 측정한다 에 의한 TGA

질량 온도 곡선은 플라스틱 시료의 열안정성 및 물질의 구성비 등을 확인할 수 있-

그림 는 의 분석결과 이다 약9 sample 2 TGA (Thermo gravimetric analysis) 30

0 부분에서 열분해가 일어나기 시작하며 344에서 중량감소 온도를 보인10

다 약 430이상이 되면 모든 고분자물질이 열분해 되는 것을 확인 할 수 있다

그림 은 의 데이터로 용융온도10 sample 2 DSC(Differential scanning calorimetry)

는 16664임을 확인하였다 는 결정성 고분자로 그래프에서 확인 sample 2 TGA

하듯이 약 300 이상의 온도에서도 분해가 되지 않는 열안정성을 보이나 약 에130

서 고분자가 녹기 시작하고 약 에서 완전하게 용융되는 것을 확인 할 수 있다170

는 약 이하에서 안정한 고분자 물성을 가지는 것을 확인하였다sample 2 130

- 43 -

그림 은 의 데이터로 초기 부터 중량감소가 일어나기 시작하며11 sample 3 TGA 430

중량감소온도는 를 보인다 정도에서 약 를 잔존율을 보인다 그10 485 540 20

림 는 의 데이터로서 는 비결정성 고분자로 에서 유리12 sample 3 DSC sample 3 119

전이 온도를 보이는 것을 확인하였다 데이터에서 확인하듯이 는 TGA sample2 400

이상의 온도에서도 분해가 되지 않는 열안정성을 보이나 데이터에 의해 이DSC 120

상의 온도에서는 고분자의 물리적 강도가 약화됨을 확인할 수 있다

- 44 -

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)

- 45 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)

- 46 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)

- 47 -

최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정3333

가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정

본 실험은 최적의 세정용매 조건을 찾기 위하여 기존의 상용용매 제품과A Benzene

용매를 이용하여 최적의 성능을 갖는 배합비를 확인하고자 하였다Toluene Xylene

표 은 상용용매 와 각 용매들의 세정속도를 나타내었다 상용용매 는 분 초의6 A A 3 30

세정속도를 보이는 것을 확인 할 수 있었다 그러나 상용용매 와 A Benzene Toluene

의 용매를 적절히 배합하면 약 분에서 분 초의 시간을 단축하는 효과를 나Xylene 1 1 20

타내었다

표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도6666

번호번호번호번호 함 량함 량함 량함 량 시 간시 간시 간시 간

1 상용용매 A 분 초3 30

2 Methylene Chloride 분이상8

3 m-Cresol 분이상8

4 Xylene 분이상8

5 Toluene 분이상8

6 Benzene 분이상8

7 상용용매 A Xylene (7030) 분 초2 30

8 상용용매 A Toluene (6040) 분 초2 40

9 상용용매 A Benzene (6040) 분 초3 20

10 상용용매 A m-Cresol (7030) 분 초3 20

11상용용매 A Xylene Toluene

(60436)분 초2 30

12상용용매 A Xylene Benzene

(60436)분 초2 40

13상용용매 A Toluene Benzene

(601624)분 초2 10

- 48 -

상용용매 는 약 초의 세정속도를 보이나 상용용매 과 자일렌의 일 때 약- A 210 A 8020

초의 세정속도를 보임150

상용용매상용용매상용용매상용용매 A XyleneA XyleneA XyleneA Xylene

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene

- 49 -

상용용매 과 의 비가 일 때 약 초의 세정속도를 보임- A Toluene 6040 140

상용용매상용용매상용용매상용용매 A TolueneA TolueneA TolueneA Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AToulene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene

- 50 -

상용용매 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- ABenzene 6040 195

상용용매상용용매상용용매상용용매 A BenzeneA BenzeneA BenzeneA Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ABenzene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene

- 51 -

상용용매 와 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- A m-Cresol 7030 200

의 함량이 증가할수록 점도의 증가로 인해 세정속도가 증가함- m-Cresol

상용용매상용용매상용용매상용용매 A m-CresolA m-CresolA m-CresolA m-Cresol

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도Am-Cresol OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC

- 52 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Toluene

함량별 세정속도는 초로 거의 일정하게 나타남- 160~170

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneToluene OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC

- 53 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장 빠- AXyleneBenzene 60436 60832 601228

른 초로 세정속도를 보임160~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC

- 54 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Toluene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장- ATolueneBenzene 601228 601624 602020

빠른 초로 세정속도를 보임130~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ATolueneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC

- 55 -

이상의 기초실험 결과로부터 폐 드럼 유기코팅층의 박리에 대한 기초자료를 확OPC

보하였다 기존의 박리액은 제푸믜 균일성 즉 품질 측면에서는 우수한 성능을 보이

고 있으나 사용시간 측면에서는 다소 미흡한 점이 있었다 따라서 본 기초실험결과

를 바탕으로 폐 드럼 유기코팅층의 박리 처리공정을 기존의 단계에서 단계OPC 5 3

로 공정을 개선함으로써 매우 향상된 생산성을 도모할 수 있었다 그림 은 기존 20

의 공정의 개념도와 개선된 공정의 개념도 및 제조된 박리조 차 를 나타낸 것(1~3 )

이다

그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진20 20 20 20

아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화4444

가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리

도금이나 아노다이징에서의 전처리는 양호한 제품이 생산 될 수 있느냐 하는 것이

관건이라고 볼 수 있다 그러므로 무엇보다도 주요한 부분이라 할 수 있다 전처리

는 기계적인 전처리와 화학적인 전처리가 있으며 다음은 화학적 처리법에 관한 주

요 내용이다

- 56 -

산세정산세정산세정산세정1)1)1)1)

가공품이나 버핑 연마를 한 제품은 기름기가 많이 남아 있기 때문에 그대로 에칭조

에 투입하면 기름기에 의한 얼룩이 생기거나 그 부분에 착색이 되지 않는 경우가

종종 있는데 이것을 제거할 목적으로 된 제품을 피막조에 전기를 통전하고Racking

부스바에 제품을 걸어주면 기름기와 이 물질이 제거되어 에칭에서 좋은 결과를 얻

을 수 있다

에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리2) ( )2) ( )2) ( )2) ( )

에칭은 알카리에칭과 산성에칭 두 가지로 대별되는데 여기서는 알카리 에칭만을 다

룬다 알카리 에칭은 일반적으로 를 사용하는데 는 알루미늄을 잘 용 NaOH NaOH

해하고 그때 발생하는 수소가스에 의한 물리적으로 흡착하고 있는 유지유를 제거하

며 표면을 아름다운 색으로 가꾼다

알카리 에칭조의 온도는 65~70 정도가 적당하며 에칭시간은 가공상태와 표면조

도 샌딩유무 등 횟수 변화에 따라 시간을 적절히 조절해야 한다 에칭시간은 약품의

농도 및 온도에 따라 탄력적으로 운용할 수 있으며 첨가제를 첨가하여 에칭면의 평활

성을 잘 조절 해 주어야 한다

중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거3) ( )3) ( )3) ( )3) ( )

에칭 후 수세를 하면 알루미늄 표면에 여러 가지 색의 재질별로 틀림 찌꺼기가 낀다( )

이것을 스머트 라고 한다 스머트는 피막이 진행되기 전에 제거되어야 하는데 이 공정

을 중화처리라 한다

에칭을 알카리 에서 했으므로 중화처리는 산성에서 해야 하는데 이때 사용하는(NaOH)

약품은 68 HNO3 질산( ) H2 물 의 비울을 로 하여 실온에서 침지해서 흔들어O ( ) 11

주면 깨끗이 제거할 수 있는데 재료에 따라 약간 차이는 있지만 계열인 경우 스커트50

를 완전히 제거하지 않으면 피막 후에도 스머트가 그대로 남아있어 스폰지나 보루로

제거해주어야 하는 번거로움이 있기 때문에 철저히 제거해야 하며 공정인Chromate

경우에 완전히 제거가 되지 않으면 좋은 제품을 얻을 수 없다

화학연마화학연마화학연마화학연마4)4)4)4)

- 57 -

화학연마란 외부의 전류를 사용하지 않고 광택연마를 행하는 방법으로 제품에 광택을

요하거나 표면에 이물질을 제거하기 위하여 행하는 공정이다 고광택을 요하는 외장재

쪽에 많이 이용되며 장비부품에서도 전체적인 흐름에 따라 변화하는 추세에 있기 때문

에 두꺼운 제품이나 얇은 제품 큰 제품과 작은 제품에 있어 연마시 항상 주의를 요하

며 적정한 온도를 유지하고 농도관리를 재질에 따라 잘 해 주어야만이 고품질을 보장

할 수 있다

액을 조정하는 방법에는 인산 황산 질산법 인산 질산법 인산 황산법 등이(1) - - (2) - (3) -

있으나 인산에 질산을 넣으며 후해가스가 많이 발생하므로 번 방법이 적당하다고 (3)

생각되며 현장에서도 인산 황산법을 선호하고 있다 액의 처리 조건 중 온도는 -

고루 사용할 수 있고 처리조 재질은 을 사용하여 보강을 충분히100~140 SUS 310L

하여 주어야 한다

전해연마전해연마전해연마전해연마5)5)5)5)

전해연마란 화학연마에서 알루미늄 표면에 광택을 내는데는 한계가 있으므로 그 이

상의 고광택을 원할 경우 행하는 공정이다 전해연마 시 제품의 표면은 어느 부분이라

도 정밀하고 세밀하게 조건이 같고 액의 온도도 균일해야 한다 또한 제품 표면에 발

생하는 기포를 제거하기 위해 강력한 에어 교반이 필요하므로 제품을 간간하게 고정해

야 한다 전해연마의 방법에는 황산인산법 광염소산초산법 진동전해연마법 등이 있

소결소결소결소결6)6)6)6)

전처리를 행함에 있어 작업자가 에칭시간과 화학연마시간을 어떻게 설정하느냐 함에

따라서 제품의 품질을 판가름 하게 된다

일반적으로 아노다이징에 사용하는 모든 설비는 최대용량의 선에서 사용하는 것 70

이 가장 바람직하다 작업을 진행함에 있어 복장은 항상 작업하기에 적합한가를 판단

하고 거추장스럽지 않은지 현재 공정에 맞는 보호구를 사용하고 있는지 본인 스스로

가 준비하고 확인해야 한다

나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화

- 58 -

황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성1)1)1)1)

경제성-

전해질로써 값싸고 공업적으로 안정하게 제조되는 황산(H2SO4유산 을 사용하는 것 전)

해조작이 다른 방법에 비해 간담함 전해 전압이 낮고 소비전력이 적게 드는 것 전해액

에 독성의 물질이 포함되어 있지 않고 의 걱정도 없기 때문에 폐액처리가 BOD COD

용이한 것등으로 가장 싸고 경제적인 양극산화 처리법으로 넓게 이용되고 있다

투명성-

얻어지는 피막은 다른 전해액에서 생성되는 피막에 비해 투명성이 높고 많은 실용합금

에 대해 무색의 피막을 형성한다 전해연마 화학연마 등의 광휘처리 후의 양극산화 피

막처리로 적당하다 또 무색의 피막은 염색 착생에도 좋다 피막의 투명도는 순도가

높은 알루미늄 일수록 양호하다 합금 원소의 는 피막의 투명도에 거의 영향이 없지 Mg

만 규소 철 망간 등은 투명도를 저하 시킨다(Si) (Fe) (Mn)

염색성-

얻어지는 피막은 활성도가 높고 염료의 흡착성이 좋기 때문에 유기 무기 염료에 의한

염색 인쇄가 용이하다

내식성 내마모성 및 경도-

내식성 내마모성이 양호하고 경도가 높은 피막을 얻을 수 있다 건축자재 공업제품 가

정용품 네임 프레이트 기계부품 장식품 등의 분야에서 요구되는 성능을 만족시켜 널-

리 이용되고 있다

피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계2)2)2)2)

표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건7777

- 59 -

표 에 표시된 수치는 어디까지나 공업적으로 유용한 피막을 얻는 범위이며 이 조건7

내에서 용도에 맞는 성능을 얻을 수 있는 처리 조건을 설정할 필요가 있다 황산 피막

은 용해성이 강한 상을 전해액으로 하기 때문에 처리 조거의 성능에의 영향은 대단히

크다 또한 각종 처리 조건이 피막과 욕 조건에 미치는 영향은 표 와 같다 2

표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향8888

경질피막법경질피막법경질피막법경질피막법2)2)2)2)

경질 양극산화 피막-

알루미늄 및 그 합금을 양극산화해서 화성한 피막은 종래 그 내식성을 이용하기도 하

고 착색 등에 의해 장식 목적에 이용하는 것이 주된 용도였다 그러나 최근에는 종래

의 양극산화 피막을 개량해 두껍고도 단단한 것을 얻을 수 있게 되었고 이미 경질 양

극산화 피막으로써 넓게 이용되며 그 우수한 특성을 발휘하고 있다

이 가볍고도 가공성이 좋은 금속과 표면에 화성되는 극히 단단한 피막과를 합쳐서 이

용하면 금후 더욱 용도를 확대할 수 있을 것으로 기대된다 규격으로는 30 이상의 피

막에 대해서도 품질이 규정되어 있지만 경질양극산화피막이라고 불려지는 것은 특별

한 규격이 있는 것은 아니고 일반적으로 표 에 표시하듯이 경도나 내마모성이 큰3 20

이상의 두꺼운 피막을 경질 양극산화 피막이라고 부르고 있다

- 60 -

표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류9999

피막 화성법피막 화성법피막 화성법피막 화성법3)3)3)3)

경질 양극산화 피막 화성법의 초기 연구는 종래 일반의 피막 화성에 사용되어온 황산

용 및 수산욕으로 실용화되어 왔다 그 후 양극산화 처리 기술의 진보와 함께 여러가

지 욕조성 및 화성 조건이 연구되어 황산용법 황산 수산혼합욕법 수산욕법 외에 각

종의 무기산 유기산 방향족설폰산 알코올 등을 혼합 또는 첨가해서 몇 가지에 방법

이 개발되었다

이들의 방법의 공통점은 종래의 아노다이징 화성 조건과 다른 필수 조건으로서 고전

류 밀도 저온 교반의 조건을 충분히 만족시키는 것이다 전류밀도를 보통 화선의 3

부로 하고 피막의 생성을 단시간에 행하여 전해액에 담겨있는 시간을 가능한 한2~5

짧게 하는 것이다 또 전해액에 의한 피막의 용해를 억제하기 위해서는 액온을 낮게 하

고 전해에 의해서 발생하는 열을 교반에 의하여 확산해 나가는 것이 중요하다 따라서

황산액과 같은 부식이 심한 전해액을 사용하는 경우에는 욕온도를 이하로 냉각해10

용해를 억제하는 것이 보통이다

황산욕에 수산을 비롯한 우기산등을 첨가하는 것도 있으며 비교적 고온에서 피막화성

이 가증하다 그러나 이들 수종의 첨가제를 가한 욕은 조성이 복잡하고 관리가 어려운

문제점이 있다 더욱 경질 아노다이징 피막을 화성하는 경우에 일반적으로 사용하고

있는 직류 대신에 트수전류파형을 적용하는 것도 피막 품질의 향상에 효과가 있다 예

를 들면 전류회복 현상을 이용한 것 주기적으로 극성을 변환시켜 부전류를 흘리면서

피막을 화성하는 전류 반전법 등이 있다

- 61 -

그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진21 ( ) 21 ( ) 21 ( ) 21 ( )

재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험5555

그림 는 드럼수명 측정 시험결과에 사용된 장비 사진이며 그림 는 조도측정에 사21 22

용된 장비의 사진이다

그림 는 조도실험결과를 나타낸 것이다 단면곡선에서 기준길이를 취하여 다24 ~ 27

섯 번째 높은 산과 다섯 번 째 깊은 골을 지나는 두 직선사이의 간격을 나타내는 점10

평균 거칠기 는Rz 10~18 값을 확인하였다 단면곡선에서 중심을 긋고 그 골에

해당하는 부분을 중심에 대해서 대칭 변환 후 구해지는 평균높이를 나타내는 중심

선 평균거치기 는 의 고른값을 확인하였다Ra 012~022

그림 은 재제조된 드럼카트리지의 성능시험 결과 값을 나타낸 것이다 그림 에30 30

서 보는 바와 같이 최종 사용가능한 용지의 장수는 약 장으로 나타났다 이12000

는 정품 토너 용량이 약 천장인것을 감안할 때 재제조시에도 사용가능한 것을 확3

인하였다

- 62 -

그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진22 22 22 22

그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진23 23 23 23

- 63 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과24 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과25 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 2

- 64 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과26 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과27 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 2

- 65 -

그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과28282828

- 66 -

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222

가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정

- 67 -

제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도4444

기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표 가중치가중치가중치가중치평가기준평가기준평가기준평가기준 평가방법평가방법평가방법평가방법

평가기관 등평가기관 등평가기관 등평가기관 등지원전지원전지원전지원전 지원후지원후지원후지원후

도금두께 20 불균일 4-6 실제품성능평가

표면조도 15 불균일15-17

실제품성능평가

감광코팅층 용해속도 30 12

mincycle

8

mincycl

e

자체평가

세정공정 최적화 모듈설계 및 구축 15 - - 현장실사

드럼 사용 수명OPC 20 -12000

pages성능평가

- 68 -

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

드럼의 감광코팅층 제거용 최적 용매 및 혼합용매의 기술지원은 생산량과 직OPC

접적으로 연관되어 있어 향후 주 삼텍의 매출신장으로 이어질 것으로 판단된다 ( )

이는 현재 비철금속의 원자재 상승으로 인해 토너 카트리지 재제조 업계의 원가인

상이 유발되고 있어 재제조된 고광택 드럼의 안정적인 공급은 재제조 업계의OPC

안정화를 이룩할 수 있음 또한 현재 전부 수입에 의존하는 알루미늄 드럼의 OPC

간접적인 수입대체효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다

- 69 -

Page 35: 아노다이징기술을이용한고광택감광드럼 재제조공정의양산화기술지원 · 과제보유번호 연구기관 2007.07.01~2008.06.30 연구사업명 부품소재전문기업기술지원사업

- 35 -

결함항목결함항목결함항목결함항목 원 인원 인원 인원 인 대 책대 책대 책대 책

표면얼룩탈지불충분

재질 열처리의 불균일

탈지를 충분히 행한다

재질 열처리를 정확하게

표면거침소재의 조성부적합

엣칭조건의 부적합조건관리를 엄중하게 행한다

수산화나트륨 엣칭액의 노화 액관리 철저

버 닝 엣칭후 수세까지의 시간이 길다 엣칭후 신속수세

그림자모양 리드선에 의한 투영흔적 리드선위치에 주의할것

봉공얼룩물건의 겹침

온도의 불균일

물건이 겹치지 않도록 한다

온도분포를 균일하게 한다

액흐름

전해액을 유출

수세부족

맞춤시 불량

충분한 수세

스팟트개량

가스포겟틀 랙크각도의 부적합

공기교반 내부음극에서의 수소발생

적당한 틀과 랙크의 거는 각도선정

가스가 유출하도록 랙크를 만드로 건

크 랙 저온전해 봉공온도 가열 기계적 충격 이상의 가열을 피한다110

제품취급주의

성능결함 및

막두께부족

전해시간 짧고 전류밀도가 낮다

내부음극부족 및 음극면적부족

틀과 걸이 면적이 크다

리드의 접촉불량 탈막부족

리드의 전기용량부족

전기접점부족

전해액 온도가 높고 국부고열발생

합금조성의 부적합

적정시간과 전류밀도 선정

형상에 맞게 사용 및 이상전압이 안걸

리게 할 것

전류용량에 맞는 전해면적선정

리드부착개량 및 완전탈막

단면적이 큰 리드사용

접점증가

냉각 및 교반 순환을 충분하게

적절한 합금선택

내마모성 전해액 온도가 높고 전류밀도가 낮다 냉각 및 적정한 전류밀도 선택

내식성부족

전해시간이 너무 길고 전해액 농도가 높

합금조성의 부적합

전류밀도 높이고 전해시간단축 농도

적정유지

적절한 합금선택

불꽃유리산부족 전해액노화

전해액이 높고 전류밀도 불균일

산보급 및 전해액 일부교체

냉각 및 전류밀도 조정

박 리 정전이나중단 전해재생 및 가급적 전해중 중단을 피할

표면모양 알루미늄 주물 재료결함 엣칭조건 알루미늄 개선 및 주물재선택 엣칭액

선택

분취

전해액농도 용존알루미늄 증가

전해액 온도상승

수세부족

봉공액 오염

분석에 의해 조정관리

전해액 냉각 교반

수량 수세횟수 수세시간증가

봉공액 교환

- 36 -

재제조산업의 중요성과 경제적 효과 분석의 관점에서 볼 때 화석연료는 연소과정

에서 아황산가스 질소산화물 먼지 휘발성 유기화합물 먼지 등 대기오염물질과

이산화탄소와 같은 지구온난화 물질이 다량으로 발생한다 따라서 에너지 사용 감

소는 그만큼 대기질 개선에 기여를 하게 된다 에너지 소비 감소는 또한 수력과 원

자력 발전량을 감소케 함으로써 생태계 파괴와 핵폐기물 문제의 완화를 가능케 한

다 이러한 재제조의 환경개선 효과는 이를 사회적 편익으로 간주할 수 있으므로

금액으로도 환산될 수 있다 따라서 이를 고려하면 재재조의 경제적 효과는 단순히

생산요소의 절감효과만 감안하는 경우보다 훨씬 커진다 재제조산업의 경제적 및

환경적 효과는 매우 크다 더욱이 최근 들어 석유 및 기타 원자재의 공급 불안이

심화되고 있어 원자재 소비 절감의 필요성이 갈수록 증대되고 있다 뿐만 아니라

대기환경의 악화 방지에 대한 사회적요구의 증대와 매립지의 포화 등으로 인해 폐

기물 처리의 어려움이 가중되고 있어 재제조의 사회적 중요성은 대단히 커지고 있

재제조는 선진국에서도 크게 각광을 받고 있다 재제조산업은 현재 전세계적으로

사업장 수가 만개 고용규모 만명 시장규모 억 달러에 이르고 있는 것으로8 50 530

추정되고 있으며 특히 재제조가 가장 활발한 미국을 중심으로 빠른 속도로 확대되

고 있다 우리나라에서는 현재 자동차 부품과 토너 카트리지를 중심으로 재제조가

부분적으로 이루어지고 있어 그 규모는 그렇게 크지 않은 상태이다 이는 역으로

재제조산업의 활성화가 커다란 경제적 이익을 가져올 수 있음을 의미한다 따라서

재제조 산업을 정책적으로 육성할 필요성은 매우 크다

하지만 국내 토너카트리지 재제조 산업의 경우 년 일본 캐논사가 년부터 2006 2001

국내 업체를 상대로 레이져 프린터의 핵심부품인 감광드럼 드럼 의 삼각기어(OPC )

제조방식과 관련된 특허침해 소송을 제기해 지방 고법원 판결에서 승소한 상태이-

현재 국내에서 보급되고 있는 레이저 토너 카트리지와 잉크젯 잉크 카트리지는

이상 외국에서 직수입된 제품이다 지금 미국이나 유럽과 같은 선진국에서는90

전체 시장의 약 이상을 재활용 제품이 점유하고 있을 만큼 저렴한 재활용 카30

트리지의 사용은 당연한 것이다 우리나라 곳곳에 버려지고 있는 공재물질 카트리

지는 연간 만개 연간 톤 트럭 수천대분에 달하고 이렇게 폐기물로 버려300-400 8

진 각종 플라스틱 카트리지는 수백년이 지나도 썩지 않아 얼마든지 재활용이 가능

한 귀중한 자원을 낭비하며 환경오염을 가중시키고 있다 또한 국내 폐기물 관리법

에 프리터 카트리지는 지정폐기물에서 제외되어 있어 무단 폐기 방치될 가능성도

매우 크다

- 37 -

세계 다국적 기업이라는 미국의 몇몇 기업들 사이에도 재제조 붐이 일고 있다 기

존 리사이클링 방식이 폐기물 화학처리의 비용과 공해유발 억제에 따르는 막대한

재생비용이 드는 단점이 있다면 이를 원칙적으로 극복할 수 있는 대안으로 재제조

는 새로운 환경사업으로 입지를 넓혀가고 있다 현재 외국의 다국적 기업군들인 코

닥 제록스 듀폰 등은 최근 재활용 사업의 개념을 리사이클링에서 재제조로 GM

전환하고 이를 전제로 제품생산 매뉴얼을 전면 재개편하였다 대부분의 주요 부품

들을 쉽게 분해 조립하여 반영구적으로 재활용할 수 있게 획기적인 소프트웨어 시-

스템을 개발하여 활용하고 있는 것이다

프린터 토너 카트리지의 재활용은 다 마신 음료병을 수거하여 다시 음료수를 넣고

판매하는 것과 다를 게 없다 이제 우리도 재생품은 안쓴다 는 생각을 바꿔 프린 ldquo rdquo ldquo

터 값보다 카트리지 비용이 더 든다 는 문제를 재생카트리지 이용으로 경비도 줄이rdquo

고 환경을 생각하는 재활용에 관심을 가져야 할 때이다 정보통신의 혁명과 디지털

시대에 맞는 새로운 패러다임이 요구되는 지금 재제조 시스템을 구축하는 것은 녹

색경영 을 실천하는 환경중시 기업경영의 좋은 사례가 될 것이(Green Management)

다 또한 제품의 전과정에 걸친 환경영향을 파악하고 감소하기 위한 전과정평가

를 레이저 프린터 제품에 도입하여 적용함으로써(Life Cycle Assesment LCA)

보다 친환경적인 프린터가 개발될 것이다 또한 연간 억달러에 달하는 수입정품 4

토너 드럼을 재활용 토너 드럼으로 대체한다면 연간 억 천달러 수입 의존율을 3 2 (

로 낮출 경우 의 외화절약 효과가 기대된다20 )

- 38 -

제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과3333

제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행1111

드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정1 OPC1 OPC1 OPC1 OPC

레이져 프린터는 복사기의 건식 방식 원리를 이용하여 인쇄하는 프린터이다 내부

구성은 컨트롤러부 엔진부 인쇄부로 나뉘어져 있으며 컨트롤부에서는 컴퓨터로부

터 전송된 데이터를 인쇄할 페이지에 영상을 만들어 프린터 엔진부분으로 전달한

다 전달되 영상은 엔진 부분의 레이져 다이오드 회전 다면경 렌즈 프리즘장치

레이져 빔 센서 등의 장치를 거쳐 인쇄부분의 감광 드럼에 투사가 된다 다시 투사

된 영상은 감광 드럼에서 형성된 엔진 옆에 있는 용지에 옮겨서 영상을 인쇄한다

그 후에 인쇄된 용지는 고열 압착롤러에 압착되어 최종적으로 용지에 인쇄된다 레

이져 프린터는 저소음과 고품위 인쇄 다양한 서체와 고속인쇄 등의 장점을 가지고

있으며 제한된 용지사용과 유지 비용이 비싸다는 단점을 가지고 있다 그림 는 레 5

이져 프린터 카트리지의 분해도 및 주요 부품의 위치를 나타낸 것이다

그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도5555

- 39 -

레이져 프린터의 원리는 크게 단계로 크리닝 대전 노광 현상 전사 정착으로6

나눌 수 있으며 다음은 각 단계에 대한 설명이다

1 2 3

4 5 6

크리닝 이 단계는 이미지 진행의 처음 단계로 물리적 또는 전기 크리닝 진행을1

통해 새롭게 드럼에 이미지가 맺히도록 준비하는 단계OPC

대전 드럼 크리닝이 끝나면 로부터 읽혀진 정보를 레2 laser scanning unit (LSU)

이져빔을 쏘아 이미지를 드럼에 맺히도록 조건을 마련해 주거나 대전을 걸어 줌

노광 드럼 표면에 레이져빔이 전달되는 부분은 잠상이 맺히게 되며 드럼은 전3

류가 통할 수 있는 알루미늄 원통과 감광물질이 표면에 코팅되어 있으므로 빛을 받

은 부분에 이미지가 맺히게 됨 또한 드럼에 나타난 이미지 부분은 이 다음 단계에

서 토너를 끌어 당기게 됨

현상 잠상 이미지가 드럼 표면에 나타나며 현상 롤러는 토너분자를 드럼 표면4

에 전달하는 역할을 하며 닥터 블레이드는 토너량을 조절해 줌

- 40 -

전사 드럼 이미지에 토너 부분이 용지 쪽으로 전사 됨5

정착 토너가 묻은 용지가 히팅롤러와 압력롤러를 거쳐서 종이에 영구적으로 고6

착되게 함

가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도 OPC OPC OPC OPC

토너카트리지의 핵심 부품중 하나인 드럼은 표면의 마모가 증가함에 따라 드OPC

럼의 의 두께가 감소하며 피로도가 증가하는 것으로charge transport layer (CTL)

보고되고 있다 따라서 폐토너카트리지의 재제조시 이러한 관점에서의 부품에 대한

고찰이 매우 중요하게 된다

일반적으로 드럼은 의 표면전위를 갖도록 대전되며 이때 토너 입자-600 ~ -700 V

들을 밀어낸다 이는 인쇄 시 영역으로 나타나는데 이 부분을 백색전위 white

라고 불린다 그러나 대전능력이 저하되면 인쇄물의 백색부분(white potential V0)

에 불규칙적으로 토너가 유입되어 인쇄물에 그대로 전달되게 되면 이를

라고 한다 현상이 진행되면 초기 증가율 대비 증가background Background 10

될 때마다 토너 소비량도 증가되며 토너카트리지 수명을 단축시키는 원인이10

될 수 있다

자외선이 완벽하게 차단된 항온 항습 습도 이하 의 에서 특수광을 ( 36 ) Clean-room

설치하고 정전기가 방지된 상태에서 카트리지를 완전 분해한 후 마모되거나 손상

된 중요 부품들을 교체하여 특수 에 의한 재생산만이 새것을 능가하는Kow-How

품질을 가능케하는데 일부업체에서 재생한 토너카트리지는 원가만 낮춰 만들어지므

로 품질상의 문제점이 발생되어 프린터 수명을 짧게 할 수도 있다 토너는 기존에

들어있는 잔여물을 전면적으로 집진기로 세척 흡입 하여 완전 제거한 후 폐토너 카( )

트리지 및 중요부품을 교체한다

회 사용 가능하므로 상태에 따라 재활용 또는 교체한다 생산공정OPC Drum 2-3

에서 핵심인 토너가 흩어지지 않도록 마감을 하는 집진 수집된 폐토너를 전Unit

량 회수해 밀폐용기에 보관 폐기물 위탁처리업체에 처리케하는 세심한 배려도 환

경오염 방지를 위한 중요한 부분 중의 하나이다 재활용 현상기의 품질유지를 위한

승부관건은 소비자가 사용 후 폐기되는 폐현상기 폐카트리지 및 드럼 포함 수거( )

의 구축과 다양한 프린터 기종에 맞는 토너성분 분석에 달려 있다 프린터System

기종에 맞지 않는 토너카트리지나 마모성 부품이 적시에 교체되지 않을 경우에는

프린터 제품을 고장이 발생할 수 있다

- 41 -

그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정6 OPC 6 OPC 6 OPC 6 OPC

폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석2222

가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석

적외선 분광분석은 년 영국의 에 의해 개발된1800 F W Hershel dispersive IR

에 의해서 시작되었으며 최근에는spectromer FT-IR (fouirer transform infrared)

의 개발로 인해 활발한 연구가 진행되고 있다 적외선 분광분석의 원spectrometer

리는 적외선이 시료를 통과할 때 에너지가 분자간 원자내의 진동에너지와 일치하여

시료의 분자구조에 따른 특성 흡수 영역을 형성함으로서 이를 통해 정보는 얻게 된

다 적외선 분광분석은 시료의 정성 및 정량분석 물질의 구조확인 화학반응

연구 표면화학분석 등에 이용되고 있고 특히 플라스틱 물질의 정량 정성kinetics

분석 및 배향성 연구에 아주 유용하게 사용되고 있다

- 42 -

그림 은 기어부분 의 고분자를 정성분석한 의 분석결과로7 (sample2) FT-IR

2978cm-1 2920cm-1

1468cm-1 1382cm-1

1236cm-1 1087cm-1

892cm-1등의

특성 피크로 추정컨대 사용된 고분자 물질이 로 판단된다 그림poly(oxymethylene)

도 마찬가지로 의 고분자를 정성분석한 결과로2 sample3 2965cm-1

2918cm-12849cm-1

1768cm-1 1503cm-1

1219cm-1 1187cm-1

1159cm-1

1013cm-1 828cm-1

등의 특성피크가 관찰되었으며 결과적으로 polycabonate (PC)

의 특성피크로로 판단된다

나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석

열분석 이란 물질의 물리적 변수 를 온도의(thermal analysis) (physical parameter)

함수로 나타내는 분석 방법이다 즉 물질의 온도를 일정하게 변화시킴에 따라 나타

나는 열적특성 변화를 분석하는 것이다 이때 어떤 물리 변수의 변화를 볼것인가에

따라 여러 가지 방법이 존재한다 플라스틱의 열분석에는 대표적으로

와 가 이DSC(Differential scanning calorimetry) TGA(Thermo gravimetric analysis)

용된다 는 플라스틱 시료의 온도 열량변화 데이터로부터 시료의 물리적 화학 DSC

적 성질을 확인할 수 있다 또한 피크의 위치 모양 개수 등으로부터 정량적인 정

보들을 얻을 수 있으며 피크의 면적으로부터 열량변화의 정량적인 정보를 얻을 수

있다 으로부터 플라스틱 시료의 유리전이온도 결정화온도 녹는 DSC thermogram

온도 냉결정화온도 등의 정보를 확인할 수 있다 는 일정한 속도로 온도를 변 TGA

화시켰을 때 일정 시간동안에 일어난 시료 무게의 변화를 측정한다 에 의한 TGA

질량 온도 곡선은 플라스틱 시료의 열안정성 및 물질의 구성비 등을 확인할 수 있-

그림 는 의 분석결과 이다 약9 sample 2 TGA (Thermo gravimetric analysis) 30

0 부분에서 열분해가 일어나기 시작하며 344에서 중량감소 온도를 보인10

다 약 430이상이 되면 모든 고분자물질이 열분해 되는 것을 확인 할 수 있다

그림 은 의 데이터로 용융온도10 sample 2 DSC(Differential scanning calorimetry)

는 16664임을 확인하였다 는 결정성 고분자로 그래프에서 확인 sample 2 TGA

하듯이 약 300 이상의 온도에서도 분해가 되지 않는 열안정성을 보이나 약 에130

서 고분자가 녹기 시작하고 약 에서 완전하게 용융되는 것을 확인 할 수 있다170

는 약 이하에서 안정한 고분자 물성을 가지는 것을 확인하였다sample 2 130

- 43 -

그림 은 의 데이터로 초기 부터 중량감소가 일어나기 시작하며11 sample 3 TGA 430

중량감소온도는 를 보인다 정도에서 약 를 잔존율을 보인다 그10 485 540 20

림 는 의 데이터로서 는 비결정성 고분자로 에서 유리12 sample 3 DSC sample 3 119

전이 온도를 보이는 것을 확인하였다 데이터에서 확인하듯이 는 TGA sample2 400

이상의 온도에서도 분해가 되지 않는 열안정성을 보이나 데이터에 의해 이DSC 120

상의 온도에서는 고분자의 물리적 강도가 약화됨을 확인할 수 있다

- 44 -

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)

- 45 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)

- 46 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)

- 47 -

최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정3333

가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정

본 실험은 최적의 세정용매 조건을 찾기 위하여 기존의 상용용매 제품과A Benzene

용매를 이용하여 최적의 성능을 갖는 배합비를 확인하고자 하였다Toluene Xylene

표 은 상용용매 와 각 용매들의 세정속도를 나타내었다 상용용매 는 분 초의6 A A 3 30

세정속도를 보이는 것을 확인 할 수 있었다 그러나 상용용매 와 A Benzene Toluene

의 용매를 적절히 배합하면 약 분에서 분 초의 시간을 단축하는 효과를 나Xylene 1 1 20

타내었다

표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도6666

번호번호번호번호 함 량함 량함 량함 량 시 간시 간시 간시 간

1 상용용매 A 분 초3 30

2 Methylene Chloride 분이상8

3 m-Cresol 분이상8

4 Xylene 분이상8

5 Toluene 분이상8

6 Benzene 분이상8

7 상용용매 A Xylene (7030) 분 초2 30

8 상용용매 A Toluene (6040) 분 초2 40

9 상용용매 A Benzene (6040) 분 초3 20

10 상용용매 A m-Cresol (7030) 분 초3 20

11상용용매 A Xylene Toluene

(60436)분 초2 30

12상용용매 A Xylene Benzene

(60436)분 초2 40

13상용용매 A Toluene Benzene

(601624)분 초2 10

- 48 -

상용용매 는 약 초의 세정속도를 보이나 상용용매 과 자일렌의 일 때 약- A 210 A 8020

초의 세정속도를 보임150

상용용매상용용매상용용매상용용매 A XyleneA XyleneA XyleneA Xylene

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene

- 49 -

상용용매 과 의 비가 일 때 약 초의 세정속도를 보임- A Toluene 6040 140

상용용매상용용매상용용매상용용매 A TolueneA TolueneA TolueneA Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AToulene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene

- 50 -

상용용매 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- ABenzene 6040 195

상용용매상용용매상용용매상용용매 A BenzeneA BenzeneA BenzeneA Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ABenzene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene

- 51 -

상용용매 와 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- A m-Cresol 7030 200

의 함량이 증가할수록 점도의 증가로 인해 세정속도가 증가함- m-Cresol

상용용매상용용매상용용매상용용매 A m-CresolA m-CresolA m-CresolA m-Cresol

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도Am-Cresol OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC

- 52 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Toluene

함량별 세정속도는 초로 거의 일정하게 나타남- 160~170

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneToluene OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC

- 53 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장 빠- AXyleneBenzene 60436 60832 601228

른 초로 세정속도를 보임160~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC

- 54 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Toluene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장- ATolueneBenzene 601228 601624 602020

빠른 초로 세정속도를 보임130~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ATolueneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC

- 55 -

이상의 기초실험 결과로부터 폐 드럼 유기코팅층의 박리에 대한 기초자료를 확OPC

보하였다 기존의 박리액은 제푸믜 균일성 즉 품질 측면에서는 우수한 성능을 보이

고 있으나 사용시간 측면에서는 다소 미흡한 점이 있었다 따라서 본 기초실험결과

를 바탕으로 폐 드럼 유기코팅층의 박리 처리공정을 기존의 단계에서 단계OPC 5 3

로 공정을 개선함으로써 매우 향상된 생산성을 도모할 수 있었다 그림 은 기존 20

의 공정의 개념도와 개선된 공정의 개념도 및 제조된 박리조 차 를 나타낸 것(1~3 )

이다

그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진20 20 20 20

아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화4444

가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리

도금이나 아노다이징에서의 전처리는 양호한 제품이 생산 될 수 있느냐 하는 것이

관건이라고 볼 수 있다 그러므로 무엇보다도 주요한 부분이라 할 수 있다 전처리

는 기계적인 전처리와 화학적인 전처리가 있으며 다음은 화학적 처리법에 관한 주

요 내용이다

- 56 -

산세정산세정산세정산세정1)1)1)1)

가공품이나 버핑 연마를 한 제품은 기름기가 많이 남아 있기 때문에 그대로 에칭조

에 투입하면 기름기에 의한 얼룩이 생기거나 그 부분에 착색이 되지 않는 경우가

종종 있는데 이것을 제거할 목적으로 된 제품을 피막조에 전기를 통전하고Racking

부스바에 제품을 걸어주면 기름기와 이 물질이 제거되어 에칭에서 좋은 결과를 얻

을 수 있다

에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리2) ( )2) ( )2) ( )2) ( )

에칭은 알카리에칭과 산성에칭 두 가지로 대별되는데 여기서는 알카리 에칭만을 다

룬다 알카리 에칭은 일반적으로 를 사용하는데 는 알루미늄을 잘 용 NaOH NaOH

해하고 그때 발생하는 수소가스에 의한 물리적으로 흡착하고 있는 유지유를 제거하

며 표면을 아름다운 색으로 가꾼다

알카리 에칭조의 온도는 65~70 정도가 적당하며 에칭시간은 가공상태와 표면조

도 샌딩유무 등 횟수 변화에 따라 시간을 적절히 조절해야 한다 에칭시간은 약품의

농도 및 온도에 따라 탄력적으로 운용할 수 있으며 첨가제를 첨가하여 에칭면의 평활

성을 잘 조절 해 주어야 한다

중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거3) ( )3) ( )3) ( )3) ( )

에칭 후 수세를 하면 알루미늄 표면에 여러 가지 색의 재질별로 틀림 찌꺼기가 낀다( )

이것을 스머트 라고 한다 스머트는 피막이 진행되기 전에 제거되어야 하는데 이 공정

을 중화처리라 한다

에칭을 알카리 에서 했으므로 중화처리는 산성에서 해야 하는데 이때 사용하는(NaOH)

약품은 68 HNO3 질산( ) H2 물 의 비울을 로 하여 실온에서 침지해서 흔들어O ( ) 11

주면 깨끗이 제거할 수 있는데 재료에 따라 약간 차이는 있지만 계열인 경우 스커트50

를 완전히 제거하지 않으면 피막 후에도 스머트가 그대로 남아있어 스폰지나 보루로

제거해주어야 하는 번거로움이 있기 때문에 철저히 제거해야 하며 공정인Chromate

경우에 완전히 제거가 되지 않으면 좋은 제품을 얻을 수 없다

화학연마화학연마화학연마화학연마4)4)4)4)

- 57 -

화학연마란 외부의 전류를 사용하지 않고 광택연마를 행하는 방법으로 제품에 광택을

요하거나 표면에 이물질을 제거하기 위하여 행하는 공정이다 고광택을 요하는 외장재

쪽에 많이 이용되며 장비부품에서도 전체적인 흐름에 따라 변화하는 추세에 있기 때문

에 두꺼운 제품이나 얇은 제품 큰 제품과 작은 제품에 있어 연마시 항상 주의를 요하

며 적정한 온도를 유지하고 농도관리를 재질에 따라 잘 해 주어야만이 고품질을 보장

할 수 있다

액을 조정하는 방법에는 인산 황산 질산법 인산 질산법 인산 황산법 등이(1) - - (2) - (3) -

있으나 인산에 질산을 넣으며 후해가스가 많이 발생하므로 번 방법이 적당하다고 (3)

생각되며 현장에서도 인산 황산법을 선호하고 있다 액의 처리 조건 중 온도는 -

고루 사용할 수 있고 처리조 재질은 을 사용하여 보강을 충분히100~140 SUS 310L

하여 주어야 한다

전해연마전해연마전해연마전해연마5)5)5)5)

전해연마란 화학연마에서 알루미늄 표면에 광택을 내는데는 한계가 있으므로 그 이

상의 고광택을 원할 경우 행하는 공정이다 전해연마 시 제품의 표면은 어느 부분이라

도 정밀하고 세밀하게 조건이 같고 액의 온도도 균일해야 한다 또한 제품 표면에 발

생하는 기포를 제거하기 위해 강력한 에어 교반이 필요하므로 제품을 간간하게 고정해

야 한다 전해연마의 방법에는 황산인산법 광염소산초산법 진동전해연마법 등이 있

소결소결소결소결6)6)6)6)

전처리를 행함에 있어 작업자가 에칭시간과 화학연마시간을 어떻게 설정하느냐 함에

따라서 제품의 품질을 판가름 하게 된다

일반적으로 아노다이징에 사용하는 모든 설비는 최대용량의 선에서 사용하는 것 70

이 가장 바람직하다 작업을 진행함에 있어 복장은 항상 작업하기에 적합한가를 판단

하고 거추장스럽지 않은지 현재 공정에 맞는 보호구를 사용하고 있는지 본인 스스로

가 준비하고 확인해야 한다

나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화

- 58 -

황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성1)1)1)1)

경제성-

전해질로써 값싸고 공업적으로 안정하게 제조되는 황산(H2SO4유산 을 사용하는 것 전)

해조작이 다른 방법에 비해 간담함 전해 전압이 낮고 소비전력이 적게 드는 것 전해액

에 독성의 물질이 포함되어 있지 않고 의 걱정도 없기 때문에 폐액처리가 BOD COD

용이한 것등으로 가장 싸고 경제적인 양극산화 처리법으로 넓게 이용되고 있다

투명성-

얻어지는 피막은 다른 전해액에서 생성되는 피막에 비해 투명성이 높고 많은 실용합금

에 대해 무색의 피막을 형성한다 전해연마 화학연마 등의 광휘처리 후의 양극산화 피

막처리로 적당하다 또 무색의 피막은 염색 착생에도 좋다 피막의 투명도는 순도가

높은 알루미늄 일수록 양호하다 합금 원소의 는 피막의 투명도에 거의 영향이 없지 Mg

만 규소 철 망간 등은 투명도를 저하 시킨다(Si) (Fe) (Mn)

염색성-

얻어지는 피막은 활성도가 높고 염료의 흡착성이 좋기 때문에 유기 무기 염료에 의한

염색 인쇄가 용이하다

내식성 내마모성 및 경도-

내식성 내마모성이 양호하고 경도가 높은 피막을 얻을 수 있다 건축자재 공업제품 가

정용품 네임 프레이트 기계부품 장식품 등의 분야에서 요구되는 성능을 만족시켜 널-

리 이용되고 있다

피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계2)2)2)2)

표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건7777

- 59 -

표 에 표시된 수치는 어디까지나 공업적으로 유용한 피막을 얻는 범위이며 이 조건7

내에서 용도에 맞는 성능을 얻을 수 있는 처리 조건을 설정할 필요가 있다 황산 피막

은 용해성이 강한 상을 전해액으로 하기 때문에 처리 조거의 성능에의 영향은 대단히

크다 또한 각종 처리 조건이 피막과 욕 조건에 미치는 영향은 표 와 같다 2

표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향8888

경질피막법경질피막법경질피막법경질피막법2)2)2)2)

경질 양극산화 피막-

알루미늄 및 그 합금을 양극산화해서 화성한 피막은 종래 그 내식성을 이용하기도 하

고 착색 등에 의해 장식 목적에 이용하는 것이 주된 용도였다 그러나 최근에는 종래

의 양극산화 피막을 개량해 두껍고도 단단한 것을 얻을 수 있게 되었고 이미 경질 양

극산화 피막으로써 넓게 이용되며 그 우수한 특성을 발휘하고 있다

이 가볍고도 가공성이 좋은 금속과 표면에 화성되는 극히 단단한 피막과를 합쳐서 이

용하면 금후 더욱 용도를 확대할 수 있을 것으로 기대된다 규격으로는 30 이상의 피

막에 대해서도 품질이 규정되어 있지만 경질양극산화피막이라고 불려지는 것은 특별

한 규격이 있는 것은 아니고 일반적으로 표 에 표시하듯이 경도나 내마모성이 큰3 20

이상의 두꺼운 피막을 경질 양극산화 피막이라고 부르고 있다

- 60 -

표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류9999

피막 화성법피막 화성법피막 화성법피막 화성법3)3)3)3)

경질 양극산화 피막 화성법의 초기 연구는 종래 일반의 피막 화성에 사용되어온 황산

용 및 수산욕으로 실용화되어 왔다 그 후 양극산화 처리 기술의 진보와 함께 여러가

지 욕조성 및 화성 조건이 연구되어 황산용법 황산 수산혼합욕법 수산욕법 외에 각

종의 무기산 유기산 방향족설폰산 알코올 등을 혼합 또는 첨가해서 몇 가지에 방법

이 개발되었다

이들의 방법의 공통점은 종래의 아노다이징 화성 조건과 다른 필수 조건으로서 고전

류 밀도 저온 교반의 조건을 충분히 만족시키는 것이다 전류밀도를 보통 화선의 3

부로 하고 피막의 생성을 단시간에 행하여 전해액에 담겨있는 시간을 가능한 한2~5

짧게 하는 것이다 또 전해액에 의한 피막의 용해를 억제하기 위해서는 액온을 낮게 하

고 전해에 의해서 발생하는 열을 교반에 의하여 확산해 나가는 것이 중요하다 따라서

황산액과 같은 부식이 심한 전해액을 사용하는 경우에는 욕온도를 이하로 냉각해10

용해를 억제하는 것이 보통이다

황산욕에 수산을 비롯한 우기산등을 첨가하는 것도 있으며 비교적 고온에서 피막화성

이 가증하다 그러나 이들 수종의 첨가제를 가한 욕은 조성이 복잡하고 관리가 어려운

문제점이 있다 더욱 경질 아노다이징 피막을 화성하는 경우에 일반적으로 사용하고

있는 직류 대신에 트수전류파형을 적용하는 것도 피막 품질의 향상에 효과가 있다 예

를 들면 전류회복 현상을 이용한 것 주기적으로 극성을 변환시켜 부전류를 흘리면서

피막을 화성하는 전류 반전법 등이 있다

- 61 -

그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진21 ( ) 21 ( ) 21 ( ) 21 ( )

재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험5555

그림 는 드럼수명 측정 시험결과에 사용된 장비 사진이며 그림 는 조도측정에 사21 22

용된 장비의 사진이다

그림 는 조도실험결과를 나타낸 것이다 단면곡선에서 기준길이를 취하여 다24 ~ 27

섯 번째 높은 산과 다섯 번 째 깊은 골을 지나는 두 직선사이의 간격을 나타내는 점10

평균 거칠기 는Rz 10~18 값을 확인하였다 단면곡선에서 중심을 긋고 그 골에

해당하는 부분을 중심에 대해서 대칭 변환 후 구해지는 평균높이를 나타내는 중심

선 평균거치기 는 의 고른값을 확인하였다Ra 012~022

그림 은 재제조된 드럼카트리지의 성능시험 결과 값을 나타낸 것이다 그림 에30 30

서 보는 바와 같이 최종 사용가능한 용지의 장수는 약 장으로 나타났다 이12000

는 정품 토너 용량이 약 천장인것을 감안할 때 재제조시에도 사용가능한 것을 확3

인하였다

- 62 -

그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진22 22 22 22

그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진23 23 23 23

- 63 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과24 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과25 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 2

- 64 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과26 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과27 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 2

- 65 -

그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과28282828

- 66 -

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222

가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정

- 67 -

제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도4444

기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표 가중치가중치가중치가중치평가기준평가기준평가기준평가기준 평가방법평가방법평가방법평가방법

평가기관 등평가기관 등평가기관 등평가기관 등지원전지원전지원전지원전 지원후지원후지원후지원후

도금두께 20 불균일 4-6 실제품성능평가

표면조도 15 불균일15-17

실제품성능평가

감광코팅층 용해속도 30 12

mincycle

8

mincycl

e

자체평가

세정공정 최적화 모듈설계 및 구축 15 - - 현장실사

드럼 사용 수명OPC 20 -12000

pages성능평가

- 68 -

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

드럼의 감광코팅층 제거용 최적 용매 및 혼합용매의 기술지원은 생산량과 직OPC

접적으로 연관되어 있어 향후 주 삼텍의 매출신장으로 이어질 것으로 판단된다 ( )

이는 현재 비철금속의 원자재 상승으로 인해 토너 카트리지 재제조 업계의 원가인

상이 유발되고 있어 재제조된 고광택 드럼의 안정적인 공급은 재제조 업계의OPC

안정화를 이룩할 수 있음 또한 현재 전부 수입에 의존하는 알루미늄 드럼의 OPC

간접적인 수입대체효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다

- 69 -

Page 36: 아노다이징기술을이용한고광택감광드럼 재제조공정의양산화기술지원 · 과제보유번호 연구기관 2007.07.01~2008.06.30 연구사업명 부품소재전문기업기술지원사업

- 36 -

재제조산업의 중요성과 경제적 효과 분석의 관점에서 볼 때 화석연료는 연소과정

에서 아황산가스 질소산화물 먼지 휘발성 유기화합물 먼지 등 대기오염물질과

이산화탄소와 같은 지구온난화 물질이 다량으로 발생한다 따라서 에너지 사용 감

소는 그만큼 대기질 개선에 기여를 하게 된다 에너지 소비 감소는 또한 수력과 원

자력 발전량을 감소케 함으로써 생태계 파괴와 핵폐기물 문제의 완화를 가능케 한

다 이러한 재제조의 환경개선 효과는 이를 사회적 편익으로 간주할 수 있으므로

금액으로도 환산될 수 있다 따라서 이를 고려하면 재재조의 경제적 효과는 단순히

생산요소의 절감효과만 감안하는 경우보다 훨씬 커진다 재제조산업의 경제적 및

환경적 효과는 매우 크다 더욱이 최근 들어 석유 및 기타 원자재의 공급 불안이

심화되고 있어 원자재 소비 절감의 필요성이 갈수록 증대되고 있다 뿐만 아니라

대기환경의 악화 방지에 대한 사회적요구의 증대와 매립지의 포화 등으로 인해 폐

기물 처리의 어려움이 가중되고 있어 재제조의 사회적 중요성은 대단히 커지고 있

재제조는 선진국에서도 크게 각광을 받고 있다 재제조산업은 현재 전세계적으로

사업장 수가 만개 고용규모 만명 시장규모 억 달러에 이르고 있는 것으로8 50 530

추정되고 있으며 특히 재제조가 가장 활발한 미국을 중심으로 빠른 속도로 확대되

고 있다 우리나라에서는 현재 자동차 부품과 토너 카트리지를 중심으로 재제조가

부분적으로 이루어지고 있어 그 규모는 그렇게 크지 않은 상태이다 이는 역으로

재제조산업의 활성화가 커다란 경제적 이익을 가져올 수 있음을 의미한다 따라서

재제조 산업을 정책적으로 육성할 필요성은 매우 크다

하지만 국내 토너카트리지 재제조 산업의 경우 년 일본 캐논사가 년부터 2006 2001

국내 업체를 상대로 레이져 프린터의 핵심부품인 감광드럼 드럼 의 삼각기어(OPC )

제조방식과 관련된 특허침해 소송을 제기해 지방 고법원 판결에서 승소한 상태이-

현재 국내에서 보급되고 있는 레이저 토너 카트리지와 잉크젯 잉크 카트리지는

이상 외국에서 직수입된 제품이다 지금 미국이나 유럽과 같은 선진국에서는90

전체 시장의 약 이상을 재활용 제품이 점유하고 있을 만큼 저렴한 재활용 카30

트리지의 사용은 당연한 것이다 우리나라 곳곳에 버려지고 있는 공재물질 카트리

지는 연간 만개 연간 톤 트럭 수천대분에 달하고 이렇게 폐기물로 버려300-400 8

진 각종 플라스틱 카트리지는 수백년이 지나도 썩지 않아 얼마든지 재활용이 가능

한 귀중한 자원을 낭비하며 환경오염을 가중시키고 있다 또한 국내 폐기물 관리법

에 프리터 카트리지는 지정폐기물에서 제외되어 있어 무단 폐기 방치될 가능성도

매우 크다

- 37 -

세계 다국적 기업이라는 미국의 몇몇 기업들 사이에도 재제조 붐이 일고 있다 기

존 리사이클링 방식이 폐기물 화학처리의 비용과 공해유발 억제에 따르는 막대한

재생비용이 드는 단점이 있다면 이를 원칙적으로 극복할 수 있는 대안으로 재제조

는 새로운 환경사업으로 입지를 넓혀가고 있다 현재 외국의 다국적 기업군들인 코

닥 제록스 듀폰 등은 최근 재활용 사업의 개념을 리사이클링에서 재제조로 GM

전환하고 이를 전제로 제품생산 매뉴얼을 전면 재개편하였다 대부분의 주요 부품

들을 쉽게 분해 조립하여 반영구적으로 재활용할 수 있게 획기적인 소프트웨어 시-

스템을 개발하여 활용하고 있는 것이다

프린터 토너 카트리지의 재활용은 다 마신 음료병을 수거하여 다시 음료수를 넣고

판매하는 것과 다를 게 없다 이제 우리도 재생품은 안쓴다 는 생각을 바꿔 프린 ldquo rdquo ldquo

터 값보다 카트리지 비용이 더 든다 는 문제를 재생카트리지 이용으로 경비도 줄이rdquo

고 환경을 생각하는 재활용에 관심을 가져야 할 때이다 정보통신의 혁명과 디지털

시대에 맞는 새로운 패러다임이 요구되는 지금 재제조 시스템을 구축하는 것은 녹

색경영 을 실천하는 환경중시 기업경영의 좋은 사례가 될 것이(Green Management)

다 또한 제품의 전과정에 걸친 환경영향을 파악하고 감소하기 위한 전과정평가

를 레이저 프린터 제품에 도입하여 적용함으로써(Life Cycle Assesment LCA)

보다 친환경적인 프린터가 개발될 것이다 또한 연간 억달러에 달하는 수입정품 4

토너 드럼을 재활용 토너 드럼으로 대체한다면 연간 억 천달러 수입 의존율을 3 2 (

로 낮출 경우 의 외화절약 효과가 기대된다20 )

- 38 -

제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과3333

제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행1111

드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정1 OPC1 OPC1 OPC1 OPC

레이져 프린터는 복사기의 건식 방식 원리를 이용하여 인쇄하는 프린터이다 내부

구성은 컨트롤러부 엔진부 인쇄부로 나뉘어져 있으며 컨트롤부에서는 컴퓨터로부

터 전송된 데이터를 인쇄할 페이지에 영상을 만들어 프린터 엔진부분으로 전달한

다 전달되 영상은 엔진 부분의 레이져 다이오드 회전 다면경 렌즈 프리즘장치

레이져 빔 센서 등의 장치를 거쳐 인쇄부분의 감광 드럼에 투사가 된다 다시 투사

된 영상은 감광 드럼에서 형성된 엔진 옆에 있는 용지에 옮겨서 영상을 인쇄한다

그 후에 인쇄된 용지는 고열 압착롤러에 압착되어 최종적으로 용지에 인쇄된다 레

이져 프린터는 저소음과 고품위 인쇄 다양한 서체와 고속인쇄 등의 장점을 가지고

있으며 제한된 용지사용과 유지 비용이 비싸다는 단점을 가지고 있다 그림 는 레 5

이져 프린터 카트리지의 분해도 및 주요 부품의 위치를 나타낸 것이다

그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도5555

- 39 -

레이져 프린터의 원리는 크게 단계로 크리닝 대전 노광 현상 전사 정착으로6

나눌 수 있으며 다음은 각 단계에 대한 설명이다

1 2 3

4 5 6

크리닝 이 단계는 이미지 진행의 처음 단계로 물리적 또는 전기 크리닝 진행을1

통해 새롭게 드럼에 이미지가 맺히도록 준비하는 단계OPC

대전 드럼 크리닝이 끝나면 로부터 읽혀진 정보를 레2 laser scanning unit (LSU)

이져빔을 쏘아 이미지를 드럼에 맺히도록 조건을 마련해 주거나 대전을 걸어 줌

노광 드럼 표면에 레이져빔이 전달되는 부분은 잠상이 맺히게 되며 드럼은 전3

류가 통할 수 있는 알루미늄 원통과 감광물질이 표면에 코팅되어 있으므로 빛을 받

은 부분에 이미지가 맺히게 됨 또한 드럼에 나타난 이미지 부분은 이 다음 단계에

서 토너를 끌어 당기게 됨

현상 잠상 이미지가 드럼 표면에 나타나며 현상 롤러는 토너분자를 드럼 표면4

에 전달하는 역할을 하며 닥터 블레이드는 토너량을 조절해 줌

- 40 -

전사 드럼 이미지에 토너 부분이 용지 쪽으로 전사 됨5

정착 토너가 묻은 용지가 히팅롤러와 압력롤러를 거쳐서 종이에 영구적으로 고6

착되게 함

가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도 OPC OPC OPC OPC

토너카트리지의 핵심 부품중 하나인 드럼은 표면의 마모가 증가함에 따라 드OPC

럼의 의 두께가 감소하며 피로도가 증가하는 것으로charge transport layer (CTL)

보고되고 있다 따라서 폐토너카트리지의 재제조시 이러한 관점에서의 부품에 대한

고찰이 매우 중요하게 된다

일반적으로 드럼은 의 표면전위를 갖도록 대전되며 이때 토너 입자-600 ~ -700 V

들을 밀어낸다 이는 인쇄 시 영역으로 나타나는데 이 부분을 백색전위 white

라고 불린다 그러나 대전능력이 저하되면 인쇄물의 백색부분(white potential V0)

에 불규칙적으로 토너가 유입되어 인쇄물에 그대로 전달되게 되면 이를

라고 한다 현상이 진행되면 초기 증가율 대비 증가background Background 10

될 때마다 토너 소비량도 증가되며 토너카트리지 수명을 단축시키는 원인이10

될 수 있다

자외선이 완벽하게 차단된 항온 항습 습도 이하 의 에서 특수광을 ( 36 ) Clean-room

설치하고 정전기가 방지된 상태에서 카트리지를 완전 분해한 후 마모되거나 손상

된 중요 부품들을 교체하여 특수 에 의한 재생산만이 새것을 능가하는Kow-How

품질을 가능케하는데 일부업체에서 재생한 토너카트리지는 원가만 낮춰 만들어지므

로 품질상의 문제점이 발생되어 프린터 수명을 짧게 할 수도 있다 토너는 기존에

들어있는 잔여물을 전면적으로 집진기로 세척 흡입 하여 완전 제거한 후 폐토너 카( )

트리지 및 중요부품을 교체한다

회 사용 가능하므로 상태에 따라 재활용 또는 교체한다 생산공정OPC Drum 2-3

에서 핵심인 토너가 흩어지지 않도록 마감을 하는 집진 수집된 폐토너를 전Unit

량 회수해 밀폐용기에 보관 폐기물 위탁처리업체에 처리케하는 세심한 배려도 환

경오염 방지를 위한 중요한 부분 중의 하나이다 재활용 현상기의 품질유지를 위한

승부관건은 소비자가 사용 후 폐기되는 폐현상기 폐카트리지 및 드럼 포함 수거( )

의 구축과 다양한 프린터 기종에 맞는 토너성분 분석에 달려 있다 프린터System

기종에 맞지 않는 토너카트리지나 마모성 부품이 적시에 교체되지 않을 경우에는

프린터 제품을 고장이 발생할 수 있다

- 41 -

그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정6 OPC 6 OPC 6 OPC 6 OPC

폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석2222

가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석

적외선 분광분석은 년 영국의 에 의해 개발된1800 F W Hershel dispersive IR

에 의해서 시작되었으며 최근에는spectromer FT-IR (fouirer transform infrared)

의 개발로 인해 활발한 연구가 진행되고 있다 적외선 분광분석의 원spectrometer

리는 적외선이 시료를 통과할 때 에너지가 분자간 원자내의 진동에너지와 일치하여

시료의 분자구조에 따른 특성 흡수 영역을 형성함으로서 이를 통해 정보는 얻게 된

다 적외선 분광분석은 시료의 정성 및 정량분석 물질의 구조확인 화학반응

연구 표면화학분석 등에 이용되고 있고 특히 플라스틱 물질의 정량 정성kinetics

분석 및 배향성 연구에 아주 유용하게 사용되고 있다

- 42 -

그림 은 기어부분 의 고분자를 정성분석한 의 분석결과로7 (sample2) FT-IR

2978cm-1 2920cm-1

1468cm-1 1382cm-1

1236cm-1 1087cm-1

892cm-1등의

특성 피크로 추정컨대 사용된 고분자 물질이 로 판단된다 그림poly(oxymethylene)

도 마찬가지로 의 고분자를 정성분석한 결과로2 sample3 2965cm-1

2918cm-12849cm-1

1768cm-1 1503cm-1

1219cm-1 1187cm-1

1159cm-1

1013cm-1 828cm-1

등의 특성피크가 관찰되었으며 결과적으로 polycabonate (PC)

의 특성피크로로 판단된다

나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석

열분석 이란 물질의 물리적 변수 를 온도의(thermal analysis) (physical parameter)

함수로 나타내는 분석 방법이다 즉 물질의 온도를 일정하게 변화시킴에 따라 나타

나는 열적특성 변화를 분석하는 것이다 이때 어떤 물리 변수의 변화를 볼것인가에

따라 여러 가지 방법이 존재한다 플라스틱의 열분석에는 대표적으로

와 가 이DSC(Differential scanning calorimetry) TGA(Thermo gravimetric analysis)

용된다 는 플라스틱 시료의 온도 열량변화 데이터로부터 시료의 물리적 화학 DSC

적 성질을 확인할 수 있다 또한 피크의 위치 모양 개수 등으로부터 정량적인 정

보들을 얻을 수 있으며 피크의 면적으로부터 열량변화의 정량적인 정보를 얻을 수

있다 으로부터 플라스틱 시료의 유리전이온도 결정화온도 녹는 DSC thermogram

온도 냉결정화온도 등의 정보를 확인할 수 있다 는 일정한 속도로 온도를 변 TGA

화시켰을 때 일정 시간동안에 일어난 시료 무게의 변화를 측정한다 에 의한 TGA

질량 온도 곡선은 플라스틱 시료의 열안정성 및 물질의 구성비 등을 확인할 수 있-

그림 는 의 분석결과 이다 약9 sample 2 TGA (Thermo gravimetric analysis) 30

0 부분에서 열분해가 일어나기 시작하며 344에서 중량감소 온도를 보인10

다 약 430이상이 되면 모든 고분자물질이 열분해 되는 것을 확인 할 수 있다

그림 은 의 데이터로 용융온도10 sample 2 DSC(Differential scanning calorimetry)

는 16664임을 확인하였다 는 결정성 고분자로 그래프에서 확인 sample 2 TGA

하듯이 약 300 이상의 온도에서도 분해가 되지 않는 열안정성을 보이나 약 에130

서 고분자가 녹기 시작하고 약 에서 완전하게 용융되는 것을 확인 할 수 있다170

는 약 이하에서 안정한 고분자 물성을 가지는 것을 확인하였다sample 2 130

- 43 -

그림 은 의 데이터로 초기 부터 중량감소가 일어나기 시작하며11 sample 3 TGA 430

중량감소온도는 를 보인다 정도에서 약 를 잔존율을 보인다 그10 485 540 20

림 는 의 데이터로서 는 비결정성 고분자로 에서 유리12 sample 3 DSC sample 3 119

전이 온도를 보이는 것을 확인하였다 데이터에서 확인하듯이 는 TGA sample2 400

이상의 온도에서도 분해가 되지 않는 열안정성을 보이나 데이터에 의해 이DSC 120

상의 온도에서는 고분자의 물리적 강도가 약화됨을 확인할 수 있다

- 44 -

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)

- 45 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)

- 46 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)

- 47 -

최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정3333

가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정

본 실험은 최적의 세정용매 조건을 찾기 위하여 기존의 상용용매 제품과A Benzene

용매를 이용하여 최적의 성능을 갖는 배합비를 확인하고자 하였다Toluene Xylene

표 은 상용용매 와 각 용매들의 세정속도를 나타내었다 상용용매 는 분 초의6 A A 3 30

세정속도를 보이는 것을 확인 할 수 있었다 그러나 상용용매 와 A Benzene Toluene

의 용매를 적절히 배합하면 약 분에서 분 초의 시간을 단축하는 효과를 나Xylene 1 1 20

타내었다

표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도6666

번호번호번호번호 함 량함 량함 량함 량 시 간시 간시 간시 간

1 상용용매 A 분 초3 30

2 Methylene Chloride 분이상8

3 m-Cresol 분이상8

4 Xylene 분이상8

5 Toluene 분이상8

6 Benzene 분이상8

7 상용용매 A Xylene (7030) 분 초2 30

8 상용용매 A Toluene (6040) 분 초2 40

9 상용용매 A Benzene (6040) 분 초3 20

10 상용용매 A m-Cresol (7030) 분 초3 20

11상용용매 A Xylene Toluene

(60436)분 초2 30

12상용용매 A Xylene Benzene

(60436)분 초2 40

13상용용매 A Toluene Benzene

(601624)분 초2 10

- 48 -

상용용매 는 약 초의 세정속도를 보이나 상용용매 과 자일렌의 일 때 약- A 210 A 8020

초의 세정속도를 보임150

상용용매상용용매상용용매상용용매 A XyleneA XyleneA XyleneA Xylene

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene

- 49 -

상용용매 과 의 비가 일 때 약 초의 세정속도를 보임- A Toluene 6040 140

상용용매상용용매상용용매상용용매 A TolueneA TolueneA TolueneA Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AToulene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene

- 50 -

상용용매 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- ABenzene 6040 195

상용용매상용용매상용용매상용용매 A BenzeneA BenzeneA BenzeneA Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ABenzene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene

- 51 -

상용용매 와 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- A m-Cresol 7030 200

의 함량이 증가할수록 점도의 증가로 인해 세정속도가 증가함- m-Cresol

상용용매상용용매상용용매상용용매 A m-CresolA m-CresolA m-CresolA m-Cresol

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도Am-Cresol OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC

- 52 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Toluene

함량별 세정속도는 초로 거의 일정하게 나타남- 160~170

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneToluene OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC

- 53 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장 빠- AXyleneBenzene 60436 60832 601228

른 초로 세정속도를 보임160~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC

- 54 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Toluene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장- ATolueneBenzene 601228 601624 602020

빠른 초로 세정속도를 보임130~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ATolueneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC

- 55 -

이상의 기초실험 결과로부터 폐 드럼 유기코팅층의 박리에 대한 기초자료를 확OPC

보하였다 기존의 박리액은 제푸믜 균일성 즉 품질 측면에서는 우수한 성능을 보이

고 있으나 사용시간 측면에서는 다소 미흡한 점이 있었다 따라서 본 기초실험결과

를 바탕으로 폐 드럼 유기코팅층의 박리 처리공정을 기존의 단계에서 단계OPC 5 3

로 공정을 개선함으로써 매우 향상된 생산성을 도모할 수 있었다 그림 은 기존 20

의 공정의 개념도와 개선된 공정의 개념도 및 제조된 박리조 차 를 나타낸 것(1~3 )

이다

그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진20 20 20 20

아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화4444

가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리

도금이나 아노다이징에서의 전처리는 양호한 제품이 생산 될 수 있느냐 하는 것이

관건이라고 볼 수 있다 그러므로 무엇보다도 주요한 부분이라 할 수 있다 전처리

는 기계적인 전처리와 화학적인 전처리가 있으며 다음은 화학적 처리법에 관한 주

요 내용이다

- 56 -

산세정산세정산세정산세정1)1)1)1)

가공품이나 버핑 연마를 한 제품은 기름기가 많이 남아 있기 때문에 그대로 에칭조

에 투입하면 기름기에 의한 얼룩이 생기거나 그 부분에 착색이 되지 않는 경우가

종종 있는데 이것을 제거할 목적으로 된 제품을 피막조에 전기를 통전하고Racking

부스바에 제품을 걸어주면 기름기와 이 물질이 제거되어 에칭에서 좋은 결과를 얻

을 수 있다

에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리2) ( )2) ( )2) ( )2) ( )

에칭은 알카리에칭과 산성에칭 두 가지로 대별되는데 여기서는 알카리 에칭만을 다

룬다 알카리 에칭은 일반적으로 를 사용하는데 는 알루미늄을 잘 용 NaOH NaOH

해하고 그때 발생하는 수소가스에 의한 물리적으로 흡착하고 있는 유지유를 제거하

며 표면을 아름다운 색으로 가꾼다

알카리 에칭조의 온도는 65~70 정도가 적당하며 에칭시간은 가공상태와 표면조

도 샌딩유무 등 횟수 변화에 따라 시간을 적절히 조절해야 한다 에칭시간은 약품의

농도 및 온도에 따라 탄력적으로 운용할 수 있으며 첨가제를 첨가하여 에칭면의 평활

성을 잘 조절 해 주어야 한다

중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거3) ( )3) ( )3) ( )3) ( )

에칭 후 수세를 하면 알루미늄 표면에 여러 가지 색의 재질별로 틀림 찌꺼기가 낀다( )

이것을 스머트 라고 한다 스머트는 피막이 진행되기 전에 제거되어야 하는데 이 공정

을 중화처리라 한다

에칭을 알카리 에서 했으므로 중화처리는 산성에서 해야 하는데 이때 사용하는(NaOH)

약품은 68 HNO3 질산( ) H2 물 의 비울을 로 하여 실온에서 침지해서 흔들어O ( ) 11

주면 깨끗이 제거할 수 있는데 재료에 따라 약간 차이는 있지만 계열인 경우 스커트50

를 완전히 제거하지 않으면 피막 후에도 스머트가 그대로 남아있어 스폰지나 보루로

제거해주어야 하는 번거로움이 있기 때문에 철저히 제거해야 하며 공정인Chromate

경우에 완전히 제거가 되지 않으면 좋은 제품을 얻을 수 없다

화학연마화학연마화학연마화학연마4)4)4)4)

- 57 -

화학연마란 외부의 전류를 사용하지 않고 광택연마를 행하는 방법으로 제품에 광택을

요하거나 표면에 이물질을 제거하기 위하여 행하는 공정이다 고광택을 요하는 외장재

쪽에 많이 이용되며 장비부품에서도 전체적인 흐름에 따라 변화하는 추세에 있기 때문

에 두꺼운 제품이나 얇은 제품 큰 제품과 작은 제품에 있어 연마시 항상 주의를 요하

며 적정한 온도를 유지하고 농도관리를 재질에 따라 잘 해 주어야만이 고품질을 보장

할 수 있다

액을 조정하는 방법에는 인산 황산 질산법 인산 질산법 인산 황산법 등이(1) - - (2) - (3) -

있으나 인산에 질산을 넣으며 후해가스가 많이 발생하므로 번 방법이 적당하다고 (3)

생각되며 현장에서도 인산 황산법을 선호하고 있다 액의 처리 조건 중 온도는 -

고루 사용할 수 있고 처리조 재질은 을 사용하여 보강을 충분히100~140 SUS 310L

하여 주어야 한다

전해연마전해연마전해연마전해연마5)5)5)5)

전해연마란 화학연마에서 알루미늄 표면에 광택을 내는데는 한계가 있으므로 그 이

상의 고광택을 원할 경우 행하는 공정이다 전해연마 시 제품의 표면은 어느 부분이라

도 정밀하고 세밀하게 조건이 같고 액의 온도도 균일해야 한다 또한 제품 표면에 발

생하는 기포를 제거하기 위해 강력한 에어 교반이 필요하므로 제품을 간간하게 고정해

야 한다 전해연마의 방법에는 황산인산법 광염소산초산법 진동전해연마법 등이 있

소결소결소결소결6)6)6)6)

전처리를 행함에 있어 작업자가 에칭시간과 화학연마시간을 어떻게 설정하느냐 함에

따라서 제품의 품질을 판가름 하게 된다

일반적으로 아노다이징에 사용하는 모든 설비는 최대용량의 선에서 사용하는 것 70

이 가장 바람직하다 작업을 진행함에 있어 복장은 항상 작업하기에 적합한가를 판단

하고 거추장스럽지 않은지 현재 공정에 맞는 보호구를 사용하고 있는지 본인 스스로

가 준비하고 확인해야 한다

나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화

- 58 -

황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성1)1)1)1)

경제성-

전해질로써 값싸고 공업적으로 안정하게 제조되는 황산(H2SO4유산 을 사용하는 것 전)

해조작이 다른 방법에 비해 간담함 전해 전압이 낮고 소비전력이 적게 드는 것 전해액

에 독성의 물질이 포함되어 있지 않고 의 걱정도 없기 때문에 폐액처리가 BOD COD

용이한 것등으로 가장 싸고 경제적인 양극산화 처리법으로 넓게 이용되고 있다

투명성-

얻어지는 피막은 다른 전해액에서 생성되는 피막에 비해 투명성이 높고 많은 실용합금

에 대해 무색의 피막을 형성한다 전해연마 화학연마 등의 광휘처리 후의 양극산화 피

막처리로 적당하다 또 무색의 피막은 염색 착생에도 좋다 피막의 투명도는 순도가

높은 알루미늄 일수록 양호하다 합금 원소의 는 피막의 투명도에 거의 영향이 없지 Mg

만 규소 철 망간 등은 투명도를 저하 시킨다(Si) (Fe) (Mn)

염색성-

얻어지는 피막은 활성도가 높고 염료의 흡착성이 좋기 때문에 유기 무기 염료에 의한

염색 인쇄가 용이하다

내식성 내마모성 및 경도-

내식성 내마모성이 양호하고 경도가 높은 피막을 얻을 수 있다 건축자재 공업제품 가

정용품 네임 프레이트 기계부품 장식품 등의 분야에서 요구되는 성능을 만족시켜 널-

리 이용되고 있다

피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계2)2)2)2)

표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건7777

- 59 -

표 에 표시된 수치는 어디까지나 공업적으로 유용한 피막을 얻는 범위이며 이 조건7

내에서 용도에 맞는 성능을 얻을 수 있는 처리 조건을 설정할 필요가 있다 황산 피막

은 용해성이 강한 상을 전해액으로 하기 때문에 처리 조거의 성능에의 영향은 대단히

크다 또한 각종 처리 조건이 피막과 욕 조건에 미치는 영향은 표 와 같다 2

표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향8888

경질피막법경질피막법경질피막법경질피막법2)2)2)2)

경질 양극산화 피막-

알루미늄 및 그 합금을 양극산화해서 화성한 피막은 종래 그 내식성을 이용하기도 하

고 착색 등에 의해 장식 목적에 이용하는 것이 주된 용도였다 그러나 최근에는 종래

의 양극산화 피막을 개량해 두껍고도 단단한 것을 얻을 수 있게 되었고 이미 경질 양

극산화 피막으로써 넓게 이용되며 그 우수한 특성을 발휘하고 있다

이 가볍고도 가공성이 좋은 금속과 표면에 화성되는 극히 단단한 피막과를 합쳐서 이

용하면 금후 더욱 용도를 확대할 수 있을 것으로 기대된다 규격으로는 30 이상의 피

막에 대해서도 품질이 규정되어 있지만 경질양극산화피막이라고 불려지는 것은 특별

한 규격이 있는 것은 아니고 일반적으로 표 에 표시하듯이 경도나 내마모성이 큰3 20

이상의 두꺼운 피막을 경질 양극산화 피막이라고 부르고 있다

- 60 -

표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류9999

피막 화성법피막 화성법피막 화성법피막 화성법3)3)3)3)

경질 양극산화 피막 화성법의 초기 연구는 종래 일반의 피막 화성에 사용되어온 황산

용 및 수산욕으로 실용화되어 왔다 그 후 양극산화 처리 기술의 진보와 함께 여러가

지 욕조성 및 화성 조건이 연구되어 황산용법 황산 수산혼합욕법 수산욕법 외에 각

종의 무기산 유기산 방향족설폰산 알코올 등을 혼합 또는 첨가해서 몇 가지에 방법

이 개발되었다

이들의 방법의 공통점은 종래의 아노다이징 화성 조건과 다른 필수 조건으로서 고전

류 밀도 저온 교반의 조건을 충분히 만족시키는 것이다 전류밀도를 보통 화선의 3

부로 하고 피막의 생성을 단시간에 행하여 전해액에 담겨있는 시간을 가능한 한2~5

짧게 하는 것이다 또 전해액에 의한 피막의 용해를 억제하기 위해서는 액온을 낮게 하

고 전해에 의해서 발생하는 열을 교반에 의하여 확산해 나가는 것이 중요하다 따라서

황산액과 같은 부식이 심한 전해액을 사용하는 경우에는 욕온도를 이하로 냉각해10

용해를 억제하는 것이 보통이다

황산욕에 수산을 비롯한 우기산등을 첨가하는 것도 있으며 비교적 고온에서 피막화성

이 가증하다 그러나 이들 수종의 첨가제를 가한 욕은 조성이 복잡하고 관리가 어려운

문제점이 있다 더욱 경질 아노다이징 피막을 화성하는 경우에 일반적으로 사용하고

있는 직류 대신에 트수전류파형을 적용하는 것도 피막 품질의 향상에 효과가 있다 예

를 들면 전류회복 현상을 이용한 것 주기적으로 극성을 변환시켜 부전류를 흘리면서

피막을 화성하는 전류 반전법 등이 있다

- 61 -

그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진21 ( ) 21 ( ) 21 ( ) 21 ( )

재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험5555

그림 는 드럼수명 측정 시험결과에 사용된 장비 사진이며 그림 는 조도측정에 사21 22

용된 장비의 사진이다

그림 는 조도실험결과를 나타낸 것이다 단면곡선에서 기준길이를 취하여 다24 ~ 27

섯 번째 높은 산과 다섯 번 째 깊은 골을 지나는 두 직선사이의 간격을 나타내는 점10

평균 거칠기 는Rz 10~18 값을 확인하였다 단면곡선에서 중심을 긋고 그 골에

해당하는 부분을 중심에 대해서 대칭 변환 후 구해지는 평균높이를 나타내는 중심

선 평균거치기 는 의 고른값을 확인하였다Ra 012~022

그림 은 재제조된 드럼카트리지의 성능시험 결과 값을 나타낸 것이다 그림 에30 30

서 보는 바와 같이 최종 사용가능한 용지의 장수는 약 장으로 나타났다 이12000

는 정품 토너 용량이 약 천장인것을 감안할 때 재제조시에도 사용가능한 것을 확3

인하였다

- 62 -

그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진22 22 22 22

그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진23 23 23 23

- 63 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과24 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과25 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 2

- 64 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과26 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과27 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 2

- 65 -

그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과28282828

- 66 -

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222

가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정

- 67 -

제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도4444

기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표 가중치가중치가중치가중치평가기준평가기준평가기준평가기준 평가방법평가방법평가방법평가방법

평가기관 등평가기관 등평가기관 등평가기관 등지원전지원전지원전지원전 지원후지원후지원후지원후

도금두께 20 불균일 4-6 실제품성능평가

표면조도 15 불균일15-17

실제품성능평가

감광코팅층 용해속도 30 12

mincycle

8

mincycl

e

자체평가

세정공정 최적화 모듈설계 및 구축 15 - - 현장실사

드럼 사용 수명OPC 20 -12000

pages성능평가

- 68 -

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

드럼의 감광코팅층 제거용 최적 용매 및 혼합용매의 기술지원은 생산량과 직OPC

접적으로 연관되어 있어 향후 주 삼텍의 매출신장으로 이어질 것으로 판단된다 ( )

이는 현재 비철금속의 원자재 상승으로 인해 토너 카트리지 재제조 업계의 원가인

상이 유발되고 있어 재제조된 고광택 드럼의 안정적인 공급은 재제조 업계의OPC

안정화를 이룩할 수 있음 또한 현재 전부 수입에 의존하는 알루미늄 드럼의 OPC

간접적인 수입대체효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다

- 69 -

Page 37: 아노다이징기술을이용한고광택감광드럼 재제조공정의양산화기술지원 · 과제보유번호 연구기관 2007.07.01~2008.06.30 연구사업명 부품소재전문기업기술지원사업

- 37 -

세계 다국적 기업이라는 미국의 몇몇 기업들 사이에도 재제조 붐이 일고 있다 기

존 리사이클링 방식이 폐기물 화학처리의 비용과 공해유발 억제에 따르는 막대한

재생비용이 드는 단점이 있다면 이를 원칙적으로 극복할 수 있는 대안으로 재제조

는 새로운 환경사업으로 입지를 넓혀가고 있다 현재 외국의 다국적 기업군들인 코

닥 제록스 듀폰 등은 최근 재활용 사업의 개념을 리사이클링에서 재제조로 GM

전환하고 이를 전제로 제품생산 매뉴얼을 전면 재개편하였다 대부분의 주요 부품

들을 쉽게 분해 조립하여 반영구적으로 재활용할 수 있게 획기적인 소프트웨어 시-

스템을 개발하여 활용하고 있는 것이다

프린터 토너 카트리지의 재활용은 다 마신 음료병을 수거하여 다시 음료수를 넣고

판매하는 것과 다를 게 없다 이제 우리도 재생품은 안쓴다 는 생각을 바꿔 프린 ldquo rdquo ldquo

터 값보다 카트리지 비용이 더 든다 는 문제를 재생카트리지 이용으로 경비도 줄이rdquo

고 환경을 생각하는 재활용에 관심을 가져야 할 때이다 정보통신의 혁명과 디지털

시대에 맞는 새로운 패러다임이 요구되는 지금 재제조 시스템을 구축하는 것은 녹

색경영 을 실천하는 환경중시 기업경영의 좋은 사례가 될 것이(Green Management)

다 또한 제품의 전과정에 걸친 환경영향을 파악하고 감소하기 위한 전과정평가

를 레이저 프린터 제품에 도입하여 적용함으로써(Life Cycle Assesment LCA)

보다 친환경적인 프린터가 개발될 것이다 또한 연간 억달러에 달하는 수입정품 4

토너 드럼을 재활용 토너 드럼으로 대체한다면 연간 억 천달러 수입 의존율을 3 2 (

로 낮출 경우 의 외화절약 효과가 기대된다20 )

- 38 -

제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과3333

제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행1111

드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정1 OPC1 OPC1 OPC1 OPC

레이져 프린터는 복사기의 건식 방식 원리를 이용하여 인쇄하는 프린터이다 내부

구성은 컨트롤러부 엔진부 인쇄부로 나뉘어져 있으며 컨트롤부에서는 컴퓨터로부

터 전송된 데이터를 인쇄할 페이지에 영상을 만들어 프린터 엔진부분으로 전달한

다 전달되 영상은 엔진 부분의 레이져 다이오드 회전 다면경 렌즈 프리즘장치

레이져 빔 센서 등의 장치를 거쳐 인쇄부분의 감광 드럼에 투사가 된다 다시 투사

된 영상은 감광 드럼에서 형성된 엔진 옆에 있는 용지에 옮겨서 영상을 인쇄한다

그 후에 인쇄된 용지는 고열 압착롤러에 압착되어 최종적으로 용지에 인쇄된다 레

이져 프린터는 저소음과 고품위 인쇄 다양한 서체와 고속인쇄 등의 장점을 가지고

있으며 제한된 용지사용과 유지 비용이 비싸다는 단점을 가지고 있다 그림 는 레 5

이져 프린터 카트리지의 분해도 및 주요 부품의 위치를 나타낸 것이다

그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도5555

- 39 -

레이져 프린터의 원리는 크게 단계로 크리닝 대전 노광 현상 전사 정착으로6

나눌 수 있으며 다음은 각 단계에 대한 설명이다

1 2 3

4 5 6

크리닝 이 단계는 이미지 진행의 처음 단계로 물리적 또는 전기 크리닝 진행을1

통해 새롭게 드럼에 이미지가 맺히도록 준비하는 단계OPC

대전 드럼 크리닝이 끝나면 로부터 읽혀진 정보를 레2 laser scanning unit (LSU)

이져빔을 쏘아 이미지를 드럼에 맺히도록 조건을 마련해 주거나 대전을 걸어 줌

노광 드럼 표면에 레이져빔이 전달되는 부분은 잠상이 맺히게 되며 드럼은 전3

류가 통할 수 있는 알루미늄 원통과 감광물질이 표면에 코팅되어 있으므로 빛을 받

은 부분에 이미지가 맺히게 됨 또한 드럼에 나타난 이미지 부분은 이 다음 단계에

서 토너를 끌어 당기게 됨

현상 잠상 이미지가 드럼 표면에 나타나며 현상 롤러는 토너분자를 드럼 표면4

에 전달하는 역할을 하며 닥터 블레이드는 토너량을 조절해 줌

- 40 -

전사 드럼 이미지에 토너 부분이 용지 쪽으로 전사 됨5

정착 토너가 묻은 용지가 히팅롤러와 압력롤러를 거쳐서 종이에 영구적으로 고6

착되게 함

가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도 OPC OPC OPC OPC

토너카트리지의 핵심 부품중 하나인 드럼은 표면의 마모가 증가함에 따라 드OPC

럼의 의 두께가 감소하며 피로도가 증가하는 것으로charge transport layer (CTL)

보고되고 있다 따라서 폐토너카트리지의 재제조시 이러한 관점에서의 부품에 대한

고찰이 매우 중요하게 된다

일반적으로 드럼은 의 표면전위를 갖도록 대전되며 이때 토너 입자-600 ~ -700 V

들을 밀어낸다 이는 인쇄 시 영역으로 나타나는데 이 부분을 백색전위 white

라고 불린다 그러나 대전능력이 저하되면 인쇄물의 백색부분(white potential V0)

에 불규칙적으로 토너가 유입되어 인쇄물에 그대로 전달되게 되면 이를

라고 한다 현상이 진행되면 초기 증가율 대비 증가background Background 10

될 때마다 토너 소비량도 증가되며 토너카트리지 수명을 단축시키는 원인이10

될 수 있다

자외선이 완벽하게 차단된 항온 항습 습도 이하 의 에서 특수광을 ( 36 ) Clean-room

설치하고 정전기가 방지된 상태에서 카트리지를 완전 분해한 후 마모되거나 손상

된 중요 부품들을 교체하여 특수 에 의한 재생산만이 새것을 능가하는Kow-How

품질을 가능케하는데 일부업체에서 재생한 토너카트리지는 원가만 낮춰 만들어지므

로 품질상의 문제점이 발생되어 프린터 수명을 짧게 할 수도 있다 토너는 기존에

들어있는 잔여물을 전면적으로 집진기로 세척 흡입 하여 완전 제거한 후 폐토너 카( )

트리지 및 중요부품을 교체한다

회 사용 가능하므로 상태에 따라 재활용 또는 교체한다 생산공정OPC Drum 2-3

에서 핵심인 토너가 흩어지지 않도록 마감을 하는 집진 수집된 폐토너를 전Unit

량 회수해 밀폐용기에 보관 폐기물 위탁처리업체에 처리케하는 세심한 배려도 환

경오염 방지를 위한 중요한 부분 중의 하나이다 재활용 현상기의 품질유지를 위한

승부관건은 소비자가 사용 후 폐기되는 폐현상기 폐카트리지 및 드럼 포함 수거( )

의 구축과 다양한 프린터 기종에 맞는 토너성분 분석에 달려 있다 프린터System

기종에 맞지 않는 토너카트리지나 마모성 부품이 적시에 교체되지 않을 경우에는

프린터 제품을 고장이 발생할 수 있다

- 41 -

그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정6 OPC 6 OPC 6 OPC 6 OPC

폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석2222

가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석

적외선 분광분석은 년 영국의 에 의해 개발된1800 F W Hershel dispersive IR

에 의해서 시작되었으며 최근에는spectromer FT-IR (fouirer transform infrared)

의 개발로 인해 활발한 연구가 진행되고 있다 적외선 분광분석의 원spectrometer

리는 적외선이 시료를 통과할 때 에너지가 분자간 원자내의 진동에너지와 일치하여

시료의 분자구조에 따른 특성 흡수 영역을 형성함으로서 이를 통해 정보는 얻게 된

다 적외선 분광분석은 시료의 정성 및 정량분석 물질의 구조확인 화학반응

연구 표면화학분석 등에 이용되고 있고 특히 플라스틱 물질의 정량 정성kinetics

분석 및 배향성 연구에 아주 유용하게 사용되고 있다

- 42 -

그림 은 기어부분 의 고분자를 정성분석한 의 분석결과로7 (sample2) FT-IR

2978cm-1 2920cm-1

1468cm-1 1382cm-1

1236cm-1 1087cm-1

892cm-1등의

특성 피크로 추정컨대 사용된 고분자 물질이 로 판단된다 그림poly(oxymethylene)

도 마찬가지로 의 고분자를 정성분석한 결과로2 sample3 2965cm-1

2918cm-12849cm-1

1768cm-1 1503cm-1

1219cm-1 1187cm-1

1159cm-1

1013cm-1 828cm-1

등의 특성피크가 관찰되었으며 결과적으로 polycabonate (PC)

의 특성피크로로 판단된다

나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석

열분석 이란 물질의 물리적 변수 를 온도의(thermal analysis) (physical parameter)

함수로 나타내는 분석 방법이다 즉 물질의 온도를 일정하게 변화시킴에 따라 나타

나는 열적특성 변화를 분석하는 것이다 이때 어떤 물리 변수의 변화를 볼것인가에

따라 여러 가지 방법이 존재한다 플라스틱의 열분석에는 대표적으로

와 가 이DSC(Differential scanning calorimetry) TGA(Thermo gravimetric analysis)

용된다 는 플라스틱 시료의 온도 열량변화 데이터로부터 시료의 물리적 화학 DSC

적 성질을 확인할 수 있다 또한 피크의 위치 모양 개수 등으로부터 정량적인 정

보들을 얻을 수 있으며 피크의 면적으로부터 열량변화의 정량적인 정보를 얻을 수

있다 으로부터 플라스틱 시료의 유리전이온도 결정화온도 녹는 DSC thermogram

온도 냉결정화온도 등의 정보를 확인할 수 있다 는 일정한 속도로 온도를 변 TGA

화시켰을 때 일정 시간동안에 일어난 시료 무게의 변화를 측정한다 에 의한 TGA

질량 온도 곡선은 플라스틱 시료의 열안정성 및 물질의 구성비 등을 확인할 수 있-

그림 는 의 분석결과 이다 약9 sample 2 TGA (Thermo gravimetric analysis) 30

0 부분에서 열분해가 일어나기 시작하며 344에서 중량감소 온도를 보인10

다 약 430이상이 되면 모든 고분자물질이 열분해 되는 것을 확인 할 수 있다

그림 은 의 데이터로 용융온도10 sample 2 DSC(Differential scanning calorimetry)

는 16664임을 확인하였다 는 결정성 고분자로 그래프에서 확인 sample 2 TGA

하듯이 약 300 이상의 온도에서도 분해가 되지 않는 열안정성을 보이나 약 에130

서 고분자가 녹기 시작하고 약 에서 완전하게 용융되는 것을 확인 할 수 있다170

는 약 이하에서 안정한 고분자 물성을 가지는 것을 확인하였다sample 2 130

- 43 -

그림 은 의 데이터로 초기 부터 중량감소가 일어나기 시작하며11 sample 3 TGA 430

중량감소온도는 를 보인다 정도에서 약 를 잔존율을 보인다 그10 485 540 20

림 는 의 데이터로서 는 비결정성 고분자로 에서 유리12 sample 3 DSC sample 3 119

전이 온도를 보이는 것을 확인하였다 데이터에서 확인하듯이 는 TGA sample2 400

이상의 온도에서도 분해가 되지 않는 열안정성을 보이나 데이터에 의해 이DSC 120

상의 온도에서는 고분자의 물리적 강도가 약화됨을 확인할 수 있다

- 44 -

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)

- 45 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)

- 46 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)

- 47 -

최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정3333

가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정

본 실험은 최적의 세정용매 조건을 찾기 위하여 기존의 상용용매 제품과A Benzene

용매를 이용하여 최적의 성능을 갖는 배합비를 확인하고자 하였다Toluene Xylene

표 은 상용용매 와 각 용매들의 세정속도를 나타내었다 상용용매 는 분 초의6 A A 3 30

세정속도를 보이는 것을 확인 할 수 있었다 그러나 상용용매 와 A Benzene Toluene

의 용매를 적절히 배합하면 약 분에서 분 초의 시간을 단축하는 효과를 나Xylene 1 1 20

타내었다

표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도6666

번호번호번호번호 함 량함 량함 량함 량 시 간시 간시 간시 간

1 상용용매 A 분 초3 30

2 Methylene Chloride 분이상8

3 m-Cresol 분이상8

4 Xylene 분이상8

5 Toluene 분이상8

6 Benzene 분이상8

7 상용용매 A Xylene (7030) 분 초2 30

8 상용용매 A Toluene (6040) 분 초2 40

9 상용용매 A Benzene (6040) 분 초3 20

10 상용용매 A m-Cresol (7030) 분 초3 20

11상용용매 A Xylene Toluene

(60436)분 초2 30

12상용용매 A Xylene Benzene

(60436)분 초2 40

13상용용매 A Toluene Benzene

(601624)분 초2 10

- 48 -

상용용매 는 약 초의 세정속도를 보이나 상용용매 과 자일렌의 일 때 약- A 210 A 8020

초의 세정속도를 보임150

상용용매상용용매상용용매상용용매 A XyleneA XyleneA XyleneA Xylene

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene

- 49 -

상용용매 과 의 비가 일 때 약 초의 세정속도를 보임- A Toluene 6040 140

상용용매상용용매상용용매상용용매 A TolueneA TolueneA TolueneA Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AToulene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene

- 50 -

상용용매 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- ABenzene 6040 195

상용용매상용용매상용용매상용용매 A BenzeneA BenzeneA BenzeneA Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ABenzene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene

- 51 -

상용용매 와 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- A m-Cresol 7030 200

의 함량이 증가할수록 점도의 증가로 인해 세정속도가 증가함- m-Cresol

상용용매상용용매상용용매상용용매 A m-CresolA m-CresolA m-CresolA m-Cresol

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도Am-Cresol OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC

- 52 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Toluene

함량별 세정속도는 초로 거의 일정하게 나타남- 160~170

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneToluene OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC

- 53 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장 빠- AXyleneBenzene 60436 60832 601228

른 초로 세정속도를 보임160~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC

- 54 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Toluene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장- ATolueneBenzene 601228 601624 602020

빠른 초로 세정속도를 보임130~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ATolueneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC

- 55 -

이상의 기초실험 결과로부터 폐 드럼 유기코팅층의 박리에 대한 기초자료를 확OPC

보하였다 기존의 박리액은 제푸믜 균일성 즉 품질 측면에서는 우수한 성능을 보이

고 있으나 사용시간 측면에서는 다소 미흡한 점이 있었다 따라서 본 기초실험결과

를 바탕으로 폐 드럼 유기코팅층의 박리 처리공정을 기존의 단계에서 단계OPC 5 3

로 공정을 개선함으로써 매우 향상된 생산성을 도모할 수 있었다 그림 은 기존 20

의 공정의 개념도와 개선된 공정의 개념도 및 제조된 박리조 차 를 나타낸 것(1~3 )

이다

그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진20 20 20 20

아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화4444

가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리

도금이나 아노다이징에서의 전처리는 양호한 제품이 생산 될 수 있느냐 하는 것이

관건이라고 볼 수 있다 그러므로 무엇보다도 주요한 부분이라 할 수 있다 전처리

는 기계적인 전처리와 화학적인 전처리가 있으며 다음은 화학적 처리법에 관한 주

요 내용이다

- 56 -

산세정산세정산세정산세정1)1)1)1)

가공품이나 버핑 연마를 한 제품은 기름기가 많이 남아 있기 때문에 그대로 에칭조

에 투입하면 기름기에 의한 얼룩이 생기거나 그 부분에 착색이 되지 않는 경우가

종종 있는데 이것을 제거할 목적으로 된 제품을 피막조에 전기를 통전하고Racking

부스바에 제품을 걸어주면 기름기와 이 물질이 제거되어 에칭에서 좋은 결과를 얻

을 수 있다

에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리2) ( )2) ( )2) ( )2) ( )

에칭은 알카리에칭과 산성에칭 두 가지로 대별되는데 여기서는 알카리 에칭만을 다

룬다 알카리 에칭은 일반적으로 를 사용하는데 는 알루미늄을 잘 용 NaOH NaOH

해하고 그때 발생하는 수소가스에 의한 물리적으로 흡착하고 있는 유지유를 제거하

며 표면을 아름다운 색으로 가꾼다

알카리 에칭조의 온도는 65~70 정도가 적당하며 에칭시간은 가공상태와 표면조

도 샌딩유무 등 횟수 변화에 따라 시간을 적절히 조절해야 한다 에칭시간은 약품의

농도 및 온도에 따라 탄력적으로 운용할 수 있으며 첨가제를 첨가하여 에칭면의 평활

성을 잘 조절 해 주어야 한다

중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거3) ( )3) ( )3) ( )3) ( )

에칭 후 수세를 하면 알루미늄 표면에 여러 가지 색의 재질별로 틀림 찌꺼기가 낀다( )

이것을 스머트 라고 한다 스머트는 피막이 진행되기 전에 제거되어야 하는데 이 공정

을 중화처리라 한다

에칭을 알카리 에서 했으므로 중화처리는 산성에서 해야 하는데 이때 사용하는(NaOH)

약품은 68 HNO3 질산( ) H2 물 의 비울을 로 하여 실온에서 침지해서 흔들어O ( ) 11

주면 깨끗이 제거할 수 있는데 재료에 따라 약간 차이는 있지만 계열인 경우 스커트50

를 완전히 제거하지 않으면 피막 후에도 스머트가 그대로 남아있어 스폰지나 보루로

제거해주어야 하는 번거로움이 있기 때문에 철저히 제거해야 하며 공정인Chromate

경우에 완전히 제거가 되지 않으면 좋은 제품을 얻을 수 없다

화학연마화학연마화학연마화학연마4)4)4)4)

- 57 -

화학연마란 외부의 전류를 사용하지 않고 광택연마를 행하는 방법으로 제품에 광택을

요하거나 표면에 이물질을 제거하기 위하여 행하는 공정이다 고광택을 요하는 외장재

쪽에 많이 이용되며 장비부품에서도 전체적인 흐름에 따라 변화하는 추세에 있기 때문

에 두꺼운 제품이나 얇은 제품 큰 제품과 작은 제품에 있어 연마시 항상 주의를 요하

며 적정한 온도를 유지하고 농도관리를 재질에 따라 잘 해 주어야만이 고품질을 보장

할 수 있다

액을 조정하는 방법에는 인산 황산 질산법 인산 질산법 인산 황산법 등이(1) - - (2) - (3) -

있으나 인산에 질산을 넣으며 후해가스가 많이 발생하므로 번 방법이 적당하다고 (3)

생각되며 현장에서도 인산 황산법을 선호하고 있다 액의 처리 조건 중 온도는 -

고루 사용할 수 있고 처리조 재질은 을 사용하여 보강을 충분히100~140 SUS 310L

하여 주어야 한다

전해연마전해연마전해연마전해연마5)5)5)5)

전해연마란 화학연마에서 알루미늄 표면에 광택을 내는데는 한계가 있으므로 그 이

상의 고광택을 원할 경우 행하는 공정이다 전해연마 시 제품의 표면은 어느 부분이라

도 정밀하고 세밀하게 조건이 같고 액의 온도도 균일해야 한다 또한 제품 표면에 발

생하는 기포를 제거하기 위해 강력한 에어 교반이 필요하므로 제품을 간간하게 고정해

야 한다 전해연마의 방법에는 황산인산법 광염소산초산법 진동전해연마법 등이 있

소결소결소결소결6)6)6)6)

전처리를 행함에 있어 작업자가 에칭시간과 화학연마시간을 어떻게 설정하느냐 함에

따라서 제품의 품질을 판가름 하게 된다

일반적으로 아노다이징에 사용하는 모든 설비는 최대용량의 선에서 사용하는 것 70

이 가장 바람직하다 작업을 진행함에 있어 복장은 항상 작업하기에 적합한가를 판단

하고 거추장스럽지 않은지 현재 공정에 맞는 보호구를 사용하고 있는지 본인 스스로

가 준비하고 확인해야 한다

나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화

- 58 -

황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성1)1)1)1)

경제성-

전해질로써 값싸고 공업적으로 안정하게 제조되는 황산(H2SO4유산 을 사용하는 것 전)

해조작이 다른 방법에 비해 간담함 전해 전압이 낮고 소비전력이 적게 드는 것 전해액

에 독성의 물질이 포함되어 있지 않고 의 걱정도 없기 때문에 폐액처리가 BOD COD

용이한 것등으로 가장 싸고 경제적인 양극산화 처리법으로 넓게 이용되고 있다

투명성-

얻어지는 피막은 다른 전해액에서 생성되는 피막에 비해 투명성이 높고 많은 실용합금

에 대해 무색의 피막을 형성한다 전해연마 화학연마 등의 광휘처리 후의 양극산화 피

막처리로 적당하다 또 무색의 피막은 염색 착생에도 좋다 피막의 투명도는 순도가

높은 알루미늄 일수록 양호하다 합금 원소의 는 피막의 투명도에 거의 영향이 없지 Mg

만 규소 철 망간 등은 투명도를 저하 시킨다(Si) (Fe) (Mn)

염색성-

얻어지는 피막은 활성도가 높고 염료의 흡착성이 좋기 때문에 유기 무기 염료에 의한

염색 인쇄가 용이하다

내식성 내마모성 및 경도-

내식성 내마모성이 양호하고 경도가 높은 피막을 얻을 수 있다 건축자재 공업제품 가

정용품 네임 프레이트 기계부품 장식품 등의 분야에서 요구되는 성능을 만족시켜 널-

리 이용되고 있다

피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계2)2)2)2)

표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건7777

- 59 -

표 에 표시된 수치는 어디까지나 공업적으로 유용한 피막을 얻는 범위이며 이 조건7

내에서 용도에 맞는 성능을 얻을 수 있는 처리 조건을 설정할 필요가 있다 황산 피막

은 용해성이 강한 상을 전해액으로 하기 때문에 처리 조거의 성능에의 영향은 대단히

크다 또한 각종 처리 조건이 피막과 욕 조건에 미치는 영향은 표 와 같다 2

표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향8888

경질피막법경질피막법경질피막법경질피막법2)2)2)2)

경질 양극산화 피막-

알루미늄 및 그 합금을 양극산화해서 화성한 피막은 종래 그 내식성을 이용하기도 하

고 착색 등에 의해 장식 목적에 이용하는 것이 주된 용도였다 그러나 최근에는 종래

의 양극산화 피막을 개량해 두껍고도 단단한 것을 얻을 수 있게 되었고 이미 경질 양

극산화 피막으로써 넓게 이용되며 그 우수한 특성을 발휘하고 있다

이 가볍고도 가공성이 좋은 금속과 표면에 화성되는 극히 단단한 피막과를 합쳐서 이

용하면 금후 더욱 용도를 확대할 수 있을 것으로 기대된다 규격으로는 30 이상의 피

막에 대해서도 품질이 규정되어 있지만 경질양극산화피막이라고 불려지는 것은 특별

한 규격이 있는 것은 아니고 일반적으로 표 에 표시하듯이 경도나 내마모성이 큰3 20

이상의 두꺼운 피막을 경질 양극산화 피막이라고 부르고 있다

- 60 -

표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류9999

피막 화성법피막 화성법피막 화성법피막 화성법3)3)3)3)

경질 양극산화 피막 화성법의 초기 연구는 종래 일반의 피막 화성에 사용되어온 황산

용 및 수산욕으로 실용화되어 왔다 그 후 양극산화 처리 기술의 진보와 함께 여러가

지 욕조성 및 화성 조건이 연구되어 황산용법 황산 수산혼합욕법 수산욕법 외에 각

종의 무기산 유기산 방향족설폰산 알코올 등을 혼합 또는 첨가해서 몇 가지에 방법

이 개발되었다

이들의 방법의 공통점은 종래의 아노다이징 화성 조건과 다른 필수 조건으로서 고전

류 밀도 저온 교반의 조건을 충분히 만족시키는 것이다 전류밀도를 보통 화선의 3

부로 하고 피막의 생성을 단시간에 행하여 전해액에 담겨있는 시간을 가능한 한2~5

짧게 하는 것이다 또 전해액에 의한 피막의 용해를 억제하기 위해서는 액온을 낮게 하

고 전해에 의해서 발생하는 열을 교반에 의하여 확산해 나가는 것이 중요하다 따라서

황산액과 같은 부식이 심한 전해액을 사용하는 경우에는 욕온도를 이하로 냉각해10

용해를 억제하는 것이 보통이다

황산욕에 수산을 비롯한 우기산등을 첨가하는 것도 있으며 비교적 고온에서 피막화성

이 가증하다 그러나 이들 수종의 첨가제를 가한 욕은 조성이 복잡하고 관리가 어려운

문제점이 있다 더욱 경질 아노다이징 피막을 화성하는 경우에 일반적으로 사용하고

있는 직류 대신에 트수전류파형을 적용하는 것도 피막 품질의 향상에 효과가 있다 예

를 들면 전류회복 현상을 이용한 것 주기적으로 극성을 변환시켜 부전류를 흘리면서

피막을 화성하는 전류 반전법 등이 있다

- 61 -

그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진21 ( ) 21 ( ) 21 ( ) 21 ( )

재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험5555

그림 는 드럼수명 측정 시험결과에 사용된 장비 사진이며 그림 는 조도측정에 사21 22

용된 장비의 사진이다

그림 는 조도실험결과를 나타낸 것이다 단면곡선에서 기준길이를 취하여 다24 ~ 27

섯 번째 높은 산과 다섯 번 째 깊은 골을 지나는 두 직선사이의 간격을 나타내는 점10

평균 거칠기 는Rz 10~18 값을 확인하였다 단면곡선에서 중심을 긋고 그 골에

해당하는 부분을 중심에 대해서 대칭 변환 후 구해지는 평균높이를 나타내는 중심

선 평균거치기 는 의 고른값을 확인하였다Ra 012~022

그림 은 재제조된 드럼카트리지의 성능시험 결과 값을 나타낸 것이다 그림 에30 30

서 보는 바와 같이 최종 사용가능한 용지의 장수는 약 장으로 나타났다 이12000

는 정품 토너 용량이 약 천장인것을 감안할 때 재제조시에도 사용가능한 것을 확3

인하였다

- 62 -

그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진22 22 22 22

그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진23 23 23 23

- 63 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과24 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과25 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 2

- 64 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과26 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과27 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 2

- 65 -

그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과28282828

- 66 -

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222

가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정

- 67 -

제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도4444

기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표 가중치가중치가중치가중치평가기준평가기준평가기준평가기준 평가방법평가방법평가방법평가방법

평가기관 등평가기관 등평가기관 등평가기관 등지원전지원전지원전지원전 지원후지원후지원후지원후

도금두께 20 불균일 4-6 실제품성능평가

표면조도 15 불균일15-17

실제품성능평가

감광코팅층 용해속도 30 12

mincycle

8

mincycl

e

자체평가

세정공정 최적화 모듈설계 및 구축 15 - - 현장실사

드럼 사용 수명OPC 20 -12000

pages성능평가

- 68 -

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

드럼의 감광코팅층 제거용 최적 용매 및 혼합용매의 기술지원은 생산량과 직OPC

접적으로 연관되어 있어 향후 주 삼텍의 매출신장으로 이어질 것으로 판단된다 ( )

이는 현재 비철금속의 원자재 상승으로 인해 토너 카트리지 재제조 업계의 원가인

상이 유발되고 있어 재제조된 고광택 드럼의 안정적인 공급은 재제조 업계의OPC

안정화를 이룩할 수 있음 또한 현재 전부 수입에 의존하는 알루미늄 드럼의 OPC

간접적인 수입대체효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다

- 69 -

Page 38: 아노다이징기술을이용한고광택감광드럼 재제조공정의양산화기술지원 · 과제보유번호 연구기관 2007.07.01~2008.06.30 연구사업명 부품소재전문기업기술지원사업

- 38 -

제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과제 장 기술지원 수행 내용 및 결과3333

제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행제 절 기술지원 수행1111

드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정드럼 재제조 공정 흐름도 분석 및 분리공정1 OPC1 OPC1 OPC1 OPC

레이져 프린터는 복사기의 건식 방식 원리를 이용하여 인쇄하는 프린터이다 내부

구성은 컨트롤러부 엔진부 인쇄부로 나뉘어져 있으며 컨트롤부에서는 컴퓨터로부

터 전송된 데이터를 인쇄할 페이지에 영상을 만들어 프린터 엔진부분으로 전달한

다 전달되 영상은 엔진 부분의 레이져 다이오드 회전 다면경 렌즈 프리즘장치

레이져 빔 센서 등의 장치를 거쳐 인쇄부분의 감광 드럼에 투사가 된다 다시 투사

된 영상은 감광 드럼에서 형성된 엔진 옆에 있는 용지에 옮겨서 영상을 인쇄한다

그 후에 인쇄된 용지는 고열 압착롤러에 압착되어 최종적으로 용지에 인쇄된다 레

이져 프린터는 저소음과 고품위 인쇄 다양한 서체와 고속인쇄 등의 장점을 가지고

있으며 제한된 용지사용과 유지 비용이 비싸다는 단점을 가지고 있다 그림 는 레 5

이져 프린터 카트리지의 분해도 및 주요 부품의 위치를 나타낸 것이다

그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도그림 레이져 프린터 카트리지 분해도5555

- 39 -

레이져 프린터의 원리는 크게 단계로 크리닝 대전 노광 현상 전사 정착으로6

나눌 수 있으며 다음은 각 단계에 대한 설명이다

1 2 3

4 5 6

크리닝 이 단계는 이미지 진행의 처음 단계로 물리적 또는 전기 크리닝 진행을1

통해 새롭게 드럼에 이미지가 맺히도록 준비하는 단계OPC

대전 드럼 크리닝이 끝나면 로부터 읽혀진 정보를 레2 laser scanning unit (LSU)

이져빔을 쏘아 이미지를 드럼에 맺히도록 조건을 마련해 주거나 대전을 걸어 줌

노광 드럼 표면에 레이져빔이 전달되는 부분은 잠상이 맺히게 되며 드럼은 전3

류가 통할 수 있는 알루미늄 원통과 감광물질이 표면에 코팅되어 있으므로 빛을 받

은 부분에 이미지가 맺히게 됨 또한 드럼에 나타난 이미지 부분은 이 다음 단계에

서 토너를 끌어 당기게 됨

현상 잠상 이미지가 드럼 표면에 나타나며 현상 롤러는 토너분자를 드럼 표면4

에 전달하는 역할을 하며 닥터 블레이드는 토너량을 조절해 줌

- 40 -

전사 드럼 이미지에 토너 부분이 용지 쪽으로 전사 됨5

정착 토너가 묻은 용지가 히팅롤러와 압력롤러를 거쳐서 종이에 영구적으로 고6

착되게 함

가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도 OPC OPC OPC OPC

토너카트리지의 핵심 부품중 하나인 드럼은 표면의 마모가 증가함에 따라 드OPC

럼의 의 두께가 감소하며 피로도가 증가하는 것으로charge transport layer (CTL)

보고되고 있다 따라서 폐토너카트리지의 재제조시 이러한 관점에서의 부품에 대한

고찰이 매우 중요하게 된다

일반적으로 드럼은 의 표면전위를 갖도록 대전되며 이때 토너 입자-600 ~ -700 V

들을 밀어낸다 이는 인쇄 시 영역으로 나타나는데 이 부분을 백색전위 white

라고 불린다 그러나 대전능력이 저하되면 인쇄물의 백색부분(white potential V0)

에 불규칙적으로 토너가 유입되어 인쇄물에 그대로 전달되게 되면 이를

라고 한다 현상이 진행되면 초기 증가율 대비 증가background Background 10

될 때마다 토너 소비량도 증가되며 토너카트리지 수명을 단축시키는 원인이10

될 수 있다

자외선이 완벽하게 차단된 항온 항습 습도 이하 의 에서 특수광을 ( 36 ) Clean-room

설치하고 정전기가 방지된 상태에서 카트리지를 완전 분해한 후 마모되거나 손상

된 중요 부품들을 교체하여 특수 에 의한 재생산만이 새것을 능가하는Kow-How

품질을 가능케하는데 일부업체에서 재생한 토너카트리지는 원가만 낮춰 만들어지므

로 품질상의 문제점이 발생되어 프린터 수명을 짧게 할 수도 있다 토너는 기존에

들어있는 잔여물을 전면적으로 집진기로 세척 흡입 하여 완전 제거한 후 폐토너 카( )

트리지 및 중요부품을 교체한다

회 사용 가능하므로 상태에 따라 재활용 또는 교체한다 생산공정OPC Drum 2-3

에서 핵심인 토너가 흩어지지 않도록 마감을 하는 집진 수집된 폐토너를 전Unit

량 회수해 밀폐용기에 보관 폐기물 위탁처리업체에 처리케하는 세심한 배려도 환

경오염 방지를 위한 중요한 부분 중의 하나이다 재활용 현상기의 품질유지를 위한

승부관건은 소비자가 사용 후 폐기되는 폐현상기 폐카트리지 및 드럼 포함 수거( )

의 구축과 다양한 프린터 기종에 맞는 토너성분 분석에 달려 있다 프린터System

기종에 맞지 않는 토너카트리지나 마모성 부품이 적시에 교체되지 않을 경우에는

프린터 제품을 고장이 발생할 수 있다

- 41 -

그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정6 OPC 6 OPC 6 OPC 6 OPC

폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석2222

가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석

적외선 분광분석은 년 영국의 에 의해 개발된1800 F W Hershel dispersive IR

에 의해서 시작되었으며 최근에는spectromer FT-IR (fouirer transform infrared)

의 개발로 인해 활발한 연구가 진행되고 있다 적외선 분광분석의 원spectrometer

리는 적외선이 시료를 통과할 때 에너지가 분자간 원자내의 진동에너지와 일치하여

시료의 분자구조에 따른 특성 흡수 영역을 형성함으로서 이를 통해 정보는 얻게 된

다 적외선 분광분석은 시료의 정성 및 정량분석 물질의 구조확인 화학반응

연구 표면화학분석 등에 이용되고 있고 특히 플라스틱 물질의 정량 정성kinetics

분석 및 배향성 연구에 아주 유용하게 사용되고 있다

- 42 -

그림 은 기어부분 의 고분자를 정성분석한 의 분석결과로7 (sample2) FT-IR

2978cm-1 2920cm-1

1468cm-1 1382cm-1

1236cm-1 1087cm-1

892cm-1등의

특성 피크로 추정컨대 사용된 고분자 물질이 로 판단된다 그림poly(oxymethylene)

도 마찬가지로 의 고분자를 정성분석한 결과로2 sample3 2965cm-1

2918cm-12849cm-1

1768cm-1 1503cm-1

1219cm-1 1187cm-1

1159cm-1

1013cm-1 828cm-1

등의 특성피크가 관찰되었으며 결과적으로 polycabonate (PC)

의 특성피크로로 판단된다

나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석

열분석 이란 물질의 물리적 변수 를 온도의(thermal analysis) (physical parameter)

함수로 나타내는 분석 방법이다 즉 물질의 온도를 일정하게 변화시킴에 따라 나타

나는 열적특성 변화를 분석하는 것이다 이때 어떤 물리 변수의 변화를 볼것인가에

따라 여러 가지 방법이 존재한다 플라스틱의 열분석에는 대표적으로

와 가 이DSC(Differential scanning calorimetry) TGA(Thermo gravimetric analysis)

용된다 는 플라스틱 시료의 온도 열량변화 데이터로부터 시료의 물리적 화학 DSC

적 성질을 확인할 수 있다 또한 피크의 위치 모양 개수 등으로부터 정량적인 정

보들을 얻을 수 있으며 피크의 면적으로부터 열량변화의 정량적인 정보를 얻을 수

있다 으로부터 플라스틱 시료의 유리전이온도 결정화온도 녹는 DSC thermogram

온도 냉결정화온도 등의 정보를 확인할 수 있다 는 일정한 속도로 온도를 변 TGA

화시켰을 때 일정 시간동안에 일어난 시료 무게의 변화를 측정한다 에 의한 TGA

질량 온도 곡선은 플라스틱 시료의 열안정성 및 물질의 구성비 등을 확인할 수 있-

그림 는 의 분석결과 이다 약9 sample 2 TGA (Thermo gravimetric analysis) 30

0 부분에서 열분해가 일어나기 시작하며 344에서 중량감소 온도를 보인10

다 약 430이상이 되면 모든 고분자물질이 열분해 되는 것을 확인 할 수 있다

그림 은 의 데이터로 용융온도10 sample 2 DSC(Differential scanning calorimetry)

는 16664임을 확인하였다 는 결정성 고분자로 그래프에서 확인 sample 2 TGA

하듯이 약 300 이상의 온도에서도 분해가 되지 않는 열안정성을 보이나 약 에130

서 고분자가 녹기 시작하고 약 에서 완전하게 용융되는 것을 확인 할 수 있다170

는 약 이하에서 안정한 고분자 물성을 가지는 것을 확인하였다sample 2 130

- 43 -

그림 은 의 데이터로 초기 부터 중량감소가 일어나기 시작하며11 sample 3 TGA 430

중량감소온도는 를 보인다 정도에서 약 를 잔존율을 보인다 그10 485 540 20

림 는 의 데이터로서 는 비결정성 고분자로 에서 유리12 sample 3 DSC sample 3 119

전이 온도를 보이는 것을 확인하였다 데이터에서 확인하듯이 는 TGA sample2 400

이상의 온도에서도 분해가 되지 않는 열안정성을 보이나 데이터에 의해 이DSC 120

상의 온도에서는 고분자의 물리적 강도가 약화됨을 확인할 수 있다

- 44 -

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)

- 45 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)

- 46 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)

- 47 -

최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정3333

가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정

본 실험은 최적의 세정용매 조건을 찾기 위하여 기존의 상용용매 제품과A Benzene

용매를 이용하여 최적의 성능을 갖는 배합비를 확인하고자 하였다Toluene Xylene

표 은 상용용매 와 각 용매들의 세정속도를 나타내었다 상용용매 는 분 초의6 A A 3 30

세정속도를 보이는 것을 확인 할 수 있었다 그러나 상용용매 와 A Benzene Toluene

의 용매를 적절히 배합하면 약 분에서 분 초의 시간을 단축하는 효과를 나Xylene 1 1 20

타내었다

표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도6666

번호번호번호번호 함 량함 량함 량함 량 시 간시 간시 간시 간

1 상용용매 A 분 초3 30

2 Methylene Chloride 분이상8

3 m-Cresol 분이상8

4 Xylene 분이상8

5 Toluene 분이상8

6 Benzene 분이상8

7 상용용매 A Xylene (7030) 분 초2 30

8 상용용매 A Toluene (6040) 분 초2 40

9 상용용매 A Benzene (6040) 분 초3 20

10 상용용매 A m-Cresol (7030) 분 초3 20

11상용용매 A Xylene Toluene

(60436)분 초2 30

12상용용매 A Xylene Benzene

(60436)분 초2 40

13상용용매 A Toluene Benzene

(601624)분 초2 10

- 48 -

상용용매 는 약 초의 세정속도를 보이나 상용용매 과 자일렌의 일 때 약- A 210 A 8020

초의 세정속도를 보임150

상용용매상용용매상용용매상용용매 A XyleneA XyleneA XyleneA Xylene

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene

- 49 -

상용용매 과 의 비가 일 때 약 초의 세정속도를 보임- A Toluene 6040 140

상용용매상용용매상용용매상용용매 A TolueneA TolueneA TolueneA Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AToulene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene

- 50 -

상용용매 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- ABenzene 6040 195

상용용매상용용매상용용매상용용매 A BenzeneA BenzeneA BenzeneA Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ABenzene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene

- 51 -

상용용매 와 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- A m-Cresol 7030 200

의 함량이 증가할수록 점도의 증가로 인해 세정속도가 증가함- m-Cresol

상용용매상용용매상용용매상용용매 A m-CresolA m-CresolA m-CresolA m-Cresol

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도Am-Cresol OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC

- 52 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Toluene

함량별 세정속도는 초로 거의 일정하게 나타남- 160~170

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneToluene OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC

- 53 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장 빠- AXyleneBenzene 60436 60832 601228

른 초로 세정속도를 보임160~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC

- 54 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Toluene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장- ATolueneBenzene 601228 601624 602020

빠른 초로 세정속도를 보임130~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ATolueneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC

- 55 -

이상의 기초실험 결과로부터 폐 드럼 유기코팅층의 박리에 대한 기초자료를 확OPC

보하였다 기존의 박리액은 제푸믜 균일성 즉 품질 측면에서는 우수한 성능을 보이

고 있으나 사용시간 측면에서는 다소 미흡한 점이 있었다 따라서 본 기초실험결과

를 바탕으로 폐 드럼 유기코팅층의 박리 처리공정을 기존의 단계에서 단계OPC 5 3

로 공정을 개선함으로써 매우 향상된 생산성을 도모할 수 있었다 그림 은 기존 20

의 공정의 개념도와 개선된 공정의 개념도 및 제조된 박리조 차 를 나타낸 것(1~3 )

이다

그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진20 20 20 20

아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화4444

가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리

도금이나 아노다이징에서의 전처리는 양호한 제품이 생산 될 수 있느냐 하는 것이

관건이라고 볼 수 있다 그러므로 무엇보다도 주요한 부분이라 할 수 있다 전처리

는 기계적인 전처리와 화학적인 전처리가 있으며 다음은 화학적 처리법에 관한 주

요 내용이다

- 56 -

산세정산세정산세정산세정1)1)1)1)

가공품이나 버핑 연마를 한 제품은 기름기가 많이 남아 있기 때문에 그대로 에칭조

에 투입하면 기름기에 의한 얼룩이 생기거나 그 부분에 착색이 되지 않는 경우가

종종 있는데 이것을 제거할 목적으로 된 제품을 피막조에 전기를 통전하고Racking

부스바에 제품을 걸어주면 기름기와 이 물질이 제거되어 에칭에서 좋은 결과를 얻

을 수 있다

에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리2) ( )2) ( )2) ( )2) ( )

에칭은 알카리에칭과 산성에칭 두 가지로 대별되는데 여기서는 알카리 에칭만을 다

룬다 알카리 에칭은 일반적으로 를 사용하는데 는 알루미늄을 잘 용 NaOH NaOH

해하고 그때 발생하는 수소가스에 의한 물리적으로 흡착하고 있는 유지유를 제거하

며 표면을 아름다운 색으로 가꾼다

알카리 에칭조의 온도는 65~70 정도가 적당하며 에칭시간은 가공상태와 표면조

도 샌딩유무 등 횟수 변화에 따라 시간을 적절히 조절해야 한다 에칭시간은 약품의

농도 및 온도에 따라 탄력적으로 운용할 수 있으며 첨가제를 첨가하여 에칭면의 평활

성을 잘 조절 해 주어야 한다

중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거3) ( )3) ( )3) ( )3) ( )

에칭 후 수세를 하면 알루미늄 표면에 여러 가지 색의 재질별로 틀림 찌꺼기가 낀다( )

이것을 스머트 라고 한다 스머트는 피막이 진행되기 전에 제거되어야 하는데 이 공정

을 중화처리라 한다

에칭을 알카리 에서 했으므로 중화처리는 산성에서 해야 하는데 이때 사용하는(NaOH)

약품은 68 HNO3 질산( ) H2 물 의 비울을 로 하여 실온에서 침지해서 흔들어O ( ) 11

주면 깨끗이 제거할 수 있는데 재료에 따라 약간 차이는 있지만 계열인 경우 스커트50

를 완전히 제거하지 않으면 피막 후에도 스머트가 그대로 남아있어 스폰지나 보루로

제거해주어야 하는 번거로움이 있기 때문에 철저히 제거해야 하며 공정인Chromate

경우에 완전히 제거가 되지 않으면 좋은 제품을 얻을 수 없다

화학연마화학연마화학연마화학연마4)4)4)4)

- 57 -

화학연마란 외부의 전류를 사용하지 않고 광택연마를 행하는 방법으로 제품에 광택을

요하거나 표면에 이물질을 제거하기 위하여 행하는 공정이다 고광택을 요하는 외장재

쪽에 많이 이용되며 장비부품에서도 전체적인 흐름에 따라 변화하는 추세에 있기 때문

에 두꺼운 제품이나 얇은 제품 큰 제품과 작은 제품에 있어 연마시 항상 주의를 요하

며 적정한 온도를 유지하고 농도관리를 재질에 따라 잘 해 주어야만이 고품질을 보장

할 수 있다

액을 조정하는 방법에는 인산 황산 질산법 인산 질산법 인산 황산법 등이(1) - - (2) - (3) -

있으나 인산에 질산을 넣으며 후해가스가 많이 발생하므로 번 방법이 적당하다고 (3)

생각되며 현장에서도 인산 황산법을 선호하고 있다 액의 처리 조건 중 온도는 -

고루 사용할 수 있고 처리조 재질은 을 사용하여 보강을 충분히100~140 SUS 310L

하여 주어야 한다

전해연마전해연마전해연마전해연마5)5)5)5)

전해연마란 화학연마에서 알루미늄 표면에 광택을 내는데는 한계가 있으므로 그 이

상의 고광택을 원할 경우 행하는 공정이다 전해연마 시 제품의 표면은 어느 부분이라

도 정밀하고 세밀하게 조건이 같고 액의 온도도 균일해야 한다 또한 제품 표면에 발

생하는 기포를 제거하기 위해 강력한 에어 교반이 필요하므로 제품을 간간하게 고정해

야 한다 전해연마의 방법에는 황산인산법 광염소산초산법 진동전해연마법 등이 있

소결소결소결소결6)6)6)6)

전처리를 행함에 있어 작업자가 에칭시간과 화학연마시간을 어떻게 설정하느냐 함에

따라서 제품의 품질을 판가름 하게 된다

일반적으로 아노다이징에 사용하는 모든 설비는 최대용량의 선에서 사용하는 것 70

이 가장 바람직하다 작업을 진행함에 있어 복장은 항상 작업하기에 적합한가를 판단

하고 거추장스럽지 않은지 현재 공정에 맞는 보호구를 사용하고 있는지 본인 스스로

가 준비하고 확인해야 한다

나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화

- 58 -

황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성1)1)1)1)

경제성-

전해질로써 값싸고 공업적으로 안정하게 제조되는 황산(H2SO4유산 을 사용하는 것 전)

해조작이 다른 방법에 비해 간담함 전해 전압이 낮고 소비전력이 적게 드는 것 전해액

에 독성의 물질이 포함되어 있지 않고 의 걱정도 없기 때문에 폐액처리가 BOD COD

용이한 것등으로 가장 싸고 경제적인 양극산화 처리법으로 넓게 이용되고 있다

투명성-

얻어지는 피막은 다른 전해액에서 생성되는 피막에 비해 투명성이 높고 많은 실용합금

에 대해 무색의 피막을 형성한다 전해연마 화학연마 등의 광휘처리 후의 양극산화 피

막처리로 적당하다 또 무색의 피막은 염색 착생에도 좋다 피막의 투명도는 순도가

높은 알루미늄 일수록 양호하다 합금 원소의 는 피막의 투명도에 거의 영향이 없지 Mg

만 규소 철 망간 등은 투명도를 저하 시킨다(Si) (Fe) (Mn)

염색성-

얻어지는 피막은 활성도가 높고 염료의 흡착성이 좋기 때문에 유기 무기 염료에 의한

염색 인쇄가 용이하다

내식성 내마모성 및 경도-

내식성 내마모성이 양호하고 경도가 높은 피막을 얻을 수 있다 건축자재 공업제품 가

정용품 네임 프레이트 기계부품 장식품 등의 분야에서 요구되는 성능을 만족시켜 널-

리 이용되고 있다

피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계2)2)2)2)

표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건7777

- 59 -

표 에 표시된 수치는 어디까지나 공업적으로 유용한 피막을 얻는 범위이며 이 조건7

내에서 용도에 맞는 성능을 얻을 수 있는 처리 조건을 설정할 필요가 있다 황산 피막

은 용해성이 강한 상을 전해액으로 하기 때문에 처리 조거의 성능에의 영향은 대단히

크다 또한 각종 처리 조건이 피막과 욕 조건에 미치는 영향은 표 와 같다 2

표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향8888

경질피막법경질피막법경질피막법경질피막법2)2)2)2)

경질 양극산화 피막-

알루미늄 및 그 합금을 양극산화해서 화성한 피막은 종래 그 내식성을 이용하기도 하

고 착색 등에 의해 장식 목적에 이용하는 것이 주된 용도였다 그러나 최근에는 종래

의 양극산화 피막을 개량해 두껍고도 단단한 것을 얻을 수 있게 되었고 이미 경질 양

극산화 피막으로써 넓게 이용되며 그 우수한 특성을 발휘하고 있다

이 가볍고도 가공성이 좋은 금속과 표면에 화성되는 극히 단단한 피막과를 합쳐서 이

용하면 금후 더욱 용도를 확대할 수 있을 것으로 기대된다 규격으로는 30 이상의 피

막에 대해서도 품질이 규정되어 있지만 경질양극산화피막이라고 불려지는 것은 특별

한 규격이 있는 것은 아니고 일반적으로 표 에 표시하듯이 경도나 내마모성이 큰3 20

이상의 두꺼운 피막을 경질 양극산화 피막이라고 부르고 있다

- 60 -

표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류9999

피막 화성법피막 화성법피막 화성법피막 화성법3)3)3)3)

경질 양극산화 피막 화성법의 초기 연구는 종래 일반의 피막 화성에 사용되어온 황산

용 및 수산욕으로 실용화되어 왔다 그 후 양극산화 처리 기술의 진보와 함께 여러가

지 욕조성 및 화성 조건이 연구되어 황산용법 황산 수산혼합욕법 수산욕법 외에 각

종의 무기산 유기산 방향족설폰산 알코올 등을 혼합 또는 첨가해서 몇 가지에 방법

이 개발되었다

이들의 방법의 공통점은 종래의 아노다이징 화성 조건과 다른 필수 조건으로서 고전

류 밀도 저온 교반의 조건을 충분히 만족시키는 것이다 전류밀도를 보통 화선의 3

부로 하고 피막의 생성을 단시간에 행하여 전해액에 담겨있는 시간을 가능한 한2~5

짧게 하는 것이다 또 전해액에 의한 피막의 용해를 억제하기 위해서는 액온을 낮게 하

고 전해에 의해서 발생하는 열을 교반에 의하여 확산해 나가는 것이 중요하다 따라서

황산액과 같은 부식이 심한 전해액을 사용하는 경우에는 욕온도를 이하로 냉각해10

용해를 억제하는 것이 보통이다

황산욕에 수산을 비롯한 우기산등을 첨가하는 것도 있으며 비교적 고온에서 피막화성

이 가증하다 그러나 이들 수종의 첨가제를 가한 욕은 조성이 복잡하고 관리가 어려운

문제점이 있다 더욱 경질 아노다이징 피막을 화성하는 경우에 일반적으로 사용하고

있는 직류 대신에 트수전류파형을 적용하는 것도 피막 품질의 향상에 효과가 있다 예

를 들면 전류회복 현상을 이용한 것 주기적으로 극성을 변환시켜 부전류를 흘리면서

피막을 화성하는 전류 반전법 등이 있다

- 61 -

그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진21 ( ) 21 ( ) 21 ( ) 21 ( )

재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험5555

그림 는 드럼수명 측정 시험결과에 사용된 장비 사진이며 그림 는 조도측정에 사21 22

용된 장비의 사진이다

그림 는 조도실험결과를 나타낸 것이다 단면곡선에서 기준길이를 취하여 다24 ~ 27

섯 번째 높은 산과 다섯 번 째 깊은 골을 지나는 두 직선사이의 간격을 나타내는 점10

평균 거칠기 는Rz 10~18 값을 확인하였다 단면곡선에서 중심을 긋고 그 골에

해당하는 부분을 중심에 대해서 대칭 변환 후 구해지는 평균높이를 나타내는 중심

선 평균거치기 는 의 고른값을 확인하였다Ra 012~022

그림 은 재제조된 드럼카트리지의 성능시험 결과 값을 나타낸 것이다 그림 에30 30

서 보는 바와 같이 최종 사용가능한 용지의 장수는 약 장으로 나타났다 이12000

는 정품 토너 용량이 약 천장인것을 감안할 때 재제조시에도 사용가능한 것을 확3

인하였다

- 62 -

그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진22 22 22 22

그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진23 23 23 23

- 63 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과24 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과25 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 2

- 64 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과26 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과27 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 2

- 65 -

그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과28282828

- 66 -

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222

가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정

- 67 -

제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도4444

기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표 가중치가중치가중치가중치평가기준평가기준평가기준평가기준 평가방법평가방법평가방법평가방법

평가기관 등평가기관 등평가기관 등평가기관 등지원전지원전지원전지원전 지원후지원후지원후지원후

도금두께 20 불균일 4-6 실제품성능평가

표면조도 15 불균일15-17

실제품성능평가

감광코팅층 용해속도 30 12

mincycle

8

mincycl

e

자체평가

세정공정 최적화 모듈설계 및 구축 15 - - 현장실사

드럼 사용 수명OPC 20 -12000

pages성능평가

- 68 -

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

드럼의 감광코팅층 제거용 최적 용매 및 혼합용매의 기술지원은 생산량과 직OPC

접적으로 연관되어 있어 향후 주 삼텍의 매출신장으로 이어질 것으로 판단된다 ( )

이는 현재 비철금속의 원자재 상승으로 인해 토너 카트리지 재제조 업계의 원가인

상이 유발되고 있어 재제조된 고광택 드럼의 안정적인 공급은 재제조 업계의OPC

안정화를 이룩할 수 있음 또한 현재 전부 수입에 의존하는 알루미늄 드럼의 OPC

간접적인 수입대체효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다

- 69 -

Page 39: 아노다이징기술을이용한고광택감광드럼 재제조공정의양산화기술지원 · 과제보유번호 연구기관 2007.07.01~2008.06.30 연구사업명 부품소재전문기업기술지원사업

- 39 -

레이져 프린터의 원리는 크게 단계로 크리닝 대전 노광 현상 전사 정착으로6

나눌 수 있으며 다음은 각 단계에 대한 설명이다

1 2 3

4 5 6

크리닝 이 단계는 이미지 진행의 처음 단계로 물리적 또는 전기 크리닝 진행을1

통해 새롭게 드럼에 이미지가 맺히도록 준비하는 단계OPC

대전 드럼 크리닝이 끝나면 로부터 읽혀진 정보를 레2 laser scanning unit (LSU)

이져빔을 쏘아 이미지를 드럼에 맺히도록 조건을 마련해 주거나 대전을 걸어 줌

노광 드럼 표면에 레이져빔이 전달되는 부분은 잠상이 맺히게 되며 드럼은 전3

류가 통할 수 있는 알루미늄 원통과 감광물질이 표면에 코팅되어 있으므로 빛을 받

은 부분에 이미지가 맺히게 됨 또한 드럼에 나타난 이미지 부분은 이 다음 단계에

서 토너를 끌어 당기게 됨

현상 잠상 이미지가 드럼 표면에 나타나며 현상 롤러는 토너분자를 드럼 표면4

에 전달하는 역할을 하며 닥터 블레이드는 토너량을 조절해 줌

- 40 -

전사 드럼 이미지에 토너 부분이 용지 쪽으로 전사 됨5

정착 토너가 묻은 용지가 히팅롤러와 압력롤러를 거쳐서 종이에 영구적으로 고6

착되게 함

가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도 OPC OPC OPC OPC

토너카트리지의 핵심 부품중 하나인 드럼은 표면의 마모가 증가함에 따라 드OPC

럼의 의 두께가 감소하며 피로도가 증가하는 것으로charge transport layer (CTL)

보고되고 있다 따라서 폐토너카트리지의 재제조시 이러한 관점에서의 부품에 대한

고찰이 매우 중요하게 된다

일반적으로 드럼은 의 표면전위를 갖도록 대전되며 이때 토너 입자-600 ~ -700 V

들을 밀어낸다 이는 인쇄 시 영역으로 나타나는데 이 부분을 백색전위 white

라고 불린다 그러나 대전능력이 저하되면 인쇄물의 백색부분(white potential V0)

에 불규칙적으로 토너가 유입되어 인쇄물에 그대로 전달되게 되면 이를

라고 한다 현상이 진행되면 초기 증가율 대비 증가background Background 10

될 때마다 토너 소비량도 증가되며 토너카트리지 수명을 단축시키는 원인이10

될 수 있다

자외선이 완벽하게 차단된 항온 항습 습도 이하 의 에서 특수광을 ( 36 ) Clean-room

설치하고 정전기가 방지된 상태에서 카트리지를 완전 분해한 후 마모되거나 손상

된 중요 부품들을 교체하여 특수 에 의한 재생산만이 새것을 능가하는Kow-How

품질을 가능케하는데 일부업체에서 재생한 토너카트리지는 원가만 낮춰 만들어지므

로 품질상의 문제점이 발생되어 프린터 수명을 짧게 할 수도 있다 토너는 기존에

들어있는 잔여물을 전면적으로 집진기로 세척 흡입 하여 완전 제거한 후 폐토너 카( )

트리지 및 중요부품을 교체한다

회 사용 가능하므로 상태에 따라 재활용 또는 교체한다 생산공정OPC Drum 2-3

에서 핵심인 토너가 흩어지지 않도록 마감을 하는 집진 수집된 폐토너를 전Unit

량 회수해 밀폐용기에 보관 폐기물 위탁처리업체에 처리케하는 세심한 배려도 환

경오염 방지를 위한 중요한 부분 중의 하나이다 재활용 현상기의 품질유지를 위한

승부관건은 소비자가 사용 후 폐기되는 폐현상기 폐카트리지 및 드럼 포함 수거( )

의 구축과 다양한 프린터 기종에 맞는 토너성분 분석에 달려 있다 프린터System

기종에 맞지 않는 토너카트리지나 마모성 부품이 적시에 교체되지 않을 경우에는

프린터 제품을 고장이 발생할 수 있다

- 41 -

그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정6 OPC 6 OPC 6 OPC 6 OPC

폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석2222

가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석

적외선 분광분석은 년 영국의 에 의해 개발된1800 F W Hershel dispersive IR

에 의해서 시작되었으며 최근에는spectromer FT-IR (fouirer transform infrared)

의 개발로 인해 활발한 연구가 진행되고 있다 적외선 분광분석의 원spectrometer

리는 적외선이 시료를 통과할 때 에너지가 분자간 원자내의 진동에너지와 일치하여

시료의 분자구조에 따른 특성 흡수 영역을 형성함으로서 이를 통해 정보는 얻게 된

다 적외선 분광분석은 시료의 정성 및 정량분석 물질의 구조확인 화학반응

연구 표면화학분석 등에 이용되고 있고 특히 플라스틱 물질의 정량 정성kinetics

분석 및 배향성 연구에 아주 유용하게 사용되고 있다

- 42 -

그림 은 기어부분 의 고분자를 정성분석한 의 분석결과로7 (sample2) FT-IR

2978cm-1 2920cm-1

1468cm-1 1382cm-1

1236cm-1 1087cm-1

892cm-1등의

특성 피크로 추정컨대 사용된 고분자 물질이 로 판단된다 그림poly(oxymethylene)

도 마찬가지로 의 고분자를 정성분석한 결과로2 sample3 2965cm-1

2918cm-12849cm-1

1768cm-1 1503cm-1

1219cm-1 1187cm-1

1159cm-1

1013cm-1 828cm-1

등의 특성피크가 관찰되었으며 결과적으로 polycabonate (PC)

의 특성피크로로 판단된다

나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석

열분석 이란 물질의 물리적 변수 를 온도의(thermal analysis) (physical parameter)

함수로 나타내는 분석 방법이다 즉 물질의 온도를 일정하게 변화시킴에 따라 나타

나는 열적특성 변화를 분석하는 것이다 이때 어떤 물리 변수의 변화를 볼것인가에

따라 여러 가지 방법이 존재한다 플라스틱의 열분석에는 대표적으로

와 가 이DSC(Differential scanning calorimetry) TGA(Thermo gravimetric analysis)

용된다 는 플라스틱 시료의 온도 열량변화 데이터로부터 시료의 물리적 화학 DSC

적 성질을 확인할 수 있다 또한 피크의 위치 모양 개수 등으로부터 정량적인 정

보들을 얻을 수 있으며 피크의 면적으로부터 열량변화의 정량적인 정보를 얻을 수

있다 으로부터 플라스틱 시료의 유리전이온도 결정화온도 녹는 DSC thermogram

온도 냉결정화온도 등의 정보를 확인할 수 있다 는 일정한 속도로 온도를 변 TGA

화시켰을 때 일정 시간동안에 일어난 시료 무게의 변화를 측정한다 에 의한 TGA

질량 온도 곡선은 플라스틱 시료의 열안정성 및 물질의 구성비 등을 확인할 수 있-

그림 는 의 분석결과 이다 약9 sample 2 TGA (Thermo gravimetric analysis) 30

0 부분에서 열분해가 일어나기 시작하며 344에서 중량감소 온도를 보인10

다 약 430이상이 되면 모든 고분자물질이 열분해 되는 것을 확인 할 수 있다

그림 은 의 데이터로 용융온도10 sample 2 DSC(Differential scanning calorimetry)

는 16664임을 확인하였다 는 결정성 고분자로 그래프에서 확인 sample 2 TGA

하듯이 약 300 이상의 온도에서도 분해가 되지 않는 열안정성을 보이나 약 에130

서 고분자가 녹기 시작하고 약 에서 완전하게 용융되는 것을 확인 할 수 있다170

는 약 이하에서 안정한 고분자 물성을 가지는 것을 확인하였다sample 2 130

- 43 -

그림 은 의 데이터로 초기 부터 중량감소가 일어나기 시작하며11 sample 3 TGA 430

중량감소온도는 를 보인다 정도에서 약 를 잔존율을 보인다 그10 485 540 20

림 는 의 데이터로서 는 비결정성 고분자로 에서 유리12 sample 3 DSC sample 3 119

전이 온도를 보이는 것을 확인하였다 데이터에서 확인하듯이 는 TGA sample2 400

이상의 온도에서도 분해가 되지 않는 열안정성을 보이나 데이터에 의해 이DSC 120

상의 온도에서는 고분자의 물리적 강도가 약화됨을 확인할 수 있다

- 44 -

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)

- 45 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)

- 46 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)

- 47 -

최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정3333

가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정

본 실험은 최적의 세정용매 조건을 찾기 위하여 기존의 상용용매 제품과A Benzene

용매를 이용하여 최적의 성능을 갖는 배합비를 확인하고자 하였다Toluene Xylene

표 은 상용용매 와 각 용매들의 세정속도를 나타내었다 상용용매 는 분 초의6 A A 3 30

세정속도를 보이는 것을 확인 할 수 있었다 그러나 상용용매 와 A Benzene Toluene

의 용매를 적절히 배합하면 약 분에서 분 초의 시간을 단축하는 효과를 나Xylene 1 1 20

타내었다

표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도6666

번호번호번호번호 함 량함 량함 량함 량 시 간시 간시 간시 간

1 상용용매 A 분 초3 30

2 Methylene Chloride 분이상8

3 m-Cresol 분이상8

4 Xylene 분이상8

5 Toluene 분이상8

6 Benzene 분이상8

7 상용용매 A Xylene (7030) 분 초2 30

8 상용용매 A Toluene (6040) 분 초2 40

9 상용용매 A Benzene (6040) 분 초3 20

10 상용용매 A m-Cresol (7030) 분 초3 20

11상용용매 A Xylene Toluene

(60436)분 초2 30

12상용용매 A Xylene Benzene

(60436)분 초2 40

13상용용매 A Toluene Benzene

(601624)분 초2 10

- 48 -

상용용매 는 약 초의 세정속도를 보이나 상용용매 과 자일렌의 일 때 약- A 210 A 8020

초의 세정속도를 보임150

상용용매상용용매상용용매상용용매 A XyleneA XyleneA XyleneA Xylene

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene

- 49 -

상용용매 과 의 비가 일 때 약 초의 세정속도를 보임- A Toluene 6040 140

상용용매상용용매상용용매상용용매 A TolueneA TolueneA TolueneA Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AToulene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene

- 50 -

상용용매 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- ABenzene 6040 195

상용용매상용용매상용용매상용용매 A BenzeneA BenzeneA BenzeneA Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ABenzene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene

- 51 -

상용용매 와 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- A m-Cresol 7030 200

의 함량이 증가할수록 점도의 증가로 인해 세정속도가 증가함- m-Cresol

상용용매상용용매상용용매상용용매 A m-CresolA m-CresolA m-CresolA m-Cresol

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도Am-Cresol OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC

- 52 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Toluene

함량별 세정속도는 초로 거의 일정하게 나타남- 160~170

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneToluene OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC

- 53 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장 빠- AXyleneBenzene 60436 60832 601228

른 초로 세정속도를 보임160~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC

- 54 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Toluene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장- ATolueneBenzene 601228 601624 602020

빠른 초로 세정속도를 보임130~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ATolueneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC

- 55 -

이상의 기초실험 결과로부터 폐 드럼 유기코팅층의 박리에 대한 기초자료를 확OPC

보하였다 기존의 박리액은 제푸믜 균일성 즉 품질 측면에서는 우수한 성능을 보이

고 있으나 사용시간 측면에서는 다소 미흡한 점이 있었다 따라서 본 기초실험결과

를 바탕으로 폐 드럼 유기코팅층의 박리 처리공정을 기존의 단계에서 단계OPC 5 3

로 공정을 개선함으로써 매우 향상된 생산성을 도모할 수 있었다 그림 은 기존 20

의 공정의 개념도와 개선된 공정의 개념도 및 제조된 박리조 차 를 나타낸 것(1~3 )

이다

그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진20 20 20 20

아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화4444

가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리

도금이나 아노다이징에서의 전처리는 양호한 제품이 생산 될 수 있느냐 하는 것이

관건이라고 볼 수 있다 그러므로 무엇보다도 주요한 부분이라 할 수 있다 전처리

는 기계적인 전처리와 화학적인 전처리가 있으며 다음은 화학적 처리법에 관한 주

요 내용이다

- 56 -

산세정산세정산세정산세정1)1)1)1)

가공품이나 버핑 연마를 한 제품은 기름기가 많이 남아 있기 때문에 그대로 에칭조

에 투입하면 기름기에 의한 얼룩이 생기거나 그 부분에 착색이 되지 않는 경우가

종종 있는데 이것을 제거할 목적으로 된 제품을 피막조에 전기를 통전하고Racking

부스바에 제품을 걸어주면 기름기와 이 물질이 제거되어 에칭에서 좋은 결과를 얻

을 수 있다

에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리2) ( )2) ( )2) ( )2) ( )

에칭은 알카리에칭과 산성에칭 두 가지로 대별되는데 여기서는 알카리 에칭만을 다

룬다 알카리 에칭은 일반적으로 를 사용하는데 는 알루미늄을 잘 용 NaOH NaOH

해하고 그때 발생하는 수소가스에 의한 물리적으로 흡착하고 있는 유지유를 제거하

며 표면을 아름다운 색으로 가꾼다

알카리 에칭조의 온도는 65~70 정도가 적당하며 에칭시간은 가공상태와 표면조

도 샌딩유무 등 횟수 변화에 따라 시간을 적절히 조절해야 한다 에칭시간은 약품의

농도 및 온도에 따라 탄력적으로 운용할 수 있으며 첨가제를 첨가하여 에칭면의 평활

성을 잘 조절 해 주어야 한다

중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거3) ( )3) ( )3) ( )3) ( )

에칭 후 수세를 하면 알루미늄 표면에 여러 가지 색의 재질별로 틀림 찌꺼기가 낀다( )

이것을 스머트 라고 한다 스머트는 피막이 진행되기 전에 제거되어야 하는데 이 공정

을 중화처리라 한다

에칭을 알카리 에서 했으므로 중화처리는 산성에서 해야 하는데 이때 사용하는(NaOH)

약품은 68 HNO3 질산( ) H2 물 의 비울을 로 하여 실온에서 침지해서 흔들어O ( ) 11

주면 깨끗이 제거할 수 있는데 재료에 따라 약간 차이는 있지만 계열인 경우 스커트50

를 완전히 제거하지 않으면 피막 후에도 스머트가 그대로 남아있어 스폰지나 보루로

제거해주어야 하는 번거로움이 있기 때문에 철저히 제거해야 하며 공정인Chromate

경우에 완전히 제거가 되지 않으면 좋은 제품을 얻을 수 없다

화학연마화학연마화학연마화학연마4)4)4)4)

- 57 -

화학연마란 외부의 전류를 사용하지 않고 광택연마를 행하는 방법으로 제품에 광택을

요하거나 표면에 이물질을 제거하기 위하여 행하는 공정이다 고광택을 요하는 외장재

쪽에 많이 이용되며 장비부품에서도 전체적인 흐름에 따라 변화하는 추세에 있기 때문

에 두꺼운 제품이나 얇은 제품 큰 제품과 작은 제품에 있어 연마시 항상 주의를 요하

며 적정한 온도를 유지하고 농도관리를 재질에 따라 잘 해 주어야만이 고품질을 보장

할 수 있다

액을 조정하는 방법에는 인산 황산 질산법 인산 질산법 인산 황산법 등이(1) - - (2) - (3) -

있으나 인산에 질산을 넣으며 후해가스가 많이 발생하므로 번 방법이 적당하다고 (3)

생각되며 현장에서도 인산 황산법을 선호하고 있다 액의 처리 조건 중 온도는 -

고루 사용할 수 있고 처리조 재질은 을 사용하여 보강을 충분히100~140 SUS 310L

하여 주어야 한다

전해연마전해연마전해연마전해연마5)5)5)5)

전해연마란 화학연마에서 알루미늄 표면에 광택을 내는데는 한계가 있으므로 그 이

상의 고광택을 원할 경우 행하는 공정이다 전해연마 시 제품의 표면은 어느 부분이라

도 정밀하고 세밀하게 조건이 같고 액의 온도도 균일해야 한다 또한 제품 표면에 발

생하는 기포를 제거하기 위해 강력한 에어 교반이 필요하므로 제품을 간간하게 고정해

야 한다 전해연마의 방법에는 황산인산법 광염소산초산법 진동전해연마법 등이 있

소결소결소결소결6)6)6)6)

전처리를 행함에 있어 작업자가 에칭시간과 화학연마시간을 어떻게 설정하느냐 함에

따라서 제품의 품질을 판가름 하게 된다

일반적으로 아노다이징에 사용하는 모든 설비는 최대용량의 선에서 사용하는 것 70

이 가장 바람직하다 작업을 진행함에 있어 복장은 항상 작업하기에 적합한가를 판단

하고 거추장스럽지 않은지 현재 공정에 맞는 보호구를 사용하고 있는지 본인 스스로

가 준비하고 확인해야 한다

나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화

- 58 -

황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성1)1)1)1)

경제성-

전해질로써 값싸고 공업적으로 안정하게 제조되는 황산(H2SO4유산 을 사용하는 것 전)

해조작이 다른 방법에 비해 간담함 전해 전압이 낮고 소비전력이 적게 드는 것 전해액

에 독성의 물질이 포함되어 있지 않고 의 걱정도 없기 때문에 폐액처리가 BOD COD

용이한 것등으로 가장 싸고 경제적인 양극산화 처리법으로 넓게 이용되고 있다

투명성-

얻어지는 피막은 다른 전해액에서 생성되는 피막에 비해 투명성이 높고 많은 실용합금

에 대해 무색의 피막을 형성한다 전해연마 화학연마 등의 광휘처리 후의 양극산화 피

막처리로 적당하다 또 무색의 피막은 염색 착생에도 좋다 피막의 투명도는 순도가

높은 알루미늄 일수록 양호하다 합금 원소의 는 피막의 투명도에 거의 영향이 없지 Mg

만 규소 철 망간 등은 투명도를 저하 시킨다(Si) (Fe) (Mn)

염색성-

얻어지는 피막은 활성도가 높고 염료의 흡착성이 좋기 때문에 유기 무기 염료에 의한

염색 인쇄가 용이하다

내식성 내마모성 및 경도-

내식성 내마모성이 양호하고 경도가 높은 피막을 얻을 수 있다 건축자재 공업제품 가

정용품 네임 프레이트 기계부품 장식품 등의 분야에서 요구되는 성능을 만족시켜 널-

리 이용되고 있다

피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계2)2)2)2)

표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건7777

- 59 -

표 에 표시된 수치는 어디까지나 공업적으로 유용한 피막을 얻는 범위이며 이 조건7

내에서 용도에 맞는 성능을 얻을 수 있는 처리 조건을 설정할 필요가 있다 황산 피막

은 용해성이 강한 상을 전해액으로 하기 때문에 처리 조거의 성능에의 영향은 대단히

크다 또한 각종 처리 조건이 피막과 욕 조건에 미치는 영향은 표 와 같다 2

표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향8888

경질피막법경질피막법경질피막법경질피막법2)2)2)2)

경질 양극산화 피막-

알루미늄 및 그 합금을 양극산화해서 화성한 피막은 종래 그 내식성을 이용하기도 하

고 착색 등에 의해 장식 목적에 이용하는 것이 주된 용도였다 그러나 최근에는 종래

의 양극산화 피막을 개량해 두껍고도 단단한 것을 얻을 수 있게 되었고 이미 경질 양

극산화 피막으로써 넓게 이용되며 그 우수한 특성을 발휘하고 있다

이 가볍고도 가공성이 좋은 금속과 표면에 화성되는 극히 단단한 피막과를 합쳐서 이

용하면 금후 더욱 용도를 확대할 수 있을 것으로 기대된다 규격으로는 30 이상의 피

막에 대해서도 품질이 규정되어 있지만 경질양극산화피막이라고 불려지는 것은 특별

한 규격이 있는 것은 아니고 일반적으로 표 에 표시하듯이 경도나 내마모성이 큰3 20

이상의 두꺼운 피막을 경질 양극산화 피막이라고 부르고 있다

- 60 -

표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류9999

피막 화성법피막 화성법피막 화성법피막 화성법3)3)3)3)

경질 양극산화 피막 화성법의 초기 연구는 종래 일반의 피막 화성에 사용되어온 황산

용 및 수산욕으로 실용화되어 왔다 그 후 양극산화 처리 기술의 진보와 함께 여러가

지 욕조성 및 화성 조건이 연구되어 황산용법 황산 수산혼합욕법 수산욕법 외에 각

종의 무기산 유기산 방향족설폰산 알코올 등을 혼합 또는 첨가해서 몇 가지에 방법

이 개발되었다

이들의 방법의 공통점은 종래의 아노다이징 화성 조건과 다른 필수 조건으로서 고전

류 밀도 저온 교반의 조건을 충분히 만족시키는 것이다 전류밀도를 보통 화선의 3

부로 하고 피막의 생성을 단시간에 행하여 전해액에 담겨있는 시간을 가능한 한2~5

짧게 하는 것이다 또 전해액에 의한 피막의 용해를 억제하기 위해서는 액온을 낮게 하

고 전해에 의해서 발생하는 열을 교반에 의하여 확산해 나가는 것이 중요하다 따라서

황산액과 같은 부식이 심한 전해액을 사용하는 경우에는 욕온도를 이하로 냉각해10

용해를 억제하는 것이 보통이다

황산욕에 수산을 비롯한 우기산등을 첨가하는 것도 있으며 비교적 고온에서 피막화성

이 가증하다 그러나 이들 수종의 첨가제를 가한 욕은 조성이 복잡하고 관리가 어려운

문제점이 있다 더욱 경질 아노다이징 피막을 화성하는 경우에 일반적으로 사용하고

있는 직류 대신에 트수전류파형을 적용하는 것도 피막 품질의 향상에 효과가 있다 예

를 들면 전류회복 현상을 이용한 것 주기적으로 극성을 변환시켜 부전류를 흘리면서

피막을 화성하는 전류 반전법 등이 있다

- 61 -

그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진21 ( ) 21 ( ) 21 ( ) 21 ( )

재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험5555

그림 는 드럼수명 측정 시험결과에 사용된 장비 사진이며 그림 는 조도측정에 사21 22

용된 장비의 사진이다

그림 는 조도실험결과를 나타낸 것이다 단면곡선에서 기준길이를 취하여 다24 ~ 27

섯 번째 높은 산과 다섯 번 째 깊은 골을 지나는 두 직선사이의 간격을 나타내는 점10

평균 거칠기 는Rz 10~18 값을 확인하였다 단면곡선에서 중심을 긋고 그 골에

해당하는 부분을 중심에 대해서 대칭 변환 후 구해지는 평균높이를 나타내는 중심

선 평균거치기 는 의 고른값을 확인하였다Ra 012~022

그림 은 재제조된 드럼카트리지의 성능시험 결과 값을 나타낸 것이다 그림 에30 30

서 보는 바와 같이 최종 사용가능한 용지의 장수는 약 장으로 나타났다 이12000

는 정품 토너 용량이 약 천장인것을 감안할 때 재제조시에도 사용가능한 것을 확3

인하였다

- 62 -

그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진22 22 22 22

그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진23 23 23 23

- 63 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과24 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과25 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 2

- 64 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과26 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과27 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 2

- 65 -

그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과28282828

- 66 -

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222

가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정

- 67 -

제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도4444

기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표 가중치가중치가중치가중치평가기준평가기준평가기준평가기준 평가방법평가방법평가방법평가방법

평가기관 등평가기관 등평가기관 등평가기관 등지원전지원전지원전지원전 지원후지원후지원후지원후

도금두께 20 불균일 4-6 실제품성능평가

표면조도 15 불균일15-17

실제품성능평가

감광코팅층 용해속도 30 12

mincycle

8

mincycl

e

자체평가

세정공정 최적화 모듈설계 및 구축 15 - - 현장실사

드럼 사용 수명OPC 20 -12000

pages성능평가

- 68 -

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

드럼의 감광코팅층 제거용 최적 용매 및 혼합용매의 기술지원은 생산량과 직OPC

접적으로 연관되어 있어 향후 주 삼텍의 매출신장으로 이어질 것으로 판단된다 ( )

이는 현재 비철금속의 원자재 상승으로 인해 토너 카트리지 재제조 업계의 원가인

상이 유발되고 있어 재제조된 고광택 드럼의 안정적인 공급은 재제조 업계의OPC

안정화를 이룩할 수 있음 또한 현재 전부 수입에 의존하는 알루미늄 드럼의 OPC

간접적인 수입대체효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다

- 69 -

Page 40: 아노다이징기술을이용한고광택감광드럼 재제조공정의양산화기술지원 · 과제보유번호 연구기관 2007.07.01~2008.06.30 연구사업명 부품소재전문기업기술지원사업

- 40 -

전사 드럼 이미지에 토너 부분이 용지 쪽으로 전사 됨5

정착 토너가 묻은 용지가 히팅롤러와 압력롤러를 거쳐서 종이에 영구적으로 고6

착되게 함

가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도가 드럼 재제조 공정 흐름도 OPC OPC OPC OPC

토너카트리지의 핵심 부품중 하나인 드럼은 표면의 마모가 증가함에 따라 드OPC

럼의 의 두께가 감소하며 피로도가 증가하는 것으로charge transport layer (CTL)

보고되고 있다 따라서 폐토너카트리지의 재제조시 이러한 관점에서의 부품에 대한

고찰이 매우 중요하게 된다

일반적으로 드럼은 의 표면전위를 갖도록 대전되며 이때 토너 입자-600 ~ -700 V

들을 밀어낸다 이는 인쇄 시 영역으로 나타나는데 이 부분을 백색전위 white

라고 불린다 그러나 대전능력이 저하되면 인쇄물의 백색부분(white potential V0)

에 불규칙적으로 토너가 유입되어 인쇄물에 그대로 전달되게 되면 이를

라고 한다 현상이 진행되면 초기 증가율 대비 증가background Background 10

될 때마다 토너 소비량도 증가되며 토너카트리지 수명을 단축시키는 원인이10

될 수 있다

자외선이 완벽하게 차단된 항온 항습 습도 이하 의 에서 특수광을 ( 36 ) Clean-room

설치하고 정전기가 방지된 상태에서 카트리지를 완전 분해한 후 마모되거나 손상

된 중요 부품들을 교체하여 특수 에 의한 재생산만이 새것을 능가하는Kow-How

품질을 가능케하는데 일부업체에서 재생한 토너카트리지는 원가만 낮춰 만들어지므

로 품질상의 문제점이 발생되어 프린터 수명을 짧게 할 수도 있다 토너는 기존에

들어있는 잔여물을 전면적으로 집진기로 세척 흡입 하여 완전 제거한 후 폐토너 카( )

트리지 및 중요부품을 교체한다

회 사용 가능하므로 상태에 따라 재활용 또는 교체한다 생산공정OPC Drum 2-3

에서 핵심인 토너가 흩어지지 않도록 마감을 하는 집진 수집된 폐토너를 전Unit

량 회수해 밀폐용기에 보관 폐기물 위탁처리업체에 처리케하는 세심한 배려도 환

경오염 방지를 위한 중요한 부분 중의 하나이다 재활용 현상기의 품질유지를 위한

승부관건은 소비자가 사용 후 폐기되는 폐현상기 폐카트리지 및 드럼 포함 수거( )

의 구축과 다양한 프린터 기종에 맞는 토너성분 분석에 달려 있다 프린터System

기종에 맞지 않는 토너카트리지나 마모성 부품이 적시에 교체되지 않을 경우에는

프린터 제품을 고장이 발생할 수 있다

- 41 -

그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정6 OPC 6 OPC 6 OPC 6 OPC

폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석2222

가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석

적외선 분광분석은 년 영국의 에 의해 개발된1800 F W Hershel dispersive IR

에 의해서 시작되었으며 최근에는spectromer FT-IR (fouirer transform infrared)

의 개발로 인해 활발한 연구가 진행되고 있다 적외선 분광분석의 원spectrometer

리는 적외선이 시료를 통과할 때 에너지가 분자간 원자내의 진동에너지와 일치하여

시료의 분자구조에 따른 특성 흡수 영역을 형성함으로서 이를 통해 정보는 얻게 된

다 적외선 분광분석은 시료의 정성 및 정량분석 물질의 구조확인 화학반응

연구 표면화학분석 등에 이용되고 있고 특히 플라스틱 물질의 정량 정성kinetics

분석 및 배향성 연구에 아주 유용하게 사용되고 있다

- 42 -

그림 은 기어부분 의 고분자를 정성분석한 의 분석결과로7 (sample2) FT-IR

2978cm-1 2920cm-1

1468cm-1 1382cm-1

1236cm-1 1087cm-1

892cm-1등의

특성 피크로 추정컨대 사용된 고분자 물질이 로 판단된다 그림poly(oxymethylene)

도 마찬가지로 의 고분자를 정성분석한 결과로2 sample3 2965cm-1

2918cm-12849cm-1

1768cm-1 1503cm-1

1219cm-1 1187cm-1

1159cm-1

1013cm-1 828cm-1

등의 특성피크가 관찰되었으며 결과적으로 polycabonate (PC)

의 특성피크로로 판단된다

나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석

열분석 이란 물질의 물리적 변수 를 온도의(thermal analysis) (physical parameter)

함수로 나타내는 분석 방법이다 즉 물질의 온도를 일정하게 변화시킴에 따라 나타

나는 열적특성 변화를 분석하는 것이다 이때 어떤 물리 변수의 변화를 볼것인가에

따라 여러 가지 방법이 존재한다 플라스틱의 열분석에는 대표적으로

와 가 이DSC(Differential scanning calorimetry) TGA(Thermo gravimetric analysis)

용된다 는 플라스틱 시료의 온도 열량변화 데이터로부터 시료의 물리적 화학 DSC

적 성질을 확인할 수 있다 또한 피크의 위치 모양 개수 등으로부터 정량적인 정

보들을 얻을 수 있으며 피크의 면적으로부터 열량변화의 정량적인 정보를 얻을 수

있다 으로부터 플라스틱 시료의 유리전이온도 결정화온도 녹는 DSC thermogram

온도 냉결정화온도 등의 정보를 확인할 수 있다 는 일정한 속도로 온도를 변 TGA

화시켰을 때 일정 시간동안에 일어난 시료 무게의 변화를 측정한다 에 의한 TGA

질량 온도 곡선은 플라스틱 시료의 열안정성 및 물질의 구성비 등을 확인할 수 있-

그림 는 의 분석결과 이다 약9 sample 2 TGA (Thermo gravimetric analysis) 30

0 부분에서 열분해가 일어나기 시작하며 344에서 중량감소 온도를 보인10

다 약 430이상이 되면 모든 고분자물질이 열분해 되는 것을 확인 할 수 있다

그림 은 의 데이터로 용융온도10 sample 2 DSC(Differential scanning calorimetry)

는 16664임을 확인하였다 는 결정성 고분자로 그래프에서 확인 sample 2 TGA

하듯이 약 300 이상의 온도에서도 분해가 되지 않는 열안정성을 보이나 약 에130

서 고분자가 녹기 시작하고 약 에서 완전하게 용융되는 것을 확인 할 수 있다170

는 약 이하에서 안정한 고분자 물성을 가지는 것을 확인하였다sample 2 130

- 43 -

그림 은 의 데이터로 초기 부터 중량감소가 일어나기 시작하며11 sample 3 TGA 430

중량감소온도는 를 보인다 정도에서 약 를 잔존율을 보인다 그10 485 540 20

림 는 의 데이터로서 는 비결정성 고분자로 에서 유리12 sample 3 DSC sample 3 119

전이 온도를 보이는 것을 확인하였다 데이터에서 확인하듯이 는 TGA sample2 400

이상의 온도에서도 분해가 되지 않는 열안정성을 보이나 데이터에 의해 이DSC 120

상의 온도에서는 고분자의 물리적 강도가 약화됨을 확인할 수 있다

- 44 -

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)

- 45 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)

- 46 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)

- 47 -

최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정3333

가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정

본 실험은 최적의 세정용매 조건을 찾기 위하여 기존의 상용용매 제품과A Benzene

용매를 이용하여 최적의 성능을 갖는 배합비를 확인하고자 하였다Toluene Xylene

표 은 상용용매 와 각 용매들의 세정속도를 나타내었다 상용용매 는 분 초의6 A A 3 30

세정속도를 보이는 것을 확인 할 수 있었다 그러나 상용용매 와 A Benzene Toluene

의 용매를 적절히 배합하면 약 분에서 분 초의 시간을 단축하는 효과를 나Xylene 1 1 20

타내었다

표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도6666

번호번호번호번호 함 량함 량함 량함 량 시 간시 간시 간시 간

1 상용용매 A 분 초3 30

2 Methylene Chloride 분이상8

3 m-Cresol 분이상8

4 Xylene 분이상8

5 Toluene 분이상8

6 Benzene 분이상8

7 상용용매 A Xylene (7030) 분 초2 30

8 상용용매 A Toluene (6040) 분 초2 40

9 상용용매 A Benzene (6040) 분 초3 20

10 상용용매 A m-Cresol (7030) 분 초3 20

11상용용매 A Xylene Toluene

(60436)분 초2 30

12상용용매 A Xylene Benzene

(60436)분 초2 40

13상용용매 A Toluene Benzene

(601624)분 초2 10

- 48 -

상용용매 는 약 초의 세정속도를 보이나 상용용매 과 자일렌의 일 때 약- A 210 A 8020

초의 세정속도를 보임150

상용용매상용용매상용용매상용용매 A XyleneA XyleneA XyleneA Xylene

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene

- 49 -

상용용매 과 의 비가 일 때 약 초의 세정속도를 보임- A Toluene 6040 140

상용용매상용용매상용용매상용용매 A TolueneA TolueneA TolueneA Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AToulene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene

- 50 -

상용용매 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- ABenzene 6040 195

상용용매상용용매상용용매상용용매 A BenzeneA BenzeneA BenzeneA Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ABenzene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene

- 51 -

상용용매 와 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- A m-Cresol 7030 200

의 함량이 증가할수록 점도의 증가로 인해 세정속도가 증가함- m-Cresol

상용용매상용용매상용용매상용용매 A m-CresolA m-CresolA m-CresolA m-Cresol

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도Am-Cresol OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC

- 52 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Toluene

함량별 세정속도는 초로 거의 일정하게 나타남- 160~170

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneToluene OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC

- 53 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장 빠- AXyleneBenzene 60436 60832 601228

른 초로 세정속도를 보임160~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC

- 54 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Toluene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장- ATolueneBenzene 601228 601624 602020

빠른 초로 세정속도를 보임130~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ATolueneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC

- 55 -

이상의 기초실험 결과로부터 폐 드럼 유기코팅층의 박리에 대한 기초자료를 확OPC

보하였다 기존의 박리액은 제푸믜 균일성 즉 품질 측면에서는 우수한 성능을 보이

고 있으나 사용시간 측면에서는 다소 미흡한 점이 있었다 따라서 본 기초실험결과

를 바탕으로 폐 드럼 유기코팅층의 박리 처리공정을 기존의 단계에서 단계OPC 5 3

로 공정을 개선함으로써 매우 향상된 생산성을 도모할 수 있었다 그림 은 기존 20

의 공정의 개념도와 개선된 공정의 개념도 및 제조된 박리조 차 를 나타낸 것(1~3 )

이다

그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진20 20 20 20

아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화4444

가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리

도금이나 아노다이징에서의 전처리는 양호한 제품이 생산 될 수 있느냐 하는 것이

관건이라고 볼 수 있다 그러므로 무엇보다도 주요한 부분이라 할 수 있다 전처리

는 기계적인 전처리와 화학적인 전처리가 있으며 다음은 화학적 처리법에 관한 주

요 내용이다

- 56 -

산세정산세정산세정산세정1)1)1)1)

가공품이나 버핑 연마를 한 제품은 기름기가 많이 남아 있기 때문에 그대로 에칭조

에 투입하면 기름기에 의한 얼룩이 생기거나 그 부분에 착색이 되지 않는 경우가

종종 있는데 이것을 제거할 목적으로 된 제품을 피막조에 전기를 통전하고Racking

부스바에 제품을 걸어주면 기름기와 이 물질이 제거되어 에칭에서 좋은 결과를 얻

을 수 있다

에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리2) ( )2) ( )2) ( )2) ( )

에칭은 알카리에칭과 산성에칭 두 가지로 대별되는데 여기서는 알카리 에칭만을 다

룬다 알카리 에칭은 일반적으로 를 사용하는데 는 알루미늄을 잘 용 NaOH NaOH

해하고 그때 발생하는 수소가스에 의한 물리적으로 흡착하고 있는 유지유를 제거하

며 표면을 아름다운 색으로 가꾼다

알카리 에칭조의 온도는 65~70 정도가 적당하며 에칭시간은 가공상태와 표면조

도 샌딩유무 등 횟수 변화에 따라 시간을 적절히 조절해야 한다 에칭시간은 약품의

농도 및 온도에 따라 탄력적으로 운용할 수 있으며 첨가제를 첨가하여 에칭면의 평활

성을 잘 조절 해 주어야 한다

중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거3) ( )3) ( )3) ( )3) ( )

에칭 후 수세를 하면 알루미늄 표면에 여러 가지 색의 재질별로 틀림 찌꺼기가 낀다( )

이것을 스머트 라고 한다 스머트는 피막이 진행되기 전에 제거되어야 하는데 이 공정

을 중화처리라 한다

에칭을 알카리 에서 했으므로 중화처리는 산성에서 해야 하는데 이때 사용하는(NaOH)

약품은 68 HNO3 질산( ) H2 물 의 비울을 로 하여 실온에서 침지해서 흔들어O ( ) 11

주면 깨끗이 제거할 수 있는데 재료에 따라 약간 차이는 있지만 계열인 경우 스커트50

를 완전히 제거하지 않으면 피막 후에도 스머트가 그대로 남아있어 스폰지나 보루로

제거해주어야 하는 번거로움이 있기 때문에 철저히 제거해야 하며 공정인Chromate

경우에 완전히 제거가 되지 않으면 좋은 제품을 얻을 수 없다

화학연마화학연마화학연마화학연마4)4)4)4)

- 57 -

화학연마란 외부의 전류를 사용하지 않고 광택연마를 행하는 방법으로 제품에 광택을

요하거나 표면에 이물질을 제거하기 위하여 행하는 공정이다 고광택을 요하는 외장재

쪽에 많이 이용되며 장비부품에서도 전체적인 흐름에 따라 변화하는 추세에 있기 때문

에 두꺼운 제품이나 얇은 제품 큰 제품과 작은 제품에 있어 연마시 항상 주의를 요하

며 적정한 온도를 유지하고 농도관리를 재질에 따라 잘 해 주어야만이 고품질을 보장

할 수 있다

액을 조정하는 방법에는 인산 황산 질산법 인산 질산법 인산 황산법 등이(1) - - (2) - (3) -

있으나 인산에 질산을 넣으며 후해가스가 많이 발생하므로 번 방법이 적당하다고 (3)

생각되며 현장에서도 인산 황산법을 선호하고 있다 액의 처리 조건 중 온도는 -

고루 사용할 수 있고 처리조 재질은 을 사용하여 보강을 충분히100~140 SUS 310L

하여 주어야 한다

전해연마전해연마전해연마전해연마5)5)5)5)

전해연마란 화학연마에서 알루미늄 표면에 광택을 내는데는 한계가 있으므로 그 이

상의 고광택을 원할 경우 행하는 공정이다 전해연마 시 제품의 표면은 어느 부분이라

도 정밀하고 세밀하게 조건이 같고 액의 온도도 균일해야 한다 또한 제품 표면에 발

생하는 기포를 제거하기 위해 강력한 에어 교반이 필요하므로 제품을 간간하게 고정해

야 한다 전해연마의 방법에는 황산인산법 광염소산초산법 진동전해연마법 등이 있

소결소결소결소결6)6)6)6)

전처리를 행함에 있어 작업자가 에칭시간과 화학연마시간을 어떻게 설정하느냐 함에

따라서 제품의 품질을 판가름 하게 된다

일반적으로 아노다이징에 사용하는 모든 설비는 최대용량의 선에서 사용하는 것 70

이 가장 바람직하다 작업을 진행함에 있어 복장은 항상 작업하기에 적합한가를 판단

하고 거추장스럽지 않은지 현재 공정에 맞는 보호구를 사용하고 있는지 본인 스스로

가 준비하고 확인해야 한다

나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화

- 58 -

황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성1)1)1)1)

경제성-

전해질로써 값싸고 공업적으로 안정하게 제조되는 황산(H2SO4유산 을 사용하는 것 전)

해조작이 다른 방법에 비해 간담함 전해 전압이 낮고 소비전력이 적게 드는 것 전해액

에 독성의 물질이 포함되어 있지 않고 의 걱정도 없기 때문에 폐액처리가 BOD COD

용이한 것등으로 가장 싸고 경제적인 양극산화 처리법으로 넓게 이용되고 있다

투명성-

얻어지는 피막은 다른 전해액에서 생성되는 피막에 비해 투명성이 높고 많은 실용합금

에 대해 무색의 피막을 형성한다 전해연마 화학연마 등의 광휘처리 후의 양극산화 피

막처리로 적당하다 또 무색의 피막은 염색 착생에도 좋다 피막의 투명도는 순도가

높은 알루미늄 일수록 양호하다 합금 원소의 는 피막의 투명도에 거의 영향이 없지 Mg

만 규소 철 망간 등은 투명도를 저하 시킨다(Si) (Fe) (Mn)

염색성-

얻어지는 피막은 활성도가 높고 염료의 흡착성이 좋기 때문에 유기 무기 염료에 의한

염색 인쇄가 용이하다

내식성 내마모성 및 경도-

내식성 내마모성이 양호하고 경도가 높은 피막을 얻을 수 있다 건축자재 공업제품 가

정용품 네임 프레이트 기계부품 장식품 등의 분야에서 요구되는 성능을 만족시켜 널-

리 이용되고 있다

피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계2)2)2)2)

표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건7777

- 59 -

표 에 표시된 수치는 어디까지나 공업적으로 유용한 피막을 얻는 범위이며 이 조건7

내에서 용도에 맞는 성능을 얻을 수 있는 처리 조건을 설정할 필요가 있다 황산 피막

은 용해성이 강한 상을 전해액으로 하기 때문에 처리 조거의 성능에의 영향은 대단히

크다 또한 각종 처리 조건이 피막과 욕 조건에 미치는 영향은 표 와 같다 2

표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향8888

경질피막법경질피막법경질피막법경질피막법2)2)2)2)

경질 양극산화 피막-

알루미늄 및 그 합금을 양극산화해서 화성한 피막은 종래 그 내식성을 이용하기도 하

고 착색 등에 의해 장식 목적에 이용하는 것이 주된 용도였다 그러나 최근에는 종래

의 양극산화 피막을 개량해 두껍고도 단단한 것을 얻을 수 있게 되었고 이미 경질 양

극산화 피막으로써 넓게 이용되며 그 우수한 특성을 발휘하고 있다

이 가볍고도 가공성이 좋은 금속과 표면에 화성되는 극히 단단한 피막과를 합쳐서 이

용하면 금후 더욱 용도를 확대할 수 있을 것으로 기대된다 규격으로는 30 이상의 피

막에 대해서도 품질이 규정되어 있지만 경질양극산화피막이라고 불려지는 것은 특별

한 규격이 있는 것은 아니고 일반적으로 표 에 표시하듯이 경도나 내마모성이 큰3 20

이상의 두꺼운 피막을 경질 양극산화 피막이라고 부르고 있다

- 60 -

표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류9999

피막 화성법피막 화성법피막 화성법피막 화성법3)3)3)3)

경질 양극산화 피막 화성법의 초기 연구는 종래 일반의 피막 화성에 사용되어온 황산

용 및 수산욕으로 실용화되어 왔다 그 후 양극산화 처리 기술의 진보와 함께 여러가

지 욕조성 및 화성 조건이 연구되어 황산용법 황산 수산혼합욕법 수산욕법 외에 각

종의 무기산 유기산 방향족설폰산 알코올 등을 혼합 또는 첨가해서 몇 가지에 방법

이 개발되었다

이들의 방법의 공통점은 종래의 아노다이징 화성 조건과 다른 필수 조건으로서 고전

류 밀도 저온 교반의 조건을 충분히 만족시키는 것이다 전류밀도를 보통 화선의 3

부로 하고 피막의 생성을 단시간에 행하여 전해액에 담겨있는 시간을 가능한 한2~5

짧게 하는 것이다 또 전해액에 의한 피막의 용해를 억제하기 위해서는 액온을 낮게 하

고 전해에 의해서 발생하는 열을 교반에 의하여 확산해 나가는 것이 중요하다 따라서

황산액과 같은 부식이 심한 전해액을 사용하는 경우에는 욕온도를 이하로 냉각해10

용해를 억제하는 것이 보통이다

황산욕에 수산을 비롯한 우기산등을 첨가하는 것도 있으며 비교적 고온에서 피막화성

이 가증하다 그러나 이들 수종의 첨가제를 가한 욕은 조성이 복잡하고 관리가 어려운

문제점이 있다 더욱 경질 아노다이징 피막을 화성하는 경우에 일반적으로 사용하고

있는 직류 대신에 트수전류파형을 적용하는 것도 피막 품질의 향상에 효과가 있다 예

를 들면 전류회복 현상을 이용한 것 주기적으로 극성을 변환시켜 부전류를 흘리면서

피막을 화성하는 전류 반전법 등이 있다

- 61 -

그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진21 ( ) 21 ( ) 21 ( ) 21 ( )

재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험5555

그림 는 드럼수명 측정 시험결과에 사용된 장비 사진이며 그림 는 조도측정에 사21 22

용된 장비의 사진이다

그림 는 조도실험결과를 나타낸 것이다 단면곡선에서 기준길이를 취하여 다24 ~ 27

섯 번째 높은 산과 다섯 번 째 깊은 골을 지나는 두 직선사이의 간격을 나타내는 점10

평균 거칠기 는Rz 10~18 값을 확인하였다 단면곡선에서 중심을 긋고 그 골에

해당하는 부분을 중심에 대해서 대칭 변환 후 구해지는 평균높이를 나타내는 중심

선 평균거치기 는 의 고른값을 확인하였다Ra 012~022

그림 은 재제조된 드럼카트리지의 성능시험 결과 값을 나타낸 것이다 그림 에30 30

서 보는 바와 같이 최종 사용가능한 용지의 장수는 약 장으로 나타났다 이12000

는 정품 토너 용량이 약 천장인것을 감안할 때 재제조시에도 사용가능한 것을 확3

인하였다

- 62 -

그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진22 22 22 22

그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진23 23 23 23

- 63 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과24 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과25 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 2

- 64 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과26 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과27 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 2

- 65 -

그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과28282828

- 66 -

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222

가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정

- 67 -

제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도4444

기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표 가중치가중치가중치가중치평가기준평가기준평가기준평가기준 평가방법평가방법평가방법평가방법

평가기관 등평가기관 등평가기관 등평가기관 등지원전지원전지원전지원전 지원후지원후지원후지원후

도금두께 20 불균일 4-6 실제품성능평가

표면조도 15 불균일15-17

실제품성능평가

감광코팅층 용해속도 30 12

mincycle

8

mincycl

e

자체평가

세정공정 최적화 모듈설계 및 구축 15 - - 현장실사

드럼 사용 수명OPC 20 -12000

pages성능평가

- 68 -

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

드럼의 감광코팅층 제거용 최적 용매 및 혼합용매의 기술지원은 생산량과 직OPC

접적으로 연관되어 있어 향후 주 삼텍의 매출신장으로 이어질 것으로 판단된다 ( )

이는 현재 비철금속의 원자재 상승으로 인해 토너 카트리지 재제조 업계의 원가인

상이 유발되고 있어 재제조된 고광택 드럼의 안정적인 공급은 재제조 업계의OPC

안정화를 이룩할 수 있음 또한 현재 전부 수입에 의존하는 알루미늄 드럼의 OPC

간접적인 수입대체효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다

- 69 -

Page 41: 아노다이징기술을이용한고광택감광드럼 재제조공정의양산화기술지원 · 과제보유번호 연구기관 2007.07.01~2008.06.30 연구사업명 부품소재전문기업기술지원사업

- 41 -

그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정그림 드럼의 재제조 공정6 OPC 6 OPC 6 OPC 6 OPC

폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석폐플라스틱의 정성분석2222

가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석가 플라스틱 부품류의 적외선 분광분석

적외선 분광분석은 년 영국의 에 의해 개발된1800 F W Hershel dispersive IR

에 의해서 시작되었으며 최근에는spectromer FT-IR (fouirer transform infrared)

의 개발로 인해 활발한 연구가 진행되고 있다 적외선 분광분석의 원spectrometer

리는 적외선이 시료를 통과할 때 에너지가 분자간 원자내의 진동에너지와 일치하여

시료의 분자구조에 따른 특성 흡수 영역을 형성함으로서 이를 통해 정보는 얻게 된

다 적외선 분광분석은 시료의 정성 및 정량분석 물질의 구조확인 화학반응

연구 표면화학분석 등에 이용되고 있고 특히 플라스틱 물질의 정량 정성kinetics

분석 및 배향성 연구에 아주 유용하게 사용되고 있다

- 42 -

그림 은 기어부분 의 고분자를 정성분석한 의 분석결과로7 (sample2) FT-IR

2978cm-1 2920cm-1

1468cm-1 1382cm-1

1236cm-1 1087cm-1

892cm-1등의

특성 피크로 추정컨대 사용된 고분자 물질이 로 판단된다 그림poly(oxymethylene)

도 마찬가지로 의 고분자를 정성분석한 결과로2 sample3 2965cm-1

2918cm-12849cm-1

1768cm-1 1503cm-1

1219cm-1 1187cm-1

1159cm-1

1013cm-1 828cm-1

등의 특성피크가 관찰되었으며 결과적으로 polycabonate (PC)

의 특성피크로로 판단된다

나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석

열분석 이란 물질의 물리적 변수 를 온도의(thermal analysis) (physical parameter)

함수로 나타내는 분석 방법이다 즉 물질의 온도를 일정하게 변화시킴에 따라 나타

나는 열적특성 변화를 분석하는 것이다 이때 어떤 물리 변수의 변화를 볼것인가에

따라 여러 가지 방법이 존재한다 플라스틱의 열분석에는 대표적으로

와 가 이DSC(Differential scanning calorimetry) TGA(Thermo gravimetric analysis)

용된다 는 플라스틱 시료의 온도 열량변화 데이터로부터 시료의 물리적 화학 DSC

적 성질을 확인할 수 있다 또한 피크의 위치 모양 개수 등으로부터 정량적인 정

보들을 얻을 수 있으며 피크의 면적으로부터 열량변화의 정량적인 정보를 얻을 수

있다 으로부터 플라스틱 시료의 유리전이온도 결정화온도 녹는 DSC thermogram

온도 냉결정화온도 등의 정보를 확인할 수 있다 는 일정한 속도로 온도를 변 TGA

화시켰을 때 일정 시간동안에 일어난 시료 무게의 변화를 측정한다 에 의한 TGA

질량 온도 곡선은 플라스틱 시료의 열안정성 및 물질의 구성비 등을 확인할 수 있-

그림 는 의 분석결과 이다 약9 sample 2 TGA (Thermo gravimetric analysis) 30

0 부분에서 열분해가 일어나기 시작하며 344에서 중량감소 온도를 보인10

다 약 430이상이 되면 모든 고분자물질이 열분해 되는 것을 확인 할 수 있다

그림 은 의 데이터로 용융온도10 sample 2 DSC(Differential scanning calorimetry)

는 16664임을 확인하였다 는 결정성 고분자로 그래프에서 확인 sample 2 TGA

하듯이 약 300 이상의 온도에서도 분해가 되지 않는 열안정성을 보이나 약 에130

서 고분자가 녹기 시작하고 약 에서 완전하게 용융되는 것을 확인 할 수 있다170

는 약 이하에서 안정한 고분자 물성을 가지는 것을 확인하였다sample 2 130

- 43 -

그림 은 의 데이터로 초기 부터 중량감소가 일어나기 시작하며11 sample 3 TGA 430

중량감소온도는 를 보인다 정도에서 약 를 잔존율을 보인다 그10 485 540 20

림 는 의 데이터로서 는 비결정성 고분자로 에서 유리12 sample 3 DSC sample 3 119

전이 온도를 보이는 것을 확인하였다 데이터에서 확인하듯이 는 TGA sample2 400

이상의 온도에서도 분해가 되지 않는 열안정성을 보이나 데이터에 의해 이DSC 120

상의 온도에서는 고분자의 물리적 강도가 약화됨을 확인할 수 있다

- 44 -

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)

- 45 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)

- 46 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)

- 47 -

최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정3333

가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정

본 실험은 최적의 세정용매 조건을 찾기 위하여 기존의 상용용매 제품과A Benzene

용매를 이용하여 최적의 성능을 갖는 배합비를 확인하고자 하였다Toluene Xylene

표 은 상용용매 와 각 용매들의 세정속도를 나타내었다 상용용매 는 분 초의6 A A 3 30

세정속도를 보이는 것을 확인 할 수 있었다 그러나 상용용매 와 A Benzene Toluene

의 용매를 적절히 배합하면 약 분에서 분 초의 시간을 단축하는 효과를 나Xylene 1 1 20

타내었다

표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도6666

번호번호번호번호 함 량함 량함 량함 량 시 간시 간시 간시 간

1 상용용매 A 분 초3 30

2 Methylene Chloride 분이상8

3 m-Cresol 분이상8

4 Xylene 분이상8

5 Toluene 분이상8

6 Benzene 분이상8

7 상용용매 A Xylene (7030) 분 초2 30

8 상용용매 A Toluene (6040) 분 초2 40

9 상용용매 A Benzene (6040) 분 초3 20

10 상용용매 A m-Cresol (7030) 분 초3 20

11상용용매 A Xylene Toluene

(60436)분 초2 30

12상용용매 A Xylene Benzene

(60436)분 초2 40

13상용용매 A Toluene Benzene

(601624)분 초2 10

- 48 -

상용용매 는 약 초의 세정속도를 보이나 상용용매 과 자일렌의 일 때 약- A 210 A 8020

초의 세정속도를 보임150

상용용매상용용매상용용매상용용매 A XyleneA XyleneA XyleneA Xylene

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene

- 49 -

상용용매 과 의 비가 일 때 약 초의 세정속도를 보임- A Toluene 6040 140

상용용매상용용매상용용매상용용매 A TolueneA TolueneA TolueneA Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AToulene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene

- 50 -

상용용매 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- ABenzene 6040 195

상용용매상용용매상용용매상용용매 A BenzeneA BenzeneA BenzeneA Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ABenzene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene

- 51 -

상용용매 와 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- A m-Cresol 7030 200

의 함량이 증가할수록 점도의 증가로 인해 세정속도가 증가함- m-Cresol

상용용매상용용매상용용매상용용매 A m-CresolA m-CresolA m-CresolA m-Cresol

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도Am-Cresol OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC

- 52 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Toluene

함량별 세정속도는 초로 거의 일정하게 나타남- 160~170

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneToluene OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC

- 53 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장 빠- AXyleneBenzene 60436 60832 601228

른 초로 세정속도를 보임160~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC

- 54 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Toluene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장- ATolueneBenzene 601228 601624 602020

빠른 초로 세정속도를 보임130~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ATolueneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC

- 55 -

이상의 기초실험 결과로부터 폐 드럼 유기코팅층의 박리에 대한 기초자료를 확OPC

보하였다 기존의 박리액은 제푸믜 균일성 즉 품질 측면에서는 우수한 성능을 보이

고 있으나 사용시간 측면에서는 다소 미흡한 점이 있었다 따라서 본 기초실험결과

를 바탕으로 폐 드럼 유기코팅층의 박리 처리공정을 기존의 단계에서 단계OPC 5 3

로 공정을 개선함으로써 매우 향상된 생산성을 도모할 수 있었다 그림 은 기존 20

의 공정의 개념도와 개선된 공정의 개념도 및 제조된 박리조 차 를 나타낸 것(1~3 )

이다

그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진20 20 20 20

아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화4444

가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리

도금이나 아노다이징에서의 전처리는 양호한 제품이 생산 될 수 있느냐 하는 것이

관건이라고 볼 수 있다 그러므로 무엇보다도 주요한 부분이라 할 수 있다 전처리

는 기계적인 전처리와 화학적인 전처리가 있으며 다음은 화학적 처리법에 관한 주

요 내용이다

- 56 -

산세정산세정산세정산세정1)1)1)1)

가공품이나 버핑 연마를 한 제품은 기름기가 많이 남아 있기 때문에 그대로 에칭조

에 투입하면 기름기에 의한 얼룩이 생기거나 그 부분에 착색이 되지 않는 경우가

종종 있는데 이것을 제거할 목적으로 된 제품을 피막조에 전기를 통전하고Racking

부스바에 제품을 걸어주면 기름기와 이 물질이 제거되어 에칭에서 좋은 결과를 얻

을 수 있다

에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리2) ( )2) ( )2) ( )2) ( )

에칭은 알카리에칭과 산성에칭 두 가지로 대별되는데 여기서는 알카리 에칭만을 다

룬다 알카리 에칭은 일반적으로 를 사용하는데 는 알루미늄을 잘 용 NaOH NaOH

해하고 그때 발생하는 수소가스에 의한 물리적으로 흡착하고 있는 유지유를 제거하

며 표면을 아름다운 색으로 가꾼다

알카리 에칭조의 온도는 65~70 정도가 적당하며 에칭시간은 가공상태와 표면조

도 샌딩유무 등 횟수 변화에 따라 시간을 적절히 조절해야 한다 에칭시간은 약품의

농도 및 온도에 따라 탄력적으로 운용할 수 있으며 첨가제를 첨가하여 에칭면의 평활

성을 잘 조절 해 주어야 한다

중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거3) ( )3) ( )3) ( )3) ( )

에칭 후 수세를 하면 알루미늄 표면에 여러 가지 색의 재질별로 틀림 찌꺼기가 낀다( )

이것을 스머트 라고 한다 스머트는 피막이 진행되기 전에 제거되어야 하는데 이 공정

을 중화처리라 한다

에칭을 알카리 에서 했으므로 중화처리는 산성에서 해야 하는데 이때 사용하는(NaOH)

약품은 68 HNO3 질산( ) H2 물 의 비울을 로 하여 실온에서 침지해서 흔들어O ( ) 11

주면 깨끗이 제거할 수 있는데 재료에 따라 약간 차이는 있지만 계열인 경우 스커트50

를 완전히 제거하지 않으면 피막 후에도 스머트가 그대로 남아있어 스폰지나 보루로

제거해주어야 하는 번거로움이 있기 때문에 철저히 제거해야 하며 공정인Chromate

경우에 완전히 제거가 되지 않으면 좋은 제품을 얻을 수 없다

화학연마화학연마화학연마화학연마4)4)4)4)

- 57 -

화학연마란 외부의 전류를 사용하지 않고 광택연마를 행하는 방법으로 제품에 광택을

요하거나 표면에 이물질을 제거하기 위하여 행하는 공정이다 고광택을 요하는 외장재

쪽에 많이 이용되며 장비부품에서도 전체적인 흐름에 따라 변화하는 추세에 있기 때문

에 두꺼운 제품이나 얇은 제품 큰 제품과 작은 제품에 있어 연마시 항상 주의를 요하

며 적정한 온도를 유지하고 농도관리를 재질에 따라 잘 해 주어야만이 고품질을 보장

할 수 있다

액을 조정하는 방법에는 인산 황산 질산법 인산 질산법 인산 황산법 등이(1) - - (2) - (3) -

있으나 인산에 질산을 넣으며 후해가스가 많이 발생하므로 번 방법이 적당하다고 (3)

생각되며 현장에서도 인산 황산법을 선호하고 있다 액의 처리 조건 중 온도는 -

고루 사용할 수 있고 처리조 재질은 을 사용하여 보강을 충분히100~140 SUS 310L

하여 주어야 한다

전해연마전해연마전해연마전해연마5)5)5)5)

전해연마란 화학연마에서 알루미늄 표면에 광택을 내는데는 한계가 있으므로 그 이

상의 고광택을 원할 경우 행하는 공정이다 전해연마 시 제품의 표면은 어느 부분이라

도 정밀하고 세밀하게 조건이 같고 액의 온도도 균일해야 한다 또한 제품 표면에 발

생하는 기포를 제거하기 위해 강력한 에어 교반이 필요하므로 제품을 간간하게 고정해

야 한다 전해연마의 방법에는 황산인산법 광염소산초산법 진동전해연마법 등이 있

소결소결소결소결6)6)6)6)

전처리를 행함에 있어 작업자가 에칭시간과 화학연마시간을 어떻게 설정하느냐 함에

따라서 제품의 품질을 판가름 하게 된다

일반적으로 아노다이징에 사용하는 모든 설비는 최대용량의 선에서 사용하는 것 70

이 가장 바람직하다 작업을 진행함에 있어 복장은 항상 작업하기에 적합한가를 판단

하고 거추장스럽지 않은지 현재 공정에 맞는 보호구를 사용하고 있는지 본인 스스로

가 준비하고 확인해야 한다

나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화

- 58 -

황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성1)1)1)1)

경제성-

전해질로써 값싸고 공업적으로 안정하게 제조되는 황산(H2SO4유산 을 사용하는 것 전)

해조작이 다른 방법에 비해 간담함 전해 전압이 낮고 소비전력이 적게 드는 것 전해액

에 독성의 물질이 포함되어 있지 않고 의 걱정도 없기 때문에 폐액처리가 BOD COD

용이한 것등으로 가장 싸고 경제적인 양극산화 처리법으로 넓게 이용되고 있다

투명성-

얻어지는 피막은 다른 전해액에서 생성되는 피막에 비해 투명성이 높고 많은 실용합금

에 대해 무색의 피막을 형성한다 전해연마 화학연마 등의 광휘처리 후의 양극산화 피

막처리로 적당하다 또 무색의 피막은 염색 착생에도 좋다 피막의 투명도는 순도가

높은 알루미늄 일수록 양호하다 합금 원소의 는 피막의 투명도에 거의 영향이 없지 Mg

만 규소 철 망간 등은 투명도를 저하 시킨다(Si) (Fe) (Mn)

염색성-

얻어지는 피막은 활성도가 높고 염료의 흡착성이 좋기 때문에 유기 무기 염료에 의한

염색 인쇄가 용이하다

내식성 내마모성 및 경도-

내식성 내마모성이 양호하고 경도가 높은 피막을 얻을 수 있다 건축자재 공업제품 가

정용품 네임 프레이트 기계부품 장식품 등의 분야에서 요구되는 성능을 만족시켜 널-

리 이용되고 있다

피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계2)2)2)2)

표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건7777

- 59 -

표 에 표시된 수치는 어디까지나 공업적으로 유용한 피막을 얻는 범위이며 이 조건7

내에서 용도에 맞는 성능을 얻을 수 있는 처리 조건을 설정할 필요가 있다 황산 피막

은 용해성이 강한 상을 전해액으로 하기 때문에 처리 조거의 성능에의 영향은 대단히

크다 또한 각종 처리 조건이 피막과 욕 조건에 미치는 영향은 표 와 같다 2

표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향8888

경질피막법경질피막법경질피막법경질피막법2)2)2)2)

경질 양극산화 피막-

알루미늄 및 그 합금을 양극산화해서 화성한 피막은 종래 그 내식성을 이용하기도 하

고 착색 등에 의해 장식 목적에 이용하는 것이 주된 용도였다 그러나 최근에는 종래

의 양극산화 피막을 개량해 두껍고도 단단한 것을 얻을 수 있게 되었고 이미 경질 양

극산화 피막으로써 넓게 이용되며 그 우수한 특성을 발휘하고 있다

이 가볍고도 가공성이 좋은 금속과 표면에 화성되는 극히 단단한 피막과를 합쳐서 이

용하면 금후 더욱 용도를 확대할 수 있을 것으로 기대된다 규격으로는 30 이상의 피

막에 대해서도 품질이 규정되어 있지만 경질양극산화피막이라고 불려지는 것은 특별

한 규격이 있는 것은 아니고 일반적으로 표 에 표시하듯이 경도나 내마모성이 큰3 20

이상의 두꺼운 피막을 경질 양극산화 피막이라고 부르고 있다

- 60 -

표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류9999

피막 화성법피막 화성법피막 화성법피막 화성법3)3)3)3)

경질 양극산화 피막 화성법의 초기 연구는 종래 일반의 피막 화성에 사용되어온 황산

용 및 수산욕으로 실용화되어 왔다 그 후 양극산화 처리 기술의 진보와 함께 여러가

지 욕조성 및 화성 조건이 연구되어 황산용법 황산 수산혼합욕법 수산욕법 외에 각

종의 무기산 유기산 방향족설폰산 알코올 등을 혼합 또는 첨가해서 몇 가지에 방법

이 개발되었다

이들의 방법의 공통점은 종래의 아노다이징 화성 조건과 다른 필수 조건으로서 고전

류 밀도 저온 교반의 조건을 충분히 만족시키는 것이다 전류밀도를 보통 화선의 3

부로 하고 피막의 생성을 단시간에 행하여 전해액에 담겨있는 시간을 가능한 한2~5

짧게 하는 것이다 또 전해액에 의한 피막의 용해를 억제하기 위해서는 액온을 낮게 하

고 전해에 의해서 발생하는 열을 교반에 의하여 확산해 나가는 것이 중요하다 따라서

황산액과 같은 부식이 심한 전해액을 사용하는 경우에는 욕온도를 이하로 냉각해10

용해를 억제하는 것이 보통이다

황산욕에 수산을 비롯한 우기산등을 첨가하는 것도 있으며 비교적 고온에서 피막화성

이 가증하다 그러나 이들 수종의 첨가제를 가한 욕은 조성이 복잡하고 관리가 어려운

문제점이 있다 더욱 경질 아노다이징 피막을 화성하는 경우에 일반적으로 사용하고

있는 직류 대신에 트수전류파형을 적용하는 것도 피막 품질의 향상에 효과가 있다 예

를 들면 전류회복 현상을 이용한 것 주기적으로 극성을 변환시켜 부전류를 흘리면서

피막을 화성하는 전류 반전법 등이 있다

- 61 -

그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진21 ( ) 21 ( ) 21 ( ) 21 ( )

재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험5555

그림 는 드럼수명 측정 시험결과에 사용된 장비 사진이며 그림 는 조도측정에 사21 22

용된 장비의 사진이다

그림 는 조도실험결과를 나타낸 것이다 단면곡선에서 기준길이를 취하여 다24 ~ 27

섯 번째 높은 산과 다섯 번 째 깊은 골을 지나는 두 직선사이의 간격을 나타내는 점10

평균 거칠기 는Rz 10~18 값을 확인하였다 단면곡선에서 중심을 긋고 그 골에

해당하는 부분을 중심에 대해서 대칭 변환 후 구해지는 평균높이를 나타내는 중심

선 평균거치기 는 의 고른값을 확인하였다Ra 012~022

그림 은 재제조된 드럼카트리지의 성능시험 결과 값을 나타낸 것이다 그림 에30 30

서 보는 바와 같이 최종 사용가능한 용지의 장수는 약 장으로 나타났다 이12000

는 정품 토너 용량이 약 천장인것을 감안할 때 재제조시에도 사용가능한 것을 확3

인하였다

- 62 -

그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진22 22 22 22

그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진23 23 23 23

- 63 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과24 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과25 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 2

- 64 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과26 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과27 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 2

- 65 -

그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과28282828

- 66 -

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222

가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정

- 67 -

제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도4444

기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표 가중치가중치가중치가중치평가기준평가기준평가기준평가기준 평가방법평가방법평가방법평가방법

평가기관 등평가기관 등평가기관 등평가기관 등지원전지원전지원전지원전 지원후지원후지원후지원후

도금두께 20 불균일 4-6 실제품성능평가

표면조도 15 불균일15-17

실제품성능평가

감광코팅층 용해속도 30 12

mincycle

8

mincycl

e

자체평가

세정공정 최적화 모듈설계 및 구축 15 - - 현장실사

드럼 사용 수명OPC 20 -12000

pages성능평가

- 68 -

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

드럼의 감광코팅층 제거용 최적 용매 및 혼합용매의 기술지원은 생산량과 직OPC

접적으로 연관되어 있어 향후 주 삼텍의 매출신장으로 이어질 것으로 판단된다 ( )

이는 현재 비철금속의 원자재 상승으로 인해 토너 카트리지 재제조 업계의 원가인

상이 유발되고 있어 재제조된 고광택 드럼의 안정적인 공급은 재제조 업계의OPC

안정화를 이룩할 수 있음 또한 현재 전부 수입에 의존하는 알루미늄 드럼의 OPC

간접적인 수입대체효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다

- 69 -

Page 42: 아노다이징기술을이용한고광택감광드럼 재제조공정의양산화기술지원 · 과제보유번호 연구기관 2007.07.01~2008.06.30 연구사업명 부품소재전문기업기술지원사업

- 42 -

그림 은 기어부분 의 고분자를 정성분석한 의 분석결과로7 (sample2) FT-IR

2978cm-1 2920cm-1

1468cm-1 1382cm-1

1236cm-1 1087cm-1

892cm-1등의

특성 피크로 추정컨대 사용된 고분자 물질이 로 판단된다 그림poly(oxymethylene)

도 마찬가지로 의 고분자를 정성분석한 결과로2 sample3 2965cm-1

2918cm-12849cm-1

1768cm-1 1503cm-1

1219cm-1 1187cm-1

1159cm-1

1013cm-1 828cm-1

등의 특성피크가 관찰되었으며 결과적으로 polycabonate (PC)

의 특성피크로로 판단된다

나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석나 플라스틱 부품류의 열분석

열분석 이란 물질의 물리적 변수 를 온도의(thermal analysis) (physical parameter)

함수로 나타내는 분석 방법이다 즉 물질의 온도를 일정하게 변화시킴에 따라 나타

나는 열적특성 변화를 분석하는 것이다 이때 어떤 물리 변수의 변화를 볼것인가에

따라 여러 가지 방법이 존재한다 플라스틱의 열분석에는 대표적으로

와 가 이DSC(Differential scanning calorimetry) TGA(Thermo gravimetric analysis)

용된다 는 플라스틱 시료의 온도 열량변화 데이터로부터 시료의 물리적 화학 DSC

적 성질을 확인할 수 있다 또한 피크의 위치 모양 개수 등으로부터 정량적인 정

보들을 얻을 수 있으며 피크의 면적으로부터 열량변화의 정량적인 정보를 얻을 수

있다 으로부터 플라스틱 시료의 유리전이온도 결정화온도 녹는 DSC thermogram

온도 냉결정화온도 등의 정보를 확인할 수 있다 는 일정한 속도로 온도를 변 TGA

화시켰을 때 일정 시간동안에 일어난 시료 무게의 변화를 측정한다 에 의한 TGA

질량 온도 곡선은 플라스틱 시료의 열안정성 및 물질의 구성비 등을 확인할 수 있-

그림 는 의 분석결과 이다 약9 sample 2 TGA (Thermo gravimetric analysis) 30

0 부분에서 열분해가 일어나기 시작하며 344에서 중량감소 온도를 보인10

다 약 430이상이 되면 모든 고분자물질이 열분해 되는 것을 확인 할 수 있다

그림 은 의 데이터로 용융온도10 sample 2 DSC(Differential scanning calorimetry)

는 16664임을 확인하였다 는 결정성 고분자로 그래프에서 확인 sample 2 TGA

하듯이 약 300 이상의 온도에서도 분해가 되지 않는 열안정성을 보이나 약 에130

서 고분자가 녹기 시작하고 약 에서 완전하게 용융되는 것을 확인 할 수 있다170

는 약 이하에서 안정한 고분자 물성을 가지는 것을 확인하였다sample 2 130

- 43 -

그림 은 의 데이터로 초기 부터 중량감소가 일어나기 시작하며11 sample 3 TGA 430

중량감소온도는 를 보인다 정도에서 약 를 잔존율을 보인다 그10 485 540 20

림 는 의 데이터로서 는 비결정성 고분자로 에서 유리12 sample 3 DSC sample 3 119

전이 온도를 보이는 것을 확인하였다 데이터에서 확인하듯이 는 TGA sample2 400

이상의 온도에서도 분해가 되지 않는 열안정성을 보이나 데이터에 의해 이DSC 120

상의 온도에서는 고분자의 물리적 강도가 약화됨을 확인할 수 있다

- 44 -

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)

- 45 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)

- 46 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)

- 47 -

최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정3333

가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정

본 실험은 최적의 세정용매 조건을 찾기 위하여 기존의 상용용매 제품과A Benzene

용매를 이용하여 최적의 성능을 갖는 배합비를 확인하고자 하였다Toluene Xylene

표 은 상용용매 와 각 용매들의 세정속도를 나타내었다 상용용매 는 분 초의6 A A 3 30

세정속도를 보이는 것을 확인 할 수 있었다 그러나 상용용매 와 A Benzene Toluene

의 용매를 적절히 배합하면 약 분에서 분 초의 시간을 단축하는 효과를 나Xylene 1 1 20

타내었다

표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도6666

번호번호번호번호 함 량함 량함 량함 량 시 간시 간시 간시 간

1 상용용매 A 분 초3 30

2 Methylene Chloride 분이상8

3 m-Cresol 분이상8

4 Xylene 분이상8

5 Toluene 분이상8

6 Benzene 분이상8

7 상용용매 A Xylene (7030) 분 초2 30

8 상용용매 A Toluene (6040) 분 초2 40

9 상용용매 A Benzene (6040) 분 초3 20

10 상용용매 A m-Cresol (7030) 분 초3 20

11상용용매 A Xylene Toluene

(60436)분 초2 30

12상용용매 A Xylene Benzene

(60436)분 초2 40

13상용용매 A Toluene Benzene

(601624)분 초2 10

- 48 -

상용용매 는 약 초의 세정속도를 보이나 상용용매 과 자일렌의 일 때 약- A 210 A 8020

초의 세정속도를 보임150

상용용매상용용매상용용매상용용매 A XyleneA XyleneA XyleneA Xylene

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene

- 49 -

상용용매 과 의 비가 일 때 약 초의 세정속도를 보임- A Toluene 6040 140

상용용매상용용매상용용매상용용매 A TolueneA TolueneA TolueneA Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AToulene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene

- 50 -

상용용매 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- ABenzene 6040 195

상용용매상용용매상용용매상용용매 A BenzeneA BenzeneA BenzeneA Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ABenzene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene

- 51 -

상용용매 와 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- A m-Cresol 7030 200

의 함량이 증가할수록 점도의 증가로 인해 세정속도가 증가함- m-Cresol

상용용매상용용매상용용매상용용매 A m-CresolA m-CresolA m-CresolA m-Cresol

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도Am-Cresol OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC

- 52 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Toluene

함량별 세정속도는 초로 거의 일정하게 나타남- 160~170

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneToluene OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC

- 53 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장 빠- AXyleneBenzene 60436 60832 601228

른 초로 세정속도를 보임160~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC

- 54 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Toluene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장- ATolueneBenzene 601228 601624 602020

빠른 초로 세정속도를 보임130~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ATolueneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC

- 55 -

이상의 기초실험 결과로부터 폐 드럼 유기코팅층의 박리에 대한 기초자료를 확OPC

보하였다 기존의 박리액은 제푸믜 균일성 즉 품질 측면에서는 우수한 성능을 보이

고 있으나 사용시간 측면에서는 다소 미흡한 점이 있었다 따라서 본 기초실험결과

를 바탕으로 폐 드럼 유기코팅층의 박리 처리공정을 기존의 단계에서 단계OPC 5 3

로 공정을 개선함으로써 매우 향상된 생산성을 도모할 수 있었다 그림 은 기존 20

의 공정의 개념도와 개선된 공정의 개념도 및 제조된 박리조 차 를 나타낸 것(1~3 )

이다

그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진20 20 20 20

아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화4444

가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리

도금이나 아노다이징에서의 전처리는 양호한 제품이 생산 될 수 있느냐 하는 것이

관건이라고 볼 수 있다 그러므로 무엇보다도 주요한 부분이라 할 수 있다 전처리

는 기계적인 전처리와 화학적인 전처리가 있으며 다음은 화학적 처리법에 관한 주

요 내용이다

- 56 -

산세정산세정산세정산세정1)1)1)1)

가공품이나 버핑 연마를 한 제품은 기름기가 많이 남아 있기 때문에 그대로 에칭조

에 투입하면 기름기에 의한 얼룩이 생기거나 그 부분에 착색이 되지 않는 경우가

종종 있는데 이것을 제거할 목적으로 된 제품을 피막조에 전기를 통전하고Racking

부스바에 제품을 걸어주면 기름기와 이 물질이 제거되어 에칭에서 좋은 결과를 얻

을 수 있다

에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리2) ( )2) ( )2) ( )2) ( )

에칭은 알카리에칭과 산성에칭 두 가지로 대별되는데 여기서는 알카리 에칭만을 다

룬다 알카리 에칭은 일반적으로 를 사용하는데 는 알루미늄을 잘 용 NaOH NaOH

해하고 그때 발생하는 수소가스에 의한 물리적으로 흡착하고 있는 유지유를 제거하

며 표면을 아름다운 색으로 가꾼다

알카리 에칭조의 온도는 65~70 정도가 적당하며 에칭시간은 가공상태와 표면조

도 샌딩유무 등 횟수 변화에 따라 시간을 적절히 조절해야 한다 에칭시간은 약품의

농도 및 온도에 따라 탄력적으로 운용할 수 있으며 첨가제를 첨가하여 에칭면의 평활

성을 잘 조절 해 주어야 한다

중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거3) ( )3) ( )3) ( )3) ( )

에칭 후 수세를 하면 알루미늄 표면에 여러 가지 색의 재질별로 틀림 찌꺼기가 낀다( )

이것을 스머트 라고 한다 스머트는 피막이 진행되기 전에 제거되어야 하는데 이 공정

을 중화처리라 한다

에칭을 알카리 에서 했으므로 중화처리는 산성에서 해야 하는데 이때 사용하는(NaOH)

약품은 68 HNO3 질산( ) H2 물 의 비울을 로 하여 실온에서 침지해서 흔들어O ( ) 11

주면 깨끗이 제거할 수 있는데 재료에 따라 약간 차이는 있지만 계열인 경우 스커트50

를 완전히 제거하지 않으면 피막 후에도 스머트가 그대로 남아있어 스폰지나 보루로

제거해주어야 하는 번거로움이 있기 때문에 철저히 제거해야 하며 공정인Chromate

경우에 완전히 제거가 되지 않으면 좋은 제품을 얻을 수 없다

화학연마화학연마화학연마화학연마4)4)4)4)

- 57 -

화학연마란 외부의 전류를 사용하지 않고 광택연마를 행하는 방법으로 제품에 광택을

요하거나 표면에 이물질을 제거하기 위하여 행하는 공정이다 고광택을 요하는 외장재

쪽에 많이 이용되며 장비부품에서도 전체적인 흐름에 따라 변화하는 추세에 있기 때문

에 두꺼운 제품이나 얇은 제품 큰 제품과 작은 제품에 있어 연마시 항상 주의를 요하

며 적정한 온도를 유지하고 농도관리를 재질에 따라 잘 해 주어야만이 고품질을 보장

할 수 있다

액을 조정하는 방법에는 인산 황산 질산법 인산 질산법 인산 황산법 등이(1) - - (2) - (3) -

있으나 인산에 질산을 넣으며 후해가스가 많이 발생하므로 번 방법이 적당하다고 (3)

생각되며 현장에서도 인산 황산법을 선호하고 있다 액의 처리 조건 중 온도는 -

고루 사용할 수 있고 처리조 재질은 을 사용하여 보강을 충분히100~140 SUS 310L

하여 주어야 한다

전해연마전해연마전해연마전해연마5)5)5)5)

전해연마란 화학연마에서 알루미늄 표면에 광택을 내는데는 한계가 있으므로 그 이

상의 고광택을 원할 경우 행하는 공정이다 전해연마 시 제품의 표면은 어느 부분이라

도 정밀하고 세밀하게 조건이 같고 액의 온도도 균일해야 한다 또한 제품 표면에 발

생하는 기포를 제거하기 위해 강력한 에어 교반이 필요하므로 제품을 간간하게 고정해

야 한다 전해연마의 방법에는 황산인산법 광염소산초산법 진동전해연마법 등이 있

소결소결소결소결6)6)6)6)

전처리를 행함에 있어 작업자가 에칭시간과 화학연마시간을 어떻게 설정하느냐 함에

따라서 제품의 품질을 판가름 하게 된다

일반적으로 아노다이징에 사용하는 모든 설비는 최대용량의 선에서 사용하는 것 70

이 가장 바람직하다 작업을 진행함에 있어 복장은 항상 작업하기에 적합한가를 판단

하고 거추장스럽지 않은지 현재 공정에 맞는 보호구를 사용하고 있는지 본인 스스로

가 준비하고 확인해야 한다

나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화

- 58 -

황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성1)1)1)1)

경제성-

전해질로써 값싸고 공업적으로 안정하게 제조되는 황산(H2SO4유산 을 사용하는 것 전)

해조작이 다른 방법에 비해 간담함 전해 전압이 낮고 소비전력이 적게 드는 것 전해액

에 독성의 물질이 포함되어 있지 않고 의 걱정도 없기 때문에 폐액처리가 BOD COD

용이한 것등으로 가장 싸고 경제적인 양극산화 처리법으로 넓게 이용되고 있다

투명성-

얻어지는 피막은 다른 전해액에서 생성되는 피막에 비해 투명성이 높고 많은 실용합금

에 대해 무색의 피막을 형성한다 전해연마 화학연마 등의 광휘처리 후의 양극산화 피

막처리로 적당하다 또 무색의 피막은 염색 착생에도 좋다 피막의 투명도는 순도가

높은 알루미늄 일수록 양호하다 합금 원소의 는 피막의 투명도에 거의 영향이 없지 Mg

만 규소 철 망간 등은 투명도를 저하 시킨다(Si) (Fe) (Mn)

염색성-

얻어지는 피막은 활성도가 높고 염료의 흡착성이 좋기 때문에 유기 무기 염료에 의한

염색 인쇄가 용이하다

내식성 내마모성 및 경도-

내식성 내마모성이 양호하고 경도가 높은 피막을 얻을 수 있다 건축자재 공업제품 가

정용품 네임 프레이트 기계부품 장식품 등의 분야에서 요구되는 성능을 만족시켜 널-

리 이용되고 있다

피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계2)2)2)2)

표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건7777

- 59 -

표 에 표시된 수치는 어디까지나 공업적으로 유용한 피막을 얻는 범위이며 이 조건7

내에서 용도에 맞는 성능을 얻을 수 있는 처리 조건을 설정할 필요가 있다 황산 피막

은 용해성이 강한 상을 전해액으로 하기 때문에 처리 조거의 성능에의 영향은 대단히

크다 또한 각종 처리 조건이 피막과 욕 조건에 미치는 영향은 표 와 같다 2

표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향8888

경질피막법경질피막법경질피막법경질피막법2)2)2)2)

경질 양극산화 피막-

알루미늄 및 그 합금을 양극산화해서 화성한 피막은 종래 그 내식성을 이용하기도 하

고 착색 등에 의해 장식 목적에 이용하는 것이 주된 용도였다 그러나 최근에는 종래

의 양극산화 피막을 개량해 두껍고도 단단한 것을 얻을 수 있게 되었고 이미 경질 양

극산화 피막으로써 넓게 이용되며 그 우수한 특성을 발휘하고 있다

이 가볍고도 가공성이 좋은 금속과 표면에 화성되는 극히 단단한 피막과를 합쳐서 이

용하면 금후 더욱 용도를 확대할 수 있을 것으로 기대된다 규격으로는 30 이상의 피

막에 대해서도 품질이 규정되어 있지만 경질양극산화피막이라고 불려지는 것은 특별

한 규격이 있는 것은 아니고 일반적으로 표 에 표시하듯이 경도나 내마모성이 큰3 20

이상의 두꺼운 피막을 경질 양극산화 피막이라고 부르고 있다

- 60 -

표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류9999

피막 화성법피막 화성법피막 화성법피막 화성법3)3)3)3)

경질 양극산화 피막 화성법의 초기 연구는 종래 일반의 피막 화성에 사용되어온 황산

용 및 수산욕으로 실용화되어 왔다 그 후 양극산화 처리 기술의 진보와 함께 여러가

지 욕조성 및 화성 조건이 연구되어 황산용법 황산 수산혼합욕법 수산욕법 외에 각

종의 무기산 유기산 방향족설폰산 알코올 등을 혼합 또는 첨가해서 몇 가지에 방법

이 개발되었다

이들의 방법의 공통점은 종래의 아노다이징 화성 조건과 다른 필수 조건으로서 고전

류 밀도 저온 교반의 조건을 충분히 만족시키는 것이다 전류밀도를 보통 화선의 3

부로 하고 피막의 생성을 단시간에 행하여 전해액에 담겨있는 시간을 가능한 한2~5

짧게 하는 것이다 또 전해액에 의한 피막의 용해를 억제하기 위해서는 액온을 낮게 하

고 전해에 의해서 발생하는 열을 교반에 의하여 확산해 나가는 것이 중요하다 따라서

황산액과 같은 부식이 심한 전해액을 사용하는 경우에는 욕온도를 이하로 냉각해10

용해를 억제하는 것이 보통이다

황산욕에 수산을 비롯한 우기산등을 첨가하는 것도 있으며 비교적 고온에서 피막화성

이 가증하다 그러나 이들 수종의 첨가제를 가한 욕은 조성이 복잡하고 관리가 어려운

문제점이 있다 더욱 경질 아노다이징 피막을 화성하는 경우에 일반적으로 사용하고

있는 직류 대신에 트수전류파형을 적용하는 것도 피막 품질의 향상에 효과가 있다 예

를 들면 전류회복 현상을 이용한 것 주기적으로 극성을 변환시켜 부전류를 흘리면서

피막을 화성하는 전류 반전법 등이 있다

- 61 -

그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진21 ( ) 21 ( ) 21 ( ) 21 ( )

재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험5555

그림 는 드럼수명 측정 시험결과에 사용된 장비 사진이며 그림 는 조도측정에 사21 22

용된 장비의 사진이다

그림 는 조도실험결과를 나타낸 것이다 단면곡선에서 기준길이를 취하여 다24 ~ 27

섯 번째 높은 산과 다섯 번 째 깊은 골을 지나는 두 직선사이의 간격을 나타내는 점10

평균 거칠기 는Rz 10~18 값을 확인하였다 단면곡선에서 중심을 긋고 그 골에

해당하는 부분을 중심에 대해서 대칭 변환 후 구해지는 평균높이를 나타내는 중심

선 평균거치기 는 의 고른값을 확인하였다Ra 012~022

그림 은 재제조된 드럼카트리지의 성능시험 결과 값을 나타낸 것이다 그림 에30 30

서 보는 바와 같이 최종 사용가능한 용지의 장수는 약 장으로 나타났다 이12000

는 정품 토너 용량이 약 천장인것을 감안할 때 재제조시에도 사용가능한 것을 확3

인하였다

- 62 -

그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진22 22 22 22

그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진23 23 23 23

- 63 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과24 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과25 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 2

- 64 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과26 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과27 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 2

- 65 -

그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과28282828

- 66 -

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222

가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정

- 67 -

제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도4444

기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표 가중치가중치가중치가중치평가기준평가기준평가기준평가기준 평가방법평가방법평가방법평가방법

평가기관 등평가기관 등평가기관 등평가기관 등지원전지원전지원전지원전 지원후지원후지원후지원후

도금두께 20 불균일 4-6 실제품성능평가

표면조도 15 불균일15-17

실제품성능평가

감광코팅층 용해속도 30 12

mincycle

8

mincycl

e

자체평가

세정공정 최적화 모듈설계 및 구축 15 - - 현장실사

드럼 사용 수명OPC 20 -12000

pages성능평가

- 68 -

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

드럼의 감광코팅층 제거용 최적 용매 및 혼합용매의 기술지원은 생산량과 직OPC

접적으로 연관되어 있어 향후 주 삼텍의 매출신장으로 이어질 것으로 판단된다 ( )

이는 현재 비철금속의 원자재 상승으로 인해 토너 카트리지 재제조 업계의 원가인

상이 유발되고 있어 재제조된 고광택 드럼의 안정적인 공급은 재제조 업계의OPC

안정화를 이룩할 수 있음 또한 현재 전부 수입에 의존하는 알루미늄 드럼의 OPC

간접적인 수입대체효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다

- 69 -

Page 43: 아노다이징기술을이용한고광택감광드럼 재제조공정의양산화기술지원 · 과제보유번호 연구기관 2007.07.01~2008.06.30 연구사업명 부품소재전문기업기술지원사업

- 43 -

그림 은 의 데이터로 초기 부터 중량감소가 일어나기 시작하며11 sample 3 TGA 430

중량감소온도는 를 보인다 정도에서 약 를 잔존율을 보인다 그10 485 540 20

림 는 의 데이터로서 는 비결정성 고분자로 에서 유리12 sample 3 DSC sample 3 119

전이 온도를 보이는 것을 확인하였다 데이터에서 확인하듯이 는 TGA sample2 400

이상의 온도에서도 분해가 되지 않는 열안정성을 보이나 데이터에 의해 이DSC 120

상의 온도에서는 고분자의 물리적 강도가 약화됨을 확인할 수 있다

- 44 -

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)

- 45 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)

- 46 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)

- 47 -

최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정3333

가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정

본 실험은 최적의 세정용매 조건을 찾기 위하여 기존의 상용용매 제품과A Benzene

용매를 이용하여 최적의 성능을 갖는 배합비를 확인하고자 하였다Toluene Xylene

표 은 상용용매 와 각 용매들의 세정속도를 나타내었다 상용용매 는 분 초의6 A A 3 30

세정속도를 보이는 것을 확인 할 수 있었다 그러나 상용용매 와 A Benzene Toluene

의 용매를 적절히 배합하면 약 분에서 분 초의 시간을 단축하는 효과를 나Xylene 1 1 20

타내었다

표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도6666

번호번호번호번호 함 량함 량함 량함 량 시 간시 간시 간시 간

1 상용용매 A 분 초3 30

2 Methylene Chloride 분이상8

3 m-Cresol 분이상8

4 Xylene 분이상8

5 Toluene 분이상8

6 Benzene 분이상8

7 상용용매 A Xylene (7030) 분 초2 30

8 상용용매 A Toluene (6040) 분 초2 40

9 상용용매 A Benzene (6040) 분 초3 20

10 상용용매 A m-Cresol (7030) 분 초3 20

11상용용매 A Xylene Toluene

(60436)분 초2 30

12상용용매 A Xylene Benzene

(60436)분 초2 40

13상용용매 A Toluene Benzene

(601624)분 초2 10

- 48 -

상용용매 는 약 초의 세정속도를 보이나 상용용매 과 자일렌의 일 때 약- A 210 A 8020

초의 세정속도를 보임150

상용용매상용용매상용용매상용용매 A XyleneA XyleneA XyleneA Xylene

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene

- 49 -

상용용매 과 의 비가 일 때 약 초의 세정속도를 보임- A Toluene 6040 140

상용용매상용용매상용용매상용용매 A TolueneA TolueneA TolueneA Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AToulene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene

- 50 -

상용용매 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- ABenzene 6040 195

상용용매상용용매상용용매상용용매 A BenzeneA BenzeneA BenzeneA Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ABenzene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene

- 51 -

상용용매 와 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- A m-Cresol 7030 200

의 함량이 증가할수록 점도의 증가로 인해 세정속도가 증가함- m-Cresol

상용용매상용용매상용용매상용용매 A m-CresolA m-CresolA m-CresolA m-Cresol

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도Am-Cresol OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC

- 52 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Toluene

함량별 세정속도는 초로 거의 일정하게 나타남- 160~170

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneToluene OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC

- 53 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장 빠- AXyleneBenzene 60436 60832 601228

른 초로 세정속도를 보임160~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC

- 54 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Toluene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장- ATolueneBenzene 601228 601624 602020

빠른 초로 세정속도를 보임130~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ATolueneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC

- 55 -

이상의 기초실험 결과로부터 폐 드럼 유기코팅층의 박리에 대한 기초자료를 확OPC

보하였다 기존의 박리액은 제푸믜 균일성 즉 품질 측면에서는 우수한 성능을 보이

고 있으나 사용시간 측면에서는 다소 미흡한 점이 있었다 따라서 본 기초실험결과

를 바탕으로 폐 드럼 유기코팅층의 박리 처리공정을 기존의 단계에서 단계OPC 5 3

로 공정을 개선함으로써 매우 향상된 생산성을 도모할 수 있었다 그림 은 기존 20

의 공정의 개념도와 개선된 공정의 개념도 및 제조된 박리조 차 를 나타낸 것(1~3 )

이다

그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진20 20 20 20

아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화4444

가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리

도금이나 아노다이징에서의 전처리는 양호한 제품이 생산 될 수 있느냐 하는 것이

관건이라고 볼 수 있다 그러므로 무엇보다도 주요한 부분이라 할 수 있다 전처리

는 기계적인 전처리와 화학적인 전처리가 있으며 다음은 화학적 처리법에 관한 주

요 내용이다

- 56 -

산세정산세정산세정산세정1)1)1)1)

가공품이나 버핑 연마를 한 제품은 기름기가 많이 남아 있기 때문에 그대로 에칭조

에 투입하면 기름기에 의한 얼룩이 생기거나 그 부분에 착색이 되지 않는 경우가

종종 있는데 이것을 제거할 목적으로 된 제품을 피막조에 전기를 통전하고Racking

부스바에 제품을 걸어주면 기름기와 이 물질이 제거되어 에칭에서 좋은 결과를 얻

을 수 있다

에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리2) ( )2) ( )2) ( )2) ( )

에칭은 알카리에칭과 산성에칭 두 가지로 대별되는데 여기서는 알카리 에칭만을 다

룬다 알카리 에칭은 일반적으로 를 사용하는데 는 알루미늄을 잘 용 NaOH NaOH

해하고 그때 발생하는 수소가스에 의한 물리적으로 흡착하고 있는 유지유를 제거하

며 표면을 아름다운 색으로 가꾼다

알카리 에칭조의 온도는 65~70 정도가 적당하며 에칭시간은 가공상태와 표면조

도 샌딩유무 등 횟수 변화에 따라 시간을 적절히 조절해야 한다 에칭시간은 약품의

농도 및 온도에 따라 탄력적으로 운용할 수 있으며 첨가제를 첨가하여 에칭면의 평활

성을 잘 조절 해 주어야 한다

중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거3) ( )3) ( )3) ( )3) ( )

에칭 후 수세를 하면 알루미늄 표면에 여러 가지 색의 재질별로 틀림 찌꺼기가 낀다( )

이것을 스머트 라고 한다 스머트는 피막이 진행되기 전에 제거되어야 하는데 이 공정

을 중화처리라 한다

에칭을 알카리 에서 했으므로 중화처리는 산성에서 해야 하는데 이때 사용하는(NaOH)

약품은 68 HNO3 질산( ) H2 물 의 비울을 로 하여 실온에서 침지해서 흔들어O ( ) 11

주면 깨끗이 제거할 수 있는데 재료에 따라 약간 차이는 있지만 계열인 경우 스커트50

를 완전히 제거하지 않으면 피막 후에도 스머트가 그대로 남아있어 스폰지나 보루로

제거해주어야 하는 번거로움이 있기 때문에 철저히 제거해야 하며 공정인Chromate

경우에 완전히 제거가 되지 않으면 좋은 제품을 얻을 수 없다

화학연마화학연마화학연마화학연마4)4)4)4)

- 57 -

화학연마란 외부의 전류를 사용하지 않고 광택연마를 행하는 방법으로 제품에 광택을

요하거나 표면에 이물질을 제거하기 위하여 행하는 공정이다 고광택을 요하는 외장재

쪽에 많이 이용되며 장비부품에서도 전체적인 흐름에 따라 변화하는 추세에 있기 때문

에 두꺼운 제품이나 얇은 제품 큰 제품과 작은 제품에 있어 연마시 항상 주의를 요하

며 적정한 온도를 유지하고 농도관리를 재질에 따라 잘 해 주어야만이 고품질을 보장

할 수 있다

액을 조정하는 방법에는 인산 황산 질산법 인산 질산법 인산 황산법 등이(1) - - (2) - (3) -

있으나 인산에 질산을 넣으며 후해가스가 많이 발생하므로 번 방법이 적당하다고 (3)

생각되며 현장에서도 인산 황산법을 선호하고 있다 액의 처리 조건 중 온도는 -

고루 사용할 수 있고 처리조 재질은 을 사용하여 보강을 충분히100~140 SUS 310L

하여 주어야 한다

전해연마전해연마전해연마전해연마5)5)5)5)

전해연마란 화학연마에서 알루미늄 표면에 광택을 내는데는 한계가 있으므로 그 이

상의 고광택을 원할 경우 행하는 공정이다 전해연마 시 제품의 표면은 어느 부분이라

도 정밀하고 세밀하게 조건이 같고 액의 온도도 균일해야 한다 또한 제품 표면에 발

생하는 기포를 제거하기 위해 강력한 에어 교반이 필요하므로 제품을 간간하게 고정해

야 한다 전해연마의 방법에는 황산인산법 광염소산초산법 진동전해연마법 등이 있

소결소결소결소결6)6)6)6)

전처리를 행함에 있어 작업자가 에칭시간과 화학연마시간을 어떻게 설정하느냐 함에

따라서 제품의 품질을 판가름 하게 된다

일반적으로 아노다이징에 사용하는 모든 설비는 최대용량의 선에서 사용하는 것 70

이 가장 바람직하다 작업을 진행함에 있어 복장은 항상 작업하기에 적합한가를 판단

하고 거추장스럽지 않은지 현재 공정에 맞는 보호구를 사용하고 있는지 본인 스스로

가 준비하고 확인해야 한다

나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화

- 58 -

황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성1)1)1)1)

경제성-

전해질로써 값싸고 공업적으로 안정하게 제조되는 황산(H2SO4유산 을 사용하는 것 전)

해조작이 다른 방법에 비해 간담함 전해 전압이 낮고 소비전력이 적게 드는 것 전해액

에 독성의 물질이 포함되어 있지 않고 의 걱정도 없기 때문에 폐액처리가 BOD COD

용이한 것등으로 가장 싸고 경제적인 양극산화 처리법으로 넓게 이용되고 있다

투명성-

얻어지는 피막은 다른 전해액에서 생성되는 피막에 비해 투명성이 높고 많은 실용합금

에 대해 무색의 피막을 형성한다 전해연마 화학연마 등의 광휘처리 후의 양극산화 피

막처리로 적당하다 또 무색의 피막은 염색 착생에도 좋다 피막의 투명도는 순도가

높은 알루미늄 일수록 양호하다 합금 원소의 는 피막의 투명도에 거의 영향이 없지 Mg

만 규소 철 망간 등은 투명도를 저하 시킨다(Si) (Fe) (Mn)

염색성-

얻어지는 피막은 활성도가 높고 염료의 흡착성이 좋기 때문에 유기 무기 염료에 의한

염색 인쇄가 용이하다

내식성 내마모성 및 경도-

내식성 내마모성이 양호하고 경도가 높은 피막을 얻을 수 있다 건축자재 공업제품 가

정용품 네임 프레이트 기계부품 장식품 등의 분야에서 요구되는 성능을 만족시켜 널-

리 이용되고 있다

피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계2)2)2)2)

표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건7777

- 59 -

표 에 표시된 수치는 어디까지나 공업적으로 유용한 피막을 얻는 범위이며 이 조건7

내에서 용도에 맞는 성능을 얻을 수 있는 처리 조건을 설정할 필요가 있다 황산 피막

은 용해성이 강한 상을 전해액으로 하기 때문에 처리 조거의 성능에의 영향은 대단히

크다 또한 각종 처리 조건이 피막과 욕 조건에 미치는 영향은 표 와 같다 2

표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향8888

경질피막법경질피막법경질피막법경질피막법2)2)2)2)

경질 양극산화 피막-

알루미늄 및 그 합금을 양극산화해서 화성한 피막은 종래 그 내식성을 이용하기도 하

고 착색 등에 의해 장식 목적에 이용하는 것이 주된 용도였다 그러나 최근에는 종래

의 양극산화 피막을 개량해 두껍고도 단단한 것을 얻을 수 있게 되었고 이미 경질 양

극산화 피막으로써 넓게 이용되며 그 우수한 특성을 발휘하고 있다

이 가볍고도 가공성이 좋은 금속과 표면에 화성되는 극히 단단한 피막과를 합쳐서 이

용하면 금후 더욱 용도를 확대할 수 있을 것으로 기대된다 규격으로는 30 이상의 피

막에 대해서도 품질이 규정되어 있지만 경질양극산화피막이라고 불려지는 것은 특별

한 규격이 있는 것은 아니고 일반적으로 표 에 표시하듯이 경도나 내마모성이 큰3 20

이상의 두꺼운 피막을 경질 양극산화 피막이라고 부르고 있다

- 60 -

표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류9999

피막 화성법피막 화성법피막 화성법피막 화성법3)3)3)3)

경질 양극산화 피막 화성법의 초기 연구는 종래 일반의 피막 화성에 사용되어온 황산

용 및 수산욕으로 실용화되어 왔다 그 후 양극산화 처리 기술의 진보와 함께 여러가

지 욕조성 및 화성 조건이 연구되어 황산용법 황산 수산혼합욕법 수산욕법 외에 각

종의 무기산 유기산 방향족설폰산 알코올 등을 혼합 또는 첨가해서 몇 가지에 방법

이 개발되었다

이들의 방법의 공통점은 종래의 아노다이징 화성 조건과 다른 필수 조건으로서 고전

류 밀도 저온 교반의 조건을 충분히 만족시키는 것이다 전류밀도를 보통 화선의 3

부로 하고 피막의 생성을 단시간에 행하여 전해액에 담겨있는 시간을 가능한 한2~5

짧게 하는 것이다 또 전해액에 의한 피막의 용해를 억제하기 위해서는 액온을 낮게 하

고 전해에 의해서 발생하는 열을 교반에 의하여 확산해 나가는 것이 중요하다 따라서

황산액과 같은 부식이 심한 전해액을 사용하는 경우에는 욕온도를 이하로 냉각해10

용해를 억제하는 것이 보통이다

황산욕에 수산을 비롯한 우기산등을 첨가하는 것도 있으며 비교적 고온에서 피막화성

이 가증하다 그러나 이들 수종의 첨가제를 가한 욕은 조성이 복잡하고 관리가 어려운

문제점이 있다 더욱 경질 아노다이징 피막을 화성하는 경우에 일반적으로 사용하고

있는 직류 대신에 트수전류파형을 적용하는 것도 피막 품질의 향상에 효과가 있다 예

를 들면 전류회복 현상을 이용한 것 주기적으로 극성을 변환시켜 부전류를 흘리면서

피막을 화성하는 전류 반전법 등이 있다

- 61 -

그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진21 ( ) 21 ( ) 21 ( ) 21 ( )

재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험5555

그림 는 드럼수명 측정 시험결과에 사용된 장비 사진이며 그림 는 조도측정에 사21 22

용된 장비의 사진이다

그림 는 조도실험결과를 나타낸 것이다 단면곡선에서 기준길이를 취하여 다24 ~ 27

섯 번째 높은 산과 다섯 번 째 깊은 골을 지나는 두 직선사이의 간격을 나타내는 점10

평균 거칠기 는Rz 10~18 값을 확인하였다 단면곡선에서 중심을 긋고 그 골에

해당하는 부분을 중심에 대해서 대칭 변환 후 구해지는 평균높이를 나타내는 중심

선 평균거치기 는 의 고른값을 확인하였다Ra 012~022

그림 은 재제조된 드럼카트리지의 성능시험 결과 값을 나타낸 것이다 그림 에30 30

서 보는 바와 같이 최종 사용가능한 용지의 장수는 약 장으로 나타났다 이12000

는 정품 토너 용량이 약 천장인것을 감안할 때 재제조시에도 사용가능한 것을 확3

인하였다

- 62 -

그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진22 22 22 22

그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진23 23 23 23

- 63 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과24 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과25 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 2

- 64 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과26 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과27 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 2

- 65 -

그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과28282828

- 66 -

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222

가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정

- 67 -

제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도4444

기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표 가중치가중치가중치가중치평가기준평가기준평가기준평가기준 평가방법평가방법평가방법평가방법

평가기관 등평가기관 등평가기관 등평가기관 등지원전지원전지원전지원전 지원후지원후지원후지원후

도금두께 20 불균일 4-6 실제품성능평가

표면조도 15 불균일15-17

실제품성능평가

감광코팅층 용해속도 30 12

mincycle

8

mincycl

e

자체평가

세정공정 최적화 모듈설계 및 구축 15 - - 현장실사

드럼 사용 수명OPC 20 -12000

pages성능평가

- 68 -

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

드럼의 감광코팅층 제거용 최적 용매 및 혼합용매의 기술지원은 생산량과 직OPC

접적으로 연관되어 있어 향후 주 삼텍의 매출신장으로 이어질 것으로 판단된다 ( )

이는 현재 비철금속의 원자재 상승으로 인해 토너 카트리지 재제조 업계의 원가인

상이 유발되고 있어 재제조된 고광택 드럼의 안정적인 공급은 재제조 업계의OPC

안정화를 이룩할 수 있음 또한 현재 전부 수입에 의존하는 알루미늄 드럼의 OPC

간접적인 수입대체효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다

- 69 -

Page 44: 아노다이징기술을이용한고광택감광드럼 재제조공정의양산화기술지원 · 과제보유번호 연구기관 2007.07.01~2008.06.30 연구사업명 부품소재전문기업기술지원사업

- 44 -

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)7 (sample2) (FT-IR)

그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터그림 기어 의 구조분석 데이터8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)8 (sample3) (FT-IR)

- 45 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)

- 46 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)

- 47 -

최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정3333

가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정

본 실험은 최적의 세정용매 조건을 찾기 위하여 기존의 상용용매 제품과A Benzene

용매를 이용하여 최적의 성능을 갖는 배합비를 확인하고자 하였다Toluene Xylene

표 은 상용용매 와 각 용매들의 세정속도를 나타내었다 상용용매 는 분 초의6 A A 3 30

세정속도를 보이는 것을 확인 할 수 있었다 그러나 상용용매 와 A Benzene Toluene

의 용매를 적절히 배합하면 약 분에서 분 초의 시간을 단축하는 효과를 나Xylene 1 1 20

타내었다

표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도6666

번호번호번호번호 함 량함 량함 량함 량 시 간시 간시 간시 간

1 상용용매 A 분 초3 30

2 Methylene Chloride 분이상8

3 m-Cresol 분이상8

4 Xylene 분이상8

5 Toluene 분이상8

6 Benzene 분이상8

7 상용용매 A Xylene (7030) 분 초2 30

8 상용용매 A Toluene (6040) 분 초2 40

9 상용용매 A Benzene (6040) 분 초3 20

10 상용용매 A m-Cresol (7030) 분 초3 20

11상용용매 A Xylene Toluene

(60436)분 초2 30

12상용용매 A Xylene Benzene

(60436)분 초2 40

13상용용매 A Toluene Benzene

(601624)분 초2 10

- 48 -

상용용매 는 약 초의 세정속도를 보이나 상용용매 과 자일렌의 일 때 약- A 210 A 8020

초의 세정속도를 보임150

상용용매상용용매상용용매상용용매 A XyleneA XyleneA XyleneA Xylene

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene

- 49 -

상용용매 과 의 비가 일 때 약 초의 세정속도를 보임- A Toluene 6040 140

상용용매상용용매상용용매상용용매 A TolueneA TolueneA TolueneA Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AToulene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene

- 50 -

상용용매 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- ABenzene 6040 195

상용용매상용용매상용용매상용용매 A BenzeneA BenzeneA BenzeneA Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ABenzene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene

- 51 -

상용용매 와 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- A m-Cresol 7030 200

의 함량이 증가할수록 점도의 증가로 인해 세정속도가 증가함- m-Cresol

상용용매상용용매상용용매상용용매 A m-CresolA m-CresolA m-CresolA m-Cresol

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도Am-Cresol OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC

- 52 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Toluene

함량별 세정속도는 초로 거의 일정하게 나타남- 160~170

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneToluene OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC

- 53 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장 빠- AXyleneBenzene 60436 60832 601228

른 초로 세정속도를 보임160~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC

- 54 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Toluene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장- ATolueneBenzene 601228 601624 602020

빠른 초로 세정속도를 보임130~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ATolueneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC

- 55 -

이상의 기초실험 결과로부터 폐 드럼 유기코팅층의 박리에 대한 기초자료를 확OPC

보하였다 기존의 박리액은 제푸믜 균일성 즉 품질 측면에서는 우수한 성능을 보이

고 있으나 사용시간 측면에서는 다소 미흡한 점이 있었다 따라서 본 기초실험결과

를 바탕으로 폐 드럼 유기코팅층의 박리 처리공정을 기존의 단계에서 단계OPC 5 3

로 공정을 개선함으로써 매우 향상된 생산성을 도모할 수 있었다 그림 은 기존 20

의 공정의 개념도와 개선된 공정의 개념도 및 제조된 박리조 차 를 나타낸 것(1~3 )

이다

그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진20 20 20 20

아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화4444

가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리

도금이나 아노다이징에서의 전처리는 양호한 제품이 생산 될 수 있느냐 하는 것이

관건이라고 볼 수 있다 그러므로 무엇보다도 주요한 부분이라 할 수 있다 전처리

는 기계적인 전처리와 화학적인 전처리가 있으며 다음은 화학적 처리법에 관한 주

요 내용이다

- 56 -

산세정산세정산세정산세정1)1)1)1)

가공품이나 버핑 연마를 한 제품은 기름기가 많이 남아 있기 때문에 그대로 에칭조

에 투입하면 기름기에 의한 얼룩이 생기거나 그 부분에 착색이 되지 않는 경우가

종종 있는데 이것을 제거할 목적으로 된 제품을 피막조에 전기를 통전하고Racking

부스바에 제품을 걸어주면 기름기와 이 물질이 제거되어 에칭에서 좋은 결과를 얻

을 수 있다

에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리2) ( )2) ( )2) ( )2) ( )

에칭은 알카리에칭과 산성에칭 두 가지로 대별되는데 여기서는 알카리 에칭만을 다

룬다 알카리 에칭은 일반적으로 를 사용하는데 는 알루미늄을 잘 용 NaOH NaOH

해하고 그때 발생하는 수소가스에 의한 물리적으로 흡착하고 있는 유지유를 제거하

며 표면을 아름다운 색으로 가꾼다

알카리 에칭조의 온도는 65~70 정도가 적당하며 에칭시간은 가공상태와 표면조

도 샌딩유무 등 횟수 변화에 따라 시간을 적절히 조절해야 한다 에칭시간은 약품의

농도 및 온도에 따라 탄력적으로 운용할 수 있으며 첨가제를 첨가하여 에칭면의 평활

성을 잘 조절 해 주어야 한다

중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거3) ( )3) ( )3) ( )3) ( )

에칭 후 수세를 하면 알루미늄 표면에 여러 가지 색의 재질별로 틀림 찌꺼기가 낀다( )

이것을 스머트 라고 한다 스머트는 피막이 진행되기 전에 제거되어야 하는데 이 공정

을 중화처리라 한다

에칭을 알카리 에서 했으므로 중화처리는 산성에서 해야 하는데 이때 사용하는(NaOH)

약품은 68 HNO3 질산( ) H2 물 의 비울을 로 하여 실온에서 침지해서 흔들어O ( ) 11

주면 깨끗이 제거할 수 있는데 재료에 따라 약간 차이는 있지만 계열인 경우 스커트50

를 완전히 제거하지 않으면 피막 후에도 스머트가 그대로 남아있어 스폰지나 보루로

제거해주어야 하는 번거로움이 있기 때문에 철저히 제거해야 하며 공정인Chromate

경우에 완전히 제거가 되지 않으면 좋은 제품을 얻을 수 없다

화학연마화학연마화학연마화학연마4)4)4)4)

- 57 -

화학연마란 외부의 전류를 사용하지 않고 광택연마를 행하는 방법으로 제품에 광택을

요하거나 표면에 이물질을 제거하기 위하여 행하는 공정이다 고광택을 요하는 외장재

쪽에 많이 이용되며 장비부품에서도 전체적인 흐름에 따라 변화하는 추세에 있기 때문

에 두꺼운 제품이나 얇은 제품 큰 제품과 작은 제품에 있어 연마시 항상 주의를 요하

며 적정한 온도를 유지하고 농도관리를 재질에 따라 잘 해 주어야만이 고품질을 보장

할 수 있다

액을 조정하는 방법에는 인산 황산 질산법 인산 질산법 인산 황산법 등이(1) - - (2) - (3) -

있으나 인산에 질산을 넣으며 후해가스가 많이 발생하므로 번 방법이 적당하다고 (3)

생각되며 현장에서도 인산 황산법을 선호하고 있다 액의 처리 조건 중 온도는 -

고루 사용할 수 있고 처리조 재질은 을 사용하여 보강을 충분히100~140 SUS 310L

하여 주어야 한다

전해연마전해연마전해연마전해연마5)5)5)5)

전해연마란 화학연마에서 알루미늄 표면에 광택을 내는데는 한계가 있으므로 그 이

상의 고광택을 원할 경우 행하는 공정이다 전해연마 시 제품의 표면은 어느 부분이라

도 정밀하고 세밀하게 조건이 같고 액의 온도도 균일해야 한다 또한 제품 표면에 발

생하는 기포를 제거하기 위해 강력한 에어 교반이 필요하므로 제품을 간간하게 고정해

야 한다 전해연마의 방법에는 황산인산법 광염소산초산법 진동전해연마법 등이 있

소결소결소결소결6)6)6)6)

전처리를 행함에 있어 작업자가 에칭시간과 화학연마시간을 어떻게 설정하느냐 함에

따라서 제품의 품질을 판가름 하게 된다

일반적으로 아노다이징에 사용하는 모든 설비는 최대용량의 선에서 사용하는 것 70

이 가장 바람직하다 작업을 진행함에 있어 복장은 항상 작업하기에 적합한가를 판단

하고 거추장스럽지 않은지 현재 공정에 맞는 보호구를 사용하고 있는지 본인 스스로

가 준비하고 확인해야 한다

나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화

- 58 -

황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성1)1)1)1)

경제성-

전해질로써 값싸고 공업적으로 안정하게 제조되는 황산(H2SO4유산 을 사용하는 것 전)

해조작이 다른 방법에 비해 간담함 전해 전압이 낮고 소비전력이 적게 드는 것 전해액

에 독성의 물질이 포함되어 있지 않고 의 걱정도 없기 때문에 폐액처리가 BOD COD

용이한 것등으로 가장 싸고 경제적인 양극산화 처리법으로 넓게 이용되고 있다

투명성-

얻어지는 피막은 다른 전해액에서 생성되는 피막에 비해 투명성이 높고 많은 실용합금

에 대해 무색의 피막을 형성한다 전해연마 화학연마 등의 광휘처리 후의 양극산화 피

막처리로 적당하다 또 무색의 피막은 염색 착생에도 좋다 피막의 투명도는 순도가

높은 알루미늄 일수록 양호하다 합금 원소의 는 피막의 투명도에 거의 영향이 없지 Mg

만 규소 철 망간 등은 투명도를 저하 시킨다(Si) (Fe) (Mn)

염색성-

얻어지는 피막은 활성도가 높고 염료의 흡착성이 좋기 때문에 유기 무기 염료에 의한

염색 인쇄가 용이하다

내식성 내마모성 및 경도-

내식성 내마모성이 양호하고 경도가 높은 피막을 얻을 수 있다 건축자재 공업제품 가

정용품 네임 프레이트 기계부품 장식품 등의 분야에서 요구되는 성능을 만족시켜 널-

리 이용되고 있다

피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계2)2)2)2)

표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건7777

- 59 -

표 에 표시된 수치는 어디까지나 공업적으로 유용한 피막을 얻는 범위이며 이 조건7

내에서 용도에 맞는 성능을 얻을 수 있는 처리 조건을 설정할 필요가 있다 황산 피막

은 용해성이 강한 상을 전해액으로 하기 때문에 처리 조거의 성능에의 영향은 대단히

크다 또한 각종 처리 조건이 피막과 욕 조건에 미치는 영향은 표 와 같다 2

표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향8888

경질피막법경질피막법경질피막법경질피막법2)2)2)2)

경질 양극산화 피막-

알루미늄 및 그 합금을 양극산화해서 화성한 피막은 종래 그 내식성을 이용하기도 하

고 착색 등에 의해 장식 목적에 이용하는 것이 주된 용도였다 그러나 최근에는 종래

의 양극산화 피막을 개량해 두껍고도 단단한 것을 얻을 수 있게 되었고 이미 경질 양

극산화 피막으로써 넓게 이용되며 그 우수한 특성을 발휘하고 있다

이 가볍고도 가공성이 좋은 금속과 표면에 화성되는 극히 단단한 피막과를 합쳐서 이

용하면 금후 더욱 용도를 확대할 수 있을 것으로 기대된다 규격으로는 30 이상의 피

막에 대해서도 품질이 규정되어 있지만 경질양극산화피막이라고 불려지는 것은 특별

한 규격이 있는 것은 아니고 일반적으로 표 에 표시하듯이 경도나 내마모성이 큰3 20

이상의 두꺼운 피막을 경질 양극산화 피막이라고 부르고 있다

- 60 -

표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류9999

피막 화성법피막 화성법피막 화성법피막 화성법3)3)3)3)

경질 양극산화 피막 화성법의 초기 연구는 종래 일반의 피막 화성에 사용되어온 황산

용 및 수산욕으로 실용화되어 왔다 그 후 양극산화 처리 기술의 진보와 함께 여러가

지 욕조성 및 화성 조건이 연구되어 황산용법 황산 수산혼합욕법 수산욕법 외에 각

종의 무기산 유기산 방향족설폰산 알코올 등을 혼합 또는 첨가해서 몇 가지에 방법

이 개발되었다

이들의 방법의 공통점은 종래의 아노다이징 화성 조건과 다른 필수 조건으로서 고전

류 밀도 저온 교반의 조건을 충분히 만족시키는 것이다 전류밀도를 보통 화선의 3

부로 하고 피막의 생성을 단시간에 행하여 전해액에 담겨있는 시간을 가능한 한2~5

짧게 하는 것이다 또 전해액에 의한 피막의 용해를 억제하기 위해서는 액온을 낮게 하

고 전해에 의해서 발생하는 열을 교반에 의하여 확산해 나가는 것이 중요하다 따라서

황산액과 같은 부식이 심한 전해액을 사용하는 경우에는 욕온도를 이하로 냉각해10

용해를 억제하는 것이 보통이다

황산욕에 수산을 비롯한 우기산등을 첨가하는 것도 있으며 비교적 고온에서 피막화성

이 가증하다 그러나 이들 수종의 첨가제를 가한 욕은 조성이 복잡하고 관리가 어려운

문제점이 있다 더욱 경질 아노다이징 피막을 화성하는 경우에 일반적으로 사용하고

있는 직류 대신에 트수전류파형을 적용하는 것도 피막 품질의 향상에 효과가 있다 예

를 들면 전류회복 현상을 이용한 것 주기적으로 극성을 변환시켜 부전류를 흘리면서

피막을 화성하는 전류 반전법 등이 있다

- 61 -

그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진21 ( ) 21 ( ) 21 ( ) 21 ( )

재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험5555

그림 는 드럼수명 측정 시험결과에 사용된 장비 사진이며 그림 는 조도측정에 사21 22

용된 장비의 사진이다

그림 는 조도실험결과를 나타낸 것이다 단면곡선에서 기준길이를 취하여 다24 ~ 27

섯 번째 높은 산과 다섯 번 째 깊은 골을 지나는 두 직선사이의 간격을 나타내는 점10

평균 거칠기 는Rz 10~18 값을 확인하였다 단면곡선에서 중심을 긋고 그 골에

해당하는 부분을 중심에 대해서 대칭 변환 후 구해지는 평균높이를 나타내는 중심

선 평균거치기 는 의 고른값을 확인하였다Ra 012~022

그림 은 재제조된 드럼카트리지의 성능시험 결과 값을 나타낸 것이다 그림 에30 30

서 보는 바와 같이 최종 사용가능한 용지의 장수는 약 장으로 나타났다 이12000

는 정품 토너 용량이 약 천장인것을 감안할 때 재제조시에도 사용가능한 것을 확3

인하였다

- 62 -

그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진22 22 22 22

그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진23 23 23 23

- 63 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과24 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과25 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 2

- 64 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과26 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과27 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 2

- 65 -

그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과28282828

- 66 -

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222

가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정

- 67 -

제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도4444

기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표 가중치가중치가중치가중치평가기준평가기준평가기준평가기준 평가방법평가방법평가방법평가방법

평가기관 등평가기관 등평가기관 등평가기관 등지원전지원전지원전지원전 지원후지원후지원후지원후

도금두께 20 불균일 4-6 실제품성능평가

표면조도 15 불균일15-17

실제품성능평가

감광코팅층 용해속도 30 12

mincycle

8

mincycl

e

자체평가

세정공정 최적화 모듈설계 및 구축 15 - - 현장실사

드럼 사용 수명OPC 20 -12000

pages성능평가

- 68 -

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

드럼의 감광코팅층 제거용 최적 용매 및 혼합용매의 기술지원은 생산량과 직OPC

접적으로 연관되어 있어 향후 주 삼텍의 매출신장으로 이어질 것으로 판단된다 ( )

이는 현재 비철금속의 원자재 상승으로 인해 토너 카트리지 재제조 업계의 원가인

상이 유발되고 있어 재제조된 고광택 드럼의 안정적인 공급은 재제조 업계의OPC

안정화를 이룩할 수 있음 또한 현재 전부 수입에 의존하는 알루미늄 드럼의 OPC

간접적인 수입대체효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다

- 69 -

Page 45: 아노다이징기술을이용한고광택감광드럼 재제조공정의양산화기술지원 · 과제보유번호 연구기관 2007.07.01~2008.06.30 연구사업명 부품소재전문기업기술지원사업

- 45 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)9 (sample2) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)10 (sample2) (DSC)

- 46 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)

- 47 -

최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정3333

가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정

본 실험은 최적의 세정용매 조건을 찾기 위하여 기존의 상용용매 제품과A Benzene

용매를 이용하여 최적의 성능을 갖는 배합비를 확인하고자 하였다Toluene Xylene

표 은 상용용매 와 각 용매들의 세정속도를 나타내었다 상용용매 는 분 초의6 A A 3 30

세정속도를 보이는 것을 확인 할 수 있었다 그러나 상용용매 와 A Benzene Toluene

의 용매를 적절히 배합하면 약 분에서 분 초의 시간을 단축하는 효과를 나Xylene 1 1 20

타내었다

표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도6666

번호번호번호번호 함 량함 량함 량함 량 시 간시 간시 간시 간

1 상용용매 A 분 초3 30

2 Methylene Chloride 분이상8

3 m-Cresol 분이상8

4 Xylene 분이상8

5 Toluene 분이상8

6 Benzene 분이상8

7 상용용매 A Xylene (7030) 분 초2 30

8 상용용매 A Toluene (6040) 분 초2 40

9 상용용매 A Benzene (6040) 분 초3 20

10 상용용매 A m-Cresol (7030) 분 초3 20

11상용용매 A Xylene Toluene

(60436)분 초2 30

12상용용매 A Xylene Benzene

(60436)분 초2 40

13상용용매 A Toluene Benzene

(601624)분 초2 10

- 48 -

상용용매 는 약 초의 세정속도를 보이나 상용용매 과 자일렌의 일 때 약- A 210 A 8020

초의 세정속도를 보임150

상용용매상용용매상용용매상용용매 A XyleneA XyleneA XyleneA Xylene

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene

- 49 -

상용용매 과 의 비가 일 때 약 초의 세정속도를 보임- A Toluene 6040 140

상용용매상용용매상용용매상용용매 A TolueneA TolueneA TolueneA Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AToulene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene

- 50 -

상용용매 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- ABenzene 6040 195

상용용매상용용매상용용매상용용매 A BenzeneA BenzeneA BenzeneA Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ABenzene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene

- 51 -

상용용매 와 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- A m-Cresol 7030 200

의 함량이 증가할수록 점도의 증가로 인해 세정속도가 증가함- m-Cresol

상용용매상용용매상용용매상용용매 A m-CresolA m-CresolA m-CresolA m-Cresol

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도Am-Cresol OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC

- 52 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Toluene

함량별 세정속도는 초로 거의 일정하게 나타남- 160~170

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneToluene OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC

- 53 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장 빠- AXyleneBenzene 60436 60832 601228

른 초로 세정속도를 보임160~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC

- 54 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Toluene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장- ATolueneBenzene 601228 601624 602020

빠른 초로 세정속도를 보임130~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ATolueneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC

- 55 -

이상의 기초실험 결과로부터 폐 드럼 유기코팅층의 박리에 대한 기초자료를 확OPC

보하였다 기존의 박리액은 제푸믜 균일성 즉 품질 측면에서는 우수한 성능을 보이

고 있으나 사용시간 측면에서는 다소 미흡한 점이 있었다 따라서 본 기초실험결과

를 바탕으로 폐 드럼 유기코팅층의 박리 처리공정을 기존의 단계에서 단계OPC 5 3

로 공정을 개선함으로써 매우 향상된 생산성을 도모할 수 있었다 그림 은 기존 20

의 공정의 개념도와 개선된 공정의 개념도 및 제조된 박리조 차 를 나타낸 것(1~3 )

이다

그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진20 20 20 20

아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화4444

가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리

도금이나 아노다이징에서의 전처리는 양호한 제품이 생산 될 수 있느냐 하는 것이

관건이라고 볼 수 있다 그러므로 무엇보다도 주요한 부분이라 할 수 있다 전처리

는 기계적인 전처리와 화학적인 전처리가 있으며 다음은 화학적 처리법에 관한 주

요 내용이다

- 56 -

산세정산세정산세정산세정1)1)1)1)

가공품이나 버핑 연마를 한 제품은 기름기가 많이 남아 있기 때문에 그대로 에칭조

에 투입하면 기름기에 의한 얼룩이 생기거나 그 부분에 착색이 되지 않는 경우가

종종 있는데 이것을 제거할 목적으로 된 제품을 피막조에 전기를 통전하고Racking

부스바에 제품을 걸어주면 기름기와 이 물질이 제거되어 에칭에서 좋은 결과를 얻

을 수 있다

에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리2) ( )2) ( )2) ( )2) ( )

에칭은 알카리에칭과 산성에칭 두 가지로 대별되는데 여기서는 알카리 에칭만을 다

룬다 알카리 에칭은 일반적으로 를 사용하는데 는 알루미늄을 잘 용 NaOH NaOH

해하고 그때 발생하는 수소가스에 의한 물리적으로 흡착하고 있는 유지유를 제거하

며 표면을 아름다운 색으로 가꾼다

알카리 에칭조의 온도는 65~70 정도가 적당하며 에칭시간은 가공상태와 표면조

도 샌딩유무 등 횟수 변화에 따라 시간을 적절히 조절해야 한다 에칭시간은 약품의

농도 및 온도에 따라 탄력적으로 운용할 수 있으며 첨가제를 첨가하여 에칭면의 평활

성을 잘 조절 해 주어야 한다

중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거3) ( )3) ( )3) ( )3) ( )

에칭 후 수세를 하면 알루미늄 표면에 여러 가지 색의 재질별로 틀림 찌꺼기가 낀다( )

이것을 스머트 라고 한다 스머트는 피막이 진행되기 전에 제거되어야 하는데 이 공정

을 중화처리라 한다

에칭을 알카리 에서 했으므로 중화처리는 산성에서 해야 하는데 이때 사용하는(NaOH)

약품은 68 HNO3 질산( ) H2 물 의 비울을 로 하여 실온에서 침지해서 흔들어O ( ) 11

주면 깨끗이 제거할 수 있는데 재료에 따라 약간 차이는 있지만 계열인 경우 스커트50

를 완전히 제거하지 않으면 피막 후에도 스머트가 그대로 남아있어 스폰지나 보루로

제거해주어야 하는 번거로움이 있기 때문에 철저히 제거해야 하며 공정인Chromate

경우에 완전히 제거가 되지 않으면 좋은 제품을 얻을 수 없다

화학연마화학연마화학연마화학연마4)4)4)4)

- 57 -

화학연마란 외부의 전류를 사용하지 않고 광택연마를 행하는 방법으로 제품에 광택을

요하거나 표면에 이물질을 제거하기 위하여 행하는 공정이다 고광택을 요하는 외장재

쪽에 많이 이용되며 장비부품에서도 전체적인 흐름에 따라 변화하는 추세에 있기 때문

에 두꺼운 제품이나 얇은 제품 큰 제품과 작은 제품에 있어 연마시 항상 주의를 요하

며 적정한 온도를 유지하고 농도관리를 재질에 따라 잘 해 주어야만이 고품질을 보장

할 수 있다

액을 조정하는 방법에는 인산 황산 질산법 인산 질산법 인산 황산법 등이(1) - - (2) - (3) -

있으나 인산에 질산을 넣으며 후해가스가 많이 발생하므로 번 방법이 적당하다고 (3)

생각되며 현장에서도 인산 황산법을 선호하고 있다 액의 처리 조건 중 온도는 -

고루 사용할 수 있고 처리조 재질은 을 사용하여 보강을 충분히100~140 SUS 310L

하여 주어야 한다

전해연마전해연마전해연마전해연마5)5)5)5)

전해연마란 화학연마에서 알루미늄 표면에 광택을 내는데는 한계가 있으므로 그 이

상의 고광택을 원할 경우 행하는 공정이다 전해연마 시 제품의 표면은 어느 부분이라

도 정밀하고 세밀하게 조건이 같고 액의 온도도 균일해야 한다 또한 제품 표면에 발

생하는 기포를 제거하기 위해 강력한 에어 교반이 필요하므로 제품을 간간하게 고정해

야 한다 전해연마의 방법에는 황산인산법 광염소산초산법 진동전해연마법 등이 있

소결소결소결소결6)6)6)6)

전처리를 행함에 있어 작업자가 에칭시간과 화학연마시간을 어떻게 설정하느냐 함에

따라서 제품의 품질을 판가름 하게 된다

일반적으로 아노다이징에 사용하는 모든 설비는 최대용량의 선에서 사용하는 것 70

이 가장 바람직하다 작업을 진행함에 있어 복장은 항상 작업하기에 적합한가를 판단

하고 거추장스럽지 않은지 현재 공정에 맞는 보호구를 사용하고 있는지 본인 스스로

가 준비하고 확인해야 한다

나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화

- 58 -

황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성1)1)1)1)

경제성-

전해질로써 값싸고 공업적으로 안정하게 제조되는 황산(H2SO4유산 을 사용하는 것 전)

해조작이 다른 방법에 비해 간담함 전해 전압이 낮고 소비전력이 적게 드는 것 전해액

에 독성의 물질이 포함되어 있지 않고 의 걱정도 없기 때문에 폐액처리가 BOD COD

용이한 것등으로 가장 싸고 경제적인 양극산화 처리법으로 넓게 이용되고 있다

투명성-

얻어지는 피막은 다른 전해액에서 생성되는 피막에 비해 투명성이 높고 많은 실용합금

에 대해 무색의 피막을 형성한다 전해연마 화학연마 등의 광휘처리 후의 양극산화 피

막처리로 적당하다 또 무색의 피막은 염색 착생에도 좋다 피막의 투명도는 순도가

높은 알루미늄 일수록 양호하다 합금 원소의 는 피막의 투명도에 거의 영향이 없지 Mg

만 규소 철 망간 등은 투명도를 저하 시킨다(Si) (Fe) (Mn)

염색성-

얻어지는 피막은 활성도가 높고 염료의 흡착성이 좋기 때문에 유기 무기 염료에 의한

염색 인쇄가 용이하다

내식성 내마모성 및 경도-

내식성 내마모성이 양호하고 경도가 높은 피막을 얻을 수 있다 건축자재 공업제품 가

정용품 네임 프레이트 기계부품 장식품 등의 분야에서 요구되는 성능을 만족시켜 널-

리 이용되고 있다

피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계2)2)2)2)

표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건7777

- 59 -

표 에 표시된 수치는 어디까지나 공업적으로 유용한 피막을 얻는 범위이며 이 조건7

내에서 용도에 맞는 성능을 얻을 수 있는 처리 조건을 설정할 필요가 있다 황산 피막

은 용해성이 강한 상을 전해액으로 하기 때문에 처리 조거의 성능에의 영향은 대단히

크다 또한 각종 처리 조건이 피막과 욕 조건에 미치는 영향은 표 와 같다 2

표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향8888

경질피막법경질피막법경질피막법경질피막법2)2)2)2)

경질 양극산화 피막-

알루미늄 및 그 합금을 양극산화해서 화성한 피막은 종래 그 내식성을 이용하기도 하

고 착색 등에 의해 장식 목적에 이용하는 것이 주된 용도였다 그러나 최근에는 종래

의 양극산화 피막을 개량해 두껍고도 단단한 것을 얻을 수 있게 되었고 이미 경질 양

극산화 피막으로써 넓게 이용되며 그 우수한 특성을 발휘하고 있다

이 가볍고도 가공성이 좋은 금속과 표면에 화성되는 극히 단단한 피막과를 합쳐서 이

용하면 금후 더욱 용도를 확대할 수 있을 것으로 기대된다 규격으로는 30 이상의 피

막에 대해서도 품질이 규정되어 있지만 경질양극산화피막이라고 불려지는 것은 특별

한 규격이 있는 것은 아니고 일반적으로 표 에 표시하듯이 경도나 내마모성이 큰3 20

이상의 두꺼운 피막을 경질 양극산화 피막이라고 부르고 있다

- 60 -

표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류9999

피막 화성법피막 화성법피막 화성법피막 화성법3)3)3)3)

경질 양극산화 피막 화성법의 초기 연구는 종래 일반의 피막 화성에 사용되어온 황산

용 및 수산욕으로 실용화되어 왔다 그 후 양극산화 처리 기술의 진보와 함께 여러가

지 욕조성 및 화성 조건이 연구되어 황산용법 황산 수산혼합욕법 수산욕법 외에 각

종의 무기산 유기산 방향족설폰산 알코올 등을 혼합 또는 첨가해서 몇 가지에 방법

이 개발되었다

이들의 방법의 공통점은 종래의 아노다이징 화성 조건과 다른 필수 조건으로서 고전

류 밀도 저온 교반의 조건을 충분히 만족시키는 것이다 전류밀도를 보통 화선의 3

부로 하고 피막의 생성을 단시간에 행하여 전해액에 담겨있는 시간을 가능한 한2~5

짧게 하는 것이다 또 전해액에 의한 피막의 용해를 억제하기 위해서는 액온을 낮게 하

고 전해에 의해서 발생하는 열을 교반에 의하여 확산해 나가는 것이 중요하다 따라서

황산액과 같은 부식이 심한 전해액을 사용하는 경우에는 욕온도를 이하로 냉각해10

용해를 억제하는 것이 보통이다

황산욕에 수산을 비롯한 우기산등을 첨가하는 것도 있으며 비교적 고온에서 피막화성

이 가증하다 그러나 이들 수종의 첨가제를 가한 욕은 조성이 복잡하고 관리가 어려운

문제점이 있다 더욱 경질 아노다이징 피막을 화성하는 경우에 일반적으로 사용하고

있는 직류 대신에 트수전류파형을 적용하는 것도 피막 품질의 향상에 효과가 있다 예

를 들면 전류회복 현상을 이용한 것 주기적으로 극성을 변환시켜 부전류를 흘리면서

피막을 화성하는 전류 반전법 등이 있다

- 61 -

그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진21 ( ) 21 ( ) 21 ( ) 21 ( )

재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험5555

그림 는 드럼수명 측정 시험결과에 사용된 장비 사진이며 그림 는 조도측정에 사21 22

용된 장비의 사진이다

그림 는 조도실험결과를 나타낸 것이다 단면곡선에서 기준길이를 취하여 다24 ~ 27

섯 번째 높은 산과 다섯 번 째 깊은 골을 지나는 두 직선사이의 간격을 나타내는 점10

평균 거칠기 는Rz 10~18 값을 확인하였다 단면곡선에서 중심을 긋고 그 골에

해당하는 부분을 중심에 대해서 대칭 변환 후 구해지는 평균높이를 나타내는 중심

선 평균거치기 는 의 고른값을 확인하였다Ra 012~022

그림 은 재제조된 드럼카트리지의 성능시험 결과 값을 나타낸 것이다 그림 에30 30

서 보는 바와 같이 최종 사용가능한 용지의 장수는 약 장으로 나타났다 이12000

는 정품 토너 용량이 약 천장인것을 감안할 때 재제조시에도 사용가능한 것을 확3

인하였다

- 62 -

그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진22 22 22 22

그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진23 23 23 23

- 63 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과24 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과25 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 2

- 64 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과26 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과27 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 2

- 65 -

그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과28282828

- 66 -

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222

가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정

- 67 -

제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도4444

기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표 가중치가중치가중치가중치평가기준평가기준평가기준평가기준 평가방법평가방법평가방법평가방법

평가기관 등평가기관 등평가기관 등평가기관 등지원전지원전지원전지원전 지원후지원후지원후지원후

도금두께 20 불균일 4-6 실제품성능평가

표면조도 15 불균일15-17

실제품성능평가

감광코팅층 용해속도 30 12

mincycle

8

mincycl

e

자체평가

세정공정 최적화 모듈설계 및 구축 15 - - 현장실사

드럼 사용 수명OPC 20 -12000

pages성능평가

- 68 -

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

드럼의 감광코팅층 제거용 최적 용매 및 혼합용매의 기술지원은 생산량과 직OPC

접적으로 연관되어 있어 향후 주 삼텍의 매출신장으로 이어질 것으로 판단된다 ( )

이는 현재 비철금속의 원자재 상승으로 인해 토너 카트리지 재제조 업계의 원가인

상이 유발되고 있어 재제조된 고광택 드럼의 안정적인 공급은 재제조 업계의OPC

안정화를 이룩할 수 있음 또한 현재 전부 수입에 의존하는 알루미늄 드럼의 OPC

간접적인 수입대체효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다

- 69 -

Page 46: 아노다이징기술을이용한고광택감광드럼 재제조공정의양산화기술지원 · 과제보유번호 연구기관 2007.07.01~2008.06.30 연구사업명 부품소재전문기업기술지원사업

- 46 -

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)11 (sample3) (TGA)

그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터그림 기어 의 열분석 데이터12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)12 (sample3) (DSC)

- 47 -

최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정3333

가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정

본 실험은 최적의 세정용매 조건을 찾기 위하여 기존의 상용용매 제품과A Benzene

용매를 이용하여 최적의 성능을 갖는 배합비를 확인하고자 하였다Toluene Xylene

표 은 상용용매 와 각 용매들의 세정속도를 나타내었다 상용용매 는 분 초의6 A A 3 30

세정속도를 보이는 것을 확인 할 수 있었다 그러나 상용용매 와 A Benzene Toluene

의 용매를 적절히 배합하면 약 분에서 분 초의 시간을 단축하는 효과를 나Xylene 1 1 20

타내었다

표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도6666

번호번호번호번호 함 량함 량함 량함 량 시 간시 간시 간시 간

1 상용용매 A 분 초3 30

2 Methylene Chloride 분이상8

3 m-Cresol 분이상8

4 Xylene 분이상8

5 Toluene 분이상8

6 Benzene 분이상8

7 상용용매 A Xylene (7030) 분 초2 30

8 상용용매 A Toluene (6040) 분 초2 40

9 상용용매 A Benzene (6040) 분 초3 20

10 상용용매 A m-Cresol (7030) 분 초3 20

11상용용매 A Xylene Toluene

(60436)분 초2 30

12상용용매 A Xylene Benzene

(60436)분 초2 40

13상용용매 A Toluene Benzene

(601624)분 초2 10

- 48 -

상용용매 는 약 초의 세정속도를 보이나 상용용매 과 자일렌의 일 때 약- A 210 A 8020

초의 세정속도를 보임150

상용용매상용용매상용용매상용용매 A XyleneA XyleneA XyleneA Xylene

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene

- 49 -

상용용매 과 의 비가 일 때 약 초의 세정속도를 보임- A Toluene 6040 140

상용용매상용용매상용용매상용용매 A TolueneA TolueneA TolueneA Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AToulene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene

- 50 -

상용용매 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- ABenzene 6040 195

상용용매상용용매상용용매상용용매 A BenzeneA BenzeneA BenzeneA Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ABenzene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene

- 51 -

상용용매 와 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- A m-Cresol 7030 200

의 함량이 증가할수록 점도의 증가로 인해 세정속도가 증가함- m-Cresol

상용용매상용용매상용용매상용용매 A m-CresolA m-CresolA m-CresolA m-Cresol

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도Am-Cresol OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC

- 52 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Toluene

함량별 세정속도는 초로 거의 일정하게 나타남- 160~170

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneToluene OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC

- 53 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장 빠- AXyleneBenzene 60436 60832 601228

른 초로 세정속도를 보임160~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC

- 54 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Toluene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장- ATolueneBenzene 601228 601624 602020

빠른 초로 세정속도를 보임130~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ATolueneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC

- 55 -

이상의 기초실험 결과로부터 폐 드럼 유기코팅층의 박리에 대한 기초자료를 확OPC

보하였다 기존의 박리액은 제푸믜 균일성 즉 품질 측면에서는 우수한 성능을 보이

고 있으나 사용시간 측면에서는 다소 미흡한 점이 있었다 따라서 본 기초실험결과

를 바탕으로 폐 드럼 유기코팅층의 박리 처리공정을 기존의 단계에서 단계OPC 5 3

로 공정을 개선함으로써 매우 향상된 생산성을 도모할 수 있었다 그림 은 기존 20

의 공정의 개념도와 개선된 공정의 개념도 및 제조된 박리조 차 를 나타낸 것(1~3 )

이다

그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진20 20 20 20

아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화4444

가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리

도금이나 아노다이징에서의 전처리는 양호한 제품이 생산 될 수 있느냐 하는 것이

관건이라고 볼 수 있다 그러므로 무엇보다도 주요한 부분이라 할 수 있다 전처리

는 기계적인 전처리와 화학적인 전처리가 있으며 다음은 화학적 처리법에 관한 주

요 내용이다

- 56 -

산세정산세정산세정산세정1)1)1)1)

가공품이나 버핑 연마를 한 제품은 기름기가 많이 남아 있기 때문에 그대로 에칭조

에 투입하면 기름기에 의한 얼룩이 생기거나 그 부분에 착색이 되지 않는 경우가

종종 있는데 이것을 제거할 목적으로 된 제품을 피막조에 전기를 통전하고Racking

부스바에 제품을 걸어주면 기름기와 이 물질이 제거되어 에칭에서 좋은 결과를 얻

을 수 있다

에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리2) ( )2) ( )2) ( )2) ( )

에칭은 알카리에칭과 산성에칭 두 가지로 대별되는데 여기서는 알카리 에칭만을 다

룬다 알카리 에칭은 일반적으로 를 사용하는데 는 알루미늄을 잘 용 NaOH NaOH

해하고 그때 발생하는 수소가스에 의한 물리적으로 흡착하고 있는 유지유를 제거하

며 표면을 아름다운 색으로 가꾼다

알카리 에칭조의 온도는 65~70 정도가 적당하며 에칭시간은 가공상태와 표면조

도 샌딩유무 등 횟수 변화에 따라 시간을 적절히 조절해야 한다 에칭시간은 약품의

농도 및 온도에 따라 탄력적으로 운용할 수 있으며 첨가제를 첨가하여 에칭면의 평활

성을 잘 조절 해 주어야 한다

중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거3) ( )3) ( )3) ( )3) ( )

에칭 후 수세를 하면 알루미늄 표면에 여러 가지 색의 재질별로 틀림 찌꺼기가 낀다( )

이것을 스머트 라고 한다 스머트는 피막이 진행되기 전에 제거되어야 하는데 이 공정

을 중화처리라 한다

에칭을 알카리 에서 했으므로 중화처리는 산성에서 해야 하는데 이때 사용하는(NaOH)

약품은 68 HNO3 질산( ) H2 물 의 비울을 로 하여 실온에서 침지해서 흔들어O ( ) 11

주면 깨끗이 제거할 수 있는데 재료에 따라 약간 차이는 있지만 계열인 경우 스커트50

를 완전히 제거하지 않으면 피막 후에도 스머트가 그대로 남아있어 스폰지나 보루로

제거해주어야 하는 번거로움이 있기 때문에 철저히 제거해야 하며 공정인Chromate

경우에 완전히 제거가 되지 않으면 좋은 제품을 얻을 수 없다

화학연마화학연마화학연마화학연마4)4)4)4)

- 57 -

화학연마란 외부의 전류를 사용하지 않고 광택연마를 행하는 방법으로 제품에 광택을

요하거나 표면에 이물질을 제거하기 위하여 행하는 공정이다 고광택을 요하는 외장재

쪽에 많이 이용되며 장비부품에서도 전체적인 흐름에 따라 변화하는 추세에 있기 때문

에 두꺼운 제품이나 얇은 제품 큰 제품과 작은 제품에 있어 연마시 항상 주의를 요하

며 적정한 온도를 유지하고 농도관리를 재질에 따라 잘 해 주어야만이 고품질을 보장

할 수 있다

액을 조정하는 방법에는 인산 황산 질산법 인산 질산법 인산 황산법 등이(1) - - (2) - (3) -

있으나 인산에 질산을 넣으며 후해가스가 많이 발생하므로 번 방법이 적당하다고 (3)

생각되며 현장에서도 인산 황산법을 선호하고 있다 액의 처리 조건 중 온도는 -

고루 사용할 수 있고 처리조 재질은 을 사용하여 보강을 충분히100~140 SUS 310L

하여 주어야 한다

전해연마전해연마전해연마전해연마5)5)5)5)

전해연마란 화학연마에서 알루미늄 표면에 광택을 내는데는 한계가 있으므로 그 이

상의 고광택을 원할 경우 행하는 공정이다 전해연마 시 제품의 표면은 어느 부분이라

도 정밀하고 세밀하게 조건이 같고 액의 온도도 균일해야 한다 또한 제품 표면에 발

생하는 기포를 제거하기 위해 강력한 에어 교반이 필요하므로 제품을 간간하게 고정해

야 한다 전해연마의 방법에는 황산인산법 광염소산초산법 진동전해연마법 등이 있

소결소결소결소결6)6)6)6)

전처리를 행함에 있어 작업자가 에칭시간과 화학연마시간을 어떻게 설정하느냐 함에

따라서 제품의 품질을 판가름 하게 된다

일반적으로 아노다이징에 사용하는 모든 설비는 최대용량의 선에서 사용하는 것 70

이 가장 바람직하다 작업을 진행함에 있어 복장은 항상 작업하기에 적합한가를 판단

하고 거추장스럽지 않은지 현재 공정에 맞는 보호구를 사용하고 있는지 본인 스스로

가 준비하고 확인해야 한다

나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화

- 58 -

황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성1)1)1)1)

경제성-

전해질로써 값싸고 공업적으로 안정하게 제조되는 황산(H2SO4유산 을 사용하는 것 전)

해조작이 다른 방법에 비해 간담함 전해 전압이 낮고 소비전력이 적게 드는 것 전해액

에 독성의 물질이 포함되어 있지 않고 의 걱정도 없기 때문에 폐액처리가 BOD COD

용이한 것등으로 가장 싸고 경제적인 양극산화 처리법으로 넓게 이용되고 있다

투명성-

얻어지는 피막은 다른 전해액에서 생성되는 피막에 비해 투명성이 높고 많은 실용합금

에 대해 무색의 피막을 형성한다 전해연마 화학연마 등의 광휘처리 후의 양극산화 피

막처리로 적당하다 또 무색의 피막은 염색 착생에도 좋다 피막의 투명도는 순도가

높은 알루미늄 일수록 양호하다 합금 원소의 는 피막의 투명도에 거의 영향이 없지 Mg

만 규소 철 망간 등은 투명도를 저하 시킨다(Si) (Fe) (Mn)

염색성-

얻어지는 피막은 활성도가 높고 염료의 흡착성이 좋기 때문에 유기 무기 염료에 의한

염색 인쇄가 용이하다

내식성 내마모성 및 경도-

내식성 내마모성이 양호하고 경도가 높은 피막을 얻을 수 있다 건축자재 공업제품 가

정용품 네임 프레이트 기계부품 장식품 등의 분야에서 요구되는 성능을 만족시켜 널-

리 이용되고 있다

피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계2)2)2)2)

표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건7777

- 59 -

표 에 표시된 수치는 어디까지나 공업적으로 유용한 피막을 얻는 범위이며 이 조건7

내에서 용도에 맞는 성능을 얻을 수 있는 처리 조건을 설정할 필요가 있다 황산 피막

은 용해성이 강한 상을 전해액으로 하기 때문에 처리 조거의 성능에의 영향은 대단히

크다 또한 각종 처리 조건이 피막과 욕 조건에 미치는 영향은 표 와 같다 2

표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향8888

경질피막법경질피막법경질피막법경질피막법2)2)2)2)

경질 양극산화 피막-

알루미늄 및 그 합금을 양극산화해서 화성한 피막은 종래 그 내식성을 이용하기도 하

고 착색 등에 의해 장식 목적에 이용하는 것이 주된 용도였다 그러나 최근에는 종래

의 양극산화 피막을 개량해 두껍고도 단단한 것을 얻을 수 있게 되었고 이미 경질 양

극산화 피막으로써 넓게 이용되며 그 우수한 특성을 발휘하고 있다

이 가볍고도 가공성이 좋은 금속과 표면에 화성되는 극히 단단한 피막과를 합쳐서 이

용하면 금후 더욱 용도를 확대할 수 있을 것으로 기대된다 규격으로는 30 이상의 피

막에 대해서도 품질이 규정되어 있지만 경질양극산화피막이라고 불려지는 것은 특별

한 규격이 있는 것은 아니고 일반적으로 표 에 표시하듯이 경도나 내마모성이 큰3 20

이상의 두꺼운 피막을 경질 양극산화 피막이라고 부르고 있다

- 60 -

표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류9999

피막 화성법피막 화성법피막 화성법피막 화성법3)3)3)3)

경질 양극산화 피막 화성법의 초기 연구는 종래 일반의 피막 화성에 사용되어온 황산

용 및 수산욕으로 실용화되어 왔다 그 후 양극산화 처리 기술의 진보와 함께 여러가

지 욕조성 및 화성 조건이 연구되어 황산용법 황산 수산혼합욕법 수산욕법 외에 각

종의 무기산 유기산 방향족설폰산 알코올 등을 혼합 또는 첨가해서 몇 가지에 방법

이 개발되었다

이들의 방법의 공통점은 종래의 아노다이징 화성 조건과 다른 필수 조건으로서 고전

류 밀도 저온 교반의 조건을 충분히 만족시키는 것이다 전류밀도를 보통 화선의 3

부로 하고 피막의 생성을 단시간에 행하여 전해액에 담겨있는 시간을 가능한 한2~5

짧게 하는 것이다 또 전해액에 의한 피막의 용해를 억제하기 위해서는 액온을 낮게 하

고 전해에 의해서 발생하는 열을 교반에 의하여 확산해 나가는 것이 중요하다 따라서

황산액과 같은 부식이 심한 전해액을 사용하는 경우에는 욕온도를 이하로 냉각해10

용해를 억제하는 것이 보통이다

황산욕에 수산을 비롯한 우기산등을 첨가하는 것도 있으며 비교적 고온에서 피막화성

이 가증하다 그러나 이들 수종의 첨가제를 가한 욕은 조성이 복잡하고 관리가 어려운

문제점이 있다 더욱 경질 아노다이징 피막을 화성하는 경우에 일반적으로 사용하고

있는 직류 대신에 트수전류파형을 적용하는 것도 피막 품질의 향상에 효과가 있다 예

를 들면 전류회복 현상을 이용한 것 주기적으로 극성을 변환시켜 부전류를 흘리면서

피막을 화성하는 전류 반전법 등이 있다

- 61 -

그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진21 ( ) 21 ( ) 21 ( ) 21 ( )

재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험5555

그림 는 드럼수명 측정 시험결과에 사용된 장비 사진이며 그림 는 조도측정에 사21 22

용된 장비의 사진이다

그림 는 조도실험결과를 나타낸 것이다 단면곡선에서 기준길이를 취하여 다24 ~ 27

섯 번째 높은 산과 다섯 번 째 깊은 골을 지나는 두 직선사이의 간격을 나타내는 점10

평균 거칠기 는Rz 10~18 값을 확인하였다 단면곡선에서 중심을 긋고 그 골에

해당하는 부분을 중심에 대해서 대칭 변환 후 구해지는 평균높이를 나타내는 중심

선 평균거치기 는 의 고른값을 확인하였다Ra 012~022

그림 은 재제조된 드럼카트리지의 성능시험 결과 값을 나타낸 것이다 그림 에30 30

서 보는 바와 같이 최종 사용가능한 용지의 장수는 약 장으로 나타났다 이12000

는 정품 토너 용량이 약 천장인것을 감안할 때 재제조시에도 사용가능한 것을 확3

인하였다

- 62 -

그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진22 22 22 22

그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진23 23 23 23

- 63 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과24 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과25 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 2

- 64 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과26 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과27 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 2

- 65 -

그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과28282828

- 66 -

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222

가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정

- 67 -

제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도4444

기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표 가중치가중치가중치가중치평가기준평가기준평가기준평가기준 평가방법평가방법평가방법평가방법

평가기관 등평가기관 등평가기관 등평가기관 등지원전지원전지원전지원전 지원후지원후지원후지원후

도금두께 20 불균일 4-6 실제품성능평가

표면조도 15 불균일15-17

실제품성능평가

감광코팅층 용해속도 30 12

mincycle

8

mincycl

e

자체평가

세정공정 최적화 모듈설계 및 구축 15 - - 현장실사

드럼 사용 수명OPC 20 -12000

pages성능평가

- 68 -

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

드럼의 감광코팅층 제거용 최적 용매 및 혼합용매의 기술지원은 생산량과 직OPC

접적으로 연관되어 있어 향후 주 삼텍의 매출신장으로 이어질 것으로 판단된다 ( )

이는 현재 비철금속의 원자재 상승으로 인해 토너 카트리지 재제조 업계의 원가인

상이 유발되고 있어 재제조된 고광택 드럼의 안정적인 공급은 재제조 업계의OPC

안정화를 이룩할 수 있음 또한 현재 전부 수입에 의존하는 알루미늄 드럼의 OPC

간접적인 수입대체효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다

- 69 -

Page 47: 아노다이징기술을이용한고광택감광드럼 재제조공정의양산화기술지원 · 과제보유번호 연구기관 2007.07.01~2008.06.30 연구사업명 부품소재전문기업기술지원사업

- 47 -

최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정최적 용매의 선정3333

가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정가 최적혼합용매의 선정

본 실험은 최적의 세정용매 조건을 찾기 위하여 기존의 상용용매 제품과A Benzene

용매를 이용하여 최적의 성능을 갖는 배합비를 확인하고자 하였다Toluene Xylene

표 은 상용용매 와 각 용매들의 세정속도를 나타내었다 상용용매 는 분 초의6 A A 3 30

세정속도를 보이는 것을 확인 할 수 있었다 그러나 상용용매 와 A Benzene Toluene

의 용매를 적절히 배합하면 약 분에서 분 초의 시간을 단축하는 효과를 나Xylene 1 1 20

타내었다

표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도표 용매의 종류에 따른 세정속도6666

번호번호번호번호 함 량함 량함 량함 량 시 간시 간시 간시 간

1 상용용매 A 분 초3 30

2 Methylene Chloride 분이상8

3 m-Cresol 분이상8

4 Xylene 분이상8

5 Toluene 분이상8

6 Benzene 분이상8

7 상용용매 A Xylene (7030) 분 초2 30

8 상용용매 A Toluene (6040) 분 초2 40

9 상용용매 A Benzene (6040) 분 초3 20

10 상용용매 A m-Cresol (7030) 분 초3 20

11상용용매 A Xylene Toluene

(60436)분 초2 30

12상용용매 A Xylene Benzene

(60436)분 초2 40

13상용용매 A Toluene Benzene

(601624)분 초2 10

- 48 -

상용용매 는 약 초의 세정속도를 보이나 상용용매 과 자일렌의 일 때 약- A 210 A 8020

초의 세정속도를 보임150

상용용매상용용매상용용매상용용매 A XyleneA XyleneA XyleneA Xylene

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene

- 49 -

상용용매 과 의 비가 일 때 약 초의 세정속도를 보임- A Toluene 6040 140

상용용매상용용매상용용매상용용매 A TolueneA TolueneA TolueneA Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AToulene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene

- 50 -

상용용매 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- ABenzene 6040 195

상용용매상용용매상용용매상용용매 A BenzeneA BenzeneA BenzeneA Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ABenzene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene

- 51 -

상용용매 와 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- A m-Cresol 7030 200

의 함량이 증가할수록 점도의 증가로 인해 세정속도가 증가함- m-Cresol

상용용매상용용매상용용매상용용매 A m-CresolA m-CresolA m-CresolA m-Cresol

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도Am-Cresol OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC

- 52 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Toluene

함량별 세정속도는 초로 거의 일정하게 나타남- 160~170

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneToluene OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC

- 53 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장 빠- AXyleneBenzene 60436 60832 601228

른 초로 세정속도를 보임160~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC

- 54 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Toluene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장- ATolueneBenzene 601228 601624 602020

빠른 초로 세정속도를 보임130~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ATolueneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC

- 55 -

이상의 기초실험 결과로부터 폐 드럼 유기코팅층의 박리에 대한 기초자료를 확OPC

보하였다 기존의 박리액은 제푸믜 균일성 즉 품질 측면에서는 우수한 성능을 보이

고 있으나 사용시간 측면에서는 다소 미흡한 점이 있었다 따라서 본 기초실험결과

를 바탕으로 폐 드럼 유기코팅층의 박리 처리공정을 기존의 단계에서 단계OPC 5 3

로 공정을 개선함으로써 매우 향상된 생산성을 도모할 수 있었다 그림 은 기존 20

의 공정의 개념도와 개선된 공정의 개념도 및 제조된 박리조 차 를 나타낸 것(1~3 )

이다

그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진20 20 20 20

아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화4444

가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리

도금이나 아노다이징에서의 전처리는 양호한 제품이 생산 될 수 있느냐 하는 것이

관건이라고 볼 수 있다 그러므로 무엇보다도 주요한 부분이라 할 수 있다 전처리

는 기계적인 전처리와 화학적인 전처리가 있으며 다음은 화학적 처리법에 관한 주

요 내용이다

- 56 -

산세정산세정산세정산세정1)1)1)1)

가공품이나 버핑 연마를 한 제품은 기름기가 많이 남아 있기 때문에 그대로 에칭조

에 투입하면 기름기에 의한 얼룩이 생기거나 그 부분에 착색이 되지 않는 경우가

종종 있는데 이것을 제거할 목적으로 된 제품을 피막조에 전기를 통전하고Racking

부스바에 제품을 걸어주면 기름기와 이 물질이 제거되어 에칭에서 좋은 결과를 얻

을 수 있다

에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리2) ( )2) ( )2) ( )2) ( )

에칭은 알카리에칭과 산성에칭 두 가지로 대별되는데 여기서는 알카리 에칭만을 다

룬다 알카리 에칭은 일반적으로 를 사용하는데 는 알루미늄을 잘 용 NaOH NaOH

해하고 그때 발생하는 수소가스에 의한 물리적으로 흡착하고 있는 유지유를 제거하

며 표면을 아름다운 색으로 가꾼다

알카리 에칭조의 온도는 65~70 정도가 적당하며 에칭시간은 가공상태와 표면조

도 샌딩유무 등 횟수 변화에 따라 시간을 적절히 조절해야 한다 에칭시간은 약품의

농도 및 온도에 따라 탄력적으로 운용할 수 있으며 첨가제를 첨가하여 에칭면의 평활

성을 잘 조절 해 주어야 한다

중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거3) ( )3) ( )3) ( )3) ( )

에칭 후 수세를 하면 알루미늄 표면에 여러 가지 색의 재질별로 틀림 찌꺼기가 낀다( )

이것을 스머트 라고 한다 스머트는 피막이 진행되기 전에 제거되어야 하는데 이 공정

을 중화처리라 한다

에칭을 알카리 에서 했으므로 중화처리는 산성에서 해야 하는데 이때 사용하는(NaOH)

약품은 68 HNO3 질산( ) H2 물 의 비울을 로 하여 실온에서 침지해서 흔들어O ( ) 11

주면 깨끗이 제거할 수 있는데 재료에 따라 약간 차이는 있지만 계열인 경우 스커트50

를 완전히 제거하지 않으면 피막 후에도 스머트가 그대로 남아있어 스폰지나 보루로

제거해주어야 하는 번거로움이 있기 때문에 철저히 제거해야 하며 공정인Chromate

경우에 완전히 제거가 되지 않으면 좋은 제품을 얻을 수 없다

화학연마화학연마화학연마화학연마4)4)4)4)

- 57 -

화학연마란 외부의 전류를 사용하지 않고 광택연마를 행하는 방법으로 제품에 광택을

요하거나 표면에 이물질을 제거하기 위하여 행하는 공정이다 고광택을 요하는 외장재

쪽에 많이 이용되며 장비부품에서도 전체적인 흐름에 따라 변화하는 추세에 있기 때문

에 두꺼운 제품이나 얇은 제품 큰 제품과 작은 제품에 있어 연마시 항상 주의를 요하

며 적정한 온도를 유지하고 농도관리를 재질에 따라 잘 해 주어야만이 고품질을 보장

할 수 있다

액을 조정하는 방법에는 인산 황산 질산법 인산 질산법 인산 황산법 등이(1) - - (2) - (3) -

있으나 인산에 질산을 넣으며 후해가스가 많이 발생하므로 번 방법이 적당하다고 (3)

생각되며 현장에서도 인산 황산법을 선호하고 있다 액의 처리 조건 중 온도는 -

고루 사용할 수 있고 처리조 재질은 을 사용하여 보강을 충분히100~140 SUS 310L

하여 주어야 한다

전해연마전해연마전해연마전해연마5)5)5)5)

전해연마란 화학연마에서 알루미늄 표면에 광택을 내는데는 한계가 있으므로 그 이

상의 고광택을 원할 경우 행하는 공정이다 전해연마 시 제품의 표면은 어느 부분이라

도 정밀하고 세밀하게 조건이 같고 액의 온도도 균일해야 한다 또한 제품 표면에 발

생하는 기포를 제거하기 위해 강력한 에어 교반이 필요하므로 제품을 간간하게 고정해

야 한다 전해연마의 방법에는 황산인산법 광염소산초산법 진동전해연마법 등이 있

소결소결소결소결6)6)6)6)

전처리를 행함에 있어 작업자가 에칭시간과 화학연마시간을 어떻게 설정하느냐 함에

따라서 제품의 품질을 판가름 하게 된다

일반적으로 아노다이징에 사용하는 모든 설비는 최대용량의 선에서 사용하는 것 70

이 가장 바람직하다 작업을 진행함에 있어 복장은 항상 작업하기에 적합한가를 판단

하고 거추장스럽지 않은지 현재 공정에 맞는 보호구를 사용하고 있는지 본인 스스로

가 준비하고 확인해야 한다

나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화

- 58 -

황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성1)1)1)1)

경제성-

전해질로써 값싸고 공업적으로 안정하게 제조되는 황산(H2SO4유산 을 사용하는 것 전)

해조작이 다른 방법에 비해 간담함 전해 전압이 낮고 소비전력이 적게 드는 것 전해액

에 독성의 물질이 포함되어 있지 않고 의 걱정도 없기 때문에 폐액처리가 BOD COD

용이한 것등으로 가장 싸고 경제적인 양극산화 처리법으로 넓게 이용되고 있다

투명성-

얻어지는 피막은 다른 전해액에서 생성되는 피막에 비해 투명성이 높고 많은 실용합금

에 대해 무색의 피막을 형성한다 전해연마 화학연마 등의 광휘처리 후의 양극산화 피

막처리로 적당하다 또 무색의 피막은 염색 착생에도 좋다 피막의 투명도는 순도가

높은 알루미늄 일수록 양호하다 합금 원소의 는 피막의 투명도에 거의 영향이 없지 Mg

만 규소 철 망간 등은 투명도를 저하 시킨다(Si) (Fe) (Mn)

염색성-

얻어지는 피막은 활성도가 높고 염료의 흡착성이 좋기 때문에 유기 무기 염료에 의한

염색 인쇄가 용이하다

내식성 내마모성 및 경도-

내식성 내마모성이 양호하고 경도가 높은 피막을 얻을 수 있다 건축자재 공업제품 가

정용품 네임 프레이트 기계부품 장식품 등의 분야에서 요구되는 성능을 만족시켜 널-

리 이용되고 있다

피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계2)2)2)2)

표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건7777

- 59 -

표 에 표시된 수치는 어디까지나 공업적으로 유용한 피막을 얻는 범위이며 이 조건7

내에서 용도에 맞는 성능을 얻을 수 있는 처리 조건을 설정할 필요가 있다 황산 피막

은 용해성이 강한 상을 전해액으로 하기 때문에 처리 조거의 성능에의 영향은 대단히

크다 또한 각종 처리 조건이 피막과 욕 조건에 미치는 영향은 표 와 같다 2

표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향8888

경질피막법경질피막법경질피막법경질피막법2)2)2)2)

경질 양극산화 피막-

알루미늄 및 그 합금을 양극산화해서 화성한 피막은 종래 그 내식성을 이용하기도 하

고 착색 등에 의해 장식 목적에 이용하는 것이 주된 용도였다 그러나 최근에는 종래

의 양극산화 피막을 개량해 두껍고도 단단한 것을 얻을 수 있게 되었고 이미 경질 양

극산화 피막으로써 넓게 이용되며 그 우수한 특성을 발휘하고 있다

이 가볍고도 가공성이 좋은 금속과 표면에 화성되는 극히 단단한 피막과를 합쳐서 이

용하면 금후 더욱 용도를 확대할 수 있을 것으로 기대된다 규격으로는 30 이상의 피

막에 대해서도 품질이 규정되어 있지만 경질양극산화피막이라고 불려지는 것은 특별

한 규격이 있는 것은 아니고 일반적으로 표 에 표시하듯이 경도나 내마모성이 큰3 20

이상의 두꺼운 피막을 경질 양극산화 피막이라고 부르고 있다

- 60 -

표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류9999

피막 화성법피막 화성법피막 화성법피막 화성법3)3)3)3)

경질 양극산화 피막 화성법의 초기 연구는 종래 일반의 피막 화성에 사용되어온 황산

용 및 수산욕으로 실용화되어 왔다 그 후 양극산화 처리 기술의 진보와 함께 여러가

지 욕조성 및 화성 조건이 연구되어 황산용법 황산 수산혼합욕법 수산욕법 외에 각

종의 무기산 유기산 방향족설폰산 알코올 등을 혼합 또는 첨가해서 몇 가지에 방법

이 개발되었다

이들의 방법의 공통점은 종래의 아노다이징 화성 조건과 다른 필수 조건으로서 고전

류 밀도 저온 교반의 조건을 충분히 만족시키는 것이다 전류밀도를 보통 화선의 3

부로 하고 피막의 생성을 단시간에 행하여 전해액에 담겨있는 시간을 가능한 한2~5

짧게 하는 것이다 또 전해액에 의한 피막의 용해를 억제하기 위해서는 액온을 낮게 하

고 전해에 의해서 발생하는 열을 교반에 의하여 확산해 나가는 것이 중요하다 따라서

황산액과 같은 부식이 심한 전해액을 사용하는 경우에는 욕온도를 이하로 냉각해10

용해를 억제하는 것이 보통이다

황산욕에 수산을 비롯한 우기산등을 첨가하는 것도 있으며 비교적 고온에서 피막화성

이 가증하다 그러나 이들 수종의 첨가제를 가한 욕은 조성이 복잡하고 관리가 어려운

문제점이 있다 더욱 경질 아노다이징 피막을 화성하는 경우에 일반적으로 사용하고

있는 직류 대신에 트수전류파형을 적용하는 것도 피막 품질의 향상에 효과가 있다 예

를 들면 전류회복 현상을 이용한 것 주기적으로 극성을 변환시켜 부전류를 흘리면서

피막을 화성하는 전류 반전법 등이 있다

- 61 -

그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진21 ( ) 21 ( ) 21 ( ) 21 ( )

재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험5555

그림 는 드럼수명 측정 시험결과에 사용된 장비 사진이며 그림 는 조도측정에 사21 22

용된 장비의 사진이다

그림 는 조도실험결과를 나타낸 것이다 단면곡선에서 기준길이를 취하여 다24 ~ 27

섯 번째 높은 산과 다섯 번 째 깊은 골을 지나는 두 직선사이의 간격을 나타내는 점10

평균 거칠기 는Rz 10~18 값을 확인하였다 단면곡선에서 중심을 긋고 그 골에

해당하는 부분을 중심에 대해서 대칭 변환 후 구해지는 평균높이를 나타내는 중심

선 평균거치기 는 의 고른값을 확인하였다Ra 012~022

그림 은 재제조된 드럼카트리지의 성능시험 결과 값을 나타낸 것이다 그림 에30 30

서 보는 바와 같이 최종 사용가능한 용지의 장수는 약 장으로 나타났다 이12000

는 정품 토너 용량이 약 천장인것을 감안할 때 재제조시에도 사용가능한 것을 확3

인하였다

- 62 -

그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진22 22 22 22

그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진23 23 23 23

- 63 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과24 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과25 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 2

- 64 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과26 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과27 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 2

- 65 -

그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과28282828

- 66 -

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222

가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정

- 67 -

제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도4444

기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표 가중치가중치가중치가중치평가기준평가기준평가기준평가기준 평가방법평가방법평가방법평가방법

평가기관 등평가기관 등평가기관 등평가기관 등지원전지원전지원전지원전 지원후지원후지원후지원후

도금두께 20 불균일 4-6 실제품성능평가

표면조도 15 불균일15-17

실제품성능평가

감광코팅층 용해속도 30 12

mincycle

8

mincycl

e

자체평가

세정공정 최적화 모듈설계 및 구축 15 - - 현장실사

드럼 사용 수명OPC 20 -12000

pages성능평가

- 68 -

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

드럼의 감광코팅층 제거용 최적 용매 및 혼합용매의 기술지원은 생산량과 직OPC

접적으로 연관되어 있어 향후 주 삼텍의 매출신장으로 이어질 것으로 판단된다 ( )

이는 현재 비철금속의 원자재 상승으로 인해 토너 카트리지 재제조 업계의 원가인

상이 유발되고 있어 재제조된 고광택 드럼의 안정적인 공급은 재제조 업계의OPC

안정화를 이룩할 수 있음 또한 현재 전부 수입에 의존하는 알루미늄 드럼의 OPC

간접적인 수입대체효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다

- 69 -

Page 48: 아노다이징기술을이용한고광택감광드럼 재제조공정의양산화기술지원 · 과제보유번호 연구기관 2007.07.01~2008.06.30 연구사업명 부품소재전문기업기술지원사업

- 48 -

상용용매 는 약 초의 세정속도를 보이나 상용용매 과 자일렌의 일 때 약- A 210 A 8020

초의 세정속도를 보임150

상용용매상용용매상용용매상용용매 A XyleneA XyleneA XyleneA Xylene

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene 13 A Xylene

- 49 -

상용용매 과 의 비가 일 때 약 초의 세정속도를 보임- A Toluene 6040 140

상용용매상용용매상용용매상용용매 A TolueneA TolueneA TolueneA Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AToulene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene

- 50 -

상용용매 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- ABenzene 6040 195

상용용매상용용매상용용매상용용매 A BenzeneA BenzeneA BenzeneA Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ABenzene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene

- 51 -

상용용매 와 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- A m-Cresol 7030 200

의 함량이 증가할수록 점도의 증가로 인해 세정속도가 증가함- m-Cresol

상용용매상용용매상용용매상용용매 A m-CresolA m-CresolA m-CresolA m-Cresol

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도Am-Cresol OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC

- 52 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Toluene

함량별 세정속도는 초로 거의 일정하게 나타남- 160~170

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneToluene OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC

- 53 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장 빠- AXyleneBenzene 60436 60832 601228

른 초로 세정속도를 보임160~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC

- 54 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Toluene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장- ATolueneBenzene 601228 601624 602020

빠른 초로 세정속도를 보임130~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ATolueneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC

- 55 -

이상의 기초실험 결과로부터 폐 드럼 유기코팅층의 박리에 대한 기초자료를 확OPC

보하였다 기존의 박리액은 제푸믜 균일성 즉 품질 측면에서는 우수한 성능을 보이

고 있으나 사용시간 측면에서는 다소 미흡한 점이 있었다 따라서 본 기초실험결과

를 바탕으로 폐 드럼 유기코팅층의 박리 처리공정을 기존의 단계에서 단계OPC 5 3

로 공정을 개선함으로써 매우 향상된 생산성을 도모할 수 있었다 그림 은 기존 20

의 공정의 개념도와 개선된 공정의 개념도 및 제조된 박리조 차 를 나타낸 것(1~3 )

이다

그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진20 20 20 20

아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화4444

가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리

도금이나 아노다이징에서의 전처리는 양호한 제품이 생산 될 수 있느냐 하는 것이

관건이라고 볼 수 있다 그러므로 무엇보다도 주요한 부분이라 할 수 있다 전처리

는 기계적인 전처리와 화학적인 전처리가 있으며 다음은 화학적 처리법에 관한 주

요 내용이다

- 56 -

산세정산세정산세정산세정1)1)1)1)

가공품이나 버핑 연마를 한 제품은 기름기가 많이 남아 있기 때문에 그대로 에칭조

에 투입하면 기름기에 의한 얼룩이 생기거나 그 부분에 착색이 되지 않는 경우가

종종 있는데 이것을 제거할 목적으로 된 제품을 피막조에 전기를 통전하고Racking

부스바에 제품을 걸어주면 기름기와 이 물질이 제거되어 에칭에서 좋은 결과를 얻

을 수 있다

에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리2) ( )2) ( )2) ( )2) ( )

에칭은 알카리에칭과 산성에칭 두 가지로 대별되는데 여기서는 알카리 에칭만을 다

룬다 알카리 에칭은 일반적으로 를 사용하는데 는 알루미늄을 잘 용 NaOH NaOH

해하고 그때 발생하는 수소가스에 의한 물리적으로 흡착하고 있는 유지유를 제거하

며 표면을 아름다운 색으로 가꾼다

알카리 에칭조의 온도는 65~70 정도가 적당하며 에칭시간은 가공상태와 표면조

도 샌딩유무 등 횟수 변화에 따라 시간을 적절히 조절해야 한다 에칭시간은 약품의

농도 및 온도에 따라 탄력적으로 운용할 수 있으며 첨가제를 첨가하여 에칭면의 평활

성을 잘 조절 해 주어야 한다

중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거3) ( )3) ( )3) ( )3) ( )

에칭 후 수세를 하면 알루미늄 표면에 여러 가지 색의 재질별로 틀림 찌꺼기가 낀다( )

이것을 스머트 라고 한다 스머트는 피막이 진행되기 전에 제거되어야 하는데 이 공정

을 중화처리라 한다

에칭을 알카리 에서 했으므로 중화처리는 산성에서 해야 하는데 이때 사용하는(NaOH)

약품은 68 HNO3 질산( ) H2 물 의 비울을 로 하여 실온에서 침지해서 흔들어O ( ) 11

주면 깨끗이 제거할 수 있는데 재료에 따라 약간 차이는 있지만 계열인 경우 스커트50

를 완전히 제거하지 않으면 피막 후에도 스머트가 그대로 남아있어 스폰지나 보루로

제거해주어야 하는 번거로움이 있기 때문에 철저히 제거해야 하며 공정인Chromate

경우에 완전히 제거가 되지 않으면 좋은 제품을 얻을 수 없다

화학연마화학연마화학연마화학연마4)4)4)4)

- 57 -

화학연마란 외부의 전류를 사용하지 않고 광택연마를 행하는 방법으로 제품에 광택을

요하거나 표면에 이물질을 제거하기 위하여 행하는 공정이다 고광택을 요하는 외장재

쪽에 많이 이용되며 장비부품에서도 전체적인 흐름에 따라 변화하는 추세에 있기 때문

에 두꺼운 제품이나 얇은 제품 큰 제품과 작은 제품에 있어 연마시 항상 주의를 요하

며 적정한 온도를 유지하고 농도관리를 재질에 따라 잘 해 주어야만이 고품질을 보장

할 수 있다

액을 조정하는 방법에는 인산 황산 질산법 인산 질산법 인산 황산법 등이(1) - - (2) - (3) -

있으나 인산에 질산을 넣으며 후해가스가 많이 발생하므로 번 방법이 적당하다고 (3)

생각되며 현장에서도 인산 황산법을 선호하고 있다 액의 처리 조건 중 온도는 -

고루 사용할 수 있고 처리조 재질은 을 사용하여 보강을 충분히100~140 SUS 310L

하여 주어야 한다

전해연마전해연마전해연마전해연마5)5)5)5)

전해연마란 화학연마에서 알루미늄 표면에 광택을 내는데는 한계가 있으므로 그 이

상의 고광택을 원할 경우 행하는 공정이다 전해연마 시 제품의 표면은 어느 부분이라

도 정밀하고 세밀하게 조건이 같고 액의 온도도 균일해야 한다 또한 제품 표면에 발

생하는 기포를 제거하기 위해 강력한 에어 교반이 필요하므로 제품을 간간하게 고정해

야 한다 전해연마의 방법에는 황산인산법 광염소산초산법 진동전해연마법 등이 있

소결소결소결소결6)6)6)6)

전처리를 행함에 있어 작업자가 에칭시간과 화학연마시간을 어떻게 설정하느냐 함에

따라서 제품의 품질을 판가름 하게 된다

일반적으로 아노다이징에 사용하는 모든 설비는 최대용량의 선에서 사용하는 것 70

이 가장 바람직하다 작업을 진행함에 있어 복장은 항상 작업하기에 적합한가를 판단

하고 거추장스럽지 않은지 현재 공정에 맞는 보호구를 사용하고 있는지 본인 스스로

가 준비하고 확인해야 한다

나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화

- 58 -

황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성1)1)1)1)

경제성-

전해질로써 값싸고 공업적으로 안정하게 제조되는 황산(H2SO4유산 을 사용하는 것 전)

해조작이 다른 방법에 비해 간담함 전해 전압이 낮고 소비전력이 적게 드는 것 전해액

에 독성의 물질이 포함되어 있지 않고 의 걱정도 없기 때문에 폐액처리가 BOD COD

용이한 것등으로 가장 싸고 경제적인 양극산화 처리법으로 넓게 이용되고 있다

투명성-

얻어지는 피막은 다른 전해액에서 생성되는 피막에 비해 투명성이 높고 많은 실용합금

에 대해 무색의 피막을 형성한다 전해연마 화학연마 등의 광휘처리 후의 양극산화 피

막처리로 적당하다 또 무색의 피막은 염색 착생에도 좋다 피막의 투명도는 순도가

높은 알루미늄 일수록 양호하다 합금 원소의 는 피막의 투명도에 거의 영향이 없지 Mg

만 규소 철 망간 등은 투명도를 저하 시킨다(Si) (Fe) (Mn)

염색성-

얻어지는 피막은 활성도가 높고 염료의 흡착성이 좋기 때문에 유기 무기 염료에 의한

염색 인쇄가 용이하다

내식성 내마모성 및 경도-

내식성 내마모성이 양호하고 경도가 높은 피막을 얻을 수 있다 건축자재 공업제품 가

정용품 네임 프레이트 기계부품 장식품 등의 분야에서 요구되는 성능을 만족시켜 널-

리 이용되고 있다

피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계2)2)2)2)

표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건7777

- 59 -

표 에 표시된 수치는 어디까지나 공업적으로 유용한 피막을 얻는 범위이며 이 조건7

내에서 용도에 맞는 성능을 얻을 수 있는 처리 조건을 설정할 필요가 있다 황산 피막

은 용해성이 강한 상을 전해액으로 하기 때문에 처리 조거의 성능에의 영향은 대단히

크다 또한 각종 처리 조건이 피막과 욕 조건에 미치는 영향은 표 와 같다 2

표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향8888

경질피막법경질피막법경질피막법경질피막법2)2)2)2)

경질 양극산화 피막-

알루미늄 및 그 합금을 양극산화해서 화성한 피막은 종래 그 내식성을 이용하기도 하

고 착색 등에 의해 장식 목적에 이용하는 것이 주된 용도였다 그러나 최근에는 종래

의 양극산화 피막을 개량해 두껍고도 단단한 것을 얻을 수 있게 되었고 이미 경질 양

극산화 피막으로써 넓게 이용되며 그 우수한 특성을 발휘하고 있다

이 가볍고도 가공성이 좋은 금속과 표면에 화성되는 극히 단단한 피막과를 합쳐서 이

용하면 금후 더욱 용도를 확대할 수 있을 것으로 기대된다 규격으로는 30 이상의 피

막에 대해서도 품질이 규정되어 있지만 경질양극산화피막이라고 불려지는 것은 특별

한 규격이 있는 것은 아니고 일반적으로 표 에 표시하듯이 경도나 내마모성이 큰3 20

이상의 두꺼운 피막을 경질 양극산화 피막이라고 부르고 있다

- 60 -

표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류9999

피막 화성법피막 화성법피막 화성법피막 화성법3)3)3)3)

경질 양극산화 피막 화성법의 초기 연구는 종래 일반의 피막 화성에 사용되어온 황산

용 및 수산욕으로 실용화되어 왔다 그 후 양극산화 처리 기술의 진보와 함께 여러가

지 욕조성 및 화성 조건이 연구되어 황산용법 황산 수산혼합욕법 수산욕법 외에 각

종의 무기산 유기산 방향족설폰산 알코올 등을 혼합 또는 첨가해서 몇 가지에 방법

이 개발되었다

이들의 방법의 공통점은 종래의 아노다이징 화성 조건과 다른 필수 조건으로서 고전

류 밀도 저온 교반의 조건을 충분히 만족시키는 것이다 전류밀도를 보통 화선의 3

부로 하고 피막의 생성을 단시간에 행하여 전해액에 담겨있는 시간을 가능한 한2~5

짧게 하는 것이다 또 전해액에 의한 피막의 용해를 억제하기 위해서는 액온을 낮게 하

고 전해에 의해서 발생하는 열을 교반에 의하여 확산해 나가는 것이 중요하다 따라서

황산액과 같은 부식이 심한 전해액을 사용하는 경우에는 욕온도를 이하로 냉각해10

용해를 억제하는 것이 보통이다

황산욕에 수산을 비롯한 우기산등을 첨가하는 것도 있으며 비교적 고온에서 피막화성

이 가증하다 그러나 이들 수종의 첨가제를 가한 욕은 조성이 복잡하고 관리가 어려운

문제점이 있다 더욱 경질 아노다이징 피막을 화성하는 경우에 일반적으로 사용하고

있는 직류 대신에 트수전류파형을 적용하는 것도 피막 품질의 향상에 효과가 있다 예

를 들면 전류회복 현상을 이용한 것 주기적으로 극성을 변환시켜 부전류를 흘리면서

피막을 화성하는 전류 반전법 등이 있다

- 61 -

그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진21 ( ) 21 ( ) 21 ( ) 21 ( )

재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험5555

그림 는 드럼수명 측정 시험결과에 사용된 장비 사진이며 그림 는 조도측정에 사21 22

용된 장비의 사진이다

그림 는 조도실험결과를 나타낸 것이다 단면곡선에서 기준길이를 취하여 다24 ~ 27

섯 번째 높은 산과 다섯 번 째 깊은 골을 지나는 두 직선사이의 간격을 나타내는 점10

평균 거칠기 는Rz 10~18 값을 확인하였다 단면곡선에서 중심을 긋고 그 골에

해당하는 부분을 중심에 대해서 대칭 변환 후 구해지는 평균높이를 나타내는 중심

선 평균거치기 는 의 고른값을 확인하였다Ra 012~022

그림 은 재제조된 드럼카트리지의 성능시험 결과 값을 나타낸 것이다 그림 에30 30

서 보는 바와 같이 최종 사용가능한 용지의 장수는 약 장으로 나타났다 이12000

는 정품 토너 용량이 약 천장인것을 감안할 때 재제조시에도 사용가능한 것을 확3

인하였다

- 62 -

그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진22 22 22 22

그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진23 23 23 23

- 63 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과24 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과25 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 2

- 64 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과26 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과27 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 2

- 65 -

그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과28282828

- 66 -

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222

가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정

- 67 -

제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도4444

기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표 가중치가중치가중치가중치평가기준평가기준평가기준평가기준 평가방법평가방법평가방법평가방법

평가기관 등평가기관 등평가기관 등평가기관 등지원전지원전지원전지원전 지원후지원후지원후지원후

도금두께 20 불균일 4-6 실제품성능평가

표면조도 15 불균일15-17

실제품성능평가

감광코팅층 용해속도 30 12

mincycle

8

mincycl

e

자체평가

세정공정 최적화 모듈설계 및 구축 15 - - 현장실사

드럼 사용 수명OPC 20 -12000

pages성능평가

- 68 -

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

드럼의 감광코팅층 제거용 최적 용매 및 혼합용매의 기술지원은 생산량과 직OPC

접적으로 연관되어 있어 향후 주 삼텍의 매출신장으로 이어질 것으로 판단된다 ( )

이는 현재 비철금속의 원자재 상승으로 인해 토너 카트리지 재제조 업계의 원가인

상이 유발되고 있어 재제조된 고광택 드럼의 안정적인 공급은 재제조 업계의OPC

안정화를 이룩할 수 있음 또한 현재 전부 수입에 의존하는 알루미늄 드럼의 OPC

간접적인 수입대체효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다

- 69 -

Page 49: 아노다이징기술을이용한고광택감광드럼 재제조공정의양산화기술지원 · 과제보유번호 연구기관 2007.07.01~2008.06.30 연구사업명 부품소재전문기업기술지원사업

- 49 -

상용용매 과 의 비가 일 때 약 초의 세정속도를 보임- A Toluene 6040 140

상용용매상용용매상용용매상용용매 A TolueneA TolueneA TolueneA Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AToulene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene 14 A Toluene

- 50 -

상용용매 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- ABenzene 6040 195

상용용매상용용매상용용매상용용매 A BenzeneA BenzeneA BenzeneA Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ABenzene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene

- 51 -

상용용매 와 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- A m-Cresol 7030 200

의 함량이 증가할수록 점도의 증가로 인해 세정속도가 증가함- m-Cresol

상용용매상용용매상용용매상용용매 A m-CresolA m-CresolA m-CresolA m-Cresol

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도Am-Cresol OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC

- 52 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Toluene

함량별 세정속도는 초로 거의 일정하게 나타남- 160~170

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneToluene OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC

- 53 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장 빠- AXyleneBenzene 60436 60832 601228

른 초로 세정속도를 보임160~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC

- 54 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Toluene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장- ATolueneBenzene 601228 601624 602020

빠른 초로 세정속도를 보임130~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ATolueneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC

- 55 -

이상의 기초실험 결과로부터 폐 드럼 유기코팅층의 박리에 대한 기초자료를 확OPC

보하였다 기존의 박리액은 제푸믜 균일성 즉 품질 측면에서는 우수한 성능을 보이

고 있으나 사용시간 측면에서는 다소 미흡한 점이 있었다 따라서 본 기초실험결과

를 바탕으로 폐 드럼 유기코팅층의 박리 처리공정을 기존의 단계에서 단계OPC 5 3

로 공정을 개선함으로써 매우 향상된 생산성을 도모할 수 있었다 그림 은 기존 20

의 공정의 개념도와 개선된 공정의 개념도 및 제조된 박리조 차 를 나타낸 것(1~3 )

이다

그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진20 20 20 20

아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화4444

가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리

도금이나 아노다이징에서의 전처리는 양호한 제품이 생산 될 수 있느냐 하는 것이

관건이라고 볼 수 있다 그러므로 무엇보다도 주요한 부분이라 할 수 있다 전처리

는 기계적인 전처리와 화학적인 전처리가 있으며 다음은 화학적 처리법에 관한 주

요 내용이다

- 56 -

산세정산세정산세정산세정1)1)1)1)

가공품이나 버핑 연마를 한 제품은 기름기가 많이 남아 있기 때문에 그대로 에칭조

에 투입하면 기름기에 의한 얼룩이 생기거나 그 부분에 착색이 되지 않는 경우가

종종 있는데 이것을 제거할 목적으로 된 제품을 피막조에 전기를 통전하고Racking

부스바에 제품을 걸어주면 기름기와 이 물질이 제거되어 에칭에서 좋은 결과를 얻

을 수 있다

에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리2) ( )2) ( )2) ( )2) ( )

에칭은 알카리에칭과 산성에칭 두 가지로 대별되는데 여기서는 알카리 에칭만을 다

룬다 알카리 에칭은 일반적으로 를 사용하는데 는 알루미늄을 잘 용 NaOH NaOH

해하고 그때 발생하는 수소가스에 의한 물리적으로 흡착하고 있는 유지유를 제거하

며 표면을 아름다운 색으로 가꾼다

알카리 에칭조의 온도는 65~70 정도가 적당하며 에칭시간은 가공상태와 표면조

도 샌딩유무 등 횟수 변화에 따라 시간을 적절히 조절해야 한다 에칭시간은 약품의

농도 및 온도에 따라 탄력적으로 운용할 수 있으며 첨가제를 첨가하여 에칭면의 평활

성을 잘 조절 해 주어야 한다

중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거3) ( )3) ( )3) ( )3) ( )

에칭 후 수세를 하면 알루미늄 표면에 여러 가지 색의 재질별로 틀림 찌꺼기가 낀다( )

이것을 스머트 라고 한다 스머트는 피막이 진행되기 전에 제거되어야 하는데 이 공정

을 중화처리라 한다

에칭을 알카리 에서 했으므로 중화처리는 산성에서 해야 하는데 이때 사용하는(NaOH)

약품은 68 HNO3 질산( ) H2 물 의 비울을 로 하여 실온에서 침지해서 흔들어O ( ) 11

주면 깨끗이 제거할 수 있는데 재료에 따라 약간 차이는 있지만 계열인 경우 스커트50

를 완전히 제거하지 않으면 피막 후에도 스머트가 그대로 남아있어 스폰지나 보루로

제거해주어야 하는 번거로움이 있기 때문에 철저히 제거해야 하며 공정인Chromate

경우에 완전히 제거가 되지 않으면 좋은 제품을 얻을 수 없다

화학연마화학연마화학연마화학연마4)4)4)4)

- 57 -

화학연마란 외부의 전류를 사용하지 않고 광택연마를 행하는 방법으로 제품에 광택을

요하거나 표면에 이물질을 제거하기 위하여 행하는 공정이다 고광택을 요하는 외장재

쪽에 많이 이용되며 장비부품에서도 전체적인 흐름에 따라 변화하는 추세에 있기 때문

에 두꺼운 제품이나 얇은 제품 큰 제품과 작은 제품에 있어 연마시 항상 주의를 요하

며 적정한 온도를 유지하고 농도관리를 재질에 따라 잘 해 주어야만이 고품질을 보장

할 수 있다

액을 조정하는 방법에는 인산 황산 질산법 인산 질산법 인산 황산법 등이(1) - - (2) - (3) -

있으나 인산에 질산을 넣으며 후해가스가 많이 발생하므로 번 방법이 적당하다고 (3)

생각되며 현장에서도 인산 황산법을 선호하고 있다 액의 처리 조건 중 온도는 -

고루 사용할 수 있고 처리조 재질은 을 사용하여 보강을 충분히100~140 SUS 310L

하여 주어야 한다

전해연마전해연마전해연마전해연마5)5)5)5)

전해연마란 화학연마에서 알루미늄 표면에 광택을 내는데는 한계가 있으므로 그 이

상의 고광택을 원할 경우 행하는 공정이다 전해연마 시 제품의 표면은 어느 부분이라

도 정밀하고 세밀하게 조건이 같고 액의 온도도 균일해야 한다 또한 제품 표면에 발

생하는 기포를 제거하기 위해 강력한 에어 교반이 필요하므로 제품을 간간하게 고정해

야 한다 전해연마의 방법에는 황산인산법 광염소산초산법 진동전해연마법 등이 있

소결소결소결소결6)6)6)6)

전처리를 행함에 있어 작업자가 에칭시간과 화학연마시간을 어떻게 설정하느냐 함에

따라서 제품의 품질을 판가름 하게 된다

일반적으로 아노다이징에 사용하는 모든 설비는 최대용량의 선에서 사용하는 것 70

이 가장 바람직하다 작업을 진행함에 있어 복장은 항상 작업하기에 적합한가를 판단

하고 거추장스럽지 않은지 현재 공정에 맞는 보호구를 사용하고 있는지 본인 스스로

가 준비하고 확인해야 한다

나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화

- 58 -

황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성1)1)1)1)

경제성-

전해질로써 값싸고 공업적으로 안정하게 제조되는 황산(H2SO4유산 을 사용하는 것 전)

해조작이 다른 방법에 비해 간담함 전해 전압이 낮고 소비전력이 적게 드는 것 전해액

에 독성의 물질이 포함되어 있지 않고 의 걱정도 없기 때문에 폐액처리가 BOD COD

용이한 것등으로 가장 싸고 경제적인 양극산화 처리법으로 넓게 이용되고 있다

투명성-

얻어지는 피막은 다른 전해액에서 생성되는 피막에 비해 투명성이 높고 많은 실용합금

에 대해 무색의 피막을 형성한다 전해연마 화학연마 등의 광휘처리 후의 양극산화 피

막처리로 적당하다 또 무색의 피막은 염색 착생에도 좋다 피막의 투명도는 순도가

높은 알루미늄 일수록 양호하다 합금 원소의 는 피막의 투명도에 거의 영향이 없지 Mg

만 규소 철 망간 등은 투명도를 저하 시킨다(Si) (Fe) (Mn)

염색성-

얻어지는 피막은 활성도가 높고 염료의 흡착성이 좋기 때문에 유기 무기 염료에 의한

염색 인쇄가 용이하다

내식성 내마모성 및 경도-

내식성 내마모성이 양호하고 경도가 높은 피막을 얻을 수 있다 건축자재 공업제품 가

정용품 네임 프레이트 기계부품 장식품 등의 분야에서 요구되는 성능을 만족시켜 널-

리 이용되고 있다

피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계2)2)2)2)

표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건7777

- 59 -

표 에 표시된 수치는 어디까지나 공업적으로 유용한 피막을 얻는 범위이며 이 조건7

내에서 용도에 맞는 성능을 얻을 수 있는 처리 조건을 설정할 필요가 있다 황산 피막

은 용해성이 강한 상을 전해액으로 하기 때문에 처리 조거의 성능에의 영향은 대단히

크다 또한 각종 처리 조건이 피막과 욕 조건에 미치는 영향은 표 와 같다 2

표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향8888

경질피막법경질피막법경질피막법경질피막법2)2)2)2)

경질 양극산화 피막-

알루미늄 및 그 합금을 양극산화해서 화성한 피막은 종래 그 내식성을 이용하기도 하

고 착색 등에 의해 장식 목적에 이용하는 것이 주된 용도였다 그러나 최근에는 종래

의 양극산화 피막을 개량해 두껍고도 단단한 것을 얻을 수 있게 되었고 이미 경질 양

극산화 피막으로써 넓게 이용되며 그 우수한 특성을 발휘하고 있다

이 가볍고도 가공성이 좋은 금속과 표면에 화성되는 극히 단단한 피막과를 합쳐서 이

용하면 금후 더욱 용도를 확대할 수 있을 것으로 기대된다 규격으로는 30 이상의 피

막에 대해서도 품질이 규정되어 있지만 경질양극산화피막이라고 불려지는 것은 특별

한 규격이 있는 것은 아니고 일반적으로 표 에 표시하듯이 경도나 내마모성이 큰3 20

이상의 두꺼운 피막을 경질 양극산화 피막이라고 부르고 있다

- 60 -

표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류9999

피막 화성법피막 화성법피막 화성법피막 화성법3)3)3)3)

경질 양극산화 피막 화성법의 초기 연구는 종래 일반의 피막 화성에 사용되어온 황산

용 및 수산욕으로 실용화되어 왔다 그 후 양극산화 처리 기술의 진보와 함께 여러가

지 욕조성 및 화성 조건이 연구되어 황산용법 황산 수산혼합욕법 수산욕법 외에 각

종의 무기산 유기산 방향족설폰산 알코올 등을 혼합 또는 첨가해서 몇 가지에 방법

이 개발되었다

이들의 방법의 공통점은 종래의 아노다이징 화성 조건과 다른 필수 조건으로서 고전

류 밀도 저온 교반의 조건을 충분히 만족시키는 것이다 전류밀도를 보통 화선의 3

부로 하고 피막의 생성을 단시간에 행하여 전해액에 담겨있는 시간을 가능한 한2~5

짧게 하는 것이다 또 전해액에 의한 피막의 용해를 억제하기 위해서는 액온을 낮게 하

고 전해에 의해서 발생하는 열을 교반에 의하여 확산해 나가는 것이 중요하다 따라서

황산액과 같은 부식이 심한 전해액을 사용하는 경우에는 욕온도를 이하로 냉각해10

용해를 억제하는 것이 보통이다

황산욕에 수산을 비롯한 우기산등을 첨가하는 것도 있으며 비교적 고온에서 피막화성

이 가증하다 그러나 이들 수종의 첨가제를 가한 욕은 조성이 복잡하고 관리가 어려운

문제점이 있다 더욱 경질 아노다이징 피막을 화성하는 경우에 일반적으로 사용하고

있는 직류 대신에 트수전류파형을 적용하는 것도 피막 품질의 향상에 효과가 있다 예

를 들면 전류회복 현상을 이용한 것 주기적으로 극성을 변환시켜 부전류를 흘리면서

피막을 화성하는 전류 반전법 등이 있다

- 61 -

그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진21 ( ) 21 ( ) 21 ( ) 21 ( )

재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험5555

그림 는 드럼수명 측정 시험결과에 사용된 장비 사진이며 그림 는 조도측정에 사21 22

용된 장비의 사진이다

그림 는 조도실험결과를 나타낸 것이다 단면곡선에서 기준길이를 취하여 다24 ~ 27

섯 번째 높은 산과 다섯 번 째 깊은 골을 지나는 두 직선사이의 간격을 나타내는 점10

평균 거칠기 는Rz 10~18 값을 확인하였다 단면곡선에서 중심을 긋고 그 골에

해당하는 부분을 중심에 대해서 대칭 변환 후 구해지는 평균높이를 나타내는 중심

선 평균거치기 는 의 고른값을 확인하였다Ra 012~022

그림 은 재제조된 드럼카트리지의 성능시험 결과 값을 나타낸 것이다 그림 에30 30

서 보는 바와 같이 최종 사용가능한 용지의 장수는 약 장으로 나타났다 이12000

는 정품 토너 용량이 약 천장인것을 감안할 때 재제조시에도 사용가능한 것을 확3

인하였다

- 62 -

그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진22 22 22 22

그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진23 23 23 23

- 63 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과24 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과25 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 2

- 64 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과26 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과27 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 2

- 65 -

그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과28282828

- 66 -

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222

가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정

- 67 -

제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도4444

기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표 가중치가중치가중치가중치평가기준평가기준평가기준평가기준 평가방법평가방법평가방법평가방법

평가기관 등평가기관 등평가기관 등평가기관 등지원전지원전지원전지원전 지원후지원후지원후지원후

도금두께 20 불균일 4-6 실제품성능평가

표면조도 15 불균일15-17

실제품성능평가

감광코팅층 용해속도 30 12

mincycle

8

mincycl

e

자체평가

세정공정 최적화 모듈설계 및 구축 15 - - 현장실사

드럼 사용 수명OPC 20 -12000

pages성능평가

- 68 -

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

드럼의 감광코팅층 제거용 최적 용매 및 혼합용매의 기술지원은 생산량과 직OPC

접적으로 연관되어 있어 향후 주 삼텍의 매출신장으로 이어질 것으로 판단된다 ( )

이는 현재 비철금속의 원자재 상승으로 인해 토너 카트리지 재제조 업계의 원가인

상이 유발되고 있어 재제조된 고광택 드럼의 안정적인 공급은 재제조 업계의OPC

안정화를 이룩할 수 있음 또한 현재 전부 수입에 의존하는 알루미늄 드럼의 OPC

간접적인 수입대체효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다

- 69 -

Page 50: 아노다이징기술을이용한고광택감광드럼 재제조공정의양산화기술지원 · 과제보유번호 연구기관 2007.07.01~2008.06.30 연구사업명 부품소재전문기업기술지원사업

- 50 -

상용용매 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- ABenzene 6040 195

상용용매상용용매상용용매상용용매 A BenzeneA BenzeneA BenzeneA Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ABenzene OPC

그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험그림 상용용매 와 의 함량별 세정속도 시험15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene 15 A Benzene

- 51 -

상용용매 와 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- A m-Cresol 7030 200

의 함량이 증가할수록 점도의 증가로 인해 세정속도가 증가함- m-Cresol

상용용매상용용매상용용매상용용매 A m-CresolA m-CresolA m-CresolA m-Cresol

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도Am-Cresol OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC

- 52 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Toluene

함량별 세정속도는 초로 거의 일정하게 나타남- 160~170

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneToluene OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC

- 53 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장 빠- AXyleneBenzene 60436 60832 601228

른 초로 세정속도를 보임160~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC

- 54 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Toluene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장- ATolueneBenzene 601228 601624 602020

빠른 초로 세정속도를 보임130~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ATolueneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC

- 55 -

이상의 기초실험 결과로부터 폐 드럼 유기코팅층의 박리에 대한 기초자료를 확OPC

보하였다 기존의 박리액은 제푸믜 균일성 즉 품질 측면에서는 우수한 성능을 보이

고 있으나 사용시간 측면에서는 다소 미흡한 점이 있었다 따라서 본 기초실험결과

를 바탕으로 폐 드럼 유기코팅층의 박리 처리공정을 기존의 단계에서 단계OPC 5 3

로 공정을 개선함으로써 매우 향상된 생산성을 도모할 수 있었다 그림 은 기존 20

의 공정의 개념도와 개선된 공정의 개념도 및 제조된 박리조 차 를 나타낸 것(1~3 )

이다

그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진20 20 20 20

아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화4444

가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리

도금이나 아노다이징에서의 전처리는 양호한 제품이 생산 될 수 있느냐 하는 것이

관건이라고 볼 수 있다 그러므로 무엇보다도 주요한 부분이라 할 수 있다 전처리

는 기계적인 전처리와 화학적인 전처리가 있으며 다음은 화학적 처리법에 관한 주

요 내용이다

- 56 -

산세정산세정산세정산세정1)1)1)1)

가공품이나 버핑 연마를 한 제품은 기름기가 많이 남아 있기 때문에 그대로 에칭조

에 투입하면 기름기에 의한 얼룩이 생기거나 그 부분에 착색이 되지 않는 경우가

종종 있는데 이것을 제거할 목적으로 된 제품을 피막조에 전기를 통전하고Racking

부스바에 제품을 걸어주면 기름기와 이 물질이 제거되어 에칭에서 좋은 결과를 얻

을 수 있다

에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리2) ( )2) ( )2) ( )2) ( )

에칭은 알카리에칭과 산성에칭 두 가지로 대별되는데 여기서는 알카리 에칭만을 다

룬다 알카리 에칭은 일반적으로 를 사용하는데 는 알루미늄을 잘 용 NaOH NaOH

해하고 그때 발생하는 수소가스에 의한 물리적으로 흡착하고 있는 유지유를 제거하

며 표면을 아름다운 색으로 가꾼다

알카리 에칭조의 온도는 65~70 정도가 적당하며 에칭시간은 가공상태와 표면조

도 샌딩유무 등 횟수 변화에 따라 시간을 적절히 조절해야 한다 에칭시간은 약품의

농도 및 온도에 따라 탄력적으로 운용할 수 있으며 첨가제를 첨가하여 에칭면의 평활

성을 잘 조절 해 주어야 한다

중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거3) ( )3) ( )3) ( )3) ( )

에칭 후 수세를 하면 알루미늄 표면에 여러 가지 색의 재질별로 틀림 찌꺼기가 낀다( )

이것을 스머트 라고 한다 스머트는 피막이 진행되기 전에 제거되어야 하는데 이 공정

을 중화처리라 한다

에칭을 알카리 에서 했으므로 중화처리는 산성에서 해야 하는데 이때 사용하는(NaOH)

약품은 68 HNO3 질산( ) H2 물 의 비울을 로 하여 실온에서 침지해서 흔들어O ( ) 11

주면 깨끗이 제거할 수 있는데 재료에 따라 약간 차이는 있지만 계열인 경우 스커트50

를 완전히 제거하지 않으면 피막 후에도 스머트가 그대로 남아있어 스폰지나 보루로

제거해주어야 하는 번거로움이 있기 때문에 철저히 제거해야 하며 공정인Chromate

경우에 완전히 제거가 되지 않으면 좋은 제품을 얻을 수 없다

화학연마화학연마화학연마화학연마4)4)4)4)

- 57 -

화학연마란 외부의 전류를 사용하지 않고 광택연마를 행하는 방법으로 제품에 광택을

요하거나 표면에 이물질을 제거하기 위하여 행하는 공정이다 고광택을 요하는 외장재

쪽에 많이 이용되며 장비부품에서도 전체적인 흐름에 따라 변화하는 추세에 있기 때문

에 두꺼운 제품이나 얇은 제품 큰 제품과 작은 제품에 있어 연마시 항상 주의를 요하

며 적정한 온도를 유지하고 농도관리를 재질에 따라 잘 해 주어야만이 고품질을 보장

할 수 있다

액을 조정하는 방법에는 인산 황산 질산법 인산 질산법 인산 황산법 등이(1) - - (2) - (3) -

있으나 인산에 질산을 넣으며 후해가스가 많이 발생하므로 번 방법이 적당하다고 (3)

생각되며 현장에서도 인산 황산법을 선호하고 있다 액의 처리 조건 중 온도는 -

고루 사용할 수 있고 처리조 재질은 을 사용하여 보강을 충분히100~140 SUS 310L

하여 주어야 한다

전해연마전해연마전해연마전해연마5)5)5)5)

전해연마란 화학연마에서 알루미늄 표면에 광택을 내는데는 한계가 있으므로 그 이

상의 고광택을 원할 경우 행하는 공정이다 전해연마 시 제품의 표면은 어느 부분이라

도 정밀하고 세밀하게 조건이 같고 액의 온도도 균일해야 한다 또한 제품 표면에 발

생하는 기포를 제거하기 위해 강력한 에어 교반이 필요하므로 제품을 간간하게 고정해

야 한다 전해연마의 방법에는 황산인산법 광염소산초산법 진동전해연마법 등이 있

소결소결소결소결6)6)6)6)

전처리를 행함에 있어 작업자가 에칭시간과 화학연마시간을 어떻게 설정하느냐 함에

따라서 제품의 품질을 판가름 하게 된다

일반적으로 아노다이징에 사용하는 모든 설비는 최대용량의 선에서 사용하는 것 70

이 가장 바람직하다 작업을 진행함에 있어 복장은 항상 작업하기에 적합한가를 판단

하고 거추장스럽지 않은지 현재 공정에 맞는 보호구를 사용하고 있는지 본인 스스로

가 준비하고 확인해야 한다

나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화

- 58 -

황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성1)1)1)1)

경제성-

전해질로써 값싸고 공업적으로 안정하게 제조되는 황산(H2SO4유산 을 사용하는 것 전)

해조작이 다른 방법에 비해 간담함 전해 전압이 낮고 소비전력이 적게 드는 것 전해액

에 독성의 물질이 포함되어 있지 않고 의 걱정도 없기 때문에 폐액처리가 BOD COD

용이한 것등으로 가장 싸고 경제적인 양극산화 처리법으로 넓게 이용되고 있다

투명성-

얻어지는 피막은 다른 전해액에서 생성되는 피막에 비해 투명성이 높고 많은 실용합금

에 대해 무색의 피막을 형성한다 전해연마 화학연마 등의 광휘처리 후의 양극산화 피

막처리로 적당하다 또 무색의 피막은 염색 착생에도 좋다 피막의 투명도는 순도가

높은 알루미늄 일수록 양호하다 합금 원소의 는 피막의 투명도에 거의 영향이 없지 Mg

만 규소 철 망간 등은 투명도를 저하 시킨다(Si) (Fe) (Mn)

염색성-

얻어지는 피막은 활성도가 높고 염료의 흡착성이 좋기 때문에 유기 무기 염료에 의한

염색 인쇄가 용이하다

내식성 내마모성 및 경도-

내식성 내마모성이 양호하고 경도가 높은 피막을 얻을 수 있다 건축자재 공업제품 가

정용품 네임 프레이트 기계부품 장식품 등의 분야에서 요구되는 성능을 만족시켜 널-

리 이용되고 있다

피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계2)2)2)2)

표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건7777

- 59 -

표 에 표시된 수치는 어디까지나 공업적으로 유용한 피막을 얻는 범위이며 이 조건7

내에서 용도에 맞는 성능을 얻을 수 있는 처리 조건을 설정할 필요가 있다 황산 피막

은 용해성이 강한 상을 전해액으로 하기 때문에 처리 조거의 성능에의 영향은 대단히

크다 또한 각종 처리 조건이 피막과 욕 조건에 미치는 영향은 표 와 같다 2

표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향8888

경질피막법경질피막법경질피막법경질피막법2)2)2)2)

경질 양극산화 피막-

알루미늄 및 그 합금을 양극산화해서 화성한 피막은 종래 그 내식성을 이용하기도 하

고 착색 등에 의해 장식 목적에 이용하는 것이 주된 용도였다 그러나 최근에는 종래

의 양극산화 피막을 개량해 두껍고도 단단한 것을 얻을 수 있게 되었고 이미 경질 양

극산화 피막으로써 넓게 이용되며 그 우수한 특성을 발휘하고 있다

이 가볍고도 가공성이 좋은 금속과 표면에 화성되는 극히 단단한 피막과를 합쳐서 이

용하면 금후 더욱 용도를 확대할 수 있을 것으로 기대된다 규격으로는 30 이상의 피

막에 대해서도 품질이 규정되어 있지만 경질양극산화피막이라고 불려지는 것은 특별

한 규격이 있는 것은 아니고 일반적으로 표 에 표시하듯이 경도나 내마모성이 큰3 20

이상의 두꺼운 피막을 경질 양극산화 피막이라고 부르고 있다

- 60 -

표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류9999

피막 화성법피막 화성법피막 화성법피막 화성법3)3)3)3)

경질 양극산화 피막 화성법의 초기 연구는 종래 일반의 피막 화성에 사용되어온 황산

용 및 수산욕으로 실용화되어 왔다 그 후 양극산화 처리 기술의 진보와 함께 여러가

지 욕조성 및 화성 조건이 연구되어 황산용법 황산 수산혼합욕법 수산욕법 외에 각

종의 무기산 유기산 방향족설폰산 알코올 등을 혼합 또는 첨가해서 몇 가지에 방법

이 개발되었다

이들의 방법의 공통점은 종래의 아노다이징 화성 조건과 다른 필수 조건으로서 고전

류 밀도 저온 교반의 조건을 충분히 만족시키는 것이다 전류밀도를 보통 화선의 3

부로 하고 피막의 생성을 단시간에 행하여 전해액에 담겨있는 시간을 가능한 한2~5

짧게 하는 것이다 또 전해액에 의한 피막의 용해를 억제하기 위해서는 액온을 낮게 하

고 전해에 의해서 발생하는 열을 교반에 의하여 확산해 나가는 것이 중요하다 따라서

황산액과 같은 부식이 심한 전해액을 사용하는 경우에는 욕온도를 이하로 냉각해10

용해를 억제하는 것이 보통이다

황산욕에 수산을 비롯한 우기산등을 첨가하는 것도 있으며 비교적 고온에서 피막화성

이 가증하다 그러나 이들 수종의 첨가제를 가한 욕은 조성이 복잡하고 관리가 어려운

문제점이 있다 더욱 경질 아노다이징 피막을 화성하는 경우에 일반적으로 사용하고

있는 직류 대신에 트수전류파형을 적용하는 것도 피막 품질의 향상에 효과가 있다 예

를 들면 전류회복 현상을 이용한 것 주기적으로 극성을 변환시켜 부전류를 흘리면서

피막을 화성하는 전류 반전법 등이 있다

- 61 -

그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진21 ( ) 21 ( ) 21 ( ) 21 ( )

재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험5555

그림 는 드럼수명 측정 시험결과에 사용된 장비 사진이며 그림 는 조도측정에 사21 22

용된 장비의 사진이다

그림 는 조도실험결과를 나타낸 것이다 단면곡선에서 기준길이를 취하여 다24 ~ 27

섯 번째 높은 산과 다섯 번 째 깊은 골을 지나는 두 직선사이의 간격을 나타내는 점10

평균 거칠기 는Rz 10~18 값을 확인하였다 단면곡선에서 중심을 긋고 그 골에

해당하는 부분을 중심에 대해서 대칭 변환 후 구해지는 평균높이를 나타내는 중심

선 평균거치기 는 의 고른값을 확인하였다Ra 012~022

그림 은 재제조된 드럼카트리지의 성능시험 결과 값을 나타낸 것이다 그림 에30 30

서 보는 바와 같이 최종 사용가능한 용지의 장수는 약 장으로 나타났다 이12000

는 정품 토너 용량이 약 천장인것을 감안할 때 재제조시에도 사용가능한 것을 확3

인하였다

- 62 -

그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진22 22 22 22

그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진23 23 23 23

- 63 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과24 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과25 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 2

- 64 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과26 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과27 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 2

- 65 -

그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과28282828

- 66 -

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222

가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정

- 67 -

제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도4444

기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표 가중치가중치가중치가중치평가기준평가기준평가기준평가기준 평가방법평가방법평가방법평가방법

평가기관 등평가기관 등평가기관 등평가기관 등지원전지원전지원전지원전 지원후지원후지원후지원후

도금두께 20 불균일 4-6 실제품성능평가

표면조도 15 불균일15-17

실제품성능평가

감광코팅층 용해속도 30 12

mincycle

8

mincycl

e

자체평가

세정공정 최적화 모듈설계 및 구축 15 - - 현장실사

드럼 사용 수명OPC 20 -12000

pages성능평가

- 68 -

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

드럼의 감광코팅층 제거용 최적 용매 및 혼합용매의 기술지원은 생산량과 직OPC

접적으로 연관되어 있어 향후 주 삼텍의 매출신장으로 이어질 것으로 판단된다 ( )

이는 현재 비철금속의 원자재 상승으로 인해 토너 카트리지 재제조 업계의 원가인

상이 유발되고 있어 재제조된 고광택 드럼의 안정적인 공급은 재제조 업계의OPC

안정화를 이룩할 수 있음 또한 현재 전부 수입에 의존하는 알루미늄 드럼의 OPC

간접적인 수입대체효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다

- 69 -

Page 51: 아노다이징기술을이용한고광택감광드럼 재제조공정의양산화기술지원 · 과제보유번호 연구기관 2007.07.01~2008.06.30 연구사업명 부품소재전문기업기술지원사업

- 51 -

상용용매 와 의 함량이 일 때 초의 세정속도를 보임- A m-Cresol 7030 200

의 함량이 증가할수록 점도의 증가로 인해 세정속도가 증가함- m-Cresol

상용용매상용용매상용용매상용용매 A m-CresolA m-CresolA m-CresolA m-Cresol

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도Am-Cresol OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC 16 Am-Cresol OPC

- 52 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Toluene

함량별 세정속도는 초로 거의 일정하게 나타남- 160~170

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneToluene OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC

- 53 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장 빠- AXyleneBenzene 60436 60832 601228

른 초로 세정속도를 보임160~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC

- 54 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Toluene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장- ATolueneBenzene 601228 601624 602020

빠른 초로 세정속도를 보임130~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ATolueneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC

- 55 -

이상의 기초실험 결과로부터 폐 드럼 유기코팅층의 박리에 대한 기초자료를 확OPC

보하였다 기존의 박리액은 제푸믜 균일성 즉 품질 측면에서는 우수한 성능을 보이

고 있으나 사용시간 측면에서는 다소 미흡한 점이 있었다 따라서 본 기초실험결과

를 바탕으로 폐 드럼 유기코팅층의 박리 처리공정을 기존의 단계에서 단계OPC 5 3

로 공정을 개선함으로써 매우 향상된 생산성을 도모할 수 있었다 그림 은 기존 20

의 공정의 개념도와 개선된 공정의 개념도 및 제조된 박리조 차 를 나타낸 것(1~3 )

이다

그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진20 20 20 20

아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화4444

가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리

도금이나 아노다이징에서의 전처리는 양호한 제품이 생산 될 수 있느냐 하는 것이

관건이라고 볼 수 있다 그러므로 무엇보다도 주요한 부분이라 할 수 있다 전처리

는 기계적인 전처리와 화학적인 전처리가 있으며 다음은 화학적 처리법에 관한 주

요 내용이다

- 56 -

산세정산세정산세정산세정1)1)1)1)

가공품이나 버핑 연마를 한 제품은 기름기가 많이 남아 있기 때문에 그대로 에칭조

에 투입하면 기름기에 의한 얼룩이 생기거나 그 부분에 착색이 되지 않는 경우가

종종 있는데 이것을 제거할 목적으로 된 제품을 피막조에 전기를 통전하고Racking

부스바에 제품을 걸어주면 기름기와 이 물질이 제거되어 에칭에서 좋은 결과를 얻

을 수 있다

에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리2) ( )2) ( )2) ( )2) ( )

에칭은 알카리에칭과 산성에칭 두 가지로 대별되는데 여기서는 알카리 에칭만을 다

룬다 알카리 에칭은 일반적으로 를 사용하는데 는 알루미늄을 잘 용 NaOH NaOH

해하고 그때 발생하는 수소가스에 의한 물리적으로 흡착하고 있는 유지유를 제거하

며 표면을 아름다운 색으로 가꾼다

알카리 에칭조의 온도는 65~70 정도가 적당하며 에칭시간은 가공상태와 표면조

도 샌딩유무 등 횟수 변화에 따라 시간을 적절히 조절해야 한다 에칭시간은 약품의

농도 및 온도에 따라 탄력적으로 운용할 수 있으며 첨가제를 첨가하여 에칭면의 평활

성을 잘 조절 해 주어야 한다

중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거3) ( )3) ( )3) ( )3) ( )

에칭 후 수세를 하면 알루미늄 표면에 여러 가지 색의 재질별로 틀림 찌꺼기가 낀다( )

이것을 스머트 라고 한다 스머트는 피막이 진행되기 전에 제거되어야 하는데 이 공정

을 중화처리라 한다

에칭을 알카리 에서 했으므로 중화처리는 산성에서 해야 하는데 이때 사용하는(NaOH)

약품은 68 HNO3 질산( ) H2 물 의 비울을 로 하여 실온에서 침지해서 흔들어O ( ) 11

주면 깨끗이 제거할 수 있는데 재료에 따라 약간 차이는 있지만 계열인 경우 스커트50

를 완전히 제거하지 않으면 피막 후에도 스머트가 그대로 남아있어 스폰지나 보루로

제거해주어야 하는 번거로움이 있기 때문에 철저히 제거해야 하며 공정인Chromate

경우에 완전히 제거가 되지 않으면 좋은 제품을 얻을 수 없다

화학연마화학연마화학연마화학연마4)4)4)4)

- 57 -

화학연마란 외부의 전류를 사용하지 않고 광택연마를 행하는 방법으로 제품에 광택을

요하거나 표면에 이물질을 제거하기 위하여 행하는 공정이다 고광택을 요하는 외장재

쪽에 많이 이용되며 장비부품에서도 전체적인 흐름에 따라 변화하는 추세에 있기 때문

에 두꺼운 제품이나 얇은 제품 큰 제품과 작은 제품에 있어 연마시 항상 주의를 요하

며 적정한 온도를 유지하고 농도관리를 재질에 따라 잘 해 주어야만이 고품질을 보장

할 수 있다

액을 조정하는 방법에는 인산 황산 질산법 인산 질산법 인산 황산법 등이(1) - - (2) - (3) -

있으나 인산에 질산을 넣으며 후해가스가 많이 발생하므로 번 방법이 적당하다고 (3)

생각되며 현장에서도 인산 황산법을 선호하고 있다 액의 처리 조건 중 온도는 -

고루 사용할 수 있고 처리조 재질은 을 사용하여 보강을 충분히100~140 SUS 310L

하여 주어야 한다

전해연마전해연마전해연마전해연마5)5)5)5)

전해연마란 화학연마에서 알루미늄 표면에 광택을 내는데는 한계가 있으므로 그 이

상의 고광택을 원할 경우 행하는 공정이다 전해연마 시 제품의 표면은 어느 부분이라

도 정밀하고 세밀하게 조건이 같고 액의 온도도 균일해야 한다 또한 제품 표면에 발

생하는 기포를 제거하기 위해 강력한 에어 교반이 필요하므로 제품을 간간하게 고정해

야 한다 전해연마의 방법에는 황산인산법 광염소산초산법 진동전해연마법 등이 있

소결소결소결소결6)6)6)6)

전처리를 행함에 있어 작업자가 에칭시간과 화학연마시간을 어떻게 설정하느냐 함에

따라서 제품의 품질을 판가름 하게 된다

일반적으로 아노다이징에 사용하는 모든 설비는 최대용량의 선에서 사용하는 것 70

이 가장 바람직하다 작업을 진행함에 있어 복장은 항상 작업하기에 적합한가를 판단

하고 거추장스럽지 않은지 현재 공정에 맞는 보호구를 사용하고 있는지 본인 스스로

가 준비하고 확인해야 한다

나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화

- 58 -

황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성1)1)1)1)

경제성-

전해질로써 값싸고 공업적으로 안정하게 제조되는 황산(H2SO4유산 을 사용하는 것 전)

해조작이 다른 방법에 비해 간담함 전해 전압이 낮고 소비전력이 적게 드는 것 전해액

에 독성의 물질이 포함되어 있지 않고 의 걱정도 없기 때문에 폐액처리가 BOD COD

용이한 것등으로 가장 싸고 경제적인 양극산화 처리법으로 넓게 이용되고 있다

투명성-

얻어지는 피막은 다른 전해액에서 생성되는 피막에 비해 투명성이 높고 많은 실용합금

에 대해 무색의 피막을 형성한다 전해연마 화학연마 등의 광휘처리 후의 양극산화 피

막처리로 적당하다 또 무색의 피막은 염색 착생에도 좋다 피막의 투명도는 순도가

높은 알루미늄 일수록 양호하다 합금 원소의 는 피막의 투명도에 거의 영향이 없지 Mg

만 규소 철 망간 등은 투명도를 저하 시킨다(Si) (Fe) (Mn)

염색성-

얻어지는 피막은 활성도가 높고 염료의 흡착성이 좋기 때문에 유기 무기 염료에 의한

염색 인쇄가 용이하다

내식성 내마모성 및 경도-

내식성 내마모성이 양호하고 경도가 높은 피막을 얻을 수 있다 건축자재 공업제품 가

정용품 네임 프레이트 기계부품 장식품 등의 분야에서 요구되는 성능을 만족시켜 널-

리 이용되고 있다

피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계2)2)2)2)

표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건7777

- 59 -

표 에 표시된 수치는 어디까지나 공업적으로 유용한 피막을 얻는 범위이며 이 조건7

내에서 용도에 맞는 성능을 얻을 수 있는 처리 조건을 설정할 필요가 있다 황산 피막

은 용해성이 강한 상을 전해액으로 하기 때문에 처리 조거의 성능에의 영향은 대단히

크다 또한 각종 처리 조건이 피막과 욕 조건에 미치는 영향은 표 와 같다 2

표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향8888

경질피막법경질피막법경질피막법경질피막법2)2)2)2)

경질 양극산화 피막-

알루미늄 및 그 합금을 양극산화해서 화성한 피막은 종래 그 내식성을 이용하기도 하

고 착색 등에 의해 장식 목적에 이용하는 것이 주된 용도였다 그러나 최근에는 종래

의 양극산화 피막을 개량해 두껍고도 단단한 것을 얻을 수 있게 되었고 이미 경질 양

극산화 피막으로써 넓게 이용되며 그 우수한 특성을 발휘하고 있다

이 가볍고도 가공성이 좋은 금속과 표면에 화성되는 극히 단단한 피막과를 합쳐서 이

용하면 금후 더욱 용도를 확대할 수 있을 것으로 기대된다 규격으로는 30 이상의 피

막에 대해서도 품질이 규정되어 있지만 경질양극산화피막이라고 불려지는 것은 특별

한 규격이 있는 것은 아니고 일반적으로 표 에 표시하듯이 경도나 내마모성이 큰3 20

이상의 두꺼운 피막을 경질 양극산화 피막이라고 부르고 있다

- 60 -

표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류9999

피막 화성법피막 화성법피막 화성법피막 화성법3)3)3)3)

경질 양극산화 피막 화성법의 초기 연구는 종래 일반의 피막 화성에 사용되어온 황산

용 및 수산욕으로 실용화되어 왔다 그 후 양극산화 처리 기술의 진보와 함께 여러가

지 욕조성 및 화성 조건이 연구되어 황산용법 황산 수산혼합욕법 수산욕법 외에 각

종의 무기산 유기산 방향족설폰산 알코올 등을 혼합 또는 첨가해서 몇 가지에 방법

이 개발되었다

이들의 방법의 공통점은 종래의 아노다이징 화성 조건과 다른 필수 조건으로서 고전

류 밀도 저온 교반의 조건을 충분히 만족시키는 것이다 전류밀도를 보통 화선의 3

부로 하고 피막의 생성을 단시간에 행하여 전해액에 담겨있는 시간을 가능한 한2~5

짧게 하는 것이다 또 전해액에 의한 피막의 용해를 억제하기 위해서는 액온을 낮게 하

고 전해에 의해서 발생하는 열을 교반에 의하여 확산해 나가는 것이 중요하다 따라서

황산액과 같은 부식이 심한 전해액을 사용하는 경우에는 욕온도를 이하로 냉각해10

용해를 억제하는 것이 보통이다

황산욕에 수산을 비롯한 우기산등을 첨가하는 것도 있으며 비교적 고온에서 피막화성

이 가증하다 그러나 이들 수종의 첨가제를 가한 욕은 조성이 복잡하고 관리가 어려운

문제점이 있다 더욱 경질 아노다이징 피막을 화성하는 경우에 일반적으로 사용하고

있는 직류 대신에 트수전류파형을 적용하는 것도 피막 품질의 향상에 효과가 있다 예

를 들면 전류회복 현상을 이용한 것 주기적으로 극성을 변환시켜 부전류를 흘리면서

피막을 화성하는 전류 반전법 등이 있다

- 61 -

그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진21 ( ) 21 ( ) 21 ( ) 21 ( )

재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험5555

그림 는 드럼수명 측정 시험결과에 사용된 장비 사진이며 그림 는 조도측정에 사21 22

용된 장비의 사진이다

그림 는 조도실험결과를 나타낸 것이다 단면곡선에서 기준길이를 취하여 다24 ~ 27

섯 번째 높은 산과 다섯 번 째 깊은 골을 지나는 두 직선사이의 간격을 나타내는 점10

평균 거칠기 는Rz 10~18 값을 확인하였다 단면곡선에서 중심을 긋고 그 골에

해당하는 부분을 중심에 대해서 대칭 변환 후 구해지는 평균높이를 나타내는 중심

선 평균거치기 는 의 고른값을 확인하였다Ra 012~022

그림 은 재제조된 드럼카트리지의 성능시험 결과 값을 나타낸 것이다 그림 에30 30

서 보는 바와 같이 최종 사용가능한 용지의 장수는 약 장으로 나타났다 이12000

는 정품 토너 용량이 약 천장인것을 감안할 때 재제조시에도 사용가능한 것을 확3

인하였다

- 62 -

그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진22 22 22 22

그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진23 23 23 23

- 63 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과24 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과25 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 2

- 64 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과26 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과27 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 2

- 65 -

그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과28282828

- 66 -

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222

가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정

- 67 -

제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도4444

기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표 가중치가중치가중치가중치평가기준평가기준평가기준평가기준 평가방법평가방법평가방법평가방법

평가기관 등평가기관 등평가기관 등평가기관 등지원전지원전지원전지원전 지원후지원후지원후지원후

도금두께 20 불균일 4-6 실제품성능평가

표면조도 15 불균일15-17

실제품성능평가

감광코팅층 용해속도 30 12

mincycle

8

mincycl

e

자체평가

세정공정 최적화 모듈설계 및 구축 15 - - 현장실사

드럼 사용 수명OPC 20 -12000

pages성능평가

- 68 -

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

드럼의 감광코팅층 제거용 최적 용매 및 혼합용매의 기술지원은 생산량과 직OPC

접적으로 연관되어 있어 향후 주 삼텍의 매출신장으로 이어질 것으로 판단된다 ( )

이는 현재 비철금속의 원자재 상승으로 인해 토너 카트리지 재제조 업계의 원가인

상이 유발되고 있어 재제조된 고광택 드럼의 안정적인 공급은 재제조 업계의OPC

안정화를 이룩할 수 있음 또한 현재 전부 수입에 의존하는 알루미늄 드럼의 OPC

간접적인 수입대체효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다

- 69 -

Page 52: 아노다이징기술을이용한고광택감광드럼 재제조공정의양산화기술지원 · 과제보유번호 연구기관 2007.07.01~2008.06.30 연구사업명 부품소재전문기업기술지원사업

- 52 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Toluene

함량별 세정속도는 초로 거의 일정하게 나타남- 160~170

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene TolueneA Xylene Toluene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneToluene OPC

그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC17 AXyleneToluene OPC

- 53 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장 빠- AXyleneBenzene 60436 60832 601228

른 초로 세정속도를 보임160~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC

- 54 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Toluene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장- ATolueneBenzene 601228 601624 602020

빠른 초로 세정속도를 보임130~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ATolueneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC

- 55 -

이상의 기초실험 결과로부터 폐 드럼 유기코팅층의 박리에 대한 기초자료를 확OPC

보하였다 기존의 박리액은 제푸믜 균일성 즉 품질 측면에서는 우수한 성능을 보이

고 있으나 사용시간 측면에서는 다소 미흡한 점이 있었다 따라서 본 기초실험결과

를 바탕으로 폐 드럼 유기코팅층의 박리 처리공정을 기존의 단계에서 단계OPC 5 3

로 공정을 개선함으로써 매우 향상된 생산성을 도모할 수 있었다 그림 은 기존 20

의 공정의 개념도와 개선된 공정의 개념도 및 제조된 박리조 차 를 나타낸 것(1~3 )

이다

그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진20 20 20 20

아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화4444

가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리

도금이나 아노다이징에서의 전처리는 양호한 제품이 생산 될 수 있느냐 하는 것이

관건이라고 볼 수 있다 그러므로 무엇보다도 주요한 부분이라 할 수 있다 전처리

는 기계적인 전처리와 화학적인 전처리가 있으며 다음은 화학적 처리법에 관한 주

요 내용이다

- 56 -

산세정산세정산세정산세정1)1)1)1)

가공품이나 버핑 연마를 한 제품은 기름기가 많이 남아 있기 때문에 그대로 에칭조

에 투입하면 기름기에 의한 얼룩이 생기거나 그 부분에 착색이 되지 않는 경우가

종종 있는데 이것을 제거할 목적으로 된 제품을 피막조에 전기를 통전하고Racking

부스바에 제품을 걸어주면 기름기와 이 물질이 제거되어 에칭에서 좋은 결과를 얻

을 수 있다

에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리2) ( )2) ( )2) ( )2) ( )

에칭은 알카리에칭과 산성에칭 두 가지로 대별되는데 여기서는 알카리 에칭만을 다

룬다 알카리 에칭은 일반적으로 를 사용하는데 는 알루미늄을 잘 용 NaOH NaOH

해하고 그때 발생하는 수소가스에 의한 물리적으로 흡착하고 있는 유지유를 제거하

며 표면을 아름다운 색으로 가꾼다

알카리 에칭조의 온도는 65~70 정도가 적당하며 에칭시간은 가공상태와 표면조

도 샌딩유무 등 횟수 변화에 따라 시간을 적절히 조절해야 한다 에칭시간은 약품의

농도 및 온도에 따라 탄력적으로 운용할 수 있으며 첨가제를 첨가하여 에칭면의 평활

성을 잘 조절 해 주어야 한다

중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거3) ( )3) ( )3) ( )3) ( )

에칭 후 수세를 하면 알루미늄 표면에 여러 가지 색의 재질별로 틀림 찌꺼기가 낀다( )

이것을 스머트 라고 한다 스머트는 피막이 진행되기 전에 제거되어야 하는데 이 공정

을 중화처리라 한다

에칭을 알카리 에서 했으므로 중화처리는 산성에서 해야 하는데 이때 사용하는(NaOH)

약품은 68 HNO3 질산( ) H2 물 의 비울을 로 하여 실온에서 침지해서 흔들어O ( ) 11

주면 깨끗이 제거할 수 있는데 재료에 따라 약간 차이는 있지만 계열인 경우 스커트50

를 완전히 제거하지 않으면 피막 후에도 스머트가 그대로 남아있어 스폰지나 보루로

제거해주어야 하는 번거로움이 있기 때문에 철저히 제거해야 하며 공정인Chromate

경우에 완전히 제거가 되지 않으면 좋은 제품을 얻을 수 없다

화학연마화학연마화학연마화학연마4)4)4)4)

- 57 -

화학연마란 외부의 전류를 사용하지 않고 광택연마를 행하는 방법으로 제품에 광택을

요하거나 표면에 이물질을 제거하기 위하여 행하는 공정이다 고광택을 요하는 외장재

쪽에 많이 이용되며 장비부품에서도 전체적인 흐름에 따라 변화하는 추세에 있기 때문

에 두꺼운 제품이나 얇은 제품 큰 제품과 작은 제품에 있어 연마시 항상 주의를 요하

며 적정한 온도를 유지하고 농도관리를 재질에 따라 잘 해 주어야만이 고품질을 보장

할 수 있다

액을 조정하는 방법에는 인산 황산 질산법 인산 질산법 인산 황산법 등이(1) - - (2) - (3) -

있으나 인산에 질산을 넣으며 후해가스가 많이 발생하므로 번 방법이 적당하다고 (3)

생각되며 현장에서도 인산 황산법을 선호하고 있다 액의 처리 조건 중 온도는 -

고루 사용할 수 있고 처리조 재질은 을 사용하여 보강을 충분히100~140 SUS 310L

하여 주어야 한다

전해연마전해연마전해연마전해연마5)5)5)5)

전해연마란 화학연마에서 알루미늄 표면에 광택을 내는데는 한계가 있으므로 그 이

상의 고광택을 원할 경우 행하는 공정이다 전해연마 시 제품의 표면은 어느 부분이라

도 정밀하고 세밀하게 조건이 같고 액의 온도도 균일해야 한다 또한 제품 표면에 발

생하는 기포를 제거하기 위해 강력한 에어 교반이 필요하므로 제품을 간간하게 고정해

야 한다 전해연마의 방법에는 황산인산법 광염소산초산법 진동전해연마법 등이 있

소결소결소결소결6)6)6)6)

전처리를 행함에 있어 작업자가 에칭시간과 화학연마시간을 어떻게 설정하느냐 함에

따라서 제품의 품질을 판가름 하게 된다

일반적으로 아노다이징에 사용하는 모든 설비는 최대용량의 선에서 사용하는 것 70

이 가장 바람직하다 작업을 진행함에 있어 복장은 항상 작업하기에 적합한가를 판단

하고 거추장스럽지 않은지 현재 공정에 맞는 보호구를 사용하고 있는지 본인 스스로

가 준비하고 확인해야 한다

나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화

- 58 -

황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성1)1)1)1)

경제성-

전해질로써 값싸고 공업적으로 안정하게 제조되는 황산(H2SO4유산 을 사용하는 것 전)

해조작이 다른 방법에 비해 간담함 전해 전압이 낮고 소비전력이 적게 드는 것 전해액

에 독성의 물질이 포함되어 있지 않고 의 걱정도 없기 때문에 폐액처리가 BOD COD

용이한 것등으로 가장 싸고 경제적인 양극산화 처리법으로 넓게 이용되고 있다

투명성-

얻어지는 피막은 다른 전해액에서 생성되는 피막에 비해 투명성이 높고 많은 실용합금

에 대해 무색의 피막을 형성한다 전해연마 화학연마 등의 광휘처리 후의 양극산화 피

막처리로 적당하다 또 무색의 피막은 염색 착생에도 좋다 피막의 투명도는 순도가

높은 알루미늄 일수록 양호하다 합금 원소의 는 피막의 투명도에 거의 영향이 없지 Mg

만 규소 철 망간 등은 투명도를 저하 시킨다(Si) (Fe) (Mn)

염색성-

얻어지는 피막은 활성도가 높고 염료의 흡착성이 좋기 때문에 유기 무기 염료에 의한

염색 인쇄가 용이하다

내식성 내마모성 및 경도-

내식성 내마모성이 양호하고 경도가 높은 피막을 얻을 수 있다 건축자재 공업제품 가

정용품 네임 프레이트 기계부품 장식품 등의 분야에서 요구되는 성능을 만족시켜 널-

리 이용되고 있다

피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계2)2)2)2)

표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건7777

- 59 -

표 에 표시된 수치는 어디까지나 공업적으로 유용한 피막을 얻는 범위이며 이 조건7

내에서 용도에 맞는 성능을 얻을 수 있는 처리 조건을 설정할 필요가 있다 황산 피막

은 용해성이 강한 상을 전해액으로 하기 때문에 처리 조거의 성능에의 영향은 대단히

크다 또한 각종 처리 조건이 피막과 욕 조건에 미치는 영향은 표 와 같다 2

표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향8888

경질피막법경질피막법경질피막법경질피막법2)2)2)2)

경질 양극산화 피막-

알루미늄 및 그 합금을 양극산화해서 화성한 피막은 종래 그 내식성을 이용하기도 하

고 착색 등에 의해 장식 목적에 이용하는 것이 주된 용도였다 그러나 최근에는 종래

의 양극산화 피막을 개량해 두껍고도 단단한 것을 얻을 수 있게 되었고 이미 경질 양

극산화 피막으로써 넓게 이용되며 그 우수한 특성을 발휘하고 있다

이 가볍고도 가공성이 좋은 금속과 표면에 화성되는 극히 단단한 피막과를 합쳐서 이

용하면 금후 더욱 용도를 확대할 수 있을 것으로 기대된다 규격으로는 30 이상의 피

막에 대해서도 품질이 규정되어 있지만 경질양극산화피막이라고 불려지는 것은 특별

한 규격이 있는 것은 아니고 일반적으로 표 에 표시하듯이 경도나 내마모성이 큰3 20

이상의 두꺼운 피막을 경질 양극산화 피막이라고 부르고 있다

- 60 -

표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류9999

피막 화성법피막 화성법피막 화성법피막 화성법3)3)3)3)

경질 양극산화 피막 화성법의 초기 연구는 종래 일반의 피막 화성에 사용되어온 황산

용 및 수산욕으로 실용화되어 왔다 그 후 양극산화 처리 기술의 진보와 함께 여러가

지 욕조성 및 화성 조건이 연구되어 황산용법 황산 수산혼합욕법 수산욕법 외에 각

종의 무기산 유기산 방향족설폰산 알코올 등을 혼합 또는 첨가해서 몇 가지에 방법

이 개발되었다

이들의 방법의 공통점은 종래의 아노다이징 화성 조건과 다른 필수 조건으로서 고전

류 밀도 저온 교반의 조건을 충분히 만족시키는 것이다 전류밀도를 보통 화선의 3

부로 하고 피막의 생성을 단시간에 행하여 전해액에 담겨있는 시간을 가능한 한2~5

짧게 하는 것이다 또 전해액에 의한 피막의 용해를 억제하기 위해서는 액온을 낮게 하

고 전해에 의해서 발생하는 열을 교반에 의하여 확산해 나가는 것이 중요하다 따라서

황산액과 같은 부식이 심한 전해액을 사용하는 경우에는 욕온도를 이하로 냉각해10

용해를 억제하는 것이 보통이다

황산욕에 수산을 비롯한 우기산등을 첨가하는 것도 있으며 비교적 고온에서 피막화성

이 가증하다 그러나 이들 수종의 첨가제를 가한 욕은 조성이 복잡하고 관리가 어려운

문제점이 있다 더욱 경질 아노다이징 피막을 화성하는 경우에 일반적으로 사용하고

있는 직류 대신에 트수전류파형을 적용하는 것도 피막 품질의 향상에 효과가 있다 예

를 들면 전류회복 현상을 이용한 것 주기적으로 극성을 변환시켜 부전류를 흘리면서

피막을 화성하는 전류 반전법 등이 있다

- 61 -

그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진21 ( ) 21 ( ) 21 ( ) 21 ( )

재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험5555

그림 는 드럼수명 측정 시험결과에 사용된 장비 사진이며 그림 는 조도측정에 사21 22

용된 장비의 사진이다

그림 는 조도실험결과를 나타낸 것이다 단면곡선에서 기준길이를 취하여 다24 ~ 27

섯 번째 높은 산과 다섯 번 째 깊은 골을 지나는 두 직선사이의 간격을 나타내는 점10

평균 거칠기 는Rz 10~18 값을 확인하였다 단면곡선에서 중심을 긋고 그 골에

해당하는 부분을 중심에 대해서 대칭 변환 후 구해지는 평균높이를 나타내는 중심

선 평균거치기 는 의 고른값을 확인하였다Ra 012~022

그림 은 재제조된 드럼카트리지의 성능시험 결과 값을 나타낸 것이다 그림 에30 30

서 보는 바와 같이 최종 사용가능한 용지의 장수는 약 장으로 나타났다 이12000

는 정품 토너 용량이 약 천장인것을 감안할 때 재제조시에도 사용가능한 것을 확3

인하였다

- 62 -

그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진22 22 22 22

그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진23 23 23 23

- 63 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과24 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과25 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 2

- 64 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과26 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과27 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 2

- 65 -

그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과28282828

- 66 -

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222

가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정

- 67 -

제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도4444

기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표 가중치가중치가중치가중치평가기준평가기준평가기준평가기준 평가방법평가방법평가방법평가방법

평가기관 등평가기관 등평가기관 등평가기관 등지원전지원전지원전지원전 지원후지원후지원후지원후

도금두께 20 불균일 4-6 실제품성능평가

표면조도 15 불균일15-17

실제품성능평가

감광코팅층 용해속도 30 12

mincycle

8

mincycl

e

자체평가

세정공정 최적화 모듈설계 및 구축 15 - - 현장실사

드럼 사용 수명OPC 20 -12000

pages성능평가

- 68 -

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

드럼의 감광코팅층 제거용 최적 용매 및 혼합용매의 기술지원은 생산량과 직OPC

접적으로 연관되어 있어 향후 주 삼텍의 매출신장으로 이어질 것으로 판단된다 ( )

이는 현재 비철금속의 원자재 상승으로 인해 토너 카트리지 재제조 업계의 원가인

상이 유발되고 있어 재제조된 고광택 드럼의 안정적인 공급은 재제조 업계의OPC

안정화를 이룩할 수 있음 또한 현재 전부 수입에 의존하는 알루미늄 드럼의 OPC

간접적인 수입대체효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다

- 69 -

Page 53: 아노다이징기술을이용한고광택감광드럼 재제조공정의양산화기술지원 · 과제보유번호 연구기관 2007.07.01~2008.06.30 연구사업명 부품소재전문기업기술지원사업

- 53 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Xylene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장 빠- AXyleneBenzene 60436 60832 601228

른 초로 세정속도를 보임160~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene BenzeneA Xylene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도AXyleneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC 18 AXyleneBenzene OPC

- 54 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Toluene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장- ATolueneBenzene 601228 601624 602020

빠른 초로 세정속도를 보임130~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ATolueneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC

- 55 -

이상의 기초실험 결과로부터 폐 드럼 유기코팅층의 박리에 대한 기초자료를 확OPC

보하였다 기존의 박리액은 제푸믜 균일성 즉 품질 측면에서는 우수한 성능을 보이

고 있으나 사용시간 측면에서는 다소 미흡한 점이 있었다 따라서 본 기초실험결과

를 바탕으로 폐 드럼 유기코팅층의 박리 처리공정을 기존의 단계에서 단계OPC 5 3

로 공정을 개선함으로써 매우 향상된 생산성을 도모할 수 있었다 그림 은 기존 20

의 공정의 개념도와 개선된 공정의 개념도 및 제조된 박리조 차 를 나타낸 것(1~3 )

이다

그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진20 20 20 20

아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화4444

가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리

도금이나 아노다이징에서의 전처리는 양호한 제품이 생산 될 수 있느냐 하는 것이

관건이라고 볼 수 있다 그러므로 무엇보다도 주요한 부분이라 할 수 있다 전처리

는 기계적인 전처리와 화학적인 전처리가 있으며 다음은 화학적 처리법에 관한 주

요 내용이다

- 56 -

산세정산세정산세정산세정1)1)1)1)

가공품이나 버핑 연마를 한 제품은 기름기가 많이 남아 있기 때문에 그대로 에칭조

에 투입하면 기름기에 의한 얼룩이 생기거나 그 부분에 착색이 되지 않는 경우가

종종 있는데 이것을 제거할 목적으로 된 제품을 피막조에 전기를 통전하고Racking

부스바에 제품을 걸어주면 기름기와 이 물질이 제거되어 에칭에서 좋은 결과를 얻

을 수 있다

에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리2) ( )2) ( )2) ( )2) ( )

에칭은 알카리에칭과 산성에칭 두 가지로 대별되는데 여기서는 알카리 에칭만을 다

룬다 알카리 에칭은 일반적으로 를 사용하는데 는 알루미늄을 잘 용 NaOH NaOH

해하고 그때 발생하는 수소가스에 의한 물리적으로 흡착하고 있는 유지유를 제거하

며 표면을 아름다운 색으로 가꾼다

알카리 에칭조의 온도는 65~70 정도가 적당하며 에칭시간은 가공상태와 표면조

도 샌딩유무 등 횟수 변화에 따라 시간을 적절히 조절해야 한다 에칭시간은 약품의

농도 및 온도에 따라 탄력적으로 운용할 수 있으며 첨가제를 첨가하여 에칭면의 평활

성을 잘 조절 해 주어야 한다

중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거3) ( )3) ( )3) ( )3) ( )

에칭 후 수세를 하면 알루미늄 표면에 여러 가지 색의 재질별로 틀림 찌꺼기가 낀다( )

이것을 스머트 라고 한다 스머트는 피막이 진행되기 전에 제거되어야 하는데 이 공정

을 중화처리라 한다

에칭을 알카리 에서 했으므로 중화처리는 산성에서 해야 하는데 이때 사용하는(NaOH)

약품은 68 HNO3 질산( ) H2 물 의 비울을 로 하여 실온에서 침지해서 흔들어O ( ) 11

주면 깨끗이 제거할 수 있는데 재료에 따라 약간 차이는 있지만 계열인 경우 스커트50

를 완전히 제거하지 않으면 피막 후에도 스머트가 그대로 남아있어 스폰지나 보루로

제거해주어야 하는 번거로움이 있기 때문에 철저히 제거해야 하며 공정인Chromate

경우에 완전히 제거가 되지 않으면 좋은 제품을 얻을 수 없다

화학연마화학연마화학연마화학연마4)4)4)4)

- 57 -

화학연마란 외부의 전류를 사용하지 않고 광택연마를 행하는 방법으로 제품에 광택을

요하거나 표면에 이물질을 제거하기 위하여 행하는 공정이다 고광택을 요하는 외장재

쪽에 많이 이용되며 장비부품에서도 전체적인 흐름에 따라 변화하는 추세에 있기 때문

에 두꺼운 제품이나 얇은 제품 큰 제품과 작은 제품에 있어 연마시 항상 주의를 요하

며 적정한 온도를 유지하고 농도관리를 재질에 따라 잘 해 주어야만이 고품질을 보장

할 수 있다

액을 조정하는 방법에는 인산 황산 질산법 인산 질산법 인산 황산법 등이(1) - - (2) - (3) -

있으나 인산에 질산을 넣으며 후해가스가 많이 발생하므로 번 방법이 적당하다고 (3)

생각되며 현장에서도 인산 황산법을 선호하고 있다 액의 처리 조건 중 온도는 -

고루 사용할 수 있고 처리조 재질은 을 사용하여 보강을 충분히100~140 SUS 310L

하여 주어야 한다

전해연마전해연마전해연마전해연마5)5)5)5)

전해연마란 화학연마에서 알루미늄 표면에 광택을 내는데는 한계가 있으므로 그 이

상의 고광택을 원할 경우 행하는 공정이다 전해연마 시 제품의 표면은 어느 부분이라

도 정밀하고 세밀하게 조건이 같고 액의 온도도 균일해야 한다 또한 제품 표면에 발

생하는 기포를 제거하기 위해 강력한 에어 교반이 필요하므로 제품을 간간하게 고정해

야 한다 전해연마의 방법에는 황산인산법 광염소산초산법 진동전해연마법 등이 있

소결소결소결소결6)6)6)6)

전처리를 행함에 있어 작업자가 에칭시간과 화학연마시간을 어떻게 설정하느냐 함에

따라서 제품의 품질을 판가름 하게 된다

일반적으로 아노다이징에 사용하는 모든 설비는 최대용량의 선에서 사용하는 것 70

이 가장 바람직하다 작업을 진행함에 있어 복장은 항상 작업하기에 적합한가를 판단

하고 거추장스럽지 않은지 현재 공정에 맞는 보호구를 사용하고 있는지 본인 스스로

가 준비하고 확인해야 한다

나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화

- 58 -

황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성1)1)1)1)

경제성-

전해질로써 값싸고 공업적으로 안정하게 제조되는 황산(H2SO4유산 을 사용하는 것 전)

해조작이 다른 방법에 비해 간담함 전해 전압이 낮고 소비전력이 적게 드는 것 전해액

에 독성의 물질이 포함되어 있지 않고 의 걱정도 없기 때문에 폐액처리가 BOD COD

용이한 것등으로 가장 싸고 경제적인 양극산화 처리법으로 넓게 이용되고 있다

투명성-

얻어지는 피막은 다른 전해액에서 생성되는 피막에 비해 투명성이 높고 많은 실용합금

에 대해 무색의 피막을 형성한다 전해연마 화학연마 등의 광휘처리 후의 양극산화 피

막처리로 적당하다 또 무색의 피막은 염색 착생에도 좋다 피막의 투명도는 순도가

높은 알루미늄 일수록 양호하다 합금 원소의 는 피막의 투명도에 거의 영향이 없지 Mg

만 규소 철 망간 등은 투명도를 저하 시킨다(Si) (Fe) (Mn)

염색성-

얻어지는 피막은 활성도가 높고 염료의 흡착성이 좋기 때문에 유기 무기 염료에 의한

염색 인쇄가 용이하다

내식성 내마모성 및 경도-

내식성 내마모성이 양호하고 경도가 높은 피막을 얻을 수 있다 건축자재 공업제품 가

정용품 네임 프레이트 기계부품 장식품 등의 분야에서 요구되는 성능을 만족시켜 널-

리 이용되고 있다

피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계2)2)2)2)

표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건7777

- 59 -

표 에 표시된 수치는 어디까지나 공업적으로 유용한 피막을 얻는 범위이며 이 조건7

내에서 용도에 맞는 성능을 얻을 수 있는 처리 조건을 설정할 필요가 있다 황산 피막

은 용해성이 강한 상을 전해액으로 하기 때문에 처리 조거의 성능에의 영향은 대단히

크다 또한 각종 처리 조건이 피막과 욕 조건에 미치는 영향은 표 와 같다 2

표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향8888

경질피막법경질피막법경질피막법경질피막법2)2)2)2)

경질 양극산화 피막-

알루미늄 및 그 합금을 양극산화해서 화성한 피막은 종래 그 내식성을 이용하기도 하

고 착색 등에 의해 장식 목적에 이용하는 것이 주된 용도였다 그러나 최근에는 종래

의 양극산화 피막을 개량해 두껍고도 단단한 것을 얻을 수 있게 되었고 이미 경질 양

극산화 피막으로써 넓게 이용되며 그 우수한 특성을 발휘하고 있다

이 가볍고도 가공성이 좋은 금속과 표면에 화성되는 극히 단단한 피막과를 합쳐서 이

용하면 금후 더욱 용도를 확대할 수 있을 것으로 기대된다 규격으로는 30 이상의 피

막에 대해서도 품질이 규정되어 있지만 경질양극산화피막이라고 불려지는 것은 특별

한 규격이 있는 것은 아니고 일반적으로 표 에 표시하듯이 경도나 내마모성이 큰3 20

이상의 두꺼운 피막을 경질 양극산화 피막이라고 부르고 있다

- 60 -

표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류9999

피막 화성법피막 화성법피막 화성법피막 화성법3)3)3)3)

경질 양극산화 피막 화성법의 초기 연구는 종래 일반의 피막 화성에 사용되어온 황산

용 및 수산욕으로 실용화되어 왔다 그 후 양극산화 처리 기술의 진보와 함께 여러가

지 욕조성 및 화성 조건이 연구되어 황산용법 황산 수산혼합욕법 수산욕법 외에 각

종의 무기산 유기산 방향족설폰산 알코올 등을 혼합 또는 첨가해서 몇 가지에 방법

이 개발되었다

이들의 방법의 공통점은 종래의 아노다이징 화성 조건과 다른 필수 조건으로서 고전

류 밀도 저온 교반의 조건을 충분히 만족시키는 것이다 전류밀도를 보통 화선의 3

부로 하고 피막의 생성을 단시간에 행하여 전해액에 담겨있는 시간을 가능한 한2~5

짧게 하는 것이다 또 전해액에 의한 피막의 용해를 억제하기 위해서는 액온을 낮게 하

고 전해에 의해서 발생하는 열을 교반에 의하여 확산해 나가는 것이 중요하다 따라서

황산액과 같은 부식이 심한 전해액을 사용하는 경우에는 욕온도를 이하로 냉각해10

용해를 억제하는 것이 보통이다

황산욕에 수산을 비롯한 우기산등을 첨가하는 것도 있으며 비교적 고온에서 피막화성

이 가증하다 그러나 이들 수종의 첨가제를 가한 욕은 조성이 복잡하고 관리가 어려운

문제점이 있다 더욱 경질 아노다이징 피막을 화성하는 경우에 일반적으로 사용하고

있는 직류 대신에 트수전류파형을 적용하는 것도 피막 품질의 향상에 효과가 있다 예

를 들면 전류회복 현상을 이용한 것 주기적으로 극성을 변환시켜 부전류를 흘리면서

피막을 화성하는 전류 반전법 등이 있다

- 61 -

그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진21 ( ) 21 ( ) 21 ( ) 21 ( )

재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험5555

그림 는 드럼수명 측정 시험결과에 사용된 장비 사진이며 그림 는 조도측정에 사21 22

용된 장비의 사진이다

그림 는 조도실험결과를 나타낸 것이다 단면곡선에서 기준길이를 취하여 다24 ~ 27

섯 번째 높은 산과 다섯 번 째 깊은 골을 지나는 두 직선사이의 간격을 나타내는 점10

평균 거칠기 는Rz 10~18 값을 확인하였다 단면곡선에서 중심을 긋고 그 골에

해당하는 부분을 중심에 대해서 대칭 변환 후 구해지는 평균높이를 나타내는 중심

선 평균거치기 는 의 고른값을 확인하였다Ra 012~022

그림 은 재제조된 드럼카트리지의 성능시험 결과 값을 나타낸 것이다 그림 에30 30

서 보는 바와 같이 최종 사용가능한 용지의 장수는 약 장으로 나타났다 이12000

는 정품 토너 용량이 약 천장인것을 감안할 때 재제조시에도 사용가능한 것을 확3

인하였다

- 62 -

그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진22 22 22 22

그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진23 23 23 23

- 63 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과24 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과25 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 2

- 64 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과26 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과27 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 2

- 65 -

그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과28282828

- 66 -

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222

가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정

- 67 -

제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도4444

기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표 가중치가중치가중치가중치평가기준평가기준평가기준평가기준 평가방법평가방법평가방법평가방법

평가기관 등평가기관 등평가기관 등평가기관 등지원전지원전지원전지원전 지원후지원후지원후지원후

도금두께 20 불균일 4-6 실제품성능평가

표면조도 15 불균일15-17

실제품성능평가

감광코팅층 용해속도 30 12

mincycle

8

mincycl

e

자체평가

세정공정 최적화 모듈설계 및 구축 15 - - 현장실사

드럼 사용 수명OPC 20 -12000

pages성능평가

- 68 -

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

드럼의 감광코팅층 제거용 최적 용매 및 혼합용매의 기술지원은 생산량과 직OPC

접적으로 연관되어 있어 향후 주 삼텍의 매출신장으로 이어질 것으로 판단된다 ( )

이는 현재 비철금속의 원자재 상승으로 인해 토너 카트리지 재제조 업계의 원가인

상이 유발되고 있어 재제조된 고광택 드럼의 안정적인 공급은 재제조 업계의OPC

안정화를 이룩할 수 있음 또한 현재 전부 수입에 의존하는 알루미늄 드럼의 OPC

간접적인 수입대체효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다

- 69 -

Page 54: 아노다이징기술을이용한고광택감광드럼 재제조공정의양산화기술지원 · 과제보유번호 연구기관 2007.07.01~2008.06.30 연구사업명 부품소재전문기업기술지원사업

- 54 -

상용용매 의 함량이 로 고정후 과 의 함량을 조절함- A 60 Toluene Benzene

상용용매 의 함량이 에서 가장- ATolueneBenzene 601228 601624 602020

빠른 초로 세정속도를 보임130~180

상용용매상용용매상용용매상용용매 A Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene BenzeneA Toluene Benzene

상용용매 의 함량에 따른 드럼 세정속도ATolueneBenzene OPC

그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험그림 상용용매 함량에 따른 드럼 세정 속도 시험19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC 19 ATolueneBenzene OPC

- 55 -

이상의 기초실험 결과로부터 폐 드럼 유기코팅층의 박리에 대한 기초자료를 확OPC

보하였다 기존의 박리액은 제푸믜 균일성 즉 품질 측면에서는 우수한 성능을 보이

고 있으나 사용시간 측면에서는 다소 미흡한 점이 있었다 따라서 본 기초실험결과

를 바탕으로 폐 드럼 유기코팅층의 박리 처리공정을 기존의 단계에서 단계OPC 5 3

로 공정을 개선함으로써 매우 향상된 생산성을 도모할 수 있었다 그림 은 기존 20

의 공정의 개념도와 개선된 공정의 개념도 및 제조된 박리조 차 를 나타낸 것(1~3 )

이다

그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진20 20 20 20

아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화4444

가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리

도금이나 아노다이징에서의 전처리는 양호한 제품이 생산 될 수 있느냐 하는 것이

관건이라고 볼 수 있다 그러므로 무엇보다도 주요한 부분이라 할 수 있다 전처리

는 기계적인 전처리와 화학적인 전처리가 있으며 다음은 화학적 처리법에 관한 주

요 내용이다

- 56 -

산세정산세정산세정산세정1)1)1)1)

가공품이나 버핑 연마를 한 제품은 기름기가 많이 남아 있기 때문에 그대로 에칭조

에 투입하면 기름기에 의한 얼룩이 생기거나 그 부분에 착색이 되지 않는 경우가

종종 있는데 이것을 제거할 목적으로 된 제품을 피막조에 전기를 통전하고Racking

부스바에 제품을 걸어주면 기름기와 이 물질이 제거되어 에칭에서 좋은 결과를 얻

을 수 있다

에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리2) ( )2) ( )2) ( )2) ( )

에칭은 알카리에칭과 산성에칭 두 가지로 대별되는데 여기서는 알카리 에칭만을 다

룬다 알카리 에칭은 일반적으로 를 사용하는데 는 알루미늄을 잘 용 NaOH NaOH

해하고 그때 발생하는 수소가스에 의한 물리적으로 흡착하고 있는 유지유를 제거하

며 표면을 아름다운 색으로 가꾼다

알카리 에칭조의 온도는 65~70 정도가 적당하며 에칭시간은 가공상태와 표면조

도 샌딩유무 등 횟수 변화에 따라 시간을 적절히 조절해야 한다 에칭시간은 약품의

농도 및 온도에 따라 탄력적으로 운용할 수 있으며 첨가제를 첨가하여 에칭면의 평활

성을 잘 조절 해 주어야 한다

중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거3) ( )3) ( )3) ( )3) ( )

에칭 후 수세를 하면 알루미늄 표면에 여러 가지 색의 재질별로 틀림 찌꺼기가 낀다( )

이것을 스머트 라고 한다 스머트는 피막이 진행되기 전에 제거되어야 하는데 이 공정

을 중화처리라 한다

에칭을 알카리 에서 했으므로 중화처리는 산성에서 해야 하는데 이때 사용하는(NaOH)

약품은 68 HNO3 질산( ) H2 물 의 비울을 로 하여 실온에서 침지해서 흔들어O ( ) 11

주면 깨끗이 제거할 수 있는데 재료에 따라 약간 차이는 있지만 계열인 경우 스커트50

를 완전히 제거하지 않으면 피막 후에도 스머트가 그대로 남아있어 스폰지나 보루로

제거해주어야 하는 번거로움이 있기 때문에 철저히 제거해야 하며 공정인Chromate

경우에 완전히 제거가 되지 않으면 좋은 제품을 얻을 수 없다

화학연마화학연마화학연마화학연마4)4)4)4)

- 57 -

화학연마란 외부의 전류를 사용하지 않고 광택연마를 행하는 방법으로 제품에 광택을

요하거나 표면에 이물질을 제거하기 위하여 행하는 공정이다 고광택을 요하는 외장재

쪽에 많이 이용되며 장비부품에서도 전체적인 흐름에 따라 변화하는 추세에 있기 때문

에 두꺼운 제품이나 얇은 제품 큰 제품과 작은 제품에 있어 연마시 항상 주의를 요하

며 적정한 온도를 유지하고 농도관리를 재질에 따라 잘 해 주어야만이 고품질을 보장

할 수 있다

액을 조정하는 방법에는 인산 황산 질산법 인산 질산법 인산 황산법 등이(1) - - (2) - (3) -

있으나 인산에 질산을 넣으며 후해가스가 많이 발생하므로 번 방법이 적당하다고 (3)

생각되며 현장에서도 인산 황산법을 선호하고 있다 액의 처리 조건 중 온도는 -

고루 사용할 수 있고 처리조 재질은 을 사용하여 보강을 충분히100~140 SUS 310L

하여 주어야 한다

전해연마전해연마전해연마전해연마5)5)5)5)

전해연마란 화학연마에서 알루미늄 표면에 광택을 내는데는 한계가 있으므로 그 이

상의 고광택을 원할 경우 행하는 공정이다 전해연마 시 제품의 표면은 어느 부분이라

도 정밀하고 세밀하게 조건이 같고 액의 온도도 균일해야 한다 또한 제품 표면에 발

생하는 기포를 제거하기 위해 강력한 에어 교반이 필요하므로 제품을 간간하게 고정해

야 한다 전해연마의 방법에는 황산인산법 광염소산초산법 진동전해연마법 등이 있

소결소결소결소결6)6)6)6)

전처리를 행함에 있어 작업자가 에칭시간과 화학연마시간을 어떻게 설정하느냐 함에

따라서 제품의 품질을 판가름 하게 된다

일반적으로 아노다이징에 사용하는 모든 설비는 최대용량의 선에서 사용하는 것 70

이 가장 바람직하다 작업을 진행함에 있어 복장은 항상 작업하기에 적합한가를 판단

하고 거추장스럽지 않은지 현재 공정에 맞는 보호구를 사용하고 있는지 본인 스스로

가 준비하고 확인해야 한다

나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화

- 58 -

황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성1)1)1)1)

경제성-

전해질로써 값싸고 공업적으로 안정하게 제조되는 황산(H2SO4유산 을 사용하는 것 전)

해조작이 다른 방법에 비해 간담함 전해 전압이 낮고 소비전력이 적게 드는 것 전해액

에 독성의 물질이 포함되어 있지 않고 의 걱정도 없기 때문에 폐액처리가 BOD COD

용이한 것등으로 가장 싸고 경제적인 양극산화 처리법으로 넓게 이용되고 있다

투명성-

얻어지는 피막은 다른 전해액에서 생성되는 피막에 비해 투명성이 높고 많은 실용합금

에 대해 무색의 피막을 형성한다 전해연마 화학연마 등의 광휘처리 후의 양극산화 피

막처리로 적당하다 또 무색의 피막은 염색 착생에도 좋다 피막의 투명도는 순도가

높은 알루미늄 일수록 양호하다 합금 원소의 는 피막의 투명도에 거의 영향이 없지 Mg

만 규소 철 망간 등은 투명도를 저하 시킨다(Si) (Fe) (Mn)

염색성-

얻어지는 피막은 활성도가 높고 염료의 흡착성이 좋기 때문에 유기 무기 염료에 의한

염색 인쇄가 용이하다

내식성 내마모성 및 경도-

내식성 내마모성이 양호하고 경도가 높은 피막을 얻을 수 있다 건축자재 공업제품 가

정용품 네임 프레이트 기계부품 장식품 등의 분야에서 요구되는 성능을 만족시켜 널-

리 이용되고 있다

피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계2)2)2)2)

표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건7777

- 59 -

표 에 표시된 수치는 어디까지나 공업적으로 유용한 피막을 얻는 범위이며 이 조건7

내에서 용도에 맞는 성능을 얻을 수 있는 처리 조건을 설정할 필요가 있다 황산 피막

은 용해성이 강한 상을 전해액으로 하기 때문에 처리 조거의 성능에의 영향은 대단히

크다 또한 각종 처리 조건이 피막과 욕 조건에 미치는 영향은 표 와 같다 2

표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향8888

경질피막법경질피막법경질피막법경질피막법2)2)2)2)

경질 양극산화 피막-

알루미늄 및 그 합금을 양극산화해서 화성한 피막은 종래 그 내식성을 이용하기도 하

고 착색 등에 의해 장식 목적에 이용하는 것이 주된 용도였다 그러나 최근에는 종래

의 양극산화 피막을 개량해 두껍고도 단단한 것을 얻을 수 있게 되었고 이미 경질 양

극산화 피막으로써 넓게 이용되며 그 우수한 특성을 발휘하고 있다

이 가볍고도 가공성이 좋은 금속과 표면에 화성되는 극히 단단한 피막과를 합쳐서 이

용하면 금후 더욱 용도를 확대할 수 있을 것으로 기대된다 규격으로는 30 이상의 피

막에 대해서도 품질이 규정되어 있지만 경질양극산화피막이라고 불려지는 것은 특별

한 규격이 있는 것은 아니고 일반적으로 표 에 표시하듯이 경도나 내마모성이 큰3 20

이상의 두꺼운 피막을 경질 양극산화 피막이라고 부르고 있다

- 60 -

표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류9999

피막 화성법피막 화성법피막 화성법피막 화성법3)3)3)3)

경질 양극산화 피막 화성법의 초기 연구는 종래 일반의 피막 화성에 사용되어온 황산

용 및 수산욕으로 실용화되어 왔다 그 후 양극산화 처리 기술의 진보와 함께 여러가

지 욕조성 및 화성 조건이 연구되어 황산용법 황산 수산혼합욕법 수산욕법 외에 각

종의 무기산 유기산 방향족설폰산 알코올 등을 혼합 또는 첨가해서 몇 가지에 방법

이 개발되었다

이들의 방법의 공통점은 종래의 아노다이징 화성 조건과 다른 필수 조건으로서 고전

류 밀도 저온 교반의 조건을 충분히 만족시키는 것이다 전류밀도를 보통 화선의 3

부로 하고 피막의 생성을 단시간에 행하여 전해액에 담겨있는 시간을 가능한 한2~5

짧게 하는 것이다 또 전해액에 의한 피막의 용해를 억제하기 위해서는 액온을 낮게 하

고 전해에 의해서 발생하는 열을 교반에 의하여 확산해 나가는 것이 중요하다 따라서

황산액과 같은 부식이 심한 전해액을 사용하는 경우에는 욕온도를 이하로 냉각해10

용해를 억제하는 것이 보통이다

황산욕에 수산을 비롯한 우기산등을 첨가하는 것도 있으며 비교적 고온에서 피막화성

이 가증하다 그러나 이들 수종의 첨가제를 가한 욕은 조성이 복잡하고 관리가 어려운

문제점이 있다 더욱 경질 아노다이징 피막을 화성하는 경우에 일반적으로 사용하고

있는 직류 대신에 트수전류파형을 적용하는 것도 피막 품질의 향상에 효과가 있다 예

를 들면 전류회복 현상을 이용한 것 주기적으로 극성을 변환시켜 부전류를 흘리면서

피막을 화성하는 전류 반전법 등이 있다

- 61 -

그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진21 ( ) 21 ( ) 21 ( ) 21 ( )

재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험5555

그림 는 드럼수명 측정 시험결과에 사용된 장비 사진이며 그림 는 조도측정에 사21 22

용된 장비의 사진이다

그림 는 조도실험결과를 나타낸 것이다 단면곡선에서 기준길이를 취하여 다24 ~ 27

섯 번째 높은 산과 다섯 번 째 깊은 골을 지나는 두 직선사이의 간격을 나타내는 점10

평균 거칠기 는Rz 10~18 값을 확인하였다 단면곡선에서 중심을 긋고 그 골에

해당하는 부분을 중심에 대해서 대칭 변환 후 구해지는 평균높이를 나타내는 중심

선 평균거치기 는 의 고른값을 확인하였다Ra 012~022

그림 은 재제조된 드럼카트리지의 성능시험 결과 값을 나타낸 것이다 그림 에30 30

서 보는 바와 같이 최종 사용가능한 용지의 장수는 약 장으로 나타났다 이12000

는 정품 토너 용량이 약 천장인것을 감안할 때 재제조시에도 사용가능한 것을 확3

인하였다

- 62 -

그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진22 22 22 22

그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진23 23 23 23

- 63 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과24 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과25 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 2

- 64 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과26 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과27 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 2

- 65 -

그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과28282828

- 66 -

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222

가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정

- 67 -

제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도4444

기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표 가중치가중치가중치가중치평가기준평가기준평가기준평가기준 평가방법평가방법평가방법평가방법

평가기관 등평가기관 등평가기관 등평가기관 등지원전지원전지원전지원전 지원후지원후지원후지원후

도금두께 20 불균일 4-6 실제품성능평가

표면조도 15 불균일15-17

실제품성능평가

감광코팅층 용해속도 30 12

mincycle

8

mincycl

e

자체평가

세정공정 최적화 모듈설계 및 구축 15 - - 현장실사

드럼 사용 수명OPC 20 -12000

pages성능평가

- 68 -

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

드럼의 감광코팅층 제거용 최적 용매 및 혼합용매의 기술지원은 생산량과 직OPC

접적으로 연관되어 있어 향후 주 삼텍의 매출신장으로 이어질 것으로 판단된다 ( )

이는 현재 비철금속의 원자재 상승으로 인해 토너 카트리지 재제조 업계의 원가인

상이 유발되고 있어 재제조된 고광택 드럼의 안정적인 공급은 재제조 업계의OPC

안정화를 이룩할 수 있음 또한 현재 전부 수입에 의존하는 알루미늄 드럼의 OPC

간접적인 수입대체효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다

- 69 -

Page 55: 아노다이징기술을이용한고광택감광드럼 재제조공정의양산화기술지원 · 과제보유번호 연구기관 2007.07.01~2008.06.30 연구사업명 부품소재전문기업기술지원사업

- 55 -

이상의 기초실험 결과로부터 폐 드럼 유기코팅층의 박리에 대한 기초자료를 확OPC

보하였다 기존의 박리액은 제푸믜 균일성 즉 품질 측면에서는 우수한 성능을 보이

고 있으나 사용시간 측면에서는 다소 미흡한 점이 있었다 따라서 본 기초실험결과

를 바탕으로 폐 드럼 유기코팅층의 박리 처리공정을 기존의 단계에서 단계OPC 5 3

로 공정을 개선함으로써 매우 향상된 생산성을 도모할 수 있었다 그림 은 기존 20

의 공정의 개념도와 개선된 공정의 개념도 및 제조된 박리조 차 를 나타낸 것(1~3 )

이다

그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진그림 개선된 박리공정 모사도 및 사진20 20 20 20

아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화아노다이징 공정 최적화4444

가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리가 아노다이징의 원리

도금이나 아노다이징에서의 전처리는 양호한 제품이 생산 될 수 있느냐 하는 것이

관건이라고 볼 수 있다 그러므로 무엇보다도 주요한 부분이라 할 수 있다 전처리

는 기계적인 전처리와 화학적인 전처리가 있으며 다음은 화학적 처리법에 관한 주

요 내용이다

- 56 -

산세정산세정산세정산세정1)1)1)1)

가공품이나 버핑 연마를 한 제품은 기름기가 많이 남아 있기 때문에 그대로 에칭조

에 투입하면 기름기에 의한 얼룩이 생기거나 그 부분에 착색이 되지 않는 경우가

종종 있는데 이것을 제거할 목적으로 된 제품을 피막조에 전기를 통전하고Racking

부스바에 제품을 걸어주면 기름기와 이 물질이 제거되어 에칭에서 좋은 결과를 얻

을 수 있다

에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리2) ( )2) ( )2) ( )2) ( )

에칭은 알카리에칭과 산성에칭 두 가지로 대별되는데 여기서는 알카리 에칭만을 다

룬다 알카리 에칭은 일반적으로 를 사용하는데 는 알루미늄을 잘 용 NaOH NaOH

해하고 그때 발생하는 수소가스에 의한 물리적으로 흡착하고 있는 유지유를 제거하

며 표면을 아름다운 색으로 가꾼다

알카리 에칭조의 온도는 65~70 정도가 적당하며 에칭시간은 가공상태와 표면조

도 샌딩유무 등 횟수 변화에 따라 시간을 적절히 조절해야 한다 에칭시간은 약품의

농도 및 온도에 따라 탄력적으로 운용할 수 있으며 첨가제를 첨가하여 에칭면의 평활

성을 잘 조절 해 주어야 한다

중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거3) ( )3) ( )3) ( )3) ( )

에칭 후 수세를 하면 알루미늄 표면에 여러 가지 색의 재질별로 틀림 찌꺼기가 낀다( )

이것을 스머트 라고 한다 스머트는 피막이 진행되기 전에 제거되어야 하는데 이 공정

을 중화처리라 한다

에칭을 알카리 에서 했으므로 중화처리는 산성에서 해야 하는데 이때 사용하는(NaOH)

약품은 68 HNO3 질산( ) H2 물 의 비울을 로 하여 실온에서 침지해서 흔들어O ( ) 11

주면 깨끗이 제거할 수 있는데 재료에 따라 약간 차이는 있지만 계열인 경우 스커트50

를 완전히 제거하지 않으면 피막 후에도 스머트가 그대로 남아있어 스폰지나 보루로

제거해주어야 하는 번거로움이 있기 때문에 철저히 제거해야 하며 공정인Chromate

경우에 완전히 제거가 되지 않으면 좋은 제품을 얻을 수 없다

화학연마화학연마화학연마화학연마4)4)4)4)

- 57 -

화학연마란 외부의 전류를 사용하지 않고 광택연마를 행하는 방법으로 제품에 광택을

요하거나 표면에 이물질을 제거하기 위하여 행하는 공정이다 고광택을 요하는 외장재

쪽에 많이 이용되며 장비부품에서도 전체적인 흐름에 따라 변화하는 추세에 있기 때문

에 두꺼운 제품이나 얇은 제품 큰 제품과 작은 제품에 있어 연마시 항상 주의를 요하

며 적정한 온도를 유지하고 농도관리를 재질에 따라 잘 해 주어야만이 고품질을 보장

할 수 있다

액을 조정하는 방법에는 인산 황산 질산법 인산 질산법 인산 황산법 등이(1) - - (2) - (3) -

있으나 인산에 질산을 넣으며 후해가스가 많이 발생하므로 번 방법이 적당하다고 (3)

생각되며 현장에서도 인산 황산법을 선호하고 있다 액의 처리 조건 중 온도는 -

고루 사용할 수 있고 처리조 재질은 을 사용하여 보강을 충분히100~140 SUS 310L

하여 주어야 한다

전해연마전해연마전해연마전해연마5)5)5)5)

전해연마란 화학연마에서 알루미늄 표면에 광택을 내는데는 한계가 있으므로 그 이

상의 고광택을 원할 경우 행하는 공정이다 전해연마 시 제품의 표면은 어느 부분이라

도 정밀하고 세밀하게 조건이 같고 액의 온도도 균일해야 한다 또한 제품 표면에 발

생하는 기포를 제거하기 위해 강력한 에어 교반이 필요하므로 제품을 간간하게 고정해

야 한다 전해연마의 방법에는 황산인산법 광염소산초산법 진동전해연마법 등이 있

소결소결소결소결6)6)6)6)

전처리를 행함에 있어 작업자가 에칭시간과 화학연마시간을 어떻게 설정하느냐 함에

따라서 제품의 품질을 판가름 하게 된다

일반적으로 아노다이징에 사용하는 모든 설비는 최대용량의 선에서 사용하는 것 70

이 가장 바람직하다 작업을 진행함에 있어 복장은 항상 작업하기에 적합한가를 판단

하고 거추장스럽지 않은지 현재 공정에 맞는 보호구를 사용하고 있는지 본인 스스로

가 준비하고 확인해야 한다

나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화

- 58 -

황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성1)1)1)1)

경제성-

전해질로써 값싸고 공업적으로 안정하게 제조되는 황산(H2SO4유산 을 사용하는 것 전)

해조작이 다른 방법에 비해 간담함 전해 전압이 낮고 소비전력이 적게 드는 것 전해액

에 독성의 물질이 포함되어 있지 않고 의 걱정도 없기 때문에 폐액처리가 BOD COD

용이한 것등으로 가장 싸고 경제적인 양극산화 처리법으로 넓게 이용되고 있다

투명성-

얻어지는 피막은 다른 전해액에서 생성되는 피막에 비해 투명성이 높고 많은 실용합금

에 대해 무색의 피막을 형성한다 전해연마 화학연마 등의 광휘처리 후의 양극산화 피

막처리로 적당하다 또 무색의 피막은 염색 착생에도 좋다 피막의 투명도는 순도가

높은 알루미늄 일수록 양호하다 합금 원소의 는 피막의 투명도에 거의 영향이 없지 Mg

만 규소 철 망간 등은 투명도를 저하 시킨다(Si) (Fe) (Mn)

염색성-

얻어지는 피막은 활성도가 높고 염료의 흡착성이 좋기 때문에 유기 무기 염료에 의한

염색 인쇄가 용이하다

내식성 내마모성 및 경도-

내식성 내마모성이 양호하고 경도가 높은 피막을 얻을 수 있다 건축자재 공업제품 가

정용품 네임 프레이트 기계부품 장식품 등의 분야에서 요구되는 성능을 만족시켜 널-

리 이용되고 있다

피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계2)2)2)2)

표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건7777

- 59 -

표 에 표시된 수치는 어디까지나 공업적으로 유용한 피막을 얻는 범위이며 이 조건7

내에서 용도에 맞는 성능을 얻을 수 있는 처리 조건을 설정할 필요가 있다 황산 피막

은 용해성이 강한 상을 전해액으로 하기 때문에 처리 조거의 성능에의 영향은 대단히

크다 또한 각종 처리 조건이 피막과 욕 조건에 미치는 영향은 표 와 같다 2

표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향8888

경질피막법경질피막법경질피막법경질피막법2)2)2)2)

경질 양극산화 피막-

알루미늄 및 그 합금을 양극산화해서 화성한 피막은 종래 그 내식성을 이용하기도 하

고 착색 등에 의해 장식 목적에 이용하는 것이 주된 용도였다 그러나 최근에는 종래

의 양극산화 피막을 개량해 두껍고도 단단한 것을 얻을 수 있게 되었고 이미 경질 양

극산화 피막으로써 넓게 이용되며 그 우수한 특성을 발휘하고 있다

이 가볍고도 가공성이 좋은 금속과 표면에 화성되는 극히 단단한 피막과를 합쳐서 이

용하면 금후 더욱 용도를 확대할 수 있을 것으로 기대된다 규격으로는 30 이상의 피

막에 대해서도 품질이 규정되어 있지만 경질양극산화피막이라고 불려지는 것은 특별

한 규격이 있는 것은 아니고 일반적으로 표 에 표시하듯이 경도나 내마모성이 큰3 20

이상의 두꺼운 피막을 경질 양극산화 피막이라고 부르고 있다

- 60 -

표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류9999

피막 화성법피막 화성법피막 화성법피막 화성법3)3)3)3)

경질 양극산화 피막 화성법의 초기 연구는 종래 일반의 피막 화성에 사용되어온 황산

용 및 수산욕으로 실용화되어 왔다 그 후 양극산화 처리 기술의 진보와 함께 여러가

지 욕조성 및 화성 조건이 연구되어 황산용법 황산 수산혼합욕법 수산욕법 외에 각

종의 무기산 유기산 방향족설폰산 알코올 등을 혼합 또는 첨가해서 몇 가지에 방법

이 개발되었다

이들의 방법의 공통점은 종래의 아노다이징 화성 조건과 다른 필수 조건으로서 고전

류 밀도 저온 교반의 조건을 충분히 만족시키는 것이다 전류밀도를 보통 화선의 3

부로 하고 피막의 생성을 단시간에 행하여 전해액에 담겨있는 시간을 가능한 한2~5

짧게 하는 것이다 또 전해액에 의한 피막의 용해를 억제하기 위해서는 액온을 낮게 하

고 전해에 의해서 발생하는 열을 교반에 의하여 확산해 나가는 것이 중요하다 따라서

황산액과 같은 부식이 심한 전해액을 사용하는 경우에는 욕온도를 이하로 냉각해10

용해를 억제하는 것이 보통이다

황산욕에 수산을 비롯한 우기산등을 첨가하는 것도 있으며 비교적 고온에서 피막화성

이 가증하다 그러나 이들 수종의 첨가제를 가한 욕은 조성이 복잡하고 관리가 어려운

문제점이 있다 더욱 경질 아노다이징 피막을 화성하는 경우에 일반적으로 사용하고

있는 직류 대신에 트수전류파형을 적용하는 것도 피막 품질의 향상에 효과가 있다 예

를 들면 전류회복 현상을 이용한 것 주기적으로 극성을 변환시켜 부전류를 흘리면서

피막을 화성하는 전류 반전법 등이 있다

- 61 -

그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진21 ( ) 21 ( ) 21 ( ) 21 ( )

재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험5555

그림 는 드럼수명 측정 시험결과에 사용된 장비 사진이며 그림 는 조도측정에 사21 22

용된 장비의 사진이다

그림 는 조도실험결과를 나타낸 것이다 단면곡선에서 기준길이를 취하여 다24 ~ 27

섯 번째 높은 산과 다섯 번 째 깊은 골을 지나는 두 직선사이의 간격을 나타내는 점10

평균 거칠기 는Rz 10~18 값을 확인하였다 단면곡선에서 중심을 긋고 그 골에

해당하는 부분을 중심에 대해서 대칭 변환 후 구해지는 평균높이를 나타내는 중심

선 평균거치기 는 의 고른값을 확인하였다Ra 012~022

그림 은 재제조된 드럼카트리지의 성능시험 결과 값을 나타낸 것이다 그림 에30 30

서 보는 바와 같이 최종 사용가능한 용지의 장수는 약 장으로 나타났다 이12000

는 정품 토너 용량이 약 천장인것을 감안할 때 재제조시에도 사용가능한 것을 확3

인하였다

- 62 -

그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진22 22 22 22

그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진23 23 23 23

- 63 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과24 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과25 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 2

- 64 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과26 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과27 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 2

- 65 -

그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과28282828

- 66 -

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222

가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정

- 67 -

제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도4444

기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표 가중치가중치가중치가중치평가기준평가기준평가기준평가기준 평가방법평가방법평가방법평가방법

평가기관 등평가기관 등평가기관 등평가기관 등지원전지원전지원전지원전 지원후지원후지원후지원후

도금두께 20 불균일 4-6 실제품성능평가

표면조도 15 불균일15-17

실제품성능평가

감광코팅층 용해속도 30 12

mincycle

8

mincycl

e

자체평가

세정공정 최적화 모듈설계 및 구축 15 - - 현장실사

드럼 사용 수명OPC 20 -12000

pages성능평가

- 68 -

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

드럼의 감광코팅층 제거용 최적 용매 및 혼합용매의 기술지원은 생산량과 직OPC

접적으로 연관되어 있어 향후 주 삼텍의 매출신장으로 이어질 것으로 판단된다 ( )

이는 현재 비철금속의 원자재 상승으로 인해 토너 카트리지 재제조 업계의 원가인

상이 유발되고 있어 재제조된 고광택 드럼의 안정적인 공급은 재제조 업계의OPC

안정화를 이룩할 수 있음 또한 현재 전부 수입에 의존하는 알루미늄 드럼의 OPC

간접적인 수입대체효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다

- 69 -

Page 56: 아노다이징기술을이용한고광택감광드럼 재제조공정의양산화기술지원 · 과제보유번호 연구기관 2007.07.01~2008.06.30 연구사업명 부품소재전문기업기술지원사업

- 56 -

산세정산세정산세정산세정1)1)1)1)

가공품이나 버핑 연마를 한 제품은 기름기가 많이 남아 있기 때문에 그대로 에칭조

에 투입하면 기름기에 의한 얼룩이 생기거나 그 부분에 착색이 되지 않는 경우가

종종 있는데 이것을 제거할 목적으로 된 제품을 피막조에 전기를 통전하고Racking

부스바에 제품을 걸어주면 기름기와 이 물질이 제거되어 에칭에서 좋은 결과를 얻

을 수 있다

에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리에칭 알카리2) ( )2) ( )2) ( )2) ( )

에칭은 알카리에칭과 산성에칭 두 가지로 대별되는데 여기서는 알카리 에칭만을 다

룬다 알카리 에칭은 일반적으로 를 사용하는데 는 알루미늄을 잘 용 NaOH NaOH

해하고 그때 발생하는 수소가스에 의한 물리적으로 흡착하고 있는 유지유를 제거하

며 표면을 아름다운 색으로 가꾼다

알카리 에칭조의 온도는 65~70 정도가 적당하며 에칭시간은 가공상태와 표면조

도 샌딩유무 등 횟수 변화에 따라 시간을 적절히 조절해야 한다 에칭시간은 약품의

농도 및 온도에 따라 탄력적으로 운용할 수 있으며 첨가제를 첨가하여 에칭면의 평활

성을 잘 조절 해 주어야 한다

중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거중화 스머트제거3) ( )3) ( )3) ( )3) ( )

에칭 후 수세를 하면 알루미늄 표면에 여러 가지 색의 재질별로 틀림 찌꺼기가 낀다( )

이것을 스머트 라고 한다 스머트는 피막이 진행되기 전에 제거되어야 하는데 이 공정

을 중화처리라 한다

에칭을 알카리 에서 했으므로 중화처리는 산성에서 해야 하는데 이때 사용하는(NaOH)

약품은 68 HNO3 질산( ) H2 물 의 비울을 로 하여 실온에서 침지해서 흔들어O ( ) 11

주면 깨끗이 제거할 수 있는데 재료에 따라 약간 차이는 있지만 계열인 경우 스커트50

를 완전히 제거하지 않으면 피막 후에도 스머트가 그대로 남아있어 스폰지나 보루로

제거해주어야 하는 번거로움이 있기 때문에 철저히 제거해야 하며 공정인Chromate

경우에 완전히 제거가 되지 않으면 좋은 제품을 얻을 수 없다

화학연마화학연마화학연마화학연마4)4)4)4)

- 57 -

화학연마란 외부의 전류를 사용하지 않고 광택연마를 행하는 방법으로 제품에 광택을

요하거나 표면에 이물질을 제거하기 위하여 행하는 공정이다 고광택을 요하는 외장재

쪽에 많이 이용되며 장비부품에서도 전체적인 흐름에 따라 변화하는 추세에 있기 때문

에 두꺼운 제품이나 얇은 제품 큰 제품과 작은 제품에 있어 연마시 항상 주의를 요하

며 적정한 온도를 유지하고 농도관리를 재질에 따라 잘 해 주어야만이 고품질을 보장

할 수 있다

액을 조정하는 방법에는 인산 황산 질산법 인산 질산법 인산 황산법 등이(1) - - (2) - (3) -

있으나 인산에 질산을 넣으며 후해가스가 많이 발생하므로 번 방법이 적당하다고 (3)

생각되며 현장에서도 인산 황산법을 선호하고 있다 액의 처리 조건 중 온도는 -

고루 사용할 수 있고 처리조 재질은 을 사용하여 보강을 충분히100~140 SUS 310L

하여 주어야 한다

전해연마전해연마전해연마전해연마5)5)5)5)

전해연마란 화학연마에서 알루미늄 표면에 광택을 내는데는 한계가 있으므로 그 이

상의 고광택을 원할 경우 행하는 공정이다 전해연마 시 제품의 표면은 어느 부분이라

도 정밀하고 세밀하게 조건이 같고 액의 온도도 균일해야 한다 또한 제품 표면에 발

생하는 기포를 제거하기 위해 강력한 에어 교반이 필요하므로 제품을 간간하게 고정해

야 한다 전해연마의 방법에는 황산인산법 광염소산초산법 진동전해연마법 등이 있

소결소결소결소결6)6)6)6)

전처리를 행함에 있어 작업자가 에칭시간과 화학연마시간을 어떻게 설정하느냐 함에

따라서 제품의 품질을 판가름 하게 된다

일반적으로 아노다이징에 사용하는 모든 설비는 최대용량의 선에서 사용하는 것 70

이 가장 바람직하다 작업을 진행함에 있어 복장은 항상 작업하기에 적합한가를 판단

하고 거추장스럽지 않은지 현재 공정에 맞는 보호구를 사용하고 있는지 본인 스스로

가 준비하고 확인해야 한다

나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화

- 58 -

황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성1)1)1)1)

경제성-

전해질로써 값싸고 공업적으로 안정하게 제조되는 황산(H2SO4유산 을 사용하는 것 전)

해조작이 다른 방법에 비해 간담함 전해 전압이 낮고 소비전력이 적게 드는 것 전해액

에 독성의 물질이 포함되어 있지 않고 의 걱정도 없기 때문에 폐액처리가 BOD COD

용이한 것등으로 가장 싸고 경제적인 양극산화 처리법으로 넓게 이용되고 있다

투명성-

얻어지는 피막은 다른 전해액에서 생성되는 피막에 비해 투명성이 높고 많은 실용합금

에 대해 무색의 피막을 형성한다 전해연마 화학연마 등의 광휘처리 후의 양극산화 피

막처리로 적당하다 또 무색의 피막은 염색 착생에도 좋다 피막의 투명도는 순도가

높은 알루미늄 일수록 양호하다 합금 원소의 는 피막의 투명도에 거의 영향이 없지 Mg

만 규소 철 망간 등은 투명도를 저하 시킨다(Si) (Fe) (Mn)

염색성-

얻어지는 피막은 활성도가 높고 염료의 흡착성이 좋기 때문에 유기 무기 염료에 의한

염색 인쇄가 용이하다

내식성 내마모성 및 경도-

내식성 내마모성이 양호하고 경도가 높은 피막을 얻을 수 있다 건축자재 공업제품 가

정용품 네임 프레이트 기계부품 장식품 등의 분야에서 요구되는 성능을 만족시켜 널-

리 이용되고 있다

피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계2)2)2)2)

표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건7777

- 59 -

표 에 표시된 수치는 어디까지나 공업적으로 유용한 피막을 얻는 범위이며 이 조건7

내에서 용도에 맞는 성능을 얻을 수 있는 처리 조건을 설정할 필요가 있다 황산 피막

은 용해성이 강한 상을 전해액으로 하기 때문에 처리 조거의 성능에의 영향은 대단히

크다 또한 각종 처리 조건이 피막과 욕 조건에 미치는 영향은 표 와 같다 2

표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향8888

경질피막법경질피막법경질피막법경질피막법2)2)2)2)

경질 양극산화 피막-

알루미늄 및 그 합금을 양극산화해서 화성한 피막은 종래 그 내식성을 이용하기도 하

고 착색 등에 의해 장식 목적에 이용하는 것이 주된 용도였다 그러나 최근에는 종래

의 양극산화 피막을 개량해 두껍고도 단단한 것을 얻을 수 있게 되었고 이미 경질 양

극산화 피막으로써 넓게 이용되며 그 우수한 특성을 발휘하고 있다

이 가볍고도 가공성이 좋은 금속과 표면에 화성되는 극히 단단한 피막과를 합쳐서 이

용하면 금후 더욱 용도를 확대할 수 있을 것으로 기대된다 규격으로는 30 이상의 피

막에 대해서도 품질이 규정되어 있지만 경질양극산화피막이라고 불려지는 것은 특별

한 규격이 있는 것은 아니고 일반적으로 표 에 표시하듯이 경도나 내마모성이 큰3 20

이상의 두꺼운 피막을 경질 양극산화 피막이라고 부르고 있다

- 60 -

표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류9999

피막 화성법피막 화성법피막 화성법피막 화성법3)3)3)3)

경질 양극산화 피막 화성법의 초기 연구는 종래 일반의 피막 화성에 사용되어온 황산

용 및 수산욕으로 실용화되어 왔다 그 후 양극산화 처리 기술의 진보와 함께 여러가

지 욕조성 및 화성 조건이 연구되어 황산용법 황산 수산혼합욕법 수산욕법 외에 각

종의 무기산 유기산 방향족설폰산 알코올 등을 혼합 또는 첨가해서 몇 가지에 방법

이 개발되었다

이들의 방법의 공통점은 종래의 아노다이징 화성 조건과 다른 필수 조건으로서 고전

류 밀도 저온 교반의 조건을 충분히 만족시키는 것이다 전류밀도를 보통 화선의 3

부로 하고 피막의 생성을 단시간에 행하여 전해액에 담겨있는 시간을 가능한 한2~5

짧게 하는 것이다 또 전해액에 의한 피막의 용해를 억제하기 위해서는 액온을 낮게 하

고 전해에 의해서 발생하는 열을 교반에 의하여 확산해 나가는 것이 중요하다 따라서

황산액과 같은 부식이 심한 전해액을 사용하는 경우에는 욕온도를 이하로 냉각해10

용해를 억제하는 것이 보통이다

황산욕에 수산을 비롯한 우기산등을 첨가하는 것도 있으며 비교적 고온에서 피막화성

이 가증하다 그러나 이들 수종의 첨가제를 가한 욕은 조성이 복잡하고 관리가 어려운

문제점이 있다 더욱 경질 아노다이징 피막을 화성하는 경우에 일반적으로 사용하고

있는 직류 대신에 트수전류파형을 적용하는 것도 피막 품질의 향상에 효과가 있다 예

를 들면 전류회복 현상을 이용한 것 주기적으로 극성을 변환시켜 부전류를 흘리면서

피막을 화성하는 전류 반전법 등이 있다

- 61 -

그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진21 ( ) 21 ( ) 21 ( ) 21 ( )

재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험5555

그림 는 드럼수명 측정 시험결과에 사용된 장비 사진이며 그림 는 조도측정에 사21 22

용된 장비의 사진이다

그림 는 조도실험결과를 나타낸 것이다 단면곡선에서 기준길이를 취하여 다24 ~ 27

섯 번째 높은 산과 다섯 번 째 깊은 골을 지나는 두 직선사이의 간격을 나타내는 점10

평균 거칠기 는Rz 10~18 값을 확인하였다 단면곡선에서 중심을 긋고 그 골에

해당하는 부분을 중심에 대해서 대칭 변환 후 구해지는 평균높이를 나타내는 중심

선 평균거치기 는 의 고른값을 확인하였다Ra 012~022

그림 은 재제조된 드럼카트리지의 성능시험 결과 값을 나타낸 것이다 그림 에30 30

서 보는 바와 같이 최종 사용가능한 용지의 장수는 약 장으로 나타났다 이12000

는 정품 토너 용량이 약 천장인것을 감안할 때 재제조시에도 사용가능한 것을 확3

인하였다

- 62 -

그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진22 22 22 22

그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진23 23 23 23

- 63 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과24 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과25 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 2

- 64 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과26 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과27 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 2

- 65 -

그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과28282828

- 66 -

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222

가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정

- 67 -

제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도4444

기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표 가중치가중치가중치가중치평가기준평가기준평가기준평가기준 평가방법평가방법평가방법평가방법

평가기관 등평가기관 등평가기관 등평가기관 등지원전지원전지원전지원전 지원후지원후지원후지원후

도금두께 20 불균일 4-6 실제품성능평가

표면조도 15 불균일15-17

실제품성능평가

감광코팅층 용해속도 30 12

mincycle

8

mincycl

e

자체평가

세정공정 최적화 모듈설계 및 구축 15 - - 현장실사

드럼 사용 수명OPC 20 -12000

pages성능평가

- 68 -

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

드럼의 감광코팅층 제거용 최적 용매 및 혼합용매의 기술지원은 생산량과 직OPC

접적으로 연관되어 있어 향후 주 삼텍의 매출신장으로 이어질 것으로 판단된다 ( )

이는 현재 비철금속의 원자재 상승으로 인해 토너 카트리지 재제조 업계의 원가인

상이 유발되고 있어 재제조된 고광택 드럼의 안정적인 공급은 재제조 업계의OPC

안정화를 이룩할 수 있음 또한 현재 전부 수입에 의존하는 알루미늄 드럼의 OPC

간접적인 수입대체효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다

- 69 -

Page 57: 아노다이징기술을이용한고광택감광드럼 재제조공정의양산화기술지원 · 과제보유번호 연구기관 2007.07.01~2008.06.30 연구사업명 부품소재전문기업기술지원사업

- 57 -

화학연마란 외부의 전류를 사용하지 않고 광택연마를 행하는 방법으로 제품에 광택을

요하거나 표면에 이물질을 제거하기 위하여 행하는 공정이다 고광택을 요하는 외장재

쪽에 많이 이용되며 장비부품에서도 전체적인 흐름에 따라 변화하는 추세에 있기 때문

에 두꺼운 제품이나 얇은 제품 큰 제품과 작은 제품에 있어 연마시 항상 주의를 요하

며 적정한 온도를 유지하고 농도관리를 재질에 따라 잘 해 주어야만이 고품질을 보장

할 수 있다

액을 조정하는 방법에는 인산 황산 질산법 인산 질산법 인산 황산법 등이(1) - - (2) - (3) -

있으나 인산에 질산을 넣으며 후해가스가 많이 발생하므로 번 방법이 적당하다고 (3)

생각되며 현장에서도 인산 황산법을 선호하고 있다 액의 처리 조건 중 온도는 -

고루 사용할 수 있고 처리조 재질은 을 사용하여 보강을 충분히100~140 SUS 310L

하여 주어야 한다

전해연마전해연마전해연마전해연마5)5)5)5)

전해연마란 화학연마에서 알루미늄 표면에 광택을 내는데는 한계가 있으므로 그 이

상의 고광택을 원할 경우 행하는 공정이다 전해연마 시 제품의 표면은 어느 부분이라

도 정밀하고 세밀하게 조건이 같고 액의 온도도 균일해야 한다 또한 제품 표면에 발

생하는 기포를 제거하기 위해 강력한 에어 교반이 필요하므로 제품을 간간하게 고정해

야 한다 전해연마의 방법에는 황산인산법 광염소산초산법 진동전해연마법 등이 있

소결소결소결소결6)6)6)6)

전처리를 행함에 있어 작업자가 에칭시간과 화학연마시간을 어떻게 설정하느냐 함에

따라서 제품의 품질을 판가름 하게 된다

일반적으로 아노다이징에 사용하는 모든 설비는 최대용량의 선에서 사용하는 것 70

이 가장 바람직하다 작업을 진행함에 있어 복장은 항상 작업하기에 적합한가를 판단

하고 거추장스럽지 않은지 현재 공정에 맞는 보호구를 사용하고 있는지 본인 스스로

가 준비하고 확인해야 한다

나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화나 아노다이징 조건 최적화

- 58 -

황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성1)1)1)1)

경제성-

전해질로써 값싸고 공업적으로 안정하게 제조되는 황산(H2SO4유산 을 사용하는 것 전)

해조작이 다른 방법에 비해 간담함 전해 전압이 낮고 소비전력이 적게 드는 것 전해액

에 독성의 물질이 포함되어 있지 않고 의 걱정도 없기 때문에 폐액처리가 BOD COD

용이한 것등으로 가장 싸고 경제적인 양극산화 처리법으로 넓게 이용되고 있다

투명성-

얻어지는 피막은 다른 전해액에서 생성되는 피막에 비해 투명성이 높고 많은 실용합금

에 대해 무색의 피막을 형성한다 전해연마 화학연마 등의 광휘처리 후의 양극산화 피

막처리로 적당하다 또 무색의 피막은 염색 착생에도 좋다 피막의 투명도는 순도가

높은 알루미늄 일수록 양호하다 합금 원소의 는 피막의 투명도에 거의 영향이 없지 Mg

만 규소 철 망간 등은 투명도를 저하 시킨다(Si) (Fe) (Mn)

염색성-

얻어지는 피막은 활성도가 높고 염료의 흡착성이 좋기 때문에 유기 무기 염료에 의한

염색 인쇄가 용이하다

내식성 내마모성 및 경도-

내식성 내마모성이 양호하고 경도가 높은 피막을 얻을 수 있다 건축자재 공업제품 가

정용품 네임 프레이트 기계부품 장식품 등의 분야에서 요구되는 성능을 만족시켜 널-

리 이용되고 있다

피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계2)2)2)2)

표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건7777

- 59 -

표 에 표시된 수치는 어디까지나 공업적으로 유용한 피막을 얻는 범위이며 이 조건7

내에서 용도에 맞는 성능을 얻을 수 있는 처리 조건을 설정할 필요가 있다 황산 피막

은 용해성이 강한 상을 전해액으로 하기 때문에 처리 조거의 성능에의 영향은 대단히

크다 또한 각종 처리 조건이 피막과 욕 조건에 미치는 영향은 표 와 같다 2

표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향8888

경질피막법경질피막법경질피막법경질피막법2)2)2)2)

경질 양극산화 피막-

알루미늄 및 그 합금을 양극산화해서 화성한 피막은 종래 그 내식성을 이용하기도 하

고 착색 등에 의해 장식 목적에 이용하는 것이 주된 용도였다 그러나 최근에는 종래

의 양극산화 피막을 개량해 두껍고도 단단한 것을 얻을 수 있게 되었고 이미 경질 양

극산화 피막으로써 넓게 이용되며 그 우수한 특성을 발휘하고 있다

이 가볍고도 가공성이 좋은 금속과 표면에 화성되는 극히 단단한 피막과를 합쳐서 이

용하면 금후 더욱 용도를 확대할 수 있을 것으로 기대된다 규격으로는 30 이상의 피

막에 대해서도 품질이 규정되어 있지만 경질양극산화피막이라고 불려지는 것은 특별

한 규격이 있는 것은 아니고 일반적으로 표 에 표시하듯이 경도나 내마모성이 큰3 20

이상의 두꺼운 피막을 경질 양극산화 피막이라고 부르고 있다

- 60 -

표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류9999

피막 화성법피막 화성법피막 화성법피막 화성법3)3)3)3)

경질 양극산화 피막 화성법의 초기 연구는 종래 일반의 피막 화성에 사용되어온 황산

용 및 수산욕으로 실용화되어 왔다 그 후 양극산화 처리 기술의 진보와 함께 여러가

지 욕조성 및 화성 조건이 연구되어 황산용법 황산 수산혼합욕법 수산욕법 외에 각

종의 무기산 유기산 방향족설폰산 알코올 등을 혼합 또는 첨가해서 몇 가지에 방법

이 개발되었다

이들의 방법의 공통점은 종래의 아노다이징 화성 조건과 다른 필수 조건으로서 고전

류 밀도 저온 교반의 조건을 충분히 만족시키는 것이다 전류밀도를 보통 화선의 3

부로 하고 피막의 생성을 단시간에 행하여 전해액에 담겨있는 시간을 가능한 한2~5

짧게 하는 것이다 또 전해액에 의한 피막의 용해를 억제하기 위해서는 액온을 낮게 하

고 전해에 의해서 발생하는 열을 교반에 의하여 확산해 나가는 것이 중요하다 따라서

황산액과 같은 부식이 심한 전해액을 사용하는 경우에는 욕온도를 이하로 냉각해10

용해를 억제하는 것이 보통이다

황산욕에 수산을 비롯한 우기산등을 첨가하는 것도 있으며 비교적 고온에서 피막화성

이 가증하다 그러나 이들 수종의 첨가제를 가한 욕은 조성이 복잡하고 관리가 어려운

문제점이 있다 더욱 경질 아노다이징 피막을 화성하는 경우에 일반적으로 사용하고

있는 직류 대신에 트수전류파형을 적용하는 것도 피막 품질의 향상에 효과가 있다 예

를 들면 전류회복 현상을 이용한 것 주기적으로 극성을 변환시켜 부전류를 흘리면서

피막을 화성하는 전류 반전법 등이 있다

- 61 -

그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진21 ( ) 21 ( ) 21 ( ) 21 ( )

재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험5555

그림 는 드럼수명 측정 시험결과에 사용된 장비 사진이며 그림 는 조도측정에 사21 22

용된 장비의 사진이다

그림 는 조도실험결과를 나타낸 것이다 단면곡선에서 기준길이를 취하여 다24 ~ 27

섯 번째 높은 산과 다섯 번 째 깊은 골을 지나는 두 직선사이의 간격을 나타내는 점10

평균 거칠기 는Rz 10~18 값을 확인하였다 단면곡선에서 중심을 긋고 그 골에

해당하는 부분을 중심에 대해서 대칭 변환 후 구해지는 평균높이를 나타내는 중심

선 평균거치기 는 의 고른값을 확인하였다Ra 012~022

그림 은 재제조된 드럼카트리지의 성능시험 결과 값을 나타낸 것이다 그림 에30 30

서 보는 바와 같이 최종 사용가능한 용지의 장수는 약 장으로 나타났다 이12000

는 정품 토너 용량이 약 천장인것을 감안할 때 재제조시에도 사용가능한 것을 확3

인하였다

- 62 -

그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진22 22 22 22

그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진23 23 23 23

- 63 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과24 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과25 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 2

- 64 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과26 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과27 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 2

- 65 -

그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과28282828

- 66 -

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222

가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정

- 67 -

제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도4444

기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표 가중치가중치가중치가중치평가기준평가기준평가기준평가기준 평가방법평가방법평가방법평가방법

평가기관 등평가기관 등평가기관 등평가기관 등지원전지원전지원전지원전 지원후지원후지원후지원후

도금두께 20 불균일 4-6 실제품성능평가

표면조도 15 불균일15-17

실제품성능평가

감광코팅층 용해속도 30 12

mincycle

8

mincycl

e

자체평가

세정공정 최적화 모듈설계 및 구축 15 - - 현장실사

드럼 사용 수명OPC 20 -12000

pages성능평가

- 68 -

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

드럼의 감광코팅층 제거용 최적 용매 및 혼합용매의 기술지원은 생산량과 직OPC

접적으로 연관되어 있어 향후 주 삼텍의 매출신장으로 이어질 것으로 판단된다 ( )

이는 현재 비철금속의 원자재 상승으로 인해 토너 카트리지 재제조 업계의 원가인

상이 유발되고 있어 재제조된 고광택 드럼의 안정적인 공급은 재제조 업계의OPC

안정화를 이룩할 수 있음 또한 현재 전부 수입에 의존하는 알루미늄 드럼의 OPC

간접적인 수입대체효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다

- 69 -

Page 58: 아노다이징기술을이용한고광택감광드럼 재제조공정의양산화기술지원 · 과제보유번호 연구기관 2007.07.01~2008.06.30 연구사업명 부품소재전문기업기술지원사업

- 58 -

황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성황산피막의 특성1)1)1)1)

경제성-

전해질로써 값싸고 공업적으로 안정하게 제조되는 황산(H2SO4유산 을 사용하는 것 전)

해조작이 다른 방법에 비해 간담함 전해 전압이 낮고 소비전력이 적게 드는 것 전해액

에 독성의 물질이 포함되어 있지 않고 의 걱정도 없기 때문에 폐액처리가 BOD COD

용이한 것등으로 가장 싸고 경제적인 양극산화 처리법으로 넓게 이용되고 있다

투명성-

얻어지는 피막은 다른 전해액에서 생성되는 피막에 비해 투명성이 높고 많은 실용합금

에 대해 무색의 피막을 형성한다 전해연마 화학연마 등의 광휘처리 후의 양극산화 피

막처리로 적당하다 또 무색의 피막은 염색 착생에도 좋다 피막의 투명도는 순도가

높은 알루미늄 일수록 양호하다 합금 원소의 는 피막의 투명도에 거의 영향이 없지 Mg

만 규소 철 망간 등은 투명도를 저하 시킨다(Si) (Fe) (Mn)

염색성-

얻어지는 피막은 활성도가 높고 염료의 흡착성이 좋기 때문에 유기 무기 염료에 의한

염색 인쇄가 용이하다

내식성 내마모성 및 경도-

내식성 내마모성이 양호하고 경도가 높은 피막을 얻을 수 있다 건축자재 공업제품 가

정용품 네임 프레이트 기계부품 장식품 등의 분야에서 요구되는 성능을 만족시켜 널-

리 이용되고 있다

피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계피막농도와 욕조건과의 관계2)2)2)2)

표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건표 황산피막 용도와 처리조건7777

- 59 -

표 에 표시된 수치는 어디까지나 공업적으로 유용한 피막을 얻는 범위이며 이 조건7

내에서 용도에 맞는 성능을 얻을 수 있는 처리 조건을 설정할 필요가 있다 황산 피막

은 용해성이 강한 상을 전해액으로 하기 때문에 처리 조거의 성능에의 영향은 대단히

크다 또한 각종 처리 조건이 피막과 욕 조건에 미치는 영향은 표 와 같다 2

표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향8888

경질피막법경질피막법경질피막법경질피막법2)2)2)2)

경질 양극산화 피막-

알루미늄 및 그 합금을 양극산화해서 화성한 피막은 종래 그 내식성을 이용하기도 하

고 착색 등에 의해 장식 목적에 이용하는 것이 주된 용도였다 그러나 최근에는 종래

의 양극산화 피막을 개량해 두껍고도 단단한 것을 얻을 수 있게 되었고 이미 경질 양

극산화 피막으로써 넓게 이용되며 그 우수한 특성을 발휘하고 있다

이 가볍고도 가공성이 좋은 금속과 표면에 화성되는 극히 단단한 피막과를 합쳐서 이

용하면 금후 더욱 용도를 확대할 수 있을 것으로 기대된다 규격으로는 30 이상의 피

막에 대해서도 품질이 규정되어 있지만 경질양극산화피막이라고 불려지는 것은 특별

한 규격이 있는 것은 아니고 일반적으로 표 에 표시하듯이 경도나 내마모성이 큰3 20

이상의 두꺼운 피막을 경질 양극산화 피막이라고 부르고 있다

- 60 -

표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류9999

피막 화성법피막 화성법피막 화성법피막 화성법3)3)3)3)

경질 양극산화 피막 화성법의 초기 연구는 종래 일반의 피막 화성에 사용되어온 황산

용 및 수산욕으로 실용화되어 왔다 그 후 양극산화 처리 기술의 진보와 함께 여러가

지 욕조성 및 화성 조건이 연구되어 황산용법 황산 수산혼합욕법 수산욕법 외에 각

종의 무기산 유기산 방향족설폰산 알코올 등을 혼합 또는 첨가해서 몇 가지에 방법

이 개발되었다

이들의 방법의 공통점은 종래의 아노다이징 화성 조건과 다른 필수 조건으로서 고전

류 밀도 저온 교반의 조건을 충분히 만족시키는 것이다 전류밀도를 보통 화선의 3

부로 하고 피막의 생성을 단시간에 행하여 전해액에 담겨있는 시간을 가능한 한2~5

짧게 하는 것이다 또 전해액에 의한 피막의 용해를 억제하기 위해서는 액온을 낮게 하

고 전해에 의해서 발생하는 열을 교반에 의하여 확산해 나가는 것이 중요하다 따라서

황산액과 같은 부식이 심한 전해액을 사용하는 경우에는 욕온도를 이하로 냉각해10

용해를 억제하는 것이 보통이다

황산욕에 수산을 비롯한 우기산등을 첨가하는 것도 있으며 비교적 고온에서 피막화성

이 가증하다 그러나 이들 수종의 첨가제를 가한 욕은 조성이 복잡하고 관리가 어려운

문제점이 있다 더욱 경질 아노다이징 피막을 화성하는 경우에 일반적으로 사용하고

있는 직류 대신에 트수전류파형을 적용하는 것도 피막 품질의 향상에 효과가 있다 예

를 들면 전류회복 현상을 이용한 것 주기적으로 극성을 변환시켜 부전류를 흘리면서

피막을 화성하는 전류 반전법 등이 있다

- 61 -

그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진21 ( ) 21 ( ) 21 ( ) 21 ( )

재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험5555

그림 는 드럼수명 측정 시험결과에 사용된 장비 사진이며 그림 는 조도측정에 사21 22

용된 장비의 사진이다

그림 는 조도실험결과를 나타낸 것이다 단면곡선에서 기준길이를 취하여 다24 ~ 27

섯 번째 높은 산과 다섯 번 째 깊은 골을 지나는 두 직선사이의 간격을 나타내는 점10

평균 거칠기 는Rz 10~18 값을 확인하였다 단면곡선에서 중심을 긋고 그 골에

해당하는 부분을 중심에 대해서 대칭 변환 후 구해지는 평균높이를 나타내는 중심

선 평균거치기 는 의 고른값을 확인하였다Ra 012~022

그림 은 재제조된 드럼카트리지의 성능시험 결과 값을 나타낸 것이다 그림 에30 30

서 보는 바와 같이 최종 사용가능한 용지의 장수는 약 장으로 나타났다 이12000

는 정품 토너 용량이 약 천장인것을 감안할 때 재제조시에도 사용가능한 것을 확3

인하였다

- 62 -

그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진22 22 22 22

그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진23 23 23 23

- 63 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과24 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과25 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 2

- 64 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과26 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과27 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 2

- 65 -

그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과28282828

- 66 -

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222

가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정

- 67 -

제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도4444

기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표 가중치가중치가중치가중치평가기준평가기준평가기준평가기준 평가방법평가방법평가방법평가방법

평가기관 등평가기관 등평가기관 등평가기관 등지원전지원전지원전지원전 지원후지원후지원후지원후

도금두께 20 불균일 4-6 실제품성능평가

표면조도 15 불균일15-17

실제품성능평가

감광코팅층 용해속도 30 12

mincycle

8

mincycl

e

자체평가

세정공정 최적화 모듈설계 및 구축 15 - - 현장실사

드럼 사용 수명OPC 20 -12000

pages성능평가

- 68 -

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

드럼의 감광코팅층 제거용 최적 용매 및 혼합용매의 기술지원은 생산량과 직OPC

접적으로 연관되어 있어 향후 주 삼텍의 매출신장으로 이어질 것으로 판단된다 ( )

이는 현재 비철금속의 원자재 상승으로 인해 토너 카트리지 재제조 업계의 원가인

상이 유발되고 있어 재제조된 고광택 드럼의 안정적인 공급은 재제조 업계의OPC

안정화를 이룩할 수 있음 또한 현재 전부 수입에 의존하는 알루미늄 드럼의 OPC

간접적인 수입대체효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다

- 69 -

Page 59: 아노다이징기술을이용한고광택감광드럼 재제조공정의양산화기술지원 · 과제보유번호 연구기관 2007.07.01~2008.06.30 연구사업명 부품소재전문기업기술지원사업

- 59 -

표 에 표시된 수치는 어디까지나 공업적으로 유용한 피막을 얻는 범위이며 이 조건7

내에서 용도에 맞는 성능을 얻을 수 있는 처리 조건을 설정할 필요가 있다 황산 피막

은 용해성이 강한 상을 전해액으로 하기 때문에 처리 조거의 성능에의 영향은 대단히

크다 또한 각종 처리 조건이 피막과 욕 조건에 미치는 영향은 표 와 같다 2

표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향표 처리조건의 피막과 욕조건에 미치는 영향8888

경질피막법경질피막법경질피막법경질피막법2)2)2)2)

경질 양극산화 피막-

알루미늄 및 그 합금을 양극산화해서 화성한 피막은 종래 그 내식성을 이용하기도 하

고 착색 등에 의해 장식 목적에 이용하는 것이 주된 용도였다 그러나 최근에는 종래

의 양극산화 피막을 개량해 두껍고도 단단한 것을 얻을 수 있게 되었고 이미 경질 양

극산화 피막으로써 넓게 이용되며 그 우수한 특성을 발휘하고 있다

이 가볍고도 가공성이 좋은 금속과 표면에 화성되는 극히 단단한 피막과를 합쳐서 이

용하면 금후 더욱 용도를 확대할 수 있을 것으로 기대된다 규격으로는 30 이상의 피

막에 대해서도 품질이 규정되어 있지만 경질양극산화피막이라고 불려지는 것은 특별

한 규격이 있는 것은 아니고 일반적으로 표 에 표시하듯이 경도나 내마모성이 큰3 20

이상의 두꺼운 피막을 경질 양극산화 피막이라고 부르고 있다

- 60 -

표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류9999

피막 화성법피막 화성법피막 화성법피막 화성법3)3)3)3)

경질 양극산화 피막 화성법의 초기 연구는 종래 일반의 피막 화성에 사용되어온 황산

용 및 수산욕으로 실용화되어 왔다 그 후 양극산화 처리 기술의 진보와 함께 여러가

지 욕조성 및 화성 조건이 연구되어 황산용법 황산 수산혼합욕법 수산욕법 외에 각

종의 무기산 유기산 방향족설폰산 알코올 등을 혼합 또는 첨가해서 몇 가지에 방법

이 개발되었다

이들의 방법의 공통점은 종래의 아노다이징 화성 조건과 다른 필수 조건으로서 고전

류 밀도 저온 교반의 조건을 충분히 만족시키는 것이다 전류밀도를 보통 화선의 3

부로 하고 피막의 생성을 단시간에 행하여 전해액에 담겨있는 시간을 가능한 한2~5

짧게 하는 것이다 또 전해액에 의한 피막의 용해를 억제하기 위해서는 액온을 낮게 하

고 전해에 의해서 발생하는 열을 교반에 의하여 확산해 나가는 것이 중요하다 따라서

황산액과 같은 부식이 심한 전해액을 사용하는 경우에는 욕온도를 이하로 냉각해10

용해를 억제하는 것이 보통이다

황산욕에 수산을 비롯한 우기산등을 첨가하는 것도 있으며 비교적 고온에서 피막화성

이 가증하다 그러나 이들 수종의 첨가제를 가한 욕은 조성이 복잡하고 관리가 어려운

문제점이 있다 더욱 경질 아노다이징 피막을 화성하는 경우에 일반적으로 사용하고

있는 직류 대신에 트수전류파형을 적용하는 것도 피막 품질의 향상에 효과가 있다 예

를 들면 전류회복 현상을 이용한 것 주기적으로 극성을 변환시켜 부전류를 흘리면서

피막을 화성하는 전류 반전법 등이 있다

- 61 -

그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진21 ( ) 21 ( ) 21 ( ) 21 ( )

재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험5555

그림 는 드럼수명 측정 시험결과에 사용된 장비 사진이며 그림 는 조도측정에 사21 22

용된 장비의 사진이다

그림 는 조도실험결과를 나타낸 것이다 단면곡선에서 기준길이를 취하여 다24 ~ 27

섯 번째 높은 산과 다섯 번 째 깊은 골을 지나는 두 직선사이의 간격을 나타내는 점10

평균 거칠기 는Rz 10~18 값을 확인하였다 단면곡선에서 중심을 긋고 그 골에

해당하는 부분을 중심에 대해서 대칭 변환 후 구해지는 평균높이를 나타내는 중심

선 평균거치기 는 의 고른값을 확인하였다Ra 012~022

그림 은 재제조된 드럼카트리지의 성능시험 결과 값을 나타낸 것이다 그림 에30 30

서 보는 바와 같이 최종 사용가능한 용지의 장수는 약 장으로 나타났다 이12000

는 정품 토너 용량이 약 천장인것을 감안할 때 재제조시에도 사용가능한 것을 확3

인하였다

- 62 -

그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진22 22 22 22

그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진23 23 23 23

- 63 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과24 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과25 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 2

- 64 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과26 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과27 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 2

- 65 -

그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과28282828

- 66 -

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222

가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정

- 67 -

제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도4444

기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표 가중치가중치가중치가중치평가기준평가기준평가기준평가기준 평가방법평가방법평가방법평가방법

평가기관 등평가기관 등평가기관 등평가기관 등지원전지원전지원전지원전 지원후지원후지원후지원후

도금두께 20 불균일 4-6 실제품성능평가

표면조도 15 불균일15-17

실제품성능평가

감광코팅층 용해속도 30 12

mincycle

8

mincycl

e

자체평가

세정공정 최적화 모듈설계 및 구축 15 - - 현장실사

드럼 사용 수명OPC 20 -12000

pages성능평가

- 68 -

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

드럼의 감광코팅층 제거용 최적 용매 및 혼합용매의 기술지원은 생산량과 직OPC

접적으로 연관되어 있어 향후 주 삼텍의 매출신장으로 이어질 것으로 판단된다 ( )

이는 현재 비철금속의 원자재 상승으로 인해 토너 카트리지 재제조 업계의 원가인

상이 유발되고 있어 재제조된 고광택 드럼의 안정적인 공급은 재제조 업계의OPC

안정화를 이룩할 수 있음 또한 현재 전부 수입에 의존하는 알루미늄 드럼의 OPC

간접적인 수입대체효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다

- 69 -

Page 60: 아노다이징기술을이용한고광택감광드럼 재제조공정의양산화기술지원 · 과제보유번호 연구기관 2007.07.01~2008.06.30 연구사업명 부품소재전문기업기술지원사업

- 60 -

표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류표 경질에 의한 양극산화피막의 종류9999

피막 화성법피막 화성법피막 화성법피막 화성법3)3)3)3)

경질 양극산화 피막 화성법의 초기 연구는 종래 일반의 피막 화성에 사용되어온 황산

용 및 수산욕으로 실용화되어 왔다 그 후 양극산화 처리 기술의 진보와 함께 여러가

지 욕조성 및 화성 조건이 연구되어 황산용법 황산 수산혼합욕법 수산욕법 외에 각

종의 무기산 유기산 방향족설폰산 알코올 등을 혼합 또는 첨가해서 몇 가지에 방법

이 개발되었다

이들의 방법의 공통점은 종래의 아노다이징 화성 조건과 다른 필수 조건으로서 고전

류 밀도 저온 교반의 조건을 충분히 만족시키는 것이다 전류밀도를 보통 화선의 3

부로 하고 피막의 생성을 단시간에 행하여 전해액에 담겨있는 시간을 가능한 한2~5

짧게 하는 것이다 또 전해액에 의한 피막의 용해를 억제하기 위해서는 액온을 낮게 하

고 전해에 의해서 발생하는 열을 교반에 의하여 확산해 나가는 것이 중요하다 따라서

황산액과 같은 부식이 심한 전해액을 사용하는 경우에는 욕온도를 이하로 냉각해10

용해를 억제하는 것이 보통이다

황산욕에 수산을 비롯한 우기산등을 첨가하는 것도 있으며 비교적 고온에서 피막화성

이 가증하다 그러나 이들 수종의 첨가제를 가한 욕은 조성이 복잡하고 관리가 어려운

문제점이 있다 더욱 경질 아노다이징 피막을 화성하는 경우에 일반적으로 사용하고

있는 직류 대신에 트수전류파형을 적용하는 것도 피막 품질의 향상에 효과가 있다 예

를 들면 전류회복 현상을 이용한 것 주기적으로 극성을 변환시켜 부전류를 흘리면서

피막을 화성하는 전류 반전법 등이 있다

- 61 -

그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진21 ( ) 21 ( ) 21 ( ) 21 ( )

재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험5555

그림 는 드럼수명 측정 시험결과에 사용된 장비 사진이며 그림 는 조도측정에 사21 22

용된 장비의 사진이다

그림 는 조도실험결과를 나타낸 것이다 단면곡선에서 기준길이를 취하여 다24 ~ 27

섯 번째 높은 산과 다섯 번 째 깊은 골을 지나는 두 직선사이의 간격을 나타내는 점10

평균 거칠기 는Rz 10~18 값을 확인하였다 단면곡선에서 중심을 긋고 그 골에

해당하는 부분을 중심에 대해서 대칭 변환 후 구해지는 평균높이를 나타내는 중심

선 평균거치기 는 의 고른값을 확인하였다Ra 012~022

그림 은 재제조된 드럼카트리지의 성능시험 결과 값을 나타낸 것이다 그림 에30 30

서 보는 바와 같이 최종 사용가능한 용지의 장수는 약 장으로 나타났다 이12000

는 정품 토너 용량이 약 천장인것을 감안할 때 재제조시에도 사용가능한 것을 확3

인하였다

- 62 -

그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진22 22 22 22

그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진23 23 23 23

- 63 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과24 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과25 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 2

- 64 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과26 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과27 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 2

- 65 -

그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과28282828

- 66 -

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222

가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정

- 67 -

제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도4444

기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표 가중치가중치가중치가중치평가기준평가기준평가기준평가기준 평가방법평가방법평가방법평가방법

평가기관 등평가기관 등평가기관 등평가기관 등지원전지원전지원전지원전 지원후지원후지원후지원후

도금두께 20 불균일 4-6 실제품성능평가

표면조도 15 불균일15-17

실제품성능평가

감광코팅층 용해속도 30 12

mincycle

8

mincycl

e

자체평가

세정공정 최적화 모듈설계 및 구축 15 - - 현장실사

드럼 사용 수명OPC 20 -12000

pages성능평가

- 68 -

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

드럼의 감광코팅층 제거용 최적 용매 및 혼합용매의 기술지원은 생산량과 직OPC

접적으로 연관되어 있어 향후 주 삼텍의 매출신장으로 이어질 것으로 판단된다 ( )

이는 현재 비철금속의 원자재 상승으로 인해 토너 카트리지 재제조 업계의 원가인

상이 유발되고 있어 재제조된 고광택 드럼의 안정적인 공급은 재제조 업계의OPC

안정화를 이룩할 수 있음 또한 현재 전부 수입에 의존하는 알루미늄 드럼의 OPC

간접적인 수입대체효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다

- 69 -

Page 61: 아노다이징기술을이용한고광택감광드럼 재제조공정의양산화기술지원 · 과제보유번호 연구기관 2007.07.01~2008.06.30 연구사업명 부품소재전문기업기술지원사업

- 61 -

그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진그림 주 삼텍의 아노다이징 공정 사진21 ( ) 21 ( ) 21 ( ) 21 ( )

재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험재제조된 드럼의 성능시험5555

그림 는 드럼수명 측정 시험결과에 사용된 장비 사진이며 그림 는 조도측정에 사21 22

용된 장비의 사진이다

그림 는 조도실험결과를 나타낸 것이다 단면곡선에서 기준길이를 취하여 다24 ~ 27

섯 번째 높은 산과 다섯 번 째 깊은 골을 지나는 두 직선사이의 간격을 나타내는 점10

평균 거칠기 는Rz 10~18 값을 확인하였다 단면곡선에서 중심을 긋고 그 골에

해당하는 부분을 중심에 대해서 대칭 변환 후 구해지는 평균높이를 나타내는 중심

선 평균거치기 는 의 고른값을 확인하였다Ra 012~022

그림 은 재제조된 드럼카트리지의 성능시험 결과 값을 나타낸 것이다 그림 에30 30

서 보는 바와 같이 최종 사용가능한 용지의 장수는 약 장으로 나타났다 이12000

는 정품 토너 용량이 약 천장인것을 감안할 때 재제조시에도 사용가능한 것을 확3

인하였다

- 62 -

그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진22 22 22 22

그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진23 23 23 23

- 63 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과24 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과25 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 2

- 64 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과26 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과27 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 2

- 65 -

그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과28282828

- 66 -

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222

가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정

- 67 -

제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도4444

기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표 가중치가중치가중치가중치평가기준평가기준평가기준평가기준 평가방법평가방법평가방법평가방법

평가기관 등평가기관 등평가기관 등평가기관 등지원전지원전지원전지원전 지원후지원후지원후지원후

도금두께 20 불균일 4-6 실제품성능평가

표면조도 15 불균일15-17

실제품성능평가

감광코팅층 용해속도 30 12

mincycle

8

mincycl

e

자체평가

세정공정 최적화 모듈설계 및 구축 15 - - 현장실사

드럼 사용 수명OPC 20 -12000

pages성능평가

- 68 -

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

드럼의 감광코팅층 제거용 최적 용매 및 혼합용매의 기술지원은 생산량과 직OPC

접적으로 연관되어 있어 향후 주 삼텍의 매출신장으로 이어질 것으로 판단된다 ( )

이는 현재 비철금속의 원자재 상승으로 인해 토너 카트리지 재제조 업계의 원가인

상이 유발되고 있어 재제조된 고광택 드럼의 안정적인 공급은 재제조 업계의OPC

안정화를 이룩할 수 있음 또한 현재 전부 수입에 의존하는 알루미늄 드럼의 OPC

간접적인 수입대체효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다

- 69 -

Page 62: 아노다이징기술을이용한고광택감광드럼 재제조공정의양산화기술지원 · 과제보유번호 연구기관 2007.07.01~2008.06.30 연구사업명 부품소재전문기업기술지원사업

- 62 -

그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진그림 드럼수명 측정 장치 사진22 22 22 22

그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진그림 조도 측정 장치 사진23 23 23 23

- 63 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과24 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과25 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 2

- 64 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과26 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과27 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 2

- 65 -

그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과28282828

- 66 -

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222

가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정

- 67 -

제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도4444

기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표 가중치가중치가중치가중치평가기준평가기준평가기준평가기준 평가방법평가방법평가방법평가방법

평가기관 등평가기관 등평가기관 등평가기관 등지원전지원전지원전지원전 지원후지원후지원후지원후

도금두께 20 불균일 4-6 실제품성능평가

표면조도 15 불균일15-17

실제품성능평가

감광코팅층 용해속도 30 12

mincycle

8

mincycl

e

자체평가

세정공정 최적화 모듈설계 및 구축 15 - - 현장실사

드럼 사용 수명OPC 20 -12000

pages성능평가

- 68 -

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

드럼의 감광코팅층 제거용 최적 용매 및 혼합용매의 기술지원은 생산량과 직OPC

접적으로 연관되어 있어 향후 주 삼텍의 매출신장으로 이어질 것으로 판단된다 ( )

이는 현재 비철금속의 원자재 상승으로 인해 토너 카트리지 재제조 업계의 원가인

상이 유발되고 있어 재제조된 고광택 드럼의 안정적인 공급은 재제조 업계의OPC

안정화를 이룩할 수 있음 또한 현재 전부 수입에 의존하는 알루미늄 드럼의 OPC

간접적인 수입대체효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다

- 69 -

Page 63: 아노다이징기술을이용한고광택감광드럼 재제조공정의양산화기술지원 · 과제보유번호 연구기관 2007.07.01~2008.06.30 연구사업명 부품소재전문기업기술지원사업

- 63 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과24 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 124 AL3000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과25 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 225 AL3000 2

- 64 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과26 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과27 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 2

- 65 -

그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과28282828

- 66 -

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222

가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정

- 67 -

제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도4444

기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표 가중치가중치가중치가중치평가기준평가기준평가기준평가기준 평가방법평가방법평가방법평가방법

평가기관 등평가기관 등평가기관 등평가기관 등지원전지원전지원전지원전 지원후지원후지원후지원후

도금두께 20 불균일 4-6 실제품성능평가

표면조도 15 불균일15-17

실제품성능평가

감광코팅층 용해속도 30 12

mincycle

8

mincycl

e

자체평가

세정공정 최적화 모듈설계 및 구축 15 - - 현장실사

드럼 사용 수명OPC 20 -12000

pages성능평가

- 68 -

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

드럼의 감광코팅층 제거용 최적 용매 및 혼합용매의 기술지원은 생산량과 직OPC

접적으로 연관되어 있어 향후 주 삼텍의 매출신장으로 이어질 것으로 판단된다 ( )

이는 현재 비철금속의 원자재 상승으로 인해 토너 카트리지 재제조 업계의 원가인

상이 유발되고 있어 재제조된 고광택 드럼의 안정적인 공급은 재제조 업계의OPC

안정화를 이룩할 수 있음 또한 현재 전부 수입에 의존하는 알루미늄 드럼의 OPC

간접적인 수입대체효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다

- 69 -

Page 64: 아노다이징기술을이용한고광택감광드럼 재제조공정의양산화기술지원 · 과제보유번호 연구기관 2007.07.01~2008.06.30 연구사업명 부품소재전문기업기술지원사업

- 64 -

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과26 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 126 AL5000 1

그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과그림 의 표면조도 분석결과27 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 227 AL5000 2

- 65 -

그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과28282828

- 66 -

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222

가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정

- 67 -

제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도4444

기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표 가중치가중치가중치가중치평가기준평가기준평가기준평가기준 평가방법평가방법평가방법평가방법

평가기관 등평가기관 등평가기관 등평가기관 등지원전지원전지원전지원전 지원후지원후지원후지원후

도금두께 20 불균일 4-6 실제품성능평가

표면조도 15 불균일15-17

실제품성능평가

감광코팅층 용해속도 30 12

mincycle

8

mincycl

e

자체평가

세정공정 최적화 모듈설계 및 구축 15 - - 현장실사

드럼 사용 수명OPC 20 -12000

pages성능평가

- 68 -

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

드럼의 감광코팅층 제거용 최적 용매 및 혼합용매의 기술지원은 생산량과 직OPC

접적으로 연관되어 있어 향후 주 삼텍의 매출신장으로 이어질 것으로 판단된다 ( )

이는 현재 비철금속의 원자재 상승으로 인해 토너 카트리지 재제조 업계의 원가인

상이 유발되고 있어 재제조된 고광택 드럼의 안정적인 공급은 재제조 업계의OPC

안정화를 이룩할 수 있음 또한 현재 전부 수입에 의존하는 알루미늄 드럼의 OPC

간접적인 수입대체효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다

- 69 -

Page 65: 아노다이징기술을이용한고광택감광드럼 재제조공정의양산화기술지원 · 과제보유번호 연구기관 2007.07.01~2008.06.30 연구사업명 부품소재전문기업기술지원사업

- 65 -

그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과그림 드럼카트리지의 성능시험 결과28282828

- 66 -

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222

가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정

- 67 -

제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도4444

기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표 가중치가중치가중치가중치평가기준평가기준평가기준평가기준 평가방법평가방법평가방법평가방법

평가기관 등평가기관 등평가기관 등평가기관 등지원전지원전지원전지원전 지원후지원후지원후지원후

도금두께 20 불균일 4-6 실제품성능평가

표면조도 15 불균일15-17

실제품성능평가

감광코팅층 용해속도 30 12

mincycle

8

mincycl

e

자체평가

세정공정 최적화 모듈설계 및 구축 15 - - 현장실사

드럼 사용 수명OPC 20 -12000

pages성능평가

- 68 -

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

드럼의 감광코팅층 제거용 최적 용매 및 혼합용매의 기술지원은 생산량과 직OPC

접적으로 연관되어 있어 향후 주 삼텍의 매출신장으로 이어질 것으로 판단된다 ( )

이는 현재 비철금속의 원자재 상승으로 인해 토너 카트리지 재제조 업계의 원가인

상이 유발되고 있어 재제조된 고광택 드럼의 안정적인 공급은 재제조 업계의OPC

안정화를 이룩할 수 있음 또한 현재 전부 수입에 의존하는 알루미늄 드럼의 OPC

간접적인 수입대체효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다

- 69 -

Page 66: 아노다이징기술을이용한고광택감광드럼 재제조공정의양산화기술지원 · 과제보유번호 연구기관 2007.07.01~2008.06.30 연구사업명 부품소재전문기업기술지원사업

- 66 -

제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과제 절 기술지원 성과2222

가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정가 기술지원 추진 일정

- 67 -

제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도4444

기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표 가중치가중치가중치가중치평가기준평가기준평가기준평가기준 평가방법평가방법평가방법평가방법

평가기관 등평가기관 등평가기관 등평가기관 등지원전지원전지원전지원전 지원후지원후지원후지원후

도금두께 20 불균일 4-6 실제품성능평가

표면조도 15 불균일15-17

실제품성능평가

감광코팅층 용해속도 30 12

mincycle

8

mincycl

e

자체평가

세정공정 최적화 모듈설계 및 구축 15 - - 현장실사

드럼 사용 수명OPC 20 -12000

pages성능평가

- 68 -

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

드럼의 감광코팅층 제거용 최적 용매 및 혼합용매의 기술지원은 생산량과 직OPC

접적으로 연관되어 있어 향후 주 삼텍의 매출신장으로 이어질 것으로 판단된다 ( )

이는 현재 비철금속의 원자재 상승으로 인해 토너 카트리지 재제조 업계의 원가인

상이 유발되고 있어 재제조된 고광택 드럼의 안정적인 공급은 재제조 업계의OPC

안정화를 이룩할 수 있음 또한 현재 전부 수입에 의존하는 알루미늄 드럼의 OPC

간접적인 수입대체효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다

- 69 -

Page 67: 아노다이징기술을이용한고광택감광드럼 재제조공정의양산화기술지원 · 과제보유번호 연구기관 2007.07.01~2008.06.30 연구사업명 부품소재전문기업기술지원사업

- 67 -

제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도제 장 목표달성도4444

기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표기술적인 목표 가중치가중치가중치가중치평가기준평가기준평가기준평가기준 평가방법평가방법평가방법평가방법

평가기관 등평가기관 등평가기관 등평가기관 등지원전지원전지원전지원전 지원후지원후지원후지원후

도금두께 20 불균일 4-6 실제품성능평가

표면조도 15 불균일15-17

실제품성능평가

감광코팅층 용해속도 30 12

mincycle

8

mincycl

e

자체평가

세정공정 최적화 모듈설계 및 구축 15 - - 현장실사

드럼 사용 수명OPC 20 -12000

pages성능평가

- 68 -

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

드럼의 감광코팅층 제거용 최적 용매 및 혼합용매의 기술지원은 생산량과 직OPC

접적으로 연관되어 있어 향후 주 삼텍의 매출신장으로 이어질 것으로 판단된다 ( )

이는 현재 비철금속의 원자재 상승으로 인해 토너 카트리지 재제조 업계의 원가인

상이 유발되고 있어 재제조된 고광택 드럼의 안정적인 공급은 재제조 업계의OPC

안정화를 이룩할 수 있음 또한 현재 전부 수입에 의존하는 알루미늄 드럼의 OPC

간접적인 수입대체효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다

- 69 -

Page 68: 아노다이징기술을이용한고광택감광드럼 재제조공정의양산화기술지원 · 과제보유번호 연구기관 2007.07.01~2008.06.30 연구사업명 부품소재전문기업기술지원사업

- 68 -

제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획제 장 기술지원결과의 활용계획5555

드럼의 감광코팅층 제거용 최적 용매 및 혼합용매의 기술지원은 생산량과 직OPC

접적으로 연관되어 있어 향후 주 삼텍의 매출신장으로 이어질 것으로 판단된다 ( )

이는 현재 비철금속의 원자재 상승으로 인해 토너 카트리지 재제조 업계의 원가인

상이 유발되고 있어 재제조된 고광택 드럼의 안정적인 공급은 재제조 업계의OPC

안정화를 이룩할 수 있음 또한 현재 전부 수입에 의존하는 알루미늄 드럼의 OPC

간접적인 수입대체효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다

- 69 -

Page 69: 아노다이징기술을이용한고광택감광드럼 재제조공정의양산화기술지원 · 과제보유번호 연구기관 2007.07.01~2008.06.30 연구사업명 부품소재전문기업기술지원사업

- 69 -