약통 내부를 균일하게 코팅하는 공정: 정량 토출·회전·탈포 적용 사례

작은 약통 안쪽에 액상을 넣는 일은 겉으로 보면 단순해 보입니다. 하지만 입구가 좁고 깊이가 있는 원통형 용기라면 이야기가 달라집니다. 액상을 일정량 넣는 것만으로는 바닥과 측면에 균일한 코팅층을 만들기 어렵고, 재료 속 기포나 용기와 코팅층 사이의 접착력도 함께 관리해야 합니다.

이번 사례에서는 약통 내부에 2액형 제습제를 코팅하기 위한 반자동 공정을 검토했습니다. 핵심 과제는 두 가지였습니다.

• 용기 내벽에 2액형 제습제를 고르게 코팅할 것
• 코팅층이 쉽게 떨어지지 않도록 접착력을 높일 것

실제 테스트는 전처리부터 토출, 회전, 탈포, 경화까지 공정 순서에 따라 진행됐습니다.

약통 내부 코팅이 어려운 이유

평평한 제품 표면에는 노즐을 일정한 속도로 이동시키며 액상을 도포할 수 있습니다. 하지만 약통처럼 내부가 깊은 용기는 노즐의 접근 범위가 제한됩니다.

액상을 바닥에만 토출하면 측면까지 충분히 퍼지지 않을 수 있고, 반대로 너무 많은 양을 넣으면 바닥에 액상이 몰리거나 코팅 두께가 불균일해질 수 있습니다. 따라서 다음 조건을 함께 설계해야 합니다.

• 제품 한 개에 넣을 액상량
• 토출 압력과 노즐 크기
• 용기의 회전 속도와 방향
• 액상이 내벽에 퍼지는 시간
• 경화 전 기포 제거 여부

즉, 토출만 잘해서 끝나는 공정이 아니라 토출 이후 액상을 어떻게 이동시키느냐가 중요한 공정입니다.

1. 접착력 확보를 위한 플라즈마 전처리

첫 번째 단계는 용기 내부의 플라즈마 전처리입니다.

테스트에서는 코팅층과 용기 사이의 접착력을 높이기 위해 토치형 플라즈마와 저압 플라즈마 방식이 검토됐습니다. 플라즈마 전처리는 용기 표면의 상태를 바꿔 액상이 보다 안정적으로 퍼지고 붙을 수 있도록 돕는 과정입니다.

다만 이번 리포트에는 전처리 전후의 접착력을 비교한 수치가 포함되어 있지 않습니다. 따라서 실제 양산 적용 전에는 박리 시험이나 경화 후 접착 상태 확인 등 별도의 평가가 필요합니다.

2. 2액형 액상 제조 후 시린지 소분

2액형 재료는 두 성분을 혼합한 시점부터 점도와 경화 상태가 계속 달라질 수 있습니다. 따라서 한 번에 많은 양을 만들어 오래 사용하는 방식보다, 테스트 조건에 맞춰 혼합한 뒤 시린지에 소분하는 방법을 적용했습니다.

소분된 액상은 토출 전에 탈포했습니다. 혼합 과정에서 들어간 공기가 그대로 남아 있으면 코팅층 안에 기포가 생길 수 있기 때문입니다.

이번 공정에서는 재료 혼합 → 시린지 소분 → 탈포 → 디스펜서 장착 순서로 준비했습니다.

3. 에어펄스 디스펜서를 이용한 정량 토출

액상 토출에는 에어펄스 디스펜서를 사용했습니다. 압축공기로 시린지 내부를 가압해 액상을 밀어내는 방식입니다.

테스트 리포트에 기록된 주요 조건은 다음과 같습니다.

• 디스펜서: Air Pulse Dispenser
• 토출 압력: 250kPa
• 로봇 이동 속도: 8mm/s
• 액상 온도: 상온 27℃
• 노즐: 금속 노즐 32G
• 작업시간: 제품당 20초 이내

토출량은 리포트에 별도로 기록되어 있지 않습니다. 따라서 위 조건은 확정된 양산 사양이 아니라, 해당 샘플 테스트에서 사용한 초기 조건으로 보는 것이 정확합니다.

4. 회전으로 액상을 내벽에 분산

약통 내부에 액상을 넣은 다음에는 용기를 회전시켜 액상이 내벽을 따라 퍼지도록 했습니다.

이를 위해 모터 회전, 시린지 승강, 디스펜싱 기능을 각각 버튼으로 제어하는 반자동 장비 콘셉트가 적용됐습니다. 장비 크기는 약 360×320×270mm로 설계됐으며, 간이 샘플링과 공정 가능성 확인에 초점을 맞춘 구조입니다.

회전 공정에서는 액상의 점도가 특히 중요합니다.

점도가 너무 높으면 측면으로 충분히 퍼지지 않을 수 있고, 너무 낮으면 바닥이나 특정 방향으로 액상이 몰릴 수 있습니다. 따라서 실제 장비를 설계할 때는 회전 속도만 조정하기보다 액상 온도, 혼합 후 경과시간, 회전시간을 함께 관리해야 합니다.

5. 탈포기를 이용한 내벽 코팅과 경화

토출을 마친 용기는 탈포기에 장착해 회전 공정을 진행했습니다. 탈포기의 회전 운동을 활용해 액상을 내벽으로 퍼뜨리고, 코팅층 내부에 남을 수 있는 기포를 줄이는 방식입니다.

리포트에는 탈포기 장착 상태와 공정 후 경화된 용기 내부 사진이 제시돼 있습니다. 이를 통해 정량 토출과 회전·탈포 공정을 결합한 내벽 코팅 가능성을 확인했습니다.

다만 코팅 두께 편차, 기포 개수, 접착력, 경화시간 등 정량적인 결과는 포함되어 있지 않습니다. 양산 판단을 위해서는 다음 항목을 추가로 측정하는 것이 좋습니다.

• 제품별 실제 토출량
• 상·중·하단 코팅 두께
• 경화 후 박리 또는 접착 상태
• 기포와 미도포 구간 발생 여부
• 연속 생산 시 작업시간 편차

수작업과 반자동 공정, 무엇을 선택해야 할까?

샘플 수량이 적고 공정 가능성을 먼저 확인해야 한다면 이번 사례처럼 반자동 장비가 적합합니다. 초기 투자 부담을 낮추면서 토출 압력, 노즐, 회전 조건을 바꿔볼 수 있기 때문입니다.

반면 생산량이 많아지면 작업자가 버튼을 누르고 용기를 교체하는 과정에서도 편차가 생길 수 있습니다. 양산 단계에서는 자동 공급, 정량 토출, 회전, 경화 이송까지 연결한 자동화 설비를 검토해야 합니다.

중요한 것은 처음부터 완전 자동화를 선택하는 것이 아닙니다. 샘플 테스트로 재료와 공정 조건을 확보한 뒤, 생산량과 품질 기준에 맞춰 자동화 수준을 높이는 접근이 현실적입니다.

자주 묻는 질문

Q1. 액상을 넣기 전에 반드시 플라즈마 처리를 해야 하나요?

용기 소재와 액상의 접착 상태에 따라 달라집니다. 전처리 없이도 접착력이 충분한지 먼저 비교 테스트하는 것이 좋습니다.

Q2. 탈포는 액상 혼합 후 한 번만 하면 되나요?

혼합 후 탈포와 토출 후 기포 관리는 목적이 다릅니다. 재료 내부 기포와 코팅 중 발생한 기포를 각각 확인해야 합니다.

Q3. 에어펄스 디스펜서로 정량 토출이 가능한가요?

가능하지만 점도, 압력, 토출시간, 시린지 잔량 등에 따라 토출량이 달라질 수 있어 조건 관리가 필요합니다.

Q4. 회전 속도는 빠를수록 코팅이 잘되나요?

그렇지 않습니다. 너무 빠르면 액상이 특정 위치로 쏠릴 수 있어 점도와 용기 형상에 맞는 조건을 찾아야 합니다.

Q5. 이번 테스트로 양산 가능성이 검증된 것인가요?

공정 구성과 샘플 코팅 가능성을 검토한 사례입니다. 양산 전에는 코팅 두께, 접착력, 기포, 반복 정밀도 평가가 추가로 필요합니다.

결론

약통 내부 코팅은 액상을 넣는 작업만으로 완성되지 않습니다.
플라즈마 전처리로 접착 조건을 만들고, 일정량을 토출한 뒤 회전과 탈포로 액상을 분산해야 합니다.
소량 샘플 단계에서는 반자동 장비로 조건을 확보하는 것이 효율적입니다.
이후 토출량과 코팅 두께, 접착력 데이터를 기준으로 자동화 범위를 결정해야 합니다.