도장에 관한 이야기 21 - 도료일반

도료 일반

 

(1) 도료의 정의

유동 상태의 물질로서 물체 표면에 도장했을 때, 시간의 경과에 따라 물체 표면의 보호, 미장 또는 특수한 기능을 발휘할 수 있는 부동 상태의 도막을 형성하며, 기능적으로는 미완성 상해인 반제품 상태의 화학제품이 도료이며, 도료의 가치는 물체에 도장되어 올바른 도막이 형성되었을 때만 그 성능을 발휘할 수 있다. 

결국, 도료의 최종 목적은 도막이며, 소기의 기능은 다음과 같다. 

-. 보      호 : 방청, 방습, 방식, 내약품성, 내유성 등

-. 미      화 : 색상, 광택, 표식, 입체화 등 

-. 특수기능 : 전기절연, 방음, 반사, 형광, 살충, 곰팡이 방지, 대전 방지, 전자파 차폐, 방화, 미끄럼 방지, 결빙방지, 부착방지 등 

 

(2) 도료의 특성 

물체의 표면을 피복하여 그 물체를 보호하고 미화하는 방법에는 여러 가지가 있지만, 도료만큼 작업이 편리하고 경제적인 것은 없다. 도료는 불안정한 화학 조성물인 피도체에 넓게 부착되어 얇은 막을 형성하여야 본래의 목적을 달성할 수 있으며, 증류에 따라 차이가 있지만 일반적으로 물리적(기계적) 강도가 크고, 화학적으로 안정하다. 

 

(3) 도료의 조성

도료는 크게 수지, 안료, 첨가제, 용제의 4가지 성분으로 구성되어 있으며, 각 역할에 따라 도막의 주요소, 부요소, 조요소로 분류된다. 

 

① 도막의 주요소

도막의 본래 목적인 보호와 미화에 직접 관계되는 안료와 수지 성분을 말하며, 안료에는 유기안료, 무기안료, 체질 안료, 금속분 등이 있고, 수지에는 합성수지, 천연수지, 유지, 역청질 등이 있다.

 

② 도막의 부요소

도막의 성능을 항상 시키기 위해 첨가하거나, 도료를 쉽게 만들기 위해 사용한 물질을 첨가제라 하며 다음과 같은 요소가 있다

ⓐ 도료 성상을 향상 시키는 요소 : 피막 방지제, 증점제, 습윤 분산제, 소포제, 동결 방지제 등

ⓑ 도막 성능을 항상 시키는 요소 : 건조제, 가소제, 소광제, 접착력 증진제 등

ⓒ 도막에 특수성능을 부여하는 요소 : 방부제, 자외선 흡수제, 방오제 등

 

③ 도막의 조요소

도료의 유동성을 증진시켜 도료 제조의 용이성 및 도장 작업성을 향상시킬 목적으로 도료에 함유하지만, 도막 형성과정에서 모두 휘발되어 버리는 것으로, 알코올계, 탄화수소계, 게톤계, 에스테르계, 물 등이 있다.

 

(4) 도료의 종류와 특징

도료의 종류는 수지의 종류에 따라 여러 가지로 분류될 수 있으며 그 특징은 다음과 같다.

도료 타입	특성 및 용도	장점	단점
알키드계 (프탈산 수지)	동, 식물류와 프탈산의 축합물	오일계보다 건조성 양호, 저가	내알칼리성, 후도막화, 내수성, 건조성 불량
염화고무계	천연고무를 염소로 변성	내수, 내염수, 내약품,  내후, 건조성 양호	내열성, 후속 도장 제한
비닐수지계	염화 비닐, 아크릴계	내후, 내수, 내약품,  건조성 양호	작업성, 후도막,  내열성 불량
에폭시계	폴리아마이드 또는 아민에 의해 경화되는 2액형 타입	내수, 내염수, 내약품,  경도, 부착성, 후도막	동절기 건조성,  내후성 불량
탈에폭시계	에폭시계에 탈 피치(Tar pitch)  혼합	내수, 내염수, 내약품,  경도, 부착성, 후도막	동절기 건조, 내후, 브리딩(Bleeding) 색상 제한
폴리우레탄계	폴리올과 이소시아네이트의 반응에 의한 우레탄 2액형 도료	초내후(색상, 광택), 건조, 내약품, 내마모, 내오염	고가, 후도막 불가
징크 리치계 (Zinc rich)	전기화학적 기능으로 방청 하도용으로 최적, 자기희생에 의한 철의 보고, 유기계와 무기계가  있음	내열성(무기계 400℃),  방청성	표면처리 :  무기 아연말(Sa 2.5 이상)  후속 도장성  (Oil, Alkyd계 불가)
페놀계	변성용으로 이용	내수, 내약품	도막의 유연성, 내후성

① 알키드 수지 도료 (Alkyd resin paint)

공기 중의 산소와 결합하여 건조되는 산화 중합 건조형 도료로써 일반적인 환경조건하의 철구조물용 중/상도로 주로 사용하고 있으며 전색제 중의 주요소인 알키드 수지가 오일과 무수프탈산을 주성분으로 합성하기 때문에 프탈산 수지계 도료라고도 한다. 알키드 수지에 사용되는 오일의 종류와 비율에 따라 도막 특성이 달라지며 오일의 (견제 따라 장유성, 중유성, 단유성으로 구분한다. 그러나 최근 공업회에 따른 대기오염(산성화)에 따라 내산성이 약한 알키드계는 상도로서의 가치가 점점 떨어지고 있다.

 

② 염화고무 도료 (Chlorinated rubber paint) 

천연고무를 염소 함유량 6年70%로 염소화하여 얻은 수지를 주수지로 한 도료로 속건성, 난연성이며 내약품성 특히 내산성과 내후성이 우수하여 오염 환경이나 해안환경에서의 상도용으로 적합하다. 용제 증발형 건조 도료로써 장기 재도장 시에도 증간 밀착성에 문제가 없어 재도장성이 우수하나, 내용제성은 약하다.

 

③ 비닐수지 도료 (Vinyl resin paint) 

선박에 시용되는 비닐수지도료는 염화비닐과 초산비닐의 공중합체가 많은데, 염화비닐이 다른 비닐수지에 비교해서 내후성, 내수성, 내유성, 내약품성이 우수하기 때문에 많이 사용된다. 비닐수지도료는 비닐수지를 녹이기 위해 많은 용제가 필요하기 때문에 도료의 건조 도막이 얇아 도장 횟수를 많이 할 필요가 있고,  강용제가 사용되었으므로 알키드 수지 도료 등의 구도막 위에는 도장이 불가능하다. 염화고무계 도료와 같이 속건성이며 증간 접착력이 좋아 보수 도장성이 우수하다.

 

④ 에폭시 수지 도료 (Epoxy resin paint) 

에폭시수지와 폴리 아마이드 수지, 아민 어덕트 등의 경화제를 주성분으로 하고 있는 2액형 반응 경화형 도료로써, 경화 도막은 접착성, 방식성, 내충격성, 내마모성, 내약품성, 밀착성 등의 우수한 성능을 갖고 있어 가혹한 환경에 처해있는 선박용 도료로 적당하나, 온도 변화에 따른 건조성이 민감하여 동절기에는 건조가 너무 늦고, 자외선에 노출 시 초킹 현상이 발생하여 미관에는 영향을 줌으로, 내구성 외에 미관을 중요시言는 부위에는 염화고무계 또는 폴리우레탄卜계 도료로 대처하는 것이 좋으며, 그 특징은 다음과 같습니다.  내구성이 좋다 (에폭시수지 도료는 특유의 백아화 현상을 갖고 있으나, 표면에 한정되어 있고, 내부까지는 진행하지 않는다)   불휘발분이 높아 후도막이 가능하다 밀착성, 내충격성, 내마모성 등의 물리적 성질이 우수하다. 내수성, 내염수성, 내유성, 내약품성이 우수하다.

 

⑤ 탈에폭시 도료 (Tar epoxy paint) 

역청질 도료는 가격이 싸고 내수성이 좋으나, 내후성이 매우 약하고 제한된| 색상(흑색)으로 인해 사용 범위가 한정되어 있다.

탈에폭시 도료는 역청질 도료와 에폭시 수지 도료의 장점을 상호 결합시켜 우수한 밀착성, 방식성, 내충격성, 내마모성, 내약품성을 갖고 있고 특히 내수성이 우수하여 가혹한 환경의 침수 부위용 도료로 적당하며 그 특징은 다음과 같습니다.

 . 불휘발분이 높아 후도막 도장이 가능하다.

 . 밀착성, 내충격성, 내마모성 등의 물리적 성질이 우수하다.

 . 내수성, 내염수성이 우수하다.

 . 종래의 역청질 도료에 비교하여 내후성, 내용제성, 내열성이 양호하다.

 . 에폭시 수지 도료에 비해 저렴하다.

 

⑥ 폴리 우레탄 수지도료 (Poly urethane resin paint)

상도용 중방식 도료의 대표로서 폴리에스테르, 아크릴, 에폭시 폴리올 등을 주제로 이소시아네이트 폴리머를 경화제로 한 2액형 반응 도료이다.

이 도료의 최대 특징은 우수한 내후성(내자외선)으로서 색상, 광택 유지, 내수성, 내약품성, 내마모성, 내오염성 등이 우수하며, 특히 에폭시계에 비해 저온 경화성이 우수하여 동절기 작업에 유리하다.

 

⑦ 아연말 도료 (Zinc rich paint) 

아연(Zinc)은 철(Steel) 보다 이온화 경향이 높아 두 금속이 전해질 속에 공존할 경우 국부 전지를 형성하여 전자가 아연(양극)에서 철(음극)로 흐르게 된다. 이로서 아연은 부식당함과 동시에 철은 보호받게 되는데, 이 원리를 이용한 도료가 방청 프라이머 중 가장 우수한 아연말 도료이고 무기질 아연말 도료(Inorganic zinc coating)와 유기질 아연말 도료(Organic zinc coating)의 두 종류가 있는데, 무기질 아연말 도료를 사용할 경우 가장 중요한 것은 표면처리이다. 표면처리를 준나금속 처리규정(SIS Sa 2.5) 정도까지 해야 하며, 표면처리가 잘못됐을 경우 접착 불량 발생과 단 시일 내 방청이 일어날 수 있다.