도장에 관한 이야기 22 - 표면처리의 개요

표면처리의 개요

도장의 주목적이 소지의 보호와 미관에 있지만, 소지의 재질이나 가공법 등에 따라 소지면은 변질층이나 산화물층으로 덮여있고, 또한 유지, 녹, 먼지 등의 오염물이 부착되어 있어, 도장하기 전에 이러한 물질을 완전히 제거하지 않고 도장하게 되면, 소지와 도료와의 부착력을 저하시킬 뿐만 아니라 도막의 불건조, 부풀음 및 균열이 도막 박리의 원인이 된다. 

 

일반적으로 소지면에 녹이 남아있는 채 도장하게 되면 도막 밑에서는 녹이 계속적으로 발생하게 되어 점점 그 면적이 증대되고 결국은 도막을 파괴하게 되므로 도장하기 전에 미리 이러한 모든 물질을 제거함과 동시에 소지면의 표면적을 증대시켜 도료와의 접착성을 높이기 위한 작업을 표면처리라고 하며, 소지조정 또는 전처리라고도 한다. 

 

표면처리의 중요한 목적은 다음과 같다. 

 

① 소지면을 불활성화시켜 내식성을 향상시킨다. 

② 소지면에 부착, 생성된 이물질을 완전히 제거함으로써 도료의 밀착성을 높인다. 

③ 소지면과 도료간에 친화력과 습윤성을 준다. 

④ 소지면상의 돌출부를 제거하여 소지면을 소지면을 평탄하게 한다. 

 

＊도막의 수명에 미치는 각 요인

요 인	기 여 율
표면 처리 도막 두께 도료의 성능 기타(도장환경, 숙련도 등)	50 % 20 % 5 % 25 %

 

＊페인트 시스템에 필요한 최소한도의 표면처리

페인트 시스템	최소한도의 표면처리
알키드 페인트	SSPC-SP 2
옥외 폭로형 알키드 페인트	SSPC-SP 6 OR SSPC-SP 8
침수용 페놀수지 페인트	SSPC-SP 6 OR SSPC-SP 8
화학적 분위기 폭로형 비닐 페인트	SSPC-SP 6 OR SSPC-SP 8
선박용 페인트	SSPC-SP 6 OR SSPC-SP 8
철강구조물의 1회 도장 샵 프라이머	NORMAL CLEANING
녹방지 화합물 도장	SSPC-SP 1 and NORMAL CLEANING
아스팔트 마스틱 페인트	SSPC-SP 6 OR SSPC-SP 8
콜타르 도장	SSPC-SP 6
콜탈 에폭시	SSPC-SP 6 OR SSPC-SP 10
징크 리치 시스템	SSPC-SP 6 OR SSPC-SP 10
에폭시 시스템	SSPC-SP 6 OR SSPC-SP 8

* 블라스트(BLAST)의 개요

블라스트란 먼지나 이물질 제거의 중요한 목적도 있지만 가장 중요한 목적은 탈청 효과에 있다. 일반적으로 탈청 법에는 블라스트 이외에도 다음표와 같이 여러 가지가 있다.

처리 분류	처리방법
화학적 처리	- 산세법  - 전해 산세법  - 알칼리에 의한 탈청법
기계적 처리	- 기계에 의한 처리법   ① 치핑(Chipping) 법 (스케일링 해머)   ② 튜브 클리너(tube cleaner) 법   ③ 화염 세정(flame cleaner) 법   ④ 분사법     ⓐ 건식 블라스트       - 샌드 블라스트(sand blast) 법       - 쇼트 블라스트(shot blast) 법       - 그리트 블라스트(grit blast) 법       - 와이어 커트 쇼트 블라스트(wire-cut shot blast) 법     ⓑ 습식 샌드 블라스트     ⓒ 원심력 투사 블라스트     ⓓ 진공 블라스트 법
인력에 의한 처리	- 와이어 블러시(wire brush) 법  - 스트레퍼 해머(scrape hammer) 법  - 샌드 페이퍼(sand paper) 법

이중 가장 널리 쓰이는 탈청법은 중방식 및 선박도장에서 시행되는 블라스트 작업이다. 이와 같은 탈청법은 탈청 처리 기준에 의해서 통제받고 있는데, 우리나라도 마찬가지지만 대부분의 선진국에서는 처리 규격을 정해놓고 이에 해당하는 처리를 요구하고 있다. 이런 탈청 처리 기준은 선박을 많이 소유하고 있는 북유럽 국가들에 의해 발달하였는데, 그중 가장 유명한 것은 스웨덴규격협회(SIS 055900: Swedish Standard Institution)에서 제정한 규격으로 미국, 독일 및 기타 여러 나라들에서 받아들여 세계적으로 사용되고 있다.

 

* SIS 055900 탈청 처리 기준

적용범위	등급 기호	처리기준	SSPC 등급
원판	A B C   D	전면에 흑피(mill scale)가 있는 상태  흑피 50% 탈락 적청이 발생하기 시작한 상태  흑피가 거의 탈락하고 전면에 적청이 꽤 존재하고   피팅(pitting)이 발견되기 시작한 상태  흑피가 완전히 탈락하고 전면이 강도의 적청으로   덮여 있으며, 피팅이 심각한 상태
동력 공구 처리	B St 2 B St 3	원판 C를 중정도로 연마한 상태  원판 C를 고도로 연마한 상태	SP-2  SP-3
	C St 2 C St 3	원판 C를 중정도로 연마한 상태  원판C를 고도로 연마한 상태	SP-2  SP-3
	D St 2 D St 3	원판 D를 중정도로 연마한 상태  원판 D를 고도로 연마한 상태	SP-2  SP-3
블라스트 처리	A Sa 2 1/2 A Sa 3	원판 A를 고도로 블라스트 세정을 한 상태  원판 A를 최고도의 블라스트 세정을 한 상태	SP-10  SP-5
	B Sa 1 B Sa 2 B Sa 2 1/2 B Sa 3	원판 B를 경도로 블라스트 세정을 한 상태  원판 B를 중정도로 블라스트 세정을 한 상태  원판 B를 고도로 블라스트 세정을 한 상태  원판 B를 최고도의 블라스트 세정을 한 상태	SP-7  SP-6  SP-10  SP-5
	C Sa 1 C Sa 2 C Sa 2 1/2 C Sa 3	원판 C를 경도로 블라스트 세정을 한 상태  원판 C를 중정도로 블라스트 세정을 한 상태  원판 C를 고도로 블라스트 세정을 한 상태  원판 C를 최고도의 블라스트 세정을 한 상태	SP-7  SP-6  SP-10  SP-5
	D Sa 1 D Sa 2 D Sa 2 1/2 D Sa 3	원판 D를 경도로 블라스트 세정을 한 상태  원판 D를 중정도로 블라스트 세정을 한 상태  원판 D를 고도로 블라스트 세정을 한 상태  원판 D를 최고도의 블라스트 세정을 한 상태	SP-7  SP-6  SP-10  SP-5

 

미국도 철강구조물 도장협회 (SSPC : Steel Structure Painting Council)에서 금속 표면 처리 방법을 규정하고 있으나 처리면의 기준은 SIS와 관련을 가지고 있다.

영국 규격협회(BS4232 : British Standard Institution) 규정과 국제 부식 기사 협회(NACE : National Association of Corrosion Engineers)의 표면처리 규정에 있어 세계적인 권위를 가지고 있다.

 

* 표면처리 규격 (SSPC)

방법	규격	기타 관련 규격	내용
용제 세척 Solvent Cleaning	SSPC-SP 1		용제, 중기, 에멀전, 알칼리 및 스팀에 의한 세척으로 기름, 유지, 먼지, 왁스, 흙 등의 오염물을 제거한다.
수공구 세척 Hand Tool Cleaning	SSPC-SP 2	SIS-St 2	수공구 스크래퍼, 연마지, 와이어 브러시와 그라인더를 사용하여 들뜬 녹(loose rust)과 도막을 제거한다.
동력 공구 세척 Power Tool Cleaning	SSPC-SP 3	SIS-St 3	동력 공구 스크래퍼, 연마지, 와이어 브러시와 그라인더를 사용하여 들뜬 녹(loose rust)과 도막을 제거한다.
불꽃 세척 Flame Cleaning	SSPC-SP 4		화염을 사용하여 녹, 들뜬 흑피와 약간 단단히 부착된 흑피를 건조 및 제거한 후 화이어 브러시로 마무리 작업을 한다.
완전나금속  블라스트 White Metal  Blast Cleaning	SSPC-SP 5	SIS-Sa 3 BS-1 NACE #1	모래, 그리트 및 쇼트를 사용하여 휠 또는 압력에 의한 블라스트 법으로 건식 혹은 습식에 있으며 눈에 뜨이는 모든 녹, 흑피, 도막 및 기타 이물질을 모두 제거한다.   Immersion Service를 포함하는 모든 심한 대기 오염지역용으로 적당하다.
일반 블라스트 Commercial  Blast Cleaning	SSPC-SP 6	SIS-Sa 2 NACE #3	표면에 묻어 있는 모든 잔유물의 2/3 이상까지 블라스트 세척한다. 비교적 심한 폭로 상황에 놓여지는 피도물용으로 적당하다.
브러시 블라스트 Brush-off  Blast Cleaning (Sweep blasting)	SSPC-SP 7	SIS-Sa 1 NACE #4	금속면에 수없이 노출된 채 부착되어 있는 것 중 아주 단단히 부착된 흑피, 녹, 구도막(old film)을 제외한 모든 것을 블라스트 처리한다.
산세척 Pickling	SSPC-SP 8		산처리 혹은 전해 용액 처리 등으로 녹 및 흑피를 완전히 제거한다.
자연방치 후  블라스트 세척 Weathering Followed by Blast Cleaning	SSPC-SP 9		철강면의 흑피를 대기 중에 자연 방치하여 일부분 혹은 전부 제거된 후에 블라스트 처리한다.
준나금속  블라스트 Near White Blast Cleaning	SSPC-SP 10	SIS-Sa 2.5 BS-2 NACE #2	표면의 95% 이상까지 눈에 뜨이는 모든 잔유물을 완전에 가깝도록 블라스트 처리한다. (높은 온도, 화학적인 환경, 해상 및 기타 부식 오염지역에 놓이는 피도물용으로 적당하다.

 

* 표면의 조도

연마제 종류	연마제의 크기 (Mesh , Size)	표면조도 (최대)
매우 가는 모래 비교적 굵은 모래 STEEL GRIT (뾰족한 모양) STEEL SHOT (둥근 모양)	80 12 12 14	38 마이크론 (㎛) 71 마이크론 (㎛) 203 마이크론 (㎛) 91 마이크론 (㎛)

 

주) 조도의 크기는 연마재의 종류, 공기의 압력 등에 따라 달라질 수 있다. 

 

* BLAST PROFILE의 효과에 의한 도료 손실 (도막두께의 측정)

미국의 Steel Structure Painting Council Specification SSPC-PA 2731 method for measurement of dry film thickness with magnetic gauge에서는 다음과 같이 규정하고 있다. 

 

① 도막 두께는 평면상의 두께로 표시한다. 

② 표면 거칠기 최대 돌출부(Peak)에서의 도막두께를 표시 도막 두께라 한다. 

③ 완전평면이 아니고 조도가 있는 경우 Magnetic gauge로 도막을 측정할 때는 가상 평면에서부터의 도막두께가 측정된다. 

④ 이때의 가상 평면으로부터 표면 거칠기 Peak까지의 거리가 Valley까지의 거리보다 짧은데, 즉, 가상 평면은 Peak와 Valley의 중심선보다 상부에 존재한다. 

 

이렇게 가상 평면의 아래 부분의 도막은 도막두께에 기여하지 못하는 손실(Loss) 량이 되므로, 이러한 표면조도에 의한 손실을 고려하여 물량을 산출해야 한다.