도장에 관한 이야기 24 - 도료일반 2

도료 일반 2

도료의 구성

• 수지(Binder or Resin)

• 안료(Pigment)

- 착색 안료(Color pigment)

- 체질안료(Extender)

• 용제(Solvent)

• 첨가제(Additive)

 

도료의 조성

 

수지(Resin, Binder)의 역할

역할 : 도료의 물리 / 화학적 물성을 부여

        도료의 부착력을 부여

        도료의 내수성 / 내염수성 / 방식성 등 부여

        수지의 종류에 따라 건조방법이 상이

 

분자량의 영향

구분	저분자량	고분자량
점도	낮다	높다
Hardness	Soft	Hard
물리/화학적 물성	나쁘다	좋다

(비교자료는 일반적인 경우이며 절대적인 것이 아님)

 

도료별 건조방법

산화 중합형

• Alkyd

 

용제 증발형

• Chlorinated rubber

• Vinyl

• Acrylic

• Asphalt

 

화학반응형

• Epoxy

• Polyurethane

• Polyester

• Silicate

 

가열 건조형

• Silicone

 

산화 중합형 도료의 건조

 

 

용제 증발형 도료의 건조

 

 

화학반응형 도료의 경화

도료의 건조에 영향을 주는 인자

• 상대습도(Relative Humidity, %)

• 환기(Ventilation)

• 대기온도(Temperature)

• 도막두께(Film thickness)

• 도장 횟수(Number of coats)

• 용제의 상대 증발 속도

(Evaporation rate of the solvents)

 

안료(Pigment)

• 착색 안료 – 유기안료 : 적색, 황색, 청색, 녹색

                 무기안료 : Titanium Dioxide, 황연, 산화철

• 체질 안료 – Talc, 탄산칼슘

• 기능성 안료 – 방청 안료 : Zinc Phosphate

                                   Zinc Chromate

                                   Red Lead

                                   Zinc Dust

                     아산화동

                     금속분안료 - 알루미늄

                     펄 안료

 

유기안료와 무기안료의 비교

특성	유기안료	무기안료
색상	Bright	Dark
내후성	안료별 다름	우수
착색력	우수	안료별 다름
내용제성	안료별 다름	우수
내약품성	안료별 다름	대체로 양호
입자 크기	작다	크다
표면적	크다	작다
분산성	어려움	용이

 

PVC(Pigment Volume Content)란?

정의 : 도료 중 불휘발 물질에 대한 안료의 부피비

PVC(%) =	안료의 부피 × 100
	안료의 부피 + Binder 불휘발분의 부피

PVC에 따른 도료의 물성 영향

: 광택, 내구성, 방청성(Blister or Rusting), 불투명도

 

PVC에 따른 광택 변화

 

 

PVC가 도료 물성에 미치는 영향

용제(Solvent)의 용도

• 수지(binder)의 용해

• 제조 시 점도의 조절

• 도장 시 작업성 부여(brush, roller, spray)

• 도료의 건조 속도 조절(용제 증발 속도)

• 도료의 표면 물성 개량(Leveling, Bubble)

 

용제(Solvent)의 종류

• 물(Water)

• 알코올(Alcohol) : Methanol, Ethanol, IBA, IPA, Benzyl Alcohol

• 탄화수소계 : White Spirit, Naphta

• 방향족계 : Xylene, Toluene

• 케톤계 : MEK, MIBK, Acetone

• 에스테르계 : Butyl Acetate, Ethyl Acetate

• 에테르계 : PM, BC, EC, EA

 

용제(Solvent)의 상대 증발 속도

신나(Thinner)

• 구성 : 단독 또는 혼합

• 용도 : 도장 시 점도 조절

• 도장 시 작용

- Spray Dust

- Leveling

- Pin hole

- Bubble

- 건조시간(Drying Time)

 

첨가제(Additive)의 종류

• 안료의 분산 증진(Wetting agent)

• 도막의 유연성 부여(Plasticizer)

• 침강 방지(Anti-settling Agent)

• 도료의 피막 방지(Anti-skinning Agent)

• 흐름 방지(Anti sagging Agent)

: Clay, Amide, Fumed Silica 등

• Leveling Agent, 소포제, 방오제

• 건조제(Dryer) – 내부 및 외부

 

녹(Rusting)

금속표면처리의 종류와 특징

종류	방법	용도
도금	금속 및 비철금속 표면에 다른 금속을 사용하여 피막을 형성	플라스틱과 장식품류
화성 피막	금속의 표면에 화성 피막을 형성	비철금속용
도장	부식을 방지하고 동싱에 미관을 부여하기 위하여 금속의 표면에 도료를 칠하는 방법	각종 철구조물
라이닝	금속으로 만든 탱크 등의 내면에 납판, 고무, 합성수지 등을 피복하는 방법	화학장치류나 도금 탱크 등

 

도장에 의한 방식 방법

부식환경의 차단(Barrier Effect)

 

 

Coating별 수증기 침투성(Barrier Effect)

Coating	도막두께	g/100inch2 /24 hrs
Epoxy Polyamide	8 Mils	0.17
Amine Catalyzed Epoxy	7.5 Mils	0.30
Vinyl Chloride Acetate	5.5 Mils	0.83
Vinyl Acrylic	5 Mils	0.83
Alkyd(단유성)	5 Mils	3.70

 

부동태화(Inhibitor)

 

Galvanic. Effect(음극 보호)

도장 시스템별 요구사항

Coat	주기능	특별 요구	일반 요구
Primer	부착력	피도체와 부착력 Intermediate와 부착	Adhesion Cohesion Flexibility
Intermediate	도막두께	Primer에 접착 Top Coat와 부착	Cohesion Thickness Resistance
Top Coat	내후성	내후성 Intermediate	Strength Resistance Flexibility Appearance Toughness

 

수분 침투(Good Adhesion)

수분은 도막 내에서 침투와 증발이 지속적으로 이루어짐

 

수분 침투(Poor Adhesion)

도료 및 도막의 Test Method

일반 물성	비중 점도 불휘발분 내흐름성	Blistering Rusting Chalking Cracking Erosion Flaking Color Change
물리적 물성	내마모성 부착력 Flexibility 내충격성 Salt fog test 내후성
화학적 물성 (Immersion Test)	내수성 내염수성 내약품성

 

도장 시 온도의 중요성

▷ 대기온도의 영향:

–Shelf life

–점도와 스프레이 작업성

–Steel 온도

 

▷ Steel 온도의 영향

–건조시간

–도장 Interval

–도료의 내구성

 

부착이란?

• 정의 : 물리, 화학적인 반응에 의한 계면과의 상호작용 및 도막의 응집력으로 파괴강도로 측정

 

• 접착 조건

- 도료는 유동성이 있어야 한다.

- 도료는 피도물 표면을 충분히 적시는 것이 필요하다.

- 도료는 도포 후에 고화되어야 한다.

 

부착력의 구성

파괴의 형식과 장소

접착 형성과 파괴과정

접착 형성	유동 과정 Wetting 과정 계면 안정화 과정
접착 파괴	변형과정 Crack 발생과정 새로운 표면 생성과정

 

도막의 구조와 접착 성능

도장 Interval의 필요성

• 도료의 건조방식에 따른 분류

 

화학반응형 도료 – Alkyd계 도료 : 도장 Interval Free

용제 증발형 도료 – 염화고무, 아크릴 : 도장 Interval Free

화학반응형 도료 – 에폭시, 우레탄 : 도장 Interval의 제한

 

도장 Interval을 제한하는 이유

- Wetting에 의한 분자간 상호 작용력 저하 때문 

- 고화된 도막과의 응집력은 끊어짐이 크기 때문

- 도막 형성 때 발생하는 내부응력은 끊어짐이 적기 때문

- 도막계면에 WBL(Weak Boundary Layer)이 존재하기 때문