도장 재료
● 도 료
1. 도료의 조성
도료는 안료, 중합체(수지, 기름을 총칭함), 용제, 첨가제로 구성됩니다. 뒤의 셋은 비클(Vehicle)이라고 하여 착색도료에서는 도료에서 안료를 제외한 액상을 말합니다. 다시 말하자면 보통의 도료는 안료가 비클 안으로 분산한 것입니다. 그러나 모든 도료가 위의 4가지의 성분으로 구성된다고는 할 수 없으며 이러한 4가지 성분 중에서 안료가 없는 도료는 클리어라고 하여 투명합니다. 또한 폴리에스텔 수지 도료와 같은 용제가 함유되지 않은 도료도 있습니다. 4성분의 의미는 다음과 같습니다.
① 안료는 도료에 백과 적 등의 색을 부착하거나 내구력을 증가(착색안료), 금속의 녹을 방지하거나(방청안료), 광택을 조절하거나, 도막강도를 증가 또는 가격을 염가로 하는(체질안료) 등의 목적에서 사용됩니다.
② 중합체는 도료안에 모두 함유되어 있는 성분으로 도료의 성능을 좌우하는 중요한 성분입니다. 멜라민수지도료, 에폭시수지도료 등의 명칭은 그 안에 함유되는 중합체의 명칭입니다.
③ 용제는 중합체를 용해하여 도장할 때의 건조속도를 조절하거나 작업성을 좋게하거나 또는 도막에 평활성(유동성)을 부여하는 성분입니다. 일반적으로 유기용제를 사용하나 물을 사용할 때도 있습니다.
④ 첨가제는 가소제, 건조제, 분산제 등으로 도료안에 소량을 가하여 도료의 성상을 조정하는 성분을 말하고 도료에 따라서는 전혀 함유되지 않는 것도 있습니다.
위의 4가지 성분을 함유한 도료를 도장하면 물리 화학적인 변화에 의해 특별한 경우를 제외하고 용제는 공기안으로 비산하고, 안료, 중합체, 첨가제의 일부분이 남아서 도막이 됩니다. 도료를 도장할 때 어느 정도의 도료가 남아서 도막이 되는가는 도료의 불휘발분을 측정하는 것으로써 알 수 있습니다. (3-3절 참조) 도료의 성능을 좌우하는 또 하나의 인자는 안료와 중합체와의 비율로서, 이것을 안료 용적 농도라고 하며 안료의 용적 백분율로써 표시합니다. 마무리 칠 프라이머 → 표면 → 퍼티의 순으로 안료 용적 농도는 크게 됩니다. 즉 도료의 성능은 위의 4가지 성분의 양과 질에 따라서 변하게 됩니다.
2. 도료의 종류
1) 분류방법
① 비닐수지도료, 페놀수지도료 등의 명칭은 도료안의 중합체의 종류에 따릅니다. ②조합페인트, 에멀션페인트 등의 명칭은 도료 성상에 따릅니다. ③녹방지페인트, 시온도료 등의 명칭은 도막 성능에 따릅니다. ④솔칠 도장용 도료, 정전 도장용 도료 등의 명칭은 도장 방법에 따릅니다. ⑤콘크리트용 도료, 유리용 도료 등의 명칭은 피도장물의 종류에 따릅니다. ⑥퍼티, 프라이머 등의 명칭은 도료의 기능면에 따릅니다.
항상 염두에 두어야 할 것은, 일단 알키드계, 비닐계 도료 등등으로 분류가 있으며 시중에서 판매되고 있는 도료는 그 분류중의 어느 것인가에 들어가게 표시가 되어 있으나 실제의 도료는 표시의 수지 이외에 다른 수지가 혼입되거나(이것을 변성이라 함), 동일계의 수지에서도 원료의 종류와 비율에 따라서 그 성능이 다르므로 도료 메이커와 항상 연락을 취하여 최저의 가격으로 만족한 성능을 얻는 도료를 선정해야 한다는 것입니다. 그리고 퍼티, 프라이머 등의 명칭은 도료의 기능면에서의 분류에 대해서 간단하게 설명합니다.
2)프라이머
금속소재에 바르는 최초의 도료의 소재면으로 전 도막의 밀착과 보호, 다음 의 도막을 위하여 만족한 표면을 만들기 위한 토대가 됩니다. 따라서 프라 이머의 도막은 탄력성이 풍부하고 온도변화에 수반하는 팽창, 수축에 대한 순응성을 갖게 하는 동시에 방청안료(징크 크로메이트)를 포함합니다.
3)서페이스(Surfacer)
프라이머나 퍼티위에 칠하여 최종적으로 요철을 조정하고 상벌 칠 을 마무리가 좋게 되게 도장하는 것입니다. 따라서 상벌 칠의 흡입 을 방지하고 연마성, 내수성 및 프라이머로서 상벌 칠에 대한 밀착 성이 우수하여야 합니다.
3)퍼티
도장되는 표면에 있는 구멍, 균열, 깊은 오목 부분을 충분하게 메우기 위한 것으 로 보통 주걱으로 두껍게 도장합니다. 안료가 매우 많기 때문에 내충격성이 나쁘 고 또한 무르며 여러성능이 불량하므로 가급적 사용하지 않는 것이 좋습니다.
4)프라이머 서페이스
프라이머와 서페이스의 기능을 같이 갖는 바탕 도료로 선징형(서페 이스의 성능이 주가 됨)과 논선징형(프라이머의 성능의 주가 됨)이 있습니다. 주로 소부형 합성수지도료에 적당합니다.
4)필러
목재 표면에 있는 무수한 작은 구멍을 메우고 평활한 도장면을 만들어서 바탕을 견고하게 하고 마무리 도료의 흡입을 방지하는 도료입니다.(퍼티를 사용할 정도의 오목 부분은 아닙니다.)
5)실러
이것은 다공질인 표면에 도장하는 도료로서 마무리 도료의 흡입을 적게 하고 도 장 표면을 안정화시키기 위하여 바릅니다. 또는 틈 손질, 송진 손질, 알카리에 대 한 손질을 하기 위하여 목재, 슬레이트, 플라스터 등에 도장하는 것입니다.
6)언더코트(Under coat)
보통 필러 또는 실러 위에 도장을 하며 평활한 면과 흡입이 없 는 면을 만들기 위하여 도장합니다. 이 때문에 마무리 도장은 광택이 좋은 마무리를 할 수 있습니다.
7)탑 도장(Top coat)
마지막으로 바르는 도료로서 색이나 광택이 좋은 미관을 주는 도료입니다
3. 보일류
유성도료라는 것은 천연 채집하는 유지를 주로 한 비클로 하는 도료를 말하며 이 안에는 보일유, 조합 페인트, 유성 니스, 유성 에나멜이 함유됩니다. 일반적으로 칠솔의 도장 작업성이 좋으며 가격이 염가이나 건조성, 광택, 경도, 미관, 내화학성이 뒤집니다. 도료의 원료로서 기름은 다량으로 사용됩니다. 이 기름은 튀김유, 기름 회구로서 우리들 일상 생활에서 잘 알려진 물질이나 실용상에서 건성유(공기중에 두게 되면 자연히 건조하는 기름), 반건성유(건성유와 불건성유 중간의 건조 성질인 기름), 불건성유(전혀 건조하지 않는 기름)의 3가지로 구분합니다. 건조하다는 의미는 기름의 경우 기름의 작은 분자가 공기중의 산소에 의해 산화되고 그 다음에 서로가 결합하여 큰 분자가 되는 것입니다. 도료로서는 기름 그대로를 사용하는 일은 별로 없으며 보통은 기름 그 자체를 가공하거나 이러한 것으로 알키드 수지, 에폭시 수지 에스텔 등의 합성수지를 제조하는 데 사용합니다. 생건성유는 공기중에 방치해 두면 건조하게 되나 최초에는 건조속도가 매우 느리고 또한 일정시간(유도기간)이 경과하면 비교적 신속하게 건조합니다. 이러한 이유는 기름안에 소량의 산화를 방해하는 물질이 있기 때문입니다. 가열한 건성유 또는 반건성유에 공기를 취입하여 드라이어 손질로써 처리하면 유도기간이 없어지고 건조성이 좋게 됩니다. 이것이 바로 보일유입니다. 기름으로는 아마인유, 들깨유, 대두유, 오동나무유, 어유 등을 사용하며 건조제로서는 코발트, 망간, 납 등의 나프탄산염을 사용합니다. 건조시간은 자연건조에서 경화 24시간 이내이며 특히 건조성이 빠른 것도 있습니다. 보일유는 조합페인트, 견련 페인트의 원료이며 보일유 그 자체는 견련 페인트를 무르게 할 때 또는 피륙이나 종이 등의 방수 가공용에 사용합니다.
4. 유성페인트
안료를 보일유와 반죽한 것으로 건조기구는 보일유와 동일합니다.
1)성질
경도가 적고 건조가 느립니다(24시간 이내). 광택, 도막상태, 내화학성이 나쁘며 점착성이 있고 칠솔의 자국이 남습니다. 가격이 염가이고 밀착성과 내기후성이 좋으며 또한 칠하기가 쉽습니다.
2)종류
①견련 페인트
안료가 매우 많은 것으로 사용자가 보일유나 테레벤유를 적당하게 하여 사용합니다.
②종 페인트
다량의 착색안료를 함유한 것으로 페인트의 조색에 사용합니다.
③조합 페인트(용해 페인트)
견련 페인트에 보일유를 가하여 그대로 도장할 수 있게 되어 있는 것으로 이것에는 마무리 도장용(내, 외부용으로 구분됩니다), 나무부분의 바닥 칠용 등으로 각종의 것이 있습니다. 외부용은 직접 일광 및 풍우에 노출되기 때문에 내기후성이 좋고 내부용은 소부이나 뒤틀림이 적은 도료입니다.
3)용제
미네럴 스피릿(Mineral spirit), 테레빈유
4)도장
칠솔도장, 자연건조
도장상의 주의사항
①비닐수지도료, 페놀수지도료 등의 명칭은 도료안의 중합체의 종류에 따릅니다. ②스프레이법으로써 흐르기 쉽습니다. ③고습할 때에는 도장을 중지합니다. 습도가 낮을수록 도막성능은 좋게 됩니다. ④바닥 칠은 잘 건조한 후에 도장합니다. 그렇지 못하면 얼룩이 생깁니다.
5)용도
①적합: 목재, 철재(건축, 교량, 선박 등) ②부적합: 플라스터, 회반죽, 모르타르, 콘크리트(내알카리성이 불량)
5. 합성수지 조합페인트
조합페인트 결점을 개량한 도료입니다. 이것은 장유성 건성유 변성 알키드 수지(유분을 많이 함유한 알키드 수지)와 루틸형 티탄과 같은 내기후성이 좋은 안료와 반죽하여 만든 도료입니다. 건조기구는 알키드 수지 도료와 동일합니다.
1)성질
종전의 조합 페인트보다도 건조가 빠르고(프탈산 수지 도료보다는 느립니다), 광택 이 좋고 소부이나 뒤틀림이 적으며 은폐력과 내기후성이 좋습니다. 내수, 내화학성 은 조합 페인트와 동일합니다.
2)용제
미네럴스피릿
3)도장
칠솔로 도장, 스프레이 분무기도 가능, 자연건조
도장상의 주의사항
①보일유나 유성 페인트를 혼합하면 후에 광택이 감소합니다. ②바닥 칠은 잘 건조시켜서 마무리 칠을 합니다.
4)용도
유성 페인트와 동일함
6. 기름 바니쉬
기름 바니쉬란 천연수지(코펄 등), 또는 합성수지(페놀수지 등) 또는 역청성질(피치 종류)(아스팔트) 등을 건성유(또는 기름, 오동나무유 등)와 같이 가열하여 반응시켜 용해한 것에 건조제를 가하여 용제에 용해한 것입니다.
1)성질
천연수지가 들어 있으므로 약간 건조가 빠르고(경화 10~24시간) 광택, 살갗의 적 당한 두께와 작업성이 좋으며 단단하고 투명한 도막을 만드나 경시 황변합니다. 내 화학성은 일반적으로 뒤지며 또한 점착성이 있습니다.
2)건조기구
프탈산 수지도료와 동일하여 공기중의 산소를 흡수하면서 고분자화합니다.
3)종류
기름 바니쉬(니스)는 수지의 종류, 건성유의 종류에 따라서 변하나 수지와 건성유 비율에 의해 그 성상, 성능이 현저하게 변합니다. 수지와 건성유와의 비율을 유장이 라고 하며 대체적으로 수지 2부와 기름 1부의 경우에 단유성 바니쉬, 수지와 기름 이 등량인 때에 중유성 바니쉬, 수지 1부와 기름 2부의 경우에 장유성 바니쉬라고 합니다.
①단유성 바니쉬(골드 사이즈)
건조가 빠르고 (경화 10시간) 단단한 광택이 있는 도막이 되며 연마하기가 용이하나 무르므로 내기후성이 나쁩니다. 따라서 내부목재용이나, 흙가루와 반죽하여 유성의 단절을 방지하는 것에 사용합니다.
②중유성(코펄 바니쉬)
건조는 중간 정도이고(경화 20시간) 단단한 것도 중간 정도의 내수 성이 좋고 광택이 있는 도막이 되나 내기후성은 좋지 못합니다. 이 것은 가구, 건축, 차량의 내부용에 사용합니다.
③장유성 바니쉬(보디 바니쉬, 슈퍼 바니쉬)
건조가 느리고(경화 24시간), 굴곡성, 내기후 성이 좋으므로 일반적으로 외부 마무리 칠용 으로 사용합니다.
④흑바니쉬
아스팔트, 피치 등을 원료로 한 기름 바니쉬로 내수성, 내약품성은 좋으나 내 기후성이 나쁘고 블리드(Bleed : 마무리 칠을 하게 되면 아스팔트 등이 마무리 칠에 용해되어 마무리 칠이 황색이 되는 현상)합니다. 금속의 간단한 녹방지용 으로도 사용합니다.
4)용제
미네럴 스피릿
5)도장
칠솔 도장 또는 스프레이 도장, 자연건조
6)용도
①적합 : 나무 부분(건축, 차량, 선박의 내외 부분), 철부분(흑바니쉬) ②부적합 : 점착성을 싫어하는 물품, 플라스터 등
7. 유성 에나멜(에나멜 페인트)
이것은 안료와 기름 바니쉬(장, 중, 단유성)를 혼합 반죽한 도료입니다.
1)성질
기름 바니쉬와 동일하게 천연수지를 함유하는 것으로 광택이 좋은 유성 페인트보 다도 건조가 빠르며 칠솔의 자국, 점착성이 적고 내수, 내유성(페놀계)이나 굴곡성, 황변성이 나쁩니다.
2)종류
①외부용 에나멜
장유성 바니쉬를 사용한 유성 페인트로 외부용(차량, 건축용)에 사용합니다.
②내부용 에나멜
단, 중유성 바니쉬를 사용한 유성 페인트로 내부용 또는 바탕용으로(오일 퍼티,오일 서페이스, 오일 프라이머, 목공 가정용) 사용합니다.
③알루미늄 페인트
알루미늄분을 도료에 가한 것으로 비클로서는 보통 슈퍼 바니쉬를 사 용합니다. 알루미늄은 도막 중에서 표층에 비늘 모양으로 중첩하여 배 열하므로 내수성, 내기후성, 내식성이 좋으며, 또한 알루미늄은 광선의 반사율이 크기 때문에 그것을 도장한 탱크 내의 온도는 상승하기가 어 렵습니다. 따라서 각종의 저장탱크, 냉각기, 철탑, 철골에 사용합니다. 알루미분을 사용하기 이전에 가하는 별도의 실버형과 기조합형이 있습 니다.
3)건조기구, 용제
기름 바니쉬와 동일함
4)도장
칠솔로 도장, 스프레이 도장, 딥(Dip), 플로 코팅, 자연건조
5)용도(Plywood)
①적합 : 목재, 철재(실내가구, 완구, 기계, 차량, 건축 등 ②부적합 : 플라스터, 모르타르 등의 벽면
기름 바니쉬나 유성 에나멜 등, 즉 천연수지를 사용한 도료는 점차로 사용하지 않게 되고 그대신 페놀수지 등의 합성수지를 사용한 도료가 내구성이 좋은 이유로 사용됩니다.
8. 주정 바니쉬 (수지 바니쉬 / 니스)
셀락, 코펄, 다마르 고무 등의 천연수지나 알코올 가용성 페놀수지를 단순하게 용제에 용해한 것입니다.
1)건조
용제가 증발하여 수지가 도막이 됩니다.
2)성질
용제가 증발하는 것만으로써 도막이 되므로 건조는 매우 빠르며(경화 1시간), 가격 이 저렴하고 도막은 단단합니다. 그리고 광택이 있으며 바르기가 쉽고 부점착성입 니다. 그러나, 내기후성, 내수성 및 내알코올성이 나쁩니다.
3)종류
①샐락 니스
셀락을 변성 알코올에 용해한 것으로 수지를 20~30% 함유하며, 건축물 목재 의 나뭇결 손질, 나뭇진 손질과 흡입 방지 손질에 사용합니다.
②속건 니스
코펄 고무를 알코올에 용해한 것으로 셀락니스 대용으로서 저급인 목공품에 사용합니다.
③찬(Liquing : 역청) 니스
로진(도료원료)을 알코올, 벤졸에 용해한 것으로 무르며 내열성 이 매우 불량합니다.
④다마르(Dammar) 바니쉬
다마르 고무를 미네럴 타펜에 용해한 것으로 백색 에나멜의 비 클에 사용합니다.
4)용제
알코올
5)도장
칠솔도장, 딥, 회전솔 도장, 탬포 도장, 자연건조
도장상의 주의사항
①칠솔도장으로 할 때에는 건조가 빠르므로 신속하게 바릅니다. ②다습할 때 브러싱이 생기기가 쉬우므로 이러한 때에는 부타놀을 소량 첨가하거나 또는 일 기가 좋게 된 다음에 다시 한번 바르면 됩니다.
6)용도
①적합: 목재(가구, 완구, 차량, 건축 및 선박 내부)와 실내 장식품 ②부적합:경금속, 모르타르, 플라스터, 외부용 등
9. 락카 에나멜(락카)
락카 에나멜이라는 것은 용제에 용해하는 섬유소 유도체(섬유소라는 것은 셀룰로스라고도 하며 목면의 성분입니다. 유도체라는 것은 이러한 것에 가까운 종류를 말합니다.)를 주요한 비클로 하여 이것에 합성 수지(또는 천연수지), 가소제, 안료를 가한 도료를 말합니다. 일반적으로 락카라고 하는 것은 보다 좁은 의미의 니트로 셀룰로스 락카(또는 초화면 락카)를 말합니다. 초화면 락카라고 하는 것은 위의 섬유소 유도체와 초화면을 사용한 도료를 말하는 것으로 따라서 비클은 초화면, 수지, 가소제로 구성되어 있습니다.(표 3-3 참조) 이러한 3가지 성분을 주입하여야 하는 이유는 초화면 단독으로서는 매우 건조하기가 쉬우며 밀착성, 가요성이 나쁘고 초화면 용액은 매우 점도가 높기 때문에 이것을 스프레이 점도까지 희박하게 하면 물휘발분이 적게 되어 막의 두께가 극단적으로 희박하게 되기 때문입니다. 따라서 가소제를 첨가하여 유연성을 주고 멜렌산 수지나 프탈산 수지를 첨가하여 밀착성, 내기후성, 살갗의 두께를 증가해 주면 됩니다. 가소제로서는 DBP(디부틸 프타레이드), TCP(트리클레질 포스페이트)나 피마자유 등을 사용합니다. 가소제를 많이 첨가하면 도막이 부드럽게 됩니다. 1)건조 기구
도료안의 용제가 공기 안에서 증발하는 것으로서 즉 도막 안의 화학 변화 없 이 건조합니다.
2)성질
도료 안의 용제가 증발하는 것만으로 도막이 되는 것이 건조하기가 쉬우나 그 대 신에 도막을 용제에 침지하면 도막이 용해하고(내용제성이 나쁩니다) 또는 100℃ 이상의 온도로 가열하면 초화면이 분해되어 도막이 황색이 되므로 무르게 됩니다 (내열성이 없으므로 난로 등 온도가 올라가는 물체에는 도장하지 못함). 도막은 비 교적 단단하고 부점착성으로 내수성, 내유성, 내가솔린성이 좋으나 막의 두께가 얇 고 굴곡성, 부착성이 나쁩니다.
3)종류
①락카 에나멜
보통 니트로 셀룰로스 락카라고 합니다
②핫 락카
락카는 다른 도료와는 달리 도료안의 불휘발분(도막이 되어 잔류하는 비율)이 적기 때문에 시너가 들어가는 양이 많으며 보통 에나멜에 대해서 시너는 1인 관 계로 분무 도료의 불휘발분이 매우 적어서 1회에 대하여 도막 두께가 얇습니다. 이 때문에 마무리 칠의 도장 횟수는 3~4회 정도가 필요합니다. 이러한 결점을 보충하기 위하여 약간은 건조가 느리나 d의 하이솔리드 락카가 생겼고 또는 도 장법으로서 핫 스프레이법이 발전하였습니다. 동시에 핫용 락카가 출현 하였으 며 이 핫 락카라는 것은 락카를 가열하면 점도가 현저하게 하강하는 성질을 이 용하여 시너를 첨가하는 양을 적게 하고 70℃ 전후로 락카를 가열하여 불휘발분 을 많게 하며 따라서 막이 두껍게 부착되게 조정된 락카를 말합니다.
③클리어 락카
목재용과 금속용 등이 있으며 목재용은 내열탕성, 투명성, 연마성이 좋으므 로 가구, 실내용 목공품의 클리어 마무리용으로 사용합니다. 금속에 대해서 밀착성이 우수하여 니켈, 주석, 은 등의 도금 보호용으로 사용합니다.
④하이솔리드 락카
락카의 불휘발분이 적은 것은 초화면 때문인데 그 함유량을 적게 하여 수지분을 증가한 것이 하이솔리드 락카입니다. 이것은 락카와 본질적으 로 변한 것은 없으나 수지분을 증가하는 것으로써 광택, 내기후성, 살갗 붙이가 좋으며 도장횟수가 적게 됩니다(2~3회). 그 대신에 건조시간은 약 2배로 연장되며 또한 락카와는 다르게 브러싱이 적으며 반드시 폴리 시(Polish)가 필요한 것은 아닙니다.
3)용제- 에스테르계 또는 케톤계 용제(예로서 초산 부틸, 아세톤 등)와 알코올계 탄화 수소 계 용제의 혼합물이 시너입니다. 락카는 뒤의 2자에서는 용해하지 않으나 에스테르, 케톤계 용제가 존재할 때에는 알코올계 용제도 용해력을 발휘합니다. 탄화수소계 용 제에는 락카는 용해하지 않으나 가격을 저렴하게 하기 위하여 첨가합니다. 방향족계 (톨루올, 크실롤 등)를 사용하며 지방족(미네럴 스피릿 등)은 사용하지 않습니다. 케 톤, 에스테르계 용제를 진용제, 알코올계 용제를 보조용제, 방향족 탄화 수소를 희석 제라고 합니다
4)도장
스프레이법이 가장 적당하며 칠솔도장, 탬포도장, 침지도장, 회전키 도장, 손으로 훑어짜기 솔칠, 롤러 도장, 자연건조 또는 강제건조(60~80℃, 20분 정도)
∙도장상의 주의사항
①강제 건조한 때에는 급격하게 가열하게 되면 광택의 손실과 핀 홀(Pin hole)이 생기므로 주의합니다. ②핫 스프레이법으로는 핫 스프레이용 시너를 사용합니다. ③칠솔 질을 할 때에는(60초 전후/No.4 포드 컵) 도장하기가 어려우므로 시너로는 리타더 (Retarder) 시너(느린 시너)를 사용하면 됩니다. ④중복하여 칠할 때에는 1회째의 도장에는 시너의 양을 적게 하고 여러번 칠(에나멜 1에 대 하여 시너 1.2정도)을 하는 것이 좋습니다. ⑤고온 다습(85% R.H. 이상)할 때 특히 2~3월경에는 백화현상이 생기는 일이 있습니다. 이 러한 때에는 ㄱ) 리타더 시너를 10% 내외 혼합하거나 ㄴ) 피도장물을 가온하거나 ㄷ) 핫 스프레이법으로 작업을 합니다. ⑥폴리시 할 때에는 잘 건조(가급적 3일 후)하여 연마를 해야 광택이 잘 납니다.
5)용도
①적합 : 목재, 철재, 경금속(단 앞처리가 필요)(차량, 전기기계, 트럭, 가구, 완구, 피혁 등) ②부적합 : 알카리도가 강한 콘크리트면
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