도료 (paint)란 ? |
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1. 도료의 개요 |
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가) 도료의 정의 |
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피도물의 표면에 도포해서 피도물과의 부착이 좋은 건조(경화) 피막을 형성하여 재질 보호, |
외관 향상등 기타 요구되는 기능을 가지는 화학제품 |
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나) 도료의 역할 |
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① 외관 향상 |
미려한 색상,광택,평활성 등을 부여하거나 모양무늬,다채무늬 등으로 외관을 좋게하는 |
도료 = 유색도료, 모양도료,다채무늬도료 등. |
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② 재질 보호 |
내약품성,내후성,내수성, 공기불투과성 등이 우수하여 피도체를 보호하는 도료=내약품성도료, |
방청도료 등. |
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③ 기능 부여 |
특수 기능을 부여하는 도료 = 내열도료, 절연도료, 방미도료, 단열도료, 방화도료, 방청도료, |
전자파 차폐도료, 축광도료 등. |
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다) 도료의 구성 |
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일반적으로 도료를 구성하고 있는 성분은 수지, 안료, 용제, 첨가제의 4가지 성분으로 나눌 수 |
있으며 건조후 도막으로 남아있는 도막 형성 주성분과 건조 과정시 도막에서 휘발하여 손실되는 |
도막 형성 보조 성분으로 구성되어 있다, |
도막형성 주성분은 색상를 얻기위한 안료,도막을 형성하는 수지의 주요소와 건조성,외관,안정성 |
등이 좋은 도막을 얻기위해 첨가하는 분산제,표면평활제,소포제,침강방지제등의 첨가제로 불리우는 |
부요소로 되어있고, 도막형성 보조성분은 도료제조 및 도장 작업성을 위해 가하는 용제로서 |
도막중에 남아있지 않고 휘발하여 소멸하는 성분을 말한다. |
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라). 도료의 분류 |
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도료는 그 구성성분, 도장방법, 건조조건, 도료상태, 도막성능,용도 및 기타방법으로 분류한다. |
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번 호 |
분 류 법 |
대표적인 도료의 종류 |
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1 |
성분(도막형성 주요소)에 |
유성도료,수성도료, 알키드수지도료 |
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의한 분류 |
알키드멜라민수지도료, 아크릴멜라민수지도료 |
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에폭시수지도료 |
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2 |
안료의 종류에 의한 분류 |
알미늄페인트(은분페인트) |
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아연말계페인트, 광명단페인트 |
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크로메이트페인트(징크프라이머) |
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3 |
도료의 상태에 의한 분류 |
조합페인트(오일페인트), 분체도료 |
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2액형도료(A-U/T, P-U/T) |
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4 |
도막의 상태에 의한 분류 |
투명도료(투명락카,바니쉬), 무광도료,모양도료 |
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백색도료, 흑색도료 |
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5 |
도막 성능에 의한 분류 |
내약품성도료, 내열도료 |
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6 |
도장 방법에 의한 분류 |
붓도장용도료(일반 도료의 거의 대부분) |
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전착도료 |
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분무도장도료(일반도료의거의 대부분) |
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정전도장도료(정전용신나사용,분체도료) |
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7 |
피도물에 의한 분류 |
콘크리트용도료, 경합금용도료, 철재금속용 |
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8 |
도장 공정에 의한 분류 |
하도용도료(Primer) |
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중도용도료(Surfacer) |
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상도용도료(Finish) |
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9 |
건조 조건에 의한 분류 |
자연건조형도료(알키드에나멜,오일페인트) |
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화학반응형도료(A-U/T), |
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가열건조형도료(제관용도료등) |
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10 |
용도에 의한 분류 |
자동차용,선박및중방식용,건축용,PCM용,CAN용, |
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전기 절연, 목공용 도료 등 |
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마. 도료의 건조 형태 |
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도료를 피도물의 표면에 도장하여 일정한 시간동안 가열 및 방치를 시킨 후 도료가 도막으로 |
되는 것을 건조라고 한다. 따라서, 액상 및 분체도료를 피도체에 도장하여 소기의 도막성능을 |
얻기 위해서는 반드시 건조(경화) 과정을 거쳐야 한다. |
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1) 용제 증발형 건조 |
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도막중의 용제가 증발하여 도막이 형성되는 것으로 수지 분자의 결합이 일어나지 않는다. |
따라서신나로닦으면도막은용해된다.일반적으로락카계도료의건조기구다. |
2) 화학 반응형 건조 |
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① 산화 중합 건조 |
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수지분이 공기중의 산소를 흡수하여 산화하는 것에 따라 중합이 일어나고 망상 구조를 |
형성한다. 그러나, 망상 구조가 치밀하지 못하므로 도막 성능은 그렇게 좋지는 않다. |
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② 열중합 건조 |
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일정온도(일반적으로130℃이하)로가열하게되면 수지의반응(중합)이일어나치밀한망상구조를 |
형성하기 때문에 도막 성능은 뛰어나며 완전 건조 후에는 용제에 의해 용해되지 않는 |
도막이 된다. |
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③ 2액 중합 건조 |
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주제(도료 베이스)와 경화제의 혼합으로 반응이 일어나 망상 구조가 형성된다. |
이 반응은 상온에서도 진행되지만, 온도가 상승하면 반응 속도가 빨라진다. |
작업 효과면을 고려하여 보통 40℃∼80℃로 강제 건조한다. |
역시 망상 구조는 열중합과 비슷하므로 도막성능은 매우 뛰어나다. |
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2. 도료용 원료와 그역할 |
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가) 안료 |
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색의 기원이 되는 색소는 크게 염료와 안료로 구분한다. 양자의 큰차이는 안료가 물,기름, |
유기용제등에 용해하지 않는 것이다. 염료는 주로 수용액으로 사용되는 것에 비해 , 안료는 |
분말(입자)상태로 사용하고,비히클중에 입자로 존재하기 때문에, 분자 상태로 존재하는 염료의 |
경우보다 그 물리적 성질이 중요한 조건이 된다. 또한 안료는 입자다. |
따라서, 입자의 크기, 형상, 분포, 표면의 성질, 굴절율,결정구조등의 물리적 원인에 의해 |
사용중 각종의 문제를 야기 시킨다. |
일반적으로 입자의 크기가 작을수록 명도, 착색력, 흡유량, 분산체의 점도, 응집성등이 |
증가하고 은폐력은 저하한다. 그러나 이와같은 입자에 대해서는 1차 입자와 이것이 집합해서 |
된 2차 입자가 된다. 따라서 1차 입자의 크기도 중요하지만 분산체중에 있어서 입자의 |
크기가 보다 중요하다. |
동일 화학 구조라 하더라도 예를들어, 원료의 순도,Coupling조건, PH온도, 후처리 등에의해 |
얻어진 안료 입자의 크기, 형태, 분포 표면의 성질 등의 물리적 제반 성질은 틀려진다고 |
생각해야 한다, |
물론, 색미도 이것들에 의해 달라지지만, 일반적으로 적,등, 황, 청 등의 색상은 각각 화학 |
구조가 지배적이다. |
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안료에는 ① 체질안료 ② 착색안료 ③ 금속분 안료 ④기타 특수 안료로 구분 할 수 있다. |
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1) 체질 안료 |
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대부분이 천연석을고운 분말로 분쇄가공 한것이며 광석의구성성분에따라여러가지가있다. |
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체질안료는 다음과 같은 특징이 있다. |
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① 착색력과 광차단성은 거의 없으나 도료 증량제로써 도막의 살오름성을 좋게 한다. |
② 도막의 기계적 물성을 향상 시키고 소광(消光) 효과를 얻을 수 있다. |
③ 도료의 점성을 올려 주기도 하고 착색안료에 비해 값이 싸기 때문에 가격을 |
낮추는역할도 한다. |
④ 연마가 필요한 도막에서는 연마성을 향상 시킨다. |
⑤ 제품설계 혹은 안료분산성이 불량하면 도료 저장 안정성에 나쁜 영향을 주게되어 쉽게 |
침전되기도 한다. |
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< 체질 안료의 예> |
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중탄(탄산칼슘), 탈크(Talc), 규사분(Silica), 크레이(Clay), 유산바룸, 마이카분 |
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2) 착색안료 |
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흰색, 노란색, 빨간색등의 도막에 색체를 갖도록 하는 안료로서 유기안료와 무기안료로 |
구분 한다. |
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◈ 유기/무기 안료의 비교 ◈ |
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항 목 구 분 |
유 기 안 료 |
무 기 안 료 |
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색 상 ( 도 막 ) |
선명하다 |
색감이 약하고 |
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다소 칙칙하다 |
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착 색 력 ( 도 막 ) |
강하다 |
약하다 |
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비 중 |
겉보기 비중은 높고 |
겉보기 비중은 낮고 |
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진비중은 낮다 |
진비중은 아주 높다 |
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은 폐 력 ( 도 막 ) |
낮다 |
높다 |
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흡 유 량 |
높다 |
낮다 |
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광 택 ( 도 막 ) |
조금높다 |
조금 낮다 |
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내 광 성 ( 도 막 ) |
일반적으로 낮다 |
높다 |
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내 열 성 |
비교적 낮다 |
높다 |
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내용제성 |
일반적으로 낮다 |
높다 |
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내약품성 |
양 호 |
일반적으로 불량 |
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가 격 |
고 가 |
저 렴 |
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3) 금속분 안료 |
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방청성 부여, 금곡 외관 모방, 도전성 부여 및 내약품성등의 기능 향상을 목적으로 금속을 |
분말로 만들어 분말 입자의 모양 처리나 표면 처리를 한 안료를 말한다. |
대표적인 것으로 아연말, 알미늄페이스트, 동분(銅粉),스테인레스 스틸 분말 등이 있다. |
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4) 방청 안료 |
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철 등의 금속이 녹슬지 않도록 적당한 화학적 활성을 갖는 안료를 말하며 주요 기능은 |
다음과 같다. |
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① 수지, 바니쉬 성분과 반응하여 치밀한 도료막을 형성한다. |
② 물에 소량 녹아 알카리성이 된다. |
③ 철 등의 금속면에 물이 침투하면 부동태를 만든다. |
대표적인 것으로는 연단(Pb₃O₄), 연백, 아산화납, 아연말, 징크크로메이트 등이 있다. |
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5) 기타 특수 안료 (특수 기능 부여) |
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① 내식성 안료 : Z.P.C ( Zinc Potassium Chromate ) |
M.I.O ( Micaceous Iron Oxide ) |
스트론튬 크로메이트 |
② 형광 및 축광 안료 : 어두운 곳에서 빛을 내는 안료. |
③ 펄(Pearl) 안료 : MICA라고도 하며, 입자감과 각에 따른 색변화를 주기위한 안료. |
④ 시온 안료 : 지정 온도 범위내에서 색상이 변하는 안료. |
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나 . 수 지 |
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도료의 구성 성분중 안료와 더불어 도막 형성 주요소로서, 수지의 성질이 도막 성능을 가름하는 |
가장 중요한 요소이다. |
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유지(油脂) : 아마인유, 피마자유, 대두유, 야자유, 어유. |
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천연수지 및 가공품 : 송지, 석유수지, 지방산, 타르피치 등. |
합성수지 : 알키드수지, 아크릴수지, 아미노수지, 폴리우레탄수지, 에폭시수지, |
폴리에스테르수지, 페놀수지,염화비닐수지, 염화고무계수지, |
에멀죤수지, 실리콘수지 등. |
기타 : 니트로셀룰로오즈, CAB, 역청질류. |
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도료에 사용하는 합성수지를 크게 나누면 가열에 의해 불융불용성(不融不溶性) 물질로 변화하는 |
열경화성 수지와 가열에 의해 용융(溶融) 하지만, 온도가 낮아지면 다시 원래의 자리로 환원하는 |
열가소성 수지가 있다. 따라서, 가열건조형 도료능 열경화성 수지를 사용하고, 열가소성 수지는 |
상온건조형도료 또는 가소제로 사용된다. |
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1) 합성수지 분류 |
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① 열경화성 수지 : 페놀수지, 건성유 변성 프탈산수지, 요소, 멜라민 수지, 에폭시 수지, |
아크릴수지,불포화폴리에스테르 수지, 폴리우레탄 수지 등. |
② 열가소성 수지 : 불건성유 변성 프탈산 수지, 비닐수지, 아크릴 수지, 스티렌수지 등. |
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2) 도료에 적합한 합성수지의 일반적 조건 |
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① 도장이 쉬울 것 |
② 적은 도장 횟수로 목적하는 성능을 발휘하는 도막을 형성 할 것. |
③ 속건성일 것 |
④ 소지에 부착력이 좋고 강인 할 것 |
⑤ 안료 분산이 용이하고, 침강 응집이 없고, 저장성이 좋을 것 |
⑥ 도막은 광택이 좋고, 선명하며, 보색성이 양호 할 것. |
⑦ 내구성, 내후성, 내수성, 내약품성이 우수 할 것. |
⑧ 저독성, 저공해성일 것. |
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3) 합성 수지의 일반적 도막 성능 |
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수지 |
알키드 수 지 |
아미노 알키드 |
SM변성알키드 |
아크릴수 지 |
니트로셀룰로오즈 |
에폭시 |
페놀수지 |
우레탄 수지 |
비닐 |
에폭시 수지 |
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성능 |
에스테르 |
수지 |
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내 후 성 |
◎ |
◎ |
○ |
◎ |
◎ |
○ |
◎ |
◎ |
◎ |
○ |
|
|
|
내염수성 |
◎ |
○ |
○ |
◎ |
◎ |
◎ |
◎ |
◎ |
◎ |
◎ |
|
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내알카 리 성 |
X |
△ |
△ |
○ |
X |
○ |
○ |
△ |
◎ |
◎ |
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내용제성 |
○ |
◎ |
△ |
△ |
△ |
○ |
◎ |
△ |
◎ |
◎ |
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내용제성♠ |
X |
X |
X |
X |
X |
△ |
◎ |
△ |
X |
○ |
|
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유 연 성 |
◎ |
○ |
○ |
◎ |
◎ |
○ |
○ |
◎ |
◎ |
△ |
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내충격성 |
○ |
◎ |
○ |
◎ |
◎ |
◎ |
○ |
◎ |
◎ |
○ |
|
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내 열 성 |
○ |
○ |
○ |
○ |
X |
○ |
◎ |
◎ |
◎ |
○ |
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색조보유성 |
○ |
○ |
○ |
◎ |
◎ |
○ |
X |
X |
○ |
△ |
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광 택 |
◎ |
○ |
○ |
◎ |
○ |
△ |
△ |
○ |
△ |
X |
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♤ 지방족 탄화수소계 용제에 대한 것. ◎ : 우수 ○ : 양호 |
♠ 에스테르계 및 케톤계 용제에 대한 것. △ : 보통 X : 불량 |
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다. 용 제 |
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용제는 수지를 녹이는 성질을 갖는 것으로 일반적으로 도료에 혼합되어 있는 것을 말한다. |
도료의 점도 조장등에 사용하는 신나는 용제의 혼합물로, 도료를 피도물에 도장 하는데 적당한 |
점도로 희석하여 사용하고 용도에 따라 용제의 종류와 혼합량에 의해 증발 속도 또는 용해성을 |
조정하여 사용한다.따라서, 용제는 수지를 녹이는 것이고, 신나는 용제를 혼합한 것으로 |
도장하기에 알맞도록 도료의 점도를 조정한다고 말 할 수 있다. |
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용제를 분류하면 다음과 같다. |
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1) 비점에 의한 분류 |
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① 저비점 용제 ( 100℃ 이하) |
아세톤, 이소프로필알콜(IPA), 메칠에칠케톤(MEK) 등 |
② 중비점 용제 ( 100 ∼ 150℃ ) |
톨우엔, 키실렌, 부탄올( Bu - OH ) 등 |
③ 고비점 용제 ( 150℃ 이상 ) |
부칠셀로솔브( B.C ), 헥실솔로솔브 ( H. C), 카비톨 등 |
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2) 화학 구조에 의한 분류 |
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① 알콜계 |
메칠알콜(메탄올), 에칠알콜(에탄올), 이소프로필알콜, 부칠알콜 등. |
② 에스테르계 |
에칠아세테이트(초산에칠), 부칠아세테이트 등. |
③ 에테르계 |
에칠셀로솔브(E.C), 부칠셀로솔브(B.C), 등. |
④ 케톤계 |
아세톤, 메칠에칠케톤(MEK), 부칠이소부칠케톤(MIBK) 등. |
⑤ 탄화 수소계 |
㉮ 방향족류 |
톨우엔, 키실렌 등 |
㉯ 지방족류 |
석유에테르, 석유벤젠, 가솔린, 케로신 등. |
㉰ 할로겐류 |
트리클로로에칠렌, 사염화탄소 등. |
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* 도료 용제로서 필요한 일반적 성질 |
① 수지를 잘 용해하고 용해물이 안정성이 있을 것. |
② 무색 또는 담색(淡色) 일 것. |
③ 악취나 독성이 적고 위험하지 않을 것. |
④ 도장후 증발하여 도막에 남지 않을 것. |
⑤ 시장성이 있고 경제적으로 낮은 가격일 것. |
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도료에 사용되는 신나는 일반적으로 단일 용제로서 사용되는 것은 적고 증발속도, 용해력, |
경제성 등을 고려하여 다성분계 혼합 용제를 사용한다. |
이와 같은 혼합된 용제를 그 역할에 따라 진용제, 조용제, 희석제의 3가지로 분류할 수 |
있으며, "진용제"는 도료를 잘 용해하는 용제이며, "조용제"는 알콜계와 같은 소량을 |
가함으로써, 진용제의 용해력을 향상 시키는 용제이며, "희석제"란 작업성(증발속도) |
혹은 경제성을 고려한 용제이다. |
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라. 첨 가 제 |
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도료 첨가제는 도료 구성 성분중 도막 형성 보조 성분으로서 도료의 도막 성능을 보강하여, |
도장시에외부 영향을 완화시키거나 기타 특수 기능을 목적으로 사용되며 도료 설계시와 |
도막 형성시에 중요한 역할을 한다. |
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1) 도료 설계시 |
① 필요한 도막 물성을 부여한다. 수지에 첨가하여 충분한 성능을 나타낼 수 있도록 한다. |
예) 가소제, 점탄성조정제, 안정제, 자외선 흡수제 |
② 특수한 기능을 부여한다. |
예) 착색제, 형광제, 방청제, 방오제, 대전방지제, 도전제, 난연제 |
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2) 도료 제조시 |
① 안료 분산성을 좋게한다. |
분산성을 향상시키기 위해서는 일반적으로 계면활성제나 습윤제를 사용하지만 이것은 안료간의 |
화학적성질, 전기적성질과 관계하기 때문에 분산제, 색분리방지제, 침강방지제 등을 사용하여 |
도료의 작업성이나 도막성상을 개선시킨다. |
② 필요한 도막 물성을 부여한다. |
전색제나 안료를 배합한 도료의 점탄성 변화는 도료로서 필히 적당한 범위로 조정이 필요하며 |
점도를 낮추는 경우는 용제의 양에 의해 쉽게 조정이 되지만 점도를 올릴 경우는 증점제나 |
흐름 방지제등을 사용한다. |
③ 도료 제조시나 보관 수송시 안정성을 부여한다. |
도료 제조시에 가열, 교반등의 화학적, 물리적 에너지를 가함으로써 반응성을 갖는 화학물질인 |
도료는 침강 혹은 분리등이 발생하므로 이를 방지하기위해 침강방지제등을 가한다. |
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3) 도박 형성시 |
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① 건조(경화)성 조성 |
도료의 건조성은 용제의 선택 등으로도 개선되지만 본질적으로는 건조제나 중합방지제의 |
종류 및 모양을 조절한다. |
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② 작업성 조정 |
도막 두께, 흐름성, 이물질, 크레타링, 색분리등을 개선하기 위해서는 레벨링제, 점도조정제, |
흐름방지제, 색분리방지제, 침강방지제 등을 사용한다. |
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종 류 |
사 용 목 적 |
원 료 (예) |
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분 산 제 |
안료를 조색제중에 균일하게 안정한 상태로 분산시키는데 필요 |
BYK-130,160 |
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Disparlon |
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Triton X-100 |
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침강방지제 |
도료가 저장중에 응집하여 침전되는 것을 방지 |
Benton |
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건 조 제 |
도장후 도막의 건조를 촉진하여 건조시간 단축 및 경화성을 좋게 |
망간, 코발트, 납등의 |
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하기 위함 |
나프텐산염 |
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|
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가 소 제 |
도료에 유연성, 내구성, 내한성을 부여하기 위해 가함 |
DBP, DOP, TCP, |
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|
피마자유 |
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|
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소 포 제 |
도료를 제조할 때나 도장시에 발생 가능한 기포를 방지하기 위함 |
실리콘계 |
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색 분 리 |
도료의 저장중에 분산된 안료가 응집하여 색이 변하거나, 도장시의 |
실리콘계 |
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방 지 제 |
색분리 현상을 방지하여 목적하는 색상을 얻기 위함 |
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|
첨 가 제 의 종 류 ◈ |
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마. 도료 유형별 상호간의 상용성 |
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구 분 |
1액형 도 료 |
2액형 도 료 |
비 고 |
역 |
알 |
아 |
염 |
비 |
에 |
에 |
에 |
폴 |
콜 |
유 |
무 |
|
|
|
화 |
|
폭 |
폭 |
폭 |
리 |
탈 |
기 |
기 |
청 |
키 |
크 |
|
닐 |
시 |
시 |
시 |
|
에 |
질 |
질 |
|
|
|
고 |
|
에 |
계 |
계 |
우 레 |
폭 |
아 |
아 |
질 |
드 |
릴 |
무 |
계 |
스 |
폴 |
아 |
탄 |
시 |
연 |
연 |
|
|
|
|
|
테 |
리 |
민 |
|
우 |
말 |
말 |
계 |
계 |
계 |
계 |
|
르 |
아 |
경 |
계 |
레 |
도 |
도 |
|
|
|
|
|
계 |
미 |
화 |
|
탄 |
료 |
료 |
|
|
|
|
|
|
드 |
형 |
|
계 |
|
|
역 청 질 |
○ |
○ |
○ |
○ |
○ |
○ |
○ |
○ |
○ |
○ |
○ |
○ |
대부분의 상도로적용가 |
알 키 드 |
○ |
○ |
△ |
○ |
○ |
○ |
○ |
○ |
○ |
○ |
X |
X |
Zinc계외 상도로 사용가 |
◆ |
◆ |
아 크 릴 |
△ |
△ |
○ |
○ |
○ |
△ |
○ |
○ |
○ |
○ |
○ |
○ |
대부분의 상도로 적용가 |
◆ |
◆ |
염 화 고 무 |
△ |
○ |
△ |
○ |
○ |
△ |
○ |
○ |
○ |
○ |
○ |
○ |
대부분의 상도로 적용가 |
◆ |
◆ |
비 닐 |
△ |
△ |
○ |
○ |
△ |
○ |
○ |
○ |
○ |
○ |
○ |
○ |
대부분의 상도로 적용가 |
◆ |
◆ |
에폭시에스테르 |
△ |
△ |
○ |
○ |
○ |
△ |
○ |
○ |
○ |
○ |
○ |
○ |
대부분의 상도로 적용가 |
에폭시계 |
X |
X |
X |
X |
X |
X |
○ |
○ |
○ |
○ |
○ |
○ |
1액형 하도에 사용불가 |
(폴리아미드) |
◆ |
에폭시계 |
X |
X |
X |
X |
X |
X |
○ |
○ |
○ |
○ |
○ |
○ |
1액형 하도에 사용불가 |
(아민경화형) |
◆ |
폴리우레탄 |
X |
X |
X |
X |
X |
X |
○ |
○ |
○ |
○ |
○ |
○ |
1액형 하도에 사용불가 |
◆ |
에폭시콜탈 |
△ |
X |
X |
X |
X |
△ |
○ |
○ |
○ |
○ |
○ |
○ |
1액형 하도에 사용불가 |
우레탄콜탈 |
|
○ : 적용가능, X : 추천불가, △ : 경우에따라 적용 가능. |
◆ : 브리딩이 발생할 수 있으므로 적용시 주의를 요함. |