1. 페인트의 역사
페인트가 처음 사용된 것은 석기시대로 크로마뇽인들은 숯가루나 돌가루를 짐승의 피, 나무 진액등에 섞어 벽에 훌륭한 그림을 남겼습니다.후에 이집트 사람들은 이를 발전시켜 여러가지 안료를 카세인(Casein)에 섞어 도료를 제조해 사용하였으며 중세에는 보석의 일종인 호박을 식물성 기름에 녹여 투명 도료를 제조한 기록도 보입니다. 본격적인 합성수지 페인트의 시작은 1920년대 산업혁명이후부터 입니다. 우리나라에 처음 도료가 들어온 것은 약 1400여년 전으로 중국에서 불교가 전파되었을 때에 불상이나 불구 제작에 필요한 도금, 옷칠 기술이 함께 들어오면서 부터 입니다. 고종황제때 서양 건축법이 도입되면서 서양식 조합페인트가 수입, 사용되었습니다 이렇게 페인트의 역사는 오래되었지만 실질적으로 페인트의 형태를 갖춘 것은 세계 2차 대전 전이며 그 당시는 식물성 건성유를 주로 한 보일유와 조합페인트였으며 그 후 천연수지를 건성유와 함께 가열 중합시킨 후 용제로 희석 사용하는 유성 에나멜 종류가 있었다. 또한 조금 더 발전시켜 프탈산 수지, 초화면, 페놀 수지 등이 개발되었다. 그러나 세계2차 대전후 석유화학 공업의 발달로 합성수지 분야가 크게 개발되어 도료의 성능도 크게 개량되었으며 비닐수지도료, 에폭시 도료, 에멀죤 도료 등이 개발 실용화되었다.최근에는 분체도료, 수용성 수지도료, 선박도료, 중방식 도료등이 개발되어 사용하고 있다. 도료란 물체의 표면에 도포하며 건조된 피막층을 형성시킴으로써 물체에 소기의 성능을 부여하는 화학제품이다.도료 그 자체는 하나의 화학 제품이지만 도료의 가치는 도장되어 소기의 성능을 가진 도막이 형성되어야만 비로서 발휘되는 것이다. 결국 도료의 최종 목표는 도막이며 도료는 단지 도막을 얻기 위한 재료에 불과하다. 그렇기 때문에 피도물의 성능, 재질에 따라 도료의 선택은 달라져야 한다.
2. 페인트란?
페인트란 물체의 표면에 도포하며 건조된 피막층을 형성시킴으로써 물체에 소기의 성능을 부여하는 화학제품이다.도료 그 자체는 하나의 화학 제품이지만 도료의 가치는 도장되어 소기의 성능을 가진 도막이 형성되어야만 비로서 발휘되는 것이다. 결국 도료의 최종 목표는 도막이며 도료는 단지 도막을 얻기 위한 재료에 불과하다. 때문에 피도물의 성능, 재질에 따라 도료의 선택은 달라져야 한다.
페인트는 피도물에 다양한 색상 및 광택을 부여하여 미려한 색상으로 아름답게 함은 물론, 피도체가 도막에 의해 그 아름다움을 계속 유지시켜주는 환경 미화 환경 보호의 기능을 부여하는 것이외에 전기 절연, 방균, 방부, 방화, 내열 등의 특수 기능을 부여하기도 합니다. 페인트의 종류는 다양하나 크게 수성과 유성 페인트로 나눌 수 있으며, 두 종류 모두 각기 고유의 특성과 용도를 갖고 있습니다.
종류 수성 페인트 반고형 페인트 유성 페인트
특징 빨리 마른다.
냄새가 없다.
물로 희석한다.
빨리 마른다.
냄새가 없다.
희석이 필요없다.
(두부같은 반고체 상태)
늦게 마른다.
냄새가 난다.
신나로 희석한다.
용 도 시멘트, 콘크리트, 몰탈, 석고보드, 벽지 등 벽지, 시멘트 등 철재, 목재 등
제품명 아크로텍스, 홈스타 파스텔 등 홈스타 벽지용 홈스타 에나멜 등
3. 페인트의 장점
① 색상을 다양하게 연출할 수 있다.
② 벽지등의 타마감재에 비하여 비용이 적게 든다.
③ 작업이 간단하고 다양한 연출이 가능하다.
④ 천정이나 굴곡면등의 시공이 어려운 부분도 특별한 기술없이 작업이 가능하다.
4. 페인트의 다양한 용도
① 물체의 보호:방수, 방청, 방식, 내유, 내약품성 등
② 미 화:색, 광택의 변화, 미관, 표지, 평활화, 입체화
③ 특수성:절연, 도료표지, 살균, 방음, 시온
위와 같이 페인트는 이미 생활과 밀접한 관계를 맺고 있고 아울러 미래에도 페인트는 인간과 불가분의 관계를 이어나갈 것이다.
제 목 페인트의 용도
1. 외부 벽면, 담장 (콘크리트)
아크로텍스 외부용 A급으로 칠하십시오.
희석은 물로 하며 건조시간은 대략 1시간정도 입니다.
2. 내부 벽면 (콘크리트)
홈스타 파스텔로 칠하십시오.
희석은 물로 하며 건조시간은 대략 1시간 정도입니다.
3. 철재면 (철재 문이나 철재 가구등)
홈스타 에나멜로 칠하십시오.
희석이 필요없으나 희석을 원하실 경우 에나멜 신나를 약간 타십시오.
건조시간은 대략 9시간 정도 입니다.
4. 목재면 (나무문, 나무 가구 등)
투명하게 칠하고자 할 경우엔 수성크리어를 칠하십시오.
희석이 필요없고 건조시간은 대략 2시간 입니다.
색상을 원하실 경우 홈스타 에나멜로 칠하십시오.
5. 장판 (한지 장판)
먼저 장판 하도용 락카를 칠한 후 우레탄 온돌용 멕기스 3000을
칠하십시오.
장판하도용 락카는 락카 신나로 희석하며 건조시간은 대략 15분입니다. 우레탄 온돌용 멕기스는 조합페인트 신나로 희석하며 건조시간은 3시간 정도 입니다.
6. 벽지(종이 벽지, 발포 벽지)
홈스타 벽지용, 홈스타 파스텔로 칠하십시오.
홈스타 벽지용은 두부같은 반고체 상태로 희석이 필요없이 그냥
칠하시면 되고 건조시간은 1시간 정도 입니다.
7. 싱크대 틈, 타일 깨진 틈, 못구멍 등
스피실 코크나 실란트를 사용하십시오.
스피실 코크는 손으로 짜서 쓸 수 있는 가정용 실란트로 틈새를
메꾸거나 접착할 때 간편하게 사용하실 수 있습니다.
제 목 색의 성질
1. 색의 3속성
색은 기본적으로 3가지 속성이 있습니다.
그것은 색의 종, 밝기, 맑기인데 흔히 색상, 명도, 채도라고 합니다.
1) 색상
색상이란 색의 종류라고 합니다.
우리가 흔히 빨강, 노랑, 파랑...이라고 부르는 것은 바로 색상을 부르는 것입니다.
2) 명도
명도란 색의 밝기를 말합니다.
밝은 색상을 '명도가 높다'라고 말하고 어두운 색상을 '명도가 낮다' 고 말합니다.
그림에서 오른쪽으로 갈수록 명도가 높은 색상입니다.
3) 채도
채도란 색상의 맑기를 의미합니다.
흔히 명도가 높으면 채도도 높은 것으로 잘못 알고 있는데 명도가 높아도 원색보다 탁해지면 채도가 낮아집니다. 그림에서 가운데 있는 색이 원색으로 채도가 가장 높고 좌우로 갈수록 채도는 낮아집니다.
2. 색의 감정
색에도 따뜻함, 차가움, 발랄함, 음울함 등 성격이 있습니다. 이것을 색의 감정이라 부릅니다. 기본적인 색의 감정은 다음과 같습니다.
1) 따뜻한 색:노랑, 주황, 빨강. 맑은 연두색 등의 배색
2) 시원한 색:하양, 파랑, 보라, 녹색 등의 배색
3) 무거운 색:명도가 낮은 색끼리의 배색
4) 가벼운 색:명도가 높은 색끼리의 배색
5) 화사한 색:명도와 채도가 높은 색끼리의 배색
6) 칙칙한 색:명도와 채도가 낮은색
7) 발랄한 색:채도가 높고 명도차가 큰 색상끼리의 배색
8) 차분한 색:채도가 낮고 명도차가 작은 색끼리의 배색.
3. 색상수
색이 많다고 해서 아름다운 것은 아닙니다.
기본적으로 3가지 이상의 색상을 사용하는 것은 피하시는 것이 좋습니다. 일반적으로 사용하는 방법은 주조색, 보조색을 이용하는 방법이고 좀더 강조를 하고 싶을 때는 강조색을 추가 합니다. 보통 가정에서는 가구등을 이용하여 엑센트를 줄 수 있기 때문에 강조색이 꼭 필요하지는 않습니다.
제 목 색상 만들기(Color matching)
조색(調色:Color matching)이란 주어진 색견본의 색에 맞게, 원색을 여러가지 비율의 순서로 혼합하는 기능을 말합니다.조색작업(調色作業)은 취미로 그림을 그리는 것과 전혀 다른데 그림의 색은 적은 양을 혼합하여 바로 만들지만, 페인트의 조색은 건조된 도막의 색으로 결정합니다.그러므로, 페인트의 조색은 건조된 도막에 얼룩이 없고 광택과 색상의 차이가 없어야 합니다.조색된 색의 비교 방법은 눈으로 보는 방법과 기계에 의한 방법으로 조명의 조건에 따라 색의 차이가 현저히 달라지므로 항상 동일한 조건하에서 비색(比色)해야 하는데 조색작업에 있어서 가장 중요한 것은 견본색 중에 포함되어 있는 원색의 색상을 찾아내고 다음 명도(明度)를 맞추어야 한다는 것입니다.그리고 색상과 명도가 거의 맞으면 채도(彩度)를 맞춥니다.이와 같이 원색(濃色)쪽인지 엷은 색(淡色)쪽인지를 확인하여 조색에 임해야 실패하는 일이 적어지는데 엷은 색의 조색시에는 백색이 기조색(基調色)으로 하라는 것을 잊지 말아야 합니다.
페인트의 조색에서 성공할 수 있는 요령을 살펴보면 다음과 같습니다.
1. 색상을 판정할 수 있는 광원(빛)은 적당한지 확인하고
2. 색판정은 단시간내에 하고(오래 보고 있으면 혼돈)
3. 색견본의 우너색 수를 판정하고
4. 많이 들어있는 원색 비율을 판정하고(60%, 30%, 10% 등)
5. 원색을 혼합시 잘 교반하여야 합니다.
6. 조색작업중 만들어진 색들을 칠한 순서대로 배열해 놓습니다.
7. 색의 최종판정은 견본색과 동일한 재질에 도장해보고 결정합니다.
8. 색이 탁한지 또는 오염물질이 있는지 조사하여 최종적으로 여과하여 도장합니다.
조색에 주의해야 할 점은 직사광선이 없는 그늘이나 북쪽 창쪽의 밝은 곳에서 조색 작업을 해야 하는데 보통 조명의 밝기는 1,000lux 정도가 가장 좋습니다.유의점은 형광등이나 전등불 밑에서는 전혀 다른 색이 나오므로 야간에는 색을 내지 않는 것이 좋습니다.좁은 깡통 속에서 보는 색보다 넓은 면을 페인팅한 색이 동일계의 색이라도 엷은 감을 주므로 색을 비교할 때는 견본색을 동일 위치에 놓고 45˚혹은 90˚로 적당한 거리(50Cm정도)에서 자연스럽게 짧은 시간에 비교하는 것이 좋습니다.
광택이 있는 색은 깊은 맛(짙은 맛)을 주고, 광택이 없는 색은 그 반대인데 도료는 건조되면 젖은 상태의 색보다 짙게 보이는 것이 일반적입니다.이를 상세히 설명해 보면, 유성페인트는 젖은 상태나 마른 상태 양쪽이 거의 동일한 색을 나타내고, 에나멜은 마르면 진한감을 주고 조합(調合)은 유성과 에나멜의 중간 정도입니다.수성도료(水性塗料), 락카, 소부도료(燒付塗料)도 명도가 약간 짙게 보이나 수성도료는 광택이 없으므로 약간 흰 감을 줍니다.나쁜 도료(塗料)일수록 젖은 상태에서는 짙게 보이다가 마르면 희게 보이는 것이 보통으로 조색시(調色)시에는 동일계도료(同一系塗料)를 사용해야 합니다. 수성페인트에 유성 조색제를 넣어 조색(調色)하는 것은 금물로 원색의 수(數)를 많이 혼합하면 보색(補色:혼합되면 무채색이 되는 색)관계로 색이 탁해 보일 수 있으므로 백색과 흑색은 별도로 하고 원색(原色)은 1~2색 정도가 가장 이상적이고 무난합니다.색상을 정확히 맞추는 것은 전문적인 기능이 필요하므로 가까운 대리점이나 도료 제조사의 기술자들에게 전문적인 조언을 의뢰하는 것이 좋습니다.
제 목 내부 색채 디자인
일반적으로 실내 배색의 요점은 다음과 같습니다.
각 방의 배색 관계
각 방의 종류와 용도
위치, 밝기, 넓이, 높이
장식물, 가구, 커튼 등의 색과 관계 등 초보자일 경우는 실내 전체의 배색 계획을 혼자서 다 해내기가 곤란합니다.따라서 초보 내부 실내 배색 디자인을 한다면 현관은 주위의 계단, 마루, 벽을 잘 고려해서 색체를 조화시킬 필요가 있습니다. 실내의 공간을 크게 분류해서 가족이 공동으로 사용하는 부분(식당, 욕실, 세면장, 현관 등)과 주로 개인이 사용하는 부분으로 (침실, 서재,어린이방) 구분되는데 실내 배색에서 가장 중요한 것은 천정입니다.개인의 방은 개성적으로 배색하고 현관과 같이 가족이 공동으로 사용하는 부분은 개인보다도 가족의 협동심과 의견을 넣어서 공동적인 배색해야 합니다.그러나 색을 선택할 경우 주되는 색은 감정효과를 좌우하므로 효과적으로 선택해서 나쁜 생각이나 감정을 갖지 않도록 해야 합니다.일반적으로 실내도장은 여러 색을 사용하지 않는 것이 좋고 좁은 곳일 경우(세면장, 화장실 등)는 벽, 천정을 동일색으로 통일하는 것이 좋습니다.
아래 표는 일반적인 실내 배색 예를 표시한 것으로 배색 디자인에 참고하시길 바랍니다.
도장 장소
배 색
비 고
문
베이지색
크림색 가족 모두 사용하는 문으로 친밀감을 주어야 합니다.
목재는 그대로 무늬를 내는 것도 좋습니다.
엷은 녹색 온화한 분위기를 띄어야 합니다.
서재
엷은 하늘색
엷은 푸른색 조용해서 정신을 집중시킬 수 있는 분위기를 만듭니다.
엷은 녹색 찬 느낌이 들 때는 밝은 중성색을 선택합니다.
식당
피부색
그린색
크림색 명랑한 분위기에서 맛있게 식사하는 것이 제일입니다.
엷은 녹색 녹색계통을 주체로 해도 좋습니다. 이 경우는 될 수 있는 한 밝은 색을 택하면 좋습니다.
아이들방
핑크색
피부색
엷은 녹색 연령에 의해서 다소 차이가 있으나 발육하는 어린이들에겐 지능을 올리기 위해 대개 활동적인 핑크색 계통을 사용합닏.
엷은 녹색
하늘색 학교 다니는 아동들의 방에는 간편하게 방을 꾸며야 합니다.
주방
백색
엷은 녹색
하늘색 위생적이어야 한다.백색이 가장 청결함을 주지만 단조로우므로 밝은 계통의 찬색이 좋습니다.
노란색
크림색 북쪽일 경우는 밝고 따뜻한 계토의 색이 좋습니다.
욕실
피부색
핑크색
밝은 녹색 핑크계 색은 사람의 피부를 가장 아름답게 보이게 하는 색이다.가정에서 많이 사용합니다.찬색일 경우에는 피부에 반영되어 건강하지 못한 느낌을 주므로 주의해야 합니다.
세면장
엷은 녹색
밝은 그린색 녹새의 벽을 배경으로 하면 사람의 얼굴이 한층 좋아 보입니다.
화장실
백색
엷은 청색 청결이 제일입닏.따라서 담채색(談彩色)을 사용하는 경우가 많습니다.
조색할 경우에는 색상표(견본색)을 참고로 하면 좋습니다.
제 목 외부 색채 디자인
주택 외부의 배색을 생각할 겨우, 지붕과 외벽이 주역이므로 다음 사항을 고려하여 배색합니다.
집의 가장 중요한 지붕과 외벽의 조화
집주변의 자연 환경과 조화
집 자체의 독특한 색채의 조화 등
도장하고자 하는 사람이 녹색을 좋아해서 지붕과 외벽을 녹색으로 하려고 해도 녹색의 수목과 푸른 산이 배경인 경우, 녹새지붕,녹색외벽은 집이 녹색 속에 파묻히게 되므로 주위 환경을 반드시 고려해야 합니다.배경의 색상(色相), 명도(明度), 채도(彩度)를 다르게 조화시킬 필요가 있는데 일반적으로 주변 환경의 색과 반대의 대조적인 색상(보색관계)이 효과적입니다.외벽의 색은 지붕의 색보다 밝고 동일게통의 엷은 색으로 배색하면 일반적으로 무난하고 지붕의 색과 대조적인 색을 사용해도 좋습니다.테라스, 공작품, 창문, 문틀 등은 주부들이 많이 칠하는 부분인데 강조색으로 강한 색이나 백색 드을 사용하면 조그만한 부분으로도 집 전체를 대단히 효과적으로 표현할 수 있습니다.한옥집은 주로 목재의 감각을 기조색(基調色)으로 하기 때문에 강한 색을 사용하면 품위가 높아 보이나 외부는 주위환경에 잘 맞추어야 할 부분입니다.결국 모든 외부 배색은 자연 환경 및 주변 주택과 조화가 잘 되어야 배색디자인이 잘 되었다고 할 수 있습니다.
아래 표는 실외벽의 배색 예를 표시한 것으로 배색디자인시 참조하시길 바랍니다.
지붕색
본체(本體)
벽의 이부장식부분
문 및 문틀
회색
검정
계란색, 회색, 담록색, 핑크빛 띄는 베이지색 몸체와 동일 계통색, 백색,
회색, 크림색 청록색, 진청색, 녹회색, 황색,
산호색, 적갈색
녹색
백색, 크림색, 회색,담록색 몸체와 동일 계통색,
백색, 크림색 청색, 청록색, 회색,계란색 등의
담색계통
오렌지색
모래색, 회색, 크림색, 백색 몸체와 동일 계통색
백색, 크림색 진청색, 적갈색, 쵸코렛색
갈색
피부색, 백색, 크림색 몸체와 동일 계통색,
백색, 크림색 청색, 그린색, 황갈색계통,
청록색
단독 주택인 경우 외부 디자인은 외형상 축소 혹은 보완해야 할 부분에 좌우되므로 다음 사항을 반드시 고려하시길 바랍니다.
1. 굴뚝이 너무 크거나 작지 않은가?
2. 지붕은 능선에 덮혀있지 않은가?
3. 지붕 채광창이 너무 튀어 나오지 않았는가?
4. 집은 폭(나비)에 비해 너무 높게 보이지 않는가?
5. 문의 크기와 폭이 다르지 않는가?
6. 무슨 재질로 집을 지었는가?
제 목 첨가제의 개요
도료는 “유동상의 물질로서 물체 표면에 도포하였을 때, 시간의 경과에 따라 물체표면의 보호, 미장 또는 특수한 기능을 발휘할 수 있는 기능적으로는 미완성 상태인 반제품 상태의 화학제품”이라고 정의할 수 있겠으며 이러한 제반 조건을 만족시키기 위하여는 도막으로 남아 피막을 형성하는 “도막형성요소”와 도막이 형성되도록 보조역활을 하는 용제나 희석제 같은 휘발성분인 “도막형성조요소”로 되어 있다.도막형성요소는 도막의 주제가 되는 성분으로 유기고분자물질인 “도막형성주요소”와 이외의 성능, 작업성, 안정성 등을 부여하기 위하여 첨가되는 “도막형성부요소”와 도막을 착색하여 불투명성을 부여하고 도막의 기계적 성질을 보강하기 위하여 사용하는 “안료”로 구성되어 있고 이를 요약하면 다음과 같다.
이들중 도막형성요소중 도막형성부요소를 첨가제(Additive)라 하며 일반적으로 도료용 첨가제는 다음과 같이 분리할 수 있다.
(1) 도료성상을 향상 : 피막방지제, 증점제, 습윤 및 분산제, 소포제, 동결방지제
(2) 도막성능을 향상 : 건조제, 가소제, 소광제, 융착용제, 접착력부여제
(3) 도막에 특수한 성능을 가진 것 : 방부제등
제 목 증점제
도료의 점도를 높임으로서 도료의 흘림방지(Anti-sagging), 침강방지(Anti-settling), 상품의 질을 높이는데 사용되는데 증점제의 종류는 아래와 같습니다.
① 重合油類: Linseed Oil Polymer
② 水添 피마자유: Castor Oil Derivatives
③ 금속비누류: Aluminum Stearate, Aluminum Octate, Calcium Linoleate (Metallic Soaps)
④ 다이머산류: Dimer산에 폴리알킬아민을 반응한 것이 (Dimer) 폴리아미드(Poly Amide)
⑤ 폴리에틸렌유 (Polyethylene)
⑥ 유기벤트나이트(Organc Bentonite): Sodium Bentonite , Calcium Bentonite
⑦ 실리카 (Silica): Particle Size가 0.012㎛, Density 2.2g/㎤인 SiO2
⑧ 석면 (Asbestos): Magnesium Metasilicate Hydrate, Calcium-Magnesium Metasilicate Hydrate
※ 수용성 증점제
① 천연물: 카제인(Casein), 전분(Starch), Natural Gum, Lecithine
② 천연물 유도체: Cellulose계
③ Alkali Sweallerable Thickner: Poly Acrylate, Acryl Modified Poly Acrylate
④ 회합성 증점제 (Associative Thickener): 친유기를 함유하며 물에 녹거나 분산되는 고분자화합물
제 목 피막생성방지제(Anti-skinning Agent)
피막생성현상으로서는 아래와 같습니다.
① 도료표면층의 용제의 증발로 인해 생성
② 산화피막의 생성
도료에서는 주로 건성유나 건성유로 변성한 수지를 사용하여 도료가 저장중에 용기내에서 산화반응에 의해 불용성의피막이 형성되는데 이것을 방지하는 첨가제가 '피막생성방지제'입니다.
피막을 방지하려면 ①의 경우는 고비점용제를 첨가하여 도료표면층의 용제증발을 방지하고 ②의 경우는 공기가 도막내부에 확산하는 것을 느리게 하여 산화반응을 불활성화한다.
①의 경우는 Amine나 Dipentene 등이 사용되며 ②의 경우는 Phenol계(Propyl Gallate, Methoxy Phenol, Butyrated Hydroxy Annisole)와 Oxime계(Methylethyl Ketoxime, Butylaid Oxime)의 첨가제 등이 사용된다.
제 목 융착용제
1. 가소제 (Platicizer) : 합성수지 셀룰로오즈 유도체 등의 고분자를 사용한 도막의 유동성을 주기위한 보조원료로 사용되는 저분자물질로서 증발속도가 극히 적고 장시간 도막중에 남아서 도막의 연화, 가소화 등의 효과를 주는 첨가제이다.
; Dibutyl-phtalate, Di-octyl-phtalate, Tri-crezyl -phosphate
2. 융착제 (Coalescing Agent) : 에멀젼에서 물이 증발함에 따라서 도막표면에 스며 나오고 에멀젼 입자를 균일한 도막으로 만들며 또는, 도막의 최저형성온도를 저하시켜 건조도막을 형성하기 쉽게 하는 첨가제
; Cellosolve계, Carbitol계
제 목 습윤 및 분산제(Wetting & Dispersion Agent)
응집상태에 있는 입자를 흩어지게 하기도 하고, 1차입자에 보다 근사한 형태가 된 입자끼리의 재결합을 막으면서 안정화시키는 것이 분산공정이며, 습윤 및 분산제는 우선 피분산입자에 습윤성을 부여하여 전색제 안으로 입자가 쉽게 풀려 흩어지도록 하고 다음 그 입자간에 입체장애와 정전기력 반발력을 내재하여 안정한 분산상태를 형성유지시키는 역활을 하는 첨가제로서 혼합안료간의 색분리(Flooding, Floating)의 방지, 도장물과의 젖음성을 양호하게 하는 첨가제이다.
① Anionic Wetting and Dispersing Agnets
Fatty Alcohol Sulfonates, Sulfonated Oil, Alkyl Sulfonate, Fatty Acid, Naphthenic Acid and Their Salts
② Cationic Wetting Agent
Fatty Amine Salts, Quaternary Ammonium Salts
③ Electroneutral, Amphoteric Wetting Agent
Oleyl Amino-Oleate
④ Bifunctionl, Not Electrically Neutral Wetting Agent
Amino Acid, Betaines
⑤ Nonionic Wetting Agent
Polyalkyl Ether계
⑥ 무기물
Potassium Tripolyphosphate, Sodium Metasilicate
제 목 소포제(Defoamer)
기포현상은 액체표면에서 이물질의 표면장력의 차 때문에 생기는데 물의 표면장력은 극히 높으므로 거품이 발생하기 쉬운데 유기용제는 표면장력이 작고 거품은 잘 발생되지 않습니다.
이러한 표면장력으로 인한 소포는 통상 소포제의 표면장력을 피소포제의 표면장력보다 낮게 구성되어 있으며 도료의 표면으로 이행하기 쉬운 고유의 성질을 갖습니다.
1. 수계 도료용 소포제 성분
Surfactant
Anionic :Sodium Stearate
Nonionic :Ethylene Oxide Copolymers
Cationic :Stearyl Ammonium Chloride
Amphoteric :Miranol CM
Polysiloxane류
Glycol류
Fatty Acid Derivatives
2. 비수계 도료용 소포제 성분
Poly Siloxane류
Organic High Molecular Polymer
까지의 Alcohol류
제 목 광안정제(Light and Heat Stabilizer)
도막에 빛을 조사했을 경우 ① 도막표면에서 반사하는 빛, ② 도막을 투과하는 빛, ③ 도막에 흡수하는 빛의 3가지로 구분됩니다.
도막에 변화를 일으키게 하는 것은 ③의 흡수광으로 흡수광의 에너지가 도막성분의 결합에너지보다 클 경우에는 도막의 노화, 색변화 등 붕괴현상이 나타나는데 이를 방지하기 위하여 첨가하는 물질이 광안정제(Light and Heat Stabilizer)입니다.
① Antioxidant: Dibutyl-Hydroxy-Toluene, 2.2. 6.6-tetramethyl Piperidine Derivatives
② UV Absorber: Aryl Salicylate류, 2-Hydroxyl Benzophenone Derivatives, 2-Hydroxyl Benzotriazole Derivatives
③ 안료류: , Carbon Black, Zinc Oxide
제 목 건조제(Drier)
건성유 또는 건성유 변성, 합성수지에 가해 산화 또는 중합을 촉진시켜 도막형성시간을 짧게 하는 기능을 하는 첨가제로서 피막방지제(Anti-skinning Agent)와 역의 작용을 합니다. 건조제(Drier)로서는 Co, Mn, Pb, Ca, Zn 등이 사용되는데 종류는 아래와 같습니다.
1.수계 도료용 건조제
Co, Mg, Fe, Ce :산화형 건조제 - 도막표면에서의 건조도막형성 촉진
Zr, Pb : 중합형 건조제 - 도막내부에서의 중합촉진
Ca, Zn : 보조촉매 (Co, Zr과 병용하여 반응성 강화)
2.비수계 도료용 건조제
산화형 건조제 : Cobolt Naphtenate, Mn Naphtenate
중합형 건조제 : Pb Naphtenate, Ca Naphtenate
제 목 소광제(Flatting Agent, Matting Agent)
도료의 건조도막면의 광택을 감소시켜 반광 또는 무광으로 만들기 위하여 첨가하는 물질을 소광제라 합니다.
1.Natural and Synthetic Silica
주로 도료에서는 Synthetic Silica가 많이 사용되며 여기에는 Aerogel형과 Hydrogel형이 있으며 균일한 Film Smoothness를 만들어 줍니다.
다공성(porosity)이 크며 굴절률(1.44∼1.48)이 대부분의 도료용 수지 굴절율(1.4∼1.6)과 거의 같은 값을 갖기 때문에 투명성이 양호하며 경도가 높아 내마모성 등이 양호한 Hydrogel형의 Silica를 주로 사용한다.
2.Waxes
PP·PE, PTFE WAX
3.Polymer Powder
Urea Formaldehyde Resin, Benzoguamine Formaldehyde Resin
제 목 평활제(Levelling, Mar, Slip Agent)
도막형성시의 대류현상이나 표면장력의 차 등에 의해 발생하는 유전성의 결점에 의해 붓자국(brush marke), 오렌지 필(Orange Peel) 등을 개선하고, 상 선영성 및 도막의 긁힘 및 미끄러짐성 등을 향상시키는 첨가제입니다.
Surfactants :Poly Acrylate
Silicone류 :Dimethyl Polysiloxane류
Waxes류 :PE, PP, PTFE WAXES
제 목 방부제(Biocide)
수성도료의 탄수화물, Cellulose 유도체, 계면활성제, 소포제 등은 세균이나 박테리아 등의 생성원이 되므로 이러한 미생물의 번식을 억제시키는데 필요한 역활을 하는 첨가제입니다.
① Phenols & Phenolic Compound
② Halogen Compound
③ Heavy Metal (Ag, Cu) Compounds
④ Aldehyde
⑤ Quaternary Ammonium Comounds
제 목 PH조절제
에멀젼 도료에서의 계면활성제는 각각 일정한 PH 범위내에서 안정한 도료를 형성하는데 PH조절제로서는 휘발성의 염산이나 암모니아를 주로 사용합니다.수용성 수지 도료에서는 Carbonic Acid 또는 Sulfonic Acid 등을 중화해서 수용화하는데 그 중화제로서는 암모니아, 유기아민류를 사용합니다.
제 목 접착증진제(Adhesion Promoters)
계면이 다른 이종의 물질간의 층간에 작용하여 피도면과의 접착력 및 내구성을 증진하는 첨가제입니다.
1.Silane계
Amino-functional Silane
Mercapto-functional Silane
2.Titanate계
Tetra Octyl Bis-(di-decyl phophite) Titanate
Bis-(di-octyl pyrophosphate) ethylene titanate
제 목 동결방지제(Anti-freeze Agent)
에멀젼 도료의 수분에 있어서 수지가 응집하는 것을 방지하기 위한 역활을 하는 첨가제입니다.
1. Glycol류:Propylene Glycol
2. Polyethylene
3. Fatty Acid Modified Ester
제 목 안료(PIGMENT)의 개요
안 료(PIGMENT)
안료란 물이나 용매에 용해되지 않는 유색 미립자상의 무기 또는 유기 화합물
1. 도료에 있어서 안료의 역활
(1) 도막에 색채와 은폐력(불투명도)을 부여
(2) 내구력, 기계적 강도를 보강
(3) 도료에 작업성(유동성)을 부여
(4) 도료의 광택조정
2. 도료용 안료로서 요구되는 성능
(1) 은폐력, 착색력이 좋을것
(2) 분산성이 좋을것
(3) 독성이 없을것
(4) 내광성, 내수성, 내용제성, 내약품성이 좋을것
(5) 도료의 특수 사용목적에 따라 즉, 내열성, 형광, 발광, 방청성 등 특수물성이 요구됨.
3. 안료의 분류
(1) 화학적 분류
무기안료 : 착색안료, 체질안료, 방청 및 특수안료
유기안료 : 착색안료
(2) 용도별 분류
착색안료 : 색상을 나타내는 안료로서 은폐력, 착색력이 우수할것 (TiO2 등)
은폐력, 착색력은 없으나 도막의 살오름성 및 기계적 성질의 증대, 광택 및 가격조정에 사용 (Talc, CaCO3 등)
방청안료 : 도막의 방청성을 부여 (ZnO)
금속안료 : 알미늄 분말 등
특수안료 : 형광안료 등
제 목 유기 안료
1. 유기 안료의 정의
유기안료는 화학적으로 합성 발색단을 형성하여 만들어지며, 다른 계열로 합성염료로도 분류한다. 일반적으로 무기안료와의 차이점은 색상의 범위가 넓고 선명하여 착색력이 우수한 장점이 있으나 가격이 비싸고 내구성면에서 제약을 받는 경우가 있다.이러한 특징으로 매우 폭넓은 분야 즉, 도료, 잉크, 고무, 섬유, 제지, 피혁, 화장품 등에 쓰이고 있으며 이에 비해 물성의 변화가 심하므로 제품개발 및 생산하는 사람들 모두가 사용목적, 조건, 성질 등을 확실히 숙지할 필요가 있다.고대 사람들이 사용한 유기색소류로는 주로 동식물에서 얻어진 천연의 것으로 물성이 떨어지며 18세기말엽에 섬유공업이 발전하면서 염색을 위한 합성염료류가 나오게 되었고 색상 및 선명도, 물성이 양호한 다양한 유기안료가 합성되기 시작하였다.
2. 유기안료의 현황 및 경향
우리나라의 유기안료 생산 역사는 1960년대부터 비로소 국내생산이 시작되었으며 오늘날 외국(일본, 미국, 유럽)회사와 기술제휴하에 대부분의 유기안료들의 국내 수요를 충족시키고 있다.
생활환경이 풍요로와지고, 소비자 색상 선택의 경향이 다양하고 개방됨에 따라 이러한 특징을 가진 유기안료의 사용량 증가 추세는 가속화 되고 있는 실정이다.
3. 유기안료 분류
제 목 아조계 안료
분자중에 아조기 (-N=N-)를 발색단으로 갖는 안료로 종류도 대단히 많고 색상도 다양하며 물성도 비교적 우수하여 유기안료중에서 큰 비중을 차지하고 있다.
아조계 안료중에는 2분자내에 수가용성 기인 설폰기(-SO3H), 카르복실기 (-COOH) 등을 포함하는 용성 아조계(아조레이크) 및 포함하지 않는 불용성 아조계가 있다. 불용성 아조계 안료는 디아조화 반응 및 짝지움 반응(Coupling 반응)의 두 공정을 거쳐 물에 불용성인 안료를 생성되지만 용성 아조계 안료는 구조내의 수가용성기를 금속염(BaCl2, CaCl2, SrCl2, 황산반토, MnCl2 등)으로서 불용성화하는 레이크화 공정을 거쳐 합성하고 수세, 여과, 분쇄 등 후처리 공정을 통해 제조된다.
1. 불용성 아조계 안료
공업적으로 커플링 성분별로 아세토 아세트 아릴리드계, β-나트롤계, 나프톨 AS계, 피라졸론계 등을 이용 광범위한 색상을 얻을 수 있다. 한 구조내에 Azo기가 한개 있는 것을 Mono Azo계, 두개 있는 것을 Dis Azo계라 한다.
1) 모노아조계 안료
① 아세토 아세트 아릴리드의 모노 아조계 안료
일명 Hansa Yellow라고도 하며 녹미황색에서 부터 등색의 범위에 걸친 색상을 갖는 안료이다.
② β-나프톨 모노아조계 안료
적색, 오렌지, 마룽색에 걸쳐 광범위 색상을 지님.
비교적 구조가 간단하며 내광성은 우수하나 내용제성이 약한 것이결점이다.
③ 나프톨 AS계 모노아조 안료
대부분 적색 안료으로 나프톨 AS라는 기본 이름의 커플링 성분으로 아조의 염색에 쓰임.
2) 디스 아조계 안료
Benzidine계라고도 함.
모노아조계에 비하면 일반적으로 내광성은 불량하나 내용제성은 약간 양호하다.
① 아세토 아세트 아릴리드계 디스아조안료
벤지딘 Yellow계로 황색, 적미색인 등색의 색상을 갖는다.
② 파라졸론계 디스아조안료
등색에서 적색 마룽색까지 광범위 색상을 갖는다.선택 용제들에 대해 내용제성이 나쁜 결점이 있다.
2. 용성 아조계 안료 (아조레이크 안료)
내알카리성이 좋지 않으며 내열성도 나쁘다. 내용제성은 일반적으로 양호하나 금속종류에 따라 착염(킬레이트 화합물)을 형성하기 때문에 내광성은 향상되나 내알코올성, 내크실렌성이 좋지 않다. 수가용성기 수 또는 위치 및 치환금속의 종류에 따라 물성이 달라진다.
1) β-나프톨계 아조레이크 안료
대부분 적색 및 등색의 색상을 갖는다.
동일 화학구조의 경우에도 치환금속에 따라 색상과 물성이 달라진다.
2) β-옥시 나프토산계 아조레이크 안료
BON산계 안료
내용제성이 좋고 내알카리성은 나쁘며 특히 Mn 레이크의 경우에는 내광성이 좋다. 도료용으로 많이 사용하고 있다.
3. 축합 아조계
색소분자에 치환기를 도입하면 내광성, 내용제성 등이 향상된다. 이런 치환기 도입은 분자의 극성변화와 함께 분자량의 증대로 물성을 향상시킨 안료로서 도료나 합성수지 등 각종 용도에 사용된다.
제 목 다환계 안료
1. 프탈로 시아닌계 안료
1934년 Linstead에 의해 처음으로 합성되고 명명되므로서 그 분자의 구조가 결정되고 프탈로시아닌의 발전적 기초가 되었다. 프탈로시아닌류는 청, 녹색계의 유기안료로서 극히 우수한 성질과 용도때문에 각 분야에 걸쳐 사용되고 있다.
[일반구조식]
2. 퀴나크리돈 (Quinacridone)계 안료
적색 및 자색으로 이들 안료는 프탈로시아닌 안료에 필적할 만한 내약품성등 물성이 우수하다. 고가인점이 흠이며 그 수요는 증가 추세이다. 이 안료는 담색에서도 내광성이 우수하며 착색력 및 내용제성도 양호하다. 다만 분산력이 약간 나쁜편이다. 특히 내광성이 상당히 우수한것은 분자가 수소결합 층을 이룬 상태로 중합되어 있기 때문으로 예측된다.
적색
3. 디옥사진(Dioxazine)계 안료
착색력이 대단히 우수하고 선명한 고급안료로서 합성수지 도료 등에 널리 이용 되며 특히 동프탈로시아닌 등에 적색을 가미할때 등 소량 조색용으로 쓰인다.
4. 이소인돌리논(Isoindolinone)계 안료
두개의 이소인돌 환이 방향족, 디아민으로 연결되어 있는 구조안료로서 4개의 염소가 도입되어 있으므로 내광성에 좋은 물성을 나타내며 디아민에 의해서 녹색을 띈 황색에서 적색 또는 갈색까지 색상을 나타낸다.
5. 건염염료 (Vat Dye) 안료
티오인디고(Thioindigo)계, 안트라 퀴논(Anthraquinone)계, 페릴렌(Perylene)계, 페리논(Perinone)계 등으로 나뉘며 내광성, 내용제성, 내열성, 내약품성이 우수해서 안료로서 사용되며 고가인것이 많다. 도료, 합성수지의 착색 등에 사용되고 있다.
6. 필리콜린계 안료
2,3-프탈로일 피로콜린-1-카르본산 유도체, 내광성이 우수한 선명한 적색안료
7. 퀴노 프탈론(퀴노론)계 안료
내광성과 내열성이 우수한 안료, Lithol Fast Yellow 1090 (PY-138)
8. 형광안료
유기안료형과 플라스틱 분말형 2종류가 있다. 유기안료형은 형광, 강도, 선명도가 플라스틱 분말형보다 못하나, 착색력 및 내광성이 좋으므로 황색은 아직 사용되어지고 있다.
제 목 무기 안료의 개요
무기안료는 발색성분이 무기질로 되어 일반적으로 유기안료에 비해 은폐력이 크지만 색상은 선명하지 않습니다. 내열, 내광성에 대해 우수한 안정성을 가지고 있으므로 도료, 고무, 인쇄잉크, 제지, 도자기 공업, 기타 다방면에 다량 사용되고 있습니다.
무기안료는 그 성분으로서 원소단량체가 있는 것 즉, Zn, Pb, Ti, Sb, Cd, Fe, As, Sb, Mg, Al , Co, Cr 등의 산화물, 유화물, 유산염이 대부분이고, 그 외에 크롬산염, 규산염 등도 있습니다.
또 무기계 중에 체질안료는 굴절율, 은폐력, 착색력이 작아 전색제와 혼합시 투명 또는 반투명으로 됩니다. 대표적으로 Ba, Ca, Al, Si, Mg의 유산염, 규산염, 산화물, 수산화물, 탄산염 등이 있고 합성품 외에 천연산의 것도 사용되어지고 있으며 일반적으로 가격이 저가입니다.
무기 안료의 분류
제 목 무기 안료의 종류
① 아연화(ZnO)
강열을 가하면 황색으로 변하고 냉각하면 다시 원상태로 됩니다.
양성 산화물로 산, 알카리에 용해되고, 염 및 아연염을 만들고 비중은 백색안료로 연백 다음으로 큰데 유산 수소로부터 유화 아연으로 되지만 색상은 변하지 않습니다. 백색안료중 가장 자외선을 잘 흡수합니다.
② 산화티탄()
백색안료 중 백색력 및 은폐력이 가장 뛰어난 대표적 안료로서 화학적으로는 지극히 안정하고 보통조건하에서는 알카리, 산, 유화수소, 아황산 gas에 침범되지 않는다. 따라서 내산, 내알카리 내해수 등의 도료에 사용되는 경우가 있습니다.
내쵸킹성, 분산성, 은폐력, 흡유량 등을 개선하기 위해서 ,, ZnO 등의 수화물과 Ti, Al, Zr, Zn 등의 인산염 등으로 처리하는데 제조 조건에 따라 2종류의 결정형, Anatase형, Rutile형이 있으며 비중, 은폐력 등이 다릅니다.
- 아나타제형 : %가 높으며 백색도 양호하며 은폐력, 내쵸킹성이 Rutile형보다 떨어짐.
- 루타일형 : 약간의 황미는 있으나 은폐력, 착색력, 내후성이 뛰어남.
③ 철 흑()
약간의 자성을 가진 안료로서 방청력은 있지만 그렇게 크지 않습니다.
④ 벵가라()
적갈색의 대표적 안료로서 강열을 가하면 암회색의 광택이 있는 결정상이 됩니다. 착색력이 크고 일광, 공기, 수분에 약합니다.
⑤ 연단
열을 가하면 적갈색이 되고 냉각하면 원래색으로 돌아온다. 활성력이 크고 비중이 매우 큰 안료입니다.
(8.0이상)
⑥ 산화크롬
화학약품성이 양호하며 착색력 및 은폐력도 양호합니다.
① 리토폰
은폐력이 크고 중성으로 산가가 높은 용제에도 안정합니다.
② 유화아연(ZnS)
망간 및 동 등을 함유한것은 형광성을 가지는데 은폐력은 리토폰 보다도 크고 일반성질도 리토폰과 비슷합니다.
③ 웅황
알카리에 약하고, 수산화, 탄산, 알카리, 유화 알카리에 용해합니다.
④ 은주(HgS)
물에 녹지 않으며 왕수에는 잘 녹는데 일반적으로 내후성이 좋으며 흡유량이 적고 은폐력이 큽니다.
⑤ 카드늄레드
자외선 및 700℃ 이하의 열에 안정하고, 은폐력및 착색력은 양호하며 색상이 선명합니다.
① 유산 바륨
굴절율이 적고, 기름중에서는 거의 투명하고 흡유량이 적습니다. 천연 중정석을 미분말화하여 정제한것과 화학적으로 침전한것 2종류가 있습니다.
② 석고
화학적으로 안정하고 물에 조금 녹습니다.
③ 유산연
광에 안정하며 유화수소에 잘 변색하고 연백보다 비중이 적고, 은폐력이 약합니다.
① 탄산바륨
유산바륨에 비해 비중이 적고 안정성면에서 떨어지나 입자는 석고보다도 작습니다.
② 탄산석회분
체질안료의 대표적인 안료로서 천연에는 석회석, 대리석, 방해석 등으로서 대량 생산되고 있습니다. 침강성 탄산칼슘은 천연품에 비해 착색력 및 은폐력 우수합니다.
③ 연백
산, 알카리에 녹고 유화 gas에 흑변하고, 일광에서도 변색하는데 굴절율, 은폐력이 크고, 독성이 있습니다.
④ 탄산마그네슘
침천물의 조성은 온도 및 농도에 비해 다르고 탄산칼슘보다도 경질로서 고무의 굴절율에 근사치를 가지고 있습니다.
① 알루미나 화이트
부피가 크고, 투명한 안료로서 굴절율은 체질안료중 최소로서 기름중에 겔화하는 성질을 이용해서 안료의 침강방지용으로 사용됩니다.
② 사틴백
일반적으로 석고보다도 하얗고 은폐력이 큽니다.
① 황연
제법에 따라 색상이 조금씩 다르나 일광에 서서히 퇴색되며, 알카리에서 적색의 염기성 염으로 변색합니다. 은페력이 크고 입자가 미세하고 군청안료와 병행해서 사용하면 변색의 우려가 있으므로 금합니다.
② 아연황
물에 약간 녹으며 희석 산, 희석 알카리에 쉽게 용해하고 방균작용이 있으며 은폐력은 황연보다 떨어집니다.
③ 크롬산바륨
염산에는 녹지만 알카리에는 불용이고 색상은 담황색으로 은폐력이 떨어집니다.
제 목 용제의 개요
용제가 도료에서 차지하는 역할은 아주 중요합니다.도료에서의 용제 사용량은 약 30~50%이며 품종별로는 중요한 것만도 100여종으로 다양합니다. 그럼 용제(Solvent)와 신나(Thinner)의 차이점을 보면 어떤 물질을 녹일 수 있는 용액을 용제(溶劑)라고 하고, 그 여러가지 용제들을 혼합해 놓은 것을 신나(희석제)라고 합니다. 즉, 단일체냐 복합물이냐란 차이뿐이지 같은 것으로 생각할 수 있습니다. 이러한 신나는 사용방법이 틀리면 매우 무서운 물질이 될 수 있습니다. 보통 용제란 석유에 열을 가해 증기로 뽑아낸 것으로 뽑아낼 때 온도에 따라 분류가 되는데 가령 100℃이하의 열로서 뽑아낸 것을 저비점 용제라고 하고 100~150℃의 경우는 중비점 용제이고 150℃이상은 고비점 용제라고 합니다.
1. 비점(沸點)에 의한 분류
① 저비점 용제(100℃이하): 아세톤, 초산에틸, IPA, MEK 등
② 중비점 용제(100~150℃): 톨루엔, 키시렌, 부틸알콜 등
③ 고비점 용제(150℃이상): 부틸 셀루솔브, 에틸셀루솔브, 아세테이트 등
2. 화학구조에 따른 분류
용제는 수지를 녹이는 힘을 갖고 있는데 일반적으로 도료의 점도(粘度) 조절에 사용하는 신나는 여러가지 용제들의 혼합물이다. 각 용도에 적합한 용제들을 혼합한 신나로 도료의 증발속도, 용해력, 도막건조속도, 광택 등을 조절합니다.
제 목 도료와 용제
용제가 도료에서 차지하는 역활은 아주 중요합니다.
도료에서의 용제사용량은 약 30∼50%이며 품종별로는 중요한것만도 100여종에 이르는데 그것들의 용해속도, 용액점도, 희석률이나 비중, 증발속도, 흡수성 등의 고유의 특성을 고려하여 목적에 따라 여러가지로 조합해서 사용합니다.도료용 용제로서 도료의 배합에 있어서 고려해야할 성상은 다음과 같이 분류할 수 있습니다.
1. 용제의 순도
2. 용제의 증발속도에 관한 성질
3. 도료의 기본 원료에의 용해에 관한 성질
4. 용제의 안전에 관한 성질
5. 기타 도료상 고려해야 할 성질
따라서 도료용 용제에 관한 시험도 이와 같이 5개로 구별합니다.
1. 용제의 순도에 관한 시험법
① 색상: 육안으로 착색 등을 비교하는 방법 (KSM 5000-4011)
② 냄새: 여과지 위에 용제를 떨어뜨려 냄새 유무조사 (KSM 5000-2041)
③ 얼룩시험 : 도료용 신너에 대해 불순물의 유무를 조사하는 시험방법 (KSM 5000-051)
④ 비중: 각 성분 특유의 성상이며 순도를 결정하는 중요한 인자. (KSM 5000-6041)
⑤ 굴절률: 화학구조와 밀접한 관계가 있고 순도의 결정에 이용. (측정기 : 앗굴절기, 풀푸리지굴절기, KSM-0005)
⑥ 불휘발분: 용제중 휘발하지 않는 물질의 양 측정 (KSM-1651)
⑦ 수분: 정성시험 (KSM 5000-2261)
⑧ 에스테르가: 에스테르계 용제는 에스테르價에서 순도를 측정. (KSM 1651)
⑨ 산가: 에스테르계 용제의 유지산을 표시하는데 사용. (KSM 5000-6141)
이외에도 유리산, 과망간산칼륨시험, 황산착색시험, 銅부식시험, 유황화합물의 검출시험, 티오렌, 티오펜시험등 많은 시험방법이 있습니다.
2. 용제 증발속도에 관한 시험법
① 증류시험: 용제의 순도 또는 성분을 결정함과 동시에 그 자체가 곧 용제 증발성질 개략치이며 이것은 용제의 휘발성을 표시하는 가장 일반적인 기준입니다.
② 증발속도에 관한 시험: 용제의 증발속도를 나타내는 시험으로 스포트 테스트, 졸리렌스법, 이배퍼로 그래프 등이 있습니다.
③ 비증발속도: 25℃에서 초산부틸을 1.0으로 했을때 중량법에 의한 비증발 속도로 나타냅니다.
④ 백화저항법: 용제의 증발속도에 관계가 있는 래커용 용제로서의 실험방법 온도3.3~26.7℃, 습도 60~70%에서 지정된 방법으로 막을 만들고 5분간격으로 도막상태를 조사합니다.
3. 도료의 기본원료에의 용해에 관한 시험법
용제의 도료에서의 중요한 역활은 제조시 혹은 사용시의 점도를 낮추고 취급을 용이하게 하는 것이며 그것들의 척도로서 여러가지 실험을 하나 그중 대표적인 것은
① 카우리 부탄올價 (K,B價)
표준 카우리 부탄올액 20±0.1g을 플라스크에 250㎖를 취하고 플라스크를 흔들면서 뷰렛에서 시료를 적하합니다. 카우리 부탄올액의 흐려짐에 따라 활자가 흐리게 보이는 점을 종점으로 해 그값을 계산합니다. 표준 카우리 부탄올액은 톨루엔으로 적정했을때K, B價가 110~100이고 용량비율로 톨루엔 25±0.1, 헵탄 7.5±0.1의 혼액으로 적정했을때 K, B價가 40이 되도록 미리 조정해 놓습니다.
② 아닐린점 및 혼합 아닐린점
이 시험은 탄화수소계 용제에 사용되며 아닐린점이 낮은것이 락카 희석제로 좋다고 합니다. 보통 아닐린점(같은 용량의 아닐린과 시료가 균일한 용액으로서 존재하는 최저온도)을 측정하지만 아닐린과 시료와의 혼합액에서 아닐린이 결정하는 온도보다 아닐린점이 낮을때는 혼합 아닐린점(아닐린 2, 시료 1 및 규정순도의 n-Heptan 1이 균일한 용액으로서 존재하는 최저온도)을 측정합니다. (* KSM 5000-6031, 6032 )
☞ 톨루엔, 키실렌, 나프타 희석비
☞ 니트로셀룰로오스 점도
☞ 점도저하
☞ 플라스틱 용해성
4. 용제의 안전에 관한 성질
용제는 사회적인 재해도 많으므로 법률에 의해 이것들의 제조, 취급, 사용, 운반 등에 대하여 세세히 규제되어져 있습니다. 용제 취급시 관련법규로는 소방법, 독물 및 극물 단속법, 노동기준법, 노동안전위생 규제 등이 있는데
특히 위험물로 지정되어 있는 용제는 그 물리적, 화학적 성상을 기초로해 소방법에 의해 지정수량이 정해져 있습니다. 위험물 제4류는 제1석유류, 제2석유류, 제3석유류, 테레핀유, 초산에스테르류, 아세톤, 메틸에틸케톤 등으로 분류되고 제각기 지정 수량이 정해져 있습니다.
5. 기타 도료제조상 고려해야할 용제의 성상과 시험법
앞에 기술한 각종 용제의 성상외에 도료를 만들때 특히 고려해야할 것으로서 용제에 대한 물의 용해성, 용제의 물에 대한 용해성, 용제의 융점, 표면장력, 비열, 증발잠열 등이 있습니다.
융점같은것은 극저온환경에서 사용되는 도료류인 경우 고려해야할 성질인데 용제의 표면장력, 비열, 증발잠열등은 용제의 증발에 관련된 물리함수이지만 일반적으로는 증발속도에 영향을 주는 하나의 인자에 불과하므로 그다지 도료용 용제의 시험법으로서 중요시 되지 않습니다. 그러나 용제의 표면장력 등은 도료도막의 퉁김같은 이상을 해결하는데 필요하고 비열, 증발잠열 등은 고온 단시간내에 Baking 해야 하는 소부용 도료의 설계시 필요한 Data입니다.
제 목 Oil & FATTY ACID (油脂) 의 개요
유지는 지방산의 Glyceride가 주성분이며 그 기본 구조는 다음과 같습니다.
도료에서 주로 사용되는 유지는 식물의 씨앗, 열매 또는 줄기로 부터 얻어지는 식물성과 어유와 같은 동물성이 있습니다. 이들은 분자내의 2중결합의 함량에 따라 건성유, 반건성유, 불건성유로 분류하며 이 불포화도를 표시하는 수치가 요드가(Iodine value:IV)입니다.
구 분
IV
종 류
건성유
140이상
아마인유, 동유, 어유
반건성유
100~140
미강유
불건성유
100이하
야자유, 팜유
제 목 도료 공업에서의 유지(油脂) [Oil & FATTY ACID]의 사용법
천연유지는 도료의 원료로 사용하는 경우 건조가 늦고 도막이 약한 단점이 있다. 이것을 보완하는 방법으로 불포화 결합의 수와 위치를 변경시키는 방법, 분자량과 관능도를 높이는 방법, 반응성 모노마나 수지를 반응시키는 방법등이 있다.
1. 탈수 피마자유
피마자유를 산성 촉매하에서 불활성GAS를 강하게 주입하거나 감압상태에서 250~270℃로 가열하여 제조하는 것으로 25~39% 정도의 공액 2중결합을 함유한 건조성이 좋고 황변이 적은 Oil을 얻을 수 있다.
2. 보일유
건성유에 금속지방산염 또는 금속산화물을 가해 260℃내외로 가열하여 제조한다. 유성페인트나 바니쉬 원료로 사용한다.
3. Heat Bodied Oil
Oil을 규정된 온도(약300℃)와 시간으로 가열 요구되는 점도로 제조한다.화기에 주의요함
4. Blown Oil
공기를 불어 넣으면서 70~120℃의 온도로 가열 제조하며 Oil의 산화에 의해 점도가 상승한다. Heat Bodied Oil은 C-C결합이 주종인데 반해 Blown Oil은C-O-C결합이 많다.
5. 말레인화 유
공액 2중결합과 무수 말레인산의 반응과 비공액 2중결합과 무수말레인산의 반응으로 대별하여 알키드 수지의 수용화 및 수분산화에 중요한 반응이다.
6. 지방산의 2량화
공액 2중결합을 갖고있는 Linoleic Acid를 2량화 하는것으로 이것을 Polyamine과 중축합 반응시키면 Polyamide수지가 되는데 이것은 Epoxy수지의 경화제로 사용된다.
7. 우레탄화 유
기름을 Glycol과 반응시켜 Mono또는 Diglyceride화시키고 여기에 Polyisocynate를 첨가하여 우레탄 결합의 고분자량화 수지를 만드는 것으로 경화성, 내마모성, 내약품성이 좋아지나 황변하기 쉽다.
8. 지방산 변성 아크릴 수지
GA또는 GMA를 일부 성분으로 하고있는 ACRYL 수지를 합성하고 여기에 불포화 지방산으로 Ester화 한 것이며 속건성의 상온 경화형도료에 사용된다.
제 목 도장 Tip
` 1. 마스킹 테이프를 이용해보세요.
보통 페인트를 덜어서 쓰기 때문에 페인트통의 입구 주변에 페인트가 묻기 마련입니다.
그래서 나중에 다시 쓰려고 뚜껑을 닫으려 하면 잘 닫기지도 않고 나중엔 입구 주변이 굳어서 뚜껑이 잘 열리지 않게 됩니다. 이럴 때는 사진처럼 페인트통 주변에 마스킹 테이프를 발라두었다가 나중에 떼어내면 깨끗이 사용할 수 있습니다.
2. 신문지를 이용해보세요.
붓이나 로울러를 보관할 때는 물이나 신나에 잘 세척한 후 충분히 건조를 시킵니다. 그리고 신문지로 싸고 고무줄로 묶어 보관해 두는 것이 좋습니다.
3. 철사를 이용해보세요.
붓으로 칠할 때 보통 페인트통 가장자리에 붓을 가다듬어 칠하게 되는데 이렇게 되면 통 주변에 페인트가 묻어 뚜껑을 닫기가 힘들어집니다. 페인트통 가운데에 철사를 메어두고 철사에 붓을 가다듬어주면 통에 묻는 것을 방지할 수 있습니다.
4. 스폰지를 이용해보세요.
철재 난간이나 창살처럼 칠하기 곤란한 곳은 사진처럼 고무장갑에 스폰지를 붙여 스폰지에 페인트를 묻힌 후 난간이나 창살을 쥐고 가볍게 문질러 주면 간단하게 칠할 수 있습니다. 다만 이때는 페인트에 신나를 적게 타서 너무 묽지 않게 사용하는 것이 좋습니다.
5.헝겊이나 신문지를 이용하세요.
붓을 거꾸로 들고 칠해야 할 경우 페인트가 흘러내려 손에 묻을 수 있습니다. 이때에는 붓의 둘레 천을 감거나 두꺼운 종이로 고깔을 만들어 씌워주면 손에 흘러내리는 것을 막을 수 있습니다.
6. 못쓰는 목재를 이용하세요.
사포질을 할 때 맨손으로 사포질을 하면 열이 발생해 손을 데일 수 있습니다. 사진처럼 사포를 스치로폴 조각에 붙여 사용하면 좋습니다. 사포를 끼워 사용할 수 있도록 제품으로 나와 있는 것도 있습니다. 목재는 목재 종류에 따라 소지조건이 다르고 불균일한 수분을 함유하고 있기 때문에 팽창과 수축이 반복되는 등 도장을 위한 소지로서의 결점이 많다.목재 도장은 소지의 고유 무늬 등을 살리기 위한 도장과 미관이나 소지의 보호에 도장의 목적이 부여된다.이밖에도 색책, 광택, 평활성, 촉감, 목재의 수축과 팽창방지, 방부, 방습, 내오염, 내약품, 내유성, 내마모성 드의 목적도 다양하다.따라서 목재 소지면의 성질을 정확히 파악해서 도료와 도장공법을 선택하는 것이 매우 중요하다.
1-1. 목재의 종류
일반적으로 목재는 침엽수와 활(광)엽수로 구분된다.
침엽수는 주로 상록수로서 연질성 재질이기 때문에 가공이 용이하여 토목건축, 선박, 차량 등에 사용하며 불투명 마감 도장이 많다. 활엽수는 낙엽수로서 경질성이고 재질 고유의 아름다운 무늬를 가지고 있는 것이 많아 가구나 집기, 캐비닛 및 건축 내장재에 많이 사용된다.주로 고급 투명류의 도장이 많이 행해진다.그러나 같은 수종이라도 겉목과 속목에 따라 성질이 다른 경우도 있으므로 주의해야 한다.
1-2. 목재의 조직
목재는 무수한 세포로 복잡하게 조직되어 있으며 그 성장 과정 및 환경에 따라 조직이 다르다.
이러한 세포막의 주성분은 목재의 주요 골격 물질인 셀룰로오즈(Cellulos 약 50%)와 충진물인 리그닌(Lignin 20~30%) 및 기타(20%) 당분, 전분, 유리탄닌 등이 함유되어 있다. 도료의 도장에 관계되는 목재의 내부조직에 대해 살펴보면 다음과 같다.
① 도관(Vessel)
광엽수류에만 있는조직으로서 비교적 큰 관상의 세포로 수액의 수송역할을 한다.절단된 도관의 구멍은 도장시 눈메꿈 공정이 필요하다.
② 목섬유(Wood Filber)
목재의 기초조직을 형성하고 있는 것으로 재질의 강고성을 부여하고 판면의 평활성, 도료와의 부착성은 이 섬유질 세포와 밀접한 관계를 가지고 있다.
③ 유세포(Parenchyma)
목재 섬유 내에 산재되어 있는 짧고 작은 세포로서 막의 벽이 얇고 원통형으로 양분의 저장역할을 한다.
④ 수선
나무의 심에서 껍질 방향으로 방사선 모양으로 배열되어 섬유를 결손시켜 목재의 강고성을 부여하는 양분의 배분과 저장역할을 하는 짧은 모양의 원형질을 가진 생활세포이다.방사선 모양으로 엉켜 있기 때문에 목재의 눈메결에 반점모양으로 나타나 아름다움을 주는 세포로서 도장시에는 소지 착색과 관계가 깊기 때문에 백색에 의해 훌륭한 미적 효과를 얻을 수 있다.
⑤ 가도관(Tracheid)
목재 절단시 양끝에 바늘과 같이가늘고 예리하게 긴 공관 모양의 것으로 세포막은 바늘구멍과 같이 되어 있으며, 주로 침엽수에 존재하고 있고 활엽수의 도관과 목섬유를 합쳐서 활동하며 수액의 수송 목재의 강고성을 부여하는 역할을 한다.
⑥ 수지 침공(Resin Pit)
목재 내 수지의 유동 및 저장을 담당하는 특수한 간격으로서 가도관 사이에는 수직으로 수선 중에는 수평으로 위치하고 있다. 주로 침엽수에 존재하는 조직인데 목재의 방부 역할을 하지만 도자에서는 도료의 건조를 방해하여 도면의 결합을 일으키는 요인이 된다.
1) 목재의 수분
목재가 함유하고 있느 수분은 목부 도장에 있어서 가장 큰 영향을 미치는 요인이다.
목재의 수분은 도장 공정에서 최종 도막에 영향을 줄 뿐만 아니라 도료의 접착성이나 건조성, 퇴색, 광택 등에 영향을 준다. 도료의 성질에 따라서 수분과 반응하여 약간의 기포가 발생하기도 하고 백화현상 등을 일으키기도 한다.또 제품이 마무리되면서 수분이 증발하고 수축에 따라 도막의 갈라짐, 살오름성이 약하고 도막의 박리 등을 일으키는 주 요인이 된다.보통 목재의 함수율은 옥외용이 15~20%, 옥내용이 10~14%(온도 20℃, RH=75%)가 된다. 그러므로 일정 상태로 건조된 소재는 함수율의 변화가 발생하지 않는 장소에 보관하고 가능하면 빨리 도장을 행하는 것이 바람직하다.
2) 목재의 팽창과 수축
목재 중 수분을 포함하고 있는 상태에 따라 자유수와 결함수로 나누어진다.자유수는 세포 내공 및 세포사이 등 모재조직의 공간부분에 함유되어 있는 수분으로 이동 및 증발이 자유롭다. 결함수는 세포막 중에 침투해 있는 부분을 말하며 그 증감은 목재 종류의 물리적, 역학적 성질에 많은 영향을 미친다.
목재는 수분에 대해서 민감하여 흡습조건에 따라서 현저하게 팽창 수축한다.
목재의 팽창수툭을 적게 하는 방법으로는
① 적당한 함수율에서 똑같이 건조시키든가
② 비교적 바른 목재를 사용한다.
③ 비교적 가벼운 목재를 사용한다.
④ 도료로 도장해서 수분의 발산, 흡수를 막는다.
⑤ 합판에 따라 섬유방향을 직각으로 맞서게 하는 것등을 들 수가 있다.
목재의 화학적 조성은 셀룰로오즌 약 50%, 리그니 약 20~30%, 헤미셀룰로오즈 약 10~20%로 그외에 회분, 질소화합물, 유지, 정유, 탄닌, 색소 등을 약간씩 포함하고 있다.
셀룰로오즈, 리그닌, 헤미셀룰로즈는 세포막을 구성하는 성질이고 그 외는 세포의 내용과 특수한 조직 내에 존재하는 물질이다. 셀룰로오즈는 목재의 골격이 되는 성분으로 기계적 성질에 큰 영향을 준다. 헤미셀룰로오즈는 다당류로 셀룰로오즈와 결합하여 세포막을 형성하는 성분을 갖고 있다.리그닌은 세포와 세포사이에 존재하고 있는 것으로 소수성의 방향족 화합물로 되어 있다. 목재는 이와 같이 헤미셀룰로오즈, 리그닌 등처럼 저분자량의 화합적, 물리적으로 불안정한 것이 함유되어 있다. 따라서 목재 도장의 하나의 맥은 이것들을 안정화시키는 방법이라 할 수 있다.
이어서 목재도장 2번입니다.
본래의 성능을 충분히 발휘할기 위해서는 다른 소재와 같이 바탕 조정의 상태에 따라 좌우되는 경우가 많다. 특히 표면의 구조가 복잡하고 미관을 중요시하는 목재의 도장은 공정의 수가 복잡한 시방으로 되어 있다.
목재의 바탕 조정은 크게 불투명 마무리용과 투명 마무리용으로 크게 구분된다.불투명 마무리는 내후성이 필요하나 근시안적인 미관을 별로 중요시하지 않는 외부용에 사용되는 경향이므로 바탕 조정의 공정수도 내부와 비교하여 약간 적다.
투명하게 마무리하는 바탕조정은 설치가구, 창호류 및 바닥 등 옥내의 것이 많으며 근시안적인 미관이 요구되므로 바탕 조정을 완전하게 한다.일반적으로 소지 조정의 중요성은 잘 알고 있지만 충분하게 잘 이행되고 있지 않는 것이 많다.소지 조정이 잘되면 도장이 순조롭게 진행되고 도장비도 저렴하고 풍부한 도막을 얻게 된다.그 때문에 소지 조정은 소중하게 행해져야 한다.
이 공정에서 주된 작업은 소지연마로 요철부분을 완전히 평활하게 하는 것이다.소지 연마는 하연마와 마무리 연마 2단계로 나누어지는 것이 효과적이고 하연마는 #50~#100의 샌드페이퍼, 마감연마는 #150~#220의 샌드페이퍼를 사용하는 것이 적당하다.오염의 제거는 스케일러, 연마지, 더스트 솔 등의 공구로 바탕을 손상하지 않게 조심하게 실시하고 유지류는 천으로 닦아낸 후 에 휘발유로 세척하여 충분히 건조시킨다.투명으로 마무리를 할 때에는 얼룩은 희석한 옥살산으로 제거한다.
침엽수재를 가구에 이용하게 되면서 발생하는 커다란 문제는 송진의 처리이다. 이것은 종래의 바탕 조정의 범주에서는 처리할 수 없다. 송진이 도장에 미치는 영향을 예시하면 연마시의 눈막힘, 착색시 착새제의 흡수 얼룩에 의한 색얼룩, 도막의 부착불량, 라디칼(radical) 중합형 도료의 경화 장해, 도막의 연화, 변색 등의 보고가 있는 것과 같이 도장에서는 송진에 대한 대책이 최대의 문제로 되어 있다.
송진 제거법에는 다음과 같은 3종류가 있다. 어느 방법이나 목재의 종류와 송진의 양에 의해 어느 정도의 처리를 할 것인가 결정할 필요가 있다.
① 용제로 닦아내기
등류, n-헥산, 메탄올, 트리클로로에틸렌으로 송진이 있는 곳,마디,,하재부를 닦아낸다.
② 알칼리로 추출하는 방법
3%소다회에 아니온 활성제를 첨가한 알칼리 용액을 가압,가온하에서 증기로 삶고 다음에 건조한다.
③ 실러에 의한 송진의 차단
바탕 연마 후 용제로 닦아내고 송진이 많은 부분에 셸락 니스나 폴리우레탄 수지 실러를 칠하여 새나오지 못하게 한다.
연마의 방향은 반드시 목리와 평행하게 한다. 목리에 교차해서 연마를 행하면 착색했을 경우에 얼룩이 일어나기 쉽기 때문에 주의할 필요가 있다. 연마가 끝난 면은 압축공기를 사용하여 먼지, 표면부착물, 유분 등을 완전 제거한다.
목재는 심재(心材)와 변재(邊材)에 따라 재색(材色)에 차이가 있으며 목재는 같은 종류의 나무라도 색이 다르기 때문에 사정에 따라 이것들을 합하여 사용할 경우에는 표백을 행하여 소재의 색을 통일하여 도장하는 것이 필요하다.특히, 밝은 나무색 마무리가 요구되는 경우나 목재의 재색이 불량한 경우 등에는 표백에 의해 시각의 효과가 기대될 때에 표백한다.이에 표백시킨 면은 거칠게 되므로 #50~#200정도로 연마 후 도장하여야 한다.
표백제는 종래부터 사용한 산화 표백제가 많이 사용되고 있으며 표백제의 이상적인 조건은 온화한 표백 조건에서 착색에 관여하는 화학 구조 발색단, 조색단의 부분만을 선택적으로 어택(attack)하여 탈색의 효과를 높이며 탈색된 나무색이 목재 본래의 색에 가깝게 시간 경과에 따른 변화를 일으키지 않으며 경제적으로 사용하기 쉬운 약품이 좋다고 한다.
※ 표백 방법 ※
담색재,부분 표백에 적합한 방법 5%수산액-물로 세척-건조, 과산화수소-물로 세척-건조
재색의 표백에 적합한 방법 5%과망간산칼리-10%유산소다액-물로 세척-건조,1%과망간산칼리-5%수산액-물로 세척-건조
농색 표백에 적합한 방법 5%수산액-10%차염소산소다액-물로 세척-건조, 암모니아수-과산화수소-물로 세척-건조,탄산나트륨-과산화수소-물로 세척-건조
① 착색제의 종류
착색제에는 염료와 안료가 많이 사용되며 공예품과 같은 특수한 용도에는 화학약품이 사용되기도 한다. 착색제가 갖추어야 할 조건은 다음과 같다.
ⓐ 내광성(耐光性)이 좋을 것
ⓑ 투명도가 높을 것
ⓒ 목재의 표면뿐만 아니라 속까지 염색될 것
ⓓ 착색 방법이 간단할 것
ⓔ 염착성(染着性)이 우수할 것
ⓕ 착색 얼룩이 없고 블리드(bleed)되지 않을 것
ⓖ 다음 공정의 도료 건조에 영향을 미치지 않고 변색되지 않을 것
② 유성 착색제
오일 스테인(oil stain)이라고 부르며 유용성(油溶性) 염료를 스플릿에 용해하여 골드 사이즈, 보일유를 혼합한 것이고 염료는 산성 염료가 사용된다. 이 착색제는 침투성이 좋고 나뭇결이 선명하여 나무 표면에 광택을 주어 깊이 있는 착색이 얻어지나 건조가 늦고 블리드되는 등의 특징이 있다.
③ 수성 착색제
수용성 염료를 물에 용해하여 솔 또는 스프레이로 착색하는 것인데 쉽게 입수할 수 있고 염가로 희망하는 색조를 자유로 만들기 쉽다는 등의 이유로 널리 사용되고 있다. 염료는 직접 염료, 산성 염료, 염기성 염료가 사용되고 있다.
④ 알콜성 착색제
알콜 용성(溶性) 염료를 알콜에 용해한 착색제이며 염기성 염료나 일부의 산성 염료가 사용되었다. 내광성이 좋고 다른 용제와 상용성(相溶性)이 있는 염료가 개발되어 현재는 알콜성 착새제의 주류로 되어 있다.
⑤ NGR스테인
나무 섬유를 부풀리지 않는 (non grain raising) 스테인으로 사용하는 예가 많아졌다. 산성 염료가 주체적으로 사용되며 에틸렌글리콜, 세로소르브, 디에틸렌글리콜, 모노에틸에태르, 메탄올, 톨루올 등의 혼합 용제가 용매로 사용되고 있다.
1. 선박용 도료의 개요
철이나 목재등으로 만들어진 신체의 대부분은 항상 해수에 잠겨있는 상태이므로 부식되기 쉽고 2100여종이 넘는 해중생물과 해초류등이 부착되어 번식하기 쉬운 악조건하에 놓여있다. 수선부와 외현부도 마찬가지로 해수에 잠기기도 하고 대기중에 폭로되기도 하는등 항상 해풍과 파도의 충격을 받고 있어서 마모되기 쉬우며 선박 내부 또한 고온다습하고 환기가 불량하기 때문에 선박자체는 모두가 부식되기 쉬운 상태에 놓여 있다. 이러한 부식이나 해중생물의 부착은 항해속도를 저하시키고 선체를 손상시켜 선박자체의 수명을 단축시키기 때문에 수리를 위한 입거등으로 인한 막대한 비용과 시간적 손실을 가져온다.따라서 선박도료는 이러한 피해와 손실을 미연에 방지하며 각 기구의 성능보존과 미관유지의 수단으로 그 필요성과 중요성이 절실히 요구되어진다.
2. 선박용 도료의 목적
선박이 처해있는 악조건에서 선박을 보호하기 위한 수단 중 지금까지 가장 효과적이고 경제적인 것은 여러가지 특성을 가진 도료들을 그 특성에 따라 선박 각 부위별로 적절히 도장하는 방법이외에는 아직 없다.도료의 여러 특성(내수성, 내후성, 내방식성, 내약품성, 내열성 등)을 적절한 시방서에 의해 정확한 도장을 시공함으로서 방수, 방식 및 방오등의 효과를 얻게 되며 그것은 선박의 성능과 수명을 보호해 줄뿐만 아니라 연료 및 시간절감과 함께 아름다운 미관을 유지시킨다.이러한 일련의 효과를 얻기 위함이 선박도장의 목적이라 할 수 있다.
3. 선박 공정별 제작과정
4. 선박도장의 부위별 도장
강렬한 일광과 염분을 함유한 대기에 노출과 가혹한 건습교차작용을 받는 선박에 있어서 도료의 역할은 대단히 중요하다. 이러한 부식 환경에서 선체를 보호하고 강도와 안정성을 유지하고 순조로운 운항을 위해서는 우수한 도료와 적절한 도장이 필요하다.
선박에는 여객선, 화물선, 어선, 군함 등 각종 기능을 갖고 있어 이것에 상응하는 도장이 필요하다. 또 배내부의 각 부분은 내열, 내산 내알카리, 내유성 등이 요구되기 때문에 거기에 맞는 도료와 도장시스템이 채택되어야 한다.
1) 선저부(Bottom)
항상 해수에 잠기는 부위이며 선저도료에는 방식과 방오 2가지 중요한 목적이 있다.
선저 오염에 의해서 선박은 속도가 저하되고 마찰저항에 따른 연료소비도 증가하고 선저 청정을 위한 입거비용도 들게된다. 특히 부착된 생물은 도막내에 침투하여 방식성을 저하시킨다. 이러한 해중생물의 부착을 방지하고 선박외관의 부식을 방지하는 것이 선저도료의 역할이며 이에는 부식을 방지하는 A/C도료와 해중생물의 부착을 방지하는 A/F도료가 있으며 항해중에 스스로 마모되면서 표면을 매끄럽게 해주어 운항비용을 감소시켜주는 SPC A/F 도료가 있다.
2) 수선부(Bootop)
침수와 폭로의 건습교차작용에 따라 선저부 이상으로 심한 부식을 받고 또한 부유물, 접안, 파도 등에 따른 기계적 손상과 떠다니는 중질유에 따른 도막의 오염, 연화, 자외선에 의한 도막열화 등 선박에서 가장 가혹한 조건에 노출되기 때문에 우수한 내수성, 내후성, 내충격성을 갖는 도료를 도장하며 선저부와 같은 도장사양을 선택하기도 한다.
3) 외현부(Topside)
항상 해수에 접촉하는 것은 아니지만 해수에 의한 물보라와 강렬한 자외선을 받는다. 외현부는 미관도 요구되기 때문에 방청도료 도장후 광택유지성이 양호한 외현도료를 도장한다.
4) 갑판부(Deck)
바닷물과 접촉도 많고 넓은 바다에서 받는 자외선이 강렬하고 특히 보행, 하역 등에 따른 마모손상에도 견뎌야 한다. 갑판부는 내수성이 우수한 녹방지도료를 도장후, 내마모성이 우수한 도료를 도장한다. 또 최근에는 미끄럼방지도료와 열반사도료 등의 특수한 것도 사용되고 있다.
5) 선창(Hold)
밀폐되어 있어 습도가 높고 결로현상이 발생하며 적화물(예:광석,화학원재료)로부터 발생하는 가스에 의한 화학적인 부식을 받디 쉽고 특히 짐을 싣고 내릴 때 기계적인 손상을 받기 때문에 내수성과 내마모성이 우수한 도료를 도장한다.
6) 탱크(Tank)
① 원유탱크
원유중에 함유된 유황분과 그 이외의 산, 염분 등에 의한 부식을 받고 하역후의 증발과 해수에 의한 세척작업이 부식을 촉진한다. 바라스트탱크겸용의 경우에는 바닷물에 의한 부식 이외에 배의 요동에 따른 해수의 충격에 의해서 부식이 촉진되기도 한다. 전에는 도료에 의해 보호하는 것이 적었지만 최근의 대형유조선에서는 내유성, 내해수성이 강한 도막에 전기방식법을 병행해서 녹스는 것을 방지한다.
② 바리스트탱크(Ballast Tank)
해수에 의한 부식과 해수의 부딪힘에 의한 심한 부식이 일어난다. 내해수성이 우수한 도료와 전기방식법을 병행하여 녹스는 것을 방지한다.
③ 음료수탱크(Portable Water Tank)
강판의 부식을 방지하고 내용물을 깨끗한 상태로 유지하기 위하여 음료적정시험에 합격한 내수성이 양호한 도료를 도장한다.
④ 화물탱크(Cargo Tank)
다양한 화물이 있어 이것에 의한 선체의 부식을 방지하고 화물의 오염을 방지하기 위하여 화물에 맞는 내용제성, 내약품성등에 우수한 도료를 사용해야 한다.
1. 선저도료 1호(선저녹방지도료)
선저도료 1호는 선저부와 수선부의 녹을 방지하기 위하여 도장하지만 동시에 이 위에 도장하는 방오 도료와 선체강판과의 전기적 작용을 차단하는 역할을 겸한 녹방지도료로 외현부와 다습환경장소에도 필요로 한다.선저도료 1호는 내수서이 좋은 각종 수지와 녹방지 안료를 혼합하여 만든 것으로 녹방지안료는 주로 알루미늄, 산화철적, 납게방청안료가 사용되고 있다. 선저도료 1호는 항시 해수층에 침적되어 있고 전기화학적인 부식반응에 의해서 도막이 일어나기도 하고 박리되기도 하며 심한 부식이 일어나기 쉬운 환경에 있기 때문에 고품질로 철면에 잘 밀착하고 상도도료와도 잘 밀착되는 것이 필수조건이다.좋지 못한 선저도료 1호를 하도로한 방오도료의 효과는 본래의 효력보다 감소하고 또 고품질의 선저도료 1호로 도장되어도 도막이 충분히 형성되지 못하거나 도장법이 서투르면 물이 침투하여 녹의 원인이 되고 충분한 녹방지 효과를 발휘하지 못하기 때문에 도장시에는 규정도막을 균일하게 도장하는 것이 대단히 중요하다.또 선저도료 1호중에도 역청질선저도료 1호나 탈에폭시 선저도료등과 같이 역청질을 함유하고 있는 것은 그 위에 수선도료와 외현도료등의 상도도료를 도장하면 하도 도막 중의 탈분이 나와서 외관을 해치는 수가 있기 때문에 주의해야 한다.또 방오도료를 도장할 경우도 브리딩현상이 일어나서 방오성능을 저하시키기 때문에 브리딩현상이 적은 방오도료를 선택하는 것이 필요하다.에폭시 선저도료 1호와 탈에폭시 선저도료 1호는 2액형으로 되어 있어서 사용시에 주제와 경화제를 잘 혼합하여 균일하게 해서 규정시간내 사용해야만 한다. 만약 규정시간내에 도장하지 않으며 도료가 증점되어서 겔현상이 나타나고 부착성등에서 충분한 효과를 얻을 수 없다.
2. 선저도료 2호(선저방오도료)
선저도료 2호는 선박 외판 침수부에 해중생물이 부착되는 것을 방지하기 위해서 도장하기 때문에 종래부터 각종 방오제를 사용해서 해중생물이 부착하는 것을 방지하는 방식이 사용되고 있고 방오제의 종류, 방오제의 함유량, 사용비히클, 사용방법등을 달리하는 방오도료가 제조되고 있다. 방오도료의 방오제의 주로 아산화동이 사용되고 있고 동은 1861년경부터 사용되기 시작했다.또 새로운 방오제에 대해서는 항상 연구가 되고 있고 근년 항만하천의 오염이 심하기 때문에 종래의 방오도료가 흑변해서 이상부식을 일으키는 수가 많기 때문에 유기형 방오도료도 사용되게 되었다.유기방오제로는 주로 유기주석계 화합물이 사용되고 있고 이 유기형 방오도료는 흑변에 의해 오염되어도 방오성능을 발휘한다. 최근에는 방오도료성분 중 해양환경을 오염시키는 독극물인 주석의 사용을 규제하므로 주석을 제거한 자체 마모형 방오도료의 사용이 증가하고 있다.
① 방오제의 용출방법
방오제를 함유한 방오도료는 도막에 방오성을 갖고 있는 도료로 도막이 해수에 침적시 방오제가 해수 중에 녹아나서 도막면에 근접한 장소에 고농도의 약물용액층이 생겨 그 농도가 오염생물의 임계방오농도 이상을 유지하면 도막에 방오성을 유지하고 그 농도 이하일때는 오염이 된다. 또 방오제가 필요이상으로 용출되면 방오목적은 충분히 달성되나 방오제의 소비가 많게 되고 도료의 유효기간이 단축된다. 일반적으로 방오 도료에서 해중동물류의 부착을 방지하는데는 도막 중의 방오제의 용출비율을 측정해서 방오제의 용출속도가 도막면으로부터 10㎍/㎝/day, 주석은 1㎍/㎝/day 이상이면 된다고 한다. 이것을 표준방오한계치라 한다. 방오제의 용출방법은 방오제가 해수중에 용해하는 방법과의 달리 다음 4종류로 대별된다.
ㅁ. 용해매트릭스형(Soluble Matrix)
도막중의 수지가 해수중에 용해하면서 방오제가 용출된다. 방오도료의 도막은 그 표면이 해수에 접촉하면 수지가 용해되고 새로운 방오제층을 노출한다. 이방오도료의 주성분은 송진으로 되어 있고 이것이 알카리성의 해수중에서 수지산염으로 되어 서서히 용해한다.
ㅁ. 접촉형(불용해매트릭스형)(Insoluble Matrix)
방오제가 불용해 매트릭스 사이를 빠져 나오는 것이기 때문에 고농도의 방오제를 함유하고 있고 도막중에서 방오제가 서로 접촉하고 있어서 수지가 용해하지 않아도 내부의 방오제가 접차로 해수중에 용출되어 나온다. 비닐수지와 염화고무 등을 주성분으로 하지만 실용적으로는 다소의 로진을 함유하고 불용해 매트릭스형은 용해매트릭스형과 비교해서 방오제의 함유량도 많고 도막도 단단하다.
ㅁ. 확산형(Diffusion)
확산형의 도막은 다공질로서 침투성을 갖고 있고 도막내부에 침입한 해수가 방오제와 수지와의 고용체를 형성해서 그 용액이 확산에 의해서 해수중에 용출한다.
ㅁ. 자기연마형(Self Polishing)
도막이 해수중에 접촉하면 포리마의 표면으로부터 가수분해를 일으켜 방오제와 수지와의 결합이 끊어져서 해수중에 방오제를 용출한다. 동시에 수지분도 수가용성으로 되어 도막표면이 물흐름에 따라 깍여 나간다.
방오제의 용출속도는 도료 중의 수지 조성의 영향을 받기 쉽고 특히 로진의 양, 방오제의 함유량, PVC(안료용적농도)등에 좌우되는 경향이 강하기 때문에 용해되기 쉬운 방오도료, 용해가 잘 안되는 방오도료는 이점을 고려해서 만들어야 하고 용해되기 쉬운 방오됴로는 장기간 방오력을 유지하기 곤란하다.그래서 선박의 선저부를 장기간 양호한 상태로 유지하는데는 방오제의 함유량이 많은 고품질의 방오도료를 여러 번 도장하여 충분한 도막두께를 확보하는 것이 필요하다. 또 양호한 방오력을 갖고 있는데도 불구하고 고품질의 도료를 1회 도장하는것보다 일반품 방오도료를 2회 도장하여 후도막으로 하는 것이 좋은 결과를 얻는 경우가 많다.
② 자기연마형 방오도료의 사용에 따른 연료비 절감
종래의 방오도료의 도장계에서는 바다생물의 부착을 방지할 수는 있었으나 방오도막의 방오제 용출후의 패인 곳과 구도막의 박리, 발청, 부식 등에 의해서 선체 도막의 표면조도가 증가하고 선체의 마찰저항이 증대하여 배의 속도가 저하된다. 이러한 상황하에서 일정한 속도를 유지하는데는 소요마력을 증가해야 되고 이에 따라 연료비가 증가한다. 이러한 문제를 해결하는데는 자기연마형 방오도료를 사용하여 좋은 결과를 얻게 되었다. 즉, 자기연마형 바오도료는 방오제를 함유한 도막자체가 물에 의해서 용해, 마모하기 때문에 오랫동안 균일한 방오효과를 발휘하고 도막면이 평활하게 되서 선체의 마찰저항을 감소시킬 수 있어 연료비가 절감한다.
③ 방오도료의 흑변에 대해서
근년 항만, 하천은 인구의 증가에 따른 가정오수의 대량 유입과 공장 폐수등 때문에 오염이 특히 심하게 되서 이러한 해역에 항해 또는 정박한 배의 방오도료가 흑변한 것이 종종 발견된다. 방오도료의 흑변요인으로는 하천, 항만의 수중에 있는 유황을 화물이 발생하고 방오제로 배합되어 있는 아산화동이 이것과 반응해서 황화동으로 변해서 흑색으로 되기 때문이다.흑변한 황화동은 해수중에는 용출되지 않아서 독극물로서의 효과를 상실하기 때문에 흑변하면 다량의 생물이 부착하게 된다. 특히 흑변한 황화동은 아산화동보다 전위가 높기 때문에 철과 아산화동의 경우보다도 철에 대한 전위차가 커서 철을 부식시키기 힘이 크게 된다. 이처럼 생물의 부착이 크게되고 철을 부식시키기 쉽게 될 뿐만 아니라 그 위에 도료를 도장하면 박리하기 쉽게되는 결점도 있다. 이러한 흑변을 일으키는 장소를 자주 항해하는 배에는 동화합물을 함유하지 않고 유기방오제를 사용한 방오도료를 도장할 필요가 있다. 흑변도가 경미한 방오도막은 해수중에서 서서히 용해되서 흑변층이 서서히 제거되는 수가 있다. 이와 같이 다른 상황이 있기 때문에 도장시에는 선저의 상태를 충분히 고려해서 결정하는 것이 대단히 중요하다.
3. 수선 도료(B/T)
수선도료는 침수와 폭로의 건습 교차 작용을 받는 수선부를 보호하는 도료이기 때문에 내후성, 내염수성이 우수하고 특히 방오성능을 겸비한 것이 요망된다. 수선부는 배의 종류에 따라 환경조건이 많이 다르다. 즉 화물선에서는 해수 중에 침수되는 기간과 노출되는 기간이 빈번히 반복하고 유조선에서는 침수기과 노출기간이 연속해서 오래 계속되기 때문에 수선도료로써 작용이 다르지만 어느 경우도 잘 견딜 수 있는 도료이어야 한다.수선부의 녹방지도료로써는 선저부분과 같은 선저도료 1호가 많이 사용되고 상도도료에는 미관을 목적으로한 내후성 수선도료가 주로 사용되고 있다. 또 수선부분이 항시 침수하는 선박에서는 해중생물의 부착이 많이 때문에 방오형 수선 도료를 사용하든가 방오도료를 수선부까지 칠하는 방법이 채택된다. 이런 방오도료는 방오를 주로 하기 때문에 미관의 면에서는 만족할 만한 것은 아니다.
4. 탱크용 도료
선박의 탱크는 그 종류와 사용조건에 따라 부식 상황이 다르다. 건습교차작용에 따른 부식 원유중의 황화물의 영향에 따른 국부 부식 또는 각종 화학제품 적재시에는 적재물에 따른 강제의 부식과 적재물의 오염등을 방지하기 위하여 탱크내의 방식 도장은 대단히 중요하다.탱크내의 부식은 선박에 따라 탱크의 종류와 사용조건이 달라서 부식의 방법, 상태등도 획일하활 수 없고 특히 바라스트에서는 기상조건(온도,습도)등 이외에 선박의 응력집중부에서 응력의 영향 등이 복잡하게 작용한다. 방식하지 않은 탱크는 부식이 심하고 특히 유조선의 탱크의 경우는 원유 중의 황화물의 영향으로 국부부식이 일어나기 쉽다. 탱크내의 방식법으로는 일반적으로 도장과 전기방식이 범용으로 사용된다. 이외에 부식억제제의 용 Insert Gas방식, 제습법 등이 있습니다만 탱크사용조건에 따라서는 적용불능 또는 방식효과에 제한이 있다. 전기방식은 도장과 병용사용으로 매우 효과적이지만 단독으로는 빈탱크일때와 바라스트에 물을 넣을 때도 해수에 접촉하지 않는 면에 대해서는 방식효과가 불충분하다.
이러한 탱크내의 도장은 장기방식을 목적으로 한 것으로 이것을 통해서…
ㅇ. 강판부식방지와 강판교체기간 연장
ㅇ. 가스 제거와 탱크세척의 용이
ㅇ. 화물의 오염방지와 제품 품질의 유지
ㅇ. 유지비용의 경감
등의 이점에 따른 운항체산성 향상이 기대된다.