페인트 성능을 개선해주는 첨가제 및 용제

 

 

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1. 첨가제 (Additives)

 

 첨가제는 페인트의 제조에서부터 도료가 도장 및 건조가 되어 도막의 내구성을 지속시킬 때 각각의 단계에서 도료에 필요한 물성들을 확보할 수 있도록 보조해 주는 역할을 하는 원료를 말한다

 

 

 1) 분산제(Dispersing Agent)

 

 - 안료를 수지에 균일하게 안정한 상태로 분산시킄 첨가제

 - 유기안료, 무기안료, 카본블랙 등 각각의 타입에 맞는 안료분산제들이 나뉘어져 있다

 - 분산안전성을 더해 도료 내에서의 안료 침전을 방지하고 하드케이킹 현상을 방지함

 - 분산제를 통해 도료의 점도를 낮추어주며 색상의 채도를 개선해준다

 - 저분자량 분산제는 정전기적 반발력을 가지며 웨딩력을 주는 첨가제와 같이 사용하면 더 좋은 효과를 나타낸다

 

 2) 침전 방지제(Anti-Settling Agent)

 

 - 도료의 비중보다 높은 안료들은 상온에서 저장 시 용기 아래로 침전이 되며 이러한 침전 현상을 방지하기 위함

 - 도장 중에 도료가 수직면에서 도료가 흘러내리는 것을 방지하기 위한 증점용도로 사용한다

 

 3) 피막형성 방지제(Anti-skinning Agent)

 

 - 도료가 저장 중에 용기 안에서 공기와 접촉을 하는 표면이 건조가 되어 피막을 형성하는 것을 방지하기 위한 첨가제다

 - 저장 중에 도료가 주위의 공기랑 산화중합반응으로 건조가 되는 도료에서는 필수 첨가제이다

 

 4) 가소제

 

 - 도료에 내구성, 유연성, 내한성을 개선해 줄 때 사용되는 첨가제로 쓰인다

 - 염화비닐계, 합성고무계, 에멀젼도료 등이 가소제를 사용해야하는 도료이다

 - 수용성 에멀젼 도료에 물이 증발하면 수지입자들이 뭉치기 쉽게 하는 성질을 부여하는 역할을 한다

 - 염화파라핀, 파마자 기름, DOP, DBP 등이 쓰인다

 

 5) 소포제(Antifoaming Agent)

 

 - 도료의 제조 및 도장작업 시 발생하는 기포의 발생을 방지하기 위해 투여하는 첨가제다

 - 기포 발생을 방지하는 소포제로는 기포의 발생을 막는 억포와 생긴 기포를 제거해 주는 파포 효과가 있다

 - 기포의 크기에 따라 큰 기포인 매크로폼과 작은 기포인 마이크로폼의 2가지 형태의 기포가 있다

 - 소포제가 성능을 발휘하려면 비상용성 특징을 띄어 도료에 용해되지 않아야 한다

 - 반면 비상용성이 너무 큰 첨가제의 경우 도료의 헤이즈니성 및 크레터링 문제가 발생할 수 있다 

 

 6) 레벨링제(Levelling Agent)

 

 - 도장 후 도막이 형성되기 전과 후에 코티의 움직임에 관여하여 레벨링을 개선한다

 - 레벨링제 대부분이 실리콘 타입으로 계면활성제를 함유하고 있어 기포를 유발시킨다

 - SW, LW 등 웨이브 현상을 평활하게 만들어주고 표면장력과 접촉각을 낮추어 레벨링을 개선한다

 

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2. 용제(Solvnet)

 

 1) 용제는 수지나 완성된 도료를 희석시키거나 도장작업을 보다 쉽게 하기 위해 쓰이는 액체이다

 

 2) 용제는 다양한 성질이 요구되는데 수지에 대해 용해성이 좋아야 하며 무색으로 탁하지 않아야 도료의 외관에 영향을

     미치지 않으며 상온에서 전부 증발이 되야하며 악취나 독성물질을 함유하지 않아야 한다 또한 서로 다른 용제끼리

     상용성이 있어야 한다

 

 3) 희석제와 용제는 구분되어지는데 희석제의 경우 다양한 용제의 혼합물로 도료의 점도를 낮추기 위해 사용하는 것이며

    용제는 수지를 녹이는 용도로 사용한다

 

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3. 극성용제 & 비극성용제

 

 1) 극성용제는 -OH, -COO, NH2, -CO- 등의 화학 구조식을 가지고 있으며 전하의 반응기를 가지는 용제로 Alcohol, Ester, 

     Ketone 등의 용제가 있다 (IPA, 메틸알콜, 초산에틸, 초산부틸, 아세톤, MEK, MIBK, 에틸셀로솔브 등)

 

 2) 비극성용제는 탄소와 수소로 구성이 되어 있으며 탄화수소계 용제라고도 불린다 이 탄화수소계 용제는 다시 각각의

     구조별로 지방족 탄화수소와 방향족 탄화수소로 나누어진다 (가솔린, 자일렌, 톨루엔등)

 

 3) 극성용제를 강한용제(강용제) 라고 하며 비극성용제를 약한 용제(약용제) 라고 부르기도 하는데 이것은 용해력으로

     따른 분류로 수지의 종류에 따라서 맞지 않는 것도 있으므로 적절한 호칭이라 할 수 없다

 

 4) 지방족 탄화수소 용제는 가솔린, 한솔, 미네랄스피릿 등이 있으며 오일, 아스팔트, 알키드 등의 용해에 사용된다

 

 5) 방향족 탄화수소 용제 : 톨루엔, 자일렌 이 대표적인 용제로 다른 용제와 함께 우레탄, 에폭시, 비닐 타입의 수지를 가진

     도료의 희석제로 사용한다

 

 6) 케톤용제는 아세톤, MEK, MIBK 가 대표적이며 비닐수지와 에폭시수지에 가장 효과적으로 작용한다

 

 7) 에스터용제는 에틸아세테이트, 부틸아세테이트, 셀롤루아세테이트 등이 있으며 바나나의 향이 난다 사용되는 수지는

     에폭시, 우레탄, 비닐타입에 사용된다

 

  8) 알코올용제는 IPA, 메틸알콜, 에틸알콜 등이 있으며 페놀기를 가진 고극성 수지에 사용되는 용제로 우레탄 도료에 사용

      시 물성적인 문제가 생길 수 있다

 

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4. 용제의 휘발속도(Evaporation rate)

 

 1) 휘발속도의 영향

 - 평활성(Levelling), 흐름성(Sagging), 퍼짐시간(Wet-edge time), 광택(Gloss)

 

 2) 휘발속도의 기준

 - 실제 계면에는 공기분자와의 충돌등이 수반되며 절대증발속도를 정확기 구하기 어렵기 때문에 기준용제를 선정해 

   상대적으로 증발속도를 비교하는 방법으로 테스트한다 (N-butylacetate 의 휘발속도를 기준 "1"로 잡고 테스트한다)

 

Solvent	Relative Evapo. Rate	Formula (분자식)	분자량
N-Butyl acetate	1	CH3COOC4H9	116
Xylene	0.7	C6H4(CH3)2	106
Toluene	1.9	C6H5(CH3)	92
Acetone	6.3	CH3COCH3	58
MEK	3.8	CH3COC2H5	72
MIBK	1.6	CH3COCH2 CH(CH3)2	100
Methanol	3.5	CH3OH	32
IPA	1.7	(CH3)2CHOH	60
Butyl cellosolve	0.1	-	-

 

 

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5. 희석제(Thinner)

 - 희석제는 일반적으로 여러 가지 용제를 혼합해서 만든다

 - 혼합된 용제의 구성에 따라 진용제, 조용제, 희석제 이 3가지로 나눌 수 있다

 - 진용제는 도료를 잘 용해시키는 용제를 뜻한다

 - 조용제는 진용제의 용해력을 추가적으로 향상시켜 준다

 - 희석제는 도료의 도장작업 시 작업효율을 높이기 위한 작업성 및 경제성을 도와주는 역할을 한다

 

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6. 용제의 VOC(Volatiile Organic Compound) 규제

 

 1) VOC(Volatile Organic Compound) 는 휘발성 유기화합물로 대기 중에서 증발해 햇빛과 광화학 반응을 일으키며

     오존(O3)을 발생시키는 유기화합물이다

 

 2) 이러한 광화학 반응으로 생성된 오존(O3)은 스모그를 유발시키며 대류권의 오염을 가속화해 지구 온난화를 일으켜

     인류의 건강에 안 좋은 영향을 끼치게 한다

 

 3) VOC(Volatile Organic Compound) 규제는 1976년 캘리포니아에서 Rule 66에 의거해서 시작되었다

 

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7. 용제의 안전성

 

 1) 화재의 위험

 

 - 발화점(lgnition Point) : 용제가 증발하며 불꽃(스파크 및 정전기)에 의해 불이 붙는 최저 온도

 - 인화점(Flash Point) : 불꽃이 접촉되면 연소가 발생되는데 이 연소가 되는데 필요한 최저 온도를 말한다

                                     인화점이 낮은 용제일수록 연소가 잘되기 때문에 가연성이 높은 물질로 정의할 수 있다

 - 최대폭발한계(LEL) : 불이 붙을 수 있는 최소 용제 증기 농도

 - 최대폭발한계(UEL) : 불이 붙을 수 있는 최대 용제 증기 농도

 

 2) 건강위험

 

 - TLV(Threshhold Limit Value) : 건강상 나쁜 영향을 미치지 않는 농도

 - TWA(Time Weighted Average) / TLV : 시간가중평균/허용농도, 1일 8시간 기준 유해요인의 측정 농도에

                                                                 발생 시간을 곱해 8시간으로 나눈 농도

 - STEL(Short-Time Exposure Limit) / TLV : 단시간노출허용 / 허용농도, 근무자가 1회 15분 동안 유애 요인에

                                                                     노출되는 경우를 나타내는 허용농도