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고온도장
고온도장(高溫塗裝)은 100℃ 이상의 높은 온도에서 진행하는 도장을 말한다.
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개요[편집]
도장(塗裝, painting)은 물체의 표면에 도료를 칠하여 도막을 형성시키는 것을 말한다. 일반적인 도장 작업은 도료를 칠하고 건조의 과정을 걸쳐 작업을 완성한다. 이 과정에서 상온에서 혹은 열처리로 가열하여 진행하는 방법이 있다. 열처리로 100℃ 이상의 높은 온도로 도료를 녹이고 건조하여 원하는 제품의 도막을 형성한다. 이러한 상온이나, 저온이 아닌 높은 온도 조건에서 진행하는 도장을 고온도장이라 한다.
자동차 생산 공정에서 도장 공정은 다른 공정과 비교해 전기를 많이 사용한다. 먼저 차체가 완성되면 세척 과정을 거쳐 처음으로 차에 색을 칠하는 전착 과정을 거친다. 이후 곧바로 건조 단계에 돌입하는데 도료가 잘 마를 수 있도록 160도 이상 열풍으로 차체를 건조한다.
여기에 사용하는 도료는 열경화성 도료로 높은 온도의 열, 즉 고온으로 도장을 건조하고 경화시킨다. 때문에 전기 잡아먹는 고온도장이라는 말을 듣는다.
현대차는 전착 과정에서 사용되는 도료의 건조 온도부터 낮추고 있다. 현재는 130도 수준에서도 건조되는 기술을 개발했으며, 초고온이나 저온에서도 품질을 유지할 수 있는지 시험도 끝낸 상태다. 현대차그룹과 KCC 등은 전착뿐 아니라 모든 도장 공정에 사용되는 도료의 건조 온도를 낮추는 데 집중했다. 일부 공정에는 100도 이하 온도에서도 건조되는 도료도 개발해 투입한 것으로 전해진다.
궁극적으로는 모든 도장 공정에서 건조 온도를 100도 아래로 낮추는 것으로 목표로 하고 있다. 현대차그룹이 이 같은 자동차 도장 신기술에 주력해 온 이유는 전기 사용량 감소를 통한 탄소중립 목표 달성을 위해서다. 다만 자동차 관련해서 100도 이하의 도장 기술은 아직은 실제 사용 및 보급에 거리가 멀어 보인다.[1]
분류[편집]
고온도장은 도료의 경화, 건조성상에 따라 가열경화 특성을 가진 도료의 도장 작업으로 구분할 수 있다. 크게 아미노 알키드, 소부(燒付)형 에폭시, 분체도료, 열경화성 아크릴, 실리콘 등 도료를 사용하는 도장으로 구분한다.
아미노 알키드계[편집]
아미노 알키드수지 도료는 알키드수지 도료(유변성 프탈산 수지 등)와 아미노수지 도료(멜라민 수지 등)를 주로 하는 비클로 한 도료로서 그 비율은 아미노 수지 2∼5에 대하여 알키드 수지 5∼8의 범위로 한다. 아미노 수지 단독이라도 고온으로 가열하게 되면 단단하고도 무색투명한 막이 생기지만 그러나 무르며 접착력이 매우 약하므로 알키드 수지를 혼합하여 가요성을 갖게 한다. 따라서 아미노 수지가 많이 들어가는 도료일수록 딱딱한 도막이 되고 무른 편이다.
일반적으로 멜라민수지 도료라고 불리며, 건조 온도 130~140℃에서 약 30분 정도로 경화 건조하는 도료로 특히, 신차의 솔리드 색상에 사용되고 광택, 경도, 내후성, 내용제성 등이 뛰어난 장점이 있다. 쉽게 검은색, 흰색, 빨간색, 파란색 등의 색상을 가진 도장이라고 생각하면 되겠다.
소부형[편집]
소부형은 120∼150℃, 20∼30분의 소부 건조로서 알키드 수지와 아미노 수지가 반응(또는 아미노 수지 서로 간의 반응도 포함하여)하며 딱딱하고도 우아한 도막을 만드는 도료로서, 최근에 대량 생산 공업용에서 현저한 수요가 증대되고 있는 도료로 아래와 같은 특점이 있다.
- 도장 후 1시간 정도로써 사용할 수 있다.
- 정전도장, 에어리스 스프레이, 에어 스프레이, 침지법 등의 여러 가지 도장법이 가능하며 컨베이어시스템에 의한 양산에 적합한 도료이다.
- 도막이 단단하고 광택이 있다.
- 도막 성능이 모든 점에서 일단 만족스럽다. 특히 광택이나 밀착성, 경도, 내기후성, 내용제성 및 내유성이 좋다.
- 가격이 경제적이다.
- 막의 두께도 적당하게 형성된다.[2]
소부형 에폭시계[편집]
에폭시수지 도료는 에폭시기라고 하는 독특한 반응기를 가진 수지를 비클로 한 도료로서 내 녹 방지성이 우수하다.
에폭시 수지는 철 표면과 각종의 도금 면에 대하여 강한 접착력이 있는 동시에 내약품성이 좋다. 그러나 변색, 내기후성(광택이 감소) 및 작업성(접착 불량, 오목 부분)이 나쁘다. 가격이 높기 때문에 다른 수지의 변성용으로서 사용할 때가 많다.
고온 소부형[편집]
에폭시 수지와 페놀 수지로 구성되며 170～200℃, 30～40분 정도에서 소부되는 것에 의하여 양자가 반응하여 고분자화하며 황금색의 도막이 된다. 우수한 밀착성, 가요성, 내약품성, 특히 내알카리성, 내용제성, 경도, 광택 및 내마모성을 나타낸다. 한편으로는 고온이 필요하고 백은 크림색이 되어 색의 차이가 생기기 쉽고 오목 부분과 접착 불량이 생기기 쉬우며 또한 내기후성이 별로 좋지 못하고 가격이 고가이다. 따라서 탱크, 튜브의 내면, 만년필 및 시계 밴드 등에 사용한다.
중온 소부형[편집]
- 에폭시 수지와 아미노 수지로 구성되며 성능은 고온 소부형보다 뒤떨어지나 경도, 내약품성, 내마모성, 내열성이 좋으므로 드럼통 내면 도장용이다.
- 에폭시수지, 아미노 수지, 알키드 수지의 3성분 계의 도료로서 그 성능은 약간 뒤떨어지나 에폭시 에스테르수지와 동일한 정도로 약전기의 바닥칠, 철강 가구나 일반용으로서 사용한다.
- 에폭시 에스테르 수지(에폭시 수지와 지방산과의 에스테르)와 아미노 수지로 구성되는 도료로 동일한 정도의 성능이 있으며 약전기, 경형차량의 바닥칠로 사용한다. 중온 소부형은 고온 소부형보다 그 성능이 뒤떨어지나 아미노 알키드 수지보다 우수하다. 그러나 일반적으로 에폭시 수지는 내기후성이 나쁘므로 아미노 알키드 수지의 바닥칠용으로 사용하거나 실내용의 마무리 칠에 사용하며 어느 것이나 각각의 성분이 반응, 고분자 화하여 도막이 된다.[3]
분체도장[편집]
분체도장은 가루 모양의 파우더 코팅이라고 불리는 분말 도료를 금속에 직접 부착해서 가열하고 건조하고 굳히는 도장이다. 잘게 분쇄하고 분쇄한 도료를 도장 대상물에 직접 부착시키고 180~200℃의 고온으로 녹인 뒤 건조하고 굳혀 도막을 형성한다. 가열하여 고화시켜 도막을 형성하므로 인화 도장의 일종이기도 하다.
분체 도료에는 에폭시, 폴리에스테르 등을 포함한 열경화성과 폴리에틸렌이나 나일론 등을 포함한 열가소성으로 나눌 수 있다. 분체 도료는 이들 수지 외 안료, 첨가제를 가루 모양으로 한 것으로 구성되어 있으며 용제 도료나 수성 도료의 성분인 유기 용제나 물 등의 용매는 포함하지 않는다.
일반적인 도장에 쓰이는 유기 용제를 전혀 사용하지 않기 때문에, 환경, 인체에의 영향이 작고 환경 보전이나 건강 증진에 대한 대처가 강화된 현재, 관심이 높아지고 있다. 또 자원 절약성도 뛰어나고 자동화하기 쉽다는 특징도 있다.
분체 도장은 다른 종류의 도장처럼 도장 대상물의 방수나 착색, 내후성 향상, 미관 향상, 기능성 부여 등이 목적이며 또 용제 도장보다 환경오염이나 건강 피해, 화재 등의 리스크가 낮아 용재 도장의 전환이 진행되고 있으며 그 시장은 확대되고 있다.
분체 도장은 자동차 관련해서는 바디, 와이퍼, 범퍼, 스프링, 휠, 브레이크 드럼, 브레이크 패드, 오일 필터, 엔진 블록, 루프 레일, [[[구동축]]], 트럭 짐칸 부분 등에 적용되고 있다.[4]
열경화성 아크릴계[편집]
열경화성 아크릴수지 도료는 신차의 메탈릭 색상 도료에 적용되며 열경화성 아미노 알키드 수지와 같이 건조 온도 130~140℃에서 약 30분 정도로 경화 건조하는 도료로 색상이 선명하고 내후성, 광택 복원성이 우수하다. 최근 관리의 편의성으로 인해 많이 보급되고 있는 은색 계열과, 진주색 도장이 바로 이에 해당된다.
이 수지를 단독으로 사용하는 경우도 있지만 대개 경화용 수지를 혼합하여 도막 주성분으로 사용하여 가열에 의해 경화용 수지와 가교 중합하여 망상구조의 도막을 만든다. 경화용 수지는 아크릴 수지의 활성 관능기에 의해 결정되며 아미노 수지, 에폭시 수지, 알키드 수지, 폴리아민, 산무수물 등이 사용된다.
이 도료의 특징은 내후성이 극이 우수하고, 광택, 광택 보유성, 색상 및 보색성이 우수하며 도막의 전반적인 물성이 뛰어나 자동차(특히 메탈릭 도장), 가전제품, 칼라 철판 등의 금속용 상도로 광범위하게 사용되나 소부 온도가 150℃ 정도로 아미노 알키드 수지 도료에 비해 높다.
도료용 열경화성 아크릴수지를 다음과 같이 분류할 수 있다.[5]
실리콘계[편집]
실리콘수지 도료는 내열성, 내한성, 내후성이 좋고 우수한 전기적 특성 및 특이한 계면 특성을 갖고 있어 독특한 공업용 재료로서 여러 분야에 이용되고 있다.
도료 공업에 사용되고 있는 실리콘 수지는 실록산(Si-O-Si)을 갖는 폴리머이며, 관능기로는 통상 수산기(-OH, Hydroxyl Group), 메톡시기(-OCH3)를 갖고 있다. 또한 유기기(有機基:Organic Functional groups) "-R"은 메틸기(-CH3)와 페닐기(-C6H5)를 일반적으로 가지고 있다.
도막의 성질은 메틸기가 점하는 비율이 많아지면 발수성을 높여 미끄러지기 쉬워지고(Slip) 고무 탄성을 띄게끔 된다. 반대로 페닐기가 점하는 비율이 많아지면 경도가 증가하여 기계적 강도가 커지고 내열성을 향상시킨다. 또한 실록산의 분자구조 중에 포함된 관능기의 함량(관능도)에 따라서도 수지의 성질이 변한다.
일반적으로 관능도가 작은 것은 액상으로 건조성이 좋지 않으며 도막은 유연성을 띤다. 반대로 관능도가 커지면 도막은 단단하게 되고 건조성이 향상된다. 실리콘 수지는 가열하는 것에 의해서 관능기가 수산기의 경우는 탈수축합(脫水縮合)반응에 의해, 메톡시기의 경우는 탈 알콜 및 탈 에테르 축합반응에 의해 가교/경화되며 실리콘수지는 다음과 같은 특징을 갖고 있다.
- 내열성이 특히 우수하여 600℃의 고열에 견디는 것도 있다.
- 내후성이 우수하고 안료 분산성이 좋다.
- 내한성이 우수하여 저온 시의 물성 변화가 적다.
- 전기 절연성이 좋고 특히 고온과 습윤 시의 저하가 적다.
- 내수성이 우수하여 장기간의 침수에 견딘다.
- 밀착성, 경도 및 내용제성이 다소 낮다.
- 가격이 높다.
실리콘수지 도료는 성능이 뛰어나기 때문에 다음과 같은 여러 속성이 필요한 산업용 페인트 및 코팅제 또는 전기 보호 응용 기술에 자주 사용된다.
- 산업용 배기 스택, 보일러, 접촉 분해 시설, 조리 기구, 실내 난방기, 벽난로 삽입용 고온 페인트 바인더, 교각 및 시 급수탑용 보호 코팅제
- 자동차 클리어 코트, 외항선용 방오 페인트, 유리섬유 코팅용 바니쉬, 전기 코일 및 저항기 함침 및 보호, 강성 및 연성 회로기판용 보호용 컨포멀 코팅제
- 변압기 및 솔레노이드를 습기에서 보호하기 위한 코팅제 등[6]
불소 수지[편집]
불소수지 도료는 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌 등으로 대표되는 지방족 탄화수소의 분자구조에 있는 수소의 일부 또는 전부를 불소로 치환한 분자구조로 이루어져 있다.
열경화성 불소 수지 도료의 특징은 2액형(자기 반응형) 도료와 같으며 열경화성 아미노 알키드 수지와 같이 건조 온도 140~150℃에서 약 30분 정도로 경화 건조하는 도료로 색상이 선명하고 내후성, 내자외선, 내산성 및 알칼리 등에 대하여 우수하다. 이 도장은 가격도 약간 비싼데, 바로 르노삼성에서 이 도료를 사용한다고 한다.[7][8][9]
각주[편집]
- ↑ 김성현 기자, 〈전기 잡아먹는 고온 도장 그만' 현대차, 친환경 저온 도료 개발〉, 《아주경제》, 2022-01-20
- ↑ 〈아미노 알키드 수지도료〉, 《페인트&도장대학》
- ↑ 깊은바다, 〈에폭시 수지도료〉, 《네이버 블로그》, 2010-02-23
- ↑ KaNonx카논, 〈분체 도장의 특징과 종류, 장단점까지 알아보자〉, 《티스토리》, 2022-02-11
- ↑ ssonsssonsssons, 〈아크릴 수지도료〉, 《네이버 블로그》, 2016-07-17
- ↑ 통통, 〈실리콘 수지〉, 《네이버 블로그》, 2018-01-08
- ↑ ssonsssonsssons, 〈기타수지도료 - 실리콘 도료, 불소수지도료〉, 《네이버 블로그》, 2016-07-16
- ↑ 페인트쟁이, 〈도료(PAINT)의 개요 및 종류〉, 《다모아 블로그》, 2009-04-18
- ↑ TheTriton, 〈자동차 도장에 관하여 - 코팅, 광택을 이해하기 위한 필수 지식〉, 《더트리톤》, 2016-12-17
참고자료[편집]
- 〈아미노 알키드 수지도료〉, 《페인트&도장대학》
- 깊은바다, 〈에폭시 수지도료〉, 《네이버 블로그》, 2010-02-23
- KaNonx카논, 〈분체 도장의 특징과 종류, 장단점까지 알아보자〉, 《티스토리》, 2022-02-11
- ssonsssonsssons, 〈아크릴 수지도료〉, 《네이버 블로그》, 2016-07-17
- 통통, 〈실리콘 수지〉, 《네이버 블로그》, 2018-01-08
- ssonsssonsssons, 〈기타수지도료 - 실리콘 도료, 불소수지도료〉, 《네이버 블로그》, 2016-07-16
- 페인트쟁이, 〈도료(PAINT)의 개요 및 종류〉, 《다모아 블로그》, 2009-04-18
- TheTriton, 〈자동차 도장에 관하여 - 코팅, 광택을 이해하기 위한 필수 지식〉, 《더트리톤》, 2016-12-17
- 김성현 기자, 〈전기 잡아먹는 고온 도장 그만' 현대차, 친환경 저온 도료 개발〉, 《아주경제》, 2022-01-20
같이 보기[편집]
