건조

건조(乾燥, Drying)는 말라서 습기가 없는 상태나 말려서 습기를 없애는 행위를 말한다.

개요

건조의 사전적 의미는 말라서 습기와 같은 수분이 없는 상태를 말한다. 상대적으로 수분이 없고 말라 있으면 건조하다고 표현을 하며 또한 필요에 따라서 바짝 말려서 수분을 없애는 행위 역시 건조이다.

건조라 하면 날씨와 같은 기후와도 관계가 있지만 산업 여러 분야에서 의도적으로 수분을 없애기 위한 건조 작업을 진행한다. 대표적으로 식품의 건조를 예로 들 수 있으며 자동차 공장의 도장 공정에서도 수분을 없애기 위한 건조 작업이 필요하다.

도장 건조의 목적

도장이란, 물체의 보호와 미관 등을 위해, 물체의 표면을 피복할 목적으로, 도료를 사용하여 도막을 형성시키기 위해서 행하는 조작의 총칭이다. 도료는 일반적으로 유통성으로서, 피도물의 표면에 도장된다.

건조는 피도물의 표면에 도장된 도료의 습기를 제거하여 유동성에서 고체화되면서 경화되어 도막을 형성하게 하는 역할을 하는 것이다. 이렇게 하여 형성된 도막의 물리적, 화학적 성질에 의해 피도물에 ‘방청성’, ‘미장성’을 부여하게 된다.

도장 건조의 원리

도료, 페인트가 칠해지면 건조하여 도막을 형성한다. 건조되는 원리는 용매 증발, 공기 산화, 중합 건조 등이 있다.

• 용매 증발 건조(물리적 건조) - 도막 형성 주요소가 조요소(助要素)에 용해되어 액체화된 것이 칠 작업 후 조요소(助要素)인 용매류가 증발(휘발) 한 후 다시 고체의 도막이 형성되는 건조 상태를 말함(초화면 락카, 비닐 도료, 아크릴 도료 및 수성 도료 등).
• 공기의 산화 건조(화학적 건조) - 도막 형성 주요소가 대기 중의 산소(O2)를 흡수하여 산화하므로 중합 건조되는 상태를 말함(알키드 수지 도료 및 조합 페인트)
• 중합 건조(화학적 건조) - 도막 형성 주요소가 경화제와 화학반응을 일으키거나, 열·자외선 및 수분 등의 작용에 의하여, 난용 및 난용성의 견고한 도막이 형성되는 상태를 말함 (에폭시 도료, 우레탄 2액형 도료, 멜라민 및 소부용 아크릴 도료 등).

페인트 도막이 건조되어 제 기능을 발휘하기 위하여 건조에 알맞은 조건을 부여해 주어야 한다. 따라서 낮은 온도(10℃ 이하), 다습(상대습도 85% 이상), 환기 불량(밀폐된 곳) 등의 장소 및 조건에서 도장 작업 시는 건조가 늦어지거나 물성이 제대로 발휘되지 않는 불량한 도막이 형성되는 경우가 있으므로 작업 시 페인트의 건조조건을 주의 깊게 생각하여야 한다.

도장 건조방법

도장 건조방법은 크게 자연건조와 강제건조 두 가지가 있으며 도장 공정에 따른 건조가 있다.

자연건조

자연건조는 말 그대로 도료를 도포하고 그대로 자연 건조되게 하는 것이다. 이것은 상온에서 용제가 마르도록 두거나 도료 성분들의 화학반응을 하여 경화하는 성질을 이용한다.

강제건조

도료가 굳는 것을 빠르게 하기 위해 열을 가하는 것을 강제건조라고 한다. 강제건조는 열경화성 도료의 건조 방식이며 신차는 보통 도료에 따라 130~150℃에서 30분가량 강제건조를 한다.

한편 공업사에서 도장을 하고 열처리를 하는 도료는 신차에 사용되는 도료와 다른 종류이며 강제건조 온도 또한 신차보다 낮은 60~80℃이고 건조시간은 20~30분입니다. 바로 이온도 차이 때문에 신차 도장과 재도장한 차의 경화막의 경도, 광도에 차이가 생기게 되는 것이다.

강제건조의 장점

강제건조를 함으로써 얻는 대표적인 장점은 세 가지이며 모든 자동차는 강제건조를 하여 출고한다

• 도장의 건조 시간을 단축하여 생산 공정의 원할함을 꾀할 수 있다. 도장 마르는데 시간을 보내면 생산량이 늘어날 수가 없다.
• 도장 표면에 강한 경화막을 형성한다. 이 때문에 물리적 충격, 화학적 침투 등을 막을 수 있다.
• 광도가 올라간다. 자연건조한 도장보다 강제건조를 하게 되면 광도가 훨씬 높게 올라간다.

수절건조

수절건조(Water dry oven)는 도장 전처리 과정이 끝나고 피도물에 묻어있는 수분을 완전히 제거하는 과정으로 차체에 인산아연 피막을 씌운 후 물로 씻은 후 수절 건조한다.

수절건조

수절건조란, 피도물에 있는 수분을 완전히 제거하여 다음 도장 공정을 행하기 위한 공정이다. 온도를 올려 열전달을 통해 수분을 증발시킨다. 건조(증발)란 맞닿아 있는 고체 표면의 온도가 끓는점보다 낮고 대기 압력이 증기압력보다 낮을 때 일어나는 현상으로 대류 열전달을 통해 수분으로 열에너지가 공급되고 액체와 기체의 계면에서 액체에서 기체로 물질 이동과 상변화가 일어나는 것이다.

수절 건조로에 필요한 온도와 시간은 피도물의 재질, 두께, 형상 등에 따라 다르다. 주로 120~150℃에서 10분이 일반적이며 온도를 높이는 이유는 그 온도에 해당하는 물의 증기압력을 높이고 더 많은 열에너지를 공급함으로써 더 빨리 건조하기 위함이다. 이때, 온도로 인한 금속이나 화학변화가 생기면 안 된다.

건조로

건조로에서 일반적으로 100-250℃로 열을 가열해서 도막을 건조, 경화시키는데 도장 공정에 있어서 건조에 필요한 가열 장치를 총칭하여 도장 건조로 혹은 건조 소부로라고 한다. 이 건조 장치에는 적외선 건조로, 열풍 건조로, 대류 소부로 등이 있다.

건조로 예시도

자동차 도장 공정별로 전착/중도/상도 각 공정에서 건조로에서 열을 전달하여 건조하는데 건조로에서는 크게 2가지의 방식으로 도장면에 열을 전달한다.

• 대류 : 도막의 열 경화 온도에 쉽게 도달하기 위해서는 빠른 공기의 유동이 필요하고 빠른 풍속으로 건조로 속의 열풍을 순환시켜(강제 대류) 높은 속도의 대류를 얻는다.
• 복사열 : 특수 제작된 건조로 벽이 도막의 경화 온도 이상 되는 수 백도까지 가열하고 가열된 열은 난로가 사람의 몸을 따뜻하게 하는 것과 같은 원리로 도장면에 전달한다.

참고자료

• 〈건조〉, 《네이버 국어사전》
• 〈제 3 절 도 장 설 비〉, 《페인트&도장대학》
• 하이에나, 〈페인트의 건조 원리 및 종류〉, 《다모아 블로그》, 2008-01-13
• 자동차외장관리의달인, 〈자동차 도장및 건조(열처리)〉, 《티스토리》, 2011-09-08
• TheTriton, 〈자동차 도장에 관하여 - 코팅, 광택을 이해하기 위한 필수 지식〉, 《더트리톤》, 2016-12-17
• 빠른 거북이, 〈도장 공정〉, 《네이버 블로그》, 2019-11-01

같이 보기

• 습기
• 수분
• 날씨
• 기후
• 도장
• 자연건조
• 열처리
• 건조로

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