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도료 [塗料, paint and varnish]는 페인트에나멜과 같이 고체 물질의 표면에 칠하여 고체막을 만들어 물체의 표면을 보호하고 아름답게 하는 유동성 물질의 총칭을 말하는데 칠한 후에는 빨리 건조 경화(乾燥硬化)하는 것이 좋다.

2500년 전에 이집트에서는 건성유(乾性油)가 만드는 고체막을 전색제(展色劑: 도막 형성의 주요소)로 하는 도료를 사용하였다고 한다.

칠할 때에는 일반적으로 겔(gel) 모양의 유동상태이고, 칠한 후에는 빨리 건조 경화(乾燥硬化)하는 것이 좋다. 2500년 전에 이집트에서는 건성유가 만드는 고체막을 전색제로 하는 도료를 사용하였다고 한다. 1760년경에는 미리 기름을 가열하면 점성도가 증가하여 빨리 고체막을 형성하는 현상을 이용하여 유성니스·리놀륨 등이 유럽에서 가내공업적으로 생산되었다.

20세기에 이르러 근대 공업의 급진적인 발달이 있었음에도 불구하고 도료공업은 경험에 의한 숙련기술에 의존하고 있었다. 그 후 도료의 수요 증대에 대처하기 위한 대량 생산 기술의 발전과 합성 건성유의 기술발전 및 알키드 수지 도료와 같은 합성 수지의 발전을 계기로 급격한 합성수지 화학공업이 계속 발달됨에 따라 새롭고 우수한 도료가 생산되고 있다. 도료는 일반적으로 여러 성분으로 구성되어 있다.

전색제는 도료의 최종 목적인 도막(塗膜)의 주성분이 되는 것으로서 아마인유·콩기름·동유(桐油)·옻·합성건성유 등의 액체나 셸락·코펄 등의 천연수지, 석회로진 등의 가공 수지, 페놀 수지·요소 수지·멜라민 수지·비닐 수지 등의 합성 수지, 나이트로셀룰로스·아세틸셀룰로스 등의 셀룰로스 유도체, 합성고무 등의 고무 유도체 및 폴리비닐 알코올·카세인 등의 수용성 화합물 등의 고체가 사용된다.

도막형성 부요소(塗膜形性副要素)는 도료의 분산·건조·경화 등의 여러 성질의 향상을 위해 주요소에 소량 첨가된다. 도막조요소(塗膜助要素)는 도료를 칠하기 쉽게 하기 위하여 사용하는 용제인데, 건조하는 동안에 증발하여 도막에는 남지 않는다. 에탄올·뷰탄올 등의 알코올류, 나프타·등유 등의 탄화수소류, 아세트산에틸·아세트산뷰틸 등의 에스터류, 아세톤·메틸에틸케톤 등의 케톤류, 뷰틸세로솔브 등의 에테르류가 단독 또는 혼합하여 사용되고 있다.

이상의 3가지 구성 성분으로 이루어진 도료를 투명 도료라고 하는데, 실제로는 이것에 착색 안료(着色顔料)·체질 안료(體質顔料)·방청 안료(防錆顔料)·발광 안료(發光顔料)·시온 안료(示溫顔料) 등의 여러 가지 특수안료 등을 용도에 따라 첨가함으로써 착색도료가 된다.

도료를 물체에 칠하여 도막을 만드는 조작을 도장(塗裝)이라고 한다. 도장에서는 물체 표면을 먼저 처리하여 형성도막이 벗겨지거나 변질되는 것을 막을 필요가 있다. 표면을 깨끗하게 하고, 도면을 평활하게 하기 위하여 용제·계면 활성제·충전제 등을 사용한다. 도장할 때에는 평활·균일·고능률로 칠하기 위하여 주로 도막형성의 속도, 도료의 조도(稠度), 건조 방법 등을 선택하여야 한다. 도료는 다른 화학공업 분야와는 달리 전기·기계 및 인간의 생활양식 등과 밀접한 관계를 가지고 있으며, 도료가 요구하는 성질은 다양하다.

도료는 앞에서 언급한 각 원료를 잘 혼합하여 만드는데, 제조의 열쇠는 바로 이 혼합기술에 있다. 제조공정은 균일하고 안정된 도료를 만들기 위하여 수지·안료의 분쇄·혼합에 에지 러너(edge runner)를 비롯하여 여러 가지 기계가 사용되고 있다. 도료를 그 주성분에 따라 분류하고, 대표적인 것을 들면 다음과 같다.

천연 수지 도료편집

옻·캐슈계 도료·유성 페인트·유성 에나멜·주정 도료 등이 대표적이다. 옻은 옻나무 껍질에 상처를 내고, 채취한 수액(생옻)에서 얻은 도료이며, 옻액에 건성유·수지 등을 배합한다. 주성분은 우루시올인데 산화효소 락카아제를 함유하고 있다. 락카아제가 촉매가 되어 우루시올을 산화 중합시켜서 도막을 만든다. 용제가 적게 들며, 우아하고 깊이 있는 광택성을 가지는 도막을 형성한다.

캐슈계 도료는 캐슈 열매 껍질에서 추출한 액과 포말린의 축합물을 주성분으로 하고, 여기에 각종 합성수지를 가한 것을 전색제로 한 도료인데 도막은 옻과 비슷하고 값이 싸다. 유성페인트는 보일유를 전색제로 하는 도료이며, 보일유의 원료 건성유는 아마인유·콩기름·동유 ·어유(魚油) 등이 사용된다. 안료와 보일유의 배합비에 따라 된 반죽 페인트(堅練페인트)와 조합 페인트로 나누어진다. 유성페인트는 건조가 약 20시간 걸리고, 도막도 좋지 않지만, 내후성이 좋고 값이 싸 널리 사용되어 왔다. 그러나 근래에는 점차 합성 수지 페인트로 대치되어 가고 있다.

유성 에나멜은 천연 수지·합성 수지 또는 역청질과 건성유를 혼합하여, 나프타 등의 용제로 희석한 유성 니스를 전색제로 하는 도료이며, 건조제로서 금속비누를 첨가한 것이다. 니스에 함유되는 기름의 양에 따라 장유성(스파니스), 중유성(코펄니스), 단유성(골드사이즈)으로 분류된다. 일반적으로 건조·광택·경도는 좋으나 내후성이 떨어진다.

합성 수지를 원료로 한 것에는 페놀 수지 니스, 말레산 수지 니스가 있으며, 아스팔트나 길소나이트 등의 역청질을 원료로 하는 니스는 값이 싸고 방청·내약품성이 좋다. 주정도료를 대별하면 수지를 알코올에 용해한 니스와 여기에 안료를 가하여 착색한 주정에나멜이 있다. 많은 종류가 있으나 가장 널리 사용되고 있는 것은 셸락 니스와 속건(速乾)니스이다. 휘발성 용제이므로 건조·광택·경도가 양호하지만 도막이 약하다.

합성 수지 도료편집

도료 중에서 가장 종류가 많고, 합성수지 화학이 진보됨에 따라 새로운 도료가 계속 나오고 있다. 이 도료는 일반적으로 내알칼리성이기 때문에 콘크리트나 모르타르의 마무리 도료로 쓰인다. 래커는 본래 속건성 도료를 뜻하였으나, 현재는 도막형성 주요소로 셀룰로스 유도체를 사용한 도료의 총칭이다.

유도체 중에서 나이트로셀룰로스가 널리 사용된다. 전색제는 나이트로셀룰로스·수지·가소제(可塑劑)로 이루어져 있고, 용제로는 에스터류·케톤류·에테르류 등이 사용되며, 조용제(助溶劑)로는 알코올, 희석제로는 탄화수소류를 사용한다. 수지의 사용은 광택·부착성·휨성·내후성의 향상을 위하여 알키드수지 등이 사용된다. 전색제의 배합 방법에 따라 여러 가지 성상(性狀)의 것을 얻기 쉽지만 화기(火氣)에 민감하고 광택을 얻기 힘든 결점이 있다.

비닐 수지 도료는 아세트산비닐, 아세트산비닐-염화비닐계의 것 등 많은 종류가 있다. 알키드수지 도료는 다가(多價)알코올과 프탈산 등의 다염기산과의 축합물을 기름 또는 지방산으로 변성시켜서 가용성으로 한 축합형 수지를 전색제로 하는 자연건조 도료의 총칭이다. 건조는 유성도료와 같은 산화중합이다.

일반적으로는 도료의 적성을 개선하기 위하여 로진·페놀·스타이렌 등을 첨가한 변성 알키드 수지로 되어 있다. 아미노 알키드 수지 도료는 멜라민이나 요소 수지와 알키드 수지의 혼합물로 이루어진 우수한 베이킹(구워붙임) 도료이다. 제2차 세계대전 후 사용량이 증대하여 알키드수지 도료와 함께 합성수지 도료의 대명사가 되었다. 에폭시 수지 도료는 에폭시 수지 분자 내에서 여러 가지 다리결합반응이 일어날 수 있기 때문에 각종 도료를 만들 수 있다. 주된 것에 고온베이킹 에폭시수지 도료·2액형 에폭시수지 도료·에폭시에스터 도료 등이 있다.

폴리에스터수지 도료는 불포화 폴리에스터수지와 스타이렌 단위체를 혼합한 것인데, 후자는 도액의 상태에서는 용제 역할을 하고, 경화할 때는 다리결합반응에 참가하여 전색제의 역할을 하므로, 즉 용제를 사용하지 않는 도료로서 특수한 용도를 가진다. 폴리우레탄수지 도료는 우레탄결합을 가지는 고분자 도막을 형성하는 도료를 말하며, 2액형·베이킹·유변성(油變性) 폴리우레탄 도료 등의 종류가 있다.

수성 도료편집

아교·카세인류를 전색제로 한 수성도료는 예로부터 사용되었는데, 유기계 용제 대신 물을 사용하여 경제적이며, 발화성이 낮아서 안전하고 취급이 간편하다. 최근 수성도료에 대한 관심이 높아져서 여러 종류의 수성도료가 개발되어 널리 이용되고 있다.

이들 중 에멀션 도료와 수용성 베이킹수지 도료가 대표적이다. 전자는 비닐·아크릴·스타이렌 뷰타다이엔계로서 단위체를 에멀션화중합[乳化重合]하고, 지름이 마이크로미터 이하의 입자로 이루어진 라텍스를 전색제로 한다. 도료적성 향상을 위해서는 도막형성 조제(助劑)의 선택, 안료의 분산향상 등이 필요한 기술이다. 에멀션 도료의 종류는 한국에서는 아세트산비닐계가 주이며, 고급품은 아크릴계가 많다.

수용성 베이킹수지 도료는 변성 알키드 수지·페놀 수지·멜라민 변성 아크릴 수지·아미노 수지 등의 수용성 수지를 원료로 하고, 용제로 물을 사용한 도료이다. 또한 실용화된 전착 도장법(電着塗裝法)은 대규모의 도장 생산성을 향상시키고 수용성 도료의 이용 분야를 확장시켰다.

기타 도료편집

플라스티졸 도료와 분말도료는 용제를 사용하지 않고, 도막형성 요소만으로 물체를 도장한다. 플라스티졸 도료는 미립자의 염화비닐수지에 가소제를 혼합해서 만든 페이스트를 도포한 후, 가열 용융하여 도막을 만드는 도료이다. 가소제만으로는 유동성이 충분하지 못할 경우에 희석제를 혼합한 것을 오르가노졸 도료라고 한다.

분말도료는 플라스틱 가루로 도막을 만드는 도료로서 용제가 필요 없으며, 두꺼운 도막의 형성이 쉽고, 내약품성이 양호하다는 장점이 있다. 도장법으로는 유동침지법(流動浸漬法)과 정전법(靜電法) 등이 있다.

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