분체 도장의 특징과 종류, 장단점까지 알아보자

분체 도장의 특징과 종류, 장단점까지 알아보자

분체 도장은 가루 모양의 도료를 금속에 직접 부착해서 

가열하고 건조시키고 굳히는 도장 법입니다.

일반적인 도장에 쓰이는 유기 용제를 전혀 사용하지 않기 때문에, 

환경, 인체에의 영향이 작고 환경 보전이나 건강 증진에 대한 대처가 강화된 현재, 관심이 높아지고 있습니다.

 

또 자원 절약성도 뛰어나고 자동화하기 쉽다는 특징도 있습니다.

이러한 이유부터 용재 도장의 전환이 진행되고 있으며 그 시장은 확대되고 있습니다.

이 기사는 분체 도장이란 무엇인가 부터,

그 방법이나 종류, 특징, 장점/단점까지 자세히 해설합니다.

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분체 도장?

분체 도장은 파우더 코팅으로도 불리는 분말 형태의 도료를 이용하는 도장입니다.

잘게 분쇄하고 분쇄한 도료(분체 도료)을 도장 대상물에 직접 부착시키고 

고온으로 녹인 뒤 건조시키고 굳혀 도막을 형성합니다.

 

가열하여 고화시켜 도막을 형성하므로 인화 도장의 일종이기도 합니다.

2021.12.01 - 표면 처리의 종류와 특징 처리 방법, 용도, 적절한 재질에 대해 해설

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분체 도료에는 에폭시, 폴리에스테르 등을 포함한 열 경화성과,

폴리 에틸렌이나 나일론 등을 포함한 열 가소성으로 나눌 수 있습니다.

 

분체 도료는 이들 수지의 외, 안료, 첨가제를 가루 모양으로 한 것으로 구성되어 있으며 

용제 도료나 수성 도료의 성분인 유기 용제나 물 등의 용매는 포함하지 않습니다.

 

또한 여기서 첨가제는 경화제나 건조제, 소화제, 필러(충전제)등에서 

도료의 유동성·습윤성의 조정과 도료의 탈기(공기를 제거하는 것)등의 기능을 가집니다.

분체 도장은 다른 종류의 도장처럼 도장 대상물의 방수나 착색, 내후성 향상,

미관 향상, 기능성 부여 등이 목적입니다.

 

또 용제 도장보다 환경 오염이나 건강 피해, 화재 등의 리스크가 낮아 용재 도장의 전환이 진행되고 있습니다.

분체 도장 방법

분체 도장 방법에는 정전 분체 도장법과 유동 침지 도장법이 있습니다.

 

정전 분체 도장법

정전 분체 도장법은 어스에 이어 플러스에 대전시킨 도장 대상물,

분무기에서 마이너스로 대전한 분체 도료를 분사함으로써

도료를 정전적으로 대상물에 부착시키는 방법입니다.

이 도장법은 일반적으로 열 경화성 분체 도료를 사용하여

가열에 의해서 가교로 불리는 화학 반응을 유도하여 굳은 도막을 형성합니다.

한번 경화된 도료는 다시 가열해도 딱딱한 채로 유화·유동하지 않습니다.

 

정전 분체 도장법은 이하의 공정을 따릅니다.

1. 전 처리

지방 성분을 제거하는 알칼리 탈지 처리나 녹을 없애다.

산세 처리, 약물 등을 씻어 주는 수세식 처리를 실시하는 처리 공정.

 

도장의 밀착성 향상을 목적으로 하고 있으며,

소재에 따라서는 도막의 새로운 품질 향상에 화성 처리 등도 실시한다.

 

2. 탈수 건조

건조로로 도장 대상물에 부착한 수분을 완전히 제거하는 처리 공정.

블리스터(도장 막 하에 잔존한 수분에 의해서 생기는 기포)로 불리는 외관 불량의 발생을 방지한다.

3. 분체 도장

분체 도료를 정전 인력에 의해서 대상물에 부착시키는 처리 공정.

4. 인화 건조

도장 대상물에 부착한 도료를 180~200℃의 고온으로 가열한 인화로로 눌린 건조시키는 처리 공정.

5. 냉각

냉각된 도막을 형성하는 처리 공정.

정전 분체 도장법은 유동 침지 도장법과 비교하면 다음과 같은 특징을 갖습니다.

도장 대상물의 형상과 크기에 대해서 제약이 없다.
균일한 막 두께를 얻기 쉽다.
막두께의 조절이 가능(30~150μm).
전기가 통하지 않는 소재에는 도장할 수 없다.

 

유동 침지 도장법

유동 침지 도장법

유동 침지 도장법은 미리 가열한 도장 대상물을 분체 도료를 압축 공기에 의해서

유동시킨 유동 탈빙 탱크로 불리는 용기에 넣음으로써 도료를 대상물의 열로 녹이고 부착시키는 방법입니다.

이 도장 법은 일반적으로 열 가소성 분체 도료가 사용됩니다.

열 가소성 분체 도료는 가열에 의해서 연화·용해하고 형상을 바꿀 수 있어 

냉각으로 고화하고 도막으로 할 수 있는 도료입니다.

 

화학 변화를 수반하지 않아 다시 가열되고 냉각하면 다시 연화·용해할 수 있습니다.

 

유동 침지 도장법의 공정은 이하와 같습니다.

1. 전 처리

도장의 밀착성 향상을 목적으로, 탈지 처리나 산세 처리, 화성 처리, 수세식 처리 등을 실시하는 처리 공정.

2. 예열

도장 대상물을 도료의 녹는점 이상의 온도로 예열하고 처리 공정.

3. 유동 침지

예열된 대상물을 유동 탈빙 탱크에 넣음으로써 분체 도료를 대상물에 접촉시켜서 녹인 부착시키는 처리 공정.

4. 후 가열

도막의 평활성 향상을 목적으로 도장 대상물에 부착한 도료를 녹는점 이상의 온도로 가열하는 처리 공정.

5. 냉각

냉각된 도막을 형성하는 처리 공정.

 

유동 침지 도장법은 정전 분체 도장법과 비교해서 다음과 같은 특징을 갖습니다.

도장 대상물의 사이즈가 유동 탈빙 탱크의 크기 이하로 제한된다
도장 대상물이 복잡한 형상일 경우 막두께가 불균일하게 되기 쉽다.
후막을 한번에 얻을 수 있다.(200~1500μm)
후막의 도장이 쉽다.
분체 도료의 회수 장치가 필요 없다.
예열을 필요로 한다.
막두께의 조절이 어렵다.
전기가 통하지 않는 소재도 도장이 가능하다.

 

분체 도장의 용도

분체 도장은 금속 재질의 제품을 중심으로 여러 분야에서 채용되었습니다.

그 사용 분야는 그림에 보듯이 금속 가구와 전기 기기, 

건설·산업 기계, 기계·기구의 비율이 커지고 있습니다.

 

<분체 도장의 분야 특사 용례>

사용 분야	사용 사례
금속 가구	책상, 의자, 진열 선반, 서가, 로커, 업무용 승합차, 침대
전기 기기	분전반, 배전반, 라디에이터, 주상 변압기, 전력 총, 발전기, 모터, 가스 급탕기
건설 산업 기계	파워 쇼벨, 지게차, FA기기, 공작 기계, 포장기, 탱크, 농업 기계
기계·기구	의료 용품, 현상기, 정밀 기기, IT기기, 사무기
가전 제품	레인지, 레인지 푸드, 에어컨, 냉장고, 세탁기, 난방기, 재봉틀, 조명 기구, 전화기
도로 자재	가드레일, 가드 파이프, 교량 난간, 난간, 표지용 폴, 신호기, 조명 기둥
수도 자재	강관, 주철관, 이형관., 니플, 칸막이 밸브, 커플링, 수도꼭지 금구, 미터
건축 자재	펜스, 대문, 난간, 면 격자, 주택 철골, 셔터, 커튼, 월, 파티션, 홈통 금구, 철근 바
자동차 부품	보디, 와이퍼, 범퍼, 스프링, 휠, 브레이크 드럼 브레이크 패드, 오일 필터, 엔진 블록, 루프 레일, 구동축, 트럭 짐칸 부분,
기타	농업 자재, 가정용품, 소화기, 원예 용품

 

분체 도장의 특징

분체 도장에는 갖가지 특징이 있습니다.여기에서는 용제 도장 및 수성 페인트 칠과 비교했을 때의 분체 도장의 특징에 대해서 설명합니다.

 

도막의 강도와 내구성이 높다

분체 도장은 도막의 강도 및 내구성이 높다는 특징이 있습니다.

분체 도장에서는 한번의 도장에서 후막의 도막을 형성할 수 있습니다.

그 막의 두께는 정전 분체 도장 법으로 최대 150μm, 유동 침지 도장 법에서는 최대 1500μm에 달합니다.

 

그것은 한번의 용제 도장의 도막의 두께 약 20μm과 비교하면

몇배에서 수십배의 두께에 해당합니다.

또 인화 도장의 일종이어서 도막 자체의 강도가 높아 유연성도 뛰어납니다.

즉 분체 도장에서는 높은 강도로 유연한 두툼한 도막이 얻을 수 있습니다.

그러므로 분체 도장의 도막은 상처가 나기 어렵고 

온도·습도 변화가 심한 환경에서도 신축하기 쉬운 것으로

박리 등이 발생하기 어렵습니다.

그것은 즉, 내구성이 뛰어나고 수명도 길어지는 것을 의미합니다.

 

도막의 성능이 높다

분체 도장의 도막은 내식성이나 내후성, 내약품성 등의 성능도 뛰어납니다.

분체 도장에서는 그 도장 방법으로, 페인트 얼룩이 일어나기 어렵고, 

핀홀도 발생하기 어려운 도막이 됩니다.

 

이어 도막이 두꺼운 높은 강도와 내구성을 가지는 것도 더불어, 

도막 속의 금속이 공기에 닿기 어렵고, 강우 등도 도막 속에 침투하기 어려워지고 있습니다.

그래서 분체 도장의 도막은 방청 성능을 비롯한 도장 대상물의 보호 기능을 높은 수준으로 발휘합니다.

도료에 용매를 포함하지 않는다

분체 도료는 용매를 포함하지 않다는 특징이 있습니다.

용제 도장 및 수성 페인트 페인트는 안료·수지·첨가제와 같은 도막을 형성하는 성분 이외에 

이들 성분을 용해 또는 분산합니다.

한편 분체 도료는 도막을 형성하는 성분만으로 구성되어 있습니다.

그리고 도장의 때는 용매 대신 전기와 열의 효과를 이용함으로써 도장 대상물에 부착합니다(위 왼쪽 그림 참조).

도료의 회수·재활용이 가능

분체 도장에서는 도장 때 도장 대상물에 부착하지 않는 페인트를 회수하고 재이용하는 것이 가능합니다.

분체 도료는 용재 도료의 유기 용제나 수성 도료의 물 같은 휘발 성분을 함유하지 않아 

열 영향을 받지 못하면 변질되는 것은 거의 없습니다.

 

그래서 정전 분체 도장에서 분사하는 페인트도 유동 침지 도장 법으로 유동시키는 페인트도 회수하면 

다시 사용할 수 있습니다.

그 점, 용제 도료나 수성 도료는 용매가 휘발하면 페인트가 변질할 수 있어 많은 경우, 

변질되는 페인트는 다시 사용할 수 없습니다.

 

그러나, 도료를 조정하고 휘발성을 떨어뜨려 건조하고 경화될 때까지의

시간이 길어지면서 작업성이 떨어집니다.

 

 

 

도료에 휘발성 유기 화합물(VOC)를 포함하지 않는다

분체 도료는 대기 오염과 건강 피해의 원인 휘발성 유기 화합물(VOC)이 없습니다.

 

VOC은 휘발성을 갖고 대기 중에서 기체장이 되는 유기 화합물이며

용제 도료에는 20~60%, 수성 도료에는 0~10%함유된 물질입니다.

 

용제 도료에는, 도료에 대해서 5~50%가 추가로 투입되고

희석 용제(시너)으로 사용됩니다(위 그림 참조).

 

그 종류는 아래 표처럼 다양하고, 용해하는 수지나 용도에 따라서 도료에 혼합되어 있습니다.

 

 

<용제 도료나 수성 도료에 포함되는 대표적인 VOC의 종류와 성질·용도>

VOC의 분류		VOC의 종류	성질·용도
알코올계		메탄올, 에탄올, 이소 프로필 알코올(IPA), 이소 부탄올	래커 도료나 첨가제 등의 용해
케톤계		아세톤, 메틸 에틸 케톤(MEK), 메틸 이소부틸 케톤(MIBK), 사이클로 헥사논	수지를 강력하게 용해
에스테르계		아세트 산 에틸, 아세트 산 부틸	수지를 비교적 강한 용해
에테르계		부틸 세로 솔브, 부틸 갈비 토루	인화 도료의 결과 향상·수성 도료에도 사용
탄화 수소계	지방족계	미네랄 스피릿	수지를 비교적 약한 용해
	방향족 계열	톨루엔, 에틸 벤젠, 크실렌	여러 종류의 수지를 용해, 가용성과 건조성의 균형이 잘
	혼합계	솔벤트 나프타	인화 도료용

그러나 VOC는 다음과 같이 대기 오염의 원인이 되고 인체에도 해롭습니다.

 

● 대기 환경 영향

VOC는 대기 중으로 확산되면 광화학 반응 등을 일으키고 변질됩니다.

변질된 VOC은 광화학 스모그의 원인이 되고 미세 먼지(SPM)을 생성하고,

눈이나 호흡기 등에 악영향을 미치며 천식이나 알레르기 질환 위험을 증대시킬 가능성이 있습니다.

 

● 실내 환경에서의 인체 영향

VOC는 주택 건재 등에서 발생하고 실내 공기를 오염시키며,

새집 증후군과 화학 물질 과민증을 일으키는 일이 있습니다.

 

● 작업 환경의 인체 영향

VOC은 도장에 종사하는 작업자에게 아래의 표와 같은 다양한 증상을 일으키기가 보고되고 있습니다.

다만 최근에는 독성이 높은 VOC의 사용이 제한되고 있어 이전보다 도료의 안전성은 확보되고 있습니다.

 

<독성이 높은 VOC에 야기된 증상>

VOC의 종류	급성 독성	만성 독성
메탄올	점막 자극, 마취 작용	기침, 현기증, 두통, 구토, 무력감, 졸음, 불면, 시력 장애, 신경계 장애
IPA	피부 자극, 점막 자극	졸음, 두통, 협조 운동 불능, 피부염, 신경계 장애 신장 장애, 혈관 장애, 간 장애, 비장 장애
MEK	피부 자극, 점막 자극, 마취 작용	호흡기 자극, 기침, 숨, 두통, 현기증, 시야 협착, 구토, 설사 의식 상실, 신경계 장애 신장 장애
아세트산에틸	점막 자극	호흡기 자극, 졸음, 현기증, 인두통, 기침, 두통, 의식 혼탁
톨루엔	피부 자극, 점막 자극, 마취 작용	기침, 인두통, 현기증, 의식 혼탁, 두통, 구토, 의식 상실, 신경계 장애 신장 장애, 간 장애
에틸벤젠	피부 자극, 점막 자극	기침, 현기증, 의식 혼탁, 두통 호흡기 장애, 신경계 장애
크실렌	피부 자극, 점막 자극, 마취 작용	현기증, 의식 혼탁, 두통, 구토, 호흡기 장애, 신경계 장애

 

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도장에 기구·설비가 필요

분체 도장은 정전 분체 도장법과 유동 침지 도 법의 쌍방에 대해서 몇가지 기구·설비가 필요합니다.

<정전 분체 도장법 기구·설비>
침지 방식의 세탁 설비(세탁기 등)
분체 도장 부스
정전 분체 도장기(정전 암, 정전 컨트롤러, 호스류 등)
분체 도료 회수 장치
인화 건조로
방진 마스크나 방진 고글, 정전 옷, 정전화 등의 보호구
환기 장치(도장 부스용과 건물 전체용 장치 설치를 권장)

<유동 침지 도장법 기구·설비>
침지 방식의 세탁 설비(세탁기 등)
유동 탈빙 탱크
용광로
방진 마스크나 방진 고글, 정전 옷, 정전화 등의 보호구
환기 장치(건물 전체용 장치 설치를 권장)

또한 정전 옷과 정전화는 정전기에 의한 분체 도료의 점화로 발생하는 

분진 폭발 방지에 필요한 보호구입니다.

 

분진 폭발을 방지하기 때문에 기기류의 접지가 필수적이며, 

정전기 대책 바닥의 설치 등도 권장됩니다.

 

현장 시공이 어려움

분체 도장은 다음 이유 때문에 공장 등에서 시행하여야하며

현장에서 시공은 현재의 방법으로는 할 수 없습니다.

거치형 설비가 필요
전 처리에 확실한 세척이나 건조가 필요
도장 처리시에 분진 대책이 필수
빛 쬐임 온도가 높아, 로에서 가열이나 건조가 필요

 

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분체 도료의 종류

분체 도장에서는 다양한 도료가 이용됩니다만, 

그 페인트는 함유 수지의 열에 대한 반응성에서 열 경화성 분체 도료와 열 가소성 분체 도료의 2종류로 분류됩니다.

 

열 경화성 분체 도료

열 경화성 분체 도료는 가열에 의해서 가교 반응을 유도함으로써 경화하는 도료입니다.

한번 경화된 도료는 다시 가열해도 딱딱한 채로 유화·유동하지 않는다는 특징이 있습니다.

 

주로 정전 분체 도장 법에서 이용되는 분체 도료입니다.

열 경화성 분체 도료는 함유 수지의 계통에 의해서 특징과 도장 조건이 다르기 때문에

용도에 따른 도료를 선택할 수 있습니다.

 

아래 표는 대표적인 수지계별 도장 조건이나 특징, 용도를 정리한 것입니다.

 

<대표적인 열 경화성 분체 도료의 수지계별 도장 조건·특징·용도>

수지계	인화 온도	인화 시간	특징	용도
에폭시계	130～200℃	5~50분	고 내식성 높은 내약품성 높은 밀착성 높은 내수성 높은 경도, 절연성 저 내후성	가전, 자동차 부품, 상하수 도관, 전기 부품, 중전 기기 선박,
에폭시 폴리에스테르계	150～200℃	10~50분	고 내식성 높은 작업성 높은 가공성 높은 경제성 저 내후성	강제 가구, 가전, 자동차 부품, 건축 자재, 사무 기기, 가정용품, 전기 부품
폴리에스테르계	140～230℃	5~60분	고 내후성. 높은 내수성 높은 작업성 높은 가공성 높은 경제성	가전, 자동차 부품, 도로 자재, 건축 자재, 강제 가구, 중전 기기, 건설 기계, 농기구, 가정용품
아크릴계	150～200℃	8~50분	고 내후성, 고 내오염성 높은 선영성, 저온 경화성	가전, 자동차 부품, 도로 자재, 건축 자재
불소계	160～360℃	15~30분	고 내후성, 고 내광성 고 내약품성 높은 내마모성, 고 내열성	고층 건축 외장, 공업용 부품, 가전, 주방 기구

 

열 가소성 분체 도료

열 가소성 분체 도료는 가열에 의해서 연화·용해하고 변형하고 냉각에 의해서 굳혀지는 도료입니다.

 

화학 변화를 수반하지 않아 다시 가열되고 냉각하면 다시 연화·용해하고 고화한다는 특징이 있습니다.

주로 유동 침지 도장법에서 이용되는 분체 도료입니다.

 

열 가소성 분체 도료 역시 아래 표처럼 몇가지의 수지계가 있습니다.

 

<대표적인 열 가소성 수지의 수지계별 도장 조건·특징·용도>

수지계	예열 온도	후 가열 온도	특징	용도
염화 비닐계	230～290℃	200～320℃	고 내후성, 고 내약품성, 고 내식성 높은 내수성, 피복성, 후막 미장성	도로 자재, 건축 자재
폴리 에틸렌	260〜320℃	200〜320℃	고 내식성, 고 내후성. 높은 내수성, 고 내구성 높은 내마모성, 피복성	가전, 상수도 관, 건축 자재, 도로 자재, 중전 기기, 가정용품
나일론계	340〜430℃	340〜370℃	고 내유성, 고 밀착성, 내마모성 높은 내충격성, 내열성, 절연성, 피복성	가전 부품, 자동차 부품, 배관, 기계 부품, 철도 부재, 가정용품, 의료 기기, 음료수 용기

 

분체 도장의 장점

상술한 것처럼 분체 도장에는 다른 도장 법과는 다른 다양한 특징이 있는데, 

여기에서는 그 중에서도 메리트가 되는 특징에 대해서 소개합니다.

<도막에 대해서>

·도막의 강도가 높다
·도막의 내구성이 높다
·도막의 성능이 뛰어나다
·두툼한 도막의 형성이 가능
·녹이 발생하기 어렵다

<방법에 대해서>

·한번의 도장으로 두꺼운 도막을 형성 가능
·도료의 회수·재활용이 가능
·도장 환경(온도·습도 등)의 영향을 받기 어렵다
·도료의 인화 처리가 단시간에 끝낸다
·도장의 기계화·자동화가 쉽다

<도료에 대해서>

·도료에 유기 용제(VOC)을 함유하지 않는다
·악취가 없다(유기 용제는 취기를 발한다)

<경제성에 대해서>

·도료를 낭비 없이 사용할 수 있다
·내용 연수가 길다(15~20년)

<안전성에 대해서>

·VOC에 의한 대기 오염과 건강 피해는 감안 불요
·VOC에 의한 화재의 발생 위험이 없기

 

분체 도장의 단점

한편 분체 도장에는 다음과 같은 단점이 있습니다.

<방법에 대해서>

·얇은 도막의 형성이 곤란(일반적으로 30μm 이상)
·인화 온도와 예열·가열 온도가 높다
·도장 후에 색을 조정할 수 없다
·색의 미세 조정이 어렵다
·현장 시공이 어려움


<경제성에 대해서>

·도장 설비가 필요하므로 초기 투자가 걸리다

<안전성에 대해서>

·분진에 의한 건강 피해의 리스크가 있다
·분진 폭발의 발생 위험이 있다

 

 

 

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