[도장 불량]분체도료 미경화로 나타나는 현상과 대처방법

분체도료는 도장을 하고 반드시 경화(cure)를 시켜야 됩니다.

경화를 위해서 일정량을 열을 받아야 됩니다. 분체도료가 열을 받으면 두가지 일이 일어납니다.

첫째는 분체도료가 액체상태로 녹는 현상(melting)이고,
둘째는 분체도료의 수지와 경화제가 화학적 결합을 하는 현상입니다.

우리는 분체도료의 수지와 경화제가 화학적 결합을 하는 것을 경화(cure)라고 합니다. 대부분의 분체도료는 소재온도 기준으로 180 ~ 200 ℃의 온도에서 10분 정도 노출이 되면 완전경화가 이루어집니다.

그럼 분체도료가 미경화 되었을 때 어떤 현상이 나타나는지 알아보겠습니다. 

분체도료 미경화시 현상

분체도료가 건조로에서 적당한 온도를 받지 못해서 발생되는 미경화(under-cure)시 도막에서 나타나는 현상을 알아보겠습니다.

미경화시 나타나는 현상은 크게 3가지로 구분할 수 있습니다.

1. 물리적 물성 저하
2. 화학적 물성 저하
3. 외관 불량

물리적 물성 저하

분체도료가 미경화되면, 작업현장에서 바로 확인할 수 있는 현상이 물리적 물성의 저하합니다. 물리적 물성은 도료의 부착성, 유연성(굴곡성), 충격성 등이 해당됩니다.

물리적 물성이 저하되는 현상은 도료가 충분히 경화되지 못해서 수지와 경화제가 적절한 수준의 가교결합을 하지 못했기 때문입니다.

부착성과 충격성을 현장에서 확인하는 방법으로 자주 쓰이는 방법은 쇠망치나 헤라 등으로 피도물을 쳐서, 도막이 깨져서 떨어져 나가는지 확인하는 방법이 주로 쓰입니다.

하지만 이러한 방법은 충격량과 방향이 일정하지 못하기 때문에 적절히 경화된 도막도 미경화된 도막처럼 떨어져 나가는 경우가 있습니다.

따라서 현장에서 쉽게 할 수 있는 크로스컷(ASTM D3359 Standard Test Methods for Measuring Adhesion by Tape Test)으로 부착을 확인하거나, 특정무게의 추를 이용하여 내충격성을 확인할 수 있는 충격성 테스트(impact test, ASTM D2794 Standard Test Method for Resistance of Organic Coatings to the Effects of Rapid Deformation (Impact))를 실시하는 것을 추천드립니다.

미경화로 인한 부착불량(크로스컷테스트)

화학적 물성 저하

도막의 화학적 물성은 내염수성, 내산성, 내알카리성, 내습성 등을 포함합니다.
물리적 물성의 저하원인과 같이 도막의 화학적 결합이 충분히 이루어지지 않았기 때문에 도막의 화학적 물성이 저하되게 됩니다.

화학적 결합에 대해서 쉽게 이해하기 위해서 크기가 아주 작은 체(sieve)와 크기가 큰 체를 비교하겠습니다. 크기가 아주 작은 체는 결합이 조밀하게 된 도막으로 볼 수 있습니다. 이 체에는 아주 고운 입자만 통과가 가능합니다. 크기가 큰 체는 결합이 충분히 되지 않아 느슨하게 결합된 도막으로 비교할 수 있습니다. 따라서 큰 입자도 쉽게 통과가 됩니다. 경화가 충분히 되지 않은 도막은 충분히 된 도막보다 큰 입자 또는 작은 입자도 아주 쉽게 통과가 가능합니다. 같은 이치로 물이나 산성, 알카리성 용액이 미경화된 도막을 쉽게 통과하게 됩니다.

따라서 미경화된 도막은 정상경화된 도막보다 물이나 염수 등이 쉽게 침투하고, 산성이나 알카리성 용액이 도막에 쉽게 침투되어 광택이나 도막손상을 가져올 수 있습니다.

외관 불량

미경화된 도막은 정상경화된 도막과 비교하여 불량한 외관을 가지게 됩니다. 여기서 불량한 외관이란 도료를 디자인한 것과 다르게 발현되는 외관도 의미합니다.

미경화 도막에서 가장 쉽게 차이를 볼 수 있는 것은 광택입니다.

미경화된 도막은 정상경화된 도막과 비교해서 높은 광택을 가지고 있습니다. 이는 도료의 경화단계에 따라 일어나는 현상입니다. 분체도료는 완전 멜팅된 상태에서 가장 높은 광택을 가지게 됩니다. 그 후 경화정도에 따라 본래 광택을 찾아가는데, 미경화된 도료는 본래 광택보다 높은 광택을 가지게 됩니다.

다음으로 미경화로 볼 수 있는 외관불량은 오렌지필입니다.

이는 도료가 충분히 멜팅될 온도를 받지 못할 경우 생기게 됩니다. 분체도료가 충분한 열을 받아야 완전 멜팅이 되어 고른 도막을 형성하는데, 부족한 열로 인해서 멜팅이 충분히 되지 못한 경우에 발생합니다. 이런 경우로 생기는 오렌지필은 초기 경화온도가 낮은 경우에도 발생합니다.

충분한 열을 받지 못해 발생한 오렌지필

미경화로 인한 외관불량으로는 경미하게 발생되는 경우가 색상변화, 외관효과 변화가 있습니다.

분체도료의 사용되는 안료(pigment)에 따라서 충분한 온도에서 경화가 이루어져야 색이 잘 발현되는 경우가 있습니다. 따라서 미경화된 색상은 경화된 색상과 차이가 발생할 수 있습니다.

또한, 텍스쳐(texture)나 함마톤과 같이 특수외관을 가진 도료는 경화과정에서 화학적 결합이나 물리적 변화에 따라서 외관을 형성하게 되는데, 도료가 충분히 멜팅되지 않거나, 경화되지 않으면 원하는 외관효과가 나타나지 않을 수 있습니다.

참고: [도장검사] DSC분석으로 도막의 경화도를 알아봅시다.(Tg값)

분체도료 미경화시 대처방법

대부분의 경우, 미경화된 피도물을 다시 건조로에 넣고 건조(baking)시키면 부족한 경화가 진행되면서 저하된 물성을 되찾는 경우가 많습니다.

하지만, 자세히 들여다보면, 도막 자체의 소재표면과 제대로 웻팅(wetting)되지 않은 상태로 미경화된 상태이고, 특히 멀티코팅의 경우는 소재와 하도 표면보다 하도와 중도 또는 상도 간 정상적인 부착이 먼저 이루어지는 경우는 소재간 부착이 재건조 후에도 불량한 경우가 많습니다.

따라서, 평소에 하던 피도물과 두께나 크기가 다른 피도물을 작업할 때에는 샘플 테스트 또는 오븐온도측정(OTR, Oven Temperature Record)을 실시하여 미리 건조로 조건을 확인하는 것이 좋습니다.