수성 목재 코팅용 고점도 바니시의 소포 특성은 어떻게 비교됩니까?
수성 목재 코팅제를 도포할 때는 일반적으로 코팅제를 얇게 여러 번 도포하는 것이 좋습니다. 수성 코팅을 두꺼운 층으로 도포하면 건조가 느리고 경도가 천천히 증가하며 소포가 어려워 좋은 도포 결과를 얻기 어렵기 때문입니다. 그러나 실제 생산 응용 분야에서는 생산 효율성을 높이기 위해 특히 창틀, 프레임 및 기타 표면의 코팅과 같이 표면에 대한 요구 사항이 그리 높지 않은 분야에서 수성 목재 코팅을 한 번에 두꺼운 층으로 도포해야합니다. 이 애플리케이션은 이미 상당히 보편화되어 있습니다.
이 분야는 공정이 간단하고 생산성이 높은 중압 에어리스 스프레이를 사용하는 것이 특징입니다. 이 구조는 높은 점도와 최대 250μm의 두꺼운 단일 코팅이 특징입니다. 이 공정을 사용할 때 가장 해결하기 어려운 문제 중 하나는 거품 제거입니다.
스프레이 시 코팅 필름의 건조 과정에서 많은 기포가 제거되지 않아 표면에 많은 핀홀이 생깁니다.
이는 수성 목재 코팅이 가구와 같은 다른 전문 분야로 확장되는 데 거의 중요한 장애물이 되었으며, 특히 70%-90%는 수지이기 때문에 고체 페인트(이산화티타늄 및 기타 분말 함유)보다 소포가 훨씬 더 어렵습니다. 문과 창문 페인트의 경우 약 2/3가 무광택 바니시 코팅입니다. 따라서 중간 압력에서 분사할 때 수성 무광택 바니시의 소포 성능에 대한 심층적인 연구가 필요합니다.
거품의 원인
생산 공정의 거품
코팅을 생산할 때 재료를 고르게 혼합하기 위해 고속 분산이 필요한 경우가 많기 때문에 기포가 많이 발생합니다. 이러한 기포가 서 있는 동안 부러지지 않으면 도포 중 거품 제거에 영향을 미칠 수밖에 없습니다. 수지 함량이 높은 수성 목재 바니시의 생산 공정에서 점도가 높으면 거품을 제거하기가 더 어렵고 적용 및 보관의 요구를 충족하려면 점도가 너무 낮지 않아야합니다. 중압 에어리스 스프레이 건을 사용하여 제품을 도포하는 경우 점도는 일반적으로 80KU 이상이어야 합니다. 이 요건을 충족하려면 제품의 초기 점도가 90KU(30°C) 이상이어야 더운 여름철 환경이나 기타 도포 요구 사항에 따라 점도가 낮아져도 제품이 정상적으로 도포될 수 있습니다. 90 KU(30°C)의 점도에서는 단순히 소포 문제를 해결하는 것이 어렵지 않습니다. 하지만 실제 생산 공정에서는 수직면에 도장할 때 도료가 처지는 문제도 고려해야 하기 때문에 도료의 요변성을 개선해야 합니다. 따라서 생산 공정에서 유변학과 소포 사이의 균형을 잘 맞춰야 합니다.
한편, 적절한 생산 공정이 개발되면 페인트 생산 중에 발생하는 기포를 줄이는 것도 가능합니다. 예를 들어 무광택 바니시 생산에서는 매트 파우더를 수지에 분산시킬 때 고속 분산 시 발생하는 많은 기포를 피하기 위해 먼저 매트 파우더를 슬러리로 만듭니다. 혼합을 시작하기 전에 거품 억제 특성이 좋은 소포제를 적당량 첨가하고, 고속 분산 전에 코팅을 적절한 점도로 조정하여 분산 표면이 흔들릴 때 코팅에 많은 양의 공기가 유입되는 것을 방지하는 등의 작업을 수행합니다. 이 모든 것이 코팅 생산 중 기포 발생을 줄일 수 있습니다.
도포 중 거품 발생
1. 기판
목재 코팅을 할 때 목재 자체에 모세혈관이 많은 경우가 많기 때문에 기판을 먼저 밀봉해야 하는 경우가 많습니다. 기판이 제대로 밀봉되지 않으면 코팅 과정에서 기판의 모세 혈관의 공기가 빠져 나와 코팅의 습윤 필름으로 들어가 기포를 형성합니다. 기포가 끊어지지 않으면 핀홀이나 크레이터가 형성됩니다. 수성 코팅을 도포하는 동안, 특히 완전히 밀폐된 상태에서 도포 점도가 높고 한 번 두껍게 분사하면 도포 중에 코팅의 습윤 필름을 거품 제거하기가 더 어려워집니다. 따라서 수성 페인트를 완전히 밀폐된 상태로 도포할 때는 일반적으로 밀봉 프라이머를 1~2회 도포하여 피착재의 모세혈관에서 최대한 많은 공기를 배출해야 합니다. 그렇지 않으면 후속 공정에서 공기가 두꺼운 코팅에 들어가면 기포를 제거하기 어렵습니다.
2. 스프레이 건
시공 도구도 페인트에 기포를 발생시키는 요인입니다. 수성 가구 페인트를 칠할 때는 프라이머와 탑코트를 모두 뿌립니다. 일반적으로 분무가 잘 될수록 도포 중에 기포가 발생할 가능성이 줄어듭니다. 에어 캡 건으로 분사하는 것이 중압 에어리스 스프레이보다 나은 이유는 크게 두 가지입니다. 첫째, 에어 캡 건으로 분사할 때 분무 공기압이 일반적으로 0.6~0.8MPa로 더 높기 때문이죠. 페인트가 분무된 후에는 더 빠른 속도로 도장 대상의 표면에 도달하므로 기포가 적더라도 페인트 입자가 물체 표면에 '부딪힐' 때 기포가 깨질 수 있습니다. 중압 에어 믹스 스프레이 건의 분무 공기는 0.1~0.2MPa에 불과하며 분무 효과는 에어 건보다 떨어집니다. 페인트 입자가 물체 표면에 도달하는 속도도 에어건보다 낮기 때문에 시공 중 버블 브레이킹 효과가 더 나쁩니다. 둘째, 중압 에어리스 스프레이 건을 사용할 때보다 에어 스프레이 건을 사용할 때 분사되는 페인트의 점도가 낮습니다. 따라서 건조 과정에서 페인트를 더 쉽게 분무하고 거품을 부수며 표면의 거품을 제거할 수 있습니다.
한편, 도장 시 스프레이 건에 포함된 오일과 공기의 양 또한 기포 형성에 영향을 미치는 중요한 요소입니다. 에어 스프레이 건이든 중압 에어 믹스 스프레이 건이든 오일과 공기의 양을 유연하게 조절할 수 있으며 페인트의 점도 또는 도장 대상에 원하는 도장 효과에 따라 혼합 비율을 결정해야 합니다. 예를 들어, 반개방형 코팅을 사용하는 경우 '건식'(오일 양이 적고 공기 양이 많은) 스프레이가 필요한 경우가 있는 반면, 완전 밀폐형 코팅을 사용하는 경우 일반적으로 '습식'(오일 양이 약간 많고 공기 양이 약간 적은) 스프레이가 필요합니다. 일반적으로 도장 전에 오일과 공기량을 조절하여 코팅의 분무량을 최적화해야 최상의 도장 결과를 얻을 수 있습니다.
수성 목재 코팅의 소포에 영향을 미치는 요인
1. 수지
수성 고점도 무광 바니시를 사용한 소포 실험에서 수지는 소포의 용이성에 영향을 미치는 가장 중요한 요소입니다. 현재 수성 목재 코팅에는 수성 폴리우레탄(PU), 수성 아크릴(AC), 수성 폴리우레탄과 수성 아크릴 복합재(PU A)의 세 가지 주요 유형이 있습니다. 합성 메커니즘의 차이로 인해 세 가지 유형의 수지의 거품 제거 용이성 또한 크게 다릅니다.
수성 PU와 PUA의 거품 제거는 비교적 쉬운 반면, 수성 AC의 거품 제거는 상대적으로 어렵습니다. 계면활성제의 일종인 유화제는 교반 시 거품이 발생하는 경향이 있기 때문입니다. 하지만 국내 수성 가구 코팅 시장에서는 가격, 건조 속도, 내수성 등의 장점으로 인해 수성 AC가 널리 사용되고 있습니다. 특히 코어-쉘 중합 에멀젼은 필름 형성 온도가 낮고 VOC 함량이 크게 감소하며 필름 형성 후 경도, 탄성 및 차단 방지 특성이 우수합니다. 현재 실외 목재 제품의 표면 코팅에 대량으로 사용되고 있습니다.
AC 에멀젼 중 소포의 난이도는 에멀젼 합성 시 사용되는 유화제의 종류와 합성 방법에 따라 달라집니다. 예를 들어 음이온 에멀젼 시스템은 입자 크기가 작고 거품이 발생하기 쉽습니다. 무비누 중합 또는 코어-쉘 중합을 사용하여 생산된 수성 AC 에멀젼은 기존의 수성 AC 에멀젼보다 거품이 생기기 쉽습니다. 실험에 따르면 고점도 무광택 바니시를 제조할 때 코어-쉘 중합 에멀젼을 사용하면 생산 중 거품 제거의 어려움을 크게 줄일 수 있는 것으로 나타났습니다.
2. 점성
페인트 캔에 보관할 때나 도포 후 건조 과정에서 페인트의 점도가 높으면 거품 제거가 더 어려워집니다. 실제 생산에서는 침전 및 처짐을 방지하기 위해 페인트의 점도를 일정 범위 내에서 제어해야 합니다. 중압 에어리스 스프레이 수성 목재 코팅의 경우, 코팅의 작업 점도는 80KU 이상으로 유지해야 하며, 완제품의 공장 출고 점도는 온도 상승으로 인한 점도 변화와 도포 중 물로 점도를 조절해야 하는 점을 보완하기 위해 종종 90KU 이상으로 유지해야 합니다. 코팅의 유변학적 특성에 따라 점도는 일반적으로 90~120KU(25°C) 사이에서 제어됩니다.
3. 소포제
수성 고점도 무광택 바니시의 경우 수지 함량이 높고 점도가 높기 때문에 소포가 더 어렵습니다. 생산 과정에서 사용되는 소포제의 양과 종류는 상대적으로 많으며 일반적으로 2~3개의 소포제를 조합하여 고속 분산 전, 도중 및 후에 소포, 소포 제거 및 탈기를 위해 사용됩니다. 소포제 및 기타 첨가제가 수지와 잘 혼합되기 위해서는 고속 분산이 필요하며, 이는 많은 기포를 발생시킵니다. 따라서 고속 분산 전에 소포 특성이 우수한 소포제를 일정량 첨가해야 합니다.
수성 목재 코팅에 일반적으로 사용되는 주요 소포제는 미네랄 오일과 실리콘입니다. 전자는 비용이 저렴하고 소포 능력이 약합니다. 주로 85% 캐리어 오일과 15% 소수성 입자로 구성되며 소수성 입자는 일반적으로 흄드 실리카, 금속 스테아레이트 등으로 만들어집니다. 이러한 유형의 소포제는 코팅 필름이 검게 변하기 쉬우며 광택이 낮은 퍼티 및 프라이머에 사용할 수 있습니다. 후자는 주로 발수성이 강한 유기 실리콘과 폴리 에테르 변성 폴리 디메틸 실록산의 에멀젼으로 구성되어 광택과 투명도에 거의 영향을 미치지 않습니다. 현재 수성 목재 코팅의 주요 소포제입니다. 그러나 일부 기사에서는 미네랄 오일로 개질된 일부 소포제가 유기 실리콘 소포제보다 더 효과적이라는 지적이 있습니다. 따라서 소포제의 선택은 다양한 수지를 기반으로 하고 실험 결과를 바탕으로 결정해야 합니다.
4. 증점제
수성 고점도 무광택 바니시를 생산할 때는 증점제를 선택하는 것이 매우 중요합니다. 이는 보관 또는 도포 중 제품의 거품 제거 특성의 핵심입니다. 현재 일반적으로 사용되는 증점제에는 결합형과 알칼리 팽창형의 두 가지 주요 유형이 있습니다. 전자는 더 나은 흐름과 전단 점도를 제공하고, 후자는 저장 안정성과 처짐 방지 특성을 향상시킬 수 있습니다. 생산 시 전자는 거품 제거 및 가스 제거에 도움이 되고 후자는 거품 안정화에 더 쉽습니다. 그러나 전자는 유동성이 더 좋기 때문에 적용 중 오염에 대한 저항성이 크게 감소합니다. 따라서 코팅의 보관 안정성을 유지하고 도포 중 더 나은 처짐 방지 및 오염 방지를 위해 점도가 높은 경우에도 수성 무광 바니시를 특정 알칼리 팽창성 증점제와 함께 사용해야 하는 경우가 있습니다. 이 두 가지 유형의 증점제에는 많은 종류가 있으며, 수지를 선택한 후 실험 결과에 따라 일치시키는 방법을 결정해야 합니다.
5. 매트제 및 습윤 및 분산제
중압 에어리스 스프레이 수성 매트 바니시에서는 일반적으로 매트 왁스 페이스트가 아닌 매트 에이전트가 매트 에이전트로 선택됩니다. 이는 주로 중압 에어리스 스프레이에서 표면의 느낌이 그다지 중요하지 않고 거품 제거, 가격 및 시스템 두께를 고려하기 때문입니다. 매트 왁스 페이스트(분말)는 사용 비용이 상대적으로 비싸고 분산 시 거품이 발생하기 쉬우며 제거하기 어렵습니다.
고점도 바니시에서는 매트제의 침전 방지 효과는 거의 중요하지 않지만, 소포 특성에 미치는 영향은 매우 중요합니다. 일반적으로 수분을 공급받은 표면은 그렇지 않은 표면보다 거품이 생기기 쉽고, 유분 흡수가 낮은 표면은 유분 흡수가 높은 표면보다 거품이 생기기 쉽습니다. 실험 결과 습윤제와 분산제의 선택이 거품 제거에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났습니다. 분산제에 의한 매트제 표면의 습윤성이 좋을수록 거품 제거에 더 도움이 됩니다.
6. 생산 공정의 설계 및 제어
생산 공정의 설계와 제어는 코팅 생산에서도 매우 중요합니다. 수성 코팅을 생산할 때는 기포 형성을 최소화하면서 수지와 기타 성분을 균일하게 혼합하기 위해 적절한 생산 공정을 수립하고 엄격하게 제어해야 합니다.
예를 들어 무광택 바니시를 생산할 때 수지는 일반적으로 필요한 미세도에 도달할 때까지 첨가제 및 매트 에이전트와 고속으로 혼합됩니다. 이 과정에서 많은 양의 기포가 생성됩니다. 점도가 낮은 경우 이러한 기포는 일반적으로 24시간 동안 방치하면 사라집니다. 그러나 점도가 높고 시스템이 요변성인 경우에는 오랜 시간이 지나도 이러한 기포가 제거되기 어렵습니다. 이때 매팅제를 슬러리로 만든 후 첨가하면 기포 발생을 효과적으로 줄일 수 있습니다. 반면 소포제나 기타 분산이 쉽지 않은 첨가제를 첨가할 때는 희석하여 분산된 상태로 천천히 첨가하여 분산에 필요한 속도를 최소화하고 균일한 분산에 필요한 시간을 단축하는 것이 가장 좋습니다. 일부 왁스 페이스트와 같이 거품이 발생하기 쉬운 일부 첨가제는 가능한 한 저속 분산 후반부에 첨가해야 합니다.
결론
수성 목재 코팅의 점도가 높으면 한 번의 도포 두께를 늘리고 생산 효율성을 개선하며 도포 중 처짐과 기포 발생 가능성을 줄일 수 있습니다. 그러나 도포 중 거품 제거가 어려워 도포 후 표면 효과에 큰 영향을 미치고 수성 목재 코팅이 다른 적용 분야로 확장되는 것을 막는 주요 장애물이 되기도 합니다. 수성 고점도 바니시의 소포 특성에 대한 연구에서 수지와 증점제의 선택이 가장 중요하며, 소포제, 매트제 및 기타 첨가제의 선택, 마지막으로 생산 공정의 최적화와 점도 조정이 그 뒤를 잇습니다. 좋은 제품은 물리적, 화학적 특성이 우수해야 할 뿐만 아니라 적용 특성도 우수해야 합니다. 이 두 가지가 잘 결합되어야만 우수한 코팅 결과를 얻을 수 있고 소비자의 요구 사항을 충족할 수 있으며 수성 목재 코팅의 개발이 가속화될 것입니다.
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