서론: 용제——도료의 ‘보이지 않는 골격’. 휘발되지만 도막 품질을 결정한다
용매는 액상 도료에서 20-60%(중량)를 차지함
——도막 경화 후 전부 휘발됨(>99%)
——최종 도막에 어떠한 “흔적”도 남기지 않으나 용매의 종류/휘발 속도/용해력/표면 장력
——은 도료의 시공성(점도/무화/레벨링)——저장 안정성(수지 석출/층분리)——도막 외관(오렌지필/광택/핀홀)
——에 “유령처럼” 결정적인 영향을 미침.“용매는 도료의 ‘유령’이다——휘발되지만——그것은 도막의 일생을 결정한다”
. 과학적으로 용매 체계를 선택하는 것——Hansen 용해도 매개변수에 기초하여(수지가 완전히 용해되도록 보장——용액 안정——석출 없음), 휘발 속도 구배(빠름→느림——도막의 충분한 레벨링 시간 보장——최종적으로 빠른 건조), 그리고 비용/안전/환경 보호에 대한 종합적 고려——은 도료 배합 엔지니어의 “필수 과목”임.
1. 5대 용제의 Hansen 파라미터 및 휘발 속도
| 용제 종류 | 대표 용제 | δD | δP | δH | RER | TLV(ppm) | 인화점(°C) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 탄화수소류 | 자일렌(혼합)/200호 솔벤트 가솔린 | 17.8/15.5 | 1.0/0 | 3.1/0 | 0.7/0.1(저건) | 100/300 | 27/40 |
| 알코올류 | n-부탄올/이소프로판올 IPA | 16.0/15.8 | 5.7/6.1 | 15.8/16.4 | 0.5/2.0(중) | 20/200 | 35/12 |
| 케톤류 | 아세톤/MEK/시클로헥사논 | 15.5/16.0/17.8 | 10.4/9.0/6.3 | 7.0/5.1/5.1 | >5/3.8/0.3(저건) | 500/200/20 | -18/-6/44 |
| 에스테르류 | 부틸아세테이트(BuAc)/에틸아세테이트(EtAc) | 15.8/15.8 | 3.7/5.3 | 6.3/7.2 | 1.0(기준)/4.0 | 150/400 | 22/-4 |
| 에테르알코올류 | 에틸렌글리콜 부틸에테르(BC/방백수)/프로필렌글리콜 메틸에테르 아세테이트(PMA) | 16.0/15.6 | 5.1/5.6 | 12.3/9.7 | 0.08/0.3(저건) | 20/50 | 67/42 |
자주 묻는 질문 (FAQ)
Q1: “진정한 용제(True Solvent)”와 “희석제(Diluent)”를 어떻게 과학적으로 배합해야 할까?
진정한 용제(True Solvent)——단독으로 수지를 용해할 수 있음
(해당 용제에서 수지의 HSP 거리 Ra<RED×R₀——완전 용해——투명한 용액——입자/미세겔 없음). 희석제(Diluent)단독으로는 수지를 용해할 수 없음
——하지만 진정한 용제가 존재하는 상태에서——계의 점도 감소+비용 절감+휘발 속도 조절 가능
——부작용 없음(수지가 석출되지 않음). 예시——에폭시 수지——케톤류(MEK——진정한 용제)+탄화수소류(자일렌——희석제)——MEK가 에폭시 용해——자일렌이 점도 감소——둘의 HSP 호환——혼합 계——에폭시 수지 안정적 석출 없음. 과도한 희석제(>혼합 용제의 >70%)——계 전체의 HSP가 수지의 용해 R₀를 초과할 수 있음——수지가 갑자기 석출됨(고분자량 분획이 우선 석출——용액이 “탁해짐” 겔화)
.
Q2: 방백수(에틸렌글리콜 부틸에테르/BC)의 “방백” 메커니즘?
고습 환경(RH>85%)——도장 시 용제가 빠르게 휘발——도막 표면 온도가 급격히 이슬점 이하로 하강
——공기 중 수증기가 도막 표면에 응축——미세 수적 형성
——미세 수적이 빛을 산란——도막이 “백화”(Blushing)됨. 방백수(BC/에틸렌글리콜 부틸에테르)——(1)극히 느리게 휘발(RER수 시간——고비점); (2)BC와 물이 완전히 상용됨
(BC의 Hansen δH=12.3——물과 유사)——도막 표면에 응축된 미세 수적이——BC에 “흡수”되어 BC와 혼합——산란 수적을 형성하지 않음——도막이 투명 유지——이것이 “방백”의 물리화학적 본질이다.
Q3: RER(상대 증발 속도)의 “구배 설계”에서 왜 용제 배합의 “빠른 건조/중간 건조/느린 건조” 비율이 핵심인가?
도장 후의 >습막——(1)빠른 건조 용제(RER>3)——먼저 휘발——습막 부피 수축——수지 농도 상승——점도 상승——레벨링 정지
；(2)중간 건조 용제(RER 0.5-2)——지속적으로 휘발——도막 추가 경화；(3)느린 건조 용제(RER수 시간 내에 휘발 완료“밀폐”된 도막 내부 방지——느린 건조 용제의 미세 잔류——도막의 “후속 레벨링”에 도움——최종적으로 매끄러운 표면 형성
. 빠른 건조/중간 건조/느린 건조의 비율——수지의 Tg/건조 조건(상온/베이킹)에 따라——정밀하게 조절 필요——비율 부적절——빠른 건조 과다——오렌지필; 느린 건조 과다——흘러내림; 중간 건조 부족——광택 불균일
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요약
도료 용제 5대 분류 — 탄화수소/알코올/케톤/에스터/에터알코올 — Hansen 용해도 파라미터(δD/δP/δH — Ra<RED×R₀)를 통해 수지 용해 및 용액 안정성을 확보하며, RER(상대 증발 속도 — 속건→중건→완건의 구배)를 통해 도막 레벨링 및 건조를 제어한다. 진성 용제+희석제의 합리적 배합으로 용해력과 비용 간의 균형을 달성한다. 고객신 신소재는 고객에게 전체 용제 시스템 최적화 및 VOC 규제 대응 기술 지원을 제공한다.