서론: 분체 코팅제의 ‘무용제 건식’ 코팅 배합의 독특한 화학
분체 도료와 액상 도료의 가장 큰 차이점은 모든 성분(수지/경화제/안료/충전제/첨가제)이 고체 분말 상태라는 것입니다.
—— 혼합 후 투윈 스크류 압출기를 통해 >110°C에서 용융 혼합
—— 냉각 —— 분쇄 —— 분급 —— 포장 —— 이는 어떠한 용제도 참여하지 않는
”건식” 생산 공정입니다. 배합 설계의 가장 핵심적인 과제는 압출 온도(>110-130°C)에서 —— 수지와 경화제가 예비 반응(Pre-reaction)을 일으키지 않아야 한다
는 점입니다 —— 그렇지 않으면 분말의 겔 타임(Gel Time)이 단축되어 —— 고객이 베이킹할 때 레벨링 시간이 부족해져 —— 도막에 오렌지 필 현상이 발생하고 —— 심지어 분말이 보관 중에 바로 ”응집”(보관 예비 반응)되기도 합니다. 경화제의 “잠재성”(Latency) —— 압출 온도에서는 반응하지 않고 / 베이킹 온도(>160°C)에서는 반응한다 —— 은 분체 도료 배합 설계의 ”최우선 고려사항”
입니다.
1. 4대 분말 시스템의 경화 화학 및 공정 파라미터
| 시스템 | 경화제 | 경화 온도×시간 | 겔화 시간(s/180°C) | 수평 유동(mm) | 야외 내후성(년) |
|---|---|---|---|---|---|
| 에폭시/디시안디아미드 | 디시안디아미드(DICY/mp 210°C/비용융/분산) | 180°C×15min | 120-300 | 25-45 | 0(실내/분화) |
| 폴리에스터/TGIC | TGIC(트리글리시딜 이소시아누레이트/에폭시 관능기 3) | 180-200°C×12-15min | 90-200 | 20-40 | 5-10 |
| 폴리에스터/HAA(Primid) | HAA(β-하이드록시알킬아미드/OH 기 4개) | 160-180°C×10-15min | 60-150 | 20-35 | 5-10 |
| PU(차단 IPDI) | 차단 IPDI(ε-카프로락탐 차단/탈차단>160°C) | 180-200°C×15-20min | 150-300 | 25-40 | 5-10 |
자주 묻는 질문(FAQ)
Q1: TGIC(이소시아누르산 에스테르)는 왜 “독성 논란”이 있나요? HAA/Primid는 어떻게 대체하나요?
TGIC——(1)피부 감작(반복 접촉——알레르기)——(2)돌연변이 유발성(AMES 시험 양성)——유럽연합은 TGIC를 2류 돌연변이 유발물질(H341)로 분류함 “유전적 결함 유발 의심”
——(3)전 세계 분체 도료 업계의 “TGIC 제거”는 환경 및 건강 주도——HAA(Primid)——β-하이드록시알킬아미드——(a)안전——AMES 음성——돌연변이 유발성 없음; (b)HAA의 네 개 OH 기가 폴리에스터의 COOH와 반응——에스터화 가교——경화 부산물은 물(기체 아님/기포 발생 없음)——도막 광택도가 TGIC보다 우수(>90GU 대 >80GU). 단 HAA의 경화 온도는 TGIC보다 낮음(>160°C 대 >180°C)——이는 HAA 계열이 저장 안정성 면에서 TGIC보다 다소 떨어진다는 것을 의미
(HAA는 >30°C에서의 저장 중 OH+COOH의 서서히 진행되는 에스터화——분체 겔화 시간 단축——저장 수명이 TGIC의 >12개월에서 HAA의 >6-9개월로 감소)
.
Q2: 겔 타임(Gel Time)과 수평 유동(Flow)——왜 분체 도료에서 가장 중요한 두 가지 공정 파라미터인가?
겔 타임——분말이 용융(>110°C)되어 겔화(유동성을 잃는 시간)되기까지——(1)너무 짧음(<60s)——용융 후 레벨링할 시간이 없음
——도막 표면의 ”분말 입자 경계”가 완전히 융합되지 않음——도막 거침(오렌지필/거침)；(2)너무 김(>300s)——용융 후 과도한 유동——수직면에서 ”처짐(sagging)” 발생
——도막 가장자리에 뭉침——겔 타임의 최적 범위——60-300s(180°C)
——경화제 사용량/촉매/압출 온도 조정을 통해 제어. 수평 유동——분말이 경사면(ISO 8130-11/65° 경사/180°C)에서 흐르는 거리(mm)——분말 용융물의 ”유동성”을 반영
——>25mm=양호——<20mm=불량(레벨링 부족——오렌지필).
Q3: 분체 도료의 “과소성(Over-curing)”과 “소성 부족(Under-curing)”의 식별?
과소성——(1) 도막 황변(Δb>3)
——수지/경화제의 열분해; (2)겔화 시간 테스트
——소성 후 도막——재가열——더 이상 겔화되지 않음——경화가 >95% 진행되었음을 의미——과소성의 증상——주로 오븐의 “열점(PMT>목표>+15°C)”에서 발생. 소성 부족——(1) MEK 문지름 테스트(>50회——바탕 노출)——불완전 경화; (2)DSC 잔류 발열 피크
——>180°C 부근에서——DSC 곡선에 발열 피크(미반응 수지/경화제의 후경화)가 나타남
——잔류 발열량이 총 발열량의 >10%——소성 부족.
Q4: 분말 코팅의 “저장 안정성”이 왜 배합의 “최종 시험”인가?
분말 코팅을 30°C 초과에서 저장할 때——수지+경화제의 느린 고체 상태 반응(고체-고체/확산 제어)
——겔화 시간이 저장 시간에 따라——(1)선형적으로 단축됨(하루에 >1-2s 이상)——
분말이 “신규 분말——유통——저장——배송——고객 사용”까지 통상 >3-6개월 소요——겔화 시간이 최초 >200s에서——>120-150s로 감소——여전히 “사용 가능” 범위에 있음. 그러나 저장 온도가 >35°C일 경우——분말이 >2-3개월 내에 “응고(뭉침)”됨(겔화 시간 30°C)”은 사치가 아니라——품질 보장임.
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요약
분체 도료 4대 시스템인 에폭시/디시안디아미드(실내용), 폴리에스터/TGIC(내후성/독성 논란), 폴리에스터/HAA(Primid/안전 대체) 및 PU 블록드 IPDI는 경화제 선정, 겔 타임 및 레벨링 성능 면에서显著差异를 보입니다. TGIC→HAA 전환은 업계의 건강 중심 고도화 핵심 추세입니다. 커신신소재는 고객에게 전체 분체 도료 배합 및 공정 최적화 기술 지원을 제공합니다.