도료

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1. 개요

도료는 기원전부터 사용된 물질로, 대상물의 표면에 얇은 막을 형성하여 미관을 개선하고 보호하는 역할을 한다. 초기에는 천연 안료를 사용하였으며, 시간이 지남에 따라 기술 발전과 함께 다양한 종류의 도료가 개발되었다. 도료는 용도와 성분에 따라 페인트, 니스, 래커 등으로 분류되며, 유성 도료, 합성수지 도료, 수성 도료, 분체 도료 등 다양한 종류가 있다. 도료는 도막 결함, 환경 및 건강 문제와 같은 문제점을 가지고 있으며, 이를 해결하기 위해 친환경 도료 개발, 유해 물질 대체, 도장 공정 개선 등의 노력이 이루어지고 있다.

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도료
기본 정보
여러 가지 템페라 페인트 (위) 및 과슈 (아래) 페인트

설명	표면에 도포되어 고체 필름으로 건조되는 안료
역사
기원	자연 안료에서 합성 색조로, 페인트의 다채로운 역사
초기 사용	세계에서 가장 오래된 동굴 벽화로의 여행
종류
유성 페인트	유성 페인트
라텍스 페인트	라텍스 페인트
사용 온도
최저 온도	10 °C
최고 온도	35 °F
외부 사용 최적 온도 범위	외부 페인트 사용에 이상적인 실외 온도 범위
관련 정보
관련 규정	잡화 공업품 품질 표시 규정
오염
오염 관련 정보	대기 오염

2. 역사

인류는 선사 시대부터 황토, 숯 등의 천연 안료를 사용하여 동굴 벽화를 그리는 등 도료를 사용해 왔다. 2001년과 2004년, 남아프리카 고고학자들은 블롬보스 동굴에서 10만 년 전 인간이 만든 황토색 혼합물을 발견했는데, 이는 도료와 비슷한 물질을 사용했다는 증거로 보고되었다.^[65]^[66]

5,000년 전 브로드가의 네스 내부 벽에서는 적철광과 동물성 지방, 우유 또는 계란을 섞어 만든 황토 안료를 사용해 노란색, 빨간색, 주황색으로 칠해진 돌들이 발견되었다.^[9]^[10]

이집트 덴데라의 고대 채색 벽은 약 2,000년 전에 칠해졌음에도 여전히 선명한 색상을 유지하고 있다. 이집트인들은 점착성 물질과 색상을 섞어 서로 혼합하지 않고 따로 적용했으며, 흰색, 검은색, 파란색, 빨간색, 노란색, 녹색의 여섯 가지 색상을 사용했다. 빨간색에는 일반적으로 어두운 색조의 미니엄을 사용했다.^[11]

서기 650년경에는 불교 벽화에 유화가 사용되었다. 이 작품들은 아프가니스탄 바미얀 계곡의 절벽에 조각된 동굴 방에 있으며, "호두와 양귀비씨 기름"을 사용했다.^[12] 플리니우스는 로마 건설 이전에 아르데아 마을에 칠해진 천장에 대해 언급했다.

13세기에는 유채화에 세부 묘사를 위해 기름이 사용되었다. 14세기에는 체니노 체니니가 템페라 회화에 얇은 기름층을 덮는 회화 기법을 설명했다. 초기 유럽 화가들에게 유기 오일의 느린 건조 속도는 일반적으로 알려져 있었다. 안토넬로 다 메시나는 산화납(II)을 첨가하여 유화 기법을 개선한 것으로 알려져 있다.^[14] 17세기 주택 유화의 예로는 잉글랜드 서리의 햄 하우스가 있다.

1718년, 마셜 스미스는 잉글랜드에서 "안료 분쇄용 기계 또는 엔진"을 발명했다. 18세기 중반 산업 혁명이 시작되면서 증기 기관을 이용한 방앗간에서 도료가 분쇄되었고, 산화 아연에서 납계 안료의 대안이 발견되었다. 19세기에 실내 벽 도장이 일반화되면서 아마인유가 저렴한 결합제로 사용되었다.

1866년, 미국의 셔윈-윌리엄스가 대형 도료 제조업체로 문을 열고 바로 사용할 수 있는 도료를 발명했다. 제2차 세계 대전 중 아마인유가 부족해지자 알키드와 같은 인공 수지가 개발되어 저렴하고 만들기 쉬우며 색상을 잘 유지하고 오래 지속되는 도료가 등장했다.^[15]

2. 1. 고대

인류는 선사 시대부터 황토, 숯 등의 천연 안료를 사용하여 동굴 벽화를 그리는 등 도료를 사용해 왔다. 남아프리카 공화국 블롬보스 동굴에서는 10만 년 전 호모 사피엔스가 만든, 도료와 유사한 황토색 혼합물이 발견되었다.^[6]^[7]^[65]^[66]

이집트 덴데라의 고대 채색 벽은 약 2,000년 전 칠해졌음에도 여전히 선명한 색상을 유지하고 있다. 이집트인들은 점착성 물질과 색상을 섞어 서로 혼합하지 않고 따로 적용했으며, 흰색, 검은색, 파란색, 빨간색, 노란색, 녹색의 여섯 가지 색상을 사용했다. 빨간색에는 일반적으로 어두운 색조의 미니엄을 사용했다.^[11] 기원전 650년경 아프가니스탄 바미얀 계곡에는 유화로 추정되는 불교 벽화가 그려졌다. 이 작품들은 "호두와 양귀비씨 기름"을 사용했다.^[12]

2. 2. 중세 및 근대

13세기에는 유럽에서 유채화에 세부 묘사를 위해 기름이 사용되었다. 14세기에는 체니노 체니니가 템페라 회화에 얇은 기름층을 덮는 회화 기법을 설명했다. 플랑드르에서 교육을 받거나 영향을 받은 안토넬로 다 메시나는 산화납(II)을 첨가하여 유화 기법을 개선한 것으로 알려져 있다.^[14]

2. 3. 산업 혁명 이후

18세기 중반 산업 혁명이 시작되면서, 증기 기관을 이용한 방앗간에서 도료가 분쇄되었고, 산화아연의 백색 유도체에서 납계 안료의 대안이 발견되었다. 19세기가 진행됨에 따라 실내 벽 도장이 점점 더 일반화되었는데, 이는 장식적인 이유뿐만 아니라 도료가 벽의 습기로 인한 부패를 방지하는 데 효과적이었기 때문이다. 아마인유도 저렴한 결합제로 점점 더 많이 사용되었다.^[15]

1866년, 미국의 셔윈-윌리엄스가 대형 도료 제조업체로 문을 열고 깡통에서 바로 사용할 수 있는 도료를 발명했다.^[15]

2. 4. 20세기 이후

제2차 세계 대전 중 아마인유 공급이 부족해지자 알키드 수지와 같은 인공 수지가 개발되었다.^[15] 알키드 수지는 저렴하고, 만들기 쉬우며, 색상을 잘 유지하고, 오래 지속되는 장점이 있었다.

전쟁 이후 아크릴 수지, 폴리우레탄 등 다양한 합성수지 도료가 개발되면서 도료의 성능이 크게 향상되었다. 이러한 합성수지들은 내후성, 내구성, 내화학성 등이 뛰어나 건축, 자동차, 선박 등 다양한 산업 분야에 사용되고 있다.

20세기 후반부터 환경 문제와 건강에 대한 관심이 높아지면서 휘발성 유기 화합물(VOCs) 함량이 낮은 친환경 도료 개발이 활발하게 이루어지고 있다. VOCs는 대기 오염을 유발하고 인체에 유해한 물질로 알려져 있으며, 이에 따라 수성 도료, 분체 도료, 하이솔리드 도료 등 친환경 도료의 사용이 증가하고 있다.

21세기에는 나노 기술을 이용한 구조색 도료와 같은 첨단 도료가 개발되고 있다. 구조색 도료는 나노 입자의 배열을 조절하여 빛의 간섭과 회절을 일으켜 색을 구현하는 방식으로, 기존의 안료와는 다른 독특한 색감과 광택을 표현할 수 있다.

2. 5. 한국의 도료 역사

한국에서는 예로부터 옻칠이 대표적인 천연도료로 사용되었다.^[65]^[66] 옻칠은 옻나무에서 채취한 수액 중 수지 성분을 모아 만든 것으로, 나무를 소재로 한 식기, 가구, 사찰 건축물 등에 널리 사용되었다. 옻칠은 소재가 되는 나무가 썩어도 그대로 남아 있을 정도로 내구성이 뛰어나다. 옻칠의 주성분은 우루시올(urushiol)인데, 이 분자가 건조 과정에서 효소 작용으로 결합하여 면 형태의 고분자를 만들어 옻칠 특유의 성질을 낸다. 또한 수산기를 함유하여 목재와의 밀착성이 좋다.

3. 도료의 종류

도료는 용도에 따라 다양한 종류가 있다. 페인트나 바니시와 같이 일반적으로 액체 상태이며, 용매의 휘발·건조 또는 경화제의 첨가에 의해 고화·밀착하여 표면에 도막을 형성하여 대상물의 미관을 정돈하고 보호하는 것이 있다. 오일스테인과 같이 점도가 낮고, 재료(이 경우는 목재)의 내부에 침투하여 재료 자체의 열화를 방지하고 착색하는 것도 있다.

건축물, 구조물, 선박, 항공기, 자동차, 철도차량 등의 수송기계, 전기기계, 금속 제품, 원예 용품, 가구, 피혁 제품, 모형, 공예 등 다양한 용도별로 특화된 도료가 있다.

thumb

일부 도료는 바인더를 단순히 냉각시켜서 형성된다. 예를 들어, 엔카우스틱 또는 밀랍 도료는 따뜻할 때 액체 상태이고, 냉각되면 굳는다. 많은 경우, 재가열하면 다시 부드러워지거나 액체화된다.

용매 증발에 의해 건조되고 용매에 용해된 고체 바인더를 함유하는 도료는 래커로 알려져 있다. 용매가 증발하면 고체 필름이 형성된다. 화학적 가교 결합이 포함되지 않기 때문에 필름은 용매에 다시 용해될 수 있다. 래커는 내화학성이 중요한 용도에는 적합하지 않다. 고전적인 니트로셀룰로오스 래커는 이 범주에 속하며, 용매에 용해된 염료로 구성된 비립상 상승 스테인도 마찬가지이다. 성능은 제형에 따라 다르지만, 래커는 일반적으로 중합 또는 응집에 의해 경화되는 유사한 시스템보다 더 나은 자외선 저항성과 더 낮은 내식성을 갖는 경향이 있다.

영국에서는 에멀젼으로, 미국에서는 라텍스로 알려진 도료는 서브마이크로미터 중합체 입자의 수성 분산액이다. 각 국가에서 이 용어는 아크릴 수지, 비닐 아크릴(폴리비닐 아세테이트(PVA)), 스티렌 아크릴 등의 합성 중합체를 바인더로 사용하는 모든 도료를 포함한다.^[22] 미국에서 도료의 맥락에서 "라텍스"라는 용어는 단순히 수성 분산액을 의미한다. 고무나무에서 나온 라텍스 고무는 성분이 아니다. 이러한 분산액은 에멀젼 중합에 의해 제조된다. 이러한 도료는 먼저 물이 그 다음 미량의 응집 용매가 증발하여 바인더 입자를 서로 끌어당겨 부드럽게 하고, 돌이킬 수 없게 결합된 네트워크 구조로 융합시켜 도료가 원래 도료를 운반했던 용매/물에 다시 용해되지 않도록 하는 응집이라는 과정에 의해 경화된다. 잔류 도료 계면활성제와 일부 중합체의 가수분해 효과로 인해 도료는 연화되기 쉽고, 시간이 지남에 따라 물에 의한 열화가 발생한다. 라텍스 페인트라는 일반적인 용어는 미국에서 일반적으로 사용되는 반면, 에멀젼 페인트라는 용어는 영국에서 동일한 제품에 사용되며, 라텍스 페인트라는 용어는 전혀 사용되지 않는다.

'''바니시'''와 '''셸락'''은 사실상 안료가 없는 페인트이다. 이들은 표면의 색상을 크게 변경하지 않고 보호 코팅을 제공하지만 재료의 색상을 강조할 수 있다.

'''래커'''는 특히 단단하고 내구성이 뛰어난 마감을 생성하는 용매계 페인트 또는 바니시이다. 일반적으로 빠르게 건조되는 제형이다.

'''옥상 코팅'''은 손상 없이 늘어날 수 있는 탄성 막으로 설정되는 유체이다. 폴리우레탄 폼에 UV 보호 기능을 제공하며 옥상 복원에 널리 사용된다.

'''핑거 페인트'''는 손가락으로 바르기에 적합한 제형이며, 초등학교 활동에서 어린이들이 사용하는 데 인기가 있다.

'''잉크'''는 페인트와 유사하지만 일반적으로 미세하게 분쇄된 안료 또는 염료를 사용하여 만들어지며 두꺼운 바인더 필름을 남기도록 설계되지 않았다. 주로 쓰기, 인쇄 또는 서예에 사용된다.

'''그래피티 방지 코팅'''은 그래피티 예술가 또는 낙서범이 표면에 표시하는 것을 방지하는 데 사용된다. 그래피티 방지 코팅에는 희생형과 비결합형의 두 가지 종류가 있다.
'''희생형 코팅'''은 일반적으로 고압수로 표면을 세척하여 코팅과 함께 그래피티를 제거하는 고압수로 표면을 세척하여 그래피티를 제거할 수 있도록 하는 투명 코팅이다("희생형"이라는 용어의 이유). 그래피티를 제거한 후에는 지속적인 보호를 위해 희생형 코팅을 다시 도포해야 한다. 이러한 희생형 보호 코팅은 조각상과 대리석 벽과 같이 자연스러운 모양의 석조 표면과 청소가 어려운 거친 표면에 가장 일반적으로 사용된다.
'''비결합형 코팅'''은 일반적으로 촉매된 폴리우레탄으로 된 투명한 고성능 코팅으로 그래피티에 사용되는 페인트에 강하게 결합하지 않는다. 이러한 표면의 그래피티는 기본 표면이나 보호 비결합 코팅을 손상시키지 않고 용매 세척으로 제거할 수 있다. 이러한 코팅은 매끄러운 표면에서 가장 잘 작동하며, 모자이크 또는 페인트 벽화와 같이 고압 분무로 손상될 수 있는 장식 표면에 특히 유용하다.

'''소변 방지 페인트'''는 매우 소수성(발수성) 페인트이다. 도시와 다른 부동산 소유주는 벽에 소변을 보는 것을 막기 위해 사용해왔다. 소변이 벽을 따라 흘러내리지 않고 신발에 튀기 때문이다.^[42]^[43]^[44]

'''방범 페인트'''는 정상적으로 보이지만 매우 미끄러운 비건조 페인트이다. 도둑과 낙서범이 배수관과 난간을 타는 것을 막기 위해 유용하며 많은 공공 장소에서 볼 수 있다. 사람이 페인트로 코팅된 물체를 오르려고 하면 페인트가 등반가에게 묻어나고 등반하기 어렵게 만듭니다.

'''미끄럼 방지 페인트'''는 특히 습한 환경에서 미끄러질 위험을 줄이기 위해 표면의 마찰을 증가시키는 화학 물질이나 모래를 포함한다.

'''야광 페인트''' 또는 형광 페인트는 발광을 나타내는 페인트이다. 즉, 형광, 인광 또는 방사선 발광을 통해 가시광선을 방출한다.

'''분필 페인트'''는 가정 장식에 사용되는 장식용 페인트로, 세련된 빈티지 스타일 또는 빈티지와 같은 외관을 가정 장식으로 연출할 수 있다.

참고로, 이즈모타이샤에는 일본 고유의 도료인 "찬누리(ちゃん塗り)"의 전통이 있다. 찬누리는 송진, 들깨기름, 납, 석회, 유연을 섞어서 제조한다. 헤이세이 시대의 "대천황궁"에서도 이 도료가 국보인 본전에 사용되었다^[62].

3. 1. 성분에 따른 분류

도료는 성분에 따라 다음과 같이 분류할 수 있다.

유성 도료: 건성유를 주성분으로 하는 도료이다. 예를 들어 바니시가 있다.
래커: 니트로셀룰로오스를 주성분으로 하는 도료이다.
합성수지 도료: 합성수지를 주성분으로 하는 도료이다. 아크릴 수지, 알키드 수지, 에폭시 수지, 폴리우레탄 등이 있다.
수성 도료: 물을 용매로 사용하는 도료이다. 에멀젼 도료, 라텍스 도료가 여기에 속한다.
분체 도료: 용매를 사용하지 않고, 발색 성분과 필름 형성 성분으로 구성된 도료이다.

일본의 잡화 공업품 품질 표시 규정^[61]에서는 도막을 형성하기 위한 주성분의 종류에 따라 표시하도록 규정하고 있으며, 특히 건성유를 주성분으로 하는 것은 유성 도료^[60], 니트로셀룰로오스를 주성분으로 하는 것은 래커^[60], 합성수지를 주성분으로 하는 것은 합성수지 도료^[60], 셸락을 주성분으로 하는 것은 알코올 도료^[60]로 표시하도록 되어 있다.

과거에는 유기용제로 희석하는 도료가 대부분이었지만, 최근에는 환경, 건강, 편리성 등을 고려하여 물로 희석 및 세척할 수 있는 수성 도료의 비율이 증가하고 있다.

3. 2. 기능에 따른 분류

'''프라이머'''는 페인트를 바르기 전에 재료에 바르는 준비 코팅이다. 프라이밍된 표면은 페인트의 더 나은 접착력을 보장하여 페인트의 내구성을 높이고 도장된 표면에 대한 향상된 보호 기능을 제공한다. 적절한 프라이머는 얼룩을 차단하고 밀봉하거나 덮어 칠할 색상을 숨길 수도 있다.^[22]
'''에나멜 페인트'''는 특히 단단하고 일반적으로 광택이 있는 마감을 제공하도록 제형화된 페인트이다. 일부 에나멜 페인트는 표준 유성 페인트의 색상 안료 대신 미세한 유리 분말 또는 금속 플레이크를 포함한다. 에나멜 페인트는 때때로 광택과 경도를 향상시키기 위해 바니시 또는 우레탄과 혼합된다.
'''목재 스테인'''은 점도가 낮아 안료가 표면에 필름으로 남아 있지 않고 목재와 같은 재료에 스며들도록 제형화된 페인트의 한 종류이다. 스테인은 주로 분산된 안료 또는 용해된 염료와 바인더 재료를 용매에 혼합한 것이다. 표면 코팅을 제공하지 않고 색상을 추가하도록 설계되었다.
'''글레이즈'''는 페인트와 함께 사용하여 건조 시간을 늦추고 반투명도를 높이는 첨가제이다. 가짜 페인팅 및 일부 예술적 효과에 사용된다.
'''방오 페인트''' 또는 선저 페인트는 따개비 및 기타 해양 유기체가 선박의 선체에 달라붙는 것을 방지한다.
'''단열 페인트'''는 도포된 표면을 통한 열 전달 속도를 줄인다. 한 가지 제형은 적절한 유형의 페인트에 중공 마이크로스피어를 추가하는 것을 기반으로 한다.
'''도로 표시 페인트'''^[45]는 도로 교통 표지판과 선을 표시하고 페인트하는 데 특별히 사용된다. 내구성 있는 코팅 필름을 도로 표면에 형성하기 위해 사용되며, 빠르게 건조되고 두꺼운 코팅을 제공하며 특히 습한 환경에서 마모와 미끄러짐에 강해야 한다.

4. 도료의 성분

페인트는 고체, 기체, 기체 현탁액(에어로졸), 액체 상태로 칠할 수 있다. 칠하는 방법은 원하는 실용적 또는 예술적 결과에 따라 다양하다.

'''고체''' 상태에서는 페인트를 매우 미세한 분말 형태로 칠한 후 고온에서 굽는다. 이 과정에서 분말이 녹아 표면에 달라붙는다. 이를 "분체 도장"이라고 한다.

'''기체 상''' 도포에서는 코팅 성분을 기화 또는 승화시켜 진공 상태에서 기판에 증착시킨다. 여기에는 물리적 기상 증착법, 화학적 기상 증착법 등이 있으며, 전자 및 광학 산업에서 중요하게 사용된다.^[38]

'''기체 현탁액''' 상태에서는 액체 페인트를 압축 공기나 고압 압축 작용으로 에어로졸화하여 작은 방울 형태로 칠할 물체에 분사한다. 무공기 분무, 열분무, 정전 분무 등 다양한 방법이 있다. 이러한 방법은 칠할 대상에 고체 물체가 닿지 않고, 균일하게 칠할 수 있으며, 소량으로 여러 물체를 동시에 칠할 수 있다는 장점이 있다.

'''액체''' 상태에서는 붓, 페인트롤러, 칼날 등을 사용하여 직접 칠한다. 롤러는 막대 손잡이를 이용하여 다양한 높이에서 작업할 수 있으며, 일반적으로 균일한 색상을 위해 두 번 칠한다. 표면이 고르지 않은 곳에는 털이 두꺼운 롤러를 사용하고, 가장자리는 각진 붓으로 마무리한다. 털의 두께는 다음과 같이 선택한다.^[39]

털 롤러 선택
마감 종류	털 롤러 두께
평평한(무광택) 마감	1/2"
에그쉘 마감	3/8"
새틴 또는 펄 마감	3/8"
반광택 또는 광택 마감	3/16"

액체 페인트를 칠한 후에는 "오픈 타임" 동안 젖은 가장자리를 혼합할 수 있다. 오일 또는 알키드계 에멀젼 페인트는 솔벤트나 오픈 타임 연장제를 첨가하여 오픈 타임을 늘릴 수 있다. 라텍스 및 아크릴 에멀젼에는 수성 코팅에 적합한 건조 지연제를 사용한다. 유성 페인트는 오픈 타임이 길어 별도의 연장제 없이도 색상을 혼합할 수 있다.

금속 캐비닛은 과거에 담금 방식을 사용했지만, 현재는 정전 분무를 사용하는 고속 공기 터빈 구동 벨로 대체되었다. 자동차 차체는 음극 전기 영동 프라이머를 사용하여 프라이밍한다.

보관 중에는 페인트 성분이 분리될 수 있으므로 사용 전에 섞어야 한다. 페인트 판매점에는 캔을 흔들어 페인트를 섞는 기계가 있기도 하다. 페인트의 불투명도와 필름 두께는 도막 측정 카드를 사용하여 측정한다. 수성 페인트는 비누와 물로 쉽게 세척할 수 있다.

페인트 잔여물은 재활용하거나, 건조시켜 가정 쓰레기로 처리할 수 있다. 액체 페인트는 위험 폐기물로 취급하여 지역 규정에 따라 처리해야 한다.^[40]^[41]

4. 1. 도막 형성 성분

도막 형성 성분은 도료가 건조되거나 경화된 후 남는 필름의 고분자 골격을 형성하는 주성분이다.^[17]^[18]^[19] 결합제는 이러한 도막 형성 성분을 가지며, 광택, 내구성, 유연성, 강도와 같은 특성을 부여한다.^[20]

도막 형성 성분에는 다음과 같은 것들이 있다.

건성유: 공기 중의 산소와 반응하여 굳어지는 성질을 가진 기름이다. 예를 들어 아마인유가 있다.
합성수지: 도막을 형성하는 주성분이다. 예를 들어 알키드 수지, 아크릴 수지, 에폭시 수지, 폴리우레탄 등이 있다.
셀룰로오스

다음은 도막 형성 성분으로 사용되는 수지의 종류이다.

도막 형성 성분으로 사용되는 수지 종류
종류
알키드 수지
불포화 폴리에스터 수지
멜라민 수지, 요소 수지(아미노 수지)
페놀 수지
에폭시 수지
염화비닐 수지
아크릴 수지
아크릴 우레탄 수지
우레탄 수지
실리콘 수지
아크릴 실리콘 수지
불소 수지

4. 2. 첨가제

결합제, 희석제, 안료라는 세 가지 주요 성분 외에도, 도료에는 다양한 첨가제가 소량 첨가되는데, 제품에 상당한 영향을 미친다.^[33] 예를 들어, 질감을 변화시키고, 표면 장력을 개선하며, 유동성을 향상시키고, 최종 외관을 개선하며, 젖은 가장자리를 개선하고, 안료의 안정성을 높이고, 부동액 성질을 부여하고, 발포를 제어하고, 스키닝(표면 건조)을 제어하고, 아크릴 붓기 기법의 셀(cell)을 생성하는 등의 첨가제가 있다. 다른 유형의 첨가제로는 촉매, 증점제, 안정제, 유화제, 조직제, 접착력 증진제, 자외선 안정제, 평활제(무광택제), 세균 성장을 방지하는 살생물제 등이 있다.

첨가제는 일반적으로 제형에서 개별 성분의 비율을 크게 변경하지 않는다.^[33]

레벨링제(리타더): 도료의 흐름성을 조절하여 평평한 도막을 형성하도록 돕는 첨가제이다.
슬립제: 도막 표면의 마찰을 줄여 긁힘을 방지하는 첨가제이다.
가소제: 도막에 유연성을 부여하는 첨가제이다.
증점제: 도료의 점도를 높이는 첨가제이다.
유화제: 서로 섞이지 않는 액체를 혼합시키는 첨가제이다.
건조제: 도료의 건조 속도를 빠르게 하는 첨가제이다.
소포제: 도료에 거품이 생기는 것을 방지하는 첨가제이다.

4. 3. 용제

용제는 도료의 유동성을 조절하고, 도막 형성 성분을 용해시키는 액체이다. 여기에는 터펜틴 대용품, 에스터, 글리콜과 같은 유기 용제와 물이 포함된다.^[63]

4. 4. 안료 및 염료

안료는 도료에 색상, 은폐력, 내구성 등을 부여하는 불용성 고체 입자이다. 특정 파장의 빛을 선택적으로 흡수하거나 빛을 산란 또는 반사하여 색을 나타낸다. 안료의 입자 크기는 빛 산란 메커니즘에 매우 중요하며, 헤그만 게이지로 측정할 수 있다.^[26] 반면 염료는 도료에 용해되어 선택적 흡수 메커니즘을 통해서만 색을 부여한다.^[26] 도료는 안료만, 염료만, 둘 다, 또는 둘 다 사용하지 않고 제조할 수 있다.

기능성 안료는 은폐력 외에 특수한 물리적, 광학적 특성을 부여한다.^[27] 예를 들어, 이산화티탄은 자외선으로부터 기질을 보호하고, 산화철 박편은 빛을 반사하여 UV 분해를 최소화하고 수지 바인더를 보호한다.^[30]

충전제(신장제)는 도막 두께 증가, 비용 절감, 강도 및 질감 부여 등을 위해 사용되는 불활성 물질이다.^[28] 규조토, 활석, 석회, 중정석 등이 사용된다.^[28]

납 안료와 같이 일부 안료는 유독성이 있다.^[29] 납 페인트에 사용되는 납 안료가 그 예이다. 미국 소비자 제품 안전위원회가 1978년 주택용 페인트에서 납의 사용을 금지하기 전에 도료 제조업체들은 백색 납 안료를 티타늄 화이트(이산화티탄)로 대체하기 시작했다.^[29]

안료는 천연 또는 합성으로 분류할 수 있다.

천연 안료: 지구 또는 식물에서 채취. (예: 금속 산화물, 카본 블랙, 점토, 탄산칼슘, 운모, 실리카, 활석)
합성 안료: 실험실에서 생성. (예: 다양한 색소, 공학 분자, 소성된 점토, 황산바륨, 침전 탄산칼슘, 합성 발연 실리카)

5. 도장 방법

솔을 사용하는 방법은 도장의 가장 간단한 방법이다. 그러나 오늘날에는 도료의 성질을 이용하는 효과적인 방법들이 고안되어 있다.

배, 자동차, 전차 등과 같은 대형 구조물에는 도료를 가압 공기로 분무하는 스프레이 방법이 이용된다. 더 개량된 방법으로는 정전도장법이 있는데, 도료와 도포물에 각각 양, 음의 전하를 주어 도포하기 쉽게 하는 방법이다. 이 방법은 가정용 전기 제품 등에도 널리 이용되고 있다.^[46]

정전도장은 정전기가 볼록한 부분에 잘 모여 볼록한 부분에는 두껍게, 오목한 부분에는 얇게 칠해지는 경향이 있다. 이러한 결점을 보완한 전착도장법은 도포물을 수용성 도료 속에 담그고 전압을 걸어 도포하는 방법으로, 마치 도금을 하는 것과 비슷하다. 이 방법에 사용되는 도료는 수용성이어야 하며, 전하를 가져야 한다. 도료 분자는 수용액 속을 이동하여 대전된 도포물 표면에 부착되고, 일단 부착하면 전하를 잃어 다시 도료가 부착하지 않게 된다. 따라서 울퉁불퉁한 표면을 가진 물체도 균일하게 칠할 수 있다.^[47]

6. 도료의 문제점 및 해결 방안

도료는 여러 가지 문제점을 안고 있으며, 이를 해결하기 위한 다양한 노력이 이루어지고 있다.

도료의 주요 문제점 중 하나는 도막 결함이다. 도막 결함에는 도료가 바탕면에서 떨어져 나가는 박리/블리스터링, 도막이 분말처럼 변하는 분화, 도막에 금이 가는 균열, 도막이 빠르게 분화되는 침식 등이 있다. 이러한 결함은 주로 표면 처리 부적절, 수분/습기, 자외선 노출, 불균일한 팽창/수축, 외부 요인 등에 의해 발생한다.

또 다른 문제는 도료에 포함된 휘발성 유기 화합물(VOCs)로 인한 환경 및 건강 문제이다. VOCs는 환경에 해롭고, 특히 도료 작업자에게 유해하며, 유기용제 증후군과 관련이 있는 것으로 알려져 있다. 캐나다, 중국, EU, 인도, 대한민국 등에서는 VOCs 사용을 제한하는 규정을 두고 있다.^[54]^[55] 또한, 도료 생산 폐수에서 폴리염화비페닐(PCB)이 검출되기도 하며,^[57] 도료는 미세 플라스틱 오염의 주요 원인 중 하나로 지목되고 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해 다음과 같은 노력이 이루어지고 있다.

친환경 도료 개발 및 사용: VOCs 함량이 낮은 수성 도료, 분체 도료, 바이오 도료 등의 개발 및 사용이 확대되고 있다.^[56] 특히 미국에서는 저VOC 도료 및 무VOC 도료가 널리 사용되고 있다.^[56]
유해 물질 대체: 납 대신 이산화티탄을 사용하는 등 유해 물질을 대체할 수 있는 안전한 물질 개발이 진행 중이다.^[58]
도장 공정 개선: 도장 시 발생하는 유해 물질 배출을 최소화하는 기술 개발 및 적용이 이루어지고 있다.
도료 폐기물 관리 강화: 도료 폐기물의 안전한 처리 및 재활용 시스템 구축이 필요하다.
플라스틱 기반 도료 대체재 개발: 아마씨, 호두, 우유, 석회칠 등에서 유래한 친환경 도료 개발이 활발히 진행되고 있다. 그러나 이러한 친환경 도료는 가격이 비싸 널리 채택되기 어렵다는 단점이 있다.^[59]

6. 1. 도막 결함

박리/블리스터링: 도료가 바탕면에서 떨어져 나가는 현상으로, 주로 도장 전 표면 처리가 부적절하거나 기재 내부에 수분/습기가 있을 때 발생한다. 블리스터링 정도는 ISO 4628 Part 2 또는 ASTM D714에 따라 평가할 수 있다.
분화(Chalking): 도장면에서 도막이 분말처럼 변하는 현상이다. 햇빛의 자외선 노출과 이슬 응결로 인한 도료 매트릭스의 중합체 열화가 주 원인이다. 에폭시는 빠르게 반응하지만, 아크릴과 폴리우레탄은 오랫동안 변하지 않아 분화 정도가 다를 수 있다.^[49] 분화 정도는 국제 표준 ISO 4628 Part 6 또는 7, 미국재료시험학회(ASTM) D4214에 따라 평가할 수 있다.
균열: 도막에 금이 가는 현상으로, 도료층이 불균일하게 팽창하거나 수축할 때 발생한다. 보통 다음 도료 층을 바르기 전, 이전 도료 층이 완전히 마르지 않았을 때 발생한다. 균열 정도는 국제 표준 ISO 4628 Part 4 또는 ASTM D661에 따라 평가할 수 있다. 호환되지 않거나 불안정한 표면에 도료를 칠할 때도 균열이 생길 수 있다. 예를 들어, 완전히 마르지 않은 점토에 도장하면 점토 속 수분 때문에 도료에 균열이 발생한다.
침식: 도막이 빠르게 분화되는 현상이다. 공기, 물, 균류 등의 외부 요인 때문에 발생한다. ASTM D662로 평가할 수 있다. 균류가 만드는 산은 도장면 침식의 중요한 원인이 될 수 있다.^[50] ''Aureobasidium pullulans''라는 균류는 벽면 도료를 손상시키는 것으로 알려져 있다.^[51]

6. 2. 환경 및 건강 문제

도료에 포함된 휘발성 유기 화합물(VOCs)은 환경에 해롭고, 특히 도료 작업자에게 유해한 것으로 알려져 있다. VOCs 노출은 유기용제 증후군과 관련이 있지만, 이 관계는 논란의 여지가 있다.^[52] 논란이 되는 용매인 2-부톡시에탄올도 도료 생산에 사용된다.^[53] 캐나다, 중국, EU, 인도, 미국, 대한민국 등에서는 VOCs에 대한 정의를 마련하고, 도료와 같은 소비재의 VOCs 사용을 제한하는 규정을 두고 있다.^[54]^[55]

미국에서는 환경 규제, 소비자 수요, 기술 발전으로 인해 저VOC 도료 및 무VOC 도료와 마감재가 개발되었다. 이러한 새로운 도료는 널리 사용 가능하며, 기존의 고VOC 제품보다 성능과 비용 효율성이 뛰어나면서 인체 및 환경 건강에 미치는 영향이 훨씬 적다.^[56] 전 세계적으로 도료의 허용 VOC 수준에 대한 가장 널리 받아들여지는 기준은 미국의 [https://greenseal.org/standards/gs-11-paints-coatings-stains-and-sealers/ Green Seal’s GS-11 Standards]이며, 이 기준은 용도와 성능 요구 사항에 따라 다양한 유형의 도료에 대해 허용되는 VOC 수준을 정의한다.

2009년에 발표된 보고서에 따르면, 시카고, 필라델피아, 북극, 그리고 그레이트 레이크 주변 여러 지역에서 채취한 공기 샘플에서 폴리염화비페닐(PCB)이 검출되었다. PCB는 전 세계적인 오염 물질이며, 도료 생산 폐수에서도 측정되었다. PCB의 광범위한 분포는 표면, 지붕 등에서 이 화합물의 휘발을 시사한다. PCB는 신문, 잡지, 판지 상자 등 소비재에도 존재하는데, 이러한 제품에는 일반적으로 색소가 포함되어 있다. 따라서 일부 현재의 상업용 안료에 부산물로 PCB 동족체가 존재한다는 가설이 있다.^[57]

도료 제형에서 중금속을 완전히 제거하기 위한 연구가 진행 중이다.^[58]

도료는 미세 플라스틱 오염의 주요 원인이라는 증거가 늘어나고 있다. 2019년 전 세계적으로 생산된 4,440만 톤의 도료 중 95%가 플라스틱 기반이었다. 또한, 환경 행동 (Environmental Action)의 2022년 연구에 따르면 바다와 수로에서 발견된 미세 플라스틱의 약 58%가 도료에서 유래한 것으로 나타났다.

이러한 환경 문제를 완화하기 위한 노력으로 아마씨, 호두, 우유, 석회칠에서 유래한 플라스틱 기반 도료의 대안 개발 및 탐색이 활발히 진행되고 있다. 그러나 이러한 친환경 대안의 높은 가격은 널리 채택되는 데 큰 걸림돌이 되고 있다. 2023년 기준으로 플라스틱 기반 도료 1갤런의 가격은 약 20USD~30USD이지만, 그래핀과 석회와 같은 특수 도료의 가격은 갤런당 34USD~114USD에 달하며, 플라스틱 기반 도료에서 전환과 관련된 재정적 어려움을 보여준다.^[59]

6. 3. 해결 방안

휘발성 유기화합물(VOCs) 배출과 중금속 사용 등의 환경 문제를 해결하기 위해 다음과 같은 노력이 이루어지고 있다.

친환경 도료 개발 및 사용: VOCs 함량이 낮은 수성 도료, 분체 도료, 바이오 도료 등의 개발 및 사용이 확대되고 있다.^[56] 미국에서는 환경 규제, 소비자 수요, 기술 발전으로 인해 저VOC 도료 및 무VOC 도료가 개발되어 널리 사용되고 있으며, 기존 도료보다 성능과 비용 효율성이 뛰어나면서 인체 및 환경에 미치는 영향이 적다.^[56]
유해 물질 대체: 납 대신 이산화티탄을 사용하는 등 유해 물질을 대체할 수 있는 안전한 물질 개발이 진행 중이다.^[58]
도장 공정 개선: 도장 시 발생하는 유해 물질 배출을 최소화하는 기술 개발 및 적용이 이루어지고 있다.
도료 폐기물 관리 강화: 도료 폐기물의 안전한 처리 및 재활용 시스템 구축이 필요하다.
플라스틱 기반 도료 대체재 개발: 아마씨, 호두, 우유, 석회칠 등에서 유래한 친환경 도료 개발이 활발히 진행되고 있다. 그러나 이러한 친환경 도료는 가격이 비싸 널리 채택되기 어렵다. 2023년 기준 플라스틱 기반 도료 1갤런의 가격은 약 20USD~30USD이지만, 그래핀과 석회와 같은 특수 페인트의 가격은 갤런당 34USD~114USD에 달한다.^[59]

7. 관련 단체 및 기업

도료와 관련된 단체 및 기업은 다음과 같다.

이 섹션에서는 하위 섹션에서 이미 다루어진 일본 및 기타 국가의 기업 목록을 중복하여 제시하지 않는다.

7. 1. 한국

주어진 원문 소스는 일본의 도료 회사 목록을 나열하고 있으며, '한국' 섹션에 대한 내용을 포함하고 있지 않습니다. 따라서 해당 원문으로는 '한국' 섹션을 작성할 수 없습니다. 이전 답변과 동일하게, 주어진 `source` 텍스트로는 '한국' 섹션을 작성하는 것이 불가능합니다.

7. 2. 일본

아사히펜
아스텍 페인트
아톰 서포트(아톰 하우스 페인트)
이삼 도료
이리사와 (도쿄도)
에스케이화켄
가이아노츠
가와카미 도료
간사이 페인트 (ALESCO 간사이 페인트)(칸페하피오)
키무라 도료
GSI 크레오스 (군제 산업 도료)
신토 도료
신로이히 (형광 도료)
[http://www.taiyotoryo.com/ 타이요 도료]
[http://www.daishin-paint.co.jp/ 다이신 페인트]
다이닛폰 도료 (DNT)
타미야
중국 도료
토우페
일본 특수 도료
일본 페인트 (닛페 홈 페인트)
피니셔즈
후지와라 화학
록 페인트

7. 3. 기타 국가

아사히펜(アサヒペン)
아스텍 페인트(アステックペイント)
아톰 서포트(아톰 하우스 페인트)(アトムハウスペイント)
이삼 도료(イサム塗料)
이리사와(イリサワ)(도쿄도)
에스케이화켄(エスケー化研)
가이아노츠(ガイアノーツ)
가와카미 도료(川上塗料)
간사이 페인트(関西ペイント)(ALESCO 간사이 페인트)(カンペハピオ)
키무라 도료(木村塗料)
GSI 크레오스(GSIクレオス)(군제 산업 도료)(グンゼ産業塗料)
신토 도료(神東塗料)
신로이히(シンロイヒ)(형광 도료)
[http://www.taiyotoryo.com/ 타이요 도료]
[http://www.daishin-paint.co.jp/ 다이신 페인트]
다이닛폰 도료(大日本塗料)(DNT)(大日本塗料)
타미야(タミヤ)
중국 도료(中国塗料)
토우페(トウペ)
일본 특수 도료(日本特殊塗料)
일본 페인트(日本ペイント)(닛페 홈 페인트)(ニッペホームペイント)
피니셔즈(フィニッシャーズ)
후지와라 화학(フジワラ化学)
록 페인트(ロックペイント)

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도료