페인트는 여러 산업에서 중요한 역할을 합니다. 전 세계 페인트 및 코팅 시장은 2023년에 1조 4,656억 달러로 평가되었으며, 2021년부터 2027년까지 약 4.51%의 연평균 성장률로 성장할 것으로 예측됩니다. 이러한 성장은 건설 및 운송과 같은 분야에서 페인트가 얼마나 중요한지 보여줍니다. 페인트 생산에는 색상과 커버리지를 제공하는 안료, 안료 입자를 하나로 묶어 표면에 부착하는 바인더, 안료와 바인더를 운반하는 액체, 페인트의 특정 속성이나 특성을 향상시키는 첨가제 등 다양한 구성 요소가 포함됩니다. 이러한 것들을 알면 페인트를 만드는 것이 왜 그렇게 복잡하면서도 정밀한지 이해하는 데 도움이 됩니다.
원자재 및 재료
안료
안료의 종류
안료는 페인트에 색상과 불투명도를 부여합니다. 안료에는 크게 두 가지 유형이 있습니다. 탄소 기반 분자로 만든 유기 안료(예: 밝은 빨간색)와 광물 화합물에서 추출한 무기 안료(예: 이산화티타늄 흰색)가 있습니다. 유기 안료는 생생한 색상을 제공하는 반면, 무기 안료는 특히 시간이 지나면서 빛에 노출되었을 때 뛰어난 은폐력이나 내구성을 제공합니다.
안료의 출처
제조업체는 최종 사용자가 원하는 특정 색상을 구현하기 위해 설계된 다양한 공정을 통해 자연적으로 발생하는 물질과 합성적으로 생산된 화학 물질 등 광물, 식물 등 다양한 출처에서 안료를 얻습니다. 예를 들어, 널리 사용되는 안료인 이산화티타늄은 광물 중 하나인 일메나이트에서 유래하며, 또 다른 일반적인 안료인 산화아연은 이 금속이 포함된 광석에서 유래하고 일부 유기 안료는 석유 기반 물질에서 얻을 수 있습니다.
바인더
바인더의 종류
바인더는 안료 입자를 하나로 묶어 도장할 표면에 부착하는 데 사용됩니다. 아크릴은 우수한 접착 유연성을, 알키드는 내구성이 뛰어난 광택을, 에폭시는 강력한 접착 내화학성을, 폴리우레탄은 우수한 내마모성 등을 제공합니다.
바인더의 기능
페인트 성능에서 바인더의 기능은 아무리 강조해도 지나치지 않습니다. 안료가 도장 표면에 달라붙거나 밀착되도록 하고, 건조 후 지속되는 경도와 내수성 등의 다른 요소에도 영향을 미칩니다. 예를 들어 아크릴은 균열이 발생할 것으로 예상되는 곳에 유연성을 부여하고 알키드는 페인트 필름의 광택과 경도를 향상시킵니다.
솔벤트
용매의 종류
솔벤트는 바인더를 녹이고 페인트 도포에 도움을 줍니다. 물을 주 용매로 사용하는 수성 용매(또는 수성 페인트)와 미네랄 스피릿이나 테레빈유와 같은 유기 화합물을 사용하는 용제 기반 용매의 두 가지 주요 유형이 있습니다. 각 유형은 코팅 작업으로 달성하려는 목적에 따라 고유한 장점이 있습니다.
페인트 생산에서 용제의 역할
솔벤트는 점도를 조절하여 페인트를 쉽게 도포할 수 있으며 도포 후 증발하여 건조 시간이 빨라집니다. 수성 페인트는 휘발성 유기화합물(VOC) 함량이 낮아 환경 친화적이며, 솔벤트 기반 페인트와 달리 고성능 코팅에 필요한 우수한 흐름 및 레벨링 특성을 제공합니다.
첨가제
첨가제의 종류
- 농축제: 페인트의 농도를 두껍게 합니다.
- 분산제: 안료가 고르게 분산되도록 도와줍니다.
- 소포제: 믹싱 중 거품을 줄입니다.
- 살생물제: 미생물 번식을 방지합니다.
- 자외선 안정제: 자외선 손상으로부터 보호합니다.
첨가제의 목적
점증제는 농도를 개선하여 도포 시 부드러움을 보장하고, 분산제는 뭉침을 방지하여 균일한 착색을 유도하며, 소포제는 거품을 제거하여 완벽한 마무리를 제공하고, 살균제는 곰팡이균 성장을 억제하여 유통 기한을 연장하고, 자외선 안정제는 태양의 유해 광선에 대한 내구성을 향상시킵니다.
좋은 페인트를 만들기 위해서는 첨가제가 필요합니다. 각 종류의 첨가제는 페인트 성능의 다른 측면을 해결합니다.
페인트 제조 공정
사전 믹싱 장비 사용
프리믹싱에는 다양한 장비가 사용됩니다. 고속 분산기는 안료와 바인더 및 용제를 혼합합니다. 믹서는 모든 재료가 고르게 분포되도록 합니다. 탱크는 분쇄가 이루어지기 전에 사전 혼합된 재료를 저장합니다. 펌프는 혼합물을 여러 단계로 이송합니다.
사전 믹싱과 관련된 단계
사전 혼합 과정은 원료를 측정하는 것으로 시작됩니다. 안료, 바인더, 용제는 작업자가 믹서에 추가합니다. 고속 분산기는 이러한 성분이 균질해질 때까지 함께 혼합합니다. 이 단계가 끝나면 사전 혼합된 재료는 저장 탱크로 옮겨져 운송 중 또는 다른 이유로 품질이 떨어지지 않도록 필요한 경우 분쇄 단계를 거치기 전에 일정 시간 동안 머물러 있습니다.
그라인딩
연삭의 목적
연삭은 안료 입자 크기를 줄여 색의 강도와 커버력을 높이고 페인트 표면을 매끄럽게 하기 위해 수행됩니다. 적절한 연삭은 페인트 제조에 사용되는 오일 또는 수성 에멀젼 바인더 시스템과 같은 매체 내에서 안료의 균일한 분산을 보장합니다.
연삭 기술
볼 밀은 분쇄 매체(강구)로 채워진 회전 실린더를 사용하여 큰 입자가 높이에서 밀 드럼 쉘 내부 바닥에 있는 작은 입자로 떨어질 때 무게로 인한 충격력에 의해 분쇄됩니다). 비드 밀은 강구 대신 유리나 세라믹 소재로 만든 작은 구슬(미디어)을 사용하는데, 이러한 소재는 금속보다 밀도가 낮아 중력에 의해 서로 밀려 내려오는 무거운 입자보다 가벼운 입자가 더 높이 들어올려져 밀링 작업 시 필요한 에너지가 적기 때문에 빠른 감소 속도를 달성하면서도 볼 밀링 공정 효율과 동일한 미세 입자 크기 분포를 얻을 수 있기 때문이죠. 어트레이터는 물 또는 유기 용매와 같은 액체 매질과 혼합된 습식 고체를 포함하는 폐쇄형 원통형 챔버 내부의 상부에 수평으로 장착된 수직 교반기 암이 제공하는 고속 교반 작용을 사용합니다. 이는 임펠러(패들)를 높은 rpm으로 회전시켜 각 회전 주기 동안 매질 입자 자체와 용기 벽 사이에서 대부분의 분쇄 작용이 일어나는 팁 영역 근처에서 집중적인 난류 흐름 패턴을 생성함으로써 달성됩니다.
믹싱
고속 믹싱
페인트의 추가 균질화는 고속 혼합을 통해 수행됩니다. 이를 통해 건조 과정에서 공기와 접촉할 수 있는 전체 표면적뿐만 아니라 부피 전체에 걸쳐 모든 성분이 균일하게 분포되도록 합니다. 고속 믹서는 높은 속도로 작동하면서 균일하고 안정적인 혼합물을 생성합니다.
분산제
믹싱의 중요성
혼합 단계에서 안료가 서로 뭉치는 것을 방지하여 바인더 시스템 전체에 고르게 분산되도록 하여 기판 표면에 도포 후 건조막이 형성될 때 우수한 발색과 광택을 제공하는 데 사용되는 화학 물질입니다. 또한 페인트를 만드는 데 사용되는 액체 매체 내에서 고체 입자가 고르지 않게 가라앉아 줄무늬나 패치가 남지 않고 매끄러운 마감을 얻을 수 있도록 도와줍니다.
엷게 하기 및 조정
점도 제어
다양한 표면에 도포하는 동안 원활하게 흐르도록 페인트의 점도를 조절하는 것이 중요합니다. 제조업체는 브러싱, 롤링, 스프레이 등의 용이성 등 원하는 최종 제품 성능 특성에 따라 이 파라미터를 조정하기 위해 용제를 첨가합니다. 예를 들어 고점도 페인트에는 희석제가 필요하고 저점도 페인트에는 증점제가 필요할 수 있지만, 이 모든 것이 적절하게 이루어지지 않으면 코팅된 물체의 전반적인 품질 외관에 영향을 미치는 크롤링, 처짐, 런, 드립 등과 같은 불량 결과가 발생하여 고객이 구매한 품목이나 공급업체가 제공하는 서비스에 대한 불만을 초래할 수 있습니다.
배치 간 일관성
온도 제어
페인트는 온도를 조절하여 품질을 유지합니다. 제조업체는 페인트의 온도를 50°F~80°F로 유지할 것을 권장합니다. 온도가 너무 높거나 낮으면 도료의 두께와 안정성에 영향을 미칠 뿐만 아니라 날씨가 따뜻할 때는 구성 요소가 분리되고 추운 날씨에는 두꺼워져 보관 수명이 짧아질 수 있습니다.
유통 기한 고려 사항
제품이 상하기 전까지 진열대에서 얼마나 오래 보관할 수 있는지는 여러 가지 요인에 따라 결정되는데, 그중에는 생산자가 직접 제공하거나 구매 시점에 용기에 부착된 라벨을 통해 표시된 유통기한이 포함되어 있어 제대로 보관하면 최대 5년까지 유통기한이 표시되지만 공기와 습기에 노출되면 이 기간이 크게 단축되므로 검사 시 항상 악취가 나는지 냄새를 맡거나 덩어리가 있는지 만져보고 이러한 징후가 없는지 확인해야 하며, 보관 장소에 대한 지침을 따르면 항상 최상의 결과를 보장할 수 있습니다.
환경 및 안전 고려 사항
폐기물 관리
유해 물질 폐기
페인트를 제조할 때 유해 폐기물이 발생합니다. 따라서 우리 주변의 환경을 손상시키지 않도록 올바른 폐기 방법을 준수해야 합니다. 시설에서는 취급하는 물질의 종류에 따라 이러한 물질을 제거하는 방법에 대한 다양한 규칙이 있으며, 이러한 종류의 물질을 전문적으로 수거 및 처리하는 회사가 있는가 하면 불을 사용하여 태우거나 유해한 영향을 중화하는 화학 물질을 사용하는 회사도 있지만 어떤 경우든 안전한 제거 방법을 준수하면 친환경성을 보장할 수 있다는 것을 알고 있어야 합니다.
재활용 사례
오늘날 많은 산업에서 포장재 등의 페인트를 만드는 회사에서 제시하는 재활용 프로그램을 통해 천연 자원을 보존하면서 쓰레기 배출량을 줄이려고 노력하고 있으며, 사용하지 않은 부분도 생산 과정에서 사용된 용제와 함께 용매와 같이 새로운 제품으로 재처리하면 다른 용도로 사용될 수 있습니다. 생산 과정에서 사용된 용기는 제조 시설 내에서 특정 처리 후 분리 세척 절차를 거치면 폐기물을 유용한 제품으로 전환하는 효율적인 시스템을 통해 생산 비용을 낮추고 지속 가능한 개발을 촉진할 뿐만 아니라 매립지에 버려지는 쓰레기도 줄일 수 있습니다.
안전 조치
개인 보호 장비(PPE)
도장 작업자는 자신의 안전을 위해 적절한 개인보호구를 착용해야 합니다. 여기에는 작업 시간 중 발생할 수 있는 신체적 부상뿐만 아니라 화학 물질로부터 보호하는 장갑, 마스크, 고글이 포함됩니다. 휘발성 물질을 다룰 때 호흡기를 착용해야 하는 작업도 있고 위험 물질과 직접 접촉하지 않도록 특수 복장을 착용해야 하는 작업도 있으므로 이러한 사항이 일상화될 때까지 지속적으로 직원 교육을 실시하고 모든 관련 당사자가 이를 엄격히 준수하는 것이 중요합니다. 지침을 준수하지 않으면 작업장 내에서 사고가 발생하여 근무 시간이 끝난 후에도 생명을 위협하거나 피해를 입을 수 있으므로 주의해야 합니다.
생산 시설의 안전 프로토콜
제조 부서는 항상 사업장 내 안전 규칙을 매우 엄격하게 준수해 왔습니다. 예를 들어 잠재적인 위험 요소를 정기적으로 점검하고 환기 시스템을 통해 오염된 공기를 흡입하는 근로자의 건강에 문제를 일으킬 수 있는 공기 중 입자를 제어하며, 화재 등 공장 바닥 곳곳에서 유출 사고가 발생할 경우를 대비해 소화기와 경보기를 건물 곳곳에 쉽게 접근할 수 있는 곳에 전략적으로 배치하고 소방차와 같은 표준 소방 장비를 구비하여 신속하게 대응할 수 있도록 해야 합니다; 다시 한 번 강조하지만, 관련 법규와 함께 업계 표준을 준수하면 모든 관계자의 안전을 보장할 수 있으므로 이러한 모든 조치를 이행하면 직원을 부상으로부터 보호하는 동시에 페인트 생산 공정으로 인한 오염으로부터 주변 환경을 보호하기 때문에 누군가 한두 가지 해야 할 일이나 하지 말아야 할 일을 잊을 경우를 대비해 지속적인 모니터링이 수행되어야 합니다.
페인트 생산 공정에는 원료 선택, 사전 혼합, 분쇄, 혼합, 희석, 품질 관리 등 몇 가지 중요한 단계가 포함됩니다. 각 단계는 최종 제품이 성능과 안전에 대한 업계 표준을 충족하도록 보장합니다.
품질 보증과 안전 예방 조치는 고품질 페인트를 유지하는 데 필수적인 요소입니다. 이러한 조치는 환경 친화성과 다양한 조건을 견딜 수 있는 능력을 확인하기 위해 규정된 지침을 준수하는 엄격한 테스트 절차를 통해 페인트의 내구성을 보장하며, 개인 보호 장비(PPE)를 착용하고 안전한 작업 관행을 준수함으로써 페인트 취급과 관련된 위험으로부터 작업자를 보호합니다.
페인트 생산의 미래 트렌드는 지속 가능성과 혁신에 초점을 맞추고 있습니다. 이러한 활동이 환경에 미치는 영향을 줄이기 위해 재활용 기술과 함께 친환경 소재가 개발되고 있으며, 다양한 제조 단계에서 효율성을 향상시켜 생산성을 높이고 항상 우수한 품질 표준을 달성하기 위한 개선이 이루어지고 있습니다.