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                                       제 2장 도료 도장을 위한 기초과학 -제 1 절 도장을 위한 기초물리

제 2장 도료^.도장을 위한 기초과학

제 1절 도장을 위한 기초물리

1. 물리의 기초

(1) 빛과 열

빛이 진행하는 도중 빛을 통과시키는 두매질의 경계면에 닿으며 일부는 경계면에 반사하고 일부는 굴절한다.
즉 굴절이란 두 매질속에서 진행하는 속도가 다르기 때문에 일어나는 현상이다.
굴절률은 색에 의하지만, 반사는 색의 영향을 받지 않는다.

1) 밝기와 거리

밝기는 광원으로부터의 거리의 2배에 반비례한다. 거리가 2배이면 밝기는 1/4로, 거리가 3배이면 밝기는 1/9로 된다.

2) 열의 이동

열을 전하는 방법에는 고온에서 저온의 물체로 전도, 대류, 복사에 의하여 이동한다.
열이 물체의 안을 고농에서부터 저온으로 이동하는 것을 전도라하고, 액체나 기체의 안의 온도차로 생긴 밀도차에 의하여 흐름이 생겨 열이 이동하는 것을 대류라 한다.
열이 하나의 물체에서 중간에 있는 물체를 매개로 하지않고 떨어져 있는 물체에 전해지는 현상을 복사라 한다. 즉 적외선영역의 전자파의 에너지로서 이동하는 것을 복사라 한다.

3) 칼로리

1기압의 대기상태에서 물 1g의 온도를 14.5℃에서 15.5℃까지 1℃ 올리는데 필요한 열량을 말한다. ( 1Kcal = 1,000cal)

4) 열용량과 비열

물체의 온도를 1℃만 올리는데 필요한 열량을 '열용량'이라고 하고, 1g의 물질의 열용량을 '비열'이라고 한다. 균일한 물체이면 비열에 질량을 곱한 것이 열용량이 된다.

(2) 전 기

1) 전하와 전기량

전하는 물질을 구성하는 소립자에 나온 근원인 것으로 모든 전기현상의 기원이다. 전하의 양을 전기량이라 말하고 正 혹은 負의 전기량이 있어서 +,-의 부호로 구별한다.

2) 전 압

전압차라고도 하며 볼트(V)로 표시한다.
예를들면 탱크안의 물을 높은 곳에 있는 탱크의 물과 낮은 곳에 있는 탱크의 물의 낙차에 해당한다.

3) 전 류

상기 2개의 물탱크사이를 파이프로 이으면 물이 흐르도록 전위차가 있는 2점간을 침금으로 이으면 전하가 이동한다.
이 흐름을 전류라 말하고 그 양을 암페어(A)로 단위를 표시한다.

4) 저 항

물의 흐름에 비유하면 파이프안의 흐름의 어려움 정도를 '저항'이라고 말한다.
전기의 저항은 옴(Ω)으로 표시한다.

5) 직류와 교류

일정방향으로만 흐르는 전류를 '직류'(D.C)라 하고, 주기적으로 흐르는 횟수를 '주파수'라 한다. 이를 헤르쯔 (H_z)로 표시한다_.

6) 단상교류와 3상교류

3상교류는 3개의 전선으로 먼곳까지 보낼 수 있으며 공장등에서 3상유도 전동기를 많이 사용한다. 보통 가정전등에서 쓰고 있는 교류는 단상교류라 하며 3상교류의 전선중 어느 두선만을 쓰면 단상교류가 된다.

7) 전류에 의한 발열

저항이 있는 침금의 안을 전류가 흐르면열이 발생한다. 발열량은 전류치의 2곱과 저항치의 績에 비례한다.

 (3) 무게와 힘

1) 중 력

모든 물질의 사이에는 서로 당기는 힘이 작용한다. 이 힘을 만유인력이라 하고 지구와 지상 물체사이의 만유인력을 중력이라 한다.

2) 질량과 중량

물체의 역학적성질을 결정하는 물체 특유의 기본적인 양은 질량이라 말하며 물체가 놓여지고 있는 물리적 조건에 관계엾이 일정불변이다.
이것에 대해서는 중량을 무게라고 말하며 정지하고 있는 물체의 작용하는 중력의 크기이다.
중력은 지구상의 지점에 의하여 결정되니까 중량도 일정불변은 아니다.
실제에는 표준이 되는 물체(kg)에 작용하는 중력과 비교하여 물체의 질량을 결정하고 있으니 중량으로부터 질량을 구하고 있는 것으로 된다.
천칭으로서 측정되는 것은 '중력질량'이고, 스프링의 신축량으로부터 측정되는 것은 '중량'이다.

도장에는 물리적인 측면과 화학적 측면이 존재해서 서로가 밀접하게 연결되어 아름답고 견고한 도막을 만들 수 있다.

(1) 액체로서 도장

액체로서의 도료의 성질은 단순하지가 않다. 주로 수지와 용제 그리고 안료의 혼합물로서 수지는 고분자화합물이고 용제는 석유를 주원료로하는 액상유기화합물이고 안료는 무기 또는 유기화합물의 착색미립말이다.

도료를 만들려면 수지를 용제에 녹여서 이것에 안료를 분산현탁시킨다.
이때문에 도료는 액체라고해도 물 혹은 기름과 틀려서 복잡한 것을 나타낸다.
물등과 같이 비교적 단순한 액체의 점도는 온도가 오르면 저하하고 온도가 낮아지면 상승하지 못한다.

또 임페라로 저으며 임페라의 회전수나 필요한 마력은 점도와 간단한 비례관계가 있다. 이것에 대해서 고분자의 유기용제 용액은 점도의 온도변화등 젓는 속도와의 관계등에 비례관계가 없어져 복잡한 관계식으로 표시하지 않으면 안될때가 있다.
입자의 크기, 혼합비율, 점도의 크기등에 영향을 미치고 있다.

따라서 액체로서의 도료에 가하는 히?? 관리하지 않으면 도료의 점도가 변화해서 양호한 도장효과를 얻지 못한다.

(2) 도막의 부착과 물성

도료는 물체의 표면에 도장하여 건조되어 도막을 형성한다.

이점에서 같은 고분자화합물을 원료로 하는 프라스틱이나 접착제와는 크게 다른점이다. 프라스틱 필름은 다른 물체에 부착하지 않고 양면에 공기와 접촉하고, 접착제는 피막이 물체와 물체사이에 끼어서 양면이 공기에 접하지 않지만 이것에 대하여 도막은 한면만 물체에 부착하여 다른 한면은 공기와 닿고 있다.

일반적으로 표면장력의 크기에 따라 표면장력이 적으면 바르기 쉽고 도료의 표면장력이 다른 성능상 지장을 가져오지 않는 한 작은 것이 좋다.

도막의 부착력은 분자와 분자사이의 인력^.분자간의 인력으로서 분자구조내에 +,-의 전하 접촉이 있던지 유도되었을때 분자간에 +,-의 부분이 당기는 힘이 있다.

한편 도막의 물리적인 성질을 우리는 물성이라 한다. 이들을 넓게 도막의 성능전반을 물성이라고 말할 수 있지만 여기서는 물리적인 성질에 한정하는 것이 좋다.

도막의 물성 가운제에도 더욱 중요한 것은 변형에 견디는 성능이다.

피도물이 어떠한 힘에 의하여 변형할때 그 표면의 도막도 변형을 받는다. 변형에 견디지 못하면 도막도 피도물도 금이가 파괴되지만 양자가 동시에 파괴당하기 보다 어느쪽인가 먼저 파괴당하는 일이 많다.

도막의 측면으로 보면 도막은 피도물고 동시에 그것보다 뒤에 파되를 당하는 것이 바람직하지만 도막에 요구되는 성능은 변형에 견디는 것 뿐만이 아니라 다른 성능과의 관계가 중요한 것이다.

도막이 변형을 당하는 모양은 변형이 일어나는 속도에 따라서 결정된다.

고분자화합물의 쇄상 또는 강상의 분자구조와 그안에 분산된 안료입자의 영향이 변형의 모양에도 나타나고 있는 것이다.

쇄상의 분자구조는 유연성을 강상의 분자구조는 견고성을 준다.

도막의 분자구조안에는 쇄상의 부분과 강상의 부분이 있어 그 비율에 의하여 도막의 유연성과 견고성을 조절하고 있다.

또 안료의 입자는 세멘트 몰탈의 안에 모래나 세멘트, 골재와 같이 모여서 도막을 보강하는 효과가 있지만 너무 많으면 못쓰게 되어 변형에 견디지 못하게 된다.

도막의 건조과정에서 남겨진 주름이 많으면 변형에 견디지 못하는 좋지 않은 도막이 되기 쉽다.

(3) 도막과 기상

도장공업은 기상의 영향을 받기 쉽다. 이것은 비가오면 단순한 관계뿐만 아니라 기상이 도막과 도료에 여러가지 영향을 주는 것을 의미한다.

기상은 기온, 습도, 기압의 3대요소에 의하여 변화하고 이들은 서로 밀접한 관계가 되고 있다. 공기주엥 수증기가 많고 적음을 나타낸 것을 '습도'라 한다. 그 중 도막에 영향을 미치는 것은 주로 기온과 습도로서 기압은 태풍의 접근에의한 폭풍우라도 되지 않는한 직접적인 영향은 없다.

다음에 기온과 습도의 상승하강의 도막에 주는 영향을 예로 보자.

이것들의 영향이 도장작업과 도막의 끝맺음 도막의 결핍등에 구체적으로 나타난다.

◁ 기온의 변화가 도장에 끼치는 영향 ▷
 

◁ 습도의 변화가 도장에 끼치는 영향 ▷