로렌스(래리) 반 이세겜은 반 테크놀로지스(Van Technologies, Inc.)의 사장 겸 CEO입니다.
저희는 국제적으로 다양한 산업 고객들과 사업을 진행하면서 UV 경화 코팅과 관련된 수많은 질문에 답변하고 다양한 솔루션을 제공해 왔습니다. 다음은 가장 자주 묻는 질문 몇 가지이며, 이에 대한 답변은 유용한 정보를 제공할 것입니다.
1. UV 경화 코팅이란 무엇인가요?
목재 마감 산업에서 자외선 경화형 코팅제는 크게 세 가지 유형이 있습니다.
100% 활성(때때로 100% 고형분이라고도 함) UV 경화형 코팅은 용매나 물을 함유하지 않은 액체 화학 조성물입니다. 도포 후, 코팅은 건조 또는 증발 과정 없이 바로 UV 에너지에 노출되어 경화됩니다. 도포된 코팅 조성물은 광중합이라고 불리는 반응 과정을 통해 고체 표면층을 형성합니다. 경화 전 증발이 필요 없으므로 도포 및 경화 공정이 매우 효율적이고 경제적입니다.
수성 또는 용제성 하이브리드 UV 경화 코팅제는 활성 성분(또는 고형분) 함량을 줄이기 위해 물이나 용제를 함유하고 있습니다. 고형분 함량을 줄이면 도포된 습윤막 두께 및/또는 코팅제의 점도를 더욱 쉽게 조절할 수 있습니다. 이러한 UV 코팅제는 다양한 방법으로 목재 표면에 도포되며, UV 경화 전에 완전히 건조되어야 합니다.
UV 경화형 분말 코팅은 100% 고형 조성물이며 일반적으로 정전기적 인력을 이용하여 전도성 기판에 도포됩니다. 도포 후 기판을 가열하여 분말을 녹이면 흘러나와 표면막을 형성합니다. 코팅된 기판은 즉시 UV 에너지에 노출시켜 경화시킬 수 있습니다. 이렇게 형성된 표면막은 더 이상 열에 의해 변형되거나 민감하지 않습니다.
자외선 경화형 코팅제 중에는 자외선에 노출되지 않은 표면 영역에서도 경화를 유도하는 2차 경화 메커니즘(열 활성화, 습기 반응 등)을 포함하는 변형 제품들이 있습니다. 이러한 코팅제는 일반적으로 이중 경화 코팅제라고 불립니다.
사용되는 UV 경화 코팅의 종류와 관계없이 최종 표면 마감 또는 코팅층은 탁월한 품질, 내구성 및 저항성을 제공합니다.
2. 자외선 경화형 코팅은 기름진 목재를 포함한 다양한 목재 종류에 얼마나 잘 접착됩니까?
UV 경화형 코팅은 대부분의 목재 종류에 우수한 접착력을 나타냅니다. 코팅이 완전히 경화되어 기판에 제대로 접착되도록 충분한 경화 조건을 확보하는 것이 중요합니다.
일부 목재는 본래 기름기가 많아 접착력을 높이는 프라이머 또는 "타이코트"를 도포해야 할 수 있습니다. Van Technologies는 이러한 목재에 대한 UV 경화형 코팅의 접착력 향상을 위해 상당한 연구 개발을 진행해 왔습니다. 최근 개발된 제품에는 오일, 수액 및 송진이 UV 경화형 상도 코팅의 접착력을 저해하지 않도록 하는 단일 UV 경화형 실러가 포함됩니다.
또는 코팅 도포 직전에 아세톤이나 다른 적절한 용제로 목재 표면의 기름기를 제거할 수 있습니다. 먼저 보풀이 없고 흡수성이 좋은 천에 용제를 적신 후 목재 표면을 닦아냅니다. 표면이 완전히 건조되면 자외선 경화형 코팅제를 도포합니다. 표면의 기름기와 기타 오염 물질을 제거하면 도포된 코팅제가 목재 표면에 더 잘 접착됩니다.
3. UV 코팅과 호환되는 스테인은 어떤 종류가 있습니까?
여기에 설명된 모든 스테인은 100% UV 경화형, 용제 함량을 줄인 UV 경화형, 수성 UV 경화형 또는 UV 경화형 분말 시스템으로 효과적으로 밀봉 및 상도 코팅할 수 있습니다. 따라서 시중에 나와 있는 거의 모든 스테인을 UV 경화형 코팅과 조합하여 사용할 수 있는 다양한 가능성이 있습니다. 하지만 고품질 목재 표면 마감을 위해서는 몇 가지 중요한 고려 사항을 통해 호환성을 확인해야 합니다.
수성 스테인 및 수성 UV 경화형 스테인:수성 스테인 위에 100% UV 경화형, 용제 함량 감소형 UV 경화형 또는 UV 경화형 분말 실러/탑코트를 도포할 때는 스테인이 완전히 건조되어야 코팅 균일성 결함(오렌지 껍질, 기포, 크레이터링, 뭉침, 물웅덩이 등)을 방지할 수 있습니다. 이러한 결함은 도포된 코팅의 표면 장력이 도포된 스테인에 남아있는 수분의 표면 장력에 비해 낮기 때문에 발생합니다.
수성 UV 경화 코팅은 일반적으로 더 다루기 쉽습니다. 특정 수성 UV 경화 실러/탑코트를 사용하면 도포된 스테인이 습기를 머금어도 문제가 되지 않습니다. 스테인 도포 후 남은 습기나 물은 건조 과정에서 도포된 수성 UV 실러/탑코트를 통해 쉽게 증발합니다. 하지만 실제 마감할 표면에 적용하기 전에 대표적인 시험편에 스테인과 실러/탑코트 조합을 테스트해 보는 것이 좋습니다.
유성 및 용제성 얼룩:유성 또는 용제성 스테인이 완전히 건조되지 않은 경우에도 적용할 수 있는 시스템이 있을 수 있지만, 일반적으로 실러/탑코트를 도포하기 전에 이러한 스테인을 완전히 건조시키는 것이 필수적이며 강력히 권장됩니다. 이러한 유형의 건조 속도가 느린 스테인은 완전히 건조되는 데 24~48시간(또는 그 이상)이 걸릴 수 있습니다. 마찬가지로, 대표적인 목재 표면에 시스템을 테스트해 보는 것이 좋습니다.
100% 자외선 경화형 스테인:일반적으로 100% UV 경화 코팅은 완전히 경화되면 높은 내화학성 및 내수성을 나타냅니다. 이러한 내성 때문에 하부 UV 경화 표면을 적절히 연마하여 기계적 접착이 가능하도록 하지 않으면 후속 코팅의 접착력이 저하될 수 있습니다. 후속 코팅과의 접착력을 높이도록 설계된 100% UV 경화 스테인도 시중에 나와 있지만, 대부분의 100% UV 경화 스테인은 층간 접착력을 향상시키기 위해 연마하거나 부분 경화(‘B’ 단계 또는 범프 경화라고 함)해야 합니다. ‘B’ 단계를 거치면 스테인 층에 반응성 잔류 부위가 생성되어 후속 UV 경화 코팅이 완전 경화될 때 반응합니다. 또한 ‘B’ 단계를 통해 스테인 도포 과정에서 발생할 수 있는 나뭇결 돌출부를 부드럽게 연마할 수 있습니다. 매끄러운 실링 또는 상도 도포는 층간 접착력을 극대화합니다.
100% UV 경화형 스테인과 관련된 또 다른 문제는 어두운 색상에 있습니다. 고농축 색소 스테인(그리고 일반적으로 색소 코팅)은 가시광선 스펙트럼에 가까운 에너지를 방출하는 UV 램프를 사용할 때 더 나은 성능을 보입니다. 갈륨이 도핑된 기존 UV 램프와 일반 수은 램프를 함께 사용하는 것이 좋은 선택입니다. 395nm 및/또는 405nm를 방출하는 UV LED 램프는 365nm 및 385nm 어레이에 비해 색소 시스템에 더 나은 성능을 제공합니다. 또한, 더 높은 UV 출력(mW/cm²)을 제공하는 UV 램프 시스템이 더 효과적입니다.2) 및 에너지 밀도(mJ/cm³)2) 도포된 착색제 또는 색소 코팅층을 통해 더 나은 경화를 촉진합니다.
마지막으로, 위에서 언급한 다른 착색 시스템과 마찬가지로, 실제 착색 및 마감 작업을 하기 전에 테스트를 해보는 것이 좋습니다. 완전히 건조되기 전에 반드시 확인하십시오!
4. 100% UV 코팅을 위한 최대/최소 필름 두께는 얼마입니까?
UV 경화형 분말 코팅은 기술적으로 100% UV 경화형 코팅이며, 도포 두께는 분말이 마감 표면에 결합하는 정전기적 인력에 의해 제한됩니다. UV 분말 코팅 제조업체의 조언을 구하는 것이 가장 좋습니다.
액상형 100% UV 경화 코팅제의 경우, 도포 후 습윤 상태의 도막 두께는 UV 경화 후 건조 상태의 도막 두께와 거의 동일합니다. 어느 정도의 수축은 불가피하지만, 일반적으로 그 영향은 미미합니다. 그러나 도막 두께 허용 오차가 매우 엄격하거나 좁은 고도의 기술적 요구 사항을 충족해야 하는 경우가 있습니다. 이러한 경우에는 경화 후 도막 두께를 직접 측정하여 습윤 상태와 건조 상태의 도막 두께 간의 상관관계를 확인할 수 있습니다.
최종 경화 두께는 UV 경화 코팅의 화학적 조성과 배합 방식에 따라 달라집니다. 0.2~0.5밀(5µ~15µ)의 매우 얇은 막을 형성하도록 설계된 시스템도 있고, 0.5인치(12mm) 이상의 두께를 제공할 수 있는 시스템도 있습니다. 일반적으로 우레탄 아크릴레이트와 같이 가교 밀도가 높은 UV 경화 코팅은 한 번에 두꺼운 막을 형성하기 어렵습니다. 경화 시 수축으로 인해 두껍게 도포된 코팅에 심각한 균열이 발생할 수 있기 때문입니다. 하지만 가교 밀도가 높은 UV 경화 코팅이라도 여러 겹의 얇은 막을 도포하고 각 층 사이에 샌딩이나 "B 스테이징" 공정을 통해 층간 접착력을 높이면 높은 도막 두께를 얻을 수 있습니다.
대부분의 UV 경화형 코팅의 반응성 경화 메커니즘은 "자유 라디칼 개시형"이라고 합니다. 이 반응성 경화 메커니즘은 공기 중의 산소에 민감하여 경화 속도를 늦추거나 저해합니다. 이러한 속도 저하는 흔히 산소 저해라고 하며, 특히 매우 얇은 도막을 형성할 때 중요한 문제입니다. 얇은 도막은 두꺼운 도막에 비해 도포된 전체 부피 대비 표면적이 상대적으로 높습니다. 따라서 얇은 도막은 산소 저해에 훨씬 더 취약하고 경화 속도가 매우 느립니다. 종종 마감 표면이 충분히 경화되지 않아 기름지거나 끈적이는 느낌을 남깁니다. 산소 저해를 방지하기 위해 경화 과정 중에 질소나 이산화탄소와 같은 불활성 가스를 표면에 통과시켜 산소 농도를 제거함으로써 완전하고 빠른 경화를 유도할 수 있습니다.
5. 투명 UV 코팅은 얼마나 투명한가요?
100% UV 경화형 코팅은 탁월한 투명도를 자랑하며 업계 최고의 투명 코팅제와 견줄 만합니다. 특히 목재에 적용 시 이미지의 아름다움과 깊이감을 극대화합니다. 다양한 지방족 우레탄 아크릴레이트 시스템은 목재를 포함한 다양한 표면에 적용 시 놀라울 정도로 투명하고 무색을 띠어 주목할 만합니다. 또한 지방족 폴리우레탄 아크릴레이트 코팅은 매우 안정적이며 시간이 지나도 변색되지 않습니다. 다만, 저광택 코팅은 고광택 코팅보다 빛을 훨씬 많이 산란시켜 투명도가 떨어질 수 있다는 점을 유의해야 합니다. 그러나 다른 코팅 화학 물질과 비교했을 때, 100% UV 경화형 코팅은 투명도가 동등하거나 오히려 더 우수합니다.
현재 시판되는 수성 UV 경화 코팅제는 최고의 기존 마감 시스템에 필적하는 탁월한 투명도, 목재의 따뜻한 색감 및 반응성을 제공하도록 제조될 수 있습니다. 오늘날 시중에 판매되는 UV 경화 코팅제는 품질 좋은 제조업체에서 생산될 경우 투명도, 광택, 목재 반응성 및 기타 기능적 특성이 우수합니다.
6. 유색 또는 안료가 함유된 UV 경화형 코팅제가 있습니까?
네, 모든 종류의 UV 경화형 코팅제에 유색 또는 안료 코팅을 적용할 수 있지만, 최적의 결과를 얻으려면 몇 가지 요소를 고려해야 합니다. 첫 번째이자 가장 중요한 요소는 특정 색상이 UV 에너지가 도포된 UV 경화형 코팅층으로 투과되는 것을 방해한다는 점입니다. 그림 1에서 볼 수 있듯이 전자기 스펙트럼은 가시광선 스펙트럼과 UV 스펙트럼이 바로 인접해 있습니다. 스펙트럼은 명확한 경계선(파장) 없이 연속적으로 이어져 있습니다. 따라서 한 영역이 인접한 영역으로 점진적으로 연결됩니다. 가시광선 영역의 범위에 대해서는 400nm에서 780nm까지라는 주장과 350nm에서 800nm까지라는 주장이 있습니다. 이 논의에서는 특정 색상이 특정 파장의 UV 또는 방사선의 투과를 효과적으로 차단할 수 있다는 점을 인식하는 것이 중요합니다.
자외선 파장 또는 복사 영역에 초점을 맞추었으므로 이 영역을 좀 더 자세히 살펴보겠습니다. 그림 2는 가시광선의 파장과 해당 파장을 차단하는 데 효과적인 색상 간의 관계를 보여줍니다. 또한 색소는 일반적으로 다양한 파장 범위를 가지므로, 붉은색 색소는 상당한 파장 범위를 가질 수 있어 UVA 영역까지 부분적으로 흡수할 수 있다는 점을 알아두는 것이 중요합니다. 따라서 가장 문제가 되는 색상은 노란색-주황색-빨간색 범위에 속하며, 이러한 색상은 효과적인 경화를 방해할 수 있습니다.
착색제는 UV 경화를 방해할 뿐만 아니라, UV 경화형 프라이머 및 상도 페인트와 같은 흰색 안료 코팅을 사용할 때도 고려해야 할 사항입니다. 그림 3에 나타난 흰색 안료인 이산화티타늄(TiO2)의 흡수 스펙트럼을 살펴보십시오. TiO2는 UV 영역 전체에 걸쳐 매우 강한 흡수율을 보이지만, 흰색 UV 경화형 코팅은 효과적으로 경화됩니다. 어떻게 그럴 수 있을까요? 그 해답은 코팅 개발자와 제조업체가 신중하게 배합하고 적절한 UV 램프를 사용하여 경화시키는 데 있습니다. 일반적으로 사용되는 기존 UV 램프는 그림 4와 같은 에너지를 방출합니다.
그림에 나타난 각 램프는 수은을 주성분으로 하지만, 수은에 다른 금속 원소를 도핑하면 방출되는 빛이 다른 파장 영역으로 이동할 수 있습니다. TiO2 기반의 백색 UV 경화 코팅의 경우, 일반 수은 램프에서 나오는 에너지는 효과적으로 차단됩니다. 일부 높은 파장의 에너지는 경화를 유도할 수 있지만, 완전 경화에 필요한 시간이 너무 길어 실용적이지 않을 수 있습니다. 그러나 수은 램프에 갈륨을 도핑하면 TiO2에 의해 효과적으로 차단되지 않는 영역에서 유용한 에너지가 풍부하게 생성됩니다. 두 가지 유형의 램프를 조합하여 사용하면 (갈륨 도핑 램프를 사용한) 전체 경화와 (일반 수은 램프를 사용한) 표면 경화를 모두 구현할 수 있습니다(그림 5).
마지막으로, 유색 또는 안료가 함유된 UV 경화형 코팅제는 최적의 광개시제를 사용하여 제조해야 UV 램프에서 방출되는 가시광선 파장 범위인 UV 에너지가 효과적인 경화에 적절히 활용될 수 있습니다.
다른 질문이 있으신가요?
궁금한 점이 있으면 주저하지 말고 현재 또는 미래의 도료, 장비 및 공정 제어 시스템 공급업체에 문의하십시오. 효과적이고 안전하며 수익성 있는 결정을 내리는 데 도움이 되는 좋은 답변을 얻을 수 있습니다.
로렌스(래리) 반 이세겜은 반 테크놀로지스(Van Technologies, Inc.)의 사장 겸 CEO입니다. 반 테크놀로지스는 UV 경화 코팅 분야에서 30년 이상의 경험을 보유하고 있으며, 연구 개발 회사로 시작하여 전 세계 산업 코팅 시설에 맞춤형 고급 코팅(Application Specific Advanced Coatings™)을 공급하는 제조업체로 빠르게 성장했습니다. UV 경화 코팅은 다른 "친환경" 코팅 기술과 함께 항상 주력 분야였으며, 기존 기술과 동등하거나 그 이상의 성능을 제공하는 데 중점을 두었습니다. 반 테크놀로지스는 ISO-9001:2015 인증 품질 관리 시스템에 따라 그린라이트 코팅(GreenLight Coatings™) 브랜드의 산업용 코팅을 제조합니다. 더 자세한 정보는 웹사이트를 방문하세요.www.greenlightcoatings.com.
게시 시간: 2023년 7월 22일
