저자: 로렌스(래리) 반 이세헴은 Van Technologies, Inc.의 사장 겸 CEO입니다.
전 세계 산업 고객들과 사업을 운영하며, 저희는 UV 경화 코팅과 관련된 수많은 질문에 답변하고 다양한 솔루션을 제공해 왔습니다. 다음은 자주 묻는 질문 중 일부이며, 관련 답변을 통해 유용한 정보를 얻으실 수 있습니다.
1. UV 경화 코팅이란 무엇인가요?
목재 마감 산업에는 세 가지 주요 유형의 UV 경화 코팅이 있습니다.
100% 활성(때로는 100% 고형분이라고 함) UV 경화 코팅은 용매나 물을 전혀 포함하지 않는 액상 화학 조성물입니다. 도포 즉시 코팅은 경화 전 건조 또는 증발 없이 UV 에너지에 즉시 노출됩니다. 도포된 코팅 조성물은 앞서 설명한 반응성 공정(광중합이라고 적절하게 명명됨)을 통해 고체 표면층을 형성합니다. 경화 전 증발이 필요하지 않으므로 도포 및 경화 공정이 매우 효율적이고 비용 효율적입니다.
수성 또는 용제형 하이브리드 UV 경화 코팅은 활성 성분(또는 고형분) 함량을 줄이기 위해 물이나 용제를 함유합니다. 이러한 고형분 함량 감소는 도포된 습윤 도막 두께 및/또는 코팅 점도 조절을 더욱 용이하게 합니다. 이러한 UV 코팅은 다양한 방법을 통해 목재 표면에 도포되며, UV 경화 전에 완전히 건조되어야 합니다.
UV 경화형 분체 도료 또한 100% 고체 조성물이며, 일반적으로 정전기적 인력을 통해 전도성 기판에 도포됩니다. 도포 후, 기판을 가열하여 분체를 녹이고, 녹은 분체가 흘러나와 표면 필름을 형성합니다. 코팅된 기판은 즉시 UV 에너지에 노출되어 경화를 촉진합니다. 이렇게 생성된 표면 필름은 더 이상 열 변형이나 열에 대한 민감성을 갖지 않습니다.
이러한 UV 경화 코팅에는 2차 경화 메커니즘(열 활성화, 습기 반응 등)을 갖춘 변형 제품이 있으며, 이를 통해 UV 에너지에 노출되지 않는 표면 영역에서도 경화가 가능합니다. 이러한 코팅은 일반적으로 이중 경화 코팅이라고 합니다.
어떤 유형의 UV 경화 코팅을 사용하든 최종 표면 마감이나 층은 뛰어난 품질, 내구성 및 저항성을 제공합니다.
2. UV 경화 코팅은 기름진 목재를 포함한 다양한 목재 종류에 얼마나 잘 접착됩니까?
UV 경화 코팅은 대부분의 목재에 우수한 접착력을 보입니다. 기재와의 완벽한 경화 및 그에 따른 접착력을 제공하기 위해 충분한 경화 조건이 확보되어야 합니다.
특정 수종은 본래 유분이 많아 접착력 향상 프라이머 또는 "타이코트" 도포가 필요할 수 있습니다. Van Technologies는 이러한 목재 수종에 UV 경화 코팅을 접착하는 데 상당한 연구 개발을 수행해 왔습니다. 최근 개발된 제품에는 오일, 수액, 피치가 UV 경화 상도 코팅 접착력을 방해하는 것을 방지하는 단일 UV 경화 실러가 포함됩니다.
또는, 코팅 작업 직전에 아세톤이나 다른 적절한 용제로 닦아 목재 표면에 묻은 기름때를 제거할 수 있습니다. 보풀이 없는 흡수성 천에 용제를 적신 후 목재 표면을 닦아냅니다. 표면을 건조시킨 후 UV 경화 코팅제를 도포합니다. 표면의 기름때와 기타 오염물질을 제거하면 도포된 코팅제가 목재 표면에 더욱 잘 접착됩니다.
3. UV 코팅과 호환되는 얼룩 유형은 무엇입니까?
여기에 설명된 모든 스테인은 100% UV 경화형, 용매 감소형 UV 경화형, 수성 UV 경화형 또는 UV 경화형 파우더 시스템을 사용하여 효과적으로 밀봉하고 상도 코팅할 수 있습니다. 따라서 시중에 판매되는 대부분의 스테인은 UV 경화 코팅에 적합하도록 여러 가지 조합이 가능합니다. 그러나 고품질 목재 표면 마감을 위한 호환성을 보장하기 위해 고려해야 할 몇 가지 사항이 있습니다.
수성 얼룩 및 수성-UV 경화 얼룩:수성 스테인 위에 100% 자외선 경화형, 저용제 자외선 경화형 또는 자외선 경화형 파우더 실러/탑코트를 도포할 경우, 오렌지 필, 어안 현상, 크레이터링, 웅덩이, 웅덩이 현상 등 코팅 균일성 저하를 방지하기 위해 스테인이 완전히 건조되어야 합니다. 이러한 현상은 도포된 스테인에 잔류하는 높은 물의 표면 장력에 비해 도포된 코팅의 표면 장력이 낮기 때문에 발생합니다.
그러나 수성 UV 경화 코팅은 일반적으로 더 관대합니다. 특정 수성 UV 경화 실러/탑코트를 사용하면 도포된 스테인에 악영향을 미치지 않고 습기가 발생할 수 있습니다. 스테인 도포 시 잔류하는 습기나 물은 건조 과정에서 도포된 수성 UV 실러/탑코트를 통해 쉽게 확산됩니다. 그러나 마감할 실제 표면에 적용하기 전에 모든 스테인과 실러/탑코트 조합을 대표적인 시험편에서 테스트하는 것이 강력히 권장됩니다.
오일 기반 및 용제 기반 얼룩:충분히 건조되지 않은 유성 또는 용제성 스테인에 적용할 수 있는 시스템이 있을 수 있지만, 일반적으로 실러/탑코트를 도포하기 전에 스테인을 완전히 건조하는 것이 필요하며, 강력히 권장됩니다. 이러한 유형의 느리게 건조되는 스테인은 완전히 건조되는 데 최대 24시간에서 48시간(또는 그 이상)이 소요될 수 있습니다. 다시 한번 말씀드리지만, 대표적인 목재 표면에서 시스템을 테스트하는 것이 좋습니다.
100% UV 경화 얼룩 제거제:일반적으로 100% UV 경화 코팅은 완전히 경화되었을 때 높은 내화학성 및 내수성을 나타냅니다. 이러한 내성으로 인해, UV 경화된 표면이 기계적 결합을 허용할 만큼 충분히 마모되지 않으면 후속 코팅이 잘 접착되기 어렵습니다. 후속 코팅에 잘 견디도록 설계된 100% UV 경화 스테인이 제공되지만, 대부분의 100% UV 경화 스테인은 코팅간 접착력을 높이기 위해 마모되거나 부분적으로 경화되어야 합니다("B" 단계 또는 범프 경화라고 함). "B" 단계는 스테인 층에 잔류 반응 부위를 생성하여, 도포된 UV 경화 코팅이 완전히 경화될 때 코팅과 함께 반응합니다. 또한 "B" 단계는 스테인 도포로 인해 발생할 수 있는 결점(grain)을 제거하거나 잘라내기 위한 가벼운 마모를 허용합니다. 매끄러운 실링 또는 탑코트 도포는 코팅간 접착력이 우수합니다.
100% UV 경화 스테인과 관련된 또 다른 우려 사항은 색상이 어두워지는 것입니다. 색소가 강한 스테인(및 일반적인 색소 코팅)은 가시광선 스펙트럼에 더 가까운 에너지를 전달하는 UV 램프를 사용할 때 성능이 더 좋습니다. 갈륨으로 도핑된 기존 UV 램프를 표준 수은 램프와 함께 사용하는 것이 좋습니다. 395nm 및/또는 405nm 파장을 방출하는 UV LED 램프는 365nm 및 385nm 어레이보다 색소 시스템에서 더 나은 성능을 보입니다. 또한, 더 높은 UV 출력(mW/cm²)을 제공하는 UV 램프 시스템은2) 및 에너지 밀도(mJ/cm2) 적용된 얼룩이나 색소 코팅층을 통해 더 나은 경화를 촉진합니다.
마지막으로, 위에서 언급한 다른 스테인 시스템과 마찬가지로, 스테인 및 마감 작업을 할 실제 표면에 작업하기 전에 테스트를 하는 것이 좋습니다. 경화 전에 꼭 확인하세요!
4. 100% UV 코팅의 최대/최소 필름 두께는 얼마입니까?
UV 경화형 분체 도료는 기술적으로 100% UV 경화형 도료이며, 도포 두께는 도료를 마감 처리될 표면에 결합시키는 정전기 인력에 의해 제한됩니다. UV 분체 도료 제조업체에 문의하는 것이 가장 좋습니다.
액상 100% UV 경화 코팅의 경우, 도포된 습윤 도막 두께는 UV 경화 후 건조 도막 두께와 거의 동일합니다. 약간의 수축은 불가피하지만 일반적으로 큰 영향을 미치지 않습니다. 그러나 매우 엄격하거나 좁은 도막 두께 허용 오차를 요구하는 고도로 기술적인 적용 분야가 있습니다. 이러한 경우, 직접 경화 도막 두께를 측정하여 습윤 도막 두께와 건조 도막 두께의 상관관계를 확인할 수 있습니다.
달성 가능한 최종 경화 두께는 UV 경화 코팅의 화학적 성질과 제형 방법에 따라 달라집니다. 0.2mil~0.5mil(5µ~15µ)의 매우 얇은 필름 증착을 제공하도록 설계된 시스템과 0.5인치(12mm)를 초과하는 두께를 제공할 수 있는 시스템이 있습니다. 일반적으로 일부 우레탄 아크릴레이트 제형과 같이 가교 밀도가 높은 UV 경화 코팅은 단일 도포층에서 높은 필름 두께를 구현할 수 없습니다. 경화 시 수축률로 인해 두껍게 도포된 코팅에 심각한 균열이 발생합니다. 가교 밀도가 높은 UV 경화 코팅을 사용하여 여러 개의 얇은 층을 도포하고 각 층 사이에 샌딩 및/또는 "B" 스테이징을 수행하여 코팅 간 접착력을 향상시키면 높은 빌드 또는 마감 두께를 얻을 수 있습니다.
대부분의 UV 경화 코팅의 반응성 경화 메커니즘은 "자유 라디칼 개시"라고 합니다. 이 반응성 경화 메커니즘은 공기 중의 산소에 민감하여 경화 속도를 늦추거나 억제합니다. 이러한 둔화는 종종 산소 저해로 불리며, 매우 얇은 도막 두께를 구현할 때 가장 중요합니다. 얇은 도막의 경우, 도포된 코팅의 전체 부피에 대한 표면적은 두꺼운 도막 두께에 비해 상대적으로 높습니다. 따라서 얇은 도막 두께는 산소 저해에 훨씬 더 취약하고 매우 느리게 경화됩니다. 마감재 표면은 종종 충분히 경화되지 않아 기름기/끈적끈적한 느낌을 줍니다. 산소 저해를 방지하기 위해 경화 중에 질소 및 이산화탄소와 같은 불활성 가스를 표면 위로 통과시켜 산소 농도를 제거하여 완전하고 빠른 경화를 가능하게 할 수 있습니다.
5. 투명 UV 코팅은 얼마나 투명합니까?
100% UV 경화 코팅은 탁월한 투명도를 자랑하며 업계 최고의 투명 코팅과 견줄 만합니다. 또한, 목재에 도포하면 최상의 아름다움과 깊이 있는 이미지를 구현합니다. 특히 목재를 포함한 다양한 표면에 도포했을 때 놀라울 정도로 투명하고 무색을 띠는 다양한 지방족 우레탄 아크릴레이트 시스템이 주목을 받고 있습니다. 또한, 지방족 폴리우레탄 아크릴레이트 코팅은 매우 안정적이며 시간이 지나도 변색되지 않습니다. 저광택 코팅은 광택 코팅보다 빛을 훨씬 더 많이 산란시켜 투명도가 떨어진다는 점을 유의해야 합니다. 그러나 다른 코팅 화학 물질과 비교했을 때 100% UV 경화 코팅은 동등하거나 더 우수합니다.
현재 시중에 판매되는 수성 UV 경화형 코팅제는 기존 마감 시스템과 견줄 만큼 탁월한 투명도, 목재의 따뜻함, 그리고 반응성을 제공하도록 제조될 수 있습니다. 현재 시중에 판매되는 UV 경화형 코팅제는 우수한 제조업체에서 공급받을 경우 투명도, 광택, 목재 반응성 및 기타 기능적 특성이 매우 뛰어납니다.
6. 컬러 또는 안료가 첨가된 UV 경화 코팅이 있나요?
네, 모든 유형의 UV 경화 코팅에서 컬러 또는 안료 코팅을 쉽게 구할 수 있지만 최적의 결과를 얻으려면 고려해야 할 요소가 있습니다.첫 번째이자 가장 중요한 요소는 특정 색상이 적용된 UV 경화 코팅으로 UV 에너지가 전달되거나 침투하는 능력을 방해한다는 사실입니다.전자기 스펙트럼은 이미지 1에 나와 있으며 가시광선 스펙트럼이 UV 스펙트럼 바로 옆에 있음을 알 수 있습니다.스펙트럼은 명확한 경계선(파장)이 없는 연속체입니다.따라서 한 영역이 점차 인접한 영역으로 섞입니다.가시광선 영역을 고려할 때 400nm에서 780nm까지 뻗어 있다는 과학적 주장이 있는 반면, 350nm에서 800nm까지 뻗어 있다는 주장도 있습니다.이 논의를 위해서는 특정 색상이 특정 파장의 UV 또는 방사선의 전달을 효과적으로 차단할 수 있다는 것을 인식하는 것만 중요합니다.
UV 파장 또는 복사선 영역에 초점을 맞추고 있으므로, 이 영역을 더 자세히 살펴보겠습니다. 그림 2는 가시광선 파장과 이를 효과적으로 차단하는 색상 간의 관계를 보여줍니다. 또한, 착색제는 일반적으로 다양한 파장 범위를 아우르며, 빨간색 착색제는 상당한 파장 범위를 아우르기 때문에 UVA 영역에 부분적으로 흡수될 수 있다는 점을 아는 것이 중요합니다. 따라서 가장 우려되는 색상은 노란색, 주황색, 빨간색 범위에 속하며, 이러한 색상은 효과적인 경화를 방해할 수 있습니다.
착색제는 UV 경화를 방해할 뿐만 아니라, UV 경화 프라이머나 탑코트 페인트와 같은 백색 안료 코팅을 사용할 때도 고려해야 합니다. 그림 3과 같이 백색 안료인 이산화티타늄(TiO2)의 흡광 스펙트럼을 살펴보겠습니다. TiO2는 UV 영역 전체에서 매우 강한 흡광도를 보이지만, 백색 UV 경화 코팅은 효과적으로 경화됩니다. 어떻게 그럴 수 있을까요? 그 답은 코팅 개발자와 제조업체가 경화에 적합한 UV 램프를 사용하는 것과 더불어 신중하게 배합하는 데 있습니다. 일반적으로 사용되는 UV 램프는 그림 4와 같이 에너지를 방출합니다.
그림에 표시된 각 램프는 수은을 기반으로 하지만, 수은에 다른 금속 원소를 도핑하면 방출 파장이 다른 파장 영역으로 이동할 수 있습니다. TiO2 기반의 흰색 UV 경화 코팅의 경우, 표준 수은 램프에서 방출되는 에너지는 효과적으로 차단됩니다. 방출되는 더 높은 파장 중 일부는 경화를 제공할 수 있지만, 완전 경화에 필요한 시간이 너무 길어 실제적인 경화 시간은 부족할 수 있습니다. 그러나 수은 램프에 갈륨을 도핑하면 TiO2에 의해 효과적으로 차단되지 않는 영역에 유용한 풍부한 에너지를 얻을 수 있습니다. 두 가지 램프 유형을 조합하여 사용하면, 갈륨 도핑을 사용한 관통 경화와 표준 수은을 사용한 표면 경화를 모두 달성할 수 있습니다(그림 5).
마지막으로, 컬러 또는 안료가 첨가된 UV 경화 코팅은 최적의 광개시제를 사용하여 제조되어야 하며, 램프에서 전달되는 가시광선 파장 범위의 UV 에너지가 효과적인 경화에 적절히 활용되어야 합니다.
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궁금한 점이 있으면 언제든지 회사의 현재 또는 미래 코팅, 장비 및 공정 제어 시스템 공급업체에 문의하십시오. 효과적이고 안전하며 수익성 있는 결정을 내리는 데 도움이 되는 좋은 답변을 얻을 수 있습니다.
로렌스(래리) 반 이세헴은 밴 테크놀로지스(Van Technologies, Inc.)의 사장 겸 CEO입니다. 밴 테크놀로지스는 UV 경화 코팅 분야에서 30년 이상의 경험을 보유하고 있으며, R&D 기업으로 시작하여 전 세계 산업용 코팅 시설에 서비스를 제공하는 Application Specific Advanced Coatings™ 제조업체로 빠르게 성장했습니다. UV 경화 코팅은 다른 "친환경" 코팅 기술과 함께 항상 주요 초점이 되어 왔으며, 기존 기술과 동등하거나 이를 능가하는 성능에 중점을 두고 있습니다. 밴 테크놀로지스는 ISO-9001:2015 인증 품질 관리 시스템에 따라 GreenLight Coatings™ 브랜드의 산업용 코팅을 제조합니다. 더 자세한 정보는 다음을 방문하세요.www.greenlightcoatings.com.
게시 시간: 2023년 7월 22일
