도장 (제조)

도장 또는 코팅(coating)은 물체 또는 기판의 표면에 적용되는 덮개이다.Saberi, A.; Bakhsheshi-Rad, H.R.; Abazari, S.; Ismail, A.F.; Sharif, S.; Ramakrishna, S.; Daroonparvar, M.; Berto, F. A Comprehensive Review on Surface Modifications of Biodegradable Magnesium-Based Implant Alloy: Polymer Coatings Opportunities and Challenges. Coatings 2021, 11, 747. https://doi.org/10.3390/coatings11070747 도장의 목적은 장식적이거나 기능적이거나 둘 다일 수 있다. 도장은 액체, 기체 또는 고체(예: 분말 도장)로 적용될 수 있다.

도료와 옻칠은 주로 기질을 보호하고 장식하는 이중 용도의 도장이다. 그러나 일부 예술가 도료는 부식을 방지하는 것 외에는 장식용일 뿐이고 대형 산업용 파이프의 도료는 식별용이다(예: 공정수용 파란색, 화재용 빨간색). 내식성과 함께 기능성 도장을 적용하여 접착력, 습윤성 또는 내마모성과 같은 기판의 표면 특성을 변경할 수도 있다. 다른 경우 도장은 자기 반응이나 전기 전도성(기판이 웨이퍼인 반도체 장치 제조에서와 같이)과 같은 완전히 새로운 특성을 추가하고 완제품의 필수 부분을 형성한다.

대부분의 도장 공정에서 주요 고려 사항은 도장 두께를 제어하는 것이다. 전자 산업에서는 간단한 브러시부터 값비싼 정밀 기계에 이르기까지 이러한 범위를 달성하는 방법이 있다. 인쇄와 같은 일부 응용 분야에서는 도장 영역을 제한하는 것이 중요하다.

롤투롤 공정 또는 웹 기반 도장은 종이, 직물, 필름, 호일 또는 시트 스톡과 같은 롤상의 기판에 기능성 재료의 얇은 필름을 적용하는 프로세스이다.

 용도 
도장은 장식적인 목적과 다른 기능을 동시에 가질 수 있다.Howarth G.A "Synthesis of a legislation compliant corrosion protection coating system based on urethane, oxazolidine and waterborne epoxy technology" Master of Science Thesis April 1997 Imperial College London 화재 진압 시스템용 물을 운반하는 파이프는 (식별을 위한) 빨간색 부식 방지 도료로 도장될 수 있다. 금속 및 콘크리트용 유지보수 코팅과 같이 대부분의 도장은 어느 정도 기질을 보호한다. 장식용 도장은 고광택, 반광택, 무광택 또는 평면 외관과 같은 특정 반사 특성을 제공할 수 있다.

주요 도장 응용 분야는 금속을 부식으로부터 보호하는 것이다.S. Grainger and J. Blunt, Engineering Coatings: Design and Application, Woodhead Publishing Ltd, UK, 2nd ed., 1998,  자동차 도장은 차량의 외관과 내구성을 향상시키기 위해 사용된다. 여기에는 프라이머, 베이스코트, 클리어코트가 포함되며, 주로 스프레이 건과 정전기 도장을 통해 적용된다.

자동차의 차체와 하부에는 일종의 하부 코팅이 적용된다. 이러한 부식 방지 코팅에는 수성 에폭시와 결합된 그래핀이 사용될 수 있다.

코팅은 이음새 없는 폴리머/수지 바닥재,Ateya, Taher & Balcı, Bekir & Bayraktar, Oğuzhan & Kaplan, Gökhan. (2019). Floor Coating Materials. 방호벽/봉쇄 라이닝, 콘크리트 벽면의 방수 및 방습, 그리고 교량 상판과 같은 콘크리트 표면을 밀봉하는 데 사용된다. 전통적인 코팅과 비교하여, 습기 경화형 폴리우레탄은 우수한 적응성과 시공 용이성 때문에 널리 사용되어 왔다. 기계적 특성은 다중 수소 결합을 도입하고 미세상 분리 구조를 최적화함으로써 향상될 수 있다.

대부분의 지붕 코팅은 주로 방수를 위해 설계되었지만, (냉난방 부하를 줄이기 위한) 태양광 반사도 고려 대상이 될 수 있다. 지붕 코팅은 코팅막 내에 균열이 생기지 않고 지붕의 움직임을 허용하기 위해 탄성을 갖는 경향이 있다.

목재는 고대부터 건축의 핵심 재료였기 때문에 도장을 통한 보존은 많은 관심을 받아왔다. 목재 코팅의 성능을 향상시키려는 노력은 계속되고 있다.

코팅은 트라이볼로지 특성과 마모 특성을 변경하는 데 사용된다. 여기에는 구름 베어링을 위한 마찰 방지, 마모 및 스커핑 방지 코팅이 포함된다.

건축용 코팅 또는 도료(페인트)는 건물의 내외부를 칠하는 데 사용되며, 종종 외벽 도장이라고도 불린다. 투명 바니시와 래커는 일반적으로 제외된다. 이러한 제품은 대개 지붕 코팅, 벽면 페인트, 데크 마감재와 같이 특정 용도로 지정된다. 코팅은 에너지 사용 효율을 높이고 인간의 복지와 환경에 미치는 영향을 줄이는 친환경 건축 자재이다. 코팅은 일반적으로 브러시, 롤러 또는 분사기를 사용하여 적용된다.

벽면 코팅에는 다양한 유형이 있으며, 그중 일부는 전문적인 교육이나 장비 없이도 아마추어나 DIY 애호가들이 적용할 수 있다. 예를 들어, 단순한 페인트나 프라이머는 브러시나 롤러를 사용하여 적용할 수 있는 경우가 많으며, 많은 사람들이 이러한 프로젝트를 스스로 성공적으로 완료한다. 렌더, 페블대시, 석재, 스타코, 벽돌과 같은 대부분의 석조 표면은 외벽 코팅 처리가 가능하다. 대부분의 코팅은 미세 다공성 성질을 갖도록 설계되어, 벽 내부의 갇힌 습기가 외부로 증발할 수 있게 하면서도 물이 건물 내부로 유입되는 것을 허용하지 않는다. 따라서 장식 외에도 벽면의 내후성을 높이고 건물 내부에 습기가 형성되는 것을 방지하는 보조 기능을 주로 제공한다. 이러한 코팅은 현장 적용을 목적으로 하며, "최종적으로 건축용으로 사용될 수 있는 비닐 사이딩이나 알루미늄 창틀과 같은 건축 제품에 적용되는 공장 적용 코팅"은 포함하지 않는다.

 기타 
코팅의 다른 기능은 다음과 같다:
 방오 코팅
 항균 코팅.
 안경 등에 사용되는 반사 방지 코팅.
 자기적, 전기적 또는 전자적 특성을 변경하거나 부여하는 코팅.
 방염 코팅. 인 및 바이오 기반의 방염 재료 및 코팅이 개발되고 있다. 여기에는 팽창(intumescent) 기능이 있는 코팅이 포함된다.
 PTFE 코팅이 된 비점착 냄비/팬.
 재료나 물체의 광학적 특성을 변경하는 광학 코팅.
 UV 코팅

 분석 및 특성화 

코팅을 특성화하기 위한 수많은 파괴 및 비파괴 검사(NDE) 방법이 존재한다. 가장 일반적인 파괴적 방법은 코팅과 기질의 장착된 단면에 대한 현경학적 관찰이다. 가장 일반적인 비파괴 기술에는 초음파 두께 측정, X선 형광 분광법(XRF), X선 회절(XRD), 광열 코팅 두께 측정 및 미세 경도 압입이 포함된다. X선 광전자 분광학(XPS) 또한 재료의 나노미터 두께 표면층의 화학적 조성을 조사하기 위한 고전적인 특성화 방법이다. 에너지 분산형 X선 분광법이 결합된 주사전자현미경(SEM-EDX 또는 SEM-EDS)을 사용하면 표면 질감을 시각화하고 기본적인 화학 조성을 탐색할 수 있다. 다른 특성화 방법으로는 투과전자현미경(TEM), 원자간력 현미경(AFM), 주사 터널링 현미경(STM) 및 러더퍼드 후방 산란 분광법(RBS)이 있다. 다양한 크로마토그래피 방법과 열중량 분석법도 사용된다.

 배합 
코팅의 배합은 주로 코팅에 요구되는 기능과 색상 및 광택과 같은 요구되는 미학적 요소에 따라 달라진다. 네 가지 주요 성분은 나뭇진(또는 결합제), 물일 수도 있는 용매(또는 무용제), 안료 및 첨가제(소포제, 계면활성제, 형광 증백제 등)이다. 코팅 배합에서 중금속을 완전히 제거하기 위한 연구가 진행 중이다.

예를 들어, 실험적 및 역학적 증거를 바탕으로 국제 암 연구 기관(IARC)은 흡입 시 인간 발암물질(1군)로 분류했다(ISPESL, 2008).

 공정 
코팅 공정은 다음과 같이 분류할 수 있다.

 증착 

 화학기상증착 

 유기금속 화학기상증착법
 정전 분사 보조 증착 (ESAVD)
 셰라다이징
 에피택시의 일부 형태
 분자선 에피택시

 물리기상증착 

 음극 아크 증착
 전자빔 물리기상증착 (EBPVD)
 이온 플레이팅
 이온빔 보조 증착 (IBAD)
 마그네트론 스퍼터링
 펄스 레이저 증착
 스퍼터 증착
 진공 증착
 진공 증발, 증착 (증착)
 펄스 전자 증착 (PED)

 화학 및 전기화학 기술 
 전환 코팅
 Autophoretic(오토포레틱), 특히 철금속 기질을 위한 일련의 독점적인 자가 증착 코팅의 등록 상표명
 아노다이징
 크로메이트 전환 코팅
 플라스마 전해 산화
 인산염 코팅
 이온빔 혼합
 산세 및 오일 도포, 강철판 코팅의 일종
 도금
 무전해 도금
 기계적 특성을 보존하기 위해 다른 재료를 사용하는 니켈 도금 코팅
 전기도금

 분사 (Spraying) 
 분사 도장 (스프레이 페인팅)
 고속 산소 연료 분사 (HVOF)
 플라스마 분사
 열 분사
 키네틱 메탈라이제이션 (KM)
 플라스마 전사 와이어 아크 열 분사
 일반적인 형태의 분체 도장

 롤투롤 코팅 공정 
일반적인 롤투롤 코팅 공정은 다음과 같다.
 에어 나이프 코팅
 아닐록스 코터
 플렉소 코터
 갭 코팅 (Gap Coating)
 나이프 오버 롤 코팅
 그라비아 코팅
 핫멜트 코팅 - 용매에 중합체를 녹이는 대신 온도를 통해 필요한 코팅 점도를 얻는 방식. 이 방법은 일반적으로 상온 이상의 슬롯 다이 코팅을 의미하지만, 핫멜트 롤러 코팅이나 핫멜트 미터링 로드 코팅 등도 가능하다.
 침지 딥 코팅
 키스 코팅
 미터링 로드 (마이어 바) 코팅
 롤러 코팅
 정방향 롤러 코팅
 역방향 롤 코팅
 실크 스크린 코터
 로터리 스크린
 슬롯 다이 코팅 - 슬롯 다이 코팅은 원래 1950년대에 개발되었다. 슬롯 다이 코팅은 운영 비용이 낮고, 재료 낭비를 최소화하면서 얇고 균일한 막을 빠르게 증착할 수 있어 확장이 용이한 처리 기술이다. 슬롯 다이 코팅 기술은 공정 유체를 정밀하게 계량하고 제어된 속도로 분사하면서 코팅 다이를 기질에 대해 정밀하게 이동시킴으로써 유리, 금속 및 중합체와 같은 다양한 재료의 기질 위에 다양한 액체 화학 물질을 증착하는 데 사용된다. 기존 슬롯 다이의 복잡한 내부 기하학적 구조는 기계가공이 필요하거나 3D 인쇄로 구현할 수 있다.
 압출 코팅 - 일반적으로 고압, 종종 고온에서 웹이 압출된 중합체의 속도보다 훨씬 빠르게 이동하는 방식
 커튼 코팅 - 저점도 방식이며, 슬롯이 웹 수직 위에 있고 슬롯 다이와 웹 사이에 간격이 있는 방식.
 슬라이드 코팅 - 슬롯 다이와 비드 사이에 각진 슬라이드가 있는 비드 코팅 방식. 사진 산업에서 다층 코팅에 흔히 사용된다.
 슬롯 다이 비드 코팅 - 일반적으로 웹 뒤에 롤러가 있고 슬롯 다이와 웹 사이의 간격이 매우 작은 방식.
 텐션 웹 슬롯 다이 코팅 - 웹 뒤에 받침이 없는 방식.
 잉크젯 인쇄
 석판 인쇄
 플렉소그래피

 물리적 방식 
 랭뮤어-블로젯
 스핀 코팅
 딥 코팅

 같이 보기 
 증착
 도료
 아트지
 플라스틱 필름
 인쇄전자
 박막
 열경화성 플라스틱
 법랑

 각주 

분류:도장
분류:부식
분류:재료과학
분류:인쇄