페인트

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배경

페인트는 기름이나 물과 같은 액체 또는 페이스트 매개체에 현탁된 안료로 구성된 여러 물질을 설명하는 데 사용되는 용어입니다. 브러시, 롤러 또는 스프레이 건을 사용하여 나무, 금속 또는 돌과 같은 다양한 표면에 페인트를 얇게 도포합니다. 페인트의 주요 목적은 적용되는 표면을 보호하는 것이지만 페인트는 장식도 제공합니다.

20,000년에서 25,000년 전에 만들어진 최초의 알려진 그림 샘플이 프랑스와 스페인의 동굴에 남아 있습니다. 원시 그림은 사람과 동물을 묘사하는 경향이 있었고 다이어그램도 발견되었습니다. 초기 예술가들은 천연 흙 안료, 목탄, 베리 주스, 라드, 혈액 및 유액과 같이 쉽게 구할 수 있는 천연 물질에 의존하여 페인트를 만들었습니다. 나중에 고대 중국인, 이집트인, 히브리인, 그리스인, 로마인은 벽을 칠하는 것과 같은 제한된 장식용 페인트를 생산하기 위해 보다 정교한 재료를 사용했습니다. 오일은 바니시로 사용되었으며 노란색과 빨간색 황토색, 백악, 황화비소, 공작석 녹색을 아라비아 고무, 석회, 계란 알부민, 밀랍과 같은 결합제와 혼합했습니다.

페인트는 이집트인과 히브리인에 의해 보호 코팅으로 처음 사용되었는데, 그들은 배의 노출된 목재에 피치와 발삼을 적용했습니다. 중세 시대에 일부 내륙의 목재도 보호용 도료를 받았지만, 도료의 부족으로 인해 이 관행은 일반적으로 상점 전면과 간판으로 제한되었습니다. 거의 비슷한 시기에 예술가들은 혼합성이 높은(혼합 가능한) 물감을 얻기 위해 수지를 기름으로 끓이기 시작했고 15세기 예술가들은 물감에 건성유를 처음으로 첨가하여 증발을 촉진했습니다. 그들은 또한 20세기에 합성 물질이 이를 대체할 때까지 가장 일반적으로 사용되는 용매로 남아 있던 새로운 용매인 아마인유를 채택했습니다.

1700년경에 보스턴에서 Thomas Child는 1.6피트(0.5미터) 화강암 공이 굴러 안료를 연마하는 화강암 여물통인 최초의 미국 페인트 공장을 건설했습니다. 최초의 페인트 특허는 미국 초기에 자주 사용되었던 소석회인 화이트워시를 개선한 제품에 대해 발행되었습니다. 1865년 D. P. Flinn은 산화아연, 수산화칼륨, 수지, 우유 및 아마씨유도 포함된 수성 페인트에 대한 특허를 취득했습니다. 최초의 상업용 페인트 공장은 차일드의 화강암 볼을 버스톤 휠로 대체했지만 이 공장에서는 안료만 연마하는 관행을 계속했습니다(개인 고객은 집에서 차량과 혼합할 것입니다). 1867년이 되어서야 제조업체가 소비자를 위해 차량과 안료를 혼합하기 시작했습니다.

20세기는 페인트 구성과 제조 분야에서 가장 많은 변화를 겪었습니다. 오늘날, 합성 안료와 안정제는 일반적으로 균일한 페인트 배치를 생산하는 데 사용됩니다. 1940년대에 폴리우레탄 및 스티렌-부타덴과 같은 폴리머로 개발된 새로운 합성 차량이 등장했습니다. 알키드 수지는 합성되었으며 그 이후로 생산을 지배했습니다. 1930년 이전에는 맷돌로 안료를 갈아서 맷돌로 만들었고 나중에는 맷돌로 대체했습니다. 오늘날 샌드밀과 고속 분산 믹서는 쉽게 분산되는 안료를 분쇄하는 데 사용됩니다.

아마도 가장 큰 페인트 관련 발전은 그것의 확산일 것입니다. 일부 목조 주택, 상점, 다리 및 표지판 페인트를 만드는 첫 번째 단계는 안료를 수지, 용제 및 첨가제와 혼합하여 페이스트를 형성하는 것입니다. 페인트가 산업용으로 사용되는 경우 일반적으로 모래 또는 실리카의 작은 입자를 교반하여 안료 입자를 더 작게 만들고 혼합물 전체에 분산시키는 큰 실린더인 샌드 밀로 보내집니다. 대조적으로, 대부분의 상업적 사용 지점은 고속 분산 탱크에서 처리되며, 회전 샤프트에 부착된 원형 톱니 블레이드가 혼합물을 교반하고 안료를 용매에 혼합합니다. 일찍이 18세기에 그려졌지만, 최근까지 대량 생산으로 인해 다양한 종류의 페인트가 보편적으로 없어서는 안될 필수 요소가 되었습니다. 오늘날 페인트는 실내외 하우스페인팅, 보트, 자동차 등에 사용됩니다. 비행기, 가전제품, 가구 및 보호와 매력이 필요한 기타 많은 장소.

원자재

페인트는 안료, 용제, 수지 및 다양한 첨가제로 구성됩니다. 안료는 페인트 색상을 제공합니다. 용제를 사용하면 적용이 더 쉬워집니다. 수지는 건조를 돕습니다. 첨가제는 충전제에서 항진균제까지 모든 역할을 합니다. 천연 및 합성 안료의 수백 가지가 존재합니다. 백색안료의 기본은 이산화티타늄으로 은폐성이 우수하며 흑색안료는 일반적으로 카본블랙으로 만든다. 페인트를 만드는 데 사용되는 다른 안료에는 빨간색의 경우 산화철과 황화카드뮴, 노란색과 주황색의 경우 금속염, 파란색과 녹색의 경우 철청색과 크롬 노란색이 있습니다.

용매는 다양한 저점도, 휘발성 액체입니다. 여기에는 벤졸, 알코올, 에스테르, 케톤 및 아세톤과 같은 석유 미네랄 스피릿 및 방향족 용매가 포함됩니다. 가장 일반적으로 사용되는 천연 수지는 아마씨, 코코넛, 대두유이며 알키드, 아크릴, 에폭시 및 폴리우레탄이 가장 인기 있는 합성 수지입니다. 첨가제는 다양한 용도로 사용됩니다. 탄산칼슘 및 규산알루미늄과 같은 일부는 특성을 변경하지 않고 페인트 본체와 물질을 제공하는 단순한 충전제입니다. 기타 첨가제는 원하는 특정 특성을 생성합니다. 페인트 통조림은 완전히 자동화된 프로세스입니다. 소비자가 사용할 수 있는 표준 8파인트 페인트 캔의 경우 빈 캔을 먼저 라벨에 수평으로 굴린 다음 포인트를 펌핑할 수 있도록 똑바로 세워둡니다. 한 기계는 채워진 캔에 뚜껑을 놓고 두 번째 기계는 뚜껑을 눌러 단점을 밀봉합니다. 코일에서 공급되는 와이어에서 Bailometer는 핸들을 자르고 모양을 만든 다음 캔에 미리 절단된 구멍에 연결합니다. 페인트에 부드러운 질감을 주는 요변제, 건조기, 침강 방지제, 스킨 방지제, 소포제 및 페인트가 잘 덮이고 오래 지속되도록 하는 기타 다수와 같은 페인트에 사용됩니다.

디자인

페인트는 일반적으로 산업 고객의 요구에 맞게 맞춤 제작됩니다. 예를 들어, 특히 속건성 도료에 관심이 있는 사람이 있는 반면, 긴 수명 동안 좋은 범위를 제공하는 도료를 원하는 사람이 있을 수 있습니다. 소비자를 위한 페인트도 맞춤 제작할 수 있습니다. 페인트 제조업체는 다양한 색상을 제공하므로 각각의 색상을 대량으로 보유하는 것이 불가능합니다. "아쿠아마린", "카나리아 옐로우" 또는 "마룬"에 대한 요청을 충족하기 위해 제조업체는 필요한 색상의 깊이에 적합한 베이스를 선택합니다. (파스텔 페인트 베이스는 백색 안료인 이산화티타늄을 많이 함유하고 어두운 톤은 더 적게 함유합니다.) 그런 다음 미리 결정된 공식에 따라 제조업체는 보정된 실린더에서 다양한 안료를 도입하여 적절한 색상을 얻을 수 있습니다.

제조
프로세스

페이스트 만들기

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1 안료 제조업체는 식물을 페인트하기 위해 미세한 입자의 안료 백을 보냅니다. 거기에서 안료는 수지(안료를 습윤하게 하는 데 도움이 되는 습윤제), 하나 이상의 용매 및 첨가제와 미리 혼합되어 페이스트를 형성합니다.

안료 분산

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2 대부분의 산업용 및 일부 소비자 페인트용 페이스트 혼합물은 이제 모래 또는 실리카의 작은 입자를 교반하여 안료 입자를 더 작게 만들고 혼합물 전체에 분산시키는 큰 실린더인 샌드 밀로 보내집니다. 그런 다음 혼합물을 여과하여 모래 입자를 제거합니다.

3 개인 주택용으로 설계된 수성 라텍스 페인트의 최대 90%는 샌드밀에서 처리되는 대신 고속 분산 탱크에서 처리됩니다. 거기에서 사전 혼합된 페이스트는 회전축에 부착된 원형 톱니날에 의해 고속 교반을 받게 됩니다. 이 과정은 안료를 용매에 혼합합니다.

페이스트 희석하기

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4 샌드밀이나 분산 탱크에서 생성된 페이스트는 이제 최종 제품을 생산하기 위해 희석되어야 합니다. 큰 케틀에 옮겨 원하는 도료의 종류에 따라 적당량의 용제로 휘젓는다.

페인트 통조림

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5 그런 다음 완성된 페인트 제품을 통조림실로 펌핑합니다. 소비자가 사용할 수 있는 표준 8파인트(3.78리터) 페인트 캔의 경우 빈 캔을 먼저 라벨에 수평으로 감고 페인트를 펌핑할 수 있도록 수직으로 놓습니다. 기계는 채워진 캔에 뚜껑을 놓고 두 번째 기계는 뚜껑을 눌러 밀봉합니다. 코일에서 공급되는 와이어에서 Bailometer는 핸들을 자르고 모양을 만든 다음 캔에 미리 절단된 구멍에 연결합니다. 그런 다음 특정 수의 캔(보통 4개)을 상자에 넣어 쌓고 창고로 보냅니다.

품질 관리

페인트 제조업체는 광범위한 품질 관리 조치를 활용합니다. 원재료와 제조과정에서 엄격한 테스트를 거쳐 완성된 제품의 품질을 확인합니다. 완성된 도료의 밀도, 분쇄도, 분산도 및 점도를 검사합니다. 그런 다음 페인트를 표면에 바르고 블리드 저항, 건조 속도 및 질감을 연구합니다.

페인트의 미적 구성 요소와 관련하여 숙련된 관찰자와 스펙트럼 분석을 통해 색상을 확인하여 원하는 표준 색상과 일치하는지 확인합니다. 요소로 인한 색 바램에 대한 저항은 페인트된 표면의 일부를 아크 라이트에 노출시키고 그렇게 노출되지 않은 페인트된 표면과 페이드의 양을 비교하여 결정됩니다. 페인트의 은폐력은 검정색 표면과 흰색 표면에 칠하여 측정됩니다. 그런 다음 흰색 표면의 적용 범위에 대한 검정색 표면의 적용 범위 비율이 결정되며 .98은 고품질 페인트입니다. 광택은 칠해진 표면에서 반사된 빛의 양을 결정하여 측정됩니다.

페인트의 기능적 품질을 측정하기 위한 테스트에는 건조된 페인트 코트를 긁거나 마모시키는 것을 수반하는 내마모성에 대한 테스트가 포함됩니다. 접착력은 건조된 페인트 표면에 0.07인치(2mm)로 보정된 크로스해칭을 만들어 테스트합니다. 크로스해칭에 테이프 조각을 붙인 다음 떼어냅니다. 좋은 페인트가 표면에 남을 것입니다. 문지름은 비눗물을 페인트 표면에 문지르는 기계로 테스트합니다. 정산을 평가하는 시스템도 존재합니다. 우수한 페인트는 6개월 동안 가라앉지 않고 10점을 평가할 수 있습니다. 그러나 불량한 페인트는 캔 바닥에 섞이지 않는 안료 덩어리에 정착하여 0으로 평가됩니다. 내후성은 페인트를 실외 조건에 노출시켜 테스트합니다. 인공 풍화 작용은 도장된 표면을 태양, 물, 극한의 온도, 습도 또는 황산 가스에 노출시킵니다. 난연성은 페인트를 태우고 무게 손실을 결정하여 확인합니다. 손실된 양이 10%를 초과하면 페인트는 내화성으로 간주되지 않습니다.

부산물/폐기물

휘발성 유기 화합물(VOC) 배출에 관한 최근 규정(캘리포니아 규칙 66)은 페인트 산업, 특히 산업용 유성 페인트 제조업체에 영향을 미칩니다. 얼룩과 바니시를 포함한 모든 코팅은 연간 방출되는 230만 미터톤의 VOC 중 1.8%를 차지하는 것으로 추산됩니다. 새로운 규정은 각 페인트 리터에 250g(8.75온스) 이하의 솔벤트를 포함하도록 허용합니다. 페인트 제조업체는 기본 페인트 공식에 고유한 안료, 충전제 또는 기타 고체로 용매를 대체할 수 있습니다. 이 방법은 적용하기 어려운 더 두꺼운 페인트를 생산하며 그러한 페인트가 오래 지속되는지 여부는 아직 알려져 있지 않습니다. 다른 솔루션에는 용제를 사용하지 않는 페인트 분말 코팅 사용, VOC를 회수할 수 있는 폐쇄된 시스템에 페인트 적용, 용제로 물 사용 또는 자외선이나 열에서 건조되는 아크릴 사용이 포함됩니다. 사용하지 않은 페인트가 있는 소비자는 적절한 처리를 위해 구입처에 반품할 수 있습니다.

대형 페인트 제조업체는 현장에서 발생하는 모든 액체, 심지어 우수 유출까지 처리하는 사내 폐수 처리 시설을 보유하게 됩니다. 시설은 하루 24시간 모니터링되며 환경 보호국(EPA)은 모든 페인트 시설에 대한 정기적인 기록 및 시스템 점검을 수행합니다. 폐기물의 액체 부분은 지역 공공 소유 폐수 처리 시설의 표준에 따라 현장에서 처리됩니다. 낮은 품질의 페인트를 만드는 데 사용할 수 있습니다. 라텍스 슬러지는 회수하여 다른 산업 제품의 충전제로 사용할 수 있습니다. 폐용제는 회수하여 다른 산업의 연료로 사용할 수 있습니다. 깨끗한 페인트 용기는 재사용하거나 지역 매립지로 보낼 수 있습니다.