안료(Pigment)의 종류

작성자케딩|작성시간07.10.14|조회수10,055 목록 댓글 0

도료에 있어서의 안료의 역할은

○ 도막에 색채와 은폐력(불투명성)을 부여하고
○ 내구력, 기계적 강도를 보강하며
○ 도료에 유동성을 주어 도장하는데 적당한 점도를 갖게하는 것이다. 때에 따라서는 도막 에 무광효과를 부여하는 성분으로도 사용된다.

도료용 안료는 다음과 같은 성능이 요구된다.

○ 은폐력, 착색력이 좋을 것.
○ 분산성이 좋을 것.
○ 독성이 없을 것.
○ 내광성, 내후성, 내수성, 내용제성이 좋을 것 등이다.

또 도료의 사용목적에 따라서는
○ 내약품성, 내열성 등의 특성이 요구되기도 한다.

안료는 그 특성에 따라 다음과 같이 몇가지로 나누어진다.
○ 착색안료: 은폐력, 착색력을 가진 안료, 색상을 부여하며 유기안료와 무기안료가 있다.
○ 체질안료: 은폐력, 착색력은 없으나 도막에 살오름성, 기계적 성질을 증대시키는 것을 목 적으로 하는 안료.
○ 방청안료: 도막의 방청성을 목적으로 하는 안료.
○ 특수안전: 발광안료나 금속분안료와 같이 특수한 목적으로 사용되는 안료.

주로 사용되는 안료의 종류와 특성은 다음과 같다.

안료의 종류 및 특성

종류 일반적 성능		성능							해 당 성
		내 후 성	내 광 성	내 수 성	내 열 성	내 산 성	내 알 카 리 성	내 약 품 성	내 약 품 성	외부용	내부용
		내 후 성	내 광 성	내 수 성	내 열 성	내 산 성	내 알 카 리 성	내 약 품 성	내 약 품 성	일반조건
백 색 계 통	아 연 화	○	○	○	○	×	◎	△	·	○	◎
	티탄(투 틸 형)	△	△	○	◎	◎	◎	◎	◎	·	○
	티탄(아나타제형)	◎	◎	○	○	◎	◎	◎	◎	◎	◎
흑 색	카본블랙	◎	◎	◎	◎	◎	◎	◎	◎	◎	◎
흑 색	철 흑	◎	◎	◎	◎	×	◎	△	·	◎	◎
황 색 계 통	황 연 (10G)	○	△	○	△	×	×	×	×	·	○
	황 연 (5G)	○	○	○	△	×	×	×	×	·	○
	카드뮴옐로우	△	△	△	◎	×	◎	○	·	·	○
	크롬바아미라온	○	○	△	◎	◎	×	×	×	×	○
	한사옐로우	○	○	○	◎	◎	○	○	○	○	○
	그린골드	◎	◎	○	×	×	×	×	×	◎	◎
적 색 계 통	퍼머넨트레드	◎	◎	◎	◎	◎	◎	◎	◎	◎	◎
	파라레드	△	△	△	◎	×	×	×	×	·	◎
	토루이딘레드	○	○	○	×	◎	○	○	○	○	◎
	카드뮴레드(담색)	△	△	△	◎	△	×	△	×	·	○
	카드뮴레드(원색)	◎	◎	◎	◎	△	◎	○	·	◎	◎
	산화철적	◎	◎	◎	◎	◎	◎	◎	◎	◎	◎
청 색 계 통	프탈로시아닌블루	◎	◎	◎	◎	◎	◎	◎	◎	◎	○
	코발트블루	◎	◎	◎	◎	◎	◎	◎	◎	◎	◎
	감 청	△	△	○	×	◎	×	○	·	·	○
	군 청	◎	◎	○	◎	×	◎	○	·	◎	◎
	인단스텐블루	◎	◎	◎	◎	◎	◎	◎	◎	◎	◎
녹 색 계 통	산화크롬	◎	◎	◎	◎	◎	◎	◎	◎	◎	○
	프탈로시아닌그린	○	◎	○	△	◎	◎	◎	◎	○	○
	징크그린	○	◎	○	△	△	×	△	×	○	○
	크롬그린	◎	◎	△	×	×	×	×	×	◎	◎
회 색 계 통	산화티탄(루틸)+카본블랙	◎	◎	○	○	○	○	○	·	◎	◎
회 색 계 통	아연화+카본블랙	○	○	○	○	△	○	△	·	○	◎
금은색 계통	금 분	○	○	○	◎	△	△	△	×	○	◎
금은색 계통	알루미늄분	◎	◎	○	○	◎	×	○	·	◎	◎
체질 계통	탄산칼슘	○	○	○	◎	×	◎	△	·	○	◎
체질 계통	황산바륨	◎	○	○	◎	◎	◎	◎	◎	◎	◎

(주)
1. 성능 ◎(양) ○(가) △(약하다) ×(불량)
2. ◎종합적으로 사용할 때(양호) ○종합적으로 사용할 때(가) ·(조건부 사용가) ×(불가)

백색안료

1.백색티탄

이산화티탄(Tio₂)의 결정으로 상품으로서의 이산화티탄은 대부분 내쵸킹성, 분산성, 은폐력, 흡유량 등을 개선하기 위해 Al₂O₃, Sio₂, ZnO 등의 수화물과 Ti, Al, Zr, Zn 등의 인산염으로 처리한 것이다. 결정형태에 따라 아나타제( Anatase)형과 루틸(Rutie)형의 2종류가 있다.
아나타제형은 백색도는 높으나 은폐력, 내쵸킹성이 나쁘고 루틸 형은 약간의 황미는 있으나 은폐력, 착색력이 좋고 내후성도 좋다. 아나타제형과 루틸형 백색티탄의 물성을 비교하면 다음과 같다.

백색티탄의 종류에 따른 물성비교

종류	아나타제형	루 틸 형
구분	아나타제형	루 틸 형
결 정 성	정방정형(예추석형)	정방정형(금홍석형)
비 중	3.9	4.2
경 도 (모오스)	5.5∼6	6∼7
굴 절 율	2.52	2.71
자 색 석	우수	약간 뒤진다.
입 도	0.15∼0.25μ	0.25∼0.4μ
내 약 품 성	대	대
이산화티탄(%)	96이상	90이상

2.아연화(ZnO)

산화아연의 미세한 분말로 백색안료 중 가장 자외선을 잘 흡수하나, 은폐력은 백색티탄의 1/3-1/4정도이다. 착색력은 연백의 약 2배이다.
보일유, 유성바니쉬, 유용성페놀수지 바니쉬, 알키드수지 바니쉬 등의 유지계의 전색제와 조합하면 건조가 좋고 점착성이 없는 도막을 얻을 수 있는 반면 겔화가 촉진되거나 실내에서 폭로시킨 도막에 균열이 생기기 쉬운 결점이 있다.
또 침상결정의 아연화를 사용한 도료가 무정형의 아연화를 사용한 도료가 무정형의 아연화를 사용한 도료보다 쵸킹성이 좋고 균열도 잘 생기지 않는다.

3.리토폰(Lithopone)

황연아연(ZnS)과 황산바륨(BaSO₄)의 혼합물로 황연아연의 함유량은 약 15-50%(표준품은 30%)로 제조되고 있다.
중성으로 산가가 높은 유 바니쉬와도 반응하지 않으므로 안전하다. 아연화와 같은 건조 촉진작용은 없다.
황화물이므로 황연, 연백 등을 함유하고 있는 도료와의 혼합은 피해야 한다. 일반적으로 하도용 또는 내부용 도료에 주로 사용된다.

방청안료

철재등의 금속도장에 있어서는 녹이 발생되지 않도록 하는 것이 중요하다. 이러한 목적으로 하도도료가 사용되는데 이때에는 전색제보다 안료의 성질에 의해 방청이 좌우된다. 이 경우에 방청을 목적으로 사용되는 안료가 바로 방청안료이다.
방청안료에는 다음과 같은 것이 있다.

광명단( 연단.Pb₃O₄)

사산화연( Pb₃O₄)을 주성분으로 하는 적색안료로 약간의 리사지(PbO)가 함유되어 있어 화학적으로는 활성이며, 방청력이 매우 우수하다. 비중이 8.8-8.9로 매우 무겁고, 입자 의 크기는 0.5-24이다. 공기중에 방치하면 부분적으로 희게되는데 이것은 공기중의 수분 및 탄산가스와 반응하여 연백으로 되기 때문이다. 단독 또는 징크크로메이트와 병용해서 사용한다. 광명단 중의 PbO의 함량이 많아지면 염의 생성이 현저해지고 튼튼한 도막을 만들어 내습, 내수성이 좋아지나 저장성이 나빠 진다. 금속연을 가열하여 일산화연을 만들고 다시 산화시켜 만든다. 또는 연백을 반사로에서 연소시켜 만드는데 이것을 오렌지연이라고 한다.

염기성 크롬산 연

일산화연(PbO)을 핵으로 하여 그 주위를 염기성크롬산연으로 둘러싼 구조를 갖는 연한 귤색의 방청안료이다. 알카리성을 나타내며 건성유와 반응하여 금속비누를 만들어 녹을 방지한다. 도료는 저 장성이 좋아 장기저장이 가능하다.

징크 크로메이트(아연 황)

염기성 크롬산 아연( K₂O ·4ZnO·4CrO₃·3H₂O)을 주성분으로 하는 황색의 방청 안료이다. 수용분 6-8%를 갖고 있으며 물에 용출되어 금속면에 크롬산이온을 공급하 여방청피막이 된다. 단독 또는 철적과 같이 쓰며, 주로 합성수지바니쉬와 혼합하여 속건성 프라이머로 사용한다. 특히 경금속의 하도에 적합하다. 3H₂O)을 주성분으로 하는 황색의 방청 안료이다. 수용분 6-8%를 갖고 있으며 물에 용출되어 금속면에 크롬산이온을 공급하 여방청피막이 된다. 단독 또는 철적과 같이 쓰며, 주로 합성수지바니쉬와 혼합하여 속건성 프라이머로 사용한다. 특히 경금속의 하도에 적합하다.

아연말(Zinc dust)

금속아연(Zn)의 미세한 분말로 무독하며 비중 7.6, 입자의 크기는 5-10μ이다. 은폐력은 크나 착색력은 작다. 아연말은 전색제 중의 지방산과 반응하여 금속비누가 되어 강인한 도막을 만들며 유해 가스의 침입을 방지한다. 또 자외선을 잘 흡수하여 도막의 노화를 방지할 수 있다. 그 밖에 철보다 이온화경향이 커서 전해작용의 주성분이 철의 표면을 보호하여 철재의 방청에 특히 효과가 있다. 아연말의 함유량에 따라 징크더스트페인트(아연말 배합율 20-60%), 징크릿치페인트 (60%↑)로 나누어진다.

기타

그외 아산화연( Pb₂O ),시아나이트연( PbCN₂),인산칼슘 등도 방청안료로서 사용된다

녹색안료

1.크롬그린(Chrome green)

황연과 감청을 섞어놓은 짙은 녹색의 안료로 은폐력, 착색력이 크고 내광성도 좋으나, 황 연의 내산성이 나쁜것과 감청의 내알카리성이 나쁜 것이 그대로 크롬 그린의 결점이다.
크롬그린을 배합한 도료를 공기중에 방치하면 황연이 공기중의 SO₂물과 반응하여 백색의 황산연이 되고 그 때문에 청색으로 변하는 경우가 있다.

2.프탈로시아닌 그린(Phthalocyanine green)

보통 시아닌그린이라고 하며, 착색력이 크고 내광성, 내열성, 내수성, 내용매성이 우수한 선명한 녹색의 프탈로시아닌계의 유기안료이다.
동 프탈로시아닌의 벤젠핵에 염소를 다량 치환시킨 것으로 염소의 일부 혹은 전부를 옥소로 치환시킨 것도 있다. 락카, 유성도료, 에멀젼도료 및 소부도료의 안료로 사용된다.

황색안료

황연(Chrome yellow)

크롬산 연( PbCrO₄)이 주성분으로 녹색에 가까운 황색(황연 10G)에서 적미가 있는 황 색(황연 5R)까지 있다.
비교적 가격이 싸고 성능이 우수하기 때문에 황색안료 중 가장 많이 사용되고 있다. 색 상에 따라 성질이 조금씩 다르나 착색력, 은폐력이 좋은 안료이다. 내약품성은 약하며, 특히 황화합물에 의해 흑변하기 쉽다.

<황연의 종류별 색상 및 특성>

황연	화학식(대략)	색 상	결정형	내알카리성	내열성	내광성
10G	PbCrO₄·PbSO₄	녹미의 황색	사방	변색	100-130℃	10G,5G에 비해 크다.
5G	2PbCrO₄·PbSO₄	황색	사방	변색	110-150℃
G	PbCrO₄	오렌지미의 황색	단방		150-180℃
R	PbCrO₄·Pb(OH)₂	황미의 오렌지색	정방	비교적강	150-180℃
5R	PbCrO₄·2Pb(OH)₂	오렌지색	정방	비교적강	150-180℃

철황(FeO·OH)

산화철적 제조(습식법)시 중간공정에서 나오는 황갈색의 안료로 내광성, 내약품성이 우수하나 착색력은 약하다. 약 250℃에서 탈수시키면 철적으로 변화한다.
주로 합성수지에멀젼도료에 사용된다.

각종 유기안료

First yellow(또는 Hansa yellow)는 내광성이 우수하고 내수성, 내알카리성, 내산성이 좋 으나 내용제성은 매우 나쁘다.
Chrome yellow(황연)는 내광성, 내열성, 내약품성, 내수성이 우수하고 착색력도 좋다.
Benzidine yellow는 First yellow에 비해 내용제성, 착색력은 좋으나 내광성이 나쁜 결점이 있다.

황색안료

황연(Chrome yellow)

<황연의 종류별 색상 및 특성>

황연	화학식(대략)	색 상	결정형	내알카리성	내열성	내광성
10G	PbCrO₄·PbSO₄	녹미의 황색	사방	변색	100-130℃	10G,5G에 비해 크다.
5G	2PbCrO₄·PbSO₄	황색	사방	변색	110-150℃
G	PbCrO₄	오렌지미의 황색	단방		150-180℃
R	PbCrO₄·Pb(OH)₂	황미의 오렌지색	정방	비교적강	150-180℃
5R	PbCrO₄·2Pb(OH)₂	오렌지색	정방	비교적강	150-180℃

철황(FeO·OH)

각종 유기안료

금속분안료

알루미늄안료

은분이라고도 하며 금속알루미늄의 엷은 판을 비늘조각처럼 분쇄한 것이다. 건식법으로 만들어진 분말형의 은분과 습식법으로 만들어진 알루미늄페이스트가 있는데 페이스트형 은 혼합하기가 쉬워 최근에 많이 사용되고 있다.

1)리-핑(Leafing)형

바니쉬와 섞어서 도장하면 알루미늄분이 표면에 떠올라서 알루미늄의 독특한 속광 을 낸다.이것은 은분의 비늘조각 표면의 스테아린산 피막 때문이며,이 현상 때문에 공기중의 유해가스, 일광, 습기 등이 도막에 침투하는 것을방지한다. 기름탱크, 난방 용의 라지에이타 등의 표면도장에 많이 사용된다.

2)논-리핑(Non-leafing)형

이것은 바니쉬에 섞어서 도장하면 알루미늄분이 가라앉아서 은은한 알루미늄광을 낸다. 현재 전자제품의 케이스로 사용되는 프라스틱 사출품의 고급도장에 많이 쓰이며 함마톤에나멜 등에도 사용된다. 입자가 큰 것을 사용하면 메타릭 효과를 얻을 수 있다.

3)동분

금분이라고도 하며 동과 아연의 합금을 분말로 만든 것이다. 합금의 성분에 따라 색상이 달라진다. 리핑성은 알루미늄안료보다 적은편이며 바니쉬의 산가에 따라 변색하는 수가 있다.

금분의 합금성분에 따른 색상

색상	구리(Cu)%	아연(Zn)%	철(Fe)%
동 황 색	98.93	0.73	0.2
황 색	90	9.6	0.07
암 황 색	84.5	15.30	0.16
담 황 색	82.32	16.69	0
청 황 색	70	30	-

청색안료

1.군청(Ultra marine blue)

조성이 복잡하고 아직 확인되어 있지 않다. 색상은 제조여건에 따라 달라지며 규산분이 많고 알루미나분이 적으면 적미가 난다. 무기안료로 내광성, 내열성, 내알카리성 및 내황화수소성이 우수하나 산에는 약하다. 유성도료, 수성도료, 내알카리성을 필요로 하는 도료에 착색제로 사용된다. 일반적으로 군청 을 많이 함유한 도료는 광택이 잘 나지 않는다.

2.감청(Miloriblue)

Fe₄[Fe(CN)6]₃·NH₂O의 구조를 갖고 있으며 색상은 순청색에서 적미가 있는 것, 브론즈광택이 있는 것 등 여러종류가 있다. 브론즈현상은 감청의 농도가 높을 때 생기고 담 색은 생기지 않는다.
착색력이 크고 내광성이 짙은 청색의 것은 좋으나 엷은 청색의 것은 나쁘다. 산에 강하고 알카리, 열에는 약해 150℃이하에서도 분해되어 적갈색으로 변한다. 락카, 유성도료의 착색안료로 사용되며, 고온소부도료, 알카리성도료 및 내알카리성을 필 요로 하는 도료에는 사용하지 못한다. 유성도료에서는 건조가 늦어지는 경향이 있으며, 황 색과 혼합하여 사용하면 색상이 분리되기 쉽다.

3.프탈로시아닌 블루(Phthalocyanine blue)

프탈로시아닌 계의 유기안료는 색상은 선명한 청색이다. 착색력이 커서 감청의 수배, 군청의 20배 이상이다. 내광성, 내열성, 내산성, 내알카리성, 내수성이 우수하며 많은 용매에 녹지 않으나 결정성(용제불안전성)인 것은 벤젠계, 아세톤계의 용매에 녹아 결정이 생겨 변색하거나 착색력이 저하된다. 이것을 개량한 것이 비결정성 안정형이다.

적색안료

1)철적( Fe₂O₃)

암적색에서 황미가 나는 밝은 적색까지 여러 색상이 있는데, 이것은 제조시의 소성조 건에 의해 결정된다.
인도의 벵가라지방에서 산출되는 산화제2철을 안료로 사용하는 이유로 벵가라라고도 일컬어진다.
매우 안정한 안료로 착색력, 은폐력이 크나, 비중이 커서 침전되기 쉽다.값이 싸고 내후성이 우수하여 각종도료에 많이 사용된다.

2)몰리브덴 레드(Molybdenium Red)

크롬산 연( PbCrO₄), 몰리브덴산 연( PbMoO₄)과 소량의 황산연( PbSO₄)를 함유 하고 있는 적색안료이다.
착색력, 은폐력이 크고 내광성도 좋으나 햇빛에 의해 흑변하는 경향이 있다.내알카리성이 약해 이것을 필요로하는 도료에는 부적당하다.

3)각종 유기안료

일반적으로 적색안료를 포함한 유기안료는 무기안료에 비해 내구성 등에서 떨어지나 최근에는 많이 개량되고 있다.
특히 선명도는 무기안료에 비해 월등히 좋다.
종류도 많으나 적색의 경우 Toluidine Red, Watchung Red등이 내후성이 좋다.

흑색안료

1)카본블랙(Carbon black)

탄소의 초미립자로, 색, 은폐력, 착색력, 내구력이 뛰어나므로 일반적인 흑색안료로 사용된다. 표면적이 커서 가스, 수분 등을 잘 흡착하며 입자경이 작을수록 흡유량은 커지고 분산성은 나빠진다. 도료용으로는 입자경이 10∼30μ정도의 것이 좋다.

2)철흑(Fe₃O₄)

산화철흑이라고도 하며 내열성, 내광성이 좋으므로 내열도료 등에 많이 사용된다. 비중이 크고 착색력, 은폐력은 카본블랙보다 못하다. 산에는 약하고 알카리에는 강하다.

특수안료

아산화동(Cu₂O)

비중 5.37의 적색안료로 은폐력이 크지만, 내광성이 약하고 흑변하는 경향이 있다.
독성이 있어 선저도료의 원료로 사용되며, 배 밑바닥에 굴, 조개, 해초 등의 생물이 부착하 것을 방지한다. 일반적으로 산화수은과 병용하며 방오효과의 지속성이 좋다.

황색산화수은

아산화동과 혼합하여 선저도료에 사용된다. 독성은 강하나 단독으로서는 방오력에 선택성이 있다.

산화안티몬( Sb₂O₃)

백색안료로 염화파라핀과 병용하여 주로 방화도료용 안료로 사용된다.

기타특수안료

① 형광안료
눈에 잘 띄는 선명한 형광색을 내지만 내광성이 좋지 않다.

② 발광안료
약한 방사선을 내는 성분이 있어서 밤에 빛을 받지 않아도 선명하게 보인다.

③ 축광안료
밤에 광선을 비추었다가 불을 끄면 몇시간동안 발광하는 안료이다.

④ 시온안료
온도에 따라 색상이 변화하는 안료이다.

안료분산액 - 그 문제점과 해결방안 (1)

안료, 특히 유기안료를 분산시킬 때 흔히 안료끼리 서로 응집하거나 색조가 충분히 나오지 못하고 투명도가 약하며 유변학적 성질 및 안정성이 나쁜 것 등의 문제점들이 생기게 된다. 여기에서는 그 원인과 이러한 문제점들을 해결할 수 있는 방안에 대해 다루었다. 가능한 방안 중의 하나는 안료 페이스트로 바꾸는 것이다. 흔히 이렇게 함으로써 생산을 합리화할 수 있고 품질을 증진시킬 수 있다.

1 . 과거에는 문제점이 없었다.

사람들은 원시 시대부터 이미 안료를 분산시키는 문제에 직면했었다. 원시 시대의 동굴에 그려져 있는 인상적인 그림들은 이것을 나타내는 '생생한 ' 증거이다. 안료를 분산시키는 일 - 그 당시에는 아마도 토類안료였을 것이다. - 그 당시에는 문제가 되지 않았다. 수성 "바인더 "와 같은 비교적 우수한 습윤제와 분산시키는 도구"로써 몇 개의 돌만으로 부족이 없었던 걸 같다. 광택을 더 나게 한다거나, 성능을 좀 더 개선한다거나, 내후성을 증진시키며, 안료가 서로 응집하지 못하게 할 필요성이 그 당시에 페인트를 제조하는 사람에게는 그렇게 심각한 두통거리가 아니었던 것이 확실하다. 실질적으로 광택이 나는 페인트가 처음으로 개발된 것은 중세기였다. 중세의 페인트공장으로서 아직까지도 운영되고 있는 "De Kat"는 네델란드의 Zaandam에 위치하고 있다. 고 당시에도 풍력을·이용하여 고급의 페인트를 생산해 냈다. 갈은 시기에 근처에 있는 어떤 공장에서는 寒色의 亞痲仁油를 생산하였는데 아직까지도 생산되고 있다. Zaandam은 수 세 기 동안 네덜란드의 페인트 산업의 중심지였다.

1) 새로운 안료와 분산장치

광택 및 내후성을 증진시켜야 될 필요성과 좀 더 순수한 색조나 투명성이 요구되자 즉시 새로운 안료들이 나타나기 시작했다. 그와 동시에 이로 인해 분산문제가 생겨나게 됐는데 Phthalo blue, Carbazol violet, 투명한 철 산화물들, deep black 및 흑색 계통의 색소들과 같은 안료들이 문제점 있는 안료들로 잘 알려져 있다. 이 안료 들을 사용하기 위한 최선의 방법은 알맞는 분산방법을 사용하거나 분산시킬 때 어떤 첨가제들을 넣는 것만의 가능한 방법이다.

2) "잘된 분산"이란 어떤 것인가?

순수하게 이론적으로만 말한다면 이 말은 모든 안료입자들이 서로 완전히 떨어져 있는 것, 즉 각 입자들이 바인더나 용제층에 의해 완전히 둘러 싸여 있는 것을 의미한다. 그러나 실제로 이렇게 되기는 어렵다. 과도하게 큰 안료 덩어리의 비율이 가능한 한 낮아야 한다는 사실이 더욱 중요할 것이다. 왜냐하면 균일한 크기 (가능한 한 작은 )를 갖는 입자들의 기능이 가능한 한 커야하기 때문이다 (그림 1의 예를 참조)

그림 1. Particle size distribution(Coulter Counter)

2 .안료의 분산이 페인트의 성질에 얼마만큼 영향을 미치는가 ?

페인트의 중요한 성질 중 많은 것들은 안료의 분산이 좋은가 나쁜가에 영향을 받는데 영향을 받는 성질에는 다음과 같은 것들이 있다. 즉,

광택
내후성 및 내약품성
보존 수명
색깔, 색조 및 투명도
은폐 능력

1) 광택 : 안료의 분산이 최적상태로 아주 잘 되었다면 이것은 곧바로 광택을 증진시킨다. 원칙적으로 광택은 바인더 (수지 )의 성질에 좌우된다. 그러나 안료를 첨가함으로써 광택에 치명적인 영향을 줄 수 있다. 즉. 안료의 분산이 최적상태가 아니면 안료 덩어리들이 표면의 평활성에 결정 적인 영향을 주게 될 것 이며 따라서 이로 인해 빛이 산란 되어 광택을 감소시킬 것 이다.

2) 耐性 : 내후성이나 내약품성 또한 바인더의 선택에 우선적으로 영향을 받을 것이다. 그러나 역시 안료입자가 충분히 분산되어 있지 않으면 내성을 감소시킨다. 튀어나온 안료입자들이 화학약품에 대한 공격과 기후의 영향을 받는 표적이 된다. 반면에 안료의 분산이 ·최적상태로 잘 되어 있으면 - 안료의 선택이 알맞은 경우 - 내성이 증진된다. 예를 들면 반사에 의해( TiO2의 경우)또는 UV의 흡수에 의해(Oxide Red의 경우) 내후성이 증진된다. 안료의 분산이 최적상태라 한다면 바인더의 내약품성도 역시 알맞는 안료. 또는 Extender의 선택에 의해 증진될 수 있다. 녹 방지용 안료의 경우 내성에 대한 효과는 안료분산의 좋고 나쁨에 확실히 영창을 받는다. 미국의 Ford자동차 회사의 조사에 의하면 내후성과 최적상태의 안료분산과는 명확한 관계가 있다는 것 이 밝혀졌다.

3) 보존수명 :페인트의 보존수명은 안료 분산의 좋고 나쁨에 크게 좌우 된다. 입자크기가 큰 안료입자들이 과도하게 많을 경우 그 입자들이 나중에 침전됨으로써 보존수명에 치명적인 영향을 주게 된다는 것은 쉽게 이 해가 될 것이다. 안료의 분산이 잘되지 않았을 경우, 저장 중에 그것이 페인트의 유변성과 색조의 변화에 영향을 줄 것인가 아닌가 하는 것은 확실하지가 않다. 그러나 그것은 매우 중요한 것이다. 그러한 안정성 문제는 소위 "포스트웨팅 (Post-wetting) " 또는 반대로, 안료의 재 응집 현상에 의해 야기된다. 처음으로 분산시킬 때 - 완전한 분산에 의해 - 안료 입자들이 서로 완전히 멀어져 있지 않으면 Post-Wetting현상이 일어난다. 처음에는 잘 분산된 안료 분산이 재 응집하는 이유는 안료 폐이스트 (paste)의 안정성이 부족하기 때문이다. 이것은 바인더의 안정화 시키는 능력이나 분산 시키는 공정 중에 바인더 /용제의 비에 크게 좌우된다. 용제들은 보통 탁월한 습윤성을 갖고 있다. 그 반면 바인더들은 안정성에 격정적인 영향을 미친다. 문제는 습윤성(용제)와 찬정성 (바인더 )을 어떻게 이상적으로 조합하느냐 하는 것이다. 이러한 이상적 조합을 위한 여러가지 요점들이 오래되기는 했지만 아직도 많이 참고 되고 있는 F.K. Daniel의 저서와 같은 관련문헌들에서 찾을 수 있다. 4) 색깔, 색조. 투명도 및 은폐 능력 : 이 모든 성질들도 역시 사용되는 안료의 표면상태, 즉 "최적의 분산"에 크게 좌우된다. 안료가 완전히 분산되었다면 피복용 안료의 경우는 은폐능력이 증진되며 toner용 안료의 경우는 색조가 더 강해진다. 토한 투명한 안료의 경우는 투명도가 더 좋아진다. 모든 안료에 있어 완전한 분산이 이루어지면 색조 및 색채가 완전하게 현색 된다. Carbazol violet 이나 phthalo blue 와 같은 안료들도 이러한 성질을 나타내는 전형적인 안료들이다. 색조나 응집작용이 안료의 분산이 잘 되었나 못 되었나에 크게 좌우된다.

3 .분산이 잘 되었나 그렇지 않나를 어떻게 결정 하나 ?

안료의 분산이 잘되고 못됨을 결정하는 간단한 방법에는 4가지가 있다.
o Grindometer를 이용하는 방법
o 전자 현미경을 이용하는 방법
o Coulter counter를 이용하는 방법
o 색조를 측정하는 방법

1 ) Grindoneter

Grindometer를 사용하는 방법은 확실히 가장 간단한 방법이며 또 한 가장 많이 쓰이는 방법이다. 이것은 커다랄 장점을 갖고 있다. 즉, 측정이 빠르다는 것이다. 그러나 안타깝게도 이 방법은 실질적으로 안료의 분산이 잘 되었나 못 되었나에 대한 믿을만한 정보를 주지 못하며 다만 가장 큰 안료 덩어리의 크기만을 나타낼 뿐이고 안료입자크기의 분포에 대해서는 전혀 정보를 제공하지 못한다.

2) 전자 현미경

전자 현미경을 사용하는 방법은 매우 정확하나 값이 비싸며 시간이 오래 걸린다. 세월이 갈수록 실제 사용에 있어서는 적합하지 못하다.

3) Coulter Counter

이것을 사용하는 것이 매우 좋은 방법이다. 분산된 안료의 입자크기 분포에 대한 정보를 매우 잘 알려주며 전자 현미경을 사용하는 방법에 비해 조작하기가 비교적 쉽다. 그림 1에 그 예가 나와 있다. 그림에 3개의 다른 안료 분산액들이 서로 비교되고 있다. 즉, Defussa 안료 (FW-200)의 강제 볼 밀 (Steel ball mill) 에 의한 분산액과 "flush처리 한" Degussa안료. 그리고 한 유기 안료의 볼밀에 의한 분산액이 비교되어 나타나 있다. 모든 .안료들의 입자크기 분포를 확실히 알 수 있다.

4) 색조의 측정
색조를 측정하는 방법은 매우 간단하나 매우 중요한 방법이다. 이 방법으로 안료가 최적의 상태로 분산되어있나, 않나를 쉽게 결정할 수 있다. "phthalo blue"나 "carbon black toner"와 같은 경우에는 이 방법이 널리 사용된다.

4 . Pigment Dispersion이 좋고 나쁨에 영향을 주는 인자들은 어떤 것들인가?

안료 분산액에 들어있는 모든 성분들이 분산 과정에 커다란 영향을 미친다. 그러나 사용된 분산장치 역시 매우 중요한 역할을 한다. 여기에 고려해야 할 3개의 변수들이 있다. 즉,
o 안료 자체
o 바인더 (용제 및 첨가제)
o 분산 장치

이 3가지 인자의 중요성에 대해 몇 가지 전형적인 예를 들어 좀더 자세하게 설명 하겠다.

1)안료

사용할 안료의 선택이 매우 중요하다. 화학적으로는 같은 안료라 하더라도 '분산시키는 과정에서 상당한 차이를 나타낸다. 원칙적으로 완전히 동일한 안료들은 사실상 결코 존재하지 않는다. 왜냐하면 그럴 경우 일련의 성질이 동일해야만 하기 때문이다. 가장 중요한 성질들은 다음과 같다.

o 색깔 o 색조 o 유변학적 거동 o 습윤성 (Wettability) o 내광성 및 내후성
o 다른 안료와의 상용성 (응집 작용 ) o 용제에 대한 내성

① Phthalo blue 의 예

처음의 예는 신중하게 선택한, 소위 "동일한" 타입의 Phthalo blue 안료 2종류이다. 그림 2는 최적의 분산상태에 있는 2개의 Phthalo blue 안료가 바인더인 유성 알키드 수지 내에서 어떻게 작용하는가를 보여 주고 있다. 실제로 2개가 동일한 안료처럼 보인다. 즉 색깔, 색조, 유변성, 응집성 '등이 완전히 비슷하다. 이 경우에, 둘은 서로 완전하게 호환성을 갖는 다고 말할 수 있을 것이다. 고러나 바인더로 사용되는 것이 알키드 수지가 아니고 수성 바인더라면 어떨 일이 일어날까? 그림2가 그것을 말해 준다. 즉, 또 다를 바인더에서는 그 성질이 완전히 다르다는 것을 보여 주고 있다. 안료 A는 여전히 아주 탁월한 색조를 나타내며 응집현상이 일어나지 않고 있으나 안료 B는 사실상 사용할 수 없게 되었다. 다시 말해서 안료 A는 어느 특별한 바인더내 에서만 안료 B로 대체될 수 있다. - 이 경우에는 바인더가 알키드 수지일 때이다. 이러한 이유 때문에 안료 A와 안료 B는 완전한 호환성을 갖지 못한다. 즉 두 안료는 동일한 것이 아니다.

② Carbon Black Toner 의 예

올바른 안료를 선택하는 것이 중요하다는 것을 설명해 주는 또 다른 예가 carbon black toner 이다. 어느 정도 비슷한 carbon black toner들은 상당히 많다. 이러한 사실에도 불구하고 - 어쩌면 이러한 사실 때문에 - 많은 페인트에 문제점 얼이 가장 널리 사용될 수 있는 carbon black 을 찾아내는 일은 매우 어렵다. 안료 제조업체로부터 얻은 정보에 따라 다음과 같은 기준에 의해 3개의 carbon black toner를 선택했다. 즉 3개의 기준이란,

o 최대의 색조를 나타내는 것
o 우수한 유변성을 갖는 것
o 응집에 대한 안정성을 갖는 것

선택한 3개의 안료를 동일한 알키드 수지 바인더를 사용하여 최적의 색조를 갖을 때까지 분산시켰단 4주 동안 저장한 후 같은 바인더를 포함하는 흰색 페인트와 혼합하였다. 그림 3은 그 결과를 나타낸 것이다. 이 것으로 부터 다음과 같은 결론을 얻을 수 있다.

o 정도의 차이는 있지만 모든 안료들은 응집현상을 나타냈다.
o 응집현상 외에 색깔 및 색조에 상당한 차이를 나타냈다.

또한 점도와 유변성에도 매우 큰 차이가 있었다. 즉, 페이스트 내에 31%의 안료가 섞여 있을 때 페이스트 A만이 쉽게 가공처리 할 수 있었고 페이스트 B와 C는 끈끈하게 달라붙어 사용할 수가 얼었다. 따라서 이 경우에 안료 A를 선택해야 하는 것은 당연하다. 즉, 그것은 우수한 유변성을 갖으며 색조가 최대로 현색되고 응집 침상이 가장 낮게 일어났다. 나타나는 응집현상은 알맞는 바인더를 선택하거나 적당한 분산장치를 사용해서 제거해야 할 것이다.

2 ) 바인더

안료 분산액외 성질은 또한 분산시 사용되는 바인더의 선택에 크게 좌우된다. 실제로 바인더를 선택하는 가장 안전하고 간단한 방법은 시판되는 페인트에 안료를 분산시키기 위해 사용된 것과 같은 바인더를 사용하는 것이라는 사실을 자주 확인하게 된다. 그러나 안타깝게도 이것이 항상 옳은 해결방법은 아니다. "문제점이 있는" 안료나 습윤성이 나쁜 바인더의 경우는 분명히 이러한 방법이 옳지 못하다. 그림4는 Phthalo blue 페이스트의 저장 안정성을 보여주고 있다. 여기에서는 습윤성이 비교적 좋은 알키드 수지를 바인더로 사용하였다. 이 것은 같은 알키드 수지로 조성된 흰색의 긴 Basc페인트와 섞어 저어 주었다. 왼쪽은 분산시킨 직후의 상태이고 오른쪽은 2달 동안 저장 한 후의 상태이다. 분산시킨 직후의 안료 분산액은 좋은 조색성을 나타내고 있는 것을 확실히 알 수 있다. 그러나 2달 저장한 후에는 같은 페이스트의 응집에 대한 안정성이 나빠진 것을 알 수 있다. 다시 말해서 이 분산액은 안정하다고 할 수 없다. 이 경우에도 이런 문제점은 "더 좋은" 바인더를 사용함으로써 해결할 수 있다. 즉, 습윤성과 안정성이 모두 좋은 바인더를 사용하면 된다. 바인더를 선택하는 일이 매우 중요하다는 것을 보여주는 또 다른 예는 심색의 검정 안료 분산액(Deep Black Dispersion)에서 알 수 있다. 시판되고있는 카본 페인트 중에서 -곡우 비슷한 성질을 갖고 있으면서 실제로 "높은 jetness"를 갖는 페인트는 단지 둘, 내지 셋 정도이기 때문에 적당한 심색의 검정 안료를 선택하기 위한 연구는 그렇게 좋은 결과를 줄 것 같지 않다. 따라서 이 경우에는 더욱 분산시 사용되는 바인더나 분산방법을 올바르게 선택하는 것이 유일한 방법이다.

품질이 좋은 심색의 검정 안료 군 중에서 대표적인 것이 De-gussa "FW-200"인 것 같다. 일반적으로 심색의 검정 안료를 사용할 때 우선, 가능한 한 가장 좋은 유변성을 가지면서 검은 색조를 탁하지 않게 완전히 현색하는 것이 중요하다. 품질 좋은 바인더 중 많은 것들이 - 특히 자동차 산업용 바인더들이 -반드시 이상적인 습윤성을 갖는 것은 아니라는 또 다른 인자가 존재한다. 그림 5는 색조를 현색할 때 바인더 역할의 중요성을 보여주는 그림이다. 멜라민 수지/아크릴 수지의 혼합수지 내의 멜라민 수지 함량비율이 증가함에 따라 유변성과 색조가 증가하며 탁한 정도가 감소한다.

3) 분산 장치

사용되는 분산장치 역시 중요하다. 현재의 경향은 가능한 한 생산성이 크고 작은 공간을 차지하며 적은 에너지를 필요로 하는 장치를 선택하는 쪽으로 흐르고 있다.
쉽게 습윤되는 일반적인 많은 안료들을 분산시키는데 있어서는 그러한 현대적 활산 장치만으로 전혀 어려움이 없는 것이 보통이다. 그러나 아주 중요하면서도 일반적으로 가격은 비쌀 유기안료를 분산시키는 데서 문제가 생겨난다. - 이 안료들은 보통. 분산액을 만들 때 배치크기가 아주 작기 때문에 더욱 그렇다.
그림 6은 "분산 에너지 단계"를 설명해 주고 있다. 분산 에너지란 분산을 시키는데 필요한 에너지로 반드시 분산장치에 소비되는 에너지와 같은 것을 의미하지는 않는다.
실제로 이것은 쉽게 습윤 되지 않는 안료들, 예를 들어 Carbazol violet, carbazol black , phthalo blue 등과 같은 안료들은 필요한 분산 에너지를 분산장치가 공급해야만 색깔 및 색조를 완전히 나타낼 수 있다는 것을 의미한다.
그것에 대한 전형적인 예를 그림 7에서 보여주고 있다. 오른쪽은 carbazol violet안료를 attritor(높은 분산 에너지를 갖는 분산장치의 하나)에서 45시간 동안 분산시킨 후 흰색의 페인트와 혼합한 것이고 왼쪽은 磁器製의 볼밀을 사용하여 48시간동안 분산시킨 후 흰색 페인트와 혼합한 것이다.
볼 밀에 의한 분산액은 색조의 현색이 완전히 일어나지 않았을 뿐 아니라 상당한 응집현상이 일어나는 것을 보여주고 있다. 볼밀에서 분산 에너지를 2배로 증가시켰는데도 이것이 개선되지 않았다. 이 안료를 완전히 분산시키기 위해 필요한 에너지를 쉽게 얻을 수가 없었다. 만약에 carbazol violet 같은 안료를 샌드밀이나 비드 밀 (bead mill)로 분산시키려 한다면 이것은 소용없는 일이다. 많은 노력을 한다 하더라도 피 결과로 얻는 분산액은 응집할 것이 분명하며 어느 정도 저항한 후에는 특히 그렇다. 또한 색조가 상당히 감퇴된다. violet의 실제 색조가 현색되지 않고 칙칙한 색조를 나타낸다.

Carbon black toner를 사용한 분산 비교 시험에서도 비슷한 결과가 나타났다. carbon black toner 의 분산에 히 효과를 나타내도록 제조된 바인더나 최적조건을 갖는 검정색 안료를 사용한다 하더라도 강제 볼 밀이나 attritor,또는 3개의 로울러로 된 밀과 같은 높은 분산 에너지를 갖는 분산장치에 의해서만 적절한 분산이 가능하다는 것이 밝혀졌다. 낮은 에너지를 갖는 분산장치에서 분산된 toner페이스트는 곧 바로 색조가 감퇴되고 안정성도
떨어지게 된다.

5 . 실제로 사용할 수 있는 분산액은 어떤 것인가?

우수한 품질의 안료 분산액을 직접 만들기 위해서는 위에서 언급했듯이 3가지 변수 즉, 안료, 바인더 , 분산장치를 올바르게 선택해야 한다는 것이 무엇보다도 중요하다.
물론, 소위 "전처리한 안료" , flush처리한 안료 페이스트 또는 가공된 안료 페이스트 등을 사용하는 다른 대체방법도 가능하다. 그러나 이것 역시 장점과 단점을 동시에 갖고 있다.
예를 들어. 전처리 된 안료를 사용할 때는 안료자체 만으로 25%의 안료를 만들 수 얼고 습윤제와 혼합하여 만든다는 것을 고려해야만 한다. 다시 말해서 같은 돈으로 낮은 색조를 얻는다는 것이다.
천처리 된 안료가 아닐 경우, 만약에 - 이것이 매우 중요한데 - 안료가 최적상태로 분산 된 것이라면 같은 안료로 항상 더 강한 색조를 얻게 된다. Flush 안료는 분명히 어떤 분야에 사용할 때는 문제점을 효과적으로 해결할 수 있는 방안이 될 것이다. 그러나 이것 역시 사용하는 데는 한계점이 있다.

일반적으로 수정 페이스트에서 만들어질 수 있는 flush안료는 아주 적다. 또한 현재 생산되고 있는 공업용 바인더로 만들어 질 수 있는 flush 안료는 아주 적다. 예외적인 유일한 것은 carbon black과 하이드록시 아크릴레이트를 혼합하여 flush처리한 것으로 서독에서 생산되고 있는 "carbon black FW-200 " 이다. 이것은 건조된 carbon black을 먼저 물에서 휘저어 섞은 후 곧바로 아크릴레이트로 flush 처리한 것이다.

끝으로 중요한 것 하나는 가공된 페이스트이다. 미국에서는 수 세기 동안 이런 폐이스트를 사용하는 것이 보편적으로 받아들여지는 해결방안의 하나였다. 그러나 유럽에서는 이제야 이 방법이 점점 확산되고 있다. 여러 큰 회사들은 반 가공된 페이스트를 사용하거나 외부에서 제조된 제품을 사용하는 것이 유리하다는 것은 오랫동안 인식해 왔다. 그러나 이것 역시 그때마다 결점들이 거론되왔다. 즉 가공된 페이스트는 상당히 비싸다는 것이다.
쉽게 분산되는 안료를 대량으로 처리할 때 이것을 사용할 수 있을 것이다. 그러나 분산이 어려운 안료들, 또한 시설이 큰 회사에서 소량의 배치로는 경제적이지 못할 경우에 이 가공된 페이스트틀 사용하는 것이 가장 경체적인 대체 방안 중 하나일 것이 확실하다.
가공된 또는 반 가공된 페이스트를 사용할 때 얻을 수 있는 큰 장점들이 간과되는 경우가 흔히 있다. 예를 들면 원료를 저장하는 것이 매우 간단하며. 페이스트는 주로 간편한 팩 (pack) 상태로 금새 만들어질 수 있고 사용할 때 제조 처방이 간단하다.
따라서 배치를 잘못 만들 위험이 적어진다. 원료에 반 가공된 폐이스트가 포함되어 있을 경우 재현성이 아주 높으며 최종 색조를 내는데 시간이 감소되며 경비가 절감된다. 안료 페이스트를 직접 제조할 때의 비용과 가공된 페이스트를 구입해 사용할 때의 비용을 비교할 때 실제 사용하는 수준에서 실질적인 비용을 모두 고려해야 한다는 것이 중요하다.
그림 8은 종래의 방법으로 안료를 직접 분산시킬 때의 비용과 가공된 페이스트를 사용할 때의 비용을 도식적으로 비교한 것이다. 실험실과 실험할 수 있는 시간을 마련해 준 Hamburg 市의 Beit사에 감사를 드린다. 그 때문에 대부분의 실험을 편안히 할 수 있었다.

1.레오로지적 성질

레오로지는 Bingham에 의해 1922년에 물질의 변형과 유동에 관한 과정 이라 정의되었다. 일반적으로는 석유, 고무, 수지, 화장품, 도료, 인쇄 잉크등은 고체와 액체, 또는 액체와 액체가 불균일하게 혼합되어 있는 하나의 분산계이다. 그 때문에 계의 내부에 계면이 있고 그 계면이 계면장력에 따라 고체적인 성질을 나타낸다. 따라서 계의 전체로써는 액체 또는 고체로써의 현저한 이중성을 나타낸다. 이 이중성 즉, 고체와 액체간의 중간적 성질에 관한 역학이 레오로지이다.

대체로 감각적인 면에서 끈적한 점성이 있는 상태의 액체를 뻑뻑하다, 찐덕하다는 등으로 표현하는 반면에 흐르기 쉬운 액체를 묽다, 물같다는 등의 표현을 쓰고 있다. 그와 같은 표현이 실질적이고 유체의 유동성을 개념적으로 말하는 것이지만 정량적인 표현은 되지 못한다. 그래서 우리는 유동성에 대하여 조사하고 레오로지적 성질을 합리적으로 정량화할 필요가 있는 것이다.

이 장에서는 그런 점에서 안료가 쓰이는 용액계에서의 여러 가지 문제점을 간략하게 설명하고자 한다.

1.1 유동 특성

안료나 인쇄잉크는 일반적으로 점성이 있는 액체다. 그들의 물리적 성질을 밝히려면 유동학에 의해야 한다. 실제로는 그라비아 잉크나 도료처럼 대단히 점도가 낮은 것이 있는가 하면 평한 및 고판 잉크처럼 점도가 높은 것도 있어 본질적으로는 틀리지 않고 모두 다음에 말하는 점도, 탄성 및 역성 등의 성질을 지니고 있다.

1.1.1 점성(Viscosity)

액체가 흐르는데 대한 저항. 즉 유체와 관벽 및 유체 내부의 분자 마찰에 의해 일어나는 것으로 이러한 성질이 유체의 점성이고 이 마찰력에 대응해서 유체를 움직이도록 하는데 필요한 일의 크기가 점도의 크기로 표시된다. 점도는 응력과 변형속도와의 비로써 표시된다.

1.1.2 탄성(Elastisity)

잉 크등은 탄성체로써의 성질이 있다. 즉 고무와 같이 외부에서의 힘에 따라 변형되고 그 힘을 제고하면 원형으로 되돌아오는 성질로써 이것은 일정 한계내의 크기의 힘을 단시간에 가하면 나타나며 도료나 인쇄 잉크 등의 점성을 갖는 유체 등에서는 중요한 물리적 성질의 하나로 특히 점성과 탄성의 두 성질을 동시에 나타나는 경우 이것을 점탄성(Viscoelasticity)이라한다.

1.1.3 역성(Plasticity)

이것은 점토나 플라스틱에서 보이는 것으로써 어떤 한계이상의 외력에 따라서 변형하고 그 외력을 제고하여도 그대로 되돌아오지 않는 성질이다.

인쇄잉크나 도료 등은 위에서 말한 것처럼 점성, 탄성과 같이 도성을 가진 복잡한 유동형식을 가지고 있다.

액체는 일반적으로 외부에서 힘을 가하면 변형하고 그 조직 중에 엷은 층의 무게를 생각하면 응력이 일어나고 거기에 가해진 외력의 왜력(shearing stress)이 나타난다. 이 변형 즉 응력률과 왜력과의 관계는 액체의 종류에 따라 다르다.

외력에 따라 직선적으로 일어나는 액체류는 물, 에테르, 에탄올 같은 것들로 이들을 Newton fluid라 한다. 대체로 인쇄잉크는 非뉴톤액체의 일종으로 대부분 역성인데 외력을 가해도 물처럼 변형을 일으키지 않고 어느 한도 이상의 힘을 가해 변형이 일게 하는데 가해지는 힘. 즉, 유동을 일으키기 위해서 필요한 최소한의 응력을 Yield Valve라 한다.

1.1.4 Thixotroopy

도료나 잉크와 같은 역성액체는 교반에 따라 유동성이 증가하고 지하면 굳어지는 형상을 나타낸다. 이러한 현상을 Thixotrophy라 한다. 쉽게 말하면 끈적한 액체 등을 막대기로 저을 때 저항이 작아져서 유동성이 크게 되고 젖기를 멈추고 방치하면 또 본래의 상태로 돌아가는 현상을 말한다.

Thixotrophy 현상은 액체 중에서 형성되고 있는 약한 구조가 파괴됨으로써 일어난다. 실용면에서 보면 점성을 갖는 도료, 인쇄잉크, 물감 등에서 도포할 때 높은 미분속도 상태에서는 점도가 떨어져 흐름이 좋아지고 붓질이 쉬워지며 또한 칠한 직후 낮은 미분 속도 때는 구조점성에 의해 흘러내림, 번짐 현상 등을 방지하게 된다.

Thixotrophy의 이론은 대단히 복잡한 것으로 일반적으로 칙소트로피에 의한 점도의 급격한 감소는 미분 응력의 증가 또는 시간의 경과, 그리고 그 양자의 영향에 따라 생긴다. 반대로 미분 응력이 제거될 때는 칙소트로픽 점성이 회복되며 다시 도료등의 고액계에서는 계전체로 번져서 칙소트로픽 구조가 된다.

* 참고문헌 *

T.C PATTON : 도료의 유동과 안료분산 (1971)

S.Brush, Theories of Liquid Viscosity, chem. Rev.,62, 513(1962)
K.Y. Kim, Viscosity & Flow Measurement - A Laboratory Hand - book of Rheolozy,
New York,(1963)

안료와 바인더

착색을 목적으로 쓰이는 안료가 단독으로 그 역할을 달성하는 경우는 거의 없다.안료는 제2의 물질에 혼합되어 착색된다. 또한 어떤 용도에서 분말 그 자체로 쓰이는 경우는 고무, 플라스틱, 화장품, 문취등의 일부 착색에 서 볼 수 있으나 대체로 어떤 액상의 매질속에 분산된 상태로 착색되는 경우가 대부분이다.
여기서 안료를 분산체로 유지시키는 매체인 바인더(binder)와의 상관성이 중요하다는 결론에 이른다. 즉, 안료 자체가 액상의 매체속에서 갖는 계내적 성질과 기하학적 성상이 복잡하기 때문이다.

1 Oil Absorption

안료를 기름에 개어서 일정한 유동도가 있는 반죽상태로 하는데 드는 기름량을 흡유량이라 한다. 보통 흡유량은 안료 100g에 대한 기름의 g수 또는 cc수로써 표시한다. 인쇄잉크의 경우는 인쇄적성을 제일 좋게 하는데 필요한 기름의 양을 흡유량이라 한다.
흡유량을 좌우하는 조건으로는 안료의 비중, 입자의 크기와 형, 입자의 의집상태, 입자간의 공간의 크기, 입자의 표면성질, 안료에 흡착되는 개스, 물 그와의 물질, 안료와 기름과의 계면장력, 안료와 기름과의 화학작용등이 있다.

1.1 흡유량과 입자관계

안료에 기름을 가하면 우선 안료입자의 표면에 있는 공기와 기름이 치환되어 유층의 막을 이루고, 이 유층은 고정유층으로 입자표면에 고정되어 있다. 안료 입자표면의 성질에 따라 이 층의 두께가 다르고 내부에는 100μ에 이르는 것이다.
이 유층의 유량은 잉크의 유동성에 간접적인 영향을 나타낸다. 더욱 기름을 가하면 입자간의 공간이 채원진다. 거기에다 더 첨가하면 점도를 갖게 된다. 보통 흡유량이라면 여기까지를 말한다.
일차 입자의 경우보다 이차 입자가 더 많은 공간을 지니고 있어 자연스레 흡유량은 커지게 된다. 입자의 크기가 작으면 표면적이 늘어나고 표면에너지가 증대하여 유량의 두께가 크게되는 결과로써 고정 유층의 양이 증대하기 때문에 흡유량이 증대한다. 한편 안료는 기름을 빨아 당기는 힘이 있어 이 때문에 기름은 안료의 주위에 층을 만든다. 이 층의 두께는 안료에 따라서 다르고 기름을 머금은 안료입자는 그 자체가 새로운 입자로써 성상을 지니며 그들 입자사이에 기름이 들어간다. 그밖에도 입자의 크기 또는 분포 상태등에 따라서 흡유량은 변하며 분석방법에 따라서도 달라지므로 필요에 다라 표면처리 방법에 의해 흡유량의 입자의 결정상태를 좋게 한다던지 결정격자의 결함을 적게 하여 개선이 이뤄지고 있다.

1.2 PVC(Pigment Volume Content)

안료나 잉크와 같은 점성체에 있어서 Binder 성분이 차지하는 용적에 대해서 그 중 안료가 갖는 용적비를 PVC라 한다. 이것은 실용적이고 이론적인 견지에서 흡유량의 값을 거기에 대응하는 안료 체적 농도로 환산하여 볼 수 있는데 의미가 깊다.

흡유량을 PVC로 환산하는 식은 다음과 같다.

PVC = {100ρｖ } over {ρｖ PVC = {100ρｖ } over {ρｖ + 0.01 A ρｐ } 0.01 A PVC = {100ρｖ } over {ρｖ + 0.01 A ρｐ } }

A : 흡유량 (100 lb 안료당 유량)

ρｖ : 기름의 밀도 ( g/㎤ )

ρｐ : 안료의 밀도( g/㎤ )

※ 아마인 油의 ρｖ = 0.935 g/㎤

한편 안료용적 농도가 어떤 값에 달하면 도료나 잉크의 피막이 갖는 광택, 용제의 번짐성, 부식성등 기계적 성질이 급변하는 점이 있는데 이점을 The Critical PVC 라 한다.
CPVCD의 기본 개념은 내부 입자관계를 이해하는데 기본이 되는 것으로 어떤 조성에서 그 계의 분산상태에서 최대의 안료농도를 나타낸다.
이 CPVC는 건조된 도막에서 전색제가 안료 입자간의 공간을 충분히 매우는데 필요한 값으로 정의된다. 이 정의는 안료의 분산은 CPVC와 밀접한 관계가 있음을 뜻한다. 흡유량 측정에 사용되는 아마인油와 같은 강한 분
산력을 가진 전색제는 이상적인 분산으로 되어 큰 CPVC값이 얻어지고 분산능력이 약한 전색제에서는 완전히 분산되지 않고 남아 이있어 집합등의 영향으로 작은 CPVC값이 되는 것으로 추정된다. 즉, CPVC치는 두 종류의 전혀 다른 분산상태를 나누는 경계로써 한계영역을 나타낸다.
CPVC이상의 PVC에서는 도막중에서 안료사이의 공간을 만족할 전색제가 부족하다는 뜻이고 그 이하는 필요 이상으로 많다는 뜻이므로 그 계의 물성의 차이가 있음을 알 수 있다.

1.3 PVC와 관련성질

PVC는 도막의 강도 및 탄성률과도 밀접한 관계가 있는 것으로 알려져 있다. 에나멜 도막의 항장력은 PVC의 상승에 따라 증대되고 CPVC부근에서 극대로 되었다가 그 이상이 되면 급격히 떨어진다. 안료가 도막에 대한 보강효과의 강약도 안료와 비히클의 조합에 크게 좌우되지만 어느 것이던지 그 물성 변화는 PVC에 의존한다. 이처럼 폴리머와 안료표면간에 상호작용의 대소는 보강효과의 중요한 요인이 된다. 그밖에 PVC와 부착강도에 대한 보고서도 많은데 대체로 적절한 한계치가 인정되고 있다. 또한 PVC와 잉크의 유동성관계에 대한 연구 결과도 많이 알려져 있다.
그밖에 PVC는 분산과 밀접한 관계가 있어 분산기의 선택이나 분산체중에 안료함량의 결정에 큰 요인으로 작용한다. 즉 분산속도를 빨리 하는데 국한하지 않고 필요한 고형분의 흡착량이 계산되어 나옴으로써 분산효과나 분산제의 사용할 단계를 정하는 것이 된다. 이것이 뒷장에 재론될 분산공식의 한 예이다.

2 안료농도(Pigment Concentration)

안료를 사용하고 있는 많은 계의 안료함량은 이들 계에서 사용하고 있는 수자적 비율로 표시된다. 도로업계에서는 PVC가 쓰이는데 이는 건조된 도막내의 부피에 의한 안료의 백분율이며 다음으로는 PV로써 이는 바인더에 대한 안료의 부피비를 나타낸다. 그밖에도 자동차나 일반 산업 분야에서는 P/B, 플라스틱계는 PHR, 종이 코팅 산업계에서는 AㆍR등의 공식이 쓰인다. 이들은 안료를 함유한 계의 물리적 생질상입자의 크기, 모양 등에 따라 안료가 차지하는 부피, 비율 등 기하학적 특성

안료의 분산

레오로지를 거론하는데 분산이란 중요한 인자로 작용한다.

안료의 분산이란 액체 및 고체로 된 전색제나 피착색물 중에서 안료의 큰 입자를(이차입자) 미세한 입자(일차입자)로 만드는 한편 안정한 분산상태를 유지하는 것을 뜻한다.
즉 진정한 의미에서 분산이란 안료와 전색제를 간단히 혼합함으로써 얻어지는 것이 아니고 다음과 같은 단계를 갖는다.

①집합한 큰 입자를 일차입자까지 기계적으로 파괴한다
②안료/공기의 계면을 안료 /전색제 계면으로 파괴한다.
③개개의 안료 입자를 안정한 분산 상태로 유지한다.

이와 같이 분산됨으로써 완전한 분산상태에 도달된다고 말할 수 있다.
안료는 분산성이 향상됨에 따라 작업성과 생산능률이 향상되고 특히 용액계인 잉크나 도료등에서는 유동부성인 항복치가 작아지고 뉴우톤형에 가까운 유동이 되어 유동성이 좋아진다. 따라서 분산 안정성도 향상된다. 뿐만 아니라 광택, 은폐력, 기계적 성능, 내구성, 내약품성등이 향상되며 용제면에서 불량률이 감소되어 원가절감이 된다.

분체의 분산을 분산성, 분산도, 분산안정성으로 나누어 평가할 수 있는데 정리하면 다음 표와 같다.

	분산성	분산도	분산의	분산능력	분산안정성
분산이되는상	미립자 (고체)	분산입자 (고체)	입자(고체)	분산매, vehicle(액체)	분산(고체,액체)
일어나는현상	조립자의 분산 용이성	분산입자의 크기	분산시간	조립자화하는능력	분산상태의 지속성
평가내용	습윤분산 친매성	최대입자경 평균입자경 입도분포	입자경의 시간변화	친매성 분산상태	제타전입 흡착 침강

분산의 평가는 쉽게 전색제에 젖어들고 미립자화 되는 역분산성과 제분산성외에 다음에 말할 DLVO 이론과 흡착이론에 기인하는 분산 안정성에 따른다.

1 분산성(Dispersibility)

전색제에 분산시켜 사용하는 안료에 대해서는 액체인 안료와 분산매사이의 상호작용은 계면화학적 견지에서나 생산공학적인면에서, 또한 실용적인 차원에서 중요하다.
이들은 고체상간의 계면화학적인 측면에서 그들의 성질들에 관해 요약하면 안료의 분산매인 비히클에 대한 적응성, 안료의 고체표면에서 용매, 용질 등의 상호관계인 흡착현상, 분산제 중에서의 안료 표면의 전하관계 등을 들 수 있다. 여기서 도료, 잉크 등과 같은 용액계의 특성을 분류하여 적극적인 품질 관리를 필요로 하게 된다.

분산성에 관여하는 일반적인 평가 사항은 다음과 같다.

ㆍ 접촉각(동적, 정적 측정)
ㆍ 침적열(물, 유기 용매 중에서 측정)
ㆍ 친매도(친수, 친유성으로 표시)
ㆍ HLB(친수, 친유 밸런스, 계면활성제 성질을 이용)
ㆍ 용적성 파라미터(용제의 δ를 이용평가, δ값 : 7∼23)
ㆍ 텍스쳐 인자(흡유량/표면적의 비를 활용, 착색력)
ㆍ 침강체적(침적된 분체의 젖음성이 나쁠 때 부상체적비) ㆍ 흡액량(흡수량, 흡유량)
ㆍ 액중 수축율(1% 비이온계면 활성제중에서 분산된 분체의 원심력에 의한 강제 침강체적과 공기중의 답핑에 의한 체적비)
ㆍ 메탄올 적정법(물에 젖기 어려운 안료를 물에 넣고 교반하면서 메탄올을 떨어뜨려 안료가 균일한 현탁액으로 되는 점을 종점으로 한다. )
ㆍ 水/메탄올 분산법 : (각종 알코올 비율의 수용액을 만들고 여기에 분체를 가해서 분산시킨다. 부상 침강제적의 비를 조사하여 평가)

1.1 입자의 크기(Particle Size)

안료나 인쇄잉크에서는 안료입자들은 대부분이 일차입자 또는 그 이하까지 미세화되어 전색제중에 분산되어있다. 이같이 미분화시키려면 안료입자 상호간의 인력에 관계되는데 입자간의 인력은 입자가 작을수록 커진다. 입자경이 0.01 ∼ 1μ으로 분산시키는데는 이 힘에 해당되는 에너지가 필요하게 된다. 한가지 안료중에서도 입자가 균등하게 분산성을 나타내지 않고 개개의 입자들 중에는 일차입자로 되기 쉬운 것과 어려운 것이 있어 분산제 중에서 입자의 크기가 다른 것이 생긴다.

안료의 물리적 성질

안료名

비중(25℃/25℃)

비표면적(㎡/g)

평균입자경(㎛)

입자모양

Iron oxide

산화티탄

Molybdata Orange

불용성 Azo

Isoindolinine

Quinacridone

Dioxazine

Phthaloeyanine Blue

Carbon Black

5.20

4.10

5.30

1.57

1.70

1.50

1.67

1.70

1.80

11.85

16.89

6.64

19.74

61.69

43.47

48.23

39.54

99.46

0.30

0.25

0.30

0.1-0.5

0.03-0.07

0.05

0.015

粒狀

球型

粒狀

板狀

球型

이 표에서 보면 안료입자가 0.1μ이하인 것들은 분산이 어렵고 그보다 클수록 분산은 쉽다는 것을 알 수 있다.
이처럼 안료의 분산과 입자의 크기와는 밀접한 관계가 있다. 다시 말하면 입자경의 크기에 안료의 성질을 좌우하는 요소로써 위에서 거론한 착색력, 은폐력, 색상등을 비롯하여 흡유량,착면적, 성질 및 안료를 사용한 제품의 강도와 내구력에 영향을 미친다. 안료의 사용목적에 따라 입자의 크기가 항상 작을 게 아니고 적절한 입자의 크기가 요구된다.
한 예로 도료용에서는 지나치게 미립자라면 의집을 일으키기 쉽고 유동성이 나쁘게 된다. 또한 실용적인 면에서 보면 한 제품의 생산단위라 할지라도 사용하려는 양의 안료 속에 입자경이 모두 다름을 알 수 있다.
이 때문에 평균 입자경의 개념이 필요하게 된다.
아래 표가 그 예로 든 것으로 같은 작업 조건에서 입자경에 따라 분산도가 다름을 보인다.

Brilliant Carmine 6B의 입자경과 분산도
입자크기의 범위(μ)	중량비(%)	수용분(%)	미립자의평균입자크기(μ)	분산 시험기
				Hoover Muller(μ)	3本로울(μ)
210∼178 177∼149 148∼105 104∼77 76∼33 32∼20 19∼	14.2 14.7 35.6 27.8 4.7 2.1 1.0	1.86 1.85 1.90 1.93 2.06 2.08 2.12	190.5 162.4 126.8 91.8 42.3 24.5 15.2	24.40 15.40 7.06 5.70 3.50 2.45 1.88	1.45 1.23 1.02 0.86 0.52 0.50 0.51

Hoover Muller : 100×4, 3本로울 : 3pass, 안료농도 : 40%

입자의 크기를 측정하는 방법으로는 현미경의 마이크로 미터로 측정한다던가 사진으로 측정하는 법이 있고 가장 원시적인 방법으로는 물의 유속이나 공기의 풍속에 의해 입자의 크기를 측정하는 방법도 있다.실용적인 방법으로는 표준체에 의한 방법, 그라인더 미터법, 가스흡착법. 침강법등이 쓰인다.

표준체로는 체잔분을 측정하는데 안료를 물, 알코올 등의 현탁액과 더불어 체를 통과시켜 체에 남는 것을 측정하는 방법으로 비교적 큰 입자에 적용된다. 대체로 사용되는 체는 KS표준체 0.044(7.5×2.5)μ나 A.S.T.M.의 325mesh체를 사용한다.

분산도의 평가방법으로는 다음과 같은 것이 있다.

ㆍ그라인더 게이지
ㆍ입도분포(각종 측정법이용)
ㆍ침강체적
ㆍ유동특성(Rheo meter, 점도계이용)
ㆍ항복치(Thixotropic 因子)
ㆍX線 마이크로 분석자에 의한 도상해석
ㆍ전자 현미경에 의한 분산도 해석
ㆍ투시법에 의한 분산도 해석

1.2 결정상태와 분산성

안료는 미세한 입자상태로 전색제나 플라스틱중에 분산되어 사용되는데 안료의 많은 중요한 성질들이 입자의 여러 가지성질에 의존한다. 크기만 하더라도 카아본 블랙처럼 수십㎚에 불과한 미립자에서부터數㎚의 크기를 지닌 무기안료도 있는데 이들 모두가 단결정 또는 그에 가까운 결정자가 모여 입자를 이루고 있어 이를 일차입자라 부른다고 설명한 바 있다. 일차입자의 形 은 안료의 특성에 따라 어떤 것은 합성조건에 따라 무상,입상,봉상,침상,무정형등이된다. 안료가 대체로 물 속에서 합성된 후 후처리된 것이 많다.

크기나 형을 조절하여 만들어진 일차입자도 다음 공정인 건조 공정에서 입자 자신들끼리 밀집하여 이차입자를 이루게되는데 이때 일차입자의 면과 면이 부착되며 딱딱한 응집이 되며 입자의 색 및 부위가 붙어 부드러운 연응집를 형성하여 덩어리가 되고 이것이 분쇄공정을 통하여 분말안료가 된다. 이처럼 안료는 여러 단계를 거쳐 입자가 형성되므로 그들의 물리적 성질이나 사용 면에 큰 영향을 미치게 된다.

안료를 결정의 관점에서 보면 무기안료는 대다수가 이온성 결정이고 카아본 블랙은 공유결정합성 결정이며 유기안료는 평면결정의 분자가 쌓여서 배열되어 있는 분자성 결정이다. 이렇듯 제조공정에서 형성되는 입자의 상태에 따라 안료가 응용되는 착색물 속에서의 분산도 결정상태와 밀접한 관계가 있다는 것을 알 수 있고 특히 건조 방법등이 개선되어 이차입자의 결정도를 좋게 한 제품들이 시판되고 있다. style="mso-spacerun:

2 표면 성질과분산성

안료는 제각기 표면성질이 다르기 때문에 물리적 제성질이 다르다.화학적 구조에 따라서도 달라지며 동일화학 구조일지라도 제법이나 표면처리에 따라 달라지기 때문에 분산인자로써 중요하다. 일반적으로 표면특성이라하면 표면적, 결정격자의 형, 집합상태, 표면에너지등을 들 수 있다. 이들이 갖는 물리적 성질과 안료표면의 화학적 성질이 복합적으로 작용하므로 분산과 그계(도료나 잉크) 의 안정성에 큰 영향을 미치게 된다.

안료의 표면성질과 물성
안료		입자경		입자간 응집력	비표면적	표면물성
안료		1차입자	2차입자	입자간 응집력	비표면적	극성	표면장력	친유성
무기안료	천연.소성 합성 Azo계	0.1∼1 0.1∼0.5 0.1∼0.5	1∼10 1∼5 1∼10	극소 극소∼소 소	소 소∼중 소∼중	대∼중 대 대	대 대 중	소 소 소∼중
유기안료	불용성 Azo계 다환 (環)계	0.1∼0.5 0.1∼0.5	1∼20 0.1∼20	소∼중 중∼대	중 중∼대	소∼중 소∼중	소∼중 소∼중	중∼대 대
카본블랙	Furnase Channel	0.005∼0.05 0.0005∼0.05	0.1∼10 0.1∼10	중∼대 대	극대 극대	소∼중 소	소∼중 소∼중	대 대

2.1 안료입자의 표면적(SurfaceArea)

분말안료로 결정짓는 물리적 두가지 성질은 밀도 (density)와 표면적이다. 안료입자의 표면적의 크기는 흡유량, 활성도, 그 밖의 계내적인 성질과 연관된다.따라서 이 물리적 성질은 안료 분산과 관계되고 하나의 분산 인자가 된다.그러나 이 간단한 기본적 성질이 자주 요구되지만 정밀하게 측정하기가 대단히어렵다

안료 표면적을 측정하는 표준방법은 질소가스 흡착법으로 안료입자의 표면에 단면적을 알고 있는 가스(예로{N}_{2})를 흡착시켜 그 단분자층의 흡착양으로 안료입자의 표면적을 계산한다. 이 방법을 BET(Brunauer-Emmett-Teller)법이라고도한다. 그 밖에 흡착분자로써 유기산, 계면활성제등을 사용하는 액화흡착법, 유체의 유통속도에서 안료 표면적을 구하는 기체유통법, 습윤연법등이 있다.

Carr등에 의한 분산성의 난이도를 평가하는 방법이 있는데 이는 안료의 비표면적과 아마인DML 흡유량으로 설명되고 있다.
즉,

촉감도 (Texture Rate) = { S} over {A } S : 비표면적(㎡/g)

A : 흡유량 (g-油/100g-안료)
여기서, S/A > 1일 때 안료분산은 부-하고 촉감은 단단하다.

S/A = 0일 때 완전분산상태로 촉감은 정상이다.

S/A < 1일 때 완전부산을 넘어서 기본결정, 입자를 파괴하여 안료입자의 촉감이 대단히 좋다.

2.2 안료표면의젖음성(Wetting)

한 고체 표면위에 어떤 액체 방울이 놓여 있을 때 젖음성이 좋다는 것은 엷은 막으로 전표면에 번져들거나 스며드는 것을 말하는데 비해 젖음성이 나쁘다는 것은 액체 방울이 둥글게 맺혀만 있는 상태를 뜻한다
습윤은 고체 표면에 흡착된 기체가 액체에 젖어드는 현상이다. 즉 고/기 계면에 습윤에 의해 소실되고 새로운 고/액 계면이 된다. 당연히 그때에 도안해서 자유에너지 변화가 일어나는데 이 에너지 변화의 대소로써 젖음성의 척도를 삼는다. 안료의 표면에너지는 표면장력이 알려져 있는 두 종류와 극성이 다른 액체의 증기 흡착 또는 액체와 안료도면과의 접촉각에서 구해진다.

젖음성(습윤성)의 형태에는 다음과 같은 3가지가 있다.

①(AdhesionalWetting)
②(SpreadingWetting)
③(ImmertionalWetting)

일반적으로 작은 구조의 힘을 가진 결합체가 분산공정에서 더 쉽게 깨어진다. 여기서 분산 시킬 때 입자가 잘게 부서지게 하기 위한 필요조건이 안료입자에 습윤성을 부여하는 것임을 알 수 있다. 즉 습윤 공정에 따라 개스나 물에 흡착되어 있는 안료표면이 분산 모체의 분자들에 의해 대체되는 것이다.

안료의 젖음성을 개선하는 것이 표면처리로 가능하고 그 효과는 다음과 같은 두가지 작용으로 설명된다.

1. 코오팅제의 역할은 안료표면과 사용하는 모체사이의 내부 표면장력을 떨어뜨리는데 기저를 둔다.
즉 안료표면에 적당한 물질을 처리하여 친유성과 비수계 액체의 젖음성을 증가시킨다.
2. 표면장력을 떨어뜨리는 경우 코오팅제의 엶은 층이 쉽게 유성모체에 용해될 수 있어 표면의 젖음성이 개선된다.

2.3 안료 표면의 극성

극성도 안료의 젖음성 및 흡착을 지배하는 중요한 표면 특성이다
표면에너지의 분산성분과 극성성분의 비율에서 안료표면의 극성을 알 수 있다.
일반적으로 극성의 안료는 극성의 전색제에 분산되기 쉽고 비극성의 전색제에 분산되기 어렵다는 것은 잘 알려져 있는 사실이다.
즉 무기안료와 같이 극성이 강한 것이 젖음성이 좋고 유기안료의 경우는 입자의 작업표면이 커서 습윤에 필요한 에너지가 크게 되므로 젖음성은 떨어진다.
이러한 안료의 극성을 정량적으로 나타낸 것이 안료 표면의 정전장이다. 액체인 전색제의 극성이 일정하다면 안료의 정전장이 큰쪽이 젖음성이 좋다. 알코올 및 물과 같은 극성이 높은 액체중에서는 큰 값을 나타내고 보다 안정한 상태를 나타낸다.
젖음성의 측도는 습윤열,침강용적,접촉각,흡유량 등이나 일반적으로 탄화수소계 용제와 같은 극성 액체중에서 습윤열은 낮고 응집하기 쉽다.

유기안료의 접촉각 및 표면자유에너지와 극성
안 료 명	C.I. NO	물에대한접촉각(deg)	표면자유Energe(dynes/cm)			극성 r^p/r^d+r^p
			분산성분 r^d	극성성분 r^p	r^d+r^p
Indantbrone Blue Watchung Red M Thioindigo Red Isoindolinone Yellow Quinacridone Red Toludine Red 무금-Phthalocyanine Blue Phthalocyanine Green	PB-60 PR-48.4 PR-87 PY-139 PR-122 PR-3 PB-16 PB-15 PG-7	40.0 55.0 65.0 69.0 70.5 73.0 70.0 83.0 87.0	33.2 27.8 35.1 32.2 35.7 39.7 40.1 10.0 25.8	30.0 24.1 16.3 15.0 13.4 13.3 12.7 6.9 6.2	63.2 51.9 51.4 47.2 49.1 53.0 52.8 46.9 42.0	0.48 0.46 0.32 0.32 0.27 0.25 0.24 0.15 0.15

이 표에서 보면 톨루이딘 레드나 프탈로 시아닌 블루우등은 비극성이라 젖음성이 좋지 못하며 결국 분산성이 떨어지는 결과가 된다.

분산 안정법

분산계란 미소한 입자가 매체중에 부유현탁되어 있는 상태이다. 앞에서 설명한 바처럼 분산공저은 분산, 배출, 안정화의 공정으로 특히 여기서 말하는 분산안정성은 제조된 착색물(잉크, 도료)의 성상이 안정되어 있는 것을 말한다. 역으로 불안정하다는 것은 안료가 침강, 응집, 고화등을 일으켜 그로 인해서 색상의 변화, 점도의 변화, 조성비의 변화등에 따른 물성치를 틀리게 하고 각종 성능과 경화도의 변화를 일으키게 된다.

한편 분산안정성의 평가로는 다음과 같은 방법들이 쓰이고 있다.

ㆍ 색의 농담시험
ㆍ 침강치(Rheometer, 점도계를 이용)
ㆍ 제타 전위 (표면 전하밀도)
ㆍ 흡착량(수지,용액)
ㆍ 침강체적(부상체적)
ㆍ Paper chromatography
ㆍ 유전율(전기 영동)
ㆍ 점도이용에 의한 유동평가

1 분산안정도에 미치는 요인

분산계는 안료, 수지, 용제등으로된 다성분으로된 혼합계이다. 그 외에도 안료 침강방지제를 비롯한 첨가제와 희석제등이 들어가는 복잡한 콜로이드 화의 한 예이다. 여기서 콜로이드 안정화 기구를 개념적으로나마 이해하므로써 분산의 안정화를 꾀할 수 있겠다. 안료가 용액 분산계에서의 분산안정성은 계내전위 즉 입자 서로간의 전기적 반발력에 관여한다는 DLVO 이론과 안료표면의 수지등에 의한 흡착량의 입체장해교과에 관한 흡착론으로 설명되고 있다.

이들 이론에 관해 간략하게 설명하면 다음과 같다.

1. 1 DLVO 이론(하전 안정성)

분산계 중에서 표면전하를 가진 입자간의 반발전위가 일으키는 에너지 장벽의 존재가 가정되는데 이들은 콜로이드 안정성에 관한 DLVO이론(Derjagun, Landau, Verwey, Overbeek 등의 연구이론)으로 설명된다. 계내전하는 입자와 액질액의 성질에 따라 달라지며 따라서 생성되는 전하의 부호나 량도 달라진다. 또한 매질액의 pH, 계면활성제의 처리 유무에 따라서도 달라진다. 산화물계의 무기 안료가 갖는 수소이온(H+), 수산화물 이온(OH-), 그 밖에 침강성 황산 바륨처럼 이온 결정성입자들의 구성이온(Ba2+, So42-) 및 안료입자 표면에 전이성기(-OH, -COOH, -NH2)등에 액중에서 해리하여 계내전하를 발생한다. 액체중에 분산된 안료입자는 본질적으로는 불안정하고 표면에너지를 떨어뜨리므로써 입자 상호간에 결합을 일으키는데 이때 입자간에 작용하는 인력은 주로 Van derr waals와 London力으로 입자간의 거리가 짧으면 급격히 증 대한다. 즉 두 입자간의 거리를 R라 하면 그 사이의 인력은 1/R2 로 표시되기 때문이다.

안료입자가 전하를 가지면 전기적인 반발력이 작용하고 전하가 매우 크게되면 인력을 극복하고 입자의 결합을 방지하는 것이 된다. DLVO 이론은 이 두 개의 힘과 입자의 크기 및 제타전위의 관계를 설명한 것으로 두 개의 힘이 합치는데 최대치가 있고 그 값이 15κT(κ : Boltzman 정수, T : 절대온도)보다 크면 에너지 장벽이 되어 입자의 결합을 막아 안정한 분산이 유지된다. DLVO이론에 의하면 전하에 따른 분산의 안정화는 입자가 클 때에 유리하고 또 수성의 분산쪽이 용제계의 분산보다 제타전위의 절대치가 큰 쪽이 효과적이라 알려져 있다.

1. 2 입체장해(흡착이론)

안료 입자의 표면에 수지성분 및 용제 등이 흡착되거나 표면 처리되어 고정수지화층을 형성하여 전기=중층(제타=전위)을 발생함으로써 입체장해에 의한 입자들 서로간의 접근을 막아 분산이 안정화된다. 흡착된 수지성분의 종류, 흡착된 방향에 따라 같은 안료라 할지라도 어떤 것은 正(+), 어떤 것은 負(-)의 전하를 띈다. 이것은 유동전위의 측정으로 쉽게 알 수 있다. 따라서 충분히 고정된 수지화층을 두껍고 강하게 입자표면에 형성시키던가 모든 혼합 안료입자의 하전을 같은 부호로 한다던가 하는 것이 중요하다. 또한 입체장해에 의한 안정화는 입자가 작은 경우에 유리하고 통상 50∼100Å정도의 두께를 지닌 흡착층이라면 충분하다. 그러나 두께나 용제의 성질에 따라 달라지며 형성이 물리흡착에 의한 것인가 화학흡착에 의한 것인가에 따라서도 흡착의 강도가 달라진다

안료	흡착물질	용제	흡착층의 두께(Å)
銅-phthalocyanine Blue 〃 산화티탄(R) 〃 산화-적	Alkyd 수지 〃 아마인 油 지용성Alkyd 〃	Xylol MEK Mineral spirit Xylol 〃	200∼600 700∼900 17 100 140

분산에 있어서 흡착층 효과에 관한 이론은 흡착층이 접촉하면 흡착분자의 행동영역이 중복된 흡착분자의 움직임이 일부 방해를 받고 배치엔 트로피가 감소한다.
이것은 자유에너지의 증가로써 입자의 응집을 저해하는 쪽으로 움직여 입체방해효과를 나타내는 것으로 설명된다.

이 상 현 상

요인

미 분 산(분산 불량)

색 변 화

은 폐 력 변 화

점 도 변 화

도 막 상 태 불 량

도 장 성

도 막

분산과정과 방법, 조성, 안료자체의 분산성

계내전하, 흡착, 표면장력, 계내 Energe, 조성 및 밀도

도료의 침강, 증점에 의한 희석, 안료자체

입자의 분산상태, 입자간의 상호작용,분산조작,조성

표면장력과 점도, 조성, 증발과정

점도와 표면장력, 도장속도와 방법, 증발과정

분산입자의 크기, 분산상태

2 분산 안정성의 이상현상

실용적인 면에서 볼 때 모든 착색물은 시간의 경과에 따라 색상을 포함한 여러 가지 물성의 변화가 없어야 한다.
그러나 분산계의 일부는 여러가지 요인, 특히 결합체를 이루는 결합체를 이루는 결합현상에 따른 분산상의 이상 현상등을 볼 수 있다. 이것은 제조과정에서 분산도, 점도, 또한 다성분계이므로 용제와의 균형성, 제조조건 등에 문제가 있어 나타나는 현상으로는 색분리, 색얼룩, 뜸, 침전, 침강, 고화, 유동성 불량 등 색조변화나 점성변화를 일으켜 목적하는 제품의 질이나 품위를 저하시키는 결과가 된다.

다음 표는 도료에서의 이상현상의 요인을 열거한 것이다.

이상현상과 요인

이상현상

요인

미 분 산(분산 불량)

색 변 화

은 폐 력 변 화

점 도 변 화

도 막 상 태 불 량

도 장 성

도 막

분산과정과 방법, 조성, 안료자체의 분산성

계내전하, 흡착, 표면장력, 계내 Energe, 조성 및 밀도

도료의 침강, 증점에 의한 희석, 안료자체

입자의 분산상태, 입자간의상호작용, 분산조작, 조성

표면장력과 점도, 조성, 증발과정

점도와 표면장력, 도장속도와 방법, 증발과정

분산입자의 크기, 분산상태

2. 1 색분리 현상

이중 이상의 안료를 병용할 때 건조도막면에 응집, 분리에 의한 색분리가 일어나기 쉽다.색분리 현상은 색분리(flooding), 색얼룩(floating), 호상색(silking)등으로 나타난다. 색분리는 도막의 건조과정에서 상부로 뜬 안료와 내부에 남든가 침강하는 안료에 의해 상하로 분리하는 경우이다.

색무늬는 도막표면에 얼룩이나 반점상의 색무늬를 말한다. 이것은 도막이 건조될 때 내부의 증발 체열에 의해 도막 내부와 표면의 차가 생겨 표면에서 용제의 불균일한 증발, 표면장력의 불균일성 때문에 도막중의 대류가 생기기 때문이다.호상색 얼룩(silking)도 색얼룩의 일종으로 두색의 경계면에 실 모양의 색분리가 생기는 경우이다. 색분리의 원인과 대책에 관해서 간략히 설명하면 다음과 같다.

색분리의 원인은,

①용제의 증발성 : 도료의 경우 용제 조성 중에서 증발속도가 매우 다른 것을 섞을 때 색분리가 일기 쉽고 도막면에 평골성도 떨어진다.

②계내에너지, 습윤열 : 안료가 비히클에 습윤할 때 반드시 발열현상이 생긴다. 용제의 극성, 비극성은 색분리에 크게 영향을 미치나 습윤열이 적은안료는 그다지 색분리는 일으키지 않는다. 산화티탄(TiO2)같이 용제의 종류에 따라 습윤열이 크게 변화하는 안료를 쓴 은합계의 색분리는 용제의 종류를 변화시키는데 따라 어느 정도 방지된다.

③안료의 전하 : 안료는 일반적으로 중성 또는 비히클중에서 하전을 갖고 있으나 안료입자의 전기적 반발, 거기에 안료의 미량용해에 의해 생기는 이온에 따른 전하상태의 변화, 도료중에 섞인 수분에 따른 안료전하 변화등에 의한 색분리이다.

④안료의 응집 분산 : 안료입자의 크기, 표면상태 및 비중, 흡유량의 차이 등을 들 수 있다.

색분리에 대한 내성을 향상시키려면 안료의 개선이 필요한데 요약하면 다음과 같다.
ⓐ입자의 크기를 허용하는한 크게하고
ⓑ결정도를 될수있는한 좋게하고
ⓒ수지화도의 형서을 보다 견고히 하여 수지흡착 방향을 가능한 한 일정하게 하는 표면처리를 하여야 한다.

2. 2 응집 (집합, Floccuiation)

위에서 말한 색분리 현상은 주로 안료입자들의 집합에 의한 것으로 그 이론적 배경은 DLVO이론에서 설명된 바와 같이 원래 안료가 갖고 있는 입자보다 더 큰 덩어리의 입자가 됨으로써 보다 작은 에너지를 갖는데 있다.
즉 집합에 의해 표면에너지 및 전기에너지가 감소한다.그림에서 두 입자사이의 상호 작용을 보면 한 입자가 원점에 있고 또 다른 입자가 횡축 거리를 따라 이동한다고 보면 세로축의 위에는 반발력 아래는 흡인력 집합력 이 원점에서 멀어질수록 크게되는 것을 알 수 있다. 두 입자가 아주 가까워지면 서로 반발력이 일어난다.
응집을 안 일어나게 하는 집합의 감소는 표면에너지 (표면적×표면장력)가 감소하는데 있고 표면적의 감소는 일차입자를 크게 하는데 있으나 안료의 착색력이나 선명도 등의 문제 때문에 무작정 입자를 키울 수 없기 때문에 안료표면의 처리나 결정도를 좋게 하는 방법이 중요하다.
응집을 방지하는 실용적인 방법으로는 안료의 표면처리를 위한 각종 계면활성제의 처리, 응집방지를 위한 억제제의 혼합 등이 있고 특히 동 프탈로 시아닌계의 경우는 각종 유도체의 혼용으로 좋은 결과를 얻는 경우가 많다.

2. 4 안료의 침강(Pigment settling)

Stokes의 법칙에 따르면 Newton유동에서 무한량의 액체중에 한 개의 작은 구가 침강하는 속도는 다음 식과 같다.
V = 침강속도 (cm/sec)
V = 218 r2(ρs -ρ )/ｖ r = 구의 반경(cm)
ρs = 고체입자의 밀도(8/㎤)
ρ = 액체의 밀도(g/㎤), ｖ = 용액의 점도(Poise)

침강속도는 입자반경의 그 곱에 정비례하고 안료입자와 액체인 비히클의 밀도 차에 비례하며 점도에 역비례한다.따라서 한 개의 안료입자의 침강은 입자경이 클수록 가속화되고 액체의 점도가 증가하면 방해를 받는다.그러나 실용적인 면에서는 안료입자는 수십만개의 모양이 다른 판상이나 구상, 침상등 여러 가지 형태와 크기가 다르므로 적절한 조정이 요구된다.
용액계를 조용히 정치 시켜두면, 서서히 안료가 아래로 침강하여 어떤 방해 없이는 최후로 재분산이 어렵게 딱딱한 케이크상의 침강층이 아래에 형성된다.위 식에 보면 입자가 작고 비히클의 정도가 커지면 침강속도는 늦어진다. 그러나 침강속도가 늦을 뿐이지 방지는 안된다. 침전 방지법으로 입자성과 점도조절이 유효하다.
일반적으로 침강용적도 집합 및 광택처럼 안료입자의 하전량에 따른다. 예를 들어보면 상건형 대두유변성 알키드용제 중에서 산화티탄과 으로 혼합한 경우 각종안료가 나타내는 상태를 보면 負(-)로 하전한 안료는 언제나 正(+)으로 하전한 산화티탄과 공집합하고 있는 것으로 나타나있다.

2. 5 경시변화

용액계 중에서 안료의 응집에 수반되는 현상으로 점도변화가 일어난다.
이것은 안료 입자의 분산과 큰 관계가 있어 응집을 일으키며 경시 변색을 나타내는 쪽이 일정 크기 보단 너무 큰 입자 쪽이거나 적당한 분산도를 갖고 있지 못한 것으로 밝혀져 있다.이러한 입자크기와 안료표면에 형성된 고분자의 흡착층에 의한 입체장해등이 주 요인이 되고 있다.

경시변화를 예견 또는 일어나고 있는 도료에 대한 판단방법으로 B형 점도계에 의한 구조점성의

표시

안료명

광택

하전

Cyanine Blue(15:1의p형)

黃鉿

Cyanine Blue(15:1)미처리

Carbone Black

Pyrazolone Orange

CyanineBlue(15:1의 n형)

ToluidineRed

Cyanine Green 미처리

+2.0

+++

+0.3

- -

-1.1

혼합 Enameld 의 점도변화

	6	12	30	60	Thixo tropic index
A	15.0	10.2	6.76	5.24	2.86
B	307	3.45	3.14	3.03	1.22

각기 다른 롯트의 안료인 TiO2, 시아닌 블루우, 카아본 블랙, 산화황 등으로 원색에나멜 도료를 만들어 혼합한 A, B 두 종류의 에나멜 도료를 B형 점도계로 측정한 r.p.m에 따른 점도인데 A는 경시변화가 쉽게 일어나는 쪽이고 구조점성율(Thixotropic index)이 1에 가까운 B는 경시변화가 어려운 것을 의미한다.
이 이외도 도장방법이나 저장주의 온도에 따라서도 경시변화에 차이가 있다.

분산기술

1.분산공정의 효율화

안료를 분산 한다던지 조색하는 공정은 필요로 하는 착색물을 얻는데 큰 비중을 차지하므로 새로운 기계와 도료 분산제를 개발하는 것이 요망된다 또한 분산방법도 기존방법에서 분산 공정의 단순화와 제조공저의 합리화를 도모해야 한다 한 예로 도료의 분산공정을 다음과 같이 합리화 할 수 있다

(종래 방법) {안료} atop {전색제} 분산 → 원색에나멜→조색→에나멜

(새로운 방법) 도료 분산제 > 분산→원색페이스트→조색→전색제 희석→에나멜 용제

앞서도 수차례 거론된 사항이지만 분산을 더욱 효율화하고 고속화하는데는 다음과 같은 요점에 착안하여 과학적인 검토가 절실히 요망된다

①안료분체의 검토 - 표면처리, 극성대응, 습식분쇄, 사전습윤
②안료의 베이스화, 페이스트화
③분산순서, 방법검토
④분산제의 적절한 응용
⑤분산기활용←가압 분산법, 탈기분산법

여하간 분산의 최종적인 평가는 분산을 얼마나 쉽게, 그리고 빠르게 시킬 수 있느냐 하는 문제와 그렇게 분산된 계가 얼마나 안정성을 지니냐는 것이므로 분산공정의 효율화에 대한 종합적인 검토가 뒷받침되어야 한다

안료를 미세하게 분산하는 방법

물리적 분산	물리 화학적 분산
1.기계적 분산법	1.열분해법
2.분사법	2.침전
3.증기응축법	3.산화, 환원
4.가스중 증발법	4.Airogel
5.방전법	5.냉동 화학적법
6.전기 분해법	6.전기확학적 친화법
	7.추출법

Milling 분산의 요인

분체

비히클

분산계

Mill(기계)

분체의 역학적성질

분체의 습윤성

비히클 조성

용매와 수지의 비율

비히클 점도

안료와 비히클의 비율

흡유량, 안료량

Flow point

휘석방법

분산계의 목표점도

최종분산도

외력의 크기와 입자의분산도

mill의 구조사양

Out put

n put

온도, 압력

시간, 동력의 크기

2. 제품 설계

용액계에서의 분산문제는 조성상의 문제와 제조사의 문제로 나누어 생각할 수 있다. 조성상의 중요한 문제로 밀ㆍ베이스(Mill base)의 조성이 전체 분산에 미치는 영향은 대단히 큰 것으로 Daniel같은 사람은 분산기인 보울ㆍ밀을 위한 안료분산 배합을 정하는 수법으로 유동점법(Flow point)을 제시하고 있다. 이것은 볼ㆍ밀의 볼이 미분산체에 작용 하는 전달력이 가장 최대의 분산효능을 발휘할 수 있고 또 분산된 안료가 재응집하지 않는데 충분한 전색제 고용분(Vehicle solid)과 비히클 점도를 갖도록 최대 안료량을 정하는 법이다.
또 한편으로는 안정한 분산성을 얻기 위해서 다음과 같은 품질설계도 고려되어야 한다.
즉, 안료선택의 필요성으로 동중의 안료라 할지라도 표면처리나 개질에 따른 전위문제(가능한이면 동중의 전위가 아닐 것), 및 전색제에 따른 전하의 선택문제, 떠한 안료입자의 크기, 농도, 유기성, 무기성관계를 비롯하여 흡착제의 사용방법, 분산방법, 순서등에 따른 영향등 상관성이 많다.
더욱 쉽게말하면 안료를 분산하는 수단이나 과정, 전색제의 점도, 용매와 용액 안료체적농도 (PVC)등에 따라 안료분산의 평가가 얻어지기 때문이다.

3. 분산제의 발달

분산제가 안료 입자표면에 결합하는 힘과 사용되는 각 이온들간의 결합력은 주로 Van der waals 힘, 전기적인 힘, 수소결합, 흡착력등에 따른다. 이러한 결합력을 잘 조성함으로써 안정한 분산을 얻을 수 있다. 한 예로 수분산계에서 어떠한 방법으로 안료 입자표면에 안정하고 견고한 분산제의 흡착층을 만들 것인가에 대해 설명해보면 다음 표에서와 같이 안정한 배향이 믿어질 수 있다. 일차적으로 음이온과 비이온을 혼용하여 분산할 경우이다.

표에서 대체로 A - 1 및 C - 2가 바람직한 결합으로 A - 1의 쪽이 더욱 좋은 배향인 것으로 알려져 있다.
일반적으로 A - 1형의 배향을 갖도록 분산제, 보호 콜로이드 등이 선정되는데 어떤 특별한 안료에 대해서는 일차결합이 충분치 못해 안료가 떨어져 나와 입자의 집합이 일고 점도가 높아지는 현상을 나타내기도 한다.
또한 서로 다른 안료와 혼합할 때 위와 같이 안정한 배향이라도 집합이 일어나는 때는 안료입자 상호간에 응집력이 강하기 때문인데 입자의 크기나 결정도가 좋은 것으로 안료자체를 바꿔야 한다. 그밖에 전색제인 비히클 자체간의 응집이 일어날 때는 여러 가지 원인이 있겠으나 활성제와의 친화성등을 고려하여 경험과 더불어 위의 기본적인 배향을 고려하여 제품을 설계하는 것이 좋다.

4. 분산 기기의 선택

분산을 경제적인 차원에서 볼 때 분산기의 선택과 효율적인 사용방법 및 배합비의 선정등이 중요한 것이다.
같은 기계라도 토출량을 최대로 하는 수단과 분산기를 운전할 때 최소의 동력으로 제품을 얻는 방법등이 검토되어야함은 물론이거니와 분산제의 용량을 키우는 방법 및 그 설계에 필요한 인자를 알아 제조 공정 설계에까지 관심을 가져야 올바른 분산이 될 것이다. 분산제를 정확히 평가하는 것이 분산기술의 하나이다.
바르게 평가하기 위해서는 여러 가지 분산기기의 원리를 철저히 알아야 한다. 다음 표는 간국전단형 로울 ㆍ밀과 마쇄전단형 셀드ㆍ밀과의 대비표이다.
보통 분산도 또는 분산입자경과 분산시간과 생산량이 비교되나 이들은 분산속도 U(dis)나 Q로써 충분히 파악될 수 있다. 또한 분산력인 T또는 E는 분산기의 종류형식에 따라 차이가 있다.

염·안료의 발전과정

1. 염료

18세기 중반까지만 해도 천연염료를 사용해 오다 1856년 영국인 W.H.Perkin 이 키니네(Quinine)의 합성실험중 Aniline의 산화로 아진(Azine)계의 염기성 염료인 Mauve를 발견한 것이 유기합성염료의 시초가 되었다.
그후 지속적으로 염기성염료가 발견되었고 1864년에 Peter Gries가 Diazo Coupline 화학반응을 발견함으로써 현재 사용되고 있는 염료의 많은 부분을 차지하고 있는 아조염료 합성의 기초를 이룩했다. 1863년에 Aniline Black, 1880년에 Indigo, 1884년에 Congo Red가 개발되었고 183년에 황화염료, 1901 년에 건염염료, 1912년에 Naphthol AS염료, 1915년에 금속착염염료, 1923년에 Acetate용 염료, 1930년에 Rapid염료, 1940년에 형광증백제 등이 합성되었다.

또한 새로운 합성섬유의 출현과 고견뢰성의 요구로 반응성염료가 개발되었 으며, 그 후 분산염료, 카치오닉염료, 합성섬유용 형광증백제 개발 등 유기합 성염료에 장족의 발전을 이룩했다. 이에 따라 천연염료가 점차 감소하여 최근 에는 대부분이 유기합성염료로 대체되었으나, 아직 일부에서는 천연염료를 사 용하고 있으며, 이들 대표적인 것을 열거하면 식물성 천연염료는 Indigo, Logwood, Sandal wood 등과 동물성 천연염료로는 Cochineal, Kermes, Sepia 등이 있다.

2. 안료

정확히 시대적으로 물성이 확인되는 것은 이집트 시대에 HgS, CuCO3, Cu(OH)3, 등의 광물성안료와 요업에서 청색과 염(Indigo) 등을 들 수 있고 로마시대에는 As2S2, Pb3O4, PbCO3, Pb(OH)2, CuCO3, Cu(OH)2, CaCO3 등을 사용한 사실이 확인되었다.

1704년에 데이스파하가 Comine의 발명과 염화철에서 우연히 청색안료발 견이 Prussian Blue(감청)로 근대 안료의 발명인 것이다. 1778년에 녹색안 료의 발명, 1791년에 아연화, 1799년에 Cobalt Blue, 1809년에 TiO2의 발명 으로 안료가 공업화가 단계로 진입하였다.

1856년 W.H.Perkin이 Mouve염료 발견과 1864년 Peter Gries가 디아조 (카푸링)화학반응이 발명되어 19세기 종반에서 금세기에 걸쳐 많은 안료가 발명되면서 유기안료 시대가 열리게 되었으며, 1903년에 Brilliant Carmine GB, 1905년에 Lake Red 4R, 1908년에 Fast Yellow, 1911년에 Diazo Yellow가 발견되어 본격적인 유기안료 공업화 시대가 시작되었다. 1928년 에 대표적인 안료인 Phthalocyanine Blue가 우연히 발명되었고 제2차 세계 대전후 Quinacri-done과 같은 건염염료로부터 유도되는 새로운 고급안료들 이 속속 등장하게 되어 오늘에 이르렀다.

- 자료출처 : 한국정밀화학총람
- 관련사이트 : http://user.chollian.net/~lsdlsd/

1) 안료의 종류

      ① 솔리드 도료
          알루미늄분을 포함하지 않고 그림과 같이 착색안료로 되어있기 때문에 색상이 도막 표면의
          반사광만 발하게 된다.

      ② 메탈릭 도료
          반투명 에나멜에 알루미늄분을 혼합한 것으로 그림과 같이 도막중에 있는 알루미늄분의 부상,
          진열방향에 의해 에나멜층을 통과하여 금속의 독특한 빛을 발한다.
          또한, 알루미늄분은 빛을 반사시키는 역할만 하며 흡수하지는 못한다.

      ③ 마이카 도료
          메타릭도료의 알루미늄 대신에 티타나이즈드 마이카 안료가 함유된 것으로 이 안료의 특성은
          진주 광택 빛을 발하도록 만들어져 있다.
          PEARL 입자의 특징은 알루미늄 입자와 달리 반사와 흡수를 동시에 시키기 때문에 보는 각도에
          따라 COLOR가 틀려지는 화려한 도료이다.

      ④ 3 Coat System (MICA 도료)
          PEARL 도장은 은폐력이 약하기 때문에 중도층과 상도층과의 사이에 Color Base를 도장하는
          3 Coat System을 적용하기도 한다.

   2) ALUMINUM 과 MICA의 이해

      ① 광학적 특성
          ALUMINUM입자는 빛을 전부 반사하나, MICA는 빛이 투과하면서 굴절율의 차에 의해서 빛의
          산란 및 간섭현상을 일으켜 깊고 부드러운 색을 나타낸다.

      ② MICA의 종류

         - SILVER MICA
            ⓐ 운모의 박편 표면에 TiO₂(및 SnO₂가 소량)를 얇게 입힌 은백색의 MICA를 말한다.
            ⓑ MICA와 TiO₂층의 굴절율 차이에 의해 다양한 반사광이 발생되어 광간섭현상을
                일으키므로 깊고 부드러운 색을 나타낸다.

         - 간섭 MICA
            ⓐ MICA를 COATING하고 있는 TiO₂의 두께를 변화시킬시에 굴절율의 차이가 생겨 빛의
                간섭 현상에 의하여 여러가지의 색상을 얻을 수 있다.
            ⓑ 순백색 → 금색 → 적색 → 자색 → 청색 → 녹색 등의 색은 TiO₂의 후막화로 얻어지는
                색상이다.

         - COMBINATION MICA
            MICA에 TiO₂,FeO₃,Cr₂O₃,SnO₂,ZrO₂등을 COMBINATION시킨 MICA를 말한다.

         - IRON OXIDE MICA
            MICA에 FeO₃를 COATING시킨 MICA를 말한다.

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