[[도장]]도장 표면처리(SURFACE PREPARATION)

[Aladdin]

표 면 처 리(SURFACE PREPARATION)

1] 연마재 세정(브라스트 크리닝) 방법에 의한 표면처리

철재에 대한 표면처리 방법은 여러 가지가 있으나 대형 철구조물의 경우 기계적인 표면처리 방법중 연마재를 사용하는 브라스트 세정 방법에 의한 표면처리가 가장 효과적이며 능율적이다.

① 연마재 세정작업은 도막의 부착력을 향상시키는 거친 표면을 제공하여 주며,

② 도장사양에 조도에 대한 언급이 없다면 표면조도는 25∼75 마이크론이 되도록 처리하여야 합니다.

③ 표면조도 25∼75 마이크론을 얻는데 적합한 연마재 종류

- 16∼18메쉬(Mesh)의 규사모래

- G 80∼G 40 의 철 그리트(Steel grit)

- S 110∼S 230 의 철 쇼트(Steel shot)

블라스트 세정에 사용되는 연마재는 깨끗하게 정재된 철재 그리트(GRIT), 철재볼, 철재와이어와 건조된 규사가 적합하며 후속도장에 적합한 표면조도를 형성할 수 있는 양질의 연마재를 사용하여야 하고, 사용하는 연마재는 깨끗하고 건조된 상태이어야 한다.

④ 블라스트 처리된 표면은 고압공기 분사나 진공 펌프를 이용하여 블라스팅후 먼지나 기타 잔여물을 깨끗이 제거하여야 한다.

⑤ 블라스트 처리된 표면은 녹이 발생하기 전에 가능한 한 빨리 SHOP PRIMER 또는 PRIMER를 도장하여야 하며, 특히 표면처리된 표면은 도장되지 않은 상태에서 하루밤을 넘기지 않아야 한다.

2] 표면조도

표면처리와 밀접한 관계가 있는 표면조도는 금속표면의 불규칙적인 요철을 의미하며, 블라스트 세정방법에 의해 얻어질 수 있다. 대부분의 도장사양은 정상적인 도막 부착을 얻기 위해 표면조도를 필요로 한다. 표면조도는 도장사양서 상에 표면처리 항목과 별도로 구분하여 명기하여야 한다. 현장에서 표면조도 상태 확인은 표면조도 검사용 표준 비교판 및 육안으로 용이하게 판별이 가능하다. 표면조도는 도장할 도장사양에 따라 달라질수 있으나 특별한 언급이 없으면 표면조도는 25-75 마이크론 정도가 적당하다.

3] 표면처리의 규격
표면처리 방법은 적용되는 도장사양이나 가능한 전처리 장비에 따라 선택하여야 하며, 도장사양에 표면처리에 대한 특별한 언급이 없다면, SIS 055900 탈청처리 기준 Sa 2½ 혹은 이와 동등한 기준으로 연마재 세정이 필요하며, 표준으로 적용할 기준은 아래와 같다.

 - SIS 055900 : 스웨덴 규격협회

 - SSPC : 철강구조물 도장협회(미국)

 - BS 4232 : 영국 규격협회

 - NACE : 국제 부식기사협회(미국)

구 분	SIS 055900	SSPC	BS 4322	NACE
나금속 블라스트세정 준나금속블라스트세정 일 반 블라스트세정 동 력 공 구 세 정 수 공 구 세 정 용 제 세 정 산 처 리	Sa 3 Sa2½ Sa 2 St 3 St 2 - -	SP 5 SP10 SP 6 SP 3 SP 2 SP 1 SP 8	1 급 2 급 3 급 - - - -	NO. 1 NO. 2 NO. 3 - - - -

4] 표면처리 규격 해설

SSPC-SP1, 용제세정
용제, 증기, 알칼리, 에멀젼 및 수증기에 의한 세정으로 유분, 먼지, 흙, 염과 오염물을 제거한다.

SSPC-SP2, SIS 05 5900 - St 2, 수공구세정

수공구, 치퍼, 디스케일러, 연마지, 와이어 브러쉬와 그라인더를 사용하여 지시된 수준으로 들뜬 녹, 들뜬 흑피와 들뜬 도막을 제거한다.

 
SSPC-SP3, SIS 05 5900 - St 3, 동력공구세정
동력공구, 치퍼, 디스케일러, 연마지, 와이어 브러쉬와 그라인더를 사용하여 지시된 수준으로 들뜬 녹, 들뜬 흑피와 들뜬 도막을 제거한다.

SSPC-SP4, 새 철재의 화염세정

화염을 사용하여 녹, 들뜬 흑피와 약간의 단단한 흑피를 제거한 후 와이어 브러쉬로 마무리 한다

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SSPC-SP5, SIS 05 5900 - Sa 3, "완전나금속" 블라스트세정

모래, 그리트 및 쇼트를 사용하여 휠 또는 노즐에 의한 블라스트 세정. 건식 혹은 습식으로 눈에 띄는 모든 녹, 흑피, 도막 및 기타 이물질을 모두 제거한다. (세정을 위해 많은 비용을 투자할 수 있는 심한 부식환경에 놓여지는 피도물에 대하여)

SSPC-SP6, SIS 05 5900-Sa 2, "일반" 블라스트 세정
모래, 그리트 및 쇼트를 사용하여 휠 또는 노즐에 의한 블라스트 세정. 건식 혹은 습식으로 눈에 띄는 모든 녹, 흑피, 도막 및 기타 이물질을 표면적의 2/3이상까지 눈에 띄는 모든 잔유물을 블라스트 세정한다. (비교적 심한 폭로 상황에 놓여지는 피도물에 대하여)

SSPC-SP7, SIS 05 5900 - Sa 1, "브러쉬" 블라스트 세정

금속표면 전체에 수많은 얼룩을 노출한 채, 단단히 부착된 흑피, 녹 및 도막을 제외한 모든 것을 블라스트 세정한다. 

SSPC-SP8, 산처리

산처리, 이중 산처리 및 전해 산처리로 녹과 흑피를 완전히 제거한다. 표면을 고를 것.

SSPC-SP9, 자연방치후 블라스트 세정
흑피의 일부 혹은 전부를 제거하기 위하여 자연 방치후 위의 규격 중 하나로 블라스트 세정한다.

SSPC-SP10, SIS 05 5900-Sa 2½ , "준나금속" 블라스트 세정

모래, 그리트 및 쇼트를 사용하여 휠 또는 노즐에 의한 블라스트 세정. 건식 혹은 습식으로 눈에 띄는 모든 녹, 흑피, 도막 및 기타 이물질을 표면적의 95% 이상까지 눈에 띄는 모든 잔유물을 완전 나금속 세정에 가까이 블라스트 세정한다. (높은 습도, 화학적인 환경, 해상 및 기타의 부식 환경에 놓여지는 피도물에 대하여)

5] 비철금속에 대한 표면처리

비철금속의 표면은 철금속보다 부식의 영향을 적게 받는다. 그러나 비철금속은 자연미의 유지를 위하여 보호를 받아야 한다. 표면처리는 기계적이거나 화학적인 방법이 사용된다.

⼗아연도금 금속
표면의 유분을 제거하기 위하여 적합한 용제로 닦아주어야 하며, 폭로된 아연금속의 백색 침전물은 비누와 물로 제거하고 깨끗한 물로 완전히 헹구어 주어야 한다. 부착을 증진시키기 위해서는 가벼운 Sanding 처리 또는 화학처리가 필요하다.

⼗알루미늄

표면의 유분을 제거하기 위하여 적당한 용제로 닦아주어야 하며, 가벼운 연마 작업(혹은 가벼운 연마재 블라스트 세정) 및 인산 처리가 전해 박막이 형성되지 않은 식각(ETCH)용 용액은 제조업체의 지시에 따라 사용되어야 한다.

화학적 표면처리
화학적인 표면처리의 종류로는 인산아연, 인산철, 크로메이트, 복합산화 피막, 인산망간, 인산크롬 등 여러가지가 있어 소재특성에 따라 선택되나, 가장 보편적으로 적용되고 있는 인산아연계, 인산철계, 크로메이트계 표면처리에 대해 설명하고자 한다.

⼗인산아연계

철강, 아연도강판에 주로 적용되며 알칼리성 제1인산염을 주성분으로 하고 중금속, 산화제, 억제제 등을 첨가한 용액이다. 이 처리액으로 금속표면에 2개의 결정성 인산아연 피막이 평성되는데 이 피막의 결정은HOPEITE[Zn₂(PO₄)₂·4H₂O]와 PHOSPHOPHYLITE[Zn₂Fe(PO₄)·4H₂O]로 구성된다. 이 피막처리의 특징은 비교적 두껍고 내식성이 좋다.

⼗인산철계
SHEET형 냉강 압연 철판에 주로 적용하며 제1인산염을 주성분으로 한 용액으로부터 화성되며, 주성분은 STRENGITE[FePO₄ 2H₂O]와 산화철(Fe₂O₃)의 조성물로서 비정질의 박막을 형성한다.

⼗크로메이트계

알루미늄의 화성피막 방법중 대표적인 크로메이트 처리는 활성이 매우 큰 금속인 알루미늄 표면이 대기중의 산소에 의해 형성된 산화 피막으로 인해 도막의 부착성을 저해하기 때문에 산화막을 에칭(ETCHING)하는 공정이 필요하며 알루미늄의 크로메이트 처리액은 크롬산과 불화물(弗化物)을 주체로 해서 금속 착이온의 촉진제를 첨가한 것과 크롬산, 인산, 불화물을 주성분으로 한 것이 있으며 전자에 의한 피막은 Cr(OH)₂ HCrO₄ 및 Al(OH)₃ 2H₂O와 같은 조성으로 추정되고 있으며 피막의 외관은 무색에서 황금색으로 변한다.

그리고 후자에 의한 피막은 Al₂O₃ 2CrPO₄ 8H₂O 혹은 Al₂O₃ 8CrPO₄ 4H₂O롤 조성되어 있는 것으로 추정되며 피막의 외관은 무색에서 녹색으로 변화한다.

6]콘크리트에 대한 표면처리

 콘크리트 표면처리는 도장전 충분히 양생시켜야 하며, 적합한 콘크리트 양생기간은 일반적으로 다음과 같다.

온 도	양 생 기 간	비 고
24 ℃	28 일
21 ℃	30 일
10 ℃	40 일
7 ℃	60 일

1) 적정 표면강도 및 pH값

콘크리트 표면의 적정 압축강도는 180kg/㎠ 이상이 되어야 하며, 적정 pH값은 7∼9가 되어야 한다.

2) 불순물 제거

도장전 소지표면의 먼지, 모래, 유분 등은 고압공기 또는 용제 등을 사용하여 완전히 제거하여야 하며 콘크리트 타설작업시 거푸집에 사용될 수 있는 FORM RELEASE AGENT (이형제)는 반드시 후속도장 도료와의 상용성을 확인하여야 하며 상용성이 없는 경우는 전처리 과정에서 완전히 제거되어야 한다. 또한 콘크리트와 도료와의 부착력 증진을 위하여 콘크리트 양생 과정에서 생길수 있는 Laitance 및 반들반들한 표면은 반드시 제거하여야 한다.

⊙ Laitance : 시멘트 콘크리트를 시공할 때 시멘트중의 CaO가 물이나 탄산가스(CO₂)와 반응하여 Ca(OH)₂, CaCO₃가 표면에 부유하여 강도가 약한 콘크리트층을 형성하며 이러한 층을 "Laitance"라고 한다. 이것을 제거하기 위하여 아래의 각 방법중 하나를 선택하여 작업하여야 한다.

⼗ 산세척 방법

양생이 완료된 콘크리트면에 물조리개를 사용하여 물(청수)이 고이지 않을 정도로 적신다. 이때, 물을 쏟아 부어서는 않된다.

아래의 방법으로 산용액을 준비(약 10% 농도의 염산)

공업용 염산(33-36%) --------- 1부피

청수 ----------------------- 2부피

      -----------------------총 3부피

사용하고자 하는 산용액은 인체 및 도장 예정지역의 철재등에 영향을 줄 수 있으므로 작업자는 필히 보호장비를 갖추어야 하며 손상될 수 있는 철재는 미리 보호조치를 강구 하여야 한다.

상기 방법으로 준비된 산용액을 아래의 방법으로 산세척 작업을 한다.

① 살포량을 0.4l/㎡ 정도로 살포한다.

② 살포된 산용액은 약 4-6분간 콘크리트와 격렬하게 반응하게되며 이때, 빳빳한 솔로 계속 문질러 준다.

③ 솔 작업후 10분정도 경과하면 거품이 줄어들고 표면에 찌꺼기가 남게되는데 즉시 고압의 청수로 제거해야 한다. 따라서 작업시간을 감안하여 산세척될 면적을 결정 하여야 하며, 일반적으로 3 × 3m씩 나누어 작업하면 용이한 작업이 될 수 있다.

산세척 찌꺼기가 표면에 건조된 채 남게되면 도료와의 부착력을 격감시키는 원인이 되므로 반드시 제거하여야 한다.

④ 산 농도의 과잉으로 콘크리트 면의 pH가 6이하일 경우는 알카리용액(NH₄OH 5% 용액)을 표면에 살포, 약 10분간 방치하여 중화시킨후 고압청수로 세척하여 콘크리트 의 pH값이 7-8이 되도록 유지하여야 한다.

⑤ 또, 산세척 작업결과 제거되지 않은 Laitance가 있거나, pH값을 측정하여 그 값이 "9"이상일 경우에는 산세척 작업을 다시 하여야 하며 "7"이하일 경우에는 물세척 작업

을 추가하여야 한다.

⑥ 산세척 작업 후 도장하기 전까지는 충분한 환기상태에서 최소 7일이상(20℃기준) 건조 되어야 한다.

⑦ 콘크리트 건조상태를 확인키 위해서 1m × 1m 면적에 두꺼운 P.E 필름을 테이프로 바닥면에 완전히 밀봉, 밀착시킨 후 1-3일 경과한 다음 필름에 수분이 응축되거나 수분으로 인하여 소지표면이 콘크리트 본래의 색상에서 달라졌다면 수분이 잔존하고 있으므로 도장할 수 없다.

 
⼗ 샌드 블라스팅 방법
모래를 고압의 공기와 함께 분사하여 콘크리트 표면의 이물질 및 Laitance를 제거한다. 모래는 충분히 건조된 것으로 16메쉬 이하인 것이 좋으며, 전처리 작업 후 잔여 모래 및 먼지는 피도면으로부터 충분히 제거하여야 한다.

⼗ 그라인딩 방법

고속으로 회전하는 Wire Cup Brush 그라인더를 이용하여 Laitance 및 이물질을 제거 한다. 전처리 작업 후 모든 이물질 및 먼지는 피도면으로부터 충분히 제거하여야 한다.

* 참고사항 * 모든 콘크리트 전처리 작업결과, 콘크리트 자체의 강도가 약한 부분은 후속도장과의 부착력을 위하여 제거되어야 한다. 따라서 산세척 작업과 부분적인 그라인딩(Wire Cup Brush) 작업이 병행되는 것이 바람직하다.

7] 목재, 합판, 목재판(WALL BOARD)

도장하기전 목재의 최대 수분 함유량 허용치는 최대 15% 미만이다. 목재의 마디나 송진은 긁어내어 주고, 점성이 있는 경우 용제를 사용하여 제거후 적합한 충진제로 메꾸어 준다.

표면처리 후 평활한 표면을 얻기 위하여 표면을 샌드 페이퍼링으로 고르게 연마시킨다.

 
일반 사항
⼗ 오물, 먼지, 기름 및 화학오염물

SSPC-SP1 에 적합한 용제 혹은 물로 씻어내어야 한다. 들뜬 도막은 SSPC-SP2-63에 따라 제거되어야 한다.

⼗ 도막의 광택 및 곰팡이 - 연마지, 철면, 혹은 용제로 제거한다. 문질러 제거한 후, 다음의 용액으로 완전히 세척해야 한다.

"42cc의 인산 나트륨과 21cc의 세정제와 250cc의 가정용 표백제에 따뜻한 물을 섞어 1로 만든 용액으로 세척 후 깨끗한 물로 완전히 헹구어 주어야 한다. 또한 보호 안경과 고무 장갑을 사용해야 한다."