환경 보호 시대와 코팅 산업의 변화 속에서 친환경 코팅 개발은 기업에게 불가피한 선택이 되었습니다. 그러나 친환경 코팅은 수성 코팅에만 국한되지 않습니다. 기업이 수성 코팅을 개발하기 위해 서두르면 제품 동질성이 불가피하게 발생합니다. 수성 코팅 외에도 고고체 코팅, 무용매 코팅 및 분체 코팅도 친환경 옵션이며 코팅 산업의 주요 개발 방향이 되어야 합니다. 연구 보고서에 따르면 아시아 태평양 지역은 2017년부터 2022년까지 분체 코팅 시장의 가치와 양 모두에서 가장 높은 성장을 경험할 것으로 예상됩니다. 분체 코팅 기술은 수요 주도 시장을 충족하기 위해 빠르게 발전하고 있습니다. 시장 힘에 의해 코팅에 다양한 분체 재료를 적용하는 연구가 점점 더 중요해지고 있습니다.
I. 분말 코팅 개요
1. 분말 코팅 소개
파우더 코팅은 1950년대에 100% 고형분 함량과 휘발성 유기 화합물(VOC)이 없는 환경 친화적인 대안으로 시작되었습니다. 파우더 코팅은 에너지 절약, 오염 감소, 간단한 처리, 산업 자동화의 용이성, 뛰어난 코팅 성능 등 여러 가지 장점을 제공합니다.
분말 코팅은 다음의 조합으로 만들어집니다. 폴리머, 안료, 필러 및 첨가제. 휘발성 용매를 방출하지 않으므로 친환경적이며 뛰어난 생태적 보호를 제공합니다. 분말 코팅은 단일 적용으로 더 두꺼운 층을 형성하여 생산 효율성을 높일 수 있습니다. 또한 우수한 기계적 특성, 화학적 내식성 및 고품질 마감을 제공합니다. 분말 코팅을 사용하면 에너지와 자원을 모두 절약할 수 있으며 사용률은 최대 99%입니다. 이러한 코팅은 사용하기 안전하고 경제적으로 효율적입니다. 용매가 없는 솔루션인 분말 코팅은 전 세계적으로 인기 있는 "4E" 원칙, 즉 경제성, 환경 보호, 효율성 및 우수한 성능과 일치합니다.
2. 파우더 코팅 시장 개요
전기 제품 및 경차에 대한 수요가 증가함에 따라 분말 코팅에 대한 수요도 증가합니다. 선진국과 신흥국 모두의 단말 산업에서 수요가 증가함에 따라 분말 코팅 시장이 성장했습니다. 시장 조사 기관인 Markets and Markets에 따르면, 글로벌 분말 코팅 시장은 2022년까지 $1349억 달러에 도달할 것으로 예상되며, 2017년부터 2022년까지 연평균 성장률(CAGR)은 6.75%입니다.
여러 요인, 특히 급속한 도시화와 주택, 건설, 자동차 부문의 성장으로 인해 중국의 분체 도료 수요는 다른 어느 나라보다 빠르게 증가했습니다. 2016년 중국의 분체 도료 산업 생산량은 207만 톤에 달해 전 세계적으로 가장 큰 분체 도료 시장이 되었습니다.
그림 1: 2009년부터 2016년까지 중국 분체도료 산업 생산량 변화 (단위: 만톤)
생산량 측면에서 분말 도료는 현재 중국 전체 도료 생산량의 약 11%를 차지합니다. "제13차 5개년 계획"에 따르면 도료 산업의 총 생산량은 2020년까지 약 2,200만 톤으로 증가할 것으로 예상됩니다. 이 중 비용 효율적이고 환경 친화적인 도료는 총 생산량의 57%를 차지할 것으로 예상됩니다. 2020년까지 분말 도료의 점유율은 약 18%로 증가할 것으로 예상되며 생산량은 약 400만 톤이 될 것입니다. 분말 도료의 급속한 발전은 분말 필러에 대한 수요 증가를 촉진할 수밖에 없습니다.
II. 분말 코팅에 다양한 분말 재료의 적용 분석
코팅의 필러는 비용을 절감하는 데 도움이 될 뿐만 아니라 코팅 제품의 성능을 크게 향상시킵니다. 예를 들어, 필러는 코팅의 내마모성, 긁힘 방지, 부식 방지 및 내습성을 개선할 수 있습니다. 또한 용융 평탄화 공정 동안 코팅의 처짐을 줄이는 데 도움이 됩니다.
분말 코팅용 필러를 선택할 때는 밀도, 분산 성능, 입자 크기 분포, 순도와 같은 요소를 고려해야 합니다. 일반적으로 필러의 밀도가 높을수록 분말 코팅에서 제공하는 적용 범위가 줄어듭니다. 큰 입자는 작은 입자보다 분산이 더 잘되는 경향이 있습니다. 필러는 안료와 같은 분말 공식의 다른 구성 요소와 반응하지 않도록 화학적으로 불활성이어야 하며 색상은 가능한 한 흰색이어야 합니다. 분말 코팅에 사용되는 일반적인 분말 재료로는 탄산칼슘, 황산바륨, 활석, 운모 분말, 카올린, 실리카, 규회석이 있습니다.
1. 분말 코팅에 탄산 칼슘의 적용
탄산칼슘은 가벼운 탄산칼슘(침전 탄산칼슘)과 무거운 탄산칼슘의 두 가지 형태로 제공됩니다. 유형에 관계없이 탄산칼슘의 입자 크기는 코팅의 광택에 상당한 영향을 미칩니다. 그러나 탄산칼슘은 일반적으로 내후성이 낮기 때문에 실외 사용에는 권장되지 않습니다.
분말 코팅에서 무거운 탄산칼슘은 여러 가지 용도로 사용됩니다. 이산화티타늄과 색소를 부분적으로 대체하고, 가벼운 탄산칼슘과 침전된 황산바륨을 대체하고, 부식을 방지하고, 방청 안료를 부분적으로 대체할 수 있습니다.
실내 건축용 페인트에 사용할 경우, 중탄산칼슘은 단독으로 또는 활석가루와 함께 사용할 수 있습니다. 활석과 비교했을 때, 탄산칼슘은 분말화 속도를 줄이고, 밝은 색 페인트의 색상 유지력을 개선하며, 곰팡이 저항성을 증가시킵니다. 그러나, 산 저항성이 낮아 외부 코팅에 사용하기에 제한이 있습니다.
반면, 가벼운 탄산칼슘은 입자 크기가 작고, 입자 크기 분포가 좁으며, 오일 흡수성과 밝기가 더 높습니다. 특히 최대 무광 효과가 필요한 응용 분야에서 유용합니다.
2. 분말 코팅에 황산 바륨의 적용
코팅에 사용되는 황산 바륨은 천연과 합성의 두 가지 유형으로 분류할 수 있습니다. 천연 형태는 바라이트 파우더로 알려져 있고 합성 형태는 침전 황산 바륨이라고 합니다.
분말 코팅에서 침전된 황산 바륨은 코팅의 평탄화 및 광택 유지를 향상시키고 착색제와의 호환성이 좋습니다. 분무 공정 중에 이상적인 코팅 두께를 달성하는 데 도움이 되어 높은 분말 코팅 속도를 보장합니다.
바라이트 파우더는 주로 높은 코팅 강도, 충전력, 화학적 불활성이 필요한 산업용 프라이머와 자동차 중간 코팅에 사용됩니다. 또한 더 높은 광택이 필요한 상도료에도 사용됩니다. 높은 굴절률(1.637)로 인해 미세한 바라이트 파우더는 반투명한 흰색 안료로 작용할 수 있어 코팅의 이산화티타늄 일부를 대체하는 데 매우 적합합니다.
3. 분말 코팅에 마이카 분말의 적용
운모 분말은 복합 규산염으로 구성되어 있으며, 조각난 입자를 가지고 있습니다. 그것은 뛰어난 내열성, 산 및 알칼리 저항성, 그리고 분말 코팅의 용융 유동성에 미치는 영향으로 인해 높은 평가를 받고 있습니다. 운모 분말은 내열성 및 단열성 분말 코팅에 일반적으로 사용되며 텍스처 분말 코팅의 필러 역할도 할 수 있습니다.
운모의 여러 유형 중에서 운모석은 카올린과 유사한 화학 구조를 가지고 있으며 운모 광물과 점토 광물의 특성을 모두 결합합니다. 코팅에 적용하면 내후성과 투수성을 크게 개선하고 접착력과 강도를 높이며 코팅의 전반적인 외관을 개선할 수 있습니다. 또한 염료 입자는 운모석 분말의 격자 중간층에 쉽게 들어가 시간이 지나도 색상이 선명하게 유지되도록 도와줍니다. 운모석 분말은 또한 항조류 및 항곰팡이 특성을 나타내므로 코팅에 대한 비용 대비 성능이 뛰어난 다기능 필러입니다.
4. 분말 코팅에 활석 분말의 적용
수화 마그네슘 실리케이트라고도 알려진 활석 가루는 활석 광석에서 직접 분쇄됩니다. 그 입자는 기름진 느낌, 부드러운 질감, 낮은 연마성을 가진 바늘 모양의 결정입니다. 활석은 우수한 현탁 및 분산성과 약간의 틱소트로피를 가지고 있어 분말 코팅의 용융 유동성에 상당한 영향을 미칩니다. 종종 텍스처 파우더에 사용됩니다.
활석은 비용 효율적인 재료이지만, 사용을 제한하는 몇 가지 단점이 있습니다. 예를 들어, 높은 오일 흡수율을 가지고 있으며, 낮은 오일 흡수율이 필요한 응용 분야에서는 낮은 오일 흡수율을 가진 바라이트 파우더와 같은 필러와 결합해야 합니다. 또한, 내마모성이 비교적 낮기 때문에 높은 내마모성이 필요한 경우 다른 필러를 추가해야 합니다. 다른 비금속 광물을 함유한 활석은 불순물 광물이 산(예: 산성비)과 반응하기 쉽기 때문에 높은 내후성이 필요한 외부 코팅에는 적합하지 않습니다. 활석은 또한 무광택 특성이 있어 일반적으로 고광택 코팅에는 사용하지 않습니다.
5. 분말 코팅에 실리카의 적용
다공성 분말 석영은 실리카의 한 종류로, 안전성이 인정되어 있으며, 방염 코팅, 방수 코팅, 부식 방지 코팅을 포함한 분말 코팅에 널리 사용됩니다. 다공성 분말 석영의 저렴한 비용으로 분말 코팅의 전체 비용을 줄일 수 있습니다. 또한 황산 바륨을 대체하여 가용성 바륨 함량을 줄이고 환경 보호 기준을 충족하는 데 도움이 됩니다.
또한, 흄드 실리카는 일반적으로 분말 코팅에서 느슨해짐 및 케이크 방지제로 사용됩니다. 흄드 실리카는 다기능 바디 안료이며 코팅에서 효과적인 레올로지 제어제입니다. 액체 코팅에서는 증점, 틱소트로피, 처짐 방지 및 가장자리 커버리지와 같은 기능을 수행합니다. 분말 코팅에서는 분말의 유동성을 향상시켜 응집을 방지하고 유동화를 돕습니다.
6. 분말 코팅에 카올린의 적용
카올린은 분말 코팅에서 틱소트로피와 침전 방지를 개선하는 데 사용됩니다. 유동 특성에 영향을 미치지 않는 소성 카올린은 또한 매트 효과를 부여하고, 은폐력을 증가시키고, 활석 가루와 유사하게 백색도를 개선할 수 있습니다.
카올린은 일반적으로 물 흡수성이 높아 코팅의 틱소트로피를 개선하거나 소수성 코팅을 제조하는 데 적합하지 않습니다. 카올린의 입자 크기는 0.2~1μm입니다. 입자가 큰 카올린은 물 흡수성이 낮고 무광택 효과가 더 좋은 반면, 입자가 작은 카올린(1μm 미만)은 반광택 코팅 및 내부 코팅에 적합합니다.
카올린은 소성 카올린과 세척 카올린으로 나눌 수 있습니다. 일반적으로 소성 카올린은 세척 카올린에 비해 오일 흡수성, 불투명도, 다공성, 경도 및 밝기가 더 높습니다.
7. 분말 코팅에서의 중공 유리 미세구체의 적용
중공 유리 미세구형체는 가볍고, 부피가 크고, 열전도도가 낮고, 압축 강도가 높고, 절연성, 내식성, 무독성, 분산성, 유동성 및 안정성을 포함한 여러 가지 장점을 제공하는 작고 중공 구형 분말입니다.
분말 코팅에서 중공 유리 미세구체는 다음과 같은 역할을 합니다.
1) 단열: 중공 유리 미세구의 내부는 진공 또는 희박 가스로 채워져 에폭시 수지와 밀도 및 열 전도도 차이를 만듭니다. 이러한 특성은 우수한 단열성을 제공하며 고온 내성 분말 코팅에 이상적입니다.
2) 향상된 물리적 및 기계적 특성: 이러한 미세구는 분말 코팅의 경도와 강성을 증가시킬 수 있습니다. 그러나 미세구의 표면 처리에 따라 충격 저항성이 감소할 수 있습니다. 적절한 커플링제는 이러한 충격 저항성 감소를 완화할 수 있습니다.
3) 낮은 오일 흡수율: 중공 유리 미세구의 오일 흡수율은 모델에 따라 100g당 7mg에서 50mg 사이입니다. 이 낮은 오일 흡수율은 제품 내 필러 양을 늘려 전체 비용을 효과적으로 낮춥니다.
8. 분말 코팅에서의 울라스토나이트의 응용
울라스토나이트의 주성분은 규산칼슘으로 밀도는 2.9g/cm³, 굴절률은 1.63, 오일흡수율은 30-50%이다. 바늘모양의 구조와 뛰어난 밝기를 가지고 있다.
분말 코팅에서 천연 울라스토나이트 분말이 일반적으로 사용됩니다. 천연 울라스토나이트에서 가공되어 백색 안료의 일부를 대체할 수 있는 바디 안료로 사용되어 커버리지를 향상시키고 코팅 비용을 절감합니다. 울라스토나이트는 전도성이 좋기 때문에 종종 에폭시 절연 분말 코팅에 사용됩니다. 또한, 울라스토나이트의 흰색 바늘 모양 구조는 분말 코팅의 굽힘 및 인장 특성을 개선합니다.
III. 분말 코팅용 분말 충진제의 개발 동향
1. 분말 충전재의 표면 처리
모든 분체 도료 필러는 극성이며, 분체 도료 수지 역시 극성이 매우 강합니다. 이로 인해 두 가지의 호환성이 떨어져 도료의 가공 및 성능에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다. 이를 해결하기 위해 물리적 방법(예: 표면 코팅 및 흡착) 또는 화학적 방법(예: 표면 치환, 가수분해, 중합 및 접목)을 통해 분체 필러를 처리해야 하는 경우가 많습니다. 이러한 처리 방법은 응집체의 입자 크기를 크게 줄이거나 시스템의 유동성을 개선하여 가공 성능, 표면 품질(예: 광택 및 색상 밝기) 및 도료의 기계적 강도를 향상시키는 데 도움이 됩니다.
2. 분말 필러의 미크로화
분말 코팅 수지와 필러의 비율이 일정하게 유지될 때 필러의 입자 크기가 작을수록 코팅의 표면 성능과 기계적 특성이 더 좋습니다. 필러 입자 크기가 이산화티타늄(0.2-0.5μm)과 유사한 범위로 줄어들면 공식의 응집체를 분리하여 더 효과적인 분산 센터를 만들고 이산화티타늄의 은폐력을 향상시킬 수 있습니다. 이것이 미크로나이즈 필러의 공간 분리 원리입니다. 마찬가지로 미크로나이즈 필러는 필요한 안료의 양을 줄여 효율성을 향상시킬 수 있습니다.
3. 파우더 필러 나노기술
일반적으로 사용되는 나노물질에는 나노-실리콘 이산화물, 나노-티타늄 이산화물, 나노-탄산칼슘이 있습니다. 보고서에 따르면 나노-티타늄 이산화물 코팅은 투명성, 기계적 특성, 코팅의 자외선 흡수를 향상시킵니다. 특히 자동차 바니시에 유용하며, 분말 코팅의 내후성을 크게 향상시킵니다. 그러나 나노물질은 표면 활성이 높은 매우 미세한 입자이기 때문에 응집 및 응집되기 쉽습니다. 따라서 나노필러의 표면 처리와 적절한 첨가 방법, 분산 장비, 최적의 양은 분말 코팅에서의 성공적인 적용에 중요합니다. 분말 코팅 공식을 설계할 때는 최상의 결과를 얻기 위해 제품 성능 요구 사항에 따라 다양한 필러를 선택해야 합니다.
4. Powder Coating Fillers의 기능화
기능화된 분말 코팅의 개발 추세는 특정 영역에서 코팅의 물리적, 화학적 및 기계적 특성을 개선하거나 새로운 기능을 도입하는 데 초점을 맞춥니다. 예를 들어, 카올린과 규회석 분말은 전기 절연 분말 코팅을 만드는 데 사용되어 비용을 절감하는 동시에 전기 절연을 개선합니다. 수산화 알루미늄과 수산화 마그네슘은 난연성이 있으며 난연성 분말 코팅을 생산하는 데 사용할 수 있습니다. 이러한 필러는 또한 유동학을 제어하고, 접착력을 개선하고, 광택을 조절하고, 은폐력을 향상시킬 수 있습니다. 따라서 분말 코팅의 필러에 대한 초점은 단순히 비용을 절감하는 것에서 더 많은 기능적 연구를 통합하고, 분말 코팅 산업의 변화하는 요구 사항을 충족하기 위해 저비용으로 우수한 성능을 가진 새로운 필러를 개발하는 것으로 바뀌고 있습니다.
결론
의 성장 가루 코팅 시장은 환경 친화적이고 고성능 코팅 솔루션으로의 광범위한 전환을 반영합니다. 산업이 지속 가능성을 위해 노력함에 따라, 분말 코팅은 에너지 효율성, 비용 효율성 및 생태적 영향 측면에서 상당한 이점을 제공하는 매력적인 대안을 제공합니다. 혁신적인 분말 필러와 코팅 기술의 지속적인 개발로 이 산업의 미래는 유망해 보입니다.
