분체도장은 금속 표면에 분말 도료를 정전기 방식으로 부착한 후 열을 가해 코팅하는 친환경적이고 내구성 높은 도장 방식입니다.
이 도장법의 핵심은 분말 도료가 양전하(+)를 띠도록 만든 후, 음전하(-)를 띤 금속 표면에 강하게 흡착되는 것입니다.
그러면 분사되는 분말이 고르게 부착되어 균일한 코팅이 가능합니다. 이번 글에서는 분말 도료에 양전하를 부여하는 원리와 기술을 구체적으로 설명합니다.
1. 정전기 분사의 원리
분체도장에서는 정전기의 힘을 이용해 분말 도료를 금속 표면에 강하게 부착합니다. 원리는 간단합니다:
- 양전하(+)를 띤 분말 도료가 분사되면, 음전하(-)를 띠고 있는 금속 표면과 서로 끌어당겨지며 부착됩니다.
- 자석의 북극과 남극이 서로 붙듯이, 반대 전하를 띤 두 물체가 강하게 끌리게 됩니다.
하지만 이 과정에서 중요한 것은 어떻게 분말 도료가 양전하를 띠게 하느냐입니다. 도장 산업에서는 두 가지 주된 방식, 코로나 방전 방식과 마찰 정전기 방식(트라이보 방식)을 사용합니다.
2. 코로나 방전 방식(Corona Charging)
2-1. 원리 및 작동 방식
코로나 방전 방식은 고전압 전기장을 이용해 분말 도료에 양전하를 부여하는 방식입니다.
- 정전기 분사기(일명 도장건)의 노즐 끝에는 고전압 바늘이 위치해 있습니다.
- 이 바늘에서 30,000~100,000볼트의 고전압이 방출되면서 공기 중에서 코로나 방전이 발생합니다.
- 코로나 방전은 주변 공기를 이온화시켜 전자를 방출합니다. 이때 남은 공기 입자들은 양전하를 띠게 됩니다.
- 분말 도료가 이 양전하를 띤 공기와 함께 분사되면, 분말 입자들 역시 양전하를 띠고 도장할 표면으로 이동합니다.
- 반대 전하(음전하)를 띤 금속 표면과 만나면서 분말이 정전기력으로 강하게 부착됩니다.
2-2. 장점과 단점
- 장점
- 다양한 분말 도료를 사용할 수 있습니다.
- 금속과 비금속 표면 모두에 적용할 수 있습니다.
- 균일한 두께로 코팅이 가능합니다.
- 단점
- 오존(O₃)이 발생할 수 있어 작업 환경의 환기가 필요합니다.
- 고전압 사용으로 인해 안전 사고의 위험이 있습니다.
- 습도가 높을 때는 방전이 제대로 이루어지지 않을 수 있습니다.
3. 마찰 정전기 방식(Triboelectric Charging)
3-1. 원리 및 작동 방식
마찰 정전기 방식(트라이보 방식)은 물체 간의 마찰로 인해 전하를 생성하는 원리를 활용합니다.
- 분말 도료가 플라스틱 또는 테프론(Teflon) 재질의 관을 빠르게 통과할 때, 관의 내벽과 분말 입자 사이에서 마찰이 발생합니다.
- 이 마찰로 인해 전자가 이동하면서 분말 입자는 자연스럽게 양전하를 띠게 됩니다.
- 양전하를 띤 분말이 도포되는 동안, 반대 전하를 띤 금속 표면에 강하게 흡착됩니다.
- 이 방식은 고전압이 필요 없기 때문에 오존 발생이 없고, 더 안전한 작업 환경을 제공합니다.
3-2. 장점과 단점
- 장점
- 고전압이 필요 없으므로 안전한 작업 환경을 제공합니다.
- 오존이 발생하지 않기 때문에 친환경적입니다.
- 균일한 두께와 고품질의 코팅이 가능합니다.
- 단점
- 습도에 민감하여 건조한 환경이 필요합니다.
- 특정 종류의 분말 도료에만 사용이 적합합니다.
- 분말이 관과 마찰하는 과정에서 분사가 약해질 수 있습니다.
4. 코로나 방전과 마찰 정전기 방식 비교
항목코로나 방전 방식마찰 정전기 방식(트라이보 방식)
| 항목 | 코로나 방전 방식 | 마찰 정전기 방식(트라이보 방식) |
| 필요 전압 | 고전압(30,000~100,000V) 필요 | 고전압 불필요 |
| 오존 발생 여부 | 오존 발생 가능 | 오존 발생 없음 |
| 습도 영향 | 습도에 민감 | 매우 민감 |
| 적용 범위 | 다양한 금속 및 비금속에 적용 가능 | 특정 분말 및 건조 환경에 적합 |
| 코팅 품질 | 균일한 도포 가능 | 더 정밀한 코팅 가능 |
| 안전성 | 고전압으로 안전 관리 필요 | 상대적으로 안전함 |
5. 분체도장에서 정전기 충전이 중요한 이유
분체도장에서 정전기 충전은 다음과 같은 이유로 매우 중요합니다:
- 도료의 균일한 도포
- 분말 도료가 정전기력으로 표면에 고르게 부착되기 때문에 매우 균일한 두께로 코팅이 가능합니다.
- 도료 낭비 최소화
- 정전기력이 작용하면 분말이 표면에 강하게 부착되어 도료의 손실을 최소화할 수 있습니다.
- 고품질 코팅
- 강한 부착력 덕분에 스크래치나 충격에 강한 내구성 높은 코팅을 제공합니다.
- 친환경 도장법
- 정전기 도장은 용제를 사용하지 않아 VOC(휘발성유기화합물)를 발생시키지 않는 친환경적인 도장 방법입니다.
6. 결론: 분체도장에서의 정전기 원리의 핵심
분체도장에서 분말 도료가 양전하를 띠도록 만드는 것은 고품질 코팅과 효율적인 도장을 위해 필수적입니다. 코로나 방전 방식과 마찰 정전기 방식은 각각의 장단점이 있지만, 둘 다 정전기력을 활용해 분말 도료를 강하게 부착시키는 데 초점이 맞춰져 있습니다.
작업 환경과 도장 대상에 따라 적합한 방식을 선택해야 합니다.
- 코로나 방전 방식은 다양한 분말 도료에 사용되지만, 고전압 관리가 필요합니다.
- 마찰 정전기 방식은 안전하고 친환경적이지만, 습도에 민감합니다.
정전기 충전은 분체도장의 핵심 기술로, 이를 통해 균일한 두께의 내구성 높은 코팅이 가능해집니다. 따라서 올바른 방식과 장비를 사용해 도장하는 것이 중요하며, 환경 조건과 작업 특성에 맞는 방식을 선택해야 합니다.