▲ 안료 : 안료란 물 등 그 밖의 용매에도 매우 난용하며 게다가 물리, 화학적으로 안정되어 있으며 염료와는 별도로 구별하는 착색료이다. 또 넓은 뜻에서 유채한 것뿐만 아니라 소위 무채한 것 예를 들어 체질, 충정제적인것 까지 포함하는 미분체이다. 도료, 인쇄잉크, 플라스틱착색제 등에 쓰인다.
▲ 도료에 있어서의 안료의 역할은
○ 도막에 색채와 은폐력(불투명성)을 부여하고○ 내구력, 기계적 강도를 보강하며, 도료에 유동성을 주어 도장하는데 적당한 점도를 갖게한다.○ 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.
○ 내약품성, 내열성 등의 특성이 도료의 사용 목적에 따라 요구됨.
▲ 특성에 따른 분류
○ 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.
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.
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.
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.
체질 안료
증량, 보강, 무광효과 등을 목적으로 단독 또는 착색안료와 함께 사용된다. 이것 자체로 는 착색력은 거의 없다. 분말 상태에서는 빛을 반사하여 백색으로 보이나 아마인유나 수 지액을 섞으면 반투명이 된다. 석면분, 알루미나, 크레이, 카오린, 규조토, 탈크, 호분, 침 강성탄산칼슘, 바라이트(황산바륨), 벤토나이트, 실리카 등 많은 종류가 있다.
1) 탄산칼슘( CaCO3)
호분이라고도 하며 비결정성의 분말로 입자는 편평상이다. 분산성이 좋아 빠데, 수성도료 등에 사용된다. 에멀젼도료에 사용할 때는 비누류와 반응하여 에멀젼을 불안정하게 하는 수가 있다.분말그대로 조합페인트에 혼합하면 붓작업성이 좋아진다. 소광제, 침강방지제로도 사용 되나 산에는 약하기 때문에 요소수지의 산성경화제와 반응하여 발포하거나 경화에 지장 을 준다.극히 미약한 알카리성으로 감청등의 내알카리성이 약한 안료와 병용하면 퇴색과 백아화 (Chalking)의 원인이 된다.
2) 크레이(Clay), 카오린(Kaoline)
Al2O3·2SiO2·2H2O의 구조를 가지며 비중 2.6, 굴절율 1.56이고 산, 알카리에 불 용이다. 제조법은 천연산의 백점토를 분쇄하여 만든다. 수성도료의 안료로, 프라이마, 하도용 도료의 체질로 사용되며 도료 중 안료의 침강방지제, 또는 유광도료의 소광제로도 사용된다.
3) 규조토( SiO2·nH2O)
백색·회백색의 이산화규소화합물로 비중 1.90, 굴절율 1.4-1.5이다. 다공질로 액체를 잘 흡수하며, 산·알카리에는 불용이다. surfacer, 방화도료의 체질로 사용되며 도료중의 침 강방지제, 소광제, 요변제로도 사용된다.
4) 황산바륨( Baryte, BaSO4)
불순물로 약간의 규산, 산화철을 함유하며 백색의 무거운 결정질의 분말이다. 비중 3.9-4.5, 입자의 크기 5-100μ, 굴절율 1.64이다. 흡유량은 작고 화학적으로 불활성이며 산, 알카리에 안정하다. 내후성, 내열성 도료의 체질안료로 사용된다. 제조법은 천연산의 중정석을 분쇄하여 산을 가하고 물로 수세, 철분을 제거하고 건조, 분쇄한 다음 수파(물을 부어 흔들어서 가려냄)에 의해 각종 크기의 입자를 가진 바라이트를 만든다. 물대신 화학적으로 침전시킨 것을 침강성 바라이트라고 한다.
5) 황토(Fe2O3·Al2O3·2SiO2·2H2O)
입자의 크기에 따라 황색에서 황갈색을 띤다. 산화철이 섞인 점토를 물 또는 청각채의 액으로 반죽하여 덩어리로 건조시킨 것이다. 목재의 눈메꿈제, 빠데 등에 사용된다.
금속 안료
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.
청색 안료
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.
적색 안료
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.
흑색 안료
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.
특수 안료
1) 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.
2) 황색산화수은
아산화동과 혼합하여 선저도료에 사용된다. 독성은 강하나 단독으로서는 방오력에 선택성이 있다.
3) 산화안티몬( Sb2O3)
백색안료로 염화파라핀과 병용하여 주로 방화도료용 안료로 사용된다.
기타특수안료
① 형광안료눈에 잘 띄는 선명한 형광색을 내지만 내광성이 좋지 않다.
② 발광안료약한 방사선을 내는 성분이 있어서 밤에 빛을 받지 않아도 선명하게 보인다.
③ 축광안료밤에 광선을 비추었다가 불을 끄면 몇시간동안 발광하는 안료이다.
④ 시온안료온도에 따라 색상이 변화하는 안료이다.
-1 Phthalocyanine계 안료
Phthalocyanine계 안료는 일반적으로 내광성, 내열성, 내이행성, 내약품성, 내후성이 우수하고 또한 착색력도 뛰어나 대단히 우수한 안료다.
(1) Copper Phthalocyanine안료
주로 Copper Phthalocyanine을 주성분으로 한 청색안료로서 Phthalocyanine Blue라 하며, 현재 수종류의 결정형이 알려져 있는데, α 형, β형, ε형의 안료가 있다.
(2) 할로겐화 Copper Phthalocyanine안료
주로 Copper Phthalocyanine의 염소치환체를 주성분으로 한 녹색안료다. Copper Phthalocyanine의 할로겐화물은 할로겐의 종류와 할로겐화도에 따 라 녹색으로 제조하여 사용하며, 저염소화 Copper Phthalocyanine, 중염소 화 Copper Phthalocy-anine, 고염소화 Copper Phthalocyanine, 고염브롬화 Copper Phthalocyanine으로 분류한다.
(3) 무금속 Phthalocyanine안료
무금속 Phthalocyanine(Blue 16)은 Copper Phthalocyanine에 비해 녹색이 선명한 청색안료로 내용제성, 내열성이 약하며, 도료에 사용한다.
(4) Copper Phthalocyanine 레이크안료
주로 Copper Phthalocyanine Sulfon산의 바륨이나 칼슘염을 주성분으로 청 색안료로서 일반적으로 Fast Sky Blue로 부르고 있으며, 그 성분은 디설폰 산바륨이나 트리설폰산바륨인데, 선명한 녹청색 안료이며, 내습성이 약하며 인쇄잉크, 문구에 사용된다.
-2 아조 안료
(1) 불용성 아조안료
불용성 아조안료는 분자중에 카르복실기, 설폰기와 같은 수용성기를 갖지 않고 있으며, 아조계의 분산염료나 유용염료와 화학구조가 유사해 이러한 종류는 일반적으로 내수성, 내알카리성이 우수하다. 불용성 모노아조안료와 불용성 디아조안료로 구분한다.
(2) 아조레이크 안료
아조레이크(Azo Lake) 안료는 용해성 아조안료라고도 부르며, 현재 사용하 고 있는 종류가 비교적 많다. 주요 색상으로는 Yellow, Red, Violet이며, 일 반적으로 내용제성은 좋으나 내수성, 내알카리성은 약하다. 아조레이크안료 의 레이크화에 사용되는 금속염은 염화바륨, 염화칼슘, 염화망간, 염화스트 론튬, 염화알루미늄 등이 있으며 아조레이크안료의 커플링성분으로 β -Naphthol과 β-Oxynaphthionic산계 아조레이크 안료, 기타 아조레이크 안료로 구분된다.
(3) 축합 아조안료
축합 아조안료는 종래의 불용성 아조안료의 내용성, 내광성, 내열성의 약점 을 개선하기 위해 클로로포름기나 디아민 축합반응을 이용해 분자량을 증 대시켜 목적을 이룬 것으로 화학구조상으로 불용성 디아조안료와 유사하 다. 축합 아조안료는 색상이 선명하며, 착색력이 좋아 플라스틱 착색이나 도료에 사용되며, 특히 내성이 요구되는 인쇄잉크에 많이 사용한다.
(4) 금속염 아조안료
니켈의 배위화합물로서 원색은 황록색으로 담색으로 선명한 황록색으로도 만든다. 특히, 내광성, 내열성이 뛰어나며, 투명하고 내용제성은 나쁘나 내 광성이 좋아 유성도료에 사용된다.
