[도장검사] 도막 광택측정 방법과 클리어도막 광택측정 방법

도장에 있어서 가장 중요한 부분 중 하나는 심미성이라고 할 수 있습니다.

심미성에 영향을 미치는 부분이 많이 있겠지만, 그 중에 하나인 광택입니다. 같은 색상의 도료로 작업을 해도 광택에 따라서 육안으로 느끼는 차이가 굉장히 큽니다. 특히 고급스러운 느낌을 내는 무광(matt or matte)이나 반광의 도막은 작은 광택차이로 디자이너가 원하는 색구현에 큰차이가 발생하는 경우도 있습니다.

도장 현장에서 광택을 관리하는 방법은 크게 두가지로 구분할 수 있습니다.

1. 육안검사
2.  광택측정기 활용

육안검사를 통한 광택 관리

도장 경험이 많거나, 같은 제품을 오랜기간 사용하는 현장관리자나 QC작업자의 경우는 제품을 보고 광택의 정상 유무를 '감'으로 느낄 수 있습니다. 그러나 그런 경우는 주변 환경이나 그날의 컨디션에 따른 오차가 발생할 수 있기 때문에 지양해야 되는 방법입니다.

육안검사를 통해 광택을 관리할 때에는 표준 시편을 활용하는 방법을 추천합니다. 현장에서 광택측정기의 활용이나 관리가 어려운 경우가 있기 때문에, 도장라인에서 작업하는 도료의 표준시편을 가지고, 도장되어 나오는 제품과 광택과 색상을 비교하는 방법이 합리적인 경우가 많습니다.

과경화로 광택과 색상이 변한 시편(좌), 표준시편(우)

표준시편을 활용할 때 주의할 점

도료 종류에 따라서 고온, 고습, UV에 노출되는 경우, 빠르게 필름이 노화되는 경우가 있습니다. 그런 경우 표준시편을 활용해서 육안검사를 할 때, 오차가 발생하게 됩니다. 따라서 표준시편은 반드시 햇볕에 노출되지 않고 건조하고 시원한 장소에 변형 또는 오염되지 않게 따로 보관하는 것이 좋으면, 신나(솔벤트)나 알콜 등으로 닦으면 표면이 손상됨으로 마른 천이나 약간의 물을 이용해서 닦는 것이 좋습니다.

링크: 미경화에 따른 광택 변화

광택측정기 활용하여 광택 관리하기

표면의 광택을 측정하도록 고안된 장비를 활용해서 광택을 측정할 수 있습니다.
'광택측정기'라고 부르고, 영어로는 'Gloss-meter'로 표기합니다.

BYK사의 표면광택측정기

표면광택측정기의 원리

광원에서 반사되어 측정센서로 들어온 빛의 양을 측정

광택측정기는 광원에서 일정량의 빛을 특정 각도로 측정하고자 하는 표면에 발사합니다. 표면에서 난반사(scattering)되어 측정센서로 들어가지 못한 빛은 제외되고, 원하는 각도로 반사되어 들어온 빛의 양은 측정됩니다.

광택측정 단위

보통 도막의 광택을 측정할 때는 GU(Gloss Unit)라는 단위를 사용합니다. 반사되어 센서로 들어온 양의 비율(%)을 나타내는 단위로 간단하게 이해하면 됩니다.

광택측정기 선택시 고려할 점

광택측정은 ISO나 ASTM 등 표준에 의거하여 측정기의 측정방법이 정해집니다. ISO 2813에서는 광택측정시 표면광택에 따라서 20, 60, 85도(°)로 구분하여 측정하도록 정하고 있습니다.

20도, 60도, 85도는 측정의 광원에서 빛이 발사되는 각도를 의미합니다.

• 70 GU 초과: 20° 적용
• 10 ~ 70 GU: 60° 적용(범용적 사용)
• 10 GU 미만: 85° 적용

일반적으로는 60도의 광택계측기를 많이 사용합니다. 광범위하게 사용이 가능하기 때문입니다. 하지만 더 정확한 광택 측정이 필요한 경우는 광택에 따라서 20도, 85도의 광택측정기를 사용합니다.

60도에서 측정한 광택값(GU)은 20도 또는 85도에서 측정한 값과 차이가 발생합니다. 예를 들어 60도에서 90 GU의 광택이 보통 85도에서 측정하면 85 GU 정도로 60도 측정값보다 낮게 측정됩니다.

광택측정 횟수

광택은 표면상태에 영향을 받습니다. 표면이 육안으로는 동일해 보이더라도, 측정하는 위치나 방향에 따라서 광택측정기로 측정한 값의 차이가 발생할 수 있습니다. 따라서, 광택을 측정할 때는 1회만 측정하는 것보다 동일 부위를 3회 이상 측정하고 피도물의 크기에 따라서 여러 부분의 광택을 측정하여, 광택값을 결정하는 것이 좋습니다.

클리어도막의 광택측정 방법

분체도장의 도막성능과 외관향상을 위해서 2~3회 멀티코팅을 하는 경우가 있습니다.

특히 클리어코팅은 내후성을 보강해주거나, 외관의 수려함을 요구하는 경우에 사용을 많이 합니다.

클리어코팅 후 클리어도막이 정상적으로 설계된 광택을 유지하고 있는지 확인하기 위해 광택을 측정을 합니다. 보통 클리어코팅을 한 표면의 광택을 측정하면, 생각보다 높은 값이 측정되는 경우가 있습니다.

클리어도막의 광택이 높게 나오는 이유

보통 일반적인 페인트 도막의 광택은 0 ~ 100 GU 안에 측정이 됩니다. 근데 광택이 높은 클리어도막을 측정하는 경우는 100 GU이상 나오는 경우가 종종 있습니다.

심지어 정상적인 도막임에도 TDS(Technical Data Sheet) 상에 기재된 광택보다 높게 나옵니다.

이렇게 클리어도막의 광택이 높게 나오는 이유는 클리어도막과 그 밑의 도막에서 반사된 빛이 이중으로 영향을 미치기 때문입니다.

일반적인 도막의 경우, 아래 그림과 같이 광택이 측정됩니다.

일반 도막 광택측정시 빛의 반사경로

빛이 도막에 반사되어 다른 방해 없이 측정센서로 들어갑니다.

하지만 클리어도막이 코팅되어 있는 경우는 위 그림과 다른게 빛이 두가지 경로로 들어가게 됩니다.

클리어도막의 광택측정시 빛의 반사경로

위에 그림과 같이 광원에서 나온 빛은 클리어필름과 클리어필름 밑의 표면에 의해서 다중반사가 되고, 이렇게 다중반사된 빛이 측정값에 영향을 주게 됩니다. 대부분 클리어필름의 고유 광택보다 높은 값이 측정이 됩니다.

클리어필름의 광택을 측정하는 방법은?

클리어필름의 광택을 측정하기 위해서는 빛을 반사하지 않는 소재 위에 클리어도막을 도장하여 측정하는 방법을 사용합니다.

클리어도막의 광택측정 방법

위의 그림과 같이 빛을 반사하지 않은 무광의 검은 색 표면을 이용해서 클리어 광택을 측정합니다. 보통 이 때 사용하는 무광블랙필름(포일)은 3 % 이하의 광택을 가진 무광블랙(matte black)을 사용합니다.

이렇게 하면, 클리어도막 자체의 광택 측정이 가능합니다.

현장에서 품질관리할 때는 피도물 자체의 광택(다중반사된)을 측정해서 관리하는 방법도 사용하지만, 이러한 측정방법은 정확한 광택을 측정하고 관리한다고 보는데에 제한이 있습니다. 하도의 광택 또는 표면상태가 상도의 클리어 광택을 보강하거나 감소시킬 수 있기 때문입니다.

광택관리가 매우 중요한 제품의 도장을 할 때에는 로트별 또는 주기적으로 무광 블랙 시편을 이용해서 도장라인에서 구현되는 클리어도막의 광택을 관리하는 것을 추천드립니다.

광택측정 관련표준

검사업무는 관련 표준에 대한 내용을 숙지하는 것이 좋습니다.

도막이나 표면의 광택측정과 관련된 대표적인 표준은 아래와 같습니다.

• ASTM D523 Standard Test Method for Specular Gloss
• ISO 2813 Paints and varnishes - Determination of gloss value at 20 degrees, 60 degrees and 85 degrees
• DIN 67530 Reflectometer as a means for gloss assessment of plane surfaces of paint coatings and plastics ( DIN ISO 2813로 대체 )