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용제

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용제(Solvent)

용제(溶劑, solvent)는 용질용해하는 데 쓰는 물질이다. 알코올, 가솔린 따위가 있다. 주로 액상의 형태로 존재하며 이학적으로 취급하는 경우 용매라고 하며, 공업적으로 취급할 때 용제라고 한다.

개요[편집]

하나의 용액에서 그 용액을 만들기 위한 물리적 조작(용해, 추출, 흡수, 세정 등)의 대상이 되는 성분, 즉 녹인 성분을 용질이라 하고 이것에 대해 용질을 녹이는 데 사용한 성분을 용제라고 한다. 만약 결정하기 어려운 경우에는 보통 다량으로 존재하는 쪽을 용제라 한다. 용제가 2종 또는 2종 이상 물질의 혼합물일 때는 이것을 혼합 용제(mixed solvent)라고 한다. 용제는 또 용질을 녹이고 있는 매질이라는 의미에서 용매(溶媒)라고도 불린다. 용질은 기체, 액체, 고체의 어느 쪽도 좋지만, 용제는 일반적으로 용질과 반응하지 않는 액체이다. 단, 특별히 고체-고체 간의 용액, 즉 고용체(예를 들면 균일한 고체 합금 등)의 경우에는 용제도 고체이다.

용제의 성질은 그 분자 구조에 따라 특유하고 또 그 용해력은 용액이 형성될 때의 조건(온도, 압력 등, 및 조합되는 성분), 용질의 성질 등에 따라 변화하므로 용액을 만들 때에는 용제의 선택이 매우 중요하다. 또 용제를 그 작용에 따라 추출제, 흡수제, 세정제 등이라 부르는 경우도 있다.

용제는 도료의 점착력을 줄이고 솔질을 수월하게 하여 모체(母體)에 대한 기름의 흡수를 조절하기 위하여 쓰는 것으로, 대개 시너라고 불리는 물건들이 바로 이쪽이다. 시너는 독성이 존재한다. 페인트에서 수지를 녹이는 성질(엄밀히 말하면 극성, 비극성분자끼리 만나 풀어진 것)이 있기 때문에 도색 작업을 용이하게 만들어준다. 용제는 온도에 따라 저비점, 고비점 용제로 분류하고 화학 계통으로는 알코올, 에틸, 케톤, 탄화수소 등으로 나눈다. 도료에 따라 알맞은 용제를 써야 하는데, 맞지 않는 용제를 쓰면 오히려 부작용이 벌어지곤 한다. 수성은 용제가 이 용제이기 때문에 시너 종류처럼 물을 적당히 섞어서 쓴다.[1][2][3]

분류[편집]

도료는 도장할 때 유동 상태에서 사용된다. 전색제가 액상이고 자체가 유동성이 있으면 그대로 사용할 수 있으나, 실온에서 유동성이 없거나 또는 그대로는 점도가 높아 도장하기 어려울 경우에는 용제로 희석하여 도장에 용이하게 적당한 유동성을 부여하여야 한다. 이러한 목적 때문에 도료에 따라서는 물을 사용하는 경우도 있으나 일반적으로 물은 용제에 포함하지 않고 유기 액체만을 용제라고 한다. 용제는 화학 구조, 비점, 극성, 용해력 등에 의해 다음과 같이 분류할 수 있다.

용해력에 의한 분류[편집]

  • 진용제(Solvent) : 단독으로 수지류를 용해하는 성질이 있는 것으로 용해력이 크다.
  • 조용제(Latent Solvent) : 단독으로는 용질을 용해하지 못하나, 다른 성분과 병용하면 용해력을 나타낸다.
  • 희석제(Dilunet) : 용질에 대하여 용해력은 없으나 용액에 가하여도 어느 정도의 까지는 용질의 분리/침전/석출 등이 일어나지 않는 것으로 점도를 낮추거나 비용을 절감하는 작용을 한다.

비점에 의한 분류[편집]

  • 저비점 용제 : 상압 하에서 비점이 100℃ 이하의 것으로, 아세톤, 메틸 에틸 케톤, 메탄올, 에탄올, 초산에틸 등이다.
  • 중비점 용제 : 비점 범위가 100∼150℃의 것으로, 톨루엔, 초산아밀, 초산부틸, 부탄올, 메틸이소부틸케톤 등이다.
  • 고비점 용제 : 비점이 150℃ 이상의 것으로, 부틸셀로솔브, 디이소부틸케톤, 이소포론 등이 여기에 속한다.

극성에 의한 분류[편집]

  • 극성 용제 : 케톤(Ketone )류, 에스테르(Ester) 류 등
  • 비극성 용제 : 탄화수소(Hydrocarbon) 류 등

화학 구조에 의한 분류[편집]

화학적 구조에 따라 아래의 표와 같다.

분류 품명 비점(°C) 인화점(°C) 용도
탄화수소계(지방족)

Aliphatic Hydrocarbone

백등유(Kerosene) 170∼250 52 유성도료, 보일유, 유변성 합성수지도료
미네랄 스피릿(Minerial spirit) 140∼220 26∼38
탄화수소계(방향족)

Aromatic Hydrocarbone

톨루엔(Toluene) 110∼112 7∼13 락카계 도료, 합성수지도료
크실렌(Xylene) 137∼14 23
솔벤트 나프타(Solvent naphtha) 110∼160 15이하
에스테르계

Ester

초산에틸(Ethyl acetate) 74∼77 -2.78 락카계 도료, 염화비닐수지 도료, 아미노 알키드수지 도료
초산부틸(Butyl acetate) 124∼126 27.22
초산아밀(Amyl acetate) 138∼142 41.11
케톤계

Ketone

아세톤(Acetone) 55∼60 -2 염화비닐수지 도료, 아미노 알키드수지 도료, 아크릴수지, 락카계 도료
메틸 에틸 케톤(Methyl ethyl ketone) 77∼80 0 이하
메틸이소부틸케톤(Methyl isobutyl ketone) 115∼118 23
알코올계

Alcohol

메탄올(Methanol) 64∼65 6 아미노 알키드수지 도료, 락카계 도료, 주정도료, 에칭 프라이머
에탄올(Ethanol) 78∼79 18
이소프로필알콜(Isopropanol) 79∼8 18~20
부틸알콜(Butanol) 114∼118 35
이소부틸알콜(Isobutanol) 104∼107 22
에텔계

Ether

셀루솔브(Cellosolve) 128∼157 40 락카계 도료, 아미노 알키드수지 도료, 아크릴 수지 도료
셀루솔브 아세테이트(Cellosolve acetate) 140∼060 47
부틸 셀루솔브(Butyl cellosolve) 163∼174 60

특성, 용도 및 제조 방법[편집]

지방족 탄화수소[편집]

  • 미네랄 스피릿(Mineral spirits) : 비점이 140∼220℃의 각종 탄화수소 혼합물로 방향족을 많이 함유한 것은 용해력이 크다. 이소파라핀이 주성분인 것을 무취(無臭) 미네랄 스피릿이라 한다. 비교적 값이 싸므로 유성도료, 합성수지 조합페인트의 용제 및 시너로 대량 사용된다
  • 등유(燈油, Kerosine) : 원유를 분류하여 얻어진 등유분을 재분류하여 정제한 것으로 비점은 170∼250℃이다. 주로 보일유, 유성도료 등에 사용된다.

방향족 탄화수소[편집]

  • 톨루엔(Toluene) : 독성 때문에 도료에는 사용되지 않는 방향족 탄화수소의 기본 물질인 벤젠 대신 널리 사용되고 있는 용제로 무색투명하며 독성이 적다. 벤젠보다 약한 방향을 갖는다. 휘발성은 초산부틸의 2배, 부탄올보다 4배 빠르다. 용해성은 벤젠과 비슷하며 알코올, 에스테르, 케톤, 탄화수소 등의 많은 유기용제와 혼합하여 사용한다. 순수한 톨루엔의 비점은 110.6℃이나 공업용은 110∼120℃이다. 합성수지도료, 락카 등의 용제로 널리 사용된다.
  • 크실렌(Xylene) : 무색투명의 액체로 톨루엔에 비하여 비점(137∼142℃), 인화점이 높고 증발 속도는 다소 늦다. 물과 섞이지 않으며 톨루엔과 같이 많은 유기용제와 혼합하여 유지, 에스테르, 알키드수지, 페놀수지, 염화고무 등을 용해한다. 주 용도로는 유성 바니시, 합성수지도료, 방청 페인트의 용제, 비닐수지, 아크릴수지, 락카 등의 희석제로 톨루엔과 같이 널리 사용된다.

에스테르 및 에테르계[편집]

  • 초산에틸(Ethyl acetate) : 무색투명의 액체로 숙성한 과일 향기를 갖고 있으며 많은 유기용제와 혼합한다. 니트로셀룰로오즈, 초산셀룰로오즈, 장뇌, 고무, 로진 등을 용해한다. 특히 초화면의 진용제이므로 락카의 주 용제이며, 비점이 74∼77℃로 낮다. 용도로는 락카/락카 시너의 용제, 폴리우레탄/염화비닐수지 도료의 용제 등이다.
  • 초산부틸(Butyl acetate) : n-Butyl acetate의 비점은 126℃이며 과일과 같은 향기를 갖고 있다. 많은 유기용제와 자유로이 혼합 가능하며 니트로셀룰로오즈의 진용제로 증발속도도 적당하며 내백화성이 있는 중비점 용제이다. 용도로는 락카/락카 시너의 용제, 비닐수지, 아크릴수지, 에폭시수지 도료 등의 용제 등이다.
  • 3-Methoxy butyl acetate : 3-MBA는 물에 대한 용해도가 6.5%이며 거의 모든 유기용제와 혼합이 가능하다. 수지에 대한 상용성이 양호하고 니트로셀룰로오즈, 염화비닐, 알데히드 수지, 페놀수지, 멜라민수지, 알키드수지 등을 용해한다. 비점이 171℃로 고비점 용제임에도 불구하고 증발속도가 비교적 빠른 것이 특징이다.
  • Cellosolve acetate : 비점이 135∼160℃의 무색투명한 액체로 물에 약 23%가 용해된다. 많은 유기용제와 혼합이 가능하며 수지에 대한 용해력은 셀루솔브 보다 크고 니트로셀룰로오즈, 셀락, 로진 등을 용해한다. 용도로는 락카 시너, 리타다 시너에 주로 이용한다.
  • Butyl celosolve : 비점 171℃의 무색투명한 액체로 온화한 향기가 있으며 물과 혼합이 가능하다. 거의 모든 유기용제와 혼합하여 니트로셀룰로오즈, 페놀수지, 에폭시수지 등을 용해하고 락카의 백화 방지, 도막 평활화(塗膜平滑化, Film Leveling)에 효과가 있다. 용도로는 리무버 및 락카의 백화 방지용 용제로 사용된다. 기타 용도로 염료의 융용제, 농약 분산제, 화장품 및 합성수지의 가소제 등이다.
  • Ethyl celosolve : 비점 136℃의 온화한 향기가 있는 무색투명한 액체로 물에 녹으며 초화면 페놀수지 알키드수지, 페록시수지 등을 용해한다. 용도로는 락카, 페놀수지, 알키드, 에폭시수지 도료의 용제, 리무버에 주로 사용된다. 기타 용도로 염료 분산제, 합성수지의 원료 등이 있다.

케톤계[편집]

  • 아세톤(Acetone) : 비점 55∼60℃의 매우 증발속도가 빠른 저비점 용제이다. 박하와 같은 향기가 있으며, 물과 많은 유기용제와 잘 혼합한다. 각종 수지, 셀룰로오즈 유도체에 대한 용해력이 크지만 휘발성이 높아 다량으로 사용하면 백화현상을 일으킨다. 용도로는 락카, 아크릴 수지도료, 리무버 등에 사용된다.
  • Methyl ethyl ketone(MEK) : 냄새와 성상이 아세톤과 거의 같다. 비점이 77∼80℃로 아세톤보다 높고 초산에틸과 거의 같으며 니트로셀룰로오즈, 염화비닐수지, 에폭시수지, 아크릴수지에 대한 용해력이 좋다. 용도로는 락카, 염화비닐수지, 아크릴수지의 용제로 주로 사용되며 접착제, 인쇄잉크의 용제로도 사용된다.
  • Methyl isobutyl ketone(MIBK) : 비점이 115∼118℃로 아세톤이나 MEK보다 순한 냄새가 나며 초산부틸과 함께 중비점 용제로 널리 사용된다. 초산부틸과 비교 시 증발속도가 빠르고 용해성은 좋다. 용도로는 락카, 비닐수지 도료, 폴리우레탄 수지 도료 등에 주로 사용된다.
  • Cyclohexanone(Anone) : 비점 152∼157℃, 박하향의 환상 케톤으로 용해력은 크나 증발속도는 초산부틸의 약 5배 정도로 느리기 때문에 락카의 백화 방지나 리타다 시너, 합성수지도료의 도막 평활성(塗膜平滑性, Leveling) 향상에 사용된다.

알코올계[편집]

  • 메탄올(Methyl alcoho) : 비점 64∼66℃의 휘발성이 높은 용제로 독성이 있으며 용해력은 에탄올보다 작다. 용도로는 락카의 조용제, 속건 니스, 리무버에 사용되며 포르말린의 세정제로도 쓰인다.
  • 이소프로판올(Isoporpyl alcoho) : IPA로 약칭되는 석유화학제품으로 특유의 냄새를 가지고 있다. 비점은 81∼83℃으로 부칠알수지, 셀락, 로진 등의 용제이다. 용도로는 셀락 니스, 위시 프라이머의 용제, 락카의 조용제로 사용된다.
  • 노멀 부탄올(n-Buthanol) : 비점 114∼118℃로 자극적인 냄새가 나며, 물에는 상온에서 약간 혼합이 가능하다. 셀락, 부틸알수지, 로진, 에스테르검 등을 용해한다. 용도로는 락카, 멜라민수지, 요소수지 도료, 워시 프라이머의 용제로 사용되며 초산부틸, 가소제 제조의 원료로 사용한다.

용제의 물성[편집]

용제는 일반적으로 유기물질을 용해하기 위한 탄화수소 유분이기에 특성을 감안하여 용도에 맞는 적합한 제품을 선정하고 사용해야 한다.

  • 순도(Purity) : 용제 물질 중에서 주성분인 순 물질의 함유량을 나타내며 보통 중량 퍼센트(wt%)로 표시한다.
  • 비중(Specific Gravity) : 특정 온도에서의 물의 밀도에 대한 그 물질의 밀도 비율로 g/cm3로 표시한다.
  • 인화점(Flash point) : 시료의 증기가 규정된 크기의 불꽃 접촉 시 순간적으로 인화될 때의 온도를 말한다.
  • 아닐린 점(Aniline Point) : 일정량의 시료가 대표적인 Aromatic 계 탄화수소 화합물 중의 하나인 아닐린의 일정량과 완전히 혼합되는 온도를 말한다.
  • 동판 부식도(Copper Corrosion) : 장치 내 부식성 여부를 판단하기 위한 동판의 부식 정도를 판별하는 기준으로 1~4까지의 등급이 있으며, 높은 등급일수록 부식이 심함을 나타낸다.
  • 유황분(Sulfur) : 제품 내 함유되어 있는 유황(Sulfur)의 함량을 나타낸다. 유황은 금속의 부식이나 악취의 원인으로 작용한다.
  • 증기압(Vapor Pressure) : 제품의 휘발성을 측정하는 하나의 척도로 탄소수가 큰 탄화수소가 많을수록 증기압은 낮아진다.
  • 닥터 시험(Doctor Test) : 부식성이 큰 유황분을 함유하고 있는지 알아보기 위한 방법으로 반응성이 없는 경우 부식성 황분을 포함하고 있지 않음을 의미하며 Sweet으로 표시하고 황분이 있는 경우 Sour로 표시한다.
  • 옥탄가(Octane Number) : 노킹(Knocking) 현상이 나타나는 경향을 비교하기 위해 설정한 수치로 노킹이 잘 일어나는 노말 헵탄을 옥탄가 0으로, 노킹이 잘 일어나지 않는 이소옥탄을 옥탄가 100으로 기준을 정한다.
  • 점도(Viscosity) : 액상 물질이 흐를 때 유체의 자체 저항을 수치로 나타낸 것을 말한다. 점도는 온도에 따라 달라지므로 점도를 기록할 때는 온도를 항상 기록해야 한다.
  • 유동점 Pour Point) : 시료의 유동이 가능한 최저 온도로, 저온 유동성의 척도가 되므로 일정 온도 이하로 규제된다.[4][5]

동영상[편집]

각주[편집]

  1. 용제〉, 《네이버 국어사전》
  2. 용제〉, 《네이버 지식백과》
  3. 용제〉, 《네이버 지식백과》
  4. ssonsssonsssons, 〈용제 - 개요 및 종류〉, 《네이버 블로그》, 2016-07-16
  5. 기타, 〈용제(Solvent)〉, 《티스토리》, 2021-09-14

참고 자료[편집]

같이 보기[편집]


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