KR100264981B1 - 하부도막 제조용 프라이머 수용액 및 이를 이용한 접착력이 우수한 이중 고분자 수지 도막 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 하부 도막 제조용 프라이머 수용액 및 이를 이용한 다음 열용사하여 고분자 수지 도막을 제조하는 방법에 관한 것으로, 아크릴산을 15-20% 함유하는 폴리에틸렌 아크릴산 공중합체중 아크릴산 성분과 수산화암모늄중 암모니아 성분이 1:1 당량비가 되도록 상기 공중합체와 수산화암모늄 수용액이 혼합된 프라이머 수용액 및 상기 프라이머 수용액을 금속 피도물 표면에 도포하여 수지 하도막을 형성하는 단계, 및 상기 하부 도막상에 폴리올레핀계 고분자 수지를 열용사하여 올레핀계 상도막을 형성하는 단계, 를 포함하는 접착력이 우수한 이중 고분자 수지 도막 제조 방법이 제공된다.
본 발명에서는 접착력이 우수한 하도막을 제조한 다음 2중으로 상도막을 제조하여 이중 도막을 형성함으로써 철판에 접착력이 우수하였다.
Description
본 발명은 하부 도막 제조용 프라이머 수용액 및 이를 이용하여 접착력이 우수한 이중 고분자 수지 도막을 제조하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 프라이머 수용액을 제조한 다음 도포하여 하도막을 형성하고 고분자 수지를 열용사에 의하여 상도막으로 형성하여 접착력이 우수한 이중 고분자 수지 도막을 제조하는 방법에 관한 것이다.
종래에 고분자 물질을 코팅하는 경우 코팅과 피도물 표면과의 접착력은 코팅에 요구되는 물성 중에서 가장 중요한 특성이며, 피도물 표면에서 코팅막이 탈착되는 것을 방지하기 위하여 여러 가지 방법이 개발되어 왔다.
피도물과의 접착력을 증가시키기 위한 방법으로는 샌드 블라스트, 혹은 쇼트 블라스트를 이용하여 피도물 표면의 형상을 거칠게 하여 고분자 피막과의 접촉 표면적을 늘리는 방법이 피도물의 표면 전처리에 주로 이용되었다.
또한 피도물의 표면에 피도물과의 접착력이 우수하며 동시에 후속 코팅제와의 접착성이 우수한 수지를 피도물의 표면에 도포함으로써 피도물 표면을 전처리하여 코팅의 접착력을 크게하는 프라이머를 도포하는 방법이 사용되고 있다.
올레핀계 고분자 피막재료의 경우 수지 자체의 물성이 피도물과의 접착력이 좋지 않으며, 표면 거칠기를 증가시키는 표면 처리 방법은 표면 거칠기가 증가하여 접촉표면적을 크게한 만큼 효과는 있으나 올레핀계 고분자 수지의 접착 특성상 일반적으로 고분자 피막 재료에 요구되는 접착력을 나타내지는 못하는 것이 보통이다.
올레핀계 고분자 수지중 일종인 폴리에틸렌을 자체로 피막 성형하는 경우 고분자 피막과 피도물이 흔히 박리되었으며 이 경우에는 피도물의 표면 거칠기를 증가시키더라도 폴리에틸렌의 수지 특성상 고분자 피막에 충분한 접착력을 얻을 수 없다.
기존에 올레핀계 고분자 피막의 표면 접착성을 높이기 위하여 피도물의 표면에 유기 용매를 사용하여 고분자 수지를 용해한 형태의 프라이머를 피도물의 표면에 도포하여 프라이머 피막을 형성하여 피도물과 고분자 피막 사이의 접착력을 크게 하는 방법이 개시되었으며 주로 올레핀계 수지의 압출 및 분체 도장에 의한 고분자 피막의 융착에 사용되고 있다.
프라이머를 사용하는 종래의 방법은 고분자 수지의 용해를 위하여 유기 용제를 사용함으로써 작업 조건이 열악해지고, 열경화성 고분자 수지를 사용한 프라이머의 경우에는 유기 용제에 의한 유해 물질의 발생 이외에 프라이머 피막 성형시 열경화성 수지의 경화에 시간이 걸리고 프라이머 수지와 올레핀계 코팅재사이에 상용성이 좋지 않은 단점이 있다.
또한 올레핀계 프라이머 수용액에 관한 특허 제92-18188에서 나타나듯이 염소화 폴리올레핀을 사용하는 경우 열용사시 고분자 분말 원료이 부분 연소하여 염산 증기가 발생하며 또한 프라이머용 수지로 사용된 비닐 아세테이트 에틸렌 공중합체 중 에틸렌의 중량비가 25-30중량%에 불과하여 고분자 사슬중에서 폴리에틸렌이 차지하는 비율이 상대적으로 낮아 올레핀계 고분자 피막 재료와의 상용성, 코팅후 수분 침투시 안정성 그리고 올레핀계 고분자 재료에 비하여 도막 자체의 기계적 물성이 저하하였다.
이에 본 발명에서는 열용사에 의한 올레핀계 수지로된 도막 제조시 수용성이므로 유기 용제를 사용하지 않아 작업 조건에 간편하며, 열용사 공정상 염산 증기 등 인체에 유해물이 생성되지 않고 피도물 표면과의 접착성이 우수하고 올레핀계 코팅재료와 상용성이 우수하며 수분 접촉시 프라이머 수지의 흡습에 따른 물성의 변화가 없는 프라이머 수용액을 제조하여 도포한 다음 그위에 올레핀계 수지를 열용사하여 피도물과의 접착성이 우수한 이중 고분자 수지 도막을 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 일견지에 의하면, 아크릴산을 15-20% 함유하는 폴리에틸렌 아크릴산 공중합체중 아크릴산 성분과 수산화암모늄중 암모니아 성분이 1:1 당량비가 되도록 상기 공중합체와 수산화암모늄 수용액이 혼합된 프라이머 수용액이 제공된다.
본 발명의 다른 견지에 의하면, 제1견지에 의해 제조된 프라이머 수용액을 금속 피도물 표면에 도포하여 수지 하도막을 형성하는 단계, 및 상기 하부 도막상에 폴리올레핀계 고분자 수지를 열용사하여 올레핀계 상도막을 형성하는 단계, 를 포함하는 접착력이 우수한 이중 고분자 수지 도막을 제조하는 방법이 제공된다.
이하 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
100부의 물에 아크릴산을 15-20% 함유하는 폴리에틸렌 아크릴산 공중합체중 아크릴산 성분과 수산화암모늄중 암모니아 성분이 1:1 당량비가 되도록 폴리에틸렌 아크릴산 공중합체와 수산화암모늄 수용액을 혼합한 다음 교반하여 수성 현탁화한 프라이머 수용액을 제조하였다.
아크릴산을 15중량% 미만으로 함유하는 경우 폴리에틸렌 아크릴산 공중합체의 수용성 현탁액을 제조하기가 어렵고, 20중량% 이상으로 함유하는 경우는 고분자 수지중의 아크릴산의 비중이 커서 물에 분산하기는 쉬우나 물에 대한 내수성이 다소 떨어지므로 금속 표면에 도포하고 건조한 다음에 이어서 열용사할 코팅 재료의 프라이머로 사용한 경우에 물이 코팅을 통과하여 금속과 프라이머의 접착면에 도달할 경우 접착력을 저해할 수 있다.
상기 아크릴산은 물에 불용성이므로 물에 용해시킬 목적으로 암모니아를 함께 사용하였다. 암모니아가 과량이면 미반응 암모니아가 많아지므로 악취가 나고 경제성이 떨어지며 암모니아가 소량이면 중합체를 물에 수화시키기가 어려운 것이다. 따라서 첨가하는 암모니아의 함량은 아크릴산에 대하여 1:1 당량비가 바람직하다.
상기 프라이머 수용액을 표면 오염이 제거된 상태의 열연 강판 및 알루미늄 피도물 상에 도포한 후 건조하여 하도막을 제조하였다. 상기 하도막이 형성된 피도막물의 표면 온도를 약 100℃정도로 예열한 다음 폴리올레핀계 수지를 고분자 열용사기를 사용하여 상도막을 형성하였다.
상기 열용사처리할 피도막물로는 11cm×11cm이고 두께 2.0mm의 열연 강판 및 알루미늄판을 사용하였다.
상기 예열 온도는 열용사도막의 물성에 영향을 미치는 요인으로서 온도가 적정온도를 넘어 과열될 경우 용사 불꽃에 의해 불이 옮겨 붙을 수 있으므로 바람직하지 않다.
상기 열용사용 폴리올레핀계 코팅제로는 입자크기가 60-200미크롱인 기존의 고밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 초고분자량 폴리에틸렌, 및 에틸렌 비닐알콜 공중합체 분말을 사용하였다.
본 발명에서는 접착력이 우수한 하도막을 제조한 다음 열용사에 의하여 상도막을 제조하여 이중 도막을 형성함으로써 철판에 접착력이 우수하였다.
[실시예]
본 실시예에서는 100부의 물에 아크릴산 20중량%를 함유하는 폴리에틸렌 아크릴산 공중합체 25부를 28% 수산화암모늄 수용액 13부와 혼합하여 아크릴산과 암모니아의 당량비가 1:1이 되도록 하고 90℃에서 교반하여 수성현탁한 프라이머 수용액을 제조하였다.
상기 프라이머 수용액에 100부의 물을 가하여 희석한 용액을 유기 용매로 세척하여 표면 오염이 제거된 상태의 열연 강판 및 알루미늄 피도물상에 액상으로 도포한 다음 건조하여 하도막을 형성하였다.
11cm×11cm, 두께 2.Omm인 열연 강판 및 알루미늄판을 시편으로 사용하였으며 작업시에 피도물의 표면 온도는 약 100℃ 정도로 예열하여 성형하여 상도막을 형성하였다.
미리 제조된 하도막상에 폴리올레핀계 수지를 사용하여 코팅하였다.
상기 코팅은 불꽃형 용사에 의하여 실시하였으며, 열용사하는 폴리올레핀계 코팅제로는 입자 크기가 60-200 미크롱의 고밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 초고분자량 폴리에틸렌 및 에틸렌 비닐알콜 공중합체 분말을 사용하였다.
상기한 방법으로 이중 도막을 형성한 시편에 폭 1cm의 흠집을 내고 지그에 물려 필(peel) 시험을 거쳐 인장 강도를 측정하였다.
상기 측정한 시편을 90°로 박리하여 측정한 접착력 시험의 결과를 하기표 1에 나타내었다.
상기 표에서 보듯이 프라이머 수용액으로 하도막을 형성한 박리시편은 모두 접착력이 도막의 인장 강도보다 커서 도막이 찢겨서 박리 현상이 관찰되지 않았으며 하도막을 형성하지 않은 무처리 시편의 경우에는 시편 성형후 고분자 피막 재료의 열수축에 의하여 자연 박리되었다. 특히 에틸렌 비닐알콜 공중합체의 경우 열용사한 시편에서 자연 박리되지는 않았으나 박리 시험에서 박리되었다.
따라서 본 발명의 방법에 의하여 2중으로 도막을 형성한 경우 도막의 접착력이 우수하였다.
본 발명에서는 접착력이 우수한 하도막을 제조한 다음 열용사에 의해 상도막을 제조하여 이중 도막을 형성함으로써 철판에 접착력이 우수하였다.
Claims (2)
- 아크릴산을 15-20% 함유하는 폴리에틸렌 아크릴산 공중합체중 아크릴산 성분과 수산화암모늄중 암모니아 성분이 1:1 당량비가 되도록 상기 공중합체와 수산화암모늄 수용액이 혼합된 프라이머 수용액.
- 청구 범위 제1항에 의해 제조된 프라이머 수용액을 금속 피도물 표면에 도포하여 수지 하도막을 형성하는 단계, 및 상기 하부 도막상에 폴리올레핀계 고분자 수지를 열용사하여 올레핀계 상도막을 형성하는 단계, 를 포함하는 접착력이 우수한 이중 고분자 수지 도막 제조 방법.
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