KR100397713B1 - 금속기재에마무리제를도포하는방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 하도제 및(또는) 하도 또는 상도의 도포 전에 실란 부착 촉진제 박막으로 금속을 먼저 도장하는, 금속 기재를 마무리 처리하거나 도장하는 방법에 관한 것이다. 본 방법은 트럭의 정통적인 제조에 유용한 방법으로, 기재에 도막을 부착시키기 위해 샌딩 또는 베이킹 처리를 필요로 하지 않는다.

Description

금속 기재에 마무리제를 도포하는 방법{Process for Applying a Finish to a Metal Substrate}
<관련 출원에 대한 참조 사항>
본 출원은, 현재 포기된 1994년 5월 24일자로 출원된 공계류 출원 제08/248,033호의 부분 계속 출원인 1994년 12월 22일자로 출원된 공계류 출원 제08/362,354호의 부분 계속 출원이다.
트럭 제조에 사용되는 알루미늄(기재)의 품질은 매우 다양하다. 이로 인해 부착 성능이 가변적이다. 이와 같은 부착력의 가변성을 최소화하기 위해서 알루미늄을 화학적으로 처리할 수 있다. 불행하게도, 화학 처리는 고가이며 특별한 설비를 필요로 한다. 본 발명에서는, 실란을 사용함으로써 세척된 미처리 알루미늄에 나타나는 부착력의 가변성을 최소화한다.
워커(Walker)의 문헌[JCT,52, 49-61(1980)]에는, 금속성 기재 상의 유기 표면 도장에 사용되는 유기관능성 실란 부착 촉진제의 일반적인 개념이 개시되어 있다. 유럽 특허 공개 제0540 040 A1호에는, 유리, 플라스틱 및 금속을 포함하는 각종의 기재에 대한 부착력이 매우 내구적인 실온 경화성 유기폴리실록산 조성물이 개시되어 있다. 미국 특허 제4,963,636호 및 동 제5,008,349호 및 일본 특허 공개평 제3-408 (1991)호에는 또한 실리콘을 함유하는 하도제 또는 부착 촉진제가 개시되어 있다. 베이커(Baker) 등의 문헌[IN.J. Adhesion and Adhesives,12, 73-74(1992)]에는 항공기 제조시에 부착 촉진제로서 실란을 사용하는 것에 대해 개시되어 있다. 미국 특허 제5,206,285호에는 부식 억제제로서 특정 몰비의 아미노 실란과 에폭시 실란 화합물의 혼합물에 대해 개시되어 있다. 이와 같은 참고 문헌에는 폴리우레탄 페인트, 밀봉제, 접착제 및 사출 성형재에 실란 부착 촉진제를 도포하는 것에 대해 개시되어 있다. 미국 특허 제5,159,970호에는 세라믹 재료 층을 도포하여 쉘(shell) 형태를 형성하기 전에 원형에 부착제인 아미노실란을 사용하는 것에 대해 개시되어 있다. 워커의 문헌[JOCCA(J.Oil Col. Chem. Assoc.), 1982, 65, 415 및 436-443]에는, 알루미늄 및 연강 기재 위의 2액형(two-pack) 우레탄 및 에폭시드 페인트에 대한 부착 촉진제로 유기실란을 사용하는 것에 대해 개시되어 있다. 여기에서, 부착 촉진제는 전처리 하도제로서 도포되거나 페인트 내로 삽입된다. 워커는 그리스(grease)가 제거된 기재 및 석질에 의해 마모된 표면 모두에 대해 부착력이 향상되었음을 개시한다. 또한 워커의 문헌[JCT,52, no. 670(1980)] 및 워커의 문헌[JOCCA, 1984,4, 108-112] 그리고 케이브(Cave) 등의문헌[J. Adhesion, 1991,34, 175-187]을 참조한다.
후에 언급한 참고 문헌에는 자동차 표면에 대한 도포에 대해서는 언급되어 있지 않다. 자동차 산업에서는, 가장 높은 수준의 내구성 및 외형을 충족시키는 고성능 마무리 처리 또는 도장이 필요하다. 이 경우는, 복수층의 다양한 도막, 예를 들면 하도제, 하도 표면제, 하도 및(또는) 투명도막을 도포하기 전에 금속 기재를 표면 처리하는 과정을 포함한다. 자동차 또는 비행기와 비교해서 트럭의 경우에는, 마무리제를 도포하기 전에 포스페이트 또는 크로메이트에 의한 산 양극 처리로 금속 기재를 처리하여 표면을 제조하는 방법이 일반적으로 실제적이지 않다. 대신에 후속적인 마무리 처리에 대한 만족스러운 부착력이 얻어지도록 트럭의 표면을 전형적으로 기계적 표면 처리한다. 예를 들면, 표면의 샌딩 처리가 일반적으로 수행된다. 그럼에도 불구하고, 제조 공정 중에 트럭을 페인트칠할 때 마무리 처리 수행자는 부착력 손실 및 기타 문제를 계속적으로 경험한다. 본 발명은 제조 비용을 현저히 증가시키지 않으면서 트럭 위의 마무리제에 대한 부착력 문제를 해결한다.
<발명의 요약>
본 발명은,
(i) 비공중합화 실란 중 1종 이상이 하기 화학식으로 표시되는 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 것인, 1종 이상의 비공중합화 실란의 0.001 내지 10.0 중량% 용액을, 상기 실란이 기재 위에 2.54 μm(0.1 밀) 미만의 건조 두께로 존재하도록, 산 에칭 또는 산 양극 처리가 가해지지 않은 세척된 기재에 도포하는 단계
(식 중,
x는 1 내지 3의 정수이고,
R은 탄소수 1 내지 3의 동일하거나 다른 알킬이며,
a는 0 또는 1 내지 3의 정수이고,
b는 3-a에 해당하는 정수이며,
R1은, H2N, H2N(CH2)2NH, H2N(CH2)2NH(CH2)2NH 및 H2N[(CH2)2NH]z(z는 0 또는 1 내지 3의 정수임)로 이루어진 군으로부터 선택된다); 및
(ii) 실란이 중간에 열분해되지 않은채 후속적 도막이 부착되도록 (i) 단계에 의해 얻어진 기재 표면을 개질하는 단계
를 포함하는 금속 기재의 코팅 방법에 관한 것이다.
"세척된 기재"는 기재가 연마되고 용매에 의해 세척되거나 비누와 물로 세척되지만, 크롬산 등에 의한 화학적 에칭법, 또는 인산 또는 크롬산 등에 의한 화학적 양극 처리법에 의해 화학적으로 처리되지는 않은 기재를 의미한다. 기재를 세척 처리한 후, 실질적으로 균일한 실란의 박층(박막)을 도포한다. "박층"이라는 용어는 단층에 해당하는 정도의 층 또는 현저히 과도한 두께가 아닌 두께, 예를 들면 2.54 μm(0.1 밀) 미만, 바람직하게는 약 100 Å 이하의 건조 두께를 갖는 층을의미한다. 과량의 실란을 제거하여 필요한 얇은 두께의 실란 도막을 확실히 얻는다. 이 공정은 전형적으로, 물 또는 수성-유기 용매로 헹구거나, 물에 적신 재료로 닦아내거나, 또는 공기 취입하여 수행된다. 하도제 및(또는) 상도를 도포하기 전에 건조(강제 또는 자연 건조)하여 잔류수를 제거한다.
건조 실란 도막에 의해, 금속 기재의 실질적으로 완전한 도포 범위가 요망되는 두께로 제공될 때 본 발명의 방법이 가장 잘 수행된다. 실란에 의한 도포 범위가 불완전한 경우에는 도포되지 않은 기재 영역에서 이점이 나타나지 않게 된다. 실란 도포 범위가 상술한 상한치를 현저히 초과하는 경우에, 마찬가지로 부착력에 역효과를 미치게 된다. 실질적으로 균일한 도포 범위가 2.54 μm(0.1 밀) 미만의 상술한 범위에 속할 경우, 가장 만족스러운 결과가 얻어지게 된다.
바람직한 방법은, 실란이 하기 화학식 A, B, 그리고 A 및 B의 조합으로부터 선택되는 경우이다:
식 중,
x는 1 내지 3의 정수이고,
y는 3-x에 해당하는 정수이며,
z는 1 내지 3의 정수이고,
R은 탄소수 1 내지 3의 알킬기이다.
식 중,
x는 1 내지 3의 정수이고,
y1및 y2는 독립적으로 선택된 1 내지 3의 정수이며,
z1및 z2는 독립적으로 선택된 0 내지 3의 정수이고,
R은 탄소수 1 내지 3의 동일하거나 다른 알킬기이며,
a는 0 내지 3의 정수이고,
b는 3-a에 해당하는 정수이며,
x 및 y는 서로 독립적으로 선택된다.
가장 바람직한 방법은, 실란이
H2N(CH2)3Si(CH3)(OC2H5)2,
H2N(CH2)2NH(CH2)3Si(OCH3)3,
H2N(CH2)2NH(CH2)3Si(CH3)(OCH3)2,
H2N(CH2)2NH(CH2)2NH(CH2)3Si(OCH3)3,
H2N(CH2)3Si(OCH3)3및
H2N(CH2)3Si(OCH2CH3)3
로 이루어진 군의 1종 이상으로부터 선택되는 경우이다.
유용한 에폭시 실란 화합물로는 γ-글리시드옥시프로필트리메톡시 실란 등이 있다.
본 발명의 방법은 또한 실란 위에 하도제를 도포하는 단계, 그리고 하도제에 하도 또는 상도를 도포하는 단계, 또는 하도제가 없는 경우에 실란 위에 하도 또는 상도를 도포하는 단계와 같은 임의 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 방법에서, 금속은 강철 및 알루미늄 그리고 상술한 마무리 처리에 의해 양질화될 수 있는 임의의 기타 금속으로부터 선택된다. 바람직한 실란 화합물은 아미노 실란 단독이거나, 하나의 아미노 수소기에 대해 하나의 에폭시기가 대응하는 몰비의 에폭시 실란 화합물 및 아미노 실란 화합물의 혼합물이다. 임의로, 산, 예를 들면 아세트산, 탄산 또는 인산 등을 부가할 수 있다. 하도제 도막은 2액형 폴리우레탄 또는 에폭시 하도제의 형태로 실란에 도포될 수 있다. 이후에, 하도 또는 상도는 기재 상의 하도제 위에 도포될 수 있다.
기재가 금속성 운송 수단인 본 발명을 수행하는 한 방법은 다음과 같다. 기재가 청결하게 처리되어야 한다. 필요에 따라, 세척제로 용매를 사용할 수 있다. 기재가 임의로 샌딩될 수 있고, 이어서 실란 부착 촉진제의 수용액 극박막이 도포된다. 최종적으로, 하도제, 하도 표면제, 및(또는) 하도 또는 상도가 실란 박막 위에 도포된다. 본 방법의 단계는 다음과 같다:
(a) 알루미늄 표면을 세척하여 오염물질을 제거하는 단계;
(b) 1종 이상의 에폭시 실란 화합물, 아미노 실란 화합물, 또는 이들의 혼합물의 0.001 내지 10 중량% 수용액을 포함하는 부착 촉진제 수용액의 박층을 도포하는 단계;
(c) 과량의 실란을 제거하는 단계; 및
(d) 트럭에 하도제 및(또는) 하도 또는 상도를 도포하는 단계.
본원에서 사용된 "트럭"이라는 용어는 트럭류, 택시류, 본체 트레일러류(body trailers) 및 이의 부품류를 포함한다.
본 발명의 방법에서, 실란 도료는 함께 공중합되지 않은 실란 용액 또는 분산액을 포함한다. 이와 같은 중간 실란 도료의 도포는 실온 또는 실온 근처에서 수행되고, 어떠한 경우에도 후속적인 마무리 도막의 부착력을 향상시키기 위해 이후에 베이킹(baking) 처리를 수행할 필요가 없다. 건조 또는 베이킹 처리될 수 있지만, 본 발명의 실시에 반드시 필요한 것은 아니다. 실란은 안료화 하도제에 첨가제로서 부가되지 않는다. 실란 용액은 저장 안정성이어서 최초 형성된 후 수주 내에는 효과적으로 도포될 수 있다. 화학적 수단에 의해 실란을 도포한 후 기재를 처리한다. 최종적으로, 상기에서 설명한 바와 같이 실란이 극박막 도막으로 도포된다.
금속 표면이 샌딩되든지 또는 다른 유사한 방식으로 기계적 처리되든지 간에 부착 촉진제는 최적으로 작용한다. 이러한 사항은 현저한 이점인데, 샌딩이 노동 집약적이고, 공기로 운반되는 미립자 오염을 야기하고, 루버(louver)화되거나 홈이 있는 표면, 특히 트럭 본체에 대해서는 수행되기가 특히 어렵기 때문이다. 본 발명에 따라 도포된 부착 촉진제는 또한 기포 내성을 향상시키고, 상도 또는 하도/투명도막을 트럭 표면에 도포하기 전에 중간 하도제가 필요하지 않을 정도로 부착력을 향상시키는 것으로 밝혀졌다. 금속 기재에 대한 코팅 부착력을 향상시키는 것 이외에, 본 발명의 방법은 강철 위에 부식이 형성되는 것을 막기에 유용한 것으로 밝혀졌다. 이와 같은 방법은 또한 트럭 제조 이외의 산업 분야에서 금속 기재의 도장에 적용될 수 있다. 본 발명의 이점을 얻기 위해 실란의 중간 열 분해가 필요하지는 않지만, 요망되는 경우 이와 같은 분해가 수행될 수 있다.
본 발명은 알루미늄 트럭 및 그의 부품을 포함하는 금속 기재를 도장하거나 마무리(finish) 처리하는 개선된 방법에 대한 것으로, 예비 샌딩(sanding) 또는 유사한 기계적 표면 처리를 하거나 하지 않고 표면에 실란 부착 촉진제 박막을 도포하는 단계, 및 이어서 부착 촉진제 위에 하도제(下塗濟:primer) 및(또는) 상도(topcoat) 또 하도(basecoat)를 도포하는 단계를 포함한다.
도 1은 본 발명에 따라 에폭시 실란으로 전처리된 페인트(페인트는 하도제 위의 폴리우레탄 상도) 부착력에 대해 비교한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명에 따라 아미노 실란으로 전처리된 페인트(페인트는 하도제 위의 폴리우레탄 상도임) 부착력에 대해 비교한 결과를 나타낸 그래프이다.
본 발명은 안료화된 도막을 후속적으로 도포하기 전에 금속 표면에 부착 촉진제 박막을 도포하여 금속 표면을 마무리 처리하거나 도장하는 개선된 방법에 관한 것이다. 본 발명에 유용한 실란으로는 에폭시 실란 및 아미노 실란 모두를 포함하는 통상의 실란 부착 촉진제가 있다. 본 발명의 일 태양에서, 아미노 실란 화합물 및 에폭시 실란 화합물의 혼합물, 특히 각 제1 아미노 수소에 대해 하나의 에폭시기를 제공하는 몰비의 혼합물(산을 포함하거나 포함하지 않음)은 전형적으로 함수 조건하에서 효과적인 것으로 밝혀졌다.
본 발명에서 사용될 수 있는 상도로는 폴리우레탄, 폴리에스테르, 아크릴,알키드 및 이의 조합이 있다. 시판되는 제품으로는 미국 델라웨어주 윌밍톤 소재의 이. 아이. 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니로부터 시판되는 임론(Imron)TM, 크로마 원(Chroma One)TM, 센타리(Centari)TM, 크로나(Cronar)TM, 두럭스(Dulux)TM, 및 루사이트(Lucite)TM자동차용 페인트 제품이 있다. 2액형 우레탄은 바람직한 태양에서 사용된다. 하도제로는 폴리우레탄 그리고 우로프라임(Uroprime)R, 코라(Corlar)R등과 같은 에폭시 시스템을 들 수 있다. 폴리우레탄 하도제는 화학적으로 이소시아네이트로 경화된 2종의 히드록시 관능성 수지, 1종의 폴리에스테르 및 1종의 아크릴로 이루어진다. 에폭시 하도제는 화학적으로 폴리아미드 또는 폴리-케트아민과 교차 결합된 에폭시 관능성 중합체로 이루어진다.
도장 방법에 있어서 중요한 사항은 표면 제조에 관한 것으로, 이는 적합한 부착력을 위해 요구되는 사항이다. 그러나, 시간 및 비용이 일반적으로 최소로 유지되어야 한다. 초기 및 장시간 부착력을 확보하기 위해서, 마무리 처리자는 공기로 운반되는 오염물질 및 보호 오일층을 제거해야 한다. 예비 처리에는 오일 및 그리스를 제거하는 용매 세척이 포함되어야 한다.
금속 표면의 기계적 연마가 일반적으로 필요하지는 않음이 밝혀졌다. 기계적 연마는 샌드 페이퍼, 석질- 또는 숏(shot)-마모법 등을 이용하는 것을 의미한다. 크롬산 양극 처리 및 인산 양극 처리를 의미하는 화학 처리는 또한 본 발명에서 사용되지 않는다. 사실상, 실란 처리 층이 분무되는 경우, 용매만으로 세척된패널은 용매/모래/용매로 세척된 패널과 유사한 부착력을 제공하는 것으로 밝혀졌다. 이로 인해 결과적으로 가공율이 개선되고 운송 수단에 페인트를 도포하는 생산 시간이 보다 단축되어, 재료, 비용 및 시간이 절약된다.
세척 단계에서, 왁스, 그리스, 실리콘, 분진 또는 기타 오염 물질이 확실히 존재하지 않도록 하기 위해서, 왁스 및 그리스 제거제, 용매, 산 또는 염기 세척제 또는 비누/물을 사용하여 표면을 세척할 수 있다. 페인트는 납질의 표면에는 적합하게 부착되지 않을 것이다. 왁스 및 그리스 제거제를 도포하기 위해, 깨끗히 건조된 천 또는 종이 타월을 용매에 적셔서 트럭의 표면에 도포할 수 있다. 최대 효율을 위해서, 왁스 및 그리스 제거제를 건조전에 습윤 상태에서 닦아내야 한다. 용매를 닦아낸 후, 샌딩 단계는 임의적인 단계로, 일반적으로 요구되지는 않는다.
바람직한 용매 조성물은 수성 매질 약 80 내지 95 중량% 및 수성 매질과 실질적으로 혼화성인, (a) 알킬 에스테르 약 10 내지 50 중량%; (b) 프로폭시 알칸올 및 에톡시 알칸올로부터 선택된 글리콜 에테르 약 40 내지 85 중량%; 그리고 (c) 비이온계 계면활성제 약 2.5 내지 10 중량%를 포함하는 유기 매질 약 5 내지 20 중량%를 포함한다.
표면 세척 후, 실란 부착 촉진제는 조성물에 대해 0.001 내지 10 중량%, 바람직하게는 0.1 내지 5.0 중량%, 가장 바람직하게는 0.5 내지 3.0 중량%의 농도로 사용된다. 용매로는 물, 에탄올, 이소부탄올, 이소프로판올, 에틸렌 글리콜, 모노부틸 에테르, 알릴 에스테르, 글리콜 에테르, 또는 이의 혼합물, 또는 전술한 화합물과 혼합된 물이 있다. 용액은 또한 인산, 탄산, 아세트산, DABCO(트리에틸렌디아민) 및 DDBSA/AMP 용액(DDBSA는 이소프로판올 중의 아민 블록화 도데실 벤젠 술폰산 용액이고 AMP는 2-아미노-2-메틸-1-프로판올의 5% 수용액임)과 같은 촉매를 포함한다. 적합한 pH는 2.5 내지 12이고, 이는 임의의 상기 촉매를 사용하여 얻어질 수 있다. 실란 용액 단독으로 사용되는 경우와 같은 부착 결과가 얻어지도록 산 또는 염기 촉매가 실란 용액에 첨가될 수 있다.
비수성 용매 중의 순수한 형태 또는 농축 형태의 실란 부착 촉진제는 사용 직전에 물 및 수성 용매과 혼합될 수 있거나 또는 수성 용매에서 혼합되거나 직접 사용될 수 있다. 혼합물은 5분 동안 적합하게 가수분해되고 즉시 사용되거나 사용전 장기간 동안 저장될 수 있다. 조성물이 저장 안정성이고 본원에 개시된 저농도로 사용되는 경우에는 수주 후에도 효과적이다.
실란 촉진제를 포함하는 용액은, 페인트 처리될 표면 위에 용액의 박막이 제공되도록 브러싱(brushing)법, 와이핑(wiping)법, 분무법 또는 흡수법을 사용하고, 과량을 제거하여 도포될 수 있다. 박막은 상온에서 건조되거나 베이킹될 수 있다. 건조 시간은, 임의의 하도제 및(또는) 하도 또는 상도를 도포하기 전 1 분 내지 24 시간, 바람직하게는 5 분 내지 90 분의 범위이다. 하도제, 하도 또는 상도는 전형적으로 실온에서 경화되거나 다른 방법으로는 30분 동안 82.22 ℃(180 ℉)에서 베이킹된다.
본 발명의 다른 이점은, 실란 전처리가 상도 또는 하도/투명코트의 사이에 하도제를 사용하지 않은 채 금속에 대한 이들 도막의 부착력을 향상시킨다는 점이다. 실란 처리된 패널은, 실란 하도제/전처리재가 가해지지 않은 패널 위에서 개선된 내습성을 나타낸다. 하도 또는 상도 아래에 사용되는 통상의 하도제는 중합성 결합제 시스템 및 안료를 갖는다. 이와 같은 하도제는 충분한 양의 안료 및 성막 중합체를 함유하여, 완전한 하이딩(hiding)을 제공하고 5.08 내지 50.8 μm(0.2 내지 2 밀)의 경화 또는 건조 막 두께를 제공하는 불투명 또는 견고하게 착색된 도막을 형성한다. 본 발명은 대조적으로, 투명하거나 반투명할 수 있고, 중합성 성분을 거의 또는 전혀 포함하지 않을 수 있고(조성물의 5 중량% 미만, 바람직하게는 0 내지 2 중량%), 안료 성분을 거의 또는 전혀 보유하지 않을 수 있다(조성물의 5% 미만, 바람직하게는 0 내지 2 중량%). 또한, 하도제가 사용되는 경우에, 실란을 사용하여 부착력이 현저히 향상된다.
하기 실시예는 본 발명을 예증한다. 모든 부와 퍼센트는 달리 언급되지 않는 한 중량 기준이다.
실시예 1
본 실시예는 본 발명에 따른 전처리재의 페인트 부착력에 대한 효과를 예증한다. 본 실시예의 결과를 도 1에 나타낸다. 이후에 개략된 일반적인 방법에 따라 트럭 산업에 사용되는 저등급의 알루미늄 및 최저로 처리된 알루미늄을 사용하였다. 샌딩 전에 용매로 이들 패널을 닦아내고 샌딩 후 용매(s/s/s)로 다시 닦아내었다. 일부 패널은 샌딩하지 않고, 이. 아이. 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니로부터 시판되는 용매 고속 건조 에나멜 환원제(3812 S)로 닦아내기만 하였다.
물 중의 에폭시 실란, α-글리시드옥시프로필-트리메톡시-실란의 1중량% 용액을 혼합하고, 용액이 가수분해 되도록 5 내지 60분 동안 정치시킨 후 일부의 최저로 처리된/세척된 패널 상에 분무하였다. 실란-처리된 패널을 (a) 30분 내지 1 시간 동안 37.77 내지 60 ℃(100 내지 140 ℉)에서 베이킹하고 상부코팅 전에 냉각시키는 방법 또는 (b) 코팅 전에 5분 내지 24 시간 동안 강제 공기 건조하에 또는 주변 조건하에 정치시키는 방법 중의 어느 한 방법으로 처리하였다. 물로 씻어내어 과량의 실란을 제거하였다. 일단 패널을 실란으로 처리하고, 상도 도포 전에 하도 처리하거나 또는 직접 상도를 도포하였다. 각 패널에 대해 크로스 해치(crosshatch) 시험법을 사용하여 초기 부착력(건조 해치(hatch)) 그리고 24, 96 및 168 시간 후의 습도에 대한 습윤 부착력(24, 96, 168 해치)을 시험하였다. 크로스 해치 부착력의 등급 범위는 0(부착력 없음) 내지 10(완전한 부착력)이었다.
도 1에 도시된 결과는, 상술한 세척, 도포 및 건조법에 의해 제조된 수백개의 패널 상에서 얻어진 부착력의 평균 수치이다. 따라서, 이 결과는 트럭 제조에서 사용되는 광범위한 세척, 도포 및 건조 방법을 대표한다. 이는, 패널이 샌딩되거나 용매로 세척되고, 실란이 약 50Å 이하의 두께로 분무된, 알루미늄 위에 하도제, 예를 들면 에폭시(CorlarR) 또는 폴리우레탄(UroprimeR)을 보유한 매우 견고한 폴리우레탄 상도(ImronTM5000, 이. 아이. 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니 제품)의 결과를 비교하는 것이다. 상도 폴리우레탄을 2종의 히드록시-관능성 수지, 1종의 폴리에스테르 및 1종의 아크릴로부터 형성하고, 1,6 헥사메틸렌 디이소시아네이트 부가생성물("Tolonate" HDT-90, 롱-쁠랑(Rhone-Poulenc) 제품)로 경화하였다. 폴리에스테르 수지는 벤조산, 펜타에리트리톨, 네오펜틸 글리콜, 이소프탈산, 프탈산무수물 및 아디프산으로부터 유도되었다. 아크릴 수지는 스티렌, 에틸 메타크릴레이트, 라우릴 메타크릴레이트, 및 히드록시에틸아크릴레이트로부터 유도되었다. 폴리우레탄에 관한 부가적인 정보는 미국특허 제4,215,023 및 동 4,281,078호에 실려있다. 3812S 대조물 및 s/s/s 대조물은, 하도제 및(또는) 상도 도포전에 실란으로 처리되지 않은 것을 제외하고는 3812S-실란 및 s/s/s-실란 시스템과 동일하다.
실시예 2
에폭시 실란이 아니라 아미노 실란, 즉, γ-아미노프로필트리에톡시 실란[H2N(CH2)3Si(OCH2CH3)3]을 사용하여 알루미늄 패널을 처리한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 과정을 수행하였다. 실란을 약 50Å 이하의 두께로 패널 위에 분무하였다. 결과를 도 2에 나타낸다. 본 발명에 따라 처리된 패널은 대조물보다 우수한 성능을 나타내었다(동일한 하도제-상도 시스템이 실란 전처리 없이 알루미늄에 직접 도포됨).
실란 코팅되지 않은 경우(표 1, 시험 1의 결과 참조) 및 실란을 사용하지만 과다량을 제거하지 못한 경우(시험 2의 결과)는, 실란이 도포되고 과다량이 제거된 경우(시험 3의 결과)에 비해 열등한 부착력을 나타낸다. 기재는 알루미늄 패널이었다. 본 시스템에서 다른 사항은 실시예 1에 기재된 바와 같다.
부착력 결과
시험 실란1 헹굼처리 초기건조 부착력 24시간습윤 부착력 96시간습윤 부착력 168시간 습윤 부착력
1 무 무 8.1 2.3 5.4 7.1
2 유 무 5.4 0.0 0.3 1.1
3 유 유2 9.8 9.7 9.8 9.9
1: 실시예 2의 실란2 : 탈이온수로 헹굼처리함
실시예 3
본 실시예는 실시예 1의 방법에 의해 수행되었고, 그 결과를 표 2에 나타내었다. 모든 예에서, 강철 및 알루미늄 위의 부착력은, 대조물에 비하여 에폭시 실란 및 아민 실란으로 코팅된 표면에서 더 우수하였다.
크로스-해치 부착력 결과*
실란/기재 건조 부착력 습윤 부착력
초기 24 시간 96 시간 168 시간
대조물/Al/우레탄 상도 8.1 2.3 5.4 7.1
Al/에폭시 실란/우레탄 상도 9.1 9.3 9.6 9.9
Al/아민 실란/우레탄 상도 9.8 9.7 9.8 9.9
대조물/강철/우레탄 상도 7.9 6.6 6.8 7.1
강철/에폭시 실란/우레탄 상도 9.0 9.5 9.0 8.5
강철/아민 실란/우레탄 상도 9.3 9.2 9.3 9.6
*- 우레탄 상도 및 하도제 시스템은 실시예 1에 정의된 바와 같다.- 에폭시 실란은 실시예 1에 정의된 바와 같다.- 아민 실란은 실시예 2에 정의된 바와 같다.

Claims (6)

  1. (i) 비공중합화 실란 중 1종 이상이 하기 화학식으로 표시되는 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 것인, 1종 이상의 비공중합화 실란의 0.001 내지 10.0 중량% 수용액을, 산 에칭 또는 산 양극처리를 하지 않은 세척된 기재에, 상기 실란이 상기 기재 위에 약 2.54 μm(0.1 밀) 미만의 건조 두께로 존재하도록 도포하는 단계:
    (식 중,
    x는 1 내지 3의 정수이고,
    R은 탄소수 1 내지 3의 동일하거나 다른 알킬이며,
    a는 0 또는 1 내지 3의 정수이고,
    b는 3-a에 해당하는 정수이며,
    R1은, H2N, H2N(CH2)2NH, H2N(CH2)2NH(CH2)2NH 및 H2N[(CH2)2NH]z(z는 0 또는 1 내지 3의 정수임)로 이루어진 군으로부터 선택된다); 및
    (ii) 물 또는 수성 유기 용매로 헹구거나, 물에 적신 재료로 닦아내거나, 또는 공기 취입하여 과량의 실란을 제거하는 단계
    에 의해 제1 도막을 도포하여, 제1 도막이 중간에 열분해되지 않은 채 후속적인 도막이 부착되도록 금속 기재 표면을 개질하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 실란이 하기 화학식 A 및 B의 실란 중 1종 이상으로부터 선택되는 것인 방법.
    <화학식 A>
    (식 중,
    x는 1 내지 3의 정수이고,
    y는 3-x에 해당하는 정수이며,
    z는 1 내지 3의 정수이고,
    R은 탄소수 1 내지 3의 알킬기이다.)
    <화학식 B>
    (식 중,
    x는 1 내지 3의 정수이고,
    y1및 y2는 독립적으로 선택된 1 내지 3의 정수이며,
    z1및 z2는 독립적으로 선택된 0 내지 3의 정수이고,
    R은 탄소수 1 내지 3의 동일하거나 다른 알킬기이며,
    a는 0 내지 3의 정수이고,
    b는 3-a에 해당하는 정수이며,
    x 및 y는 서로 독립적으로 선택된다.)
  3. 제2항에 있어서, 실란이
    H2N(CH2)3Si(CH3)(OC2H5)2,
    H2N(CH2)2NH(CH2)3Si(OCH3)3,
    H2N(CH2)2NH(CH2)3Si(CH3)(OCH3)2,
    H2N(CH2)2NH(CH2)2NH(CH2)3Si(OCH3)3,
    H2N(CH2)3Si(OCH3)3,및
    H2N(CH2)3Si(OCH2CH3)3
    로 이루어진 군의 1종 이상으로부터 선택되는 것인 방법.
  4. 제1항에 있어서, 실란 위에 하도제를 도포하는 추가의 단계를 포함하는 방법.
  5. 제4항에 있어서, 하도제에 하도 또는 상도를 도포하는 단계를 포함하는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 하도제의 부재하에 실란 위에 하도 또는 상도를 도포하는 추가의 단계를 포함하는 방법.
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