KR100426767B1

KR100426767B1 - 비전도성 표면의 정전도장방법

Info

Publication number: KR100426767B1
Application number: KR1019960043497A
Authority: KR
Inventors: 프리드리히 요나스; 우도 군테르만; 클라우스 레르히; 아르투르 뵌케; 한스 바스텐; 페터 토메첵
Original assignee: 바이엘 악티엔게젤샤프트
Priority date: 1995-10-02
Filing date: 1996-10-01
Publication date: 2004-05-17
Also published as: JPH09122571A; EP0767009B1; CN1078823C; CA2186713A1; SG43419A1; BR9603964A; EP0767009A1; KR970020219A; DE59609429D1; CN1151910A; ATE220351T1; US5792558A; JP4036495B2; MX9604291A; ES2179906T3; DK0767009T3; DE19536844C1

Abstract

본 발명은 비전도성(non-conductive) 표면을 정전 도장(lacquering)하는 방법에 관한 것이다. 이 목적을 위하여, 폴리피롤, 폴리아닐린 또는 폴리티오펜 군으로부터 선택된 전도성 유기 중합체의 층을 표면에 도포시킨 다음, 이 층을 정전 도장한다.

Description

비전도성 표면의 정전 도장 방법{Process for the Electrostatic Lacquering of Non-Conductive Surfaces}

최근 수십년 동안 환경적 이유 때문에 저용매 및(또는) 무용매 정전 도장(lacquering) 방법에 대한 중요성이 증대되어 왔다. 분말 도장은 무용매 도장의 일례이다. 이 경우 열가소성 또는 가교결합 중합체 분말을 도장하려는 표면에 도포한 다음, 함께 소결시키고(거나) 가열함으로써 융합시켜 도막을 형성한다.

금속과 같은 전도성 물질의 경우, 중합체 분말 및(또는) 래커를 바람직하게는 정전 도장에 의해 도포한다. 정전 도장에 요구되는 분말 래커 입자의 대전은 입자와 고전압 전극과의 직접 접촉에 의해 발생할 수 있다. 추가의 가능성은 마찰대전 작용을 이용할 수 있는 마찰에 의한 대전이다.

정전 도장을 위하여, 도장하려는 물체 표면은 전도성이어야 한다. 플래스틱이 통상은 절연체이므로 이들을 정전 도장하기 위해서는 전기 전도성화해야 한다. 이러한 목적을 위해 카본 블랙 또는 금속 산화물과 같은 전도성 충전제를 플래스틱에 가할 수 있다. 이 첨가의 단점은 카본 블랙의 경우, 성형 부분이 검은 색이 되고(거나), 금속 산화물의 경우 매우 높은 충전도가 요구되고, 이로써 기계적 특성이 불량해진다는 것이다.

플래스틱 표면에 전도성을 부여할 수 있는 추가의 가능성은 전도성 래커를 사용하여 코팅하는 것이다. 카본 블랙 충전된 전도성 래커를 사용하는 경우, 표면의 색은 다시 검어져서, 투명하고(거나) 밝은 코팅물을 제조하기 어려워진다.

이제 본 발명자들은 정전 도장하려는 플래스틱용 전도성 코팅물로서 전기 전도성 유기 중합체가 상당히 적합함을 밝혀내었다.

그러므로, 본 발명의 목적은 비전도성 표면을 도장하기 전에 전기 전도성 유기 중합체를 사용하여 코팅시킴을 특징으로 하는 비전도성 표면의 정전 도장 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 비전도성 표면을 도장하기 전에 전기 전도성 유기 중합체를 사용하여 코팅시킴을 특징으로 하는 비전도성 표면의 정전 도장 방법을 제공하는 것이다.

적합한 유기 중합체의 예로는 폴리아닐린, 폴리스티렌 및 폴리티오펜 및/또는 이들의 유도체가 있다. 상이한 방법을 이용하여 비전도성 표면 상에 전도성 코팅물을 제조시킬 수 있다. 적합한 방법의 예는 하기와 같다:

1. 유럽 특허 공보 제 A 339 340호에 기술된 바와 같이 3,4-에틸렌디옥시티오펜의 중합반응 예를 이용하여, 전도성 중합체를 원 위치에서 비전도성 표면 상에 제조한다.

2. 미세 분산되고(거나) 콜로이드상 또는 용해된 형태의 전도성 중합체를 함유하는 래커를 사용하여 비전도성 표면을 코팅한다. 적합한 코팅 용액의 예로는 유럽 특허 공보 제 A 589 529호에 기술된 바와 같은 톨루엔, 크실렌 또는 메틸이소부틸케톤과 같은 용매 중의 폴리아닐린 분산액(예: Incoblend-Lack^??및/또는 Versicon^??) 또는 폴리피롤 충전된 라텍스가 있다. 유럽 특허 공보 제 A 440 957호 및 독일 특허 공개 공보 제 4 211 459호에 기술된 바와 같은 폴리티오펜 유도체 자체도 바람직하다.

이들 특허 출원에 기술되어 있고 단량체로서 3,4-에틸렌디옥시티오펜으로부터 유도되며 또한 중합성 카르복실산 또는 술폰산으로부터 유도된 다가 음이온을 추가로 함유하는 폴리티오펜 수성 분산액 및(또는) 수용액은 특히 바람직하다. 검정색으로 착색된 카본 블랙 충전 코팅물의 단점을 갖지 않는 실질적으로 무색 투명한 전도성 코팅물은 이들 용액을 사용하여 제조될 수 있다.

본 발명에 따른 방법에 따라 도장할 수 있는 플래스틱의 예로는 폴리아미드, 폴리술폰, 폴리카르보네이트, 폴리이미드, 폴리에스테르, ABS, 폴리스티렌, 폴리아크릴레이트, 폴리비닐 클로라이드 및 이들의 혼합물 및 공중합체, 및 또한 페놀 수지, 에폭시 수지, 에폭시디이소시아누레이트 수지로 제조된 것과 같은 듀로머(duromer)가 있다.

플래스틱은 또한 무기물(예: 카올린 또는 유리 섬유)과 같은 종래의 충전제를 함유할 수 있다. 예를 들면, 판지 패널(pressboard panel)과 같은 목재, 유리,알루미늄 옥시드 세라믹, 질화 규소 또는 자기로 제조된 비전도성 표면도 역시 본 발명에 따른 방법에 따라 도장할 수 있다.

전기 전도성 중합체 분산액 및(또는) 용액을 단독으로 또는 결합제와 혼합하여 사용할 수 있다. 적합한 결합제 예로는 폴리우레탄, 폴리비닐 아세테이트, 폴리아크릴레이트, 불포화 폴리에스테르 수지 및(또는) 이들의 혼합물이 있다.

결합제는 바람직하게는 수성 분산액 또는 에멀젼 또는 용액으로서 사용된다.

전도성 코팅물을 10¹⁰Ω/□ 미만의 표면 저항이 얻어지는 양으로 도포하면 양호한 정전 도장이 가능해진다.

통상, 이를 위해 요구되는 층 두께는 0.05-50 μm, 바람직하게는 0.1 내지 5 μm이다.

분무, 침지, 브러싱(brushing) 또는 인쇄와 같은 수단에 의한 적용은 공지된 기술에 따라 도포한다.

코팅물은 도포 후에 건조시킨다. 건조는 실온에서 또는 250 ℃ 이하, 바람직하게는 200 ℃의 고온에서 수행한다.

저급 알콜(예: 메탄올, 에탄올 또는 이소프로판올) 또는 케톤(예: 아세톤) 또는 개환 또는 시클릭 아미드(예: N-메틸피롤리돈)와 같은 보조 용매를 전도성 중합체 및 임의로는 결합제의 수성 분산액에 가할 수 있다.

추가의 첨가제 예로는 장쇄 지방족 또는 아르지방족 술폰산의 염과 같은 계면활성제가 있다.

또한, 유기 실란(예: 3-글리시독시프로필트리메톡시실란)과 같은 부착력 촉진제를 가하여 부착력을 향상시킬 수 있다.

이어서, 코팅된 표면을 그 자체로서 공지된 방법으로 정전 도장한다.

바람직하게는, 플래스틱을 분말 도장한다. 적합한 분말 래커 시스템의 예로는 에폭시 수지 분말 래커, 폴리아크릴레이트 분말 래커, 카르복실산 무수물, 카르복실산 또는 폴리이소시아네이트와 가교결합된 히드록실 관능성 폴리에스테르, 또는 다관능성 에폭시드와 가교결합된 카르복실 관능성 폴리에스테르(예: 트리스글리시딜이소시아누레이트)가 있다.

분말 래커 코팅물을 도포한 후 그것을 승온에서 함께 소결시키고(거나) 융합시킨다. 온도는 50-300 ℃, 바람직하게는 100-250 ℃이다.

<실시예>

<실시예 1>

유리 섬유가 충전된 폴리아미드 6.6(유리 30 중량%)으로 된 플래스틱 원판(직경 6 cm, 두께 3 mm)을 도장 원심분리기 상에서 500 rpm으로 하기 용액으로 코팅시켰다.

1.3 % 3,4-폴리에틸렌디옥시티오펜/폴리스티렌 술포네이트 수용액(AI 4071, Bayer AG) 10.0 g,

N-메틸피롤리돈 0.6 g,

3-글리시독시프로필트리메톡시실란 0.2 g,

이소프로판올 12.5 g 및

물 2.5 g.

코팅시킨 후 층을 50 ℃에서 온기를 이용하여 건조시켰다. 건조시킨 후 두께 약 1.0 μm의 층을 수득하였다.

이 방법으로 코팅된 원판의 표면 저항은 3 kΩ/□였다. 원판에 트리스글리시딜이소시아누레이트(Araldit^??TT 810, Ciba-Geigy AG) 및 카르복실기 함유 폴리에스테르(Uralac^??4200, DSM N.V.)를 기재로 하고 결합제를 기준으로 이산화 티탄 50 %를 함유하는 분말 래커를 정전 분무시켰다. 래커 분말을 사용하여 본 발명에 따른 코팅물을 균일하고 완전히 피복시켰다. 이어서, 분말 래커를 180 ℃에서 10분 동안 공기 순환 오븐에서 스토빙(stoving)시켰다.

냉각시킨 후 플래스틱에 잘 부착되는 고광택 래커 코팅물을 수득하였다(그리드 컷 0).

유리 섬유가 충전된 폴리아미드 6(유리 30 중량%), 폴리술폰(UDEL^??1700, Amoco Inc. 제조함), 유리 및 알루미늄 옥시드 세라믹에 대하여 동일하게 양호한 결과를 수득하였다.

<비교 실험>

본 발명에 따른 코팅물을 갖지 않는 유리판 및 폴리카르보네이트 판에 분말 래커를 정전 분무시켰다. 래커 분말은 단지 몇몇 점으로만 판을 피복시켰다.

<실시예 2>

실시예 1에서와 같이 래커 원심분리기 상에서 하기 조성물을 플래스틱판 및유리판에 코팅시켰다.

조성 a)

1.3 % 3,4-폴리에틸렌디옥시티오펜/폴리스티렌 술포네이트 수용액(AI 4071, Bayer AG) 4.20 g,

N-메틸피롤리돈 0.5 g,

폴리아크릴레이트 분산액 (Mowlith^??DM 771, Hoechst AG)(고체 함량 50 %) 1.8 g,

이소프로판올 4.0 g 및

물 2.0 g.

건조시킨 후 표면 저항이 2.5 x 10⁶Ω/□인 두께 0.8 μm의 층을 수득하였다.

조성 b)

1.3 % 3,4-폴리에틸렌디옥시티오펜/폴리스티렌 술포네이트 수용액(AI 4071, Bayer AG) 8.3 g,

N-메틸피롤리돈 0.5 g,

폴리비닐 아세테이트 분산액 (Mowlith^??DC, Hoechst AG)(고체 함량 56 %) 1.6 g 및

이소프로판올 2.0 g.

건조시킨 후 표면 저항이 4 x 10⁷Ω/□인 두께 0.2 μm의 층을 수득하였다.

조성 c)

1.3 % 3,4-폴리에틸렌디옥시티오펜/폴리스티렌 술포네이트 수용액(AI 4071, Bayer AG) 6.0 g,

N-메틸피롤리돈 0.2 g,

폴리우레탄 분산액 (Bayhydrol^??LS 2953, Bayer AG)(고체 함량 40 %) 1.8 g,

3-글리시독시프로필트리메톡시실란 0.2 g 및

이소프로판올 0.6 g.

건조시킨 후 표면 저항이 2 x 10⁷Ω/□인 두께 0.8 μm의 층을 수득하였다.

코팅물이 건조된 후 실시예 1에서와 같이 분말 래커를 판에 분무시킨 다음 래커를 스토빙시켰다. 모든 경우에서, 균일하고 잘 부착되는 고광택 래커 코팅물을 수득하였다.

과거에는 우선 비전도성 플래스틱 부분을 기타 방법에 따라 개별적으로 도장하여야만 정전 도장된 금속 부분과 결합시킬 수 있었던 반면, 정전 도장에 의해 1작업 단계로 금속과 플래스틱의 혼합물을 함께 도장할 수 있음은 본 발명에 따른 방법의 큰 장점이다.

Claims

유기 전도성 중합체 3,4-폴리에틸렌디옥시티오펜의 전도 층을 표면에 도포하고 이 층을 그 자체로서 공지된 방법으로 정전 도장함을 특징으로 하는 비전도성 표면의 정전 도장 방법.
제1항에 있어서, 3,4-폴리에틸렌디옥시티오펜을 수성 분산액 또는 수용액으로서 사용함을 특징으로 하는 방법.
제2항에 있어서, 3,4-폴리에틸렌디옥시티오펜의 제제가 유기 또는 무기 결합제를 추가로 함유함을 특징으로 하는 방법.