KR100458916B1 - 금속 개스킷 소재판 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

프라이머층 및 접착층을 개재하는 금속판과 고무층 간의, 부식 및 부동액에 의해서 감소된 박리저항성이 향상될 수 있고, 고무층은 금속판으로부터 떨어져 나갈 우려가 적고, 환경이나 인체에 거의 영향을 주지 않는 탈크롬처리재가 제공된다. 스테인레스 강판(2) 상에 접착층(4)을 개재하여 고무층(5)이 제공되는 적층형상의 금속 개스킷 소재판(1)에 있어서, 실리카-알루미나 축합체의 프라이머층(3)은 상기 스텐레스 강판(2)의 표면 상에 형성된다.

Description

금속 개스킷 소재판 및 그 제조방법 {Metal gasket raw material plate and manufacturing method therefor}
본 발명은 금속 개스킷 소재판(metal gasket raw material plate), 특히, 금속판 상에 고무층이 제공되어 있는 적층형상(laminated)의 금속 개스킷 소재판 및 그 제조방법에 관한 것이다.
종래에는 차량 등에 탑재된 엔진 주변용의 개스킷 소재판으로서, 니트릴 고무(nitrile rubber), 페놀수지(phenolic resin) 등으로 석면을 강화시키고, 적층형상을 한 소재판이 사용되어 왔다. 그러나, 최근의 석면규제로 인하여, 일본특허공개공보 H2-38760에서 공개된 바와 같이, 고무 코팅된 금속처럼 석면의 사용 없이 고무층이 접착제층(adhesive layer)을 매개로 금속판 상에 제공되어 있는 적층형상의 금속 개스킷 소재판이 사용되어 왔다.
예를 들어, 엔진의 개스킷 주입부처럼, 엔진의 반복된 동작과 정지에 의해온도가 크게 변하는 부분에 개스킷이 사용되는 경우, 그러한 온도변화에 기인하여 엔진과 개스킷의 접합면들에서 부식이 일어난다. 특히, 접착제가 도포된 금속판에 플루오로 고무(fluororubber), 아크릴로 니트릴 고무(acrylonitrile rubber) 등으로 코팅하여 고무층을 형성한 개스킷은 큰 마찰저항을 갖고, 개스킷의 표면이 고무층으로 구성되어 있기 때문에 미끄러질 우려가 덜하다.
이러한 이유로, 고무층으로 이루어진 표면을 갖는 개스킷이 엔진용으로 사용되는 경우, 상기 부식에 의해 큰 전단응력(high shearing stress)이 발생하고, 결과적으로 금속판과 접착층 사이에 박리현상(peeling phenomenon)이 발생한다. 그 결과, 금속판으로부터 고무층이 벗겨져나가는 문제가 생긴다. 또한, 개스킷의 밀폐 대상 중의 하나인 냉각수(전해질 성분을 함유하는 부동액)가 금속판의 표면에 스며들어 알카리성 물질이 형성된다. 이 현상에 의해서도, 금속판과 접착층 사이에 박리현상이 초래된다. 그 결과, 금속판으로부터 고무층이 벗겨져나가는 문제가 생긴다.
상술된 박리현상들을 없애기 위해서, 종래에는 크롬화합물, 인산 및 실리카를 함유하는 수용액 (예를 들면, 일본 페인트 주식회사에 의해 제조된 상품명 설프코트(Surfcoat) NRC300TH나 일본 파커라이징 주식회사에 의해 제조된 상품명 징크롬(Zinchrom) R1415와 같은 시판품인 도포형 크롬산염 처리제)이 함침법(impregnation method)이나 롤코팅법(roll coat method)에 의해서 알루미늄판, 철판 및 아연도금강판(galvanized steel plate) 등과 같은 금속판의 표면으로 도포되고, 복합피막을 형성하기 위해서 건조된다.
그러나, 최근에는 환경문제가 심각해져 왔으므로, 개스킷의 표면처리에 있어서 환경에 부하를 가능한 적게 주는 것이 요구되어 왔다. 특히, 크롬산화물을 사용하는 크롬산염처리는 산업폐기물의 배출, 환경에 대한 6가크롬의 악영향, 또는 인체에 대한 유독성 문제를 제공한다. 그러므로 환경이나 인체에 대해 영향을 거의 주지 않는 고무도포 전처리 기술을 개발하는 것은 피할 수 없는 일이다.
본 발명의 목적은 프라이머층(primer layer)과 접착층을 개재한 고무층과 금속판 간의, 부식 및 부동액에 의해서 감소된, 박리저항성(peeling resistance)을 향상시킬 수 있고, 상기 고무층은 상기 금속판으로부터 덜 벗겨져 나가며, 환경이나 인체에 거의 영향을 주지 않는 탈크롬처리재(non-chromium treated material)를 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명에 의한 금속 개스킷 소재판의 제조방법에 의하여 제조된, 본 발명에 의한 금속 개스킷 소재판의 일실시예를 도시하는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 금속 개스킷 소재판의 제조방법에 의하여 제조된 본 발명의 일실시예에 의한 금속 개스킷 소재판에 대하여, 자동차용 실링재들의 시험방법(JIS K6830)에 기하여 전단접착강도(shearing bond strength)로 평가한 결과를 도시하는 설명도이다.
도 3은 상기 실시예에 의한 금속 개스킷 소재판에 대해 스테인레스 강판(stainless steel plate)과 프라이머층 간의 내수접착강도(waterproof bond strength)를 종래제품(종래 Cr제품)과 비교하여 도시하는 설명도이다.
도 4는 상기 실시예에 의한 금속 개스킷 소재판에 대해 내마모성(wear resistance)의 평가를 종래제품(종래 Cr제품)과 비교하여 도시하는 설명도이다.
도 5a 및 5b는 본 발명의 상기 실시예에 있어 실란 결합제에 알루미늄수산화물을 혼합하여 형성한 프라이머층과 크롬산화물을 사용한 종래의 일반적인 화학치환처리제를 사용하는 프라이머층을 비교한 예들을 도시하는 그래프인데, 도 5a는 수산화알루미늄의 첨가량(중량%)과 접착강도(MPa) 간의 관계를 도시하는 그래프이고, 도 5b는 수산화알루미늄의 첨가량(중량%)과 상기 프라이머층이 벗겨져 나가기 전의 접동회전수(摺動回轉數)(the number of times of sliding) 간의 관계를 도시하는 그래프이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : 금속 개스킷 소재판 2 : 금속판
3 : 프라이머층 4 : 접착층
5 : 고무층
본 발명은 상술한 문제들을 해결하기 위하여 만들어진 것이다. 본 발명은 금속판 상에 접착층을 개재하여 고무층이 제공된 적층형상의 금속 개스킷 소재판을 제공하는데 있어서, 실리카-알루미나 축합체의 프라이머층이 상기 금속판의 표면과 상기 접착층 사이에 형성되며, 특히 상기 실리카-알루미나 축합체는 상기 금속판과 상기 접착층 각각에 대하여 화학적으로 결합하고 상기 실리카-알루미나 축합체의 알루미나는 상기 프라이머층으로부터 돌출하여 상기 프라이머층과 상기 접착층 간의 앵커로 기능하도록 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 금속 개스킷 소재판에 있어, 금속판의 표면에 화학적으로 결합된 실리카-알루미나 축합체의 프라이머층이 축합반응에 의해 금속판의 표면상에 형성된다. 한편, 상기 프라이머층의 실리카-알루미나 축합체는 접착층에 화학적으로 결합하고, 실리카-알루미나 축합체의 알루미나는 프라이머층으로부터 돌출하여프라이머층과 접착층 간의 앵커(anchor)로 쓰이므로, 고무층이 프라이머층과 접착층을 매개로하여 금속판에 견고히 부착된다.
그러므로, 본 발명의 금속 개스킷 소재판에 있어, 금속판, 프라이머층 및 접착층은 상호 화학적으로 결합되어 있으므로, 종래의 크롬산염 처리제와 비교하여 볼 때, 접착강도는 더욱 증가될 수 있고, 금속판과 프라이머층 및 접착층을 매개로 하는 고무층 간의 박리저항성은 향상된다. 이에 의해, 고무층이 금속판으로부터 벗겨져 나가는 것은 확실히 방지될 수 있다.
게다가, 본 발명의 금속 개스킷 소재판에 의하면, 개스킷의 표면처리에 있어 크롬산화물은 사용되지 않으므로, 크롬산화물이 사용될 때 발생하는 환경에 대한 악영향이나 인체 상의 유독성의 상술한 문제는 발생되지 않고 환경이나 인체에 거의 영향을 주지 않는 금속 개스킷 소재판을 제공하는 것이 가능하다.
더욱이, 본 발명에 따른 금속 개스킷 소재판의 상기 프라이머층을 형성할 때, 수산화알루미늄 0.5~15중량% 대(對) 상기 실란 결합제(silane coupling agent)에서의 고형분 5중량%의 비율로 수산화알루미늄과 실란 결합제를 혼합하여 생성한 혼합물이 상기 금속판의 표면에 도포되어 가열되는 것을 특징으로 하는 금속 개스킷 소재판의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 의한 금속 개스킷 소재판의 제조방법에 있어서, 예를 들어 수산화알루미늄의 미세 분말들(예를 들면, 소화전공주식회사에 의해 제조된 상품명 Higilite H-42M)을 예를 들어 아미노 실란계나 에폭시 실란계 실란 결합제(예를 들면, 신월화학공업주식회사에 의해 제조된 상품명 KBM602나 KBM403, 또는 일본 유니카 주식회사에 의해 제조된 상품명 NUC 실리콘 프라이머 APZ-6633)에 수산화알루미늄 0.5~15중량% 대(對) 실란 결합제에서의 고형분 5중량%의 비율로 첨가하여, 상기 혼합물이 균일해질 때까지 교반, 분산한다. 그 다음, 상기 혼합물을 크롬 함유 합금으로 형성된 금속판(예를 들어, SUS301S 등의 스텐레스 강판)의 표면에 예를 들어 롤코터(roll coater)를 사용하여 직접 도포하고, 250~300℃의 온도에서 수 분간 가열한다. 이로 인하여, 탈수축합반응(dehydration condensation reaction)이 일어나므로, 수산화알루미늄의 수산기와 실란 결합제의 수소가 화학적으로 상호결합하고, 이로부터 물이 제거되어 산화알루미늄(알루미나)을 생성된다. 생성된 산화알루미늄은 프라이머층으로부터 돌출되어, 프라이머층과 접착층 사이에 앵커로 쓰인다. 한편, 금속판과 실란 결합제 사이에서도 물이 실란 결합제로부터 제거되므로, 금속판 내의 크롬과 상술한 산화알루미늄은 실란 결합제의 실리카에 함유된 규소를 통해 상호 화학적으로 결합된다. 이에 의해, 금속판에 화학적으로 결합된 실리카-알루미나 축합체의 프라이머층이 금속판의 표면에 형성된다.
나아가, 예컨대 페놀계 또는 에폭시계 접착제를 예컨대 롤코터를 이용하여 프라이머층 상에 도포하고, 예를 들어 250~300℃의 온도에서 0.5~5분간 가열한다. 이에 의해, 금속판에 화학결합된 프라이머층과 이에 도포된 접착제는 상호 화학결합하여 프라이머층 상에 접착층을 형성한다. 그 후, 예를 들어 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(acrylonitrile-butadiene rubber)(NBR)계 합성고무 등의 고무층이 접착층 상에 제공된다.
그러므로 본 발명에 따른 금속 개스킷 소재판의 제조방법에 의하면, 금속판,프라이머층 및 접착층은 상호 화학결합되므로, 종래의 크롬산염 처리제를 사용하는 금속 개스킷과 비교하여 볼 때, 접착강도는 더욱 증가될 수 있고, 프라이머층 및 접착층을 개재하는 금속판과 고무층 간의 박리저항성은 향상될 수 있다. 이에 의해 고무층이 금속판으로부터 벗겨져나가는 것은 확실히 방지될 수 있다.
나아가 본 발명에 의한 금속 개스킷 소재판을 제조하는 방법에 의하면, 개스킷의 표면처리에 있어 크롬산화물은 사용되지 않으므로, 크롬산화물이 사용될 때 발생하는 환경에 대한 악영향이나 인체에 대한 유독성의 전술된 문제는 발생시키지 않고, 환경이나 인체에 거의 영향을 주지 않는 금속 개스킷 소재판의 제조방법을 제공하는 것이 가능하다.
본 발명에 의한 금속 개스킷 소재판의 제조방법에 있어서, 수산화알루미늄의 입자크기(입자직경)는 0.5~5㎛의 범위 내에 있어도 된다. 이 경우, 프라이머층에서의 실리카-알루미나 축합체의 알루미나의 미세 분말들로 인하여, 접착층과 프라이머층 간의 앵커성(anchoring property)이 높게 유지될 수 있고, 또한 평활한(smooth) 프라이머층이 형성될 수 있다.
상술된 바와 같이, 수산화알루미늄의 입자직경은 0.5~5㎛의 범위 내에 있다. 그 이유는 수산화알루미늄의 입자직경이 0.5㎛보다 작으면, 탈수축합반응에 의해 형성된 실리카-알루미나 축합체 중의 알루미나 입자들이 너무 작은 이유로 프라이머층과 접착층 간의 앵커성이 감소하는 반면, 수산화알루미늄의 입자직경이 5㎛보다 크면, 프라이머층 내의 입자들이 프라이머층의 표면으로 나오므로 프라이머층은 평활하지 않게 된다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 대한 상세한 설명은 첨부하는 도면들을 참조하여 이루어질 것이다. 도 1은 본 발명에 의한 금속 개스킷 소재판의 제조방법에 의하여 제조된 금속 개스킷 소재판의 일실시예를 도시하는 단면도이다. 도 1에서, 참조부호 1은 금속 개스킷 소재판, 2는 금속판, 3은 프라이머층, 4는 접착층, 그리고 5는 고무층을 나타낸다.
본 실시예의 금속 개스킷 소재판의 제조방법에 있어서, 고형분(solid content) 5중량%를 함유하는 아미노 실란계나 에폭시 실란계 실란 결합제(예를 들면, 신월화학공업주식회사에 의해 제조된 상품명 KBM602나 KBM403, 또는 일본 유니카 주식회사에 의해 제조된 상품명 NUC 실리콘 프라이머 APZ-6633 등)에 수산화알루미늄의 미세 분말들(예를 들면, 소화전공주식회사에 의해 제조된 상품명 Higilite H-42M)을 0.5~15중량% 첨가하여, 상기 혼합물이 균일해질 때까지 교반, 분산시킨다. 그 다음, 크롬을 함유하는 합금으로 형성된 금속판(2)(예를 들어, SUS301S 등의 스텐레스 강판)의 표면에 상기 혼합물을 롤코터로 직접 도포하고, 250~300℃의 온도에서 수 분간 가열한다. 이로 인하여, 탈수축합반응이 일어나므로 수산화알루미늄의 수산기그룹(hydroxyl group)과 실란 결합제의 수소가 화학적으로 상호결합하고, 물이 실란 결합제로부터 제거되어 산화알루미늄(알루미나)이 생성된다. 생성된 산화알루미늄은 프라이머층(3)으로부터 돌출되어, 프라이머층(3)과 프라이머층(3)에 형성된 접착층(4) 사이에 앵커로 쓰여진다. 한편, 금속판(2)과 실란 결합제 사이에서도 물이 실란 결합제로부터 제거되므로, 금속판(2) 내의 크롬과 상술한 산화알루미늄은 실란 결합제의 실리카에 함유된 규소를 통해 상호 화학적으로 결합된다. 이에 의해, 금속판(2)에 화학적으로 결합된 실리카-알루미나 축합체의 프라이머층(3)이 금속판(2)의 표면에 형성된다.
더욱이, 롤코터를 사용하여 페놀계 또는 에폭시계 접착제를 프라이머층(3) 상에 도포하고, 250~300℃의 온도에서 0.5~5분간 가열한다. 이에 의해 금속판(2)에 화학결합된 프라이머층(3)과 이에 도포된 접착제는 상호 화학결합하여 프라이머층(3) 상에 접착층(4)을 형성한다. 본 실시예에서는, 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(acrylonitrile-butadiene rubber)(NBR)계 합성고무 등의 고무층(5)이 접착층(4) 상에 제공된다.
그러므로 본 실시예에 따른 금속 개스킷 소재판의 제조방법에 의하면, 금속판(2), 프라이머층(3) 및 접착층(4)은 상호 화학결합되므로, 종래의 크롬산염 처리제를 사용하는 금속 개스킷과 비교하여 볼 때 접착강도는 더욱 증가될 수 있고, 프라이머층(3) 및 접착층(4)을 개재하는 금속판(2)과 고무층(5) 간의 박리저항성은 향상될 수 있다. 이에 의해, 고무층(5)이 금속판(2)으로부터 벗겨져 나가는 것은 확실히 방지될 수 있다.
실란 결합제에 첨가된 수산화알루미늄의 첨가량의 영향을 규명하기 위하여, 수산화알루미늄(소화전공주식회사에 의해 제조된 상품명 Higilite)의 0~20중량%가 고형분의 5중량%를 함유하는 실란 결합제에 첨가된 경우의 금속 개스킷 소재판(도면상, 수산화알루미늄(상품명 Higilite) 혼합재(blended material))과 크롬산화물을 사용하는 일반적인 화학치환처리제를 프라이머층으로 사용하는 종래제품(도면상, 크롬산화물 화학치환처리제)을 비교한 결과는 도 5에 도시되어 있다. 도 5a는수산화알루미늄의 첨가량(중량%)과 접착강도(MPa) 간의 관계를 도시하고, 도 5b는 수산화알루미늄의 첨가량(중량%)과 상기 프라이머층(프라이머층을 개재하는 고무층)이 벗겨져 나가기 전의 접동회전수 간의 관계를 도시한다. 스테인레스 강판이 금속판으로 사용된다.
도 5a 및 5b는 수산화알루미늄(상품명 Higilite)의 첨가량(중량%)이 대략 0.5~15 중량% 범위 내에 있는 경우, 접착강도 및 본 발명에 의한 금속 개스킷 소재판의 박리 전의 접동회전수는 일반적인 크롬산화물을 사용하는 종래제품에 비해 보다 높은 것을 보여준다. 그러므로 본 실시예에 의한 금속 개스킷 소재판을 제조하는 방법에 의하면, 고형분 5중량%를 함유하는 실란 결합제에 수산화알루미늄 0.5~15중량%를 혼합함으로써, 프라이머층 및 접촉층을 개재하는 금속판과 고무층 간의 접착성(bonding property)은 크롬산화물을 사용하는 일반적인 화학치환처리제를 프라이머층으로 사용하는 종래제품에 비해 향상될 수 있으므로, 접착강도가 높고, 고무층이 금속판으로부터 벗겨지기 어려운 금속 개스킷 소재판이 형성될 수 있다.
나아가, 본 실시예에 의한 금속 개스킷 소재판을 제조하는 방법에 의하면, 개스킷의 표면처리에 있어 크롬산화물은 사용되지 않으므로, 크롬산화물이 사용될 때 발생하는 환경에 대한 악영향이나 인체에 대한 유독성의 전술된 문제는 발생시키지 않고, 환경이나 인체에 거의 영향을 주지 않는 금속 개스킷 소재판의 제조방법을 제공하는 것이 가능하다.
본 실시예에 의한 제조방법에서 사용되는 수산화알루미늄의 입자크기(입자직경(particle diameter)는 0.5~5㎛의 범위 내에서 만들어지는 것이 바람직하다. 이 경우, 프라이머층에서의 실리카-알루미나 축합체의 알루미나의 미세 분말들로 인하여, 접착층과 프라이머층 간의 앵커성(anchoring property)이 높게 유지될 수 있고, 또한 평활한 프라이머층이 형성될 수 있다.
상술된 바와 같이, 수산화알루미늄의 입자직경은 0.5~5㎛의 범위 내에 있다. 그 이유는 입자직경이 0.5㎛보다 작으면, 탈수축합반응에 의해 형성된 실리카-알루미나 축합체 중의 알루미나 입자들이 너무 작은 이유로 프라이머층과 접착층 간의 앵커성이 감소하는 반면, 입자직경이 5㎛보다 크면, 프라이머층 내의 입자들이 프라이머층의 표면으로 나오므로 프라이머층은 평평하지 않게 된다.
또한, 상술한 바와 같이 제조된 금속 개스킷 소재판(1)에 의하면, 금속판(2), 프라이머층(3) 및 접착층(4)은 상호 화학적으로 결합하고 있으므로, 종래의 크롬산염 처리제와 비교해 볼 때 더욱 증가된 접착강도를 가질 수 있고, 금속판(2)과 프라이머층(3) 및 접착층(4)을 개재하는 고무층(5) 간의 박리저항성은 향상될 수 있다. 이에 의해, 고무층(5)이 금속판(2)으로부터 벗겨져 나가는 것은 확실히 방지될 수 있다.
게다가, 금속 개스킷 소재판(1)에 의하면, 개스킷의 표면처리에 있어 크롬산화물은 사용되지 않으므로, 크롬산화물이 사용될 때 발생하는, 환경에 대한 악영향이나 인체에 대한 유독성의 문제는 발생되지 않아, 이에 환경이나 인체에 거의 영향을 주지 않는 금속 개스킷 소재판을 제공하는 것이 가능하다.
다음, 본 발명에 따른 금속 개스킷 소재판의 일실시예 및 그 제조방법의 일실시예를 설명한다. 본 실시예의 금속 개스킷 소재판(1)에 있어서, 앞서 도시한 도 1의 금속판(2)으로 크롬을 함유하는 스텐레스 강판(SUS301S)이 사용되고, 금속판(2)의 표면상에 프라이머층(3)이 형성되고, 프라이머층(3) 상에는 접착층(4)이 형성되고, 접착층 상에 고무층(5)이 제공된다.
본 실시예의 금속 개스킷 소재판(1)의 제조를 위한 본 실시예의 금속 개스킷 소재판(1)의 제조방법에 있어서, 고형분 5중량%를 함유하는 아미노 실란계 실란 결합제(일본 유니카 주식회사에 의해 제조된 상품명 NUC 실리콘 프라이머 APZ-6633)에 수산화알루미늄의 미세 분말들(소화전공주식회사에 의해 제조된 상품명 Higilite H-42M, 평균 입자직경 1.0㎛)을 2중량% 첨가하여, 상기 혼합물이 균일해질 때까지 교반, 분산시킨다. 그 다음, 상기 혼합물 800~1200mg/m2를 롤코터로 스테일레스 강판(2)의 표면에 도포하고, 수 분간 250~300℃의 온도로 가열한다. 이로 인하여, 탈수축합반응이 일어나므로, 스테인레스 강판(2)의 표면에서 화학결합하고 강한 접착강도를 갖는, 대략 수 마이크론의 두께를 갖는 실란-알루미나 축합체의 프라이머층(3)이 형성된다.
더욱이, 페놀계 접착제를 롤코터를 이용하여 프라이머층(3)에 도포하고, 0.5~5분간 250~300℃의 온도로 가열한다. 이에 의해, 접착제는 프라이머층(3)에 화학적으로 결합되고, 강한 접착강도를 갖는 접착층(4)이 형성된다. 본 실시예에서, 15~30㎛의 두께를 갖는 NBR계 합성고무를 코팅하여 접착층(4) 상에 고무층(5)이 형성되도록 한다. 이에 의해, 도 1에 도시된 바와 같이, 프라이머층(3)과 접착층(4)을 개재하여 스텐레스 강판(2) 상에 고무층(5)이 제공되는, 적층형상의 금속 개스킷 소재판(1)이 제조된다.
본 실시예의 금속 개스킷 소재판의 제조방법에 의해 상술한 바와 같이 제조된 본 실시예의 금속 개스킷 소재판(1)에 있어서, 스텐레스 강판(2) 및 프라이머층(3) 간의 접착강도를 조사하기 위하여, 자동차용 실링재들의 시험방법(JIS K6830)을 사용하여 전단접착강도를 평가하였다. 평가결과는 도 2에 도시되어 있다. 도 3은 내수접착성에 대해, 도 2와 같이 전단접착강도의 평가결과를 도시한다. 본 실시예의 금속 개스킷 소재판에서 크롬을 사용하지 않는 탈크롬프라이머(non-chromium primer)(탈크롬제품)(non Cr product)에 대해, 제조 직후의 샘플(STD) 및 상기 샘플(STD)을 200℃에서 72시간 동안 가열하여 열화(劣化)시켜 얻어진 샘플의 전단접착강도(MPa)의 수치들을 측정하여, 상기 프라이머층에 크롬을 사용하여 형성한 종래제품(종래 크롬제품)과 비교한 것이 도 2 및 3에 도시되어 있다.
도 2 및 3에 도시된 바와 같이, 전단접착강도이든지 내수접착성에 대한 전단접착강도이든지 간에 어떤 조건 하에서도, 본 실시예의 탈크롬 프라이머(탈크롬 제품)는 종래 제품(종래 크롬제품)과 동일하거나 더 낫다.
또한, 금속 개스킷 소재판의 내마모성은 중요한 기능들 중의 일요소 이므로, 본 실시예의 금속 개스킷 소재판(1)의 내마모성은 핀-온-디스크 방법(pin-on-disk method)에 의해 인공관절재료(materials for artificial joints)의 내마모성을 검사하는 방법(JIST0303)에 준하여 저하중 마찰시험기(low-load wear testingmachine)(레스카 주식회사에 의해 제조된 상품명 FPR2000R)를 사용하여 평가되었다. 그 평가 결과는 도 4에 도시되어 있다. 내마모성의 척도는 왕복운동(reciprocating motion) 횟수이다. 이 결과에 의하면, 프라이머층(3)은 탈크롬 제품인 본 실시예의 제조방법에 의해 제조된 본 실시예의 금속 개스킷 소재판(1)은 크롬을 사용하는 종래 프라이머층을 사용하는 종래 제품(종래크롬제품)과 비교하여 볼 때 비약적으로 향상된 내마모성을 갖는다는 것을 알 수 있다.
더욱이, 본 실시예의 금속 개스킷 소재판(1)에 대해, 아미노 실란계 실란 결합제(일본 유니카 주식회사에 의해 제조된 상품명 NUC 실리콘 프라이머 APZ-6633, 고형분 5중량% 함유)에 수산화알루미늄 미립체들(fine particles)(소화전공주식회사에 의해 제조된 상품명 Higilite H-42M)을 2중량% 첨가한 효과는 열열화(熱劣化) 후 접착강도(MPa), 박리 전 접동회전수(횟수) 및 부동액 침지박리시간을 측정하여 조사되었다. 이 조사에서, 종래의 크롬산화물 화학치환처리제 및 수산화알루미늄 이외의 첨가제(admixtures)를 사용하는 소재판들도 비교예로 조사되었다. 조사 결과는 표 1과 같다.
혼합 열열화 후접착강도(MPa) 박리 전(前)접동회전수(횟수) 부동액침잠 박리타임 (시간)
크롬산화물 화학치환처리제 8 15 240
본 실시예 Higilite H-422중량% 13 101 240
비교예 1 혼합 않음 박리발생 1
비교예 2 알루미나2중량% 박리발생 82
비교예 3 실리카2중량% 박리발생 1
비교예 4 800℃에서 소성된 HigiliteH-42 2중량% 박리발생 93
보충설명: 열열화 후 접착강도는 200℃ x 20시간 처리한 후 측정되었다. 부동액 저항성은 120℃ 고압솥(autoclave)에서 측정되었다.
표 1에서, 실란 결합제(일본 유니카 주식회사에 의해 제조된 상품명 NUC 실리콘 프라이머 APZ-6633)만을 사용하는 프라이머(수산화알루미늄 등의 첨가제를 혼합하지 않은 프라이머)에 의해 프라이머층이 형성되어 있는 금속 개스킷 소재판이 비교예 1로 되어 있다. 기준(base)으로 사용되는 비교예 1의 프라이머에, 알루미나 2중량%, 실리카 2중량% 및 800℃에서 소성된 Higilite H-42(수산화알루미늄에서 산화 알루미늄으로 변화) 2중량%가 혼합된 프라이머에 의해 프라이머층을 형성한 금속 개스킷 소재판들이 비교예 2, 3 및 4로 각각 되어있다.
표 1에 의하면, Higilite H-42를 첨가한, 본 실시예의 프라이머층(3)은 비교예 1 내지 3과 비교해 볼 때 향상된 열열화 후 접착강도 및 박리 전 접동회전수를 갖는다는 것을 알 수 있다. 또한, 본 실시예와는 달리, 800℃에서 소성된 Higilite H-42가 혼합된 프라이머에 의해 형성된 프라이머층에 대해, 화학결합할수산기는 800℃에서의 수산화알루미늄(상품명 Higilite H-42)의 소성에 의한 탈수반응에 의해 제거되고, 수산화알루미늄이 산화 알루미늄으로 변화되므로, 적절한 탈수축합현상이 발생하지 않고, 본 실시예와 비교해 볼 때 열열화 후 접착강도가 감소함을 표 1로부터 알 수 있다. 그러므로, 본 실시예의 프라이머층(3)의 경우에서와 같이 결합제에 Higilite H-42를 첨가하여 250~300℃의 온도에서 가열하면, 적당한 탈수축합현상이 발생하므로, 접착강도는 증가되고 고무층(5)은 덜 벗겨져나가는 금속 개스킷 소재판(1)을 형성할 수 있다.
게다가, 본 실시예의 금속 개스킷 소재판의 제조방법에 있어서, 상술한 도 5a 및 도 5b에서 보여지는 바와 같이 프라이머층(3)을 형성하기 위해서, 고형분 5중량%를 함유하는 실란 결합제에 수산화알루미늄의 2중량%를 첨가하므로, 접착강도 및 박리 전 접동회전수는 거의 최대치에 도달할 수 있다. 그에 의해, 스텐레스 강판(2)과 프라이머층(3) 및 접착층(4)을 개재하는 고무층 간의 접착성은 향상될 수 있다. 따라서, 접착강도는 높아지고, 스텐레스 강판(2)으로부터 고무층(5)은 현저히 덜 떨어져나가게 된다.
본 발명은 실시예를 참고로 하여 설명되어 있지만, 본 발명이 상술한 실시예에만 국한되는 것은 아니다. 예를 들어, 비록 상술한 실시예에서는 금속판의소재로서 스테인레스 스틸이 사용되었지만, 금속판의 소재는 이에 국한되지 않는다. 수산화알루미늄을 실란 결합제에 첨가하여 프라이머층이 형성됨으로써, 스테인레스 강판과 같이 탈수축합반응에 의해 프라이머층에 화학결합되는 모든 소재는 본 발명에서 금속판으로 사용될 수가 있다.

Claims (3)

  1. 금속판 상에 접착층을 개재하여 고무층이 제공된 적층형상의 금속 개스킷 소재판에 있어서, 실리카-알루미나 축합체의 프라이머층이 상기 금속판의 표면과 상기 접착층 사이에 형성되며, 특히 상기 실리카-알루미나 축합체는 상기 금속판과 상기 접착층 각각에 대하여 화학적으로 결합하고 상기 실리카-알루미나 축합체의 알루미나는 상기 프라이머층으로부터 돌출하여 상기 프라이머층과 상기 접착층 간의 앵커로 기능하도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 금속 개스킷 소재판.
  2. 청구항 1에 기재된 상기 금속 개스킷 소재판의 상기 프라이머층이 형성될 때, 수산화알루미늄과 실란 결합제를 수산화알루미늄 0.5~15중량% 대(對) 상기 실란 결합제에서의 고형분 5중량%의 비율로 혼합하여 생성한 혼합물이 상기 금속판의 표면에 도포되어 가열되는 것을 특징으로 하는 금속 개스킷 소재판의 제조방법.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 수산화알루미늄의 입자직경은 0.5~5㎛의 범위 내에 있는 것을 특징으로 하는 금속 개스킷 소재판의 제조방법.
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