KR100499001B1 - 폴리올레핀 수지의 접착 향상을 위한 표면 처리 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폴리올레핀 수지의 접착방법에 관한 것으로 일반적으로 폴리프로필렌이나 폴리에틸렌같은 폴리올레핀 수지는 비극성이어서 강한 접착력을 보여줄 수 없었다. 따라서 이러한 수지들과 피착재와의 접착을 위해서는 피착재의 표면을 사포등으로 거칠게 하는 물리적인 방법을 사용하거나 화학적으로 표면을 우선 처리하여 접착력을 향상시키는 실정이다. 그러나 아무리 표면을 처리한다고 할지라도 통상에 사용되는 접착제를 사용하는 한, 폴리올레핀같은 수지와의 접착에는 한계가 있었다. 따라서 본 발명은 기존의 접착제를 사용하면서 폴리올레핀 수지를 이소시아누레이트산 화합물로 처리하고 자외선을 조사함으로 해서 비극성인 물질에 대한 접착력을 향상시킬 수 있는 방법을 개발하였다.

Description

폴리올레핀 수지의 접착 향상을 위한 표면 처리 방법{Surface treatment method to enhance the bonding of polyolefine resin}

본 발명은 폴리올레핀 수지의 접착방법에 관한 것으로 일반적으로 폴리프로필렌이나 폴리에틸렌 같은 폴리올레핀 수지는 비극성이어서 강한 접착력을 보여줄 수 없었다. 따라서 이러한 수지들과 피착재와의 접착을 위해서는 피착재의 표면을 사포등으로 거칠게 하는 물리적인 방법을 사용하거나 화학적으로 표면을 우선 처리하여 접착력을 향상시키는 실정이다. 그러나 아무리 표면을 처리한다고 할지라도 통상에 사용되는 접착제를 사용하는 한, 폴리올레핀 같은 수지와의 접착에는 한계가 있었다.

종래기술로 미국특허명세서 제6,066,370호에는 폴리프로필렌같은 폴리알킬렌피착재의 표면처리를 첫 번째로 비활성분위기에서 UV 조사하고 두 번째로 산화분위기에서 UV 조사함을 특징으로 하고 있다. 상기의 두단계 UV 조사사이에 피착재를 유기용제로 잘 세척해주면 코팅 접착력이 더욱 향상되고 전체 UV 조사시간을 많이 줄일 수 있다고 보고하고 있다.

국내특허공개번호 제90-14495호에는 페인팅 가능한 열가소성 폴리올레핀 블랜드를 함유하는 조성물에 관한 기술이 공지되어 있는 바, 이는 각종 자동차나 기타제품의 도색에 있어서 폴리우레탄계 도료 조성물을 사용하여 강한 피막 접착성을 수득하기 어렵기 때문에 인터중합에 의해 제조된 고분자 수지에 관한 조성물을 제시하고 있다.

비극성 물질에 대한 접착력 향상을 위한 노력들이 UV조사를 추가로 한다든지, 선 표면처리를 한다든지, 아니면 개질된 폴리올레핀 수지를 새로 중합하는 등의 다양한 방법으로 개발되고 있지만, 재료단가의 증가나 추가공정으로 시간적인 손실 등이 발생하고 접착력 향상에는 커다란 효과는 없었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 통상의 접착제로 접착하기 어려웠던 비극성 재질에 대해서도 새로운 접착제를 개발하지 않고 기존의 접착방법을 개량하여 강한 접착력을 얻고자 하였다.

본원발명은 일반적으로 피착재를 접착하는 접착공정을 그대로 이용한다. 즉 접착하고자하는 피착재와 합성피혁 등과 같은 물질을 접착함에 있어서 표면선처리 물질을 사용하거나 표면 연마공정을 한 후에 통상의 접착제에 경화제를 혼합하여 도포 후 건조하는 단계를 거친다.

그러나 본 발명과 같이 피착재의 특성이 비극성인 경우에는 상기와 같은 접착방법으로는 부착이 되질 않는다. 따라서 이소시아누레이트 화합물을 이용하여 피착재를 침적시키는 단계 후 UV 조사하는 과정을 추가로 도입한 것이 본 발명의 특징이라고 할 수 있다.

여기서 사용되는 이소시아누레이트산 화합물 중에서 특히 Trichloro Iso cyanuric Acid의 특성을 살펴보면, 분자량이 232.44이고 백색분말로서 물에 대한 용해도는 1g/100g용액 정도 되는데 화학구조식은 다음과 같다.

본 발명의 접착방법을 자세히 서술하면 다음과 같다. 폴리올레핀 표면에 피착제를 결합하는 방법으로 (1) 폴리올레핀 수지시편을 이소시아누레이트산 화합물을 유기용매에 용해한 용액에 침적한 후 UV 조사시키는 단계, (2) 상기 시편을 물로 세척한 후 건조하는 단계, (3) 피착재를 용매로 세척하고 선처리제로 처리하는 단계 또는 표면 연마하는 단계, (4) 경화제를 혼합 도포한 후 80℃ 오븐에서 건조하고 피착재를 접착하는 단계를 거친다.

본 발명의 세부적인 설명은 다음 실시 예에 의해 기술될 것이며, 이러한 실시 예는 본 발명을 예시하고자 하는 것이며, 본 발명을 이러한 실시 예로 제한하고자 하는 것은 아니다.

실시 예1.

폴리프로필렌(J-330, 호남석유화학) 시편을 TICCA 4wt% 아세톤 용액에 침적한 후 즉시 20초간 UV 조사를 시키는 공정을 5회 반복한 후 시편을 물로 깨끗이 세척하고 건조를 시킨다. 피착재로는 압축 성형된 EVA 시편을 MEK로 세척하고 선처리제인 동성 NSC(주)의 P-5-2 로 처리하였다. 상기와 같이 선처리된 피착재를 동성 NSC(주)의 AQUACE W-01에 경화제로 ARF-40을 5wt% 혼합한 후 즉시 피착재 양면에 고루 도포하고 80℃ 건조오븐에서 3분간 건조 후 접착하여 1일 경과 후 접착강도(Peel Strength)를 측정하였으며 그 측정치는 7.8±1.2 Kg/cm 였다.

실시 예2

폴리프로필렌(B 1530, 삼성종합화학) 시편을 TICCA 4wt% 아세톤 용액에 침적한 후 즉시 20초간 UV 조사를 시키는 공정을 5회 반복한 후 시편을 물로 깨끗이 세척하고 건조를 시킨다. 피착재로는 Action Leather를 선정하여 접착대상 표면을 연마한다. 상기의 피착재를 동성 NSC(주)의 AQUACE W-01에 경화제로 ARF-40을 5wt% 혼합한 후 즉시 피착재 양면에 고루 도포하고 80℃ 건조오븐에서 3분간 건조 후 접착하여 1일 경과 후 접착강도(Peel Strength)를 측정하였으며 그 측정치는 6.9±0.4 Kg/cm 였다.

실시 예3

폴리프로필렌(B 1530 삼성종합화학) 시편을 TICCA 4wt% 아세톤 용액에 침적한 후 즉시 20초간 UV 조사를 시키는 공정을 5회 반복한 후 시편을 물로 깨끗이 세척하고 건조를 시킨다. 피착재로는 Rubber Sheet(SBR) 시편을 선정하여 접착대상 표면을 연마한 후 고무용 선처리제인 D-Ply 007로 처리한다. 상기의 피착재를 동성 NSC(주)의 AQUACE W-01에 경화제로 ARF-40을 5wt% 혼합한 후 즉시 피착재 양면에 고루 도포하고 80℃ 건조오븐에서 3분간 건조후 접착하여 1일 경과후 접착강도(Peel Strength)를 측정하였으며 그 측정치는 7.0 ±1.4 kg/cm 였다.

실시 예4

폴리프로필렌(B 1530 삼성종합화학) 시편을 TICCA 4wt% 아세톤 용액에 침적한 후 즉시 20초간 UV 조사를 시키는 공정을 3회 반복한 후 시편을 물로 깨끗이 세척하고 건조를 시킨다. 피착재로는 Rubber Sheet(SBR) 시편을 선정하여 접착대상 표면을 연마한 후 고무용 선처리제인 D-Ply 007로 처리한다. 상기의 피착재를 동성 NSC(주)의 AQUACE W-01에 경화제로 ARF-40을 5wt% 혼합한 후 즉시 피착재 양면에 고루 도포하고 80℃ 건조오븐에서 3분간 건조후 접착하여 1일 경과후 접착강도(Peel Strength)를 측정하였으며 그 측정치는 5.7 ±0.6 Kg/cm 였다.

실시 예5

폴리프로필렌(J-330, 호남석유화학) 시편을 TICCA 4wt% 아세톤 용액에 침적한 후 즉시 20초간 UV 조사를 시키는 공정을 5회 반복한 후 시편을 물로 깨끗이 세척하고 건조를 시킨다. 피착재로는 합성피혁을 선정하여 접착대상표면을 MEK로 세척한 후 동성 NSC(주)의 BOND ACE 234로 처리한다. 그리고 동성 NSC(주)의 BOND ACE 5100에 경화제로 Desmodur RFE(Bayer)를 4wt% 혼합한 후 즉시 피착재 양면에 고루 도포하고 80℃ 건조 오븐에서 3분간 건조 후 접착하여 1일 경과 후 접착강도(Peel Strength)를 측정하였으며 그 측정치는 6.0 ±0.5 Kg/cm 였다.

실시 예6

폴리프로필렌(J-330, 호남석유화학) 시편을 TICCA 2wt% 아세톤 용액에 침적한 후 즉시 20초간 UV 조사를 시키는 공정을 5회 반복한 후 시편을 물로 깨끗이 세척하고 건조를 시킨다. 피착재로는 합성피혁을 선정하여 접착대상 표면을 MEK로 세척한 후 동성 NSC(주)의 BOND ACE 234로 처리한다. 그리고 동성 NSC(주)의 BOND ACE 5100에 경화제로 Desmodur RFE(Bayer)를 4wt% 혼합한 후 즉시 피착재 양면에 고루 도포하고 80℃ 건조 오븐에서 3분간 건조 후 접착하여 1일 경과 후 접착강도(Peel Strength)를 측정하였으며 그 측정치는 4.8 ±0.4 Kg/cm 였다.

실시 예7

폴리에틸렌(Engage 8440, DuPont) 시편을 TICCA 4wt% 아세톤 용액에 침적한 후 즉시 20초간 UV 조사를 시키는 공정을 5회 반복한 후 시편을 물로 깨끗이 세척하고 건조를 시킨다. 피착재로는 Action Leather을 선정하여 접착대상 표면을 MEK로 세척한 후 동성 NSC(주)의 BOND ACE 234로 처리한다. 그리고 동성 NSC(주)의 BOND ACE 5100에 경화제로 Desmodur RFE (Bayer)를 4wt% 혼합한 후 즉시 피착재 양면에 고루 도포하고 80℃ 건조오븐에서 3분간 건조 후 접착하여 1일 경과 후 접착강도(Peel Strength)를 측정하였으며 그 측정치는 3.9 ±0.5 Kg/cm 였다.

실시 예 8

폴리에틸렌 (Engage 8440, 8110, DuPont Dow Elastomers)를 주성분으로 하여 표 1과 같은 배합으로 제조된 발포체를 제조사로부터 제공받아 이들 표면을 TICCA 4wt%로 Acetone 용액에 용해시키고 0.3 wt%의 Benzophenone을 증감제로 첨가하여 제조한 용액을 도포한 후 즉시 20초간 UV 조사 공정을 1～3회 실시 한 후 처리 표면을 Acetone으로 세척 후 건조시킨다.

상대편 피착제로는 Rubber를 선정하고 이를 동성 NSC(주)의 D-Ply 007로 선 처리 한 후 상기의 피착재를 동성 NSC(주)의 AQUACE W-01에 경화제로 ARF-40을 5wt% 혼합한 후 즉시 피착재 양면에 고루 도포하고 80℃ 건조오븐에서 3분간 건조 후 접착하여 1일 경과 후 접착강도(Peel Strength)를 측정하였으며 그 측정치는 5.3 ±1.2 Kg/cm 였으며 모든 발포체 피착재에서 재질의 표면이 파괴되는 우수한 접착을 보였다.

실시 예9

고밀도 폴리에틸렌(HIVOREX 220J, 호남석유화학) 시편을 TICCA 4wt% 아세톤 용액에 침적한 후 즉시 20초간 UV 조사를 시키는 공정을 5회 반복한 후 시편을 물로 깨끗이 세척하고 건조를 시킨다. 피착재로는 Action Leather 을 선정하여 접착대상 표면을 MEK로 세척한 후 동성 NSC(주)의 BOND ACE 234로 처리한다. 그리고 동성 NSC(주)의 BOND ACE 5100에 경화제로 Desmodur RFE (Bayer)를 4wt% 혼합한 후 즉시 피착재 양면에 고루 도포하고 80℃ 건조오븐에서 3분간 건조 후 접착하여 1일 경과 후 접착강도(Peel Strength)를 측정하였으며 그 측정치는 4.2 ±0.8 Kg/cm 였다.

실시 예10

저밀도 폴리에틸렌 수지(Engage 8440, DuPont), 고밀도 폴리에틸렌(HIVOREX 2200J, 호남석유화학), 폴리프로필렌 수지(J-330, 호남석유화학), 폴리프로필렌 엘라스토머(Santoprene 8211-55, AES, US) 시편을 각각 실시예1과 같이 처리 한 후 처리표면은 용제형 페인트를 분무 도포하고 건조 후 도장하였다. 그리고 도장된 후의 도막접착강도는 Scotch법으로 측정하였으며, 결과로는 도막이 전혀 파괴되지 않았다.(그림 1)

(그림 1) Polyolefine 수지 시편에 대한 표면처리 후 도장 결과

이와 같이 본 발명은 기존의 접착방법을 이용하고 이소시아누레이트산 화합물을 침적하는 단계를 추가로 하는 접착방법으로 비극성 폴리올레핀 수지와의 결합력을 향상시켰으며 이로 인해 신발 등에 사용될 수 있는 수지의 폭을 넓히게 되었으며, 자동차 범퍼 등과 같은 열가소성 폴리올레핀 성형품의 도장의 물성 향상에도 적용이 가능하다.

Claims (5)

1. 폴리올레핀 표면에 피착재를 결합하는 방법에 있어서, (1) 폴리올레핀 수지시편을 이소시아누레이트산 화합물의 유기용액에 침적한 후 UV 조사시키는 단계, (2) 상기 시편을 물로 세척한 후 건조하는 단계, (3) 피착재를 용매로 세척하고 선처리제로 처리하는 단계 또는 표면 연마하는 단계, (4) 경화제를 혼합 도포한 후 80℃ 오븐에서 건조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리올레핀 수지의 접착 및 도장 방법.
2. 제1항에 있어서, 이소시아누레이트산 화합물이 Trichloro Isocyanuric Acid 임을 특징으로 하는 접착 및 도장 방법.
3. 제1항에 있어서, UV조사의 효율을 향상시키기 위하여 Benzophenone을 사용하여 행하는 접착 및 도장 방법.
4. 제1항에 있어서, 폴리올레핀 수지는 폴리프로필렌이거나 폴리에틸렌 수지 또는 그 공중합체 또는 그 혼합조성물 중에서 선택됨을 특징으로 접착 및 도장 방법.
5. 제1항의 방법에 의하여 도장되어진 열가소성 폴리올레핀 수지 성형품.