KR100643457B1 - 고체물질의 표면 개질방법, 표면 개질된 고체물질 및고체물질의 표면 개질장치 - Google Patents

고체물질의 표면 개질방법, 표면 개질된 고체물질 및고체물질의 표면 개질장치 Download PDF

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Abstract

접착, 인쇄, 도장 등을 용이하게 한 고체물질의 표면 개질방법, 표면 개질된 고체물질 및 고체물질의 표면 개질장치를 제공한다.
그를 위해, 고체물질의 표면 개질방법, 표면 개질된 고체물질 및 고체물질의 표면 개질장치를 제공하는데 있어서, 실란화합물, 티탄화합물 또는 알루미늄화합물을 포함하는 개질제 화합물로서, 각각 비점이 10~100℃인 개질제 화합물을 포함하는 연료가스를 저장하기 위한 저장부와, 해당 연료가스를 분사부에 이송하기 위한 이송부, 연료가스의 화염을 스프레이하기 위한 분사부를 포함하는 표면 개질장치를 준비하여, 규산화염 등을 고체물질의 표면에 대해 전면 또는 부분적으로 스프레이 처리를 실시한다.
표면 개질방법, 표면 개질장치, 개질제 화합물, 저장부, 이송부, 분사부, 스프레이 처리

Description

고체물질의 표면 개질방법, 표면 개질된 고체물질 및 고체물질의 표면 개질장치{Method for modifying surface of solid material, surface-modified solid material and device for modifying surface of solid material}
본 발명은 고체물질의 표면 개질(改質)방법, 표면 개질된 고체물질 및 고체물질의 표면 개질장치에 관한 것으로, 특히 접착, 인쇄, 도장(塗裝) 등을 용이하게 한 고체물질의 표면 개질방법, 표면 개질된 고체물질 및 고체물질의 표면 개질장치에 관한 것이다.
고체물질, 예를 들면 실리콘고무, 불소고무, 폴리에틸렌 수지 등의 표면은 소수성(疏水性)이나 발수성(撥水性)인 것이 많아, 다른 부재의 접착, 인쇄, 자외선 도장 등의 표면처리가 일반적으로 곤란하다. 또한, 스테인리스나 마그네슘 등의 금속표면은 금속 중에서는 밀착력이나 표면 평활성이 부족하여, 자외선 경화형 도료 등을 직접적으로 적용한 경우에는 도막이 용이하게 박리되어 버린다고 하는 문제점이 보였다. 더욱이, 광촉매로서 산화티탄이나 산화지르코늄 등의 무기 입자를 고분자 물질 중에 첨가하는 것이 시도되고 있지만, 분산성이 부족하여 취급이 용이하지 않다고 하는 문제가 보였다.
따라서, 이러한 고체물질의 표면 특성을 개질하는 방법으로서, 고체물질의 표면에 프라이머 처리를 행하거나, 용제에 녹인 실란 커플링제나 티탄 커플링제를 표면에 도포하는 것이 행해지고 있다.
그러나, 소정의 개질효과를 얻기 위해서는 비교적 다량의 프라이머나 실란 커플링제 등을 필요로 하고, 또한 처리시간이 오래 걸리는 등의 제조공정상의 문제점이 보였다.
따라서, 프라이머 처리나 커플링제 처리에 대신하는 고체물질의 표면 특성을 개질하는 방법으로서, 자외선 조사법, 코로나방전 처리, 플라즈마 처리, 표면 감응기(感應基) 부여법, 표면 광 그래프트법, 샌드블라스트법, 용제 처리, 크롬산혼액 처리 등을 들 수 있다.
예를 들면, 일본국 특허공개 제(평)5-68934호 공보에는 소수성 플라스틱의 표면에 대해, 합성 석영제 고압 수은램프를 사용해서 자외선을 조사(照射)하여, 도장의 습윤성(wettability) 및 밀착성을 향상시키는 기술이 개시(開示)되어 있다. 또한, 미국특허 No. 5098618에 의하면 혼합가스 하에서 소수성 플라스틱의 표면에 대해 185 nm 및 254 nm의 파장을 갖는 자외선을 선택적으로 조사하여, 도장의 습윤성 및 밀착성을 향상시키는 기술이 개시되어 있다. 또한, 일본국 특허공개 제(평)10-67869호 공보에는 습윤성이 부족한 플라스틱 표면에 기체(氣體)를 스프레이하면서, 고전압 펄스에 의해 코로나 처리를 행하는 방법이 개시되어 있다. 또, 일본국 특허공개 제(평)8-109228호 공보에는 염색성을 향상시키기 위해 폴리올레핀 수지 등의 표면에 오존 처리, 플라즈마 처리, 코로나 처리, 고압방전 처리, 자외선 조사 등의 표면활성화 처리를 행한 후, 비닐 단량체를 그래프트하는 방법이 개시되 어 있다.
그러나, 이들 표면 개질방법으로는 표면 특성의 개질이 불충분할 뿐 아니라, 작업 환경이 오염되고, 위험하다는 등의 환경상의 문제점, 수세(水洗)나 폐액 처리 등이 필요해지는 등의 작업상의 문제점 및 설비가 대규모, 고가라고 하는 경제상의 문제점도 보였다.
한편, 간편하고 저렴한 표면 개질방법으로서 고체물질의 표면을 화염(火焰) 처리하는 것도 생각할 수 있지만, 습윤지수나 접촉각으로 대표되는 표면 특성의 개질이 불충분할 뿐 아니라, 효과가 장기간 지속되지 않는다고 하는 문제점이 보였다. 더욱이, 일본국 특허공개 제(평)9-124810호 공보에 개시되어 있는 바와 같이, 고체물질의 표면을 화염 처리하는 경우, 열변형(熱變形)이 생기기 쉽다고 하는 문제점이 보였다.
따라서, 본 발명의 발명자 등은 DE0010019926A1 공보에 개시되어 있는 바와 같이, 주로 금속이나 유리제품의 고체 기체(基體)의 표면에 대해 적어도 1회의 산화염(酸化炎) 처리로 상기 표면을 변성(變性)하는 공정과, 적어도 1회의 규산화염(硅酸化炎) 처리로 상기 표면을 변성하는 공정을 포함하는 고체 기체 표면의 변성방법을 제안하고 있다. 이러한 고체 기체 표면의 변성방법에 의하면, 고체 기체의 표면을 확실하게 변성 처리할 수 있어, 인쇄용 잉크나 자외선 경화형 도료 등을 강고(强固)하게 접착할 수 있다고 하는 효과를 얻을 수 있다.
그러나, 개시된 고체 기체 표면의 변성방법은 실란화합물로서 비점이 높은 테트라메톡시실란(비점: 122℃) 등의 알콕시실란화합물을 단독 사용하고 있었기 때 문에, 이러한 알콕시실란화합물을 다량으로 공기 등과 혼합하는 경우에, 일부 불완전연소하기 쉬워지는 현상이 보였다. 또한, 규산화염 처리 전에 별도로 산화염 처리공정을 포함하기 때문에, 고체 기체 표면에 대해 보다 우수한 변성효과를 얻을 수 있지만, 그 만큼 처리시간이 오래 걸린다고 하는 문제가 보였다.
또한, 일본국 특허공표 제2001-500552호에는 폴리머 기재(基材)의 표면을 개질하기 위한 화염 처리방법이 개시되어 있다. 보다 구체적으로는, 비점이 101℃인 헥사메틸디실록산을 포함하는 연료 및 산화제 혼합물에 의해 조연(助燃)되는 화염에 폴리머 기재를 폭로(曝露)하는 화염 처리방법이 개시되어 있다.
그러나, 개시된 폴리머 기재의 표면 개질방법은 실란화합물로서 비점이 높은 헥사메틸디실록산(비점: 101℃)을 사용하고 있었기 때문에, 이러한 실란화합물을 다량으로 공기 등과 혼합하는 경우에, 일부 불완전연소하기 쉬워져 개질효과를 안정하게 얻을 수 없다고 하는 문제가 보였다. 또, 이러한 헥사메틸디실록산에 의한 개질효과는 비교적 단시간에 저하된다고 하는 문제가 보였다.
따라서, 본 발명의 발명자 등은 예의 노력한 결과, 고체물질이나 금속물질 등의 표면에 대해 특정 비점을 갖는 개질제 화합물을 포함하는 연료가스의 화염을 스프레이 처리(규산화염 처리, 티탄산화염 처리 및 알루미늄산화염 처리)함으로써, 종래의 문제점을 해결하는 동시에 실란화합물 등을 함유하는 개질제 화합물을 비교적 다량으로 사용한 경우에도 연소하기 쉽게 하여, 산화염 처리공정을 생략한 경우에도 고체물질 등의 표면 개질을 균일하고 또한 충분하게 실시할 수 있는 것을 발견하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
즉, 본 발명은 고체물질이나 금속물질 등의 고체물질의 표면을 효율좋게 연소시킨 개질제 화합물에 의해 개질하고, 또한 장시간에 걸쳐 개질효과를 지속시키는 것이 가능한 고체물질의 표면 개질방법, 표면 개질된 고체물질 및 고체물질의 표면 개질장치를 각각 제공하는 것에 있다.
발명의 개시
[1] 본 발명에 의하면, 고체물질의 표면에 대해 실란화합물, 티탄화합물 또는 알루미늄화합물을 포함하는 개질제 화합물로서, 각각 비점이 10~100℃인 개질제 화합물을 포함하는 연료가스의 화염을 전면 또는 부분적으로 스프레이 처리하는 것을 특징으로 하는 고체물질의 표면 개질방법이 제공되어, 상술한 문제를 해결할 수 있다.
즉, 개질제 화합물의 비점을 소정 범위로 제한함으로써, 개질제 화합물이 적당히 기화(氣化)되어 공기 등의 인화성(引火性) 가스나 조연제(助燃劑)와 균일하고 또한 신속하게 혼합하여 완전연소하기 쉬워진다. 그 결과, 이러한 균일하게 혼합한 연료가스를 사용함으로써, 고체물질의 표면 개질이 균일해지거나 장시간에 걸쳐 개질효과를 지속시키는 것이 용이해진다.
[2] 또한, 본 발명의 다른 태양(態樣)은 실란화합물, 티탄화합물 또는 알루미늄화합물을 포함하는 개질제 화합물로서, 각각 비점이 10~100℃인 개질제 화합물을 포함하는 연료가스의 화염을 전면 또는 부분적으로 스프레이 처리함으로써, 습윤지수(측정온도 25℃)를 40~80 dyn/cm 범위 내의 값으로 하는 것을 특징으로 하는 표면 개질된 고체물질이다.
이와 같이 구성함으로써, 통상의 접착제는 물론 인쇄용 잉크나 자외선 경화형 도료 등이더라도, 매우 강고하게 접착할 수 있는 고체물질 또는 그것으로부터 얻어지는 성형품을 용이하게 제공할 수 있다. 또한, 이와 같이 구성함으로써 고체물질에 있어서 보다 장시간에 걸쳐 표면 개질효과를 지속시킬 수 있다.
[3] 또한, 본 발명의 다른 태양은 실란화합물, 티탄화합물 또는 알루미늄화합물을 포함하는 개질제 화합물로서, 각각 비점이 10~100℃인 개질제 화합물을 포함하는 연료가스를 저장하기 위한 저장부(storage section)와, 해당 연료가스를 분사부에 이송하기 위한 이송부(transfer section), 연료가스의 화염을 스프레이하기 위한 분사부(spraying section)를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체물질의 표면 개질장치이다.
이와 같이 구성함으로써, 통상의 접착제는 물론 인쇄용 잉크나 자외선 경화형 도료 등이더라도, 매우 강고하게 접착할 수 있는 고체물질 또는 그것으로부터 얻어지는 성형품을 용이하게 제조할 수 있다.
도면의 간단한 설명
도 1은 본 발명의 표면 개질장치의 구조를 설명하기 위해 제공하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 표면 개질장치에 의한 화염의 스프레이방법을 설명하기 위해 제공하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 휴대형 표면 개질장치의 구조를 설명하기 위해 제공하는 도면이다.
도 4는 화염의 스프레이법을 설명하기 위해 제공하는 도면이다(그 첫번째).
도 5는 화염의 스프레이법을 설명하기 위해 제공하는 도면이다(그 두번째).
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 고체물질의 표면 개질방법, 표면 개질된 고체물질 및 고체물질의 표면 개질장치에 관한 실시형태에 대해서 구체적으로 설명한다.
[제1 실시형태]
제1 실시형태는 비점이 10~100℃ 범위인 개질제 화합물을 포함하는 연료가스의 화염을, 고체물질의 표면에 대해 전면 또는 부분적으로 스프레이 처리하는 것을 특징으로 하는 고체물질의 표면 개질방법이다.
1. 고체물질
제1 실시형태에 있어서 사용되는 고체물질은 실리콘고무나 불소고무 등이 전형적이지만, 상세한 것은 제2 실시형태에서 설명한다.
2. 연료가스
(1) 개질제 화합물
① 비점
개질제 화합물의 비점(대기압 하)을 10~100℃ 범위 내의 값으로 하는 것을 특징으로 한다.
이 이유는 이러한 개질제 화합물의 비점이 10℃ 미만의 값이면, 휘발성이 심하여 취급이 곤란해지는 경우가 있기 때문이다. 한편, 이러한 개질제 화합물의 비점이 100℃를 초과하면, 공기 등의 인화성 가스나 조연제와의 혼합성이 현저히 저하되어 개질제 화합물이 불완전연소하기 쉬워져, 고체물질의 표면 개질이 불균일해지거나 장시간에 걸쳐 개질효과를 지속시키는 것이 곤란해지는 경우가 있기 때문이다.
따라서, 이러한 개질제 화합물의 비점을 15~80℃ 범위 내의 값으로 하는 것이 보다 바람직하고, 20~60℃ 범위 내의 값으로 하는 것이 더욱 바람직하다.
또한, 이러한 개질제 화합물의 비점은 개질제 화합물 자체의 구조를 제한하는 것으로도 조정할 수 있지만, 그 밖에 비교적 비점이 낮은 알킬실란화합물 등과 비교적 비점이 높은 알콕시실란화합물 등을 적절히 혼합하여 사용하는 것으로도 조정할 수 있다.
② 종류
또한, 개질제 화합물의 종류에 대해서도 특별히 제한되지는 않지만, 예를 들면 알킬실란화합물, 알콕시실란화합물, 알킬티탄화합물, 알콕시티탄화합물, 알킬알 루미늄화합물 및 알콕시알루미늄화합물 등을 들 수 있다.
또한, 이들 화합물 중 알킬실란화합물, 알킬티탄화합물 및 알킬알루미늄화합물은 일반적으로 비점이 낮은 것이 많아, 가열에 의해 용이하게 기화되어 공기 등과 균일하게 혼합할 수 있는 것으로부터 바람직한 개질제 화합물이다.
이러한 알킬실란화합물, 알킬티탄화합물 및 알킬알루미늄화합물의 적합한 예로서는, 테트라메틸실란, 테트라메틸티탄, 테트라메틸알루미늄, 테트라에틸실란, 테트라에틸티탄, 테트라에틸알루미늄, 디메틸디클로로실란, 디메틸디클로로티탄, 디메틸디클로로알루미늄, 디페닐디클로로실란, 디페닐디클로로티탄, 디페닐디클로로알루미늄, 디에틸디클로로실란, 디에틸디클로로티탄, 디에틸디클로로알루미늄, 디페닐디에틸실란, 디페닐디에틸티탄, 디페닐디에틸알루미늄, 메틸트리클로로실란, 메틸트리클로로티탄, 메틸트리클로로알루미늄, 트리페닐메틸실란, 트리페닐메틸티탄, 트리페닐메틸알루미늄, 디메틸디에틸실란, 디메틸디에틸티탄, 디메틸디에틸알루미늄 등의 1종류 단독 또는 2종류 이상의 조합을 들 수 있다.
더욱이, 이러한 알킬실란화합물, 알킬티탄화합물 및 알킬알루미늄화합물 중, 테트라메틸실란, 테트라메틸티탄, 테트라메틸알루미늄, 테트라에틸실란, 테트라에틸티탄 및 테트라에틸알루미늄은 특히 비점이 낮아, 공기 등과 용이하게 혼합되는 것으로부터 바람직한 개질제 화합물이고, 디메틸디클로로실란 등의 할로겐화실란화합물은 표면 개질효과가 특히 우수한 것으로부터 바람직한 개질제 화합물이다.
또한, 상술한 화합물 중 알콕시실란화합물, 알콕시티탄화합물 및 알콕시알루미늄화합물은 그 에스테르 구조에 기인하여 일반적으로 비점이 높은 것이 많지만, 그 비점이 10~100℃ 범위 내인 한 고체물질에 대해서 보다 우수한 표면 개질효과를 발휘할 수 있는 것으로부터 바람직한 개질제 화합물이다.
③ 평균 분자량
또한, 개질제 화합물의 평균 분자량을 질량스펙트럼(mass spectrum)측정에 있어서 50~1,000 범위 내의 값으로 하는 것이 바람직하다.
이 이유는 이러한 개질제 화합물의 평균 분자량이 50 미만이 되면 휘발성이 높아서 취급이 곤란해지는 경우가 있기 때문이다. 한편, 이러한 개질제 화합물의 평균 분자량이 1,000을 초과하면 가열에 의해 기화되어 공기 등과 용이하게 혼합하는 것이 곤란해지는 경우가 있기 때문이다.
따라서, 개질제 화합물의 평균 분자량을 질량스펙트럼 측정에 있어서 60~500 범위 내의 값으로 하는 것이 보다 바람직하고, 70~200 범위 내의 값으로 하는 것이 더욱 바람직하다.
④ 밀도
또한, 개질제 화합물의 액체상태에서의 밀도를 0.3~0.9 g/㎤ 범위 내의 값으로 하는 것이 바람직하다.
이 이유는 이러한 개질제 화합물의 밀도가 0.3 g/㎤ 미만이 되면 취급이 곤 란해지거나, 에어로졸캔(aerosol can)에 수용하는 것이 곤란해지는 경우가 있기 때문이다. 한편, 이러한 개질제 화합물의 밀도가 0.9 g/㎤를 초과하면 기화되기 어려워지는 동시에, 에어로졸캔에 수용한 경우에 공기 등과 완전히 분리된 상태가 되는 경우가 있기 때문이다.
따라서, 개질제 화합물의 밀도를 0.4~0.8 g/㎤ 범위 내의 값으로 하는 것이 보다 바람직하고, 0.5~0.7 g/㎤ 범위 내의 값으로 하는 것이 더욱 바람직하다.
⑤ 첨가량
또한, 개질제 화합물의 첨가량을 연료가스의 전체량을 100 몰%로 했을 때, 1×10-10~10 몰% 범위 내의 값으로 하는 것이 바람직하다.
이 이유는 이러한 개질제 화합물의 첨가량이 1×10-10 몰% 미만의 값이 되면 고체물질에 대한 개질효과가 발현되지 않는 경우가 있기 때문이다. 한편, 이러한 개질제 화합물의 첨가량이 10 몰%를 초과하면 개질제 화합물과 공기 등과의 혼합성이 저하되어, 그에 따라 개질제 화합물이 불완전연소하는 경우가 있기 때문이다.
따라서, 개질제 화합물의 첨가량을 연료가스의 전체량을 100 몰%로 했을 때, 1×10-9~5 몰% 범위 내의 값으로 하는 것이 보다 바람직하고, 1×10-8~1 몰% 범위 내의 값으로 하는 것이 더욱 바람직하다.
(2) 인화성 가스
또한, 화염온도의 제어를 용이하게 할 수 있는 것으로부터, 연료가스 중에 통상 인화성 가스를 첨가하는 것이 바람직하다. 이러한 인화성 가스로서 프로판가스나 천연가스 등의 탄화수소가스, 또는 수소, 산소, 공기 등의 인화성 가스를 들 수 있다. 또, 연료가스를 에어로졸캔에 넣어 사용하는 경우에는, 이러한 인화성 가스로서 프로판가스 및 압축공기 등을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 이러한 인화성 가스의 함유량을 연료가스의 전체량을 100 몰%로 했을 때, 80~99.9 몰% 범위 내의 값으로 하는 것이 바람직하다.
이 이유는 이러한 인화성 가스의 함유량이 80 몰% 미만의 값이 되면 개질제 화합물과 공기 등과의 혼합성이 저하되고, 그에 따라 개질제 화합물이 불완전연소하는 경우가 있기 때문이다. 한편, 이러한 개질제 화합물의 첨가량이 99.9 몰%를 초과하면 고체물질에 대한 개질효과가 발현되지 않는 경우가 있기 때문이다.
따라서, 개질제 화합물의 첨가량을 연료가스의 전체량을 100 몰%로 했을 때, 85~99 몰% 범위 내의 값으로 하는 것이 보다 바람직하고, 90~99 몰% 범위 내의 값으로 하는 것이 더욱 바람직하다.
(3) 캐리어 가스
또, 연료가스 중에 개질제 화합물을 균일하게 혼합하기 위해 캐리어 가스를 첨가하는 것도 바람직하다. 즉, 개질제 화합물과 캐리어 가스를 미리 혼합하고 이어서 공기류(空氣流) 등의 인화성 가스에 혼합하는 것이 바람직하다.
이 이유는 이러한 캐리어 가스를 첨가함으로써, 비교적 분자량이 커서 이동하기 어려운 개질제 화합물을 사용한 경우에도, 공기류와 균일하게 혼합할 수 있기 때문이다. 즉, 캐리어 가스를 첨가함으로써, 개질제 화합물을 연소하기 쉽게 하여 고체물질의 표면 개질을 균일하고 또한 충분하게 실시할 수 있기 때문이다.
또한, 이러한 바람직한 캐리어 가스로서 인화성 가스와 동종(同種)의 가스를 사용하는 것이 바람직하고, 예를 들면 공기나 산소, 또는 프로판가스나 천연가스 등의 탄화수소를 들 수 있다.
(4) 첨가물
① 종류
또한, 연료가스 중에 비점이 100℃ 이상인 알킬실란화합물, 알콕시실란화합물, 알킬티탄화합물, 알콕시티탄화합물, 알킬알루미늄화합물 및 알콕시알루미늄화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 화합물을 개질 보조제로서 첨가하는 것이 바람직하다.
이 이유는 이와 같이 약간 비점이 높은 화합물이더라도, 알킬실란화합물 등의 개질제 화합물과 매우 상용성(相溶性)이 우수한 개질 보조제를 첨가함으로써, 개질제 화합물의 비점이 낮은 것에 의한 연료가스의 취급하기 나쁨을 개량할 수 있는 동시에, 고체물질에 대한 표면 개질효과를 더욱 높일 수 있기 때문이다.
② 첨가량
또한, 개질제 화합물의 전체량을 100 몰%로 했을 때, 개질 보조제의 첨가량을 0.01~50 몰% 범위 내의 값으로 하는 것이 바람직하다.
이 이유는 이러한 개질 보조제의 첨가량이 0.01 몰% 미만의 값이 되면 개질 보조제의 첨가효과가 발현되지 않는 경우가 있기 때문이다. 한편, 이러한 개질 보조제의 첨가량이 50 몰%를 초과하면 연료가스의 불완전연소가 생기는 경우가 있기 때문이다.
따라서, 개질제 화합물의 전체량을 100 몰%로 했을 때, 개질 보조제의 첨가량을 0.1~30 몰% 범위 내의 값으로 하는 것이 보다 바람직하고, 0.5~20 몰% 범위 내의 값으로 하는 것이 더욱 바람직하다.
3. 화염
(1) 온도
또한, 화염의 온도를 500~1,500℃ 범위 내의 값으로 하는 것이 바람직하다.
이 이유는 이러한 화염의 온도가 500℃ 미만의 값이 되면 개질제 화합물의 불완전연소를 유효하게 방지하는 것이 곤란해지는 경우가 있기 때문이다. 한편, 이러한 화염의 온도가 1,500℃를 초과하면 표면 개질하는 대상인 고체물질이 열변형되거나 열열화(熱劣化)되는 경우가 있어, 사용 가능한 고체물질의 종류가 과도하게 제한되는 경우가 있기 때문이다.
따라서, 화염의 온도를 550~1,200℃ 범위 내의 값으로 하는 것이 바람직하고, 600~900℃ 미만의 범위 내의 값으로 하는 것이 더욱 바람직하다.
또한, 이러한 화염의 온도는 사용하는 연료가스의 종류나 연료가스의 유량, 또는 연료가스에 첨가하는 개질제 화합물의 종류나 양에 따라 적절히 조절할 수 있다.
(2) 처리시간
또한, 화염의 처리시간(분사시간)을 0.1초~100초 범위 내의 값으로 하는 것이 바람직하다.
이 이유는 이러한 화염의 처리시간이 0.1초 미만의 값이 되면 개질제 화합물에 의한 개질효과가 균일하게 발현되지 않는 경우가 있기 때문이다. 한편, 이러한 화염의 처리시간이 100초를 초과하면 표면 개질하는 대상의 고체물질이 열변형되거나 열열화되는 경우가 있어, 사용 가능한 고체물질의 종류가 과도하게 제한되는 경우가 있기 때문이다.
따라서, 화염의 처리시간을 0.3~30초 범위 내의 값으로 하는 것이 바람직하고, 0.5~20초 범위 내의 값으로 하는 것이 더욱 바람직하다.
[제2 실시형태]
제2 실시형태는 비점이 10~100℃ 범위인 개질제 화합물을 포함하는 연료가스의 화염을 전면 또는 부분적으로 스프레이 처리함으로써, 습윤지수(측정온도 25℃)를 40~80 dyn/cm 범위 내의 값으로 하는 것을 특징으로 하는 표면 개질된 고체물질이다.
1. 고체물질
(1) 고무
또한, 표면 개질된 고체물질을 구성하는데 있어서, 고체물질이 실리콘고무, 불소고무, 천연고무, 네오프렌(Neoprene)고무, 클로로프렌고무, 우레탄고무, 아크릴고무, 올레핀고무, 스티렌-부타디엔고무, 아크릴로니트릴-부타디엔고무, 에틸렌-프로필렌고무, 에틸렌-프로필렌-디엔고무, 부타디엔고무, 부틸고무, 스티렌계 열가소성(熱可塑性) 엘라스토머 및 우레탄계 열가소성 엘라스토머로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 고무류를 들 수 있다.
이들 고무류 중, 특히 접촉각이 크고 습윤지수가 작은 실리콘고무, 불소고무, 올레핀고무, 에틸렌-프로필렌고무에 대해 본 발명의 표면 개질을 실시함으로써 우수한 개질효과를 발현할 수 있다. 따라서, 예를 들면 실리콘고무나 불소고무 등으로 된 방오성(防汚性) 고무나 방오성 커버의 표면에 숫자나 문자 등을 용이하게 인쇄하는 것이 가능해진다.
(2) 수지
또한, 표면 개질된 고체물질을 구성하는데 있어서, 고체물질이 폴리에틸렌 수지(고밀도 폴리에틸렌, 중밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 고압법(高壓法) 폴리에틸렌, 중압법 폴리에틸렌, 저압법 폴리에틸렌, 선형상 저밀도 폴리에틸렌, 분지형상 저밀도 폴리에틸렌, 고압법 선형상 저밀도 폴리에틸렌, 초고체량(超固體量) 폴리에틸렌, 가교(架橋) 폴리에틸렌), 폴리프로필렌 수지, 변성 폴리프로필렌 수지, 폴리메틸펜텐 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리에테르설폰 수지, 폴리아크릴 수지, 폴리에테르에테르케톤 수지, 폴리이미드 수지, 폴리설폰 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리아미드 수지 및 폴리페닐렌설파이드 수지, 에틸렌- 테트라플루오로에틸렌 공중합체, 폴리플루오르화비닐 수지, 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로에테르 공중합체, 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 공중합체, 폴리테트라플루오로에틸렌 수지, 폴리플루오르화비닐리덴 수지, 폴리트리플루오로클로로에틸렌 수지 및 에틸렌-트리플루오로클로로에틸렌 공중합체 등을 들 수 있다.
이들 수지 중, 특히 접촉각이 크고 습윤지수가 작은 폴리에틸렌 수지, 플리프로필렌 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리테트라플루오로에틸렌 수지 등에 대해 본 발명의 표면 개질을 실시함으로써 우수한 개질효과를 발휘할 수 있다. 따라서, 예를 들면 폴리에틸렌 수지나 폴리프로필렌 수지로 된 필름, 또는 폴리에스테르 수지로 된 용기 상에 문자나 모양을 인쇄하거나, 폴리카보네이트 수지로 된 콤팩트 디스크 기판(基板) 상에 알루미늄의 반사막을 강고하게 접착하거나, 더 나아가서는 폴리테트라플루오로에틸렌 수지로 된 방오재료 상에 숫자나 문자 등을 용이하게 인쇄하는 것이 가능해진다.
(3) 열경화형(熱硬化型) 수지
또한, 표면 개질된 고체물질을 구성하는데 있어서, 고체물질이 에폭시 수지, 페놀 수지, 시아네이트 수지, 요소(尿素) 수지, 구아나민 수지 등의 열경화형 수지를 들 수 있다. 이들 열경화형 수지 중, 예를 들면 에폭시 수지인 경우, 본 발명의 표면 개질을 실시함으로써 반도체 봉지용(封止用) 수지에 있어서의 레이저 마킹을 용이하게 실시할 수 있다.
(4) 금속재료
또한, 표면 개질된 고체물질을 구성하는데 있어서, 알루미늄, 마그네슘, 스테인리스, 니켈, 크롬, 텅스텐, 금, 구리, 철, 은, 아연, 주석, 납 등의 1종류 단독 또는 2종류 이상의 금속재료의 조합이 바람직하다.
예를 들면, 알루미늄은 경량 금속으로서 다용되고 있지만, 표면에 산화막을 형성하기 쉬워 자외선 경화형 도료 등을 직접 적용해도 용이하게 박리되어 버린다고 하는 문제가 보였다. 따라서, 알루미늄 표면에 대해 규산화염 처리 등을 행함으로써, 자외선 경화형 도료 등을 직접 적용해도 박리되는 것을 유효하게 방지할 수 있게 되었다.
또한, 마그네슘은 리사이클 가능한 금속부재로서 PC 등의 케이스에 최근 다용되고 있지만, 표면의 평활성이 부족한 것으로부터 자외선 경화형 도료 등을 직접 적용해도 용이하게 박리되어 버린다고 하는 문제가 보였다. 따라서, 마그네슘 표면에 대해 규산화염 처리 등을 행함으로써, 자외선 경화형 도료 등을 직접 적용한 경우에도 박리되는 것을 유효하게 방지할 수 있어, 컬러화 마그네슘판 등을 제공할 수 있게 되었다.
더욱이, 종래 반도체 소자(素子)에 있어서의 금 범프(bump)나 땜납 범프를 필름 캐리어나 회로기판에 전기접속한 경우, 고온 고습 조건에서 계면(界面)박리가 생긴다고 하는 문제가 보였다. 따라서, 금 범프나 땜납 범프에 규산화염 처리를 행함으로써, 또는 필름 캐리어나 회로기판의 도체(導體)부분에 규산화염 처리 등을 행함으로써, 이들의 계면박리를 유효하게 방지할 수 있게 되었다.
또한, 규산화염 처리 등이란 규소원자, 티탄원자 또는 알루미늄원자를 포함하는 화염을 사용한 처리로서, 기재의 염열분해(炎熱分解)에 의해 기재의 전부 또는 일부에 산화규소층, 산화티탄층 또는 산화알루미나층을 형성할 수 있는 화염처리를 말한다.
(5) 무기 필러(filler)
고체물질을 구성하는 첨가제로서 산화티탄, 산화지르코늄, 산화아연, 산화인듐, 산화주석, 실리카, 탈크, 탄산칼슘, 석회, 제올라이트, 금, 은, 구리, 아연, 니켈, 주석, 납, 땜납, 유리, 세라믹 등의 1종류 단독 또는 2종류 이상의 조합으로 된 무기 필러를 첨가하는 것도 바람직하다.
이와 같이 무기 필러를 첨가함으로써 무기 필러의 종류에 따라 고체물질의 기계적 강도, 내열성, 도전성 또는 전기 절연성 등의 물리특성을 향상시킬 수 있다. 그 뿐 아니라, 이와 같이 무기 필러를 첨가함으로써 무기 필러 자체의 표면도 우선적으로 개질되기 때문에, 결과적으로 고체물질 단체(單體)의 경우 보다도, 표면 개질효과를 더 발현하는 것이 가능하다.
또한, 고체물질에 대해 무기 필러를 첨가하는 경우, 전체량에 대해 그 첨가량을 0.01~80 중량% 범위 내의 값으로 하는 것이 바람직하고, 0.1~50 중량% 범위 내의 값으로 하는 것이 보다 바람직하며, 1~30 중량% 범위 내의 값으로 하는 것이 더욱 바람직하다.
(6) 형태
피처리물인 고체물질의 형태는 특별히 제한되지는 않지만, 예를 들면 판형상, 시트형상, 필름형상, 테이프형상, 직사각형상, 패널형상, 띠형상 등의 평면구조를 갖는 것이어도 되지만, 통형상, 기둥형상, 구형상, 블록형상, 튜브형상, 파이프형상, 요철형상, 막형상, 섬유형상, 직물형상, 다발형상 등의 삼차원구조를 갖는 것이어도 된다.
예를 들면, 섬유형상의 유리나 탄소섬유(carbon fiber)에 대해 규산화염 처리 등을 행함으로써 표면을 개질하여 활성화할 수 있어, 에폭시 수지나 폴리에스테르 수지 등의 매트릭스 수지 중에 균일하게 분산할 수 있다. 따라서, FRP나 CFRP에 있어서 우수한 기계적 강도나 내열성 등을 얻을 수 있다.
또한, 이러한 피처리물의 형태로서 이러한 고체물질로 된 구조체와 금속부품, 세라믹부품, 유리부품, 종이부품, 나무부품 등과 조합시킨 복합 구조체인 것도 바람직하다.
예를 들면, 금속관이나 세라믹관의 내면에 규산화염 처리 등을 행함으로써 표면을 개질하여 활성화할 수 있어, 수지 라이너가 매우 강고하게 적층된 파이프를 얻을 수 있다.
또한, 액정표시장치, 유기 일렉트로 루미네선스(Organic Electro Luminescence)장치, 플라즈마 디스플레이장치, 또는 CRT 등에 있어서의 기판으로서의 유리기판이나 플라스틱기판의 전면 또는 일부에 규산화염 처리 등을 행함으로써, 컬러 필터, 편향판(偏向板), 광산란판, 블랙 매트릭스판, 반사방지막, 대전방 지막 등의 유기 필름을 매우 균일하고 또한 강고하게 적층할 수 있다.
2. 연료가스
제1 실시형태에 있어서 설명한 것과 동일한 개질제 화합물이나 인화성 가스를 사용할 수 있기 때문에 여기에서의 설명은 생략한다.
3. 화염
또한, 제1 실시형태에 있어서 설명한 것과 동일한 화염에 있어서의 온도나 처리시간을 사용할 수 있기 때문에 여기에서의 설명은 생략한다.
4. 습윤지수(표면 에너지)
(1) 표면 개질 후
또한, 표면 개질된 고체물질에 있어서, 습윤지수(측정온도 25℃)를 40~80 dyn/cm 범위 내의 값으로 하는 것이 바람직하다.
이 이유는 이러한 고체물질의 습윤지수가 40 dyn/cm 미만의 값이 되면, 접착, 인쇄, 도장 등을 용이하게 실시하는 것이 곤란해지는 경우가 있기 때문이다. 한편, 이러한 고체물질의 습윤지수가 80 dyn/cm를 초과하면, 과도하게 표면 처리를 실시함으로써 고체물질을 열열화시키는 경우가 있기 때문이다.
따라서, 표면 개질된 고체물질에 있어서 습윤지수를 45~75 dyn/cm 범위 내의 값으로 하는 것이 보다 바람직하고, 50~70 dyn/cm 범위 내의 값으로 하는 것이 더욱 바람직하다.
(2) 표면 개질 전
또한, 표면 개질 전(표면 처리 전)의 고체물질에 있어서, 습윤지수(측정온도 25℃)를 20~45 dyn/cm 범위 내의 값으로 하는 것이 바람직하다.
이 이유는 이러한 고체물질의 습윤지수가 20 dyn/cm 미만의 값이 되면, 장시간에 걸쳐서 표면 처리를 실시함으로써 고체물질을 열열화시키는 경우가 있기 때문이다. 한편, 이러한 고체물질의 습윤지수가 45 dyn/cm를 초과하면, 화염에 의해 효율적으로 표면 처리하는 것이 곤란해지는 경우가 있기 때문이다. 예를 들면, 개질 처리 전에 있어서의 폴리에틸렌 수지의 습윤지수는 약 40 dyn/cm로서, 규산화염 처리의 온도 등에 따라서도 다르지만, 약 1초 정도의 규산화염 처리에 의해 습윤지수를 약 60 dyn/cm 이상의 값으로 높일 수 있다.
따라서, 표면 개질 전(표면 처리 전)의 고체물질에 있어서, 습윤지수(측정온도 25℃)를 25~38 dyn/cm 범위 내의 값으로 하는 것이 보다 바람직하고, 28~36 dyn/cm 범위 내의 값으로 하는 것이 더욱 바람직하다.
5. 접촉각
(1) 표면 개질 후
또한, 표면 개질된 고체물질에 있어서, 물을 사용하여 측정되는 접촉각(측정온도 25℃)을 0.1~30° 범위 내의 값으로 하는 것이 바람직하다.
이 이유는 이러한 고체물질의 접촉각이 0.1° 미만의 값이 되면, 과도하게 표면 처리를 실시함으로써 고체물질을 열열화시키는 경우가 있기 때문이다. 한편, 이러한 고체물질의 접촉각이 30°를 초과하면, 접착, 인쇄, 도장 등을 용이하게 실시하는 것이 곤란해지는 경우가 있기 때문이다.
따라서, 표면 개질된 고체물질에 있어서, 물을 사용하여 측정되는 접촉각(측정온도 25℃)을 0.5~20° 범위 내의 값으로 하는 것이 보다 바람직하고, 1~10° 범위 내의 값으로 하는 것이 더욱 바람직하다.
여기에서, 표 1에 25℃의 기준액(基準液)을 사용하여 측정한 표면 처리 전의 고체물질의 습윤지수(dyn/cm)와 표면 처리 후(0.5초간) 고체물질의 습윤지수 측정예를 나타낸다.
(2) 표면 개질 전
또한, 표면 개질 전(표면 처리 전)의 고체물질에 있어서, 물을 사용하여 측정되는 접촉각(측정온도 25℃)을 50~120° 범위 내의 값으로 하는 것이 바람직하다.
이 이유는 이러한 고체물질의 접촉각이 50° 미만의 값이 되면, 화염에 의해 효율적으로 표면 처리하는 것이 곤란해지는 경우가 있기 때문이다. 한편, 이러한 고체물질의 접촉각이 120°를 초과하면, 장시간에 걸쳐 표면 처리를 실시함으로써 고체물질을 열열화시키는 경우가 있기 때문이다. 예를 들면, 개질 처리 전에 있어서의 폴리테트라플루오로에틸렌 수지의 접촉각은 약 108°로서, 규산화염 처리의 온도 등에 따라서도 다르지만, 약 1초 정도의 규산화염 처리에 의해 접촉각을 약 20° 미만의 값으로 저하시킬 수 있다.
따라서, 표면 개질 전(표면 처리 전)의 고체물질에 있어서, 물을 사용하여 측정되는 접촉각을 60~110° 범위 내의 값으로 하는 것이 보다 바람직하고, 80~100° 범위 내의 값으로 하는 것이 더욱 바람직하다.
[제3 실시형태]
제3 실시형태는 도 1에 나타내는 바와 같이 실란화합물, 티탄화합물 또는 알루미늄화합물을 포함하는 개질제 화합물로서, 각각 비점이 10~100℃인 개질제 화합물(14)를 저장하기 위한 저장탱크(12)와, 연료가스를 이송하기 위한 이송부(24), 연료가스의 화염(34)를 스프레이하기 위한 분사부(32)를 포함하는 고체물질의 표면 개질장치(10)이다.
1. 저장탱크
도 1에 나타내는 바와 같이 가열수단(16)을 갖는 개질제 화합물(14)를 저장하기 위한 제1 저장탱크(12)와, 압축공기 등의 인화성 가스를 저장하기 위한 제2 저장탱크(도시하지 않음)를 구비하는 것이 바람직하다. 이 예에서는, 제1 저장탱크(12)의 아랫쪽에 히터나 전열선(傳熱線), 또는 열교환기에 접속한 가열판 등으로부터 가열수단(16)을 구비하고 있어, 상온(常溫), 상압(常壓)상태에서는 액체상태의 개질제 화합물(14)를 기화하는 것이 바람직하다.
그리고, 고체물질을 표면 처리할 때에는, 가열수단(16)에 의해 제1 저장탱크(12) 내의 개질제 화합물(14)를 소정 온도로 가열하여 기화시킨 상태에서, 인화성 가스(공기 등)와 혼합하여 연료가스로 하는 것이 바람직하다.
또한, 연료가스 중에 있어서의 개질제 화합물의 함유량은 매우 중요하기 때문에, 해당 개질제 화합물의 함유량을 간접적으로 제어하기 위해, 제1 저장탱크(12)에 압력계(또는 액면(液面)의 레벨계)(18)을 설치하여 개질제 화합물의 증기압(또는 개질제 화합물량)을 모니터하는 것이 바람직하다.
2. 이송부
이송부는 통상 관(管)구조로서, 도 1에 나타내는 바와 같이 제1 저장탱크(12)로부터 이송되어 온 개질제 화합물(14) 및 제2 저장탱크(도시하지 않음)로부터 이송되어 온 인화성 가스(공기)를 균일하게 혼합하여 연료가스로 하기 위한 혼합실(22)를 구비하는 동시에, 유량을 제어하기 위한 밸브나 유량계, 또는 연료가스의 압력을 제어하기 위한 압력계(28)을 구비하고 있는 것이 바람직하다.
또한, 개질제 화합물 및 인화성 가스를 균일하게 혼합한 다음 유량을 엄격히 제어할 수 있도록, 혼합실(22)에 혼합 펌프나 체류시간을 길게 하기 위한 방해판 등을 구비하는 것도 바람직하다.
3. 분사부
(1) 구성
분사부는 도 1에 나타내는 바와 같이 이송부(24)를 거쳐 이송되어 온 연료가스를 연소시켜 얻어진 화염(34)를, 피처리물인 고체물질에 스프레이하기 위한 버너 (32)를 구비하는 것이 바람직하다. 이러한 버너의 종류도 특별히 제한되지는 않지만, 예를 들면 예비혼합형 버너, 확산형 버너, 부분 예비혼합형 버너, 분무 버너, 증발 버너, 미분탄(微粉炭) 버너 중 어느 것이어도 된다. 또한, 버너의 형태에 대해서도 특별히 제한되지 않아, 예를 들면 도 1에 나타내는 바와 같이 앞쪽 끝부분을 향해 확대되어 전체적으로 부채형 구성이어도 되고, 또는 도 4에 나타내는 바와 같이 대체로 직사각형으로서, 분사구(64)가 가로방향으로 배열된 버너이어도 된다.
(2) 배치
분사부의 배치, 즉 버너의 배치는 피처리물인 고체물질의 표면 개질의 용이함 등을 고려하여 결정하는 것이 바람직하다.
예를 들면, 도 2에 나타내는 바와 같이 원형 또는 타원형을 따라 배치하는 것도 바람직하고, 도 4에 나타내는 바와 같이 피처리물인 고체물질의 양쪽에 근접하게 배치하는 것도 바람직하다.
또한, 도 5(a)에 나타내는 바와 같이 피처리물인 고체물질의 한쪽에 소정 거리만큼 떨어뜨려 배치하는 것도 바람직하고, 도 5(b)에 나타내는 바와 같이 피처리물인 고체물질의 양쪽에 각각 소정 거리만큼 떨어뜨려 배치하는 것도 바람직하다.
4. 형태
(1) 고정형(据付型)
고체물질의 표면 개질장치의 형태는, 예를 들면 도 1에 나타내는 바와 같이 저장탱크(12)와, 연료가스를 이송하기 위한 이송부(24), 연료가스로부터 얻어지는 화염을 스프레이하기 위한 분사부(32)를 고정시킨 상태로 구비하는 한편, 도 2에 나타내는 바와 같은 회전 테이블(36) 상의 고정 지그(jig)(38)에 올려둔 상태에서, 피처리물인 고체물질의 위치를 적절히 바꿔가면서, 또한 고정 지그(38)에 의해 자전시키면서 분사부(32)로부터 화염(34)를 스프레이하는 것이 바람직하다.
이러한 고정형 표면 개질장치(10)이라면, 대량으로 또한 효율적으로 피처리물인 고체물질의 표면 개질을 실시할 수 있다.
(2) 휴대형
또한, 고체물질의 표면 개질장치(42)를 도 3에 나타내는 바와 같이 휴대형으로 하는 것도 바람직하다 즉, 점선으로 둘러싸인 영역에 나타내어지는 바와 같이, 카트리지식 저장탱크(46)과, 배관 파이프(47), 유량계나 압력계를 구비한 박스(44)를 준비하고, 추가로 배관 파이프(47)의 앞쪽 끝부분에 버너(32)를 구비하는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하면 박스(44)를 적절히 이동시킴으로써 옥외에 놓여진 피처리물이나, 대면적, 대용량의 피처리물에 대해서도 용이하게 표면 처리를 실시하는 것이 가능해진다.
또한, 박스(44)의 운반을 용이하게 할 수 있도록, 박스(44)의 상부(上部)에 손잡이나 한쪽에 끈을 부착하거나, 또는 박스(44)의 총중량을 20 kg 이하의 값으로 하는 것이 바람직하다.
[실시예 1]
1. 고체물질의 표면 개질
두께 2 mm의 실리콘고무(경도 80)로 된 시트(세로 50 cm, 가로 200 cm, 깊이 50 cm)를 준비하였다. 이 실리콘고무 시트에 대해 도 3에 나타내는 휴대형 표면 개질장치를 사용하여 규산화염 처리를 단위면적당(100 ㎠) 0.5초간 실시하였다.
또한, 연료가스로서 비점 27℃의 테트라메틸실란을 0.0001 몰%, 비점 122℃의 테트라메톡시실란을 0.00001 몰%, 나머지가 압축공기인 카트리지가 들어 있는 혼합가스를 사용하였다.
2. 고체물질의 평가
(1) 습윤지수
표면 개질된 실리콘고무 시트의 습윤지수를 표준액을 사용해서 측정하였다. 또한, 표면 개질 전의 실리콘고무 시트의 습윤지수를 동일하게 측정하였다.
(2) UV 도장성
에폭시 아크릴레이트계의 자외선 경화형 도료를 표면 개질된 실리콘고무 시트 위에 스크린 인쇄한 후, 자외선 조사장치에 의해 300 mJ/㎠의 자외선을 조사하여 이하의 기준으로 평가하였다.
또한, 표면 개질 전의 실리콘고무 시트의 UV 도장성을 동일하게 측정하였다.
◎ : 100개의 바둑판 눈금시험(JIS 기준)에서 박리가 전혀 없다.
○ : 100개의 바둑판 눈금시험(JIS 기준)에서 박리 수는 1~2개이다.
△ : 100개의 바둑판 눈금시험(JIS 기준)에서 박리 수는 3~10개이다.
× : 100개의 바둑판 눈금시험(JIS 기준)에서 박리 수는 11개 이상이다.
[실시예 2~7]
실시예 2~7에서는 표 1에 나타내는 바와 같이, 피처리물인 고체물질의 종류 및 규산화염 처리시간을 변경하여, 실시예 1과 동일하게 표면 개질된 고체물질의 평가를 행하였다.
[비교예 1]
실시예 1에 있어서의 테트라메틸실란 및 테트라메톡시실란과 압축공기로 된 혼합가스 대신에, 비점 122℃의 테트라메톡시실란 단체와 압축공기로 된 혼합가스를 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 고체물질의 표면 개질 및 고체물질의 평가를 행하였다.
Figure 112004035984085-pct00001
[실시예 8~9 및 비교예 2]
실시예 8에서는 실시예 1과 동일하게 규산화염 처리를 실시한 후, 방치시간을 2주 및 4주로 변경하여 습윤지수 및 UV 도장성을 각각 평가하였다.
또한, 실시예 9에서는 실시예 1에 있어서의 테트라메틸실란 및 테트라메톡시실란과 압축공기로 된 혼합가스 대신에, 테트라메틸실란과 압축공기로 된 혼합가스 를 사용한 것 이외에는 실시예 1과 동일하게 규산화염 처리를 실시한 후, 방치시간을 2주 및 4주로 변경하여 습윤지수 및 UV 도장성을 각각 평가하였다.
또한, 비교예 2에서는 규산화염 처리 대신에 코로나처리를 실시하여 습윤지수 및 UV 도장성을 각각 평가하였다.
Figure 112004035984085-pct00002
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 고체물질의 표면 개질방법에 의하면, 비점이 10~100℃인 개질제 화합물을 포함하는 연료가스의 화염을 고체물질에 스프레이함으로써, 접착, 인쇄, 도장 등을 용이하게 한 표면 개질된 고체물질을 얻을 수 있게 되었다.
또한, 본 발명의 표면 개질된 고체물질, 예를 들면 난접착성(難接着性) 재료의 대표인 실리콘고무나 불소고무, 올레핀 수지나 폴리에스테르 수지, 또는 스테인리스나 마그네슘 등의 금속이더라도, 종래 불가능했던 접착, 인쇄, 도장 등을 용이 하게 할 수 있게 되었다. 따라서, 방오성 고무, 발수성 고무, 쿠션고무, 실링고무 등의 용도는 물론, 이들 난접착성 재료로 된 각종 스위치, 커버, 레버, 차량용 범퍼, 전기부품 케이스, 전자부품 케이스, 용기, 필름, 테이프 등의 표면에 접착, 인쇄, 도장 등을 용이하게 할 수 있게 되었다.
더욱이, 본 발명의 고체물질의 표면 개질장치에 의하면, 특정 연료가스를 저장하기 위한 저장부와, 해당 연료가스를 분사부에 이송하기 위한 이송부, 연료가스의 화염을 스프레이하기 위한 분사부를 포함함으로써, 접착, 인쇄, 도장 등을 용이하게 한 고체물질을 효율적으로 얻을 수 있게 되었다.

Claims (19)

  1. 실란화합물, 티탄화합물 또는 알루미늄화합물을 포함하는 개질제 화합물로서, 각각 비점이 10 ~ 100℃인 개질제 화합물을 가열하여 기체상태로 한 후, 그것을 연료가스로 하여, 해당 연료가스의 화염을, 고체물질의 표면에 대해 전면 또는 부분적으로 스프레이 처리하는 것을 특징으로 하는 고체물질의 표면 개질방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 개질제 화합물이 알킬실란화합물, 알콕시실란화합물, 알킬티탄화합물, 알콕시티탄화합물, 알킬알루미늄화합물 및 알콕시알루미늄화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 화합물인 것을 특징으로 하는 고체물질의 표면 개질방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 개질제 화합물에 비점이 100℃ 이상인 알킬실란화합물, 알콕시실란화합물, 알킬티탄화합물, 알콕시티탄화합물, 알킬알루미늄화합물 및 알콕시알루미늄화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 화합물을 첨가하는 동시에, 해당 첨가량을 개질제 화합물의 전체량을 100 몰%로 했을 때, 0.01 ~ 50 몰% 범위 내의 값으로 하는 것을 특징으로 하는 고체물질의 표면 개질방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 연료가스 중의 개질제 화합물의 함유량을 연료가스의 전체량을 100 몰%로 했을 때, 1×10-10 ~ 10 몰% 범위 내의 값으로 하는 것을 특징으로 하는 고체물질의 표면 개질방법.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서, 상기 개질제 화합물을 공기류에 혼합함으로써 상기 연료가스로 하는 것을 특징으로 하는 고체물질의 표면 개질방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 개질제 화합물을 캐리어 가스를 사용하여 상기 공기류에 혼합하는 것을 특징으로 하는 고체물질의 표면 개질방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 연료가스의 압력변화를 연속적 또는 단속적으로 모니터하면서, 고체물질의 표면에 대해 상기 화염을 스프레이 처리하는 것을 특징으로 하는 고체물질의 표면 개질방법.
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서, 상기 화염의 온도를 500 ~ 1,500℃ 범위 내의 값으로 하는 것을 특징으로 하는 고체물질의 표면 개질방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 화염의 처리시간을 0.1초 ~ 100초 범위 내의 값으로 하는 것을 특징으로 하는 고체물질의 표면 개질방법.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제1항에 있어서, 상기 고체물질이 알루미늄, 마그네슘, 스테인리스, 산화티탄, 산화아연 및 산화지르코늄으로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 무기물인 것을 특징으로 하는 고체물질의 표면 개질방법.
  15. 제1항에 있어서, 상기 고체물질이 실리콘고무, 불소고무, 천연고무, 네오프렌고무, 클로로프렌고무, 우레탄고무, 아크릴고무, 올레핀고무, 스티렌-부타디엔고무, 아크릴로니트릴-부타디엔고무, 에틸렌-프로필렌고무, 에틸렌-프로필렌-디엔고무, 부타디엔고무, 부틸고무, 스티렌계 열가소성 엘라스토머 및 우레탄계 열가소성 엘라스토머로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 고무류인 것을 특징으로 하는 고체물질의 표면 개질방법.
  16. 제1항에 있어서, 상기 고체물질이 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리메틸펜텐 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리에테르설폰 수지, 폴리아크릴 수지, 폴리에테르에테르케톤 수지, 폴리이미드 수지, 폴리설폰 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리아미드 수지 및 폴리페닐렌설파이드 수지, 에틸렌-테트라플루오로에틸렌 공중합체, 폴리플루오르화비닐 수지, 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로에테르 공중합체, 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 공중합체, 폴리테트라플루오로에틸렌 수지, 폴리플루오르화비닐리덴 수지, 폴리트리플루오로클로로에틸렌 수지 및 에틸렌-트리플루오로클로로에틸렌 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 수지인 것을 특징으로 하는 고체물질의 표면 개질방법.
  17. 제1항에 있어서, 상기 고체물질이 에폭시 수지, 페놀 수지, 시아네이트 수지, 요소 수지 및 구아나민 수지로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 열경화형 수지인 것을 특징으로 하는 고체물질의 표면 개질방법.
  18. 실란화합물, 티탄화합물 또는 알루미늄화합물을 포함하는 개질제 화합물로서, 각각 비점이 10 ~ 100℃인 개질제 화합물을 포함하는 연료가스를 저장함과 동시에, 그 개질제 화합물을 가열하여 기체상태로 하고, 연료가스로 하기 위한 저장부와, 해당 연료가스를 분사부에 이송하기 위한 이송부, 연료가스의 화염을 스프레이하기 위한 분사부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체물질의 표면 개질장치.
  19. 제18항에 있어서, 상기 저장부에 상기 개질제 화합물을 기화시켜 연료가스로 하기 위한 가열수단이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 고체물질의 표면 개질장치.
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