KR100686924B1 - 고체 물질의 표면 개질 방법 및 표면 개질된 고체 물질 - Google Patents

Abstract

각종 자외선 경화형 수지 등으로 되는 어느 도막과의 사이라도, 뛰어난 밀착력을 얻을 수 있는 고체 물질의 표면 개질 방법, 및 표면 개질된 고체 물질을 제공한다.

그 때문에, 인화점이 0~100℃의 범위이고, 비점이 105~250℃의 범위인 헥사메틸디실라잔, 비닐트리메톡시실란, 트리플루오로프로필트리오로메톡시실란, 3-클로로프로필트리오로메톡시실란 등의 특정의 규소 함유 화합물을 포함한 연료 가스의 화염을 고체 물질의 표면에 대해서, 전면적 또는 부분적으로 내뿜어 규산화염 처리를 실시한다.

인화점, 비점, 표면 개질, 규산화염 처리

Description

고체 물질의 표면 개질 방법 및 표면 개질된 고체 물질{Method for surface preparation of solid substances and surface-prepared solid substances}

본 발명은, 고체 물질의 표면 개질 방법 및 표면 개질된 고체 물질에 관한 것으로, 특히, 각종 자외선 경화형 수지 등으로 되는 어느 도막(塗膜)에 대해서도, 뛰어난 개질 효과를 발휘할 수 있는 고체 물질의 표면 개질 방법, 및 표면 개질된 고체 물질에 관한 것이다.

고체 물질, 예를 들면, 실리콘 고무, 불소 고무, 폴리에틸렌 수지 등으로 되는 필름이나 성형품의 표면은, 소수성이나 발수성인 것이 많으므로, 다른 부재(部材)의 접착, 인쇄, 자외선 도장（塗漿）등의 표면 처리가 일반적으로 곤란하다. 또한, 스테인레스나 마그네슘 등의 금속 표면은, 금속 안에서는 밀착력이나 표면 평활성이 부족하므로, 자외선 경화형 도료 등을 직접적으로 적용했을 경우에는, 도막（塗膜）이 용이하게 박리해 버린다고 하는 문제점이 보였다. 한편, 광촉매로서 산화티탄이나 산화지르코늄 등의 무기 입자를, 고분자 물질 중에 첨가하는 것이 시도되고 있지만, 분산성이 부족하고, 취급이 용이하지 않다고 하는 문제를 보였다.

따라서, 이러한 고체 물질의 표면 특성을 개질하는 방법으로서 고체 물질의 표면에 프라이머 처리를 행하거나 용제에 녹인　실란 커플링제나 티탄 커플링제를 표면에 도포하거나 하는 것이 행해지고 있다.

그러나, 소정의 개질 효과를 얻기 위해서는, 비교적 다량의 프라이머나 실란 커플링제 등을 필요로 하고, 또한 처리 시간이 길게 걸리는 등의 제조 공정상의 문제점이 보였다.

따라서, 프라이머 처리나 커플링제 처리에 대신하는 고체 물질의 표면 특성을 개질하는 방법으로서 자외선 조사법(照射法), 코로나 방전 처리, 플라즈마 처리, 표면감응기 부여법, 표면광(光)그래프트법, 샌드블래스트법, 용제 처리, 크롬산혼액 처리 등을 들 수 있다.

예를 들면, 일본국 특허공개 제(평)5－68934호 공보에는, 소수성 플라스틱의 표면에 대해서, 합성석영제 고압수은램프를 사용해 자외선을 조사하여, 도장의 젖음성 및 밀착성을 향상시키는 기술이 개시되어 있다. 또한, 미국 특허 No.5098618에 의하면, 혼합 가스하에서, 소수성 플라스틱의 표면에 대해서, 185 nm 및 254 nm의 파장을 가지는 자외선을 선택적으로 조사하여, 도장의 젖음성 및 밀착성을 향상시키는 기술이 개시되어 있다. 또한, 일본국 특허공개 제(평)10－67869호 공보에는 젖음성이 결여된 플라스틱 표면에 기체를 내뿜으면서 고전압 펄스에 의해 코로나 처리를 실시하는 방법이 개시되어 있다. 또한, 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 표면 활성화 처리를 행한 후, 비닐 단량체를 그래프트하는 방법이 개시되어 있다.

그러나, 이들 표면 개질 방법에서는 표면 특성의 개질이 불충분할 뿐만 아니 라 작업환경이 오염된다, 위험하다 등의 환경상의 문제점, 물세척이나 폐액처리 등이 필요해지는 등의 작업상의 문제점 및 설비가 대규모, 고가라는 경제상의 문제점도 보였다.

한편, 간편하고 값이 싼 표면 개질 방법으로서, 고체 물질의 표면을 장시간 화염처리 하는 일도 생각할 수 있지만 젖음 지수나 접촉각으로 대표되는 표면특성의 개질이 불충분할 뿐만 아니라 효과가 장기간 지속하지 않는다는 문제점이 보였다. 더욱이, 일본국 특허공개 제(평)9－124810호 공보에 개시되어 있는 바와 같이, 고체 물질의 표면을 장시간 화염처리 하는 경우에 열변형이 생기기 쉽다고 하는 문제점이 보였다.

따라서, DE0019926A1 공보에는 주로 금속이나 유리 제품의 고체 기체(基體)의 표면에 대해서, 적어도 1회의 산화염(酸化炎) 처리로 그 표면을 변성하는 공정과 적어도 1회의 규산화염 처리로 그 표면을 변성하는 공정을 포함하는 고체 기체 표면의 변성 방법이 개시되어 있다. 이러한 고체 기체 표면의 변성 방법에 의하면 고체 기체의 표면을 확실하게 변성 처리할 수가 있고 인쇄용 잉크나 자외선 경화형 도료 등을 튼튼하게 접착할 수 있다고 하는 효과를 얻을 수 있다.

그러나, 개시된 고체 기체 표면의 변성 방법은 규소 함유 화합물로서 테트라메톡시실란(비점： 121℃, 인화점： 22℃) 등의 알콕시실란 화합물을 단독 사용하고 있었기 때문에 각종 자외선 경화형 수지로 되는 도막에 대해서, 개질 효과가 안정되게 얻을 수 없다고 하는 문제를 보였다. 또한, 알콕시실란 화합물은 활성이 높고, 폴리카보네이트 등의 범용(汎用) 수지를 가수분해하기 쉽다고 하는 문제가 보 였다. 또한, 개시된 고체 기체 표면의 변성 방법은, 규산화염 처리를 실시하기 전에 별도의 산화염 처리 공정을 포함하기 때문에 고체 기체 표면에 대해서 보다 우수한 변성 효과를 얻을 수 있지만, 그 만큼 처리 시간이 길게 걸린다고 하는 문제가 보였다.

또한, 일본국 특허공표 제2001－500552호에는 폴리머 기재의 표면을 개질하기 위한 화염처리 방법이 개시되어 있다. 보다 구체적으로는, 규소 함유 화합물로서 헥사메틸디실록산(비점：100~101℃, 인화점：－1℃)를 포함한 연료 및 산화제 혼합물에 의해 조연(助燃) 되는 화염에, 폴리머 기재를 노출하는 화염처리 방법이 개시되어 있다.

그러나, 개시된 폴리머 기재의 표면 개질 방법은 규소 함유 화합물로서 헥사메틸디실록산을 사용하고 있었기 때문에 에폭시아크릴레이트계 자외선 경화형 수지, 우레탄 아크릴레이트계 자외선 경화형 수지, 및 폴리에스테르 아크릴레이트계 자외선 경화형 수지 등으로 되는 각종 도막에 대해서, 개질 효과가 안정되게 얻을 수 없다고 하는 문제가 보였다. 또한, 이러한 헥사메틸디실록산에 의한 개질 효과는, 비교적 단시간으로, 저하한다고 하는 문제가 보였다.

따라서, 본 발명의 발명자 등은, 예의 노력한 결과, 고체 물질이나 금속 물질 등의 표면에 대해서, 특정의 비점 및 인화점을 가지는 규소 함유 화합물을 사용하여 규산화염 처리를 실시함으로써, 폭넓은 타입의 자외선 경화형 수지 등으로 되는 도막에 대해서도, 우수한 개질 효과를 발휘할 수 있는 것과 동시에, 산화염 처리 공정을 생략했을 경우이더라도 고체 물질 등의 표면 개질을 균일하고 충분하게 실시할 수 있는 것을 발견하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

즉, 본 발명은 고체 물질이나 금속 물질 등의 고체 물질의 표면을 규소 함유 화합물에 의해 효과적으로 규산화염 처리하고, 게다가 각종 자외선 경화형 수지 등으로 되는 도막에 대해서, 우수한 개질 효과를 발휘할 수 있는 고체 물질의 표면 개질 방법 및 표면 개질된 고체 물질을 각각 제공하는 데 있다.

발명의 개시

[1] 본 발명에 의하면, 인화점이 0~100℃의 범위이고, 비점이 105~250℃의 범위인 규소 함유 화합물을 포함한 연료 가스의 화염을 고체 물질의 표면에 대해서, 전면적 또는 부분적으로 분사 처리하는 고체 물질의 표면 개질 방법이 제공되어 상술한 문제를 해결할 수가 있다.

즉, 규소 함유 화합물의 인화점 및 비점을 소정 범위로 제한해서, 헥사메틸디실라잔, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 트리플루오로프로필트리메톡시실란, 트리플루오로프로필트리클로로실란, 3－아미노프로필트리메톡시실란, 3－아미노프로필트리에톡시실란, 및 3－클로로프로필트리메톡시실란 등의 1종류 단독 또는 2종류 이상의 혼합물을 사용함으로써 고체 물질의 표면 개질이 균일하게 되는 것과 동시에, 인화점 및 비점의 관계로 규소 함유 화합물이 고체 물질의 표면에 일부 잔류하기 때문에 고체 물질과 에폭시아크릴레이트계 자외선 경화형 수지, 우레탄 아크릴레이트계 자외선 경화형 수지, 및 폴리에스테르 아크릴레이트계 자외선 경화형 수지 등으로 되는 각종 도막（塗膜）과의 사이에서 모두 우수한 밀착력을 얻을 수가 있다.

[2] 또한, 본 발명의 다른 양태는 인화점이 0~100℃의 범위이고, 비점이 105~250℃의 범위인 규소 함유 화합물을 포함한 연료 가스의 화염을 고체 물질의 표면에 대해서 전면적 또는 부분적으로 분사 처리함으로써 젖음 지수(측정 온도 25℃)를 40~80 dyn/cm의 범위내의 값으로 하는 표면 개질된 고체 물질이다.

이와 같이 구성함으로써, 통상의 접착제는 물론이거니와 각종 자외선 경화형 도료 등의 종류를 과도하게 선택하는 일 없이 지극히 밀착력이 우수한 도막（塗膜）을 형성할 수 있는 고체 물질을 제공할 수가 있다.

도면의 간단한 설명

도 1은 본 발명의 표면 개질 장치의 구조를 설명하기 위해서 제공하는 도면이다.

도 2는 본 발명의 표면 개질 장치에 의한 화염의 분사 방법을 설명하기 위해서 제공하는 도면이다.

도 3은 본 발명의 휴대형의 표면 개질 장치의 구조를 설명하기 위해서 제공하는 도면이다.

도 4는 화염의 내뿜는 방법을 설명하기 위해서 제공하는 도면이다(그 1).

도 5는 화염의 내뿜는 방법을 설명하기 위해서 제공하는 도면이다(그 2).

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

이하, 도면을 참조해, 본 발명의 고체 물질의 표면 개질 방법, 표면 개질된 고체 물질 및 고체 물질의 표면 개질 장치에 관한 실시의 형태에 대해서 구체적으로 설명한다.

[제1 실시 형태]

제1 실시 형태는, 인화점이 0~100℃의 범위이고, 비점이 105~250℃의 범위인 규소 함유 화합물을 포함한 연료 가스의 화염을 고체 물질의 표면에 대해서 전면적 또는 부분적으로 내뿜어 규산화염 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 고체 물질의 표면 개질 방법이다.

1. 고체 물질

제1 실시 형태에 대해 표면 개질되는 고체 물질은 실리콘 고무나 불소 고무등이 전형적이지만, 상세한 것에 대해서는, 제2 실시 형태에 있어서 설명한다.

2. 연료 가스

(1) 규소 함유 화합물

① 인화점

규소 함유 화합물의 인화점(밀폐식 또는 개방식)을 0~100℃의 범위내의 값으로 하는 것을 특징으로 한다.

그 이유는, 이러한 규소 함유 화합물의 인화점이 0℃ 미만에서는, 보관시의 취급이 곤란해지거나 연소 속도의 조정이 곤란하게 되는 경우가 있기 때문이다. 한편, 이러한 규소 함유 화합물의 인화점이 100℃ 를 초과하면, 공기 등의 인화성 가스나 조연제와의 혼합성이 현저하게 저하하거나 규소 함유 화합물이 불완전 연소하기 쉬워져 규산화염 처리에 의해 각종 자외선 경화형 수지 등으로 부터 되는 도막에 대해서 우수한 개질 효과를 발휘하거나 하는 것이 곤란하게 되는 경우가 있기 때문이다.

따라서, 이러한 규소 함유 화합물의 인화점을 15~90℃의 범위내의 값으로 하는 것이 보다 바람직하고, 20~85℃의 범위내의 값으로 하는 것이 더욱 바람직하다.

한편, 이러한 규소 함유 화합물의 인화점은, 규소 함유 화합물 자체의 구조나 종류를 제한하는 것으로도 조정할 수가 있지만, 그 밖에 규소 함유 화합물 중에 알코올화합물 등을 적당 혼합 사용하는 것으로도 조정할 수가 있다.

② 비점

규소 함유 화합물의 비점을 105~250℃의 범위내의 값으로 하는 것을 특징으로 한다.

그 이유는, 이러한 규소 함유 화합물의 비점이 105℃ 미만의 값이면, 휘발성이 격렬해서 취급이 곤란해지는 경우가 있기 때문이다. 한편, 이러한 규소 함유 화합물의 비점이 250℃를 초과하면, 공기 등의 인화성 가스나 조연제와의 혼합성이 현저하게 저하되어 규소 함유 화합물이 불완전 연소하기 쉬워져, 고체 물질의 표면 개질이 불균일하게 되거나 장시간에 걸쳐서 개질 효과를 지속시키는 것이 곤란하게 되는 경우가 있기 때문에 있다.

따라서, 이러한 규소 함유 화합물의 비점을 110~220℃의 범위내의 값으로 하는 것이 보다 바람직하고, 20~200℃의 범위내의 값으로 하는 것이 더욱 바람직하다.

또한, 이러한 규소 함유 화합물의 비점은, 규소 함유 화합물 자체의 구조나 종류를 제한하는 것으로도 조정할 수가 있지만, 그 밖에 규소 함유 화합물 중에, 알코올화합물 등을 적당히 혼합 사용하는 것으로도 조정할 수가 있다.

③ 종류

또한, 규소 함유 화합물의 종류에 대해서도 특별히 제한되지는 않지만, 규소 함유 화합물이 분자내 또는 분자 말단에 질소 원자, 할로겐 원자, 비닐기 및 아미노기 중 적어도 하나를 가지는 것이 바람직하다.

보다 구체적으로는, 규소 함유 화합물이 헥사메틸디실라잔(비점： 126℃, 인화점： 12~14℃), 비닐트리메톡시실란(비점： 123℃, 인화점： 23℃), 비닐트리에톡시실란(비점：161℃,인화점：54℃), 트리플루오로프로필트리메톡시실란(비점：144℃,인화점：23℃), 트리플루오로프로필트리클로로실란(비점： 113~114℃, 인화점： 25℃), 3－아미노프로필트리메톡시실란(비점： 215℃, 인화점： 88℃), 3－아미노프로필트리에톡시실란(비점： 217℃, 인화점： 98℃), 및 3－클로로프로필트리메톡시실란(비점： 196℃, 인화점： 83℃) 중 적어도 하나의 화합물인 것이 바람직하다.

그 이유는, 이러한 규소 함유 화합물이면, 인화성 가스와의 혼합성이 향상하고 실리카층을 형성해서 고체 물질의 표면 개질이 보다 균일하게 되는 것과 동시에, 비점 등의 관계로 이러한 규소 함유 화합물이 고체 물질의 표면에 일부 잔류하기 쉬워지므로 고체 물질과 각종 자외선 경화형 수지 등으로 부터 되는 도막과의 사이에 보다 우수한 밀착력을 얻을 수가 있기 때문이다. 또한, 이러한 규소 함유 화합물이면 보관성이나 봄베에의 충전성도 양호하게 되어, 비교적 값이 싸게 제공할 수가 있기 때문이다.

또한, 헥사메틸디실라잔, 트리플루오로프로필트리메톡시실란, 트리플루오로프로필트리클로로실란, 3－클로로프로필트리메톡시실란 등의 분자내에 질소 원자 및 할로겐 원자를 포함한 규소 함유 화합물은, 특히, 에폭시아크릴레이트계 자외선 경화형 수지나 우레탄 아크릴레이트계 자외선 경화형 수지와의 친화성이 좋고, 피착체와의 사이에 우수한 밀착력을 발휘하기 쉽다고 하는 특성을 가지고 있다. 또한, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 3－아미노프로필트리메톡시실란, 3－아미노프로필트리에톡시실란 등의 분자 말단에 비닐기나 아미노기를 가지는 규소 함유 화합물은, 특히, 폴리에스테르 아크릴레이트계 자외선 경화형 수지와의 친화성이 좋고, 피착체와의 사이에 우수한 밀착력을 발휘하기 쉽다고 하는 특성을 가지고 있다.

따라서, 질소 원자 및 할로겐 원자를 포함한 규소 함유 화합물과 비닐기나 아미노기를 가지는 규소 함유 화합물을 혼합 사용하는, 예를 들면, 10：90~90：10(중량비)로 혼합해 사용함으로써, 한층 더 안정되고, 각종 자외선 경화형 수지로 되는 도막과 피착체와의 사이에 우수한 밀착력을 얻을 수가 있다.

④ 평균 분자량

또한, 규소 함유 화합물의 평균 분자량을, 매스 스펙트럼 측정에 있어서, 50~1,000의 범위내의 값으로 하는 것이 바람직하다.

그 이유는, 이러한 규소 함유 화합물의 평균 분자량이 50 미만이 되면, 휘발성이 높아서 취급이 곤란해지는 경우가 있기 때문이다. 한편, 이러한 규소 함유 화합물의 평균 분자량이 1,000을 초과하면, 가열에 의하여 기화되고, 공기 등과 용이하게 혼합하는 것이 곤란해지는 경우가 있기 때문이다.

따라서, 규소 함유 화합물의 평균 분자량을, 매스 스펙트럼 측정에 있어서, 60~500의 범위내의 값으로 하는 것이 보다 바람직하고, 70~200의 범위내의 값으로 하는 것이 더욱 바람직하다.

⑤ 밀도

또한, 규소 함유 화합물의 액체 상태에서의 밀도를 0.3~1.5 g/cm³의 범위내의 값으로 하는 것이 바람직하다.

그 이유는, 이러한 규소 함유 화합물의 밀도가 0.3 g/cm³ 미만이 되면 취급이 곤란해지거나 에어졸 캔에 수용하거나 하는 것이 곤란해지는 경우가 있기 때문이다. 한편, 이러한 규소 함유 화합물의 밀도가 1.5 g/cm³를 초과하면 기화되기 어려워지는 것과 동시에, 에어졸 캔에 수용한 경우에, 공기 등과 완전히 분리된 상태로 되는 경우가 있기 때문이다.

따라서, 규소 함유 화합물의 밀도를 0.9~1.3 g/cm³의 범위내의 값으로 하는 것이 보다 바람직하고, 0.95~1.2 g/cm³의 범위내의 값으로 하는 것이 더욱 바람직하다.

⑥ 첨가량

또한, 규소 함유 화합물의 첨가량을, 연료 가스의 전체량을 100 몰%로 했을 때, 1×10^-10 ~ 10 몰%의 범위내의 값으로 하는 것이 바람직하다.

그 이유는, 이러한 규소 함유 화합물의 첨가량이 1×10^-10몰% 미만의 값이 되면 고체 물질에 대한 개질 효과가 발현되지 않는 경우가 있기 때문이다. 한편, 이러한 규소 함유 화합물의 첨가량이 10 몰%를 초과하면, 규소 함유 화합물과 공기 등과의 혼합성이 저하되어 그에 따라 규소 함유 화합물이 불완전 연소하는 경우가 있기 때문이다.

따라서, 규소 함유 화합물의 첨가량을, 연료 가스의 전체량을 100 몰%로 했을 때, 1×10^-9 ~ 5 몰%의 범위내의 값으로 하는 것이 보다 바람직하고, 1×10^-8 ~ 1 몰%의 범위내의 값으로 하는 것이 더욱 바람직하다.

(2) 인화성 가스

또한, 화염온도의 제어를 용이하게 할 수 있기 때문에 연료가스 중에 통상 인화성 가스나 가소성 가스를 첨가하는 것이 바람직하다. 이러한 인화성 가스나 가연성 가스로서 프로판 가스나 천연가스 등의 탄화수소 가스, 수소, 또는, 산소나 공기 등을 들 수 있다. 또한, 연료 가스를 에어졸 캔에 넣어 사용하는 경우에는, 이러한 인화성 가스로서 프로판 가스 및 압축 공기 등을 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 이러한 인화성 가스의 함유량을 연료 가스 전체량을 100 몰%로 했을 때, 80~99.9 몰%의 범위내의 값으로 하는 것이 바람직하다.

그 이유는, 이러한 인화성 가스의 함유량이 80 몰% 미만의 값이 되면, 규소 함유 화합물과 공기 등과의 혼합성이 저하되어 그에 따라 규소 함유 화합물이 불완전 연소하는 경우가 있기 때문이다. 한편, 이러한 규소 함유 화합물의 첨가량이 99.9 몰%를 초과하면, 고체 물질에 대한 개질 효과가 발현되지 않는 경우가 있기 때문이다.

따라서, 규소 함유 화합물의 첨가량을, 연료 가스의 전체량을 100 몰%로 했을 때, 85~99 몰%의 범위내의 값으로 하는 것이 보다 바람직하고, 90~99 몰%의 범위내의 값으로 하는 것이 더욱 바람직하다.

(3) 캐리어 가스

또한, 연료 가스 중에, 규소 함유 화합물을 균일하게 혼합하기 위해서 캐리어 가스를 첨가하는 것도 바람직하다. 즉, 규소 함유 화합물과 캐리어 가스를 미리 혼합하고 이어서 공기류 등의 인화성 가스에 혼합하는 것이 바람직하다.

그 이유는 이러한 캐리어가스를 첨가함으로써, 비교적 분자량이 크고, 이동하기 어려운 규소 함유 화합물을 이용했을 경우이더라도, 공기류와 균일하게 혼합할 수가 있기 때문이다. 즉, 캐리어 가스를 첨가함으로써, 규소 함유 화합물을 연소하기 쉽게 하여, 고체 물질의 표면 개질을 균일하고 충분하게 실시할 수 있기 때문이다.

또한, 이러한 바람직한 캐리어 가스로서 인화성 가스와 동종의 가스를 사용하는 것이 바람직하고, 예를 들면, 공기나 산소, 혹은 프로판 가스나 천연가스 등의 탄화수소를 들 수가 있다.

(4) 첨가물

① 종류 1

또한, 연료 가스 중에, 비점이 100℃ 미만의 알킬실란 화합물, 알콕시실란 화합물, 알킬티탄 화합물, 알콕시티탄 화합물, 알킬알루미늄 화합물, 및 알콕시알루미늄 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 화합물을 개질 보조제로서 첨가하는 것이 바람직하다.

그 이유는, 이와 같이 약간 비점이 낮은 화합물이더라도 알킬실란 화합물 등의 규소 함유 화합물과 지극히 상용성이 뛰어난 개질 보조제를 첨가함으로써, 규소 함유 화합물의 비점이 낮은 것으로 인한 연료 가스 취급의 나쁨을 개량할 수가 있는 것과 동시에, 고체 물질에 대한 표면 개질 효과를 더욱 높일 수 있기 때문이다. 게다가 이러한 개질 보조제를 첨가함으로써 화염의 색 조정이 용이하게 되어, 규소 함유 화합물과 함께, 확실하게 연소하고 있는 것을 확인할 수 있기 때문이다.

또한, 규소 함유 화합물의 전체량을 100 몰%로 했을 때, 개질 보조제의 첨가량을 0. 01~50 몰%의 범위내의 값으로 하는 것이 바람직하다.

그 이유는 이러한 개질 보조제의 첨가량이 0.01 몰% 미만의 값이 되면 개질 보조제의 첨가 효과가 발현되지 않는 경우가 있기 때문이다. 한편, 이러한 개질 보조제의 첨가량이 50 몰%를 초과하면, 연료 가스의 불완전 연소가 발생하는 경우가 있기 때문이다.

따라서, 규소 함유 화합물의 전체량을 100 몰%로 했을 때, 개질 보조제의 첨가량을 0.1~30 몰%의 범위내의 값으로 하는 것이 보다 바람직하고, 0.5~20 몰%의 범위내의 값으로 하는 것이 더욱 바람직하다.

② 종류 2

또한, 연료 가스 중에, 상술한 규소 함유 화합물과 함께, 알코올화합물을 첨가하는 것이 바람직하다.

그 이유는, 첨가한 알코올화합물은, 규소 함유 화합물과 균일하게 용해하여, 규소 함유 화합물을 포함한 혼합물로서의 비점이나 인화점의 조정이 용이하게 되기 때문이다. 또한, 이러한 알코올화합물을 첨가함으로써, 화염의 색 조정이 용이하게 되어, 규소 함유 화합물과 함께, 확실하게 연소하고 있는 것을 확인할 수 있기 때문이다.

여기서, 이러한 알코올화합물로서는, 메틸 알코올, 에틸 알코올, 프로필 알코올, 부틸 알코올, 벤질 알코올 등의 1종류 단독 또는 2종류 이상의 조합을 들 수 있다.

또한, 규소 함유 화합물과 함께 첨가하는 알코올화합물의 첨가량을, 규소 함유 화합물의 전체량을 100 몰%로 했을 때, 0.01~30 몰%의 범위내의 값으로 하는 것이 바람직하다.

그 이유는, 이러한 알코올화합물의 첨가량이 0.01 몰% 미만의 값이 되면, 혼합물로서의 비점이나 인화점의 조정이 곤란해지는 경우가 있기 때문이다. 한편, 이러한 알코올화합물의 첨가량이 30 몰%를 초과하면, 고체 물질에 대한 표면 개질 효과가 발휘되지 않는 경우가 있기 때문이다.

3. 화염

(1) 온도

또한, 화염 온도를 500~1,500℃의 범위내의 값으로 하는 것이 바람직하다.

그 이유는 이러한 화염 온도가 500℃ 미만의 값이 되면, 규소 함유 화합물의 불완전 연소를 유효하게 방지하는 것이 곤란하게 되는 경우가 있기 때문이다. 한편, 이러한 화염의 온도가 1,500℃를 초과하면, 표면 개질하는 대상의 고체 물질이, 열변형하거나 열열화(熱劣化) 하거나 하는 경우가 있어서 사용 가능한 고체 물질의 종류가 과도하게 제한되는 경우가 있기 때문이다.

따라서, 화염 온도를 550~1,200℃의 범위내의 값으로 하는 것이 바람직하고, 600~900℃ 미만의 범위내의 값으로 하는 것이 더욱 바람직하다.

또한, 이러한 화염 온도는, 사용하는 연료 가스의 종류나, 연료 가스의 유량, 또는 연료 가스에 첨가하는 규소 함유 화합물의 종류나 양에 따라서 적당히 조절할 수 있다.

(2) 처리 시간

또한, 화염의 처리 시간(분사 시간)을 0.1초~100초의 범위내의 값으로 하는 것이 바람직하다.

그 이유는 이러한 화염의 처리 시간이 0.1초 미만의 값이 되면, 규소 함유 화합물에 의한 개질 효과가 균일하게 발현되지 않는 경우가 있기 때문이다. 한편, 이러한 화염의 처리 시간이 100초를 초과하면, 표면 개질하는 대상의 고체 물질이, 열변형하거나 열열화 하거나 하는 경우가 있어, 사용 가능한 고체 물질의 종류가 과도하게 제한되는 경우가 있기 때문이다.

따라서, 화염의 처리 시간을 0.3~30초의 범위내의 값으로 하는 것이 바람직하고, 0.5~20초의 범위내의 값으로 하는 것이 더욱 바람직하다.

4. 도막(塗膜) 형성 공정

또한, 제1 실시 형태의 고체 물질의 표면 개질 방법을 실시하는데 있어서, 다음 공정으로서 도막(塗膜) 형성 공정을 포함하는 것이 바람직하다. 즉, 표면 개질된 고체 물질의 표면에, 자외선 경화형 도료로 되는 도막을 형성하는 것이 바람직하다.

그리고, 도막 형성 공정을 실시해, JIS K－5400에 준거한 바둑판 눈금 시험에 있어서, 고체 물질에 대한 에폭시아크릴레이트계의 자외선 경화형 도료, 우레탄 아크릴레이트계의 자외선 경화형 도료, 및 폴리에스테르 아크릴레이트계의 자외선 경화형 도료로 되는 도막의 박리수가 10개/100 바둑판 눈금 이하가 되는 것이 바람직하다.

즉, 종래의 규산화염 처리에서는, 에폭시아크릴레이트계의 자외선 경화형 도료, 우레탄 아크릴레이트계의 자외선 경화형 도료, 및 폴리에스테르 아크릴레이트계의 자외선 경화형 도료로 되는 몇개의 도막（塗膜）에 대해서는, 소정의 개질 효과를 발휘할 수가 있었지만, 어느 도막（塗膜）에 대해서도 소정의 개질 효과를 발휘하는 것은 곤란했다. 따라서, 제1 실시 형태에서는, 이와 같이 도막 형성 공정을 포함해, JIS K－5400에 준거한 바둑판 눈금시험을 실시하고, 박리하는 바둑판 눈금 수를 규정함으로써, 소정의 개질 효과의 기준을 명확하게 하여, 고체 물질의 표면 개질 방법을 확실하고 정량적으로 실시할 수가 있다.

한편, 에폭시아크릴레이트계의 자외선 경화형 도료는 인산기 등의 극성기를 가지는 에폭시아크릴레이트 올리고머와 아크릴레이트 모노머와 경화제로 기본적으로 구성되어 있는 자외선 경화형 도료인 것이 바람직하다.

또한, 우레탄 아크릴레이트계의 자외선 경화형 도료는 우레탄 아크릴레이트 올리고머와 아크릴레이트 모노머와 경화제로 기본적으로 구성되어 있는 자외선 경화형 도료인 것이 바람직하다.

한편, 폴리에스테르 아크릴레이트계의 자외선 경화형 도료는 폴리에스테르 아크릴레이트 올리고머와 아크릴레이트 모노머와 경화제로 기본적으로 구성되어 있는 자외선 경화형 도료인 것이 바람직하다.

[제2 실시 형태] 　

제2 실시 형태는, 인화점이 0~100℃의 범위이고, 비점이 105~250℃의 범위인 규소 함유 화합물을 포함한 연료 가스의 화염을 전면적 또는 부분적으로 분사 처리함으로써, 젖음 지수(측정 온도 25℃)를 40~80 dyn/cm의 범위내의 값으로 하는 표면 개질된 고체 물질이다.

1. 고체 물질

(1) 고무

또한, 표면 개질된 고체 물질을 구성하는 데 있어서, 고체 물질이 실리콘 고무, 불소 고무, 천연 고무, 네오프렌 고무, 클로로프렌 고무, 우레탄고무, 아크릴 고무, 올레핀 고무, 스티렌-부타디엔 고무, 아크릴로니트릴-부타디엔 고무, 에틸렌-프로필렌 고무, 에틸렌-프로필렌디엔 고무, 부타디엔 고무, 부틸 고무, 스티렌계 열가소성 엘라스토머 및 우레탄계 열가소성 엘라스토머로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 고무류를 들 수 있다.

이들 고무류 가운데, 특히 접촉각이 크고, 젖음 지수가 작은 실리콘 고무, 불소 고무, 올레핀 고무, 에틸렌-프로필렌 고무에 대해서, 본 발명의 표면 개질을 실시함으로써, 우수한 개질 효과를 발현할 수가 있다. 따라서, 예를 들면, 실리콘 고무나 불소 고무 등으로 되는 방오성 고무나 방오성 커버의 표면에 숫자나 문자 등을 용이하게 인쇄하는 것이 가능해진다.

(2) 수지

또한, 표면 개질된 고체 물질을 구성하는 데 있어서, 고체 물질이 폴리에틸렌 수지(고밀도 폴리에틸렌, 중밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 고압법 폴리에틸렌, 중압법폴리에틸렌, 저압법폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 분기형 저밀도 폴리에틸렌, 고압법 선형 저밀도 폴리에틸렌, 초(超)고체량 폴리에틸렌, 가교 폴리에틸렌), 폴리프로필렌 수지, 변성 폴리프로필렌 수지, 폴리메틸펜텐 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리에테르설폰 수지, 폴리아크릴 수지, 폴리에테르 에테르 케톤 수지, 폴리이미드 수지, 폴리술폰 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리아미드 수지, 및 폴리페닐렌설파이드 수지, 에틸렌-테트라플루오로에틸렌 공중합체, 폴리불화비닐 수지, 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오르에테르 공중합체, 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 공중합체, 폴리테트라플루오르 에틸렌 수지, 폴리불화비닐리덴 수지, 폴리트리플루오르클로로에틸렌 수지, 및 에틸렌-트리플루오로클로로에틸렌 공중합체 등을 들 수 있다.

이들 수지 중, 특히 접촉각이 크고, 젖음 지수가 작은 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리테트라플루오로에틸렌 수지 등에 대해서 본 발명의 표면 개질을 실시함으로써, 우수한 개질 효과를 발휘할 수가 있다. 따라서, 예를 들면, 폴리에틸렌 수지나 폴리프로필렌 수지로 되는 필름, 혹은 폴리에스테르 수지로 되는 용기상에, 문자나 모양을 인쇄하거나 폴리카보네이트 수지로 되는 콤팩트 디스크 기판(基板)상에, 알루미늄의 반사막을 튼튼하게 접착하거나 또는, 폴리 테트라플루오로에틸렌 수지로 되는 방오 재료상에, 숫자나 문자 등을 용이하게 인쇄하는 것이 가능해진다.

(3) 열경화형 수지

또한, 표면 개질된 고체 물질을 구성하는 데 있어서, 고체 물질은 에폭시 수지, 페놀 수지, 시아네이트 수지, 요소수지, 구아나민 수지 등의 열경화형 수지를 들 수 있다. 이들 열경화형 수지 가운데, 예를 들면, 에폭시 수지인 경우, 본 발명의 표면 개질을 실시함으로써 반도체 봉지용 수지에 있어서의 레이저 마킹을 용이하게 실시할 수가 있다.

(4) 금속재료

또한, 표면 개질된 고체 물질을 구성하는 데 있어서, 알루미늄, 마그네슘, 스테인레스, 니켈, 크롬, 텅스텐, 금, 구리, 철, 은, 아연, 주석, 납 등의 1종류 단독 또는 2종류 이상의 금속재료의 조합이 바람직하다.

예를 들면, 알루미늄은 경량 금속으로서 많이 사용되고 있지만, 표면에 산화막을 형성하기 쉽고, 자외선 경화형 도료 등을 직접 적용해도 용이하게 박리 되어 버린다고 하는 문제가 보였다. 따라서, 알루미늄 표면에 대해서 규산화염 처리를 행함으로써 자외선 경화형 도료 등을 직접 적용해도 박리 되는 것을 유효하게 방지할 수가 있게 되었다.

또한, 마그네슘은 재활용 가능한 금속 부재로서 퍼스널 컴퓨터 등의 케이스에 최근 많이 사용되고 있지만, 표면의 평활성이 결여되기 때문에, 자외선 경화형 도료등을 직접 적용해도 용이하게 박리 되어 버린다고 하는 문제가 보였다. 따라서, 마그네슘 표면에 대해서 규산화염 처리를 행함으로써, 자외선 경화형 도료 등을 직접 적용했을 경우이더라도, 박리 되는 것을 유효하게 방지할 수가 있으므로 컬러(color)화 마그네슘판 등을 제공할 수 있게 되었다.

한편, 종래, 반도체소자에 있어서의 금 범프나 땜납 범프를, 필름 캐리어나 회로 기판에 전기 접속했을 경우, 고온 고습 조건으로, 계면박리가 일어난다고 하는 문제가 보였다. 따라서, 금 범프나 땜납 범프에 규산화염 처리를 행함으로써, 혹은, 필름 캐리어나 회로 기판의 도체 부분에 규산화염 처리 등을 행함으로써, 이러한 계면박리를 유효하게 방지할 수가 있게 되었다.

한편, 규산화염 처리란, 규소 함유 화합물을 포함한 연료 가스를 태워 되는 화염을 사용한 처리이며, 규소 함유 화합물의 열분해에 의해, 기재의 전부 또는 일부에 산화 규소층을 형성하는 화염 처리이다.

(5) 금속재료 이외의 무기 재료

고체 물질을 구성하는 금속재료 이외의 매우 적합한 무기 재료로서 산화 티탄, 산화 지르코늄, 산화 아연, 산화 인듐, 산화 주석, 실리카, 탈크, 탄산칼슘, 석회, 제올라이트, 금, 은, 구리, 아연, 니켈, 주석, 납, 땜납, 유리, 세라믹 등의 1종류 단독 또는 2종류 이상의 조합을 들 수 있다.

(6) 형태

피처리물(被處理物)인 고체 물질의 형태는 특별히 제한되지는 않지만, 예를 들면, 판형상, 시트형상, 필름형상, 테이프형상, 단책(短冊)형상, 패널형상, 끈형상 등의 평면구조를 부분적으로 가지는 것이라도 좋지만, 통형상, 기둥형상, 구형상, 블록형상, 튜브형상, 파이프형상, 요철형상, 막형상, 섬유형상, 직물형상, 다발(束)형상 등의 삼차원 구조를 가지는 것이더라도 좋다.

예를 들면, 섬유형상의 유리나 탄소 섬유에 대해서, 규산화염 처리 등을 행함으로써, 표면 개질을 하고, 활성화 할 수가 있어서 에폭시 수지나 폴리에스테르 수지 등의 매트릭스 수지 중에 균일하게 분산할 수가 있다. 따라서, FRP나 CFRP에 있어서, 우수한 기계적 강도나 내열성 등을 얻을 수 있다.

또한, 이들 피처리물의 형태로서 이들 고체 물질로 되는 구조체와 금속 부품, 세라믹 부품, 유리 부품, 종이 부품, 나무 부품 등과 조합한 복합 구조체인 것도 바람직하다.

예를 들면, 금속관이나 세라믹관의 내면에, 규산화염 처리 등을 행함으로써, 표면 개질을 해서, 활성화 할 수가 있어 수지 라이너가 지극히 튼튼하게 적층된 파이프를 얻을 수 있다.

또한, 액정표시 장치, 유기 전계발광 장치, 플라스마 디스플레이 장치, 혹은 CRT등에 있어서의 기판으로서의 유리 기판이나 플라스틱 기판의 전면 또는 일부에, 규산화염 처리 등을 행함으로써, 칼라 필터, 편향판, 광산란판, 블랙매트릭스판, 반사 방지막, 대전 방지막 등의 유기 필름을 지극히 균일하고 튼튼하게 적층할 수가 있다.

2. 연료 가스

제1 실시 형태에 있어서 설명한 것과 동일한 규소 함유 화합물이나 인화성 가스를 사용할 수가 있기 때문에, 여기서의 설명은 생략한다.

3. 화염

또한, 제1 실시 형태에 있어서 설명한 것과 동일한 화염의 온도나 처리 시간을 사용할 수가 있기 때문에, 여기서의 설명은 생략 한다.

4. 젖음 지수(표면 에너지)

(1) 표면 개질 후

또한, 표면 개질된 고체 물질에 있어서, 젖음 지수(측정 온도 25℃)를 40~80 dyn/cm의 범위내의 값으로 하는 것이 바람직하다.

그 이유는 이러한 고체 물질의 젖음 지수가 45 dyn/cm 미만의 값이 되면, 접착, 인쇄, 도장 등을 용이하게 실시하는 것이 곤란해지는 경우가 있기 때문이다. 한편, 이러한 고체 물질의 젖음 지수가 80 dyn/cm를 초과하면, 과도하게 표면 처리를 실시하게 되어, 고체 물질을 열열화 시키는 경우가 있기 때문이다.

따라서, 표면 개질된 고체 물질에 있어서, 젖음 지수를 45~75 dyn/cm의 범위내의 값으로 하는 것이 보다 바람직하고, 50~70 dyn/cm의 범위내의 값으로 하는 것이 더욱 바람직하다.

여기에서, 표 1에, 25℃의 기준액을 사용하여 측정한 표면 처리 전의 고체 물질의 젖음 지수(dyn/cm)와 표면 처리 후(0.5초간)의 고체 물질의 젖음 지수의 측정예를 나타낸다.

(2) 표면 개질전

또한, 표면 개질 전(표면 처리 전)의 고체 물질의 젖음 지수(측정 온도 25℃)를 20~45 dyn/cm의 범위내의 값으로 하는 것이 바람직하다.

그 이유는, 이러한 고체 물질의 젖음 지수가 20 dyn/cm 미만의 값이 되면, 장시간에 걸쳐서 표면 처리를 실시하게 되어, 고체 물질을 열열화 시키는 경우가 있기 때문이다. 한편, 이러한 고체 물질의 젖음 지수가 45 dyn/cm를 초과하면, 화염에 의하여 효율적으로 표면 처리하는 것이 곤란해지는 경우가 있기 때문이다. 예를 들면, 개질 처리 전의 폴리에틸렌 수지의 젖음 지수는, 약 40 dyn/cm이며, 규산화염 처리의 온도 등에 따라 다르지만, 약 1초 정도의 규산화염 처리에 의하여, 젖음 지수를 약 60 dyn/cm이상의 값으로 높일 수가 있다.

따라서, 표면 개질 전(표면 처리전)의 고체 물질에 있어서, 젖음 지수(측정 온도 25℃)를 25~38 dyn/cm의 범위내의 값으로 하는 것이 보다 바람직하고, 28~36 dyn/cm의 범위내의 값으로 하는 것이 더욱 바람직하다.

5. 접촉각

(1) 표면 개질 후

또한, 표면 개질된 고체 물질에 있어서, 물을 사용하여 측정되는 접촉각(측정 온도 25℃)를 0.1~30°의 범위내의 값으로 하는 것이 바람직하다.

그 이유는 이러한 고체 물질의 접촉각이 0.1°미만의 값이 되면, 과도하게 표면 처리를 실시하게 되어, 고체 물질을 열열화 시키는 경우가 있기 때문이다. 한편, 이러한 고체 물질의 접촉각이 30°를 초과하면, 접착, 인쇄, 도장 등을 용이하게 실시하는 것이 곤란해지는 경우가 있기 때문이다.

따라서, 표면 개질된 고체 물질에 있어서, 물을 사용하여 측정되는 접촉각(측정 온도 25℃)를 0.5~20°의 범위내의 값으로 하는 것이 보다 바람직하고, 1~10°의 범위내의 값으로 하는 것이 더욱 바람직하다.

(2) 표면 개질전

또한, 표면 개질 전(표면처리 전)의 고체 물질에 있어서, 물을 사용해서 측정되는 접촉각(측정 온도 25℃)를 50~120°의 범위내의 값으로 하는 것이 바람직하다.

그 이유는, 이러한 고체 물질의 접촉각이 50°미만의 값이 되면, 화염에 의하여 효율적으로 표면 처리하는 것이 곤란해지는 경우가 있기 때문이다. 한편, 이러한 고체 물질의 접촉각이 120°를 초과하면, 장시간에 걸쳐서 표면 처리를 실시하게 되어, 고체 물질을 열열화 시키는 경우가 있기 때문이다. 예를 들면, 개질 처리전에 있어서의 폴리테트라플루오로에틸렌 수지의 접촉각은 약 108°이고, 규산화염 처리의 온도 등에 따라 다르지만, 약 1초 정도의 규산화염 처리에 의하여, 접촉각을 약 20°미만의 값으로 저하시킬 수가 있다.

따라서, 표면 개질 전(표면 처리 전)의 고체 물질에 있어서, 물을 사용하여 측정되는 접촉각을 60~110°의 범위내의 값으로 하는 것이 보다 바람직하고, 80~100°의 범위내의 값으로 하는 것이 더욱 바람직하다.

6. 도막(塗膜)

소정의 규산화염 처리된 고체 물질의 표면에, 에폭시아크릴레이트계의 자외선 경화형 도료, 우레탄 아크릴레이트계의 자외선 경화형 도료, 및 폴리에스테르 아크릴레이트계의 자외선 경화형 도료로 되는 몇개의 도막(두께：약 5~500 ㎛)를 갖추는 것이 바람직하다.

그 이유는, 제2 실시 형태인 고체 물질은, 도료의 종류를 엄격하게 선택하는 것 없이, 밀착력이 우수한 도막이 자외선 경화 처리에 의해 형성할 수 있으므로, 각종 도막을 형성함으로써, 가격이 싸고 또 신속하게, 고체 물질의 상품 가치 등을 높일 수가 있기 때문이다.

[제3 실시의 형태]

제3 실시 형태는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 인화점이 0~100℃의 범위이고, 비점이 105~250℃의 범위인 규소 함유 화합물(14)를 저장하기 위한 저장탱크(12)와 연료 가스를 이송하기 위한 이송부(24)와 연료 가스의 화염(34)를 내뿜기 위한 분사부(32)를 포함한 고체 물질의 표면 개질 장치(10)이다.

1. 저장탱크

도 1에 나타내는 바와 같이, 가열수단(16)을 가지는 규소 함유 화합물 (14)를 저장하기 위한 제1 저장탱크(12)와 압축 공기 등의 인화성 가스를 저장하기 위한 제2 저장탱크(도시하지 않음)를 구비하는 것이 바람직하다. 이 예에서는 제1 저장탱크(12)의 아래쪽에 히터나 전열선 또는 열교환기에 접속된 가열판 등으로 되는 가열수단(16)을 구비하고 있어, 상온, 상압상태에서는 액상의 규소 함유 화합물(14)를 기화하는 것이 바람직하다.

그리고, 고체 물질을 표면처리 할 때에는, 가열수단(16)에 의하여 제1 저장탱크(12) 내의 규소 함유 화합물(14)를 소정 온도로 가열해, 기화시킨 상태에서 인화성 가스(공기 등)와 혼합하여, 연료 가스로 하는 것이 바람직하다.

또한, 연료 가스 중에 있어서의 규소 함유 화합물의 함유량은 지극히 중요하기 때문에 해당 규소 함유 화합물의 함유량을 간접적으로 제어하기 위하여, 제1 저장탱크(12)에 압력계(또는 액면의 레벨계)(18)을 설치하여, 규소 함유 화합물의 증기압(또는 규소 함유 화합물량)을 모니터 하는 것이 바람직하다.

2. 이송부

이송부는 보통 관구조로서, 도 1에 나타내는 바와 같이, 제1 저장탱크(12)로 부터 이송되어 온 규소 함유 화합물(14) 및 제2 저장탱크(도시하지 않음)로 부터 이송되어 온 인화성 가스(공기)를 균일하게 혼합하여 연료가스로 하기 위한 혼합실 (22)를 구비하는 동시에, 유량을 제어하기 위한 밸브나 유량계, 또는 연료 가스의 압력을 제어하기 위한 압력계(28)을 구비하고 있는 것이 바람직하다.

또한, 규소 함유 화합물 및 인화성 가스를 균일하게 혼합한 후에, 유량을 엄격하게 제어할 수 있도록, 혼합실(22)에 혼합펌프나, 체류 시간을 길게 하기 위한 방해판(邪魔板) 등을 구비하는 것도 바람직하다.

3. 분사부 　

(1) 구성

분사부는 도 1에 나타내는 바와 같이 이송부(24)를 거쳐 보내져 온 연료 가스를 태워 얻어진 화염(34)를 피처리물인 고체 물질에 내뿜기 위한 버너(32)를 구비하는 것이 바람직하다. 이러한 버너의 종류도 특별히 제한되지는 않지만, 예를 들면, 예혼합형 버너, 확산형 버너, 부분예혼합형 버너, 분무 버너, 증발 버너, 미분탄 버너 등 중 어느 것이어도 된다. 또한, 버너의 형태에 대해서도 특별히 제한되지 않아, 예를 들면, 도 1에 나타내는 바와 같이 선단부(先端部)를 향하여 확대되어 전체로서 부채형의 구성이어도 되고, 또는 도 4에 나타내는 바와 같이 대체로 직사각형이고 분사구(64)가 가로방향으로 배열된 버너여도 된다.

(2) 배치 　

분사부의 배치, 즉, 버너의 배치는 피처리물인 고체 물질의 표면 개질의 용이함 등을 고려하여 결정하는 것이 바람직하다.

예를 들면, 도 2에 나타내는 바와 같이 원형 또는 타원형에 따라 배치하는 것도 바람직하고, 도 4에 나타내는 바와 같이 피처리물인 고체 물질의 양쪽에 근접하여 배치하는 것도 바람직하다.

또한, 도 5(a)에 나타내는 바와 같이 피처리물인 고체 물질의 한쪽에 소정 거리만큼 거리를 두고 배치하는 것도 바람직하고, 도 5(b)에 나타내는 바와 같이 피처리물인 고체 물질의 양쪽에 각각 소정 거리만큼 거리를 두고 배치하는 것도 바람직하다.

4. 형태

(1) 고정형

고체 물질의 표면 개질 장치의 형태는 예를 들면, 도 1에 나타내는 바와 같이 저장탱크(12), 연료가스를 이송하기 위한 이송부(24) 및 연료가스로 부터 얻어지는 화염을 내뿜기 위한 분사부(32)를 고정시킨 상태에서 구비하는 한편, 도 2에 나타내는 바와 같은 회전 테이블(36)위의 고정공구(38)에 설치한 상태에서 피처리물인 고체 물질의 위치를 적당히 바꾸면서, 또한 고정공구(38)에 의하여 자전시키면서 분사부(32)로 부터 화염(34)를 내뿜는 것이 바람직하다.

이러한 고정형의 표면 개질 장치(10)이라면 대량으로 또한 효율적으로, 피처리물인 고체 물질의 표면 개질을 실시할 수가 있다.

(2) 휴대형

또한, 고체 물질의 표면 개질 장치(42)를 도3에 나타내는 바와 같이 휴대형으로 하는 것도 바람직하다. 즉, 점선으로 둘러싸인 영역에 나타내는 바와 같이 카트리지식의 저장탱크(46)과 배관 파이프(47), 유량계나 압력계를 구비한 박스(44)를 준비하고 또 배관 파이프(47)의 선단부에 버너(32)를 구비하는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성하면 박스(44)를 적당히 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 상부에 손잡이나 끈을 달거나 또는 박스(44)의 총중량을 20 kg이하의 값으로 하는 것이 바람직하다.

5. 자외선 조사(照射) 장치

고체 물질의 표면 개질 장치의 근방, 혹은 나란히 설치시켜 자외선 조사 장치를 마련하는 것이 바람직하다. 즉, 자외선 조사 장치에 있어서, 대상이 되는 도료의 종류를 엄격하게 선택하는 것 없이, 소정의 규산화염 처리된 고체 물질의 표면에 대해서, 에폭시아크릴레이트계의 자외선 경화형 도료, 우레탄 아크릴레이트계의 자외선 경화형 도료, 및 폴리에스테르 아크릴레이트계의 자외선 경화형 도료 등의 어느 도막이더라도, 즉석에서 형성할 수 있기 때문이다.

[실시예 1]

1. 고체 물질의 표면 개질

두께 2 mm의 알루미늄 플레이트(Al 플레이트, 세로 10 cm×가로 5 cm) 및 두께 2 mm의 폴리프로필렌 수지로 되는 플레이트(PP 플레이트, 세로10 cm×가로 5 cm)를 각각 준비했다. 그 다음에, 이들 플레이트에 대해서, 도 3에 나타내는 휴대형의 표면 개질 장치를 사용하여, 규산화염 처리를 단위면적당(50 cm²), 0.2초간 실시했다. 한편, 연료 가스로서 헥사메틸디실라잔을 0.01 몰%, 나머지의 99.99 몰%가 압축 공기인 카트리지가 들어 있는 혼합 가스를 사용했다.

2. 고체 물질의 평가

(1) 젖음 지수

표면 개질된 플레이트의 젖음 지수를 표준액을 사용하여 측정하였다. 또한, 표면 개질전의 플레이트의 젖음 지수에 대해서도 동일하게 측정하였다.

(2) UV도장성(塗裝性)

에폭시아크릴레이트계의 자외선 경화형 도료(타입 1), 우레탄 아크릴레이트계의 자외선 경화형 도료(타입 2), 및 폴리에스테르 아크릴레이트계의 자외선 경화형 도료(타입 3)를 각각 표면 개질된 플레이트상에 스크린 인쇄한 후, 자외선 조사 장치에 의해 300 mJ/cm²의 자외선을 조사(照射)해서, 이하의 기준으로 평가했다. 또한, 표면 개질 전의 플레이트에 대한 UV도장성에 대해서도 동일하게 측정했다.

◎ ： 100개의 바둑판 눈금시험(JIS 기준)에서 전혀 박리가 없다.

○ ： 100개의 바둑판 눈금시험(JIS 기준)에서 박리수는 1~2개이다.

△ ： 100개의 바둑판 눈금시험(JIS 기준)에서 박리수는 3~10개이다.

×： 100개의 바둑판 눈금시험(JIS 기준)에서 박리수는 11개 이상이다.

[실시예 2~7]

실시예 2~7에서는, 표 1에 나타내는 바와 같이 개질제의 종류를 바꾸어, 실시예 1과 동일하게 표면 개질된 고체 물질의 평가를 실시했다.

[비교예 1]

실시예 1에 있어서의 헥사메틸디실라잔과 압축 공기로 되는 혼합 가스 대신에, 헥사메틸디실록산과 압축 공기로 되는 혼합 가스를 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 고체 물질의 표면 개질 및 고체 물질의 평가를 실시했다.

[실시예 6~8 및 비교예 3~4]

실시예 6에서는, 실시예 1과 동일하게, 헥사메틸디실라잔(HMDN)을 사용한 규산화염 처리를 실시한 후, 방치 시간을 2 주 및 4주로 바꾸어, 젖음 지수 및 UV도장성(타입 2)를 평가했다. 또한, 실시예 7 및 8에서는, 각각 헥사메틸디실라잔 대신에, 트리플루오로프로필트리메톡시실란(TFTM) 및 3－클로로프로필트리메톡시실란(ClTM)을 사용한 것 이외에는, 실시예 6과 동일하게 방치 시간을 바꾸어, 젖음 지수 및 UV도장성(타입 2)를 평가했다.

또한, 비교예 3에서는, 헥사메틸디실록산을 사용한 규산화염 처리를 실시한 후, 실시예 6과 동일하게 방치 시간을 바꾸어, 젖음 지수 및 UV도장성(타입 2)를 평가했다. 게다가 비교예 4에서는, 규산화염 처리 대신에 코로나 처리를 실시해, 실시예 6과 동일하게 방치 시간을 바꾸어, 젖음 지수 및 UV도장성(타입 2)를 평가했다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 고체 물질의 표면 개질 방법에 의하면, 특정의 규소 함유 화합물을 포함한 연료 가스의 화염을 고체 물질에 내뿜어 규산화염 처리를 행함으로써, 각종 자외선 경화형 수지 등으로 되는 어느 도막에 대해서도, 우수한 개질 효과를 발휘할 수 있는 고체 물질의 표면 개질 방법, 및 표면 개질된 고체 물질이 얻어지게 되었다.

따라서, 본 발명의 표면 개질된 고체 물질, 예를 들면, 난접착성 재료의 대표인 실리콘 고무나 불소 고무, 올레핀 수지나 폴리에스테르 수지, 혹은 스텐레스나 마그네슘등의 금속상에도, 종래, 불가능했던 각종 자외선 경화형 수지 등으로 되는 어느 도막을 형성하는 것이 가능하게 되었다.

Claims (12)

1. 인화점이 0~100℃의 범위이고, 비점이 105~250℃의 범위인 규소 함유 화합물을 포함한 연료 가스의 화염을, 고체 물질의 표면에 대해서, 전면적 또는 부분적으로 내뿜어 규산화염 처리를 실시하는 것을 특징으로 하는 고체 물질의 표면 개질 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 규소 함유 화합물이, 분자내 또는 분자 말단에 질소 원자, 할로겐 원자, 비닐기 및 아미노기 중 적어도 하나를 가지는 것을 특징으로 고체 물질의 표면 개질 방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 규소 함유 화합물이, 헥사메틸디실라잔, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 트리플루오로프로필트리메톡시실란, 트리플루오로프로필트리클로로실란, 3－아미노프로필트리메톡시실란, 3－아미노프로필트리에톡시실란, 및 3－클로로프로필트리메톡시실란의 1종류 단독 또는 2종류 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 고체 물질의 표면 개질 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 규소 함유 화합물이, 분자내에 질소 원자 및 할로겐 원자를 포함한 규소 함유 화합물과, 분자 말단에 비닐기나 아미노기를 가지는 규소 함유 화합물과의 혼합물인 것을 특징으로 하는 고체 물질의 표면 개질 방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 규소 함유 화합물에, 알코올화합물을 첨가함과 동시에, 해당 알코올화합물의 첨가량을 규소 함유 화합물의 전체량을 100 몰%로 했을 때에, 0.01~30 몰%의 범위내의 값으로 하는 것을 특징으로 하는 고체 물질의 표면 개질 방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 연료 가스 중의 규소 함유 화합물의 함유량을 연료 가스의 전체량을 100 몰%로 했을 때에, 1×10^-10~10 몰%의 범위내의 값으로 하는 것을 특징으로 하는 고체 물질의 표면 개질 방법.
7. 제1항에 있어서, 상기 규소 함유 화합물이 기액평형(氣液平衡)상태이고, 기체 상태의 규소 함유 화합물을 연료 가스 중에 혼합해서 연소시키는 것을 특징으로 하는 고체 물질의 표면 개질 방법.
8. 제1항에 있어서, 다음 공정으로서 자외선 경화 공정을 포함하고, 표면 개질된 고체 물질 상에 자외선 경화형 도료로 되는 도막을 형성하는 것을 특징으로 하는 고체 물질의 표면 개질 방법.
9. 제8항에 있어서, JIS K－5400에 준거한 바둑판 눈금시험에 있어서, 고체 물질에 대한 에폭시아크릴레이트계의 자외선 경화형 도료, 우레탄 아크릴레이트계의 자외선 경화형 도료, 및 폴리에스테르 아크릴레이트계의 자외선 경화형 도료로 되는 도막의 박리수가 10개/100 바둑판 눈금 이하인 것을 특징으로 하는 고체 물질의 표면 개질 방법.
10. 인화점이 0~100℃의 범위이고, 비점이 105~250℃의 범위인 규소 함유 화합물을 포함한 연료 가스의 화염을, 고체 물질의 표면에 대해서, 전면적 또는 부분적으로 내뿜어 규산화염 처리를 실시함으로써, 젖음 지수(측정 온도 25℃)를 40~80 dyn/cm의 범위내의 값으로 하는 것을 특징으로 하는 표면 개질된 고체 물질.
11. 제10항에 있어서, 상기 고체 물질에 있어서의 표면 처리전의 젖음 지수(측정 온도 25℃)를 20~45 dyn/cm의 범위내의 값으로 하는 것을 특징으로 하는 표면 개질된 고체 물질.
12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 표면 개질된 고체 물질 상에, 자외선 경화형 도료로 되는 도막이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 표면 개질된 고체 물질.

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