KR20070088719A - 표면 개질방법 - Google Patents

Abstract

실란원자, 티탄원자 또는 알루미늄원자를 포함하는 개질제 화합물과, 공기, 탄화수소가스를 포함하는 연료가스에 있어서의 공기/탄화수소가스의 혼합 몰비를 소정 범위 내의 값으로 함으로써, 개질제 화합물의 비점의 상이함이나 주위의 환경조건 등에 관계없이, 고체물질에 대해서 소정의 표면 개질효과를 안정적으로 발휘할 수 있는 표면 개질방법을 제공한다. 이를 위해, 표면 개질장치를 사용하여 소정의 개질제 화합물과 함께 공기/탄화수소가스의 혼합 몰비를 23 이상이 되도록 조정한 연료가스를 사용해서 되는 화염을 고체물질의 표면에 스프레이한다.

개질제 화합물, 공기, 탄화수소가스, 표면 개질방법, 표면 개질장치

Description

표면 개질방법{Surface modification process}

본 발명은 플라즈마 텔레비전이나 액정 텔레비전으로 대표되는 가전·일렉트로닉스 분야, 퍼스널 컴퓨터나 휴대전화로 대표되는 정보기기 분야, 또는 자동차나 오토바이로 대표되는 기계 분야 등의 각종 제품을 구성하는 재료에 유효한 표면 개질방법에 관한 것이다.

종래, 열가소성 엘라스토머는 상온에서는 고무적 성질을 가지고, 소정 이상의 온도가 되면 열가소성 수지와 동일하게 연화(軟化)되기 때문에, 사출장치 등을 사용한 성형이 가능하다.

또한, 올레핀 수지는 비교적 저렴하고 또한 재활용이 용이한 점에서 각종 제품에 있어서의 주재료나 부재료로서 다용화되고 있다.

그러나, 열가소성 엘라스토머나 올레핀 수지로 되는 고체물질은 일반적으로 난접착성으로서, 그 위에 열경화성 수지 도료나 자외선 경화성 도료로 되는 도막을 형성한 경우, 고체물질과 도막 사이의 접착성이 불충분하기 때문에 박리되기 쉽다고 하는 문제가 보여졌다.

따라서, 출원인은 종래의 코로나처리, 프라이머처리, 화염처리 등에 대체하는 고체물질에 대한 표면 처리방법을 제안하고 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).

즉, 비점이 10℃~100℃인 개질제 화합물을 포함하는 연료가스를 저장하기 위한 저장탱크부와, 해당 연료가스를 분사부로 이송하기 위한 이송부, 해당 연료가스의 화염을 스프레이하기 위한 분사부를 포함하는 표면 개질장치를 준비하고, 연료가스를 연소시켜 얻어지는 규산화염을 고체물질의 표면에 대해서 전면적 또는 부분적으로 스프레이 처리함으로써, 해당 처리부의 습윤성을 대폭 개선하는 표면 처리방법이다.

또한, 출원인은 인화점이 0~100℃의 범위이고, 비점이 105~250℃의 범위인 규소 함유 화합물을 포함하는 연료가스로 되는 규산화염을, 고체물질의 표면에 대해 전면적 또는 부분적으로 스프레이 처리하고, 해당 처리부를 활성화시켜서, 습윤성을 개선하는 표면 처리방법에 대해서도 제안하고 있다(예를 들면, 특허문헌 2 참조).

특허문헌 1 : 일본국 특허공개 제2003-238710(특허청구의 범위)

특허문헌 2 : WO2004-098792(특허청구의 범위)

발명의 개시

발명이 해결하고자 하는 과제

그러나, 특허문헌 1이나 2에 개시된 표면 처리방법으로도 규소 함유 화합물의 비점의 상이함이나 주위의 환경조건(온도, 습도) 등에 따라서는 고체물질에 있어서의 습윤성의 개선이 불충분하여, 고체물질과 도막 사이에서 충분한 밀착성이 얻어지지 않는다고 하는 문제가 보여졌다.

따라서, 본 발명의 발명자는 규산화염 등을 사용한 고체물질의 표면 개질에 대해 추가적으로 연구를 행한 바, 소정의 개질제 화합물과, 공기, 탄화수소가스를 포함하는 연료가스에 있어서, 공기/탄화수소가스의 혼합 몰비를 소정 범위의 값으로 함으로써, 수산기를 표면에 다수 가지는 소정의 실리카 입자 등을 고체물질의 표면에 강고하고 균일하게 적층할 수 있는 것을 발견하고 본 발명의 완성에 이르렀다.

즉, 본 발명은 규소 함유 화합물 등의 비점의 상이함이나 주위의 환경조건에 관계없이, 어떠한 고체물질에 대해서도 일정한 표면 개질효과를 발휘할 수 있는 표면 개질방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

과제를 해결하기 위한 수단

본 발명에 의하면, 실란원자, 티탄원자 또는 알루미늄원자를 포함하는 개질제 화합물과, 공기, 탄화수소가스를 포함하는 연료가스로 되는 화염을 고체물질의 표면에 대해서 스프레이함으로써 고체물질의 표면을 개질하는 방법에 있어서, 연료가스에 있어서의 공기/탄화수소가스의 혼합 몰비를 23 이상의 값으로 한 표면 개질방법이 제공되어 전술한 문제를 해결할 수 있다.

즉, 이와 같은 특정 연료가스를 사용함으로써, 규소 함유 화합물 등의 비점의 상이함이나 주변의 환경조건에 관계없이, 어떠한 고체물질에 대해서도 수산기를 표면에 다수 가지는 소정의 실리카 입자 등을 강고하고 균일하게 적층할 수 있다. 따라서, 열경화성 수지 도료나 자외선 경화성 도료로 되는 도막을 형성한 경우에, 고체물질과 도막 사이에서 우수한 밀착성을 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 표면 개질방법을 실시함에 있어서, 탄화수소가스가 프로판가스 또는 LPG(프로판가스 단독 이외의 액화 석유가스)인 것이 바람직하다.

이와 같은 종류의 탄화수소가스이면 저렴한 한편, 소정 온도에서 연소할 수 있다. 따라서, 규소 함유 화합물 등을 안정적으로 열분해시켜서, 어떠한 고체물질에 대해서도 수산기를 표면에 다수 가지는 소정의 실리카 입자 등을 강고하고 균일하게 적층할 수 있다.

또한, 본 발명의 표면 개질방법을 실시함에 있어서, 개질제 화합물이 알킬실란화합물, 알콕시실란화합물, 실록산화합물, 실라잔화합물, 알킬티탄화합물, 알콕시티탄화합물, 알킬알루미늄화합물 및 알콕시알루미늄화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 규소 함유 화합물이나 티탄 함유 화합물, 또는 알루미늄 함유 화합물인 것이 바람직하다.

이와 같은 종류의 규소 함유 화합물 등이면, 자신이 갖는 증기압을 이용하여 안정적으로 증발시킴으로써, 연료가스 중의 농도 제어가 용이해질 뿐 아니라 안정적으로 열분해하기 때문에, 수산기를 표면에 다수 가지는 소정의 실리카 입자 등을 용이하게 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 표면 개질방법을 실시함에 있어서, 개질제 화합물의 비점(760 ㎜Hg)을 20~250℃ 범위 내의 값으로 하는 것이 바람직하다.

이와 같은 비점을 가지는 규소 함유 화합물 등이면, 기화열 뿐 아니라, 베이퍼라이저 등을 이용하여 안정적으로 증발시킴으로써 연료가스 중의 농도 제어가 용이해져, 배관 중에 있어서의 온도 변화나 농도 변화에 기인하는 결로현상의 발생을 효과적으로 억제할 수 있다.

또한, 본 발명의 표면 개질방법을 실시함에 있어서, 개질제 화합물의 함유량을, 연료가스의 전체량을 100 몰%로 했을 때 1×10^-10~10 몰% 범위 내의 값으로 하는 것이 바람직하다.

이와 같은 개질제 화합물의 함유량이면, 기화열 뿐 아니라, 베이퍼라이저 등을 이용하여 안정적으로 증발시키거나, 유량제어 하거나 함으로써, 배관 중에 있어서의 온도 변화나 농도 변화에 기인하는 결로현상의 발생을 효과적으로 억제할 수 있다.

또한, 이와 같은 개질제 화합물의 함유량이면, 안정적으로 열분해하기 때문에, 고체물질의 표면에 대해서 수산기를 표면에 다수 가지는 소정의 실리카 입자 등을 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 표면 개질방법을 실시함에 있어서, 고체물질이 올레핀 수지, 또는 천연 고무, 합성 고무, 또는 열가소성 엘라스토머 중 어느 하나인 것이 바람직하다.

이와 같은 종류의 고체물질이면, 범용성이 높고, 저렴할 뿐 아니라, 용이하게 표면 개질되어, 수산기를 표면에 다수 가지는 소정의 실리카 입자 등을 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 표면 개질방법을 실시함에 있어서, 고체물질에 대해 열경화성 도료, 자외선 경화성 도료, 또는 열가소성 도료로 되는 도막을 적층하는 공정을 포함하는 것이 바람직하다.

이와 같이 실시함으로써, 기능성이나 유용성을 향상시킨 복합적인 고체물질을 효율적으로 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 표면 개질방법을 실시함에 있어서, 고체물질과 도막 사이에 금속 박막을 포함하는 가식층(加飾層)을 적층하는 공정을 포함하는 것이 바람직하다.

이와 같이 실시함으로써, 메탈릭조나 반사 특성 등의 특성을 가지는 복합적인 고체물질을 효율적으로 제공할 수 있다.

도면의 간단한 설명

도 1은 표면 개질장치를 토대로 하는 유체 플로우를 나타내는 도면이다.

도 2는 고체물질의 일태양을 설명하기 위한 도면이다(그의 1).

도 3은 고체물질의 일태양을 설명하기 위한 도면이다(그의 2).

도 4는 고체물질의 일태양을 설명하기 위한 도면이다(그의 3).

도 5의 (a)~(b)는 고체물질의 표면 개질상황 및 수산기를 표면에 다수 가지는 소정의 실리카 입자를 설명하기 위해 제공하는 도면이다.

도 6의 (a)~(d)는 표면 개질상황을 설명하기 위해 제공하는 도면이다.

도 7은 공기/탄화수소가스의 혼합 몰비와 습윤지수의 관계를 설명하기 위해 제공하는 도면이다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

본 발명의 실시형태는 실란원자, 티탄원자 또는 알루미늄원자를 포함하는 개질제 화합물과, 공기, 탄화수소가스를 포함하는 연료가스로 되는 화염을 스프레이함으로써 고체물질의 표면을 개질하는 방법에 있어서, 연료가스에 있어서의 공기/탄화수소가스의 혼합 몰비를 23 이상의 값으로 한 표면 개질방법이다.

이하, 구성요건으로 나누어 구체적으로 설명한다.

1. 표면 개질장치

(1) 기본 구성

표면 개질방법을 실시하기 위한 표면 개질장치에 대해, 도 1에 나타내는 유체 플로우를 참조하면서 설명한다.

먼저, 이와 같은 유체 플로우 중에 나타내어지는 표면 개질장치(100)은 저장탱크부(102)와, 이송로(105), 연료가스의 저장탱크(106), 압축 공기원(107)로 기본적으로 구성되어 있고, 이들이 배관에 의해서 결합되어 있다.

즉, 저장탱크부(102)에는 실란원자, 티탄원자, 알루미늄원자를 포함하는 개질제 화합물로서, 알킬실란화합물, 알콕시실란화합물, 실록산화합물, 실라잔화합물, 알킬티탄화합물, 알콕시티탄화합물, 알킬알루미늄화합물 및 알콕시알루미늄화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 개질제 화합물(101)이 저장되어 있다. 따라서, 기액평형을 이용한 베이퍼라이저(도시하지 않음)에 있어서, 개질제 화합물의 존재량이 저하되면 저장탱크(102)로부터 잠시 추가되게 된다.

또한, 저장탱크부(102)의 내부 또는 외부에 가열수단(103) 또는 자연증발에 의해 기화시키는 기액평형을 이용한 베이퍼라이저(도시하지 않음)가 설치되어 있다. 그리고, 가열수단(103)에는 자연증발에 의한 베이퍼라이저를 포함하여 의미하는 경우가 있다.

또한, 이송로(105)는 베이퍼라이저(도시하지 않음)에 있어서, 가열수단(103) 또는 자연증발에 의해 기화된 개질제 화합물(101)을 분사부(버너)(104)를 향해서 이송시키기 위한 배관이다.

그리고, 표면 개질장치(100)은 후술하는 프로판가스나 LPG 가스 등의 탄화수소가스의 저장탱크(106)이나, 해당 탄화수소가스의 연소용 공기, 및 개질제 화합물을 반송하기 위한 공기(캐리어)를 각각 공급하기 위한 압축 공기원(107)을 추가로 구비하고 있다.

또한, 이송로(105)의 도중에는 제1 믹서(서브 믹서라고 칭하는 경우가 있다.)(108)이나 제2 믹서(메인 믹서라고 칭하는 경우가 있다.)(109)가 설치되어 있다.

여기서, 제1 믹서(108)은 베이퍼라이저(도시하지 않음)에 있어서 기화된 개질제 화합물(일부, 기화된 개질제 화합물의 이송용 공기를 포함한다)과 압축 공기원(107)로부터의 공기를 균일하게 혼합하여 1차 연료가스로 하는 혼합장치이다.

또한, 제2 믹서(109)는 1차 연료가스와 저장탱크(106)으로부터 이송되는 탄화수소가스를 균일하게 혼합하여, 최종적인 연료가스(2차 연료가스라고 칭하는 경우가 있다.)로 하기 위한 혼합장치이다.

더 나아가서는, 저장탱크부(102)와, 압축 공기원(107) 및 저장탱크(106) 각각의 출구에는, 유체물의 유량을 컨트롤하기 위한 유량계가 부착된 유량조절 밸브(110, 111, 112)가 각각 설치되어 있다.

(2) 저장탱크부

도 1에 나타내는 바와 같이, 개질제 화합물을 저장해 두는 저장탱크부(102)의 아래쪽에는 가열용 히터 등의 가열수단(103)이 구비되어 있고, 상온, 상압 상태에서는 액상의 개질제 화합물(101)이 증발 또는 기화되도록 구성되어 있다.

그리고, 가열수단(103)은 가열기능 뿐 아니라, 냉각기능을 가지고 있는 것이 바람직하고, 스위칭은 중앙연산처리장치(CPU)(도시하지 않음)에 의해 컨트롤되고 있다. 즉, 동 CPU는 개질제 화합물의 액량 센서, 액온 센서 등에 전기적으로 접속되어 있어서, 개질제 화합물의 액량 및 액온이 규정 범위 내의 값이나 위치에 유지되도록, 가열수단(103)의 온도나 저장탱크부(102)로부터의 추가 공급량을 컨트롤하고 있다.

또한, 개질제 화합물의 액량 센서, 액온 센서 등으로서는 개질제 화합물의 단위시간당 소비량이 매우 적기 때문에, 액량 센서로서 프리즘 센서나 적외선을 이용한 액량 센서, 또는 액온 센서로서 서보스탯이나 열전대 등의 정밀 센서를 들 수 있다.

또한, 제1 실시형태에서는 상온, 상압 상태에 있어서 액상의 개질제 화합물을 사용한 예를 들고 있지만, 상온, 상압 상태에 있어서 기체 또는 고체상의 개질제 화합물도 사용할 수 있다.

예를 들면, 기체상의 개질제 화합물을 사용하는 경우에는 저장탱크부(102)에는 굳이 히터를 구비할 필요는 없고, 대신에 압력 조정 밸브 등의 유량 조절수단을 설치하면 된다. 따라서, 저장탱크부(102)로부터 베이퍼라이저(도시하지 않음)에 첨가되는 개질제 화합물 온도의 영향을 받기 어려워져, 일정의 기액평형 상태를 유지하기 쉬워진다.

또한, 고체상의 개질제 화합물을 사용하는 경우에는 예를 들면, 그 고체상 화합물을 용매에 용해하거나, 열로 용융시켜서 본 예의 저장탱크로부터 버너의 화염 근방까지 배관된 액체 수송관 안을 통과시켜 버너 안으로 직접 보냄으로써, 소정의 표면 개질처리를 행할 수 있다.

(3) 이송부

일부 전술한 바와 같이, 도 1에 나타내는 바와 같이, 이송부(105)의 도중에는 통상 「관」구조로서, 압축 공기원(107)로부터 공급되어 연소용 공기와, 저장탱크(102)로부터 송출되는 기화된 개질제 화합물을 혼합하기 위한 제1 믹서(108)이 설치되어 있다.

또한, 제1 서브믹서(108)에 의해 혼합된 혼합 가스와, 연료가스의 저장탱크(106)으로부터 송출되는 연료가스를 더욱 균일하게 혼합하기 위한 제2 믹서(109)가 설치되어 있다.

(4) 분사부

분사부(버너)(104)는 도 1에 나타내는 바와 같이, 이송부(105)를 거쳐서 보내져 온 연소 가스를 연소시키고, 얻어진 화염(113)을 피개질 처리면(도시하지 않음)에 스프레이 처리하기 위한 것이다.

이와 같은 화염(113)의 연소상태는 기화된 개질제 화합물(101)의 유량 및 압축 공기원(107)로부터 송출되는 연소용 공기량, 및 저장탱크(106)으로부터 송출되는 탄화수소가스의 각 유량을 각각 가스의 배관에 설치되어 있는 유량계가 부착된 유량 조절 밸브(110, 111, 112)의 개도(開度)를 조절함으로써, 적절하게 최적의 상태로 조정된다.

또한, 분사부에 있어서의 버너의 종류는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 예를 들면, 예비 혼합형 버너, 확산형 버너, 부분 예비 혼합형 버너, 분무 버너, 증발 버너 등 중 어느 것이어도 된다. 또한, 버너의 형태에 대해서도 특별히 제한되는 것은 아니다.

2. 개질제 화합물

(1) 종류

개질제 화합물로서는 실란원자, 티탄원자 또는 알루미늄원자를 포함하는 화합물이고, 또한 일반적인 가스 버너의 화염 속에서 연소될 수 있는 것이라면 특별히 제한은 없다.

그리고, 입수의 용이함이나 취급의 용이함을 고려하면, 예를 들면 알킬실란화합물, 알콕시실란화합물, 실록산화합물, 실라잔화합물, 알킬티탄화합물, 알콕시티탄화합물, 알킬알루미늄화합물 및 알콕시알루미늄화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물인 것이 바람직하다.

여기서, 알킬실란화합물의 적합예로서는, 메틸실란, 디메틸실란, 트리메틸실란, 테트라메틸실란, 테트라에틸실란, 디메틸디클로로실란, 디메틸디페닐실란, 디에틸디클로로실란, 디에틸디페닐실란, 메틸트리클로로실란, 메틸트리페닐실란, 디메틸디에틸실란 등의 치환기를 가지고 있어도 되는 모노실란화합물, 헥사메틸디실란, 헥사에틸디실란, 클로로헵타메틸디실란 등의 치환기를 가지고 있어도 되는 디실란화합물, 옥타메틸트리실란 등의 치환기를 가지고 있어도 되는 트리실란화합물 등을 들 수 있다.

또한, 알콕시실란화합물의 적합예로서는, 메톡시실란, 디메톡시실란, 트리메톡시실란, 테트라메톡시실란, 에톡시실란, 디에톡시실란, 트리에톡시실란, 테트라에톡시실란, 메틸트리메톡시실란, 디메틸디메톡시실란, 트리메틸메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 디메틸디에톡시실란, 트리메틸에톡시실란, 페닐트리메톡시실란, 페닐트리에톡시실란, 디클로로디메톡시실란, 디클로로디에톡시실란, 디페닐디메톡시실란, 디페닐디에톡시실란, 트리클로로메톡시실란, 트리클로로에톡시실란, 트리페닐메톡시실란, 트리페닐에톡시실란 등의 일종 단독 또는 이종 이상의 조합을 들 수 있다.

또한, 실록산화합물의 적합예로서는, 테트라메틸디실록산, 펜타메틸디실록산, 헥사메틸디실록산, 옥타메틸트리실록산, 헥사메틸시클로트리실록산, 옥타메틸시클로테트라실록산, 데카메틸시클로펜타실록산, 도데카메틸시클로헥사실록산 등을 들 수 있다.

또한, 실라잔화합물의 적합예로서는, 헥사메틸디실라잔 등을 들 수 있다.

또한, 알킬티탄화합물의 적합예로서는, 테트라메틸티탄, 테트라에틸티탄, 테트라프로필티탄 등을 들 수 있다.

또한, 알콕시티탄화합물의 적합예로서는, 티타늄메톡시드, 티타늄에톡시드 등을 들 수 있다.

또한, 알킬알루미늄화합물의 적합예로서는, 트리메틸알루미늄, 트리에틸알루미늄, 트리프로필알루미늄 등을 들 수 있다.

또한, 알콕시알루미늄화합물의 적합예로서는, 알루미늄메톡시드, 알루미늄에톡시드 등을 들 수 있다. 이들의 화합물은 단독으로 사용해도 혼합하여 사용해도 된다.

이상의 개질제 화합물의 적합예 중에서도, 실란화합물, 알콕시실란화합물, 실록산화합물 및 실라잔화합물은 취급이 용이하고, 기화시키기 쉬우며, 또한 입수도 용이한 점에서 보다 바람직하다.

특히, 규소 함유 화합물에 있어서, 분자 내 또는 분자 말단에 질소원자, 할로겐원자, 비닐기 및 아미노기의 하나 이상을 가지는 화합물인 것이 보다 바람직하다.

보다 구체적으로는 헥사메틸디실라잔(비점 : 126℃), 비닐트리메톡시실란(비점 : 123℃), 비닐트리에톡시실란(비점 : 161℃), 트리플루오로프로필트리메톡시실란(비점 : 144℃), 트리플루오로프로필트리클로로실란(비점 : 113~114℃), 3-아미노프로필트리메톡시실란(비점 : 215℃), 3-아미노프로필트리에톡시실란(비점 : 217℃), 헥사메틸디실록산(비점 : 100~101℃) 및 3-클로로프로필트리메톡시실란(비점 : 196℃)의 하나 이상의 화합물인 것이 바람직하다.

그 이유는 이와 같은 규소 함유 화합물이면, 캐리어 가스와의 혼합성이 향상되고, 고체물질의 표면에 입상물(수산기를 표면에 다수 가지는 소정의 실리카 입자)을 형성하여 개질이 보다 균일해지는 동시에, 비점 등의 관계에서, 이와 같은 실란 화합물이 고체물질의 표면에 일부 잔류하기 쉬워지기 때문에, 고체물질과 각종 분체 도막 사이에서 보다 우수한 밀착력을 얻을 수 있기 때문이다.

(2) 첨가량

또한, 개질제 화합물로서의 규소 함유 화합물 등의 첨가량을, 연료가스의 전체량을 100 몰%로 했을 때, 1×10^-10~10 몰% 범위 내의 값으로 하는 것이 바람직하다.

그 이유는 이와 같은 규소 함유 화합물 등의 첨가량이 1×10^-10 몰% 미만의 값이 되면, 고체물질에 대한 개질효과가 발현되지 않는 경우가 있기 때문이다.

한편, 이와 같은 규소 함유 화합물 등의 첨가량이 10 몰%를 초과하면, 규소 함유 화합물 등과 공기 등의 혼합성이 저하되어, 그에 수반하여 규소 함유 화합물 등이 불완전연소하는 경우가 있기 때문이다.

따라서, 규소 함유 화합물 등의 첨가량을, 기체상물의 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.

3. 공기/탄화수소가스

(1) 공기

또한, 화염의 온도 제어나 캐리어 효과의 발휘 등 뿐 아니라, 수산기를 표면에 다수 가지는 소정의 실리카 입자 등을 균일하게 형성할 수 있기 때문에, 소정량의 공기를 사용하는 것을 특징으로 한다.

즉, 연료가스 중에 소정량의 공기를 도입하여, 화염의 연료가스의 일부로서 사용하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 이와 같은 공기의 함유량을, 연료가스의 전체량을 100 몰%로 했을 때, 80~99.9 몰% 범위 내의 값으로 하는 것이 바람직하다.

그 이유는 이와 같은 공기의 함유량이 80 몰% 미만이 되면, 규소 함유 화합물의 연소가 불완전해질 뿐 아니라, 수산기의 생성이 불충분해지는 경우가 있기 때문이다.

한편, 이와 같은 공기의 함유량이 99.9 몰%를 초과하면, 표면 개질효과가 충분히 발휘되지 않는 경우가 있기 때문이다.

따라서, 공기의 함유량을, 연료가스의 전체량을 100 몰%로 했을 때, 90~99.5 몰% 범위 내의 값으로 하는 것이 보다 바람직하고, 93~99 몰% 범위 내의 값으로 하는 것이 더욱 바람직하다.

또한, 공기는 캐리어 가스로서 사용하는 외에, 연료가스의 최종 단계에서 첨가해도 되고, 공기/탄화수소가스의 값을 최종적으로 소정 범위로 조정할 수 있으면 된다.

(2) 탄화수소가스

또한, 표면 개질방법을 실시함에 있어서, 탄화수소가스가 프로판가스 또는 LPG(프로판가스 단독 이외의 액화 석유가스)인 것이 바람직하다.

그 이유는 이와 같은 종류의 탄화수소가스이면, 저렴한 한편, 소정 온도에서 연소할 수 있기 때문이다. 따라서, 규소 함유 화합물 등을 안정적으로 열분해시켜서, 어떠한 고체물질에 대해서도 수산기를 표면에 다수 가지는 소정의 실리카 입자를 강고하고 균일하게 적층할 수 있다.

또한, LPG로서는 부탄(노르말부탄, 이소부탄), 부탄/프로판의 혼합 가스, 에탄, 펜탄(노르말펜탄, 이소펜탄, 시클로펜탄) 등을 들 수 있다.

한편, 이와 같은 탄화수소가스의 함유량을, 연료가스의 전체량을 100 몰%로 했을 때, 0.1~10 몰% 범위 내의 값으로 하는 것이 바람직하다.

그 이유는 이와 같은 탄화수소가스의 함유량이 0.1 몰% 미만이 되면, 화염 온도가 저하되어 규소 함유 화합물 등의 연소가 불완전해질 뿐 아니라, 수산기의 생성이 불충분해지는 경우가 있기 때문이다. 한편, 이와 같은 탄화수소가스의 함유량이 10 몰%를 초과하면, 불완전연소하여 마찬가지로 표면 개질효과가 충분히 발휘되지 않는 경우가 있기 때문이다.

따라서, 탄화수소가스의 함유량을, 연료가스의 전체량을 100 몰%로 했을 때, 0.5~8 몰% 범위 내의 값으로 하는 것이 보다 바람직하고, 0.8~5 몰% 범위 내의 값으로 하는 것이 더욱 바람직하다.

4. 공기/탄화수소가스의 혼합 몰비

이어서, 연료가스에 있어서의 공기/탄화수소가스의 혼합 몰비에 대해서 도 5~7을 참조하여 상세하게 설명한다.

먼저, 도 5(a)는 수산기를 표면에 다수 가지는 소정의 실리카 입자(10)에 의한 고체물질(12)의 표면 개질상황의 개념도이다.

또한, 도 5(b)는 수산기를 표면에 다수 가지는 소정의 실리카 입자(10)의 개념도이다.

즉, 특정의 연료가스를 사용함으로써, 이와 같은 수산기를 표면에 다수 가지는 소정의 실리카 입자가 강고하고 균일하게 적층되기 쉬워지는 점에서, 규소 함유 화합물 등의 비점의 상이함이나 주위의 환경조건에 관계없이, 어떠한 고체물질에 대해서도 소정의 표면 개질효과를 얻을 수 있다.

또한, 이와 같은 수산기를 표면에 다수 가지는 소정의 실리카 입자의 평균 입경은 특별히 제한되는 것은 아니지만, 예를 들면, 0.001~10 ㎛ 범위 내의 값으로 하는 것이 바람직하고, 0.01~2 ㎛ 범위 내의 값으로 하는 것이 보다 바람직하며, 0.05~0.8 ㎛ 범위 내의 값으로 하는 것이 더욱 바람직하다.

또한, 도 6(a)~(d)는 수산기를 표면에 다수 가지는 소정의 실리카 입자(10)에 의한 표면 개질상황이 처리 정도에 준하여 변화하는 상황의 개념도이다.

도 6(a)는 미처리의 폴리프로필렌 필름(두께 : 50 ㎛)의 표면 상태를 나타내고 있고, 도 6(b)는 그것에 대해 실시예 1을 토대로 하는 표면 처리를 0.6초간 실시한 경우의 표면 개질상황을 나타내고 있다.

따라서, 양자를 비교함으로써, 폴리프로필렌 필름의 표면에, 수산기를 표면에 다수 가지는 소정의 실리카 입자가 드문드문 부착되어 있는 것이 이해된다.

즉, 특정의 연료가스를 사용함으로써, 이와 같은 수산기를 표면에 다수 가지는 소정의 실리카 입자가 폴리프로필렌 필름의 표면에 강고하고 균일하게 적층되기 쉬워지는 점에서, 규소 함유 화합물 등의 비점의 상이함이나 주위의 환경조건에 관계없이, 어떠한 고체물질에 대해서도 소정의 표면 개질효과가 얻어진다고 할 수 있다.

여기서, 도 6(c)는 도 6(a)의 폴리프로필렌 필름에 대해서 실시예 1을 토대로 하는 표면 처리를 1초간 실시한 경우의 표면 개질상황을 나타내고 있다. 따라서, 양자를 비교함으로써 폴리프로필렌 필름의 표면에 수산기를 표면에 다수 가지는 소정의 실리카 입자가 매우 균일하게 상당량 부착되어 있는 것이 이해된다.

또한, 도 6(d)는 도 6(a)의 폴리프로필렌 필름에 대해서 실시예 1을 토대로 하는 표면 처리를 2초간 실시한 경우의 표면 개질상황을 나타내고 있다. 따라서, 양자를 비교함으로써, 폴리프로필렌 필름의 표면에, 수산기를 표면에 다수 가지는 소정의 실리카 입자가 일부 연속적으로 다량 부착되어 있는 것이 이해된다.

즉, 수산기를 표면에 다수 가지는 소정의 실리카 입자가 예를 들면, 도 6(b)~(d)의 상태로 부착되어 있으면, 습윤지수의 값이 높아져 소정의 표면 개질효과가 얻어진다고 할 수 있다.

단, 도 6(d)에 나타내는 실리카 입자의 경우, 그 표면에 있어서의 수산기의 양이 도 6(b)~(d)의 실리카 입자와 비교하여 원소 분석방법에 따라서 적은 경향이 보여지고 있다.

따라서, 본 발명에 있어서 중요한 것은 어디까지나 수산기를 표면에 다수 가지는 소정의 실리카 입자가 고체물질의 표면에 부착되어 있는 것으로, 수산기를 표면에 다수 가지지 않는 실리카 입자가 다량 부착되어 있었다 하더라도 우수한 표면 개질효과는 얻어지지 않는다고 할 수 있다.

또한, 실리카 입자 표면의 수산기량은 예를 들면 FT-IR을 사용하여 추정할 수 있다. 즉, FT-IR로 얻어지는 적외 흡수 차트에 있어서, 흡착수에 귀속하는 3400 ㎝^-1 부근의 피크 높이(P2)와, 유리(遊離) 수산기에 귀속하는 3600 ㎝^-1 부근의 피크 높이(P1)을 비교하여, 소정 범위 내의 값이면 우수한 표면 개질효과를 얻는 데에 바람직하다고 할 수 있다.

예를 들면, P1/P2로 표시되는 수치가 0.2~1.0 정도이면 바람직하고, 0.3~0.9 정도이면 보다 바람직하며, 0.4~0.8 정도이면 더욱 바람직하다고 할 수 있다.

반대로, 이와 같은 범위의 P1/P2의 수치가 얻어지면, 적어도 수산기를 표면에 다수 가지는 소정의 실리카 입자라고 할 수 있다.

또한, 실리카 입자 표면의 수산기량은 XPS(X선 광전자 분광분석)로도 추정할 수 있다. 즉, XPS로 얻어지는 입자 표면의 원소 분석 데이터에 있어서, Si:O의 비율이 1:2.2~1:3.2의 범위 내이면, 실리카 입자 표면의 수산기량이 많아서 우수한 표면 개질효과를 얻는 데에 바람직하다고 할 수 있다.

따라서, Si:O의 비율이 1:2.5~1:3.0의 범위 내이면 보다 바람직하고, 1:2.6~1:2.9의 범위 내이면 더욱 바람직하다고 할 수 있다.

반대로, 이와 같은 범위의 Si:O의 비율이 얻어지면, 적어도 수산기를 표면에 다수 가지는 소정의 실리카 입자라고 할 수 있다.

또한, XPS로 얻어지는 입자 표면의 원소 분석 데이터에 있어서, 동시에 C(탄소)의 데이터도 취득하여, Si:C의 비율이 1:0.0001~0.1의 범위이면, 실리카 입자 표면의 카르복실기량이 아니라, 더 나아가서 수산기량이 많다고 추정하여 말할 수 있다.

이어서, 연료가스에 있어서의 공기/탄화수소가스의 혼합 몰비를 23 이상의 값으로 하는 이유를 도 7을 참조하면서 더욱 상세하게 설명한다.

여기서 이와 같은 도 7은 실시예 1 등에 준거한 데이터로서, 횡축에 공기/탄화수소가스의 혼합 몰비(-)를 채용하여 나타내고 있고, 종축에 폴리프로필렌 필름 표면에 있어서의 습윤지수(dyn/㎝)를 채용하여 나타내고 있다.

이와 같은 도 7로부터 이해되는 바와 같이, 공기/탄화수소가스의 혼합 몰비가 10~20 정도이면, 거의 표면 개질효과가 얻어지고 있지 않다. 즉, 표면 처리를 실시하고 있음에도 불구하고, 미처리의 폴리프로필렌에 대한 습윤지수인 30 dyn/㎝ 정도의 값밖에 얻어지고 있지 않다.

이어서, 공기/탄화수소가스의 혼합 몰비가 20 초과~22 정도의 범위가 되면, 습윤지수의 값이 약간 증가하는 경향이 있지만, 결국, 30 dyn/㎝ 정도로서 그 증가폭은 적어, 표면 개질효과가 아직 얻어지고 있지 않은 것이 이해된다.

그것에 대해 공기/탄화수소가스의 혼합 몰비가 23~25 정도의 범위가 되면, 현저하게 습윤지수가 증가하여 45~58 dyn/㎝ 정도가 되어 있기 때문에, 소정의 표면 개질효과가 얻어지는 것이 이해된다.

또한, 공기/탄화수소가스의 혼합 몰비가 25~38 정도의 범위가 되면, 더욱 현저하게 습윤지수가 증가하여 70~72 dyn/㎝ 정도가 되어 있는 점에서, 우수한 표면 개질효과가 안정적으로 얻어지는 것이 이해된다.

따라서, 도 7로부터 연료가스에 있어서의 공기/탄화수소가스의 혼합 몰비가 23 미만이 되면, 표면 개질효과가 안정적으로 발휘되지 않거나, 또는 화염이 소화되기 쉬워지거나, 불완전연소하기 때문에 바람직하지 않다고 할 수 있다.

단, 공기/탄화수소가스의 혼합 몰비가 40을 초과하면, 이번에는 반대로 얻어지는 습윤지수의 값이 약간 고르지 않은 경향이 보여지고 있다. 이는, 공기/탄화수소가스의 혼합 몰비의 관계에서 공기가 너무 과잉으로 존재하면, 화염이 안정되지 않기 때문이라고 추정된다.

따라서, 이와 같이 공기/탄화수소가스의 혼합 몰비가 23 이상인 연료가스를 사용함으로써, 규소 함유 화합물 등의 비점의 상이함이나 주위의 환경조건에 관계없이, 어떠한 고체물질에 대해서도 수산기를 표면에 다수 가지는 소정의 실리카 입자를 강고하고 균일하게 적층할 수 있다. 따라서, 표면 처리한 고체물질 상에 열경화성 수지 도료나 적외선 경화성 도료로 되는 도막을 형성한 경우에도 고체물질과 도막 사이에서 우수한 밀착성을 얻을 수 있다.

단, 편차가 적고, 보다 안정적으로 표면 개질효과가 발휘되는 점에서 연료가스에 있어서의 공기/탄화수소가스의 혼합 몰비를 24~45의 범위 내의 값으로 하는 것이 보다 바람직하고, 25~38의 범위 내의 값으로 하는 것이 더욱 바람직하며, 28~35의 범위 내의 값으로 하는 것이 더욱 바람직하다.

5. 표면 처리조건

(1) 화염 온도

또한, 표면 처리조건에 관해서 화염 온도를 500~1,500℃ 범위 내의 값으로 하는 것이 바람직하다.

그 이유는 이와 같은 화염 온도가 500℃ 미만의 값이 되면, 규소 함유 화합물의 불완전연소를 유효하게 방지하는 것이 곤란해지는 경우가 있기 때문이다.

한편, 이와 같은 화염 온도가 1,500℃를 초과하면, 표면 개질하는 대상의 고체물질이 열변형되거나, 열열화되는 경우가 있어 사용 가능한 고체물질의 종류가 과도하게 제한되는 경우가 있기 때문이다.

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

(2) 처리시간

또한, 화염의 스프레이 시간(분사시간)을 단위면적(100 ㎠)당, 0.1초~100초 범위 내의 값으로 하는 것이 바람직하다.

그 이유는 이와 같은 분사시간이 0.1초 미만의 값이 되면, 규소 함유 화합물 등에 의한 개질효과가 균일하게 발현되지 않는 경우가 있기 때문이다.

한편, 이와 같은 분사시간이 100초를 초과하면, 표면 개질하는 대상의 고체물질이 열변형되거나, 열열화되는 경우가 있어 사용 가능한 고체물질의 종류가 과도하게 제한되는 경우가 있기 때문이다.

따라서, 이와 같은 분사시간을 단위면적(100 ㎠)당 0.3초~30초 범위 내의 값으로 하는 것이 바람직하고, 0.5~20초 범위 내의 값으로 하는 것이 더욱 바람직하다.

[실시예 1]

1. 표면 개질방법

(1) 표면 개질처리

실시예 1은 가요성을 가지는 난밀착성의 고체물질로서 두께 1 ㎜의 실리콘 고무를 사용한 표면 개질의 예이다.

먼저, 두께 1 ㎜, 크기 10×10 ㎠의 실리콘 고무를 고체물질로서 준비하고, 그 표층을 이소프로필알코올(IPA)을 사용하여 충분히 세정하였다.

이어서, 도 1에 나타내는 표면 개질장치(100)을 사용하여, 하기 개질조건에서 실리콘 고무의 표면 개질을 행하여 도 2에 나타내는 바와 같이 실리콘 고무(200)의 표면에 두께 ㎚ 오더의 표면 개질층(201)을 형성하였다. 또한, 이와 같은 표면 개질층(201)은 실제는 불연속층이다.

(표면 개질조건)

개질제 화합물의 종류 : 테트라메틸실란(비점 : 27℃)

공기를 포함하는 개질제 화합물의 토출량: 1.3(리터/min)

연료가스 : 프로판가스

공기유량(Air) : 84(리터/min)

가스유량(LPG) : 3.0(리터/min)

공기/탄화수소가스의 혼합 몰비: 28

처리시간 : 5초/100 ㎠

환경조건 : 25℃, 50%Rh

또한, 공기를 포함하는 개질제 화합물의 전체량을 100 몰%로 한 경우, 개질제 화합물의 함유량은 약 0.0002 몰%이다. 이하, 개질제 화합물의 함유량에 대해서 는 동일하다.

(2) 도막형성

이어서, 실리콘 고무의 표면에 형성된 표면 개질층 상에 폴리우레탄 아크릴레이트를 프리폴리머로 하는 폴리우레탄 아크릴레이트계 UV 경화형 도료 : IMS-007((주)이시맛토·재팬제)을 도포하였다.

그 후, 자외선 조사장치(노광량 : 800 mJ/㎠, UV 램프)를 사용하여 UV 경화형 도료를 자외선 경화시켜서 두께 15 ㎛의 도막을 형성하였다.

또한, 전술한 UV 경화형 도료를 사용함으로써 도 2에 나타내는 바와 같이 도막이 클리어색인 가요성 가식층(202)가 되었다.

2. 평가

(1) 밀착성

바둑판눈 시험(JIS 기준)을 실시하여 이하에 나타내는 기준을 토대로 하여 고체물질인 실리콘 고무와 도막 사이의 밀착성을 평가하였다.

◎ : 100개의 바둑판눈 시험(JIS 기준)에서 전혀 박리가 없다.

○ : 100개의 바둑판눈 시험(JIS 기준)에서 박리 수가 3개 이내이다.

△ : 100개의 바둑판눈 시험(JIS 기준)에서 박리 수가 10개 이내이다.

× : 100개의 바둑판눈 시험(JIS 기준)에서 박리 수가 10개 이상이다.

(2) 환경특성

표면 개질처리를 행할 때의 환경조건을 40℃, 95%Rh로 한 이외에는 전술한 것과 동일한 표면 개질처리를 행하고, 이하의 기준을 따라 환경특성으로서의 밀착 성을 평가하였다.

◎ : 100개의 바둑판눈 시험(JIS 기준)에서 전혀 박리가 없다.

○ : 100개의 바둑판눈 시험(JIS 기준)에서 박리 수가 3개 이내이다.

△ : 100개의 바둑판눈 시험(JIS 기준)에서 박리 수가 10개 이내이다.

× : 100개의 바둑판눈 시험(JIS 기준)에서 박리 수가 10개 이상이다.

[실시예 2~5, 비교예 1]

실시예 2~5, 비교예 1에서는 연료가스에 있어서의 공기/탄화수소가스(LPG)의 혼합 몰비(20~40)를 변경하여 실시예 1과 동일하게 밀착성이나 환경특성을 평가하였다. 얻어진 결과를 표 1에 나타낸다.

[실시예 6~10, 비교예 2]

실시예 6~10 및 비교예 2에서는 실시예 1 등에서 사용한 실리콘 고무 대신에 두께 1 ㎜, 크기 10×10 ㎠의 열가소성 폴리에스테르 엘라스토머(TPEE)를 사용한 외에는 실시예 1 등과 동일하게 표면 개질방법을 실시하여 밀착성이나 환경특성을 평가하였다.

[실시예 11~14, 비교예 3~4]

실시예 11~14 및 비교예 3~4에서는 실시예 1 등에서 사용한 실리콘 고무 대신에 두께 1 ㎜, 크기 10×10 ㎠의 에틸렌 프로필렌 고무(EPDM)를 사용한 외에는 실시예 1 등과 동일하게 표면 개질방법을 실시하여 밀착성이나 환경특성을 평가하였다. 얻어진 결과를 표 3에 나타낸다.

[실시예 15~19, 비교예 5]

실시예 15~19 및 비교예 5에서는 개질제 화합물로서 테트라메틸실란화합물 대신에 헥사메틸디실록산(비점 : 100~101℃)을 사용한 이외에는 실시예 1 등과 동일하게 밀착성이나 환경특성을 평가하였다. 얻어진 결과를 표 4에 나타낸다. 또한, 공기의 유량 및 LPG의 유량을 실시예 1 등과 비교하여 전체적으로 약간 적게 하였다.

[실시예 20~24, 비교예 6]

실시예 20~24 및 비교예 6에서는 개질제 화합물로서 테트라메틸실란화합물 대신에 헥사메틸디실라잔(비점 : 123℃)을 사용한 이외에는 실시예 1 등과 동일하게 밀착성이나 환경특성을 평가하였다. 얻어진 결과를 표 5에 나타낸다.

[실시예 25~29, 비교예 7]

실시예 25~29 및 비교예 7에서는 개질제 화합물로서 테트라메틸실란화합물 대신에 테트라메틸실란/에틸알코올 혼합물(중량비 99:1)을 사용한 이외에는 실시예 1 등과 동일하게 밀착성이나 환경특성을 평가하였다. 얻어진 결과를 표 6에 나타낸다.

또한, 개질제 화합물에 알코올을 소정량, 예를 들면 개질제 화합물의 전체량에 대해서 0.01~20 중량%의 범위에서 혼합함으로써, 실란화합물의 연소성이나 사용의 편리성을 향상시킬 수 있다.

즉, 알코올을 병용함으로써, 개질제 화합물로서의 실란 화합물이 저온에서도 증발되기 쉬워져 화염에 있어서의 연소성이 향상되는 동시에, 알코올의 염색(炎色)반응에 의해서 실란화합물이 함께 연소되고 있는 것을 시각에 의해서 확인할 수 있다.

[실시예 30~34, 비교예 8]

실시예 30~34 및 비교예 8에서는 개질제 화합물로서 테트라메틸실란화합물 대신에 헥사메틸디실록산/에틸알코올 혼합물(중량비 99:1)을 사용한 이외에는 실시예 1 등과 동일하게 밀착성이나 환경특성을 평가하였다. 얻어진 결과를 표 7에 나타낸다.

[실시예 35]

1. 표면 개질방법

실시예 35에서는 표면 개질층과 자외선 경화성 도료로 되는 도막 사이에 습기 경화형 우레탄 도료(실버 메탈릭 : IMS-007, (주)이시맛토·재팬제)로 되는 도막을 가지는 적층체를 평가하였다.

즉, 두께 1 ㎜, 크기 10×10 ㎠의 열가소성 폴리에스테르 엘라스토머(TPEE)를 고체물질(300)으로서 준비하고, 그 표층을 이소프로필알코올(IPA)로 충분히 세정하였다.

이어서, 실시예 1과 동일하게 표면 개질처리를 행하여 고체물질(300) 표면에 표면 개질층(301)을 형성하였다.

이어서, 표면 개질층(301) 상에 습기 경화형 우레탄 도료(실버 메탈릭 : IMS-007 : (주)이시맛토·재팬제)를 도포한 후, 건조조건 : 60℃×40 min에서 해당 도장면을 경화 반응시켜서 실버 메탈릭의 가요성 가식층(302)를 형성하였다.

이어서, 이 가요성 가식층(302)의 상층에 폴리우레탄 아크릴레이트를 프리폴리머로 하는 클리어의 폴리우레탄 아크릴레이트계 UV 경화형 도료(IMS-007 : (주)이시맛토·재팬제)를 도포한 후, 자외선 조사장치(노광량 : 800 mJ/㎠, UV 램프)를 사용하여 UV 경화형 도료를 자외선 경화시켜서 두께 15 ㎛의 도막을 형성하였다.

따라서, 경화 반응을 일체화시켜서 실버 메탈릭의 가요성 가식층(302)를 갖는 복합적인 적층체로 하였다.

2. 평가

얻어진 복합적인 적층체에 대해, 실시예 1과 동일하게 바둑판눈 시험(JIS 기준)에 의한 밀착성과 습도시험에 의한 밀착성을 평가하였다.

그 결과, 표면 개질처리를 실시할 때의 환경조건(25℃, 50%Rh, 40℃, 95%Rh)에 관계없이, 표면 개질층과 자외선 경화성 도료로 되는 도막 사이에 습기 경화형 우레탄 도료로 되는 도막을 가지는 복합적인 적층체에 있어서도, 우수한 바둑판눈 시험에 의한 밀착성(100개의 바둑판눈 시험에서 전혀 박리가 없다.)을 나타내는 것이 확인되었다.

[실시예 36]

1. 표면 개질방법

실시예 36에서는 금속 증착층(403)을 포함하는 적층체에 있어서의 표면 개질효과를 평가하였다.

즉, 두께 1 ㎜, 크기 10×10 ㎠의 실리콘 고무를 고체물질(400)으로서 준비하고, 그 표층을 이소프로필알코올(IPA)로 충분히 세정하였다.

이어서, 실시예 1과 동일하게 표면 개질처리를 행하여 고체물질(400)의 표면에 표면 개질층(401)을 형성하였다.

이어서, 표면 개질층(401)의 상층에 클리어의 습기 경화형 우레탄 도료(IMS-007, (주)이시맛토·재팬제)를 도포한 후, 건조조건 : 60℃×40 min에서 해당 도장면을 경화 반응시켜서 클리어의 가요성 중간층(402)를 형성하였다.

이어서, 표면 개질된 고체물질(400)의 비개질면(405)측을 알루미늄박으로 양생하고, 클리어의 가요성 중간층(402)가 일체화된 고체물질(400)을 별도로 준비된 금속 증착장치(도시하지 않음)에 투입하였다. 그 상태에서 클리어의 가요성 중간층(402)의 상층에 증착장치를 사용하여 두께 5000 옹스트롬의 알루미늄으로 되는 금속 증착층(403)을 증착하였다.

마지막으로, 금속 증착층(403)의 위에서부터 클리어의 습기 경화형 폴리우레탄 수지층(404)(주식회사 이시맛토·재팬제, ISM-101)를 도장장치로 도포하고, 그것을 80℃×30 min의 조건에서 가열건조하여 금속 증착층으로서의 가식층을 가지는 복합 가요성 구조체를 얻었다.

또한, 실시예 38에 있어서, 금속 증착층으로서 알루미늄 금속 증착층을 사례로 들어서 설명하였지만, 다른 금속 박막 코팅수단, 예를 들면 이온플레이팅 수법 등, 도금 수법, 무전해 도금 수법 등, 다른 수단을 활용할 수 있다. 또한, 코팅하는 금속도 알루미늄에 한정되지 않고, 금, 은, 니켈 등을 선택하는 것도 가능하다.

2. 평가

얻어진 복합적인 적층체에 대해, 실시예 1과 동일하게 바둑판눈 시험(JIS 기준)에 의한 밀착성과 습도시험에 의한 밀착성을 평가하였다.

그 결과, 표면 개질처리를 실시할 때의 환경조건(25℃, 50%Rh, 40℃, 95%Rh)에 관계없이, 금속 증착층 등을 가지는 적층체에 있어서도 우수한 바둑판눈 시험에 의한 밀착성(100개의 바둑판눈 시험에서 전혀 박리가 없다.)을 나타내는 것이 확인되었다.

본 발명에 의하면, 소정의 개질제 화합물을 포함하는 동시에, 공기/탄화수소가스의 혼합 몰비를 제어한 연료가스로 되는 화염을 고체물질의 표면에 대해 스프레이함으로써, 개질제 화합물의 비점의 상이함이나 주위의 환경조건에 관계없이, 어떠한 고체물질에 대해서도 수산기를 표면에 다수 가지는 소정의 실리카 입자 등을 강고하고 균일하게 적층할 수 있게 되었다.

따라서, 각종 환경조건의 변화에 관계없이, 열경화성 수지 도료나 자외선 경화성 도료로 되는 도막을 형성한 경우에, 고체물질과 도막 사이에서 우수한 밀착성을 얻을 수 있게 되었다.

또한, 본 발명에 의하면, 고체물질 표면에 도막을 형성할 때, 특수 변형된 UV 경화형 도료를 사용하지 않고, 범용의 열경화성 도료나 열가소성 도료 등을 그 대로 사용할 수 있어, 경제적, 제조관리 등의 관점에서도 매우 유리하다.

Claims (8)

1. 실란원자, 티탄원자 또는 알루미늄원자를 포함하는 개질제 화합물과, 공기, 탄화수소가스를 포함하는 연료가스로 되는 화염을 스프레이함으로써, 고체물질의 표면을 개질하는 방법에 있어서,

   상기 연료가스에 있어서의 공기/탄화수소가스의 혼합 몰비를 23 이상의 값으로 하는 것을 특징으로 하는 표면 개질방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 탄화수소가스가 프로판가스 또는 LPG인 것을 특징으로 하는 표면 개질방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 개질제 화합물이 알킬실란화합물, 알콕시실란화합물, 실록산화합물, 실라잔화합물, 알킬티탄화합물, 알콕시티탄화합물, 알킬알루미늄화합물 및 알콕시알루미늄화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 화합물인 것을 특징으로 하는 표면 개질방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 개질제 화합물의 비점(760 ㎜Hg)을 20~250℃ 범위 내의 값으로 하는 것을 특징으로 하는 고체물질의 표면 개질방법.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 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.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고체물질이 올레핀 수지, 또는 천연 고무, 합성 고무, 또는 열가소성 엘라스토머 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 표면 개질방법.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고체물질에 대해 열경화성 도료, 자외선 경화성 도료, 또는 열가소성 도료로 되는 도막을 적층하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 개질방법.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 고체물질과 도막 사이에 금속 박막을 포함하는 가식층을 적층하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 개질방법.

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