KR800000867B1 - 열처리되고, 코로나 처리된 중합체의 제법 - Google Patents

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Description

열처리되고, 코로나 처리된 중합체의 제법

제1도는 미처리된 두께 0.010 인치의 폴리프로필렌 시료의 현미경 사진(1500배),

제2도는 코로나 처리된 0.010 인치 두께의 폴리프로필렌 시료의 현미경 사진(1500배),

제3도는 열처리된 0.010 인치 두께의 폴리프로필렌 시료의 현미경사진(1500배),

제4도는 본 발명에 따라 제조된 열처리되고 코로나 처리된 두께 0.010 인치의 폴리프로필렌 시료의 현미경사진(1500배),

제5도는 금속물질에 붙여진 중합체 필름의 전면도로서 차례로 뒷지지판에 붙여 있다.

제6도는 제5도에서 보여진 성분들의 측면도이다.

제7도는 제5도의 성분들의 측면도인데, 거기서는 중합체가 한개의 장력시험기 클램프에 연결되고, 뒷 지주는 두 번째 장력시험기 클램프에 연결되어 중합체에 대한 필접착을 실험하는 장치를 보여준다.

본 발명은 접착제 같은 것에 쉽게 부착하는 표면을 갖는 열처리되고, 코로나 처리된 중합체에 관한 것으로, 그러한 중합체를 제조하는 공정에 관계되는 것이다.

공업분야에서 알려진 바로는 폴리에틸렌필름과 같은 많은 플라스틱 물질들은 인쇄잉크류를 잘 받도록표면 용량을 개선시키기 위하여 코로나 특성을 갖는 고전압 가스방성전에 노출될 수 있으며, 또는 여러가지 기질(基質)들에 대한 그러한 물질의 접착특성을 개선시키기 위해 고전압 가스성 방전에 노출되기도 한다. 일반적으로 코로나 방전은 고전압, 낮은 전류 현상으로 전압은 통상적으로 킬로볼트, 전류는 밀리암페아로 측정된다. 광범위하게, 말한다면, 코로나형의 방전은 간격을 두고 위치한 2개의 전극들사이에 있는 가스상의 출발물질에 용량적으로 전류를 일으킴에 의해 생성되는데, 전기한 전극중 적어도 하나는 유전(誘電)방막에 의해 가스상 매체로부터 절연되어 있다.

코로나형의 방전을 생성하는 여러가지 다른형의 발생기들이 시판되고 있다. 대부분의 시판중인 발생기들은 500㎑ 이상의 주파수를 갖는 교류전류를 사용한다. 전극간의 전압은 최대의 15kv으로서 중합체필름을 효과적으로 처리하는데 사용되는데, 이들필름은 간극사이를 분당 500피트 이상의 속도로 연속적으로 통과될 수 있다.

실제로, 필름표면 평방피트당 약 1-4 왓트/분 정도의 필름표면에 대한 에너지 밀도는 중합체 표면의 접착제, 잉크, 기타 극성접착제에 대한 친화성을 개선하는데 사용되어 왔다. Louis A. Rosenthal 등의 미국특허 3,736,493에서는 필름처리에 사용되는 교류, 음파 주파수의 전기전압은 광범위한 음파주파수로서 그것은 최대 부하조건하에서 표면처리를 할 수 있도록 변화될 수 있다. 따라서 20-20,000㎐ 범위에 걸치는 처리 전압의 넓은 주파수 변화가 가능한 처리 시스템이 제공될 수 있다. Louis A. Rosenthal등에 의한 미국특허 3,736,492와, 3,736,494에서는, 플라스틱 필름을 처리하는 방법과 기구들을 설명하고 있는데, 그것은 플라스틱 필름을 코로나 방전을 수반하는 고강도 전압에 노출시킬 필요가 있는 것이다.

이들 특허에서 발표된 고강도 전압은 일련의 전기 전압의 교류 음주파 펄스들을 포함하는데 그것들을 펄스를 형성하는 회로에서 발생되는 것이다.

코로나 방전을 사용하는 필름 처리 방법이나, 코로나 발생기에 대한 다른 미국 특허들로서는, James C. Fraser의 미국특허 3,496,092, Jack C. Uon der Heeid의 미국특허 3,294,971, Louis A. Rosenthal의 미국특허 3,729,672가 있다.

따라서 중합체 필름에 평방 피트당 1-4왓트/분의 에너지를 사용하는 코로나 방전에 의해 표면 접착성을 만족할만하게 증가 시킬 수 있다는 사실이 알려져 있다.

또한 저밀도 폴리에틸렌 필름은 열처리 기술에 의하여 강철이나 알루미늄 기질에 용융 또는 접합될 수 있음이 알려져 있다. 예를들면, 폴리에틸렌 필름은 폴리에틸렌의 융점 이상으로 가열된 금속 물질상에 부착될 수 있으며, 그것은 140℃이상으로 더욱 가열 처리하여 전기한 폴리에틸렌 필름을 기질에 접합 또는 융합시킬 수 있는 것이다. 비록 이러한 방법이 중합체 필름을 금속에 융합 또는 접합 시키는데 사용될 수 있지만, 그것은 2중의 가열 공정이 필요하여 필름이 금속과 접촉하는 중에 제2가열단계가 수행되는 것이다. 금속 물질이 열처리될 수 없는 경우에는 본 발명은 사용될 수 없다.

Jacques Wklter의 미국특허 3,754,117에서는 플라스틱물질의 층을 코로나 처리하는 장치가 설명되어 있는데 거기서는 플라스틱물질이 통상적인 압출기로부터 압출될때 견디어 낼 수 있는 최고의 온도로 가열되며 그러한 온도로 가열되는 중에 플라스틱 물질은 코로나 방전의 대상이 되는 것이다.

플라스틱 물질을 처리하는 이러한 방법은 플라스틱 물질이 견딜수 있는 최고의 온도로 유지시킬수 있고 동시에 그러한 가열된 플라스틱 물질들에 코로나 방전을 생성하는 수단을 필요로 한다.

본 발명의 제1목적은 접착제같은 것에대해 보다 개선된 접착특성을 갖는 표면을 갖는, 가열 처리되고 코로나 처리된 중합체를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 통상적인 접착제에 의해 금속물질에 접합되는 가열 처리되고 코로나 처리된 중합체를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 중합체의 표면 접착성을 개선하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 접착제들에 탁월한 표면 접착성을 갖고 접착제를 사용하여 금속이나 기타 다른 형태의 기질에 접합시키기 적합한 열처리되고 코로나 처리된 폴리프로필렌 필름을 제공하는 것이다.

본 발명은 접착제, 잉크나 기타 물질들에 대해 접착성이 개선된 표면을 갖는 열처리되고, 코로나 처리된 중합체에 관계된다.

본 발명은 또한 그러한 열처리되고, 코로나 처리된 중합체, 예를들면 폴리프로필렌과 폴리에틸렌을 제조하는 공정에 관한것으로 그 공정에는 다음과 같은 단계들이 포함된다.

a) 전기한 중합체를 40℃이상 그 중합체 융점 이하의 온도로 가열시킨다.

b) 접착제에 대한 전기한 중합체 표면의 친화력을 개선시키기 위하여 전기한 가열처리된 중합체를 평방피트당 최소한 9왓트/분의 필름 표면에너지 농도로 코로나 방전시킨다.

여기서 중합체라 함은 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 연성 폴리비닐클로라이드 같은 물질로 만들어진 필름, 시트, 또는 성형된 상품을 나타낸다.

약 40℃이상 그 물질의 융점 이하의 온도로 중합체를 가열하는 것은 중합체의 표면특성을 변화시킴으로서 코로나 처리를 보다 용이하게 하여 중합체 표면 접착성이 개선되도록 하기 위해 필요한 것이다. 가열 리처된 중합체의 표면 구조가 비록 명확하게 알려져 있지는 않고, 본 발명이 이론에 집착될 의도가 아니기 때문에 중합체가 가열될때 작은 결정체들이 활발히 모아져서 결정체나 소구체의 송이들이 형성되어지는 듯 한데 그러한 결정체나 소구체 사이에는 틈들이 있다.

중합체 표면의 이러한 변형은 표면에 대해 어떠한 응력 변형을 일으키는 것은 아니나 코로나 처리하기에 좀더 적합하게 만드는 것이다.

두께가 100A이고 1-수백 미크론의 측면 길이를 갖는 얇은 층으로 구성되는 중합체 결정이 그들의 융점에 가까워짐에 따라 엷은 층은 분자의 골격을 따라 자기 학산에 의해 두꺼워지는 것으로 믿어진다. 이러한 두께의 증가는, 구멍이나 틈들의 증가가 수반된다고 생각되기 때문에 표면 변형으로 간주 할수 있을 것이다. 또한 표면 변형은 중합체가 가열되는 동안 산화에 의하여 화학 결합이 형성되는 것으로 생각된다. 그래서 중합체 표면에서의 화학결합형성과 결정 또는 소구(小球) 무리의 동적인 형성과의 결합은 탁월한 특성을 갖는 표면을 생성하기 때문에 전기한 표면이 코로나 방전을 하게 될때는, 표면은 기술자가 열처리된 중합체 표면 또는 코로나 처리된 중합체 표면으로부터 얻을 수 있는 기내 이상의 극히 개선된 접착성을 나타내게 될 것이다. 열처리한 후 최소한 약 9왓트-분/ft²의 에너지 수준에서의 고압코로나 처리에 의해 중합체 표면상에 생성된 개선된 접착성의 효과는, 열처리나 코로나 처리 단독만으로는 생성될 수 없는 상승효과를 낳는데 그 효과는 열처리와 코로나 처리 개개의 효과의 합보다 더 크다. 본 발명에 요구되는 필름 표면에 대한 보다 높은 에너지 밀도는 중합체의 표면 접착성에 나타난 상승효과를 나타내는 원인으로 믿어진다. 중합체 표면의 변형을 성취하기 위해서는, 중합체나 또는 처리되는 중합체 부위들은 약 40℃이상, 중합체 융점 이하의 온도로 가열 되어야 한다. 중합체가 가열되는 특수한 온도는 이하의 실시예에서 보여지는 바와 같이 원하는 표면 접착성의 정도에 달려 있다. 어떠한 경우에도 중합체는 중합체 구조의 완전성을 잃어 버리는 융점 이상으로 가열되어서는 안된다. 가열후 중합체는 원하는 결정체의 성장을 변화시킴이 없이, 또는 바람직하지 못한 응력의 제거에 변화를 주지 않거나 코로나 처리후에 좋은 접착성을 나타내는 표면을 얻는데 있어서 좋지 않은 물리나 화학적 특성을 제거하는 것을 변화시키지 않고 약 20℃이하로 냉각된다.

가열 처리된 중합체는 공지의 기술에서 발표된 코로나 방전의 대상이 되는데, 이때 필름 표면에 대한 에너지 농도는 2배보다는 높아야 하고 대개는 10배 이상이어야 한다. 예를들면, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 또는 연성 폴리비닐 클로라이드 필름등은 보통 1-4왓트-분/ft²사이에서 처리되나 반면에 본 발명에 의해 열처리되는 폴리프로필렌에서는 표면에 대한 에너지 밀도가 최소한 9왓트-분/ft, 좋기로는 약 40 왓트-분/ft²이상으로 처리되어야만 원하는 표면 접착성을 얻는 것이다.

또한 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 또는 폴리비닐 클로라이드 필름을 처리할 때에는 만약에 필름의 금속 같은 물질에 양쪽으로 붙이는 경우는 양쪽 모두가 처리되어져야 한다.

좋기로는, 필름의 양쪽을 동시에 코로나 처리하는 것이다.

본 발명의 주요한 발견들중의 하나는 다음과 같은 사실이다. 즉, 본 발명에 따라 처리된 중합체 필름의 필(peel)접착성은 실제로 일처리만 되거나 또는 코로나 처리만 된 때의 중합체 필름의 필접착성 효과의 합계보다 크다는 것이다.

본 발명에 의해 처리된 중합체 필름에 대한 이러한 상승효과는 필름이 열처리되고 난 후 코로나 처리단계중에 증가된 에너지가 사용된 때문일 것이다.

본 발명의 열처리되고 코로나 처리된 중합체의 특징은 개선된 접착성을 갖는 표면에 폭이 0.8인치, 길이 2치인인 필름 시료를 0.001인치 두께의 지방성 폴리아미드 접착제(아민수가 약 70,융점이 약 320℉)를 사용하는 니켈도금된 강철판(0.0004인치 강철위에 0.0003인치 니켈을 붙인것에 붙일때 최소 7파운드/인치의 필접착력(좋기로는 9파운드/인치)이 전기한 니켈도금된 강철판의 표면에 대체로 평행한 방향에서 그판으로부터 필름을 벗기는데 필요하기 때문에 필름은 벗기는 중에 그 자신에 겹쳐지게 된다. 7파운드/인치의 더욱 낮은 이탈력은 열처리된 폴리프로필렌중합체를 약 40왓트-분/ft²로 코로나 처리하여 전기한 중합체에 부여될 수 있는 것이다. 앞서의 40왓트-분/ft²은 보통중합체 처리에 사용되는 코로나 에너지보다 10배나 높은 것이다. 그러나 본 발명에 의해 우선적인 이탈력 9파운드/인치를 얻기 위해서는, 중합체는 평방피트당 약 70왓트-분으로 열처리되고, 코로나 처리되어야만 필요한 상술효과가 얻어지는 것이다.

유사한 형태의 시험방법은 “Test for peer Strengths of Adhesiver”로 명명된 ASTM D 909-49에 기술되어 있다.

본 발명의 열처리되고 코로나 처리된 중합체에 의해 보여지는 이러한 필 시험력은 같은 접착제를 사용하여 강철에 붙여 놓았으되 단지 열처리만 되었거나 또는 저에너지 코로나 처리된 중합체에 의해 나타나는 필시험력 보다 더 높다. 본 발명에 의해 처리된 중합체의 또 다른 특성은 중합체의 처리된 표면이 극성 액체로 젖을 수 있다는 것이다. 이러한 극성 습윤은 매우 중요한 특성인데 왜냐하면 어떤 형태의 접착제, 예를들면, Swift's Hot Melt Adhesive 610(지방성 폴리아마이드 접착제로서 융점이 320℉, 아민수가 약 70) 같은 것이 비처리 된 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 또는 연성 폴리비닐클로라이드 필름을 금속물질에 붙이는데 사용될때 접합이 떨어지기 쉬운데, 왜냐하면 접착제가 모든 부분이 결합하도록 충분히 필름 표면을 습윤시키지 않기 때문이다. 그러나 필름이 본 발명에 의해 열처리되고 코로나 처리되는 경우에는 필름표면은 대체로 접착제가 습윤되게 되어 그 필름이 전기한 접착제를 사용하여 금속물질 같은 것에 안전하게 접합되게 만드는 것이다. 열처리되고 코로나 처리된 중합체가 통상적인 접착성 물질층에 의해 금속같은 물질에 붙여질때 그것들이 비처리된 중합체를 잘 습윤시키지 못하여도 그렇게 형성된 복합물을 서로가 충분하게 서로 안정되기 때문에 중합체가 기질로부터 벗겨질 때는 기질의 결합된 표면과 중합체의 짝지어진 표면의 최소한 80%를 접착제 필름으로 덮이게 될 것이다. 중합체 표면의 최소한 80%에 접착되는 이러한 접착성 표면 필름은 본 발명에 의해 처리된 중합체에 의해 나타나는 보다 개선된 표면 접착성을 나타내는 것이다. 잘 습윤시키지 못하는 접착제는 위에서와 같이 비처리된 중합체를 니켈도금 된 강철판에 붙이는데 사용될때는, 중합체가 기질로부터 벗겨질때 중합체의 결합 표면의 25% 이하가 접착제 필름으로 덮어지는 접합을 나타낸다.

열처리되고 코로나 처리된 중합체와 금속같은 기질과의 결합체를 형성하는데 사용되는 적절한 접착제들은 어떠한 통상적인 접착제도 가능한데 그것은 어느 것이고 중합체나 기질에 역으로 작용하지는 않을 것이며, 둘 서로가 안정되는 것이다.

적절한 접착제들은 Irving Skeist-Reinhold Publishing Corp. New York (1962)에 의해 편집된 “Hand book of Adhesives”에 나와 있다.

적절한 접착제들은 폴리아마이드 수지류로서 그것들은 열가소성 가열봉함이나 열처리된 접착제류나 또는 열경화성, 구조적 접착제류이다.

열가소성 접착제류에 특히 유용한 폴라아마이드류의 특성은 다음과 같다.

1) 융점이 낮고 뚜렷하여 접착제가 열로 활성화될때 플라스틱필름을 용해시키지 않고 재빨리 작용을 한다.

2) 용융 상태에서 점도가 낮아서 좋은 침투성과 적용이 용이하다.

3) 본 발명에 의하여 처리된 중합체와 같은 여러 가지의 극성표면에 강하게 접착한다.

4) 여러가지 화학물질, 습기, 기름기에 안정하다.

또한, 폴리아미드 접착성 수지류들은 강한 접착력, 강인성 높은 응집장력과 신속한 응고를 나타낸다.

탁월한 접착제의 또 다른 종류는 지방성 폴리아미드류로서, 그것들은 2염기성 지방산류로부터 생성된다.

“Encyplopedia of polymer Seince and Technology” Vol 10, Interscience Publishers a division of John Wiley ＆ Sons, Inc., 에 명시되어 있듯이, 지방성 폴리아미드류는 이 작용기성 또는 다기능성 아민류와, 불포화 식물섬유 산류나 그들의 에스테르의 중합에 의해 얻어진 2 또는 다염기성 산류와의 축합 생성물이다. 지방성 풀리아미드 접착제류들은 전도성 금속, 예를들면 니켈도금된 강철을 본 발명에 의해 처리된 폴리프로필렌 같은 중합체필름에 붙여서 예를들면 알칼리 갈바니전지류 사용되는데 이상적인 결합체를 생성하는데 매우 적절한데 왜냐하면 지방성 폴리아미드류는 좋은 접착제 라는 사실 이외에도 알칼리 전해질에 습윤이나, 침해를 당하지 않기때문에 오랜동안 전지내 또는 전지로부터 그러한 전해질의 “스며듬”을 지연시킬 수 있는 것이다. 갈바니 전지에서 지방성 폴리아미드류를 사용하는 것은 Terrold Winger에 의해 1973년 8월 28일자 출원된 미국특허 계열번호392,222에 묘사되어 있는데, 그것은 1971년 7월 30일자 출원된 출원계열 제167,678의 연속이다.

특히 이 발명은 본 출원인들의 계류 출원에 묘사된 형태의 플랫 알칼리 전지 제조에 사용될 수 있다.

본 발명에 의해 처리된 중합체의 개선된 표면 접착특성에서 얻어진 상승효과는 다음의 실시예들에서 명확해질 것이다.

[실시예 1]

표 1에서와 같은 두께를 갖고 폭 0.8인치, 길이 2인치의 각각 다른 중합체필름에 대한 표면 접착특성을 조사하였는데, 폭

인치, 길이 0.8인치의 니켈 도금된 두개의 동일한 시트 사이에서 0.001인치 지방성 폴라아미드 접착제층을 사용하여 니켈로 도금된 강철판의 한쪽에 적용되었다. 지방성 폴리아미드 접착제는 시판되는 Swift Chemical Company in Illinois사 제품 6100Hot Melt Adhesive”였다. 통상적인 니크롬 가열기(250℉, 800psi)가 금속-중합체-금속 결합체에 약 3-7초 동안 적용되어 접착제를 사용하여 중합체를 금속시트에 봉합하였다. 금속 시트들은 중합체 필름으로부터 분리되고 중합체 필름과 기질에 남아 있는 접착제 양을 육안으로 검사하였는데 왜냐하면 남아있는 접착제의 양은 전기한 중합체 필름의 효과적인 접착력을 나타내기 때문이다.

중합체 필름의 효과적인 접착력 평가가 다음과 같이 행해졌다.

1) 만약에 시료 결합체가 중합체 필름에 아무런 접착제가 부착되지 않고 쉽사리 분리되었다면 중합체 필름은 “접착성 무”로 분류되었다.

2) 만약에 시료 결합체가 금속시트로부터 중합체 필름으로 이동되고 분배되는 접착제가 고립된 소반점들이고 적은 힘으로 비교적 쉽게 분리되면 즉, 필름 표면의 10%이하에 접착제 필름이 있다면 중합체 필름은 “약간의 접착력”으로 분류 되었으며,

3) 만약에 시료 결합체가 접착제 필름이 전체 필름 표면의 10%-25%이고, 2)의 힘보다는 좀더 큰 힘으로 분리되었다면, 중합체 필름은 “상당한 접착력”으로 분류 되었고,

4) 만약에 시료 결합체가 중합체 필름으로부터 금속 시트로 분리하는데 비교적 큰 힘이 필요했고 적어도 필름표면의 80%가 접착제 필름이었다면 중합체 필름은 “접착력”을 가졌다고 판정되었다.

표 1은 각각 다른 중합체 필름들에 대환 접착력 시험의 결과를 보여준다. 그 필름들은 비처리 되었거나, 열처리 되었거나, 코로나 처리되었거나 또는 열처리와 코로나 처리되었거나 하는 것들이 있다.

열처리된 필름 시료들은 처음에 폴리프로필렌 시트로부터 절단되고 AAA플라스틱 장치사에 의해 만들어진 플라스틱 진공 성형 기계의 틀에 죄어 졌다.

그리고 난 후 각각의 시료는 오븐에 놓여지고 115°-120℃의 온도로 가열시키고 오븐으로 부터 꺼내 공기중에서 냉각되었다. 비처리된 시료들과 열처리된 시료들은 “2K.W. Union Carbide Corona Discharge” device를 사용하여 코로나 처리되었는데 그것은 각각의 필름 시료 평방피트당 118왓트-분의 필름표면 에너지 밀도로 처리되었다.

표 1에 나타낸 데이타에 의해 증명된 바와 같이 본 발명의 열처리되고 코로나 처리에 의해 처리된 중합체 필름의 표면 접착성 상승효과는 열처리만 되거나 또는 코로나 처리만 단독으로 행해진 경우의 중합체 필름의 표면 접착성 효과로부터 예견될 수 없는 것이었다.

이상에서와 같이 중합체 필름의 표면 접착성 증가 상승효과는 중합체 필름의 처리에 사용되는 보통의 에너지 수준보다 더 높은 코로나 처리 단계에서의 필름 표면 에너지 농도 때문이라 할 수 있다.

[표 1]

[실시예 2]

0.010인치 두께의 폴리프로필렌필름 시료를 폴리프로필렌시트로부터 절단하고, 주사전자 현미경을 제1도에 나타낸 비처리된 폴리플로필렌필름의 현미경사진(1,500×)를 얻기위해 사용하였다.

필름은 다시 오븐에 넣고 115℃-120℃로 가열시킨후 오븐에서 꺼내 대기중에서 냉각시켰다. 제3도에 나타낸 열처리된 폴리프로필렌필름의 현미경 사진(1,500×)을 얻기위해서 주사전자현미경이 사용되었다. 제3도에서 보다시피, 명확한 결정군들이 소구체 송이로 나타나 이웃하는 송이들 사이에 명확한 간격을 형성하였다. 소구체송이 이외에도 결정체의 크기가 열처리중에 증가되는 것으로 믿어진다.

같은 폴리프로필렌 시트로부터 얻어진 폴리프로필렌의 두 번째 종류는 2K.W. Union Carbide Corona Discharge장치를 사용하여 코로나 처리 되었는데 필름 평방피트당 118왓트-분의 필름표면 에너지 밀도로 처리되었다.

코로나 방전을 약 10초동안 지속시킨 후 주사전자 현미경을 사용하여 제2도에서 보여진 코로나 처리된 필름의 현미경 사진(1,500×)를 얻었다. 제2도에서 보는 바와같이 결정체 표면적은 식각효과에 의해 증가되었다.

같은 폴리프로필렌 시트로부터 얻어진 3번째 폴리프로필렌필름은 앞서와 같이 열처리되고 코로나 처리되었다. 그리고 주사전자현미경을 사용하여 제4도에 보인 현미경사진(1,500×)를 얻었다.

제4도에 나타내었듯이 필름의 표면은 결정체의 크기가 증가함에 따라 변화되었다.

실시예 1에서 설명된 바와같이, 이러한 열처리되고 코로나 처리된 폴리프로필렌필름의 표면은 탁월한 표면 접착성을 가졌다.

[실시예 3]

6인치 길이, 0.8인치 폭, 0.010인치 두께의 폴리프로필렌필름의 여러가지 시료들이 각각 Swift Chemical Company (Illinois) “610Hot Melt Adhesive” 지방성 폴리아미드 접착제 0.001인치층을 사용하여 2인치×8인치 넓이의 니켈도금된 강철시트에 붙여졌다. 제5도-7에서 보여진 바와같이, 폴리프로필렌필름(2)의 각 시료 부위(3)은 접착층(4)를 통하여 니켈 도금된 강철시트(6)에 붙여지는데, 시트(6)은 다시 지지 강철판(8)에 용접 되었다. 두개의 클램프 장력 시험기중 크램프(10)은 지지판(8)에 한 끝에 보전되며, 반면에 장력시험기의 또 다른 클램프(10A)는 폴리프로필렌필름(2)의 붙여지지 않은 끝에 보전되었다. 폴리프로필렌필름(2)의 붙여지지 않은 끝은 붙여진 부위(3)상에 겹쳐졌고 니켈도금된 시트(6) 표면에 대체로 평행한 방향의 힘이 크램프(10)과(10A)를 분리하여 당기는데 적용되는데 그에 의해서 니켈 도금된 강철시트(6)으로부터 폴리프로필렌필름(2)의 붙여진 부위(3)을 벗기는 것이다.

폴리프로필렌필름(2)의 붙여진 부위(3)을 시트(6)으로부터 벗기는데 필요한 힘은 각 시료에 대해 기록되었으며, 탈피접착력으로서 표 Ⅱ에 나타내었다.

여러가지 폴리프로필렌 시료들이 니켈도금된 시트에 붙여지기전에 비처리, 열처리만 된것, 단지 코로나 처리만 되거나 또는 열처리되고 코로나 처리되었다. 열처리와 코로나처리는 실시예 1에서 묘사된 바와같이 수행되었다.

각각의 폴리프로필렌필름 시료를 전술한 탈피시험에 의해 니켈도금된 강철판으로부터 벗기는데 사용된 탈피접착력은 표 2에 나타내었다. 폴리프로필렌시료(4)가 열처리되고 코로나 처리될때, 측정된 탈피접착력은 10.27파운드/인치였으며 단지 열처리만한 폴리프로필렌 시료(2)는 1파운드/인치 이하의 탈피접착력을 보였고 단지 코로나 처리만 된 폴리프로필렌 시료(3)들은 6.9파운드/인치의 탈피접착력을 기록했다는데 주목하여야 한다.

이러한 실험결과가에 의하여 본 발명에 의해 열처리되고 코로나처리되었을때 폴리프로필렌필름의 표면 접착특성에 있어서 상승효과가 얻어짐을 명확하게 알 수 있는 것이다.

시료(3)에 대한 비교적 높은 탈피접착력은 코로나 처리가 118왓트-분/ft²의 에너지에서 처리되었다는데 기인한다고 할 수 있다. 이것은 통상 사용되는 중합체 표면처리 에너지보다 약 30배나 높은 것이다.

시료(5)는 폴리프로필렌필름이 코로나 처리되기전에 열처리할필요성을 나타내고 있는데 왜냐하면 공정을 뒤바꾼다면 탈피접착력은 감소할 것이기 때문이다.

[표 2]

[실시예 4]

“610 Hot Melt Adhesive”를 사용하여 실시예 3에 기술된 탈피실험에 의해 각각의 크기는 실시예 3에서의 크기와 같고, 또한 열처리되고 나서 코로나 처리된 0.010두께의 폴리프로필렌필름의 시료들에 대한 표면접착성에 대해 실험하였다.

여러가지 시료들 각각은 니켈도금된 강철시트에 붙여지기전에 여러가지 다른 정도로 열처리되고 코로나 처리되었다. 폴리프로필렌시료에서 얻어진 탈피(박탈)력 데이타는 표 3에 나타나 있는데 또한 폴리프로필렌필름의 표면 접착성이 본 발명의 공정을 사용할 때 대체로 증가될 수 있는 것이 증명되었다.

실험데이타는 또한 폴리프로필렌필름의 표면특성의 변화정도가 필름을 처리하는데 사용된 온도와 코로나 에너지 수준에 달려 있음을 나타내고 있다.

그래서, 120℃에서 열처리되고, 59왓트-분/ft²으로 코로나 처리된 폴리프로필렌 시료는 80℃에서 열처리되고 118왓트-분/ft²으로 코로나 처리된 폴리프로필렌과 대략 동일한 탈피 접착력을 기록할 것이다. 이러한 실험데이타는 또한 열처리 온도와 코로나 처리 에너지들이 상호 상습적으로 작용되고 따라서 폴리프로필렌필름의 특별한 목적 사용에 바람직한 표면 접착특성을 부여할수 있도록 변화될 수 있음을 나타낸다.

[표 3]

[실시예 5]

실시예 3에서 기술한 바와같은 형태와 코기가 동일한 여러종류의 폴리프로필렌 시료들에 대해 실시예 3에서 설명한 바와같은 탈피실험을 해서 각 견본에서 얻어진 탈피력 데이타를 표 4에 나타내었다.

이러한 실험데이타는 같은 온도에서 열처리된 시료들에 대해 코로나 처리 에너지가 증가하면 전기한 시료의 탈피접착력도 또한 증가함을 설명하고 있다.

[표 4]

[실시예 6]

실시예 3의 기술한 바와같은 크기의 연성 PVC, 폴리프로필렌 또는 폴리프로필렌필름 시료들에 대해 실시예 3에서 묘사된 바와 같은 탈피(박탈) 실험 과접을 사용하여 각 시료들에 대해 얻어진 탈피력을 표 5에 나타내었다.

이러한 데이타는 폴리에틸렌 또는 연성 PVC의 표면 접착특성도 폴리프로필렌의 표면 접착성이 본 발명에 의해 열처리되고, 코로나 처리되었을 때와 마찬가지로 증가할 것임을 나타낸다.

[표 5]

표 2-4의 데이타와 비교하기위한 표 Ⅴ에서의 탈피접착력은 실시예 2-4에서 사용된 접착제와 같은 형태와 두께를 사용하는 금속-접착제-금속(니켈도금된 강철)와 비교하기 위해서 조정되어졌다. 대조로 사용된 금속-접착제-금속 결합에 대한 탈피접착력은 10파운드/인치로 밝혀졌다.

이상의 실시예들로부터 비처리된 중합체에 대해 약 118왓트-분/ft²으로 코로나 처리하면 접착제에 대한 중합체의 표면 접착성을 매우 증가시켜 줄 것이 명백하다. 특히 실시예 3-6은 폴리프로필렌필름이 118왓트-분/ft²에서 코로나 처리될때 실시예 3에 기술된 바와 같은 금속기질로부터 필름을 벗기는데 필요한 탈피력은 최소한 6.1파운드/인치 임을 보여준다.

실시예 6에서, 118왓트-분/ft²의 코로나 에너지 수준에서 처리된 폴리프로필렌은 탈피접착력 7파운드/인치를 나타낼 것이며, 118왓트-분/ft²의 코로나 에너지 수준에서 처리된 연성 폴리비닐클로라이드는 탈피 접착력 4.6파운드/인치를 나타낼 것이다. 그래서 본 발명의 범주내에서 중합체를 약 118왓트-분/ft²의 에너지에서 코로나 처리함으로서 접착제 같은 것에 대한 중합체의 표면을 실제로 개선시키는 것이다.

이상의 실시예들로부터 본 발명에 의해 중합체를 처리하면 중합체 표면을 변화시키기 때문에 비처리된 중합체의 경우에 효과적으로 접착제에 의해 습윤시킬 수 없었던 중합체가 접착제에 의해서 쉽사리 습윤될 수 있음이 입증되었다. 이것은 처리된 중합체가 통상적이고 또한 쉽게 구할 수 있는 접착제들을 사용하여 여러형태의 기질에 붙여질 수 있게하며 위에서 개선된 바와같이 알칼리 전지등 여러가지로 응용될 수 있도록 할 것이다.

이상에서 설명된 본 발명에 대한 변형이나 변화도 또한 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 당해 분야에 숙달된 사람에 의해 행해질 수 있을 것이다.

Claims (1)

1. 기질에 접착되어 있는 중합체의 복합물질을 제조하기 위한 방법에 있어서, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 연성 PVC등의 중합체를 40℃이상 중합체의 융점이하로 가열하여 열처리한후 니켈강표면에 대한 에너지 밀도가 최저 9왓트-분/ft²이고, 좋기로는 40왓트-분/ft²이상으로 코로나 방전하여 중합체 표면의 접착성을 향상시켜 접착된 중합체를 기질에서 떼어냈을때 기질에 접합되었던 면적의 적어도 80%가 접착제 필림으로 덮여 있음을 특징으로 하는 열처리되고 코로나 처리된 중합체의 제법.

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