KR840001757B1 - 플루오르화 탄소함량이 많은 윤활성 코우팅 조성물 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

플루오르화 탄소함량이 많은 윤활성 코우팅 조성물

본 발명은 코팅 특히 에폭시 같은 열경화성 성분을 추가적으로 포함하는 윤활성의 불포화 중합물 함유 코우팅 조성물에 관한 것이다.

폴리테트라풀루오로 에틸렌 같은 윤활성의 플루오르화탄소 중합체는 점착성이 없고 윤활성이 소요되는 특이한 재질로서의 여러가지 특성을 가지고 있는 반면 이들 특성으로 인해 사용시에 이들 재질은 곤난한 점이 있다. 예를 들자면 우수한 반점착성을 가지고 있으므로 이러한 특성을 부여하기 위해 기타 다른 재질에 이 물질을 접착시키기가 어렵다. 접착방지물로서의 테플론(듀폰사제품)의 역할이 크지만 미국특허 제3,144,118호에서는 700℉에서의 가열을 소요하고 있다. 더욱이 테플론 코우팅은 내마모성이 없다는 것이 보편적이다. 이것은 이러한 난점을 상술하고 있는 미국특허 제3,850,876호에서도 강조하고 있다. 조성물중에서 테플론을 사용함에 따른 여러 문제점들을 해결하고자하는 여러가지 시도를 한 것 중에서는 테플론을 열경화성 물질과 사용하던지 (미국특허 제3,144,118호 및 제3,853,690호) 충전제와 습윤제를 포함시키는(미국특허 제3,850,867호)등의 여러가지가 있다. 그러나 기질위에 코우팅된 이러한 조성물과 접촉되는 고무형 재료에 대한 고도의 윤활성, 여러가지 기질에 대한 양호한 접착성, 내마모성 및 고도의 플루오르화 탄소함량을 가진 결점이 없는 조성물을 제조할 필요성이 아직까지 있는 것이다.

본 발명은 고도의 윤활성을 가지며 내마모성이 좋고 접착성이 양호하며 여러가지 기질에 대한 적용이 용이한 코우팅조성물에 관한 것이다. 이 조성물은 (가) 폴리테트라플루오로에틸렌같은 윤활성 플루오르화탄소중합체와, (나) 에폭시수지와 같은 열경화성수지 및 (다) 실란(silane) 같은 습윤제 등의 세가지 필수 구성부분으로 되어 있다.

본 발명의 다른 특징으로서는 이 조성물을 실온 또는 외부 가열식 건조법을 이용한 분무식, 로울러식 또는 솔질식등을 포함한 기질에 적용할 수 있는 비교적 단순한 방법에 관한 것이다.

또 다른 특징으로서는 본 발명에 의한 조성물을 유리나 금속같은 것에 코우팅하므로서 윤활성 개선된 제품에 관한 것이다.

본 발명에 의한 재질은 내마모성이 크고 고도의 윤활성 재질을 필요로 하는데 그 용도가 있다. 이 재질은 특히 금속과 유리같은 각종 기질에 대해 특이한 접착이 되기 때문에 코우팅에 응용될 수 있는 반면 성형된 형태에서 내마모성과 고도의 윤활성을 필요로하는 판상 또는 띠모양, 적층형 또는 표면에 대한 적층물형식의 물질로서 사용할 수 있다.

만일 코우팅법에 이 물질을 사용한다면, 로울러, 솔질 또는 분무법 등의 어떠한 방법으로 극히 적용성이 좋은 것이며, 특히 분무법에 응용할 경우 표면 윤활성이 매력적인 코우팅으로 되는 것이다. 접착성이 좋고, 윤활성이 크며 내마모성이 양호하다는 이유로해서 이동식 계단의 스커어트 패널에 사용할 수 있다는 특징이 있다. 그 예로서는 미국 특허 제3,144,118호가 있다.

본 발명에 의한 조성물은 필수적으로 세가지 성분으로 되어 있다. 그 첫째 성분은 코우팅물에 윤활성을 부여하는 가장 중요한 것으로서 플루오르화탄소 중합체 또는 공중합체이다. 폴리테트라플루오로에틸렌이 고도의 윤활성을 가지고 있으므로해서 가장 적합한 플루오르화 중합체이지만 에틸렌 프로필렌-플루오로 에틸렌 같은 플루오르화탄소공중합체 또는 클로로-플루오로형식의 중합체등의 기타윤활성이 있는 플루오르화탄소중합체 또는 공중합체를 사용할 수도 있다.

플루오르화탄소중합체는 고체의 것으로서 될 수 있으면 미분말형태의 것이 좋다. 두번째 필수 성분은 열경화성 수지 또는 경화성 수지이다. 실제로 사용하기 적합한 수지는 기질에 대한 적용성이 좋고 경화가 용이하고 소용의 내마모성과 경화된 조성물에 대한 접착특성의 성질을 가진 것이다. 에폭시 수지를 사용하면 좋은데, 그 예로서는 에포터프 54-105 (Epotuff 54-105, A,C, Hatrick Chemicals Pty., Ltd 제품)같은 것은 크실롤 용매중에서 에폭시 조성이 고형분으로 74-76wt. % 함유되어 있고 Z₃-Z₆의 점성도를 가지며 에폭시드가 600-700에 상당하는 것이다.

에폭시 수지를 사용할 경우에는 지방 폴리아미드 아민 교차 결합제 같은 아미계교차결합제를 이 수지와 같이 사용하여 경화시키는 것이 좋은데 이 경우에서 에폭시수지 중량에 대해 1.5 : 1~2.0 : 1의 비율로 사용하며 1.7 : 1~1.8 : 1의 비율로 하는 것이 좋다. 적당한 지방 폴리아미드아민 교차 결합제의 예로서는 버사미드(Versamid) 54~405(A C Hatrick Chemicals Pty., Ltd. 제품)이 있다. 이것은 지방 폴리아미드아민으로서 크실롤 용매중에 고형 조성물이 69~79wt. %함유하고 있는데 점성도는 V-Z이고 아민값은 161~173이다. 이 교차결합제를 본 발명에 의한 조성물에 데포터프 54~105와 같이 사용하면 유리와 금속에 대한 접착성이 양호하고 극히 좋은 내마모성을 나타낸다.

그러나 기타 교차 결합제와 더불어 기타 경화성 에폭시를 사용하거나 선정한 수지에 따라 이 교차 결합제를 사용하지 않을 수도 있다.

세번째 성분은 본 발명에서 개선된 결과를 나타내는데 필수적인 것인데 수지에 의해 플루오르화 탄소 중합체에 습윤성을 부여하는 실란(silane)습윤제이다. 이 목적에 사용하자면 아미노 실란이 특히 적합한데 더욱 이 디-아미노-실란이 좋다. 다우코우닝(Dow Corning)에서 생산하고 있는 실란 6,020은 N- 베타-아미노-에틸-감마-아미노-프로필-트리메톡시 실란으로 되어있는데 이것을 습윤제로 사용하면 수지에 의해서 플루오르화탄소가 습윤되며 어던 경우에 있어서는 수지에 접착이 되므로서 본 발명에 의한 조성물이 우수한 접착과 우수한 내마모성을 가지게 된다.

실란의 사용량은 수지에 의해 플루오르화탄소 중합체가 습윤이 충분히 될 수 있는 량이면 되므로 그 사용량은 중합체와 수지 성분의 상대적인 량에 따라 달라진다. 그러나 실란의 량은 약 1.5%까지인 것이 보통이고 조성물중의 고형분의 전체중량에 대해 0.1~1wt. % 범위에서 변화하며 특히 0.3~0.7wt. % 범위가 될때가 있다.

플루오르화탄소중합체와 수지의 조성물중에서의 비율은 중량으로 4 : 1 정도로 하지만 1.2 : 1이하로 하는 것이 좋다.

이 비율이 커질수록 중합체와 수지 성분간에 만족한 습윤이 되지 않는다. 필요에 따라 이 비율을 낮게할 수 있지만 조성물의 윤활성은 플루오르화탄소 중합체와 수지와의 비율을 적게 할수록 감소한다.

예를들자면 이 비율을 1.8 : 1~2.2 : 1로 하는 것이 극히 만족스럽다.

조성물중에 메틸 이소부틸케톤, 메틸 에틸 케톤, 프레온(듀폰사제품) 및 크실렌같은 용매를 한가지 ,함유시켜 상호간에 필수성분의 분산이 잘 되게하거나 기질에 대한 적용성이 용이하게 한다. 이 용매의 조성물에 대한 사용량은 60wt. %까지로 할 수 있는데 40~60wt. %로 하는 것이 좋다. 더욱이 수지를 경화제와 같이 사용할 경우 플루오르화탄소 중합체를 한가지 용매 또는 용매 혼합물중에서 경화성 수지 성분과 혼합하고 경화제를 제2의 용매 또는 용매혼합물중에 첨가하여 두 가지를 즉시 결합하여 이 조성물을 기질에 코우팅한다. 이 경우에 있어서 실란을 제3의 용매 또는 용매 혼합물중에 미리 용해하고 다른 두 가지와 혼합한 즉시 기질에 코우팅하는 것이 편리하다.

기타 첨가제를 임의로 본 발명에 의한 조성물에 첨가해도 된다. 예를 들자면 카아본 블랙 또는 기타 안료 염료 같은 착색제와 분산제 및 경화를 촉진시키는 촉진제를 사용 수지에 따라 첨가하여 사용할 수 있다.

본 발명을 실시예에 따라 상술하기로 한다.

[실시예 1]

다음과 같은 배합에 따라 세부분의 코우팅 조성물을 제조했다.

1 부 중량부

카아본 블랙 3.5

폴리테트라플루오로에틸렌 분말(플루온 L1 69A) 40.0

버사미 54-405 36.2

메틸 이소부틸케톤 8.0

메틸 에틸 케톤 10.3

프레온 13 4.0

2 부

4-105 에폭시 수지 42.0

메틸 이소부틸케톤 5.0

메틸 에틸 케톤 4.0

3부

실란 6020 5.0

크실롤 5.2

플루온(Fluon) L1 69A는 ICI사 제품으로서 입자크기가 5마이크론의 폴리테트라플루오로에틸렌분말이다.

1부는 페인트와 같은 방법으로 만들었으며 125마이크론의 여과백(filter bag)을 통과시켜 여과했다.

2부는 단순히 혼합물로 제조한 것이고 3부는 가스블란켓(gas blanket) 아래서 혼합하므로서 건조물로부터 취한 실란과 수분을 분리한 것이다.

모든 경우에 있어서 수분이 함유되지 않은 원료를 사용했다.

각 부분을 1부 : 2부 : 3부=2 : 1: 0.2의 중량비로 철저히 혼합하였다. 혼합순서와 혼합비는 중요한 것이 아니지만 혼합물 5분정도 계속하므로서 분산이 잘되게 하는 것이 좋다.

3부를 4부에 첨가하면 점성도가 많이 떨어지는데 이것을 실란에 의해 폴리테트라플루오로에틸렌의 습윤됨을 나타내는 것이다.

이 조성물을 메틸 이소부틸케톤으로 묽게하여 점성도를 조절하므로서 기질에 분무하기가 좋게 한다.

[실시예 2]

다음과 같은 배합에 따라 본 발명에 의한 두 번째 조성물을 제조하였다.

각 부분을 중량비로 1부 : 2부 : 3부=23.437 : 5 : 0.8로 혼합했다. 누스퍼스(Nousperse)는 알키드와 레시틴으로된 습윤제(A.C. Hatrick Chemicals Pty., Ltd 제품)이다.

촉진제 HY960은 에폭시수지용의 트리-디메틸아미노 메틸 페닐 촉매 경화제(CIBA-GEIGY 제품)이다.

[실시예 3]

실시예 1의 조성물로 스테인레스강판에 건조 필름두께가 0.002인치 되게 코우팅하였다.

각 판을 ASTM-D 609-52에 따라 만들었다.

다음과 같은 시험결과를 얻었다.

1. 원추형 맨드릴(mandrel)시험기에 대해 만든 코우팅의 신장 시험 : ASTM D 522-41 3/8"맨드릴에 대해 합격(신장율 6%)

2. 일반 화공약품의 코우팅에 미치는 영향 : ASTM D 1308-57

피복법 및 미피복법을 이용하여 2시간 이상에 걸쳐 시험을 실시했다.

(가) 50% 에틸 알코올 자극 생긱지 않음

(나) 식초(3% 아세트산) "

(다) 세탁제(20% 비이온성) "

(라) 경질 유체 "

(마) 과일조각(오렌지) "

(바) 유지(홍화, 버터) "

(사) 조미료(겨자, 토마토 소오스) "

(아) 음료수(차, 커피, 코카콜라) "

(자) 윤활그리이스 "

3. 수중침지시험 : ASTM D 870-54

총 시험시간은 정상적인 육안검사로서 168시간이었다.

코우팅은 눈에 보일만한 물집이나 주름살 또는 필름분리등이 없이 합격하였다. 여기서 주목할 것으로는 접착력 상실이나 색상변화가 없었다는 점이다. 마찰 계수를 침지후에 재시험한 결과 아무런 변화를 볼 수 없었다.

4. 크누우프 압흔 경도시험(Knoop Indentation Hardness) : ASTM D 1474-57T 크누우프 경도-28

5. 테이버 마모시험(Tabor Abrasor Abrasion Test) :

500mg에서 1,000 사이클당 마모율 1%이하.

시험을 습윤상태에서 반복했을 때 결과는 5%이하.

6. 스내치 시험(Snatch Test)-표피 점착시험 : DEF 1044-B

합격

7. 접착 그리드 시험

합격-1급

8. 충격저항 : 낙하구방법

평균키 560

9. 마찰계수-인스트론 시험기

1분당 5"에서 25psi로 시험

고속도에서 마찰계수는 약간 간소함

[실시예 4]

실시예 1과 실시예 2의 조성물은 톨루올용매로 철저히 세척한 이동 계단식 금속 스커어트 패널에 적용했다. 이러한 특별한 실시예에 있어서 조성물을 건조 필름두께가 약 0.002인치 되게끔 분무하였다. 코우팅된 스커어트를 실온에서 6시간정도 건조하여 미끄럽고 질기며 접착성이 있는 필름으로 만들었다. 송풍건조기같은 외부 가열장치를 사용하여 건조시간을 가속하였다. 고무창을 댄 운동화같은 이동 계단과 코우팅된 스커어트 패널사이에 고무 창 재료를 대고자 하였으나 코우팅이 극히 윤활성이 있으므로 해서 성공적이 되지 못했다.

본 발명에 의한 조성물은 내마모성이 큰 윤활성 코우팅을 필요로하는 여러가지 경우에 그 용도가 있음을 알 수 있다. 유리와 금속같은 여러가지 기질에 대해 탁월한 접착을 나타내며 판형, 적층형 또는 표면 적층의 경우처럼 성형된 형태에서 내마모성과 고도의 윤활성을 필요로 할 경우 성형재료로서도 사용할 수 있다.

만일 코우팅공정에 사용하고자 할 때는 로울러, 솔질 또는 분무법 등의 방법으로 이 재료를 쉽게 응용할 수 있으며 특히 분무법을 사용하면 매력적인 표면을 가진 코우팅이 된다. 본 발명에 의한 조성물은 접착성이 좋고 윤활성이 많으며 내마모성이 있으므로 이동계단의 스커어트 패널 같은데 특히 그 용도가 있다.

Claims (1)

1. 폴리테트라플루오로에틸렌 플루오르화탄소 중합체 성분, 열경화성 에폭시수지 성분, 아민 교차 결합제 및 실란 습윤제를 중량 퍼센트로 플루오르화탄소 : 에폭시수지의 비율을 약 4 : 1까지, 아민교차결합제 : 에폭시 수지의 비율을 약 2 : 1까지로 사용하고 실란 습윤제의 양을 조성물 중 고형분의 전체중량에 대해 약 1.5%까지로 사용하므로서, 기질에 적용했을 경우 내마모성과 접착성이 크며 낮은 마찰계수를 나타냄을 특징으로 하는 윤활성 코우팅 조성물.