KR950007143B1 - 이형계 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

이형계

제1도는 본 발명에서 사용할 수 있는 분무 장치의 개요도이고,

제2도는 본 발명에서 사용할 수 있는 또 다른 분무 장치의 개요도이며,

제3도는 회로판 위의 전자회로의 미세 패턴을 따라 이형제 배합물이 분무된 회로판의 사시도이고,

제4도는 본 발명의 방법을 이용하는 침지 공정의 부분 측단면도를 도시한 것이며,

제5도는 위의 제3도 및 제4도에서 특징화된 처리를 수행한 회로판의 이형 표면에서 피막을 제거하는 제거 공정의 사시도이고,

제6도는 식품을 가하기 전에 본 발명의 방법에 따른 이형제를 베이킹 팬에 분무하는 공정의 사시도이다.

본 발명은 예정된 고체 표면 영역에 이형제와 이형제로부터 증발되는 초임계 유체의 용액, 현탁액 또는 분산액을 도포하여 이형 표면을 생성시키는 단계(i), 이형제를 함유하는 이형 표면위에 소재(mass)를 부착시키는 단계(ii) 및 이형제로 피복된 상기 표면으로부터 소재 또는 소재로부터 형성된 성형품을 분리시키는 단계(iii)를 포함하는 방법과 이를 수행하기 위한 신규한 장치에 관한 것이다.

표면 피막 제조용 전달 매질로서 초임계 유체를 사용하는 것은 익히 공지되어 있다. 독일연방공화국 특허원 제 28 53066호에는 용해된 형태의 고체 또는 액체 피복 물질을 함유하는 유체 매질로서 초임계 상태의 기체를 사용하는 방법이 기술되어 있다. 특히, 위에서 언급한 특허원에는 강하된 입력하에 초임계 유체내에 다공체를 함침시킴으로써 보호제 또는 반응성이거나 비반응성의 장식 마무리 가공제로 다공체를 피복시킴으로써, 피복 공정을 수행하는 방법이 기술되어 있다. 가장 중요한 다공체는 다공성 촉매이다. 그러나, 본 발명자는 직물을 다공체로서 규정지었다.

스미스(Smith)에게 1986년 4월 15일자로 허여된 미합중국 특허 제4,582,731호와 1988년 3월 29일자로 허여된 미합중국 특허 제4,734,451호에는, 초임계 유체 용매와 용해된 고체 물질의 용질을 포함하는 초임계 용액을 제조하고 이 용액을 분무하여 “분자형 분무물”을 제조하는 방법이 기술되어 있다. “분자형 분무물”은 용질의 각각의 분자(원자) 분무물 또는 매우 작은 분쇄물의 분무물로서 정의된다. 스미스에게 허여된 특허는 박막 및 분말을 제조하는 방법에 관한 것이다. 박막은 표면 피막으로서 사용된다.

위에서 언급한 관련 출원들은 일반적으로 도표 배합물 점도를 감소시키기 위해 초임계 유체를 이용하는 도료의 제조 방법에 관한 것이다. 이들 출원은 초임계 유체를 생성하기 위해 이산화탄소(CO₂)를 이용하는 방법에 중점을 두고 있다.

호이(Hoy)등에 의해 1987년 12월 21일자로 출원된 미합중국 특허원 제 133,068호에는, 도료를 지지체에 액상 분무 피복시키는 방법과 장치가 기재되어 있는데, 이는 환경적으로 바람직하지 않은 유기 희석제의 사용량을 최소화시킨다. 이 출원의 방법은 (1) 지지체 위에 피막을 형성시킬 수 있는 하나 이상의 중합체성 화합물(a)와, 화합물(a)에 가할 경우, 적어도 화합물(a)와 (b)의 혼합물의 점도를 분무 도포에 적합한 점도로 제공하기에 충분한 양의 하나 이상의 초임계 유체(b)를 포함하는 액체 혼합물을 밀폐계 내에서 형성시키고, (2) 액체 혼합물을 지지체 위에 분무하여 액상 막을 형성시킴을 포함한다.

위의 출원은 또한 생성된 혼합물을 지지체 위에 액상 분무시키기 전에 하나 이상의 활성 유기 용매(c)를 화합물(a) 및 (b)의 혼합시키는 액체 분무방법에 관한 것이다. 바람직한 초임계 유체는 초임계 이산화탄소이다. 이 방법은 액상 분무 혼합물의 성분들의 혼합물을 혼합하고 적당한 지지체 위에 분무할 수 있는 장치를 이용한다. 이 장치는 연속적인 점착성 피막을 형성할 수 있는 하나 이상의 중합체성 화합물을 제공하기 위한 수단(1), 하나 이상의 활성 유기 용매를 제공하기 위한 수단(2), 초임계 이산화탄소 유체를 제공하기 위한 수단(3), 수단(1) 내지 (3)에서 제공된 성분들의 액상 혼합물을 형성하기 위한 수단(4) 및 액상 혼합물을 지지체위에 분무하기 위한 수단(5)을 포함한다.

위의 장치는 또한, 위의 성분들 및/또는 위의 성분들의 액상 혼합물을 가열하기 위한 수단(6)를 포함할 수도 있다. 미합중국 특허원 제 133,068호에는, 액체 분무 기술에 필요한 적용 점도로 조성물을 희석시키기 위해 고점도의 유기 용매계 및/또는 고점도의 비수성 분산액 도료 조성물 중에서 희석제로서 초임계 이산화탄소 유체와 같은 초임계 유체를 사용하는 방법이 기술되어 있다. 이들은 또한 위의 방법을 통상 모든 유기용매계 도료계에 적용할 수 있음을 나타내고 있다.

1988년 7월 14일자로 출원되어 계류중인 미합중국 특허원 제218,910호는, 초임계 이산화탄소 유체와 같은 초임계 유체를 사용하여 점성 도료 조성물을 도포 농도로 감소시켜, 이를 액체 분무제로서 도포하는 액상 도료 도포방법 및 장치에 관한 것이다. 위의 조성물을 가압하여 지지체의 환경으로 오리피스를 통해 도료 조성물을 분무한다.

특히, 도료를 지지체에 액상 분무시키기 위한 미합중국 특허원 제218,910호의 방법은 (1) 지지체 위에 피막을 형성할 수 있는 하나 이상의 중합체 성분(a)와, 성분(a)에 가할 경우, 혼합물의 점도를 분무 도포에 적합한 정도로 제공하기에 적어도 충분한 양의 하나 이상의 초임계 유체를 함유하는 용매 성분(b)을 포함하는 액체 혼합물을 밀폐계 내에서 형성하고, (2) 액상 분무물을 형성시키기 위해, 혼합물을 가압하에서 지지체의 환경으로 오리피스를 통해 통과시킴으로써 액상 혼합물을 지지체 위에 분무하여 액상 피막을 형성시키는 방법을 포함한다.

1988년 7월 14일자로 출원된 미합중국 특허 제218,895호에는, 1) 초임계 이산화탄소 유체와 같은 초임계 유체를 도료 배합물용 점도 감소 희석제로서 사용하고, 2) 초임계 유체와 도료 배합물의 혼합물을 지지체의 환경으로 오리피스를 통해 가압하에 통과시켜 액상 분무물을 형성하며, 3) 액상 분무물을 지지체에 대해 고전압에 의해 전기적으로 하전시킴을 특징으로 하는, 액상 분무물로 지지체를 피복시키는 방법 및 장치가 기술되어 있다.

특히, 미합중국 특허원 제218,895호에는, 지지체 위에 피막을 형성할 수 있는 하나 이상의 중합체 성분(a)와 성분(a)에 가할 경우, 혼합물의 점도를 분무 도포에 적합한 정도로 제공하기에 적어도 충분한 양의 하나 이상의 초임계 유체를 함유하는 용매 성분(b)을 포함하는 액체 혼합물을 밀폐계 내에서 형성시키고, (2) 액상 분무물을 형성시키기 위해, 혼합물을 가압하에 지지체의 환경으로 오리피스를 통해 통과시킴으로써 액상 도료를 지지체 위에 분무하여 액상 피막을 형성시키며, (3) 지지체와 전류에 대해 고전압으로 상기한 액상 분무물을 전기적 하전시킴을 특징으로 하는, 지지체에 도표를 정전기적 액체 분무시키는 방법이 기술되어 있다.

다수의 산업 분야에서 고체 이형 표면을 이용한다. 고체 이형 표면의 기능은 표면 위에 물질을 부착시킨 다음 표면에 대한 물질의 점착 없이 물질을 제거하는 것이다. 고체 이형 표면을 형성하는 한 가지 방법은 표면 위에 이형제를 부착시키고, 표면 위에 부착될 물질이 이러한 이형제에 의해 악영향을 받지 않도록 형제가 표면을 복제하도록 하는 것이다. 고체 표면위에 이형제를 사용하면 종종 감지되지 않는 문제를 상당히 일으킨다.

예를들면, 이형 표면이 뜨거울 경우, 표면위의 이형제가 표면과 표면에 도포될 물질 사이에 열적 구배를 발생시킨다. 이형제가 불규칙하게 도포되면 표면에 도표된 이형제의 표면의 온도가 일정치 않게 된다. 이것은 이형제를 함유하는 표면에 도포된 물질이 열적 효과의 변동을 경험한다는 것을 의미한다. 이러한 변화가 물질의 특성에 악영향을 미치지 않을 가능성은 매우 희박하다.

복제 표면에 이형제를 공급하는 것과 관련된 하나의 문제는 불가피하게 사용되는 다량의 이형제가 기인하는 부착의 불규칙한 특성이다. 예를 들면, 이형 표면에 이형제를 분무하는 통상적인 방법은 가압하의 기체로(일반적으로 용매에 용해된) 이형제 용액을 추진시키는 것을 포함한다. 분무물은 이형제 소적을 포함하여 소적은 분무 표면에서 응집하여 상당한 두께의 막을 형성한다. 이형 표면이 금형인 경우, 이형제는 금형 안으로 금형 표면 위에 분무한다. 성형될 물질을 금형에 공급하고 금형 표면을 가열 및 가압하에서 복제한다. 작업 조건하에서, 이형제는 성형 물질이 금형 표면과 접촉하는 것을 방지하기 위한 차단막으로서 작용한다. 이형제는 증기, 액체 또는 고체의 3가지로서 이를 달성한다. 증기화되어 표면에 증기 차단막을 제공하든지, 또는 고체로서 출발할 경우 증기화 과정 없이 액화되어 액체 차단막을 형성하든지, 또는 액체로서 출발할 경우 증기화 과정없이 점도를 잃어 차단막을 형성하거나, 용매 함유 용액으로부터 금형에 분무하고 금형에서 용매를 제거하여 고체 왁스 필름을 부착시킨다. 거의 모든 경우에 있어서, 이형제의 점도가 감소되어 금형 표면에 더욱 균일하게 피복된다. 그러나, 이것은 이형제가 균일한 증기, 액체 또는 고체층으로서 금형표면에 존재한다는 것을 의미하는 것은 아니다. 이형제의 양이 금형의 임의의 위치에서 과도하게 많을 경우, 금형의 표면은 궁극적으로 균일하지 않게 피복될 것이다. 금형에 공급되어 작용하는 물질이 제공하는 금형 표면의 열은 균일하게 적용되지 않으며, 이러한 열적 변화는 형성되는 성형품에 악영향을 미칠 수 있다. 이러한 역효과는 통상 성형품의 표면에서 일어날 것이다.

불규칙한 형태의 금형 또는 캐비티 금형의 경우, 금형내의 더 낮은 표면 부위로의 중력의 흐름 때문에 분무된 이형제가 보다 두꺼운 층으로 집적되는 경향이 있다. 결과적으로, 성형될 물질이 겪는 금형 표면에 걸친 온도의 불규칙성이 분명히 있다. 이것은 그 부분의 금형 표면에 이형제가 부족하다는 것을 의미하지 않으며, 오히려 그 부분의 금형 표면에 이형제가 너무 많다는 것을 의미한다.

이형제가 이형 표면 위에 균일하게 도포된 층일지라도, 층은 비교적 두꺼워서, 층은 표면에 도포된 물질에 충분히 침투한다.

예를들면, 베이킹 팬에서 베이킹하는데 있어서, 식물성 오일로된 이형제를 베이킹 팬의 표면에 공급하여 사용한다. 오일은 베이킹 배합물에 침투되어 베이킹된 제품의 표피가 식물성 오일에 의해 사실상 “프렌치 프라잉”되며, 베이킹된 제품의 표면은 제품의 내부 표면과는 다른 조도를 갖는다. 상태가 이와 다를 경우, 제품이 적당하게 베이킹되었는지에 대한 의문이 생길 것이다.

몇몇 플라스틱은 결정성 성분과 비결정성 성분을 포함한다. 침투성 이형제는 어느 상이든 공격하여 성형품의 표면이 이의 내부와 달라지게 할 수 있다.

성형된 다수 플라스틱은 당해 플라스틱이 음식물과 접촉하는 식품 분야에서 사용된다. 크게 염려되는 것은 이형제가 수득된 플라스틱 성형품의 표면엔 접착되어 플라스틱을 사용하는 하나 이상의 양태에 있어서, 성형품의 성능에 악영향을 미치는 것이다. 예를 들면, 플라스틱 부분의 표면 위의 이형제의 얇은 층조차도 플라스틱 부분에서 제거되어야 하며, 그렇지 않을 경우, 이것은 그 부분과 접촉하는 식품에 대한 미각 또는 조직 요인에 영향을 미칠 것이다.

통상적으로 분무된 이형제가 이형 표면에 균일하게 도포된 층일지라도, 층은 비교적 두꺼워서, 이 두꺼운 층이 표면에 계속하여 피복시키기 위한 표면의 마스킹 부분에 이형제를 사용할 수 없도록 한다.

피복을 표면의 특정 부분에 한정하여, 피복되지 않은 표면은 나중에 다른 방법으로 사용할 수 있는 산업용도가 많이 있다. 예를 들면, 먼저 금속 표면의 일부를 페인팅하고 나머지 부분은 페인팅하지 않은 상태로 유지하는데, 이 부분은 표면들간의 결합을 수행하기 위해 사용될 수 있다. 이의 예로는 다른 부분과 접착 결합되는 페인팅된 자동차 또는 비행기 부품이 있다. 고체 상태의 전자 회로의 경우, 유전성 표면 부분은 전자회로를 적용하기 전에 먼저 마스킹한다. 이러한 기술에 수반되는 문제는 피부 또는 마스킹이 산업적 대량 생산 환경에 적용될 수 없으며, 따라서 피복되지 않은 부분은 관련된 계속적 적용을 위한 표면에서 최소면적을 점유한다는 것이다. 피복 재료는 흐르거나 이행되는 경향이 있어서, 피복되지 않은 표면이 피복되지 않은 상태로 남아 있도록 하기 위해서, 작용성 표면인 피복되지 않은 표면이 계속적 도포를 위해 필요한 것 보다 더 많이 할당되도록 해야 한다. 이것은 표면이 침지 피복되는 경우 더욱 문제가 된다. 침지 피복 공정으로 피복되지 않은 표면을 할당하는 것이 가장 어렵다. 침지 피복물 표면 위에 피복되지 않은 부분을 형성시키고, 피복되지 않은 부분 위에 제공된 이형제가 침지 피복될 표면에 악영향을 미치지 않도록 하는 것이 바람직하다.

궁극적으로 피복되지 않은 채 남아 있을 표면 부분에서 피복될 표면을 피복 이형제로 예비처리하고, 피복 이형제를 함유하는 표면 부분을 포함한 전체 표면을 마무리 가공 피복하거나 마스킹하여 피막 또는 마스킹을 경화시키거나 건조시키는 것과 같은 피복 또는 마스킹 작업을 완료시키는 것이 바람직하다. 작업이 종료된 후, 피복 이형제가 도포되어 있는 표면을 솔질하여 결합되지 않은 피막 또는 마스크 부분을 제거하여 피복 이형제를 함유하는 표면을 남게 할 수 있다.

이러한 마스킹 공정 덕분에, 표면에 피복되지 않은(피막이 존재하지 않은) 부분의 크기를 최소화할 수 있다. 이러한 능력은 표면 위의 피복되지 않고 결합되지 않은 면적을 최소화한다.

이 방법은 이형제가 피복작업 전 또는 피복작업 도중에 이행되지 않고 지지체로부터 쉽게 제거될 수 있는 경우에만 효과적이다. 통상적인 기술로 표면에 제공되는 과량이 이형제 때문에 피복작업의 일부 상(phase)동안 이형제의 이행이 일어날 수 있다. 이는 피복되지 않은 표면 부분을 조절불가능하게 증가시킬 것이다.

이 기술은 또한 표면의 피복되지 않은 부분 위의 이형제가 표면에서 쉽게 제거되어 피복되지 않은 표면의 계속적 이용에 대한 방해를 피할 수 있도록 하는 것을 요한다.

이형제가 주위온도 및 대기압 조건에서 점도가 높은 고비점 또는 고용점 물질인 점을 고려할때, 이형 표면에 이들을 도포하기 위해서는 이들이 표면에 도포되는 순간에는 이의 점도는 낮아야 한다. 이는 이형제가 용매에 희석될 수 있어야 함을 의미한다. 용매가 독물학적으로는 안정한 것으로 추정 되지만, 이들의 사용은 환경 문제를 야기한다. 용매가 기화되면, 대기중으로 들어가며, 스모그 형성에 기여하는 것으로 생각된다. 예를 들어, 탄화수소 용매는 이형제용 용매로서 널리 사용된다. 용매가 스모그 형성에 기여하기 때문에 환경 문제를 일으킨다는 우려가 높아 유기 용매의 방출을 없애기 위하여, 수성 이형제가 개발되었다. 그러나, 이들 수성 조성물의 성능은 탄화수소계 물질에 비해 상당히 불량한데, 그 이유는 이들은 양호한 이형특성을 제공하는데 실패했고, 물 처리 문제가 있고, 처리하려는 표면온도에 대해 악영향을 줄 수 있기 때문이다.

표면에 이형제를 도포하고 그 위에 또 다른 물질을 부착시킨 다음 제거하는 신규한 계(system)가 개발되었다. 이러한 계는 이형제를 이형 표면에 균질하게 도포할 수 있는 능력을 제공하며, 하기 이점 중의 하나 이상을 제공한다 :

유기 용매의 사용을 제거하거나 최소화할 수 있고 ; 이형 표면 위에서의 이형제의 농축을 실질적으로 감소시킬 수 있으며 ; 이형제를 이형 표면 위에 작은 입자로서 균일하게 부착시킬 수 있기 때문에, 액체를 이미 사용한 경우에 고체 이형제를 사용할 수 있고 ; 이형제를 분무기의 분무 헤드로부터 액체로서 공급할 수 있으며, 분무 헤드로부터 빠져나오는 즉시, 분무물은 입자의 미세한 안개로서 존재하며, 이때 각각의 입자의 점도는 이들이 유도된 액체의 점도보다 훨씬 크며 ; 이형제는 표면에 다른 물질보다 적게 도포되므로 이형제를 함유하는 표면 및 이형제가 없는 표면에 다른 물질을 도포할 수 있고 ; 이형제를 함유하는 표면으로부터 다른 물질을 제거할 수 있으며 ; 이형제는 표준 분무 기술을 이용하여 도포할 수 있다.

본 발명은 이형제와 이형제로부터 증발되는 초임계 유체의 용액, 현탁액 또는 분산액으로부터 수득한 이형제로 예정된 고체 표면 부분을 분무 피복함으로써 이형 표면을 형성하는 단계( i ), 이형제를 함유하는 이형 표면 위에 소재를 부착시키는 단계(ii) 및 이형제로 피복된 표면으로부터 소재 또는 소재로부터 유도된 생성물을 분리하는 단계(iii)를 포함하는 방법에 관한 것이다.

보다 구체적으로, 본 발명은, 이형제와 이형제로부터 증발되는 초임계 유체의 용액, 현탁액 또는 분산액으로부터 수득한 이형제를 고압 영역으로부터 오리피스를 통해 오리피스 외부의 저압 영역으로 분무하여 이형제 입자의 분무물을 바람직하게는 예정된 부분을 피복하는 사실상 균일한 필름으로서 고체 표면의 예정된 부분 위에 부착시킴으로써 분무 피복시켜 이형표면을 형성시키는 단계( i ), 이형제를 함유하는 이형 표면위에 소재를 부착시키는 단계(ii) 및 이형제로 피복된 표면으로부터 소재 또는 소재로부터 유도된 생성물을 분리하는 단계(iii)를 포함하는 방법에관한 것이다.

본 발명은 산업적 용도가 넓으며, 플래스틱, 수지 및 탄성중합체의 성형, 식품의 베이킹 및 표면 피복과 같은 기술을 포함하며, 이러한 기술은 모두 플래스틱, 수지, 식품 및 도료가 이들이 공급되거나 도포되는 지지체에 접착되지 않도록 하기 위해 이형 표면을 이용한다. 광범위하게는, 본 발명은 경화성 물질을 표면위에 도포시 경화성 물질이 표면에 결합되지 않기를 원하지만 경화성 물질의 특성 및 표면의 특성상 표면위에 경화되어 표면으로부터 부착된 물질을 깨끗이 제거할 수 없을 정도로 접착되는 경우에는 적용된다. 본 발명은 이러한 접착을 방지하는 방법을 제공한다.

본 발명은 이형제의 박층을 예정된 표면에 균일하게 부착시키되, 이형제가 표면으로부터 전혀 이행안되지는 않더라도 최소한으로 이행되도록 하는 방법을 포함한다. 또한, 본 발명은 이형제의 박층을 예정된 표면위에 부착시키되, 후속 도포된 물질의 이형제의 이행을 현저하게 최소화시키는, 바람직하게는 사실상 제거시키는 방법을 포함한다. 그 결과로서, 이형제와 대상물 사이의 상호작용으로부터 유도된 표면효과가 거의 없는 성형되거나 베이킹된 대상물을 수득할 수 있고, 따라서 대상물이 이의 구조를 통하여 보다 균질해지도록 한다. 더우기, 이러한 제한된 양의 이형제는, 페이트, 래커, 잉크 등과 같은 용매를 함유하는 액체에 의해 피복되는 경우에서 조차도 인접한 표면으로 이형제가, 유동된다고 하더라도, 거의 유동되지 않는, 본 발명의 방법으로 표면 위에 제공된다.

표면 위에 제공된 이형제의 양이 아주 소량이기 때문에, 이형표면은 후속적인 이형표면의 부착 또는 처리에 적합하도록 변화시킬 수 있다. 사실, 이형제의 양이 다른 목적을 위한 이형 표면의 후속 처리에 대하여 어떠한 역효과도 미치지 않는 경우가 있기 때문에 다른 목적을 위하여 표면을 사용하기 전에 잔류량의 이형제가 존재하는 이형표면을 세정할 필요는 없다. 그러나, 여하튼, 본 발명은 이형표면 위에 이형제를 아주 적게 사용하여 표면에 목적하는 비결합을 제공하므로, 후속 처리를 위한 표면을 준비하는데 거의 노력을 들일 필요가 없다. 이러한 이유 때문에, 본 발명은 피복하려는 대상물 위에 이형표면을 제공하는 것이 바람직한 피복 용도에 사용하기에 특히 바람직하다. 그 결과로서, 침지에 의해서 조차, 대상물의 표면 또는 표면들을 마음대로 피복할 수 있으며, 침지에 의하여 발생된 비교적 두꺼운 피막은 표면을 간단히 솔질함으로써 이형표면으로부터 제거할 수 있다. 그 결과로서, 대상물 위에 선택적 표면이 피복되는 것을 방지하기 위해 표면 위에 형단 또는 마스크를 제공할 필요가 없으며, 따라서 복잡한 단계를 피할 수 있다.

본 발명은 열경화성 수지 및 열가소성 수지의 경화가 일어나는 금형의 내부 성형 표면에 이형제와 이형제로부터 휘발되는 초임계 유체의 용액, 현탁액 또는 분산액을 분무하고, 열경화성 수지 또는 열가소성 수지를 내부 성형 표면(들)과 접촉하도록 금형에 공급한 다음 그 속에서 성형시켜, 금형에 의하여 부여되는 형태를 갖게 하고 이형제가, 완전히 없지는 않지만, 사실상 없는 성형품을 금형으로부터 꺼내는,열경화성 수지 및 열가소성 수지를 성형하는데 바람직하게 사용된다.

이러한 열경화성 수지의 예에는, 예를 들면, 가교결합성이 아크릴 수지, 페놀-포름알데히드, 알키드, 멜라민-포름알데히드, 불포화 폴리에스테르, 에폭시드 등이 있다. 열가소성 수지의 예에는 예를 들어 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리아크릴레이트, PVC, 폴리카보네이트, 폴리설폰, 이오노머 및 보강재가 포함된다.

본 발명은 또한, 유기용매를 최소한으로 사용하거나 전혀 사용하지 않고 금형 표면에 이형 배합물을 도포하는 방법 및 장치를 포함한다.

본 발명은 금형 표면 위에 박층 또는 피막을 형성할 수 있는 하나 이상의 이형제(i), 하나 이상의 초임계 유체(ii) 및, 임의로 이형제를 용해, 현탁 또는 분산시킬 수 있는 소량의 활성 용매(들)(iii)를 포함하는 유체 혼합물을 밀폐계 안에서 형성시키는 단계(a), 유체 혼합물을 금형 표면 위에 분무하여 이형제의 박층을 형성시키는 단계(b), 이형제의 박층을 갖는 금형 표면에 성형 조성물을 도입한 다음 조성물을 성형시키는 단계(c) 및 조성물 성형품을 금형으로부터 분리하는 단계(d)를 포함한다.

본 발명은 성형에 적용시킬 때, 반응 사출성형(RIM) 사출성형, 압축성형, 벌크 성형, 트랜스퍼 성형, 유입성형, 스핀 유입성형, 캐스팅, 진공성형, 취입성형, 압연성형, 적층성형, 발포성형, 회전성형 등과 같은 각종 성형방법에 특히 적합하다.

본 발명은, 대부분의 경우, 이형제가 이러한 목적을 위한 특별한 물질이기를 요하지 않는다. 본 발명의 방법은 표준 이형제를 사용할 수 있으며, 이형제가 초임계 유체에 의해 희석되기 때문에 본 발명의 실시예 유용하다. 따라서, 이형제는, 도포되는 물질에 필요한 이형 특성을 갖는 액체 또는 왁스상 물질일 수 있다. 바람직한 양태에 있어서, 본 발명은 금형 표면위에 층을 형성할 수 있는 하나 이상의 왁스 화합물(i), 하나 이상의 초임계 유체(ii) 및 임의로, 왁스 화합물(들)을 용해, 현탁 또는 분산시킬 수 있는 소량의 활성 용매(들)(iii)를 포함하는 유체 혼합물을 밀폐계안에서 형성하는 단계(a), 유체 혼합물을 금형 표면 위에 분무하여 왁스 박층을 형성하는 단계(b), 이형제의 왁스 박층을 갖는 금형 표면에 성형 조성물을 도입한 다음 조성물을 성형시키는 단계(c) 및 성형품을 금형 표면으로부터 분리하는 단계(d)를 포함한다.

본 발명은 궁극적으로 개방된 금형 또는 밀폐된 금형안에서 폴리우레탄 자체 또는 폴리우레탄 발포채를 형성시킴을 포함하는 폴리우레탄 수지 및 발포제와 같은 폴리우레탄의 성형에 적용된다. 본 발명에 따르는 폴리우레탄 또는 폴리 우레탄 발포체 성형 방법과 성형기술에 따르는 방법과의 차이는 본 발명에서는 금형을, 애형제와 이형제로부터 증발되는 초임계 유체의 용액, 현탁액 또는 분상액으로부터 수득된 이형제로 고체 금형 표면의 예정된 부분을 분무 피복시킴으로써 에비처리한다는 것이다.

본 발명은 활성 수소 화합물과 이소시아네이트 화합물을 중합 반응시켜 금형과 일치하는 형태의 성형품을 형성하는 금형을 제조하는 방법 및 장치를 포함하는데, 금형은 상기한 중합 공정에 앞서, 금형 표면 위에 층을 형성할 수 있는 하나 이상의 왁스 화합물(i), 하나 이상의 초임계 유체(ii) 및, 임의로, 왁스 화합물(들)을 용해, 현탁 또는 분산시킬 수 있는 소량의 활성 용매(들)(iii)를 포함하는 유체 혼합물을 밀폐계 안에서 형성시키는 단계(a), 유체 혼합물을 금형 표면 위에 분무하여 왁스층을 형성시키는 단계(b), 분무된 금형 표면과 접촉하고 있는 활성 수소 화합물과 이소시아네이트 화합물을 중합반응시켜 표면 위에 성형품을 형성시키는 단계(c) 및 분무된 금형 표면으로부터 성형품을 제거하는 단계(d)를 포함하는 방법으로 제조한다.

본 발명은 또한, 분무용 유체 혼합물의 성분들을 혼합하고 적합한 표면 위에 분무할 수 있는 장치에 관한 것이다.

따라서, 본 발명은 이형제를 함유하는 초임계 유체 혼합물의 부착 장치를 포함하여, 이 장치는 다음을 포함한다. (a) 초임계 유체를 형성하기 위한 밀폐계 용기 수단, (b) 이형제의 점도를 감소시키기 위한 수단, (c) 이형제와 초임계 유체를 혼합하고 초임계 유체를 초임계 유체 상태로 유지하기 위한 수단, (d) 초임계 상태의 혼합물을 이형 표면에 분무하기 위한 수단, 및 (e) 이형제가 부착되는 이형 표면.

본 발명은 표면에 이형제를 분무 적용 도포하고, 이형제를 함유하는 표면에 이형 물질을 적용한 다음, 접촉된 표면으로부터 이형 물질을 분리하는데 있어서의 초임계 유체의 용도에 관한 것이다.

먼저, 이형제용 용매로서의 초임계 유체는 초임계 유체에 의해 이형제가 용해되는 것을 암시하는 것으로 인식되어야 한다. 본 발명은 초임계 유체에 의한 이형제의 분산 및 현탁을 포함한다. 따라서, 본 발명에서 초음계 유체의 유일한 기능으로서 일률적으로 용매력을 언급하는 것을 용매력은 이형제가 초임계 유체에 의해 더욱 묽은 유동 상태로 되는 것을 의미하기 위한 것이며, 따라서, 용매력은 초임계 유체에 의한 이형제의 용해, 현탁 또는 분산을 의미함으로써 합한 유동성은 이형제의 수송을 위한 더 낮은 점도 및 더욱 유동적인 유체 조성을 특징으로 한다.

초임계 유체 현상은 문헌에 널리 공지되어 있다[참조 : F-62-F-64 of the CRC Handbook of Chemistry and Physics, 67^thEdition, 1986-1987, published by the CRC Press, Inc., Boca Raton, Florida]. 임계점을 초과하는 높은 압력에서, 수득한 초임계 유체 또는 “농후한 기체”는 액체의 밀도에 근접하는 밀도에 달릴 것이며 액체의 일부 특성을 띨 것이다. 이러한 특성은 유체 조성물, 온도 및 압력에 좌우된다.

초임계 유체는 압력에서의 작은 변화가 초임계 유체의 밀도에 큰 변화를 주는 임계 온도 바로 위에서 압축성이 크다. 고압에서는 초임계 유체인 “액체와 같은”거동으로 “아임계(subcritical)” 화합물에 비해 가용 용량이 매우 향상되며, 액체에 비하여 확산계수가 높아지고 유용한 온도 범위가 확장된다. 고분자량의 화합물들은 종종 비교적 저온에서도 초임계 유체중에 용해될 수 있다. 초임계 유체와 관련된 흥미로운 현상은 고분자량의 용질의 용해도에 대한 “한계 압력(threshold pressure)”의 발생이다. 압력이 증가함에 따라, 용질의 용해도는 종종 단지 작은 압력 증가로도 크게 증가할 것이다.

초임계 근접 액체도 또한 초임계 유체와 유사한 용해도 특성 및 기타 관련된 특성을 나타낸다. 용질은 초임계 온도 미만에서 고체가 될 수 있기는 하지만 초임계 온도에서는 액체일 수 있다. 또한, 유체 “개질제”가 비교적 저농도로도 초임계 유체의 특성을 상당히 변화시켜, 몇몇 용질에 대한 용해도를 상당히 증가시킬 수 있음이 증명되었다. 이러한 변화는 본 발명에서 사용된 초임계 유체의 개념에 속하는 것으로 생각한다. 따라서, 본 명세서에서 사용된 용어 “초임계 유체”는 임계 온도 및 압력에서의 화합물 뿐만 아니라 이를 초과하거나 이에 약간 미달하는 화합물을 가리킨다.

초임계 유체로서 이용되는 공지의 화합물들의 예를 표1에 기재한다.

[표 1]

이산화탄소는 비용이 저렴하고, 독성이 적으며 임계 온도가 낮기 때문에, 본 발명의 실시양태에서 초임계 이산화 탄소 유체를 사용하는 것이 바람직하다. 다수의 동일한 이유로, 이산화질소(N₂O)가 본발명의 실시 양태에서 바람직한 초임계 유체이다. 그러나, 상기한 초임계 유체 및 이들의 혼합물 중의 하나를 사용하는 것도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 생각된다.

초임계 이산화탄소의 용매력은 저금 지방족 탄화수소의 용매력과 유사하기 때문에, 초임계 이산화탄소를 통상적인 이형제의 탄화수소 용매의 대체물로서 간주할 수 있다. 탄화수소 용매를 초임계 이산화탄소를 대체하는 환경적인 이점 이외에, 이산화탄소가 난연성이며 무독성이기 때문에, 안정성면에서 이점이 있다.

본 발명의 목적은 이형제를 이형 표면에 도포하기 위해, 이러한 화합물들과 이형제의 혼합물을 이용하는 것이다. 상기한 화합물 중의 하나를 초임계 유체로서 본 발명의 실시양태에서 사용하는 것은 이형제가 왁스 물질 또는 액체인가에 따라, 활성 용매가 존재하는가 등의 조건에 따라 좌우될 것이다.

이형제는 여러가지 형태 및 조성을 존재한다. 대부분의 이형제는 왁스, 왁스형 물질 또는 그리스이다. 수소화된 식물성 오일(예 : 쇼트닝, 레시틴 등)과 같은 식품용 이형제는 식품 제조 작업 온도에서 고체 왁스형이거나, 그리스형 물질이다. 또한, 이형제로서 사용할 수 있는 액체가 있다.

이형제의 다양한 특성을 고려할 때, 이형제는 이형표면 위에서 최소 유동 특성을 갖는 물질인 것이 바람직하다. 이형제는 이형 표면 위에서, 이형 표면으로부터 이형될 물질의 균일한 도포를 방해하는 유동성을 갖지 않는 것이 바람직하다. 따라서, 도포시, 이형제는 표면에 부착되는 사실상 표면에 고착되어 부착된 위치로부터 거의 이동하지 않고 부착되어 있어야 한다.

본 발명의 중요한 이점은 이형 표면 위에 이형제의 얇고 균일한 층을 제공하는 것이다. 이러한 층은 통상이형 표면 위에 이형제를 통상적으로 분무하여 제조한 층보다 상당히 얇다. 이형 표면 위의 이형제 층이 이형 표면 위의 연속 필름일 수 있으나, 반드시 그러한 필름일 필요는 없다. 그러나, 이형 표면을 가열시킬때, 연속 필름이 형성될 가능성이 높다. 이형제를 이형 표면 위에 부착시킬 때 유동성을 갖는다면, 이형 표면 위에 분무된 입자들이 응집되는 경향이 있을 것이다. 이러한 응집은 전형적으로 입자들을 용해시킴으로써 용해된 입자들의 연속 필름이 형성되게 한다. 이러한 용해에 있어서도, 입자들의 용해를 수행하는데 있어 입자 상태의 특성이 손실되는 것은 아니다. 따라서, 필름에서 입자 형태를 제공함으로써 입자의 특성을 유지하는 그러한 입자들의 연속 필름이 형성될 수 있다. 이러한 경우, 필름의 위상(topology)은 개개 입자들의 독특한 성질을 반영하여 고르지 못하다. 그러나, 이형제의 분무된 입자들이 이형 표면 위에서 응집되지 못하면, 이형제의 층은 이형 표면 위의 이산 입자들의 얇은 덩어리일 수 있다. 본 발명은 입자들의 상당 부분이 응집되지 않은 비연속적 패턴으로 존재하는 이형제의 이산 입자들의 층을 사용하는 것을 포함한다. 이러한 경우에, 이형표면의 일부가 이형제 위에 부착되는 물질에 노출된다하더라도, 이형제 입자들의 작은 크기 및 표면위의 입자층의 밀도가 표면이 물질과 접촉되는 것을 방지한다, 이러한 입자 크기와 층의 밀도의 조합으로 우수한 이형 질이 보장된다. 이형 표면 위에 부착되는 이형제의 입자 크기는 좁게 한정되지 않는다.이러한 입자는 액체이거나 고체일 수 있다. 입자가 극히 작으면, 이형 표면 위에 목적하는 밀도의 이형제 피막을 얻기 위해 표면에 더 오랫 동안 분무할 필요가 있음이 입증된다. 입자가 매우 크면, 목적하는 수준의 이형을 달성하기 위해, 목적하는 피복 면적을 얻을 수 있을 만큼 응집시키기 위해 이형 표면 위의 이형제를 유동시키는 것이 바람직함이 입증된다. 일반적으로, 분무에 의해 표면에 공급되는 이형제의 입자는 직경이 1마이크런(μ)이상, 바람직하게는 약 2내지 약100μ, 가장 바람직하게는 약5내지 약50μ일 것이다. 이형제 피막의 두께는 크게 변화시킬 수 있기 때문에, 이형제의 필름 두께는 본 발명을 실행하는 데 있어 좁게 한정되지 않는다. 이형 표면 위의 두께가 1μ이상이며 100μ미만이 피막을 원하는 경우가 가장 일반적이다. 특정한 경우에, 피막의 두께가 4mil만큼 클 수 있으나, 일반적인 두께는 그보다 현저하게 작을 것이다.

성형 목적을 위해 사용되는 이형제는 왁스, 왁스형 물질, 그리고 또는 석유원으로부터 유도되거나, 실리콘(즉, 폴리디메틸실록산)을 함유하거나, 두 가지의 조합으로 구성되거나 스테아르산과 같은 포화된 장쇄 지방산의 염인 액체이다. 이형제의 선택은 성형되거나 이형 표면에 도포할 조성물에 좌우된다. 이형제는 이에 적용될 물질과 너무 혼화되어, 이형제가 물질에 용해될 정도가 아닌 것이 바람직하다.

이형제로서 제공되는 광범위한 범위의 화학물질은 시판 되고 있다. 이들은 다음과 같은 조성물로부터 전환시킬 수 있다 : 에틸렌 비스-스테아르아미드, 수용성 황산염화된 오일, 설포석신산 나트륨의 디옥틸 에스테르, 비극성 용매 및 석유 오일, 모노알킬 1급 아민, 직쇄 지방족 탄화수소, 포리우레탄, 수소화된 피마자유, 메틸 하이드록시스테아레이트, 에스테르 혼합물, 석유 베이스 중의 지방산, 에스테르의 블렌드, 지방산 유도체의 블렌드 및 계면 활성 화합물, 디메틸 실리콘 유체, 실리콘 마이카-글리콜 유탁액, 단일-, 이중- 및 삼중-압착된 식품 등급 스테아르산, 단일- 및 이중-압착된 올레산 증류물, 인산염화 모노-및 디글리세라이드, 개질된 지방산 아미드, 디메틸 실록산의 유탁액, 아미드 왁스, 올레일 팔미트아미드, 스테아릴 에루카미드, 스테아르산탈슘, 스테아르산아연, 리시놀레산 칼륨 및 나트륨, 미세결정성 왁스, N-(2-하이드록시 에틸)-12-하이드록시스테아르아미드, 폴리비닐폴리피롤리돈, 분자량이 500인 결정성의 포화된 지방족 폴리에틸렌, 분자량이 700인 결정성이 포화된 고밀도 지방족 폴리에틸렌, 분자량이 1,000인 결정성의 포화된 고밀도 지방족 폴리에틸렌, 분자량이 2,000인 결정성의 포화된 고밀도 지방족 폴리에틸렌, 유화성 고밀도 폴리에틸렌, 지방 아미도-아민 염, 지방 아미드, 합성 왁스, 실리콘 옥시알킬렌 공중합체, 메틸 페닐 실리콘, 레시틴, 비이온성-, 음이온성-, 양이온성- 및 양쪽성 계면활성제와 같은 계면활성제등.

이형제용 왁스로서 본 발명에서 사용하기에 적합한 왁스 화합물을 이형제 분야에서 숙련인에게 공지된 임의의 왁스이다. 일반적으로, 왁스는 주위온도에서 가소성 고체이나, 약간 높은 온도에서 저점도 액체가 되는 물질을 의미한다. 이러한 예에는 곤충 및 동물성 왁스 뿐만 아니라, 석유왁스, 폴리에틸렌 왁스, 피셔-트로프쉬 왁스, 화학적으로 개질된 탄화수소 왁스 및 치환된 아미드 왁스가 포함된다.

실리콘 이형제는 전형적으로 실리콘에 대한 메틸 또는 메틸과 페닐의 비가 최소한 약2, 바람직하게는 2 또는 2를 초과하는 폴리디메틸실록산 또는 폴리메틸페닐실록산과 같은 실리콘 액체 조성물은 기본으로 한다. 이들은 용매 및 왁스와 같은 탄화수소 물질과 혼합할 수 있다.

예시적으로, 이형 조성물중 왁스 성분과 같은 이형제는 일반적으로 이형 조성물의 총 중량을 기준으로 하여 0.1 내지 30중량％ 범위의 양으로 존재한다. 왁스 성분이 동일한 기준에 대해 0.5 내지 20중량％ 범위의 양으로 존재하는 것이 바람직하다.

위에서 지적한 바와 같이, 이형제는 본 발명의 실시예 초임계 유체 용매 이외의 용매를 사용하지 않고 이용할 수 있다. 본 발명의 실시예 적합한 초임계 유체 이외의 활성 용매(들)로는 초임계 유체와 혼합된 이형제를 용해, 분산 또는 현탁시킬 수 있는 특정 용매 또는 용매 혼합물이 포함된다. 용매의 선택이 사용되는 이형제에 좌우될 것임은 매우 명백하다. 대부분의 이형제는 친유성이기 때문에, 용매는 일반적으로 탄화수소계 물질일 것이다.

일반적으로, 본발명에 적합한 용매는 상기한 바와 같은 바람직한 용매력 특성과 또한 이형제의 우수한 피막 형성을 보장 하도록 적절하게 균형잡힌 증발비를 가져야 한다. 용매 또는 용매 블렌드 선택에 중요한 구조적 관계가 하기 문헌에 기술되어 있다.[참조 : Dileep et al, Industrial and Engineering Chemistry Product Research and Development 24, 162, 1985 ; 및 Francis, A.W., Journal of Physical Chemistry 58, 1099, 1954].

유체 분무용 혼합물에 존재하는 활성 용매의 휘발을 감소시키거나 최소화시키기 위해서는, 사용되는 활성 용매의 양이 유체 분무 기술에 의해 적용할 수 있는 점도를 갖는 이형제와 활성 용매의 혼합물을 제조하는데 필요한 양 미만이어야 한다. 달리 말하면, 활성 용매(들)의 함량은 초임계 유체 희석제의 존재에 기인하는 회석 효과가 충분하게 이용될 수 있을 정도로 감소되거나 최소화되어야 한다.

적합한 활성 용매에는 헥산, 헵탄, 옥탄, 노난, 데칸, 운데칸, 도데칸 및 다른 고분자량의 지방족 탄화수소와 같은 지방족 탄화수소 : 벤젠, 톨루엔, 크실렌 및 기타 방향족 탄화수소 또는 이들의 혼합물과 같은 방향족 탄화수소 ; 할로겐화된 메탄, 에탄, 프로판 및 고분자량의 유사체 뿐만 아니라 할로겐화된 벤젠 등과 같은 할로겐화된 지방족 및 방향족 탄화수소 ; 알콜, 케톤, 알데히드, 에테르, 에스테르, 글리콜 에테르, 글리콜 에테르 에스테르 등과 같은 산소 첨가된 용매 ; 물 ; 비이온성 계면활성제, 음이온성 계면활성제, 양이온성 계면 활성제 및 양쪽성 계면활성제와 같은 계면활성 화합물이 포함된다.

일반적으로 초임계 유체의 존재로 인한 유리한 효과가 최대화되도록, (초임계 유체 이외의) 활성 용매(들)의 양은 최소화되어야 한다. 이형제와 함께 사용되는 유일한 용매가 초임계 유체인 경우가 바람직하다. 그러나, 이형제의 목적하는 용매력, 분산성 또는 현탁성은 초임계 유체만을 사용하여 달성될 수 없다. 이 경우, 이형제 배합물에 다른 활성 용매가 제공된다. 전체적으로, 다른 용매(들)은 이형제(들), 용매(들) 및 초임계 유체(이 경우, 희석제라 한다)의 총 중량을 기준으로 하여 0 내지 약 70중량%의 양으로 존재해야한다. 그러한 경우에, 용매(들)은 보다 통상적으로는 이형제의 배합물에 이형제 조성물의 총 중량을 기준으로 하여 15 내지 60중량%의 범위, 가장 바람직하게는 동일한 기준에 대해 0.3 내지 30중량%의 범위로 존재한다. 가장 바람직하게는, 용매(들)은 동일한 기준에 약 0.5 내지 30중량%의 범위로 존재한다. 초임계 유체 용매 이외의 왁스 화합물(들)과 활성 화합물(들)의 선택은, 분무 온도가 유체 분무용 혼합물 속의 임의의 성분의 열분해가 일어나는 온도를 초과할 수 없다는 사실을 고려해야 한다. 따라서, 이러한 성분은 분무 조건하에서 분해되어서는 않된다.

초임계 유체 희석제는 유체 분무물로서 도포할 수 있는 점도를 갖는 유체 혼합물을 형성시킬 수 있는 양으로 존재해야 한다.

초임계 이산화탄소 유체가 초임계 유체 희석제로서 사용되는 경우, 즉 또는 다른 활성 용매가 존재하는 경우, CO₂는 바람직하게는 이형제와 기타 활성 용매(들)과의 혼합물 속에 분무가능한 이형제 배합물을 형성하는 성분들의 총 중량을 기준으로 하여 약 10 내지 약 95중량%의 양으로 존재해야 한다. 가장 바람직하게는, 동일한 기준에 대해 약 20 내지 약 95중량%의 양으로 존재한다.

이형제를 또 다른 활성 용매의 부재하에서 초임계 유체의 양을 증가시키면서 혼합하는 경우, 조성물은 어떤 시점에서 두개의 명확한 상으로 분리될 수 있다. 이러한 상황에 이르기 전에, 초임계 이산화탄소와 같은 초임계 유체를 가하여 점성 이형제 조성물을 무공기 분무건(spray gun)의 분무 오리피스를 통과시킴으로써 이를 쉽게 분사시킬 수 있을 정도까지 점성 이형제 조성물의 점도를 감소시킬 수 있다. 분사후, 대부분의 이산화탄소는 증발하여 사실상 본래의 이형제 배합물의 조성을 갖게 된다. 기재에 접촉시, 남아 있는 이형제와 용매(들) 성분(들)의 유체 혼합물은 유동하여 얇고 균질하여 부드러운 필름을 지지체 위에 생성시킬 것이다. 이형제가 왁스인 경우, 또 다른 활성 용매는 사용되지 않고, 이때 이형제는 이형표면 위에 균일하게 부착되는 미세한 입자로서 고화될 것이다.

본 발명의 실시예에 있어서, 이형제 조성물의 성분을 가하는 특정한 순서는 필요하지 않다는 사실이 이해될 것이다. 그러나, 왁스 이형제와 같은 초임계 유체 이외의 활성 용매(들)을 사용하는 경우, 우선 이들의 혼합하는 것이 바람직하다.

본 발명의 방법 및 장치는 이형제와 초임계 유체를 함유하는 가압 혼합물을 수득하는 수단, 가압 혼합물을 이형제가 부착되어 있는 이형 표면에 분무하는 수단, 이형 표면으로부터 이형되는 물질의 도입 수단 및 이형제와 이형 표면과의 접촉으로 부터 물질을 이형시키는 단계를 포함한다.

이러한 맥락에 있어서, 초임계 유체 속에 용해, 현탁 또는 분산된 이형제의 가압된 혼합물은 이형제 함유 유체가 비교적 좁은 오리피스를 통해 압력을 즉시 강하시키는 확장된 영역으로 신속히 방출되는 분무장치의 노즐에 운송된다. 이러한 압력의 급속한 강하에 의해, 초임계 유체는 더욱 농후한 이형제 및 이형제에 수반된 활성 용매보다 훨씬 큰 팽창속도에서 즉시 기체 또는 증기로 팽창되는 경향이 있다. 이형제와 수반되는 용매는 이산 입자로 분리되고, 초임계 유체인 기체상 또는 증기상 성문은 입자로부터 일반 대기로 흡수된다.

본 발명의 수행시 사용되는 분무압은 사용되는 이형제 배합물, 초임계 유체 및 액체 혼합물의 점도의 함수이다. 최소 분무압은 초임계 유체의 임계압 또는 그보다 약간 아래이다. 일반적으로, 압력은 약 5000psi 미만일 것이다. 바람직하게는, 분무압은 초임계 유체의 임계압을 초과하며, 약 3,000psi 미만이다. 초임계 유체가 초임계 이산화탄소 유체인 경우, 바람직한 분무압은 약 1,070psi 내지 약 3000psi이다. 가장 바람직한 분무압은 약 1,200 내지 약 2,500psi이다.

본 발명의 실시예 사용되는 분무온도는 이형제 배합물, 사용되는 초임계 유체 및 액체 혼합물중 초임계 유체의 농도의 함수이다. 최저 분무온도는 초임계 유체의 임계온도 또는 그보다 약간 아래이다. 최고온도는 액체 혼합물이 이 온도에 있는 동안 액체 혼합물의 성분이 심하게 열분해되지 않는 가장 높은 온도이다.

초임계 유체가 초임계 이산화탄소 유체인 경우, 분무노즐로부터 이형되는 초임계 유체는 고체 이산화탄소로 응축되는 점까지 냉각되며, 주위의 분무 환경에서의 높은 습도로 인해 주위의 수증기가 존재하기 때문에, 분무 조성물을 바람직하게 분무화하기 전에 가열한다. 최저분무 온도는 약 31℃이다. 최저온도는 액체 혼합물중 성분의 열안정성에 따라 결정된다. 바람직한 분무온도는 35 내지 90℃이다. 가장 바람직한 온도는 45 내지 75℃이다. 일반적으로, 보다 많은 양의 초임계 이산화탄소 유체와의 액체 혼합물은 보다 큰 냉각 효과를 상쇄시키기 위해 보다 높은 분무온도를 요한다.

일반적으로, 분무물은 오리피스에 가까이 있는 동안 급격히 냉각되어, 온도가 주위 온도 가까이 그 아래로 급속히 강하된다. 분무물이 주위 온도 미만으로 냉각될 경우, 주위 공기가 분무물에 연행되어 분무물이 지지체에 도달하기 전에 상온 또는 상온 가까이로 가온된다. 이러한 급속한 냉각은 통상적인 가열된 무공기 분무에서 손실된 용매의 양에 비해 분무물에서 활성 용매(들)가 적게 증발하기 때문에 유리하다. 따라서, 이형 표면 지지체 위에서의 이형제의 균전을 돕기 위해 이형제 속의 활성 용매의 비율을 높인다. 통상적인 가열된 진공 분무물은 또한 용매 증발 및 주위 공기의 연행 때문에 이형표면 지지체에 도달하기 전에 상온으로 냉각된다.

분무온도는 액상 혼합물을 가열한 후 분무건에 넣고 분무건 자체를 가열하여 가열된 액상 혼합물을 분무건으로 순환시킴으로써 분무 온도를 유지시기커나, 여러 방법을 조합하여 이용함으로써 수득할 수 있다. 열손실을 방지하고 바람직한 분무 온도를 유지시키기 위해서, 가열된 액상 혼합물을 분무 건을 통해 순환시키는 것이 바람직하다. 튜브, 파이프, 호스 및 분무 건은 열 손실을 방지하기 위해 절연시키거나 열 추적시키는 것이 바람직하다.

본 발명의 액상 분무가 수행되는 주위 환경을 좁게 한정되지 않는다. 그러나, 이의 압렵은 액상 분무 혼합물의 초임계 유체 성분을 초임계 상태로 유지시키기 위해 요구되는 압력보다 낮아야 한다. 바람직하게는, 본 발명은 공기 중에서 대기압 또는 대기압 주변의 조건하에서 수행한다. 기타 기체 환경이 또한 사용될 수 있고, 이의 예에는 산소 함량이 감소된 공기 또는 불활성 기체(예 : 질소, 이산화탄소, 헬륨, 아르곤, 크세논 또는 이들의 혼합물)가 있다. 산소 또는 산소가 풍부한 공기는 산소가 분무물 속의 유기 성분의 인화성을 증가시키므로 바람직하지 않다.

본 발명의 방법을 액상 분무물을 각종 이형표면 지지체에 도포함으로써 이형제를 도포하는데 사용할 수 있다. 따라서, 지지체의 선택은 본 발명의 수행에 중요한 것은 아니다. 적합한 지지체의 예에는, 금속, 목재, 유리, 플라스틱, 페이퍼, 직물, 세라믹, 석조물, 석재, 시멘트, 아스팔트, 고무 및 복합재료가 포함되지만, 이들에 제한정되는 것은 아니다. 지지체는 전도체 또는 유전체일 수 있다.

본 발명의 수행에 사용할 수 있는 분무장치의 종류는 광범위하다. 기본적으로, 분무 건은 통상의 무공기 및 공기 보조 무공기 분무장치로부터 정전 분무장치까지 사용할 수 있다. 분무장치의 선택은 발명이 이용되는 적용유형에 따라 다르다.

무공기 분무는 오리피스를 통해 이형제 배합물을 고속으로 추진시키기 위해 오리피스를 통한 높은 압력강하를 이용한다. 오리피스를 벗어나면, 고속 액체가 소적으로 나누어져 공기로 분산됨으로써 액상 분무물을 형성한다. 분무화된 후에도 충분한 모멘트가 남아 있어 소적을 지지체로 운반한다. 분무 팀(tip)의 외형은 액체 분무물의 형태를 일반적으로 원형 또는 타원형 원추체 또는 편평한 팬형으로 변화시키도록 되어 있다. 난류 촉진기를 간혹 분무 노즐에 삽입시켜 분무화를 돕는다. 분무압은 일반적으로 700 내지 5,000psi의 범위이다. 요구되는 압력은 유체 점도가 높아짐에 따라 증가된다.

공기 보조 무공기 분무기는 공기 분무와 무공기 분무의 특성을 합한 것이다. 이형제 배합물은 분무화시키고 액상 분무물을 형성시키기 위해 전형적으로 각 유형의 미립화에서 자체적으로 발생하는 조건보다 온화한 조건하에서 오리피스를 통해 압축 공기 및 높은 압력 강하를 모두 사용한다. 일반적으로, 압축 공기압 및 공기 유동 속도는 공기 분무에 비해 낮다. 일반적으로, 액체 압력 강하는 진공 분무에 비해 낮으나, 공기 분무에 비해 높다. 액체 분무압은 일반적으로 200 내지 800psi의 범위이다. 요구되는 압력은 유체 점도가 높아짐에 따라 증가된다.

본 발명은 액체 분무물의 형성을 돕고/돕거나 오리피스로부터 나오는 액체 분무물의 형태를 변형시키기 위해 압축 기체를 사용할 수 있다. 보조 기체는 전형적으로 5 내지 80psi의 압력에서, 바람직하게는 5 내지 20psi의 저압에서 압축된 기체이지만, 또한, 산소 함량이 감소된 공기 또는 불활성 기체(예 : 압축 질소, 이산화탄소, 헬륨, 아르곤, 크세논 또는 이들의 혼합물)일 수 있다. 압축 산소 또는 산소 풍부 기체는 바람직하지 않는데, 이는 산소가 분무시 유기성분의 인화성을 증진시키기 때문이다. 보조 기체는 바람직하게는 서로 균형을 잡기 위해 액체 분무물의 양쪽에 대칭적으로 배열된, 하나 이상의 고속 분사 기체로서 액체 분무물에 도입시킨다. 보조 기체 분사는 바람직하게는 분무팁 및/또는 노즐 내에 위치한 기체 오리피스로부터 방출된 것이다. 보조 기체는 또한 액체 오리피스 주변을 둘러싸고 있고 액체 오리피스를 중심으로 하는 동심 고리환인 분무팁 또는 노즐의 주입구로부터 방출되어 액체 분무물상에 집중되는 중공(hollow)-원추형 고속 분사 기체를 생성하지만, 이는 바람직하지 못한 기체의 보다 큰 유동성을 생성한다. 동심 고리환은 기체 유량을 감소시키기 위해 및 부분으로 나누어질 수 있으며, 분무물의 형태를 변형시키기 위해 원형 대신에 타원형일 수 있다. 바람직하게는, 보조 기체의 유량 및 압력은 공기 분무에서 사용된 것보다 더 낮다. 액체 분무물의 초임계 유체 희석제의 냉각 효과를 보상하기 위해서 보조 기체를 가열할 수 있다.

무공기 분무 및 공기 보조 부공기 분무는 또한 가열된 액상 이형제 배합물, 가열된 공기 또는 가열된 액상 이형제 배합물과 가열된 공기 둘 모두의 함께 사용될 수 있다. 가열은 액상 이형제 배합물의 점도는 감소시키며 분무화를 돕는다.

이형제와 초임계 유체의 유체 혼합물은 이를 오리피스를 통해 가압하에 지지체의 환경으로 통과시켜 유체 분무물을 형성시킴으로써 지지체 위에 유체 혼합물을 분무하여 그 위에 피막을 형성시킨다. 오리피스는 예를 들어 진공 분무 건 상의 분무 노즐의 분무팁에서와 같은 벽 또는 하우징에 있는 구멍 또는 개구부로서, 이를 통해 활성 용매를 포함하거나 포함하지 않는 이형제와 초임계 유체의 유체 혼합물이 고압영역(예 : 분무 건의 내부)으로부터 저압영역(예 : 분무 건의 외부 및 지지체 주위의 공기 환경)으로 유동된다. 오리피스는 또는 가압 용기(예 : 탱크 또는 실린더)벽의 구멍 또는 개구부일 수 있다. 오리피스는 또한 혼합물이 방출되는 튜브, 파이프 또는 도관의 개방된 말단부일 수 있다. 튜브, 파이프 또는 도관의 개방된 말단부를 개방 영역을 감소시키기 위해 협착시키거나 부분적으로 폐쇄시킬 수 있다.

도료 배합물(예 : 페인트, 래커, 에나멜 및 바니쉬)의 통상적인 정전분무, 무공기 분무 및 공기 보조 무공기 분무에 사용되는 분무 오리피스, 분 무팁, 분무 노즐 및 분무 건은 초임계 유체와 함께, 이형제 배합물을 분무시키는데, 즉 본 발명의 혼합물을 함유하는 초임계 유체를 분무시키는데 적합하다. 오리피스와 분무를 개시 및 중단시키는 밸브 사이의 유동 용적이 지나치게 크지 않은 분무 건, 노즐 및 팁이 바람직하다. 분무 건은 자동 또는 수동 분무기일 수 있다. 분무 건, 노즐 및 팁은 사용된 분무압을 포함하도록 제작되어야 한다.

오리피스를 제조하는데 사용되는 물질은 본 발명의 실시에 있어서 중요하지 않으나, 그 물질은 사용된 높은 분무압에 대해 필요한 기계적 강도를 지녀야 하고, 유체 유동으로부터의 마모를 견뎌내는 내마모성이 충분해야 하며, 접촉하는 화학물질에 대해 불활성이어야 한다. 무공기 분무 팁의 제조에 사용되는 물질로는 탄화붕소, 탄화티탄, 세라믹, 스테인레스강 또는 청동이 적합하며, 일반적으로 탄화텅스텐이 바람직하다.

본 발명의 실시에 적합한 오리피스의 크기는 일반적으로 직경이 약 0.004 내지 약 0.072in의 범위이다. 오리피스는 일반적으로 원형이 아니기 때문에, 언급되는 직경은 원형 직경에 상응하는 것이다. 적합한 선택은 목적하는 양의 이형제를 공급하고, 이형제를 적당하게 분무화시키는 오리피스 크기에 의해 결정된다. 일반적으로, 보다 작은 오리피스는 점도가 낮은 경우에 바람직하며, 보다 큰 오리피스는 점도가 높은 경우에 바람직하다. 오리피스가 작으면 더욱 미세한 분무화가 이루어지지만 생산량은 낮아진다. 더 큰 오리피스의 생산량은 높지만 분무화가 불량하다. 본 발명의 실시에 있어서 미세한 분무화가 바람직하다. 따라서, 직경이 약 0.004 내지 약 0.025in인 작은 오리피스가 바람직하며, 직경이 약 0.007 내지 약 0.15in인 오리피스가 가장 바람직하다.

분무 오리피스를 포함하는 분무 팁 및 분무 팁을 포함하는 분무기 노즐의 디자인은 본 발명의 실시양태에 있어서 중요하지 않다. 분무 팁 및 분무 노즐은 사실상 오리피스 근처에 분무기를 방해할 수 있는/방해하는 돌출물을 가져서는 안된다.

분무의 형태는 본 발명의 실시양태에 있어서, 그리 중요하지는 않으나, 본 발명의 몇몇 용도에 있어서는 중요할 수 있다. 분무는 단면이 환형 또는 타원형인 원추형태이거나, 편평한 팬형일 수 있으나, 이들 형태에 한정되지는 않는다. 편평한 팬형 또는 단면이 타원형인 원추형 분무가 이형제의 광범위한 부착을 요구하는 용도에 바람직하다. 이러한 경우에서는, 각이 넓은 팬형이 가장 바람직하다.

오리피스로부터 이형 표면까지의 거리는 본 발명의 실시양태에 있어 중요하지 않다. 통상적으로, 이형제의 광범위한 부착이 수행되는 지지체는 약 4 내지 약 24in의 거리로부터 분무된다. 6 내지 18in의 거리가 바람직하다. 8 내지 14in의 거리가 가장 바람직하다.

오리피스를 통해 가압하에 액체 혼합물을 통과시키기에 앞서 액체 혼합물 중의 난류 또는 교류를 촉진시키는 장치 및 유동 디자인을 또한 본 발명의 실시양태에 사용할 수 있다. 이러한 기술에는 예비-오리피스, 확산기, 난류판, 제류기, 유체 분리기/결합기, 유체 집진기, 스크린, 차폐기, 우근, 및 정전 분무, 진공 분무 및 공기-보조 진공 분무에서 이용되는 다른 삽입기, 장치 및 유체 네트워크를 이용하는 방법이 포함되나, 이들에 한정되지는 않는다.

본 발명의 실시양태에 있어서, 오리피스를 통하여 유동시키기에 앞서 액체 혼합물을 여과시키는 것이 오리피스를 막을 수 있는 입자를 제거하는데 바람직하다. 이는 통상의 고압 페인터 필터를 이용하여 수행될 수 있다. 필터는 또한 건에 또는 건내에 삽입될 수 있으며, 팁 스크린은 오리피스가 막히는 것을 방지하기 위해 분무 팁에 삽입시킬 수 있다. 필터내의 유동량의 크기는 오리피스의 크기보다 작아야 하며, 바람직하게는 현저하게 작아야 한다.

정전기력은 통상적으로 오리피스 분무(예 : 공기 분무, 무공기 분무 및 공기-보조 무공기 분무)와 함께 사용되어 유체 분무로부터 지지체에 부착되는 유체 이형제의 비율을 증가시킨다. 이는 통상적으로 이행 효율을 증가시키는 것으로 알려져 있다. 이는 분무에 음전하를 부여하기 위해 지지체에 대해 고전압을 이용함으로써 수행된다. 지지체는 전기적으로 접지시킨다. 이는 유체 분무기 입자와 이형 표면 사이의 전기적 인력을 생성시키며, 이로 인해 그렇지 않은 경우 표면을 놓치게 입자가 표면에 부착된다. 전기력이 입자를 지지체에 가장자리 및 후면상에 부착시키는 경우, 이 효과는 통상적으로 랩 어라운드(wrap around)라고 한다. 이형 표면은 전기적으로 전도성이어야 하거나, 분무되기 전 전도성 표면을 제공받아야 한다.

유체 분무는 분무형성 공정 중 어느 단계에서든지 전기적으로 하전시킬 수 있다. 이는 1) 분무 건 내에서, 오리피스를 통과시키기 전에 전기화된 벽 또는 내부 전극과의 직접적 접촉에 의해 ; 2) 오리피스로부터 나오는 유체로서, 오리피스 근처 및 분무에 근접한 외부 전극으로부터의 전기 방전에 의해 ; 또는 3) 오리피스로부터 떨어져서, 분무물이 이형 표면에 도달하기 전에 외부 전극에 전기화된 그리드 또는 배열을 통해 또는 그 사이로 유체 분무를 통과시킴으로써 고전압 및 고전류를 가하여 하전시킬 수있다.

분무액이 오리피스로부터 나올 때, 이를 전기적으로 하전시키는 방법이 널리 이용된다. 통상적으로, 분무 노즐로부터 분무물 옆에까지 연장되는 짧고 뾰쪽한 금속선을 전극으로 이용한다. 전극에 고전압을 가할 경우, 전류는 전극 선단으로부터 분무물로 흘러 하전된다. 이 방법은 공기 분무, 무공기 분무 및 공기 보조 무공기 분무 건에 이용된다. 이는 수동 분무 건과 자동 분무 건 모두에 이용된다. 통상적으로, 전압은 30 내지 150kV의 범위이다. 충분히 전도성인 이형제 배합물은 유체를 통해 물질 공급 시스템으로 누전된다. 이들 계는 전기적 접지로부터 격리되어 계 자체가 전기화되어야 한다. 안전상, 수동 분무 건의 전압은 통상적으로 70kV 미만으로 제한되며, 장비는 전류가 안전 수준을 초과할 경우, 자동적으로 전압을 차단하도록 되어 있다. 통상적으로, 수동 분무 건의 경우, 유용한 전류의 범위는 20 내지 100μA이어야 하며, 최적의 결과는 매우 낮은 전기 전도성, 즉 매우 높은 전기 저항을 갖는 이형제 배합물로 수득된다.

본 발명은 이형제와 초임계 유체의 유체 분무 혼합물을 지지체에 비해 고전압으로 전기적 하전시키는 유체 분무 방법에 관한 것이다. 지지체를 접지시키는 것이 바람직하나, 유체 혼합물 또는 분무물과 반대 부호로 하전시킬 수도 있다. 지지체를 유체 혼합물 또는 분무물과 동일 부호로 하전시킬 수 있으나 접지에 대해 낮은 전압에서 가능하다. 그러나, 이 방법은 지지체를 전기적으로 접지시키거나 반대부호로 하전시키는 경우보다 분무물과 지지체 사이에 더욱 약한 전기적 인력을 생성하기 때문에 덜 바람직히다. 지지체를 전기적으로 접지시키는 것이 가장 안전한 작동방법이다. 유체 혼합물 및/또는 분무물을 전기접지에 대해 음으로 하전시키는 것이 바람직하다.

본 발명을 실시함에 있어서, 하전방법이 효과적인 한, 이형제-초임계 유체 혼합물 및/또는 분무물을 정전기적으로 하전시키는 방법은 중요하지 않다. 유체 혼합물을 지지체에 비해 놓은 전압 및 전류를 (1) 오리피스를 통과하기 전에 전기를 띤 벽 또는 내부 전극과 직접 접촉시켜 분무 건 안에서 적용시키거나 ; (2) 오리피스 및 분무기에 인접하게 위치된 외부 전극으로부터 방전시켜 오리피스로부터 유체가 방출되는 단계에서 적용시키거나 ; (3) 분무물이 지지체에 부착되기 전에 외부 전극의 대전된 그리드 또는 배열을 통해서나 이들의 사이에 유체 분무물을 통과시켜 오리피스로부터 멀리 떨어져 적용시킴으로써 전기적으로 하전시킬 수 있다. 방법(1) 및 (2)는 각각으로나 조합으로나 바람직하다. 방법(2)가 가장 바람직하다. 하전 방법(1)에 있어서, 분무 건은 전기적으로 절연되어야 한다. 고전압 및 고전류는 전기 전도성이고 대전된 내부 표면과의 직접 접촉에 의해 건 내부의 유체 혼합물에 공급된다. 이는 건 내부의 유동 도관의 벽의 일부이거나 유동 안으로 연장되는 내부 전극이거나 분무 노즐을 비롯한 대전된 소자의 조합일 수 있다. 접촉 면적은 유체 혼합물이 건을 통과할 때 유체 혼합물에 충분한 전하를 전달하기에 충분히 넓어야 한다. 이러한 내부 하전 방법은 분무를 방해할 수 있는 외부 전극이 없다는 장점을 갖는다. 유체 혼합물이 전기적으로 충분히 절연되지 않을 경우 유체 혼합물을 통해 접지된 공급물 공급 탱크 또는 공급물 수송계로 누전이 발생할 수 있다는 단점이 있다. 이는 분무물로 전달되는 전하량을 감소시킨다. 누전이 매우 큰 경우, 공급물 공급 탱크 및 공급물 수송계는 접지로부터 절여되어야 한다(즉, 고전압으로 하전되어야 한다). 누전은 유체 유동없이 고전압 전원으로부터 전류를 측정함으로써 결정할 수 있다. 분무물을 하전시키는 전류는 유체 유동시의 전류와 유체 유동이 없는 때의 전류 사이의 차이이다. 누전은 하전 전류에 비해 적어야 한다.

하전 방법(2)에 있어서, 유체 분무물은 오리피스로부터 또는 오리피스 근처에서 방출되면서 전기적으로 하전된다. 분무 건 및 분무 노즐은 전기적으로 절연되어야 한다. 하전은 분무 팁 가까이에 위치하여 분무물에 인접한 외부 전극(들)로부터 공급된다. 높은 전압하에서, 전류가 분무물에 방전된다. 바람직한 전극은 분무물에 인접하여 위치한 하나 이상의 금속 선(들)이다. 전극은 분무물과 평행하거나 이에 대해 수직일 수 있거나 일정한 점으로부터 발생하는 전류가 유리하게 유체 분무물로 바람직하게 향할 수 있도록 하는 임의의 중간 배향을 가질 수 있다. 전극은 분무물의 유동을 방해하지 않으면서 분무물을 효과적으로 하전시키기에 분무물에 충분히 가까이, 바람직하게는 1cm 이내로 위치해야 한다. 전극은 예리한 선단일 수 있으며 분지될 수도 있다. 평면 분무에 있어서, 하나 이상의 전극은 바람직하게는 전류가 분무물의 정면으로 방전되도록 평면 분무물의 측면(들)에 위치시킨다. 타원형 분무에 있어서, 하나 이상의 전극을 분무물의 주위에 인접하게 위치시킨다. 전극(들)은 분무물을 효과적으로 하전시키도록 위치시킨다. 제1전극(들)과 전압이 다르거나 전기적으로 접지될 수 있는 하나 이상의 보조 전극들을 사용하여 제1전극(들)과 분무물 사이의 전기장 또는 전류를 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 제1하전 전극은 분무 팬의 한쪽 면에 있을 수 있고, 접지된 절연 보조전극은 분무 팬의 반대면에 있을 수 있다. 하전 방법(2)는 하전 방법(1)에서보다 유체 혼합물을 통한 누전이 적다는 장점이 있다. 충분히 전도성인 유체 혼합물은 전기적 접지로부터 절연된 공급물 공급 및 공급 라인을 가져야 한다.

하전 방법(3)에 있어서, 유체 분무물은 오리피스로부터 좀더 떨어져서 전기적으로 하전되며 방법(2)에서 보다 충분히 누산된다. 따라서 분무물을 효과적으로 하전시키기 위해 보다 큰 외부 전극의 네트워크가 요구된다. 따라서, 이 방법은 안정성과 다양성이 작다. 분무물을 간섭하는 것을 피하기 위해 전극과 분무물 사이의 간격은 커야 한다. 따라서, 분무물에 적용된 하전량은 낮을 것이다. 그러나, 공급 라인을 통한 누전은 없다. 유체 분무물은 분무물이 지지체 위에 부착되기 전에 대전된 그리드 또는 외부 전극의 배열을 통해서나 그 사이를 통과한다. 분무 입자는 전극으로부터 대기로 방전되는 전류로부터의 이온 충격에 의해 하전된다.

본 발명은 약 30 내지 약 150kV 범위의 높은 전압으로 이용될 수 있다. 높은 전압은 분무물에 높은 전하를 제공하여 지지체에 대한 인력을 증가시키는데 유리하나, 전압의 수준은 사용되는 분무 건 및 하전 유형에 안전해야 한다. 안정성의 이유로, 수동 분무 건의 전압은 통상 70kV 이하로 제한되며, 장비는 전류가 안전 수준을 초과하는 경우 자동적으로 전압을 차단시키도록 되어 있다. 일반적으로, 수동 분무 건의 경우 유용한 전류 범위는 20 내지 200μA이고, 최적의 결과는 전도성이 매우 낮은, 즉 저항이 매우 높은 도료 배합물을 사용하는 경우에 수득된다. 원거리에서 사용되는 자동 분무 건에 있어서는, 더욱 높은 전압 및 전류를 수동 분무 건에서보다 안전하게 사용할 수 있다. 따라서 전압은 70 내지 150kV일 수 있으며, 전류는 200μA를 초과할 수 있다.

정전압으로 하전시키는 상기 방법은 통상의 정전압 분무 기술 분야의 전문가에게 공지되어 있다.

놀랍게도, 초임계 이산화탄소 유체가 정전 분무에 양호한 전기적 특성을 갖는 절연 용매임이 밝혀졌다. 유체 분무물은 지지체 주위에 양호한 정전랩(electrostatic wrap)을 제공한다. 이는 입자가 고도로 하전되고, 전하를 보유한다는 사실을 나타낸다.

습한 공기는 건조 공기보다 전하를 보다 빨리 상실하게 할 수 있다. 그러므로, 지지체 및 주위에 랩에 대한 정전 인력은 덜 효과적이다. 초임계 이산화탄소 유체 희석제는 분무기로부터 배출될 때 분무기 주위의 습한 공기를 대체하는 경향이 있기 때문에, 습한 환경에서의 분무에 유리하다. 이는 분무물로 하여금 전하를 보다 오랫동안 보유하게 만든다. 정전 분무화를 보조하기 위하여 압축 공기를 사용하는 경우, 건조 공기가 습한 공기보다 유리하다.

정전 분무시, 지지체는 금속과 같은 전도체가 바람직하다. 그러나, 전도체 또는 반도체가 아닌 지지체에도 분무할 수 있다. 바람직하게는 이는 전도 표면을 생성하기 위해 예비처리된다. 예를 들어, 지지체는 표면에 전도성을 부여하기 위하여, 특정 용액에 침지시킬 수 있다.

높은 전압과 전류를 발생시키는 방법은 본 발명의 실시에서 중요하지 않다. 고전압 전원을 통상의 정전 분무에서와 동일한 방법으로 사용할 수 있다. 전원은 전류 또는 전압의 서지를 방지하는 표준 안전 장치를 가져야 한다. 전원은 분무건내에 정착시킬 수 있다. 다른 하전 방법도 사용될 수 있다.

공기 분무, 무공기 분무 및 공기 보조 무공기 분무와 같은 오리피스 분무, 가열된 오리피스 분무, 및 정전 분무에 관한 더욱 많은 정보는 피복산업에 관한 일반적인 문헌 및 하기 문헌과 같이 분무 장치 제조업자가 제공하는 기술회보로부터 얻을 수 있다 : a 문헌[Martens, C. R., Editor. 1974, Technology of Paints, Varnishes and Lacquers, Chapter 36. Application. Robert E. Krieger Publishing Company, Huntington, New York] ; b. 문헌[Fair, James. 1983. Sprays. Pages 466-483 in Grayson, M., Editor. Kirt-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. Third Edition. Volume 21. Wiley-Interscience, New York] ; c. 문헌[Zinc, S.C. 1979. Coating Processes. Pages 386-426 in Grayson, M., Editor. Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. Third Edition. Volume 6. Wiley-Interscience, New York] ; d. 문헌[Long, G. E. 1978(March 13). Spraying Theory and Practice. Chemical Engineering. 73-77] ; e. 기술회보. 공기 분무 편람. TD10-2R. 미합중국 일리노이주 프랭클린 파크에 소재하는 빙크스 매뉴팩추어링 컴파니(Binks Manufacturing Company) ; f. 기술회보. 압축 공기분무 건의 원리. TD10-1R-4. 미합중국 일리노이주 프랭클린 파크에 소재하는 빙크스 매뉴팩츄리어링 컴파니 ; g. 기술회보. 무공기 분무 편람. TD11-2R. 미합중국 일리노이주 프랭클린 파크에 소재하는 빙크스 매뉴팩츄어링 컴파니 ; h. 기술회보. 무공기 분무. TD11-1R-2. 미합중국 일리노이주 프랭클린 파크에 소재하는 빙크스 매뉴팩추어링 컴파니 ; i. 기술회보. 정전 분무. TD17-1R. 미합중국 일리노이주 프랭클린 파크에 소재하는 빙크스 매뉴팩추어링 컴파니 ; j. 기술회보. 고온 분무. TD42-1R-2. 미합중국 일리노이주 프랭클린 파크에 소재하는 빙크스 매뉴팩추어링 컴파니 ; k. 기술회보. 공기 보조 무공기 분무 페인팅 시스템. 미합중국 일리노이주 아디손에 소재하는 크렘린, 인코포레이티드(Kremlin, Incorporated).

미합중국 특허 제3,556,411호, 제3,647,147호, 제3,754,710호, 제4,097,000호 및 제4,346,849호에는 디자인 및 제조방법을 포함하여, 무공기 분무에 사용하기 위한 분무 노즐 및 팁, 및 분무 유체에서 난류를 촉진시키는 방법이 기술되어 있다. 미합중국 특허 제3,659,787호에는 무공기 분무용 분무 노즐 및 정전기의 용도가 기술되어 있다. 미합중국 특허 제3,907,202호 및 제4,055,300호에는 공기 보조 무공기 분무용 분무 노즐 및 정전기의 용도가 기술되어 있다. 이들 특허중 어느 것도 희석제로서 초임계 유체를 사용하여 이형제 배합물을 분무한 바 없다.

제1도는 이형제 배합물을 분무하기 위한 초임계 이산화탄소 뱃치 단위의 개략도이다. 배출 튜브 출구(3), 밸브(5) 및 압력 게이지(7)이 제공된 액체 이산화탄소(무수량) 실린더(또는 임의의 다른 CO₂공급원)(1)은 CO₂를 밸브(9), (17), (23) 및 (25) 및 라인(19), (21), (27) 및 (29)를 통하여 원료탱크(31)에 공급한다. 밸브(28)를 폐쇄시켜 CO₂를 통하여 연료탱크(31)에 보낸다. 원료탱크(31)은 탱크(31)내에 CO₂의 양을 모니터하기 위해 중량 저울(35) 위에서 프레임(33)에 의해 지지된다. 탱크(31)은 출구 파이프(39)를 포함하며 탱크(31)의 압력은 압력 게이지(41), 압력 해제 밸브(43) 및 밸브(37)에 의해 조절된다. 탱크(31)의 CO₂압이 목적하는 수치에 도달하는 경우, 실린더(1)로부터의 공급물은 밸브(25) 또는 밸브(17), 또는 둘다를 폐쇄시킴으로써 중단시킨다. CO₂는 라인(45)를 통하여 밸브(28), 밸브(47) 및 펌프(49)를 개방시킴으로서 라인(29) 를 통해 시스템으로 공급한다. 펌프(49)는 하스켈

(Haskel

) 공기 드라이브 피스톤 펌프(Haskel Incorporated, Engineered Products Division, 100E. Graham Place, Burbank, CA 91502)일 수 있다. 펌프(49)의 목적은 밸브(53) 및 (57) 및 라인(51) 및 라인(55)를 통하여 용기(59)내에 공급물 공급시 목적하는 공급물 공급율을 유지하는 것이다. 용기(59)는 CO₂를 이형제와 배합하기 위한 고압, 교반된 자켓 탱크이다. 특정 양태에서, 용기(59)는 10ℓ 용량의 용적을 갖는다. 용기(59)에는 교반기(61), 열전쌍(62) 및 (64), 및 밸브(69)에 장착된 하전 깔때기(71)이 장착되어 있다. 용기(59)의 바닥에는 밸브 및 밸브(65)를 통하여 용기(59)에 연결된 열 조절된 분무 연결선(67)으로 장착된 비하전된 라인(63)이 있다. 라인(67)은 전기적으로 가열되어 초임계 이산화탄소 유체의 필요한 초임계 온도를 유지시킬 수 있다. 용기(59)에는 방출구 라인(81)에 연결된 밸브(79)에 연결된 밸브(79)에 연결된 방출구 라인(77)이 장착되어 있다. 용기(59)안의 압력은 압력게이지(75)에 의해 모니터되고 압력 해제밸브(73)에 의해 조절된다.

초임계 유체-이형제 혼합물은 라인(67)의 개시점에서 열전쌍(83), 및 열전쌍(도시되지 않음)이 장착된 가열된 라인(67)을 통해 분무 건(85)에 공급된다. 분무 건의선택은 크게 중요하지 않다. 미세한 라인을 형성하는 예술가용 분무 건에서 본 발명에 포함되는 전형적인 산업용의 광범위한 분무를 형성하는 분무 건에 이르기까지 다양한 분무 건이 유용하다. 이형제의 분무(87)은 이형 표면(89)을 향한다. 혼합물로서 분무물로부터 분리된 이산화탄소는 분무 노즐로부터 배출되고, 배출된 CO₂는 CO₂회수계로 회수되거나 대기로 방출된다.

제2도는 이형제 배합물을 이형 표면상에 분무하기 위한 연속 공정 및 장치 어셈블리를 도시한 개략도이다. 액체 이산화탄소(무수 등급) 실린더(90)은 CO₂를 라인(91)을 통해 펌프(92)에 공급한다. CO₂는 전형적으로 약 주위 온도에서 공급된다. 펌프(92)에서 CO₂는 약 1,200psi와 같은 초임계 압으로 된다. 가압된 CO₂는 라인(93)을 통하여 열교환기(94)로 이동된다. 열교환기(94)안에서 형성된 초임계 CO₂는 라인(95) 및 압력 해제밸브(96)를 통하여 정적 혼합기(도시되지 않음)를 사용하는 충돌 매니포울드가 들어있는 혼합실(97)로 이동된다. 이형제는 이형제를, 용매를 사용하는 경우, 용매와 함께 깔때기(101)를 통하여 교반기(99)가 장착되어 있는 혼합탱크(98)에 가함으로써 혼합실(97)안에서 초임계 CO₂와의 혼합 준비가 된다. 이형제가 왁스인 경우, 혼합탱크(98)에 열자켓을 설치하여 왁스 용매 혼합물이 유체 상태로 되게 한다. 유체 이형제 혼합물을 펌프(105)를 사용하여 열 추적 라인(103)을 통하여 탱크(98)로부터 제거한다. 라인(107)을 전기적으로 가열하여 왁스 용매 혼합물의 필요한 점도를 유지할 수 있다. 펌프(105)로부터, 유체 혼합물을 열 추적 라인(107)을 경유하여 밸브(109)로 이동시킨다. 유체 혼합물의 재순환은 효과적인 열조절을 위해 라인(111)을 통하여 수행한다. 유체 혼합물의 일부는 라인(113)을 통하여, 유체 혼합물이 초임계 이산화탄소 유체속에 용해되거나, 현탁되거나 분산되는 혼합실(97)로 이동된다. 이형제를 함유하는 초임계 유체 혼합물은 혼합실(97)로부터 라인(115)를 경유하여, 개방된 밸브(117)을 통해 라인(119) 및 밸브(139)에 연결된 통구 라인(135)가 장착된 고압용기(121)에 운반된다. 용기 (121)의 압력은 압력 해제밸브(141)에 의해 조절된다.

이형제-용매 혼합물과 초임계 CO₂와의 초임계 혼합물을 교반기(125)가 장착된 수용 용기(holding vessel)(121)에 공급하고 초임계 유체-이형제 혼합물의 혼합물을 가열 라인(129)를 경유하여 밸브(127)를 통과시켜 분무 건(131)까지 공급하고 이형 표면 위에 분무(133)한다.

제3도는 회로판 위의 전자회로를 따라 이형제 배합물이 미세한 패턴으로 분무되어 있는 회로판의 투시도이다. 특히, 통상적인 복합 물질로 제조된 회로판(100)이 기하학적 패턴(102)를 갖는 한 표면 위에 설치되어 있으며, 그 위에 이형제 배합물(108)이 분무된다. 이형제 배합물(108)은 제1도 및 제2도에 나타낸 바와 유사한 가압 시스템(108) 및 가열 라인(110)을 경유하여 초임계 유체-이형제 혼합물이 공급되는 예술가용 무공기 분무 건(106)으로부터 방출된 미세하게 촛점을 맞춘 분무물이다. 이 분무 건은 패턴(102)내에서 이형제 배합물의 부착을 수행하도록 로보트 자동적으로 조절되거나 수동으로 조절된다. 회로판 표면(104)의 나머지 부분은 마스킹 피복을 위해 남겨둔다. 제4도는 제3도의 이형제 처리된 회로판(100)을 도료 물질(122)가 들어있는 용기(120) 안에 넣어 침지 피복시키는 것을 보여준다. 도료 물질(122)에 회로판(100)을 첨지시킨 후, 회로판을 건조시키거나 도료를 경화시킬 수 있고, 피복된 회로판(100)은 제5도에 묘사된 방법에 따라 닦아낸다.

제5도는 제3도 및 제4도에서 설명한 처리를 한 회로판의 이형 표면에서 도료를 제거하기 위한 닦아내는 방법의 투시도를 제공한다. 제5도에서, 위에 도료(134)가 도포되어 있는 회로판(100)을 회로판(100)의 표면에 롤러(132)를 회전시키면서 조심스럽게 닦아내거나 문지른다. 제5도에서 시계바늘과 반대방향으로 회전하는 롤러(132)는 원주형 표면에 부드러운 강모를 가져 이형제 배합물이 제공되어 있는 패턴(102) 위에 위치하는 도료(134)를 조심스럽게 닦아낸다. 결과로서, 회로판 표면의 남아 있는 피복된 부분은 (132)와 같은 부분이다. 이 방법은 이형제 배합물이 제거될 때까지 패턴(102)를 세척하고 패턴의 회로를 프린팅함으로써 반복할 수 있다. 이러한 과정은 회로를 프린팅하는데 사용된 피복방법에 민감하지 않은 도료를 사용함으로써 매우 효과적이 될 수 있다. 동일 기술은 많은 여러 종류의 상이한 품목의 피복공정을 조절하는데 사용될 수 있다. 예를 들면, 궁극적으로는 다른 부분에 용접되는 부분을 침지 피복하는 기술을 이용할 수 있다. 용접을 수행하기 위한 부분에 이형제를 도포하고, 그 부분을 침지 피복시킨 후 이형 표면 위에서 도료를 이형시키기 위해 그 부분을 닦아내어 피복 도료가 없는 용접 표면을 제공한다. 이러한 방법으로, 먼저 그 부분을 용접시키고 용접된 부분을 집단적으로 침지 피복하는 경우보다 더 광범위하게 피복시킬 수 있다.

제6도는 본 발명의 용융 범위를 보여준다. 제6도에서, 베이킹 팬(140)은 이형제 분무물(144)가 팬(140)의 내부를 일정하게 피복하도록 분무 건(142)를 통해 내부적으로 피복된다. 이 방법은 이형제 배합물로 내부를 전체적으로 도포하는 자동 조절되는 분무 건과 같은 자동화된 방법을 따를 수 있다. 그 결과로서, 이형제의 도포는 어셈블리 라인의 일부로서 수행될 수 있다. 이형제 배합물은 초임계 유체에 용해된 식물성 쇼트닝일 수 있다. 초임계 이산화탄소는, 작업 온도에서 이형제에 대해 불활성이기 때문에, 이러한 도포를 위한 바람직한 초임계 유체이다.

본 발명의 바람직한 목적은 초임계 유체, 예를 들어 초임계 이산화탄소를 폴리우레탄 발포체용 이형 배합물에서 용매로서 사용하는 것이다. 본 발명 이전에, 폴리우레탄 발포체용 이형 배합물은 탄화수소 용액형 및 수용성의 두 형태가 있다. 수용성 조성물은 이형 수행에 있어서 탄화수소 용액형 조성물 만큼 유용하지 않다. 탄화수소 용액형 배합물은 전형적으로 탄화수소 용매, 예를 들어 나프타에 용해되거나 분산되는 왁스를 함유한다. 이러한 탄화수소계 조성물의 사용 방식은 가열된 금형 표면상에 액체 배합물을 분무하는 것이다. 표면과의 접촉시, 탄화수소는 증발되고 금형 표면상에 왁스의 피막만이 남게 된다. 이렇게 부착된 왁스층은 적합한 표피 특징을 갖는 우레탄 발포제를 완전한 형태로 이형시킨다. 본 발명의 방법은 탄화수소 용매를 최소로 사용하면서 폴리우레탄 발포체를 효과적으로 이형시킨다. 하기 실시예는 추가로 폴리우레탄 발포체의 이형시 본 발명의 장점을 설명하기 위해 제공된 것이다. 이 실시예는 그 특성을 설명하려는 것이지 본 발명의 범위를 제한하려는 것으로 간주되어서는 안된다.

[실시예 1]

본 실시예는 뱃치식으로 초임계 유체 이형제를 도포하는 방법의 실시를 설명한다. 상기한 목적을 위하여, 제1도에 나타낸 분무장치를 사용한다.

이형 화합물 3,178g 및 이산화탄소 3,904g으로부터 이형제 배합물을 제조한다. 이형 화합물은 융점이 88 내지 100℃인 미세 결정성 파라핀 왁스 273g 및 비점이 150 내지 190℃인 탄화수소 용매 2,905g을 함유한다. 이형 조성물의 총량은 7,082g으로, 이산화탄소가 55.1중량%이고, 탄화수소 용매가 41.0중량%이며 왁스가 3.9중량%이다.

상기 조성물은 다음과 같이 제조한다 : 10ℓ 용량의 고압 용기(59)를 고압 이산화탄소 실린더(1)로부터의 이산화탄소로 플러싱한다. 상온, 상압하에서 10ℓ 들이 용기에 충전 깔때기(71)을 통하여 이형 화합물을 충전시킨다. 용기(59)를 대기로부터 밀폐시키고 하스켈(Haskel) 펌프(49)를 사용하여 CO₂공급 탱크(31)을 통해 이산화탄소를 충전시킨다. 그 다음, 10ℓ 들이 용기(59)를 펌프로부터 분리시킨다. 용기(59)속의 압력은 850psig이며, 온도는 20℃이다. 라인(67)에서 분무 건(85)로 개방시켜, 압력을 700psig로 강하시킨다. 분무 건(85)는 팬의 폭이 60℃인 분무 팁내 13mil 오리피스를 갖는 그라코(Graco)^TM무공기 분무 건이다. 용기의 내용물을 38℃로 가열하고 ; 라인(67)의 내용물은 37 내지 40℃에서 유지한다. 용기(59)안의 압력은 2,400psig이다. 그 다음, 용기(59)의 내용물을 4초 동안 고온(93℃) 실험실용 금형의 내부 금형 표면 위에 분무한다. 생성된 분무는 매우 미세하고 안개와 같다. 이형제 조성물은 분무하기 전에, 고온 금형의 표면을 앞서의 도포에 대한 잔류 왁스가 남지 않도록 닦아낸다. 수분 함량이 낮은(폴리올 전체 100중량부당 약 3.3부) 전형적인 HR(high resiliency) 우레탄 발포 배합물을 65℃의 금형 온도에서 금형에 부은 다음, 금형을 밀봉시킨다. 이 배합물에 대한 통상의 탈형시간 말기(이 경우 3분)에, 뚜껑을 개봉시키면 우레탄 발포체가 금형으로 부터 용이하고 깨끗하게 이형됨을 알 수 있다. 발포체는 이 배합물에서 전형적으로 나타나는 우수하고 매끈한 표면을 갖는다.

[실시예 2]

실시예 1에서와 동일한 분무장치, 이형제 조성물, 금형 및 우레탄 발포 배합물을 사용한다. 분무전 용기(59)의 내용물은 2,050psig 및 34℃이다. 분무 건으로 이어지는 우연한 호스(67)은 용기(59) 말단에서의 온도가 40℃이고 분무 건(85) 말단에서의 온도는 45℃이다. 용기(59)의 내용물을 4초 동안에 걸쳐 93℃인 금형 표면 위에 분무한다. 이형 조성물을 도포하기 전에, 고온 금형의 표면을 깨끗이 닦아내어 잔류하는 왁스를 제거한다. 발포 배합물을 65℃인 금형에 붓고 밀봉한다. 발포체를 탈형시키면, 용이하고 깨끗하게 이형된다. 발포체는 이 배합물에서 전형적으로 나타나는 우수하고 매끈한 표면을 갖는다.

[실시예 3]

실시예 1에서와 동일한 분무장치, 이형 조성물, 금형 및 우레탄 발포 배합물을 사용한다. 분무전 용기(59)의 내용물은 950psig 및 33℃이다. 유연한 호스(67)은 용기(59) 말단에서 40℃이고, 분무 건(85) 말단에서 29℃이다. 용기의 내용물을 4초 동안에 걸쳐, 잔류하는 왁스를 세정한 금형 표면에 분무한다. 금형 표면은 93℃이다. 분무는 실시예 1 및 2에서 보다 거칠다. 발포 배합물을 표면이 63℃인 금형에 붓고 금형을 밀봉시킨다. 발포체를 탈형시키면, 용이하고 깨끗하게 이형된다. 발포체는 이 배합물에서 전형적으로 나타나는 우수하고, 매끈한 표면을 갖는다.

[실시예 4]

실시예 1에서와 동일한 금형 및 우레탄 발포 조성물을 사용한다. 금형을 93℃로 가열하고, 앞에서와 같이 잔류하는 왁스를 세정하여 제거한다. 금형 표면에 이형 조성물을 분무하지 않는다. 발포 배합물을 63℃인 금형에 부은 다음, 금형을 밀봉한다. 발포체를 탈형시키면, 금형에 달라붙고 찢어진다.

[실시예 5]

실시예 1에서와 동일한 금형 및 우레탄 발포 조성물은 사용한다. 금형을 93℃로 가열하면, 잔류 왁스는 존재하지 않는다. 금형 표면 위에 이산화탄소만을 분무한다. 발포 배합물을 65℃에서 금형내로 붓고 금형을 밀봉한다. 발포체를 탈형시키면, 이는 금형에 달라붓고 찢어진다.

[실시예 6]

실시예 1에서와 동일한 분무장치, 금형 및 우레탄 발포 배합물을 사용한다. 하이 솔리드(high solids) 이형 화합물 454g 및 이산화탄소 3,632g으로부터 이형 배합물을 제조한다. 하이 솔리드 이형 화합물은 실시예 1에서의 왁스 77.2g 및 실시예 1에서의 탄화수소 용매 376.8g을 함유한다. 이산화탄소가 88.9중량%이고 탄화수소 용매가 9.2중량%이며 왁스가 1.9중량%인 이형 조성물의 총 중량은 4,086g이다.

조성물을 실시예 1에서와 같이 상온에서 제조한다. 이어서, 조성물이 들어있는 용기(59)를 가열하여 이형 조성물이 1,350psig 및 52℃가 되게 한다. 그 다음, 내용물을 어떠한 잔류 왁스도 없이 깨끗이 세정된 고온(93℃) 금형의 표면 위에 4초 동안 분무한다. 실시예 1의 우레탄 발포체 배합물의 65℃의 금형에 부은 다음 이 금형을 밀봉한다. 발포체를 탈형시키면, 발포체는 용이하고 깨끗하게 이형되며, 이러한 배합물의 전형적 특성인 우수하고 매끄러운 표면을 갖는다.

[실시예 7]

실시예 1에서와 동일한 분무장치와 금형을 사용한다. 실시예 6의 하이 솔리드 이형 화합물 227g 및 이산화탄소 4,540g으로부터 이형 배합물을 제조한다. 이러한 이형제 조성물의 총 중량은 4,767g인데, 여기서 이산화탄소는 95.2중량%이고, 탄화수소 용매는 4.0중량%이며, 왁스는 0.8중량%이다.

실시예 1에서와 같이 이형 조성물을 상온에서 제조한다. 그 다음, 이를 용기(59) 안에서 가열하여, 온도가 50℃로 되게 하고 압력이 1,500psig로 되게 한다. 그 후, 용기(59)의 내용물을 어떠한 잔류 잔류 왁스도 없이 깨끗이 세정된 고온(85℃) 금형의 표면 위에 4초 동안 분무한다. 실시예 1의 우레탄 발포체를 65℃의 금형에 부은 다음 금형을 밀봉시킨다. 발포체를 탈형시키면, 발포체는 용이하고 깨끗하게 이형되며, 이러한 배합물의 전형적 특성인 우수하고 매끄러운 표면을 갖는다.

[실시예 8]

실시예 7에서와 동일한 분무장치와 이형 배합물을 사용한다. 또한, 통상의 에어건(Speedaire) 및 초임계 이산화탄소를 함유하지 않는 8.6중량%의 고체(융점이 88 내지 100℃인 미세결정성 파라핀과 비점이 150 내지 190℃인 탄화수소 용매와의 혼합물)를 함유하는 이형 조성물을 사용한다.

통상의 에어 건을 사용하여 이형 화합물의 조성물을 12개의 상이한 용기안에 분무한다. 각 용기에 4초 동안 분무한다. 용기당 부착된 고체의 평균량은 4.18g으로서 표준 편차는 1.72이다. 이 양은 각 분무동안 방출된 평균 44.4g의 탄화수소에 해당된다.

실시예 7의 분무장치 및 이형 배합물(고체 0.8중량%, 탄화수소 4.0중량%, 이산화탄소 95.2중량%)을 사용하여 12개의 상이한 용기안에 분무한다. 각 용기에 4분 동안 분무한다. 용기당 부착된 고체의 평균량은 0.45g으로서 표준편차는 0.16이다. 이 양은 각 분무 동안에 방출된 평균 2.20g의 탄화수소에 해당된다. 이러한 평균량은 통상의 에어 건 및 이형 화합물의 조성물로 분무시키는 동안 방출된 탄화수소 평균량의 5.0%로 나타낸다. 따라서, 실시예 7에서 사용된 이형 배합물의 사용으로 탄화수소 방출이 평균 95.0% 감소되었다.

[실시예 9]

실시예 7에서와 동일한 분무장치, 이형 조성물 및 금형을 사용한다. 이형 조성물은 고온(87℃) 금형의 표면 위에 분무될 경우 50℃ 및 1,350psig이다. 물을 보통 수준으로 함유하는 우레탄 발포체(전체 폴리올 100중량부당 물 약 5.5부)를 65℃에서 금형에 붓고 금형을 밀봉한다. 발포제를 금형에서 탈형시키면, 용이하고 깨끗하게 이형되며, 이 배합물의 전형적인 특성인 우수하고 부드러운 표면을 갖는다.

[실시예 10]

실시예 9에서와 동일한 분무장치, 이형 조성물 및 금형을 사용한다. 이형 조성물은 고온(87℃) 금형의 표면 위에 분무시 46℃ 및 1,275psig이다. 물을 보통 수준으로 함유하는 우레탄 발포체(전체 폴리올 100중량부당 물 약 6.5부)를 60℃에서 금형에 붓고 금형을 밀봉한다. 발포체를 금형에서 탈형시키면, 용이하고 깨끗하게 이형되며, 이 배합물의 전형적인 특성인 우수하고 부드러운 표면을 갖는다.

[실시예 11]

실시예 7에서와 동일한 분무장치, 이형 조성물, 우레탄 발포 배합물 및 금형을 사용한다. 이형 조성물을 43℃ 및 1,100psig에서 고온(85℃) 금형 표면 위에 분무한다. 발포 배합물은 금형에 붓고 금형을 밀봉한다. 발포체를 탈형시키면, 용이하고 깨끗하게 이형되며 발포체의 표면은 상기 제형의 우수하고, 부드러운 표면 형태를 지닌다.

[실시예 12]

실시예 7에서와 동일한 분무장치, 이형 조성물, 우레탄 발포 배합물 및 금형을 사용한다. 이형 조성물을 43℃ 및 1,000psig에서 고온(87℃) 금형 표면 위에 분무한다. 발포 배합물을 금형에 붓고 금형을 밀봉한다. 발포체를 금형에서 탈형시키면, 용이하고 깨끗하게 이형되며, 발포체는 이 배합물의 전형적인 특성인 우수하고 부드러운 표면을 지닌다.

[실시예 13]

실시예 7에서와 동일한 분무장치, 이형 조성물, 우레탄 발포 배합물 및 금형을 사용한다. 이형 조성물을 41℃ 및 800psig에서 고온(87℃) 금형 표면 위에 분무한다. 발포 배합물을 금형에 붓고 금형을 밀봉한다. 발포체를 탈형시키면, 용이하고 깨끗하게 이형되며, 이 배합물의 전형적인 특성인 우수하고 부드러운 표면을 지닌다.

[실시예 14]

실시예 1에서와 동일한 분무장치, 우레탄 발포 배합물 및 금형을 사용한다. 미세 결정성 파라핀 왁스 22.8g, 지방족 탄화수소 68.2g 및 이산화탄소 4,540g으로부터 이형 배합물을 제조한다. 왁스 및 탄화수소를 실시예 1에서와 같이 용기(59)에 채운다. 이형 조성물의 전체 중량은 4,631g이며, 여기서 왁스는 0.5중량%, 탄화수소는 1.5중량%, 이산화탄소는 98.0%이다.

이형 조성물을 51℃ 및 1,450psig에서 잔여 왁스가 제거된 고온(87℃) 금형 위에 분무한다. 우레탄 발포 조성물을 65℃에서 금형에 붓고, 금형을 밀봉한다. 발포체가 금형에서 탈형될때, 용이하고 깨끗하게 이형되며, 이 배합물의 전형적인 특성인 우수하고 부드러운 표면을 지닌다.

[실시예 15]

실시예 14에서와 동일한 우레탄 발포 배합물과 금형을 사용한다. 이형 조성물을 잔여 왁스가 제거된 금형에 전혀 도포하지 않는다. 우레탄 발포 배합물을 65℃에서 금형에 붓고, 금형을 밀봉한다. 금형을 개봉했을 때, 발포체는 이형되지 않고 찢어진다.

Claims (50)

1. 고체 표면의 영역을 이형제와 초임계 유체와의 용액, 현탁액 또는 분산액을 함유하는 이형 배합물로부터 수득한 이형제로 분무 피복하여 이형 표면을 형성시키는 단계(i), 이형 표면 위에 소재를 부착시키는 단계(ii) 및 소재 또는 소재로부터 유도된 생성물을 이형 표면으로부터 분리시키는 단계(iii)를 포함함을 특징으로 하는 방법.
2. 이형제와 이형제로부터 휘발하는 초임계 유체와의 용액, 현탁액 또는 분산액을 오리피스를 통해 고압 영역으로부터 오리피스 외부의 저압 영역으로 분무 피복하여 예정된 고체 표면 영역에 부착되는 이형제 입자들의 분무물을 형성시킴으로써 이형 표면을 형성시키는 단계(i), 이형제를 함유하는 이형 표면에 소재를 부착시키는 단계(ii) 및 소재 또는 소재로부터 유도된 생성물을 이형제로 피복된 이형 표면으로부터 분리시키는 단계(iii)를 포함함을 특징으로 하는 방법.
3. 제2항에 있어서, 예정된 영역 위의 이형제가 필수적으로 예정된 영역을 피복하는 균일한 필름으로서 부착되는 방법.
4. 제1항에 있어서, 소재가 플라스틱, 수지, 탄성중합체, 식품 및 보호 도료들 중의 하나를 포함하는 방법.
5. 제1항에 있어서, 부착되는 소재가 경화성 물질인 방법.
6. 제1항에 있어서, 분무 피복공정이 예정된 표면 영역위에 이형제의 박층을 균일하게 부착시킴을 포함하는 방법.
7. 제6항에 있어서, 예정된 표면 영역으로부터의 이형제의 이행이 방지되는 방법.
8. 제1항에 있어서, 이형제가 후속적으로 도포되는 물질로 이행되는 것이 방지되는 방법.
9. 제1항에 있어서, 소재 또는 표면으로부터 분리된 소재로부터 유도된 생성물이 필수적으로 이형제와의 상호작용으로부터 유도된 표면 결함이 없이 수득되는 방법.
10. 제1항에 있어서, 예정된 표면 영역을 피복하여 부착 공정(ii)을 수행하고, 피막이 제거될 때까지, 피복된 표면을 솔질하여 피막의 분리공정(iii)을 수행하는 방법.
11. 제1항에 있어서, 이형제와 분무된 이형제로부터 휘발하는 초임계 유체를 포함하는 용액, 현탁액 또는 분산액으로부터 수득한 이형제를 열경화성 수지와 열가소성 수지의 성형이 이루어질 금형의 내부 성형 표면에 분무한 다음, 열경화성 수지 또는 열가소성 수지를 금형에 공급하여 내부 성형 표면과 접촉시키고, 내부에서 성형시켜 금형에 의해 부여된 형태가 나타나도록 한 다음, 성형품을 금형으로부터 회수함을 특징으로 하여, 열경화성 수지와 열가소성 불질을 성형하여 성형품을 제조하는방법.
12. 제1항에 있어서, 초임계 유체가 이산화탄소인 방법.
13. 제2항에 있어서, 초임계 유체가 이산화탄소인 방법.
14. 제3항에 있어서, 초임계 유체가 이산화탄소인 방법.
15. 제4항에 있어서, 초임계 유체가 이산화탄소인 방법.
16. 제5항에 있어서, 초임계 유체가 이산화탄소인 방법.
17. 제6항에 있어서, 초임계 유체가 이산화탄소인 방법.
18. 제7항에 있어서, 초임계 유체가 이산화탄소인 방법.
19. 제8항에 있어서, 초임계 유체가 이산화탄소인 방법.
20. 제9항에 있어서, 초임계 유체가 이산화탄소인 방법.
21. 제10항에 있어서, 초임계 유체가 이산화탄소인 방법.
22. 제12항에 있어서, 초임계 유체가 이산화탄소인 방법.
23. 제12항에 있어서, 배합물이 감소된 양의 이형제용 활성 용매를 함유하는 방법.
24. 제13항에 있어서, 배합물이 감소된 양의 이형제용 활성 용매를 함유하는 방법.
25. 제14항에 있어서, 배합물이 감소된 양의 이형제용 활성 용매를 함유하는 방법.
26. 제15항에 있어서, 배합물이 감소된 양의 이형제용 활성 용매를 함유하는 방법.
27. 제16항에 있어서, 배합물이 감소된 양의 이형제용 활성 용매를 함유하는 방법.
28. 제17항에 있어서, 배합물이 감소된 양의 이형제용 활성 용매를 함유하는 방법.
29. 제18항에 있어서, 배합물이 감소된 양의 이형제용 활성 용매를 함유하는 방법.
30. 제19항에 있어서, 배합물이 감소된 양의 이형제용 활성 용매를 함유하는 방법.
31. 제20항에 있어서, 배합물이 감소된 양의 이형제용 활성 용매를 함유하는 방법.
32. 제21항에 있어서, 배합물이 감소된 양의 이형제용 활성 용매를 함유하는 방법.
33. 제22항에 있어서, 배합물이 감소된 양의 이형제용 활성 용매를 함유하는 방법.
34. 금형 표면위에 박층 또는 피막을 형성할 수 있는 하나 이상의 이형제(i), 하나 이상의 초임계 유체(ii) 및, 임의로, 용해, 현탁 또는 분산시킬 수 있는 감소된 양의 활성 용매(들)(iii)를 포함하는 유체 혼합물을 밀폐계 안에서 형성시키는 단계(a), 유체 혼합물을 금형 표면에 분무하여 이형제의 박층을 형성시키는 단계(b), 이형제의 박층을 갖는 금형 표면에 성형 조성물을 도입하고, 금형내에 조성물을 성형시켜 성형품을 형성시키는단계(c) 및 성형품을 금형으로부터 분리하는 단계(d)를 포함하는 방법.
35. 제34항에 있어서, 성형을 반응 사출성형(RIM), 사출성형, 압축성형, 벌크성형, 트랜스퍼 성형, 유입성형, 스핀 유입성형, 캐스팅, 진공성형, 취입성형, 압연성형, 적층 성형, 발포성형 및 회전성형 중의 하나로 수행되는 방법.
36. 금형 표면 위에 층을 형성할 수 있는 하나 이상의 왁스 화합물(i), 하나 이상의 초임계 유체(ii) 및, 임의로, 왁스 화합물(들)을 용해, 현탁 또는 분산시킬 수 있는 양의 활성 용매(들)(iii)를 포함하는 유체 혼합물을 밀폐계 안에서 형성시키는 단계(a), 유체 혼합물을 금형 표면에 분무하여 왁스 박층을 형성시키는 단계(b), 이형제의 왁스 박층을 함유하는 금형 표면에 성형 조성물을 도입하고, 조성물을 성형시켜 성형품을 형성시키는 단계(c) 및 성형품을 금형으로부터 분리하는 단계(d)를 포함하는 성형방법.
37. 금형 표면 위에 층을 형성할 수 있는 하나 이상의 왁스 화합물(i), 하나 이상의 초임계 유체(iii) 및, 임의로, 왁스 화합물(들)을 용해, 현탁 또는 분산시킬 수 있는 감소된 양의 활성 용매(들)(iii)를 포함하는 유체 혼합물을 밀폐계 안에서 형성시키는 단계(a), 유체 혼합물을 정전기적 수단으로 금형 표면에 분무하여 왁스 박층을 형성시키는 단계(b), 이형제의 왁스 박층을 함유하는 금형 표면에 성형 조성물을 도입하고, 조성물을 성형시켜 성형품을 형성시키는 단계(c) 및 성형품를 금형으로부터 분리하는 단계(d)를 포함하는 성형방법.
38. 제36항에 있어서, 성형 조성물이 폴리우레탄을 형성하는 조성물을 포함하는 방법.
39. 제37항에 있어서, 성형 조성물이 폴리우레탄을 형성하는 조성물을 포함하는 방법.
40. 제38항에 있어서, 폴리우레탄이 폴리우레탄 수지인 방법.
41. 제39항에 있어서, 폴리우레탄이 폴리우레탄 수지인 방법.
42. 제40항에 있어서, 폴리우레탄이 폴리우레탄 발포체인 방법.
43. 제41항에 있어서, 폴리우레탄이 폴리우레탄 발포체인 방법.
44. 활성 수소 화합물과 이소시아네이트 화합물을 중합시켜 금형과 일치하는 성형품을 형성시키기 전에, 금형 표면 위에 층을 형성할 수 있는 하나 이상의 왁스 화합물(i), 하나 이상의 초임계 유체(ii) 및, 임의로, 왁스 화합물(들)을 용해, 현탁 또는 분산시킬 수 있는 감소된 양의 활성 용매(들)(iii)를 포함하는 유체 혼합물을 밀폐계 안에서 형성시키는 단계(a) 및 유체 혼합물을 금형 표면에 분무하여 왁스층을 형성시키는 단계(b)를 포함하는 방법으로 금형을 준비하는 방법.
45. 제44항에 있어서, 왁스층을 함유하는 금형 표면 위에 폴리우레탄 발포체를 형성시키는 방법.
46. 초임계 유체를 형성하기 위한 밀폐용기 수단(a), 이형제의 점도를 감소시키기 위한 수단(b), 이형제와 초임계 유체를 혼합하고 초임계 유체를 초임계 유체 상태로 유지하기 위한 수단(c), 혼합물을 초임계 상태로 이형 표면에 분무하기 위한 수단(d) 및 이형제가 부착되는 이형 표면(e)을 포함함을 특징으로 하는, 이형제를 함유하는 초임계 유체 혼합물을 부착시키기 위한 장치.
47. 제2항에 있어서, 분무 조성물을 분무시키기 전에 가열하는 방법.
48. 제47항에 있어서, 최저 분무온도가 약 31℃이고, 최고 온도가 액체 혼합물 중의 성분들의 열안정성에 의해 결정되는 방법.
49. 제48항에 있어서, 분무온도가 35 내지 90℃인 방법.
50. 제49항에 있어서, 분무온도가 45 내지 75℃인 방법.

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