KR960000970B1 - 페인트 전사용 복합물 및 이의 제법 - Google Patents

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미네소타 마이닝 앤드 매뉴팩츄어링 컴패니
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Abstract

내용 없음.

Description

페인트 전사용 복합물 및 이의 제법
본 발명은 기재(substrate)에 피복물을 도포시키는데 사용될 수 있는 페인트 전사 물품(paint transfetarticle)에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 자동차의 차체 패널의 외표면과 같은 구성 부제의 표면에 페인트 피복물을 전사시키는데 사용되는 페인트/접착제로 구성된 복합물(composite)에 관한 것이다.
제조된 대부분의 많은 공산품들은 구성 부재를 구비한다. 이들은 외부 표면을 갖고 있는데, 예를 들면 자동차 도어 패널, 펜더(fenger), 후드 등과 같은 합성된 표면이 있다. 이러한 구성 부재들의 외표면을 보호 및 장식하는데는 종래부터 여러 가지 피복 기술의 페인트 칠(도장)이 사용되어 왔다. 그 경우 페인트 및 피복 장비는 개선되어 왔지만, 아직까지 상업적으로 사용되고 있는 피복 공정상의 기본적이 틀을 변하지 않고 있다. 좀더 구체적으로는, 이 피복공정은 일반적으로, 용매를 첨가하여 페인트의 점도를 만족할 만한 정도로 감소시킨 후 최종 제품의 표면상에 페인트를 도장하는 공정이다. 이 공정에서 용매는 페인트가 도장되는 장소에서 대기중으로 증발되며, 또한 용매는 페인트를 경화 또는 건조시키기 위해 사용되는 오븐내에 존재한다. 휘발성 유기 용매 화합물이 증발되는 이러한 공정은 오염 문제를 일으키기 때문에 이를 해결하기 위해서는 값비싼 용매 수거기 및 버너를 사용해야 된다는 문제점이 있다.
이를 해결하기 위해 페인트 산업에서는, 용매 함량을 감소시킬 수 잇는 여려 피복물을 개발하여 왔지만, 아직도 이들은 환경측면, 성능측면 또는 경제적 측면에서 요구되는 기준치와는 부합하지 않는 단점이 있다. 일례로, 정전기 피복 장치는 전사 효율을 향상시키기 위해 개발된 것이지만, 분무실을 사용하지 않을 경우 용매가 오븐에서 방출되어야만 한다.
영국 특허 제1,444,748호는 데칼(decal, 무늬가 그려진 전사성 제질)을 굴곡진 세라믹 표면에 피복하는 방법에 대해 교시하고 있는데, 여기서는 접착제를 활성화시키기 위해 열을 사용한다. 이 방법은 임계층에서 다공화가 이루어져야 할 것을 요구한다.
미합중국 특허 제3,813,823호(명칭이 “가열된 진공 압력 프레스”임)는 인쇄 회로의 전사 방법에 대해 기술하고 있다. 종래의 열-진공 도포기는 부가되는 공기압의 크기에 따라 개질된 것으로서, 여기서 압력은 진공 가압판상에서 작업판을 유지시키는 결판(diaphragm)보다 높게 배출된다. 따라서, 이것에 의해 인쇄 회로가 작업판으로부터 가요성 필름에 좀더 세밀하게 전사되도록 더욱 많은 양화접촉(postive contact)이 제공된다. 하지만, 상기 특허는 거의 평평한 표면에 도포되는 접촉성 진공 압력-열 순환에 대해서 기술하고 있다.
데칼, 나무결(woodgrain), 프린트, 표식 등에 열-진공 압력을 인가하는 것은 당분야에서 널리 사용되거 있는 기술이다. 이러한 종래의 실시 기술은 열활성 접착제로 피복된 필름 물품을 인가하려는 표면상에 접촉시키는 것이다. 함유되어 있는 공기를 배출시키기 위하여 접착제로 피복된 필름을 다공성화하는 것은 흔히 사용되는 기술이다. 이후 작업판은 고무 격판으로 피복된다. 이 격판에는 진공 가압판상에 경첩이 장착되어 있다. 진공압을 인가하면 그 필름은 사용되는 제품 표면과 직접적으로 접촉되며, 필름 제품이 표면상에 균일하게 전개되는 동안 공기는 구멍을 통해 배기되고, 한편 냉각된 접착제는 여전히 비-점착 상태로 존재하게 된다. 그 후, 열을 인가하면 접착제가 활성화되어 결합이 일어난다. 이러한 도포 과정은, 접착제가 비교적 점착성이 없는 상태로 존재할 때에 접착제 피복 필름이 굴곡면 주변에 전개되어야 한다는 조건 및 공기가 기재에서 구멍을 통해 제거되어야 한다는 한정적인 조건하에서, 평평하거나 부드러운 굴곡면에 사용된때에만 만족할 만한 결과를 제공해 준다. 또한, 접착제를 활성화시키기 위해 열을 인가하는 것도 접촉이 완전히 이루어진 후에 시행해야 한다. 왜냐하면 완전히 접촉이 되지 않은 상태에서 열을 가할 경우 거품 및 주름이 형성되기 때문이다. 상기 방법은, 더우이, 고속 제조가 불가능하다는 단점이 있다. 진공 도포기는 다음 부재가 삽입되가 전에 완전히 냉각되어야만 하는데, 실상 그렇지 못하기 때문에 접착제가 너무 빨리 가열되버려 그 부재를 예비 접착시킨다.
영국 특허 제1,475,051호는 압축 수단에 의하여 예비-피복된 페인트, 염료 또는 래커를 굴곡된 형상에 전사시키기 위한 진공-열 방법에 대해 기술하고 있다. 페인트 또는 염료는 캐리어 상에 피복되며 전사하는 동안 액체 상태로 존재해야만 한다. 액상 피복 캐리어는 압축 공기 차동 압력에 의해 물품과 접촉한다. 이접촉은 효과적인 전사가 실시되기에 충분한 시간 동안 유지된다. 그후, 열을 가하여 용매를 제거하고 페인트를 경화시킨다.
미합중국 특허 제3,549,446호는 오목한 접시 모양의 표면에 데칼을 도포하기 위한 방법 및 장치에 대해 기술하고 있다. 장치의 상부 챔버 및 하부 챔버를 분리시키는 데칼은, 상부 챔버의 압력 제공 수단에 의해 중심 가까이에 캐리어 페이퍼내에 절단된 하나의 구멍을 구비하고 있다. 상부 챔버내의 진공은 캐리어를 위로 유지하는 반면, 하부 챔버내의 진공은 데칼을 캐리어로부터 박리시킨다. 압력은 캐리어에 있는 구멍을 통해 가해져서 중심부에서 초기 박리를 유발시키므로 데칼은 바깥쪽을 향해 방사상으로 부풀게된다. 이에 따라서, 초기 접촉은 중심부에서 이루어진다. 접착제와 접촉시 접착제를 활성화시키기 위해 가열된 공기가 사용된다.
미합중국 특허 제3,813,270호는 가열된 프레스에서 진공 가압판상에 유지된는 섬유 단편으로 데칼을 전사시키는 열 전사 장치에 대해 기술하고 있다.
미합중국 특허 제4,101,698호(명칭이 “탄성 및 반사 금속 표면”임)는 열-활성화 또는 압감성 접착제를 사용하여 임시 캐리어상에 피복되는 폴리우레탄 필름 적풍체에 대해 기술하고 있다. 금속 증기는 탄성 우레탄 및 접착제 사이에 증착되어 그 피복 적층체를 밝게 보이게 한다. 상기 적층체는 고온의 역충진 성형 화합물의 압력에 의해 주형기의 암공동에 주입된다. 접착제는 성형되는 복합물상에 피복되어 주형기가 열릴 때 경화된 화합물이 우레탄-보호된 밝은 표면을 갖도록 한다.
순응 가능한 접착제를 사용하기 위해 적층체에 압축 겅기 압력을 인가하지 않는 열 전사법에 대해 기술한 몇개의 특허 출원은 하기와 같다.
미합중국 특허 제3,928,710호-“열 활성화 전사법”; 독일연방공화국 제3028823CR호-(일반적인 열 전사법) ; 미합중국 특허 제3,907,974호-“유리 및 금속 용기용 경화성 작식 시스템”; 영국 특허 제2,081,645호-“데칼 도포용 장치”; 미합중국 특허 제4,263,077호-“하드보드의 가압 전사 페인팅”; 미합중국 특허 제3,679,506호-“전사 피복 방법”; 및 독일 플라스틱 잡지 : 고온 스탬핑 ; Kunststoffe 72(#11) 1982.
미합중국 특허 제3,640,791호(명칭이 “개선된 페인팅 장치를 제조하는 방법 및 사용 방법”임)는 페인트상에 물-활성화성 접착제 또는 감압성 접착제를 구비한 이형성(release) 캐리어상에 피복된 예비-피복 페인트 및 자동차용의 페인트 전사방법에 대해 기술하고 있다. 상기 특허는 일반적으로 패치(patch) 형태를 기술하고 있다.
국제 공개 공보 제WO84/03473호(명칭이 “열 전사 패드 장식 및 그를 위한 기재”임)는 굴곡된 표면용의 열 전사 제품에 대해 기술하고 있다. 그 제품은 잉크로 인쇄되고 맑고 투명한 피복물로 보호된 폴리아미드 접착제/제지 라이너상의 이형 피복물로 구성된다. 상기 폴리아미드는 접착제/이형 피복물로 지칭된다. 왜냐하면 이것은 기재와 접촉할 때에는 고온 용융 접착제로서 작용하고, 가열시에는 제지로부터 이형되기 때문이다. 전사물은 제지로부터 얻은 뜨거운 실리콘 스폰지를 지니며 이는 굴곡된 도포 표면상에서 압축된다. 그 후, 폴리아미드가 결합을 형성하면 그 다음에 스폰지가 이형된다.
전술된 종래 기술의 당분야에서 대두되는 문제점을 정리하면 하기와 같다:
1)예비 접착이 일으킨 거품 및 주름 형성 없이는 복합물을 3차원적 굴곡면에 도포 또는 부착할 수 없다는 점 ; 2)용매가 각 구성 부재들의 어셈블리 부위에서 배출된다는 점 ; 3)부착되는 필름이 다공성일 필요가 있다는 점 ; 4)복합물을 도포 또는 부착시킬 때 진공을 인가하기 위해서는 기재상에 구멍이 있어야 한다는 점 ; 5)다양한 환경 상태에 대해 접착제의 성능이 불량하게 나타나는 점.
결론적으로, 사용하기 용이하고, 값이 저렴하며, 광범위한 열적 환경에 대해 부재 외면을 영속적으로 보호할 수 있는 피복을 제공할 수 있는 페인트 복합물의 필요성이 당분야에서 강하게 대두됨에 따라 본 발명이 출현하게 되었다. 본 발명은 다음에 관한 것이다;
첫째, 본 발명은 다음의 a),b)로 구성되는 페인트 전사용 복합물에 관한 것이다:
a)열에 의해 활성화되는 접착제로 구성된 연속층; 이 열-활성화성 접착제는 접착제 층에 충격이 가해질 때 그 충격에 견딜 수 있도록 충분히 높은 인장 모둘러스 및 충분히 낮은 유리 전이 온도를 지님 및 b)상기 접착제의 연속층중 한 주표면상에 존재하는 건식 페인트의 연속 피복물.
본 발명은 자동차 어셈블리 부위에서의 용매 방출 문제점을 극복하고 사용시 우수한 성능을 발휘하는 페인트 피복물을 제공하기 위해 시도된 유일한 발명이다. 본 발명가는 한 지점, 즉 복합물이 제조되는 부위에서의 모든 배출에 대해 집중적으로 연구한 결과 더울 경제적으로 용매를 회수할 수 있는 방안을 개발했다. 그 방안이란 본 발명의 페인트 전사 복합물이 더 이상의 용매 사용 없이도 페인트를 열적으로 활성화하여 결합시킴으로써 자동차의 어셈블리 부위에서 용매가 방출될 필요가 없게 하는 것이다. 표준의 금속성 자동차 몸체 페인트를 사용하는 경우 이러한 열-활성화 접착제의 특성에 의해 보호성 피복물로서의 복합물의 전사 성늘력이 우수해진다.
둘째, 본 발명은 하기의 a)내지 e)단계들로 구성된 페인트 전사 방법에 관한 것이다:
a)개구를 구비한 진공 챔버에 복합성의 구조 부재를 장착하는 단계(여기서, 개구의 크기는 페인트 칠하려는 복합 구조 부재의 표면보다 작지 않으므로 이 구조 부재의 표면이 진공 챔버와 연통하게 된다), b)상기 부재 표면과 연통하는 진공 챔버의 개구를 페인트 전사 복합물로 밀폐시켜 열활성화성 접착제 층이 그부재와 연통하도록 하는 단계, c)진공 챔버로부터 공기를 배기시키고, 페인트 전사 복합물에 충분한 열을 가하는 단계(여기서 열은 부재 표면상에서 진공 열성형이 일어나도록 하지만 접착층을 활성화시키기에는 불충분한 양으로 가해짐), d) 접착제 층을 충분히 가열시켜 접착제 층을 활성화하는 단계 및 e) 접착제가 그의 활성화 온도 이하로 냉각될 때까지 복합물을 열성형이 일어나도록 진공을 계속 유지하면서 활성화된 접착제를 냉각시키는 단계.
복합 구성 부재가 3차원적으로 굴곡이 심한 형태를 지닐때, 단계 d)는 복합물의 노출된 표면을 충분하게 가열한 공기와 접촉시켜 접착제를 활성화시킬 뿐만 아니라 복합물을 형성하도록 실시하는 것이 바람직하다.
세째, 본 발명은 하기의 단계들로 구성된 페인트 전사 복합물을 제조하는 방법에 관한 것이다:
a) 캐리어 라이너를 페인트의 연속 피복물로 피복시키는 단계; b) 페인트를 건조시켜 건식 페인트 피복물을 형성하는 단계; 및 c) 접착제 층에 충격을 가할 때 그에 견딜 수 있을 정도의 충분히 높은 인장 모듈러스 및 충분히 낮은 유리 전이 온도를 지닌 열-활성화 접착제의 연속층으로 건식 페인트 피복물의 노출 표면을 피복시키는 단계.
네째, 본 발명은 상술된 복합물을 거의 평면인 금속 기재에 인가시켜 열 활성화성 접착층이 그 기재와 접촉하게 하고, 그 금속 기재를 소정의 복합 형상으로 냉각-성형시키는 것으로 구성되는 냉각-성형된 금속복합 부재를 제조하는 방법에 관한 것이다.
다섯째, 본 발명은, 거의 평면인 금속 기관; 금속 기한의 적어도 하나의 표면상에 존재하며, 높은 인장 모듈러스 및 낮은 유리 전이 온도를 지닌 열-활성화성 접착제로 구성된 연속층; 및 이 연속층의 노출된 주표면상에 위치한 무수 페인트의 연속 피복물로 구성되는 냉각-성형된 금속 기판에 관한 것이다. 본 발명의 복합물을 실질적으로 동일 한 평면상에 있는 금속 기재에 피복하면, 접착제가 금속과 접촉하게 되고, 여기에 열을 가하면 접착제가 활성화 된다. 이후 이를 주위 온도로 냉각한다. 피복된 금속 재료는 그 후 복합부제를 형성하기 위해 냉각-성형, 즉 압출될 수 있다. 즉, 상기 접착제를 사용하면 건식 페인트 피복물상에 어떠한 해로운 영향을 끼치지 않고 압출 제품이 산출될 수 있다. 따라서, 본 발명은 페인트하기 전에 복합 금속 부품을 성형해야할 필요가 없어진다.
본 발명의 전사용 복합물을 케리어 라이너, 건식 페인트 피복물 및 열-활성화성 접착제로서 구성된다.
캐리어는 피복물에 대하여 일시적 지지체로서 작용하기 때문에 최대의 결과를 얻기 위해서는 다음과 같은 특정한 특성들의 조합이 이루어져야만 한다:
1)피복물 표면상에 나타나는 피복물의 용매에 대해 저항할 수 있는 내화학성; 2)크기 및 형상을 유지 하기 위해서, 페인트를 건조 및 경화하는 온도 범위까지도 견딜 수 있는 내온도성; 3)피복의 두께, 광택 및 구조상의 균일성(왜냐하면 피복물 박리시 피복물이 이들 특성에 영향을 주기 때문이다); 4)최소의 신장도 또는 파쇄도로 피복기 및 오븐 건조기를 통하여 이동될 수 있는 물리적 강도; 및 5)박리시 피복물의 균일한 이형성 및 비-습윤 반점 없이 피복물의 균일한 층을 형성시킬 수 있는 적합한 표면 에너지.
캐리어는 특정 구체예에서 상기 특성외에도 다음의 부가적 특성을 소유해야만 한다. 즉, 캐리어는 열-성형 동안 보호성 외피로서 사용되므로 캐리어는 페인트 및 접착제 피복물이 경화되는 온도 보다 높은 연화 온도를 가져야 하며, 진공 및/또는 압력에 의한 열성형에 반응할 수 있어야 한다.
또 다른 구체예에 있어서, 캐리어는 때론 최종 열성형 피복물과 함께 통합된 일체형의 부품으로 존재할 수 있다. 이러한 구조는 전술된 바의 특성외에도 캐리어에 피복물의 높은 접착력을 캐리어에 부여해 준다.
바람직한 캐리어는 고 인장 강도를 지닌 중합체 필름으로서 특히, 폴리카르보네이트, 단축배향 풀리프로필렌 및 양축 배향 폴리에틸렌 테레프탈레이트가 바람직하며, 이들은 각기 약 0.003″ 내지 약 0.005″의 두께를 지닌다.
본 발명의 건식 페인트 피복물은 투명한 피복물 및 착색화된 베이스 피복물로 구성되는 것이 바람직하다. 본 발명이 지닌 장점중 하나는, 페인트 피복물로서 표준 자동차 차체 페인트를 사용한다는 점에 있다. 물론, 본 발명의 복합에 사용되기에 적합하도록 페인트를 특별하게 제제화할 수 있지만, 우수한 보호 피복 성능을 지닌 본 발명의 복합물을 얻기 위해서 그렇게 가지 페인트를 특별하게 제제화할 필요는 없다.
깊은 심도의 외형을 부여하기 위해, 경우에 따라 산의 공격, 자외선광 및 일반적 풍화에 의한 주위 환경의 부식으로부터 하부의 층(sub-layers)들을 보호하기 위해 임의의 투명 피복이 사용된다. 투명 피복은 하기와 같이 제제화되어야 한다:
1)선택된 페인트와 상용성이 있어야 하며; 2)피복의 타입에 따라 캐리어에 부착되거나, 이형되어야 하며; 3)복합물을 열-성형하는데 요구되는 에너지 레벨에서 건조 또는 가교되어야 하며; 4)응력 파괴 또는 파쇄없이 성형 온도에서 상장되어 단단하게 결합이 형성된 후 도장 또는 피복 조건에 따라 제제화되어야 한다.
바람직한 투명 피복의 예로는 PPG Industries, Inc. 에 의해 HCC-1000 Elastomeric Enamel의 상표명으로서 시판되고 있는 것과 같은 멜라민 변형 폴리우레탄 래커 및 2-성분 폴리우레탄을 들 수 있다.
경화된 페인트 피복물인 베이스 피복이 최종 제품의 최외곽 층으로서 작용할 수 있지만 상술된 바의 투명 피복에 의해 보호되기도 한다. 이러한 베이스 피복은 하기와 같이 제제화되어야 한다. 즉:
1)적합한 색상을 산출하여야 하며; 2)정확한 양의 안료(예; 금속 안료)가 제공되어야 하며; 3)캐리어로부터 이형되거나 투명층에 부착되어야 하며; 4)투명 피복처럼 열 및 크기 특성이 동일한 조화를 이루어야 하며; 5)투명 피복과 함께 일제히 신장되어야 한다.
베이스 페인트의 적합한 예로는 PPG Industries, Inc.로부터 시판되는 DurathaneTM류와 같이 자동차체 피복물로서 상업적으로 사용되는 페인트를 들 수 있다.
접착제 층에서 가장 중요하게 요구되는 조건은 충격을 가할 때 접착층이 그 충격으로부터 견틸 수 있어야 한다는 것이다. 즉 접착제는:
(1)내손상성을 유지하고 이동되는 것을 방지하기 위해서, 따뜻한 날씨에서 부드러워지고 차거운 날씨에서 유리질로 되기보다는 모든 사용 조건하에서 고무 상태로 존재해야 하며, (2)돌 및 기타 물체에 의해 충격 받을때 움푹파이는 것에 대해 저항성을 가짐으로서 금속 표면의 파쇄를 방지하고 전기화학적 부식을 피할 수 있도록 모든 온도(-30℉내지 200℉)에서 충분한 내부 강도를 지녀야만 한다.
또한, 접착층에서 기본적으로 요구되는 필요 조건은 (1)낮은 Tg(바람직하게는 20℃이하, 더욱 바람직하게는 -15℃이하, 가장 바람직하게는 -30℃이하) 및 (2)높은 인장 모듈러스(즉, 약 20℃에서 약 260psi이상, 바람직하게는 약 93℃에서 약 250psi이상 , 더욱 바람직하게는 약 93℃에서 약 500psi이상)이다. 상기의 특징을 갖는 바람직한 접착제는 K.J. Quinn Co.로부터 시판되는 QuinnTM4820과 같은 지방족 폴리우레탄 열가소성 탄성체이다. 특히 바람직한 것은 DesmolacTM4125로서 Mobay에 의해 시판되는 지방족 선형 폴리우레탄 탄성체이다.
중간범위의 유리 전이 온도 및 인장 모듈러스를 가진 접착제는 열악한 환경의 조건이 아닌 경우에 사용할 수 있다. 이같은 조선에 사용되는 접착제는 약20℃이하의 유리 전이 온도 및 20℃에서 약 260psi이상의 인장 강도를 지녀야만 한다. 또한 전술한 바람직한 접착제 외에도 기타 적합한 접착제로는, K.J. 퀀, A.V사의 Quinn, 비트리스 켐사의 폴리우레탄 탄성체 PermuthaneTMU-4715 및 엠하트 코오포레이션 산하의 보스틱에서 시판하는 폴리에스테르 Bostik 7906를 들 수 있다.
또한, 바람직한 접착제는 하기 특성을 갖는다:
1)착색화된 베이스 피복물에 대한 높은 두께의 접착강도; 2)도포하고자 하는 표면에 대한 높은 결합강도; 3)결합 가열 사이클 동안에 착색화된 베이스 피복물의 색상에 영향을 미칠 수 있는 탈색화에 대한 저항도; 4)생성물을 감거나 풀릴수 있게 하며, 도포하고자 하는 표면 또는 기타 물체에 대해 예비-접착이 일어나는 것에 대한 저항성을 허용하는 점착성이 없는 상태; 5)복합물의 열성형 온도 보다 높은 활성화(즉, 연화)온도; 및 6)제품의 수명이 유지되는 시간 전체에 걸쳐 물리적 특성 및 결합 강도를 보유하는 보존력.
실시예 1
3M사에서 시판하는 상표명 ScotchparTM폴리에스테르 필름인 양축 배향된 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 캐리어로서 사용한다. 이 필름의 두께는 0.004인치(0.1㎜)이며, 알루미늄 실리케이트 첨가제를 함유한다. 이 필름은 균일한 고 광택을 지니며, 조절된 캘리퍼(calipers)를 갖는다.
6mil의 구멍으로 고정된 종래의 바(bar) 피복기를 이용하여 투명한 래커를 상기 캐리어 위에 도포하였다. 본 실시예에서 사용되는 투명한 피복물은 PPG 인더스트리스, 인코오포레이티드에서 시판되는 HCC-1000 Elastomeric Enamel이란 명칭의 멜라민 개질된 폴리우레탄 래커이다.
피복된 필름은 통용되는 대류식 오븐에서, 초기 용매를 증발시키기 위해 단시간 동안 200℉(93℃)로 가열시킨 후 250℉(121℃)로 약 20분 동안 가열시켰다. 그후, 필름을 오븐에서 꺼낸 후 냉각시키고, 코어에 감았다.
상표명 Durathane 700 Series로서 PPG 인더스트리스 인코오포레이티드에서 시판되는 착색화 페인트인 HSE-8535 Silver Metallic이 피복 및 건조 조건과 동일한 조건하에서 상기 라이너의 래커 측면상에 피복된다.
마지막으로 상표명으로 DesmolacTM4125로 모베이 케미칼 코오포레이숀에서 시판되는 폴리우레탄 용액이 착색 피복물상에 6mil의 구멍을 지닌 상기와 동일한 장치를 사용하여 피복된다. 접착제는 약 10분 동안 250℉(121℃)로 건조되고, 피복된 케리어는 코어에 감겨진다.
건조되고 경화된 피복물의 복합물은 캐리어로부터 박리된다. 의도한 부착면 크기 보다 큰 크기로 한 단면을 절단하여 부품상에 높으면 열-진공용 모델 HVA2 또는 6의 가압판상에 접촉이 일어난다.
프레임을 모두 4개의 측면상에 장착된 실리콘 고무 격판을 지닌 가압판에 힌지에 의해 장착된다. 진공이 배출되는 초기 단계에서는 격벽과의 접촉이 회피되어 접촉이 초기에 부품의 상부에만 이루어진다. 그후, 격벽은 상기 부속품으로 삽입되어 페인트 합성물을 그 부품과 밀착시킨다.
격벽위에 장착된 가열 램프를 점등하면 사용되는 총 복합물이 약 320℉(160℃)의 온도 조절 차단점으로 가열된다. 그후, 샘플을 진공 인장하에서 냉각시켜 수축력이 접착제 결합을 방해하는 것을 방지하도록 한다.
냉각된 부품을 꺼내어 조사한다. 그 부품은, 모든 표면상에 부착되고 코너를 포함한 굴곡 부위에 매우 잘맞는 균일한 페인트 피복물을 갖는다.
실시예 2
투명한 피복물의 조성물을 대체하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1의 실험을 반복한다. 본 실시예에서 투명한 피복물은 2성분 폴리우레탄으로 제제화된다.
DesmodurTMN-75를 NCO-OH비가 1.1-1.0인 DesmophenTM670-90과 DesmophenTM651-A65의 50/50혼합물과 반응시킨다. 3개의 성분 모두는 모베이 케미칼 컴패니에서 시판된다.
최종 제품은 상기 실시예1에서 수득한 외관과 매우 유사하였다.
실시예 3
투명한 래커를 사용하지 않은 것을 제외하고는 상기 실시예 1의 방법을 반복하였다. 착색화된 페인트 피복물이 직접 캐리어상에 피복되었다. 수득한 베이스 착색 접착제 복합물은 오븐 건조후 유사한 결과로 벗겨지며, 최종 제품은 상기와 유사한 결과를 나타낸다.
실시예 4
트레아 인코오포레이티드에서 시판되는 SK500 필름인 단축 배향된 폴리프로필렌 필름을 상기 실시예 1과 동일한 피복기를 사용하여 투명하게 착색된 베이스 피복물 및 접착제로 피복시킨다. SK500 필름을 ASTM-D 2578-67에 따라 37dyne/cm 정도로 코로나 예비 처리 하였다.
복합물을 세라믹 성분으로 가열시키고, 그 부품상에 사이클화한다. 진공 가압판상에 장착된 부품을 가열된 필름과 접촉시키면서 친밀한 접촉이 이루어지도록 진공을 배출한다. 열원을 사이클화하여 피복된 부품을 가압하의 가열된 공기에 노출시켜 부품 주위에 복합물을 형성하고 접착제를 활성화한다. 이어서, 부품을 진공하의 가압 공기로 냉각시킨다. 압력을 정상 압력으로 만든 후 캐리어 필름을 박리시키면 목적하는 바의 주 표면상에 페인트를 지닌 3차원적 부품이 얻어진다.
실시예 5
제너랄 엘럭트릭 코오포레이숀에서 880-112로서 시판되는 폴리카르보네이트 필름(0.003″ 두께)을 상기 실시예 1에서 기술한 것과 동일한 피복물로 피복시킨다. 복합물을 상기 실시예2에서와 같이 도포시킨다. 본 실시예의 폴리카르보네이트 필름을 피복물에 결합시키면 최종 부품이 얻어진다.
실시예 6-9
서로 상이한 접착제를 사용했을때 나타난 결과를 비교하기 위해 일련의 테스트 샘플을 제조하였다. 본 실시예 6-9에서는 상기 실시예 1의 구조 봉합물을 사용하여 반복하는데, 단, 실시예 7에서는 엠파트 코오포레이숀 산화의 모스틱으로부터 Bostik 68070접착제의 아크릴 접착제를 사용하고, 실시예 8에서 Dupont 68070 접착제의 아크릴 접착제를 사용하고, 실시예 9에서는 Tg가 42℃인 65-25-10의 중량비를 갖는 이소부틸 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트 및 아크릴산의 삼원 중합체를 사용하였다. 실시예 6은 DesmolacTM4125를 사용하여 상기 실시예 1을 반복하였다.
이들 샘플들을 고온-가압하의 강철판에 부착시키고 PPG 인더스트리스에서 “Uniprime”으로 시판되는 하도제로 예비-피복하였다. 전단 이동(sheer creep)테스트 및 180° 박리 접착 테스트를 부착된 캐리어를 대상으로 실시하는 이유는 캐리어가 테스트에 수치로 표시된 결과를 얻는데 필요한 보강층으로 작용하기 때문이다.
전단 이동 테스트는 1/2″×2″의 스트립을 절단하여 1/2″×1/2″로 패널에 부착시킬 때 이루어진다.
스트립의 말단 부분에 100g의 추를 부착시키고, 이 어셈블리를 각종 온도의 오븐에 넣는다. 스트립 전체가 패널로부터 이동될때를 결함이 발생하는 시간으로 측정한다.
결과:
[표 1]
Figure kpo00001
(N.F.=결함 없음)
(F=결함)
180° 박리 접착 테스트는 상기 실시예들의 복제품 및 하도된 강철이 모베이 케미칼 코오포레이숀에서 시판되는 반응 사출성형(RIM)우레탄 부품으로 대체된 복제품을 대상으로 실시된다.
[표 2]
Figure kpo00002
최종적으로, 그래이브로미터(Gravelometer)테스트는 -20℉에서 자동차 공학 협회의 J400 Chip 평가 기준(칩의 크기가 A-D로 등급화되었는데, A는 가장 작은 크기, D는 가장 큰 크기이며; 칩의 빈도는 9-0로 등급화되며, 9가 가장 빈도가 작은 것이며, 0은 가장 빈도가 큰 것이다)에 따라 실시된다. 그 결과는 하기와 같다:
실시예 6-4A
실시예 7-6C
실시예 8-7C
실시예 9-4C
상기 결과로부터, 높은 Tg의 접착제가 전단 이동에 대해 우수한 저항성을 갖지만 칩의 평가는 가장 불량하다는 것을 알 수 있다. 가장 좋은 접착제, 즉 최적 특성을 지닌 접착제는 DesmiacTM4125, 즉 지방족 선형 폴리우레탄 탄성체이었다.
실시예 10
HCC 1000 PPG Clear 및 캐년 레드 PPG 700계의 자동차 페인트를 종래의 나이프 피복기를 사용하여 4mil의 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름상에 연속피복하였고, 각 피복은 6mil의 구멍을 가진 바에서 실시하였다. 각 층을 250℉(121℃)에서 5분 동안 경화시킨다. 이어서, DesmolacTM4125를 상기의 방법에 따라 페인트상에 피복시키고, 30분 동안 250℉(121℃)에서 결화시켰다.
상기의 피복된 필름을 일정 크기로 절단하고 힉스 가압기를 사용하여 어드밴스드 코팅 테크놀로지스 인코오포레이티드에서 입수한 하도된 강철 테스트 판넬에 결합시키고 30초 동안 320-340℉(160-171℃)에서 경화시켰다.
여러 크기를 갖는 3개의 파형을 도입하기 위해 상기 페인트칠한 패널을 기계상에서 냉각된 금속 압형을 가했다 : 가장 큰 팡형은 1인치의 대각선 길이 및 1/4인치의 깊이를 지녔고, 중간 크기의 파형은 13/16인치의 대각선 길이 및 3/16인치의 깊이를 지녔고, 가장 작은 파형은 3/4의 대각선 길이 및 1/8인치의 깊이를 지녔다.
(PET 필름은 압형 오일 및 일반적인 취급 부주위로부터 페인트를 보호한다. 압형시킨 후 임의의 편리한 시간에 PET 필름은 제거할 수 있다). 제거후, 페인트칠한 패널은 뚜렷한 균열 또는 결함이 없는 아름다운 페인트 피복을 갖는다.
일반 방법에 따라 분무된 동일한 페인트의 피복물을 지닌 판넬은 가장 큰 파형의 가장자리에서 균열이 발생한 것을 볼수 있었다.
상기 패널에 대해 실온에서 가드너 충격(Gardner Impact)테스트하였다. 후(pots)-압형된 패널은 결함 없이 최대 인덴숀(indention), 즉 160(in-1bs)에 대해 견딜 수 있다. 예비 피복된 패널은 40(in-1bs)에서 결함이 발생했다.
가트너 충격 장치를 사용한 유사한 테스트를 -20℉의 냉각실에서 실시하였다. 상기 유닛은 80(in-1bs)의 최대 용량을 지녔으며 다른 유닛보다 더욱 적은 굴곡도를 갖는다. 복합물이 결합된 패널은 결합없이 최대 80in-1bs에 견딘다. 예피 피복된 패널은 25in-1bs에서 결함이 발생하였다.

Claims (13)

  1. a)충격을 가했을때 그 충격에 견딜 수 있을 정도로 충분히 높은 인장 모듈러스와 충분히 낮은 유리전이 온도를 지니며, 열에 의해 활성화되는 열-활성화성 접착제로 구성되는 연속층 및 b)상기 접착제의 층중 한 주표면상에 존재하는 건식 페인트의 연속 피복물로 구성되는 페인트 전사(transfer)복합물.
  2. 제1항에 있어서, 유리 전이 온도가 약 20℃ 이상이고 인장 모듈러스가 약 20℃에서 약 260psi 이상인 복합물.
  3. 제2항에 있어서, 접착제의 유리 전이 온도 약 -15이하이고 인장 모듈러스 93℃에서 250psi 이상 복합물.
  4. 제1항에 있어서, 접착제가 지방족 폴리우레탄 탄성체인 복합물.
  5. 제1항에 있어서, 접착제가 활성화 온도가 약 100℃이상인 복합물.
  6. 제5항에 있어서, 활성화 온도가 약 150℃이상인 복합물.
  7. 제1항에 있어서, 건식 페인트의 연속 피복물은 건조되고, 착생화된 베이스 피복물상의 연속 피복물로 구성되는 복합물.
  8. 제1항에 있어서, 무수 페인트의 층과 접촉하는 캐리어 라이너를 추가로 포함하는 복합물.
  9. 제8항에 있어서, 캐리어 라이너가 진공 열 성형 가능한 것인 복합물.
  10. a)페인트 칠하고자 하는 복합 구조 부재의 표면이 연통되도록 이 부재의 표면보다 큰 개구 부위를 지닌 진공 챔버내에 복합 구조 부재를 장착시키는 단계; b)상기 부재 표면과 연통하는 진공 챔버의 개구를 상기 제1항의 페인트 전사 복합 물품으로 밀폐시켜 열-활성화성 접착제 층이 그 부재와 연통하도록 하는 단계; c)진공 챔버로부터 공기를 배기시키고, 상기 복합 구조 부재의 표면상에서 상기 페인트 전사 복합물이 진공 열 성형될 정도로 충분히 가열하되, 상기 열-활성화성 접착제 층을 활성화시키기에는 불충분하게 상기 페인트 전사 복합물을 열에 노출시키는 단계; d)상기 열-활성화성 접착제 층을 충분히 가열시켜 상기 접착제 층을 활성화시키는 단계; e)상기 접착제 층의 활성화 온도 이하로 상기 접착제 층이 냉각될 때가지 상기 복합물의 열 성형이 일어나도록 상기 진공 상태를 유지하면서 상기 열-활성화성 접착제를 냉각시키는 단계로 구성되는 페인트 전사 방법.
  11. a)케리어 라이너를 페인트의 연속 피복물로 피복시키는 단계; b)페인트를 건조시켜 건식 페인트 피복물을 형성하는 단계; c)열-활성화성 접착제 층에 충격을 가했을때 견딜 수 있을 정도로 높은 인장 모듈러스와 충분히 낮은 유리 전이 온도를 지닌 열-활성화성 접착제의 연속층으로 상기 페인트 피복물의 노출 표면을 피복시키는 단계로 구성되는 페인트 전사 복합물의 제조 방법.
  12. 제1항의 복합물을 거의 평면인 금속 기재에 인가하여 열-활성화성 접착제 층이 기 기재와 접촉하도록 한 후, 상기 기재를 소정의 형상으로 냉각 성형시키는 단계를 포함하는 페인트칠된 냉각-성형 금속 복합 부재를 제조하는 방법.
  13. 거의 평면인 금속 기재, 상기 금속 기재의 적어도 한 표면상에 충격을 견딜 수 있을 정도로 충분히 높은 인장 모듈러스와 충분히 낮은 유리 전이 온도를 지닌 열-활성화 접착제의 연속층 및 상기 열-활성화성 접착제의 연속층이 노출된 주 표면상에 위치하는 건식 페인트의 연속 피복물로 구성되는 냉각-형성화 금속 기재.
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