WO2016186233A1 - 열린 공간에서 직접 도장 가능한 고분자소재, 그 제조방법, 상기 고분자소재의 도장장치 및 도장방법 - Google Patents

열린 공간에서 직접 도장 가능한 고분자소재, 그 제조방법, 상기 고분자소재의 도장장치 및 도장방법 Download PDF

Info

Publication number
WO2016186233A1
WO2016186233A1 PCT/KR2015/005231 KR2015005231W WO2016186233A1 WO 2016186233 A1 WO2016186233 A1 WO 2016186233A1 KR 2015005231 W KR2015005231 W KR 2015005231W WO 2016186233 A1 WO2016186233 A1 WO 2016186233A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
resin
polymer material
polymer
open space
coating
Prior art date
Application number
PCT/KR2015/005231
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
고정호
Original Assignee
지앤씨케미칼 주식회사
고정호
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 지앤씨케미칼 주식회사, 고정호 filed Critical 지앤씨케미칼 주식회사
Publication of WO2016186233A1 publication Critical patent/WO2016186233A1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D201/00—Coating compositions based on unspecified macromolecular compounds

Definitions

  • the present invention relates to a polymer material which can be directly coated in an open space, to a coating apparatus and a coating method of the polymer material, and more particularly, to a polymer material which can directly coat a surface of a subject by using only a functional polymer resin without other additives. It relates to a manufacturing method and an apparatus and method for coating using the same.
  • a paint is a fluid material that is applied to a surface of a solid material such as paint or enamel, and is overlaid with a thin film mainly in the form of a solid film.
  • powder coating in particular electrostatic powder coating, has been used as a coating method for fluid coatings.
  • Electrostatic powder coating is a method of making a coating film by attracting and heat-dissolving a to-be-painted object by electrostatic attraction. This is a method that can be evenly painted in a complicated shape or a large area, and to apply a positive electrode to the coating material, a negative electrode to the spray device of the paint to apply negative static electricity to the sprayed paint particles.
  • the coating cost is very high, color conversion is difficult, and the coating film is thick, making it difficult to thin the film.
  • it must be made only in the equipment, such as a chamber, there is a problem that can not be used in the open space.
  • electrophoretic deposition was used.
  • Young immersion method puts powder on top of a tank with a porous shelf and blows air from the bottom. After the powder is suspended in the air, the pre-heated coating is put inside and the liquid is fused to the surface. How to make
  • the electrophoretic deposition method it depends on the fluidity of the emulsion process in the water tank, and also the coating work is performed in the closed space in the chamber, and a mixture of solvent solvents, plasticizers and softening agents was used in combination.
  • the paint when the coating work, the paint is mixed to form a gel (gel) in a fluid state, and after the coating work, the curing process is performed at a high speed.
  • 1 is a view showing a conventional powder coating process.
  • the curing of the dry curing agent or crosslinking agent added to the sub-elements or coarse as shown in the vulnerability to chemical stress creep due to the non-uniformity of the intermolecular stress.
  • the peeling phenomenon is accelerated due to the difference in the shrinkage ratio between the different materials between the subject and the coating film.
  • FIG. 2 is a view showing a property degradation factor according to the conventional powder coating.
  • a solvent solvent or the like evaporates during the curing process to form pores of molecular units in the coating film. This causes the gas and moisture in the air environment to penetrate into the film, causing corrosion and peeling of the subject.
  • Phenomenon such as peeling, warping and crushing as shown in FIG. 2 was a general problem that occurs during the steps of raw material spraying, drying and curing in the conventional powder coating method, and between the coating film and the coated object in the conventional powder coating.
  • the van der Waals binding force, which is the binding force of, was difficult to prevent this phenomenon.
  • the technical problem to be achieved by the present invention is to provide a polymer material which can be directly coated on the object to be coated in an open space without using a volatile or fluid additives, and a coating apparatus and a coating method for coating the polymer material.
  • the polymer material which can be directly coated in the open space according to the present invention for achieving the above technical problem is produced by copolymerization of the base polymer and the auxiliary polymer, and by the diffusion bonding by thermal energy reduction when sprayed on the surface of the subject It is characterized in that it is applied directly to the surface of the subject to form a coating film.
  • the compressor for compressing and delivering air;
  • a spray gun for spraying the polymer material delivered from the raw material storage part onto the subject.
  • Coating device for directly applying a polymer material to the object in the open space according to the present invention for achieving the another technical problem, an air pump for providing an air pressure that can be transferred to the polymer material; A raw material container for storing the polymer material which is directly applied to the surface of the subject by diffusion bonding to form a coating film; Combustion gas unit used to supply thermal energy to the polymer material; And a spray gun for spraying the polymer material delivered from the raw material container onto the subject and is portable.
  • Coating method for directly applying the polymer material to the object in the open space for achieving another technical problem, the step of preparing a polymer material in the form of fine powder by copolymerizing the base polymer and the auxiliary polymer; Supplying thermal energy to make the polymer material in a molten state; And applying the polymer material in a molten state directly to a subject.
  • the polymer material which can be directly coated in the open space according to the present invention it is possible to prevent corrosion or peeling of the coating film due to evaporation of the solvent solvent in the curing process by not adding a solvent solvent and the like, thereby improving durability of the coating film. It is effective.
  • the bond between the coating film and the coating material is a strong bond by covalent substitution bonds rather than van der Waals bonds as in conventional paints, there is an advantage that can maintain durability.
  • 1 is a view showing a conventional powder coating process.
  • FIG. 2 is a view showing a property degradation factor according to the conventional powder coating.
  • FIG 3 is a view showing the configuration of a coating device for directly applying a polymer material to the object in the open space according to the present invention.
  • 5 is a view for explaining the molecular motion of the powder raw material when the powder raw material made of a polymer powder melted and sprayed by heat.
  • FIG. 6 is a view showing the structure of a conventional powder melting apparatus for explaining in comparison with the present invention.
  • FIG. 7 is a view for explaining the energy-related flow of the present invention as compared to the prior art of FIG.
  • FIG. 8 is a schematic diagram of the overall flow in the device, such as the supply of the polymer material, air and energy in the coating device for directly applying the polymer material to the object in the open space according to the present invention.
  • FIG. 9 is a view showing the inside of the raw material storage unit of the coating device for directly applying the polymer material to the object in the open space according to the present invention.
  • FIG 10 is a view showing the nozzle portion of the spray gun of the coating device for directly applying the polymer material to the object in the open space according to the present invention.
  • FIG. 11 is a view showing another embodiment of an application device for directly applying a polymer material to the object in the open space according to the present invention.
  • the coating film can be formed by polymer aging by immediately reducing thermal energy, that is, enthalpy, without drying and curing after spraying. It is characterized by forming.
  • the bond between the coating and the workpiece is not only dependent on the electrostatic force, that is, the van der Waals bond force, but also the penetration of the metal surface due to the increase of heat and kinetic energy, and the free electrons and the main material of the polymer material on the metal surface.
  • Durability of the coating film is improved due to the strong bonding force by the substitution covalent bond with the hydrogen particles of the chain.
  • One is a heat transfer mechanism in the open system that occurs over a very short distance from the nozzle to the injection, and the other is a physicochemical coupling mechanism for bonding the polymer material to the subject.
  • the reason to consider the heat transfer mechanism in the open system in the present invention is to grasp the heat transfer process and related factors until the powder is formed on the surface of the conductor by powdering the polymer to develop a polymer material suitable for this and the coating device accordingly And to develop a painting method.
  • FIG 3 is a view showing the configuration of a coating device for directly applying a polymer material to the object in the open space according to the present invention, the detailed configuration will be described later.
  • the distance from the nozzle of the injector to the surface of the subject to be coated is 10-50 cm, considering the normal working environment.
  • the mechanism from the exit of the spray gun to the surface of the object must be analyzed until the polymer paint is sufficiently melted and applied to the film.
  • (1) The amount and speed of preheated air and the degree of preheating (2) Melting point of raw materials mixed with air And melting time (3)
  • the device can be designed by calculating the amount, speed and energy of the combustion gas to assist in the insufficient heat amount (melting energy), and can be adjusted and used for each paint site.
  • Substituted or van der Waals adhesive polymers in powder form having a particle size in the range of 20 to 100 were sprayed from the point (a) and sufficiently melted while moving a distance of 10 to 50 cm to form a film. You can calculate the amount of thermal energy required until you can.
  • Liquefied propane gas can be applied and calculated based on the melting mechanism from point (a) to point (b).
  • the factors influencing are fluid density (), gravitational acceleration (g), height (h), fluid velocity (v), temperature (T) and pressure (P).
  • W s acts as a resistance in the open system mainly as the axis work in (a) to (b) direction
  • W f is the flow work in the direction (a) to (b) direction.
  • a fluid with a pressure P in (N / m 2 ) is injected from the spray nozzle at a speed of V in (m 3 / s).
  • P in and V in are the velocity, pressure and density of preheated air passing through the tube at point (1) of FIG. 3, and the raw material particles and air passing through the tube at point (2). Is the sum of the velocity, pressure and density of the combustion gas at the point (3).
  • V in (m 3 / s) V (1) + V (2) + V (3) ,
  • V out (m 3 / s) velocity at the surface of the mixed fluid
  • the mechanism in the open system which occurs as the polymer particles to form the coating moves from (a) to (b), is responsible for the physical factors of the velocity, pressure, and density of the fluid that affect the energy balance and the energy generated within the section. Transition is a very important factor.
  • dT / dx represents a temperature gradient in the x direction, that is, K / m or / ft, that is, a heat transfer rate in the x direction
  • A represents a vertical cross-sectional area with respect to the heat flow.
  • 5 is a view for explaining the molecular motion of the powder raw material when the powder raw material made of a polymer powder melted and sprayed by heat.
  • the heat transfer by conduction that is received during the movement of the polymer powder particles from (a) to (b) shows the brown particle behavior as the particle size is fine and the target of the particle in such particle behavior.
  • the heat transfer mechanism for volume can be considered.
  • the energy transfer is caused by the unit molecules in which the surface of the target volume is finely divided, so the energy change equation in the open system in the steady state can be applied.
  • m n is the mass per molecule
  • c p is the molecular heat capacity of the gas
  • Z is the The frequency across the plane, (T
  • the term on the right is the sum of the energy transfers for the molecules (particle differentials) across the target surface.
  • y- is And T
  • the collision distance has a correlation of 2/3 with the mean free distance of the molecule. If we apply the mean free distance of the molecule to the collision distance, and express the sum for the Z molecule, we get
  • the thermal conductivity k is as follows.
  • thermal conductivity k becomes as a result as follows.
  • the thermal conductivity of the fine particles moving in the open system is independent of pressure and is proportional to the square root of absolute temperature.
  • the polymer resin is made into a fine powder and sprayed using heat to be used for the same purpose as the paint, it is necessary to understand how the base polymer to be applied (molecular weight, density, particle size) is affected. In designing the device, it is very important when considering the amount of energy to be injected, the combustion temperature, the flow rate ratio and the injection amount.
  • the device can be designed differently depending on each operating element and the choice of the polymer to be applied to the mechanical device or the type of paint required for the working environment. .
  • FIG. 6 is a view showing the structure of a conventional powder melting apparatus for explaining in comparison with the present invention.
  • a heat transfer path was analyzed by the mechanism developed in the present invention.
  • Base polymer HDPE, Melt Flow Index: 10 g / 10min at 190 / 2,16kg, density: 0.954
  • the polymer powder particles must be heated to about 250 ⁇ 190.
  • the combustion gas may generally use various fuels such as electric energy or O 2 + LPG or O 2 + acetylene gas.
  • the polymer powder coating was used particles having an average size of 100.
  • Powder coating by conventional electrostatic coating can be expressed as energy change of the total amount of work in the interval between (a) and (b). During this period, the polymer powder particles reach a temperature sufficient for melting (250 at point (b) for HDPE) to maintain a suitable melt viscosity.
  • the polymer powder particles were made of the same HDPE polymer (Base polymer: HDPE, Melt Flow Index: 10 g / 10 min at 190/2, 16 kg density 0.954).
  • the unit particle size was set to 30 separately.
  • FIG. 7 is a view for explaining the energy-related flow of the present invention as compared to the prior art of FIG. 6 is applied to the coating apparatus according to the present invention shown in FIG. 7 as follows.
  • the overall heat change in the coating apparatus according to the present invention should be equal to the overall heat change in the existing closed chamber as in the following equation.
  • the general LPG gas alone can produce a powder coating effect like a chamber in a large apparatus industry.
  • the powder coating effect as in the closed chamber with only a preheating temperature of about 30%, that is, a ratio of the size of the particles, that is, about 64 to 70 preheating. do. That is, using the most commonly obtained LPG gas through the preheating method that can be sufficiently realized in the field can achieve the effect of the conventional powder coating.
  • the physicochemical coupling mechanisms applied in the present invention include ion substitution reactions on the metal surface, acidic acid interaction and reversible reaction, expansion of enthalpy and energy on the metal surface, binding of free electrons, and surface tension of the polymer. have.
  • FIGS. 8 to 10 are diagrams for explaining the physicochemical coupling mechanism applied to the present invention.
  • the physicochemical characteristic distinguished from the conventional powder coating is that no electrostatic adsorption and coating process are required. That is, the coating film is diffusely bonded while the particles collide with the subject at a high speed in a moving state, smashes the cold surface, and penetrates into the spherical structure of the amorphous particles into a flat and small polymer monomer, resulting in rapid solidification. Diffusion bonding is performed while forming a layered grain structure.
  • FIG. 8 is a diagram showing a layered grain structure and a covalent bond by ion substitution in a diffusion bonding process
  • FIG. 9 is a diagram showing a transition layer at an interface between a film and a conductor.
  • Figure 10 is a view for explaining the substitution reaction by the acid group interaction on the metal surface.
  • Heterogeneous binding matrix construction is the product of the ion exchange process.
  • Ion substitution is a process of implanting into an area near the surface of the substrate in an ionized state. If the ion kinetic energy is greater than the binding energy of the conductor, the surface forms a transition layer upon cooling and cools, and the enthalpy is immediately stabilized to maintain a covalent bond.
  • Diffusion bonding process proceeds to amorphous amorphous state by dissolving by energy when spraying polymer powder. Chemical reaction occurs during oxidation, especially during spraying.
  • the base polymer proceeds by the interaction of a metal and an acid group on the metal surface after the grafting polymerization to cause an acid group reaction. This reaction is also possible on wood surfaces containing iron, magnesium, aluminum, copper, and asphalt or cellulose, where reversible reactions can occur, making it possible to apply them as with traditional paints.
  • free electrons on the surface are activated by heat and energy increase, which simultaneously carries an ion covalent bond.
  • free electrons penetrate into the expanded microsurface and maximize the surface area, and when they shrink, they are cooled to high speed through the aging of the polymer and stabilized in a covalent bond with stabilized enthalpy.
  • one of the factors considered for the increase in the bonding strength of the film formed on the subject is the surface tension generated when the polymer powder is melted in the solid state.
  • the physicochemical coupling mechanism occurring in the polymer material and the coating apparatus of the present invention includes ion substitution reaction on the metal surface, acidic group interaction and reversible reaction, expansion by enthalpy and energy of the metal surface, binding of free electrons and surface tension of the polymer. You can clean up with
  • a solid polymer material is used as a factor to increase the bonding strength, that is, the peel strength with the subject, and the conventional paint or fluidity in the process of melting and ripening It has a strong bond that powder coatings did not have.
  • the characteristics such as surface protection, color rendering, heat resistance, flame retardancy, high hardness, thermal conductivity, electrical insulation, thermal insulation, chemical resistance, chemical resistance, salt resistance and water resistance should be considered.
  • a polymer material that can be directly coated in an open space according to an embodiment of the present invention is characterized in that it is prepared by copolymerizing a copolymer with a base polymer.
  • the base polymer used in the polymer material according to the present invention has been adopted in consideration of the economical purpose of the material that satisfies the physicochemical bonding mechanism (diffusion bonding process), and the device structure and the heat transfer mechanism.
  • the base polymer used in the polymer material according to the present invention is polyethylene, polypropylene, casting ethylene vinyl acetate, polyethylene vinyl alcohol, polyethylene vinyl alcohol, ABS resin, polystyrene. Co-polymerization of at least one selected from acrylic resin, polyacryl amide resin, polyphenyl sulfate resin, styrene resin, polyamide resin, teflon resin and polyethylene terephthalate (PET) was used. .
  • the co-polymer copolymerized to the base polymer is a resin prepared by including hydrochloric acid, maleic acid, acetic acid or sulfuric acid, TEOS, ethane oxide, magnesium hydroxide (MgOH 2 ), aluminum oxide (Al 2 OH 3 ), oxidation
  • At least one copolymerized by selecting at least one selected from resins containing antimony (Sb 2 O 3 ) and resins including styrene-butadiene rubber, styrene rubber, ethylene rubber, and ethylene-styrene rubber ( co-polymerization) was used.
  • the base polymer has a density of 30,000 or more molecular weight, and select the melt index of 5 g / min or more under the conditions of 190, 18.6Kg load.
  • the first method is to manufacture a material using a softening point and a high molecular weight, high flow base polymer as the main chain, or the second method.
  • the second method there is a method of grafting polymerized resin containing an inorganic or organic additive to the existing main chain or dispersing the particles into intermolecular pores in the polymer matrix.
  • a resin containing CaCO 3, CaSiO 3 , Talc, Si or SI-O 2 series, quartz powder, aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, etc. may be used.
  • Methyl methacrylate or the like may be used as the organic system.
  • the content ratio is preferably not more than 30 phrs.
  • flame retardant When flame retardant is required according to the situation of the site to be coated, it is prepared by graft copolymerization using a resin containing a silane series or ethane oxide in a base polymer.
  • silane series or ethane oxide is added to the base polymer mentioned in the present invention in a weight ratio of 1 to 15%, and antimony trioxide powder, Alternatively, melamine-based powder may be added as an auxiliary agent depending on the use, and the content ratio may be adjusted in the range of 30 phrs to 55 phrs depending on the grade.
  • one or more of metal salt-based inorganic magnesium hydroxide (MgOH 2 ) aluminum hydroxide (Al 2 OH 3 ) and antimony trioxide (Sb 2 O 3 ) is selected for the base polymer.
  • MgOH 2 metal salt-based inorganic magnesium hydroxide
  • Al 2 OH 3 aluminum hydroxide
  • Sb 2 O 3 antimony trioxide
  • the additive is a lubricant (internal and external lubricant: external / PE or PP Wax, internal Zn-stearate, Ca-stearate, Zn / Ca-st, etc.) as a primary agent to increase the dispersion and prevent oxidation To 0.1 to 5% by weight relative to the base polymer, and MgO, 1076, 1010 and the like prepared by adding 0.1 to 3% as a secondary antioxidant.
  • a lubricant internal and external lubricant: external / PE or PP Wax, internal Zn-stearate, Ca-stearate, Zn / Ca-st, etc.
  • elastomeric TPX series
  • butadiene rubber styrene rubber
  • butadiene-styrene rubber ethylene rubber
  • ethylene-styrene rubber ethylene-styrene rubber
  • a silicone oil Synthetic silicone oil
  • white oil white oil
  • mineral oil mineral oil
  • Petrochemical paraffine oil Petrochemical paraffine oil
  • polymer coupling agent a polymer coupling agent
  • the base polymer may include Si-based inorganic materials such as fumed silica (SiO 2, SiCO, silicon carbide, white carbon), aluminum silicate series, or resins prepared from Talc. Select one or two or more to be added or grafted in a ratio of 5 to 30% by content.
  • Si-based inorganic materials such as fumed silica (SiO 2, SiCO, silicon carbide, white carbon), aluminum silicate series, or resins prepared from Talc. Select one or two or more to be added or grafted in a ratio of 5 to 30% by content.
  • PBT polyterephthalate
  • polyphenylene polyphenylene
  • polyphenylsulfate When using an organic base polymer, one or two or more of polyterephthalate (PBT), polyphenylene, and polyphenylsulfate are selected and copolymerized. In this case, it is prepared by grafting polymerization of magnesium oxide, nitride boron and the like in a content ratio of 10%.
  • carbon nanotube CNT
  • carbon graphite C
  • aluminum hydroxide Al 2 OH 3
  • magnesium hydroxide MgOH 2
  • iron oxide Grafting polymerization at a weight ratio of 0.1 to 3 PHRS, or content ratio of 3 to 10% by selecting one or two or more from resins prepared including metal salts and metal powders (Au, Ag, Fe, Al, Mg, etc.) To prepare.
  • Surface hardness is also related to gloss, water / hydrophilicity and water resistance.
  • Development of a material for increasing the hardness of the coating film according to the present invention includes a method of adding minerals and ceramics and a method of synthesizing ceramic polymers combined with silanes, depending on the degree of hardness and the degree of gloss to strengthen.
  • the base polymer may increase or decrease the amount of surface static electricity contained in the surface tension, and may be manufactured by selecting permanent water repellency and hydrophilicity according to the increase in hardness followed by additional functional requirements required in the field. have.
  • an olefin series such as HDPE in saturated state
  • a polyamide series such as nylon is used in basic case.
  • a polymer having excellent chemical resistance such as polytetrafluoroluethylene or polyamide 66 is prepared by copolymerizing a content ratio of about 3 to 10%.
  • the base polymer contains a small amount (0.1 to 2%) of an amine-based low foaming agent having a very low foaming rate to form bubbles at the time of spraying.
  • the thermal barrier properties are good but the durability may be inferior.
  • one or more selected from spherical aluminum silicate and spherical SiO3 having a specific gravity of 0.8 g / cc or less is grafted and polymerized with the base polymer to form extremely fine pores in the polymer matrix. do.
  • blowing agents are prepared by copolymerizing the base polymer in a proportion not exceeding 10%. In this case, complete dispersion polymerization should be performed during the manufacturing process to reduce physical property degradation and increase barrier properties.
  • the polymer material which can be directly coated in an open space is prepared by copolymerizing a base polymer in a mixture of a copolymer copolymerized with a base polymer and then copolymerizing a resin containing a peroxide. do.
  • the base polymer used in the polymer material according to the present invention has been adopted in consideration of the economical purpose of the material that satisfies the physicochemical bonding mechanism (diffusion bonding process), and the device structure and the heat transfer mechanism.
  • the base polymer used in the polymer material according to the present invention is polyethylene, polypropylene, casting ethylene vinyl acetate, polyethylene vinyl alcohol, polyethylene vinyl alcohol, ABS resin, polystyrene. Co-polymerization of at least one selected from acrylic resin, polyacryl amide resin, polyphenyl sulfate resin, styrene resin, polyamide resin, teflon resin and polyethylene terephthalate (PET) was used. .
  • a resin prepared by including hydrochloric acid, maleic acid, acetic acid or sulfuric acid was used as a co-polymer copolymerized to the base polymer.
  • the auxiliary polymer may be prepared in a resin form by mixing styrene-butadiene rubber, styrene rubber, ethylene rubber or ethylene-styrene rubber with hydrochloric acid, maleic acid, acetic acid or sulfuric acid.
  • the base polymer has a density of 30,000 or more molecular weight, and select the melt index of 5 g / min or more under the conditions of 190, 18.6Kg load.
  • a resin containing a silane series or an ethane oxide is selected, or at least one resin containing magnesium hydroxide (MgOH 2 ) aluminum hydroxide (Al 2 OH 3 ) or antimony trioxide (Sb 2 O 3 ) is selected. You can choose.
  • one or more of SiO2, SiCO, silicon carbide, white carbon, aluminum silicate series or resins made of Talc, polyterephthalate (PBT) or polyphenylene, polyphenylsulfate can be selected for thermal conductivity and electrical conductivity. Can be.
  • Carbon nanotubes (CNT), carbon graphite (C), aluminum hydroxide (Al 2 OH 3 ), magnesium hydroxide (MgOH 2 ), iron oxides, metal salts and metal powders (Au, Ag, Fe, Al, Mg) for electrical conductivity , Etc.) may be selected from one or more of the resins prepared.
  • magnesium silicate salt barium sulfate (BaSO 4 ), calcium carbonate (CaCO 3 ), holastonite (CaSiO 3 ), aluminum silicate, magnesium whisker (MgSO 4 (OH) 22 O) or jade powder
  • BaSO 4 barium sulfate
  • CaCO 3 calcium carbonate
  • CaSiO 3 holastonite
  • aluminum silicate magnesium whisker
  • a method of manufacturing a polymer material which can be directly coated in an open space may include preparing a first copolymer by copolymerizing a copolymer with a base polymer; Preparing a second copolymer by copolymerizing the base polymer again on the first copolymer; And preparing a polymer material by copolymerizing a resin containing a peroxide in the second copolymer.
  • the method of manufacturing a polymer material that can be directly coated in an open space according to another embodiment of the present invention, is an additive to improve the heat resistance, flame retardancy, flexibility, thermal conductivity, electrical insulation, electrical conductivity and hardness It may further comprise the step of copolymerizing.
  • FIG 3 is a view showing the configuration of a coating device for directly applying a polymer material to the object in the open space according to the present invention.
  • an applicator for directly applying a polymer material to an object in an open space includes a compressor 100, a heater 200, a raw material storage unit 300, and a combustion gas storage unit 400. And a spray gun 500.
  • the heat transfer mechanism when the polymer material is an olefin series and the particle size is 30 microns, it is necessary to preheat the air to about 70, and when the particle size is 50 microns, it is preferable to preheat the air to about 110.
  • the preheating temperature should be increased by 10 to 20% even if the particle size is not considered depending on the mechanism. do.
  • the compressor can be selected and used appropriately according to the needs of the site regardless of the capacity, but the air pressure is more than 2kgf / cm 2 , the inner diameter is maintained in the range of 4.95 ⁇ 8.12mm efficiency of the direct coating work of the polymer resin It is suitable for improvement.
  • FIG. 11 is a schematic diagram of the overall flow in the apparatus, such as the supply of the polymer material, air and energy in the coating device for directly applying the polymer material to the object in the open space according to the present invention.
  • the air preheated in the 1 m space inside or before the spray gun 500 maintains the shape of wrapping the polymer material immediately before being finally sprayed from the nozzle of the spray gun 500. It is much more advantageous in terms of energy utilization and efficiency.
  • Figure 11 (C) is an example of the connection to the injector head, which is very good in the present invention because the injection gas and the air in the injector or just before the injector should be injected in a mixture of the optimum conditions It is an important device structure. This makes it possible to keep the hot flame always blue in the injector, regardless of the amount of gas injection.
  • the material of the tube may be a general gas hose, but it is preferable to use a hose made of rubber or Teflon having high heat resistance in the part where the preheated air passes.
  • the nozzle part is preferably made of a metal material with low thermal deformation.
  • the outer housing to which the operator of the injector is exposed has a low heat transfer rate, uses a polymer material without heat strain, or a safe material.
  • connection site be disassembled and assembled.
  • FIG. 12 is a view showing the inside of the raw material storage unit of the coating device for directly applying the polymer material to the object in the open space according to the present invention.
  • a part of the air supplied by the compressor 100 is branched and supplied to the raw material storage unit.
  • a part of the branched air is used to operate an air-operated pump that makes it easy to inhale the raw material, and the rest allows the raw material, that is, the polymer material to be easily scattered and suctioned at the inlet port in the raw material storage unit 300.
  • the air operated pump acts as a stopper for the movement of raw materials when the flow of air stops, or as a regulator to ensure constant supply of raw materials.
  • the bottom of the raw material storage part based on the conical shape so that the effect of the air pump and the vibrator may not occur in all parts of the raw material storage part.
  • the polymer material used in the present invention is a polymer resin in a fine powder state, not a fluid liquid. That is, by partially branching the air for raw material feed supplied from the compressor into the raw material storage unit, the polymer resin can be smoothly supplied to the spray gun 500 without being agglomerated in the raw material storage unit.
  • each connection portion can be easily produced and used in metal or plastic material.
  • FIG. 13 is a view showing the nozzle portion of the spray gun of the coating device for directly applying the polymer material to the object in the open space according to the present invention.
  • the polymer material is sprayed radially in the middle, or toward the outside combustion gases and air. At this time, the preheated air and the combustion gas may be injected in different paths or in the same path in the nozzle of the spray gun.
  • the preheated air and the combustion gas are mixed in an optimum state in or immediately before the injection device and injected as described and illustrated in FIGS. 11C and 13B. It is much more efficient in terms of energy use and much easier to control the size and temperature of the flame.
  • the size and number of vent holes ejected from the nozzle of the spray gun can be adjusted according to the design capacity of the spray gun, and the size and number of vent holes are adjusted so that the total injection pressure of all fluids emitted from the nozzle is 2kgf / cm 2. It is preferable.
  • Spray guns can also be manufactured in various forms, such as rods or rifles, depending on the working conditions.In consideration of economic feasibility, an automatic control device that automatically controls and cuts off the supply of air and raw materials, or a device that automatically ignites combustion gases, etc. It can also be installed.
  • FIG. 14 is a view showing another embodiment of the coating device for directly applying the polymer material to the object in the open space according to the present invention.
  • FIG. 14 another embodiment of the coating device for directly applying the polymer material to the object in the open space according to the present invention is a butane among the ready-made used for the torch instead of the combustion gas storage shown in FIG. Products with more calories than gas are used, and air pumps can be used instead of compressors.
  • the present invention proceeds according to the physicochemical diffusion bonding mechanism, rather than the electrostatic method of the conventional paint, the binding force of the polymer resin to the substrate is very strong, and added according to the purpose of fluidity or various functional purposes in the conventional paint. Since the crude or sub-elements are not added, the physical properties of the polymer itself can be fully exhibited without being affected by the decrease in physical properties.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)

Abstract

열린 공간에서 직접 도장 가능한 고분자소재, 상기 고분자소재의 도장장치 및 도장방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다른 첨가제 없이 기능성 고분자 수지만을 사용하여 피도체의 표면을 직접 도장할 수 있는 고분자소재 및 이를 이용하여 도장하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에 의하면 솔벤트 용제 등을 첨가하지 아니함으로써 경화 과정에서 솔벤트 용제의 증발로 인한 도막의 부식이나 박리 현상을 방지할 수 있으며 이로 인해 도막의 내구성이 향상되는 효과가 있다.

Description

열린 공간에서 직접 도장 가능한 고분자소재, 그 제조방법, 상기 고분자소재의 도장장치 및 도장방법
열린 공간에서 직접 도장 가능한 고분자소재, 상기 고분자소재의 도장장치 및 도장방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다른 첨가제 없이 기능성 고분자 수지만을 사용하여 피도체의 표면을 직접 도장할 수 있는 고분자소재, 그 제조방법 및 이를 이용하여 도장하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 도료라 함은 페인트나 에나멜 같이 고체 물질의 표면에 칠하여 주로 고체막의 형태인 얇은 피막이 덧 씌워 지는 것으로 물체의 표면을 보호하거나 아름답게 하는 유동성 물질을 총칭한다.
종래로부터 유동성 도료의 도장 방법으로 분체도장, 특히 정전 분체 도장(electrostatic powder coating) 이 많이 사용되어져 왔다.
정전 분체 도장은 정전 인력에 의해 피도장물이 흡인되어 가열 용해됨으로써 도막을 만드는 방법이다. 이는 모양이 복잡하거나 넓은 면적에 고르게 칠할 수 있는 방법으로서, 피도장물엔 양극을, 도료의 분무 장치에는 음극을 걸어 분사되는 도료 입자에 음 정전기를 띠게 하여 도장하는 것이다.
그러나 이러한 정전분체 도장의 경우 도장 단가가 매우 높고, 색 변환이 곤란하며, 도막이 두꺼워 박막화가 어렵다. 또한 챔버와 같은 장치설비 내에서만 이루어져야 하며 열린 공간에서 사용이 불가능하다는 문제가 있다.
또한 미세한 분말일수록 정전효과가 떨어지며, 유동 효과를 갖도록 하기 위해 가교제, 가소제, 유연제, 분산제, 희석제 및 소프트너 등의 부가물을 혼용하여 사용해야 하는 문제가 있었다.
이러한 정전 분체도장 외에 영동 침적법이 사용되었다.
영동침적법은 다공성의 선반을 넣은 수조의 상단에 분체를 넣어 밑에서 부터 공기를 불어 넣으면, 분체가 공중으로 현탁(emulsion)시킨 후 내부에 예열한 피도장물을 넣어 표면에 액체를 융착시켜 도막을 만드는 방법이다.
이러한 영동침적법의 경우에도 수조 내에서 에멀젼 공법을 시행하는 유동성에 의지하며, 역시 챔버 내의 닫힌 공간에서 도장작업이 이루어지며, 솔벤트 용제나 가소제 및 유연제 등의 첨가물을 혼용하여 사용하였다.
이러한 종래의 분체도장 방법의 경우 도장 작업을 할 때는 도료를 배합하여 겔(gel) 형태의 유동 상태이고, 도장 작업 후에는 빠른 속도로 건조 경화되는 과정을 거친다.
도 1은 종래의 분체도장 과정을 나타내는 도면이다.
도 1을 참고하면 과 같이 건조단계에서 조요소(30)로 첨가된 휘발성 용제가 증발하면서 도막 내에 공극(pore)을 형성하고 이로 인해 대기 중의 가스 및 수분이 투과되면서 피도체의 부식 및 박리 현상이 발생하게 된다.
한편, 경화과정 중에는 및 과 같이 부요소 또는 조요소로 첨가되었던 건조 경화제 또는 가교제의 경화가 진행되면서 분자간 응력의 불균일로 인해 화학적 충격(chemical stress creep)에 취약성을 드러내게 된다. 또한 에서와 같이 피도체와 도막 사이에서 이종 물질간의 수축율의 차이로 인한 박리현상이 가속된다.
도 2는 종래의 분체도장에 따른 물성저하 요인을 나타내는 도면이다.
도 2의 (a)는 이종물질의 수축과 팽창의 차이로 인한 박리 현상을 나타내는 것이고, (b)는 이종물질의 수축과 팽창의 차이로 인한 뒤틀림 현상을 나타내는 것이고, (c)는 두께의 차이로 인한 수축 팽창의 차이를 나타내는 것이며, (d)는 솔벤트 용제 등에 의한 고분자 매트릭스 내에서의 응력의 불균일로 인한 뒤틀림과 박리 및 부스러짐 현상을 나타내는 도면이다.
이와 같이 겔 상태에서 도장을 하고 건조 경화 과정을 거치는 경우 경화 과정에서 솔벤트 용제 등이 증발하면서 도막 내에서 분자 단위의 공극(pore)을 형성하게 된다. 이로 인해 대기 환경에서의 가스 및 수분 등이 피막내로 투과되면서 피도체의 부식 및 박리 현상을 유발하게 된다.
도 2에 도시된 박리, 뒤틀림 및 부스러짐 등의 현상은 종래의 분체도장방법에서, 원료 분사, 건조 및 경화의 단계를 거치면서 일어나는 일반적인 문제였으며, 기존의 분체도장에서의 도막과 피도장물 사이의 결합력인 반데르발스 결합력만으로는 이러한 현상을 방지하기에 어려움이 있었다.
고분자를 유동성을 부여하지 않고 직접적으로 피막을 형성하게 하는 것은 매우 어려운 일이다. 더우기, 일반적인 플라스틱을 가공하거나 이용하고자 할 때에는 필수적으로 열에너지에 의하여 용융지수(Melt Index Flow)가 충분히 반영 될 수 있도록 열을 가하여야 하며, 도포하는 현장 (열린계)에서 적용하기 위해서는 매우 빠른 속도로 고분자 미세표면을 통하여 열에너지를 축척 시켜야만 한다.
이러한 문제를 해결하기 위해서는 표면적을 넓혀 열을 축척시키기 위하여 고분자를 더욱더 미세하게 만들 필요가 있으나, 고분자가 미세하게 될수록 정전기적인 반발력을 통제하기가 어려워지며, 제조 비용이 증가하는 문제가 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 휘발성 또는 유동성의 첨가제를 혼용하지 않으면서 열린 공간에서 피도장물에 직접 도장할 수 있는 고분자소재와, 상기 고분자소재를 도장하는 도장장치 및 도장 방법을 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 열린 공간에서 직접 도장이 가능한 고분자소재는, 기저폴리머와 보조폴리머의 공중합에 의해 제조되며, 피도체의 표면에 분사되는 경우 열에너지 감소에 의한 확산접합에 의해 상기 피도체의 표면에 직접 도포되어 도막을 형성하는 것을 특징으로 한다.
상기 다른 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 열린 공간에서 고분자 소재를 피도체에 직접 도포하는 도장장치는, 공기를 압축하여 전달하는 압축기; 상기 압축기로부터 전달된 공기를 예열시키는 히터; 확산접합에 의해 상기 피도체의 표면에 직접 도포되어 도막을 형성하는 상기 고분자 소재를 저장하는 원료저장부; 및 상기 원료저장부에서 전달된 상기 고분자 소재를 상기 피도체에 분사하는 스프레이 건을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 다른 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 열린 공간에서 고분자 소재를 피도체에 직접 도포하는 도장장치는, 상기 고분자 소재가 전달될 수 있는 공기 압력을 제공하는 에어펌프; 확산접합에 의해 상기 피도체의 표면에 직접 도포되어 도막을 형성하는 상기 고분자 소재를 저장하는 원료통; 상기 고분자 소재에 열에너지를 공급하는데 사용되는 연소가스부; 및 상기 원료통에서 전달된 상기 고분자 소재를 상기 피도체에 분사하는 스프레이 건을 포함하며, 휴대가 가능한 것을 특징으로 한다.
상기 또 다른 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 열린 공간에서 고분자 소재를 피도체에 직접 도포하는 도장방법은, 기저폴리머와 보조폴리머를 공중합하여 미세 분말 형태의 고분자 소재를 제조하는 단계; 열에너지를 공급하여 상기 고분자 소재를 용융상태로 만드는 단계; 및 용융상태의 상기 고분자 소재를 피도체에 직접 도포하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 열린 공간에서 직접 도장이 가능한 고분자소재에 의하면 솔벤트 용제 등을 첨가하지 아니함으로써 경화 과정에서 솔벤트 용제의 증발로 인한 도막의 부식이나 박리 현상을 방지할 수 있으며 이로 인해 도막의 내구성이 향상되는 효과가 있다.
또한 휘발성 용제를 사용하지 않으므로 화재나 중독의 위험이 없으며 챔버 내부와 같이 닫힌 공간이 아닌 열린 공간에서 자유롭게 도장할 수 있다는 장점이 있다.
한편, 도막과 피도장물 사이의 결합이 기존의 도료에서와 같은 반데르발스 결합이 아닌 공유치환 결합에 의한 강한 결합이므로 내구성을 지속적으로 유지할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래의 분체도장 과정을 나타내는 도면이다.
도 2는 종래의 분체도장에 따른 물성저하 요인을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 열린 공간에서 고분자 소재를 피도체에 직접도포하는 도장장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 고분자파우더로 이루어진 분체원료를 열에 의하여 용융시켜 분사하는 것을 나타낸 것이다.
도 5는 고분자파우더로 이루어진 분체원료를 열에 의하여 용융시켜 분사할 때 분체원료의 분자운동을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명과 대비하여 설명하기 위한 종래의 분체 용융장치의 구조를 나타내는 도면이다.
도 7은 도 6의 종래기술과 대비하여 본 발명의 에너지 관련 흐름을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 열린 공간에서 고분자 소재를 피도체에 직접도포하는 도포장치에 있어서, 고분자소재, 공기 및 에너지의 공급 등 장치내의 전체적인 흐름을 간략히 도식화 한 것이다.
도 9는 본 발명에 따른 열린 공간에서 고분자 소재를 피도체에 직접도포하는 도포장치의 원료저장부 내부를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명에 따른 열린 공간에서 고분자 소재를 피도체에 직접도포하는 도포장치의 스프레이 건의 노즐 부분을 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명에 따른 열린 공간에서 고분자 소재를 피도체에 직접도포하는 도포장치의 다른 실시예를 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하도록 한다.
본 발명에서는 부요소나 조요소를 형성하는 첨가제나 유동제 등을 사용하지 않고 기능성의 고분자 수지만을 사용함으로써 분사 후 건조 및 경화 과정 없이 바로 열에너지의 감소, 즉 엔탈피 감소에 의한 고분자 숙성에 의해 도막을 형성하는 것을 특징으로 한다.
종래의 분체 도료와 달리 부요소 및 조요소를 사용하지 않으므로 조요소의 증발로 인한 공극과, 그로 인한 매트릭스 구조의 응력의 불균일이 발생하지 않으며 고분자소재 자체의 응력범위 내에서 수축과 팽창으로 인한 특성이 발휘된다.
또한 도막과 피도장물 사이의 결합이 정전기적인 힘, 즉 반데르 발스 결합력에만 의지하는 것이 아니라 열 및 운동에너지의 증가로 인한 금속표면에서의 침투와, 금속표면에서의 자유전자와 고분자 소재의 메인사슬의 수소입자와의 치환공유결합에 의한 강한 결합력으로 인해 도막의 내구성이 향상된다.
본 발명에서는 고분자 소재를 유동성 첨가물이나 부가제 없이 직접적으로 피도체에 도막을 형성하기 위하여 두 가지 메카니즘을 고려하였다.
하나는 분사되는 노즐로부터 피도체까지 매우 짧은 거리 동안에 발생하는 열린계에서의 열전달 메카니즘이며, 다른 하나는 고분자소재가 피도체에 결합되기 위한 물리화학적 결합 메카니즘이다.
본 발명에서 열린계에서의 열전달 메카니즘을 고려해야 하는 이유는 고분자를 분말화하여 피도체 표면에 도막을 형성하기까지의 열전달 과정 및 관련 인자(factor)를 파악하여 이에 적합한 고분자소재를 개발하고 그에 따른 도장장치 및 도장방법을 개발하기 위함이다.
도 3은 본 발명에 따른 열린 공간에서 고분자 소재를 피도체에 직접도포하는 도장장치의 구성을 나타내는 도면이며, 그 상세 구성에 대해서는 후술하기로 한다.
도 4는 고분자파우더로 이루어진 분체원료를 열에 의하여 용융시켜 분사하는 것을 나타낸 것이다. 분사장치의 노즐부터 도막하고자 하는 피사체 표면까지의 거리는 통상적인 작업환경을 고려하면, 10~50cm 이다.
고분자형태의 도료가 충분히 용융되어 피사체에서 피막으로 도포되기까지 스프레이건의 출구로부터 피사체 표면까지의 메카니즘을 해석해야만, (1) 예열된 공기의 양과 속도 및 예열정도 (2) 공기와 혼합 된 원재료의 용융점 및 용융시간 (3)부족한 열량(용융에너지)을 보조하기 위한 연소가스의 양과 속도, 그리고 에너지양을 계산하여 장치를 설계하고, 각 도료 현장에 맞게 조절하여 사용할 수 있다.
20 ~ 100 범위의 입자 사이즈를 갖는 분말 형태의 치환 접착성 또는 반데르발스 접착성을 가진 고분자가 (a)지점으로부터 분사되어 10~50cm의 거리를 이동하는 동안에 충분히 용융(melting)되어 피막을 형성할 수 있을 때까지의 필요한 열에너지의 양을 계산할 수 있다.
이러한 계산은 일반적으로 적용되는 인자(factor)와 고분자형태의 도료 원료 중 가장 일반적으로 사용되는 올레핀(olefine)계 고밀도폴리에틸렌(HDPE) 또는 저밀도폴리에틸렌(LDPE)을 기준으로 하고, 연소가스 중 가장 대중적인 액화프로판가스(Liquefied propane gas:LPG)를 적용하여 (a)지점부터 (b) 지점까지의 용융 메카니즘을 토대로 산출할 수 있다.
이때 용융 대상인 고분자 파우더를 반데르발스 접착의 형태 또는 치환공유(ion-covalent) 접착의 형태 중 어느 것으로 할 것인지는 첨가제의 개질에 의한 것으로, 고분자 도료를 형성하는 기저물질(base polymer)의 용융점 도달 및 흐름성에는 거의 영향을 주지 못하므로, 기저폴리머가 충분히 용해될 때까지의 총괄열에너지의 양만을 고려하면 된다.
일반적으로 적용되는 열린계에서의 에너지 변화 W0 - W2 = W1 에 영향을 미치는 관계식은 보일 샤를의 법칙(PV = nRT)과 유체에 관여하는 베르누이의 법칙(1/2v2 + P + gh = 상수) 이다.
그러므로 영향을 미치는 인자(factor) 는 유체의 밀도(), 중력가속도(g), 높이(h), 유체의 속도(v), 온도(T) 및 압력(P)이다.
(a)로부터 (b) 까지의 구간에서의 정상 상태인 열린계에서의 에너지 변화(W0 - W2 = W1 )는 다음 식이 적용된다. 이것은 열역학 제1법칙에서 유도되는 방정식의 형태는 스칼라(scalar)이다.
W = Ws + Wf (식1)
여기서 Ws 는 (a)에서 (b) 방향의 축일로서 주로 열린계에 존재하는 저항으로 작용하며, Wf 는 (a)에서 (b) 방향의 흐름일로서 주로 열린계에 존재하는 에너지흐름의 변화를 말한다.
Figure PCTKR2015005231-appb-I000001
스프레이 노즐로부터 압력 Pin (N/m2) 인 유체가 Vin(m3/s) 속도로 분사된다. 여기서는 Pin 및 Vin은 도 3의 (1)지점에서의 튜브(tube)를 통과한 예열된 공기의 속도, 압력, 밀도, (2)지점에서의 튜브(tube)를 통과한 원료입자와 공기의 속도, 압력, 밀도, (3)지점에서의 연소가스의 속도, 압력, 밀도를 합한 것이다.
즉,
Pin(N/m2) = P(1) + P(2) + P(3)
Vin(m3/s) = V(1) + V(2) + V(3) 이고,
Vout(m3/s) = 혼합유체의 표면 도달시의 속도
Pout(N/m2) = 혼합유체의 표면 도달시의 압력이다.
이때 도체 표면에 미치는 압력 또는 용융된 수지의 평활도, 도체표면의 나노단위의 표면 침투를 결정할 때 필요한 도달 압력 등을 고려하여야 한다.
Figure PCTKR2015005231-appb-I000002
로 정리 될 수 있다.
한편, 도막을 형성할 고분자입자가 (a)에서 (b) 방향으로 이동하면서 일어나는 열린계에서의 메커니즘은 에너지 발란스에 영향을 미치는 유체의 속도, 압력, 밀도의 물리적 인자 및 그 구간 내에서 일어나는 에너지의 전이가 매우 중요한 요소가 된다.
따라서 그러한 인자를 반영하는 아래의 퓨리에(Fourier) 관계식을 추가로 적용하는 것이 바람직하다.
Figure PCTKR2015005231-appb-I000003
여기서, dT/dx는 K/m 또는 /ft 로 나타나는 x방향의 온도구배, 즉, x 방향의 열전달 속도를 나타내며, A는 열 흐름에 대한 수직 단면적을 나타낸다.
도 5는 고분자파우더로 이루어진 분체원료를 열에 의하여 용융시켜 분사할 때 분체원료의 분자운동을 설명하기 위한 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이 고분자 분체 입자가 (a)로부터 (b)까지 이동하는 동안에 받게 되는 전도에 의한 열전달은 입자의 크기가 미세하면 미세할수록 브라운 입자 행동을 보이며 이러한 입자 행동에서의 입자의 대상부피에 대한 열전달 메커니즘을 고려할 수 있다.
다음으로 고분자 분체 입자의 대상부피에서의 열전달을 고려하면 다음과 같다
이때 에너지전달은 대상 부피의 표면이 미분되어진 단위 분자에 의해서 일어나므로 정상상태의 열린계에서의 에너지변화 식을 적용할 수 있다.
이 대상부피(분체입자)의 윗면에서 일어나는 물질전달은 단지 분자크기에 의한 것이며 이러한 경우는 (a)로부터 (b)까지 이동하는 유체이동의 층류 흐름에서 볼 수 있다. 따라서 정상상태의 에너지변화에서의 (나)의 (식1)을 적용하여 요소 윗면에서의 전달만을 고려할 수 있다.
Figure PCTKR2015005231-appb-I000004
단위시간당
Figure PCTKR2015005231-appb-I000005
면을 통과하는 z분자의 경우 위의 식은 아래와 같이 쓸 수 있다.
Figure PCTKR2015005231-appb-I000006
이때 mn 은 분자당 질량, cp 는 기체의 분자열용량, Z는 분자가
Figure PCTKR2015005231-appb-I000007
면을 통과하는 빈도수, (T|y- - T|y+)는 관찰된 단면의 약간 아래와 약간 위의 입자의 온도를 각각 나타낸다. 오른쪽 항은 대상표면을 가로지르는 분자(입자의 미분구간)에 대한 에너지 전달량의 합이다.
여기서 T|y- 는
Figure PCTKR2015005231-appb-I000008
이며, T|y+도 같은 꼴로 나타 낼 수 있으므로, 아래와 같이 다시 쓸 수 있다.
Figure PCTKR2015005231-appb-I000009
여기서, 는 충돌거리의 y성분을 나타낸다.
충돌거리 는 분자의 평균자유거리 와 = 2/3 의 상관관계가 있다. 충돌 거리에 대해 분자의 평균자유거리 를 적용하고 Z 분자에 대한 합을 나타내면 아래와 같이 된다.
Figure PCTKR2015005231-appb-I000010
이를 다시 정리하면 열전도도 k는 다음과 같다.
Figure PCTKR2015005231-appb-I000011
기체의 운동에너지의 결과로부터
Figure PCTKR2015005231-appb-I000012
이며, 여기서
Figure PCTKR2015005231-appb-I000013
는 임의의 평균분자속도로서,
Figure PCTKR2015005231-appb-I000014
로 나타낼 수 있으며,
Figure PCTKR2015005231-appb-I000015
(d는 입자의 지름)로 된다.
여기서,
Figure PCTKR2015005231-appb-I000016
이므로, 열전도도 k는 결과적으로 다음과 같이 된다.
Figure PCTKR2015005231-appb-I000017
즉, 열린계에서 이동하는 미세한 입자의 열전도도는 압력과 무관하며, 절대온도의 제곱근에 비례한다.
이상에서는 (a)로부터 (b) 사이의 구간을 고분자 미세 입자가 이동할 때 일어나는 열전달 메커니즘을 열린계의 열 변화를 통하여 정리하면서 각 에너지 변화에 어떠한 인자들이 영향을 미치는지를 살펴보았다.
이는 고분자 수지를 미세한 분말로 만들어 열을 이용하여 분사하여 도료와 같은 목적으로 사용할 경우, 그 분체도료를 적용할 base polymer를 선택(분자량, 밀도, 입자의 크기)할 때, 어떤 영향을 미치는지를 파악할 수 있으며, 장치를 설계함에 있어서, 주입할 에너지의 양과 연소온도, 유속비율 및 분사량 등을 고려할 때 매우 중요하다.
또한, 정전기에 의한 분체 도장, 수지 용융에 의한 수지 분체도장 등과 같이 기존의 공장내부에 설치된 복잡한 장치에 의하여 가능했던 작업을 도장에 필요한 중요한 인자만을 선택하여 외부의 현장에서 직접 적용할 수 있는 간편한 고분자 분체도장 장치를 제작할 수 있다.
이러한 열린계에 미치는 모든 인자에 대한 메커니즘을 정리하면, 기계 장치에 적용 시에 각각의 작동 요소 및 적용하고자 하는 고분자의 선택에 따라, 또는 작업환경에 필요한 도료의 종류에 따라 장치를 달리 설계할 수 있다.
이는 (a)로부터 (b) 사이의 구간의 일과 열의 총에너지 전달은 정상상태인 경우 기존의 각 유동 기체의 열량 속도식에 단순 비례하여 간단히 구해질 수 있기 때문이다.
그리하여, 운반이 용이하고 휴대 및 작업이 간편한 간단한 장치를 고안하는 것이 가능해진다. 또한 장치 내에 적용하려고 하는 각종 인자들, 즉, 예열된 공기의 온도, 히터의 용량, 고분자 입자의 크기, 형태, 용융점 더 나아가 고분자 입자의 분자량 결정, 연소가스의 연소에너지 총량 및 각 튜브(tube)의 크기와 이동하는 모든 유체의 속도, 압력 등을 결정하고 조절할 수 있게 된다.
이로써, 스프레이 노즐로 부터 10 내지 50cm의 거리를 이동하는 짧은 시간 동안, 마이크로 크기의 파우더 입자가 피도체의 표면에 도달할 때까지와 피막을 형성하여 도료의 기능을 완전히 구현할 때까지의 열전달 메커니즘을 규명하였다. 이를 통해, 그간 대형 챔버 또는 플랜트 내에서 진행되었던, 분체도료를 효과적이고 간편하게 도포하고자 하는 현장(OUT DOOR)에서 바로 휴대용처럼 간편하게 적용할 수 있게 된다.
도 6은 본 발명과 대비하여 설명하기 위한 종래의 분체 용융장치의 구조를 나타내는 도면이다. 도 6에 도시된 종래의 분체 용융장치를 본 발명과 비교하기 위하여 본 발명에서 개발된 메커니즘으로 열전달 경로를 해석해 보았다.
고분자 분체도료(Base polymer : HDPE, Melt Flow Index : 10 g/10min at 190/2,16kg, density : 0.954)의 수지가 20cm의 짧은 거리를 매우 빠른 속도로 이동하면서 충분히 용융되어 피도체 표면에 도막을 형성하기 위해서는 이동하는 매우 짧은 시간 내에, 고분자 파우더 입자가 약 250~ 190까지 가열되어야 한다.
이 과정에서는 고르고 일정한 두께의 도막을 형성하기 위하여 닫혀진 챔버 안에서 이루어지는 인도어(indoor) 공정을 통해 분체를 피도체에 붙이는 정전기를 이용한 방법 등이 이용되어진다.
이러한 과정을 본 발명과 비교하기 위하여 동일한 원재료를 사용하고, 단위환산을 일치하고, 본 발명에서 정리되어진 동일한 프로세스의 메커니즘에 따라 해석하였다.
분사 압력은 P in = 2 kgf/cm2(상온 air 압력 Pair = 1.4 kgf/cm2 와, 원료분사와 상온air 압력 P air+원료 =0.3 kgf/cm2 와, 연소가스 압력 P combustion gas = 0.3kgf/cm2의 합)로 하고, 공급하는 가스의 연소온도는 T0 = 2700 로 하였다.
이때 연소가스는 일반적으로 전기에너지 혹은 O2+LPG 혹은 O2+아세틸렌가스 등 다양한 연료를 사용할 수 있다. 한편, 고분자 분체 도료는 평균100의 크기를 갖는 입자를 사용하였다.
기존의 정전도장에 의한 분체도장은 (a)로부터 (b) 사이의 구간의 일의 총량 에너지 변화로 나타낼 수 있다. 이 구간 동안에 고분자 파우더 입자는 용융에 충분한 온도(HDPE 인 경우 (b)지점에서 250)에 도달하여 적합한 용융상태의 점도를 보유한다.
이것을 챔버와 같이 닫힌계가 아닌 현장에 적용하기 위하여, 본 발명에서 정리된 메커니즘 식에서 언급된 에너지 총량변화가 같아지도록 적용하면 다음과 같다.
우선 고분자 파우더 입자는 동일한 HDPE 고분자로 하되(Base polymer : HDPE, Melt Flow Index : 10 g/10min at 190/2,16kg density 0.954), 본 발명에서는 별도로 단위 입자의 크기를 30로 하였다.
전체 압력은 Pin = 2 kgf/cm2으로 동일하며, 튜브(tube) 규격, 공급할 공기 또는 원료 공급 튜브의 규격 역시 동일하게 하였다.
결국 도료의 기능으로 도포되어지는 개질된 고분자에 축적되어지는 (예열되어지는 열에너지의 양 = T2가 250에 도달) 정상상태의 열린계에 대한 에너지 밸런스(Engery Balances on Open System at steady state)가 같아지도록 하면 된다.
단위면적당 주입된 에너지의 총양으로 표현되는 총에너지변화는 W0 + W1 + w2 = Wf 이며, 이때 Wf 값은 저항이 없을 경우 0이고, 저항이 존재할 경우 그 값은 Ws로 된다.
또한 W=PV에서, 분사되는 장치는 동일하게 설정하였으므로, 동일한 유체 압력에서는 총에너지 변화는 속도의 비로 산정되어 질 수 있다
도 6에서 정상상태의 총괄 열변화를 정리하면 다음과 같다
W0 + W1 + W2 = 1.4Px (+ 275K] + 0.3P x [-1500K] + 0.3P x [+205K] = - 3.5K*P
즉, 분사노즐의 불꽃에 의한 에너지는 동시에 공급된 원료와 공급된 공기 등을 가열하거나 구간 내에서 Ws =-3.5K*P에 대한 저항을 받아 소모 되었다.
도 7은 도 6의 종래기술과 대비하여 본 발명의 에너지 관련 흐름을 설명하기 위한 도면이다. 도 6에서 설명한 내용을 도 7에 도시된 본 발명에 따른 도장장치에 적용하면 다음과 같다.
도 7의 (1) 지점의 예열 하고자 하는 공기의 온도, 공기의 압력, (3)지점의 연소가스의 연소용량, 연소가스 및 Base polymer가 충분히 용융 되었을 때의 용융지수(melt flow index) 및 점도 등의 조건을 기존의 장치에서의 조건과 동일하게 하였고 입자의 크기를 100 에서 30로 축소하였다.
Pin(N/m2) = P(1), heated air + P(2), micro polymer/room temperature air + P(3), combustion gas = 1.4 kgf/cm2 + 0.3 kgf/cm2 + 0.3 kgf/cm2 로 배분하면 이는 2 kgf/cm2 로서 기존 분체도장 압력과 같아진다.
본 발명에 따른 도장장치에서의 총괄 열변화는 다음의 식과 같이 기존의 닫힌 챔버에서의 총괄 열변화와 같아야 한다.
-3.5K*P = (300-X)K x 1.4P + 205K x 0.3P + -600K x 0.3P
수식을 정리하면 X = 212 이다.
즉, 공급하는 공기의 온도를 212 만큼 예열하면, 일반적인 LPG 가스만으로도 대규모 장치 산업의 챔버와 같은 분체 도장 효과를 낼 수 있게 된다.
더우기 본 발명에서는 입자의 크기를 작게 하여 실험하였음을 고려할 때 입자의 크기에 따른 비율인 30% 정도의 예열 온도, 즉, 약 64 ~ 70 예열만으로도 닫힌 챔버에서와 같은 분체 도장 효과를 내는 것이 가능하게 된다. 즉, 가장 일반적으로 구할 수 있는 LPG 가스를 사용하여 현장에서 충분히 실현 가능한 예열 방법을 통해 종래의 분체도장의 효과를 낼 수 있다.
한편, 본 발명에서 적용된 물리화학적 결합 메카니즘은 금속표면에서의 이온치환반응, 산염기 상호작용 및 가역반응, 금속표면의 엔탈피와 에너지에 의한 팽창 및 자유전자의 결합, 그리고 고분자의 표면장력을 들 수 있다.
도 8 내지 도 10은 본 발명에 적용된 물리화학적 결합 메카니즘을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명에 있어서 종래의 분체 도료와 구별되는 물리화학적 특성은 정전기적 흡착 및 도포과정이 필요 없다는 것이다. 즉, 도막은 이동 중인 상태에서 부드럽게 입자가 피도체에 높은 속도로 충돌하면서 확산 접합되며, 차가운 표면을 강타하고, 무정형의 입자가 평평하고 작은 고분자단량체를 이룬 구형의 구조로 침투하여 급속한 응고로 인한 층상 그레인 구조를 형성하면서 확산접합 된다.
도 8은 확산접합과정에서의 층상 그레인 구조 및 이온 치환에 의한 공유결합을 나타내는 도면이고, 도 9는 피막과 피도체 계면에서의 전이층을 나타내는 도면이다.
한편, 도 10은 금속표면에서의 산염기 상호작용에 의한 치환반응을 설명하기 위한 도면이다.
즉, 본 발명에 따른 고분자 소재를 이용하여 피도체에 도막을 형성하는 과정에서 확산접합과 금속표면의 팽창, 수축 및 이온교환, 화학 물리적 결합 메카니즘, 산화물 이온치환, 냉각에 따른 엔탈피감소 및 비균질 결합 매트릭스 구성 등의 복잡한 과정이 일어나게 된다.
비균질 결합 매트릭스 구성이란 이온치환 과정에 대한 산물이다. 이온치환은 이온화된 상태로 기판의 표면에 가까운 영역으로 주입하는 과정이다. 이온 운동에너지가 피도체의 결합에너지보다 크면 충격시 표면과 전이층을 형성하고 냉각되어 바로 엔탈피가 안정되면서 공유결합 상태를 유지하게 된다.
아래의 표 1에서 알 수 있는 바와 같이 이러한 물리화학적 결합 메카니즘에 의하면 기존의 도료에 비해 수백 배 강한 결합력 및 지속적인 박리강도를 유지할 수 있게 된다.
<표 1> 결합에 따른 결합에너[kJ/mol]
Figure PCTKR2015005231-appb-I000018
확산접합과정은 고분자 파우더를 분사 할 때 에너지에 의해서 용해되면서 무정질의 아모포스(amorphous) 상태로 진행되며 화학작용은 산화 특히 분사하는 동안 발생한다. 기본 폴리머를 산염기 반응이 일어 날 수 있도록 그라프팅 중합한 후의 금속표면에서의 금속과 산염기의 상호작용에 의해 진행된다. 이러한 반응은 철, 마그네슘, 알루미늄, 구리 및 가역 반응이 일어날 수 있는 아스팔트 혹은 셀룰로우스를 함유한 목재 표면에서도 가능하므로, 전통적인 도료와 같이 도포가 가능해졌다.
또한 특히 금속표면과 같은 피도체에서는 열 및 에너지 증가로 표면에서의 자유전자가 활성화되어, 이온 공유 결합을 동시에 수반하게 된다. 이 과정에서 자유전자가 팽창된 미세표면으로 파고들어 표면적이 극대화 될 뿐만 아니라 수축 되면 고분자 숙성을 통해 빠른 속도로 냉각되면서 안정화된 엔탈피를 갖는 공유 결합 상태로 안정화 된다.
본 발명에서 피도체에 형성되는 피막의 결합력의 증가를 위해 고려된 요소 중의 하나는 고분자 파우더가 고체 상태에서 용융되면서 발생하는 표면장력이다.
폴리머가 고체 상태에서나 용융되어 점성을 가졌을 경우에나 표면장력이 생기는 것은 당연한 것이다. 이는 아래의 표 2에서와 같이 포우커스 이론에 의해 정리된 것으로 본 발명의 진행 공정 중에 결합력의 증가로 인해 당연히 발생하게 된다.
<표 2> 고분자 고체의 표면장력[mN/M, 20]
Figure PCTKR2015005231-appb-I000019
본 발명의 고분자 소재와 도장 장치에서 일어나는 물리화학적 결합 메카니즘은 금속표면에서의 이온치환반응, 산염기 상호작용 및 가역반응, 금속 표면의 엔탈피와 에너지에 의한 팽창과 자유전자의 결합 및 고분자의 표면장력으로 정리할 수 있다.
즉, 본 발명에서는 고분자 소재를 직접적으로 도료로 사용하게 되면서, 피도체와의 결합력, 즉, 박리강도를 증가시키는 요인으로 고체상의 고분자 소재를 사용하고, 용융 및 숙성의 과정에서 종래의 도료 혹은 유동성 분체 도료에서 가지지 못했던 강한 결합력을 가지게 되었다.
즉, 본 발명에서는 위에서 살펴본 바와 같이 열린계에서의 열전달 메카니즘과 물리화학적 결합 메카니즘을 고려하여 열린 공간에서 피도체에 직접 도장이 가능한 고분자 소재와 그 고분자소재를 피도체에 직접 도포할 수 있는 도포장치 및 도포방법을 개발하였다.
먼저 본 발명에 따른 열린 공간에서 직접도장 가능한 고분자소재에 대해 설명하기로 한다.
피도체 표면위에 원하는 피막을 형성하기 위하여서는 그에 상응하는 소재가 개발되어야 하며 그 소재는 본 발명에 따른 열전달 메카니즘과 물리 화학적 결합 메카니즘에 적합해야 한다.
도료로서의 기능을 고려할 때 표면보호와 조색성, 내열성, 난연성, 고경도, 열전도성, 전기절연성, 열차단성, 내화학성, 내약품성, 내염해성 및 방수성 등의 특징을 고려하여야 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 열린 공간에서 직접도장 가능한 고분자소재는 기저폴리머에 보조폴리머를 공중합하여 제조하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 고분자소재에 사용되는 기저폴리머는 물리화학적 결합 메카니즘(확산접합과정)을 만족시키고, 장치구조 및 열전달 메카니즘을 만족시키는 소재 중 일반적으로 경제적인 목적을 고려하여 채택되었다.
즉, 본 발명에 따른 고분자소재에 사용되는 기저폴리머로는 폴리에틸렌(Polyethylene), 폴리프로필렌(Casting PolyPropylene), 에틸렌 비닐 아세테이트(Ethylene vinyl acetate), 폴리에틸렌 비닐 알코올(Poly ethylene vinyl alcohol), ABS수지, 폴리스티렌 아크릴 수지, 폴리아크릴 아미드 수지, 폴리페닐설페이트수지, 스티렌수지, 폴리아미드(Polyamide) 수지, 테프론수지, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 중에서 적어도 하나 이상을 선택하여 공중합 시킨 것(co-polymerization)을 사용하였다.
한편, 상기 기저폴리머에 공중합되는 보조폴리머로는 염산, 말레익산, 초산 또는 황산을 포함하여 제조된 수지와, TEOS, 에탄옥사이드, 수산화마그네슘(MgOH2), 산화알루미늄(Al2OH3), 산화안티몬(Sb2O3)을 포함하여 제조된 수지 및 스틸렌-부타디엔 고무(Styrene-butadiene rubber), 스티렌고무, 에틸렌고무, 에틸렌-스티렌 고무를 포함하는 수지 중 적어도 하나 이상을 선택하여 공중합 시킨 것(co-polymerization)을 사용하였다.
이때의 기저폴리머는 분자량 3만 이상의 밀도를 가지고, 190, 18.6Kg하중의 조건에서 용융지수가 5 g/min 이상인 것을 선택한다.
현장 상황에 따라서 도막을 입히고자 하는 피도체 혹은 주위 환경으로부터 내열성을 향상 시켜야 할 경우, 첫 번째는 연화점과 분자량이 높고, 흐름성이 높은 기저폴리머를 메인사슬로 하여 소재를 제조하거나, 두 번째 방법으로 무기 또는 유기계열의 첨가물을 포함하는 수지를 기존 메인사슬에 그라프팅 중합하거나 고분자 매트릭스내의 분자간 공극에 입자분산 시키는 방법이 있다.
흐름성이 높으면서 내열성이 좋은 수지는 부타디엔 함량이 높거나 알파메틸기를 가진 고분자 수지를 중합하여 만든 내열 ABS 수지, 폴리스타이렌 아크릴 수지, 폴리아크릴 아미드 수지, 폴리페닐설페이트 수지, 크리스탈폴리에스터 수지, 내열 스타이렌 수지, 폴리아미드 수지(=나이론수지), 테프론 수지를 주사슬로 하여 사용하거나, 둘 이상을 선택하여 공중합하여 사용한다.
만일 유기계 혹은 무기계를 이용하여 내열도를 향상시키려면, CaCO3, CaSiO3, Talc, Si 혹은 SI-O2 계열, 석영 파우더, 수산화알루미늄, 수산화 마그네슘 등을 포함하는 수지를 사용하며, 기저 폴리머에 따라서 유기계로 메틸메타크릴레이트(Methylmetacrylate) 등을 사용할 수도 있다.
본 발명의 열전달 메카니즘을 만족시키기 위하여 함량비는 30 phrs 을 넘지 않는 것이 좋다.
피막을 입히고자하는 현장의 상황에 따라서 난연성(Flame retardant)이 요구되는 경우에는 기저폴리머 (Base polymer)에 실란계열 혹은 에탄옥사이드를 포함하는 수지를 사용하여 그라프팅 공중합하여 제조한다.
UL기준의 난연등급 V0 혹은 V1을 구현하기 위하여서는 본 발명에 언급된 기저폴리머 (Base polymer)에 실란계열 혹은 에탄옥사이드를 중량비 1~15%로 첨가하여 사용하며, 이때 난연 보조제로서 삼산화안티몬분말, 혹은 멜라민계 분말을 용도에 따라 보조제로 첨가하여 사용하며, 등급에 따라 함량비를 30phrs ~ 55phrs 범위에서 조절하여 사용한다.
비할로겐계 또는 비인계 난연 소재를 만들기 위해, 기저폴리머에 금속염계의 무기물인 수산화마그네슘(MgOH2) 수산화알루미늄(Al2OH3), 삼산화안티몬(Sb2O3) 중 하나 또는 둘 이상을 선택하여 기저 폴리머 대비 중량비 (wt ratio) 25~60 phrs (함량비로 22 ~ 57%)로 혼합하여, 150 내지 250의 온도에서 저온 그라프팅 중합(Grafting polymerization)을 하여 제조한다.
이때, 첨가제는 분산을 증가시키고 산화를 방지하기 위하여, 1차제로 활제(내외부활제 : 외부 / PE 혹은 PP Wax, 내부 Zn-stearate, Ca-stearate, Zn/Ca-st , 등 금속염계 유기계 전부를 포함)를 기저 폴리머 대비 중량비 0.1~ 5%를 첨가하고, 2차 산화방지제로서 MgO, 1076, 1010등을 0.1 ~3%를 첨가하여 제조한 것을 사용한다.
추가로 유연성 개질이 필요한 경우에는 탄성(elastomer)을 가진, TPX 계열, 부타디엔고무, 스타이렌고무, 부타디엔-스타이렌 고무, 에틸렌고무, 에틸렌-스타이렌고무 중 하나 또는 둘 이상을 선택하여 기저폴리머 대비 중량비 2~10%를 혼합하여 개질한 것을 사용한다.
이때 상용화제로 실리콘오일(Synthetic silicone oil), 화이트오일, 미네랄오일 (석유계 파라핀오일:Petrochemical paraffine oil) 또는 폴리머 커플링 에이젼트를 사용한다.
사용하고자하는 목적 중에, 열전도성과 전기절연성을 부여하고자 하는 경우에는 기저 폴리머에 Fumed silica와 같은 Si 계열 무기물(SiO2, SiCO, 실리콘카바이드, White carbon), 알루미늄실리케이트 계열 또는 Talc를 포함하여 제조된 수지 중 하나 또는 둘 이상을 선택하여 함량비 5~30%의 비율로 첨가하거나 그라프팅화 하여 제조한다.
유기계열의 기저폴리머를 사용할 경우에는 폴리테레프탈레이트(PBT) 또는 폴리페닐렌, 폴리페닐설페이트 중 하나 또는 둘 이상을 선택하여 공중합한다. 이 경우 함량비 10%의 산화마그네슘, 나이트라이드 보론 등을 그라프팅 중합하여 제조한다.
사용하고자하는 목적 중에, 전기전도성을 부여하고자 하는 경우에는 기저 폴리머에, 카본나노튜브(CNT), 카본 그라파이트(C), 수산화알루미늄 (Al2OH3), 수산화마그네슘(MgOH2), 아이론 옥사이드, 금속염 및 금속분말(Au, Ag, Fe, Al, Mg,등)을 포함하여 제조된 수지 중에서 하나 혹은 둘 이상을 선택하여 중량비 0.1 ~3 PHRS, 또는 함량비 3~10%의 비율로 그라프팅 중합하여 제조한다.
액상이든 고체상이든 피도체 표면 위에 형성되어지는 피막의 경도나 도료의 표면 질감 등을 자유 자재로 조절하는 것은 상업적으로나 기능적으로나 매우 중요한 문제이다.
경도가 강할수록 내스크레치성에 영향을 미치게 되며, 인간이 접촉하는 도막에도 질감의 차이가 있게 된다. 또한 표면의 경도는 광택, 발수/친수 및 방수와도 관련이 있다.
더욱이 작업 환경에 따라 강렬한 태양광과 대기 중에 포함 되어 있는 가스에도 영향을 받으므로, 경도는 내후성 및 색감에도 심각한 영향을 미친다.
본 발명에 부합하는 도막의 경도를 상승시키는 소재의 개발은 강화시키려는 경도의 정도와 광택의 여부에 따라 미네랄 및 세라믹을 첨가하는 방법과 실란등과 결합시킨 세라믹폴리머를 합성하는 방법이 있다.
미네랄을 이용하여 제조하는 방법은 sub-micron 크기의 fumed silica, 함수규산마그네슘염(=통상 Talc), 바륨설페이트(BaSO4), 칼슘카보네이트(CaCO3), 홀라스토나이트(CaSiO3), 알루미늄실리케이트(=통상 mica), 마그네슘휘스커(MgSO4(OH)22O) 또는 비취파우더를 포함하는 수지 중에서 하나 또는 둘 이상을 선택하여 0 ~10의 크기로 가급적 구형의 형태로 가공한 후, 함량비 1~30%로 하여, 기저 폴리머에 그라프팅 중합하여 제조한다.
이때 기저 폴리머의 종류에 따라 실란 또는 커플링제를 소량(함량비 0.05~1%) 첨가하여 제조하는 것이 바람직하다.
목적에 따라 약간의 상대적 경도 상승만이 요구되는 경우에는 유기폴리머를 중합하여 사용하되, 기저폴리머 보다는 분자의 크기가 상대적으로 크고 경도가 높은 것을 선택하여 5PHR 미만을 선택하여 중합하여 사용하는 것이 바람직하다.
경도를 올리는데 있어, 표면장력에 대한 기저폴리머의 표면 정전기의 함유를 늘리거나 줄이거나에 따라, 경도 증가에 이어 부가적으로 현장에서 요구되어지는 기능적 목적에 따라 영구적 발수성과 친수성을 선택하여 제조 할 수도 있다.
내약품성 관련하여서는 기본적으로 대부분의 폴리머가 기존의 유동성 부요소 또는 조요소를 사용한 도료 보다는 강하다. 다만, 도막을 입히고자 하는 환경에 따라 산, 염기, 염해 및 공기 중의 아황산가스 배출 등을 고려하여, 기저폴리머의 특성에 따라 결정한다.
도막을 입히고자 하는 환경이 산성인 경우에는 포화 상태의 HDPE와 같은 올레핀 계열을 사용하고, 염기성인 경우에는 나이론과 같은 폴리아마이드 계열을 사용한다.
선택되어진 기저 폴리머를 추가로 미네랄 등을 중합하여 조금 더 내화학성 및 내약품성이 개선된 것을 제조하고자 하는 경우에는 구형의 알루미늄실리케이트, 황산바륨 등을 함량비 5~30%를 첨가하거나, 기저 폴리머에 따라, 폴리테트라플루오루 에틸렌 또는 폴리아마이드 66과 같은 내화학성이 뛰어난 폴리머를 함량비 3~10% 정도를 공중합하여 제조한다.
열차단성을 위해서는 기저 폴리머에, 발포율이 매우 적은 아민 계열의 저발포제를 소량(0.1~2%) 함유하여 분사 시에 버블을 형성하게 하는 방법이 있다. 하지만 이 경우에는 열 차단성은 좋으나 내구성이 떨어지는 경우가 있으므로 주어진 현장 조건에 따라 조절하여 사용한다.
미네랄 첨가제인 경우에는 구형의 알루미늄실리케이트, 구형의 SiO3 중에서 비중이 0.8g/cc 이하로 제조 된 것을 하나 또는 둘 이상을 선택하여 기저폴리머와 그라프팅 중합하여 고분자 매트릭스 내에 지극히 미세한 공극(pore)을 형성한다.
이러한 발포제를 기저 폴리머에 함량비 10%를 넘지 않는 비율로 공중합하여 제조 한다. 이때 제조 공정 중에 완전한 분산 중합이 이루어져야 물성 저하를 줄이고 차단성을 높일 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 열린 공간에서 직접도장 가능한 고분자소재는 기저폴리머에 보조폴리머를 공중합한 혼합물에 다시 기저폴리머를 공중합 시킨후 과산화물을 포함하는 수지를 공중합시켜 제조하는 것을 특징으로 한다.
한편, 표면보호와 조색성, 내열성, 난연성, 고경도, 열전도성, 전기절연성, 열차단성, 내화학성, 내약품성, 내염해성 및 방수성 등의 특징을 고려하여 상기 고분자 소재에 첨가제를 공중합시켜 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 고분자소재에 사용되는 기저폴리머는 물리화학적 결합 메카니즘(확산접합과정)을 만족시키고, 장치구조 및 열전달 메카니즘을 만족시키는 소재 중 일반적으로 경제적인 목적을 고려하여 채택되었다.
즉, 본 발명에 따른 고분자소재에 사용되는 기저폴리머로는 폴리에틸렌(Polyethylene), 폴리프로필렌(Casting PolyPropylene), 에틸렌 비닐 아세테이트(Ethylene vinyl acetate), 폴리에틸렌 비닐 알코올(Poly ethylene vinyl alcohol), ABS수지, 폴리스티렌 아크릴 수지, 폴리아크릴 아미드 수지, 폴리페닐설페이트수지, 스티렌수지, 폴리아미드(Polyamide) 수지, 테프론수지, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 중에서 적어도 하나 이상을 선택하여 공중합 시킨 것(co-polymerization)을 사용하였다.
한편, 상기 기저폴리머에 공중합되는 보조폴리머로는 염산, 말레익산, 초산 또는 황산을 포함하여 제조된 수지를 사용하였다.
이때 보조폴리머는 염산, 말레익산, 초산 또는 황산에 스틸렌-부타디엔 고무(Styrene-butadiene rubber), 스티렌고무, 에틸렌고무 또는 에틸렌-스티렌 고무를 혼합하여 수지형태로 제조할 수 있다.
이때의 기저폴리머는 분자량 3만 이상의 밀도를 가지고, 190, 18.6Kg하중의 조건에서 용융지수가 5 g/min 이상인 것을 선택한다.
상기 첨가제는 내열성을 위해 ABS 수지, 폴리스타이렌 아크릴 수지, 폴리아크릴 아미드 수지, 폴리페닐설페이트 수지, 크리스탈폴리에스터 수지, 내열 스타이렌 수지, 폴리아미드 수지(=나이론수지) 및 테프론 수지 중에서 적어도 하나 이상을 선택하여 사용하거나 CaCO3, CaSiO3, Talc, Si 혹은 SI-O2 계열, 석영 파우더, 수산화알루미늄, 수산화 마그네슘 또는 메틸메타크릴레이트(Methylmetacrylate)를 포함하는 수지 중에서 하나 이상을 선택하여 사용할 수 있다.
한편, 난연성을 위해서는, 실란계열 혹은 에탄옥사이드를 포함하는 수지를 선택하거나, 수산화마그네슘(MgOH2) 수산화알루미늄(Al2OH3) 또는 삼산화안티몬(Sb2O3)을 포함하는 수지 중 하나 이상을 선택할 수 있다.
또한, 열전도성과 전기 전열성을 위해 SiO2, SiCO, 실리콘카바이드, White carbon, 알루미늄실리케이트 계열 또는 Talc를 포함하여 제조된 수지, 폴리테레프탈레이트(PBT) 또는 폴리페닐렌, 폴리페닐설페이트중 하나 이상을 선택할 수 있다.
전기전도성을 위해 카본나노튜브(CNT), 카본 그라파이트(C), 수산화알루미늄 (Al2OH3), 수산화마그네슘(MgOH2), 아이론 옥사이드, 금속염 및 금속분말(Au, Ag, Fe, Al, Mg,등)을 포함하여 제조된 수지 중에서 하나 이상을 선택할 수 있다.
경도 향상을 위해서는 함수규산마그네슘염, 바륨설페이트(BaSO4), 칼슘카보네이트(CaCO3), 홀라스토나이트(CaSiO3), 알루미늄실리케이트, 마그네슘휘스커(MgSO4(OH)22O) 또는 비취파우더를 포함하는 수지 중에서 하나 이상을 선택하여 사용할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 열린 공간에서 직접도장 가능한 고분자소재의 제조방법은, 기저폴리머에 보조폴리머를 공중합하여 제1공중합물을 제조하는 단계; 상기 제1공중합물에 상기 기저폴리머를 다시 공중합시켜 제2공중합물을 제조하는 단계; 상기 제2공중합물에 과산화물을 포함하는 수지를 공중합시켜 고분자소재를 제조하는 단계를 포함한다.
한편, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 열린 공간에서 직접도장 가능한 고분자소재의 제조방법은, 내열성, 난연성, 유연성, 열전도성, 전기절연성, 전기전도성 및 경도의 향상을 위해 첨가제를 상기 고분자 소재에 공중합시키는 단계를 더 포함할 수도 있다.
도 3은 본 발명에 따른 열린 공간에서 고분자 소재를 피도체에 직접도포하는 도장장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 열린 공간에서 고분자 소재를 피도체에 직접 도포하는 도포장치는 압축기(100), 히터(200), 원료저장부(300), 연소가스저장부(400) 및 스프레이건(500)을 구비한다.
열전달 메커니즘에 의하면 고분자 소재가 올레핀계열이며 입자의 크기가 30마이크론인 경우에는 공기를 70 정도로 예열할 필요가 있으며 입자의 크기가 50마이크론인 경우에는 공기를 110 정도로 예열하는 것이 바람직하다.
그러나 높은 용융지수를 갖는 기저 폴리머가 요구되는 경우, 즉 올레핀 보다 용융점이 50 정도 높은 나이론 계열의 기저폴리머를 사용하는 경우에는 메카니즘에 따라 입자크기를 고려하지 않더라도 예열 온도를 10~20% 더 상승시켜야 한다.
따라서 장치적 효율을 고려하여, 도장용으로 개발된 소재를 한 장치에 다양하게 적용하기 위해서는 압축기에서 압축되어 1.5 kgf/cm2의 분사압력으로 통과하는 공기를 70 ~ 200 의 범위에서 예열할 수 있는 히터를 사용하는 것이 바람직하다.
압축기는 용량에 상관없이 현장의 필요에 따라 적절히 선택하여 사용할 수 있으나, 공기의 압력이 2kgf/cm2 이상이 되고, 내경은 4.95 ~ 8.12mm의 범위를 유지하는 것이 고분자 수지의 직접 도장 작업의 효율 향상에 적합하다.
도 11은 본 발명에 따른 열린 공간에서 고분자 소재를 피도체에 직접도포하는 도포장치에 있어서, 고분자소재, 공기 및 에너지의 공급 등 장치내의 전체적인 흐름을 간략히 도식화 한 것이다.
도 11에 도시된 바와 같이 최종적으로 스프레이 건(500)의 노즐로 부터 분사되기 직전에는 스프레이 건(500)의 내부 혹은 그 이전의 1m의 공간에서 예열된 공기가 고분자 소재를 감싸는 형태를 유지하는 것이 에너지의 활용 및 효율 면에서 훨씬 유리하다.
도 11의 (C)는 분사장치 헤드와 연결을 예로 든 것이다, 이는 분사장치 내에서 또는 분사장치의 직전에서 연소가스와 공기가 최적의 조건으로 혼합된 상태에서 주입이 되어야 하므로 본 발명에 있어서 매우 중요한 장치구조이다. 이를 통해 가스 주입 양과 관계없이 분사장치에서 고온의 불꽃이 항상 푸른색을 유지하는 것을 가능하게 한다.
튜브의 재질은 일반적인 가스호스를 이용하면 되나, 예열된 공기가 통과하는 부분에는 내열도가 높은 고무나 테프론 재질의 호스를 사용하는 것이 바람직하다.
연결부위 혹은 분사장치 내의 튜브는 동(Cu) 함량이 높거나 열전도율이 높은 것을 사용하며, 노즐 부분은 열 변형이 적은 금속 재질을 사용하는 것이 바람직하다.
분사 장치의 작업자가 노출되는 외부 하우징은 열 전달율이 낮고, 열 변형율이 없는 폴리머 재질을 사용하거나 안전한 재질을 사용한다.
도장 과정 중 고분자 소재 자체가 변경되거나 고분자소재의 색 조합이 변경되는 경우 및 유지보수가 요구되는 경우가 있으므로, 연결 부위는 분해 조립이 가능하도록 하는 것이 바람직하다.
도 12는 본 발명에 따른 열린 공간에서 고분자 소재를 피도체에 직접도포하는 도포장치의 원료저장부 내부를 나타내는 도면이다.
원료저장부(300)의 뚜껑을 제거 한 후, 도 5에서와 같은 원료공급 장치를 부착 시킬 수 있도록 개발 하였다.
압축기(100)가 공급하는 공기의 일부를 분기하여 원료저장부에 공급한다. 이때 분기된 공기의 일부는 원료를 흡입하기 용이하게 하는 공기작동 펌프를 가동하는데 사용하고, 나머지는 원료저장부(300)내의 흡입구 입구에서 원료, 즉 고분자 소재가 쉽게 비산되어 흡입되도록 한다.
공기작동 펌프는 공기의 흐름이 멈출 때는 원료이동의 스토퍼 역할을 하거나, 일정하게 원료가 공급되도록 레귤레이터 역할을 수행한다.
원재료 입자가 매우 미세하므로 원재료가 덩어리져서 이동하지 않고 흡입구 부분을 따라서 구멍이 생기는 브릿징 현상이 발생할 수 있으므로 에어비산 펌프 외에 추가로 바이브레이터를 설치하는 것이 바람직하다.
원료저장부내의 모든 부분에서 브리징 현상이 발생하지 않도록, 에어펌프와 바이브레터의 효과가 미칠 수 있도록 원료저장부의 하단을 원뿔 형태를 기반으로 제작하는 것이 더욱 바람직하다.
이는 본 발명에 사용되는 고분자 소재가 유동성 액체가 아닌 미세한 분말 상태의 폴리머 수지인 점을 고려하여 고안된 것이다. 즉, 압축기로부터 공급되어지는 원료 이송을 위한 공기를 일부 분기하여 원료저장부내로 공급함으로써 폴리머 수지가 원료저장부내에서 뭉쳐지지 않고 스프레이 건(500)까지 원활하게 공급될 수 있도록 하는 것이다.
특히 원료저장부(300)의 뚜껑 부분을 손쉽게 교체하여, 그 부위에 장치를 설치하는 것으로서 상온에서 운영되므로, 각 연결부위는 금속 또는 플라스틱 재질로 쉽게 제작하여 사용할 수 있다.
도 13은 본 발명에 따른 열린 공간에서 고분자 소재를 피도체에 직접도포하는 도포장치의 스프레이 건의 노즐 부분을 나타내는 도면이다.
고분자소재가 가운데서 방사형으로, 또는 바깥쪽의 연소가스 및 공기 방향으로 분사된다. 이때, 예열된 공기와 연소가스는 스프레이 건의 노즐 안에서 각기 다른 경로로 분사되거나 같은 경로로 분사되어도 무방하다.
그러나 가급적 효율적으로 분사온도를 통제하기 위해서는 도 11의 (c) 및 도 13의 (b)에서 설명 및 도시한 바와 같이 예열된 공기와 연소가스가 분사장치 내 또는 직전에 최적의 상태로 혼합되어 분사되는 것이 에너지 사용면에서 훨씬 효율적이며 불꽃의 크기와 온도를 통제하기도 훨씬 용이하다.
스프레이 건의 노즐에서 분출되어지는 벤트 홀의 크기와 갯수는 스프레이 건의 설계 용량에 따라 적절히 조절 가능하며, 노즐로부터 방사되는 모든 유체의 분사 압력의 합이 2kgf/cm2 가 되도록 벤트 홀의 크기와 개수를 조절하는 것이 바람직하다.
한편, 보다 넓은 면적을 도포할 필요가 있는 경우에는 원형의 노즐 이외에 직사각형, 마름모 및 삼각형 등과 같이 다양한 형태로 변형하여 사용할 수 있다.
스프레이 건 또한 작업 여건에 따라 막대형이나 소총형 등과 같이 다양한 형태로 제작 가능하며, 경제성을 고려하여 공기 및 원료의 공급을 자동으로 제어하여 차단하는 자동제어장치 또는 연소가스를 자동 점화하는 장치 등을 장착할 수도 있다.
도 14는 본 발명에 따른 열린 공간에서 고분자 소재를 피도체에 직접도포하는 도포장치의 다른 실시예를 나타내는 도면이다.
도 14의 (a)를 참고하면 본 발명에 따른 열린 공간에서 고분자 소재를 피도체에 직접도포하는 도포장치의 다른 실시예는 도 3에 도시된 연소가스저장부 대신 토치용으로 사용되는 기성품 중 부탄가스 이상의 열량을 갖는 제품을 사용하며, 압축기 대신 에어 펌프를 사용할 수 있다.
더 간편하게는 에어펌프 없이 소량 작업인 경우 부탄가스와 같은 휴대용 연소가스의 압력만으로도 도 14의 (b)에 도시된 에어리스 구조의 도포장치를 제작하여 사용할 수 있다.
이는 작업 현장의 필요에 따라 또는 마무리 작업이나 간편한 유지 보수 등을 위해서는 적은 용량의 휴대용 장치를 사용하는 것이 더 효율적이기 때문이다.
한편, 작은 원료통이라 하더라도 내부에 들어있는 분말 형태의 폴리머 수지가 비산하여 스프레인 건으로 용이하게 이동할 수 있도록 에어펌프로부터 약간의 공기를 분배하여 원료통 내부로 공급하는 것이 바람직하다.
본 발명은 기존의 도료의 정전기적 방식이 아닌 물리화학적 확산 접합 메카니즘에 따라서 진행되어 폴리머 수지의 피도체에 대한 결합력이 매우 강하며, 기존의 도료에 있어서의 유동성의 목적 또는 여러 기능적 목적에 따라 첨가되던 조요소나 부요소등이 첨가되지 않아 물성저하에 영향을 받지 않고, 폴리머 자체의 물성이 온전히 발휘 될 수 있는 효과가 있다.
또한 폴리머 개질 과정이 필요치 아니하여 폴리머 선택의 제한이 줄어들고 낮은 온도에서 용융될 수 있는 수지를 활용함으로써 에너지가 매우 적게 소비되는 장점이 있다. 한편, 도장작업 후 오랜 시간이 경과하여 도장 부위가 일부 손상된 경우 그 부분을 그라인딩하거나 클리닝한 후 최초의 도막 형성과정과 동일한 방법으로 유지보수 작업을 수행할 수 있는 장점이 있다.
이상에서 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

Claims (15)

  1. 기저폴리머와 보조폴리머의 공중합에 의해 제조되며, 피도체의 표면에 분사되는 경우 열에너지 감소에 의한 확산접합에 의해 상기 피도체의 표면에 직접 도포되어 도막을 형성하는 것을 특징으로 하는 열린 공간에서 직접도장 가능한 고분자소재.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기저폴리머는,
    폴리에틸렌(Polyethylene), 폴리프로필렌(Casting PolyPropylene), 에틸렌 비닐 아세테이트(Ethylene vinyl acetate), 폴리에틸렌 비닐 알코올(Poly ethylene vinyl alcohol), ABS수지, 폴리스티렌 아크릴 수지, 폴리아크릴 아미드 수지, 폴리페닐설페이트수지, 스티렌수지, 폴리아미드(Polyamide) 수지, 테프론수지, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), TEOS, 에탄옥사이드 중에서 적어도 하나 이상을 선택하여 공중합시킨 것(co-polymerization)을 특징으로 하는 열린 공간에서 직접도장 가능한 고분자소재.
  3. 제2항에 있어서, 상기 보조폴리머는,
    염산, 말레익산, 초산 또는 황산을 포함하여 제조된 수지,
    TEOS, 에탄옥사이드, 수산화마그네슘(MgOH2), 산화알루미늄(Al2OH3) 및 산화안티몬(Sb2O3)을 포함하여 제조된 수지 및
    스틸렌-부타디엔 고무(Styrene-butadiene rubber), 스티렌고무, 에틸렌고무, 에틸렌-스티렌 고무
    중 적어도 하나 이상을 선택하여 공중합시킨 것(co-polymerization)을 특징으로 하는 열린 공간에서 직접도장 가능한 고분자소재.
  4. 기저폴리머와 보조폴리머의 공중합에 의해 제조된 혼합물에 상기 기저폴리머를 다시 공중합시켜 제조되며, 피도체의 표면에 분사되는 경우 열에너지 감소에 의한 확산접합에 의해 상기 피도체의 표면에 직접 도포되어 도막을 형성하는 것을 특징으로 하는 열린 공간에서 직접도장 가능한 고분자소재.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 기저폴리머는,
    폴리에틸렌(Polyethylene), 폴리프로필렌(Casting PolyPropylene), 에틸렌 비닐 아세테이트(Ethylene vinyl acetate), 폴리에틸렌 비닐 알코올(Poly ethylene vinyl alcohol), ABS수지, 폴리스티렌 아크릴 수지, 폴리아크릴 아미드 수지, 폴리페닐설페이트수지, 스티렌수지, 폴리아미드(Polyamide) 수지, 테프론수지, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), TEOS, 에탄옥사이드 중에서 적어도 하나 이상을 선택하여 공중합시킨 것(co-polymerization)을 특징으로 하는 열린 공간에서 직접도장 가능한 고분자소재.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 보조폴리머는,
    염산, 말레익산, 초산 또는 황산을 포함하여 제조된 수지인 것을 특징으로 하는 열린 공간에서 직접도장 가능한 고분자소재.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 보조폴리머는,
    염산, 말레익산, 초산 또는 황산에 스틸렌-부타디엔 고무(Styrene-butadiene rubber), 스티렌고무, 에틸렌고무 또는 에틸렌-스티렌 고무를 혼합하여 수지 형태로 제조된 것을 특징으로 하는 열린 공간에서 직접도장 가능한 고분자소재.
  8. 제 6항 또는 제 7항에 있어서, 상기 고분자 소재는
    상기 기저 폴리머에 상기 보조폴리머를 공중합 시킨 후 확산접합 개질 과정을 거쳐 형성된 것을 특징으로 하는 열린 공간에서 직접도장 가능한 고분자소재.
  9. 제 6항 또는 제 7항에 있어서, 상기 고분자 소재는
    내열성, 난연성, 유연성, 열전도성, 전기절연성, 전기전도성 및 경도의 향상을 위해 첨가제를 공중합시킨 것을 특징으로 하는 열린 공간에서 직접도장 가능한 고분자소재.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 첨가제는
    ABS 수지, 폴리스타이렌 아크릴 수지, 폴리아크릴 아미드 수지, 폴리페닐설페이트 수지, 크리스탈폴리에스터 수지, 내열 스타이렌 수지, 폴리아미드 수지(=나이론수지) 및 테프론 수지 중에서 적어도 하나 이상을 선택하거나,
    CaCO3, CaSiO3, Talc, Si 혹은 SI-O2 계열, 석영 파우더, 수산화알루미늄, 수산화 마그네슘 또는 메틸메타크릴레이트(Methylmetacrylate)를 포함하는 수지 중에서 하나 이상을 선택하거나,
    실란계열 혹은 에탄옥사이드를 포함하는 수지를 선택하거나,
    수산화마그네슘(MgOH2) 수산화알루미늄(Al2OH3) 또는 삼산화안티몬(Sb2O3)을 포함하는 수지 중 하나 이상을 선택하거나
    SiO2, SiCO, 실리콘카바이드, White carbon, 알루미늄실리케이트 계열 또는 Talc를 포함하여 제조된 수지, 폴리테레프탈레이트(PBT) 또는 폴리페닐렌, 폴리페닐설페이트중 하나 이상을 선택하거나
    카본나노튜브(CNT), 카본 그라파이트(C), 수산화알루미늄 (Al2OH3), 수산화마그네슘(MgOH2), 아이론 옥사이드, 금속염 및 금속분말(Au, Ag, Fe, Al, Mg,등)을 포함하여 제조된 수지 중에서 하나 이상을 선택하거나
    함수규산마그네슘염, 바륨설페이트(BaSO4), 칼슘카보네이트(CaCO3), 홀라스토나이트(CaSiO3), 알루미늄실리케이트, 마그네슘휘스커(MgSO4(OH)22O) 또는 비취파우더를 포함하는 수지 중에서 하나 이상을 선택한 것을 특징으로 하는 열린 공간에서 직접도장 가능한 고분자소재.
  11. 열린 공간에서 직접도장 가능한 고분자소재의 제조방법에 있어서,
    기저폴리머에 보조폴리머를 공중합하여 제1공중합물을 제조하는 단계;
    상기 제1공중합물에 상기 기저폴리머를 다시 공중합시켜 제2공중합물을 제조하는 단계;
    상기 제2공중합물에 과산화물을 포함하는 수지를 공중합시켜 고분자소재를 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 열린 공간에서 직접도장 가능한 고분자소재의 제조방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    내열성, 난연성, 유연성, 열전도성, 전기절연성, 전기전도성 및 경도의 향상을 위해 첨가제를 상기 고분자 소재에 공중합시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열린 공간에서 직접도장 가능한 고분자소재의 제조방법.
  13. 고분자 소재를 피도체에 직접 도포하는 도장장치에 있어서,
    공기를 압축하여 전달하는 압축기;
    상기 압축기로부터 전달된 공기를 예열시키는 히터;
    확산접합에 의해 상기 피도체의 표면에 직접 도포되어 도막을 형성하는 상기 고분자 소재를 저장하는 원료저장부; 및
    상기 원료저장부에서 전달된 상기 고분자 소재를 상기 피도체에 분사하는 스프레이 건을 포함하는 것을 특징으로 하는 열린 공간에서 고분자 소재를 피도체에 직접 도포하는 도장장치.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 히터로부터 전달된 공기 및 상기 원료저장부에서 전달된 상기 고분자 소재에 열에너지를 공급하는데 사용되는 연소가스를 저장하는 연소가스저장부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 열린 공간에서 고분자 소재를 피도체에 직접 도포하는 도장장치.
  15. 고분자 소재를 피도체에 직접 도포하는 도장방법에 있어서,
    기저폴리머와 보조폴리머를 공중합하여 미세 분말 형태의 고분자 소재를 제조하는 단계;
    열에너지를 공급하여 상기 고분자 소재를 용융상태로 만드는 단계; 및
    용융상태의 상기 고분자 소재를 피도체에 직접 도포하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 열린 공간에서 고분자 소재를 피도체에 직접 도포하는 도장방법.
PCT/KR2015/005231 2015-05-15 2015-05-26 열린 공간에서 직접 도장 가능한 고분자소재, 그 제조방법, 상기 고분자소재의 도장장치 및 도장방법 WO2016186233A1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150068360A KR20160134384A (ko) 2015-05-15 2015-05-15 열린 공간에서 직접 도장 가능한 고분자소재, 그 제조방법, 상기 고분자소재의 도장장치 및 도장방법
KR10-2015-0068360 2015-05-15

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016186233A1 true WO2016186233A1 (ko) 2016-11-24

Family

ID=57320427

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2015/005231 WO2016186233A1 (ko) 2015-05-15 2015-05-26 열린 공간에서 직접 도장 가능한 고분자소재, 그 제조방법, 상기 고분자소재의 도장장치 및 도장방법

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR20160134384A (ko)
WO (1) WO2016186233A1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111544318A (zh) * 2020-04-30 2020-08-18 四川三泰医药科技有限公司 用于美容养颜的组装玉石活化材料及其组装合成方法和用途
CN112063202A (zh) * 2020-09-11 2020-12-11 中国人民解放军军事科学院防化研究院 一种超双疏碳纳米管涂层及其制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4237037A (en) * 1978-04-07 1980-12-02 Mitsui Petrochemical Industries Ltd. Powder coating composition composed of ethylene resin mixture and hydrocarbon wax
US4514546A (en) * 1983-02-17 1985-04-30 Bayer Aktiengesellschaft Coating powder based on saponified ethylene/vinyl acetate copolymers and the use thereof
JP2000153222A (ja) * 1998-11-19 2000-06-06 Fuji Seisakusho:Kk 粉体塗料による薄膜形成方法、及び前記薄膜を用いた皮膜形成方法
US20090208735A1 (en) * 2004-12-20 2009-08-20 Basf Aktiengesellschaft Method for Coating Metals
KR20090120024A (ko) * 2008-05-19 2009-11-24 봉화토건 합자회사 관내 용사 코팅 로봇
KR20120005771A (ko) * 2010-07-09 2012-01-17 아주대학교산학협력단 박막의 부착력 향상을 위한 전처리 장치 및 전처리 방법

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4237037A (en) * 1978-04-07 1980-12-02 Mitsui Petrochemical Industries Ltd. Powder coating composition composed of ethylene resin mixture and hydrocarbon wax
US4514546A (en) * 1983-02-17 1985-04-30 Bayer Aktiengesellschaft Coating powder based on saponified ethylene/vinyl acetate copolymers and the use thereof
JP2000153222A (ja) * 1998-11-19 2000-06-06 Fuji Seisakusho:Kk 粉体塗料による薄膜形成方法、及び前記薄膜を用いた皮膜形成方法
US20090208735A1 (en) * 2004-12-20 2009-08-20 Basf Aktiengesellschaft Method for Coating Metals
KR20090120024A (ko) * 2008-05-19 2009-11-24 봉화토건 합자회사 관내 용사 코팅 로봇
KR20120005771A (ko) * 2010-07-09 2012-01-17 아주대학교산학협력단 박막의 부착력 향상을 위한 전처리 장치 및 전처리 방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111544318A (zh) * 2020-04-30 2020-08-18 四川三泰医药科技有限公司 用于美容养颜的组装玉石活化材料及其组装合成方法和用途
CN112063202A (zh) * 2020-09-11 2020-12-11 中国人民解放军军事科学院防化研究院 一种超双疏碳纳米管涂层及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20160134384A (ko) 2016-11-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102719191B (zh) 一种耐高温防腐蚀涂料及其制备方法
WO2016186233A1 (ko) 열린 공간에서 직접 도장 가능한 고분자소재, 그 제조방법, 상기 고분자소재의 도장장치 및 도장방법
WO2014077632A1 (ko) 무기 도료 조성물 및 이를 이용한 무기 도막의 형성방법
WO2012018242A2 (ko) 탄소소재를 이용한 고효율 방열도료 조성물
EP3529323B1 (en) Durable coating compositions and coatings formed thereof
WO2017057847A1 (ko) 고분자 조성물, 고분자 조성물의 제조 방법, 전자기기 및 전자기기의 제조 방법
WO2018133239A1 (zh) 一种防尘表面的制备方法
JP2005126482A (ja) ポリオレフィン樹脂水性分散体およびその製造方法
WO2012050401A2 (ko) 용융 가공용 수지 혼합물
Barletta et al. Electrostatic spray deposition (ESD) of polymeric powders on thermoplastic (PA66) substrate
WO2022065922A1 (ko) 내후성 및 열방사 특성이 우수한 복합수지 조성물, 복합수지 코팅강판 및 이의 제조방법
WO2013112018A1 (ko) 착색성, 내충격성 및 내스크래치성이 우수한 폴리카보네이트 수지 조성물
WO2017082649A1 (ko) 저광 특성, 내후성 및 기계적 물성이 우수한 열가소성 수지 조성물 및 이로부터 제조되는 압출 물품
CN111201289A (zh) 含有具有良好黏着力的经底漆涂布基材的瓷砖
WO2013077695A1 (ko) 수지 혼합물
CN105331236A (zh) 一种高压母线防闪络耐击穿绝缘涂料及其涂敷方法
WO2022097872A1 (ko) 이형필름 및 이의 제조방법
WO2017095067A1 (ko) 광택도 조절이 용이한 표면처리 금속재 및 그 제조방법
Kandola et al. Thermo-physical performance of organoclay coatings deposited on the surfaces of glass fibre-reinforced epoxy composites using an atmospheric pressure plasma or a resin binder
EP1304342B1 (en) Emulsion for damping materials and chipping-resistant materials
WO2023249304A1 (ko) 전기자동차 리튬이온 배터리 및 내연기관 자동차 엔진룸의 방열 및 초기화재 소화용 도료 조성물
KR20150056251A (ko) 열린 공간에서 직접 도장 가능한 고분자소재, 상기 고분자소재의 도장장치 및 도장방법
WO2021066345A1 (ko) 아크릴계 그라프트 공중합체, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 열가소성 수지 조성물
WO2019112175A1 (ko) 접착제 키트, 이를 포함하는 접착필름 및 봉지재, 및 유기전자장치의 봉지방법
WO2023277541A1 (ko) 개선된 스파클링 효과를 갖는 다중 색상 진주 광택 안료 및 이의 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15892647

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

32PN Ep: public notification in the ep bulletin as address of the adressee cannot be established

Free format text: NOTING OF LOSS OF RIGHTS PURSUANT TO RULE 112(1) EPC

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 15892647

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1