KR0165011B1 - 수지성형체의 도전성 개량방법 및 정전 도장방법 - Google Patents

수지성형체의 도전성 개량방법 및 정전 도장방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수지성형체의 도전성 개량방법 및 정전 도장방법에 관한 것으로서, 수지성형체 원료에 하기 일반식(1)으로 나타내어진 질소 함유화합물을 혼합하고, 이 혼합물을 성형하여 얻어진 성형체의 표면을 코로나 방전처리한다. 또한, 코로나 방전 처리후의 상기 성형체에 하전을 가지는 도료를 분무하여 부착시킨다. 이것에 의해 도전성이 낮은 수지를 사용하여 그 수지물성 및 색상을 실질적으로 해치지 않고 현저하게 도전성을 개량한 수지성형체를 얻을 수 있다. 또한, 도착효율, 표면외관, 생산성 등이 뛰어난 도전 도장이 가능한 것을 특징으로 한다.
[상기 식에서, R1은 탄소수 5~21의 알킬기 또는 알케닐기이며, R2는 -H 또는 CH3이며, R3및 R4는 각각 탄소수 1~4의 알킬기이며 양자는 서로 동일해도 달라도 좋고, A는 -(CH2)n- 또는

Description

수지성형체의 도전성 개량방법 및 정전 도장방법
본 발명은 수지성형체의 도전성 개량방법 및 정전 도장방법에 관한 것이다. 종래, 수지성형체의 도전성을 개량한 후에 정전 도장하는 방법으로서는 예를 들면 일본국 특개소 50-66538호 공보에 기재된 바와 같이 수지성형체 표면에 도전성 금속 분말을 함유된 도전 도료를 도포하여 도전성의 프라이머층을 형성하고, 도전성을 갖게 하고 나서 정전 도장을 실시하는 방법 또는 카본블랙, 카본화이버, 도전성 마이카 등의 무균질계 도전성 물질을 수지 성형체 원료에 혼합한 후에 성형하여 이것에 도전 도장을 실시하는 방법 등이 있다.
그러나, 일본국 특개소 50-66538호 공보에 기재된 바와 같이, 수지성형체 표면에 도전성 프라이머층을 형성하는 경우에는 수지 성형체 표면과 도전성 프라이머의 밀착성이 나빠져서 이것을 개량하기 위해서는 여러 종류의 도전성 프라이머층을 여러층에 걸쳐서 형성하지 않을 수 없다. 이 때문에 도전성과 생산성에 문제를 생기게 할 뿐만 아니라 여러 종류의 도전성 프라이머를 사용하는 도포인 경우의 손실과 비용면에도 문제가 있었다.
또한, 카본블랙, 카본화이버, 도전성 마이카 등의 무균질계 도전 물질을 혼합한 성형체에 정전 도장하는 경우에는 이들 물질을 수지성형체 원료에 다량으로 혼합하지 않을 수 없기 때문에 수지 성형체의 성질 악화가 일어나기 쉽고 또한 수지성형체의 착색에 의해 도전 도장 표면의 색상에 영향을 주는 등 문제가 있었다.
또한, 최근 일본국 특개평 3-101875호 공보에 기재된 폴리옥시알킬렌 폴리올과 가용성 전해질 염과의 착체를 수지성형체 원료에 혼합하고, 그 혼합물을 성형하여 얻어진 성형체의 표면을 플라즈마 처리한 후, 도전 도장하는 방법이 개시되었지만 이 방법은 플라즈마 처리가 배치(batch)식이기 때문에 생산성이 악화하고, 또한 감압하에서 성형품을 처리하지 않으면 안되는 문제가 있었다.
본 발명은 이와 같은 종래법의 결점을 해소하여 수지성형체의 물성 및 색상에 문제를 생기게 하지 않고 생산성이 뛰어난 수지성형체의 도전성 개량방법을 제공하는 것과 또한, 도착성, 부착성, 생산성이 우수한 수지성형체의 정전 도장방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본발명에서는 특정한 질소를 함유화합물을 수지성형체 원료에 혼합하여 성형한 후에 성형체 표면을 코로나 방전 처리함으로써 도전성이 개량되는 것 및 이것에 의해 성형체 표면을 정전 도장 특성에 적합한 것으로 개질할 수 있는 것을 발견해 상기 과제를 해결했다.
즉, 본원 발명은 수지성형체 원료에 하기 일반식(1)으로 나타내어지는 질소 함유화합물을 혼합하고, 그 혼합물을 성형하여 얻어진 성형체의 표면을 코로나 방전 처리하는 것을 특징으로 하는 수지성형체의 도전성 개량방법이다. 또한, 본 발명은 코로나 방전 처리 후의 상기 성형체에 하전(荷電)을 가지는 도료를 분무하여 부착시키는 것을 특징으로 하는 수지성형체의 정전도장방법이다.
[상기식에서, R1은 탄소수 5~21의 알킬기 또는 알케닐기이며, R2는 -H 또는 CH3이며, R3및 R4는 각각 탄소수 1~4의 알킬기이며, 양자는 서로 동일해도 달라도 좋고, A는 -(CH2)n- 또는를 나타내며, 여기서 n은 1 5임.]
본 발명의 방법에서는 성형 후, 수지성형체의 표면층에 존재하는 일반식(1)으로 표시되는 질소 함유화합물이 코로나 방전 처리에 의해서 보다 활성화되고 일부가 4급화됨으로써 성형체의 표면 저항값이 저하하여 종래에 없이 현저하게 도전성이 개량된 품질이 좋은 수지성형체를 생산성 좋게 얻을 수 있다. 또한, 코로나 방전 처리에 의한 표면 개량 효과도 더해져 도착성이 뛰어난 정전 도장이 가능하게 된다.
본 발명에서는 수지성형체 원료로서, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 고무를 넣은 폴리프로필렌(에틸렌-프로필렌계 공중합 고무 함유) 등의 폴리올레핀수지, ABS 수지, 아크릴 수지, 폴리아미드 수지, 폴리염화비닐수지, 폴리카보네이트수지, 폴리아세탈수지, 페놀수지 등의 표면 저항값이 높은 수지를 어느 것이나 사용할 수 있다.
일반식(1)에 있어서, R1은 탄소수 5~21의 알킬기 또는 알케닐기이고, 바람직하게는 탄소수 7~17의 알킬기 또는 알케닐기이며, 특히 바람직하게는 탄소수 9~15의 알킬기 또는 알케닐기이다.
일반식(1)로 나타내어지는 질소 함유화합물로서는 예를 들면, 카프론산 2-디메틸아미노에탄올, 카프론산3-디메틸아미노-1-프로판올, 카프론산 1-디메틸아미노-2-프로판올, 카프릴산2-디메틸아미노에탄올, 카프릴산2-디에틸아미노에탄올, 카프릴산3-디메틸아미노-1-프로판올, 카프릴산1-디에틸아미노-2-프로판올, 카프릴산2-디메틸아미노에탄올, 카프린산2-디부틸아미노에탄올, 카프린산3-디에틸아미노-1-프로판올, 카프린산1-디부틸아미노-2-프로판올, 운데실산2-디메틸아미노에탄올, 운데실산3-디메틸아미노-1-프로판올, 운데실산1-디메틸아미노-2-프로판올, 운데실산6-디메틸아미노-1-헥산올, 라우린산2-디메틸아미노에탄올, 라우린산2-디에틸아미노에탄올, 라우린산2-디메틸아미노에탄올, 라우린산2-디에틸아미노에탄올, 라우린산2-디부틸아미노에탄올, 라우린산3-디메틸아미노-1-프로판올, 라우린산1-디메틸아미노-2-프로판올, 라우린산4-디메틸아미노 페네틸알콜, 미리스틴산2-디메틸아미노에탄올, 미리스탄2-디에틸아미노에탄올, 미리스틴산3-디에틸아미노-1-프로판올, 미리스틴산 1-디메틸아미노-2-프로판올, 펜타데실산2-디메틸아미노에탄올, 펜타데실산3-디메틸아미노-1-프로판올, 펜타데실산1-디메틸아미노-2-프로판올, 팔미틴산2-디메틸아미노에탄올, 팔미틴산2-디부틸아미노에탄올, 팔미틴산3-디메틸아미노-1-프로판올, 팔미틴산1-디메틸아미노-2-프로판올, 팔미틴산4-디메틸아미노-1-부탄올, 스테아린산2-디메틸아미노에탄올, 스테아린산2-디에틸아미노에탄올, 스테아린산3-디메틸아미노-1-프로판올, 스테아린산1-디메틸아미노-2-프로판올, 올레인산2-디메틸아미노에탄올, 올레인산3-디부틸아미노-1-프로판올, 베헨산2-디메틸아미노에탄올, 베헨산3-디메틸아미노-1-프로판올, 베헨산1-디메틸아미노-2-프로판을 등의 지방산 에스테르를 예로 들 수 있다.
이들 지방산 에스테르는 탄소수 6∼22의 지방산과, 2-디메틸아미노에탄올, 2-디에틸아미노에탄올, 2-디부틸 아미노에탄올, 3-디메틸아미노-1프로판올, 3-디부틸아미노-1-프로판올, 1-디메틸아미노-2-프로판올, 1-디메틸아미노-2-프로판올, 1-디부틸아미노-2-프로판올, 4-디메틸아미노-1-부탄올, 6-디메틸아미노-1-헥산올, 4-디메틸아미노페네틸알콜 등의 N, N-디알킬아미노알콜과의 반응에 의해 얻어진다. 그 반응은 이미 알려진 에스테르 생성의 반응 방법에 의해 실시된다. 즉, 140∼ 230℃의 온도하에서 가열함으로써 반응은 진행된다. 반응의 진행 정도는, 산가의 측정에 의해 체크한다.
상기 일반식(1)으로 나타내어지는 질소 함유화합물의 사용량은 수지성형체 원료 100중량부에 대해 바람직하게는 0.01∼10 중량부, 보다 바람직하게는 0.05∼5 중량부, 특히 바람직하게는 0.1∼3 중량부이다. 0.01 중량부 미만이면, 완성된 수지 성형체의 도전성이 충분하지 않다. 또한, 10중량부를 초과한 첨가는 도전성의 향상에는 바람직하지만 수지와의 상용성의 점에서 물성 악화 및 표면 브리드를 생기게 하기 때문에 큰 잇점은 없다.
또한, 일반식(1)으로 나타내어지는 질소 함유화합물을 수지성형체 원료에 혼합해서 첨가할 때에는 본 발명의 효과를 본질적으로 변하게 하지 않는 한 다른 대전방지제와 가공안정제 등을 병용할 수 있다.
일반식(1)으로 나타내어지는 질소 함유 화합물을 수지성형체 원료에 혼합하는 방법으로는 2축식 압출기식, 열 롤식 등 일반적으로 이용되는 방법을 모두 사용할 수 있고, 수지성형체의 성형방법으로서도 사출성형, 카렌더 가공, 압축성형, SMC법 등을 모두 사용할 수 있다.
또한, 코로나 방전 처리로서는 상압에 있어서, 2개의 도체 사이에 고전압을 인가하면 발생하는 코로나를, 피처리물(성형체)의 표면에 접촉시키는 방법을 이용한다.
그 처리조건은 코로나 방전이 발생하는 조건이면 좋고, 예를 들면 인가전압이 10 100KV정도이고, 처리시간이 100초 이하 정도이면 좋다.
다음에, 정전 도장방법으로서는 전기원심력 에어, 에어레스 무화식 도장기등에 의한 방법을 모두 사용할 수 있고, 인가전압은 -30KV∼120KV정도이다.
또한, 도료의 종류는 우레탄계, 아크릴계, 아키드계, 멜라민계 등의 통상 이용되고 있는 도료를 모두 사용할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에 의하면 도전성이 낮은 수지를 사용하여 그 수지물성 및 색상을 실질적으로 해치지 않고, 현저하게 도전성을 개량한 수지 성형체를 얻을 수 있고, 또한 도착 효율, 표면 외관, 생산성 등이 뛰어난 정전도장이 가능하다.
이하, 실시예 및 비교예에 의거하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하지만 본 발명은 이들 실시예에만 한정되지 않는다.
[실시예 1~14]
표 1에 도시한 바와 같이, 상기 일반식(1)으로 나타내어지는 질소함유화합물의 소정량을 수지성형체 원료 1kg에 첨가하고, 2축 압출기를 이용하여 180℃로 10분간 혼합하여 펠릿을 얻었다. 이 펠실을 사출성형기(니가타철공소제, 하이파쇼트)를 이용하여 성형하여 230mm×230mm×3mm의 성형체를 얻었다. 이 성형체의 표면을 인가전압 30KV로 20초간 코로나 방전처리(고주파전원; 가스가덴키가부시키가이샤제, 고주파 전원장치 HFS-203)하여 시편을 제조했다. 바로 이 시편의 표면저항과 잡아당김 강도를 측정했다. 표면 저항은 YHP 요코가와휴렛팩커드사 제품인 초절연 저항계 4329A형을 이용하여 인가전압 500V로 전압을 가하고 나서 30초후에 측정했다(습도 65%, 기온 20℃). 잡아당김 강도는 JIS K 7113에 따라서 측정했다.
다음에, 상기에서 얻은 시편을 아스하여 정 전압 -40KV, 레지프로스트록 400mm, 내뿜는 거리 300mm, 콘베어 속도 2.2m/분의 도장기(런즈버그·게마사제, μ μ BEL30Φ)로 우레탄계 도료(일본비케미컬사제, R-315)를 정전 도장하여 120℃ 로 30분간 건조후, 막두께와 도착 효율을 측정했다. 각 측정 결과를 표 1에 도시한다.
[비교예 1~6]
질소 함유화합물과 코로나 방전 처리를 표 2에 도시한 바와 같이 한 것이 이외는 실시예 1~4와 같이 하여 실시하였다.
각 측정결과를 표 2에 도시한다.
표1, 표 2로부터 명확해진 바와 같이, 본 발명에 있어서 성형체의 수지물성, 도전성 및 도장물의 도착 효율 등은 우수하다.
A : 카프론산2-디메틸아미노에탄올
B : 카프릴산3-디메틸아미노-1-프로판올
C : 라우린산2-디메틸아미노에탄올
D :미리스틴산1-디메틸아미노-2-프로판올
E : 스테아린산1-디메틸아미노-2-프로판올
F : 베헨산3-디메틸아미노-1-프로판올
G : 운데실산6-디메틸아미노-1-헥사놀
H : 팔미틴산4-디메틸아미노-1-부탄올
*1 : ( )내는수지성형체 원료 100중량부에 대한 질소 함유화합물의 첨가 중량부.
*2 : PP(폴리프로필렌수지 : 유니온폴리마사제, ME230)
PE(폴리에틸렌수지 : 다이폴리마사제, 미쯔비시폴리에티 LDZF-51)
ABS(ABS수지, 우베사이콘사제, 사이코랙T)
*3 : 막두께는 성형체 단면의 현미경 관찰에 의해 육안으로 측정했다.
*4 : 도착효율은 도장 전후의 중량차와 토출한 도료의 건조 중량과의 관계로 하의 식으로 구했다.
도착효율(%)=(시편의 도장 후의 중량-시편의 도장 전의 중량) ÷ 토출한 도료의 절대 건조 중량×100
C : 라우린산2-디메틸아미노에탄올
*1, *2, *3, *4:표 1과 동일

Claims (3)

  1. 수지성형체 원료에 하기 일반식(1)으로 나타내어지는 질소 함유 화합물을 혼합하고, 그 혼합물을 성형하여 얻어진 성형체의 표면을 코로나 방전처리하는 것을 특징으로 하는 수지서형체의 도전성 개량방법.
    [상기 식에서, R1은 탄소수 5~21의 알킬기 또는 알케닐기이며, R2는 -H 또는 -CH3이며, R3및 R4는 각 탄소수 1~4의 알킬기이며 양자는 서로 동일하거나 달라도 좋고, A는 -(CH2)n- 또는로 나타내며, 여기서 n은 1~5임.]
  2. 제1항에 있어서, 일반식(1)로 나타내어지는 질소 함유 화합물의 사용량이 수지성형체 원료 100중량부에 대해 0.01~10 중량부인 것을 특징으로 하는 수지성형체의 도전성 개량방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 따른 방법에 의해 얻어진 수지성형체에 하전을 가지는 도료를 분무하여 부착시키는 것을 특징으로 하는 수지 성형체의 정전도장방법.
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