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KR101428140B1 - 내구성 자동차 방풍유리 코팅 및 그의 용도 - Google Patents

내구성 자동차 방풍유리 코팅 및 그의 용도 Download PDF

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KR101428140B1
KR101428140B1 KR1020107022690A KR20107022690A KR101428140B1 KR 101428140 B1 KR101428140 B1 KR 101428140B1 KR 1020107022690 A KR1020107022690 A KR 1020107022690A KR 20107022690 A KR20107022690 A KR 20107022690A KR 101428140 B1 KR101428140 B1 KR 101428140B1
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KR
South Korea
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trichlorosilane
perfluoroalkyl
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마사히로 카토
아키노리 타나카
마사히로 사사가와
히로미츠 아다치
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이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니
가부시키가이샤 소프트 규규 코포레이션
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Abstract

본 발명은 유리 표면을 발수성으로 만들기 위한 키트에 관한 것이다. 본 발명은 특히 차량의 방풍유리를 코팅하여 방풍유리를 발수성으로 만들기 위한 키트에 관한 것이다.

Description

내구성 자동차 방풍유리 코팅 및 그의 용도{DURABLE AUTOMOTIVE WINDSHIELD COATING AND THE USE THEREOF}
본 발명은 유리 표면을 발수성으로 만들기 위한 키트에 관한 것이다. 본 발명은 특히 차량의 방풍유리(windshield)를 코팅하여 방풍유리를 발수성으로 만들기 위한 키트에 관한 것이다.
퍼플루오로알킬알킬 실란, 퍼플루오로알킬알킬 트라이클로로실란과 같은 퍼플루오로카본실란을 포함하는 코팅 조성물을 사용해 유리 표면, 예를 들어, 차량의 방풍유리 또는 창문의 표면을 처리하여 이를 발수성으로 만들 수 있다.
퍼플루오로알킬알킬실란 또는 퍼플루오로알킬알킬트라이클로로실란 기재 발수제는 실란과 유리 표면 상의 하이드록실 기 사이의 큰 반응성으로 인해 유리 표면 상에 우수한 발수성을 제공한다. 그러나, 이들은 제한된 내구성, 내풍화성 및 내마모성을 갖는다. 이들은 또한 제조 및 보관 중 적은 양의 물에도 민감하다. 퍼플루오로알킬알킬 실란 또는 퍼플루오로알킬알킬 트라이클로로실란 기재 발수제의 예는 미국 특허 제5,523,162호, 및 제5,523,161호에 개시되어 있다. 물에 대한 민감성을 극복하고 내풍화성 및 내마모성을 부여하기 위하여, 앞서 언급한 미국 특허 제5,523,161호에 기재된 바와 같은 퍼플루오로알킬알킬실란 또는 퍼플루오로알킬알킬트라이클로로실란 기재 발수제에는 실리카 겔로 가수분해될 수 있는 가수분해성 실란과 같은 추가적인 성분이 필요하다. 또한, 이러한 실란으로 처리된 표면상의 물방울은 쉽게 미끄러져 떨어지지 않는다.
그러므로, 우수한 내구성 및 개선된 활수성(water sliding property)을 갖는, 제조 및 보관이 용이한 발수제가 여전히 요구된다.
본 발명은
(A)
a) 일반식
Rf-(CH2)2-SiCl3
(여기서, Rf는 3 내지 18개의 알킬 탄소 원자를 갖는 퍼플루오로알킬 라디칼 기임)을 갖는 화합물로부터 선택된 적어도 하나의 퍼플루오로알킬트라이클로로실란; b) 퍼플루오로폴리에테르 카르복실산; 및
c) 적어도 하나의 플루오르화 용매로 본질적으로 이루어지는 코팅 조성물;
(B) 선택적으로, 상기 코팅 조성물을 상기 표면 위에 적용하기 위한 어플리케이터;
(C) 선택적으로, 상기 어플리케이터를 사용하여 상기 코팅 조성물을 상기 표면 위에 적용하는 데 대한 사용설명서; 및
(D) 선택적으로, 상기 표면을 세정하기 위한 하나 이상의 세정제를 포함하는, 기재의 표면을 발수성으로 만들기 위한 키트에 관한 것이다.
<도 1>
도 1은 접촉각의 개략적인 설명을 나타낸다. 도 1a 및 도 1b: 친수성 표면에 대한 전형적인 물 접촉각. 접촉각 알파 (α)는 전형적으로 0° 내지 30°이다. 도 1c 및 도 1d: 소수성 표면에 대한 전형적인 물 접촉각. 접촉각 알파 (α)는 전형적으로 90° 내지 180°이다.
<도 2>
도 2는 코팅 조성물로 처리된 유리 표면 상의 물방울의 대표적인 이미지를 나타낸다. 도 2a 및 도 2c: 본 발명의 코팅 조성물의 대표적인 예로 처리된 유리 표면. 도 2b 및 도 2d: 대표적인 비교 코팅 조성물로 처리된 유리 표면. 도 2a 및 도 2b는 초기 물방울 형성을 나타낸다. 도 2c 및 도 2d는 마모 시험의 600회 스트로크 후의 물방울 형성을 나타낸다.
본 발명의 특징과 이득은 하기의 상세한 설명을 읽음으로써 당업자에 의해 더 쉽게 이해될 것이다. 명확함을 위해 별개의 실시 형태들과 관련하여 상기 및 하기된 본 발명의 소정 특징부가 조합되어 단일 실시 형태로 또한 제공될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 역으로, 간결성을 위하여 단일 실시 형태의 맥락에서 설명되는 본 발명의 다양한 특징들이 또한 별도로 또는 임의의 하위 조합으로 제공될 수 있다. 또한, 내용이 구체적으로 다르게 명시되지 않으면 단수의 언급은 또한 복수를 포함할 수 있다 (예를 들어, "a" 및 "an"은 하나 또는 하나 이상을 지칭할 수 있다).
달리 명백하게 표시되지 않으면, 본 출원에서 명시된 다양한 범위의 수치 값의 사용은 언급된 범위 내의 최소값 및 최대값이 둘 모두 단어 "약"이 선행하는 것처럼 근사치로서 언급된다. 이러한 방식으로, 기술된 범위 위아래의 약간의 변동을 그 범위 이내의 값과 사실상 동일한 결과를 달성하는 데 사용할 수 있다. 또한, 이들 범위의 개시는 최소값과 최대값 사이의 모든 값을 포함하는 연속적인 범위로서 의도된다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이:
"기재"라는 용어는 코팅 조성물에 의해 코팅될 용품을 말한다. 기재는 투명하거나 투명하지 않을 수 있다. 투명한 기재는 유리, 중합체성 재료, 예를 들어, 플라스틱, 또는 이들의 조합으로부터 제조될 수 있다. 기재의 예에는 유리 또는 플라스틱 창문, 예를 들어, 건물의 내장 또는 외장 창문; 안경; 차량의 방풍유리 (모터사이클 포함); 선박 또는 항공기의 방풍유리; 시계, 수경과 같은 장치 및 장비의 유리 덮개; 모터사이클 헬멧과 같은 헬멧의 윈드 커버(wind cover); 유리 렌즈, 예를 들어, 망원경 렌즈 또는 카메라 렌즈; 투명한 분리 장치, 예를 들어, 유리 안전 스크린, 또는 물 튀김 보호벽(splash protection barrier); 및 화학반응 후드, 생물학 또는 의학 후드, 인큐베이터, 캐비닛, 전자레인지, 토스터 오븐, 또는 냉장고와 같은 장비 또는 기구를 위한 유리문 또는 창문이 포함될 수 있다.
"차량", "자동차", "승용차", "자동차 차량", 또는 "승용 차량"이라는 용어는 차, 밴, 미니밴, 버스, SUV(스포츠형 다목적 차량); 트럭; 세미 트럭(semi truck); 기차; 시가 전차(tram); 트랙터; 모터사이클; 트레일러; ATV(전지형 차량); 픽업 트럭; 중장비차량(heavy duty mover), 예를 들어, 불도저, 이동식 크레인 및 토공 차량(earth mover); 비행기; 보트; 배; 및 다른 양식의 운송수단을 말한다.
차량의 "방풍유리"라는 용어는 전형적으로는 유리, 강화 유리 또는 라미네이트 유리로 제조된 차량의 앞쪽 유리를 의미한다. 방풍유리는 차량에 고정될 수 있다. 방풍유리는 또한 차량으로부터 제거가능하거나 탈착가능하다. 방풍유리는 전형적으로는 유리, 중합체성 재료, 예를 들어, 플라스틱, 또는 중합체성 재료로 강화되거나 라미네이팅된 유리로 제조될 수 있다. 차의 전형적인 방풍유리는 플라스틱 층이 사이에 라미네이팅되어 있는 2장 이상의 유리를 가질 수 있다. 차량의 다른 창문, 예를 들어, 측면 창문 또는 후면 창문이 또한 본 발명의 코팅 조성물을 위한 기재일 수 있다. 우수한 투과 가시성(see-through visibility)을 위해, 빗방울, 물방울, 작은 부스러기, 또는 먼지가 방풍유리에 붙지 않도록 차량의 방풍유리는 발수성일 필요가 있다.
방풍유리와 같은 기재의 표면을 플루오로-실란, 예를 들어, 퍼플루오로알킬알킬실란 또는 퍼플루오로알킬알킬트라이클로로실란으로 처리하여 발수성이 되게 할 수 있다. 트라이클로로실란 기는 유리 기재와 같은 기재의 표면의 하이드록실기와 매우 반응성이며, 따라서 우수한 처리 효능을 제공한다.
물방울 (1)이 강력한 친수성 고체 표면 (2A)에 접촉하는 경우에는, 표면 상에 물방울이 퍼진다. 접촉각 알파 (α)는 0°에 가까울 수 있다 (도 1a). 덜 친수성인 표면 (2B)에 대해서는, 접촉각이 0°에 가까운 것으로부터 최대 30°까지의 범위일 수 있다 (도 1b). 발수제로 처리된 유리 표면과 같은 소수성 고체 표면 (2C 및 2D)에 대해서는, 접촉각이 90°를 초과하여, 90°로부터 180°에 가까운 것까지의 범위일 수 있다 (도 1c 및 도 1d). 고도로 소수성인 표면 (2D)에 대해서는, 표면을 실제로는 적시지 않고 물방울이 단순히 표면 상에 놓여있을 수 있다 (도 1d), 소위 로터스 효과(Lotus effect).
발수제로 처리된 표면의 경우에는, 일단 발수제가 풍화 또는 마모로 인해 닳아 없어지게 되면 접촉각이 감소될 수 있다. 풍화 또는 마모 전 및 후의 접촉각을 측정하여 표면에 적용되는 발수제의 내구성을 측정할 수 있다.
접촉각은 본 산업 분야에서 일반적으로 사용되는 세실 드롭 시험(sessile drop test)에 의해서 측정될 수 있다. 간단히, 광원의 정면에서 물방울을 측정할 표면 상에 놓는다. 세실 드롭의 프로파일을 관찰하고 접촉각 알파 (α)를 각도계를 사용하여 측정한다.
본 발명은 기재를 코팅하기 위한 코팅 조성물에 관한 것이다. 코팅 조성물은, 기재의 표면 위에 적용시, 표면을 발수성으로 만들 수 있다. 코팅 조성물은
a) 일반식
Rf-(CH2)2-SiCl3
(여기서, Rf는 3 내지 18개의 알킬 탄소 원자를 갖는 퍼플루오로알킬 라디칼 기임)을 갖는 화합물로부터 선택된 적어도 하나의 퍼플루오로알킬트라이클로로실란;
b) 퍼플루오로폴리에테르 카르복실산; 및
c) 적어도 하나의 플루오르화 용매를 포함할 수 있다.
본 발명의 코팅 조성물은
a) 일반식
Rf-(CH2)2-SiCl3
(여기서, Rf는 3 내지 18개의 알킬 탄소 원자를 갖는 퍼플루오로알킬 라디칼 기임)을 갖는 화합물로부터 선택된 적어도 하나의 퍼플루오로알킬트라이클로로실란;
b) 퍼플루오로폴리에테르 카르복실산; 및
c) 적어도 하나의 플루오르화 용매로 본질적으로 이루어질 수 있다.
퍼플루오로알킬 라디칼 기는 선형 또는 분지형 알킬 기일 수 있다. 선형 알킬 라디칼 기가 바람직하다.
적합한 퍼플루오로알킬트라이클로로실란의 예에는 퍼플루오로프로필에틸트라이클로로실란, 퍼플루오로부틸에틸트라이클로로실란, 퍼플루오로펜틸에틸트라이클로로실란, 퍼플루오로헥실에틸트라이클로로실란, 퍼플루오로헵틸에틸트라이클로로실란, 퍼플루오로옥틸에틸트라이클로로실란, 퍼플루오로노닐에틸트라이클로로실란, 퍼플루오로데실에틸트라이클로로실란, 퍼플루오로운데실에틸트라이클로로실란, 퍼플루오로도데실에틸트라이클로로실란, 퍼플루오로트라이데실에틸트라이클로로실란, 퍼플루오로테트라데실에틸트라이클로로실란, 퍼플루오로펜타데실에틸트라이클로로실란, 퍼플루오로헥사데실에틸트라이클로로실란, 퍼플루오로헵타데실에틸트라이클로로실란, 퍼플루오로옥타데실에틸트라이클로로실란, 또는 그 조합이 포함된다.
일례에서, 본 발명의 코팅 조성물은 하기 일반식을 갖는 퍼플루오로알킬 라디칼 기로부터 선택되는 Rf 를 가질 수 있다:
F(CF2)n
(여기서, n은 6 내지 16의 정수임). 이러한 일반식을 갖는 적합한 퍼플루오로알킬트라이클로로실란의 예에는 퍼플루오로헥실에틸트라이클로로실란, 퍼플루오로헵틸에틸트라이클로로실란, 퍼플루오로옥틸에틸트라이클로로실란, 퍼플루오로노닐에틸트라이클로로실란, 퍼플루오로데실에틸트라이클로로실란, 퍼플루오로운데실에틸트라이클로로실란, 퍼플루오로도데실에틸트라이클로로실란, 퍼플루오로트라이데실에틸트라이클로로실란, 퍼플루오로테트라데실에틸트라이클로로실란, 퍼플루오로펜타데실에틸트라이클로로실란, 퍼플루오로헥사데실에틸트라이클로로실란, 또는 그 조합이 포함된다.
다른 예에서, 본 발명의 코팅 조성물은:
a) 퍼플루오로헥실에틸트라이클로로실란, 퍼플루오로옥틸에틸트라이클로로실란, 퍼플루오로데실에틸트라이클로로실란, 퍼플루오로도데실에틸트라이클로로실란, 퍼플루오로테트라데실에틸트라이클로로실란, 및 그 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 퍼플루오로알킬트라이클로로실란;
b) 퍼플루오로폴리에테르 카르복실산; 및
c) 적어도 하나의 플루오르화 용매를 포함한다.
다른 예에서, 본 발명의 코팅 조성물은:
a) 퍼플루오로헥실에틸트라이클로로실란, 퍼플루오로옥틸에틸트라이클로로실란, 퍼플루오로데실에틸트라이클로로실란, 퍼플루오로도데실에틸트라이클로로실란, 퍼플루오로테트라데실에틸트라이클로로실란, 및 그 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 퍼플루오로알킬트라이클로로실란;
b) 퍼플루오로폴리에테르 카르복실산; 및
c) 적어도 하나의 플루오르화 용매로 본질적으로 이루어진다.
다른 예에서, 본 발명의 코팅 조성물은:
a) 0.1 중량% 내지 10 중량%, 바람직하게는 0.1 중량% 내지 5 중량%, 훨씬 바람직하게는 0.5 중량% 내지 2 중량%의 퍼플루오로알킬트라이클로로실란;
b) 0.1 중량% 내지 10 중량%, 바람직하게는 0.1 중량% 내지 5 중량%, 훨씬 바람직하게는 0.2 중량% 내지 2 중량%의 퍼플루오로폴리에테르 카르복실산; 및
c) 80 중량% 내지 99.8 중량%의 적어도 하나의 플루오르화 용매
로 본질적으로 이루어진다(모든 백분율은 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 함).
코팅 조성물은 비본질적인 성분으로서 방향 물질 또는 안료와 같은 추가 성분을 가질 수 있다. 일반적으로 공지된 방향 물질을 코팅 조성물과 혼합하여 상쾌한 향기를 제공할 수 있다. 안료, 예를 들어, TiO2 안료를 첨가하여 건물의 창문, 자동차의 측면 창문 또는 후면 창문과 같은 유리창에 색상 또는 음영을 제공할 수 있다.
퍼플루오로알킬트라이클로로실란 및 그 유도체는 유리 표면 상에서 우수한 발수성을 제공하는 것으로 알려져 있으나, 앞서 언급한 미국 특허 제5,523,161호와 같은 종래 기술에 기재된 바와 같이, 제조 및 보관 중 흔적량의 물에 민감하며 풍화 및 마모를 견뎌내기 위한 내구성이 작다. 본 출원인은 예상치 않게 퍼플루오로폴리에테르 카르복실산과 플루오르화 용매의 조합을 사용함으로써, 본 발명의 코팅 조성물이 우수한 발수성 및 개선된 내구성을 제공한다는 것을 알아내었다. 이러한 조합에 의해서, 본 발명의 코팅 조성물은 종래 기술에서 필요한 가수분해성 실란이 필요하지 않다. 본 발명의 코팅 조성물은 제조가 용이하고 보관하기에 안정하다. 앞서 언급된 미국 특허 제5,523,161호에 기재된 실리콘 층으로 프라이밍하는 것과 같은 사전-처리가 필요없이 기재 상에 적용하기에 또한 용이하다. 본 출원인은 또한 표면을 본 발명의 코팅 조성물로 처리함으로써, 표면의 활수성이 개선되므로 처리된 표면으로부터 물방울이 쉽게 미끄러져 떨어진다는 것을 알아내었다. 개선된 활수성은 감소된 미끄럼 각도로서 측정될 수 있다. 물방울이 기재로부터 미끄러져 떨어지게 하고 차량의 방풍유리와 같은 기재의 투과 가시성을 개선하기 때문에 이것은 중요한 특성이다.
본 발명은 또한 기재의 표면을 발수성을 만들기 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명의 방법은 코팅 조성물을 기재의 표면 위에 적용하여 상기 코팅 조성물의 층을 그 위에 형성하는 단계 - 상기 코팅 조성물은: a) 일반식 Rf-(CH2)2-SiCl3 (여기서, Rf는 3 내지 18개의 알킬 탄소 원자를 갖는 퍼플루오로알킬 라디칼 기임)을 갖는 화합물로부터 선택된 적어도 하나의 퍼플루오로알킬트라이클로로실란; b) 퍼플루오로폴리에테르 카르복실산; 및 c) 적어도 하나의 플루오르화 용매로 본질적으로 이루어짐 - 를 포함한다.
일례에서, 본 발명의 방법을 위한 코팅 조성물은 하기 일반식을 갖는 퍼플루오로알킬 라디칼 기로부터 선택된 Rf를 가질 수 있다:
F(CF2)n
(여기서, n은 6 내지 16의 정수임)
다른 예에서, 본 발명의 방법을 위한 코팅 조성물은:
a) 퍼플루오로헥실에틸트라이클로로실란, 퍼플루오로옥틸에틸트라이클로로실란, 퍼플루오로데실에틸트라이클로로실란, 퍼플루오로도데실에틸트라이클로로실란, 퍼플루오로테트라데실에틸트라이클로로실란, 및 그 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 퍼플루오로알킬트라이클로로실란;
b) 퍼플루오로폴리에테르 카르복실산; 및
c) 적어도 하나의 플루오르화 용매를 포함한다.
다른 예에서, 본 발명의 방법을 위한 코팅 조성물은:
a) 퍼플루오로헥실에틸트라이클로로실란, 퍼플루오로옥틸에틸트라이클로로실란, 퍼플루오로데실에틸트라이클로로실란, 퍼플루오로도데실에틸트라이클로로실란, 퍼플루오로테트라데실에틸트라이클로로실란, 및 그 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 퍼플루오로알킬트라이클로로실란;
b) 퍼플루오로폴리에테르 카르복실산; 및
c) 적어도 하나의 플루오르화 용매로 본질적으로 이루어진다.
다른 예에서, 본 발명의 방법을 위한 코팅 조성물은:
a) 0.1 중량% 내지 10 중량%, 바람직하게는 0.1 중량% 내지 5 중량%, 훨씬 바람직하게는 0.5 중량% 내지 2 중량%의 퍼플루오로알킬트라이클로로실란;
b) 0.1 중량% 내지 10 중량%, 바람직하게는 0.1 중량% 내지 5 중량%, 훨씬 바람직하게는 0.2 중량% 내지 2 중량%의 퍼플루오로폴리에테르 카르복실산; 및
c) 80 중량% 내지 99.8 중량%의 적어도 하나의 플루오르화 용매
로 본질적으로 이루어진다(모든 백분율은 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 함).
대부분의 구매가능한 플루오르화 용매, 예를 들어, 플루오르화 탄화수소 용매 또는 퍼플루오르화 유기 용매, 예를 들어, 퍼플루오로탄소, 또는 그 조합이 본 발명에 적합할 수 있다. 시판 플루오르화 용매의 예에는 쓰리엠(3M)으로부터 HFE-7200으로 입수가능한 에톡시-노나플루오로부탄, 퍼플루오로탄소 용매, 예를 들어, 역시 쓰리엠으로부터 입수가능한 완전히 플루오르화된 액체 FC-40, 또는 그 조합이 포함될 수 있다.
본 발명의 코팅 조성물은 스펀지로 닦아 내어 기재의 표면 위에 적용될 수 있다. 소량의 코팅 조성물을 코팅할 표면 상에 붓거나, 스펀지에 흠뻑 적실 수 있다. 스펀지를 사용하여 표면 위의 코팅 조성물을 닦아 내어 코팅 조성물의 박층을 그 위에 형성할 수 있다. 과량의 코팅 조성물을 천 조각으로 닦아낼 수 있다. 필요하다면 코팅된 표면을 수분간 공기 건조할 수 있다.
본 발명의 코팅 조성물은 키트로 포장될 수 있다. 키트는 밀봉 용기에 포장된 본 발명의 코팅 조성물을 포함할 수 있다. 키트는 상기 코팅 조성물을 상기 표면 위에 적용하기 위한 어플리케이터; 및 선택적으로, 상기 어플리케이터를 사용하여 상기 코팅 조성물을 상기 표면 위에 적용하는 데 대한 사용설명서를 추가로 포함할 수 있다.
키트의 어플리케이터는 한 조각 이상의 스펀지 또는 스퀴지(squeegee)일 수 있다. 키트는 과량의 코팅 조성물을 닦아 내기 위한 한 조각 이상의 천을 추가로 포함할 수 있다.
키트는 가요성 용기 및 함께 포장된 스펀지 한 조각을 가질 수 있으며, 상기 스펀지 조각은 가요성 용기에 부착된다. 가요성 용기를 압착하여 코팅 조성물을 가요성 용기로부터 스펀지로 곧바로 분배시킬 수 있다. 코팅 조성물을 용기로부터 스펀지로 분배시킬 수 있는 한편, 용기를 손잡이로 사용하여 스펀지를 이동시켜 표면을 코팅할 수 있다.
키트는 코팅 조성물의 사용법, 코팅 조성물을 기재 위에 적용하는 방법에 대한 사용설명서를 추가로 포함할 수 있다. 사용설명서는 재료 안정성 데이터 시트 및 코팅 조성물 또는 키트의 적합한 취급에 대한 다른 지침 및 경고를 또한 포함할 수 있다.
코팅 조성물의 적용 전에 기재를 세정 또는 폴리싱할 수 있다. 일반적으로 사용되는 물, 세제, 용매, 또는 그 조합이 기재를 세정하는 데 사용될 수 있다. 유리 표면에 대해서는, 유리 폴리싱 화합물, 예를 들어, 산화세륨이 표면을 폴리싱하는 데 사용될 수 있다. 폴리싱은 수동으로 또는 본 기술 분야의 숙련자에게 공지된 폴리싱 도구를 사용하여 수행될 수 있다. 코팅 조성물의 적용 전에 폴리싱된 표면을 추가로 세정할 수 있다.
코팅 조성물은 또한 승온에서, 예를 들어, 35℃ 내지 100℃ 범위에서 유리 기재에 적용될 수 있다. 승온은 코팅 조성물 중의 실란과 유리 기재 사이의 결합을 증가시킬 수 있다.
증발 챔버와 같은 적절한 장비를 사용하여, 코팅 조성물을 또한 기재 상으로 증발시켜 그 위에 박층을 형성할 수 있다.
[실시예]
본 발명은 하기 실시예에서 추가로 한정된다. 이러한 실시예는, 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내지만, 단지 예시의 방식으로 제공되는 것으로 이해해야 한다. 상기 논의 및 이러한 실시예로부터, 본 기술 분야의 숙련자는 본 발명의 본질적인 특징을 확인할 수 있으며, 본 발명의 사상 및 범주를 벗어남이 없이, 본 발명을 다양한 용도 및 조건에 적합하도록 다양하게 변경 및 수정할 수 있다.
시험 절차
접촉각 측정
접촉각은 본 산업 분야에서 일반적으로 사용되는 세실 드롭 시험에 의해서 측정한다. 간단히, 광원의 정면에서 물방울을 측정할 표면 상에 놓는다. 세실 드롭의 프로파일을 관찰하고 접촉각 알파 (α)를 각도계를 사용하여 측정한다. 미국 버지니아주 포츠마우스 소재의 퍼스트 텐 옹스트롬스(First Ten Ångstroms)로부터 입수가능한 시판 각도계 (모델: FT Å 125)를 사용하였다. 접촉각 α에 대한 개략도가 도 1에 나타나있다.
미끄럼 각 측정
기재를 수평으로 유지한 채로 물방울을 기재의 표면 상에 떨어뜨려 시험한다. 이어서, 기재를 서서히 기울여서, 물방울이 미끄러지기 시작할 때의 수평면과 기재 사이의 각(미끄럼 각)을 측정한다. 미끄럼 각이 작을수록, 물방울이 기재의 표면으로부터 미끄러져 떨어지기 더 쉽다.
마모 시험
처리된 발수성 표면 위에 유리 폴리싱 화합물을 적용한다. 이어서, 처리된 표면을 스펀지를 사용하여 원형으로 또는 상호 횡단 패턴(reciprocal traverse pattern)으로 반복적으로 닦아 낸다. 사전-결정된 추를 마모 중에 스펀지 위에 가할 수 있다. 마모 시험은 수동으로, 또는 장치를 사용하여 수행할 수 있다. 일본 소재의 야스다-세이키-세이사쿠쇼, 리미티드(Yasuda-Seiki-Seisakusyo, Ltd.)로부터 입수가능한 시판 장치 (모델: No.552 가드너 세척성 시험기(Gardner's Washerbility Tester))를 사용할 수 있다.
방풍유리 처리
표준 차량 유리 방풍유리를 사용하였다. 방풍유리를 스펀지 및 일본 오사카 추오구 소재의 소프트99(Soft99)로부터 입수가능한 글라코-바이소쿠-컴파운드(Glaco-Baisoku-Compound)를 사용하여 폴리싱하였다.
폴리싱 후에, 유리 방풍유리를 물로 세정하고 폴리싱된 표면이 위로 향하게 하여 수평 위치로 놓았다. 약 1 ㎖의 코팅 조성물을 폴리싱된 표면 상에 적용하였다. 스펀지를 사용하여 원하는 영역 내에서 용액으로 표면을 닦아 내고 코팅하였다. 약 5 내지 10분 후에, 코팅된 영역을 천 조각으로 닦아 내어 과량의 코팅 조성물을 제거하였다.
방풍유리 표면을 두 영역으로 나누었다. 제1 영역은 비교 코팅 조성물로 코팅하였고 제2 영역은 본 발명의 코팅 조성물로 코팅하였다. 두 영역 모두 상기한 동일한 공정을 사용하여 처리하였다.
표면을 처리한 후에 초기 접촉각을 측정하였다.
이어서, 코팅된 영역에 대해 "시험 절차"에 기재된 바와 같은 마모 시험을 행하였다. 스펀지에 가해진 중량은 470 그램이었다. 마모 시험은 상호 횡단 패턴으로 행하였다.
사전-결정된 횟수의 스트로크 후에, 물 접촉각을 측정 및 기록하였다.
비교 코팅 조성물
비교예 1 및 비교예 2는 퍼플루오로폴리에테르 카르복실산(다른 비교 코팅 조성물에 사용됨)이 없이 퍼플루오로알킬트라이클로로실란의 혼합물을 포함하는 코팅 조성물이었다.
비교예 3 및 비교예 4는 앞서 언급한 퍼플루오로알킬트라이클로로실란의 혼합물 없이 퍼플루오로폴리에테르 카르복실산을 포함하는 코팅 조성물이었다.
비교예 1 내지 비교예 4의 제형이 표 1에 나타나있다.
비교예 5는 소프트99로부터 입수가능하며 상표명 울트라 글라코(Ultra Glaco)로 판매되는 시판 제품이었다.
실시예 : 코팅 조성물
미국 델라웨어주 윌밍턴 소재의 듀폰(DuPont)으로부터 MPD-7653으로 입수가능한 퍼플루오로알킬트라이클로로실란의 혼합물을 사용하여 본 발명의 코팅 조성물을 제형하였다. 혼합물 MPD-7653은 제조사가 명시한 바에 따르면 퍼플루오로헥실에틸트라이클로로실란, 퍼플루오로옥틸에틸트라이클로로실란, 퍼플루오로데실에틸트라이클로로실란, 퍼플루오로도데실에틸트라이클로로실란, 및 퍼플루오로테트라데실에틸트라이클로로실란을 포함한다.
표 1에 따라 성분들을 혼합하여 비교 코팅 조성물 및 실시예 1 내지 실시예 6을 제조하였다.
[표 1]
Figure 112010065493080-pct00001
코팅 특성
비교 코팅 조성물 및 실시예 1 내지 실시예 6의 코팅 조성물을 사용하여 "방풍유리 처리"에 기재된 바와 같이 유리 방풍유리를 처리하였다. 접촉각 및 미끄럼 각을 측정하였고 결과를 표 2에 나타내었다.
비교예 1 내지 비교예 5 및 실시예 1 내지 실시예 6에 대한 초기 접촉각은 유사하였고, 적용 직후에 우수한 발수성을 나타내었다.
비교예 1 및 비교예 2에 대한 미끄럼각은 적용 직후에 45° 초과였다. 실시예 1 내지 실시예 6에 대한 미끄럼 각은 적용 직후에 약 30°였고, 개선된 활수성을 나타내었다.
방풍유리 상의 물방울의 이미지가 도 2에 나타나 있다. 도 2a 및 도 2b는 비교예 5 코팅 조성물 및 실시예 2 둘 모두에 대해, 처리 후 마모 시험 전에 방풍유리 상에 형성된 물방울을 나타낸다. 도 2c는 우수한 발수성을 나타내는, 600회 마모 스트로크 후에, 실시예 2로 코팅된 방풍유리 상에 형성된 물방울을 나타낸다. 도 2d는 불량한 발수성을 나타내는, 600회 마모 스트로크 후에, 비교예 5로 코팅된 방풍유리 상의 물의 퍼짐을 나타낸다.
[표 2]
Figure 112010065493080-pct00002

Claims (8)

  1. (A) 코팅 조성물; 및
    (B) 상기 코팅 조성물을 상기 표면 위에 적용하기 위한 어플리케이터
    를 포함하며, 상기 코팅 조성물이,
    a) 일반식 Rf-(CH2)2-SiCl3 (여기서, Rf는 3 내지 18개의 알킬 탄소 원자를 갖는 퍼플루오로알킬 라디칼 기임)을 갖는 화합물로부터 선택된 적어도 하나의 퍼플루오로알킬트라이클로로실란 0.1 중량% 내지 10 중량%;
    b) 퍼플루오로폴리에테르 카르복실산 0.1 중량% 내지 10 중량%; 및
    c) 적어도 하나의 플루오르화 용매 80 중량% 내지 99.8 중량%
    로 본질적으로 이루어지고, 상기 백분율은 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 하는, 기재의 표면을 발수성으로 만들기 위한 키트.
  2. 제1항에 있어서, (C) 상기 어플리케이터를 사용하여 상기 코팅 조성물을 상기 표면 위에 적용하는 데 대한 사용설명서 또는 (D) 상기 표면을 세정하기 위한 하나 이상의 세정제, 또는 이들 모두를 추가로 포함하는 키트.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, Rf는 하기 일반식을 갖는 퍼플루오로알킬 라디칼 기로부터 선택되는 키트:
    F(CF2)n
    (여기서, n은 6 내지 16의 정수임).
  5. 제4항에 있어서, 상기 퍼플루오로알킬트라이클로로실란은 퍼플루오로헥실에틸트라이클로로실란, 퍼플루오로옥틸에틸트라이클로로실란, 퍼플루오로데실에틸트라이클로로실란, 퍼플루오로도데실에틸트라이클로로실란, 퍼플루오로테트라데실에틸트라이클로로실란, 및 그 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 키트.
  6. 제1항, 제2항, 제4항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코팅 조성물은 밀봉 용기에 포장되는 키트.
  7. 제6항에 있어서, 상기 용기는 가요성 용기이고, 상기 코팅 조성물은 상기 가요성 용기의 압착에 의해서 상기 기재에 공급되는 키트.
  8. 제1항, 제2항, 제4항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기재는 차량의 방풍유리인 키트.
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