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[Technisches Gebiet]
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein antibakterielles Grundierungsmittel für Vakuumaufdampfen und ein Mehrfachbeschichtungsverfahren unter Verwendung desselben und insbesondere: ein antibakterielles Grundierungsbeschichtungsmittel für Vakuumaufdampfen, das antibakterielle Wirkung für eine Grundierungsbeschichtungsschicht in Nanodicke bereitstellen kann, die zwischen einem Grundmaterial und einer funktionellen Beschichtungsschicht aufgebracht ist, um die Haftfestigkeit zu verbessern; und ein Mehrfachbeschichtungsverfahren, das antibakterielle Wirkung bereitstellen kann, ohne das Wasser-/Öl-Abweisungsvermögen und die Beständigkeit einer wasser-/ölabweisenden Beschichtung zu beeinträchtigen, indem eine wasser-/ölabweisende funktionelle Beschichtungsschicht auf einer antibakteriellen Grundierungsbeschichtungsschicht gebildet wird, die unter Verwendung des antibakteriellen Grundierungsbeschichtungsmittels gebildet wird.
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[Technischer Hintergrund]
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Da die Nutzungsrate von intelligenten Vorrichtungen wie Smartphones, Tablet-PCs, Smartwatches usw. schnell angestiegen ist, hat die Ernsthaftigkeit des Hygieneproblems zugenommen und wächst das Interesse an einer antibakteriellen Behandlung. Da jedoch die derzeit angewendete Anti-Fingerprint-Beschichtung keine antibakterielle Funktion hat, besteht ein dringender Bedarf an der Entwicklung einer Technologie, die dazu in der Lage ist, einem Touchscreen-Fenster, das ein von Benutzern häufig berührtes Teil ist, eine antibakterielle Funktion zu verleihen.
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Das Smartphone-Fenster (Touchscreen), das derzeit auf dem Markt ist, hat eine dünne (einige Dutzend Nanometer) Schicht mit Anti-Fingerprint-Beschichtung (oder Anti-Verschmutzungsbeschichtung). Die Anti-Fingerprint-Beschichtung verwendet Verbindungen auf Fluorbasis, um wasser- und ölabweisende Eigenschaften zu verleihen, die die Kontaktfläche der beschichteten Oberfläche mit dem Fingerabdruck und externen Verunreinigungen durch ein Verringern der Oberflächenenergie reduzieren, eine Verschmutzung durch Verunreinigungen minimieren und ein leichtes Reinigen der Verschmutzung erlauben.
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Um eine solche dünne Schicht zu bilden, wird häufig ein Beschichtungsverfahren verwendet, das als „Vakuumaufdampfen“ bezeichnet wird. Da die Beschichtung (Oberflächenmodifikation) unter Verwendung von Vakuumaufdampfen mit einer Wärmequelle mit einer hohen Temperatur in einem sehr kurzen Zeitraum durchgeführt wird, hat die dünne Schicht in Nanodicke eine ausgezeichnete Qualität und einen geringen chemischen Verlust und beeinträchtigt nicht die optischen Eigenschaften.
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Die antibakteriellen Beschichtungen, die anorganische Materialien verwenden (Ti-Serie), sind auf dem Markt hinlänglich bekannt. Da jedoch die meisten davon das Nassbeschichtungsverfahren verwenden, gibt es keinen Hersteller von antibakteriellen Beschichtungsmitteln unter den in- oder ausländischen Herstellern von funktionellen Beschichtungen für Vakuumaufdampfen. Die Beschichtung von anorganischen Materialien unter Verwendung von Vakuumaufdampfen hat eine hohe Zündtemperatur, und deshalb ist das Substrat beschränkt (temperaturempfindliches Substrat, zum Beispiel gehärtetes Glas, Kunststoff usw.). Außerdem wird die Oberfläche des Substrats aufgrund von anorganischen Materialien oder metallischen Beschichtungen verfärbt und die optischen Eigenschaften werden beeinträchtigt.
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Die
koreanische Patentanmeldung Nr. 10-2002-0066286 (Anmelder: WIDE ENTECH Co., Ltd., antibiosis nanotechnology vacuum coating system) betrifft eine Technologie zum Entwickeln und Nutzen eines Vakuumaufdampfsystems unter Verwendung einer Nanotechnologie mit antibakterieller Eigenschaft. In dieser Anmeldung wird eine Anstrengung unternommen, um die antibakterielle Wirkung durch Verwenden von Baum- und Pflanzenmaterialien (Kalopanax, Ulme, Pflaume usw.) umzusetzen. Ein Problem besteht jedoch darin, dass die antibakterielle Funktion nicht ausreichend ist und es schwierig ist, die Nachhaltigkeit zu wahren. Außerdem besteht ein Problem darin, dass Funktionen wie wasser- und ölabweisende Eigenschaften und Gleitfähigkeit nicht erzielt werden.
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Die
US-Offenlegungsschrift Nr. 2011-0025933 (Anmelder: VIZIO INC., television with antimicrobial coating) offenbart eine Technik zum Beschichten der Außenoberfläche eines Fernsehers mit einem Beschichtungsmittel, das ein antibakterielles Mittel zum Hemmen des Wachstums von Mikroorganismen enthält. Wasser- und ölabweisende Eigenschaften und Gleitfähigkeit werden jedoch nicht erzielt.
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Die
japanische Offenlegungsschrift Nr. 2007-322624 (Anmelder: ZNO LAB, an antibacterial material and method for producing the same) offenbart ein antibakterielles Material mit einem Glassubstrat, Kunststoff oder dergleichen, das verwendbar ist auf der Oberfläche eines berührungsempfindlichen Bedienfelds oder eines Mobiltelefons mit einer dünnen Zinkoxidschicht, die durch ein Verfahren wie Vakuumaufdampfen, Sputtern oder dergleichen und ein Verfahren zum Herstellen derselben hergestellt wird. Hierbei besteht jedoch auch ein Problem darin, dass Funktionalitäten wie wasser- und ölabweisende Eigenschaften und Gleitfähigkeit nicht erzielt werden und optische Eigenschaften beeinträchtigt werden.
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[Detaillierte Beschreibung]
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[Technische Aufgabe]
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein antibakterielles Grundierungsbeschichtungsmittel für Vakuumaufdampfen bereitzustellen, das antibakterielle Wirkung für eine Grundierungsbeschichtungsschicht in Nanodicke bereitstellen kann, die zwischen einem Grundmaterial und einer funktionellen Beschichtungsschicht aufgebracht ist, um die Haftfestigkeit zu verbessern; und eines Mehrfachbeschichtungsverfahrens, das antibakterielle Wirkung bereitstellen kann, ohne das Wasser-/Öl-Abweisungsvermögen und die Beständigkeit einer wasser-/ölabweisenden Beschichtung zu beeinträchtigen, indem eine wasser-/ölabweisende funktionelle Beschichtungsschicht auf einer antibakteriellen Grundierungsbeschichtungsschicht gebildet wird, die unter Verwendung des antibakteriellen Grundierungsbeschichtungsmittels gebildet wird. Das Beschichtungsmittel hat bei Verwendung in einer intelligenten elektronischen Vorrichtung oder einem Haushaltsgerät ein weiches Berührungsverhalten und kann Verunreinigungen wie Fingerabdrücke und dergleichen leicht entfernen und kann gleichzeitig sicher verwendet werden, ohne eine Verunreinigung durch Bakterien zu befürchten.
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[Technische Lösung]
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Der erste Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein antibakterielles Trockengrundierungsbeschichtungsmittel für Vakuumaufdampfen, umfassend ein Polykondensationsreaktionsprodukt eines Polymers auf Silikonbasis und einer funktionellen organischen oder anorganischen Silanverbindung; und eine antibakterielle Substanz bereit.
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In einer Ausführungsform des ersten Aspekts erfolgt die Polykondensationsreaktion des Polymers auf Silikonbasis und der funktionellen organischen oder anorganischen Silanverbindung in Gegenwart der antibakteriellen Substanz.
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In einer weiteren Ausführungsform des ersten Aspekts wird die antibakterielle Substanz dem Polykondensationsreaktionsprodukt des Polymers auf Silikonbasis und der funktionellen organischen oder anorganischen Silanverbindung hinzugegeben und dispergiert.
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Im zweiten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines antibakteriellen Trockengrundierungsbeschichtungsmittels für Vakuumaufdampfen bereit, umfassend i) einen Schritt des Herstellens einer Mischung, umfassend ein Polymer auf Silikonbasis, eine funktionelle organische oder anorganische Silanverbindung und eine antibakterielle Substanz; und ii) einen Schritt des Durchführens einer Polykondensationsreaktion mit der oben angegebenen Mischung.
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Im dritten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines antibakteriellen Trockengrundierungsbeschichtungsmittels für Vakuumaufdampfen bereit, umfassend i) einen Schritt des Herstellens einer Mischung, umfassend ein Polymer auf Silikonbasis und eine funktionelle organische oder anorganische Silanverbindung; ii) einen Schritt des Durchführens einer Polykondensationsreaktion mit der oben angegebenen Mischung und iii) einen Schritt des Hinzufügens und Dispergierens einer antibakteriellen Substanz in die Mischung.
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Im vierten Aspekt stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Mehrfachbeschichten eines Substrats bereit, umfassend: i) einen Schritt des Bereitstellens eines zu beschichtenden Substrats; ii) einen Schritt des Bildens einer antibakteriellen Grundierungsbeschichtungsschicht durch Vakuumaufdampfen des oben angegebenen antibakteriellen Trockengrundierungsbeschichtungsmittels auf einer Oberfläche des Substrats und iii) einen Schritt des Bildens einer wasser- und ölabweisenden funktionellen Beschichtungsschicht auf der antibakteriellen Grundierungsbeschichtungsschicht durch Vakuumaufdampfen eines wasser- und ölabweisenden Trockenbeschichtungsmittels für Vakuumaufdampfen, umfassend ein Polykondensationsreaktionsprodukt eines Fluorpolymers und eine funktionelle organische oder anorganische Silanverbindung.
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Im fünften Aspekt stellt die vorliegende Erfindung einen beschichteten Gegenstand bereit, der eine Mehrfachbeschichtungsschicht auf seiner Oberfläche hat, umfassend eine Vakuumaufdampfbeschichtungsschicht des oben angegebenen antibakteriellen Trockengrundierungsbeschichtungsmittels und eine wasser- und ölabweisende funktionelle Beschichtungsschicht, die darauf vakuumaufgedampft ist.
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[Vorteilhafte Wirkungen]
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Die erfindungsgemäße Vakuumaufdampfmehrfachbeschichtung weist ein ausgezeichnetes Wasser- und Öl-Abweisungsvermögen mit einem Oberflächenkontaktwinkel von 115° oder mehr auf und ist ausgezeichnet im Hinblick auf Anti-Fingerprint (AF), Beständigkeit, optische Eigenschaft (Durchlässigkeit) und antibakterielle Funktionen. Außerdem ist sie auf verschiedene Materialien wie Glas, Kunststoff und Metall anwendbar, und es ist möglich, die Haftung der endständigen Alkoxysilangruppe der AF-Beschichtungsschicht auf dem Substrat, das nicht leicht auf der Kunststoffoberfläche haftet, auf bemerkenswerte Weise zu verbessern. Somit kann sie auf geeignete Weise für die Oberfläche von intelligenten Vorrichtungen wie Mobiltelefonen und Tablet-PCs mit berührungsempfindlichen Anzeigen, Haushaltsgeräten, anderen elektronischen Produkten oder Teilen davon verwendet werden.
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[Kurze Beschreibung der Figuren]
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1 zeigt schematisch Querschnitte eines Substrats mit einer erfindungsgemäßen Vakuumaufdampfmehrfachbeschichtung auf dessen Oberfläche (1: eine wasser- und ölabweisende funktionelle Beschichtungsschicht (AF-Beschichtungsschicht), 2: eine antibakterielle Grundierungsbeschichtungsschicht, 3: ein Substrat und 4: eine antibakterielle Substanz).
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2 ist eine Fotografie, die Ergebnisse eines antibakteriellen Tests für (a) ein gehärtetes Glas (TG), (b) ein Polycarbonat (PC) und (c) ein Polymethylmethacrylat (PMMA) zeigt, die eine erfindungsgemäße Vakuumaufdampfmehrfachbeschichtung auf allen ihren Oberflächen aufweisen.
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[Weg zur Ausführung der Erfindung]
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend ausführlich beschrieben.
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Der erste Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein antibakterielles Trockengrundierungsbeschichtungsmittel für Vakuumaufdampfen, umfassend ein Polykondensationsreaktionsprodukt eines Polymers auf Silikonbasis und einer funktionellen organischen oder anorganischen Silanverbindung; und eine antibakterielle Substanz bereit.
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In einer Ausführungsform des ersten Aspekts erfolgt die Polykondensationsreaktion des oben angegebenen Polymers auf Silikonbasis und der funktionellen organischen oder anorganischen Silanverbindung in Gegenwart der antibakteriellen Substanz.
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In einer weiteren Ausführungsform des ersten Aspekts wird die antibakterielle Substanz dem Polykondensationsreaktionsprodukt des Polymers auf Silikonbasis und der funktionellen organischen oder anorganischen Silanverbindung hinzugegeben und dispergiert.
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Das Polymer auf Silikonbasis, das in der vorliegenden Erfindung verwendbar ist, kann ein modifiziertes Silikonpolymer mit einer oder mehreren funktionellen Gruppen, ausgewählt aus einer Aminogruppe, einer Epoxidgruppe, einer Carboxylgruppe, einer Carbinolgruppe, einer Methacrylgruppe, einer Mercaptogruppe und einer Phenylgruppe oder Kombinationen davon, sein und kann vorzugsweise Aminoalkylsilanpolymer sein.
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Die in der vorliegenden Erfindung verwendbare funktionelle organische oder anorganische Silanverbindung kann eine funktionelle organische oder anorganische Silanverbindung sein, die eine oder mehrere funktionelle Gruppen (zum Beispiel eine Aminogruppe, eine Vinylgruppe, eine Epoxidgruppe, eine Alkoxygruppe, eine Halogengruppe, eine Mercaptogruppe, eine Sulfidgruppe) zum Durchführen einer Polykondensationsreaktion mit dem Polymer auf Silikonbasis hat. Insbesondere kann die funktionelle organische oder anorganische Silanverbindung ausgewählt sein aus Aminopropyltriethoxysilan, Aminopropyltrimethoxysilan, Aminomethoxysilan, Phenylaminopropyltrimethoxysilan, N-(2-Aminoethyl)-3-Aminopropyltrimethoxysilan, N-(β-Aminoethyl)-γ-Aminopropylmethyldimethoxysilan, γ-Aminopropyltrimethoxysilan, γ-Aminopropyldimethoxysilan, γ-Aminopropyltriethoxysilan, γ-Aminopropyldiethoxysilan, Vinyltriethoxysilan, Vinyltrimethoxysilan, Vinyltri(methoxyethoxy)silan, Di-, Tri- oder Tetraalkoxysilan, Vinylmethoxysilan, Vinyltrimethoxysilan, Vinylepoxysilan, Vinyltriethoxysilan, 3-Glycidoxypropyltrimethoxysilan, 3-Methacryloxypropyltrimethoxysilan, γ-Glycidoxypropyltriethoxysilan, γ-Methacryloxypropyltrimethoxysilan, Chlortrimethylsilan, Trichlorethylsilan, Trichlormethylsilan, Trichlorphenylsilan, Trichlorvinylsilan, Mercaptopropyltriethoxysilan, Trifluorpropyltrimethoxysilan, Bis(trimethoxysilylpropyl)amin, Bis(3-Triethoxysilylpropyl)tetrasulfid, Bis(Triethoxysilylpropyl)disulfid, (Methacryloxy-)Propyltrimethoxysilan, 2-(3,4-Epoxycyclohexyl-)Ethyltrimethoxysilan, 3-Glycidoxypropylmethyldiethoxysilan, 3-Glycidoxypropyldiethoxysilan, 3-Glycidoxypropyltriethoxysilan, p-Styryltrimethoxysilan und Kombinationen davon und kann vorzugsweise Aminopropyltriethoxysilan oder Kombinationen umfassend dasselbe sein.
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Die in der vorliegenden Erfindung verwendbare antibakterielle Substanz kann ausgewählt sein aus natürlichem Material oder dessen Extrakt, einer antibakteriellen Polymerverbindung, einer metallhaltigen antimikrobiellen Verbindung und Kombinationen davon.
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Beispiele für die natürlichen Materialien oder Extrakte davon sind Schalen von Krabben und Garnelen oder deren Extrakte (z. B. Chitosan), Grüntee oder dessen Extrakte (z. B. Catechin), Paeonia suffruticosa Andrews oder deren Extrakte (z. B. Paeonol, Paeoniflorin, Paeonolid, Sitosterin, Gallussäure, Methylgallat, Tannin und Quercetin), Grapefruit oder deren Extrakt (z. B. Naringin), Citral, Lakritze oder deren Extrakte (z. B. Flavonoide), Hinoki-Scheinzypresse oder deren Extrakte (z. B. Phytonzid), Bambus oder dessen Extrakte (z. B. Polyphenole), gekeimte Bohnen oder Extrakte davon (z. B. Glyceolline), Helmkrautwurzel oder deren Extrakte (z. B. Tyrosinase), Wasabi oder dessen Extrakte (z. B. Isothiocyanat), Senf oder dessen Extrakte, Hinokitiol und Kombinationen davon. Die Extrakte können durch ein bekanntes Extraktionsverfahren hergestellt werden.
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Beispiele für die antibakterielle Polymerverbindung sind eine oder mehrere Polymerverbindungen, ausgewählt aus aromatischen oder heterocyclischen Polymeren, Acryl- oder Methacrylpolymeren, kationischen konjugierten Polymerelektrolyten, Polysiloxanpolymeren, natürliche Polymere mimetischen Polymeren und Phenol- oder Benzoatderivativpolymeren, die eine oder mehrere funktionelle Gruppen haben, ausgewählt aus einer Ammoniumsalzgruppe, einem Phosphoniumsalz, einem Sulfoniumsalz oder einer anderen Oniumsalzgruppe, einer Phenylamidgruppe und einer Diguanidgruppe, gebunden an eine gerade oder verzweigte Polymerkette.
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Beispiele für die metallhaltige antimikrobielle Verbindung sind organische Verbindungen oder Komplexe mit Metallionen wie Silber, Kupfer und Zink, und insbesondere Metallchitin/Chitosan-, Metallcarbonat-, Metallsulfat-, Metallnitrat-, Metallacetat-, Metallzeolith- und Metallphosphatverbindungen oder -komplexe. Das Chitin/Chitosan kann eine organische Substanz mit einer ausgezeichnet chelatbildenden Fähigkeit an Metallionen sein. Solche metallhaltigen antimikrobiellen Verbindungen können aus verschiedenen organischen Verbindungen hergestellt werden.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein antibakterielles Beschichtungsmittel, das unter Verwendung des natürlichen Materials oder von dessen Extrakt hergestellt wurde, oder eine antibakterielle Polymerverbindung, die für den menschlichen Körper ungefährlich ist und Stabilität und Persistenz aufweist, auf einer Glasoberfläche beschichtet, um eine ausgezeichnete antibakterielle Wirkung mit einer anfänglichen antibakteriellen Wirkung von 99,9 % zu erhalten.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die antibakterielle Substanz Chitosan, Paeonol (1-(2-Hydroxy-4-Methoxyphenyl-)Ethanon) oder eine Kombination davon sein.
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In dem antibakteriellen Grundierungsbeschichtungsmittel der vorliegenden Erfindung beträgt der Gehalt des Polykondensationsreaktionsprodukts des Polymers auf Silikonbasis und der funktionellen organischen oder anorganischen Silanverbindung vorzugsweise 80 bis 99 Gewichtsprozent, insbesondere bevorzugt 85 bis 95 Gewichtsprozent, basierend auf 100 Gewichtsprozent des Gesamttrockengewichts des Beschichtungsmittels.
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In dem antibakteriellen Grundierungsbeschichtungsmittel der vorliegenden Erfindung beträgt der Gehalt der antibakteriellen Substanz vorzugsweise 1 bis 20 Gewichtsprozent, insbesondere bevorzugt 5 bis 15 Gewichtsprozent, basierend auf 100 Gewichtsprozent des Gesamttrockengewichts des Beschichtungsmittels.
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Der zweite Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein Verfahren zum Herstellen eines antibakteriellen Trockengrundierungsbeschichtungsmittels für Vakuumaufdampfen bereit, umfassend i) einen Schritt des Herstellens einer Mischung, umfassend ein Polymer auf Silikonbasis, eine funktionelle organische oder anorganische Silanverbindung und eine antibakterielle Substanz; und ii) einen Schritt des Durchführens einer Polykondensationsreaktion mit der oben angegebenen Mischung.
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Der dritte Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein Verfahren zum Herstellen eines antibakteriellen Trockengrundierungsbeschichtungsmittels für Vakuumaufdampfen bereit, umfassend i) einen Schritt des Herstellens einer Mischung, umfassend ein Polymer auf Silikonbasis und eine funktionelle organische oder anorganische Silanverbindung; ii) einen Schritt des Durchführens einer Polykondensationsreaktion mit der oben angegebenen Mischung; und iii) einen Schritt des Hinzufügens und Dispergierens einer antibakteriellen Substanz in die Mischung.
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Es gibt keine Beschränkungen für die Verfahren und die Ausrüstung, die zum Herstellen der Mischung verwendet werden, und es können herkömmliche Reaktionsgefäße oder Mischgeräte verwendet werden. Es besteht auch keine bestimmte Beschränkung für die Bedingungen der Polykondensationsreaktion beim Schritt des Durchführens einer Polykondensationsreaktion. Zum Beispiel kann die Polykondensationsreaktion unter einer Rückflussreaktion bei einer Temperatur von 100 bis 200 °C unter einem Inertgas (zum Beispiel Argon oder Stickstoff) durchgeführt werden. Um die Polykondensationsradikalreaktion zu unterstützen, kann außerdem die Reaktionsmischung während der Reaktion mit Ultraschall und/oder UV bestrahlt werden.
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Das Polykondensationsreaktionsprodukt kann optional einen Stabilisierungsschritt durchlaufen. Es besteht keine bestimmte Beschränkung für die Stabilisierungsbedingung – zum Beispiel kann das Polykondensationsreaktionsprodukt stabilisiert werden, indem es 24 Stunden lang bei Raumtemperatur gehalten wird.
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Der vierte Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein Verfahren zum Mehrfachbeschichten eines Substrats bereit, umfassend: i) einen Schritt des Bereitstellens eines zu beschichtenden Substrats; ii) einen Schritt des Bildens einer antibakteriellen Grundierungsbeschichtungsschicht durch Vakuumaufdampfen des erfindungsgemäßen antibakteriellen Trockengrundierungsbeschichtungsmittels auf einer Oberfläche des Substrats und iii) einen Schritt des Bildens einer wasser- und ölabweisenden funktionellen Beschichtungsschicht durch Vakuumaufdampfen eines wasser- und ölabweisenden Trockenbeschichtungsmittels für Vakuumaufdampfen, umfassend ein Polykondensationsreaktionsprodukt eines Fluorpolymers und eine funktionelle organische oder anorganische Silanverbindung, auf der antibakteriellen Grundierungsbeschichtungsschicht.
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In der antimikrobiellen Grundierungsbeschichtungsschicht ist die antimikrobielle Substanz auf der Basis der Beschichtungsschicht angeordnet, und die antibakterielle Wirkung besteht während der gesamten Lebensdauer der Beschichtung. Außerdem weist die wasser- und ölabweisende funktionelle Beschichtungsschicht Schmutzabweisungsvermögen, Wasser- und Öl-Abweisungsvermögen, Oberflächengleitfähigkeit und Anti-Fingerprint-Eigenschaften auf.
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Das zu beschichtende Substrat ist nicht beschränkt, solange es durch Vakuumaufdampfen beschichtet werden kann, und Substrate aus verschiedenen Materialien wie Glas (zum Beispiel ein gehärtetes Glas (TG)), Kunststoff (zum Beispiel Acrylharz, Polycarbonat (PC), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyethylenterephthalat (PET) und Acrylnitril-Butadien-Styrol(ABS)-Harz) und Metall (zum Beispiel SUS) können durch das erfindungsgemäße Verfahren beschichtet werden.
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Das wasser- und ölabweisende Beschichtungsmittel zum Bilden der wasser- und ölabweisenden funktionellen Beschichtungsschicht umfasst ein Polykondensationsreaktionsprodukt des Fluorpolymers und der funktionellen organischen oder anorganischen Silanverbindung.
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Das in der vorliegenden Erfindung verwendbare Fluorpolymer kann ein Perfluorpolymer sein.
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Insbesondere kann das Fluorpolymer ausgewählt sein aus Perfluorpolyether, Vinylidenfluoridpolymer, Tetrafluorethylenpolymer, Hexafluorpropylenpolymer, Chlortrifluorethylenpolymer und Kombinationen davon und kann vorzugsweise Perfluorpolyether sein.
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Die in einem wasser- und ölabweisenden Beschichtungsmittel verwendbare funktionelle organische oder anorganische Silanverbindung umfasst ohne Beschränkung diejenigen, die in dem oben beschriebenen antimikrobiellen Grundierungsbeschichtungsmittel verwendbar sind.
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Es besteht keine bestimmte Beschränkung für das Vakuumaufdampfen, und das Aufdampfen kann unter Verwendung eines herkömmlichen Verfahrens und von herkömmlicher Ausrüstung für das Vakuumaufdampfen durchgeführt werden. Nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann eine Vakuumaufdampfbeschichtung in einer physikalischen Gasphasenabscheidung (PVD, Physical Vapor Deposition) unter Verwendung einer Vakuumaufdampfvorrichtung mit 2050 Ø (Elektronenstrahlverdampfung, thermische Verdampfung, thermisches Sputtern usw.) durchgeführt werden. Der Vorteil des Vakuumaufdampfens besteht darin, dass eine Vielzahl von Materialien leicht auf die Beschichtung aufgebracht werden kann, und es entsteht wenig Verlust an Beschichtungsmaterial und es kann eine saubere, gleichmäßige und dünne Schicht gebildet werden. Außerdem ist die Gesamtstruktur der Vorrichtung verhältnismäßig einfach und die thermische und elektrische Komplexität ist gering, wenn die dünne Schicht gebildet wird, was für das Untersuchen der physikalischen Eigenschaften der Schicht zum Zeitpunkt des Bildens der dünnen Schicht geeignet ist.
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Der fünfte Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt einen beschichteten Gegenstand bereit, der eine Mehrfachbeschichtungsschicht auf seiner Oberfläche hat, umfassend eine Vakuumaufdampfbeschichtungsschicht des antibakteriellen Trockengrundierungsbeschichtungsmittels und eine wasser- und ölabweisende funktionelle Beschichtungsschicht, die darauf vakuumaufgedampft ist.
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Der Gegenstand kann eine intelligente Vorrichtung mit einer berührungsempfindlichen Anzeige wie ein Mobiltelefon oder ein Tablet-PC aus verschiedenen Materialien wie Glas, Kunststoff und Metall, ein Haushaltsgerät, ein Verkaufsautomat, eine öffentliche interaktive Informationsvorrichtung, ein externes elektronisches Produkt, das von Hand berührbar ist, oder eine Komponente davon und vorzugsweise eine intelligente Vorrichtung mit einem berührungsempfindlichen Anzeigefeld oder eine Komponente davon sein.
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[Beste Vorgehensweise]
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Die vorliegende Erfindung wird durch die Beispiele ausführlicher beschrieben. Diese Beispiele sollen die vorliegende Erfindung jedoch nur beispielhaft beschreiben, und der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung werden durch diese in keiner Weise beschränkt.
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[Beispiel 1]
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20 g (3-Glycidoxypropyl-)Trimethoxysilan und 30 g eines Silikonoligomers mit einer Epoxidgruppe wurden in ein Reaktionsgefäß gegeben, und die Mischung wurde 1 Stunde lang bei 150 °C in einer Argongasatmosphäre gerührt. Dann wurden 10 g Paeonol aus Paeonia suffruticosa Andrews extrahiert und zu der Mischung hinzugegeben. 50 g Aminopropyltriethoxysilan als eine funktionelle organische oder anorganische Silanverbindung wurden zu der Mischung hinzugegeben, die Polykondensationsreaktion wurde bei etwa 150 °C in einer inerten Argongasatmosphäre durchgeführt und das Reaktionsprodukt wurde 24 Stunden lang bei Raumtemperatur stabilisiert, um ein antibakterielles Trockengrundierungsbeschichtungsmittel zu erhalten.
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Außerdem wurden 50 g Aminopropyltriethoxysilan zu 50 g Perfluorpolyether als ein Fluorpolymer hinzugegeben, und eine Polykondensationsreaktion wurde bei etwa 150 °C in einer inerten Argongasatmosphäre durchgeführt. Dann wurde das Reaktionsprodukt 24 Stunden lang bei Raumtemperatur stabilisiert, um ein wasser- und ölabweisendes Trockenbeschichtungsmittel (AF-Beschichtungsmittel) zu erhalten.
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Unter Verwendung des antibakteriellen Trockengrundierungsbeschichtungsmittels und des wasser- und ölabweisenden Trockenbeschichtungsmittels wurde gehärtetes Glas (TG) durch ein Elektronenstrahlverdampfungsverfahren unter Verwendung einer Vakuumaufdampfvorrichtung mit 2050 Ø mehrfachbeschichtet. Um das Beschichten zu unterstützen, wurde das gehärtete Glas vor dem Beschichten mit einem alkalischen Reinigungsmittel mit 5 Gew.-% (einem Reinigungsmittel für gehärtetes Glas) in einer Waschanlage mit 10 Bädern nass gereinigt. Die Bedingungen des Vakuumaufdampfens waren wie folgt: ein anfängliches Ätzen von 180 Sekunden und eine Temperatur von 80 °C. Eigenschaften der beschichteten Proben wurden wie folgt ausgewertet.
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(1) Kontaktwinkelmessung
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Nach dem Beschichten wurde der Kontaktwinkel der beschichteten Oberfläche unter Verwendung einer Kontaktwinkelmessvorrichtung gemessen. Beim Messen des Kontaktwinkels wurde die Größe eines Wassertröpfchens auf 3 μl eingestellt, und der Kontaktwinkel an 5 Stellen jeder der beschichteten Probe gemessen und gemittelt, um die Gleichmäßigkeit der Beschichtung zu überprüfen.
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(2) Test bei hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit
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Nachdem die Probe 72 Stunden lang bei einer Temperatur von 60 °C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 90 % gehalten wurde, wurde der Kontaktwinkel gemessen. Die Proben wurden als BESTANDEN eingestuft, wenn die Änderung des Kontaktwinkels nach dem Test innerhalb von 15° gegenüber dem anfänglichen Kontaktwinkel der beschichteten Probe lag.
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(3) UV-Test
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Nachdem die Probe 72 Stunden lang in der Ultraviolettvorrichtung vom Typ UV-B gehalten wurde, wurde der Kontaktwinkel gemessen. Die Proben wurden als BESTANDEN eingestuft, wenn die Änderung des Kontaktwinkels nach dem Test innerhalb von 15° gegenüber dem anfänglichen Kontaktwinkel der beschichteten Probe lag.
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(4) Salzsprühtest
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Die Oberfläche der beschichteten Probe wurde mit einer wässrigen Lösung aus Natriumchlorid (NaCl) mit 5 Gew.-% besprüht, und nachdem die Probe 72 Stunden lang gehalten wurde, wurde der Kontaktwinkel gemessen. Die Proben wurden als BESTANDEN eingestuft, wenn die Änderung des Kontaktwinkels nach dem Test innerhalb von 15° gegenüber dem anfänglichen Kontaktwinkel der beschichteten Probe lag.
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(5) Verschleißfestigkeitsprüfung
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Es wurde eine Verschleißfestigkeitsprüfung durchgeführt, um die Beständigkeit nach dem Beschichten zu überprüfen. Es wurde eine Verschleißfestigkeitsprüfung mit 1.500 Wiederholungen durchgeführt, wobei für die Verschleißfestigkeitsprüfung ein Radierer verwendet wurde. Infolge der Prüfung wurden die Proben als BESTANDEN eingestuft, wenn die Änderung des Kontaktwinkels nach dem Test innerhalb von 15° gegenüber dem anfänglichen Kontaktwinkel der beschichteten Probe lag.
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(6) Messung der Gesamtlichtdurchlässigkeit
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Die Gesamtlichtdurchlässigkeit wurde unter Verwendung eines UV-Spektralphotometers gemessen.
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(7) Trübungsmessung
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Die Trübung wurde unter Verwendung eines spektralphotometrischen Colorimeters durchgeführt.
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(8) Bleistifthärteprüfung
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Es wurden Bleistifte der Härten H bis 9H vorbereitet, und eine Last von 1 kg wurde eingerichtet und zweimal unter Verwendung der Bleistifte auf der beschichteten Oberfläche geprüft.
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(9) Prüfung der antibakteriellen Wirkung
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Die antibakteriellen Prüfungen wurden gemäß dem Standard JIS Z 2801 unter Verwendung von E. coli (ATCC 8739) und Staphylococcus aureus (ATCC 6538P) durchgeführt. 400 μl der verdünnten Bakterienlösung wurden auf der Oberfläche der beschichteten Probe inokuliert und in einer Umgebung mit konstanter Temperatur und Feuchtigkeit über 24 Stunden lang kultiviert, woraufhin eine Desorption erfolgte, um das antibakterielle Ergebnis zu überprüfen.
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Die Ergebnisse der Auswertung der mehrfachbeschichteten Probe, die aus dem Beispiel 1 für die oben angegebenen Eigenschaften erhalten wurden, sind in der nachfolgenden Tabelle 1 gezeigt. [Tabelle 1] (Beispiel 1: das Substrat – gehärtetes Glas)
| ausgewertetes Element | Ergebnis |
| Kontaktwinkel | anfänglich | 116,4° |
| nach Test bei hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit | 115,6° (BESTANDEN) |
| nach UV-Test | 115,2° (BESTANDEN) |
| nach Salzsprühtest | 115,1° (BESTANDEN) |
| optische Eigenschaft | Gesamtlichtdurchlässigkeit | 92,1 % |
| Trübung | 0,12 % |
| Bleistifthärte | 9H |
| antibakterielle nach Test bei hoher | anfänglich | 99,9 % |
| Wirkung Temperatur und hoher Feuchtigkeit | 99,9 % |
| nach UV-Test | 98,7 % |
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[Beispiel 2]
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20 g (3-Glycidoxypropyl-)Trimethoxysilan und 30 g eines Silikonoligomers mit einer Epoxidgruppe wurden in ein Reaktionsgefäß gegeben, und die Mischung wurde 1 Stunde lang bei 150 °C in einer Argongasatmosphäre gerührt. Dann wurden 50 g Aminopropyltriethoxysilan als eine funktionelle organische oder anorganische Silanverbindung zu der Mischung hinzugegeben, und eine Polykondensationsreaktion wurde bei etwa 150 °C in einer inerten Argongasatmosphäre durchgeführt. Dann wurden 10 g Paeonol, das aus Paeonia suffruticosa Andrews extrahiert wurde, zu dem Reaktionsprodukt hinzugegeben, und die Mischung wurde gleichmäßig dispergiert und gemischt, um ein antibakterielles Trockengrundierungsbeschichtungsmittel zu erhalten.
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Außerdem wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 ein wasser- und ölabweisendes Trockenbeschichtungsmittel (AF-Beschichtungsmittel) hergestellt.
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Unter Verwendung des antibakteriellen Trockengrundierungsbeschichtungsmittels und des wasser- und ölabweisenden Trockenbeschichtungsmittels wurde ein Substrat aus gehärtetem Glas und Polymethylmethacrylat (PMMA) auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 mehrfachbeschichtet (Beschichtung von PMMA bei 60 °C). Der anfängliche Kontaktwinkel und der Kontaktwinkel nach der Abriebfestigkeitsprüfung wurden durch das vorstehend beschriebene Verfahren gemessen, und es wurde die anfängliche antimikrobielle Wirkung getestet. Die Testergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 2-1 gezeigt.
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Außerdem wurden UV-Tests und Salzwassersprühtests für die Beschichtungsproben des PMMA-Substrats durchgeführt, und der Kontaktwinkel wurde gemessen und die antibakterielle Wirkung wurde getestet. Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 2-2 gezeigt. [Tabelle 2-1] (Beispiel 2: das Substrat – gehärtetes Glas und PMMA)
| ausgewertetes Element | Ergebnis |
| Substrat | gehärtetes Glas | PMMA |
| Kontaktwinkel | anfänglich | 119,1° | 118,8° |
| nach Verschleißfestigkeitsprüfung | 112,3° (BESTANDEN) | 109,9° (BESTANDEN) |
| antibakterielle Wirkung (anfänglich) | 99,9% | 99,9 % |
[Tabelle 2-2] (Beispiel 2: das Substrat – PMMA)
| | Ergebnis |
| ausgewertetes Element | Kontaktwinkel | antibakterielle Wirkung |
| nach UV-Test | 117,5° (BESTANDEN) | 99,9 % |
| nach Salzsprühtest | 116,5° (BESTANDEN) | 90,0 % |
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[Beispiel 3]
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Substrat aus Polymethylmethacrylat (PMMA) wurde auf die gleiche Weise wie in Beispiel 2 mehrfachbeschichtet. Der anfängliche Kontaktwinkel und der Kontaktwinkel nach der Abriebfestigkeitsprüfung wurden durch das vorstehend beschriebene Verfahren gemessen, und es wurde die anfängliche antimikrobielle Wirkung getestet. Die Testergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 3 gezeigt. [Tabelle 3] (Beispiel 3: das Substrat – PMMA)
| ausgewertetes Element | Ergebnis |
| Kontaktwinkel (anfänglich) | 119,3° |
| antibakterielle Wirkung (anfänglich) | 99,9 % |
