KR100568577B1 - 물의 이동에 의한 고체 건조 혼합물 - Google Patents

Abstract

물-격퇴(water-repellent) 혼합물은 물의 이동에 의해 고체를 건조시키기 위해 ⅰ) 전체적 할로겐화 분자에 의해 그리고 적어도 하나 이상의 수소 원자를 지닌 부분적 할로겐화 분자에 의해 구성되는 그룹으로부터 선택된 할로겐화 분산제 및 ⅱ) 친수성 기능을 가지는 공중합 실리콘으로 이루어지며,

공중합 실리콘은 식:

을 가진 폴리알킬렌산화물 변형 폴리디메틸실록산이며,

여기서, 0 ≤ m ≤ 100, 4 ≤ n ≤ 5 이고,

R은 수소원자, 알콜기, 아민기 및 1 내지 5개의 탄소원자를 함유한 폴리알킬기에 의해 구성되는 라디칼 그룹으로부터 선택된 라디칼이다.

Description

물의 이동에 의한 고체 건조 혼합물

물건의 대량 생산 시에, 생산라인의 종단에서 물건들을 세척하고 건조할 필요가 자주 있다. 예를 들어 광학적인, 기계적인 또는 다른 부분들을 생각할 수 있다. 세척 조작은 물로 씻고 헹궈내는 것으로 종결하지만, 만약 물이 제거되지 않는다면 또는 증발에 의해 간단히 제거되지 않는다면 일어나는 산화물 및 불순물의 잔여물 또는 자국들이 형성하는 것을 방지하도록 표면에 부착되어 잔류하는 작은 물방울들을 제거할 필요가 있다.

노동 비용을 줄이기 위해, 물건의 표면으로부터 작은 물방울들을 떨어뜨리는 제품의 배스(bath) 내에 물건들을 담구는 건조 기계가 사용된다.

이 제품은 낮은 표면 장력을 가지며, 그래서 그것은 물건의 전 표면에 대해 웨팅(wetting)으로 분무하여 물건에 묻어있는 물기를 제거한다. 다음, 작은 물방울들은 밀도의 차이 때문에 배스의 표면으로 상승하고, 배스로부터 작은 물방울들이 기계적으로 제거된다.

이 건조 조작을 위해 지금까지 사용된 제품들은 물을 격퇴시키는 효과를 가진 표면 활성제의 첨가와 함께 CFC-113 타입의 클로로플루오로카본 또는 염소화 제품들이라는 단점을 가진다. 표면 활성제의 존재로부터 기인한 더좋은 웨팅 성능을 가지면서 물건으로부터 물을 떼어내어 아무런 용해 없이 물을 이동시키는 것이 그 용매이다.

현재, 오존층을 보호하기 위해 클로로플루오로카본의 사용이 오늘날 금지되었다. 그래서 본 출원인은 CFC 또는 HCFC가 없는 새로운 배스를 만들기 위한 방법을 연구하였다.

본 출원인은 상기 용매들을 새로운 제품들인, HFEs, 하이드로플루오로에테르로 대체하였고, 그 대체 용매들은 환경과의 훌륭한 친화성을 보여주었다. 분자들은 에테르 라디칼을 가진 탄소 원자에 붙은 불소 원자들을 함유하며, 탄소 원자에 더 이상의 염소 원자들은 함유하지 않는다. 그러나, 염소가 없기 때문에, 용매들의 분자들은 제시된 목적을 위해 실질적으로 비활성이고, 그러므로 이 용매에는 용해될수 있지만 용매에 있는 물의 용해는 일으키지 않는 첨가제를 제공하는 것이 필요해 진다. 인산염 에스테르 타입의 통상의 표면 활성제와의 일련의 시험은 성공적이었다.

그러므로, HFE에의 첨가제로서, 본 출원인은 하나 또는 그이상의 친수성 기능들을 가지는 공중합 실리콘을 생각해 내었다. 그래서, 바로 그 웨팅 HFE 내에서 용해될 수 있고, 친수성 작용에 의해 작은 물방울들을 둘러싸고 용매가 표면으로부터 그것들을 이동시켜, 물건으로부터 그것들을 떼어낼 수 있도록 해서 혼합물의 주 기능을 발휘시키는 것이 이 첨가제이다. 그때, HFE는 작은 물방울들을 표면 위에서 이동시켜 떨어뜨리게 하는 기계적 효과를 갖는다. 공중합 실리콘의 친수성 작용은 물의 밀도와는 다른 용매의 밀도와 연합하여 물-격퇴(water-repellent) 혼합물을 얻는 것을 가능하게 한다.

추가적인 시험은 공중합 실리콘의 종으로부터의 첨가제들이 HFEs가 아닌 다른 분자들과의 혼합에 있어서, 할로겐화 및 할로겐화수소 용매들에 대해 또한 적합하였다는 것을 보여주었다.

그래서 본 발명은

ⅰ) 전체적 할로겐화 분자와 적어도 하나 이상의 수소 원자가 있는 부분적 할로겐화 분자에 의해 구성되는 그룹으로부터 선택된 할로겐화 분산제, 그리고

ⅱ) 물을 이동시켜 고체를 건조시키기 위해 친수성 기능을 가진 공중합 실리콘으로 이루어진 물-격퇴 혼합물에 관한 것이다.

본 발명의 혼합물은 종래 장치에서의 CFC 배스를 직접적으로 대체하고, 그래서 종래의 장치를 오존층을 고려한 무공해 장치로 전향시킨다. 그것의 조성물들은 통상 입수가능하기 때문에, 공급에 있어 어려움은 없다.

본 발명은 또한 액체의 이동에 의해 고체를 건조시키기 위한 방법에 관한 것이며, 여기서 고체는 액체와 액체가 붙어있는 몸체의 표면 사이에 삽입되도록 배치되는 제1 비등 용매 제품의 배스 내에 담겨지고, 이 인터포지션(interposition)은 액체에 대해 친수성 기능을 가지는 제품을 이용하여 조절된다.

배스 내에 담겨지는 고체 몸체를 건조시키기 위한 배스를 형성하는 혼합물의 배합의 바람직한 실시예가 지금 기술될 것이다.

이 경우에 있어서, 상업적인 이름 HFE-7100을 가지고 3M 회사에 의해 판매되는 하이드로플루오로에테르가 용매, 또는 분산제로서 사용된다: 그것은 1.5에 가까운 밀도를 가지는 액체이며, 비등점 온도(60℃)로 사용된다. 밀도에 있어서의 차이 때문에, 작은 물방울은 분리 이후에 배스의 표면으로 보내어진다 .

작은 물방울이 고체 몸체에 부착된 표면으로의 HFE 용매의 접근은 하나 또는 그이상의 친수성 기능들을 가진 공중합 실리콘의 첨가에 의해 용이해 진다. 공중합 실리콘은 작은 물방울의 이미 접근 가능한 표면에 붙고, 또한 작은 물방울의 표면에 웨팅하여 이동하며, 그리하여 그것들은 몸체에 붙게 되고, 즉 건조될 몸체의 부착 표면에 공중합 실리콘이 대신되고, 그로부터 떨어져서 배스내에 통합된다. 그래서 액체와 그것이 부착되는 몸체의 표면 사이에 삽입되어 배치되는 제품의 배스내에 고체를 담그고, 또 이 경우의 물에 있어서, 액체에 대해 웨팅 기능을 가지는 제품을 이용하여 이 인터포지션을 조절한다. HFE 용매 내에 들어있는 공중합 실리콘에 의해 그렇게 둘러싸여진 작은 물방울은 밀도에서의 차이에서 기인한 수직적인 힘을 격게되어, 이 실시예에서는 혼합물이 가장 높은 밀도를 가지므로 혼합물의 표면으로 떠밀려진다. 혼합물을 휘젓는 것은 작은 물방울들을 분산시켜, 건조될 몸체 하부에 가두어질 작은 물방울들을 자유롭게 하는 것을 가능하게 한다.

공중합 실리콘은 식

을 가진 폴리알킬렌산화물 변형 폴리디메틸실록산이며,

여기서, 0 ≤ m ≤ 100, 4 ≤ n ≤ 5 이고,

R은 수소원자, 알콜기, 아민기 및 1 내지 5개의 탄소원자를 함유한 폴리알킬기에 의해 구성되는 라디칼 그룹으로부터 선택된 라디칼이다.

m 이 0 일 때, 분자는 폴리알킬렌계 산화물 변형 헵타메틸트리실록산이고, m 이 100 보다 클 때, 폴리알킬렌 변형 폴리디메틸실록산의 분자는 용매내에서 사실상 용해가 불가능하다.

n 이 4보다 작을 때는, 작은 물방울에 발휘된 친수성 힘은 제한되고, 더 이상의 만족할만한 결과를 제공하지 않는다. n 이 50을 초과할 때는, 용매 내에서의 용해도는 너무 낮아지고 친수성 작용은 더무 커진다.

n 의 바람직한 값은 6 내지 10의 범위이다.

이 공중합 실리콘의 분자량은 실리콘 또는 폴리디메틸실록산을 최소한 25 중량% 가진 400 내지 1,000 g/mole 이다.

공중합 실리콘의 비율은 크게 변한다. 유효성의 최소 문턱은 혼합물의 중량에 대해 0.02 중량% 부터이고, 최대 문턱은 공중합 실리콘의 소모에 따른 혼합물의 10 중량% 이다. 바람직하게는 이 비율은 0.04 % 와 1 % 사이에서 이루어지며, 더욱 바람직하게는, 혼합물의 0.1 및 0.4 중량% 사이이다. HFE-7100과 함께 0.02 내지 0.2 중량% 농도의 첨가제, 하이드로플루오로에테르, 또는 논플루오로부틸-메틸에테르로 실행된 건조시험은 흔적을 남기지 않은 작은 물방울의 제거를 보여주었다.

이 실시예에 있어서, HFE 용매 및 공중합 실리콘의 혼합물은 공중합 실리콘을 위한 또다른 용매를 포함한다. 이 다른 용매는 HFE를 첨가하기 전에 무엇보다도 먼저 예를 들어 동일한 중량으로 공중합 실리콘과 혼합하는 알칸, 실록산, 알콜 또는 방향성 용매이다.

더욱 일반적으로, HFEs 및 하이드로플루오로에테르는 바람직하게는 물과는 다른 밀도를 가지는 임의의 할로겐화 용매로 대체된다. 하나는 예를 들어 플루오르화 및 또한 클로로플루오르화, 하이드로플루오르화(HFC) 또는 하이드로클로로플루오르화(HCFC) 용매들을 언급할 수 있다. 플라스틱 물질 또는 엘라스토머로 이루어진 건조될 몸체를 공격하는 하이드로플루오로에테르(HFEs) 및 하이드로플루오르화 용매(HFC)와 같은 새로운 용매에 대해 염소를 함유하는 용매는 결점을 가진다.

HFC-4310mee 또는 2,3-디하이드로데카플루오로펜탄과 함께 0.02 중량% 농도의 공중합 실리콘으로 실행된 건조 시험은 흔적을 남기지 않은 완전한 물기 제거를 보여주었다. 동일한 방법으로, HFC-4310mee와 함께 0.05 중량% 농도의 첨가제로 실행된 건조 시험은 흔적을 남기지 않은 완전한 물기 제거를 보여주었다.

Claims (6)

1. 물을 이동시켜 고체를 건조시키기 위해,

   ⅰ) 전체적 할로겐화 분자에 의해 그리고 적어도 하나 이상의 수소 원자를 지닌 부분적 할로겐화 분자에 의해 구성되는 그룹으로부터 선택된 할로겐화 하이드로프루오르에테르 에테르 분산제, 및

   ⅱ) 친수성 기능을 가지는 공중합 실리콘으로 이루어지고,

   상기 공중합 실리콘은 식:

   을 가진 폴리알킬렌산화물 변형 폴리디메틸실록산이며,

   여기서, 0 ≤ m ≤ 100, 4 ≤ n ≤ 5 이고,

   R은 수소원자, 알콜기, 아민기 및 1 내지 5개의 탄소원자를 함유한 폴리알킬기에 의해 구성되는 라디칼 그룹으로부터 선택된 라디칼인 것을 특징으로 하는 물-격퇴 혼합물.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 실리콘을 위한 용매로서 알칸, 실록산, 알코올 및 방향성 용매에 의해 이루어지는 그룹으로부터 선택된 조용매를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 물-격퇴 혼합물.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 실리콘은 총 혼합물중 0.02 내지 10 중량%를 나타내는 것을 특징으로 하는 물-격퇴 혼합물.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 실리콘은 총 혼합물중 0.04 내지 1 중량%를 나타내는 것을 특징으로 하는 물-격퇴 혼합물.
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 실리콘은 총 혼합물중 0.1 내지 0.4 중량%를 나타내는 것을 특징으로 하는 물-격퇴 혼합물.
6. 제 1 항에 있어서, 하이드로플루오르 조용매를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 물-격퇴 혼합물.