KR101138683B1 - 분산물 및 그 용도 - Google Patents

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Abstract

(A) 물;
(B) 중합성 물질로서,
(a) 페닐 모이어티;
(b) 카르보닐 및/또는 술폰 모이어티; 및
(c) 에테르 및/또는 티오에테르 모이어티를 포함하는 유형의 중합성 물질; 및
(C) 카르보닐 또는 술폰 모이어티 및 친수성기를 포함하는 계면활성제를 포함하는 수 분산물이 제공된다. 바람직한 구현예는 알킬 술포숙신산염인 계면활성제와 조합한 폴리케톤에 관한 것이다.

Description

분산물 및 그 용도{Dispersion and use thereof}
본 발명은 분산물 및 그 용도에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은, 이에 한정되는 것은 아니지만, 폴리아릴에테르케톤, 또는 술폰 중합체 또는 공중합체를 포함하는 수 분산물 및 기판 코팅에서의 그 용도에 관한 것이다.
폴리아릴에테르케톤, 또는 술폰 중합체 또는 공중합체는 기타 다수의 기능성 코팅에 비하여 기판에 가하기가 더 어렵다. 이는 종종 높은 공정 온도, 낮은 수지 신장 (resin elongation) 및 고속의 결정화 동역학의 조합에 기인한다. 예를 들면, 폴리에테르에테르케톤은 340 ℃에서 녹고, 380 ℃ 내지 400 ℃ 범위의 공정 온도를 갖는다. 폴리에테르에테르케톤으로 코팅되는 기판은 그러한 공정 온도를 한 시간 이상 동안 견딜 수 있어야 한다. 또한, 기판은 탈기 (out-gas)되거나, 벗겨지거나 부서지기 쉬운 (loose or brittle) 표면 산화물을 형성하지 않아야 한다.
폴리아릴에테르케톤 또는 술폰 중합체 또는 공중합체 이외의 다른 중합성 물질에 있어서, 중합성 물질이 수 분산물 (aqueous dispersion)을 형성하고, 그러한 분산물을 사용하여 기판에 코팅을 형성할 수 있다는 것은 알려져 있다. 그러나, 폴리아릴에테르케톤 및 술폰은 쉽게 물에 분산되어 코팅에 사용될 수 없다.
본 출원인은 폴리아릴에테르케톤 또는 술폰 중합체 또는 공중합체의 어떠한 상업적으로 입수 가능한 수 분산물, 및/또는 기판 코팅에 있어서 그러한 분산물의 용도도 알지 못한다.
전술한 문제점을 해결하는 것이 본 발명의 목적이다.
본 발명의 제1 태양에 따른면,
(A) 물;
(B) 중합성 물질로서,
(a) 페닐 모이어티;
(b) 카르보닐 및/또는 술폰 모이어티; 및
(c) 에테르 및/또는 티오에테르 모이어티를 포함하는 유형의 중합성 물질; 및
(C) 카르보닐 또는 술폰 모이어티 및 친수성기를 포함하는 계면활성제를 포함하는 수 분산물이 제공된다.
계면활성제의 카르보닐 또는 술폰 모이어티는 중합성 물질의 카르보닐 및/또는 술폰 모이어티와 상호작용할 수 있어서, 중합성 물질 및 계면활성제를 서로 상용되게 하며; 또한, 계면활성제의 친수성기는 상기 중합성 물질/계면활성제를 물과 상용되게 한다.
바람직하게는, 상기 중합성 물질은 하기 화학식 1의 모이어티 및/또는 하기 화학식 2의 모이어티 및/또는 하기 화학식 3의 모이어티를 갖는데;
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Figure 112006014569904-pct00003
상기 식에서, 화학식 1, 화학식 2 및 화학식 3 내의 페닐 모이어티는, 독립적으로, 선택적으로 치환되고 선택적으로 가교-결합되고;
상기 식에서, m, r, s, t, v, w 및 z는, 독립적으로, 0 또는 양의 정수이고;
E 및 E'는, 독립적으로, 산소 또는 황 원자 또는 직접 결합을 나타내고;
G는, 산소 또는 황 원자, 직접 결합 또는 -O-Ph-O 모이어티를 나타내고, 여기서, Ph는 페닐기를 나타내고;
Ar은 하기 화학식 4, 화학식 5 및 화학식 6 내지 화학식 15로 이루어진 군으로부터 선택되는데, 이는 그 하나 이상의 페닐 모이어티를 통해서 인접한 모이어티에 결합된다.
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본 명세서에서 달리 정의되지 않는 한, 페닐 모이어티는 그 결합되는 모이어티에 대하여 1,4- 또는 1,3-, 특히 1,4- 결합일 수 있다.
화학식 5에서, 가운데 페닐은 1,4- 또는 1,3-치환될 수 있다.
상기 중합성 물질은 하나 이상의 상이한 유형의 화학식 1의 반복 단위; 하나 이상의 상이한 유형의 화학식 2의 반복 단위; 및 하나 이상의 상이한 유형의 화학식 3의 반복 단위를 포함할 수 있다. 그러나, 바람직하게는, 단지 하나의 유형의 화학식 1, 화학식 2 및/또는 화학식 3의 반복 단위가 제공된다.
화학식 1, 화학식 2 및 화학식 3의 상기 모이어티는 반복 단위로 적당하다. 중합성 물질 내에서, 화학식 1, 화학식 2 및/또는 화학식 3은, 바람직하게는, 서로 결합되어 있는데, 즉, 화학식 1, 화학식 2 및 화학식 3 사이에 결합된 다른 원자 또는 기는 없다.
화학식 1, 화학식 2 또는 화학식 3 내의 페닐 모이어티는 선택적으로 치환되는 경우, 하나 이상의 할로겐 원자, 특히, 불소 및 염소 원자 또는 알킬, 시클로알킬 또는 페닐기에 의해 선택적으로 치환될 수 있다. 바람직한 알킬기는 C1 -10, 특히, C1 -4 알킬기이다. 바람직한 시클로알킬기는 시클로헥실 및 아다만틸과 같은 다환기 (multicyclic group)를 포함한다.
화학식 1, 화학식 2 또는 화학식 3 단위 내의 페닐 모이어티의 선택적인 치환체의 또 다른 기는 알킬, 할로겐, CyF2y +1 (상기 식에서, y는 0 이상의 정수이다), O-Rq (상기 식에서, Rq는 알킬, 퍼플루오르알킬 및 아릴로 이루어진 군으로부터 선택된다), CF=CF2, CN, NO2 및 OH을 포함한다. 트리플루오르메틸화된 페닐 모이어티는 일부 경우에 있어서 바람직할 수 있다.
바람직하게는, 상기 페닐 모이어티는 전술한 바와 같은 선택적으로-치환된 것이 아니다.
상기 중합성 물질이 가교-결합되는 경우, 이는 적절하게 가교-결합되어 그 특성을 개선시킨다. 임의의 적당한 방법이 가교-결합을 수행하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, E가 황 원자를 나타내는 경우, 중합체 사슬 간의 가교-결합은 각각의 사슬 상의 황 원자를 통하여 수행될 수 있다. 바람직하게는, 상기 폴리머 물질은 전술한 바와 같은 선택적으로 가교-결합된 것이 아니다.
w 및/또는 z가 0 이상인 경우, 각각의 페틸렌 모이어티는, 독립적으로, 화학 식 2 및/또는 화학식 3의 반복 단위 내의 다른 모이어티에 대하여 1,4- 또는 1,3- 결합을 가질 수 있다. 바람직하게는, 상기 페닐렌 모이어티는 1,4- 결합을 갖는다.
바람직하게는, 중합성 물질의 폴리머 사슬 (polymeric chain)은 -S- 모이어티를 포함하지 않는다. 바람직하게는, G는 직접 결합을 나타낸다.
바람직하게는, "a"는 상기 중합성 물질 내에서 화학식 1 단위의 몰%를 나타내며, 이때, 바람직하게는, 각 화학식 1의 단위는 동일하고; "b"는 상기 중합성 물질 내에서 화학식 2 단위의 몰%를 나타내며, 이때, 바람직하게는, 각 화학식 2의 단위는 동일하고; "c"는 상기 중합성 물질 내에서 화학식 3 단위의 몰%를 나타내며, 이때, 바람직하게는, 각 화학식 3의 단위는 동일하다. 바람직하게는, a는 45-100의 범위 내이고, 더욱 바람직하게는 45-55의 범위 내이고, 특히 바람직하게는 48-52의 범위 내이다. 바람직하게는, b 및 c의 합은 0-55의 범위 내이고, 더욱 바람직하게는 45-55의 범위 내이고, 특히 바람직하게는 48-52의 범위 내이다. 바람직하게는, b와 c의 합에 대한 a의 비는 0.9 내지 1.1의 범위 내이고, 더욱 바람직하게는 약 1이다. 바람직하게는, a, b 및 c의 합은 90 이상, 바람직하게는 95 이상, 특히 약 100이다. 바람직하게는, 상기 중합성 물질은 화학식 1, 2 및/또는 3의 모이어티로 구성된다.
상기 중합성 물질은 하기 화학식 16의 반복 단위를 갖는 호모폴리머 (homopolymer), 하기 화학식 17의 반복 단위를 갖는 호모폴리머 또는 화학식 16 및/또는 화학식 17의 적어도 두 개의 상이한 단위의 랜덤 또는 블록 공중합체일 수 있다:
Figure 112006014569904-pct00016
Figure 112006014569904-pct00017
상기 식에서, A, B, C 및 D는, 독립적으로 0 또는 1을 나타내고, E, E', G, Ar, m, r, s, t, v, w 및 z는 본 명세서에서 정의된 바와 같다.
전술한 화학식 16 및/또는 화학식 17의 단위를 포함하는 중합성 물질에 대한 대안으로서, 상기 중합성 물질은 하기 화학식 18의 반복 단위를 갖는 호모폴리머, 하기 화학식 19의 반복 단위를 갖는 호모폴리머 또는 화학식 18 및/또는 화학식 19의 적어도 두 개의 상이한 단위의 랜덤 또는 블록 공중합체일 수 있다:
Figure 112006014569904-pct00018
Figure 112006014569904-pct00019
상기 식에서, A, B, C 및 D는, 독립적으로 0 또는 1을 나타내고, E, E', G, Ar, m, r, s, t, v, w 및 z는 본 명세서에서 정의된 바와 같다.
바람직하게는, m은 0-3, 더욱 바람직하게는 0-2, 특히 0-1의 범위 내이다. 바람직하게는, r은 0-3, 더욱 바람직하게는 0-2, 특히 0-1의 범위 내이다. 바람직하게는, t는 0-3, 더욱 바람직하게는 0-2, 특히 0-1의 범위 내이다. 바람직하게는, s는 0 또는 1이다. 바람직하게는, v는 0 또는 1이다. 바람직하게는, w는 0 또는 1이다. 바람직하게는, z는 0 또는 1이다.
바람직하게는, 상기 중합성 물질은 화학식 16의 반복 단위를 갖는 호모폴리머이다.
바람직하게는, Ar은 하기 화학식 20, 화학식 21 및 화학식 22 내지 32의 모이어티로 이루어진 군으로부터 선택된다:
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Figure 112006014569904-pct00021
Figure 112006014569904-pct00022
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화학식 21에서, 가운데 페닐은 1,4- 또는 1,3-치환될 수 있다.
바람직하게는, 화학식 26은 1,2-, 1,3- 또는 1,5- 모이어티로부터 선택되고; 화학식 27은 1,6-, 2,3-, 2,6- 또는 2,7- 모이어티로부터 선택되고; 화학식 28은 1,2-, 1,4-, 1,5-, 1,8- 또는 2,6- 모이어티로부터 선택된다.
바람직한 종류의 하나의 중합성 물질은 임의의 화학식 3의 모이어티를 포함하지 않지만, 그러나, 바람직하게는, 화학식 1 및/또는 화학식 2의 모이어티만을 포함한다. 상기 중합성 물질이 전술한 바와 같이, 호모폴리머 또는 랜덤 또는 블록 공중합체인 경우, 상기 호모폴리머 또는 공중합체는, 바람직하게는 화학식 16의 반복 단위를 포함한다. 그러한 중합성 물질은, 일부 구현예에서는, 화학식 17의 반복 단위를 포함하지 않을 수 있다.
적당한 Ar 모이어티는 화학식 5, 화학식 6, 화학식 7, 화학식 8 및 화학식 9이고, 이 중에서 화학식 5, 화학식 6 및 화학식 9가 바람직하다. 다른 바람직한 Ar 모이어티는 화학식 21, 화학식 23, 화학식 24 및 화학식 25이고, 이 중에서 화학식 21, 화학식 22 및 화학식 25가 특히 바람직하다.
특히 바람직한 종류의 중합성 물질은 특히 케톤 및/또는 에테르 모이어티와 연결된 페닐 모이어티를 포함하는 중합체 (또는 공중합체)이다. 즉, 바람직한 종류에서, 중합성 물질은 -S- 또는 페닐 이외의 방향족기를 포함하는 반복 단위를 포함하지 않는다. 전술한 유형의 바람직한 중합성 물질은:
(a) 화학식 16의 단위를 포함하는 폴리머 (상기 식에서, Ar이 화학식 9의 모이어티를 나타내고, E 및 E'는 산소를 나타내고, m은 0을 나타내고, w는 1을 나타내고, G는 직접 결합을 나타내고, s는 0을 나타내고, A 및 B는 1을 나타낸다) (즉, 폴리에테르에테르케톤);
(b) 화학식 16의 단위를 포함하는 폴리머 (상기 식에서, E는 산소를 나타내고, E'는 직접 결합을 나타내고, Ar이 화학식 6의 모이어티를 나타내고, m은 0을 나타내고, A는 1을 나타내고, B는 0을 나타낸다) (즉, 폴리에테르케톤);
(c) 화학식 16의 단위를 포함하는 폴리머 (상기 식에서, E는 산소를 나타내고, Ar이 화학식 5의 모이어티를 나타내고, m은 0을 나타내고, E'는 직접 결합을 나타내고, A는 1을 나타내고, B는 0을 나타낸다) (즉, 폴리에테르케톤케톤);
(d) 화학식 16의 단위를 포함하는 폴리머 (상기 식에서, Ar이 화학식 6의 모이어티를 나타내고, E 및 E'는 산소를 나타내고, G는 직접 결합을 나타내고, m은 0 을 나타내고, w는 1을 나타내고, r은 0을 나타내고, s는 1을 나타내고, A 및 B는 1을 나타낸다) (즉, 폴리에테르케톤에테르케톤케톤);
(e) 화학식 16의 단위를 포함하는 폴리머 (상기 식에서, Ar이 화학식 9의 모이어티를 나타내고, E 및 E'는 산소를 나타내고, G는 직접 결합을 나타내고, m은 0을 나타내고, w는 0을 나타내고, s, r, A 및 B는 1을 나타낸다) (즉, 폴리에테르에테르케톤케톤);
(f) 화학식 16의 단위를 포함하는 폴리머 (상기 식에서, E는 산소를 나타내고, E'는 직접 결합을 나타내고, Ar이 화학식 7의 모이어티를 나타내고, m은 0을 나타내고, A는 1을 나타내고, B는 0을 나타낸다) (즉, 폴리에테르술폰);
(g) 화학식 17의 단위를 포함하는 폴리머 (상기 식에서, E 및 E'는 산소를 나타내고, Ar이 화학식 20의 모이어티를 나타내고, m은 0을 나타내고, z는 1을 나타내고, G는 직접 결합을 나타내고, V는 0 나타내고, C 및 D는 1을 나타낸다) (즉, 폴리술폰);
(h) 화학식 16의 단위를 포함하는 폴리머 (상기 식에서, Ar이 화학식 9의 모이어티를 나타내고, E 및 E'는 산소를 나타내고, m은 1을 나타내고, w는 1을 나타내고, A는 1을 나타내고, B는 1을 나타내고, r 및 s는 0을 나타내고, G는 직접 결합을 나타낸다) (즉, 폴리에테르-디페닐-에테르-페닐-케톤-페닐-)를 포함한다.
상기 중합성 물질은 바람직하게는 반결정성 (semi-crystalline)이다. 중합체의 결정화 등급 및 정도는, 바람직하게는, 예를 들어 Blundell 및 Osborn에 의해 설명된 바 (Polymer 24, 953, 1983)와 같은, 광각 X-레이 회절법 (또한, 광각 X-레 이 산란법 (Wide Angle X-ray Scattering) 또는 WAXS라고도 함)에 의해 측정된다. 다른 방법으로, 결정화도는 시차주사열량계 (Differential Scanning Calerimetry: DSC)에 의해 측정될 수 있다.
상기 중합성 물질의 결정화도는 1% 이상, 바람직하게는 3% 이상, 더욱 바람직하게는 5% 이상, 더더욱 바람직하게는 10% 이상이다. 특히 바람직한 구현예에서 결정화도는 30% 이상, 더욱 바람직하게는 40% 이상, 특히 45% 이상이다.
상기 중합성 물질의 유리전이온도 (Tg)는 140 ℃ 이상, 바람직하게는 144 ℃ 이상, 더욱 바람직하게는 154 ℃ 이상, 더더욱 바람직하게는 160 ℃ 이상, 특히 164 ℃ 이상이다. 일부 경우에서 Tg는, 170 ℃ 이상, 또는 190 ℃ 이상 또는 250 ℃ 이상 또는 300 ℃ 이상일 수도 있다.
상기 중합성 물질은 0.1 이상, 바람직하게는 0.3 이상, 더욱 바람직하게는 0.4 이상, 더더욱 바람직하게는 0.6 이상, 특히 0.7 (이는, 적어도 0.8의 변환점도 (reduced viscosity: RV)에 해당된다) 이상의 고유점도 (inherent viscosity: IV)를 갖는데, 여기서 RV는 1.84 gcm-3 밀도의 농축된 황산 내의 폴리머 용액에서 25 ℃에서 측정되고, 이때, 상기 용액은 용액 100 cm-3 당 lg의 폴리머를 포함한다. IV는 1.84 gcm3 밀도의 농축된 황산 내의 폴리머 용액에서 25 ℃에서 측정되고, 이때, 상기 용액은 용액 100 cm-3 당 0.lg의 폴리머를 포함한다.
RV 및 IV의 측정은, 모두 바람직하게는, 약 2분의 용매 유량 (solvent flow) 시간을 갖는 점도계를 사용한다.
상기 중합성 물질 (결정일 때)에 대한 용융 흡열온도 (melting endotherm) (Tm)의 주요 피크는 300 ℃ 이상일 수 있다.
상기 중합성 물질은, 특히, 상기 정의된 (a) 내지 (h) 단위의 하나로 구성될 수 있다. 대안으로, 상기 중합성 물질은 상기 정의된 (a) 내지 (h)로부터 선택된 2 이상의 단위를 포함하는 공중합체를 포함할 수 있다. 바람직한 공중합체는 (a) 단위를 포함한다. 예를 들면, 공중합체는 (a) 및 (h) 단위를 포함하거나; 또는 (a) 및 (e) 단위를 포함할 수 있다.
바람직한 구현예에서, 상기 중합성 물질은 폴리에테르에테르케톤 및 폴리에테르케톤으로부터 선택된다. 특히 바람직한 구현예에서, 상기 중합성 물질은 폴리에테르에테르케톤이다.
상기 계면활성제에 대하여 언급하면, 상기 계면활성제의 카르보닐기의 두 개의 잔여 결합 중 하나는 탄소 원자에 결합될 수 있다. 바람직하게는, 상기 잔여 결합 중 다른 하나는 탄소, 질소 또는 산소 원자에 결합될 수 있다. 따라서, 상기 계면활성제의 카르보닐기는 케톤기 또는 카르복실산염 또는 이미드 모이어티의 일부일 수 있다. 바람직하게는, 상기 계면활성제의 카르보닐기는 카르복실산염 모이어티의 일부이다. 그러한 모이어티 내의 에테르 산소 원자의 존재는 계면활성제 및 중합성 물질 사이의 상호 작용을 용이하게 한다.
계면활성제가 술폰 모이어티를 포함하는 경우, 두 개의 잔여 결합 중 하나는 탄소 원자에 결합될 수 있다. 바람직하게는, 두 개의 잔여 결합 중 다른 하나는 탄소 또는 질소 원자에 결합될 수 있다. 그러나, 더욱 바람직하게는, 상기 술폰 모이어티의 두 개의 잔여 결합 각각은 각각의 탄소 원자에 결합된다.
상기 중합성 물질이 카르보닐 모이어티를 포함하는 경우, 상기 계면활성제는, 바람직하게는 전술한 유형의 카르보닐 모이어티를 포함한다. 상기 중합성 물질이 카르보닐 및 술폰 모이어티를 포함하는 경우, 상기 계면활성제는, 바람직하게는 전술한 유형의 카르보닐 모이어티를 포함한다. 상기 중합성 물질이 어떠한 카르보닐 모이어티도 포함하지 않는 경우, 상기 계면활성제는 전술한 유형의 카르보닐 또는 술폰 모이어티를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 계면활성제는 카르보닐 모이어티 및 친수성기를 포함한다. 바람직하게는, 상기 계면활성제는 그 친수성 기 내를 제외하고는 술폰 모이어티를 포함하지 않는다.
바람직하게는, 상기 계면활성제는 소수성 모이어티를 포함한다. 상기 소수성 모이어티는, 바람직하게는 4 이상, 바람직하게는 6 이상, 더욱 바람직하게는 7 이상, 특히 8 이상의 탄소 원자를 갖는 탄소 원자 포함 사슬을 포함한다. 사슬은 시클릭 모이어티의 일부일 수 있다. 그러나, 바람직하게는, 상기 탄소 원자 포함 사슬은 직쇄형 또는 분지형이다. 상기 사슬 내의 탄소 원자는 선택적으로 치환될 수 있다. 사슬 내의 탄소 원자는 선택적으로-치환된, 바람직하게는 비치환된, 알킬기일 수 있다. 바람직하게는, 상기 사슬 내의 탄소 원자는 모두 포화된 것이다.
상기 계면활성제는, 바람직하게는 C4-C16, 더욱 바람직하게는 C4-C12, 더더욱 바람직하게는 C4-C10 소수성 모이어티를 포함한다. 상기 모이어티는, 바람직하게는 지방족이고, 직쇄형 또는 분지형이다. 상기 모이어티는, 바람직하게는 포화된 것이다.
상기 계면활성제는 전술한 유형의 하나 이상의 소수성 모이어티를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 계면활성제는 2 이하의 소수성 모이어티를 포함한다. 더욱 바람직하게는, 일부분 이상이 계면활성제의 다른 모이어티 (특히, 상기 카르보닐 또는 술폰 모이어티)에 대하여 적절한 간격으로 공간을 갖는 두 개의 소수성 모이어티를 포함한다.
상기 친수성기는 이온성 모이어티 및 비이온성 모이어티로부터 선택될 수 있다.
상기 친수성기가 이온성 모이어티를 포함하는 경우, 상기 친수성기는, 바람직하게는 양이온성 및 음이온성 모이어티를 포함한다. 상기 친수성기는, 바람직하게는 -COO-, -SO3 -- 또는 -P03 2 - 모이어티를 포함한다. -SO3 -- 모이어티는 술폰산염의 일부 (예를 들어, -SO- 3-는 탄소 원자에 결합된다) 또는 황산염의 일부 (즉, -0-S03 -)일 수 있다. -Po3 2 - 모이어티는, 바람직하게는 인산염 (즉, -OP03 2 -)의 일부이다.
바람직하게는, 상기 친수성기는 -SO3 - (특히, 술폰산염) 모이어티를 포함한 다.
친수성기는 바람직하게는 1가 및 2가 금속 이온으로부터 선택될 수 있는 적당한 양이온성 모이어티를 포함한다. 나트륨 및 칼륨, 특히 나트륨이 바람직한 양이온 모이어티이다.
계면활성제가 전술한 유형의 하나 이상의 모이어티를 포함할 수 있지만, 바람직하게는 하나의 상기 모이어티를 포함한다.
상기 친수성기는 방향족, 예를 들면 페닐 모이어티로부터의 펜던트이다. 그러나, 바람직하게는 지방족 모이어티로부터의 펜던트이다.
상기 친수성기가 비이온성 모이어티를 포함하는 경우, 상기 모이어티는 에테르 또는 히드록시 관능기를 포함할 수 있다. 상기 친수성기는 간격을 둔 두 개 이상의 관능기를 포함하는데, 이들 각각은, 독립적으로, 에테르 및 히드록시기로부터 선택될 수 있다. 상기 친수성기는 알킬렌 옥시 (예를 들면, 에틸렌옥시 또는 프로필렌옥시, 특히 에틸렌옥시) 모이어티 및 히드록시기로부터 선택될 수 있다. 상기 친수성기는 하나 이상의 알킬렌옥시 또는 히드록시기를 포함할 수 있다.
상기 계면활성제는 하기 화학식 33을 가질 수 있다.
A-L1-X-L2-B
상기 식에서,
A는 상기 소수성 모이어티를 나타내고;
L1은 결합 원자 또는 결합 기 또는 직접 결합을 나타내고;
X는 상기 카르보닐 또는 술폰 모이어티이고;
L2은 결합 원자 또는 결합 기 또는 직접 결합을 나타내고;
B는 상기 친수성 모이어티를 나타낸다.
A는, 바람직하게는 전술한 바와 같이 C4-C16 소수성 모이어티를 나타낸다.
L1은 상기 소수성 모이어티가 X 모이어티에 직접 연결되게 되는 직접 결합을 나타내거나 또는 -O- 모이어티를 포함할 수 있다.
바람직하게는, L1은 -O- 모이어티를 포함한다. 그러한 모이어티는 또 다른 모이어티의 일부이거나, 또는 L1은 -O- 모이어티로 구성될 수 있다.
하나의 구현예에서는, L1은 하기 화학식 34의 모이어티를 포함할 수 있다:
-[O(CH2)nl] ml-O-
상기 식에서,
nl은 1 내지 4의 범위이고;
ml은 0 내지 5의 범위이다.
바람직하게는, nl은 2이고; ml은 0 내지 3의 범위 내이다.
더욱 바람직하게는, ml은 0이다.
X는 바람직하게는 카르보닐 모이어티를 나타낸다.
L2는, 바람직하게는 연결 원자 또는 연결 기를 나타낸다. L2는, 바람직하게는 카르보닐 또는 술포닐 모이어티로부터 친수성 모이어티 (예를 들면, -SO3 - 모이 어티)를 이격시킨다. L2는 페닐 모이어티일 수 있는데, 이 경우, 친수성 모이어티는 페닐 모이어티의 일 고리 위치로부터의 펜던트일 수 있고, X는 페닐 모이어티의 다른 고리 위치로부터의 펜던트일 수 있다. 그러나, 바람직하게는 L2는, 카르보닐 또는 술폰 모이어티의 탄소 또는 황 원자 각각 및 상기 친수성 모이어티 (예를 들면, 모이어티가 -SO3 -인 경우의 황 원자) 사이에 배열된, 하나 또는 두 개 (바람직하게는 단지 하나)의 원자(들), (바람직하게는, 하나 또는 두 개의 탄소 원자)를 포함할 수 있다.
L2는 카르보닐 또는 술폰 모이어티를 포함할 수 있다. 이는 계면활성제와 중합성 물질 간에 상용성의 정도를 높여준다. 바람직하게는, L2는 카르보닐 모이어티를 포함한다. L2는 소수성 모이어티를 포함할 수 있다. 그러한 모이어티는, 예를 들면, L1에서와 같은, 전술한 소수성 모이어티의 임의의 특징을 가질 수 있다.
L2는 하기 화학식 35의 모이어티를 포함할 수 있다.
A-L1-X-
상기 식에서, A, L1 및 X는 전술한 바와 같다.
상기 계면활성제가, 전술한 바와 같이 상기 화학식 33의 A-L1-X-L2-B를 갖고, L2가 상기 화학식 35의 A-L1-X-를 포함하는 경우, 바람직하게는, A, L1 및 X는 A-L1-X-L2-B 및 A-L1-X 양자 모두 내에서의 동일한 각각의 원자 또는 기를 나타낸 다.
L2는 하기 화학식 36을 포함할 수 있다.
A-L1-X-L3-
상기 식에서, L3은 결합 원자 또는 결합 기 또는 직접 결합이다.
바람직하게는, L3은 1-5, 바람직하게는 1-3, 특히 2의 탄소 원자를 포함할 수 있는 결합 기이다. L2는, 바람직하게는 포화된 알킬일 (alkylyl) 라디칼이다.
바람직하게는, 상기 계면활성제는 하기 화학식 37이다.
Figure 112006014569904-pct00033
상기 식에서, A, L1 및 X는 각각 같거나 다를 수 있으나, 바람직하게는 같다. 바람직하게는, 상기 식에서, A는 C4-C16 소수성 모이어티이고; L1은 산소 원자이고; X는 카르보닐기이고; L3는 -(CH2)n3- 모이어티인데, 상기 식에서, n3은 1 내지 5이고, 바람직하게는 2이며; B는, 바람직하게는 -S03 - 모이어티를 포함한다. B는 나트륨 또는 칼륨 양이온을 포함할 수 있다.
상기 계면활성제는, 바람직하게는 알킬 술포숙신산염, 바람직하게는 디-알킬 술포숙신산염이다.
상기 계면활성제는 디-옥틸, 디-트리데실, 디-이소부틸, 디-헥실, 디-메틸아밀, 디아밀 및 이소데실 술포숙신산염으로부터 선택될 수 있다. 전술한 나트륨염이 바람직하다.
특히 바람직한 계면활성제는 디-옥틸 술포숙신산염, 특히 나트륨 디-옥틸 술포숙신산염이다.
상기 수 분산물은 35 중량% 이상, 바람직하게는 40 중량% 이상, 더욱 바람직하게는 45 중량% 이상, 특히 50 중량% 이상의 물을 포함할 수 있다.
상기 분산물은 80 중량% 이하, 바람직하게는 75 중량% 이하, 더욱 바람직하게는 70 중량% 이하, 더더욱 바람직하게는 65 중량% 이하, 특히 60 중량% 이하의 물을 포함할 수 있다.
상기 수 분산물은 1 중량% 이상, 바람직하게는 2 중량% 이상, 더욱 바람직하게는 2.5 중량% 이상, 더더욱 바람직하게는 3 중량% 이상, 특히 3.5 중량% 이상의 상기 계면활성제를 포함할 수 있다.
상기 수 분산물은 15 중량% 이하, 바람직하게는 12 중량% 이하, 더욱 바람직하게는 10 중량% 이하, 더더욱 바람직하게는 8 중량% 이하, 특히 6 중량% 이하의 상기 계면활성제를 포함할 수 있다.
상기 수 분산물은 10 중량% 이상, 바람직하게는 15 중량% 이상, 더욱 바람직하게는 20 중량% 이상, 더더욱 바람직하게는 25 중량% 이상, 특히 30 중량% 이상의 본 발명의 제1 태양의 (B)에서 설명된 중합성 물질(들)을 포함할 수 있다.
상기 수 분산물은 60 중량% 이하, 바람직하게는 50 중량% 이하, 더욱 바람직 하게는 45 중량% 이하, 더더욱 바람직하게는 40 중량% 이하의 (B)에서 설명된 중합성 물질(들)을 포함할 수 있다.
상기 수 분산물은 하나 이상의 상이한 유형의 중합성 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, (B)에서 설명된 하나 이상의 상이한 유형의 중합성 물질이 포함될 수 있다. 선택적으로, 상기 수 분산물은 (B)에서 설명된 상기 물질에 비교하여 상이한 유형인 제2 중합성 물질을 포함할 수 있다. (B)에서 설명된 유형의 중합성 물질(들)에 대한 중량%에 대한 상기 제2 중합성 물질의 중량%의 비는, 바람직하게는 1 이하이다. 상기 분산물은 0 내지 20 중량%, 바람직하게는 0 내지 10 중량%의 상기 제2 중합성 물질을 포함할 수 있다.
상기 제2 중합성 물질은 플루오로폴리머일 수 있다.
바람직하게는, 상기 분산물 내의 유일한 중합성 물질(들)은 상기 제1 태양의 (B)에서 설명된 유형이다.
상기 (B)에서 설명된 중합성 물질은 100 ㎛ 이하, 바람직하게는 60 ㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 40 ㎛ 이하, 특히 20 ㎛ 이하의 D50을 가질 수 있다. D50은 1 ㎛ 이상일 수 있다.
본 명세서에서 언급된 D50은 레이저 회절법, 예를 들면, 독일의 Sympatec GmbH사의 Windox Software와 함께, Sympatec Helos (H0476) RODOS Analyser를 사용하여 측정될 수 있다.
상기 수 분산물은 예를 들면, 히드록실기-포함-용매와 같이, 히드록실기-포 함-물질을 포함할 수 있다. 상기 수 분산물은 0 내지 3 중량%, 바람직하게는 0 내지 1.5 중량%의 그러한 물질을 포함할 수 있다. 히드록실기-포함-물질은 1 내지 6, 바람직하게는 1 내지 4, 특히 1 또는 2의 탄소 원자를 포함할 수 있다. 그러한 물질은, 바람직하게는 포화된 것이다. 그러한 물질은, 바람직하게는 120 이하, 바람직하게는 100 이하, 더욱 바람직하게는 80 이하, 더더욱 바람직하게는 60 이하의 분자량을 갖는다. 상기 물질은 3 이하, 바람직하게는 2 이하, 더욱 바람직하게는 단지 1개의 히드록실기를 포함할 수 있다. 상기 물질은, 바람직하게는 알콜, 더욱 바람직하게는 1가 알콜이다. C1 -3 알콜, 특히 에탄올이 바람직하다.
상기 수 분산물은 0 내지 10 중량%, 바람직하게는 0 내지 5 중량%의 기타 첨가물을 포함할 수 있다. 상기 기타 첨가물은 미립자로 이루어져 분산물 내에 용해되지 않을 수 있다. 예를 들면, 유리 입자, 세라믹 입자, 금속 입자, 탄소 입자, 미네랄 입자 및 안료가 포함된다. 적당한 입자들의 특정 예에는 유리 비드 (glass bead), 유리 미소구체 (glass microsphere), 유리 섬유 (glass fiber), 실리카 입자, 랜덤 글래스 마이크로화이버 (random glass microfiber), 카본블랙, 이산화티탄 입자, 티탄산바륨 입자, 이황화몰리브덴 및 미카 (mica)가 포함된다.
바람직한 일구현예에서, 상기 수 분산물은:
(A) 50 내지 70 중량%의 물;
(B) 30 내지 50 중량%의 폴리에테르에테르케톤 또는 폴리에테르케톤; 및
(C) 카르복실산염 모이어티, 알킬 모이어티 및 술폰산염 모이어티를 포함하 는 2 내지 6 중량%의 계면활성제를 포함한다.
본 발명의 제2 태양에 따르면,
(A) 물;
(B) 상기 본 발명의 제1 태양에 따른 (B)에서 설명된 중합성 물질 (이때, 상기 중합성 물질은 100 ㎛ 이하 (특히, 50 ㎛ 이하)의 D50를 갖는다) (특히, 폴리에테르에테르케톤 또는 폴리에테르케톤); 및
(C) 본 발명의 제1 태양에 따른 (C)에서 설명된 계면활성제를 포함하는 수 분산제가 제공된다.
제2 태양의 수 분산물은 제1 태양의 분산물에 필요한 변경을 가해서 임의의 특성을 가질 수 있다.
본 발명의 제3 태양에 따르면, 본 발명의 제1 태양에 따라서 설명된 바와 같은 물, 중합성 물질 및 계면활성제를 접촉하는 단계를 포함하는 수 분산물의 제조방법을 제공한다.
상기 방법은, 바람직하게는 물 및 상기 계면활성제와 접촉하는 단계, 바람직하게는 이러한 구성성분들을 혼합하는 단계, 및 이후 물 및 상기 계면활성제의 혼합물을 상기 중합성 물질에 접촉시키는 단계를 포함한다.
상기 방법에서 물과 접촉시키기 위해 선택된 상기 계면활성제는 계면활성제 제제의 일부일 수 있다. 그러한 제제는 상기 계면활성제 및 상기 제1 태양에 따라 설명된 바와 같은 히드록실기-포함-물질을 포함할 수 있다. 제제에 있어서 상기 계면활성제에 대한 상기 물질의 중량% 비율은 0 내지 0.2, 바람직하게는 0 내지 0.15, 특히 0 내지 0.12의 범위 내일 수 있다. 상기 계면활성제 제제는 물, 예를 들면 10 내지 25 중량%, 예를 들면, 15 내지 20 중량%의 물을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 물 및 상기 계면활성제의 접촉은 10 내지 40 ℃, 바람직하게는 15 내지 30 ℃ 범위 내, 더욱 바람직하게는 실온에서 수행된다. 바람직하게는, 상기 물 및 계면활성제의 상기 혼합물의 접촉은 10 내지 40 ℃, 바람직하게는 15 내지 30 ℃의 범위 내, 더욱 바람직하게는 실온에서 수행될 수 있다.
바람직하게는, 상기 분산물은 물, 상기 중합성 물질 및 상기 계면활성제의 혼합물을 고 전단력 혼합 (high shear mixing)에 놓이게 하여 바람직하게 제조된다.
본 발명의 제4 태양에 따르면, 기판을 코팅하는 방법이 제공되는데, 상기 방법은 기판을 본 발명의 제1 또는 제2 태양에 따른, 또는 제3 태양에 의해 제조된 수 분산물에 접촉시키는 단계를 포함한다.
상기 기판은, 바람직하게는 스틸 (스테인레스 스틸 포함), 알루미늄 및 구리로부터 선택된 금속으로 만들어진다.
상기 분산물은 상기 기판과 접촉하기 직전, 0 내지 40 ℃ 범위 내의 온도가 바람직하고, 바람직하게는 15 내지 30 ℃, 더욱 바람직하게는 실온이다.
상기 기판은 상기 분산물과 접촉하기 직전, 0 내지 40 ℃ 범위 내의 온도가 바람직하고, 바람직하게는 15 내지 30 ℃, 더욱 바람직하게는 실온이다.
상기 기판 및 수 분산물의 접촉 후, 상기 방법은, 바람직하게는 기판 상의 분산물로부터 물을 제거하는 단계를 포함한다. 물은, 바람직하게는 순간적으로 증발된다 (flash off). 이는 온도가 100 ℃ 이상의 환경에 기판을 놓이게 하는 단계를 포함하는데, 바람직하게는 100 ℃ 내지 150 ℃의 범위 내이다.
물의 제거 후, 그 위에 분산물을 갖는 상기 기판을, 바람직하게는 중합성 물질이 녹아 흐를 수 있게 하는 온도에 놓이게 한다. 기판을 350 ℃ 내지 450 ℃ 범위의 온도에 놓이게 할 수 있다.
상기 방법에서, 제1 코팅층은 전술한 바와 같이, 100 ㎛ 이하, 바람직하게는 80 ㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 50 ㎛ 이하의 평균 두께를 갖게 제조될 수 있다. 상기 두께는 10 ㎛ 이상일 수 있다. 상기 두께는, 바람직하게는 15 내지 40 ㎛의 범위이다.
상기 방법은 제1 코팅층의 제조 후, 제2 코팅층의 제조를 포함할 수 있다.
제2 코팅층은 상기 제1 코팅층의 제조에서 설명된 단계들을 수반하여 제조될 수 있다. 상기 제2 코팅층은 상기 제1 코팅층에서 설명된 두께를 가질 수 있다.
본 발명의 제4 태양의 방법은 15 내지 120 ㎛ 범위, 바람직하게는 15 내지 100 ㎛ 범위 내의 평균 두께를 갖는 코팅을 제조하는데 사용될 수 있다.
상기 방법은 사용되는 액체 내로 침지될 기판을 코팅하는데 사용될 수 있다. 이러한 과정에서, 바람직하게는 침지될 기판의 일부는 상기 코팅으로 캡슐화되어, 상기 일부는 사용되는 액체와 접할 수 있는 코팅의 가장자리를 포함하지 않게 한다.
본 발명의 제5 태양에 따르면, 본 발명의 제4 태양에 따른 방법으로 코팅된 기판이 제공된다. 바람직하게는, 기판은 전술한 바와 같은 코팅 두께를 갖는다.
본 발명의 제6 태양에 따르면, 상기 제1 태양의 (B)에서 설명된 바와 같은 중합성 물질; 및 상기 제1 태양의 (C)에서 설명된 계면활성제의 잔기를 포함하는 코팅이 제공된다.
본 명세서에서 설명한 본 발명의 임의의 태양 또는 구현예의 임의의 특징은 본 명세서에서 설명한 본 발명의 임의의 태양 또는 구현예에 필요한 변경을 가해서 임의의 특성과 조합될 수 있다.
이제, 본 발명의 특정 구현예들이 실시예를 통해서 설명될 것이다.
이하, 하기와 같이 참조한다:
PEEK D150UF10 (상표) - Victrex Plc, UK에서 제조된 9.6 ㎛의 D50를 갖는 폴리에테르에테르케톤 분말.
PEEK 150XF (상표) - Victrex Plc, UK에서 제조된 25 ㎛의 D50를 갖는 폴리에테르에테르케톤 분말.
PEEK D450UF10 (상표) - Victrex Plc, UK에서 제조된 10 ㎛의 D50를 갖는 폴리에테르에테르케톤 분말.
PEEK HT (상표) - 10 ㎛의 D50를 갖는 폴리에테르케톤 분말.
Aerosol？ OT75%E - 소듐 디옥틸 술포숙신산염 (73-75 중량%), 에탄올 (6-7 중량%) 및 물의 혼합물을 포함하는, Cytec Industries UK Ltd에서 제조된 계면활성 제.
폴리머의 수 분산물을 실시예 1 내지 6에서 설명된 바와 같이 제조하였다.
실시예 1
5000 ml 플라스틱 비이커를 미네랄이 제거된 물 (1.45kg)로 채우고, 이에 계면활성제, Aerosol OT75 E (lOOg)를 교반하면서 천천히 첨가하였다. 상기 혼합물을 균질해졌을 때, PEEK D150UF10 중합체 (lkg)을 천천히 첨가하였다. 상기 중합체가 완전히 통합될 때까지 교반을 계속하였다.
에멀젼 헤드 교반기 (emulsion head stirrer)가 부착된 고 전단력의 Silverson 실험실용 혼합기 (Silverson laboratory mixer)에 상기 비이커를 놓았다. 혼합기의 속도는 천천히 3000 rpm으로 증가시켰고, 상기 속도에서 5 분 동안 유지하였다. 샘플에서 거품이 최소로 발생하였다.
분산물을 네 개의 500 ml 유리병 (glass jar)으로 부었다. 72 시간 후에, 분산물은 뛰어난 안정성을 나타내었고, 분리의 조짐은 보이지 않았다.
실시예 2
Aerosol OT75의 양을 100g에서 130g으로 증가시키고, PEEK D150UF10 중합체 (1kg)를 PEEK 150XF 중합체 (lkg)로 대체한 것을 제외하고는 실시예 1에서의 과정을 반복하였다.
분산물을 네 개의 500 ml 유리병으로 부었다. 72 시간 후에, 분산물은 뛰어난 안정성을 나타내었고, 분리의 조짐은 보이지 않았다.
실시예 3
Aerosol OT75의 양을 100g에서 130g으로 증가시키고, PEEK D150UF10 중합체 (lkg)를 PEEK D450UF10 중합체 (lkg)로 대체한 것을 제외하고는 실시예 1에서의 과정을 반복하였다.
분산물을 네 개의 500 ml 유리병으로 부었다. 72 시간 후에, 분산물은 뛰어난 안정성을 나타내었고, 분리의 조짐은 보이지 않았다.
실시예 4
PEEK D150UF10 중합체 (lkg)를 PEEK HT D220UF10 중합체로 대체한 것을 제외하고는 실시예 1에서의 과정을 반복하였다.
분산물을 네 개의 500 ml 유리병으로 부었다. 72 시간 후에, 분산물은 뛰어난 안정성을 나타내었고, 분리의 조짐은 보이지 않았다.
실시예 5
계면활성제 Aerosol OT75의 양을 변화시키고, 세부사항을 하기 표 1과 같이 한 것을 제외하고는 실시예 1에서의 과정을 반복하였다.
실시예 Aersol OT 75의 함량 (g) 물로의 계면활성제의 첨가 PEEK의 첨가 72 시간 후의
초기 안정도
1 100 우수 우수 우수
5a 130 우수 우수 우수
5b 75 우수 우수 우수
실시예 6 - 폴리에테르에테르케톤의 수 분산물 및 PFA
PFT의 양을 변화하며 첨가하는 것을 제외하고는 실시예 1에서의 과정을 반복하였다. 세부사항을 하기 표 2와 같다
실시예 PFA 중량%(a) 통합 용이성 초기 안정도
6a 10% 용이하게 통합된 우수
6b 15% 용이하게 통합된 우수
6c 20% 용이하게 통합된 우수
(a) - PEEK의 중량을 기준으로 함.
실시예 7은 코팅 실험의 결과를 설명한다.
실시예 7a - 코팅 실험
사용된 코팅 건 (coating gun)은 0.06의 팁 (tip) 사이즈를 갖는 Binks Bullows, type 630이었다. 건 (gun)에 대한 공기압은 어떤 유형의 코팅이 필요한 지 (예를 들면, 얇은 코팅 또는 두꺼운 코팅)에 따라서 30 내지 40 psi이었다. 코팅용 기판은 2 mm 두께 × 75 mm × 75 mm 면적의 연강판 (square mild steel plaque)이었다. 상기 기판을 트리클로로에틸렌 증기를 사용하여 그리스를 제거 (degrease)하였고, 이어서, 알루미늄 산화물을 사용하여 그릿 블라스트 (grit blast)하였다.
실험에 있어서 모든 분산물 샘플을 스프레이 건 용기 (spray gun reservoir)에 붓기 전에, 교반 막대를 사용하여 손으로 교반하였다.
기판을 탈기된 스프레이 캐비넷에 놓고, 습식 코팅을 가하였다. 코팅된 기판을, 이어서, 100 ℃로 맞추어진 오븐에 5분 동안 놓고 물을 순간 증발시켰다. 상기 기판을 390 ℃로 맞추어진 오븐에 10분 동안 놓아서 용융시켜 코팅이 흐르게 하였다.
오븐으로부터 기판을 제거한 후, 에어 건 (air gun)을 사용하여 강제 냉각시켜서, 제2 습식 코팅 적용 전에 사용된 중합성 물질이 결정화되게 하였다. 제2 코팅을 오븐 내에서 두 번째로 흘러내리게 하고, 이어서, 실온으로 냉각시켰다.
제조된 코팅에 대하여, 연속적으로 평활도 (smoothness) 및 결함 (defect)을 시각적으로 평가하였다. 세부사항을 하기 표 3에 나타내었다.
실시예 사용된 분산물의 실시예 번호 1st
코팅		 2nd
코팅		 냉각 후
표면 마무리		 기타
관찰
7a 실시예 1 × × 부드러운 표면.
약간의 오렌지빛 벗겨짐		 분산 용이
침전 없음
7b 실시예 2 × × 부드러운 표면.
약간의 오렌지빛 벗겨짐		 분산 용이
침전 없음
7c 실시예 3 × × 부드러운 표면. 분산 용이
침전 없음
7d 실시예 4 × × 부드러운 표면. 분산 용이
침전 없음
7e 실시예 6a × × 부드러운 표면. 매우 약간 얼룩발생 분산 용이
침전 없음
7f 실시예 6b × × 부드러운 표면. 매우 약간 반점발생 분산 용이
침전 없음
7g 실시예 6c × × 부드러운 표면. 매우 약간 반점발생 분산 용이
침전 없음
실시예 8 - 내마모성 및 마찰계수
실시예 7b 및 7f에서 코팅된 기판의 내마모성 및 마찰계수를 기타 중합체, 즉, ECTFE, PTFE 및 PPS (세부 사항은 이하 설명 참조)로 코팅된 기판에 비교하였다. 결과는 표 4에 나타내었다.
(1) ECTFE 코팅
제조사: Solvay/Solexis formerly Ausimont USA
제품명/번호:
Halar 6614 Primer (정전기적 분말 코팅):
에틸렌, 클로로트리플루오로에틸렌 및 헥사플루오로이소부틸렌 공중합체: 약 71-73 중량%
3가 코발트 - 2가 코발트 산화물 1-4 중량%
규회석 (Wollastonite) 7-15 중량%
크롬 산화물 (Chromic oxide) 1-3 중량%
이산화티탄 0.25-1.25 중량%
에폭시 수지 5-20 중량%
Halar 6014 Topcoat (정전기적 분말 코팅):
에틸렌, 클로로트리플루오로에틸렌 및 헥사플루오로이소부틸렌 공중합체: 약 100 중량%
(2) PTFE 코팅 (액체 분산물 코팅):
제조사: Whitford Corporation
제품명/번호: Xylan 1052/880
조성물: 폴리아미드-이미드 바인더 내 5.4% PTFE w/ 3.25% MOS2
(3) PPS 코팅 (정전기적 분말 코팅):
제조사: Whitford Corporation
제품명/번호: Dykor 860/PPS Powder Blend
조성물: PPS (폴리페닐렌 황화물) 및 필러로서의 이산화티탄.
코팅된 샘플 Wear Index
Tabar
Abrasion
ASTM D4060-01
CS10 wheel
1000g, 2000주기		 마찰계수
(COF)
250N에서의
ASTM G133-95
(Plint Test)
테스트		 COF 테스트
통과 여부
실시예 7b 0.75 0.21 통과
실시예 7f 3.5 0.13 통과
ECTFE 6.7 0.283 7분에서 불합격
PTFE 7.8 0.18 15초에서 불합격
PPS 24.7 0.19 1분에서 불합격
15-100 ㎛ 범위 내의 두께를 갖는 전술한 유형의 코팅은 전술한 방법으로 제조될 수 있다. 더 두꺼운 코팅은, 여러 번의 패스 (pass)를 거침으로써 제조될 수 있는데, 각 패스에서 15-40 ㎛ 두께인 층이 쌓인다. 바람직하게는, 분산물을 사용함으로써, 홀, 깊은 후퇴부 및 홈부 주변에서 가장 복잡한 기하학적 구조도 코팅할 수 있고, 다른 가능한 기술에 비하여 적용이 우수하다는 것을 알 수 있었다.
전술한 유형의 코팅은 다른 대부분의 열가소성 코팅에 비하여, 뛰어난 미끄럼 방지성 (lubricity resistance) 및 내마모성을 갖는 것을 알 수 있었다.
또한, 전술한 유형의 코팅은 뛰어난 결합력 및 부착 특성을 갖는다.
전술한 유형의 코팅을 사용되는 용매에 침지되는 기판 또는 그 일부에 적용하는 경우, 박리 (delamination)의 위험을 최소화하기 위해 침지되는 부분을 완전히 캡슐화하는 것이 바람직하다.
본 출원과 관련하여, 본 명세서와 동시에 또는 이전에 출원되어, 본 명세서와 함께 공중에 공개된 모든 서류 및 문서 역시 검토 대상이 되며, 그러한 모든 서류 및 문서의 내용은 본 명세서에서 인용에 의해 통합된다.
본 명세서에 개시된 모든 특징 (임의의 첨부된 청구범위, 요약 및 도면을 포함) 및/또는 상기 개시된 임의의 수단 또는 방법의 모든 단계는, 적어도 그러한 특징 및/또는 단계들의 일부가 상호 배타적인 경우의 조합을 제외하고는, 임의의 조합으로 조합될 수 있다.
본 명세서에 개시된 모든 특징 (임의의 첨부된 청구범위, 요약 및 도면을 포함)은 동일한, 균등의 또는 유사한 목적을 달성하기 위하여, 명백히 달리 언급되지 않는 한, 대안의 특징에 의해 대체될 수 있다. 따라서, 명백히 달리 언급되지 않는 한, 개시된 각 특징은 균등한 또는 유사한 특징의 일반적인 시리즈의 일례일 뿐이다.
본 발명은 전술한 구현예의 세부 사항(들)에 한정되지 않는다. 본 발명은 본 명세서에 개시된 특징 (임의의 첨부된 청구범위, 요약 및 도면을 포함)의 임의의 신규한 것 또는 임의의 신규한 조합, 또는 개시된 임의의 수단 또는 방법의 임의의 신규한 것 또는 임의의 신규한 조합에까지 확장될 수 있다.

Claims (37)

  1. (A) 물;
    (B) 중합성 물질로서,
    (a) 페닐 모이어티;
    (b) 카르보닐 및 술폰 모이어티 중 적어도 하나; 및
    (c) 에테르 및 티오에테르 모이어티 중 적어도 하나를 포함하는 유형의 중합성 물질; 및
    (C) 카르보닐 또는 술폰 모이어티 및 친수성기를 포함하는 계면활성제를 포함하는 수 분산물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 중합성 물질은 화학식 1의 모이어티, 화학식 2의 모이어티 및 화학식 3의 모이어티 중 적어도 하나를 갖는 것을 특징으로 하는 분산물:
    <화학식 1>
    Figure 112011070886162-pct00034
    <화학식 2>
    Figure 112011070886162-pct00035
    <화학식 3>
    Figure 112011070886162-pct00036
    상기 식에서, 화학식 1, 화학식 2 및 화학식 3 내의 페닐 모이어티는, 독립적으로, 선택적으로 치환되고 선택적으로 가교-결합되고;
    상기 식에서, m, r, s, t, v, w 및 z는, 독립적으로, 0 또는 양의 정수이고;
    E 및 E'는, 독립적으로, 산소 또는 황 원자 또는 직접 결합을 나타내고;
    G는, 산소 또는 황 원자, 직접 결합 또는 -O-Ph-O 모이어티를 나타내고, 여기서, Ph는 페닐기를 나타내고;
    Ar은 하기 화학식 4, 화학식 5 및 화학식 6 내지 화학식 15로 이루어진 군으로부터 선택되는데, 이는 그 하나 이상의 페닐 모이어티를 통해서 인접한 모이어티에 결합된다.
    <화학식 4>
    Figure 112011070886162-pct00037
    <화학식 5>
    Figure 112011070886162-pct00038
    <화학식 6>
    Figure 112011070886162-pct00039
    <화학식 7>
    Figure 112011070886162-pct00040
    <화학식 8>
    Figure 112011070886162-pct00041
    <화학식 9>
    Figure 112011070886162-pct00042
    <화학식 10>
    Figure 112011070886162-pct00043
    <화학식 11>
    Figure 112011070886162-pct00044
    <화학식 12>
    Figure 112011070886162-pct00045
    <화학식 13>
    Figure 112011070886162-pct00046
    <화학식 14>
    Figure 112011070886162-pct00047
    <화학식 15>
    Figure 112011070886162-pct00048
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 중합성 물질은 화학식 16의 반복 단위를 갖는 호모폴리머 (homopolymer), 화학식 17의 반복 단위를 갖는 호모폴리머 또는 화학식 16 및 화학식 17 중 적어도 두 개의 상이한 단위의 랜덤 또는 블록 공중합체이거나: 또는
    화학식 18의 반복 단위를 갖는 호모폴리머, 화학식 19의 반복 단위를 갖는 호모폴리머 또는 화학식 18 및 화학식 19 중 적어도 두 개의 상이한 단위의 랜덤 또는 블록 공중합체인 것을 특징으로 하는 분산물:
    <화학식 16>
    Figure 112011070886162-pct00049
    <화학식 17>
    Figure 112011070886162-pct00050
    상기 식에서, A, B, C 및 D는, 독립적으로 0 또는 1을 나타내고, E, E', G, Ar, m, r, s, t, v, w 및 z는 제2항에서 정의된 바와 같고;
    <화학식 18>
    Figure 112011070886162-pct00051
    <화학식 19>
    Figure 112011070886162-pct00052
    상기 식에서, A, B, C 및 D는, 독립적으로 0 또는 1을 나타내고, E, E', G, Ar, m, r, s, t, v, w 및 z는 제2항에서 정의된 바와 같다.
  4. 제1항에 있어서, 상기 중합성 물질은 케톤 및 에테르 모이어티 중 적어도 하나와 연결된 페닐 모이어티를 포함하는 중합체 또는 공중합체인 것을 특징으로 하는 분산물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 중합성 물질은 하기 물질들 (a), (b), (c), (d), (e), (f), (g) 및 (h)로부터 선택된 것을 특징으로 하는 분산물:
    (a) 화학식 16의 단위를 포함하는 폴리머 (상기 식에서, Ar이 화학식 9의 모이어티를 나타내고, E 및 E'는 산소 원자를 나타내고, m은 0을 나타내고, w는 1을 나타내고, G는 직접 결합을 나타내고, s는 0을 나타내고, A 및 B는 1을 나타낸다) (즉, 폴리에테르에테르케톤);
    (b) 화학식 16의 단위를 포함하는 폴리머 (상기 식에서, E는 산소 원자를 나타내고, E'는 직접 결합을 나타내고, Ar이 화학식 6의 모이어티를 나타내고, m은 0을 나타내고, A는 1을 나타내고, B는 0을 나타낸다) (즉, 폴리에테르케톤);
    (c) 화학식 16의 단위를 포함하는 폴리머 (상기 식에서, E는 산소 원자를 나타내고, Ar이 화학식 5의 모이어티를 나타내고, m은 0을 나타내고, E'는 직접 결합을 나타내고, A는 1을 나타내고, B는 0을 나타낸다) (즉, 폴리에테르케톤케톤);
    (d) 화학식 16의 단위를 포함하는 폴리머 (상기 식에서, Ar이 화학식 6의 모이어티를 나타내고, E 및 E'는 산소 원자를 나타내고, G는 직접 결합을 나타내고, m은 0을 나타내고, w는 1을 나타내고, r은 0을 나타내고, s는 1을 나타내고, A 및 B는 1을 나타낸다) (즉, 폴리에테르케톤에테르케톤케톤);
    (e) 화학식 16의 단위를 포함하는 폴리머 (상기 식에서, Ar이 화학식 9의 모이어티를 나타내고, E 및 E'는 산소 원자를 나타내고, G는 직접 결합을 나타내고, m은 0을 나타내고, w는 0을 나타내고, s, r, A 및 B는 1을 나타낸다) (즉, 폴리에테르에테르케톤케톤);
    (f) 화학식 16의 단위를 포함하는 폴리머 (상기 식에서, E는 산소 원자를 나타내고, E'는 직접 결합을 나타내고, Ar이 화학식 7의 모이어티를 나타내고, m은 0을 나타내고, A는 1을 나타내고, B는 0을 나타낸다) (즉, 폴리에테르술폰);
    (g) 화학식 17의 단위를 포함하는 폴리머 (상기 식에서, E 및 E'는 산소 원자를 나타내고, Ar이 화학식 20의 모이어티를 나타내고, m은 0을 나타내고, z는 1을 나타내고, G는 직접 결합을 나타내고, V는 0 나타내고, C 및 D는 1을 나타낸다) (즉, 폴리술폰);
    (h) 화학식 16의 단위를 포함하는 폴리머 (상기 식에서, Ar이 화학식 9의 모이어티를 나타내고, E 및 E'는 산소 원자를 나타내고, m은 1을 나타내고, w는 1을 나타내고, A는 1을 나타내고, B는 1을 나타내고, r 및 s는 0을 나타내고, G는 직접 결합을 나타낸다) (즉, 폴리에테르-디페닐-에테르-페닐-케톤-페닐-).
  6. 제5항에 있어서, 상기 중합성 물질은 반결정성 (semi-crystalline)인 것을 특징으로 하는 분산물.
  7. 제1항에 있어서, 상기 중합성 물질은 폴리에테르에테르케톤 및 폴리에테르케톤으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 분산물.
  8. 제1항에 있어서, 상기 계면활성제의 카르보닐기의 두 개의 잔여 결합 중 하나는 탄소 원자에 결합된 것을 특징으로 하는 분산물.
  9. 제8항에 있어서, 상기 두 개의 잔여 결합 중 다른 하나는 탄소, 질소 또는 산소 원자에 결합된 것을 특징으로 하는 분산물.
  10. 제1항에 있어서, 상기 계면활성제의 카르보닐기는 케톤기 또는 카르복실산염 또는 이미드 모이어티의 일부인 것을 특징으로 하는 분산물.
  11. 제1항에 있어서, 상기 계면활성제의 카르보닐기는 카르복실산염 모이어티의 일부인 것을 특징으로 하는 분산물.
  12. 제1항에 있어서, 상기 계면활성제가 술폰 모이어티를 포함하고, 두 개의 잔여 결합 중 하나는 탄소 원자에 결합되고, 두 개의 잔여 결합 중 다른 하나는 탄소 또는 질소 원자에 결합된 것을 특징으로 하는 분산물.
  13. 제1항에 있어서, 상기 계면활성제는 카르보닐 모이어티 및 친수성기를 포함하는 것을 특징으로 하는 분산물.
  14. 제1항에 있어서, 상기 계면활성제는 4 이상의 탄소 원자를 갖는 탄소 원자 포함 사슬을 포함하는 소수성 모이어티를 포함하는 것을 특징으로 하는 분산물.
  15. 제14항에 있어서, 상기 탄소 원자 포함 사슬은 직쇄형 또는 분지형인 것을 특징으로 하는 분산물.
  16. 제14항에 있어서, 상기 사슬 내의 탄소 원자는 모두 포화된 것임을 특징으로 하는 분산물.
  17. 제1항에 있어서, 상기 계면활성제는 C4-C16 소수성 모이어티를 포함하는 것을 특징으로 하는 분산물.
  18. 제1항에 있어서, 상기 계면활성제는 하나 이상의 소수성 모이어티를 포함하는 것을 특징으로 하는 분산물.
  19. 제1항에 있어서, 상기 친수성기는 이온성 모이어티 및 비이온성 모이어티로부터 선택된 것을 특징으로 하는 분산물.
  20. 제1항에 있어서, 상기 친수성기는 양이온성 및 음이온성 모이어티를 포함하는 것을 특징으로 하는 분산물.
  21. 제1항에 있어서, 상기 친수성기는 -COO-, -SO- 3- 또는 -P03 2- 모이어티를 포함하는 것을 특징으로 하는 분산물.
  22. 제1항에 있어서, 상기 친수성기는 -O-SO3 - 모이어티를 포함하는 것을 특징으로 하는 분산물.
  23. 제1항에 있어서, 상기 친수성기가 에테르 또는 히드록시 관능기로부터 선택된 비이온성 모이어티를 포함하는 것을 특징으로 하는 분산물.
  24. 제1항에 있어서, 상기 계면활성제는 하기 화학식 33을 갖는 것을 특징으로 하는 분산물:
    <화학식 33>
    A-L1-X-L2-B
    상기 식에서,
    A는 소수성 모이어티를 나타내고;
    L1은 결합 원자 또는 결합 기 또는 직접 결합을 나타내고;
    X는 상기 카르보닐 또는 술폰 모이어티를 나타내고;
    L2는 결합 원자 또는 결합 기 또는 직접 결합을 나타내고;
    B는 상기 친수성 모이어티를 나타낸다.
  25. 제24항에 있어서, 상기 계면활성제는 하기 화학식 37을 갖는 것을 특징으로 하는 분산물:
    <화학식 37>
    Figure 112009053044414-pct00053
    상기 식에서, A, L1 및 X는 각각 같거나 다르다.
  26. 제24항에 있어서, A는 C4-C16 소수성 모이어티이고; L1은 산소 원자이고; X는 카르보닐기이고; L3은 -(CH2)n3- 모이어티이며, 상기 식에서, n3은 1 내지 5이고; B는 -S03 - 모이어티를 포함하는 것을 특징으로 하는 분산물.
  27. 제1항에 있어서, 상기 계면활성제는 알킬 술포숙신산염인 것을 특징으로 하는 분산물.
  28. 제1항에 있어서, 상기 계면활성제는 디-옥틸 술포숙신산염인 것을 특징으로 하는 분산물.
  29. 제1항에 있어서, 상기 분산물은 35 중량% 이상, 80 중량% 이하의 물을 포함하는 것을 특징으로 하는 분산물.
  30. 제1항에 있어서, 상기 분산물은 10 중량% 내지 60 중량%의, (B)에서 설명된 바와 같은 중합성 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 분산물.
  31. 제1항에 있어서, 상기 중합성 물질은 1 ㎛ 내지 100 ㎛의 D50을 갖는 것을 특징으로 하는 분산물.
  32. 제1항에 있어서, 상기 분산물은:
    (A) 50 내지 70 중량%의 물;
    (B) 30 내지 50 중량%의 폴리에테르에테르케톤 또는 폴리에테르케톤; 및
    (C) 카르복실산염 모이어티, 알킬 모이어티 및 술폰산염 모이어티를 포함하는 2 내지 6 중량%의 계면활성제를 포함하는 것을 특징으로 하는 분산물.
  33. 제1항에 기재된 각각의 물, 중합성 물질 및 계면활성제를 접촉하는 단계를 포함하는 수 분산물의 제조방법.
  34. 기판을 코팅하는 방법으로서, 상기 방법은 기판을 제1항에 따른 수 분산물 또는 제33항에 따라서 제조된 수 분산물과 접촉시키는 단계를 포함하는 기판을 코팅하는 방법.
  35. 제34항에 따른 방법으로 코팅된 기판.
  36. 기판 상의 코팅물로서, 상기 코팅이 제1항에 기재된 중합성 물질; 및 제1항에 기재된 계면활성제의 잔기를 포함하는 코팅물.
  37. 제1항에 있어서, 상기 중합성 물질은 0.6 이상의 고유점도 (inherent viscosity: IV)를 가지며 반결정성 (semi-crystalline)인 것을 특징으로 하는 분산물.
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