KR20010005511A - 소수성 필름 - Google Patents

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유니서치 리미티드
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Abstract

본 발명은 a) 표면에 코팅되는 입자 상에 작용기를 형성시키기 위해서 상기 입자를 변성시키는 선택적인 단계; b) 상기 작용기를 가진 입자를 코팅하고자 하는 상기 표면에 제공하는 단계; 및 c) 상기 입자의 작용기의 화학적 가교결합에 의해서 상기 입자들이 서로 및 표면에 결합되도록 상기 제공된 입자를 처리하는 단계를 포함하는 표면에 소수성 필름을 적용하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은 필름의 형성을 돕기 위해서 단계 (b) 이전에 비-실리콘 폴리머의 첨가 단계를 추가로 포함할 수 있다.

Description

소수성 필름{HYDROPHOBIC FILMS}
다양한 물질의 젖음성(wettability)이 물질의 물리적 및 화학적 이질성에 의존한다는 것은 잘 알려져 있다. 특정 고체의 젖음 특성을 정량적으로 측정하는 방법에서 고체의 표면에 대한 액체의 소적(droplet)에 의해서 만들어지는 접촉각 θ를 이용한다는 사상은 잘 알려져 있다. 만약 액체가 표면을 완전히 통과하여 퍼져서 필름을 형성한다면 접촉각θ은 0°이다. 고체의 표면에 어느 정도 액체의 방울이 맺혀 있다면, 상기 표면은 비-젖음성(non-wetting)이라고 간주된다.
물에 대해서, 접촉각이 0°이상이면, 고체는 소수성이라 고려된다. 액체의 소적이 높은 접촉각을 가지는 물질의 예로는 약 107°의 접촉각을 가지는 파라핀에 대한 물과 약 140°의 접촉각을 가지는 소다석회유리(soda lime glass)에 대한 수은이 알려져 있다.
과거에는, 폴리머 필름, 소수성 고체 충전제 및 소수성 액체를 함유한 코팅제를 사용하여 가피형성(encrustration), 부식, 결빙, 및 오염으로부터 표면을 보호하였다. 이러한 코팅제 사용에 대한 단점은 이들이 일반적으로 여러 가지 원인에 의한 모든 손상으로부터 표면을 보호할 수 있도록 충분히 다기능성(versatile)이 아니기 때문에 다목적 용도의 보호를 제공하지 못한다는 것이다.
국제출원 WO 94/09074호에는 고도로 분산되는 소수성 분말, 실리콘 액, 용매 및 상기 분말을 함께 결합하여 표면에 부착시키는 접착제를 함유하는 다목적 고체 표면 변성제가 개시되어 있다. 상기 변성제는 방수 가공(water repellent), 방오(anti-fouling), 결빙 방지, 부식 방지 및 마찰 방지(antifriction) 특성을 다양한 표면에 제공하는데 효과적이라고 기재되어 있다. 비록 상기 인용 참증의 명세서 일부에서 175°가 넘는 접촉각을 주장하는 매우 우수한 실시예의 결과를 발표하였지만, 165°를 넘는 접촉각 데이터를 정확하게 측정하는 것은 실제로 매우 어렵다.
본 발명자들은 종래의 방법보다 개선된 소수성 필름의 제조방법을 개발하였다. 본 발명은 부분적으로 표면 코팅의 소수성이 2가지 인자―제1 인자는 소수성 코팅 또는 필름을 형성하는 물질의 화학적 특성이고, 제2 인자는 표면의 물리적 상태임―에 의해서 결정된다는 인식에서 출발한 것이다.
본 발명은 보호 코팅 기술에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 젖음 경향이 낮은 필름 코팅재 및 상기 필름의 제조방법에 관한 것이다. 내수성 또는 방수성 코팅은 여러 종류의 표면의 방수용으로 유용한 것으로 상기 표면은 결빙 및 오염에 대한 내성이 부여될 수 있다. 상기 표면은 또한 산 및 알칼리와 같은 수용성 전해질에 의한 부착에 대한 내성 및 미생물로부터 내성을 가지도록 보호될 수 있다.
도 1은 분말만의 코팅의 XPS 스펙트럼을 도시하는 도면.
도 2는 분말-폴리머 혼합물 코팅의 XPS 스펙트럼을 도시하는 도면.
도 3은 세척 전 분말-폴리머 혼합물 코팅의 미생물학적 시료의 SIMS 스펙트럼을 도시하는 도면.
도 4는 세척 후 분말-폴리머 혼합물 코팅의 미생물학적 시료의 SIMS 스펙트럼을 도시하는 도면.
본 발명의 제1 특징은 다음의 단계를 포함하는 표면에 소수성 필름을 적용하는 방법이다:
a) 표면에 코팅되는 입자 상에 작용기를 형성시키기 위해서 상기 입자를 변성시키는 선택적인 단계;
b) 상기 작용기를 가진 입자를 코팅하고자 하는 상기 표면에 제공하는 단계; 및
c) 상기 입자의 작용기의 화학적 가교결합에 의해서 상기 입자들이 서로 및 표면에 결합되도록 상기 제공된 입자를 처리하는 단계.
본 발명의 제2 특징은 다음의 단계를 포함하는 표면에 소수성 필름을 적용하는 방법이다:
a) 표면에 코팅되는 입자 상에 작용기를 형성시키기 위해서 상기 입자를 변성시키는 선택적인 단계;
b) 상기 작용기를 가진 입자와 상기 입자의 작용기에 반응하는 비-실리콘 폴리머를 혼합하는 단계;
c) 상기 입자와 상기 비-실리콘 폴리머의 혼합물을 코팅하고자 하는 표면에 제공하는 단계; 및
d) 상기 입자의 작용기의 화학적 가교결합에 의해서 상기 입자들이 서로 및 표면에 결합되도록 상기 적용된 입자와 비-실리콘 폴리머를 처리하는 단계.
본 발명의 제1 및 제2 특징의 바람직한 실시예에서 입자는 실리카 입자로, 20 내지 100㎚의 지름을 가진 것이 바람직하다. 실리카는 값이 싸고, 이미 적절한 크기의 분말입자를 가진 에어로실 용융 실리카(aerosil flamed silica)로 알려진 분말화된 상품으로 시판되고 있다. 실리카와 실리카계 입자가 바람직하지만, 충분히 작은 입자 크기로 제조될 수 있는 소수성 기질의 다른 물질도 사용될 수 있다. 예로는 이산화티탄과 같은 산화물이 포함된다.
선택적인 변성 단계는 입자가 서로 또는 코팅하고자 하는 표면에 화학적으로 결합하거나 가교결합하도록 활성 작용기를 형성하는 어떠한 수단도 가능할 것이다. 본 발명자들은 실리카 입자를 사용하는 경우, 실릴프로필메타크릴레이트 (또는 관련된) 작용기 또는 이들 작용기들의 혼합물과 같은 실릴알킬메타크릴레이트 기 및 부동 실릴알킬기의 혼합물이 특히 적절하다는 것을 발견하였다. 상기 메타크릴레이트 작용기는 상기 입자의 화학적 결합을 위한 중심으로 작용한다. 또한 적절한 작용기를 입자 상에 가진 실리카 입자가 시판되고 있으므로 상기 단계 (a)는 생략될 수도 있다.
입자 상에 있는 작용기들의 화학적 가교결합은 스티렌과 같은 공중합 모노머의 부가에 의해서 하나의 입자에서 유래한 메타크릴레이트 작용기를 다른 입자의 메타크릴레이트 작용기로 연결하는 것이 이루어질 수 있다.
또한, 입자의 가교결합은 다른 입자에서 유래된 메타크릴레이트 기 사이의 접촉이 바람직한 경우에 모너머를 사용하지 않고도 가능하다. 이것이 작용기의 알킬 사슬의 길이에 의존할 것이라는 것은 잘 알 수 있을 것이다.
어떠한 종류의 가교결합도 자외선 방사에 의해서 광분해하여 또는 벤조일 퍼옥사이드 또는 디에톡시아세토페놀과 같은 라디칼 개시제를 사용하여 달성될 수 있다.
바람직하게, 입자(및, 폴리머가 사용된 경우, 폴리머)가 슬러리의 표면에 적용된다. 이것은 용매, 바람직하게는 유기용매를 사용하여 달성될 수 있다. 실리카 입자에 특히 적당하다고 알려진 용매는 헥산이다. 그러나 다른 용매도 적절하게 사용될 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
본 발명자들은 입자가 표면에 제공된 경우 입자의 가교결합으로 입자가 표면에 부착되어서 소수성 필름을 형성한다는 것을 발견하였다.
더욱 내구성이 있는 코팅을 얻기 위해서 비-실리콘 폴리머의 사용이 바람직하다. 특히 적절한 비-실리콘 폴리머는 폴리우레탄이다. 바람직하게 폴리우레탄은 디- 또는 폴리-이소시안과 폴리올과의 반응에 의해서 형성된다. 이소시아네이트는 적절한 조건하에서 우레탄 결합의 활성 수소원자와 반응하여 비우렛(biuret)을 형성할 것이다.
바람직한 방법에서, 메틸렌 비스(페닐 이소시아네이트)(MDI)를 선택하여 수산기를 말단에 가진 폴리디메틸실록산(PDMS) 또는 2,2,3,3,4,4,5,5-옥타플루오로-1,6-헥산디올과 반응시켰다. 생산된 프리폴리머는 사슬에 유리 이소시아네이트 기를 가진다. 톨루엔 또는 에틸 아세테이트가 적절한 용매로 사용될 수 있다. 프리폴리머가 실리카 분말과 혼합되어 상기 프리폴리머에 있는 이소시아네이트 기가 분말상의 실란올기와 반응하여 상기 입자들이 서로 또는 표면에 결합될 수 있다.
본 발명의 방법에 의해서 적어도 150°이상, 바람직하게 적어도 160°이상, 및 가장 바람직하게는 약 165°이상의 접촉각을 가지는 소수성 필름을 생산하게 된다.
본 발명의 제3 특징은 상기 본 발명의 제1 또는 제2 특징에 따르는 방법으로 적용된 소수성 필름으로 적어도 일부가 코팅된 제품이다.
본 발명의 제4 특징은 상기 대상의 표면의 적어도 일부를 코팅하기 위해서 본 발명의 제1 또는 제2 특징에 따르는 방법을 사용하는 용도이다.
처리하고자 하는 표면은 금속, 합금, 유리, 지류, 세라믹, 폴리머, 복합물, 및 기타 물질을 포함할 수 있다. 상기와 같은 표면처리도 수도관, 밀폐식 열교환기, 관상 보일러, 냉매로 물, 해수, 무기산, 알칼리, 기타 전해질 및 기타 부식액을 사용하는 냉동기 및 냉장기에서 부식, 결정 핵의 형성을 방지할 수 있다. 이러한 처리는 빌딩 및 기타 건축물과 같은 지상에 고정된 시설에 그리핑 방지(antigriping) 소수성 코팅을 제공하고, 표면에 결빙을 방지하고, 항공기의 결빙 방지 및 부식 방지 코팅을 제공하고, 또는 해로 및 내륙의 수로용 도관의 결빙방지, 방오 및 부식 방지 코팅을 제공하기 위해서 사용될 수 있다.
다른 용도로는 금속 표면에서 미생물군 군집화에 대한 내성을 개선하고, 슬레이트와 타일에서 내습성, 방수성 및 풍화작용에 대한 보호를 하고; 생태학적으로 안전한 레버로이드 및 비추멘(bitumen)제 지붕 펠트를 제공하는 종이 재질 방습 및 방수 가공 코르크 제품을 제공하는 것을 포함한다. 상기 코팅은 기구 및 장비의 수명, 성능, 및 신뢰성을 연장하는 데 사용될 수도 있다.
다른 용도로는 장기간 특히 다습 지역에서 저장하는 시멘트, 석고 및 초크를 포함하는 과립상 건축 자제를 보호하고; 풍화 조건 및 미생물에 노출된 철근-콘크리트, 콘크리트 스톤, 벽돌, 콘크리트 신더 블록(concrete cinder block) 및 목재 건축물 및 빌딩의 수명을 연장하고; 대기 중 습기 및 미생물로부터 프레스코, 몰딩, 건축 장식물, 석고물, 교회 및 이슬람 사원, 미술품 및 필사본을 보호하는 용도를 포함한다.
또 다른 용도로는 카누, 요트, 배 및 기타 선박과 같은 운송수단의 견인을 감소시키고; 액체 열 전달제를 가진 폐쇄된 열교환기를 이용하는 내연 기관에서 냉각 시스템의 성능, 신뢰성 및 부식 방지를 개선하고, 트랙터 및 컴파인과 같은 차량의 차대 및 일반적인 농기구의 부식 방지성 및 결빙 방지용 코팅을 제공한다. 코팅은 일반적으로 압축 몰드의 표면, 펀치, 다이 및 생산물 표면 사이의 기계적 부착성을 감소시켜 적층된 플라스틱 제품의 노동 강도를 감소시키고 생산물의 품질을 향상시키고; 용액과 현탁액에 분산된 목재, 면 섬유, 섬유 유리, 인공 섬유와 같은 충진제가 균일하게 분산하도록 도와주고; 독성 액체를 포함하는 친수성 액체를 캡슐화하고; 방습 밀봉 물질; "드라이 워터(dry water)" 소방재료를 제공하고; 광석, 코크스, 비료(fertiliser) 또는 석탄과 같은 과립상 물질을 파이프 라인으로 이동시키는 것을 용이하게 만드는 표면을 제공한다.
본 발명에 따르는 필름은 빌딩 기초 및 구조물, 및 방사성 폐기물 저장시설에 방수성을 제공하고; 냉각수 타워의 동작 수명을 연장하고; 철도를 미생물로부터 보호하고; 냉각 챔버, 냉장고, 냉각기에 성애 방지 코팅을 제공하고; 수력 발전 댐의 수명을 연장하고; 풍력 구동 모터의 효율을 향상시키고; 개방된 도로, 고속 도로, 국도에서 콘크리트 및 아스팔트의 성능 특성을 개선하고; 자동차 타이어의 수명을 증가시키고; 중금속 및 방사핵의 이온을 흡수하고; 볼 베어링 및 다른 작업 분야에서 항-마모성 윤활제를 제공하고; 방수 가공 신발을 제공하고; 전기 모터 및 전기 절연체의 방수성을 제공하고; 잠수복과 같은 압력이 유지되는 슈트(pressurised suit)의 방수성을 제공하는 것을 포함한다.
다른 용도는 공문서 보관서 및 저장 시설에서 종이, 책, 기밀 문서 및 서류를 보존하고; 펜의 방수성 잉크에 사용되는 흑색 페이스트(black paste)에 소수성을 제공하고; 면직류에 소수성을 제공하고; 텐트, 옷감, 우산, 비옷, 및 슈트에 소수성을 제공하고; 가솔린 및 석유 제품에 사용하기 위한 깔때기 필터에 소수성을 제공하고; 돛에 소수성을 제공하고; 소수성 투망을 제공하고; 모피 산물에 방수성을 제공하고; 벽지에 방수성을 부여하고; 염료의 색상을 보존하고; 화상, 산, 염기, 전해질, 로켓 연료, 독성 물질 및 인화성 용액으로부터 피부를 보호하고; 독성 물질 및 로켓 연료의 불의의 누출로부터 대기 및 동물군, 식물상의 생태학적인 보호를 위한 소수성 거품을 제공하고; 전동 열차 집전기가 결빙되고 부식되지 않도록 하고; 공항 활주로에서 결빙을 제거하고; 장기간 저장시 과일과 야채를 보존하고; 신발을 물, 습기, 및 산으로부터 보호하고; 인쇄 회로 기판의 방수성을 제공하고; 스카이 슬립(sky slip)을 개선하는 윤활제에 방수성을 제공하고; 비상시 부식액의 증발이 확산되는 것을 방지하고; 무기산, 알칼리, 및 다른 부식 매체를 운반하는 펌프 및 파이프라인의 내구성 및 성능 신뢰성을 향상하고; 산, 염기, 다른 전해액 및 다른 부식액 및 탄화수소를 저장 및 운반을 위해 캡슐화하고; 응집방지제에 소수성을 제공하고; 보존 윤활제에 의해서 기구, 장비 및 장치를 보존하며; 또한 무선 중계기 및 레이더 안테나를 부식 및 결빙으로부터 보호하는 것을 포함한다.
본 명세서 전반에서, 별도로 언급되지 않는다면, "포함한다"는 단어 또는 "포함" 또는 "포함하는"이라는 어미의 변화는 언급된 구성 성분 또는 정수 또는 구성 성분들 또는 정수들의 군을 포함하는 것을 의미하지만 다른 구성 성분 또는 정수 또는 다른 구성 성분들 또는 정수들의 군을 제외하는 것은 아니다.
본 발명을 보다 잘 이해시키기 위해서 다음의 실시예 및 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 설명할 것이다.
하나의 바람직한 실시예에서, 실리카 분말은 트리메톡시실릴프로필메타크릴레이트(또는 관련된 화합물)와 같은 트리메톡시실릴알킬메타크릴레이트로 처리되고 이어서 트리메톡시실릴알칸으로 처리된다. 트리메톡시실릴프로필메타크릴레이트로 처리하여 실릴프로필메타크릴레이트기가 실리카에 결합된다. 트리메톡실릴알칸으로 처리하면 부동 실릴알칸기가 실리카에 결합되어 실리카 입자의 소수성이 증가된다.
또한, 트리에톡시실릴프로필메타크릴레이트와 트리메톡시실릴알칸 모두는 동시에 실리카에 필요한 기를 부착시키는데 사용될 수 있다.
이후, 변성된 실리카 입자를 적절한 용매에 넣는다. 상기 입자는 헥산에서 슬러리 형태로 적절하게 분산된다. 슬러리는 교반되고 40㎐로 초음파 처리되어서 슬러리에서 입자의 분산을 향상시킨다. 이후, 적절한 표면에 상기 슬러리를 코팅시키고 슬러리를 처리하여 서로 및 표면에 결합되도록 가교결합된다.
상기 가교결합은 스티렌과 같은 공중합 모노머의 첨가로 입자에서 유래된 메타크릴레이트 작용기가 다른 입자의 메타크릴레이트 작용기에 결합되어 이루어진다.
다른 실시예에서는, 입자의 가교결합은 서로 다른 입자에서 유래된 메타크릴레이트 기들 사이에 접촉이 바람직하다면 모노머의 사용 없이도 가능할 것이다. 이것은 실릴알킬메타크릴레이트 기에 있는 알킬기의 길이에 따를 것이다.
가교 결합은 자외선 방사를 이용한 광분해에 의해서 또는 벤조일퍼옥사이드 또는 디에톡시아세토페놀과 같은 라디칼 개시제를 사용하여 달성될 수 있다.
실리카 입자에서 부동기에 대한 작용기의 비율의 결정은 입자들의 결합을 최적화하여 코팅의 기계적 강도를 유지하면서 동시에 코팅의 소수성을 최적화하는 것이여야 한다.
실릴 기와 메타크릴레이트 작용기를 연결하는 알킬 사슬도 코팅의 특성에 영향을 미치고 모너머의 사용 없이도 가교결합을 가능하게 하는 지 영향을 미친다.
교차결합이 광분해에 의해서 활성화된다면 자외선 흡수제가 자외선에 의한 필름의 경화를 돕기 위해 사용될 수 있다.
개별 입자를 연결하는 바람직한 화학 결합 길이는 약 3Å이다.
소수성 필름의 제조
필름의 소수성 및 내구성을 개선하기 위해서 여러 단계가 수행되었다. 이들 단계에는 거친 표면을 만들어서 소수성을 증가시키기 위해 발연 실리카(fumed silica) 분말을 사용하는 단계와 필름의 내구성을 개선시키기 위해서 비-실리콘 폴리머(접촉제)를 사용하는 단계를 포함하였다.
방법 Ⅰ-분말만의 증착(deposition)
이 방법은 2.0-2.7 중량% 농도의 분말 헥산에 있는 기지의 농도의 실리카 분말의 슬러리를 초음파 베스에 옮겨서 분산시키고 응집을 파괴시키고, 이후 슬러리를 500-2000rpm의 스핀 속도에서 스핀하는 기판에 증착시킨다. 여러 농도의 슬러리와 여러 스핀 속도가 가장 높은 접촉각을 가진 최적의 소수성 필름을 얻기 위해서 검토되었다.
상기 방법을 이용하여 물과의 접촉각이 약 165°인 필름을 얻을 수 있게되었다. 그러나 필름의 내구성은 모든 상태에서 바람직하지 않았다.
방법 Ⅱ-분말과 폴리머 혼합물의 증착(deposition)
소수성 필름의 내구성을 개선시키기 위해서 폴리우레탄을 화학적 결합으로 실리카 분말을 서로 결합시키는 접착제로 작용하도록 첨가하였다.
폴리우레탄은 다음과 같이 디- 또는 폴리-이소시안과 폴리올과의 반응으로 형성되는 폴리머이다:
폴리올 + 디이소시안 -〉 폴리우레탄
이소시아네이트는 적절한 조건하에서 우레탄 결합의 활성 수소 원자와 반응하여 비우렛을 형성할 수 있다.
폴리우레탄 + 이소시아네이트 -〉 비우렛
상기 방법은 폴리올과 화학양론적으로 과잉의 디이소시아네이트를 반응시켜서 프리폴리머 사슬에 유리 이소시아네이트 기를 발생되는 것이다. 이후 합성된 프리폴리우레탄은 친수성 분말 표면에 있는 실란올 기와 반응하여 분말과 폴리머가 함께 화학적으로 결합된다.
다음의 실시예는 폴리우레탄에 의해서 실리카 분말 입자를 서로 결합하는 방법을 더욱 자세하게 설명한다. 바람직한 방법에서는 메틸렌 비스(페닐 이소시아네이트)(MDI) 125 g을 선택하여 촉매로서 디에탄올아민 1-10 중량%의 존재하에 수산기로 말단된 폴리디메틸실록산(PDMS) (점도 90-150 cst) 75 g 또는 2,2,3,3,4,4,5,5-옥타플루오로-1,6-헥산디올 121 g과 반응시켰다. 생산된 프리폴리머는 사슬에 유리 이소시아네이트 기를 가진 것이다. 톨루엔 또는 에틸 아세테이트가 용매로 선택되어 폴리머의 농도를 20-50중량%로 만들었다. 프리폴리머를 친수성 실리카 분말과 혼합(1:1-1:2 중량%)하여 상기 프리폴리머의 이소시아네이트 기를 상기 분말 표면에 실란올 기와 반응시켜 입자가 서로 및 표면에 화학적으로 결합할 수 있게 하였다.
방법 Ⅰ 및 방법 Ⅱ에서 사용된 상기 기판은 고무, 알루미늄 판 및 유리판이었다.
상기 방법을 사용하여 물과의 접촉각이 160°이고 우수한 내구성을 가진 소수성 필름을 얻을 수 있게 되었다.
미생물 테스트
이 테스트는 깨끗한 해수를 채운 용기에서 수행되었다. 소수성 코팅을 한 기판을 공기로 기포를 발생시킨 해수에 침지시키고 보름마다 영양물 브로스를 첨가하여 존재하는 미생물의 식량으로 제공하도록 하였다. 이 테스트는 3달에 걸쳐서 수행되었다. 이 테스트의 마지막에 기판을 해수에서 꺼내어 흐르는 물로 세척하였다. 해양 미생물이 기판에서 자라고 축적되는 것은 해양 미생물의 덮힘 및 부착에 의해서 평가되었다.
실험결과
접촉각 측정
접촉각은 용이성과 정확성 때문에 정착성 드롭(sessile drop) 방법으로 측정되었다.
방법 Ⅰ에 의해서 제조된 코팅의 가장 큰 접촉각은 165°였고 방법 Ⅱ으로 제조된 코팅의 접촉각은 160°였다.
내구성
분말과 폴리머의 코팅은 분말이 물리적으로 결합되어 형성되는 분말만의 필름보다 그 내구성이 훨씬 우수하다는 것을 발견하였다. 이러한 발견은 해수에 필름을 넣은 3개월 후의 미생물 테스트 데이터에 의해서 더욱 지지되었다. 분말만의 코팅은 분말과 기판 사이의 약한 기계적 결합에 때문에 부분적으로 파손되었다. 3개월 동안의 테스트에서 일부의 분말 코팅이 기판에서 제거되고 염수의 표면에 부유하였다. 그러나 상기 폴리우레탄-분말 코팅은 필름 표면에 성장하는 미생물이 흐르는 물로 세척된 후에도 손상되지 않고 남아 있었다.
미생물 부착에 대한 내성
필름 내구성에 대한 개선 덕분에 코팅에 의한 미생물 성장의 내성이 더욱 개선되었다. 기판의 일부가 테스트 중 환경에 노출된 분말만의 코팅과는 달리 분말-폴리머 코팅은 기판에 단단히 결합되어서 기판의 전체가 해수에 연장된 노출후에도 내성이 있는 물질로 덮혀있었다. 3개월 후, 부착된 미생물은 흐르는 물에 의해서 분말-폴리머 코팅으로부터 매우 쉽게 제거되었다.
표면 코팅의 기기적 분석
소수성 필름의 화학적 조성 및 표면 영상을 측정하기 위해서 표면 분석 기술이 사용되었다. 도 1 및 2는 각각 분말만의 코팅 및 분말-폴리머 혼합물의 코팅의 XPS 스펙트럼이다. 도 3 및 4는 흐르는 물로 세척하기 전과 후의 미생물 테스트 샘플에 대한 SIMS의 스펙트럼이다. 세척 전의 스펙트럼에서 수많은 탄화수소 피크는 미생물에 속한 것으로 세척한 후에는 이 피크들은 사라졌다.
당업자들은 다양한 수정 및/또는 변경은 넓게 기재된 본 발명의 사상 또는 범주에서 이탈됨 없이 특정 실시예에서 보여지는 바와 같이 이루어질 수 있을 것이라는 것을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 실시예들은 모든 면에서 설명을 위한 것으로 본 발명의 한정하고자 하는 것은 아니다.

Claims (18)

  1. 표면에 소수성 필름을 적용하는 방법에 있어서:
    a) 표면에 코팅되는 입자 상에 작용기를 형성시키기 위해서 상기 입자를 변성시키는 선택적인 단계;
    b) 상기 작용기를 가진 입자를 코팅하고자 하는 상기 표면에 제공하는 단계; 및
    c) 상기 입자의 작용기의 화학적 가교결합에 의해서 상기 입자들 서로 및 표면에 결합되도록 상기 제공된 입자를 처리하는 단계
    를 포함하는 소수성 필름을 적용하는 방법.
  2. 표면에 소수성 필름을 적용하는 방법에 있어서:
    a) 표면에 코팅되는 입자 상에 작용기를 형성시키기 위해서 상기 입자를 변성시키는 선택적인 단계;
    b) 상기 작용기를 가진 입자와 상기 입자의 작용기에 반응하는 비-실리콘 폴리머를 혼합하는 단계;
    c) 상기 입자와 상기 비-실리콘 폴리머의 혼합물을 코팅하고자 하는 표면에 제공하는 단계; 및
    d) 상기 입자의 작용기의 화학적 가교결합에 의해서 상기 입자들이 서로 및 표면에 결합되도록 상기 적용된 입자와 비-실리콘 폴리머를 처리하는 단계
    를 포함하는 소수성 필름을 적용하는 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 비-실리콘 폴리머가 폴리우레탄인 소수성 필름을 적용하는 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 폴리우레탄이 디- 또는 폴리-이소시안과 폴리올과의 반응으로 형성되는 소수성 필름을 적용하는 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 폴리우레탄은 메틸렌 비스(페닐 이소시아네이트)(MDI)가 수산기를 말단에 가진 폴리디메틸실록산(PDMS) 또는 2,2,3,3,4,4,5,5-옥타플루오로-1,6-헥산디올과 반응하여 형성되는 소수성 필름을 적용하는 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 입자가 실리카 입자 및 금속 산화물로 이루어진 군에서 선택되는 소수성 필름을 적용하는 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 입자가 실리카 입자인 소수성 필름을 적용하는 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 금속 산화물이 이산화티탄인 소수성 필름을 적용하는 방법.
  9. 제6항 내지 제8항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 입자의 지름이 20 내지 100㎚인 소수성 필름을 적용하는 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 선택적인 변성 단계 (a)가 실릴프로필메타크릴레이트(또는 관련된) 작용기와 같은 실릴알킬메타크릴레이트 기 또는 이들 작용기의 혼합물 및 부동 실릴알킬 기를 실리카 입자 상에서 발생시키는 단계를 포함하는 소수성 필름을 적용하는 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 실리카 입자에 있는 작용기의 화학적 가교결합이 스티렌과 같은 공중합 모노머를 부가하여 하나의 입자에서 유래하는 메타크릴레이트 작용기를 다른 입자에 있는 메타크릴레이트 작용기에 연결하는 소수성 필름을 적용하는 방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 가교결합이 자외선 방사를 이용한 광분해 또는 벤조일퍼옥사이드 또는 디에톡시아세토페놀과 같은 라디칼 개시제를 사용하여 달성되는 소수성 필름을 적용하는 방법.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 입자 및 상기 폴리머가 사용되는 경우 상기 표면에 슬러리의 형태로 적용되는 소수성 필름을 적용하는 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 슬러리가 유기용매를 포함하는 소수성 필름을 적용하는 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 용매가 헥산, 톨루엔 및 에틸 아세테이트로 이루어진 군에서 선택되는 소수성 필름을 적용하는 방법.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 코팅된 표면과 물과의 접촉각이 적어도 150°이상, 바람직하게 적어도 160°이상, 및 가장 바람직하게 약 165°인 소수성 필름을 적용하는 방법.
  17. 대상의 표면의 적어도 일부가 제1항 내지 제16항 중 어느 하나의 항에 따르는 방법으로 적용된 소수성 필름으로 코팅되는 대상.
  18. 제1항 내지 제16항 중 어느 하나의 항에 따르는 방법의 대상의 표면의 적어도 일부를 코팅하는 용도.
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