KR20050057649A - 플라스틱 기재상의 코팅에 대한 결합 층 - Google Patents

플라스틱 기재상의 코팅에 대한 결합 층 Download PDF

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Abstract

본 발명은 플라스틱 기재 및 선택된 불포화도를 갖는 플라즈마 중합된 사이클로실록세인의 결합 층을 갖는 제품, 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.

Description

플라스틱 기재상의 코팅에 대한 결합 층{BOND LAYER FOR COATINGS ON PLASTIC SUBSTRATES}
본 발명은 포괄적으로 플라스틱 기재와의 결합 층으로서의, 규소 원자상에 하나 이상의 알켄일 치환기를 갖는 사이클로실록세인, 이를 포함하는 제품 및 이 제품의 제조 방법에 관한 것이다.
플라스틱은 다수의 다양한 장치에서 기재 물질로서 널리 사용되고 있다. 다른 이유 중에서도, 플라스틱은 통상 경량이고 높은 연성을 가지며 고도의 가시광 투과율을 제공한다. 폴리카본에이트(PC) 같은 특정 플라스틱은 충격 강도가 높은 추가의 이점을 갖는다. 플라스틱 기재의 용도는 자동차 창, 전조등 및 몸체 패널, 건축용 창, 디스플레이, 태양 전지 및 태양열 집열기, 항공기 창 및 캐노피, 및 가전제품을 포함하지만, 이들로 한정되지는 않는다. 대부분의 용도에서, 플라스틱 기재에는 하나 이상의 기능성 코팅이 제공된다. 예를 들어, 자동차 창에는 최소한 태양광에 노출되지 않도록 보호하는 자외선(UV) 여과 코팅 및 긁히지 않도록 보호하는 내마모성 코팅이 둘 다 필요하다. 또한, 자동차 창은 바람직하게는 적외선(IR) 반사 코팅, 히터 그리드용의 투명한 전도성 코팅 및/또는 전기 변색(electro chromic) 코팅을 갖는다. 디스플레이, 태양 전지 및 이중 창의 경우, 산소 및 물에 대한 차단 코팅이 중요하다.
필수적인 기능을 제공하는 반면, 코팅은 종종 최종 층상 제품에 유해한 것으로 궁극적으로 입증되는 고유 특징을 갖는다. 예를 들어, 다수의 코팅은 아래에 놓인 플라스틱 기재와는 상당히 상이한 모듈러스 값 및 열 팽창(CTE) 계수를 갖는다. 이러한 특성의 불일치로 인해, 가열 사이클링 동안, 또한 높은 습도에 노출시키거나 물에 침지시키는 동안, 코팅 및 층 계면에 큰 변형이 일어날 수 있다. 이는 다시 코팅의 이층 및/또는 균열로 이어진다.
이러한 문제를 해결하기 위해 몇 가지 방법이 개발되었다. 한 방법에서는, 점차 변화되는 계면을 사용함으로써 기재와 코팅 사이에 순응성(compliance)을 제공하였다. 예를 들어, 미국 특허 제 4927704 호는 플라즈마 화학 증착(PECVD)에 의해 점차 변화되는 계면을 형성하여 순응성을 제공함을 개시하고 있다. 이 방법에서는, 비닐트라이메틸실레인(VTMS) 또는 헥사메틸다이실록세인(HMDSO)을 사용하며, 기재로부터 코팅으로 특성이 점진적으로 변화된다. 도움이 되기는 하지만, 이 방법은 침착 속도가 낮은 공정에만 효과적으로 이용될 수 있다. 상업적으로 선호되는 저렴한 비용의 높은 침착 속도 공정의 경우, 이 방법은 경제적으로 실용적이지 못하다.
순응성을 수득하기 위한 다른 시도에서는 단일 결합 층을 사용하였다. 예를 들어, 미국 특허 제 5156882 호에는 미국 특허 제 4224378 호에 기재되어 있는 화학식 R1 nSiZ(4-n)의 유기실리콘(organosilicone) 및 미국 특허 제 4242381 호에 기재되어 있는 화학식 R2Si(OH)3의 유기실리콘을 사용함이 기재되어 있다. 고려되는 특정 화합물에는 헥사메틸다이실라제인(HMDZ), HMDSO, VTMS 및 옥타메틸사이클로테트라실록세인(D4)이 포함된다.
미국 특허 제 5718967 호에는, 제 1 접착 촉진 층이 다이메톡시다이메틸실레인(DMDMS), 메틸트라이메톡시실레인, 테트라메톡시실레인, 메틸트라이에톡시실레인, 다이에톡시다이메틸실레인, 메틸트라이에톡시실레인, 트라이에톡시비닐실레인, 테트라에톡시실레인, 다이메톡시메틸페닐실레인, 페닐트라이메톡시실레인, 3-글라이시드옥시프로필트라이메톡시실레인, 3-메타크릴옥시프로필트라이메톡시실레인, 다이에톡시메틸페닐실레인, 트리스(2-메톡시에톡시)비닐 실레인, 페닐트라이에톡시실레인, 다이메톡시다이페닐실레인, 테트라메틸다이실록세인(TMDSO), HMDSO, HMDZ 및 테트라메틸실라제인의 플라즈마 중합된 유기규소 중합체인 적층체가 개시되어 있다.
이러한 노력에도 불구하고, 개선된 순응성을 제공함으로써 더욱 효과적인 가열 사이클링 및 가수분해 안정성을 허용하는 결합 층이 여전히 필요하다.
발명의 개요
본 발명은 플라스틱 기재 및 상기 플라스틱 기재 표면상의 결합 층을 포함하되, 상기 결합 층이 플라즈마 반응된 사이클로실록세인을 포함하고, 상기 사이클로실록세인이 규소 원자에 부착된 하나 이상의 C2 내지 C10 알켄일기를 갖는 제품; 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다. 한 실시태양에서, 사이클로실록세인은 헵타메틸(비닐)테트라실록세인이다.
플라스틱 기재:
한정하지 않으면서, 플라스틱 기재는 열가소성 중합체 및 열경화성 중합체로 이루어진 것을 포함한다. 기재는 예를 들어 전형적으로 중합체 수지를 포함한다. 예컨대, 기재는 폴리카본에이트를 포함할 수 있다. 기재를 제조하는데 적합한 폴리카본에이트는 당해 분야에 널리 공지되어 있고, 통상 하기 화학식 1의 반복 단위를 포함한다:
상기 식에서, R1은 중합체 생성 반응에 사용되는 2가 페놀의 2가 방향족 라디칼(예컨대, 비스페놀 A로도 알려져 있는 2,2-비스(4-하이드록시페닐)-프로페인의 라디칼); 또는 유기 폴리카복실산(예: 테레프탈산, 아이소프탈산, 헥사하이드로프탈산, 아디프산, 세바스산, 도데케인다이오산 등)이다.
이들 폴리카본에이트 수지는 하나 이상의 2가 페놀을 카본에이트 전구물질(예: 포스겐, 할로폼에이트 또는 카본에이트 에스터)과 반응시킴으로써 제조될 수 있는 방향족 카본에이트 중합체이다. 본 발명에서 플라스틱 기재로서 사용될 수 있는 폴리카본에이트의 한 예는 제네랄 일렉트릭 캄파니(General Electric Company) 제품인 렉산(LEXAN; 등록상표)이다.
예를 들어 미국 특허 제 3,161,615 호; 제 3,220,973 호; 제 3,312,659 호; 제 3,312,660 호; 제 3,313,777 호; 제 3,666,614 호; 제 3,989,672 호; 제 4,200,681 호; 제 4,842,941 호; 및 제 4,210,699 호에 기재되어 있는 바와 같이 당해 분야에 널리 공지되어 있는 방법에 의해 방향족 카본에이트 중합체를 제조할 수 있다.
플라스틱 기재는 또한 카본에이트 전구물질, 2가 페놀 및 다이카복실산 또는 그의 에스터 형성 유도체를 반응시킴으로써 제조될 수 있는 폴리에스터카본에이트를 포함할 수 있다. 폴리에스터카본에이트는 예컨대 미국 특허 제 4,454,275 호; 제 5,510,448 호; 제 4,194,038 호; 및 제 5,463,013 호에 기재되어 있다.
플라스틱 기재는 또한 열가소성 또는 열경화성 물질을 포함할 수 있다. 적합한 열가소성 물질의 예는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스타이렌, 폴리비닐아세테이트, 폴리비닐알콜, 폴리비닐아세탈, 폴리메타크릴레이트 에스터, 폴리아크릴산, 폴리에터, 폴리에스터, 폴리카본에이트, 발포(cellulous) 수지, 폴리아크릴로나이트릴, 폴리아마이드, 폴리이미드, 폴리비닐클로라이드, 플루오르-함유 수지 및 폴리설폰을 포함한다. 적합한 열경화성 물질의 예는 에폭시 및 유레아 멜라민을 포함한다.
또한 당해 분야에 널리 공지되어 있는 아크릴 중합체는 플라스틱 기재가 제조될 수 있는 또 다른 물질이다. 메틸 아크릴레이트, 아크릴산, 메타크릴산, 메틸 메타크릴레이트, 뷰틸 메타크릴레이트, 사이클로헥실 메타크릴레이트 등과 같은 단량체로부터 제조될 수 있다. 하이드록스에틸 아크릴레이트, 하이드록시뷰틸 아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트 및 n-뷰틸아크릴레이트 같은 치환된 아크릴레이트 및 메타크릴레이트도 사용할 수 있다.
플라스틱 기재를 제조하는데 폴리에스터도 사용할 수 있다. 폴리에스터는 당해 분야에 널리 공지되어 있고, 유기 폴리카복실산(예: 프탈산, 헥사하이드로프탈산, 아디프산, 말레산, 테레프탈산, 아이소프탈산, 세바스산, 도데케인다이오산 등) 또는 그의 무수물과 1급 또는 2급 하이드록실기를 함유하는 유기 폴리올(예: 에틸렌 글라이콜, 뷰틸렌 글라이콜, 네오펜틸 글라이콜 및 사이클로헥세인다이메탄올)의 다중에스터화(polyesterification)에 의해 제조될 수 있다.
폴리우레탄은 플라스틱 기재를 제조하는데 사용될 수 있는 물질의 또 다른 부류이다. 폴리우레탄은 당해 분야에 널리 공지되어 있고, 일반적으로 폴리아이소사이아네이트와 폴리올의 반응에 의해 제조된다. 유용한 폴리아이소사이아네이트의 예는 헥사메틸렌 다이아이소사이아네이트, 톨루엔 다이아이소사이아네이트, 아이소포론 다이아이소사이아네이트, 및 이들 다이아이소사이아네이트의 뷰렛 및 트라이아이소사이아뉴레이트를 포함한다. 유용한 폴리올의 예는 저분자량 지방족 폴리올, 폴리에스터 폴리올, 폴리에터 폴리올, 지방 알콜 등을 포함한다.
기재를 제조할 수 있는 다른 물질의 예는 아크릴로나이트릴-뷰타다이엔-스타이렌, 발록스(VALOX; 등록상표)(폴리뷰틸렌프탈레이트, 제네랄 일렉트릭 캄파니 제품), 제노이(XENOY; 등록상표)(렉산(등록상표) 및 발록스(등록상표)의 블렌드, 제네랄 일렉트릭 캄파니 제품) 등을 포함한다. 본 발명의 다양한 실시태양에서, 기재는 폴리카본에이트(PC)(제네랄 일렉트릭 캄파니에서 렉산(등록상표)으로 시판중), 폴리에스터카본에이트(PPC), 폴리에터설폰(PES)(아모코(Amoco)에서 라델(Radel; 등록상표)로서 시판중), 폴리에터이미드(PEI 또는 폴리이미드)(제네랄 일렉트릭 캄파니에서 울템(Ultem; 등록상표)으로 시판중) 및 아크릴 같은 투명한 중합체 물질을 포함한다.
통상적인 방식으로, 예컨대 사출 성형, 압출, 저온 성형, 진공 성형, 취입 성형, 압축 성형, 이송 성형, 열 성형 등에 의해 플라스틱 기재를 제조할 수 있다. 제품은 임의의 형상일 수 있고, 시판되는 최종 제품일 필요는 없다. 즉, 제품은 절단되거나 사이징되거나 기계적으로 성형되어 최종 제품으로 제조될 수 있는 시이트 물질 또는 필름일 수 있다. 기재는 투명하거나 투명하지 않을 수 있다. 기재는 경질이거나 가요성일 수 있다. 전술한 물질 상호간의 블렌드 및 전술한 물질과 첨가제(예: 충전제, 가소화제, 염색제(tint), 착색제 등)의 블렌드도 고려된다.
바람직한 기재는 폴리카본에이트로 제조된다. 본원에 사용되는 용어 폴리카본에이트는 또한 폴리카본에이트와 다른 물질(예: 폴리에스터 및 충격 개질제)의 블렌드도 의미한다.
당해 분야의 숙련자가 알 수 있는 바와 같이, 기재용 플라스틱의 선택 및 기재 자체의 두께는 제품용 사용 장치의 함수이다. 한정하지 않으면서, 기재의 두께는 전형적으로 0.05mm 이상이고, 다르게는 두께는 약 4mm 내지 약 6mm이다.
결합 층:
결합 층(BL)은, 사이클로실록세인이 규소 원자에 부착된 하나 이상의 C2 내지 C10 알켄일기를 갖는, 플라즈마 반응된 사이클로실록세인으로 이루어진다. 한 실시태양에서 사이클로실록세인은 치환되지 않을 수 있으며; 다른 실시태양에서 사이클로실록세인은 하나 이상의 C1 내지 C3 저급 알킬기로 유기-치환될 수 있다. 즉, 사이클로실록세인은 하나 이상의 메틸, 에틸, 프로필 및/또는 아이소프로필기 또는 이들의 조합으로 치환될 수 있다. 특정 예에서, 사이클로실록세인은 환상 삼량체(또는 사이클로트라이실록세인); 환상 사량체(또는 사이클로테트라실록세인); 또는 환상 오량체(또는 사이클로펜타실록세인)의 형태를 갖는다. 2 내지 10개의 탄소원자를 갖는 하나 이상의 알켄일기가 사이클로실록세인의 규소 원자에 직접 부착된다. 특정 실시태양에서는, 이러한 알켄일기가 하나만 이렇게 부착된다. 알켄일기가 3개 이상의 탄소원자를 갖는 경우, 잔기의 임의의 위치에 이중 결합이 위치할 수 있다. 다른 실시태양에서, 이와 관련된 알켄일기는 말단 탄소-탄소 이중 결합을 갖는다. 알켄일기의 예는 비닐, 알릴, 헥센일 등을 포함한다.
제한하지 않으면서, 본 발명에서 고려되는 특정 사이클로실록세인은 하기 화학식 2의 구조를 갖는다:
상기 식에서, 각 R은 독립적으로 수소, 메틸 또는 에틸이나, 단 하나 이상의 R은 C2 내지 C10 알켄일기이고, n은 2 내지 8의 정수이다.
이의 한 실시태양에서는, 하나 이상의 R이 C2 내지 C6 알켄일이고, n이 3, 4 또는 5이다.
다른 실시태양에서, 각 R은 메틸이나, 단 R중 하나만이 C2 내지 C6 알켄일기, 예컨대 비닐이고, n은 4이다. 본 발명의 특정 실시태양에서, 사이클로실록세인은 헵타메틸(비닐)사이클로테트라실록세인(비닐-D4)이다.
당해 분야에 공지되어 있는 플라즈마 침착 방법, 예컨대 미국 특허 제 6,420,032 호에 기재되어 있는 플라즈마 화학 증착(PECVD), 유도 결합 플라즈마(ICP), 전자 사이클로트론 공명(ECR)에 의해, 또는 팽창 열 플라즈마(ETP), 특히 통상적으로 소유권을 갖는 미국 특허 제 6,397,776 호에 기재되어 있는 인-라인 ETP에 의해, 사이클로실록세인 결합 층을 플라스틱 기재에 적용할 수 있다. 사이클로실록세인을 침착시키기 전에, 알콜 용매(예: 아이소프로판올)로 세척함으로써, 공지 방식으로 플라스틱 기재를 세정할 수 있다.
결합 층의 두께는 플라스틱 기재 및 전술한 제품용 사용 장치의 특성에 따라 달라진다. 한정하지 않으면서, 사용 장치는 제품이 바람직하게는 승용차, 트럭, 모토사이클, 트랙터, 보트 또는 항공기 창 같은 운송 수단 창인 경우의 장치를 포함한다. 기재는 또한 텔레비젼 스크린, LCD 스크린, 컴퓨터 모니터 스크린, 플라즈마 디스플레이 스크린 또는 컴퓨터 모니터용 눈부심 방지 장치 같은 디스플레이 스크린도 포함할 수 있다. 이들 스크린은 또한 UV 흡수 및 IR 반사 층으로 코팅되어 스크린이 황변되지 않도록 보호하고 UV 선 및 열이 디스플레이 내부의 전자 구성요소를 손상시키지 않도록 보호하는 것이 유리하다. 기재는 또한 태양 전지 또는 액정 디스플레이(LCD) 기판 같은 전자 소자 기판도 포함할 수 있다. 제한하지 않으면서, 결합 층은 통상적으로 두께가 10nm 이상이다. 다양한 용도에서, 결합 층은 약 20nm 내지 약 100nm이다. 또 다른 용도에서, 결합 층은 약 200nm 내지 약 500nm이다.
플라즈마 반응에 의해 결합 층을 침착시킨 후, 필요하다면 다른 코팅을 결합 층 위에 적용할 수 있다. 예를 들어, 전형적으로는 금속 산화물이지만 반드시 금속 산화물일 필요는 없는 하나 이상의 UV 흡수 층을 적용할 수 있다. 예시하기 위하여, 바람직한 금속 산화물은 당해 분야에 공지되어 있는 바와 같이 산화아연(ZnO), 도핑된 산화아연(예: 인듐 도핑된 산화아연(IZO) 및 알루미늄 도핑된 산화아연(AZO)), 이산화티탄(TiO2), 산화세륨(Ce2O3) 등을 포함한다. 다른 코팅은 당해 분야에 공지되어 있는 바와 같이 산화주석인듐(ITO), 산화주석(SnO2) 등과 같은 물질로 이루어진 투명한 전도성 코팅을 포함한다.
또 다른 예에서는, 하나 이상의 내마모성 코팅을 임의적으로 사용할 수 있으며, 예컨대 이들 코팅을 UV 흡수 층 위에 적용시킬 수 있다. 이와 관련하여 내마모성 층은 당해 분야에 공지되어 있는 것, 예를 들어 플라즈마 반응된 유기규소 물질 및 산화된 유기규소 물질(예: D4, HMDSO, TMDSO 등)로 이루어진 것을 포함한다.
IR 반사 코팅도 임의적으로 사용할 수 있다. 당해 분야에 공지되어 있는 바와 같이, 이들은 은(Ag) 및 알루미늄(Al) 같은 금속, 및 ITO 같은 IR 반사성 산화물을 포함하지만 이들로 한정되지는 않으며, 또한 TiO2/Ag/TiO2; ZnO/Ag/ZnO; IZO/Ag/IZO; 및 AZO/Ag/AZO 및 이들의 조합 같은 다층 적층체(stack)를 포함하지만 이들로 국한되지는 않는다.
본 발명은 통상 플라스틱 기재상에 코팅을 사용해야 하는 임의의 용도에 유용하다. 더욱 구체적으로, 본 발명은 자동차 창, 전조등 및 몸체 패널, 건축용 창, 디스플레이, 태양 전지 및 태양열 집열기, 항공기 창 및 캐노피, 및 가전제품 같은 용도에서 결합 층으로서 유용하다. 가장 특수한 용도는 자동차 창유리이다.
하기 실시예는 예시하기 위한 것으로서, 범위를 한정하지는 않는다.
UV 여과 코팅 및 내마모성 코팅의 가열 사이클링 및 가수분해 안정성을 개선시키기 위하여, 폴리카본에이트(PC) 기재상으로의 헵타메틸(비닐)사이클로테트라실록세인(비닐-D4)의 플라즈마 반응을, 이들 코팅에 대한 결합 층으로서 사용하였다. 미국 특허 제 6,397,776 호에 기재되어 있는 인-라인 방식의 팽창 열 플라즈마(ETP)를 이용하여 모든 침착을 수행하였다. 각 층에 대해 별도의 ETP를 이용하였다. PC 시이트를 아이소프로필 알콜로 세정하고 헹군 다음, 공기 건조시키고 진공에서 80 내지 100℃에서 하룻밤동안 소성시켰다. 기재를 로드 록(load lock)의 선반에 놓고 전형적으로 1mT로 펌핑해낸 다음, 인-라인 코팅기 내로 도입하였다. 일련의 ETP를 지나 이동시킴으로써, 기재를 코팅시켰다. 전형적으로, 제 1 스테이션은 결합 층 침착 전에 PC의 표면 온도를 목적하는 수준까지 높이기 위한 적외선(IR) 히터였다.
비교를 위해, 옥타메틸사이클로테트라실록세인(D4), 다이메틸다이메톡시실레인(DMDMS), 비닐트라이메틸실레인(VTMS) 및 테트라메틸다이실록세인(TMDSO) 같은 다양한 유기실리콘을 사용하여 유사한 결합 층을 제조하였다. 비교 기준은 그물눈 테이프 시험(1B 내지 5B 단위의 등급 시스템을 이용하는 ASTM 1044) 또는 인장 당김 시험에 의해 측정된 PC에 대한 초기 접착력, 65℃에서 3시간동안 물에 침지시킨 후의 접착력("WS adh"), 및 -50 내지 135℃의 가열 사이클 10회 후의 접착력 또는 균열이었다.
PC/BL/UV 흡수 층 및 4개의 내마모성 층으로 이루어진 6-층 시스템에서 이들 시험을 반복함으로써, 결합 층으로서의 코팅의 성능을 평가하였다. UV 흡수 층은 미국 특허 제 6,420,032 호에 기재되어 있는 ZnO를 포함하였다. 내마모성 층은 각각 플라즈마 중합된 D4 및 산화된 D4로 제조되었다. 표 1에서는 이들 BL 물질의 성능을 비교한다. 패키지의 성능은 초기 접착력 및 물에 침지시킨 후의 접착력에 대해 "P-adh" 및 "P-WS adh"의 라벨을 붙인다. 연구된 모든 물질은 6-층 패키지가 접착력 손실 없이 또는 균열 없이 가열 사이클 시험을 통과할 정도로 가열 사이클링동안 적층체에 대해 우수한 순응성을 제공하였다. 핵심적인 차이점은 독립 코팅으로서 또한 6-층 구조체의 결합 층으로서의 초기 침착 접착력 및 물에 침지시킨 후의 접착력이었다. 표 1에 기재되어 있는 바와 같이, V-D4는 독립 코팅 및 6-층 구조체의 결합 층으로서 초기 및 물에 침지시킨 후에 탁월한 접착력을 나타내었다. V-D4의 경우, 물에 침지시키기 전후에 총 34개의 샘플을 평가하였다. 평균 접착력 및 표준편차는 초기에 3377 및 1617이었고, 침지 후에 2838 및 1243이어서, 물에 침지시킨 후에 통계학적으로 유의한 열화를 나타내지 않았다.
패키지는 또한 가열 사이클링 후 및 물에 침지시킨 후에 그물눈 시험도 통과하였다(5B의 접착력). 몇몇 샘플은 6일간의 침지도 통과하였다. 결합 층에 추가적으로 응력을 가하기 위하여, 100 내지 600nm의 더 두꺼운 두께의 코팅을 PC에 적용하였다. V-D4의 경우, 성능에 차이가 없었다. 비교시, 비닐기가 없는 D4는 매우 불량한 접착력을 가졌으며, 이는 매우 얇은 코팅의 경우에도 물에 침지시킨 후 열화되었다. 약 300nm 이상의 코팅은 물 침지시 시험에 통과하지 못하였다. 얇은 D4 결합 층을 갖는 패키지는 3일간 물에 침지시키는 동안 2 내지 3B의 전형적인 값으로 열화되었으며, 1B 샘플 몇몇은 즉시 이층되었다. DMDMS의 성능은 1787psia의 개선된 초기 접착력을 가져 D4보다 약간 우수하였으나, 316psia의 불량한 물 침지 성능을 나타내었다. 패키지 성능은 우수한 초기 접착력을 갖지만 불량한 물 침지 성능을 갖는 D4에 필적하였고(전형적인 값은 2 내지 3B), 몇몇 샘플은 즉시 이층되면서 1B였다. VTMS는 우수한 초기 접착력을 가졌으나 역시 불량한 물 침지 성능을 나타내었다. 그러나, VTMS 결합 층을 갖는 대부분의 패키지는 물에 침지시키는 동안 즉시 이층되었다. TMDSO는 불량한 초기 접착력 및 불량한 물 침지 성능을 나타내었다. V-D4 결합 층의 추가적인 특징은 PC 기재의 플라즈마 처리가 필요하지 않아서 공정 단계를 하나 줄일 수 있고 그에 수반되는 비용을 줄일 수 있다는 것이다.
또한, 본 발명을 실행하면, 플라즈마에 산소가 첨가되는 경우에 개선된 강건함(robustness)을 제공하였다. 예를 들어, 이전과 같이 실행할 때, 경질 층으로서 예컨대 D4 또는 DMDMS를 이용하는 플라즈마에 추가적인 산소를 제공하는 경우, 보다 얇은 코팅 두께, 예컨대 300nm 정도의 두께에서 이층이 발생되었다. 대조적으로, 예컨대 결합 층으로서 V-D4를 사용하는 비한정적으로 구체화된 본 발명은, 보다 두꺼운 코팅, 예컨대 600nm에서도 접착력을 유지하면서 플라즈마에 약 0.2 내지 약 0.06LPM(분당 리터)의 산소를 혼입시킬 수 있다.

Claims (28)

  1. 플라스틱 기재; 및 상기 플라스틱 기재 표면상의 결합 층을 포함하되, 상기 결합 층이 플라즈마 반응된 사이클로실록세인을 포함하고, 상기 사이클로실록세인이 규소 원자에 부착된 하나 이상의 C2 내지 C10 알켄일기를 갖는 제품.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 사이클로실록세인이 하기 화학식 2의 구조를 갖는 제품:
    화학식 2
    상기 식에서,
    각 R은 독립적으로 수소, 메틸 또는 에틸이나, 단 하나 이상의 R은 C2 내지 C6 알켄일기이고;
    n은 2 내지 8의 정수이다.
  3. 제 2 항에 있어서,
    하나 이상의 R이 C2 내지 C6 알켄일기이고, n이 3, 4 또는 5인 제품.
  4. 제 3 항에 있어서,
    각 R이 메틸이나, 단 R 하나만이 C2 내지 C6 알켄일기인 제품.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 알켄일기가 말단 탄소-탄소 이중 결합을 갖는 제품.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 알켄일기가 비닐이고, n이 4인 제품.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 플라스틱 기재가 열가소성 중합체 또는 열경화성 중합체로 이루어진 제품.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 플라스틱 기재가 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스타이렌, 폴리비닐알콜, 폴리비닐아세탈, 폴리메타크릴레이트 에스터, 폴리아크릴산, 폴리에터, 폴리에스터, 폴리카본에이트, 발포(cellulous) 수지, 폴리아크릴로나이트릴, 폴리아마이드, 폴리이미드, 폴리비닐클로라이드, 플루오르-함유 수지 및 폴리설폰, 아크릴 중합체 및 폴리우레탄으로 이루어진 제품.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 결합 층의 두께가 10nm 이상인 제품.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 결합 층 위에 하나 이상의 추가적인 코팅을 추가로 포함하되, 상기 추가적인 코팅이 하나 이상의 UV 흡수 층, 하나 이상의 내마모성 층, 하나 이상의 투명한 전도성 층 또는 하나 이상의 IR 반사 층인 제품.
  11. 열경화성 기재 또는 열가소성 기재; 및 상기 기재 표면상의 결합 층을 포함하되, 상기 결합 층이 플라즈마 반응된 사이클로실록세인으로 이루어지고, 상기 사이클로실록세인이 규소 원자에 부착된 하나의 C2 내지 C6 알켄일기를 갖고, 사이클로트라이실록세인, 사이클로테트라실록세인 또는 사이클로펜타실록세인인 제품.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 기재가 열가소성이고; 상기 사이클로실록세인이 사이클로테트라실록세인이며; 상기 알켄일기가 비닐인 제품.
  13. 폴리카본에이트 기재; 및 플라즈마 반응된 헵타메틸(비닐)사이클로테트라실록세인을 포함하는, 상기 폴리카본에이트 기재 표면상의 결합 층을 포함하는 다층 제품.
  14. 플라스틱 기재를 제공하고; 규소 원자에 부착된 하나 이상의 C2 내지 C10 알켄일기를 갖는 사이클로실록세인을 상기 플라스틱 기재 표면상으로 플라즈마 반응시켜, 결합 층을 형성시킴을 포함하는, 다층 제품의 제조 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    팽창 열 플라즈마, 플라즈마 화학적 증착, 유도 결합 플라즈마 또는 전자 사이클로트론 공명에 의해 상기 플라즈마 반응을 수행하는 방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 사이클로실록세인이 하기 화학식 2의 구조를 갖는 방법:
    화학식 2
    상기 식에서,
    각 R은 독립적으로 수소, 메틸 또는 에틸이나, 단 하나 이상의 R은 C2 내지 C6 알켄일기이고;
    n은 2 내지 8의 정수이다.
  17. 제 16 항에 있어서,
    하나 이상의 R이 C2 내지 C6 알켄일기이고, n이 3, 4 또는 5인 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    각 R이 메틸이나, 단 R 하나만이 C2 내지 C6 알켄일기인 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 알켄일기가 말단 탄소-탄소 이중 결합을 갖는 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 알켄일기가 비닐이고, n이 4인 방법.
  21. 제 14 항에 있어서,
    상기 플라스틱 기재가 열가소성 중합체 또는 열경화성 중합체로 이루어진 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 플라스틱 기재가 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스타이렌, 폴리비닐알콜, 폴리비닐아세탈, 폴리메타크릴레이트 에스터, 폴리아크릴산, 폴리에터, 폴리에스터, 폴리카본에이트, 발포 수지, 폴리아크릴로나이트릴, 폴리아마이드, 폴리이미드, 폴리비닐클로라이드, 플루오르-함유 수지 및 폴리설폰, 아크릴 중합체 및 폴리우레탄으로 이루어진 방법.
  23. 제 11 항에 있어서,
    상기 결합 층을 약 200nm 내지 약 500nm의 두께로 침착시키는 방법.
  24. 제 12 항에 있어서,
    ZnO, TiO2 또는 Ce2O3로 이루어진 UV 흡수 층을 상기 결합 층 위에 침착시킴을 추가로 포함하는 방법.
  25. 열경화성 기재 또는 열가소성 기재를 제공하고; 상기 기재 표면상으로 사이클로실록세인을 플라즈마 반응시켜 결합 층을 형성시킴을 포함하되, 상기 실록세인이 규소 원자에 부착된 하나의 C2 내지 C6 알켄일기를 갖고, 사이클로트라이실록세인, 사이클로테트라실록세인 또는 사이클로펜타실록세인인, 다층 제품의 제조 방법.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 기재가 열가소성이고, 상기 사이클로실록세인이 사이클로테트라실록세인이며, 상기 알켄일기가 비닐인 방법.
  27. 폴리카본에이트 기재를 제공하고; 상기 폴리카본에이트 기재 표면상으로 헵타메틸(비닐)사이클로테트라실록세인을 플라즈마 반응시켜 결합 층을 형성시킴을 포함하는, 다층 제품의 제조 방법.
  28. 제 27 항에 있어서,
    하나 이상의 내마모성 층을 상기 결합 층 위에 침착시킴을 추가로 포함하는 방법.
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