KR20060096070A - 오가노실란 4급 화합물을 함유하는 세척 및 다작용성 코팅조성물 및 이의 제조방법 - Google Patents

오가노실란 4급 화합물을 함유하는 세척 및 다작용성 코팅조성물 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

수성 제형 중의 과산화수소 및 오가노실란 4급 화합물을 포함하는 세척 및 다작용성 코팅 조성물을 사용하여 발수성, 발오성 및 잔류 항균 활성을 증진시킨다. 금속, 유리, 플라스틱, 고무, 자기, 세라믹, 대리석, 화강암, 시멘트, 타일, 모래, 실리카, 에나멜화된 기구, 폴리우레탄, 폴리에스테르, 폴리아크릴, 멜라민/페놀 수지, 폴리카보네이트, 규소질, 페인팅된 표면, 목재 등을 포함하는 각종 표면을 처리할 수 있다.
세척 조성물, 오가노실란 4급 암모늄 화합물, 과산화수소, 다작용성 코팅 조성물.

Description

오가노실란 4급 화합물을 함유하는 세척 및 다작용성 코팅 조성물 및 이의 제조방법{A cleaning and multifunctional coating composition containing an organosilane quaternary compound and methods of using}
본 발명은 세척 표면에 다작용성 코팅(multifunctional coating)을 제공하여 당해 표면이 발수성(water repellent) 및 발오성(soil repellent) 뿐만 아니라 항균성(antimicrobial)이 되도록 하는 코팅 조성물에 관한 것이다. 오가노실란 4급 질소 화합물은 수성 매질의 존재하에 과산화수소와 함께 제형화되어 세척 및 다작용성 코팅 조성물을 제공한다.
호수 및 대양으로부터의 비와 해안 안개는 충분한 용해 기체, 탄산, 염화물, 황화물, 질화물, 암모니아 및 입상 물질을 포함하여 이들을 화학적으로 활성이도록 만든다. 유사하게, 대부분의 지하수 및 수돗물은, 일반적으로 식음, 요리, 세척 및 목욕하기에 안전하지만, 여전히 화학적으로 활성일 정도로 충분한 염, 경수 광물, 세균, 유기 및 무기 오염물질, 및 물 처리용 화학물질 등을 포함한다.
물의 공급원 중의 하나가 대부분의 규소질 및 비규소질 표면(예: 유리, 자기, 세라믹, 대리석, 화강암, 폴리우레탄, 폴리에스테르, 폴리아크릴, 멜라민/페놀 수지 및 폴리카보네이트)에서 증발되도록 하는 경우, 이는 통상의 오염물질과 조합하여 불용성 무기 침착물, 석회 스케일(lime scale), 녹(rust) 및 비누 거품(soap scum)의 형성, 부착 및 축적을 촉진시킨다. 화학적으로 활성인 물에 대한 이러한 지속적인 노출은, 불용성 물질 부착물의 축적을 제거하기 위한 거친 세제(cleaner) 및 세척제(cleanser)를 사용한 긁기 및 문지르기로부터 유발되는, 증가된 오염 및 비용이 많이드는 표면 손상 사이클에 직접적으로 영향을 미친다.
따라서, 빗물, 지하수 및 수돗물이 완전히 탈이온화되고 탈무기물화될 때까지, 물 및 물-함유 스필(spill) 및 스플래터(splatter)[예: 싱크(대), 카운터, 레인지, 오븐, 조리 및 세척 기구, 욕조 및 샤워 내포물]에 노출된 어떠한 부엌 및 욕실 표면도 대상물을 수 불용성 오염물질에 접착되고 축적되게 남겨둔다.
수 불용성 오염물질을 제거하기 위하여, 가정주부 및 세척 전문가들은 강력한 산 및 알칼리를 포함하는 더욱 더 강한 세척 조제, 침투 용매 및 광범위한 연마성 세제로 관심을 돌렸다. 이러한 거친 세척 조제를 사용하는 경우의 불가피한 결과는 표면 파괴 사이클이다. 세척 작용이 더 강해질 수록, 이는 미세한 기공을 개방하고 표면의 소수성을 증가시킨다. 기공이 더욱 더 개방되고 취약해질수록, 새로운 오염물질의 침투가 더욱 더 깊어지고 이의 접착과 축적이 더 커지며, 표면 가공물의 파괴를 더 크게 하는 오염물질을 제거하는 데 필요한 세척 작용이 더 강해진다. 처음에는 미세하지만, 이러한 사이클은 궁극적으로 가시적으로 거칠어지고, 색상 및 광택의 손실이 나타나고 오염되기가 더 쉬워지는 표면을 생성시킨다.
표면의 발오성 및 발수성은 실리콘 조성물을 사용하여 증진시킬 수 있는 것 으로 성립되어 왔다. 표면을 발수성이도록 하는 실리콘 조성물을 포함하는 광범위한 연구 및 개발이 이루어져 왔다. 예를 들면, 미국 특허 제2,612,458호(Stedman)에는 발수성을 성취하기 위하여 치환된 폴리실리칸을 윈드쉴드(windshield)에 적용하는 것이 기술되어 있다. 미국 특허 제2,923,653호(Matlin 등)에는 발수성을 증진시키기 위해 폴리실리칸내에 알콕시 그룹을 사용하는 개선된 조성물이 기술되어 있다. 미국 특허 제2,962,390호(Fain 등)에는 유리 표면에서 연마시키는 경우 반발성(repellency)을 증진시키는 고형 연마제 및 알킬 알콕시 실란을 함유하는 페이스트가 기술되어 있다. 미국 특허 제3,244,541호(Fain 등)에는 유리 위에 비 방지 막(rain repellent film)을 생성하고 또한 내용매성인 알킬 알콕시 실란 단량체의 산성 용액이 기술되어 있다.
미국 특허 제3,579,540호(Ohlhausen)에는 각종 표면에 지속적이고 유효한 발수성 필름을 생성하는 알킬폴리실록산 및 산, 또는 알킬폴리실록산, 산 및 용매의 발수성 막-형성 조성물이 기술되어 있다. 다공성 및 비다공성 표면을 처리하기 위한 무용매 조성물에서의 추가의 개선점은 미국 특허 제6,432,181호(Ludwing 및 Ohlhausen)에 기술된 바와 같이 제조하였다. 당해 미국 특허 제6,432,181호는 용매를 제거하고 실리콘을 보다 효과적으로 및 경제적으로 이용하는 발오성 및 발수성 조성물에 대한 필요성을 충족하였다. 발오성 및 발수성 조성물에서의 추가의 개선점은 2001년 8월 28일자로 출원되고 현재 미국 특허 제___호인 미국 특허원 제09/941,896호에 기술된 바와 같이 사용자의 피부에 비자극성인 약리학적으로 허용되는 조성물을 제공함으로써 제조하였다.
또한, 다수의 상이한 유형의 경질 및 연질 표면이, 상이한 제제를 코팅함으로써 항균성이 되도록 해 왔다. 다양한 표면에 적용되는 경우 오가노실란 4급 질소 화합물이 또한 미생물 오염을 제거하고/하거나 감소시키는 데 효과적으로 사용되어 왔다. 예를 들면, 박테리아, 바이러스 및 진균 오염은, 이러한 오가노실란 4급 화합물이 표면에 적용되는 경우 제거하거나 감소시킬 수 있다. 이러한 목적으로 사용되는 시판되는 4급 암모늄 오가노실란은 3-(트리메톡시실릴)프로필디메틸옥타데실 암모늄 클로라이드, 3-(트리메톡시실릴)프로필디데실메틸 암모늄 클로라이드 및 3-(트리메톡시실릴)프로필테트라데실디메틸 암모늄 클로라이드를 포함한다.
각종 표면을 위한 세정 또는 코팅 조성물에 관한 수십년 간의 연구 및 개발에 걸쳐 이루어진 개선점에도 불구하고, 추가의 개선에 대한 필요성이 여전히 존재한다.
발명의 요약
본 발명은 표면을 세척하고 당해 표면에, 결합된 다작용성 코팅을 제공하는 조성물에 관한 것이다. 이러한 세척 및 코팅 조성물은 상기 표면에 결합할 수 있는 양이온성 오가노실란 4급 암모늄 화합물(이후에, 종종 "오가노실란 4급"이라고도 함) 및 과산화수소를 포함한다. 이러한 성분들은 표며을 세척하고 다작용성 코팅을 상기 표면 위로 결합시켜서 당해 표면이 (a) 발수성 및 발오성 및 (b) 항균성이 되도록 하는 수성 매질을 유효량으로 사용한다.
본 발명의 코팅 조성물은 오염된 표면을 세척할 수 있도록 하는 동시에 발수성 및 발오성이 되도록 할 뿐만 아니라 항균성이도록 하는 표면활성제 특성을 갖는 것으로 밝혀졌다. 따라서, 조리, 식사, 세척 등으로부터 생성되는 일상의 가사 오염물(everyday hosehod soil)로 오염되는 일상의 표면(everyday surface)은 동시에 세척될 수 있으며 물과 오염물에 대해 보다 영구적으로 반발하면서 항균 특성을 갖는 결합된 코팅을 제공할 수 있다.
또한, 오가노실란 4급 암모늄 화합물은 과산화수소와 조합되어 표면에 결합되는 경우 상승적인 결과를 제공하는 것으로 밝혀졌다. 오가노실란 4급 암모늄 화합물과 과산화수소 성분들의 조합물을 포함하는 본 발명의 조성물은 각종 표면에 당해 조성물의 기대하지 않게 증진된 결합 및 내구성을 제공한다. 다시 말해서, 당해 조성물중의 조합된 성분들에 의해 성취되는 결과는, 표면에 별도로 사용되는 경우 각각의 성분의 활성의 예측되는 대수 합을 초과한다. 이러한 상승적 활성은 본 발명의 독특한 조성물 및 방법에 기여한다.
일반적으로, 오가노실란 4급 암모늄 화합물은 약 3중량5% 이하의 양으로 사용되고, 과산화수소는 조성물의 약 8% 이하의 양으로 사용된다. 보다 바람직하게는, 오가노실란 4급 암모늄 화합물은 약 1중량% 이하의 양으로 사용되고 과산화수소는 약 3 내지 약 6중량%의 양으로 사용된다.
본 발명의 코팅 조성물은 알콜, 폴리올, 글리콜에테르 및 이들의 혼합물과 같은 용매를 추가로 포함한다. 또한, 바람직하게는 수성 매질은 산성이며, 여기서 pH는 약 2 내지 약 5의 정도이다. 당해 조성물은 또한 탈이온수로 제형화되는 것이 바람직하다.
본 발명은 또한 가정, 사무실, 차량(vehicle) 등에서 발견되는 바와 같은 일 상의 표면들을 깨끗한 표면 및 다작용성 피복을 제공하는 조성물로 처리하는 방법을 포함한다. 예를 들면, 조리, 식사, 세척 등으로부터 생성되는 엎지름(spill), 튀김(splatter) 및 얼룩(blemish)으로 오염되는 일상의 표면은 본 발명의 조성물을 적용하는 경우 세척하고 다작용성 코팅을 제공할 수 있다. 예를 들면, 액상의 본 발명의 조성물은 오염된 표면에 유효량을 와이핑(wiping) 또는 분무하여 적용할 수 있고 당해 오염물은 와이핑에 이해 제거된다. 이러한 적용시에, 표면은 깨끗해지고 다작용성 코팅은 표면으로 결합되어 깨끗하고 발오성 및 발수성 및 항균성인 표면을 형성한다.
본 발명의 추가의 이해, 이의 각종 양태 및 작동 파라메터는 다음 상세한 설명을 참조로 하여 명백해질 것이다.
상기한 발명의 요약에 따라, 본 발명의 목적은 일상의 표면을 본질적으로 1 단계로 동시에 세척하고, 살균하고 발수성 및 발오성이 되도록 하는 조성물 및 방법을 제공하는 것이다. 본 발명은 (1) VOC 순응성(compliant) 및 생분해성이고, (2) 고성능의 침투성 세제이고, (3) 광범위한 살균제이며, (4) 비누, 용매, 세제 및 약한 연마제에 의해 제거되지 않는 결합성, 내구성 발수제 및 발오제이고, (5) 현저한 범위의 일상의 가사 및 차량 표면에 효과적이며, (6) 성능 및 피복 면에서 저장 안정성이고 경제적이며, (7) 통상의 분무- 및 -와이핑 기술로 사용할 수 있거나 적용할 수 있는 조성물을 제공한다.
본 발명의 최선의 양태에 따라, 다작용성 코팅 조성물은 다음 화학식 1로 정의되는 바와 같은, 상기 표면에 결합할 수 있는 양이온성 오가노실란 4급 암모늄 화합물을 포함한다:
Figure 112006030276121-PCT00001
상기 화학식에서,
R1은 수소 및/또는 C1 내지 C4 알킬이고;
R2는 C1 내지 C8의 탄소원자를 갖는 2가 탄화수소 라디칼이고,
R3은 수소 또는 C1 내지 C4 알킬이고,
R4는 수소 또는 C1 내지 C10 알킬이고,
R5는 C10 내지 C22 포화 또는 불포화 탄화수소 라디칼이며,
X는 할라이드(바람직하게는 클로라이드 또는 브로마이드), 카복실레이트 (아세테이트, 글리콜레이트), 설포네이트, 하이드록사이드, 설페이트 또는 포스페이트 이다.
상기한 오가노실란 4급 암모늄 화합물은 산성의 탈이온화된 수성 매질 중에, 약 1 내지 3% 이하, 바람직하게는 약 0.4 내지 0.7% 이하의 양으로 포함되며, 과산화수소는 약 8% 이하, 바람직하게는 약 3 내지 6%의 양이다. 산성 매질의 pH는 약 2 내지 약 5, 바람직하게는 약 3이다. 당해 조성물은 상기한 바와 같이, 알콜, 폴리올, 글리콜에테르 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 용매를 추가로 포함할 수 있으며, 메탄올, 에탄올 또는 이소프로판올이 보다 바람직하다.
3-(트리메톡시실릴)프로필디메틸옥타데실 암모늄 클로라이드, 3-(트리메톡시실릴)프로필디데실메틸 암모늄 클로라이드, 3-(트리메톡시실릴)프로필테트라데실디메틸 암모늄 클로라이드, 3-(트리메톡시실릴)프로필디메틸소야 암모늄 클로라이드, 3-(트리메톡시실릴)프로필디메틸올레일 암모늄 클로라이드, 3-(트리메톡시실리)프로필옥타데실 암모늄 클로라이드, 3-(트리메톡시실릴)프로필올레일 암모늄 클로라이드 및 3-(트리메톡시실릴)프로필디메틸옥타데실 암모늄 클로라이드로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 기타 적합한 오가노실란 4급 화합물이 사용될 수 있고, 이들은 표면을 세척하고 표면에 다작용성 코팅을 결합하는 작용을 한다.
본 발명의 바람직한 조성물은 표면의 세척을 촉진시키고 당해 표면과 결합하기 위한 반응성 그룹을 제공하여 목적하는 세척 및 다작용성 코팅 능력을 수득하는 표면활성제 활성을 갖는 오가노실란 4급 암모늄 화합물을 포함하는 것으로 밝혀졌다. 따라서, 당해 오가노실란은 표면활성제, 발수제 및 항균 활성을 촉진시키는 C10-C22 포화 또는 불포화 탄화수소 그룹과 같은 탄화수소 그룹을 갖는 것이 바람직하다.
적합한 4급 오가노실란은 다음 실시예를 참조로 하여 추가로 상세히 기술한다. 위에서 언급한 바와 같이, 4급 실란 및 과산화수소의 상대량은 본 발명의 목적을 성취하기 위한 것이며, 일반적으로 각각 약 3중량% 및 8중량% 이하이다. 3-(트리메톡시실릴)프로필디메틸옥타데실 암모늄 클로라이드와 같은, 가장 바람직한 오가노실란 4급 화합물에 대한 보다 구체적인 양은 약 0.4 내지 약 0.7중량% 및 약 3중량%의 과산화수소이다.
4급 암모늄 화합물은 음이온성 표면에서 흡수된 물과 상호작용하여 음이온성 표면에 결합되는 것으로 공지되어 있다. 이는 다음 식으로 기술할 수 있다:
표면-H2O + M+(수성) + X-(수성) → 표면-OH-M+ + X_(수성) + H+(수성)
상기식에서,
M+은 수소 이온 이외의 유기 양이온이고, 수소 이온은 흡수된 표면 물로부터 변환되어 수화되며 수성 상을 H+(수성)으로 도입한다. 따라서, 유기 양이온(M+)은 음이온성 표면에 "수소 결합"된다.
이론으로 한정시키고자 하는 것은 아니지만, 본 발명을 추가로 이해하기 위해서는 양이온성 오가노실란 4급 화합물이 과산화수소의 존재하에 표면에 결합되는 메카니즘을 고려하는 것이 도움이 된다. 과산화수소는 각종 독성 오염물질을 파괴 하는 데 사용되어 온 이의 산화력 및 이의 항균 활성이 익히 공지되어 있다. 수용액에서, 이는 다음 식을 참조로 하여 물보다 더 강한 산이다:
HOOH → H+ + HOO-
그러나, 과산화수소를 오가노실란 4급 화합물과 조합하여 본원에 기술된 세척 및 코팅 이점, 특히 상승적 활성을 수득하는 것은 본 발명 이전에는 알려져 있지 않았다.
본 발명의 하기 실시예에서 입증된 상승적 활성을 이해하기 위하여, 물과 매우 유사한 과산화수소는 다음 식으로 입증되는 바와 유사한 방법으로 음이온성 표면으로 흡수될 것이다:
표면-HOOH + M+(수성) + X-(수성) → 표면-OOH-M+ + X- + H+(수성)
상기식에서,
M+은 H+ 이외의 유기 양이온이고,
H+는 흡수된 표면 과산화수소로부터 변환되어 수화되며 수성 상을 H+(수성)로서 도입한다. 따라서, 유기 양이온(M+)은, 물이 음이온성 표면에 존재하는 경우 하이드록사이드 이온(-OH-)과 결합되는 경우보다 훨씬 더 강한 과산화물 이온(-OOH-)과 결합된 음이온성 표면에 수소 결합된다.
유기 양이온이 또한, 실란올(-Si-O-H)로 가수분해될 수 있는 실란 작용기(- Si-OR)를 포함하는 경우, 화학적 특성의 추가의 결합이 기판 실란올과 함께 기판 표면에 발생할 수 있거나 또다른 유기 양이온 실란올에 발생하여 기판 표면에 유기 4급 화합물을 중합시키고 가교결합시키게 된다. 이러한 화학 결합은 기판 표면으로부터 용이하게 제거되지 않는 내구성 코팅을 생성시킨다.
양이온성 표면에서의 과산화수소의 추가의 세척 능력 및 양이온성 표면에 대한 실란 4급 양이온(M+)의 수소 결합 및 후속적인 가교결합을 강화시키는 이의 능력으로 인하여, 표면으로의 실란의 증진된 화학적 결합이 촉진됨에 따라, 코팅의 증진된 표면 결합 또는 내구성은 본 발명의 조성물의 적용으로부터 수득된다. 양이온성 오가노실란 4급 화합물과 과산화수소의 조합은 상승적 결과를 제공하는 것으로 밝혀졌다. 다시 말해서, 성분들의 이러한 조합물의 수득된 결합 및 내구성은 하기 실시예에 의해 입증되는 바와 같이 개개의 성분들의 활성의 합산치를 기대하지 않게 초과한다.
본 발명은 본 발명의 바람직한 양태의 하기 상세한 기술에 의해 보다 용이하게 이해될 수 있다. 본원에서 사용된 용어는 특별한 양태를 기술할 목적이며 제한하려는 의도는 아님을 이해하여야 한다.
본원에서 사용된 용어 "내마모성"은, 표면을 긁거나 또는 얼룩지게 하는 경우에서와 같이, 표면 또는 가공물에 가시적인 손상을 입히지 않고, 부드러운 연마 물질 또는 공정을 사용한 세척, 스크래핑(scraping) 또는 스크러빙(scrubbing)에 의한 손상 또는 제거에 대해 내성이 있는 표면, 표면 코팅 또는 가공을 의미한다.
용어 "항균성"은 본원에서 곰팡이, 바이러스, 진균 또는 세균과 같은 미생물의 성장을 제거, 감소 및/또는 억제하는 것을 기술하기 위해 사용된다.
본원에서 사용된 용어 "적용", "적용함" 또는 "적용된"은 일반적으로 표면 처리를 의미하며, (a) 액체의 경우, 분무 및 와이핑, 또는 교반 및 와이핑, 또는 와이핑 및 폴리슁(polishing)에 의해, (b) 크림의 경우, 와이핑 및/또는 폴리슁에 의해 및 (c) 겔의 경우, 와이핑 및/또는 폴리슁에 의해 표면 처리하는 것을 의미한다. 본 발명의 조성물의 적용은 대개 분무 및 와이핑, 와이핑 및 폴리슁 또는 와이핑, 교반 및 폴리슁에 의한 것이지만, 이러한 형태의 처리는 예시적인 것이며 이에 제한되지는 않는다.
본원에서 사용된 바와 같은 용어 "결합", "결합된" 또는 "결합될 수 있는"은 발수성 및 발오성 가공물, 코팅 또는 특성물을 기타의 물 및 오염물질 수용 표면에 에 결합하는 능력에서와 같이, 조성물을 표면에 강하게 접착시키는 능력을 의미한다. 본원에서 사용된 바와 같이, 조성물은 이것이 동일한 표면을 다른 방식으로 오염시키거나 얼룩지게 하거나 손상을 입히지 않는 비누, 용매, 세제 또는 연마형 세척제에 의한 제거에 대해 내성이 있는 경우 "결합된" 또는 "결합 가능한"것을 의미한다.
본원에서 사용된 용어 "다작용성"은, 표면을 동시에 또는 순차적으로 세척 및 코팅하여 코팅이 또한 표면을 발수성, 발오성 및/또는 항균성이 되도록 하는 작용을 수행하는 경우에서와 같이, 단일 적용으로부터 2개 이상의 분명한 결과를 성취하는 방법을 의미한다.
용어 "지속 가능한" 또는 "내구성"은 보통 (수도) 물, 비누 용액, 세제 용액, 가사 용매, 약한 연마재(비-손상성) 세척제 또는 통상적인 세제/탈지제(degreaser)를 사용하는 세척 및/또는 와이핑에 의해 오래 지속되고 용이하게 제거되지 않음을 의미한다.
용어 "일상 가사 오염물"은 요리, 식사, 식음, 세척, 목욕 및 사워로부터 유발되는 표면의 엎지름, 튀김 및 얼룩[예: 우유, 커피, 차, 쥬스, 소스, 육즙 소스, 음식 끓어 넘침, 비누 거품, 물 자국, 무기 부착물 등]을 의미한다.
"일상 차량 오염물"은 비, 진눈깨비, 눈, 곤충, 진흙 및 도로 먼지로부터 유발되는 매개 표면의 외부, 및 손자국, 음식 흘림, 가소제 누출, 그을음, 헤어 및 탈취 스프레이 사용 및 공기 순환의 사용으로부터 유발되는 매개 표면의 내부의 엎지름, 튀김 및 얼룩을 의미한다.
용어 "표면"은 일상 표면에 의해 예시되는 바와 같고 본 발명의 조성물 및 방법을 설명하는 하기 실시예에서 사용된 바와 같은, 규소질 또는 비-규소질, 다공성 또는 비-다공성이라기 보다는, 경질 또는 연질 표면의 전체 범위를 의미한다. 이러한 표면의 예는 유리, 플라스틱, 고무, 자기, 세라믹, 대리석, 시멘트, 타일, 모래, 실리카, 에나멜화된 기구, 폴리우레탄, 폴리에스테르, 폴리아크릴, 멜라민/페놀 수지, 폴리카보네이트, 규소질, 페인팅된 표면, 목재 등을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
본원에서 사용된 용어 "일상 표면"은 가정, 사무실, 공장, 공공 건물 및 시설, 차량, 항공기, 선박 등에서 표면의 전 범위를 의미한다.
용어 "내제거성 또는 제거되지 않는"은 동일한 조성물 및 구성의 비처리된 표면을 다른 방식으로 에칭시키거나 손상시키지 않는 통상적인 비누, 용매, 세제, 약한 연마성 세척제 또는 세제/탈지제를 사용한 세척 또는 세척에 의해 용이하게 제거되지 않는 코팅 또는 표면 가공을 의미한다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "발오성"은, 예를 들면, 물 성분을 증발시키기 전과 후 둘 다에서 일상 가사 및 매개 오염물의 부착 및 축적이 감소되는 표면을 의미한다.
본원에서 사용된 용어 "물 반발성" 및 "발수성"은 표면의 증류수의 방울 또는 점적(droplet)의 접촉 각에 의해 측정되는, 물을 반발하는 이의 능력 및 표면의 소수성 성질 또는 특성을 기술한다. (빗물, 수돗물 또는 지하수로 측정한 접촉 각은 전형적으로 더 다양하고 비-재생성이며, 증류수 또는 탈이온수를 사용하는 경우보다 일반적으로 10° 이하로 측정된다.) 일반적으로, 이산 표면(discrete surface)의 소수성은 다음과 같이 물 방울에 대한 이의 접촉각의 측면으로 등급화된다:
우수함: 치밀한 방울, 양호한 원형, 95° 이상으로 측정되는 밝은 스파클(sparkle).
양호함: 덜 둥근 방울이지만, 약간 퍼지게 나타나는 밝은 스파클이고, 85° 내지 95°로 측정됨.
보통: 물 방울이 육안으로 납작하게 보이고, 70°내지 85°로 측정됨.
불량함: 비교적 편평한 물 방울, 물이 보다 더 퍼지게 나타나고 50°내지 70 °로 측정됨.
실시예 1 내지 22: 표면에서의 비교 결합 시험
이러한 시험은 본 발명의 조성물을 표면에 적용한 후에 결합시킨 다음 표면을 스크랫칭 없이 표면으로부터 반발성 코팅을 제거할 수 있는 연마성 세제를 사용하여 스크러빙시키는 실질적인 척도로서 처리된 표면의 발수성의 정도 및 내구성을 이용한다. 반발 정도는 표면의 스크러빙된 영역에 적용하는 경우 물 방울의 접촉 각 및 외관으로 측정한다. (1) 오가노실란 4급 화합물 및 과산화수소의 본 발명의 조성물은 (2) 오가노실란 4급 화합물 단도 및 (3) 과산화수소 단독과 비교하였다. 과산화수소를 함유하거나 함유하지 않는 기타 유기 양이온성 종(species)의 비교 코팅을 또한 시험하였다.
A. 표면의 제조
새로운 12" x 12" 유리 거울을 세척하고, 표면을 소프트 세척제인 미러클 스크러브(MIRACLE SCRUB)[애리조나주 스콧츠데일 소재의 Unelko Corporation에서 시판하는 비-스크랫칭, 약한 연마성 경질 표면 세척제]를 사용하여 스크러빙시키고, 습윤 셀룰로스 스폰지를 사용하여 소수성으로 만들었다. 세척한 후, 거울 표면을 열 수(hot water)로 세정하여 미러클 스크러브 잔사를 제거한 다음 탈이온수로 세정한 후 종이 타올로 건조시켰다. 이후에, 세척된 거울은 24시간 이상 동안 공기 건조시켰다. 표면은 물이 퍼지고 표면이 젖는 경우 깨끗하고 표면 오염물질이 없는 것으로 판정된다.
B. 시험 조성물의 제조
비교 결합 시험을 위한 시험 용액을 과산화수소의 존재하 및 부재하에 다음 제형에 따라 모두 제조하였다.
A. 과산화수소의 부재하
6%(중량)의 이소프로필 알콜
0.4%(중량)의 유기 양이온성 물질
충분량의 탈이온 수
B. 과산화수소의 존재하
6%(중량)의 이소프로필 알콜
0.4%(중량)의 유기 양이온성 물질
3.0%(중량)의 과산화수소
충분량의 탈이온 수
모든 조성물에서, pH는 0.1N 염산을 사용하여 3으로 조정하였다.
C. 비교 결합 시험 과정
동일한 유기 양이온성 종을 사용하여 제형화하지만, 과산화수소를 사용한 것과 사용하지 않는 것을 포함하는 2개의 조성물을 동일한 12" x 12" 거울에 적용하였다. 거울의 한쪽 반은 종이로 마스킹(masking)하고 다른 쪽 반은 과산화수소가 없는 조성물로 분무시킨 다음 종이 타올로 펼쳐서 표면이 건조될 때까지 와이핑하였다. 커버링(covering)을 뒤집은 다음, 거울의 다른 쪽 반을 과산화수소를 함유하는 조성물을 사용하여 동일한 방법으로 처리하였다.
이후에, 거울은 수돗물로 세정한 다음, 탈이온 수로 세정하여 표면으로부터 과량의 조성물을 제거하였다. 세정된 거울은 이후에 종이 타올로 건조시켰다.
작지만 동일한 양의 미러클 스크럽을 현재 처리된 거울 표면의 각각의 반의 부분에 적용하였다. 습윤 셀룰로스 스폰지를 사용하여 스폰지 상의 적당한 압력 및 원형 운동을 이용하는 각각의 시험 반(test half)의 표면을 스크러빙하였다. 각각의 영역에 10회의 원형 운동을 사용하였다. 이후에, 미러클 스크럽 잔사를 수돗물로 세정한 다음 탈이온 수로 세정하였다. 이후에, 거울 표면을 종이 타올로 건조시켰다. 이어서, 건조되고 스크러빙된 영역을 비교하고 발수성을 평가하여 2개의 표면 코팅의 상대 내구성(결합도)를 측정하였다.
수평 위치의 거울을 사용하여, 수개의 동일한 크기의 탈이온수 방울을 거울 표면의 각 부분의 스크러빙된 영역에 위치시키고 반발성을 평가하였다. 방울들의 접촉 각 뿐만 아니라 방울들의 퍼짐성도 평가하고 상기한 정의; '우수함-양호함-보통-불량함'에 기술된 발수성에 대한 표준에 따라 등급화하였다.
D. 시험 결과
표 1은 상기한 제형 A 및 B에 따라 제형화된 6개의 오가노실란 4급 화합물에 대한 비교 결합 시험결과를 나타낸다. 모든 시험에서, 코팅의 개선된 결합 또는 내구성은 과산화수소를 함유하는 제형에서 관찰하였다. 실시예 1, 2, 3 및 6은 테트라-알킬 4급 화합물이다. 실시예 4 및 5는 디알킬 4급 화합물이다. 실시예 1, 2, 3, 4 및 5는 트리알콕시실란이다. 실시예 6은 트리하이드록시실란이다.
오가노실란 4급 화합물; 비교 결합 시험결과
실시예 오가노실란 4급 화합물 H2O2 부재하 H2O2 존재하
1 3(TMS)P*- 디메틸옥타데실암모늄 클로라이드 양호함 우수함
2 3(TMS)P*- 디메틸소야암모늄 클로라이드 보통 양호함-우수함
3 3(TMS)P*- 디메틸올레일암모늄 클로라이드 양호함 양호함-우수함
4 3(TMS)P*- 옥타데실암모늄 클로라이드 양호함 우수함
5 3(TMS)P*- 올레일암모늄 클로라이드 보통 양호함
6 3-(트리하이드록시실릴)프로필디 메틸옥타데실 암모늄 클로라이드 불량함-보통 보통-양호함
* 3(TMS)P = 3(트리메틸실릴)프로필
표 2는 3개의 트리하이드록시 실란(실시예 11, 12 및 13)과 함께 2개의 트리알킬 4급 화합물(실시예 7 및 8) 및 1개의 테트라알킬 4급화물(실시예 9)에서의 비교 결합 시험결과를 나타낸다. 실시예 12 및 13은 에탄올 용액중의 1% 활성 수준으로 사용하였다. 과산화수소를 사용하거나 사용하지 않은 모든 실시예는 대조 결합시험에서 "불량함"으로 판정하였다. 이는 실란 및 4급 유도된 코팅 모두가 부드러운 연마성 세제를 사용하여 용이하게 제거됨을 나타낸다. 이는 또한 "코팅"과 기판 사이의 화학적 결합이 존재하지 않았음을 나타낸다. 화학 결합보다 훨씬 더 약한 수소 결합만이 기판에 대한 "코팅"을 유지하였다.
또한, 처리된 표면을 미라클 스크럽을 사용하여 스크러빙하기 전에, 모든 처리된 표면은 다음과 같은 물 방울 시험으로 등급화된다:
실시예 7: 우수함- 과산화물을 사용하는 경우 및 사용하지 않는 경우 둘 다.
실시예 8: 과산화물을 사용하지 않는 경우 양호함. 과산화물을 사용하는 경 우 보통.
실시예 9: 과산화물을 사용하는 경우 및 사용하지 않는 경우 둘 다 양호함.
실시예 10: 과산화물을 사용하는 경우 및 사용하지 않는 경우 둘 다 보통.
실시예 11: 과산화물을 사용하는 경우 및 사용하지 않는 경우 둘 다 불량함.
실시예 12: 과산화물을 사용하는 경우 및 사용하지 않는 경우 둘 다 양호함.
실시예 13: 과산화물을 사용하는 경우 및 사용하지 않는 경우 둘 다 양호함.
실란 또는 4급 화합물; 비교 결합 시험결과
실시예 실란 또는 4급 화 합물 H2O2 부재하 H2O2 존재하
7 옥타데실디메틸 암모늄 클로라이드 불량함 불량함
8 디(C3-C10)알킬디메틸 암모늄 클로라이드 불량함 불량함
9 알킬(C14, C16, C12)디메틸-벤질- 암모늄 클로라이드 불량함 불량함
10 데실디메틸 암모늄 클로라이드 불량함 불량함
11 클로로프로필트리하이드록시 실란 불량함 불량함
12 트리플루오로프로필트리하이드록시 실란 불량함 불량함
13 트리데카플루오로옥틸트리하이드록시 실란 불량함 불량함
본 발명을 추가로 평가하기 위하여, 추가의 부엌 및 욕조 표면을 실시예 1의 바람직한 오가노실란 4급화물 중의 하나로 처리하였다. 즉, 앞서 정의한 바와 같은, 과산화수소를 사용한 경우 및 사용하지 않고 3% 과산화수소만을 사용한 시험 제형을 사용하는, 3-(트리메톡시실릴)프로필메틸옥타데실 암모늄 클로라이드를 모든 실시예 14 내지 22 - 표 3에 사용하였다. 표 3, 부엌 및 욕조 표면, 비교 결합 시험결과는 부엌 및 욕조 영역에서 발견된 8개의 추가의 일상 표면에 대한 평가를 기록한다. 실시예 14, 15, 16 및 22의 경질의 유리와 같은 표면을 세척하고 A에 따라 오가노실란 4급 조성물(과산화수소의 존재하 및 부재하)로 처리하였다. 앞서 기술한 유리 시험 표면의 제조. 실시예 17 내지 21의 보다 더 다공성인 표면을 동일한 방법으로 미라클 스크럽으로 세척하였지만, 수돗물 세정을 사용한 다음 각각의 적용과 최종 적용 사이의 탈이온 수 세정을 사용하여, 표면을 조성물로 3회 처리하였다. 이어서, 비교 결합 시험은 모든 표면에서 수행하였다. 그 결과를 표 3에 요약하여 나타내었다.
부엌 및 욕조 표면; 비교 결합 시험결과
실시예 표면 오가노실란 4급 시험 결과 H2O2 부재하 H2O2 존재하 H2O2 단독
14 베이킹된 에나멜 불량함 양호함 불량함
15 부드러운 세라믹 타일 보통 양호함 불량함
16 텍스쳐드 세라믹 타일 보통 양호함 불량함
17 화학적으로 동결된 유리 양호함 우수함 불량함
18 포르미카 카운터 톱 (Formica Counter Top) 불량함 양호함 불량함
19 코리안(DuPont에서 제조) 보통 양호함 불량함
20 대리석 타일 보통-양호함 양호함-우수함 불량함
21 화강암 타일 불량함 양호함 불량함
22 유리 양호함 우수함 불량함
이러한 결과는 기타 부엌 및 욕실 표면에서의 본 발명의 효과를 다시 입증한다. 모든 샘플에서, 과산화수소를 사용한 본 발명의 오가노실란 4급 조성물의 성능이 과산화수소를 사용하지 않은 조성물에 비하여 또는 과산화물 처리만을 하는 경우와 비교하여 본 발명의 코팅의 증진된 결합성 또는 내구성을 입증하였다. 표 3과 관련하여, 모든 표면에서 3-(트리메톡시실릴)프로필디메틸옥타데실 암모늄 클로라이드와 과산화수소 사이에서 상승효과가 관찰되었다. 모든 실시예 14 내지 22에서, H2O2 단독으로는 "불량한" 결합성 또는 내구성이 수득되었다. 또한, 실시예 14 내지 16, 18, 19 및 21에서, 오가노실란 4급 화합물 단독으로는 "불량한" 또는 "보통" 결합성 또는 내구성이 수득되었다. 그러나, 상승적으로, 오가노실란 4급 화합물과 과산화수소의 조합물은 "양호한" 내지 "우수한" 결과를 제공하였다. 실시예 17, 20 및 22의 경우에도, H2O2가 유리한 결과에 기여하는 것으로 기대되지 않는 본 발명의 조합물에 있어서 "우수한" 결과가 성취되었다.
또한, 처리된 표면을 미라클 스크럽으로 스크러빙시키기 전에, 모든 실시예는, 양쪽 표면에서 양호한-우수한 것으로 등급이 매겨진 실시예 19의 경우를 제외하고 물 방울 시험에 대하여 우수한 등급을 제공하였다. 또한, 과산화수소만으로 처리된 모든 표면은 미라클 스크럽으로 처리된 표면을 스크러빙하기 전에 불량한 결과를 제공하였다.
실시예 23 내지 35 - 일상 표면의 세척
시험: 우유, 커피, 차, 포도 쥬스, 비누 거품, 치약 잔사 및 경수 무기물(표면에 적용 가능한 것으로서)을 ±78°F의 주변 온도에서 12시간 이상 동안 증발 건조시킨, 미리 처리하지 않은 표면의 일상 엎지른 흔적 및 튀김 자국을 세척하기 위한 본 발명의 조성물(실시예 #1, 표 #1, 과산화수소를 지님)의 능력을 측정하기 위함. 당해 조성물을 오염된 표면에 분무시키고, 거품이 가라앉고 표면이 교란되며 부드러운 종이 타올을 사용하여 건조될 때까지 오염물질을 침투시킨다.
결과: 와이핑한 후에, 표면은 육안 및 3X 확대의 두 가지 모두 조사하였고, 종이 타올은 표면에서 세척되어 나온 오염물질의 대표적인 잔류물, 오염 및 변색에 대해 조사하였다. 결과를 표 4에 나타내었다.
실시예 일상 표면 육안 3X 확대 종이 타올
23 화강암 카운터 및 타일 세척 잔류물 없음 오염됨
24 포마이커형 카운터 세척 잔류물 없음 오염됨
25 유리 테이블 세척 잔류물 없음 오염됨
26 세라믹 카운터, 벽 및 마루 타일 세척 잔류물 없음 오염됨
27 폴리슁된 대리석 테이블 및 카운터 세척 잔류물 없음 오염됨
28 외부 창문 및 파티오 도어(Patio Door) 세척 잔류물 없음 오염됨
29 내부 창문, 거울 및 파티오 도어 세척 잔류물 없음 오염됨
30 자기 싱크 및 욕조 세척 잔류물 없음 오염됨
31 싱크, 욕조 및 샤워 플럼빙 고정물 (Shower Plumbing Fixtures) 세척 잔류물 없음 오염됨
32 아크릴, 유리섬유 및 컬쳐드 대리석 싱크, 욕조 및 샤워 주변물 세척 잔류물 없음 오염됨
33 차량의 윈드쉴드, 창문 및 거울 및 라이트(외부) 세척 잔류물 없음 오염됨
34 차량의 윈드쉴드, 창문 및 거울 및 라이트(내부) 세척 잔류물 없음 오염됨
35 차량의 외부 - 페인트 가공물, 플라스틱 및 금속 성분 세척 잔류물 없음 오염됨
실시예 36 내지 48 - 일상 표면에 대한 발수성 및 발오성 부여
시험: 미리 처리하지 않은 표면의 일상 엎지름 및 튀김을 세척하는 동시에 작용성의 발수성 및 발오성 가공을 부여하여 일상 엎지름 및 튀김에 대한 후속적인 노출의 부착 및 축적을 감소시키기 위한 본 발명의 조성물(실시예 #1, 표 #1, 과산화수소를 사용함)의 능력을 측정하기 위함. 우유, 커피, 차, 포도 쥬스, 비누 거품, 치약 잔류물 및 경수 무기물(표면에 적용가능한 것으로서)이 ±78°F의 주변 온도에서 12시간 이상 동안 증발시킴으로써 건조시킨 미리 처리하지 않은 표면에 본 발명의 조성물을 분무하였다. 당해 조성물을 거품이 가라앉고 오염된 영역이 교반되고 부드러운 종이 타올로 건조될 때까지 오염물을 침투시켰다. 이후에, 추가량의 우유, 커피, 차, 포도 쥬스, 비누 거품, 희석된 치약 및 무기물이 가해진 물을 표면에 엎지르고 튀기고, 78°F의 주변 온도에서 12시간 동안 증발시켰다. 당해 조성물에 의해 부여된 실질적인 발오성을 평가하기 위하여, 현재 처리된 및 재오염된 영역의 대략 절반을 부드러운 종이 타올로 건조-와이핑하여 엎지른 흔적 및 튀김 자국을 제거하였다. 당해 조성물에 의해 부여된 실질적인 발수성 및 발오성을 평가하기 위하여, 현재 처리되고 재오염된 영역의 나머지 절반을 수돗물로 분무하고 와이핑 건조하였다.
결과: 건조-와이핑한 후에, 표면을 잔류하는 오염물질에 대하여 육안 및 3X 확대 둘 다로 조사하였다. 수돗물로 분무하고 건조될 때가지 와이핑한 후에, 표면을 육안 및 3X 확대 둘다로 잔류 오염물질을 조사하였다. 모든 종이 타올은 표면을 세척한 오염물질의 다얗안 정도의 대표적인 잔류물질, 변색 및 오염을 나타내었다. 이러한 결과는 표 5에 나타내었다.
실시예 일상 표면 건조 와이프 육안 3X 확대 습윤 와이프 육안 3X 확대
36 화강암 카운터 및 타일 세척-잔류물 없음 세척-잔류물 없음
37 포마이카-형 카운터 세척-잔류물 거의 없음 세척-잔류물 없음
38 유리 테이블 세척-잔류물 없음 세척-잔류물 없음
39 세라믹 카운터, 벽 및 마루 타일 세척-잔류물 없음 세척-잔류물 없음
40 폴리슁된 대리석 테이블 및 카운터 세척-잔류물 거의 없음 세척-잔류물 없음
41 외부 창문 및 파티오 도어 세척-잔류물 없음 세척-잔류물 없음
42 내부 창문, 거울 및 파티오 도어 세척-잔류물 없음 세척-잔류물 없음
43 자기 싱크 및 욕조 세척-잔류물 없음 세척-잔류물 없음
44 싱크, 욕조 및 샤워 플럼빙 고정물 세척-잔류물 없음 세척-잔류물 없음
45 아크릴, 유리섬유 및 컬쳐드 대리석 싱크, 욕조 및 샤워 주변물 세척-잔류물 약간 있음 세척-잔류물 없음
46 차량의 윈드쉴드, 창문, 거울 및 라이트(외부) 세척-잔류물 없음 세척-잔류물 없음
47 차량의 윈드쉴드, 창문, 거울 및 라이트(내부) 세척-잔류물 없음 세척-잔류물 없음
48 차량의 외부 - 페인트 가공물, 플라스틱 및 금속 성분 세척-잔류물 약간 있음 세척-잔류물 없음
실시예 49 내지 61 - 발수성 및 발오성 조성물의 성능 및 내구성
시험: 우유, 커피, 차, 포도 쥬스, 비누 거품, 치약 잔류물 및 경수 무기물시험할 표면에 적용 가능한 것으로서) 및 이들 성분을 ±78°F의 주변 온도에서 12시간 이상 동안 증발시켜 건조한 처리하지 않은 표면의 일상 엎지른 흔적 및 튀김 자국을 세척하기 위해 사용하는 경우 본 발명의 조성물(실시예 #1, 표 #1, 과산화수소를 사용함)에 의해 부여된 발수성 및 발오성 가공물의 성능 및 내구성을 측정하기 위함. 이후에, 오염된 영역을 수돗물로 분무하고 부드러운 종이 타올로 와이핑하였다. 이러한 재오염 및 수돗물 사이클을 사용한 세정은 15분 동안 반복하였다. 일상의 설치된 표면의 발수성을 측정하는 경우, 증류수를 사용하여 물 방울 또는 점적 시험을 수행하는 것은 비실용적이다. 실제 전세계적 조건을 모사하기 위해서, 시험이 수행되는 영역의 대표적인 수돗물로 채워진 통상의 분무 병을 사용하여 수행한다.
결과: 오염된 영역은 최소의 와이핑 노력으로 용이하게 세척되었다. 종이 타올을 조사한 결과, 이미 제거된 대표적인 성분들의 잔류물 및 변색 나타났다. 세척 후의 표면을 육안으로 조사한 결과 오염물질의 잔류물이 나타나지 않았다. 세척한 후에, 수돗물을 처리된 표면에 분무하고 표면의 소수성을 하기한 표 6에서와 같이 고(75° 이상), 중간(50° 내지 75°) 또는 저(25° 내지 50°)로 등급화하였다.
실시예 일상 표면 사이클 3 사이클 6 사이클 9 사이클 12 사이클 15
49 화강암 카운터 및 타일 고 고 중간 중간 중간
40 포마이커형 카운터 고 중간 중간 저 저
51 유리 테이블 고 고 고 고 고
52 세라믹 카운터, 벽 및 마루 타일 고 고 고 고 고
53 폴리슁된 대리석 테이블 및 카운터 고 고 중간 중간 저
54 외부 창문 및 파티오 도어 고 고 고 고 고
55 내부 창문, 거울 및 파티오 도어 고 고 고 고 고
56 자기 싱크 및 욕조 고 고 고 고 고
57 싱크, 욕조 및 샤워 플럼빙 고정물 고 고 고 중간 중간
58 아크릴, 유리섬유 및 컬쳐드 대리석 싱크, 욕조 및 샤워 주변물 고 고 중간 중간 저
59 차량의 윈드쉴드, 창문, 거울 및 라이트(외부) 고 고 고 고 고
60 차량의 윈드쉴드, 창문, 거울 및 라이트(내부) 고 고 고 고 고
61 차량의 외부 - 페인트 가공물, 플라스틱 및 금속 성분 고 고 중간 중간 중간
실시예 62- 농축된 세척 및 다작용성 코팅 조성물의 제조 및 시험
55g의 탈이온수를 혼합을 위한 자기 교반 바(magnetic stirring bar)를 사용하는 250ml 들이 비이커 속으로 칭량(weighing)하였다. 18g의 이소프로판올을 가하고 혼합하였다. 용액을 1N 염산을 사용하여 pH = 3으로 조정하였다. 알콜 중의 3-(트리메톡시실릴)프로필디메틸옥타데실 암모늄 클로라이드 용액(Dow Corning 9-6346)의 72% 용액 4.2g을 교반하면서 가한 다음 35% 과산화수소 22.9g을 가하였다. 최종 조성물은 3.0% 3-(트리메톡시실릴)프로필디메틸옥타데실 암모늄 클로라이드 및 8.0% 과산화수소를 함유하며 pH가 3이었다.
당해 조성물을 유리 표면에 가하고 정의된 프로토콜에 따라 결합 시험을 완료하였다. 미라클 스크럽을 사용한 후의 결과는 "우수함"이었다. 미라클 스크럽을 사용하여 스크러빙하기 전에, 표면은 또한 "우수한" 방울 반발성 결과를 나타내었다.
실시예 63 - 타일 표면에서의 양이온성 오가노실란 4급 암모늄 화합물/과산화수소 조성물의 항균 효력
이러한 시험은 에스케리치아 콜라이(Escherichia coli), 스타필로코쿠스 아우레우스(Staphylococcus aureus) 및 바실루스 섭틸리스(Bacillus subtilis)로 이루어진 미생물성 유기물들의 혼합물로 오염된 일상 표면에서의 본 발명의 조성물의 항균 효과를 측정한다. 시험된 조성물은 과산화수소를 지닌 3-(트리메톡시실릴)프로필디메틸옥타데실 암모늄 클로라이드로 이루어진 실시예 1(표 1)이었다. 다음 물질 및 방법을 사용하여 상기 시험을 수행하였다.
물질
1. 미생물:
a. 에스케리치아 콜라이(ATCC 11229)
b. 스타필로코쿠스 아우레우스(ATCC 25923)
c. 바실러스 섭틸리스(ATCC 6363)
2. 매질:
a. 블러드 아가 판(blood agar plate; BAP); 5% 탈피브린화된 양 혈액(sheep blood)으로 보정된 트립틱 소이 아가(Tryptic Soy Agar)
b. 버터필드(Butterfield)의 버터(BFB)
3. 맥팔랜드 혼탁도 표준(McFarland Turbidity Standard; VWR)
4. 멸균 공급물:
a. 멸균 스와브(Sterile swab)
b. 마이크로피펫 및 멸균 팁
5. 장비:
a. 인큐베이터
b. 나선형 바이오텍 오토플레이트 4000
6. 종이 타올
7. 타일 표면
8. 시험을 위한 실시예 1 조성물(과산화수소를 지닌 양이온성 오가노실란 4급 암모늄 화합물)
방법:
1. 블러드 아가 판(BAP)을 시험 유기물의 신선한 배양물로 예방접종하여 융합성 성장을 수득하고 35℃에서 24시간 동안 배양하였다. 각각의 유기물의 현탁액은 각각의 유기물의 콜로니(colony)를 버터필드의 버터의 별도의 10ml 들이 튜브 속으로 옮겨서 제조하였다. 현탁액을 대략 1 X 106 세포에 상응하는, 0.5M 맥팔랜드 단위의 혼탁도로 조정하였다.
2. 각각의 현택액의 1:100 희석을, 0.1ml의 현탁액을 10ml BFB 속으로 나누고, 유기물 현탁액을 생성키켜 수행하였다.
3. 배경 미생물 오염이 존재하지 않음을 보증하기 위하여, 모든 시험 표면을 이소프로필 알콜로 세척하고 공기 건조시켰다.
4. 이중의 100㎠ 영역을 측정하고 각각의 미생물에 대하여 시험 표면에서 지정하고 매스킹 테이프(masking tape)를 사용하여 라벨링하였다.
5. 시험 영역을 BFB 예비-습윤된 멸균 스왑(pre-moistened sterile swab)을 사용하여 샘플링하여 시험 영역이 세균 성장에 대하여 네가티브임을 확인하였다.
6. 마이크로피펫 및 멸균 팁을 사용하여, 0.1ml의 유기물 현탁액을 시험 표면의 상응하는 부분과 독립적으로 적용하고 화염 멸균된 유리 막대를 사용하여 균일하게 분배하여 전체 100㎠를 덮도록 하였다.
7. 이어서, 각각의 표면을 세척할 표면으로 분무하고 종이 타올 또는 부드러원 천으로 결정 세척 및 스파클링(sparkling)할 때까지 와이핑함으로써 실시예 1의 조성물로 처리하였다.
8. 시험 영역을 BFB 예비-습윤된 멸균 스왑으로 샘플링하였다.
9. 유기물 현탁액 및 시험 샘플 스왑을 와동(vortexing)시켜 균질성을 보장하고 스피랄 바이오테크 오토플레이트(Spiral Biotech Autoplate) 4000을 통해 BAP 상으로 배양시켰다.
10. 배양된 샘플을 35에서 48시간 동안 항온처리하였다. 플레이트를 조사하고 유기물을 계산하였다.
결과
타일 표면에 대한 분석 데이타를 하기 표 7에 나타내었다.
유기물 네가티브 표면 조절 CFU/100㎠ 유기물 접종물 (0.1ml의 유기물 현탁액) CFU/ml 처리된 표면 CFU/100㎠
이.콜라이(E. coli) <10 2.88 x 102 <10
이.콜라이 <10 2.88 x 102 <10
에스.아우레우스(S. aureus) <10 3.44 x 102 <10
에스.아울우스 <10 3.44 x 102 <10
비. 서브틸리스(B. subtilis) <10 7.27 x 102 <10
비. 서브틸리스 <10 7.27 x 102 <10
네가티브 조절 데이타는, 모든 표면이 실험 전에 세균이 없었음을 입증하였다. 이러한 결과는 본 발명의 조성물이 바실러스 서브틸리스, 스타필로코쿠스 아우레우스 및 에스케리치아 콜라이에 대하여 유효한 살균제임을 나타낸다.
당해 기술분야의 숙련가들은 상기한 바와 같은 본 발명의 설명, 과정, 방법 및 조성물이 기술된 양태의 영역으로부터 이탈되지 않고 수정 또는 개선될 수 있고, 이러한 것은 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는다는 것을 이해할 것이다.

Claims (25)

  1. 수성 매질 중의, 표면으로 결합 가능한 양이온성 오가노실란 4급 암모늄 화합물 및 과산화수소를 포함하는, 표면 세척용 및 다작용성 코팅 조성물(coating composition)로서, 상기 성분들이 표면을 세척하고 다작용성 코팅을 표면에 결합시킴으로써 (a) 발수성 및 발오성 및 (b) 항균성이 되도록 하는, 표면 세척용 및 다작용성 코팅 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 4급 암모늄 화합물이 C10-C20 포화 또는 불포화 탄화수소 그룹을 갖는 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 4급 암모늄 화합물이 약 3중량% 이하의 양으로 존재하고, 과산화수소가 약 8중량% 이하의 양으로 존재하는 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 4급 암모늄 화합물이 약 1중량% 이하의 양으로 존재하고 과산화수소가 약 3 내지 약 6중량%의 양으로 존재하는 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 알콜, 폴리올, 글리콜에테르 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 용매를 추가로 포함하는 조성물.
  6. 제5항에 있어서, 폴리올 및 알콜이 글리콜, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르, 메탄올, 에탄올 또는 이소프로판올인 조성물.
  7. 제1항에 있어서, 수성 매질이 산성인 조성물.
  8. 제7항에 있어서, pH가 약 2 내지 약 5의 정도인 조성물.
  9. 제1항에 있어서, 수성 매질이 탈이온수인 조성물.
  10. 제1항에 있어서, 4급 암모늄 화합물이 화학식 1로 정의되는 조성물:
    화학식 1
    Figure 112006030276121-PCT00002
    상기 화학식에서,
    R1은 수소 및/또는 C1 내지 C4 알킬이고;
    R2는 C1 내지 C8의 탄소원자를 갖는 2가 탄화수소 라디칼이고,
    R3은 수소 또는 C1 내지 C4 알킬이고,
    R4는 수소 또는 C1 내지 C10 알킬이고,
    R5는 C10 내지 C22 포화 또는 불포화 탄화수소 라디칼이며,
    X는 할라이드, 카복실레이트, 설포네이트, 하이드록사이드, 설페이트 또는 포스페이트이다.
  11. 수성 매질 중의, 표면에 결합 가능한 화학식 1로 정의되는 약 3중량% 이하의 양의 양이온성 오가노실란 4급 암모늄 화합물 및 산성의 탈이온화된 약 8중량% 이하의 양의 과산화수소를 포함하고, 당해 성분들이 표면을 세척하고 다작용성 코팅을 표면에 결합시켜 이를 (a) 발수성 및 발오성 및 (b) 항균성이 되도록 하기에 유효한 양으로 존재하는, 표면 처리용 세척 및 다작용성 코팅 조성물:
    화학식 1
    Figure 112006030276121-PCT00003
    상기 화학식에서,
    R1은 수소 및/또는 C1 내지 C4 알킬이고;
    R2는 C1 내지 C8의 탄소원자를 갖는 2가 탄화수소 라디칼이고,
    R3은 수소 또는 C1 내지 C4 알킬이고,
    R4는 수소 또는 C1 내지 C10 알킬이고,
    R5는 C10 내지 C22 포화 또는 불포화 탄화수소 라디칼이며,
    X는 할라이드, 카복실레이트, 설포네이트, 하이드록사이드, 설페이트 또는 포스페이트이다.
  12. 제11항에 있어서, 산성 매질의 pH가 약 2 내지 약 5인 조성물.
  13. 제11항에 있어서, 알콜, 폴리올, 글리콜에테르 및 이들의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 용매를 추가로 포함하는 조성물.
  14. 제11항에 있어서, 메탄올, 에탄올 및 이소프로판올로 이루어진 그룹으로부터 선택된 알콜을 추가로 포함하는 조성물.
  15. 제11항에 있어서, 오가노실란 4급 암모늄 화합물이 3-(트리메톡시실릴)프로필디메틸옥타데실 암모늄 클로라이드, 3-(트리메톡시실릴)프로필디데실메틸 암모늄 클로라이드, 3-(트리메톡시실릴)프로필테트라데실디메틸 암모늄 클로라이드, 3-(트리메톡시실릴)프로필디메틸소야 암모늄 클로라이드, 3-(트리메톡시실릴)프로필디메틸올레일 암모늄 클로라이드, 3-(트리메톡시실리)프로필옥타데실 암모늄 클로라이드, 3-(트리메톡시실릴)프로필올레일 암모늄 클로라이드 및 3-(트리하이드록시실릴)프로필디메틸옥타데실 암모늄 클로라이드로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 조성물.
  16. 제11항에 있어서, 오가노실란 4급 암모늄 화합물이 약 0.4 내지 약 0.7중량%의 양의 3-(트리메톡시실릴)디메틸옥타데실 암모늄 클로라이드이고, 과산화수소가 약 3중량%의 양으로 존재하는 조성물.
  17. 수성 매질 중의, 표면에 결합 가능한 양이온성 오가노실란 4급 암모늄 화합 물 및 과산화수소를 포함하는 조성물을 표면에 적용하고,
    표면에 결합된, 깨끗한 발오성, 발수성 및 항균성 코팅을 형성시킴을 포함하여, 표면을 세척하고 표면에 다작용성 코팅을 제공하는 방법.
  18. 제17항에 있어서, 조성물이 오염된 표면에 액체로서 적용되고, 표면으로부터 오염물질을 제거하고 표면에 결합된 깨끗한, 발수성, 발오성 및 항균성 코팅을 형성시키는 방법.
  19. 제18항에 있어서, 오염물질이 표면에서 닦여져서 표면에 결합된 깨끗한, 발수성, 발오성 및 항균성 코팅을 형성하는 방법.
  20. 제17항에 있어서, 조성물이, 산성의 탈이온화된 수성 매질 중의 표면에 결합 가능한 화학식 1로 정의되는 약 3중량% 이하의 양의 양이온성 오가노실란 4급 암모늄 화합물 및
    약 8중량% 이하의 양의 과산화수소를 포함하고, 당해 성분들이 표면을 세척하고 다작용성 코팅을 표면에 결합시켜 이를 (a) 발수성 및 발오성 및 (b) 항균성이 되도록 하기에 유효한 양으로 존재하는 방법:
    화학식 1
    Figure 112006030276121-PCT00004
    상기 화학식에서,
    R1은 수소 및/또는 C1 내지 C4 알킬이고;
    R2는 C1 내지 C8의 탄소원자를 갖는 2가 탄화수소 라디칼이고,
    R3은 수소 또는 C1 내지 C4 알킬이고,
    R4는 수소 또는 C1 내지 C10 알킬이고,
    R5는 C10 내지 C22 포화 또는 불포화 탄화수소 라디칼이며,
    X는 할라이, 카복실레이트, 설포네이트, 하이드록사이드, 설페이트 또는 포스페이트이다.
  21. 제20항에 있어서, 산성 매질의 pH가 약 2 내지 약 5인 방법.
  22. 제20항에 있어서, 메탄올, 에탄올 및 이소프판올로 이루어진 그룹으로부터 선택된 알콜을 추가로 포함하는 방법.
  23. 제22항에 있어서, 오가노실란 4급 암모늄 화합물이 3-(트리메톡시실릴)프로필디메틸옥타데실 암모늄 클로라이드, 3-(트리메톡시실릴)프로필디데실메틸 암모늄 클로라디드, 3-(트리메톡시실릴)프로필테트라데실디메틸 암모늄 클로라이드, 3-(트리메톡시실릴)프로필디메틸소야 암모늄 클로라이드, 3-(트리메톡시실릴)프로필디메틸올레일 암모늄 클로라이드, 3-(트리메톡시실릴)프로필옥타데실 암모늄 클로라이드, 3-(트리메톡시실릴)프로필올레일 암모늄 클로라이드 및 3-(트리메톡시실릴)프로필디메틸옥타데실 암모늄 클로라이드로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 조성물.
  24. 제17항에 있어서, 오가노실란 4급 암모늄 화합물이 약 0.4 내지 약 0.7중량%의 양의 3-(트리메톡시실릴)디메틸옥타데실 암모늄 클로라이드이고, 과산화수소가 약 3중량%의 양으로 존재하는 조성물.
  25. 제17항에 있어서, 표면이 금속, 유리, 플라스틱, 고무, 자기, 세라믹, 대리석, 화강암, 시멘트, 타일, 모래, 실리카, 에나멜화된 기구, 폴리우리탄, 폴리에스테르, 폴리아크릴, 멜라민/페놀 수지, 폴리카보네이트, 규소질, 페인팅된 표면 및 목재로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 방법.
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