KR20090054496A - 표면 처리 화합물 및 이를 포함하는 코팅막 형성방법 - Google Patents

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Abstract

오염방지 코팅막을 형성하기 위해 적용되는 신규한 표면 처리 화합물 및 오염방지 코팅막의 형성방법이 개시되어 있다. 상기 표면 처리 화합물은 은 하기 화학식 1로 표기되는 퍼플루오로폴리에테르-변성폴리알킬에테르 실란 또는 상기 퍼플루오로폴리에테르-변성폴리알킬에테르 실란의 부분 가수분해 축합물을 포함한다. 따라서, 이러한 표면 처리 화합물을 포함하는 표면 처리제를 이용하면, 대상체의 표면에는 방오성, 내부착성, 내구성이 우수한 코팅막이 형성될 수 있다.
[화학식 1]
Rf-[CH2O-(CmH2mO)n-C3H6-Si(R)3-a Xa]2

Description

표면 처리 화합물 및 이를 포함하는 코팅막 형성방법{Surface Treating Compound And Method Forming Coating Layer Including The Same}
본 발명은 표면 처리 화합물 및 이를 포함하는 코팅막 형성방법에 관한 것으로서 상세하게는 신규한 변성 퍼플루오로폴리에테르 변성 폴리알킬에스테르 실란을 포함하는 표면 처리 화합물 및 이를 포함하는 코팅막 형성방법에 관한 것이다.
일반적으로, 퍼플루오로폴리에테르-함유 화합물은 그 자체의 매우 낮은 표면 에너지로 인해 발수발유성, 내약품성, 윤활성, 이형성 및 방오성과 같은 물리적 특성을 갖는다. 이러한 특성 때문에 퍼플루오로폴리에테르-함유 화합물은 종이 및 섬유용 발수발유성 방오제, 자기기록매체의 윤활제, 정밀기계의 방유제, 이형제, 화장품 원료, 및 광항 재료의 보호 코팅막을 형성하기 위해 널리 사용되고 있다. 그러나, 이와 같은 특성을 갖는 일반적인 퍼플루오로폴리에테르-함유 화합물은 기판에 대해 약한 점착성 및 약한 밀착성을 갖기 때문에 기판과 단단하게 결합된 견고한 코팅막을 형성하기는 어렵다.
이에 반해, 실란 커플링제는 유리 또는 천과 같은 물질 표면과 유기 화합물 사이에 단단한 결합을 확립하는 수단으로서 널리 알려져 있다. 상기 실란 커플링제 는 분자에 유기 작용성 라디칼 및 반응성 실릴 라디칼(전형적으로, 알콕시실릴 라디칼)을 갖고, 상기 알콕시실릴 라디칼은 공기중의 수분과 자기-축합 반응을 하여 실록산으로 전환되어 코팅을 형성한다. 동시에, 상기 실란 커플링제는 유리 또는 금속 표면과 화학적 및 물리적 결합을 형성하여 내구성을 갖는 강고한 코팅막을 형성할 수 있다. 따라서, 최근에는 퍼플루오로폴리에테르의 낮은 표면에너지를 이용하고, 상기 실란 커플링제의 다양한 기판에 대한 접착능력을 이용하는 퍼플루오로폴리에스테르-변성 실란 화합물이 오염방지 기능을 갖는 표면 처리제로서 이용되고 있다.
상기 언급된 특징을 갖는 표면 처리제에 적용되는 화학식 6의 퍼플루오로폴리에스테르-변성 실란 화합물이 일본공개특허 JP1998-167597호에 개시되어 있다.
Rf[(CH2)n-O-(CH2)m-Si(R3-a)Xa]2-------[화학식]
(상기 화학식에서 Rf 2가의 직쇄상 퍼플루오로폴리에테르, R 은 C1-C4 알킬기 또는 페닐기이고, X는 오르가노옥시기, n은 0 내지 2의 정수이고, m은 1 내지 5의 정수이고, a 는 2 또는 3이다)
그러나 상기 화학식의 퍼플루오로폴리에스테르-변성 실란 화합물은 기판에 대하여 접착이 우수하지만은 외부로부터의 지속적인 마찰과, 소금물의 지속적인 접촉, 항온 항습 등의 환경에 대한 내구성이 부족하여, 다양한 광학제품에의 적용이 어려운 실정이다.
따라서, 상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 제1 목적은 기판에 대한 접착력이 충분히 보장될 수 있는 퍼플루오로폴리에테르 기능기를 갖는 신규한 표면 처리 화합물을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 제2 목적은 상기 표면 처리 화합물을 포함하는 오염 방지용 코팅막의 형성방법을 제공하는데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 신규한 표면 처리 화합물은 하기 화학식 1로 표기되는 퍼플루오로폴리에테르-변성폴리알킬에테르 실란, 상기 퍼플루오로폴리에테르-변성폴리알킬에테르 실란의 부분 가수분해 축합물 또는 이들의 혼합물을 포함한다.
Rf-[CH2O-(CmH2mO)n-C3H6-Si(R)3-a Xa]2------[화학식 1]
상기 화학식 1에서 Rf는 2가의 말단이 산소원자가 아닌 직쇄상 또는 분지상 퍼플루오로폴리에테르기이다. 상기 화학식 1에서 m은 1 내지 3의 정수이고, 상기 n은 1 내지 5의 정수이다. 또한, 상기 화학식 1에서 a는 1 내지 3의 정수이고, R은 탄소수 1 내지 4의 알킬 또는 페닐기이며, X는 가수분해 반응기로 탄소수 1 내지 3의 옥시알킬 또는 아세톡시기이다.
상기 화학식 1에서 Rf 는 1 내지 4개의 탄소원자를 갖는 퍼플루오로폴리에테 르 반복단위를 포함하며, 800 내지 9000의 수 평균 분자량을 만족한다.
상기 제2 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 코팅막을 형성하기 위해서는 먼저 표면 처리 화합물과 여분의 용매를 포함하는 코팅막 형성용 표면 처리제를 마련한다. 이어서, 피처리 대상체의 표면에 상기 표면 처리 화합물을 주성분으로 하는 오염 방지용 코팅막을 형성한다. 이때 상기 표면 처리 화합물은 상기 화학식 1로 표기되는 퍼플루오로폴리에테르-변성폴리알킬에테르 실란, 상기 퍼플루오로폴리에테르-변성폴리알킬에테르 실란의 부분 가수분해 축합물 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 예로서, 상기 코팅막은 진공 증착 또는 습식 코팅 방법을 수행하여 상기 피처리 대상체에 형성될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 화학식 1로 표기되는 신규한 표면 처리 화합물은 낮은 표면 에너지 및 오염물질에 대한 최소화된 점착력을 갖는 동시에 내구성이 우수한 오염 방지용 코팅막을 형성하는데 유용하다. 따라서 상기 신규한 표면 처리 화합물을 주성분으로 하는 오염 방지용 코팅막은 오염 물질에 대한 오염 방지 효과가 장기적으로 유지될 수 있으며, 오염물질이 부착된 경우에도 오염물질을 닦아내기 쉬우며, 문지르기에 의한 기능저하 또는 그 표면이 손상이 최소화될 수 있다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예들을 상 세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되어 지는 실시예들에 한정되지 않고 다양한 형태로 구현될 수 있다. 오히려, 여기서 개시되는 실시예들은 본 발명의 사상이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다.
표면 처리 화합물
본 발명에 따른 오염 방지용 코팅막의 형성에 적용되는 표면 처리 화합물은 하기 화학식 1로 표기되는 퍼플루오로폴리에테르-변성폴리알킬에테르 실란이다. 다른 예로서, 상기 표면 처리 화합물은 상기 화학식 1로 표기되는 상기 퍼플루오로폴리에테르-변성폴리알킬에테르 실란의 부분 가수분해 축합물이다. 또 다른 예로서, 상기 표면 처리 화합물은 상기 화학식 1로 표기되는 상기 퍼플루오로폴리에테르-변성폴리알킬에테르 실란 및 이것의 부분 가수분해 축합물을 모두 포함한다.
Rf-[CH2O-(CmH2mO)n-C3H6-Si(R)3-a Xa]2____________[화학식 1]
상기 화학식 1에서, Rf는 2가의 말단이 산소원자가 아닌 직쇄상 또는 분지상 퍼플루오로폴리에테르기이고, 상기 m은 1 내지 3의 정수이고, 상기 n은 1 내지 5의 정수이다, 상기 a는 1 내지 3의 정수이고, R은 탄소수 1 내지 4의 알킬 또는 페닐기이며, X는 가수분해성기로 탄소수 1 내지 3의 옥시알킬 또는 아세톡시기이다.
구체적으로, 상기 Rf로 표기된 퍼플루오로폴리에테르는 약 1 내지 약 4개 탄소원자를 갖는 퍼플루오로폴리에테르의 반복 단위를 포함하며, 상기 퍼플루오로폴리에테르는 약 800 내지 9000의 수평균 분자량을 만족한다. 일 예로서, 상기 Rf로 표시된 2가 직쇄상 퍼플루오로폴리에테르는 하기 화학식 1, 화기 화학시 2 또는 화학식 3으로 표기될 수 있다.
-CF2O-(C2F4O)p-(CF2O)q-CF2- __________[화학식 2]
상기 화학식 2로 표기된 퍼플루오로폴리에테르에서 상기 p 또는 q는 각각 1 내지 100을 만족하고, 바람직하게는 p/q는 0.2 내지 2이고, p + q는 40 내지 180을 만족한다.
-C2F4O-(C3F6O)r-(CF2O)s-C2F4-__________[화학식 3]
상기 화학식 3으로 표기된 퍼플루오로폴리에테르에서 상기 r 또는 s는 각각 1 내지 100을 만족하고, 바람직하게는 r/s는 0.2 내지 2이고, r + s는 40 내지 180을 만족한다.
-C2F4O-(C3F6O)t-C2F4-_________________[화학식 4]
상기 화학식 4로 표기된 퍼플루오로폴리에테르에서 상기 t는 1 내지 100을 만족한다. 여기서, 상기 화학식들에서 퍼플루오로폴리에테르의 분자 구조는 예시된 구조에 제한되지 않는다.
또한, 상기 화학식 1로 표기되는 퍼플루오로폴리에테르-변성폴리알킬에테르 실란은 폴리알킬에테르 기능기를 포함한다. 상기 폴리알킬에테르 기능기의 예로서는 폴리메틸렌옥사이드, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리프로필렌옥사이드, 폴리부틸렌옥사이드 등을 들 수 있다.
상기 X는 가수분해성기이다. 상기 가수분해성기의 예로서는 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 부톡시와 같은 알콕시기, 아세톡시와 같은 아실옥시기, 이소프로페녹시와 같은 알케닐옥시기 등을 들 수 있다. 상기 R은 1 내지 4개 탄소 원자의 저급 알킬기 또는 페닐기이다. 상기 저급 알킬기의 예로서는 메틸, 에틸 등을 들 수 있다.
본 발명의 화합물은 분자량이 중요하지는 않지만, 안정성 및 취급용이성을 고려할 때 약 800 내지 10,000의 수평균 분자량을 갖고, 1000 내지 9,000의 수 평균 분자량을 갖는 것이 적합하다. 퍼플루오로폴리에테르-변성 실란의 실례는 다음 구조식의 것들을 포함하나, 이것들에 제한되지 않는다.
본 발명의 특징은 화학식 1로 표기된 바와 같이 상기 폴리알킬에테르 기능기가 실란 기능기와 퍼플루오로폴리에테르 기능기 사이에 위치하는데 있다. 따라서, 상기 퍼플루오로폴리에테르 기능기가 폴리머 사슬간과 기판에 대하여 비 점착성 및 비 밀착성을 갖는다. 이러한 스페이서 역할을 하는 폴리알킬에테르 기능기는 상기 실란 기능기가 기판에 쉽게 접착하도록 하고, 외부의 환경(기계적인 마찰, 수분 등의 화학적 접촉)으로부터 실란과 기판사이의 접착면을 보호하는 기능을 부여한다. 더욱이, 상기 폴리알킬에테르 기능기는 불소계 화합물(용제를 포함)이외에도 유기계 화합물(용제를 포함)과의 혼화성을 부여하므로, 각종의 코팅용 표면 처리제에 첨가되는 방식으로 널리 사용될 수 있다.
이하, 상기 퍼플루오로폴리에테르-변성폴리알킬에테르 실란의 제조방법을 설명한다.
상기 퍼플루오로폴리에테르-변성폴리알킬에테르 실란을 제조할 경우 기능기가 부여된 퍼플루오로에테르와 양말단에 알릴 기능기를 갖는 퍼플루오로에테르 기 능기 및/또는 양말단에 실란기능기를 갖는 퍼플루오로폴리에테르가 사용된다.
상기 기능기가 부여된 퍼플루오로에테르의 예로서는 솔베이사(Solvey)의 플루오로링크(fluorolink) 라는 상품명과 듀폰사(Dupont)의 크라이톡스(Krytox®)라는 상품명을 들 수 있다. 상기 양말단에 알릴 기능기를 갖는 퍼플루오로에테르 기능기는 양 말단이 알코올로 변성되어있는 폴리퍼플루오로에테르를 나트륨 등의 금속 또는 포타슘하이드록사이드 등의 알칼리금속 수산화물을 반응킨 후 알릴할로겐 화합물과 반응시켜 제조할 수 있다. 또한 양말단에 실란기능기를 갖는 퍼플루오로폴리에테르는 일반적으로 알릴기능기에 하이드로실란을 백금계촉매를 사용하여, 하이드로실릴화반응을 통하여 제조된다.
코팅막 형성용 표면 처리제 및 이를 이용한 코팅막 형성방법
본 발명에 따른 오염방지 코팅막을 형성하기 위해 사용되는 표면 처리제는 상술한 표면 처리 화합물과 용매를 포함하는 조성을 갖는다.
상술한 조성을 갖는 표면 처리제에 사용되는 표면 처리 화합물의 예로서는 하기 화학식 1로 표기되는 퍼플루오로폴리에테르-변성폴리알킬에테르 실란, 상기 퍼플루오로폴리에테르-변성폴리알킬에테르 실란의 부분 가수분해 축합물 또는 이들의 혼합물 등을 들 수 있다. 이때, 상기 표면 처리 화합물에 대한 구체적인 내용은 위에서 상세히 설명하였기에 중복을 피하기 위해 생략한다.
Rf-[CH2O-(CmH2mO)n-C3H6-Si(R)3-a Xa]2____________[화학식 1]
또한, 상기 용매는 적어도 하나의 용매를 포함한다. 상기 용매는 상기 화학식 1로 표기되는 퍼플루오로폴리에테르-변성폴리알킬에테르 실란 및/또는 이의 부분 가수분해 축합물이 균일하게 용해될 수 있는 용매를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 용매의 예로서는 불소-변성 지방족 탄화수소 용매(퍼플루오로헵탄 및 퍼플루오로옥탄), 불소-변성 방향족 탄화수소 용매(m-크실렌 헥사플루오리드 및 벤조트리플루오리드), 불소-변성 에테르 용매(메틸퍼플루오로부틸에테르 및 퍼플루오로(2-부틸테트라히드로푸란)), 불소-변성 알킬아민 용매(퍼플루오로트리부틸아민 및 퍼플루오로트리펜틸아민), 탄화수소 용매(석유 벤진, 미네랄 스피리트, 톨루엔 및 크실렌), 및 케톤 용매( 아세톤, 메틸 에틸 케톤 및 메틸 이소부틸 케톤)등을 들 수 있다. 이들 중에서 불소-변성 용매를 사용하는 것이 용해성 및 습윤성의 관점에서 바람직하다.
상술한 표면 처리 화합물인 퍼플루오로폴리에테르-변성폴리알킬에테르 실란이 포함된 상기 표면 처리제는 피처리 대상체(종이, 천, 금속, 금속산화물, 유리, 플라스틱, 자기 및 세라믹 등)에 코팅함으로서, 내구성이 우수한 오염방지 코팅막을 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 표면 처리제는 반사방지층의 표면에서 내 오염성 및 내구성이 요구되는 오염방지 코팅막을 형성하기 위한 표면 처리제로서 유용하다.
이하, 상기 표면 처리제를 이용한 코팅막 형성방법을 설명하기로 한다.
먼저, 표면 처리 화합물과 용매를 포함하는 코팅막 형성용 표면 처리제를 마련한다. 상기 표면 처리에에 포함된 표면 처리 화합물은 하기 화학식 1로 표기되는 퍼플루오로폴리에테르-변성폴리알킬에테르 실란, 상기 퍼플루오로폴리에테르-변성폴리알킬에테르 실란의 부분 가수분해 축합물 또는 이들의 홈합물을 포함한다.
Rf-[CH2O-(CmH2mO)n-C3H6-Si(R)3-a Xa]2-------[화학식 1]
여기서, 상기 화학식 1에서 Rf는 2가의 말단이 산소원자가 아닌 직쇄상 또는 분지상 퍼플루오로폴리에테르기이고, 상기 m은 1 내지 3의 정수이고, 상기 n은 1 내지 5의 정수이다, 상기 a는 1 내지 3의 정수이고, R은 탄소수 1 내지 4의 알킬 또는 페닐기이며, X는 가수분해 반응기로 탄소수 1 내지 3의 옥시알킬 또는 아세톡시기이다.
상기 표면 처리제에 포함된 표면 처리 화합물의 함량은 코팅막의 형성 방법에 따라 그 조성이 달라진다. 일 예로서, 상기 코팅막을 진공증착 기술을 적용하여 형성할 경우 상기 표면 처리제는 상기 표면 처리 화합물 10 내지 70중량% 및 여분의 용매를 포함하는 조성을 갖고, 상기 습식 코팅방법을 적용하여 형성할 경우 상기 표면 처리제는 상기 표면 처리 화합물 0.001 내지 5중량% 및 여분의 용매를 포함하는 조성을 가질 수 있다.
이어서, 상기 표면 처리제를 이용하여 상기 피처리 대상체의 표면에 상기 표면 처리 화합물을 주성분으로 포함된 코팅막을 형성한다.
일 예로서, 상기 코팅막은 상기 표면 처리제 포함된 표면 처리 화합물을 증발시키는 단계 및 상기 표면 처리 화합물을 피처리 대상체의 표면에 진공 증착시키는 단계를 포함하는 진공 증착기술(일렉트론 빔 가열에 의한 진공 증착 및 몰리브 덴 보트의 가열에 의한 진공 증착)을 수행하여 형성할 수 있다. 특히, 상기 진공 증착 기술은 공극을 갖는 성형물(세라믹타블렛, 스틸울타블렛 등)에 상기 표면 처리제를 함침시킨 후 상기 표면 처리제에 포함된 용매를 증발시켜 형성된 타블렛을 이용함으로서 수행된다. 이러한 증착 기술에 의해 코팅막이 형성된 피처리 대상체는 오염방지 기능이 우수하며, 별도의 추가 코팅공정이 요구되지 않는다.
다른 예로서, 상기 코팅막은 상기 피처리 대상체의 표면에 상기 표면 처리제를 코팅하는 단계 및 상기 표면 처리제를 건조시키는 단계를 포함하는 습식 코팅방법(스프레이, 침적, 그라비아 등)을 수행하여 형성할 수 있다.
상기 피처리 대상체 표면에 표면 처리제를 이용하여 형성된 코팅막이 적용되는 제품의 예로서는 안경 렌즈 및 반사방지 필터와 같은 광학 부재(지문 및 지방분 오염을 방지하기 위해 코팅)와, 자동차, 기차 및 항공기와 같은 탈것의 창유리 및 헤드램프 커버(오염방지 코팅)와, 건물 외부(내 발수성, 방오성 코팅); 부엌 세간(기름 오염을 방지하기 위한 코팅)와, 미술품(발수발유성, 지문방지성 코팅)와 컴팩트 디스크 및 DVD(지문을 방지하기 위한 코팅)등을 들 수 있다.
특히, 상기 표면 처리제는 렌즈 및 필터(반사방지 필터)와 같은 광학 부재 상에 코팅을 형성하여 거기에 반사방지성 및 오염방지성을 부여하는 코팅막을 형성하는데 특히 적합하다. 상기 반사방지 필터는 이산화규소-기제 무기층 형태의 표면층을 포함하는 무기 반사방지층 및 이 표면층 위에 형성된 오염방지 코팅막을 포함한다.
이하, 퍼플루오로폴리에테르-변성폴리알킬에테르 실란을 제조하는 합성예들 및 표면 처리제를 제조하는 실시예들을 통하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 본 발명은 상기 합성예들 및 실시예들에 의해 제한되지 않는다.
합성예
하기 화학식 5로 표시되며 양 말단에 폴리에틸렌옥사이드와 알릴에테르 기능기를 갖는 폴리플루오로폴리에테르 160g, m-크실렌헥사플루오라이드 80g, 염화백금산(chliroplatinic acid) 촉매 0.1g, 트리메톡시실란 15g을 균일하게 혼합한 후 약 70℃의 온도에서 약 8시간 동안 교반 하였다. 이후, 용매를 증류하여 제거하여 무색 투명한 액체인 하기 화학식 6으로 표기되는 퍼플루오로폴리에테르-변성폴리알킬에테르실란 170g 을 수득하였다.
Rf-[CH2O-(C2H4O)n-CH2CHCH2]2____________[화학식 5]
Rf-[CH2O-(C2H4O)n-C3H6-Si-(OCH3)3]2____________[화학식 6]
상기 화학식 5 및 6에서 Rf는 -CF2O-(C2F4O)p-(CF2O)q-CF2-이고, p/q ≒ 0.2~2를 만족하고, p+q ≒ 40~180을 만족하며, n은 1-5이다.
비교 합성예
하기 화학식 7로 표시되며 양 말단에 폴리에틸렌옥사이드와 알릴에테르 기능기를 갖는 폴리플루오로폴리에테르 160g, m-크실렌헥사플루오라이드 80g, 염화백금산(chliroplatinic acid) 촉매 0.1g, 트리메톡시실란 15g을 균일하게 혼합한 후 약 70℃의 온도에서 약 8시간 동안 교반 하였다. 이후, 용매를 증류하여 제거하여 무색 투명한 액체인 하기 화학식 8로 표기되는 퍼플루오로폴리에테르-변성 실란 165g 을 수득하였다.
Rf-[CH2O-CH2CHCH2]2____________[화학식 7]
Rf-[CH2O-C3H6-Si-(OCH3)3]2____________[화학식 8]
상기 화학식 7 및 8에서 Rf는 -CF2O-(C2F4O)p-(CF2O)q-CF2-이고, p/q ≒ 0.2~2를 만족하고, p+q ≒ 40~180을 만족한다.
실시예 1
합성예에서 수득된 퍼플루오로폴리에테르-변성폴리알킬에테르실란을 퍼플루오로(2-부틸테트라하이드로퓨란)에 20중량%로 용해하여 표면 처리제(오염방지코팅액)를 제조하였다. 이후 스틸울을 이용하여 제작된 타블렛(무게;2.0g)에 상기 표면 처리제를 0.5g 제공한 후 용매를 휘발시켜 퍼플루오로폴리에테르-변성폴리알킬에테르실란을 포함하는 진공 증착용 타블렛을 제조하였다. 이어서, 타블렛이 적용된 진공 증착기 내에서 반사방지층이 형성된 기재(아크릴판에 이산화규소 및 이산화티탄이 교대로 진공증착된 기판)에 제1 오염방지막을 형성하였다. 이때, 진공 증착기 내부는 약 5×10-5torr의 압력으로 유지되고, 상기의 타블렛은 몰리브덴 보트 상에서 약 400℃로 가열됨으로서 상기 화학식2의 화합물이 증발된다.
비교 실시예 1
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제2 오염방지막을 수득하되, 상기 합성예 1에서 수득된 퍼플루오로폴리에테르-변성폴리알킬에테르실란 대신에 상기 비교 합성예에서 수득된 퍼플루오로폴리에테르-변성실란을 사용하였다.
실시예 2
합성예에서 수득된 화학식 6의 퍼플루오로폴리에테르-변성폴리알킬에테르 실란을 메틸퍼플루오로부틸에테르에 0.001중량비로 희석하여 표면 처리제(오염방지코팅액)를 제조하였다. 이어서, 무기물을 이용하여 반사방지층이 형성된 기재(아크릴판에 이산화규소 및 이산화티탄이 교대로 진공증착된 기판)를 상기 표면 처리제에 함침시킨 이후 1분 후에 꺼내어 70℃에서 10분간 가열하여, 제3 오염방지막을 형성하였다.
비교 실시예2
상기 실시예 2과 동일한 방법으로 제4 오염방지막을 형성하되, 합성예의 화합물 대신에 비교 합성예에서 수득된 화학식8의 퍼플루오로폴리에테르-변성실란을 사용하여 하였다.
상술의 실시예 1, 2 및 비교 실시예 1, 2에서 수득된 오염방지막의 물성을 하기와 같은 방법으로 평가하였다. 상기 오염방지막들의 물성 시험은 다 섯번씩 실시하고, 그 최빈 값을 기록하였다. 얻은 결과를 하기 표1에 정리하였다.
(a) 유성펜의 부착성 : 모나미사 유성펜(MONAMI, oil magic ink)을 사용하여 오염방지막이 형성된 시료 표면에 3센티미터의 선을 긋고, 그의 달라붙기 용이성, 혹은 표면 젖음성을 육안으로 판정하였다. 판정기준은 다음과 같다.
○ : 필적이 구상의 점들로 이루어지고, 그것이 일렬로 한 줄인 것.
△ : 필적이 구상의 점들이지만 여러 줄이어서, 넓은 선으로 보이는 것.
× : 필적이 넓은 선인 것 .
(b) 유성펜의 닦아냄성 : 오염방지막이 형성된 시료 표면에 부착된 유성펜에 의한 선을 킴와이프스(kimwipes®, kimberly-clark)를 이용하여 작은 힘으로 닦아내고 그 떨어짐의 용이성을 육안 판정하였다. 판정기준은 다음과 같다.
○ : 필적을 완전히 닦을 수 있는 것.
△ : 필적이 흐리게 남는 것.
× : 필적을 닦을 수가 없는 것.
(c) 내마모성 : 오염방지막이 형성된 시료 표면을 잔주름이 있는 종이테이프 (3M, Tartan　 Paper Tape#200)로 500그람의 쇠공에 붙인 후 30회, 50회, 70회 문지른 후에 상기의 평가 (a), (b)를 실시하였다.
여기서, 종이테이프를 이용하여 하중을 가하면서 마모를 실시할 경우 비교 실험에서는 코팅막에 마찰력이 가해지면서 마모가 발생하거나, 군데군데 접착이 훼손되어서 벗겨지기도 한다. 이런 경우에는, 하부층이 노출되고, 유성펜의 안료 및 염료성분이 반사방지코팅의 무기층에 함침 또는 흡착하게된다. 따라서, 이때의 유성펜의 닦아냄성은 현저하게 저하된다.
<표 1>
Figure 112007085009474-PAT00001
상기 표 1에 개시된 결과에 나타나듯이, 상기 화학식6의 화합물을 이용하여 코팅막을 형성한 경우에는 일부 마모가 진행되어 유성펜의 부착성이 저하된 후에도 유성펜의 닦아냄성이 비교적 오래 유지되는 것을 확인 할 수 있었다. 반면에 화학식 8의 화합물을 이용하여 코팅막을 형성한 경우에는 유성펜의 닦아냄성이 쉽게 저하되는 것을 알 수 있다. 이는 화학식6의 화합물은 마모가 진행될 때, 접착의 훼손이 비교적 적다는 것을 의미한다.
상술한 바와 같이 본 발명의 화학식 1로 표기되는 신규한 표면 처리 화합물은 낮은 표면 에너지 및 오염물질에 대한 최소화된 점착력을 갖는 동시에 내구성이 우수한 오염 방지용 코팅막을 형성하는데 유용하다. 따라서 상기 신규한 표면 처리 화합물을 주성분으로 하는 오염 방지용 코팅막은 오염 물질에 대한 오염 방지 효과가 장기적으로 유지될 수 있으며, 오염물질이 부착된 경우에도 오염물질을 닦아내 기 쉬우며, 문지르기에 의한 기능저하 또는 그 표면이 손상이 최소화될 수 있다.

Claims (9)

  1. 하기 화학식 1로 표기되는 퍼플루오로폴리에테르-변성폴리알킬에테르 실란, 상기 퍼플루오로폴리에테르-변성폴리알킬에테르 실란의 부분 가수분해 축합물 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 처리 화합물.
    Rf-[CH2O-(CmH2mO)n-C3H6-Si(R)3-a Xa]2_________________[화학식 1]
    (상기 화학식 1에서 Rf는 2가의 말단이 산소원자가 아닌 직쇄상 또는 분지상 퍼플루오로폴리에테르기이고, 상기 m은 1 내지 3의 정수이고, 상기 n은 1 내지 5의 정수이다, 상기 a는 1 내지 3의 정수이고, R은 탄소수 1 내지 4의 알킬 또는 페닐기이며, X는 가수분해 반응기로 탄소수 1 내지 3의 옥시알킬 또는 아세톡시기이다.)
  2. 제1항에 있어서, 상기 Rf 는 1 내지 4개의 탄소원자를 갖는 퍼플루오로폴리에테르를 반복단위로 포함하며, 800 내지 9000의 수평균 분자량을 만족하는 것을 특징으로 표면 처리 화합물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 퍼플루오로폴리에테르기는 하기 화학식 1, 화기 화학시 2 또는 화학식 3으로 표기되는 것을 특징으로 하는 표면 처리 화합물.
    -CF2O-(C2F4O)p-(CF2O)q-CF2- __________[화학식 2]
    -C2F4O-(C3F6O)r-(CF2O)s-C2F4-__________[화학식 3]
    -C2F4O-(C3F6O)t-C2F4-_________________[화학식 4]
    (상기 화학식 2, 3, 4에서 상기 p, q, r, s, t는 각각 1 내지 80의 정수이다)
  4. 표면 처리 화합물과 용매를 포함하는 코팅막 형성용 표면 처리제를 마련하는 단계; 및
    상기 피처리 대상체의 표면에 상기 표면 처리 화합물을 주성분으로 포함된 코팅막을 형성하는 단계를 포함하되,
    상기 표면 처리 화합물은 하기 화학식 1로 표기되는 퍼플루오로폴리에테르-변성폴리알킬에테르 실란, 상기 퍼플루오로폴리에테르-변성폴리알킬에테르 실란의 부분 가수분해 축합물 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅막 형성방법.
    Rf-[CH2O-(CmH2mO)n-C3H6-Si(R)3-a Xa]2______________[화학식 1]
    (상기 화학식 1에서 Rf는 2가의 말단이 산소원자가 아닌 직쇄상 또는 분지상 퍼플루오로폴리에테르기이고, 상기 m은 1 내지 3의 정수이고, 상기 n은 1 내지 5의 정수이다, 상기 a는 1 내지 3의 정수이고, R은 탄소수 1 내지 4의 알킬 또는 페닐기이며, X는 가수분해 반응기로 탄소수 1 내지 3의 옥시알킬 또는 아세톡시기이다.)
  5. 제4항에 있어서, 상기 코팅막은 상기 표면 처리제가 함침된 타블렛을 가열하여 표면 처리 화합물을 증발시키는 단계; 및
    상기 증발된 표면 처리 화합물을 피처리 대상체의 표면에 진공 증착시키는 단계를 수행하여 형성하는 것을 특징으로 하는 코팅막 형성방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 표면 처리제는 상기 표면 처리 화합물 10 내지 70중량% 및 여분의 용매를 포함하는 조성을 갖는 것을 특징으로 하는 코팅막 형성방법.
  7. 제4항에 있어서, 상기 코팅막은 상기 피처리 대상체의 표면에 상기 표면 처리제를 습식 코팅하는 단계; 및
    상기 표면 처리제를 건조시키는 단계를 수행하여 형성하는 것을 특징으로 하는 코팅막 형성방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 표면 처리제는 상기 표면 처리 화합물 0.001 내지 5 중량% 및 여분의 용매를 포함하는 조성을 갖는 것을 특징으로 하는 코팅막 형성방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 피처리 대상체는 광학 제품에 적용되는 반사방지층이 고, 상기 코팅막은 오염방지막인 것을 특징으로 하는 코팅막 형성방법.
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