KR20180005736A - 재필기 가능한 필기 표면을 갖는 물품 및 이의 제조 방법 및 사용 방법 - Google Patents

Abstract

표면에 가교결합되거나 화학적으로 반응된 친수성 실란 또는 하이드록실 기를 갖는 친수성 수용성 중합체의 코팅을 포함하는 재필기 가능한 필기 표면을 갖는 물품을 제공한다. 또한, 이러한 물품의 제조 방법, 및 이러한 물품의 사용 방법을 제공한다.

Description

재필기 가능한 필기 표면을 갖는 물품 및 이의 제조 방법 및 사용 방법{ARTICLES WITH REWRITABLE WRITING SURFACES AND METHODS FOR MAKING AND USING SAME}

관련 출원과의 상호 참조

본 출원은 2010년 6월 22일자로 출원된 미국 가출원 제 61/357,372호 및 2010년 11월 24일자로 출원된 미국 가출원 제 61/416,938호를 우선권 주장하며, 이들의 전문이 참고로 포함되어 있다.

본 발명은 재필기 가능한 필기 표면을 갖는 물품, 예를 들어, 건식 소거 보드(dry erase board), 레이블, 파일 폴더, 파일링 탭(filing tab), 노트 디바이더(notebook divider) 등에 관한 것이다.

재필기 가능한 표면을 갖는 물품은 다양한 특성의 조합을 제공하는 다양한 물질로 제조되어 왔다. 일반적으로 인지되는 실시양태에는 레이블 물질, 건식 소거 물품, 노트지, 재필기 가능한 탭을 갖는 파일 폴더 등이 포함된다.

견고한 내구성 성능, 다양한 조건 하에서 다양한 필기 도구를 사용한 필기에 대한 수용성, 및 양호한 소거성을 나타내는 재필기 가능한 필기 표면에 대한 계속적인 요구가 존재한다.

건식 소거 물품은 예이다. 건식 소거 물품에 대한 지속적인 도전은 쉽게 세정되고, 영구 마커를 사용하여 필기할 때 오염에 저항성일 수 있고, 통상적인 건식 소거 마커를 사용하여 필기할 때 쉽게 지워질 수 있고, 내구성인 등의 표면을 찾는 것이다. 유리 또는 자기(porcelain) 표면은 건식 소거 물품의 필기 표면에서 오랫동안 사용되어 왔지만, 성능이 개선되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 이들의 비다공성 표면은 건식 소거 마커를 사용하여 쉽게 필기되고, 대략 1일 이하와 같은 단시간 후 쉽게 지워지지만, 필기가 시간이 지남에 따라서 보드에 밀착되어 건식 지우개로 닦아서 제거되기가 어렵게 되거나 심지어는 불가능해진다. 건식 지우개로 제거될 수 없는 건식 소거 필기는 일반적으로 고스팅(ghosting)이라고 지칭된다. 또한, 영구 마커는 잘 밀착되어 쉽게 제거될 수 없다. 이러한 필기는 종종 아이소프로판올과 같은 용매로만 제거될 수 있다. 환경 및 사용자의 안전에 대한 우려로 인해서, 용매계 세정제는 시장에서 물, 계면활성제, 및 소량의 약간 휘발성인 유기 용매를 함유하는 세정제로 대체되고 있다. 이러한 세정제는 건식 소거 보드로부터 영구 마커 필기를 항상 제거할 수 있는 것은 아니다. 동일한 세정 문제를 가진 다른 일반적인 건식 소거 표면에는 코팅된 필름, 멜라민, 및 페인팅된 플라스틱 및 스틸이 포함된다.

또한, 필기 표면을 갖는 다른 물품의 개선된 재필기 성능이 바람직하다. 예를 들어, 행잉 파일 탭(hanging file tab), 네임, 택, 노트 커버, 서랍, 통 등에 하는 것 처럼, 파일링 폴더는 일반적으로 폴더의 내용을 식별하기 위해서 사용자가 필기한 탭을 갖는다. 아직은 만족스럽게 충족되지 않은 이러한 물품에 대한 지속적인 도전은, 필기 표면이 바람직한 성능을 제공하지 않는 것, 즉, 이들이 바람직한 다양한 필기 도구로부터의 필기를 허용하지 않고, 바람직하게 깨끗하고 쉽게 지워지지 않는 것, 및 전형적으로는 지울 때 품질이 저하되는 경향이 있는 것 등이다. 개선된 재필기성을 나타내는 재필기 가능한 표면을 갖는 이러한 물품을 제공하는 계속적인 필요성이 존재한다.

본 발명은 재필기 가능한 필기 표면을 갖는 물품, 이러한 물품의 제조 방법, 및 이러한 물품의 사용 방법을 제공한다. 본 발명의 물품의 필기 표면은 견고한 내구성 성능, 다양한 조건 하에서 다양한 필기 도구를 사용한 필기에 대한 수용성, 및 양호한 소거성을 나타낸다.

간략하게 요약하면, 본 발명의 물품은 전면부 상에 본 명세서에 기재된 바와 같은 코팅을 갖는 재필기 가능한 필기 표면, 예를 들어, 레이블의 전면부, 건식 소거 보드 상의 필기 표면 등을 갖는다. 코팅은 표면에 가교결합되거나 화학적으로 반응된 친수성 실란 또는 친수성 산성화 폴리비닐 알코올 중합체를 포함한다. 놀랍게도, 이러한 코팅은 놀랍게도 양호한 재필기 특성을 나타내는 필기 표면을 제공한다는 것을 발견하였다.

본 발명의 재필기 가능한 물품은 친수성 코팅으로 코팅된 필기 표면을 갖는다. 바람직하게는, 이러한 코팅은 적어도 단층의 친수성 화합물을 포함한다. 본 발명은 또한 코팅된 기판을 제조하는 방법 (즉, 기판 표면을 처리하는 것) 및 필기 기판으로부터 필기 (예를 들어, 건식 소거 및 영구 마커)를 제거하는 방법를 포함하는 방법을 제공한다.

일 실시양태에서, 필기 표면의 처리 방법을 제공한다. 방법은 친수성 코팅 조성물을 표면에 적용하여 표면 상의 -OH 기를 결합시키는 것을 포함하며, 여기서, 친수성 코팅 조성물은 츠비터이온(zwitterion), 음이온, 양이온, 탄수화물, 또는 친수성 중합체 잔기에 결합된 알콕시실란 기 및/또는 실란올-작용기를 포함한다. 방법은 친수성 코팅 조성물을 건조시켜서 실록산 결합을 통해서 필기 표면에 결합된 적어도 단층의 친수성 화합물을 포함하는 친수성 코팅을 형성하는 것을 추가로 포함한다.

다른 실시양태에서, 필기 표면을 처리하여 필기 표면 상에 본 발명의 재필기 가능한 특성을 부여하는 방법을 제공한다. 방법은 친수성 코팅 조성물을 표면에 적용하여 표면 상의 -OH 기를 결합시키는 것을 포함하며, 여기서, 친수성 코팅 조성물은 츠비터이온, 음이온, 양이온, 탄수화물, 또는 친수성 중합체 잔기에 결합된 알콕시실란 기 및/또는 실란올-작용기를 포함한다. 친수성 코팅 조성물은 또한 리튬 실리케이트, 나트륨 실리케이트, 칼륨 실리케이트, 또는 이들의 조합을 함유한다. 방법은 친수성 코팅 조성물을 건조시켜서 실록산 결합을 통해서 필기 표면에 결합된 적어도 단층의 친수성 화합물을 포함하는 친수성 코팅을 형성하는 것을 추가로 포함한다.

다른 실시양태에서, 방법은 프라이머 코팅 조성물을 표면에 적용하여 표면 상에 -OH 기를 갖는 프라이밍된 표면을 형성하는 단계; 표면 상에 -OH 기를 갖는 프라이밍된 표면을 친수성 코팅 조성물 - 여기서, 친수성 코팅 조성물은 츠비터이온, 음이온, 양이온, 탄수화물, 또는 친수성 중합체 잔기에 결합된 알콕시실란 기 및/또는 실란올-작용기를 포함함 -과 접촉시키는 단계를 포함한다. 특정 실시양태에서, 친수성 코팅 조성물은 또한 리튬 실리케이트, 나트륨 실리케이트, 칼륨 실리케이트, 실리카, 테트라알콕시실란, 이들의 올리고머, 또는 이들의 조합을 함유한다. 방법은 친수성 코팅 조성물을 건조시켜서 실록산 결합을 통해서 프라이머 코팅에 결합된 적어도 단층의 친수성 화합물을 포함하는 친수성 코팅을 형성하는 것을 포함한다.

또 다른 실시양태에서, 방법은 프라이머 코팅 조성물을 표면에 적용하여 나노입자를 포함하는 프라이밍된 표면을 형성하는 단계 및 프라이밍된 표면을 친수성-작용성 코팅 조성물과 접촉시키는 단계를 포함한다. 특정 실시양태에서, 친수성 코팅 조성물은 또한 리튬 실리케이트, 나트륨 실리케이트, 칼륨 실리케이트, 실리카, 테트라알콕시실란, 이들의 올리고머, 또는 이들의 조합을 함유한다. 방법은 친수성-작용성 코팅 조성물을 건조시켜서 실록산 결합을 통해서 프라이머 코팅에 결합된 적어도 단층의 친수성-작용성 화합물을 포함하는 친수성-작용성 코팅을 형성하는 것을 포함한다.

특정 실시양태에서, 프라이머 코팅 조성물을 필기 표면에 적용하는 것은 기판 표면을 나노입자-함유 코팅 조성물과 접촉시키는 것을 포함한다. 나노입자-함유 코팅 조성물은 평균 입자 직경이 40 나노미터 이하인 실리카 나노입자 및 pKa가 3.5 이하인 산을 포함하고 pH가 5 미만인 수성 분산물을 포함한다. 방법은 나노입자-함유 코팅 조성물을 건조시켜서 기판 표면 상에 실리카 나노입자 프라이머 코팅을 제공하는 것을 추가로 포함한다. 특정 실시양태에서, 바람직할 경우, 나노입자-함유 코팅 조성물은 테트라알콕시실란을 추가로 포함한다.

일 실시양태에서, 표면 상에 -OH 기를 생성하기 위해서 필기 표면을 화학 방사선, 코로나, 플래쉬램프, 또는 화염 처리와 같은 에너지로 처리하는 방법을 제공한다.

특정 실시양태에서, 표면을 나노입자 함유 프라이머 코팅 조성물로 추가로 처리한다. 방법은 추가로 친수성 코팅 조성물을 표면에 적용하여 표면 상의 -OH 기를 결합시키는 것을 포함하며, 여기서, 친수성 코팅 조성물은 츠비터이온, 음이온, 양이온, 탄수화물, 또는 친수성 중합체 잔기에 결합된 알콕시실란 기 및/또는 실란올-작용기를 포함한다. 특정 실시양태에서, 바람직할 경우, 친수성 코팅 조성물은 리튬 실리케이트, 나트륨 실리케이트, 칼륨 실리케이트, 실리카, 테트라알콕시실란, 이들의 올리고머, 또는 이들의 조합을 포함한다. 방법은 나노입자-함유 코팅 조성물을 건조시켜서 기판 표면 상에 실리카 나노입자 프라이머 코팅을 제공하는 것을 추가로 포함한다.

일 실시양태에서, 본 발명은 자기, 유리, 페인팅된 금속 또는 유기 중합체 표면을 포함하는 기판을 처리하여 건식 소거 및 영구 마커 제거를 개선시키는 방법을 제공한다. 방법은 표면을 친수성-작용성 코팅 조성물 - 여기서, 친수성-작용성 코팅 조성물은 친수성-작용기 및 알콕시실란 기 및/또는 실란올-작용성을 갖는 화합물을 포함함 -과 접촉시키는 단계, 및 친수성-작용성 코팅 조성물을 건조시켜서 친수성-작용성 코팅을 형성하는 단계를 포함한다.

친수성-작용성 코팅은 실록산 결합을 통해서 기판 표면에 결합된 적어도 단층의 친수성-작용성 화합물을 포함한다. 일 실시양태에서, 친수성-작용성 화합물은 알콕시실란 기 및/또는 실란올-작용기를 갖는 츠비터이온을 포함한다. 다른 실시양태에서, 친수성-작용성 화합물은 알콕시실란 기 및/또는 실란올-작용기를 갖는 츠비터이온, 음이온, 양이온, 탄수화물, 또는 친수성 중합체를 함유한다. 임의적으로는, 바람직할 경우, 친수성-작용성 코팅은 리튬 실리케이트, 나트륨 실리케이트, 칼륨 실리케이트, 실리카, 테트라알콕시실란, 이들의 올리고머, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.

친수성-작용성 코팅은 실록산 결합을 통해서 기판 표면에 결합된 적어도 단층의 친수성-작용성 화합물을 포함한다.

특히, 일 실시양태에서, 기판 표면, 실록산 결합을 통해서 프라이머 코팅에 결합된 리튬 실리케이트, 나트륨 실리케이트, 칼륨 실리케이트, 실리카, 테트라알콕시실란, 이들의 올리고머, 또는 이들의 조합과 혼합된 설포네이트-작용성의 츠비터이온성 코팅을 포함하는 코팅된 물품을 제공한다.

다른 실시양태에서, 기판 표면, 기판 표면 상에 배치된 나노입자-함유 프라이머, 및 실록산 결합을 통해서 나노입자-함유 프라이머에 결합된 설포네이트-작용성의 츠비터이온성 코팅을 포함하는 코팅된 물품을 제공한다. 나노입자-함유 프라이머는 평균 입자 직경이 40 나노미터 이하인 실리카 나노입자의 응집체를 포함하며, 상기 응집체는 실리카 나노입자의 3차원 다공성 네트워크를 포함하며, 실리카 나노입자는 인접한 실리카 나노입자에 결합된다.

코팅된 물품의 특정 실시양태에서, 기판 표면은 자기 표면, 유리 표면, 금속 표면, 페인팅된 금속 표면, 멜라민 표면, 및 유기 중합체 표면, 또는 이들의 조합을 포함한다.

코팅된 물품의 특정 실시양태에서, 친수성-작용성 코팅은 실록산 결합을 통해서 나노입자-함유 프라이머에 결합된 적어도 단층의 친수성-작용성 화합물을 포함한다.

코팅된 물품의 특정 실시양태에서, 나노입자-함유 프라이머 코팅은 두께가 10 ㎚ 내지 1,000 ㎚이다. 코팅된 물품의 특정 실시양태에서, 친수성-작용성 코팅은 두께가 10 마이크로미터 이하이고, 종종 두께가 1 마이크로미터 미만이다. 코팅은 두께가 200 ㎚ 미만일 수 있다.

본 발명은 또한 표면으로부터 영구 마커 필기를 제거하는 방법을 제공한다.

표면으로부터 영구 마커 필기를 제거하는 일 실시양태에서, 방법은 건식 소거 필기 표면, 및 실록산 결합을 통해서 표면에 결합된 리튬 실리케이트를 함유하는 설포네이트-작용성의 츠비터이온성 코팅을 포함하는 코팅된 물품을 수용하는 단계; 및 물로 닦아서 영구 마커 필기 및 건식 소거 마커로부터의 고스팅을 친수성-작용성 표면으로부터 제거하는 단계를 포함한다.

표면으로부터 영구 마커 필기를 제거하는 일 실시양태에서, 방법은 표면 상에 배치된 프라이머 (바람직하게는 나노입자-함유 프라이머), 및 실록산 결합을 통해서 나노입자-함유 프라이머에 결합된 리튬 실리케이트를 함유하는 설포네이트-작용성의 츠비터이온성 코팅을 포함하는 건식 소거 표면을 포함하는 코팅된 물품을 수용하는 단계; 및 물로 닦아서 영구 마커 필기 및 건식 소거 마커로부터의 고스팅을 친수성-작용성 표면으로부터 제거하는 단계를 포함한다.

표면으로부터 영구 마커 필기를 제거하는 일 실시양태에서, 방법은 기판 표면 상에 배치된 나노입자-함유 프라이머, 및 실록산 결합을 통해서 나노입자-함유 프라이머에 결합된 리튬 실리케이트를 함유하는 친수성-작용성의 비-츠비터이온성 코팅을 포함하는 건식 소거 필기 표면을 포함하는 코팅된 물품을 수용하는 단계; 및 물로 닦아서 영구 마커 필기를 친수성-작용성 표면으로부터 제거하는 단계를 포함한다.

일부 실시양태에서, 영구 마커 필기 및 건식 소거 마커의 고스팅을 친수성-작용성 표면으로부터 제거하는 방법은 물 및/또는 수증기를 영구 마커 필기에 적용하고, 닦는 것을 포함한다. 일부 실시양태에서, 영구 마커 및 건식 소거 마커의 고스팅은 윈덱스(WINDEX)™ 세정제 (에스씨 존슨 코.(SC Johnson Co., 미국 위스콘신주 라신 소재)와 같은 수계 유리 세정제를 적용하고, 닦음으로써 제거된다.

다른 실시양태에서, 본 발명은 친수성-작용기 및 알콕시실란 기 및/또는 실란올-작용기를 포함하는 츠비터이온성 화합물; 알코올 및/또는 물; 및 테트라알콕시실란, 이들의 올리고머, 리튬 실리케이트, 나트륨 실리케이트, 칼륨 실리케이트, 또는 이들의 조합을 포함하는 코팅 조성물을 제공한다.

다른 실시양태에서, 본 발명은 친수성-작용기 및 알콕시실란 기 및/또는 실란올-작용기를 포함하는 비-츠비터이온성 화합물; 알코올 및/또는 물; 및 테트라알콕시실란, 이들의 올리고머, 리튬 실리케이트, 나트륨 실리케이트, 칼륨 실리케이트, 또는 이들의 조합을 포함하는 코팅 조성물을 제공한다.

본 발명에 따르면, 재필기 가능한 표면은 건식 소거 보드, 후면에 접착제가 있는 레이블, 폴더, 용기 커버 등으로서 사용하기 위해서 제조될 수 있다. 이롭게는, 본 명세서에 기재된 코팅은 선택된 필기 도구 (예를 들어, 통상적인 건식 소거 마커 및 영구 마커 등)를 사용하여 양호한 필기성을 나타내고, 뿐만 아니라 영구 마커 및 건식 소거 마커로부터의 고스팅과 같은 것의 용이한 세정을 나타낸다. 코팅은 표면의 건식 소거 특성을 방해하지 않으며, 일부 실시양태에서, 실제로 건식 소거 마커 지우개가 표면으로부터 제거하도록 한다.

일 실시양태에서, 건식 소거 마커 필기는 또한 재필기 가능한 코팅된 물품으로부터 제거되거나, 코팅되지 않은 원래 표면보다 양호하게 제거된다.

다른 실시양태에서, 친수성 코팅을 불량한 건식 소거 특성을 가진 중합체 필름에 적용한다. 프라이머 및 친수성 코팅을 적용한 후, 필름은 개선된 건식 소거 특성을 갖는다.

다른 실시양태에서, 본 발명은 표면 또는 프라이밍된 표면에 대한 친수성 코팅의 공유 결합으로 인해서 내구성 있는 재필기 가능한 코팅된 물품을 제공한다. 공유 결합된 코팅은 물, 수계 유리 세정제, 젖은 종이 타월, 마른 종이 타월 및 건식 소거 마커에 의한 제거에 저항성이 있다.

일 실시양태에서, 친수성 코팅은 하이드록실 기를 갖는 수용성 중합체를 포함한다. 코팅 조성물을 3.5 이하의 pH로 산성화시키고, 이어서 중합체 필름 상에 코팅한다. 코팅된 필름을, 축합 반응을 통해서 중합체를 가교결합시켜 이것이 수 불용성이 되기에 충분한 온도에서 건조시킨다. 물품에 적용된 영구 마커 필기는 물 또는 상업적으로 입수 가능한 유리 세정제로 제거될 수 있다. 이러한 코팅된 물품은 재필기 가능한 레이블로서 유용하다.

다른 실시양태에서, 중합체 필름 표면, 기판 표면 상에 배치된 나노입자-함유 프라이머, 및 나노입자-함유 프라이머의 상부 상에 코팅된 하이드록실 기를 갖는 산성화된 친수성의 수용성 중합체를 포함하는 코팅된 물품을 제공한다. 나노입자-함유 프라이머는 평균 입자 직경이 40 나노미터 이하인 실리카 나노입자의 응집체를 포함하며, 상기 응집체는 실리카 나노입자의 3차원 다공성 네트워크를 포함하며, 실리카 나노입자는 인접한 실리카 나노입자에 결합된다. 충분한 시간 및 온도에서 산성화된 친수성의 수용성 중합체를 건조하는 것은 중합체를 가교결합시켜서 이것을 수 불용성이 되게 한다. 또한, 중합체는 축합 반응을 통해서 실리카 나노입자와 반응할 수 있다.

일부 실시양태에서, 하이드록실 기를 갖는 수용성 중합체는 폴리비닐 알코올이다. 중량평균 분자량이 약 120,000 이하인 적합한 PVA는 상업적으로 입수가능하다. 다른 실시양태에서, 수용성 중합체는 하이드록시 메틸 또는 하이드록실 에틸 셀룰로오스이다.

정의

용어 "포함하는" 및 그 변이형은 이들 용어가 발명의 상세한 설명 및 특허청구범위에서 나타날 경우 제한적 의미를 갖지 않는다.

단어 "바람직한" 및 "바람직하게는"은 소정의 환경 하에서 소정의 이득을 제공할 수 있는 본 발명의 실시 형태를 말한다. 그러나, 동일한 또는 다른 상황 하에서 다른 실시예가 또한 바람직할 수 있다. 또한, 하나 이상의 바람직한 실시양태의 언급은 다른 실시양태가 유용하지 않다는 것을 의미하지 않으며, 본 발명의 범주로부터 다른 실시양태를 배제하고자 하는 것은 아니다.

본 명세서에 사용되는 바와 같이, 단수형 용어("a," "an," "the"), "적어도 하나" 및 "하나 이상"은 서로 바꾸어서 사용될 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 내용이 달리 명확하게 언급되지 않는 한, 용어 "또는"은 일반적으로 "및/또는"을 포함하는 의미로서 사용된다. 용어 "및/또는"은 열거된 부재 중 하나 또는 모두, 또는 열거된 부재 중 임의의 두개 이상의 조합을 의미한다.

본 명세서에 사용되는 바와 같이, 모든 수는 "약"이라는 용어로, 그리고 바람직하게는"정확히"라는 용어로 수식되는 것으로 가정된다. 본 발명의 광범위한 범주를 개시하는 수치 범위 및 파라미터가 근사치임에도 불구하고, 특정 실시예에 개시된 수치 값은 가능한 한 정확하게 기록된다. 그러나, 모든 수치 값은 본래, 이들 각각의 시험 측정에서 발견되는 표준 편차로 인해 필연적으로 생기는 특정 오차를 포함한다.

또한, 본 명세서에서 종점(endpoint)에 의한 수치 범위의 설명은 그 범위 이내에 포함된 모든 수를 포함한다 (예를 들어, 1 내지 5는 1, 1.5, 2, 2.75, 3, 3.80, 4, 5 등을 포함함).

용어 "범위" 또는 "범위 내" (및 유사한 언급)은 언급된 범위의 종점을 포함한다.

본 명세서에 개시된 대안의 부재 또는 실시양태의 군은 제한으로써 해석되어서는 안된다. 각각의 군의 구성원은 개별적으로, 또는 군의 다른 구성원 또는 이것에서 발견되는 다른 부재와의 임의의 조합으로 지칭되고, 청구될 수 있다. 편의 및/또는 특허성을 이유로 군의 하나 이상의 구성원이 군에 포함되거나, 또는 삭제될 수 있음이 예견된다. 임의의 이러한 포함 또는 삭제가 발생할 경우, 본 발명에서는, 본 명세서가 개질된 그 군을 함유하는 것으로서 간주하며, 따라서 특허청구범위에서 사용된 모든 마쿠쉬 군의 기재를 충족시킨다.

기가 본 명세서에 기재된 화학식에서 한번을 초과하게 존재하는 경우, 구체적으로 언급되든 안되든, 각각의 기는 "독립적으로" 선택된다. 예를 들어, 하나를 초과하는 Y 기가 화학식에 존재할 경우, 각각의 Y 기는 독립적으로 선택된다. 추가로, 이들 기에 함유된 하위기 또한 독립적으로 선택된다. 예를 들어, 각각의 Y 기가 R을 함유할 경우, 각각의 R은 또한 독립적으로 선택된다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 하기 용어는 표시된 의미를 갖는다: "유기 기"는 지방족 기, 사이클릭 기, 또는 지방족과 사이클릭 기의 조합 (예를 들어, 알크아릴 및 아르알킬 기)로 분류되는 탄화수소 기 (탄소 및 수소 이외에 임의적인 원소, 예컨대, 산소, 질소, 황, 및 규소를 가짐)를 의미하며, 본 발명의 내용 내에서, 유기 기는 닦음-제거(wipe-away) 건식 소거 및 영구 마커 표면의 형성을 방해하지 않는 것이고; "지방족 기"는 포화 또는 불포화 선형 또는 분지형 탄화수소 기를 의미하며, 이 용어는 예를 들어, 알킬, 알케닐, 및 알키닐 기를 포함하도록 사용되고; "알킬 기"는 예를 들어, 메틸, 에틸, 아이소프로필, t-부틸, 헵틸, 도데실, 옥타데실, 아밀, 2-에틸헥실 등을 비롯한 포화 선형 또는 분지형 탄화수소 기를 의미하고; "알킬렌 기"는 2가의 알킬 기이고; "알케닐 기"는 하나 이상의 탄소-탄소 이중 결합을 갖는 불포화, 선형 또는 분지형 탄화수소 기, 예컨대 비닐 기를 의미하고; "알키닐 기"는 하나 이상의 탄소-탄소 삼중 결합을 갖는 불포화, 선형 또는 분지형 탄화수소 기를 의미하고; "사이클릭 기"는 지환족 기, 방향족 기, 또는 헤테로사이클릭 기로서 분류되는 폐쇄 고리형 탄화수소 기를 의미하고; "지환족 기"는 지방족 기의 것과 유사한 특성을 갖는 사이클릭 탄화수소 기를 의미하고; "방향족 기" 또는 "아릴 기"는 모노- 또는 다핵성 방향족 탄화수소 기를 의미하고; "헤테로사이클릭 기"는 고리 내의 원소 중 하나 이상이 탄소 이외의 원소 (예를 들어, 질소, 산소, 황 등)인 폐쇄 고리형 탄화 수소를 의미한다. 동일하거나 상이할 수 있는 기는 "독립적으로" 어떤 것인 것으로서 지칭된다.

본 발명의 착물의 유기 기 상에는 치환이 예상된다. 본 출원 전체에서 사용된 특정 전문 용어의 논의 및 설명을 간략화하는 수단으로써, 용어 "기" 및 "잔기"는 치환이 허용되거나 치환될 수 있는 화학종과 치환이 허용되지 않거나 그렇게 치환될 수 없는 화학종을 구별하기 위해서 사용된다. 따라서, 용어 "기"가 화학 치환체를 기술하는데 사용되는 경우, 기술된 화학 물질은 비치환된 기 및 예를 들어, 사슬 내에 O, N, Si, 또는 S 원자 (알콕시 기의 경우에서와 같이) 뿐만 아니라 카르보닐 기 또는 다른 통상적인 치환체를 갖는 기를 포함한다. 용어 "잔기"가 화학 화합물 또는 치환체를 기술하는데 사용되는 경우, 단지 임의의 비치환된 화학 물질이 포함되는 것을 의도한다. 예를 들어, 구 "알킬 기"는 순수한 개환쇄형 포화 탄화수소 알킬 치환체, 예컨대, 메틸 에틸, 프로필, t-부틸 등 뿐만 아니라 본 기술 분야에 공지된 추가의 치환체, 예컨대 하이드록시, 알콕시, 알킬설포닐, 할로겐 원자, 시아노, 나이트로, 아미노, 카르복실 등을 포함하는 알킬 치환체를 포함하는 것을 의도한다. 따라서, "알킬 기"는 에테르 기, 할로알킬, 나이트로알킬, 카르복시알킬, 하이드록시알킬, 설포알킬 등을 포함하는 알킬 치환체를 포함한다. 다른 한편, 구 "알킬 잔기"는 단지 순수한 개환쇄형 포화 탄화수소 알킬 치환체, 예컨대 메틸, 에틸, 프로필, t-부틸 등을 포함하는 것으로 제한된다.

용어 "일차 입자 크기"는 실리카의 비응집된 단일 입자의 평균 크기를 지칭한다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "친수성"은 수용액에 의해서 습윤되는 표면을 지칭하기 위해서 사용되며, 층이 수용액을 흡수하는지의 여부를 나타내지 않는다. 물 또는 수용액 방울이 50° 미만의 물의 정접촉각을 나타내는 표면은 "친수성"이라고 지칭된다. 소수성 기판은 물 접촉각이 50° 이상이다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "적어도 단층의 친수성-작용성 화합물"은 예를 들어, (1) 기판의 표면 또는 기판의 표면 상의 프라이머에 (실록산 결합을 통해서) 공유 결합된 분자 - 여기서, 상기 분자는 친수성-작용성 화합물로부터 유래됨 -의 단층 또는 후막층, 및 (2) 기판의 표면 또는 기판의 표면 상의 프라이머에 공유 결합된 수용성 중합체의 단층 또는 후막층을 포함한다. 친수성-작용성 화합물이 개별 분자의 이량체, 삼량체, 또는 다른 올리고머를 포함하면, "적어도 단층"은 이러한 이량체, 삼량체, 또는 다른 올리고머, 또는 이러한 올리고머와 단량체의 혼합물의 단층을 포함할 것이다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "건식 소거 보드"는 공지된 건식 소거 표면, 예컨대 유리, 자기 스틸, 페인팅된 스틸, 페인팅된 금속, 페인팅된 하드보드, 멜라민, 코팅된 필름, 코팅지, 코팅된 섬유보드 시트, 및 현재 시장에서 공지된 다른 건식 소거 표면을 포함한다.

본 발명의 상기의 개요는 본 발명의 각각의 개시된 실시양태 또는 모든 구현 형태를 설명하고자 하는 것은 아니다. 이하의 기재는 더 구체적으로 예시적인 실시양태를 예증한다. 본 출원 전체에 걸쳐 여러 곳에서, 예들의 목록을 통하여 지침이 제공되며, 상기 예들은 다양한 조합으로 사용될 수 있다. 각각의 경우에, 열거된 목록은 단지 대표적인 군으로서의 역할을 하며, 배타적인 목록으로 해석되어서는 안된다.

본 발명은 재필기 가능한 필기 표면을 갖는 물품에 관한 것이다. 이해될 바와 같이, 본 발명의 물품은 목적하는 응용에 따라서 다양한 구성으로 제조될 수 있다. 예시적인 예에는 건식 소거 물품, 파일 폴더 (예를 들어, 그것 상에 본 발명의 필기 표면을 갖는 탭을 가짐), 레이블, 네임 택, 노트 (예를 들어, 그것 상의 커버는 본 발명의 재필기 가능한 필기 표면을 가짐), 행잉 파일용 탭, 통 위의 내용 레이블, 장비, 문, 저장 장치 등 상의 정보 설명이 포함된다.

본 발명은 특히 이러한 물품에서 건식 소거 보드로서의 유용성을 갖는다. 유리 및 자기 기판에 본 명세서에 기재된 친수성 코팅을 적용하면 놀랍게도 건식 소거 물품을 위한 필기 표면으로서 이들의 성능을 개선시킨다는 것을 발견하였다. 본 발명의 건식 소거 물품의 필기 표면은 통상적인 건식 소거 마커를 사용할 경우 우수한 필기성을 나타내지만, 영구 마커로부터의 필기 및 건식 소거 마커로부터의 고스팅은 물과 천 또는 종이 타월을 사용하여 이들로부터 쉽게 제거될 수 있다. 어떤 용매 또는 도구도 사용할 필요가 없다. 그 결과, 본 발명의 건식 소거 물품은 지금까지 달성하지 못한 유용성 및 내구성을 제공한다. 또한, 필름에 적용된 친수성 코팅은 보드 또는 레이블로서 사용될 수 있는 재필기 가능한 표면을 제공한다. 이 표면은 영구 마커 필기를 허용하며, 그후 이것은 물 또는 상업적으로 입수 가능한 유리 세정제를 사용하여 제거될 수 있다. 간략하면, 본 발명의 재필기 가능한 물품의 예시적인 예는 유리, 자기, 페인팅된 스틸, 멜라민 또는 필름을 포함하고, 본 명세서에 기재된 코팅을 갖는 필기 표면을 포함한다. 또한, 본 발명의 건식 소거 물품은 추가로 프레임, 물질 및 도구, 예컨대 필기 도구, 지우개, 천, 편지지 등을 저장하기 위한 수단, 이송용 핸들, 보호 커버, 수직 표면, 이젤 등에 걸기 위한 수단으로서 이러한 다른 임의적인 성분을 포함할 수 있다.

예시적인 예에는 또한 본 명세서에 기재된 바와 같은 코팅을 갖는 연성(flexible) 기판을 포함하는 레이블 표면, 예컨대 필름, 종이, 코팅지, 또는 종이 필름 라미네이트가 포함된다. 본 발명의 레이블 물품은 추가로 기판의 후면 상에 접착제 코팅인 이형 라이너를 포함하며, 조립체 내의 다이 컷 패턴은 목적하는 크기의 개별 레이블의 사용을 허용한다.

중요하게는, 영구 마커 필기 및 건식 소거 마커의 고스팅은 물 또는 수계 유리 세정제를 먼저 적용한 후 닦음으로써 본 발명의 친수성-작용성 코팅으로부터 쉽게 제거될 수 있다. 수계 유리 세정제는 계면활성제 또는 계면활성제의 혼합물을 함유할 수 있다. 계면활성제는 양이온성, 음이온성 또는/및 비이온성 계면활성제 또는 본 기술 분야에 공지된 혼합물일 수 있다. 전형적으로는, 본 발명의 방법은 물 (예를 들어, 실온의 수돗물) 및/또는 수계 유리 세정제를 단순히 적용하고, 닦음으로써 영구 마커 필기 및 건식 소거 마커로부터의 고스팅을 친수성-작용성 표면으로부터 제거하는 것을 포함한다. 본 명세서에서, "닦음"은 1회 이상의 스트록(stroke) 또는 문지름 (전형적으로는, 단지 수회만 필요함)을 위해서 유의한 압력을 가하지 않고 (예를 들어, 일반적으로는 800 그램 이하), 전형으로는 손으로, 예를 들어, 티슈, 종이 타월, 또는 천을 사용하여 약하게 닦는 것을 지칭한다.

특히, 일 실시양태에서, 기판 표면, 기판 표면 상에 배치된 프라이머 (바람직하게는, 나노입자-함유 프라이머), 및 프라이밍된 표면 상에 배치된 친수성-작용성 코팅을 포함하는 코팅된 물품을 제공한다.

친수성-작용성 코팅은 바람직하게는 단층 두께에 적용되지만, 10 마이크로미터만큼 두꺼울 수 있다. 친수성 작용성 코팅에 대한 바람직한 두께는 200 내지 1000 ㎚이다. 프라이머 코팅은 바람직하게는 10 ㎚ 내지 1,000 ㎚ 범위 내의 두께, 빈번하게는 50 ㎚ 내지 250 ㎚ 범위 내의 두께이다.

실록산 (Si-O-Si) 결합이 기판 표면 또는 그것 상의 프라이머 코팅에 직접적이든지 아니든지 간에, 실록산 (Si-O-Si) 결합을 사용하여 표면에 친수성 작용기를 화학적으로 결합시킨다. 바람직하게는, 각각의 표면 친수성 기를 위한 3개의 실록산 결합의 존재는 하나 또는 2개의 실록산 결합이 형성된 것 보다 화학 결합을 상대적으로 보다 안정하게 한다.

특별한 일 실시양태에서, 코팅된 물품은 기판 표면, 기판 표면 상에 배치된 나노입자-함유 프라이머, 및 실록산 결합을 통해서 나노입자-함유 프라이머에 결합된 친수성-작용성 코팅을 포함한다. 나노입자-함유 프라이머는 평균 입자 직경이 40 나노미터 이하인 실리카 나노입자의 응집체를 포함하며, 상기 응집체는 실리카 나노입자의 3차원 다공성 네트워크를 포함하며, 실리카 나노입자는 인접한 실리카 나노입자에 결합된다. 프라이머 내의 실리카 나노입자는 실질적으로 균일한 크기의 단분산 입자일 수 있거나, 또는 이들은 상이한 크기의 나노입자의 혼합물일 수 있다.

일 실시양태에서, 기판 표면의 처리 방법을 제공한다. 이 방법은 프라이머 코팅 조성물을 필기 표면에 적용하여 필기 표면 상에 -OH 기를 갖는 프라이밍된 표면을 형성하는 단계; 표면 상에 -OH 기를 갖는 프라이밍된 표면을 친수성-작용성 코팅 조성물 - 여기서, 친수성 작용성 코팅 조성물은 친수성-작용기 및 알콕시실란 기 및/또는 실란올-작용기를 갖는 유기 화합물을 포함함-과 접촉시키는 단계를 포함한다. 방법은 친수성-작용성 코팅 조성물을 건조시켜서 실록산 결합을 통해서 프라이머 코팅에 결합된 적어도 단층의 친수성-작용성 화합물을 포함하는 친수성-작용성 코팅을 형성하는 것을 포함하며; 여기서, 건식 소거 및 영구 마커는 닦음 또는 바람직하게는 물 및/또는 수계 유리 세정제를 적용하고 닦음으로써 건조된 친수성-작용성 코팅으로부터 제거될 수 있다. 특정 실시양태에서, 친수성-작용성 유기 화합물은 츠비터이온성 화합물이고, 특정 실시양태에서, 이것은 비-츠비터이온성 화합물이다. 특정 실시양태에서 친수성-작용성 코팅 조성물은 테트라알콕시실란, 리튬 실리케이트, 나트륨 실리케이트, 칼륨 실리케이트, 또는 이들의 조합을 포함한다.

본 발명의 친수성-작용성 코팅 조성물은 예를 들어, 유리 표면, 자기 표면, 금속 표면, 유기 중합체 표면, 또는 이들의 조합을 비롯한 다양한 기판 표면 상에서 사용될 수 있다. 방법은 유리, 금속 또는 유기 중합체 표면을 친수성-작용성 코팅 조성물 - 여기서, 친수성-작용성 코팅 조성물은 친수성-작용기 및 알콕시실란 기 및/또는 실란올-작용기를 갖는 유기 화합물을 포함함 -과 접촉시키는 단계; 및 친수성-작용성 코팅 조성물을 건조시켜 친수성-작용성 코팅을 형성하는 단계를 포함한다. 친수성-작용성 코팅은 실록산 결합을 통해서 기판 표면에 결합된 적어도 단층의 친수성-작용성 화합물을 포함한다. 특정 실시양태에서, 친수성-작용성 유기 화합물은 츠비터이온성 화합물이고, 특정 실시양태에서, 이것은 비-츠비터이온성 화합물이다.

이롭게는, 영구 마커 필기 및 건식 소거 마커로부터의 고스팅은 물 및/또는 수계 유리 세정제를 적용하고 닦음으로써 건조된 친수성-작용성 코팅으로부터 제거될 수 있다.

따라서, 본 발명의 방법을 사용하여 매우 다양한 기판의 표면 상에 친수성 물품을 제조할 수 있고, 이로 인해서 "닦음-제거 필기 표면"을 제공한다. 이러한 표면은, 통상적인 건식 소거 마킹은 건식 지우개로 세정할 수 있고, 영구 마킹은 물 또는 상업적으로 입수 가능한 유리 세정제를 표면에 적용한 후, 천, 종이 타월, 티슈 등으로 가볍게 닦음으로써 세정할 수 있는, 표면 상에 친수성-작용성 코팅을 갖는 것이다.

코팅된 물품의 특정 실시양태에서, 친수성-작용성 코팅은 실록산 결합을 통해서 기판 표면에 결합된 적어도 단층의 친수성-작용성 화합물을 포함한다. 특정 실시양태에서, 친수성 코팅 조성물은 또한 테트라알콕시실란, 리튬 실리케이트, 나트륨 실리케이트, 칼륨 실리케이트, 또는 이들의 조합을 함유한다. 코팅된 물품의 특정 실시양태에서, 친수성-작용성 코팅은 실록산 결합을 통해서 프라이머에 결합된 적어도 단층의 친수성-작용성 화합물을 포함한다. 코팅된 물품의 특정 실시양태에서, 친수성-작용성 코팅은 실록산 결합을 통해서 나노입자-함유 프라이머에 결합된 적어도 단층의 친수성-작용성 화합물을 포함한다. 본 발명은 또한 본 발명의 방법으로부터 제조된 친수성 물품을 제공한다.

친수성-작용성 코팅

친수성-작용성 코팅은 친수성-작용성 화합물로부터 제조될 수 있다. 이들 화합물은 기판 표면에 결합하기 위해서 알콕시실란- 및/또는 실란올-작용기를 갖는다. 이들은 또한 기판 표면에 친수성을 제공하기 위해서 친수성 기를 포함한다.

특정 실시양태의 경우, 친수성-함유 화합물은 츠비터이온성이며, 특정 실시양태의 경우, 이들은 비-츠비터이온성이다.

예에는 비-츠비터이온성 설포네이트-오르가노실란올 화합물, 예컨대 미국 특허 제4,152,165호 (랑가거(Langager) 등) 및 제4,338,377호 (베크(Beck) 등)에 기재된 것이 포함된다.

특정 실시양태에서, 본 발명의 용액 및 조성물에서 사용되는 비-츠비터이온성 설포네이트-오르가노실란올 화합물은 하기 화학식 (I)을 갖는다:

[(MO)(Q_n)Si(XCH₂SO₃-)_3-n]Y_2/nr ^+r (I)

여기서,

각각의 Q는 독립적으로 하이드록실, 탄소 원자수가 1 내지 4인 알킬 기, 및 탄소 원자수가 1 내지 4인 알콕시 기로부터 선택되고;

M은 수소, 알칼리 금속, 및 평균 분자량이 150 미만이고, pKa가 11을 초과하는 유기 강염기의 유기 양이온으로부터 선택되고;

X는 유기 연결 기이고;

Y는 수소, 알칼리 토금속 (예를 들어, 마그네슘, 칼슘 등), 평균 분자량이 200 미만이고 pKa가 11 미만인 양성자화 약염기의 유기 양이온 (예를 들어, 4-아미노피리딘, 2-메톡시에틸아민, 벤질아민, 2,4-다이메틸이미다졸, 3-[2-에톡시(2-에톡시에톡시)] 프로필아민), 알칼리 금속, 및 평균 분자량이 150 미만이고 pKa가 11을 초과하는 유기 강염기의 유기 양이온 (예를 들어, ⁺N(CH₃)₄, ⁺N(CH₂CH₃)₄)로부터 선택되되, 단 Y가 수소, 알칼리 토금속 및 상기 양성자화 약염기의 유기 양이온일 경우, M은 수소이고;

r은 Y의 원자가에 동일하고;

n은 1 또는 2이다.

바람직하게는, 화학식 (I)의 비-츠비터이온성 화합물은 알콕시실란 화합물 (예를 들어, 여기서, Q는 탄소 원자수가 1 내지 4인 알콕시 기임)이다.

이들 화학식 (I)의 화합물 내의 산소의 중량%는 적어도 30%, 바람직하게는 적어도 40%이다. 가장 바람직하게는, 이것은 45% 내지 55% 범위이다. 이들 화합물 내의 규소의 중량%는 15% 이하이다. 이들 백분율 각각은 무수 산 형태의 화합물의 중량을 기준으로 한다.

화학식 (I)의 유기 연결 기 X는 바람직하게는 알킬렌 기, 사이클로알킬렌 기, 알킬-치환된 사이클로알킬렌 기, 하이드록시-치환된 알킬렌 기, 하이드록시-치환된 모노옥사 알킬렌 기, 모노옥사 골격 치환체를 갖는 2가의 탄화수소 기, 모노-티아 골격 치환체를 갖는 2가의 탄화수소 기, 모노옥사-티아 골격 치환체를 갖는 2가의 탄화수소 기, 다이옥소-티아 골격 치환체를 갖는 2가의 탄화수소 기, 아릴렌 기, 아릴알킬렌 기, 알킬아릴렌 기 및 치환된 알킬아릴렌 기로부터 선택된다. 가장 바람직하게는 X는 알킬렌 기, 하이드록시-치환된 알킬렌 기 및 하이드록시-치환된 모노옥사 알킬렌 기로부터 선택된다.

화학식 (I)의 비-츠비터이온성 화합물의 적합한 예는 미국 특허 제4,152,165호 (랑가거 등) 및 미국 특허 제4,338,377호 (베크 등)에 기재되어 있으며, 예를 들어, 하기 화합물을 포함한다:

(HO)₃Si-CH₂CH₂CH_2-O-CH_2-CH(OH)-CH₂SO₃-H⁺;

(HO)₃Si-CH₂CH(OH)-CH₂SO₃-H⁺;

(HO)₃Si-CH₂CH₂CH₂SO₃-H⁺;

(HO)₃Si-C₆H₄-CH₂CH₂SO₃-H⁺;

(HO)₂Si-[CH₂CH₂SO₃-H⁺]₂;

(HO)-Si(CH₃)₂-CH₂CH₂SO₃-H⁺;

(NaO)(HO)₂Si-CH₂CH₂CH_2-O-CH_2-CH(OH)-CH₂SO₃-Na⁺; 및

(HO)₃Si-CH₂CH₂SO₃-K⁺.

츠비터이온성 설포네이트-작용성 화합물의 예에는 미국 특허 제5,936,703호 (미야자키(Miyazaki) 등) 및 국제 공개 제WO 2007/146680호 및 제WO 2009/119690호에 기재된 것이 포함된다.

특정 실시양태에서, 본 발명의 용액 및 조성물 중에 사용되는 츠비터이온성 설포네이트-오르가노실란올 화합물은 하기 화학식 (II)를 갖는다:

(R¹O)_p-Si(R²)_q-W-N⁺(R³)(R⁴)-(CH₂)_m-SO₃- (II)

여기서,

각각의 R¹은 독립적으로 수소, 메틸 기, 또는 에틸 기이고;

각각의 R²는 독립적으로 메틸 기 또는 에틸 기이고;

각각의 R³ 및 R⁴ 는 독립적으로 포화 또는 불포화, 직쇄, 분지쇄, 또는 사이클릭 유기 기이며, 이들은 함께 임의로는 기 W의 원자와 결합되어 고리를 형성할 수 있고;

W는 유기 연결 기이고;

p 및 m은 1 내지 3의 정수이고;

q는 0 또는 1이며;

p + q는 3이다.

화학식 (II)의 유기 연결 기 W는 바람직하게는 포화 또는 불포화, 직쇄, 분지쇄, 또는 사이클릭 유기 기로부터 선택된다. 연결 기 W는 바람직하게는 카르보닐 기, 우레탄 기, 우레아 기, 헤테로원자, 예컨대 산소, 질소, 및 황, 및 이들의 조합을 포함할 수 있는 알킬렌 기이다. 적합한 연결 기 W의 예에는 알킬렌 기, 사이클로알킬렌 기, 알킬-치환된 사이클로알킬렌 기, 하이드록시-치환된 알킬렌 기, 하이드록시-치환된 모노옥사 알킬렌 기, 모노-옥사 골격 치환체를 갖는 2가의 탄화수소 기, 모노-티아 골격 치환체를 갖는 2가의 탄화수소 기, 모노옥소-티아 골격 치환체를 갖는 2가의 탄화수소 기, 다이옥소-티아 골격 치환체를 갖는 2가의 탄화수소 기, 아릴렌 기, 아릴알킬렌 기, 알킬아릴렌 기 및 치환된 알킬아릴렌 기가 포함된다.

화학식 (II)의 츠비터이온성 화합물의 적합한 예는 미국 특허 제5,936,703호 (미야자키 등) 및 국제 공개 제WO 2007/146680호 및 제WO 2009/119690호에 기재되어 있으며, 하기 츠비터이온성 작용기 (-W-N⁺(R³)(R⁴)-(CH₂)_m-SO₃-)를 포함한다:

특정 실시양태에서, 본 발명의 용액 및 조성물 중에 사용되는 설포네이트-오르가노실란올 화합물은 하기 화학식 (III)을 갖는다:

(R¹O)_p-Si(R²)_q-CH₂CH₂CH₂-N⁺(CH₃)₂-(CH₂)_m-SO₃- (III)

여기서,

각각의 R¹은 독립적으로 수소, 메틸 기, 또는 에틸 기이고;

각각의 R²는 독립적으로 메틸 기 또는 에틸 기이고;

p 및 m은 1 내지 3의 정수이고;

q는 0 또는 1이며;

p + q는 3이다.

화학식 (III)의 츠비터이온성 화합물의 적합한 예에는 미국 특허 제5,936,703호 (미야자키 등)에 기재되어 있으며, 예를 들어 하기가 포함된다:

(CH₃O)₃Si-CH₂CH₂CH₂-N⁺(CH₃)₂-CH₂CH₂CH₂-SO₃-; 및

(CH₃CH₂O)₂Si(CH₃)-CH₂CH₂CH₂-N⁺(CH₃)₂-CH₂CH₂CH₂-SO₃-.

실시예 부분에서 예시된 표준 기술을 사용하여 제조될 수 있는 적합한 츠비터이온성 화합물의 다른 예에는 하기의 화합물이 포함된다:

실란에 대해서 적합한 다른 친수성 작용기에는 포스포네이트, 카르복실레이트, 글루콘아미드, 당, 폴리비닐 알코올, 및 4차 암모늄이 포함되지만, 이에 제한되는 것은 아니다.

본 발명의 코팅 조성물 및 코팅을 제조하는데 사용하기에 적합한 친수성-작용성 화합물의 바람직한 예는 실험 부분에 기재되어 있다.

친수성-작용성 코팅 조성물은 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로, 친수성-작용성 화합물을 전형적으로는 적어도 0.1 중량%의 양으로, 종종은 적어도 1 중량%의 양으로 포함한다. 친수성-작용성 코팅 조성물은 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로, 친수성-작용성 화합물을 전형적으로는 20 중량% 이하의 양으로, 종종은 5 중량% 이하의 양으로 포함한다. 일반적으로, 단층 코팅 두께를 위해서, 비교적 묽은 코팅 조성물이 사용된다. 대안적으로, 비교적 진한 코팅 조성물을 사용하고, 이어서 헹굴 수 있다.

친수성-작용성 코팅 조성물은 바람직하게는 알코올, 물, 또는 하이드로알코올 용액 (즉, 알코올 및/또는 물)을 포함한다. 전형적으로는, 이러한 알코올은 저급 알코올 (예를 들어, C₁ 내지 C₈ 알코올, 보다 전형적으로는 C₁ 내지 C₄ 알코올), 예컨대 메탄올, 에탄올, 프로판올, 2-프로판올 등이다. 바람직하게는, 친수성-작용성 코팅 조성물은 수용액이다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "수용액"은 물을 함유하는 용액을 지칭한다. 이러한 용액은 단지 용매로서 물을 사용할 수 있거나, 또는 이들은 물 및 유기 용매, 예컨대 알코올 및 아세톤의 조합을 사용할 수 있다. 유기 용매는 또한 동결-융해 안정성을 개선시키도록 친수성 처리 조성물에 포함될 수 있다. 전형적으로는, 용매는 조성물의 50 중량% 이하의 양으로 존재하고, 바람직하게는 조성물의 5 내지 50 중량% 범위로 존재한다.

친수성-작용성 코팅 조성물은 산성, 염기성 또는 중성일 수 있다. 코팅의 성능 내구성은 pH에 의해서 영향을 받을 수 있다. 예를 들어, 설포네이트-작용성의 츠비터이온성 화합물을 함유하는 코팅 조성물은 바람직하게는 중성이다.

친수성-작용성 코팅 조성물은 다양한 점도로 제공될 수 있다. 따라서, 예를 들어, 점도는 물과 같이 묽은 정도 내지 페이스트와 같이 진한 정도로 다양할 수 있다. 이것은 또한 겔의 형태로 제공될 수 있다. 추가로, 다양한 다른 성분이 조성물 내에 혼입될 수 있다.

따라서, 예를 들어, 통상적인 계면활성제, 양이온성, 음이온성, 또는 비이온성 계면활성제가 사용될 수 있다. 세제 및 습윤제가 또한 사용될 수 있다. 전형적으로는, 프라이머 조성물에 대해서 하기에 기재된 것과 같은 음이온성 계면활성제, 세제, 및 습윤제가 또한 본 발명의 친수성-작용성 코팅 조성물에 유용하다.

특정 실시양태에서, 친수성-작용성 코팅 조성물은 테트라알콕시실란 (예를 들어, 테트라에틸오르토실리케이트 ("TEOS")), 이들의 올리고머, 예컨대 알킬 폴리실리케이트 (예를 들어, 폴리(다이에톡시실록산)), 리튬 실리케이트, 나트륨 실리케이트, 칼륨 실리케이트, 또는 이들의 조합을 추가로 포함하며, 이것이 개선된 내구성을 제공할 수 있다. 존재하는 경우, 커플링제(들)는 전형적으로는 코팅 조성물의 0.1 내지 20 중량%, 보다 바람직하게는 코팅 조성물의 1 내지 15 중량%의 수준으로 조성물에 첨가된다. 임의로는, 질산과 같은 강산을 첨가하여 pH를 대략 2로 증가시킬 수 있다.

친수성-작용성 코팅 조성물은 바람직하게는 바(bar), 롤(roll), 커튼(curtain), 로토그라비어(rotogravure), 분무 또는 와이프 또는 침지 코팅 기술과 같은 통상적인 기술을 사용하여 물품 상에 코팅된다. 바람직한 방법에는 분무, 바 및 롤 코팅이 포함된다.

본 발명의 친수성-작용성 코팅을 바람직할 경우 기판의 양 면 상에 코팅할 수 있다. 대안적으로는, 본 발명의 코팅을 기판의 한 면 상에 코팅할 수 있다. 코팅되면, 친수성-작용성 물품을 재순환 오븐 내에서 전형적으로는 30℃ 내지 200℃의 온도에서 건조시킨다. 불활성 기체가 순환할 수 있다. 온도는 건조 공정을 촉진시키기 위해 추가로 상승될 수 있지만 기판에 대한 손상을 방지하기 위해 주의를 해야 한다. 건조는 기판의 표면 상의 -OH 기와 친수성 코팅 간에 축합 반응이 일어나게 한다.

친수성 중합체 코팅

본 발명의 특정 실시양태에서, 재필기 가능한 레이블, 폴더, 용기 등을 제조하기 위해서, 친수성 중합체 코팅을 중합체 기판에 적용한다.

하이드록실 기를 갖는 수용성 중합체로부터 친수성 중합체 코팅을 제조할 수 있다. 산의 존재 하에서, 이들 중합체 상의 하이드록실 기를 축합하여 수 불용성 코팅을 형성할 수 있다. 하이드록실 기를 또한 실리카 나노입자 프라이머 상의 실란올 기와 반응시킬 수 있다.

하이드록시 기를 갖는 적합한 친수성 중합체에는 폴리비닐 알코올, 하이드록시 메틸 셀룰로오스, 하이드록시에틸 셀룰로오스, 덱스트란, 구아 검 및 이들의 혼합물이 포함되지만, 이에 제한되는 것은 아니다.

친수성 중합체 코팅 조성물은 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로, 친수성 중합체를 전형적으로는 적어도 0.1 중량%의 양으로, 종종은 적어도 1 중량%의 양으로 포함한다. 친수성-작용성 코팅 조성물은 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로, 친수성 중합체 화합물을 전형적으로는 20 중량% 이하의 양으로, 종종은 5 중량% 이하의 양으로 포함한다. 일반적으로, 단층 코팅 두께를 위해서, 비교적 묽은 코팅 조성물이 사용된다. 대안적으로, 비교적 진한 코팅 조성물을 사용하고, 이어서 헹굴 수 있다.

친수성 중합체 코팅 조성물은 바람직하게는 알코올, 물, 또는 하이드로알코올 용액 (즉, 알코올 및/또는 물)을 포함한다. 전형적으로는, 이러한 알코올은 저급 알코올 (예를 들어, C₁ 내지 C₈ 알코올, 보다 전형적으로는 C₁ 내지 C₄ 알코올), 예컨대 메탄올, 에탄올, 프로판올, 2-프로판올 등이다. 바람직하게는, 친수성 중합체 코팅 조성물은 수용액이다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "수용액"은 물을 함유하는 용액을 지칭한다. 이러한 용액은 단지 용매로서 물을 사용할 수 있거나, 또는 이들은 물 및 유기 용매, 예컨대 알코올 및 아세톤의 조합을 사용할 수 있다. 유기 용매는 또한 동결-융해 안정성을 개선시키도록 친수성 처리 조성물에 포함될 수 있다. 전형적으로는, 용매는 조성물의 50 중량% 이하의 양으로 존재하고, 바람직하게는 조성물의 5 내지 50 중량% 범위로 존재한다.

가교결합을 촉진하여 코팅을 더 내구성이 되게 하기 위해서, 친수성 중합체 코팅 조성물을 3.5 이하의 pH로 산성화시킨다. 유용한 산에는 유기산 및 무기산이 모두 포함되며, 예를 들어, 옥살산, 시트르산, H₂SO₃, H₃PO₄, CF₃CO₂H, HCl, HBr, HI, HBrO₃, HNO₃, HClO₄, H₂SO₄, CH₃SO₃H, CF₃SO₃H, CF₃CO₂H, 및 CH₃SO₂OH일 수 있다. 가장 바람직한 산에는 HCl, HNO₃, 및 H₃PO₄가 포함된다.

친수성 중합체 코팅 조성물은 다양한 점도로 제공될 수 있다. 따라서, 예를 들어, 점도는 물과 같이 묽은 정도 내지 페이스트와 같이 진한 정도로 다양할 수 있다. 이것은 또한 겔의 형태로 제공될 수 있다. 추가로, 다양한 다른 성분이 조성물 내에 혼입될 수 있다. 따라서, 예를 들어, 통상적인 계면활성제, 양이온성, 음이온성, 또는 비이온성 계면활성제가 사용될 수 있다. 세제 및 습윤제가 또한 사용될 수 있다. 전형적으로는, 프라이머 조성물에 대해서 하기에 기재된 것과 같은 음이온성 계면활성제, 세제, 및 습윤제가 또한 본 발명의 친수성 중합체 코팅 조성물에 유용하다.

특정 실시양태에서, 친수성 중합체 코팅 조성물은 테트라알콕시실란 (예를 들어, 테트라에틸오르토실리케이트 ("TEOS")), 이들의 올리고머, 예컨대 알킬 폴리실리케이트 (예를 들어, 폴리(다이에톡시실록산)), 리튬 실리케이트, 나트륨 실리케이트, 칼륨 실리케이트, 또는 이들의 조합을 추가로 포함하며, 이것이 개선된 내구성을 제공할 수 있다. 존재하는 경우, 커플링제(들)는 전형적으로는 코팅 조성물의 0.1 내지 20 중량%, 보다 바람직하게는 코팅 조성물의 1 내지 15 중량%의 수준으로 조성물에 첨가된다. 임의로는, 질산과 같은 강산을 첨가하여 pH를 대략 2로 증가시킨다.

친수성 중합체 코팅 조성물은 바람직하게는 바, 롤, 커튼, 로토그라비어, 분무 또는 와이프 또는 침지 코팅 기술과 같은 통상적인 기술을 사용하여 물품 상에 코팅된다. 바람직한 방법에는 분무, 바 및 롤 코팅이 포함된다.

본 발명의 친수성 중합체 코팅을 바람직할 경우 기판의 양 면 상에 코팅할 수 있다. 대안적으로는, 본 발명의 코팅을 기판의 한 면 상에 코팅할 수 있다. 코팅되면, 친수성 중합체 물품을 재순환 오븐 내에서 전형적으로는 30℃ 내지 200℃의 온도에서 건조시킨다. 불활성 기체가 순환할 수 있다. 온도는 건조 공정을 촉진시키기 위해 추가로 상승될 수 있지만 기재에 대한 손상을 방지하기 위해 주의를 해야 한다. 건조는 기판의 표면 상의 -OH 기와 친수성 코팅 간에 축합 반응이 일어나게 한다.

프라이머 코팅

본 발명의 특정 실시양태에서, 프라이머 코팅을 기판 표면 상에 형성한다. 이러한 프라이머 코팅은 기판 표면 상에 -OH 기를 제공한다. 바람직하게는, 이러한 프라이머 코팅은 기판 표면 상에 코팅되고 건조된 나노입자-함유 코팅 조성물로부터 형성된다.

다른 프라이머 조성물 또는 공정을 사용하여 -OH 기를 제공할 수 있다. 이러한 조성물의 예에는 테트라알콕시실란, 이들의 올리고머, 리튬 실리케이트, 나트륨 실리케이트, 칼륨 실리케이트, 또는 이들의 조합이 포함된다. 특정 실시양태에서, 통상적인 증기 코팅 또는 증착 방법에 의해서 본 발명에서 기재된 표면을 개질시켜, 미국 특허 제4,338,377호 (베크 등)에 기재된 SiO 또는 SiO₂ 박막 프라이머를 생성할 수 있다. 기판의 표면 개질은 또한 알콕시실란의 증기 코팅 또는 증착을 포함할 수 있다. 하기 논의가 나노입자-함유 프라이머 코팅에 초점을 맞추고 있지만, 기재된 다양한 특징 (예를 들어, 코팅 두께)이 다른 프라이머 코팅에 적용된다.

특정 실시양태에서, 나노입자-함유 프라이머 코팅 조성물은 평균 입자 직경이 40 나노미터 이하인 실리카 나노입자 및 pKa가 3.5 이하 (바람직하게는 2.5 미만, 가장 바람직하게는 1 미만)인 산을 포함하며, pH가 5 미만인 수성 분산물을 포함한다.

이들 산성화 실리카 나노입자 프라이머 코팅 조성물을 유기 용매 또는 계면활성제를 사용하지 않고 소수성 유기 및 무기 기판 상에 직접 코팅할 수 있다. 예컨대, 폴리에틸렌 테레프탈레이트("PET") 또는 폴리카보네이트("PC")와 같이 소수성 표면상의 이들 무기 나노입자 수성 분산물의 습윤 특성은 산의 pKa 및 분산물의 pH의 함수이다. 프라이머 코팅 조성물은 이들이 HCl에 의해서 2 내지 3의 pH, 및 심지어 일부 실시양태에서 5의 pH로 산성화될 때 소수성 유기 기판 상에 코팅될 수 있다. 역으로, 프라이머 코팅 조성물은 중성 또는 염기성 pH에서 유기 기판 상에 비드 업(bead up)된다.

이러한 프라이머 조성물 중에 사용되는 실리카 나노입자는 수성 또는 물/유기 용매 혼합물 중의 마이크로미터미만 크기의 실리카 나노입자의 분산물이다. 일반적으로, 실리카 나노입자는 평균 일차 입자 직경이 40 나노미터 이하, 바람직하게는 20 나노미터 이하, 보다 바람직하게는 10 나노미터 이하이다. 평균 입자 크기는 투과 전자 현미경을 이용하여 측정할 수 있다. 본 발명에 기재된 나노실리카는 구형이거나 또는 구형이 아닐 수 있다. 실리카 나노입자는 바람직하게는 표면 개질되지 않는다.

더 작은 나노입자, 20 나노미터 이하의 나노입자는 일반적으로 예컨대, 테트라알콕시실란, 계면활성제 또는 유기 용매와 같은 첨가제의 필요 없이, 산성화시에 더 우수한 프라이머 코팅을 제공한다. 추가로, 나노입자는 일반적으로 표면적이 150 ㎡/g 초과, 바람직하게는 200 ㎡/g 초과, 보다 바람직하게는 400 ㎡/g 초과이다. 입자는 바람직하게는 좁은 입자 크기 분포, 즉 2.0 이하, 바람직하게는 1.5 이하의 다분산도 (즉, 입자 크기 분포)를 갖는다. 바람직할 경우, 선택된 기판 상에서 조성물의 코팅성을 유해하게 감소시키지 않으며 친수성을 감소시키지 않는 양으로, 더 큰 실리카 입자가 첨가될 수 있다.

수성 매질 중의 무기 실리카 졸은 본 기술 분야에 잘 알려져 있으며 상업적으로 입수가능하다. 물 또는 물-알코올 용액 중의 실리카 졸은 루독스(LUDOX) (이.아이. 듀폰 드 네모아스 앤드 코., 인크.(E.I. duPont de Nemours and Co., Inc., 미국 델라웨어주 윌밍톤 소재)로부터), 니아콜(NYACOL) (니아콜 코.(Nyacol Co., 미국 매사추세츠주 애쉬랜드 소재)로부터), 또는 날코(NALCO) (온데아 날코 케미컬 코.(Ondea Nalco Chemical Co., 미국 일리노이주 오크 브룩 소재)로부터)와 같은 상표명으로 상업적으로 입수가능하다. 임의의 유용한 실리카 졸은 평균 입자 크기가 5 나노미터이고, pH가 10.5이고, 고형물 함량이 15 중량%인 날코™ 2326, 실리카 졸이다. 본 발명에서 사용하기에 적합한 다른 상업적으로 입수 가능한 실리카 나노입자에는 날코 케미컬 코.로부터의 날코™ 1115 및 날코™ 1130, 로메트 코프.(Remet Corp.)로부터의 레마졸(REMASOL)™ SP30, 및 이.아이. 듀폰 드 네모아스 앤드 코., 인크.로부터의 루독스 SM, 및 니싼 케미컬 코(Nissan Chemical Co)로부터의 스노우텍스(SNOWTEX)™ ST-OUP, 스노우텍스™ ST-UP, 스노우텍스™ ST-PS-S, 및 실코 인터내셔널 인크(Silco International Inc)로부터의 리(Li)518이 포함된다.

비수성 실리카 졸 (실리카 오르가노졸로도 불림) 또한 사용될 수 있으며, 이는, 액체 상이 유기 용매 또는 수성 유기 용매인 실리카 졸 분산물이다. 본 발명의 실시에서, 실리카 졸은 전형적으로 그 액체 상이 수성 또는 수성 유기 용매이도록 선택된다. 그러나, 에탄올과 같은 유기 용매로 희석하기 전에 나트륨 안정화 실리카 나노입자를 먼저 산성화시켜야 하는 것으로 관찰되었다. 산성화 전에 희석하면, 불량하거나 불균일한 코팅이 수득될 수 있다. 일반적으로 암모늄 안정화 실리카 나노입자는 임의의 순서로 희석 및 산성화시킬 수 있다.

프라이머 코팅 조성물은 pKa (H₂O)가 각각 3.5 이하, 바람직하게는 2.5 미만, 가장 바람직하게는 1 미만인 산 또는 산의 조합을 함유한다. 유용한 산에는 유기산 및 무기산이 모두 포함되며, 예를 들어, 옥살산, 시트르산, H₂SO₃, H₃PO₄, CF₃CO₂H, HCl, HBr, HI, HBrO₃, HNO₃, HClO₄, H₂SO₄, CH₃SO₃H, CF₃SO₃H, CF₃CO₂H, 및 CH₃SO₂OH일 수 있다. 가장 바람직한 산에는 HCl, HNO₃, 및 H₃PO₄가 포함된다. 일부 실시양태에서, 유기산 및 무기산의 혼합물을 제공하는 것이 바람직하다. 일부 실시양태에서, pKa가 3.5 이하 (바람직하게는 2.5 미만, 가장 바람직하게는 1 미만)인 것들과, 임의로는 pKa가 0을 초과하는 다른 산을 소량 포함하는 산의 혼합물을 사용할 수 있다. 아세트산과 같이 pKa가 4를 초과하는 약산은 바람직한 특성의 투과율, 세정성, 및/또는 내구성을 갖는 균일한 코팅을 제공하지 않는다는 것을 발견하였다. 특히, 아세트산과 같은 약산을 갖는 프라이머 코팅 조성물은 전형적으로는 기판의 표면 상에 비드 업된다.

프라이머 코팅 조성물은 일반적으로는 5 미만, 바람직하게는 4 미만, 가장 바람직하게는 3 미만의 pH를 제공하기에 충분한 산을 함유한다. 일부 실시양태에서, 코팅 조성물의 pH는 pH를 5 미만으로 감소시킨 후 pH 5 내지 6으로 조절될 수 있는 것으로 밝혀졌다. 이에 따라 pH-민감성 기판을 코팅할 수 있다.

테트라알콕시 커플링제, 특히, 테트라알콕시실란, 예컨대 테트라에틸오르토실리케이트 ("TEOS"), 및 테트라알콕시실란의 올리고머 형태, 예컨대 알킬 폴리실리케이트 (예를 들어, 폴리(다이에톡시실록산))가 또한 실리카 나노입자 간의 결합을 개선시키는데 유용할 수 있다. 커플링제의 최적의 양은 실험에 의해서 결정되며, 커플링제의 아이덴티티(identity), 분자량 및 굴절률에 좌우된다. 존재할 경우, 커플링제(들)는 전형적으로는 0.1 내지 50 중량%의 실리카 나노입자 농도 수준, 보다 바람직하게는 1 내지 15 중량%의 실리카 나노입자의 수준으로 조성물에 첨가된다.

프라이밍된 물품은 실리카 나노입자 응집체의 연속적인 네트워크를 포함하는 기판 표면을 포함한다. 입자는 바람직하게는 평균 일차 입자 크기가 40 나노미터 이하이다. 평균 입자 크기는 투과 전자 현미경을 사용하여 측정할 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "연속적인"은 겔화된 네트워크가 적용된 면적 내에 불연속성 또는 갭이 사실상 없이 기판의 표면을 커버함을 지칭한다. 용어 "네트워크"는 다공성 3차원 네트워크를 형성하기 위해 서로 결합된 나노입자들의 집성물 또는 응집체를 지칭한다. 용어 "일차 입자 크기"는 실리카의 비응집된 단일 입자의 평균 크기를 지칭한다.

프라이머 코팅층 두께는 더 클 수 있으며, 응용에 따라서, 예를 들어, 수 마이크로미터 두께만큼 클 수 있다. 기계적 특성은 코팅 두께가 증가될 때 향상되는 것으로 예상될 수 있다.

수성 시스템(aqueous system)으로부터 소수성 기판 상에 프라이머 조성물을 균일하게 코팅하기 위하여, 코팅 조성물의 표면 장력을 감소시키고/거나 기판의 표면 에너지를 증가시키는 것이 선호될 수 있다. 표면 에너지는 코로나 방전, 화학 방사선 또는 화염 처리 방법을 사용하여 코팅하기 전에 기판 표면을 산화시킴으로써 증가될 수 있다. 이들 방법은 또한 기판에 대한 코팅의 접착을 향상시킬 수 있다. 물품의 표면 에너지를 증가시킬 수 있는 다른 방법은, 폴리비닐리덴 클로라이드 (PVDC)의 얇은 코팅과 같은 유기 중합체 프라이머의 사용을 포함한다. 대안적으로, 코팅 조성물의 표면 장력은 저급 알코올(C₁ 내지 C₈)을 첨가함으로써 감소될 수 있다. 그러나, 일부 경우에, 바람직한 특성을 위해 코팅 친수성을 향상시키고 수성 또는 하이드로알코올 용액으로부터 물품의 균일한 코팅을 보장하기 위하여 전형적으로 계면활성제인 습윤제를 프라이머 조성물에 첨가하는 것이 이로울 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "계면활성제"는, 코팅 용액의 표면 장력을 감소시킬 수 있는, 동일한 분자 상에 친수성(극성) 및 소수성(비극성) 영역을 포함하는 분자를 기술한다. 유용한 계면활성제는 미국 특허 제6,040,053호 (솔츠(Scholz) 등)에 개시된 것을 포함한다.

코팅의 반사 방지 특성을 보존하기 위해, 실리카 나노입자의 전형적인 농도 (예를 들어, 총 코팅 조성물에 대해 0.2 내지 15 중량%)에 있어서 대부분의 계면활성제는 코팅 조성물의 0.1 중량% 미만, 바람직하게는 0.003 내지 0.05 중량%를 포함한다. 일부 계면활성제에 있어서 흐림 방지(anti-fog) 특성을 달성하기 위해 필요한 농도를 초과하면 얼룩이 있는 코팅이 얻어짐을 유의해야 한다.

생성된 코팅의 균일성을 개선하기 위해 첨가될 경우, 프라이머 코팅 조성물 내의 음이온성 계면활성제가 바람직하다. 유용한 음이온성 계면활성제에는 (1) 적어도 하나의 소수성 잔기, 예컨대 C₆ 내지 C₂₀ 알킬, 알킬아릴, 및/또는 알케닐 기, (2) 적어도 하나의 음이온성 기, 예컨대 설페이트, 친수성, 포스페이트, 폴리옥시에틸렌 설페이트, 폴리옥시에틸렌 친수성, 폴리옥시에틸렌 포스페이트 등, 및/또는 (3) 이러한 음이온성 기의 염 (여기서, 상기 염은 알칼리 금속 염, 암모늄 염, 3차 아미노 염 등을 포함함)을 포함하는 분자 구조를 가진 것들이 포함되지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 유용한 음이온성 계면활성제의 대표적인 상업적인 예에는 나트륨 라우릴 설페이트, 예를 들어, 헨켈 인크.(Henkel Inc., 미국 델라웨어주 윌밍톤 소재)로부터의 텍사폰(TEXAPON)™ L-100, 또는 스테판 케미컬 코(Stepan Chemical Co, 미국 일리노이주 노쓰필드 소재)로부터의 폴리스텝(폴리STEP)™ B-3; 나트륨 라우릴 에테르 설페이트, 예를 들어, 스테판 케미컬 코. (미국 일리노이주 노쓰필드 소재)로부터의 폴리스텝™ B-12; 암모늄 라우릴 설페이트, 예를 들어, 헨켈 인크. (미국 델라웨어주 윌밍톤 소재)로부터의 스탠다폴(STANDAPOL)™ A; 및 나트륨 도데실 벤젠 친수성, 예를 들어, 론-포울렌, 인크.(Rhone-Poulenc, Inc., 미국 뉴저지주 크랜베리 소재)로부터의 시포네이트(SIPONATE)™ DS-10이 포함된다.

프라이머 코팅 조성물이 계면활성제를 포함하지 않거나 개선된 코팅 균일성이 필요한 경우, 수성 또는 하이드로알코올 용액으로부터 물품의 균일한 코팅을 보장하기 위하여, 내구성의 흐림 방지 특성을 부여하지 않는 것들을 포함하는 또 다른 습윤제를 첨가하는 것이 유익할 수 있다. 유용한 습윤제의 예에는 폴리에톡실화 알킬 알코올 (예를 들어, 아이씨아이 아메리카스, 인크.(ICI Americas, Inc.)로부터의 브리즈(BRIJ)™ 30 및 브리즈™ 35, 및 유니온 카르비드 케미컬(Union Carbide Chemical) 및 플라스틱스 코.(Plastics Co.)로부터의 테르지톨(TERGITOL)™ TMN-6™ 스페셜티(Specialty) 계면활성제, 폴리에톡실화 알킬페놀 (예를 들어, 유니온 카르비드 케미컬 및 플라스틱스 코.로부터의 트리톤(TRITON)™ X-100, 바스프 코프.(BASF Corp.)로부터의 이코놀(ICONOL)™ NP-70) 및 폴리에틸렌 글리콜/폴리프로필렌 글리콜 블록 공중합체 (예를 들어, 바스프 코프.로부터의 테트로닉(TETRONIC)™ 1502 블록 공중합체 계면활성제, 테트로닉™ 908 블록 공중합체 계면활성제, 및 플루로닉(PLURONIC)™ F38 블록 공중합체 계면활성제)가 포함된다. 물론, 이러한 특징이 바람직한 경우, 임의의 첨가되는 습윤제는 코팅의 반사 방지 또는 흐림 방지 특성을 파괴하지 않을 수준으로 포함되어야 한다. 일반적으로, 습윤제는 실리카 나노입자의 양에 따라 코팅 조성물의 0.1 중량% 미만, 바람직하게는 코팅 조성물의 0.003 내지 0.05 중량%의 양으로 사용된다. 과량의 계면활성제 또는 습윤제를 제거하기 위해서 수 중에서 코팅된 물품을 헹구거나 또는 담그는 것이 바람직할 수 있다.

프라이머 코팅 조성물은 바람직하게는 바, 롤, 커튼, 로토그라비어, 분무 또는 침지 코팅 기술과 같은 통상적인 기술을 사용하여 물품 상에 코팅된다. 필름의 균일한 코팅 및 습윤을 보장하기 위해서, 코로나 방전, 플라즈마, 화학 방사선 또는 화염 처리 방법을 사용하여 코팅하기 전에 기판 표면을 산화시키는 것이 바람직할 수 있다.물품의 표면 에너지를 증가시킬 수 있는 다른 방법에는 폴리비닐리덴 클로라이드 ("PVDC")와 같은 프라이머를 사용하는 것이 포함된다.

본 발명의 프라이머 코팅은 바람직하게는 코팅 내에서 가시적인 간섭 색상 변화를 방지하기 위해서 20 ㎚ 미만, 보다 바람직하게는 10 ㎚ 미만으로 변화되는 균일한 평균 두께로 적용된다. 최적의 평균 건조 코팅 두께는 특정 프라이머 코팅 조성물에 좌우되지만, 일반적으로, 코팅의 평균 두께는 10 ㎚ 내지 1,000 ㎚, 바람직하게는 50 ㎚ 내지 250 ㎚, 보다 바람직하게는 75 ㎚ 내지 200 ㎚, 보다 더 바람직하게는 100 내지 150 ㎚이다. 프라이머 두께는 엘립소미터(ellipsometer), 예컨대 개르트너 사이언티픽 코프.(Gaertner Scientific Corp.) 모델 넘버 L115C 엘립소미터를 사용하여 측정될 수 있다.

본 발명의 프라이머 코팅을 바람직할 경우 기판의 양 면 상에 코팅할 수 있다. 대안적으로는, 본 발명의 코팅을 기판의 한 면 상에 코팅할 수 있다.

코팅되면, 프라이밍된 물품을 전형적으로는 재순환 오븐 내에서 20℃ 내지 150℃의 온도에서 건조시킨다. 불활성 기체가 순환할 수 있다. 온도는 건조 공정을 촉진시키기 위해 추가로 상승될 수 있지만 기판에 대한 손상을 방지하기 위해 주의를 해야 한다. 무기 기판의 경우, 경화 온도는 200℃를 초과할 수 있다. 프라이머 코팅 조성물을 기판에 적용하고, 건조한 후, 코팅은 바람직하게는 60 내지 95 중량% (보다 바람직하게는 70 내지 92 중량%)의 실리카 나노입자 (전형적으로는 응집됨), 0.1 내지 20 중량% (보다 바람직하게는 10 내지 25 중량%)의 테트라알콕시실란 및 임의로는 0 내지 5 중량% (보다 바람직하게는 0.5 내지 2 중량%)의 계면활성제, 및 임의로는 5 중량% 이하 (바람직하게는 0.1 내지 2 중량%)의 습윤제를 포함한다.

일부 실시양태에서, 프라이머 코팅 조성물은 그 자체로 스크래치, 마모 및 용매와 같은 원인으로부터의 손상으로부터 기판 및 하부의 기판을 보호하는 단단한 내마모성 층을 제공한다.

다수의 실시양태에서, 본 발명의 프라이머 코팅 조성물은 저장 안정성(shelf stable)이며, 예를 들어, 이것은 겔화되지 않으며, 불투명해지지 않거나 또는 달리는 유의하게 불량해지지 않는다. 추가로, 다수의 실시양태에서, 프라이밍된 물품은 내구성이고, 내마모성이다.

표면 처리제

일부 실시양태에서, 재필기 가능한 물품은 표면 상에 -OH 또는 유사한 작용기를 생성하기 위해서 에너지가 있는 방사선으로 처리된다. 이러한 방사선에는 코로나, 플라즈마, 화학 방사선, 플래쉬램프, 및 화염 처리가 포함된다. 일부 실시양태에서, 에너지가 있는 방사선으로의 처리는, 프라이머가 재필기 가능한 물품에 결합되게 하기 위해서 프라이밍 전에 수행된다.

코팅된 물품

일부 실시양태에서, 본 발명의 건식 소거 물품의 필기 표면은 하이드록실 기를 함유하는 기판, 예컨대 자기, 세라믹, 및 유리를 포함한다. 다른 실시양태에서, 건식 소거 물품의 필기 표면은 바람직하게는 프라이밍된 표면을 갖는 기판을 포함하며, 이것은 사실 임의의 구조, 편평하거나, 휘었거나 또는 복합 형상이고, 바람직하게는 그것 상에 형성된 응집된 실리카 나노입자의 연속적인 네트워크를 갖는 투명한 것 내지 불투명한 중합체성 종이 또는 금속일 수 있다.

일부 실시양태에서, 건식 소거 물품의 필기 표면은 건식 소거 표면, 예컨대 유리, 자기 스틸, 페인팅된 스틸, 페인팅된 금속, 페인팅된 하드보드, 멜라민, 코팅된 필름, 코팅지, 코팅된 섬유보드 시트, 및 현재 시장에서 공지된 다른 건식 소거 표면을 포함한다. 다른 실시양태에서, 필기 표면은 레이블에 대한 전면부 스톡(face stock)으로서, 파일 폴더 등으로서 사용하기 위한 코팅된 필름 또는 코팅지이다. 두 실시양태에서, 중합체 기판은 중합체 시트, 필름, 또는 몰딩된 물질을 포함할 수 있다.

본 발명의 바람직한 프라이머, 친수성-작용성, 및 친수성 중합체 코팅 조성물은 기판에 친수성을 제공한다.

증가된 친수성을 필요로 하는 다른 실시양태에서, 기판은 초기에 소수성일 수 있다. 조성물은 광범위한 기판에 다양한 코팅 방법에 의해 적용될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "친수성"은 수용액에 의해서 습윤되는 표면을 지칭하기 위해서 사용되며, 층이 수용액을 흡수하는지의 여부를 나타내지 않는다. 물 또는 수용액 방울이 50° 미만의 물의 정접촉각을 나타내는 표면은 "친수성"이라고 지칭된다. 소수성 기판은 물 접촉각이 50° 이상이다.

본 발명의 재필기 가능한 물품을 제조하는데 사용될 수 있는 기판은 바람직할 경우, 가시광에 투명하거나 또는 불투명할 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 기판은 목적에 따라서 연성이거나 또는 비연성(inflexible)일 수 있다. 적합한 기판의 예시적인 예에는 폴리에스테르 (예를 들어, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트), 폴리카보네이트, 알릴다이글리콜카보네이트, 폴리아크릴레이트, 예를 들어 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리스티렌, 폴리설폰, 폴리에테르설폰, 호모-에폭시 중합체, 폴리다이아민과의 에폭시 부가 중합체, 폴리다이티올, 폴리에틸렌 공중합체, 플루오르화된 표면, 셀룰로오스 에스테르, 예를 들어 아세테이트 및 부티레이트, 유리, 세라믹, 자기, 코팅지, 금속, 유기 및 무기 복합물 표면 등 (이들의 블렌드 및 라미네이트를 포함함)이 포함된다.

그 외의 다른 실시양태에서, 기판은 투명일 필요가 없다. 본 조성물은 레이블 응용에 사용되는 연성 필름과 같은 기판에 용이하게 세정할 수 있는 표면을 제공하는 것을 발견하였다. 연성 필름은 PET와 같은 폴리에스테르, 또는 PP (폴리프로필렌), PE (폴리에틸렌) 및 PVC (폴리비닐 클로라이드)와 같은 폴리올레핀으로 제조될 수 있다. 기판 수지를 필름으로 압출 성형하고, 압출 성형된 필름을 임의로 단축 또는 이축 배향하는 것과 같은 종래의 필름제조 기술을 사용하여 기판을 필름으로 형성시킬 수 있다. 기판과 프라이머 코팅 사이의 접착을 향상시키기 위해서 기판은 예를 들어, 화학적 처리, 공기 또는 질소 코로나와 같은 코로나 처리, 플라스마, 화염, 또는 화학 방사선을 이용하여 처리될 수 있다. 바람직할 경우, 기판과 프라이머 코팅 조성물 사이에 임의적인 타이층을 또한 적용하여 층간 접착을 증가시킬 수 있다. 상기 처리를 사용하여 기판의 다른 면을 또한 처리하여 기판과 접착제 사이의 접착을 개선할 수 있다. 당업계에 공지된 바와 같이, 기판에 문구 또는 기호와 같은 그래픽을 제공할 수 있다.

또 다른 실시양태에서, 기판은 금속일 수 있거나, 또는 금속 표면 (예를 들어, 증착된 금속), 예컨대 알루미늄 또는 스테인레스 스틸을 가질 수 있다.

실시예

하기의 예시적이며 비제한적인 실시예를 이용하여 본 발명을 추가로 설명할 것이다. 모든 양은 달리 표시되지 않는 한 중량 기준이다.

시험 방법

실시예에서 하기의 시험 방법을 사용하였다.

물 및 유리 세정제를 사용한 영구 마커의 제거: 표면을 6종의 영구 마커 (3개 브랜드, 각 브랜드의 2가지 색상), 즉, 애버리(AVERY)™ 마크스-에이-로트(MARKS-A-LOT)™, 비크(BIC)™ 영구 마커, 및 샤피(SHARPIE)™ 마커로 지시된 바와 같이 마킹하였다. 각 브랜드의 한 색상은 흑색이었다. 두번째 색상은 비크™ 마커의 경우 청색이었고, 애버리™ 마크스-에이-로트™ 및 샤피™ 마커의 경우 적색이었다. 마커의 이름을 각각의 표면 상에 적었다. 24시간 동안 실온에서 에이징(aging) 후, 랩 벤치 상에서 수평 배향으로 물 스트림을 분무병으로 샘플이 있는 필기에 적용하였다. 20초 후, 깨끗한 종이 타월을 사용하여 수회 닦아서 필기를 가능한 만큼 많이 제거하였다. 물로 총 2회 세척하는 경우 이러한 절차를 한번 반복하였다.

영구 마커 필기의 제거에 대해서 표면을 관찰하였다. 물에 의해서 완전히 제거된 영구 마커 필기의 백분율을 육안으로 추정하였다. 전체 마커 라인의 광 또는 고스트 이미지가 표면 상에 남아있다면, 이것을 0% 제거로서 기록하였다.

임의의 필기가 표면 상에 남아있다면, 즉, 상기에 기재된 바와 같은 물로 닦기로 100% 미만이 제거되었다면, 윈덱스™ 유리 세정제를 필기 상에 분무하였다. 20초 후, 습윤된 표면을 종이 타월로 닦았다. 윈덱스™ 워시 및 닦음을 2회 수행한 후, 제거된 마커 필기의 백분율을 육안으로 추정하였다.

건식 소거 마커 필기성: 몇개의 표면을 14종의 상이한 건식 소거 마커 (7개 브랜드의 건식 소거 마커), 즉, 애버리™ 마크스-에이-로트™, 비파(BEIFA)™ 개인용 레이블 마커, 비크™ 건식 소거 마커, 딕손(DIXON)™ 건식 소거 마커, 엑스포(EXPO)™ 볼드(Bold), 엑스포™ 로우 오더(Low Odor) 및 쿼테트(QUARTET)™ 마커로 지시된 바와 같이 마킹하였다. 각각의 브랜드로부터 2가지 색상의 마커를 선택하였는데, 하나는 흑색이고 다른 하나는 적색, 녹색 또는 청색이었다. 전형적인 건식 소거 물질 샘플은 대략 종이 한장 크기였다. 각각의 마커 브랜드에 대해, 샘플에서 약 2.5 ㎝ 높이의 수평 공간을 그 마커 브랜드를 위해 확보해 두었다. 제1 마커를 사용하여 2.5 ㎝ 높이 공간의 좌측 면 상에 마커 브랜드명을 필기하고, 제2 마커를 사용하여 2.5 ㎝ 높이 공간의 우측 면 상에 동일한 마커 브랜드명을 필기하였다. 이러한 방법으로, 각각의 마커 브랜드로부터의 모든 필기물을 하나의 소거가능한 수평선으로 정렬시킨다.

본 발명의 건식 소거 표면 상에 마킹한 후, 각각의 잉크 라인을 디웨팅(dewetting)에 대해 조사하였다. 건식 소거 잉크의 디웨팅 또는 비드 업은 잉크 라인 내의 갭의 출현 또는 잉크 라인의 수축에 의해 입증하였다. 디웨팅된 마커의 총 개수를 기록하였다. 14종의 개별 마커를 필기 시험에 이용하였으며, 가능한 디웨팅 점수의 범위는 0 내지 14이다. 어떠한 마커도 디웨팅되지 않았다면, 디웨팅 점수는 0이었다. 10개의 마커가 디웨팅되었다면, 점수는 10이었다.

건식 소거 마커 필기 제거: 표면 상에서 24시간 체류 시간 후, 엑스포™ 건식 지우개를 사용하여 건식 소거 마커 필기를 지웠다. 2.5 ㎏의 편평한 브래스(brass) 추를 지우개의 상부에 놓았다. 이 추는 지우개와 동일한 길이 및 폭이었다. 추가 있는 지우개를 마커 필기의 제1 라인 바로 앞에 놓았다. 지우개 상에 추가의 손 압력을 적용하지 않고, 지우개를 마커의 전체 라인 위에서 밀었다. 마커의 이름이 식별 불가능할 정도로 충분한 필기가 지워지면, 마커는 한번의 스트록으로 제거되었다고 간주하였다. 그렇지 않으면, 지우개를 필기 위에 다시 통과시켰다. 마커의 이름이 더이상 식별 불가능해질 때까지, 이것을 계속하였다. 건식 소거 마커 필기의 7개의 라인 각각을 지우는데 필요한 지우개 스트록의 총 수를 기록하였다. 최소 건식 소거 점수는 7회의 스트록이었다.

연마 시험: 93 통과/분의 속도로 표면 위에 표준 엑스포™ 건식 지우개를 수회 통과시킬 수 있는 기계 장치를 구성하였다. 지우개를 위한 하우징은 약 250 g의 중량을 가졌다. 지우개 상의 총 중량이 약 2.5 ㎏이도록, 이러한 하우징에 또한 5 lb의 추를 달았다. 장비의 전원 코드에 부착된 카운트다운 타이머에 의해서 지우개의 샘플 위 통과 횟수를 제어하였다. 기록된 횟수 후, 장치를 껐다. 지우개의 1000회 통과 후 타이머가 멈추도록 프로그래밍하였다.

물질

실시예 및 비교예에 활용되는 마커, 물질 및 스톡 용액을 각각 1, 2, 및 3에 표시하였다.

[표 1]

[표 2]

[표 3]

코팅 조성물을 하기와 같이 제조하였으며, 달리 언급되지 않는 한 모든 양은 중량부로 표현한다.

코팅 조성물 1,

츠비터이온성 실란의 용액을 하기와 같이 제조하였다. 3-(N,N-다이메틸아미노프로필)트라이메톡시실란 (49.7 g, 239 mmol)을 스크류-탑 자(screw-top jar)에 첨가한 후, 탈이온수 ("DI") (82.2 g) 및 1,4-부탄 설톤 (32.6 g, 239 mmol)을 첨가하였다. 반응 혼합물을 75℃로 가열하고, 14시간 동안 혼합하였다. 가열 후, 반응 혼합물을 수 중의 2 중량%로 희석하여 최종 코팅 용액을 얻었다.

코팅 조성물 2를 수 중의 2 중량%의 코팅 조성물 1: LS1: NPS3 (61:19:20 w/w)의 블렌드 용액으로서 제조하였다.

코팅 조성물 3을 수 중의 2 중량%의 코팅 조성물 1: NPS3 (80:20 w/w)의 블렌드 용액으로서 제조하였다.

코팅 조성물 4:

코팅 용액, 하이드록시 설포네이트 실란의 제제를 미국 특허 제4,338,377호에 기재된 바와 같이 제조하였고, 2 중량%로 희석하였다.

3-(트라이하이드록시실릴)-프로필 메틸-포스포네이트, 모노나트륨 염을 물로 2 중량% 용액으로 희석하여 코팅 조성물 5 (포스포네이트 실란)를 제조하였다.

카르복시-에틸실란트라이올, 나트륨 염을 물로 2 중량% 용액으로 희석하여 코팅 조성물 6 (카르복실레이트 실란)을 제조하였다.

3-(트라이하이드록시실릴)-1-프로판설폰산을 물로 2 중량% 용액으로 희석하여 코팅 조성물 7 (프로판 설폰산)을 제조하였다.

N-(3-트라이에톡시-실릴프로필)글루콘아미드를 물로 2 중량% 용액으로 희석하여 코팅 조성물 8 (당 실란)을 제조하였다.

N-트라이메톡시-실릴프로필-N,N,N-트라이메틸암모늄 클로라이드를 물로 2 중량% 용액으로 희석하여 코팅 조성물 9 (암모늄 실란)를 제조하였다.

2-[메톡시-(폴리에틸렌옥시) 프로필]트라이메톡시실란을 물로 2 중량% 용액으로 희석하여 코팅 조성물 10 (폴리에틸렌 글리콜 실란)을 제조하였다.

코팅 조성물 11을 수 중의 2 중량%의 코팅 조성물 4 : LS2 (65:35 w/w)의 블렌드 용액으로서 제조하였다.

코팅 조성물 12를 수 중의 2 중량%의 코팅 조성물 5 : LS2 (65:35 w/w)의 블렌드 용액으로서 제조하였다.

코팅 조성물 13을 수 중의 2 중량%의 코팅 조성물 6 : LS2 (65:35 w/w)의 블렌드 용액으로서 제조하였다.

코팅 조성물 14를 수 중의 2 중량%의 코팅 조성물 7 : LS2 (65:35 w/w)의 블렌드 용액으로서 제조하였다.

코팅 조성물 15를 수 중의 2 중량%의 코팅 조성물 8 : LS2 (65:35 w/w)의 블렌드 화합물 용액으로서 제조하였다.

코팅 조성물 16을 수 중의 2 중량%의 코팅 조성물 9 : LS2 (65:35 w/w)의 블렌드 용액으로서 제조하였다.

코팅 조성물 17을 수 중의 2 중량%의 코팅 조성물 10 : LS2 (65:35 w/w)의 블렌드 용액으로서 제조하였다.

코팅 조성물 18을 수 중의 2 중량%의 코팅 조성물 1 : LS2 (65:35 w/w)의 블렌드 용액으로서 제조하였다.

코팅 조성물 19를 수 중의 2 중량%의 코팅 조성물 1 : LS2 (65:35 w/w)의 블렌드 용액으로서 제조하였고, 0.8 M HNO₃로 pH 5로 산성화하였다.

코팅 조성물 20을 수 중의 2 중량%의 코팅 조성물 8 : LS2 (65:35 w/w)의 블렌드 용액으로서 제조하였고, 0.8 M HNO₃로 pH 4.5로 산성화하였다.

코팅 조성물 21을 수 중의 2 중량%의 코팅 조성물 6 : LS2 (65:35 w/w)의 블렌드 용액으로서 제조하였고, 0.8 M HNO₃로 pH 4.5로 산성화하였다.

코팅 조성물 22를 수 중의 2 중량%의 코팅 조성물 5 : LS2 (65:35 w/w)의 블렌드 용액으로서 제조하였고, 0.8 M HNO₃로 pH 3으로 산성화하였다.

코팅 조성물 23을 수 중의 포발™ R3109의 2 중량% 용액으로서 제조하였고, 0.8 M HNO₃로 pH 3으로 산성화하였다.

코팅 조성물 24를 수 중의 2 중량% 포발™ R1130 용액으로서 제조하였고, 0.8 M HNO₃로 pH 3으로 산성화하였다.

코팅 조성물 25를 수 중의 2 중량%의 포발™ R2105 용액으로서 제조하였고, 0.8 M HNO₃로 pH 3으로 산성화하였다.

실시예 1

기재된 코팅 조성물로 코팅하기 전에, 자기 스틸 시트를 세정하여 흡착된 유기 물질을 표면으로부터 제거하여, 자유 OH 기를 노출시켰다. 알코녹스™ 세제의 페이스트를 젖은 종이 타월을 사용하여 각각의 자기 시트를 문질렀다. 이어서, 시트를 물로 헹구었다. 비드 업 없이 물이 흘러내리면, 시트가 깨끗한 것으로 간주하였다.

깨끗한 자기 스틸 시트 약 20.3 ㎝ × 25 ㎝를 킴와이프™ 종이 티슈를 사용하여 용액 NPS1로 3회 코팅하였다. 샘플을 실온에서 건조하고, 이어서 150℃에서 15분 동안 가열하였다. 그 후, 샘플을 킴와이프™ 종이 티슈를 사용하여 코팅 조성물 2로 3회 코팅하였다. 샘플을 실온에서 건조하고, 이어서 150℃에서 15분 동안 가열하였다. 샘플을 실온으로 냉각한 후, 이들을 탈이온수 (600 mL/분)로 60초 동안 헹구었다.

실시예 2

실시예 2의 경우, 비드 업 없이 물이 플레이트를 흘러내리도록, 20.3 ㎝ × 20.3 ㎝ 플로트 유리 플레이트를 알코녹스™ 세제의 페이스트로 세정하였다. 깨끗한 유리 플레이트를 킴와이프™ 종이 티슈를 사용하여 코팅 조성물 2로 코팅하였다. 코팅된 유리 플레이트를 실온에서 공기 스트림 내에서 건조하고, 이어서 10분 동안 150℃에서 가열하였다. 샘플을 실온으로 냉각한 후, 이것을 탈이온수 (600 mL/분)로 60초 동안 헹구고, 이어서 종이 타월로 건조하였다.

실시예 3

코팅 전에, 페인팅된 스틸 시트를 알코녹스™ 세제를 사용하여 세정하였다. 이어서, 시트를 킴와이프™ 종이 티슈를 사용하여 NPS1로 3회 코팅하였다. 샘플을 실온에서 공기 스트림 내에서 건조하고, 이어서 150℃에서 15분 동안 가열하였다. 그 후, 샘플을 킴와이프™ 종이 티슈를 사용하여 코팅 조성물 2로 3회 코팅하였다. 샘플을 실온에서 건조하고, 이어서 150℃에서 15분 동안 가열하였다. 샘플을 실온으로 냉각한 후, 이것을 탈이온수 (600 mL/분)로 60초 동안 헹구고, 이어서 종이 타월로 건조하였다.

실시예 4

본 실시예에서의 필름은 쓰리엠 컴퍼니로부터의 0.10 ㎜ (4 mil) PVDC 프라이밍된 투명한 폴리에스테르 (PET) 필름이었다. PET 필름을 NPS2 용액 및 마이어(Mayer) 막대 (#6)를 사용하여 실리카 나노입자로 코팅하였다. 코팅된 필름을 실온에서 건조한 후, 5분 동안 120℃에서 가열하였다. 이 필름을 실리카 나노입자 코팅을 형성하는데 사용된 것과 동일한 방식으로 코팅 조성물 3으로 코팅하였다. 코팅된 필름을 실온에서 건조한 후, 120℃에서 10분 동안 가열하였다. 샘플을 실온으로 냉각한 후, 이것을 탈이온수 (600 mL/분)로 60초 동안 헹구고, 종이 타월로 건조하였다.

실시예 5

본 실시예를 위한 기재 필름은 프로텍트-올, 인크(Protect-all, Inc)로부터 입수된 UV 경화된 아크릴 코팅을 갖는 0.05 ㎜ (2 mil)의 백색 폴리에스테르였다. 건식 소거 필름을 미국 특허 제5,244,780호 (스트로벨(Strobel) 등)의 실시예 8에 기재된 방법에 의해서 화염 처리하였다. 화염 처리 후, 필름을 #7 마이어 막대를 사용하여 NPS2 용액 중의 실리카 나노입자로 코팅하였다. 코팅된 필름을 실온에서 건조한 후, 15분 동안 120℃에서 가열하였다. 이어서, 건조된 필름을 #7 마이어 막대를 사용하여 코팅 조성물 3으로 코팅하였다. 코팅된 필름을 실온에서 건조한 후, 15분 동안 150℃에서 가열하였다. 필름을 실온으로 냉각한 후, 이것을 탈이온수 (600 mL/분)로 60초 동안 헹구고, 이어서 종이 타월로 건조하였다.

비교예 C1

입수된 대로의 자기 스틸 패널

비교예 C2

입수된 대로의 플로트 유리 플레이트

비교예 C3

입수된 대로의 페인팅된 스틸 패널

비교예 C4

입수된 대로의 투명한 폴리에스테르 필름, PVDC로 프라이밍된 2면

비교예 C5

입수된 대로의 백색 폴리에스테르 건식 소거 필름

[표 4]

2종의 건식 지우개인 엑스포™ 건식 지우개 및 3M™ 화이트보드 지우개를 사용하여 내마모성에 대해서 실시예 1을 시험하였다. 시험 방법 부분에 기재된 마모 시험기를 사용하여 지우개를 표 5에 나타낸 바와 같이 샘플 위로 5000회 통과시켰다. 마모 후, 각각의 샘플을 물 및 윈덱스 브랜드 창문 세정제에 의한 영구 마커 제거에 대해서 시험하였다.

[표 5]

실시예 6 내지 실시예 17

실시예 6 내지 17의 경우, 물이 유리 플레이트 상에 더 이상 비드 업되지 않도록, 일련의 20.3 ㎝ × 20.3 ㎝ 플로트 유리 플레이트를 먼저 알코녹스™ 세제의 페이스트로 세정하였다. 깨끗한 유리 플레이트를 킴와이프™ 종이 티슈를 사용하여 각각 코팅 조성물 1 및 4 내지 10으로 각각 코팅하였다. 코팅된 유리 플레이트를 실온에서 건조하고, 10분 동안 150℃에서 가열하였다. 시험 하기 전에, 샘플을 실온으로 냉각한 후, 이것을 탈이온수 (600 mL/분)로 60초 동안 헹구고, 실온에서 건조하였다.

[표 6]

비교예 C6 내지 비교예 C11

일련의 20.3 ㎝ × 20.3 ㎝ 플로트 유리 플레이트를 먼저 알코녹스™ 세제의 페이스트로 세정하였다. 페이스트를 물로 헹구고, 공기 스트림 내에서 건조하였다. 세정 및 건조 후, 이들을 킴와이프™ 종이 티슈를 사용하여 코팅 조성물 7, 9, 10, 16, 및 17 각각으로 코팅하였다. 코팅된 유리 플레이트를 실온에서 건조하고, 이어서 10분 동안 150℃에서 가열하였다. 마커 시험 전에, 샘플을 실온으로 냉각한 후, 이들을 탈이온수 (600 mL/분)로 60초 동안 헹구고, 건조하였다. 결과는 표 7에 기재되어 있다.

[표 7]

실시예 17 내지 실시예 22

일련의 20 ㎝ × 25 ㎝ 자기 스틸 패널을 먼저 알코녹스™ 세제의 페이스트로 세정하였다. 페이스트를 물로 헹구고, 공기 스트림 내에서 건조하였다. 세정 및 건조 후, 이들을 킴와이프™ 종이 티슈를 사용하여 표 7에 기재된 바와 같은 코팅 조성물로 코팅하였다. 코팅된 자기 플레이트를 실온에서 건조하고, 이어서 10분 동안 150℃에서 가열하였다. 마커 시험 전에, 샘플을 실온으로 냉각한 후, 이들을 탈이온수 (600 mL/분)로 60초 동안 헹구고, 건조하였다.

[표 8]

실시예 17 내지 22를 건식 지우개에 대한 내마모성에 대해서 시험하였다. 시험 방법 부분에 기재된 마모 시험기를 사용하여 엑스포™ 건식 지우개를 각각의 샘플 위에 1000회 통과시켰다. 마모 후, 각각의 샘플을 물 및 윈덱스에 의한 영구 마커 제거에 대해서 시험하였다.

[표 9]

실시예 17 내지 22를 반복적인 필기 및 동일한 곳에서의 소거의 효과에 대해서 시험하였다. 흑색 샤피™, 애버리™, 및 비크™ 마커로 각각의 실시예 상에 필기하였다. 필기를 건조한 후, 샘플을 윈덱스™ 브랜드 창문 세정제로 분무하고, 종이 타월로 닦아서 세정하였다. 필기 및 세정을 각각의 실시예 상에서 100회 수행하였다. 이어서, 영구 마커 제거 시험을 각각의 실시예 상에서 수행하였다.

[표 10]

실시예 23 내지 실시예 30

본 실시예에서의 필름은 쓰리엠 컴퍼니로부터의 0.10 ㎜ (4 mil) PVDC 프라이밍된 투명한 폴리에스테르 (PET) 필름이었다. PET 필름을 NPS2 용액 및 마이어 막대 (#6)를 사용하여 실리카 나노입자로 코팅하였다. 코팅된 필름을 실온에서 건조한 후, 5분 동안 120℃에서 가열하였다. 이 필름을 실리카 나노입자 코팅을 형성하는데 사용된 것과 동일한 방식으로 코팅 조성물 3으로 코팅하였다. 코팅된 필름을 실온에서 건조한 후, 120℃에서 10분 동안 가열하였다. 샘플을 실온으로 냉각한 후, 이것을 탈이온수 (600 mL/분)로 60초 동안 헹구고, 종이 타월로 건조하였다.

[표 11]

실시예 31

탈이온수 97 g 중에 PVA 3 g을 용해시키고, 60℃에서 밤새 교반하여 폴리비닐 알코올의 수용액 (98 mole% 가수분해됨, 중량평균 분자량 ("WAMW") 약 31,000 내지 50,000)을 제조하였다. 이후에, 진한 HNO₃로 pH 3으로 용액을 산성화하였다. 폴리에스테르 필름을 실시예 23 내지 30의 절차에 따라서 실리카 나노입자로 프라이밍하였다. PVA의 산성화 용액을 실리카 나노입자 프라이밍된 폴리에스테르 상에 #6 마이어 막대를 사용하여 코팅하였다. 코팅된 필름을 120 ℃에서 5 내지 10분 동안 경화하였다.

실시예 32

탈이온수 97 g 중에 PVA 3 g을 용해시키고, 60℃에서 밤새 교반하여 폴리비닐 알코올의 수용액 (98 mole% 가수분해됨, 중량평균 분자량 (WAMW) 약 31,000 내지 50,000)을 제조하였다. 이후에, 진한 HNO₃로 pH 3으로 용액을 산성화하였다. 실리카 나노입자 프라이머가 없는 폴리에스테르 필름 상에 #6 마이어 막대를 사용하여 PVA의 산성화 용액을 코팅하였다. 코팅된 필름을 120 ℃에서 5 내지 10분 동안 경화하였다.

[표 12]

본 명세서에 인용된 특허, 특허 문서 및 간행물의 전 발명은 마치 각각이 개별적으로 포함되는 것처럼 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된다.

본 발명의 범주 및 취지를 벗어나지 않고도 본 발명에 대한 다양한 변형 및 변경이 당업자에게 명백하게 될 것이다. 본 발명은 본 명세서에 개시된 예시적 실시양태 및 실시예로 부당하게 제한하고자 하는 것이 아니며, 그러한 실시예 및 실시양태는 단지 예시의 목적으로 제시되고, 본 발명의 범주는 이하의 본 명세서에 개시된 특허청구범위로만 제한하고자 함을 이해하여야 한다.

Claims (13)

1. 면이 있는 물품에 배치할 수 있는 친수성 코팅으로서, 하나 이상의 츠비터이온성(zwitterionic) 실란을 포함하는, 친수성 코팅.
2. 제1항에 있어서, 츠비터이온성 실란은 아래의 화합물로 이루어진 군으로부터 선택되는, 친수성 코팅.
   

   
3. 제1항에 있어서, 츠비터이온성 실란은 아래의 화학식을 갖는, 친수성 코팅.
   (R¹O)_p-Si(R²)_q-W-N⁺(R³)(R⁴)-(CH₂)_m-SO₃-
   [화학식에서,
   각각의 R¹은 독립적으로 수소, 메틸 기, 또는 에틸 기이고;
   각각의 R²는 독립적으로 메틸 기 또는 에틸 기이고;
   각각의 R³ 및 R⁴ 는 독립적으로 포화 또는 불포화, 직쇄, 분지쇄, 또는 사이클릭 유기 기이고, 이들은 함께 임의로는 기 W의 원자와 결합되어 고리를 형성할 수 있고;
   W는 유기 연결 기이고;
   m은 1 내지 4의 정수이고;
   p는 1 내지 3의 정수이고;
   q는 0 또는 1이고;
   p + q는 3이다.]
4. 제3항에 있어서, 유기 연결 기 W는 포화 또는 불포화, 직쇄, 분지쇄, 또는 사이클릭 유기 기로부터 선택되는, 친수성 코팅.
5. 제1항에 있어서, 츠비터이온성 실란은 아래의 화학식을 갖는, 친수성 코팅.
   (R¹O)_p-Si(R²)_q-CH₂CH₂CH₂-N⁺(CH₃)₂-(CH₂)_m-SO₃-
   [화학식에서,
   각각의 R¹은 독립적으로 수소, 메틸 기, 또는 에틸 기이고;
   각각의 R²는 독립적으로 메틸 기 또는 에틸 기이고;
   m은 1 내지 4의 정수이고;
   p는 1 내지 3의 정수이고;
   q는 0 또는 1이고;
   p + q는 3이다.]
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 면이 소수성인, 친수성 코팅.
7. 제6항에 있어서, 면은 유리, 자기, 세라믹, 금속, 중합체 물질, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 친수성 코팅.
8. 제6항에 있어서, 면과 친수성 코팅 사이의 -OH 작용성 프라이머 코팅을 더 포함하는, 친수성 코팅.
9. 제8항에 있어서, 프라이머 코팅은 테트라알콕시실란, 이들의 올리고머, 리튬 실리케이트, 나트륨 실리케이트, 칼륨 실리케이트, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는, 친수성 코팅.
10. 제8항에 있어서, 프라이머 코팅은 증착된 SiO, SiO₂, 및 이들의 조합을 포함하는, 친수성 코팅.
11. 제8항에 있어서, 프라이머 코팅은 하나 이상의 증착된 알콕시실란을 포함하는, 친수성 코팅.
12. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 물품이 연성인, 친수성 코팅.
13. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 친수성 코팅이 있는 면 반대쪽에 있는 물품의 면에 접착제 코팅을 더 포함하는, 친수성 코팅.