KR20190045828A - 컨포멀(Conformal) 플루오로 중합체 코팅 - Google Patents

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KR20190045828A
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피. 노박 앤드류
알. 로드리게 에이프릴
엠. 셔먼 엘레나
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더 보잉 컴파니
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Abstract

본 발명은 금속 성분과 같은, 플루오로 중합체 코팅된 성분을 형성하기 위한 방법을 제공하며, 상기 방법은 성분의 표면 상에 접착 촉진제를 도포하는 단계; 접착 촉진제 상에 유기 물질을 도포하는 단계; 및 유기 물질 상에 플루오로 중합체 및 푸란 또는 플루오르화된 용매로부터 선택되는 용매를 포함하는 혼합물을 도포하는 단계를 포함한다. 본 발명의 양태는 추가로 성분 상에 약 5 밀 (mil) 내지 약 80 밀 (mil)의 두께를 가지며, 상기 층의 전체 부피를 기준으로 약 20 % 내지 약 70 %의 평균 공극률 (porosity)을 가지며, cm3 당 약 1011 내지 약 1013 공극의 공극 밀도 (void density)를 갖는 플루오로 중합체 코팅을 제공한다.

Description

컨포멀(Conformal) 플루오로 중합체 코팅 {CONFORMAL FLUOROPOLYMER COATINGS}
본 발명의 양태는 비-평면 표면 상에 컨포멀 (conformal) 플루오로 중합체 코팅을 침착시키기 위한 방법을 제공한다. 본 발명의 양태는 추가로 플루오로 중합체 코팅을 제공한다.
서리, 얼음 또는 눈이 항공기에 쌓이는 것은 항공기 날개 위로 공기 흐름을 변화시키고, 이는 양력 (lift)을 감소시키고 항력 (drag)를 증가시킨다. 또한, 축적은 총 중량을 증가시켜 이륙에 필요한 양력을 증가시킨다. 따라서 서리, 얼음 또는 눈은 일반적으로 이륙하기 전에 제거된다. 비행 중에는 뜨거운 엔진 추출 공기 (bleed air), 전기담요, 기계적 부츠 (mechanical boots) 또는 이들의 조합을 사용하여 항공기의 외부 표면에 얼음을 생기는 것을 피하도록 한다. 그러나 이러한 조치는 에너지를 소비하고 항공기에 무게를 추가하며, 연비 (fuel economy)를 줄인다.
지상에는 뜨거운 글리콜 스프레이의 형태로 안티-아이싱(anti-icing) 및 디-아이싱 (de-icing) 유체가 사용된다. 효과적이지만, 그러한 유체는 추가 비용을 발생시키며, 부가적인 도포시간으로부터 게이트 딜레이 (gate delay)를 유발할 수 있다. 그 결과, 항공기에서 얼음을 제거하기 위한 새로운 옵션이 필요하다.
플루오로 중합체는 표면에 코팅되어 얼음 축적을 줄이거나 방지할 수 있다. 그러나 항공기 부품이 편평하지 않은 경우 (예, 곡률을 가짐), 예를 들어 에어포일 (airfoil)의 선단 (lead edge)에서 플루오로 중합체 코팅은 매끄러운 코팅 표면에 비하여 비 또는 모래에 노출될 때 훨씬 빨리 마모되는 파급된 (rippled) 질감이 있다. 또한, 플루오로 중합체 코팅은 침착된 코팅 (deposited coating)의 (creep)/유동으로 인해, 항공기 부품의 곡선 표면에 대해 약 10밀(mil)의 최대 두께를 갖는다.
비-평면 표면 상에 매끄러운 발포성 (icephobic) 코팅을 형성하는 방법에 대한 필요성이 있다.
본 발명은 표면 상에 접착 촉진제를 도포하는 단계; 접착 촉진제 상에 유기 물질을 도포하는 단계; 및 유기 물질 상에 플루오로 중합체 및 푸란 또는 플루오르화된 용매로부터 선택되는 용매를 포함하는 혼합물을 도포하는 단계를 포함하는 플루오로 중합체 코팅된 금속을 형성하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 양태는 추가로 성분 상에 약 5밀(mil) 내지 약 80밀(mil)의 두께를 가지며, 상기 층의 전체 부피를 기준으로 약 20% 내지 약 70%의 평균 공극률 (porosity)을 가지며, cm3 당 약 1011 내지 약 1013 공극의 공극 밀도 (void density)를 갖는 플루오로 중합체 코팅을 제공한다.
본 발명의 상기 언급된 특징들이 상세하게 이해될 수 있는 방식으로, 위에서 간략히 요약된 본 발명의 보다 구체적인 설명은 양태와 관련하여 참조될 수 있는데, 그 일부는 첨부된 도면들에 도시되어 있다. 그러나, 첨부된 도면은 본 개시의 일반적인 양태만을 도시하고 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 간주 되어서는 안되며, 본 발명은 다른 동등한 효과를 갖는 양태를 수용할 수 있다.
도 1은 하나의 양태에 따른, 그 위에 침착된 매끄러운 발포성 (icephobic) 코팅을 갖는 표면을 제조하는 방법의 흐름도이다.
도 2는 하나의 양태에 따른, 로봇식 분무기이다.
도 3은 하나의 양태에 따른, 진공백 장치의 사시도이다.
이해를 돕기 위해, 가능한 경우, 도면에서 공통된 동일한 도면 부호가 동일한 요소를 나타내기 위해 사용되었다. 하나의 양태의 구성 요소 및 특징이 추가의 기재없이 다른 양태에 유리하게 포함될 수 있다.
본 발명은 표면 상에 접착 촉진제를 도포하는 단계; 접착 촉진제 상에 유기 물질을 도포하는 단계; 및 유기 물질 상에 플루오로 중합체 및 푸란 또는 플루오르화된 용매로부터 선택되는 용매를 포함하는 혼합물을 도포하는 단계를 포함하는 플루오로 중합체 코팅된 금속을 형성하는 방법을 제공한다. 본 발명의 방법은 비-평면 금속 표면과 같이 평평하지 않은 표면에 매끄러운 발포성 (icephobic) 코팅을 제공하여 비 및 모래 내식성 (erosion resistance)을 향상시킨다.
에어포일 (airfoil)의 표면 처리
도 1은 매끄러운 발포성 코팅이 그 위에 침착된 표면을 제조하는 방법 (100) 이다. 적어도 하나의 양태에서, 도 1에 도시된 바와 같이, 성분의 표면과 같은 표면은 용매로 연마 및/또는 세척될 수 있다 (블록 102). 구성 요소는 풍력 터빈 (wind turbine), 위성 또는 자동차, 기차, 보트 등과 같은 운송 수단 (vehicle)의 일부일 수 있다. 운송 수단 구성 요소는 항공기의 착륙 장치 (landing gear), 패널 또는 조인트와 같은 구조적 구성 요소와 같은 운송 수단의 구성 요소이다. 운송 수단 구성 요소의 예는 에어 포일 (로터 블레이드와 같은), 보조 동력 유닛, 항공기의 노즈 (nose), 연료 탱크, 테일 콘 (tail cone), 패널, 둘 이상의 패널 사이의 코팅된 랩 조인트 (lap joint), 날개-동체 조립체 (wing-to-fuselage assembly), 구조적 항공기 복합체, 동체 몸체-조인트, 날개 늑골-피부 조인트 및/또는 기타 내부 구성 요소를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 양태에서, 표면은 연마 패드 (abrasion pad)로 연마되어 노출된 표면을 제공한다. 예를 들어, 알루미늄 표면은 산화된 알루미늄을 제거하기 위해 연마되고, 기본적인 알루미늄 표면을 노출시킨다. 적어도 하나의 양태에서, 연마 패드는 약 100 그릿 (grit) 표면 내지 약 1,000 그릿 (grit), 예를 들어 약 400 그릿 (grit) 내지 약 500 그릿 (grit)을 갖는다. 적절한 연마 패드는 3M Corporation 사의 Scotch-BriteTM 연마 패드를 포함한다. 연마된 표면은 비누와 물로 씻어서 닦아내 느슨한 표면 물질이나 부스러기를 제거할 수 있다. 세척 후, 표면 (예를 들어, 운송 수단 구성 요소의 표면)은 세제를 함유한 알칼리 용액으로 도입될 수 있다. 추가적으로 또는 대안으로, 세제를 함유한 알칼리성 용액이 표면 상에 분무될 수 있다. 알칼리 용액은 액상의 수산화나트륨, 중탄산 나트륨, 탄산칼륨 또는 탄산나트륨일 수 있다. 세제는 뉴저지 주 벌링턴의 International Products Corporation에서 입수 가능한 Micro-90® 세제 (계면 활성제 및 킬레이터 포함) 일 수 있다. 세제를 함유하는 알칼리 용액의 pH는 약 7 내지 약 12, 예를 들어 약 9와 같을 수 있다. 세제를 함유하는 알칼리 용액에 존재하는 표면 (예: 운송 수단 성분의 표면)은 약 1분 내지 1시간 동안, 예를 들어 약 20분 동안 초음파 처리될 수 있다. 세제를 갖는 알칼리성 용액은 표면 상에 추가적으로 산화를 제거한다. 그 후 표면 (예: 운송 수단 구성 요소의 표면)을 용액에서 제거하고, 물로 세척하여, 아세톤 욕조에 도입할 수 있다. 아세톤 욕조에 존재하는 표면은 약 1분 내지 약 1시간 동안, 예를 들어 약 20분 동안 초음파 처리될 수 있다. 표면을 아세톤 욕조에서 제거하고 건조시킨다. 표면은 이후 사용될 때까지 질소 또는 아르곤과 같은 불활성 대기 하에서 저장될 수 있다.
플루오로 중합체는 직접적으로 연마된 표면에 적용되거나 (예를 들어, 후술되는 방식으로), 연마된 표면은 예를 들어 하기에 기술된 바와 같이 추가의 표면 준비를 거칠 수 있다.
스프레이 도포를 위한 표면 준비
적어도 하나의 양태에서, 도 1에 도시된 바와 같이, 금속 접착 촉진제를 표면에 도포하여 (블록 104), 유기 물질의 표면에 대한 결합을 향상시킨다. 적어도 하나의 양태에서, 상기 방법은 아세트산, 지르코늄 테트라-n-프로폭시드, 및 (3-글리시딜옥시프로필)트라이메톡시실란의 반응 생성물인 접착제를 도포하는 것을 포함한다. 접착 촉진제는 3M Surface Pre-Treatment AC-131 CB와 같은 Boegel® 일 수 있다. 3% AC-131 키트는 3M Corporation에서 구할 수 있다. 상기 접착 촉진제는 표면상의 한 층일 수 있다. 3% AC-131은 비-크롬산염 전환 코팅제이며, 일반적으로 알루미늄, 니켈, 스테인리스 강철, 마그네슘 및 티타늄 합금 상에 침착된다. AC-131은 빙초산 (GAA)과 지르코늄 테트라-n-프로폭시드 (TPOZ)의 수성 혼합물인 Part A 및 (3-글리시딜옥시프로필)트라이메톡시실란 (GTMS)인 Part B를 갖는다. 두 성분은 함께 혼합되고 (Part A + Part B), 혼합물 중의 규소 대 지르코늄의 몰 비는 2.77 : 1이다. Part A의 아세트산 대 TPOZ의 몰 비는 0.45 : 1이다. GAA 및 TPOZ의 측정된 부피를 약 10분 동안 격렬하게 혼합한 다음, AC-131 키트의 Part A에 첨가할 수 있다. 미리 혼합된 Part A 용액을 AC-131 키트의 Part B 용액의 측정된 부피에 첨가하고, 30분의 유도 기간 (induction period) 동안 교반할 수 있다. 이어서, 이 용액은 분무, 침지, 솔질 및/또는 닦음에 의해 표면 (예를 들어, 운송 수단 구성 요소의 표면) 상에 침착된다. 예를 들어, 분무의 적합한 형태는 스프레이 건, 대용량, 저압 스프레이 건 및/또는 핸드 펌프 분무기로 분무하는 것을 포함한다. 그 후, 용액을 경화시켜 (실온 또는 상승된 온도에서) 졸-겔을 형성한다. 적어도 하나의 양태에서, 경화 온도는 약 10℃ 내지 약 150℃, 예를 들어 약 20℃ 내지 약 100℃, 약 30℃ 내지 약 70℃, 또는 약 40℃ 내지 약 50℃와 같을 수 있다. 경화는 약 15분 내지 약 72시간 동안 수행될 수 있다. 접착 촉진제 층은 0.5밀(mil) 내지 약 5밀(mil), 예를 들어 약 1밀(mil) 내지 약 2밀(mil)와 같은 두께를 가질 수 있다.
적어도 하나의 양태에서, 도 1에 도시된 바와 같이, 유기물은 접착 촉진제 상에 (블록 106) 상에 침착된다. 상기 유기 물질은 접착 촉진제 상의 층일 수 있다. 유기 물질은 에폭시, 폴리우레탄, 에폭시 또는 우레탄 프라이머와 같은 프라이머 물질, 또는 섬유-강화 플라스틱과 같은 프라이머를 포함할 수 있다. 침착은 졸-겔을 유기 물질에 페인팅, 분무, 담금, 접촉, 접착 및/또는 결합하는 단계를 포함하여, 유기 물질 층을 형성할 수 있다. 유기 물질 층은 약 0.5밀(mil) 내지 약 5밀(mil), 예를 들어 약 1밀(mil) 내지 약 2밀(mil)의 두께를 가질 수 있다.
플루오로 중합체의 분무 적용
적어도 하나의 양태에서, 도 1에 도시된 바와 같이,플루오로 중합체는 접착 촉진제 층 상 또는 유기 물질 층 또는 표면 (예, 금속 표면) (블록 108) 상에 침착된다. 플루오로 중합체는 플루오로아크릴레이트, 플루오로실리콘 아크릴레이트, 플루오로우레탄, 퍼플루오로폴리에터, 퍼플루오로폴리옥세탄, 폴리비닐리덴플루오라이드 (PVDF), 및 퍼플루오로알콕시 알케인 (PFA)을 포함한다. 플루오로에테인은 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE), 플루오로화된 에틸렌 프로필렌 중합체 (FEP) (헥사플루오로프로필렌 및 테트라플루오로에틸렌의 공중합체임), 및 에틸렌 테트라플루오로에틸렌 (ETFE)을 포함한다.
표면 (운송 수단 구성 요소의 표면과 같은)은 분사하는 동안에 성분의 두개 이상의 측면에 쉽게 접근할 수 있도록 매달아질 수 있다 (클램프 또는 링에 의해).
플루오로 중합체는 푸란 용매 또는 플루오르화된 용매 중 하나 또는 둘 다에 용해된다. 일반적으로, 플루오로 중합체의 불소 원자의 양 때문에, 플루오로 중합체와의 용매 불화합성으로 인해 고전적인 분무 및 결합 침착 기술을 사용할 수 없다. 푸란 용매 또는 플루오로화된 용매가 플루오로 중합체의 용해 (및 유동성) 에 충분한 극성 및 분무 용도에 사용하기에 충분히 낮은 휘발성 (즉, 충분히 높은 끓는점)을 제공한다는 것이 밝혀졌다. 또한, 푸란 용매 또는 플루오르화된 용매의 끓는점은 플루오로 중합체 층으로부터 용이하게 제거될 수있을 정도로 낮아서 플루오로 중합체 층의 매끄럽고 컨포멀 표면을 제공할 수 있는 공극 형성을 최소화한다. 적어도 하나의 양태에서, 용매는 약 40℃ 내지 약 200℃, 예를 들어 약 50℃ 내지 약 100℃, 약 60℃ 내지 약 90℃ 와 같은 끓는점을 갖는다.
적어도 하나의 양태에서, 플루오로화된 용매는 하기 화학식 (I)로 표시된다:
R1―(CF2)n―R2 (I)
여기서 n은 약 1 내지 약 25의 정수이고; R1 및 R2 는 독립적으로 -CF3, 수소, 하이드록실, 하이드록시알킬, 아미노알킬, 아미노아릴, 아릴옥시, 알킬, 아릴, 약 1 내지 약 25의 탄소수를 갖는 카르복실산기, 카르보닐, 케톤, 알데히드, 및 -CF3(CF2)q(CH2)p, 여기서 q는 약 0 내지 약 25의 정수이고, p는 약 1 내지 약 25의 정수이고, 여기서 상기 플루오로화된 용매의 끓는점은 약 40℃ 내지 약 200℃이다. 본 발명의 플루오로 중합체와는 달리, 대부분의 화합물은 플루오로화된 용매에 용해되지 않는다. 예를 들어, 많은 유기 분자 및 많은 비-플루오르화된 또는 부분적으로 플루오르화된 화합물은 플루오르화된 용매에 용해되지 않는다.
적어도 하나의 양태에서, 푸란 용매는 화학식 (IIa) 또는 (IIb)로 표시된다:
Figure pat00001
여기서 R1, R2, R3 및 R4 는 독립적으로 수소, 하이드록실, 하이드록시알킬, 아미노알킬, 아미노아릴, 아릴옥시, 알킬, 아릴, 약 1 내지 약 25의 탄소수를 갖는 카르복실산기, 카르보닐, 및 알킬 케톤 카르보닐이며, 여기서 상기 푸란 용매는 약40℃ 내지 약 200℃의 끓는점을 갖는다.
상대적으로 메틸에틸케톤은 플루오로 중합체를 용해시키지 않는다. 또한, 플루오로 중합체는 클로로포름 및 디클로로메탄과 같은 염소화된 용매에서 용해도가 제한적인데, 이는 이러한 용매들이 극성이 충분하지 않고 플루오로 중합체를 분산시킬 수 없기 때문이다. 또한, 디클로로메탄과 같은 대부분의 염소화된 용매의 휘발성은 스프레이 용도로 사용되기에는 너무 높다.
혼합물은 에폭시, 폴리아크릴레이트, 폴리에스터, 폴리에터, 카르바메이트 (폴리우레탄과 같은) 및 폴리실록산과 같은 하나 이상의 부가적인 중합체를 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어 폴리우레탄은 캘리포니아의 PPG Aerospace of Sylmar에서 입수할 수 있는 DESOTHANE ® HS CA8800/B900, 및 일리노이 주 워키건 (Waukegan)의 Akzo Nobel Aerospace Coating에서 입수할 수 있는 ECLIPSE ® (ECL-G-7)를 포함할 수 있으며, 이들 모두는 용매 글로스 클리어 코트 (solvent gloss clear coat)이다.
플루오로 중합체 및 본 발명의 용매 혼합물은 ASTM D445-17a에 의해 결정되며, 25℃에서 측정된, 약 0.00046 Pa*s 내지 약 1 Pa*s의 점도, ASTM D445-17a에 의해 결정되며, 25℃에서 측정된, 약 0.001 Pa*s 내지 약 0.8 Pa*s와 같은 점성을 갖는다. 본 발명의 용매 및 플루오로 중합체의 혼합물은 비-평면 금속 표면과 같은 (예, 운송 수단 구성 요소의 곡선 표면 상에 컨포멀 침착), 비-평면 표면을 코팅하기 위해 0.00046 Pa*s 또는 그 이상과 같이 충분히 높은 점도를 제공할 수 있다. 컨포멀 코팅은 표면에 걸쳐 실질적으로 균일한 두께를 갖는다.
플루오로 중합체가 푸란 용매 또는 플루오로화된 용매 중 하나 또는 둘 모두에 용해된 후, 플루오로 중합체 용액을 에어브러시와 같은 임의의 적합한 분무 장치를 사용하여, 접착 촉진제 층 또는 유기물 층 상에 분무한다 . 적어도 하나의 양태에서, 분무하는 동안, 분무 장치의 노즐은 표면의 제어된 위치에서 분무를 제공하기 위해, 표면에 충분히 근접한 거리인, 약 0.5인치 내지 약 30인치, 예를 들어 약 2인치 내지 약 10인치, 약 4인치 내지 약 8인치와 같은 간격으로 상기 접착 촉진제 층 또는 유기 물질 층의 표면으로부터 분리된다. 적어도 하나의 양태에서, 플루오로 중합체 용액은 접착 촉진제 층 또는 유기 물질 층 상에, 약 7psi 내지 약 24psi, 예를 들어 약 12psi 내지 약 18psi와 같은 압력으로 분사된다. 다른 분무기/압력 옵션은 하기를 포함한다: 약 10psi 내지 약 60psi 의 HVLP/LVLP; 약 20psi 내지 약 50psi 의 에어브러쉬; 약 500psi 내지 약 2000psi 의 수압식 분무기; 약 100 내지 약 1000psi 의 로봇식 분무기.
분무 장치의 노즐은 접착 촉진제 층 또는 유기 물질 층의 표면에 평행하게 이동된다. 접착 촉진제 층 또는 유기 물질 층의 표면에 평행한 두개의 완전한 이동 ("거기 및 뒤")은 하나의 "패스"라고 불린다. 한 번의 패스로 약 0.5밀(mil) 내지 약 2밀(mil), 예를 들어 약 0.8밀(mil) 내지 약 1.2밀(mil), 약 1밀(mil)의 두께로 표면에 플루오로 중합체 용액을 침착시킬 수 있다. 한 패스로부터 후속 패스까지의 시간은 약 0.1분 내지 약 30분, 예를 들어 약 0.5분 내지 약 5분, 약 1분 내지 약 2분일 수 있다. 패스 사이의 시간을 제공하는 것은 개별 패스에 의해 침착된 층에서 용매 제거를 촉진시킨다. 층 분무 접근에 의한 층은 하나의 두꺼운 층으로부터 용매를 증발시켜 공극을 생성하게 하는 대신에 각 층으로부터 용매를 증발시키게 한다. 수회 패스 후, 플루오로 중합체 층은 약 2밀(mil) 내지 약 20밀(mil), 예를 들어 약 5밀(mil) 내지 약 15밀(mil), 약 8밀(mil) 내지 약 12 밀(mil)의 두께를 갖도록 형성된다. 플루오로 중합체 층은 실온에서 적어도 약 10시간, 예를 들어 적어도 약 15시간, 적어도 약 16시간 이상 동안 경화될 수 있다. 대안적으로, 플루오로 중합체를 약 20℃ 내지 약 100℃, 예를 들어 약 30℃ 내지 약 90℃, 약 40℃ 내지 약 80℃의 온도에서 가열함으로써 경화가 촉진될 수 있다. 경화는 약 15분 내지 5시간, 예를 들어 약 4시간 동안 수행될 수 있다. 적어도 하나의 양태에서, 본 발명의 플루오로 중합체 층은 상기 층의 전체 부피를 기준으로 약 20% 내지 약 70%, 예를 들어 약 40% 내지 약 60%, 약 45% 내지 약 55% 의 평균 공극률 (porosity)을 가지며, 상기 공극률은 수은 침투에 의해 결정되고, 이는 플루오로 중합체 층의 매끄럽고 컨포멀 표면을 제공할 수 있다. 적어도 하나의 양태에서, 본 발명의 플루오로 중합체 층은 cm3 당 약 1011 내지 약 1013, 약 2x1011 내지 약 8x1012 공극의 공극 밀도 (void density)를 가지며, 상기 공극 밀도는 수은 침투 테스트 (ASTM D4284-12)에 의해 결정되고, 이는 플루오로 중합체 층의 매끄럽고 컨포멀 표면을 제공할 수 있다. 적어도 하나의 양태에서, 본 발명의 플루오로 중합체 층은 약 100 마이크로인치 미만, 예를 들어 약 90 마이크로인치 미만, 약 80 마이크로인치 미만, 약 70 마이크로인치 미만, 약 5 마이크로인치 내지 약 100 마이크로인치, 약 20 마이크로인치 내지 약 80 마이크로인치와 같은 표면 거칠기 (roughness)를 가지며, 이는 ASTM D7127-05 (휴대용 스타일러스 (stylus) 기기를 사용하여 연마제 (abrasive)로 세정된 금속 표면의 표면 거칠기 측정을 위한 표준 시험 방법)에 의해 결정된다. 본 발명의 매끄러운 플루오로 중합체 층은 플루오로 중합체 층 위로 안전한 물의 층의 흐름 (laminar flow)을 제공할 수 있다.
적어도 하나의 양태에서, 제2 플루오로 중합체 층은 제1 플루오로 중합체 층과 유사하거나 동일한 방식으로, 제1 플루오로 중합체 층 상에 침착된다. 플루오로 중합체 용액은 에어브러시와 같은 임의의 적합한 분무 장치를 사용하여 제1 플루오로 중합체 층 상에 분무된다. 분무하는 동안에, 분무 장치의 노즐은 제1 플루오로 중합체 층의 표면으로부터 약 0.5인치의 약 30인치, 예를 들어 약 2인치 내지 약 10인치, 예컨대 약 4인치 내지 약 8인치정도 분리된다. 플루오로 중합체 용액을 제1 플루오로 중합체 층 상에 약 7psi내지 약 24psi, 예를 들어 약 12psi 내지 약 18psi의 압력으로 분무한다. 다른 분무기/압력 옵션은 하기를 포함한다: 약 10psi 내지 약 60psi 의 HVLP/LVLP; 약 20psi 내지 약 50psi의 에어 브러시; 약 500psi내지 약 2000psi의 수압식 분무기; 약 100 내지 약 1000psi의 로봇식 분무기. 분무 장치의 노즐은 제1 플루오로 중합체 층의 표면에 평행하게 이동된다. 한 번의 패스로 플루오로 중합체 용액을 약 0.5밀(mil) 내지 약 2밀(mil), 예를 들어 약 0.8밀(mil) 내지 약 1.2밀(mil), 약 1밀(mil)의 두께로 표면에 침착시킬 수 있다. 한 패스로부터 후속 패스까지의 시간은 약 0.1분 내지 약 30분, 예를 들어 약 0.5분 내지 약 5분, 약 1분 내지 약 2분일 수 있다. 패스 사이의 시간을 제공하는 것은 개별 패스에 의해 침착된 층에서 용매의 제거를 촉진시킨다. 층 분무 접근에 의한 층은 하나의 두꺼운 층으로부터 용매를 증발시켜 공극을 시키는 대신에 각 층으로부터 용매를 증발시키게 한다. 수회 패스 후, 제2 플루오로 중합체 층은 약 2밀(mil) 내지 약 20밀(mil), 예를 들어 약 5밀(mil) 내지 약 15밀(mil), 약 8밀(mil) 내지 약 12 밀과 같은 두께를 갖도록 형성된다. 제2 플루오로 중합체 층은 실온에서 적어도 10시간 , 예를 들어, 약 15시간 이상, 적어도 약 16시간 동안 경화될 수 있다. 대안적으로, 경화는 플루오로 중합체 층을 약 20℃ 내지 약 100℃, 예를 들어 약 30℃ 내지 약 90℃, 약 40℃의 혈장 약 80℃에서 가열함으로써 촉진될 수 있다. 경화는 약 15분 내지 5시간, 예를 들어 약 4시간 동안 수행될 수 있다.
적어도 하나의 양태에서, 제1 플루오로 중합체 층, 제2 플루오로 중합체, 접착 촉진제 및/또는 유기 물질을 침착시키기 위한 분무 장치는 로봇식 분무기이다. 도 2는 로봇 분무기이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 물질 (플루오로 중합체 및 용매의 혼합물과 같은)를 일회용 폴리에틸렌 라이너로 압력 포트 (201)에 충진시킨다. 뚜껑 (202)은 압력을 가해 설치 및 고정시킨다. 유체 전달 호스 (203)는 압력 포트 내부의 픽업 튜브 (204)에 연결된다. 압력 조절된 질소 또는 건조 공기는 라인 (205)을 통해 주입되어 포트를 가압하고, 물질을 픽업 튜브내로 가압하고 정렬시킨다. 압력 용기에는 과압을 방지하고, 재료를 제거하거나 첨가하기 위해 포트의 압력을 제거하기 위한 압력 완화 밸브가 있다. 조절자는 건 (gun)(206) 근처에 위치하여 전달되는 유체 압력을 제어한다. 건에서 유체 압력을 조절하는 것은 건 스프레이 노즐을 패스하는 체적 유량 (volumetric flow rate)을 제어한다. 건 근처에 조절기를 설치하면, 호스 길이, 호스 직경 또는 로봇 암 높이에 영향을 미치는 압력 강하 영향을 제거할 수 있다. 노즐 제어는 또한 유속을 제어하기 위해 필요하다. 분무 구멍 (nozzle orifice) 에서 약간의 제조 차이는 액체 유량의 차이를 가져올 수 있다. 건 일 (gun work)에서 노즐 제어 및 유체 압력 조절은 노즐을 통해 일관되고 반복 가능한 체적 유량을 공급할 수 있게 한다. 또한 라인 (207)을 통한 공기 보조 원자화 압력 (air assist atomization pressure)은 노즐로부터 일관된 스프레이 분산을 제공하도록 조절되고 제어된다.
로봇 (208)은 건을 운반하고 비-평면 표면 (209)으로부터 일정한 오프셋 및 제어된 속도로 성분의 표면을 가로 지르도록 프로그래밍 된다. 노즐로부터 분사는 일반적으로 편평한 팬 (fan) 패턴을 갖는다. 대부분의 분사 물질은 팬의 중심에서 침착되며, 가장자리로 갈수록 전달되는 양이 감소된다. 분사 팬에서 이러한 불균일한 분포를 보완하기 위해 로봇은 인접한 패스를 겹치도록 프로그래밍 된다. 일반적인 패스 인덱싱은 ¼ 팬 폭이다.
적어도 하나의 양태에서, 도 1에 도시된 바와 같이, 방법 (100)은 표면 상에 (블록 110) 플루오로 중합체를 침착하기 전, 도중 및/또는 후에 표면 (운송 수단 구성 성분의 표면과 같은)을 가열하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 표면에 플루오로 중합체를 침착하는 동안에 표면을 가열하는 것은 플루오르 고분자와 용매를 함유한 혼합물의 제자리 (in-situ) 용매 제거 및 점도 증가시키게 하여, 운송 수단의 곡선 (평평하지 않은) 표면에 컨포멀 침착을 제공한다. 표면 상에 플루오로 중합체를 침착하는 동안 표면을 가열하는 것은 용매가 제거되었기 때문에, 포획된 용매로 인해 감소되거나 제거된 공극으로 플루오로 중합체의 추가적인 균일한 층을 제공하여 전체적으로 더 두꺼운 코팅 (예: 10밀(mil)에서 20밀(mil))을 수득할 수 있다. 표면 상에 플루오로 중합체를 침착시키는 동안에 표면을 가열하는 것은 실온 경화된 층에 비해 더욱 매끄러운 층을 제공한다. 컨포멀 코팅은 표면에 걸쳐 실질적으로 균일한 두께를 갖는다. 가열하는 동안, 표면 (예: 운송 수단 구성 요소의 표면)은 약 30℃ 내지 약 70℃ 온도, 예를 들어 약 45℃ 내지 약 55℃의 온도를 가질 수 있으며, 이는 표면과 접촉하는 임의의 적절한 열전대 (thermocouple), 예를 들어 타입 K 또는 타입 J 열전대와 같은 것으로 결정된다. 표면의 가열은 표면에 빛 (예를 들어, 자외선)을 노출시키는 것을 사용하여 수행될 수 있다. 빛은 적외선 (IR) 또는 자외선 (UV) 일 수 있다. 365nm에서 최대 방사율을 가진 H+ 전구가 장착된 FUSION UV 경화 유닛을 사용하여 표면을 빛에 비추거나 가열하는 것을 수행할 수 있다. 적어도 하나의 양태에서, UV/IR 경화 유닛의 전구는 분무 장치의 노즐로부터 물질 흐름의 유동 방향에 대해 약 45°로 배향된다. 적어도 하나의 양태에서, UV/IR 경화 장치의 전구는 약 8인치 내지 약 3 피트, 예를 들어 약 11인치 내지 약 1.5 피트의 거리에서 표면으로부터 분리된다. IR 경화 유닛은, 예를 들어, 비 및 모래 침식에 대한 표면의 개선된 내구성을 제공하면서, 보다 파급 효과 (rippled effect)를 갖는 코팅의 매끄러운 표면 질감을 제공한다.
프리 프리 스탠딩 필름 형성
적어도 하나의 양태에서, 도 1에 도시된 바와 같이, 방법 (100)은 프리 프리 스탠딩 플루오로 중합체 필름 (블록 112)을 형성하는 단계를 포함한다. 상기 서술한 바와 같이, 플루오로 중합체 및 푸란 용매 또는 플루오로화된 용매 중 하나 또는 둘 모두의 혼합물을 에어브러시와 같은 임의의 적합한 분무 장치를 사용하여 실란화된 마일러 (silanized myler)와 같은 마일러 시트 상에 분사한다. 적어도 하나의 양태에서, 분사하는 동안, 분무 장치의 노즐은 약 0.5인치 내지 약 30인치, 예를 들어, 약 2인치 내지 약 10인치, 약 4인치 내지 약 8인치의 거리에서 마일러 시트의 표면으로부터 분리된다. 적어도 하나의 양태에서, 플루오로 중합체 용액을 약 7psi 내지 약 24psi, 예를 들어 약 12psi 내지 약 18psi의 압력으로 마일러 시트 상에 분무한다. 다른 분무기/압력 옵션은 하기를 포함한다: 약 10psi 내지 약 60psi 의 HVLP/LVLP; 약 20psi 내지 약 50psi 의 에어브러쉬; 약 500psi 내지 약 2000psi 의 수압식 분무기; 약 100 내지 약 1000psi 의 로봇식 분무기. 분무 장치의 노즐은 마일러 시트의 표면에 평행하게 이동된다. 마일러 시트의 표면에 평행한 2개의 완전한 이동 ("거기 및 뒤")는 "패스"라고 불린다. 한 번의 패스로 약 0.5밀(mil) 내지 약 2밀(mil), 예를 들어 약 0.8밀(mil) 내지 약 1.2밀(mil), 약 1밀(mil)의 두께로 표면에 플루오로 중합체 용액을 침착시킬 수 있다. 한 패스로부터 후속 패스까지의 시간은 약 0.1분 내지 약 30분, 예를 들어 약 0.5분 내지 약 5분, 약 1분 내지 약 2분일 수 있다. 패스 사이의 시간을 제공하는 것은 개별 패스에 의해 침착된 층에서 용매 제거를 촉진시킨다.층 분무 접근에 의한 층은 하나의 두꺼운 층으로부터 용매를 증발시켜 공극을 생성하는 대신에 각 층으로부터 용매를 증발시키게 한다. 수회 패스 후, 플루오로 중합체 층은 약 2밀(mil) 내지 약 20밀(mil), 예를 들어 약 5밀(mil) 내지 약 15밀(mil), 약 8밀(mil) 내지 약 12 밀의 두께를 갖도록 형성된다. 플루오로 중합체 층은 실온에서 적어도 약 10시간, 예를 들어 적어도 약 15시간, 적어도 약 16시간 이상 동안 경화될 수 있다. 대안적으로, 플루오로 중합체를 약 20℃ 내지 약 100℃, 예를 들어 약 30℃ 내지 약 90℃, 약 40℃ 내지 약 80℃에서 가열함으로써 경화가 촉진될 수 있다. 경화는 약 15분 내지 5시간, 예를 들어 약 4시간 동안 수행될 수 있다.
적어도 하나의 양태에서, 상기 제1 플루오로 중합체 층 상에 제2 플루오로 중합체 층을 침착시켜, 상기 제1 플루오로 중합체 층과 유사하거나 동일한 방식으로 프리 스탠딩 필름을 형성한다. 플루오로 중합체 용액을 에어브러시와 같은 임의의 적합한 분무 장치를 사용하여, 제1 플루오로 중합체 층 상에 분무한다. 적어도 하나의 양태에서, 분사하는 동안, 분무 장치의 노즐은 약 0.5인치 내지 약 30인치, 예를 들어, 약 2인치 내지 약 10인치, 약 4인치 내지 약 8인치의 거리에서 제1 플루오로 중합체 층의 표면으로부터 분리된다. 적어도 하나의 양태에서, 플루오로 중합체 용액을 약 7psi 내지 약 24psi, 예를 들어 약 12psi 내지 약 18psi의 압력으로 제1 플루오로 중합체 층 상에 분무한다. 다른 분무기/압력 옵션은 하기를 포함한다: 약 10psi 내지 약 60psi 의 HVLP/LVLP; 약 20psi 내지 약 50psi 의 에어브러쉬; 약 500psi 내지 약 2000psi 의 수압식 분무기; 약 100 내지 약 1000psi 의 로봇식 분무기. 분무 장치의 노즐은 제1 플루오로 중합체 층의 표면에 평행하게 이동된다. 한 번의 패스로 약 0.5밀(mil) 내지 약 2밀(mil), 예를 들어 약 0.8밀(mil) 내지 약 1.2밀(mil), 약 1밀(mil)의 두께로 표면에 플루오로 중합체 용액을 침착시킬 수 있다. 한 패스로부터 후속 패스까지의 시간은 약 0.1분 내지 약 30분, 예를 들어 약 0.5분 내지 약 5분, 약 1분 내지 약 2분일 수 있다. 수회 패스 후, 제2 플루오로 중합체 층은 약 2밀(mil) 내지 약 20밀(mil), 예를 들어 약 5밀(mil) 내지 약 15밀(mil), 약 8밀(mil) 내지 약 12 밀(mil)의 두께를 갖도록 형성된다. 제2 플루오로 중합체 층은 실온에서 적어도 약 10시간, 예를 들어 적어도 약 15시간, 적어도 약 16시간 이상 동안 경화될 수 있다. 대안적으로, 플루오로 중합체를 약 20℃ 내지 약 100℃, 예를 들어 약 30℃ 내지 약 90℃, 약 40℃ 내지 약 80℃에서 가열함으로써 경화가 촉진될 수 있다. 경화는 약 15분 내지 5시간, 예를 들어 약 4시간 동안 수행될 수 있다.
프리-스탠딩 필름은 약 90℃ 내지 약 150℃, 예를 들어, 약 100℃의 온도에서 고온 가압될 수 있다. 적어도 하나의 양태에서, 2개의 압반 (platen)은 원하는 온도 (예를 들어, 100℃)로 가열된다. 프리-스탠딩 필름은 2 개의 이형층 (예: 실란화된 마일러) 사이에 놓여지고, 고온의 압반 사이에 놓여진다. 그 후, 뜨거운 압반을 닫아 필름에 압력과 열을 공급한다. 열가소성 수지가 흐르고 끼움쇠 (shim)를 사용하여 필름의 두께를 제어할 수 있다. 압력을 제거하기 전에 압반을 냉각시킨다. 고온 가압을 위해 선택된 온도는 열가소성 또는 중합체 필름에 의존한다. 적어도 하나의 양태에서, 압반의 온도는 중합체의 Tg (유리 전이 온도)보다 높지만, 분해 온도보다 낮다.
플루오로 중합체 코팅된 표면에 프리 스탠딩 필름의 결합
적어도 하나의 양태에서, 도 1에 도시된 바와 같이, 방법 (100)은 프리 스탠딩 필름을 플루오로 중합체 코팅된 표면 (블록 114)에 결합시키는 것을 포함한다. 접착제는 프리 스탠딩 필름의 노출된 (예를 들어, 외부) 플루오로 중합체 표면 또는 플루오로 중합체 코팅된 성분의 노출된 (예를 들어, 외부) 플루오로 중합체 표면 중 하나 또는 둘 모두에 도포될 수 있다. 접착제는 프리 스탠딩 필름의 플루오로 중합체 표면 또는 플루오로 중합체 코팅된 성분의 플루오로 중합체 표면의 하나 또는 모두에 가압되어, 접착체 및 도포되는 표면 사이의 공기 함량을 감소시키거나 제거할 수 있다. 접착제는 임의의 적합한 접착제, 예를 들어, 에폭시, 3M corporation으로부터 얻은 AF163-2K를 포함한다. 접착제를 프리 스탠딩 필름의 플루오로 중합체 표면에 도포하는 경우, 접착제의 대향 표면상의 보호 라이너를 제거하고, 플루오로 중합체 코팅된 성분의 플루오로 중합체 표면 상에 위치시키고 난 후, 플루오로 중합체 코팅된 성분의 플루오로 중합체 표면 상에 가압한다. 접착제를 플루오로 중합체 코팅된 성분의 플루오로 중합체 표면에 도포하는 경우, 접착제의 대향 표면상의 보호 라이너를 제거하고, 프리 스탠딩 필름의 플루오로 중합체 표면 상에 위치시키고 난 후, 프리 스탠딩 필름의 플루오로 중합체 표면 상에 가압한다.
전체 (압축된) 조립체는 진공백에 봉인된다. 도 3은 진공백 장치 (300)의 사시도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 진공 밀봉부 (304)에 연결된 진공 호스 (302)를 포함한다. 진공시일 (304)은 진공백 (306)에 연결된다. 진공 밀봉부 (304)는 진공백 (306)에 연결된다. 진공백 (306)은 금속판 (308) 및, 위치 (310a 및 310b)로 도시되는 2개의 조립체상에 침착된다. 금속판 (308)은 향상된 진공 효율을 제공한다. 금속판은 평평한 금속판일 수 있으며, 알루미늄 또는 스테인리스 강철을 포함할 수 있다. 진공백에 결합된 금속판이 없으면, 진공백은 조립체 주위로 자유롭게 싸면서, 주름(crease) 및/또는 플리트(pleat)의 위치에 따라 공극 및/또는 주름을 생성하면서 조립체 상에 코팅 질감에 영향을 줄 수 있다는 것이 밝혀졌다.
진공이 백 (306)에 적용되면, 프리 스탠딩 필름을 조립체의 플루오로 중합체 코팅된 금속에 접촉하는 것을 확실하게 한다. 진공 포장 공정동안, 백 (306) 내부의 압력은 약 1psi 내지약 20psi, 예를 들어,약 7psi 내지 약 10psi와 같을 수 있다. 공기가 프리 스탠딩 필름과 조립체의 플루오로 중합체 코팅된 금속 사이의 결합 라인에서 실질적으로 또는 완전히 제거되면, 포장된 조립체는 오븐으로 옮겨져 (가압된 조립체의) 접착제를 경화시킨다. 오븐의 온도는 약 100℉ 내지 약 300℉, 예를 들어, 150℉ 내지 약 250℉, 약 210℉일 수 있다. 온도 상승 속도는 약 1℉/분 내지 약 20℉/분, 예를 들어 약 2℉/분일 수 있다. 경화는 약 15분 내지 5시간, 예를 들어,약 3시간 동안 수행될 수 있다. 경화 후, 여분의 필름 (있는 경우)을 성분의 가장자리에서 다듬을 수 있다. 진공백은 진공백 내에 침착된 다공성 면 재료와 같은 하나 이상의 브리더(breather) 재료를 포함할 수 있다. 브리더 재료는 조립체 표면에 진공 연결을 제공한다.
진공 포장 공정 후에, 상기 조립체는 약 5밀(mil) 내지 약 80밀(mil)의 두께, 상기 층의 전체 부피를 기준으로 약 20% 내지 약 70%의 평균 공극률 (porosity), 및 cm3당 약 1011 내지 약 1013 공극의 공극밀도(void density)를 갖는 플루오로 중합체 층을 가질 수 있으며, 이는 수은 침투 검정 (ASTM D4284-23)에 의해 결정된다. 적어도 하나의 양태에서, 본 발명의 플루오로 중합체 층은 약 100 마이크로인치 미만, 예를 들어 약 90 마이크로인치 미만, 예컨대 약 80 마이크로인치 미만, 예컨대 약 70 마이크로인치 미만, 약 5 마이크로인치 내지 100 마이크로인치, 약 20 마이크로인치 내지 약 80 마이크로인치와 같은 표면 거칠기 (roughness)를 가지며, 이는 ASTM D7127-05 (휴대용 스타일러스 (stylus) 기기를 사용하여 연마제 (abrasive)로 세정된 금속 표면의 표면 거칠기 측정을 위한 표준 시험 방법)에 의해 결정된다. 본 발명의 매끄러운 플루오로 중합체 층은 플루오로 중합체 층 위로 안전한 물의 층의 흐름 (laminar flow)을 제공할 수 있다.
코팅 거동 (behavior)를 개선하기 위한 첨가제
도료 및 코팅제에 첨가제를 첨가하는 것은 업계에서 알려진 지식이지만, 코팅의 안티-아이스 (anti-ice) 성능을 유지하는 것이 중요하다. 많은 첨가제를 사용하여 더 매끄러운 마감 처리, 코팅되는 표면의 더 나은 습윤, 열 및 자외선 노출과 같은 환경 영향 및 조건에 대한 더 나은 내성을 생성할 수 있다. 이들 첨가제 중 일부는 기술의 양립 불가능한 화학 조성물의 미세 구조를 변화시킬 수 있는4 코팅 조성물의 표면 에너지를 변경함으로써 작용한다. 양립 불가능한 화학물의 미세 구조 및 상 분리는 높은 안티-아이스 (anti-ice) 성능을 갖는데 중요하며, 유의미하게 변경되어서는 안된다. 이러한 첨가제는 코팅 표면으로 이동하여 결빙 지연 및 얼음 부착을 일으킬 수 있는 코팅 표면과 얼음이 상호 작용하는 방식을 변경할 수 있다.
코팅 기술에서 성분의 화학적 성질은 환경으로부터 습기를 쉽게 흡수하여, 코팅의 조기 경화 및 이산화탄소 생산을 유발할 수 있습니다. 이 문제를 완화하기 위해, 수분 제거제 (예: 인코졸-2와 같은 옥사졸리딘)를 플루오로 중합체 및 본 발명 용매의 혼합물에 첨가할 수 있다. 성분 상의 코팅의 표면 습윤 및 퍼짐을 개선하기 위해, 습윤제 (예, 안료 친화성 기를 갖는 고분자량 블록 공중합체인 Disperbyk-166과 같은 블록 공중합체) 및/또는 탈포제 (예: 실리콘 없는 소포제인 BYK-051N)는 플루오로 중합체와 본 발명의 용매의 혼합물에 포함될 수 있다. 이러한 첨가제는 미립자가 아니지만, 소 분자 첨가제이다. 그들은 수분 제거제이거나 공극 형성을 줄인다. 공극이 적으면 필름의 통합성/강도가 촉진된다. 공극은 현미경을 사용하여 육안으로 관찰할 수 있다.
본 발명의 첨가제는 임의의 적합한 수분 제거제, 습윤제 및/또는 소포제를 포함한다. 수분 제거제는 이소포론디이소시아네이트 (IPDI) 및 옥사졸리딘 (예: 4-에틸-2-메틸-2-(3-메틸부틸)-1,3-옥사졸리딘)을 포함한다. 습윤제는 폴리아마이드, 장쇄 지방산 잔기를 갖는 폴리아마이드 및 p-도데실벤젠술폰산 (DDBSA)을 포함할 수 있다. 소포제는 폴리(디메틸실록산) 유체, 폴리(옥틸 아크릴레이트), SiO2, 폴리에터 말단기를 갖는 실록산 및 트리폴리인산 칼륨을 포함할 수 있다.
본 발명의 플루오로 중합체 코팅 공정의 개선으로 인해 종래의 침착, 경화 및 진공 포장 방법을 사용하여 제조된 플루오로 중합체 코팅과 비교하여, 상기 첨가제의 양은 본 발명의 코팅에서 감소되거나 제거될 수 있다는 것이 밝혀졌다. 적어도 하나의 양태에서, 본 발명의 플루오로 중합체 층은 기존의 안티-아이스 (anti-ice)층의 높은 첨가제 함량과 비교하여, 제조시간 및 비용을 절감하는, 약 1 중량% 미만, 예를 들어 약 0.5 중량% 미만의 첨가량을 가지며; 그 양은 충분히 적어서 플루오로 중합체 표면에서 첨가제의 축적을 감소시키거나 예방할 수 있다.
실시예
하기의 실시예에서, 알루미늄 로터블레이드를 사용했다 (그리고 이는 "에어포일(airfoil)"이라고 불린다).
실시예1:
에어포일 (airfoil)의 표면 준비: 3M Scotch-BriteTM 400-500 그릿을 사용하여, 에어포일의 표면을 균등하게 흠을 내어, 알루미늄 밑을 노출시켰다. 에어포일을 비누 및 물로 씻고, 문질러 씻어 남겨진 느슨한 알루미늄과 잔해를 제거하였다. 헹구어 낸 후, 시료를 Micro90 세제를 포함하는 따뜻한 알칼리성 물로 채워진 비커에 넣고 욕조 초음파기 (bath sonicator)에 20분 동안 두었다. 견본을 완전히 헹구어 비누를 제거하고, 아세톤 비커에 넣고 20분 동안 욕조 초음파 처리하였다. 에어포일을 다음 사용 전까지, 질소 (N2)가 채워진 캐비닛에 넣기 전에 건조시켰다.
스프레이 도포를 위한 표면 처리 (preparation): 에어포일의 표면 처리에서 다음 단계는 금속 접착 촉진제 (3M 표면 전-처리 AC-131 CB)를 첨가하여 유기 물질과 알루미늄 표면의 결합을 강화시키는 것이다. 제조사의 지시에 따라, 촉진제를 준비하고, 에어포일의 표면을 1 패스 분무하기 전에 최소 유도시간 30분 동안 그대로 두었다. AC-131이 건조되면 (도포 후 최소 15분, 그러나 72시간 이내), 프라이머를 에어포일에 도포하였다. 제조사의 지시에 따라, CA7502 프라이머를 제조하고 1시간의 유도시간을 허용하였다. 제조사의 지시에 따라, CA7502 프라이머를 제조하고, 1시간의 유도시간을 주었다. 그 후, 프라이머를 에어포일의 표면 위에 가벼운 코팅 (1 내지 2밀(mil) 두께)으로 분무하였다.
에어포일 (airfoil)의 제조: 플루오로 중합체를 플라스틱 용기 내에 테트라하이드로푸란에 용해시켰다. 용액을 흔들어서 FlackTekspeedmixer에 2300rpm으로 15 초간 두었다. 용액을 바닥-공급(bottom-feed) 이와타 에어브러시용 유리 병에 옮겼다. 이 분사 도포를 위해 0.5mm 바늘/노즐이 있는 이와타 이클립스 HP-BCS 에어브러시가 중간 내지 다량의 도료를 다룰 수 있는 능력을 가지고 있어, 이를 사용하였다. 에어브러시를 40psi의 압력으로 공기 압축기에 연결하였다. 에어포일은 링 스탠드에 단단히 연결된 막대 (최대 0.625인치 막대 직경)에 매달려있어, 분무하는 동안 견본의 양쪽 측면에 쉽게 접근할 수 있다. 표면에 평행한 느린 스트로크를 사용하여, 에어포일의 각면은 4 내지 8인치의 거리에서, 선단 가장자리 (leading edge)에서 시작하여 뒤 가장자리 (trailing edge)까지 분무되었다. 최소한의 스프레이 오버랩으로 에어포일의 한면을 덮기 위해서는, 3 패스 (오른쪽 및 뒤와 거의 동일하게 패스)로 충분하다. 일단 양면에 분무하면, 선단 가장자리는 1 내지 2 패스로 덮힌다. 용매를 다음 도포 전에, 1 내지 2분 동안 플래시 오프 (flash off)시켰다. 각 스트로크의 속도는 10밀(mil) 두께의 코팅 (평균 8-12 회)을 얻기 위해 필요한 횟수의 양으로 결정한다. 목표 두께에 도달하면, 에어포일을 경화 및 용매 증발을 허용하기 위해, 대기 조건에서 최소 16시간 동안 그대로 두었다. 16시간 후, 동일한 프로토콜에 따라 두 번째 10밀(mil) 코팅을 에어포일에 도포하였다. 다시, 견본을 최종 처리 전에 80℃ 에서 4시간 동안 두었다. 이 플루오로 중합체 혼합물에 대하여, 10밀(mil)보다 두꺼운 코팅을 분무하면, 필름 내에 기포 및 응집력 실패가 발생한다는 것을 발견하였다.
프리 스탠딩 필름: 플루오로 중합체를 플라스틱 용기 내의 테트라하이드로푸란에 용해시켰다. 이 용액을 신속하게 볼텍싱 (vortexing)하고 FlackTekspeedmixer에 2300rpm으로 15 초간 두었다. 바닥-공급 이와타 에어 브러시용 유리 병에 용액을 부었다. 이 스프레이 도포를 위해, 0.5mm 바늘/노즐이 있는 이와타 이클립스 HP-BCS 에어브러시가 중간 내지 다량의 도료를 다룰 수 있는 능력을 가지고 있어, 이를 사용하였다. 플루오로 중합체 용액을 실란화된 마일러의 시트 상에 직접 분무하였다. 에어브러시는 마일러 위로 4 내지 8인치의 거리에서 유지되고, 표면에 평행한 스트로크로 분무되었다. 처음 10밀(mil) 두께의 필름을 표면에 도포하고, 16시간 동안 건조시켰다. 필름의 총 목표 두께는 20밀(mil)이었고, 각 코팅의 두께를 10밀(mil)로 제한하였다. 처음 10밀(mil) 두께의 필름을 표면에 도포하고, 16시간 동안 건조시켰다. 그 다음, 새로운 플루오로 중합체 용액을 첫 번째 코팅에 분사하여, 총 두께 20밀(mil)이 되었다. 코팅을 16시간 동안 경화시킨 후, 80℃에서 4시간 동안 최종 경화시켰다. 그 후, 프리 스탠딩 필름을 100℃에서 고온 가압하여 두께를 균일하게 하였다.
에어포일 (airfoil)에 필름을 결합: 에어포일 및 프리 스탠딩 필름을 준비한 후, 이들을 에폭시 필름 접착제 (AF163-2K)를 사용하여 함께 결합시켰다. AF163-2K의 부분은 에어포일의 영역을 덮기에 충분한 스톡 롤 (stock roll)로부터 잘랐다. 접착제의 노출면을 프리 스탠딩 필름에 대해 두고, 그 사이의 모든 공기가 제거되도록 확실시 하였다. 접착제의 대향하는 면에 있는 보호 라이너를 제거하고, 0% 코드 (chord, 선단)를 따라 시작하는 에어포일 표면 위에 위치시켰다. 필름/접착제를 샘플의 뒤 가장자리 (trailing edge)를 향하여 표면을 따라 점차 가압하여 모든 공극을 제거하였다. 일단 접착제가 성분의 표면에 고정되면, 진공백 내에서 전체 조립체를 밀봉하기 전에 깨끗한 평평한 표면에 대해 감아졌다. 그 다음, 조립체는 도 3에 도시된 장치 (금속판을 가짐)를 사용하여 진공 포장 (vacuum bagged)되었다. 에어포일의 필름 표면과 밀착된 접촉을 보장하기 위해, 진공 (7-10psi)을 백에 적용하였다. 모든 공기가 결합 라인에서 제거되면, 포장된 샘플을 2℉/분의 속도로 210℉에서 3시간으로 설정된 오븐에 옮겨 접착제를 경화시켰다. 접착제가 경화된 후, 접착제를 경화시키고, 여분의 필름을 샘플의 가장자리로부터 다듬었다.
진공 포장을 위한 새로운 공정은 여러 개의 에어포일 준비 과정을 동시에 하는 경로를 제공한다. 프로토콜에 편평한 금속판을 통합했으며, 브리더 재료를 사용하여 향상된 진공 효율을 얻었다. 금속판이 없다면, 진공백이 에어포일 주위를 더욱 자유롭게 감싸져서, 주름 및 플리트 (pleat)의 위치에 따라 에어포일의 코팅 질감에 영향을 미치는, 백 내의 가능한 공극 및 주름이 생성된다.
실시예 2:
코팅 두께를 증가시키는 방법: 제2 에어포일을 상기한 것과 유사한 방식으로, 그러나 분무 공정 동안 열을 가하여 준비하였다. 이것은 코팅되는 구성 요소 또는 표면에 55℃를 제공하는 IR 램프를 사용하여 수행하였다. IR 램프는 코팅 기술의 매끄러운 표면 질감을 만들어내고, 그렇지 않으면 오렌지 껍질, 파급 효과를 나타낸다. 매끄러운 표면 질감을 가지려는 바람은 비 및 모래 침식에 대한 내구성을 향상시키는 것이다. 코팅 표면의 거친 표면 질감 또는 돌출부는 모래와 비가 사용될 앵커 (anchor)를 제공함으로써 침식을 가속화한다. 이 기술은 평평한 표면 및 항공 우주 관련 형상에 대한 개선점을 보여준다. IR 램프는 유기 용제를 더 빨리 내뿜도록 도와, 코팅의 건조 및 경화를 촉진한다. 이로 인해 더 많은 코팅이 추가되어 전체적으로 두꺼운 코팅으로 이어지고, 빠져나오려고 하는, 갇혀있는 용매에 의한 공극과 같은 부작용이 감소된다. 또한 열은 코팅이 표면을 가로질러 흐르고 매끄러운 질감의 표면을 가능하게 한다.
또한, 본 개시 내용은 다음 조항에 따른 예를 포함한다:
조항 1. 플루오로 중합체 코팅된 성분을 형성하는 방법으로서, 상기 방법은: 성분의 표면 상에 접착 촉진제를 도포하는 단계; 접착 촉진제 상에 유기 물질을 도포하는 단계; 및 플루오로 중합체 및 푸란 또는 플루오로화된 용매로부터 선택되는 용매를 포함하는 혼합물을 상기 유기 물질 상에 도포하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
조항 2. 제1조항에 있어서, 상기 접착 촉진제를 도포하는 단계는 상기 접착 촉진제를 비-평면 금속 성분의 표면 상에 도포하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
조항 3. 제2조항에 있어서, 상기 접착 촉진제를 도포하는 단계는 알루미늄, 니켈, 강철, 마그네슘 또는 티타늄 합금 중 하나 이상을 포함하는 금속 표면 상에 상기 접착 촉진제를 도포하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
조항 4. 제1조항 내지 제3조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 접착 촉진제를 도포하는 단계는 아세트산, 지르코늄 테트라-n-프로폭시드, 및 (3-글리시딜옥시프로필)트라이메톡시실란의 반응 생성물인 접착 촉진제를 도포하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
조항 5. 제4조항에 있어서, 약 30℃ 내지 약 70℃의 온도에서 상기 접착 촉진제를 경화시키는 단계를 추가로 포함하는 것인, 방법.
조항 6. 제1조항 내지 제5조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 접착 촉진제 상에 유기 물질을 도포하는 단계는 에폭시, 폴리우레탄, 또는 섬유-강화된 플라스틱 중 하나 이상인 유기 물질을 도포하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
조항 7. 제6조항에 있어서, 상기 접착 촉진제 상에 유기 물질을 도포하는 단계는 약 0.5밀(mil) 내지 약 5밀(mil)의 두께를 갖는 층인 유기물질을 도포하는 단계 및 약 0.5밀(mil) 내지 약 5밀(mil)의 두께를 갖는 층인 접착 촉진제를 도포하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
조항 8. 제1조항 내지 제7조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 플루오로 중합체는 플루오로아크릴레이트, 플루오로실리콘 아크릴레이트, 플루오로우레탄, 퍼플루오로폴리에터, 퍼플루오로폴리옥세탄, 폴리비닐리덴플루오라이드 및 퍼플루오로알콕시 알케인으로부터 선택되는 것인, 방법.
조항 9. 제8조항에 있어서, 상기 용매는 약 40℃ 내지 약 200℃의 끓는점을 갖는 플루오로화된 용매인 것인, 방법.
조항 10. 제9조항에 있어서, 상기 플루오로화된 용매는 하기 화학식 (I)로 표시되는 것인 방법:
R1―(CF2)n―R2 (I)
여기서 n은 약 1 내지 약 25의 정수이고; R1 ? R2 는 독립적으로 -CF3, 수소, 하이드록실, 하이드록시알킬, 아미노알킬, 아릴옥시, 알킬, 아릴, 약 1 내지 약 25의 탄소수를 갖는 카르복실산기, 알데히드, 케톤, 및 -CF3(CF2)q(CH2)p이며, 여기서 q는 약 0 내지 약 25의 정수이고, p는 약 1 내지 약 25의 정수임.
조항 11. 제1조항 내지 제10조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 용매는 약 40℃ 내지 약 200℃의 끓는점을 갖는 푸란인 것인, 방법.
조항 12. 제11조항에 있어서, 상기 푸란 용매는 화학식 (IIa) 또는 (IIb)로 표시되는 것인, 방법:
Figure pat00002
여기서 R1, R2, R3 및 R4 는 독립적으로 수소, 하이드록실, 하이드록시알킬, 아미노알킬, 아미노아릴, 아릴옥시, 알킬, 아릴, 약 1 내지 약 25의 탄소수를 갖는 카르복실산기, 알데히드, 및 케톤임.
조항 13. 제1조항 내지 제12조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 혼합물은 에폭시, 폴리아크릴레이트, 폴리에스터, 폴리에터, 카르바메이트 및 폴리실록산으로부터 선택된 하나 이상의 부가적인 중합체를 추가로 포함하는 것인, 방법.
조항 14. 제1조항 내지 제13조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 혼합물은 25℃에서 약 0.00046 Pa*s 내지 약 1 Pa*s의 점도를 갖는 것인, 방법.
조항 15. 제1조항 내지 제14조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 혼합물을 도포하는 단계는 약 12psi 내지 약 18psi의 압력에서 유기 물질층 상으로 혼합물을 분무하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
조항 16. 제15조항에 있어서, 상기 혼합물을 도포하는 단계는 유기 물질 상에 다층의 상기 혼합물을 분무하여 약 2밀(mil) 내지 약 20밀(mil) 의 두께를 갖는 플루오로 중합체 층을 형성하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
조항 17. 제16조항에 있어서, 상기 플루오로 중합체 층은 상기 층의 전체 부피를 기준으로 약 20% 내지 약 70%의 평균 공극률 (porosity)을 갖는 것인, 방법.
조항 18. 제16조항 또는 제17조항에 있어서, 상기 플루오로 중합체 층은 cm3 당 약 1011 내지 약 1013 공극의 공극 밀도 (void density)를 갖는 것인, 방법.
조항 19. 제16조항 내지 제18조항 중 어느 한 조항에 있어서, 상기 플루오로 중합체 층은 약 1 중량% 미만의 첨가제 함량을 갖는 것인, 방법.
조항 20. 제16조항 내지 제19조항 중 어느 한 조항에 있어서, 다층의 제2 혼합물을 분무함으로써, 플루오로 중합체 및 푸란 또는 플루오르화된 용매로부터 선택되는 용매를 포함하는 제2 혼합물을 제1 플루오로 중합체 상에 도포하는 단계를 추가로 포함하여, 약 2밀(mil) 내지 약 20밀(mil) 두께를 갖는 제2 플루오로 중합체 층을 형성하는 것인, 방법.
조항 21. 제1조항 내지 제20조항 중 어느 한 조항에 있어서, 약 45℃ 내지 약 55℃에서 유기 물질 상에 상기 혼합물을 도포하는 동안에 금속 표면을 가열하는 단계를 추가로 포함하는 것인, 방법.
조항 22. 제1조항 내지 제21조항 중 어느 한 조항에 있어서, 플루오로 중합체 및 푸란 또는 플루오르화된 용매로부터 선택되는 용매를 포함하는 제2 혼합물을 마일러 시트 (mylar sheet) 상에 도포함으로써, 프리 스탠딩 필름 (free standing film)을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 것인, 방법.
조항 23. 제22조항에 있어서, 약 90℃ 내지 약 150℃의 온도에서 프리 스탠딩 필름을 고온 가압하는 단계를 추가로 포함하는 것인, 방법.
조항 24. 제23조항에 있어서, 상기 프리 스탠딩 필름 또는 플루오로 중합체 코팅된 금속에 에폭시 접착제를 도포하고, 상기 프리 스탠딩 필름을 플루오로 중합체 코팅된 금속으로, 또는 플루오로 중합체 코팅된 금속을 프리 스탠딩 필름으로 압축하여 가압된 조립체를 형성하는 단계를 추가로 포함하는 것인, 방법.
조항 25. 제24조항에 있어서, 상기 가압된 조립체를 금속 판상에 침착하고, 상기 가압된 조립체 위에 백 (bag)을 침착하고, 약 1psi 내지 약 20psi의 압력에서 진공 백에 진공을 가하는 단계를 추가로 포함하는 것인, 방법.
조항 26. 제25조항에 있어서, 상기 가압된 조립체를 약 100 ℉ 내지 약 300℉의 온도에서 약 1℉/분 내지 약 20℉/분의 온도 상승 속도로 경화시키는 단계를 추가로 포함하는 것인, 방법.
조항 27. 조립체로서: 금속 성분; 및 금속 성분 상에 침착된, 약 5 마이크로인치 내지 약 100 마이크로인치의 표면 거칠기를 갖는 플루오로 중합체 층을 포함하는 것인, 조립체.
조항 28. 제27조항에 있어서, 상기 플루오로 중합체는 플루오로아크릴레이트, 플루오로실리콘 아크릴레이트, 플루오로우레탄, 퍼플루오로폴리에터, 퍼플루오로폴리옥세탄, 폴리비닐리덴플루오라이드 및 퍼플루오로알콕시 알케인으로부터 선택되는 것인, 조립체.
조항 29. 제28조항에 있어서, 상기 플루오로 중합체 층은 약 1 중량% 미만의 첨가제 함량을 갖는 것인, 조립체.
전반적으로, 본 발명의 방법은 평평하지 않은 표면에 매끄러운 발포성 코팅을 제공하여 향상된 비 및 모래 내식성을 제공한다. 항공기 사용과 관련하여 논의 되었지만, 풍력 터빈 블레이드, 비-항공 우주 운송 및 위성 접시를 포함한 통신 분야와 같은, 본 발명의 방법의 다른 가능한 용도가 고려된다.
정의
용어 "비-평면 표면"은 적어도 약간의 곡률을 갖는 표면을 포함한다. 예를 들어, 적어도 하나의 양태에서, 비-평면 표면은 약 1/16 내지 약 5 피트의 곡률 반경 (예, 최소 곡률 반경)을 가질 수 있다.
용어 "알킬"은 1 내지 약 20 개의 탄소 원자를 함유하는, 치환 또는 비치환된 선형 또는 분지형 비고리형 알킬 라디칼을 포함한다. 적어도 하나의 양태에서, 알킬은 C1-10 알킬, C1-7 알킬 또는 C1-5 알킬이다. 알킬의 예는 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 헵틸, 옥틸, 노닐, 데실 및 이들의 구조 이성체를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
용어 "사이클로 알킬"은 1 개 내지 약 20 개의 탄소 원자를 함유하는 치환 또는 비치환 된 사이클릭 알킬 라디칼을 포함한다.
용어 "아릴"은 하나 이상의 고리가 방향족인 임의의 단환, 이환 또는 삼환 탄소 고리, 또는 5-원 또는 6-원의 사이클로 알킬기와 융합된 탄소고리 방향족기를 포함하는 5 내지 14 탄소 원자의 방향족 고리계를 의미한다. 아릴기의 예는 페닐, 나프틸, 안트라세닐 또는 피레닐을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
용어 "알콕시"는 RO- (여기서, R은 본원에서 정의된 바와 같은 알킬임)이다. 용어 알킬옥시, 알콕실 및 알콕시는 상호 교환적으로 사용될 수 있다. 알콕시의 예는 메톡실, 에톡실, 프로폭실, 부톡실, 펜톡실, 헥실옥실, 헵틸옥실, 옥틸옥실, 노닐옥실, 데실옥실 및 이들의 구조 이성체를 포함하나, 이에 제한되지 않는다.
용어 "헤테로 시클릴"은 단환, 이환, 또는 삼환고리로, 각 고리 내에 10개 이하의 원자를 가지며, 하나 이상의 고리가 방향족이고, 고리 안에 1 내지 4 개의 N, O 및 S로부터 선택되는 헤테로 원자를 함유한다. 헤테로 시클릴은 피리딜, 티에닐, 푸라닐, 피리미딜, 이미다졸일, 피라닐, 피라졸일, 티아졸일, 티아디아졸일, 이소티아졸일, 옥사졸일, 이소옥사조일, 피롤릴, 피리다지닐, 피라지닐, 퀴놀리닐, 이소퀴놀리닐, 벤조푸라닐, 디벤조푸라닐, 디벤조티오페닐, 벤조티에닐, 인돌일, 벤조티아졸일, 벤조옥사졸일, 벤즈이미다졸일, 이소인돌일, 벤조트리아졸일, 푸리닐, 티아나프테닐 및 피라지닐을 포함하나, 이에 제한되지 않는다. 헤테로 시클릴의 부착은 방향족 고리를 통해 또는 비-방향족 고리 또는 헤테로 원자를 함유하지 않는 고리를 통해 발생할 수 있다.
용어 "하이드록시" 및 "하이드록실"은 각각 -OH를 의미한다.
용어 "아미노"는 1급, 2급 또는 3급 아민-포함 라디칼을 의미한다. 아미노 라디칼의 예는 -NH2이다. 아미노 라디칼은 R4 또는 R5 로 치환될 수 있으며, (예,
Figure pat00003
), 여기서 R4 는, 예를 들어, 시아노, 할로아실, 알케닐카르보닐, 하이드록시알케닐카르보닐, 아미노알케닐카르보닐, 모노알킬아미노알케닐카르보닐, 디알킬아미노알케닐카르보닐, 할로알케닐카르보닐, 시아노알케닐카르보닐, 알콕시카르보닐알케닐카르보닐, 알키닐카르보닐, 하이드록시알키닐카르보닐, 알킬카르보닐알케닐카르보닐, 사이클로알킬카르보닐알케닐카르보닐, 아릴카르보닐알케닐카르보닐, 아미노카르보닐알케닐카르보닐, 모노알킬아미노카르보닐알케닐카르보닐, 디알킬아미노카르보닐알케닐카르보닐 또는 알케닐술포닐일 수 있고; 예를 들어, R5는 H, 알킬 또는 사이클로알킬일 수 있다.
본 발명의 화합물은 토토머, 기하학적 또는 입체적 이성질체 형태의 화합물을 포함한다. 에스터, 옥심, 오늄, 수화물, 용매화물 및 N-옥사이드 형태의 화합물도 본 발명에 포함된다. 본 발명은 시스 및 트랜스- 기하 이성질체 (Z- 및 E- 기하 이성질체), R- 및 S- 거울상 이성질체, 부분 입체 이성질체, d-이성체, l-이성체, 아트로핀 이성체, 에피머, 형태이성질체, 로타머, 이들의 라세미체 및 이성질체의 혼합물과 같은 모든 화합물이 본 발명에 포함된다.
다양한 본 발명의 다양한 양태에 대한 설명은 예시의 목적으로 제시되었지만, 개시된 양상에 대해 철저하거나 제한하려는 것은 아니다. 기술된 양상들의 범위 및 사상을 벗어나지 않는 한, 당업자들에 의한 많은 수정들 및 변형들이 가능하다. 여기에서 사용된 용어는 양태의 원리, 시장에서 발견된 기술에 대한 실제적 적용 또는 기술적 개선을 가장 잘 설명하거나 당업자가 여기에 개시된 양상을 이해할 수 있도록 선택되었다. 전술한 내용은 본 발명의 양태에 관한 것이지만, 다른 및 더 나아간 본 발명의 양태는 본 발명의 기본 범위를 벗어나지 않고 고안될 수 있다.

Claims (29)

  1. 플루오로 중합체 코팅된 성분을 형성하는 방법으로서, 상기 방법은:
    성분의 표면 상에 접착 촉진제를 도포하는 단계;
    접착 촉진제 상에 유기 물질을 도포하는 단계; 및
    플루오로 중합체, 및 푸란 또는 플루오로화된 용매로부터 선택되는 용매를 포함하는 혼합물을 상기 유기 물질 상에 도포하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 접착 촉진제를 도포하는 단계는 상기 접착 촉진제를 비-평면 금속 성분의 표면 상에 도포하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 접착 촉진제를 도포하는 단계는 알루미늄, 니켈, 강철, 마그네슘 또는 티타늄 합금 중 하나 이상을 포함하는 금속 표면 상에 상기 접착 촉진제를 도포하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 접착 촉진제를 도포하는 단계는 아세트산, 지르코늄 테트라-n-프로폭시드, 및 (3-글리시딜옥시프로필)트라이메톡시실란의 반응 생성물인 접착 촉진제를 도포하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
  5. 제4항에 있어서, 약 30℃ 내지 약 70℃의 온도에서 상기 접착 촉진제를 경화시키는 단계를 추가로 포함하는 것인, 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 접착 촉진제 상에 유기 물질을 도포하는 단계는 에폭시, 폴리우레탄, 또는 섬유-강화된 플라스틱 중 하나 이상인 유기 물질을 도포하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 접착 촉진제 상에 유기 물질을 도포하는 단계는 약 0.5밀(mil) 내지 약 5밀(mil)의 두께를 갖는 층인 유기물질을 도포하는 단계 및 약 0.5밀(mil) 내지 약 5밀(mil)의 두께를 갖는 층인 접착 촉진제를 도포하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 플루오로 중합체는 플루오로아크릴레이트, 플루오로실리콘 아크릴레이트, 플루오로우레탄, 퍼플루오로폴리에터, 퍼플루오로폴리옥세탄, 폴리비닐리덴플루오라이드 및 퍼플루오로알콕시 알케인으로부터 선택되는 것인, 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 용매는 약 40℃ 내지 약 200℃의 끓는점을 갖는 플루오로화된 용매인 것인, 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 플루오로화된 용매는 하기 화학식 (I)로 표시되는 것인 방법:
    R1―(CF2)n―R2 (I)
    여기서 n은 약 1 내지 약 25의 정수이고; R1 ? R2 는 독립적으로 -CF3, 수소, 하이드록실, 하이드록시알킬, 아미노알킬, 아릴옥시, 알킬, 아릴, 약 1 내지 약 25의 탄소수를 갖는 카르복실산기, 알데히드, 케톤, 및 -CF3(CF2)q(CH2)p이며, 여기서 q는 약 0 내지 약 25의 정수이고, p는 약 1 내지 약 25의 정수임.
  11. 제1항에 있어서, 상기 용매는 약 40℃ 내지 약 200℃의 끓는점을 갖는 푸란인 것인, 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 푸란 용매는 화학식 (IIa) 또는 (IIb)로 표시되는 것인, 방법:
    Figure pat00004

    여기서 R1, R2, R3 및 R4 는 독립적으로 수소, 하이드록실, 하이드록시알킬, 아미노알킬, 아미노아릴, 아릴옥시, 알킬, 아릴, 약 1 내지 약 25의 탄소수를 갖는 카르복실산기, 알데히드, 및 케톤임.
  13. 제1항에 있어서, 상기 혼합물은 에폭시, 폴리아크릴레이트, 폴리에스터, 폴리에터, 카르바메이트 및 폴리실록산으로부터 선택된 하나 이상의 부가적인 중합체를 추가로 포함하는 것인, 방법.
  14. 제1항에 있어서, 상기 혼합물은 25℃에서 약 0.00046 Pa*s 내지 약 1 Pa*s의 점도를 갖는 것인, 방법.
  15. 제1항에 있어서, 상기 혼합물을 도포하는 단계는 약 12psi 내지 약 18psi의 압력에서 유기 물질층 상으로 혼합물을 분무하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 혼합물을 도포하는 단계는 유기 물질 상에 다층의 상기 혼합물을 분무하여 약 2밀(mil) 내지 약 20밀(mil) 의 두께를 갖는 플루오로 중합체 층을 형성하는 단계를 포함하는 것인, 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 플루오로 중합체 층은 상기 층의 전체 부피를 기준으로 약 20% 내지 약 70%의 평균 공극률 (porosity)을 갖는 것인, 방법.
  18. 제16항에 있어서, 상기 플루오로 중합체 층은 cm3 당 약 1011 내지 약 1013 공극의 공극 밀도 (void density)를 갖는 것인, 방법.
  19. 제16항에 있어서, 상기 플루오로 중합체 층은 약 1 중량% 미만의 첨가제 함량을 갖는 것인, 방법.
  20. 제16항에 있어서, 다층의 제2 혼합물을 분무함으로써, 플루오로 중합체, 및 푸란 또는 플루오르화된 용매로부터 선택되는 용매를 포함하는 제2 혼합물을 제1 플루오로 중합체 상에 도포하는 단계를 추가로 포함하여, 약 2밀(mil) 내지 약 20밀(mil) 두께를 갖는 제2 플루오로 중합체 층을 형성하는 것인, 방법.
  21. 제1항에 있어서, 약 45℃ 내지 약 55℃에서 유기 물질 상에 상기 혼합물을 도포하는 동안에 금속 표면을 가열하는 단계를 추가로 포함하는 것인, 방법.
  22. 제1항에 있어서, 플루오로 중합체, 및 푸란 또는 플루오르화된 용매로부터 선택되는 용매를 포함하는 제2 혼합물을 마일러 시트 (mylar sheet) 상에 도포함으로써, 프리 스탠딩 필름 (free standing film)을 형성하는 단계를 추가로 포함하는 것인, 방법.
  23. 제22항에 있어서, 약 90℃ 내지 약 150℃의 온도에서 프리 스탠딩 필름을 고온 가압하는 단계를 추가로 포함하는 것인, 방법.
  24. 제23항에 있어서, 상기 프리 스탠딩 필름 또는 플루오로 중합체 코팅된 금속에 에폭시 접착제를 도포하고, 상기 프리 스탠딩 필름을 플루오로 중합체 코팅된 금속으로, 또는 플루오로 중합체 코팅된 금속을 프리 스탠딩 필름으로 압축하여 가압된 조립체를 형성하는 단계를 추가로 포함하는 것인, 방법.
  25. 제24항에 있어서, 상기 가압된 조립체를 금속 판상에 침착하고 (disposing), 상기 가압된 조립체 위에 백 (bag)을 침착하고, 약 1psi 내지 약 20psi의 압력에서 진공 백에 진공을 가하는 단계를 추가로 포함하는 것인, 방법.
  26. 제25항에 있어서, 상기 가압된 조립체를 약 100℉ 내지 약 300℉의 온도에서 약 1℉/분 내지 약 20℉/분의 온도 상승 속도로 경화시키는 단계를 추가로 포함하는 것인, 방법.
  27. 조립체로서:
    금속 성분; 및
    금속 성분 상에 침착된, 약 5 마이크로인치 내지 약 100 마이크로인치의 표면 거칠기를 갖는 플루오로 중합체 층을 포함하는 것인, 조립체.
  28. 제27항에 있어서, 상기 플루오로 중합체는 플루오로아크릴레이트, 플루오로실리콘 아크릴레이트, 플루오로우레탄, 퍼플루오로폴리에터, 퍼플루오로폴리옥세탄, 폴리비닐리덴플루오라이드 및 퍼플루오로알콕시 알케인으로부터 선택되는 것인, 조립체.
  29. 제28항에 있어서, 상기 플루오로 중합체 층은 약 1 중량% 미만의 첨가제 함량을 갖는 것인, 조립체.
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