KR20220016972A - 낮은 표면 에너지 기재를 습윤 처리하기 위한 방법 및 이를 위한 시스템 - Google Patents

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KR20220016972A
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알렉산더 엘 아가포브
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더블유.엘. 고어 앤드 어소시에이트스, 인코포레이티드
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Abstract

15 mN/m내지 45 mN/m의 범위의 표면 에너지를 갖는 낮은 표면 에너지 기재, 25 mN/m 초과 내지 70 mN/m의 범위의 표면 장력을 갖는 높은 표면 장력 액체 및 10 mN/m 내지 25 mN/m의 범위의 표면 장력을 갖는 낮은 표면 장력 유체를 제공하는 단계; 낮은 표면 에너지 기재를 높은 표면 장력 액체와 접촉시키는 단계; 낮은 표면 에너지 기재를 높은 표면 장력 액체와 접촉시키는 단계 전에, 동시에, 또는 후에, 낮은 표면 에너지 기재 및 높은 표면 장력 액체 중 적어도 하나를 증기로서의 낮은 표면 장력 유체와 접촉시키는 단계; 및 낮은 표면 에너지 기재로부터 낮은 표면 장력 유체 증기를 제거하는 단계를 적어도 포함하는, 높은 표면 장력 액체로 낮은 표면 에너지 기재를 습윤 처리하기 위한 방법이 제공된다. 높은 표면 장력 액체는 코팅 방법에서 ePTFE와 같은 기재에 퇴적될 이온 교환 재료과 같은 코팅 재료용 캐리어 액체로서 사용될 수 있다. 또한 이러한 코팅 방법용 시스템이 개시된다.

Description

낮은 표면 에너지 기재를 습윤 처리하기 위한 방법 및 이를 위한 시스템
본 문서는 확장형 폴리테트라플루오로에틸렌(ePTFE)과 같은 낮은 표면 에너지 기재를 물/알코올 혼합물과 같은 높은 표면 장력 액체로 습윤 처리하기 위한 방법에 관한 것이다. 습윤 처리는 낮은 표면 장력 유체를 이용한 처리에 의해 달성된다. 높은 표면 장력 액체는, 양성자 교환 막 연료 전지용 막의 제조를 위한 다공성 ePTFE 기재 상에 술폰화 퍼플루오로비닐에테르기를 포함하는 테트라플루오로에틸렌 기반 중합체의 퇴적과 같은 코팅 방법에서, 기재 상에 퇴적될 코팅 재료용 캐리어 액체(carrier liquid)로서 사용될 수 있다. 또한 이러한 방법을 위한 시스템이 개시된다.
습윤 처리는 고체 표면과 접촉을 유지하는 액체의 능력을 설명하며 2 개의 재료 사이의 분자의 상호 작용과 관련된 현상이다. 고체의 표면 에너지에 비해 액체의 표면 에너지가 높을수록, 습윤성이 낮아지며 일반적으로 2 개의 위상 사이의 접촉이 적어진다. 결과적으로, 예를 들어, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 및 확장형 PTFE(ePTFE)와 같은 중합체로 형성된 낮은 표면 에너지 기재와 같은 낮은 표면 에너지 고체가 수용액 또는 수용액에 가까운 용액과 같은 높은 표면 에너지 액체(높은 표면 장력 액체라고도 지칭됨)에 의해 잘 습윤 처리되지 않는다.
따라서, 낮은 표면 에너지 기재와 높은 표면 장력 액체 사이의 접촉을 필요로 하는 코팅, 함침, 흡착, 또는 흡수 관련 공정과 같은 공정에서 문제가 발생한다. 액체에 의한 고체의 습윤 처리 부족 및/또는 액체에 의한 고체의 허용할 수 없을 정도로 느린 습윤 처리 속도로 인해 이러한 공정을 수행하기가 어려울 수도 있다. 이 때문에, 따라서, 높은 표면 장력 액체로 낮은 표면 에너지 기재를 습윤 처리하기 위한 개선된 방법 및 이를 위한 대응하는 시스템을 제공할 필요가 있다.
이 문제는 액체의 표면 장력을 낮출 수 있는 계면활성제 및 다른 화합물과 같은 첨가제를 높은 표면 장력 액체에 도입하여, 이에 의해 액체에 의한 낮은 표면 에너지 기재의 습윤성을 개선함으로써 완화될 수도 있다. 그러나, 이러한 첨가제는, 표면 장력을 낮추는 것 외에도, 액체의 다른 특성을 방해할 수도 있다.
예를 들어, 코팅 공정에서, 고체 표면에 코팅 재료를 퇴적하기 위해 고체가 코팅 재료를 포함하는 캐리어 액체와 접촉될 수 있다. 캐리어 액체가 높은 표면 장력 액체인 경우, 낮은 표면 에너지 고체와의 습윤성을 개선하기 위해 캐리어 액체의 표면 장력을 낮추기 위한, 다른 액체 또는 고체와 같은, 첨가제로 캐리어 액체가 처리될 수도 있다. 그러나, 높은 표면 장력 캐리어 액체 중에 첨가제가 존재하면, 캐리어 액체의 다른 특성, 즉, 캐리어 액체 중의 코팅 재료의 안정성이 변할 수도 있으며, 또는 용매가 제거된 후 첨가제가 코팅 재료와 함께 고체 상에 남아있을 수도 있다.
일 예로서, 첨가제가 존재하면, 예를 들어, 캐리어 액체 중의 캐리어 재료의 용해성 또는 분산성을 감소시킴으로써 캐리어 액체 중의 코팅 재료의 최대 장전량을 감소시킬 수도 있다. 이것은 퇴적될 수도 있는 코팅 재료의 최대 농도 감소를 초래하므로, 면적 장전량 또는 밀도당 코팅 중량과 같은 고체 상의 원하는 양의 코팅 재료를 달성하기 위해서는 코팅 공정을 반복하여야 할 수도 있다. 또한, 첨가제가 존재하면, 예를 들어, 캐리어 재료의 겔화를 유발하며, 캐리어 액체의 점도를 증가시키며, 코팅 공정이 복잡해짐으로써, 캐리어 액체의 점도가 변할 수도 있다.
또한, 캐리어 액체의 표면 장력을 낮추기 위해 도입되는 계면활성제와 같은 첨가제가 캐리어 액체 제거 시에 코팅 재료와 함께 고체 상에 퇴적될 수도 있다.
이 때문에, 개선된 코팅 방법 그리고 특히, 높은 표면 장력 액체로 낮은 표면 에너지 기재를 코팅하기 위한 개선된 방법을 제공할 필요가 있다. 이러한 방법은 액체의 점도 또는 코팅 재료의 최대 장전량과 같은 높은 표면 장력 액체의 하나 이상의 다른(즉, 높은 표면 장력 액체의 표면 장력 이외의) 특성의 변경을 최소화하거나, 기재 상의 바람직하지 않은 첨가제의 퇴적을 회피할 수도 있다.
대안으로서 또는 추가적으로, 이러한 방법은 높은 표면 장력 액체에 의한 낮은 표면 에너지 기재의 코팅 속도를 가속화할 수도 있다.
제 1 양태에서, 높은 표면 장력 액체로 낮은 표면 에너지 기재를 습윤 처리하기 위한 방법으로서,
- 15 mN/m 내지 45 mN/m의 범위의 표면 에너지를 갖는 낮은 표면 에너지 기재, 25 mN/m 초과 내지 70 mN/m의 범위의 표면 장력을 갖는 높은 표면 장력 액체 및 10 mN/m 내지 25 mN/m의 범위의 표면 장력을 갖는 낮은 표면 장력 유체를 제공하는 단계;
- 낮은 표면 에너지 기재를 높은 표면 장력 액체와 접촉시키는 단계;
- 낮은 표면 에너지 기재를 높은 표면 장력 액체와 접촉시키는 단계 전에, 동시에, 또는 후에, 낮은 표면 에너지 기재 및 높은 표면 장력 액체 중 적어도 하나를 증기로서의 낮은 표면 장력 유체와 접촉시키는 단계; 및
- 증기로서의 낮은 표면 장력 유체와 접촉시키는 단계 후, 낮은 표면 에너지 기재로부터 낮은 표면 장력 유체를 제거하는 단계를 적어도 포함하는 방법이 제공된다.
낮은 표면 에너지 기재의 표면 에너지가 높은 표면 장력 액체의 표면 장력보다 작을 수도 있다. 낮은 표면 에너지 기재의 표면 에너지가 높은 표면 장력 액체의 표면 장력 이상이라면, 낮은 표면 에너지 기재가 높은 표면 장력 액체로 자발적으로 습윤 처리될 수도 있다.
2 개의 접촉 단계(동시에 수행될 수도 있거나 수행되지 않을 수도 있음)가 완료되면, 높은 표면 장력 액체로 습윤 처리된 낮은 표면 에너지 기재가 제공된다.
낮은 표면 에너지 기재 및 높은 표면 장력 액체 중 적어도 하나를 증기로서의 낮은 표면 장력 유체와 접촉시키는 단계가 다수의 순열로 수행될 수 있다. 이러한 접촉 단계는 낮은 표면 에너지 기재를 높은 표면 장력 액체와 접촉시키는 단계 전에, 동시에, 또는 후에 수행될 수도 있다.
일 실시예에서, 낮은 표면 에너지 기재 및 높은 표면 장력 액체 중 적어도 하나를 증기로서의 낮은 표면 장력 유체와 접촉시키는 단계는, 높은 표면 장력 액체로 습윤 처리된 접촉된 낮은 표면 에너지 기재와 같은, 높은 표면 장력 액체로 습윤 처리된 낮은 표면 에너지 기재를 제공하기 위해 접촉된 낮은 표면 에너지 기재를 높은 표면 장력 액체와 접촉시키기 전에, 접촉된 낮은 표면 에너지 기재를 제공하기 위해 낮은 표면 에너지 기재를 증기로서의 낮은 표면 장력 유체와 접촉시키는 단계를 포함할 수도 있다.
다른 실시예에서, 낮은 표면 에너지 기재 및 높은 표면 장력 액체 중 적어도 하나를 증기로서의 낮은 표면 장력 유체와 접촉시키는 단계는, 접촉된 높은 표면 장력 액체로 습윤 처리된 낮은 표면 에너지 기재와 같은, 높은 표면 장력 액체로 습윤 처리된 낮은 표면 에너지 기재를 제공하기 위해 낮은 표면 에너지 기재를 접촉된 높은 표면 장력 액체와 접촉시키기 전에, 접촉된 높은 표면 장력 액체를 제공하기 위해 높은 표면 장력 액체를 증기로서의 낮은 표면 장력 유체와 접촉시키는 단계를 포함할 수도 있다.
다른 실시예에서, 낮은 표면 에너지 기재 및 높은 표면 장력 액체 중 적어도 하나를 증기로서의 낮은 표면 장력 유체와 접촉시키는 단계는, 접촉된 높은 표면 에너지 액체로 습윤 처리된 접촉된 낮은 표면 에너지 기재와 같은, 높은 표면 에너지 액체로 습윤 처리된 낮은 표면 에너지 기재를 제공하기 위해 접촉된 낮은 표면 에너지 기재를 접촉된 높은 표면 장력 액체와 접촉시키기 전에, 접촉된 낮은 표면 에너지 기재 및 접촉된 높은 표면 장력 액체를 제공하기 위해 낮은 표면 에너지 기재 및 높은 표면 장력 액체 모두를 증기로서의 낮은 표면 장력 유체와 접촉시키는 단계를 포함할 수도 있다.
예를 들어, 낮은 표면 에너지 기재 및 높은 표면 장력 액체 중 적어도 하나를 증기로서의 낮은 표면 장력 유체와 접촉시키는 단계는, 접촉된 높은 표면 장력 액체로 습윤 처리된 접촉된 낮은 표면 에너지 기재와 같은, 높은 표면 장력 액체로 습윤 처리된 낮은 표면 에너지 기재를 제공하기 위해 접촉된 낮은 표면 에너지 기재를 접촉된 높은 표면 장력 액체와 접촉시키기 전에, 접촉된 낮은 표면 에너지 기재를 제공하기 위해 낮은 표면 에너지 기재를 증기로서의 낮은 표면 장력 유체와 접촉시키는 단계 및 접촉된 높은 표면 장력 액체를 제공하기 위해 높은 표면 장력 액체를 증기로서의 낮은 표면 장력 유체와 접촉시키는 단계를 포함할 수도 있다.
다른 실시예에서, 낮은 표면 에너지 기재를 높은 표면 장력 액체와 접촉시키는 단계가 낮은 표면 에너지 기재 및 높은 표면 장력 액체 중 적어도 하나를 증기로서의 낮은 표면 장력 유체와 접촉시키는 단계 전에 발생할 수 있다. 예를 들어, 낮은 표면 에너지 기재가 높은 표면 장력 액체와 접촉되어 높은 표면 장력 액체와 접촉된 낮은 표면 에너지 기재를 제공할 수도 있다. 그런 다음, 높은 표면 장력 액체와 접촉된 낮은 표면 에너지 기재가 후속적으로 증기로서의 낮은 표면 장력 유체와 접촉되어, 접촉된 높은 표면 장력 액체로 습윤 처리된 접촉된 낮은 표면 에너지 기재와 같은, 높은 표면 장력 액체로 습윤 처리된 낮은 표면 에너지 기재를 제공할 수도 있다.
다른 실시예에서, 낮은 표면 에너지 기재 및 높은 표면 장력 액체 중 적어도 하나를 증기로서의 낮은 표면 장력 유체와 접촉시키는 단계는, 접촉된 높은 표면 장력 액체로 습윤 처리된 접촉된 낮은 표면 에너지 기재와 같은, 높은 표면 장력 액체로 습윤 처리된 낮은 표면 에너지 기재를 제공하기 위해 낮은 표면 에너지 기재를 높은 표면 장력 액체와 접촉시키는 단계와 동시에, 낮은 표면 에너지 기재 및 높은 표면 장력 액체 모두를 증기로서의 낮은 표면 장력 유체와 동시에 접촉시키는 단계를 포함할 수도 있다.
낮은 표면 에너지 기재는 15 mN/m 내지 45 mN/m, 전형적으로 18 mN/m 내지 45 mN/m의 범위의 표면 에너지를 갖는 기재이다.
낮은 표면 에너지 기재가, 바람직하게는, 유기할로겐화물 중합체, 탄화수소 중합체 및 유기 할로겐화물 중합체를 포함하는 공중합체를 포함하는 군으로부터 선택된 하나 이상일 수도 있으며, 단, 기재가 15 mN/m 내지 45 mN/m의 범위의 표면 에너지를 갖는다. 유기할로겐화물 중합체의 예는 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리트리플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리비닐리덴 클로라이드, 폴리클로로트리플루오로에틸렌, 폴리비닐 플루오라이드 및 폴리비닐 클로라이드를 포함한다. 유기할로겐화물 중합체를 포함하는 공중합체는 유기할로겐화물 중합체 및 탄화수소 중합체의 공중합체일 수도 있다. 이러한 공중합체의 예는 폴리에틸렌-코-테트라플루오로에틸렌 및 폴리테트라플루오로에틸렌-코-헥사플루오로프로필렌을 포함한다. 탄화수소 중합체의 예는 초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE)을 포함하는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌 및 폴리파라-자일릴렌을 포함한다.
다른 실시예에서, 낮은 표면 에너지 기재가 유기할로겐화물 중합체인 경우, 이것은 확장형 폴리테트라플루오로에틸렌(ePTFE)이다. ePTFE는 0.5 ㎛ 내지 500 ㎛의 두께를 가질 수도 있다. ePTFE는 10 kPa 내지 2000 kPa의 기포점을 가질 수도 있다. ePTFE는 0.1 g/m2 내지 500 g/m2 의 면적당 질량을 가질 수도 있다. ePTFE는 0.1 g/cc 내지 1 g/cc의 겉보기 밀도를 가질 수도 있다. 예를 들어, ePTFE는 4.7 g/m2의 면적당 질량, 14 ㎛의 두께, 0.34 g/cc의 겉보기 밀도 및 324 kPa(47.0 psi)의 기포점을 가질 수도 있다.
다른 실시예에서, 낮은 표면 에너지 기재가 탄화수소 중합체인 경우, 이것은 확장형 폴리프로필렌(ePP)이다. ePP는 0.5 ㎛ 내지 500 ㎛의 두께를 가질 수도 있다. ePP는 10 kPa 내지 2000 kPa의 기포점을 가질 수도 있다. ePP는 0.1 g/m2 내지 500 g/m2 의 면적당 질량을 가질 수도 있다. ePP는 0.05 g/cc 내지 0.5 g/cc의 겉보기 밀도를 가질 수도 있다. 예를 들어, ePP는 17 g/m2의 면적당 질량, 110 ㎛의 두께, 0.15 g/cc의 겉보기 밀도 및 103 kPa(15.0 psi)의 기포점을 가질 수도 있다.
다른 실시예에서, 낮은 표면 에너지 기재가 낮은 표면 에너지 다공성 기재이다.
높은 표면 장력 액체는 25 mN/m 초과 내지 70 mN/m의 표면 장력을 갖는다. 아래의 실험 부문에 설명된 바와 같이, 높은 표면 장력 액체의 표면 장력은 ASTM D1331-14에 따라 측정될 수도 있다.
높은 표면 장력 액체는 주변 온도에서 또는 본원에 설명된 방법이 수행되거나 본원에 설명된 시스템이 채용되는 온도에서 액상이다.
높은 표면 장력 액체가 하나 이상의 성분을 포함하는 액체 조성물일 수도 있다. 하나 이상의 성분은, 액체 조성물이 25 mN/m 초과 내지 70 mN/m의 표면 장력을 갖는 한, 임의의 표면 장력 값을 가질 수도 있다.
하나 이상의 성분이 하나 이상의 높은 표면 장력 액체 성분 및 선택적으로 하나 이상의 추가 성분을 포함할 수도 있다.
하나 이상의 추가 성분은 낮은 표면 장력 액체 성분, 계면활성제, 분산제, 및 코팅 재료 또는 코팅 재료의 혼합물 중 하나 이상, 바람직하게는, 낮은 표면 장력 액체 성분, 코팅 재료 또는 코팅 재료의 혼합물 중 하나 이상으로부터 선택될 수도 있다.
하나 이상의 높은 표면 장력 액체 성분은 물, 디오도메탄, 포름아미드, 글리세롤, 2,2'-티오비스에탄올, 2-푸란메탄올, 에틸렌 글리콜, 2-아미노에탄올, 1,3-부탄디올, 프로필렌 글리콜, 1,2,3-트리브로모 프로판, 1,5-펜탄디올, N-메틸-2 피롤리딘, 아닐린, 2-아미노에탄올, 디메틸 술폭시드, 프로필렌 카보네이트, 안트라닐산 에틸에스테르, 안트라닐산 메틸에스테르, 벤질 알코올, 벤질 벤제노에이트, 브로모포름, 퀴놀린, 1,3-디요오도메탄, 디에틸렌 글리콜, 푸르푸랄, 헥사클로로부타디엔, 요오도벤젠, m-니트로톨루엔, 메틸 나프탈렌, N,N-디메틸 아세트아미드, N,N-디메틸 포름아미드, N-메틸-2-피롤리돈, 니트로벤젠, 니트로메탄, o-니트로톨루엔, p-니트로톨루엔, 페닐이소티오시아네이트, 프탈산 디에틸에스테르, 폴리에틸렌 글리콜, 피리딘, 3-피리딜카르비놀, 피롤, 테트라브로모에탄, 트리크레실포스페이트, α-브로모나프탈렌, α-클로로나프탈렌, 1,2-디클로로에탄, 1,4-디옥산, 카본 다이설파이드, 클로로벤젠, 시클로 헥산올, 시클로펜탄올, 데칼린, 디프로필렌 글리콜, 도데실 벤젠, 푸마르산 디에틸에스테르, 니트로에탄, 니트로프로판, 아세토니트릴, 프로판산, 크실렌 및 그 이성질체, 디프로필렌 글리콜 모노메틸에테르, 톨루엔, 부티로니트릴, 초산, 클로로포름, 아크릴로니트릴, 2-부톡시에탄올, 테트라클로로메탄, 2-헵타논, 디클로로메탄, 테트라히드로푸란, 헥산올 또는 그 이성질체, 헵탄올 및 그 이성질체, 옥탄올 및 그 이성질체, 및 이소발레로니트릴을 포함하는 군으로부터 선택될 수도 있다. 전술한 목록의 높은 표면 장력 액체 성분은 25 mN/m을 초과하는 표면 장력을 가지며, 물을 제외하면 25 mN/m 초과 내지 70 mN/m의 범위의 표면 장력을 갖는다. 하나 이상의 높은 표면 장력 액체 성분은, 높은 표면 장력 액체 조성물이 25 mN/m 초과 내지 70 mN/m의 범위의 표면 장력을 갖는 한, 약 72 mN/m의 표면 장력을 갖는 물과 같은, 높은 표면 장력 액체에 대해 요구되는 70 mN/m의 상한을 초과하는 표면 장력을 가질 수도 있다.
높은 표면 장력 액체 조성물은 또한, 선택적으로 코팅 재료 및 코팅 재료의 혼합물 중 하나 또는 둘 모두와 조합하여, 25 mN/m 초과 내지 70 mN/m의 액체 조성물에 필요한 표면 장력을 제공하기 위한 하나 이상의 낮은(물에 비해) 표면 장력 액체 성분을 포함할 수도 있다.
하나 이상의 낮은 표면 장력 액체 성분은, 바람직하게는, 알데하이드, 알코올, 아민, 케톤, 에테르, 사이클릭 에테르, 에스테르, 유기할로겐화물로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 포함하는 군으로부터 선택될 수도 있으며, 단, 전술한 목록의 낮은 표면 장력 액체 성분이 10 mN/m 내지 25 mN/m의 범위의 표면 장력을 갖는다.
하나 이상의 낮은 표면 장력 액체 성분은 트리플루오로에탄올, 디에틸 에테르, 디메톡시메탄, 실리콘 테트라클로라이드, 부틸클로라이드 및 그 이성질체, 프로판올 및 그 이성질체, 에탄올, 메탄올, 부탄올 및 그 이성질체, 펜탄올 및 그 이성질체, 아세톤, 에틸 아세테이트, 메틸 이소부틸 케톤, 프로필 아세테이트, 메틸 에틸 케톤, 메틸 메타크릴레이트, 메틸 아세테이트, 아세톤, 메틸 클로로포름, 에탄알, 프로판알, 부탄알, 메틸아민, 에틸아민, 프로필아민, 부틸아민 및 펜틸아민을 포함하는 군으로부터 선택된 하나 이상일 수도 있다. 전술한 목록의 낮은 표면 장력 액체 성분은 10 mN/m 내지 25 mN/m의 범위의 표면 장력을 갖는다.
일 실시예에서, 높은 표면 장력 액체 조성물이 물 및 에탄올을 포함하며, 단, 조성물이 25 mN/m 초과 내지 70 mN/m의 범위의 표면 장력을 갖는다. 예를 들어, 높은 표면 장력 액체 조성물이 물 중에 1 wt.% 내지 65 wt.%의 에탄올을 포함할 수도 있다.
선택적인 코팅 재료가 무기 또는 유기 재료일 수도 있다. 코팅 재료가 입자 또는 용질일 수도 있다. 코팅 재료가, 술폰화 퍼플루오로비닐에테르기를 포함하는 테트라플루오로에틸렌 기반 중합체와 같은, 이온 전도성 또는 이온 교환 재료(IEM)일 수 있다. 적합한 이온 교환 재료는, 예를 들어, 퍼플루오로술폰산 중합체, 퍼플루오로카르복실산 중합체, 퍼플루오로포스폰산 중합체, 스티렌계 이온 교환 중합체, 플루오로스티렌계 이온 교환 중합체, 술폰화 폴리에테르 에테르 케톤 이온 교환 중합체, 폴리아릴에테르 케톤 이온 교환 중합체, 폴리술폰 이온 교환 중합체, 비스(플루오로알킬술포닐)이미드, (플루오로알킬술포닐)(플루오로술포닐)이미드, 폴리비닐 알코올, 폴리에틸렌 옥사이드, 중합체가 있거나 없는 금속 염, 및 이들의 혼합물을 포함한다. 예시적인 실시예에서, 이온 교환 재료가 양성자 형태로의 전환과 함께 테트라플루오로에틸렌과 퍼플루오로술포닐 비닐 에스테르의 공중합에 의해 제조된 퍼플루오로술폰산(PFSA) 중합체를 포함한다. 연료 전지 용례에 사용하기에 적합한 퍼플루오로술폰산 중합체의 예는, 시판되고 있는 퍼플루오로술폰산 공중합체인, 나피온(Nafion®)(미국 델라웨어주 윌밍톤 소재 이.아이. 듀퐁 드 네무어 인코포레이티드(E.I. DuPont de Nemours, Inc.)), 플레미온(Flemion®)(일본 도쿄 소재 아사히 글래스사(Asahi Glass), 아시플렉스(Aciplex®)(일본 도쿄 소재 아사히 카세이 코포레이션(Asahi Kasei Corporation)), 아퀴비온(Aquivion®)(이탈리아 솔베이 솔레시스 에스.피.에이.(Solvay Solexis SPA)) 및 3MTM(미국의 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴퍼니(3M Innovative Properties Company))을 포함한다. 연료 전지 용례에 사용하기에 적합한 퍼플루오로술폰산 중합체의 다른 예는, 미국 특허 제 5,463,005 호에 설명된 것과 같은, 퍼플루오르화 술포닐(공)중합체를 포함한다.
일 실시예에서, 높은 표면 장력 액체는 낮은 표면 장력 유체의 부재 하에서는 낮은 표면 에너지 기재를 자발적으로 습윤 처리하지 않는다. 일 실시예에서, 높은 표면 장력 액체는 낮은 표면 에너지 기재의 표면 에너지보다 4 mN/m 이상, 바람직하게는 7 mN/m 이상, 보다 바람직하게는 10 mN/m 이상, 그리고 더욱 바람직하게는 15 mN/m 이상 더 큰 표면 장력을 가질 수도 있다.
다른 실시예에서, 높은 표면 장력 액체가 낮은 표면 에너지 기재를 습윤 처리할 수도 있지만, 낮은 표면 장력 유체의 첨가에 의해 습윤 처리 속도가 증가된다.
낮은 표면 장력 유체는, 액체 형태일 때, 10 mN/m 내지 25 mN/m의 범위의 표면 장력을 갖는다. 아래의 실험 부문에 설명된 바와 같이, 액체 형태일 때의 낮은 표면 장력 유체의 표면 장력이 ASTM D1331-14에 따라 측정될 수도 있다.
증기로서의 낮은 표면 장력 유체와 같은 낮은 표면 장력 유체가, 바람직하게는, 알데히드, 알코올, 아민, 케톤, 에테르, 사이클릭 에테르, 에스테르 및 유기할로겐화물로부터 선택된 화합물 중 하나 이상으로부터 선택될 수도 있으며, 단, 상기 화합물이 10 mN/m 내지 25 mN/m의 범위의 표면 장력을 갖는다.
증기로서의 낮은 표면 장력 유체와 같은 낮은 표면 장력 유체는 트리플루오로에탄올, 디에틸 에테르, 디메톡시메탄, 실리콘 테트라클로라이드, 부틸클로라이드 및 그 이성질체, 프로판올 및 그 이성질체, 에탄올, 메탄올, 부탄올 및 그 이성질체, 펜탄올 및 그 이성질체, 아세톤, 에틸 아세테이트, 메틸 이소부틸 케톤, 프로필 아세테이트, 메틸 에틸 케톤, 메틸 메타크릴레이트, 메틸 아세테이트, 아세톤, 메틸 클로로포름, 에탄알, 프로판알, 부탄알, 메틸아민, 에틸아민, 프로필아민, 부틸아민 및 펜틸아민을 포함하는 군으로부터 선택된 하나 이상일 수도 있다. 전술한 목록의 낮은 표면 장력 유체는 10 mN/m 내지 25 mN/m의 범위의 표면 장력을 갖는다.
증기로서의 낮은 표면 장력 유체와 같은 낮은 표면 장력 유체는, 더욱 바람직하게는, 2,2,2-트리플루오로에탄올, 1-부탄올, 에틸 아세테이트, 및 디에틸 에테르를 포함하는 군의 하나 이상으로부터 선택될 수도 있다. 이러한 바람직한 낮은 표면 장력 유체는, 액체 형태일 때, 10 mN/m 내지 25 mN/m의 범위의 표면 장력을 갖는다.
다른 실시예에서, 낮은 표면 장력 유체가 약 17 mN/m의 표면 장력을 갖는 2,2,2-트리플루오로에탄올이다.
다른 실시예에서, 낮은 표면 에너지 기재로부터 낮은 표면 장력 유체 증기 또는 액체와 같은 낮은 표면 장력 유체를 제거하는 단계는 높은 표면 장력 액체를 제거하는 단계, 즉, 낮은 표면 장력 유체(증기 또는 액체로서의) 및 높은 표면 장력 액체를 제거하는 단계를 추가로 포함할 수도 있다.
제 2 양태에서, 제 1 양태 및 그 실시예의 방법은 코팅 재료를 포함하는 높은 표면 장력 액체로 낮은 표면 에너지 기재를 코팅하기 위한 방법으로서, 상기 방법은,
- 15 mN/m 내지 45 mN/m의 범위의 표면 에너지를 갖는 낮은 표면 에너지 기재, 10 mN/m 내지 25 mN/m의 범위의 표면 장력을 갖는 낮은 표면 장력 유체 증기 및 25 mN/m 초과 내지 70 mN/m의 범위의 표면 장력을 가지며 코팅 재료를 포함하는 높은 표면 장력 액체를 제공하는 단계;
- 코팅 재료를 포함하는 높은 표면 장력 액체와 낮은 표면 에너지 기재를 접촉시키는 단계;
- 높은 표면 장력 액체와 낮은 표면 에너지 기재를 접촉시키는 단계 전에, 동시에, 또는 후에, 낮은 표면 에너지 기재 및 코팅 재료를 포함하는 높은 표면 장력 액체 중 적어도 하나를 증기로서의 낮은 표면 장력 유체와 접촉시키는 단계; 및
- 증기로서의 낮은 표면 장력 유체와 접촉시키는 단계 후, 낮은 표면 에너지 기재로부터 낮은 표면 장력 유체를 제거하는 단계를 적어도 포함한다.
2 개의 접촉 단계(동시에 수행될 수도 있거나 수행되지 않을 수도 있음)가 완료되면, 코팅 재료를 포함하는 높은 표면 장력 액체로 코팅된 낮은 표면 에너지 기재가 제공된다.
제 2 양태 및 그 실시예의 방법의 일 실시예에서, 방법은 코팅 재료로 코팅된 낮은 표면 에너지 기재를 제공하기 위해 낮은 표면 에너지 기재로부터 높은 표면 장력 액체를 제거하는 단계를 추가로 포함한다.
다른 실시예에서, 코팅 재료는 위에 정의된 바와 같이 이온 교환 재료(IEM) 이다.
제 2 양태 및 그 실시예의 방법의 다른 실시예에서, 낮은 표면 에너지 기재가 연료 전지 용례용의 다공성 ePTFE 막이다.
제 2 양태 및 그 실시예의 방법의 다른 실시예에서, 코팅 재료가 술폰화 퍼플루오로비닐에테르기를 포함하는 테트라플루오로에틸렌 기반 중합체와 같은 이온 교환 재료이다. 퍼플루오로비닐에테르기를 포함하는 테트라플루오로에틸렌 기반 중합체로 함침된 다공성 ePTFE 막은 양성자 교환 막 연료 전지용으로 바람직한 막 재료이다.
다른 실시예에서, 제 1 또는 제 2 양태 및 그 실시예의 방법이 롤투롤(roll-to-roll) 공정과 같은 연속적인 공정 또는 배치식(batch-wise) 공정과 같은 불연속적인 공정일 수도 있다.
제 3 양태에서, 높은 표면 에너지 액체로 낮은 표면 에너지 기재를 습윤 처리하기 위한 시스템으로서,
- 25 mN/m 초과 내지 70 mN/m의 범위의 표면 장력을 갖는 높은 표면 장력 액체를 포함하여 15 mN/m 내지 45 mN/m의 범위의 표면 에너지를 갖는 낮은 표면 에너지 기재와 상기 높은 표면 장력 액체를 접촉시키기 위한 높은 표면 장력 액체 도포기;
- 10 mN/m 내지 25 mN/m의 범위의 표면 장력을 갖는 낮은 표면 장력 유체를 포함하여, 낮은 표면 에너지 기재를 높은 표면 장력 액체와 접촉시키기 전에, 동시에, 또는 후에, 낮은 표면 에너지 기재 및 높은 표면 장력 액체 중 적어도 하나를 증기로서의 낮은 표면 장력 유체와 접촉시키기 위한 낮은 표면 장력 유체 증기 도포기;
- 낮은 표면 장력 유체와의 접촉 후, 낮은 표면 에너지 기재로부터 낮은 표면 장력 유체를 분리하기 위한 분리기를 포함하는 시스템이 제공된다.
제 3 양태의 시스템이 제 1 양태와 제 2 양태 및 그 실시예의 방법과 함께 사용될 수 있다.
제 3 양태의 시스템은 연속적으로 또는 불연속적으로 작동될 수도 있다. 연속적인 시스템의 예가 아래에서 논의되는 것과 같은 롤투롤 시스템이다. 대안으로서, 불연속적인 시스템의 예는 배치식 시스템이다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 높은 표면 장력 액체 도포기는 높은 표면 장력 액체를 낮은 표면 에너지 기재에 접촉시키거나, 접촉시키기 위한 수단일 수도 있으며, 또는 접촉시키도록 구성될 수도 있다. 높은 표면 장력 액체 도포기는 스프레이 도포기(spray applicator), 제트 코팅기(jet coater), 롤투롤 이형 라이너 도포기(roll-to-roll release liner applicator), 딥 코팅기(dip coater), 순방향 또는 역방향 롤 코팅기(forward or reverse roll coater), 다이렉트 또는 오프셋 그라비아 롤(direct or offset gravure roll), 스퀴즈 롤 코팅기(squeeze roll coater), 콤마(comma), 로드(rod), 에어 나이프 코팅기(air knife coater), 나이프 오버 롤 코팅기(knife over roll coater), 다중 공동 슬롯 다이를 포함하는 슬롯 다이(slot die), 및 슬라이드 다이(slide die)를 포함하는 군으로부터 선택된 하나 이상일 수도 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 낮은 표면 장력 유체 증기 도포기는 낮은 표면 에너지 기재 및 높은 표면 장력 액체 중 하나 또는 둘 모두를 증기로서의 낮은 표면 장력 유체와 접촉시키거나, 접촉시키기 위한 수단일 수도 있으며, 또는 접촉시키도록 구성될 수도 있다. 낮은 표면 장력 유체 증기 도포기는 증발기 및 감압 밸브를 포함하는 군으로부터 선택된 하나 이상일 수도 있다. 낮은 표면 장력 유체가 주변 온도 및 압력의 액체인 경우, 증발기가 사용될 수도 있다. 낮은 표면 장력 유체가 주변 온도 및 압력의 기체이며, 예를 들어, 가압 액체로서 압력 하에 저장되는 경우, 감압 밸브가 사용될 수도 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 분리기는 낮은 표면 에너지 기재로부터 낮은 표면 장력 유체를 제거하거나, 제거하기 위한 수단일 수도 있으며, 또는 제거하도록 구성될 수도 있다. 일 실시예에서, 분리기가 낮은 표면 에너지 기재로부터 높은 표면 장력 유체를 추가로 분리한다.
바람직하게는, 분리기는 낮은 표면 에너지 기재로부터 낮은 표면 장력 유체 및 높은 표면 장력 액체를 제거한다. 코팅 재료가 존재하지 않는다면, 분리기가 기계적 분리기일 수도 있다. 대안으로서, 특히 코팅 재료가 존재한다면, 분리기가 낮은 표면 장력 유체 및 선택적으로 높은 표면 장력 액체를 증발시키기 위해 압력을 감소시키며 및/또는 온도를 증가시킬 수도 있다. 바람직하게는, 분리기가 대류 오븐, 열풍 송풍기 또는 IR 램프와 같은 가열 장치이다.
시스템의 일 실시예에서, 낮은 표면 에너지 기재 및 높은 표면 장력 액체 중 적어도 하나를 낮은 표면 장력 유체 증기와 접촉시키기 위한 접촉 챔버가 제공된다. 접촉 챔버는 적어도 낮은 표면 장력 유체 증기 도포기를 포함한다. 일부 실시예에서, 접촉 챔버가 높은 표면 장력 액체 도포기를 추가로 포함한다.
시스템의 다른 실시예에서, 높은 표면 장력 액체 도포기는,
- 높은 표면 장력 액체를 포함하며, 높은 표면 장력 액체를 가역적으로 흡수할 수 있는 이형 라이너; 및
- 낮은 표면 에너지 기재를 높은 표면 장력 액체를 포함하는 이형 라이너와 접촉시키기 위한 접촉기를 포함한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 접촉기는 낮은 표면 에너지 기재를 이형 라이너와 접촉시키거나, 접촉시키기 위한 수단일 수도 있으며, 또는 접촉시키도록 구성될 수도 있다.
시스템의 일 실시예에서, 접촉기가 이형 라이너 및 접촉 수단을 포함하는 회전 요소 장치이다. 회전 요소 장치는, 제 1 및 제 2 롤러와 같은, 적어도 제 1 및 제 2 접촉 회전 요소를 포함할 수도 있다. 높은 표면 장력 액체를 포함하는 이형 라이너가 적어도 제 1 및 제 2 이형 라이너 회전 요소에 의해 낮은 표면 에너지 기재와 접촉될 수도 있다.
다른 실시예에서, 회전 요소 장치는 이형 라이너를 압축하며 이형 라이너로부터 높은 표면 장력 액체를 분리하여 액체를 낮은 표면 에너지 기재로 전달하기 위한 적어도 하나의, 바람직하게는 2 개의 압축 회전 요소(들)를 추가로 포함할 수도 있다.
제 3 양태의 다른 실시예에서, 시스템은 습윤 처리된 낮은 표면 에너지 기재로부터 적어도 낮은 표면 장력 유체 및 선택적으로 높은 표면 장력 액체를 제거하기 위한 분리기를 포함하는 분리 챔버를 추가로 포함한다. 분리 챔버는, 낮은 표면 장력 유체 및 선택적으로 높은 표면 장력 액체를 기화시키기 위해, 낮은 표면 장력 유체 및 선택적으로 높은 표면 장력 액체를 감소된 압력 또는 증가된 온도(주변에 비해) 중 하나 또는 둘 모두 하에 배치할 수도 있다. 분리 챔버가 대류 오븐, 열풍 송풍기 또는 IR 램프와 같은 가열 장치를 포함할 수도 있다.
시스템의 다른 실시예에서, 높은 표면 장력 액체는 낮은 표면 에너지 기재 상에 퇴적될 코팅 재료를 포함한다.
본 발명 및 그 이점을 추가로 설명하기 위해, 다음의 도면에 의해 예시되는 아래의 실시예를 참조하여 보다 상세한 설명이 제공된다. 이들 도면은 본 발명의 전형적인 실시예 및 그 이점에 관한 것이며, 따라서 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 범위를 제한하는 것으로서 간주되어서는 안된다는 것을 이해하여야 한다.
도 1a 및 도 1b는 액체에 의한 고체의 습윤 처리도를 나타내는 고체-액체 계면과 액체-증기 계면 사이의 접촉각의 개략도를 보여준다. 도 1b는 도 1a의 접촉각보다 더 낮은 접촉각을 보여주며, 이것은 개선된 습윤 처리를 나타낸다.
도 2는 본원에 설명된 방법에 사용될 수 있는 시스템의 개략도를 보여준다.
도 3은 본원에 설명된 방법에 사용될 수 있는 다른 시스템의 개략도를 보여준다.
높은 표면 장력 액체로 낮은 표면 에너지 기재를 습윤 처리하기 위한 방법 및 시스템이 본원에 개시된다. 방법 및 시스템은 습윤 처리를 촉진하며 및/또는 습윤 처리 속도를 높이기 위해 증기로서의 낮은 표면 장력 유체를 사용한다.
"습윤 처리(wetting)"라는 용어는 기재의 표면과 같은 고체 표면과 접촉 시에 액체가 퍼지는 능력을 지칭한다. 이 접촉은 액체와 고체가 하나가 될 때 액체와 고체 사이의 분자의 상호 작용으로 인해 발생한다. 습윤 처리 정도 및 따라서, 액체와 고체 사이의 접촉 정도는 액체와 고체 사이의 접착력과 액체 내부의 또는 고체 내부의 원자 또는 분자의 상호 인력으로부터 초래되는 응집력의 균형에 의해 결정된다.
이러한 접착력과 응집력의 균형은 액체-증기 계면이 고체-액체 계면과 만나는 각도인 접촉각(θ)을 결정한다. 90° 미만의 낮은 접촉각은 높은 습윤 처리 정도를 나타낸다. 90° 내지 180° 미만의 접촉각은 낮은 습윤 처리 정도를 나타낸다. 도 1a 및 도 1b에는 고체(10), 액체(20) 및 대기(증기)(30) 사이의 접촉각(θ)의 두 가지 예가 도시되어 있다. 도 1a는 도 1b에 도시된 접촉각(θ2)보다 큰 접촉각(θ1)을 보여주며, 이것은 도 1b에서와 비교하여 도 1a에서 고체(10)와 액체(20) 사이에 더 불량한 습윤 처리가 발생하는 것을 나타낸다.
본 문맥에서, 접촉각은 높은 표면 장력 액체-대기 계면이 낮은 표면 에너지 기재-높은 표면 장력 액체 계면과 만나는 각도이다.
접촉각은 정적 또는 동적 고착 낙하(sessile drop) 방법, 펜던트 낙하(pendant drop) 방법, 단일 섬유 빌헬미(Wilhemy) 방법 또는 단일 섬유 메니스커스(meniscus) 방법과 같은 당업계에 공지된 다수의 방법에 의해 측정될 수 있다.
본원에 개시된 방법 및 시스템은 낮은 표면 장력 유체 증기를 사용하여 높은 표면 장력 액체와 낮은 에너지 장력 기재 사이의 접촉을 증가시킨다. 이러한 접촉 증가는 접촉각 감소(낮은 표면 장력 유체의 부재 하에서의 높은 표면 장력 액체와 낮은 표면 에너지 기재 사이의 접촉에 비해)로 반영된다.
액체 중의 원자 또는 분자 사이의 응집력은 액체의 표면 장력을 특징으로 할 수 있다. 이것은 액체 표면의 탄성 경향으로서, 최소 표면적 획득을 가능하게 한다. 액체 표면 상의 원자 또는 분자가 모든 측면 상에 액체 분자를 갖는 것이 아니므로 내측 당김을 경험하기 때문에, 이러한 액체 표면 상의 원자 또는 분자는 벌크 내의 원자 또는 분자와 동일한 환경을 경험하지 않는다. 표면 장력은 단위 길이당 힘의 차원(예를 들어, mN/m)을 가지며, 또한 단위 면적당 에너지로도 나타내어질 수 있다. 본원에서는 전자의 단위 길이당 힘의 차원이 사용된다. 액체에 대한 표면 장력이라는 용어는 표면 에너지와 상호 호환 가능하게 사용될 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 표면 장력은 액체 및 증기와 관련하여 사용되는 반면, 표면 에너지는 고체에 대해 사용된다.
유사하게, 고체의 표면 에너지는 표면이 생성될 때 발생하는 분자간 결합의 붕괴를 반영한다.
고체 표면의 습윤 처리 정도는 고체가 액체와 접촉할 때의 고체의 표면 에너지 변화를 반영한다. 고체의 표면 에너지가 낮고 액체의 표면 장력이 높을수록 습윤 처리 정도가 낮아진다.
고체는, 예를 들어, 코로나 처리, 플라즈마 처리 또는 산 에칭에 의해 습윤 처리를 향상시키도록 표면 처리될 수도 있다. 이러한 처리는 고체의 표면 에너지를 증가시킨다. 그러나, 이러한 처리가 고체와 양립 가능하지 않을 수도 있으며, 또는 고체의 표면 에너지를 영구적으로 변경할 수도 있어, 특정 목적에 필요한 고체의 특성을 바람직하지 않게 변경할 수 있다.
유사하게, 액체가, 예를 들어, 계면활성제와 같은 첨가제의 첨가에 의해 습윤 처리를 향상시키도록 처리될 수도 있다. 계면 활성제를 첨가하면 액체의 표면 장력을 낮출 수 있다. 그러나, 이러한 첨가제는 액체로부터 또는 액체와 접촉하는 고체로부터 제거하기 어렵다는 문제가 있을 수도 있다. 예를 들어, 코팅 재료가 액체 캐리어 중에 존재하는 코팅 공정에서, 코팅 재료 외에, 계면활성제와 같은 첨가제가 또한 액체 캐리어의 제거 시에 고체 상에 퇴적될 수도 있다. 이러한 첨가제는 낮은 증기 압력을 가질 수도 있으므로, 특히 코팅 재료를 제거하지 않고서는 고체로부터 제거하기 어려울 수도 있다.
본원에 개시된 방법 및 시스템은, 기재의 표면 처리 및/또는 액체로의 계면활성제의 첨가를 필요로 하지 않고, 낮은 표면 에너지를 갖는 기재가 높은 표면 장력을 갖는 액체로 습윤 처리될 수 있도록 한다. 따라서, 본원에 개시된 방법 및 시스템은 높은 표면 장력 액체를 이용한 낮은 표면 에너지 기재의 습윤 처리 개선을 제공한다.
높은 표면 장력 액체로 낮은 표면 에너지 기재를 습윤 처리하기 위한 방법은 높은 표면 장력 액체를 이용한 낮은 표면 에너지 기재의 습윤 처리를 개선하기 위한 방법일 수도 있다. 이러한 개선은, (i) 낮은 표면 에너지 기재와 높은 표면 장력 액체의 계면과 (ii) 낮은 표면 장력 유체의 부재 하의 높은 표면 장력 액체와 증기(대기)의 계면 사이의 접촉각과 비교할 때, (i) 낮은 표면 에너지 기재와 높은 표면 장력 액체의 계면과 (ii) 낮은 표면 장력 유체 증기와 접촉 시의 높은 표면 장력 액체와 증기(대기)의 계면 사이의 접촉각이 감소하는 것에 의해 측정될 수 있다.
대안으로서, 습윤 처리 개선이 아래의 "예"에서 사용된 기재 투명화(clarification) 방법에 의해 측정될 수도 있다.
높은 표면 장력 액체로 낮은 표면 에너지 기재를 습윤 처리하기 위한 방법은, 대안으로서 또는 추가적으로, 높은 표면 장력 액체를 이용한 낮은 표면 에너지 기재의 습윤 처리 속도를 증가시키기 위한 방법일 수도 있다.
본원에 개시된 방법의 일 단계에서, 낮은 표면 에너지 기재가 높은 표면 장력 액체와 접촉된다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "접촉하는(contacting)"은 높은 표면 장력 액체가 낮은 표면 에너지 기재와 서도 닿도록 접촉되는 것을 의미하도록 의도된다. 설명된 방법 및 시스템은, 낮은 표면 장력 유체의 부재 하에서의 접촉 정도와 비교하여, 높은 표면 장력 액체와 낮은 표면 에너지 기재 사이의 접촉 정도를 개선할 수도 있다.
낮은 표면 에너지 기재
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "낮은 표면 에너지 기재"는 15 mN/m 내지 45 mN/m, 전형적으로 18 mN/m 내지 45 mN/m의 범위의 표면 에너지를 갖는 기재를 지칭한다. 바람직하게는, 낮은 표면 에너지 기재는 15 mN/m 내지 40 mN/m, 전형적으로 18 mN/m 내지 40 mN/m의 범위의 표면 에너지를 갖는다. 보다 바람직하게는, 낮은 표면 에너지 기재는 15 mN/m 내지 35 mN/m, 전형적으로 18 mN/m 내지 35 mN/m의 범위의 표면 에너지를 갖는다. 더욱 바람직하게는, 낮은 표면 에너지 기재는 15 mN/m 내지 30 mN/m, 전형적으로 18 mN/m 내지 30 mN/m의 범위의 표면 에너지를 갖는다. 아래의 실험 부문에 설명된 바와 같이, 기재의 표면 에너지는 ASTM D7490-13에 따라 측정될 수도 있다.
낮은 표면 에너지 기재는 필름, 막 또는 테이프를 포함하는 군의 하나 이상의 형태일 수도 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 테이프는 폭 또는 길이보다 적어도 10배 더 작은 두께를 갖는 기재이다.
낮은 표면 에너지 기재는 0.5 ㎛ 내지 500 ㎛; 0.5 ㎛ 내지 250 ㎛; 0.5 ㎛ 내지 100 ㎛; 0.5 ㎛ 내지 50 ㎛; 5 ㎛ 내지 30 ㎛; 또는 3 ㎛ 내지 20 ㎛의 범위의 두께를 가질 수도 있다.
낮은 표면 에너지 기재는 0.1 g/m2 내지 500 g/m2; 0.1 g/m2 내지 250 g/m2; 0.1 g/m2 내지 100 g/m2; 0.1 g/m2 내지 50 g/m2; 0.1 g/m2 내지 25 g/m2; 0.1 g/m2 내지 10 g/m2; 0.5 g/m2 내지 6 g/m2; 또는 1 g/m2 내지 5 g/m2의 범위의 면적당 질량을 가질 수도 있다.
낮은 표면 에너지 기재가, 바람직하게는, 유기할로겐화물 중합체, 탄화수소 중합체 및 유기할로겐화물 중합체를 포함하는 공중합체를 포함하는 군으로부터 선택된 하나 이상일 수도 있다. 유기할로겐화물 중합체의 예는 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리트리플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리비닐리덴 클로라이드, 폴리클로로트리플루오로에틸렌, 폴리비닐 플루오라이드 및 폴리비닐 클로라이드를 포함한다. 유기할로겐화물 중합체를 포함하는 공중합체는 유기할로겐화물 중합체 및 탄화수소 중합체의 공중합체일 수도 있다. 이러한 공중합체의 예는 폴리에틸렌-코-테트라플루오로에틸렌 및 폴리테트라플루오로에틸렌-코-헥사플루오로프로필렌을 포함한다. 탄화수소 중합체의 예는 초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE)을 포함하는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌 및 폴리파라-자일릴렌을 포함한다.
낮은 표면 에너지 기재는 폴리트리플루오로에틸렌, 폴리테트라플루오로에틸렌 및 폴리디메틸실록산, 이소택틱 폴리프로필렌, 폴리이소부틸렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리클로로트리플루오로에틸렌, 폴리부틸메타크릴레이트, 폴리이소부틸메타크릴레이트, 폴리터트부틸메타크릴레이트, 폴리헥실메타크릴레이트, 폴리테트라메틸렌 옥사이드, 폴리카보네이트, 선형 폴리에틸렌, 분지형 폴리에틸렌, 폴리-α-메틸 스티렌, 폴리비닐 풀루오라이드, 폴리비닐 아세테이트, 폴리에틸아크릴레이트, 폴리에틸 메타크릴레이트, 폴리스티렌, 폴리비닐 클로라이드, 폴리비닐리덴 클로라이드, 폴리메틸아크릴레이트, 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리아미드-12, 및 폴리에테르에테르케톤을 포함하는 군으로부터 선택된 하나 이상일 수도 있다. 이러한 낮은 표면 에너지 기재는 18 mN/m 내지 45 mN/m의 범위의 표면 에너지를 갖는다.
낮은 표면 에너지 기재는, 바람직하게는, 폴리트리플루오로에틸렌, 폴리테트라플루오로에틸렌 및 폴리디메틸실록산, 이소택틱 폴리프로필렌, 폴리이소부틸렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리클로로트리플루오로에틸렌, 폴리부틸메타크릴레이트, 폴리이소부틸메타크릴레이트, 폴리터트부틸메타크릴레이트, 폴리헥실메타크릴레이트, 폴리테트라메틸렌 옥사이드, 폴리카보네이트, 선형 폴리에틸렌, 분지형 폴리에틸렌, 폴리-α-메틸 스티렌, 폴리비닐 풀루오라이드, 폴리비닐 아세테이트, 폴리에틸 아크릴레이트, 및 폴리에틸 메타크릴레이트를 포함하는 군으로부터 선택된 하나 이상일 수도 있다. 이러한 바람직한 낮은 표면 에너지 기재는 18 mN/m 내지 40 mN/m의 범위의 표면 에너지를 갖는다.
낮은 표면 에너지 기재는, 보다 바람직하게는, 폴리트리플루오로에틸렌, 폴리테트라플루오로에틸렌 및 폴리디메틸실록산, 이소택틱 폴리프로필렌, 폴리이소부틸렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리클로로트리플루오로에틸렌, 폴리부틸메타크릴레이트, 폴리이소부틸메타크릴레이트, 폴리터트부틸메타크릴레이트, 폴리헥실메타크릴레이트, 폴리테트라메틸렌 옥사이드, 및 폴리카보네이트를 포함하는 군으로부터 선택된 하나 이상일 수도 있다. 이러한 바람직한 낮은 표면 에너지 기재는 18 mN/m 내지 35 mN/m의 범위의 표면 에너지를 갖는다.
낮은 표면 에너지 기재는, 더욱 바람직하게는, 폴리트리플루오로에틸렌, 폴리테트라플루오로에틸렌 및 폴리디메틸실록산을 포함하는 군으로부터 선택된 하나 이상일 수도 있다. 이러한 바람직한 낮은 표면 에너지 기재는 18 mN/m 내지 30 mN/m의 범위의 표면 에너지를 갖는다.
가장 바람직하게는, 낮은 표면 에너지 기재가 확장형 폴리테트라플루오로에틸렌(ePTFE)이다. ePTFE는 0.5 ㎛ 내지 500 ㎛의 두께를 가질 수도 있다. ePTFE는 10 kPa 내지 2000 kPa의 기포점을 가질 수도 있다. ePTFE는 0.1 g/m2 내지 500 g/m2 의 면적당 질량을 가질 수도 있다. ePTFE는 0.1 g/cc 내지 1 g/cc의 겉보기 밀도를 가질 수도 있다. 예를 들어, ePTFE는 4.7 g/m2의 면적당 질량, 14 ㎛의 두께, 0.34 g/cc의 겉보기 밀도 및 324 kPa(47.0 psi)의 기포점을 가질 수도 있다.
높은 표면 장력 액체
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "높은 표면 장력 액체"는 25 mN/m 초과 내지 70 mN/m의 범위의 표면 장력을 갖는 액체를 지칭한다. 바람직하게는, 높은 표면 장력 액체는 35 mN/m 내지 50 mN/m의 범위의 표면 장력을 갖는다. 바람직하게는, 높은 표면 장력 액체는 25 mN/m 초과 내지 70 mN/m, 보다 바람직하게는 25 mN/m 초과 내지 65 mN/m, 더욱 바람직하게는 25 mN/m 초과 내지 60 mN/m의 범위의 표면 장력을 갖는다. 대안으로서, 높은 표면 장력 액체는 바람직하게는 30 mN/m 내지 60 mN/m, 보다 바람직하게는 30 mN/m 내지 50 mN/m의 범위의 표면 장력을 갖는다. 아래의 실험 부문에 설명된 바와 같이, 높은 표면 장력 액체의 표면 장력은 ASTM D1331-14에 따라 측정될 수도 있다.
높은 표면 장력 액체가 하나 이상의 성분을 포함하는 액체 조성물일 수도 있다. 하나 이상의 성분은, 액체 조성물이 25 mN/m 초과 내지 70 mN/m의 표면 장력을 갖는 한, 임의의 표면 장력 값을 가질 수도 있다.
하나 이상의 성분이 하나 이상의 높은 표면 장력 액체 성분 및 선택적으로 하나 이상의 추가 성분을 포함할 수도 있다.
하나 이상의 추가 성분은 낮은 표면 장력 액체 성분, 코팅 재료 및 코팅 재료의 혼합물 중 하나 이상으로부터 선택될 수도 있다. 코팅 재료 또는 코팅 재료의 혼합물이 높은 표면 장력 액체 조성물에 존재하는 경우, 낮은 표면 장력 액체 성분이 코팅 재료(들)에 대한 공용매로서 작용할 수도 있다.
높은 표면 장력 액체 성분은 물, 디오도메탄, 포름아미드, 글리세롤, 2,2'-티오비스에탄올, 2-푸란메탄올, 에틸렌 글리콜, 2-아미노에탄올, 1,3-부탄디올, 프로필렌 글리콜, 1,2,3-트리브로모 프로판, 1,5-펜탄디올, N-메틸-2 피롤리딘, 아닐린, 2-아미노에탄올, 디메틸 술폭시드, 프로필렌 카보네이트, 안트라닐산 에틸에스테르, 안트라닐산 메틸에스테르, 벤질 알코올, 벤질 벤제노에이트, 브로모포름, 퀴놀린, 1,3-디요오도메탄, 디에틸렌글리콜, 푸르푸랄, 헥사클로로부타디엔, 요오도벤젠, m-니트로톨루엔, 메틸 나프탈렌, N,N-디메틸 아세트아미드, N,N-디메틸 포름아미드, N-메틸-2-피롤리돈, 니트로벤젠, 니트로메탄, o-니트로톨루엔, 페닐이소티오시아네이트, 프탈산 디에틸에스테르, 폴리에틸렌 글리콜, 피리딘, 3-피리딜카르비놀, 피롤, 테트라브로모에탄, 트리크레실포스페이트, α-브로모나프탈렌, α-클로로나프탈렌, 1,2-디클로로에탄, 1,4-디옥산, 카본 다이설파이드, 클로로벤젠, 시클로 헥산올, 시클로펜탄올, 데칼린, 디프로필렌 글리콜, 도데실 벤젠, 푸마르산 디에틸에스테르, 니트로에탄, 니트로프로판, 아세토니트릴, 프로판산, 크실렌 및 그 이성질체, 디프로필렌 글리콜 모노메틸에테르, 톨루엔, 부티로니트릴, 초산, 클로로포름, 아크릴로니트릴, 2-부톡시에탄올, 테트라클로로메탄, 2-헵타논, 디클로로메탄, 테트라히드로푸란, 헥산올 또는 그 이성질체, 헵탄올 및 그 이성질체, 옥탄올 및 그 이성질체, 및 이소발레로니트릴을 포함하는 군으로부터 선택된 하나 이상일 수도 있다. 전술한 목록의 높은 표면 장력 액체 성분은 25 mN/m을 초과하는 표면 장력을 갖는다.
높은 표면 장력 액체 성분은, 바람직하게는, 물, 디오도메탄, 포름아미드, 글리세롤, 2,2'-티오비스에탄올, 2-푸란메탄올, 에틸렌 글리콜, 2-아미노에탄올, 1,3-부탄디올, 프로필렌 글리콜, 1,2,3-트리브로모 프로판, 1,5-펜탄디올, N-메틸-2 피롤리딘, 아닐린, 2-아미노에탄올, 디메틸 술폭시드, 프로필렌 카보네이트, 안트라닐산 에틸에스테르, 안트라닐산 메틸에스테르, 벤질 알코올, 벤질 벤제노에이트, 브로모포름, 퀴놀린, 1,3-디요오도메탄, 디에틸렌 글리콜, 푸르푸랄, 헥사클로로부타디엔, 요오도벤젠, m-니트로톨루엔, 메틸 나프탈렌, N,N-디메틸 아세트아미드, N,N-디메틸 포름아미드, N-메틸-2-피롤리돈, 니트로벤젠, 니트로메탄, o-니트로톨루엔, 페닐이소티오시아네이트, 프탈산 디에틸에스테르, 폴리에틸렌 글리콜, 피리딘, 3-피리딜카르비놀, 피롤, 테트라브로모에탄, 트리크레실포스페이트, α-브로모나프탈렌 및 α-클로로나프탈렌, 1,2-디클로로에탄, 1,4-디옥산, 카본 다이설파이드, 클로로벤젠, 시클로 헥산올, 시클로펜탄올, 데칼린, 디프로필렌 글리콜, 도데실 벤젠, 푸마르산 디에틸에스테르, 니트로에탄을 포함하는 군으로부터 선택된 하나 이상일 수도 있다. 전술한 목록에서, 물을 제외한 높은 표면 장력 액체 성분은 30 mN/m 내지 70 mN/m의 범위의 표면 장력을 갖는다.
하나 이상의 높은 표면 장력 액체 성분은, 높은 표면 장력 액체 조성물이 25 mN/m 초과 내지 70 mN/m의 범위의 표면 장력을 갖는 한, 약 72 mN/m의 표면 장력을 갖는 물과 같은, 높은 표면 장력 액체에 대해 요구되는 70 mN/m의 상한을 초과하는 표면 장력을 가질 수도 있다.
높은 표면 장력 액체 성분은, 더욱 바람직하게는, 물, 에틸렌 글리콜, 2-아미노에탄올, 1,3-부탄디올, 프로필렌 글리콜, 1,2,3-트리브로모 프로판, 1,5-펜탄디올, N-메틸-2 피롤리딘, 아닐린, 2-아미노에탄올, 디메틸 술폭시드, 프로필렌 카보네이트, 안트라닐산 에틸에스테르, 안트라닐산 메틸에스테르, 벤질 알코올, 벤질 벤제노에이트, 브로모포름, 퀴놀린, 1,3-디요오도메탄, 디에틸렌글리콜, 푸르푸랄, 헥사클로로부타디엔, 요오도벤젠, m-니트로톨루엔, 메틸 나프탈렌, N,N-디메틸 아세트아미드, N,N-디메틸 포름아미드, N-메틸-2-피롤리돈, 니트로벤젠, 니트로메탄, o-니트로톨루엔, 페닐이소티오시아네이트, 프탈산 디에틸에스테르, 폴리에틸렌 글리콜, 피리딘, 3-피리딜카르비놀, 피롤, 테트라브로모에탄, 트리크레실포스페이트, α-브로모나프탈렌 및 α-클로로나프탈렌, 1,2-디클로로에탄, 1,4-디옥산, 카본 다이설파이드, 클로로벤젠, 시클로 헥산올, 시클로펜탄올, 데칼린, 디프로필렌 글리콜, 도데실 벤젠, 푸마르산 디에틸에스테르, 및 니트로에탄을 포함하는 군으로부터 선택된 하나 이상일 수도 있다. 전술한 목록에서, 물을 제외한 높은 표면 장력 액체 성분은 30 mN/m 내지 50 mN/m의 범위의 표면 장력을 갖는다.
낮은 표면 장력 액체 성분은 트리플루오로에탄올 디에틸 에테르, 디메톡시메탄, 실리콘 테트라클로라이드, 부틸클로라이드 및 그 이성질체, 프로판올 및 그 이성질체, 에탄올, 메탄올, 부탄올 및 그 이성질체, 펜탄올 및 그 이성질체, 아세톤, 에틸 아세테이트, 메틸 이소부틸 케톤, 프로필 아세테이트, 메틸 에틸 케톤, 메틸 메타크릴레이트, 메틸 아세테이트, 아세톤, 메틸 클로로포름, 에탄알, 프로판알, 부탄알, 메틸아민, 에틸아민, 프로필아민, 부틸아민 및 펜틸아민을 포함하는 군으로부터 선택된 하나 이상일 수도 있다. 전술한 목록의 낮은 표면 장력 액체 성분은 10 mN/m 내지 25 mN/m의 범위의 표면 장력을 갖는다.
따라서, 높은 표면 장력 액체 조성물은 액체 조성물이 25 mN/m 초과 내지 70 mN/m의 범위의 표면 장력을 갖는 물 및 에탄올을 포함할 수도 있다. 예시적인 높은 표면 장력 액체 조성물은 물 중에 약 1 wt.% 내지 약 65 wt.%의 에탄올을 포함한다.
코팅 재료가, 술폰화 퍼플루오로비닐에테르기를 포함하는 테트라플루오로에틸렌 기반 중합체와 같은, 이온 교환 재료(IEM)일 수도 있다. 적합한 이온 교환 재료가 아래에 더 상세히 설명된다.
증기로서의 낮은 표면 장력 유체(본원에서 낮은 표면 장력 유체 증기와 동의어로 사용됨)가 낮은 표면 에너지 기재 및/또는 높은 표면 장력 액체를 처리하는 데 사용된다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "낮은 표면 에너지 기재 및 높은 표면 장력 액체 중 적어도 하나를 증기로서의 낮은 표면 장력 유체로 처리"는 증기로서의 낮은 표면 장력 유체가 낮은 표면 에너지 기재 및 높은 표면 장력 액체 중 하나 또는 둘 모두와 서로 닿도록 접촉하게 되는 것을 의미하도록 의도된다. 예를 들어, 낮은 표면 장력 유체 증기로 낮은 표면 에너지 기재를 처리하면 낮은 표면 에너지 기재 상에 낮은 표면 장력 유체가 응축될 수 있다. 이 응축이 흡착 및/또는 흡수 공정을 포함할 수도 있다. 일 실시예에서, 응축된 낮은 표면 장력 유체의 단층이 낮은 표면 에너지 기재 상에, 특히, 기재의 표면 상에 그리고 임의의 기공 내에 형성된다.
유사하게, 높은 표면 장력 액체와 낮은 표면 장력 유체 증기의 접촉이 적어도 높은 표면 장력 액체-대기 계면 상으로의 낮은 표면 장력 유체의 흡착 및/또는 흡수를 포함할 수도 있어, 이에 의해 계면에서 높은 표면 장력 액체의 표면 장력을 낮출 수도 있다. 그러나, 높은 표면 장력 액체 벌크 내로 낮은 표면 장력 유체를 도입하는 것이 배제되는 것은 아니지만, 이것은 높은 표면 장력 액체의 표면 장력 감소를 달성하는 데 필수적인 것은 아니다.
낮은 표면 장력 유체 증기는 접촉 동안 액체로 응축될 수도 있지만, 고상으로 존재하는 일은 없으며, 후속적으로 낮은 표면 에너지 기재로부터 제거된다. 일 실시예에서, 낮은 표면 장력 유체가 두 개의 접촉 단계의 완료 후에 낮은 표면 에너지 기재로부터 실질적으로 제거된다. 다른 실시예에서, 낮은 표면 장력 유체가 두 개의 접촉 단계의 완료 후에 낮은 표면 에너지 기재로부터 완전히 제거된다.
이론에 얽매이지 않고, 낮은 표면 장력 유체가 낮은 표면 에너지 기재의 표면 에너지 및 높은 표면 장력 액체의 표면 장력 중 하나 또는 둘 모두를 변경할 수 있다. 예를 들어, 낮은 표면 에너지 기재를 낮은 표면 장력 유체 증기와 접촉시키면 낮은 표면 에너지 기재의 표면이 액체로서의 낮은 표면 장력 유체와 접촉하여, 기재의 표면 에너지를 증가시킬 수도 있다. 높은 표면 장력 액체를 낮은 표면 장력 유체 증기와 접촉시키면 낮은 표면 장력 유체가 대기와 높은 표면 장력 액체의 계면으로 도입되어, 높은 표면 장력 액체의 표면 장력을 감소시킬 수도 있다. 접촉된 낮은 표면 에너지 기재의 표면 에너지의 이러한 증가 및/또는 접촉된 높은 표면 장력 액체의 표면 장력 감소는 액체에 의한 기재의 습윤 처리를 개선할 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "접촉된 낮은 표면 에너지 기재"는 낮은 표면 장력 유체 증기와 접촉된 낮은 표면 에너지 기재를 의미한다. 이러한 접촉된 낮은 표면 에너지 기재는 기재 상의 낮은 표면 장력 유체 증기의 응축으로부터 형성된 낮은 표면 장력 유체 액체를 포함할 수도 있다. 낮은 표면 장력 유체 액체는 낮은 표면 에너지 기재의 표면 상에 존재할 수도 있다. 낮은 표면 에너지 기재가 다공성 재료라면, 낮은 표면 장력 유체 액체가 기재의 기공 내에 존재할 수도 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "접촉된 높은 표면 장력 액체"는 낮은 표면 장력 유체 증기와 접촉된 높은 표면 장력 액체를 의미한다. 이러한 접촉된 높은 표면 장력 액체는 혼합물일 수도 있으며, 하나 이상의 낮은 표면 장력 액체를 포함할 수도 있다. 낮은 표면 장력 유체 액체는 높은 표면 장력 액체와 대기의 계면에 존재할 수도 있다.
낮은 표면 장력 유체
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "낮은 표면 장력 유체"는 액체 형태일 때 10 mN/m 내지 25 mN/m의 범위의 표면 장력을 갖는 유체를 지칭한다. 바람직하게는, 낮은 표면 장력 유체는 액체 형태일 때 10 mN/m 내지 20 mN/m, 보다 바람직하게는 15 mN/m 내지 20 mN/m의 범위의 표면 장력을 갖는다. 대안으로서, 낮은 표면 장력 유체는 액체 형태일 때 바람직하게는 15 mN/m 내지 25 mN/m, 보다 바람직하게는 20 mN/m 내지 25 mN/m의 범위의 표면 장력을 갖는다. 아래의 실험 부문에 설명된 바와 같이, 액체 형태일 때의 낮은 표면 장력 유체의 표면 장력이 ASTM D1331-14에 따라 측정될 수도 있다.
접촉이 증기로서의 낮은 표면 장력 유체를 사용하여 수행된다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "증기"는 분자 기체 또는 기체와 액체의 분자 혼합물을 포함하도록 의도된다. 예를 들어, 에어로졸은 액체 방울을 포함하는 부분적으로 응축된 기체이며, 따라서 본원에서 사용되는 용어 증기의 의미에 속한다.
증기로서의 낮은 표면 장력 유체와 같은 낮은 표면 장력 유체가, 바람직하게는, 알데히드, 알코올, 아민, 케톤, 에테르, 사이클릭 에테르, 에스테르 및 유기할로겐화물로부터 선택된 화합물 중 하나 이상으로부터 선택될 수도 있으며, 단, 상기 화합물이 10 mN/m 내지 25 mN/m의 범위의 표면 장력을 갖는다.
증기로서의 낮은 표면 장력 유체와 같은 낮은 표면 장력 유체는 트리플루오로에탄올, 디에틸 에테르, 디메톡시메탄, 실리콘 테트라클로라이드, 부틸클로라이드 및 그 이성질체, 프로판올 및 그 이성질체, 에탄올, 메탄올, 부탄올 및 그 이성질체, 펜탄올 및 그 이성질체, 아세톤, 에틸 아세테이트, 메틸 이소부틸 케톤, 프로필 아세테이트, 메틸 에틸 케톤, 메틸 메타크릴레이트, 메틸 아세테이트, 아세톤, 메틸 클로로포름, 에탄알, 프로판알, 부탄알, 메틸아민, 에틸아민, 프로필아민, 부틸아민 및 펜틸아민을 포함하는 군으로부터 선택된 하나 이상일 수도 있다.
증기로서의 낮은 표면 장력 유체와 같은 낮은 표면 장력 유체는, 보다 바람직하게는, 2,2,2-트리플루오로에탄올, 1-부탄올, 에틸 아세테이트, 및 디에틸 에테르를 포함하는 군의 하나 이상으로부터 선택될 수도 있다. 이러한 바람직한 낮은 표면 장력 유체는, 액체 형태일 때, 10 mN/m 내지 25 mN/m의 범위의 표면 장력을 갖는다.
낮은 표면 장력 유체 증기와 같은 낮은 표면 장력 유체가 약 17 mN/m의 표면 장력을 갖는 2,2,2-트리플루오로에탄올일 수도 있다.
두 개의 접촉 단계 후에, 증기 또는 액체로서 존재할 수도 있는 낮은 표면 장력 유체와 같은, 낮은 표면 장력 유체가 낮은 표면 에너지 기재로부터 제거된다. 낮은 표면 장력 유체의 이러한 제거는 능동적이거나 수동적일 수도 있다.
낮은 표면 에너지 기재로부터 낮은 표면 장력 유체 증기 또는 액체와 같은 낮은 표면 장력 유체를 제거하는 단계가 수동적일 수도 있다. 예를 들어, 낮은 표면 장력 유체는, 낮은 표면 에너지 기재 상에 또는 높은 표면 장력 액체의 표면 상에 액체로서 존재할 때, 주변 온도 및 압력 하에서 증발할 수도 있다. 전형적으로, 낮은 표면 장력 유체는 수동 제거를 허용하기에 충분히 높은 증기 압력을 가질 수도 있다.
대안으로서, 낮은 표면 에너지 기재로부터 낮은 표면 장력 유체 증기 또는 액체와 같은 낮은 표면 장력 유체를 제거하는 단계가 능동적일 수도 있다.
낮은 에너지 기재로부터 낮은 표면 장력 유체 증기 또는 액체와 같은 낮은 표면 장력 유체를 제거하는 단계는, 높은 표면 장력 액체의 제거 없이, 예를 들어, 선택적으로 압력을 감소시키며 온도를 증가시키는 것 중 하나 또는 둘 모두에 의한 분별 증류에 의해 발생할 수도 있다. 이에 의해 높은 표면 장력 액체로부터 낮은 표면 장력 유체가 분리될 수 있으므로, 예를 들어, 본원의 방법에서 낮은 표면 장력 유체가 재활용 및 재사용될 수 있다.
예를 들어, 낮은 표면 장력 유체 및 높은 표면 장력 액체는, 낮은 표면 장력 유체가 먼저 제거되며 높은 표면 장력 액체가 후속적으로 제거되는 방식으로, 순차적으로 제거될 수도 있다. 이것은 2 개의 성분 중 더 휘발성인 낮은 표면 장력 유체가 더 큰 정도로 증기 농축되어 액체 상태의 높은 표면 장력 액체를 남기도록 하기에 충분한 정도로 압력을 감소시키며 온도를 증가시키는 것 중 하나 또는 둘 모두에 의해 달성될 수 있다. 후속적으로, 높은 표면 장력 액체를 증발시키기 위해 압력이 추가로 감소될 수도 있으며 및/또는 온도가 추가로 증가될 수도 있다. 낮은 표면 에너지 기재로부터 높은 표면 장력 액체(증기로서의)의 분리 후, 증기가 응축되어 높은 표면 장력 액체를 제공할 수도 있다. 이에 의해 낮은 표면 장력 유체 및 높은 표면 장력 액체 모두가 각각 본원에 개시된 방법에서 재활용 및 재사용될 수도 있도록 서로 분리될 수 있다.
대안으로서, 낮은 표면 장력 유체 증기 또는 액체와 같은 낮은 표면 장력 유체를 낮은 표면 에너지 기재로부터 제거하는 단계는 높은 표면 장력 액체를 제거하는 단계, 즉, 낮은 표면 장력 유체(증기 또는 액체로서의) 및 높은 표면 장력 액체를 제거하는 단계를 추가로 포함할 수도 있다. 전형적으로, 높은 표면 장력 액체는 낮은 표면 장력 유체(증기 또는 액체로서의)의 제거와 동시에 낮은 표면 에너지 기재로부터 제거될 수도 있다. 예를 들어, 낮은 표면 장력 유체의 적어도 일부가 높은 표면 장력 액체에 존재할 수도 있다.
낮은 표면 에너지 기재로부터, 선택적으로 높은 표면 장력 액체와 함께, 낮은 표면 장력 유체 액체를 제거하는 단계는 낮은 표면 에너지 기재로부터의 낮은 표면 장력 유체의 증발 및 기계적 분리 중 하나 또는 둘 모두를 포함할 수도 있다.
낮은 표면 에너지 기재로부터의, 선택적으로 높은 표면 장력 액체와 함께, 낮은 표면 장력 유체의 증발은, 선택적으로 높은 표면 장력 액체와 함께 낮은 표면 장력 유체의 증발을 야기하기 위해 낮은 표면 에너지 기재의 표면에서 또는 표면 주위에서 압력을 감소시키는 것과 같이, 압력을 감소시키며 온도를 증가시키는 것 중 하나 또는 둘 모두에 의해 달성될 수도 있다. 온도는 오븐, 열풍 송풍기, IR 램프 등과 같은 가열을 위한 임의의 적절한 수단에 의해 증가될 수도 있다.
선택적으로 높은 표면 장력 액체와 함께 낮은 표면 장력 유체의 기계적 분리는 프레싱(pressing), 와이핑(wiping) 또는 흡수에 의해 달성될 수도 있다. 예를 들어, 응축될 수도 있거나 높은 표면 장력 액체의 일부일 수도 있는 낮은 표면 장력 유체(선택적으로 높은 표면 장력 액체와 함께)가 낮은 표면 에너지 기재의 표면으로부터 와이핑 처리되거나, 낮은 표면 에너지 기재의 표면으로부터 흡수성 재료 상으로 흡수될 수도 있으며, 또는 막과 같은 낮은 표면 에너지 기재가 압축될 수도 있다.
그런 다음, 선택적으로 높은 표면 장력 액체와 함께 흡수된 낮은 표면 장력 유체를 운반하는 흡수성 재료가 낮은 표면 에너지 기재로부터 분리될 수도 있다. 추가의 선택적인 단계에서, 선택적으로 높은 표면 장력 액체와 함께 낮은 표면 장력 유체가, 예를 들어, 가열, 압력 감소 및 흡수성 재료 압축 중 하나 이상에 의해 흡수성 재료로부터 해제될 수도 있다.
낮은 표면 에너지 기재로부터의 낮은 표면 장력 유체의 제거 후에 낮은 표면 장력 유체를 재활용하는 단계가 수행될 수도 있으므로, 낮은 표면 장력 유체가, 예를 들어, 연속적인 방법 또는 배치식 방법으로 재사용될 수 있다. 낮은 표면 장력 유체가 높은 표면 장력 액체와 함께 존재하는 경우, 낮은 표면 장력 유체를 재활용하는 단계는 높은 표면 장력 액체로부터 낮은 표면 장력 유체를 분리하는 단계를 포함할 수도 있다.
예를 들어, 예를 들어, 기상으로부터의 응축 후 낮은 표면 장력 유체와 높은 표면 장력 액체가 액상으로 존재하는 경우, 또는 이것이 높은 표면 장력 액체의 일부로서 제거된다면, 낮은 표면 장력 유체와 높은 표면 장력 액체가 분별 증류에 의해 분리되어 낮은 표면 장력 유체 증기를 제공할 수도 있다.
대안으로서, 낮은 표면 장력 유체 및 높은 표면 장력 액체가 증발에 의해 낮은 표면 에너지 기재로부터 제거된다면, 낮은 표면 장력 유체를 증기로서 유지하면서, 높은 표면 장력 액체가 그 액화 온도 아래로 냉각됨으로써 선택적으로 응축될 수도 있다.
코팅
코팅 재료는 종종, 액체 캐리어 중의 고체 코팅 재료의 분산액 또는 현탁액으로서, 또는 코팅 재료가 액체 캐리어 중에서 용해 가능하다면 용액으로서, 액체 캐리어로부터 기재 상에 퇴적된다. 이 때문에, 코팅 재료와 액체 캐리어 사이의 양립 가능성이 중요하다. 일 예로서, 물과 같은 극성 액체 캐리어는, 예를 들어, 액체 분자 사이의 수소 결합으로 인해 높은 표면 장력을 가질 수도 있다. 이미 논의된 바와 같이, 이러한 높은 표면 장력 액체는 낮은 표면 에너지 기재를 잘 숩윤 처리하지 못할 수도 있으므로, 높은 표면 장력 액체로부터 낮은 표면 에너지 기재 상으로 캐리어 재료가 퇴적되면 높은 표면 장력 액체의 제거 시에 기재 상에 코팅 재료가 불균일하게 분포될 수도 있으며, 또는 코팅 재료가 기재 표면 내부의 기공에 도달하지 못할 수도 있다. 본원에 설명된 습윤 처리 방법 및 시스템은 높은 표면 장력 액체 내에서 운반되는 코팅 재료를 낮은 표면 에너지 기재 상에 퇴적시키며, 특히, 코팅 재료의 분포 측면에서 이러한 코팅 재료의 퇴적 및 기재 표면의 임의의 기공 내로의 코팅 재료의 분포를 개선하는 데 사용될 수 있다.
본원에 개시된 방법은, 높은 표면 장력 액체가 코팅 재료를 포함하는 경우, 낮은 표면 에너지 기재 상에 코팅 재료를 도포하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 방식으로, 접촉은 코팅 재료를 포함하는 높은 표면 장력 액체로 코팅된 낮은 표면 에너지 기재를 제공한다.
이러한 방법은 코팅 재료로 코팅된 낮은 표면 에너지 기재를 제공하기 위해 낮은 표면 에너지 기재로부터 높은 표면 장력 액체를 제거하는 단계를 추가로 포함할 수도 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "코팅" 또는 "코팅된"은 기재에 도포된 덮개를 나타내도록 의도된다. 덮개는 기재의 표면을 포함하며, 기공과 같은 표면 개구를 통해 기재의 내부로 연장될 수도 있다. 코팅이 기재의 전체 표면을 덮을 수도 있으며, 또는 표면의 일부 및 기공과 같은 기재 내부로의 개구만을 포함하는 기재의 일부만을 덮을 수도 있다.
코팅 재료는 위에 설명된 바와 같은, 특히, 술폰화 퍼플루오로비닐에테르기를 포함하는 테트라플루오로에틸렌 기반 중합체와 같은 이온 교환 재료(IEM)를 포함하는 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물일 수도 있다. 적합한 이온 교환 재료는, 예를 들어, 퍼플루오로술폰산 중합체, 퍼플루오로카르복실산 중합체, 퍼플루오로포스폰산 중합체, 스티렌계 이온 교환 중합체, 플루오로스티렌계 이온 교환 중합체, 술폰화 폴리에테르 에테르 케톤 이온 교환 중합체, 폴리아릴에테르 케톤 이온 교환 중합체, 폴리술폰 이온 교환 중합체, 비스(플루오로알킬술포닐)이미드, (플루오로알킬술포닐)(플루오로술포닐)이미드, 폴리비닐 알코올, 폴리에틸렌 옥사이드, 중합체가 있거나 없는 금속 염, 및 이들의 혼합물을 포함한다. 예시적인 실시예에서, 이온 교환 재료가 양성자 형태로의 전환과 함께 테트라플루오로에틸렌과 퍼플루오로술포닐 비닐 에스테르의 공중합에 의해 형성된 퍼플루오로술폰산(PFSA) 중합체를 포함한다. 연료 전지 용례에 사용하기에 적합한 퍼플루오로술폰산 중합체의 예는, 시판되고 있는 퍼플루오로술폰산 공중합체인, 나피온(Nafion®)(미국 델라웨어주 윌밍톤 소재 이.아이. 듀퐁 드 네무어 인코포레이티드(E.I. DuPont de Nemours, Inc.)), 플레미온(Flemion®)(일본 도쿄 소재 아사히 글래스사(Asahi Glass), 아시플렉스(Aciplex®)(일본 도쿄 소재 아사히 카세이 코포레이션(Asahi Kasei Corporation)), 아퀴비온(Aquivion®)(이탈리아의 솔베이 솔레시스 에스.피.에이.(Solvay Solexis SPA)) 및 3MTM(미국의 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴퍼니(3M Innovative Properties Company))을 포함한다. 연료 전지 용례에 사용하기에 적합한 퍼플루오로술폰산 중합체의 다른 예는 미국 특허 제 5,463,005 호에 설명된 것과 같은 퍼플루오르화 술포닐(공)중합체를 포함한다.
전형적으로, 낮은 표면 에너지 기재는 연료 전지용 다공성 ePTFE 막일 수도 있다.
바람직하게는, 코팅 재료는 술폰화 퍼플루오로비닐에테르기를 포함하는 테트라플루오로에틸렌 기반 중합체와 같은 이온 교환 재료이다. 퍼플루오로비닐에테르기를 포함하는 테트라플루오로에틸렌 기반 중합체로 함침된 다공성 ePTFE 막은 양성자 교환 막 연료 전지용으로 바람직한 막 재료이다.
도 2는 낮은 표면 에너지 기재(110)를 높은 표면 장력 액체로 습윤 처리하기 위한 시스템(100) 및 방법의 개략도를 보여준다. 롤투롤(roll-to-roll) 유형의 연속적인 처리 방법이 도시되어 있지만, 다른 연속적인 방법 또는 배치식 공정과 같은 불연속적인 방법이 또한 사용될 수 있다.
다공성 플루오로 중합체, 예를 들어, ePTFE와 같은 낮은 표면 에너지 기재(110)가 기재 공급 롤(105) 상에 제공될 수 있다.
막 또는 필름과 같은 ePTFE 기재가 고어(Gore)의 미국 특허 제 8,757,395 호에 교시된 공정에 의해 생산될 수도 있다. 공정에 의해 형성된 다공성 ePTFE는 피브릴로 상호 연결된 노드(node)의 미세구조를 가지며, 비확장형 PTFE보다 더 높은 강도를 보여주며, 비확장형 PTFE의 화학적 불활성 및 넓은 유효 온도 범위를 유지한다. 이 때문에, 이것은 양성자 교환 막 연료 전지용 막 재료의 기준으로서 유용하다.
기재 공급 롤(105)이 모터에 의해 구동될 수도 있으며 또는 자유롭게 회전 가능할 수도 있는 기재 공급 회전 요소(115) 상에 장착될 수 있다. 낮은 표면 에너지 기재(110), 예를 들어, ePTFE가 제 1 기재 회전 요소(120)에 의해 기재 공급 롤(105)로부터 해제될 수 있으며, 기재 회전 요소는 원 운동 방식의 공급 롤(105)로부터의 기재의 풀림을 유도하며 낮은 표면 에너지 기재(110)를 회전 가능한 탄성 캐리어 벨트(125) 상으로 안내한다. 회전 가능한 탄성 캐리어 벨트(125)가 처리 동안 낮은 표면 에너지 기재(110)를 지지한다. 회전 가능한 탄성 캐리어 벨트(125)는 낮은 표면 에너지 기재(110)가 공급되는 제 1 단부(140) 및 코팅 재료(225)로 코팅된 낮은 표면 에너지 기재가 제거되는 제 2 단부(145)를 구비한다.
회전 가능한 탄성 캐리어 벨트(125)의 제 2 단부(145)에 있는 제 2 기재 회전 요소(150)가 코팅 재료로 코팅된 낮은 표면 에너지 기재를 코팅된 기재 제품 롤(155)로 안내하며, 코팅된 기재 제품 롤은 코팅 재료로 코팅된 낮은 표면 에너지 기재를 포함한다. 제 1 및 제 2 기재 회전 요소(120, 150)가 함께, 처리 동안 낮은 표면 에너지 기재를 평평한 상태로 유지한다. 이것은 낮은 표면 에너지 기재를, 예를 들어, 50 mN/m 아래의 낮은 장력 하에 유지함으로써 달성될 수 있다.
회전 가능한 탄성 캐리어 벨트(125)는 제 1 및 제 2 캐리어 회전 요소(130, 135)에 의해 회전되는 탄성 캐리어 벨트 루프일 수도 있다. 제 1 및 제 2 캐리어 회전 요소(130, 135)가, 제 1 및 제 2 기재 회전 요소(120, 150)와 함께, 전기 모터와 같은 하나 이상의 모터에 의해 독립적으로 또는 동기적으로 구동될 수도 있다.
낮은 표면 에너지 기재(110)가 탄성 캐리어 벨트(125)에 의해 접촉 챔버(160) 내로 끌어당겨질 수도 있다. 접촉 챔버(160)는 높은 표면 장력 액체 도포기(165) 및 낮은 표면 장력 유체 증기 도포기(180)를 포함한다.
높은 표면 장력 액체 도포기(165)는 높은 표면 장력 액체를 낮은 표면 에너지 기재에, 그리고 특히 기재의 표면에 도포하기 위한 임의의 적합한 수단일 수 있다. 도 2는 높은 표면 장력 액체 도포기(165)로서 스프레이 헤드(spray head)를 보여준다. 스프레이 헤드가 높은 표면 장력 액체 공급 라인(170)을 통해 높은 표면 장력 액체 탱크(175)와 유체 연통한다. 높은 표면 장력 액체가 스프레이 헤드를 통과하도록 힘을 가하는 데 충분한 압력이 높은 표면 장력 액체 펌프(도시하지 않음)에 의해, 또는 스프레이 헤드 위에 중력 적용 방식으로 높은 표면 장력 액체 탱크(175)를 위치시킴으로써 제공될 수 있다. 높은 표면 장력 액체 펌프는 스프레이 헤드 아래로 끌어당겨지는 낮은 표면 에너지 기재(110) 상으로의 높은 표면 장력 액체의 정확한 투여량을 계량할 수 있다. 이러한 방식으로, 낮은 표면 에너지 기재(110)의 표면이 높은 표면 장력 액체(210)와 접촉된다. 높은 표면 장력 액체가, 예를 들어, 1 wt.% 내지 65 wt.%의 에탄올을 포함하는 상당히 수성의 혼합물과 같은 물/에탄올 혼합물일 수도 있다.
코팅 재료가 낮은 표면 에너지 기재(110)에 도포되는 경우, 코팅 재료는 높은 표면 장력 액체에 존재한다. 예를 들어, 코팅 재료가 높은 표면 장력 액체 탱크(175)에 적정량으로 첨가될 수도 있다. 코팅 재료가 술폰화 퍼플루오로비닐에테르기를 포함하는 테트라플루오로에틸렌 기반 중합체와 같은 이온 교환 재료일 수도 있다.
ePTFE 기재는 다공성이긴 하지만, 약 19 mN/m 내지 20 mN/m의 낮은 표면 에너지를 갖는다. 높은 표면 장력을 갖는 액체는 ePTFE 기재의 기공을 통과할 수 없다. 물의 표면 장력이 약 72 mN/m이므로, 물은 ePTFE 기재의 기공에 들어갈 수 없다.
유사하게, 표면 장력이 25 mN/m를 넘는 65 wt.% 이하의 에탄올을 갖는 물/에탄올 혼합물도 ePTFE 기재의 불충분한 습윤 처리를 나타낸다. 따라서, 물 또는 물/에탄올 혼합물이 ePTFE용 코팅 재료에 대한 액체 캐리어로서 사용되는 경우, 물에서 운반되는 코팅 재료는 기공에 들어가지 않을 것이며 및/또는 기재를 충분히 습윤 처리하지 않을 것이며 및/또는 허용할 수 없을 정도로 천천히 기재를 습윤 처리할 것이다.
높은 표면 장력 액체(210)와 접촉된 낮은 표면 에너지 기재(110)의 습윤 처리를 개선하며, 특히, 높은 표면 장력 액체가 기재의 기공에 침투할 수 있도록 하기 위해, 기재 및 액체 중 하나 또는 둘 모두가 낮은 표면 장력 유체 증기와 접촉될 수 있다.
낮은 표면 장력 유체 증기가 낮은 표면 장력 유체 증기 도포기에 의해 공급되며, 이 도포기는 증기로서의 낮은 표면 장력 유체를 낮은 표면 에너지 기재(110) 및 높은 표면 장력 액체 중 하나 또는 둘 모두에 도포하기에 적합한 임의의 수단일 수 있다. 도 2는 낮은 표면 장력 유체 증기 도포기(180)로서의 증발기를 보여준다. 증발기는 낮은 표면 장력 유체 공급 라인(185)을 통해 낮은 표면 장력 유체 탱크(190)와 유체 연통한다. 낮은 표면 장력 유체는 낮은 표면 장력 유체 공급 탱크(185)에 액체로 저장되어 액체로서 낮은 표면 장력 유체 공급 라인(185)을 따라 증발기로 이송될 수도 있다. 낮은 표면 장력 유체 펌프(도시하지 않음)가 액상의 낮은 표면 장력 유체를 공급 탱크로부터 증발기로 통과시키기 위해 제공될 수도 있다. 증발기에는 액체로서 공급되는 낮은 표면 장력 유체를 가열 및 증발시키기 위한 가열 요소(195)가 끼워져 있다. 이러한 방식으로, 접촉 챔버(160) 내의 대기가 낮은 표면 장력 유체 증기를 포함한다. 일부 실시예에서, 접촉 챔버(160) 내의 대기가 낮은 표면 장력 유체 증기로 포화될 수 있다. 낮은 표면 장력 유체가, 예를 들어, 2,2,2-트리플루오로에탄올, 에틸 아세테이트, 디에틸 에테르 또는 1-부탄올일 수도 있다. 2,2,2-트리플루오로에탄올은 끓는점이 74℃이며, 표면 장력이 약 16.5 mN/m이므로, 낮은 표면 장력 유체로서 이상적이다.
낮은 표면 에너지 기재(110) 및 높은 표면 장력 액체(210)가 접촉 챔버(160) 내의 낮은 표면 장력 유체 증기에 노출된다.
낮은 표면 장력 유체 증기가, 접촉 챔버(160) 내의 높은 표면 장력 액체 도포기(165)의 상류에 놓여 있으며 따라서 높은 표면 장력 액체(210)와 접촉되지 않은, 낮은 표면 에너지 기재의 부분(205)과 접촉할 수 있다. 접촉 챔버 내의 낮은 표면 장력 유체 증기가 낮은 표면 에너지 기재의 부분(205)의 표면 상에서 응축되어, 응축된 낮은 표면 장력 유체를 포함하는 접촉된 낮은 표면 에너지 기재를 제공할 수 있다. 낮은 표면 에너지 기재를 낮은 표면 장력 유체와 접촉시키면 기재의 표면 에너지를 증가시키며 및/또는 계면 에너지를 낮추어, 높은 표면 장력 액체를 이용한 기재의 후속 습윤 처리를 개선할 수 있다.
낮은 표면 장력 유체 증기가 또한, 높은 표면 장력 액체(210)와 접촉할 수 있다. 접촉 챔버(160) 내의 낮은 표면 장력 유체 증기는, 낮은 표면 에너지 기재(110)와 접촉된 후 또는 높은 표면 장력 액체가 스프레이 헤드를 떠남에 따라 높은 표면 장력 액체 방울로서, 액체-대기 계면에서 높은 표면 장력 액체에 의해 흡수 및/또는 흡착될 수 있다. 이론에 얽매이지 않고, 높은 표면 장력 액체와 낮은 표면 장력 유체가 접촉하면 높은 표면 장력 액체의 표면 장력을 낮추어, 접촉된 높은 표면 장력 액체를 이용한 낮은 표면 에너지 기재(110)의 습윤 처리가 개선된다.
따라서, 접촉 챔버(160)는 접촉된 높은 표면 장력 액체(215)로 습윤 처리된 접촉된 낮은 표면 에너지 기재를 제공한다. 그런 다음, 접촉된 높은 표면 장력 액체(215)로 습윤 처리된 접촉된 낮은 표면 에너지 기재가 분리 챔버(220)로 전달될 수 있다. 분리 챔버(160)는, 바람직하게는 높은 표면 장력 액체와 함께, 습윤 처리된 낮은 표면 장력 기재로부터 낮은 표면 장력 유체를 제거하기 위한 분리기를 포함한다. 전형적으로, 분리 챔버(160)는 높은 표면 장력 액체 및 낮은 표면 장력 유체를 기화시키기 위해 (주변에 비해) 증가된 온도 및/또는 감소된 압력에 유지된다. 분리기는 바람직하게는, IR 램프이다.
분리 챔버(160)는, 펌프(도시하지 않음)에 연결된 유출구와 같은, 챔버로부터 기화된 높은 표면 장력 액체 및 낮은 표면 장력 유체를 제거하기 위한 수단을 추가로 포함할 수도 있다. 그런 다음, 기화된 높은 표면 장력 액체 및 낮은 표면 장력 유체 증기가 재활용될 수도 있다(도시하지 않음). 예를 들어, 기화된 높은 표면 장력 액체가 낮은 표면 장력 유체 증기로부터 분리되기 위해 우선적으로 응축되며 높은 표면 장력 액체 탱크(175)로 전달될 수도 있다. 그런 다음, 남아있는 낮은 표면 장력 유체 증기가 응축되어 액체로서 낮은 표면 장력 유체 탱크(190)로 전달될 수도 있다.
도 2로 돌아가서, 그런 다음, 높은 표면 장력 액체가 코팅 재료를 포함한다면, 분리 챔버가 코팅 재료(225)로 코팅된 낮은 표면 에너지 기재를 제공하기 위해 높은 표면 장력 액체 및 낮은 표면 장력 유체를 제거할 것이다. 낮은 표면 에너지 기재가 ePTFE와 같은 다공성이라면, 코팅 재료가 전형적으로 기재의 기공에 함침된다.
그런 다음, 코팅 재료(225)로 코팅된 낮은 표면 에너지 기재가 제 2 기재 회전 요소(150)에 의해 회전 가능한 탄성 캐리어 벨트(125)로부터 제거될 수 있으며, 기재가 코팅된 기재 제품 롤(155)을 제공하기 위해 기재가 권취될 수 있는 코팅된 기재 회전 요소(230)로 전달될 수 있다.
도 3은 본원에 개시된 방법과 함께 사용하기 위한 대안의 시스템(300)의 개략도를 보여준다. 도 2의 특징과 등가이거나 동일한 도 3의 특징에는 동일한 도면 부호가 부여되었다.
도 3의 시스템은 높은 표면 장력 액체 도포기(365)의 관점에서 도 2의 시스템과 상이하다. 스프레이 헤드 대신에, 높은 표면 장력 액체 도포기(365)는 높은 표면 장력 액체를 포함하는 이형 라이너(370), 이형 라이너(370)를 안내하기 위한 제 1, 제 2 및 제 3 이형 라이너 회전 요소(375, 390, 395), 및 낮은 표면 에너지 기재(110)를 높은 표면 장력 액체를 포함하는 이형 라이너(370)와 접촉시키기 위한 접촉기를 포함한다. 접촉기는 제 1 및 제 2 접촉기 회전 요소(380, 385)를 포함할 수도 있다.
이형 라이너가 루프로서 구성될 수도 있다. 제 3 이형 라이너 회전 요소(395)는 높은 표면 장력 액체 탱크(410)에 저장된 높은 표면 장력 액체(405)에 이형 라이너(370)를 침지시킨다. 높은 표면 장력 액체가, 예를 들어, 1 wt.% 내지 65 wt.%의 에탄올을 포함하는 수성 혼합물과 같은 물/에탄올 혼합물일 수도 있다. 바람직하게는, 높은 표면 장력 액체가 코팅 재료, 예를 들어, 술폰화 퍼플루오로비닐에테르기를 포함하는 테트라플루오로에틸렌 기반 중합체와 같은 이온 교환 재료를 포함한다.
이형 라이너가 다공성 직조 및 부직 웹(web)과 같은 흡수성 재료일 수도 있다. 높은 표면 장력 액체(405)에 침지되는 경우, 이형 라이너(370)가 높은 표면 장력 액체 및 액체에서 운반되는 임의의 코팅 재료를 흡수한다. 그런 다음, 높은 표면 장력 액체를 포함하는 이형 라이너가 제 1 이형 라이너 회전 요소(370)에 의해 낮은 표면 에너지 기재로 안내된다. 그런 다음, 제 1 및 제 2 접촉 회전 요소(380, 385)가 높은 표면 장력 액체를 포함하는 이형 라이너를 낮은 표면 에너지 기재(110)에 접촉시킨다.
그런 다음, 높은 표면 장력 액체 및 임의의 코팅 재료를 포함하는 이형 라이너(370)와 접촉된 낮은 표면 에너지 기재(110)가 접촉 챔버(160)로 전달된다. 접촉 챔버(160)는 도 2의 실시예에서 설명된 것과 유사한 낮은 표면 장력 유체 증기 도포기(180)를 포함한다. 낮은 표면 장력 유체 증기 도포기(180)는, 접촉 챔버(160) 내에 낮은 표면 장력 유체 증기를 포함하는 대기를 제공하기 위해, 액상의 낮은 표면 장력용 증발기를 포함한다. 낮은 표면 장력 유체가, 예를 들어, 2,2,2-트리플루오로에탄올, 에틸 아세테이트, 디에틸 에테르 또는 1-부탄올일 수도 있다.
따라서, 접촉 챔버(160) 내에 놓여 있는, 높은 표면 장력 액체 및 임의의 코팅 재료를 포함하는, 이형 라이너의 부분(420)이 낮은 표면 장력 유체 증기에 노출된다. 따라서, 낮은 표면 장력 유체가 접촉 챔버(160)의 내부에서 낮은 표면 에너지 기재(110)와 접촉하고 있는 이형 라이너 상에 유지된 높은 표면 장력 액체와 접촉한다. 낮은 표면 장력 유체 증기가 높은 표면 장력 액체와 대기 사이의 계면 상에 흡수 및/또는 흡착될 수도 있다. 그런 다음, 낮은 표면 장력 유체가 높은 표면 장력 액체-낮은 표면 에너지 기재의 계면으로 또는 그 부근으로 확산되어 높은 표면 장력 액체의 표면 장력을 낮춤으로써, 액체와 기재 사이의 접촉 및 습윤 처리를 증가시킬 수도 있다.
제 2 접촉 회전 요소(385)가 접촉된 높은 표면 장력 액체를 이형 라이너로부터 낮은 표면 에너지 기재(110) 상으로 해제하기 위해 압축 회전 요소(400)와 조합하여 사용될 수 있다. 접촉된 높은 표면 장력 액체를 포함하는 이형 라이너가 제 2 접촉 회전 요소(385)와 압축 회전 요소(400)의 사이에 공급되어, 접촉된 높은 표면 장력 액체를 밀어내도록 압축될 수 있다. 따라서, 제 2 접촉 회전 요소(385) 및 압축 회전 요소(400)가 이형 라이너로부터 높은 표면 장력 액체를 분리하며 분리된 높은 표면 장력 액체(210)를 낮은 표면 에너지 기재로 전달하기 위해 회전 가능한 탄성 캐리어 벨트(125), 낮은 표면 에너지 기재(110) 및 높은 표면 장력 액체를 포함하는 이형 라이너를 압축할 수 있다. 제 2 접촉 회전 요소(385)와 압축 회전 요소(400) 사이의 압축에 의해 높은 표면 장력 액체를 포함하는 이형 라이너가 압착되어 낮은 표면 장력 유체(210)와 접촉된 높은 표면 장력 액체가 해제된다.
이형 라이너(370)로부터 해제되며 낮은 표면 에너지 기재(110)와 접촉하고 있는 높은 표면 장력 액체(210)가 또한, 접촉 챔버(160) 내의 낮은 표면 장력 유체 증기에 노출된다. 따라서, 낮은 표면 장력 유체 증기가 이형 라이너로부터 해제된 높은 표면 장력 액체(210)와 접촉한다.
접촉 챔버(160) 내의 낮은 표면 장력 유체 증기는, 이미 논의된 바와 같이, 액체-대기 계면에서 높은 표면 장력 액체에 의해 흡수 및/또는 흡착될 수 있다.
낮은 표면 장력 유체와 접촉된 높은 표면 장력 액체가 낮은 표면 에너지 기재(110)를 습윤 처리한다. 따라서, 접촉 챔버(160)는 높은 표면 장력 액체(215)로 습윤 처리된 낮은 표면 에너지 기재를 제공한다.
도 3에 도시되지 않은 대안의 실시예에서, 제 1 및 제 2 접촉 회전 요소(380, 385)가 모두 접촉 챔버 내부에 위치될 수도 있다. 이러한 실시예에서, 낮은 표면 에너지 기재의 일부가, 이형 라이너 상의 높은 표면 장력 액체와 접촉되기 전에, 낮은 표면 장력 유체 증기에 노출될 수 있다. 이러한 방식으로, 낮은 표면 에너지 기재가, 이형 라이너와의 접촉 및 높은 표면 장력 액체와 낮은 표면 장력 유체 증기의 후속 접촉 전에, 낮은 표면 장력 유체 증기와 접촉될 수 있다.
본 발명의 다른 양태 및 실시예는 용어 "포함하는(comprising)"이 용어 "~로 구성되는(consisting of)"으로 대체된 전술한 양태 및 실시예를 제공하며 용어 "포함하는(comprising)"이 용어 "~로 본질적으로 구성되는(consisting essentially of)"으로 대체된 전술한 양태 및 실시예를 제공한다.
문맥에서 달리 요구하지 않는 한, 본 출원은 전술한 임의의 양태 및 실시예의 모든 조합을 개시하는 것으로 이해되어야 한다. 유사하게, 문맥에서 달리 요구하지 않는 한, 본 출원은 단독으로 또는 임의의 다른 양태와 함께 바람직한 및/또는 선택적인 특징의 모든 조합을 개시한다.
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본 발명의 특정 양태 및 실시예가 이제 예로서 예시될 것이다.
예에 사용된 시험 절차 및 측정 프로토콜
기포점
기포점을 ASTM F316-86의 절차에 따라 측정하였다. 시험편의 기공을 채우기 위한 습윤 처리 유체로서 이소프로필 알코올을 사용하였다. 기포점은 미세다공성 중합체 기질을 덮고 있는 이소프로필 알코올 층을 통한 상승에 의해 검출 가능한 첫 번째 연속적인 기포 스트림을 생성하는 데 필요한 공기 압력이다. 이 측정은 최대 기공 크기의 추정치를 제공한다.
걸리 수(Gurley Number)
가스 유동 차단 특성을 ASTM D-726-58에 따라 걸리 투기도 시험기(Gurley Densometer)를 사용하여 측정하였다. 이 절차는 걸리 투기도 시험기의 투기성 플레이트의 사이에 샘플을 고정하는 작업을 포함한다. 그런 다음, 자유롭게 미끄럼 이동할 수 있는 공지의 중량의 내부 실린더가 해제된다. 걸리 수는 해제된 내부 실린더가 샘플 재료를 통해 투기도 시험기 내의 특정 부피의 공기를 변위시키는 데 걸리는 시간(초)으로 정의된다.
가스 투과성(ATEQ)
ATEQ 코포레이션의 프리미어 디 컴팩트 유동 시험기(Premier D Compact Flow Tester)를 사용하여 1.2 kPa(12 mbar)의 차압으로 시험하였을 때 각각의 미세다공성 중합체 구조를 통과하는 공기의 유속(리터/시간)을 측정하였다. 샘플을 유동 경로에 대해 2.9 cm2의 단면적이 획정되는 방식으로 2 개의 플레이트의 사이에 고정하였다.
비접촉 두께
미세다공성 중합체 구조의 샘플을 평평하고 매끄러운 금속 모루 위에 배치하고 주름을 제거하기 위해 장력을 인가하였다. 비접촉식 키엔스(Keyence) LS-7010M 디지털 마이크로미터를 사용하여 모루 상의 미세다공성 중합체 구조의 높이를 측정하여 기록하였다. 이어서, 미세다공성 중합체 기질 없이 모루의 높이를 기록하였다. 모루 상에 미세다공성 구조가 존재하거나 존재하지 않는 경우의 마이크로미터 판독값의 차이를 미세다공성 중합체 구조의 두께로서 취하였다.
면적당 질량
각각의 미세다공성 중합체 구조를 주름이 제거될 만큼 충분히 변형시킨 다음, 다이를 사용하여 10 cm2 조각을 절단하였다. 10 cm2 조각의 중량을 통상의 실험실 저울로 측정하였다. 그런 다음, 면적당 질량(M/A)을 알려진 면적에 대한 측정된 질량의 비율로 계산하였다. 이 절차를 2회 반복하여 M/A의 평균값을 계산하였다.
미세다공성 층의 겉보기 밀도
미세다공성 중합체 구조의 겉보기 밀도를 아래의 수학식을 사용하여 비접촉 두께 및 면적당 질량 데이터를 사용하여 계산하였다.
Figure pct00001
이온 교환 재료(IEM) 용액의 고형물 농도
본원에서, "용액(solution)"과 "분산액(dispersion)"이라는 용어는 IEM을 언급할 때 상호 호환 가능하게 사용된다. 이 시험 절차는 IEM이 양성자 형태이며 무시할 수 있는 양의 다른 고형물이 있는 용액에 적합하다. 2 입방 센티미터 부피의 IEM 용액을 주사기에 넣고, 용액이 담긴 주사기의 질량을 고형물 분석기(미국 CEM 코포레이션에서 구입)의 저울을 통해 측정하였다. 두 장의 유리 섬유 종이(미국 CEM 코포레이션에서 구입)의 질량도 측정하여 기록하였다. 그런 다음, IEM 용액을 주사기로부터 2 층의 유리 섬유 종이에 퇴적시켰다. 이오노머 용액을 함유한 유리 섬유 종이를 고형물 분석기에 배치하고, 160℃로 가열하여 용매 액체를 제거하였다. 유리 섬유 종이의 질량과 잔류 고형물이 온도 및 시간이 증가하여도 더 이상 변하지 않게 되면, 이것을 기록하였다. 잔류 IEM에는 물이 포함되어 있지 않다고 가정한다(즉, 이것은 0% RH에 해당하는 이오노머 질량이다). 그 후, 이전과 동일한 저울을 사용하여 빈 주사기의 질량을 측정하여 기록하였다. 용액 내 이오노머 고형물을 아래의 수학식에 따라 계산하였다.
Figure pct00002
IEM의 등가 중량(EW)
다음의 시험 절차는 양성자 형태(즉, 무시할 수 있는 양의 다른 양이온을 포함)이며 양성자성산 및 해리성 염을 포함한 무시할 수 있는 다른 이온 종을 포함하는 용액 중의 단일 이오노머 수지 또는 이오노머 수지 혼합물로 구성된 IEM에 적합하다. 그리고, 이러한 조건이 충족되지 않는다면, 시험 전에 당업계의 숙련자에게 알려진 바와 같은 적절한 절차에 따라 용액을 이온성 불순물로부터 정제하여야 하거나, 불순물을 특성화하여야 하며, EW 시험 결과에 미치는 영향을 바로잡아야 한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, IEM의 EW는 IEM이 0% RH에서 양성자 형태로 존재하며 불순물이 무시할 수 있는 수준인 경우를 지칭한다. IEM은 양성자 형태의 단일 이오노머 또는 이오노머 혼합물을 포함할 수도 있다. 0.2g의 고형물을 함유하는 전술한 바와 같이 결정된 고형물 농도를 갖는 일정량의 IEM 용액을 플라스틱 컵에 부었다. 이오노머 용액의 질량을 통상의 실험실 저울(미국 메틀러 토레도사(Mettler Toledo)에서 구입)를 통해 측정하였다. 그런 다음, 5 ml의 탈이온수와 5 ml의 200 프루프 변성 에탄올(미국 시그마 알드리치(Sigma Aldrich)의 SDA 3C)을 컵 안의 이오노머 용액에 첨가한다. 그런 다음, 물에 용해된 2N 염화나트륨 용액 55 ml를 IEM 용액에 첨가하였다. 그런 다음, 샘플을 15분 동안 일정한 교반 하에서 평형화될 수 있도록 하였다. 평형화 단계 후, 샘플을 1N 수산화나트륨 용액으로 적정하였다. 샘플 용액을 pH 값 7로 중화하는 데 필요한 1N 수산화나트륨 용액의 부피를 기록하였다. IEM의 EW(EWIEM)를 다음과 같이 계산하였다.
Figure pct00003
다수의 IEM을 조합하여 합성물 막을 형성하는 경우, 합성물 막에 있는 IEM의 평균 EW를 아래의 수학식을 사용하여 계산하였다.
Figure pct00004
여기서, 각각의 IEM의 질량 분율은 모든 IEM의 총량에 대한 것이다. 이 수학식을 이오노머 블렌드를 포함하는 합성물 막과 이오노머 층을 포함하는 합성물 막 모두에 사용하였다.
고형물의 표면 에너지
고형물의 표면 에너지는 25℃의 표준 온도에서 ASTM D7490-13에 따라 측정될 수 있다.
Figure pct00005
다공성 막 #3, 다공성 폴리프로필렌, 재고 관리 단위(sku) PP022005를 미국 스털리테크 코포레이션(Sterlitech Corporation)에서 구입하였다.
액체의 표면 장력
액체의 표면 장력은 25℃의 표준 온도에서 ASTM D1331-14에 따라 측정될 수 있다.
Figure pct00006
비교예 1
다음의 절차에 따라 비교예 1.1 내지 비교예 1.7을 만들었다. 상기 표 1에 정의된 바와 같은 낮은 표면 장력 막 기재 1 내지 기재 7을 수작업으로 변형시켜 주름을 제거하였다. 이어서, 각각의 막으로 내경이 2.5 cm이며 외경이 3.4 cm이며 높이가 0.5 cm인 원통형 PVC 플라스틱 프레임의 일 측면 위를 둘러쌌다. 이어서, 막을 프레임에 고정하기 위해 플라스틱 프레임 위에 구속된 다공성 막 위에 고무 O-링을 배치하였다. 이어서, 약 72 mN/m의 표면 장력을 갖는 0.1 ml의 탈이온수를 약 12 cm의 직경을 갖는 원형 패턴으로 7 개의 별개의 위치에서 유리 시트 상에 도포하였다. 유리 시트 상으로 방울로서 0.1 mL의 액체를 전달하는 폴리프로필렌 피펫을 사용하여 물 코팅을 수행하였다. 코팅이 여전히 젖어 있는 동안, 플라스틱 프레임에 사전에 구속된 각각의 낮은 표면 에너지 다공성 막을 별개의 물방울 위에 배치하여 물과 막의 적층체 구조를 제공하였다. 내경이 2 cm이며 외경이 4.5 cm인 22.5 g의 금속 와셔(washer)를 PVC 프레임 상부에 배치하여 적층체 구조를 유지하였다. 적층체를 직경이 20 cm이며 높이가 10 cm인 유리 비커로 덮고, 그 내부를 주변 조건(22℃, 40% 상대 습도) 하에 방치하였다. 유리 비커의 상측 외부에는 자기 교반 플레이트를 장착하였으며 내부 상부 표면에는 자기 교반 막대를 장착하였고, 유리 비커를 알루미늄 호일로 감싸 프로펠러를 형성하였다. 교반 플레이트를 켜서 교반 막대를 200 rpm으로 회전시켰다. 이 구성으로 유리 비커 내부의 대기 순환을 허용하였다. 60분 후에 물 액체가 다공성의 낮은 표면 에너지 막 기재에 침투하는 징후가 관찰되지 않았으며, 다공성 막이 불투명하게 유지되었다.
비교예 2
다음의 절차에 따라 비교예 2.1 내지 비교예 2.7을 만들었다. 상기 표 1에 정의된 바와 같은 낮은 표면 장력 막 기재 1 내지 기재 7을 수작업으로 변형시켜 주름을 제거하였다. 이어서, 각각의 막으로 내경이 2.5 cm이며 외경이 3.4 cm이며 높이가 0.5 cm인 원통형 PVC 플라스틱 프레임의 일 측면 위를 둘러쌌다. 이어서, 막을 프레임에 고정하기 위해 플라스틱 프레임 위에 구속된 다공성 막 위에 고무 O-링을 배치하였다. 이어서, 48 mN/m의 표면 장력을 갖는, 90 wt.%의 물 및 10 wt.% 에탄올의 조성을 갖는 물-에탄올 혼합물의 방울을 약 12 cm의 직경의 원형 패턴으로 7 개의 별개의 위치에서 유리 시트 상에 도포하였다. 유리 시트 상으로 0.1 mL의 액체를 전달하는 폴리프로필렌 피펫을 사용하여 액체 코팅을 수행하였다. 코팅이 여전히 젖어 있는 동안, 플라스틱 프레임에 사전에 구속된 낮은 표면 에너지 다공성 막을 별개의 액체 방울 위에 배치하여 액체와 막의 적층체 구조를 제공하였다. 내경이 2 cm이며 외경이 4.5 cm인 22.5 g의 금속 와셔를 PVC 프레임 상부에 배치하여 적층체 구조를 유지하였다. 적층체를 직경이 20 cm이며 높이가 10 cm인 유리 비커로 덮고, 그 내부를 주변 조건(22℃, 40% 상대 습도) 하에 방치하였다. 유리 비커의 상측 외부에는 자기 교반 플레이트를 장착하였으며 내부 상부 표면에는 자기 교반 막대를 장착하였고, 유리 비커를 알루미늄 호일로 감싸 프로펠러를 형성하였다. 교반 플레이트를 켜서 교반 막대를 200 rpm으로 회전시켰다. 이 구성으로 유리 용기 내부의 대기 순환을 허용하였다. 60분 후에 물-에탄올 혼합물이 다공성의 낮은 표면 에너지 막 기재에 침투하는 징후가 관찰되지 않았으며, 다공성 막이 불투명하게 유지되었다.
비교예 3
다음의 절차에 따라 비교예 3.1 내지 비교예 3.7을 만들었다. 상기 표 1에 정의된 바와 같은 낮은 표면 장력 막 기재 1 내지 기재 7을 수작업으로 변형시켜 주름을 제거하였다. 이어서, 각각의 막으로 내경이 2.5 cm이며 외경이 3.4 cm이며 높이가 0.5 cm인 원통형 PVC 플라스틱 프레임의 일 측면 위를 둘러쌌다. 이어서, 막을 프레임에 고정하기 위해 플라스틱 프레임 위에 구속된 다공성 막 위에 고무 O-링을 배치하였다. 이어서, 61.6 wt.%의 물, 26.4 wt.%의 에탄올, 12 wt.%의 고형물을 포함한, EW=810 g/mole eq.의 이오노머를 갖는 32 mN/cm의 표면 장력을 갖춘 IEM 용액(아사히 글래스사(Asahi Glass)로부터 구매, 제품 번호 IW100-800)의 방울을 약 12 cm 직경의 원형 패턴으로 7 개의 별개의 위치에서 유리 시트 상에 도포하였다. 0.1 mL의 IEM 용액을 유리 시트 상으로 방울로서 전달하는 폴리프로필렌 피펫을 사용하여 IEM 코팅을 수행하였다. 코팅이 여전히 젖어 있는 동안, 플라스틱 프레임에 사전에 구속된 낮은 표면 에너지 다공성 막을 별개의 IEM 용액 방울 위에 배치하여 용액과 막의 적층체 구조를 제공하였다. 내경이 2 cm이며 외경이 4.5 cm인 22.5 g의 금속 와셔를 적층체가 있는 PVC 프레임 상부에 배치하여 적층체 구조를 유지하였다. 적층체를 직경이 20 cm이며 높이가 10 cm인 유리 비커로 덮고, 그 내부를 주변 조건(22℃, 40% 상대 습도) 하에 방치하였다. 유리 비커의 상측 외부에는 자기 교반 플레이트를 장착하였으며 내부 상부 표면에는 자기 교반 막대를 장착하였고, 유리 비커를 알루미늄 호일로 감싸 프로펠러를 형성하였다. 교반 플레이트를 켜서 교반 막대를 200 rpm으로 회전시켰다. 이 구성으로 유리 용기 내부의 대기 순환을 허용하였다. 60분 후에 IEM 액체가 다공성의 낮은 표면 에너지 막 기재에 침투하는 징후가 관찰되지 않았으며, 다공성 막이 불투명하게 유지되었다.
비교예 4
다음의 절차에 따라 비교예 4.1 내지 비교예 4.7을 만들었다. 상기 표 1에 정의된 바와 같은 낮은 표면 장력 막 1 내지 막 7을 수작업으로 변형시켜 주름을 제거하였다. 이어서, 각각의 막으로 내경이 2.5 cm이며 외경이 3.4 cm이며 높이가 0.5 cm인 원통형 PVC 플라스틱 프레임의 일 측면 위를 둘러쌌다. 이어서, 막을 프레임에 고정하기 위해 플라스틱 프레임 위에 구속된 다공성 막 위에 고무 O-링을 배치하였다. 이어서, 29 mN/m의 표면 장력을 갖는 0.1 ml의 아세토니트릴을 약 12 cm의 직경을 갖는 원형 패턴으로 7 개의 별개의 위치에 있는 유리 시트 상에 도포하였다. 유리 시트 상으로 방울로서 0.1 mL의 용액을 전달하는 폴리프로필렌 피펫을 사용하여 아세토니트릴 코팅을 수행하였다. 코팅이 여전히 젖어 있는 동안, 플라스틱 프레임에 사전에 구속된 각각의 낮은 표면 에너지 다공성 막을 별개의 아세토니트릴 방울 위에 배치하여 아세토니트릴과 막의 적층체 구조를 제공하였다. 내경이 2 cm이며 외경이 4.5 cm인 22.5 g의 금속 와셔를 PVC 프레임 상부에 배치하여 적층체 구조를 유지하였다. 적층체를 직경이 20 cm이며 높이가 10 cm인 유리 비커로 덮고, 그 내부를 주변 조건(22℃, 40% 상대 습도) 하에 방치하였다. 유리 비커의 상측 외부에는 자기 교반 플레이트를 장착하였으며 내부 상부 표면에는 자기 교반 막대를 장착하였고, 유리 비커를 알루미늄 호일로 감싸 프로펠러를 형성하였다. 교반 플레이트를 켜서 교반 막대를 200 rpm으로 회전시켰다. 이 구성은 유리 비커 내부의 대기 순환을 허용하였다. 아세토니트릴이 다공성 막 #3의 표면 에너지보다 낮은 표면 장력을 가지므로, 막의 시각적 투명화에 의해 입증되는 바와 같이, 아세토니트릴은 폴리프로필렌으로 만들어진 다공성 막 #3을 자발적으로 침투하였다. 막의 시각적 투명화는 불투명한 흰색 막으로부터 반투명의 습윤 처리된 막으로의 전환으로서 나타났다. 3600초 후의 막의 시각적 투명화 부족에 의해 입증된 바와 같이 아세토니트릴은 PTFE로 만들어진 다공성 막 #1, #2 및 #4 내지 #7에 침투하지 않았으며, 다공성 막이 불투명하게 유지되었다.
예 1
예 1.1 내지 예 1.7을 다음의 절차에 따라 만들었다. 상기 표 1에 정의된 바와 같은 낮은 표면 장력 막 기재 1 내지 기재 7을 수작업으로 변형시켜 주름을 제거하였다. 이어서, 각각의 막으로 내경이 2.5 cm이며 외경이 3.4 cm이며 높이가 0.5 cm인 원통형 PVC 플라스틱 프레임의 일 측면 위를 둘러쌌다. 이어서, 막을 프레임에 고정하기 위해 플라스틱 프레임 위에 구속된 다공성 막 위에 고무 O-링을 배치하였다. 이어서, 90 wt.%의 물 및 10 wt.% 에탄올의 조성을 갖는 0.1 ml의 물-에탄올 혼합물을 약 12 cm의 직경의 원형 패턴으로 7 개의 별개의 위치에서 유리 시트 상에 도포하였다. 유리 시트 상으로 0.1 mL의 액체 혼합물을 방울로서 전달하는 폴리프로필렌 피펫을 사용하여 물-에탄올 코팅을 수행하였다. 코팅이 여전히 젖어 있는 동안, 플라스틱 프레임에 사전에 구속된 각각의 낮은 표면 에너지 다공성 막을 별개의 에탄올-물 혼합물 방울 위에 배치하여 혼합물과 막의 적층체 구조를 제공하였다. 내경이 2 cm이며 외경이 4.5 cm인 22.5 g의 금속 와셔를 PVC 프레임 상부에 배치하여 적층체 구조를 유지하였다. 이어서, 상부에서 높이가 5 cm이며 직경이 3 cm인 실온의 세라믹 도가니를 적층체에 의해 획정된 원형의 중앙에 배치하였다. 실험실용 티슈 페이퍼(킴벌리 클라크(Kimberly Clark)의 킴와이프(Kimwipes))를 손으로 구겨서 도가니에 넣었다. 이어서, 1 ml의 2,2,2-트리플루오로에탄올 샘플을 눈금이 있는 주사기를 통해 와이프에 전달하였다. 적층체와 도가니를 직경이 20 cm이며 높이가 10 cm인 유리 비커로 덮고, 그 내부를 2,2,2-트리플루오로에탄올 증기와 함께 주변 조건(22℃, 40% 상대 습도) 하에 방치하였다. 유리 비커의 상측 외부에는 자기 교반 플레이트를 장착하였으며 내부 상부 표면에는 자기 교반 막대를 장착하였고, 유리 비커를 알루미늄 호일로 감싸 프로펠러를 형성하였다. 교반 플레이트를 켜서 교반 막대를 200 rpm으로 회전시켰다. 이 구성으로 유리 비커 내부의 2,2,2-트리플루오로에탄올 증기를 포함하는 대기의 순환을 허용하였다. 90 wt.%의 물과 10 wt.%의 에탄올의 혼합물은, 막의 시각적 투명화에 의해 입증된 바와 같이, 낮은 표면 장력 유체 2,2,2-트리플루오로에탄올 증기의 도움으로 PTFE 및 폴리프로필렌으로 만들어진 다공성 막 #1 내지 #7에 침투하였다. 막의 시각적 투명화는 불투명한 흰색 막으로부터 반투명의 습윤 처리된 막으로의 전환으로서 나타났다. 각각의 적층체에 대해 PVC 프레임의 내부 직경 2.5 cm에 의해 획정된 막의 전체 영역을 투명화하는 데 걸리는 시간이 표 3에 주어져 있다.
Figure pct00007
예 2
예 2.1 내지 예 2.7을 다음의 절차에 따라 만들었다. 상기 표 1에 정의된 바와 같은 낮은 표면 장력 막 기재 1 내지 기재 7을 수작업으로 변형시켜 주름을 제거하였다. 이어서, 각각의 막으로 내경이 2.5 cm이며 외경이 3.4 cm이며 높이가 0.5 cm인 원통형 PVC 플라스틱 프레임의 일 측면 위를 둘러쌌다. 이어서, 막을 프레임에 고정하기 위해 플라스틱 프레임 위에 구속된 다공성 막 위에 고무 O-링을 배치하였다. 이어서, 61.6 wt.%의 물, 26.4 wt.%의 에탄올, 12 wt.%의 고형물을 포함한, EW=810 g/mole eq.의 IEM 용액(아사히 글래스사(Asahi Glass)로부터 구매, 제품 번호 IW100-800)의 방울을 약 12 cm 직경의 원형 패턴으로 7 개의 별개의 위치에서 유리 시트 상에 도포하였다. 0.1 mL의 IEM 용액 코팅을 유리 시트 상으로 방울로서 전달하는 폴리프로필렌 피펫을 사용하여 IEM 용액 코팅을 수행하였다. 코팅이 여전히 젖어 있는 동안, 플라스틱 프레임에 사전에 구속된 각각의 낮은 표면 에너지 다공성 막을 별개의 IEM 용액 방울 위에 배치하여 혼합물과 막의 적층체 구조를 제공하였다. 내경이 2 cm이며 외경이 4.5 cm인 22.5 g의 금속 와셔를 PVC 프레임 상부에 배치하여 적층체 구조를 유지하였다. 이어서, 상부에서 높이가 5 cm이며 직경이 3 cm인 실온의 세라믹 도가니를 적층체에 의해 획정된 원형의 중앙에 배치하였다. 실험실용 티슈 페이퍼(킴벌리 클라크(Kimberly Clark)의 킴와이프(Kimwipes))를 손으로 구겨서 도가니에 넣었다. 이어서, 1 ml의 2,2,2-트리플루오로에탄올 샘플을 눈금이 있는 주사기를 통해 와이프에 전달하였다. 적층체와 도가니를 직경이 20 cm이며 높이가 10 cm인 유리 비커로 덮고, 그 내부를 2,2,2-트리플루오로에탄올 증기와 함께 주변 조건(22℃, 40% 상대 습도) 하에 방치하였다. 유리 비커의 상측 외부에는 자기 교반 플레이트를 장착하였으며 내부 상부 표면에는 자기 교반 막대를 장착하였고, 유리 비커를 알루미늄 호일로 감싸 프로펠러를 형성하였다. 교반 플레이트를 켜서 교반 막대를 200 rpm으로 회전시켰다. 이 구성으로 유리 비커 내부의 2,2,2-트리플루오로에탄올 증기를 포함하는 대기의 순환을 허용하였다. IEM 용액은, 막의 시각적 투명화에 의해 입증된 바와 같이, 낮은 표면 장력 유체 2,2,2-트리플루오로에탄올 증기의 도움으로 PTFE 및 폴리프로필렌으로 만들어진 다공성 막 #1 내지 #7에 침투하였다. 막의 시각적 투명화는 불투명한 흰색 막으로부터 반투명의 습윤 처리된 막으로의 전환으로서 나타났다. 각각의 적층체에 대해 PVC 프레임의 내부 직경 2.5 cm에 의해 획정된 막의 전체 영역을 투명화하는 데 걸리는 시간이 표 4에 주어져 있다.
Figure pct00008
예 3
예 3.1 내지 예 3.7을 다음의 절차에 따라 만들었다. 상기 표 1에 정의된 바와 같은 낮은 표면 장력 막 기재 1 내지 기재 7을 수작업으로 변형시켜 주름을 제거하였다. 이어서, 각각의 막으로 내경이 2.5 cm이며 외경이 3.4 cm이며 높이가 0.5 cm인 원통형 PVC 플라스틱 프레임의 일 측면 위를 둘러쌌다. 이어서, 막을 프레임에 고정하기 위해 플라스틱 프레임 위에 구속된 다공성 막 위에 고무 O-링을 배치하였다. 이어서, 90 wt.%의 물 및 10 wt.% 에탄올의 조성을 갖는 물-에탄올 혼합물 방울을 약 12 cm의 직경의 원형 패턴으로 7 개의 별개의 위치에서 유리 시트 상에 도포하였다. 유리 시트 상으로 물-에탄올 혼합물을 방울로서 전달하는 폴리프로필렌 피펫을 사용하여 물-에탄올 혼합물 코팅을 수행하였다. 코팅이 여전히 젖어 있는 동안, 플라스틱 프레임에 사전에 구속된 각각의 낮은 표면 에너지 다공성 막을 별개의 물-에탄올 혼합물 방울 위에 배치하여 혼합물과 막의 적층체 구조를 제공하였다. 내경이 2 cm이며 외경이 4.5 cm인 22.5 g의 금속 와셔를 PVC 프레임 상부에 배치하여 적층체 구조를 유지하였다. 이어서, 상부에서 높이가 5 cm이며 직경이 3 cm인 실온의 세라믹 도가니를 적층체에 의해 획정된 원형의 중앙에 배치하였다. 실험실용 티슈 페이퍼(킴벌리 클라크(Kimberly Clark)의 킴와이프(Kimwipes))를 손으로 구겨서 도가니에 넣었다. 이어서, 1 ml의 1-부탄올 샘플을 눈금이 있는 주사기를 통해 와이프에 전달하였다. 적층체와 도가니를 직경이 20 cm이며 높이가 10 cm인 유리 비커로 덮고, 그 내부를 1-부탄올 증기와 함께 주변 조건(22℃, 40% 상대 습도) 하에 방치하였다. 유리 비커의 상측 외부에는 자기 교반 플레이트를 장착하였으며 내부 상부 표면에는 자기 교반 막대를 장착하였고, 유리 비커를 알루미늄 호일로 감싸 프로펠러를 형성하였다. 교반 플레이트를 켜서 교반 막대를 200 rpm으로 회전시켰다. 이 구성으로 유리 비커 내부의 1-부탄올 증기를 포함하는 대기의 순환을 허용하였다. 물-에탄올 혼합물은, 막의 시각적 투명화에 의해 입증된 바와 같이, 낮은 표면 장력 유체 1-부탄올 증기의 도움으로 PTFE 및 폴리프로필렌으로 만들어진 다공성 막 #1 내지 #7에 침투하였다. 막의 시각적 투명화는 불투명한 흰색 막으로부터 반투명의 습윤 처리된 막으로의 전환으로서 나타났다. 각각의 적층체에 대해 PVC 프레임의 내부 직경 2.5 cm에 의해 획정된 막의 전체 영역을 투명화하는 데 걸리는 시간이 표 5에 주어져 있다.
Figure pct00009
예 4
예 4.1 내지 예 4.7을 다음의 절차에 따라 만들었다. 상기 표 1에 정의된 바와 같은 낮은 표면 장력 막 기재 1 내지 기재 7을 수작업으로 변형시켜 주름을 제거하였다. 이어서, 각각의 막으로 내경이 2.5 cm이며 외경이 3.4 cm이며 높이가 0.5 cm인 원통형 PVC 플라스틱 프레임의 일 측면 위를 둘러쌌다. 이어서, 막을 프레임에 고정하기 위해 플라스틱 프레임 위에 구속된 다공성 막 위에 고무 O-링을 배치하였다. 이어서, 61.6 wt.%의 물, 26.4 wt.%의 에탄올, 12 wt.%의 고형물을 포함한, EW=810 g/mole eq.의 IEM 용액(아사히 글래스사(Asahi Glass)로부터 구매, 제품 번호 IW100-800)의 방울을 약 12 cm 직경의 원형 패턴으로 7 개의 별개의 위치에서 유리 시트 상에 도포하였다. 0.1 mL의 IEM 용액을 유리 시트 상으로 방울로서 전달하는 폴리프로필렌 피펫을 사용하여 IEM 용액 코팅을 수행하였다. 코팅이 여전히 젖어 있는 동안, 플라스틱 프레임에 사전에 구속된 각각의 낮은 표면 에너지 다공성 막을 별개의 IEM 용액 방울 위에 배치하여 혼합물과 막의 적층체 구조를 제공하였다. 내경이 2 cm이며 외경이 4.5 cm인 22.5 g의 금속 와셔를 PVC 프레임 상부에 배치하여 적층체 구조를 유지하였다. 이어서, 상부에서 높이가 5 cm이며 직경이 3 cm인 실온의 세라믹 도가니를 적층체에 의해 획정된 원형의 중앙에 배치하였다. 실험실용 티슈 페이퍼(킴벌리 클라크(Kimberly Clark)의 킴와이프(Kimwipes))를 손으로 구겨서 도가니에 넣었다. 이어서, 1 ml의 1-부탄올 샘플을 눈금이 있는 주사기를 통해 와이프에 전달하였다. 적층체와 도가니를 직경이 20 cm이며 높이가 10 cm인 유리 비커로 덮고, 그 내부를 1-부탄올 증기와 함께 주변 조건(22℃, 40% 상대 습도) 하에 방치하였다. 유리 비커의 상측 외부에는 자기 교반 플레이트를 장착하였으며 내부 상부 표면에는 자기 교반 막대를 장착하였고, 유리 비커를 알루미늄 호일로 감싸 프로펠러를 형성하였다. 교반 플레이트를 켜서 교반 막대를 200 rpm으로 회전시켰다. 이 구성은 유리 비커 내부의 1-부탄올 증기를 포함하는 대기의 순환을 허용하였다. IEM 용액은, 막의 시각적 투명화에 의해 입증된 바와 같이, 낮은 표면 장력 유체 1-부탄올 증기의 도움으로 PTFE 및 폴리프로필렌으로 만들어진 다공성 막 #1 내지 #7에 침투하였다. 막의 시각적 투명화는 불투명한 흰색 막으로부터 반투명의 습윤 처리된 막으로의 전환으로서 나타났다. 각각의 적층체에 대해 PVC 프레임의 내부 직경 2.5 cm에 의해 획정된 막의 전체 영역을 투명화하는 데 걸리는 시간이 표 6에 주어져 있다.
Figure pct00010
예 5
예 5.1 내지 예 5.7을 다음의 절차에 따라 만들었다. 상기 표 1에 정의된 바와 같은 낮은 표면 장력 막 기재 1 내지 기재 7을 수작업으로 변형시켜 주름을 제거하였다. 이어서, 각각의 막으로 내경이 2.5 cm이며 외경이 3.4 cm이며 높이가 0.5 cm인 원통형 PVC 플라스틱 프레임의 일 측면 위를 둘러쌌다. 이어서, 막을 프레임에 고정하기 위해 플라스틱 프레임 위에 구속된 다공성 막 위에 고무 O-링을 배치하였다. 이어서, 90 wt.%의 물 및 10 wt.% 에탄올의 조성을 갖는 물-에탄올 혼합물의 방울을 약 12 cm의 직경의 원형 패턴으로 7 개의 별개의 위치에서 유리 시트 상에 도포하였다. 유리 시트 상으로 물-에탄올 혼합물을 방울로서 전달하는 폴리프로필렌 피펫을 사용하여 물-에탄올 혼합물 코팅을 수행하였다. 코팅이 여전히 젖어 있는 동안, 플라스틱 프레임에 사전에 구속된 각각의 낮은 표면 에너지 다공성 막을 별개의 물-에탄올 혼합물 방울 위에 배치하여 혼합물과 막의 적층체 구조를 제공하였다. 내경이 2 cm이며 외경이 4.5 cm인 22.5 g의 금속 와셔를 PVC 프레임 상부에 배치하여 적층체 구조를 유지하였다. 이어서, 실험 직전에 오븐에서 100℃의 온도로 가열된, 상부에서 높이가 5 cm이며 직경이 3 cm인 세라믹 도가니를 적층체에 의해 획정된 원형의 중앙에 배치하였다. 실험실용 티슈 페이퍼(킴벌리 클라크(Kimberly Clark)의 킴와이프(Kimwipes))를 손으로 구겨서 도가니에 넣었다. 이어서, 1 ml의 1-부탄올 샘플을 눈금이 있는 주사기를 통해 와이프에 전달하였다. 적층체와 도가니를 직경이 20 cm이며 높이가 10 cm인 유리 비커로 덮고, 그 내부를 1-부탄올과 함께 방치하였다. 유리 비커의 상측 외부에는 자기 교반 플레이트를 장착하였으며 내부 상부 표면에는 자기 교반 막대를 장착하였고, 유리 비커를 알루미늄 호일로 감싸 프로펠러를 형성하였다. 교반 플레이트를 켜서 교반 막대를 200 rpm으로 회전시켰다. 이 구성으로 유리 비커 내부의 1-부탄올 증기를 포함하는 대기의 순환을 허용하였다. 물-에탄올 혼합물은, 막의 시각적 투명화에 의해 입증된 바와 같이, 낮은 표면 장력 유체 1-부탄올 증기의 도움으로 PTFE 및 폴리프로필렌으로 만들어진 다공성 막 #1 내지 #7에 침투하였다. 막의 시각적 투명화는 불투명한 흰색 막으로부터 반투명의 습윤 처리된 막으로의 전환으로서 나타났다. 각각의 적층체에 대해 PVC 프레임의 내부 직경 2.5 cm에 의해 획정된 막의 전체 영역을 투명화하는 데 걸리는 시간이 표 7에 주어져 있다.
Figure pct00011
예 6
예 6.1 내지 예 6.7을 다음의 절차에 따라 만들었다. 상기 표 1에 정의된 바와 같은 낮은 표면 장력 막 기재 1 내지 기재 7을 수작업으로 변형시켜 주름을 제거하였다. 이어서, 각각의 막으로 내경이 2.5 cm이며 외경이 3.4 cm이며 높이가 0.5 cm인 원통형 PVC 플라스틱 프레임의 일 측면 위를 둘러쌌다. 이어서, 막을 프레임에 고정하기 위해 플라스틱 프레임 위에 구속된 다공성 막 위에 고무 O-링을 배치하였다. 이어서, 61.6 wt.%의 물, 26.4 wt.%의 에탄올, 12 wt.%의 고형물을 포함한, EW=810 g/mole eq.의 IEM 용액(아사히 글래스사(Asahi Glass)로부터 구매, 제품 번호 IW100-800)의 방울을 약 12 cm 직경의 원형 패턴으로 7 개의 별개의 위치에서 유리 시트 상에 도포하였다. 0.1 mL의 IEM 용액을 유리 시트 상으로 방울로서 전달하는 폴리프로필렌 피펫을 사용하여 IEM 용액 코팅을 수행하였다. 코팅이 여전히 젖어 있는 동안, 플라스틱 프레임에 사전에 구속된 각각의 낮은 표면 에너지 다공성 막을 별개의 IEM 용액 방울 위에 배치하여 혼합물과 막의 적층체 구조를 제공하였다. 내경이 2 cm이며 외경이 4.5 cm인 22.5 g의 금속 와셔를 PVC 프레임 상부에 배치하여 적층체 구조를 유지하였다. 이어서, 상부에서 높이가 5 cm이며 직경이 3 cm인 실온의 세라믹 도가니를 적층체에 의해 획정된 원형의 중앙에 배치하였다. 실험실용 티슈 페이퍼(킴벌리 클라크(Kimberly Clark)의 킴와이프(Kimwipes))를 손으로 구겨서 도가니에 넣었다. 이어서, 1 ml의 1-부탄올 샘플을 눈금이 있는 주사기를 통해 와이프에 전달하였다. 적층체와 도가니를 직경이 20 cm이며 높이가 10 cm인 유리 비커로 덮고, 그 내부를 에틸 아세테이트 증기와 함께 주변 조건(22℃, 40% 상대 습도) 하에 방치하였다. 유리 비커의 상측 외부에는 자기 교반 플레이트를 장착하였으며 내부 상부 표면에는 자기 교반 막대를 장착하였고, 유리 비커를 알루미늄 호일로 감싸 프로펠러를 형성하였다. 교반 플레이트를 켜서 교반 막대를 200 rpm으로 회전시켰다. 이 구성으로 유리 비커 내부의 에틸 아세테이트 증기를 포함하는 대기의 순환을 허용하였다. IEM 용액은, 막의 시각적 투명화에 의해 입증된 바와 같이, 낮은 표면 장력 유체 에틸 아세테이트 증기의 도움으로 PTFE 및 폴리프로필렌으로 만들어진 다공성 막 #1 내지 #7에 침투하였다. 막의 시각적 투명화는 불투명한 흰색 막으로부터 반투명의 습윤 처리된 막으로의 전환으로서 나타났다. 각각의 적층체에 대해 PVC 프레임의 내부 직경 2.5 cm에 의해 획정된 막의 전체 영역을 투명화하는 데 걸리는 시간이 표 8에 주어져 있다.
Figure pct00012
예 7
예 7.1 내지 예 7.7을 다음의 절차에 따라 만들었다. 상기 표 1에 정의된 바와 같은 낮은 표면 장력 막 기재 1 내지 기재 7을 수작업으로 변형시켜 주름을 제거하였다. 이어서, 각각의 막으로 내경이 2.5 cm이며 외경이 3.4 cm이며 높이가 0.5 cm인 원통형 PVC 플라스틱 프레임의 일 측면 위를 둘러쌌다. 이어서, 막을 프레임에 고정하기 위해 플라스틱 프레임 위에 구속된 다공성 막 위에 고무 O-링을 배치하였다. 이어서, 61.6 wt.%의 물, 26.4 wt.%의 에탄올, 12 wt.%의 고형물을 포함한, EW=810 g/mole eq.의 IEM 용액(아사히 글래스사(Asahi Glass)로부터 구매, 제품 번호 IW100-800)의 방울을 약 12 cm 직경의 원형 패턴으로 7 개의 별개의 위치에서 유리 시트 상에 도포하였다. 0.1 mL의 IEM 용액을 유리 시트 상으로 방울로서 전달하는 폴리프로필렌 피펫을 사용하여 IEM 용액 코팅을 수행하였다. 코팅이 여전히 젖어 있는 동안, 플라스틱 프레임에 사전에 구속된 각각의 낮은 표면 에너지 다공성 막을 별개의 IEM 용액 방울 위에 배치하여 혼합물과 막의 적층체 구조를 제공하였다. 내경이 2 cm이며 외경이 4.5 cm인 22.5 g의 금속 와셔를 PVC 프레임 상부에 배치하여 적층체 구조를 유지하였다. 이어서, 상부에서 높이가 5 cm이며 직경이 3 cm인 실온의 세라믹 도가니를 적층체에 의해 획정된 원형의 중앙에 배치하였다. 실험실용 티슈 페이퍼(킴벌리 클라크(Kimberly Clark)의 킴와이프(Kimwipes))를 손으로 구겨서 도가니에 넣었다. 이어서, 1 ml의 디에틸 에테르 샘플을 눈금이 있는 주사기를 통해 와이프에 전달하였다. 적층체와 도가니를 직경이 20 cm이며 높이가 10 cm인 유리 비커로 덮고, 그 내부를 디에틸 에테르 증기와 함께 주변 조건(22℃, 40% 상대 습도) 하에 방치하였다. 유리 비커의 상측 외부에는 자기 교반 플레이트를 장착하였으며 내부 상부 표면에는 자기 교반 막대를 장착하였고, 유리 비커를 알루미늄 호일로 감싸 프로펠러를 형성하였다. 교반 플레이트를 켜서 교반 막대를 200 rpm으로 회전시켰다. 이 구성으로 유리 비커 내부의 디에틸 에테르 증기를 포함하는 대기의 순환을 허용하였다. IEM 용액은, 막의 시각적 투명화에 의해 입증된 바와 같이, 낮은 표면 장력 유체 디에틸 에테르 증기의 도움으로 PTFE 및 폴리프로필렌으로 만들어진 다공성 막 #1 내지 #7에 침투하였다. 막의 시각적 투명화는 불투명한 흰색 막으로부터 반투명의 습윤 처리된 막으로의 전환으로서 나타났다. 각각의 적층체에 대해 PVC 프레임의 내부 직경 2.5 cm에 의해 획정된 막의 전체 영역을 투명화하는 데 걸리는 시간이 표 9에 주어져 있다.
Figure pct00013
전술한 비교예 1 내지 비교예 4는 PTFE 및 PP와 같은 낮은 표면 에너지 기재가 물 및 물/에탄올 또는 물/에탄올/IEM 혼합물과 같은 높은 표면 장력 액체로 자발적으로 습윤 처리되지 않는다는 것을 예시한다. 비교예 4는 비교 가능한 표면 장력의 액체인 아세토니트릴을 사용한 낮은 표면 에너지 PP 기재의 자발적 습윤 처리를 예시한다.
전술한 예 1 내지 예 7은 물/에탄올 및 물/에탄올/IEM 혼합물과 같은 높은 표면 장력 액체를 이용한 PTFE 및 PP와 같은 낮은 표면 에너지 기재의 습윤 처리를 용이하게 하기 위해 2,2,2-트리풀루오에탄올, 1-부탄올, 에틸 아세테이트 및 디에틸 에테르와 같은 낮은 표면 장력 유체를 사용하는 것을 예시한다.
상기 실시예의 수정, 추가 실시예 및 그 변형이 본 개시 내용을 읽은 당업자에게는 명백할 것이며, 따라서, 이것은 첨부된 청구범위에 의해 정의된 바와 같은 본 발명의 범위 내에 속한다.

Claims (18)

  1. 높은 표면 장력 액체로 낮은 표면 에너지 기재를 습윤 처리하기 위한 방법으로서,
    15 mN/m 내지 45 mN/m의 범위의 표면 에너지를 갖는 낮은 표면 에너지 기재, 25 mN/m 초과 내지 70 mN/m의 범위의 표면 장력을 갖는 높은 표면 장력 액체, 및 10 mN/m 내지 25 mN/m의 범위의 표면 장력을 갖는 낮은 표면 장력 유체를 제공하는 단계;
    낮은 표면 에너지 기재를 높은 표면 장력 액체와 접촉시키는 단계;
    낮은 표면 에너지 기재를 높은 표면 장력 액체와 접촉시키는 단계 전에, 동시에, 또는 후에, 낮은 표면 에너지 기재 및 높은 표면 장력 액체 중 적어도 하나를 증기로서의 낮은 표면 장력 유체와 접촉시키는 단계; 및
    증기로서의 낮은 표면 장력 유체와 접촉시키는 단계 후, 낮은 표면 에너지 기재로부터 낮은 표면 장력 유체를 제거하는 단계를 적어도 포함하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    낮은 표면 에너지 기재 및 높은 표면 장력 액체 중 적어도 하나를 증기로서의 낮은 표면 장력 유체와 접촉시키는 단계는, 낮은 표면 에너지 기재를 높은 표면 장력 액체와 접촉시키기 전에, 낮은 표면 에너지 기재를 증기로서의 낮은 표면 장력 유체와 접촉시키는 단계를 포함하는 것인 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    낮은 표면 에너지 기재 및 높은 표면 장력 액체 중 적어도 하나를 증기로서의 낮은 표면 장력 유체와 접촉시키는 단계는, 낮은 표면 에너지 기재를 높은 표면 장력 액체와 접촉시키기 전에, 높은 표면 장력 액체를 증기로서의 낮은 표면 장력 유체와 접촉시키는 단계를 포함하는 것인 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    낮은 표면 에너지 기재 및 높은 표면 장력 액체 중 적어도 하나를 증기로서의 낮은 표면 장력 유체와 접촉시키는 단계는, 낮은 표면 에너지 기재를 높은 표면 장력 액체와 접촉시킴과 동시에, 낮은 표면 에너지 기재 및 높은 표면 장력 액체 모두를 증기로서의 낮은 표면 장력 유체와 접촉시키는 단계를 포함하는 것인 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    낮은 표면 에너지 기재 및 높은 표면 장력 액체 중 적어도 하나를 증기로서의 낮은 표면 장력 유체와 접촉시키는 단계는, 낮은 표면 에너지 기재가 높은 표면 장력 액체와 접촉된 후, 낮은 표면 에너지 기재 및 높은 표면 장력 액체 모두를 증기로서의 낮은 표면 장력 유체와 접촉시키는 단계를 포함하는 것인 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    낮은 표면 에너지 기재가 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리트리플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리비닐리덴 클로라이드, 폴리클로로트리플루오로에틸렌; 폴리비닐 플루오라이드; 폴리비닐 클로라이드, 폴리에틸렌-코-테트라플루오로에틸렌, 폴리테트라플루오로에틸렌-코-헥사플루오로프로필렌, 초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE)을 포함하는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌 및 폴리(파라-자일릴렌)을 포함하는 군으로부터 선택된 하나 이상인 것인 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    높은 표면 장력 액체가 하나 이상의 높은 표면 장력 액체 성분을 포함하는 액체 조성물인 것인 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    하나 이상의 높은 표면 장력 액체 성분은 물, 디오도메탄, 포름아미드, 글리세롤, 2,2'-티오비스에탄올, 2-푸란메탄올, 에틸렌 글리콜, 2-아미노에탄올, 1,3-부탄디올, 프로필렌 글리콜, 1,2,3-트리브로모 프로판, 1,5-펜탄디올, N-메틸-2 피롤리딘, 아닐린, 2-아미노에탄올, 디메틸 술폭시드, 프로필렌 카보네이트, 안트라닐산 에틸에스테르, 안트라닐산 메틸에스테르, 벤질 알코올, 벤질 벤제노에이트, 브로모포름, 퀴놀린, 1,3-디요오도메탄, 디에틸렌글리콜, 푸르푸랄, 헥사클로로부타디엔, 요오도벤젠, m-니트로톨루엔, 메틸 나프탈렌, N,N-디메틸 아세트아미드, N,N-디메틸 포름아미드, N-메틸-2-피롤리돈, 니트로벤젠, 니트로메탄, o-니트로톨루엔, 페닐이소티오시아네이트, 프탈산 디에틸에스테르, 폴리에틸렌 글리콜, 피리딘, 3-피리딜카르비놀, 피롤, 테트라브로모에탄, 트리크레실포스페이트, α-브로모나프탈렌, α-클로로나프탈렌, 1,2-디클로로에탄, 1,4-디옥산, 카본 다이설파이드, 클로로벤젠, 시클로 헥산올, 시클로펜탄올, 데칼린, 디프로필렌 글리콜, 도데실 벤젠, 푸마르산 디에틸에스테르, 니트로에탄, 니트로프로판, 아세토니트릴, 프로판산, 크실렌 및 그 이성질체, 디프로필렌 글리콜 모노메틸에테르, 톨루엔, 부티로니트릴, 초산, 클로로포름, 아크릴로니트릴, 2-부톡시에탄올, 테트라클로로메탄, 2-헵타논, 디클로로메탄, 테트라히드로푸란, 헥산올 또는 그 이성질체, 헵탄올 및 그 이성질체, 옥탄올 및 그 이성질체, 및 이소발레로니트릴을 포함하는 군으로부터 선택되는 것인 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    액체 조성물이 트리플루오로에탄올, 디에틸 에테르, 디메톡시메탄, 실리콘 테트라클로라이드, 부틸클로라이드 및 그 이성질체, 프로판올 및 그 이성질체, 에탄올, 메탄올, 부탄올 및 그 이성질체, 펜탄올 및 그 이성질체, 아세톤, 에틸 아세테이트, 메틸 이소부틸 케톤, 프로필 아세테이트, 메틸 에틸 케톤, 메틸 메타크릴레이트, 메틸 아세테이트, 아세톤, 메틸 클로로포름, 에탄알, 프로판알, 부탄알, 메틸아민, 에틸아민, 프로필아민, 부틸아민 및 펜틸아민을 포함하는 군의 하나 이상으로부터 선택된 낮은 표면 장력 액체 성분을 추가로 포함하는 것인 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    낮은 표면 장력 유체가 알데히드, 알코올, 아민, 케톤, 에테르, 사이클릭 에테르, 에스테르 및 유기할로겐화물로부터 선택된 화합물 중 하나 이상으로부터 선택되며, 단, 상기 화합물이 10 mN/m 내지 25 mN/m의 범위의 표면 장력을 갖는 것인 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    낮은 표면 장력 유체가 2,2,2-트리플루오로에탄올, 1-부탄올, 에틸 아세테이트, 및 디에틸 에테르를 포함하는 군의 하나 이상으로부터 선택되는 것인 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    습윤 처리하기 위한 방법이 코팅 재료를 포함하는 높은 표면 장력 액체로 낮은 표면 에너지 기재를 코팅하기 위한 방법이며, 상기 방법은,
    낮은 표면 에너지 기재, 낮은 표면 장력 유체, 및 코팅 재료를 포함하는 높은 표면 장력 액체를 제공하는 단계;
    코팅 재료를 포함하는 높은 표면 장력 액체와 낮은 표면 에너지 기재를 접촉시키는 단계;
    코팅 재료를 포함하는 높은 표면 장력 액체와 낮은 표면 에너지 기재를 접촉시키는 단계 전에, 동시에, 또는 후에, 낮은 표면 에너지 기재 및 코팅 재료를 포함하는 높은 표면 장력 액체 중 적어도 하나를 증기로서의 낮은 표면 장력 유체와 접촉시키는 단계; 및
    낮은 표면 에너지 기재로부터 낮은 표면 장력 유체를 제거하는 단계를 적어도 포함하는 것인 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 방법이 코팅 재료로 코팅된 낮은 표면 에너지 기재를 제공하기 위해 낮은 표면 에너지 기재로부터 높은 표면 장력 액체를 제거하는 단계를 추가로 포함하는 것인 방법.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    낮은 표면 에너지 기재가 다공성 ePTFE 막이며, 코팅 재료가 술폰화 퍼플루오로비닐에테르기를 포함하는 테트라플루오로에틸렌 기반 중합체(polymer)와 같은 이온 교환 재료인 것인 방법.
  15. 높은 표면 에너지 액체로 낮은 표면 에너지 기재를 습윤 처리하기 위한 시스템으로서,
    25 mN/m 초과 내지 70 mN/m의 범위의 표면 장력을 갖는 높은 표면 장력 액체를 포함하여 15 mN/m 내지 45 mN/m의 범위의 표면 에너지를 갖는 낮은 표면 에너지 기재를 상기 높은 표면 장력 액체와 접촉시키기 위한 높은 표면 장력 액체 도포기;
    10 mN/m 내지 25 mN/m의 범위의 표면 장력을 갖는 낮은 표면 장력 유체를 포함하여, 낮은 표면 에너지 기재를 높은 표면 장력 액체와 접촉시키기 전에, 동시에, 또는 후에, 낮은 표면 에너지 기재 및 높은 표면 장력 액체 중 적어도 하나를 증기로서의 낮은 표면 장력 유체와 접촉시키기 위한 낮은 표면 장력 유체 증기 도포기; 및
    낮은 표면 장력 유체와의 접촉 후 낮은 표면 에너지 기재로부터 낮은 표면 장력 유체를 분리하기 위한 분리기를 포함하는 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서,
    분리기가 낮은 표면 에너지 기재로부터 높은 표면 장력 액체를 추가로 분리하는 것인 시스템.
  17. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서,
    높은 표면 장력 액체 도포기는,
    높은 표면 장력 액체를 포함하며, 높은 표면 장력 액체를 가역적으로 흡수할 수 있는 이형 라이너; 및
    낮은 표면 에너지 기재를 높은 표면 장력 액체를 포함하는 이형 라이너와 접촉시키기 위한 접촉기를 포함하는 것인 시스템.
  18. 제 15 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    높은 표면 장력 액체가 낮은 표면 에너지 기재 상에 퇴적될 코팅 재료를 포함하는 것인 시스템.
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Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH662752A5 (de) * 1984-05-19 1987-10-30 Glatt Maschinen & Apparatebau Verfahren zum behandeln eines teilchenfoermigen gutes und einrichtung zur durchfuehrung des verfahrens.
US4774132A (en) * 1986-05-01 1988-09-27 Pall Corporation Polyvinylidene difluoride structure
EP0545068A3 (en) * 1991-11-08 1993-12-22 Du Pont Wetting of diaphragms
US5463005A (en) 1992-01-03 1995-10-31 Gas Research Institute Copolymers of tetrafluoroethylene and perfluorinated sulfonyl monomers and membranes made therefrom
US6156451A (en) * 1994-11-10 2000-12-05 E. I. Du Pont De Nemours And Company Process for making composite ion exchange membranes
US20040126708A1 (en) * 2002-12-31 2004-07-01 3M Innovative Properties Company Method for modifying the surface of a polymeric substrate
US20040138083A1 (en) * 2003-01-10 2004-07-15 Kimbrell Wiliam C. Substrates having reversibly adaptable surface energy properties and method for making the same
US20100166961A1 (en) * 2004-01-20 2010-07-01 Beard Kirby W Production of high porosity open-cell membranes
US7588796B2 (en) * 2005-03-11 2009-09-15 Bha Group, Inc. Method of making a composite membrane
US8851294B2 (en) * 2005-05-25 2014-10-07 W. L. Gore & Associates, Inc. Aqueous delivery system for low surface energy structures
US7306729B2 (en) 2005-07-18 2007-12-11 Gore Enterprise Holdings, Inc. Porous PTFE materials and articles produced therefrom
US20100272941A1 (en) * 2007-11-15 2010-10-28 Entek Membranes Llc Durable water- and oil- resistant, breathable microporous membrane
WO2010083650A1 (en) * 2009-01-22 2010-07-29 Basf Se Method of changing the wettability of plastic surfaces by solvent-induced precipitation
CN104797662B (zh) * 2012-07-13 2019-03-08 哈佛学院 基于含金属的化合物的光滑面
JP6128783B2 (ja) 2012-09-14 2017-05-17 国立大学法人 東京大学 ページめくり装置
CN105121036A (zh) * 2013-02-15 2015-12-02 麻省理工学院 用于滴状冷凝的接枝聚合物表面和相关使用及生产方法
JP7019293B2 (ja) * 2013-03-15 2022-02-15 リキグライド，インコーポレイテッド 耐久性を向上させた液体含浸表面
CA2926947A1 (en) * 2013-10-10 2015-04-16 The Regents Of The University Of Michigan Silane based surfaces with extreme wettabilities
US20150314322A1 (en) * 2014-04-30 2015-11-05 Corning Incorporated Method of applying a protective coating to substrate edges
US10367217B2 (en) 2015-02-09 2019-07-30 W. L. Gore & Associates, Inc. Membrane electrode assembly manufacturing process

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