KR20220115588A - 기능화된 텍스타일 재료의 조립체 및 이의 사용 방법 - Google Patents

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KR20220115588A
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ceramic
ceramic material
substrate
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KR1020227023015A
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니콜라스 조셉 몬테스
코디 디. 올리버
랜스 알. 브룩웨이
데이비드 씨. 월터
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네럼보 인코포레이티드
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    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
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    • C04B38/0051—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof characterised by the pore size, pore shape or kind of porosity
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    • C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/12—Bonding of a preformed macromolecular material to the same or other solid material such as metal, glass, leather, e.g. using adhesives
    • C08J5/121—Bonding of a preformed macromolecular material to the same or other solid material such as metal, glass, leather, e.g. using adhesives by heating
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    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D1/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, based on inorganic substances
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    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D201/00—Coating compositions based on unspecified macromolecular compounds
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    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/08—Anti-corrosive paints
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    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/02—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition
    • C23C18/12—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of inorganic material other than metallic material
    • C23C18/1204—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of inorganic material other than metallic material inorganic material, e.g. non-oxide and non-metallic such as sulfides, nitrides based compounds
    • C23C18/1208—Oxides, e.g. ceramics
    • C23C18/1216—Metal oxides
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    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/02—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition
    • C23C18/12—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of inorganic material other than metallic material
    • C23C18/1229—Composition of the substrate
    • C23C18/1233—Organic substrates
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    • C23C18/12—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of inorganic material other than metallic material
    • C23C18/1229—Composition of the substrate
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    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/02—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition
    • C23C18/12—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of inorganic material other than metallic material
    • C23C18/125—Process of deposition of the inorganic material
    • C23C18/1295—Process of deposition of the inorganic material with after-treatment of the deposited inorganic material
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    • C23C22/00—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C22/05—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions
    • C23C22/06—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6
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    • C23C22/00—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C22/05—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions
    • C23C22/06—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6
    • C23C22/07—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6 containing phosphates
    • C23C22/08—Orthophosphates
    • C23C22/10—Orthophosphates containing oxidants
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    • C23C22/00—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C22/05—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions
    • C23C22/06—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6
    • C23C22/40—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous acidic solutions with pH less than 6 containing molybdates, tungstates or vanadates
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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C22/00—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C22/05—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions
    • C23C22/60—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using alkaline aqueous solutions with pH greater than 8
    • C23C22/66—Treatment of aluminium or alloys based thereon
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    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
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    • C23C22/00—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C22/05—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions
    • C23C22/68—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using aqueous solutions using aqueous solutions with pH between 6 and 8
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    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
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    • C23C22/00—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C22/73—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals characterised by the process
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C22/00—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C22/73—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals characterised by the process
    • C23C22/74—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals characterised by the process for obtaining burned-in conversion coatings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/02—Pretreatment of the material to be coated
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/40—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using liquids, e.g. salt baths, liquid suspensions
    • C23C8/52—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using liquids, e.g. salt baths, liquid suspensions more than one element being applied in one step
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M11/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising
    • D06M11/32—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising with oxygen, ozone, ozonides, oxides, hydroxides or percompounds; Salts derived from anions with an amphoteric element-oxygen bond
    • D06M11/36—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising with oxygen, ozone, ozonides, oxides, hydroxides or percompounds; Salts derived from anions with an amphoteric element-oxygen bond with oxides, hydroxides or mixed oxides; with salts derived from anions with an amphoteric element-oxygen bond
    • D06M11/44—Oxides or hydroxides of elements of Groups 2 or 12 of the Periodic Table; Zincates; Cadmates
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M11/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising
    • D06M11/32—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising with oxygen, ozone, ozonides, oxides, hydroxides or percompounds; Salts derived from anions with an amphoteric element-oxygen bond
    • D06M11/36—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising with oxygen, ozone, ozonides, oxides, hydroxides or percompounds; Salts derived from anions with an amphoteric element-oxygen bond with oxides, hydroxides or mixed oxides; with salts derived from anions with an amphoteric element-oxygen bond
    • D06M11/45—Oxides or hydroxides of elements of Groups 3 or 13 of the Periodic Table; Aluminates
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M11/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising
    • D06M11/32—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising with oxygen, ozone, ozonides, oxides, hydroxides or percompounds; Salts derived from anions with an amphoteric element-oxygen bond
    • D06M11/36—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising with oxygen, ozone, ozonides, oxides, hydroxides or percompounds; Salts derived from anions with an amphoteric element-oxygen bond with oxides, hydroxides or mixed oxides; with salts derived from anions with an amphoteric element-oxygen bond
    • D06M11/46—Oxides or hydroxides of elements of Groups 4 or 14 of the Periodic Table; Titanates; Zirconates; Stannates; Plumbates
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M11/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising
    • D06M11/83—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising with metals; with metal-generating compounds, e.g. metal carbonyls; Reduction of metal compounds on textiles
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Abstract

재료의 적층된 층의 조립체가 기재된다. 조립체는 기능층 및 구조층을 포함한다. 기능층은 천연, 합성, 또는 금속 재료의 직조 또는 비직조 기재 상에 무결합제 세라믹 재료를 포함한다. 기능적 및 구조적 재료의 층은 수분 또는 열을 내부 표면으로부터 주변 환경에 노출되는 외부 표면에 전달하도록 구성될 수 있다.

Description

기능화된 텍스타일 재료의 조립체 및 이의 사용 방법
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2019년 12월 12일에 출원된 PCT 출원 번호 PCT/US2019/065978에 대한 우선권을 주장하고, 2020년 3월 13일에 출원된 62/989,092, 2020년 3월 13일에 출원된 미국 가출원 번호 62/989,150, 2020년 6월 12일에 출원된 미국 가출원 번호 63/038,642, 2020년 6월 12일에 출원된 미국 가출원 번호 63/038,693, 및 2020년 6월 16일에 출원된 미국 가출원 번호 63/039,965의 이익을 주장하고, 이들 모두는 그 전체가 참조에 의해 본원에 포함된다.
발명의 분야
본 발명은 텍스타일 표면 상에서 세라믹 표면 개질 재료, 특히, 무결합제 세라믹, 예컨대 금속 산화물 및/또는 금속 수산화물 세라믹, 또는 전환 코팅을 사용한 텍스타일 표면의 기능화, 및 개별 또는 기능화되지 않은 층과 비교하여 기능적 이점을 제공하기 위한 이러한 재료의 층의 조립체에 관한 것이다.
배경
텍스타일 표면의 기능화는 기능화되지 않은 텍스타일 층에 비해, 텍스타일 성능 면에서 원하는 이점을 제공한다. 단일 시스템 또는 물품에 여러 유익한 특성을 제공할 수 있는 층의 조립체가 바람직하고, 개별 기능층 또는 기능화되지 않은 층의 조립체와 비교할 때 추가 이점을 제공할 수 있다. 또한, 개별 기능층을 통함하여 조립체를 형성하는 것을 통해 바람직한 성능 특징이 향상될 수 있다.
발명의 간단한 요약
재료의 기능층 및 구조층 및/또는 기타 유익한 특성을 보유하는 층의 조립체가 제공된다. 기능층은 기재, 예컨대 텍스타일 기재 상에 세라믹 재료를 포함할 수 있다.
한 양태에서, 상부 표면 및 하부 표면을 포함하는 재료의 조립체가 제공되고, 여기서 조립체는 다음을 포함한다: (a) x 하나 이상의 기능적 특성을 포함하는 재료의 At 층, 여기서 At 층은 상부 표면을 포함하는 최상층을 포함함; (b) y 하나 이상의 기능적 특성을 포함하는 재료의 Ab 층, 여기서 Ab 층은 하부 표면을 포함하는 최하층을 포함함; 및 (c) z x At 층과 y Ab 층 사이의 절연, 구조적 또는 기타 기능적으로 유익한 재료의 B 층, 여기서 x, y, 및 z는 동일하거나 상이한 수의 층이고, 여기서 At 층 및/또는 Ab 층은 각각 기재 상에 세라믹 재료, 예컨대 무결합제 세라믹, 예를 들어, 무결합제 다공성 세라믹 재료를 포함할 수 있고, 여기서 각각의 At 층 및/또는 각각의 Ab 층 상의 세라믹 재료는 동일하거나 상이하다. 한 구체예에서, 적어도 하나의 At 층은 기재 상에 세라믹 재료, 예컨대 무결합제 세라믹, 예를 들어, 무결합제 다공성 세라믹 재료를 포함한다. 또 다른 구체예에서, 적어도 하나의 Ab 층은 기재 상에 세라믹 재료, 예컨대 무결합제 세라믹, 예를 들어, 무결합제 다공성 세라믹 재료를 포함한다. 추가 구체예에서, 적어도 하나의 At 층 및 적어도 하나의 Ab 층은 각각 기재 상에 세라믹 재료, 예컨대 무결합제 세라믹, 예를 들어, 무결합제 다공성 세라믹 재료를 포함한다. 일부 구체예에서, 상부 표면 및/또는 하부 표면은 세라믹 재료, 예컨대 무결합제 세라믹, 예를 들어, 무결합제 다공성 세라믹 재료를 포함한다. 일부 구체예에서, Ab 층 및/또는 At 층은 다수의 기능적 (예를 들어, 미적 및/또는 성능 관련) 특성을 포함한다.
또 다른 양태에서, 상부 표면 및 하부 표면을 포함하는 재료의 조립체가 제공되고, 여기서 조립체는 다음을 포함한다: (a) x 하나 이상의 기능적 특성을 포함하는 재료의 A 층, 여기서 A 층은 상부 표면을 포함하는 최상층을 포함하고, 여기서 A 층은 각각 기재 상에 세라믹 재료, 예컨대 무결합제 세라믹, 예를 들어, 무결합제 다공성 세라믹 재료를 포함함; 및 (b) z 절연, 구조적, 또는 기타 기능적으로 유익한 재료의 B 층, 여기서 B 층은 하부 표면을 포함하는 최하층을 포함하고, 여기서 x 및 z는 동일하거나 상이한 수의 층임. 일부 구체예에서, 조립체는 Ab 층을 포함하지 않는다.
또 다른 양태에서, 상부 표면 및 하부 표면을 포함하는 재료의 조립체가 제공되고, 여기서 조립체는 다음을 포함한다: (a) x 하나 이상의 기능적 특성을 포함하는 재료의 At 층, 여기서 At 층은 상부 표면을 포함하는 최상층을 포함함; 및 (b) y 하나 이상의 기능적 특성을 포함하는 재료의 Ab 층, 여기서 Ab 층은 하부 표면을 포함하는 최하층을 포함함, 여기서 At 층 및 Ab 층은 각각 기재 상에 세라믹 재료, 예컨대 무결합제 세라믹, 예를 들어, 무결합제 다공성 세라믹 재료를 포함하고, 여기서 At 층 상의 세라믹 재료는 Ab 층 상의 세라믹 재료와 상이하고, 여기서 x 및 y는 동일하거나 상이함. 일부 구체예에서, 조립체는 B 층을 포함하지 않는다. 한 구체예에서, 적어도 하나의 At 층은 기재 상에 세라믹 재료, 예컨대 무결합제 세라믹, 예를 들어, 무결합제 다공성 세라믹 재료를 포함한다. 또 다른 구체예에서, 적어도 하나의 Ab 층은 기재 상에 세라믹 재료, 예컨대 무결합제 세라믹, 예를 들어, 무결합제 다공성 세라믹 재료를 포함한다. 추가 구체예에서, 적어도 하나의 At 층 및 적어도 하나의 Ab 층은 각각 기재 상에 세라믹 재료, 예컨대 무결합제 세라믹, 예를 들어, 무결합제 다공성 세라믹 재료를 포함한다. 일부 구체예에서, 상부 표면 및/또는 하부 표면은 세라믹 재료, 예컨대 무결합제 세라믹, 예를 들어, 무결합제 다공성 세라믹 재료를 포함한다. 일부 구체예에서, Ab 층 및/또는 At 층은 다수의 기능적 (예를 들어, 미적 및/또는 성능 관련) 특성을 포함한다.
일부 구체예에서, 세라믹 재료는 주로 결정질이다. 일부 구체예에서, 세라믹 재료는 금속 산화물, 금속 산화물의 수화물, 금속 수산화물, 및/또는 금속 수산화물의 수화물을 포함한다. 일부 구체예에서, 세라믹 재료는 금속 수산화물을 포함하고, 금속 수산화물의 적어도 일부는 층상 이중 수산화물을 포함한다. 일부 구체예에서, 세라믹은 구조화된 세라믹, 예컨대 나노구조화된 세라믹이다.
일부 구체예에서, 세라믹 재료는 혼합 금속 산화물, 혼합 금속 산화물의 수화물, 혼합 금속 수산화물, 및/또는 혼합 금속 수산화물의 수화물을 포함한다. 일부 구체예에서, 세라믹 재료는 혼합 금속 수산화물을 포함하고, 금속 수산화물의 적어도 일부는 층상 이중 수산화물을 포함한다.
일부 구체예에서, 세라믹 재료는 혼합 금속 산화물, 혼합 금속 산화물의 수화물, 혼합 금속 수산화물, 및/또는 혼합 금속 수산화물의 수화물의 화학적 전환을 포함한다. 일부 구체예에서, 세라믹 재료는 혼합 금속 수산화물을 포함하고, 금속 수산화물의 적어도 일부는 층상 이중 수산화물을 포함하며 여기서 층간삽입된 이온이 교환된다 (예를 들어, 원래 생성된 층상 이중 수산화물에 있던 층간삽입된 금속 이온이 상이한 층간삽입된 이온으로 교환됨).
일부 구체예에서, 적어도 하나의 At 및/또는 적어도 하나의 Ab 층에 대한 기재는 직조, 비직조, 또는 편직된 합성 또는 천연 텍스타일, 또는 금속 메쉬, 금속 스크린, 또는 금속 천을 포함한다. 일부 구체예에서, 적어도 하나의 At 및/또는 적어도 하나의 Ab 층에 대한 기재는 합성 또는 천연 재료 필름 또는 중합체를 포함한다.
일부 구체예에서, 각각의 At 및/또는 Ab 층은 얼음 및 응축물 관리, 결빙 방지, 성에 방지, 초소수성, 초친수성, 미생물 성장에 대한 저항성 또는 이의 억제, 내식성, 전자기 변조, 열 변조, 난연성, 통기성, 동적 바람 저항, 색상, 흡수, 차단, 유지 특성 (예를 들어, 색상 견뢰도, 분해에 대한 저항성, 예를 들어, 세척 동안, 세척의 용이성, 주름 저항성, 냄새 저항성), 미적 특성 (예를 들어, 색상 반사율, 마감 (예를 들어, 무광, 유백광), 색상 심도 (예를 들어, 관찰 각도의 함수로서 색상 변화)), 냄새 제어, 내마모성, 기계적 특성 (예를 들어, 강성, 인장 강도 (예를 들어, 인열에 대한 저항), 내충격성), 표면 마찰, 촉감, 내구성 또는 이들의 조합으로부터 선택된 하나 이상의 기능적 특성을 포함한다.
일부 구체예에서, x 및/또는 y는 1보다 크고, 각각의 At 및/또는 Ab 층은 At 및/또는 Ab 층과 상이한 적어도 하나의 기능적 특성을 포함한다. 일부 구체예에서, 각각의 At 층은 다른 At 층과 적어도 하나의 상이한 기능적 특성을 포함한다. 다른 구체예에서, 각각의 Ab 층은 다른 Ab 층과 적어도 하나의 상이한 기능적 특성을 포함한다. 다른 구체예에서, At 층은 Ab 층과 상이한 기능적 특성을 포함한다.
일부 구체예에서, 상부 표면을 포함하는 최상층(최상 At 층) 및 하부 표면을 포함하는 최하층(최하 Ab 층)은 동일한 기능적 특성을 갖는다. 일부 구체예에서, 상부 표면을 포함하는 최상층(최상 At 층) 및 하부 표면을 포함하는 최하층(최하 Ab 층)은 상이한 기능적 특성을 갖는다.
일부 구체예에서, 각각의 B 층은 열 저항, 전기 저항, 구조적 지지, 기계적 패딩, 심미성, 편안함, 보호, 내구성, 유지 특성 (예를 들어, 속건성, 접힘 용이성, 색상 견뢰도, 분해에 대한 저항성, 예를 들어, 세척 동안, 세정의 용이성, 주름 저항성), 유체 전달 특징, 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 하나 이상의 구조적 특성을 포함한다. 일부 구체예에서, 하나 이상의 B 층은 예를 들어 유리 섬유, 느슨한 세라믹, 및 기타 무기 재료로부터 선택되는 세라믹 재료를 포함한다.
본원의 조립체의 일부 구체예에서, 적어도 하나의 A 층(예를 들어, 적어도 하나의 At 및/또는 Ab 층)은 하나 이상의 기능적 특성을 부여하거나 향상시키는, 세라믹 재료 상에 도포되거나 침착된 기능성 재료(예를 들어, 표면 기능성 탑 코트 재료)를 포함한다. 일부 구체예에서, 이러한 기능성 재료에 의해 부여되는 적어도 하나의 기능적 특성은 세라믹 재료를 포함하지 않는 동일한 기재 상에 직접 침착된 동일한 표면 기능성 탑 코트 재료에 의해 부여되는 동일한 기능적 특성보다 더 큰 규모이다. 본원의 조립체의 일부 구체예에서, 적어도 하나의 A 층(예를 들어, 적어도 하나의 At 및/또는 Ab 층)은 기능선 재료(예를 들어, 표면 기능성 탑 코트 재료)를 포함하고, 세라믹 재료 및 기능성 재료는 동일한 텍스타일 표면 상에 독립적으로 침착된 세라믹 재료 또는 탑 코트 재료에 의해 부여된 동일한 기능적 특성보다 더 큰 규모인 하나 이상의 기능적 특성을 상승적으로 부여한다.
일부 구체예에서, 기능층은 소수성 특성을 부여한다. 예를 들어, 소수성 특성을 조성물에 부여하는 기능층은 플루오로중합체, 엘라스토머, 플라스틱, 또는 헤드 그룹 및 테일 그룹 헤드 그룹 및 테일 그룹을 갖는 분자를 포함할 수 있고, 예를 들어, 여기서 헤드 그룹은 실란 기, 포스포네이트 기, 포스폰산 기, 카복실산 기, 비닐 기, 알코올 기, 하이드록사이드 기, 티올레이트 기, 티올 기, 및/또는 암모늄 기(예를 들어, 사차 암모늄 기)를 포함하고, 여기서 테일 그룹은 탄화수소 기, 플루오로카본 기, 비닐 기, 페닐 기, 에폭사이드 기, 아크릴 기, 아크릴레이트 기, 하이드록실 기, 카복실산 기, 티올 기, 및/또는 사차 암모늄 기를 포함한다.
본원의 조립체의 일부 구체예에서, 적어도 하나의 A 층 (예를 들어, 적어도 하나의 At 및/또는 적어도 하나의 Ab 층) 상의 무결합제 세라믹 재료는 부분적으로 충전된 다공성 구조이다. 예를 들어, 세라믹 재료의 기공은 제2 세라믹 재료 또는 헤드 그룹 및 테일 그룹을 갖는 분자로 충전될 수 있다.
본원의 조립체의 일부 구체예에서, 적어도 하나의 A 층(예를 들어, 적어도 하나의 At 층 및/또는 적어도 하나의 Ab 층)은 약 1 kPa보다 큰 정수압을 견딜 수 있다.
본원의 조립체의 일부 구체예에서 적어도 하나의 A 층(예를 들어, 적어도 하나의 At 층 및/또는 적어도 하나의 Ab 층)은 세라믹 재료(및 일부 구체예에서 선택적 기능층)로 개질되지 않은 동일한 기재의 증기 투과율의 약 80% 초과의 수증기 투과율을 포함한다.
본원의 조립체의 일부 구체예에서, 적어도 하나의 A 층(예를 들어, 적어도 하나의 At 층 및/또는 적어도 하나의 Ab 층)은 약 150 도보다 큰 세실 드랍 물 접촉각을 포함한다.
본원의 조립체의 일부 구체예에서, 적어도 하나의 A 층(예를 들어, 적어도 하나의 At 및/또는 Ab 층)은 심미성, 착용자 편안함, 내구성 또는 바람직한 특성의 유지를 개선한다. (예를 들어 Venkatraman, P., "Fabric Properties and Their Characteristics, in Materials and Technology for Sportswear and Performance Apparel," 2015, CRC Press, ISBN 9781482220513을 참조하라)
일부 구체예에서, 조립체는 기능성 아우터웨어 의류, 의료용 붕대, 의료용 석고붕대, 수술용 가운, 여과 및 분리 매체, 포장 재료, 병원 침구, 흡수성 텍스타일, 보소 마스크, 보호 의류, 건축용 텍스타일, 또는 지오-텍스타일에 포함된다.
일부 구체예에서, 본원에 기재된 조립체를 포함하는 파이프 절연 또는 파이프 보호 재료가 제공되고, 여기서 하나 이상의 At 층은 소수성 또는 초소수성 기능적 특성을 포함하고, 여기서 하나 이상의 B 층은 단열, 보호(예를 들어, 작동 조건 하의 또는 사용 환경에서의 파이프의 부식 및/또는 마모로부터의 보호, 및/또는 파이프에 근접한 개체의 부상으로부터의 보호), 또는 구조적 특성을 포함하고, 여기서 하나 이상의 Ab 층은 친수성 또는 초친수성 기능적 특성을 포함한다. 예를 들어, 파이프 절연 또는 파이프 보호 재료는 파이프를 둘러쌀 수 있고, 여기서 최하 Ab 층은 파이프와 접촉하고, 여기서 최상 At 층은 주변 환경과 접촉한다. 하나 이상의 At 및/또는 Ab 층은 세라믹 코팅된 직조 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 직조 재료는 스테인리스강 합금 직조 재료, 탄소강 합금 직조 재료, 알루미늄 합금 직조 재료, 및 텍스타일로부터 선택될 수 있다. 일부 구체예에서, 적어도 하나의 B 층은 유리섬유, 탄화 규소 (예를 들어, 카보런덤), 세라믹 섬유 절연재, 실리콘 또는 실리콘 폼, 미네랄 울, 현무암, 셀룰러 유리, 폴리이미드, 규산 칼슘, 또는 실리카로부터 선택되는 재료를 포함할 수 있다. 본원에 기재된 바와 같은 절연, 보호, 또는 기능성 재료로 둘러싸인 파이프, 파이프 섹션, 또는 반응기(예컨대 생물반응기, 흡착 베드, 촉매 반응기, 또는 증류 컬럼) 섹션이 또한 제공된다.
일부 구체예에서, 본원에 기재된 조립체를 포함하는 텍스타일 재료가 제공되고, 여기서 하나 이상의 At 층은 소수성 또는 초소수성 기능적 특성을 포함하고, 여기서 하나 이상의 B 층은 단열, 보호, 또는 구조적 특성을 포함하고, 여기서 하나 이상의 Ab 층은 친수성 또는 초친수성 기능적 특성을 포함한다. 일부 구체예에서, 하나 이상의 At 및/또는 Ab 층의 기재는 직조 재료를 포함한다. 예를 들어, 직조 재료는 텍스타일, 폴리아미드, 폴리에스테르, 셀룰로스 재료, 면, 양모, 중합체 필름, 스테인리스강 합금 직조 재료, 및 알루미늄 합금 직조 재료로부터 선택될 수 있다. 일부 구체예에서, 하나 이상의 At 및/또는 Ab 층의 기재는 나일론 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)를 포함한다. 일부 구체예에서, 하나 이상의 B 층은 폴리에스테르, 플리스, 양모, 깃털, 솜털, 및 기타 주로 유기 재료로부터 선택되는 재료를 포함한다.
도 1은 의료용 붕대에 사용하기 위한 재료의 층의 조립체의 예시적인 구체예를 나타낸다.
도 2는 기능성 아우터웨어 의류에 사용하기 위한 재료의 층의 조립체의 예시적인 구체예를 나타낸다.
도 3은 파이프 절연에 사용하기 위한 재료의 층의 조립체의 예시적인 구체예를 나타낸다.
도 4는 의료용 석고붕대에 사용하기 위한 재료의 층의 조립체의 예시적인 구체예를 나타낸다.
도 5는 의료용/수술용 의류에 사용하기 위한 재료의 층의 조립체의 예시적인 구체예를 나타낸다.
상세한 설명
재료의 적층된 층의 조립체, 및 이의 사용 방법 및 사용 분야가 설명된다. 본원에 기재된 조립체는 하나 이상의 기능 ("A") 층 및 선택적으로 하나 이상의 구조 또는 벌트 특성 ("B") 층을 포함한다. 기능층은 기재 재료 상에 구조화된 세라믹을 포함하며, 이는 원하는 기능적 특성을 제공할 수 있고 및/또는 추가 표면 화학 탑 코트 재료의 도포 또는 침착에 의해 추가로 기능화되어, 특정 사용 분야를 위한 바람직한 특성을 제공할 수 있다. 기재 표면의 적어도 일부는 화학적 전환을 거쳐 구조화된 (예를 들어, 나노구조화된) 세라믹 재료를 제공하고, 선택적인 후속 공정이 세라믹의 추가 기능화를 제공한다. 주변 노출된 표면을 향한 방향으로 증기 또는 열에너지의 이동과 같은 방향성 방식으로 기능적 특성을 부여하기 위해 층이 배열될 수 있다. 기계적 및 열적 보호를 모두 제공하기 위해 내마모성 층 및 절연 층과 같은 층이 조합 방식으로 기능적 특성을 부여하기 위해 배열될 수 있다.
A 층은 기재 표면 상의 구조화된 세라믹 및 선택적으로 표면 기능성 탑 코트를 포함하여 하나 이상의 기능적 특성을 기재에 제공한다. 세라믹, 예를 들어, 다공성 세라믹 (예를 들어, 금속 산화물 및/또는 금속 수산화물) 표면 개질 조성물은 텍스타일 또는 패브릭 기재 표면 상에 침착된다. 조성물은 기재의 표면 상의 무결합제 표면 개질 재료, 예를 들어, 표면-고정된 세라믹 재료로서 제공된다. 일부 구체예에서, 세라믹 재료는 금속 산화물 및/또는 수산화물 세라믹, 예를 들어, 단일 금속 또는 혼합 금속 산화물 및/또는 수산화물 세라믹을 포함한다. 일부 구체예에서, 세라믹 재료는 금속 산화물 및 금속 수산화물 세라믹을 포함하고, 여기서 금속 산화물 및 금속 수산화물은 동일하거나 상이한 단일 금속 또는 혼합 금속을 포함한다. 일부 구체예에서, 세라믹 재료는 금속 산화물 및/또는 금속 수산화물 세라믹을 포함하고, 여기서 기재는 물 또는 다른 화합물에 의해 수화되어 표면 에너지 및 잠재적으로 세라믹의 금속 산화물 대 금속 수산화물 조성물의 비율의 변화를 야기한다. 일부 구체예에서, 세라믹 재료는 금속 수산화물을 포함하고, 금속 수산화물의 적어도 일부는 층상 이중 수산화물 형태이고, 예를 들어, 금속 수산화물의 적어도 약 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 또는 95%는 층상 이중 수산화물이다. 일부 구체예에서, 층상 이중 수산화물의 층간삽입된 이온은 추가 이점을 부여하기 위해 교환될 수 있다. 본원에 기재된 조성물의 일부 구체예에서, "금속 산화물" 또는 "금속 수산화물"은 각각 금속 산화물 또는 금속 수산화물의 수화물 형태일 수 있고, 또는 금속 산화물 또는 금속 수산화물의 일부는 각각 금속 산화물 또는 금속 수산화물의 수화물 형태일 수 있다.
혼합 금속 산화물 또는 혼합 금속 수산화물은 각각 예를 들어 철, 코발트, 니켈, 구리, 망간, 크롬, 티타늄, 바나듐, 지르코늄, 몰리브덴, 탄탈럼, 아연, 납, 주석, 텅스텐, 세륨, 프라세오디뮴, 사마륨, 가돌리늄, 란타넘, 마그네슘, 알루미늄, 또는 칼슘과 같지만 이에 제한되지 않는 하나 초과의 금속의 산화물 또는 수산화물을 포함할 수 있다.
본원의 표면 개질 재료(예를 들어, 무결합제 다공성 세라믹 재료)는 결합제 없이 (예를 들어, 기재 표면 상에서 금속과의 반응에 의해 생성됨) 기재에 침착된다. 일부 구체예에서, 본원에 기재된 표면 개질 재료는 기재 상에 고정된다.
일부 구체예에서, 구조화된 세라믹 재료는 나노구조화된 세라믹 재료이다.
일부 구체예에서, 구조화된 세라믹 재료는 추가의 화학적 전환 공정을 거쳐 개질된 구조화된 (예를 들어, 나노구조화된) 세라믹 재료가 생성된다.
무결합제 세라믹 표면 개질 재료의 비제한적 예는 PCT 출원 번호 PCT/US19/65978에 제공되고, 이는 그 전체가 본원에 참조로 포함된다.
정의
본원에 제공된 수치 범위는 범위를 정의하는 숫자를 포함한다.
"a", "an" 및 "the"는 문맥상 달리 명확하게 지시하지 않는 한 복수의 지시 대상을 포함한다.
본원에서 명세서 및 청구범위에서 사용된 어구 "및/또는"은 그렇게 결합된 요소, 즉 일부 경우에는 결합적으로 존재하고 다른 경우에는 분리되어 존재하는 요소의 "어느 하나 또는 둘 모두"를 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 반대로 명확하게 표시되지 않는 한 구체적으로 식별된 요소와 관련이 있는지 없는지에 관계 없이, "및/또는" 절에 의해 수체적으로 식별된 요소 이외의 다른 요소가 선택적으로 존재할 수 있다. 따라서, 비제한적인 예로서, "A 및/또는 B"에 대한 언급은 "포함하는"과 같은 개방형 표현과 함께 사용될 때, 한 구체예에서, B 없이 A(B 이외의 요소를 임의로 포함함); 다른 구체예에서, A 없이 B(A 이외의 요소를 임의로 포함함); 또 다른 구체예에서, A 및 B 모두(다른 요소를 임의로 포함함)를 모두 포함함을 지칭할 수 있다.
"결합제" 또는 결합 제제는 다른 재료를 함께 붙들거나 끌어당겨 접착 또는 응집에 의해 기계적으로, 화학적으로 응집성 전체를 형성하는 재료 또는 물질이다.
"무결합제(binderless)"는 특히 유기 결합제 또는 수지(예를 들어, 중합체, 글루, 접착제, 아스팔트) 또는 무기 결합제(예를 들어, 석회, 시멘트 유리, 석고 등)과 관련하여 결합제의 부재를 지칭한다.
"캡핑제(capping agent)"는 결정 성장을 늦추고 나노표면의 형태를 조절하도록 하는 화합물 또는 작용제를 지칭한다.
"세라믹"은 금속, 비금속, 또는 이온 및 공유 결합의 무기 화합물을 포함하는 고체 재료를 지칭한다.
"전환 코팅"은 기재를 상이한 화합물로 전환시키는 처리될 표면과 반응물이 화학적으로 반응하는 표면 층을 지칭한다. 이 과정은 일반적으로 추가적이거나 증착이 아니다.
"패브릭"은 섬유로 구성되고 화학적, 기계적, 열, 및/또는 용매 처리에 의해 함께 결합될 수 있는 비직조 재료를 지칭한다. 패브릭은 예를 들어 펠트 및 직조되거나 편직되지 않은 기타 재료를 포함할 수 있다.
"섬유"는 텍스타일을 형성하는 실 또는 필라멘트를 지칭한다.
"친수성"은 물에 대한 높은 친화성을 갖는 표면을 지칭한다. 접촉각은 매우 작음 및/또는 측정 불가능일 수 있다.
"층"은 표면 또는 본체를 덮거나, 예를 들어 하나 이상의 지지 구조에 의해 지지되는 독립형인, 일반적으로 여러 개 중 하나인 재료의 시트, 양, 또는 두께를 지칭한다.
"층상 이중 수산화물"은 일반적인 순서 [AcB Z AcB]n를 갖는 층상 구조를 특징으로 하는 이온성 고체 부류를 지칭하고, 여기서 c는 금속 양이온의 층을 나타내고, A 및 B는 수산화물 음이온의 층이고, Z는 다른 음이온 및/또는 중성 분자(예컨대 물)의 층이다. 층상 이중 수산화물은 또한 PCT 출원 번호 PCT/US2017/052120에 기재되고, 이는 본원에 참조로 포함된다.
"나노구조화된" 조성물은 본원에서 100 나노미터 미만인 적어도 하나의 치수에서 특징부를 갖는 조성물을 지칭한다.
유체 역학에서 "투과율"은 유체가 통과할 수 있도록 하는 다공성 재료의 능력의 척도이다. 매질의 투과율은 기공률뿐만 아니라, 매질 중의 기공의 형상 및 이들의 연결 수준과도 관련이 있다.
"기공 크기 분포"는 수은압입법(mercury intrusion porosimetry, MIP) 및 워시번 방정식(Washburn's equation)에 의해 결정된 각각의 기공 직경의 상대 존재비 또는 기공 직경의 범위를 지칭한다.
"기공률"은 재료 중의 공극 (즉, "빈") 공간의 척도이며, 0 내지 1, 또는 백분율로 0% 내지 100%의 총 부피에 대한 공극 부피의 분율이다. 기공률은 수은압입법에 의해 측정될 수 있다.
"다공성"은 고체 재료 내의 공간, 구멍 또는 공극을 지칭한다.
"초친수성"은 과도한 친수성, 또는 물에 대한 인력을 갖는 표면을 지칭한다. 초친수성 재료 상의 물의 접촉각은 0도와 같다.
"초소수성"은 습윤되기 극도로 어려운 표면을 지칭한다. 여기서 초소수성 표면은 초소수성 재료 상의 물방울의 접촉각이 접촉각 > 150°임을 지칭한다. 매우 소수성인 접촉각은 >120°이다.
"투영된 기재 영역의 제곱 미터당 표면적"은 일반적으로 제곱 미터로 측정된 실제 측정된 표면적을, 기재가 원자적으로 매끄러운 경우 (표면 거칠기가 없음) 기재의 표면적으로 나눈 것을 지칭하며, 또한 일반적으로 제곱 미터 단위이다.
"상승작용(synergy)" 또는 "상승적(synergistic)"은 분리된 개별 효과의 합계보다 더 큰 (긍정적 상승작용) 또는 더 작은 (부정적 상승작용) 조합된 효과를 생성하는 둘 이상의 물질, 재료, 또는 작용제 간의 상호작용 또는 협력을 지칭한다.
"텍스타일"은 천연 또는 인공 섬유의 네트워크로 구성된 유연한 재료를 지칭한다. 예를 들어, 텍스타일 재료는 편직, 제직, 펠팅, 터프팅, 또는 접착을 통해 섬유 또는 섬유 그룹을 연결함으로써 생성될 수 있고, 여기서 섬유는 금속 섬유를 포함하여 모든 길이의 천연 및 합성 형태를 모두 포함한다. 텍스타일은 로프 및 코드를 또한 포함한다.
"두께"는 기재의 표면과 표면 개질 (예를 들어, 세라믹) 재료의 상단 사이의 길이를 지칭한다.
"탑 코트"는 표면과 화학물질이 상호작용, 결합 또는 분산되어 표면 에너지, 미생물 저항성, 색상, 열적 특성, 전기적 특성, 또는 반응성의 변화를 통해 개질된 표면을 형성하는 재료 또는 화학적 처리를 지칭한다. 특성 변화는 원자, 분자, 특징부 또는 전체 부품 길이 규모에서 실현될 수 있다.
"조정 가능(tunable)"은 재료의 기능, 특징 또는 품질이 변화되거나 수정되는 능력을 지칭한다.
"증기 투과율"은 층의 평면에 직교하는 방향으로 층을 통과하는 단위 시간당 단위 면적당 증기의 질량을 지칭한다.
'수주 파과 압력"은 수주의 바닥의 층이 겪는 정수압이 수주를 지지하는 층의 능력을 극복하여 물이 층을 통과하여 흐르게 하는 수직 수주의 특정 높이를 지칭한다.
재료의 조립체
재료의 층의 조립체가 본원에 개시된다. 층은 일반적으로 스택으로 구성되고, 스택의 상단에 상부 표면이 있고 스택의 하단에 하부 표면이 있다. 상부 표면은 일반적으로 조립체가 위치하거나 사용되는 주변 환경(예를 들어, 공기)과 접촉한다. 하부 표면은 조립체가 사용되는 장치, 표면, 또는 개체, 예를 들어, 보호될 장치 또는 표면과 접촉하거나 근접할 수 있고, 또는 특정 주변 사용 환경에서 개체의 편안함을 위해 있을 수 있다.
층의 스택은 기재(본원에서 "A" 층으로 지정됨) 상에 세라믹(예를 들어, 무결합제 세라믹, 예컨대 무결합제 다공성 세라믹 재료)을 포함하는 재료를 포함한다. A 층은 조립체에 바람직한 기능적 특성을 부여한다. 예를 들어, 세라믹 재료는 소수성, 미생물 성장 억제, 난연성, 친수성, 내식성, 얼음 및 응축물 관리, 결빙 방지, 성에 방지, 초소수성, 초친수성, 미생물 성장 억제, 내식성, 전자기 변조, 열 변조, 통기성, 동적 바람 저항, 및/또는 색상, 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 하나 이상의 특성을 부여할 수 있다. 본원의 조립체의 일부 구체예는 (주변 환경에 대면하는) 조립체의 상부 표면을 포함하는 상부 A 층 및 (그로써 조립체를 사용하는 장치, 표면, 또는 개체에 대면하는) 조립체의 하부 표면을 포함하는 하부 A 층을 포함한다. 본원에 기재된 무결합제 다공성 세라믹 재료는 각각의 상부 및 하부 표면 상에 있다. 각각의 A 층 상의 무결합제 다공성 세라믹 재료는 조립체 중의 각각의 다른 A 층과 동일하거나 상이할 수 있다.
층의 일부 스택은 스택의 상부의 하나 이상의 A 층("At" 층)과 스택의 하부의 하나 이상의 A 층("Ab" 층) 사이의 구조적 및/또는 절연 재료를 포함하는 하나 이상의 "B" 층을 포함한다. 일부 구체예에서, 조립체는 구조적 및/또는 절연 재료가 있는 하나의 B 층을 포함한다. 다른 구체예에서, 조립체는 구조적 및/또는 절연 재료를 갖는 둘 이상의 B 층을 포함하고, 각각의 B 층은 조립체 중의 각각의 다른 B 층과 동일하거나 상이한 재료 또는 조성물로 구성될 수 있다.
일부 구체예에서, 조립체는 하나의 At 층 및 하나의 Ab 층을 포함하고, At 층은 Ab 층과 동일하거나 상이한 재료 또는 조성물(예를 들어, 동일하거나 상이한 기재 및/또는 세라믹 조성물)로 구성될 수 있다. 일부 구체예에서, 조립체는 둘 이상의 At 층(즉, 복수의 At 층) 및/또는 둘 이상의 Ab 층(즉, 복수의 Ab 층)을 포함하고, 각각의 At 층 및/또는 각각의 Ab 층은 각각의 다른 A 층(즉, 각각의 다른 At 및/또는 Ab 층)과 동일하거나 상이한 재료 또는 조성물(예를 들어, 동일하거나 상이한 기재 및/또는 세라믹 조성물)로 구성될 수 있다.
일부 구체예에서, 조립체의 적어도 하나의 A 층(예를 들어, 적어도 하나의 At 및/또는 Ab 층)은 예를 들어 얼음 및 응축물 관리 (얼음 형성에 대한 저항, 또는 얼음 또는 응축물이 원하는 방식으로 형성, 수집 및 이동하도록 지시하는 재료 지시 또는 배치), 결빙 방지 성능 또는 성에 지연 특성, 초소수성 (예를 들어, 물 침투에 의한 오염 방지), 초친수성 (예를 들어, 시간 또는 습윤 최소화 및/또는 수분 관련 손상 방지를 위한 표면으로부터의 물의 흡수), 항미생물 변조 (미생물 성장의 억제, 제거, 또는 방지), 부식 저항 또는 방지, 전자기 변조 (전자기 특성, 예를 들어, 난방사 또는 정방사, 난반사 또는 정반사, 흡수, 투과 변화), 열 변조, 난연성, 통기성 (수증기가 재료를 통해 전달되도록 함), 동적 바람 저항 (적용된 풍속에 대한 증기 전달의 비선형 응답), 기계적 보호 (마모 또는 충격 저항) 및 색상 및/또는 기타 미적 특성, 또는 이들의 조합으로부터 선택된 하나 이상의 기능적 특성을 조립체에 부여한다.
일부 구체예에서, 조립체의 상부 표면을 포함하는 At 층 및 조립체의 하부 표면을 포함하는 Ab 층은 상이한 기능적 특성을 부여한다. 한 구체예에서, 조립체의 상부 표면을 포함하는 At 층은 소수성 또는 초소수성이고 조립체의 하부 표면을 포함하는 Ab 층은 친수성 또는 초친수성이다. 또 다른 구체예에서, 조립체의 상부 표면을 포함하는 At 층은 소수성 또는 초소수성이고 조립체의 하부 표면을 포함하는 Ab 층은 항미생물이다. 또 다른 구체예에서, 조립체의 상부 표면을 포함하는 At 층은 소수성 또는 초소수성이고, 조립체의 하부 표면을 포함하는 Ab 층은 항미생물성이고, 조립체의 하부 표면을 포함하는 Ab 층 위의 Ab 층은 소수성 또는 초소수성이다.
특정 구체예에서, 탑 코트 재료가 세라믹 재료 상에 침착 또는 도포되어, 본원에 기재된 하나 이상의 기능적 특성을 조립체의 A 층에 부여하고/하거나 향상시킨다. 일부 구체예에서, 본원에 기재된 바와 같이 세라믹 상에 도포되거나 침착된 탑 코트 재료에 의해 부여된 기능성은 세라믹을 포함하는 동일한 기재 상에 도포되거나 침착된 동일한 재료의 기능성에 비해 향성된다. 일부 구체예에서, 세라믹 재료 및 탑 코트 재료는 동일한 기재 표면 상에 독립적으로 침착된 세라믹 재료 또는 탑 코트 재료에 의해 부여된 동일한 기능적 특성보다 더 큰 규모인 하나 이상의 기능적 특성을 상승적으로 부여한다.
일부 구체예에서, 소수성 기능성은 스테아르산과 같은 지방산, 또는 ScotchgardTM (3M)에 의해 제공된다. 일부 구체예에서, 항미생물 기능성은 SmartShield 항미생물 보호 스프레이(Sylvane)에 의해 제공된다. 일부 구체예에서, 난연 기능성은 No Burn 1005 Fabric Fire Protection(No-Burn, Inc.) 또는 할론 함유 화합물에 의해 제공된다. 일부 구체예에서, 친수성 기능성은 폴리비닐피롤리돈(PVP), 폴리우레탄, 폴리아크릴산(PAA), 폴리에틸렌 옥사이드(PEO), 또는 다당류 물질에 의해 제공된다.
특정 비제한적 구체예에서, 탑 코트는 페인트, 페인트 결합제, 소수성 재료, 친수성 재료, 금속 또는 금속 함유 화합물, 안료 및/또는 착색제, 또는 항미생물제를 포함할 수 있다.
일부 구체예에서, 탑 코트는 표면 상의 외부 또는 내부 유체의 점성 항력을 감소시키는 표면 개질 탑 코팅이다. 일부 구체예에서, 코팅은 나노구조화된 코팅 조성물 및 표면 상의 외부 또는 내부 유체의 점성 항력을 감소시키고 내식성, 내오염성, 자체 세정, 열전달 특징, 광학적 특징, 화학적 불활성, 기타 유용한 특성 또는 특성의 조합과 같은 추가의 이점을 추가로 포함하는 표면 개질 탑 코팅을 포함하는 표면에 침착된다.
일부 구체예에서, 탑 코트는 항미생물제이거나 이를 포함한다. 예를 들어, 항미생물제는 전하 전달 화합물 또는 세포막을 가로지르는 이온의 이동을 방해하는 제제, 예를 들어, 사차 아민일 수 있다. 일부 구체예에서, 항미생물제는 베타-락탐, 아미노글리코시드, 테트라사이클린, 클로람페니콜, 마크롤라이드, 린코사미드, 설폰아미드, 퀴놀론, 폴리엔, 아졸, 또는 그리세오풀빈이다.
일부 구체예에서, 탑 코트는 페인트 결합제이거나 이를 함유한다. 예를 들어, 페인트 결합제는 알키드, 아크릴, 비닐-아크릴, 비닐 아세테이트/에틸렌(VAE), 폴리우레탄, 폴리에스테르, 멜라민 수지, 에폭시, 실란, 또는 오일일 수 있다.
일부 구체예에서, 세라믹 표면 개질 재료는 부분적으로 충전된 다공성 구조이다. 예를 들어, 기공은 제2 세라믹 재료(예를 들어, 기재 표면 상의 세라믹 재료와 상이한 세라믹 재료) 또는 헤드 그룹 및 테일 그룹을 갖는 분자로 부분적으로 충전될 수 있고, 예를 들어, 여기서 헤드 그룹은 실란 기, 포스포네이트 기, 포스폰산 기, 카복실산 기, 비닐 기, 알코올 기, 하이드록사이드 기, 티올레이트 기, 티올 기, 및/또는 암모늄 기(예를 들어, 사차 암모늄 기)를 포함하고, 여기서 테일 그룹은 탄화수소 기, 플루오로카본 기, 비닐 기, 페닐 기, 에폭사이드 기, 아크릴 기, 아크릴레이트 기, 하이드록실 기, 카복실산 기, 티올 기, 및/또는 사차 암모늄 기를 포함한다.
일부 구체예에서, 조립체의 적어도 하나의 B 층은 열 저항, 전기 저항, 구조적 지지, 기계적 패딩, 및 유체 전달, 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 하나 이상의 구조적 및/또는 절연 특성을 부여한다. 일부 구체예에서, 조립체의 적어도 하나의 B 층은 세라믹 재료, 예컨대 유리 섬유, 느슨한 세라믹, 또는 기타 무기 재료를 포함한다.
무결합제 세라믹
본원에 기재된 적층 조립체 중의 "A" 층은 기재 상의 무결합제 다공성 세라믹 재료를 포함한다. 이러한 세라믹 재료의 비제한적 예는 PCT/US19/65978에 기재되고, 이는 그 전체가 본원에 참조로 포함된다.
본원에 기재된 재료의 층의 조립체(스택)의 A 층에 대한 기재는 일반적으로 조립체 사용 분야에 적합한 가요성 재료이다. 일부 구체예에서, 기재는 스테인리스강 합금, 탄소강 합금, 또는 알루미늄 합금 직조 재료에 제한되지 않지만 이와 같은 직조 재료이다. 일부 구체예에서, 기재는 텍스타일, 중합체(예를 들어, 폴리아미드, 폴리에스테르), 셀룰로스 재료, 천연 재료(예를 들어, 면, 양모), 또는 합성 재료(예를 들어, 나일론, PET)이다. 일부 구체예에서, 기재는 직조, 비직조, 또는 편직된 합성 또는 천연 섬유 텍스타일을 포함한다. 일부 구체예에서, 기재는 금속 메쉬, 금속 스크린, 또는 금속 천을 포함한다. 일부 구체예에서, 기재는 천연 또는 합성 중합체 필름 또는 기재(예를 들어, 텍스타일로 직조될 필요는 없는 얇은 (필름) 또는 두꺼운 (기재) 중합체 (예를 들어, 플라스틱) 재료의 코팅)를 포함한다.
일부 구체예에서, 무결합제 세라믹 재료는 투영된 기재 영역의 제곱 미터당 약 1.5 m2 내지 100 m2, 약 10 m2 내지 약 1500 m2, 또는 약 70 m2 내지 약 1000 m2의 표면적; 세라믹 재료 그램당 약 15 m2 내지 약 1500 m2, 또는 약 50 m2 내지 약 700 m2의 표면적; 약 5 nm 내지 약 200 nm, 약 2 nm 내지 약 20 nm, 또는 약 4 nm 내지 약 11 nm; 두께 최대 약 100 마이크로미터, 최대 약 50 마이크로미터, 최대 약 25 마이크로미터, 최대 약 20 마이크로미터, 또는 약 0.2 마이크로미터 내지 약 25 마이크로미터의 평균 기공 직경; 약 5% 내지 약 95%, 약 10% 내지 약 90%, 약 30% 내지 약 70%, 약 30% 내지 약 95%, 또는 약 10% 초과의 기공률; 수은압입법에 의해 결정된 약 100 mm3/g 내지 약 7500 mm3/g의 공극 부피; 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다.
일부 구체예에서, 세라믹 재료(예를 들어, 금속 산화물, 금속 수산화물, 및/또는 이들의 수화물)은 아연, 알루미늄, 망간, 마그네슘, 세륨, 구리, 가돌리늄, 텅스텐, 주석, 납, 및 코발트 중 하나 이상을 포함한다. 일부 구체예에서, 세라믹 재료는 전이 금속, 2 족 원소, 희토류 원소(예를 들어, 란타넘, 세륨 가돌리늄, 프라세오디뮴, 스칸듐, 이트륨, 사마륨, 또는 네오디뮴), 알루미늄, 주석, 아연, 또는 납을 포함한다.
일부 구체예에서, 무결합제 세라믹 표면 개질 재료는 약 0.5 또는 1 내지 약 100 마이크로미터, 또는 약 0.5 마이크로미터 내지 약 20 마이크로미터, 또는 두께 최대 약 50 마이크로미터, 또는 최대 약 25 마이크로미터의 두께를 포함한다. 일부 구체예에서, 무결합제 다공성 세라믹 재료는 약 0.2 마이크로미터 내지 약 25 마이크로미터의 두께를 포함한다. 일부 구체예에서, 두께는 적어도 약 0.2, 0.5, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 또는 25 마이크로미터 중 어느 하나이다. 일부 구체예에서, 두께는 약 0.2 내지 약 0.5, 약 0.5 내지 약 1, 약 1 내지 약 5, 약 3 내지 약 7, 약 5 내지 약 10, 약 7 내지 약 15, 약 10 내지 약 15, 약 12 내지 약 18, 약 15 내지 약 20, 약 18 내지 약 25, 약 0.5 내지 약 15, 약 2 내지 약 10, 약 1 내지 약 10, 약 3 내지 약 13, 약 0.5 내지 약 15, 약 0.5 내지 약 5, 약 0.5 내지 약 10, 또는 약 5 내지 약 15 마이크로미터 중 어느 하나이다.
일부 구체예에서, 무결합제 세라믹 표면 개질 재료는 투영된 기재 영역의 제곱 미터당 약 1.1 m2 내지 약 100 m2의 표면적을 포함한다. 일부 구체예에서, 무결합제 다공성 세라믹 재료는 투영된 기재 영역의 제곱 미터당 약 10 m2 내지 약 1500 m2의 표면적을 포함한다. 일부 구체예에서, 표면적은 투영된 기재 영역의 제곱 미터당 적어도 약 10, 50, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 550, 600, 650, 700, 750, 800, 850, 900, 950, 1000, 1050, 1100, 1150, 1200, 1250, 1300, 1350, 1400, 1450, 또는 1500 m2 중 어느 하나이다. 일부 구체예에서, 표면적은 투영된 기재 영역의 제곱 미터당 약 10 내지 약 100, 약 50 내지 약 250, 약 150 내지 약 500, 약 250 내지 약 750, 약 500 내지 약 1000, 약 750 내지 약 1200, 약 1000 내지 약 1500, 약 70 내지 약 1000, 약 150 내지 약 800, 약 500 내지 약 900, 또는 약 500 내지 약 1000 m2 중 어느 하나이다.
일부 구체예에서, 무결합제 세라믹 재료는 세라믹 재료의 그램당 약 15 m2 내지 약 1500 m2의 표면적을 포함한다. 일부 구체예에서, 표면적은 세라믹 재료의 그램당 적어도 약 15, 50, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 550, 600, 650, 700, 750, 800, 850, 900, 950, 1000, 1050, 1100, 1150, 1200, 1250, 1300, 1350, 1400, 1450, 또는 1500 m2 중 어느 하나이다. 일부 구체예에서, 표면적은 세라믹 재료의 그램당 약 15 내지 약 100, 약 50 내지 약 250, 약 150 내지 약 500, 약 250 내지 약 750, 약 500 내지 약 1000, 약 750 내지 약 1200, 약 1000 내지 약 1500, 약 50 내지 약 700, 약 75 내지 약 600, 약 150 내지 약 650, 또는 약 250 내지 약 700 m2 중 어느 하나이다.
일부 구체예에서, 무결합제 세라믹 표면 개질 재료 다공성이며 약 2 nm 내지 약 50 nm 범위의 메조다공성 평균 기공 크기를 포함한다. 다른 구체예에서, 평균 기공 크기는 약 50 nm 내지 약 1000 nm 범위이다. 일부 구체예에서, 무결합제 다공성 세라믹 재료는 약 2 nm 내지 약 20 nm의 평균 기공 직경을 포함한다. 일부 구체예에서, 평균 기공 직경은 적어도 약 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 또는 20 nm 중 어느 하나이다. 일부 구체예에서, 평균 기공 직경은 약 2 내지 약 5, 약 4 내지 약 9, 약 5 내지 약 10, 약 7 내지 약 12, 약 9 내지 약 15, 약 12 내지 약 18, 약 15 내지 약 20, 약 4 내지 약 11, 약 5 내지 약 9, 약 4 내지 약 8, 또는 약 7 내지 약 11 nm 중 어느 하나이다.
일부 구체예에서, 무결합제 세라믹 표면 개질 재료는 다공성이며, 기공률은 약 5% 내지 약 95%이다. 일부 구체예에서, 기공률은 약 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 또는 95% 이상 또는 초과 중 어느 하나일 수 있다. 일부 구체예에서, 기공률은 약 10% 내지 약 90%, 약 30% 내지 약 90%, 약 40% 내지 약 80%, 또는 약 50% 내지 약 70%이다.
일부 구체예에서, 무결합제 다공성 표면 개질 재료는 다공성이고, 약 1 내지 10,000 밀리다시의 투과율을 갖는다. 일부 구체예에서, 투과율은 적어도 약 1, 10, 100, 500, 1000, 5000, 또는 10,000 밀리다시 중 어느 하나일 수 있다. 일부 구체예에서, 투과율은 약 1 내지 약 100, 약 50 내지 약 250, 약 100 내지 약 500, 약 250 내지 약 750, 약 500 내지 약 1000, 약 750 내지 약 2000, 약 1000 내지 약 2500, 약 2000 내지 약 5000, 약 3000 내지 약 7500, 약 5000 내지 약 10,000, 약 1 내지 약 1000, 약 1000 내지 약 5000, 또는 약 5000 내지 약 10,000 밀리다시이다.
일부 구체예에서, 무결합제 세라믹 재료는 다공성이며 수은압입법에 의해 결정된 약 100 mm3/g 내지 약 7500 mm3/g의 공극 부피를 포함한다. 일부 구체예에서, 공극 부피는 적어도 약 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1500, 2000, 2500, 3000, 3500, 4000, 4500, 5000, 5500, 6000, 6500, 7000, 또는 7500 mm3/g 중 어느 하나이다. 일부 구체예에서, 공극 부피는 약 100 내지 약 500, 약 200 내지 약 1000, 약 400 내지 약 800, 약 500 내지 약 1000, 약 800 내지 약 1500, 약 1000 내지 약 2000, 약 1500 내지 약 3000, 약 2000 내지 약 5000, 약 3000 내지 약 7500, 약 250 내지 약 5000, 약 350 내지 약 4000, 약 400 내지 약 3000, 약 250 내지 약 1000, 약 250 내지 약 2500, 약 2500 내지 약 5000, 또는 약 500 내지 약 4000 mm3/g 중 어느 하나이다.
세라믹 침적 층은 하나 이상의 기능적 특징을 본원에 기재된 재료의 조립체의 층에 부여하도록 설계되고 및/또는 기능화 탑 코트를 위한 결합 표면을 제공하도록 설계될 수 있다.
세라믹 재료 제조 방법
본원에 기재된 세라믹 표면 개질 재료, 예컨대 무결합제 세라믹 다공성 표면 개질 재료는, 깨끗한 기재(예를 들어, 텍스타일 기재)를 기재 상의 다공성 코팅 조성물의 원하는 두께를 달성하기 위한 일정 시간 동안 하나 이상의 금속 염(들)이 있는 수용액에 침지시키거나 달리 접촉시키는 것을 포함하는 방법에 의해 생성될 수 있다. 용액은 킬레이트제 또는 착물 형성제를 또한 함유할 수 있다. pH, 온도, 및 증착 시간(예를 들어, 약 5 분 내지 약 300 분)은 생성될 표면 개질 재료의 원하는 두께, 형태, 및 표면 기공률에 적합하다. 용액의 pH는 산성 또는 염기성 물질의 첨가에 의한 표면 개질의 특징(예를 들어, 원하는 결정 구조 및/또는 표면 기공률)을 조정하기 위해 1 내지 12의 범위에 걸쳐 조정될 수 있다. 금속 염(들)은 예를 들어 마그네슘, 알루미늄, 세륨, 철, 코발트, 가돌리늄, 망간, 텅스텐, 아연, 바나듐, 티타늄, 및/또는 주석의 염을 포함할 수 있다. 염은 예를 들어, 설페이트, 니트레이트, 클로라이드 또는 아세테이트의 음이온을 갖는 금속 양이온 염일 수 있다. 다른 구체예에서, 나트륨 양이온 염은 예를 들어 주석산 나트륨과 같은 금속 음이온과 함께 사용된다. 일부 구체예에서, 금속 염 농도는 수용액 중에서 약 1 mM 내지 약 5M이다. 일부 구체예에서, 예를 들어, 시트르산, 우레아, 디아민, 트리아민, 또는 테트라민, 티오글리세롤, 올레산 또는 기타 지방산, 폴리올, Tween 80 또는 기타 계면활성제와 같은 킬레이트제 또는 착물 형성제가 약 1 mM 내지 약 5M의 농도로 포함된다. pH 제어 화학물질 및 완충제가 선택적으로 포함될 수 있다.
일부 구체예에서, 기재는 세척 및 헹굼 및 다양한 금속 세정액 또는 특정 기재에 대해 개략된 세정액에 의해 느슨하고 가볍게 부착된 파편을 제거하기 위해 세척된다. 느슨하고 가볍게 부착된 파편의 성공적인 제거를 위해 다양한 공정 조건이 허용된다.
일부 구체예에서, 기재는 기재로부터 지방 및 오일을 비누화하고 제거하기 위해 알칼리계 세정액을 사용하여 처리된다. 한 예는 pH가 약 11 이상인 수용액 중의 가성 소다의 사용이다. 다른 구체예는 증기 또는 용매 기반 방법 또는 독점적인 세척제와 같은 대체 탈지 수단을 사용할 수 있다. 표면 지방 및 오일의 성공적인 제거를 위해 다양한 공정 조건이 허용된다.
일부 구체예에서, 기재는 기재 재료의 알칼리성 식각을 통해 표면을 처리하기 위한 공지된 방법을 사용하여 표면을 균질화하도록 추가로 준비된다. 이 공정은 표면 산화물 및 표면 수산화물, 반응 생성물 및 금속간 물질을 생성하고, 이들 중 일부는 식각 용액에 불용성이며 헹굼, 기계적 수단에 의해 또는 업계에서 데스머팅(desmutting)으로 알려진 공정에 의해 기재로부터 제거되어야 한다. 데스머팅 또는 탈산소화 용액은 일반적으로 크롬산, 황산, 질산 또는 인산 또는 이들의 조합과 같은 산 용액을 포함한다. 황산 제이철 용액이 사용될 수 있다. 데스머팅 용액은 가용화 또는 기계적 제거(예를 들어, 규소 함유 입자)에 의해 반응 생성물, 산화물, 수산화물, 및 이들의 금속간 물질을 제거한다. 많은 독점적인 표면 준비 재료가 이용 가능하다. 기재 산화물, 수산화물, 반응 생성물, 및 금속간 화합물을 제거하는 산 식각, 전해연마, 초음파 처리, 또는 기타 표면 마감 처리 준비 방법과 같은 다른 표면 준비 선택사항이 성공적으로 사용될 수 있다. 기재의 성공적인 표면 준비 및 얼룩 제거를 위해 다양한 공정 조건이 허용된다.
다른 구체예에서, 후속 처리를 위한 대안적인 표면 준비는 기재를 활성화하기 위해 과황산염, 차아염소산염, 과망간산염, 산화 산, UV/오존, 또는 산소 플라스마와 같은 강한 산화제에 노출시키는 것을 포함한다.
일부 구체예에서, 기재는 기재가 가공 배스와 반응하여 나노구조화된 재료를 형성하는 하나 이상의 가공 단계를 사용하여 가공된다. 본원에 기재된 용액은 수성 기반이고 수용액 중의 약 1 mM 내지 약 5M의 금속 염 및/또는 약 1 mM 내지 약 5M의 농도의 폴리올, 폴리에테르, 우레아, 이차 및 고급 아민, 디아민, 트리아민, 또는 테트라아민과 같은 킬레이트제 또는 착물 형성제를 포함한다. 다양한 탱크 깊이에 대한 정수압을 포함하지 않는 공정 조건은 65 내지 200 kPa 범위이며, 이러한 용액에 대한 액상 평형에 걸친 온도는 농도 및 조성에 따라 -20°C 내지 190°C 범위이다.
일부 구체예에서, 기재를 용액으로부터 제거하고 약 100 °C 내지 약 1000 °C의 온도에서 약 0 시간 내지 약 5 시간 동안 가열한다. 일부 구체예에서, 기재를 용액으로부터 제거하고 약 100 °C 내지 약 1000 °C의 온도에서 약 0 시간 내지 약 24 시간 동안 가열하여 기재 및 금속 산화물 표면 개질로부터 실질적으로 모든 물을 제거한다. 표면 상태를 추가로 개질하기 위해 제어된 대기로(atmospheric furnace) 처리가 사용될 수 있다.
선택적으로, 기재를 기공이 기능화되었지만 개방 상태로 유지되도록 세라믹 표면에 화학적으로 결합할 수 있는 적절한 용매와 기능성 분자의 희석 용액(예를 들어, 약 2% 미만, 또는 약 0.001% 내지 약 2%)에 침지시킨다.
일부 구체예에서, 방법은 기공을 하나, 둘 또는 그 이상의 재료(들)로 부분적으로 충전하는 것을 포함한다. 예를 들어, 방법은 (a) 표면 고정된 다공성 세라믹 표면을 갖는 기재를 취하고, 이를 기공이 기능화되지만 개방 상태로 유지되도록 세라믹 표면에 화학적으로 결합할 수 있는 기능성 분자의 희석 용액에 침지시키는 것, 및/또는 (b) 기재를 또 다른 용액에 침지시켜 위에 기재된 바와 같이 기공 내 및 표면 상에 추가의 세라믹을 침착시키고, 전과 같이 가열하여 물을 제거하는 것; 및 선택적으로 (a) 또는 (b) 또는 (a) 및 (b)를 반복하여 다양한 기능성 분자 및/또는 금속 산화물의 기공 내에 다중 층을 적층하는 것을 포함한다. 분무, 붓기, 적하, 또는 기상 증착과 같은 제1 또는 제2 재료를 도입하는 다른 비제한적 방법이 사용될 수 있다.
일부 구체예에서, 방법은 기공을 하나 이상의 재료(들)로 완전히 충전하는 것을 포함한다. 예를 들어, 방법은 표면 고정된 다공성 세라믹 표면을 갖는 기재를 취하고, 이를 기공이 물질로 충전되도록 세라믹 표면에 화학적으로 결합할 수 있는 기능성 분자의 더 농축된 용액(예를 들어, 약 1% 내지 약 20%)에 침지시키는 것; 및/또는 기재를 위에 기재된 바와 같이 또 다른 금속 염 용액에 침지시키고 위에 기재된 바와 같이 물을 제거하여 기공을 완전히 충전하는 것을 포함한다. 분무, 붓기, 적하, 연무, 또는 기상 증착과 같은 다른 비제한적인 기공 충전 재료 도입 방법이 사용될 수 있다.
예시적인 구체예
본원에 기재된 재료 조립체의 예시적인 구체예가 아래에 제공된다. 재료 및 사용 분야의 조합이 예로서 제공되고 제한하려는 의도가 아니다.
의료용 붕대
본원에 기재된 조립체는 의료용 붕대에 사용하기 위해 구성될 수 있다. 붕대는 초소수성 특성이 있는 외부층, 상처로부터 수분을 제거하는 흡착층, 상처 보호를 제공하는 패딩층, 및 상처를 건조하게 유지하는 친수성 내부층을 통해 청결을 유지하고 외부 습기를 방지하도록 설계된다. 층 각각은 항미생물 특성, 또는 치유제, 연고, 또는 기타 재료로 추가로 기능화될 수 있다.
도 1에 나타난 바와 같이, 이러한 조립체의 예는 합성 기재 재료(예를 들어, 나일론 또는 PET) 상에 초소수성 세라믹을 포함하는 At 층 및 천연 기재 재료(면) 상에 초친수성 세라믹을 포함하는 Ab 층을 포함한다. At과 Ab 층 사이의 B 층은 흡수, 구조 및 패딩 특성을 제공한다.
기능성 아우터웨어 의류
본원에 기재된 조립체는 기능성 아우터웨어 의류와 같은 의류에 사용하기 위해 구성될 수 있다. 수분을 측방향으로 그리고 층을 통해 주변 상부층, 절연층, 및 높은 수증기 전달 속도를 갖고 또한 예를 들어 청결을 촉진하기 위해 물 및 오일을 반발시키는 외부층으로 보내는 내부층이 제공될 수 있다.
도 2에 나타난 바와 같이, 이러한 조립체의 예는 합성 기재(예를 들어, 나일론 또는 PET) 상에 초소수성 세라믹을 포함하는 At 층 및 합성 기재(예를 들어, 나일론 또는 PET) 상에 초소수성 세라믹을 포함하는 Ab 층을 포함한다. At 층과 Ab 층 사이의 B 층은 단열 특성을 제공한다.
파이프 절연
본원에 기재된 조립체는 파이프 절연 또는 파이프 보호용으로 사용하기 위해 구성될 수 있다. 조립체는 파이프를 둘러싸고 접촉하는, 소수성 "주변측" 라이너 및 친수성 "고온측" 라이너가 있는 고온 단열 자켓으로 설계된다. 예를 들어, 주변측 라이너는 수분이 절연재로 유입하는 것을 방지하여 절연 성능을 유지하는 소수성 기능 및 세라믹(예를 들어, 나노구조화된) 표면이 있는 금속 메쉬(예를 들어, 스테인리스강 메쉬)로 구성될 수 있다. 고온측 라이너는 수분을 흡수하고 증발을 촉진하는 모세관 작용을 나타내는 세라믹 (예를 들어, 나노구조화된) 표면이 있는 금속 메쉬로 구성될 수 있다. 이 시스템의 기술적 및 상업적 이점은 금속 메쉬 층과 장벽 층을 결합하여 몇 분의 일의 비용으로 기존 절연 자켓 재료와 동일한 이점을 제공한다. 시스템은 또한 기존의 테플론 기반 솔루션보다 더 높은 온도에서 작동 가능할 수 있으며, 시스템은 금속 호일과 달리 외부적으로 방수지만 증기 투과성이다.
도 3에 나타난 바와 같이, 이러한 조립체의 예는 금속 메쉬 기재 상에 초소수성 세라믹을 포함하는 At 층 및 금속 메쉬 기재 상에 초친수성 세라믹을 포함하는 Ab 층을 포함한다. At 층과 Ab 층 사이의 B 층은 단열 특성을 제공한다.
의료용 석고붕대
위에 기재된 의료용 붕대 적용에 대한 확장으로서, 본원에 기재된 조립체는 의료용 석고붕대로서 사용하기 위해 구성될 수 있다. 추가 항미생물 층이 층의 스택의 바닥에 제공되어, 감염을 방지 및/또는 미생물 침입을 야기하는 세척 어려움과 관련된 냄새를 방지할 수 있다. 추가 층이 추가될 수도 있다.
도 4에 나타난 바와 같이, 이러한 조립체의 예는 합성 기재 재료(예를 들어, 나일론 또는 PET) 상에 초소수성 세라믹을 포함하는 At 층 및 조립체의 하부 표면을 포함하고 합성 기재 재료(예를 들어, 나일론 또는 PET) 상에 항미생물 세라믹을 포함하는 Ab 층을 포함한다. 조립체의 하부 표면을 포함하는 Ab 층 위의 Ab 층은 합성 기재 재료(예를 들어, 나일론 또는 PET) 상에 초친수성 세라믹을 포함한다. At과 Ab 층 사이의 B 층은 구조 및 패딩 특성을 제공한다.
의료용/수술용 의류
본원에 기재된 조립체는 의료용/수술용 장비 또는 의류에 사용하기 위해 구성될 수 있다. 조립체는 통기성(높은 수분 전달 속도) 및 항미생물 및 튐 방지(발수성)이도록 설계되어, 편안함을 희생하지 않으면서 장벽 특성을 제공한다.
도 5에 나타난 바와 같이, 이러한 조립체의 예는 기재 재료(예를 들어, 나일론 또는 PET) 상에 초소수성 세라믹을 포함하는 At 층 및 합성 (예를 들어, 나일론 또는 PET) 또는 천연 (예를 들어, 면) 기재 재료 상에 항미생물 세라믹을 포함하는 Ab 층을 포함한다.
기타 사용 분야
조립체의 하부 표면 층으로부터 상부 표면 층(주변 노출)으로 나열된 층이 있는, 본원에 기재된 재료의 조립체가 사용될 수 있는 분야의 추가 비제한적 예는 다음을 포함한다:
●·여과/분리: 크기 배제 (보유) (A) - 구조적 무결성 (B) - 항미생물 (A)
● 패킹 재료: 수분 전달 (A) - 구조적 무결성 (B) - 패딩 (B) - 발수성 (A)
● 병원 침구: 패딩 (B) - 수분 전달 (A) - 통기성 (A) - 흡습성 (A) - 항미생물 (A) -
● 보호 마스크: 수분 전달 (A) - 통기성 (A) - 항미생물 (A) - 내화학성 (A) - 발수성 (A)
● 보호 의류: 수분 전달 (A) - 통기성 (A) - 내화학성 (A) - 발수성 (A) - 단열 (B) - 구조적 (B) - 난연성
● 건축용 텍스타일: 수분 전달 (A) - 통기성 (A) - 내화학성 (A) - 발수성 (A) - 단열 (B) - 난연성 (A) - 색상 (A) - UV 안정성 (A)
● 지오-텍스타일: 수분 전달 (A) - 통기성 (A) - 내화학성 (A) - 발수성 (A) - 단열 (B) - 구조적 (B) - 환경 안정성 (A)
위에 기재된 물품 중의 층의 순서 및 사용 분야는 예시된 것과 상이할 수 있고, 일부 구체예에서, 기재된 바와 같은 다중 기능이 단일 층으로 조합될 수 있다.
다음 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이지만 제한하는 것은 아니다.
실시예
실시예 1. 층상 스택 성능 테스트 방법
다음 방법이 본원에 기재된 재료의 조립체의 특징규명을 위해 사용되었다.
층의 접촉각은 10 마이크로리터 액적을 표면에 분배함으로써 세실 드랍 방법을 사용하여 결정되었다. 표면과 동일한 높이에 위치한 카베라를 사용하여 액적 정면의 이미지를 포착했다. 접촉각은 접촉 표면에서 표면과 액체-증기 계면 사이의 각도를 측정하여 결정되었다. 이 과정을 세 번 반복했고 보고된 접촉각은 세 번의 개별 측정값의 평균이다.
층의 스택의 증기 투과율은 다음과 같이 결정되었다. 각 층을 동일한 크기로 절단하고 모았다. 알려진 질량의 건조한 건조제로 채워진 용기를 스택의 하부층의 바닥면에 밀봉했다. 다중 층으로 구성된 스택의 경우, 층은 가장자리를 따라 함께 밀봉되어 증기가 스택에 들어가는 유일한 방법은 스택의 상부층을 통과하는 것이었다. 스택 및 건조제를 온도 및 습도가 제어되는 챔버에 배치했다. 30 분마다 샘플을 모아 챔버로부터 층을 통과하고 건조제에 흡착된 수증기의 양을 결정했다. 건조제의 질량이 10% 증가하면 테스트를 중단하고 단위 시간당 단위 면적당 각각의 스택을 통한 증기 투과율을 결정했다.
수주 파과 압력은 다음과 같이 결정되었다. 내부 직경이 12.7 mm인 수직 튜브가 스택의 상부층에 밀봉되었다. 다중 층으로 구성된 스택의 경우, 층은 가장자리를 따라 함께 밀봉되어 물이 각각 상부층 및 하부층을 통해 흐름으로써만 스택에 들어가거나 나갈 수 있다. 물이 스택의 상부층에 직접 부딪히지 않도록 튜브의 측면 아래로 물을 분배하여 튜브를 채웠다. 수주 높이가 한 번에 1 cm씩 증가하고 이어서 5 초 동안 물이 분배되지 않도록 물이 점진적으로 분배되었다. 컬럼을 이러한 방식으로, 재료 스택을 통한 컬럼에서의 물의 파과를 나타내는 수주 높이 감소가 시작할 때까지 채웠다. 각각의 샘플의 최대 충전 높이가 기록되었다.
실시예 2
하기 실시예에 기재된 기능화된 메쉬 재료를 다음과 같이 제조했다. 메쉬 기재를 먼저 아세톤 배스에 담근 다음 IPA 배스에 담가 임의의 잔류 오일을 제거했다. 이후 부품을 15 분 동안 공기 건조시켰다. 다음으로 메쉬 기재를 50-85°C의 반응 온도에서 반응하고 침강하도록 허용된 20-250 mM의 금속 질산염 또는 황산염 또는 혼합 금속 질산염 또는 황산염 및 유사한 몰량의 디아민, 트리아민, 또는 테트라민을 포함하는 생성 배스에 넣었다. 조립체를 약 5 분 내지 약 3 시간 범위의 시간 동안 배스에서 유지시켰다. 조립체를 제거하고 배수하고 오븐에 넣어 50-600°C 열처리에서 수 분 내지 수 시간 동안 건조 및/또는 하소했다. 이 침착 및 하소 단계는 원하는 경우 선택적으로 반복될 수 있다. 냉각 후, 부품은 아래 실시예에 설명된 대로 추가로 가공 및/또는 테스트되었다.
실시예 3
스테인리스강 메쉬 층을 산화 망간으로 구성된 세라믹 재료로 코팅하여, 표면에 친수성 특성을 부여했다.
물 접촉각은 세실 드랍 방법을 통해 5 도 미만으로 측정되었다. 층을 약 1 cm의 탈이온수 및 탈이온수와 접촉하는 층상 샘플의 일부가 담긴 컵에 넣었다. 가시적인 습윤선에 의해 관찰된 2 분 후 모세관 상승은 액체 높이보다 샘플 위로 약 3 cm 높은 것으로 결정되었다. 모세관 상승은 PCT 출원 번호 PCT/US19/65978에 기재된 바와 같이 결정되었다 (예를 들어, 도 1A - 1C 참조). 증기 투과율은 130 g/hr/m2로 결정되었다. 수주 파과 압력이 테스트되었고 층은 측정 가능한 수주의 높이를 지지할 수 없었다.
실시예 4
스테인리스강 메쉬 층을 산화 망간으로 구성된 세라믹 재료로 코팅했다. 이후 이소프로판올에 희석된 헥사데실포스폰산의 용액을 사용하여 표면을 기능화하여, 표면에 소수성 특성을 부여했다. 물 접촉각은 세실 드랍 방법을 통해 151 도로 측정되었다. 층을 약 1 cm의 탈이온수가 담긴 컵에 넣었다. 2 분 후 액체 높이 위의 표면 상에 눈에 띄는 물의 상승이 없었다. 증기 투과율은 145 g/hr/m2로 결정되었다. 수주 파과 압력은 수두의 25 cm로 결정되었다.
실시예 5
표면 준비가 없는 스테인리스강 메쉬 층이 테스트되었다.
물 접촉각은 세실 드랍 방법을 통해 20 도로 측정되었다. 층을 약 1 cm의 탈이온수가 담긴 컵에 넣었다. 2 분 후 액체 높이 위의 표면 상에 눈에 띄는 물의 상승이 없었다. 증기 투과율은 152 g/hr/m2로 결정되었다. 수주 파과 압력이 테스트되었고 층은 측정 가능한 수주의 높이를 지지할 수 없었다.
실시예 6
두께가 5.08 cm이고 단열 값이 R-6.7인 유리섬유 절연층이 테스트되었다.
증기 투과율은 48 g/hr/m2로 결정되었다. 수주 파과 압력이 테스트되었고 층은 측정 가능한 수주의 높이를 지지할 수 없었다.
실시예 7
두 층의 스택이 테스트되었다.
상부층은 실시예 3에 기재된 바와 같이 소수성 스테인리스강 메쉬였다. 하부층은 실시예 5에 기재된 바와 같이 유리섬유 절연재였다. 절연층이 압축되지 않도록 캡톤 테이프를 사용하여 가장자리를 밀봉하여 두 층을 함께 결합시켰다. 전체 스택의 증기 투과율은 43 g/hr/m2로 결정되었다. 전체 스택의 수주 파과 압력은 수두의 23 cm로 결정되었다.
실시예 8
두 층의 스택이 테스트되었다.
상부층은 실시예 4에 기재된 바와 같이 표면 준비가 없는 스테인리스강 메쉬였다. 하부층은 실시예 5에 기재된 바와 같이 유리섬유 절연재였다. 절연층이 압축되지 않도록 캡톤 테이프를 사용하여 가장자리를 밀봉하여 두 층을 함께 결합시켰다. 전체 스택의 증기 투과율은 49 g/hr/m2로 결정되었다. 수주 파과 압력이 테스트되었고 층은 측정 가능한 수주의 높이를 지지할 수 없었다.
실시예 9
세 층의 스택이 테스트되었다. 상부층은 실시예 3에 기재된 바와 같이 소수성 스테인리스강 메쉬였다. 중간층은 실시예 5에 기재된 바와 같이 유리섬유 절연재였다. 하부층은 실시예 2에 기재된 바와 같이 친수성 스테인리스강 메쉬였다.
절연층이 압축되지 않도록 캡톤 테이프를 사용하여 가장자리를 밀봉하여 세 층을 함께 결합시켰다. 전체 스택의 증기 투과율은 53 g/hr/m2로 결정되었다. 전체 스택의 수주 파과 압력은 수두의 22 cm로 결정되었다.
실시예 10
세 층의 스택이 테스트되었다.
상부층은 실시예 4에 기재된 바와 같이 표면 변경이 없는 스테인리스강 메쉬였다. 중간층은 실시예 5에 기재된 바와 같이 유리섬유 절연재였다. 하부층은 실시예 4에 기재된 바와 같이 표면 변경이 없는 스테인리스강 메쉬였다. 전체 스택의 증기 투과율은 55 g/hr/m2로 결정되었다. 수주 파과 압력이 테스트되었고 층은 측정 가능한 수주의 높이를 지지할 수 없었다.
실시예 11
알루미늄 메쉬 층을 산화 마그네슘으로 구성된 세라믹 재료로 코팅하여, 표면에 친수성 특성을 부여한다.
물 접촉각은 세실 드랍 방법을 통해 5 도 미만으로 측정된다. 층을 약 1 cm의 탈이온수가 담긴 컵에 넣는다. 2 분 후 모세관 상승은 액체 높이보다 약 5 cm 높은 것으로 결정된다. 증기 투과율은 150 g/hr/m2로 결정된다. 수주 파과 압력이 테스트되고, 층은 측정 가능한 수주의 높이를 지지할 수 없다.
실시예 12
알루미늄 메쉬 층을 산화 마그네슘으로 구성된 세라믹 재료로 코팅한다.
이후 이소프로판올에 희석된 헥사데실포스폰산의 용액을 사용하여 표면을 기능화하여, 표면에 소수성 특성을 부여한다. 물 접촉각은 세실 드랍 방법을 통해 160 도로 측정된다. 층을 약 1 cm의 탈이온수가 담긴 컵에 넣었다. 2 분 후 액체 높이 위의 표면 상에 눈에 띄는 물의 상승이 없다. 증기 투과율은 150 g/hr/m2로 결정된다. 수주 파과 압력은 수두의 100 cm로 결정된다.
실시예 13
표면 준비가 없는 알루미늄 메쉬 층이 테스트된다. 물 접촉각은 세실 드랍 방법을 통해 20 도로 측정된다. 층을 약 1 cm의 탈이온수가 담긴 컵에 넣었다.
2 분 후 액체 높이 위의 표면 상에 눈에 띄는 물의 상승이 없다. 증기 투과율은 153 g/hr/m2로 결정된다. 수주 파과 압력이 테스트되고, 층은 측정 가능한 수주의 높이를 지지할 수 없었다.
실시예 14
두 층의 스택이 테스트된다. 상부층은 실시예 11에 기재된 바와 같이 소수성 알루미늄 메쉬이다. 중간층은 실시예 5에 기재된 바와 같이 유리섬유 절연재이다. 절연층이 압축되지 않도록 캡톤 테이프를 사용하여 가장자리를 밀봉하여 두 층을 함께 결합시킨다. 전체 스택의 증기 투과율은 48 g/hr/m2로 결정된다.
전체 스택의 수주 파과 압력은 수두의 62 cm로 결정된다.
실시예 15
두 층의 스택이 테스트된다. 상부층은 실시예 12에 기재된 바와 같이 표면 준비가 없는 알루미늄 메쉬이다. 중간층은 실시예 5에 기재된 바와 같이 유리섬유 절연재이다. 절연층이 압축되지 않도록 캡톤 테이프를 사용하여 가장자리를 밀봉하여 두 층을 함께 결합시킨다. 전체 스택의 증기 투과율은 48 g/hr/m2로 결정된다. 수주 파과 압력이 테스트되고, 층은 측정 가능한 수주의 높이를 지지할 수 없다.
실시예 16
세 층의 스택이 테스트된다.
상부층은 실시예 11에 기재된 바와 같이 소수성 알루미늄 메쉬이다. 중간층은 실시예 5에 기재된 바와 같이 유리섬유 절연재이다. 하부층은 실시예 10에 기재된 바와 같이 친수성 알루미늄 메쉬이다. 절연층이 압축되지 않도록 캡톤 테이프를 사용하여 가장자리를 밀봉하여 세 층을 함께 결합시킨다. 전체 스택의 증기 투과율은 48 g/hr/m2로 결정된다. 전체 스택의 수주 파과 압력은 수두의 62 cm로 결정된다.
실시예 17
세 층의 스택이 테스트된다. 상부층은 실시예 12에 기재된 바와 같이 표면 변경이 없는 알루미늄 메쉬이다. 중간층은 실시예 5에 기재된 바와 같이 유리섬유 절연재이다. 하부층은 실시예 12에 기재된 바와 같이 표면 변경이 없는 알루미늄 메쉬이다. 절연층이 압축되지 않도록 캡톤 테이프를 사용하여 가장자리를 밀봉하여 세 층을 함께 결합시킨다. 전체 스택의 증기 투과율은 47 g/hr/m2로 결정된다. 수주 파과 압력이 테스트되고, 층은 측정 가능한 수주의 높이를 지지할 수 없다.
실시예 18
0.005 cm의 두께를 갖는 폴리에스테르 필름의 수분 차단 층이 테스트되었다.
증기 투과율은 1 g/hr/m2로 결정되었다. 수주 파과 압력은 수두의 200 cm 초과로 결정되었다.
실시예 19
두 층의 스택이 테스트되었다.
상부층은 실시예 16에 기재된 바와 같이 폴리에스테르 필름이었다. 하부층은 실시예 4에 기재된 바와 같이 유리섬유 절연재였다. 증기 투과율은 1 g/hr/m2로 결정되었다. 수주 파과 압력은 수두의 200 cm 초과로 결정되었다.
실시예 20
40d (40 데니어) 직조 폴리아미드 텍스타일 층을 산화 마그네슘으로 구성된 세라믹 재료로 코팅하여, 표면에 친수성 특성을 부여했다.
물 접촉각은 세실 드랍 방법을 통해 5 도 미만으로 측정되었다. 증기 투과율은 175 g/hr/m2로 결정되었다. 수주 파과 압력이 테스트되었고 층은 측정 가능한 수주의 높이를 지지할 수 없었다.
실시예 21
40d 직조 폴리아미드 텍스타일 층을 산화 마그네슘으로 구성된 세라믹 재료로 코팅했다.
이후 이소프로판올에 희석된 헥사데실포스폰산의 용액을 사용하여 표면을 기능화하여, 표면에 소수성 특성을 부여했다. 증기 투과율은 170 g/hr/m2로 결정되었다. 수주 파과 압력은 수두의 55 cm로 결정되었다.
실시예 22
표면 준비가 없는 40d 직조 폴리아미드 텍스타일 층이 테스트되었다. 증기 투과율은 170 g/hr/m2로 결정되었다. 수주 파과 압력이 테스트되었고 층은 측정 가능한 수주의 높이를 지지할 수 없었다.
실시예 23
두께가 1.1 cm이고 단열 값이 R-.
1.6인 Thinsulate G80 층이 테스트된다. 증기 투과율은 100 g/hr/m2로 결정된다. 수주 파과 압력이 테스트되고 층은 측정 가능한 수주의 높이를 지지할 수 없다.
실시예 24
두 층의 스택이 테스트된다.
상부층은 실시예 19에 기재된 바와 같이 소수성 40d 직조 폴리아미드 텍스타일이다. 하부층은 실시예 21에 기재된 바와 같이 Thinsulate G80이다. 전체 스택의 증기 투과율은 100 g/hr/m2로 결정된다. 전체 스택의 수주 파과 압력은 수두의 55 cm로 결정된다.
실시예 25
두 층의 스택이 테스트된다.
상부층은 실시예 20에 기재된 바와 같이 표면 준비가 없는 40d 직조 폴리아미드 텍스타일이다. 하부층은 실시예 21에 기재된 바와 같이 Thinsulate G80이다. 전체 스택의 증기 투과율은 100 g/hr/m2로 결정된다. 수주 파과 압력이 테스트되고 층은 측정 가능한 수주의 높이를 지지할 수 없다.
실시예 26
세 층의 스택이 테스트된다.
상부층은 실시예 19에 기재된 바와 같이 소수성 40d 직조 폴리아미드 텍스타일이다. 중간층은 실시예 21에 기재된 바와 같이 Thinsulate G80이다. 하부층은 실시예 18에 기재된 바와 같이 친수성 40d 직조 폴리아미드 텍스타일이다. 전체 스택의 증기 투과율은 90 g/hr/m2로 결정된다. 전체 스택의 수주 파과 압력은 수두의 50 cm로 결정된다.
실시예 27
세 층의 스택이 테스트된다. 상부층은 실시예 20에 기재된 바와 같이 표면 변경이 없는 40d 직조 폴리아미드 텍스타일이다. 중간층은 실시예 21에 기재된 바와 같이 Thinsulate G80이다. 하부층은 실시예 20에 기재된 바와 같이 표면 변경이 없는 40d 직조 폴리아미드 텍스타일이다.
전체 스택의 증기 투과율은 90 g/hr/m2로 결정된다. 수주 파과 압력이 테스트되고 층은 측정 가능한 수주의 높이를 지지할 수 없다.
실시예 28
스테인리스강 메쉬 층을 산 식각에서 구멍을 낸 다음 약 60°C 내지 80°C의 온도에서 약 60 내지 240 분의 시간 동안 질산 망간 및 유사한 양의 헥사메틸렌테트라민 또는 우레아의 25 내지75 mM 수용액에서 침착된 무결합제 구조화된 산화 망간 세라믹 표면 개질제로 코팅했다.
이후 메쉬를 약 400°C 내지 600°C의 온도에서 약 1 시간 동안 하소하여, 표면 친수성 특성을 부여했다. 물 접촉각은 세실 드랍 방법을 통해 5 도 미만으로 측정되었다. 메쉬를 약 1 cm의 탈이온수가 담긴 컵에 넣었다. 2 분 후 모세관 상승은 액체 높이보다 약 3 cm 높은 것으로 결정되었다. 모세관 상승은 PCT 출원 번호 PCT/US19/65978에 기재된 바와 같이 결정되었다 (예를 들어, 도 1A - 1C 참조). 증기 투과율은 130 g/hr/m2로 결정되었다. 수주 파과 압력이 테스트되었고 층은 측정 가능한 수주의 높이를 지지할 수 없었다.
실시예 29
알루미늄 메쉬 층을 약 60°C 내지 80°C의 온도에서 약 30 내지 90 분의 시간 동안 질산 마그네슘 및 유사한 양의 헥사메틸렌테트라민의 25 내지 75 mM 수용액에서 침착된 산화 마그네슘으로 구성된 세라믹 재료로 코팅했다.
이후 메쉬를 약 300°C 내지 600°C의 온도에서 약 1 시간 동안 하소하여, 표면 친수성 특성을 부여했다. 물 접촉각은 세실 드랍 방법을 통해 5 도 미만으로 측정된다. 층을 약 1 cm의 탈이온수가 담긴 컵에 넣는다. 2 분 후 모세관 상승은 액체 높이보다 약 5 cm 높은 것으로 결정되었다. 증기 투과율은 약 150 g/hr/m2로 결정되었다. 수주 파과 압력이 테스트되었고; 층은 측정 가능한 수주의 높이를 지지할 수 없었다.
실시예 30
직조 폴리에스테르 텍스타일 및 직조 나일론 텍스타일을 약 250 nm의 알루미늄으로 스퍼터링했다. 텍스타일을 더 작은 조각으로 절단하고 3 가지 상이한 세라믹 재료: a) 마그네슘 산화물/수산화물 기반 세라믹, b) 망간 산화물/수산화물 기반 세라믹, c) 아연 산화물/수산화물 기반 세라믹으로 코팅했다. 세 가지 세라믹 모두 일정량의 산화/수산화 알루미늄을 함유했다. 세라믹은 실시예 1에 기재된 방법과 유사한 방법으로 침착되었다 (세라믹에서 발견된 각각의 양이온에 대해 2+ 금속 질산염 또는 금속 황산염 사용). 샘플이 접촉각에 대해 테스트되었고 15 도 미만의 접촉각을 나타냈다. 이후 세라믹 개질된 텍스타일을 이소프로판올 중의 헥사데실포스폰산 또는 에탄올 중의 헥사데실트리에톡시실란의 희석 배스(0.1% 내지 1%)에 침지 코팅했다. 실란의 경우, 때때로 소량의 아세트산 촉매를 사용했다. 이후 샘플을 접촉각에 대해 다시 측정했고 약 150 내지 160 도의 접촉각을 나타냈다. 수증기 투과율은 미개질 패브릭의 측정 오차 이내였다.
실시예 31
직조 폴리에스테르, 폴리아미드, 및 텐셀(Tencel) 텍스타일은 약 5 내지 60 분 동안 실온에서 약 200-500 mM 황산 아연, 약 50-150 mM의 과황산 칼륨, 및 약 1.2 내지 1.7 몰 수산화 암모늄의 배치에 텍스타일을 침지하여 산화 아연 기반 세라믹으로 코팅되었다. 산화 니켈 침전물이 또한 황산 아연을 황산 니켈로 대체하여 폴리에스테르 상에 생성되었다. 산화 망간 침전물은 또한 황산 아연을 황산 망간으로 대체하고 과황산염을 과망간산염으로 대체하여 폴리에스테르 상에 생성되었다. 이후 이러한 샘플을 약 105 °C 내지 약 140 °C의 온도에서 약 1 내지 2 시간 동안 건조시켰다. 샘플이 접촉각에 대해 테스트되었고 15 도 미만의 접촉각을 나타냈다. 이후 세라믹 개질된 텍스타일을 이소프로판올 중의 헥사데실포스폰산 또는 에탄올 중의 헥사데실트리에톡시실란의 희석 배스(0.1% 내지 1%)에 침지 코팅했다. 실란의 경우, 때때로 소량의 아세트산 촉매를 사용했다. 이후 샘플을 접촉각에 대해 다시 측정했고 약 150 내지 160 도의 접촉각을 나타냈다.
실시예 32
직조 폴리아미드 및 폴리에스테르 텍스타일을 약 실온 내지 약 80°C의 온도에서 약 5 분 내지 약 1 시간 동안 약 5 내지 200 mM의 과망간산 칼륨 및 약 10 내지 400 mM의 수산화 암모늄의 수조에 담갔다. 과망간산염 대 수산화 알루미늄의 전형적인 비율은 약 1 대 2였다. 이후 기재를 건조시킨 다음 약 60°C 내지 80°C의 온도에서 약 5 내지 90 분의 시간 동안 금속(Mn, Zn, 또는 Mg) 질산염 및 유사한 양의 헥사메틸렌테트라민의 25 내지 150 mM 수용액에 기재를 침지시켜 망간 산화물/수산화물, 아연 산화물/수산화물, 또는 마그네슘 산화물/수산화물을 포함하는 구조화된 세라믹 층으로 침착시켰다. 이후 메쉬를 약 100°C 내지 250°C의 온도에서 약 1 시간 동안 건조시켰다. 이러한 샘플의 접촉각을 측정하고 약 15 도 미만으로 결정한다. 이후 세라믹 개질된 텍스타일을 이소프로판올 중의 헥사데실포스폰산 또는 에탄올 중의 헥사데실트리에톡시실란의 희석 배스(0.1% 내지 1%)에 침지 코팅했다. 실란의 경우, 때때로 소량의 아세트산 촉매를 사용했다. 이후 샘플을 접촉각에 대해 다시 측정했고 약 150 내지 160 도의 접촉각을 나타냈다.
전술한 발명이 이해의 명료함을 위해 예시 및 실시예에 의해 다소 상세하게 설명되었지만, 특정 변화 및 수정이 첨부된 청구범위에 설명된 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 실시될 수 있음이 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 설명이 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.
본원에 언급된 모든 간행물, 특허 및 특허 출원은 각각의 개별 간행물, 특허 또는 특허 출원이 구체적으로 그리고 개별적으로 참조로 포함되는 것으로 지시된 것과 동일한 정도로 모든 목적을 위해 그 전체가 본원에 참조로 포함된다.

Claims (43)

  1. 다음을 포함하는, 상부 표면 및 하부 표면을 포함하는 재료의 조립체:
    (a) x 하나 이상의 기능적 특성을 포함하는 재료의 At 층, 여기서 At 층은 상부 표면을 포함하는 최상층을 포함함;
    (b) y 하나 이상의 기능적 특성을 포함하는 재료의 Ab 층, 여기서 Ab 층은 하부 표면을 포함하는 최하층을 포함함; 및
    (c) z x A 층과 y A 층 사이의 절연 또는 구조 재료의 B 층,
    여기서 x, y, 및 z는 동일하거나 상이한 수의 층이고,
    여기서 At 층 및 Ab 층은 각각 기재 상에 무결합제 세라믹 재료를 포함하고,
    여기서 각각의 At 층 및/또는 각각의 Ab 층 상의 세라믹 재료는 동일하거나 상이함.
  2. 제1항에 있어서, 무결합제 세라믹 재료는 주로 결정질인 조립체.
  3. 제1항에 있어서, 세라믹 재료는 금속 산화물, 금속 산화물의 수화물, 금속 수산화물, 및/또는 금속 수산화물의 수화물을 포함하는 조립체.
  4. 제3항에 있어서, 세라믹 재료는 금속 수산화물을 포함하고, 금속 수산화물의 적어도 일부는 층상 이중 수산화물을 포함하는 조립체.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 세라믹은 나노구조화된 세라믹인 조립체.
  6. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 At 층 및/또는 적어도 하나의 Ab 층에 대한 기재는 직조, 비직조, 또는 편직된 합성 또는 천연 텍스타일, 금속 메쉬, 금속 스크린, 금속 천, 합성 또는 천연 중합체 재료 또는 필름으로부터 선택된 재료를 포함하는 조립체.
  7. 제6항에 있어서, 적어도 하나의 At 층에 대한 기재 및 적어도 하나의 Ab 층에 대한 기재, 또는 적어도 둘의 At 층에 대한 기재, 또는 적어도 둘의 Ab 층에 대한 기재는 직조, 비직조, 또는 편직된 합성 또는 천연 텍스타일, 금속 메쉬, 금속 스크린, 금속 천, 합성 또는 천연 중합체 재료 또는 필름으로부터 선택된 상이한 재료를 포함하는 조립체.
  8. 제1항에 있어서, 각각의 At 및/또는 Ab 층은 얼음 및 응축물 관리, 결빙 방지, 성에 방지, 초소수성, 초친수성, 미생물 성장 억제, 내식성, 전자기 변조, 열 변조, 난연성, 통기성, 동적 바람 저항, 색상, 흡수, 차단, 유지 특성, 미적 특성, 냄새 제어, 내마모성, 기계적 특성, 표면 마찰, 촉감, 내구성 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 하나 이상의 기능적 특성을 포함하는 조립체.
  9. 제8항에 있어서, x 및/또는 y는 1보다 크고, 각각의 At 및/또는 Ab 층은 다른 At 및/또는 Ab 층과 상이한 기능적 특성을 포함하는 조립체.
  10. 제8항에 있어서, 상부 표면을 포함하는 최상층 및 하부 표면을 포함하는 최하층은 동일한 기능적 특성을 포함하는 조립체.
  11. 제8항에 있어서, 상부 표면을 포함하는 최상층 및 하부 표면을 포함하는 최하층은 상이한 기능적 특성을 포함하는 조립체.
  12. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 At 및/또는 적어도 하나의 Ab 층은 하나 이상의 기능적 특성을 부여하는 탑 코트 재료를 포함하고, 탑 코트 재료에 의해 부여된 적어도 하나의 기능적 특성은 세라믹 재료를 포함하지 않는 동일한 기재 상에 직접 침착된 동일한 탑 코트 재료에 의해 부여된 동일한 기능적 특성보다 더 큰 규모인 조립체.
  13. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 At 및/또는 적어도 하나의 Ab 층은 탑 코트 재료를 포함하고, 세라믹 재료 및 탑 코트 재료는 동일한 기재 표면 상에 독립적으로 침착된 세라믹 재료 또는 탑 코트 재료에 의해 부여된 동일한 기능적 특성보다 더 큰 규모인 하나 이상의 기능적 특성을 상승적으로 부여하는 조립체.
  14. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 At 및/또는 적어도 하나의 Ab 층 상의 무결합제 세라믹 재료는 부분적으로 충전된 다공성 구조인 조립체.
  15. 제14항에 있어서, 세라믹 재료의 기공은 제2 세라믹 재료 또는 헤드 그룹 및 테일 그룹을 갖는 분자로 부분적으로 충전된 조립체.
  16. 제1항에 있어서, 각각의 B 층은 열 저항, 전기 저항, 구조적 지지, 기계적 패딩, 및 유체 전달 특징, 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 하나 이상의 구조적 특성을 포함하는 조립체.
  17. 제1항에 있어서, 하나 이상의 B 층은 유리 섬유, 느슨한 세라믹, 및 기타 무기 재료로부터 선택되는 세라믹 재료를 포함하는 조립체.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 조립체는 기능성 아우터웨어 의류, 의료용 붕대, 의료용 석고붕대, 수술용 가운, 여과 및 분리 매체, 포장 재료, 병원 침구, 흡수성 텍스타일, 보소 마스크, 보호 의류, 건축용 텍스타일, 또는 지오-텍스타일에 포함되는 조립체.
  19. 제1항의 조립체를 포함하는 파이프 단열 또는 보호 재료,
    여기서 하나 이상의 At 층은 소수성 또는 초소수성 기능적 특성을 포함하고, 여기서 하나 이상의 B 층은 단열, 보호, 또는 구조적 특성을 포함함, 및
    여기서 하나 이상의 Ab 층은 친수성 또는 초친수성 기능적 특성을 포함함.
  20. 제19항에 따른 파이프 절열 또는 보호 재료,
    여기서 조립체는 파이프를 둘러싸고,
    여기서 최하 Ab 층은 파이프와 접촉하고,
    여기서 최상 At 층은 주변 환경과 접촉함.
  21. 제19항 또는 제20항에 있어서, 하나 이상의 At 및/또는 하나 이상의 Ab 층은 세라믹 코팅된 직조 재료를 포함하는 파이프 단열 또는 보호 재료.
  22. 제21항에 있어서, 직조 재료는 스테인리스강 합금 직조 재료, 탄소강 합금 직조 재료, 알루미늄 합금 직조 재료, 및 텍스타일로부터 선택되는 파이프 단열 또는 보호 재료.
  23. 제19항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 B 층은 유리섬유, 탄화 규소, 세라믹 섬유 절열재, 실리콘 또는 실리콘 폼, 미네랄 울, 현무암, 셀룰러 유리, 폴리이미드, 규산 칼슘, 및 실리카로부터 선택되는 재료를 포함하는 파이프 단열 또는 보호 재료.
  24. 제19항 내지 제23항 중 어느 한 항에 따른 파이프 단열 또는 보호 재료에 의해 둘러싸인 파이프.
  25. 제1항의 조립체를 포함하는 텍스타일 재료,
    여기서 하나 이상의 At 층은 소수성 또는 초소수성 기능적 특성을 포함하고, 여기서 하나 이상의 B 층은 단열, 보호, 또는 구조적 특성을 포함함, 및
    여기서 하나 이상의 Ab 층은 친수성 또는 초친수성 기능적 특성을 포함함.
  26. 제25항에 있어서, 하나 이상의 At 및/또는 하나 이상의 Ab 층의 기재는 직조 재료를 포함하는 텍스타일 재료.
  27. 제26항에 있어서, 직조 재료는 텍스타일, 폴리아미드, 폴리에스테르, 중합체 기재 또는 필름, 셀룰로스 재료, 면, 양모, 스테인리스강 합금 직조 재료, 및 알루미늄 합금 직조 재료로부터 선택되는 텍스타일 재료.
  28. 제25항에 있어서, 하나 이상의 At 및/또는 하나 이상의 Ab 층의 기재는 나일론 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)를 포함하는 텍스타일 재료.
  29. 제25항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 B 층은 폴리에스테르, 플리스, 양모, 깃털, 솜털, 및 기타 주로 유기 재료로부터 선택되는 재료를 포함하는 텍스타일 재료.
  30. 다음을 포함하는, 상부 표면 및 하부 표면을 포함하는 재료의 조립체:
    (a) x 하나 이상의 기능적 특성을 포함하는 재료의 A 층, 여기서 A 층은 상부 표면을 포함하는 최상층을 포함함; 및
    여기서 A 층 각각은 기재 상에 무결합제 세라믹 재료를 포함함;
    (b) z 절연 또는 구조 재료의 B 층,
    여기서 B 층은 하부 표면을 포함하는 최하층을 포함함, 및
    여기서 x 및 z는 동일하거나 상이한 수의 층임.
  31. 다음을 포함하는, 상부 표면 및 하부 표면을 포함하는 재료의 조립체:
    (a) x 하나 이상의 기능적 특성을 포함하는 재료의 At 층, 여기서 At 층은 상부 표면을 포함하는 최상층을 포함함; 및
    (b) y 하나 이상의 기능적 특성을 포함하는 재료의 Ab 층, 여기서 Ab 층은 하부 표면을 포함하는 최하층을 포함함,
    여기서 At 층 및 Ab 층은 각각 기재 상에 무결합제 세라믹 재료를 포함하고,
    여기서 At 층 상의 세라믹 재료는 Ab 층 상의 세라믹 재료와 상이하고,
    여기서 x 및 y는 동일하거나 상이함.
  32. 제30항 또는 제31항에 있어서, 세라믹 재료는 주로 결정질인 조립체.
  33. 제30항 또는 제31항에 있어서, 세라믹 재료는 금속 산화물, 금속 산화물의 수화물, 금속 수산화물, 및/또는 금속 수산화물의 수화물을 포함하는 조립체.
  34. 제33항에 있어서, 세라믹 재료는 금속 수산화물을 포함하고, 금속 수산화물의 적어도 일부는 층상 이중 수산화물을 포함하는 조립체.
  35. 제30항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 세라믹은 나노구조화된 세라믹인 조립체.
  36. 제30항에 있어서, 적어도 하나의 A 층은 하나 이상의 기능적 특성을 부여하는 탑 코트 재료를 포함하고, 탑 코트 재료에 의해 부여된 적어도 하나의 기능적 특성은 세라믹 재료를 포함하지 않는 동일한 기재 상에 직접 침착된 동일한 탑 코트 재료에 의해 부여된 동일한 기능적 특성보다 더 큰 규모인 조립체.
  37. 제30항에 있어서, 적어도 하나의 A 층은 탑 코트 재료를 포함하고, 세라믹 재료 및 탑 코트 재료는 동일한 기재 텍스타일 상에 독립적으로 침착된 세라믹 재료 또는 탑 코트 재료에 의해 부여된 동일한 기능적 특성보다 더 큰 규모인 하나 이상의 기능적 특성을 상승적으로 부여하는 조립체.
  38. 제30항에 있어서, 적어도 하나의 A 층 상의 무결합제 세라믹 재료는 부분적으로 충전된 다공성 구조인 조립체.
  39. 제38항에 있어서, 세라믹 재료의 기공은 제2 세라믹 재료 또는 헤드 그룹 및 테일 그룹을 갖는 분자로 부분적으로 충전된 조립체.
  40. 제31항에 있어서, 적어도 하나의 At 및/또는 적어도 하나의 Ab 층은 하나 이상의 기능적 특성을 부여하는 탑 코트 재료를 포함하고, 탑 코트 재료에 의해 부여된 적어도 하나의 기능적 특성은 세라믹 재료를 포함하지 않는 동일한 기재 상에 직접 침착된 동일한 탑 코트 재료에 의해 부여된 동일한 기능적 특성보다 더 큰 규모인 조립체.
  41. 제31항에 있어서, 적어도 하나의 At 및/또는 적어도 하나의 Ab 층은 탑 코트 재료를 포함하고, 세라믹 재료 및 탑 코트 재료는 동일한 텍스타일 표면 상에 독립적으로 침착된 세라믹 재료 또는 탑 코트 재료에 의해 부여된 동일한 기능적 특성보다 더 큰 규모인 하나 이상의 기능적 특성을 상승적으로 부여하는 조립체.
  42. 제31항에 있어서, 적어도 하나의 At 및/또는 적어도 하나의 Ab 층 상의 무결합제 세라믹 재료는 부분적으로 충전된 다공성 구조인 조립체.
  43. 제42항에 있어서, 세라믹 재료의 기공은 제2 세라믹 재료 또는 헤드 그룹 및 테일 그룹을 갖는 분자로 부분적으로 충전된 조립체.
















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