KR840001900B1 - 설포나토-유기실라놀 수용액의 제조방법 - Google Patents

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에이. 랑게저 브루스
알. 베크 보이드
티. 쉐트 프랭크
브이. 디. 티어즈 죠지
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차알튼 디이츠
미네소타 마이닝 매누팩춰링 캄파니
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Abstract

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Description

설포나토-유기실라놀 수용액의 제조방법
본 발명은 규토질 표면에 지속적인 친수성을 가지게 하는데 유용한 설포나토-유기실라놀 수용액의 제조방법에 관한 것이다.
비록 친수성을 갖는데 유용한 여러가지 물질들이 이미 제시 되어왔으나 그러한 물질들은 한두가지 이유로 소망스럽지는 못했다. 예를들면, 트리에탄올 암모니움 올레이트, 나트륨라우릴 설페이트, 나트륨도데실 벤젠설포네이트, 폴리옥시알킬렌소르비톨 같은 일반 음이온성 및 비이온성 표면활성제는 처리한 표면에 지속적인 친수성이나 항농무(antifogging) 작용이없기 때문에 만족스럽지 못했다. 따라서 효과를 얻기 위해서는 표면에 수시로 적응시켜야 했다.
친수성을 갖게하는데 사용되는 다른 형태의 표면활성제는 디에틸 실리콘 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리프로필렌 옥사이드의 삼중합체이다. 이 물질은 미국특허 3,337,351에 기술되어 있는데 기질에 지속적으로 친수성을 부여하는데는 실패했다.
다른 형태의 표면활성제도 알려져 있다. 미국특허 3,187,033에는 S-C 결합된 설포기를 함유하고 비누와 같은 물리적, 화학적 성질을 가진 물질이 공개되어 있다. 이 물질들은 실질적으로 표면장력을 낮추는 능력을 가지고 있다.
미국특허 3,507,897에는 수성매질에서 실록산 표면활성제가 기술되어 있다. 이 용액은 실록산이 감소되지 않도록 5-8의 pH를 갖는 것이 좋다. 이 실록산은 뛰어난 표면장력 감소능력을 나타내는 것으로 알려졌다.
미국특허 3,328,449에는 세척제, 이온교환수지, 습윤제, 항고정제 및 실록산의 중합촉매로 유용한 설포프로필화된, 유기적 실란과 실록산 화합물이 기술되어 있다. 이들은 용액 형태로 제공될 수 있으며 적당한 용매로는 물도 포함된다. 그러나 용매는 용질과 반응되어서는 안된다. 그러나 설포나토-유기실란올의 안정된 수용액이나 그것으로 처리하여 친수성을 주는 규토질표면에 대해서는 아무런 언급이없다.
미국특허 3,455,877에는 에폭시기(또는 에폭시기를 함유한기)가 Si-C 결합으로 실리콘에 결합된 유기실리콘 에폭사이드에 대해 기술되어 있다. 이 물질은 유화제, 가소제, 윤활제 등으로 유용하다.
이들은 또한 에폭사이드를 아황산나트륨와 반응시켜 수산화나트륨 설포네이트를 제조하는데도 유용하다. 그러나 이런 화합물의 안정한 수용액 제조나 이런 조성물을 규토질 표면에 접촉시켜 표면에 지속적인 친수성질을 나타내도록 하는 문제에 대해서는 언급이없다.
본 발명은 지속적인 친수적인 표면 그 자체 뿐 아니라 규토질 표면에 친수작용을 지속적으로 부여하는데 유용한 화합물, 수용액, 조성물 및 그 방법을 제공한다. 본 발명은 특히 규토 표면에서 유지나 왁스를 쉽게 제거시킬 필요가 있거나 바람직스러운 때에 특히 유용하다.
본 발명의 화합물, 수용액 같은 조성물 및 방법은 밀접하게 인접한 SiOH부위를 가진 규토질 표면을 가진 여러가지 기질에 지속적인 친수성질을 부여하는데 사용될 수 있다. 그러한 표면의 예로는 창문유리, 거울유리, 보로실리케이트유리, 납유리, 가소된 실리카, 소다유리, 광활제를 칠한 도자기 및 도자기타일, 도자기 전기절연체, 장식용도자기, 자기세공품, 사기그릇, 글질도자기, 천연석영, 화강암, 장석, 녹주석, 흑요석, 에나멜 칠한 철 및 마노등이있다. 또한 구조식
Figure kpo00001
(여기서 X는 1-2임)이고 보통 실리콘 모노옥사이드라는 용어로 되는 실리콘 옥사이드 증기로 제피된 중합체 또는 비중합체 표면도 본 발명에 따라 친수성이될 수 있다. 실리콘 옥사이드로 처리되어 친수성으로 되는 중합체 표면의 예로는 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리비닐 클로라이드, 폴리비닐플루오라이드, 폴리에스테르폴리카보네이트, 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐플루오라이드, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리이미드, 페놀성수지, 폴리에틸렌, 나이론폴리스티렌 폴리프로필렌, 셀룰로스 아세테이트 부티레이트, 폴리메틸메타아크릴레이트등이 있다. 상기 실리콘옥사이드로 처리하여 친수성이 되는 비중합성 표면의 예로는 운모, 알루미늄, 철강, 페인트 칠판 표면등이있다.
본 발명에 따라 처리된 규토질 표면은 유지나 왁스성질을 나타내지 않는다. 즉, 이들은 기름기가 없다. 따라서 유지나 왁스가 처리한 표면에 부착될 수 있다. 그러나 처리된 표면은 단순히 물로 헹구기만 하여도 쉽게 씻어져서 유지와 왁스가 거기에서 제거될 수 있고 아주 가볍게 문질러 주면 어떤 경우에는 더욱 도움이 되기도 한다.
본 발명은 규토질 표면에 지속적인 친수성을 주기 때문에 이러한 표면은 유지 왁스로 반복하여 미리 더럽혀졌다 할지라도 쉽게 씻어질 수 있다. 더욱기 본발명에서 처리된 표면은 처리하지 않은 표면보다 실질적으로 청결히 하기가 더욱 쉽다.
본 발명에 따라 처리한 표면으로부터 쉽게 제거될 수 있는 유지나 왁스의 예로는 버터, 마가린, 라드유, 천연세붐(피부유), 인공세붐, 자동차기름, 자동차유지, 파라필왁스 및 왁스연결마크가 있다. 탄력성 접착제 압력에 민감한 접착제, 가열가소성(용매에 용해되는) 접착제, 가열경화성 접착제, 에폭시 접착제 및 실리콘 기질의 접착제 같은 다른 기질도 이 표면으로부터 쉽게 제거될 수 있다.
설포나토-유기실라놀 화합물은 수용액 형태로 제공되는 것이좋다. 놀랍게도 이러한 용액은 설포나토-유기실라놀 화합물의 높은 농도에서도 장기간 동안 안정하다. 즉 10-15중량% 이상에서도 안정하다. 계속 저장해 두어도 용액의 활성은 유지되고 아무런 침전도 형성되지 않는다. 또한 이 용액은 설포나토-유기실라놀화합물의 여러가지 농도로 제공될 수 있다. 따라서 이 용액은 저장 또는 선적시에 농축된 형태로 제공되어 사용시에 희석하여 사용할 수 있다.
또한 바람직한 수용액은 규토질 표면에 엷은 지속성 항농무코팅을 제공한다. 이것은 습도가 높은 상태하에 계속 방치하여도 상기 용액으로 처리한 표면에 개개의 물방울이 형성되지 않고 그대로 남아있음(즉 처리 표면에 안개가 끼지 않음)을 의미한다.
놀랍게도 설포나토-유기실라놀 화합물은 전형적인 계면 활성작용이 없음에도 위와같은 결과가 얻어진다. 이렇게 이 화합물들은 수성매질의 표면장력에 현저한 영향을 미치지 않는다.
본 발명에 따르면 화합물의 물속에서 유리된 산의 형태를 기준할때 최소한 30%중량의 산소와 화합물 중의 실리콘이 15%중량을 넘지않는 최소한 하나의 설포나토-유기치환체를 가진 신규한 설포나토-유기 실리콘 화합물(앞으로는 가끔 설포나토-실라놀이라 칭함)이 제공된다.
여기서 실리놀 화합물의 산 형태라는 것은 구조식을 가진 설포나토 치환체를 가진 화합물을 말한다. 산소 및 실리콘에 대한 모든 백분률은 이 화합물이 산 형태이거나 수용액내에 존재하거나 산의 염형태이거나를 막론하고 이러한 형태로 기준하여 계산한 것이다.
두 종류의 신규한 설포나토-실라놀이 제공된다. 이들은 유기실라놀-설폰산과 유기실라놀레이트 설폰산염(모두 다 앞으로 상세히 기술된다)이다. 여기에 설포나토-유기실라놀 화합물의 신규한 수용액도 제공된다.
이 수용액에는 공지의 유기실라놀 설폰산염 외에 신규한 유기실라놀 설폰산과 유기실라놀레이트 설폰산염의 용액도 포함된다. 여기서 "수용액"이란 물이 존재하는 용액을 말한다. 이런 용액과 조성물은 단 하나의 용매로 사용하거나 물과 알콜 및 아세톤 같은 유기용매의 조성물을 사용할 수 있다. 더욱이 상당량의 유기용매를 그 조성물에 포함시킬 수 있다.
또한 설포나토 유기실라놀 화합물과 연마물질로 된 신규한 수성조성물도 제공된다. 이 조성물은 규토질표면을 깨끗이하고 활성화시키며 일단계로 지속적인 친수성을 부여한다.
또한 지속적인 친수성 유기층이 결합된 규토질 표면으로된 물질도 제공한다. 본발명은 또한 규토질 표면에 지속적인 친수성을 부여하는 공정을 제공한다.
본발명의 설포나토-유기실라놀 화합물은 상응하는 전구 유기실란을 유기실라놀레이트나 유기실라놀 설폰산염으로 바꾸고 바로 원하는 목적물로 전환시켜 제조할 수 있다.
본 발명의 화합물과 용액의 제조에 유용한 전구 실란물질은 유기기에 반응성 관능기와 실리콘 원자에 1-3개의 가수분해될 수 있는지를 가지고 있다. 전구실란의 유용한 형태의 한예를들면 유기기에 에폭사이드기를 가진 것이다. 이 물질은 알콜이나 수용액을 알카리설파이트 수용액과 반응시켜 유기실라놀레이트 설폰산염으로 전환될 수 있다. 실라놀레이트염은 실라놀레이트 용액을 롬 앤드 하스컴페니 제품인 알베르라이트
Figure kpo00002
IR-120(산형태) 같은 산성이온교환수지를 통과시켜 유기실라놀 설폰산으로 전환될 수 있다. 실라놀 레이트염과 설폰산은 모두 예를들어 산형태로 중화시켜서 중성 pH인 유기실라놀 설폰산염으로 전환시킬 수 있다.
다른 형태의 유용한 전구실란의 예로는 유기기에 에틸렌형 불포화를 가진 것이다. 이 형태의 물질은 그의 알콜용액을 알카리 비설파이트와 반응시켜 유기실라놀 설폰산염으로 전환될 수 있다. 생성된 설폰산염은 실라놀설폰산염 용액을 산성이온교환 수지에 통과시켜 상응하는 유기실라놀설폰산으로 전환시킬 수 있다.
또한 유기실라놀설폰산염은 유기실라놀설폰산염 용액을 적당한 염기로 처리하여 유기실라놀레이트 설폰산염으로 전환시킬 수 있다.
또 다른 운용한 전구실란의 예로는 유기기에 티올(메르캅토)기를 가진 것이다. 이 물질은 전구 실란의 아세톤용액을 과망산칼륨 수용액으로 산화시켜 상응하는 유기실라놀 설폰산염으로 전환될 수 있다.
그리고나서 생성된 실라놀-설폰산염은 이 염용액을 산성이온 교환수지에 통과시켜 상응하는 유기실라놀 설폰산으로 전환될 수 있다.
또한 실라놀-설폰산염은 적당한 염기로 반응시켜 상응하는 유기실라놀 레이트 설폰산염으로 전환될 수 있다.
본 발명의 용액과 조성물에 사용된 설포나토-유기실라놀 화합물은 다음구조식(Ⅰ)과 같다.
Figure kpo00003
여기서 Q는 하이드록시, C1-C4의 알킬, C1-C4의 알콕시이고 M은 수소, 알카리금속 또는 평균분자량이 150이하이고 pKa가 11보다 큰 강유 기염가의 유기양이온이고 ; X는 유기성 결합기이고 ; Y는 수소, 알카리토류금속(예, 마그네슘, 칼슘) 평균 분자량이 200이하이고 pKa가 11보다 큰 양자를 공여하는 약 염기의 유기성 양이온(예, 4-아미노피리딘, 2-메톡시에틸아민, 벤질아민, 2.4-디메틸이미다졸, 3-〔2-에톡시(2-에톡시에톡시)〕프로필아민), 평균분자량이 150이하이고 pKa가 11보다 큰 강유기염기의 유기양이온, 알카리금속, Y가 수소 또는 알카리토류금속, 상기 양자공 여약염기의 유기양이온 일때는 M이 수소이다.
r는 Y의 원자가와 같고 n은 1 또는 2이다.
이 화합물의 산소중량%는 최소한 30%(양호하기로는) 최소한 40%이고 가장 바람직스럽기는 45-55% 범위이다.
이 화합물의 실리콘중량%는 15% 이하이다. 각각의 백분율은 수중에 유리된 산형태의 화합물 중량을 기준으로한 것이다.
유기결합기 X는 알킬렌기, 싸이클로알킬렌기, 알킬치환 싸이클로알킬렌기, 하이드록시 치환된 알킬렌기, 하이드록시 치환된 모노-옥사알킬렌기, 모노-옥사백본 치환체를 가진 2가의 탄화수소기, 모노-티아백본 치환체를 가진 2가의 탄화수소기, 모노옥사-티아백본 치환체를 가진 2가의 탄화수소기, 디옥소티아백본치환체를 가진 2가의 탄화수소기 아릴렌기, 아릴알킬렌기, 알킬아릴렌기 및 치환된 알킬아릴렌기가 바람직스럽다. 가장 바람직한 X는 알킬렌기, 하이드록시 치환된 알킬렌기, 하이드록시 치환된 모노-옥사알킬렌기이다.
신규한 유기실라놀 설폰산은 구조식(Ⅰ)의 화합물중의 일종인데 다음 구조식(Ⅱ)를 가지고 있다.
Figure kpo00004
여기서 X, Q 및 n은 상술한 바와같다. 구조식(Ⅱ)의 유기실라놀설폰산의 예로는 다음구조식(ⅡA), (ⅡB), (ⅡC)가 있다.
Figure kpo00005
여기서 X는 상술한 바와같고 Q1는 C1-C4의 알킬기이다.
구조식(ⅡA), (ⅡB) 및 (ⅡC)의 대표적인 화합물에는 다음과 같은 것들이 포함된다.
Figure kpo00006
상기(a)-(i) 화합물중에(a), (c), (d) 및 (i) 화합물이 더욱좋다. (d) 화합물은 특히 바람직한 화합물이다 (a)-(i) 화합물 제조를 위한 출발물질은 각각 다음과 같다.
Figure kpo00007
여기서 R1는 메틸이나 에틸이다.
Figure kpo00008
유기실라놀 설폰산의 수용액은 산성이다. 이들은 5이하, (양호하기로는 3이하. 가장 양호하기로는 0.5-2.5)의 pH를 갖는다.
구조식(Ⅰ) 화합물에 속하는 또다른 대표적인 화합물로 다음구조식(Ⅲ)을 가진 신규한 유기실라놀레이트-설폰산염이 있다.
Figure kpo00009
여기서 Q, X, n 및 r는 상술한 바와같고 Z는 알칼리 금속, 또는 150이하의 평균원자량과 11이상의 pKa를 가진 강유기염기의 유기양이온이다.
구조식(Ⅲ)의 유기실라놀레이트 설폰산염의 예를들면 다음 (ⅢA)와 (ⅢB) 화합물이 있다.
Figure kpo00010
구조식(ⅢA) 및 (ⅢB) 화합물의 대표적인 화합물에는 다음(a), (b)가 있다.
Figure kpo00011
유기실라놀레이트 설폰산염의 수용액은 염기성이다. 이들은 9이상(양호하기로는 10이상, 가장 양호하기로는 11-13의 pH를 가지고 있다.
본 발명의 수용액과 조성물로 유용한 구조식(Ⅰ) 화합물의 또다른 형태로 다음 구조식(Ⅳ)를 가진 공지의 유기실라놀-설폰산염이 있다.
Figure kpo00012
여기서 X, n 및 r는 각각 상술한 바와같고 Q"는 하이드록시, 또는 C1-C4의 알킬이고, A는 알카리토류금속, 또는 200이하의 평균분자량과 11이하의 pKa를 가진 유기양이온 또는 양자공여체의 약염기, 또는 알카리금속, 150이하의 평균분자량과 11이상의 pKa를 가진 강유기염기의 유기양이온이다.
구조식(Ⅳ)의 유기실라놀-설폰산염의 예를들면 다음과 같다.
(a) (HO)3-Si-XCH2SO3 -A+(ⅣA)
(b) (HO)2-Si-(CH2CH2SO3 -A+)2(ⅣB)
대표적인(ⅣA) 및 (ⅣB) 화합물에는 다음과 같은 화합물이 있다.
(a) (HO)3-Si-CH2CH2SO3 -K+
(b) (HO)2-Si-(CH2CH2SO3 -Na+)2
유기실라놀 설폰산염의 수용액은 중성이다. 이들은 5-9, (양호하기로는 6-8)의 pH를 갖는다.
규토질표면에 처리하는데 사용되는 용액은 1-3중량%의 원하는 설포나토 실라놀화합물 농도를 갖는 것이 좋다. 만약 원한다면 더 낮거나 더 높은 농도(예, 0.1%-30% 또는 그 이상)의 설포나토 실라놀도 사용될 수 있다.
규토질 표면은 본 발명에 의해 친수성이 지속될 수 있다. 설포나토 유기실라놀화합물 수용액을 온화한조건(10℃-60℃의 대기압)에서 상기 표면에 적용시키고 실온(23℃)에서 단순히 건조시켜 친수성질을 부여한다. 이런 성질을 얻기위해 어떤 촉매나 경화제도 필요하지 않다.
본 발명의 조성물은 규토질 표면, 특히 실리콘옥사이드로 처리된 중합 및 비중합 표면에 직접 적용시킬 수 있다. 그러나 처리될 유리나 광활제를 칠한 도자기표면을 깨끗이 씻고 수용액을 적용시키기 직전이나 동시에 활성화시키는 것이 좋다. 세척하고 활성화된 표면에 결합되는 설포나토 유기실라놀 화합물의 양은 세척-활성화 단계와 처리단계 사이의 시간이 크면 클수록 감소됨이 발견되었다.
더욱이 이러한 지연작업이 친수성 표면의 지속성을 없애주는 경향이 있다.
표면을 씻고 활성화시키는데는 여러가지 기술이 이용될 수 있다. 예를들면 연마물질(때때로 광택제라고도 한다)을 사용할 수 있고 바로 헹군다음 보통 건조시킨다.
규토질표면을 닦고 활성화시키는데 유용한 연마제에는 실리카, 알루미나, 활석, 석영, 세롬옥사이드 및 지르코니움 옥사이드가 있다. 또 다른 예로는 탄산칼슘, 실리콘 카바이드 및 알루미늄 옥사이드가 있다.
표면은 그것을 불화수소산, 크롬황산 및 수산화나트륨 용액같은 물질과 접촉시키고나서 헹구고 건조시켜 세척 및 활성화시킬 수 있다.
또한 연마제나 광택제를 수용액으로 만들어 일부의 조성물로하여 한단계로 세척하고 활성화시키고 표면에 지속적인 친수성질을 부여할 수도 있다. 이런경우 표면은 건조하고 부드러운 천으로 닦거나 물로 헹구어서 수용액처리 및 방치후의 연마제를 제거시키는 것이 좋다.
본 발명의 일부조성물은 여러가지 잇점을 가지고 있다. 상기한 바와같이 규토질 표면에 결합되는 설포나토유기실라놀 화합물의 양과 친수성질의 지속성은 세척과 설포나토실라놀의 처리단계 사이의 시간이 길수록 감소되는 경향이 있다. 그러나 세척, 활성화 및 처기가 동시에 일어나는 일부조성물을 사용하므로서 이러한 불이익은 사라지게 된다.
본 발명의 일부조성물에 이용되는 연마제는 전체조성물의 최소한 1중량%를 함유해야하고 5-10%인 것이 좋으나 더욱 많은 함량(예, 60%)도 원한다면 가능하다. 좋은 연마물질은 여러가지 크기의 입자를 가지고 있으나 처리된 표면을 육안으로 보일정도로 연마시킬만큼 크지 않은 것이 좋다.
표면을 세척하고 활성화하는데 사용되는 정확한양은 사용되는 처리용액의 성질에 약간 좌우된다. 표면을 지속적인 친수성을 부여하는데 유기실리놀-설폰산이 사용될때는 산성연마제를 사용한다.
유기실라놀레이트가 이용될때는 염기성 연마제를 사용한다. 유기실라놀 설폰산염을 이용할때는 산성이나 염기성연마제를 사용한다.
처리된 표면은 그 표면을 헹구기전에 잠시동안 건조상태로 두는 것이 좋다. 이 기간동안에 설토나토-유기실라놀 화합물은 규토질 표면과 반응을 일으켜 그위에 지속적인 친수성질을 부여한다. 이 시점에서 처리된 표면은 "정지되었다"고 말할 수 있다. 설포나토-실라놀의
Figure kpo00013
부위가 규토질표면에서 SiOH 부위와 반응하여 거기에 Si-O-Si결합을 형성할때 유기실리콘 친수층이 형성된다고 믿어진다.
처리된 표면은 건조후 상대적으로 짧은 시간안에 효과적으로 지속적인 친수성으로 된다.
예를들어 유기실라놀-설폰산을 사용할때는 표면은 1분 정도의 정지후에 지속적인 친수성질을 나타낸다. 그러나 보통 15분 가량의 정치시간이 좋다. 유기실라놀레이트 설폰산염을 사용할 때는 처리된 기질표면은 약 24시간의 정지상태후에 지속적으로 친수성을 나타낸다. 이 물질로 처리된 표면의 친수성질의 정도는 처리후 처음 몇일동안 계속 개선되는 경향이 있다.
유기실라놀설폰산염이 사용될때는 처리표면은 약 2시간 정치후에 지속적인 친수성으로 된다.
친수성의 정도는 처리후 처음 몇 시간동안 계속 개선되는 경향이 있다.
비록 본 발명의 조성물이 표면에 고도의 친수성질을 부여하기 위해 사용될 수 있지만 생성된 친수성 표면을 이온교환방법에 의해 배수성 표면으로 전환시킬 수 있다.
즉 친수성 표면을 4급 지방산아민 같은 어떤 양이온성 개면활성체로 헹구거나 접촉시켜 기질표면에 결합된 설포나토 유기실라놀 화합물을 배수성기를 가진 유기양 이온염으로 전환시킨다. 반응은 완전히 가역적이며 따라서 표면은 원한다면 아주 친수성 상태로 다시 돌아가게 할 수 있다(예를들어 알카리염수용액으로 처리하여 수행됨).
본 발명의 수용액과 조성물은 여러가지 점도로서 제공될 수 있다.
예를들어 점도는 물과같이 약한 상태로부터 접착제같이 강한상태로 다양하게 할 수 있다. 물론 겔상태로 제공할 수도 있다. 또한 여러가지 다른 성분도 포함시킬 수 있다. 즉 예를들면 상술한 바와같은 연마제, 음이온성 계면활성제, 세척제, 현탁보조제 또는 능화제등이 포함된다.
본 발명 수용액이나 조성물에 포함된 음이온성 계면활성제와 세척제는 보통 조성물 중량의 5%가지 되어 있다. 좋기로는 조성물 중량의 0.1-1%로 되는데 원한다면 더 많거나 적을수도 있다. 유용한 계면활성제나 세척제의 대표적인 예로는 니트륨도 데실벤젠설 포네이트, 나트륨도데실 디페닐옥사이드, 디설포네이트, 나트륨도데실설페이트, C8H11SO3H, 나트륨 디옥틸설포석시네이트, 및 나트륨 헵타데실설페이트가 있다.
사용될 수 있는 현탁제나 농화제는 본 발명의 수용액과 조성물에 안정해야한다. 농화제는 연마제(사용되었을 경우)를 장기간(예, 12개월이상) 쉽게 재현탁할 수 있는 상태로 유지시켜야한다. 좋은 농화제는 연마제를 딱딱하게 굳는 것을 방지한다. 또한 현탁제나 농화제는 화학적으로 조성물 수용액에 안정하다. 즉, 이들이 그안에서 퇴화되거나 조정물의 작용에 역효과를 내지 않는다.
현탁제나 농화제는 보통 조성물 중량의 5%까지 함유된다. 좋기로는 조성물 중량의 0.1-1%이고 원한다면 더 많거나 더 적게도 사용될 수 있다. 유용한 농화제나 현탁제의 대표적인 예로는 마그네슘 알루미늄 실리케이트, 퓸드실리카, 및 잔탄검이 있다.
용액과 조성물의 결빙-해빙 안정성을 높이기 위해서 여기에 용매들을 포함시킬 수도 있다. 보통 조성물 중량으로 40%까지 포함시키며 5-10% 범위가 좋다. 대표적인 유용한 용매로는 메탄올, 에탄올, 프로판올 및 2-프로판올 같은 저급 알콜류가 포함된다. 본명세서에 명백히 나타나 있듯이 다른 여러가지 용매도 사용될 수 있다.
위와같이 처리하여 얻은 친수성층은 투명하고 안개가 없으며 엷고 지속성이다. 예를들어 본발명의 수용액으로 처리된 세척하여 활성화된 유리표면은 세척만하고 처리하지 않은 유리표면과 유사한 광학적 특성을 갖는다.
즉 처리한 유리표면의 반사와 투과 모두가 처리하지 않은 유리표면의 그것들과 완전히 동일하다.
더욱이 이 친수층은 아주 엷어서 100나노메터의 두께도 되지 않는다.
이 엷은층은 X-선 광전자 스펙트로스코피(ESCA), 이온분산 스펙트로스코피(ISS), 제2이온질량 스펙트로스코피(SIMS) 라디오라벨드 35S 및 엘립소메트리 같은 여러가지 기술로 관찰될 수 있다. 이러한 기술들에 의하면 친수층은 100노메터이하의 두께를 가지고 있다.
이것은 또한 이 층이 사용한 설포나토 유기실라놀 화합물 1-2분자층만큼 계산된 두께에 해당됨을 나타낸다.
친수성의 지속성을 증명하기 위해 여러가지 기술을 이용할 수 있다. 예를들면 라디오 라벨드 35S, 양이온염료 교환시험, 물방울 확산시험등을 이용할 수 있다. 이 시험들은 싸이클릭 웨어시험과 함께 이용하는 것이 보통이다. 이런 기술들은 이제 더욱 상세히 기술된다.
라디오 라벨드 35S시험
알카리설파이트내에서 방사선 활성물질 35S를 원하는 설포나토 유기라놀 화합물의 수용액제조를 위해 사용한다. 이 용액을 잘닦고 활성화시킨 규토질 표면에 바르고 거기서 정치시킨다. 이 처리된 표면을 탈이온수로 씻어 결합되지 않은 라디오라벨드 설포나토 유기실라놀 화합물을 제거시킨다. 처리된 표면의 방사능활성을 플로우카운터 가스이온계(뉴클레오 시카고 코포레이션의 모델 186을 이용할 수 있음)로 측정한다.
Figure kpo00014
규토질 표면의 일부를 탈이온수내에 양이온성염료(U.S.P) 메틸렌블루(염화물) 염료의 0.01몰 용액(pH4)과량가 접촉시키고 이 염료용액을 그곳에서 건조시켜 표면의 일부에 결합되도록 한다.
이 부분을 탈이온수로 씻어 비결합염료를 제거시키고 남은 결합된 염료는 무수에탄올내에서 과플루오로(에틸싸이클로헥산) 설폰산의 포타슘염 0.5% 용액 3ml로 조심스럽게 씻어서 표면으로부터 제거시킨다. 이 세척액을 모아 염료의 농도를 655나노메터(nm)의 파장에서 10mm셀에서의 그의 스펙트로포토메트릭 흡수를 측정하여 결정한다. 세척액에 흡수가 많으면 표면일부에 설포나토 유기실리콘 화합물치가 높음을 나타낸다. 직접 농도를 측정해도 염료결합 상태를 측정할 수 있다.
본 발명에 따라 처리한 규토기질은 대응하는 통상의 규토질표면 보다도 최소한 50%(좋기로는 최소한 100%) 중량만큼 더많은 메틸렌 블루염화물 염료를 결합시킨다.
통상의 규토질 표면이란 닦고 균일하게하고 친수처리나 다른 이물질이 없는 것을 말한다. 통상적인 표면은 닦고 활성화시킨 다음 실온의 대기압하에서 24시간 이상 균일화되도록 하여 제조된다. 깨끗하게하고 활성화시키는 작업은 연마하여 윤을내거나, 산성 또는 염기성용액으로 처리하거나 불꽃(열) 처리한 다음 탈이온수로 헹구고 상온(23℃)에서 조심스럽게 건조시켜 진행된다. 예를들어 균일화작업은(i) 처리표면을 약 23℃에서 16시간 동안 크롬산 1황산세척액으로 씻고(ii) 이것을 탈이온수로 씻고(iii) 23℃에서 24시간 동안 공기건조시켜 수행될 수 있다. 후자의 처리는 특히 남아 있는 친수성 유기층을 제거시켜 통상적인 규토질과 비교측정하기 위해 행해진다.
Figure kpo00015
시험할 규토질표면의 일부를 연마제 수성슬러리로 씻고 활성화 시키거나 세척 및 활성화시켜서 본 발명에 따른 친수성을 부여한다. 친수적으로 처리한 표면을 원하는 시간동안 정치시키고 탈이온수 1미크로리터(1.0㎕) 방울을 적당한 평평한 규토질 표면에 놓고 물방울로 덮인 부위를 측정한다. 덮인부위가 10㎟ 이하이면 비친수표면이고 덮인부위가 10㎟이상이면 친수표면을 나타낸다.
처리된 표면의 친수성이 커질수록 덮인부위도 많아진다. 12㎟ 이상이면 유지나 왁스를 쉽게 분리시키는 친수표면이고 15㎟ 이상이면 우수한 항농무성질을 가진 표면이된다.
Figure kpo00016
시험할 표면을 가드너 스트레이트 라인워쉬어빌리티 및 아브 레션디쉬인에 놓는다. 약 4킬로 파스칼의 압력하에 젖은 치즈천패드를 표면에 놓고 그 위에서 전후로 계속 문지른다. 한 싸이클은 치즈천패드가 한번 앞뒤로 움직이는 것과같다.
다음 실시예에 따라 상기한 발명을 더욱 상세히 기술한다.
[실시예 1]
유기실라놀에이트 설폰산염
Figure kpo00017
을 제조하였다.
0.5g의 감마글리시독시프로필 트리메톡 시실란과 2.5g의 메탄올로된 용액을 아황산나트륨 0.27g과 물 5g으로된 용액에 서서히 가했다. 이 반응혼합물을 50℃에서 16시간동안 교반하고 고체무게가 3%중량이 되도록 물로 희석하였다. 0.5중량%인 나트륨 도데실벤젠설포네이트 계면활성제를 희석된 반응혼합물에 가하고 교반하여 pH12.8인 염기성 친수처리 용액을 만들었다.
[실시예 2]
유기실라놀 설폰산
Figure kpo00018
은 메탄올/물의 2 : 1부피 부피혼합물에서 실시예 1의 상염용액 8% 중량으로 제조되었다. 이 용액을 과량의 산성형태인 암베르라이트 IR-120(롬앤드 하스 컴페니의 이온교환수지)에 통과시켜 pH 1.6인 용액을 얻었다. 이 용액을 탈이온수로 고체 2% 중량이 되도록 희석하고 거기에 0.5% 중량의 나트륨 도세실벤젠설포 네이트를 가하여 최종적인 친수성 처리용액을 얻었다.
[실시예 3]
유기실라놀 설폰산(HO)3SiCH2CH2SO3 -H+가 제조되었다. 트리에톡시 비닐실란 83.6g과 무수메탄올 1440ml로된 용액을 나트륨 비설파이트 100g 질산나트륨 10g 아질산나트륨 10g 및 물 2200ml로 된 용액에 서서히 가했다. 이 반응혼합물을 약 23℃에서 3시간 동안 교반하고 약 800g의 압베르라이트
Figure kpo00019
IR-120(산형태) 이온교환수지를 통과시켰다. 최종용액의 pH는 약 1인 것으로 측정되었다. 0.5% 중량의 도데실벤젠설폰산을 반응혼합물에 용해하여 산성칠수 처리용액을 얻었다.
[실시예 4]
유기실라놀 설폰산염(HO)3SiCH2CH2SO3 -K+가 제조되었다. 2-메르캅토 에틸트리에톡시실란 0.51 (2미리몰)과 아세톤 4ml로 된 용액을 5분간 교반하면서 과망간산칼륨 1.26g (8미리몰)과 증류수 8ml로된 얼음중탕에서 냉각시킨 용액에 가했다. 얼음중탕을 제거하고 두시간동안 더 교반했다. 나트륨 도데실벤젠설포네이트 0.3%중량을 반응혼합물에 용해하고 이 혼합물을 여과하여 pH 8인 연황색의 중성인 친수성 처리용액을 얻었다.
이 용액의 일부를 증발시켜 염을 회수하고 염의 구조는 핵자기 공명스팩트라(nmr)에 의해 확인되었다.
[실시예 5]
유기실라놀설폰산(HO)3SiCH2CH2CH2SO3 -H+가 제조되었다. 감마메르캅토프로필트리메톡시실란 1.96(0.01몰)과 아세톤 20ml로된 용액을 과망간산칼륨 3.16g (0.02몰)과 물 60ml로된 용액에 신속히 가했다.
생성된 혼합물은 갈색으로 변했고 즉시 가온하고 pH를 거의 9로 증가했다. 혼합물을 여과하고 침전된 MnO2를 탈이온수 300ml로 씻었다. 약 2g의 건조된 MnO2를 얻었다. 여액을 실시예 2에서와 같이 이온교환시켜 산성친수성처리 용액을 얻었다.
생성물의 일부를 회수하여 적정하여 그속의 설폰산 수득률을 측정하였다. 직정해본 결과 수득률은 86.8%로 나타났다.
[실시예 6]
유기설라놀 설폰산(HO)3SiCH2CH2CH2SCH2CH2CH2SO3 -H+다음과 같이 제조되었다. 미국특허 3,508,959의 실시예 1에 따라 고체(CH3O)3SiCH2CH2CH2SCH2CH2CH2SO3Na가 제조되었다. 이 화합물을 물에 용해시키고 반응시켰다. 생성된 물질은 실시예 2에서와 같이 이온 교환하여 산성처리 용액을 얻었다.
[실시예 7]
유기실라놀 설폰산(HO)2Si(CH2CH2SO3 -H+)가 제조되었다. 디비닐디에톡시실란 8.6g (0.05몰)과 무수 에탄올 200ml로된 용액을 나트륨 비설파이트 15.6g(0.15몰), 질산나트륨 1.56g(18.4미리몰), 아질산나트륨 1.56g(22.6미리몰) 및 증류수 300ml로된 교반용액에 서서히 적가하였다. 이 용액을 실온에서 72시간동안 교반한 후 이 용액을 실시예 2에서와 같이 이온교환하여 산성친수성 처리용액을 얻었다. 이 용액에 나트륨 도데실벤젠 설포네이트 0.5% 중량을 가했다.
이온 교환하기전에 나트륨용액 일부를 nmr와 적외선(IR) 분석에 의해 시험했다. 모두다염의 구조와 일치했다.
[실시예 8]
유기실라놀 설폰산
Figure kpo00020
가 제조되었다.
디메틸비닐에톡시 실란2.6g(20미리몰)과 무수에탄올 66ml로 된 용액을 나트륨 비설파이트 4.54g(43.6미리몰) 질산나트륨 0.45g (5.3미리몰) 질산나트륨 0.45g(6.5미리몰) 및 증류수 100ml로된 교반된 용액에 적가했다.
실온에서 96시간동안 교반하여 설폰산의 나트륨염을 얻었다. 이 염용액을 실시예 2에서와 같이 이온교환시켜 산성 침수성 처리용액을 얻었다. 나트륨 도데실벤젠 설포네이트 0.5%중량을 이 용액에 용해하였다.
이온교환하기전에 용액의 일부를 nmr와 IR기술로 시험해본 결과 모두 상기염의 구조와 일치하였다.
계산해본 결과 유기실라놀 설폰산의 물에 유리된 상의 형태는 중량으로 실리콘 15.2%, 산소 34.7%였다.
[실시예 9]
유기실라놀 설폰산
Figure kpo00021
가 제조되었다. p-클로로메틸 페닐트리메톡시 실란 2.5g(10밀리몰)과 무수에탄올 25ml로된 용액을 아횡산 나트륨 1.26g(10미리몰)과 증류수 30ml로된 교반된 용액에 서서히 적가하였다. 이 혼합물을 75℃ 기름중탕에서 2시간동안 교반하고 실온에서 하루밤 교반하여 나트륨염을 생성시켰다. 이 용액을 실시예 2에서와 같이 이온교환시켜 산성처리 용액을 얻었다.
나트륨 도데실벤젠 설포네이트 0.5% 중량을 이 용액에 용해시켰다. 산형태의 구조는 nmr와 IR기술에 의해 확인되었다.
[실시예 10]
실시예 1-9의 처리용액의 박층제피는 물과 실리카 연마제의 슬러리로 미리 닦고 활성화시키고 물로 헹구고 부드러운 건조천으로 닦은 유리와 광활제를 칠한 도자기질을 분리시키는데 이용된다. 깨끗한 섬유질 패드를 엷은 눈에 보이게 축축한 필름으로서 처리용액에 즉시 적용시키기 위해 사용했다. 생성된 제피는 실온에서 3분-3일의 다양한 기간동안 정지시키고 처리표면으로부터 버터, 세붐(피부기름) 인공세붐, 왁스연필자욱 및 파라핀왁스 같은 물질이 어느정도 쉽게 제거되는지 측정하여 친수성을 검사한다.
각각의 조성물들은 유리 및 광활제를 칠한 도자기류 표면에 지속적인 친수성을 나타냈으며 처리표면을 냉수로 단순히 헹구므로서 상술한 물질을 쉽게 제거시켰다. 그러나 상술한 물질들은 냉수로 단순히 헹구어서는 처리하지 않은 유리나 광활제를 칠한 도자기 표면에서 제거되지 않았다.
[실시예 11]
유리와 광활제를 칠한 도자기표면을 실시예 10에서와 같이 닦고 활성화시킨 다음 즉시 실시예 1의 유기실라놀 레이트 설폰산으로 처리하였다. 표면의 일부는 처리하지 않은 채로 두었다. 처리한 표면을 3일간 정지시키고 물방울 확산시험을 했을때 처리한 유리표면에서는 18㎟만큼 덮였으나 처리하지 않은 유리표면에서는 8㎟만큼만 덮였다.
친수성 표면을 왁스연필(레리안스
Figure kpo00022
올-서페이스 라이터, 화이트 No. 3366)로 표시하고 물로 부드럽게 헹군다음 부드러운 마른천으로 건조시켰다. 이런일을 9회 반복했다.
모든 경우에 왁스 펜슬은 건조표면에 설명한 자욱을 남겼으나 물로 쉽게 지워졌다. 시험도중에 표면에 표시를하는 왁스연필의 능력이나 그 표시를 씻어 지우는 물의 능력에는 별다른 변화가 없었다.
처리표면은 또한 농무현상을 억제했다. 표면들을 열가지 농무 싸이클에 실험했으며 이 싸이클들은 처리된 유리표면에 김을 불어 넣고 그 위에서의 농무의 존재 여부를 관찰하고 마른 섬유질패드로 부드럽고 닦아 표면을 건조시키는 단계로 되어있다. 이 싸이클도중에 아무런 농무현상도 관측되지 않았다.
[실시예 12]
방사능 불활성 아횡산 나트륨 대신에 방사능 활성(35S) 아횡산 나트륨을 사용하는 것외에는 모두 실시예 2의 방법을 반복했다. 라디오라벨드 유기실라놀 설폰산의 생성된 수성처리 용액을 실시예 10에서와 같이 닦고 활성화시킨 별도의 유리마이크로스코프 슬라이에 적용하였다.
이 슬라이드들을 23℃에서 15분간 정지시키고 싸이클릭 웨어시험에서 5싸이클에 걸고 탈이온수로 헹군 다음 23℃에서 공기건조시켰다.
엷고 지속적인 투명한 친수성 표면의 방사능은 플로우 카운터이온계(뉴클레어 시카코 코포레이숀의 모델 186)로 정량적으로 측정되었다. 얻어진데이타로부터 유리슬라이드의 처리부위에는 표면적 1평방 나노메타당 평균 10.3몰의 유기 실라놀 설폰산 화합물이 있음을 확인하였다.
[실시예 13]
이 실시예는 본 발명에 따라 처리한 규토질의 가역적인 친수성을 증명한다. 유리표면을 실시예 10에서와 같이 닦고 활성화시킨 다음 실시예 2의 처리용액박층을 적용하여 친수성을 부여했다. 이 표면을 23℃에서 15분간 정지시키고 친수성 표면을 이온 교환시키고 탈이온수로 씻은 다음 탈이온수내의 헥사데실 트리메틸 암모늄클로라이드 0.1중량% 용액으로 씻어서 배수성으로 만들었다. 이 배수성 표면은 탈이온수내에서 염화나트륨 0.1중량% 용액으로 씻어 4급 암모늄 양이온을 나트륨양이온으로 치환시켜 친수성으로 만들었다. 표면의 성질은 적절한 친수 또는 배수성질에 별다른 영향을 미치지 않고 친수성에서 배수성으로 또는 다시 친수성으로 계속변할 수 있었다.
각각의 전환후에 표면의 친수성 또는 배수성은 물방울 확산시험에 의해 나타났다. 표면이 친수성으로 되었을때 물방울은 최소한 18㎟의 면적을 덮었으며 배수성으로 되었을때는 3㎟이하의 면적을 덮었다.
[실시예 14]
7인 처리용액은 실시예 1에 따라 제조된 유기실라놀레이트 설폰산염용액을 실시예 2의 유기실라놀 설폰산 용액으로 적정하여 제조되었다. 유리 슬리이드를 실시예 10에 따라 닦고 활성화시킨 다음 즉시 본 실시예의 중성 처리용액으로 처리하였다.
이 슬라이드를 23℃에서 약 45분간 정지시키고 생성된 처리표면을 실시예 11에서와 같이 왁스 및 유지제거 또는 농무저항 시험을 하였다. 이 표면은 지속적으로 농무를 억제했으며 왁스연필로 표시한 후 물로 헹구면 계속 쉽게 지워졌다.
본 실시예에서와 같이 슬라이드를 닦고 활성화시키고 처리한 다음 2시간 이상 23℃에서 정지시켰을 때 물방울 확산시험에서 친수성을 나타냈다. 처리된 수평표면에서 탈이온수 1.0㎕은 21.2㎟의 면적을 덮는 반면 처리하지 않은 수평표면에서 탈이온수 1.0㎕는 약 8㎟이하의 면적을 덮었다.
[실시예 15-33]
중성 및 염기성 처리용액은 실시예 2 및 3에서 제조한 처리용액을 수중에서 수산화리튬, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화루비듐, 수산화세슘, 탄산마그네슘, 탄산칼슘, 수산화바륨, 테트라에틸암모늄 하이드록사이드, N-벤질 트리메틸 암모니움 하이드록사이드, 테트라 메틸 구아니딘 및 3[2-에톡시(2-에톡시에톡시)프로필아민으로 적정하거나 중화시켜 제조하였다. 이 용액을 실시예 10에서와 같이 닦고 활성화시킨 별개의 유리슬라이드에 적용하여 지속적으로 친수성인 표면을 가진 기질을 만들었다. 처리된 표면의 친수성은 왁스제거나 항농무 작용에 의해 증명되었다. 왁스제거는 표면에 왁스연필(레리안스
Figure kpo00023
을 서페이스 라이터, 화이트 NO.3366)로 표시하고 물로 그 표시를 흘려지우므로서 측정되었다. 왁스제거 정도는 0-5의 등급으로 표시했는데 0은 아무런 제거도 없는 것을 말하며 5는 완전히 제거시키는 것을 가리킨다.
항농무작용은 처리표면에 농무를 불어놓고 그곳에서의 농무형성 능력을 관찰한다. 항농무작용은 "희박함" "약함" "좋음" "우수함"으로 표시했는데 "희박함"은 슬라이드의 처리부위와 비처리부위 사이의 항농무작용에 차이가 거의 없음을 나타내고 "약함"은 슬라이드의 처리부분중 작은 일부에 농무가 있음을 의미하고 "좋음"은 슬라이드의 처리부위에 농무가 없음을 나타내고 "우수함"은 처리부위에 농무가 전연없고 처리부위에 농무를 불어놓고 난뒤에 습기를 건조시켰을때 유우톤환이 나타나는 것을 가리킨다.
시험결과는 표 1과 같다.
[표 1]
Figure kpo00024
Figure kpo00025
Et4N+=테트라에틸암모니움
TMG++테트라메틸구아니디니움
NBTM+=N-벤질트리메틸암모니움
ETOP+=3[2-에톡시(2-에톡시에톡시)] 프로필 암모니움
불처리용액에 계면활성제를 사용치 않음
[실시예 34-36]
균일한 강도의 창문유리의 각각의 부위(7.6cm×7.6cm)를 친수성으로 하였다. 실시예 34에서 사용될 부분을 실시예 10에서와 같이 닦고 활성화시킨 다음 거기에 실시예 2의 유리실라놀 설폰산 처리용액을 적용시켰다. 실시예 35-36에서 사용되는 부분(2중 실시예)은 닦고 활성화시킨 다음 중량으로 실시예 2의 유기실라놀 설폰산 2%, 무정형 실리카연마제 10%, 마그네슘 알루미늄 농화제 4%, 희석제 84%(물 74%와 에틸알콜 10%)로된 일부 세척제 처리조성물에 의해 친수성으로 만들었다.
처리된 슬라이드들을 23℃에서 15분간 정치시키고 염료교환 시험과 물방울 확산시험에 처음(표면을 보통화시키기전)과 나중에(처리된 표면을 보통화시킨 후에) 시험했다.
보통화는 상술한 바와같은 크롬산-횡산처리로 수행되었다.
시험결과는 표 Ⅱ와 같다.
[표 Ⅱ]
Figure kpo00026
나중=보통화된 것
[실시예 37]
실리콘 모노옥사이드 프라이머 코팅은 폴리에스테르(예, 폴리(에틸렌테레프탈레이트)) 필름위에 부여되었다.
이 필름은 10-3-10-4토르의 진공에서 공지의 증기코팅 벨항아리에서 코팅되었다. 유기증기가 벨항아리 속으로 역분산되는 것을 막기위하여 벨항아리 진공펌프 사이에 액체 질소 트랩을 넣어주었다. 실리콘 모노옥사이드 덩어리(예, 유니온 카바이드 회사의 케멜
Figure kpo00027
로 시중에서 이용할 수 있음, -SiO χ , 여기서 x는 ≥1<2이다)를 도가니내에 놓고 진공(10-3토르이하)에서 벨항아리내를 1400
Figure kpo00028
-1700℃로 가열하여 실리콘 모노옥사이드 증기가 매초당 0.5-2.5나노메터의 비율로 폴리에스테르 표면에 붙도록했다.
코팅의 두께는 인피콘 콜리스탈 데포지션 검출기를 사용하여 50인 것으로 측정되었다. 2개월후에 실시예 2의 유기실라놀 설폰산 3중량%, 나트륨 도데실벤젠 설포네이트 0.3%, 물과 에탄올의 4 : 1 혼합물 96.7%로된 처리용액의 엷고 눈에 띄게 젖은 필름을 실리콘 모노옥사이드로 피복된 폴리에스테르판(7.62cm×7.62cm)에 적용시키기 위해 깨끗한 섬유질 패드를 사용했다. 이 친수성 필름을 23℃에서 3시간동안 정치시켰다. 표면을 젖은 섬유질 패드로 3회 문지르고나서 마른 섬유질 패드로 닦아냈다. 물방울 확산 면적은 18㎟였고 7.6cm×7.6cm 부분에서 양이온 염료교환시험으로 측정한 결과 염료흡수는 1.39였다. 같은 크기의 비처리된 실리콘 모노옥사이드 증기 코팅된 폴리에스테르판의 염료흡수는 0.14였다.
처리된 판은 레리안스
Figure kpo00029
올-서페이스 라이터, 화이트 NO.3366으로 만든 스킬오일 및 왁스연필 표시를 단순히 물로 씻어 쉽게 제거시켰다.
또한 처리된 판은 실시예 22에서 기술한 바와같이 가역적으로 친수성과 배수성이 될 수 있었다.
[실시예 38-53]
또다른 중합체물질을 실리콘 모노옥사이드로 칠하고 실시예 14에서와 같이 지속적인 친수성으로 만들되 다만 증기코팅과 친수처리 사이의 시간을 5분-2일로 다양하게 하였는데 이것은 실리콘 모노옥사이드로 코팅된 기질이 장기간동안 충분히 활성화되어 있음을 의미한다. 실리콘모노옥사이드 층의 두께와 물방울 확산시험결과는 표 Ⅲ에 나타나 있다.
[표 Ⅲ]
Figure kpo00030
물방울 확산 시험 데이타는 처리된 표면이 친수성임을 증명해준다. 이 친수성은 각 표면에 레리안스
Figure kpo00031
올-서페이스 라이터, 화이트 NO.3366으로 왁스연필마크를 만들어서 더욱 증명되었다. 왁스마크는 단순히 표면을 세척병의 물을 흘려서 표면으로부터 쉽게 제거되었다.
[실시예 54-61]
본 발명의 일부 세척제 처리조성물은 표 Ⅳ에 있는 성분을 함께 섞어 제조하였다. 생성된 조성물은 치즈천 패드를 가볍게 누르면서 원을 그리면서 30초동안 닦아 균일강도를 가진 유리창 유리의 별개의 시험 패널을 닦고 처리하는데 사용되었다. 이 패널은 깨끗한 건조한 치즈천패드로 문지르고 23℃에서 20분간 정치시켰다.
[표 Ⅳ]
Figure kpo00032
실시예 54-56의 조성물로 처리한 시험판넬을 물방울 확산 시험하였다. 물방울은 각각 13.4, 14.7, 및 20.6㎟의 면적을 덮었다.
이 판넬들을 싸이클릭 웨어시험에서 500싸이클로 걸어주고 다시 물방울 확산시험을 행하였다. 실시예 54-56의 조성물로 처리한 판넬위에 물방울은 각각 10.3, 13.4 및 14.7㎟의 면적을 덮었다. 싸이클릭 웨어테스트후에 각각 판넬에 왁스마크를 만들었다. 마크는 세척병의 물의 흐름으로 쉽게 각각의 판넬에서 제거되었다. 처리하지 않은 판넬은 왁스연필마크를 지우기 위해 물로 씻으면서 격렬하게 문질러야 했다.
실시예 57-58의 조성물로 처리한 시험판넬을 싸이클릭 웨어 시험에서 500싸이클로 걸어주었다. 표면에 남은 처리량을 염료교환 시험으로 측정하였다. 50싸이클후에 실시예 57의 조성물로 처리한 판넬은 원래 처리량의 63%가 흡수되었고 실시예 58의 조성물로 처리한 판넬은 원래 처리량의 45%가 흡수되었다. 이것은 친수층이 아주 지속적임을 증명해준다.
싸이클릭 웨어시험에서 500싸이클후에 시험판넬에 만들어준 왁스마크는 세척병의 물을 흘려서 쉽게 제거되었다.
[실시예 62]
일부 세척제함유 친수처리 조성들은 중량으로
Figure kpo00033
2%, 무정형 실리카 연마제 10% 마그네슘 알루미늄 실리케이트 농화보조제 4%, 용매 84%(탈이온수 74%+2-프로판올 10%)로 제조되었다. 생성된 조성물의 pH는 1.6이었다.
이 조성물의 일부로 1N 수산화나트륨 수용액으로 적정하여 여러가지 pH를 갖게하였다. 생성된 조성물의 pH치는 4, 6, 7, 8 및 10이었다. 적정된 조성물은 실시예 54-61에 기술된 바와같이 균일강도를 가진 창문유리의 여러가지 판넬에 적용되었다. 처리조성물 제조직후에 판넬 1세트를 처리하고 23℃에서 1일간 정치시켰다.
다른 판넬 세트는 약 12후에 조성물로 처리하고 23℃에서 1일간 정치시켰다. 각 처리표면의 친수성은 표면에 왁스마크를 하여 증명되었다. 왁스마크는 세척병의 물을 흘려서 처리직후와 정치후에 모두 쉽게 제거되었다. 조성물 제조직후에 처리한 판넬이나 12후에 처리한 판넬이나 왁스마크 제거 용이도에는 별스런 차이가 없었다.

Claims (1)

  1. 설포나토 유기실라놀의 수용액에 있어서, 하기일반식(Ⅰ)의 설포나토 유기실라놀 화합물이 적어도 1개의 설포나토 유기치환체를 함유하고 상기 화합물중의 산소가 적어도 약 30중량%이고 규소가 약 15중량%이하(상기중량%는 상기 화합물의 물을 함유하지 않는 산형태에 준한 것임)임을 특징으로 설포나토 유기실라놀의 수용액을 제조하는 방법.
    Figure kpo00034
    상기식에서, Q는 1-4의 탄소원자를 함유하는 알킬, 1-4의 탄소원자를 함유하는 알콕시 및 히드록실기 : M은 수소, 알카리금속 및 평균분자량이 150이하이고, pKa가 11이상인 강한 유기염기의 유기양이온 ; X는 유기결합기 ; Y는 수소알카리토금속, 평균분자량이 200이하이고 pKa가 11이하인 양성자화된 약한 염기의 양이온, 평균분자량이 150이하이고 pKa가 11이상인 강한 유기염기의 유기양이온 및 알카리금속 (Y가 수소, 알카리토금속 및 상기 양자화된 약염기의 유기양이온인 경우에 M은 수소이다) ; r은 Y의 원자가와 동일하고 ; n은 1 혹은 2.
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