KR100209392B1

KR100209392B1 - 내산성을 갖는 발수성 표면 처리법

Info

Publication number: KR100209392B1
Application number: KR1019970023237A
Authority: KR
Inventors: 죠지 비 굿윈
Original assignee: 파블릭크 헬렌 에이; 피피지 인더스트리즈 인코포레이티드
Priority date: 1996-06-07
Filing date: 1997-06-05
Publication date: 1999-07-15
Also published as: MX9704190A; ATE223262T1; DE69715093T2; EP0811430B1; DK0811430T3; US5707740A; CA2202673C; ES2183045T3; EP0811430A1; CA2202673A1; DE69715093D1; US5980990A; KR980000895A; JPH1057885A

Abstract

본 발명의 목적은 내구성이 증진된 발수성 필름을 갖는 기재를 포함하는 제품을 제공하고, 기재상에 이러한 발수성 필름을 형성하는 방법을 제공하는 것이다. 이러한 제품은 산 용액으로 기재를 활성화시킨 다음, 발수성 필름을 형성할 발수성 조성물을 기재상에 적용하여 구성한다. 산 활성화의 두드러진 효과는 필름의 발수성의 내구성을 실질적으로 증가시키는 것이다. 산 용액은 바람직하게는 염산, 황산 또는 유기 산을 포함한다. 기재로는 유리, 금속, 플라스틱, 에나멜 및 세라믹 등이 있을 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 발수성 조성물은 바람직하게는 퍼플루오로알킬알킬 실란을 포함한다.

Description

내산성을 갖는 발수성 표면처리법

본 출원은 1990년 4월 3일자로 출원된 미국 특허출원 제 07/503,587 호(현재는 미국 특허 제 4,983,459 호)의 일부-계속 출원인, 1990년 9월 28일자로 출원된 미국 특허출원 제 07/589,235 호(현재는 미국 특허 제 5,308,705 호)의 일부-계속 출원인, 1994년 3월 30일자로 출원된 미국 특허출원 제 08/220,353 호(현재는 포기됨)의 일부-계속 출원인, 1994년 12월 27일자로 출원된 미국 특허출원 제 08/363,803 호(현재는 미국 특허 제 5,523,161 호)의 일부-계속 출원인, 1995년 6월 5일자로 출원된 미국 특허출원 제 08/461,464 호의 일부-계속 출원이다.

본 발명은 일반적으로 다양한 기재상에 발수성 필름을 생성하는 분야에 관한 것이고, 더 바람직하게는 필름을 적용하기 전에 기재를 산 용액으로 활성화시킴으로써 발수성 필름의 내구성을 증진시키는 것에 관한 것이다.

프란츠(Franz) 등에게 허여된 미국 특허 제 4,997,684 호에는 유리를 퍼플루오로알킬알킬 실란 및 플루오르화 올레핀 텔로머(telomer)와 접촉시키고 유리를 가열하여 내구성 비습윤 표면을 생성함으로써 유리에 내구성 비습윤 표면을 제공하는 방법이 개시되어 있다.

굿윈(Goodwin)에게 허여된 미국 특허 제 5,328,768 호에는 유리 기재의 표면을 실리카 하도제 층으로 처리하고 하도제 층위에 퍼플루오로알킬알킬 실란으로 처리하는, 유리 기재에 내구성 비습윤 표면을 제공하는 기법이 개시되어 있다. 실리카 하도제 층은 표면의 발수성의 내구성을 증진시킨다. 유리 기재는 하도제를 적용하기 전에 물 및 50/50(용적 기준)의 이소프로판올/물 용액으로 세정한다.

프란츠 등에게 허여된 미국 특허 제 5,523,162 호에는 플라스틱 기재를 실리카 하도제 층 및 퍼플루오로알킬알킬 실란으로 처리하는 것을 포함하는, 플라스틱 기재상에 내구성 비습윤 표면을 제조하는 방법이 개시되어 있다. 플라스틱 기재는 하도제를 적용하기 전에 헥산에 이어 메탄올로 세정한다.

전술한 미국 특허 및 계류중인 미국 특허출원에 내구성 발수 필름이 개시되어 있지만, 당해 분야의 숙련자라면 발수성 표면의 내구성을 증진시키는 이용가능한 추가의 기법을 만드는 것이 유리하고 바람직함을 이해할 것이다.

본 발명은 발수성 필름의 내구성을 증진시키는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 실시에 사용된 발수성 필름은 바람직하게는 발수성 필름을 형성하는, 기재상에 적용된 발수성 조성물이다. 본 발명의 실시에서, 필름의 발수성의 내구성은 발수성 조성물을 기재에 적용하기 전에 기재를 산 용액으로 활성화함으로써 증진시킨다.

산 용액의 산은 바람직하게는 염산, 황산 또는 유기 산(예: 타르타르산)이다. 본원에 개시된 다른 산도 또한 본 발명의 실시에 사용할 수도 있다.

본 발명을 제한하려는 것은 아니지만, 기재로는 유리, 금속, 플라스틱, 에나멜 및 세라믹이 있다. 기재는 피복되거나 피복되지 않을 수도 있으며, 예를 들어 기재는 1종 이상의 무기 산화물 필름으로 피복될 수도 있다.

본 발명은 발수성 필름의 내구성을 증진시키는 방법에 관한 것이며, 발수성 필름은 기재상에 발수성 조성물을 적용하여 기재상에 발수성 필름을 형성함으로써 제공한다. 발수성 필름의 내구성은 발수성 조성물을 적용하기 전에 기재를 산 용액으로 활성화함으로써 증진된다. 달리 기술하지 않거나 또는 논의 내용으로부터 달리 나타나지 않는 한, 상기 및 하기 논의 내용은 기재 자체에 적용된 대로의 발수성 조성물 및 산 용액을 기술하는 것이지만, 본 발명에 의해 주로 영향받는 것은 기재의 표면이다. 또한, 달리 기술하지 않거나 또는 논의 내용으로부터 달리 나타나지 않는 한, 본원에 사용된 발수성 조성물이란 용어는 미국 특허 제 4,983,459 호에 기술된, 기재상에 직접 적용된 발수성 조성물; 미국 특허 제 5,523,161 호에 기술된, 일체성 하도제(integral primer)를 갖는 발수성 조성물; 미국 특허 제 5,308,705 호에 기술된, 플루오르화 올레핀 텔로머(telomer)를 갖는 발수성 조성물; 또는 미국 특허 제 5,328,768 호에 기술된, 기재에 적용된 분리된 하도제 층상에 적용된 발수성 조성물을 포함한다.

I. 기재

본 발명은 임의의 특정 기재 표면에 한정되지 않지만, 피복되지 않은 유리, 금속, 플라스틱, 에나멜 또는 세라믹 기재를 포함할 수도 있다. 또한, 본 발명의 방법은 유리, 금속, 플라스틱, 에나멜 및 세라믹 기재상의 무기 산화물 피복 필름을 비롯한, 피복 필름 또는 피복 필름 적층물의 최외각 필름상에서 실시할 수도 있다. 예를 들어, 유리용 무기 산화물 피복제로는 안티몬-주석 산화물, 도핑된 주석 산화물, 또는 전이금속 산화물이 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

본 발명의 방법은 또한 폴리실록산-기제의 경화 피복제로 피복된 플라스틱 기재에 적용가능하다. 폴리실록산 졸-겔(sol-gel)형의 이러한 피복제는 친수성 피복제의 침착에 적합한 기재로서 작용하는 실록산 및 무기 산화물을 함유하며, 이의 내구성은 하도제의 사용에 의해 향상된다.

금속 기재로는 아연도금 강판, 스테인레스강 및 알루미늄이 있다. 기재를 열처리 또는 화학처리하여, 예컨대 그의 구조적 특성을 증가시키는 경우, 유리를 화학적 또는 열적 수단에 의해 어닐링(annealing)하거나 템퍼링(tempering)할 수도 있다.

하기의 논의에서, 기재 및 기재 표면을 언급할 수도 있고, 달리 나타내지 않는 한 기재를 언급하는 경우 기재에 대한 언급은 피복되지 않거나 또는 1종 이상의 필름으로 피복될 수도 있는 기재 표면에 관한 것이다.

II. 선택적인 연마 공정

발수성 필름의 발수성의 내구성은 산 활성화 전에 기재 표면을 연마하였는지의 여부에 상관없이 본 발명의 발명에 의해 증대되는 것으로 결정되었다. 필요하지는 않지만, 산 활성화 전에 연마 단계를 권하는 바이다.

연마 단계는 두 이점을 제공한다. 첫째는 연마에 의해 기재 표면이 거칠게 된다. 둘째는 기재 표면으로부터 오염 잔재를 부분적으로 제거하는 것이다. 원자력 현미경 자료에 의하면, 유리 기재를 연마함으로써 유리 기재의 평균 조도(roughness)가 약 0.5nm 내지 약 4nm로 증가하였다. 유리 기재의 10nm 이하 깊이의 미세한 표면 스크래치(scratch)는 측정할만한 흐림(haze)을 일으키지 않았다. 이것은 발수성 조성물과 후속 반응하는 더 많은 유리 표면적을 제공한다. 기재 표면의 오염제거는 갓 연마한 표면에 대한 물 방울의 접촉 각도에 의해 알 수 있으며, 접촉 각도가 작을수록 기재 표면이 더 깨끗하다. 하기의 자료로부터 알 수 있듯이, 연마에 의해 발수성 필름의 내구성은 거의 개선되지 않는다. 그러나, 산 활성화 전에 기재상에 더 깨끗한 표면을 만들기 위하여 연마를 권한다.

본 발명의 실시에 사용할 수도 있는 연마 화합물로는 산화알루미늄, 산화세륨, 산화철, 석류석, 산화지르코늄, 실리카, 규소 카바이드, 산화크롬, 다이아몬드, 또는 기재에 손상을 주지 않는 충분히 작은 입경을 갖는 다른 경질 재료가 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 이들 물질의 혼합물은 적합한 연마 화합물이다. 바람직한 연마 화합물로는 산화알루미늄 또는 산화세륨이 있다.

연마 공정은 연마 화합물의 슬러리를 함유하는 패드로 기재를 와이핑(wiping)함으로써 수행한다. 연마 슬러리를 형성하는, 물내 연마 화합물의 바람직한 농도는 5 내지 30중량%이다. 더 낮거나 더 높은 농도를 사용할 수도 있으나, 기재를 적당히 연마하려면 다소의 슬러리 또는 다소의 기재와의 접촉시간이 필요할 수도 있다. 바람직한 연마 공정은 슬러리가 기재 표면의 임의 부분으로부터 더 이상 밀려나가지 않을 때까지 기재를 연마 슬러리로 와이핑하는 것을 포함한다. 슬러리가 기재 표면의 일부로부터 밀려나가는 경우, 전형적으로 슬러리의 점착력이 슬러리의 기재에 대한 부착력보다 크기 때문에 그러하다. 슬러리의 기재에 대한 부착력은 기재로부터 표면의 불순물을 제거한 결과 증가된다. 연마 공정은 이러한 불순물을 제거하여, 슬러리의 기재에 대한 부착력이 슬러리의 점착력을 초과하면서 슬러리가 기재의 임의의 부분으로부터 더 이상 밀려나가지 않도록 한다. 연마 공정은 손으로 수행하거나 또는 연마 슬러리로 적신 비연마성 패드로 동력 장치(예: 오비탈 샌더(orbital sander))를 사용하여 수행할 수도 있다.

III. 발수성 조성물

본 발명의 실시에 사용할 수도 있는 발수성 조성물은 본원에 참조로 인용된 상호참조되는 관련 특허출원 및 미국 특허 제 4,997,684 호; 제 5,328,768 호 및 제 5,523,162 호에 개시된 퍼플루오로알킬알킬 실란을 포함한다. 본 발명의 실시에 바람직한 퍼플루오로알킬알킬 실란은 일반식 R_mR'_nSiX_4-m-n(이 때, R은 퍼플루오로알킬알킬 라디칼이고, m은 1, 2, 또는 3이고, n은 0, 1, 또는 2이고, m+n은 4 미만이고, R'은 비닐 또는 알킬 라디칼, 바람직하게는 메틸, 에틸, 비닐 또는 프로필이고, X는 바람직하게는 할로겐, 아실옥시 및/또는 알콕시와 같은 라디칼임)을 갖는다. 퍼플루오로알킬알킬 라디칼중의 바람직한 퍼플루오로알킬 잔기는 CF₃내지 C₃₀F₆₁, 바람직하게는 C₆F₁₃내지 C₁₈F₃₇, 가장 바람직하게는 C₈F₁₇내지 C₁₂F₂₅이고, 퍼플루오로알킬알킬의 제 2 알킬 잔기는 바람직하게는 치환된 에틸이다. R'은 더 바람직하게는 메틸 또는 에틸이다. X의 바람직한 라디칼로는 가수분해가능한 클로로, 브로모, 요오도, 메톡시, 에톡시 및 아세톡시 라디칼이 있다.

본 발명에 따라 바람직한 퍼플루오로알킬알킬 실란으로는 퍼플루오로알킬에틸트리클로로실란, 퍼플루오로알킬에틸트리메톡시실란, 퍼플루오로알킬에틸트리아세톡시실란, 퍼플루오로알킬에틸디클로로(메틸)실란 및 퍼플루오로알킬에틸디에톡시(메틸)실란이 있다.

IIIA. 일체성 하도제의 하도제 층

본 발명의 실시에 사용할 수도 있는 발수성 필름은, 하나 이상의 상호참조된 관련 특허출원 및 미국 특허 제 5,328,768 호 및 제 5,523,162 호에 개시된 바와 같이, 기재와 발수성 필름 사이에 위치한 분리된 하도제 층을 포함할 수도 있다. 분리된 하도제 층을 선택하는 경우, 먼저 열분해 부착, 마그네트론 스퍼터링(magnetron sputtering) 또는 졸-겔 축합 반응을 비롯한 적용 방법에 의해 본 발명에 따라 제조한 기재상에 하도제를 적용한다. 그 다음, 발수성 조성물을 하도제 층에 적용한다. 본 발명을 제한하지 않고, 하도제는 실리카 하도제 층을 포함할 수도 있다.

또 다르게는, 본 발명의 실시에 사용할 수도 있는 발수성 필름은, 하나 이상의 상호참조 관련 특허출원 및 미국 특허 제 5,523,161 호에 개시된 바와 같이, 발수성 조성물에 포함되는 일체성 하도제를 포함할 수도 있다. 일체성 하도제는, 본 발명을 제한하지 않고, 가수분해 축합을 하여 일체성 하도제로서 작용하는 실리카 겔을 형성할 수 있는 가수분해성 실란 또는 실록산일 수도 있다.

실리카 겔로 가수분해될 수 있는 적합한 실란은 일반식 SiX₄(이 때, X는 할로겐, 알콕시 및 아실옥시 라디칼로 이루어진 그룹에서 일반적으로 선택된 가수분해성 라디칼임)를 갖는다. 바람직한 실란은 X가 바람직하게는 클로로, 브로모, 요오도, 메톡시, 에톡시 및 아세톡시인 것이다. 바람직한 가수분해성 실란으로는 테트라클로로실란, 테트라메톡시실란 및 테트라아세톡시실란이 있다.

적합한 실록산은 일반식 Si_yO_zX_4y-2z(이 때, X는 할로겐, 알콕시 및 아실옥시 라디칼로 이루어진 그룹에서 선택되고, y는 2 이상이고, z는 1 이상이고, 4y-2z는 0보다 큼)을 갖는다. 바람직한 가수분해성 실록산으로는 헥사클로로디실록산, 옥타클로로트리실록산 및 고급 올리고머 클로로실록산이 있다.

일체성 하도제 층이 선택되면, 발수성 조성물을 비양성자성 용매(바람직하게는 알칸 또는 알칸 혼합물), 또는 플루오르화 용매중에서 바람직하게는 용액으로서 본 발명에 따라 제조된 기재에 적용한다. 이러한 용액은 별개의 하도제 층을 적용하는 추가 단계 없이 침지, 유출, 와이핑(wiping) 또는 분사와 같은 통상의 기법에 의해 기재에 적용할 수도 있다.

IIIB. 플루오르화 올레핀 텔로머

본 발명의 실시에 사용할 수도 있는 발수성 조성물은 또한 임의로 상호참조된 관련 특허출원 및 미국 특허 제 4,997,684 호, 제 5,328,768 호, 제 5,523,162 호에 개시된 바와 같은 플루오르화 올레핀 텔로머를 포함하여, 발수성 표면의 오물 기피성을 증진시키는 윤활성을 제공한다. 바람직한 올레핀 텔로머는 일반식 C_mF_2m+1CH=CH₂(이 때, m은 1 내지 30, 바람직하게는 1 내지 16, 더 바람직하게는 4 내지 10임)로 나타내는 기들 중에서 선택된다.

IV. 본 발명의 산 활성화 방법

본 발명의 실시에 사용된 산 용액은 기재에 손상을 주지 않고 기재의 발수성의 내구성을 증가시키는 능력에 따라 선택한다. 본 발명을 제한하지 않고, 본 발명의 실시에 바람직하게 사용되는 산 용액으로는 염산, 황산 및 유기 산의 용액이 있다. 유기 산을 선택하는 경우, pH 약 5 미만, 가장 바람직하게는 약 3 미만의 산 용액을 포함하는 강한 유기 산 용액이 바람직하다. 본 발명의 실시에 사용할 수 있는 다른 산으로는 인산, 브롬화수소산, 질산, 아세트산, 트리플루오로아세트산 및/또는 시트르산이 있다.

산이 염산인 경우, 산 농도가 잔여량의 탈이온수내 염산 0.5 내지 30중량%인 탈이온수에 용해된 염산의 산 용액을 사용할 수도 있고, 0.5 내지 20중량%가 허용가능하며, 0.5 내지 10중량%가 바람직하다. 산이 황산인 경우, 산 농도가 잔여량의 탈이온수내 0.5 내지 30중량%인 탈이온수에 용해된 황산의 산 용액을 사용할 수도 있고, 0.5 내지 20중량%가 허용가능하고, 0.5 내지 10중량%가 바람직하다. 산이 타르타르산인 경우, 산 농도가 잔여량의 탈이온수내 1 내지 40중량%인 탈이온수에 용해된 타르타르산의 산 용액을 사용할 수도 있고, 2 내지 20중량%가 바람직하다. 알 수 있듯이, 더 낮거나 더 높은 산 농도가 허용가능하지만, 이러한 농도를 사용하면, 그에 상응하여 발수성 필름의 내구성을 증진시키기 위해 기재상의 활성화 시간이 다소 필요할 수도 있다.

기재의 산 활성화는 침지, 유출, 분사, 및 바람직하게는 와이핑과 같은 통상의 기법에 의해 산 용액을 기재에 적용함으로써 수행한다. 정해진 수의 와이핑이 필요하지는 않지만, 기재를 약 6회 와이핑하는 것이 인정할만한 결과를 제공하는 것으로 밝혀졌다. 와이핑은 통상적으로 산 용액을 함유하는 흡수성 내산성 패드(예: 면 패드)에 적당한 수압을 가하여 행한다.

산 용액이 휘발성이어서 잔사를 남기지 않고 기재로부터 증발하는 경우, 산을 기재에 적용하고, 증발시키고 나서, 발수성 조성물을 기재상에 적용한다. 휘발성 산 용액은 본원에 단시간내에(즉, 약 10분 이하내에) 주위 조건에서 휘발할 수 있는 것으로 정의한다. 본 발명의 실시에 사용할 수도 있는 휘발성 산 용액의 예로는 염산, 브롬화수소산, 아세트산, 질산 및 트리플루오로아세트산 용액이 있다.

산 용액이 비휘발성이거나, 또는 휘발성이지만 증발 후 잔사를 남기는 경우, 기재를 산 활성화 단계 후에 세정하여 산 용액 또는 그의 잔사를 제거하여야 한다. 세정한 후, 기재를 건조시키고, 기재상에 발수성 조성물을 적용한다. 비휘발성 산 용액은 본원에서 기재에 적용한 후 단시간내에(즉, 약 10분 이하내에) 주위 조건에서 휘발할 수 없는 것으로 정의한다. 비휘발성 산의 예로는 황산, 타르타르산, 시트르산 및 인산이 있다. 세정 용액으로는 물 또는 알콜이 있을 수 있으나, 물이 바람직하다.

산 활성화 단계동안 산 용액은 기재 표면으로부터 오염 물질을 제거하고 발수성 조성물과의 반응에 이용가능한 기재 표면의 결합 부위 수를 증가시킴으로써 발수성 표면의 내구성을 증가시키는 것으로 생각된다.

V. 발수성 필름의 내구성 시험

본 발명에 따라 적용된 발수성 필름의 내구성은 가속화된 풍화 조건하에 시간에 따라 접촉 각도를 유지하는 필름 표면의 능력의 면에서 측정한다. 시간 또는 와이핑 싸이클 수에 따라 시험한 샘플에 의해 유지될 수 있는 접촉 각도가 클수록, 필름은 더 내구성이게 되고 표면의 발수성은 더 커진다.

본원에 언급한 접촉 각도는 가에트너 사이언티픽(Gaertner Scientific) 측각기 렌즈가 장착된, 로드 매뉴팩츄어링 인코포레이티드(Lord Manufacturing, Inc.)가 제조한 변형된 계류 기구 표시기(captive bubble indicator)를 사용하여 세실 방울(sessil drop) 방법에 의해 측정한다. 측정할 표면을 수평면에 겉을 위로 하여 광원 앞에 위치시킨다. 세실 물방울을 광원 앞의 표면 상부에 위치시켜 세실 물방울의 프로파일을 볼 수 있도록 하고 환형 분도기가 장착된 측각기 망원경에 의해 접촉 각도를 도로써 측정한다.

발수성 필름의 모의 풍화를 클레블렌드 컨덴싱 캐비네트(Cleveland Condensing Cabinet, CCC) 및 QUV 시험기(오하이오주 클리블랜드 소재의 큐-패널 캄파니(Q-Panel Company)의 제품)를 포함하는 풍화 챔버를 통해 수득한다. CCC 챔버는 옥내 주위 환경에서 140℉(60℃)의 증기 온도에서 작동하여 시험 표면에 일정하게 물을 응축시켰다. QUV 시험기는 65 내지 70℃의 흑판 온도에서 8시간동안 UV(B313 등)를 싸이클 및 50℃ 대기 온도에서 4시간동안 응축 습도의 싸이클로 작동하였다.

발수성 필름의 내마모성은 뉴욕주 노쓰 토나완다 소재의 텔레다인 테이버(Teledyne Taber)에 의해 제조된 테이버 연마기(Taber Abraser)를 사용하여 테이버 마모 시험에 의해 측정하였다. 테이버 마모 시험은 시험할 기재를 수평 배향으로 회전시키면서 한 쌍의 연마 휠(wheel)을 표면상에서 회전시키는 것으로 이루어진다. 기재의 1회전은 1싸이클과 같다. 휠당 중량을 변화시켜 마모율을 증가 또는 감소시킬 수 있고, 본 발명의 시험을 위하여 휠당 500g의 중량을 적용하였다. 연마한 후, 발수성을 전술한 세실 물방울 방법으로 마모된 트랙(track)에서 측정하였다.

발수성 필름의 내마모성을 습식 슬레드 마모 시험(Wet Sled Abrasion Test)에 의해 측정하였다. 이 시험에서, 두 와이퍼 블레이드(wiper blade)를 발수성 필름의 표면을 가로질러 순회시키면서 물 또는 마모성 슬러리를 와이퍼 블레이드 앞에 적용한다. 이렇게 시험하는 동안 약 1.5인치(3.8cm)×7.5인치(19.05cm)의 와이핑 면적이 각 와이퍼에 의해 마모되며, 그 결과 이러한 두 면적은 전형적으로 측배향으로 기재상에서 마모된다. 블레이드는 전형적으로 5000싸이클동안 선회하여, 각 마모 면적을 가로질러 20,000와이퍼 스트로크가 일어난다. 마모 후, 발수성 필름의 발수성은 세실 물방울 방법에 의해 측정한다.

본 발명은 하기의 특정 실시예의 설명으로부터 더 이해될 것이다. 하기의 실시예에서, 유리 쿠폰은 주석 용융 욕에서 형성된 플로트 유리 리본으로부터 절단된 유리 단편으로부터 절단하였다. 하기 실시예에 기술된 모든 연마, 활성화 및 피복 과정은 쿠폰의 주석쪽에서 수행하였다.

실시예 1

실시예 1은 본 발명에 따라 염산의 산 용액으로 활성화시킨(이후 산 활성화된이라 함) 한 집합의 유리 쿠폰상에 형성된 발수성 필름의 내구성과, 본 발명의 산 용액으로 활성화하지 않은 상이한 집합의 유리 쿠폰상에 형성된 발수성 필름의 내구성의 비교 결과를 나타낸다. 두 집합의 유리 쿠폰을 각각 4개의 부분집합으로 나누었다. 각각의 산 활성화된 부분집합을 산 활성화되지 않은 부분집합과 짝을 지운 다음, 네 쌍의 쿠폰 부분집합에 CCC, QUV, 습식 슬레드 마모 시험 또는 테이버 마모 시험 방법에 적용시켰다. 더 구체적으로는, 2인치×6인치×0.182인치(5.08cm×15.24cm×0.462cm) 크기의 깨끗한 피복되지 않은 플로트(float) 유리의 유리 쿠폰 16개를 CCC 시험에 사용하였고, QUV 시험을 위한 3인치×4인치×0.182인치(7.62cm×10.16cm×0.462cm), 습식 슬레드 마모 시험을 위한 4인치×16인치×0.090인치(10.16cm×40.64cm×2.29cm), 테이버 마모 시험을 위한 4인치×4인치×0.090인치(10.16cm×10.16cm×0.23cm)는 벤딩(bending) 공정에 사용되는 열 싸이클을 모의하는 열처리에 적용하였다. 이러한 열처리는 유리 쿠폰을 약 15분동안 전기 노(furnace)에서 525 내지 560℃에 적용하는 것으로 이루어진다. 열 처리한 후, 유리 쿠폰을 공기중에서 주위 상태로 천천히 냉각시켰다.

냉각한 후, 16개의 유리 쿠폰을 산화세륨으로 손을 사용하여 연마하여 표면 불순물을 제거하였다. 시판중인 산화세륨 연마 분말을 잔여량의 물과 약 20중량%의 산화세륨의 농도로 물과 혼합하여 산화세륨 슬러리를 생성하였다. 시판중인 산화세륨 연마 분말로는 로다이트(Rhodite) 19A(평균 입경 3.2마이크론) 및 로독스(Rhodox) 76(평균 입경 3.1마이크론)이 있으며, 이들 모두 산화세륨 50%, 희토 산화물 순도 90%로서 기재되어 있고, 뉴욕주 힉스빌 소재의 유니버설 포토닉스 인코포레이티드(Universal Photonics, Inc.)가 공급하고 있다. 산화세륨 슬러리를 패드를 사용하여 유리 쿠폰에 적용하였다. 슬러리가 더 이상 유리 쿠폰의 임의 부분으로부터 밀려 나오지 않을 때까지 연마를 계속하였다. 연마 후, 16개의 유리 쿠폰을 탈이온수로 세정하여 연마 패드 또는 연마제로부터 잔사를 제거하고, 종이 타월로 건조시켰다.

16개의 쿠폰을 두 군으로 나누고, 논의를 위하여 8개의 유리 쿠폰을 포함하는 A군 및 8개의 유리 쿠폰을 포함하는 B군으로 지정하였다.

A군의 유리 쿠폰들을 1노르말(약 3.7중량%)의 염산 용액으로 산 활성화시켰다. 흡수성 패드를 사용하여 60초간 손으로 산 용액을 적용하였다. B군의 유리 쿠폰들은 산 활성화시키지 않았다.

그 다음, A군 및 B군의 유리 쿠폰들을 플루오리너트(Fluorinert, 등록상표) FC-77(미네소타주 세인트 폴 소재의 3M 코포레이션의 퍼플루오로탄소/퍼플루오로에테르 용매 제품)(이후, FC-77이라 함)내 0.8% 사염화규소의 용액으로 2회 처리하였다. 사염화규소 용액을 흡수 패드로 유리 쿠폰에 적용하여 A군과 B군의 유리 쿠폰들에 실리카 하도제 층을 형성시켰다.

그 다음, A군 및 B군의 쿠폰들을 FC-77 내 1) 2.5중량%의 퍼플루오로알킬에틸트리클로로실란(주로 C₆F₁₃내지 C₁₈F₃₇로 이루어진 퍼플루오로알킬 잔기); 및 2) 2.5중량%의 퍼플루오로알킬에틸렌(주로 C₆F₁₃내지 C₁₈F₃₇로 이루어진 퍼플루오로알킬 잔기)의 용액으로 1회 처리하여, 유리 쿠폰에 퍼플루오로알킬알킬 실란 발수성 조성물을 침착시켰다. A군 및 B군의 쿠폰들을 약 10시간동안 150℉(65.5℃)에서 가열하여 피복제를 경화시키고 유리 쿠폰상에 발수성 필름을 생성시켰다. 용매로 세척하여 유리 표면으로부터 과량의 실란을 제거하였다. 용매 세척은 PF-5060(3M 코포레이션의 퍼플루오로헥산 제품)을 사용하여 수행하였다. 쿠폰을 육안으로 보아 깨끗해질 때까지 종이 타월로 와이핑함으로써 용매로 세척하였다.

그 다음, A군의 유리 쿠폰들을 4개의 부분 조 또는 군으로 더 나누고, 논의를 위하여 A1군(쿠폰 2개), A2군(쿠폰 2개), A3군(쿠폰 2개) 및 A4군(쿠폰 2개)으로서 나타내었다. B군의 유리 쿠폰들도 유사하게 B1군(쿠폰 2개), B2군(쿠폰 2개), B3군(쿠폰 2개) 및 B4군(쿠폰 2개)으로 나누었다.

그 다음, A1군 및 B1군의 유리 쿠폰들을 상기한 CCC 풍화 캐비네트중에서 풍화시켰다. B1군중의 한 쿠폰은 샘플 조제중 파괴되어 시험하기 전에 다시 제조하였다. 이로 인해 이 쿠폰에는(이 쿠폰에만) 나머지 쿠폰에 비하여 하기 표 1에 나타낸 것보다 16시간 적은 CCC 노출 시간이 적용되었다.

A2군 및 B2군의 유리 쿠폰들은 상기한 QUV-B313 풍화 캐비네트중에서 풍화시켰다.

A3군 및 B3군의 유리 쿠폰들은 습식 슬레드 마모 테스트에 적용시켰다. 본 실시예에서, A3군 및 B3군의 4개 쿠폰은 8곳의 별개의 마모 구역을 형성하였다. A3군 및 B3군의 4개 쿠폰상의 각 마모 구역중 하나를 물 내 0.5중량%의 침강 실리카의 슬러리로 200싸이클동안 마모시켰다. 그 다음, A3군중의 한 쿠폰 및 B3군중의 한 쿠폰을 선택하고, 이들 각 쿠폰의 나머지 마모 구역을 동일한 슬러리로 600싸이클동안 마모시켰다. 그 다음, 앞서 선택하지 않은 A3군의 나머지 쿠폰 및 B3군의 나머지 쿠폰의 마모 구역은 슬러리 대신에 탈이온수를 사용하여 5000싸이클 시험에 적용시켰다.

A4군 및 B4군의 유리 쿠폰들은 테이버 마모 시험에 적용시켰다.

A1 내지 A4군 및 B1 내지 B4군의 시험한 모든 유리 쿠폰에 있어서, 발수성 필름의 발수 효능은 상기한 바와 같이 로드 매뉴팩츄어링 인코포레이티드가 제조한 변형된 계류 기구 표시기를 사용하여 샘플상에 위치한 세실 물방울의 접촉 각도를 측정함으로써 결정하였다. A1 내지 A4군 및 B1 내지 B4군의 쿠폰들을 2벌씩 시험하였다. 세실 물방울 접촉 각도를 두 유리 쿠폰에 대하여 측정하고, 결과를 평균하였다. 이 평균 결과를 하기 표 1 내지 표 4에 나타내었다.

CCC 시험

시간	접촉 각도(。)
	B1 군	A1 군
	산의 부재하에	산의 존재하에
0	121	125
350	107	118
658	90	113
991	78	111
1494	59	101
1996	59	73
2640		59

QUV-B313 시험

시간	접촉 각도(。)
	B2 군	A2 군
	산의 부재하에	산의 존재하에
0	123	123
352	116	115
659	111	110
994	106	108
1661	100	96
2324	94	94
2966	93	90

습식 슬레드 시험

싸이클	접촉 각도(。)
	B3 군	A3 군
	산의 부재하에	산의 존재하에
0	124	123
200	112	111
600	112	112
5000	42	97

테이버 연마제

싸이클	접촉 각도(。)
	B4 군	A4 군
	산의 부재하에	산의 존재하에
0	122	124
50	105	110
150	75	83

표 1에서 볼 수 있듯이, CCC 풍화 시험하에, 산 활성화 A1군 쿠폰은 1494시간에서 101도의 접촉 각도를 유지한 반면에, B1군의 쿠폰은 단지 59도의 접촉 각도를 유지하였는데, 이는 산 활성화하지 않은 유리 쿠폰에 비하여 산 활성화 유리 쿠폰의 내구성 및 발수성 효능이 매우 상당히 개선되었음을 나타낸다. B1군의 쿠폰은 1996시간의 CCC 지속시간보다 많이는 시험하지 않았다. 일반적인 시험 과정은 접촉 각도가 60。 미만으로 떨어지거나 시험 시간이 3000시간에 도달한 후에 시험을 중단하는 것을 필요로 한다. 이 과정은 일반적으로 모든 표 1 내지 표 7에 나타낸 자료를 따랐다.

표 3에서 볼 수 있듯이, 습식 슬레드 마모 시험하에 5000싸이클에서 산 활성화된 A3군의 유리 쿠폰은 산 활성화되지 않은 B3군의 유리 쿠폰의 42도의 접촉 각도를 훨씬 초과하는 97도의 접촉 각도를 유지하며, 이는 또한 산 활성화되지 않은 유리 쿠폰에 비하여 산 활성화된 유리 쿠폰의 내구성 및 발수성 효능이 매우 상당히 개선되었음을 나타낸다.

유사하게는, 표 4에서 볼 수 있듯이 테이버 마모 시험하에 산 활성화된 A4군의 150싸이클 후의 접촉 각도는 83도인 반면에, 산 활성화되지 않은 B4 유리 쿠폰은 단지 75도의 접촉 각도를 유지하였다.

표 2의 QUV-B313 자료의 차이는 다른 시험에서 얻은 상당한 개선을 보이지 않지만, 접촉 각도의 차이는 정상적인 측정 편차내인 것으로 여겨지며, 특정 시험 방법과 관련하여 발수성 필름의 낮은 내구성을 나타내는 것으로 간주되지 않는다.

실시예 2

실시예 2는 산 활성화되지 않은 제 1 집합의 유리 쿠폰; 염산 용액으로 산 활성화된 제 2 집합의 유리 쿠폰; 황산 용액으로 산 활성화된 제 3 집합의 유리 쿠폰; 및 타르타르산으로 산 활성화된 제 4 집합의 유리 쿠폰상에 형성된 발수성 필름의 내구성을 비교한 것이다. 상기한 CCC 풍화 챔버를 사용하여 4개 집합의 유리 쿠폰을 시험하였다.

길이 2인치(5.08cm) 및 폭 6인치(15.24cm) 크기의 0.182인치(0.462cm) 두께의 깨끗한 피복하지 않은 플로트 유리의 유리 쿠폰 12개를 실시예 1에 기술한 것과 동일하게 열처리하였다.

오비탈 샌더를 사용하여 산화 알루미늄 슬러리를 갖는 폴리에스테르 펠트 패드로 유리 쿠폰을 연마하여 불순물을 제거하였다. 산화 알루미늄 슬러리는 미크로그리트(Microgrit, 등록상표) WCA1T(미크로그리트는 매사츄세츠주 웨스트필드 소재의 마이크로 어브래시브즈 코포레이션의 등록상표명임)를 약 20중량%의 농도로 물과 혼합시켜 형성한다. 슬러리가 유리 쿠폰의 임의 부분으로부터 더 이상 밀려나오지 않을 때까지 펠트 패드 및 오비탈 샌더를 사용하여 연마 화합물을 유리 쿠폰에 적용하였다. 연마한 후, 실시예 1에서와 같이 유리 쿠폰을 탈이온수 및 종이 타월로 세정하였다.

그 다음, 12개의 쿠폰을 각 군에 3개의 쿠폰을 갖는 4개의 군으로 나누어 논의를 위하여 C군, D군, E군 및 F군으로 지정하였다.

C군의 쿠폰들은 산 활성화하지 않았다. D군의 유리 쿠폰들은 1노르말(약 3.7중량%)의 염산 용액으로 활성화하였다. E군의 유리 쿠폰들은 1노르말(약 4.8중량%)의 황산 용액으로 산 활성화하였다. F군의 유리 쿠폰들은 10중량%의 타르타르산 용액으로 산 활성화하였다. 산 용액은 면 패드로 15 내지 30분동안 와이핑함으로써 유리 쿠폰에 적용하였다. 그 다음, D군, E군 및 F군의 유리 쿠폰을 탈이온수 및 종이 타월로 세척하였다.

그 다음, C군, D군, E군 및 F군의 유리 쿠폰을 각각 흡수 패드상의 FC-77 내 0.8중량%의 사염화규소의 용액으로 2회 처리하여, 유리 쿠폰상에 실리카 하도제 층을 형성하였다.

그 다음, C군, D군, E군 및 F군을 각각 FC-77 내 1) 퍼플루오로알킬에틸트리클로로실란(주로 C₆F₁₃내지 C₁₈F₃₇로 이루어진 퍼플루오로알킬 잔기) 2.5중량%; 및 2) 퍼플루오로알킬에틸렌(주로 C₆F₁₃내지 C₁₈F₃₇로 이루어진 퍼플루오로알킬 잔기) 2.5중량%의 용액으로 3회 처리하여 유리 쿠폰상에 퍼플루오로알킬알킬 실란 발수성 조성물을 침착시켰다. 그 다음, C군, D군, E군 및 F군의 유리 쿠폰을 150℉(65.6℃)에서 8시간동안 경화시켜 피복제를 경화시키고, 유리 쿠폰상에 발수성 필름을 생성하였다. 과량의 실란은 용매 세척에 의해 유리 쿠폰으로부터 제거하였다. 용매 세척은 PF-5060으로 수행하고, 쿠폰은 육안으로 보아 깨끗해질 때까지 종이 타월로 와이핑함으로써 용매로 세척하였다.

C군, D군, E군 및 F군을 상기한 CCC 풍화 캐비네트중에서 풍화시켰다. 발수성 필름의 발수성 효능은 실시예 1에서와 같이 세실 물방울의 접촉 각도를 측정함으로써 결정하였다. C군, D군, E군 및 F군의 쿠폰을 각각 3개씩 준비하고, 각 군의 접촉 각도를 평균하였다. 평균한 결과를 하기 표 5에 나타내었다.

CCC 시험

시간	접촉 각도(。)
	C 군	D 군	E 군	F 군
	산의 부재하에	HCl	H₂SO₄	타르타르산
0	114	119	119	120
142	111	118	118	118
312	87	119	120	120
620	72	112	112	113
946	62	94	77	93
1278	56	72	63	67
1588	-	59	55	57

표 5에서 볼 수 있듯이, 1278시간에서 D군, E군 및 F군의 산 활성화된 유리 쿠폰에 대한 접촉 각도는 72도, 63도 및 67도로써, 풍화 후 단지 56도로 유지되는 산 활성화되지 않은 C군의 쿠폰의 접촉 각도보다 훨씬 크게 유지되었다.

실시예 3

실시예 3은 산 활성화되지 않은 제 1 집합의 유리 쿠폰상에 형성된 발수성 필름의 내구성과, 염산 용액으로 산 활성화된 제 2 집합의 유리 쿠폰 및 타르타르산 용액으로 활성화한 제 3 집합의 유리 쿠폰상에 형성된 발수성 필름의 내구성을 비교하는 것이다. 유리 기재는 선행 실시예에 비하여 변화시켜, 본 발명의 우수한 결과를 각종 유리 기재에서 얻을 수 있음을 보였다.

폭 2인치(5.08cm) 및 길이 6인치(15.24cm) 크기의 펜실바니아주 피츠버그 소재의 피피지 인더스트리즈 인코포레이티드가 시판중인 화학적으로 템퍼링한 유리인, 0.119인치(0.30cm) 두께의 헤르큘라이트(HERCULITE, 등록상표)의 유리 쿠폰을 9개 선택하였다. 상기 실시예 1 및 2와는 달리, 실시예 3의 유리 쿠폰에는 연마하기 전에 열처리하지 않았다.

유리 쿠폰은 오비탈 샌더를 사용하여 폴리에스테르 펠트 패드 및 산화 알루미늄 슬러리로 연마하고, 실시예 2에 기술된 대로 탈이온수 및 종이 타월로 세정하였다.

유리 쿠폰을 각 군에 3개의 쿠폰을 갖는 3개 군으로 나누어 논의를 위하여 G군, H군 및 I군으로 지정하였다. G군의 유리 쿠폰들은 산 활성화하지 않았다. H군의 유리 쿠폰들은 선행 실시예에 기술된 바와 같이 1노르말의 염산 용액으로 산 활성화하였다. I군의 유리 쿠폰들은 선행 실시예에 기술한 바와 같이 10중량%의 타트타르산 용액으로 산 활성화하였다. H군 및 I군의 산 용액으로 15 내지 30초동안 쿠폰을 와이핑하였다. 그 다음, H군 및 I군의 유리 쿠폰은 선행 실시예에 기술된 바와 같이 탈이온수로 세척하였다.

그 다음, G군, H군 및 I군의 유리 쿠폰들을 각각 선행 실시예에 기술된 바와 같이 FC-77 내 0.8중량%의 사염화규소의 용액으로 세척하여, 유리 쿠폰상에 실리카 하도제 층을 형성하였다.

그 다음, G군, H군 및 I군의 유리 쿠폰들을 각각 선행 실시예에 기술된 바와 같이 FC-77 내 1) 퍼플루오로알킬에틸트리클로로실란(주로 C₆F₁₃내지 C₁₈F₃₇로 이루어진 퍼플루오로알킬 잔기) 2.5중량%; 및 2) 퍼플루오로알킬에틸렌(주로 C₆F₁₃내지 C₁₈F₃₇로 이루어진 퍼플루오로알킬 잔기) 2.5중량%의 용액으로 3회 처리하여 유리 기재상에 발수성 조성물을 침착시켰다. 그 다음, G군, H군 및 I군의 유리 쿠폰들을 150℉(65.5℃)에서 8시간동안 경화시켜 피복제를 경화시키고, 유리 쿠폰상에 발수성 필름을 생성하고, 과량의 실란은 선행 실시예에 기술한 바와 같이 용매 세척에 의해 PF-5060으로 유리 쿠폰으로부터 제거하였다.

G군, H군 및 I군의 쿠폰들을 선행 실시예에 기술한 바와 같이 CCC 풍화 캐비네트중에서 풍화시켰다.

발수성 필름의 발수성 효능은 선행 실시예에서와 같이 세실 물방울의 접촉 각도를 측정함으로써 결정하였다. G군, H군 및 I군의 유리 쿠폰들을 각각 3개씩 준비하였고, H군의 HCl-처리한 쿠폰은 풍화전에 파괴되었다. 따라서, HCl 처리된 유리 쿠폰에 대하여 보고된 값은 샘플 3개의 평균이 아니라 2개의 평균이다. G군 및 I군의 보고된 값은 샘플 3개의 평균이다. 평균한 결과를 하기 표 6에 나타내었다.

CCC 시험

시간	접촉 각도(。)
	G 군	H 군	I 군
	산의 부재하에	HCl	타르타르산
0	113	116	116
185	109	116	109
332	97	116	97
658	78	107	97
985	72	102	86
1317	65	100	86
1646	63	96	80
1976	71	94	84
2310	54	89	77
2645	-	76	65
2866	-	72	57
3194	-	53	-

표 6에서 볼 수 있듯이, 2310시간의 풍화에서 산 활성화되지 않은 G군의 쿠폰은 단지 54도의 접촉 각도를 유지하는 반면에, 산 활성화한 H군 및 I군은 각각 89도 및 77도의 접촉 각도를 유지하였으며, 풍화 후 상당히 우수한 발수성을 나타낸다.

실시예 4

실시예 4는 산 활성화되지 않은 제 1 집합의 유리 쿠폰 및 염산 용액으로 산 활성화된 제 2 집합의 유리 쿠폰상에 형성된 발수성 필름의 내구성을 비교한 것이다. 본 실시예에서, 발수성 조성물은 일체성 하도제를 포함하였다. 부분집합을 선택하여 연마된 유리 쿠폰과 연마하지 않은 유리 쿠폰을 비교하였다. 실시예 4의 유리 쿠폰은 발수성 조성물로 피복하기 전 또는 후에 열처리하지 않았다.

폭 2인치 및 길이 6인치(15.24cm) 크기의 투명한 피복하지 않은 플로트 유리의 0.182인치(0.46cm) 두께의 12개 유리 쿠폰을 선택하였다.

12개의 유리 쿠폰을 탈이온수 및 종이 타월로 세정하였다. 유리 쿠폰을 각각 3개의 쿠폰을 갖는 4개 군으로 나누고, 본원에 J군, K군, L군 및 M군으로 기술하였다.

J군의 쿠폰들은 산 활성화하거나 연마하지 않았다.

K군의 쿠폰들은 선행 실시예에 기술된 바와 같이 1노르말의 염산 용액으로 산 활성화하였으나, 연마 공정은 적용하지 않았다. 그 다음, K군의 유리 쿠폰을 선행 실시예에 기술된 바와 같이 탈이온수로 세척하고 건조시켰다.

선행 실시예에서 기술한 바와 같이 L군의 쿠폰들은 선행 실시예에 기술된 산화알루미늄 슬러리로 연마하였으나, 산 활성화하지는 않았다.

M군의 쿠폰들은 연마 및 산 활성화를 둘다 하였다. 연마는 L군의 쿠폰에 대하여 기술한 것과 동일한 방식으로 수행하고, K군의 쿠폰에 대하여 기술한 것과 동일한 방식으로 산 활성화하였다.

그 다음, J군, K군, L군 및 M군의 유리 쿠폰들을, 텍사스주 휴스턴 소재의 엑손 코포레이션(Exxon Corporation)이 제조한 탄화수소 용매인 이소파(Isopar, 등록상표) L 내 1) 퍼플루오로알킬에틸트리클로로실란(C₈F₁₇로 이루어진 퍼플루오로알킬 잔기) 0.5중량%; 및 2) 사염화규소 0.5중량%의 용액으로 처리하여, 쿠폰상에 일체성 하도제를 갖는 퍼플루오로알킬알킬 실란 발수성 조성물을 침착하였다.

J군, K군, L군 및 M군의 유리 쿠폰들은 경화하지 않았으나, 선행 실시예에 기술된 바와 같이 CCC 풍화 캐비네트중에서 풍화하였다.

발수성 필름의 발수성은 선행 실시예에 기술된 바와 같이 세실 물방울의 접촉 각도에 의해 측정하였다. J군, K군, L군 및 M군의 쿠폰은 3개씩 제조하고, 각 군의 접촉 각도를 평균하였다. 평균한 결과를 하기 표 7에 나타내었다.

CCC 시험

시간	접촉 각도(。)
	연마하지 않음	연마함
	J 군	K 군	L 군	M 군
	산의 부재하에	HCl	산의 부재하에	HCl
0	113	115	111	113
185	96	113	85	108
332	82	106	74	100
494	65	89	61	83
658	56	75	53	71
824	47	63	46	64
985	--	--	--	45

표 7에 나타낸 바와 같이, 824시간의 풍화 후 산 활성화되지 않은 J군 및 L군의 쿠폰들은 각각 단지 47도 및 46도의 접촉 각도를 유지한 반면에, K군의 산 활성화된 쿠폰들은 63도 및 64도의 접촉 각도를 유지하였다. 이 결과는 일체성 하도제를 갖는 발수성 필름을 갖는 사용된 산 활성화 표면은 필름의 발수성의 내구성을 증진시킴을 분명히 나타낸다. K군 및 M군의 쿠폰들을 비교한 결과, 824시간에서 연마 공정은 M군의 쿠폰의 접촉 각도에 거의 영향을 미치지 않았다.

상기 실시예들은 본 발명을 예시하기 위해 제공한 것이다. 추가의 실시예를 제조하고 시험하였으며, 전술한 결과는 준비한 모든 실시예의 대표적인 부분집합이다. 통상의 기법에 의해 다양한 퍼플루오로알킬알킬 실란, 가수분해성 실란, 용매 및 농도를 적용할 수도 있으며, 임의로는 적합한 온도에서 적당한 시간동안 경화시켜 각종 기재상에 지속적인 비습윤성 표면을 제공할 수도 있다.

이해할 수 있겠지만, 전술한 개시내용은 본 발명을 제한하는 것이 아니라 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제공하였다. 본 발명의 범주는 하기의 특허청구의 범위에 의해 한정된다.

본 발명에 의하면, 내구성이 증진된 발수성 필름을 갖는 기재를 포함하는 제품을 제공할 수 있다.

Claims

표면을 산 용액에 노출시켜 표면을 활성화하는 단계; 및 활성화된 표면에 발수성 필름을 제공하는 단계를 포함하는, 표면에 발수성 필름을 생성하는 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 산 용액이 무기 산 및 유기 산으로 이루어진 그룹에서 선택되는 방법.
제 2 항에 있어서,

상기 산 용액이 염산, 황산, 타르타르산, 인산, 브롬화수소산, 질산, 아세트산, 트리플루오로아세트산 및 시트르산 용액으로 이루어진 그룹에서 선택되는 방법.
제 3 항에 있어서,

상기 산 용액이 탈이온수 내 염산 약 0.5 내지 30중량%의 농도의 염산 용액인 방법.
제 3 항에 있어서,

상기 산 용액이 탈이온수 내 황산 약 0.5 내지 30중량%의 농도의 황산 용액인 방법.
제 3 항에 있어서,

상기 산 용액이 탈이온수 내 타르타르산 1 내지 40중량%의 농도의 타르타르산 용액인 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 발수성 필름을 제공하는 단계가, 퍼플루오로알킬알킬 실란의 발수성 조성물을 표면에 적용하는 단계를 포함하는 방법.
제 7 항에 있어서,

상기 퍼플루오로알킬알킬 실란이 일반식 R_mR'_nSiX_4-m-n(이 때, R은 퍼플루오로알킬알킬 라디칼이고, m은 1, 2, 또는 3이고, n은 0, 1, 또는 2이고, m+n은 4 미만이고, R'은 비닐 또는 알킬 라디칼, 바람직하게는 메틸, 에틸, 비닐 또는 프로필이고, X는 바람직하게는 할로겐, 아실옥시 및/또는 알콕시와 같은 라디칼임)의 화합물들 중에서 선택되는 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 발수성 필름을 제공하는 단계가, 하도제를 포함하는 발수성 조성물을 표면에 적용하는 단계를 포함하는 방법.
제 9 항에 있어서,

상기 하도제가 상기 발수성 조성물과 일체인 방법.
제 10 항에 있어서,

상기 발수성 조성물이, 가수분해에 의해 축합하여 별개의 하도제 층을 필요로 하지 않고도 일체성 하도제로서 작용하는 실리카 겔을 형성할 수 있는 실란 및 실록산으로 이루어진 그룹에서 선택된 화합물과 퍼플루오로알킬알킬 실란의 혼합물을 포함하는 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 발수성 필름을 제공하는 단계가, 하도제 층을 표면에 적용한 후 발수성 조성물을 적용하는 단계를 포함하는 방법.
제 12 항에 있어서,

상기 하도제 층이 실리카를 포함하는 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 발수성 필름을 제공하는 단계가, 플루오르화 올레핀 텔로머(telomer)를 포함하는 발수성 조성물을 표면에 적용하는 단계를 포함하는 방법.
제 14 항에 있어서,

상기 플루오르화 올레핀 텔로머가 일반식 C_mF_2m+1CH=CH₂(이 때, m은 1 내지 30, 바람직하게는 1 내지 16, 더 바람직하게는 4 내지 10임)의 화합물들의 그룹에서 선택되는 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 표면이 유리, 금속, 플라스틱, 에나멜 및 세라믹의 표면으로 이루어진 그룹에서 선택되는 방법.
제 16 항에 있어서,

상기 표면이 그 표면상에 무기 산화물 피복제를 추가로 포함하는 방법.
발수성 조성물을 표면에 적용하여 표면상에 발수성 필름을 형성시키는 단계, 및 클리블랜드 컨덴싱 캐비네트(Cleveland Condensing Cabinet, CCC)중에서 필름을 가속화된 풍화에 노출시킨 후 세실 물방울(sessile water drop) 방법을 사용하여 표면에 대한 물방울의 접촉 각도를 결정함으로써(제 1 접촉 각도를 얻음) 필름의 내구성을 측정하는 단계를 포함하고,

상기 발수성 조성물을 적용하는 단계를 실시하기 전에, 표면을 산 용액에 노출시켜 표면을 활성화시킨 다음, 상기 필름을 상기 가속화된 풍화에 노출시킨 후 제 1 접촉 각도보다 큰 제 2 접촉 각도를 수득하는, 발수성 필름의 내구성을 증진시키는 방법.
제 18 항에 있어서,

상기 클리블랜드 컨덴싱 캐비네트를 60℃의 수증기 온도에서 1996시간 이상동안 작동시키고, 상기 제 2 접촉 각도가 73도 이상인 방법.
발수성 조성물을 표면에 적용하여 표면상에 발수성 필름을 형성시키는 단계, 및 습식 슬레드 마모 시험(Wet Sled Abrasion Test)을 사용하여 필름을 연마에 노출시킨 후 세실 물방울 방법을 사용하여 표면에 대한 물방울의 접촉 각도를 결정함으로써(제 1 접촉 각도를 얻음) 필름의 내구성을 측정하는 단계를 포함하고,

상기 발수성 조성물을 적용하는 단계를 실시하기 전에, 표면을 산 용액에 노출시킨 다음, 상기 필름을 상기 습식 슬레드 마모 시험에 노출시킨 후 제 1 접촉 각도보다 큰 제 2 접촉 각도를 수득하는, 발수성 필름의 내구성을 증진시키는 방법.
제 20 항에 있어서,

상기 습식 슬레드 마모 시험을 5000싸이클동안 수행하고, 제 2 접촉 각도가 97도 이상인 방법.
발수성 조성물을 표면에 적용하여 표면상에 발수성 필름을 형성시키는 단계, 및 테이버 마모 시험(Taber Abrasion Test)에 필름을 노출시킨 후 세실 물방울 방법을 사용하여 표면에 대한 물방울의 접촉 각도를 결정함으로써(제 1 접촉 각도를 얻음) 필름의 내구성을 측정하는 단계를 포함하고,

상기 발수성 조성물을 적용하는 단계를 실시하기 전에, 표면을 산 용액에 노출시킨 다음, 상기 필름을 상기 테이버 마모 시험에 노출시킨 후 제 1 접촉 각도보다 큰 제 2 접촉 각도를 수득하는, 발수성 필름의 내구성을 증진시키는 방법.
제 22 항에 있어서,

상기 테이버 마모 시험을 150싸이클동안 수행하고, 상기 제 2 접촉 각도가 83도 이상인 방법.
제 1 항의 방법에 따라 제조한 제품.
제 2 항의 방법에 따라 제조한 제품.
제 9 항의 방법에 따라 제조한 제품.
제 11 항의 방법에 따라 제조한 제품.
제 12 항의 방법에 따라 제조한 제품.