KR20020000792A - 제거될 수 있는 자정 표면을 제조하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 볼록부 및 오목무를 포함하고 볼록부 간의 거리가 0.1-200㎛이고 그 높이가 0.1-100㎛인 자정 표면을 제조하는 방법에 관한다. 본 발명에서는 소수성 물질을 함유하는 용액, 분산액 또는 유액을 도포한 다음 건조시켜 용매가 증발하면 자가-조직(self-organization) 방식으로 세정 표면이 형성된다. 상기 도포된 물질은 세제를 사용하여 제거할 수 있다.

Description

제거될 수 있는 자정 표면을 제조하는 방법{METHOD OF PRODUCING SELF-CLEANING DETACHABLE SURFACES}

본 발명은 자정(self-cleaning) 표면을 제조하는 방법에 관한다.

제품의 표면을 세정하는 것은 일면 광학 및 미적 이유에서 일면 기술적인 이유에서 특히 때때로 성능을 유지하기 위하여 세정되어야 하는 광-투과성 표면일 경우 기술적으로 경제적으로 상당히 중요하다.

흙이 부착하지 않으며 및/또는 자정성인 기술적인 표면을 제조하기 위하여 많은 시도가 있었다. 중합체 필름 또는 중합체 시트 제조업자들은 이 문제를 해결하기 위하여 가능한 평활한 표면을 제조하여 표면을 극단적으로 소수성이거나 친수성으로 하고자 하였다. 이러한 예는 매우 소수성인 테플론 또는 물 및 토양이 방울을 형성하지 않고 흘러 떨어지는 매우 친수성인 "논-드롭 피복물"로 제조된 표면을 포함한다.

제CH-PS-26 82 58호는 물과의 접촉 각이 120˚이상인 방수 표면에 대하여 기술한다. 이들은 기판에 차이나 클레이, 탤컴, 찰흙 또는 실리카 겔과 같은 1차적으로 유기 실리콘 화합물로 소수화된 분말을 도포함으로써 얻어진다. 도포는 경화성 수지와 함께 하거나 유기 용매를 포함하는 용액으로 한다. 이러한 방식으로 영구적으로 소수성인 표면은 제작할 수 없다. 또한, 과립 크기 또는 분말의 과립크기 분포에 대하여는 언급이 없다. 이렇게 얻어진 표면의 특성을 나스투르튬 표면 특성과 비교하고 있다. 이 비교에는 나스투르튬의 표면 특성이 무엇에 기초하는 지가 공지되어 있지도 기술적으로 분석할 수도 없다는 것을 주의하여야 한다. 최근 수행된 조사는 나스투르튬이 매우 미세한 울트라 구조를 가지며 구조 원소들은 2㎛보다 작다는 것을 보였다.

제US-P-3,354,022호는 볼록부 및 오목부를 포함하고 공기 함량이 60%이며 표면 접촉각이 90˚이상인 방수 표면에 대하여 기술하고 있다.

제DE-PS-10 23 217호는 표면이 거친 성형품을 제조하기 위한 주형에 대하여 기술하고 있다. 주형은 표면이 거친 플라스틱 또는 고무로 제조되는 성형품의 제조를 위한 것이다. 따라서, 주형의 벽은 조악한 코룬둠 분말 및 페인트로 피복된다. 이러한 주형은 간헐적으로 오목부가 포함되어 접착력이 개선된 제품을 생산한다. 통상적인 가황 표면도 피할 수 있다. 예를들어 이렇게 얻어지는 표면은 용이하게 새김할 수 있다. 따라서, 이러한 제품들이 흐르는 물로 자정되지 않는 것은 분명하다.

제JA-A-62-191447호는 표면 방수성을 증가시키는 방법에 대하여 기술한다. 따라서, 플라스마 중합체 필름을 도포하고 에칭하여 거칠게 한 다음 2차 플라스마 중합체 필름을 도포한다.

제JA-A-3-174279호(발췌)는 시트 또는 필름 상의 매트 장식 표면을 제조하는 방법에 대하여 기술한다. 이들은 이온화 방사선으로 부분적으로 처리한 페인트를 사용하여 제조하며 이 안에는 불특정 방식으로 불특정 문양을 넣는다. 이후 다시조사(照射)하여 완전 처리한다.

출원인은 집중 연구하여 제품의 표면에 볼록부 및 오목부의 인위적 표면 구조를 부여함으로써 인공적으로 제품의 표면이 자정성이 되도록 하는 것이 기술적으로 가능하다는 놀라운 결론을 얻었는데, 상기에서 주의할 것은 표면 구조의 볼록부간의 거리 범위는 0.1-200㎛, 바람직하게는 0.1-100㎛이고 볼록부의 높이 범위는 0.1-100㎛, 바람직하게는 0.1-50㎛이며 상기 볼록부는 소수성 중합체 또는 영구적으로 소수화된 물질로 이루어지고 상기 볼록부는 물 또는 세제를 함유하는 물로 제거되지 않을 수 있어야 한다는 것이다(제WO 96/04123호 참조).

본 발명의 목적은 세제 용액으로 제거될 수 있는 자정 표면의 제작 방법을 제공하는 것이었다. 이 목적은 청구항1의 특징을 가지는 방법으로 달성된다.

볼록부 및 오목부를 포함하고 상기 볼록부간의 거리는 0.1-200㎛ 범위이고 상기 볼록부의 높이는 0.1-100㎛ 범위인 자정 표면을 제작하는 본 발명 방법은 소수성 물질의 도포에 기초하는데, 상기 물질은 건조에 의하여 표면에서 용매가 증발할 때 자가-조직(self-organization)에 의하여 자정 표면을 생성시키며, 도포된 다음에는 수성 세제 용액으로 제거될 수 있다. 소수성 물질은 용액, 분산액 또는 유액의 형태일 수 있을 것이다.

"세제로 제거가능한"이란 수성 세제 용액의 작용에 의하여 도포된 물질의 최소한 일부를 용해시킴으로써 도포된 물질을 제거할 수 있다는 의미이다. 본 발명의 이러한 도포된 물질은 예를들어 솔질하거나 긁어내거나 물로 고압 세척하여 기계적으로도 제거할 수 있다.

한 구체예에서, 소수성 물질은 자가 조직에 의하여 미세구조 자정 표면을 생성시키는 왁스이다.

또다른 구체예에서, 용액, 분산액 또는 유액은 고체 입자들을 포함한다. 이들은 왁스와 같은 소수성 물질과 함께 사용될때 친수성이거나 그 자체 소수성일 수 있을 것이다.

소수성 물질은 예를들어 분무 캔 또는 분무 총을 사용하여 분무함으로써 도포할 수 있을 것이다. 의도하는 용도의 종류에 따라서는, 올레오와도 친화성이 없는 것이 소수성 물질로서 유리할 수 있을 것이다.

증기 투과 표면을 통하여 소수성 물질을 물과 함께 동시-전달법으로 전달시키는 것도 가능하다.

본 발명 방법에 적당한 소수성 물질은 특히 장사슬 2차 알콜 및 알칸디올, β-디케톤, 2차 케톤 및 장사슬 알칸을 포함한다. 휘발성 용매에 용해되어 이들 용매가 증발될때 자가-조직으로 소수성 방수 표면을 생성시키는 노나코세인-10-올, 노나코세인-7,10-디올, 노나코세인-5,10-디올, 헨트리아콘테인-12,14-디온, 헨트리아콘테인-8,10-디온, 팔미톤 및 기타 소수성 물질이 특히 적당하다.

광-투과성이면서 광학적, 미적 또는 기술적 이유에서 장시간 광-투과성을 유지하여야 하는 제품의 자정 표면은 특히 기술적으로 중요하다. 특히, 이러한 제품에는 건물, 차량, 집열기등의 광-투과성 유리 부품이 포함된다. 소수성 물질의 제거가능성은 예를들어 저장 또는 선적시에 일시적으로만 자정 특성이 필요하고 그렇지 않은 경우에는 예를들어 미적 이유에서 원하지 않는 경우 특히 유리하다.

그러나, 또한 가옥 전면, 지붕, 기념비 및 텐트의 자정 표면 및 수성 용액을 함유하거나 흐르는 물로 잔류물 없이 용이하게 세척되는 파이프라인, 탱크 또는 사일로의 내부 피복물의 자정 표면 제조는 경제적으로도 기술적으로도 중요하다. 자동차, 트레인 또는 항공기의 외부 피복물 또한 대상이 된다.

표면 구조의 볼록부가 서로 충분히 가까워서 볼록부 사이에 있는 오목부가 물방울과의 접촉을 피하게 되는 경우 최적의 결과가 얻어진다. 표면 구조의 볼록부가 서로 너무 가깝거나 오목부가 충분히 깊지 않은 경우 이들은 다시 폐쇄 표면으로 작용하므로 습윤성이 증가할 수 있다. 따라서, 볼록부 간의 거리가 길어질수록 바닥 상의 볼록부의 높이가 높아져야 된다. 지금까지 측정한 바에 의하면 볼록부의 높이 및 거리는 본 주장 한도내에서 양호한 결과를 보였다. 0.1-100㎛로 이격된 0.1-50㎛의 볼록부를 포함하는 표면이 최적 결과를 보인다.

다음 실시예에 의하여 본 발명을 추가 예시하기로 한다.

실시예 1

에틸 아세테이트 또는 헥산내 0.1% 용액으로서 헨트리아콘테인-14,16-디온을 분무 캔 또는 분무 총을 사용하여 임의로 선택한 표면 상에 분무한다. 용매가 증발할 동안, 헨트리아콘테인-14,16-디온은 자가-조직에 의하여 작은 튜브의 형태로 결정화되는데 그 대다수가 직경이 0.2㎛이고 길이가 0.5-5㎛이다. 이 피복물은 젖은 표면이 소수성이 되게 하고 접촉 각은 160˚까지 증가한다. 이러한 표면으로 인하여, 오염 물질은 흐르는 물에 씻겨 나가고 피복물 자체도 장기간에 걸쳐 제거된다. 피복물의 황도를 증가시키기 위하여, 친수성(예를들어 콰르츠 분말)의 소수성 분말(예를들어 Teflon)을 용액과 혼합할 수 있다.

실시예 2

시판되는 석고를 물 및 실리코네이트(Wacker BS15)와 1:10:2(중량%)의 비로 혼합한 다음 페인트 브러쉬 또는 롤러로 이것을 도포한다. 건조시키면 다소 거친 표면이 얻어지는데 이 구조는 석고 침상 결정으로 얻어진다. 물을 증발시킨 다음 이것을 소수화 제제 층으로 커버한다. 이러한 표면에서 접촉 각은 150˚이상이다.

실시예 3

시판되는 석고를 물 및 실리코네이트(Wacker BS15)와 1:10:0.5(중량%)의 비로 혼합한 다음 분무 총으로 이것을 도포한다. 건조시키면 다소 거친 표면이 얻어지는데 이 구조는 석고 침상 결정으로 얻어진다. 물을 증발시킨 다음 이것을 소수화 제제 층으로 커버한다. 이러한 표면에서 접촉 각은 150˚이상이다.

실시예 4

구조 형성력을 특징으로 하는(실시예 1 참조) 왁스 물질(예를들어 헨트리아콘테인-14,16-디온)로 물-증기-투과성 중합체(예를들어 폴리우레탄)의 한면을 피복한다. 물이 중합체로 확산될 수 있을 경우 왁스도 동시 전달되어 표면에 의도하는 미세구조를 형성한다.

이러한 시스템에서, 충분히 고량의 왁스를 사용함으로써 손상 또는 부식된 구조가 얼마후 재생될 수 있으므로 어느정도 확실한 효과를 얻을 수 있다.

Claims (10)

1. 볼록부 및 오목부를 포함하는 자정(self-cleaning) 표면을 제조하는 방법으로서, 상기 볼록부 간의 거리는 0.1-200㎛이고 볼록부의 높이는 0.1-100㎛이며, 용매가 증발할때 자가-조직(self-organization)에 의하여 자정 표면을 형성하면서 이후 세제로 제거될 수 있는 소수성 물질을 함유하고 있는 용액, 분산액 또는 유액을 도포한 다음 건조시키는 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 소수성 물질이 왁스인 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 소수성 물질이 왁스 물질, 이를테면 1차 또는 2차 알콜 및 알칸디올, β-디케톤, 2차 케톤 및 장사슬 알칸을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 용액, 분산액 또는 유액이 고체 미립물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제1항 또는 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용액, 분산액 또는 유액을 분무로 도포하는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 도포를 분무 캔 또는 분무 총을 사용하여 수행하는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제1항 또는 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소수성 물질이 또한 올레오와 친화성이 아닌 것을 특징으로 하는 방법.
8. 볼록부 및 오목부 포함 표면을 가지는 제품으로서, 상기 볼록부 간의 거리는 0.1-200㎛이고 그 높이는 0.1-100㎛이며, 적어도 볼록부는 소수성이고 고체 입자들로 이루어지면서 표면이 소수성 물질로 피복된 제품.
9. 자정 표면 제조에서 2차 알콜 및 알칸디올, β-디케톤, 2차 케톤 및 장사슬 알칸을 소수성 물질로 사용하는 용도.
10. 제9항에 있어서, 노나코세인-10-올, 노나코세인-7,10-디올, 노나코세인-5,10-디올, 헨트리아콘테인-12,14-디온, 헨트리아콘테인-8,10-디온 또는 팔미톤을 상기 소수성 물질로서 사용하는 용도.