KR20150110984A - 표면 처리 화합물 및 이를 포함하는 방오성 코팅막 형성방법 - Google Patents

표면 처리 화합물 및 이를 포함하는 방오성 코팅막 형성방법 Download PDF

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KR20150110984A
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Abstract

오염방지 코팅막을 형성하기 위해 적용되는 신규한 표면 처리 화합물 및 오염방지 코팅막의 형성방법이 개시되어 있다. 표면 처리 화합물은 하기 화학식2로 표기되는 퍼플루오로폴리에테르??변성-폴리옥시알킬 실란 또는 퍼플루오로폴리에테르-변성-폴리옥시알킬 실란의 부분 가수분해 축합물을 포함한다. 따라서, 이러한 표면 처리 화합물을 포함하는 표면 처리제를 이용하면, 피처리 대상체의 표면에 오염방지 성능이 우수한 코팅막을 형성할 수 있다.
[화학식2]

Description

표면 처리 화합물 및 이를 포함하는 방오성 코팅막 형성방법{Surface Treatment Compound and Method for Forming Anti-fouling Coating Film containing the same}
본 발명은 표면 처리 화합물 및 이를 포함하는 코팅막 형성방법에 관한 것으로서 상세하게는 신규한 변성 퍼플루오로폴리에테르(Perfluoropolyether)-변성-폴리옥시알킬 실란을 포함하는 표면 처리 화합물 및 이를 포함하는 코팅막 형성방법에 관한 것이다.
일반적으로, 퍼플루오로폴리에테르 함유 화합물은 그 자체의 매우 낮은 표면 에너지로 인해 발수발유성, 내약품성, 윤활성, 이형성 및 방오성과 같은 물리적 특성을 갖는다. 이러한 특성 때문에 퍼플루오로폴리에테르 함유 화합물은 종이 및 섬유용 발수발유성 방오제, 자기기록매체의 윤활제, 정밀기계의 방유제, 이형제, 화장품 원료, 및 광항 재료의 보호 코팅막을 형성하기 위해 널리 사용되고 있다. 그러나, 이와 같은 특성을 갖는 일반적인 퍼플루오로폴리에테르 함유 화합물은 기판에 대한 약한 점착성 및 약한 밀착성을 갖기 때문에 기판과 단단하게 결합된 견고한 코팅막을 형성하기는 어렵다.
이에 반해, 실란 커플링제는 유리 또는 천과 같은 물질 표면과 유기 화합물 사이에 단단한 결합을 확립하는 수단으로서 널리 알려져 있다. 상기 실란 커플링제는 분자에 유기 작용성 라디칼 및 반응성 실릴 라디칼(전형적으로, 알콕시실릴 라디칼)을 갖고, 상기 알콕시실릴 라디칼은 공기중의 수분과 자기-축합 반응을 하여 실록산으로 전환되어 코팅을 형성한다.) 동시에, 상기 실란 커플링제는 유리 또는 금속 표면과 화학적 및 물리적 결합을 형성하여 내구성을 갖는 강고한 코팅막을 형성할 수 있다.
따라서 최근에는 퍼플루오로폴리에테르의 낮은 표면 에너지를 이용하고, 상기 실란 커플링제의 다양한 기판에 대한 접착능력을 이용하는 퍼플루오로폴리에스테르-변성-알킬 실란 화합물이 오염방지 기능을 갖는 표면 처리제로서 이용되고 있다.
상기 언급된 특징을 갖는 표면 처리제에 적용되는 화학식1의 퍼플루오로폴리에테르-변성-알킬 실란 화합물이 일본 공개특허 JP1998-167597호에 개시되어있다.
[화학식1]
Figure pat00001
상기 화학식 1에서 Rf2는 2가의 직쇄상 퍼플루오로폴리에테르, R은 C1-C4알킬기 또는 페닐기이고, X는 오르가노옥시기, n은 0내지2의 정수이고, m은 1내지5의 정수이고, a는 2 또는 3이다.
그러나 상기 화학식1의 퍼플루오로폴리에테르-변성-알킬 실란 화합물은 기판에 대하여 접착이 우수하지만 외부로부터의 지속적인 마찰, 소금물의 지속적인 접촉, 습기 등의 환경에 대한 내구성이 부족하여, 다양한 광학제품의 적용이 어려운 실정이다.
따라서, 상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 제 1 목적은 기판에 대한 접착력이 충분히 보장될 수 있는 퍼플루오로폴리에테르 기능기를 갖는 신규한 표면 처리 화합물을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 제 2 목적은 상기 표면 처리 화합물을 포함하는 오염 방지용 코팅막의 형성방법을 제공하는데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 신규한 표면 처리 화합물은 하기 화학식 2로 표기되는 퍼플루오로폴리에테르-변성-폴리옥시알킬 실란, 상기 퍼플루오로폴리에테르 ??변성-폴리옥시알킬 실란의 부분 가수분해 축합물 또는 이들의 혼합물을 포함한다.
[화학식2]
Figure pat00002
화학식 2에서 k는 1 내지 8의 정수이고, Rf는 퍼플루오로폴리에테르 이고, m은 1내지 3의 정수이고, n은 1내지 5의 정수이다. a는 1내지 3의 정수이고, R은 탄소수 1내지 4의 알킬기 이며, X는 가수분해 반응기로 탄소수 1 내지 3의 옥시알킬 또는 아세톡시기이다.
Rf는 1내지 5개의 탄소원자 및 1개의 산소원자를 갖는 옥시퍼플루오로알킬을 반복단위로 포함하는 중합체(퍼플루오르폴리에테르)이며, 200 내지 6000의 수평균 분자량을 만족하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 코팅막을 형성하기 위해서는 먼저 표면 처리 화합물과 여분의 용매 및 첨가제를 포함하는 코팅막 형성용 표면 처리제를 마련한다. 이어서, 피처리 대상체의 표면에 상기 표면 처리 화합물을 주성분으로 하는 오염 방지용 코팅막을 형성한다. 이때 표면 처리 화합물은 화학식 2로 표기되는 퍼플루오로폴리에테르-변성-폴리옥시알킬 실란, 퍼플루오로폴리에테르-변성-폴리옥시알킬 실란의 부분 가수분해 축합물 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 예로서, 코팅막은 진공 증착 또는 습식(스프레이 또는 침적방식) 코팅 방법을 수행하여 상기 피처리 대상체에 형성될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 화학식 2로 표기되는 신규한 표면 처리 화합물은 낮은 표면 에너지 및 오염물질에 대한 최소화된 점착력을 갖는 동시에 내구성이 우수한 오염 방지용 코팅막을 형성하는데 유용하다. 따라서 신규한 표면처리 화합물을 주성분으로 하는 오염 방지용 코팅막은 오염물질에 대한 오염 방지 효과가 장기적으로 유지될 수 있으며, 오염물질이 부착된 경우에도 오염물질을 닦아내기 쉬우며, 문지르기에 의한 기능저하 또는 그 표면의 손상이 최소화 될 수 있다.
다만, 본 발명의 효과는 상기에서 언급된 효과로 제한되는 것은 아니며, 상기에서 언급되지 않은 다른 효과들은 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 구성요소에 대해 사용하였다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다양한 형태로 구현될 수 있다. 오히려, 여기서 개시되는 실시예들은 본 발명의 사상이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
표면 처리 화합물
본 발명에 따른 오염 방지용 코팅막의 형성에 적용되는 표면 처리 화합물은 화학식 2로 표기되는 퍼플루오로폴리에테르-변성-폴리옥시알킬 실란이다. 다른 예로서, 표면 처리 화합물은 화학식 2로 표기되는 퍼플루오로폴레에테르-변성-폴리옥시알킬 실란의 부분 가수분해 축합물이다. 또 다른 예로서, 표면 처리 화합물은 화학식 2로 표기되는 퍼플루오로폴리에테르-변성-폴리옥시알킬 실란 및 이것의 부분 가수분해 축합물을 모두 포함한다.
화학식2에서 Rf 는 아래의 화학식4의 예로서 표현할 수도 있다.
[화학식3]
Figure pat00003
화학식 3으로 표기된 퍼플루오로폴리에테르에서 상기 p 또는 q또는 r 은 각각 0 내지 100을 만족한다. p, q, r 의 순서와 비율은 특별한 본 발명의 목적을 달성하는데 제한적이지 않으며, 각 단량체들의 공중합 또는 단일 중합체로서 충분히 의미가 있다.
여기서, 화학식들에서 퍼플루오로폴리에테르의 분자 구조는 예시된 구조에 제한되지 않는다.
또한, 화학식2로 표기되는 퍼플루오로폴리에테르-변성-폴리옥시알킬 실란은 폴리옥시알킬 기능기를 포함한다. 폴리옥시알킬 기능기의 예로서는 폴리메틸렌옥사이드, 폴리에틸렌옥사이드, 폴리프로필렌옥사이드, 폴리부틸렌옥사이드 등을 들 수 있다. 화학식2에서 X는 가수분해성기이다. 가수분해성기의 예로서는 메톡시, 에톡시, 프로톡시, 부톡시와 같은 알콕시기, 아세톡시와 같은 아실옥시기, 이소프로페녹시와 같은 알케닐옥시기 등을 들 수 있다. R은 1 내지4개의 탄소 원자의 저급 알킬기 또는 페닐기이다. 저급 알킬기의 예로서는 메틸, 에틸 등을 들 수 있다.
본 발명의 화합물은 분자량이 중요하지는 않지만, 안정성 및 취급용이성을 고려할 때 약 100 내지 10,000의 수평균 분자량을 갖고, 200 내지 6,000의 수 평균 분자량을 갖는 것이 적합하다.
본 발명의 특징은 화학식 2로 표기된 바와 같이 폴리옥시알킬 기능기가 실란 기능기와 퍼플루오로폴리에테르 기능기 사이에 위치하는데 있다. 퍼플루오로폴리에테르 기능기는 폴리머 사슬간과 기판에 대하여 비 점착성 및 비 밀착성을 갖는다. 스페이서 역할을 하는 폴리옥시알킬 기능기는 실란 기능기가 기판에 쉽게 접착하도록 하고, 외부의 환경(기계적인 마찰, 수분 등의 화학적 접촉)으로부터 실란과 기판 사이의 접착면을 보호하는 기능을 부여한다. 더욱이, 상기 폴리옥시알킬 기능기는 불소계 화합물(용제를 포함) 이외에도 유기계 화합물(용제를 포함)과의 혼화성도 부여하므로, 각종의 코팅용 표면 처리제에 첨가되는 방식으로 널리 사용될 수 있게 한다.
이하, 퍼플루오로폴리에테르-변성-폴리옥시알킬 실란의 제조방법을 설명한다.
퍼플루오로폴리에테르-변성-폴리옥시알킬 실란을 제조할 경우 알코올 기능기가 부여된 퍼플루오로폴리에테르-변성-폴리옥시알킬 에 최종적으로 실란 기능기를 부여함으로서 제조한다.
알코올 기능기가 부여된 퍼플루오로폴리에테르-변성-폴리옥시알킬 예로서는 솔베이사(solvay)의 플루오로링크(fluorolink)라는 상품과 듀폰사(Dupont)의 크라이톡스(Krytoxㄾ)라는 상품을 들 수 있다. 알릴 기능기를 갖는 퍼플루오로폴리에테르-변성-폴리옥시알킬은 알코올 기능기가 부여된 퍼플루오로폴리에테르-변성-폴리옥시알킬의 말단에 나트륨 등의 금속 또는 포타슘하이드록사이드 등의 알칼리금속 수산화물을 반응시킨 후 알릴할로겐 화합물과 반응시켜 제조할 수 있다. 또한 말단에 실란 기능기를 갖는 퍼플루오로폴리에테르-변성-폴리옥시알킬 실란은 알릴 기능기에 하이드로실란을 백금계 촉매를 사용하여, 하이드로실릴화 반응을 통하여 제조할 수 있다.
코팅막 형성용 표면 처리제 및 이를 이용한 코팅막 형성방법
본 발명에 따른 오염방지 코팅막을 형성하기 위해 사용되는 표면 처리제는 상술한 표면 처리 화합물과 용매, 첨가제를 포함하는 조성을 갖는다.
상술한 조성을 갖는 표면 처리제에 사용되는 표면 처리 화합물의 예로서는 화학식2로 표기되는 퍼플루오로폴리에테르-변성-폴리옥시알킬 실란, 퍼플루오로폴리에테르- 변성-폴리옥시알킬 실란의 부분 가수분해 축합물 또는 이들의 혼합물 등을 들 수 있다. 표면 처리 화합물에 대한 구체적인 내용은 위에서 상세히 설명하였기에 중복을 피하기 위해 생략한다.
또한, 용매는 적어도 하나의 용매를 포함한다. 용매는 화학식 2로 표기되는 퍼플루오로폴리에테르-변성-옥시알킬 실란 및 이의 부분 가수분해 축합물이 균일하게 용해될 수 있는 용매를 사용하는 것이 바람직하다.
용매의 예로서는 불소-변성 지방족 탄화수소 용매(퍼플루오로헵탄 및 퍼플루오로옥탄), 불소-변성 방향족 탄화수소 용매(m-크실렌 헥사플루오리드 및 벤조트리플루오리드), 불소 ??변성 에테르 용매(메틸퍼플루오로부틸에테르 및 퍼플루오로(2-부틸테트라하이드로퓨란)), 불소-변성 알킬아민 용매(퍼플루오로트리부틸아민 및 퍼플루오로트리펜틸아민), 탄화수소 용매(석유 벤진, 미네랄 스피리트, 톨루엔 및 크실렌), 및 케톤 용매(아세톤, 메틸 에틸 케톤 및 메틸 이소부틸 케톤)등을 들 수 있다. 이들 중에서 불소-변성 옹매를 사용하는 것이 용해성 및 습윤성의 관점에서 바람직하다.
상술한 표면 처리 화합물인 퍼플루오로폴리에테르-변성-폴리옥시알킬 실란이 포함된 표면 처리제를 피처리 대상체 (종이, 천, 금속, 금속산화물, 유리, 플라스틱, 자기 및 세라믹 등)에 코팅함으로서, 내구성이 우수한 오염방지 코팅막을 형성할 수 있다. 예를 들어, 표면 처리제는 반사방지 층의 표면에서 내 오염성 및 내구성이 요구되는 오염방지 코팅막을 형성하기 위한 표면 처리제로서 유용하다.
이하, 상기 표면 처리제를 이용한 코팅막 형성방법을 설명하기로 한다.
먼저, 표면 처리 화합물과 용매를 포함하는 코팅막 형성용 표면 처리제를 마련한다. 상기 표면 처리제에 포함된 표면 처리 화합물은 화학식 2로 표기되는 퍼플루오로폴리에테르-변성-폴리알킬에테르 실란, 퍼플루오로폴리에테르-변성-폴리알킬에테르 실란의 부분 가수분해 축합물 또는 이들의 혼합물을 포함한다.
표면 처리제에 포함된 표면 처리 화합물의 함량은 코팅막의 형성 방법에 따라 그 조성이 달라진다. 일 예로서, 코팅막을 진공증착 기술을 적용하여 형성할 경우 표면 처리제는 표면 처리 화합물 10 내지 70중량% 및 여분의 용매 및 첨가제를 포함하는 조성을 갖고, 습식 코팅방법을 적용하여 형성할 경우 표면 처리제는 표면 처리 화합물 0.01 내지 5중량% 및 여분의 용매 및 첨가제를 포함하는 조성을 가질 수 있다.
이어서, 표면 처리제를 이용하여 피처리 대상체의 표면에 표면 처리 화합물을 주성분으로 포함된 코팅막을 형성한다.
일 예로서, 코팅막은 표면 처리제에 포함된 표면 처리 화합물을 증발시키는 단계 및 표면 처리 화합물을 피처리 대상체의 표면에 진공 증착시키는 단계를 포함하는 진공 증착기술(일렉크론 빔 가열에 의한 진공 증착 및 몰리브덴 보트의 가열에 의한 진공 증착)을 수행하여 형성할 수 있다. 특히, 진공 증착 기술은 공극을 갖는 성형물(세라믹타블렛, 스틸울타블렛 등)에 표면 처리제를 함침시킨 후 표면 처리제에 포함된 용매를 증발시켜 형성된 타블렛을 이용함으로서 수행된다. 이러한 증착 기술에 의해 코팅막이 형성된 피처리 대상체는 오염방지 기능이 우수하며, 별도의 추가 코팅공정이 요구되지 않는다.
다른 예로서, 코팅막은 피처리 대상체의 표면에 표면 처리제를 코팅하는 단계 및 표면 처리제를 건조시키는 단계를 포함하는 습식 코팅방법(스프레이, 침적, 그라비아 등)을 수행하여 형성할 수 있다.
피처리 대상체 표면에 표면 처리제를 이용하여 형성된 코팅막이 적용되는 제품의 예로서는 안경 렌즈 및 반사방지 필터와 같은 광학 부재(지문 및 지방분 오염을 방지하기 위해 코팅)와, 자동차, 기차 및 항공기와 같은 탈것의 창유리 및 헤드램프 커버(오염방지 코팅)와 건물 외부(내 발수성, 방오성 코팅), 부엌 세간(기름 오염을 방지하기 위한 코팅)와 미술품(발수발유성, 지문방지성 코팅)와 컴팩트 디스크 및 DVD(지문을 방지하기 위한 코팅)를 들 수 있다.
특히, 표면 처리제는 랜즈 및 필터(반사방지 필터)와 같은 광학 부재 상에 코팅을 형성하여 거기에 반사 방지성 및 오염 방지성을 부여하는 코팅막을 형성하는데 특히 적합하다. 반사방지 필터는 이산화규소-기제 무기층 형태의 표면층을 포함하는 무기 반사방지층 및 이 표면층 위에 형성된 오염방지 코팅막을 포함한다.
이하, 퍼플루오로폴리에테르-변성-폴리옥시알킬 실란을 제조하는 합성예 및 표면 처리제를 제조하는 실시예 를 통하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 본 발명은 합성예 들 및 실시예 들에 제한되지 않는다.
합성예 1
하기 화학식 4로 표시되며 말단에 알릴에테르 기능기를 갖는 폴리플루오로폴리에테르-변성-폴리옥시에틸 160g, m-크실렌헥사플루오라이드 80g, 염화백금산(Chliroplatinic acid) 촉매 0.1g, 트리메톡시실란 15g을 균일하게 혼합한 후 약 70℃의 온도에서 약 8시간 동안 교반 하였다. 이후, 용매를 증류를 통한 제거 후 무색 투명한 액체인 하기 화학식 5로 표기되는 퍼플루오로폴리에테르-변성-폴리옥시알킬 실란 170g을 수득하였다.
[화학식4]
Figure pat00004
[화학식5]
Figure pat00005
화학식 4 및 5에서 Rf1 은 1내지 5개의 탄소원자 및 1개의 산소원자를 갖는 옥시퍼플루오로알킬을 반복단위로 포함하는 중합체(퍼플루오르폴리에테르)이며, 200 내지 6,000의 수평균 분자량을 만족하는 것이다
비교 합성예 1
하기 화학식 6으로 표시되며 말단에 알릴에테르 기능기를 갖는 폴리플루오로폴리에테르 160g, m-크실렌헥사플루오라이드 80g, 염화백금산(Chliroplatinic acid) 촉매 0.1g, 트리메톡시실란 15g을 균일하게 혼합한 후 약 70℃의 온도에서 약 8시간 동안 교반 하였다. 이후, 용매를 증류를 통한 제거 후 무색 투명한 액체인 하기 화학식 7로 표기되는 퍼플루오로폴리에테르-변성-알킬 실란 165g을 수득하였다.
[화학식6]
Figure pat00006
[화학식7]
Figure pat00007
화학식6 및 7의 Rf1 은 1내지 5개의 탄소원자 및 1개의 산소원자를 갖는 옥시퍼플루오로알킬을 반복단위로 포함하는 중합체(퍼플루오르폴리에테르)이며, 200 내지 6,000의 수평균 분자량을 만족하는 것이다
실시예1
합성예 1에서 수득된 퍼플루오로폴리에테르-변성-폴리옥시알킬 실란을 퍼플루오로(2-부틸테트라하이드로퓨란)에 20중량%로 용해하여 표면 처리제를 제조하였다. 이후 스틸울을 이용하여 제작된 타블렛(무게 2.0g)에 상기 표면 처리제를 0.5g 제공한 후 용매를 휘발시켜 퍼플루오로폴리에테르??변성-폴리옥시알킬 실란을 포함하는 진공 증착용 타블렛을 제조하였다. 이어서, 타블렛이 적용된 진공 증착기 내에서 반사방지층이 형성된 기재(아크릴판에 이산화규소 및 이산화티탄이 교대로 진공증착된 기판)에 제 1 오염방지막을 형성하였다. 이때, 진공 증착기 내부는 약 5*10-5torr의 압력으로 유지되고, 상기의 타블렛은 몰리브덴 보트 상에서 약 400℃ 로 가열됨으로서 화학식5의 화합물이 증발된다.
비교 실시예1
실시예 1과 동일한 방법으로 제 2 오염방지막을 수득하되, 합성예 1에서 수득된 퍼플루오로폴리에테르-변성-폴리옥시알킬 실란 대신에 상기 비교 합성예 1에서 수득된 퍼플루오로폴리에테르-변성-알킬 실란을 사용하였다.
실시예 2
합성예 1에서 수득된 화학식 5의 퍼플루오로폴리에테르-변성-폴리옥시알킬 실란을 메틸퍼플루오로부틸에테르에 0.001중량비로 희석하여 표면 처리제(오염방지코팅액)를 제조하였다. 이어서, 무기물을 이용하여 반사 방지층이 형성된 기재(아크릴판에 이산화규소 및 이산화티탄이 교대로 진공증착된 기판)를 상기 표면 처리제에 함침시킨 후 1분 후에 꺼내어 70℃에서 10분간 가열하여 제 3 오염방지막을 형성하였다.
비교 실시예 2
실시예 2와 동일한 방법으로 제 4 오염방지막을 형성하되, 합성예 1의 화합물 대신에 비교 합성예 2에서 수득된 화학식 6의 퍼플루오로폴리에테르-변성-알킬 실란을 사용하였다.
실시예 1, 2 및 비교 실시예 1, 2에서 수득된 오염방지막의 물성을 하기와 같은 방법으로 평가하였다. 오염방지막들의 물성 시험은 다섯번씩 실시하고 그 최빈 값을 기록하였다. 얻은 결과를 하기 표 1에 정리하였다. 시험방법은 다음에 정리하였다.
가. 접촉각 : 오염방지막이 형성된 시료 표면에 접촉각 측정기(SEO사)를 이용하여 증류수를 3마이크로리터의 크기로 놓았을 때 표면과 물방울 사이의 각을 측정한다.
나. 발유성 (유성펜의 부착성) : 모나미사 유성펜을 사용하여 오염방지막이 형성된 시료 표면에 3센티미터의 선을 긋고, 그의 달라붙기 용이성, 혹은 표면 젖음성을 육안으로 판정한다. 판정기준은 아래와 같다.
○ : 필적이 구상의 점들로 이루어지고, 그것이 일렬로 한 줄인 것.
△ : 필적이 구상의 점들이지만 여러 줄이어서, 넓은 선으로 보이는 것.
X : 필적이 넓은 선인 것.
다. 이지크리닝 : 유성팬에 의한 선을 극세사를 이용하여 작은 힘으로 닦아내고 그 떨어짐의 용이성을 육안으로 판정한다. 판정기준은 아래와 같다.
○ : 필적을 완전히 닦을 수 있는 것.
△ : 필적이 흐리게 남는 것.
X : 필적을 닦을 수 없는 것.
라. 내마모성 : 오염방지막이 형성된 시료 표면을 고무지우개를 이용하여 500g 하중에 50rpm으로 1500회, 3000회 문지른 후 접촉각의 변화정도를 관찰한다.
마. 슬립성 : 극세사를 이용하여 원을 그리며 문지른 후 느껴지는 미끄러움의 정도에 따라 판정한다. 판정기준은 아래와 같다.
○ : 미끄러운 것.
△ : 미끄러우나 뻑뻑함이 약간 남아 있는 것.
X : 뻑뻑한 것.
바. 내염수 : 5중량% NaCl 수용액을 35℃에서 0.6MPa의 압력으로 72시간 연속 분사한 후 접촉각의 변화정도를 관찰한다.
실시예 1 비교 실시예 1 실시예 2 비교 실시예 2
코팅방식 진공 증착 진공증착 습식코팅 습식코팅
표면 처리 화합물 화학식 4 화학식 6 화학식 4 화학식 6
접촉각 112 105 113 109
발유성 ○ △ ○ ○
이지크리닝 ○ ○ ○ ○
내마모성 1500회 102 82 107 102
내마모성 3000회 98 74 105 97
슬립성 ○ X ○ △
내염수 111 104 112 109
표 1에 개시된 결과에서 나타나듯이, 화학식 4의 화합물을 이용하여 코팅막을 형성한 경우 화학식 6의 화합물을 이용한 경우보다 접촉각, 내마모, 내염수에서 더 높은 접촉각을 나타낸다. 또 이지크리닝 특성에서는 큰 차이가 없으나, 발유성과 슬립성에서 상대적으로 우수한 물성을 나타낸다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능하다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
본 발명은 상술한 바와 같이 본 발명의 화학식 3로 표기되는 신규한 표면 처리 화합물은 낮은 표면 에너지 및 오염물질에 대한 최소화된 점착력을 갖는 동시에 내구성이 우수한 오염 방지용 코팅막을 형성하는데 유용하다. 따라서 신규한 표면 처리 화합물을 주성분으로 하는 오염 방지용 코팅막은 오염 물질에 대한 오염 방지 효과가 장기적으로 유지될 수 있으며, 오염물질이 부탁된 경우에도 오염물질을 닦아내기 쉬우며, 문지르기에 의한 기능저하 또는 그 표면의 손상이 최소화 될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (6)

  1. 하기 화학식 2으로 표기되는 퍼플루오로폴리에테르??변성-폴리옥시알킬 실란, 상기 퍼플루오로폴리에테르-변성-폴리옥시알킬 실란의 부분 가수분해 축합물 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 표면 처리 화합물.
    [화학식2]
    Figure pat00008

    (상기 화학식 2에서 k는 1 내지 8의 정수이고, Rf1은 퍼플루오로폴리에테르 이고, 상기 m은 1내지 3의 정수이고, 상기 n은 1내지 5의 정수이다. 상기 a는 1내지 3의 정수이고, R은 탄소수 1내지 4의 알킬기 이며, X는 가수분해 반응기로 탄소수 1 내지 3의 옥시알킬 또는 아세톡시기이다.)
  2. 제1항에 있어서, 상기 Rf1 은 1내지 5개의 탄소원자 및 1개의 산소원자를 갖는 옥시퍼플루오로알킬을 반복단위로 포함하는 중합체(퍼플루오르폴리에테르)이며, 200 내지 6000의 수평균 분자량을 만족하는 것을 특징으로하는 표면 처리 화합물.
  3. 표면 처리 화합물 과 용매 와 기능성 첨가제를 포함하는 코팅막 형성용 표면 처리제를 마련하는 단계; 및
    피처리 대상체의 표면에 상기 표면 처리 화합물을 주성분으로 포함하는 코팅막을 형성하는 단계를 포함하되, 상기 표면 처리 화합물은 하기 화학식2로 표기되는 퍼플루오로폴리에테르-변성-폴리옥시알킬 실란, 상기 퍼플루오로폴리에테르-변성-폴리옥시알킬 실란의 부분 가수분해 축합물 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅막 형성방법.
    [화학식2]
    Figure pat00009

    (상기 화학식 2에서 k는 1 내지 8의 정수이고, Rf1 은 퍼플루오로폴리에테르 이고, 상기 m은 1내지 3의 정수이고, 상기 n은 1내지 5의 정수이다. 상기 a는 1내지 3의 정수이고, R은 탄소수 1내지 4의 알킬기 이며, X는 가수분해 반응기로 탄소수 1 내지 3의 옥시알킬 또는 아세톡시기이다.)
  4. 제3항에 있어서, 상기 코팅막은 상기 표면 처리제가 함침된 타블렛을 가열하여 표면 처리 화합물을 증발시키는 단계; 및
    상기 증발된 표면 처리 화합물을 피처리 대상체의 표면에 진공 증착시키는 단계를 수행하여 형성하는 것을 특징으로 하는 코팅막 형성방법.
  5. 제3항에 있어서, 상기 코팅막은 상기 피처리 대상체의 표면에 상기 표면 처리제를 습식 코팅하는 단계; 및
    상기 표면 처리제를 건조시키는 단계를 수행하여 형성하는 것을 특징으로 하는 코팅막 형성방법.
  6. 제 3항에 있어서, 상기 피처리 대상체는 디스플레이 제품이고 , 상기 코팅막은 오염방지막인 것을 특징으로 하는 코팅막 형성방법.
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KR102484993B1 (ko) * 2022-05-11 2023-01-09 에스케이이노베이션 주식회사 광학 다층 구조체, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 윈도우 커버 필름
CN115803187A (zh) * 2020-07-13 2023-03-14 日东电工株式会社 带防污层的光学薄膜
KR20230073610A (ko) * 2021-11-19 2023-05-26 한국생산기술연구원 과불화폴리에테르계 코팅제로 표면처리된 중공사막 및 그의 제조방법

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