專利名稱：制備可去除的自凈表面的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備自凈表面的方法。
物體表面的凈化有很大的技術(shù)和經(jīng)濟意義，并且部分由于光學(xué)和美學(xué)的原因和部分由于技術(shù)原因，特別是在涉及透光表面時，為保持其功能必須時常進行凈化。
已進行過大量努力以制造可排斥塵粒和/或自凈化的表面。聚合物薄膜或聚合物板的生產(chǎn)商力求去解決此問題，其方法是制備盡可能光的表面和使表面或者特別疏水或者特別親水。例如由特別疏水的聚四氟乙烯形成的表面或特別親水的“無滴涂層”，在該涂層上水和塵粒以不成滴流走。
CH-PS-268258描述了疏水表面，它與水的接觸角為120°?？赏ㄟ^在基底上涂敷粉末如陶土、滑石、粘土或硅膠而達到，并且該粉末預(yù)先經(jīng)有機硅化合物的疏水處理。該涂敷與可固化樹脂一起進行或由含有機溶劑的溶液進行。但該方法不能制備持久性的疏水表面。同時也未指出粉末的粒度或粒度分布。如此得到的表面的性質(zhì)與旱金蓮的葉面進行比較。比較中要指出的是，旱金蓮的葉面的特性的根據(jù)是不知的，而且在技術(shù)上也不可分析。最近完成的研究表明，旱金蓮具有特別細的超結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)單元小于2μm。
US-P-3354022描述了一種疏水表面，該表面有凸凹，并且空氣含量至少為60％，這樣達到表面接觸角大于90°。
DE-PS-1023217描述了一種制備有粗糙表面的成型體的模具。該模具可用于由橡膠或塑料制造有粗糙表面的成型部件。模具的壁涂敷有粗剛玉粉末和烘漆。該模具制備的產(chǎn)品帶有隨機出現(xiàn)的凹痕，并因此有改進的粘附性能，甚至避免了通常硫化表層。如此所得的表面例如有很好的可書寫性。因為肯定不能用流動水進行自凈化。
JP-A-62-191447描述了一種提高表面疏水性的方法。因此，涂敷一層等離子體聚合物薄膜，該薄膜通過蝕刻粗糙化，并且再涂敷第二層等離子體聚合物薄膜。
JP-A-3-174279(摘要)描述了一種在紙或薄膜上制備無光澤裝飾表面的方法。該表面是通過漆制造的，該漆以電離輻射固化，并以非特定性的方式施加上非特定的圖案。然后經(jīng)進一步輻照完全固化。
申請人的深入研究導(dǎo)致了意外的結(jié)果，即在技術(shù)上有可能人工地使物體表面可自凈化，就是以人工的方法提供由凸凹構(gòu)成的表面結(jié)構(gòu)，要注意的是表面結(jié)構(gòu)的凸出部之間的距離為0.1-200μm，優(yōu)選0.1-100μm，并且凸出部的高度為0.1-100μm，優(yōu)選0.1-50μm，還要注意的是凸出部是由疏水聚合物或半疏水材料構(gòu)成，并且要注意該凸出部不可通過水或通過帶洗滌劑的水去除(參看WO 96/04123)。
本發(fā)明的目的是研制一種制備自凈表面的方法，該表面可被洗滌溶液去除。該目的通過權(quán)利要求1的特征部分實現(xiàn)的。
用于制備具有凸凹的、且凸出部之間的距離為0.1-200μm和凸出部高度為0.1-100μm的自凈表面的本發(fā)明方法是基于在表面上涂敷疏水材料并接著進行干燥，該材料在溶劑蒸發(fā)時經(jīng)自結(jié)構(gòu)而形成自凈表面，所涂敷的材料可用洗滌劑水溶液去除。這種疏水材料可以是溶液、分散液或乳化液。
“用洗滌劑可去除”意指所涂敷的材料通過洗滌劑水溶液的作用，至少是長期作用下，會由于溶解作用使至少部分所涂敷的材料去除。本發(fā)明所涂敷的材料也可通過機械力去除，如通過刷、刮或用水高壓清潔。
在一個實施方案中，該疏水材料是蠟，它經(jīng)自結(jié)構(gòu)形成自凈的微結(jié)構(gòu)表面。
在另一個實施方案中，該溶液、分散液或乳化液含有固體微粒。當(dāng)其與疏水材料如蠟同時使用時，其本身可以是疏水的或親水的。
疏水材料的涂敷可通過噴霧如借助噴霧嘴或噴霧槍來進行。根據(jù)所計劃應(yīng)用的類型，還具有疏油性的疏水材料是有利的。
還有一種可能的方法是借助于用水的共輸送將疏水材料輸送過可滲透蒸汽的表面。
適合本發(fā)明的疏水材料包括特別是長鏈仲醇和鏈烷二醇、β-二酮、仲酮和長鏈烷。特別合適的是二十九烷-10-醇、二十九烷-7，10-二醇、二十九烷-5，10-二醇、三十一烷-12，14-二酮、三十一烷-8，10-二酮、棕櫚酮和其它疏水物質(zhì)，它們可溶于揮發(fā)性溶劑中，并在溶劑蒸發(fā)時通過自結(jié)構(gòu)形成疏水性的防水表面。
一種在物體上的透明的且出自光學(xué)、美學(xué)或技術(shù)的原因其透明性可保持長時間的自凈表面特別具有技術(shù)的重要性。特別包括建筑物、車輛、太陽能集流器等的玻璃制品。如果自凈特性僅暫時需要如在儲存或運輸期間，但另外情況下又是不需要的如出自美觀的原因，則該自凈表面的可去除性是特別重要的。
屋面、屋頂、紀念碑和貨亭以及貯倉、罐或管道的內(nèi)涂層的自凈表面的制備也是具有經(jīng)濟及技術(shù)意義的，這些表面層或含有水溶液或可用流動的水容易地不留殘余物地凈化。車輛如轎車、火車或飛機的外涂層也是很有利的。
如果表面結(jié)構(gòu)的凸出部互相離得很近，以避免在凸出部之間的凹部與水滴接觸，這樣可達到最佳結(jié)果。如果表面的結(jié)構(gòu)的凸出部相距太近，或其凹部不夠深，則表面就成為封閉的表面，并且能較好地被潤濕。因此要力求達到底面上的凸出物的高度隨凸出部之間距離的增加而增加。至今的測量表明，凸出部的間距及高度在權(quán)利要求的范圍內(nèi)可達到好的結(jié)果。其凸出部的高度為0.1-50μm，并且凸出部的間距為0.1-100μm的表面有最佳結(jié)果。
本發(fā)明將通過下列實施例闡明。
實施例1將三十一烷-14，16-二酮在己烷或乙酸乙酯中的0.1％的溶液借助于噴霧嘴或噴霧槍噴霧到任意表面上。在溶劑的蒸發(fā)過程中，三十一烷-14，16-二酮通過自結(jié)構(gòu)形成細管狀的晶體，其大部分的直徑為0.2μm，長度為0.5-5μm。通過涂敷，可潤濕的表面變成疏水的，并且接觸角增加到160°。從這類表面可用流動水洗去沾污的顆粒，并且從長期看，該涂層本身也是可去除的。為增加涂層的粗糙度，可在溶液中混入親水粉末(如石英粉)或疏水粉末(如聚四氟乙烯)。
實施例2將市售石膏以1∶10∶2(重量％)的比例與水和硅酮鹽(Wacker BS15)混合，接著用刷子或輥子涂敷。在干燥時形成微粗糙的表面，其結(jié)構(gòu)由石膏的針形晶體確定。在水蒸發(fā)后，用一層疏水劑覆蓋。這類表面上的接觸角超過150°。
實施例3將市售石膏以1∶10∶0.5(重量％)的比例與水和硅酮鹽(WackerSilikon WI)混合，接著用噴霧槍涂敷。在干燥時形成微粗糙的表面，其結(jié)構(gòu)由石膏的針形晶體確定。在水蒸發(fā)后，用一層疏水劑覆蓋。這類表面上的接觸角超過150°。
實施例4在透水蒸汽的聚合物(如聚氨酯)的一面上涂以蠟類物質(zhì)(如三十一烷-14，16-二酮)，該類物質(zhì)的特征是可形成結(jié)構(gòu)(參看實施例1)。如果使水通過該聚合物，則蠟會被共輸送，并在表面上形成所需要的微結(jié)構(gòu)。
通過足夠大量的蠟，在該體系中也可達到一定的耐用性，因其受損的或受侵蝕的結(jié)構(gòu)在一段時間內(nèi)可再生。
權(quán)利要求
1.一種用于制備自凈表面的方法，該表面具有凸出部和凹部，凸出部之間的間距為0.1-200μm，凸出部的高度為0.1-100μm，該方法中，涂敷含疏水材料的溶液、分散液或乳化液并接著進行干燥，在溶劑蒸發(fā)時通過自結(jié)構(gòu)形成自凈表面，該所涂敷的材料是用洗滌劑可去除的。
2.權(quán)利要求1的方法，其特征在于，該疏水材料是蠟。
3.權(quán)利要求1的方法，其特征在于，該疏水材料是蠟類物質(zhì)，如伯醇或仲醇和鏈烷二醇、β-二酮、仲酮和長鏈烷。
4.權(quán)利要求1的方法，其特征在于，該溶液、分散液或乳化液含有固體微粒。
5.權(quán)利要求1-4至少之一的方法，其特征在于，通過噴霧涂敷溶液、分散液或乳化液。
6.權(quán)利要求5的方法，其特征在于，通過噴霧嘴或噴霧槍進行涂敷。
7.權(quán)利要求1-6至少之一的方法，其特征在于，該疏水材料還是疏油的。
8.一種具有帶凸凹的表面的物體，其凸出部之間的間距為0.1-200μm，凸出部的高度為0.1-100μm，而且至少該凸出部是疏水的，并且該凸出部由固體微粒組成，該表面上覆蓋有疏水的材料。
9.仲醇和鏈烷醇、β-二酮、仲酮和長鏈烷在制備自凈表中的應(yīng)用。
10.權(quán)利要求9的應(yīng)用，其特征在于，采用二十九烷-10-醇、二十九烷-7，10-二醇、二十九烷-5，10-二醇、三十一烷-12，14-二酮、三十一烷-8，10-二酮或棕櫚酮作為疏水材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于制備自凈表面的方法,該表面具有凸出部和凹部,凸出部之間的間距為0.1－200μm,凸出部的高度為0.1－100μm,該方法中涂敷含疏水材料的溶液、分散液或乳化液,并接著進行干燥,在溶劑蒸發(fā)時,經(jīng)自結(jié)構(gòu)形成自凈表面,并且所涂敷的材料是用洗滌劑可去除的。
文檔編號B08B3/08GK1344297SQ00805310
公開日2002年4月10日 申請日期2000年3月18日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月25日
發(fā)明者威廉·巴思洛特, 克里斯托弗·奈恩休斯 申請人:威廉·巴思洛特, 克里斯托弗·奈恩休斯