図面 (/)

この項目の情報は公開日時点(2020年10月29日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (20)

課題・解決手段

機能成分連結成分を含む表面処理剤であって、前記連結成分が、前記機能成分と水素結合及び/又は共有結合することができ、且つ表面と水素結合及び/又は共有結合することができ、処理された表面を形成し、前記表面処理剤は、前記表面処理剤が前記表面に結合すると、前記表面に有益な特性を提供する。

概要

背景

熱交換器冷却ループは、各種産業で行われており、重要なコンポーネントから熱を放散させ、ある媒体から別の媒体への熱の移動を利用している。これらのシステム、例えば発電所凝縮器蒸発器HVACチラーは、多くの場合、大量の熱を、水への移動とそれに続く蒸発冷却、又は加熱された水を大量の水に単に排出することにより放散させている。これらのシステムを冷却するには大量の水が必要なため、多くの場合、水は河川、及び海洋などの未処理の水源から引かれる。これらの水には、多くの場合、多種多様生物と多様な化学物質が含まれているため、熱交換器冷却ループ曝露される前に水を処理する必要がある。適切な水処理がないと、管内での生物の生育(生物汚損(biofouling))、無機スケールの過剰な堆積腐食加速をもたらすことがあり、これらはいずれも、システムの日々の効率と長期的なメンテナンスコストに大きな影響を与える。これらの大量の水を処理して生物の成長と有害な水の化学対抗することは、費用がかかり、常に効果的ではなく、場所によって大きく異なり、入念な監視を必要とする。水処理体制の負担を軽減するために、これらの冷却システムに適用でき、同時に伝熱性を維持又は向上させつつ無機スケール付着(scaling)、生物付着、及び腐食を抑制する表面処理剤が必要である。

概要

機能成分連結成分を含む表面処理剤であって、前記連結成分が、前記機能成分と水素結合及び/又は共有結合することができ、且つ表面と水素結合及び/又は共有結合することができ、処理された表面を形成し、前記表面処理剤は、前記表面処理剤が前記表面に結合すると、前記表面に有益な特性を提供する。

目的

いくつかの実施形態では、表面処理剤は、機能成分及び連結成分を含み、前記連結成分は、前記機能成分と水素結合及び/又は共有結合することができ、且つ基材の表面と水素結合及び/又は共有結合することができ、処理された表面を形成し、前記表面処理剤は、前記表面処理剤が前記表面に結合すると、前記表面に有益な特性を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

機能成分連結成分とを含む表面処理剤であって、前記連結成分が、前記機能成分と水素結合及び/又は共有結合することができ、且つ基材の表面と水素結合及び/又は共有結合することができ、処理された表面を形成し、前記表面処理剤は、前記表面処理剤が前記表面に結合すると、前記表面に有益な特性を提供することを特徴とする表面処理剤。

請求項2

前記有益な特性が、前記表面処理剤が前記表面に結合されていないときの前記表面と比較して、耐汚損特性の向上、汚損物放出性の向上、腐食の抑制、表面エネルギーの低下、疎水性の向上、スケール付着の抑制、伝熱の増大、伝熱損失を伴わない汚損の抑制、及び最適な伝熱性能の維持の1つ以上である請求項1に記載の表面処理剤。

請求項3

前記処理された表面が、疎水性である請求項1に記載の表面処理剤。

請求項4

前記処理された表面が、90°超の、前記処理された表面上の水滴接触角を有する請求項1に記載の表面処理剤。

請求項5

前記機能成分が、ハロゲン化されている請求項1に記載の表面処理剤。

請求項6

前記機能成分が、2,2−ジフルオロエチルアミン、2,2,2−トリフルオロエチルアミン、2,2,2−トリフルオロエチルアミン塩酸塩、2,2−ジフルオロエチルアミン塩酸塩、3,3,3−トリフルオロプロピルアミン、4−(トリフルオロメチルアニリン塩酸塩、2,2,3,3,4,4,4−ヘプタフルオロブチルアミン、2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピルアミン、3−フルオロ−6−ヒドロキシベンジルアミン、5−フルオロ−1,3−チアゾール−2−アミン、5−フルオロ−4−メチル−1,3−チアゾール−2−アミン、[(5−フルオロ−1H−ベンズイミダゾール−2−イル)メチル]アミン二塩酸塩、4−クロロ−6−フルオロ−1,3−ベンゾチアゾール−2−アミン、3−フルオロ−5−(トリフルオロメチル)ベンジルアミン、4−(トリフルオロメチル)アニリン塩酸塩、2,6−ジクロロ−4−(トリフルオロメチル)アニリン、4−(トリフルオロメチル)ベンジルアミン、3−(トリフルオロメチル)アニリン、1H,1H−パーフルオロオクチルアミン、4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,11,11,11−ヘプタデカフルオロウンデシルアミン、3,3,3−トリフルオロ−1−プロパンアミン塩酸塩、トリフルオロ酢酸パーフルオロオクタン酸、パーフルオロデカン酸、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ2−プロパノール、2,2,2−トリフルオロエタノールノナフルオロ−tert−ブチルアルコール、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−メチル−2−プロパノール、2,2,3,3,4,4,4−ヘプタフルオロ−1−ブタノール、1H,1H,2H,2H−パーフルオロヘキサン−1−オール、2−トリフルオロメチル−2−プロパノール、1,1,1−トリフルオロ−2−プロパノール、及びオクタデシルアミンから選択される請求項1に記載の表面処理剤。

請求項7

前記機能成分が、アミン基を含む請求項1に記載の表面処理剤。

請求項8

前記機能成分が、ヒドロキシル基を含む請求項1に記載の表面処理剤。

請求項9

前記機能成分が、カルボン酸基を含む請求項1に記載の表面処理剤。

請求項10

前記機能成分が、有機塩化物基を含む請求項1に記載の表面処理剤。

請求項11

更に、少なくとも第2の機能成分を含む請求項1に記載の表面処理剤。

請求項12

更に、少なくとも第2の連結成分を含む請求項1に記載の表面処理剤。

請求項13

前記基材が、金属を含む請求項1に記載の表面処理剤。

請求項14

前記金属が、亜鉛、スズ、鉛、モリブデン、鉄、銅、ニッケルアルミニウムクロムチタン、鋼、又はそれらの組合せを含む請求項13に記載の表面処理剤。

請求項15

前記基材が、ガラスセラミック、又はガラス繊維を含む請求項1に記載の表面処理剤。

請求項16

前記基材が、プラスチックを含む請求項1に記載の表面処理剤。

請求項17

前記プラスチックが、ポリ塩化ビニルポリエチレン、又はポリオキシメチレンを含む請求項16に記載の表面処理剤。

請求項18

前記基材が、コーティングを含む請求項1に記載の表面処理剤。

請求項19

前記コーティングが、エポキシポリウレタン、及びアクリルのうちの1つ以上を含む請求項18に記載の表面処理剤。

請求項20

前記連結成分が、A−R−Bの構造を有し、Aは、前記機能成分と水素結合及び/又は共有結合することができ、Rは、分岐又は非分岐炭化水素アルコキシ、アミン、又はエーテル鎖であり、Bは、基材の表面と水素結合及び/又は共有結合することができ、前記処理された表面を形成する請求項1に記載の表面処理剤。

請求項21

前記Aが、イソシアナートを含む請求項20に記載の表面処理剤。

請求項22

前記Aが、アクリラートビニル、及びエポキシドのうちの1つ以上を含む請求項20に記載の表面処理剤。

請求項23

前記Bが、シリルを含む請求項20に記載の表面処理剤。

請求項24

前記シリルが、官能化されている請求項23に記載の表面処理剤。

請求項25

前記シリルが、アルコキシシリルである請求項23に記載の表面処理剤。

請求項26

前記Rが、分岐又は非分岐炭化水素、アルコキシ、アミン、又はエーテル鎖である請求項20に記載の表面処理剤。

請求項27

前記Rが、1〜24個の原子の長さを有する請求項26に記載の表面処理剤。

請求項28

前記Rが、O、N、又はSの1つ以上で置換されている請求項26に記載の表面処理剤。

請求項29

前記表面処理剤が、製造されたままのシランを含む請求項20に記載の表面処理剤。

請求項30

前記製造されたままのシランが、疎水性部分を含む請求項29に記載の表面処理剤。

請求項31

前記製造されたままのシランが、トリメトキシ(3,3,3−トリフルオロプロピル)シラン、(3−クロロプロピルトリメトキシシラン、(3−クロロプロピル)トリエトキシシランジメトキシ−メチル(3,3,3−トリフルオロプロピル)シラン、1H,1H,2H,2H−パーフルオロオクチル(oxtyl)トリエトキシシラン、トリエトキシオクチルシラン、トリエトキシ(3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8−トリデカフルオロオクチル)シラン、トリメトキシ(3,3,3−トリフルオロプロピル)シラン、トリメトキシオクチルシラン、(3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、及びトリクロロ(1H,1H,2H,2H−パーフルオロオクチル)シランから選択される1つ以上である請求項29に記載の表面処理剤。

請求項32

前記表面処理剤が、分子規則的集合体を含む請求項20に記載の表面処理剤。

請求項33

前記分子の規則的集合体が、単層を含む請求項32に記載の表面処理剤。

請求項34

前記単層が、自己組織化単層である請求項33に記載の表面処理剤。

請求項35

前記処理された表面が、前記基材よりも疎水性である請求項1に記載の表面処理剤。

請求項36

前記処理された表面が、前記基材の伝熱係数の約±20%以内の伝熱係数を有する請求項1に記載の表面処理剤。

請求項37

前記処理された表面が、前記基材よりも腐食速度が遅い請求項1に記載の表面処理剤。

請求項38

前記処理された表面が、前記基材と比較してスケール付着に抵抗性を示す請求項1に記載の表面処理剤。

請求項39

前記処理された表面が、前記基材と比較して生物蓄積に抵抗性を示す請求項1に記載の表面処理剤。

請求項40

前記表面処理剤が、前記表面の少なくとも10%を覆う請求項1に記載の表面処理剤。

請求項41

前記処理された表面が、水への曝露下で伝熱係数を1週間維持する請求項1に記載の表面処理剤。

請求項42

前記基材が、熱交換器凝縮器蒸発器、又は冷却塔内コンポーネントである請求項1に記載の表面処理剤。

請求項43

前記基材が、前記熱交換器、凝縮器、蒸発器、又は冷却塔内に流体導管を形成し、前記表面が、前記流体導管の内表面である請求項42に記載の表面処理剤。

請求項44

基材及び表面処理剤に由来する処理された表面であって、前記基材が、表面を有し、前記表面処理剤が、機能成分及び連結成分に由来し、前記連結成分が、前記機能成分と水素結合及び/又は共有結合することができ、且つ前記表面と水素結合及び/又は共有結合することができ、前記処理された表面を形成し、前記機能成分と前記連結成分とが、水素結合及び/又は共有結合しており、前記連結成分と前記基材の前記表面とが、水素結合及び/又は共有結合しており、前記表面処理剤は、前記表面処理剤が前記表面に結合すると、前記表面に有益な特性を提供することを特徴とする処理された表面。

請求項45

前記連結成分が、A−R−Bの構造を有し、Aは、前記機能成分と水素結合及び/又は共有結合することができ、Rは、分岐又は非分岐炭化水素、アルコキシ、アミン、又はエーテル鎖であり、Bは、基材の表面と水素結合及び/又は共有結合することができ、前記処理された表面を形成する請求項41に記載の処理された表面。

請求項46

前記Aが、イソシアナートを含む請求項45に記載の処理された表面。

請求項47

前記Aが、アクリラート、ビニル、及びエポキシドのうちの1つ以上を含む請求項45に記載の処理された表面。

請求項48

前記Bが、シリルを含む請求項45に記載の処理された表面。

請求項49

前記シリルが、官能化されている請求項48に記載の処理された表面。

請求項50

前記シリルが、アルコキシシリルである請求項48に記載の処理された表面。

請求項51

前記Rが、1〜24個の原子の長さを有する請求項45に記載の処理された表面。

請求項52

前記Rの原子の1つ以上が、O、N、及びSの1つ以上で置換されている請求項45に記載の処理された表面。

請求項53

前記有益な特性が、耐汚損特性の向上、汚損物放出性の向上、腐食の抑制、表面エネルギーの低下、疎水性の向上、スケール付着の抑制、伝熱の増大、伝熱損失を伴わない汚損の抑制、及び最適な伝熱性能の維持の1つ以上である請求項44に記載の処理された表面。

請求項54

前記処理された表面が、疎水性である請求項44に記載の処理された表面。

請求項55

前記処理された表面が、90°超の、前記処理された表面上の水滴の接触角を有する請求項44に記載の処理された表面。

請求項56

前記機能成分が、ハロゲン化されている請求項44に記載の処理された表面。

請求項57

前記機能成分が、2,2−ジフルオロエチルアミン、2,2,2−トリフルオロエチルアミン、2,2,2−トリフルオロエチルアミン塩酸塩、2,2−ジフルオロエチルアミン塩酸塩、3,3,3−トリフルオロプロピルアミン、4−(トリフルオロメチル)アニリン塩酸塩、2,2,3,3,4,4,4−ヘプタフルオロブチルアミン、2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピルアミン、3−フルオロ−6−ヒドロキシベンジルアミン、5−フルオロ−1,3−チアゾール−2−アミン、5−フルオロ−4−メチル−1,3−チアゾール−2−アミン、[(5−フルオロ−1H−ベンズイミダゾール−2−イル)メチル]アミン二塩酸塩、4−クロロ−6−フルオロ−1,3−ベンゾチアゾール−2−アミン、3−フルオロ−5−(トリフルオロメチル)ベンジルアミン、4−(トリフルオロメチル)アニリン塩酸塩、2,6−ジクロロ−4−(トリフルオロメチル)アニリン、4−(トリフルオロメチル)ベンジルアミン、3−(トリフルオロメチル)アニリン、1H,1H−パーフルオロオクチルアミン、4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,11,11,11−ヘプタデカフルオロウンデシルアミン、3,3,3−トリフルオロ−1−プロパンアミン塩酸塩、トリフルオロ酢酸、パーフルオロオクタン酸、パーフルオロデカン酸、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロパノール、2,2,2−トリフルオロエタノール、ノナフルオロ−tert−ブチルアルコール、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−メチル−2−プロパノール、2,2,3,3,4,4,4−ヘプタフルオロ−1−ブタノール、1H,1H,2H,2H−パーフルオロヘキサン−1−オール、2−トリフルオロメチル−2−プロパノール、1,1,1−トリフルオロ−2−プロパノール、及びオクタデシルアミンから選択される請求項44に記載の処理された表面。

請求項58

前記機能成分が、アミン基を含む請求項44に記載の処理された表面。

請求項59

前記機能成分が、ヒドロキシル基を含む請求項44に記載の処理された表面。

請求項60

前記機能成分が、カルボン酸基を含む請求項44に記載の処理された表面。

請求項61

更に、少なくとも第2の機能成分を含む請求項44に記載の処理された表面。

請求項62

更に、少なくとも第2の連結成分を含む請求項44に記載の処理された表面。

請求項63

前記基材が、コーティングを含む請求項44に記載の処理された表面。

請求項64

前記コーティングが、エポキシ、ポリウレタン、及びアクリルのうちの1つ以上を含む請求項63に記載の処理された表面。

請求項65

前記基材が、金属を含む請求項44に記載の処理された表面。

請求項66

前記金属が、亜鉛、スズ、鉛、モリブデン、鉄、銅、ニッケル、アルミニウム、クロム、チタン、鋼、又はそれらの組合せを含む請求項65に記載の処理された表面。

請求項67

前記基材が、ガラス、セラミック、又はガラス繊維を含む請求項44に記載の処理された表面。

請求項68

前記基材が、プラスチックを含む請求項44に記載の処理された表面。

請求項69

前記プラスチックが、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、又はポリオキシメチレンを含む請求項68に記載の処理された表面。

請求項70

前記表面処理剤が、トリメトキシ(3,3,3−トリフルオロプロピル)シラン、(3−クロロプロピル)トリメトキシシラン、ジメトキシ−メチル(3,3,3−トリフルオロプロピル)シラン、又は1H,1H,2H,2H−パーフルオロオクチル(oxtyl)トリエトキシシラン、トリエトキシオクチルシラン、トリエトキシ(3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8−トリデカフルオロオクチル)シラン、トリメトキシ(3,3,3−トリフルオロプロピル)シラン、トリメトキシオクチルシラン、(3−グリシドキシプロピル)メチルジメトキシシラン、又はトリクロロ(1H,1H,2H,2H−パーフルオロオクチル)シランを含む請求項44に記載の処理された表面。

請求項71

前記表面処理剤が、分子の規則的集合体を含む請求項44に記載の処理された表面。

請求項72

前記分子の規則的集合体が、単層を含む請求項71に記載の処理された表面。

請求項73

前記単層が、自己組織化単層である請求項72に記載の処理された表面。

請求項74

前記処理された表面が、前記基材よりも疎水性である請求項44に記載の処理された表面。

請求項75

前記処理された表面が、前記基材の伝熱係数の約±20%以内の伝熱係数を有する請求項44に記載の処理された表面。

請求項76

前記処理された表面が、前記基材よりも腐食速度が遅い請求項44に記載の処理された表面。

請求項77

前記処理された表面が、前記基材と比較してスケール付着に抵抗性を示す請求項44に記載の処理された表面。

請求項78

前記処理された表面が、前記基材と比較して生物の蓄積に抵抗性を示す請求項44に記載の処理された表面。

請求項79

前記表面処理剤が、前記表面の少なくとも10%を覆う請求項44に記載の処理された表面。

請求項80

前記材料が、水への曝露下で伝熱係数を1週間維持する請求項44に記載の処理された表面。

請求項81

前記基材が、熱交換器、凝縮器、蒸発器、又は冷却塔内のコンポーネントである請求項44に記載の処理された表面。

請求項82

前記基材が、前記熱交換器、凝縮器、蒸発器、又は冷却塔内に流体導管を形成し、前記表面が、前記流体導管の内表面である請求項81に記載の処理された表面。

請求項83

基材及び表面処理剤に由来する処理された表面であって、前記基材が、表面を有し、前記表面処理剤が、X−R−Bの構造を有し、Xは、機能成分であり、Rは、分岐又は非分岐炭化水素、アルコキシ、アミン、又はエーテル鎖であり、Bは、前記基材の前記表面と水素結合及び/又は共有結合することができ、処理された表面を形成し、前記Bと前記基材の前記表面とが、水素結合及び/又は共有結合しており、前記表面処理剤は、前記表面処理剤が前記表面に結合すると、前記表面に有益な特性を提供することを特徴とする処理された表面。

請求項84

前記有益な特性が、耐汚損特性の向上、汚損物放出性の向上、腐食の抑制、表面エネルギーの低下、疎水性の向上、スケール付着の抑制、伝熱の増大、伝熱損失を伴わない汚損の抑制、及び最適な伝熱性能の維持の1つ以上である請求項83に記載の処理された表面。

請求項85

前記処理された表面が、疎水性である請求項83に記載の処理された表面。

請求項86

前記処理された表面が、90°超の、前記処理された表面上の水滴の接触角を有する請求項83に記載の処理された表面。

請求項87

前記機能成分が、ハロゲン化されている請求項83に記載の処理された表面。

請求項88

前記機能成分が、2,2−ジフルオロエチルアミン、2,2,2−トリフルオロエチルアミン、2,2,2−トリフルオロエチルアミン塩酸塩、2,2−ジフルオロエチルアミン塩酸塩、3,3,3−トリフルオロプロピルアミン、4−(トリフルオロメチル)アニリン塩酸塩、2,2,3,3,4,4,4−ヘプタフルオロブチルアミン、2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピルアミン、3−フルオロ−6−ヒドロキシベンジルアミン、5−フルオロ−1,3−チアゾール−2−アミン、5−フルオロ−4−メチル−1,3−チアゾール−2−アミン、[(5−フルオロ−1H−ベンズイミダゾール−2−イル)メチル]アミン二塩酸塩、4−クロロ−6−フルオロ−1,3−ベンゾチアゾール−2−アミン、3−フルオロ−5−(トリフルオロメチル)ベンジルアミン、4−(トリフルオロメチル)アニリン塩酸塩、2,6−ジクロロ−4−(トリフルオロメチル)アニリン、4−(トリフルオロメチル)ベンジルアミン、3−(トリフルオロメチル)アニリン、1H,1H−パーフルオロオクチルアミン、4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,11,11,11−ヘプタデカフルオロウンデシルアミン、3,3,3−トリフルオロ−1−プロパンアミン塩酸塩、トリフルオロ酢酸、パーフルオロオクタン酸、パーフルオロデカン酸、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロパノール、2,2,2−トリフルオロエタノール、ノナフルオロ−tert−ブチルアルコール、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−メチル−2−プロパノール、2,2,3,3,4,4,4−ヘプタフルオロ−1−ブタノール、1H,1H,2H,2H−パーフルオロヘキサン−1−オール、2−トリフルオロメチル−2−プロパノール、1,1,1−トリフルオロ−2−プロパノール、及びオクタデシルアミンから選択される請求項83に記載の処理された表面。

請求項89

前記機能成分が、アミン基を含む請求項83に記載の処理された表面。

請求項90

前記機能成分が、ヒドロキシル基を含む請求項83に記載の処理された表面。

請求項91

前記機能成分が、カルボン酸基を含む請求項83に記載の処理された表面。

請求項92

更に、少なくとも第2の機能成分を含む請求項83に記載の処理された表面。

請求項93

更に、少なくとも第2の連結成分を含む請求項83に記載の処理された表面。

請求項94

前記基材が、コーティングを含む請求項83に記載の処理された表面。

請求項95

前記コーティングが、エポキシ、ポリウレタン、及びアクリルのうちの1つ以上を含む請求項94に記載の処理された表面。

請求項96

前記基材が、金属を含む請求項83に記載の処理された表面。

請求項97

前記金属が、亜鉛、スズ、鉛、モリブデン、鉄、銅、ニッケル、アルミニウム、クロム、チタン、鋼、又はそれらの組合せを含む請求項96に記載の処理された表面。

請求項98

前記基材が、ガラス、セラミック、又はガラス繊維を含む請求項83に記載の処理された表面。

請求項99

前記基材が、プラスチックを含む請求項83に記載の処理された表面。

請求項100

前記プラスチックが、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、又はポリオキシメチレンを含む請求項99に記載の処理された表面。

請求項101

前記Bが、シリルを含む請求項83に記載の処理された表面。

請求項102

前記シリルが、官能化されている請求項101に記載の処理された表面。

請求項103

前記シリルが、アルコキシシリルである請求項101に記載の処理された表面。

請求項104

前記Rが、1〜24個の原子の長さを有する請求項83に記載の処理された表面。

請求項105

前記Rの原子の1つ以上が、O、N、及びSの1つ以上で置換されている請求項83に記載の処理された表面。

請求項106

前記表面処理剤が、トリメトキシ(3,3,3−トリフルオロプロピル)シラン、(3−クロロプロピル)トリメトキシシラン、ジメトキシ−メチル(3,3,3−トリフルオロプロピル)シラン、又は1H,1H,2H,2H−パーフルオロオクチル(oxtyl)トリエトキシシラン、トリエトキシオクチルシラン、トリエトキシ(3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8−トリデカフルオロオクチル)シラン、トリメトキシ(3,3,3−トリフルオロプロピル)シラン、トリメトキシオクチルシラン、(3−グリシドキシプロピル)メチルジメトキシシラン、又はトリクロロ(1H,1H,2H,2H−パーフルオロオクチル)シランを含む請求項83に記載の処理された表面。

請求項107

前記表面処理剤が、分子の規則的集合体を含む請求項83に記載の処理された表面。

請求項108

前記分子の規則的集合体が、単層を含む請求項104に記載の処理された表面。

請求項109

前記単層が、自己組織化単層である請求項105に記載の処理された表面。

請求項110

前記処理された表面が、前記基材よりも疎水性である請求項83に記載の処理された表面。

請求項111

前記処理された表面が、前記基材の伝熱係数の約±20%以内の伝熱係数を有する請求項83に記載の処理された表面。

請求項112

前記処理された表面が、前記基材よりも腐食速度が遅い請求項83に記載の処理された表面。

請求項113

前記処理された表面が、前記基材と比較してスケール付着に抵抗性を示す請求項83に記載の処理された表面。

請求項114

前記処理された表面が、前記基材と比較して生物の蓄積に抵抗性を示す請求項83に記載の処理された表面。

請求項115

前記表面処理剤が、前記表面の少なくとも10%を覆う請求項83に記載の処理された表面。

請求項116

前記材料が、水への曝露下で伝熱係数を1週間維持する請求項83に記載の処理された表面。

請求項117

前記基材が、熱交換器、凝縮器、蒸発器、又は冷却塔内のコンポーネントである請求項83に記載の処理された表面。

請求項118

前記基材が、前記熱交換器、凝縮器、蒸発器、又は冷却塔内に流体導管を形成し、前記表面が、前記流体導管の内表面である請求項117に記載の処理された表面。

請求項119

機能成分と連結成分とを含む表面処理剤を基材の表面の少なくとも一部に適用する方法であって、a)前記機能成分と前記連結成分とを組み合わせて前記表面処理剤を形成することと、b)前記表面処理剤を前記表面に適用して、処理された表面を形成することとを含むことを特徴とする方法。

請求項120

前記機能成分が、ハロゲン化されている請求項119に記載の方法。

請求項121

前記機能成分が、2,2−ジフルオロエチルアミン、2,2,2−トリフルオロエチルアミン、2,2,2−トリフルオロエチルアミン塩酸塩、2,2−ジフルオロエチルアミン塩酸塩、3,3,3−トリフルオロプロピルアミン、4−(トリフルオロメチル)アニリン塩酸塩、2,2,3,3,4,4,4−ヘプタフルオロブチルアミン、2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピルアミン、3−フルオロ−6−ヒドロキシベンジルアミン、5−フルオロ−1,3−チアゾール−2−アミン、5−フルオロ−4−メチル−1,3−チアゾール−2−アミン、[(5−フルオロ−1H−ベンズイミダゾール−2−イル)メチル]アミン二塩酸塩、4−クロロ−6−フルオロ−1,3−ベンゾチアゾール−2−アミン、3−フルオロ−5−(トリフルオロメチル)ベンジルアミン、4−(トリフルオロメチル)アニリン塩酸塩、2,6−ジクロロ−4−(トリフルオロメチル)アニリン、4−(トリフルオロメチル)ベンジルアミン、3−(トリフルオロメチル)アニリン、1H,1H−パーフルオロオクチルアミン、4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,11,11,11−ヘプタデカフルオロウンデシルアミン、3,3,3−トリフルオロ−1−プロパンアミン塩酸塩、トリフルオロ酢酸、パーフルオロオクタン酸、パーフルオロデカン酸、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロパノール、2,2,2−トリフルオロエタノール、ノナフルオロ−tert−ブチルアルコール、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−メチル−2−プロパノール、2,2,3,3,4,4,4−ヘプタフルオロ−1−ブタノール、1H,1H,2H,2H−パーフルオロヘキサン−1−オール、2−トリフルオロメチル−2−プロパノール、1,1,1−トリフルオロ−2−プロパノール、及びオクタデシルアミンから選択される請求項119に記載の方法。

請求項122

前記機能成分が、アミン基を含む請求項119に記載の方法。

請求項123

前記機能成分が、ヒドロキシル基を含む請求項119に記載の方法。

請求項124

前記機能成分が、カルボン酸基を含む請求項119に記載の方法。

請求項125

前記機能成分が、有機塩化物基を含む請求項119に記載の方法。

請求項126

更に、少なくとも第2の機能成分を含む請求項119に記載の方法。

請求項127

更に、少なくとも第2の連結成分を含む請求項119に記載の方法。

請求項128

前記基材が、金属を含む請求項119に記載の方法。

請求項129

前記金属が、亜鉛、スズ、鉛、モリブデン、鉄、銅、ニッケル、アルミニウム、クロム、チタン、鋼、又はそれらの組合せを含む請求項128に記載の方法。

請求項130

前記基材が、ガラス、セラミック、又はガラス繊維を含む請求項119に記載の方法。

請求項131

前記基材が、プラスチックを含む請求項119に記載の方法。

請求項132

前記プラスチックが、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、又はポリオキシメチレンを含む請求項131に記載の方法。

請求項133

前記基材が、コーティングを含む請求項119に記載の方法。

請求項134

前記コーティングが、エポキシ、ポリウレタン、及びアクリルのうちの1つ以上を含む請求項133に記載の方法。

請求項135

前記連結成分が、A−R−Bの構造を有し、Aは、前記機能成分と水素結合及び/又は共有結合することができ、Rは、分岐又は非分岐炭化水素、アルコキシ、アミン、又はエーテル鎖であり、Bは、基材の表面と水素結合及び/又は共有結合することができ、前記処理された表面を形成する請求項119に記載の方法。

請求項136

前記Aが、イソシアナートを含む請求項135に記載の方法。

請求項137

前記Aが、アクリラート、ビニル、及びエポキシドのうちの1つ以上を含む請求項135に記載の方法。

請求項138

前記Bが、シリルを含む請求項135に記載の方法。

請求項139

前記シリルが、官能化されている請求項138に記載の方法。

請求項140

前記シリルが、アルコキシシリルである請求項138に記載の方法。

請求項141

前記Rが、分岐又は非分岐炭化水素、アルコキシ、アミン、又はエーテル鎖である請求項135に記載の方法。

請求項142

前記Rが、1〜24個の原子の長さを有する請求項135に記載の方法。

請求項143

前記Rが、O、N、又はSの1つ以上で置換されている請求項135に記載の方法。

請求項144

前記表面処理剤が、製造されたままのシランを含む請求項119に記載の方法。

請求項145

前記製造されたままのシランが、疎水性部分を含む請求項144に記載の方法。

請求項146

前記製造されたままのシランが、トリメトキシ(3,3,3−トリフルオロプロピル)シラン、(3−クロロプロピル)トリメトキシシラン、(3−クロロプロピル)トリエトキシシラン、ジメトキシ−メチル(3,3,3−トリフルオロプロピル)シラン、1H,1H,2H,2H−パーフルオロオクチル(oxtyl)トリエトキシシラン、トリエトキシオクチルシラン、トリエトキシ(3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8−トリデカフルオロオクチル)シラン、トリメトキシ(3,3,3−トリフルオロプロピル)シラン、トリメトキシオクチルシラン、(3−グリシドキシプロピル)メチルジメトキシシラン、及びトリクロロ(1H,1H,2H,2H−パーフルオロオクチル)シランから選択される1つ以上である請求項144に記載の方法。

請求項147

前記表面処理剤が、分子の規則的集合体を含む請求項119に記載の方法。

請求項148

前記分子の規則的集合体が、単層を含む請求項119に記載の方法。

請求項149

前記単層が、自己組織化単層である請求項148に記載の方法。

請求項150

基材の性能を改善する方法であって、前記性能が、耐汚損特性の向上、汚損物放出性の向上、腐食の抑制、表面エネルギーの上昇、疎水性の向上、スケール付着の抑制、及び伝熱の増大の1つ以上であり、前記方法が、a)機能成分と連結成分とを組み合わせて表面処理剤を形成することと、b)前記表面処理剤を前記表面に適用して、処理された表面を形成することとを含むことを特徴とする方法。

請求項151

前記機能成分が、ハロゲン化されている請求項150に記載の方法。

請求項152

前記機能成分が、2,2−ジフルオロエチルアミン、2,2,2−トリフルオロエチルアミン、2,2,2−トリフルオロエチルアミン塩酸塩、2,2−ジフルオロエチルアミン塩酸塩、3,3,3−トリフルオロプロピルアミン、4−(トリフルオロメチル)アニリン塩酸塩、2,2,3,3,4,4,4−ヘプタフルオロブチルアミン、2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピルアミン、3−フルオロ−6−ヒドロキシベンジルアミン、5−フルオロ−1,3−チアゾール−2−アミン、5−フルオロ−4−メチル−1,3−チアゾール−2−アミン、[(5−フルオロ−1H−ベンズイミダゾール−2−イル)メチル]アミン二塩酸塩、4−クロロ−6−フルオロ−1,3−ベンゾチアゾール−2−アミン、3−フルオロ−5−(トリフルオロメチル)ベンジルアミン、4−(トリフルオロメチル)アニリン塩酸塩、2,6−ジクロロ−4−(トリフルオロメチル)アニリン、4−(トリフルオロメチル)ベンジルアミン、3−(トリフルオロメチル)アニリン、1H,1H−パーフルオロオクチルアミン、4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,11,11,11−ヘプタデカフルオロウンデシルアミン、3,3,3−トリフルオロ−1−プロパンアミン塩酸塩、トリフルオロ酢酸、パーフルオロオクタン酸、パーフルオロデカン酸、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロパノール、2,2,2−トリフルオロエタノール、ノナフルオロ−tert−ブチルアルコール、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−メチル−2−プロパノール、2,2,3,3,4,4,4−ヘプタフルオロ−1−ブタノール、1H,1H,2H,2H−パーフルオロヘキサン−1−オール、2−トリフルオロメチル−2−プロパノール、1,1,1−トリフルオロ−2−プロパノール、及びオクタデシルアミンから選択される請求項150に記載の方法。

請求項153

前記機能成分が、アミン基を含む請求項150に記載の方法。

請求項154

前記機能成分が、ヒドロキシル基を含む請求項150に記載の方法。

請求項155

前記機能成分が、カルボン酸基を含む請求項150に記載の方法。

請求項156

前記機能成分が、有機塩化物基を含む請求項150に記載の方法。

請求項157

更に、少なくとも第2の機能成分を含む請求項150に記載の方法。

請求項158

更に、少なくとも第2の連結成分を含む請求項150に記載の方法。

請求項159

前記基材が、金属を含む請求項150に記載の方法。

請求項160

前記金属が、亜鉛、スズ、鉛、モリブデン、鉄、銅、ニッケル、アルミニウム、クロム、チタン、鋼、又はそれらの組合せを含む請求項159に記載の方法。

請求項161

前記基材が、ガラス、セラミック、又はガラス繊維を含む請求項150に記載の方法。

請求項162

前記基材が、プラスチックを含む請求項150に記載の方法。

請求項163

前記プラスチックが、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、又はポリオキシメチレンを含む請求項162に記載の方法。

請求項164

前記基材が、コーティングを含む請求項150に記載の方法。

請求項165

前記コーティングが、エポキシ、ポリウレタン、及びアクリルのうちの1つ以上を含む請求項164に記載の方法。

請求項166

前記連結成分が、A−R−Bの構造を有し、Aは、前記機能成分と水素結合及び/又は共有結合することができ、Rは、分岐又は非分岐炭化水素、アルコキシ、アミン、又はエーテル鎖であり、Bは、基材の表面と水素結合及び/又は共有結合することができ、前記処理された表面を形成する請求項150に記載の方法。

請求項167

前記Aが、イソシアナートを含む請求項166に記載の方法。

請求項168

前記Aが、アクリラート、ビニル、及びエポキシドのうちの1つ以上を含む請求項166に記載の方法。

請求項169

前記Bが、シリルを含む請求項166に記載の方法。

請求項170

前記シリルが、官能化されている請求項169に記載の方法。

請求項171

前記シリルが、アルコキシシリルである請求項169に記載の方法。

請求項172

前記Rが、分岐又は非分岐炭化水素、アルコキシ、アミン、又はエーテル鎖である請求項166に記載の方法。

請求項173

前記Rが、1〜24個の原子の長さを有する請求項166に記載の方法。

請求項174

前記Rが、O、N、又はSの1つ以上で置換されている請求項166に記載の方法。

請求項175

前記表面処理剤が、製造されたままのシランを含む請求項150に記載の方法。

請求項176

前記製造されたままのシランが、疎水性部分を含む請求項175に記載の方法。

請求項177

前記製造されたままのシランが、トリメトキシ(3,3,3−トリフルオロプロピル)シラン、(3−クロロプロピル)トリメトキシシラン、(3−クロロプロピル)トリエトキシシラン、ジメトキシ−メチル(3,3,3−トリフルオロプロピル)シラン、1H,1H,2H,2H−パーフルオロオクチル(oxtyl)トリエトキシシラン、トリエトキシオクチルシラン、トリエトキシ(3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8−トリデカフルオロオクチル)シラン、トリメトキシ(3,3,3−トリフルオロプロピル)シラン、トリメトキシオクチルシラン、(3−グリシドキシプロピル)メチルジメトキシシラン、及びトリクロロ(1H,1H,2H,2H−パーフルオロオクチル)シランから選択される1つ以上である請求項175に記載の方法。

請求項178

前記表面処理剤が、分子の規則的集合体を含む請求項150に記載の方法。

請求項179

前記分子の規則的集合体が、単層を含む請求項150に記載の方法。

請求項180

前記単層が、自己組織化単層である請求項179に記載の方法。

請求項181

基材の性能を改善する方法であって、前記性能が、耐汚損特性の向上、汚損物放出性の向上、腐食の抑制、表面エネルギーの低下、疎水性の向上、スケール付着の抑制、伝熱の増大、伝熱損失を伴わない汚損の抑制、及び最適な伝熱性能の維持の1つ以上であり、前記方法が、表面処理剤を前記基材の表面に適用して、処理された表面を形成することを含み、前記表面処理剤が、X−R−Bの構造を有し、Xは、機能成分であり、Rは、分岐又は非分岐炭化水素、アルコキシ、アミン、又はエーテル鎖であり、Bは、前記基材の前記表面と水素結合及び/又は共有結合することができ、処理された表面を形成することを特徴とする方法。

請求項182

前記表面処理剤を前記基材に適用する前に、前記表面処理剤を溶媒と組み合わせることを更に含む請求項181に記載の方法。

請求項183

前記機能成分が、溶媒中に提供される請求項181に記載の方法。

請求項184

前記連結成分が、溶媒中に提供される請求項181に記載の方法。

請求項185

前記溶媒が、水である請求項182に記載の方法。

請求項186

前記溶媒が、有機溶媒である請求項182に記載の方法。

請求項187

前記溶媒が、2種以上の溶媒を含む請求項182に記載の方法。

請求項188

前記表面処理剤を前記表面に適用する前に、溶媒を前記表面処理剤に添加することを更に含む請求項182に記載の方法。

請求項189

前記表面処理剤を前記基材に適用する前に、溶媒を前記基材に適用し、前記基材を清浄することを更に含む請求項181に記載の方法。

請求項190

前記機能成分と前記連結成分を、溶媒に組み合わせることを更に含む請求項181に記載の方法。

請求項191

前記機能成分と、前記連結成分と、前記溶媒を、酸又は塩基に組み合わせることを更に含む請求項190に記載の方法。

請求項192

前記連結成分が、前記溶媒の0.001%〜10%(w/v)の量である請求項190に記載の方法。

請求項193

前記機能成分及び前記連結成分のモル比が、1:10〜10:1である請求項190に記載の方法。

請求項194

第2の機能成分を前記連結成分と組み合わせることを更に含む請求項181に記載の方法。

請求項195

前記処理された表面を乾燥させることを更に含む請求項181に記載の方法。

請求項196

前記基材が、金属を含む請求項181に記載の方法。

請求項197

前記金属が、鉄、銅、ニッケル、アルミニウム、クロム、チタン、鋼、又はそれらの組合せを含む請求項196に記載の方法。

請求項198

前記基材が、ガラス、セラミック、又はガラス繊維を含む請求項181に記載の方法。

請求項199

前記基材が、プラスチックを含む請求項181に記載の方法。

請求項200

前記プラスチックが、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、又はポリオキシメチレンを含む請求項199に記載の方法。

請求項201

前記基材が、コーティングを含む請求項181に記載の方法。

請求項202

前記表面処理剤を適用する前に、コーティングを前記基材の前記表面に適用することを更に含む請求項181に記載の方法。

請求項203

前記コーティングが、エポキシ、ポリウレタン、及びアクリルのうちの1つ以上を含む請求項201に記載の方法。

請求項204

前記表面処理剤を前記表面に適用することが、前記表面を含む装置を通して前記表面処理剤を流動させることを含み、前記表面は、前記表面処理剤が流動する導管画定する請求項181に記載の方法。

請求項205

前記装置が、熱交換器、凝縮器、蒸発器、又は冷却塔である請求項204に記載の方法。

請求項206

前記基材が、前記熱交換器、前記凝縮器、前記蒸発器、又は前記冷却塔内に流体導管を形成し、前記表面が、前記流体導管の内表面である請求項205に記載の方法。

請求項207

機能成分と連結成分に由来する化合物である表面処理剤であって、前記連結成分が、前記機能成分と水素結合及び/又は共有結合することができ、且つ基材の表面と水素結合及び/又は共有結合することができ、処理された表面を形成し、前記機能成分と前記連結成分が結合されており、前記表面処理剤は、前記表面処理剤が前記表面に結合すると、前記表面に有益な特性を提供することを特徴とする表面処理剤。

請求項208

前記有益な特性が、前記表面処理剤が前記表面に結合されていないときの前記表面と比較して、耐汚損特性の向上、汚損物放出性の向上、腐食の抑制、表面エネルギーの低下、疎水性の向上、スケール付着の抑制、伝熱の増大、伝熱損失を伴わない汚損の抑制、及び最適な伝熱性能の維持の1つ以上である請求項207に記載の表面処理剤。

請求項209

前記処理された表面が、疎水性である請求項207に記載の表面処理剤。

請求項210

前記処理された表面が、90°超の、前記処理された表面上の水滴の接触角を有する請求項207に記載の表面処理剤。

請求項211

前記機能成分が、ハロゲン化されている請求項207に記載の表面処理剤。

請求項212

前記機能成分が、2,2−ジフルオロエチルアミン、2,2,2−トリフルオロエチルアミン、2,2,2−トリフルオロエチルアミン塩酸塩、2,2−ジフルオロエチルアミン塩酸塩、3,3,3−トリフルオロプロピルアミン、4−(トリフルオロメチル)アニリン塩酸塩、2,2,3,3,4,4,4−ヘプタフルオロブチルアミン、2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピルアミン、3−フルオロ−6−ヒドロキシベンジルアミン、5−フルオロ−1,3−チアゾール−2−アミン、5−フルオロ−4−メチル−1,3−チアゾール−2−アミン、[(5−フルオロ−1H−ベンズイミダゾール−2−イル)メチル]アミン二塩酸塩、4−クロロ−6−フルオロ−1,3−ベンゾチアゾール−2−アミン、3−フルオロ−5−(トリフルオロメチル)ベンジルアミン、4−(トリフルオロメチル)アニリン塩酸塩、2,6−ジクロロ−4−(トリフルオロメチル)アニリン、4−(トリフルオロメチル)ベンジルアミン、3−(トリフルオロメチル)アニリン、1H,1H−パーフルオロオクチルアミン、4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,11,11,11−ヘプタデカフルオロウンデシルアミン、3,3,3−トリフルオロ−1−プロパンアミン塩酸塩、トリフルオロ酢酸、パーフルオロオクタン酸、パーフルオロデカン酸、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロパノール、2,2,2−トリフルオロエタノール、ノナフルオロ−tert−ブチルアルコール、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−メチル−2−プロパノール、2,2,3,3,4,4,4−ヘプタフルオロ−1−ブタノール、1H,1H,2H,2H−パーフルオロヘキサン−1−オール、2−トリフルオロメチル−2−プロパノール、1,1,1−トリフルオロ−2−プロパノール、及びオクタデシルアミンから選択される請求項207に記載の表面処理剤。

請求項213

前記機能成分が、アミン基を含む請求項207に記載の表面処理剤。

請求項214

前記機能成分が、ヒドロキシル基を含む請求項207に記載の表面処理剤。

請求項215

前記機能成分が、カルボン酸基を含む請求項207に記載の表面処理剤。

請求項216

前記機能成分が、有機塩化物基を含む請求項207に記載の表面処理剤。

請求項217

更に、少なくとも第2の機能成分を含む請求項207に記載の表面処理剤。

請求項218

更に、少なくとも第2の連結成分を含む請求項207に記載の表面処理剤。

請求項219

前記基材が、金属を含む請求項207に記載の表面処理剤。

請求項220

前記金属が、亜鉛、スズ、鉛、モリブデン、鉄、銅、ニッケル、アルミニウム、クロム、チタン、鋼、又はそれらの組合せを含む請求項219に記載の表面処理剤。

請求項221

前記基材が、ガラス、セラミック、又はガラス繊維を含む請求項207に記載の表面処理剤。

請求項222

前記基材が、プラスチックを含む請求項207に記載の表面処理剤。

請求項223

前記プラスチックが、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、又はポリオキシメチレンを含む請求項222に記載の表面処理剤。

請求項224

前記基材が、コーティングを含む請求項207に記載の表面処理剤。

請求項225

前記コーティングが、エポキシ、ポリウレタン、及びアクリルのうちの1つ以上を含む請求項224に記載の表面処理剤。

請求項226

前記連結成分が、A−R−Bの構造を有し、Aは、前記機能成分と水素結合及び/又は共有結合することができ、Rは、分岐又は非分岐炭化水素、アルコキシ、アミン、又はエーテル鎖であり、Bは、基材の表面と水素結合及び/又は共有結合することができ、前記処理された表面を形成する請求項207に記載の表面処理剤。

請求項227

前記Aが、イソシアナートを含む請求項226に記載の表面処理剤。

請求項228

前記Aが、アクリラート、ビニル、及びエポキシドのうちの1つ以上を含む請求項226に記載の表面処理剤。

請求項229

前記Bが、シリルを含む請求項226に記載の表面処理剤。

請求項230

前記シリルが、官能化されている請求項229に記載の表面処理剤。

請求項231

前記シリルが、アルコキシシリルである請求項229に記載の表面処理剤。

請求項232

前記Rが、分岐又は非分岐炭化水素、アルコキシ、アミン、又はエーテル鎖である請求項226に記載の表面処理剤。

請求項233

前記Rが、1〜24個の原子の長さを有する請求項232に記載の表面処理剤。

請求項234

前記Rが、O、N、又はSの1つ以上で置換されている請求項232に記載の表面処理剤。

請求項235

前記表面処理剤が、製造されたままのシランを含む請求項207に記載の表面処理剤。

請求項236

前記製造されたままのシランが、疎水性部分を含む請求項235に記載の表面処理剤。

請求項237

前記製造されたままのシランが、トリメトキシ(3,3,3−トリフルオロプロピル)シラン、(3−クロロプロピル)トリメトキシシラン、(3−クロロプロピル)トリエトキシシラン、ジメトキシ−メチル(3,3,3−トリフルオロプロピル)シラン)、1H,1H,2H,2H−パーフルオロオクチル(oxtyl)トリエトキシシラン、トリエトキシオクチルシラン、トリエトキシ(3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8−トリデカフルオロオクチル)シラン、トリメトキシ(3,3,3−トリフルオロプロピル)シラン、トリメトキシオクチルシラン、(3−グリシドキシプロピル)メチルジメトキシシラン、及びトリクロロ(1H,1H,2H,2H−パーフルオロオクチル)シランから選択される1つ以上である請求項235に記載の表面処理剤。

請求項238

前記表面処理剤が、分子の規則的集合体を含む請求項207に記載の表面処理剤。

請求項239

前記分子の規則的集合体が、単層を含む請求項238に記載の表面処理剤。

請求項240

前記単層が、自己組織化単層である請求項239に記載の表面処理剤。

請求項241

前記処理された表面が、前記基材よりも疎水性である請求項207に記載の表面処理剤。

請求項242

前記処理された表面が、前記基材の伝熱係数の約±20%以内の伝熱係数を有する請求項207に記載の表面処理剤。

請求項243

前記処理された表面が、前記基材よりも腐食速度が遅い請求項207に記載の表面処理剤。

請求項244

前記処理された表面が、前記基材と比較してスケール付着に抵抗性を示す請求項207に記載の表面処理剤。

請求項245

前記処理された表面が、前記基材と比較して生物の蓄積に抵抗性を示す請求項207に記載の表面処理剤。

請求項246

前記表面処理剤が、前記表面の少なくとも10%を覆う請求項207に記載の表面処理剤。

請求項247

前記処理された表面が、水への曝露下で伝熱係数を1週間維持する請求項207に記載の表面処理剤。

請求項248

前記基材が、熱交換器、凝縮器、蒸発器、又は冷却塔内のコンポーネントである請求項207に記載の表面処理剤。

請求項249

前記基材が、前記熱交換器、凝縮器、蒸発器、又は冷却塔内に流体導管を形成し、前記表面が、前記流体導管の内表面である請求項248に記載の表面処理剤。

請求項250

X−R−Bの構造を有する表面処理剤であって、Xは、機能成分であり、Rは、分岐又は非分岐炭化水素、アルコキシ、アミン、又はエーテル鎖であり、Bは、基材の表面と水素結合及び/又は共有結合することができ、処理された表面を形成し、前記表面処理剤は、前記表面処理剤が前記表面に結合すると、前記表面に有益な特性を提供することを特徴とする表面処理剤。

請求項251

前記有益な特性が、前記表面処理剤が前記表面に結合されていないときの前記表面と比較して、耐汚損特性の向上、汚損物放出性の向上、腐食の抑制、表面エネルギーの低下、疎水性の向上、スケール付着の抑制、伝熱の増大、伝熱損失を伴わない汚損の抑制、及び最適な伝熱性能の維持の1つ以上である請求項250に記載の表面処理剤。

請求項252

前記処理された表面が、疎水性である請求項250に記載の表面処理剤。

請求項253

前記処理された表面が、90°超の、前記処理された表面上の水滴の接触角を有する請求項250に記載の表面処理剤。

請求項254

前記機能成分が、ハロゲン化されている請求項250に記載の表面処理剤。

請求項255

前記機能成分が、2,2−ジフルオロエチルアミン、2,2,2−トリフルオロエチルアミン、2,2,2−トリフルオロエチルアミン塩酸塩、2,2−ジフルオロエチルアミン塩酸塩、3,3,3−トリフルオロプロピルアミン、4−(トリフルオロメチル)アニリン塩酸塩、2,2,3,3,4,4,4−ヘプタフルオロブチルアミン、2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピルアミン、3−フルオロ−6−ヒドロキシベンジルアミン、5−フルオロ−1,3−チアゾール−2−アミン、5−フルオロ−4−メチル−1,3−チアゾール−2−アミン、[(5−フルオロ−1H−ベンズイミダゾール−2−イル)メチル]アミン二塩酸塩、4−クロロ−6−フルオロ−1,3−ベンゾチアゾール−2−アミン、3−フルオロ−5−(トリフルオロメチル)ベンジルアミン、4−(トリフルオロメチル)アニリン塩酸塩、2,6−ジクロロ−4−(トリフルオロメチル)アニリン、4−(トリフルオロメチル)ベンジルアミン、3−(トリフルオロメチル)アニリン、1H,1H−パーフルオロオクチルアミン、4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,11,11,11−ヘプタデカフルオロウンデシルアミン、3,3,3−トリフルオロ−1−プロパンアミン塩酸塩、トリフルオロ酢酸、パーフルオロオクタン酸、パーフルオロデカン酸、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロパノール、2,2,2−トリフルオロエタノール、ノナフルオロ−tert−ブチルアルコール、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−メチル−2−プロパノール、2,2,3,3,4,4,4−ヘプタフルオロ−1−ブタノール、1H,1H,2H,2H−パーフルオロヘキサン−1−オール、2−トリフルオロメチル−2−プロパノール、1,1,1−トリフルオロ−2−プロパノール、及びオクタデシルアミンから選択される請求項250に記載の表面処理剤。

請求項256

前記機能成分が、アミン基を含む請求項250に記載の表面処理剤。

請求項257

前記機能成分が、ヒドロキシル基を含む請求項250に記載の表面処理剤。

請求項258

前記機能成分が、カルボン酸基を含む請求項250に記載の表面処理剤。

請求項259

前記機能成分が、有機塩化物基を含む請求項250に記載の表面処理剤。

請求項260

更に、少なくとも第2の機能成分を含む請求項250に記載の表面処理剤。

請求項261

更に、少なくとも第2の連結成分を含む請求項250に記載の表面処理剤。

請求項262

前記基材が、金属を含む請求項250に記載の表面処理剤。

請求項263

前記金属が、亜鉛、スズ、鉛、モリブデン、鉄、銅、ニッケル、アルミニウム、クロム、チタン、鋼、又はそれらの組合せを含む請求項262に記載の表面処理剤。

請求項264

前記基材が、ガラス、セラミック、又はガラス繊維を含む請求項250に記載の表面処理剤。

請求項265

前記基材が、プラスチックを含む請求項250に記載の表面処理剤。

請求項266

前記プラスチックが、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、又はポリオキシメチレンを含む請求項265に記載の表面処理剤。

請求項267

前記基材が、コーティングを含む請求項250に記載の表面処理剤。

請求項268

前記コーティングが、エポキシ、ポリウレタン、及びアクリルのうちの1つ以上を含む請求項267に記載の表面処理剤。

請求項269

前記Bが、シリルを含む請求項250に記載の表面処理剤。

請求項270

前記シリルが、官能化されている請求項269に記載の表面処理剤。

請求項271

前記シリルが、アルコキシシリルである請求項269に記載の表面処理剤。

請求項272

前記Rが、1〜24個の原子の長さを有する請求項250に記載の表面処理剤。

請求項273

前記Rが、O、N、又はSの1つ以上で置換されている請求項250に記載の表面処理剤。

請求項274

前記表面処理剤が、製造されたままのシランを含む請求項250に記載の表面処理剤。

請求項275

前記製造されたままのシランが、疎水性部分を含む請求項274に記載の表面処理剤。

請求項276

前記製造されたままのシランが、トリメトキシ(3,3,3−トリフルオロプロピル)シラン、(3−クロロプロピル)トリメトキシシラン、(3−クロロプロピル)トリエトキシシラン、ジメトキシ−メチル(3,3,3−トリフルオロプロピル)シラン、1H,1H,2H,2H−パーフルオロオクチル(oxtyl)トリエトキシシラン、トリエトキシオクチルシラン、トリエトキシ(3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8−トリデカフルオロオクチル)シラン、トリメトキシ(3,3,3−トリフルオロプロピル)シラン、トリメトキシオクチルシラン、(3−グリシドキシプロピル)メチルジメトキシシラン、及びトリクロロ(1H,1H,2H,2H−パーフルオロオクチル)シランから選択される1つ以上である請求項275に記載の表面処理剤。

請求項277

前記表面処理剤が、分子の規則的集合体を含む請求項250に記載の表面処理剤。

請求項278

前記分子の規則的集合体が、単層を含む請求項277に記載の表面処理剤。

請求項279

前記単層が、自己組織化単層である請求項278に記載の表面処理剤。

請求項280

前記処理された表面が、前記基材よりも疎水性である請求項250に記載の表面処理剤。

請求項281

前記処理された表面が、前記基材の伝熱係数の約±20%以内の伝熱係数を有する請求項250に記載の表面処理剤。

請求項282

前記処理された表面が、前記基材よりも腐食速度が遅い請求項250に記載の表面処理剤。

請求項283

前記処理された表面が、前記基材と比較してスケール付着に抵抗性を示す請求項250に記載の表面処理剤。

請求項284

前記処理された表面が、前記基材と比較して生物の蓄積に抵抗性を示す請求項250に記載の表面処理剤。

請求項285

前記表面処理剤が、前記表面の少なくとも10%を覆う請求項250に記載の表面処理剤。

請求項286

前記処理された表面が、水への曝露下で伝熱係数を1週間維持する請求項250に記載の表面処理剤。

請求項287

前記基材が、熱交換器、凝縮器、蒸発器、又は冷却塔内のコンポーネントである請求項250に記載の表面処理剤。

請求項288

前記基材が、前記熱交換器、凝縮器、蒸発器、又は冷却塔内に流体導管を形成し、前記表面が、前記流体導管の内表面である請求項287に記載の表面処理剤。

請求項289

a.機能成分及び連結成分に由来する化合物;前記連結成分は、A−R1−B1の構造を有し、Aは、前記機能成分と水素結合及び/又は共有結合することができ、R1は、分岐又は非分岐炭化水素、アルコキシ、アミン、又はエーテル鎖であり、Bは、基材の表面と水素結合及び/又は共有結合することができ、処理された表面を形成し、前記機能成分と前記連結成分とは結合されていると、b.X−R2−Bの構造を有する化合物;Xは、ハロゲン又はハロゲン化成分であり、R2は、分岐又は非分岐炭化水素、アルコキシ、アミン、又はエーテル鎖であり、B1は、基材の表面と水素結合及び/又は共有結合することができ、処理された表面を形成するとを含む表面処理剤であって、前記表面処理剤は、前記表面処理剤が前記表面に結合すると、前記表面に有益な特性を提供することを特徴とする表面処理剤。

請求項290

前記処理された表面が、表面処理剤なしの前記表面上の水滴の接触角よりも大きい、前記処理された表面上の水滴の接触角を有する請求項289に記載の表面処理剤。

請求項291

前記処理された表面が、表面処理剤なしの前記表面上の水滴の接触角よりも大きい、前記処理された表面上の水滴の接触角を有する請求項290に記載の表面処理剤。

技術分野

0001

政府の利益に関する声明

0002

本発明は、ネイビーシーシステムコマンド(NAVSEA)により承認された契約番号N161−041−0110の下での政府の支援によりなされた。政府は、本発明に一定の権利を有する。

0003

関連出願の相互参照
本願は、2017年8月14日出願の、「表面処理剤」と題する米国仮特許出願第62/545,438号の利益を主張し、この出願の全体を参照により本明細書に援用する。

0004

本発明は、一般に、表面処理剤及びその使用に関する。より詳細には、本発明は、基材伝熱性を改善し、及び/又は生物の付着及び/又は蓄積を抑制すると共に基材上の無機スケール堆積及び基材の腐食(例えば、熱交換器内における)を抑制するために基材上で使用できる表面処理剤に関する。

背景技術

0005

熱交換器冷却ループは、各種産業で行われており、重要なコンポーネントから熱を放散させ、ある媒体から別の媒体への熱の移動を利用している。これらのシステム、例えば発電所凝縮器蒸発器HVACチラーは、多くの場合、大量の熱を、水への移動とそれに続く蒸発冷却、又は加熱された水を大量の水に単に排出することにより放散させている。これらのシステムを冷却するには大量の水が必要なため、多くの場合、水は河川、及び海洋などの未処理の水源から引かれる。これらの水には、多くの場合、多種多様な生物と多様な化学物質が含まれているため、熱交換器の冷却ループ曝露される前に水を処理する必要がある。適切な水処理がないと、管内での生物の生育(生物汚損(biofouling))、無機スケールの過剰な堆積、腐食の加速をもたらすことがあり、これらはいずれも、システムの日々の効率と長期的なメンテナンスコストに大きな影響を与える。これらの大量の水を処理して生物の成長と有害な水の化学対抗することは、費用がかかり、常に効果的ではなく、場所によって大きく異なり、入念な監視を必要とする。水処理体制の負担を軽減するために、これらの冷却システムに適用でき、同時に伝熱性を維持又は向上させつつ無機スケール付着(scaling)、生物付着、及び腐食を抑制する表面処理剤が必要である。

0006

いくつかの実施形態では、表面処理剤は、機能成分及び連結成分を含み、前記連結成分は、前記機能成分と水素結合及び/又は共有結合することができ、且つ基材の表面と水素結合及び/又は共有結合することができ、処理された表面を形成し、前記表面処理剤は、前記表面処理剤が前記表面に結合すると、前記表面に有益な特性を提供する。幾つかの実施形態では、前記連結成分は、A−R−Bの構造を有し、Aは、前記機能成分と水素結合及び/又は共有結合することができ、Rは、分岐又は非分岐炭化水素アルコキシアミン、又はエーテル鎖であり、Bは、基材の表面と水素結合及び/又は共有結合することができ、処理された表面を形成し、前記表面処理剤は、前記表面処理剤が前記表面に結合すると、前記表面に有益な特性を提供する。

0007

いくつかの実施形態では、前記表面処理は、機能成分及び連結成分に由来し、前記連結成分は、A−R−Bの構造を有し、Aは、前記機能成分と水素結合及び/又は共有結合することができ、Rは、分岐又は非分岐である炭化水素、アルコキシ、アミン、又はエーテル鎖であり、Bは、基材の表面と水素結合及び/又は共有結合することができ、処理された表面を形成し、前記機能成分と前記連結成分とが水素結合及び/又は共有結合しており、前記表面処理剤は、前記表面処理剤が前記表面に結合すると、前記表面に有益な特性を提供する。前記表面処理剤は、生物汚損の抑制、腐食の抑制、表面エネルギーの低下、疎水性の向上、スケール付着の抑制、伝熱の増大、伝熱損失を伴わない汚損(fouling)の抑制、及び最適な伝熱性能の維持の1つ以上の有益な特性を提供することができる。

0008

いくつかの実施形態では、表面処理剤は、X−R−Bの構造を有し、Xは、ハロゲン又はハロゲン化成分であり、Rは、分岐又は非分岐炭化水素、アルコキシ、アミン、又はエーテル鎖であり、Bは、基材の表面と水素結合及び/又は共有結合することができ、処理された表面を形成し、前記表面処理剤は、前記表面処理剤が前記表面に結合すると、前記表面に有益な特性を提供する。

0009

いくつかの実施形態では、処理された表面は、基材及び表面処理剤に由来し、前記基材は表面を有し、前記表面処理剤は、機能成分及び連結成分に由来し、前記連結成分は、A−R−Bの構造を有し、Aは、前記機能成分と水素結合及び/又は共有結合することができ、Rは、分岐又は非分岐である炭化水素、アルコキシ、アミン、又はエーテル鎖であり、Bは、前記表面と水素結合及び/又は共有結合することができ、処理された表面を形成し、前記機能成分と前記連結成分とが水素結合及び/又は共有結合しており、前記連結成分と基材の表面とが結合しており(例えば、水素結合又は共有結合しており)、前記表面処理剤は、前記表面処理剤が前記表面に結合すると、前記表面に有益な特性を提供する。いくつかの実施形態では、前記有益な特性は、耐汚損特性の向上(increased foul resistance)、汚損物放出性の向上(increased foul release)、腐食の抑制、表面エネルギーの低下、疎水性の向上、スケール付着の抑制、伝熱の増大、伝熱損失を伴わない汚損の抑制、及び伝熱の維持の1つ以上の有益な特性である。

0010

いくつかの実施形態では、表面処理剤又は処理された表面の機能成分はハロゲン化される。いくつかの実施形態では、表面処理剤又は処理表面の機能成分は、2,2−ジフルオロエチルアミン、2,2,2−トリフルオロエチルアミン、2,2,2−トリフルオロエチルアミン塩酸塩、2,2−ジフルオロエチルアミン塩酸塩、3,3,3−トリフルオロプロピルアミン、4−(トリフルオロメチルアニリン塩酸塩、2,2,3,3,4,4,4−ヘプタフルオロブチルアミン、2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピルアミン、3−フルオロ−6−ヒドロキシベンジルアミン、5−フルオロ−1,3−チアゾール−2−アミン、5−フルオロ−4−メチル−1,3−チアゾール−2−アミン、[(5−フルオロ−1H−ベンズイミダゾール−2−イル)メチル]アミン二塩酸塩、4−クロロ−6−フルオロ−1,3−ベンゾチアゾール−2−アミン、3−フルオロ−5−(トリフルオロメチル)ベンジルアミン、4−(トリフルオロメチル)アニリン塩酸塩、2,6−ジクロロ−4−(トリフルオロメチル)アニリン、4−(トリフルオロメチル)ベンジルアミン、3−(トリフルオロメチル)アニリン、1H,1H−パーフルオロオクチルアミン、4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,11,11,11−ヘプタデカフルオロウンデシルアミン、3,3,3−トリフルオロ−1−プロパンアミン塩酸塩、3−フルオロプロピルアミン塩酸塩、2−フルオロエチルアミン塩酸塩トリフルオロ酢酸パーフルオロオクタン酸、パーフルオロデカン酸、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ2−プロパノール、2,2,2−トリフルオロエタノールノナフルオロ−tert−ブチルアルコール、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−メチル−2−プロパノール、2,2,3,3,4,4,4−ヘプタフルオロ−1−ブタノール、1H,1H,2H,2H−パーフルオロヘキサン−1−オール、2−トリフルオロメチル−2−プロパノール、1,1,1−トリフルオロ−2−プロパノール、及びオクタデシルアミンから選択される。いくつかの実施形態では、表面処理剤又は処理された表面の機能成分は、アミン基ヒドロキシル基有機塩化物、及び/又はカルボン酸基を含む。いくつかの実施形態では、表面処理剤は、少なくとも第2の機能成分を更に含む。

0011

いくつかの実施形態では、表面処理剤又は処理された表面の基材は、金属、例えば亜鉛、スズ、鉛、モリブデン、鉄、銅、ニッケルアルミニウムクロムチタン、鋼、又はそれらの組合せを含む。いくつかの実施形態では、基材は、ガラスセラミック、若しくはガラス繊維、又はそれらの組合せを含む。いくつかの実施形態では、基材は、例えばポリ塩化ビニルポリエチレン、若しくはポリオキシメチレン、又はそれらの組合せなどのプラスチックを含む。

0012

いくつかの実施形態では、基材は、いくつかの実施形態では、エポキシポリウレタン、及びアクリルのうちの1つ以上、又はそれらの組合せを含むコーティングを含む。

0013

いくつかの実施形態では、基材は、熱交換器、凝縮器(condenser)、蒸発器、又は冷却塔のコンポーネントである。いくつかの実施形態では、基材は、熱交換器、凝縮器、蒸発器、又は冷却塔内流体導管を形成し、基材の表面は流体導管の内面である。

0014

いくつかの実施形態では、表面処理剤又は処理された表面の連結成分のAは、イソシアナートを含む。いくつかの実施形態では、表面処理剤又は処理された表面の連結成分のAは、エポキシドを含む。いくつかの実施形態では、表面処理剤又は処理された表面の連結成分のAは、アクリラートを含む。いくつかの実施形態では、表面処理剤又は処理された表面の連結成分のAは、ビニルを含む。いくつかの実施形態では、表面処理剤又は処理された表面の連結成分のAは、イソシアナート、エポキシド、アクリラート、及びビニルのうちの1つ以上を含む。いくつかの実施形態では、表面処理剤又は処理された表面の連結成分のBは、シリルを含む。いくつかの実施形態では、シリルは、例えば、一、二、又は三官能アルコキシシリルなど、官能化されていてもよい。いくつかの実施形態では、シリルはアルコキシシリルである。いくつかの実施形態では、表面処理剤又は処理された表面の連結成分のRは、1〜24個の原子の長さを有する。いくつかの実施形態では、Rの原子の1つ以上がO、N、又はSで置換されている。いくつかの実施形態では、表面処理剤又は処理された表面は、少なくとも第2の連結成分を更に含む。

0015

いくつかの実施形態では、表面処理剤は、分子規則的集合体を含む。いくつかの実施形態では、分子の規則的集合体は単層を含む。いくつかの実施形態では、単層は自己組織化単層である。

0016

いくつかの実施形態では、表面処理剤は疎水性である。いくつかの実施形態では、表面処理剤は、処理された表面上の水滴接触角が90°より大きい。いくつかの実施形態では、処理された表面は、基材よりも疎水性が高い。いくつかの実施形態では、処理された表面は、基材の伝熱係数の約±20%、約±10%、約±5%、約±3%、約±1%、約±0.5%、又は約±0.1%以内の伝熱係数を有する。いくつかの実施形態では、処理された表面は、基材の伝熱係数を、約0.1%、約0.5%、約1%、約3%、約5%、約10%、又は約20%改善する。

0017

本発明による処理された表面のいくつかの実施形態では、処理された表面は基材よりも疎水性が高い。いくつかの実施形態では、処理された表面は、基材よりも腐食速度が遅い。いくつかの実施形態では、処理された表面は、基材と比較してスケール付着に抵抗性を示す。いくつかの実施形態では、処理された表面は、基材と比較して生物の蓄積に抵抗性を示す。いくつかの実施形態では、表面処理剤は、表面の少なくとも10%を覆う。いくつかの実施形態では、表面処理剤は、1週間(又は少なくとも1週間)、2週間(又は少なくとも2週間)、4週間(又は少なくとも4週間)、1ヶ月間(又は少なくとも1ヶ月間)、又は1年間(又は少なくとも1年間)水への曝露下で伝熱係数を維持する。

0018

一実施形態では、機能成分と連結成分を含む表面処理を基材の表面の少なくとも一部に適用する方法であって、前記機能成分と連結成分を組み合わせて表面処理材料を形成することと、前記表面に前記表面処理剤を適用して処理された表面を形成することとを含む。

0019

一実施形態では、基材の性能を改善する方法であって、前記性能が、生物汚損の抑制、腐食の抑制、表面エネルギーの低下、疎水性の向上、スケール付着の抑制、伝熱の増大、伝熱損失を伴わない汚損の抑制、及び伝熱の維持の1つ以上であって、前記機能成分と連結成分を組み合わせて表面処理材料を形成することと、前記表面に前記表面処理剤を適用して処理された表面を形成することとを含む。

0020

一実施形態では、基材の性能を改善する方法であって、前記性能が、耐汚損特性の向上、腐食の抑制、表面エネルギーの低下、疎水性の向上、スケール付着の抑制、伝熱の増大、伝熱損失を伴わない汚損の抑制、及び伝熱の維持の1つ以上であって、a)表面処理剤を溶媒と組み合わせて表面処理溶液を形成することと、b)前記表面処理溶液を表面に適用して、処理された表面を形成することとを含み、前記表面処理剤は、X−R−Bの構造を有し、Xは、ハロゲン又はハロゲン化成分であり、Rは、分岐又は非分岐炭化水素、アルコキシ、アミン、又はエーテル鎖であり、Bは、基材の表面と水素結合及び/又は共有結合することができ、処理された表面を形成する。

0021

方法のいくつかの実施形態では、機能性成分は溶媒中に提供される。いくつかの実施形態では、連結成分は溶媒中に提供される。いくつかの実施形態では、溶媒は水であり、他の実施形態では、溶媒は有機溶媒、又はそれらの組合せである。

0022

いくつかの実施形態では、方法は、表面に表面処理剤を適用する前に、前記表面処理剤に溶媒を添加することを更に含む。いくつかの実施形態では、方法は、希釈溶液を基材に適用する前に、基材に溶媒を適用して基材を清浄することを更に含む。いくつかの実施形態では、方法は、機能成分及び連結成分を水と組み合わせることを更に含む。いくつかの実施形態では、方法は、機能成分、連結成分、及び水を酸と組み合わせることを更に含む。いくつかの実施形態では、方法は、処理された表面を乾燥させることを更に含む。

0023

方法のいくつかの実施形態では、連結成分は、溶媒の0.001%〜10%(w/v)の量で存在する。いくつかの実施形態では、機能成分及び連結のモル比は、1:10〜10:1である。

0024

方法のいくつかの実施形態では、表面に表面処理剤を適用することは、表面を含む装置を通して表面処理剤を流動させることを含み、前記表面は、前記表面処理剤が流動する導管画定する。いくつかの実施形態では、装置は、熱交換器、凝縮器、蒸発器、又は冷却塔である。

0025

表面処理剤の前述した概要及び実施形態の以下の詳細な説明は、例示的な実施形態の添付図面と併せて読まれると、よりよく理解されるであろう。但し、本発明は、表示された正確な配置及び手段に限定されないことを理解されたい。

図面の簡単な説明

0026

図面は以下の通りである。

0027

図1は、本発明の実施形態に係る表面処理剤を調製する方法の工程の概略図である。

0028

図2は、本発明の実施形態に係る表面処理剤を調製する方法の工程の概略図である。

0029

図3は、本発明の実施形態に係る表面処理剤を調製する方法の工程の概略図である。

0030

図4は、本発明の実施形態に係る表面処理剤を調製する方法の工程の概略図である。

0031

図5は、本発明の実施形態に係る処理された表面の概略図である。

0032

図6は、本発明の実施形態にしたがって使用される反応装置写真である。

0033

図7は、本発明の実施形態にしたがって使用される試験装置の写真である。

0034

図8は、本発明の実施形態にしたがって表面が処理されるときの伝熱のパーセント変化を示すプロットである。

0035

図9は、本発明の実施形態に係る、チラーシステム上の熱交換器のための処理プロセスを示す図である。

0036

図10は、対照表面と比較した、本発明の実施形態に係る表面の伝熱係数を示すプロットである。

0037

図11は、本発明の実施形態にしたがって調製された表面の写真である。

0038

図12は、生物汚損チャンバ実験装置の写真である。

0039

図13は、本発明の実施形態に係る表面処理剤を備えたパイプの写真である。

0040

図14A〜図14Cは、本発明の一実施形態にしたがって処理された試験片(coupons)の写真である。

0041

図15は、対照パイプ、及び本発明の実施形態にしたがって処理されたパイプの写真である。

0042

図16は、本発明の実施形態に係る表面処理剤の結果としての伝熱性能のパーセント変化を示すプロットである。

0043

図17は、本発明の一実施形態に係るチラーシステム上の熱交換器の処理プロセスの説明図である。

0044

図18は、表面処理なしのチラーのkW/Ton性能、及び本発明の一実施形態に係る表面処理剤の適用後の同一チラーのkW/Ton性能を示すグラフである。

0045

図19は、表面処理剤のない水素冷却器熱交換器の経時(日)でのアプローチ温度(°F)と、本発明の実施形態に係る表面処理剤を有する水素冷却器熱交換器とを比較するプロットである。

0046

図20は、表面処理剤のない水素冷却器熱交換器の経時(時:分)での温度変化(℃)と、本発明の実施形態に係る表面処理剤を有する水素冷却器熱交換器とを比較するプロットである。

0047

本明細書では、機能成分及び連結成分を含む新規な表面処理剤が開示される。いくつかの実施形態では、有機及び/又は無機汚損物の付着防止の改善、防食、スケール付着防止、表面エネルギーの低下、疎水性の向上、伝熱損失を伴わない汚損の抑制、最適な伝熱性能の維持、及び/又はその他の有益な特性などの有益な特性を表面に付与するために表面処理剤を使用することができる。いくつかの実施形態では、表面の伝熱能力を低下させることなく、又は表面の伝熱能力を高めることに加えて、有益な特性を付与するために表面処理剤を使用することができる。

0048

I.表面処理剤

0049

本明細書では、新規な表面処理剤が開示される。表面処理剤は、基材に有益な特性を提供することができる。例えば、表面処理剤は、耐汚損特性及び/又は汚損物放出性を有することができ、表面処理剤は、生物学的汚染物質の成長を減少させる。表面処理剤は、防食特性を有することもでき、下地の基材の酸化速度を低下させる。いくつかの実施形態では、表面処理剤は、スケール付着防止特性を有し、無機汚染物質の蓄積を抑制及び/又は低減する。この表面処理剤は、流体が下地の基材表面と相互作用するのを防止するバリアとして機能することができる。いくつかの実施形態では、表面処理剤は、基材の表面の伝熱能力に悪影響を及ぼさない。いくつかの実施形態では、表面処理剤は、基材の表面の伝熱能力を維持又は向上いつつ、耐汚損特性、汚損物放出性、防食特性、スケール付着防止特性、バリア特性のうちの1つ以上を有する。いくつかの実施形態では、表面処理剤は、基材の表面の伝熱能力に有益な影響を与える。例えば、表面処理剤によって引き起こされる伝熱への有益な影響には、表面処理剤がなければ伝熱特性を損なう可能性のある材料への長期間の曝露に亘って伝熱特性を維持することが含まれる。そのような表面処理剤は、例えば、発電石油及びガスのプロセス冷却、食品及び飲料の調製、自動車及び/又は機関車、加熱、換気、空調(HVAC)、及び例えば、発電用の凝縮器及び/又は蒸発器などにおいて使用されるような熱交換器システム(例えば、チューブ及びシェルプレート及びフレーム)などの工業用途を有する。

0050

一実施形態では、表面処理剤は、基材に適用される。表面処理剤は、基材に対して、表面処理剤を塗装噴霧流し込み、又は別の方法で接触させることにより適用され得る。他の実施形態では、基材は、表面処理剤を含む溶液に浸漬されせてもよい。表面処理剤は、表面処理剤が基材と反応及び/又は基材に付着することを可能にする条件下で適用され得る。例えば、表面処理剤と基材との間の付着は、水素結合又は共有結合であり得る。表面処理剤分子は、水、アルコール分散剤を含む溶液中で、及び/又は溶液のpHを調整する方法で表面に適用することができる。

0051

いくつかの実施形態では、表面処理剤、又は表面処理剤が含まれる成分は、システムを介して流動させることができ、表面処理剤は、基材の表面上で自己組織化する。本発明のそのような実施形態は、塗装による塗布を必要とする従来技術の表面処理剤ではアクセスできない様々なサイズ及び形状の導管を含むがこれらに限定されない既存システムへの容易な適用を提供し得る。いくつかの実施形態において、本発明の表面処理剤は、溶液中の粘度が十分に低く、表面処理剤を、導管を通して流動させることよる適用を可能にする。

0052

表面処理剤は、表面と反応して表面処理層を形成することができる。一実施形態では、表面処理層は、例えば単層など、表面全体でほぼ均一な密度のものである。一実施形態では、表面処理剤は表面と反応して、不均一な形成及び表面処理剤の密度が様々である場所をもたらし、それによって有益な効果が依然として観察される場合がある。いくつかの実施形態では、表面処理剤の適用は、処理されている基材の巨視的形状に影響を与えない。表面処理剤は、表面への表面処理剤の化学的付着による僅かな機械的摂動耐性がある場合がある。

0053

A.構造

0054

いくつかの実施形態では、表面処理剤は、機能成分及び連結成分を含む。いくつかのそのような実施形態では、例えば表面への適用前又は表面への適用中に機能成分及び連結成分が組み合わされるとき、それらは互いに結合することができる(例えば、水素結合又は共有結合することができる)。いくつかの実施形態では、表面処理剤は、機能成分及び連結成分に由来し、機能成分は、例えば、水素結合又は共有結合を介して連結成分に結合している。いくつかの実施形態では、機能成分及び連結成分に由来する表面処理剤は、機能化前のシラン又は製造されたままのシラン(シリル)であり得る。いくつかの実施形態では、機能化前のシラン又は製造されたままのシラン(シリル)は、疎水性部分及び表面エネルギー変更部分の1つ以上を含んでもよい。

0055

表面処理剤は、基材の表面に、例えば、水素結合又は共有結合で結合することができる。いくつかの実施形態では、表面処理剤が基材の表面に適用されると、表面処理剤は基材の表面上で自己組織化単層を形成する。本発明の他の実施形態は、表面を有する基材を含む処理された表面、及び表面処理剤を提供し、表面処理剤は、機能成分及び連結成分を含み、機能成分は、例えば、水素結合又は共有結合を介して連結成分に結合され、連結成分は、例えば、水素結合又は共有結合を介して基材の表面に結合される。

0056

いくつかの実施形態では、表面処理剤は、連結成分に結合された1つの機能成分を含む。いくつかの実施形態では、表面処理剤は、連結成分に結合した2つ以上の異なる機能成分、例えば、連結成分に結合した3、4、又は5つの機能成分を含む。

0057

いくつかの実施形態において、適用された表面処理剤は、基材の表面をコートする。本明細書で使用される場合、「コート」又は「コーティング」という用語は、基材の表面の一部又は実質的に全部を覆う表面処理剤の層の形成を意味する。そのようなコーティングは、自己組織化した単層の形態であってもよく、又異なる態様にて表面上で自己組織化してもよい。いくつかの実施形態では、表面処理剤は、基材の表面積の約10%、約20%、約30%、約40%、約50%、約60%、約70%、約80%、約90%、又は約100%を被覆する。いくつかの実施形態では、適用される表面処理剤は、基材の表面積の10%以上、20%以上、30%以上、40%以上、50%以上、60%以上、70%以上、80%以上、90%以上、又は100%を被覆する。

0058

いくつかの実施形態では、表面処理剤は、例えば共有結合を介して基材に結合する。いくつかの実施形態では、連結成分の第1の端部が基材に結合(例えば、水素結合又は共有結合)し、連結成分の第2の端部が機能成分に結合(例えば、水素結合又は共有結合)する。そのような実施形態では、機能成分は、処理された基材の表面の遠位露出し、コートされた基材と接触する可能性がある他の流体及び/又は生物と相互作用する役割を果たし、下地基材がそのような流体及び/又は生物と相互作用するのとは異なる。いくつかの実施形態では、機能成分は、表面処理された基材の表面として効果的に作用し、例えば、基材への生物の付着を抑制する。いくつかの実施形態では、表面処理剤は、基材に適用されると基材の表面で自己組織化する。いくつかの実施形態では、表面処理剤は、基材の表面上に規則的集合体を形成する。いくつかの実施形態では、表面処理剤は単層として自己組織化する。本明細書で使用する単層とは、適用された表面処理分子の略単一の層を意味するが、適用された表面処理コーティングの一部が分子の単一層よりも大きい場合も小さい場合もある。

0059

いくつかの実施形態では、適用される表面処理剤は、約100μm〜約10μm、約10μm〜約1μm、約1000nm〜約100nm、又は約100nm〜約1nmの平均厚みを有し得る。いくつかの実施形態では、適用される表面処理は、約1000nm以下、100nm以下、10nm以下、1nm以下、100μm以下、約50μm以下、約10μm以下、又は約1μm以下の平均厚みを有する。

0060

いくつかの実施形態では、表面処理剤、例えば、表面処理剤の自己組織化された単層は、それぞれが同一の化学構造を有する複数の機能成分を含む。他の実施形態では、表面処理剤は、異なる化学構造の2つ以上(例えば、3、4、5、6など)の機能成分を含む。異なる機能成分は異なる特性を有し、異なる機能成分の組合せを利用することにより、処理された基材に各種の予め選択した特性を提供することができる。2つ以上の異なる機能成分を含む表面処理剤により、表面処理された基材の特性をユーザのニーズに合わせて調整することが可能となり得る。

0061

1.機能成分

0062

本発明のいくつかの実施形態において有用であり得る機能成分は、処理対象の基材にとって有益な1つ以上の特性を提供する。いくつかの実施形態では、機能成分は機能部分を含む。いくつかの実施形態では、機能成分は疎水性である。いくつかの実施形態では、機能成分は疎水性の機能部分を含む。いくつかの実施形態では、機能性成分はハロゲン化されている。

0063

いくつかの実施形態では、機能成分は、約90°〜110°、約110°〜約140°、又は約140°〜約180°の、処理された表面上の水滴の接触角を有し得る。いくつかの実施形態では、機能成分は、約90°、95°、100°、105°、110°、115°、120°、125°、130°、135°、140°、145°、150°、155°、160°、165°、170°、175°、又は180°の、処理された表面上の水滴の接触角を有し得る。いくつかの実施形態では、機能成分は、本発明に係る表面処理剤なしの基材の表面上の水滴の接触角よりも大きい、処理された表面上の水滴の接触角を有し得る。いくつかの実施形態では、表面の機能化は、機能化前の表面と比較した場合に、水の接触角は、5°、10°、15°、20°、25°、30°、35°、40°、45°、50°、55°、60°、65°、70°、75°、80°、85°、又は90°超大きくなる。いくつかの実施形態では、表面処理剤又は処理された表面は、少なくとも第2の機能成分、例えば2、3、4、又はそれ以上の異なる機能成分を含む。

0064

本発明のいくつかの実施形態において有用であり得る機能成分には、機能成分反応性基を含む化合物が含まれる。機能成分反応性基は、通常、機能部分、例えば疎水性部分の反対側に位置することができる。機能成分反応性基は、連結成分上の反応性基(即ち、連結成分反応性基)と反応して、機能成分を連結成分と結合させる能力を有し得る。例えば、機能成分は、アミン、アルコール、有機塩化物、又は他の有機ハライド、及び/又はカルボン酸機能性成分反応性基を含み得る。いくつかの実施形態では、表面処理剤は、機能成分反応性基を含む機能成分に由来し、機能成分は、機能成分反応性基を介して、連結成分の第1の末端(A)との結合(例えば、水素結合又は共有結合)を形成する。

0065

好適な機能成分は、下記からなる群から選択されるアミンを挙げることができるがこれらに限定されない:3,3,3−トリフルオロ−1−プロパンアミン塩酸塩、2,2−ジフルオロエチルアミン、2,2,2−トリフルオロエチルアミン、2,2,2−トリフルオロエチルアミン塩酸塩、2,2−ジフルオロエチルアミン塩酸塩、3,3,3−トリフルオロプロピルアミン、4−(トリフルオロメチル)アニリン塩酸塩、2,2,3,3,4,4,4−ヘプタフルオロブチルアミン、2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピルアミン、3−フルオロ−6−ヒドロキシベンジルアミン、5−フルオロ−1,3−チアゾール−2−アミン、5−フルオロ−4−メチル−1,3−チアゾール−2−アミン、[(5−フルオロ−1H−ベンズイミダゾール−2−イル)メチル]アミン二塩酸塩、4−クロロ−6−フルオロ−1,3−ベンゾチアゾール−2−アミン、3−フルオロ−5−(トリフルオロメチル)ベンジルアミン、4−(トリフルオロメチル)アニリン塩酸塩、2,6−ジクロロ−4−(トリフルオロメチル)アニリン、4−(トリフルオロメチル)ベンジルアミン、3−(トリフルオロメチル)アニリン、1H,1H−パーフルオロオクチルアミン、4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,11,11,11−ヘプタデカフルオロウンデシルアミン、3,3,3−トリフルオロ−1−プロパンアミン塩酸塩、及びオクタデシルアミン。好適な機能成分は、また、下記が挙げられるがこれらに限定されない:1−プロパンアミン、1−ブタンアミン、1−ペンタンアミン、1−ヘキサンアミン、1−オクタンアミン、1−デカンアミン、1−ドデカンアミン、1−テトラデカンアミン、1−ヘキサデカンアミン、1−オクタデカンアミン、及び1−オクタンアミン,塩酸塩(1:1)。好適な機能成分は、また、下記が挙げられるがこれらに限定されない:2−(2,2,2−トリフルオロエトキシエタンアミンビス−(2−クロロ−エチル)−メチル−アミン、2−アミノ−4,6−ジクロロピリミジン、4−アミノ−2,6−ジクロロピリミジン、2−クロロ−N,N−ジメチルエタンアミン、2−クロロ−N,N−ビス(2−クロロエチル)エタンアミン;1,1,1−トリフルオロメタンスルホン酸とN,N−ジエチルエタンアミンとの(1:1)複合物(1,1,1−trifluoromethanesulfonic acid, compd. with N,N−diethylethanamine(1:1));2,2,2−トリフルオロエタンアミン;2−クロロ−N−(2−クロロエチル)エタンアミン,塩酸塩(1:1);2−クロロ−N,N−ジエチルエタンアミン,塩酸塩(1:1);2−クロロエタンアミン,塩酸塩(1:1);2−[(4−クロロフェニル)−2−ピリジニルメトキシ]−N,N−ジメチルエタンアミン、(2Z)−2−ブテンジオアート(1:1)、2−クロロ−N−メチルエタンアミン,塩酸塩(1:1);2−クロロ−N,N−ジメチルエタンアミン,塩酸塩(1:1);N−[(4−クロロフェニル)メチル]−1−ナフタレンメタンアミン,塩酸塩(1:1);及び2−[2−[[4−[3−(4,5−ジクロロ−2−メチルフェニル)−4,5−ジヒドロ−1H−ピラゾール−1−イル]フェニルスルフォニルエトキシ]−N,N−ジメチルエタンアミン。いくつかの実施形態では、機能成分は、1つ以上のフッ素原子塩素又は他のハロゲンで置換された本明細書に記載されるアミンに由来することができる。いくつかの実施形態では、機能成分は、第一級第二級、又は第三級アルキルアミンであることができる。

0066

いくつかの実施形態では、下記からなる群から選択されるアミンを挙げることができるがこれらに限定されない:3,3,3−トリフルオロ−1−プロパンアミン塩酸塩、2,2−ジフルオロエチルアミン、2,2,2−トリフルオロエチルアミン、2,2,2−トリフルオロエチルアミン塩酸塩、2,2−ジフルオロエチルアミン塩酸塩、3,3,3−トリフルオロプロピルアミン、4−(トリフルオロメチル)アニリン塩酸塩、2,2,3,3,4,4,4−ヘプタフルオロブチルアミン、2,2,3,3,3−ペンタフルオロプロピルアミン、3−フルオロ−6−ヒドロキシベンジルアミン、5−フルオロ−1,3−チアゾール−2−アミン、5−フルオロ−4−メチル−1,3−チアゾール−2−アミン、[(5−フルオロ−1H−ベンズイミダゾール−2−イル)メチル]アミン二塩酸塩、4−クロロ−6−フルオロ−1,3−ベンゾチアゾール−2−アミン、3−フルオロ−5−(トリフルオロメチル)ベンジルアミン、4−(トリフルオロメチル)アニリン塩酸塩、2,6−ジクロロ−4−(トリフルオロメチル)アニリン、4−(トリフルオロメチル)ベンジルアミン、3−(トリフルオロメチル)アニリン、1H,1H−パーフルオロオクチルアミン、4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,10,10,11,11,11−ヘプタデカフルオロウンデシルアミン、3,3,3−トリフルオロ−1−プロパンアミン塩酸塩、オクタデシルアミン、1−プロパンアミン、1−ブタンアミン、1−ペンタンアミン、1−ヘキサンアミン、1−オクタンアミン、1−デカンアミン、1−ドデカンアミン、1−テトラデカンアミン、1−ヘキサデカンアミン、及び1−オクタンアミン,塩酸塩(1:1)。好適な機能成分は、また、下記が挙げられるがこれらに限定されない:2−(2,2,2−トリフルオロエトキシ)エタンアミン、ビス−(2−クロロ−エチル)−メチル−アミン、2−アミノ−4,6−ジクロロピリミジン、4−アミノ−2,6−ジクロロピリミジン、2−クロロ−N,N−ジメチルエタンアミン、2−クロロ−N,N−ビス(2−クロロエチル)エタンアミン;1,1,1−トリフルオロメタンスルホン酸とN,N−ジエチルエタンアミンとの(1:1)複合物(1,1,1−trifluoromethanesulfonic acid, compd. with N,N−diethylethanamine(1:1));2,2,2−トリフルオロエタンアミン;2−クロロ−N−(2−クロロエチル)エタンアミン,塩酸塩(1:1);2−クロロ−N,N−ジエチルエタンアミン,塩酸塩(1:1);2−クロロエタンアミン,塩酸塩(1:1);2−[(4−クロロフェニル)−2−ピリジニルメトキシ]−N,N−ジメチルエタンアミン,(2Z)−2−ブテンジオアート(1:1)、2−クロロ−N−メチルエタンアミン,塩酸塩(1:1);2−クロロ−N,N−ジメチルエタンアミン,塩酸塩(1:1);N−[(4−クロロフェニル)メチル]−1−ナフタレンメタンアミン,塩酸塩(1:1);及び2−[2−[[4−[3−(4,5−ジクロロ−2−メチルフェニル)−4,5−ジヒドロ−1H−ピラゾール−1−イル]フェニル]スルフォニル]エトキシ]−N,N−ジメチルエタンアミン。いくつかの実施形態では、機能成分は、1つ以上のフッ素原子が塩素又は他のハロゲンで置換された本明細書に記載されるアミンに由来することができる。いくつかの実施形態では、機能成分は、第一級、第二級、又は第三級アルキルアミンであることができる。

0067

好適な機能成分は、下記からなる群から選択されるカルボン酸を挙げることができるがこれらに限定されない:トリフルオロ酢酸、パーフルオロオクタン酸、パーフルオロデカン酸、及び他のパーフルオロカルボン酸。いくつかの実施形態では、機能成分は、1つ以上のフッ素原子が塩素又は他のハロゲンで置換された本明細書に記載されるカルボン酸に由来することができる。

0068

いくつかの実施形態では、表面処理剤は、カルボン酸に由来することができ、下記からなる群から選択されるカルボン酸を挙げることができるがこれらに限定されない:トリフルオロ酢酸、パーフルオロオクタン酸、パーフルオロデカン酸、及び他のパーフルオロカルボン酸。いくつかの実施形態では、機能成分は、1つ以上のフッ素原子が塩素又は他のハロゲンで置換された本明細書に記載されるカルボン酸であることができる又は由来することができる。

0069

好適な機能成分は、アルコールであることができ、例えば、下記からなる群から選択されるアルコールが挙げられるがこれらに限定されない:1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロパノール、2,2,2−トリフルオロエタノール、ノナフルオロ−tert−ブチルアルコール、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−メチル−2−プロパノール、2,2,3,3,4,4,4−ヘプタフルオロ−1−ブタノール、1H,1H,2H,2H−パーフルオロヘキサン−1−オール、2−トリフルオロメチル−2−プロパノール、1,1,1−トリフルオロ−2−プロパノール、メタノールエタノールn−プロピルアルコールイソプロピルアルコールシクロヘキサノールイソブチルアルコール、tert−アミルアルコール2−クロロエタノール、2−ブロモエタノール、2−フルオロエタノール、2,2,2−トリフルオロエタノール、1,2−エポキシ−2−メチルプロパン、1,2−エポキシペンタン、2−エチルヘキシルグリシジルエーテルグリシジル2,2,3,3−テトラフルオロプロピルエーテル、(2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,9−ヘプタデカフルオロノニルオキシランスチレンオキシド、4−フルオロ−2−ブロモフェノールメチルシクロプロピルエーテル、クロロアセチルイソシアナート、4−クロロ−3−(トリフルオロメチル)フェニルイソシアナート、及び2−クロロ−4−フルオロフェニル2−オキシラニルメチルエーテル。いくつかの実施形態では、機能成分は、1つ以上のフッ素原子が塩素又は他のハロゲンで置換された本明細書に記載されるアルコールに由来することができる。

0070

いくつかの実施形態では、表面処理剤は、アルコールに由来することができ、例えば、下記からなる群から選択されるアルコールが挙げられるがこれらに限定されない:1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロパノール、2,2,2−トリフルオロエタノール、ノナフルオロ−tert−ブチルアルコール、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−メチル−2−プロパノール、2,2,3,3,4,4,4−ヘプタフルオロ−1−ブタノール、1H,1H,2H,2H−パーフルオロヘキサン−1−オール、2−トリフルオロメチル−2−プロパノール、1,1,1−トリフルオロ−2−プロパノール、メタノール、エタノール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、シクロヘキサノール、イソブチルアルコール、tert−アミルアルコール、2−クロロエタノール、2−ブロモエタノール、2−フルオロエタノール、2,2,2−トリフルオロエタノール、1,2−エポキシ−2−メチルプロパン、1,2−エポキシペンタン、2−エチルヘキシルグリシジルエーテル、グリシジル2,2,3,3−テトラフルオロプロピルエーテル、(2,2,3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,9,9,9−ヘプタデカフルオロノニル)オキシラン、スチレンオキシド、4−フルオロ−2−ブロモフェノールメチルシクロプロピルエーテル、クロロアセチルイソシアナート、4−クロロ−3−(トリフルオロメチル)フェニルイソシアナート、及び2−クロロ−4−フルオロフェニル2−オキシラニルメチルエーテル。いくつかの実施形態では、機能成分は、1つ以上のフッ素原子が塩素又は他のハロゲンで置換された本明細書に記載されるアルコールであることができる又は由来することができる。

0071

2.連結成分

0072

本発明のいくつかの実施形態において有用であり得る連結成分は、機能成分と水素結合及び/又は共有結合することができ、且つ基材の表面と水素結合及び/又は共有結合することができ、処理された表面を形成する。いくつかの実施形態では、連結成分は第1の端部と第2の端部を有し、第1の端部は機能成分と反応することができ、第2の端部は基材の表面と反応することができる。例えば、連結成分は、構造A−R−Bを有することができ、Aは、機能成分と連結(例えば、共有結合又は水素結合)できる部分であり、Rは、連結鎖(例えば、分岐又は非分岐炭化水素、アルコキシ、アミン、又はエーテル鎖)、及びBは、基材の表面と連結(例えば、共有結合又は水素結合)することができ、処理された表面を形成する。いくつかの実施形態では、表面処理剤又は処理された表面は、少なくとも第2の連結成分、例えば2、3、4、又はそれ以上の異なる連結成分を含む。

0073

いくつかの実施形態において、連結成分は、機能成分の反応性基(例えば、アミン、カルボン酸、又はヒドロキシル)と連結(例えば、共有結合又は水素結合)することができる部分(A)を含む。いくつかの実施形態において、部分(A)は、エポキシド、イソシアナート、アクリラート、ビニル、アルキルハライドアルデヒドケトン、酸ハライド酸無水物塩化スルフォニル、アルコール、チオール塩化アシル、及び/又はアミドであることができる。

0074

いくつかの実施形態では、連結成分は、部分(R)を含み、(R)は、炭化水素、アルコキシ鎖、又はエーテル鎖を含み、前記炭化水素、アルコキシ鎖、又はエーテル鎖の一端にA基を結合し、前記炭化水素、アルコキシ鎖、又はエーテル鎖の他端にB基を結合している。炭化水素鎖は、アルキル鎖アルケニル鎖、又はアルキニル鎖であることができる。アルキル鎖は、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピルn−ブチルイソブチル、t−ブチルペンチル、ヘキシルヘプチルオクチル、デシルテトラデシルヘキサデシルエイコシルテトラコシルなどの1〜24個の炭素原子の分岐又は非分岐飽和炭化水素基であることができる。アルケニル鎖は、炭素水素のみを含み、共役していても共役していなくてもよい1つ以上の二重結合を含む分岐状又は直鎖状の基であることができる。アルキニル鎖は、炭素と水素のみを含み、1つ以上の三重結合を含む分岐状又は直鎖状の基であることができる。アルキルアルケニル、及びアルキニルの各鎖は、1つ以上の水素原子がハロゲン、シクロアルキル、アルコキシ、アミノ、ヒドロキシル、アリール、アルケニル、又はカルボキシルなどの置換基で置換されて置換されていてもよい。いくつかの実施形態では、炭化水素鎖は、1〜24個の炭素原子、1〜20個の炭素原子、又は5〜15個の炭素原子を含む。アルコキシ鎖は、結合点酸素原子を含む直鎖又は分岐炭化水素鎖であることができる。アルコキシ鎖の例は、式−ORで表され、式中、Rは、炭化水素鎖(例えば、アルキル、アルケニル、又はアルキニル鎖)であり得る。エーテル鎖は、2つの独立した直鎖又は分岐炭化水素鎖に結合した酸素原子であることができる。エーテル鎖の例は、式R−O−R’で表され、式中、R及びR’は、同一又は異なる炭化水素鎖(例えば、アルキル、アルケニル、又はアルキニル鎖)であることができる。いくつかの実施形態では、炭化水素鎖は、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、又はそれ以上の炭素原子を含む。

0075

いくつかの実施形態では、連結成分は、基材の表面と共有結合するか、又は水素結合を介して基材の表面と連結することができる部分(B)を含む。いくつかの実施形態では、Bは、アルコキシシリル基などのシリル基である。いくつかの実施形態では、アルコキシシリルは、単官能化、二官能化、又は三官能化されていてもよい。単官能化アルコキシシリル基は、式R−Si(OR’)(R’’)(R’’’)で表すことができ、式中、R’、R’’、及びR’’’は、それぞれは独立して、水素又は炭化水素鎖、例えば、メチル、エチル、又はプロピルであり、Rは、前記連結成分のアルキル鎖である。三官能化アルコキシシリル基は、式R−Si(OR’)(R’’)(R’’’)で表すことができ、式中、R’、R’’、及びR’’’は、それぞれは独立して、水素又は炭化水素鎖、例えば、メチル、エチル、又はプロピルであり、Rは、前記連結成分のアルキル鎖である。

0076

いくつかの実施形態では、リンカーは、アクリラートリンカーを含むことができる。好適なアクリラートリンカー成分は、下記が挙げられるがこれらに限定されない:3−(トリメトキシシリル)プロピルメタクリラート;3−(トリメトキシシリル)プロピルアクリラート;3−アミノプロピルトリエトキシシラン;ビス[(3−トリエトキシシリル)プロピル]アミン;3−アミノプロピルトリメトキシシラン;ビス[(3トリメトキシシリル)プロピル]アミン;3−アミノプロピルメチルジエトキシシラン;3−アミノプロピルメチルジメトキシシランアミノエチルアミノプロピルトリメトキシシラン;アミノエチルアミノプロピルトリエトキシシラン;アミノエチルアミノプロピルメチルジメトキシシラン;ジエチレントリアミノプロピルメチルジメトキシシラン;ピペラジニル(peperazinyl)プロピルメチルジメトキシシラン;(N−フェニルアミノメチルトリメトキシシラン;(N−フェニルアミノ)メチルトリエトキシシラン;3−(N−フェニルアミノ)プロピルトリメトキシシランジエチルアミノメチルトリエトキシシラン;ジエチルアミノメチルメチルジエトキシシラン;及びジエチルアミノプロピルトリメトキシシラン。

0077

いくつかの実施形態では、リンカーは、アミノリンカーを含むことができる。好適なアミノリンカー成分は、下記が挙げられるがこれらに限定されない:N−(N−ブチル)−3−アミノ(aino)プロピルトリメトキシシラン;トリメトキシ(ビニル)シラン;及びトリエトキシビニルシラン

0078

いくつかの実施形態では、リンカーは、ビニルリンカーを含むことができる。好適なビニルリンカー成分は、下記が挙げられるがこれらに限定されない:トリアセトキシ(ビニル)シラン、(アジドメチル)フェネチルトリメトキシシラン、p−アジドメチルフェニルトリメトキシシラン、3−アジドプロピルトリエトキシシラン、6−アジドスルフォニルヘキシルトリエトキシシラン、及び4−(アジドスルフォニル)フェネチルトリメトキシシラン。

0079

いくつかの実施形態では、リンカーは、アジドリンカーを含むことができる。好適なアジドリンカー成分は、11−アジドウンデシルトリメトキシシランが挙げられるがこれに限定されない。

0080

いくつかの実施形態では、リンカーは、下記の1つ以上から選択される又は下記の1つ以上に由来することができる:2−(3,4−エポキシシクロヘキシルエチルトリエトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、5,6−エポキシヘキシルトリエトキシシラン、(3−グリシドキシプロピル)トリエトキシシラン、(3−グリシドキシプロピル)トリメトキシシラン、(3−グリシドキシプロピル)トリメトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルメチルジエトキシシラン、(3−グリシドキシプロピル)メチルジエトキシシラン、(3−グリシドキシプロピル)メチルジメトキシシラン、(3−グリシジルオキシプロピル)トリメトキシシラン、(3−グリシジルオキシプロピル)トリエトキシシラン、(3−グリシドキシプロピル)ジメチルエトキシシランアセトキシメチルトリエトキシシラン、アセトキシメチルトリメトキシシラン、2−[(アセトキシ(ポリエチレンオキシ)プロピル]トリエトキシシラン、3−アセトキシプロピルトリメトキシシラン、ベンゾイルオキシプロピルトリメトキシシラン、10−(カルボメトキシ)デシルジメチルメトキシシラン、2−(カルボメトキシ)エチルトリメトキシシラン、トリエトキシシリルプロポキシ(ポリエチレンオキシ)ドデカノアート、n−(ヒドロキシエチル)−n−メチルアミノプロピルトリメトキシシラン、ヒドロキシメチルトリエトキシシラン、n−(3−トリエトキシシリルプロピルグルコンアミド、n−(3−トリエトキシシリルプロピル)−4−ヒドロキシブチルアミド、n−(トリエトキシシリルプロピル)−o−ポリエチレンオキシドウレタン、n−(ヒドロキシエチル)−n,n−ビス(トリメトキシシリルプロピル)アミン、3−イソシアナトプロピルトリエトキシシラン、3−イソシアナトプロピルトリメトキシシラン、3−イソシアナトプロピルメチルジエトキシシラン、3−イソシアナトプロピルメチルジメトキシシラン、(チオシアナトメチル)フェネチルトリメトキシシラン、3−チオシアナトプロピルトリエトキシシラン、n−(3−トリエトキシシリルプロピル)−o−t−ブチルカルバマート、トリエトキシシリルプロピルエチルカルバマート

0081

連結成分は、単一の反応基、又は連結成分の異なる位置に存在する独立して選択される複数の反応基を含むことができる。そのような複数の連結成分は、独立して選択される複数の機能成分を個々の連結成分に結合させることを可能にし得る。

0082

いくつかの実施形態では、表面処理剤は、本明細書に記載の連結成分に由来する。

0083

3.製造したままのシラン(シリル)

0084

いくつかの実施形態では、機能成分及び連結成分は、基材に適用される前に共有結合している。即ち、いくつかの実施形態では、表面処理剤は、機能成分及び連結成分に由来する。いくつかの実施形態では、表面処理剤は、X−R−Bの構造を有し、Xは、前記した機能成分(例えば、ハロゲン(例えば、F、Cl、I、又はBr)などの機能部分を含む)又はハロゲン化成分であり、Rは、前記した炭化水素、アルコキシ鎖、又はエーテル鎖であり、Bは、前記した基材の表面と結合(例えば、共有結合又は水素結合)することができ、処理された表面を形成する。いくつかの実施形態では、表面処理剤は、アルキルシランである。いくつかの実施形態では、表面処理剤は、アルコキシシランである。いくつかの実施形態では、表面処理剤は、アルキルアルコキシシラン、例えば、モノアルキルトリアルコキシシランビアキルビアルコキシシラン、又はトリアルキルトリアルコキシシランである。いくつかの実施形態では、アルキルシラン、アルコキシシラン、又はアルキルアルコキシシランは、ハロゲン化されていてもよい。いくつかの実施形態では、ハロゲン化成分は、ハロゲンで一置換又は二置換されている。いくつかの実施形態では、表面処理剤は、ハロゲン化シランである。いくつかの実施形態では、表面処理剤は、ハロゲン化アルキルシランである。いくつかの実施形態では、表面処理剤は、ハロゲン化アルコキシシランである。いくつかの実施形態において、表面処理剤は、ハロゲン化アルキルアルコキシシラン、例えばハロゲン化ビアルキルビアルコキシシラン、ハロゲン化モノアルキル、トリアルコキシシラン、又はハロゲン化トリアルキル、モノアルコキシシランである。

0085

例えば、幾つかの実施形態では、表面処理剤は、機能化前のシランを含み、例えば、限定されるものではないが、トリメトキシ(3,3,3−トリフルオロプロピル)シラン(CAS# 429−60−7)、(3−クロロプロピル)トリメトキシシラン(CAS# 2530−87−2)、ジメトキシ−メチル(3,3,3−トリフルオロプロピル)シラン(CAS# 358−67−8)、1H,1H,2H,2H−パーフルオロオクチル(oxtyl)トリエトキシシラン(CAS# 3069−40−7)、(3−クロロプロピル)トリエトキシシラン、トリエトキシオクチルシラン、トリエトキシ(3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8−トリデカフルオロオクチル)シラン、トリメトキシ(3,3,3−トリフルオロプロピル)シラン、トリメトキシオクチルシラン、及び(3−グリシドキシプロピル)メチルジメトキシシラン、及びトリクロロ(1H,1H,2H,2H−パーフルオロオクチル)シラン、(クロロメチルジエトキシメチルシラン、(3−イソシアナトプロピル)トリメトキシシラン、3−クロロプロピル)ジメトキシメチルシラン、(2−クロロエチル)トリエトキシシラン、メトキシジメチルオクタデシルシラン、[3−(2,4−シクロペンタジエン−1−イル)プロピル]トリメトキシシラン、ジエトキシメチル(2−フェニルプロピル)シラン、ジエトキシメチルオクタデシルシラン、トリエトキシ(1,4,5,6,7,7−ヘキサクロロビシクロ[2.2.1]ヘプタ−5−エン−2−イル)シラン、(クロロメチル)トリエトキシシラン、トリエトキシエチルシラン、(3−クロロプロピル)トリエトキシシラン、ジクロロメチル[3−[1,2,2,2−テトラフルオロ−1−シラン、(トリフルオロメチル)エトキシ]プロピル]シラン、ドデシルトリエトキシシラン、ジエトキシメチル−2−プロペン−1−イル−シラン、(2−クロロエチル)トリエトキシシラン、ジメトキシメチル(3,3,3−トリフルオロプロピル)シラン、2,2,2−トリフルオロ−N−(2−(トリエトキシシリル)エチル)エタン−1−アミン、及びトリメトキシ(3,3,3−トリフルオロプロピル)シランが挙げられる。いくつかの実施形態では、共有結合されたリンカー成分と、シラン又はシリル基を有するリンカー成分に共有結合した(又は他の方法で連結した)本明細書に記載の機能成分の一般的構造(例えば、疎水性部分を含む)を有する機能成分(例えば、製造したままのシラン又はシリル又は機能化前のシラン)が、表面処理及び方法に有用である場合がある。

0086

以下の表は、連結成分と機能成分の組合せの例と、それから形成又は誘導される得られる表面処理剤(例えば、製造したままのシラン又はシリル)を示す。この表は、非限定的であり、本明細書で教示される任意の機能成分及びリンカー成分を同様に組み合わせて、本発明の範囲内の表面処理剤を得ることができることを理解されたい。

0087

同様に、いくつかの実施形態では、2,2,2−トリフルオロエタノールを含む機能成分を、(3−グリシジルオキシプロピル)トリエトキシシランを含む連結成分と組み合わせて、4,4−ジエトキシ−14,14,14−トリフルオロ−3,8,12−トリオキサ−4−シラテトラデカン−10−オールを含む表面処理剤を形成してもよい。いくつかの実施形態では、4−クロロ−6−フルオロ−1,3−ベンゾチアゾール−2−アミンを含む機能成分を、(3−グリシジルオキシプロピル)トリメトキシシランを含む連結成分と組み合わせて、1−((4−クロロ−6−フルオロベンゾ[d]チアゾール−2−イル)アミノ)−3−(3−(トリメトキシシリル)プロポキシ)プロパン−2−オールを含む表面処理剤を形成してもよい。これらの例は、例示目的のものであり、限定すると解釈すべきではない。

0088

4.基材

0089

本発明のいくつかの実施形態において有用であり得る基材は、表面処理剤、例えば表面処理剤の連結成分との結合を促進し得る表面を有する基材を含む。いくつかの実施形態において、基材は、表面処理剤、例えば表面処理剤の連結成分と反応する1つ以上の化学基を含む表面を有する。いくつかの実施形態では、基材は、1つ以上のヒドロキシル基を含む表面を有し、ヒドロキシル基は、表面処理剤、例えば、アルコキシシリル基を含む連結成分への結合を促進し得る。これらの基材は、銅、ニッケル、鉄、アルミニウム、クロム、チタン、亜鉛、スズ、鉛、鋼、モリブデンなどの金属を含む。更なる基材には、純粋なSiO2を含むSiO2、及びソーダ石灰ホウケイ酸塩アルミノケイ酸塩酸化ゲルマニウムと称されるものを含むガラスが含まれる。更なるの基材には、有機マトリックスに組み込まれ得るガラス繊維などの無機物、及びセラミックも含む。更に、前記基材のいずれかにコーティングされた適切なヒドロキシル基又は同様の反応性部分を示す有機ポリマーは、エポキシ塗料/コーティング、ポリウレタンなどの表面への処理剤の結合を促進し得る。基材は、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリエチレン(例えば、高密度ポリエチレン)、及びポリオキシメチレン(例えば、DELRIN(TM))を含むことができる。

0090

いくつかの実施形態では、基材はパイプの形態であってもよく、他の実施形態では、基材はパネルの形態であってもよい。基材は、材料の適用可能用途に適した任意の厚みと表面積を有していてもよい。

0091

いくつかの実施形態では、基材は、表面処理剤が付着する、プレコートされた材料を含む表面を含むことができる。いくつかの実施形態では、基材は、ポリマーのプレコートされた材料及び/又はプラスチックのプレコートされた材料を含み得る。例示的なポリマープレコート材料としては、エポキシ、ポリウレタン、及びアクリルが挙げられる。

0092

いくつかの実施形態では、基材は、熱交換器、凝縮器、蒸発器、冷却塔、又は他の装置のコンポーネントである。いくつかの実施形態では、基材は、(例えば、熱交換器、凝縮器、蒸発器、又は冷却塔内)流体導管(例えば、表面は流体導管の内表面である)を形成する。

0093

II.調製方法

0094

いくつかの実施形態では、処理された表面を調製する方法は、機能成分と連結成分を組み合わせて表面処理剤を形成し、前記表面処理剤を材料の表面に適用して、処理された表面を形成することを含む。いくつかの実施形態では、機能成分及び連結成分は、材料の表面への適用中に組み合わされる。機能性成分及び連結成分は、1つ以上の溶媒(例えば、水、有機溶媒、又はそれらの組合せ)と組み合わせてもよい。いくつかの実施形態では、表面処理剤を表面に適用する前に、方法は、表面処理剤(例えば、リンカー成分と機能成分の個々の成分、機能成分とリンカー成分の組み合わせ混合物、又は機能成分と連結成分間の水素又は共有結合から生じる表面処理剤)を希釈剤(例えば、水、有機溶媒、又はそれらの組合せ)中に希釈することを更に含む。希釈剤は、溶媒と同一でも異なっていてもよい。

0095

図1を参照すると、機能成分10及び連結成分20は、溶媒30中で組み合わされる個々の成分である。図2を参照すると、機能成分10及び連結成分20は、水素結合又は共有結合して表面処理剤40を形成する。図3を参照すると、表面処理剤は、基材50に適用される。図4を参照すると、表面処理剤40は、基材50の表面55上に規則正しいアセンブリ45を形成し、処理された表面60を形成する。表面処理剤は、基材の表面に水素結合又は共有結合することができる。

0096

いくつかの実施形態では、方法は、機能成分と連結成分とを反応(例えば、水素結合又は共有結合)させて表面処理剤を形成するのに十分な条件下で機能成分と連結成分とを組み合わせることを含む。機能成分及び連結成分は、基材への適用中又は基材への適用前に組み合わせてもよい。機能成分は、1つ以上の機能成分反応性基を含むことができ、連結成分は、1つ以上の連結成分反応性基を含むことができ、機能成分反応性基は、連結成分反応性基と反応して、機能成分を連結成分に結合させる能力を有することができる。いくつかの実施形態では、機能成分反応性基と連結成分反応性基は、水素結合又は共有結合する能力を有し、表面処理剤を形成する。

0097

いくつかの実施形態では、機能成分及び連結成分は、全ての連結成分反応基と反応するのに十分な数の機能成分反応基が存在するような相対量で反応に供される。即ち、機能成分及び連結成分は、機能成分反応性基の連結成分反応性基に対するモル比が約1:1、約1.5:1、約2:1、約2.5:1、約3:1、約4:1、約5:1、約6:1、約7:1、約8:1、約9:1、又は約10:1となるような量で提供することができる。いくつかの実施形態では、機能成分及び連結成分は、機能成分反応性基の連結成分反応性基に対するモル比が約1:1〜約10:1、約1:1〜約5:1、約1:1〜約2.5:1、又は約1:1〜約2:1となるような量で提供することができる。更に、いくつかの実施形態では、等モル量を超える機能性成分反応性基及び連結成分反応性基を提供することが、表面処理性能に有害ではなく、望ましい場合がある。したがって、いくつかの実施形態では、機能成分及び連結成分は、機能成分反応性基の連結成分反応性基に対するモル比が約1:1、約1.5:1、約2:1、約2.5:1、約3:1、約4:1、約5:1、約6:1、約7:1、約8:1、約9:1、又は約10:1となるような量で提供することができる。いくつかの実施形態では、機能成分及び連結成分は、機能成分反応性基の連結成分反応性基に対するモル比が約1:1〜約10:1、約1:1〜約5:1、約1:1〜約2.5:1、又は約1:1〜約2:1になるような量で提供することができる。

0098

いくつかの実施形態では、2つ以上の異なる機能成分、例えば、2、3、4、又はそれ以上の異なる機能成分が提供される。いくつかの実施形態では、2つ以上の異なる連結成分、例えば、2、3、4、又はそれ以上の異なる連結成分が提供される。

0099

いくつかの実施形態では、機能成分及び/又は連結成分は、機能成分及び連結成分が組み合わされる前に、適切な溶媒又は複数種の溶媒の系にそれぞれ別々に提供され得る。いくつかの実施形態では、機能成分及び連結成分が組み合わされる前に、機能成分は、水、有機溶媒(例えば、エタノール、メタノール、プロパノール)、又はそれらの任意の組合せであり得る第1の溶媒に提供され、連結成分は、独立して水、有機溶媒(例えば、エタノール、メタノール、プロパノール)、又はそれらの任意の組合せであり得る第2の溶媒に提供される。いくつかの実施形態では、第1及び第2の溶媒は同一であるが、他の実施形態では、第1及び第2の溶媒は異なる。

0100

いくつかの実施形態では、機能成分及び連結成分は、溶媒又は複数種の溶媒の系と共にに組み合わせることができる。いくつかの実施形態では、溶媒は水である。他の実施形態では、溶媒は有機溶媒、例えばエタノール、メタノール、プロパノール、又はそれらの組合せである。いくつかの実施形態では、溶媒系は、例えば水、メタノール、エタノール、プロパノール、他の有機溶媒、及び無機溶媒から選択される2つ以上の溶媒を含む。

0101

いくつかの実施形態では、機能成分は、連結成分と組み合わされる前、連結成分と組み合わされている間、及び/又は連結成分と組み合わされた後に溶媒中に提供される。機能成分は、溶媒の10%以下、5%以下、2.5%以下、1%以下、0.5%以下、0.1%以下、0.05%以下、0.01%以下、0.005%以下、0.001%以下、0.0005%以下、又は0.0001%以下の量(w/v)又は(v/v)で提供することができる。いくつかの実施形態では、機能成分は、溶媒の約0.0001%〜約10%、約0.0001%〜約1%、約0.0001%〜約0.1%、約0.0001%〜約0.01%、約0.0001%〜約0.001%、約0.001%〜約1%、約0.001%〜約0.1%、約0.001%〜約0.01%、約0.01%〜約1%、又は約0.01%〜約0.1%の範囲(w/v)又は(v/v)で提供することができる。いくつかの実施形態では、機能成分は、溶媒の約0.0001%、約0.0005%、約0.001%、約0.0025%、約0.005%、約0.0075%、約0.01%、約0.025%、約0.05%、約0.075%、約0.1%、約0.25%、約0.5%、約0.75%、約1.0%、約1.5%、又は約2%の量(w/v)又は(v/v)で提供することができる。

0102

いくつかの実施形態では、連結成分は、機能成分と組み合わされる前、機能成分と組み合わされている間、及び/又は機能成分と組み合わされた後に溶媒中に提供される。連結成分は、溶媒の10%以下、5%以下、2.5%以下、1%以下、0.5%以下、0.1%以下、0.05%以下、0.01%以下、0.005%以下、0.001%以下、0.0005%以下、又は0.0001%以下の量(w/v)又は(v/v)で提供することができる。連結成分が溶媒中に提供されるいくつかの実施形態では、連結成分は、溶媒の約0.0001%〜約10%、約0.0001%〜約1%、約0.0001%〜約0.1%、約0.0001%〜約0.01%、約0.0001%〜約0.001%、約0.001%〜約1%、約0.001%〜約0.1%、約0.001%〜約0.01%、約0.01%〜約1%、又は約0.01%〜約0.1%の範囲(w/v)又は(v/v)で提供することができる。連結成分が溶媒中に提供されるいくつかの実施形態では、連結成分は、溶媒の約0.0001%、約0.0005%、約0.001%、約0.0025%、約0.005%、約0.0075%、約0.01%、約0.025%、約0.05%、約0.075%、約0.1%、約0.25%、約0.5%、約0.75%、約1.0%、約1.5%、又は約2%の量(w/v)又は(v/v)で提供することができる。

0103

いくつかの実施形態では、機能成分及び連結成分に由来する表面処理剤は、溶媒又は複数種の溶媒の系と組み合わされる。いくつかの実施形態では、溶媒は水である。他の実施形態では、溶媒は有機溶媒、例えばエタノール、メタノール、プロパノール、又はそれらの組合せである。いくつかの実施形態では、溶媒系は、例えば水、メタノール、エタノール、プロパノール、他の有機溶媒、及び無機溶媒から選択される2つ以上の溶媒を含む。表面処理剤は、溶媒の10%以下、5%以下、2.5%以下、1%以下、0.5%以下、0.1%以下、0.05%以下、0.01%以下、0.005%以下、0.001%以下、0.0005%以下、又は0.0001%以下の量(w/v)又は(v/v)で提供することができる。連結成分が溶媒中に提供されるいくつかの実施形態では、連結成分は、溶媒の約0.0001%〜約10%、約0.0001%〜約1%、約0.0001%〜約0.1%、約0.0001%〜約0.01%、約0.0001%〜約0.001%、約0.001%〜約1%、約0.001%〜約0.1%、約0.001%〜約0.01%、約0.01%〜約1%、又は約0.01%〜約0.1%の範囲(w/v)又は(v/v)で提供することができる。連結成分が溶媒中に提供されるいくつかの実施形態では、連結成分は、溶媒の約0.0001%、約0.0005%、約0.001%、約0.0025%、約0.005%、約0.0075%、約0.01%、約0.025%、約0.05%、約0.075%、約0.1%、約0.25%、約0.5%、約0.75%、約1.0%、約1.5%、又は約2%の量(w/v)又は(v/v)で提供することができる。いくつかの実施形態では、表面処理剤は、製造したままのシラン(又はシリル)、例えば、機能化前のシランである。

0104

いくつかの実施形態では、方法は、表面処理剤に酸又は塩基を添加し、表面処理剤のpHを調整することを含む。シリル基の加水分解を促進して、基材表面に存在する化学基との反応のためにそれを準備することが望ましい場合がある。例えば、酢酸リン酸クエン酸亜硝酸フッ化水素酸ギ酸安息香酸炭酸次亜塩素酸シアン化水素酸などの酸を表面処理剤に添加してもよい。例えば、アンモニアピリジン水酸化アンモニウムなどの塩基を表面処理剤に添加してもよい。いくつかの実施形態では、酸又は塩基を添加して、表面処理剤のpHが、約2、約2.5、約3、約3.5、約4、約4.5、約5、約5.5、約6、約6.5、約7、約7.5、約8、約8.5、約9、約9.5、約10、約10.5、約11、又は約11.5に調整される。いくつかの実施形態では、酸又は塩基を表面処理に添加して、表面処理剤のpHが、約2〜約8、約3〜約7、約4〜約6、約3〜約5、約6〜約8、約7〜約10、約8〜約11、又は約9〜約12の範囲に調整される。

0105

いくつかの実施形態では、1つ以上の更なる成分が基材の表面に適用されて、表面処理剤の基材の表面との反応を促進する。いくつかの実施形態では、表面処理剤とは別に更なる成分が適用され、他の実施形態では、表面処理剤と更なる成分とが一緒に基材の表面に適用される。いくつかの実施形態では、更なる成分は、例えば水、アセトン、メタノール、エタノール、及び/又はプロパノールなどの溶媒であることができる。いくつかの実施形態では、更なる成分は、pH調整成分、例えば酸又は塩基であり得る。

0106

いくつかの実施形態では、基材に表面処理剤を適用する方法は、基材を表面処理剤に浸漬すること、表面処理剤を基材上に流すこと、基材に表面処理剤をスプレーミストすること、又はスポンジなどのアプリケータで表面処理剤を適用すること、及び基材の表面上に表面処理剤をブラッシングすることが挙げられる。いくつかの実施形態では、適用することは、表面を含む装置を通して表面処理剤を流すことを含み、前記表面は、表面処理剤が流される導管の内表面である。いくつかの実施形態では、適用することは、表面を含む装置上に表面処理剤を流すことを含み、前記表面は、外表面(例えば、流体導管の外表面)である。いくつかの実施形態では、装置は、熱交換器、凝縮器、蒸発器、又は冷却塔のコンポーネントであり、したがって、いくつかの実施形態では、基材は、熱交換器、凝縮器、蒸発器、又は冷却塔のコンポーネントである。いくつかの実施形態では、基材は、熱交換器、凝縮器、蒸発器、又は冷却塔内に流体導管を形成し、表面は流体導管の内表面である。したがって、いくつかの実施形態では、例えば、表面処理剤を含む流体を流体導管に流すことにより、表面処理剤が流体導管の内面に適用される。いくつかのそのような実施形態では、表面処理剤は、基材の表面上で自己組織化し、処理された表面を形成することができる。

0107

いくつかの実施形態では、方法は、例えば室温で1時間以上、処理された表面を硬化させることを含む。いくつかの実施形態では、処理された表面は、1分間以上、10分間以上、20分間以上、30分間以上、40分間以上、50分間以上、又は60分間以上硬化させる。いくつかの実施形態では、処理された表面は、約1分間〜約24時間、約1分間〜約12時間、約1分間〜約6時間、約1分間〜約3時間、約1分間〜約1.5時間、約30分間〜約1時間、約6時間〜24時間、約10時間〜24時間、又は約12時間〜24時間硬化させる。いくつかの実施形態では、システムは、室温で硬化される。いくつかの実施形態では、硬化は、高温(室温に対しても高温)、例えば約20℃〜約200℃、約20℃〜約100℃、約20℃〜約75℃、約20℃〜約50℃、約100℃〜約200℃、約50℃〜約150℃、約1分間〜約30分間、又は約5分間〜約15分間、約15分間〜約30分間、約20分間〜約30分間、約30分間〜60分間、10分間超、30分間超、又は60分間超、硬化することにより加速され得る。

0108

いくつかの実施形態では、方法は、基材の表面に表面処理剤を適用する前に、基材の表面を予熱することを含む。表面処理剤と共に基材の表面に適用される溶媒の沸点よりも低い温度に基材を予熱することが望ましい場合がある。したがって、いくつかの実施形態では、基材の表面は、約30℃〜約100℃、約30℃〜約90℃、約30〜約80℃、約30℃〜約70℃、約30℃〜約60℃、約30℃〜約50℃、約30℃〜約40℃、約40℃〜約100℃、約60℃〜100℃、又は約80℃〜100℃に予熱することができる。

0109

いくつかの実施形態では、方法は、表面処理剤を適用する前に基材の表面にコーティングを適用することを更に含む。いくつかの実施形態では、基材はコーティングを含む。いくつかの実施形態において、コーティングは、エポキシ、ポリウレタン、及びアクリルのうちの1つ以上を含む。

0110

いくつかの実施形態では、基材に表面処理剤を適応する方法は、基材の表面の少なくとも一部に表面処理剤を適用することを含む。いくつかの実施形態では、この方法は、1回の適用で基材の表面全体に表面処理剤を適用することを含む。表面処理剤の適用は、例えば、基材を浸漬することによって表面処理剤を含む溶液に基材の表面を曝露すること、基材の表面上に溶液を流すこと、基材に塗布溶液をミスト又はスプレーする、又はアプリケータ(スポンジ又はブラシを含む)により表面処理剤を適用することにより達成され得る。これらの適用方法は、制御された施設で実施することも、処理対象の機器設置場所で実施することができます。熱交換器ループやその他の基材の複雑な形状への表面処理剤の汎用性及び適用し易さにより、エンドユーザである顧客による実施の負担を大幅に軽減することができる。

0111

III.適用

0112

本明細書に記載の表面処理剤は、様々な表面上で及び様々な用途において有用であり得る。いくつかの実施形態では、表面処理剤又は処理された表面は、多岐に亘る化学、例えば海洋用途の水に曝露される表面に有用である。例示的な用途としては、例えば熱交換器システムにおける導管が挙げられる。

0113

一実施形態では、表面処理剤を利用して生物学的蓄積を抑制することができる。いくつかの実施形態では、表面処理剤は、防汚以外の手段、即ち、物質浸出させて生物を殺す、又はそうでなければ生物に毒性効果を与える以外の手段により、生物学的蓄積を抑制することができる。いくつかの実施形態では、表面処理剤は、耐汚損特性及び/又は汚損物放出作用を提供することにより生物学的蓄積を抑制する。本明細書で使用するとき、耐汚損特性は、生物が表面に付着するのを妨げる表面の性質である。本明細書で使用するとき、汚損物放出は、ある条件下、例えば、表面を流れる流体からの力が殆どない又は全くない場合に、生物が表面に蓄積し得るが、高い流速などの力がかかると、蓄積された生物が表面から放出される表面の性質である。いくつかの実施形態では、表面処理剤は、物理的に定着を抑止する及び/又は生物が容易に付着できない効果的な表面をもたらす(即ち、露出した表面処理剤が有効な表面として機能する)ので、表面処理剤及び/又は処理された表面は、防汚(殺生物)処理ではなく、耐汚損特性又は汚損物放出と称することができる。耐汚損特性は、ASTMD 5618−94などのフジツボ付着力測定によって特徴付けることができる。稼働の理論に何ら拘束されるものではないが、基材の表面を保護する表面処理剤の絶縁効果により、生物の付着及び/又は蓄積が減少し得る。いくつかの実施形態では、処理された表面は、表面処理されていない基材の表面と比較して、生物の付着及び/又は蓄積に抵抗性を示す。例えば、処理された表面は、同じ温度と圧力の条件下で、同じ水源に同じ時間曝露されると、表面処理剤を適用しない表面よりも、生物学的蓄積の速度が遅いことができる。

0114

いくつかの実施形態では、基材の表面は、表面処理剤なしの基材と比較して、例えば1週間、1ヶ月間、6ヶ月間、1年間、2年間、又はそれ以上の長期間に亘って、生物学的蓄積を約10%以上、約20%以上、約30%以上、約40%以上、約50%以上、約60%以上、約70%以上、約80%以上、又は約90%以上低減するのに有効な量の表面処理剤で覆うことができる。

0115

別の実施形態は、スケール付着防止効果を提供する無機スケール堆積の減少を示す処理された表面をもたらし得る。いくつかの実施形態において、処理された表面は、表面処理されていない基材の表面と比較してスケール付着に抵抗性を示す。例えば、処理された表面は、同一温度及び圧力条件下で、且つ同一水源に対する同一期間の曝露下で、同一材料を含むが表面処理剤の適用がない基材の表面よりも無機物蓄積の形成速度が遅くなり得る。

0116

いくつかの実施形態では、基材の表面は、表面処理剤なしの基材と比較して、例えば1週間、1ヶ月間、6ヶ月間、1年間、2年間、又はそれ以上の長期間に亘って、無機スケールの蓄積を約10%以上、約20%以上、約30%以上、約40%以上、約50%以上、約60%以上、約70%以上、約80%以上、又は約90%以上低減するのに有効な量の表面処理剤で覆うことができる。

0117

他の実施形態は、稼働の理論に何ら拘束されるものではないが、腐食性媒体への曝露から表面を保護する処理の絶縁効果の結果であり得る低下した腐食速度を示す処理された表面をもたらし得る。いくつかの実施形態では、処理された表面は、表面処理されていない基材の表面と比較して腐食に耐性を示す。例えば、処理された表面は、同一温度及び圧力条件下で、且つ同一水源に対する同一期間の曝露下で、同一材料を含むが表面処理剤の適用がない基材の表面よりも腐食速度が遅くなり得る。

0118

いくつかの実施形態では、基材の表面は、表面処理剤なしの基材と比較して、例えば1週間、1ヶ月間、6ヶ月間、1年間、2年間、又はそれ以上の長期間に亘って、腐食を約10%以上、約20%以上、約30%以上、約40%以上、約50%以上、約60%以上、約70%以上、約80%以上、又は約90%以上低減するのに有効な量の表面処理剤で覆うことができる。

0119

材料の耐汚損特性及び/又は汚損物放出、腐食、及び/又はスケールを測定する1つの方法は、経時的な材料の質量変化を測定することである。したがって、改善された耐汚損特性及び/又は汚損物放出、及び/又はスケール付着耐性率を示す本発明のいくつかの実施形態では、基材の処理された表面は、そうではない表面処理剤を有しない同様の基材の表面と比較して、同一温度及び圧力条件下で、且つ同一水源に対する同一期間の曝露下で、質量増加速度が遅くなる。改善された耐食性を示す本発明のいくつかの実施形態では、基材の処理された表面は、そうではない表面処理剤を有しない同様の基材の表面と比較して、同一温度及び圧力条件下で、且つ同一水源に対する同一期間の曝露下で、質量減少速度が遅くなる。

0120

いくつかの実施形態では、基材の表面は、表面処理剤なしの基材と比較して、例えば1週間、1ヶ月間、6ヶ月間、1年間、2年間、又はそれ以上の長期間に亘って、質量増加を約10%以上、約20%以上、約30%以上、約40%以上、約50%以上、約60%以上、約70%以上、約80%以上、又は約90%以上低減するのに有効な量の表面処理剤で覆うことができる。

0121

更に、処理された表面は、疎水性及び/また低減した表面エネルギーを示し、各種流体と処理された表面との相互作用を変え得る。いくつかの実施形態では、処理された表面は、処理された表面上の水滴の接触角が約1°、5°、10°、15°、20°、25°、30°、35°、40°、45°、50°、55°、60°、65°、70°、75°、80°、85°、又は90°超であることができる。いくつかの実施形態では、処理された表面は、本発明に係る表面処理剤がない基材の表面上の水滴の接触角よりも大きい、処理された表面上の水滴の接触角を有し得る。表面処理後水接触角のこの増加は、1°、5°、10°、15°、20°、25°、30°、35°、40°、45°、50°、55°、60°、65°、70°、75°、80°、85°、又は90°であることができる。

0122

いくつかの実施形態では、処理された表面は、表面処理されていない基材と比較して、処理された基材に曝露された流体からの伝熱の低下と、処理された基材の反対側の流体又は固体からの伝熱の低下を示さない場合がある。いくつかの実施形態では、処理された表面は、表面処理されていない基材と比較して、処理された基材に曝露された流体からの伝熱の上昇と、処理された基材の反対側の流体又は固体からの伝熱の上昇を示す場合がある。例えば、いくつかの実施形態では、処理された表面は、本発明に係る表面処理剤がない基材の伝熱係数の約±40%、約±30%、約±20%、約±10%、約±5%、約±1%、約±0.5%、又は約±0.1%以内の伝熱係数を有する。例えば、いくつかの実施形態では、処理された表面は、本発明に係る表面処理剤がない基材の伝熱係数よりも約40%、約30%、約20%、約10%、約5%、約1%、約0.5%、又は約0.1%大きい伝熱係数を有する。

0123

IV.実施例、使用例、結果

0124

実施例1

0125

基材の準備:外径1”、壁厚0.065”の70:30銅ニッケルチューブをアセトンで清浄して、工場プロセスに由来するオイルを除去した。

0126

反応:0.5gの2,2,2−トリフルオロエチルアミン塩酸塩(TFEA)を0.5mLの蒸留水に添加し、溶解するまで混合した。1mLの(3−グリシジルオキシプロピル)トリエトキシシラン(GPTES)を攪拌溶液滴下した。混合物撹拌しながら5分間反応させた。

0127

コーティング:反応溶液全体を図6に示す反応装置600に漏斗601を介して合計1リットルの蒸留水のフローループに加え、ループの2’部分は70:30の清浄な銅ニッケルチューブ603で構成した。このループは、ポンプ602を使用して、毎時約100ガロンの流速で合計10分間動作させた。次いで、処理溶液をループから除去し、すすぎ工程としてループに新鮮な蒸留水を充填した。こうして処理されたチューブ603をフローループから取り外し、空気乾燥した。

0128

伝熱:図7に示すカスタムフローループ、ホットバス温度制御701、及び浸漬加熱要素702を使用して、チューブを、疑似単一チューブシェル及びチューブ熱交換器(mock single−tube shell and tube heat exchanger)705で試験した。チューブの内面を、毎秒約6フィート流体速度で、コールドバス704からの約11℃の水に曝露し、外面をホットバス703からの約50℃の水に曝露した。ホットループの入口と出口にある温度プローブ706を使用して、チューブ全体の温度変化を記録した。このデータから伝熱係数を計算した。コーティング前後の伝熱係数の変化を、TFEA/GPTESコーティングで処理した表面(AST処理済み)と、TFEA/GPTESコーティングで処理しなかったチューブについて比較した。未処理のチューブと比較したTFEA/GPTES表面処理の結果としての伝熱性能のパーセント変化は、図8に示されたデータから理解できる。

0129

実施例2

0130

基材の準備:処理対象の熱交換器をフローシステムから切断し、排水する。市販の清浄及びスケール除去製品を、処理の適用前に使用してもよい。

0131

反応溶液:1kg/リットルの2,2,2−トリフルオロエチルアミン塩酸塩(TFEA)溶液を、TFEAが溶解するまで混合する。A)(3−グリシジルオキシプロピル)トリエトキシシラン(GPTES)を、TFEA溶液1リットル当たり2リットルの量でその溶液に添加する、又はB)(3−グリシジルオキシプロピル)トリメトキシシラン(GPTMS)を、TFEA溶液1リットル当たり1.6リットルの量でその溶液に添加する。この溶液を5分間攪拌する。

0132

コーティング:熱交換器に、閉鎖式ループシステムを使用して水を再充填し、交換器を通って循環させる。このフローループに、閉鎖式フローループ内の1000リットルごとに前記反応溶液1リットルを添加する。システムを約30分間循環させる。その後、熱交換器の排水を行い、新鮮な水ですすぐ

0133

稼働:熱交換器は、すすぎ溶液の排出後に、空気乾燥させるか、又はシステムに温風を通して乾燥させる。その後、熱交換器をフローシステムに再度接続し、通常の稼働を継続させる。処理された熱交換器は、6〜24ヶ月間持続する5〜10%の伝熱性能の改善を示すことが予想される。伝熱の改善に加えて、処理された熱交換器は、6〜24か月間、汚損物蓄積の減少を示す。チラーシステムの熱交換器の処理プロセスの図を、図9に示す。この状況では、技術を冷却塔901に注入し、ポンプ902を介してチラー(凝縮器)906に循環させることができる。特定の条件では、シャットオフバルブ903を使用してチラー906を隔離することができ、この場合の技術は、モバイルアプリケーション装置904を介して循環される。いずれの場合も、冷却効率への影響は、設置されたRTD温度プローブ905により測定できる。

0134

実施例3

0135

基材の準備:アセトンで清浄済みのCuNi70:30

0136

反応:1リットルの蒸留水で、1mLの3−(トリエトキシシリル)プロピルイソシアナートを0.6gのTFEAと混合した。この溶液は、処理対象のCuNiチューブが挿入されている、図6に示すフローコーティングリグ中に含有された。溶液を流動させながら10分間反応させて、抗生物付着表面処理(antibiofouling surface treatment)(AST)を形成した。処理溶液をフローループから除去し、新鮮な蒸留水を加えて、更に1分間フローを開始した。この直後に、システムから水を排出し、ASTコートされたチューブを空気乾燥させた。

0137

伝熱:ASTコートされたチューブ又は対照CuNiチューブを、単一チューブ疑似シェル及びチューブ熱交換器(single tube mock shell and tube heat exchanger)に入れた。合計30分間、50℃の水をシステムのシェル側に流し、11℃の水をチューブ側(AST処理済みチューブ又は対照チューブ)に通した。入口と出口の温度を記録し、データから伝熱係数を計算した。非コート対照1、非コート対照2、及びASTコートチューブの4回の試験のそれぞれにおける伝熱係数を図10に示す。

0138

実施例4

0139

基材の準備:アセトンで清浄済みのCuNi70:30

0140

反応(1%エポキシド):0.3mLのGPTMSを、蒸留水30mL中の0.3gのTFEAと組み合わせ、1分間混合した。清浄済みの70:30CuNiチューブサンプルを溶液に加え、5分間攪拌溶液中に放置した。サンプルを新鮮な蒸留水に浸してすすぎ、一晩空気乾燥させた。

0141

反応(1%pH調整エポキシド):0.3mLのGPTMSを、酢酸でpH4.5に調整した蒸留水30mL中の0.3gのTFEAと組み合わせ、1分間混合した。清浄済みの70:30CuNiチューブサンプルを溶液に加え、5分間攪拌溶液中に放置した。サンプルを新鮮な蒸留水に浸してすすぎ、一晩空気乾燥させた。

0142

結果を、図11に示す。

0143

実施例5

0144

基材の準備:外径1”、壁厚0.065”の長さ約2フィートのCuNiチューブを切断し、アセトンでよく清浄した。

0145

反応溶液:5mLのイソシアナートを5mLの水中の1.04gのTFEAと組み合わせ、5分間混合した。次いで、この溶液を水50mLに希釈し、コーティング工程に使用した。

0146

コーティング:コートするパイプの一端をシールした。反応溶液をパイプに注ぎ、もう一方の端もシールし、パイプを1〜2分間振って揺動させ、コーティング溶液をパイプの表面全体に分布させた。次に、コーティング溶液をパイプから取り出し、500mLの水に希釈し、更に1分間表面に再度曝露した。その後、サンプルを水ですすいだ。水を使用して同一手続をすすぎ工程として行った。次いで、パイプを生物付着チャンバに配置する前に一晩空気乾燥させた。

0147

稼働:処理済み及び未処理の70:30銅ニッケルチューブを、淡水生物付着チャンバに配置した(図12を参照)。約3か月間、定期的にパイプを取り外し、生物付着の程度を評価した。3週間、2ヶ月間、3ヶ月間の各時点で、その時点での生物付着の状態を最もよく示すパイプの写真を撮影した(図13を参照)。写真から分かるように、生物付着は処理されたチューブでは発生しなかったが、未処理チューブでは3ヶ月間までに高程度に発生した。

0148

実施例6

0149

基材の準備:70:30銅ニッケルの1”×2”の試験片をアセトンでよく清浄した。次いで、それらを流動する水道水に24時間曝露した。

0150

反応:蒸留水0.5mLにTFEA0.5gを加え、溶解するまで混合した。0.8mlのGPTMSを攪拌溶液に滴下した。混合物を攪拌しながら1分間反応させた。

0151

コーティング:図6に示すように、試験片をポンプ上部の漏斗リザーバに配置した。反応溶液全体を合計1リットルの蒸留水のフローループに加えた。このループを、1時間当たり約100ガロンの流速で合計10分間動作させた。次いで、処理溶液をループから除去し、すすぎ工程として、ループに新鮮な蒸留水を充填した。処理された試験片をフローループから取り外し、空気乾燥させた。結果を、図14A、図14B、及び図14Cに示す。

0152

実施例7

0153

基材の準備:ステンレス鋼の1/2”試験片をパイプから切り取り、アセトンで清浄した。次いで、表面の疎水性の低下が確認されるまで水道水に曝露した。

0154

反応:オクタデシルアミン(ODA)1.0gをの蒸留水100mLに溶解させた。ODA溶液2.5mLを50uLのGPTESと12.5uLのTFEAに添加し、混合物を攪拌しながら5分間反応させた。

0155

コーティング:反応溶液全体を、試験片を含む合計50mLの蒸留水のビーカーに加え、10分間激しく撹拌した。次いで、試験片をコーティング溶液から取り出し、すすぎ工程として蒸留水のビーカーに浸漬した。その後、一晩空気乾燥させた。結果を、図15に示す。

0156

実施例8

0157

基材の準備:外径1”、壁厚0.05”の4つの316Lステンレス銅チューブをアセトンで清浄して、工場プロセスに由来するオイルを除去した。

0158

反応:蒸留水0.5mLにTFEA0.5gを加え、溶解するまで混合した。1.0mLのGPTESを攪拌溶液に滴下した。混合物を攪拌しながら5分間反応させた。

0159

コーティング:反応溶液全体を合計1リットルの蒸留水のフローループに加え、ループの2’部分は316Lステンレス鋼チューブ(前述)で構成した。このループは、毎時約100ガロンの流速で合計10分間動作させた。次いで、処理溶液をループから除去し、すすぎ工程としてループに新鮮な蒸留水を充填した。こうして処理されたチューブをフローループから取り外し、空気乾燥した。

0160

伝熱:カスタムフローループ及び浸漬加熱要素を使用して、チューブを、疑似単一チューブシェル及びチューブ熱交換器(mock single−tube shell and tube heat exchanger)で試験した。チューブの内面を、毎秒約6フィートの流体速度で、約11℃の水に曝露し、外面を約50℃の水に曝露した。ホットループの入口と出口にある温度プローブを使用して、チューブ全体の温度変化を記録した。このデータから伝熱係数を計算した。コーティング前後の伝熱係数の変化を、TFEA/GPTES溶液コーティングで処理した別々の4つの表面(AST処理済み)について比較した。処理前に測定したチューブと比較される、表面処理の結果としての伝熱性能のパーセント変化は、図16に示されたプロットから理解できる。

0161

実施例9

0162

基材の準備:処理対象の熱交換器を、完全に稼働した状態でオンライン(online)に維持する。基材の清浄や表面化学の変更は一切行わない。

0163

反応溶液:水1リットル当たり1kgのTFEA溶液を、TFEAが溶解するまで混合する。A)GPTESを、TFEA溶液1リットル当たり2リットルの量でその溶液に添加する、又はB)GPTMSを、TFEA溶液1リットル当たり1.6リットルの量でその溶液に添加する。この溶液を5分間攪拌する。

0164

コーティング:システム全体のサンプ(sump)に、前記反応溶液1リットルを、開放式冷却システムループ内の1000リットルごとに加えた。システムを通常の稼働で循環させと、金属表面に付着しない溶液の成分は、システムのブローダウン(blowdown)を通して数日間かけてゆっくりと排出される。

0165

稼働:チラーの反対側の熱により、内表面への共有結合が促進される。処理された熱交換器は、6〜24ヶ月間、伝熱性能が5〜10パーセント改善される。伝熱の改善に加えて、処理された熱交換器は、6〜24ヶ月間、汚損物の蓄積が低減する。チラーシステムの熱交換器の処理プロセスの図を、図17に示す。この場合、技術は冷却塔1701のサンプに注入され、ポンプ1702を介してチラー(凝縮器)1704を通って循環する。伝熱効率の改善は、設置されたRTD温度プローブ1703を使用してモニターされる。

0166

実施例10

0167

ビルHVACシステムの凝縮器に冷水を供給する、稼働中の閉鎖式ループ冷却塔システムシステムベース用途。水で希釈したハロゲン化アルキルアルコキシシランの溶液を、冷却水中の濃度が約0.001%v/vに達するように冷却塔のサンプに溶液を入れることにより、運転中にシステムに加えた。この冷却ループに取り付けられた3台のチラーを、2台2時間連続稼働させ、3台全ての凝縮器の処理を促進した。季節的な運転のため、テスト期間中にチラーを1台だけ運転した。処理後、1トンの冷却(kW/Ton)を生成するために必要な過去のキロワットエネルギーを、過去の運転データと比較した。図18に示すように、適用後77日間に亘って収集したデータは、チラーの過去の性能と比較して7.3%のkW/Tonの低下を示したことが分かった。

0168

実施例11

0169

HVACチラーのコンポーネントベースの用途と並べて比較する。冷却プラントの2つの単一パスチラーをオフラインにした。両方のチラーの凝縮器を、機械スクラビングで清浄した。清浄後、両方の凝縮器に水道水を充填させた。1つの凝縮器には、凝縮器の入口と出口に循環ポンプ接続を実装することにより、水で希釈されたハロゲン化アルキルアルコキシシランの溶液の表面処理を適用した。表面処理(水で希釈したハロゲン化アルキルアルコキシシランの溶液)を、この循環凝縮器システムに〜0.001%の濃度まで加え、凝縮器を24時間循環させた。循環後、施設のスケジュールにより、溶液を、処理された凝縮器に72時間放置した。次いで、対照と処理後の2つのチラーを同時に稼働し、同様の負荷で同時に運転した。この間、処理された凝縮器の伝熱特性を示すシステムアプローチ温度をモニターした。これらのチラーは、同一の未処理の淡水源を利用しており、生物学的及び沈泥のによる汚損を引き起こし、伝熱が非効率になるにつれてアプローチ温度が上昇した。図19は、54日間に亘る処理済みチラーと未処理チラーのアプローチ温度性能を示すグラフである。未処理チラーでは、この期間に亘ってアプローチ温度が大幅に上昇したため、施設は、システムをオフラインにし、別の機械的清浄を実施したことが分かる。未処理ユニットの追加清浄にもかかわらず、処理済みユニットは、未処理ユニットよりも低いアプローチ温度を表し続け、このことは、凝縮器水からHVAC冷媒への伝熱改善と、性能向上を示している。

0170

実施例12

実施例

0171

石炭火力発電所タービンを冷却するために利用される水素クーラー熱交換器を処理した。4つの水素から冷却水への熱交換器のうちの2つは、水中、〜0.01%v/vの濃度で水に希釈したハロゲン化アルキルアルコキシシランの溶液をチューブ内部に合計30分間流すことで処理した。処理後、溶液を除去し、熱交換器をタービンハウジングに再設置した。図20は、熱交換器を通過する冷却水の温度変化を示す24時間のデータブロックである。2つの処理済み熱交換器が最大の温度変化を示しており、未処理の熱交換器と比較して性能が向上していることが分かる。

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

該当するデータがありません

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

  • 三菱鉛筆株式会社の「 着色粒子水分散体」が 公開されました。( 2021/01/07)

    【課題・解決手段】筆記具インク用、インクジェットインク用、画材用、水性塗料用などの色材に好適な耐水性、耐光性などに優れる着色粒子水分散体を提供する。この着色粒子水分散体は、重合性不飽和基を有する染料由... 詳細

  • 石原産業株式会社の「 二酸化チタン水性分散体及びその製造方法」が 公開されました。( 2021/01/07)

    【課題・解決手段】高い分散性を有し、凝集や粗粒の少ない二酸化チタン水性分散体及びその製造方法を提供する。高級脂肪酸又はその塩等の疎水性化合物を表面に有する二酸化チタン粒子と、水性分散媒と、HLB値が1... 詳細

  • 日鉄日新製鋼株式会社の「 化成処理鋼板」が 公開されました。( 2021/01/07)

    【課題】塗装密着性に優れる化成処理鋼板を実現する。【解決手段】化成処理鋼板(1A)は、基材鋼板(11)の表面にZn系めっき層(12)を有するZn系めっき鋼板(10)と、Zn系めっき層(12)の表面上に... 詳細

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

該当するデータがありません

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ