DE60215984T2 - Wasserabweisende Zusammensetzung, oberflächenbehandeltes Substrat, Verfahren für dessen Herstellung und Gegenstand für Transportausrüstung - Google Patents

Wasserabweisende Zusammensetzung, oberflächenbehandeltes Substrat, Verfahren für dessen Herstellung und Gegenstand für Transportausrüstung Download PDF

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine wasserabweisende Zusammensetzung, die eine Oberflächenbehandlungsschicht bilden kann, auf der sich Wassertropfen weniger wahrscheinlich abscheiden, oder von der abgeschiedene Wassertropfen leicht entfernt werden können, ein oberflächenbehandeltes Substrat mit einer Oberflächenbehandlungsschicht, die aus einer solchen wasserabweisenden Zusammensetzung gebildet ist, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Substrats und einen Gegenstand für eine Transportausrüstung, die ein solches Substrat umfaßt.
  • Es ist gewünscht, einer Substratoberfläche eine solche Beschaffenheit zu verleihen, daß sich Wassertropfen weniger wahrscheinlich abscheiden und abgeschiedene Wassertropfen leicht entfernt werden können (eine solche Beschaffenheit wird hierin nachstehend als eine Wassertropfen-Entfernungseigenschaft bezeichnet). Um einer Substratoberfläche Wassertropfen-Entfernungseigenschaft zu verleihen, ist ein hydrophiles ölabweisendes Behandlungsmittel, umfassend eine Fluor-enthaltende Silanverbindung und eine hydrophile Silanverbindung, beispielsweise vorgeschlagen worden (JP-A-5-331455). Jedoch weist dieses Oberflächenbehandlungsmittel eine Hydrophilie auf und kann daher nicht auf einen Gegenstand für eine Transportausrüstung aufgebracht werden, die wünschenswerterweise Wasserabweisungsvermögen haben sollte.
  • EP-B1-0 823 406 bezieht sich auf ein Verfahren zum Bilden eines wasserabweisenden dünnen Films, indem eine Beschichtungsflüssigkeit zur Bildung eines wasserabweisenden dünnen Films auf eine Substratoberfläche, wie einer Glasoberfläche, beschichtet wird. JP-A-05-331455 bezieht sich auf ein Behandlungsmittel, enthaltend eine spezielle fluorierte hydrophile ölabweisende Silanverbindung und eine spezielle hydrophile Silanverbindung, das verschiedenen Arten von Substraten gute Flecken schutzeigenschaften bereitstellen kann, das ebenso ausgezeichnete Wasserdurchlässigkeit besitzt und ohne weiteres Flecken von dem Substrat entfernen kann. US-Patent 3,646,085 bezieht sich auf Perfluoralkyletheramidoalkyltrialkoxysilane.
  • Es ist ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung, eine wasserabweisende Zusammensetzung bereitzustellen, die eine Oberflächenbehandlungsschicht bilden kann, welche eine ausgezeichnete Wassertropfen-Entfernungseigenschaft aufweist, und ebenso ausgezeichnete Haltbarkeit hat (Abriebbeständigkeit, chemische Beständigkeit, Wetterbeständigkeit usw.). Ferner ist ein anderer Gegenstand, ein oberflächenbehandeltes Substrat mit einer Oberflächenbehandlungsschicht, die aus einer solchen wasserabweisenden Zusammensetzung gebildet ist, ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Substrats und einen Gegenstand für eine Transportausrüstung bereitzustellen.
  • Die vorliegende Erfindung stellt eine wasserabweisende Zusammensetzung bereit (hierin nachstehend als die wasserabweisende Zusammensetzung (I) bezeichnet), umfassend eine Verbindung der folgenden Formel 1 (hierin nachstehend als die Verbindung 1 bezeichnet und andere Verbindungen werden wahrscheinlich ebenso bezeichnet) und eine Verbindung der folgenden Formel 4: RfSi(R)p(X)3-p Formel 1 RFSi(R1)q(X1)3-q Formel 4,worin Rf eine fluorhaltige organische Gruppe mit einem etherischen Sauerstoffatom ist, RF eine fluorhaltige organische Gruppe mit keinem etherischen Sauerstoffatom ist, jedes von R und R1, welche voneinander unabhängig sind, eine C1-6-Kohlenwasserstoffgruppe ist, welche kein Fluoratom enthält, jedes von X und X1 welche voneinander unabhängig sind, ein Halogenatom oder eine hydrolysierbare Gruppe ist, und jedes von p und q, welche voneinander unabhängig sind, 0, 1 oder 2 ist.
  • Die Verbindung 1 ist eine Verbindung mit einer fluorhaltigen organischen Gruppe mit einem etherischen Sauerstoffatom (die fluorhaltige organische Gruppe mit einem etherischen Sauerstoffatom wird hierin nachstehend als eine Rf-Gruppe bezeichnet) an einem Molekülende, und mit einer reaktiven Gruppe an dem anderen Molekülende. Die Rf-Gruppe trägt zur Verbesserung der Beweglichkeit oder Gleiteigenschaften von Wassertropfen auf der Oberflächenbehandlungsschicht, die aus der wasserabweisenden Zusammensetzung (I) gebildet ist, bei. Der ausführliche Mechanismus einer solchen Verbesserung ist nicht bekannt, aber es wird angenommen, daß, da die Rf-Gruppe Fluoratome enthält, die Oberflächenenergie der Oberflächenbehandlungsschicht, die aus der wasserabweisenden Zusammensetzung (I) gebildet wird, verringert werden kann, und daß aufgrund ihrer hohen molekularen Kettenbeweglichkeit, die der durch das etherische Sauerstoffatom verbundenen Struktur zuzuschreiben ist, die Oberflächenbehandlungsschicht effizient Fluoratome ausrichten kann. Die hohe molekulare Kettenbeweglichkeit macht Veränderungen in der Ausrichtung von Fluoratomen in Übereinstimmung mit der Bewegung von Wassertropfen auf der Oberfläche der Oberflächenbehandlungsschicht möglich, wodurch die Gleitfähigkeit von Wassertropfen erhöht werden wird.
  • Die fluorhaltige organische Gruppe mit keinem etherischen Sauerstoffatom in dem Oberflächenbehandlungsmittel, das bisher vorgeschlagen wurde, enthält ebenso Fluoratome, wobei die Oberflächenenergie der Behandlungsschicht, die aus einem solchen Oberflächenbehandlungsmittel gebildet ist, verringert werden kann. Jedoch weist die fluorhaltige organische Gruppe mit keinem etherischen Sauerstoffatom eine sehr rigide Struktur auf, wobei die Fluoratome, die auf der Oberfläche vorliegen, kaum Veränderung in der Ausrichtung unterliegen und der Bewegung von Wassertropfen nicht folgen können. Folglich wird angenommen, daß Wassertropfen effizient in eine bestimmte Richtung gleiten können, aber gewöhnlich kaum in eine andere Region gleiten, und daher werden Wassertropfen irgendwo verankert, und die Gleitfähigkeit von Wassertropfen ist gewöhnlich niedrig.
  • In der wasserabweisenden Zusammensetzung (I) kann die Verbindung 1 aus einem Typ oder zwei oder mehr Typen bestehen.
  • Die Struktur der Rf-Gruppe in der Verbindung 1 ist nicht besonders eingeschränkt. In der Verbindung 1 ist Rf bevorzugt eine Gruppe, dargestellt durch F(CF2)aO[CF(Y)CF2O]n-A-, worin A eine zweiwertige organische C2-32-Gruppe ist (vorausgesetzt, daß eine zweiwertige organische Gruppe, die einzig aus CF(Y)CF2O besteht, ausgeschlossen ist), a eine ganze Zahl von 2 bis 8 ist, Y ein Fluoratom oder CF3 ist und n eine ganze Zahl von 0 bis 50 ist.
  • Als die Verbindung 1 ist nämlich eine Verbindung der folgenden Formel 2 aus Sicht der Wassertropfen-Entfernungseigenschaft oder seiner Haltbarkeit bevorzugt. In der folgenden Formel sind a, n, A, R, p und X wie oben definiert. F(CF2)aO[CF(CF3)CF2O]n-A-Si(R)p(X)3-p Formel 2
  • In der Formel 1 oder 2 ist R aus Sicht der Haltbarkeit bevorzugt eine Methylgruppe oder eine Ethylgruppe. Die hydrolysierbare Gruppe für X ist bevorzugt eine Alkoxygruppe, eine Acyloxygruppe, eine Ketoximgruppe, eine Alkenyloxygruppe, eine Aminogruppe, eine Aminoxygruppe, eine Amidgruppe oder eine Isocyanatgruppe. X ist bevorzugt mindestens ein Mitglied, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem Halogenatom (speziell einem Chloratom), einer Alkoxygruppe und einer Isocyanatgruppe. Je größer die Zahl von X, d. h. (3-p), desto besser, da die Haftung ausgezeichnet sein wird, und p ist besonders bevorzugt 0 oder 1. n ist bevorzugt 0 bis 20, da die Dichten der Oberflächenbehandlungsschicht dadurch erhöht werden können. a ist bevorzugt 2, 3 oder 4, besonders bevorzugt 3.
  • A ist bevorzugt eine Gruppe, dargestellt durch A1-R2, worin A1 eine C1-16-Polyfluoralkylengruppe ist und R2 eine zweiwertige organische C1-16-Gruppe ist, aus Sicht der Wassertropfen-Entfernungseigenschaft oder ihrer Haltbarkeit. A1 kann eine geradkettige Struktur oder eine verzweigte Struktur sein. A1 ist bevorzugt eine Perfluoralkylengruppe, besonders bevorzugt -CF(CF3)(CF2)z-, worin z eine ganze Zahl von mindestens 0, bevorzugt 0, 1, 2, 3 oder 4 ist, oder -(CF2)y-, worin y eine ganze Zahl von mindestens 1, bevorzugt 2, 3 oder 4 ist.
  • R2 ist bevorzugte eine zweiwertige C1-16-Kohlenwasserstoffgruppe, die kein Fluoratom enthält. Jedoch kann sie ein etherisches Sauerstoffatom in ihrem Molekül enthalten. R2 kann eine geradkettige oder eine verzweigtkettige Struktur, aber bevorzugt eine geradkettige Struktur sein. R2 ist bevorzugt -(CH2)s-, worin s eine ganze Zahl von 2 bis 16, bevorzugt 2, 3 oder 4 ist, -(CH2)t-O-(CH2)u-, worin t eine ganze Zahl von 2 bis 10, bevorzugt 2, 3 oder 4 ist, und u eine ganze Zahl von 2 bis 14, bevorzugt 2, 3 oder 4 ist, vorausgesetzt, daß t + u 2 bis 16 ist.
  • Spezielle Beispiele der Verbindung 1 werden nachstehend gezeigt. F[CF(CF3)CF2O]2(CF2)2(CH2)2SiCl3 Verbindung 1A F[CF(CF3)CF2O](CF2)2(CH2)2O(CH2)3SiCl3 Verbindung 1B F[CF(CF3)CF2O]6(CF2)2(CH2)2SiCl3 Verbindung 1C F[CF(CF3)CF2O]6(CF2)2(CH2)2Si(OCH3)3 Verbindung 1D F[CF(CF3)CF2O]2(CF2)2(CH2)2Si(NCO)3 Verbindung 1E
  • Die Verbindung 1 kann wie sie ist oder in Form eines hydrolysierten Produktes verwendet werden. Das hydrolysierte Produkt der Verbindung 1 steht für eine Verbindung, die durch Hydrolysieren aller oder einiger der reaktiven Gruppen der Verbindung 1 in Wasser oder in einer sauren oder alkalischen wässerigen Lösung erhalten wurde. Als die saure wässerige Lösung kann eine wässerige Lösung aus beispielsweise Salzsäure, Essigsäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure, Sulfonsäure, Methansulfonsäure oder p-Toluolsulfonsäure eingesetzt werden. Als die alkalische wässerige Lösung kann eine wässerige Lösung aus beispielsweise Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid oder Ammoniak verwendet werden.
  • Um die Wassertropfen-Entfernungseigenschaft und ihre Haltbarkeit der Oberflächenbehandlungsschicht, die aus der wasserabweisenden Zusammensetzung (I) gebildet ist, zu erhöhen, enthält das Wasserabweisungsmittel (I) die folgende Verbindung 4. RFSi(R1)q(X1)3-q Formel 4,worin RF eine fluorhaltige organische Gruppe mit keinem etherischen Sauerstoffatom ist, R1 eine C1-6-Kohlenwasserstoffgruppe ist, die kein Fluoratom enthält, X1 ein Halogenatom oder eine hydrolysierbare Gruppe ist und q 0, 1 oder 2 ist.
  • RF in der Verbindung 4 ist bevorzugt so, daß ein Kohlenstoffatom mit keinem Fluoratom (wie eine Methylengruppe, eine Ethylengruppe oder eine Propylengruppe) an das nachbarständige Siliciumatom gebunden ist. RF ist bevorzugt eine Polyfluoralkylgruppe, besonders bevorzugt so, daß der terminale Teil, der an das nachbarständige Siliciumatom gebunden ist, eine Alkylengruppe ist (bevorzugt eine Ethylengruppe) und der andere Teil eine Perfluoralkylgruppe ist. Die Kohlenstoffzahl der Perfluoralkylgruppe ist bevorzugt 3 bis 16.
  • R1 ist bevorzugt eine Alkylgruppe mit einer kleinen Kohlenstoffzahl, besonders bevorzugt eine Methylgruppe oder eine Ethylgruppe. X1 ist bevorzugt dieselbe Gruppe wie das obige X, besonders bevorzugt ein Chloratom, eine Alkoxygruppe oder eine Isocyanatgruppe. Aus Sicht der Haftfähigkeit oder der ausgezeichneten Haltbarkeit der gebildeten Schicht ist q bevorzugt 0 oder 1. Die Verbindung 4 kann aus nur einem Typ oder zwei oder mehr Typen in Kombination bestehen.
  • Spezielle Beispiele der Verbindung 4 werden nachstehend gezeigt. In den folgenden Formeln sind X1 und R1 wie oben definiert, und die bevorzugten Ausführungsformen sind dieselben wie oben erwähnt, e ist eine ganze Zahl von 1 bis 17 und m ist 2, 3 oder 4. F(CF2)e(CH2)mSiX1 3, F(CF2)e(CH2)mSi(R1)X1 2, F(CF2)eCONH(CH2)mSiX1 3, F(CF2)eCONH(CH2)mSi(R1)X1 2, F(CF2)eCONH(CH2)mNH(CH2)mSiX1 3, F(CF2)eCONH(CH2)mNH(CH2)mSi(R1)X1 2.
  • Der Anteil der Verbindung 1 in der wasserabweisenden Zusammensetzung (I) beträgt 0,5/10 bis 6/10, bezogen auf die Massenteilebasis, wie durch (die Verbindung 1)/(die Verbindung 1 + die Verbindung 4) dargestellt.
  • Die wasserabweisende Zusammensetzung (I) kann ausschließlich aus den oben beschriebenen wesentlichen Komponenten bestehen, aber aus Sicht der Wirtschaftlichkeit, Verarbeitbarkeit, Kontrollierbarkeit der Dicke der Oberflächenbehandlungsschicht usw. kann sie ein organisches Lösungsmittel enthalten. Das organische Lösungsmittel ist nicht besonders eingeschränkt, so lange wie es die wesentlichen Komponenten löst. Das organische Lösungsmittel ist bevorzugt ein Alkohol, ein Keton, ein aromatischer Kohlenwasserstoff, ein Kohlenwasserstoff vom Paraffintyp, ein Essigsäureester usw., besonders bevorzugt ein Kohlenwasserstoff vom Paraffintyp oder ein Essigsäureester. Das organische Lösungsmittel ist nicht auf einen Typ beschränkt, aber zwei oder mehr Lösungsmittel, die sich in der Polarität, Verdampfungsgeschwindigkeit usw. unterscheiden, können in Kombination verwendet werden.
  • Der Anteil des organischen Lösungsmittels in der wasserabweisenden Zusammensetzung (I) beträgt bevorzugt höchstens 100.000 Massenteile, stärker bevorzugt höchstens 10.000 Massenteile pro 100 Massenteile der Gesamtmenge der Verbindung 1 und der Verbindung 4. Wenn er 100.000 Massenteile überschreitet, resultieren wahrscheinlich Behandlungsunregelmäßigkeiten.
  • Die wasserabweisende Zusammensetzung (I) kann durch ein bekanntes Verfahren beschichtet werden. Beispielsweise ist es möglich, ein Verfahren, wie Bürstenstrich, Streichgießverfahren, Aufschleudern, Tauchbeschichten, Quetschwalzenbeschichten, Spritzen oder manuelles Beschichten, einzusetzen. Und durch Trocknen in atmosphärischer Luft oder in Stickstoffatmosphäre kann eine Oberflächenbehandlungsschicht gebildet werden. In Abhängigkeit des Behandlungsverfahrens kann sich eine überschüssige Komponente bilden, wodurch die Qualität des Erscheinungsbildes beeinträchtigt wird, aber eine solche überschüssige Komponente kann durch Abwischen mit oder ohne Lösungsmittel entfernt werden, um das Erscheinungsbild einzustellen.
  • Die Dicke der Oberflächenbehandlungsschicht, die aus der wasserabweisenden Zusammensetzung (I) gebildet wird, ist nicht besonders eingeschränkt. Jedoch ist unter Berücksichtigung der Wirtschaftlichkeit eine Dicke von höchstens 50 nm bevorzugt, und die untere Grenze ist die Dicke einer monomolekularen Schicht.
  • In die wasserabweisende Zusammensetzung (I) kann ein funktionelles Additiv, wenn es der Fall erforderlich macht, eingeführt werden. Das funktionelle Additiv wird bevorzugt unter Berücksichtigung der Reaktivität oder Kompatibilität mit den wesentlichen Komponenten ausgewählt und kann bevorzugt beispielsweise ein wasserabweisendes Material vom Nicht-Fluor-Typ, wie ein an einem Ende reaktives Polydi methylsiloxan oder ein an beiden Enden reaktives Polydimethylsiloxan, ultrafeine Teilchen aus einem Metalloxid, wie Siliciumdioxid, Aluminiumoxid, Zirkoniumdioxid oder Titandioxid, ein Farbmaterial, wie ein Farbstoff oder Pigment, ein Antifouling-Material, ein Katalysator oder verschiedene Harze sein. Die Menge an funktionellen Additiven, die zugegeben werden sollen, beträgt bevorzugt 0,01 bis 20 Massenteile, pro 100 Massenteile der Gesamtmenge der Verbindung 1 und der Verbindung 4. Eine übermäßige Zugabe würde wahrscheinlich die Wassertropfen-Entfernungseigenschaft usw. verschlechtern.
  • Das erfindungsgemäße oberflächenbehandelte Substrat weist mindestens eine Oberflächenbehandlungsschicht auf, und es ist bevorzugt, daß die äußerste Schicht der Oberflächenbehandlungsschicht eine Schicht ist, die aus der wasserabweisenden Zusammensetzung (I) gebildet ist. Ferner ist es bevorzugt, daß, um die Wassertropfen-Entfernungseigenschaft oder ihre Haltbarkeit der Oberflächenbehandlungsschicht zu verbessern, eine Schicht, die aus einer wasserabweisenden Zusammensetzung (II), welche die Verbindung 4 enthält, gebildet ist, als eine zweite Schicht gebildet wird, wobei sie beim Kontakt mit der Innenseite der ersten die äußerste Schicht ist.
  • Die Verbindung 4 in der wasserabweisenden Zusammensetzung (II) ist bevorzugt dieselbe Verbindung wie die Verbindung 4, die in bezug auf die wasserabweisende Zusammensetzung (I) beschrieben wird. Die Verbindung 4 ist bevorzugt eine Verbindung, die eine Oberfläche bilden kann, wobei der Wert des Kontaktwinkels zu Wasser der Oberfläche der Schicht, die aus der wasserabweisenden Zusammensetzung (II) gebildet ist, mindestens 100° beträgt.
  • Das Konzept der Oberflächenbehandlungsschicht in der vorliegenden Erfindung ist so, daß die Grenzlinien nicht strikt definiert sind, und ein Teil der oder alle Grenzen zwischen den benachbarten Schichten mikroskopisch miteinander vermischt sein können. Die Gegenwart einer Schicht, die aus der wasserabweisenden Zusammensetzung (II) gebildet ist, in der Oberflächenbehandlungsschicht ist für die Verbesserung der Haltbarkeit der Wassertropfen-Entfernungseigenschaft effektiv. Ein solcher Mechanismus wird nicht eindeutig verstanden, aber es wird angenommen, daß die Schicht, die aus der wasserabweisenden Zusammensetzung (II) gebildet ist, das Eindringen von verschiedenen verschlechternden Faktoren, die Wasser in der Schicht zuzuschreiben sind, durch ihr hohes Wasserabweisungsvermögen verhindern kann.
  • Die wasserabweisende Zusammensetzung (II) kann ausschließlich aus der wesentlichen Komponente bestehen, wie die Verbindung 4, aber kann ein organisches Lösungsmittel unter Berücksichtigung der Wirtschaftlichkeit, Verarbeitbarkeit, effizienten Kontrollierbarkeit der Dicke der behandelten Schicht usw. enthalten. Als ein solches organisches Lösungsmittel kann das organische Lösungsmittel, das in bezug auf die wasserabweisende Zusammensetzung (I) offenbart wird, bevorzugt verwendet werden.
  • Die wasserabweisende Zusammensetzung (II) kann ein funktionelles Additiv enthalten, wenn es der Fall erforderlich macht. Das funktionelle Additiv kann bevorzugt das eine sein, das in bezug auf die wasserabweisende Zusammensetzung (I) beschrieben ist. Ferner kann in bezug auf das Beschichten der wasserabweisenden Zusammensetzung (II) das Verfahren, das in bezug auf die wasserabweisende Zusammensetzung (I) beschrieben wird, bevorzugt erwähnt werden.
  • Die Dicke der Schicht, die aus der wasserabweisenden Zusammensetzung (II) gebildet wird, ist nicht besonders eingeschränkt. Wenn jedoch die Schicht zu dick ist, kann ein Schaden deutlich beobachtet werden. Folglich beträgt sie bevorzugt höchstens 50 nm. Die untere Grenze ist die Dicke einer monomolekularen Schicht. Die Dicke der Schicht kann geeigneterweise durch beispielsweise die Konzentration von jeder wasserabweisenden Zusammensetzung, die Beschichtungsbedingungen oder Heizbedingungen kontrolliert werden. Die Gesamtdicke der Oberflächenbehandlungsschicht beträgt bevorzugt höchstens 100 nm ebenso unter Berücksichtigung der Wirtschaftlichkeit.
  • Das Verfahren zur Herstellung des oberflächenbehandelten Substrats ist bevorzugt ein Verfahren, umfassend einen Schritt des Bildens einer Oberflächenbehandlungsschicht auf der Oberfläche eines Substrats, wobei mindestens die äußerste Schicht der Oberflächenbehandlungsschicht eine Schicht ist, die aus der wasserabweisenden Zusammensetzung (I) gebildet ist. Das Verfahren zur Herstellung eines oberflächenbehandelten Substrats mit einer Oberflächenbehandlungsschicht aus mindestens zwei Schichten ist bevorzugt ein Verfahren, umfassend einen Schritt des Bildens einer zweiten Schicht auf der Oberfläche eines Substrats mittels der wasserabweisenden Zusammensetzung (II), die die Verbindung 4 enthält, und einen Schritt des Bildens der ersten Schicht mittels der wasserabweisenden Zusammensetzung (I).
  • Ferner ist das Verfahren zur Herstellung eines oberflächenbehandelten Substrats mit einer Oberflächenbehandlungsschicht von mindestens drei Schichten bevorzugt ein Verfahren, umfassend einen Schritt des Bildens einer zweiten Schicht mittels der wasserabweisenden Zusammensetzung (II), die die Verbindung 4 enthält, und einen Schritt des Bildens der ersten Schicht mittels der wasserabweisenden Zusammensetzung (I).
  • Die Oberflächenbehandlungsschicht wird auf der Substratoberfläche gebildet, aber die Substratoberfläche kann verschiedene Filme aufweisen, die durch beispielsweise Vakuumaufdampfen, Sputtern oder Naßverfahren gebildet werden. Wenn das Substrat Sodakalkglas ist, ist es aus Sicht der Haltbarkeit bevorzugt, einen Film bereitzustellen, der die Elution von Na-Ionen verhindert.
  • Wenn die wasserabweisenden Zusammensetzungen (I) und (II) auf die Substratoberfläche beschichtet werden, ist keine spezielle Vorbehandlung erforderlich. Jedoch kann in Abhängigkeit des Zwecks Säurebehandlung (Behandlung mittels verdünnter Fluorwasserstoffsäure, Schwefelsäure, Salzsäure oder dergleichen), Alkalibehandlung (Behandlung mittels beispielsweise einer wässerigen Natriumhydroxidlösung) oder Entladungsbehandlung (wie Plasmabestrahlung, Koronabestrahlung oder Elektronstrahlbestrahlung) durchgeführt werden. Um die Oberflächenbehandlungsschicht unter Verwendung der wasserabweisenden Zusammensetzung (I), der wasserabweisenden Zusammensetzung (II) zu bilden, ist keine Wärmebehandlung erforderlich, und das beschichtete Substrat kann bei Raumtemperatur stehengelassen werden.
  • In der vorliegenden Erfindung ist das Substrat nicht besonders eingeschränkt, und ein Metall, Kunststoff, Glas, Keramiken oder eine Kombination davon (ein Verbundmaterial, ein laminiertes Material usw.) werden bevorzugt eingesetzt. Besonders bevorzugt ist ein transparentes Substrat aus beispielsweise Glas oder Kunststoff. Die Form des Substrats ist nicht auf eine flache Platte beschränkt, und die gesamte Oberfläche oder ein Teil kann eine Krümmung haben.
  • Das erfindungsgemäße oberflächenbehandelte Substrat wird bevorzugt als ein Gegenstand für eine Transportausrüstung verwendet. Der Gegenstand für eine Transportausrüstung kann beispielsweise ein Körper von beispielsweise einem elektrisch angetriebenen Zug, einem Automobil, einem Schiff oder einem Luftfahrzeug, Fensterglas (Frontglas, Seitenglas oder Heckglas), ein Spiegel oder eine Stoßstange sein.
  • Mit dem oberflächenbehandelten Substrat oder dem Gegenstand für eine Transportausrüstung der vorliegenden Erfindung weist die Oberfläche eine ausgezeichnete Wassertropfen-Entfernungseigenschaft auf, wobei die Abscheidung von Wassertropfen auf der Oberfläche gering ist und die abgeschiedenen Wassertropfen schnell abgewiesen werden. Außerdem bewegen sich durch die Interaktion mit Winddruck der aus der Bewegung der Transportausrüstung resultiert, die abgeschiedenen Wassertropfen schnell auf der Oberfläche und werden nicht als Wassertropfen bleiben. Daher können nachteilige Wirkungen, die durch Wasser verursacht werden, beseitigt werden.
  • Speziell bei der Aufbringung auf durchsichtige Teile von verschiedenen Fenstergläsern oder dergleichen wird es sehr leicht, ein Sehfeld durch leichte Entfernung von Wassertropfen sicherzustellen, wobei die Sicherheit bei dem Betrieb des Vehikels verbessert werden kann. Ferner werden selbst in einer Gefrierumgebung die Wassertropfen gewöhnlich kaum gefrieren, und selbst wenn sie gefrieren, findet das Auftauen sehr schnell statt. Ferner ist die Abscheidung von Wassertropfen gering, wobei die Anzahl an Reinigungsvorgängen verringert werden kann, und dennoch Reinigungsvorgänge leicht durchgeführt werden können.
  • Die vorliegende Erfindung wird nun in bezug auf die Beispiele beschrieben. Jedoch ist die vorliegende Erfindung keineswegs auf diese speziellen Beispiele beschränkt. In jedem Beispiel wurden die Messungen von verschiedenen physikalischen Eigenschaften durch die folgenden Verfahren durchgeführt, und die Ergebnisse werden in Tabelle 1 gezeigt (Einheit: Grad).
    Probensubstrat: gereinigte Glasplatte (10 cm × 10 cm × 3 mm in der Dicke).
  • 1. Wassertropfen-Entfernungseigenschaft
  • 1-1. Kontaktwinkel
  • Der Kontaktwinkel eines Tropfens mit einem Durchmesser von 1 mm, plaziert auf der Oberfläche der Probe, wurde gemessen. Die Messungen wurden an fünf unterschiedlichen Positionen auf der Oberfläche durchgeführt und der Durchschnittswert wurde gezeigt.
  • 1-2. Gleitwinkel
  • Ein Wassertropfen von 50 μl wurde auf die Oberfläche der horizontal gehaltenen Probe getropft und dann wurde die Probe allmählich geneigt, wobei der Winkel (der Gleitwinkel) zwischen der horizontalen Ebene und der Probe, wenn der Wassertropfen zu gleiten begann, gemessen wurde. Je kleiner der Gleitwinkel, desto besser die Wassertropfen-Entfernungseigenschaft.
  • 2. Abriebbeständigkeit
  • Die Probe wurde einem Abriebtest unter den folgenden Testbedingungen unterzogen, woraufhin der Kontaktwinkel und der Gleitwinkel gemessen wurden.
    Testmaschine: Gegenhubtestmaschine, hergestellt von KNT Company.
    Testbedingungen: Flanellstoff, Ladung: 1 kg, Anzahl an Abrieben: 3.000 Hin- und Herbewegungen.
  • 3. Wetterbeständigkeitstest
  • Ein Wetterbeständigkeitstest wurde durch das Wiederholen von 200 Kreisläufen durchgeführt, wobei jeder Kreislauf aus einem Verfahren des Bestrahlens ultravioletter Strahlen für 8 Stunden (70°C) und dann Durchführen von Befeuchtung für 4 Stunden (50°C) bestand, woraufhin der Kontaktwinkel und der Gleitwinkel gemessen wurden.
  • Verwendete Verbindungen
    • F(CF2)8(CH2)2SiCl3 Verbindung 4A
    • Si(NCO)4 Verbindung 5A
    • F(CF2)8(CH2)2Si(NCO)3 Verbindung 4B
    • Si(OC2H5)4 Verbindung 5B
    • F(CF2)8(CH2)2Si(OCH3)3 Verbindung 4C
  • In bezug auf Verbindung 1A, 1B, 1C, 1D und 1E wurden die oben erwähnten verwendet.
  • Herstellung von Behandlungsmitteln 1 bis 15
  • Die folgenden Ausgangsmaterialien wurden in einen Glasbehälter gegeben, ausgestattet mit einem Rührer und einem Thermometer, und bei 25°C für 10 Minuten gerührt, wodurch die Behandlungsmittel 1 bis 15 erhalten wurden.
    • Behandlungsmittel 1: 0,6 g Verbindung 1A, 2,4 g Verbindung 4A und 97,0 g Butylacetat.
    • Behandlungsmittel 2: 1,5 g Verbindung 1A, 1,5 g Verbindung 4A und 97,0 g Butylacetat.
    • Behandlungsmittel 3: 2,4 g Verbindung 1A, 0,6 g Verbindung 4A und 97,0 g Butylacetat.
    • Behandlungsmittel 4: 0,6 g Verbindung 1B, 2,4 g Verbindung 4A und 97,0 g Butylacetat.
    • Behandlungsmittel 5: 0,6 g Verbindung 1C, 2,4 g Verbindung 4A und 97,0 g Butylacetat.
    • Behandlungsmittel 6: 0,6 g Verbindung 1A, 2,4 g Verbindung 4B und 97,0 g Butylacetat.
    • Behandlungsmittel 7: 0,6 g Verbindung 1E, 0,6 g Verbindung 4B und 97,0 g Butylacetat.
    • Behandlungsmittel 8: 2,4 g Verbindung 4C, 0,6 g Verbindung 1D und 97,0 g Isopropylalkohol. Ferner wurden 3,2 g einer wässerigen Salpetersäurelösung (0,1 mol/l) tropfenweise zu dem erhaltenen Behandlungsmittel zugegeben, gefolgt von Rühren bei 25°C für drei Tage.
    • Behandlungsmittel 9: 2,4 g Verbindung 1A, 0,6 g Verbindung 5A und 97,0 g Butylacetat.
    • Behandlungsmittel 10: 0,5 g Verbindung 1A, 0,2 g Verbindung 5A, 2,3 g Verbindung 4A und 97,0 g Butylacetat.
    • Behandlungsmittel 11: 2,0 g Verbindung 5A und 98,0 g Butylacetat.
    • Behandlungsmittel 12: 3,0 g Verbindung 5B und 97,0 g Isopropylalkohol. Ferner wurden 3,0 g einer wässerigen Salpetersäurelösung (0,1 mol/l) tropfenweise zu dem erhaltenen Behandlungsmittel zugegeben, gefolgt von Rühren bei 25°C für einen Tag.
    • Behandlungsmittel 13: 3,0 g Verbindung 5B und 97,0 g Isopropylalkohol (Behandlungsmittel 13A). 10,0 g p-Toluolsulfonsäure und 90,0 g Isopropylalkohol (Behandlungsmittel 13B). 50 g Behandlungsmittel 13A und 1 g Behandlungsmittel 13B wurden gerührt und direkt vor der Behandlung gemischt.
    • Behandlungsmittel 14: 3,0 g Verbindung 1A und 97,0 g Butylacetat.
    • Behandlungsmittel 15: 3,0 g Verbindung 4A und 97,0 g Butylacetat.
  • Beispiel 1
  • 0,5 ml Behandlungsmittel 1 wurden auf das Probensubstrat getropft und in derselben Weise wie beim Wachsen eines Autos verteilt. Dieses Substrat wurde bei Raumtemperatur für einen Tag gelagert, wodurch Probe 1 erhalten wurde.
  • Beispiel 2
  • Probe 2 wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 erhalten, außer daß Behandlungsmittel 2 anstelle von Behandlungsmittel 1 in Beispiel 1 verwendet wurde.
  • Beispiel 3 (Referenzbeispiel)
  • Probe 3 wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 erhalten, außer daß Behandlungsmittel 3 anstelle von Behandlungsmittel 1 in Beispiel 1 verwendet wurde.
  • Beispiel 4
  • Probe 4 wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 erhalten, außer daß Behandlungsmittel 4 anstelle von Behandlungsmittel 1 in Beispiel 1 verwendet wurde.
  • Beispiel 5
  • Probe 5 wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 erhalten, außer daß Behandlungsmittel 5 anstelle von Behandlungsmittel 1 in Beispiel 1 verwendet wurde.
  • Beispiel 6
  • Probe 6 wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 erhalten, außer daß Behandlungsmittel 6 anstelle von Behandlungsmittel 1 in Beispiel 1 verwendet wurde.
  • Beispiel 7
  • Probe 7 wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 erhalten, außer daß Behandlungsmittel 7 anstelle von Behandlungsmittel 1 in Beispiel 1 verwendet wurde.
  • Beispiel 8
  • Probe 8 wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 erhalten, außer daß Behandlungsmittel 8 anstelle von Behandlungsmittel 1 in Beispiel 1 verwendet wurde.
  • Beispiel 9 (Referenzbeispiel)
  • Probe 9 wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 erhalten, außer daß Behandlungsmittel 9 anstelle von Behandlungsmittel 1 in Beispiel 1 verwendet wurde.
  • Beispiel 10
  • Probe 10 wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 erhalten, außer daß Behandlungsmittel 10 anstelle von Behandlungsmittel 1 in Beispiel 1 verwendet wurde.
  • Beispiel 11
  • 0,5 ml Behandlungsmittel 11 wurden auf das Probensubstrat getropft und in derselben Weise wie beim Wachsen eines Autos verteilt. Das Substrat wurde bei Raumtemperatur für eine Minute stehengelassen und dann wurden 0,5 ml Behandlungsmittel 1 aufgetropft und in derselben Weise wie beim Wachsen eines Autos verteilt. Dieses Substrat wurde bei Raumtemperatur für einen Tag gelagert, wodurch Probe 11 erhalten wurde.
  • Beispiel 12
  • Probe 12 wurde in derselben Weise wie in Beispiel 11 erhalten, außer daß Behandlungsmittel 12 anstelle von Behandlungsmittel 11 in Beispiel 11 verwendet wurde.
  • Beispiel 13
  • Probe 13 wurde in derselben Weise wie in Beispiel 11 erhalten, außer daß Behandlungsmittel 13 anstelle von Behandlungsmittel 11 in Beispiel 11 verwendet wurde.
  • Beispiel 14
  • Probe 14 wurde in derselben Weise wie in Beispiel 11 erhalten, außer daß Behandlungsmittel 15 anstelle von Behandlungsmittel 11 in Beispiel 11 verwendet wurde.
  • Beispiel 15
  • 0,5 ml Behandlungsmittel 11 wurde auf das Probensubstrat getropft und in derselben Weise wie beim Wachsen eines Autos verteilt. Das Substrat wurde bei Raumtemperatur für eine Minute stehengelassen, und dann wurden 0,5 ml ratur für eine Minute stehengelassen, und dann wurden 0,5 ml Behandlungsmittel 15 aufgetropft und in derselben Weise wie beim Wachsen eines Autos verteilt. Das Substrat wurde bei Raumtemperatur für eine Minute stehengelassen, und dann wurden 0,5 ml Behandlungsmittel 1 weiter aufgetropft und in derselben Weise wie beim Wachsen eines Autos verteilt. Dieses Substrat wurde bei Raumtemperatur für einen Tag gelagert, wodurch Probe 15 erhalten wurde.
  • Beispiel 16
  • Probe 8 in Beispiel 8 wurde bei 200°C für 60 Minuten erhitzt, wodurch Probe 16 erhalten wurde.
  • Beispiel 17
  • 0,5 ml Behandlungsmittel 11 wurden auf das Probensubstrat getropft und in derselben Weise wie beim Wachsen eines Autos verteilt. Dieses Substrat wurde bei 650°C für 7 Minute erhitzt und auf Raumtemperatur abgekühlt. Dann wurden 0,5 ml Behandlungsmittel 1 aufgetropft und in derselben Weise wie beim Wachsen eines Autos verteilt. Dieses Substrat wurde bei Raumtemperatur für einen Tag gelagert, wodurch Probe 17 erhalten wurde.
  • Beispiel 18
  • 0,5 ml Behandlungsmittel 12 wurde auf das Probensubstrat getropft und in derselben Weise wie beim Wachsen eines Autos verteilt. Dieses Substrat wurde bei 200°C für 10 Minuten erhitzt und auf Raumtemperatur abgekühlt. Dann wurden 0,5 ml Behandlungsmittel 1 aufgetropft und in derselben Weise wie beim Wachsen eines Autos verteilt. Dieses Substrat wurde bei Raumtemperatur für einen Tag gelagert, wodurch Probe 18 erhalten wurde.
  • Beispiel 19 (Referenzbeispiel)
  • Probe 19 wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 erhalten, außer daß Behandlungsmittel 14 anstelle von Behandlungsmittel 1 in Beispiel 1 verwendet wurde.
  • Beispiel 20 (Referenzbeispiel)
  • Probe 20 wurde in derselben Weise wie in Beispiel 1 erhalten, außer daß Behandlungsmittel 15 anstelle von Behandlungsmittel 1 in Beispiel 1 verwendet wurde. Tabelle 1
    Figure 00180001
    • * Referenzbeispiel
  • Beispiel 21
  • Probe 1 wurde in ein Reagens, gezeigt in Tabelle 2, für 24 Stunden eingetaucht, dann herausgenommen und direkt gereinigt, woraufhin das Erscheinungsbild beobachtet wurde, und der Kontaktwinkel und der Gleitwinkel wurden gemessen. Die Ergebnisse werden in Tabelle 2 gezeigt. In bezug auf Probe 15 wurde derselbe Vorgang durchgeführt, und die Ergebnisse werden in Tabelle 3 gezeigt. Tabelle 2
    Figure 00190001
    Tabelle 3
    Figure 00190002
  • Beispiel 22
  • Auf der Oberfläche eines laminierten Frontglases für ein Automobil wurde eine Oberflächenbehandlungsschicht unter Verwendung des Verfahrens von Beispiel 1 gebildet, und das Glas wurde an der Vorderseite eines Automobils befestigt. Unter Verwendung dieses Automobils wurde eine Probefahrt für zwei Stunden bei Tage für drei Monate durchgeführt, wobei der Zustand der Abscheidung von Staub und Schmutz auf der Oberfläche und der Zustand der Abscheidung von Wassertropfen während Regens optisch beobachtet wurden.
  • Infolgedessen wurde keine wesentliche Abscheidung von Staub oder Schmutz oder keine wesentliche Abscheidung von Wassertropfen beobachtet, und folglich wurde keine wesentliche Bildung von Belag beobachtet. Selbst wenn die Bildung von Belag beobachtet wurde, wurde er leicht durch vorsichtiges Wischen mit einem Seidenpapier entfernt. Ferner wurden beim Fahren während Regens Wassertropfen auf der Oberfläche abgewiesen, und Wassertropfen schnell durch die Interaktion mit dem Winddruck durch das Fahren bewegt, wobei das Sehfeld ohne Verwendung eines Wischers sichergestellt wurde.
  • Beispiel 23
  • Eine Probefahrt wurde durch Verändern des laminierten Frontglases aus Beispiel 22 in ein Seitenglas oder ein Heckglas durchgeführt, wobei dieselben Wirkungen wie in Beispiel 22 bestätigt wurden.
  • Beispiel 24
  • Ein laminiertes Frontglas für ein Automobil, das kontinuierlich für fünf Jahre verwendet wurde, wurde mit Calciumcarbonat poliert, dann mit Wasser gewaschen und für eine Stunde getrocknet. Auf diesem Glas wurde eine Oberflächenbehandlungsschicht unter Verwendung des Verfahrens von Beispiel 1 gebildet. Unter Verwendung dieses Automobils wurde eine Probefahrt in derselben Weise wie in Beispiel 22 durchgeführt, wobei dieselben Wirkungen wie in Beispiel 22 bestätigt wurden.
  • Die folgenden ausgezeichneten Wirkungen werden mit dem oberflächenbehandelten Substrat oder dem Gegenstand für eine Transportausrüstung der vorliegenden Erfindung beobachtet.
  • Sie ist ausgezeichnet in der Wassertropfen-Entfernungseigenschaft und frei von Abscheidung von Staub, Schmutz oder Wassertropfen, wobei keine Bildung von Belag beobachtet wird. Selbst wenn die Bildung von Belag beobachtet wird, kann er leicht entfernt werden. Ferner können nachteilige Wirkungen, die durch Wasser verursacht werden, verhindert werden, und das Reinigen der Oberfläche kann leicht durchgeführt werden. Sie ist ausgezeichnet in bezug auf die Haltbarkeit der Wassertropfen-Entfernungseigenschaft, und die Wassertropfen-Entfernungseigenschaft kann fast permanent gehalten werden. Eine Oberflächenbehandlungsschicht kann bei Raumtemperatur gebildet werden, ohne daß irgendeine spezielle Vorbehandlung erforderlich ist, was wirtschaftlich ist. Das erfindungsgemäße oberflächenbehandelte Substrat ist für einen Gegenstand für eine Transportausrüstung am stärksten geeignet.

Claims (6)

  1. Wasserabweisende Zusammensetzung, umfassend eine Verbindung der folgenden Formel 1 und eine Verbindung der folgenden Formel 4: RfSi(R)p(X)3-p Formel 1 RFSi(R1)q(X1)3-q Formel 4,wobei Rf eine fluorhaltige organische Gruppe mit einem etherischen Sauerstoffatom ist, RF eine fluorhaltige organische Verbindung mit keinem etherischen Sauerstoffatom ist, jedes von R und R1, welche voneinander unabhängig sind, eine C1-6-Kohlenwasserstoffgruppe ist, welche kein Fluoratom enthält, jedes von X und X1, welche voneinander unabhängig sind, ein Halogenatom oder eine hydrolysierbare Gruppe ist, und jedes von p und q, welche voneinander unabhängig sind, 0, 1 oder 2 ist, und wobei der Anteil der Verbindung der Formel 1 in der wasserabweisenden Zusammensetzung von 0,5/10 bis 6/10 ist, bezogen auf Massenteilebasis, wie durch (die Verbindung der Formel 1)/(die Verbindung der Formel 1 + die Verbindung der Formel 4) dargestellt.
  2. Wasserabweisende Zusammensetzung nach Anspruch 1, wobei Rf in der Formel 1 F(CF2)aO[CF(Y)CF2O]n-A- ist, wobei A eine zweiwertige organische C2-32-Gruppe ist (mit der Maßgabe, daß eine zweiwertige organische Gruppe, die einzig aus CF(Y)CF2O besteht, ausgeschlossen ist), a eine ganze Zahl von 2 bis 8 ist, Y ein Fluoratom oder CF3 ist, und n eine ganze Zahl von 0 bis 50 ist.
  3. Wasserabweisende Zusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, wobei X in der Formel 1 mindestens eine hydrolysierbare Gruppe, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus einem Halogenatom, einer Alkoxygruppe und einer Isocyanatgruppe, ist.
  4. Oberflächenbehandeltes Substrat mit einer Oberflächenbehandlungsschicht, gebildet aus der wasserabweisenden Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3.
  5. Verfahren zum Herstellen eines oberflächenbehandelten Substrates, welches einen Schritt des Bildens einer Oberflächenbehandlungsschicht auf der Oberfläche eines Substrates umfaßt, wobei mindestens die äußerste Schicht der Oberflächenbehandlungsschicht eine Schicht ist, die aus der wasserabweisenden Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 gebildet ist.
  6. Gegenstand für eine Transportausrüstung, welche das oberflächenbehandelte Substrat nach Anspruch 4 umfaßt.
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