JP2000230140A

JP2000230140A - 撥水塗料

Info

Publication number: JP2000230140A
Application number: JP11030649A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Yanagawa; 勉柳川; Masaya Fujino; 正家藤野; Takehito Ota; 健仁太田; Seiichiro Mizuno; 誠一郎水野; Chiemi Nishi; 千恵美西; Yasuhiro Tsukamoto; 康弘塚本
Original assignee: NTT Advanced Technology Corp; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: NTT Advanced Technology Corp; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1999-02-08
Filing date: 1999-02-08
Publication date: 2000-08-22

Abstract

(57)【要約】【課題】優れた撥水性の実現と同様に微粒子の担持性
を改善し、併せて塗料製造原価の低廉化を図ることを可
能とし、さらに用途を限定されることなく、撥水性が有
効に作用する各種用途に幅広く適用可能な撥水塗料を提
供。【解決手段】撥水塗料はフッ素を含まない疎水性シラ
ンカップリング剤で表面処理された硬質微粒子と、該硬
質微粒子を塗布されるべき基材上に担持するためのバイ
ンダー樹脂と、該バインダー樹脂の溶剤とを少なくとも
含み、また任意に添加剤を含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、撥水性、難着雪氷
性に優れた撥水塗料に関する。

【０００２】

【従来の技術】撥水性に優れた塗料は基材表面での水膜
形成を防止することから、単に衣類の防水や金属材料の
腐食防止を目的とした用途のみならず、その他広範な用
途に展開できる。例えば、該塗料をアンテナ表面に塗装
した場合、降雨時の利得低下を防いで送受信状態を良好
に保つことができる。さらに、撥水塗料は一般に雪や氷
の付着防止機能を併せもつことから、降雪シーズンの着
雪・氷によるアンテナの利得低下を防ぐことができる。
また、架線や鉄塔、ビルの窓枠、家屋の屋根に応用すれ
ば、水滴や雪、氷柱の落下をなくすことができる。船舶
に応用すれば、その船底に塗布することにより燃費を大
幅に改善することができる、等々その用途は広範囲に渡
っている。

【０００３】このようなことから、これまでに種々のタ
イプの撥水塗料が開発されてきた。例えば、低分子量ポ
リテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の微粒子をアク
リルシリコーン樹脂等の疎水性バインダー樹脂に分散さ
せたものが優れた撥水性を示す（特開平６−１２２８３
８号）。しかし、このような撥水塗料は低分子量ＰＴＦ
Ｅの機械的強度が低いことに起因して、摩耗や圧縮に弱
く、また耐久性に乏しいことが知られている。そこで、
このような欠点を改良したタイプとして、低分子量ＰＴ
ＦＥに換えて、表面を撥水性のカップリング剤で処理し
たＳｉＯ₂ 等の硬質微粒子を用いた撥水塗料が開発され
ている（特願平９−２１３５６９号）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、表面を撥水性
のカップリング剤で処理した従来の撥水塗料は、カップ
リング剤として、分子内にフッ素を含むシランカップリ
ング剤、チタンカップリング剤の単体あるいは複合させ
たものを使用しているために、塗料製造原価が高価にな
り、経済的に提供しにくく、適用分野が限られるといっ
た解決すべき課題がある。また、このようなフッ素系試
剤で表面処理された微粒子はバインダー樹脂と馴染みに
くく、塗膜から脱落しやすいという解決すべき課題があ
る。

【０００５】したがって、本発明の目的は上記課題を解
決し、優れた撥水性の実現と同様に微粒子の担持性を改
善し、併せて塗料製造原価の低廉化を図ることを可能と
し、さらに用途を限定されることなく、撥水性が有効に
作用する各種用途に幅広く適用可能な撥水塗料を提供す
ることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明にもとづく撥水塗料は、基材の表面に撥水性
の塗膜を付与する撥水塗料であって、フッ素を含まない
疎水性シランカップリング剤で表面処理された硬質微粒
子と、該硬質微粒子を基材上に担持するためのバインダ
ー樹脂と、該バインダー樹脂の溶剤とを少なくとも含む
ことを特徴とする。好ましくは、さらに添加剤が含まれ
る。

【０００７】フッ素を含まない疎水性シランカップリン
グ剤としては、ＲＳｉＸ₃ 、Ｒ₂ ＳｉＸ₂ 、Ｒ₃ ＳｉＸ
が挙げられる。ここで、Ｒはメチル基、エチル基、プロ
ピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、タ
ーシャリブチル基等のアルキル基、Ｘはメトキシ基、エ
トキシ基、βメトキシエトキシ基等のアルコキシ基また
は塩素等のハロゲン置換基である。これらは、フッ素を
含むシランカップリング剤に比べて１桁程度安価であ
る。

【０００８】硬質微粒子としては、ＳｉＯ₂ 、ＳｉＯ₂
を含む各種ガラス、シラス、ケイ砂、ゼオライト、シリ
コンカーバイド等の無機材料の単体あるいは複合させた
もの、および架橋したポリメタクリル酸メチル、ウレタ
ン等の有機材料の単体あるいは複合させたもの、あるい
はまた、これらの無機材料と有機材料を複合させたもの
が挙げられる。該微粒子の粒径は、一般に１ｍｍ〜１０
ｎｍが好ましい。１ｍｍを超えると塗膜表面がざらつ
き、起伏の激しいものとなり、塗膜として機能しなくな
ることがある。また、粒径が１０ｎｍ以下になると、個
々の粒子を凝集させることなく一様にバインダー樹脂中
に分散させることが難しくなる。最も好ましい粒径範囲
は、１０μｍ〜１００ｎｍである。塗料中の該微粒子の
混合割合は、溶剤揮発後の重量分率に換算して１０〜９
０％が好ましい。より好ましくは、４０〜８０％であ
る。

【０００９】バインダー樹脂としては、アクリル樹脂、
アクリルシリコーン樹脂、アクリルウレタン樹脂、ポリ
エステル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、フッ素樹
脂（例えば、アクリル変成フッ化ビニリデン樹脂、フル
オロオレフィン−ビニルエーテル共重合体樹脂等）の単
体あるいは複合させたものが挙げられる。

【００１０】溶剤としては、石油系シンナー、トルエ
ン、キシレン、酢酸エチル、酢酸ブチル、各種のフッ素
系溶剤等の有機溶剤の単体あるいは複合させたものが挙
げられる。

【００１１】また、添加剤としては、一般の塗料で使用
される種々の添加剤、例えば分散剤や潤滑剤としてのパ
ーフルオロアルキルオキシドやパーフルオロポリエーテ
ル等のフッ素オイル、パーフルオロアルキルカルボン酸
塩やパーフルオロアルキル第４アンモニウム塩、パーフ
ルオロアルキルエチレンオキシド付加物、パーフルオロ
アルキルオリゴマー等のフッ素系界面活性剤、さらには
着色のための顔料、あるいはまた、酸化防止剤や紫外線
劣化防止のための安定剤等を使用することができる。た
だし、これらの添加剤を多量に用いると塗膜性能が低下
するため、意図する効果を阻害しない範囲で使用しなけ
ればならない。また、添加剤は必ずしも使用しなくても
良い。

【００１２】本発明の撥水塗料はこのように構成される
ことから、優れた撥水性の実現と同様に微粒子の担持性
を改善し、併せて塗料製造原価の低廉化を図ることを可
能とする。

【００１３】したがって、用途を限定されることなく、
撥水性が有効に作用する各種用途に幅広く応用できる。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明にもとづく撥水塗料は、一
般の塗料と同様にして製造される。すなわち、ボールミ
ルやビーズミル、サンドミル、あるいは高速乱流エネル
ギーを利用した分散・混合装置等の撹拌混合装置を用い
て、微粒子粉末、バインダー樹脂、溶剤、および任意使
用の添加剤を撹拌混合することによって製造される。ま
た、本発明の撥水塗料は、その塗装方法について特に限
定されず、従来の塗装方法を適用することができる。す
なわち、溶剤に分散させた分散液の形で刷毛塗りやエア
ガンあるいはエアレスガン塗装機等により直接塗装して
もよく、あるいはまた、例えばスプレー用スチール缶に
充填、貯蔵し、必要に応じてスプレー塗装に供すること
もできる。

【００１５】以下、本発明にもとづく撥水塗料の実施例
を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定
されるものではない。なお、以下の実施例において、
「接触角」はＡ．Ｗ．アダムソン著「フィジカル・ケミ
ストリー・オブ・サーフェイス（第５版）」、ｐ３８
５、ワイリー・インターサイエンス出版(A.W.Adamson,"
Physical Chemistry of Surfaces,5th Ed."p.385,Wiley
-Interscience Publication)または特願平９−２１３５
６９号にもとづいて測定し、通常は超撥水状態といわれ
る接触角１５０度以上をもって撥水性が優れると判断し
た。

【００１６】（実施例１）撥水性硬質微粒子として、表
面をメチルトリメトキシシランでカップリング処理した
ＳｉＯ₂ （平均粒径１０μｍ）１８０ｇ、バインダー樹
脂として、アクリル変成フッ化ビニリデン樹脂のゼッフ
ル（ダイキン工業社製、固形分率４２重量％、酢酸ブチ
ル溶液）４０５ｇ、溶剤として酢酸ブチル４１５ｇ、添
加剤としてパーフルオロポリエーテルのデムナム（ダイ
キン工業社製）５ｇをビーズミル（ビーズ径０．８ｍ
ｍ）に投入し、回転数１，０００ｒｐｍで３０分間撹拌
した。得られた塗料をエアガン塗装機で基材となるアル
ミ板上に塗布・乾燥した。塗膜の接触角は１５０度以上
であった。この塗膜を３週間水に浸漬した後の接触角は
１４５度であった。

【００１７】（実施例２）上記実施例１において、添加
剤としてのパーフルオロポリエーテルを加えないで調整
した塗料を同様の方法でアルミ板上に塗装した。塗膜の
接触角は１５０度以上であった。

【００１８】（実施例３）上記実施例１において、撥水
性硬質微粒子として、表面をメチルトリメトキシシラン
でカップリング処理したＳｉＯ₂ （平均粒径１００ｎ
ｍ）１８０ｇを用いて、同様の方法で調整した塗料をエ
アレスガン塗装機でアルミ板上に塗装した。塗膜の接触
角は１５０度以上であった。

【００１９】（実施例４）上記実施例３において、添加
剤としてのパーフルオロポリエーテルを加えないで調整
した塗料を同様の方法でアルミ板上に塗装した。塗膜の
接触角は１５０度以上であった。

【００２０】（実施例５）上記実施例１において、バイ
ンダー樹脂として、フルオロオレフィン−ビニルエーテ
ル共重合体樹脂のベルフロン（日本油脂社製、固形分率
４０重量％）４２０ｇを用いて、同様の方法で調整した
塗料をエアレスガン塗装機でアルミ板上に塗装した。塗
膜の接触角は１５０度以上であった。この塗膜は３週間
水浸漬後も接触角に変化がなかった。

【００２１】（実施例６）上記実施例５において、添加
剤としてのパーフルオロポリエーテルを加えないで調整
した塗料を同様の方法でアルミ板上に塗装した。塗膜の
接触角は１５０度以上であった。

【００２２】（実施例７）上記実施例１において、原材
料仕込み後の撹拌方法として、高速乱流エネルギーを利
用した分散・混合装置のアクアジェット（ミラクル社
製）を用いて、圧力１，０００ｋｇ／ｃｍ² で処理して
調整した塗料を同様の方法でアルミ板上に塗装した。塗
膜の接触角は１５０度以上であった。

【００２３】（実施例８）上記実施例３において、原材
料仕込み後の撹拌方法として、高速乱流エネルギーを利
用した分散・混合装置のアクアジェット（ミラクル社
製）を用いて、圧力１，０００ｋｇ／ｃｍ² で処理して
調整した塗料を同様の方法でアルミ板上に塗装した。塗
膜の接触角は１５０度以上であった。

【００２４】以上のことから、上記実施例１ないし８の
撥水塗料は、撥水塗料の中心的構成材料である微粒子の
表面を疎水加工する際に、フッ素を含まない安価なシラ
ンカップリング剤を用いることにより、優れた撥水性の
実現と同様に微粒子の担持性を改善し、併せて塗料製造
原価の低廉化を図ることを可能とする。また、実施例１
ないし８から明らかなように、本発明にもとづく撥水塗
料は、その構成成分が容易に混合し分離しにくいため
に、最低限の撹拌をするだけで使用することができる。
また、塗料を着色するために顔料を加える場合において
も、顔料が塗料中に一様に分散され易いため、容易にカ
ラー化した塗膜が得られ、良好なカラー品質を保つこと
が可能となる。

【００２５】（その他の実施例）以下、その他の実施例
として本発明にもとづく撥水塗料の適用例を具体的に説
明する。

【００２６】衛星通信・衛星放送用アンテナ、通信用の
アンテナレドーム、航空管制用アンテナ、八木アンテナ
等の各種のアンテナに対して本発明の撥水塗料を、水濡
れ・着雪氷防止用表面処理剤として塗布する。これによ
って、アンテナの送受信状態を良好に保つことができ
る。また、レーダーの反射板や電波望遠鏡の反射板に適
用すれば、水濡れと着雪氷を防止できることから精度の
高い観測が可能となる。さらに、架線や鉄塔あるいはビ
ルの窓枠に適用すれば、水滴や雪・氷の付着およびそれ
らの落下を未然に防ぐことも可能であり、その下方にい
る通行人の危険防止や家屋の損壊防止に役立つ。住宅や
ビルの屋根あるいは外壁に適用しても同様な効果が得ら
れる。また、電車や自動車、船舶、航空機等の表面に適
用すれば、水濡れと着雪氷を防ぐことができ、危険防止
だけでなく燃費の向上にも役立つ。さらに、北国での煙
突やストーブなどの換気口や排気口に適用すれば、結氷
によるつまりを防止することにも有効である。一般民生
用の缶スプレーとして提供することも可能である。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明にもとづく
撥水塗料はフッ素を含まない疎水性シランカップリング
剤で表面処理された硬質微粒子と、該硬質微粒子を塗布
されるべき基材上に担持するためのバインダー樹脂と、
該バインダー樹脂の溶剤とを少なくとも含み、また任意
に添加剤を含むものなので、優れた撥水性の実現と同様
に微粒子の担持性を改善し、併せて塗料製造原価の低廉
化を図ることを可能とし、さらに用途を限定されること
なく、撥水性が有効に作用する各種用途に幅広く適用可
能となる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者藤野正家東京都新宿区西新宿三丁目19番２号日本電信電話株式会社内 (72)発明者太田健仁東京都新宿区西新宿三丁目19番２号日本電信電話株式会社内 (72)発明者水野誠一郎東京都武蔵野市御殿山一丁目１番３号エヌ・ティ・ティ・アドバンステクノロジ株式会社内 (72)発明者西千恵美東京都武蔵野市御殿山一丁目１番３号エヌ・ティ・ティ・アドバンステクノロジ株式会社内 (72)発明者塚本康弘東京都武蔵野市御殿山一丁目１番３号エヌ・ティ・ティ・アドバンステクノロジ株式会社内Ｆターム(参考） 4H020 AA03 AB01 BA12 BA32 4J038 CD091 CD111 CE051 CG141 CL001 DB001 DD001 DG001 DG191 DG211 EA011 JC32 KA06 KA15 KA20 NA07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基材の表面に撥水性の塗膜を付与する撥
水塗料であって、フッ素を含まない疎水性シランカップリング剤で表面処
理された硬質微粒子と、該硬質微粒子を前記基材上に担持するためのバインダー
樹脂と、該バインダー樹脂の溶剤とを少なくとも含むことを特徴
とする撥水塗料。
【請求項２】さらに、添加剤が含まれることを特徴と
する請求項１に記載の撥水塗料。