JP2002030294A - 低摩擦係数を有するポリウレタン - Google Patents
低摩擦係数を有するポリウレタンInfo
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Abstract
に高い接着性を示し、良好な耐光酸化劣化性、 摩擦抵抗
および耐吸水性を有し、乾燥厚が薄い被覆を形成する水
性ポリマー組成物を提供する。 【解決手段】 分枝をもつ熱架橋可能な(パー)フルオ
ロポリエーテルをベースとし、(a)2より大きいNCO
官能価を有するポリイソシアネート、および(b)2官能
性水素化モノマー、ならびに、(c)2官能性ヒドロキ
シル化(パー)フルオロポリエーテルおよび/または
(e)単官能性ヒドロキシまたはカルボキシ(パー)フ
ルオロポリエーテルまたは単官能性ヒドロキシ(パー)
フルオロアルカンから形成されるカチオン性オリゴウレ
タンの水性分散体から得られる熱架橋可能なフッ素化ポ
リウレタンを用いて、ゴム、プラスチック、金属または
ガラスにドライ潤滑性皮膜を形成する。
Description
質、例えば、EPR、EPDM、SBRなどのゴム類、
プラスチック類、金属類、ガラスなどに低摩擦係数を付
与しドライ潤滑性とするための、重合体分散体の使用に
関する。さらに詳しくは、官能性(パー)フルオロポリ
エーテル(PFPE)またはPFPEと他のフルオロ重
合体との混合物から形成されるカチオン性フッ素化オリ
ゴウレタンの水性分散体の使用に関する。
摩擦による損傷を避け、長期間潤滑効果を保持すること
が要求される時に行われる。すなわち、ドライ潤滑処理
によって長期間表面特性が保持される。特に、ドライ潤
滑処理は、接触表面が耐摩耗性の低いゴムまたはプラス
チックであるときに重要である。ドライ潤滑処理の一例
としては、自動車安全ガラスおよびその他のガラスの取
り付け具として用いられるゴムパーツに摩擦およびノイ
ズを低減するために行なわれる。これらの取り付け具
は、摩擦の問題の他、光および大気成分に暴露されるこ
とを考慮して、摩擦の低減および機械的性質の長期間保
持が図られる。
イ潤滑系が知られている。EP761,791には、ポ
リシロキサンとシリコンゴムをベースとする組成物であ
って、150℃において水溶性ポリアミンで架橋可能で
あって、EPDMタイプのゴム表面に厚さ1〜3μmの
被覆を形成し、摩擦係数0.4〜0.7(1kg、100
mg/min)を付与し得る組成物が記載されてい
る。この組成物は、摩擦係数が十分を改善されないこと
と、2成分系であるためポットライフが短い難点があ
る。
2 1999、p676には、JP11 291769の
要約が記載されており、ポリテトラメチレングリコール
(PTMG)をベースとするポリウレタンプレポリマー
に粉状フッ素樹脂とパーフルオロポリエーテルを混合し
て得られる、EPDMゴム用被覆剤が示されている。出
願人の追試結果では、水素化ポリウレタンプレポリマー
と粉状フッ素樹脂(PTFE)を用いた場合、やはり摩
擦係数の低下は充分でなかった。EP903,385に
は、光架橋可能なシリコン(エポキシ官能基を有するポ
リオルガノシロキサン)をベースとし、架橋シリコン樹
脂の粒径が約0.5〜12μmである、低摩擦係数を有
する被覆を形成する組成物が記載されている。この組成
物は、塗布後に光架橋および乾燥のためUVランプを用
いなければならず、工業的にはコスト高である。
せるイソシアネート系プレポリマーに架橋剤およびシリ
コンオイルを配合してなるEPDMゴム被覆用組成物
(トルエン溶媒)が記載されている。この組成物は、ト
ルエン溶媒を含むため、環境を悪化し、作業環境上の問
題を招く。また、被覆厚が11〜16μmと高い。米国
特許4,676,995には、アミド窒素に臭素含有基お
よび塩素含有基を有する変性ポリアミドをベースとする
有機溶媒組成物が記載されている。この組成物は、乾燥
固形分4%の塩化メチレン溶液をEPDMゴムに適用す
ると低摩擦係数を有する被覆を形成する。この組成物
は、有機溶媒を含むため、やはり上述の問題がある。米
国特許4,720,518にも、シリカのようなフィラー
と粉状PTFEを配合した同様な重合体の有機溶媒組成
物が記載されている。
環境悪化を回避し、作業環境上の問題を解決するため、
水性重合体組成物を用いて、ゴム、プラスチック、金属
およびガラスに、次の特性を兼備するドライ潤滑層を形
成する技術が要望されている。動摩擦係数(ASTM
D1894−78)が0.4未満、好ましくは0.3以下
である。 処理表面に高い接着性(ASTM D3359−87)を示
す。 光酸化劣化に高い耐性を示す。 耐摩擦性が大きい。 耐吸水性が大きい。 厚さが0.1〜5μm、好ましくは1〜3μmと薄いド
ライ潤滑層を形成する。 本発明の目的は、上記の特性を兼備するドライ潤滑層を
形成する技術を提供することにある。
能性を有する熱架橋可能なフッ素化オリゴウレタンの水
性分散体を使用することによって、意外にも、上記目的
が達成できることを見出した。
チック、金属またはガラスにドライ潤滑性を付与する目
的で、改良された摩擦係数を有する被覆を形成するため
の下記特性を満足する熱架橋可能なフッ素化ポリウレタ
ンの使用が提供される。該熱架橋可能なフッ素化ポリウ
レタンは、分枝を有する熱架橋可能な(パー)フルオロ
ポリエーテル(PFPE)をベースとするカチオン性オ
リゴウレタンの水性分散体から得られるものであり、該
カチオン性オリゴウレタンは、蒸気圧浸透圧法により測
定される数平均分子量が9,000以下であり、かつ、
次の成分(a)および成分(b)に相当するモノマーおよびマ
クロマー、ならびに、次の成分(c)および/または成
分(e)に相当する化合物から形成されるものである。 成分(a): ジブチルアミン−HCl滴定(ASTM D
2572)により測定されるNCO官能価が2より大き
く、好ましくは3〜4である脂肪族、環状脂肪族または
芳香族ポリイソシアネート; 成分(b): 化学的に互いに異なる2つの官能基を有す
る次式(Ib)で表わされる2官能性水素化モノマー
(ヘテロ官能性モノマー): X0−(CR1 AR2 A)b−Y0 (Ib) 式中、R1 AおよびR2 Aは、互いに同一であっても相異し
てもよく、水素およびC1〜C10脂肪族基から選ば
れ、bは1〜20、好ましくは1〜10の整数であり、
X0は XAH(XA=OまたはS)であり、またY0
は 塩形成性、アニオン性またはカチオン性官能基であ
り、ただし、X0=OH、b=1、R1 A=R 2 A=Hのと
きは、Y0は、好ましくは次式(Ib1): -CH2O−(CH2−CH2O)nT−CH3 (Ib1) (式中のnTは3〜20の整数である)で表わされる親
水性基である;
0、好ましくは700〜2,000を有する2官能性ヒ
ドロキシル化(パー)フルオロポリエーテル(PFPE
ジオール); 成分(e): 数平均分子量300〜1,000、好ましく
は400〜800を有する単官能性ヒドロキシまたはカ
ルボキシ(パー)フルオロポリエーテル(e0)または数
平均分子量300〜1,000、好ましくは400〜8
00を有する単官能性ヒドロキシ(パー)フルオロアル
カン(e');
形成には、任意成分として、下記化合物(d)および/ま
たは(dI)が用いられてもよい; 成分(d): 架橋可能な化学官能基を上記カチオン性オ
リゴウレタンに導入可能にする前記式(Ib)で表わさ
れる水素化モノマー、 ただし、式(Ib)中のR1 A、R2 A、bおよびX0は上
記のとおりであり、またY0は
B=HまたはCH3)、−Si(ORX)3(式中RXは
C1〜C5、好ましくはC1〜C3の飽和アルキル)、
−CH2CH=CH2、−OCH=CH2の中から選ば
れる官能基であり; 成分(dI): NCO基とともに、加水分解に対し安定
であるが熱に対し不安定な結合を形成し得る、NCO基
のブロック剤として知られている水素活性な化合物であ
って、例えば、ケトオキシム類(例えば、メチルエチル
ケトオキシム)、フェノール類およびモノ−およびジ−
アルキル置換フェノール類(C1〜C8アルキル置換基
を有する)、ピラゾール、カプロラクタム、エチルマロ
ネート、アセチルアセトン、エチルアセトアセテートの
中から選ばれる水素活性な化合物。
ンの水性分散体は、上記成分(a)および成分(b)に相当す
るモノマーおよびマクロマー、ならびに、成分(c)お
よび/または成分(e)に相当する化合物から形成さ
れ、所望により、任意成分として、化合物(d)および/
または(dI)が用いられる。好ましくは、カチオン性オ
リゴウレタンの形成には、成分(a)+成分(b)+成分(c)
および所望により成分(e)が用いられる。
れる各成分の量は、好ましくは、下記のとおりである。 成分(a)(ポリイソシアネート): 乾燥オリゴウレタ
ンの合計重量に基づき10〜70重量%、好ましくは2
0〜40重量%; 成分(b)(イオン性ヘテロ官能性水素化モノマー):
乾燥オリゴウレタンの合計重量に基づく重量が、モノマ
ーの分子量について計算した成分(b)のモル数と成分(a)
中のNCO基のモル数との比として1/3:1ないし2
/3:1の範囲;
マー(c)の分子量について計算した成分(c)中のヒドロ
キシル基のモル数と残留遊離NCO基のモル数(合計N
CO基のモル数と成分(b)と組み合わさったNCO基の
モル数との差)との比として3〜1.1、好ましくは1.
5〜1.1の範囲; なお、成分(c)が用いられない場合(この場合は成分(e)
が用いられる)は、成分(e)+成分(d)+成分(dI)の合計
モル数と残留NCO基のモル数(当初の成分(a)の合計
モル数と、成分(b)と反応した成分(a)のモル数との差)
との比が1:1であり、かつ成分(e)が乾燥オリゴウレ
タンの重量に基づき少なくとも30重量%用いなければ
ならない;成分(c)が用いられる場合は、成分(e)+成分
(d)+成分(dI)の合計モル数は、成分(b)のモル数に基づ
き、0〜90重量%、好ましくは0〜60重量%の範囲
である。
族ポリイソシアネートは、市販されており、その例とし
ては、ポリイソシアヌレート類、ビウレット類、ならび
に以下のジイソシアネート類の付加物:ヘキサメチレン
ジイソシアネート HDI、イソホロンジイソシアネー
ト IPDI、トルエンジイソシアネート TDI、ジフ
ェニルメタンジイソシアネート MDIおよび水素化ジ
フェニルメタノジイソシアネート H12−MDIが挙
げられる。市販品の具体例としては、べスタナート Ves
tanat T1890(IPDIトリマー; Huls)、トロネ
ート ToronateTM HDT-LV (HDIトリマー;ローンプ
ーラン社)などが挙げらる。 成分(b)の「ヘテロ官能性モノマー」とは、鎖末端にそれ
ぞれ互いに異なる官能基を有するモノマーを意味する。
成分(b)のヘテロ官能性水素化モノマーのXAH官能基
において、XA=Oであるものが好ましく、特に好まし
いヘテロ官能性水素化モノマーは次式で表わされる構造
を有するものである。
3級アミノ基NR'NR"N(式中、R'NおよびR"
Nは、同一または相異してもよく、線状または分枝C1
〜C4アルキル基を表わす)であり;R'1AおよびR"
1Aは、同一または相異してもよく、水素または線状も
しくは分枝C1〜C4アルキル基であり;n1Aは1〜
10、好ましくは1〜4の整数である。式(1A)で表
わされる成分(b)のTが3級アミノ基であるもの、例え
ば、ジメチルアミノエタノール、ジエチルアミノエタノ
ール、ジメチルアミノプロパノール、ジエチルアミノプ
ロパノールが好ましい。
(パー)フルオロポリエーテルは、分子鎖に沿って統計
的に分布した下記に示す単位の少なくとも一種を有す
る。(C3F6O)、(CFYO)(式中、YはFまた
はCF3)、(C2F4O)、(CR4R5CF2CF
2O)(式中、R4およびR5は、同一であっても相異
してもよく、HおよびClの中から選ばれ、またパーフ
ルオロメチレン単位中のF原子は、H、Clまたは、例
えば1〜4の炭素原子を有する(パー)フルオロアルキ
ル基で置換されていてもよい)。
的に分布した下記に示すものの中から選ばれた(パー)
フルオロオキシアルキレン単位を有する。 (aI) −(C3F6O)m’(CFYO)n’− (式中、(C3F6O)および(CFYO)は、分子鎖
に沿って統計的に分布した(パー)フルオロオキシアル
キレン単位であり、m’およびn’は上記分子量に相当
する整数であり、n’は 0ではなく、m’/n’は5
〜40であり;Yは FまたはCF3であり;また、
n’は0であってもよい); (bI) −(C2F4O)p’(CFYO)q’−(C3F6O)t’− (式中、p’およびq’は、p’/q’の比が5〜0.
3、好ましくは2.7〜0.5となり、かつ前記分子量を
与える整数であり、t’は m’と同じ定義が与えられ
る整数であり、Yは FまたはCF3であり;また、
t’は0であってもよく、q’/(q’+p’+t’)
の比が1/10もしくはそれ未満で、t’/p’の比が
0.2〜6である。); (cI) −CR4R5CF2CF2O− (式中、R4およびR5は、同一であっても相異しても
よく、HおよびClの中から選ばれ;分子量は前記のと
おりであり;またパーフルオロメチレン単位中のF原子
は、H、Clまたは、例えば1〜4の炭素原子を有する
(パー)フルオロアルキル基で置換されていてもよ
い);
テル類(c)の末端基(互いに同一であっても相異して
もよい)は HO(CH2CH2O)X0CH2−型
(式中、X0は0〜4、好ましくは0〜2、より好まし
くは0である。これらの(パー)フルオロポリエーテル
は公知の製法によって製造できる(USP3,665,0
41、USP2,242,218、USP3,715,37
8およびEP239,123参照)。
ち、好ましいものは、成分(b)の式(1A)と同一式
で表わされ、同式中のR'1A、R"1Aおよびn1Aは
式(1A)にいて定義したものと同一であるが、Tは、
成分(d)中のY0として列挙したものの中から選ば
れ、式(1A)中のOH基は所望によりSH基で置換さ
れてもよい。
人のヨーロッパ特許出願EP001121.7に記載さ
れている。ヘテロ官能性単量体成分(b)が上記式(1
A)で表わされるアミノアルコールであるときは、上記
成分(dI)に相当する水素活性化合物を用いることな
く、組成物の架橋条件下にカチオン性オリゴウレタンの
熱架橋を行なうことができる。オリゴマー中に上記アミ
ノアルコールが存在するときは、熱処理によって、ウレ
タン結合のNCOとヘテロ官能性単量体成分(b)のカ
ルボキシル基との結合を回復することができ、架橋条件
下に、オリゴウレタン構造に存在するイオン性基の量が
低下する(架橋温度においてアミノアルコールが蒸発す
る)。いかなる理論にも拘束されるものではないが、後
記実施例に示されるように、この事実は、上記オリゴウ
レタンを用いて形成される被覆が高い耐水性を有し、そ
の摩擦係数が長期間保持されることを意味する。
カルボキシ−(パー)フルオロポリエーテル類(e’)か
らなるときは、該成分(e’)は PFPEジオール成分
(c)を構成する少なくとも一種の(パー)フルオロオ
キシアルキレン単位を有する。成分(e0)は、好ましく
は、分子鎖に沿って統計的に分布した下記に示すものの
中から選ばれた単位を有する。 (IB) A’O−(C3F6O)m(CFYO)n− (式中、Yは−Fまたは−CF3;A’は−CF3、−
C2F5、−C3F7、−CF2Cl、−C2F4C
l;C3F6O単位およびCFYO単位は、(パー)フ
ルオロポリエーテル鎖に沿ってランダムに分布してお
り、mおよびnは整数であって、m/n比は2以上であ
る。)。これらに相当する化合物は、GB1,104,4
82に記載される方法に従ってヘキサフルオロプロペン
の光酸化によって得ることができる。 (IIB) C3F7O(C3F6O)m− (式中、mは、前記数平均分子量を与える正の整数であ
る)。これらに相当する化合物は、ヘキサフルオロプロ
ペンエポキシドのイオンテロメリゼーションによって得
ることができる。(例えば、USP3,242,218参
照)。
ではない整数であって、前記成分(e)について示した
数平均分子量を与える整数である。)これらに相当する
化合物は、USP3,242,218に記載される方法に
よってC3F6とC2F4との混合物の光酸化によって
得ることができる。また、反応性単官能末端基はTb
(CH2CH2O)X0CH2−型(式中、X0は0〜
4、好ましくは0〜2の整数、より好ましくは0であ
り、TbはOHである。ただし、成分(e0)が、単官能
性カルボキシ−(パー)フルオロポリエーテルであると
きは、反応性単官能末端基は−CF2−COOHであ
る。
ー)フルオロアルカン類からなるときは、該単官能性ヒ
ドロキシ−(パー)フルオロアルカン類としては次式
(e')で表わされるものが好ましい。 (RfI)pIQ−OH (e') 式中、 RfIは、C3〜C30、好ましくはC3〜C
20のフルオロアルキル基であり;pIは、1または2
であり;
6〜C12芳香族結合ブリッジであり;所望によりQは
N、O、Sのようなヘテロ原子またはカルボニルイミ
ノ基、スルホニルイミノ基もしくはカルボニル基を含ん
でもよく;Qは 置換されないか、またはハロゲン原
子、ヒドロキシル基、C1〜C6アルキル基の中から選
ばれた置換基に結合しており;Qは 好ましくは二重結
合および三重結合を含まず、飽和状態にあり;Qは 好
ましくは −CH2−、−C2H4−、−SO2N(R
5)C2H4−、−SO2N(R5)CH2CH(CH
3)−、−C2H4SO2N(R5)C4H8−の中か
ら選ばれた2価の基である(式中、R5はHまたはC1
〜C4アルキル基)。上記単官能性PFPE成分(e0)
がカルボキシ基をもつときは、−NCOにより形成され
る結合はウレタン型ではなくアミド型となる。
平均分子量は 好ましくは2,000〜9,000であ
る。数平均分子量は、例えば、蒸気圧浸透圧VPO法な
どの公知の方法により測定できる。 測定に用いられる溶
媒としては、例えばトリフルオロエタノールのようなフ
ッ素含有溶媒、または例えば酢酸エチルのような非フッ
素含有溶媒が挙げられる。本発明に従って、ゴム、プラ
スチック、金属またはガラスのような材料の表面に被覆
を形成するのに用いる上記オリゴウレタンを含有する出
発組成物は、単成分水性分散体である。その安定性は、
12ヶ月を超える。単成分水性分散体中の乾燥固形分含
有量は1〜70%、好ましくは10〜30%である。本
発明で用いる上記水性分散体は、有機溶剤中で上記オリ
ゴマーに有機酸または無機酸を加えて塩化し、得られた
有機混合物を水中に分散し、有機溶剤を蒸発除去するこ
とにより得られる。
ンとともに他のフルオロポリマーを配合することによっ
て、ポリマーの潤滑特性をさらに改善することができる
ことを見出した。水性分散体中に配合するフルオロポリ
マーの合計含有量は、0〜30重量%、好ましくは1〜
10重量%である。フルオロポリマーとしては、例え
ば、テトラフルオロエチレン(TFE)(共)重合体を
用いることができ、また、TFE(共)重合体は、好ま
しくは対応する濃度のラテックスとして、かつ好ましく
は非イオン界面活性剤とカチオン界面活性剤との混合物
で安定化された形態で用いられる。 非イオン界面活性
剤としては、例えばトリトンTritonTM X100が用
いられ、また、カチオン界面活性剤としては、例えばセ
チル・トリメチルアンモニウム・ブロミドが用いられ
る。
とも一つのエチレン系不飽和結合を有する一種または二
種以上のコモノマーとのコポリマーは、共に粉体でまた
はラテックスの形態で用いることができるが、好ましく
はラテックスまたは分散体の形態で用いられる。テトラ
フルオロエチレン(TFE)(共)重合体のラテックス
または分散体は、TFEの単独重合、またはTFEと少
なくとも一つのエチレン系不飽和結合を有する一種また
は二種以上のコモノマーとの共重合により形成すること
ができる。共重合に際し使用するコモノマーの量は0〜
3モル%、好ましくは0.01〜1モル%である。
0nm、好ましくは80〜300nmである。平均粒径
は180〜400nmの水性分散体は、アルゴフロンAl
goflonTM D60として市販されており、 また、 常法ニ従
って水性乳化重合法により製造することができる。 平均粒径20〜80nm、好ましくは20〜60nmを
有するTFE単独重合体およびTFE共重合体は、熱可
塑性TFE共重合体、好ましくは、ヘキサフルオロプロ
ペンを7〜27重量%含む熱可塑性TFE共重合体、お
よび、パーフルオロアルキルビニルエーテル類およびフ
ッ素化ジオキソール類、好ましくはメチル−、エチル
−、プロピルビニルエーテル、2,2,4−トリフルオロ
−5−トリフルオロメトキシ−1,3−ジオキソール(T
DD)、パーフルオロ−2,2−ジメチル−1,3−ジオ
キソール(PDD)の中から選ばれた少なくとも一種を
7〜27重量%含む熱可塑性TFE共重合体で形成する
ことができる。
体と平均粒径20〜80nmを有する分散体との混合物
を用いることもできる。これら大粒径の分散体と小粒径
の分散体との混合比は1/99〜99/1の範囲で選ぶ
ことができる。平均粒径20〜80nmというナノメー
ターサイズの水性分散体は、本出願人のEP969,0
55に記載される微細乳化重合法によって得ることがで
きる。
ルオロポリマーが、(過)フッ素化された末端基を有す
る(パー)フルオロポリエーテルであって、20℃にお
ける動粘度が30〜300センチストークス(3〜30
0 x 107m2/s)(ASTM D445)であるとき
は、架橋されたフッ素化されたオリゴウレタンのかたさ
を低減することができる。非反応性PFPEの量は一般
に0〜20%の範囲であって、その許容上限は、2また
はそれ以上の相が形成されず、本発明の重合体の単一水
分散相が形成されるものである。(過)フッ素化末端基
を有する(パー)フルオロポリエーテルは、オリゴウレ
タンを含有する有機溶液に添加され、塩にされ、水中に
分散され、最後に、オリゴウレタンの合成に用いた有機
溶剤を除去する。かくして得られた水性分散体に、上記
TFEポリマーを好ましくはラテックスの形態で添加す
ることができる。
び熱に弱い基のブロック解除に用いられる触媒は当業界
において周知である。ポリウレタンの合成に一般に用い
られている有貴金属およびアミン触媒が挙げられる。例
えば、可動橋架け結合Sn−Sを有するジアルキル錫塩
またはジブチル錫ラウレートのような水溶性または水分
散性の触媒、例えばファストキャットFastcat
TM、ならびにジエチレントリアミン、エチレンジアミ
ン、ジェファミナJeffaminaTM(ポリオキシ
プロピレン鎖にトリアミンが結合したもの)、N−エチ
ルエチレンジアミン、ジアゾビシクロオクタンなどのア
ミン触媒が挙げられる。触媒は、一般に、0.1〜5重
量%、好ましくは0.5〜1重量%の濃度で用いられ
る。本発明で用いるオリゴウレタンの合成のためには少
量の触媒を用いることが好ましく、熱に弱い基のブロッ
ク解除に用いられる触媒は、ちょうど調製した水性分散
体に添加する。この単成分分散体は非常に安定なため、
その製造サイクルは工業的に有用である。
%の濃度で容易に適用することができる。この濃度にお
いてその粘度が低いからである。上記のような触媒、架
橋性共触媒、イオン性および非イオン性、フッ素化界面
活性剤、光安定剤、充填材、顔料などの添加剤を調製し
た水性分散体に添加することができる。光安定剤として
は、例えば、ヒドロキシベゾフェノン、ヒドロキシベン
ゾトリアゾール誘導体、例えばテトラメチルピペリジン
のようなHALS(ヒンダードアミン)などが挙げられ
る。顔料としては、例えば、二酸化チタン、酸化鉄、N
i、Co、Zn、TiもしくはCr、CuもしくはF
e、Ni、Cr、Mnなどの混合金属酸化物、アルミン
酸コバルト;ならびに、有機顔料、例えばアントラキノ
ン、キナクリドン、テトラクロロイソインドリノン、ジ
ケトペリレン、フタロシアニンなどの誘導体類が挙げら
れる。充填材としては、例えば、シリカ、粒径20〜1
00μmのポリアミド、ゼオライト型ガラスなどが挙げ
られる。
剤、顔料および充填材用の、好ましくは重合体からなる
分散剤、増量剤、はじき防止剤、および発泡防止剤など
が挙げられる。上述の添加剤を配合したオリゴウレタン
含有分散体は、水で希釈してオリゴウレタン濃度を1〜
50重量%、好ましくは10〜45重量%とすることが
できる。本発明の分散体は、常用される、例えば、スプ
レー、ロールまたは浸漬などの手法によって上記の基材
に被覆を形成することができる。形成される被覆の厚さ
は0.1〜5μm、好ましくは1〜3μmの範囲であ
る。本発明の被覆が上記のような薄さで有効なことは、
基材の伸び、モジュラス、曲げ特性などの機械的特性に
実質的に影響しない点で有利である。
被覆が形成される基材として、水素化重合体からなるゴ
ムまたはプラスチックを用い、例えば、プラズマまたは
コロナ処理を施して重合体表面に反応性極性部位を形成
することによって、オリゴウレタン含有水性分散体の濡
れを高め、かつ架橋後のオリゴウレタンとの接着性を高
める。プラズマまたはコロナ処理を行なう雰囲気(空
気、酸素、窒素)に依存して、例えば、−OH、−CO
OH、−CO−、−NHR−など種々の反応性基を水素
化重合体の表面に形成することができる。これらの反応
性基は、架橋過程における熱ブロック解除反応時にオリ
ゴウレタンに発生する−NCO基およびカチオン性基と
の間に物理的および化学的相互作用を示し、水素化重合
体の表面に高い接着力を出現することができる。本発明
に従ってフッ素化ポリウレタンを使用するには、上記基
材上に上記オリゴウレタン含有分散体を上述の手法によ
って適用し、引き続き、乾燥し、130℃またはより高
温において1〜30分間架橋処理すればよい。架橋処理
時間は、処理温度に依存して変動し、例えば180℃で
は5分間で架橋が完了する。
するが、本発明はこれらの実施例に依って限定されるも
のではない。実施例において諸特性の評価は以下の方法
に依った。 イソシアネートプレポリマーまたはオリゴマーのNCO
濃度測定: ASTMD 2572 摩擦係数 (イ)摩擦係数: ASTM D 1894−78 (ロ)調湿後の摩擦係数:80℃の加熱器中、相体湿度
50%の雰囲気中で7日間コンディショニング(相対湿
度50%、80℃、7日間調湿)の後にASTM D 1
894−78により測定。
4hの光照射と40℃飽和雰囲気中での4hの凝縮浸漬
とを交互に繰り返すサイクルを500時間行うQVB熟
成(ASTM D 2244法)の後にASTM D 18
94−78による摩擦係数の測定を行なった。 (ニ)摩耗試験後の摩擦係数: 所望により上記フッ素
化ポリマーの存在下に、オリゴウレタンを片面に塗布架
橋したゴムサンプルをガラス面上に1kgの荷重をかけ
ながら同一両方向に連続的に擦った。1,000ダブル
ストロークの後、上記ASTMに従って摩擦係数を測定
した。 接着性(クロスカット試験): ASTM D 3359
−87 耐水性: 綿フロックに水を含浸し、サンプルに1kg
の荷重をかけながら同一両方向に連続的に擦った。20
0ダブルストロークの後に被覆の外観に変化がなく、剥
落しないときは、被覆は合格である。
ール成分(b)およびパーフルオロポリエーテルジオー
ル成分(c)を含むカチオン性オリゴウレタンの合成 機械的攪拌器、温度計および還流コンデンサーを具えた
2L第1ガラス反応器に、窒素気流下、ベスタナートVes
tanatTM T1890/100 400gを無水酢酸エチル400gに
溶解した溶液を装入した。溶液を70℃に昇温し、次い
でファスカットTM 4224の20重量%溶液2.5mlを加
え、ジメチルアミノプロパノール55.07gを1時間
に亘って滴下した。混合物をさらに1時間反応せしめ、
NCO濃度測定を行なった。ヒドロキシル当量730の
パーフルオロポリエーテルジオール(フォンブリンFomb
linTM ZDOL)1,171gを無水酢酸エチル297gで
希釈し、5L第2反応器に装入した。溶液を78℃に昇
温し、ポリイソシアネートを第1反応器から第2反応器
へ、窒素雰囲気下に攪拌しながら、1時間に亘って滴下
した。NCO吸着バンド(IR分光分析において227
0cm−1)が消失するまで反応させた。反応混合物を
室温まで戻した。酢酸38.49gをN−メチルピロリ
ドン(NMP)162gに溶解したものを攪拌下に加
え、混合物を30分間反応させた。引き続き、蒸留水
3.8kgを室温下に強く攪拌(500rpm)しなが
ら1時間に亘って加え、カチオン性の水性ポリマー分散
体を得た。40℃残留圧50mmHgにて酢酸エチルを
蒸発除去した。得られたカチオン性オリゴマー(PU
D)の水性ポリマー分散体の乾燥固形分含有量は30重
量%であった。
Mへの適用 実施例1で得た水性分散体を用いて次の組成(水を除
く、重量部)を有する水性組成物を調製した。 カチオン性PUD: 97 チヌビン TinuvinTM 1130: 1.8 チヌビン TinuvinTM 292: 0.9 ファスカット FascatTM 4224: 0.3 No.3EPDM試料(サイズ10x5cm)を出力1
0ワットで6分間予備プラズマ処理した。この処理によ
って水との接触角は95oから50oに低下し、試料表
面の濡れ特性が改善された。上記組成物の20重量%水
性液を試料表面にスプレーコートした。空気ストーブに
て80℃で5分間処理して、水性液および残留有機分
(フラッシュピリオド)を除去した後180℃で5分間
架橋処理した。
た。 摩擦係数: 0.30−0.40 調湿後の摩擦係数: 0.30−0.40 QVB熟成後の摩擦係数: 0.30−0.40 接着性: 100% 耐水性: >200 d.s.(ダブルストローク) 上記試験結果にみられるように、試料表面の摩擦係数
は、吸水(調湿)処理後またはQVB熟成後であっても
変化を受けないことが判る。接着性および耐水性はとも
に優れていた。
0nmのPTFEとの混合物のEPDMへの適用 実施例1で得た水性分散体を用いて次の組成(水を除
く、重量部)を有する水性組成物を調製した。 カチオン性PUD: 92 PTFE(粒径90nm) 4.6 トリトン TritonTM 0.4 CTAB 0.1 チヌビン TinuvinTM 1130: 1.8 チヌビン TinuvinTM 292: 0.9 ファスカット FascatTM 4224: 0.2 PTFEは、濃縮PTFEラテックス(アルゴフロン A
lgoflonTM L100、濃度25重量%、粒径90nm)、ト
リトンおよびカチオン界面活性剤CTAB(セチルトリ
メチルアンモニウムブロミド)を水に加えて調製した水
性分散体として用いた。このPTFE水性分散体を実施
例1で得た水性分散体に加え、さらにその他の成分、チ
ヌビン 1130、チヌビン 292 およびファスカット 4224
を加えた。No.3EPDM試料に実施例2と同様な予
備プラズマ処理を施した。上記組成物の20重量%水性
液を試料表面にディップコートした。
た。 摩擦係数: 0.20−0.25 調湿後の摩擦係数: 0.20−0.25 QVB熟成後の摩擦係数: 0.20−0.25 摩耗試験後の摩擦係数: 0.20−0.25 接着性: 100% 耐水性: >200 d.s.(ダブルストローク) 上記試験結果にみられるように、試料表面の摩擦係数
は、吸水(調湿)処理後またはQVB熟成後であっても
変化を受けないことが判る。実施例2との対比から、P
TFEを加えることによって摩擦係数が改善されことが
判る。
00nmのPTFEとの混合物のEPDMへの適用 実施例1で得た水性分散体を用いて次の組成(水を除
く、重量部)を有する水性組成物を調製した。 カチオン性PUD: 92 PTFE(粒径200nm) 4.6 チヌビン TinuvinTM 1130: 1.8 チヌビン TinuvinTM 292: 0.9 ファスカット FascatTM 4224: 0.2 PTFE分散体(アルゴフロン AlgoflonTM D60、濃
度65重量%)を実施例1で得た水性分散体と混合し、
さらにその他の成分を加えて上記水性組成物を得た。N
o.3EPDM試料に実施例2と同様な予備プラズマ処
理を施した。上記組成物の20重量%水性液を試料表面
にスプレイコートした。
た。 摩擦係数: 0.20−0.21 調湿後の摩擦係数: 0.20−0.21 QVB熟成後の摩擦係数: 0.20−0.21 接着性: 100% 耐水性: >200 d.s.(ダブルストローク) 上記試験結果にみられるように、試料表面の摩擦係数
は、吸水(調湿)処理後またはQVB熟成後であっても
変化を受けないことが判る。実施例2との対比から、P
TFEを加えることによって、実施例3におけると同様
に摩擦係数が改善されことが判る。
ール成分(b)およびパーフルオロポリエーテルジオー
ル成分(c)を含むカチオン性オリゴウレタンの合成、
ならびに該オリゴウレタンと、非反応性末端基を有する
パーフルオロポリエーテルとを含有する水性分散体の調
製 実施例1と同様な手法により、有機溶剤中での重合を完
了し、反応混合物を室温まで冷却するまでの操作を行な
った。機械的攪拌器を具えた2つ首100mlフラスコ
に、固形分41.08gを含有する上記有機溶液56.2
7gを入れ、非反応性末端基を有し、数平均分子量3,
000を有するパーフルオロポリエーテル(フォンブリ
ン FomblinTM Y25)2.05gを滴下し、混合物を1時間
攪拌した。引き続き、酢酸0.977gをNMP4.1gに
溶解した液を加えて、オリゴウレタンを塩とし、次いで実
施例1と同様に水に分散せしめた。得られた水性分散体
の固形分含有量は30重量%であった。実施例1で得た
水性分散体を用いて次の組成(水を除く、重量部)を有
する水性組成物を調製した。 カチオン性PUD: 92 PTFE(粒径200nm) 4.6 チヌビン TinuvinTM 1130: 1.8 チヌビン TinuvinTM 292: 0.9 ファスカット FascatTM 4224: 0.2 PTFE分散体(アルゴフロン AlgoflonTM D60、濃
度65重量%)を実施例1で得た水性分散体と混合し、
さらにその他の成分を加えて上記水性組成物を得た。N
o.3EPDM試料に実施例2と同様な予備プラズマ処
理を施した。上記組成物の20重量%水性液を試料表面
にスプレイコートした。
た。 摩擦係数: 0.20−0.21 調湿後の摩擦係数: 0.20−0.21 QVB熟成後の摩擦係数: 0.20−0.21 接着性: 100% 耐水性: >200 d.s.(ダブルストローク) 上記試験結果にみられるように、試料表面の摩擦係数
は、吸水(調湿)処理後またはQVB熟成後であっても
変化を受けないことが判る。実施例2との対比から、P
TFEを加えることによって、実施例3におけると同様
に摩擦係数が改善されことが判る。
ポリエーテルとを含有する実施例5で得た水性分散体の
EPDM、アルミニウムおよびガラス基材への適用 実施例5で得た水性分散体を用いて次の組成(水を除
く、重量部)を有する水性組成物を調製した。 カチオン性PUD: 92.5 フォンブリン FomblinTM Y25 4.6 チヌビン TinuvinTM 1130: 1.8 チヌビン TinuvinTM 292: 0.9 ファスカット FascatTM 4224: 0.2 No.3EPDM試料に実施例2と同様な予備プラズマ
処理を施した。上記組成物の20重量%水性液を試料表
面にスプレイコートした。
た。 摩擦係数: 0.26−0.30 調湿後の摩擦係数: 0.26−0.30 QVB熟成後の摩擦係数: 0.26−0.30 接着性: 100% 耐水性: >200 d.s.(ダブルストローク) 上記試験結果にみられるように、試料表面の摩擦係数
は、吸水(調湿)処理後またはQVB熟成後であっても
変化を受けないことが判る。実施例2との対比から、非
反応性末端基を有するパーフルオロポリエーテルを加え
ることによって摩擦係数が改善されことが判る。上記E
PDM試料と同一サイズのNo.3アルミニウム試料
に、上記組成物の20重量%水性液を試料表面にスプレ
イコートした。試料の特性を評価したところ、上記EP
DMの場合と実質的に差のない結果を得た。上記EPD
M試料と同一サイズのNo.3ガラス試料に、上記組成
物の20重量%水性液を試料表面にスプレイコートし
た。試料の特性を評価したところ、上記EPDMの場合
と実質的に差のない結果を得た。
ポリエーテルとを含有する実施例5で得た水性分散体
と、粒径200nmのPTFEとの混合物のEPDM、
アルミニウムおよびガラス基材への適用 実施例5で得た水性分散体を用いて次の組成(水を除
く、重量部)を有する水性組成物を調製した。 カチオン性PUD: 88 フォンブリン FomblinTM Y25 4.6 PTFE(粒径200nm) 4.5 チヌビン TinuvinTM 1130: 1.8 チヌビン TinuvinTM 292: 0.9 ファスカット FascatTM 4224: 0.2 PTFE分散体は実施例4と同様に調製した。実施例4
と同様な手法によって水性組成物を調製した。No.3
EPDM試料に実施例2と同様な予備プラズマ処理を施
した。上記組成物の20重量%水性液を試料表面にスプ
レイコートした。
た。 摩擦係数: 0.19−0.21 調湿後の摩擦係数: 0.19−0.21 QVB熟成後の摩擦係数: 0.19−0.21 接着性: 100% 耐水性: >200 d.s.(ダブルストローク) 上記試験結果にみられるように、試料表面の摩擦係数
は、吸水(調湿)処理後またはQVB熟成後であっても
変化を受けないことが判る。実施例3、4および6との
対比から、非反応性末端基を有するパーフルオロポリエ
ーテルとPTFEを加えることによって摩擦係数が一段
と改善されことが判る。
アルミニウム試料に、上記組成物の20重量%水性液を
試料表面にスプレイコートした。試料の特性を評価した
ところ、次の結果を得た。 摩擦係数: 0.12−0.13 調湿後の摩擦係数: 0.12−0.13 QVB熟成後の摩擦係数: 0.12−0.13 接着性: 100% 耐水性: >200 d.s.(ダブルストローク) 上記EPDM試料と同一サイズのNo.3ガラス試料
に、上記組成物の20重量%水性液を試料表面にスプレ
イコートした。試料の特性を評価したところ、次の結果
を得た。 摩擦係数: 0.12−0.13 調湿後の摩擦係数: 0.12−0.13 QVB熟成後の摩擦係数: 0.12−0.13 接着性: 100% 耐水性: >200 d.s.(ダブルストローク) アルミニウム試料およびガラス試料にそれぞれ被覆を形
成したものは、EPDM試料に被覆を形成したものと比
較して、摩擦係数は良好であった。
ール成分(b)およびパーフルオロポリエーテルジオー
ル成分(c)およびカルボキシル単官能性パーフルオロ
ポリエーテル成分(e)を含むカチオン性オリゴウレタ
ンの合成 機械的攪拌器、温度計および還流コンデンサーを具えた
2L第1ガラス反応器に、窒素気流下、ベスタナートVes
tanatTM T1890/100 400gを無水THF400gに溶解
した溶液を装入した。溶液を70℃に昇温し、次いでフ
ァスカットTM4224の20重量%溶液2.5mlを加え、
前記(e0)成分に相当する単官能性カルボキシパーフ
ルオロポリエーテル(下記式: A'O(C3F6O)m(CF(CF3)O)nCOO
H 式中、A'=ClCF2−;で表わされ、数平均分子量
970を有する)390gを1時間に亘って滴下した。
混合物を70℃で2時間反応せしめ、次いでNCO濃度
測定を行なった。引き続き、ジメチルアミノプロパノー
ル41.36gを1時間に亘って滴下し、混合物を窒素
雰囲気下70℃で攪拌しながらさらに1時間保持し、N
CO濃度を制御した。ヒドロキシル当量730のパーフ
ルオロポリエーテルジオール(フォンブリンFomblinTM
ZDOL)879gをTHF330gで68℃において希釈
し、5L第2反応器に装入した。第1反応器中のポリイ
ソシアネートを第2反応器へ攪拌しながら、1時間に亘
って滴下した。NCO吸着バンド(IR分光分析におい
て2270cm−1)が消失するまで攪拌下に反応させ
た。酢酸28.9gをNMP171gに溶解したものを
攪拌下に加え、混合物を30分間反応させた。引き続
き、蒸留水4.0kgを室温下に強く攪拌(500rp
m)しながら1時間に亘って加え、水性ポリマー分散体
を得た。最後に有機溶剤を40℃、50mmHgにて蒸
発除去した。得られた水性ポリマー分散体の乾燥固形分
含有量は30重量%であった。
エーテルジオール成分(c)、ブタンジオールおよびN
−メチルジエタノールアミンの反応による線状フッ素化
ポリウレタンの調製 機械的攪拌器、温度計および還流コンデンサーを具えた
2L第1ガラス反応器に、窒素気流下、IPDI 17
1.3gを無水酢酸エチル305gに溶解した溶液を装入
した。溶液を70℃に昇温し、次いでファスカットTM 4
224の20重量%溶液2.4mlを加えた。ヒドロキシル
当量650のパーフルオロポリエーテルジオール(フォ
ンブリンFomblinTM ZDOL)500gを2時間に亘って滴
下した。混合物をさらに1時間反応せしめ、NCO濃度
測定を行なった。反応温度を55℃に低下し、ブタンジ
オール17.3gとN−メチルジエタノールアミンとの
混合物を約30分間に亘って滴下した。反応混合物をN
CO吸着バンド(IR分光分析において2270cm
−1)が消失するまで攪拌した。酢酸13.87gをN
MP71gに溶解したものを加え、混合物を30分間攪
拌した。引き続き、蒸留水1660gを強く攪拌(50
0rpm)しながら1時間に亘って加え、カチオン性の
水性ポリマー分散体を得た。有機溶剤を最後に蒸発除去
した(40℃、50mmHg)。得られた水性ポリマー
分散体の乾燥固形分含有量は30重量%であった。
散体に粒径200nmのPTFEを加えた組成物のEP
DM、アルミニウムおよびガラス基材への適用 実施例9
で得た水性分散体を用いて次の組成(水を除く、重量
部)を有する水性組成物を調製した。 線状ポリウレタン: 92.6 PTFE(粒径200nm) 4.7 チヌビン TinuvinTM 1130: 1.8 チヌビン TinuvinTM 292: 0.9 PTFE分散体は実施例4と同様に調製した。最終水性
組成物は実施例4記載の手法に従って調製した。No.
3EPDM試料に実施例2と同様な予備プラズマ処理を
施した。上記組成物の20重量%水性液を試料表面にス
プレイコートした。そのように処理した試料表面を目視
観察したところ、表面は不規則かつ不均質であった。一
連の摩擦係数の測定を試みたが、データはばらつきが大
きく、摩擦係数は測定できなかった。ガラス試料および
アルミニウム試料について同様に同じ水性液をスプレイ
コートしたが、同様に摩擦係数は測定できなかった。
TM 、DMAP、PTMEG(ポリテトラメチレングリ
コール)を含有する水素化オリゴマーの合成 機械的攪拌器、温度計および還流コンデンサーを具えた
250ml第1ガラス反応器に、窒素気流下、ベスタナ
ートVestanatTM T1890/100 50gを無水酢酸エチル50
gに溶解した溶液を装入した。溶液を70℃に昇温し、
次いでファスカットTM 4224の20重量%溶液0.32m
lを加え、次いでジメチルアミノプロパノール6.89
gを1時間に亘って滴下した。混合物をさらに1時間反
応せしめ、次いでNCO濃度測定を行なった。ヒドロキ
シル当量500のPTMEG100.3gを無水酢酸エ
チル20gで希釈し、加熱して温度70℃とし、この溶
液を500ml第2反応器に装入した。第1の反応器中
に生成したポリイソシアネートを攪拌下に1時間に亘っ
て第2の反応器へ滴下した。NCO吸着バンド(IR分
光分析において2270cm− 1)が消失するまで混合
物を攪拌しながらさらに1時間保持した。酢酸4.8g
をNMP15.7gに溶解したものを攪拌下に加え、混
合物を30分間反応させた。引き続き、蒸留水378k
gを強く攪拌(500rpm)しながら1時間に亘って
加え、カチオン性水性ポリマー分散体を得た。最後に有
機溶剤を40℃、50mmHgにて蒸発除去した。得ら
れた水性ポリマー分散体の乾燥固形分含有量は30重量
%であった。
分散体に粒径200nmのPTFEを加えた組成物のE
PDM、アルミニウムおよびガラス基材への適用 実施例11で得た水性分散体を用いて次の組成(水を除
く、重量部)を有する水性組成物を調製した。 水素化オリゴウレタン: 92.4 PTFE(粒径200nm) 4.7 チヌビン TinuvinTM 1130: 1.8 チヌビン TinuvinTM 292: 0.9 ファスカット FascatTM 4224: 0.2 PTFE分散体は実施例4と同様に調製した。最終水性
組成物は実施例4記載の手法に従って調製した。No.
3EPDM試料に実施例2と同様な予備プラズマ処理を
施した。上記組成物の20重量%水性液を試料表面にス
プレイコートした。そのように処理した試料の摩擦係数
を測定した結果は、0.55〜0.60であった。この摩
擦係数の値は、オリゴウレタン成分が相違する他は、同
一濃度の水性組成物をスプレーコートにより適用した実
施例4に記載した試料の摩擦係数の2倍より大きい。
実施例4ではフッ素化されたオリゴウレタン成分を用い
たのに対し、この比較実施例12では、フッ素を含ま
ず、水素化されたオリゴウレタン成分が用いられてい
る。上記結果にみられるように、本発明で用いるフッ素
化されたオリゴウレタン成分と同じ構造を有するが、フ
ッ素を含まず、水素化されたものを用いた場合には良好
な摩擦係数を有する被覆が得られないことを示してい
る。上記EPDM試料と同一サイズのNo.3アルミニ
ウム試料について同様に同じ水性液をスプレイコートし
て、被覆を形成し、摩擦係数を測定した結果、0.51
〜0.53であった。この摩擦係数値はEPDM試料の
ものより小さいが、実施例4のものの2倍より大きい。
る熱架橋可能なフッ素化オリゴウレタンの水性分散体を
使用して、ゴム、プラスチック、金属またはガラスの表
面にドライ潤滑性を付与する目的で被覆を形成すると、
(1)動摩擦係数(ASTMD1894−78)が0.
4未満、好ましくは0.3以下であり、(2)被処理表
面に高い接着性を示し、(3)光酸化劣化に高い耐性を
示し、(4)耐摩擦性が大きく、(5)耐吸水性が大き
く、(6)厚さが0.1〜5μm、好ましくは1〜3μ
mと薄いドライ潤滑層が形成される。また、フッ素化オ
リゴウレタンの水性分散体を使用するため、有機溶媒の
使用に伴う環境悪化を回避し、作業環境上の問題を生じ
ない。
Claims (26)
- 【請求項1】 ゴム、プラスチック、金属またはガラス
にドライ潤滑性を付与する目的で、改良された摩擦係数
を有する被覆を形成するための、下記特性を満足する熱
架橋可能なフッ素化ポリウレタンの使用。該熱架橋可能
なフッ素化ポリウレタンは、分枝を有する熱架橋可能な
(パー)フルオロポリエーテル(PFPE)をベースと
するカチオン性オリゴウレタンの水性分散体から得られ
るものであり、 該カチオン性オリゴウレタンは、蒸気圧浸透圧法により
測定される数平均分子量が9,000以下であり、か
つ、次の成分(a)および成分(b)に相当するモノマーおよ
びマクロマー、ならびに、次の成分(c)および/また
は成分(e)に相当する化合物から形成されるものであ
る。 成分(a): ジブチルアミン−HCl滴定(ASTM D
2572)により測定されるNCO官能価が2より大き
く、好ましくは3〜4である脂肪族、環状脂肪族または
芳香族ポリイソシアネート; 成分(b): 化学的に互いに異なる2つの官能基を有す
る次式(Ib)で表わされる2官能性水素化モノマー
(ヘテロ官能性モノマー): X0−(CR1 AR2 A)b−Y0 (Ib) 式中、R1 AおよびR2 Aは、互いに同一であっても相異し
てもよく、水素およびC1〜C10脂肪族基から選ば
れ、bは1〜20、好ましくは1〜10の整数であり、
X0は XAH(XA=OまたはS)であり、またY0
は 塩形成性、アニオン性またはカチオン性官能基であ
り、ただし、X0=OH、b=1、R1 A=R 2 A=Hのと
きは、Y0は、好ましくは次式(Ib1): -CH2O−(CH2−CH2O)nT−CH3 (Ib1) (式中のnTは3〜20の整数である)で表わされる親
水性基である; 成分(c): 数平均分子量400〜3,000、好ましく
は700〜2,000を有する2官能性ヒドロキシル化
(パー)フルオロポリエーテル(PFPEジオール); 成分(e): 数平均分子量300〜1,000、好ましく
は400〜800を有する単官能性ヒドロキシまたはカ
ルボキシ(パー)フルオロポリエーテル(e0)または数
平均分子量300〜1,000、好ましくは400〜8
00を有する単官能性ヒドロキシ(パー)フルオロアル
カン(e'); さらに、 上記カチオン性オリゴウレタンの形成には、任
意成分として、下記化合物(d)および/または(dI)が用
いられてもよい; 成分(d): 架橋可能な化学官能基を上記カチオン性オ
リゴウレタンに導入可能にする前記式(Ib)で表わさ
れる水素化モノマー、 ただし、式(Ib)中のR1 A、R2 A、bおよびX0は上
記のとおりであり、またY0は 【化1】 −OCOC(RI B)C=CH2(式中RI B=Hまたは
CH3)、−Si(OR X)3(式中RXはC1〜C5、
好ましくはC1〜C3の飽和アルキル)、−CH2CH
=CH2、−OCH=CH2の中から選ばれる官能基で
あり; 成分(dI): NCO基とともに、加水分解に対し安定
であるが熱に対し不安定な結合を形成し得る、NCO基
のブロック剤として知られている水素活性な化合物であ
って、例えば、ケトオキシム類(例えば、メチルエチル
ケトオキシム)、フェノール類およびモノ−およびジ−
アルキル置換フェノール類(C1〜C8アルキル置換基
を有する)、ピラゾール、カプロラクタム、エチルマロ
ネート、アセチルアセトン、エチルアセトアセテートの
中から選ばれる水素活性な化合物。 - 【請求項2】 上記カチオン性オリゴウレタンの形成
に、成分(a)+成分(b)+成分(c)および所望により成分
(e)が用いられる請求項1記載の熱架橋可能なフッ素化
ポリウレタンの使用。 - 【請求項3】 上記カチオン性オリゴウレタンの形成に
用いられる各成分の量が下記のとおりである請求項1ま
たは請求項2に記載の熱架橋可能なフッ素化ポリウレタ
ンの使用。 成分(a)(ポリイソシアネート): 乾燥オリゴウレタ
ンの合計重量に基づき10〜70重量%、好ましくは2
0〜40重量%; 成分(b)(イオン性ヘテロ官能性水素化モノマー):
乾燥オリゴウレタンの合計重量に基づく重量が、モノマ
ーの分子量について計算した成分(b)のモル数と成分(a)
中のNCO基のモル数との比として1/3:1ないし2
/3:1の範囲; 成分(c)(PFPEジオール): マクロマー(c)の分子
量について計算した成分(c)中のヒドロキシル基のモル
数と残留遊離NCO基のモル数(合計NCO基のモル数
と成分(b)と組み合わさったNCO基のモル数との差)
との比として3〜1.1、好ましくは1.5〜1.1の範
囲; なお、成分(c)が用いられない場合(この場合は成分(e)
が用いられる)は、成分(e)+成分(d)+成分(dI)の合計
モル数と残留NCO基のモル数(当初の成分(a)の合計
モル数と、成分(b)と反応した成分(a)のモル数との差)
との比が1:1であり、かつ成分(e)が乾燥オリゴウレ
タンの重量に基づき少なくとも30重量%用いなければ
ならない;成分(c)が用いられる場合は、成分(e)+成分
(d)+成分(dI)の合計モル数は、成分(b)のモル数に基づ
き、0〜90重量%、好ましくは0〜60重量%の範囲
である。 - 【請求項4】 成分(a)の脂肪族、環状脂肪族または芳
香族ポリイソシアネートは、ポリイソシアヌレート類、
ビウレット類、ならびに以下のジイソシアネート類の付
加物:ヘキサメチレンジイソシアネート HDI、イソ
ホロンジイソシアネート IPDI、トルエンジイソシ
アネート TDI、ジフェニルメタンジイソシアネート
MDIおよび水素化ジフェニルメタノジイソ
シアネート H12−MDIの中から選ばれる、請求項
1〜請求項3のいずれかに記載の熱架橋可能なフッ素化
ポリウレタンの使用。 - 【請求項5】 成分(b)のヘテロ官能性水素化モノマー
のXAH官能基においてXA=Oであって、該ヘテロ官
能性水素化モノマーは次式で表わされる構造を有するも
のである請求項1〜請求項4のいずれかに記載の熱架橋
可能なフッ素化ポリウレタンの使用。 【化2】 式中、Tは、SO3H、COOH、または3級アミノ基
NR'NR"N(式中、R'NおよびR"Nは、同一または
相異してもよく、線状または分枝C1〜C4アルキル基
を表わす)であり;R'1AおよびR"1Aは、同一また
は相異してもよく、水素または線状もしくは分枝C1〜
C4アルキル基であり;n1Aは1〜10、好ましくは
1〜4の整数である。 - 【請求項6】 式(1A)で表わされる成分(b)のTが
3級アミノ基である請求項5に記載の熱架橋可能なフッ
素化ポリウレタンの使用。 - 【請求項7】 成分(c)である2官能性ヒドロキシル化
(パー)フルオロポリエーテルが、分子鎖に沿って統計
的に分布した下記に示す単位の少なくとも一種を有す
る、請求項1〜請求項6のいずれかに記載の熱架橋可能
なフッ素化ポリウレタンの使用。(C3F6O)、(C
FYO)(式中、YはFまたはCF3)、(C2F
4O)、(CR4R5CF2CF2O)(式中、R4お
よびR5は、同一であっても相異してもよく、Hおよび
Clの中から選ばれ、またパーフルオロメチレン単位中
のF原子は、H、Clまたは、例えば1〜4の炭素原子
を有する(パー)フルオロアルキル基で置換されていて
もよい)。 - 【請求項8】 成分(c)が、分子鎖に沿って統計的に分
布した下記に示すものの中から選ばれた(パー)フルオ
ロオキシアルキレン単位を有する、請求項7に記載の熱
架橋可能なフッ素化ポリウレタンの使用。 (aI) −(C3F6O)m’(CFYO)n’− (式中、(C3F6O)および(CFYO)は、分子鎖
に沿って統計的に分布した(パー)フルオロオキシアル
キレン単位であり、m’およびn’は上記分子量に相当
する整数であり、n’は 0ではなく、m’/n’は5
〜40であり;Yは FまたはCF3であり;また、
n’は0であってもよい); (bI) −(C2F4O)p’(CFYO)q’−(C3F6O)t’− (式中、p’およびq’は、p’/q’の比が5〜0.
3、好ましくは2.7〜0.5となり、かつ前記分子量を
与える整数であり、t’は m’と同じ定義が与えられ
る整数であり、Yは FまたはCF3であり;また、
t’は0であってもよく、q’/(q’+p’+t’)
の比が1/10もしくはそれ未満で、t’/p’の比が
0.2〜6である。); (cI) −CR4R5CF2CF2O− (式中、R4およびR5は、同一であっても相異しても
よく、HおよびClの中から選ばれ;分子量は前記のと
おりであり;またパーフルオロメチレン単位中のF原子
は、H、Clまたは、例えば1〜4の炭素原子を有する
(パー)フルオロアルキル基で置換されていてもよ
い);また、2官能性(パー)フルオロポリエーテル類
(c)の末端基(互いに同一であっても相異してもよ
い)は HO(CH2CH2O)X0CH2−型(式
中、X0は0〜4、好ましくは0〜2、より好ましくは
0である。 - 【請求項9】 成分(d)であるヘテロ官能性モノマー
が、成分(b)の式(1A)と同一式で表わされ、同式
中のR'1A、R"1Aおよびn1Aは式(1A)にいて
定義したものと同一であり、Tは、成分(d)中のY0
として列挙したものの中から選ばれ、式(1A)中のO
H基は所望によりSH基で置換されてもよい、請求項1
〜請求項8のいずれかに記載の熱架橋可能なフッ素化ポ
リウレタンの使用。 - 【請求項10】 成分(e)が、PFPEジオール成分
(c)を構成する少なくとも一種の(パー)フルオロオ
キシアルキレン単位を有する単官能性ヒドロキシ−また
はカルボキシ−(パー)フルオロポリエーテル類(e’)
からなる請求項1〜請求項9のいずれかに記載の熱架橋
可能なフッ素化ポリウレタンの使用。 - 【請求項11】 成分(e0)が、分子鎖に沿って統計的
に分布した下記に示すものの中から選ばれた単位を有す
る、請求項10に記載の熱架橋可能なフッ素化ポリウレ
タンの使用。 (IB) A’O−(C3F6O)m(CFYO)n− (式中、Yは−Fまたは−CF3;A’は−CF3、−
C2F5、−C3F7、−CF2Cl、−C2F4C
l;C3F6O単位およびCFYO単位は、(パー)フ
ルオロポリエーテル鎖に沿ってランダムに分布してお
り、mおよびnは整数であって、m/n比は2以上であ
り); (IIB) C3F7O(C3F6O)m− (式中、mは、前記数平均分子量を与える正の整数であ
り); (IIIB) (C3F6O)m(C2F4O)n(CFYO)q− (式中、Yは−Fまたは−CF3;m、nおよびqは0
ではない整数であって、前記成分(e)について示した
数平均分子量を与える整数であり);また、反応性単官
能末端基はTb(CH2CH2O)X0CH2−型(式
中、X0は0〜4、好ましくは0〜2の整数、より好ま
しくは0であり、TbはOHであり;ただし、成分(e
0)が、単官能性カルボキシ−(パー)フルオロポリエ
ーテルであるときは、反応性単官能末端基は−CF2−
COOHである。 - 【請求項12】 成分(e)が、次式(e')で表わされる
単官能性ヒドロキシ−(パー)フルオロアルカン類から
なる請求項1〜請求項11のいずれかに記載の熱架橋可
能なフッ素化ポリウレタンの使用。 (RfI)pIQ−OH (e') 式中、 RfIは、C3〜C30、好ましくはC3〜C
20のフルオロアルキル基であり;pIは、1または2
であり;Qは、2価のC1〜C12脂肪族またはC6〜
C12芳香族結合ブリッジであり;所望によりQは
N、O、Sのようなヘテロ原子またはカルボニルイミノ
基、スルホニルイミノ基もしくはカルボニル基を含んで
もよく;Qは 置換されないか、またはハロゲン原子、
ヒドロキシル基、C1〜C6アルキル基の中から選ばれ
た置換基に結合しており;Qは 好ましくは二重結合お
よび三重結合を含まず、飽和状態にあり;Qは 好まし
くは −CH2−、−C2H4−、−SO2N(R5)
C2H4−、−SO2N(R5)CH2CH(CH3)
−、−C2H4SO2N(R5)C4H8−の中から選
ばれた2価の基である(式中、R5は HまたはC1〜
C4アルキル基)。 - 【請求項13】 オリゴウレタン類の 蒸気圧浸透圧法
により測定される数平均分子量が2,000〜9,000
である、請求項1〜請求項12のいずれかに記載の熱架
橋可能なフッ素化ポリウレタンの使用。 - 【請求項14】 オリゴウレタン組成物が 乾燥固形分
含有量1〜70%、好ましくは10〜30%の単成分水
性分散体である、請求項1〜請求項13のいずれかに記
載の熱架橋可能なフッ素化ポリウレタンの使用。 - 【請求項15】 水性分散体がオリゴウレタンとフルオ
ロポリマーとの混合物を含む請求項14に記載の熱架橋
可能なフッ素化ポリウレタンの使用。 - 【請求項16】 フルオロポリマーの含有量が0〜30
重量%、好ましくは1〜10重量%である請求項15に
記載の熱架橋可能なフッ素化ポリウレタンの使用。 - 【請求項17】 使用されるフルオロポリマーが、好ま
しくは対応する濃度のラテックスであり、かつ好ましく
は非イオン界面活性剤とカチオン界面活性剤との混合物
で安定化されたTFE(共)重合体である請求項15ま
たは請求項16に記載の熱架橋可能なフッ素化ポリウレ
タンの使用。 - 【請求項18】 TFE(共)重合体のラテックスが、
テトラフルオロエチレン(TFE)の単独重合体または
TFEと、少なくとも1つのエチレン系不飽和結合を有
する1種または2種以上のモノマーとの共重合体からな
る請求項17に記載の熱架橋可能なフッ素化ポリウレタ
ンの使用。 - 【請求項19】 フルオロポリマーの平均粒径が20〜
400nm、好ましくは80〜300nmである請求項
17または請求項18に記載の熱架橋可能なフッ素化ポ
リウレタンの使用。 - 【請求項20】 オリゴウレタン水性分散体に添加され
るフルオロポリマーが、(過)フッ素化された末端基を
有する(パー)フルオロポリエーテルであって、20℃
における動粘度が30〜300センチストークス(3〜
300 x 107m2/s)(ASTM D445)である請
求項15〜請求項19のいずれかに記載の熱架橋可能な
フッ素化ポリウレタンの使用。 - 【請求項21】 触媒、架橋性共触媒、イオン性および
非イオン性、フッ素化界面活性剤、光安定剤、充填材、
顔料、チキソトロープ剤、顔料および充填材用の、好ま
しくは重合体からなる分散剤、増量剤、はじき防止剤、
発泡防止剤のような添加剤を配合したオリゴウレタン水
性分散体を用いる請求項1〜請求項20のいずれかに記
載の熱架橋可能なフッ素化ポリウレタンの使用。 - 【請求項22】 ポリウレタンが架橋している請求項1
〜請求項21のいずれかに記載の熱架橋可能なフッ素化
ポリウレタンの使用。 - 【請求項23】 形成される被覆の厚さが0.1〜5μ
m、好ましくは1〜3μmである請求項22に記載の熱
架橋可能なフッ素化ポリウレタンの使用。 - 【請求項24】 被覆が形成される基材が水素化重合体
からなるゴムまたはプラスチックであって、所望によ
り、好ましくはプラズマまたはコロナ処理をして重合体
表面に反応性極性部位が形成されたものである請求項2
2または請求項23に記載の熱架橋可能なフッ素化ポリ
ウレタンの使用。 - 【請求項25】 請求項15〜請求項21のいずれかに
記載の水性分散体。 - 【請求項26】 請求項25に記載の水性分散体から得
られる製品。
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