JP2008280542A - 自己浄化コーティング組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】この自己浄化性部材は、多孔性表面を備えてなる。そして、拡張収縮法による動的接触角測定により測定された、表面層における、前進接触角θaと後退接触角θrの差である接触角ヒステリシスΔθ(=θa−θr)が80゜以上であって、かつ、後退接触角θrが25゜以下であることにより、上記自己浄化性が発揮される。
【選択図】図1
Description
本発明において、「多孔性表面」とは、開孔率5%以上75%以下の独立した開孔部を有する表面である。ここで、開孔率は、走査型電子顕微鏡像:倍率5千〜10万倍のコントラスト比を利用した画像解析により算出した値である。「開孔径」とは、走査型電子顕微鏡像:倍率5千〜10万倍のコントラスト比を利用した画像解析により、独立した開口部の長径を測定した値である。
本発明による自己浄化性部材の表面は、拡張収縮法による動的接触角測定により測定された、前進接触角θaと後退接触角θrの差である接触角ヒステリシスΔθ(=θa−θr)が80゜以上であり、かつ後退接触角θrが25゜以下である。これにより、表面に付着した堆積物または汚染物を降雨または流水に曝すだけで容易に洗い流すことができる。特に、本発明の自己浄化性部材では、既存の親水性表面が得意とする疎水性の堆積物または汚染物ばかりでなく、親水性表面が苦手とするイオン性汚染物質や反応性汚染物質の表面への吸着力が弱い為、降雨または流水に曝すだけで表面の清浄性を長期にわたり保持できる。このため、本発明による自己浄化性部材は、外壁用建材の用途に適している。特に効果が期待できる用途としては、鉄イオンの溶出と表面への固着が問題となる鋼材が露出している部分、シリコンシール処理がなされているパネル継目や窓枠周辺部などである。
本発明の表面は、80゜以上の接触角ヒステリシスΔθ(=θa−θr)を実現できるような材料で構成されるかぎり、その材質および微細構造は特に限定されない。
本発明のより好ましい態様によれば、自己浄化性部材のコーティング層表面は多孔性であることが好ましく、そのような多孔性表面は、直径約5〜約30μmの細孔が、200個以上/mm2の密度で形成されているのがより好ましい。このような細孔サイズおよび個数密度であると、細孔内に水が侵入しやすく、なおかつ多孔性表面の細孔に水滴が強力にトラップされるので、肥大化した水滴が一気に表面を流れ落ちることによる自己浄化性をより一層有効に発揮させることができる。このような細孔のサイズや個数密度は、レーザー顕微鏡の粒子(円)形状解析機能により測定することができる。
(1)アルコキシシラン化合物あるいはその部分加水分解・縮合物を各種界面活性剤を用いて乳化し、水性エマルジョンとする方法(例えば、特開平3−200793号公報参照)。
(2)無溶剤で固形のシリコーンレジンを、鎖状のシリコーン化合物と共に、強制的に機械粉砕・分散させた水性エマルジョンとする方法(例えば、特開平7−247434号公報参照)。
(3)界面活性剤を使用せずにアルコキシシランを水中で加水分解して得られる水溶性ポリマーの存在下、ラジカル重合可能なビニルモノマーを乳化重合する方法(例えば、特開平8−60098号公報参照)。
(4)ビニル重合性アルコキシシランを含有するアルコキシシラン混合物を加水分解・縮合することにより、固形のシリコーン樹脂を含む水性エマルジョンとし、更にラジカル重合性ビニルモノマーを加え、乳化重合することにより、グラフト共重合体微粒子(固形)エマルジョンを得る方法(例えば、特開平7−196750号公報参照)。
(5)ラジカル重合性官能基を乳化重合したエマルジョンにアルコキシシランを添加し、加水分解・縮合させ、エマルジョン粒子中にシリコーン樹脂を導入する方法(例えば、特開平8−3409号公報参照)。
(6)ビニル重合性官能基含有アルコキシシランを、ラジカル重合性ビニルモノマーと共に乳化重合し、エマルジョンを作成する方法(例えば、特開平8−27347号公報参照)。
本発明における自己浄化性部材に用いる基材としては、コーティング層が形成されることができる材料であれば特に限定されないが、好ましい例としては、プラスチック、金属、ガラス、セラミック、セメント、有機物の繊維、有機物の布帛、塗装鋼板等が挙げられる。本発明の好ましい態様によれば、自己浄化性部材は、外壁用建材に使用されるのが好ましい。例えば、外壁用建材基材に、本発明における自己浄化性を発現するコーティング層を形成することで、表面が降雨にさらされた時に雨滴により、表面に付着した堆積物または汚染物が洗い流され、もしくは水で洗浄することが可能となる。更には、光触媒粒子を添加した場合は、太陽光照射による有機物分解性による防汚性の更なる向上も期待できる。外壁用建材基材の好ましい例としては、施釉タイル、無釉タイル、レンガ、結晶化ガラス、ガラスブロック、コンクリート、石材、木材;軽量気泡コンクリート板、石綿セメントケイ酸カルシウム板、プレキャスト鉄筋コンクリート板、石綿スレート板、パルプセメント板、石膏ボード板などの無機基材の表層に、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル、シリコーン、フッ素樹脂、アクリルシリコーン樹脂などの樹脂塗料を塗装した化粧無機建材;アルミニウム、ステンレス、鉄鋼等の金属基材の表層に、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル、シリコーン、フッ素樹脂、アクリルシリコーン樹脂などの樹脂塗料を塗装した塗装鋼板;アクリル板、ポリカーボネート板等のプラスチック板またはその塗装物等が挙げられる。
本発明の自己浄化性部材は、基材の表面にコーティング組成物を塗布することにより製造することができる。この製造に好ましく用いられるコーティング組成物は、前述したような、疎水性樹脂エマルジョン粒子と、ウィスカーと、分散媒と、および所望により光触媒粒子、親水性無機粒子、着色顔料等の各種任意成分とを含んでなる。これにより、ウィスカーの表面に分散媒中で高度に分散している疎水性樹脂エマルジョン粒子が吸着することで、疎水性樹脂エマルジョン粒子がウィスカーにリンカーとして高度に三次元架橋した構造を形成することが考えられる。なお、コーティング組成物中における各成分の好ましい組成および配合割合は既に説明した通りであり、前述した好適固形分重量比を満たすように処方されるのが好ましい。また、コーティング組成物中の固形分比率は、特に限定されないが、0.1重量%〜80重量%が好ましく、より好ましくは10重量%〜60重量%である。
前述の通り、本発明の自己浄化性部材は、コーティング組成物を基材に塗布し、この組成物を乾燥または加熱することにより硬化させることにより製造することができる。コーティング組成物の基材への製膜方法としては、特に限定されず、ローラーコート法、スプレーコート法、バーコート法、ドクターブレード法、ディップコート法、スピンコート法、テープ成形法、キャスト法等を用いて好ましく行うことができる。本発明の好ましい態様によれば、0〜40℃程度の常温でも塗膜の乾燥および硬化が可能であり、屋外等においても塗布可能である。また、本発明の別の好ましい態様によれば、上記製膜法により製膜された後、塗膜の硬化を促進させる為、10℃〜300℃の温度で加熱して乾燥および硬化させてもよい。
本発明の好ましい態様によれば、多孔性表面の形成手段として陽極酸化処理を利用し、該表面の低表面エネルギー化手段として撥水性物質による処理を利用することで自己浄化性部材を製造することができる。
本発明の好ましい態様によれば、自己浄化性部材を製造する手段として、本来疎水性表面である樹脂基材に多孔性の表面を形成しても良い。多孔性表面の形成手段は特に限定されず任意の手段を利用できる。例えば、ドリル・エンドミルなどを用いた機械加工技術、エキシマレーザーやCO2レーザーによるレーザー加工技術などを利用して樹脂基材に、直接、多孔性表面を形成しても良いし、成形型を利用して樹脂基材表面に所望の多孔構造を形成しても良い。
コーティング組成物の原料として、以下のものを用意した。
ウィスカー成分
・チタン酸カリウムウィスカー:平均短径450nm、平均長径15μm、アスペクト比=33
・ホウ酸アルミニウムウィスカー:平均短径750nm、平均長径20μm、アスペクト比=27
・炭酸カルシウムウィスカー:平均短径1000nm、平均長径20μm、アスペクト比=20
・ルチル型酸化チタンウィスカー:平均短径130nm、平均長径1.7μm、アスペクト比=13
・TiO2(B)型酸化チタンウィスカー:平均短径450nm、平均長径15μm、アスペクト比=33
燐片状フィラー成分
・燐片状タルク:平均板直径5μm、平均厚み0.5μm
水系無機着色顔料スラリー
・顔料スラリー(1):酸化チタン顔料粉体を水とともにボールミルでミリングしたスラリー、 固形分含有率 50%
・顔料スラリー(2):市販水性酸化チタン顔料スラリー:固形分含有率65%
疎水性樹脂エマルジョン粒子
・水性シリコーン樹脂エマルジョン(1):樹脂含有率50%、平均粒径780nm
・水性シリコーン樹脂エマルジョン(2):平均粒径760nm、樹脂含有率50%
・水性シリコーン樹脂エマルジョン(3):平均粒径365nm、樹脂含有率50%
・水性シリコーン樹脂エマルジョン(4):平均粒径265nm、樹脂含有率50%
・水性フッ素樹脂エマルジョン:平均粒径100nm、樹脂含有率48%
シリカゾル
・水性コロイダルシリカゾル(1):平均粒子径20nm、固形分含有率50%
・水性コロイダルシリカゾル(2):平均粒子径50nm、固形分含有率40%
・水性コロイダルシリカゾル(3):平均粒子径85nm、固形分含有率40%
光触媒ゾル
・水性酸化チタン光触媒ゾル(トリポリリン酸ナトリウムを分散剤として解膠したゾル)
:平均粒子径15nm、固形分含有率25%
シリケート系バインダー
・アルカリ金属シリケート:珪酸リチウム固形分含有率24%
溶媒
・イオン交換水
顔料スラリー(1)26.2重量部、チタン酸カリウムウィスカー粉末5.7重量部、水性シリコーン樹脂エマルジョン(1)を14.4重量部、水性フッ素樹脂エマルジョン9.6重量部を添加し、ディゾルバーによって3時間攪拌しコーティング組成物を得た。ウィスカーに対する撥水エマルジョンの固形分比は、2.1である。またコーティング組成物の固形分全体に占めるエマルジョンとウィスカーの合計固形分重量の比は、0.57である。
顔料スラリー(1)26.2重量部、チタン酸カリウムウィスカー粉末5.7重量部、水性光触媒ゾル4.8重量部、水性シリコーン樹脂エマルジョン(1)を14.4重量部、水性フッ素樹脂エマルジョン9.6重量部を添加し、ディゾルバーによって3時間攪拌しコーティング組成物を得た。ウィスカーに対する撥水エマルジョンの固形分比は、2.1である。またコーティング組成物の固形分全体に占めるエマルジョンとウィスカーの合計固形分重量の比は、0.55である。
顔料スラリー(1)26.2重量部、チタン酸カリウムウィスカー粉末5.7重量部、水性コロイダルシリカゾル(1)16重量部、水性シリコーン樹脂エマルジョン(1)を14.4重量部、水性フッ素樹脂エマルジョン9.6重量部を添加し、ディゾルバーによって3時間攪拌しコーティング組成物を得た。ウィスカーに対する撥水エマルジョンの固形分比は、2.1である。またコーティング組成物の固形分全体に占めるエマルジョンとウィスカーの合計固形分重量の比は、0.46である。
顔料スラリー(1)26.2重量部、チタン酸カリウムウィスカー粉末5.7重量部、水性コロイダルシリカゾル(1)16重量部、水性光触媒ゾル4.8重量部、水性シリコーン樹脂エマルジョン(1)を14.4重量部、水性フッ素樹脂エマルジョン9.6重量部を添加し、ディゾルバーによって3時間攪拌しコーティング組成物を得た。ウィスカーに対する撥水エマルジョンの固形分比は、2.1である。またコーティング組成物の固形分全体に占めるエマルジョンとウィスカーの合計固形分重量の比は、0.44である。
顔料スラリー(1)26.2重量部、チタン酸カリウムウィスカー粉末5.7重量部、水性コロイダルシリカゾル(1)16重量部、水性光触媒ゾル4.8重量部、水性シリコーン樹脂エマルジョン(2)を14.4重量部、水性フッ素樹脂エマルジョン9.6重量部を添加し、ディゾルバーによって3時間攪拌しコーティング組成物を得た。ウィスカーに対する撥水エマルジョンの固形分比は、2.1である。またコーティング組成物の固形分全体に占めるエマルジョンとウィスカーの合計固形分重量の比は、0.44である。
顔料スラリー(1)26.2重量部、チタン酸カリウムウィスカー粉末5.7重量部、水性コロイダルシリカゾル(1)16重量部、水性光触媒ゾル4.8重量部、水性シリコーン樹脂エマルジョン(3)を14.4重量部、水性フッ素樹脂エマルジョン9.6重量部を添加し、ディゾルバーによって3時間攪拌しコーティング組成物を得た。ウィスカーに対する撥水エマルジョンの固形分比は、2.1である。またコーティング組成物の固形分全体に占めるエマルジョンとウィスカーの合計固形分重量の比は、0.44である。
顔料スラリー(1)26.2重量部、チタン酸カリウムウィスカー粉末5.7重量部、水性コロイダルシリカゾル(1)16重量部、水性光触媒ゾル4.8重量部、水性シリコーン樹脂エマルジョン(4)を14.4重量部、水性フッ素樹脂エマルジョン9.6重量部を添加し、ディゾルバーによって3時間攪拌しコーティング組成物を得た。ウィスカーに対する撥水エマルジョンの固形分比は、2.1である。またコーティング組成物の固形分全体に占めるエマルジョンとウィスカーの合計固形分重量の比は、0.44である。
顔料スラリー(1)26.2重量部、ホウ酸アルミニウムウィスカー粉末5.7重量部、水性コロイダルシリカゾル(1)16重量部、水性光触媒ゾル4.8重量部、水性シリコーン樹脂エマルジョン(1)を14.4重量部、水性フッ素樹脂エマルジョン9.6重量部を添加し、ディゾルバーによって3時間攪拌しコーティング組成物を得た。ウィスカーに対する撥水エマルジョンの固形分比は、2.1である。またコーティング組成物の固形分全体に占めるエマルジョンとウィスカーの合計固形分重量の比は、0.44である。
顔料スラリー(1)26.2重量部、炭酸カルシウムウィスカー粉末5.7重量部、水性コロイダルシリカゾル(1)16重量部、水性光触媒ゾル4.8重量部、水性シリコーン樹脂エマルジョン(1)を14.4重量部、水性フッ素樹脂エマルジョン9.6重量部を添加し、ディゾルバーによって3時間攪拌しコーティング組成物を得た。ウィスカーに対する撥水エマルジョンの固形分比は、2.1である。またコーティング組成物の固形分全体に占めるエマルジョンとウィスカーの合計固形分重量の比は、0.44である。
顔料スラリー(1)26.2重量部、ルチル型酸化チタンウィスカー粉末5.7重量部、水性コロイダルシリカゾル(1)16重量部、水性光触媒ゾル4.8重量部、水性シリコーン樹脂エマルジョン(1)を14.4重量部、水性フッ素樹脂エマルジョン9.6重量部を添加し、ディゾルバーによって3時間攪拌しコーティング組成物を得た。ウィスカーに対する撥水エマルジョンの固形分比は、2.1である。またコーティング組成物の固形分全体に占めるエマルジョンとウィスカーの合計固形分重量の比は、0.44である。
顔料スラリー(1)26.2重量部、TiO2(B)型ウィスカー粉末5.7重量部、
水性コロイダルシリカゾル(1)16重量部、水性光触媒ゾル4.8重量部、水性シリコーン樹脂エマルジョン(1)を14.4重量部、水性フッ素樹脂エマルジョン9.6重量部を添加し、ディゾルバーによって3時間攪拌しコーティング組成物を得た。ウィスカーに対する撥水エマルジョンの固形分比は、2.1である。またコーティング組成物の固形分全体に占めるエマルジョンとウィスカーの合計固形分重量の比は、0.44である。
顔料スラリー(1)26.2重量部、チタン酸カリウムウィスカー粉末2.9重量部、水性コロイダルシリカゾル(1)16重量部、水性光触媒ゾル4.8重量部、水性シリコーン樹脂エマルジョン(1)を14.4重量部、水性フッ素樹脂エマルジョン9.6重量部を添加し、ディゾルバーによって3時間攪拌しコーティング組成物を得た。ウィスカーに対する撥水エマルジョンの固形分比は、4.2である。またコーティング組成物の固形分全体に占めるエマルジョンとウィスカーの合計固形分重量の比は、0.40である。
顔料スラリー(1)26.2重量部、チタン酸カリウムウィスカー粉末5.7重量部、水性コロイダルシリカゾル(1)16重量部、水性光触媒ゾル4.8重量部、水性シリコーン樹脂エマルジョン(4)を48重量部、水性フッ素樹脂エマルジョン9.6重量部を添加し、ディゾルバーによって3時間攪拌しコーティング組成物を得た。ウィスカーに対する撥水エマルジョンの固形分比は、5.1である。またコーティング組成物の固形分全体に占めるエマルジョンとウィスカーの合計固形分重量の比は、0.61である。
顔料スラリー(1)26.2重量部、チタン酸カリウムウィスカー粉末5.7重量部、水性コロイダルシリカゾル(1)16重量部、水性光触媒ゾル4.8重量部、水性フッ素樹脂エマルジョン24重量部を添加し、ディゾルバーによって3時間攪拌しコーティング組成物を得た。ウィスカーに対する撥水エマルジョンの固形分比は、2.1である。またコーティング組成物の固形分全体に占めるエマルジョンとウィスカーの合計固形分重量の比は、0.44である。
顔料スラリー(1)26.2重量部、チタン酸カリウムウィスカー粉末5.7重量部、水性コロイダルシリカゾル(1)16重量部、水性光触媒ゾル4.8重量部、水性シリコーン樹脂エマルジョン(4)を24重量部を添加し、ディゾルバーによって3時間攪拌しコーティング組成物を得た。ウィスカーに対する撥水エマルジョンの固形分比は、2.1である。またコーティング組成物の固形分全体に占めるエマルジョンとウィスカーの合計固形分重量の比は、0.44である。
顔料スラリー(1)26.2重量部、水性コロイダルシリカゾル(1)16重量部、水性光触媒ゾル4.8重量部、水性シリコーン樹脂エマルジョン(1)を14.4重量部、水性フッ素樹脂エマルジョン9.6重量部を添加し、ディゾルバーによって3時間攪拌しコーティング組成物を得た。コーティング組成物の固形分全体に占めるエマルジョンとウィスカーの合計固形分重量の比は、0.35である。
顔料スラリー(2)24.7重量部、チタン酸カリウムウィスカー粉末7・8重量部、燐片状タルク粉末8.2重量部、水性光触媒ゾル5.7重量部、水性シリコーン樹脂エマルジョン(1)を14.7重量部、水性フッ素樹脂エマルジョン15.3重量部を添加し、ディゾルバーによって3時間攪拌しコーティング組成物を得た。ウィスカーに対する撥水エマルジョンの固形分比は、1.9である。またコーティング組成物の固形分全体に占めるエマルジョンとウィスカーの合計固形分重量の比は、0.46である。
顔料スラリー(1)56.0重量部、チタン酸カリウムウィスカー粉末7.0重量部、水性コロイダルシリカゾル(1)14重量部、水性光触媒ゾル30重量部、水性シリコーン樹脂エマルジョン(1)を60.2重量部、水性フッ素樹脂エマルジョン25.8重量部を添加し、ディゾルバーによって3時間攪拌しコーティング組成物を得た。ウィスカーに対する撥水エマルジョンの固形分比は、6.1である。またコーティング組成物の固形分全体に占めるエマルジョンとウィスカーの合計固形分重量の比は、0.50である。
顔料スラリー(1)26.2重量部、チタン酸カリウムウィスカー粉末5.7重量部、水性コロイダルシリカゾル(1)16重量部、水性光触媒ゾル4.8重量部、水性シリコーン樹脂エマルジョン(4)を57.6重量部、水性フッ素樹脂エマルジョン9.7重量部を添加し、ディゾルバーによって3時間攪拌しコーティング組成物を得た。ウィスカーに対する撥水エマルジョンの固形分比は、5.9である。またコーティング組成物の固形分全体に占めるエマルジョンとウィスカーの合計固形分重量の比は、0.63である。
顔料スラリー(1)26.2重量部、チタン酸カリウムウィスカー粉末5.7重量部、水性コロイダルシリカゾル(1)16重量部、水性光触媒ゾル4.8重量部、水性シリコーン樹脂エマルジョン(4)を84.0重量部、水性フッ素樹脂エマルジョン9.7重量部を添加し、ディゾルバーによって3時間攪拌しコーティング組成物を得た。ウィスカーに対する撥水エマルジョンの固形分比は、8.2である。またコーティング組成物の固形分全体に占めるエマルジョンとウィスカーの合計固形分重量の比は、0.70である。
顔料スラリー(1)26.2重量部、タルク粉末5.7重量部、水性コロイダルシリカゾル(1)16重量部、水性光触媒ゾル4.8重量部、水性シリコーン樹脂エマルジョン(1)を14.4重量部、水性フッ素樹脂エマルジョン9.6重量部を添加し、ディゾルバーによって3時間攪拌しコーティング組成物を得た。コーティング組成物の固形分全体に占めるエマルジョンとウィスカーの合計固形分重量の比は、0.35である。
光触媒超親水性塗膜を作製する目的で、水性光触媒ゾル100重量部をコーティング組成物として用いた。
イオン交換水98.8重量部に、水性コロイダルシリカゾル(1)0.25重量部、水性コロイダルシリカゾル(2)0.30重量部、水性コロイダルシリカゾル(3)0.25重量部、アルカリ金属シリケート0.40重量部を添加し、スターラーによって1時間攪拌しコーティング組成物を得た。
平滑で透明性が高い被膜を形成し、該被膜表面の水の接触角が10°未満となるような市販のアクリル系親水コート剤。
平滑で透明性が高い被膜を形成し、該被膜表面の水の接触角が90°より大きくなるような市販のアクリルシリコン系撥水コート剤。
配合例1〜21に記載の各コーティング組成物について、50mm×100mmに切断したアルミ板に、(株)住友スリーエム製メンディングテープ(テープ厚63μm)をアルミ板長辺部の両側に5mmずつ貼り付け、アプリケーターによりコーティング組成物を塗布し、温度23℃、湿度50%RHで1週間乾燥および養生を行い、40mm×100mmの部材を作製した。走査型電子顕微鏡観察により得た破断面における任意の5点の膜厚の平均値は、いずれも約30μmであった。配合例1および配合例3に記載のコーティング組成物から得た部材を、それぞれ、参考例1および参考例2とした。配合例2,4〜15に記載のコーティング組成物から得た部材を、それぞれ、実施例1〜13とした。配合例16〜21に記載のコーティング組成物から得た部材を、それぞれ、比較例1〜6とした。
配合例22に記載のコーティング組成物について、50mm×100mmに切断したアルミ板に、コーティング組成物1mlを滴下し、スピンコーターにより2000rpmで10秒回転させることにより塗布、温度23℃、湿度50%RHで1週間乾燥および養生を行い、50mm×100mmの部材を作製、比較例7とした。走査型電子顕微鏡観察により得た破断面における任意の5点の膜厚の平均値は、いずれも約1μmであった。
配合例23に記載のコーティング組成物について、50mm×100mmに切断したソーダガラス板にフローコート、温度23℃、湿度50%RHで16時間乾燥した後に、大気下、300℃にて30分間の焼成を行ない部材を作製、比較例8とした。
配合例24に記載のコート剤について、50mm×100mmに切断したソーダガラス板にフローコートし部材を作製、比較例9とした。
配合例25に記載のコート剤について、50mm×100mmに切断したソーダガラス板にフローコートし、温度23℃、湿度50%RHで16時間乾燥した後に、大気下、150℃にて2時間の加熱乾燥を行ない、部材を作製、比較例10とした。
30mm×60mmに切断したアルミニウム板を2.7%のシュウ酸浴中で、100Vで2分間電圧を印加した後、5%のりん酸水溶液に1時間浸漬した。蒸留水洗浄後、大気下にて80℃で1時間乾燥させたアルミニウム板をオクタデシルトリエトキシシランの0.1%トルエン溶液に、50℃で4時間浸漬させ、トルエン、エタノールで洗浄後、大気下、80℃で1時間乾燥させ部材を作製、実施例17とした。走査型電子顕微鏡により観察した表面像は多孔性であり、開孔径約0.1μmの円柱状の細孔が、視野全体に対し、面積比で50%の領域を占めていた。また断面観察像から得た該円柱状の細孔の深さは約2μmであった。
参考例1〜3、実施例1〜13、比較例1〜10の部材表面について、自動接触角測定装置(英弘精機(株)製OCA20)を用いて拡張収縮法による測定を行い、試験体の水滴に対する前進接触角および後退接触角、ならびにその接触角ヒステリシスを測定した。本発明における拡張収縮法での動的接触角測定の測定条件としては、基板上で拡張・収縮させる水滴の注入・吸引速度は20μL/sで、最大注入量40μLで行った。また水滴を注入する際に用いるシリンジとしては、500μLマイクロシリンジ(Hamilton社製 DS500/GT)を使用し、さらにシリンジに接続するニードルとしては、外形0.1mm、針穴径0.05mmの90°カット先端のステンレス製ニードル(Data physics社製 SNS021/011)を使用した。得られた結果を表1に示す。
実施例2の部材について、促進耐候性の評価は、JIS−K−5400「9.8 促進耐候性試験のサンシャインカーボンアーク式試験」に基づいて試験を行った。暴露6ヶ月相当である150時間促進試験後、評価1と同様にして動的接触角測定による水接触角を調べた。結果、θa=123.7°、θr=19.6°、Δθ=104.1°であり、耐候性試験後も初期の濡れ特性を保持した。
参考例1〜3、実施例1〜13、比較例1〜10の部材表面の部材について、疎水性カーボンブラックの水分散液(固形分1%)を霧吹きにて、上記部材表面に10回スプレーし、温度23℃、湿度50%RHで2時間乾燥した。乾燥後の塗膜表面へのカーボン付着度を目視により汚染性を評価した。試験の評価指標としては、以下の通りとした。
A:カーボンの付着跡が全く目立たなかった。
B:カーボンの付着が目立たなかった。
C:カーボン付着が目立った。
得られた結果を表1に示す。
下塗処理したアルミ基材上に、配合例1〜22の各配合のコーティング組成物を塗布し、1週間室温で乾燥養生させた。こうして得られた試験体の上に、予め1%硝酸水溶液に1時間浸漬して表面を酸化させた鉄クギ(長さ4cm)を貼り付けたサンプルを、屋外(神奈川県茅ヶ崎市)にて2ヶ月間暴露した。暴露後、発生して塗膜面を流下した錆の、表面への付着状況を目視で判断した。試験の評価指標としては、以下の通りとした。
A:錆の付着跡が全く目立たなかった。
B:錆の付着が目立たなかった。
C:錆の付着が目立った。
得られた結果を表1に示す。
参考例1、実施例2、7、および8の多孔性表面の表面を3次元レーザー顕微鏡((株)キーエンス製VF8710)により観察し、粒子(円)形状解析機能を用いることで、細孔サイズ・細孔個数密度を算出した。円形換算で直径5〜30μmの独立した細孔が、1mm2あたり、それぞれ917個、348個、312個、220個の密度で観測された。一方、比較例2では、円形換算で直径5〜30μmの独立した細孔が、1mm2あたり91個の密度で観測された。
参考例1〜3、実施例1〜13、比較例1〜10の部材表面の水に対する静的接触角を、自動接触角測定装置(英弘精機(株)製OCA20)を用いて、5μLの水滴を付着させることで、セシル法により測定し、水滴付着後30秒静置後の値を静的接触角とした。その結果を表1に示す。その結果、比較例7、8、および9を除く、測定した各部材の表面が、80〜130°の水に対する接触角を有することが確認された。
参考例1〜3、実施例2、6および比較例2、8、9、10の部材表面に、水道水散布と乾燥を2ヶ月間繰り返した後の、水垢付着による汚染度を目視により評価した。評価指標を以下の通りとした。
A:部材表面が試験開始時と比較してほとんど変化していない場合をA
C:部材表面にリング状あるいは筋状の水垢形成が認められたものをC
得られた結果を表2に示す。
参考例2、3、実施例2、6および、比較例1、8、9、10の部材を0.5cm間隔で2枚固定し、試験片間に1液型シリコンシール剤(セメダイン8000)を注入した。シール剤注入後、温度25℃、湿度50%RHで16時間乾燥させた後に、霧吹きによる蒸留水散布と2時間乾燥を5回繰り返した。シリコンシール材から移行する疎水成分による表面の汚染度を、蒸留水噴霧による水膜形成性、および、さらに評価3:カーボン汚染性試験により判定した。評価指標を以下の通りとした。
水膜形成性
A:部材表面全面に水膜が形成したもの
B:部材表面の一部が水をはじいたもの
C:部材表面の全面が水をはじいたもの
カーボン付着性
A:カーボンの付着跡が全く目立たなかった
B:カーボンの付着が目立たなかった
C:カーボン付着が目立った
結果を表2に示す。
Claims (11)
- 疎水性樹脂エマルジョン粒子と、ウィスカーと、光触媒粒子と、水とを少なくとも含んだコーティング組成物であって、前記ウィスカーに対する前記疎水性樹脂エマルジョン粒子の重量比が2以上5.5以下であり、かつコーティング組成物の全固形分重量に対し前記疎水性樹脂エマルジョン粒子と前記ウィスカーの固形分重量の和が0.4以上1.0以下である、自己浄化コーティング組成物。
- 基材表面に適用して形成したコーティング層の表面が、拡張収縮法による動的接触角測定により求めた、水滴の前進接触角θaと後退接触角θrの差である接触角ヒステリシスΔθ(=θa−θr)が80°以上であって、かつ、後退接触角θrが25°以下である、請求項1に記載のコーティング組成物。
- 基材表面に適用して形成したコーティング層の表面が、水滴に対する静的接触角θが80〜130°であり、かつ水噴霧によって水膜を形成する、請求項1または2に記載のコーティング組成物。
- 前記疎水性樹脂エマルジョン粒子が、シリコーン樹脂エマルジョン粒子およびフッ素樹脂エマルジョン粒子からなる群から選択される少なくとも一種である、請求項1〜3のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
- 前記ウィスカーが、チタン酸カリウム、炭酸カルシウム、セピオライト、ウォラストナイト、酸化チタン、酸化亜鉛、およびホウ酸アルミニウムからなる群から選択される少なくとも一種のウィスカーである、請求項1〜4のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
- さらに、無機親水性微粒子を含んでなり、前記無機親水性微粒子は、シリカ、アルミナ、ジルコニア、およびセリアからなる群から選択される少なくとも一種である、請求項1〜5のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
- 前記コーティング組成物の全固形分重量に対して前記無機親水性微粒子を0.001〜0.5の重量比で含んでなる、請求項6に記載のコーティング組成物。
- 前記光触媒粒子は、アナターゼ型酸化チタン、ルチル型酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化第二鉄、三酸化二ビスマス、三酸化タングステン、及びチタン酸ストロンチウムからなる群から選択される少なくとも一種である、請求項1〜7のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
- 前記コーティング組成物の全固形分重量に対して前記光触媒粒子を0.001〜0.1の重量比で含んでなる、請求項8に記載のコーティング組成物。
- さらに着色顔料を含んでなる、請求項1〜9のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
- 基材と、前記基材上に設けられたコーティング層とを備え、
前記コーティング層は請求項1〜10のいずれか一項に記載のコーティング組成物を適用してなる、自己浄化性部材。
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