JP2015534601A - 疎水性且つ疎油性コーティング組成物 - Google Patents
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Abstract
本開示は、以下の成分:0.1〜15重量%のフルオロシロキサンと、1〜30重量%のポリアクリル酸樹脂と、0.1〜15重量%のシランカップラーと、33〜98重量%の有機溶媒と、0.05〜15重量%の酸とを含む、疎水性且つ疎油性コーティング組成物を提供する。ポリアクリル酸樹脂と、疎水性を示すフルオロシロキサンとを組み合わせることにより、本組成物は、ポリアクリル酸樹脂の良好な接着力のおかげで、良好な疎水性をもたらすだけでなく、コーティングの疎水性の耐久性が確保される。コーティング組成物は、比較的低温下で高い光沢度及び高い透明度を有し、115〜120?の接触角を有する硬質コーティングを形成することができる。このコーティング組成物は、自動車塗料、金属、プラスチック、及びガラス等の基材の表面上において用いることができ、数カ月間屋外に置かれた場合でさえも長期間疎水性且つ疎油性を保持することができ、また、基材の表面に引っ掻き傷がつくのを防ぐことができる。
Description
本開示は、コーティング組成物、特に、疎水性且つ疎油性コーティング組成物に関する。
車の所有者のある最近の調査によれば、回答者の64%が、雨の日の曇った視界が最も深刻な悩みの種であると考えていた。更に、車は、常に過酷な条件下にあり、引っ掻き傷、飛び散った石の破片による傷、昆虫、その化学反応によって車の塗料を攻撃する酸性雨に曝される。この悩みの種による損傷により、自動車の価値が下がり、美観が損なわれ、高額な修理費がかかる。同様に、幾つかの他の分野、例えば、建築物及び家具もこれら問題に直面している。
疎水性/疎油性コーティングは、一般的に、上記問題に対して最良の予防措置となるはずである。既存の疎水性/疎油性コーティング技術の一部には、約150℃等の高い硬化温度、複雑なプロセス、及び自動車修理センターでの使用が困難になる等の未解決の問題が依然として残っている。更に、コーティングの一部は、耐久性の低い疎水性を有する。
したがって、疎水性が長続きし且つプロセスが単純な疎水性且つ疎油性コーティング組成物を提供することが依然として必要とされている。
本開示の目的は、背景技術分野において言及されている上記問題に対処するための以下のアプローチを用いることによって、疎水性が長続きする疎水性/疎油性コーティング組成物を提供することである。
上記目的を達成するために、本開示に係るコーティング組成物は、以下の成分:0.1〜15重量%のフルオロシロキサン、1〜30重量%のポリアクリル酸樹脂、0.1〜15重量%のシランカップラー、33〜98重量%の有機溶媒、及び0.05〜15重量%の酸を含む。
特定の実施形態によれば、フルオロシロキサンは、式(I):
CF3(CF2)a(CH2)b−Si(OCH2CH3)3 (I)
(式中、aは、3〜10であり、bは、1〜7である)によって表される。
CF3(CF2)a(CH2)b−Si(OCH2CH3)3 (I)
(式中、aは、3〜10であり、bは、1〜7である)によって表される。
特定の実施形態によれば、フルオロシランは、ペルフルオロポリエーテルシロキサンである。
特定の実施形態によれば、フルオロシロキサンは、式(II):
(C2H5O)3Si(CH2)3N(H(C(O)−Rf−C(O)N(H)(CH2)3Si(OC2H5)3 (II)
(式中、Rfは、CF2O(CF2CF2O)n(CF2O)mCF2であり、n及びmは、独立して、1〜20である)によって表されるペルフルオロポリエーテルシロキサンである。より好ましくは、n及びmは、独立して、9及び10である。
(C2H5O)3Si(CH2)3N(H(C(O)−Rf−C(O)N(H)(CH2)3Si(OC2H5)3 (II)
(式中、Rfは、CF2O(CF2CF2O)n(CF2O)mCF2であり、n及びmは、独立して、1〜20である)によって表されるペルフルオロポリエーテルシロキサンである。より好ましくは、n及びmは、独立して、9及び10である。
特定の実施形態によれば、シランカップラーは、以下の化合物:
特定の実施形態によれば、シランカップラーは、
特定の実施形態によれば、ポリアクリル酸樹脂は、ヒドロキシ修飾ポリアクリル酸樹脂エマルジョンの形態である。
特定の実施形態によれば、有機溶媒は、C2〜3アルコール類、C2〜3ケトン類、又はC2〜3エステル類から選択される。
特定の実施形態によれば、有機溶媒は、エタノール又はイソプロパノールである。
特定の実施形態によれば、有機溶媒は、アセトン又はメチルエチルケトンである。
特定の実施形態によれば、酸は、塩酸、硫酸、酢酸、クエン酸、及び乳酸からなる群から選択される1つ以上である。
本開示の別の目的は、上記コーティング組成物を調製する方法を提供することである。方法は、以下の工程:
有機溶媒、ポリアクリル酸樹脂、シランカップラー、及びフルオロシロキサンを混合して透明な混合物を得る工程と、
酸を混合物に添加し、混合物が透明になるまでそれを撹拌する工程と、
混合物を熟成のために放置する工程と、を含む。
有機溶媒、ポリアクリル酸樹脂、シランカップラー、及びフルオロシロキサンを混合して透明な混合物を得る工程と、
酸を混合物に添加し、混合物が透明になるまでそれを撹拌する工程と、
混合物を熟成のために放置する工程と、を含む。
特定の実施形態によれば、上記調製方法では、酸を混合物に添加した後、混合物を1〜3時間撹拌する。
特定の実施形態によれば、上記調製方法では、撹拌後、混合物を熟成のために少なくとも1日間放置する。
特定の実施形態によれば、上記コーティング組成物を調製する方法は、フルオロシロキサンと酸とを混合して第1の成分を得る工程と、有機溶媒、ポリアクリル酸樹脂、及びシランカップラーを混合して第2の成分を得る工程と、次いで、第1の成分と第2の成分とを混合した後、それが透明になるまで撹拌及び熟成する工程と、を含む。
本開示の更に別の目的は、自動車塗料、金属、プラスチック、及びガラス等の基材の表面上における上記コーティング組成物の使用を提供することである。
本開示に係る疎水性且つ疎油性コーティングは、フルオロシロキサン、ポリアクリル酸樹脂、シランカップラー、有機溶媒、及び酸触媒を使用する。ポリアクリル酸樹脂と、疎水性を生じさせる(performances)フルオロシロキサンとを組み合わせると、ポリアクリル酸樹脂の良好な結合のおかげで、良好な疎水性をもたらすだけでなく、長続きする疎水性も確保される。特に、ペルフルオロポリエーテルシロキサンを用いると、コーティング組成物は、115〜120°の接触角を有する、比較的低温下で高い光沢度及び高い透明度を有する硬質コーティングを形成することができる。このコーティング組成物は、自動車塗料、金属、プラスチック、及びガラス等の基材の表面上において用いることができ、数カ月間屋外に置かれた場合でさえも長期間疎水性及び疎油性を保持することができ、また、基材の表面に引っ掻き傷がつくのを防ぐことができる。
コーティング組成物は、以下の幾つかの具体例を参照することによって例示される。本明細書の文脈において、別途記載のない限り、全ての含量の単位は、重量パーセントである。
本開示によれば、疎水性且つ疎油性コーティング組成物は、以下の成分:0.1〜15重量%のペルフルオロポリエーテルシロキサン、1〜30重量%のポリアクリル酸樹脂、0.1〜15重量%のシランカップラー、33〜98重量%の有機溶媒、及び0.05〜15重量%の酸を含む。
本開示に係る疎水性且つ疎油性コーティングは、ペルフルオロポリエーテルシロキサン、ポリアクリル酸樹脂、シランカップラー、有機溶媒、及び酸触媒を使用する。ポリアクリル酸樹脂と、疎水性を生じさせるペルフルオロポリエーテルシロキサンとを組み合わせると、ポリアクリル酸樹脂とペルフルオロポリエーテルシロキサンとの良好な結合のおかげで、良好な疎水性をもたらすだけでなく、コーティングの疎水性が長続きすることも保証される。このコーティング組成物は、115〜120°の接触角を有する、比較的低温下で高い光沢度及び高い透明度を有する硬質コーティングを形成することができる。
コーティング組成物で用いられるペルフルオロポリエーテルシロキサンは、疎水性を示し、低温下で透明コーティングを形成することができる。コーティング組成物では、ペルフルオロポリエーテルシロキサンの量は、0.1〜15%である。この量が0.1%未満である場合、透明度が望ましくなく、この量が15%を超える場合、疎水性が影響を受ける。
特定の実施形態によれば、用いられるペルフルオロポリエーテルシロキサンは、式(II):
(C2H5O)3Si(CH2)3N(H(C(O)−Rf−C(O)N(H)(CH2)3Si(OC2H5)3 (II)
(式中、Rfは、CF2O(CF2CF2O)n(CF2O)mCF2であり、n及びmは、独立して、1〜20である)によって表されるペルフルオロポリエーテルシロキサンである。
(C2H5O)3Si(CH2)3N(H(C(O)−Rf−C(O)N(H)(CH2)3Si(OC2H5)3 (II)
(式中、Rfは、CF2O(CF2CF2O)n(CF2O)mCF2であり、n及びmは、独立して、1〜20である)によって表されるペルフルオロポリエーテルシロキサンである。
更なる実施形態によれば、ペルフルオロポリエーテルシロキサンは、式(II):
(C2H5O)3Si(CH2)3N(H(C(O)−Rf−C(O)N(H)(CH2)3Si(OC2H5)3 (II)
(式中、Rfは、CF2O(CF2CF2O)n(CF2O)mCF2であり、n及びmは、独立して、9及び10であり、分子量は、約2400である)によって表されるペルフルオロポリエーテルシロキサンである。
(C2H5O)3Si(CH2)3N(H(C(O)−Rf−C(O)N(H)(CH2)3Si(OC2H5)3 (II)
(式中、Rfは、CF2O(CF2CF2O)n(CF2O)mCF2であり、n及びmは、独立して、9及び10であり、分子量は、約2400である)によって表されるペルフルオロポリエーテルシロキサンである。
コーティング組成物で用いられるポリアクリル酸樹脂は、非常に良好な接着力及び光沢度を有し、ペルフルオロポリエーテルシロキサンとの化学的結合を通して基材上のコーティングの接着を促進し、それによって疎水性の耐久性を改善する。一方、ペルフルオロポリエーテルシロキサンに関する、紫外線下で疎水性が失われるという問題点を有効に低減する。本開示に係るコーティング組成物では、ポリアクリル酸樹脂の量は、1〜30%である。ポリアクリル酸樹脂の量が1%未満である場合、コーティングの疎水性の耐久性が望ましくなく、この量が30%を超える場合、疎水性が低下する。
コーティング組成物で用いられるシリコーンカップラーは、最終的に十分透明なコーティングを得るために、ポリアクリル酸樹脂とペルフルオロポリエーテルシロキサンとの相溶性を明らかに改善することができる。コーティング組成物では、シリコーンカップラーの量は、0.1〜15%である。この量が0.1%未満である場合、コーティング組成物の透明度が望ましくなく、この量が15%を超える場合、コーティングの疎水性が低下する。
特定の実施形態によれば、シランカップラーは、以下の化合物:
更なる実施形態によれば、シランカップラーは、
コーティング組成物で用いられる有機溶媒は、コーティング組成物に良好なレベリング性を付与する。コーティング組成物では、有機溶媒の量は、33〜98%である。この量が33%未満である場合、レベリング性が望ましくなく、コーティングの外観及び透明度に影響を与え、この量が98%を超える場合、塗布プロセスにおいて弛みが生じる。
特定の実施形態によれば、有機溶媒は、C2〜3アルコール、C2〜3ケトン、又はC2〜3エステルである。
更なる実施形態によれば、有機溶媒は、エタノール又はイソプロパノール、アセトン又はメチルエチルケトンである。更なる実施形態によれば、有機溶媒は、エタノールである。コーティング組成物で用いられる酸は、主に、ペルフルオロポリエーテルシロキサン及びシランカップラーを加水分解するための触媒として作用する。コーティング組成物では、酸の量は、0.05〜15%である。この量が0.05%未満である場合、触媒の効果が明らかではなく、コーティングの透明度に影響を与え、この量が15%を超える場合、疎水性が低下する。
特定の実施形態によれば、用いられる酸は、以下の酸:塩酸、硫酸、酢酸、クエン酸、及び乳酸のうちの1つ以上である。更なる実施形態によれば、酸は、塩酸である。
上記コーティング組成物は、以下の方法:
有機溶媒、ポリアクリル酸樹脂、シランカップラー、及びペルフルオロポリエーテルシロキサンを混合して透明な混合物を得る工程と、
酸を混合物に添加し、混合物が透明になるまでそれを撹拌する工程と、
混合物が完全に透明になるまで、混合物を熟成のために放置する工程と、を通して調製することができる。
有機溶媒、ポリアクリル酸樹脂、シランカップラー、及びペルフルオロポリエーテルシロキサンを混合して透明な混合物を得る工程と、
酸を混合物に添加し、混合物が透明になるまでそれを撹拌する工程と、
混合物が完全に透明になるまで、混合物を熟成のために放置する工程と、を通して調製することができる。
コーティング組成物は、以下の方法:
第1の成分としてペルフルオロポリエーテルシロキサンと酸とを混合する工程と、第2の成分として有機溶媒、ポリアクリル酸樹脂、及びシランカップラーを混合する工程と、次いで、第1の成分と第2の成分とを混合した後、それが完全に透明になるまで撹拌及び熟成する工程と、を通して調製することができる。
第1の成分としてペルフルオロポリエーテルシロキサンと酸とを混合する工程と、第2の成分として有機溶媒、ポリアクリル酸樹脂、及びシランカップラーを混合する工程と、次いで、第1の成分と第2の成分とを混合した後、それが完全に透明になるまで撹拌及び熟成する工程と、を通して調製することができる。
表1は、以下の実施例で用いた出発材料を示す。
ECC4000は、式(II)(式中、n及びmは、それぞれ9〜10である)によって表されるペルフルオロポリエーテルシロキサンを表す。
F8261は、式(I)(式中、aは、3〜10であり、bは、1〜7である)によって表されるフルオロシロキサンを表す。
表2は、コーティング組成物の幾つかの例の組成物である。
Carboset:LubrizolによってCarboset(登録商標)GA1594[CST1594]として提供されたヒドロキシ修飾ポリアクリル酸樹脂エマルジョン。
No.10及び11は、比較例であり、No.10は、ポリアクリル酸樹脂を含まない場合であり、No.11は、シランカップラーを含まない場合である。
ポリアクリル酸樹脂を添加しない場合、疎水性の耐久性及び磨耗耐性を確保することができず、シランカップラーの量が十分ではないか又は添加しない場合、フィルムの透明度が大きく低下する。
実験プロセス
1)エチルアルコールで基材の表面を清浄にする。
2)エタノール、ポリアクリル酸樹脂、シランカップラー、HCI、ECC4000を連続して添加し、1〜3時間撹拌する。
3)混合物を熟成のために1時間放置し、次いで、混合物が透明な状態になる。
4)サンプルを基材に塗布し、基材をオーブンに入れて30〜40℃で2〜24時間放置する。80℃の条件下で、15〜20分間かけてフィルムに硬化させる。
1)エチルアルコールで基材の表面を清浄にする。
2)エタノール、ポリアクリル酸樹脂、シランカップラー、HCI、ECC4000を連続して添加し、1〜3時間撹拌する。
3)混合物を熟成のために1時間放置し、次いで、混合物が透明な状態になる。
4)サンプルを基材に塗布し、基材をオーブンに入れて30〜40℃で2〜24時間放置する。80℃の条件下で、15〜20分間かけてフィルムに硬化させる。
試験例1:コーティング変形例の外観
コーティングの最終的な外観に密接に関連する2つの重要な要因が存在した:サンプルのレベリング性及び硬化後のコーティングの透明度。
コーティングの最終的な外観に密接に関連する2つの重要な要因が存在した:サンプルのレベリング性及び硬化後のコーティングの透明度。
レベリング性、硬化後のコーティングの色及び透明度についてサンプルを目測し、各実施例の評価結果を表3に示した。
評価方法:
1.レベリング性
良好:基材の表面上におけるサンプルの展延性が良好であり、弛みがなく、収縮孔(shrinkage cavity)がない。「○」によって表される。
比較的良好:基材の表面上におけるサンプルの展延性が良好であり、明らかな弛みがなく、収縮孔が少ない。「Δ」によって表される。
不良:基材の表面上におけるサンプルの展延性が不良であり、明らかな弛みがあり、重大な収縮孔がある。「×」によって表される。
1.レベリング性
良好:基材の表面上におけるサンプルの展延性が良好であり、弛みがなく、収縮孔(shrinkage cavity)がない。「○」によって表される。
比較的良好:基材の表面上におけるサンプルの展延性が良好であり、明らかな弛みがなく、収縮孔が少ない。「Δ」によって表される。
不良:基材の表面上におけるサンプルの展延性が不良であり、明らかな弛みがあり、重大な収縮孔がある。「×」によって表される。
2.透明度
良好:硬化コーティングが、無色のガラスとしての透明度を示し、曇りもブランチング現象もない。「○」によって表される。
比較的良好:硬化コーティングが、無色のガラスとしての透明度を示し、軽微な曇り及びブランチング現象がある。「Δ」によって表される。
不良:硬化コーティングが、マット且つ不透明である。「×」によって表される。
良好:硬化コーティングが、無色のガラスとしての透明度を示し、曇りもブランチング現象もない。「○」によって表される。
比較的良好:硬化コーティングが、無色のガラスとしての透明度を示し、軽微な曇り及びブランチング現象がある。「Δ」によって表される。
不良:硬化コーティングが、マット且つ不透明である。「×」によって表される。
3.外観
良好:硬化コーティングが、平坦、平滑であり、収縮孔がなく、ブランチング現象がない。「○」によって表される。
比較的良好:硬化コーティングが、平坦、平滑であり、収縮孔が少なく、軽微なブランチング現象がある。「Δ」によって表される。
不良:硬化コーティングが、平坦でなく、粗く、不透明で、収縮孔がある。「×」によって表される。
良好:硬化コーティングが、平坦、平滑であり、収縮孔がなく、ブランチング現象がない。「○」によって表される。
比較的良好:硬化コーティングが、平坦、平滑であり、収縮孔が少なく、軽微なブランチング現象がある。「Δ」によって表される。
不良:硬化コーティングが、平坦でなく、粗く、不透明で、収縮孔がある。「×」によって表される。
幾つかの例の特性試験結果を、図を参照することによって以下の通り示す。
図1は、コーティング組成物の一例(実施例1b)のコーティング組成物から形成されたコーティングでコーティングされた塗面とコーティングされていない塗面との外観の比較である。コーティング前後の塗装金属板の外観であって、左の板は、コーティング前の塗装金属板であり、右の板は、コーティング後の塗装金属板である。図1から分かる通り、コーティングは、塗面の色の深さを高め、塗面をより黒く且つ輝いて見えるようにする。
コーティング組成物の1つの特徴は、シランカップラー、特にKH560の添加が、コーティングの透明度を大きく改善することである。図2に示すガラス基材については、ガラス板(a)は、シランカップラーを含まない組成物(実施例11)でコーティングされたコーティングが白色且つ不透明であることを示した。ガラス板(b)は、シランカップラーを含有する組成物(実施例1b)でコーティングされたコーティングが非常に透明であることを示した。理由は、恐らく以下の通りである:シランカップラーの添加により、ポリアクリル酸樹脂とフルオロシロキサン(例えば、ECC4000)との間の相溶性が変化した。
試験例2:接触角
接触角解析機DSA100Eを用いて、各サンプルの接触角を測定した。各実施例の測定結果を表3に示した。
接触角解析機DSA100Eを用いて、各サンプルの接触角を測定した。各実施例の測定結果を表3に示した。
図3は、本発明の一例(実施例1b)のコーティングの疎水性及び疎油性試験結果を示す。
図3に示す通り、水滴の形状は、塗面及びガラス上における静置状態が異なる。基材の右側の水滴は、コーティングの存在により、115°〜120°の接触角を有するビーズ様形状を有しており、これは、良好な疎水性を示すものである。しかし、左の水滴の形状は、ブランク基材に対して大きな接触角を有しており、接触角は45〜60°であった。これは、疎水性が低いことを示す。
試験例3:ロールオフ角
接触角の他に、ロールオフ角が、疎水性の別の重要な指標である。ロールオフ角は、基材の表面に添加された水滴が、基材を傾けたときに転がり始める角度である。各実施例の測定結果を表3に示した。
接触角の他に、ロールオフ角が、疎水性の別の重要な指標である。ロールオフ角は、基材の表面に添加された水滴が、基材を傾けたときに転がり始める角度である。各実施例の測定結果を表3に示した。
図6は、ロールオフ角測定プロセスを示す概略図及びコーティング組成物の一例(実施例1b)についての結果である。異なる重量の水滴を、本発明のコーティング組成物でコーティングされた(右側)及びコーティングされていない(左側)、基材の2つの部分に添加し、次いで、塗装基材を水平状態から徐々に傾ける。右半分のコーティングされた側の水滴は、基材を10度傾斜させると直ちに転がり落ちる。しかし、右側部分の滴が全て転がり落ちたとき、左のコーティングされていない部分の最初の滴が滑り落ち始めたのは、45度の直前であった。基材を90度まで直立させたときでさえも、コーティングされていない部分の滴はまだ残っていた。この証明により、本開示に係るコーティング組成物によって形成されるコーティングが優れた疎水性を有することが示された。
試験例4:疎油性
コーティングされたガラス板及びコーティングされていないガラス板上に油性マーカーで印を付けることによって、疎油性を測定する。各実施例の評価結果を表3に示した。評価方法:
良好:本質的に跡が残らない。「○」によって表される。
比較的良好:明らかな跡は残らない。「Δ」によって表される。
不良:明らかな跡が残る。「×」によって表される。
コーティングされたガラス板及びコーティングされていないガラス板上に油性マーカーで印を付けることによって、疎油性を測定する。各実施例の評価結果を表3に示した。評価方法:
良好:本質的に跡が残らない。「○」によって表される。
比較的良好:明らかな跡は残らない。「Δ」によって表される。
不良:明らかな跡が残る。「×」によって表される。
図5は、本発明の一例(実施例1b)の試験結果を示す。図5に示す通り、左部分はコーティングされていないガラス板であり、右部分は、コーティング組成物でコーティングされたものである。油性マーカーを用いて、コーティングされたガラス板及びコーティングされていないガラス板上に任意の印を付ける。図から分かる通り、油性マーカーで右のコーティングされた部分に印を付けるのは非常に困難であり、これは、コーティングが実際に疎油性効果をもたらすことができると証明するものであるが、一方、左のコーティングされていないガラス板上に油性マーカーで印を付けるのは容易であった。
試験例5:疎水性の耐久性
測定方法:コーティングされた基材を、紫外線、雨、及び塵埃等の自然環境下で屋外に置き、定期的に接触角測定を実施する。定期的に測定するためにサンプルを屋外に置く。疎水性が完全に失われた時間を記録する。各実施例の評価結果を表3に示した。
測定方法:コーティングされた基材を、紫外線、雨、及び塵埃等の自然環境下で屋外に置き、定期的に接触角測定を実施する。定期的に測定するためにサンプルを屋外に置く。疎水性が完全に失われた時間を記録する。各実施例の評価結果を表3に示した。
評価方法:
良好:接触角が100度超である。「○」によって表される。
比較的良好:接触角が90度超である。「Δ」によって表される。
不良:接触角が90度未満である。「×」によって表される。
良好:接触角が100度超である。「○」によって表される。
比較的良好:接触角が90度超である。「Δ」によって表される。
不良:接触角が90度未満である。「×」によって表される。
図6には、アクリル酸樹脂を含まないコーティング(実施例10)及びポリアクリル酸樹脂及びECC4000を含むサンプル(実施例1b)の比較結果を示す。
図6に示す通り、ECC4000は、UV耐性ではないので、ポリアクリル酸樹脂を含まないサンプルは、2ヶ月後に疎水性を完全に失う。しかし、ポリアクリル酸樹脂を含有するサンプルについては、疎水性をより長く維持することができる。これは、ポリアクリル酸樹脂がECC4000の構造的安定性を促進し、特に、UV耐性能を改善することを示す。
試験例6:防汚性
標準汚れの入った密閉缶にサンプルを入れ、100回上下に振った後、取り出した。風塵を振り払った後、表面上の灰染色効果を観察した。各実施例の評価結果を表3に示した。
標準汚れの入った密閉缶にサンプルを入れ、100回上下に振った後、取り出した。風塵を振り払った後、表面上の灰染色効果を観察した。各実施例の評価結果を表3に示した。
評価方法:
良好:明らかな汚れの印がない。「○」によって表される。
比較的良好:少量の汚れの印がある。「Δ」によって表される。
不良:明らかな汚れの印がある。「×」によって表される。
良好:明らかな汚れの印がない。「○」によって表される。
比較的良好:少量の汚れの印がある。「Δ」によって表される。
不良:明らかな汚れの印がある。「×」によって表される。
図7は、コーティング(実施例1b)でコーティングされた塗装基材とコーティングされていない塗装基材との比較結果を示す。
図7から分かる通り、左のコーティングでコーティングされた基材では、付着した灰の量が、右のコーティングされていない基材よりも遥かに少なかった。これは、疎水性コーティングが明らかに乾燥灰耐性効果を有することを示した。
試験例7:湿潤汚れ防汚性
付着汚れは、常に、実際の環境では水と塵埃との混合物であるので、疎水性コーティングの防汚性を更に評価するために湿潤汚れ噴霧法を開発した。
付着汚れは、常に、実際の環境では水と塵埃との混合物であるので、疎水性コーティングの防汚性を更に評価するために湿潤汚れ噴霧法を開発した。
14gの標準汚れと700gの水とを混合し、基材に噴霧し、基材を10分間放置した後、それをオーブンに入れ、50℃で10分間保管した。このプロセスを3回繰り返した後、基材を冷却し、水道水で洗浄した。洗浄後の表面の付着汚れの接着状態に基づいて、防汚性を評価した。標準汚れは、Gorecki Manufacture(USA)から市販されている。各実施例の評価結果を表3に示した。
評価方法:
良好:明らかな汚れの印がない。「○」によって表される。
比較的良好:少量の汚れの印がある。「Δ」によって表される。
不良:明らかな汚れの印がある。「×」によって表される。
良好:明らかな汚れの印がない。「○」によって表される。
比較的良好:少量の汚れの印がある。「Δ」によって表される。
不良:明らかな汚れの印がある。「×」によって表される。
図8は、コーティングされたラッカー板とコーティングされていないラッカー板との比較結果を示す。
図8(a)に示す通り、噴霧前、左のコーティングは、右のものよりも明らかにより黒く且つより明るかった。湿潤汚れの噴霧を3回行った後、コーティングされていない基材の汚れ付着量は、図8(b)に示す通り、コーティングされた基材のものよりも明らかに多かった。同じ期間清浄水で洗浄した後でさえも、コーティングされていない基材は、図8(c)に示す通り、依然としてより多くの汚れが堆積していた。全体的に、コーティングは、非常に優れた防汚性を有していた。
試験例8:磨耗耐性
REF903(摩擦機)において湿式磨耗試験を実施した。摩擦後、撥水角の変化を測定した。各実施例の評価結果を表3に示した。
REF903(摩擦機)において湿式磨耗試験を実施した。摩擦後、撥水角の変化を測定した。各実施例の評価結果を表3に示した。
摩擦回数を増やすにつれて、コーティングの撥水角は、緩やかな増加傾向を示す。5000回摩擦後、コーティング組成物から形成されたコーティングは、撥水角が100度まで減少した。コーティングされていない基材と比べて、特定の疎水効果は依然として保持されていた。
疎水性且つ疎油性コーティング組成物は、ペルフルオロポリエーテルシロキサン、ポリアクリル酸樹脂、シランカップラー、有機溶媒、及び酸触媒を使用した。ポリアクリル酸樹脂と、疎水性を生じさせるペルフルオロポリエーテルシロキサンとを組み合わせると、ポリアクリル酸樹脂の良好な接着力のおかげで、良好な疎水性を確保するだけでなく、コーティングの疎水性を確実に長続きさせる。コーティング組成物は、比較的低温下で高い光沢度及び高い透明度を有し、115〜120°の接触角を有し、良好な疎水性及び磨耗耐性を示す硬質コーティングを形成することができる。このコーティング組成物は、自動車塗料、金属、プラスチック、及びガラス等の基材の表面上において用いることができ、数カ月間屋外に置かれた場合でさえも長期間疎水性及び疎油性を保持することができ、また、基材の表面に引っ掻き傷がつくのを防ぐことができる。
Claims (19)
- 以下の成分:
0.1〜15重量%のフルオロシロキサンと、
1〜30重量%のポリアクリル酸樹脂と、
0.1〜15重量%のシランカップラーと、
0.05〜15重量%の酸と、
33〜98重量%の有機溶媒と、を含むコーティング組成物。 - 前記フルオロシロキサンが、式(I):
CF3(CF2)a(CH2)b−Si(OCH2CH3)3 (I)
(式中、aは、3〜10であり、bは、1〜7である)によって表されることを特徴とする、請求項1に記載のコーティング組成物。 - 前記フルオロシランが、ペルフルオロポリエーテルシロキサンであることを特徴とする、請求項1に記載のコーティング組成物。
- 前記フルオロシランが、式(II):
(C2H5O)3Si(CH2)3N(H(C(O)−Rf−C(O)N(H)(CH2)3Si(OC2H5)3 (II)
(式中、Rfは、CF2O(CF2CF2O)n(CF2O)mCF2であり、n及びmは、独立して、1〜20である)によって表されるペルフルオロポリエーテルシロキサンであることを特徴とする、請求項3に記載のコーティング組成物。 - n及びmが、独立して、9〜10であることを特徴とする、請求項4に記載のコーティング組成物。
- 前記ポリアクリル酸樹脂が、ヒドロキシ修飾ポリアクリル酸樹脂エマルジョンの形態であることを特徴とする、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。
- 前記有機溶媒が、C2〜3アルコール類、C2〜3ケトン類、及びC2〜3エステル類からなる群から選択されることを特徴とする、請求項1〜8のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
- 前記有機溶媒が、エタノール及びイソプロパノールからなる群から選択される少なくとも1つであることを特徴とする、請求項9に記載のコーティング組成物。
- 前記有機溶媒が、アセトン及びメチルエチルケトンからなる群から選択される少なくとも1つであることを特徴とする、請求項10に記載のコーティング組成物。
- 前記酸が、塩酸、硫酸、酢酸、クエン酸、及び乳酸からなる群から選択される少なくとも1つであることを特徴とする、請求項1〜11のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
- 請求項1〜12のいずれか一項に記載のコーティング組成物を調製する方法であって、以下の工程:
a)前記有機溶媒、前記ポリアクリル酸樹脂、前記シランカップラー、及び前記フルオロシロキサンを混合して透明な混合物を得る工程と、
b)前記酸を前記混合物に添加し、前記混合物が透明になるまでそれを撹拌する工程と、
c)工程b)で得られた前記混合物を熟成のために放置する工程と、を含む、方法。 - 工程b)において、前記混合物を1〜3時間撹拌することを特徴とする、請求項13に記載の方法。
- 工程c)において、前記混合物を少なくとも1日間熟成させることを特徴とする、請求項13又は14に記載の方法。
- 請求項1〜12のいずれか一項に記載のコーティング組成物を調製する方法であって、前記フルオロシロキサンと酸とを混合して第1の混合物を得る工程と、前記有機溶媒、前記ポリアクリル酸樹脂、及び前記シランカップラーを混合して第2の混合物を得る工程と、次いで、前記第1の混合物と前記第2の混合物とを混合した後、撹拌及び熟成する工程と、を含む、方法。
- 前記撹拌に1〜3時間かかることを特徴とする、請求項16に記載の方法。
- 前記熟成に少なくとも1日間かかることを特徴とする、請求項16又は17に記載の方法。
- 自動車塗料、金属、プラスチック、及びガラスからなる群から選択される基材の表面上における、請求項1〜12のいずれか一項に記載のコーティング組成物の使用。
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