JP2016089147A - コーティング組成物、防汚性部材、空気調和機及び換気扇 - Google Patents
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Abstract
Description
しかしながら、上記のような方法では、形成されたコーティング膜が剥離又は劣化し易いため、長期間の防汚性能を維持することができないという問題がある。ここで、本明細書における「防汚性能」とは、汚れが付着し難い性能及び/又は付着した汚れが除去され易い性能のことを意味する。
また、本発明は、クラックなどの欠陥がなく、且つ摩耗などの物理的応力に晒されても長期間に渡って防汚性能及び基材との密着性に優れるコーティング膜を有する防汚性部材、空気調和機及び換気扇を提供することを目的とする。
また、本発明は、基材と、基材上に形成されたコーティング膜とを有する防汚性部材であって、前記コーティング膜が、前記コーティング組成物を用いて形成されていることを特徴とする防汚性部材である。
さらに、本発明は、吸気口と、前記吸気口から取り込んだ空気の通路に配置された羽根体と、前記羽根体を回転させるモータと、前記モータによって回転する羽根体で形成された空気の流れによって空気を排気する排気口と、前記排気口及び前記吸気口に連結され、前記羽根体を内蔵する筐体とを有する換気扇であって、前記吸気口、前記羽根体、前記モータ、前記排気口及び前記筐体の少なくとも1つの表面に、前記コーティング組成物を用いて形成されたコーティング膜を有することを特徴とする換気扇である。
また、本発明によれば、クラックなどの欠陥がなく、且つ摩耗などの物理的応力に晒されても長期間に渡って防汚性能及び基材との密着性に優れるコーティング膜を有する防汚性部材、空気調和機及び換気扇を提供することができる。
本実施の形態のコーティング組成物は、第1の無機粒子が鎖状又は数珠状に結合した平均粒径が60nm以上120nm以下の無機粒子凝集体と、平均粒径が5nm以上30nm以下の第2の無機粒子と、フッ素樹脂粒子と、沸点が150℃以上300℃以下の水溶性溶剤と、水とを含む。
無機粒子凝集体は、第1の無機粒子(一次粒子)が鎖状又は数珠状に結合した構造を有する。ここで、代表的な無機粒子凝集体の断面図を図1に示す。図1において、(a)は第1の無機粒子2が数珠状に結合した無機粒子凝集体1、(b)は第1の無機粒子2が鎖状に結合した無機粒子凝集体1、(c)は第1の無機粒子2が数珠状に結合して三次元網目構造が形成された無機粒子凝集体1である。これらの中でも、第1の無機粒子2が数珠状に結合した無機粒子凝集体1は、上記の作用効果が特に優れるため好ましい。
なお、図1における無機粒子凝集体1の構造は、代表例であり、第1の無機粒子2が鎖状又は数珠状に結合していれば如何なる構造も有し得ることは言うまでもない。
第2の無機粒子としては、特に限定されず、第1の無機粒子2と同じものを用いることができる。その中でも、第2の無機粒子はシリカ粒子であることが好ましい。シリカ粒子はコーティング膜においてバインダーとしての作用効果を有すると共に、シリカ微子の屈折率が基材として一般に用いられるプラスチック及びガラスなどの屈折率に近い値を有しているため、基材の色調を損なうことがない。
界面活性剤としては、特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。具体的には、アニオン性、ノニオン性、カチオン性の界面活性剤のいずれも用いることができる。
ノニオン性界面活性剤としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェノールエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキロールアミン、ポリオキシエチレンアルキルアマイド、ソルビタンアルキルエステル、ポリオキシエチレンソルビタンアルキルエステルなどが挙げられる。
カチオン性界面活性剤としては、オクタデシルアミンアセテート、イミダゾリン誘導体アセテート、ポリアルキレンポリアミン誘導体又はその塩、オクタデシルトリメチルアンモニウムクロライド、トリメチルアミノエチルアルキルアミドハロゲニド、アルキルピリジニウム硫酸塩、アルキルトリメチルアンモニウムハロゲニドなどが挙げられる。
上記の各界面活性剤は、単独又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
以下、本実施の形態のコーティング組成物を用いたコーティング膜の形成方法について図面を用いて説明する。
図2は、本実施の形態のコーティング組成物を用いたコーティング膜の形成過程を説明するための図である。
図2(b)は、基材3上に塗布されたコーティング組成物の乾燥途中の状態、図2(c)は、基材3上に塗布されたコーティング組成物の乾燥が完了した状態を示す図である。コーティング組成物が乾燥し始める(溶剤5中の水が蒸発し始める)と、基材3側に第2の無機粒子4、表面側に無機粒子凝集体1が主に存在する状態となり、この状態を維持しつつ溶剤5が完全に蒸発してコーティング膜7となる。このようにして形成されるコーティング膜7は、基材3側に第2の無機粒子4が多く存在しているため、基材3とコーティング膜7との密着性が高く、また、無機粒子凝集体1の存在によって第2の無機粒子4の凝集力を低下させてクラックなどの欠陥の発生を防止することができる。また、コーティング膜7は、表面側に無機粒子凝集体1が多く存在しているため、表面に凹凸構造が形成され、防汚性能が高くなる。
コーティング組成物の乾燥温度としては、特に限定されないが、一般に60℃以上100℃以下である。
コーティング組成物を除去するための気流の速度としては、基材3の形状や大きさなどに依存するため特に限定されないが、一般に5m/秒以上であり、好ましくは10m/秒以上である。また、微小の隙間や穴を有する基材3をコーティング対象とする場合には、隙間や穴からコーティング組成物を除去するために、15m/秒以上であることが好ましい。
コーティング組成物を除去するための気流の温度の上限は、100℃以下が好ましく、60℃以下がより好ましい。温度が100℃を超えると、余分なコーティング組成物を除去する前にコーティング膜7が形成されてしまうことがある。また、コーティング組成物を除去するための気流の温度の下限は、25℃以上であることが好ましい。温度が25℃未満であると、乾燥時間が長くなり、コーティング膜7の疎水性が高くなって所望の防汚性能が得られないことがある。
なお、より確実にコーティング膜7のムラを低減したり、コーティング膜7の厚さを大きくする場合には、上記のコーティング方法を繰返し行ってもよい。
本実施の形態の空気調和機は、実施の形態1のコーティング組成物から形成されたコーティング膜7を有する。
以下、本実施の形態の空気調和機の好適な実施の形態について図面を用いて説明する。
図3は、本実施の形態の空気調和機の外観平面図である。図3において、空気調和機の表面には、化粧パネル10と、化粧パネル10の隅部に設けられたコーナーパネル11と、化粧パネルの中央部に設けられた吸込グリル12と、吸込グリル12の周囲に位置する吹出口13に設けられたベーン14とが露出している。ここで、コーナーパネル11は、化粧パネル10の隅部の強度を補強するために設けられる。また、吸込グリル12は、空気を吸込むと共に、空気中に浮遊する埃などを除去するために設けられる。また、ベーン14は、吹出口13から吹出される風の方向を調整するために設けられる。
本実施の形態の換気扇は、実施の形態1のコーティング組成物から形成されたコーティング膜7を有する。
以下、本実施の形態の換気扇の好適な実施の形態について図面を用いて説明する。
図4は、本実施の形態の換気扇の断面図である。図4において、換気扇は、吸気口20と、吸気口20から取り込んだ空気の通路に配置された羽根体21と、羽根体21を回転させるモータ22と、モータ22によって回転する羽根体21で形成された空気の流れによって空気を排気する排気口23と、排気口23及び吸気口20に連結され、羽根体21を内蔵する筐体24とを備えている。
(実施例1)
平均粒径10nmのシリカ粒子(第2の無機粒子)を含むコロイダルシリカ(日揮触媒化成株式会社製SI−550)、平均粒径100nmのシリカ粒子凝集体(無機粒子凝集体;シリカ一次粒子の平均粒径10nm)を含むコロイダルシリカ(日産化学株式会社製スノーテックスPS−S)、平均粒径が250nmのフッ素樹脂粒子(PTEF粒子)を含む分散液(旭硝子株式会社製フルオンAD915)、ジエチレングリコールモノブチルエーテル(沸点230℃、水溶性、比重0.95、KB値86)及び脱イオン水を配合し、混合攪拌することによってコーティング組成物を調製した。このコーティング組成物において、平均粒径10nmのシリカ粒子の含有量を3質量%、平均粒径100nmのシリカ粒子凝集体の含有量を2質量%、フッ素樹脂粒子の含有量を2質量%、ジエチレングリコールモノブチルエーテルの含有量を2質量%、脱イオン水の含有量を残部とした。
ジエチレングリコールモノブチルエーテルの代わりにジプロピレングリコールジメチルエーテル(沸点171℃、水に対する溶解率56質量%、比重0.97、KB値88)を用いたこと以外は実施例1と同様にしてコーティング組成物を調製した。
(実施例3)
平均粒径100nmのシリカ粒子凝集体の含有量を3質量%に変更したこと以外は実施例1と同様にしてコーティング組成物を調製した。
平均粒径10nmのシリカ粒子の含有量を5質量%、平均粒径100nmのシリカ粒子凝集体の含有量を0.5質量%に変更したこと以外は実施例1と同様にしてコーティング組成物を調製した。
(実施例5)
コーティング組成物中のフッ素樹脂粒子の含有量を0.01質量%としたこと以外は実施例1と同様にしてコーティング組成物を調製した。
シリカ粒子の平均粒径を5nm、シリカ粒子凝集体の平均粒径を65nm(シリカ一次粒子の平均粒径7nm)に変更したこと以外は実施例1と同様にしてコーティング組成物を調製した。
(実施例7)
シリカ粒子の平均粒径を25nm、シリカ粒子凝集体の平均粒径を115nm(シリカ一次粒子の平均粒径11nm)に変更したこと以外は実施例1と同様にしてコーティング組成物を調製した。
ジエチレングリコールモノブチルエーテルの含有量を0.01質量%に変更したこと以外は実施例1と同様にしてコーティング組成物を調製した。
(実施例9)
ジエチレングリコールモノブチルエーテルの含有量を10質量%に変更したこと以外は実施例1と同様にしてコーティング組成物を調製した。
(実施例10)
ジエチレングリコールモノブチルエーテルの含有量を5質量%に変更したこと以外は実施例1と同様にしてコーティング組成物を調製した。
平均粒径100nmのシリカ粒子凝集体を配合しなかったこと以外は実施例1と同様にしてコーティング組成物を調製した。
(比較例2)
平均粒径10nmのシリカ粒子を配合しなかったこと以外は実施例1と同様にしてコーティング組成物を調製した。
ジエチレングリコールモノブチルエーテルを配合しなかったこと以外は実施例1と同様にしてコーティング組成物を調製した。
(比較例4)
ジエチレングリコールモノブチルエーテルの代わりにエタノール(沸点87℃、水溶性、比重0.8、KB値46)を用いたこと以外は実施例1と同様にしてコーティング組成物を調製した。
シリカ粒子の平均粒径を4nm、シリカ粒子凝集体の平均粒径を80nm(シリカ一次粒子の平均粒径8nm)に変更したこと以外は実施例1と同様にしてコーティング組成物を調製した。
(比較例6)
シリカ粒子の平均粒径を50nmに変更したこと以外は実施例1と同様にしてコーティング組成物を調製した。
シリカ粒子凝集体の平均粒径を55nm(シリカ一次粒子の平均粒径5nm)に変更したこと以外は実施例1と同様にしてコーティング組成物を調製した。
(比較例8)
シリカ粒子の平均粒径を25nm、シリカ粒子凝集体の平均粒径を125nm(シリカ一次粒子の平均粒径13nm)に変更したこと以外は実施例1と同様にしてコーティング組成物を調製した。
平均粒径100nmのシリカ粒子凝集体の含有量を6質量%に変更したこと以外は実施例1と同様にしてコーティング組成物を調製した。
(比較例10)
平均粒径100nmのシリカ粒子凝集体の含有量を0.3質量%に変更したこと以外は実施例1と同様にしてコーティング組成物を調製した。
ジエチレングリコールモノブチルエーテルの含有量を0.005質量%に変更したこと以外は実施例1と同様にしてコーティング組成物を調製した。
(比較例12)
ジエチレングリコールモノブチルエーテルの含有量を12質量%に変更したこと以外は実施例1と同様にしてコーティング組成物を調製した。
(比較例13)
フッ素樹脂粒子を配合しなかったこと以外は実施例1と同様にしてコーティング組成物を調製した。
得られたコーティング膜について、(1)初期の防汚性能、(2)摩耗試験後の剥離状態、及び(3)摩耗試験後の防汚性能を評価した。これらの評価は、以下の通りにして行った。
初期の防汚性能として、コーティング膜に対する砂塵(親水性汚損物質)の固着性を評価した。具体的には、温度25℃/湿度50%の条件下で、1〜3μmを中心粒径とするJIS関東ローム粉塵をエアーでコーティング膜に吹き付けた後、メンディングテープ(住友3M社製)により採取し、分光光度計(島津製作所社製;UV−3100PC)によって吸光度(波長550nm)を測定した。吸光度は、以下の基準によって評価した。
1:1:吸光度が0.1未満のもの
2:吸光度が0.1以上0.2未満のもの
3:吸光度が0.2以上0.3未満のもの
4:吸光度が0.3以上0.4未満のもの
5:吸光度が0.4以上のもの
摩耗試験は、クロックメータ(安田機械社製)を用い、コーティング膜の表面を加重90gf/cm2で20回往復させることによって行った。
摩耗試験後のコーティング膜の剥離状態は、電子顕微鏡を用い、コーティング膜の残留状態を画像処理し、残留面積を算出することによって評価した。なお、摩耗試験後の剥離状態は、以下の基準によって評価した。
1:コーティング膜の剥離がなかったもの
2:コーティング膜の残留面積が1%以上20%未満のもの
3:コーティング膜の残留面積が20%以上60%未満のもの
4:コーティング膜の残留面積が60%以上90%未満のもの
5:コーティング膜が全て剥離したもの
摩耗試験は、上記(2)の評価と同様にして行った。摩耗試験後の防汚性能の評価は、(1)初期の防汚性能と同様にして行った。
上記(1)〜(3)の評価結果を表1に示す。
これに対し、比較例1のコーティング組成物から形成されたコーティング膜は、シリカ粒子凝集体を含有していないため、クラックなどの欠陥が生じてしまい、初期の防汚性能、並びに摩耗試験後の剥離状態及び防汚性能の評価が全て低かった。比較例2のコーティング組成物から形成されたコーティング膜は、平均粒径が5nm以上30nm以下のシリカ粒子(第2の無機粒子)を含有していないため、摩耗試験後の剥離状態及び防汚性能の評価が低かった。比較例3及び4のコーティング組成物から形成されたコーティング膜は、所定の水溶性溶剤を用いなかったため、摩耗試験後の剥離状態及び防汚性能の評価が低かった。比較例5〜8のコーティング組成物から形成されたコーティング膜は、シリカ粒子凝集体又はシリカ粒子(第2の無機粒子)の平均粒径が所定の範囲外であったため、初期の防汚性能、並びに摩耗試験後の剥離状態及び防汚性能のいずれかの評価が低かった。比較例9〜12のコーティング組成物から形成されたコーティング膜は、シリカ粒子凝集体とシリカ粒子(第2の無機粒子)との質量比、又は水溶性溶剤の含有量が所定の範囲外であったため、初期の防汚性能、並びに摩耗試験後の剥離状態及び防汚性能のいずれかの評価が低かった。比較例13のコーティング組成物から形成されたコーティング膜は、フッ素樹脂粒子を配合しなかったため、初期及び摩耗試験後の防汚性能の評価が低かった。
Claims (9)
- 第1の無機粒子が鎖状又は数珠状に結合した平均粒径が60nm以上120nm以下の無機粒子凝集体と、
平均粒径が5nm以上30nm以下の第2の無機粒子と、
フッ素樹脂粒子と、
沸点が150℃以上300℃以下の水溶性溶剤と、
水と
を含むコーティング組成物であって、
前記無機粒子凝集体と前記第2の無機粒子との質量比が、50:50〜6:94であり、
前記コーティング組成物中の前記水溶性溶剤の含有量が、0.01質量%以上10質量%以下である
ことを特徴とするコーティング組成物。 - 前記無機粒子凝集体の含有量が0.05質量%以上7質量%以下であり、前記第2の無機粒子の含有量が0.05質量%以上9質量%以下であり、前記フッ素樹脂粒子の含有量が0.05質量%以上15質量%以下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。
- 前記無機粒子凝集体を構成する前記第1の無機粒子の平均粒径が、5nm以上20nm以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載のコーティング組成物。
- 前記水溶性溶剤の水に対する溶解率が70質量%以上であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
- 前記第1の無機粒子及び前記第2の無機粒子が、シリカ粒子であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載のコーティング組成物。
- 基材と、基材上に形成されたコーティング膜とを有する防汚性部材であって、
前記コーティング膜が、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を用いて形成されていることを特徴とする防汚性部材。 - 前記コーティング膜の膜厚が0.1μm以上1μm以下であることを特徴とする請求項6に記載の防汚性部材。
- 化粧パネルと、前記化粧パネルの隅部に設けられたコーナーパネルと、前記化粧パネルの中央部に設けられた吸込グリルと、前記吸込グリルの周囲に位置する吹出口に設けられたベーンとを有する空気調和機であって、
前記化粧パネル、前記コーナーパネル、前記吸込グリル及び前記ベーンの少なくとも1つの表面に、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を用いて形成されたコーティング膜を有することを特徴とする空気調和機。 - 吸気口と、前記吸気口から取り込んだ空気の通路に配置された羽根体と、前記羽根体を回転させるモータと、前記モータによって回転する羽根体で形成された空気の流れによって空気を排気する排気口と、前記排気口及び前記吸気口に連結され、前記羽根体を内蔵する筐体とを有する換気扇であって、
前記吸気口、前記羽根体、前記モータ、前記排気口及び前記筐体の少なくとも1つの表面に、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を用いて形成されたコーティング膜を有することを特徴とする換気扇。
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