JP2019052195A - 滑水性コート材料 - Google Patents
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Abstract
【課題】一般家庭のユーザーでも使いやすい酸やアルカリを含まないコート液により、室温で塗工が完了でき、滑水性に優れた被膜を形成でき、かつ被膜の形成に関与しなかった成分による余剰な乾固物を乾拭きで容易に除去することができる、プラスチックや金属あるいはガラスの表面で、例えば自動車の窓ガラス、ビルの窓、自動車の塗装表面、自動車のライトカバー、台所設備、台所用品、台所設備に付設される排気装置、表示板、入浴設備、洗面設備、医療用施設、医療用機械器具、鏡、眼鏡、インクジェットプリンター部品、電子回路基板などの用途に使用できる表面処理材料を、安価に提供する。【解決手段】表面改質塗液中のベースポリマーにフッ素含有アルコール系化合物を僅かに含有させた中性塗液により、上記課題を解決し、かつ特に撥水性を飛躍的に向上させる。【選択図】なし
Description
本発明は、金属、プラスチック、ガラスなどの基材表面上に、酸やアルカリを使わずに室温で塗工でき、かつ優れた滑水機能を付与する層を簡便に形成できる表面改質材に関する。
一般の生活環境において、撥水性が望ましい或いは必要とされる設備、装置、機械器具として、自動車の窓ガラス、ビルの窓、自動車の塗装表面、自動車のライトカバー、台所設備、台所用品、台所設備に付設される排気装置、表示板、入浴設備、洗面設備、医療用施設、医療用機械器具、鏡、眼鏡、インクジェットプリンター部品、電子回路基板など、きわめて多岐にわたっている。従来、このような撥水性が必要とされる物品に撥水性を付与しようとする場合、一般的に濡れ難くする、つまり物体表面の水接触角を大きくする方法が用いられている。典型的には、たとえばシリコーン系化合物または樹脂、フッ素系樹脂、ポリオレフィン系樹脂などのいわゆる疎水性材料による表面被覆が行われている。
ところで、このような表面疎水化処理が施された物体表面に水が付着すると、水は弾かれて球状の水滴となり、大きい水滴は自重により落下するが、小さい水滴は物体表面に強く付着したままになり、付着表面を垂直に傾けても落下しないという現象がしばしばみられる。このため、上記処理では付着水滴を拭き取るなどの機械的方法で強制的に除去しない限り、水滴のない乾いた表面を得ることが困難になる。
つまり、基材の表面エネルギーを下げて撥水性を向上させると、基材上の水は濡れ広がらずに水滴を形成するため、水滴に被覆されずに露出した領域は確保されるものの、依然として微少な水滴が基材上に残存することとなっていた。この残存水滴は、光を乱反射して視認性を悪化させる。例えば、自動車の窓ガラスなどでは水滴に被覆されずに露出した領域における視界は確保されても、依然として微少な水滴が窓ガラスに分散して残存し、光を乱反射するため、乗用車中の外の状況が確認しにくくなる。また、水滴中に残存する微少な埃が水滴乾燥後に基材上に残存して汚れの原因になっていた。
特許文献1(特開平5−301742号公報)には、アミノ変性シリコーンオイルとカチオン性界面活性剤とを含有する組成物が提案されている。この文献の組成物は、単にガラス面に噴霧あるいは塗布するだけで、塗り延ばしや拭き取りが一切不要なため作業が容易であり、優れた撥水を示すことから、現在広く普及されている撥水皮膜の形成方法である。しかしながら、この方法は、作業性に優れ、撥水性に優れているものの、水滴の滑落、すなわち滑水性は満足のいくものではなかった。
特許文献2(特開2000−144056号公報)には、末端に加水分解可能な官能基を有するシリコーン化合物、または末端に加水分解可能な官能基を有し他端にフルオロアルキル基を併せ持つシリコーン化合物と、酸と、水とを溶剤に溶解後、混合攪拌によって得られた混合液を、基材表面に塗布し、ついで乾燥させることにより得られる機能層が、基材表面とシロキサン結合により化学的に結合されてなることを特徴とする水滴滑落性に優れた表面処理基材が提案されている。しかし、この文献の手法では、焼成処理が必要であり、耐熱温度が低い基材には使用できない上、処理のための設備を必要とし、だれでも簡単に皮膜を形成できるものではなかった。
特許文献3(特開2002−097192号公報)には、ガラス基材表面上に塗工し水滴除去性や水滴移動性を有する機能層を形成させ、5〜30°の水滴転落角度、及び1mm/s以上の水滴滑落速度を得ているが、表面処理剤がガラス基材のみに有効であることや当該処理剤中に種々の酸、例えば、塩酸、硝酸、硫酸などの無機酸や、酢酸、ギ酸、スルホン酸、メタンスルホン酸などの有機酸を共存させる必要があるなど、家庭などの一般ユーザーには使い難い欠点があった。
また、特許文献4(特開2014−210885号公報)では、特定の構造を有する含ケイ素ポリマーを活性エネルギー線硬化性コーティング液に添加することにより、撥水性のみならず滑水性にも優れるハードコートの可能性を提示しているが、塗工時に紫外線硬化機が必要でありコスト高であり、かつ大面積への塗工に対応しづらい欠点があった。さらに、特許文献5(特開2015−010221号公報)では、疎水性微粒子を樹脂成形体表面に分布させたときの滑落性について検討し、BET比表面積が300m2/gよりも大きい疎水性微粒子を用いた場合には、非常に優れた滑落性を発現させ得るという知見を見出しているがコート層が多孔質であるため防汚性に問題があった。
本発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、表面処理材に酸やアルカリを含むことなく、特別な施設や環境、技能を有しない一般ユーザーでも安全に金属、プラスチック、ガラスなどの基材表面に塗工でき、かつ微少な水滴が表面に残留することが少なく、速やかに水滴を排除できる被膜を、簡便かつ安価な方法で形成させることができる滑水性コート材料を提供することである。
また、加熱や紫外線照射などの特別な処理をしなくても、処理剤の塗布と室温による乾燥で撥水性や滑水性及び耐久性に優れる被膜を形成でき、塗膜形成後に優れた撥水性や滑水性が得られ、余剰な乾固物を乾拭き等の簡易な作業で容易に除去することもできる滑水性コート材料を提供することである。
出願人は、前述の問題点を解決するために、表面改質塗膜中にフッ素含有アルコール系化合物を僅かに含有させることで、撥水性が飛躍的に向上することを見出した。すなわち上記課題は以下の本発明の構成により達成される。
(1)1種または2種以上のベース樹脂と、OH基を2個以上含む含フッ素アルコール系化合物とを含有し、塗膜を形成する滑水性コート材料。
(2) 前記含フッ素アルコール系化合物は、下記式(1)で表される上記(1)の滑水性コート材料。
(2) 前記含フッ素アルコール系化合物は、下記式(1)で表される上記(1)の滑水性コート材料。
(式(1)において、R1とR1’はOH基またはCH2OH基、R2とR2’はOH基を0〜3個含有しかつFを0個または1個以上含有する炭素数1〜5個のアルキレンオキシ基、R3とR3’はFを1個以上含有し炭素数1〜5個の炭素鎖、R4はFを1個以上含有し炭素数1〜10個の炭素鎖、iとi’は0〜5の整数でそれぞれ同一でも異なっていてもよく、jとj’は1〜5の自然数でそれぞれ同一でも異なっていてもよく、kは0〜20の整数である。)
(3) 前記ベース樹脂はフッ素を含有するかフッ素系樹脂である上記(1)または(2)の滑水性コート材料。
(4) 前記ベース樹脂に対する含フッ素アルコール系化合物の含有量が0.001ppm以上100ppm以下である上記(1)〜(3)のいずれかの滑水性コート材料。
(5) 形成した被膜面を水平面に対して30度傾斜させたときの水滴の滑落する速度が0.3mm/s以上である上記(1)〜(4)のいずれかの滑水性コート材料。
(6)形成した被膜面の水の接触角が70度以上である上記(1)〜(5)のいずれかの滑水性コート材料。
(7)形成した被膜面の水の滑落角が70度未満である上記(1)〜(6)のいずれかの滑水性コート材料。
(8)プラスチック、金属、またはガラスである基材表面に被膜が形成される上記(1)〜(7)のいずれかの滑水性コート材料。
(3) 前記ベース樹脂はフッ素を含有するかフッ素系樹脂である上記(1)または(2)の滑水性コート材料。
(4) 前記ベース樹脂に対する含フッ素アルコール系化合物の含有量が0.001ppm以上100ppm以下である上記(1)〜(3)のいずれかの滑水性コート材料。
(5) 形成した被膜面を水平面に対して30度傾斜させたときの水滴の滑落する速度が0.3mm/s以上である上記(1)〜(4)のいずれかの滑水性コート材料。
(6)形成した被膜面の水の接触角が70度以上である上記(1)〜(5)のいずれかの滑水性コート材料。
(7)形成した被膜面の水の滑落角が70度未満である上記(1)〜(6)のいずれかの滑水性コート材料。
(8)プラスチック、金属、またはガラスである基材表面に被膜が形成される上記(1)〜(7)のいずれかの滑水性コート材料。
本発明によれば、微少な水滴が表面に残留することが少なく、速やかに水滴を排除できる被膜を簡便かつ安価な方法で形成でき、金属、プラスチック、ガラス等の基材表面の滑水性が飛躍的に改善され、しかも室温で塗工可能で、特別な硬化工程を必要とせず低コストで量産製造においても有用である。
本発明の滑水性コート材料は、少なくとも1種または2種以上のベース樹脂と、OH基を2個以上含む含フッ素アルコール系化合物とを含有するものである。
滑水性コート材料に撥水特性を持たせるには、フッ素を含有する樹脂など低表面エネルギーの物質を用いればよい。滑水性コート材料は、無機材料等で構成することも可能であるが、被膜の形成し易さ、コスト面などから、樹脂材料が好ましい。ベースとなる樹脂材料(ベース樹脂)に含フッ素アルコール系化合物を添加した樹脂組成物とすることで安価で容易に成膜でき扱いやすい被膜材料を得ることができる。このように、本発明では、滑水性コート材料の被膜中に含フッ素アルコール系化合物を添加することで、撥水特性を飛躍的に改善させることが可能になった。
撥水性を向上させるには、単にフッ素をコート面に増やすだけでは不十分である。表面疎水化処理には、例えば、シリコーン系化合物または樹脂、フッ素系樹脂、ポリオレフィン系樹脂などの疎水性材料により表面を被覆するが、このような処理が施された物体表面に水が付着すると、水は弾かれて球状の水滴となる。このとき、大きい水滴は自重により落下するが、小さい水滴は物体表面に強く付着したままになり、付着表面を垂直に傾けても落下しないという現象が生じる。
このように、コート面表面に疎水性基しかないと、基材のコート面を垂直にしても、細かい水滴はコート面に付着したままになってしまう。そこで、コート面に親水基、例えばOH基を配向させると、親水性のOH基により水滴が移動しやすくなり、細かく分散した水滴が結合することで大きく重くなり流れやすくなる。一般的なフッ素系樹脂などでもOH基を含有するものもあるが、このような樹脂ではOH基は通常基材側に配向してしまい、表面側に表れなくなる。そこで、滑水性コート材料に含フッ素アルコール系化合物を添加すると、これに含まれる親水性のOH基が表面側に配向して水滴が移動しやすくなり、結合することで流れやすくなると考えられる。また、同様に含フッ素アルコール系化合物に含まれるフッ素も表面のフッ素元素を増加させ、撥水特性をより向上させる効果も望める。
含フッ素アルコール系化合物についてより詳細に説明すると、OH基を2個以上含み、好ましくは炭素数5以上の直鎖状化合物であり、直鎖状の骨格内には1つ以上の酸素が存在してエーテル結合を形成していてもよい。また、直鎖状骨格に結合しているフッ素は好ましくは10以上、より好ましくは16以上である。OH基は骨格主鎖の両端に存在するが、さらに骨格中の置換基として1〜4個存在していてもよい。
より具体的には、含フッ素アルコール系化合物は、下記式(1)で表される化合物が好ましい。
式(1)において、R1とR1’はOH基またはCH2OH基、R2とR2’はOH基を0〜3個好ましくは1〜3個含有しかつFを0個または1個以上含有する炭素数1〜5個、好ましくは1ないし4個のアルキレンオキシ基である。R3とR3’はFを1個以上、炭素数1〜5個の炭素鎖である。R1とR1’、R2とR2’、R3とR3’はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。R4はFを1個以上含有し炭素数1〜10個の炭素鎖である。iとi’は0〜5の整数で同一でも異なっていてもよく、jとj’は1〜5の自然数で同一でも異なっていてもよく、kは0〜20の整数であり、好ましくは1〜15、より好ましくは2〜10である。また、R2とR2’、R3とR3’あるいはR4に含まれるフッ素の個数は、好ましくは2〜10であり、より好ましくは4〜10である。
R2とR2’、R3とR3’あるいはR4に含まれるフッ素の個数が多いほど、撥水特性が向上する。また、R2とR2’に含まれるOH基の個数は、ある程度多い方が水滴が流れやすくなるが多すぎると撥水特性を阻害する傾向が現れる。また、kはある程度大きいほどOH基やFが被膜表面に配向し易くなるものと考えられる。
含フッ素アルコール系化合物として、以下の化合物を例示することができる。例えば、HOCH2CF2CF2OCF2CF2CF2OCF2CF2CF2CH2OH、HOCH2CF2CF2O(CF2CF2CF2O)2CF2CF2CF2CH2OH、HOCH2CF2CF2O(CF2CF2CF2O)3CF2CF2CF2CH2OH、HOCH2CF2CF2O(CF2CF2CF2O)4CF2CF2CF2CH2OH、HOCH2CF2CF2O(CF2CF2CF2O)5CF2CF2CF2CH2OH、HOCH2CF2CF2O(CF2CF2CF2O)6CF2CF2CF2CH2OH、HOCH2CF2CF2O(CF2CF2CF2O)7CF2CF2CF2CH2OH、HOCH2CF2CF2O(CF2CF2CF2O)8CF2CF2CF2CH2OH、HOCH2CF2CF2O(CF2CF2CF2O)9CF2CF2CF2CH2OH、HOCH2CF2CF2O(CF2CF2CF2O)10CF2CF2CF2CH2OH、HOCH2CF2CF2O(CF2CF2CF2O)20CF2CF2CF2CH2OH、HOCH2CF2CF2O(CF2CF2CF2O)2CF2CF2CF2CH2OH、HOCH2CF2CF2OCF2OCF2CF2CF2CH2OH、HOCH2CF2CF2OCHFOCF2CF2CF2CH2OH、HOCH2CF2CF2O(CF2O)3CF2CF2CF2CH2OH、HOCH2CF2CF2O(CF2O)4CF2CF2CF2CH2OH、HOCH2CF2CF2O(CF2O)4CF2CF2CF2CH2OH、HOCH2CF2CF2O(CF2O)5CF2CF2CF2CH2OH、HOCH2CF2CF2O(CF2O)10CF2CF2CF2CH2OH、HOCH2CF2CF2O(CF2O)15CF2CF2CF2CH2OH、HOCH2CF2CF2O(CF2O)20CF2CF2CF2CH2OH、HOCH2CF2CF2OCF(CH3)CF2OCF2CF2CF2CH2OH、HOCH2CF2CF2O(CF(CH3)CF2O)2CF2CF2CF2CH2OH、HOCH2CF2CF2O(CF(CH3)CF2O)5CF2CF2CF2CH2OH、HOCH2CF2CF2O(CF(CH3)CF2O)10CF2CF2CF2CH2OH、HOCH2CF2CF2O(CF(CH3)CF2O)15CF2CF2CF2CH2OH、HOCH2CF2CF2O(CF(CH3)CF2O)20CF2CF2CF2CH2OH、HOCH2CF2CF2OCF(CF3)CF2OCF2CF2CF2CH2OH、HOCH2CF2CF2O(CF(CF3)CF2O)2CF2CF2CF2CH2OH、HOCH2CF2CF2O(CF(CF3)CF2O)3CF2CF2CF2CH2OH、HOCH2CF2CF2O(CF(CF3)CF2O)4CF2CF2CF2CH2OH、HOCH2CF2CF2O(CF(CF3)CF2O)5CF2CF2CF2CH2OH、HOCH2CF2CF2O(CF(CF3)CF2O)10CF2CF2CF2CH2OH、HOCH2CF2CF2O(CF(CF3)CF2O)15CF2CF2CF2CH2OH、HOCH2CF2CF2O(CF(CF3)CF2O)20CF2CF2CF2CH2OH、HOCH2CF2CF2O(CF2CF2CF2CF2CF2O)2CF2CF2CF2CH2OH、HOCH2CF2CF2O(CF2CF2CF2CF2CF2CF2CF2CF2CF2CF2O)2CF2CF2CF2CH2OH、HOCH2CF2CF2O(CF2CF2CF2CF2CF2CF2CF2CF2CF2CF2O)10CF2CF2CF2CH2OH、HOCH2CF2CF2O(CF2CF2CF2CF2CF2CF2CF2CF2CF2CF2O)20CF2CF2CF2CH2OH、HOCH2CF2CF2O(CF2CF2CF2CF2CF2CF(CF3)CF2CF2CF2O)20CF2CF2CF2CH2OH、HOCH2CF2CF2O(CF(CF3)CF2CF2CF2CF2CF2CF2CF2CF2O)20CF2CF2CF2CH2OH、HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2CF2OCF2CF2CF2CF2OCF2CF2CF2CF2OCH2CH(OH)CH2OH、HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2CF2O(CF2CF2CF2CF2O)2CF2CF2CF2CF2OCH2CH(OH)CH2OH、HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2CF2O(CF2CF2CF2CF2O)3CF2CF2CF2CF2OCH2CH(OH)CH2OH、HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2CF2O(CF2CF2CF2CF2O)4CF2CF2CF2CF2OCH2CH(OH)CH2OH、HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2CF2O(CF2CF2CF2CF2O)5CF2CF2CF2CF2OCH2CH(OH)CH2OH、HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2CF2O(CF2CF2CF2
CF2O)10CF2CF2CF2CF2OCH2CH(OH)CH2OH、HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2CF2O(CF2CF2CF2CF2O)15CF2CF2CF2CF2OCH2CH(OH)CH2OH、HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2CF2O(CF2CF2CF2CF2O)20CF2CF2CF2CF2OCH2CH(OH)CH2OH、HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2CF2O(CF2CF2CF2CF2O)2CF2CF2CF2CF2OCH2(OH)CH2CH2OH、HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2CF2OCF2OCF2CF2CF2CF2OCH2CH(OH)CH2OH、HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2CF2O(CF2O)2CF2CF2CF2CF2OCH2CH(OH)CH2OH、HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2CF2O(CF2O)3CF2CF2CF2CF2OCH2CH(OH)CH2OH、HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2CF2O(CF2O)4CF2CF2CF2CF2OCH2CH(OH)CH2OH、HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2CF2O(CF2O)5CF2CF2CF2CF2OCH2CH(OH)CH2OH、HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2CF2O(CF2O)6CF2CF2CF2CF2OCH2CH(OH)CH2OH、HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2CF2O(CF2O)7CF2CF2CF2CF2OCH2CH(OH)CH2OH、HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2CF2O(CF2O)8CF2CF2CF2CF2OCH2CH(OH)CH2OH、HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2CF2O(CF2O)9CF2CF2CF2CF2OCH2CH(OH)CH2OH、HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2CF2O(CF2O)10CF2CF2CF2CF2OCH2CH(OH)CH2OH、HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2CF2O(CF2O)15CF2CF2CF2CF2OCH2CH(OH)CH2OH、HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2CF2O(CF2O)20CF2CF2CF2CF2OCH2CH(OH)CH2OH、HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2CF2O(CF2O)2CF2CF2CF2CF2CH2OH、HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2CF2O(CF2O)2CF2CF2CF2CF2(OCH2CH(OH))2CH2OH、HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2CF2O(CF2O)2CF2CF2CF2CF2(OCH2CH(OH))3CH2OH、HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2CF2O(CF2O)2CF2CF2CF2CF2(OCH2CH(OH))4CH2OH、HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2CF2O(CF2O)2CF2CF2CF2CF2(OCH2CH(OH))5CH2OH、HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2CF2O(CF2O)2CF2CF2CF2CF2(OCH2CH(OH))5OH、HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2CF2O(CF2O)2OCH2CH(OH)CH2OH、HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2CF2O(CF2O)2(CF2CF2CF2CF2)2OCH2CH(OH)CH2OH、HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2CF2O(CF2O)2(CF2CF2CF2CF2)3OCH2CH(OH)CH2OH、HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2CF2O(CF2O)2(CF2CF2CF2CF2)4OCH2CH(OH)CH2OH、HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2CF2O(CF2O)2(CF2CF2CF2CF2)5OCH2CH(OH)CH2OH、HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2CF2O(CF2O)2(CF2CF2CF2CF2)10OCH2CH(OH)CH2OH、HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2CF2O(CF2O)2(CF2CF2CF2CF2)15OCH2CH(OH)CH2OH、HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2CF2O(CF2O)2(CF2CF2CF2CF2)20OCH2CH(OH)CH2OH、HOCH2(CH(OH)CH2O)2CH2CF2CF2CF2O(CF2O)2(CF2CF2CF2CF2)2OCH2CH(OH)CH2OH、HOCH2(CH(OH)CH2O)2CH2CF2CF2CF2O(CF2O)2(CF2CF2CF2CF2)3OCH2CH(OH)CH2OH、HOCH2(CH(OH)CH2O)2CH2CF2CF2CF2O(CF2O)2(CF2CF2CF2CF2)4OCH2CH(OH)CH2OH、HOCH2(CH(OH)CH2O)2CH2CF2CF2CF2O(CF2O)2(CF2CF2CF2CF2)5OCH2CH(OH)CH2OH等が挙げられ、さらにこれらの化合物の2種以上の混合物でもよい。
CF2O)10CF2CF2CF2CF2OCH2CH(OH)CH2OH、HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2CF2O(CF2CF2CF2CF2O)15CF2CF2CF2CF2OCH2CH(OH)CH2OH、HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2CF2O(CF2CF2CF2CF2O)20CF2CF2CF2CF2OCH2CH(OH)CH2OH、HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2CF2O(CF2CF2CF2CF2O)2CF2CF2CF2CF2OCH2(OH)CH2CH2OH、HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2CF2OCF2OCF2CF2CF2CF2OCH2CH(OH)CH2OH、HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2CF2O(CF2O)2CF2CF2CF2CF2OCH2CH(OH)CH2OH、HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2CF2O(CF2O)3CF2CF2CF2CF2OCH2CH(OH)CH2OH、HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2CF2O(CF2O)4CF2CF2CF2CF2OCH2CH(OH)CH2OH、HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2CF2O(CF2O)5CF2CF2CF2CF2OCH2CH(OH)CH2OH、HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2CF2O(CF2O)6CF2CF2CF2CF2OCH2CH(OH)CH2OH、HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2CF2O(CF2O)7CF2CF2CF2CF2OCH2CH(OH)CH2OH、HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2CF2O(CF2O)8CF2CF2CF2CF2OCH2CH(OH)CH2OH、HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2CF2O(CF2O)9CF2CF2CF2CF2OCH2CH(OH)CH2OH、HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2CF2O(CF2O)10CF2CF2CF2CF2OCH2CH(OH)CH2OH、HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2CF2O(CF2O)15CF2CF2CF2CF2OCH2CH(OH)CH2OH、HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2CF2O(CF2O)20CF2CF2CF2CF2OCH2CH(OH)CH2OH、HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2CF2O(CF2O)2CF2CF2CF2CF2CH2OH、HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2CF2O(CF2O)2CF2CF2CF2CF2(OCH2CH(OH))2CH2OH、HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2CF2O(CF2O)2CF2CF2CF2CF2(OCH2CH(OH))3CH2OH、HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2CF2O(CF2O)2CF2CF2CF2CF2(OCH2CH(OH))4CH2OH、HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2CF2O(CF2O)2CF2CF2CF2CF2(OCH2CH(OH))5CH2OH、HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2CF2O(CF2O)2CF2CF2CF2CF2(OCH2CH(OH))5OH、HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2CF2O(CF2O)2OCH2CH(OH)CH2OH、HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2CF2O(CF2O)2(CF2CF2CF2CF2)2OCH2CH(OH)CH2OH、HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2CF2O(CF2O)2(CF2CF2CF2CF2)3OCH2CH(OH)CH2OH、HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2CF2O(CF2O)2(CF2CF2CF2CF2)4OCH2CH(OH)CH2OH、HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2CF2O(CF2O)2(CF2CF2CF2CF2)5OCH2CH(OH)CH2OH、HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2CF2O(CF2O)2(CF2CF2CF2CF2)10OCH2CH(OH)CH2OH、HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2CF2O(CF2O)2(CF2CF2CF2CF2)15OCH2CH(OH)CH2OH、HOCH2CH(OH)CH2OCH2CF2CF2CF2O(CF2O)2(CF2CF2CF2CF2)20OCH2CH(OH)CH2OH、HOCH2(CH(OH)CH2O)2CH2CF2CF2CF2O(CF2O)2(CF2CF2CF2CF2)2OCH2CH(OH)CH2OH、HOCH2(CH(OH)CH2O)2CH2CF2CF2CF2O(CF2O)2(CF2CF2CF2CF2)3OCH2CH(OH)CH2OH、HOCH2(CH(OH)CH2O)2CH2CF2CF2CF2O(CF2O)2(CF2CF2CF2CF2)4OCH2CH(OH)CH2OH、HOCH2(CH(OH)CH2O)2CH2CF2CF2CF2O(CF2O)2(CF2CF2CF2CF2)5OCH2CH(OH)CH2OH等が挙げられ、さらにこれらの化合物の2種以上の混合物でもよい。
ベース樹脂に対する含フッ素アルコール系化合物の含有量としては、好ましくは0.001ppm以上、100ppm以下であり、より好ましくは0.005ppm以上、50ppm以下、特に好ましくは0.01ppm以上、10ppm以下である。含フッ素アルコール系化合物を、前記上限を超えて添加しても効果がそれ以上向上しなくなる傾向が見受けられる。
ベース樹脂材料としては、溶剤希釈型、熱硬化型または紫外線硬化型のいずれの樹脂も用いることができる。
溶剤希釈型の樹脂とは、塗膜を形成させる際の被膜の前駆体が被膜形成後も化学的に変化しない樹脂を意味し、熱硬化型の樹脂とは被膜の前駆体が熱により硬化する樹脂を意味し、紫外線硬化型の樹脂とは被膜の前駆体が紫外線により硬化する樹脂を意味する。これらの樹脂を以下に例示するが、本発明はこれにより限定されるものではない。
溶剤希釈型の樹脂:あらかじめ被膜を形成する主体であるベース樹脂固形分と前記含フッ素アルコール系化合物を溶解しておき、基材に塗布し溶剤を蒸発させることにより被膜を形成させることができる。溶剤希釈型で用いられる固形分としては、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、PC(ポリカーボネート)、TAC(トリアセチルセルロース)、PET(ポリエチレンテレフタレート)、PVA(ポリビニルアルコール)、PVB(ポリビニルブチラール)、PEI(ポリエーテルイミド)、ポリエステル、EVA(エチレン−ビニルアセテートコポリマー)、PCV(ポリ塩化ビニル)、PI(ポリイミド)、PA(ポリアミド)、PU(ポリウレタン)、PE(ポリエチレン)、PP(ポリプロピレン)、PS(ポリスチレン)、PAN(ポリアクリロニトリル)、ブチラール樹脂、ABS(アクリロニトリル−ブタジエン−スチレンコポリマー)、ETFE(エチレン−テトラフルオロエチレンコポリマー)、PVF(ポリフッ化ビニル)などのフッ素系樹脂、シリコーン樹脂などこれらの1種、または2種以上を混合して用いることができる。なかでも、フッ素系樹脂は撥水性に優れ、上記で示した特性も優れている。一方、他の樹脂を用いた場合でもある程度の効果を得ることができるため、使用条件などによりこれらを使用することができる。更に、これらに下記の熱硬化性あるいは紫外線などの活性エネルギー線硬化性を付与した樹脂組成物等も使用できる。
熱硬化型の樹脂:あらかじめ被膜を形成する主体であるベース樹脂固形分と前記含フッ素アルコール系化合物を溶解しておき、基材に塗布し溶剤を蒸発させた後に、塗布面を室温以上で加熱し被膜を得ることができる。熱硬化型で用いられる固形分としては、例えばエポキシ樹脂、メラミン樹脂、ウレア樹脂、ウレタン樹脂、およびポリイミド樹脂や、フッ素樹脂、シラザン樹脂およびシリコーン樹脂等の重合体が挙げられ、これらの1種または2種以上を混合して用いることができる。
熱開始剤としては、AIBN(アゾビスイソブチロニトリル)やジメチル−2,2‘−アゾビス(2−メチルプロピオネート)などのアゾ系化合物、ケトンパーオキサイドやパーオキシケタール、ハイドロパーオキサイド、ジアリルキルパーオキサイド、ジアシルパーオキサイド、パーオキシエステル、パーオキシカーボネートなどの化合物またはその誘導体が好ましく、市販品では、日油株式会社製パーロイルO、パーロイルL、パーロイルS、パーオクタO、パーロイルSA、パーヘキサ250、パーヘキシルO、ナイパーPMB、パーブチルO、ナイパーBMT、ナイパーBW、パーブチルIB、パーヘキサMC、パーヘキサTMH、パーヘキサHC、パーヘキサC、パーテトラA、パーヘキシルI、パーブチルMA、パーブチル355、パーブチルL、パーヘキサ25MT、パーブチルI、パーブチルE、パーヘキシルZ、パーヘキサV、パーブチルP、パークミルD、パーヘキシルD、パーヘキサ25B、パーブチルD、パーメンタH、パーヘキシン25Bなどが用いられる。
紫外線硬化型の樹脂:あらかじめ被膜を形成する主体であるベース樹脂固形分と前記含フッ素アルコール系化合物を溶解しておき、基材に塗布し溶剤を蒸発させた後に、塗布面に紫外線を照射し硬化させた被膜を形成させて所望のモジュールを得る。紫外線硬化型で用いられる固形分としては、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、オキセタン樹脂およびポリビニルエーテル樹脂等が挙げられ、これらの1種または2種以上を用いることができる。
光重合開始剤としては、例えばIRGACURE651、IRGACURE184、DAROCUR1173、IRGACURE2959、IRGACURE127、IIRGACURE907、IIRGACURE369、IIRGACURE379、DAROCUR TPO、IRGACURE819、IRGACURE784、IRGACURE OXE1、IRGACURE OXE2、IRGACURE754等のチバガイギー社製のものやBASF社製のLucirin TPO、Lucirin TPO−Lを単独あるいは二種以上混合して使用できる。
光硬化を促進するため、例えば、ベンゾフェノン等のケトン化合物、ローズベンガル等の色素や、フルオレン、ピレン、あるいはフラーレン等の共役系化合物を光増感剤として、光開始剤に対して質量比で0.05〜3倍量を光開始剤と共に用いることができる。
光硬化では、高圧水銀灯、定圧水銀灯、タリウムランプ、インジウムランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ、紫外線LED、青色LED,白色LED、ハリソン東芝ラィティング社製のエキシマランプ、フュージョン社製のHバルブ、Hプラスバルブ、Dバルブ、Vバルブ、Qバルブ、Mバルブ等の発光を光源として挙げられるほか、太陽光の使用も可能である。なお、酸素非存在下で硬化する方法としては、窒素ガス、炭酸ガス、ヘリウムガス等の雰囲気で行う場合が挙げられる。
さらに、光硬化では、200〜400nmの紫外線を好ましくは0.1〜1000mJ/cm2の範囲で照射するとよい。また、硬化に活性なエネルギー線を複数回に分割して照射する方がより好ましい。すなわち1回目に全照射量の1/20〜1/3程度を照射し、2回目以降に必要残量を照射すると、複屈折のより小さな硬化物が得られる。照射時間は、樹脂量や硬化の程度に応じて適宜調整することが可能であり、通常1秒〜10分程度の間で調整される。
溶剤希釈型、熱硬化型、あるいは紫外線硬化型として用いられる固形分と前記含フッ素アルコール系化合物をあらかじめ溶解させておく溶剤は、上記固形分を溶解あるいは分散させることが可能な溶剤であれば特に限定されるものではない。具体的には、CF3CH2OH、F(CF2)2CH2OH、(CF3)2CHOH、F(CF2)3CH2OH、F(CF2)4C2H5OH、H(CF2)2CH2OH、H(CF2)3CH2OH、H(CF2)4CH2OHなどのフッ素アルコール系溶剤、パーフルオロベンゼン、メタキシレンヘキサフルオライドなどの含フッ素芳香族系溶剤、CF4(HFC−14)、CHClF2(HCFC−22)、CHF3(HFC−23)、CH2CF2(HFC−32)、CF3CF3(PFC−116)、CF2ClCFCl2(CFC−113)、C3HClF5(HCFC−225)、CH2FCF3(HFC−134a)、CH3CF3(HFC−143a)、CH3CHF2(HFC−152a)、CH3CCl2F(HCFC−141b)、CH3CClF2(HCFC−142b)、C4F8(PFC−C318)などのフルオロカーボン系溶剤などが例示される。希釈率については、使用する樹脂や溶剤、また形成する被膜の厚さ、乾燥条件などにより最適な希釈率に調整すればよい。通常、被膜形成には固形成分が調整後の溶剤中30〜0.05質量%となるよう調製される。
さらに、例えば、キシレン、トルエン、ソルベッソ100、ソルベッソ150、ヘキサンなどの炭化水素系溶剤、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸エチレングリコールモノメチルエーテル、酢酸エチレングリコールモノエチルエーテル、酢酸エチレングリコールモノブチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールモノメチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールモノエチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールモノブチルエーテル、酢酸エチレングリコール、酢酸ジエチレングリコールなどのエステル系溶剤、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、ジブチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、テトラヒドロフランなどのエーテル系溶剤、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセトンなどのケトン系溶剤、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルアセトアミド、アセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジエチルホルムアミド、N−メチルホルムアミドなどのアミド系溶剤、ジメチルスルホキシドなどのスルホン酸エステル系溶剤、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール(重合度3〜100)などが例示され、これらを単独あるいは2種以上を混合して用いることができる。
なお、これらのうち、溶解能、塗膜外観、貯蔵安定性の点から前記各種のアルコール系溶剤、フッ素系溶剤、ケトン系溶剤、エステル系溶剤が好ましく、特に、メタノール、エタノール、イソプロパノール、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、セロソルブアセテート、酢酸ブチル、酢酸エチル、パーフルオロベンゼン、メタキシレンヘキサフルオライド、HCFC−142b、HCFC−225、CFC−113、HFC−134a、HFC−143a、HFC−142bを単独あるいは2種以上混合して使用することが好ましい。
さらに、被膜を構造部材に形成する場合、基材間ですき間が生じる場合には、これら基材間の隙間にも被膜を形成させるとよい。具体的には被膜成分の溶液を染みこませる手法が有効であり、その際の被膜に供される固形分は溶剤希釈型あるいは熱硬化型の使用が好ましい。
本発明の滑水性コート材料に使用可能なベース樹脂は市販製品では、例えばテフロン(登録商標)AFシリーズ(デュポン社製)、テドラーシリーズ(デュポン社製)、フルオンシリーズ(旭硝子社製)、サイトップ(旭硝子社製)、ハイフロンシリーズ(ソルベイ・ソレクシス社製)、THVシリーズ(住友スリーエム社製)、ネオフロンシリーズ(ダイキン工業社製)、オプトエース(ダイキン工業社製)、カイナーシリーズ(アルケマ社製)、ダイニオンシリーズ(ダイニオン社製)、マーベルコート(三菱ガス化学社製)、エフトップシリーズ(三菱マテリアル電子化成製)、エスエフコート(AGCセイケミカル社製)などが挙げられ、これらを単独あるいは2種以上混合して用いることができる。
また、本発明では上記の各成分に加えてフュームドシリカを添加してもよい。フュームドシリカを含有することで、得られる薄膜の耐擦傷性等の耐久性が向上する。本発明で用いることができるフュームドシリカは、好ましくは一次粒子の平均径が1〜100nm、比表面積が10〜1000m2/gであり、より好ましくは、一次粒子の平均径が3〜50nm、比表面積が40〜400m2/gである。具体的には、エボニックグループ社製のフュームドシリカであれば、200、300、R202、R805、R812、R812S、RX200、RY200,R972、R972CF,90G、200V,200CF、200FAD、300CF等を用いることができる。このようなフュームドシリカは組成物全量に対して0.01〜10質量%の範囲で添加するとよい。また、フュームドシリカとともに、微粒子状のチタニア、ジルコニア、アルミナ、シリカ−アルミナなども単独あるいは二種以上を混合して用いてもよい。
さらに、本発明では上記の各成分に加えて炭素数1〜10、好ましくは炭素数2〜6のフルオロアルキル基を含有するアルコキシシランを添加してもよい。例えばCF3(CH2)9Si(OCH3)3 、CF3(CH2)8Si(OCH2CH3)3 、CF3(CH2)7Si(OCH3)3 、(CF3)2CHSi(OCH3)3 、CF3(CH2)2Si(OCH3)3 、CF3CH2Si(OCH3)3 、(CF3)2CHSi(OCH2CH3)3 、CF3(CH2)6Si(OCH3)3 、CF3(CH2)5Si(OCH3)3 、CF3(CH2)4Si(OCH3)3 、CF3(CH2)3Si(OCH3)3 、CF3(CH2)2Si(OCH3)3 、CF3(CF2)7Si(OCH3)3 、CH3(CF2)7Si(OCH3)3 、CH3CF2(CH2)7Si(OCH3)3 、CH3CF2(CH2)6Si(OCH3)3 、CF3(CH2)6Si(OCH(CH3)2)3 などを単独あるいは二種以上を混合して用いることができる。
これらアルコキシシラン化合物の含有量は、溶媒成分を除く樹脂材料中に含まれるフッ素原子の総量が少なくとも5質量%以上含まれるように添加すればよく、より好ましくは10質量%以上、更に好ましくは30質量%以上になるように添加すればよい。その上限としては特に規制されるものではないが、多すぎると光透過性、基材への接着性に悪影響が生じる場合があるので、被膜樹脂材料中に含まれる全ての化合物に由来するフッ素原子の総量が40質量%以下となるように添加すべきである。
本発明では、上記各樹脂材料と、有機溶剤、および必要に応じて光重合開始剤あるいは熱重合開始剤を混合し、樹脂組成溶液を調整して被膜形成用の塗布溶液を得ることができる。この樹脂組成溶液を部材表面に湿式塗布し、光などの放射線エネルギー照射あるいは加熱により硬化させることで反射防止膜を形成することができる。
溶剤希釈型あるいは熱硬化型あるいは紫外線硬化型の固形分を塗布する際には、布や紙などに上記の溶液を染みこませ基材表面を手で拭く手法、または既存の塗布法から好適な方法を選択することができる。具体的には、スクリーン印刷などの印刷法、グラビアコート法、リバースコート法、バーコート法、スプレーコート法、ナイフコート法、ロールコート法、ダイコート法等を用いることができ、条件によってはカーテンコート(フローコート)、スピンコート法、CVD法、mist−CVD法等を用いてよく、これらの手法の中から最適なものを選択して被膜を形成させ、塗膜を得ることができる。
形成される被膜の膜厚としては、特に規制されるものではなく、通常の樹脂材料により形成される塗膜と同程度でよい。具体的には、1〜500μm程度であればよい。また、コート層の膜厚を調整することにより所望の物性に調整することも可能である。塗布用の組成溶液の固形分濃度は、使用される特定の器具・装置、溶液の粘度、あるいはスピナーの速度や塗布に許容される時間等により望ましいフィルム厚となるよう調整すればよい。
<水の接触角>
本発明における被膜の水に対する接触角は大きいほど撥水性が向上し、基材の濡れを防止することができ、屋外でも長期間初期性能を維持することができる。また、基材に付着した汚れも容易に除去できる。接触角は、接触角計で測定できる。当該被膜の水の接触角の好ましい範囲は、70°以上であれば濡れ難く、濡れ広がり難くなるが、好ましくは測定温度および測定湿度が20℃〜50℃で20%RH〜50%RHの条件で、75度より大きく180度未満であり、より好ましくは80度より大きく150度未満であり、更に好ましくは80度以上140度未満である。
本発明における被膜の水に対する接触角は大きいほど撥水性が向上し、基材の濡れを防止することができ、屋外でも長期間初期性能を維持することができる。また、基材に付着した汚れも容易に除去できる。接触角は、接触角計で測定できる。当該被膜の水の接触角の好ましい範囲は、70°以上であれば濡れ難く、濡れ広がり難くなるが、好ましくは測定温度および測定湿度が20℃〜50℃で20%RH〜50%RHの条件で、75度より大きく180度未満であり、より好ましくは80度より大きく150度未満であり、更に好ましくは80度以上140度未満である。
接触角の測定は1/2θ法を用いるとよい。すなわち固液界面・水平線と、液滴端での接線、この二つの線がなす角をθA(接触角)とし、固液界面・水平線と、液滴頂点と液滴端を結ぶ線、この二つの線がなす角をθB(測定角)とすると、測定角は接触角の1/2の関係にあることから接触角が求められる。
<水の滑落角>
本発明における被膜の水に対する滑落角は小さいほど、撥水性が向上し基材を撥水性にすることができ、屋外で長期間初期性能を維持することができる。滑落角は、滑落角計で測定できる。例えば各部材の被膜面を水平に保ち水滴を付着させておき、この被膜面を少しずつ傾け水滴が滑り落ちる角度を測定する。本発明において好ましい滑落角は、0.5度以上70度未満であり、より好ましくは0.5度以上60度以下、特に1度以上55度以下である。
本発明における被膜の水に対する滑落角は小さいほど、撥水性が向上し基材を撥水性にすることができ、屋外で長期間初期性能を維持することができる。滑落角は、滑落角計で測定できる。例えば各部材の被膜面を水平に保ち水滴を付着させておき、この被膜面を少しずつ傾け水滴が滑り落ちる角度を測定する。本発明において好ましい滑落角は、0.5度以上70度未満であり、より好ましくは0.5度以上60度以下、特に1度以上55度以下である。
<水の滑落(転落)速度>
本発明における被膜に付着した水の滑落(転落)速度は、大きいほど撥水性が向上し基材の濡れを防止することができ、屋外で長期間初期性能を維持することができる。滑落速度は、滑落速度計で測定できる。例えば各部材の被膜面を傾斜させずに水平状態で水滴を付着させておき、この被膜面を少しずつ傾け水滴が滑り落ちる角度とその際の水滴の速度を測定する。好ましい滑落速度としては、被膜面を傾斜させる角度が水平に対して20度〜60度の場合、水滴が滑落する速度は0.3mm/s以上であり、より好ましくは0.4mm/s以上1m/s以下であり、特に好ましくは0.5mm/s以上であり、その上限としては特に規制されるものではないが1m/s以下である。前記測定に使用する水滴は、3μL〜30μL程度がよい。水の滑落速度は、転落する水滴を高速度カメラで撮影するなどして求めることができる。例えば、滑落開始から任意の時間、具体的には1秒後(1000ミリ秒後)までの移動距離を測定し、その時間対距離の傾きより求めるとよい。また、このとき水滴中にトレーサー粒子を混入して、このトレーサーを測定してもよい。
本発明における被膜に付着した水の滑落(転落)速度は、大きいほど撥水性が向上し基材の濡れを防止することができ、屋外で長期間初期性能を維持することができる。滑落速度は、滑落速度計で測定できる。例えば各部材の被膜面を傾斜させずに水平状態で水滴を付着させておき、この被膜面を少しずつ傾け水滴が滑り落ちる角度とその際の水滴の速度を測定する。好ましい滑落速度としては、被膜面を傾斜させる角度が水平に対して20度〜60度の場合、水滴が滑落する速度は0.3mm/s以上であり、より好ましくは0.4mm/s以上1m/s以下であり、特に好ましくは0.5mm/s以上であり、その上限としては特に規制されるものではないが1m/s以下である。前記測定に使用する水滴は、3μL〜30μL程度がよい。水の滑落速度は、転落する水滴を高速度カメラで撮影するなどして求めることができる。例えば、滑落開始から任意の時間、具体的には1秒後(1000ミリ秒後)までの移動距離を測定し、その時間対距離の傾きより求めるとよい。また、このとき水滴中にトレーサー粒子を混入して、このトレーサーを測定してもよい。
<屈折率>
本発明における基材に施される被膜自体の屈折率が構造部材である透明な基板部材と同じ場合、被膜を施した際の外観は被膜を施す前と同じ状態を維持できる。また、被膜の屈折率が基材の屈折率より小さい場合、反射防止効果により外部光による部材の反射(テカリ)が抑えられ高級感が増したり、入射光を増やして内部の照度を向上させる効果が望める。
本発明における基材に施される被膜自体の屈折率が構造部材である透明な基板部材と同じ場合、被膜を施した際の外観は被膜を施す前と同じ状態を維持できる。また、被膜の屈折率が基材の屈折率より小さい場合、反射防止効果により外部光による部材の反射(テカリ)が抑えられ高級感が増したり、入射光を増やして内部の照度を向上させる効果が望める。
<光透過率>
本発明における被膜自体の光線透過率が透明な基板部材と同じ場合、当該被膜を施した際の外観は被膜を施す前と同じ状態を維持できる。また、被膜の光線透過率が基材より大きい場合、基材表面の透明感が向上し落ち着いた外観が得られたり、入射光を増やして内部の照度を向上させる効果が望める。
本発明における被膜自体の光線透過率が透明な基板部材と同じ場合、当該被膜を施した際の外観は被膜を施す前と同じ状態を維持できる。また、被膜の光線透過率が基材より大きい場合、基材表面の透明感が向上し落ち着いた外観が得られたり、入射光を増やして内部の照度を向上させる効果が望める。
<基材>
本発明に用いられる基材の材質としては、金属、ガラス、プラスチックが挙げられ、例えば、アルミニウム、ステンレス、ガラス、ポリカーボネート、アクリル、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリイミド(PI)などの材料が用いられる。ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニル(PVF)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン−プロピレン(EP、)アクリロニトリル−ブタジエン−スチレンコポリマー(ABS)等の材料が例示される。これらの材料の1種または2種以上を用いて形成された構造物が基材となり、その表面に滑水性コート材料の被膜を形成することで、構造物に撥水性を付与することができる。
本発明に用いられる基材の材質としては、金属、ガラス、プラスチックが挙げられ、例えば、アルミニウム、ステンレス、ガラス、ポリカーボネート、アクリル、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリイミド(PI)などの材料が用いられる。ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニル(PVF)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン−プロピレン(EP、)アクリロニトリル−ブタジエン−スチレンコポリマー(ABS)等の材料が例示される。これらの材料の1種または2種以上を用いて形成された構造物が基材となり、その表面に滑水性コート材料の被膜を形成することで、構造物に撥水性を付与することができる。
次に、実施例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
〔実施例1〕
フッ素含有アルコール系化合物として分子量約700g/molの下記式(2)で表される化合物(1ppm)をテフロンAF1601Sに分散した。これを布に染みこませ、被膜の厚さが0.02〜0.2μm程度となるように、ガラス板(Schott社製B270、大きさ100mm×100mm、厚さ1mm:以下の各実施例、比較例において同じ)上に塗布した後、室温で放置させ乾燥し、評価用コート膜を得た。また、塗工中にコート被膜の形成に関与しなかった成分による余剰な乾固物を乾拭きで容易に除去することができた。
フッ素含有アルコール系化合物として分子量約700g/molの下記式(2)で表される化合物(1ppm)をテフロンAF1601Sに分散した。これを布に染みこませ、被膜の厚さが0.02〜0.2μm程度となるように、ガラス板(Schott社製B270、大きさ100mm×100mm、厚さ1mm:以下の各実施例、比較例において同じ)上に塗布した後、室温で放置させ乾燥し、評価用コート膜を得た。また、塗工中にコート被膜の形成に関与しなかった成分による余剰な乾固物を乾拭きで容易に除去することができた。
〔比較例1〕
実施例1で、式(2)で表される化合物を添加しない以外は実施例1と同様にして得られた溶液を布に染みこませ、被膜の厚さが0.02〜0.2μm程度となるように、ガラス板(Schott社製B270、大きさ100mm×100mm、厚さ1mm)上に塗布した後、室温で放置させ乾燥し、評価用コート膜を得た。
実施例1で、式(2)で表される化合物を添加しない以外は実施例1と同様にして得られた溶液を布に染みこませ、被膜の厚さが0.02〜0.2μm程度となるように、ガラス板(Schott社製B270、大きさ100mm×100mm、厚さ1mm)上に塗布した後、室温で放置させ乾燥し、評価用コート膜を得た。
〔比較例2〕
1,7−ビス(2,2−ジアクリロキシメチル−ブチルオキシ)−2,2,3,4,4,5,6,6,8,8,9,9,10,10−テトラデカフルオロ−アダマンタン:1g 、AIBN(2,2’−アゾビスイソブチロニトリル):50mg、メチルイソブチルケトン:40g 、日本化薬製のDPHA:500mgを100mLのフラスコ中に投入し各成分を溶解させ、フラスコ内を窒素置換し50℃で30分攪拌し塗液を得た。
1,7−ビス(2,2−ジアクリロキシメチル−ブチルオキシ)−2,2,3,4,4,5,6,6,8,8,9,9,10,10−テトラデカフルオロ−アダマンタン:1g 、AIBN(2,2’−アゾビスイソブチロニトリル):50mg、メチルイソブチルケトン:40g 、日本化薬製のDPHA:500mgを100mLのフラスコ中に投入し各成分を溶解させ、フラスコ内を窒素置換し50℃で30分攪拌し塗液を得た。
次に、得られた溶液を布に染みこませ、実施例1と同様に塗布した後、室温で放置させ乾燥し、評価用コート膜を得た。
〔実施例2〕
フッ素含有アルコール系化合物として分子量約700g/molの下記式(3)で表される化合物を2ppmテフロンAF1601Sに分散した。これを布に染みこませ、被膜の厚さが0.02〜0.2μm程度となるように、ガラス板(Schott社製B270、大きさ100mm×100mm、厚さ1mm:以下の各実施例、比較例において同じ)上に塗布した後、室温で放置させ乾燥し、評価用コート膜を得た。また、塗工中にコート被膜の形成に関与しなかった成分による余剰な乾固物を乾拭きで容易に除去することができることを確認した。
フッ素含有アルコール系化合物として分子量約700g/molの下記式(3)で表される化合物を2ppmテフロンAF1601Sに分散した。これを布に染みこませ、被膜の厚さが0.02〜0.2μm程度となるように、ガラス板(Schott社製B270、大きさ100mm×100mm、厚さ1mm:以下の各実施例、比較例において同じ)上に塗布した後、室温で放置させ乾燥し、評価用コート膜を得た。また、塗工中にコート被膜の形成に関与しなかった成分による余剰な乾固物を乾拭きで容易に除去することができることを確認した。
〔実施例3〕
実施例1において、式(2)で表される化合物の濃度を2、3、4ppmと変化させた以外は実施例1と同様にして各評価用コート膜サンプル(サンプル名:3−1、3−2、3−3)を作成した。また、実施例2の式(3)の含有量が2ppmであるサンプルも用意した。(サンプル2−1)、さらに、比較サンプルとして、比較例1と比較例2で得られた評価用コート膜サンプルを用意した。また、各実施例サンプルにおいて塗工中にコート被膜の形成に関与しなかった成分による余剰な乾固物を乾拭きで容易に除去することができることを確認した。これに対し、比較例サンプルは何れも余剰な乾固物を乾拭きで容易に除去することができなかったため、塗工液調整に用いた溶剤を用いて除去した。
実施例1において、式(2)で表される化合物の濃度を2、3、4ppmと変化させた以外は実施例1と同様にして各評価用コート膜サンプル(サンプル名:3−1、3−2、3−3)を作成した。また、実施例2の式(3)の含有量が2ppmであるサンプルも用意した。(サンプル2−1)、さらに、比較サンプルとして、比較例1と比較例2で得られた評価用コート膜サンプルを用意した。また、各実施例サンプルにおいて塗工中にコート被膜の形成に関与しなかった成分による余剰な乾固物を乾拭きで容易に除去することができることを確認した。これに対し、比較例サンプルは何れも余剰な乾固物を乾拭きで容易に除去することができなかったため、塗工液調整に用いた溶剤を用いて除去した。
得られた各評価サンプルの基材を30°に傾斜させたときの、水の滑落速度(水滴量:15μL、室温20℃、湿度40%RHで測定)を測定した結果を、図1に示す。図1のY軸は水滴の先頭端の移動距離(ミリメートル)、X軸は経過時間(ミリ秒)であり、平均化した傾きより滑落速度を得た。得られた結果から、実施例1で得られたサンプルでも効果が認められるが、実施例2や実施例3で得られたサンプルで、滑水効果がより向上していることが分かった。
中性の塗液を用いて室温塗工することにより滑水性に優れる被膜を形成でき、かつ被膜の形成に関与しなかった成分による余剰な乾固物を乾拭きで容易に除去することが可能なプラスチックや金属あるいはガラスの表面で、自動車の窓ガラス、ビルの窓、自動車の塗装表面、自動車のライトカバー、台所設備、台所用品、台所設備に付設される排気装置、入浴設備、洗面設備、医療用施設、医療用機械器具、鏡、眼鏡、インクジェットプリンター部品、電子回路基板など広範囲な用途に使用できる表面処理材料を安価に提供できる。
Claims (8)
- 1種または2種以上のベース樹脂と、OH基を2個以上含む含フッ素アルコール系化合物とを含有し、塗膜を形成する滑水性コート材料。
- 前記ベース樹脂はフッ素を含有するかフッ素系樹脂である請求項1または2の滑水性コート材料。
- 前記ベース樹脂に対する含フッ素アルコール系化合物の含有量が0.001ppm以上100ppm以下である請求項1〜3のいずれかの滑水性コート材料。
- 形成した被膜面を水平面に対して30度傾斜させたときの水滴の滑落する速度が0.3mm/s以上である請求項1〜4のいずれかの滑水性コート材料。
- 形成した被膜面の水の接触角が70度以上である請求項1〜5のいずれかの滑水性コート材料。
- 形成した被膜面の水の滑落角が70度未満である請求項1〜6のいずれかの滑水性コート材料。
- プラスチック、金属、またはガラスである基材表面に被膜が形成される請求項1〜7のいずれかの滑水性コート材料。
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