JP3370459B2 - Method for producing water-repellent coating - Google Patents

Method for producing water-repellent coating

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JP3370459B2
JP3370459B2 JP28051494A JP28051494A JP3370459B2 JP 3370459 B2 JP3370459 B2 JP 3370459B2 JP 28051494 A JP28051494 A JP 28051494A JP 28051494 A JP28051494 A JP 28051494A JP 3370459 B2 JP3370459 B2 JP 3370459B2
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plasma
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Sekisui Chemical Co Ltd
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Sekisui Chemical Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、撥水材、氷雪固着防止
剤、防汚材等に利用される撥水性被膜の製造方法に関す
る。 【0002】 【従来の技術】撥水性被膜としては、従来からシリコー
ン系又はフッ素系樹脂化合物の被膜が多く用いられ、撥
水性被膜の製造方法としては、一般的にはポリテトラフ
ルオロエチレン等のフルオロカーボン系微粉末をエタノ
ール等に懸濁させた塗料を塗布し、乾燥後約400℃で
1時間程度焼き付け処理を行う方法等が多く用いられて
いる(特開昭62−186133号公報)。 【0003】しかしながら、フルオロカーボン系微粉末
の焼き付けによる方法では表面が平坦化されるため、撥
水性としてはポリテトラフルオロエチレン板と同程度
(水との接触角で110゜程度)が限界であり、いわゆ
る蓮の葉が水を弾くような撥水性(水との接触角で12
0゜以上)は得られず、その上約400℃の高温で焼き
付け工程を行うため、木材やプラスチック等には適用が
不可能であるという欠点があった。 【0004】また、表面に微細な凹凸形状を設けること
によって撥水性を発現する撥水性被膜も提案され、この
撥水性の被膜を形成する方法としては、基体表面をプラ
ズマによるエッチング等で粗面化して凸状体を形成した
後、該凸状体の表面にフッ素系化合物の層を形成する方
法(特開平4−343764号公報)、撥水性の樹脂中
にシリカ等の無機微粒子や有機微粒子を混合させた組成
物を基体上に塗布して撥水性被膜とする方法(特開平3
−244679号公報)等が開示されている。 【0005】しかしながら、これらの方法においては、
得られた表面に凹凸形状を持つ撥水性被膜は、蓮の葉に
近い、或いは同程度の撥水性を発現するものの、粗面化
を行う前処理が必要であったり、樹脂中に粉体を分散さ
せて凹凸形状を発現するため、粉体の分散のむらにより
撥水性能にばらつきが生じたり、さらに粉体の上を樹脂
層が覆うため、凹凸形状が発現しにくい等の欠点があっ
た。 【0006】 【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題点に
鑑みてなされたものであり、その目的は種々の基体に適
応可能で、安定した撥水性能を有する被膜の製造方法を
提供することである。 【0007】 【課題を解決するための手段】本発明の撥水性被膜の製
造方法は、(a) 水との接触角が90°以上である基
材からなる微粒子をプラズマ処理する工程、(b) 樹
脂を基体に塗布して基体上に樹脂塗膜を形成する工程、
(c) 工程(b)によって得られた樹脂塗膜が未硬化
又は半硬化の状態において、工程(a)によって得られ
たプラズマ処理された微粒子を該樹脂塗膜に、該樹脂塗
膜の硬化後に、該微粒子が該樹脂塗膜表面積の20%以
上の領域に露出されるように付着させる工程、及び
(d) 工程(c)によって得られた、微粒子付着樹脂
塗膜を硬化させて該微粒子を該樹脂塗膜に固着させる工
程からなる。 【0008】本発明で使用される微粒子は、水との接触
角が90°以上である基材からなる微粒子である。 【0009】上記水との接触角が90°以上である基材
としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、フ
ッ化黒鉛、含フッ素樹脂、オルガノポリシロキサン等が
挙げられる。 【0010】上記含フッ素樹脂としては、例えばテトラ
フルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、パーフ
ルオロビニルエーテル(パーフルオロメチルエーテル
等)、パーフルオロアリルエーテル、パーフルオロプロ
ピレン、ビニリデンフルオライド等のフッ素含有重合性
モノマーの単独重合体(ポリテトラフルオロエチレン、
ポリビニリデンフルオライド等)、それらの共重合体
(ビニリデンフルオライド−テトラフルオロエチレン−
パーフルオロプロピレン共重合体、ビニリデンフルオラ
イド−ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチ
レン共重合体等)、上記フッ素含有重合性モノマーと例
えばエチレン又はプロピレン等のようなフッ素非含有重
合性モノマーとの共重合体などが挙げられる。 【0011】上記基材と水との接触角が小さくなると、
撥水力より濡れ表面を大きくしようとする力の方が大き
いため、凹凸形状になっても撥水性が向上しないので、
水との接触角は90°以上が好ましく、さらには、微細
な凹凸では水が入り込めなくなって水滴が浮いたような
状態となり、表面を水滴が転がるような撥水性を発現す
るためには95°以上がより好ましい。 【0012】上記微粒子は単独で使用してもよいし、2
種以上を併用してもよい。 【0013】上記微粒子は、少なくとも表面が水との接
触角が90°以上である基材からなる微粒子であればよ
く、例えば、芯材のまわりに上記の性質を有する基材が
設けられてもよい。 【0014】上記微粒子の平均粒径は、小さくなると凹
凸形状の効果が低下して接触角が小さくなり、大きくな
ると細かい水滴に対する撥水性が低下するので、1nm
〜1mmが好ましい。 【0015】本発明で樹脂塗膜を形成するために使用さ
れる樹脂としては、例えば溶媒乾燥型、熱硬化型、光硬
化型、電子線硬化型等の樹脂や乾性油が挙げられる。 【0016】上記樹脂を硬化させる際には必要に応じて
重合開始剤が添加される。さらにこれらの樹脂主成分以
外にも、溶媒、顔料、揺変剤、充填剤、紫外線吸収剤、
酸化防止剤、重合禁止剤、表面改質剤、脱泡剤、硬化助
剤等の各種添加剤を使用してもよい。 【0017】以下、本発明の撥水性被膜の製造方法を工
程に従って説明する。まず、工程(a)において、水と
の接触角が90°以上である基材からなる微粒子をプラ
ズマ処理して、該微粒子表面層の樹脂に対する濡れ性を
向上させる。 【0018】プラズマ処理に使用されるガスとしては、
例えば、窒素;アンモニア;窒素水素混合ガス(フォー
ミングガス);酸素、オゾン、水蒸気、一酸化炭素、二
酸化炭素、一酸化窒素、二酸化窒素等の酸素含有ガス;
ヘリウム、アルゴン、ネオン、キセノン等の希ガス;フ
ッ素、塩素、ヨウ素等のハロゲンガス;酸素含有ガスに
対して1/2以下の体積比で4フッ化炭素(CF4 )、
6フッ化炭素(C2 6 )、6フッ化プロピレン(C3
6 )等のフッ化炭素ガスを混合した混合ガスなどが挙
げられる。 【0019】励起手段としては、例えば、直流電圧を印
加してプラズマ分解する方法、高周波電圧を印加してプ
ラズマ分解する方法、マイクロ波放電によってプラズマ
分解する方法、電子サイクロトロン共鳴によってプラズ
マ分解する方法、熱フィラメントによって熱分解する方
法等が挙げられるが、装置の簡便性から直流電圧印加又
は高周波電圧印加してプラズマ分解する方法が好まし
い。 【0020】プラズマ処理時の処理圧力は、低くなると
高価な真空チャンバーや真空排気装置が必要になり、高
くなると熱プラズマとなり、ついにはアーク放電に移行
してしまうので、1×10-4〜100Torrの範囲内
で励起手段によって適宜決定される。励起手段として直
流電圧印加法又は高周波電圧印加法を用いる場合は、1
×10-2〜100Torrの範囲が好ましい。 【0021】プラズマ処理に要する投入電力は、電極面
積や形状にもよるが、低くなるとプラズマ密度が小さく
なるため処理時間が掛かり非能率的になり、高くなると
処理する微粒子にダメージを与えるので、30〜200
Wが好ましい。 【0022】電極構造が、平行平板型、同軸円筒型、曲
面対向平板型又は双曲面対向平行型の場合、容量結合形
式で電圧は印加される。また、高周波電圧印加の場合、
外部電極を用いて誘導形式で印加することが可能であ
る。 【0023】電極間の距離は、処理圧力、微粒子の粒径
等によって適宜決定されるが、長くなるとプラズマ密度
が低下し高電力が必要となるため、微粒子の処理が可能
な範囲でできるだけ短くするのがよい。 【0024】本発明におけるプラズマ処理は、特に微粒
子を加熱したり冷却したりする必要はなく、室温下で十
分である。 【0025】プラズマ処理に要する時間は、微粒子の粒
径や投入電力等によって適宜決定され、粒子の粒径が大
きい場合はプラズマ時間を長くする必要があり、投入電
力が高ければ、プラズマ時間が短くて済む。一般的に
は、処理時間が短くなると微粒子の樹脂に対する濡れ性
が不十分となり、必要以上に長くなっても濡れ性の著し
い向上は期待できないので、1〜60分程度である。 【0026】プラズマ処理に際しては、微粒子の全面に
渡って均一に処理するために、粒子を攪拌しながら行う
のが好ましい。この攪拌方法としては、微粒子を封入し
た容器を回転させる方法、振動によって微粒子を混合す
る方法等が挙げられ、これらの方法は、微粒子の粒径、
処理量等により適宜決定される。 【0027】プラズマ処理された微粒子は、樹脂に対す
る濡れ性が向上し、樹脂と付着後、樹脂が硬化すると、
微粒子と樹脂との密着性が向上する。微粒子に対するプ
ラズマ処理は、微粒子の極く表層部の処理であるため、
露出したプラズマ処理表層部は経時的に微粒子内部に拡
散するので、微粒子表面の樹脂に対する濡れ性は経時的
に低下する。従って、プラズマ処理された微粒子を後述
の工程(c)に使用するまでの時間はできるだけ短い方
が良い。この時間が長くなる場合は、プラズマ処理され
た微粒子を冷凍保存するのが良い。 【0028】工程(b)は、樹脂を基体に塗布して基体
上に樹脂塗膜を形成する工程である。上記基体として
は、特に限定されるものではなく、例えばプラスチック
プレートやフィルム、木材合板、金属板等が使用され、
また、繊維強化プラスチック(FRP)等の成形体でも
よい。 【0029】樹脂を基体に塗布する方法としては、使用
する樹脂や目的に応じて適当な方法が選択されるが、一
般的には、例えば刷毛塗り、スプレーコート法、バーコ
ート法、ドクターブレード法、ロールコート法、ディッ
ピング法等が利用できる。 【0030】樹脂塗膜の膜厚は、小さくなると後述の工
程(c)において微粒子が十分に付着されず、撥水性能
の耐久性が低下するので、使用する微粒子の平均粒径の
3分の1以上であることが好ましい。 【0031】工程(c)は、工程(b)によって得られ
た樹脂塗膜が未硬化又は半硬化の状態において、工程
(a)によって得られたプラズマ処理された微粒子を該
樹脂塗膜に付着させる工程である。微粒子を付着させる
前に塗膜を硬化すると微粒子を塗膜に固定することがで
きないので、第2の工程は塗膜が未硬化又は半硬化状態
で行う。 【0032】微粒子を付着させる方法としては、特に限
定されるものではないが、例えば塗膜上に直接微粒子を
散布する方法、微粒子の入ったパレット等の容器に、樹
脂を塗布した基体を塗膜面が微粒子と接するように載せ
る方法、微粒子中に塗膜面を浸漬する方法等が利用で
き、未硬化又は半硬化状態の塗膜に微粒子を接触させ付
着させればよい。さらに、微粒子を付着させた後に付着
表面を軽くプレスしてもよい。 【0033】微粒子を樹脂塗膜に付着させる程度として
は、該樹脂塗膜の硬化後に、該微粒子が該樹脂塗膜表面
積の20%以上の領域に露出されるように付着させる。
その理由は、上記微粒子が樹脂塗膜を被覆する面積が少
なくなると塗膜表面の水接触角が小さくなり撥水性が低
下するので、微粒子が樹脂塗膜を被覆する面積は、20
%以上に限定され、さらには、表面を水滴が転がるよう
な撥水性能を安定して発現するためには70%以上がよ
り好ましいからである。上記微粒子が樹脂塗膜を被覆す
る面積は、例えば塗膜表面を電子顕微鏡写真に撮り、こ
れを画像処理して微粒子が露出した表面積の割合を求め
ることができる。 【0034】工程(d)は、工程(c)によって得られ
た、微粒子付着樹脂塗膜を硬化させて該微粒子を該樹脂
塗膜に固着させる工程である。硬化方法は、使用した樹
脂に応じて適当な方法が選択される。 【0035】この硬化終了後、必要に応じて塗膜に固定
されなかった過剰の微粒子を取り除く。 【0036】塗膜に固定されなかった過剰の微粒子を取
り除く方法としては、特に限定されるものではないが、
例えばエアースプレーにより除去する方法等が利用でき
る。尚、未硬化又は半硬化状態での塗膜の粘着性の大き
い樹脂の場合は塗膜の硬化前に過剰の微粒子を取り除
き、その後樹脂を硬化させてもよい。取り除かれた過剰
の微粒子は回収して再利用することによって、使用する
微粒子の量を最小限に抑えることができる。 【0037】また、硬化終了後、この被膜を放置し、微
粒子の表面の撥水性を復元する。微粒子に対するプラズ
マ処理は、微粒子の極く表層部の処理であるため、露出
したプラズマ処理表層部は経時的に微粒子内部に拡散す
るので、微粒子表面は時間が経つと本来の撥水性を回復
する。このとき、撥水性を十分に回復させるには5日以
上放置するのが望ましく、更に短期間で撥水性を回復さ
せたい場合には、室温以上の温度で保存するのが良い。
保存温度は基体又は被膜に影響を及ぼさない範囲であれ
ば任意である。 【0038】以上のようにして、高撥水性を有し、且
つ、微粒子の密着性が向上した撥水性被膜を得ることが
できる。 【0039】 【作用】プラズマ処理された微粒子は、樹脂に対する濡
れ性が向上し、樹脂と付着後、樹脂が硬化すると、微粒
子と樹脂との密着性が向上する。微粒子に対するプラズ
マ処理は、微粒子の極く表層部の処理であるため、露出
したプラズマ処理表層部は経時的に微粒子内部に拡散す
るので、微粒子表面は時間が経つと本来の撥水性を回復
する。一方、樹脂と接している微粒子のプラズマ処理部
分は、樹脂と接着しているため時間を経ても微粒子内部
へ拡散することなく、接着性は維持される。このように
して、撥水性を有する微粒子と樹脂との接着性が向上す
るため、被膜表面の高撥水性とその被膜の耐久性が向上
する。 【0040】 【実施例】以下に本発明を実施例につき説明する。以下
「部」としたものは「重量部」を意味する。 (実施例1)水との接触角が90°以上である基材から
なる微粒子(フッ化黒鉛、セントラル硝子社製、商品名
「セフボンCMA」、平均粒径2μm)を、内容積50
0mlのフラスコに30g入れ、フラスコ内を0.05
Torrまで排気後、酸素雰囲気下0.11Torr、
投入電力40Wで、粉体プラズマ処理装置(サムコイン
ターナショナル社製、型式PT−500)により、1
3.56MHzの高周波を印加して、室温で40分間プ
ラズマ処理した。 【0041】アルミニウム板上に、不飽和ポリエステル
樹脂(三井東圧化学社製、商品名「エスター V262
−G」)100部に重合開始剤として55重量%メチル
エチルケトンパーオキサイド−ジメチルフタレート溶液
1部、硬化助剤として6重量%ナフテン酸コバルト溶液
0.1部を添加した樹脂をスプレーコート法により塗布
した。これを上記のプラズマ処理済み微粒子で満たした
容器中に浸漬することによって表面に微粒子を付着させ
た後、過剰の微粒子をエアースプレーで除去して60℃
で1時間加熱することにより塗膜の硬化を行った後、7
日間放置して撥水性被膜を得た。 【0042】(実施例2)水との接触角が90°以上で
ある基材からなる微粒子(住友スリーエム社製、商品名
「THV200P」、ビニリデンフルオライド−テトラ
フルオロエチレン−パーフルオロプロピレン共重合体、
平均粒径280μm)を、酸素雰囲気下の代わりに、窒
素雰囲気下にしたことの他は実施例1と同様にしてプラ
ズマ処理した。 【0043】木材合板上に、多官能アクリレート樹脂
(日本化薬社製、商品名「カヤラッドDPCA−30、
カプロラクトン変性ジペンタエリスルトールヘキサアク
リレート)100部に光反応開始剤(チバガイギー社
製、商品名「イルガキュア I−184」、1−ヒドロ
キシシクロヘキシルフェニルケトン)2部、硬化助剤
(日本化薬社製、商品名「カヤキュアー EPA」、p
−ジメチルアミノ安息香酸エチル)0.7部を添加した
樹脂をバーコーターを使用して塗布した。これを50℃
で10分間熱風乾燥させた後にこの塗膜に上記のプラズ
マ処理済み微粒子を散布し、直ちに過剰の微粒子をエア
ースプレーにより除去した。これを高圧水銀ランプによ
り照射量が2000mJ/cm2 になるように紫外線硬
化させ、80℃オーブン中で24時間放置し、撥水性被
膜を得た。 【0044】(実施例3)水との接触角が90°以上で
ある基材からなる微粒子(ダイキン工業社製、商品名
「ルブロン L−2」、ポリテトラフルオロエチレン、
平均粒径5μm)を、酸素雰囲気下の代わりに、酸素と
4フッ化炭素の4:1の体積比のガス雰囲気下にしたこ
との他は実施例1と同様にしてプラズマ処理した。 【0045】アクリル樹脂プレート上に、溶媒乾燥型塗
料(大日本色材社製、商品名「ノバフッソ PF−25
0」、クリアーフッソ樹脂塗料<ベース樹脂:ビニリデ
ンフルオライド−テトラフルオロエチレン−パーフルオ
ロプロピレン共重合体>)をドクターブレードを使用し
て塗布した。この塗膜に上記のプラズマ処理済み微粒子
を散布した後に室温で5時間乾燥して塗膜の硬化を行っ
た。硬化後、過剰の微粒子をエアースプレーにより除去
し、さらに7日間室温放置することにより撥水性被膜を
得た。 【0046】(実施例4)実施例1において、水との接
触角が90°以上である基材からなる微粒子としてポリ
エチレンからなる微粒子(東ソー社製、商品名「ペトロ
センパウダー NC−11PW」、低密度ポリエチレ
ン、平均粒径17μm)を用いたこと、及びプラズマ処
理時間を10分としたことの他は、実施例1と同様にし
て撥水性被膜を得た。 【0047】(比較例1)実施例1において、水との接
触角が90°以上である基材からなる微粒子をプラズマ
処理せずに用いたことの他は、実施例1と同様にして撥
水性被膜を得た。 【0048】(比較例2)実施例2において、水との接
触角が90°以上である基材からなる微粒子をプラズマ
処理せずに用いたことの他は、実施例2と同様にして撥
水性被膜を得た。 【0049】(比較例3)実施例3において、水との接
触角が90°以上である基材からなる微粒子をプラズマ
処理せずに用いたことの他は、実施例3と同様にして撥
水性被膜を得た。 【0050】(比較例4)実施例4において、水との接
触角が90°以上である基材からなる微粒子をプラズマ
処理せずに用いたことの他は、実施例4と同様にして撥
水性被膜を得た。 【0051】評価 実施例1〜4及び比較例1〜4で使用した水との接触角
が90°以上である基材からなる微粒子を板状体の上に
多数載せ、次いでこれを圧縮し、得られた平板のプラズ
マ処理しない状態における水との接触角を、後述の被膜
の接触角の測定と同様にして測定し、得られた値を表1
に「基材の接触角」として示した。 【0052】実施例1〜4及び比較例1〜4で得られた
撥水性被膜について以下のようにして、微粒子露出表面
積、被膜の接触角及び耐摩擦性を測定して表1に示し
た。 【0053】微粒子露出表面積:走査型電子顕微鏡写真
から微粒子露出表面積の割合を求めた。撮影は被膜表面
5mm×5mmの部分について、被膜面垂直方向から行
い、写真において微粒子露出部分の映像が占める面積を
撮影部の全面積で除することにより、微粒子露出表面積
の割合を求めた。 被膜の接触角の測定:室温23℃、湿度50%の室内に
おいて、針先に小さい水滴をつけ、これを上記被膜上に
付着させ、その状態で接触角計(協和界面科学社製、接
触角計CA−D型)を使用して接触角の測定を行った。 耐摩擦性の測定:被膜を1kg/cm2 の圧力をかけた
ペーパー(十條キンバリー社製、商品名「キムワイプS
−200」)で100回摩擦し、脱落した微粒子をエア
ースプレーにより除去した後、摩擦部の撥水性を上記の
被膜の接触角の測定と同様にして測定した。 【0054】 【表1】 【0055】表1において、接触角測定の欄で「>16
0」と示したものは、被膜の撥水性が高いためにポリテ
トラフルオロエチレン被覆の針を使用しても被膜に水滴
を落とすことができなかったものであり、接触角160
°の時は水滴を落とすことができたため、この時の接触
角を160°以上と判断したものである。なお、実施例
1〜3の被膜は直接水滴を滴下すると水滴は転がり落ち
た。実施例4の被膜については、接触角は大きいが水滴
は転がり落ちなかった。 【0056】 【発明の効果】本発明の撥水性被膜の製造方法は上述の
とおりであり、水との接触角が90°以上である基材か
らなる微粒子をプラズマ処理したものを使用するので、
樹脂塗膜との接着性が向上し、塗膜への優れた粒子密着
性のため耐久性が向上し、さらに撥水性粗面形成による
安定した撥水性被膜が得られる。また、塗膜となる樹脂
の選択巾が広く、各種の基体対して撥水性を付与するこ
とができる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [0001] BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a water-repellent material and prevention of sticking to ice and snow.
Manufacturing method of water-repellent coatings used for chemicals and antifouling materials
You. [0002] 2. Description of the Related Art As a water-repellent coating, silicon
Coatings of fluorine-based or fluorine-based resin compounds are often used,
As a method for producing an aqueous coating, generally, polytetrafluoroethylene is used.
Fluorocarbon fine powder such as fluoroethylene
And apply the paint suspended in a
A method of performing a baking process for about one hour is often used.
(JP-A-62-186133). However, fluorocarbon fine powders
In the method of baking, the surface is flattened,
Aqueous equivalent to polytetrafluoroethylene plate
(The contact angle with water is about 110 °) is the limit.
Water repellency such that the lotus leaf repels water (12 in contact angle with water)
0 ° or more), and baking at a high temperature of about 400 ° C
It is applicable to wood, plastic, etc.
There was a drawback that it was impossible. [0004] In addition, the provision of fine irregularities on the surface
A water-repellent coating that expresses water repellency has also been proposed.
As a method of forming a water-repellent coating, the substrate surface is
A convex body was formed by roughening by etching etc.
Then, a method of forming a layer of a fluorine-based compound on the surface of the convex body
Method (Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-343774), in a water-repellent resin.
Composition of silica and inorganic fine particles such as silica mixed with organic fine particles
Coating a product on a substrate to form a water-repellent coating
244679) and the like. However, in these methods,
The resulting water-repellent coating with irregularities on the lotus leaves
Near or similar water repellency, but roughened
Pre-treatment is required, or if powder is dispersed in the resin
The unevenness of the powder.
Variations in water repellency may occur, and resin may be applied on the powder.
Since the layer is covered, there are drawbacks such as the
Was. [0006] SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above problems.
It has been made in view of the above, and its purpose is suitable for various substrates.
A method for producing a coating that has stable and water-repellent performance
To provide. [0007] Means for Solving the Problems The production of the water-repellent coating of the present invention.
The fabrication method is based on (a) a base with a contact angle with water of 90 ° or more.
Plasma treatment of fine particles of wood, (b) tree
Forming a resin coating on the substrate by applying a fat to the substrate,
(C) The resin coating film obtained in step (b) is not cured
Or in a semi-cured state, obtained by step (a)
The plasma-treated microparticles are applied to the resin coating film.
After hardening of the film, the fine particles are not less than 20% of the resin coating surface area.
Attaching to be exposed in the upper region, and
(D) fine particle-adhered resin obtained in step (c)
A step of curing the coating film and fixing the fine particles to the resin coating film
It consists of about. [0008] The fine particles used in the present invention are in contact with water.
Fine particles made of a base material having an angle of 90 ° or more. A substrate having a contact angle with water of at least 90 °
Examples include polyethylene, polypropylene,
Graphite, fluorine-containing resin, organopolysiloxane, etc.
No. As the above-mentioned fluorine-containing resin, for example,
Fluoroethylene, hexafluoropropylene, perf
Fluorovinyl ether (perfluoromethyl ether
Etc.), perfluoroallyl ether, perfluoropro
Fluorine-containing polymerizable compounds such as pyrene and vinylidene fluoride
Homopolymer of monomer (polytetrafluoroethylene,
Polyvinylidene fluoride), their copolymers
(Vinylidene fluoride-tetrafluoroethylene-
Perfluoropropylene copolymer, vinylidenefluor
Id-hexafluoropropylene-tetrafluoroethyl
And copolymers of the above-mentioned fluorine-containing polymerizable monomers.
For example, fluorine-free heavy such as ethylene or propylene
And a copolymer with a compatible monomer. When the contact angle between the base material and water is reduced,
The force to enlarge the wet surface is greater than the water repellency
Therefore, even if it becomes uneven, the water repellency does not improve,
The contact angle with water is preferably 90 ° or more.
It's like water can't get in with irregularities and water drops float
It becomes a state and expresses water repellency such that water droplets roll on the surface
For this purpose, the angle is more preferably 95 ° or more. The above fine particles may be used alone,
More than one species may be used in combination. The fine particles have at least a surface in contact with water.
Any fine particles made of a base material having an antenna of 90 ° or more may be used.
For example, a substrate having the above-described properties is formed around a core material.
It may be provided. The average particle size of the fine particles becomes concave as the size becomes smaller.
The effect of the convex shape decreases and the contact angle decreases,
Then, the water repellency against fine water drops decreases, so 1 nm
11 mm is preferred. In the present invention, the resin used for forming a resin coating film is used.
As the resin to be used, for example, a solvent drying type, a thermosetting type,
Resins, drying oils, and the like. When curing the above resin, if necessary
A polymerization initiator is added. In addition,
Besides, solvents, pigments, thixotropic agents, fillers, ultraviolet absorbers,
Antioxidants, polymerization inhibitors, surface modifiers, defoamers, curing aids
Various additives such as agents may be used. Hereinafter, the method for producing a water-repellent coating of the present invention will be described.
It will be explained according to the procedure. First, in step (a), water and
Particles consisting of a substrate with a contact angle of 90 ° or more
By subjecting the surface of the fine particles to a wet treatment,
Improve. As the gas used for the plasma processing,
For example, nitrogen; ammonia;
Gas, oxygen, ozone, water vapor, carbon monoxide,
Oxygen-containing gases such as carbon oxides, nitric oxide and nitrogen dioxide;
Rare gases such as helium, argon, neon, xenon;
Halogen gas such as nitrogen, chlorine, iodine, etc .;
On the other hand, carbon tetrafluoride (CFFour),
Carbon hexafluoride (CTwoF 6), Propylene hexafluoride (CThree
F6), Etc.
I can do it. As the excitation means, for example, a DC voltage is applied.
Plasma decomposition by applying high frequency voltage
Plasma decomposition method using microwave discharge
How to decompose, plasm by electron cyclotron resonance
Thermal decomposition method, thermal decomposition method using hot filament
Method, etc., but DC voltage application or
Is preferable to apply high frequency voltage to decompose plasma
No. When the processing pressure during the plasma processing decreases,
Expensive vacuum chambers and evacuation equipment are required,
Becomes thermal plasma, and finally changes to arc discharge
1 × 10-FourWithin 100 Torr
Is appropriately determined by the excitation means. Direct as excitation means
When using the flowing voltage application method or the high-frequency voltage application method, 1
× 10-2A range of 100100 Torr is preferred. The input power required for the plasma processing depends on the electrode surface.
Depending on the product and shape, the lower the density, the lower the plasma density
Processing time and inefficiency.
Damage the particles to be processed, so
W is preferred. The electrode structure is parallel plate type, coaxial cylindrical type, curved
In the case of a flat plate facing surface or a parallel surface facing hyperboloid, capacitive coupling type
The voltage is applied in the formula. In the case of applying a high-frequency voltage,
It is possible to apply inductive form using external electrodes.
You. The distance between the electrodes is the processing pressure, the particle size of the fine particles.
Etc., but the plasma density increases as the length increases.
Can reduce fine particles and require high power, and can process fine particles.
It is better to keep it as short as possible. In the plasma treatment according to the present invention, fine particles
There is no need to heat or cool the
Minutes. The time required for the plasma treatment depends on the size of the fine particles.
It is determined as appropriate depending on the diameter, input power, etc.
If it is difficult, it is necessary to extend the plasma time.
The higher the force, the shorter the plasma time. Typically
Indicates that the processing time is shorter,
Becomes insufficient, and even if it becomes longer than necessary,
Since no further improvement can be expected, it takes about 1 to 60 minutes. At the time of plasma treatment, the entire surface of the fine particles is
Performing with stirring particles for uniform treatment across
Is preferred. As for this stirring method, fine particles are sealed
To mix fine particles by vibration
These methods, the particle size of the fine particles,
It is appropriately determined according to the processing amount and the like. The fine particles subjected to the plasma treatment react with the resin.
The wettability improves, and the resin hardens after adhering to the resin,
The adhesion between the fine particles and the resin is improved. Prevent particles
Since the plasma treatment is a treatment of the very surface layer of fine particles,
The exposed plasma-treated surface layer spreads inside the fine particles over time.
The wettability of the fine particle surface to the resin
To decline. Therefore, the plasma-treated fine particles will be described later.
Is as short as possible until use in step (c)
Is good. If this time is too long,
It is good to keep the fine particles frozen. In the step (b), a resin is applied to the substrate and
This is a step of forming a resin coating film thereon. As the above substrate
Is not particularly limited, for example, plastic
Plates and films, wood plywood, metal plates, etc. are used,
In addition, molded products such as fiber reinforced plastic (FRP)
Good. As a method of applying the resin to the base,
An appropriate method is selected depending on the resin to be used and the purpose.
Generally, for example, brush coating, spray coating, bar coating
Coating method, doctor blade method, roll coating method,
Ping method can be used. When the film thickness of the resin coating film becomes smaller,
In step (c), the fine particles are not sufficiently adhered, and the water repellency is improved.
Of the average particle size of the fine particles to be used.
It is preferably at least one third. Step (c) is obtained by step (b)
Process in the uncured or semi-cured resin coating
The plasma-treated fine particles obtained in (a) are
This is a step of attaching to a resin coating film. Attach fine particles
If the coating is cured before, fine particles can be fixed to the coating.
In the second step, the coating film is in an uncured or semi-cured state
Do with. The method for attaching the fine particles is particularly limited.
Although it is not specified, for example, fine particles are directly
Spray the tree, place it in a container such as a pallet
Place the substrate coated with grease so that the coating surface is in contact with the fine particles.
Immersion of the coating surface in fine particles, etc.
Contact the uncured or semi-cured coating film with fine particles
You only have to wear it. In addition, after attaching fine particles
The surface may be lightly pressed. The degree to which the fine particles adhere to the resin coating film
Is that, after the resin coating is cured, the fine particles are coated on the surface of the resin coating.
Attach so that it is exposed in an area of 20% or more of the product.
The reason is that the area over which the fine particles cover the resin coating film is small.
When it disappears, the water contact angle on the coating film surface becomes small and the water repellency is low
Therefore, the area where the fine particles cover the resin coating film is 20
% And more, so that water droplets roll on the surface
70% or more is recommended to ensure stable water repellency
It is more preferable. The fine particles cover the resin coating
For example, take an electron micrograph of the coating surface
Image processing to determine the percentage of surface area where the fine particles are exposed
Can be Step (d) is obtained by step (c).
In addition, the resin film coated with the fine particles is cured so that the fine particles are
This is the step of fixing to the coating film. Hardening method is the used tree
An appropriate method is selected according to the fat. After completion of the curing, if necessary, the film is fixed to the coating film.
Remove excess fines that were not applied. Excessive fine particles not fixed to the coating film are removed.
There is no particular limitation on the method of removing
For example, a method of removing by air spray can be used.
You. In addition, the magnitude of the tackiness of the coating film in the uncured or semi-cured state
For excessive resin, remove excess particles before curing the coating
And then the resin may be cured. Excess removed
By collecting and reusing fine particles of
The amount of fine particles can be minimized. After the curing is completed, the film is left to stand,
Restores the water repellency of the particle surface. Plas against fine particles
Since the surface treatment is a treatment for the very surface layer of fine particles,
The plasma-treated surface layer diffuses into the fine particles over time.
Therefore, the surface of the fine particles recovers the original water repellency over time
I do. At this time, after 5 days, the water repellency can be fully restored.
It is desirable to leave it on, and the water repellency can be restored in a short time.
If you want to keep it, it is better to store it at a temperature higher than room temperature.
Storage temperature is within the range that does not affect the substrate or coating
Is optional. As described above, it has high water repellency and
First, it is possible to obtain a water-repellent coating with improved adhesion of fine particles.
it can. [0039] [Function] The plasma-treated fine particles wet the resin.
When the resin hardens after adhering to the resin,
The adhesion between the child and the resin is improved. Plas against fine particles
Since the surface treatment is a treatment for the very surface layer of fine particles,
The plasma-treated surface layer diffuses into the fine particles over time.
Therefore, the surface of the fine particles recovers the original water repellency over time
I do. On the other hand, the plasma processing unit for fine particles in contact with the resin
The minute is adhered to the resin, so even if time passes
Adhesion is maintained without diffusion to the surface. in this way
Improves the adhesion between the water-repellent fine particles and the resin.
This improves the water repellency of the coating surface and improves the durability of the coating
I do. [0040] DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to embodiments. Less than
“Parts” means “parts by weight”. (Example 1) From a substrate having a contact angle with water of 90 ° or more
Fine particles (fluorinated graphite, manufactured by Central Glass Co., Ltd., trade name
“Cefbon CMA”, average particle size 2 μm)
30 g in a 0 ml flask,
After exhausting to Torr, 0.11 Torr in an oxygen atmosphere,
With an input power of 40 W, a powder plasma processing device (Samcoin
According to the model PT-500 (Tarnation), 1
Apply a high frequency of 3.56 MHz and press for 40 minutes at room temperature.
Razuma treated. Unsaturated polyester on an aluminum plate
Resin (Mitsui Toatsu Chemical Co., Ltd., product name "ESTER V262
-G ") 55 parts by weight of methyl as a polymerization initiator in 100 parts
Ethyl ketone peroxide-dimethyl phthalate solution
1 part, 6% by weight cobalt naphthenate solution as curing aid
Spray-coated resin with 0.1 part added
did. This was filled with the above-mentioned plasma-treated fine particles.
Particles adhere to the surface by immersion in a container
After that, excess fine particles are removed by air spray and
After curing the coating by heating for 1 hour at
After standing for a day, a water-repellent coating was obtained. (Example 2) When the contact angle with water is 90 ° or more
Fine particles made of a certain substrate (Sumitomo 3M, product name
"THV200P", vinylidene fluoride-tetra
Fluoroethylene-perfluoropropylene copolymer,
The average particle size is 280 μm) instead of the oxygen atmosphere.
The procedure was the same as in Example 1 except that the
Zuma processed. On wood plywood, polyfunctional acrylate resin
(Manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., trade name "Kayarad DPCA-30,
Caprolactone modified dipentaerythritol hexaac
Photoreaction initiator (Ciba-Geigy)
Product name "IRGACURE I-184", 1-Hydro
2 parts of xycyclohexyl phenyl ketone), curing aid
(Manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., product name "Kayacure EPA", p
0.7 parts of dimethylaminobenzoate) were added.
The resin was applied using a bar coater. 50 ℃
After drying with hot air for 10 minutes,
Spray fine particles that have been treated and immediately remove excess particles by air.
-Removed by spraying. This is a high-pressure mercury lamp
2000 mJ / cmTwoUV hard to be
And left in an oven at 80 ° C for 24 hours,
A membrane was obtained. (Example 3) When the contact angle with water is 90 ° or more
Fine particles made of a certain base material (trade name, manufactured by Daikin Industries, Ltd.)
"Lubron L-2", polytetrafluoroethylene,
The average particle size is 5 μm)
Make sure that it is kept in a gas atmosphere of carbon tetrafluoride at a volume ratio of 4: 1.
Other than the above, plasma treatment was performed in the same manner as in Example 1. Solvent drying mold coating on acrylic resin plate
(Made by Dainippon Color Materials Co., Ltd., product name "Novafusso PF-25
0 ", clear fluoro resin coating <base resin: vinylide
Fluoride-tetrafluoroethylene-perfluoro
Ropropylene copolymer>) using a doctor blade
And applied. The above-mentioned plasma-treated fine particles
And then dried at room temperature for 5 hours to cure the coating.
Was. After curing, remove excess particles by air spray
And left at room temperature for 7 days to form a water-repellent coating.
Obtained. (Example 4) In Example 1, the contact with water
Poly fine particles consisting of a base material with an antennae of 90 ° or more
Fine particles made of ethylene (trade name "Petro" manufactured by Tosoh Corporation)
Senpaku NC-11PW ", low density polyethylene
, An average particle size of 17 μm) and a plasma treatment.
The same as in Example 1 except that the processing time was 10 minutes.
Thus, a water-repellent coating was obtained. (Comparative Example 1)
Fine particles made of a substrate having an antenna of 90 ° or more are plasma
Except that it was used without treatment, the repellency was the same as in Example 1.
An aqueous coating was obtained. Comparative Example 2 In Example 2, contact with water
Particles consisting of a base material with an antenna angle of 90 ° or more
Except that it was used without treatment, the repellency was the same as in Example 2.
An aqueous coating was obtained. Comparative Example 3 In Example 3, the contact with water
Fine particles made of a substrate having an antenna of 90 ° or more are plasma
Except for using without treatment, the repellent was performed in the same manner as in Example 3.
An aqueous coating was obtained. Comparative Example 4 In Example 4, the contact with water
Fine particles made of a substrate having an antenna of 90 ° or more are plasma
Except for using without treatment, the repellency was the same as in Example 4.
An aqueous coating was obtained. [0051]Evaluation Contact angle with water used in Examples 1-4 and Comparative Examples 1-4
Particles composed of a base material having an angle of 90 ° or more
A large number of them are placed and then compressed, and the resulting flat plate
The contact angle with water in the state without treatment
Was measured in the same manner as the measurement of the contact angle of Table 1.
Are shown as "contact angle of substrate". Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 4 were obtained.
Regarding the water-repellent coating,
Table 1, the contact angle of the coating, and the friction resistance were measured.
Was. Exposed surface area of fine particles: Scanning electron micrograph
The ratio of the fine particle exposed surface area was determined from the above. Shooting is on the coating surface
For the 5 mm x 5 mm part, the line was
The area occupied by the image of the fine particle
By dividing by the total area of the imaging unit, the exposed surface area of the fine particles
Was determined. Measurement of contact angle of coating: room temperature 23 ° C, humidity 50%
A small drop of water on the needle tip and place it on the coating.
The contact angle meter (Kyowa Interface Science Co., Ltd.
The contact angle was measured using a contact angle meter CA-D). Measurement of friction resistance: 1 kg / cm of coatingTwoPressured
Paper (made by Jujo Kimberly Co., Ltd., trade name: Kimwipe S
-200 "), and rub the particles 100 times.
-After removal by spraying, the water repellency of the friction part
It measured similarly to the measurement of the contact angle of the coating. [0054] [Table 1] In Table 1, "> 16"
In the case of "0", the water repellency of the coating is high,
Water drops on the coating even when using a trafluoroethylene coated needle
Could not be dropped, and the contact angle 160
In the case of °, water drops could be dropped.
The angle was determined to be 160 ° or more. Example
Water droplets roll down when water droplets are dropped directly on coatings 1-3
Was. For the coating of Example 4, the contact angle was large, but
Did not roll down. [0056] The method for producing a water-repellent coating of the present invention is described above.
Is the base material and the contact angle with water is 90 ° or more
Since the particles that have been subjected to plasma treatment are used,
Improved adhesion to resin coating, excellent particle adhesion to coating
Durability is improved due to the water repellency
A stable water-repellent coating can be obtained. In addition, resin to be a coating film
A wide range of choices can be made to impart water repellency to various substrates.
Can be.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C09K 3/00 112 C09K 3/00 112Z 3/18 104 3/18 104 (56)参考文献 特開 平5−115845(JP,A) 特開 平5−124207(JP,A) 特開 平3−139571(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B05D 1/00 - 7/26 C09K 3/00 112 C09K 3/18 104 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI C09K 3/00 112 C09K 3/00 112Z 3/18 104 3/18 104 (56) References A) JP-A-5-124207 (JP, A) JP-A-3-139571 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) B05D 1/00-7/26 C09K 3 / 00 112 C09K 3/18 104

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 (a) 水との接触角が90°以上であ
る基材からなる微粒子をプラズマ処理する工程、(b)
樹脂を基体に塗布して基体上に樹脂塗膜を形成する工
程、(c) 工程(b)によって得られた樹脂塗膜が未
硬化又は半硬化の状態において、工程(a)によって得
られたプラズマ処理された微粒子を該樹脂塗膜に、該樹
脂塗膜の硬化後に、該微粒子が該樹脂塗膜表面積の20
%以上の領域に露出されるように付着させる工程、及び
(d) 工程(c)によって得られた、微粒子付着樹脂
塗膜を硬化させて該微粒子を該樹脂塗膜に固着させる工
程からなることを特徴とする撥水性被膜の製造方法。
(57) [Claims 1] (a) a step of plasma-treating fine particles made of a base material having a contact angle with water of 90 ° or more; (b)
A step of applying a resin to the base to form a resin coating on the base; (c) obtaining the resin coating obtained in the step (b) in the uncured or semi-cured state by the step (a). The plasma-treated fine particles are applied to the resin coating film, and after curing of the resin coating film, the fine particles have a surface area of 20% of the resin coating film.
%; And (d) a step of curing the fine particle-adhered resin coating film obtained in the step (c) and fixing the fine particles to the resin coating film. A method for producing a water-repellent coating, comprising:
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