JP3971243B2 - Manufacturing method of coated material - Google Patents

Manufacturing method of coated material Download PDF

Info

Publication number
JP3971243B2
JP3971243B2 JP2002159322A JP2002159322A JP3971243B2 JP 3971243 B2 JP3971243 B2 JP 3971243B2 JP 2002159322 A JP2002159322 A JP 2002159322A JP 2002159322 A JP2002159322 A JP 2002159322A JP 3971243 B2 JP3971243 B2 JP 3971243B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
carbon atoms
formula
substrate
pressure
group
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2002159322A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2004000833A (en
Inventor
英明 久保
尚材 野尻
英武 中村
尚 斎藤
勝 坂田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kao Corp
Original Assignee
Kao Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kao Corp filed Critical Kao Corp
Priority to JP2002159322A priority Critical patent/JP3971243B2/en
Publication of JP2004000833A publication Critical patent/JP2004000833A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3971243B2 publication Critical patent/JP3971243B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/54Improvements relating to the production of bulk chemicals using solvents, e.g. supercritical solvents or ionic liquids

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、塗布物の製造法に関する。更に詳しくは、撥水性、撥油性等の所望の性質を付与する被膜を形成しうる塗布物の製造法に関する。この塗布物の代表例としては、洗濯機、冷蔵庫、除湿器、ホットプレート等の電化製品、自動車、自転車、自動二輪車、電車等の車体、船の船体、建築物等の部品等が挙げられる。
【0002】
【従来の技術】
基材に表面処理を施す方法としては、カップリング剤、アルカリ剤等を被覆剤の懸濁液に添加し、その液相に基材を浸漬させた後、基材に熱処理を施して基材の表面に被覆剤を被覆する方法(液相被覆方法)が提案されている。特に、基材に撥水性及び/又は撥油性を付与する目的で、シリコーン系化合物やフッ素系化合物を基材の表面に被覆させる際に、この方法は一般的に採用されている。
【0003】
しかし、この方法では、液相を形成する水又は有機溶媒を熱処理等により、除去する工程が必要となり、製造工程の複雑化や製造コストが高くなるという欠点がある。また、従来の液相被覆法では、多孔物の孔の中、曲がりくねった管の中、凹凸の激しい表面等の複雑な形状を有する基材や重ねた板状物等の狭い間隙を有する基材を均一に塗布することができないことがあった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、人体に対して有害な有機溶媒を用いたり、加熱処理を施すことなく、簡単な製造工程で、複雑な形状を有する基材や狭い間隙を有する基材に被膜を形成しる塗装物の製造法を提供することを課題とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明は、容器内で超臨界流体の存在下で、基材とシリコーン系高分子化合物とを接触させた後、該容器内を減圧させることによって基材にシリコーン系高分子化合物を塗布する塗布物の製造法であって、該シリコーン系高分子化合物が、オルガノポリシロキサンの分子鎖の末端及び/又は側鎖に、式(I):
〔化1〕
(式中、R 及びR はそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜18のアルキル基又は炭素数6〜10のアリール基、X は四級アンモニウム塩の対イオンを示す)又は式(II):
〔化2〕
(式中、R 、R 及びX は前記と同じ)
で表される基を介して、式(III):
〔化3〕
(式中、R は水素原子、炭素数1〜22のアルキル基、炭素数3〜8のシクロアルキル基、炭素数7〜10のアラルキル基又は炭素数6〜10のアリール基、nは2又は3である)
で表される繰り返し単位からなるポリ(N−アシルアルキレンイミン)の分子鎖が結合してなり、該ポリ(N−アシルアルキレンイミン)の分子鎖とオルガノポリシロキサンの分子鎖との重量比が1/20〜20/1であるシリコーン系高分子化合物である、製造法に関する。
【0006】
【発明の実施の形態】
超臨界流体とは、臨界温度(Tc)以上でかつ臨界圧力(Pc)以上の圧力である流体をいい、僅かな圧力変化によって密度が急変するという性質を有する。従って、臨界圧力(Pc)及び臨界温度(Tc)を僅かに超えた超臨界流体の圧力を増加させると、気相の密度が急増するため、臨界圧力を超えた領域で溶質の流体に対する溶解度が急激に増加する。これとは逆に、超臨界流体の圧力を減少させると溶質の流体に対する溶解度を急激に低下させることができるので、減圧操作のみで溶質と超臨界流体との分離が可能となる。また、超臨界流体は、液体に近い密度を持ちながら、気体に近い低粘度性と比較的大きな拡散性を有することより、複雑な形状を有する基材や狭い間隙を有する基材に対して優れた浸透性を呈する。
【0007】
超臨界流体の原料の具体例としては、二酸化炭素、アセトン等のケトン類、水、アルコール、ベンゼン、トルエン、キシレン等の炭化水素等が挙げられる。これらの中では、無毒かつ安価であり、その臨界温度が304.2Kであって高温ではないので省エネルギー化を図ることができることから、二酸化炭素が好ましい。
【0008】
超臨界二酸化炭素を用い、該超臨界二酸化炭素を減圧膨張するときの温度は、超臨界二酸化炭素の減圧膨張を効率的に行う観点から、308.15〜373.15K であることが好ましく、より好ましくは308.15〜333.15K である。また、減圧膨張を行うときの超臨界二酸化炭素の初期圧力は、超臨界二酸化炭素の減圧膨張を効率的に行うために、7.2 〜50MPa であることが好ましく、より好ましくは10〜40MPa である。
【0009】
減圧する方法に関しては、特に限定しないが、減圧時の断熱膨張作用により、温度低下が生じるが、二酸化炭素の臨界温度304.2Kを下回らないことが好ましい。
【0010】
上記のように、超臨界流体を用いた場合には、基材に有機化合物を塗布する操作が容易となる。
【0011】
超臨界二酸化炭素を用いることは、液化二酸化炭素を用いることよりも溶質の溶解度を高くすることができるので好ましい。
【0012】
超臨界流体を用いて容器内で基材に有機化合物を被覆する方法としては、所定の温度及び圧力下で、容器内で超臨界流体中に基材を置き、有機化合物を溶解・分散させた後、容器に備えられている排気バルブ等を開放し、容器内を減圧させ、必要により加熱し、超臨界流体を揮散除去することにより、基材表面に有機化合物の被膜を形成させる方法が挙げられる。この方法によれば、有機化合物で被覆された基材を容器内で得ることができる。また、超臨界二酸化炭素を用いた場合には、熱処理等を施さなくてもよい。
【0013】
容器内の圧力を大気圧まで減圧するのに要する時間は、被膜の膜厚の制御の観点から、2秒〜120 分間が好ましく、5秒〜60分間がより好ましい。
【0014】
容器内で減圧させる方法は、ノズルから容器外へ噴出させる方法では大気圧にまで減圧させるのに要する時間が1秒以下であることと対比して、減圧速度を小さくすることができるため、二酸化炭素からの溶質の分離速度も小さくすることができるという利点を有する。したがって、有機化合物が基材に均一に付着しやすい。
【0015】
また、基材の間隙に有機化合物を溶解・分散した二酸化炭素が存在したまま二酸化炭素と分離することが起こりやすいため、被膜の厚さが均一で薄い基材が得られる。従って、被膜の膜厚の制御の観点から、容器内を減圧させることが好ましい。
【0016】
基材としては、実質的に超臨界流体に溶解しない無機物び有機物のいずれも使用することができる。
【0017】
無機物としては、ステンレス、白金、金、銀、銅、アルミニウム等の金属類や、ガラス、セラミック等の非金属無機物質が挙げられ、これらは、それぞれ単独で又は2種以上を混合することにより用いることができる。
【0018】
有機物としては、プラスチック、繊維、ダイヤモンド等、有形なものが挙げられ、これらは、それぞれ単独で又は2種以上を混合することにより用いることができる。
【0019】
本発明の特徴の1つは、規則的又は不規則的な形状を有する基材に有機化合物を塗布することができる点にある。この基材の形状としては、例えば、板状、球状、棒状等が挙げられる。また、基材は、細孔等を有する等の複雑な形状を有するものであってもよい。基材が板状又は棒状の形状を有する場合には、その最小辺が1mm以上であることが好ましく、1cm以上であることがより好ましい。基材が球状を有する場合には、その直径が1mm以上であることが好ましく、1cm以上であることがより好ましい。
【0020】
有機化合物としては、一般に表面処理剤に使用され、かつ超臨界流体に溶解・分散する有機化合物であればよい。有機化合物の代表例としては、シリコーン化合物、フッ素化合物、キトサン、Nε−ラウロイル−L−リジン等が挙げられる。有機化合物の中では、高分子化合物を好適に使用することができる。
【0021】
高分子化合物は、前述したように、超臨界流体に溶解・分散するものであればよい。有機高分子化合物の中では、アクリル樹脂、ポリエチレン、ポリスチレン等の一般的な高分子化合物は、超臨界二酸化炭素に溶解しがたい。これに対して、フッ素系高分子化合物及びシリコーン系高分子化合物は、一般に分子間力が低く、超臨界二酸化炭素中に溶解・分散しやすい性質を有する。従って、フッ素系高分子化合物及び/又はシリコーン系高分子化合物を用いる場合には、溶媒を用いる必要がないか、あるいは少量を使用するだけでよい。従って、溶媒の残存を考慮することなく、基材に有機化合物を塗布することができる。
【0022】
フッ素系高分子化合物としては、フッ素原子を有する高分子化合物であればよい。フッ素系高分子化合物中のフッ素原子の重量組成比は、9〜80重量%、好ましくは20〜70重量%、より好ましくは40〜65重量%であることが望ましい。フッ素系高分子化合物の中では、フルオロアルキル基又はパーフルオロ基を有する(メタ)アクリル酸エステル重合体、及びフルオロアルキル基又はパーフルオロ基を有する(メタ)アクリル酸エステル−長鎖アルキル(メタ)アクリレート共重合体が好ましい。
【0023】
更に、フッ素系高分子化合物として、炭素数4以上のパーフルオロアルキル基、ポリフルオロアルキル基又はパーフルオロポリエーテル基を有する(メタ)アクリレートの単独重合体、及びこの化合物と炭素数8〜22のアルキル基を有する(メタ)アクリレートとの共重合体が最も好ましい。
【0024】
シリコーン系高分子化合物としては、超臨界流体単独、又は超臨界流体及び溶媒の混合物中に溶解ないし分散するものであればよく、特に限定されない。シリコーン系高分子化合物の中では、メチルポリシロキサン、ジメチルポリシロキサン、環状ジメチルポリシロキサン、メチルフェニルポリシロキサン、メチルハイドロジェンポリシロキサン、環状メチルハイドロジェンポリシロキサン、ジメチルシロキサン・メチル(ポリオキシエチレン)シロキサン共重合体、ジメチルシロキサン・メチル(ポリオキシプロピレン)シロキサン共重合体、ポリエーテル変性シリコーン、メチルスチリル変性シリコーン、アルキル変性シリコーン、高級脂肪酸エステル変性シリコーン、高級アルコキシ変性シリコーン等が好ましい。
【0025】
シリコーン系高分子化合物の中では、オルガノポリシロキサンの分子鎖の末端及び/又は側鎖に、式(I):
【0026】
【化4】
【0027】
(式中、R1 及びR2 はそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜18のアルキル基又は炭素数6〜10のアリール基、X- は四級アンモニウム塩の対イオンを示し、Cl- 、Br- 等のハロゲンイオン又はCH3 SO4 - 、CH3 CH2 SO4 - 等の硫酸エステルイオンである)又は式(II):
【0028】
【化5】
【0029】
(式中、R1 、R2 及びX- は前記と同じ)
で表される基を介して、式(III):
【0030】
【化6】
【0031】
(式中、R3 は水素原子、炭素数1〜22のアルキル基、炭素数3〜8のシクロアルキル基、炭素数7〜10のアラルキル基又は炭素数6〜10のアリール基、nは2又は3である)
で表される繰り返し単位からなるポリ(N−アシルアルキレンイミン)の分子鎖が結合してなり、該ポリ(N−アシルアルキレンイミン)の分子鎖とオルガノポリシロキサンの分子鎖との重量比が1/20〜20/1であり、重量平均分子量が500 〜500000であるシリコーン系高分子化合物が特に好ましい。例えば、式(I)中のR1 及びR2 がそれぞれ水素原子、X- がCH3 CH2 SO4 - 、式(III) 中のR3 がCH2 CH3 、nが2であるポリ(N−プロパノイルエチレンイミン)グラフト−ジメチルシロキサン/γ−アミノプロピルメチルシロキサン共重合体が挙げられる。
【0032】
超臨界流体に溶解又は分散している有機化合物の濃度は、特に限定されないが、0.1 〜90重量%、好ましくは1〜30重量%であることが望ましい。
【0033】
なお、有機化合物が超臨界流体に溶解又は分散しにくい場合には、溶媒を超臨界流体に混合することにより、有機化合物を超臨界流体に溶解又は分散させることができる。
【0034】
溶媒としては、極性溶媒が好ましい。極性溶媒の中では、人体にほとんど無害と考えられているアルコール及び水が好ましい。アルコールとしては、メタノール、エタノール及び1−プロパノールが好ましく、エタノールがより好ましい。
【0035】
このように、本発明の方法は、従来の液相被覆方法のように塗布後に熱処理等を行う必要がないので、処理工程数を削減することができるため、操作性に非常に優れた方法である。
以上の操作により、基材に有機化合物を塗布することができる。
【0036】
本発明に用いる容器は、形状や大きさには限定されるものではなく、使用する温度、圧力に耐えうるものであればよい。容器としては、減圧操作を行うためのバルブ等の排気機構を有していればよい。また、超臨界流体中に有機化合物を溶解・分散させるために、容器内に攪拌機構を有するものが好ましい。容器の代表例としては、オートクレーブ、耐圧セル等が挙げられる。
【0037】
【実施例】
実施例1
図1に示される装置を用いた。オートクレーブ10(内容量500mL:AKICO 社製)内に、ポリ(N−プロパノイルエチレンイミン)グラフト−ジメチルポリシロキサン/γ−アミノプロピルメチルシロキサン共重合体(固体)2.0gと、基材A〔厚さ2mm、幅40mm、長さ150mm のステンレス鋼板(SUS304)を0.3mm の間隙が形成されるように2つ折りにし、その長手方向の側面を溶接したもの〕を充填した。
【0038】
充填後、ボンベ1よりフィルター2を通して二酸化炭素内のゴミを除去した後、クーラー5から−5℃に制御された冷媒が通液されているコンデンサー3で二酸化炭素を凝縮し、その後ポンプヘッドが冷却された昇圧ポンプ4で昇圧した。昇圧時の圧力は、圧力計6aにより測定した。なお、安全性を確保するために、圧力計6aの下部には、安全弁7aを配設した。圧力は、保圧弁V-1 で調整した。
【0039】
二酸化炭素を予熱器8を通して所定の温度に予熱した後、バルブV-2 及びバルブV-3 を介して安全弁7bが付属するオートクレーブ10に導入した。カートリッジヒーター12を使用し、温度制御器13によりオートクレーブ10内の温度調節を行い、温度計11及び圧力計6bにより、オートクレーブ10内の温度及び圧力をそれぞれ温度333.15K 及び圧力20MPa に調節した。
【0040】
この条件下で攪拌機9を回転し、0.5 時間溶解・分散を行った。
排気バルブV-3 を徐々に開放し、排気ライン14(内径2.5mm)より排気し、10分間で減圧を行った。減圧時断熱膨張作用によりオートクレーブ10内温度が低下するが、セル内温度は、313.15K 以下にならないように減圧を行った。また、排気ラインの凍結を防ぐために、ヒーター15により加熱した。
【0041】
オートクレーブ10内の容器圧を大気圧まで減圧した後、オートクレーブ10内から基材Aを取り出したところ、基材Aの表面及び間隙のいずれもが半透明に白色化していた。この基材Aを水に漬けた後に取り出したところ、白色化している箇所が撥水していることが確認された。このことから、ポリ(N−プロパノイルエチレンイミン)グラフト−ジメチルポリシロキサン/γ−アミノプロピルメチルシロキサン共重合体で均一に塗布することができることがわかる。
【0042】
実施例2
実施例1において、基材Aの代わりに、基材B〔厚さ2mm、幅40mm、長さ150mm のアルミニウム板を0.3mm の間隙が形成されるように2つ折りにし、その長手方向の側面を溶接したもの〕を用いた以外は、実施例1と同様にして基材Bの塗布を行ったところ、基材Bの表面及び間隙のいずれもが半透明に白色化していた。この基材Bを水に漬けた後に取り出したところ、白色化している箇所が撥水していることが確認された。このことから、ポリ(N−プロパノイルエチレンイミン)グラフト−ジメチルポリシロキサン/γ−アミノプロピルメチルシロキサン共重合体で均一に塗布することができることがわかる。
【0043】
実施例3
実施例1において、基材Aの代わりに、基材C〔厚さ2mm、幅40mm、長さ150mm の銅板を0.3mm の間隙が形成されるように2つ折りにし、その長手方向の側面を溶接したもの〕を用いた以外は、実施例1と同様にして基材Cの塗布を行ったところ、基材Cの表面及び間隙のいずれもが半透明に白色化していた。この基材Cを水に漬けた後に取り出したところ、白色化している箇所が撥水していることが確認された。このことから、ポリ(N−プロパノイルエチレンイミン)グラフト−ジメチルポリシロキサン/γ−アミノプロピルメチルシロキサン共重合体で均一に塗布することができることがわかる。
【0044】
実施例4(実施例4は参考例である)
実施例1において、ポリ(N−プロパノイルエチレンイミン)グラフト−ジメチルポリシロキサン/γ−アミノプロピルメチルシロキサン共重合体の代わりに、ステアリルメタクリレート・2−(パーフルオロオクチル)エチルメタクリレート共重合体(重合比1:9)を用いた以外は、実施例1と同様にして基材Aへの塗布を行った。
【0045】
得られた基材Aの表面及び間隙のいずれもがいずれもが半透明に白色化していた。この基材Aを水に漬けた後に取り出したところ、白色化している箇所が撥水していることが確認された。このことから、得られた基材の表面及び間隙のいずれもがステアリルメタクリレート・2−(パーフルオロオクチル)エチルメタクリレート共重合体で均一に塗布されることがわかる。
【0046】
以上の結果から、各実施例における方法によれば、人体に対して有害な有機溶媒を用いたり、加熱処理を施すことなく、簡単な操作で容易に複雑な形状を有する基材や狭い間隙を有する基材に有機化合物を塗布することができることがわかる。
【0047】
【発明の効果】
本発明の方法によれば、人体に対して有害な有機溶媒を用いることなく、簡単な操作で、複雑な形状を有する基材や狭い間隙を有する基材に容易に有機化合物を塗布することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の各実施例で用いられた装置の一実施態様を示す概略説明図である。
【符号の説明】
1 ボンベ
2 フィルター
3 コンデンサー
4 昇圧ポンプ
5 クーラー
6a 圧力計
6b 圧力計
7a 安全弁
7b 安全弁
8 予熱器
9 攪拌機
10 オートクレーブ
11 温度計
12 カートリッジヒーター
13 温度制御器
14 排気ライン
15 ヒーター
V-1 保圧弁
V-2 バルブ
V-3 排気バルブ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing a coated product. More specifically, the present invention relates to a method for producing a coated product capable of forming a film imparting desired properties such as water repellency and oil repellency. Typical examples of the coated material include electric appliances such as washing machines, refrigerators, dehumidifiers, hot plates, automobiles, bicycles, motorcycles, trains, and other vehicle bodies, ship hulls, building parts, and the like.
[0002]
[Prior art]
As a method for surface-treating the base material, a coupling agent, an alkali agent or the like is added to the suspension of the coating agent, the base material is immersed in the liquid phase, and then the base material is subjected to heat treatment. There has been proposed a method (liquid phase coating method) for coating a surface of a coating material with a coating agent. In particular, this method is generally employed when a silicone compound or a fluorine compound is coated on the surface of a substrate for the purpose of imparting water repellency and / or oil repellency to the substrate.
[0003]
However, this method requires a step of removing the water or organic solvent forming the liquid phase by heat treatment or the like, and has a drawback that the manufacturing process becomes complicated and the manufacturing cost increases. Further, in the conventional liquid phase coating method, a substrate having a narrow gap such as a substrate having a complicated shape such as a hole in a porous material, a winding pipe, a surface with severe irregularities, or a stacked plate-like material May not be applied uniformly.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention is a coating that forms a film on a substrate having a complicated shape or a substrate having a narrow gap in a simple manufacturing process without using an organic solvent harmful to the human body or performing heat treatment. It is an object to provide a method for manufacturing a product.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is a coating method in which a base material and a silicone polymer compound are brought into contact with each other in the presence of a supercritical fluid in a container, and then the silicone polymer compound is applied to the substrate by reducing the pressure in the container. The silicone-based polymer compound has a formula (I): at the terminal and / or side chain of the molecular chain of the organopolysiloxane.
[Chemical formula 1]
(Wherein R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms or an aryl group having 6 to 10 carbon atoms, X represents a counter ion of a quaternary ammonium salt) or Formula (II):
[Chemical formula 2]
(Wherein R 1 , R 2 and X are the same as above)
Via a group represented by formula (III):
[Chemical formula 3]
(In the formula, R 3 is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 22 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 8 carbon atoms, an aralkyl group having 7 to 10 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 10 carbon atoms, and n is 2) Or 3)
The molecular chain of poly (N-acylalkylenimine) consisting of repeating units represented by the formula is bonded, and the weight ratio of the molecular chain of poly (N-acylalkylenimine) to the molecular chain of organopolysiloxane is 1 It is related with the manufacturing method which is a silicone type high molecular compound which is / 20-20 / 1 .
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The supercritical fluid is a fluid having a pressure higher than the critical temperature (Tc) and higher than the critical pressure (Pc), and has a property that the density is suddenly changed by a slight pressure change. Therefore, if the pressure of the supercritical fluid slightly exceeding the critical pressure (Pc) and critical temperature (Tc) is increased, the density of the gas phase increases rapidly, so that the solubility of the solute in the fluid exceeding the critical pressure is increased. Increases rapidly. On the contrary, when the pressure of the supercritical fluid is decreased, the solubility of the solute in the fluid can be drastically lowered, so that the solute and the supercritical fluid can be separated only by a decompression operation. In addition, supercritical fluids have a density close to that of a liquid and have a low viscosity close to that of a gas and a relatively large diffusivity. Therefore, supercritical fluids are excellent for substrates with complex shapes and substrates with narrow gaps. Exhibits high permeability.
[0007]
Specific examples of the raw material of the supercritical fluid include ketones such as carbon dioxide and acetone, hydrocarbons such as water, alcohol, benzene, toluene and xylene. Among these, carbon dioxide is preferable because it is non-toxic and inexpensive and has a critical temperature of 304.2 K and is not high temperature, so that energy can be saved.
[0008]
The temperature when supercritical carbon dioxide is used and the supercritical carbon dioxide is expanded under reduced pressure is preferably 308.15 to 373.15K, more preferably 308.15, from the viewpoint of efficiently performing the reduced pressure expansion of supercritical carbon dioxide. It is ~ 333.15K. Further, the initial pressure of supercritical carbon dioxide when performing decompression expansion is preferably 7.2 to 50 MPa, and more preferably 10 to 40 MPa, in order to efficiently perform decompression expansion of supercritical carbon dioxide.
[0009]
The method for reducing the pressure is not particularly limited, but the temperature is lowered due to the adiabatic expansion action at the time of pressure reduction, but it is preferable that the temperature does not fall below the critical temperature of carbon dioxide of 304.2K.
[0010]
As described above, when a supercritical fluid is used, the operation of applying the organic compound to the substrate becomes easy.
[0011]
The use of supercritical carbon dioxide is preferable because the solubility of the solute can be made higher than the use of liquefied carbon dioxide.
[0012]
As a method of coating a substrate with an organic compound in a container using a supercritical fluid, the substrate is placed in the supercritical fluid in a container at a predetermined temperature and pressure, and the organic compound is dissolved and dispersed. After that, the exhaust valve provided in the container is opened, the inside of the container is decompressed, heated as necessary, and the supercritical fluid is volatilized and removed to form a film of the organic compound on the substrate surface. It is done. According to this method, the base material coated with the organic compound can be obtained in the container. Further, when supercritical carbon dioxide is used, it is not necessary to perform heat treatment or the like.
[0013]
The time required to reduce the pressure in the container to atmospheric pressure is preferably 2 seconds to 120 minutes, more preferably 5 seconds to 60 minutes, from the viewpoint of controlling the film thickness of the coating.
[0014]
The method of reducing the pressure in the container can reduce the pressure reduction speed in contrast to the time required for reducing the pressure to atmospheric pressure in the method of ejecting from the nozzle to the outside of the container to 1 second or less. It has the advantage that the separation rate of solute from carbon can be reduced. Therefore, the organic compound tends to adhere uniformly to the substrate.
[0015]
In addition, since the carbon dioxide in which the organic compound is dissolved / dispersed is easily present in the gap between the base materials, it is likely to be separated from the carbon dioxide, so that a thin base material with a uniform coating thickness can be obtained. Therefore, it is preferable to reduce the pressure in the container from the viewpoint of controlling the film thickness of the coating.
[0016]
As the substrate, any of inorganic substances and organic substances that are substantially insoluble in the supercritical fluid can be used.
[0017]
Examples of the inorganic substance include metals such as stainless steel, platinum, gold, silver, copper, and aluminum, and non-metallic inorganic substances such as glass and ceramic, which are used alone or in combination of two or more. be able to.
[0018]
Examples of the organic material include tangible materials such as plastic, fiber, diamond, and the like, and these can be used alone or in admixture of two or more.
[0019]
One of the features of the present invention is that an organic compound can be applied to a substrate having a regular or irregular shape. Examples of the shape of the substrate include a plate shape, a spherical shape, and a rod shape. Further, the substrate may have a complicated shape such as having pores. When the substrate has a plate-like or rod-like shape, the minimum side is preferably 1 mm or more, and more preferably 1 cm or more. When the substrate has a spherical shape, the diameter is preferably 1 mm or more, and more preferably 1 cm or more.
[0020]
The organic compound may be any organic compound that is generally used as a surface treatment agent and that dissolves and disperses in a supercritical fluid. Representative examples of organic compounds include silicone compounds, fluorine compounds, chitosan, Nε-lauroyl-L-lysine and the like. Among organic compounds, a polymer compound can be preferably used.
[0021]
As described above, the polymer compound may be any one that dissolves and disperses in the supercritical fluid. Among organic polymer compounds, general polymer compounds such as acrylic resin, polyethylene, and polystyrene are difficult to dissolve in supercritical carbon dioxide. On the other hand, fluorine-based polymer compounds and silicone-based polymer compounds generally have a low intermolecular force and have a property of being easily dissolved and dispersed in supercritical carbon dioxide. Accordingly, when using a fluorine-based polymer compound and / or a silicone-based polymer compound, it is not necessary to use a solvent, or only a small amount needs to be used. Therefore, the organic compound can be applied to the substrate without considering the remaining solvent.
[0022]
The fluorine-based polymer compound may be a polymer compound having a fluorine atom. The weight composition ratio of fluorine atoms in the fluorine-based polymer compound is 9 to 80% by weight, preferably 20 to 70% by weight, and more preferably 40 to 65% by weight. Among the fluorine-based polymer compounds, a (meth) acrylic acid ester polymer having a fluoroalkyl group or a perfluoro group, and a (meth) acrylic acid ester-long chain alkyl (meth) having a fluoroalkyl group or a perfluoro group Acrylate copolymers are preferred.
[0023]
Further, as a fluorine-based polymer compound, a homopolymer of (meth) acrylate having a perfluoroalkyl group having 4 or more carbon atoms, a polyfluoroalkyl group or a perfluoropolyether group, and this compound and a carbon number of 8 to 22 A copolymer with an (meth) acrylate having an alkyl group is most preferred.
[0024]
The silicone polymer compound is not particularly limited as long as it is dissolved or dispersed in a supercritical fluid alone or in a mixture of a supercritical fluid and a solvent. Among silicone polymers, methylpolysiloxane, dimethylpolysiloxane, cyclic dimethylpolysiloxane, methylphenylpolysiloxane, methylhydrogenpolysiloxane, cyclic methylhydrogenpolysiloxane, dimethylsiloxane methyl (polyoxyethylene) siloxane A copolymer, a dimethylsiloxane / methyl (polyoxypropylene) siloxane copolymer, a polyether-modified silicone, a methylstyryl-modified silicone, an alkyl-modified silicone, a higher fatty acid ester-modified silicone, a higher alkoxy-modified silicone, and the like are preferable.
[0025]
Among the silicone-based polymer compounds, the end of the molecular chain and / or the side chain of the organopolysiloxane is represented by the formula (I):
[0026]
[Formula 4]
[0027]
Wherein R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms or an aryl group having 6 to 10 carbon atoms, X represents a counter ion of a quaternary ammonium salt, and Cl -, Br - halogen ion or CH 3 SO 4, such as -, CH 3 CH 2 SO 4 - sulfuric ester ions, etc.) or formula (II):
[0028]
[Chemical formula 5]
[0029]
(Wherein R 1 , R 2 and X are the same as above)
Through the group represented by formula (III):
[0030]
[Chemical 6]
[0031]
Wherein R 3 is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 22 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 8 carbon atoms, an aralkyl group having 7 to 10 carbon atoms or an aryl group having 6 to 10 carbon atoms, and n is 2 Or 3)
The molecular chain of poly (N-acylalkylenimine) consisting of repeating units represented by the formula is bonded, and the weight ratio of the molecular chain of poly (N-acylalkylenimine) to the molecular chain of organopolysiloxane is 1 A silicone polymer compound having a weight average molecular weight of 500 to 500,000 is particularly preferable. For example, poly (R 1 and R 2 in formula (I) are each a hydrogen atom, X is CH 3 CH 2 SO 4 , R 3 in formula (III) is CH 2 CH 3 , and n is 2. N-propanoylethyleneimine) graft-dimethylsiloxane / γ-aminopropylmethylsiloxane copolymer.
[0032]
The concentration of the organic compound dissolved or dispersed in the supercritical fluid is not particularly limited, but is 0.1 to 90% by weight, preferably 1 to 30% by weight.
[0033]
When the organic compound is difficult to dissolve or disperse in the supercritical fluid, the organic compound can be dissolved or dispersed in the supercritical fluid by mixing the solvent with the supercritical fluid.
[0034]
As the solvent, a polar solvent is preferable. Among polar solvents, alcohol and water which are considered to be almost harmless to the human body are preferable. As alcohol, methanol, ethanol, and 1-propanol are preferable, and ethanol is more preferable.
[0035]
As described above, the method of the present invention does not require heat treatment after application as in the conventional liquid phase coating method, and therefore the number of processing steps can be reduced, so that the method is very excellent in operability. is there.
Through the above operation, the organic compound can be applied to the substrate.
[0036]
The container used in the present invention is not limited to the shape and size, and any container that can withstand the temperature and pressure to be used may be used. The container may have an exhaust mechanism such as a valve for performing a decompression operation. Further, in order to dissolve and disperse the organic compound in the supercritical fluid, it is preferable to have a stirring mechanism in the container. Typical examples of the container include an autoclave and a pressure cell.
[0037]
【Example】
Example 1
The apparatus shown in FIG. 1 was used. In an autoclave 10 (content volume 500 mL: manufactured by AKICO), 2.0 g of poly (N-propanoylethyleneimine) graft-dimethylpolysiloxane / γ-aminopropylmethylsiloxane copolymer (solid) and substrate A [thickness A stainless steel plate (SUS304) having a length of 2 mm, a width of 40 mm, and a length of 150 mm was folded in half so as to form a gap of 0.3 mm, and the longitudinal side surfaces thereof were welded.
[0038]
After filling, the dust in the carbon dioxide is removed from the cylinder 1 through the filter 2, and then the carbon dioxide is condensed in the condenser 3 through which the refrigerant controlled to −5 ° C. is passed from the cooler 5, and then the pump head is cooled. The pressure was boosted by the boosting pump 4 that was made. The pressure at the time of pressure increase was measured by the pressure gauge 6a. In order to ensure safety, a safety valve 7a was disposed below the pressure gauge 6a. The pressure was adjusted with a pressure holding valve V-1.
[0039]
Carbon dioxide was preheated to a predetermined temperature through the preheater 8 and then introduced into the autoclave 10 to which the safety valve 7b was attached via the valves V-2 and V-3. The temperature in the autoclave 10 was adjusted by the temperature controller 13 using the cartridge heater 12, and the temperature and pressure in the autoclave 10 were adjusted to a temperature of 333.15 K and a pressure of 20 MPa by the thermometer 11 and the pressure gauge 6b, respectively.
[0040]
Under this condition, the stirrer 9 was rotated and dissolved and dispersed for 0.5 hour.
The exhaust valve V-3 was opened gradually, the exhaust line 14 (inner diameter 2.5 mm) was exhausted, and the pressure was reduced for 10 minutes. Although the temperature inside the autoclave 10 is lowered due to the adiabatic expansion action at the time of decompression, the pressure inside the cell was reduced so as not to become 313.15K or less. In addition, the heater 15 was heated to prevent the exhaust line from freezing.
[0041]
After the container pressure in the autoclave 10 was reduced to atmospheric pressure, the substrate A was taken out from the autoclave 10, and both the surface and the gap of the substrate A were translucently whitened. When this base material A was taken out after being immersed in water, it was confirmed that the whitened part was water-repellent. From this, it can be seen that the poly (N-propanoylethyleneimine) graft-dimethylpolysiloxane / γ-aminopropylmethylsiloxane copolymer can be applied uniformly.
[0042]
Example 2
In Example 1, instead of the base material A, the base material B [aluminum plate having a thickness of 2 mm, a width of 40 mm, and a length of 150 mm was folded in half so that a gap of 0.3 mm was formed, and the side surface in the longitudinal direction was The base material B was applied in the same manner as in Example 1 except that the welded one was used. As a result, both the surface and the gap of the base material B were translucently whitened. When this base material B was taken out after being immersed in water, it was confirmed that the whitened part was water-repellent. From this, it can be seen that the poly (N-propanoylethyleneimine) graft-dimethylpolysiloxane / γ-aminopropylmethylsiloxane copolymer can be applied uniformly.
[0043]
Example 3
In Example 1, instead of the base material A, the base material C [a copper plate having a thickness of 2 mm, a width of 40 mm, and a length of 150 mm is folded in half so that a gap of 0.3 mm is formed, and the side surface in the longitudinal direction is welded. The substrate C was applied in the same manner as in Example 1 except that the above was used. As a result, both the surface and the gap of the substrate C were translucently whitened. When this base material C was taken out after being immersed in water, it was confirmed that the whitened part was water-repellent. From this, it can be seen that the poly (N-propanoylethyleneimine) graft-dimethylpolysiloxane / γ-aminopropylmethylsiloxane copolymer can be applied uniformly.
[0044]
Example 4 (Example 4 is a reference example)
In Example 1, instead of poly (N-propanoylethyleneimine) graft-dimethylpolysiloxane / γ-aminopropylmethylsiloxane copolymer, stearyl methacrylate / 2- (perfluorooctyl) ethyl methacrylate copolymer (polymerization) Application to the substrate A was carried out in the same manner as in Example 1 except that the ratio 1: 9) was used.
[0045]
Both the surface of the obtained base material A and the gap were whitened translucently. When this base material A was taken out after being immersed in water, it was confirmed that the whitened part was water-repellent. From this, it can be seen that both the surface and the gap of the obtained base material are uniformly coated with the stearyl methacrylate · 2- (perfluorooctyl) ethyl methacrylate copolymer.
[0046]
From the above results, according to the method in each example, a substrate having a complicated shape or a narrow gap can be easily formed by a simple operation without using an organic solvent harmful to the human body or performing a heat treatment. It turns out that an organic compound can be apply | coated to the base material which has.
[0047]
【The invention's effect】
According to the method of the present invention, an organic compound can be easily applied to a substrate having a complicated shape or a substrate having a narrow gap by a simple operation without using an organic solvent harmful to the human body. it can.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic explanatory view showing one embodiment of an apparatus used in each embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Cylinder 2 Filter 3 Condenser 4 Booster Pump 5 Cooler
6a Pressure gauge
6b pressure gauge
7a Safety valve
7b Safety valve 8 Preheater 9 Stirrer
10 Autoclave
11 Thermometer
12 Cartridge heater
13 Temperature controller
14 Exhaust line
15 heater
V-1 Holding valve
V-2 valve
V-3 Exhaust valve

Claims (1)

容器内で超臨界流体の存在下で、基材とシリコーン系高分子化合物とを接触させた後、該容器内を減圧させることによって基材にシリコーン系高分子化合物を塗布する塗布物の製造法であって、該シリコーン系高分子化合物が、オルガノポリシロキサンの分子鎖の末端及び/又は側鎖に、式(I):
(式中、R 及びR はそれぞれ独立して、水素原子、炭素数1〜18のアルキル基又は炭素数6〜10のアリール基、X は四級アンモニウム塩の対イオンを示す)又は式(II):
(式中、R 、R 及びX は前記と同じ)
で表される基を介して、式(III):
(式中、R は水素原子、炭素数1〜22のアルキル基、炭素数3〜8のシクロアルキル基、炭素数7〜10のアラルキル基又は炭素数6〜10のアリール基、nは2又は3である)
で表される繰り返し単位からなるポリ(N−アシルアルキレンイミン)の分子鎖が結合してなり、該ポリ(N−アシルアルキレンイミン)の分子鎖とオルガノポリシロキサンの分子鎖との重量比が1/20〜20/1であるシリコーン系高分子化合物である、製造法
A method for producing a coated product in which a silicone polymer compound is applied to a substrate by bringing the substrate into contact with the silicone polymer compound in the presence of a supercritical fluid in the container and then reducing the pressure in the container. The silicone-based polymer compound has the formula (I): at the terminal and / or side chain of the molecular chain of the organopolysiloxane.
(Wherein R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 18 carbon atoms or an aryl group having 6 to 10 carbon atoms, X represents a counter ion of a quaternary ammonium salt) or Formula (II):
(Wherein R 1 , R 2 and X are the same as above)
Via a group represented by formula (III):
(In the formula, R 3 is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 22 carbon atoms, a cycloalkyl group having 3 to 8 carbon atoms, an aralkyl group having 7 to 10 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 10 carbon atoms, and n is 2) Or 3)
The molecular chain of poly (N-acylalkylenimine) consisting of repeating units represented by the formula is bonded, and the weight ratio of the molecular chain of poly (N-acylalkylenimine) to the molecular chain of organopolysiloxane is 1 The manufacturing method which is a silicone type high molecular compound which is / 20-20 / 1 .
JP2002159322A 2002-05-31 2002-05-31 Manufacturing method of coated material Expired - Fee Related JP3971243B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002159322A JP3971243B2 (en) 2002-05-31 2002-05-31 Manufacturing method of coated material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002159322A JP3971243B2 (en) 2002-05-31 2002-05-31 Manufacturing method of coated material

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2004000833A JP2004000833A (en) 2004-01-08
JP3971243B2 true JP3971243B2 (en) 2007-09-05

Family

ID=30429140

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002159322A Expired - Fee Related JP3971243B2 (en) 2002-05-31 2002-05-31 Manufacturing method of coated material

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3971243B2 (en)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4538625B2 (en) * 2004-03-01 2010-09-08 独立行政法人産業技術総合研究所 COATING METHOD AND APPARATUS USING CO2
JP2005299923A (en) * 2004-03-17 2005-10-27 Nsk Ltd Rolling device
US8178273B2 (en) 2006-09-12 2012-05-15 Ricoh Company, Ltd. Carrier and manufacturing method thereof, developer, process cartridge, image forming apparatus, and image forming method
JP4964069B2 (en) * 2006-09-12 2012-06-27 株式会社リコー Carrier manufacturing method, carrier and developer manufactured by the method, image forming method using the developer, process cartridge, and image forming apparatus
WO2010113489A1 (en) * 2009-03-31 2010-10-07 独立行政法人産業技術総合研究所 Carbon dioxide coating method and device therefor
JP5429928B2 (en) * 2009-03-31 2014-02-26 独立行政法人産業技術総合研究所 Carbon dioxide coating method and apparatus
JP5429929B2 (en) * 2009-03-31 2014-02-26 独立行政法人産業技術総合研究所 Method and apparatus for coating one- and two-component paints using carbon dioxide
EP3315214B1 (en) * 2016-10-25 2020-07-15 The Swatch Group Research and Development Ltd Method for epilame coating of a timepiece or piece of jewellery
CN111484623A (en) * 2020-05-18 2020-08-04 广东健玺表面工程技术有限公司 Organic fluorine-silicon prepolymer and synthesis and application methods thereof

Also Published As

Publication number Publication date
JP2004000833A (en) 2004-01-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Rastegarpanah et al. Surface treatment of polyethersulfone membranes for applying in desalination by direct contact membrane distillation
JP3971243B2 (en) Manufacturing method of coated material
Belova et al. Influence of adsorbed gas at liquid/solid interfaces on heterogeneous cavitation
Kanamori et al. Structural formation of hybrid siloxane‐based polymer monolith in confined spaces
Chen et al. Fabrication of novel superhydrophilic and underwater superoleophobic hierarchically structured ceramic membrane and its separation performance of oily wastewater
Liu et al. Bioinspired design of a superoleophobic and low adhesive water/solid interface
JP2006500438A5 (en)
US20220008867A1 (en) Membranes for forward osmosis and membrane distillation and process of treating fracking wastewater
JP2009521457A5 (en)
Sadrzadeh et al. Pure and mixed gas permeation through a composite polydimethylsiloxane membrane
Liu et al. Fabrication of acrylamide decorated superhydrophilic and underwater superoleophobic poly (vinylidene fluoride) membranes for oil/water emulsion separation
Lin et al. Simply realizing durable dual Janus superwettable membranes integrating underwater low-oil-adhesive with super-water-repellent surfaces for controlled oil–water permeation
Zhang et al. High-capacity reusable chitosan absorbent with a hydrogel-coated/aerogel-core structure and superhydrophilicity under oil for water removal from oil
Sahoo et al. Development of dual-phobic surfaces: Superamphiphobicity in air and oleophobicity underwater
Marlena et al. Monolithic polymeric porous superhydrophobic material with pneumatic plastron stabilization for functionally durable drag reduction in blood-contacting biomedical applications
Mansourpanah et al. Enhancing the performance and antifouling properties of nanoporous PES membranes using microwave-assisted grafting of chitosan
JP2008144053A (en) Composite microparticle and method for producing the same
Yin et al. An all-in-one bio-inspired superhydrophobic coating with mechanical/chemical/physical robustness
Ibrahim et al. Chemical-free cleaning of fouled reverse osmosis (RO) membranes derived from bis (triethoxysilyl) ethane (BTESE)
Park et al. Air-stable aerophobic polydimethylsiloxane tube with efficient self-removal of air bubbles
JP6526706B2 (en) Modified elastomeric surface
CN103657457B (en) Composite silicone rubber membrane, Its Preparation Method And Use
TWI621653B (en) Ptfe/pfsa blended membrane
Kanamori et al. Spinodal decomposition in siloxane sol-gel systems in macroporous media
Atallah et al. Thermal stability of hydrophilic PEO-silane modified ceramic membranes

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050120

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20070123

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070131

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070329

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20070525

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20070607

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100615

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100615

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110615

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110615

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120615

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120615

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130615

Year of fee payment: 6

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees