JP4176192B2

JP4176192B2 - 撥水剤及びその処理方法

Info

Publication number: JP4176192B2
Application number: JP15974898A
Authority: JP
Inventors: 隆士牛嶋; 生悟篠原; 徹男木嶋
Original assignee: Taihokohzai Co Ltd
Current assignee: Taihokohzai Co Ltd
Priority date: 1998-06-08
Filing date: 1998-06-08
Publication date: 2008-11-05
Anticipated expiration: 2018-06-08
Also published as: JPH11349931A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撥水剤及びその処理方法に関し、更に詳しくは、被処理面に展延するだけで優れた撥水性及び撥水持続性を有する撥水性被膜を容易に形成することができる撥水剤及びその処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
従来から、例えば、自動車、船舶、車両等における窓ガラス等のガラス面等の被処理面に、撥水性を付与することができるガラス用撥水剤があった。このガラス用撥水剤を、例えば、自動車のフロントガラス等に処理した場合には、雨天時の高速走行等において、良好な視界を確保することができた。
【０００３】
前記ガラス用撥水剤としては、例えば、アルキルポリシロキサン、並びに硫酸、リン酸、芳香族スルホン酸、脂肪族スルホン酸及び塩酸の群から選ばれた１つの酸よりなる組成物（特公昭５０−１５４７３号公報）、ジメチルポリシロキサンを主成分とするオルガノポリシロキサンと、特定の弗素化スルホン酸を揮発性溶剤に溶解したことを特徴とする無機材表面の撥水性処理剤（特公昭６３−６７８２８号公報）、水及び／又は水溶性有機溶媒中に、アミノ変性シリコーンオイルと界面活性剤とを含有する自動車のウインドガラス用撥水剤（特開平５−３０１７４２号公報）、アルコール溶液に特定量のフルオロアルキルシランと特定量の酸触媒と特定量の水とを含有してなる撥水処理剤（特開平５−３１１１５６号）、フルオロアルキルシラン、強酸又は強アルカリ触媒、アルコール類を主成分とする溶剤及び不溶性微粉末を含有する長期持続型撥水剤（特開平８−２７７３８８号公報）、アルコキシ基含有フルオロアルキルシラン、強酸又は強アルカリ触媒及び前記アルコキシ基含有フルオロアルキルシランを溶解するアルコールを主成分とする無水溶剤と、特定濃度の低級アルコール水溶液とからなる二液性長期持続型ガラス用撥水処理剤（特開平９−１０４８６１号公報）、特定のフルオロアルキル基含有アルコキシシラン、特定のアルコキシシラン、加水分解触媒及び有機溶媒を含有する撥水剤組成物（特開平９−１３０１７号公報）、アルコールと特定のフルオロアルキル基含有アルコキシシランと特定の両末端水酸基含有オルガノシロキサンと加水分解触媒とを含有する撥水剤組成物（特開平９−１７６６２２号公報）等があった。
【０００４】
しかしながら、前記ガラス用撥水剤として、前記アルキルポリシロキサン及び酸よりなる組成物を採用した場合には、例えば、長期間撥水性を持続することができず、撥水持続性に劣るという問題等、前記アミノ変性シリコーンオイルと界面活性剤とを含有する自動車のウインドガラス用撥水剤を採用した場合には、例えば、前記ガラス面に充分な撥水性を付与することができないという問題等、前記長期持続型撥水剤を採用した場合には、例えば、優れた撥水性被膜を容易に形成することができないという問題等があった。
【０００５】
前記長期持続型撥水剤においては、特に、この長期持続型撥水剤をガラス面に処理した場合に、例えば、前記撥水剤処理面が乾燥した後において、この撥水剤処理面から過剰の撥水剤成分を除去しなければならず、過剰の撥水剤成分を除去する拭き取り作業が煩雑かつ重労働であるという問題等があった。
【０００６】
本発明は、従来からの諸問題を解決することを目的とする。
【０００７】
本発明の目的は、被処理面に展延するだけで優れた撥水性及び撥水持続性を有する撥水性被膜を容易に形成することができる撥水剤及びその処理方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するための第１の手段は、（Ａ）アルコキシ基を有するフルオロアルキル基含有アルコキシシラン０．５〜５重量％と、（Ｂ）加水分解用触媒０．００１〜２重量％と、（Ｃ）エタノール、ｉ−プロピルアルコール、及びｎ−プロピルアルコールからなる群より選択される少なくとも一種のアルコール７３重量％以上と、（Ｄ）その沸点が１１０℃以上２００℃未満であるイソパラフィン系炭化水素１〜２０重量％とから成り、これら全体で１００重量％となることを特徴とする撥水剤であり、
前記課題を解決するための第２の手段は、前記撥水剤を被処理面に展延した後に、撥水剤処理面を乾燥することを特徴とする撥水剤の処理方法である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の撥水剤は、（Ａ）フルオロアルキル基含有アルコキシシラン（以下、Ａ成分と称することがある。）と、（Ｂ）加水分解用触媒（以下、Ｂ成分と称することがある。）と、（Ｃ）アルコール（以下、Ｃ成分と称することがある。）と、（Ｄ）揮発性溶剤（以下、Ｄ成分と称することがある。）とを含有する。
−（Ａ）フルオロアルキル基含有アルコキシシラン−
本発明におけるフルオロアルキル基含有アルコキシシランは、例えば、一般式：ＣＦ₃（ＣＦ₂）_m（ＣＨ₂）₂ＳｉＲ_nＸ_3-n（ただし、Ｒは炭化水素基、Ｘはアルコキシ基、ｍは５〜９のいずれかの整数、ｎは０〜２のいずれかの整数を表わす。）で示すことができる。
【００１０】
前記炭化水素基としては、例えば、アルキル基（「Ｃ_rＨ_2r+1基」と示すこともできる。）、アルケニル基、アルキル基を有するフェニル基等を挙げることができ、特に、炭素数１〜１８（「前記ｒが１〜１８」と示すこともできる。）のいずれかのアルキル基、炭素数１〜１８のいずれかのアルケニル基等が好ましく、炭素数１〜４（「前記ｒが１〜４」と示すこともできる。）のいずれかのアルキル基がより好ましい。
【００１１】
前記アルコキシ基（「ＯＣ_sＨ_2s+1基」と示すこともできる。）としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基等を挙げることができ、前記アルコキシ基においては、その炭素数が１〜３（「前記ｓが１〜３」と示すこともできる。）のいずれかであるのが好ましい。
【００１２】
前記一般式におけるｍは、５〜９のいずれかの整数であり、前記ｍが５〜９のいずれかの整数であると優れた撥水性を実現することができ、特に、このｍが４〜８のいずれかの整数であるのが好ましい。言い換えると、前記フルオロアルキル基含有アルコキシシランが、炭素数６〜１０のいずれかのフルオロアルキル基（以下、「Ｒｆ基」と称することがある。）を含有し、特に、炭素数５〜９のいずれかのＲｆ基を含有するのが好ましい。
【００１３】
前記一般式におけるｎは、０〜２のいずれかの整数であり、特に、このｎが０又は１であるのが好ましい。前記ｎが０又は１であると、例えば、前記アルコキシ基と被処理面とを、例えば前記アルコキシ基とガラス面におけるＯＨ基とをより効果的に反応させること等ができ、優れた撥水持続性を実現することができる。
【００１４】
本発明の撥水剤における前記フルオロアルキル基含有アルコキシシランの配合割合は、Ａ〜Ｄ成分の合計が１００重量％となるように、０．５〜５重量％、好ましくは０．５〜４重量％の範囲内から選択される。前記Ａ成分の配合割合が０．５重量％を下回る場合には、被処理面に撥水剤を展延した場合に、撥水剤処理面全体に均一に優れた撥水性を付与することができず、前記Ａ成分の配合割合が５重量％を上回る場合には、被処理面に撥水剤を展延した場合に、Ａ成分が被処理面に過剰に処理されてしまうので、例えば、撥水剤処理面が曇ってしまう等の不具合を生じ、この過剰なＡ成分の除去作業を行なわなければならず、撥水性被膜を容易に形成することができない。前記Ａ成分は１種単独であっても良いし、２種以上を併用しても良い。
−（Ｂ）加水分解用触媒−
本発明における加水分解用触媒は、前記Ａ成分中のアルコキシ基の加水分解反応における触媒としての機能を有する。
【００１５】
前記加水分解用触媒としては、例えば、塩酸、硫酸、硝酸、燐酸等の無機酸、ギ酸、酢酸、シュウ酸、安息香酸等の有機酸、アンモニア、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の無機塩基、エチレンジアミン、アルカノールアミン等の有機塩基等を挙げることができ、特に、塩酸、硫酸、硝酸等の強酸触媒が好ましい。前記加水分解用触媒として前記強酸触媒を採用すると、優れた撥水性及び撥水持続性を有する撥水性被膜をより効果的に形成することができ、しかも撥水剤における優れた保存安定性を実現することができる。
【００１６】
本発明の撥水剤における前記加水分解用触媒の配合割合は、Ａ〜Ｄ成分の合計が１００重量％になるように、０．００１〜２重量％、特に０．００５〜１重量％の範囲内で選択される。前記Ｂ成分の配合割合が０．００１重量％を下回る場合には、例えば、前記Ａ成分中のアルコキシ基の加水分解反応における反応速度が遅い等の不具合を生じ、充分な触媒機能を発揮することができず、前記Ｂ成分の配合割合が２重量％を上回る場合には、例えば、撥水剤における保存安定性が悪くなってしまう等の不具合を生じてしまうので、前記Ｂ成分の配合割合が０．００１〜２重量％の範囲を外れた場合には、優れた撥水性及び撥水持続性を有する撥水性被膜を形成することができない。前記Ｂ成分は１種単独であっても良いし、２種以上を併用しても良い。
−（Ｃ）アルコール−
本発明におけるアルコールは、エタノール、ｉ−プロピルアルコール、及びｎ−プロピルアルコールからなる群より選択される少なくとも一種のアルコールであり、その炭素数が２又は３の１価アルコールと言い換えることができる。
【００１７】
前記アルコールは、前記Ａ成分等を効果的に溶解する機能を有し、このアルコールが、例えば、被処理面に撥水剤を展延した後に蒸発することにより、速やかに被処理面上に撥水性被膜を形成することができる。
【００１８】
前記アルコールは、撥水剤における保存安定性を向上させる機能を有する。
【００１９】
本発明の撥水剤における前記アルコールの配合割合は、Ａ〜Ｄ成分の合計が１００重量％となるように、７３重量％以上の適宜の量が選択される。前記Ｃ成分は１種単独であっても良いし、２種以上を併用しても良い。
−（Ｄ）揮発性溶剤−
本発明における揮発性溶剤は、その沸点が１１０℃以上２００℃未満であり、例えば、炭化水素系溶剤等を好適に採用することができる。
【００２０】
前記炭化水素系溶剤としては、例えば、イソパラフィン系炭化水素、ノルマルパラフィン系炭化水素、芳香族系炭化水素、及びナフテン系炭化水素からなる群より選択される少なくとも一種の炭化水素系溶剤等を挙げることができる。
【００２１】
本発明においては、その沸点が１１０℃以上２００℃未満である揮発性溶剤を採用することにより、被処理面における撥水剤のレベリング性を向上させることができるので、例えば、被処理面に撥水剤を展延した後における過剰成分の拭き取り作業、水拭き作業、乾拭き作業等の拭き取り仕上げ作業を行なう必要がない。
【００２２】
このような観点からすると、本発明における揮発性溶剤は、例えば、被処理面に撥水剤を容易に展延することができるように被処理面を潤滑させる機能、撥水剤を効果的にレベリングさせる機能、撥水性被膜の定着性を向上させる機能等を有するのであるから、前記揮発性溶剤を潤滑剤、レベリング剤、被膜定着助剤等と称することもできる。
【００２３】
前記揮発性溶剤においては、その沸点が１１０℃を下回ると、この揮発性溶剤の揮発性が強くなりすぎて、例えば、被処理面に撥水剤を展延した場合に、撥水剤が充分にレベリングする前に揮発性溶剤が蒸発してしまうので、優れた撥水性被膜を形成することができない等の不具合を生じ、その沸点が２００℃を上回ると、この揮発性溶剤の揮発が遅くなり、被処理面の撥水剤を展延した場合に、揮発生溶剤は殆ど揮発せずに被処理面に残ってしまうので、薄く展延し過ぎると展延された撥水剤中に含まれる前記Ａ成分の量が少ないため、十分な撥水被膜を形成することができず、また、厚く展延し過ぎると、被処理面上の揮発性溶剤が凝集し、その部分に前記Ａ成分が集まるので、均一な撥水被膜を形成することができない。
【００２４】
また、揮発性溶剤が蒸発して前記Ａ成分が被処理面に定着する迄に時間がかかるので、被処理面に撥水剤を展延した場合に、被処理面上に残っている揮発性溶剤が前記Ａ成分と被処理面との定着を妨げ、撥水被膜にムラが生じ、均一な撥水被膜を形成することができない。
【００２５】
本発明の撥水剤における前記揮発性溶剤の配合割合は、Ａ〜Ｄ成分の合計が１００重量％になるように、１〜２０重量％、好ましくは４〜１０重量％の範囲内から選択される。前記Ｄ成分の配合割合が１重量％を下回る場合には、撥水剤処理面全体における撥水剤の展延性を向上させることができず、前記Ｄ成分の配合割合が２０重量％を上回る場合には、前記拭き取り仕上げ作業等を行なわなければならず、撥水性被膜を容易に形成することができない。前記Ｄ成分は１種単独であっても良いし、２種以上を併用しても良い。
−（Ｅ）添加剤−
本発明の撥水剤には、例えば、前記Ａ成分等を効果的に溶解させること、前記各成分同士の相溶性を向上させること、不快な臭気を防止すること、耐候性の向上等を目的として、例えば、炭化水素類、ケトン類、エステル類、エーテル類、香料、紫外線吸収剤等の添加剤（以下、「Ｅ成分」と称することがある。）を配合することができる。
−撥水剤の調製方法−
本発明の撥水剤は、前記Ａ〜Ｅ成分を室温下において所定の容器内で混合することにより、例えば、均一な溶液等の調製液に調製することができるが、前記加水分解性基の反応をより一層抑制するという観点からすると、前記Ｂ成分以外の各成分を予め混合した後に、前記Ｂ成分を最後に配合するのが好ましい。
【００２６】
前記調製液は、例えば、ボトル、スプレー缶、エアゾール缶等の所定の容器に充填することができる。
−撥水剤の処理方法−
本発明の撥水剤は、例えば、ガラス面等の被処理面に、例えば、スプレーコート、ディッピング、ワイピング、刷毛塗り、スポンジ拭き、布拭き、タオル拭き、ネル拭き、ガーゼ拭き、綿、毛、化繊、紙等の各種薄材等の塗布材拭き等の方法によって展延することができ、撥水剤を被処理面に展延した後に、例えば、撥水剤処理面を風乾等により乾燥することによって、常温で被処理面に処理することができる。
【００２７】
【実施例】
以下、本発明の実施例について、詳述する。
（実施例１〜９及び比較例１〜６）
表１及び表２に示す配合割合で各成分を配合し、撥水剤を調製した。なお、表１及び表２中の各成分の詳細を以下に示す。
Ｒｆ基含有アルコキシシラン▲１▼：ヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシラン、
Ｒｆ基含有アルコキシシラン▲２▼：ヘプタデカフルオロデシルトリエトキシシラン、
Ｒｆ基含有アルコキシシラン▲３▼：ヘプタデカフルオロデシルトリイソプロポキシシラン、
イソパラフィン系炭化水素溶剤▲１▼：ＥＸＸＯＮＣＨＥＭＩＣＡＬＳエクソン化学（株）製「アイソパーＥ」、沸点１１５〜１４２℃
イソパラフィン系炭化水素溶剤▲２▼：ＥＸＸＯＮＣＨＥＭＩＣＡＬＳエクソン化学（株）製「アイソパーＨ」、沸点１７４〜１９０℃
流動パラフィン：（株）松村石油研究所製「ＭＯＲＥＳＣＯＷＨＩＴＥＰ−７０」、沸点：３１１℃
ジメチルシリコン：トーレダウコーニング（株）製「ＳＨ−２００（３５０Ｃ／Ｓ）」、沸点：３５０℃
【００２８】
【表１】

【表２】

前記撥水剤を含浸させたネルによって、縦１５０ｍｍ×横１５０ｍｍ×厚さ５ｍｍのガラス板に、前記撥水剤を展延した後に、このガラス板における撥水剤処理面を３０分間室温（２５℃）で乾燥し、前記ガラス面に撥水性被膜を形成し、以下の評価を行なった。結果を表３に示す。
【００２９】
＜レベリング性＞
撥水剤を展延する場合において、ガラス面上で撥水剤が均一に展延するまで前記ネルをガラス面上で円を描くように動かした。前記ネルを円を描くように動かして均一に展延することのできるに至った回数を数え、以下の基準で評価した。
【００３０】
３回以下・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・◎
４〜５回・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・〇
６〜９回・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・△
１０回以上〜均一に展延することができない・・・・・・・・×
＜初期撥水性＞
撥水剤処理面を乾燥した後に、水平になるように配置した撥水性被膜上に水滴を落とし、水の接触角を測定し、以下の基準で評価した。
１００°以上・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・◎
９５〜１００°・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・〇
９０〜９５°・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・△
９０°未満・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・×
＜撥水持続性＞
スポンジにガラス用油膜取り剤（タイホー工業（株）製「クリーンビュースペシャル」）を付け、このスポンジを撥水剤処理面上で５０回円を描くように擦り動かした後に、撥水剤処理面を水洗、乾燥し、水平になるように配置した撥水性被膜上に水滴を落とし、水の接触角を測定し、初期撥水性と同じ基準で評価した。
【００３１】
【表３】

【発明の効果】
本発明によれば、被処理面に展延するだけで優れた撥水性及び撥水持続性を有する撥水性被膜を容易に形成することができる撥水剤及び撥水剤の処理方法を提供することができる。

Claims

（Ａ）アルコキシ基を有するフルオロアルキル基含有アルコキシシラン０．５〜５重量％と、
（Ｂ）加水分解用触媒０．００１〜２重量％と、
（Ｃ）エタノール、ｉ−プロピルアルコール、及びｎ−プロピルアルコールからなる群より選択される少なくとも一種のアルコール７３重量％以上と、
（Ｄ）その沸点が１１０℃以上２００℃未満であるイソパラフィン系炭化水素１〜２０重量％とから成り、
これら全体で１００重量％となることを特徴とする撥水剤。
前記請求項１に記載の撥水剤を被処理面に展延した後に、撥水剤処理面を乾燥することを特徴とする撥水剤の処理方法。