JP5028121B2 - 親水性コーティング剤 - Google Patents
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Description
例えば、空調機などの熱交換器に用いられる基材(冷却ファン)には、水滴が付着しやすく、互いに隣接する冷却ファン間に、水滴によるブリッジが形成されて、冷却ファン間の隙間が遮られ、そのため、通気性の低下による熱交換率の低下を防止するために、冷却ファンを親水化する必要がある。
また、例えば、アルミナ粒子とシリカゾルとこれらの分散あるいは溶解液体とを含有する車両外装用塗料が提案されている(例えば、特許文献2参照。)。
本発明の目的は、常温での加工が可能であり、基材に、優れた親水性を付与することのできる、親水性コーティング剤を提供することにある。
(一般式(1)中、R1は、水素原子を、R2はアルキル基を、mは0〜3の整数をそれぞれ示す。)
また、本発明の親水性コーティング剤では、前記オルガノシリカゾルは、コロイダルシリカ粒子が、溶液中で互いに鎖状に連続していることが好適である。
オルガノシリカゾルは、有機溶媒中に、コロイダルシリカ粒子を安定に分散させたコロイド溶液である。
オルガノシリカゾルに用いられる有機溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、n−ブタノール、エチレングリコール、エチレングリコール−モノn−プロピルエーテルなどのアルコール系溶剤、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン系溶剤、例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートなどのエステル系溶剤、例えば、ジメチルアセトアミド、キシレンなどが挙げられる。
コロイダルシリカの形状は、例えば、コロイド溶液中で、球状、または、互いに鎖状に連続する形状(いわゆる鎖状タイプ)などが挙げられる。好ましくは、コロイド溶液中で互いに鎖状に連続する形状である。このような鎖状タイプであれば、コーティング皮膜の親水性の度合いをより一層向上させることができ、また、優れたコーティング皮膜の耐久性を得ることができる。
これらコロイダルシリカは、単独で用いてもよく、また、2種以上併用してもよい。
このようなオルガノシリカゾルとしては、市販品として入手可能であり、例えば、日産化学工業社のカタログ(2002年11月版、第3頁および第4頁)に記載されているオルガノシリカゾルシリーズなどが挙げられる。
これらオルガノシリカゾルは、単独で用いてもよく、また、2種以上併用してもよい。
オルガノシリカゾルの配合割合は、親水性コーティング剤の総量100重量部に対して、20〜90重量部、好ましくは、30〜80重量部である。オルガノシリカゾルの配合割合が、上記範囲を超える場合には、均一な皮膜を得ることができない場合がある。また、オルガノシリカゾルの配合割合が、上記範囲に満たない場合には、十分な親水性能を得ることができない場合がある。
このような湿気硬化性シリコーンオリゴマーとしては、例えば、下記一般式(1)で示されるアルコキシシラン化合物の部分加水分解縮合物が挙げられる。
(一般式(1)中、R1は、水素原子を、R2はアルキル基を、mは0〜3の整数をそれぞれ示す。)
また、湿気硬化性シリコーンオリゴマーは、下記の平均組成式(3)で示すこともできる。
(平均組成式(3)中、R1は、水素を、R2はアルキル基を、aは、その平均値が0.40〜1.70の範囲内にある値を、bは、平均組成式(3)中におけるケイ素原子に結合したOR2の比率が5重量%以上になる値をそれぞれ示す。)
なお、平均組成式(3)中、R1およびR2としては、上記した一般式(1)中のR1およびR2と同様のものが挙げられる。
また、湿気硬化性シリコーンオリゴマーは、市販品として入手可能であり、例えば、KR−217、KR−500、X−40−2308、X−40−9238、x−40−9250(以上、信越化学工業社製)などが用いられる。
湿気硬化性シリコーンオリゴマーの配合割合は、親水性コーティング剤の総量100重量部に対して、0.1〜10重量部、好ましくは、1〜5重量部である。湿気硬化性シリコーンオリゴマーの配合割合が、上記範囲を超える場合には、初期の親水性能が低下する場合がある。また、湿気硬化性シリコーンオリゴマーの配合割合が、上記範囲に満たない場合には、皮膜の耐久性が低下する場合がある。
また、本発明において、湿気硬化性シリコーンオリゴマーは、予め硬化触媒が含有されている湿気硬化性シリコーンオリゴマーの市販品を用いることができる。このような市販品としては、例えば、KR−400(硬化触媒DX−9740;10重量%含有、信越化学工業社製)、X−40−175(硬化触媒DX−175;5重量%含有、信越化学工業社製)などが用いられる。これらの硬化触媒を予め含有した湿気硬化性シリコーンオリゴマーは、単独で用いてもよく、また、2種以上併用してもよい。
そして、本発明の親水性コーティング剤は、上記した各成分を溶剤などに配合することにより、適宜調製することができる。
溶剤としては、オルガノシリカゾル、湿気硬化性シリコーンオリゴマーおよび硬化触媒を、溶解または分散できるものであれば、特に制限されないが、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、イソブタノール、s−ブタノール、t−ブタノールなどのアルコール系溶剤、例えば、ミネラルスピリットなどの石油系溶剤、例えば、ヘキサン、ヘプタン、n−オクタン、i−オクタン、ノナン、デカン、ウンデカン、ドデカンなどの脂肪族炭化水素系溶剤、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素系溶剤などが挙げられる。好ましくは、オルガノシリカゾルに用いられる有機溶媒と同様のものが挙げられる。これら溶剤は、単独で用いてもよく、また、2種以上併用してもよい。
また、本発明の親水性コーティング剤には、その他に、本発明の優れた効果を阻害しない範囲において、艶出し剤または保護剤として一般に慣用されている、例えば、粘度調整剤、老化防止剤、紫外線吸収剤、一般の顔料または染料および蛍光顔料などの着色剤、香料、界面活性剤などの添加剤を、必要に応じて適宜、配合することができる。
基材表面に対する塗布は、特に制限されず、例えば、本発明の親水性コーティング剤を、常温において、刷毛に含浸させて、その刷毛で、塗装面に塗る刷毛塗りなど、適宜公知の方法が用いられる。なお、塗布方法は、上記した刷毛塗り以外にも、例えば、スポンジ塗布、スプレーコーティングなど、その目的および用途により適宜選択することができる。
さらに、このコーティング皮膜により、水滴の接触角を低減させるので、ファン表面における水に対する濡れ性が向上して、冷却ファンに付着する水滴が、ファン間から水飛び、つまり、水の飛散が生じることを防止することができる。
また、本発明の親水性コーティング剤により形成されるコーティング皮膜は、優れた耐久性を実現することができる。その結果、長期間にわたって、優れた基材の親水性を維持することができ、長期にわたる耐久後においても、基材表面に優れた親水性を付与することができる。
比較例1
湿気硬化性シリコーンオリゴマー 2.0重量部
(粘度:1.2mm2/s<25℃>、高硬度タイプ、R1:メチル
硬化触媒DX−9740(有機アルミニウム化合物タイプ)10重量%含有
商品名:KR−400(信越化学工業社製))
オルガノシリカゾル 20.0重量部
(固形分30重量% 粒子径10〜15nm (球状タイプ)
商品名:IPA−ST(日産化学工業社製))
上記の成分をイソプロパノール78.0重量部に順次添加し、均一分散させることにより、親水性コーティング剤を得た。
湿気硬化性シリコーンオリゴマー 5重量部
(粘度:8mm2/s<25℃>、低硬度タイプ、R1:フェニル
商品名:KR−217(信越化学工業社製))
オルガノシリカゾル 30重量部
(固形分30重量% 粒子径10〜15nm(球状タイプ)
商品名:IPA−ST(日産化学工業社製))
硬化触媒 0.25重量部
(有機チタニウム化合物タイプ
商品名:D−20(信越化学工業社製))
上記の成分をイソプロパノール64.75重量部に順次添加し、均一分散させることにより親水性コーティング剤を得た。
湿気硬化性シリコーンオリゴマー 3.0重量部
(粘度:160mm2/s<25℃>、厚膜化可能タイプ、R1:メチル
商品名X−40−9250(信越化学工業社製))
オルガノシリカゾル 40.0重量部
(固形分30重量% 粒子径40〜50nm(球状タイプ)
商品名:IPA−ST−L(日産化学工業社製))
硬化触媒 0.15重量部
(有機チタニウム化合物タイプ
商品名:DX−175(信越化学工業社製))
上記の成分をイソプロパノール56.85重量部に順次添加し、均一分散させることにより親水性コーティング剤を得た。
湿気硬化性シリコーンオリゴマー 5.0重量部
(粘度:4mm2/s<25℃>、超高硬度タイプ、R1:水素
商品名X−40−2308(信越化学工業社製))
オルガノシリカゾル 30.0重量部
(固形分30重量% 粒子径70〜100nm(球状タイプ)
商品名:IPA−ST−ZL(日産化学工業社製))
硬化触媒 0.25重量部
(有機チタニウム化合物タイプ
商品名:D−20(信越化学工業社製))
上記の成分をイソプロパノール64.75重量部に順次添加し、均一分散させることにより親水性コーティング剤を得た。
湿気硬化性シリコーンオリゴマー 3.0重量部
(粘度:4mm2/s<25℃>、超高硬度タイプ、R1:水素
商品名X−40−2308(信越化学工業社製))
オルガノシリカゾル 70.0重量部
(固形分30重量% 粒子径10〜20nm(鎖状タイプ)
商品名:IPA−ST−UP(日産化学工業社製))
硬化触媒 0.15重量部
(有機チタニウム化合物タイプ
商品名:D−20(信越化学工業社製))
上記の成分をイソプロパノール26.85重量部に順次添加し、均一分散させることにより親水性コーティング剤を得た。
オルガノシリカゾル 50重量部
(固形分30重量% 粒子径10〜15nm(球状タイプ)
商品名:IPA−ST(日産化学工業社製))
上記の成分をイソプロパノール50.00重量部に順次添加し、均一分散させることにより親水性コーティング剤を得た。
アクリル・スチレン樹脂溶液 3.0重量部
(固形分46重量% TG(℃):21℃ 希釈溶媒:ターペン
商品名NISSETSU U−3367(日本カーバイト工業社製))
オルガノシリカゾル 30.0重量部
(固形分30重量% 粒子径10〜15nm(球状タイプ)
商品名:IPA−ST(日産化学工業社製))
上記の成分をイソプロパノール67.0重量部に順次添加し、均一分散させることにより親水性コーティング剤を得た。
炭化水素系樹脂溶液 5.0重量部
(数平均分子量(Mn):750 軟化点(℃):125℃の樹脂
商品名:アルコンP−125)
上記の樹脂をターぺンに固形分30重量%となるように、加熱溶解させたもの)
オルガノシリカゾル 60.0重量部
(固形分30重量% 粒子径10〜20nm(鎖状タイプ)
商品名:IPA−ST−UP(日産化学工業社製))
上記の成分をイソプロパノール35.0重量部に順次添加し、均一分散させることにより親水性コーティング剤を得た。
アクリル系樹脂エマルジョン 5.0重量部
(固形分:30重量% TG(℃):7℃ エマルジョン樹脂
商品名:NIKASOL FX−003A)
アルミナゾル 60.0重量部
(固形分10重量% PH:2.5〜4.5
商品名:アルミナゾル−100(日産化学工業社製))
上記の成分をイソプロパノール35.0重量部に順次添加し、均一分散させることにより親水性コーティング剤を得た。
(サンプル作成)
5×5cmにカットしたアルミ板を用意し、実施例及び各比較例で得られた、親水性コーティング剤を、用意したアルミ板に刷毛を用いて塗布した。塗布後、溶剤を乾燥させた後、さらに24時間放置することによりサンプルを作成した。
1) 初期の親水性の度合い
実施例及び各比較例の親水性コーティング剤を用いて作成したサンプルの接触角を測定し、濡れ性を観察することにより、初期の親水性の度合いを評価した。なお、初期の親水性の度合いは、下記の基準により評価した。その結果を、表1に示す。
◎:水の接触角が10°未満であり、サンプル表面が水に非常によく濡れる状態
○:水の接触角が10°以上30°未満であり、サンプル表面が水によく濡れる状態
△:水の接触角が30°以上60°未満であり、サンプル表面が水を少しはじく状態
×:水の接触角が60°以上で、サンプル表面がよく水をはじく状態
2) コーティング皮膜の耐久性
洗剤を用いてサンプルの処理面を洗浄して、往復30回洗浄した後の処理面の接触角を測定し、濡れ性を観察することにより、コーティング皮膜の耐久性を評価した。なお、コーティング皮膜の耐久性は、下記の基準により評価した。その結果を、表1に示す。
◎:洗浄後の水の接触角が10°未満であり、処理面が水に非常によく濡れる状態
○:洗浄後の水の接触角が10°以上30°未満であり、処理面が水によく濡れる状態
△:洗浄後の水の接触角が30°以上60°未満であり、処理面が水を少しはじく状態(コーティング皮膜が少し劣化した状態)
×:洗浄後の水の接触角が60°以上で、処理面が水をはじくようになった状態(コーティング皮膜が劣化した状態)
Claims (2)
- オルガノシリカゾルと、湿気硬化性シリコーンオリゴマーと、硬化触媒とを含有し、
前記オルガノシリカゾルは、コロイダルシリカ粒子を含有するコロイド溶液であり、
前記コロイダルシリカ粒子は、前記コロイド溶液中で互いに鎖状に連続し、
前記鎖状を形成する各前記コロイダルシリカ粒子の粒子径が、5〜40nmであり、
前記湿気硬化性シリコーンオリゴマーが、下記一般式(1)で示されるアルコキシシラン化合物の部分加水分解縮合物であることを特徴とする、親水性コーティング剤。
R1 mSi(OR2)4−m (1)
(一般式(1)中、R1は、水素原子を、R2はアルキル基を、mは0〜3の整数をそれぞれ示す。) - 親水性コーティング剤の配合割合は、親水性コーティング剤の総量100重量部に対して、前記オルガノシリカゾルが、20〜90重量部、前記湿気硬化性シリコーンオリゴマーが、0.1〜10重量部、前記触媒が、0.01〜1.5重量部であることを特徴とする、請求項1に記載の親水性コーティング剤。
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