JP5300617B2 - カーポリッシュ - Google Patents

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Description

本発明は、車両塗装面、特に自動車の塗装面に撥水性、水滴滑落性を維持しながら、光沢および艶出しが更に向上するカーポリッシュ用エマルジョン組成物に関する。
これまで、自動車などの塗装面に対して自動式洗車機で噴霧又は塗布工程のみで撥水性を付与するために、各種のシリコーンオイルを乳化剤で乳化したエマルジョンが用いられている。例えば、ジメチルシリコーンオイルを、水中でアルキル鎖とポリオキシアルキレン鎖とからなる非イオン性界面活性剤で乳化又はマイクロエマルジョン化した組成物を使用することにより、優れた撥水性や水滴滑落性が付与されることは広く知られている(特許文献1)。しかしながらこの組成物を用いる場合には、光沢および艶出し効果の点では改良の余地があった。
一方、シリコーンとしてアミノ変性シリコーンを選択し、これを非イオン系界面活性剤で乳化したエマルジョンを用いることも知られている(特許文献2)。アミノ変性シリコーンのエマルジョンを用いる場合には、撥水性と優れた光沢および艶出しの効果はあるものの、水滴滑落性の点でジメチルシリコーンに比較して必ずしも十分なものではなかった。
又、ジメチルシリコーンオイルおよびアミノ変性シリコーンオイルの双方を必須成分とするエマルジョン組成物も提案されている(特許文献3)。この場合には、撥水、滑り性、光沢および艶出し効果が、従来の手掛けのワックス処理やコート剤処理と比べて遜色の無い性能を有し、特に自動式洗車機において簡便に処理できる車両塗装面の艶出し剤として優れているが、塗装面の付着性、水滴滑落跡の塗りムラでいまだ十分ではなかった。
これら従来技術による組成物は、車両塗装面に対し、水滴滑落跡の塗りムラ、表面の汚損により、光沢および艶出し効果が十分に発揮されず、更なる向上が求められていたのである。
特開平7−305033号公報 特開平9−53050号公報 特開2005−29695号公報
本発明は、上記の事情に鑑み、車両塗装面、特に自動車の塗装面に塗りムラなく付着し、撥水性、水滴滑落性を維持しながら、光沢および艶出しが更に向上するエマルジョン組成物、特に門型洗車機やスプレー洗車機などの自動式洗車機に使用するのに好適なエマルジョン組成物を提供することを課題とする。
本発明者は、上記課題を解決するために、鋭意研究を重ねた結果、オルガノポリシロキサンを非イオン性界面活性剤により乳化した水性エマルジョンに、更に、特定のエステル又はエーテル化合物を含むエマルジョン組成物により課題が解決されることを見出し、本発明をなすに至った。すなわち本発明は、
[1](A)シロキサン単位の平均組成が一般式(1)で表されるオルガノポリシロキサン1〜70重量%、
SiO4−a/2 (1)
(式(1)中、Rは炭素数1〜16の一価炭化水素基、aは1〜3)
(B)炭素数10〜14の脂肪酸由来部分又はアルキル基を有する非イオン性界面活性剤1〜20重量%、
(C)水9〜97重量%、および
(D)ポリオキシアルキレン脂肪酸エステル、ポリオキシアルキレンソルビタン脂肪酸エステル又はポリオキシアルキレンアルキルエーテルから選択されるエステル又はエーテル化合物(ポリオキシアルキレン脂肪酸エステルおよびポリオキシアルキレンソルビタン脂肪酸エステルの脂肪酸由来部分とポリオキシアルキレンアルキルエーテルのアルキル部分の炭素数は15〜20であって、炭素数15〜18の直鎖アルキル基又は直鎖アルケニル基を含み、エステル又はエーテル化合物のポリオキシアルキレン部分は炭素数2〜4のポリオキシアルキレンである)(A)成分に対して1〜20重量%
からなることを特徴とするカーポリッシュ用エマルジョン。
[2](A)ないし(C)成分からなるエマルジョンを調製した後に(D)成分を添加する方法によって得られる[1]記載のカーポリッシュ用エマルジョン。
[3](D)成分が、炭素数16〜18の直鎖脂肪酸のポリオキシアルキレン脂肪酸エステル又はポリオキシアルキレンソルビタン脂肪酸エステルであることを特徴とする[1]又は[2]のいずれかに記載のカーポリッシュ用エマルジョン。
本発明の組成物は、特に門型洗車機やスプレー洗車機などの自動式洗車機に使用の際、車両塗装面に水滴滑落跡の塗りムラなく付着し、光沢および艶出し効果、撥水性、水滴滑落性を付与する効果を奏する。
以下、本願発明について具体的に説明する。
本発明の(A)オルガノポリシロキサンの平均組成を表す、一般式(1)のRはケイ素原子に結合した炭素数1〜16の一価炭化水素基であって、具体的には、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、トリデシル、ヘキサデシルなどの直鎖又は分岐アルキル基、フェニル、メチルフェニルなどのアリール基、フェニルメチル、フェニルプロピルなどのアラルキル基、ビニル基、アリル基などのアルケニル基である。これらの炭化水素基は分子中で同一であっても、異なっていてもよい。一価炭化水素基の好ましい例は、メチル基、エチル基、プロピル基、フェニル基、フェニルプロピル基であり、特にメチル基が好ましい。
(A)オルガノポリシロキサンは、そのシロキサン単位が、末端単位となるRSiO1/2のM単位、線状の構造をとるRSiO2/2のD単位、分岐構造をもたらすRSiO3/2のT単位、同じく分岐構造をもたらすSiO4/2のQ単位から構成され、これら単位がランダムに又はブロック状で結合しているものである。一般式(1)のRSiO4−a/2は、これらのシロキサン単位の平均組成を表すもので、aはM、D、TおよびQ単位の構成比によって異なり、aは1ないし3、好ましくは1.8〜2.2である。(A)オルガノポリシロキサンは、線状又は分岐構造、又はこれらの混合物であってもよいが、実質的に線状構造をとることが、本発明の目的である、カーポリッシュ用のエマルジョンの特性を発揮する上で好ましい。
(A)オルガノポリシロキサンは、25℃の動粘度が35〜30,000mm/sのものであって好ましくは、動粘度が300〜3,000mm/sである。これらの範囲のオルガノポリシロキサンを1種、又は異なる動粘度のオルガノポリシロキサンを2種以上併用してもよい。オルガノポリシロキサンの動粘度が35mm/s以下であると十分な艶出し効果が得られず、又、動粘度が30,000mm/s以上であると塗装面にしみやムラなどが発生するので好ましくない。(A)オルガノポリシロキサンは当業者には公知の方法によって製造することができる。
本発明のカーポリッシュにおいては、施工後高撥水性を付与するためのエマルジョン組成物として、(A)オルガノポリシロキサンを(B)成分である炭素数10〜14の脂肪酸由来部分又はアルキル基を有する非イオン性界面活性剤を用いて乳化することが必須である。本発明で使用する(B)界面活性剤は、親水性と親油性の均衡を表すHLB値が10.0〜15.0である非イオン性界面活性剤が好ましく、このHLB値範囲の非イオン性界面活性剤であれば特に限定されるものではない。使用する界面活性剤のHLB値が適正でないとオルガノポリシロキサンを乳化することが困難であり、又、たとえ乳化できたとしても、適正なHLB値の界面活性剤で調製したものでないと、貯蔵安定性、希釈安定性が悪く十分な性能を発現することができない。本発明のエマルジョン組成物は水溶媒系であるため、溶剤を用いる系に比較して環境に配慮されている点からも好ましい。
本発明の(B)非イオン系界面活性剤の好ましい例として、ソルビタン脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル、デカグリセリン脂肪酸エステル、ポリグリセリン脂肪酸エステル、プロピレングリコールペンタエリスリトール脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビット脂肪酸エステル、ポリオキシエチレングリセリン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン脂肪酸アミド、ポリオキシエチレン脂肪酸エステルなどの脂肪酸誘導体、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテルなどのアルキルエーテル類等があげられる。本発明の(B)界面活性剤は、脂肪酸誘導体にあっては炭素数10〜14の脂肪酸に由来するもの、又、アルキルエーテル類にあってはアルキル部分の炭素数は10〜14のものが用いられる。安全性、安定性、工業的な入手という点からポリオキシエチレンアルキルエーテル又はポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテルが好ましい。又、これらの界面活性剤は単体又は2種類以上の混合物として使用することができる。
本発明の(D)成分のエステル又はエーテル化合物は、(A)〜(C)からなるエマルジョンに用いて、水滴滑落跡に塗りムラなく付着し、撥水性および水滴滑落性を維持しながら光沢および艶出しの効果を付与するための必須の成分である。(D)成分は1種類を用いてもよいし、又、2種以上を組み合わせて用いてもよい。又、(D)成分は、(A)成分および(B)成分を(C)成分の水に乳化してエマルジョン調製する際に用いてもよいが、(A)〜(C)からなるエマルジョンを調製後に添加することが好ましい。(D)成分の添加量は、(A)に対して、1〜20重量%、好ましくは1〜10重量%である。(D)の添加量が1%以下では本発明の目的とする効果が十分ではなく、20%以上ではエマルジョンの安定性が低下するので好ましくない。
本発明の(D)成分のエステル化合物又はエーテル化合物において、ポリオキシアルキレン脂肪酸エステルおよびポリオキシアルキレンソルビタン脂肪酸エステルの脂肪酸由来部分とポリオキシアルキレンアルキルエーテルのアルキル部分の炭素数はそれぞれ15〜20であって、炭素数15〜18の直鎖アルキル基又は直鎖アルケニル基を有していることを必須とする。炭素数15〜18の直鎖アルキル基又は直鎖アルケニル基を含んでいることを必要とする理由は明らかではないが、直鎖部分を含むことにより塗布した後に、これら直鎖部分の相互作用により、本発明の目的とする光沢および艶出しなどの効果が発揮されると考えられる。本発明の(D)成分の最も好ましい例は、炭素数16〜18の直鎖脂肪酸のポリオキシアルキレン脂肪酸エステル又はポリオキシアルキレンソルビタン脂肪酸エステルである。
本発明の(D)成分、エステル化合物又はエーテル化合物のポリオキシアルキレン基は、炭素数2〜4のポリオキシエチレン基、ポリオキシプロピレン基又はポリオキシブチレン基であり、これらがランダム又はブロック状に結合したものであってもよい。ポリオキシアルキレン基の鎖長は、(D)成分の脂肪酸部分又はアルキル部分の炭素数によって異なり、(D)成分としてHLB値が10〜16となるようなものであればよい。
本発明の(D)成分のうち、ポリオキシアルキレン脂肪酸エステル化合物は、上記の炭素数の脂肪酸とポリオキシアルキレンとのエステルであって、脂肪酸とポリオキシエチレンとの1対1のエステルでも、ポリオキシアルキレンに対して2個の脂肪酸がエステル結合したものであってもよく、これらの混合物であってもよい。ポリオキシアルキレン脂肪酸エステルの具体的として、ポリオキシエチレンオレイン酸エステル、ポリオキシエチレンジオレイン酸エステル、ポリオキシエチレンステアリン酸エステル、ポリオキシエチレンジステアリン酸エステル等があげられる。
(D)成分のポリオキシアルキレンソルビタン脂肪酸エステルにおいて、ソルビタン部分は、一般式(A)〜(C)で表されるような、炭素数6の糖アルコールであるソルビットが脱水して環状物となったものに由来し、これらの単独又は混合物であってもよい。
ソルビタン由来部分は、ポリオキシアルキレンソルビタン脂肪酸エステルの脂肪酸由来部分とポリオキシアルキレン部分との連結基であって、式(A)〜(C)の分子中のOH基部分がエーテル結合又はエステル結合を介してポリオキシアルキレン又は脂肪酸部分と結合している。本発明のポリオキシアルキレンソルビタン脂肪酸エステルにおいて、ソルビタン部分への脂肪酸由来部分およびポリオキシアルキレン部分の結合は、1個づつに限られるものではなく、OH基の全て又は一部に脂肪酸又はポリオキシエチレンが結合したもの、又はこれらの混合物である。
(D)成分のポリオキシアルキレンソルビタン脂肪酸エステルの具体例として、ポリオキシエチレンソルビタンオレイン酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタンステアリン酸エステル等を挙げることができる。更に(D)成分のポリオキシアルキレンアルキルエーテルの具体例として、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル等があげられる。
本発明のカーポリッシュは、(A)〜(D)成分からなるエマルジョン組成物として使用することが必須である。エマルジョン組成物の製造には当業者に公知の方法を用いることができ、エマルジョンの製造のために適当な常用の混合機、例えばホモジナイザー、コロイドミル、ホモミキサー、高速ステーターローター攪拌装置等を用いて上記成分を混合、乳化することにより製造することができる。本発明エマルジョン組成物を製造する方法は(A)成分、(B)成分および(C)成分を均一に混合してから、高せん断をかけて乳化した後、(D)成分を混合する方法が、エマルジョンの保存安定性、光沢および艶出し効果を発揮する上で好ましい。
本発明においては、本発明の目的を損なわない範囲において、ワックス類などの車輌用撥水剤に通常用いられる成分を添加することができる。必要に応じて含有させることのできる他の成分としては、カルナバワックス等の植物系ワックス、蜜蝋等の動物系ワックス、ポリエチレンワックス、パラフィンワックス等の石油系ワックス、シリコーンワックス、流動パラフィン等の液状ワックス、フッ素化合物、石油系有機溶剤、ジメチルシリコーンオイル、環状シリコーンオイル、変性シリコーンオイル類、アルコール系有機溶剤、アルカノールアミン系有機溶剤、グリコールエーテル系有機溶剤、ケトン系有機溶剤、エーテル系有機溶剤、有機酸類、アミノ酸類、香料、顔料、染料、研磨剤、pH調整剤、防腐剤、光安定剤、防錆剤、紫外線吸収剤等を挙げることができる。
本発明のエマルション組成物を含有するカーポリッシュの使用形態としては、水系エマルション液状ワックス、カーシャンプーワックス、クリーム状、半練り状、エアゾル状、門型洗車機用撥水剤、自動車塗装用コーティング剤、又、布帛にカーポリッシュを含浸させたワイパー等があげられる。又、自動車の塗装面の他に自動車のガラス、タイヤ、サイドミラー、リアミラー用撥水性付与剤としても使用することができる。
この中でも本発明で使用するエマルジョン組成物は、スプレーするだけで自動車塗装面に対し効率的に付着し、拭き上げなどの操作なく撥水性などの機能を発揮することができるので、自動洗車機に使用することで、その効果を最も発揮することができる。自動洗車機として、門型洗車機又はスプレー洗車機などをあげることができる。本発明のエマルジョン組成物をこれら洗車機に使用する際には、オルガノポリシロキサン分として0.005〜1重量%程度となるよう濃度を調整することが好ましい。
本発明を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。例中の「%」は「重量%」を示す。又、全ての粘度の数値は25℃の温度のものである。実施例における塗装板の前処理、安定性、光沢、撥水性および水滴滑落性の評価方法は以下のとおりである。
<塗装板の前処理>
カチオン電着塗装片面メラミン焼き付け塗装板(JIS G3141(SPCC、SD)0.8mm×70mm×70mm 接触角;84°)の表面を洗浄剤で洗浄および水洗後、動粘度1000mm/s 、アミノ当量1,700g/molのアミノ変性シリコーンオイルを約18% 含有する非イオン性のアミノ変性シリコーンエマルジョンのシリコーン分が約0.1%になるようにエマルジョンを調整後、約15cm離れた距離からトリガースプレーで30秒間スプレーし、エアブローで乾燥したものを試験片とした。
<安定性の評価方法>
シリコーン分が約0.1%になるようにエマルジョン組成物を調整後、100mlのビーカーに満たし、1時間静置後、目視で、液面の油滴の有無を観察した。
<光沢、艶出しの評価方法>
上記の下地処理した塗装板にシリコーン分が約0.1%になるようにエマルジョン組成物を調整後、約15cm離れた距離からトリガースプレーで30秒間スプレーした。室温下で1時間静置乾燥後、光沢度計(堀場製作所(株) GLOSS CHECKER IG−331型、測定条件;入射角60°)試験片の任意の5点の光沢度(°)を測定し、平均値を求めた。
<撥水性の評価方法>
上記の下地処理した塗装板にシリコーン分が約0.1%になるようにエマルジョン組成物を調整後、約15cm離れた距離からトリガースプレーで30秒間スプレーした。室温下で1時間静置乾燥後、接触角測定器(協和界面科学(株) 接触角計 CA−X150型、測定条件;室温、滴下蒸留水滴;約1.8μL)で試験片の任意の5点の接触角(°)を測定し、平均値を求めた。
<水滴滑落性の評価方法>
上記の下地処理した塗装板にシリコーン分が約0.1%になるようにエマルジョン組成物を調整後、約15cm離れた距離からトリガースプレーで30秒間スプレーした。室温下で1時間静置乾燥後、接触角測定器(協和界面科学(株) 接触角計 CA−X150型、測定条件;室温、滴下蒸留水滴;約50μL)で試験片の任意の5点の転落角(°)を測定し、平均値を求めた。
[実施例1]
(A)動粘度が350mm/sのジメチルシリコーンオイル55%に、(B)界面活性剤として、HLB値が12のポリオキシエチレントリデシルエーテル5%、(C)水40%を加えて均一になるまでホモミキサーによりエマルジョンを調製した後、ポリオキシエチレンモノオレイン酸エステル(商品名;ペグノール(登録商標)14−O 東邦化学工業社製、HLB 11.5)を(A)ないし(C)の総量に対して1.5%((A)に対して約2.7%)を添加混合し、本発明のエマルジョン組成物を得た。得られたエマルジョン組成物は白色液状であった。組成、安定性、光沢、撥水性および水滴滑落性の評価結果を表1に示す。
[実施例2]
ポリオキシエチレンモノオレイン酸エステルの添加量を5%とした以外は実施例1と同様にして本発明のエマルジョン組成物を得た。得られたエマルジョン組成物は白色液状であった。組成、安定性、光沢、撥水性および水滴滑落性の評価結果を表1に示す。
[実施例3]
ポリオキシエチレンモノオレイン酸エステルに替えて、ポリオキシエチレンオレイルエーテル(商品名;ペグノール(登録商標)O−107 東邦化学工業社製、HLB 10.7)1.5%を添加混合した以外は実施例1と同様にして本発明のエマルジョン組成物を得た。得られたエマルジョン組成物は白色液状であった。組成、安定性、光沢、撥水性および水滴滑落性の評価結果を表1に示す。
[実施例4]
ポリオキシエチレンモノオレイン酸エステルに替えて、ポリオキシエチレンソルビタンステアリン酸エステル(商品名;ペグノール(登録商標)T−60 東邦化学工業社製、HLB 14.9)1.5%を添加混合した以外は実施例1と同様にして本発明のエマルジョン組成物を得た。得られたエマルジョン組成物は白色液状であった。組成、安定性、光沢、撥水性および水滴滑落性の評価結果を表1に示す。
[比較例1]
動粘度が350mm/sのジメチルシリコーンオイル55%に、HLB値が12のポリオキシエチレントリデシルエーテル5%、(C)水40%を加えて均一になるまでホモミキサーによりエマルジョンを調製した。得られたエマルジョン組成物は白色液状であった。組成、安定性、光沢、撥水性および水滴滑落性の評価結果を表1に示す。
[比較例2]
比較例1で得られたエマルジョン組成物に、HLBが11のポリオキシエチレンデシルエーテル1.5%を添加混合しエマルジョン組成物を得た。得られたエマルジョン組成物は白色液状であった。組成、安定性、光沢、撥水性および水滴滑落性の評価結果を表1に示す。
[比較例3]
比較例1で得られたエマルジョン組成物に、HLBが11のポリオキシエチレンデシルエーテル5%を添加混合しエマルジョン組成物を得た。得られたエマルジョン組成物は白色液状であった。組成、安定性、光沢、撥水性および水滴滑落性の評価結果を表1に示す。
[比較例4]
比較例1で得られたエマルジョン組成物に、HLBが11のポリオキシエチレンデシルエーテル10%を添加混合しエマルジョン組成物を得た。得られたエマルジョン組成物は白色ペースト状であった。組成、安定性、光沢、撥水性および水滴滑落性の評価結果を表1に示す。
本発明の水性エマルジョン組成物は、車両塗装面、特に自動車の塗装面に塗りムラなく付着し、撥水性、水滴滑落性を維持しながら、光沢および艶出しが更に向上する効果があり、特に門型洗車機やスプレー洗車機などの自動式洗車機に使用する艶出し剤・撥水剤として、極めて有用である。

Claims (3)

  1. (A)シロキサン単位の平均組成が一般式(1)で表されるオルガノポリシロキサン1〜70重量%、
    SiO4−a/2 (1)
    (式(1)中、Rは炭素数1〜16の一価炭化水素基、aは1〜3)
    (B)炭素数10〜14の脂肪酸由来部分又はアルキル基を有する非イオン性界面活性剤1〜20重量%、
    (C)水9〜97重量%、および
    (D)ポリオキシアルキレン脂肪酸エステル、ポリオキシアルキレンソルビタン脂肪酸エステル又はポリオキシアルキレンアルキルエーテルから選択されるエステル又はエーテル化合物(ポリオキシアルキレン脂肪酸エステルおよびポリオキシアルキレンソルビタン脂肪酸エステルの脂肪酸由来部分とポリオキシアルキレンアルキルエーテルのアルキル部分の炭素数は15〜20であって、炭素数15〜18の直鎖アルキル基又は直鎖アルケニル基を含み、エステル又はエーテル化合物のポリオキシアルキレン部分は炭素数2〜4のポリオキシアルキレンである)(A)成分に対して1〜20重量%
    からなることを特徴とするカーポリッシュ用エマルジョン。
  2. (A)ないし(C)成分からなるエマルジョンを調製した後に(D)成分を添加する方法によって得られる請求項1記載のカーポリッシュ用エマルジョン。
  3. (D)成分が、炭素数16〜18の直鎖脂肪酸のポリオキシアルキレン脂肪酸エステル又はポリオキシアルキレンソルビタン脂肪酸エステルであることを特徴とする請求項1又は2のいずれかに記載のカーポリッシュ用エマルジョン。
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