JP6713337B2 - 防汚性膜形成用液組成物及びその製造方法 - Google Patents
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本発明の第3の観点は、ポリアクリル酸に、水又はアルカリ水溶液と、炭素数が1〜3の範囲にある1種又は2種以上のアルコールとを添加混合して、ポリアクリル酸の溶液を調製し、前記ポリアクリル酸の溶液に両性型含窒素フッ素系化合物を添加混合することにより、防汚性膜形成用液組成物を製造する方法であって、前記ポリアクリル酸、前記水、前記アルコール及び前記フッ素系化合物を、前記防汚性膜形成用液組成物が前記フッ素系化合物:前記ポリアクリル酸:前記アルコール:前記水=0.01〜1.0:5〜20:5〜45:45〜90の質量比で含有するように混合することを特徴とする防汚性膜形成用液組成物の製造方法である。
本実施の形態の防汚性膜形成用液組成物は、両性型含窒素フッ素系化合物、ポリアクリル酸、炭素数1〜3の範囲にある1種又は2種以上のアルコール及び水を混合して調製される。両性型含窒素フッ素系化合物は形成した膜に親水撥油性を付与するために用いられ、ポリアクリル酸は上記液組成物で膜を形成するための造膜剤として用いられる。アルコールと水は両性型含窒素フッ素系化合物及びポリアクリル酸をそれぞれ溶液化するために用いられる。上記液組成物におけるフッ素系化合物とポリアクリル酸とアルコールと水との混合時の割合は、質量比で0.01〜1.0:5〜20:5〜45:45〜90であって、好ましくは0.05〜0.8:6〜15:20〜45:50〜80である。両性型含窒素フッ素系化合物の含有量が下限値未満では形成した膜が親水撥油性に劣り、上限値を超えると液組成物を塗布する基材への濡れ性が悪く成膜性が悪くなる。また液組成物の安定性が悪化する。ポリアクリル酸の含有量が下限値未満では液組成物の粘度が低くなり過ぎ膜を形成しにくく、上限値を超えると液組成物の粘度が高くなり成膜性が悪くなる。アルコールの含有量が下限値未満では両性型含窒素フッ素系化合物が析出し易く、上限値を超えるとポリアクリル酸が析出し易くなる。水の含有量が下限値未満ではポリアクリル酸が析出し易く、上限値を超えると両性型含窒素フッ素系化合物が析出し易くなる。
防汚性膜形成用液組成物を調製するには、上記液組成物における両性型含窒素フッ素系化合物とポリアクリル酸とアルコールと水との混合時の割合、又は両性型含窒素フッ素系化合物とポリアクリル酸とアルコールとアルカリ水との混合時の割合が上述した質量比になるように各原料を混合する。混合する手順としては、先ず、ポリアクリル酸に、水又はアルカリ水溶液と、炭素数が1〜3の範囲にある1種又は2種以上のアルコールとを添加混合して、ポリアクリル酸の溶液を調製する。次いでこの溶液に両性型含窒素フッ素系化合物を添加混合して防汚性膜形成用液組成物を調製する。
本実施の形態の防汚性膜は、基材上に上記液組成物を塗布した後に、大気中で室温乾燥させて上記液組成物を硬化することにより形成される。この基材としては、特に限定されないが、ステンレス鋼(SUS)、アルミニウム、鉄等の金属板、窓ガラス、鏡等のガラス、タイル、ポリ塩化ビニル(PVC)等のプラスチック又はポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステルフィルム等が挙げられる。上記液組成物の塗布方法としては、スクリーン印刷法、バーコート法、ダイコート法、ドクターブレード、スピン法、刷毛塗り法等が挙げられる。
上記方法で形成された防汚性膜は、親水撥油性であって、油汚れを防止する防汚機能を有し、水を含んだ布等により油で汚れた膜ごと除去することができる。
固形分45質量%のポリアクリル酸(日本触媒社製、商品名:アクアリックHL415、重量平均分子量(Mw):10,000、pH2)の水溶液8.00gと、蒸留水12.00gと、エタノール13.40gとを秤量し、これらを十分に混合した後、この混合液に上記式(2)で表されるカルボベタイン型化合物を0.07g添加混合して液組成物を調製した。
重量平均分子量が5,000のポリアクリル酸(和光純薬社製)を蒸留水に溶解した固形分45質量%のポリアクリル酸水溶液に変え、含窒素フッ素系化合物を式(3)で表わされるスルホベタイン型化合物に変え、組成比を表1に示すように変えた以外は、実施例1と同様に液組成物を調製した。
含窒素フッ素系化合物を式(4)で表わされるスルホベタイン型化合物に変え、エタノールを2−プロパノールに変え、組成比を表1に示すように変えた以外は、実施例1と同様に液組成物を調製した。
含窒素フッ素系化合物を式(5)で表わされるスルホベタイン型化合物に変え、エタノールをメタノールに変え、組成比を表1に示すように変えた以外は、実施例1と同様に液組成物を調製した。
含窒素フッ素系化合物を式(6)で表わされるアミンオキシド型化合物に変え、エタノールをエタノール:1−プロパノール:2−プロパノールが85:10:5の混合アルコールに変え、組成比を表1に示すように変えた以外は、実施例1と同様に液組成物を調製した。
重量平均分子量が250,000のポリアクリル酸(和光純薬社製)を蒸留水に溶解した固形分20質量%のポリアクリル酸水溶液に変え、含窒素フッ素系化合物を式(7)で表わされるホスホベタイン型化合物に変え、組成比を表1に示すように変えた以外は、実施例1と同様に液組成物を調製した。
含窒素フッ素系化合物を式(3)に変え、アルカリとして、16%水酸化ナトリウム水溶液を加え、組成比を表1に示すように変えた以外は、実施例1と同様に液組成物を調製した。
含窒素フッ素系化合物を式(3)に変え、アルカリとして、5.6%水酸化カリウム水溶液を加え、組成比を表1に示すように変えた以外は、実施例1と同様に液組成物を調製した。
含窒素フッ素系化合物を式(3)に変え、アルカリとして、9.6%水酸化リチウム水溶液を加え、組成比を表1に示すように変えた以外は、実施例1と同様に液組成物を調製した。
造膜剤としてポリアクリル酸の代わりにポリウレタン樹脂を用いた。ポリウレタン樹脂濃度が33質量%の第一工業製薬社製スーパーフレックス170を15.91gと、蒸留水10.00gと、エタノール8.75gとを秤量し、これらを十分に混合した後、この混合液に上記式(3)で表されるスルホベタイン型化合物を0.100g添加混合して液組成物を調製した。
含窒素フッ素系化合物を下記式(8)で表わされるアニオン型化合物に変えた以外は、実施例1と同様にして液組成物を調製した。
含窒素フッ素系化合物を式(3)に変え、組成比を表1に示すように変えた以外は、実施例1と同様にして液組成物を調製した。
含窒素フッ素系化合物を式(3)に変え、組成比を表1に示すように変えた以外は、実施例1と同様にして液組成物を調製した。
含窒素フッ素系化合物を式(3)に変え、エタノールをn−ブタノールに変え、組成比を表1に示すように変えた以外は、実施例1と同様にして液組成物を調製した。
含窒素フッ素系化合物を式(3)に変え、16%水酸化ナトリウム水溶液を9.50g添加し、組成比を表1に示すように変えた以外は、実施例1と同様にして液組成物を調製した。
含窒素フッ素系化合物を式(3)に変え、組成比を表1に示すように変えた以外は、実施例1と同様にして液組成物を調製した。
含窒素フッ素系化合物を式(3)に変え、組成比を表1に示すように変えた以外は、実施例1と同様にして液組成物を調製した。
実施例1〜9及び比較例1〜8で得られた液組成物の中で、液組成物で凝集した比較例2と6を除いた15種類の液組成物を、刷毛(末松刷子製ナイロン刷毛マイスター)を用いて、厚さ2mm、たて150mm、よこ75mmのSUS304基材上にそれぞれ乾燥後の厚さが1〜3μmとなるように塗布し、15種類の塗膜を形成した。すべての塗膜を室温の大気雰囲気中にて3時間静置し、塗膜を乾燥させて上記SUS304基材上に16種類の膜を得た。これらの膜について、膜表面の水濡れ性(親水性)、撥油性、ヘキサデカンの転落性及び膜の除去容易性を評価した。これらの結果を表2に示す。
協和界面科学製ドロップマスターDM-700を用いて、シリンジに22℃±1℃のイオン交換水を準備し、シリンジの針の先端から2μLの液滴を飛び出した状態にする。次いで評価するPETフィルム上の膜をこの液滴に近づけて膜に液滴を付着させる。この付着した水の接触角を測定した。静止状態で水が膜表面に触れた1秒後の接触角をθ/2法により解析した値を水の接触角とし、膜表面の水濡れ性(親水性)を評価した。
協和界面科学製ドロップマスターDM-700を用いて、シリンジに22℃±1℃のn−ヘキサデカン(以下、油という。)を準備し、シリンジの針の先端から2μLの液滴を飛び出した状態にする。次いで評価するSUS304基材上の膜をこの液滴に近づけて膜に液滴を付着させる。この付着した油の接触角を測定した。静止状態で油が膜表面に触れた1秒後の接触角をθ/2法により解析した値を油の接触角とし、膜表面の撥油性を評価した。
上記(2)の膜表面の撥油性試験時に用いたシリンジの針の先端からn−ヘキサデカンの2μLの液滴を水平状態に置かれたPETフィルム上に落下させた後、このPETフィルムを70度傾斜させ、n−ヘキサデカンが流れ落ちるか否か、即ちヘキサデカンの転落性を評価した。更に、転落した試料に関しては、転落角を測定した。協和界面科学製ドロップマスターDM-700を用いて、シリンジに22℃±1℃のn−ヘキサデカン(以下、油という。)を準備し、シリンジの針の先端から5μLの液滴を飛び出した状態にする。次いで評価するSUS304基材上の膜をこの液滴に近づけて膜に液滴を付着させる。次に、試料をのせた台を70度傾けて、油が転落する(流れ落ちる)か否かを目視で確認した。油が転落したものを「良好」とし、転落しないものを「不良」とした。
評価する膜の全面にサラダ油を不織布(旭化成社製、商品名:ベンコット)により塗り広げた後、水を十分に含ませた別のベンコットにてサラダ油が塗られた膜を拭いた。素手でSUS304基材表面を触り、膜のSUS304基材からの除去具合を調べた。サラダ油で汚れた膜がSUS304基材から完全に除去されるまでのベンコットで拭いた回数を調べた。3回以内に膜が完全に除去されたものを「良好」とし、3回払拭した結果、膜が一部でも残存したものを「不良」とした。
Claims (3)
- 親水撥油剤と、造膜剤と、溶媒とを含む防汚性膜形成用液組成物であって、
前記親水撥油剤が両性型含窒素フッ素系化合物であり、前記造膜剤がポリアクリル酸であり、かつ前記溶媒が炭素数1〜3の範囲にある1種又は2種以上のアルコール及び水であり、
前記フッ素系化合物:前記ポリアクリル酸:前記アルコール:前記水=0.01〜1.0:5〜20:5〜45:45〜90の質量比で含有し、かつ
アルカリを、前記ポリアクリル酸と前記アルカリで形成されるポリアクリル酸塩が、ポリアクリル酸とポリアクリル酸塩の合計に対して、0質量%以上50質量%未満の割合になるように含有することを特徴とする防汚性膜形成用液組成物。 - 請求項1記載の防汚性膜形成用液組成物が硬化した防汚性膜。
- ポリアクリル酸に、水又はアルカリ水溶液と、炭素数が1〜3の範囲にある1種又は2種以上のアルコールとを添加混合して、ポリアクリル酸の溶液を調製し、前記ポリアクリル酸の溶液に両性型含窒素フッ素系化合物を添加混合することにより、防汚性膜形成用液組成物を製造する方法であって、
前記ポリアクリル酸、前記水、前記アルコール及び前記フッ素系化合物を、前記防汚性膜形成用液組成物が前記フッ素系化合物:前記ポリアクリル酸:前記アルコール:前記水=0.01〜1.0:5〜20:5〜45:45〜90の質量比で含有するように混合することを特徴とする防汚性膜形成用液組成物の製造方法。
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