JPH0976395A - フッ素樹脂部材並びにその表面の親水化方法、防汚方法 及び洗浄方法 - Google Patents
フッ素樹脂部材並びにその表面の親水化方法、防汚方法 及び洗浄方法Info
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- JPH0976395A JPH0976395A JP8053700A JP5370096A JPH0976395A JP H0976395 A JPH0976395 A JP H0976395A JP 8053700 A JP8053700 A JP 8053700A JP 5370096 A JP5370096 A JP 5370096A JP H0976395 A JPH0976395 A JP H0976395A
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Abstract
性を発揮するフッ素樹脂部材を提供する。また、そのよ
うなフッ素樹脂部材の表面を手間をかけずに美しく保つ
方法を提供する。 【解決手段】 本発明のフッ素樹脂部材は、表面部に光
半導体を含有し、該光半導体の励起波長よりも短い波長
の光の照射を受けた場合に該表面が親水性維持機能及び
/又は防汚性を発揮する。すなわち、光半導体に光が照
射されると、空気中の水蒸気の光半導体表面への物理吸
着が起り、該表面が親水性となる。また、その物理吸着
水層は、疎水性官能基を有する汚れ成分や水溶性汚れ成
分が部材表面に固着することを妨害する作用をも果た
す。
Description
防汚性等の機能を有するフッ素樹脂製の部材(建材、住
宅設備部材等)並びにその表面の親水化方法及び洗浄方
法に関する。特には、長期にわたり安定した親水性維持
機能、防汚性を発揮するフッ素樹脂部材、並びに、その
表面の親水化方法及び洗浄方法に関する。
候性が高いために、外装建材として用いられる塗装鋼板
やカーテンウオール等の塗装に用いられている。しかし
都市部で使用する場合、塗装表面にばい煙等の疎水性の
汚れ成分が付着した場合、撥水性であるが故に降雨によ
って容易に汚れ成分が除去されないため、汚れが目立つ
という欠点があった。また、キッチンやガスレンジ回り
の塗装に用いられる場合でも、撥水性であるが故に油汚
れが付着すると容易に水洗いし難いという問題点があっ
た。
る対策として、外装塗装については、フッ素樹脂中にフ
ッ化アルミニウム等のセラミック成分を導入することに
よって親水化を図るなどの方法が提案されている(日本
経済新聞1994. 8.17夕刊)が、親水性の度合いは充分な
ものではなく、また汚れ成分が付着すると再び撥水性に
変化していくことが依然として問題であった。
いる(特開平7−51646号)が、この方法では光照
射を遮る汚れ成分が付着した場合は、効果が発現されな
いこと、下地基材が一般樹脂の場合に光触媒活性で下地
が劣化するおそれがあるため必ずベースコート層が必要
となりコスト上の障害となること、また光触媒による還
元作用により、流水中のFe等のイオンを還元固定化さ
せてしまうことにより、むしろ汚れやすくなること、な
どが問題であった。
持機能、防汚性を発揮するフッ素樹脂部材を提供するこ
とを目的とする。また、そのようなフッ素樹脂部材の表
面を手間をかけずに美しく保つ方法を提供することを目
的とする。
め、本発明のフッ素樹脂部材は、表面部に光半導体を含
有し、該光半導体の励起波長よりも短い波長の光の照射
を受けた場合に該表面が親水性維持機能及び/又は防汚
性を発揮することを特徴とする。あるいは、表面部に光
半導体を含有し、該光半導体の励起波長よりも短い波長
の光を照射して該表面部を改質し、親水性維持機能及び
/又は防汚性機能を保有させたことを特徴とする。
カニズムにより、降雨により自動的に上記表面が浄化さ
れるか、あるいは水洗浄のみによって表面が浄化され
る。したがって、特別な手間をかけることなく、建物の
外装等を美しく保つことができる。
は、表面部に光半導体を含有するフッ素樹脂部材に、該
光半導体の励起波長よりも短い波長の光を照射すること
を特徴とする。
は、表面部に光半導体を含有するフッ素樹脂部材に、該
光半導体の励起波長よりも短い波長の光を照射するとと
もに、該表面を水洗浄(降雨を含む)することを特徴と
する。
維持機能及び防汚性のメカニズムは、以下のようなもの
と考えられる。すなわち、光半導体に光が照射される
と、空気中の水蒸気の光半導体表面への物理吸着が起
り、該表面が親水性となる。また、その物理吸着水層
は、疎水性官能基を有する汚れ成分や水溶性汚れ成分が
部材表面に固着することを妨害する作用をも果たす。そ
の結果、永続的な親水性の表面が実現されると、その表
面に汚れが付いても、その後の水洗浄(降雨含む)によ
って汚れは容易に流れ落ちてしまうのである。
の例としては、フッ素樹脂モノマーの重合体、具体的に
は、 ポリフッ化ビニル(PVF) ポリフッ化ビニリデン(PVdF) ポリ塩化3フッ化エチレン(PCTFE) ポリ4フッ化エチレン(PTFE) などや、フッ素樹脂モノマー1個以上を含む2個以上の
モノマーの共重合体、具体的には、 4フッ化エチレン・6フッ化プロピレン共重合体(FE
P) エチレン・4フッ化エチレン共重合体(ETFE) エチレン・塩化3フッ化エチレン共重合体(ECTF
E) 4フッ化エチレン・6フッ化プロピレン・フッ化ビニリ
デン共重合体 テトラフロロエチレン・パーフルオロアルキルエーテル
共重合体(PFA) フロロエチレン・ビニルエーテル共重合体(FEVE) テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン・
パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(EP
E) などが挙げられる。
は、 水あるいは有機溶剤中に懸濁あるいは溶解させたディス
パージョン又はワニスによる加工 ディスパージョンやワニスをベースに、顔料を添加した
り、速乾性の溶剤で調合したエナメルによる加工 粉体による加工 ディスパージョン、ワニス、粉体を一般に市場で販売さ
れている熱可塑性樹脂あるいは熱硬化性樹脂と混合ある
いは反応させた変性フッ素樹脂による加工 などが挙げられる。
架橋剤として混合して硬化させてもよい。架橋剤の例と
しては、 イソシアネート硬化剤 メラミン硬化剤 などが挙げられる。
などに塗布し硬化させた(加熱硬化、常温硬化)塗膜 糸、織物、ガラスクロス、ガスケット、シール材などへ
の含浸品 フィルム、シート、バルク、ガスケットなどの成形品
(圧縮成形品、溶融成形品、加熱成形品、加熱圧縮成形
品、常温硬化成形品) 及び前記物品の機械加工品 が挙げられる。
としては、以下を挙げることができる。フッ素樹脂塗装
鋼板、積層鋼板(ビル用、高速道路防音壁、フッ素樹脂
テント材等)、フッ素樹脂塗装アルミ建材(ビル用カー
テンウオール、門扉、サッシ等)、フッ素樹脂積層キッ
チン部材(ガスレンジ、レンジフード、キッチンバック
壁材)
途部材である。屋外用途部材とは、高層ビル、一般構造
建築物等の外壁用部材、自動車、電車、汽車、航空機、
船舶等の乗物筐体用部材、高架橋、歩道橋、橋の脚部、
看板、塀、標識、煙突、灯台、ガードレール、遊園地観
覧車、屋外塑像、屋外彫刻物、屋外モニュメント、記念
碑、石油タンクなどの太陽光が当たる屋外で利用される
部材及びその一部をいう。本発明のフッ素樹脂部材にお
いては、部材表面に光半導体を含有するため、親水化に
起因する、黒色の縦筋状の汚れ防止効果が、上述の作用
により維持され、長期にわたり発揮される。
に、はじかず、むしろ濡れる材料をいう。より具体的に
は、水に対する接触角が90°未満の材料をいう。親水
性の程度は、水に対する接触角が小さい程強い。親水性
の強さには、表面エネルギーに対する水素結合エネルギ
ー及び双極子エネルギーの寄与が影響し、それらの大き
な材料程強い。強い親水性を示す材料には、例えば、無
機酸化物、N−H結合、S−H結合、O−H結合を表面
に多く有する樹脂などが挙げられる。
のエネルギーを有する光が照射されることにより伝導電
子−正孔対を生成し、生成した伝導電子または正孔によ
り、直接または間接に反応を促進しうる物質のことであ
り、例えば酸化チタン(アナターゼ型、ルチル型)、酸
化亜鉛、酸化スズ、酸化鉄、酸化タングステン、チタン
酸ストロンチウム、三酸化二ビスマス等が挙げられる。
も短い波長の光とは主に紫外線を指すこととなる。その
光源としては、太陽光、BLBランプ、蛍光灯、水銀ラ
ンプ、キセノンランプ、ハロゲンランプ等が利用でき
る。
らに銀、銅、亜鉛等の抗菌性金属が添加されているよう
にすると、防藻、防カビ、防コケ効果も発揮されるので
好ましい。特に銀が添加されているようにすると、光半
導体による親水化維持、回復効果を変化させずに、防
藻、防カビ、防コケ効果も発揮されるので好ましい。
導体を含有する表面部(光半導体含有層)が、光酸化機
能及び/又は光還元機能の弱い層であることが好まし
い。その理由は、特に下地が一般樹脂の場合、光酸化機
能が弱い方が下地を劣化させるおそれが少なく、中間に
光耐食性樹脂を引くことなしに直接下地に塗布すること
も可能になり、コスト上有利となるためである。
ンによる着色がほとんどなく、水洗のみで油汚れや燃焼
生成物汚れが除去されるためである。その観点からは、
上記光半導体含有層の光還元機能が、2ppm の鉄イオン
含有水中に上記部材を浸漬させ、その光半導体含有層形
成面に、100〜400nmの波長の光を、単位時間当り
のフォトン密度で1×1015/sec/cm2未満となる条件
で、積算フォトン数8×109/cm2 照射したときの色差
変化がΔE* ≦1であることが好ましい。ここで、色差
変化は、JIS Z8730に従い東京電色社製の色差
計を用いて測定する。
に算出する。単色光の場合は、単位面積に照射される紫
外線照度をA(W/cm2)、紫外線波長をλ(cm)、光速を
c(cm/sec) 、ブランク定数をh(J・sec)、とすると、
単位時間当りのフォトン密度p(/sec/cm2) は、以下と
なる。 p=(A・λ)/(h・c) 波長に分布がある場合は、以下となる。 p=Σ(A1・λ1)/(h・c) 、但しA=ΣA1、A1は波長λ1の照度。また、積算
フォトン密度は以下のように算出する。さらに紫外線の
照射時間をt(sec)とすると、積算フォトン密度P(/c
m2) は、単色光の場合は以下となる。 P=(A・λ・t)/(h・c) 波長に分布がある場合は、以下となる。 P=Σ(A1・λ1・t)/(h・c)
は、オレイン酸グリセリドを表面塗布して該表面に1mW
/cm2の紫外線を照射した時に、該オレイン酸グリセリド
の分解速度が0.1mg/cm2・日以下であることが好まし
い。このように光酸化機能をコントロールする方法の一
例として、光半導体含有層の層厚を1μm 以下とし、該
層中の光半導体の含有量を80wt%未満とする方法があ
る。該層中の光半導体の含有量は50wt%未満であるこ
とがより好ましい。
デン共重合体からなるイオン性乳化剤を含んだ水系ディ
スパージョン(固形分50wt%、住友スリーエム社製T
HV350)を100g、アナターゼ型酸化チタンから
なるアルカリ性の水系ディスパージョン(固形分15wt
%、石原産業社製STS−11)を100g、水100
gを混合、撹拌して溶液Aを調製した。アルミニウム合
金製基板(6063合金、厚さ1mm、100mm×100
mm)の表面をアルカリ脱脂処理(晃栄工業社製PS−5
00Aの5%水溶液に5分間浸漬後、水洗浄)した後、
前記溶液Aをフローコーティング法により塗布した。塗
膜は常温乾燥した後、150℃で30分間加熱し、自然
冷却して本発明の試料aを作製した。
%、ダイキン工業社製ゼッフルLC−930、溶剤組成
は酢酸ブチル)を100g、アナターゼ型酸化チタン粉
末(テイカ社製ST−186)を28.6g、酢酸ブチ
ル200gを混合、撹拌して溶液Bを調製した。実施例
1と同様にしてアルミニウム合金製基板の表面をアルカ
リ脱脂した後、前記溶液Bをフローコーティング法によ
り塗布した。塗膜は常温乾燥した後、80℃で30分間
加熱し、自然冷却して本発明の試料bを作製した。
ダイキン工業社製ゼッフルGK−510、溶剤組成は酢
酸ブチル)を100g、イソシアネート系硬化剤(ダイ
キン工業社製タケネートD−140N)を20g、アナ
ターゼ型酸化チタン粉末(テイカ社製ST−186)を
42g、酢酸ブチル180gを混合、撹拌して溶液Cを
調製した。実施例1と同様にしてアルミニウム合金製基
板の表面をアルカリ脱脂した後、前記溶液Cをフローコ
ーティング法により塗布した。塗膜は常温乾燥した後、
80℃で1時間加熱し、自然冷却して本発明の試料cを
作製した。
ダイキン工業社製ゼッフルGK−510、溶剤組成は酢
酸ブチル)を100g、イソシアネート系硬化剤(ダイ
キン工業社製タケネートD−140N)を20g、アナ
ターゼ型酸化チタン粉末(石原産業社製ST−11)を
42g、酢酸ブチル180gを混合、撹拌して溶液Dを
調製した。実施例1と同様にしてアルミニウム合金製基
板の表面をアルカリ脱脂した後、前記溶液Dをフローコ
ーティング法により塗布した。塗膜は常温乾燥した後、
80℃で1時間加熱し、自然冷却して本発明の試料dを
作製した。
フッ素樹脂ワニス(固形分50%、旭ガラス社製ルミフ
ロンLF−200、溶剤組成はキシレン)を100g、
イソシアネート系硬化剤(日本ポリウレタン社製コロネ
ート2507)を20g、アナターゼ型酸化チタン粉末
(テイカ社製ST−186)を40g、キシレンを40
g、メチルイソブチルケトン120gを混合、撹拌して
溶液Eを調製した。実施例1と同様にしてアルミニウム
合金製基板の表面をアルカリ脱脂した後、前記溶液Eを
フローコーティング法により塗布した。塗膜は常温乾燥
した後、180℃で30分間加熱し、自然冷却して本発
明の試料eを作製した。
フッ素樹脂ワニス(固形分50%、旭ガラス社製ルミフ
ロンLF−200、溶剤組成はキシレン)を100g、
イソシアネート系硬化剤(日本ポリウレタン社製コロネ
ート2507)を20g、アナターゼ型酸化チタン粉末
(石原産業社製ST−11)を40g、キシレンを40
g、メチルイソブチルケトン120gを混合、撹拌して
溶液Fを調製した。実施例1と同様にしてアルミニウム
合金製基板の表面をアルカリ脱脂した後、前記溶液Fを
フローコーティング法により塗布した。塗膜は常温乾燥
した後、180℃で30分間加熱し、自然冷却して本発
明の試料fを作製した。
デン共重合体からなるイオン性乳化剤を含んだ水系ディ
スパージョン(固形分50wt%、住友スリーエム社製T
HV350)を100g、水100gを混合、撹拌して
溶液Gを調製した。実施例1と同様にしてアルミニウム
合金製基板の表面をアルカリ脱脂した後、前記溶液Gを
フローコーティング法により塗布した。塗膜は常温乾燥
した後、150℃で30分間加熱し、自然冷却して本発
明の試料gを作製した。
%、ダイキン工業社製ゼッフルLC−930、溶剤組成
は酢酸ブチル)を100g、酢酸ブチル200gを混
合、撹拌して溶液Hを調製した。実施例1と同様にして
アルミニウム合金製基板の表面をアルカリ脱脂した後、
前記溶液Hをフローコーティング法により塗布した。塗
膜は常温乾燥した後、80℃で30分間加熱し、自然冷
却して本発明の試料hを作製した。
ダイキン工業社製ゼッフルGK−510、溶剤組成は酢
酸ブチル)を100g、イソシアネート系硬化剤(ダイ
キン工業社製タケネートD−140N)を20g、酢酸
ブチル180gを混合、撹拌して溶液Iを調製した。実
施例1と同様にしてアルミニウム合金製基板の表面をア
ルカリ脱脂した後、前記溶液Iをフローコーティング法
により塗布した。塗膜は常温乾燥した後、80℃で1時
間加熱し、自然冷却して本発明の試料iを作製した。
フッ素樹脂ワニス(固形分50%、旭ガラス社製ルミフ
ロンLF−200、溶剤組成はキシレン)を100g、
イソシアネート系硬化剤(日本ポリウレタン社製コロネ
ート2507)を20g、キシレンを40g、メチルイ
ソブチルケトン120gを混合、撹拌して溶液Jを調製
した。実施例1と同様にしてアルミニウム合金製基板の
表面をアルカリ脱脂した後、前記溶液Jをフローコーテ
ィング法により塗布した。塗膜は常温乾燥した後、18
0℃で30分間加熱し、自然冷却して本発明の試料jを
作製した。
試料a〜jを、下記の方法で試料作製直後の水との接触
角の測定(評価1)、光照射後の接触角の測定(評価
2)、及び屋外暴露後の汚れの評価(評価3)を行っ
た。評価の結果を表1に示す。
照射により水に対する接触角が低下した。比較例1〜4
の試料g〜jは光照射による接触角の変化は認められな
かった。実施例及び比較例の試料a〜jは、いずれも評
価2の光照射によって変色やチョーキング、クラックの
発生はなく、樹脂の劣化は生じていない。屋外に暴露し
て試料表面の色差と光沢を評価した結果、実施例1〜6
の試料には汚れがほとんど認められないのに対し、比較
例1〜4の試料には黒色の粉末が雨筋にそって付着して
おり、顕著に汚れの差が認められた。
定:試料作製後、室温まで自然冷却した後、協和界面科
学社製の自動接触角形CA−Z型を用い、試料表面に純
水3μl を滴下して接触角を測定した。
面に20Wのブラックライトランプ(三共電気社製FL
20・BLB)を照射距離10cm(紫外線強度0.60
mW/cm2)で20日間照射後、前記評価1と同様の方法で
接触角を測定した。
で接触角の測定をした試料を屋外に1カ月暴露した後、
試料表面の汚れを評価した。汚れがほとんど付着してい
ないものを良好(○)、汚れの付着が多いものを不良
(×)とした。屋外暴露は東陶機器(株)内 研究総合
開発センター(神奈川県茅ケ崎市)屋上にて図1に示す
屋外暴露試験台を設置し、試料を固定して行った。
は、光半導体への光照射によるフッ素樹脂部材表面の親
水化という作用により、建物や住宅設備等を手間をかけ
ることなく長期にわたり美麗に保つことができるという
効果を発揮する。
示す図である。
Claims (11)
- 【請求項1】 表面部に光半導体を含有し、該光半導体
の励起波長よりも短い波長の光の照射を受けた場合に該
表面が親水性維持機能及び/又は防汚性を発揮すること
を特徴とするフッ素樹脂部材。 - 【請求項2】 表面部に光半導体を含有し、該光半導体
の励起波長よりも短い波長の光を照射して該表面部を改
質し、親水性維持機能及び/又は防汚性機能を保有させ
たことを特徴とするフッ素樹脂部材。 - 【請求項3】 降雨により自動的に上記表面が浄化され
る請求項1又は2記載のフッ素樹脂部材。 - 【請求項4】 水洗浄のみにより表面が浄化される請求
項1又は2記載のフッ素樹脂部材。 - 【請求項5】 上記光半導体を含有する表面部(光半導
体含有層)が、光酸化機能及び/又は光還元機能の弱い
層である請求項1〜4いずれか1項記載のフッ素樹脂部
材。 - 【請求項6】 上記光半導体含有層の光酸化機能が、オ
レイン酸グリセリドを表面塗布して該表面に1mW/cm2の
紫外線を照射した時に、該オレイン酸グリセリドの分解
速度が0.1mg/cm2・日以下である請求項5記載のフッ
素樹脂部材。 - 【請求項7】 上記光半導体含有層の光還元機能が、2
ppm の鉄イオン含有水中に上記部材を浸漬させ、その光
半導体含有層形成面に、100〜400nmの波長の光
を、単位時間当りのフォトン密度で1×1015/sec/cm2
未満となる条件で、積算フォトン数8×109/cm2 照射
したときの色差変化がΔE* ≦1である請求項5記載の
フッ素樹脂部材。 - 【請求項8】 上記光半導体含有層の層厚が1μm 以下
であり、該層中の光半導体の含有量が80wt%未満であ
る請求項6又は7記載のフッ素樹脂部材。 - 【請求項9】 上記光半導体含有層の層厚が1μm 以下
であり、該層中の光半導体の含有量が50wt%未満であ
る請求項6又は7記載のフッ素樹脂部材。 - 【請求項10】 表面部に光半導体を含有するフッ素樹
脂部材に、該光半導体の励起波長よりも短い波長の光を
照射することを特徴とするフッ素樹脂部材表面の親水化
方法。 - 【請求項11】 表面部に光半導体を含有するフッ素樹
脂部材に、該光半導体の励起波長よりも短い波長の光を
照射するとともに、該表面を水洗浄(降雨を含む)する
ことを特徴とするフッ素樹脂部材表面の洗浄方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP08053700A JP3094897B2 (ja) | 1995-03-20 | 1996-02-19 | フッ素樹脂部材表面の親水化方法 |
Applications Claiming Priority (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7-99425 | 1995-03-20 | ||
JP9942595 | 1995-03-20 | ||
JP18201995 | 1995-06-14 | ||
JP7-182019 | 1995-06-14 | ||
JP20501995 | 1995-07-08 | ||
JP7-205019 | 1995-07-08 | ||
JP08053700A JP3094897B2 (ja) | 1995-03-20 | 1996-02-19 | フッ素樹脂部材表面の親水化方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH0976395A true JPH0976395A (ja) | 1997-03-25 |
JP3094897B2 JP3094897B2 (ja) | 2000-10-03 |
Family
ID=27462949
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP08053700A Expired - Lifetime JP3094897B2 (ja) | 1995-03-20 | 1996-02-19 | フッ素樹脂部材表面の親水化方法 |
Country Status (1)
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JP (1) | JP3094897B2 (ja) |
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