JPH10176139A - 撥水性皮膜形成用組成物 - Google Patents

撥水性皮膜形成用組成物

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JPH10176139A
JPH10176139A JP33811896A JP33811896A JPH10176139A JP H10176139 A JPH10176139 A JP H10176139A JP 33811896 A JP33811896 A JP 33811896A JP 33811896 A JP33811896 A JP 33811896A JP H10176139 A JPH10176139 A JP H10176139A
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肇志 平野
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ポリイミド樹脂、ポリサルフォン樹脂又はア
ラミド樹脂からなる表面に、耐久性に優れ、強固に接着
した撥水性皮膜を得るための組成物を提供する。 【解決手段】 Cn(2n+1)CH2CH2SiX3(一般式
(1))で表される化合物、SiY4(一般式(2))
で表される化合物及びシランカップリング剤を含有する
撥水性皮膜形成用組成物、シランカップリング剤がエポ
キシ系のシランカップリング剤であること、一般式
(1)で表される化合物と一般式(2)で表される化合
物とがモル比で1:5〜1:30で含有されること、撥
水性皮膜を形成する表面がポリイミド、ポリサルフォン
又はアラミドからなること、ビッカース硬度が500〜
1000である撥水性皮膜を形成すること、及び、水に
対する接触角が100度以上で、表面自由エネルギーが
25dyn/cm以下である撥水性皮膜を形成するこ
と。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は樹脂表面、特にポリ
イミド、ポリサルフォン又はアラミドからなる表面に撥
水性及び耐久性に優れる撥水性のハードコートを形成す
るための組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ポリイミド樹脂、ポリサルフォン
樹脂、アラミド樹脂は化学的に非常に安定で、耐薬品
性、耐熱性等に優れるため、半導体ウェハーの保護膜
や、ガス拡散電極の基盤、医療用各種器材、絶縁材料、
光ファイバー部材、インクジェットヘッドのノズル、逆
浸透膜等の薄膜材料等、高機能を安定に得る目的で用い
られている。
【0003】これらの樹脂からなる表面に撥水性を付与
する技術としては、樹脂を構成する化合物自体の構造を
調整したり、加工用組成物に撥水性付与材料を混入させ
ることが知られ、特開昭59−1542号、特開平2−
225522号、特開平3−281631号等に記載さ
れる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、化合物
自体の構造や材料組成で撥水性に加えて樹脂に要求され
る機能を得るには自ずと限界があり、衣類、塗装の仕上
げ、ラミネート剤等幅広い分野で採用される撥水性組成
物を表面に塗布して得た皮膜で撥水性を得る方法を取る
ことが考えられる。
【0005】ところが表面がポリイミド樹脂、ポリサル
フォン樹脂又はアラミド樹脂からなる高機能性部材に、
従来知られている撥水性組成物を用いようとしても、皮
膜形成性(塗布性)や皮膜接着性に問題が生じたり、皮
膜の耐久性(機械的耐久性及び変質等)が得られなかっ
たりして、現実には必要な撥水性と耐久性を得ることは
できず、撥水性は経時で劣化するので頻繁な撥水処理を
行う必要が有る。
【0006】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、ポリイミド樹脂、ポリサルフォン
樹脂又はアラミド樹脂からなる表面に、耐久性に優れ、
強固に接着した撥水性皮膜を得るための組成物を提供す
ることにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、前
記一般式(1)で表される化合物、一般式(2)で表さ
れる化合物及びシランカップリング剤を含有する撥水性
皮膜形成用組成物、シランカップリング剤がエポキシ系
のシランカップリング剤であること、一般式(1)で表
される化合物と一般式(2)で表される化合物とがモル
比で1:5〜1:30で含有されること、撥水性皮膜を
形成する表面がポリイミド、ポリサルフォン又はアラミ
ドからなること、ビッカース硬度が500〜1000で
ある撥水性皮膜を形成すること、及び、水に対する接触
角が100度以上で、前記方法にて測定した表面自由エ
ネルギーが25dyn/cm以下である撥水性皮膜を形
成すること、によって達成される。
【0008】即ち本発明者は、濡れ性をコントロールす
べく界面活性剤をカップリング剤を用いて前記樹脂表面
に連結配置するに当たり、界面活性剤として一般式
(1)で表される化合物を用い、加えて一般式(2)で
表される化合物を併用することにより、界面活性剤の含
有率を高めて効率良く配置可能であり、且つ形成される
撥水性皮膜が硬いものとなって機械的耐久性が得られ、
耐候性(活性剤の耐加水分解性)にも優れることを見出
し、本発明に至ったものである。
【0009】なお特開平4−338137号には、ガラ
ス表面の撥水性皮膜を、ガラス表面に一体的に被覆され
たSiO2を主成分とするセラミックスの非金属原子の
一部がフルオロアルキル基で置換されてなるものとする
ことにより、撥水性皮膜の耐アルカリ性(ガラスに含ま
れるアルカリ成分に対する耐性)が得られることが記載
されているが、本発明の樹脂表面に対する皮膜形成性及
び界面活性剤の効率良い配置と耐久性についての思想を
示唆するものではない。
【0010】以下、本発明について詳述する。
【0011】一般式(1)で表されるフルオロアルキル
シランは界面活性剤として良く知られる化合物であって
これにより撥水性を発現させるが、それに当たり一般式
(2)で表されるアルコキシシランやイソシアネートシ
ランを介してシランカップリング剤により樹脂表面に配
置する。このとき、アルコキシシランやイソシアネート
シランは溶液中の水分や空気中の水分によって部分的に
加水分解してシラノール構造を持つが、加熱処理を行う
ことで、脱水縮合反応や脱アルコール縮合反応等を起こ
して相互に結合を結んだ強固な皮膜となる。このときに
フルオロアルキルシランは皮膜の表面に高密度且つ強固
に配置するものと考えられ、高い撥水性を示すととも
に、汚れの付き難い低表面自由エネルギーを達成する。
つまりフルオロアルキルシランはアルコキシシランやイ
ソシアネートシランに対して1/30〜1/5という非
常に高含有率で配置することが可能となり、水に対する
接触角が100度以上で、前記表面自由エネルギーが2
5dyn/cm以下といった強力な撥水性能とビッカー
ス硬度で500〜1000の硬い皮膜を得ることができ
る。撥水性皮膜を形成する表面がポリイミド、ポリサル
フォン又はアラミドからなる場合は皮膜形成性や接着性
の点からシランカップリング剤がエポキシ系であること
が好ましい。尚、目的とする撥水性や硬度は組成物の処
方及び皮膜形成条件にて調整して得ることができる。
【0012】以下に本発明の組成物に好適に採用できる
各化合物の具体例をいくつか挙げるが、これらに限定さ
れるものでは無い。
【0013】(フルオロアルキルシラン) 1−1 C49CH2CH2Si(OCH33 1−2 C613CH2CH2Si(OCH33 1−3 C817CH2CH2Si(OCH33 1−4 C1021CH2CH2Si(OCH33 1−5 C817CH2CH2Si(OC253 1−6 C817CH2CH2SiCl3 (アルコキシシラン、イソシアネートシラン) 2−1 Si(OCH34 2−2 Si(OC254 2−3 Si(OC374 2−4 Si(OCN)4 (シランカップリング剤) 3−1 γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン 3−2 γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシ
ラン 3−3 γ−グリシドキシプロピルジメチルメトキシシ
ラン 3−4 γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン これらは従来公知の方法によって容易に合成可能であ
り、市販品としても入手可能である。
【0014】本発明の組成物は撥水性を付与する表面に
塗布して焼成することにより強固な撥水性皮膜とするこ
とができる。塗布に際しては、メタノール、エタノー
ル、イソプロパノール等のアルコール系溶剤や、アセト
ン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等の
ケトン系溶媒に水や酢酸を混ぜて塗布性能を調整しても
良い。
【0015】焼成は、通常塗布膜を乾燥させた後、80
〜150℃で30分〜30時間程度の加熱処理を施して
行う。
【0016】
【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明す
るが、本発明の態様はこれに限定されない。
【0017】実施例1 (撥水処理1) C817CH2CH2Si(OCH33 1部 Si(OC254 10部 γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン 1部 メタノール 38部 水 30部 酢酸 20部 からなる組成物をディップ塗布によりポリイミド樹脂の
シート(宇部興産社製)に塗布し、30分間自然乾燥さ
せた後120℃で1時間の加熱処理を施した。
【0018】 (撥水処理2) C613CH2CH2Si(OC253 1部 Si(OCH34 20部 γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン 1部 イソプロピルアルコール 38部 水 20部 酢酸 20部 からなる組成物をディップ塗布によりアラミド樹脂のシ
ート(東レ社製)に塗布し、30分間自然乾燥させた後
120℃で1時間の加熱処理を施した。
【0019】 (撥水処理3) C1837Si(OCH33 1部 Si(OC254 10部 γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン 1部 メタノール 38部 水 30部 酢酸 20部 からなる組成物をディップ塗布によりポリイミド樹脂の
シート(宇部興産社製)に塗布し、30分間自然乾燥さ
せた後120℃で1時間の加熱処理を施した。
【0020】 (撥水処理4) C817CH2CH2Si(OCH33 1部 (CH32Si(OC252 10部 γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン 1部 メタノール 38部 水 30部 酢酸 20部 からなる組成物をディップ塗布によりポリイミド樹脂の
シート(宇部興産社製)に塗布し、30分間自然乾燥さ
せた後120℃で1時間の加熱処理を施した。
【0021】 (撥水処理5) C817CH2CH2Si(OCH33 1部 Si(OC252 10部 メタノール 39部 水 30部 酢酸 20部 からなる組成物をディップ塗布によりポリイミド樹脂の
シート(宇部興産社製)に塗布し、30分間自然乾燥さ
せた後120℃で1時間の加熱処理を施した。
【0022】 (撥水処理6) Si(OC254 10部 γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン 1部 メタノール 39部 水 30部 酢酸 20部 からなる組成物をディップ塗布によりポリイミド樹脂の
シート(宇部興産社製)に塗布し、30分間の自然乾燥
後120℃で1時間の加熱処理を施した。
【0023】 (撥水処理7) C817CH2CH2Si(OCH3) 1部 γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン 1部 メタノール 48部 水 30部 酢酸 20部 からなる組成物をディップ塗布によりポリイミド樹脂の
シート(宇部興産社製)に塗布し、30分間の自然乾燥
後120℃で1時間の加熱処理を施した。
【0024】《評価》各撥水処理について塗布成膜性、
撥水性(水接触角及び表面自由エネルギー)、硬度及び
耐擦性を以下の様に評価した。
【0025】(塗布成膜性)塗布時に均質な膜が形成さ
れるかどうかを目視で判断した。
【0026】(耐擦性)厚さ2mm、長さ20mmのウ
レタンゴムのブレードを用い、押し込み量2mmで表面
の掻き取りを繰り返し行って、皮膜に傷が入るまでの擦
り回数で評価した。更に1万回擦った後の接触角を測定
した。
【0027】尚、水接触角及び表面自由エネルギーを求
めるための接触角の測定はエルマ社製接触角計G−1を
用いて行った。又、ビッカース硬度の測定は、日本電気
製薄膜硬度計MHA−400を使用し、樹脂シートの影
響を避けるため皮膜の厚さの1/5以内の深さまでの範
囲で測定を行った。
【0028】以上の結果を表1に示す。
【0029】
【表1】
【0030】
【発明の効果】実施例で実証した如く、本発明によれ
ば、ポリイミド樹脂、ポリサルフォン樹脂又はアラミド
樹脂からなる表面に用いて好適な、強力な撥水性能を有
し、耐久性に優れ、強固に接着した撥水性皮膜を得るこ
とができる。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記一般式(1)で表される化合物、下
    記一般式(2)で表される化合物及びシランカップリン
    グ剤を含有することを特徴とする撥水性皮膜形成用組成
    物。 一般式(1) Cn(2n+1)CH2CH2SiX3 一般式(2) SiY4 〔式中、nは4〜10の整数を表し、Xは塩素原子又は
    アルコキシ基を表し、Yはアルコキシ基又はイソシアネ
    ート基を表す。〕
  2. 【請求項2】 前記シランカップリング剤がエポキシ系
    のシランカップリング剤であることを特徴とする請求項
    1に記載の撥水性皮膜形成用組成物。
  3. 【請求項3】 前記一般式(1)で表される化合物と一
    般式(2)で表される化合物とがモル比で1:5〜1:
    30で含有されることを特徴とする請求項1又は2に記
    載の撥水性皮膜形成用組成物。
  4. 【請求項4】 撥水性皮膜を形成する表面がポリイミ
    ド、ポリサルフォン又はアラミドからなることを特徴と
    する請求項1、2又は3に記載の撥水性皮膜形成用組成
    物。
  5. 【請求項5】 ビッカース硬度が500〜1000であ
    る撥水性皮膜を形成することを特徴とする請求項1、
    2、3又は4に記載の撥水性皮膜形成用組成物。
  6. 【請求項6】 水に対する接触角が100度以上で、下
    記の測定法にて測定した表面自由エネルギーが25dy
    n/cm以下である撥水性皮膜を形成することを特徴と
    する請求項1、2、3、4又は5に記載の撥水性皮膜形
    成用組成物。(測定法)ジヨードメタン、エチレングリ
    コール及びニトロメタンの各接触角(θ1、θ2、θ3
    を測定し、Fowkesの式に即して、該測定値から下
    式を満たすa,b,cを算出し、それぞれの2乗の和よ
    り表面自由エネルギー(dyn/cm)を算出する。 25.5×(1+cos(θ1))=7.141×a 23.95×(1+cos(θ2))=5.505×a
    +4.195×c 18×(1+cos(θ3))=4.278×a+4.
    207×b 表面自由エネルギー=a2+b2+c2
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US9096712B2 (en) 2009-07-21 2015-08-04 3M Innovative Properties Company Curable compositions, method of coating a phototool, and coated phototool

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US9096712B2 (en) 2009-07-21 2015-08-04 3M Innovative Properties Company Curable compositions, method of coating a phototool, and coated phototool
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