JPWO2011016458A1 - 撥水膜形成用組成物、撥水膜付き基体およびその製造方法並びに輸送機器用物品 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の撥水膜形成用組成物は、下記化合物(A)と化合物(B)とを含む、あるいは、下記一般式(1a)で表される化合物および/またはその部分加水分解縮合物と下記一般式(2a)で表される化合物および/またはその部分加水分解縮合物との部分加水分解共縮合物を含む、ことを特徴とする。
化合物(A):下記一般式(1a)で表される化合物、その部分加水分解縮合物、および下記一般式(1b)で表される化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種のエーテル性酸素を含有しない含フッ素有機ケイ素化合物
Rf1−Y−Si(R11)r(X1)3−r …(1a)
Rf2−W−Z−Si(R12)p(X2)3―p …(2a)
<撥水膜形成用組成物>
本発明の撥水膜形成用組成物は、上記一般式(1a)で表される化合物、その部分加水分解縮合物、および上記一般式(1b)で表される化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種のエーテル性酸素を含有しない含フッ素有機ケイ素化合物である化合物(A)と、上記一般式(2a)で表される化合物、上記一般式(2b)で示される化合物、およびその部分加水分解縮合物からなる群から選ばれる少なくとも1種のエーテル性酸素を含有する含フッ素有機ケイ素化合物である化合物(B)とを含む。あるいは、本発明の撥水膜形成用組成物は、上記一般式(1a)で表される化合物および/またはその部分加水分解縮合物と上記一般式(2a)で表される化合物および/またはその部分加水分解縮合物との部分加水分解共縮合物を含む。
Cy F−(CF2)m−、
Ad F−(CF2)n−。
式(1b)においてbは、1〜100の整数を表す。bは式(1b)で示される化合物が有するケイ素−窒素結合の単位数を示すものであり、本発明においては、塗布性の点から、1〜50が好ましい。
本発明の撥水膜形成用組成物において、化合物(A)は1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
F(CF2)e(CH2)fSiX1 3、
F(CF2)e(CH2)fSi(R1)X1 2、
F(CF2)eCONH(CH2)gSiX1 3、
F(CF2)eCONH(CH2)gSi(R1)X1 2、
F(CF2)eCONH(CH2)hNH(CH2)5−hSiX1 3、
F(CF2)eCONH(CH2)hNH(CH2)5−hSi(R1)X1 2
Cy F−(CF2)m−、
Ad F−(CF2)n−。
式(2a)におけるpは、0〜2の整数であるが、密着性、は形成された層の耐久性などに優れることから0または1が好ましい。
(一般式(2a)で表される化合物)
Rf2−O−(CF2CF2O)a−CF2−CONHC3H6Si(R2)p(X2)3−p …(B1)
Rf2−O−(CF2CF2O)a−CF2−CH2OCONHC3H6Si(R2)p(X2)3−p …(B2)
Rf2−O−(CF2CF2O)a−CF2−CH2OC3H6Si(R2)p(X2)3−p …(B3)
Rf2−O−(CF2CF2O)a−CF2−CF2OC3H6Si(R2)p(X2)3−p …(B4)
Rf2−O−(CF2CF2O)a−CF2−C2H4Si(R2)p(X2)3−p …(B5)
Rf2−O−(CF2CF2O)a−CF2−C3H6Si(R2)p(X2)3−p …(B6)
CF3−O−(CF2CF2O)a−CF2−CONHC3H6Si(OCH3)3
CF3−O−(CF2CF2O)a−CF2−CONHC3H6Si(OC2H5)3
CF3−O−(CF2CF2O)a−CF2−CONHC2H4Si(OCH3)3
CF3−O−(CF2CF2O)a−CF2−CONHC2H4Si(OC2H5)3
CF3−O−(CF2CF2O)a−CF2−C2H4Si(OCH3)3
CF3−O−(CF2CF2O)a−CF2−C2H4Si(OC2H5)3
(ただし、上記の全ての化合物(B)において、a=7〜8であり、aの平均値は7.3である(以降、「a=7〜8・平均値:7.3」と記載する。)。)
ここで、上記化合物(A)および化合物(B)は、本発明の撥水膜形成用組成物に、上記説明した化合物をそのままの状態で含有していてもよい。本発明の撥水膜形成用組成物は、化合物(A)を一般式(1a)で表される化合物および/またはその部分加水分解縮合物として、化合物(B)を一般式(2a)で表される化合物および/またはその部分加水分解縮合物として含有することが好ましく、その場合には、化合物(A)と化合物(B)の部分加水分解共縮合物として含有することがより好ましい。
本発明の撥水膜付き基体は、基体と、前記基体の少なくとも一部の表面に撥水膜とを有する撥水膜付き基体であって、前記撥水膜は1層以上で構成され、かつ最外層に上記本発明の撥水膜形成用組成物を用いて形成された撥水層を有する。
Si(X3)4 …(3)
なお、中間層形成用組成物を基体表面に塗布し、一定時間保持して塗膜を形成させ、その表面に撥水膜形成用組成物を塗布し、塗膜を形成させた後に、適当な条件で硬化処理を行うことで、中間層形成のための硬化処理と撥水層形成のための硬化処理を同時に行うことも可能である。
本発明の撥水膜付き基体は、輸送機器用物品としての用途に好適に用いられる。輸送機器用物品とは、電車、自動車、船舶、航空機等におけるボディー、窓ガラス(フロントガラス、サイドガラス、リアガラス)、ミラー、バンパー等が好ましく挙げられる。
<水滴除去性>
水滴除去性は以下の方法で測定した水接触角(CA)および水転落角(SA)の値で評価した。まず、以下の各試験を行う前に初期値を測定した。なお、水接触角(CA)が90°以上かつ水転落角(SA)が20°以下であれば、実使用に十分耐える水滴除去性を有するといえる。
[水接触角(CA)]
撥水膜付き基体の撥水膜表面に置いた、直径1mmの水滴の接触角をCA−X150(協和界面科学社製)を用いて測定した。撥水膜表面における異なる5ケ所で測定を行い、その平均値を算出した。
[水転落角(SA)]
水平に保持した撥水膜付き基体の撥水膜表面に50μLの水滴を滴下した後、基体を徐々に傾け、水滴が転落しはじめた時の撥水膜付き基体と水平面との角度(転落角)をSA−11(協和界面科学社製)を用いて測定した。転落角が小さいほど水滴除去性に優れる。
撥水膜付き基体の撥水膜表面に対し、下記試験条件にて磨耗試験を行った後、上記方法により水接触角および水転落角を測定した。
[耐布摩耗性試験]
JISL0849に準拠して下記試験機を用いて下記試験条件で耐布摩耗性試験を行った。
試験機:往復式トラバース試験機(ケイエヌテー社製)
試験条件:綿布(JISL0803に準拠)、荷重1kg、摩耗回数3000往復
[ドア昇降耐性試験]
ドア昇降試験機を用いて以下の試験条件でドア昇降耐性試験を行った。
試験条件:泥水噴霧(JISZ8901に記載された試験用粉体1種を5質量%含む泥水、試料表面に5.5mL/m2・hr噴霧)、1N/cm2負荷のもとウエザストリップで摺動、摩耗回数4000往復
[屋外暴露試験]
JISZ2381に準拠して屋外暴露試験を行った。すなわち、撥水膜付き基体を、撥水膜表面が水平に対して30度の角度で南向きになるよう屋外に設置し、試験開始から3ヶ月後、上記方法により水接触角および水転落角を測定した。
[SWOM(Sunshine Weather Meter)試験]
JISD0205に準拠してSWOM試験を行った。すなわち、撥水膜付き基体の撥水膜表面に対し、紫外線を1500時間照射した後、上記方法により水接触角および水転落角を測定した。
上記耐摩耗性および耐候性の4試験について、試験後における水接触角(CA)の全てが90°以上かつ水転落角(SA)の全てが20°以下である場合を合格「○」、それ以外を不合格「×」とした。
撥水膜付き基体の撥水膜表面の特性を評価するために、以下の方法で、フルオロアルキレン系炭素に対するフルオロエーテル系炭素の存在比(−CF2O−/−CF2−)、ケイ素原子に対するフッ素原子の存在比(F1s/Si2p)および表面粗さ(Ra)を測定した。
標準試料として、以下の比較例において作製した例54〜例57の撥水膜付き基体の撥水膜表面について、X線光電子分光装置(XPS、Quantum2000、アルバックファイ社製)を用いて、X線(AlKα線)によりC1sのNarrowスペクトル解析を実施した。そのスペクトル測定結果から、−CF2O−に由来するピークは293eV付近に、CF3−に由来するピークは294eV付近に、−CF2−に由来するピークは291.5eV付近に発現することを確認した。
〔F1s/Si2p〕
撥水膜付き基体の撥水膜表面について、走査型X線光電子分光装置(ESCA、QuanteraSXM、アルバックファイ社製)を用いて、X線(AlKα線)により測定し、F1sのピーク高さとSi2pのピーク高さの比をF1s/Si2pとして算出した。
撥水膜付き基体の撥水膜表面について、走査型プローブ顕微鏡(SPM、SPA−400、エスアイアイ・ナノテクノロジー社製)を用いて、DFMモードにて、測定面積4μmにおける表面粗さ(Ra)を測定した。
<化合物(A)>
A1:C8F17C2H4Si(OCH3)3(シンクエスト社製)
A2:C6F13C2H4Si(OCH3)3(シンクエスト社製)
A3:C4F9C2H4Si(OCH3)3(Gelest社製)
A4:C4F9CONHC3H6Si(OCH3)3
A5:C6F13C2H4Si(NCO)3
A6:C6F13C2H4SiCl3(シンクエスト社製)
なお、上記化合物(A1)〜化合物(A3)、および化合物(A6)については市販品を用い、化合物(A4)および化合物(A5)については以下の合成例により得られた化合物をそれぞれ使用した。合成例で得られたA4およびA5の確認は、1H-NMRにより行った。
撹拌機、および温度計がセットされたガラス容器に、C4F9CO2(C2H5)(シンクエスト社製)を50.00g、およびNH2C3H6Si(OCH3)3(KBM903、商品名、信越化学工業社製)を30.69g入れ、25℃にて12時間撹拌した。その後、未反応化合物と副生したエタノールを減圧蒸留して留去し、室温で液体のA4を79.2g得た。
参考文献(Journal of Fluorine Chemistry 79 (1996) 87-91)に基づいて、原料としてC6F13C2H4SiCl3の21.5gとシアン酸銀の25.0gを用い、ベンゼン溶媒中で、80℃にて1時間撹拌することで合成し、精製して室温で液体のA5を17.3g得た。
B11:CF3O[CF2CF2O]aCF2CONHC3H6Si(OCH3)3
B12:CF3O[CF2CF2O]aCF2CH2OCONHC3H6Si(OCH3)3
B13:CF3O[CF2CF2O]aCF2CH2OC3H6Si(OCH3)3
(ただし、上記B11、B12、B13の全てにおいて、a=7〜8・平均値:7.3である。)
R−225:ジクロロペンタフルオロプロパン
Rf:−CF(CF3)OCF2CF(CF3)OCF2CF2CF3
R−113:CCl2FCClF2
CFE−419:CClF2CClFCF2OCF2CF2Cl
DBTDL:ジブチル錫ジラウレート
フラスコ内に、CH3O[CH2CH2O]aCH2CH2OH(市販のポリオキシエチレングリコールモノメチルエーテル、a=7〜8・平均値:7.3。)の25g、R−225の20g、NaFの1.2g、およびピリジンの1.6gを入れ、内温を10℃以下に保ちながら激しく撹拌し、窒素をバブリングさせた。フラスコ内に、FC(O)−Rfの46.6gを、フラスコ内温度を5℃以下に保ちながら3.0時間かけて滴下した。滴下終了後、50℃にて12時間撹拌し、さらに室温にて24時間撹拌した後、反応粗液を回収した。回収した反応粗液を減圧濾過した後、濾過液を真空乾燥機(50℃、5.0torr)で12時間乾燥し、粗液を得た。粗液を100mLのR−225に溶解し、1000mLの飽和重曹水で3回水洗し、有機相を回収した。有機相に硫酸マグネシウムの1.0gを加え、12時間撹拌した後、加圧濾過して硫酸マグネシウムを除去した。その後、濾過液からエバポレータにてR−225を留去し、室温で液体である化合物(CH3O[CH2CH2O]aCH2CH2OC(O)−Rf(a=7〜8・平均値:7.3))の56.1gを得た。
スターラーチップを投入した300mLのナスフラスコを充分に窒素置換した。その後、ナスフラスコ内に、2−プロパノールの30g、R−225の50.0g、および、NaBH4の4.1gを入れた。ナスフラスコ出口は窒素雰囲気とした。次いで、上記のナスフラスコ内に、化合物(B11)の製造方法で用いたのと同様にして、得られたCF3O[CF2CF2O]aCF2C(O)OCH2CH3(a=7〜8・平均値:7.3)の26.2gをR−225の30gで希釈して滴下し、室温にて激しく撹拌した。8時間反応した後、冷却管に真空ポンプを設置して系内を減圧に保ち、溶媒を留去した。24時間後、ナスフラスコ内にR−225の100gを入れ、撹拌を行いながら、0.2規定塩酸水溶液の500gを滴下した。滴下後、反応溶液を6時間撹拌した。次いで、反応溶液を水相と有機層に分離し、有機相を蒸留水の500gにて3回水洗し、二層分離にて有機相を回収した。その後、有機相に硫酸マグネシウムの1.0gを加え、12時間撹拌した。その後、加圧濾過にて硫酸マグネシウムを除去し、濾過液からエバポレータにてR−225を留去して、室温で液体の化合物(CF3O[CF2CF2O]aCF2CH2OH(a=7〜8・平均値:7.3))の24.8gを得た。
250mLの丸底フラスコ内に、窒素雰囲気下で水素化ナトリウムの0.36gを入れ、ヘキサンの25mLで洗浄し、ヘキサンを回収した。該操作をさらに2回繰り返した後、残留するヘキサンを減圧留去した。次いで、丸底フラスコ内に、CFE−419の25.0gを入れ、内温を5℃以下に保持した。その後、丸底フラスコ内に、上記化合物(B12)の製造でも用いたCF3O[CF2CF2O]aCF2CH2OH(a=7〜8・平均値:7.3)の10gをCFE−419の25.0gに溶解した溶液を1時間かけて穏やかに滴下し、約10時間撹拌した。次いで、丸底フラスコ内に、CClH2CH2CH2Si(OCH3)3の0.85gを滴下して室温で2時間撹拌した後、72時間加熱還流した。加熱還流が終了した後、室温まで冷却し、未反応の水素化ナトリウムおよび副生した塩化ナトリウムを加圧濾過し、濾過液からCFE−419および過剰のCClH2CH2CH2Si(OCH3)3を減圧留去し、室温で液体の化合物(B13)の10.70gを得た。
C1:Si(NCO)4(SI−400、松本製薬工業社製)
C2:Si(OC2H5)4(アルドリッチ社製)
上記化合物(C1)および化合物(C2)としては市販品を用いた。
以下に本発明の撥水膜形成用組成物の作製の実施例を示す。例1〜17が実施例であり、例18〜21が比較例である。以下の各例で得られた液状組成物(H)を、後述の撥水膜付き基体の製造の実施例において、撥水層の形成用として用いた。
[例1]
撹拌機および温度計がセットされたガラス容器に、イソプロピルアルコール(純正化学社製)を8.27g、ハイドロフルオロエーテル(AE3000、旭硝子社製)を7.24g、化合物(A1)を0.34gおよび化合物(B11)を0.74g入れ、25℃にて30分間撹拌した。次いで、10質量%硝酸水溶液を0.07g添加し、25℃にて2時間撹拌して、撥水膜形成用組成物として液状組成物(H1)を得た。
撹拌機および温度計がセットされたガラス容器に、イソプロピルアルコール(純正化学社製)を14.34g、ハイドロフルオロエーテル(AE3000、旭硝子社製)を1.02g、化合物(A2)を1.06gおよび化合物(B11)を0.12g入れ、25℃にて30分間撹拌した。次いで、10質量%硝酸水溶液を0.13g添加し、25℃にて2時間撹拌して、撥水膜形成用組成物として液状組成物(H2)を得た。
撹拌機および温度計がセットされたガラス容器に、イソプロピルアルコール(純正化学社製)を8.26g、ハイドロフルオロエーテル(AE3000、旭硝子社製)を7.23g、化合物(A2)を0.35gおよび化合物(B11)を0.74g入れ、25℃にて30分間撹拌した。次いで、10質量%硝酸水溶液を0.08g添加し、25℃にて2時間撹拌して、撥水膜形成用組成物として液状組成物(H3)を得た。
撹拌機および温度計がセットされたガラス容器に、イソプロピルアルコール(純正化学社製)を6.21gおよびハイドロフルオロエーテル(AE3000、旭硝子社製)を9.32g、化合物(A2)を0.12gおよび化合物(B11)を0.96g入れ、25℃にて30分間撹拌した。次いで、10質量%硝酸水溶液を0.06g添加し、25℃にて2時間撹拌して、撥水膜形成用組成物として液状組成物(H4)を得た。
撹拌機および温度計がセットされたガラス容器に、イソプロピルアルコール(純正化学社製)を10.30g、ハイドロフルオロエーテル(AE3000、旭硝子社製)を5.15g、化合物(A2)を0.59gおよび化合物(B11)を0.53g入れ、25℃にて30分間撹拌した。次いで、10質量%硝酸水溶液を0.09g添加し、25℃にて2時間撹拌して、撥水膜形成用組成物として液状組成物(H5)を得た。
撹拌機および温度計がセットされたガラス容器に、イソプロピルアルコール(純正化学社製)を12.40g、ハイドロフルオロエーテル(AE3000、旭硝子社製)を3.10g、化合物(A2)を0.74gおよび化合物(B11)を0.32g入れ、25℃にて30分間撹拌した。次いで、10質量%硝酸水溶液を0.10g添加し、25℃にて2時間撹拌して、撥水膜形成用組成物として液状組成物(H6)を得た。
撹拌機および温度計がセットされたガラス容器に、イソプロピルアルコール(純正化学社製)を10.30g、ハイドロフルオロエーテル(AE3000、旭硝子社製)を5.15g、化合物(A2)を0.59gおよび化合物(B12)を0.53g入れ、25℃にて30分間撹拌した。次いで、10質量%硝酸水溶液を0.09g添加し、25℃にて2時間撹拌して、撥水膜形成用組成物として液状組成物(H7)を得た。
撹拌機および温度計がセットされたガラス容器に、イソプロピルアルコール(純正化学社製)を10.30g、ハイドロフルオロエーテル(AE3000、旭硝子社製)を5.15g、化合物(A2)を0.59gおよび化合物(B13)を0.53g入れ、25℃にて30分間撹拌した。次いで、10質量%硝酸水溶液を0.09g添加し、25℃にて2時間撹拌して、撥水膜形成用組成物として液状組成物(H8)を得た。
撹拌機および温度計がセットされたガラス容器に、イソプロピルアルコール(純正化学社製)を10.27g、ハイドロフルオロエーテル(AE3000、旭硝子社製)を5.13g、化合物(A3)を0.62gおよび化合物(B11)を0.53g入れ、25℃にて30分間撹拌した。次いで、10質量%硝酸水溶液を0.12g添加し、25℃にて2時間撹拌して、撥水膜形成用組成物として液状組成物(H9)を得た。
撹拌機および温度計がセットされたガラス容器に、イソプロピルアルコール(純正化学社製)を8.26g、ハイドロフルオロエーテル(AE3000、旭硝子社製)を7.23g、化合物(A4)を0.36gおよび化合物(B11)を0.74g入れ、25℃にて30分間撹拌した。次いで、10質量%硝酸水溶液を0.08g添加し、25℃にて2時間撹拌して、撥水膜形成用組成物として液状組成物(H10)を得た。
撹拌機および温度計がセットされたガラス容器に、イソプロピルアルコール(純正化学社製)を10.32g、ハイドロフルオロエーテル(AE3000、旭硝子社製)を5.16g、化合物(A1)を0.57gおよび化合物(B11)を0.53g入れ、25℃にて30分間撹拌した。次いで、10質量%硝酸水溶液を0.08g添加し、25℃にて2時間撹拌して、撥水膜形成用組成物として液状組成物(H11)を得た。
撹拌機および温度計がセットされたガラス容器に、酢酸ブチル(純正化学社製)を0.31g、ハイドロフルオロエーテル(AE3000、旭硝子社製)を12.38g、化合物(A6)を1.08gおよび化合物(B11)を0.12g入れ、25℃にて30分間撹拌して、撥水膜形成用組成物として液状組成物(H12)を得た。
撹拌機および温度計がセットされたガラス容器に、酢酸ブチル(純正化学社製)を0.31g、ハイドロフルオロエーテル(AE3000、旭硝子社製)を12.39g、化合物(A6)を0.936gおよび化合物(B11)を0.234g入れ、25℃にて30分間撹拌して、撥水膜形成用組成物として液状組成物(H13)を得た。
撹拌機および温度計がセットされたガラス容器に、酢酸ブチル(純正化学社製)を0.31g、ハイドロフルオロエーテル(AE3000、旭硝子社製)を12.40g、化合物(A6)を0.812gおよび化合物(B11)を0.348g入れ、25℃にて30分間撹拌して、撥水膜形成用組成物として液状組成物(H14)を得た。
撹拌機および温度計がセットされたガラス容器に、酢酸ブチル(純正化学社製)を0.31g、ハイドロフルオロエーテル(AE3000、旭硝子社製)を12.42g、化合物(A6)を0.690gおよび化合物(B11)を0.460g入れ、25℃にて30分間撹拌して、撥水膜形成用組成物として液状組成物(H15)を得た。
撹拌機および温度計がセットされたガラス容器に、酢酸ブチル(純正化学社製)を0.31g、ハイドロフルオロエーテル(AE3000、旭硝子社製)を12.43g、化合物(A6)を0.565gおよび化合物(B11)を0.565g入れ、25℃にて30分間撹拌して、撥水膜形成用組成物として液状組成物(H16)を得た。
撹拌機および温度計がセットされたガラス容器に、酢酸ブチル(純正化学社製)を0.31g、ハイドロフルオロエーテル(AE3000、旭硝子社製)を12.44g、化合物(A6)を0.448gおよび化合物(B11)を0.672g入れ、25℃にて30分間撹拌して、撥水膜形成用組成物として液状組成物(H17)を得た。
撹拌機および温度計がセットされたガラス容器に、イソプロピルアルコール(純正化学社製)を5.18g、ハイドロフルオロエーテル(AE3000、旭硝子社製)を 10.37gおよび化合物(B11)を1.06g入れ、25℃にて30分間撹拌した。次いで、10質量%硝酸水溶液を0.05g添加し、25℃にて2時間撹拌して、撥水膜形成用組成物として液状組成物(H18)を得た。
撹拌機および温度計がセットされたガラス容器に、イソプロピルアルコール(純正化学社製)を15.42gおよび化合物(A1)を1.14g入れ、25℃にて30分間撹拌した。次いで、10質量%硝酸水溶液を0.11g添加し、25℃にて2時間撹拌して、撥水膜形成用組成物として液状組成物(H19)を得た。
撹拌機および温度計がセットされたガラス容器に、イソプロピルアルコール(純正化学社製)を15.36gおよび化合物(A2)を1.17g入れ、25℃にて30分間撹拌した。次いで、10質量%硝酸水溶液を0.14g添加し、25℃にて2時間撹拌して、撥水膜形成用組成物として液状組成物(H20)を得た。
撹拌機および温度計がセットされたガラス容器に、イソプロピルアルコール(純正化学社製)を15.32g、および化合物(A4)を1.19g入れ、25℃にて30分間撹拌した。次いで、10質量%硝酸水溶液を0.15g添加し、25℃にて2時間撹拌して、撥水膜形成用組成物として液状組成物(H21)を得た。
後述の撥水膜付き基体の製造の実施例において用いた中間層形成用液状組成物(E)の調製例を以下に示す。
〔調製例1〕
撹拌機および温度計がセットされたガラス容器に、酢酸ブチル(純正化学社製)を9.70gおよび化合物(C1)を0.30g入れ、25℃にて30分間撹拌して、中間層形成用の液状組成物(E1)を得た。
撹拌機および温度計がセットされたガラス容器に、酢酸ブチル(純正化学社製)を97.00g、化合物(C1)を2.85gおよび化合物(A5)を0.15g入れ、25℃にて30分間撹拌して、中間層形成用の液状組成物(E2)を得た。
撹拌機および温度計がセットされたガラス容器に、酢酸ブチル(純正化学社製)を9.70g、化合物(C1)を0.24gおよび化合物(A5)を0.06g入れ、25℃にて30分間撹拌して、中間層形成用の液状組成物(E3)を得た。
撹拌機および温度計がセットされたガラス容器に、イソプロピルアルコール(純正化学社製)を9.70g、化合物(C2)を0.24g、化合物(A2)を0.06gおよび10質量%硝酸水溶液を0.27g入れ、25℃にて1時間撹拌して、中間層形成用の液状組成物(E4)を得た。
撹拌機および温度計がセットされたガラス容器に、酢酸ブチル(純正化学社製)を9.50g、化合物(C1)を0.40gおよび化合物(A5)を0.10g入れ、25℃にて30分間撹拌して、中間層形成用の液状組成物(E5)を得た。
なお、液状組成物(E5)は、上記調製例3で調製した液状組成物(E3)と配合成分は同様であり、固形分(化合物(C1)と化合物(A5))の組成も同様であるが、有機溶媒量が異なる。すなわち、液状組成物(E3)においては固形分100質量部に対する有機溶媒量は3,200質量部であり、液状組成物(E5)においては固形分100質量部に対する有機溶媒量は1,900質量部である。
上記各例および調製例で得られた各種液状組成物を用いて、以下のようにして各種基体に撥水膜を形成して撥水膜付き基体を製造した。得られた撥水膜付き基体について上記の評価方法により評価を行った。各例に用いた基体、液状組成物の種類を表1に、また上記各評価で得られた結果を表2に示す。
基体として、酸化セリウムで表面を研磨洗浄し、乾燥した清浄なソーダライムガラス基板(水接触角5°、300mm×300mm×厚さ3mm)を用い、表1に示すそれぞれの例毎に、該ガラス基板の表面に、上記例1〜3で得た液状組成物H1〜H3のいずれかの2gをスキージコート法によって塗布した。その後、50℃、60%RHに設定された恒温恒湿槽で48時間保持して撥水層を形成し、撥水層からなる撥水膜を有する撥水膜付き基体を得た。
基体として、酸化セリウムで表面を研磨洗浄し、乾燥した清浄なソーダライムガラス基板(水接触角5°、300mm×300mm×厚さ3mm)を用い、表1に示すそれぞれの例毎に、該ガラス基板の表面に上記調製例1で得た液状組成物E1の2gをスキージコート法によって塗布して、25℃で1分間保持し、中間層を形成した。次いで、形成した中間層表面に、表1に示すそれぞれの例毎に、上記例2〜11で得た液状組成物H2〜H11のいずれかの2gをスキージコート法によって塗布した。その後、50℃、60%RHに設定された恒温恒湿槽で48時間保持して撥水層を形成し、中間層および撥水層からなる撥水膜を有する撥水膜付き基体を得た。
基体として、酸化セリウムで表面を研磨洗浄し、乾燥した清浄なソーダライムガラス基板(水接触角5°、300mm×300mm×厚さ3mm)を用い、表1に示すそれぞれの例毎に、該ガラス基板の表面に上記調製例2〜4で得た液状組成物E2〜E4のいずれかの2gをスキージコート法によって塗布して、25℃で1分間保持し、中間層を形成した。次いで、形成した中間層表面に、表1に示すそれぞれの例毎に、上記例5で得た液状組成物H5の2gをスキージコート法によって塗布した。その後、50℃、60%RHに設定された恒温恒湿槽で48時間保持して撥水層を形成し、中間層および撥水層からなる撥水膜を有する撥水膜付き基体を得た。
基体として、アセトンで表面を洗浄し、UVオゾンガス処理を行った清浄なPETフィルム(水接触角15°、210mm×297mm×厚さ100μm、HS−100、帝人デュポンフィルム社製)を用い、該PETフィルムの表面に上記調製例1で得た液状組成物E1の2gをスキージコート法によって塗布して、25℃で1分間保持し、中間層を形成した。次いで、形成した中間層表面に、上記例5で得た液状組成物H5の2gをスキージコート法によって塗布した。その後、50℃、60%RHに設定された恒温恒湿槽で48時間保持して撥水層を形成し、中間層および撥水層からなる撥水膜を有する撥水膜付き基体を得た。
基体として、酸化セリウムで表面を研磨洗浄し、乾燥した清浄なソーダライムガラス基板(水接触角5°、300mm×300mm×厚さ3mm)を用い、表1に示すそれぞれの例毎に、該ガラス基板の表面に上記調製例1、2および3で得た液状組成物E1、E2、およびE3のいずれかの2gをスキージコート法によって塗布して、25℃で1分間保持し、中間層を形成した。次いで、形成した中間層表面に、表1に示すそれぞれの例毎に、上記例5で得た液状組成物H5の2gをスキージコート法によって塗布した。その後、25℃、50%RHに設定された恒温恒湿槽で1時間保持して撥水層を形成し、中間層および撥水層からなる撥水膜を有する撥水膜付き基体を得た。
基体として、酸化セリウムで表面を研磨洗浄し、乾燥した清浄なソーダライムガラス基板(水接触角5°、300mm×300mm×厚さ3mm)を用い、表1に示すそれぞれの例毎に、該ガラス基板の表面に上記調製例1で得た液状組成物E1の2gをスキージコート法によって塗布して、25℃で1分間保持し、中間層を形成した。次いで、形成した中間層表面に、表1に示すそれぞれの例毎に、上記例12〜17で得た液状組成物H12〜H17のいずれかの2gをスキージコート法によって塗布した。その後、50℃、60%RHに設定された恒温恒湿槽で48時間保持して撥水層を形成し、中間層および撥水層からなる撥水膜を有する撥水膜付き基体を得た。
基体として、酸化セリウムで表面を研磨洗浄し、乾燥した清浄なソーダライムガラス基板(水接触角5°、300mm×300mm×厚さ3mm)を用い、表1に示すそれぞれの例毎に、該ガラス基板の表面に上記調製例5で得た液状組成物E5の2gをスキージコート法によって塗布して、25℃で1分間保持し、中間層を形成した。次いで、形成した中間層表面に、表1に示すそれぞれの例毎に、上記例12〜17で得た液状組成物H12〜H17のいずれかの2gをスキージコート法によって塗布した。その後、50℃、60%RHに設定された恒温恒湿槽で48時間保持して撥水層を形成し、中間層および撥水層からなる撥水膜を有する撥水膜付き基体を得た。
基体として、酸化セリウムで表面を研磨洗浄し、乾燥した清浄なソーダライムガラス基板(水接触角5°、300mm×300mm×厚さ3mm)を用い、表1に示すそれぞれの例毎に、該ガラス基板の表面に上記調製例1で得た液状組成物E1の2gをスキージコート法によって塗布して、25℃で1分間保持し、中間層を形成した。次いで、形成した中間層表面に、表1に示すそれぞれの例毎に、上記例18〜21で得た液状組成物H18〜H21のいずれかの2gをスキージコート法によって塗布した。その後、50℃、60%RHに設定された恒温恒湿槽で48時間保持して撥水層を形成し、中間層および撥水層からなる撥水膜を有する撥水膜付き基体を得た。
上記表1および表2から、例1〜例17で得られた本発明の撥水膜形成用組成物を用いて形成された撥水層を有する例22〜例53の撥水膜付き基体については、いずれも初期から耐久性試験後においても水滴除去性に優れることがわかる。一方、例18〜例21で得られた化合物(A)と化合物(B)のいずれかしか含まない比較例の撥水膜形成用組成物を用いて形成された撥水層を有する例54〜例57の比較例の撥水膜付き基体については、いずれも初期の水滴除去性には問題はないが、耐久性試験後の水滴除去性に問題があることがわかる。
基体として、酸化セリウムで表面を研磨洗浄し、乾燥した清浄な自動車用ドアガラスを用い、該ガラスの表面に上記調製例1〜3で得た液状組成物E1〜E3をスキージコート法によって塗布して、25℃で1分間保持し、中間層を形成した。次いで、形成した中間層表面に、上記例5で得た液状組成物H5をスキージコート法によって塗布した。その後、25℃、50%RHの雰囲気で1時間保持して撥水層を形成し、中間層および撥水層からなる撥水膜を有する自動車用撥水性ガラスを得た。
この撥水性ガラスの2枚を自動車のドアに装着し、雨天時の走行テストを行ったところ、どの撥水ガラスも撥水膜表面の水滴が弾かれ、走行による風圧との相互作用によって水滴がすみやかに移動し、側方の視野が確保できた。
さらに、日中2時間の走行テストを3か月間行い、撥水性ガラスの撥水膜表面への水滴付着状況を肉眼で観察したところ、どの撥水ガラスにおいても、水滴の付着はほとんど観察されなかった。
上記例58におけるドアガラスをフロント合わせガラスまたはリアガラスに変更して自動車用撥水性フロント合わせガラスおよび自動車用撥水性リアガラスを得た。これらの自動車用撥水性ガラスを自動車に装着し、例58と同様の走行テストを行ったところ、例58と同じ効果が確認できた。
既に常用して5年間が経過した自動車用ドアガラスを、炭酸カルシウムで研磨した後、水洗し、1時間乾燥した。該ガラスに例58の方法と同様の方法で撥水膜を形成した。この自動車を用いて、例58と同様の走行テストを行ったところ、例58と同じ効果が確認できた。
なお、2009年8月3日に出願された日本特許出願2009−181047号の明細書、特許請求の範囲、及び要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として、取り入れるものである。
Claims (12)
- 下記化合物(A)と化合物(B)とを含む、あるいは、下記一般式(1a)で表される化合物および/またはその部分加水分解縮合物と下記一般式(2a)で表される化合物および/またはその部分加水分解縮合物との部分加水分解共縮合物を含む、ことを特徴とする撥水膜形成用組成物。
化合物(A):下記一般式(1a)で表される化合物、その部分加水分解縮合物、および下記一般式(1b)で表される化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種のエーテル性酸素を含有しない含フッ素有機ケイ素化合物
Rf1−Y−Si(R11)r(X1)3−r …(1a)
化合物(B):下記一般式(2a)で表される化合物、その部分加水分解縮合物、および下記一般式(2b)で示される化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種のエーテル性酸素を含有する含フッ素有機ケイ素化合物
Rf2−W−Z−Si(R12)p(X2)3−p …(2a)
- 前記組成物における[化合物(B)]/[化合物(A)+化合物(B)]×100で表される化合物(A)と化合物(B)の合計質量に対する化合物(B)の質量百分率(ただし、組成物が部分加水分解共縮合物を含む場合は、部分加水分解共縮合反応物分については、加水分解共縮合反応前の化合物(A)と化合物(B)の量を用いて、計算される質量百分率)が、10〜90質量%であることを特徴とする、請求項1に記載の撥水膜形成用組成物。
- 前記一般式(1a)および一般式(1b)におけるRf1が、環構造を有していてもよい炭素数3〜8の炭素−炭素原子間にエーテル性酸素原子を含まないペルフルオロアルキル基であることを特徴とする、請求項1または2に記載の撥水層形成用組成物。
- 基体と、前記基体の少なくとも一部の表面に撥水膜とを有する撥水膜付き基体であって、前記撥水膜は1層以上で構成され、かつ最外層に請求項1〜3のいずれか1項に記載の撥水膜形成用組成物を用いて形成された撥水層を有することを特徴とする、撥水膜付き基体。
- 前記撥水膜が、前記基体と前記撥水層との間に、シリカを主体とする中間層をさらに有することを特徴とする、請求項4に記載の撥水膜付き基体。
- 前記中間層が、下記一般式(3)で示される化合物、その部分加水分解縮合物、およびペルヒドロポリシラザンからなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物(C)を含む中間層形成用組成物を用いて形成された層であることを特徴とする、請求項5に記載の撥水膜付き基体。
Si(X3)4 …(3)
(ただし、式(3)中、X3はそれぞれ独立して、ハロゲン原子、アルコキシ基またはイソシアネート基を表す。) - 前記中間層形成用組成物が、さらに前記化合物(A)を含有するか、あるいは、前記化合物(C)に代わって、前記一般式(3)で示される化合物および/またはその部分加水分解縮合物と前記一般式(1a)で表される化合物および/またはその部分加水分解縮合物との部分加水分解共縮合物を含有し、前記組成物における[化合物(A)]/[化合物(A)+化合物(C)]×100で表される化合物(A)と化合物(C)の合計質量に対する化合物(A)の質量百分率(ただし、組成物が部分加水分解共縮合物を含む場合は、部分加水分解共縮合反応物分については、加水分解共縮合反応前の化合物(A)と化合物(C)の量を用いて、計算される質量百分率)が、5〜70質量%であることを特徴とする、請求項6に記載の撥水膜付き基体。
- 前記撥水膜表面における、X線光電子分光装置により測定される[−CF2O−]/[−CF2−]ピーク比が0.1〜10.0であることを特徴とする、請求項4〜7のいずれか1項に記載の撥水膜付き基体。
- 前記撥水膜表面における、X線光電子分光法(ESCA)により測定されるF1s/Si2pのピーク比が、1.5〜7.0であり、走査型プローブ顕微鏡(SPM)により測定されるRa(表面粗さ)が、0.1〜5.0nmであることを特徴とする、請求項4〜8のいずれか1項に記載の撥水膜付き基体。
- 前記基体表面、または前記基体表面に予め形成された、前記撥水膜において最外層の下層をなす層の表面に、請求項1〜3のいずれか1項に記載の撥水膜形成用組成物を塗布し、硬化させて撥水層を形成する工程を有することを特徴とする、請求項4〜9のいずれか1項に記載の撥水膜付き基体の製造方法。
- 前記中間層形成用組成物を基体表面に塗布し硬化させてシリカを主体とする中間層を形成する工程と、前記中間層の表面に請求項1〜3のいずれか1項に記載の撥水膜形成用組成物を塗布し、硬化させて撥水層を形成する工程と、を有することを特徴とする、請求項5〜9のいずれか1項に記載の撥水膜付き基体の製造方法。
- 請求項4〜8のいずれか1項に記載の撥水膜付き基体からなることを特徴とする、輸送機器用物品。
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