JP2001115151A

JP2001115151A - １液式水系撥水処理剤及び２液式水系撥水処理剤並びに無機材表面の撥水処理方法

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Publication number: JP2001115151A
Application number: JP29567899A
Authority: JP
Inventors: Akira Ito; 昭伊藤; Ryutaro Hidaka; 隆太郎日高
Original assignee: Soft99 Corp
Current assignee: Soft99 Corp
Priority date: 1999-10-18
Filing date: 1999-10-18
Publication date: 2001-04-24
Anticipated expiration: 2019-10-18
Also published as: JP3973808B2

Abstract

(57)【要約】【目的】フルオロアルキルシランを撥水基材として水
系で安定とし、安全性が高く低コストで耐久性に優れた
撥水処理剤を提供する。【構成】成分(Ａ)として、一般式ＣＦ₃(ＣＦ₂)_nＣＨ₂
ＣＨ₂Ｓｉ(ＯＲ)₃及びＣＦ₃(ＣＦ₂)_nＣＨ₂ＣＨ₂ＳｉＣ
Ｈ₃(ＯＲ)₂(式中ｎは５〜８、ＲはＣＨ₃若しくはＣ
₂Ｈ₅)で代表されるフルオロアルキルシランを０.００１
〜５.０wt%、成分(Ｂ)としてアルカノールアミンを０.
０１〜５.０wt%、成分(Ｂ)として前記成分(Ａ)を溶解可
能なアルコール性溶媒を１〜６０.０wt%、成分(Ｄ)とし
て苛性アルカリ類を０.０００１〜５.０wt%、成分(Ｅ)
として水を０.１〜９５.０wt%の範囲で配合し、本発明
に係る１液式の水系撥水処理剤を得る。必要に応じて、
成分(Ｆ)として無機系及び／又は有機系水不溶性微粉末
を５０.０wt%以下でさらに配合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は１液式水系撥水処理
剤及び２液式水系撥水処理剤並びに無機材表面の撥水処
理方法に関する。具体的には、自動車や列車、飛行機な
どのウィンドーガラスやミラーなどのガラス、建築用の
石材など各種無機材表面の撥水処理剤及び撥水処理方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車の雨天走行時における視界確保と
して、ガラス面を撥水処理する方法が知られており、こ
のための撥水処理剤が多数市販されている。あるいは、
建築物の石材やコンクリート等の汚染防止として水の浸
透を防ぐための撥水処理剤も利用されている。

【０００３】従来、このような雨天時の自動車の明瞭な
視界を確保するためのものとして、特公昭６３−６７８
２８号及び特公昭５０−１５４７３号に開示されている
酸及びアルキルポリシロキサンを含む組成物がある。こ
のほか、耐久性を向上したものとして、特開平８−２７
７３８８号に示されているようにフルオロアルキルシラ
ンを撥水基材とした長期持続型撥水処理剤もある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のアルキルポリシ
ロキサンを撥水基材とした撥水処理剤は、撥水性は優れ
ているものの耐久性に劣っている。また、自動車のフロ
ントガラスに処理した場合、雨天時の土砂のはねあげや
ワイパーの物理的作用で撥水面が劣化しやすいという欠
点があった。これに対して、フルオロアルキルシラン系
の撥水処理剤はガラスのＯＨ基と反応して強固な結合を
するため耐久性に優れている。

【０００５】しかしながら、アルキルポリシロキサンや
フルオロアルキルシランはどちらも水に溶解しないため
アルコールなどの溶剤に溶解する必要があり、水が存在
すると分離するので水を含ませることができなかった。

【０００６】そのために従来の撥水処理剤は、アルコー
ルベースで引火性があり、消防法上の危険物に該当する
安全性の高いものではなく、しかもコスト的にも高いも
のであった。このため、実際上利用できる範囲が制限さ
れていた。

【０００７】本発明は叙上の従来技術の問題点に鑑みて
なされたものであって、撥水性及び耐久性に優れたフル
オロアルキルシランを撥水基材として水系で安定とし、
安全性が高く低コストで耐久性に優れた撥水処理剤を提
供しようとするものである。

【０００８】そこで、本願発明者は鋭意努力した結果、
フルオロアルキルシランを溶解する少量のアルコール類
とアルカノールアミンを併用することで、フルオロアル
キルシランが水中で安定に存在することを見出すと共
に、処理面に水分があってもその影響を受けることが少
なく良好な撥水効果が得られることを見出し、本願発明
を完成するに至った。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る１液式水系
撥水処理剤は、成分(Ａ)としてフルオロアルキルシラ
ン、成分(Ｂ)としてアルカノールアミン、成分(Ｃ)とし
て成分(Ａ)を溶解可能なアルコール類を主成分とする溶
剤、成分(Ｄ)として苛性アルカリ類、それに成分(Ｅ)と
して水を含有することを特徴としている。

【００１０】すなわち、本発明に係る撥水処理剤は、フ
ルオロアルキルシランをアルコール水溶液中で安定化し
たものであって、アルカノールアミンを含有させること
により、アルコール類を主成分とする溶剤の使用量を減
少させ、上記フルオロアルキルシランを水中で安定に存
在させることを目的としている。このフルオロアルキル
シランとしては、本発明の目的を達成できるものであれ
ば特に限定されるものではなく、本発明においては、一
般式ＣＦ₃(ＣＦ₂)_nＣＨ₂ＣＨ₂Ｓｉ(ＯＲ)₃及びＣＦ₃(Ｃ
Ｆ₂)_nＣＨ₂ＣＨ₂ＳｉＣＨ₃(ＯＲ)₂(式中ｎは５〜８、Ｒ
はＣＨ₃若しくはＣ₂Ｈ₅)で表されるフルオロアルキルシ
ランが好ましく用いられ、本発明においては、一般に市
販されており、これらのフルオロアルキルシランのうち
ＣＦ₃(ＣＦ₂)_nＣＨ₂ＣＨ₂Ｓｉ(ＯＲ)₃(式中ｎは５〜
８、ＲはＣＨ₃若しくはＣ₂Ｈ₅)を主成分とするものが汎
用される。

【００１１】また、これら以外にもＣＦ₃ＣＨ₂ＣＨ₂Ｓ
ｉ(ＯＣＨ₃)₃、塩素が導入されたフルオロアルキルシラ
ンとして、ＣＦ₃ＣＨ₂ＣＨ₂ＳｉＣｌ₃、ＣＦ₃(ＣＦ₂)₅
ＣＨ₂ＣＨ₂ＳｉＣｌ₃、ＣＦ₃(ＣＦ₂)₇ＣＨ₂ＣＨ₂ＳｉＣ
ｌ₃、ＣＦ₃(ＣＦ₂)₇ＣＨ₂ＣＨ ₂ＳｉＣＨ₃Ｃｌ₂、さらに
はイソシアネート基が導入されたＣＦ₃(ＣＦ₂)₇ＣＨ₂Ｃ
Ｈ₂Ｓｉ(ＮＣＯ)₃などを用いることもできる。

【００１２】フルオロアルキルシランは水と反応して加
水分解し、重合して水不溶性となり析出するが、アルカ
ノールアミンが存在すると重合せずに安定に存在すると
考えられる。このような機能を果たすアルカノールアミ
ンとしては、例えばモノエタノールアミン、ジエタノー
ルアミン、トリエタノールアミン、イソプロパノールア
ミンなどが挙げられる。アルカノールアミンは、通常
０.０１〜５.０wt%の範囲で使用される。このとき、０.
０１wt%未満であればフルオロアルキルシランが不安定
となり析出する。一方５.０wt%を越えて配合したので
は、処理面に吸着して撥水性を低下させるので好ましく
ない。

【００１３】また、フルオロアルキルシランを溶解して
安定化するためのアルコール量は１.０wt%以上必要であ
るが、従来の使用量に比べて少なくて済み、５.０〜３
０.０wt%の範囲で配合される。６０wt%以上では消防法
上の危険物となり、取扱いが非常に面倒なものとなる。
当該アルコール性の溶媒としては、フルオロアルキルシ
ランを溶解できるものであれば特に問題はないが、通常
溶媒として汎用されているメタノール、エタノール、プ
ロパノール、イソプロパノールなどが利用できる。

【００１４】本発明にあっては、さらに微量の水酸化ナ
トリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウムなどの苛性
アルカリ類が添加される。これらの苛性アルカリ類は、
フルオロアルキルシランとガラス等の無機材表面との反
応に触媒として有効に働きガラス等との反応を高め、撥
水効果を高める働きをする。当該苛性アルカリ類の添加
量としては、０.０００１〜５.０wt%の範囲内で添加さ
れ、０.０００１wt%未満では触媒として有効に機能せ
ず、５.０wt%を越えるとガラスなどの無機材表面を荒す
ことになるため好ましくない。

【００１５】本発明においては、これらフルオロアルキ
ルシラン及びアルカノールアミン、アルコール性溶媒、
苛性アルカリ類を水に溶解させることにより得られる。
このとき、１液タイプの撥水処理剤として提供する場合
には、さらに、成分(Ｆ)として無機系及び／又は有機系
水不溶性微粉末を添加するのが好ましい。このような水
不溶性微粉末は、処理剤を塗布して乾燥させた後にウエ
スなどの布で拭き取ることにより、過剰に付着したフル
オロアルキルシランの除去を容易にする機能を有し、一
度の拭き上げ作業でクリアーな視界のガラス面を得るこ
とに貢献する。このための粉末としては、フルオロアル
キルシランの吸着性の高いものが好適に用いられる。こ
の水不溶性微粉末として、例えば、有機系粉末では、ポ
リエチレン、シリコンレジン、四フッ化エチレン、ポリ
エチレン酢ビ共重合樹脂、ポリプロピレン、セルロース
・アセテート・ブチレート、シリコーンゴム、微結晶セ
ルロース、ナイロン、キトサン、ポリスチレン、ベンゾ
グアミン・メラミン縮合物、アクリル、フェノールなど
の樹脂粉末が挙げられる。また、無機系粉末では、アル
ミナ、シリカ、ケイ酸アルミニウム、ゼオライト、ベン
トナイト、タルク、モンモリロナイト、ケイソウ土、ス
メクタイト、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、ケイ酸
ジルコニウム、炭化ケイ素、酸化チタン、トリポリリン
酸アルミニウム、水酸化アルミニウム、硫酸バリウム、
ケイ酸カルシウム等の粉末が挙げられる。これらの水不
溶性微粉末は１種若しくは２種以上が用いられ、撥水処
理剤中に５０.０wt%以下の割合で添加される。また、こ
れらの粒子径としては、平均粒子径が１０μｍ以下のも
のが好ましく用いられる。

【００１６】さらにこれらの撥水処理剤中には様々な添
加剤を本発明の効果を失わない範囲で加えることができ
る。例えば、通常、撥水処理剤中に添加される界面活性
剤を加えることができる。当該界面活性剤としては特に
限定されるものではないが、本発明の撥水処理剤は苛性
アルカリ類が添加されているため、わずかにアルカリ性
に偏っている。このため、処理剤のｐＨに左右されない
ノニオン系界面活性剤あるいはアルカリ側でも効果を発
揮するアニオン系界面活性剤を用いるのが好ましい。こ
のような界面活性剤を添加することにより、洗浄効果を
有する撥水処理剤として使用することができる。特に本
発明は水系の撥水処理剤であるため、界面活性剤の効果
が低下せず、無機材表面の洗浄に適したものとできる。
また、必要に応じて、香料や着色料、紫外線防止剤など
を添加しても差し支えないものである。

【００１７】これらの各成分は単純に混合するだけで本
発明の撥水処理剤を得ることができる。こうして得られ
た撥水処理剤は、アルコール−水系で利用可能なため、
様々な形態で利用することができる。一般的には、その
適量をスポンジやウエス、ティッシュペーパーなどに取
り、洗浄後のガラス面など目的とする表面に塗布する。
その後、乾燥したウエスなどで拭き上げることにより、
ガラス面に撥水処理を施すことができる。特に、ガラス
面が撥水、撥油性を持ち、かつ耐久性に優れているの
で、長期間水をはじくだけでなく、汚れの付着をも防止
できる。また、石材などの表面を処理して、水分や汚れ
の浸透を長期間防止する目的にも利用できる。

【００１８】この他にも、界面活性剤を加えることによ
り、撥水型自動車用ウィンドーウォッシャ液としても利
用できる。すなわち、従来の界面活性剤とアルコールを
主成分としたウィンドーウォッシャと同じ操作で降雨走
行中に使用でき、フロントガラス面あるいはリアウィン
ドー面に液を噴射してワイパーを作動するだけで撥水処
理することが可能となる。この場合、グリセリンやエチ
レングリコール、ジグリセリン、ポリグリセリン、ソル
ビトールなどの多価アルコールを添加しておくのが好ま
しい。これらの多価アルコールを加えることにより、塗
装面などに飛散した成分の乾燥固化を防止し、塗装面へ
の影響を防止する効果を発揮する。また、本発明の撥水
処理剤は、常法によってこれらの用途に応じたエアゾー
ルとして使用することも可能である。なお、多価アルコ
ールの添加量は、概ね５％程度までにするのが好まし
い。

【００１９】このように本発明は、上記成分(Ａ)〜(Ｅ)
を必須の構成成分とするものであって、必要に応じて成
分(Ｆ)を加えたものを１液式の処理剤として提供できる
ものであるが、本発明にあっては、上記成分(Ｆ)である
無機系及び／又は有機系水不溶性微粉末は必須の成分で
はなく、上記水不溶性微粉末を用いない場合には、２液
式の撥水処理剤としても提供できるものである。すなわ
ち、上記成分(Ａ)〜(Ｅ)を含有する撥水処理液と、メタ
ノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール
などのアルコール若しくはこれらのアルコールと水の混
液を拭き取り液からなる２液式の撥水処理剤として提供
される。

【００２０】このように２液式とした場合には、上記成
分(Ａ)〜(Ｅ)、場合によっては多価アルコールを含む撥
水処理液を、スポンジやウエスに採り、ガラス面に撥水
処理液を均一に塗布して被膜を形成した後、上記の拭き
取り液を処理面にふり掛けてウエス等で拭き上げる、あ
るいは拭き取り液を染み込ませたウエス等で処理面を拭
き上げるようにすればよい。

【００２１】また、拭き取り作業を容易にする観点か
ら、撥水処理液中にシリコーンオイル、スピンドルオイ
ル、イソパラフィン系炭化水素オイル、フッ素オイルな
どの液状オイルを添加してもよい。なお、これらの液状
オイルは、１液式とした場合にも添加できるものであ
る。また、これらの配合量は５％程度までである。

【００２２】このように本発明に係る撥水処理剤(液)を
ガラス面などの無機材表面に塗布することにより、フル
オロアルキルシランがガラスのＯＨ基と反応して結合す
る。こうして化学的に結合することで、ガラス面などの
無機材表面に優れた撥水性、耐久性、撥油性を与えられ
る。特に、本発明においては、アルカノールアミンによ
ってフルオロアルキルシランを水系にて安定させている
ため、引火などの危険性が少ない低コストの撥水処理剤
とすることができる。また、処理面上に水分があっても
影響を受けることがなく、処理面上に水分が残っていて
も事前に拭き取る必要がなく簡単な作業で利用できる。

【００２３】

【実施例】次に、下記の実施例に基づいて本発明につい
てより具体的に説明する。なお、本発明による効果を確
認すべく、比較例の撥水処理剤を作製して比較試験を行
った。また、フルオロアルキルシランには信越化学工業
(株)製、商品名「ＫＢＭ７８０３」を、シリカ微粉末に
は日本アエロジル(株)製シリカ微粉末、商品名「エロジ
ール２００」(平均粒子径０.０１６μｍ)を、四フッ
化エチレン微粉末には、ヘキストジャパン(株)製、商品
名「ホスタフロン９２０２」(平均粒子径２.５μｍ)を
用いた。

【００２４】 (実施例１) ２液式撥水処理剤〔撥水処理液〕フルオロアルキルシラン１.０(wt%) イソプロピルアルコール２５.０トリエタノールアミン０.５水酸化ナトリウム０.１イオン交換水適量計１００.０〔拭き取り液〕イソプロピルアルコール５０.０(wt%) イオン交換水適量計１００.０

【００２５】 (実施例２) １液式撥水ガラスクリーナフルオロアルキルシラン０.８(wt%) イソプロピルアルコール１０.０ジエタノールアミン０.４水酸化カリウム０.１シリカ微粉末５.０四フッ化エチレン微粉末３.０イオン交換水適量計１００.０

【００２６】 (実施例３) １液式撥水型ウィンドウォッシャーフルオロアルキルシラン０.４(wt%) イソプロピルアルコール１０.０メタノール２５.０モノエタノールアミン０.２水酸化リチウム０.１アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム０.５グリセリン２.０イオン交換水適量

【００２７】 (実施例４) １液式石材用撥水剤フルオロアルキルシラン１.５(wt%) イソプロピルアルコール２５.０イソプロパノールアミン０.８水酸化ナトリウム０.１イオン交換水適量計１００.０

【００２８】 (比較例１) アルキルポリシロキサン型撥水剤ジメチルポリシロキサン１０.０(wt%) 硫酸１.０イソプロピルアルコール適量計１００.０

【００２９】 (比較例２) フルオロアルキルシラン型撥水剤フルオロアルキルシラン２.０(wt%) ９８％硫酸０.１シリカ微粉末１.５四フッ化エチレン微粉末３.０イソプロピルアルコール適量計１００.０

【００３０】 (比較例３) フルオロアルキルシラン型撥水剤フルオロアルキルシラン１.０(wt%) ９８％硫酸０.１イオン交換水１０.０イソプロピルアルコール適量計１００.０

【００３１】〔比較試験〕自動車のフロントガラスを
(株)ソフト９９コーポレーション製「油膜根こそぎクリ
ーナ」で研磨して洗浄し、ガラス面が水で濡れる状態に
した。次に清浄なタオルでガラスの水分を拭き取った
後、ガラス面の半分づつに実施例と比較例の各液をティ
ッシュペーパで塗り延ばして処理し、水をかけて撥水性
を評価した。

【００３２】塗り延ばした処理剤は乾燥させた後、実施
例１では拭き取り液をタオルにつけてガラスに過剰につ
いた成分を拭き取りガラス面を透明な状態にした。実施
例２、比較例２については乾燥したタオルで、比較例１
については水で濡れたタオルで拭き取った。実施例３は
水をかけながらワイパーを作動させた。次にガラス面を
水道水の流水で洗い流して撥水性を評価した。実施例４
については、建築用石材表面に処理した後、水をかけて
水の浸透性を調べた。

【００３３】さらに各液を−１５〜−２０℃に１０時
間、５０℃に８時間静置するサイクルを１０回繰り返し
て、析出物の有無で安定性を評価した。

【００３４】また、実施例、比較例の各撥水処理剤を同
量の水で希釈し、各液の状態を観察し、水分と混合した
ときの安定性を調べた。これらの試験結果を表１に示し
た。

【００３５】

【表１】

【００３６】表１から分かるように本発明の撥水処理剤
によれば、良好な撥水性が得られ、また従来例と同様の
安定性を得られた。特に、アルカノールアミンを加えず
に水系にした場合(比較例３)では、撥水性及び安定性共
に悪いものであった。また、水で希釈した場合にも、実
施例の撥水処理剤では分離せず、良好に使用できること
が確認された。

【００３７】

【発明の効果】本発明によれば、従来のフルオロアルキ
ルシラン系撥水剤と異なり、水を含んでいるため引火点
が高く安全性に優れている。また、水の存在下において
も使用でき、フルオロアルキルシランの優れた撥水性、
耐久性が得られる。さらに、水−アルコール系で使用で
きるため雨天時にも使用できる撥水剤の他、ウィンドー
ウォッシャー液やガラスクリーナ、石材の撥水剤等にも
幅広く応用できる非常に優れた撥水処理剤、撥水処理方
法を提供できる。

【００３８】特に界面活性剤を配合することにより洗浄
効果を併せもつ撥水処理剤とすることができ、自動車の
ウィンドウウォッシャ液として好適に用いられる。ま
た、多価アルコールの配合により、飛散した成分の乾燥
固化を防げ、後処理を容易に行なえる。

【００３９】さらに拭き取り液との２液式とした場合に
は、当該撥水処理液中に液状オイルを添加することによ
り、より一層拭き取り作業を容易にできる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】下記成分(Ａ)、(Ｂ)、(Ｃ)、(Ｄ)、(Ｅ)
を含有することを特徴とする１液式水系撥水処理剤。 (Ａ)フルオロアルキルシラン (Ｂ)アルカノールアミン (Ｃ)成分(Ａ)を溶解可能なアルコール性溶媒 (Ｄ)苛性アルカリ類 (Ｅ)水
【請求項２】成分(Ａ)が０.００１〜５.０wt%、成分
(Ｂ)が０.０１〜５.０wt%、成分(Ｃ)が１〜６０.０wt
%、成分(Ｄ)が０.０００１〜５.０wt%、成分(Ｅ)が０.
１〜９５.０wt%の範囲であることを特徴とする請求項１
記載の１液式水系撥水処理剤。
【請求項３】さらに成分(Ｆ)として、無機系及び／又
は有機系水不溶性微粉末を含有することを特徴とする請
求項１又は２記載の１液式水系撥水処理剤。
【請求項４】多価アルコールを含有することを特徴と
する請求項１、２又は３記載の１液式水系撥水処理剤。
【請求項５】シリコーンオイル、スピンドルオイル、
イソパラフィン系炭化水素オイル、フッ素オイルなどの
液状オイルを添加したことを特徴とする請求項１、２、
３又は４記載の１液式水系撥水処理剤。
【請求項６】界面活性剤を含有することを特徴とする
請求項１、２、３、４又は５記載の１液式水系撥水処理
剤。
【請求項７】下記成分(Ａ)、(Ｂ)、(Ｃ)、(Ｄ)、(Ｅ)
を含有する水系撥水処理液と、アルコール若しくはアル
コールと水の混液に分散した拭き取り液とからなること
を特徴とする２液式水系撥水処理剤。 (Ａ)フルオロアルキルシラン (Ｂ)アルカノールアミン (Ｃ)成分(Ａ)を溶解可能なアルコール性溶媒 (Ｄ)苛性アルカリ類 (Ｅ)水
【請求項８】成分(Ａ)が０.００１〜５.０wt%、成分
(Ｂ)が０.０１〜５.０wt%、成分(Ｃ)が１〜６０.０wt
%、成分(Ｄ)が０.０００１〜５.０wt%、成分(Ｅ)が０.
１〜９５.０wt%の範囲であることを特徴とする請求項７
記載の２液式水系撥水処理剤。
【請求項９】前記水系撥水処理液に、多価アルコール
を含有することを特徴とする請求項７又は８記載の２液
式水系撥水処理剤。
【請求項１０】前記水系撥水処理液中に、シリコーン
オイル、スピンドルオイル、イソパラフィン系炭化水素
オイル、フッ素オイルなどの液状オイルを添加したこと
を特徴とする請求項６、７又は８記載の２液式水系撥水
処理剤。
【請求項１１】下記成分(Ａ)、(Ｂ)、(Ｃ)、(Ｄ)、
(Ｅ)を含有する水系撥水処理液を無機材表面に塗布して
乾燥させた後、アルコール若しくはアルコールと水の混
液からなる拭き取り液を用いて、無機材表面を拭き上げ
ることを特徴とする無機材表面の撥水処理方法。 (Ａ)フルオロアルキルシラン (Ｂ)アルカノールアミン (Ｃ)成分(Ａ)を溶解可能なアルコール性溶媒 (Ｄ)苛性アルカリ類 (Ｅ)水