JP2015137284A - 撥水性コーティング剤 - Google Patents
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Abstract
Description
[1]ポリシラザンとシロキサン樹脂を含有し、前記シロキサン樹脂が20℃で固体である、コーティング剤。
[2]前記ポリシラザン1重量部に対して、前記シロキサン樹脂の含有量が0.01〜50重量部である、[1]に記載のコーティング剤。
[3]ポリシラザンと反応可能な官能基を末端に有する、フッ素変性シリコーンオイルをさらに含有する、[1]または[2]に記載のコーティング剤。
[4]シリコーンオイルをさらに含有する、[1]〜[3]のいずれかに記載のコーティング剤。
[5]前記ポリシラザン1重量部に対して、前記変性シリコーンオイルおよびシロキサン樹脂の合計含有量が0.1〜50重量部である、[3]または[4]に記載のコーティング剤。
[6]ポリシラザンとシロキサン樹脂を含有する組成物と、フッ素変性シリコーンオイルおよび/またはシリコーンオイルを含有する組成物が別々の容器に収納されている、[3]〜[5]のいずれかに記載のコーティング剤。
[7]ポリシラザンとシロキサン樹脂の縮合反応により形成する縮合体を含有する、[1]〜[6]のいずれかに記載のコーティング剤。
[8]ポリシラザンと、シロキサン樹脂およびフッ素変性シリコーンオイルとの縮合反応により形成する縮合体を含有する、[3]〜[7]のいずれかに記載のコーティング剤。
[9]前記シロキサン樹脂中のケイ素原子に結合したアルコキシ基およびヒドロキシ基含有率は、樹脂の総重量に対して0.1%〜5%である、[1]〜[8]のいずれかに記載のコーティング剤。
[11]組成物中に前記ポリシラザン1重量部に対して、前記シロキサン樹脂の含有量が0.01〜50重量部含まれる、[10]に記載のコーティング方法。
[12]組成物中にポリシラザンと反応可能な官能基を末端に有する、フッ素変性シリコーンオイルをさらに含有する、[10]または[11]に記載のコーティング方法。
[13]組成物中にポリシラザンと反応可能な官能基を末端に有する、シリコーンオイルをさらに含有する、[10]〜[12]のいずれかに記載のコーティング方法。
[14]組成物中に前記ポリシラザン1重量部に対して、前記変性シリコーンオイルおよびシロキサン樹脂の合計含有量が0.1〜50重量部含まれる、[12]または[13]に記載のコーティング方法。
[15]別々の容器に収納されている、ポリシラザンとシロキサン樹脂を含有する組成物と、フッ素変性シリコーンオイルおよび/またはシリコーンオイルを含有する組成物を用いる、[12]〜[14]のいずれかに記載のコーティング方法。
[16]組成物がポリシラザンとシロキサン樹脂の縮合反応により形成する縮合体を含有する、[10]〜[15]のいずれかに記載のコーティング方法。
[17]組成物が、ポリシラザンと、シロキサン樹脂およびフッ素変性シリコーンオイルとの縮合反応により形成する縮合体を含有する、[12]〜[16]のいずれかに記載のコーティング方法。
[18]前記シロキサン樹脂中のケイ素原子に結合したアルコキシ基およびヒドロキシ基含有率は、樹脂の総重量に対して0.1%〜5%である、[10]〜[17]のいずれかに記載のコーティング方法。
[20]別容器に収納されたポリシラザンとシロキサン樹脂を含有する組成物と、フッ素変性シリコーンオイルを混合して、ポリシラザン、シロキサン樹脂およびフッ素変性シリコーンオイルを含有する組成物を調製する工程をさらに含む、[19]に記載のコーティング方法。
本発明のコーティング剤は、有効成分としてポリシラザンと特定のシロキサン樹脂を含有する組成物である。これらを混合することによって得られるポリシラザンとシロキサン樹脂の縮合体がコーティング剤として機能する。
また本発明の一つの態様において、有効成分としてポリシラザンと特定のシロキサン樹脂を含有する組成物に、特定のフッ素変性シリコーンオイルを混合することにより得られるコーティング剤が提供される。
R3は、水素原子、C1−6アルキル、C2−6アルケニル、C3−7シクロアルキル、アリール、または−(CH2)m−SiR11R12R13であり;
R11、R12およびR13は、それぞれ独立してC1−6アルキル、またはC1−6アルコキシであり;
mは2〜6から選択される整数であり;
R1、R2、およびR3の少なくとも1つは水素原子である]
で表される単位からなる主骨格を有する化合物である。
R4 a(OR5)b(OH)cSiO(4−a−b−c)/2
[式中、R4は1〜20個の炭素原子を有する一価の基であり、
または部分的にフッ素置換した炭素原子を有する一価の基であり、R5は水素または1〜4個の炭素原子を有する一価の基であり、a、b、およびcは次の方程式を満たす:
0.9≦a≦1.9,
0≦b≦0.3,
0.001≦c≦0.5,および
0.901≦a+b+c<2]。
本発明で使用されるシロキサン樹脂のケイ素原子に結合したアルコキシ基およびヒドロキシ基の含有率は、ケイ素原子中に結合したアルコキシ基の含有率およびヒドロキシ基の含有率の和であり、例えば、ケイ素原子に結合したアルコキシ基を含有しないシロキサン樹脂の場合は、ケイ素原子に結合したヒドロキシ基の含有率がこれに該当する。本発明で使用されるシロキサン樹脂中のケイ素原子に結合したアルコキシ基およびヒドロキシ基の含有率は、樹脂の総重量に対して0.1%〜5%、より具体的には、0.2%〜2%である。シロキサン樹脂は樹脂中に存在する反応性基が限られているため、湿気などに対して概して安定である。
R24O(SiR25R26O)nR27 (B)
[式中、R24およびR27は、それぞれ独立して水素原子、またはC1−6アルキルであり、
R25およびR26は、それぞれ独立してC1−6アルキル、または1以上のフッ素原子で置換されたC3−20アルキルであり、ここで式(B)で表される分子中に、1以上のフッ素原子で置換されたC3−20アルキルが少なくとも1つ存在し、
nは3〜300から選択される整数である]で表される。
R31R32R33SiO(SiR34R35O)nSiR36R37R38 (C)
[式中、R31、R32、R33、R36、R37およびR38は、それぞれ独立してC1−6アルキルであり、
R34およびR35それぞれ独立してC1−6アルキル、または水素原子であり、
nは0〜1000から選択される整数である]で表される。
C3−7シクロアルキルは、炭素数が3〜7であり、環構造を有する一価の飽和炭化水素基を意味し、例えば、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシルなどが含まれる。
C1−6アルコキシは、炭素数が1〜6である一価の−O(C1−6アルキル)を意味し、例えば、メトキシ、エトキシ、n−プロポキシ、イソプロポキシ、n−ブトキシ、t−ブトキシ、1−メチルプロポキシ、2−メチルプロポキシ、n−ペンチルオキシ、n−ヘキシルオキシなどが含まれる。
下記表1の組成に従って各種のコーティング剤を調製した。すなわち、各成分を撹拌・混合して、コーティング剤を得た。
前記組成のコーティング剤を、JIS K 2396(自動車用艶出しコーティング剤)に規定されている白色試験片および黒色試験片に、ウレタンスポンジを用いて均一に塗布した。その際、各試験片の一部の領域をブランク面(未施工(未処理)面)として残していた。15分間放置した後、マイクロファイバータオルを用いて表面を拭き取ることにより、各種試験片を得た。その後、さらなる硬化時間をとることなく、拭き取りの後10分以内に得られた試験片を用いて接触角の測定を行った。
接触角の測定は以下の条件で行った。
使用機器:自動接触角計 DM−301(協和界面科学株式会社製)
解析ソフト:FAMASのベーシック版
測定方法:液滴法
純水の量:2μg
測定手順:被試面に水滴を静かに垂らして、1秒後のデータを測定する。場所をずらして再度同じ操作を行う。5回測定をする。
測定原理:θ/2法(A half−angle Method)
θ/2法では、液滴の半径rと高さhを求め、下式に代入して接触角を求めることができる。さらにθ/2法では、液滴の左右端点と頂点を結ぶ直線の、固体表面に対する角度を求め、これを2倍することでも接触角を求めることもできる(図2参照)。
下記表2の組成に従って各種のコーティング剤を調製した。すなわち、各成分を撹拌、混合して、コーティング剤を得た。
前記組成のコーティング剤を、JIS K 2396(自動車用艶出しコーティング剤)に規定されている白色試験片および黒色試験片に、ウレタンスポンジを用いて均一に塗布した。その際、各試験片の一部の領域をブランク面(未施工(未処理)面)として残していた。15分間放置した後、マイクロファイバータオルを用いて表面を拭き取ることにより各種試験片を得た。その後、さらなる硬化時間をとることなく、拭き取りの後10分以内に得られた試験片を用いて接触角の測定を行った。
上記試験片を作成するとき、15分間放置した後、濃淡ムラがなく仕上げられるか、以下の評価基準で評価した。
簡単にふき取れる ◎
繰り返しでふき取れる ○
少し油っぽい(濃淡ムラなく) △
拭き取れない(濃淡ある) ×
上記で得られた黒色試験片にハンドスプレーで水道水を噴霧し、塗装面上における被膜の撥水状態を目視で評価した。その後、更に、6ヶ月間屋外に暴露した後、同様に、塗装面上における被膜の撥水状態を目視で評価した。なお、6ヶ月間の屋外における暴露の間、試験片については、1ヶ月に1回、スポンジを用いて水道水による水洗いを施した。
水玉になってはじく ◎
水玉になるがややつぶれる ○
はじきが弱い △
ブランクとほぼ同じ ×
上記で得られた黒色試験片について、コーティング剤を塗布した面とブランク面との艶の違いを目視で評価した。その後、更に、6ヶ月間屋外に暴露した後、同様に、コーティング剤を塗布した面とブランク面との艶の違いを目視で評価した。なお、6ヶ月間の屋外における暴露の間、試験片については、1ヶ月に1回、スポンジを用いて水道水による水洗いを施した。
ブランク面と比較して、濃淡やムラがなく艶が大幅に増加 ◎
ブランク面と比較して、濃淡やムラがなく艶が増加 ○
ブランク面と比較して、艶の差があまりない △
ブランク面と比較して、濃淡がある ×
上記試験方法1〜3により行った試験の結果を下記表4に示す。
Claims (6)
- ポリシラザンとシロキサン樹脂を含有し、前記シロキサン樹脂が20℃で固体である、コーティング剤。
- 前記ポリシラザン1重量部に対して、前記シロキサン樹脂の含有量が0.01〜50重量部である、請求項1に記載のコーティング剤。
- ポリシラザンと反応可能な官能基を末端に有する、フッ素変性シリコーンオイルをさらに含有する、請求項1または2に記載のコーティング剤。
- シリコーンオイルをさらに含有する、請求項1〜3のいずれか1項に記載のコーティング剤。
- 前記ポリシラザン1重量部に対して、前記変性シリコーンオイルおよびシロキサン樹脂の合計含有量が0.1〜50重量部である、請求項3または4に記載のコーティング剤。
- ポリシラザンとシロキサン樹脂を含有する組成物と、フッ素変性シリコーンオイルおよび/またはシリコーンオイルを含有する組成物が別々の容器に収納されている、請求項4または5に記載のコーティング剤。
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