JP2024032373A - Hydrophilic and water-sliding treatment agent, surface treatment method using the hydrophilic and water-sliding treatment agent, and base material on which a hydrophilic and water-sliding film is formed - Google Patents
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Abstract
【課題】より高い親水性と滑水性の両立が可能であるとともに、優れた加水分解安定性を有する皮膜を形成するための親水滑水化処理剤を提供する。
【解決手段】少なくとも１つのケイ素原子に、少なくとも１つの親水性鎖含有基と、少なくとも１つの加水分解性基とが結合している有機ケイ素化合物（Ａ）と、金属アルコキシド（Ｂ）とを含む親水滑水性皮膜を形成するための親水滑水化処理剤であって、さらに、親水性鎖含有基を有する分子量が１０００以下のシリコーンオイル（Ｃ）を含有する、又は前記有機ケイ素化合物（Ａ）が両末端のケイ素原子に加水分解性基であるアルコキシ基がそれぞれ３つ結合している、親水滑水化処理剤。
【選択図】図１
The present invention provides a hydrophilic and water-sliding treatment agent capable of achieving both higher hydrophilicity and water-sliding property, and for forming a film having excellent hydrolytic stability.
[Solution] The organosilicon compound (A) has at least one hydrophilic chain-containing group and at least one hydrolyzable group bonded to at least one silicon atom, and a metal alkoxide (B). A hydrophilic and water-sliding treatment agent for forming a hydrophilic and water-sliding film, further comprising a silicone oil (C) having a hydrophilic chain-containing group and a molecular weight of 1000 or less, or the organosilicon compound (A) A hydrophilic water-sliding treatment agent in which three alkoxy groups, which are hydrolyzable groups, are bonded to the silicon atoms at both ends.
[Selection diagram] Figure 1
Description
本発明は、親水滑水化処理剤、前記親水滑水化処理剤を用いた表面処理方法、及び親水滑水性皮膜が形成された基材に関する。 The present invention relates to a hydrophilic and water-sliding treatment agent, a surface treatment method using the hydrophilic and water-sliding treatment agent, and a substrate on which a hydrophilic and water-sliding film is formed.
基材表面に親水性と同時に滑水性を付与する技術が求められている。
例えば、アルミニウムを用いた熱交換器において、フィン表面への凝縮水の付着に起因する騒音の発生、水滴の飛散、カビの発生による汚染を抑制するためには、濡れ性が大きい（親水性が高い）とともに、付着した水滴が微小なうちに速やかに滑落して除去される（滑水性が高い）表面処理を施すことが好ましい。
There is a need for a technology that imparts both hydrophilicity and water sliding properties to the surface of a base material.
For example, in a heat exchanger using aluminum, high wettability (hydrophilicity) is required to suppress noise caused by condensed water adhering to the fin surface, water droplet scattering, and contamination caused by mold growth. It is preferable to perform a surface treatment so that adhering water droplets quickly slide down and are removed while they are still small (high water sliding properties).
特許文献１には、少なくとも１つのケイ素原子に、少なくとも１つの親水性鎖含有基と、少なくとも１つの加水分解性基とが結合している有機ケイ素化合物（Ａ）と、金属アルコキシド（Ｂ）と、を所定のモル比で含む親水滑水化処理剤を用いて親水性及び滑水性を有する皮膜を基材上に形成することが記載されている。 Patent Document 1 describes an organosilicon compound (A) in which at least one hydrophilic chain-containing group and at least one hydrolyzable group are bonded to at least one silicon atom, and a metal alkoxide (B). It is described that a film having hydrophilicity and water-sliding properties is formed on a substrate using a hydrophilic and water-sliding treatment agent containing , in a predetermined molar ratio.
非特許文献１には、エアコン用プレコートフィン材の初期親水性及び親水持続性の指標として、２μＬの純水を滴下した水滴両端の水接触角が３０°以下の目標数値が挙げられ、また、初期滑水性及び滑水性持続性の指標として、１０μＬの水滴を滴下したフィン材を１°／ｓｅｃの速度で傾け、前進端が０．２ｍｍ動いた時の角度（転落角）が１３°以下の目標数値が挙げられている。しかしながら、当該数値を達成するための具体的な手段は示されていない。 Non-Patent Document 1 lists a target value of 30° or less in water contact angle at both ends of a water droplet when 2 μL of pure water is dropped as an index of initial hydrophilicity and hydrophilic sustainability of pre-coated fin materials for air conditioners, and also, As an index of the initial sliding property and the sustainability of the sliding property, the fin material onto which 10 μL of water was dropped is tilted at a speed of 1°/sec, and the angle (falling angle) when the forward end moves 0.2 mm is 13° or less. Target numbers are listed. However, no specific means for achieving this numerical value is shown.
特許文献１には、該文献に記載の処理剤を用いて形成された親水滑水性皮膜の濡れ性及び滑水性について、親水性の指標である皮膜に対する水滴の接触角θＳが４０°以下であり、水滴除去性を示す転落角θtが、１０μＬの水滴、傾き速度１°／秒に対して３０°以下であったことが記載されている。
しかしながら、非特許文献１の目標数値からみて、皮膜の親水性、滑水性は未だ十分なものでなかった。
また、水滴又は水膜に接することを前提とする基材に形成する親水滑水性皮膜には加水分解安定性が欠かせないが、特許文献１記載の処理剤を用いて形成された親水滑水性皮膜は、加水分解安定性の不足に起因して、水に接する時間の経過とともに親水性が上がるものの、滑水性は大幅に悪化する場合があることが判明した。
Patent Document 1 describes the wettability and water-sliding properties of a hydrophilic and water-sliding film formed using the treatment agent described in the document, when the contact angle θ S of a water droplet with respect to the film, which is an index of hydrophilicity, is 40° or less. It is stated that the falling angle θ t indicating water droplet removability was 30° or less for a 10 μL water droplet and a tilting speed of 1°/sec.
However, in view of the target values in Non-Patent Document 1, the hydrophilicity and water sliding properties of the coating were still insufficient.
In addition, hydrophilic and hydrolytic stability is essential for a hydrophilic and hydrolytic film formed on a substrate that is intended to come into contact with water droplets or a water film, but hydrophilic and hydrolytic films formed using the treatment agent described in Patent Document 1 It has been found that, due to a lack of hydrolytic stability, the coating becomes more hydrophilic with time in contact with water, but its water sliding properties may deteriorate significantly.
本発明は、上記の状況に鑑み、特許文献１に記載の親水滑水性皮膜に比して、より高い親水性と滑水性を両立するとともに、優れた加水分解安定性を有する親水滑水性皮膜を提供することを課題とする。 In view of the above situation, the present invention provides a hydrophilic and hydroslip coating that has both higher hydrophilicity and water sliding properties as well as excellent hydrolytic stability compared to the hydrophilic and hydroslide coating described in Patent Document 1. The challenge is to provide.
本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討を行った結果、親水滑水化処理剤に、有機ケイ素化合物と金属アルコキシドに親水性鎖含有基を有する分子量が１０００以下のシリコーンオイルを混合すること、あるいは、特定の有機ケイ素化合物と金属アルコキシドを用いることにより、従来に比してより高い親水性と滑水性の両立が可能であるとともに、優れた加水分解安定性を有する親水滑水性皮膜が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors mixed a silicone oil with a molecular weight of 1000 or less, which has a hydrophilic chain-containing group in an organosilicon compound and a metal alkoxide, into a hydrophilic water-sliding treatment agent. By using specific organosilicon compounds and metal alkoxides, it is possible to achieve both higher hydrophilicity and water sliding properties than before, as well as a hydrophilic and water sliding film that has excellent hydrolytic stability. The present inventors have discovered that the following can be obtained, and have completed the present invention.
すなわち、上記課題を解決するための手段は、以下の態様を含む。
［１］少なくとも１つのケイ素原子に、少なくとも１つの親水性鎖含有基と、少なくとも１つの加水分解性基とが結合している有機ケイ素化合物（Ａ）と、
金属アルコキシド（Ｂ）と、
以下の一般式（１）で表される、分子量が１０００以下のシリコーンオイル（Ｃ）、
を含む親水滑水化処理剤。
That is, means for solving the above problems include the following aspects.
[1] An organosilicon compound (A) in which at least one hydrophilic chain-containing group and at least one hydrolyzable group are bonded to at least one silicon atom;
metal alkoxide (B);
Silicone oil (C) with a molecular weight of 1000 or less, represented by the following general formula (1),
A hydrophilic and water-sliding treatment agent containing
［２］前記式（１）中、Ｒ１は、Ｒ３－Ｏ（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｐ－ＣＨ３（Ｒ３は炭素数１～５のアルキレン基、ｐは５～１０の整数）で表される基である、［１］の親水滑水化処理剤。
［３］前記有機ケイ素化合物（Ａ）は、以下の一般式（２）で表される有機ケイ素化合物（Ａ１）である、［１］又は［２］の親水滑水化処理剤。
[2] In the above formula (1), R 1 is R 3 -O(CH 2 CH 2 O) p -CH 3 (R 3 is an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms, p is an integer of 5 to 10) The hydrophilic and hydrophilic treatment agent of [1], which is a group represented by:
[3] The hydrophilic water-sliding treatment agent according to [1] or [2], wherein the organosilicon compound (A) is an organosilicon compound (A1) represented by the following general formula (2).
［４］少なくとも１つのケイ素原子に、少なくとも１つの親水性鎖含有基と、少なくとも１つの加水分解性基とが結合している有機ケイ素化合物（Ａ）と、
金属アルコキシド（Ｂ）と、
を含み、
前記有機ケイ素化合物（Ａ）は、以下の式（３）で表される有機ケイ素化合物（Ａ２）である、親水滑水化処理剤。
[4] an organosilicon compound (A) in which at least one hydrophilic chain-containing group and at least one hydrolyzable group are bonded to at least one silicon atom;
metal alkoxide (B);
including;
The organosilicon compound (A) is a hydrophilic water-sliding treatment agent, which is an organosilicon compound (A2) represented by the following formula (3).
［５］基材の表面に、［１］～［４］のいずれかの親水滑水化処理剤を接触させて親水滑水性皮膜を形成する親水滑水性皮膜形成工程を含む表面処理方法。
［６］前記基材は、金属、金属酸化物、シリコン、ガラス、又は樹脂から選ばれる少なくとも１種である［５］の表面処理方法。
［７］前記基材は、熱交換器用フィン材である、［５］の表面処理方法。
［８］表面に、
少なくとも１つのケイ素原子に、少なくとも１つの親水性鎖含有基と、少なくとも１つの加水分解性基とが結合している有機ケイ素化合物（Ａ）と、
金属アルコキシド（Ｂ）と、
以下の一般式（１）で表される、分子量が１０００以下のシリコーンオイル（Ｃ）と、
の加水分解・縮重合物を含む親水滑水性皮膜が形成された基材。
[5] A surface treatment method comprising a hydrophilic and water-sliding film forming step of contacting the surface of a base material with any of the hydrophilic and water-sliding treatment agents of [1] to [4] to form a hydrophilic and water-sliding film.
[6] The surface treatment method according to [5], wherein the base material is at least one selected from metal, metal oxide, silicon, glass, and resin.
[7] The surface treatment method according to [5], wherein the base material is a fin material for a heat exchanger.
[8] On the surface,
an organosilicon compound (A) in which at least one hydrophilic chain-containing group and at least one hydrolyzable group are bonded to at least one silicon atom;
metal alkoxide (B);
A silicone oil (C) having a molecular weight of 1000 or less, represented by the following general formula (1),
A base material on which a hydrophilic, water-sliding film containing a hydrolyzed/condensed product of
［９］前記式（１）中、Ｒ１は、Ｒ３－Ｏ（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｐ－ＣＨ３（Ｒ３は炭素数１～５のアルキレン基、ｐは５～１０の整数）で表される基である、［８］の基材。
［１０］前記有機ケイ素化合物（Ａ）は、下記の一般式（２）で表される有機ケイ素化合物（Ａ１）である、［８］又は［９］の基材。
[9] In the formula (1), R 1 is R 3 -O(CH 2 CH 2 O) p -CH 3 (R 3 is an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms, p is an integer of 5 to 10) The base material of [8], which is a group represented by:
[10] The base material of [8] or [9], wherein the organosilicon compound (A) is an organosilicon compound (A1) represented by the following general formula (2).
［１１］表面に、
少なくとも１つのケイ素原子に、少なくとも１つの親水性鎖含有基と、少なくとも１つの加水分解性基とが結合している有機ケイ素化合物（Ａ）と、
金属アルコキシド（Ｂ）と、の加水分解・縮重合物を含み、
前記有機ケイ素化合物（Ａ）は、以下の式（３）で表される有機ケイ素化合物（Ａ２）である、親水滑水性皮膜が形成された基材。
[11] On the surface,
an organosilicon compound (A) in which at least one hydrophilic chain-containing group and at least one hydrolyzable group are bonded to at least one silicon atom;
Contains a hydrolysis/condensation product of metal alkoxide (B),
The organosilicon compound (A) is an organosilicon compound (A2) represented by the following formula (3), and is a base material on which a hydrophilic and water-sliding film is formed.
［１２］前記基材は、金属、金属酸化物、シリコン、ガラス、又は樹脂から選ばれる少なくとも１種である、［８］～［１１］のいずれかの基材。
［１３］前記基材は、熱交換器用フィン材である、［８］～［１１］のいずれかの基材。
[12] The base material according to any one of [8] to [11], wherein the base material is at least one selected from metal, metal oxide, silicon, glass, or resin.
[13] The base material according to any one of [8] to [11], wherein the base material is a fin material for a heat exchanger.
本発明によれば、従来技術に比してより高い親水性と滑水性を両立するとともに、優れた加水分解安定性を有する親水滑水性皮膜を基材上に形成することができる。 According to the present invention, it is possible to form on a base material a hydrophilic, water-sliding film that has both higher hydrophilicity and water-sliding properties and has excellent hydrolytic stability compared to conventional techniques.
本発明は、親水滑水化処理剤、前記親水滑水化処理剤を用いた表面処理方法、及び親水滑水性皮膜が形成された基材を提供するものである。
以下、本発明について、その最良の形態を含めて、さらに具体的な本発明の実施形態（以下、「本実施形態」ともいう。）について説明するが、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内であれば、その他の様々な実施の形態が含まれる。
なお、数値範囲等を「～」を用いて表す場合、その下限及び上限として記載された数値をも含む意味である。
The present invention provides a hydrophilic and water-sliding treatment agent, a surface treatment method using the hydrophilic and water-sliding treatment agent, and a substrate on which a hydrophilic and water-sliding film is formed.
Hereinafter, more specific embodiments of the present invention (hereinafter also referred to as "this embodiment") will be described, including the best mode thereof, but the present invention is limited to the following embodiments. However, various other embodiments are included within the scope of the technical idea described in the claims.
In addition, when a numerical range or the like is expressed using "~", it is meant to include the numerical values stated as the lower limit and upper limit.
＜シリコーンオイル（Ｃ）を含む親水滑水化処理剤＞
本実施形態の一つは、少なくとも１つのケイ素原子に、少なくとも１つの親水性鎖含有基と、少なくとも１つの加水分解性基とが結合している有機ケイ素化合物（Ａ）と、金属アルコキシド（Ｂ）と、以下の一般式（１）で表される、分子量が１０００以下のシリコーンオイル（Ｃ）、を含む親水滑水化処理剤である。
<Hydrophilic water-sliding treatment agent containing silicone oil (C)>
One of the present embodiments includes an organosilicon compound (A) in which at least one hydrophilic chain-containing group and at least one hydrolyzable group are bonded to at least one silicon atom, and a metal alkoxide (B ) and a silicone oil (C) having a molecular weight of 1000 or less and represented by the following general formula (1).
［シリコーンオイル（Ｃ）］
本実施形態において、分子量が１０００以下のシリコーンオイル（Ｃ）の式（１）におけるＲ１は、Ｒ３－Ｏ（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｐ－ＣＨ３であることが好ましい。以下、このシリコーンオイルをＰＥＧ変性シリコーンオイルともいう。ＰＥＧ変性シリコーンオイルの分子量が１０００を超えると、親水性鎖含有基の運動性が低下するために動的な親水性が低下する。また、分子量が１０００以下であっても、親水性鎖含有基の運動性を維持するためには、添加量は少ない方が好ましい。
[Silicone oil (C)]
In the present embodiment, R 1 in formula (1) of the silicone oil (C) having a molecular weight of 1000 or less is preferably R 3 —O(CH 2 CH 2 O) p —CH 3 . Hereinafter, this silicone oil will also be referred to as PEG-modified silicone oil. When the molecular weight of the PEG-modified silicone oil exceeds 1000, the dynamic hydrophilicity decreases because the mobility of the hydrophilic chain-containing group decreases. Further, even if the molecular weight is 1000 or less, the addition amount is preferably small in order to maintain the mobility of the hydrophilic chain-containing group.
分子量が１０００以下であるＰＥＧシリコーンオイルとしては、例えば、Ｇｅｌｅｓｔ， Ｉｎｃ．のＤＢＥ－７１２（分子量６００、ＰＥＧ比率６０～７０％）、ＤＢＥ－８１４（分子量１０００、ＰＥＧ比率８０～８５％）等が好ましい。なお、ＰＥＧ比率とは、ＰＥＧシリコーンオイルの分子量に占めるシロキサン（Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ）部位を除いた部位の分子量であるから、実質的にＰＥＧシリコーンオイルに占めるＰＥＧユニットの分子量を表す。
また、その添加量は、皮膜化後に固形物として残る有機ケイ素化合物（Ａ）と金属アルコキシド（Ｂ）由来の質量に対して、１０質量％以下であることが好ましく、５質量％以下がより好ましく、１質量％以下が特に好ましい。
Examples of the PEG silicone oil having a molecular weight of 1000 or less include Gelest, Inc. DBE-712 (molecular weight 600, PEG ratio 60-70%), DBE-814 (molecular weight 1000, PEG ratio 80-85%), etc. are preferred. Note that the PEG ratio is the molecular weight of the portion excluding the siloxane (Si—O—Si) portion in the molecular weight of the PEG silicone oil, so it substantially represents the molecular weight of the PEG unit in the PEG silicone oil.
Further, the amount added is preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, based on the mass derived from the organosilicon compound (A) and metal alkoxide (B) that remain as solids after forming the film. , 1% by mass or less is particularly preferred.
［有機ケイ素化合物（Ａ）］
本実施形態において、有機ケイ素化合物（Ａ）は、少なくとも１つのケイ素原子に、少なくとも１つの親水性鎖含有基と、少なくとも１つの加水分解性基とが結合している化合物である。
[Organosilicon compound (A)]
In the present embodiment, the organosilicon compound (A) is a compound in which at least one hydrophilic chain-containing group and at least one hydrolyzable group are bonded to at least one silicon atom.
ケイ素原子は、４価の元素であるため、最大で４つの基が結合する。本発明においては、４つのうちの少なくとも１つが親水性鎖含有基であり、かつ、少なくとも１つの加水分解性基となっている。したがって、ケイ素原子に結合している残りの２つの基は、特に限定されるものではなく、親水性鎖含有基、加水分解性基、あるいは、その他の任意の基であってよい。また、複数の親水性鎖含有基、または複数の加水分解性基を有する場合には、親水性鎖含有基および加水分解性基は、互いに同一であっても異なっていてもよい。 Since a silicon atom is a tetravalent element, a maximum of four groups can be bonded to it. In the present invention, at least one of the four groups is a hydrophilic chain-containing group and at least one hydrolyzable group. Therefore, the remaining two groups bonded to the silicon atom are not particularly limited and may be a hydrophilic chain-containing group, a hydrolyzable group, or any other group. Moreover, when it has a plurality of hydrophilic chain-containing groups or a plurality of hydrolyzable groups, the hydrophilic chain-containing groups and the hydrolyzable groups may be the same or different.
本実施形態において、好ましい有機ケイ素化合物（Ａ）は、以下の式（２）で表される、１つのケイ素原子に１つの親水性鎖含有基と３つの加水分解性基を有する有機ケイ素化合物（Ａ１）である。 In this embodiment, the preferred organosilicon compound (A) is an organosilicon compound (A) having one hydrophilic chain-containing group and three hydrolyzable groups on one silicon atom, represented by the following formula (2). A1).
（親水性鎖含有基）
上記式（２）で示される有機ケイ素化合物（Ａ）において、以下の式（４）で表される基が親水性鎖含有基に相当する。
(Hydrophilic chain-containing group)
In the organosilicon compound (A) represented by the above formula (2), the group represented by the following formula (4) corresponds to the hydrophilic chain-containing group.
Ｒ５となる炭素数１～５のアルキレン基は、エチレン基であることが好ましい。Ｒ５がエチレン基であることにより、親水性を高くしながら、水滴除去性を確保することができる。
The alkylene group having 1 to 5 carbon atoms, which is R 5 , is preferably an ethylene group. When R 5 is an ethylene group, water droplet removability can be ensured while increasing hydrophilicity.
上記式（４）で示される親水性鎖含有基においては、Ｒ５と酸素とが結合した単位の繰り返し数ｑは、通常４以上の整数であり、入手容易性の観点から、４～１２の整数であることが好ましい。ｑが４以上であることにより、親水性を発現させる鎖長が長くなり、有機ケイ素化合物（Ａ）の親水性が高まり、その結果、形成される親水性が十分となる。 In the hydrophilic chain-containing group represented by the above formula (4), the repeating number q of the unit in which R 5 and oxygen are bonded is usually an integer of 4 or more, and from the viewpoint of availability, it is 4 to 12. Preferably it is an integer. When q is 4 or more, the chain length that exhibits hydrophilicity becomes longer, the hydrophilicity of the organosilicon compound (A) increases, and as a result, the formed hydrophilicity becomes sufficient.
また、上記式（４）で示される親水性鎖含有基において、Ｒ４は、炭素数１～５のアルキル基であり、炭素数１～４のアルキル基が好ましく、メチル基であることがより好ましい。末端にメチル基と酸素が結合したメトキシ基が存在することにより、Ｒ４がＨの場合と比較して、水との水素結合を抑制することができる。 Furthermore, in the hydrophilic chain-containing group represented by the above formula (4), R 4 is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and more preferably a methyl group. preferable. Due to the presence of a methoxy group to which a methyl group and oxygen are bonded at the terminal, hydrogen bonding with water can be suppressed compared to the case where R 4 is H.
上記式（４）で示される親水性鎖含有基において、Ｒ６はケイ素原子に結合する部分であり、炭素数１～５のアルキレン基である。Ｒ６となる炭素数１～５のアルキレン基は、通常、直鎖状であり、直鎖状であれば、水滴除去性をより良好なものとすることができる。 In the hydrophilic chain-containing group represented by the above formula (4), R 6 is a moiety bonded to a silicon atom and is an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms. The alkylene group having 1 to 5 carbon atoms, which is R 6 , is usually linear, and if it is linear, water droplet removability can be improved.
（加水分解性基）
有機ケイ素化合物（Ａ）における加水分解性基は、加水分解によりヒドロキシ基（シラノール基）を与える基であれば、特に限定されるものではない。また、本発明の有機ケイ素化合物（Ａ）においては、少なくとも１つの加水分解性基がケイ素原子に結合していればよいが、３つの加水分解性基がケイ素原子に結合していることが好ましい。２つまたは３つの加水分解性基がケイ素原子に結合する場合には、加水分解性基は、互いに同一であっても異なっていてもよい。
(hydrolyzable group)
The hydrolyzable group in the organosilicon compound (A) is not particularly limited as long as it is a group that provides a hydroxy group (silanol group) upon hydrolysis. Furthermore, in the organosilicon compound (A) of the present invention, it is sufficient that at least one hydrolyzable group is bonded to a silicon atom, but it is preferable that three hydrolyzable groups are bonded to a silicon atom. . When two or three hydrolyzable groups are bonded to the silicon atom, the hydrolyzable groups may be the same or different from each other.
有機ケイ素化合物（Ａ）における加水分解性基は、金属アルコキシド（Ｂ）と反応する部位であるとともに、ＰＥＧシリコーンオイル（Ｃ）が加水分解されて生じるＯＨ基や、親水滑水化処理剤が適用される基材と反応する部位ともなる。したがって、有機ケイ素化合物（Ａ）における加水分解性基は、形成される皮膜内部と反応しつつ、皮膜を形成する基材とも反応し、形成される皮膜の基材への密着強度を高めることができる。 The hydrolyzable group in the organosilicon compound (A) is a site that reacts with the metal alkoxide (B), and the OH group generated when the PEG silicone oil (C) is hydrolyzed and the hydrophilic treatment agent are applied. It also serves as a site that reacts with the base material. Therefore, the hydrolyzable group in the organosilicon compound (A) reacts with the inside of the formed film and also reacts with the base material forming the film, thereby increasing the adhesion strength of the formed film to the base material. can.
本実施形態における有機ケイ素化合物（Ａ）の加水分解性基としては、式（２）におけるＯ－Ｒ７が炭素数１～５のアルコキシ基であることが好ましく、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基であることがより好ましく、メトキシ基、エトキシ基であることが特に好ましい。加水分解性基がメトキシ基であることにより、加水分解後に生じるアルコールが低分子となるため、基材に接触せしめた処理剤をより低温で乾燥し、皮膜化することができる。 As the hydrolyzable group of the organosilicon compound (A) in the present embodiment, OR 7 in formula (2) is preferably an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, such as a methoxy group, an ethoxy group, or a propoxy group. , butoxy groups are more preferred, and methoxy and ethoxy groups are particularly preferred. Since the hydrolyzable group is a methoxy group, the alcohol produced after hydrolysis has a low molecular weight, so that the treatment agent that has been brought into contact with the substrate can be dried at a lower temperature to form a film.
有機ケイ素化合物（Ａ）の含有量は、本実施形態に係る親水滑水化処理剤において、処理剤全体に対して０．０１～３０質量％であることが好ましく、より好ましくは０．０５～２０質量％であり、さらに好ましくは０．１～１０質量％である。 The content of the organosilicon compound (A) is preferably 0.01 to 30% by mass, more preferably 0.05 to 30% by mass based on the entire treatment agent in the hydrophilic and water-sliding treatment agent according to the present embodiment. The content is 20% by mass, more preferably 0.1 to 10% by mass.
［金属アルコキシド（Ｂ）］
本発明における金属アルコキシド（Ｂ）は、アルコキシ基が金属原子に結合している化合物であり、前記金属アルコキシドは、基材だけでなく、有機ケイ素化合物（Ａ）やＰＥＧシリコーンオイル（Ｃ）との密着／結合を向上させるバインダーの役割を果たす。また、親水性鎖含有基の間に金属アルコキシド（Ｂ）がスペースを形成することで親水性鎖含有基の運動性を向上させる役割も果たす。
[Metal alkoxide (B)]
The metal alkoxide (B) in the present invention is a compound in which an alkoxy group is bonded to a metal atom. Acts as a binder to improve adhesion/bonding. Furthermore, the metal alkoxide (B) forms spaces between the hydrophilic chain-containing groups, thereby playing a role in improving the mobility of the hydrophilic chain-containing groups.
本実施形態における金属アルコキシド（Ｂ）は、以下の一般式（５）で表される構造を有していることが好ましい。 The metal alkoxide (B) in this embodiment preferably has a structure represented by the following general formula (5).
また、本実施形態における金属アルコキシド（Ｂ）は、上記式（５）で表される化合物の加水分解縮合物であってもよい。ここで、加水分解縮合物とは、金属アルコキシド（Ｂ）に含まれる全部または一部のアルコキシ基が、加水分解により縮合した化合物を意味する。
Moreover, the metal alkoxide (B) in this embodiment may be a hydrolyzed condensate of the compound represented by the above formula (5). Here, the hydrolyzed condensate means a compound in which all or some of the alkoxy groups contained in the metal alkoxide (B) are condensed by hydrolysis.
金属アルコキシド（Ｂ）を構成する金属Ｍとしては、例えば、Ａｌ、Ｆｅ、Ｉｎ等の３価金属、Ｈｆ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｓｎ、Ｚｒ等の４価金属等が挙げられる。なかでは、入手容易性および貯蔵安定性の観点から、Ｓｉであることが好ましい。 Examples of the metal M constituting the metal alkoxide (B) include trivalent metals such as Al, Fe, and In, and tetravalent metals such as Hf, Si, Ti, Sn, and Zr. Among them, Si is preferred from the viewpoint of availability and storage stability.
また、アルコキシ基Ｒ－Ｏは、金属Ｍが３価金属の場合には３個が結合し、すなわち、上記式（５）におけるｒは３となる。また、金属Ｍが４価金属の場合には、アルコキシ基Ｒ－Ｏは４個が結合し、すなわち、上記式（５）におけるｒは４となる。 Furthermore, when the metal M is a trivalent metal, three alkoxy groups RO are bonded together, that is, r in the above formula (5) is 3. Further, when the metal M is a tetravalent metal, four alkoxy groups RO are bonded, that is, r in the above formula (5) is 4.
アルコキシ基Ｒ－Ｏの炭素数は、１～４であることが好ましく、基材に接触した処理剤の乾燥をより低温で行い、皮膜化を容易とするためには、炭素数が１，又は２のメトキシ基又はエトキシ基であることがより好ましい。 The number of carbon atoms in the alkoxy group R-O is preferably 1 to 4. In order to dry the treatment agent in contact with the substrate at a lower temperature and to facilitate formation of a film, the number of carbon atoms in the alkoxy group R-O is preferably 1 or 4. More preferably, it is a methoxy group or an ethoxy group.
また、有機ケイ素化合物（Ａ）の加水分解性基がアルコキシ基である場合には、有機ケイ素化合物（Ａ）のアルコキシ基と、金属アルコキシド（Ｂ）のアルコキシ基は、同一であっても異なっていてもよい。 In addition, when the hydrolyzable group of the organosilicon compound (A) is an alkoxy group, the alkoxy group of the organosilicon compound (A) and the alkoxy group of the metal alkoxide (B) may be the same or different. It's okay.
金属アルコキシド（Ｂ）の含有量は、本実施形態に係る親水滑水化処理剤において、処理剤全体に対して０．０１～３０質量％であることが好ましく、より好ましくは０．０５～２０質量％であり、さらに好ましくは１．０～１０質量％である。 The content of metal alkoxide (B) is preferably 0.01 to 30% by mass, more preferably 0.05 to 20% by mass based on the entire treatment agent in the hydrophilic and water-sliding treatment agent according to the present embodiment. It is mass %, more preferably 1.0 to 10 mass %.
有機ケイ素化合物（Ａ）に対しては、モル比（Ａ／Ｂ）で０．０１～０．５であることが好ましく、０ ．０３～０．３の範囲であることがさらに好ましい。本実施形態においては、有機ケイ素化合物（Ａ）の鎖状の親水性鎖含有基の間に、金属アルコキシド（Ｂ）がスペースを形成することで、親水性鎖含有基の運動性が向上し、両立が困難であった親水性と水滴除去性とをバランスよく備える皮膜を形成することができる。有機ケイ素化合物（Ａ）と金属アルコキシド（Ｂ）とのモル比（Ａ／Ｂ）が、０．０１～０．５の範囲であれば、鎖状の親水性鎖含有基の間に適切なスペースを形成することができ、その結果、親水性と水滴除去性との両立をバランスよく発現することができる。 For the organosilicon compound (A), the molar ratio (A/B) is preferably 0.01 to 0.5, and 0.01 to 0.5. More preferably, the range is from 0.03 to 0.3. In this embodiment, the metal alkoxide (B) forms a space between the hydrophilic chain-containing groups of the organosilicon compound (A), thereby improving the mobility of the hydrophilic chain-containing groups, It is possible to form a film that has a good balance between hydrophilicity and water droplet removability, which have been difficult to achieve at the same time. If the molar ratio (A/B) between the organosilicon compound (A) and the metal alkoxide (B) is in the range of 0.01 to 0.5, an appropriate space can be created between the chain-like hydrophilic chain-containing groups. As a result, both hydrophilicity and water droplet removability can be achieved in a well-balanced manner.
［その他の成分］
本実施形態において、親水滑水化処理剤は、上記の有機ケイ素化合物（Ａ）と金属アルコキシド（Ｂ）以外に、任意に他の成分を含んでいてもよい。他の成分としては、例えば、溶剤、触媒、添加剤等を挙げることができる。
[Other ingredients]
In this embodiment, the hydrophilic water-sliding treatment agent may optionally contain other components in addition to the organosilicon compound (A) and metal alkoxide (B). Examples of other components include a solvent, a catalyst, and an additive.
溶剤としては、例えば、水、または、アルコール系溶剤、エーテル系溶剤、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アミド系溶剤等の親水性有機溶剤、芳香族炭化水素系溶剤、飽和炭化水素系溶剤等の疎水性有機溶剤が挙げられる。これらは、単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。 Examples of the solvent include water, hydrophilic organic solvents such as alcohol solvents, ether solvents, ketone solvents, ester solvents, and amide solvents, aromatic hydrocarbon solvents, and saturated hydrocarbon solvents. Examples include hydrophobic organic solvents. These may be used alone or in combination of two or more.
触媒としては、加水分解触媒として作用するものが好ましく、例えば、塩酸、硝酸、酢酸等の酸性化合物、アンモニア、アミン等の塩基性化合物、金属元素を中心金属とする有機金属化合物等が挙げられる。 The catalyst is preferably one that acts as a hydrolysis catalyst, and examples thereof include acidic compounds such as hydrochloric acid, nitric acid, and acetic acid, basic compounds such as ammonia and amines, and organometallic compounds having a metal element as the central metal.
添加剤としては、例えば、酸化防止剤、防錆剤、紫外線吸収剤、光安定剤、防カビ剤、抗菌剤、生物付着防止剤、消臭剤、顔料、難燃剤、帯電防止剤等、付与したい機能を発現するものを、本発明の効果を阻害しない範囲で任意に選択して配合することができる。 Examples of additives include antioxidants, rust preventives, ultraviolet absorbers, light stabilizers, antifungal agents, antibacterial agents, antifouling agents, deodorants, pigments, flame retardants, antistatic agents, etc. Those that exhibit the desired function can be arbitrarily selected and blended within a range that does not impede the effects of the present invention.
なお、本実施形態において、親水滑水化処理剤は、処理剤全体における固形分の全質量が３０％以下であることが好ましく、より好ましくは２０％以下であり、特に好ましくは１０％程度である。 In this embodiment, the hydrophilic water-sliding treatment agent preferably has a total solid content of 30% or less, more preferably 20% or less, and particularly preferably about 10%. be.
＜有機ケイ素化合物（Ａ２）を含む親水滑水化処理剤＞
本実施形態の他の一つは、少なくとも１つのケイ素原子に、少なくとも１つの親水性鎖含有基と、少なくとも１つの加水分解性基とが結合している有機ケイ素化合物（Ａ）と、金属アルコキシド（Ｂ）と、を含み、前記有機ケイ素化合物（Ａ）は、以下の式（３）で表される有機ケイ素化合物（Ａ２）である、親水滑水化処理剤である。
<Hydrophilic water-sliding treatment agent containing organosilicon compound (A2)>
Another one of this embodiment is an organosilicon compound (A) in which at least one hydrophilic chain-containing group and at least one hydrolyzable group are bonded to at least one silicon atom, and a metal alkoxide. (B), and the organosilicon compound (A) is an organosilicon compound (A2) represented by the following formula (3).
すなわち、この実施形態に係る有機ケイ素化合物（Ａ２）は、両末端のケイ素原子間に親水性鎖含有基であるポリアルキレングリコール構造が結合し、両末端のケイ素原子に加水分解性基であるアルコキシ基がそれぞれ３つ結合している、いわゆる６官能タイプである点に特徴を有する。 That is, the organosilicon compound (A2) according to this embodiment has a polyalkylene glycol structure, which is a hydrophilic chain-containing group, bonded between the silicon atoms at both ends, and an alkoxy group, which is a hydrolyzable group, to the silicon atoms at both ends. It is characterized by being a so-called hexafunctional type in which three groups are bonded each.
本発明者らは、末端の加水分解性基の数が多いと反応サイトが増えるため、基材との密着性や金属アルコキシド（Ｂ）との結合性が向上する、という推測に基づいて、有機ケイ素化合物（Ａ）として、いろいろな６官能タイプの有機ケイ素化合物を金属アルコキシド（Ｂ）と組み合わせて皮膜形成を行った。
その結果、上記式（３）で表される化合物（Ａ２）を用いると、前記式（２）で表される３官能タイプの有機ケイ素化合物（Ａ１）を用いる場合と比較して、親水性を維持しつつ、滑水性が大幅に向上することがわかった。
The present inventors believe that a large number of terminal hydrolyzable groups increases the number of reaction sites, which improves the adhesion to the substrate and the bonding ability with the metal alkoxide (B). Films were formed by combining various hexafunctional type organosilicon compounds with metal alkoxides (B) as silicon compounds (A).
As a result, when the compound (A2) represented by the above formula (3) is used, the hydrophilicity is improved compared to the case where the trifunctional type organosilicon compound (A1) represented by the above formula (2) is used. It was found that the water sliding properties were significantly improved while maintaining the same.
一方、同じ６官能タイプの有機ケイ素化合物であっても、ポリアルキレングリコール構造と両末端のケイ素原子の間に水酸基やウレタン結合を有する、後述する比較例６，７の化合物の場合、親水性が低下し、滑水性の向上もみられなかった。これは、水とこれらの酸素含有極性基間に働く水素結合のためと推察される。 On the other hand, even among the same hexafunctional type organosilicon compounds, in the case of the compounds of Comparative Examples 6 and 7 described later, which have a hydroxyl group or urethane bond between the polyalkylene glycol structure and the silicon atoms at both ends, the hydrophilicity is There was no improvement in water sliding properties. This is presumed to be due to hydrogen bonding between water and these oxygen-containing polar groups.
上記の式（３）において、Ｒ８－Ｏは、炭素数１～５のアルコキシ基であるが、加水分解後に生じるアルコールが低分子となり、処理剤をより低温で乾燥し、皮膜化するためには加水分解性基の炭素数が小さい方が好ましい。メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基であることが好ましく、メトキシ基、エトキシ基であることがより好ましい。 In the above formula (3), R 8 -O is an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, but since the alcohol produced after hydrolysis becomes a low molecular weight, the treatment agent is dried at a lower temperature and formed into a film. It is preferable that the hydrolyzable group has a smaller number of carbon atoms. It is preferably a methoxy group, an ethoxy group, a propoxy group, or a butoxy group, and more preferably a methoxy group or an ethoxy group.
Ｒ９は、炭素数１～５のアルキレン基であり、入手の容易さから、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基であることが好ましく、特にプロピレン基であることが好ましい。 R 9 is an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms, and from the viewpoint of easy availability, is preferably an ethylene group, a propylene group, or a butylene group, and particularly preferably a propylene group.
前記Ｒ１０－Ｏの繰り返し数ｑは、４以上の整数であり、入手容易性の観点から、４～３０の整数であることが好ましい。ｑが４以上であることにより、親水性を発現させる鎖長が長くなり、有機ケイ素化合物（Ａ）の親水性が高まり、その結果、形成される皮膜の親水性が十分となる。
また、Ｒ１０は、炭素数１～５のアルキレン基であるが、親水性を高くしながら、水滴除去性を確保するためには、エチレン基であることが好ましい。
The repeating number q of R 10 -O is an integer of 4 or more, and is preferably an integer of 4 to 30 from the viewpoint of availability. When q is 4 or more, the chain length that exhibits hydrophilicity becomes longer, the hydrophilicity of the organosilicon compound (A) increases, and as a result, the hydrophilicity of the formed film becomes sufficient.
Further, R 10 is an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms, but is preferably an ethylene group in order to ensure water droplet removability while increasing hydrophilicity.
この実施形態に係る金属アルコキシド(Ｂ)、及びその他の成分に関しては、一つ目の実施形態において述べたと同様のものを使用することができる。 Regarding the metal alkoxide (B) and other components in this embodiment, the same ones as described in the first embodiment can be used.
＜表面処理方法、及び親水滑水性皮膜が形成された基材＞
本実施形態の他のもう一つは、親水滑水性を付与したい基材の表面に、上記した実施形態に係る、シリコーンオイル（Ｃ）を含む親水滑水化処理剤、又は有機ケイ素化合物（Ａ２）を含む親水滑水化処理剤を、接触させて親水滑水性皮膜を形成する親水滑水性皮膜形成工程を含む表面処理方法である。
本実施形態のさらにもう一つは、表面に、前記の本実施形態に係る親水滑水化処理剤の加水分解・縮重合物を含む親水滑水性皮膜が形成された基材である。
<Surface treatment method and base material on which hydrophilic and water-sliding film is formed>
Another aspect of this embodiment is to apply a hydrophilic and water-sliding treatment agent containing silicone oil (C) or an organosilicon compound (A2 This is a surface treatment method including a step of forming a hydrophilic, water-sliding film by contacting a hydrophilic, water-sliding treatment agent containing the following:
Yet another embodiment of the present invention is a base material on the surface of which a hydrophilic, water-sliding film containing a hydrolyzed/condensed product of the hydrophilic and water-sliding treatment agent according to the present embodiment is formed.
［親水滑水性皮膜形成工程］
親水滑水性皮膜形成工程では、必要に応じて前処理された基材の表面に、本実施形態に係る親水滑水化処理剤を接触させて、親水滑水性皮膜を形成する。
[Hydrophilic and slippery film formation process]
In the hydrophilic and water-sliding film forming step, a hydrophilic and water-sliding film is formed by bringing the hydrophilic and water-sliding treatment agent according to the present embodiment into contact with the surface of the base material, which has been pretreated as necessary.
親水滑水化処理剤を基材に接触させる方法としては、特に限定されるものではなく、公知の方法を適用することができる。例えば、スピンコーティング法、ディップコーティング法、スプレーコーティング法、ロールコート法、バーコート法、ダイコート法等が挙げられる。 The method of bringing the hydrophilic and water-sliding treatment agent into contact with the base material is not particularly limited, and any known method can be applied. Examples include spin coating, dip coating, spray coating, roll coating, bar coating, die coating, and the like.
親水滑水化処理剤を接触させる際の温度等の条件についても、特に限定されるものではなく、公知の条件を適用することができる。 Conditions such as temperature when bringing the hydrophilic and water-sliding treatment agent into contact are not particularly limited, and known conditions can be applied.
図１に、本実施形態に係る親水滑水性皮膜形成工程の手順の一例を示す。
本実施形態に係る親水滑水性皮膜は、親水滑水化処理剤の必須成分である有機ケイ素化合物（Ａ）、金属アルコキシド（Ｂ）及びＰＥＧ変性シリコーンオイル（Ｃ）、又は６官能タイプの有機ケイ素化合物（Ａ２）及び金属アルコキシド（Ｂ）に、その他の成分として、溶剤と、加水分解触媒等を加えて十分に攪拌・混合した処理剤を、親水滑水性を付与したい基材表面にコーティングし、加熱処理を施し、加水分解・縮重合反応を生起せしめることにより、形成することができる。
FIG. 1 shows an example of a procedure for forming a hydrophilic and water-sliding film according to the present embodiment.
The hydrophilic and water-sliding film according to the present embodiment contains an organosilicon compound (A), a metal alkoxide (B) and a PEG-modified silicone oil (C), which are essential components of a hydrophilic and water-sliding treatment agent, or a hexafunctional type organosilicon. A treatment agent obtained by adding a solvent, a hydrolysis catalyst, etc. as other components to the compound (A2) and the metal alkoxide (B) and stirring and mixing thoroughly is coated on the surface of the substrate to which hydrophilic and water-sliding properties are to be imparted, It can be formed by applying heat treatment to cause a hydrolysis/condensation reaction.
［親水滑水性皮膜］
（親水滑水性皮膜に含まれる加水分解・縮重合物）
本実施形態に係る、シリコーンオイル（Ｃ）を含む親水滑水化処理剤を接触させることにより前記基材上に形成される親水滑水性皮膜は、該親水滑水化処理剤の必須成分である、少なくとも１つのケイ素原子に、少なくとも１つの親水性鎖含有基と、少なくとも１つの加水分解性基とが結合している有機ケイ素化合物（Ａ）と、金属アルコキシド（Ｂ）と、以下の一般式（１）で表される、分子量が１０００以下のシリコーンオイル（Ｃ）と、の加水分解・縮重合物を含む。
[Hydrophilic and slippery film]
(Hydrolyzed and condensed polymers contained in hydrophilic and water-sliding film)
The hydrophilic and water-sliding film formed on the base material by contacting the hydrophilic and water-sliding treatment agent containing silicone oil (C) according to the present embodiment is an essential component of the hydrophilic and water-sliding treatment agent. , an organosilicon compound (A) in which at least one hydrophilic chain-containing group and at least one hydrolyzable group are bonded to at least one silicon atom, a metal alkoxide (B), and the following general formula: Contains a hydrolyzed/condensed product of silicone oil (C) represented by (1) and having a molecular weight of 1000 or less.
また、本実施形態に係る、有機ケイ素化合物（Ａ２）を含む親水滑水化処理剤を接触させることにより前記基材上に形成される親水滑水性皮膜は、該親水滑水化処理剤の必須成分である、少なくとも１つのケイ素原子に、少なくとも１つの親水性鎖含有基と、少なくとも１つの加水分解性基とが結合している有機ケイ素化合物（Ａ）と、金属アルコキシド（Ｂ）と、の加水分解・縮重合物を含み、前記有機ケイ素化合物（Ａ）は、以下の式（３）で表される。 Further, the hydrophilic and water-sliding film formed on the base material by contacting the hydrophilic and water-sliding treatment agent containing the organosilicon compound (A2) according to the present embodiment is an essential component of the hydrophilic and water-sliding treatment agent. an organosilicon compound (A) in which at least one hydrophilic chain-containing group and at least one hydrolyzable group are bonded to at least one silicon atom; and a metal alkoxide (B). The organosilicon compound (A), which includes a hydrolysis/condensation product, is represented by the following formula (3).
（膜厚）
本実施形態に係る親水滑水性皮膜の膜厚は、特に限定されるものではないが、好ましくは０．０５ｇ／ｍ２以上であり、より好ましくは０．１～２ｇ／ｍ２である。皮膜の膜厚を０．０５ｇ／ｍ２以上とすることにより、基材を十分に被覆できるため、基材を摩擦／摩耗や錆から保護することができる。
(film thickness)
The thickness of the hydrophilic and water-sliding film according to the present embodiment is not particularly limited, but is preferably 0.05 g/m 2 or more, more preferably 0.1 to 2 g/m 2 . By setting the film thickness of the film to 0.05 g/m 2 or more, the base material can be sufficiently covered, so that the base material can be protected from friction/abrasion and rust.
（静的接触角θＳ）
親水滑水性皮膜の静的な親水性の指標には、皮膜に対する水の静的接触角θＳを用いることができる。
図２に示すように、静的接触角θＳは、静止している液滴の液面と固体面のなす角であり、この値が小さいほど静的親液性が高い。
本実施形態に係る親水滑水性皮膜の静的接触角θＳは、４０°未満であることが好ましい。静的接触角θＳが４０°未満であれば、建築用耐汚染の分野において、十分に活用することができるばかりでなく、熱交換器の分野において、十分な活用が期待できる。
(Static contact angle θ S )
The static contact angle θ S of water with respect to the film can be used as an index of the static hydrophilicity of the hydrophilic and water-sliding film.
As shown in FIG. 2, the static contact angle θ S is the angle between the liquid surface of a stationary droplet and the solid surface, and the smaller this value is, the higher the static lyophilicity is.
The static contact angle θ S of the hydrophilic and water-sliding film according to this embodiment is preferably less than 40°. If the static contact angle θ S is less than 40°, it can be fully utilized not only in the field of architectural pollution resistance, but also in the field of heat exchangers.
（滑落角θＴ）
親水滑水性皮膜の滑水性の指標の一つとして、滑落角θＴを用いることができる。
図３に示すように、滑落角θＴは、徐々に固体面を傾けて液滴が滑落し始めるのに要する固体面の傾斜角であり、この値が小さいほど、滑水性に優れる。
本実施形態に係る親水性皮膜は、皮膜に対する水の滑落角θＴが、１０μＬの水滴量に対して、２５°以下であることが好ましく、より好ましくは２０°以下である。なお、水の滑落角θＴの下限値は、特に限定されるものではなく、低ければ低いほうが好ましい。
(Sliding angle θ T )
The sliding angle θ T can be used as one of the indicators of the water sliding property of a hydrophilic water sliding film.
As shown in FIG. 3, the sliding angle θ T is the inclination angle of the solid surface required for the solid surface to gradually tilt so that the droplet starts sliding down, and the smaller this value is, the better the water sliding property is.
In the hydrophilic film according to the present embodiment, the sliding angle θ T of water relative to the film is preferably 25° or less, more preferably 20° or less for a water droplet amount of 10 μL. Note that the lower limit of the water sliding angle θ T is not particularly limited, and the lower the lower the better.
（接触角ヒステリシス（Δθ＝θＡ－θＲ））
親水滑水性皮膜の滑水性の他の指標として、接触角ヒステリシス（Δθ）も用いることができる。
接触角ヒステリシスΔθは、固体表面に接した液滴の拡張収縮法による前進接触角θＡと後退接触角θＲの差（θＡ－θＲ）から求めることができる。
図４に示すように、前進接触角θＡは、固体表面に形成した液滴にシリンジの針を刺して、液量を徐々に増やしていった際に、三相接触線が前進するときの接触角である。
また、図５に示すように、後退接触角θＲは、液滴を徐々に吸引していった際に、三相接触線が後退するときの接触角である。
前進接触角と後退接触角は、値が小さいほど動的親水性が高いことを示し、接触角ヒステリシスは、値が小さいほど、滑水性が高いことを示す。
(Contact angle hysteresis (Δθ=θ A −θ R ))
Contact angle hysteresis (Δθ) can also be used as another index of the water sliding property of a hydrophilic water sliding film.
The contact angle hysteresis Δθ can be determined from the difference (θ A −θ R ) between the advancing contact angle θ A and the receding contact angle θ R obtained by the expansion-contraction method of a droplet in contact with a solid surface.
As shown in Figure 4, the advancing contact angle θ A is the value of the advancing contact angle θ A when the three-phase contact line moves forward when a syringe needle is inserted into a droplet formed on a solid surface and the liquid volume is gradually increased. It is the contact angle.
Further, as shown in FIG. 5, the receding contact angle θ R is the contact angle when the three-phase contact line recedes when the droplet is gradually sucked.
The smaller the value of the advancing contact angle and the receding contact angle, the higher the dynamic hydrophilicity, and the smaller the value of the contact angle hysteresis, the higher the hydrophilicity.
（加水分解安定性）
水滴又は水膜に接することを前提とする基材に形成する親水滑水性皮膜には、加水分解安定性が欠かせない。
本実施形態に係る親水滑水性皮膜には、水に接する時間が長くても、静的接触角θＳ、前進接触角θＡ、後退接触角θＲ、及び接触角ヒステリシスΔθの値の変化が少ないことが好ましい。
(Hydrolytic stability)
Hydrolytic stability is essential for hydrophilic and water-sliding films formed on substrates that are intended to come into contact with water droplets or water films.
The hydrophilic and water-sliding film according to the present embodiment has a static contact angle θ S , an advancing contact angle θ A , a receding contact angle θ R , and a contact angle hysteresis Δθ whose values do not change even if the film is in contact with water for a long time. Preferably less.
［基材］
本実施形態に係る基材は、前記親水滑水化処理剤を接触させることにより、前記の有機ケイ素化合物（Ａ）、金属アルコキシド（Ｂ）、及び分子量が１０００以下のシリコーンオイル（Ｃ）の加水分解・縮重合物含む親水滑水性皮膜、又は有機ケイ素化合物（Ａ２）及び金属アルコキシド（Ｂ）の加水分解・縮重合物を含む親水滑水性皮膜を生成できるものであれば、特に限定されない。例えば、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、スチレン樹脂、アクリル－スチレン共重合樹脂、セルロース樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリビニルアルコール等の熱可塑性樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂等の熱硬化性樹脂等の樹脂製の基材が挙げられる。
また、セラミックスやガラス、鉄、シリコン、銅、亜鉛、アルミニウム等の金属、さらには、前記した金属を含む合金等が挙げられる。
[Base material]
The base material according to the present embodiment is produced by adding hydration of the organosilicon compound (A), metal alkoxide (B), and silicone oil (C) having a molecular weight of 1000 or less by bringing the hydrophilic water-sliding treatment agent into contact with the base material. It is not particularly limited as long as it can produce a hydrophilic, water-sliding film containing a decomposition/condensation product, or a hydrophilic, water-sliding film containing a hydrolysis/condensation product of the organosilicon compound (A2) and metal alkoxide (B). For example, acrylic resin, polycarbonate resin, polyester resin, styrene resin, acrylic-styrene copolymer resin, cellulose resin, polyolefin resin, thermoplastic resin such as polyvinyl alcohol, phenolic resin, urea resin, melamine resin, epoxy resin, unsaturated polyester. Examples include base materials made of resins such as thermosetting resins such as silicone resins and urethane resins.
Other examples include ceramics, glass, metals such as iron, silicon, copper, zinc, and aluminum, and alloys containing the above-mentioned metals.
なお、親水滑水性皮膜形成工程の前に、基材に対して、脱脂処理および脱脂後の水洗処理を行う脱脂処理工程を実施してもよい。 Note that, before the hydrophilic and water-sliding film forming step, the base material may be subjected to a degreasing treatment step in which a degreasing treatment and a water washing treatment after degreasing are performed.
あるいは、樹脂基材には、易接着処理等の前処理を実施してもよい。易接着処理としては、例えば、コロナ処理、プラズマ処理、紫外線処理、シラン系化合物、シリカ（ＳｉＯ２）皮膜や樹脂によるプライマー処理等が挙げられる。また、金属や合金基材には、ＳｉＯ２皮膜を被覆してもよい。これにより親水滑水性皮膜と基材との密着性が向上し、アルカリ処理、又は酸処理に対して皮膜の耐久性、金属や合金基材の防食性を向上させることができる。 Alternatively, the resin base material may be subjected to pre-treatment such as adhesion-promoting treatment. Examples of the adhesion-facilitating treatment include corona treatment, plasma treatment, ultraviolet treatment, and primer treatment with a silane compound, silica (SiO 2 ) film, or resin. Moreover, a metal or alloy base material may be coated with a SiO 2 film. This improves the adhesion between the hydrophilic and water-sliding coating and the base material, improves the durability of the coating against alkali treatment or acid treatment, and improves the corrosion resistance of metal and alloy base materials.
例えば、親水性と水滴除去性との両者が要求され、また、セルフクリーニング機能が望まれる用途として、熱交換器用フィン材が挙げられるが、熱交換器用フィン材の基材となるアルミニウムに対しても、本発明の表面処理方法は、好適に適用することができる。 For example, heat exchanger fin materials are an example of an application that requires both hydrophilicity and water droplet removability, and also requires a self-cleaning function. The surface treatment method of the present invention can also be suitably applied.
また、基材の形状としても、特に限定されるもではなく、例えば、平面、曲面、あるいは、多数の面が組み合わさった三次元的構造であってもよい。 Further, the shape of the base material is not particularly limited, and may be, for example, a flat surface, a curved surface, or a three-dimensional structure in which many surfaces are combined.
次に、本発明の実施例について説明するが、本発明はこれら実施例等に限定されるものではない。 Next, examples of the present invention will be described, but the present invention is not limited to these examples.
＜ＰＥＧ変性シリコーンオイルの有無、分子量の検討＞
（実施例１、２、比較例１～５）
有機ケイ素化合物（Ａ）として、以下の式（６）に示す化合物ＰＥＧ９－１２－Ｓｉ（Ｇｅｌｅｓｔ，Ｉｎｃ．）（Ａ１）を２.３５ｇ、金属アルコキシド（Ｂ）として、テトラエトキシシランＴＥＯＳ（和光純薬工業(現富士フィルム和光純薬)社）を５.１７ｇ（モル比Ａ／Ｂ＝０．１５）秤量し、さらに以下の表１に示す各種のＰＥＧ変性シリコーンオイル（Ｇｅｌｅｓｔ，Ｉｎｃ．）を０.１６ｇ（皮膜化後に残る有機ケイ素化合物（Ａ１）と金属アルコキシド（Ｂ）の成分由来の質量に対して３質量％に相当）秤量して混合し、これらとエタノール４４.５ｍＬ、０.０１Ｍ塩酸１４.８ｍＬとを室温で一晩攪拌して、実施例１，２及び比較例１～４に係る親水滑水化処理剤を作製した。
<Examination of presence/absence of PEG-modified silicone oil and molecular weight>
(Examples 1 and 2, Comparative Examples 1 to 5)
As the organosilicon compound (A), 2.35 g of the compound PEG9-12-Si (Gelest, Inc.) (A1) shown in the following formula (6), as the metal alkoxide (B), tetraethoxysilane TEOS (Wako Pure Weighed 5.17 g (molar ratio A/B = 0.15) of Yaku Kogyo (currently Fuji Film Wako Pure Chemical), and further added various PEG-modified silicone oils (Gelest, Inc.) shown in Table 1 below. 0.16 g (equivalent to 3% by mass based on the mass derived from the components of organosilicon compound (A1) and metal alkoxide (B) remaining after film formation) was weighed and mixed, and these and 44.5 mL of ethanol, 0.01 M 14.8 mL of hydrochloric acid was stirred at room temperature overnight to produce hydrophilic and water-smoothing treatment agents according to Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 4.
また、比較例５に係る親水滑水化処理剤は、ＰＥＧ変性シリコーンオイルを混合しない以外は実施例１と同様にして、作製した。この親水滑水化処理剤は、先行技術文献の特許文献１に記載されたものである。 Moreover, a hydrophilic and water-sliding treatment agent according to Comparative Example 5 was produced in the same manner as in Example 1 except that PEG-modified silicone oil was not mixed. This hydrophilic water-sliding treatment agent is described in Patent Document 1, a prior art document.
これらの処理剤を、４０ｍｍ×４０ｍｍのガラス製基材上にスピンコートし、３時間８０℃で乾燥後、水洗浄して、厚さ３００ｎｍ程度の親水滑水性皮膜を形成した。 These treatment agents were spin-coated onto a 40 mm x 40 mm glass base material, dried at 80° C. for 3 hours, and then washed with water to form a hydrophilic and water-sliding film with a thickness of about 300 nm.
実施例１，２及び比較例１～５の静的接触角θＳ、前進接触角θＡ、後退接触角θＲ、接触角ヒステリシスΔθ、及び１０μＬの水滴に対する滑落角θＴを表２に示す。なお、「－」は未測定を表す。 Table 2 shows the static contact angle θ S , advancing contact angle θ A , receding contact angle θ R , contact angle hysteresis Δθ, and sliding angle θ T for a 10 μL water droplet in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 5. . Note that "-" indicates not measured.
表１に示すように、ＰＥＧ変性シリコーンオイルは、分子量が小さいほど粘性も小さいから、分子量が１０００以下のＰＥＧ変性シリコーンオイル（Ｃ）を、有機ケイ素化合物（Ａ）及び金属アルコキシド（Ｂ）に添加した実施例１、２に係る親水滑水化処理剤においては、粘度の上昇が抑えられており、表２からは、この処理剤を用いて形成された親水滑水性皮膜は、静的な親水性を示す接触角θＳの値が３０°台前半であり、動的な親水性を示すθＡ、θＲも比較例５より小さく、親水性が向上していることがわかった。
一方、接触角ヒステリシスΔθ及び滑落角θＴの値は、ＰＥＧ変性シリコーンオイルを添加しない比較例５よりは若干高めになったが、特に、ＤＢＥ―７１２を添加した実施例１においては、Δθは１０°未満、θＴは２５°未満と、比較例５とほぼ遜色のない滑水性を維持できることがわかった。
As shown in Table 1, the lower the molecular weight of PEG-modified silicone oil, the lower the viscosity. Therefore, PEG-modified silicone oil (C) with a molecular weight of 1000 or less is added to the organosilicon compound (A) and metal alkoxide (B). In the hydrophilic and water-sliding treatment agents according to Examples 1 and 2, the increase in viscosity was suppressed, and Table 2 shows that the hydrophilic and water-sliding film formed using this treatment agent had a static hydrophilic and water-sliding coating. The value of the contact angle θ S , which indicates the hydrophilicity, was in the low 30° range, and θ A and θ R , which indicate the dynamic hydrophilicity, were also smaller than those of Comparative Example 5, indicating that the hydrophilicity was improved.
On the other hand, the values of contact angle hysteresis Δθ and sliding angle θ T were slightly higher than those of Comparative Example 5 in which no PEG-modified silicone oil was added, but especially in Example 1 in which DBE-712 was added, Δθ was It was found that water sliding properties, which were less than 10° and θ T less than 25°, were comparable to those of Comparative Example 5.
（ＰＥＧ変性シリコーンオイルの添加量）
実施例１におけるＰＥＧ変性シリコーンオイルＤＢＥ－７１２の添加量を、有機ケイ素化合物（Ａ）と金属アルコキシド（Ｂ）の合計質量に対して変化させた親水滑水化処理剤を作製し、親水滑水性皮膜を形成した。
ＤＢＥ－７１２の添加有無及び添加量の変化に対する静的接触角θＳ、前進接触角θＡ、後退接触角θＲ、接触角ヒステリシスΔθ、及び滑落角θＴの測定結果を表３に示す。また、図６に静的接触角θＳ、前進接触角θＡ、後退接触角θＲ、の変化を、図７に接触角ヒステリシスΔθの変化を、図８に滑落角θＴの変化を示す。
(Additional amount of PEG-modified silicone oil)
A hydrophilic water-sliding treatment agent was prepared in which the amount of PEG-modified silicone oil DBE-712 added in Example 1 was changed with respect to the total mass of the organosilicon compound (A) and metal alkoxide (B), and the hydrophilic water-sliding property was A film was formed.
Table 3 shows the measurement results of static contact angle θ S , advancing contact angle θ A , receding contact angle θ R , contact angle hysteresis Δθ, and sliding angle θ T with respect to changes in the presence or absence of addition of DBE-712 and the amount added. Furthermore, Fig. 6 shows the changes in the static contact angle θ S , advancing contact angle θ A , and receding contact angle θ R , Fig. 7 shows the changes in the contact angle hysteresis Δθ, and Fig. 8 shows the changes in the sliding angle θ T . .
図６からは、ＤＢＥ－７１２添加による親水性の向上は、０．０１～１０質量％の添加で効果があることがわかった。
一方、滑水性については、図７、８から、０．０１～５質量％程度のＤＢＥ－７１２の添加であれば、無添加の場合と遜色のない接触角ヒステリシスΔθ、及び滑落角θＴを維持できることがわかった。
From FIG. 6, it was found that the improvement in hydrophilicity due to the addition of DBE-712 was effective when added in an amount of 0.01 to 10% by mass.
On the other hand, regarding water sliding properties, from Figures 7 and 8, when DBE-712 is added in an amount of about 0.01 to 5% by mass, the contact angle hysteresis Δθ and sliding angle θ T are comparable to those without additives. It turns out that it can be maintained.
（加水分解安定性）
実施例１、及び比較例５で作製した親水滑水性皮膜を水中に７日間浸漬し、２４時間ごとに皮膜を取り出し、静的接触角θＳ、前進接触角θＡ、後退接触角θＲを測定した。
実施例１についての結果を表４及び図９に、比較例５についての結果を表５及び図１０に示す。
(Hydrolytic stability)
The hydrophilic and water-sliding coatings prepared in Example 1 and Comparative Example 5 were immersed in water for 7 days, and the coatings were taken out every 24 hours, and the static contact angle θ S , advancing contact angle θ A , and receding contact angle θ R were measured. It was measured.
The results for Example 1 are shown in Table 4 and FIG. 9, and the results for Comparative Example 5 are shown in Table 5 and FIG. 10.
実施例１に係る親水滑水性皮膜の結果を示す表４及び図９と、従来例に相当する比較例５に係る親水滑水性皮膜の結果を示す表５及び図１０とを対比すると、従来の皮膜（比較例５）は時間の経過とともに親水性が上がるものの、滑水性は大幅に悪化していた。一方、分子量１０００以下のＰＥＧ変性シリコーンオイル（Ｃ）を添加して作製した皮膜（実施例１）は、静的接触角θＳ、前進接触角θＡ、後退接触角θＲ、及び接触角ヒステリシスΔθに大きな経時変化がなく、加水分解安定性に優れることがわかった。 Comparing Table 4 and FIG. 9 showing the results of the hydrophilic, water-sliding film according to Example 1 with Table 5 and FIG. 10 showing the results of the hydrophilic, water-sliding film of Comparative Example 5, which corresponds to the conventional example, it is found that Although the film (Comparative Example 5) became more hydrophilic with the passage of time, its water sliding properties significantly deteriorated. On the other hand, the film (Example 1) prepared by adding PEG-modified silicone oil (C) with a molecular weight of 1000 or less had a static contact angle θ S , an advancing contact angle θ A , a receding contact angle θ R , and a contact angle hysteresis. It was found that there was no significant change in Δθ over time, indicating excellent hydrolytic stability.
＜有機ケイ素化合物の検討＞
（実施例３、比較例６～８）
有機ケイ素化合物（Ａ）として、式（６）に示す化合物に替えて、以下の式（７）に示すポリエチレングリコールを有するシラン（Ｇｅｌｅｓｔ，Ｉｎｃ．：以下、「ＰＥＧ２５－３０－Ｓｉ２」という。）（Ａ２）を用い、金属アルコキシド（Ｂ）としてＴＥＯＳを用い、Ａ／Ｂのモル比０．１５で混合し、固形分が約１２質量％となるようにエタノールと塩酸を加え、室温で一晩攪拌して前駆体液を作製した以外は、比較例５と同様にして、実施例３に係る親水滑水性皮膜を形成した。
<Study of organosilicon compounds>
(Example 3, Comparative Examples 6 to 8)
As the organosilicon compound (A), instead of the compound shown in formula (6), a silane having polyethylene glycol shown in the following formula (7) (Gelest, Inc.: hereinafter referred to as "PEG25-30-Si2") is used. (A2) and TEOS as the metal alkoxide (B) were mixed at a molar ratio of A/B of 0.15, ethanol and hydrochloric acid were added so that the solid content was approximately 12% by mass, and overnight at room temperature. A hydrophilic, water-sliding coating according to Example 3 was formed in the same manner as Comparative Example 5, except that the precursor liquid was prepared by stirring.
有機ケイ素化合物として、以下の式（８）～（１０）に示す化合物を用いた以外は、比較例５と同様にして、それぞれ比較例６～８に係る親水滑水性皮膜を形成した。 Hydrophilic and water-sliding films according to Comparative Examples 6 to 8 were formed in the same manner as Comparative Example 5, except that compounds shown in the following formulas (8) to (10) were used as organosilicon compounds.
実施例３及び比較例６～８に係る親水滑水性皮膜の静的接触角θＳ、前進接触角θＡ、後退接触角θＲ、及び接触角ヒステリシスΔθを比較例５に係る皮膜とともに表６に示す。
なお「…」は、前進接触角θＡ、後退接触角θＲ、及び接触角ヒステリシスΔθが、測定できないほど滑水性が悪かったことを示す。
The static contact angle θ S , advancing contact angle θ A , receding contact angle θ R , and contact angle hysteresis Δθ of the hydrophilic hydrogliding coatings according to Example 3 and Comparative Examples 6 to 8 are shown in Table 6 along with the coating according to Comparative Example 5. Shown below.
Note that "..." indicates that the sliding property was so poor that the advancing contact angle θ A , the receding contact angle θ R , and the contact angle hysteresis Δθ could not be measured.
表６の結果から、有機ケイ素化合物として、ＰＥＧを含む親水性鎖基と加水分解性基を６個有する実施例３のＰＥＧ２５－３０－Ｓｉ２を用いて作製した実施例３に係る皮膜は、静的接触角θＳ、前進接触角θＡ、及び後退接触角θＲが小さく、静的及び動的な親水性が優れているばかりでなく、接触角ヒステリシスΔθが小ささから、従来例である比較例５に係る皮膜と比べて、滑水性が格段に向上していることがわかった。
これに対して、ＰＥＧを含む親水性鎖基と加水分解性基を６個有するが、ＯＨ基やＮＨＣＯＯ基を有する比較例６，７を用いて作製した比較例６、７に係る皮膜は、比較例５の親水滑水性を上回ることはなかった。
また、比較例８として検討した、ＰＥＧユニットを有さないＥＧ２－ＯＨ－Ｓｉを用いて作製した皮膜では、滑水性を得ることができなかった。
From the results in Table 6, it can be seen that the film according to Example 3 produced using PEG25-30-Si2 of Example 3, which has a hydrophilic chain group containing PEG and six hydrolyzable groups, as an organosilicon compound, It is a conventional example because not only the target contact angle θ S , the advancing contact angle θ A , and the receding contact angle θ R are small, and the static and dynamic hydrophilicity is excellent, but also the contact angle hysteresis Δθ is small. It was found that the water sliding properties were significantly improved compared to the film according to Comparative Example 5.
On the other hand, the films of Comparative Examples 6 and 7, which had six hydrophilic chain groups containing PEG and six hydrolyzable groups, but also had OH groups and NHCOO groups, were prepared using Comparative Examples 6 and 7. The hydrophilic and hydrolubricious properties of Comparative Example 5 were not exceeded.
Furthermore, the film prepared using EG2-OH-Si without a PEG unit, which was examined as Comparative Example 8, could not obtain water sliding properties.
（有機ケイ素化合物（Ａ２）／金属アルコキシド（Ｂ））
実施例３において用いたＰＥＧ－２５－３０－Ｓｉ２とＴＥＯＳのモル比を変更し、親水滑水性皮膜を形成した場合の、静的接触角θＳ、前進接触角θＡ、後退接触角θＲ、及び接触角ヒステリシスΔθを以下の表７に示す。
(Organosilicon compound (A2)/metal alkoxide (B))
Static contact angle θ S , advancing contact angle θ A , and receding contact angle θ R when a hydrophilic and hydrogliding film was formed by changing the molar ratio of PEG-25-30-Si2 and TEOS used in Example 3. , and the contact angle hysteresis Δθ are shown in Table 7 below.
表７から、ＰＥＧ－２５－３０－Ｓｉ２とＴＥＯＳのモル比は、０．３以下であれば、従来例である比較例５より優れた親水性、滑水性が得られることがわかった。 From Table 7, it was found that when the molar ratio of PEG-25-30-Si2 and TEOS is 0.3 or less, hydrophilicity and water sliding properties superior to those of Comparative Example 5, which is a conventional example, can be obtained.
（滑落角）
実施例３及び比較例５に係る皮膜の滑落角θＴを、水滴サイズ１～５０μＬに変更して測定した。
結果を以下の表８、及び図１１に示す。なお、「－」は未測定を表す。
(slip angle)
The sliding angle θ T of the films according to Example 3 and Comparative Example 5 was measured by changing the water droplet size from 1 to 50 μL.
The results are shown in Table 8 below and FIG. 11. Note that "-" indicates not measured.
表８及び図１１から、実施例３に係るＰＥＧ－２５－３０－Ｓｉ２を用いて作製した親水滑水性皮膜上では、２μＬの水滴が２４°の傾きθＴで滑水することがわかった。
従来の比較例５に係る皮膜では、５μＬの水滴を滑水するために４２°の傾きが必要で、２μＬ以下の水滴は滑水することができなかった。
From Table 8 and FIG. 11, it was found that on the hydrophilic and water-sliding film prepared using PEG-25-30-Si2 according to Example 3, a 2 μL water droplet slid at an inclination θ T of 24°.
In the conventional film according to Comparative Example 5, an inclination of 42° was required to slide water droplets of 5 μL, and water droplets of 2 μL or less could not slide.
（加水分解安定性）
実施例３で作製した親水滑水性皮膜を水中に７日間浸漬し、２４時間ごとに皮膜を取り出し、静的接触角θＳ、前進接触角θＡ、後退接触角θＲ、及び接触角ヒステリシスΔθを測定した。
実施例３についての結果を表９及び図１２に示す。
(Hydrolytic stability)
The hydrophilic hydrogliding film prepared in Example 3 was immersed in water for 7 days, and the film was taken out every 24 hours to determine the static contact angle θ S , advancing contact angle θ A , receding contact angle θ R , and contact angle hysteresis Δθ was measured.
The results for Example 3 are shown in Table 9 and FIG. 12.
実施例３に係る親水滑水性皮膜の結果を示す表９及び図１２を、従来例に相当する比較例５に係る親水滑水性皮膜の結果を示す表５及び図１０と対比すると、従来の皮膜は時間の経過とともに親水性が上がるものの、滑水性は大幅に悪化したが、ＰＥＧ２５－３０－Ｓｉ２を用いて作製した皮膜は、静的接触角θＳ、前進接触角θＡ、後退接触角θＲ、及び接触角ヒステリシスΔθに大きな経時変化がなく、加水分解安定性に優れることがわかった。 Comparing Table 9 and FIG. 12 showing the results of the hydrophilic and water-sliding film according to Example 3 with Table 5 and FIG. 10 showing the results of the hydrophilic and water-sliding film according to Comparative Example 5, which corresponds to the conventional example, it is found that the conventional film Although the hydrophilicity of PEG25-30 - Si2 increased with the passage of time, its hydrophilicity significantly deteriorated. It was found that R and contact angle hysteresis Δθ did not change significantly over time, indicating excellent hydrolytic stability.
本実施形態に係る親水滑水化処理剤を用いて形成された親水滑水性皮膜は、親水性と滑水性を併せ持つため、セルフクリーニング機能を発揮する部材に適用することができる。このため、親水性と滑水性との両立が要求され、セルフクリーニング機能が望まれる用途、例えば、空気を熱源とするヒートポンプシステム等や、輸送用機器等に使用される熱交換器の部材を挙げることができ、とりわけ、熱交換器用フィン材として、好適に用いることができる。 The hydrophilic and water-sliding film formed using the hydrophilic and water-sliding treatment agent according to the present embodiment has both hydrophilicity and water-sliding property, and therefore can be applied to members that exhibit a self-cleaning function. For this reason, there are applications where both hydrophilicity and water sliding properties are required and a self-cleaning function is desired, such as heat pump systems that use air as a heat source, and heat exchanger components used in transportation equipment. In particular, it can be suitably used as a fin material for heat exchangers.
また、冷凍設備、送電設備、通信設備、道路周辺設備等の各種部材、あるいは、自動車や車両、建築物等の窓ガラス等、水に接する環境中において親水性と水滴除去性との両者が要求され、セルフクリーニング機能が望まれる分野に、幅広く適用することが可能である。
In addition, both hydrophilicity and water droplet removability are required in environments that come into contact with water, such as various parts such as refrigeration equipment, power transmission equipment, communication equipment, road peripheral equipment, or window glass of automobiles, vehicles, buildings, etc. It can be widely applied to fields where a self-cleaning function is desired.
Claims (13)
金属アルコキシド（Ｂ）と、
以下の一般式（１）で表される、分子量が１０００以下のシリコーンオイル（Ｃ）、
を含む親水滑水化処理剤。
metal alkoxide (B);
Silicone oil (C) with a molecular weight of 1000 or less, represented by the following general formula (1),
A hydrophilic and water-sliding treatment agent containing
金属アルコキシド（Ｂ）と、
を含み、
前記有機ケイ素化合物（Ａ）は、以下の式（３）で表される有機ケイ素化合物（Ａ２）である、親水滑水化処理剤。
metal alkoxide (B);
including;
The organosilicon compound (A) is a hydrophilic water-sliding treatment agent, which is an organosilicon compound (A2) represented by the following formula (3).
少なくとも１つのケイ素原子に、少なくとも１つの親水性鎖含有基と、少なくとも１つの加水分解性基とが結合している有機ケイ素化合物（Ａ）と、
金属アルコキシド（Ｂ）と、
以下の一般式（１）で表される、分子量が１０００以下のシリコーンオイル（Ｃ）と、
の加水分解・縮重合物を含む親水滑水性皮膜が形成された基材。
an organosilicon compound (A) in which at least one hydrophilic chain-containing group and at least one hydrolyzable group are bonded to at least one silicon atom;
metal alkoxide (B);
A silicone oil (C) having a molecular weight of 1000 or less, represented by the following general formula (1),
A base material on which a hydrophilic, water-sliding film containing a hydrolyzed/condensed product of
少なくとも１つのケイ素原子に、少なくとも１つの親水性鎖含有基と、少なくとも１つの加水分解性基とが結合している有機ケイ素化合物（Ａ）と、
金属アルコキシド（Ｂ）と、の加水分解・縮重合物を含み、
前記有機ケイ素化合物（Ａ）は、以下の式（３）で表される有機ケイ素化合物（Ａ２）である、親水滑水性皮膜が形成された基材。
an organosilicon compound (A) in which at least one hydrophilic chain-containing group and at least one hydrolyzable group are bonded to at least one silicon atom;
Contains a hydrolysis/condensation product of metal alkoxide (B),
The organosilicon compound (A) is an organosilicon compound (A2) represented by the following formula (3), and is a base material on which a hydrophilic and water-sliding film is formed.
The base material according to any one of claims 8 to 11, wherein the base material is a fin material for a heat exchanger.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2022135990A JP2024032373A (en) | 2022-08-29 | 2022-08-29 | Hydrophilic and water-sliding treatment agent, surface treatment method using the hydrophilic and water-sliding treatment agent, and base material on which a hydrophilic and water-sliding film is formed |
| PCT/JP2023/030803 WO2024048468A1 (en) | 2022-08-29 | 2023-08-25 | Hydrophilic gliding agent, surface treatment method using hydrophilic gliding agent, and base material having hydrophilic gliding film formed thereon |
Applications Claiming Priority (1)
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