JP2978421B2 - 撥水剤組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の技術分野】本発明は基材に処理することによ
り、良好な撥水性を有する被膜を形成する撥水剤組成物
に関し、さらに詳しくは自動車、船舶などの窓ガラスに
処理することにより、雨天時などの視界確保に有効な撥
水性を付与することができる撥水剤組成物に関する。

【０００２】

【発明の技術的背景とその問題点】従来、ガラスの撥水
処理剤としては、ポリジメチルシロキサンをアルコール
等の溶媒に分散した組成物が市販されている。しかしな
がら、これらの組成物は撥水性の持続性が十分でないと
いう問題があり、これに対してフルオロアルキルシラン
等を配合した撥水剤組成物が提案されている。例えば、
分子鎖長の異なるフルオロアルキル基含有アルコキシシ
ランを２種類以上使用してガラス等の基材上に撥水性被
膜を形成する方法（特開平５−96679号公報参照）、フ
ッ素原子を有するシラン化合物をガラス表面に被覆して
撥水性を付与する方法（特開平５−96681 号公報参
照）、フルオロアルキル基含有アルコキシシランなどの
撥水剤と二酸化ケイ素を飽和させた珪フッ化水素酸の水
溶液との混合物を基材表面に形成させて撥水性を付与す
る方法（特開平５−97474 号公報、同５−97477 号公
報、同５−97478 号公報参照）、パーフルオロアルキル
基を含有するオルガノシラザン共重合体と有機溶剤から
なる撥水性を付与する被膜形成剤組成物（特開平５−31
1121号公報参照）、フルオロアルキルシラン、酸触媒、
アルコールおよび水からなる撥水処理剤（特開平５−31
1156号公報参照）、フルオロアルキルシランと金属アル
コキシドとの部分加水分解物、水および酸触媒を含有す
る撥水処理剤（特開平５−319867号公報参照）などが知
られている。しかしながら、これらに示されるフルオロ
アルキル基含有シランを用いた撥水剤においては、特殊
な溶媒を使用する必要がある、加熱処理が必要である、
あるいは拭き取りなどの後処理が必要である、などの問
題があった。また得られる撥水処理ガラスは水を弾いて
水滴を形成するが、この場合の接触角から評価した撥水
性は良好であるが、水滴の処理ガラス面からの落下は必
ずしも十分なものではなく、処理ガラスを自動車の窓ガ
ラスとして使用する場合、良好な視界を得るためにはさ
らに改善が望まれていた。

【０００３】

【発明の目的】本発明は加熱をすることなく室温で処理
ができ、持続性に優れた良好な撥水性を付与することが
でき、処理面からの水滴の落下が容易なために良好な視
界が確保できる撥水処理ガラスなどを得ることができる
撥水剤組成物を提供することを目的とする。本発明者ら
は上記問題点を解決すべく鋭意研究した結果、フルオロ
アルキル基含有アルコキシシランを主成分とし、これに
特定のアルコキシシランを配合し、さらに加水分解触媒
と有機溶媒を使用することにより、良好な特性を有する
撥水剤組成物が得られることを見出し、本発明を完成す
るに至った。すなわち、本発明の撥水剤組成物は (A) 一般式 CF₃(CF₂)_m(CH₂)_nSiR_pX_3-p (1) （式中、 Rは置換あるいは非置換の１価の炭化水素基、
Xはアルコキシ基、ｍは０〜10の整数、ｎは２〜10の整
数、ｐは０〜２の整数を表す）で示される化合物0.05〜
10.0重量％ (B) 一般式 R¹ _qSiY_4-q (2) （式中、R¹は同一あるいは相異なる非置換の１価の炭化
水素基、 Yはアルコキシ基、ｑは１〜３の整数を表す）
で示される化合物0.05〜10.0重量％ (C) 加水分解触媒 0.001〜10.0重量％ (D) 有機溶媒 2.0〜99.8重量％ を含有することを特徴とする。

【０００４】本発明の成分(A) は、一般式(1) で示され
るフルオロアルキル基含有アルコキシシランである。式
中、R は置換あるいは非置換の１価の炭化水素基を示
し、メチル基、エチル基、プロピル基、ヘキシル基など
のアルキル基、ビニル基、アリル基などのアルケニル
基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などのシクロ
アルキル基、シクロヘキセニル基、シクロ−２，４−ヘ
キサジエニル基などのシクロアルケニル基、フェニル
基、トリル基などのアリール基、ベンジル基、フェニル
エチル基、スチリル基などのアラルキル基、あるいはこ
れらの基の一部がハロゲン原子、アミノ基、水酸基、ア
ルコキシ基などで置換されたものなどが例示される。こ
れらの中でも、得られる被膜の撥水性が良好なことか
ら、炭素数１〜18のアルキル基、アリール基が好まし
く、特に炭素数１〜４のアルキル基が好ましい。また X
は良好なポットライフを有する組成物が得られることか
ら、メトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、ｎ−
プロポキシ基、ｎ−ブトキシ基などのアルコキシ基であ
り、組成物の硬化性、得られる被膜の撥水性が良好なこ
とから、特にメトキシ基、エトキシ基が好ましい。成分
(A) のフルオロアルキル基において、ｍは０〜10の整数
であり、この範囲であることによって、良好な硬化性と
撥水性を有する組成物が得られ、好ましくは４〜８の整
数である。またｎは２〜10の整数であり、得られる原料
の合成のし易さと良好な撥水性が得られることから、好
ましくは２である。また成分(A) において、ｐは０〜２
の整数であり、得られる被膜の撥水性が良好なことから
０または１であることが好ましい。成分(A) としては、
具体的には、 CF₃CH₂CH₂Si(OCH₃)₃、 CF₃(CF₂)₅CH₂CH₂Si(OCH₃)₃、 CF₃(CF₂)₇CH₂CH₂Si(OCH₃)₃、 CF₃(CF₂)₇CH₂CH₂Si(OC₂H₅)₃ 、 CF₃CH₂CH₂Si(CH₃)(OCH₃)₂ 、 CF₃(CF₂)₅CH₂CH₂Si(CH₃)(OCH₃)₂ 、 CF₃(CF₂)₇CH₂CH₂Si(CH₃)(OCH₃)₂ などが例示される。成分(A) の配合量は、本発明の組成
物中0.05〜10.0重量％であり、好ましくは0.2〜 5.0重
量％である。0.05重量％よりも少ないと良好な撥水性が
得られず、10.0重量％よりも多いと基材表面に均一に塗
布できないために、拭き取りなどの後処理が必要になり
好ましくない。

【０００５】本発明の成分(B) は、一般式(2) で示され
る炭化水素基含有アルコキシシランである。式中、R¹は
同一あるいは相異なる非置換の１価の炭化水素基を示
し、メチル基、エチル基、プロピル基、ヘキシル基など
のアルキル基、ビニル基、アリル基などのアルケニル
基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基などのシクロ
アルキル基、シクロヘキセニル基、シクロ−２，４−ヘ
キサジエニル基などのシクロアルケニル基、フェニル
基、トリル基などのアリール基、ベンジル基、フェニル
エチル基、スチリル基などのアラルキル基などが例示さ
れる。これらの中でも、得られる被膜の撥水性が良好で
水滴が容易に落下することから、炭素数１〜18のアルキ
ル基が好ましく、特に炭素数１〜４のアルキル基が好ま
しい。また Yは良好なポットライフを有する組成物が得
られることから前記 Xと同様なアルコキシ基であり、特
にメトキシ基、エトキシ基が好ましい。また成分(B) に
おいて、ｑは１〜３の整数であり、得られる被膜の撥水
性が良好で水滴が容易に落下することから２または３で
あることが好ましく、特に２であることが好ましい。成
分(B) としては、具体的には CH₃Si(OCH₃)₃、 (CH₃)₂Si(OCH₃)₂ 、 (CH₃)₃Si(OCH₃)、 (CH₃)₂Si(OC₂H₅)₂、 (C₄H₉)(CH₃)Si(OCH₃)₂、 (C₄H₉)(CH₃)₂Si(OCH₃)、 (C₆H₁₃)Si(OCH₃)₃、 (C₆H₁₃)(CH₃)Si(OCH₃)₂ 、 (C₆H₁₃)(CH₃)₂Si(OCH₃) 、 (C₁₈H₃₇)(CH₃)Si(OCH₃)₂、 (C₁₈H₃₇)(CH₃)₂Si(OCH₃)、 (CH₃)₃CSi(CH₃)₂(OCH₃) などが例示される。成分(B) の配合量は、本発明の組成
物中0.05〜10.0重量％であり、好ましくは0.2〜 5.0重
量％である。0.05重量％よりも少ないと処理表面での水
滴の落下が不十分であり、10.0重量％よりも多いと基材
表面に均一に塗布できないために、拭き取りなどの後処
理が必要になり、好ましくない。

【０００６】本発明の成分(C) は成分(A) と成分(B) の
加水分解触媒となるものであり、塩酸、硝酸、硫酸、燐
酸などの無機酸、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、シュウ
酸、スルホン酸、無水酢酸、安息香酸などの有機酸、ア
ンモニア、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどの無
機塩基、エチレンジアミン、トリエタノールアミンなど
の有機塩基などが例示され、良好なポットライフと撥水
性が得られることから、無機酸、有機酸が好ましく、特
に塩酸、硝酸が好ましい。成分(C) の配合量は、本発明
の組成物中 0.001〜10.0重量％であり、好ましくは0.01
〜 5.0重量％、特に好ましくは 0.2〜 2.0重量％であ
る。 0.001重量％よりも少ないと、成分(A) と成分(B)
の加水分解速度が不十分なために基材表面に良好な撥水
性の被膜が形成されず、10.0重量％よりも多いと、組成
物の良好なポットライフが得られにくくなり、さらには
臭気などの問題も発生する。

【０００７】本発明の成分(D) は各成分を溶解・分散す
るものであり、メタノール、エタノール、イソプロピル
アルコール、ｎ−プロピルアルコール、ｎ−ブチルアル
コール、ｔ−ブチルアルコール、メトキシプロパノール
などのアルコール類、エチレングリコールモノメチルエ
ーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロ
ピレングリコールモノメチルエーテル、テトラヒドロフ
ラン、ジオキサンなどのエーテルアルコールおよびエー
テル類、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケト
ンのようなケトン類、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ｎ
−ブチルのようなエステル類、ｎ−ヘキサン、ガソリ
ン、ゴム揮発油、ミネラルスピリット、灯油のような脂
肪族炭化水素類、ベンゼン、トルエン、キシレンのよう
な芳香族炭化水素類、オクタメチルシクロテトラシロキ
サン、デカメチルシクロペンタシロキサン、ヘキサメチ
ルジシロキサン、オクタメチルトリシロキサンのような
揮発性シリコーンなどが例示され、中でも組成物のポッ
トライフと塗工性が良好なものとなることから、エーテ
ルアルコール類およびアルコール類が好ましく、特にイ
ソプロピルアルコールが好ましい。成分(D) の有機溶媒
は２種類以上を併用してもよく、速やかに揮発してさら
に塗りむらのない良好な塗工性が得られ、拭き取りなど
の後処理が不要となることから、メタノール、エタノー
ル、イソプロピルアルコールのような沸点が 100℃未満
のものと、プロピレングリコールモノメチルエーテル、
ｎ−ブチルアルコールのような沸点が 100℃以上のもの
を併用することが好ましく、特に沸点が60〜98℃のもの
と 100〜 160℃のものを併用することが好ましい。併用
する場合の低沸点溶媒と高沸点溶媒の比率は、高沸点溶
媒が有機溶媒中に２〜50重量％、特に５〜20重量％とな
るように配合することが好ましい。成分(D) の配合量
は、本発明の組成物中 2.0〜99.8重量％であり、好まし
くは50.0〜98.0重量％である。 2.0重量％よりも少ない
と、組成物のポットライフと塗工性が不十分となり、9
9.8重量％よりも多いと、十分な撥水性を有する被膜が
得られにくくなる。

【０００８】本発明の組成物にはさらに、アニオン系、
カチオン系、ノニオン系および両性系の各種界面活性
剤、各種金属防錆剤、不凍液、着色剤、紫外線吸収剤、
香料などを配合することができ、また水を溶媒として併
用することもできる。

【０００９】本発明の組成物の調製方法は特に制限され
ず、各成分を室温で混合して均一な組成物とすることに
より得られるが、一般に成分(C) の加水分解触媒を最後
に添加する手順により組成物を調製する。本発明の組成
物の基材への処理方法も特に制限されず、スプレーコー
ト、ディッピング、ワイピング、刷毛塗り、布拭きなど
により均一に塗布すればよく、加熱などすることなく良
好な撥水処理ができる。

【００１０】

【発明の効果】本発明の撥水剤組成物は、加熱をするこ
となく室温で処理ができ、拭き取りなどの後処理もする
必要がなく、持続性に優れた良好な撥水性を付与するこ
とができるという特徴を有する。本発明の撥水剤を用い
た処理したガラスは良好な撥水性を示し、さらに表面に
生じる水滴が容易に落下をするため、ガラスの視界が良
好に保たれ、特に自動車や船舶の窓ガラス用の撥水剤と
して有用である。

【００１１】

【実施例】以下に本発明を実施例により詳細に説明す
る。なお実施例において部は重量部を、％は重量％を示
す。 実施例１ イソプロピルアルコール85部にプロピレングリコールモ
ノメチルエーテル10部を添加して混合し均一にした。こ
の中にヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシラン[C
F₃(CF₂)₇CH₂CH₂Si(OCH₃)₃] 2.0部とジメチルジメトキシ
シラン 2.0部を添加して混合し、さらに加水分解触媒と
して硝酸（61％濃度)1.0部を添加して均一に混合して処
理剤を調製した。得られた処理剤をガラス基板にディッ
プコートし、さらに室温で15分間風乾を行い、撥水処理
ガラス板を作成した。この撥水処理ガラス板の外観を目
視にて観察し、塗りむらを以下の通り評価した。また、
撥水処理ガラス板上に水滴をのせ、その初期接触角と落
下傾斜角を測定装置（協和科学（株）製、ＣＡ−Ａ型）
により測定し、撥水性を評価した。結果を表１に示す。 外 観 ○：均一に処理され、塗りむらは無い。 △：僅かに塗りむらによる霞みが見られる。 ×：塗りむらによる霞みが見られる。

【００１２】実施例２〜８ 表１に示す組成で実施例１と同様に処理剤を調製し、同
様に外観および撥水性を評価した。結果を表１に示す。

【００１３】比較例１ ジメチルジメトキシシランを添加せず、イソプロピルア
ルコールを87部とした他は、実施例１と同様に処理剤を
調製し、同様に外観および撥水性を評価した。結果を表
１に示す。

【００１４】比較例２ ジメチルジメトキシシランを15.0部、イソプロピルアル
コールを73部、プロピレングリコールモノメチルエーテ
ルを９部とした他は、実施例１と同様に処理剤を調製
し、同様に外観および撥水性を評価した。結果を表１に
示す。

【００１５】

【表１】

【００１６】表１の結果からわかる通り、実施例では良
好な外観、初期接触角、落下傾斜角を示したのに対し、
比較例１では落下傾斜角が不十分であり、また比較例２
では塗りむらによって外観が不良であった。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 (A) 一般式 CF₃(CF₂)_m(CH₂)_nSiR_pX_3-p (1) （式中、 Rは置換あるいは非置換の１価の炭化水素基、
   Xはアルコキシ基、ｍは０〜10の整数、ｎは２〜10の整
   数、ｐは０〜２の整数を表す）で示される化合物0.05〜
   10.0重量％ (B) 一般式 R¹ _qSiY_4-q (2) （式中、R¹は同一あるいは相異なる非置換の１価の炭化
   水素基、 Yはアルコキシ基、ｑは１〜３の整数を表す）
   で示される化合物0.05〜10.0重量％ (C) 加水分解触媒 0.001〜10.0重量％ (D) 有機溶媒 2.0〜99.8重量％ を含有する撥水剤組成物。
2. 【請求項２】前記成分(D) の有機溶媒がアルコールであ
   る請求項１記載の撥水剤組成物。