WO2023228682A1 - 水系フッ素樹脂塗料、水系フッ素樹脂塗膜、水系フッ素樹脂塗膜の形成方法 - Google Patents
水系フッ素樹脂塗料、水系フッ素樹脂塗膜、水系フッ素樹脂塗膜の形成方法 Download PDFInfo
- Publication number
- WO2023228682A1 WO2023228682A1 PCT/JP2023/016890 JP2023016890W WO2023228682A1 WO 2023228682 A1 WO2023228682 A1 WO 2023228682A1 JP 2023016890 W JP2023016890 W JP 2023016890W WO 2023228682 A1 WO2023228682 A1 WO 2023228682A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- water
- fluororesin
- coating film
- based fluororesin
- powder
- Prior art date
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 180
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 96
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims abstract description 88
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 12
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 60
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 44
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 33
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 22
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000003973 paint Substances 0.000 claims description 81
- 239000003921 oil Substances 0.000 claims description 21
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 20
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 20
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 19
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 claims description 19
- 239000003125 aqueous solvent Substances 0.000 claims description 11
- XUCNUKMRBVNAPB-UHFFFAOYSA-N fluoroethene Chemical compound FC=C XUCNUKMRBVNAPB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 claims description 10
- DAFHKNAQFPVRKR-UHFFFAOYSA-N (3-hydroxy-2,2,4-trimethylpentyl) 2-methylpropanoate Chemical compound CC(C)C(O)C(C)(C)COC(=O)C(C)C DAFHKNAQFPVRKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000010702 perfluoropolyether Substances 0.000 claims description 7
- BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N tetrafluoroethene Chemical group FC(F)=C(F)F BFKJFAAPBSQJPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- MIZLGWKEZAPEFJ-UHFFFAOYSA-N 1,1,2-trifluoroethene Chemical group FC=C(F)F MIZLGWKEZAPEFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 claims description 5
- QYKIQEUNHZKYBP-UHFFFAOYSA-N Vinyl ether Chemical compound C=COC=C QYKIQEUNHZKYBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 5
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 claims description 5
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 5
- 125000005010 perfluoroalkyl group Chemical group 0.000 claims description 5
- 229920000570 polyether Polymers 0.000 claims description 5
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 5
- 238000009736 wetting Methods 0.000 claims description 5
- PEVRKKOYEFPFMN-UHFFFAOYSA-N 1,1,2,3,3,3-hexafluoroprop-1-ene;1,1,2,2-tetrafluoroethene Chemical group FC(F)=C(F)F.FC(F)=C(F)C(F)(F)F PEVRKKOYEFPFMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229920006026 co-polymeric resin Polymers 0.000 claims description 3
- 239000003925 fat Substances 0.000 claims description 2
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 10
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 8
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 6
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 4
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 4
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 4
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 3
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 3
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 235000014593 oils and fats Nutrition 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- BQCIDUSAKPWEOX-UHFFFAOYSA-N 1,1-Difluoroethene Chemical compound FC(F)=C BQCIDUSAKPWEOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 230000003373 anti-fouling effect Effects 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000007603 infrared drying Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 239000011356 non-aqueous organic solvent Substances 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 1
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 1
- 238000004887 air purification Methods 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000001680 brushing effect Effects 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019504 cigarettes Nutrition 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000001877 deodorizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 description 1
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 description 1
- 239000004811 fluoropolymer Substances 0.000 description 1
- -1 for example Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000000383 hazardous chemical Substances 0.000 description 1
- 238000007602 hot air drying Methods 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N methane;hydrate Chemical compound C.O VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010422 painting Methods 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005871 repellent Substances 0.000 description 1
- 238000007761 roller coating Methods 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 229920002803 thermoplastic polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 238000007601 warm air drying Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D127/00—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Coating compositions based on derivatives of such polymers
- C09D127/02—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Coating compositions based on derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
- C09D127/12—Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Coating compositions based on derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment containing fluorine atoms
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D201/00—Coating compositions based on unspecified macromolecular compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
- C09D7/40—Additives
- C09D7/60—Additives non-macromolecular
- C09D7/61—Additives non-macromolecular inorganic
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
- C09D7/40—Additives
- C09D7/60—Additives non-macromolecular
- C09D7/63—Additives non-macromolecular organic
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
- C09D7/40—Additives
- C09D7/65—Additives macromolecular
Definitions
- the present invention relates to a water-based fluororesin paint, a water-based fluororesin coating, and a method for forming a water-based fluororesin coating.
- Fluororesin coatings have excellent weather resistance and are used in a wide range of fields such as architecture and automobiles.
- Most conventional fluororesin paints for forming such fluororesin coatings are one-component paints that utilize copolymers of fluoroolefins and various hydrocarbons.
- Also known are two-component fluororesin paints containing tetrafluoroethylene or vinylidene fluoride as a main component mixed with a special acrylic resin.
- titanium oxide powder which has a photocatalytic effect, has been incorporated to decompose dirt such as organic substances that adhere to the surface into carbon dioxide and water when exposed to ultraviolet rays, thereby maintaining functions such as stain resistance for a long time.
- Fluororesin coatings that can be maintained over a long period of time are also known (see, for example, Patent Document 2).
- fluororesin paints there is a desire for water-based fluororesin paints that use water-based solvents as solvents, are not classified as hazardous materials, and do not deteriorate in stain resistance over time.
- This invention was proposed in view of the above problems, and provides a water-based fluororesin paint, a water-based fluororesin coating film, and a method for forming the water-based fluororesin coating film, which is a water-based paint and has excellent water repellency and weather resistance.
- the purpose is to provide.
- the present inventors investigated a water-based fluororesin paint that has excellent water repellency and uses an aqueous solvent as a solvent, and developed a four-component paint made by dispersing fluororesin powder in a binder.
- a water-based fluororesin paint that has high water repellency, with a water contact angle of 140 degrees or more, and also has excellent weather resistance when immersed in water for a long period of time.
- the water-based fluororesin paint of Aspect 1 of the present invention contains at least one of a solute containing a fluororesin powder, a binder, a fluorine oil, titanium oxide, and a film forming aid, and water or a water-soluble organic solvent. and an aqueous solvent containing one.
- Aspect 2 of the present invention is the water-based fluororesin paint according to Aspect 1, in which the film-forming agent may contain 2,2,4-trimethyl-1,3-pentanediol 1-isobutyrate.
- Aspect 3 of the present invention is that in the aqueous fluororesin paint according to aspect 1 or 2, the titanium oxide may have an anatase type or rutile type crystal form having photocatalytic activity.
- Aspect 4 of the present invention is the water-based fluororesin paint according to any one of Aspects 1 to 3, in which the fluorine-based oil is at least one of perfluoropolyether, perfluoroalkyl polyether, and trifluoroethylene polymer. It may contain one type.
- Aspect 5 of the present invention is the water-based fluororesin paint according to any one of aspects 1 to 4, wherein the fluororesin powder may have a terminal group partially or completely fluorinated.
- Aspect 6 of the present invention is the water-based fluororesin paint according to any one of aspects 1 to 5, in which the fluororesin powder is a tetrafluoroethylene resin powder, a tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer. It may contain one or more powders selected from resin powder and vinyl fluoride resin powder.
- the fluororesin powder is a tetrafluoroethylene resin powder, a tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer. It may contain one or more powders selected from resin powder and vinyl fluoride resin powder.
- Aspect 7 of the present invention is the water-based fluororesin paint according to any one of Aspects 1 to 6, in which the binder may contain at least one of emulsion-based fluoroethylene and vinyl ether resin. .
- Aspect 8 of the present invention is that in the water-based fluororesin paint according to any one of aspects 1 to 7, the fluororesin oil may be a material having a larger surface free energy than the fluororesin powder.
- the water-based fluororesin coating film according to aspect 9 of the present invention is characterized in that it is a coating film containing fluororesin powder, a binder, fluorine-based oil, titanium oxide, and a film-forming aid. .
- Aspect 10 of the present invention is the water-based fluororesin coating film of Aspect 9, in which the film forming aid may contain 2,2,4-trimethyl-1,3-pentanediol 1-isobutyrate. .
- Aspect 11 of the present invention is that in the aqueous fluororesin coating film of aspect 9 or 10, the titanium oxide may have an anatase type or rutile type crystal form having photocatalytic activity.
- Aspect 12 of the present invention provides that in the water-based fluororesin coating film according to any one of Aspects 9 to 11, the fluorine-based oil is one of perfluoropolyether, perfluoroalkyl polyether, and trifluoroethylene polymer. It may contain at least one type.
- Aspect 13 of the present invention is the water-based fluororesin coating film according to any one of aspects 9 to 12, in which the terminal groups of the fluororesin powder may be partially or completely fluorinated.
- Aspect 14 of the present invention is a water-based fluororesin coating film according to any one of Aspects 9 to 13, in which the fluororesin powder is a tetrafluoroethylene resin powder, a tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer It may contain one or more powders selected from a combined resin powder and a vinyl fluoride resin powder.
- the fluororesin powder is a tetrafluoroethylene resin powder, a tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer It may contain one or more powders selected from a combined resin powder and a vinyl fluoride resin powder.
- Aspect 15 of the present invention is that in the water-based fluororesin coating film according to any one of Aspects 9 to 14, the binder may contain at least one of emulsion-based fluoroethylene and vinyl ether resin. good.
- Aspect 16 of the present invention is that in the water-based fluororesin coating film according to any one of aspects 9 to 14, the fluororesin oil may be a material having a larger surface free energy than the fluororesin powder.
- the method for forming a water-based fluororesin coating film according to aspect 17 of the present invention is the method for forming a water-based fluororesin coating film described in (9) to (16), wherein the water-based fluororesin coating is applied to an object to be coated. a pre-drying step of evaporating the solvent contained in the applied water-based fluororesin paint to form a dry paint film, and forming a wet paint film by impregnating the dry paint film with water.
- the method is characterized by comprising a wetting step and a re-drying step of evaporating the water contained in the wet coating film to obtain a water-based fluororesin coating film.
- a water-based fluororesin paint a water-based fluororesin coating, and a method for forming a water-based fluororesin coating, which are water-based paints and have excellent water repellency and weather resistance.
- 1 is a flowchart showing step-by-step a method for forming a water-based fluororesin coating film according to the present embodiment.
- 7 is a graph showing the results of Verification Example 2.
- 7 is a graph showing the results of Verification Example 3.
- 7 is a graph showing cycle conditions of Verification Example 4.
- the water-based fluororesin paint of this embodiment is a water-based paint, and the water-based fluororesin paint contains a solute containing a fluororesin powder, a binder, a fluorine oil, titanium oxide, and a film-forming agent, and water or a water-soluble organic solvent. It has an aqueous solvent containing at least one of these, and the solute is dispersed (dissolved) in the solvent.
- the fluororesin powder constituting the solute of the water-based fluororesin paint a resin in which the terminal groups are partially or completely substituted with fluorine atoms can be used.
- the fluororesin powder include tetrafluoroethylene resin powder, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer resin powder, and vinyl fluoride resin powder. These fluororesin powders may be used singly, or a mixture of multiple types of fluororesin powders may be used.
- the binder constituting the solute of the water-based fluororesin paint may be, for example, a mixture of at least one of emulsion-based fluoroethylene and vinyl ether resin, or both.
- fluorine-based oils and fats include those containing at least one of perfluoropolyether, perfluoroalkyl polyether, and trifluoroethylene polymer, or mixtures of a plurality of these.
- Table 1 shows an example of the surface free energy (mN/m) depending on the molecular weight of perfluoropolyether.
- the titanium oxide constituting the solute of the water-based fluororesin paint may be titanium oxide powder that has an anatase type or rutile type crystal form that has photocatalytic activity.
- 2,2,4-trimethyl-1,3-pentanediol 1-isobutyrate can be used as the film-forming agent that constitutes the solute of the water-based fluororesin paint.
- an aqueous solvent such as water or a mixture of water and a water-soluble organic solvent
- a water-soluble organic solvent lower alcohols such as methanol, ethanol, and propanol can be used.
- the aqueous solvent it is particularly preferable to use water from the viewpoint of reducing flammability.
- water low-cost tap water, distilled water, or the like can be used.
- the water-based fluororesin paint of this embodiment is made of a solute having the above-mentioned structure dispersed (dissolved) in an aqueous solvent.
- the water-based fluororesin paint of this embodiment uses a water-based solvent as the solvent, so even if it is a fluororesin paint, there are concerns about ignition due to the volatilization of the organic solvent, and the possibility of ignition due to the volatilization of the organic solvent. Therefore, it is possible to provide a fluororesin paint with excellent safety and no concern about its impact on the environment or the human body.
- an aqueous solvent as the solvent, for example, when transporting paint by air, it is not classified as dangerous goods and is treated as ordinary cargo, which makes it possible to provide low-cost transportation. .
- the water-based fluororesin coating film of this embodiment is a coating film in which the water-based fluororesin paint having the above-described structure is applied to an object to be coated and dried to evaporate the solvent. That is, the water-based fluororesin coating film of this embodiment is a coating film containing fluororesin powder, a binder, fluorine-based oil, titanium oxide, and a film-forming aid.
- the coating itself decomposes and causes chalking due to the strong reaction of titanium oxide, but the water-based fluororesin coating of this embodiment has a structure that The fluororesin powder, binder, and fluorine-based oil are all made of fluorine-based materials, and due to the strong bonding force between fluorine and other elements (C-F bond energy: 116 kcal/mol), titanium oxide
- C-F bond energy 116 kcal/mol
- the surface of the paint film receives ultraviolet rays contained in sunlight, and the binder itself is decomposed (chalked) by the photocatalytic effect of titanium oxide, removing dirt and paint adhering to the surface of the paint film.
- the film itself is washed away by rain and wind, and a new surface is always exposed while the film remains, making it possible to create a water-based fluororesin coating that maintains its antifouling properties over a long period of time.
- fluorine-based oils and fats use materials with higher surface free energy than fluororesin powders, the gaps between individual fluororesin powders are filled with fluorine-based oils and fats, causing a change (deterioration) in water repellency over time. It is possible to realize a water-based fluororesin coating film that can suppress the occurrence of gaps and prevent a decrease in water repellency over a long period of time.
- the method for producing the water-based fluororesin paint of this embodiment involves diluting a solute containing a fluororesin powder, a binder, a fluorine oil, titanium oxide, and a film forming aid with a solvent, and then dispersing the solute uniformly in the solvent. Manufactured through a process.
- solutes consisting of fluororesin powder, binder, fluorine oil, titanium oxide, and film-forming agent are diluted with tap water and a small amount of ethanol as an aqueous solvent, and these solutes are gradually blended.
- a water-based fluororesin paint can be produced by dispersing the solute in a solvent using any stirring means or the like.
- the method for producing a water-based fluororesin paint of the present embodiment by uniformly dispersing the solute in the solvent, five components such as the fluororesin powder, the binder, the fluororesin oil, the titanium oxide, and the film-forming agent can be dispersed.
- five components such as the fluororesin powder, the binder, the fluororesin oil, the titanium oxide, and the film-forming agent can be dispersed.
- uniformly dispersing the component solute in an aqueous solvent it is possible to produce a water-based fluororesin paint having a uniform composition with no bias in properties.
- FIG. 1 is a flowchart showing step-by-step the method for forming a water-based fluororesin coating film according to the present embodiment.
- the method for forming a water-based fluororesin coating film of this embodiment includes a coating step S1, a pre-drying step S2, a wetting step S3, and a re-drying step S4.
- the water-based fluororesin paint is applied to the object to be coated by various coating methods such as spray application, brush or roller application, or spin coating. This is done by applying the coating to a thickness of several microns to 1 mm.
- a dry coating film is formed on the object to be coated by drying the water-based fluororesin paint applied in the coating step S1 and evaporating the water-based solvent, for example, water.
- Various drying methods such as natural drying, hot air drying, and infrared drying can be used as the drying method in the pre-drying step S2.
- the dry paint film obtained in the pre-drying step S2 is impregnated with water by, for example, spraying water to form a wet paint film.
- a water-soluble organic solvent such as a lower alcohol may be mixed with water and then sprayed.
- water contained in the wet coating film obtained in the wetting step S3 is evaporated to obtain a water-based fluororesin coating film.
- Various drying methods such as natural drying, warm air drying, and infrared drying can be used as the drying method in the re-drying step S4.
- a dry coating film that has been dried once is impregnated with water to form a wet coating film, and then dried again. It becomes possible to further improve the water repellency of a water-based fluororesin coating compared to a dried coating.
- the fluororesin powder was 75% by weight of tetrafluoroethylene resin powder with an average molecular weight of 8,500 and an average particle size of 1 ⁇ m.
- Vinylidene fluoride resin was used as the binder.
- perfluoropolyether having a molecular weight of 2700 was used at a weight percentage of 2%.
- titanium oxide anatase type powder with an average particle size of 50 nm was used.
- the film-forming agent was Texanol in an amount of 10% by weight of the total solute.
- Inventive Example 1 the above-mentioned titanium oxide was 0.2% by weight based on the entire solute. Further, in Inventive Example 2, titanium oxide was set to 0.5% by weight percentage. In Comparative Example 1, titanium oxide was not added.
- the surface free energies of the raw materials are approximately 15 to 20 mN/m for the fluororesin powder, 30 to 45 mN/m for the binder, and 15 to 20 mN/m for the fluorine oil.
- coating films were prepared by spraying, brushing, or roller coating on FRP boards, aluminum boards, and glass boards that had been previously coated with an undercoat (urethane resin paint) or were solid.
- the contact angle of water is the best known measure of water repellency; the larger the angle, the higher the water repellency.
- Water repellency was evaluated using a contact angle meter manufactured by Kyowa Interface Science Co., Ltd. Approximately 4 ⁇ l (4 ⁇ 10 ⁇ 9 m 3 ) of water was dropped onto the surface of each of the coating films of Inventive Examples 1 and 2 and Comparative Example 1, and the contact angle of water was measured. Measurements were performed at room temperature of 23° C., and the average value of 5 measurements was used. The initial water contact angles of Inventive Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 were all 150° or more. Therefore, no difference was observed between Inventive Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 in terms of initial water repellency.
- the water-based fluororesin coating film of the present invention has antifouling properties and an effect of preventing deterioration of water repellency over time.
- FIG. 2 is a graph showing the results of deterioration of water repellency over time due to water immersion.
- the horizontal axis represents the number of days of water immersion (days)
- the vertical axis represents the water contact angle (degrees).
- the coating films of Examples 1 and 2 of the present invention contain hydrophilic titanium oxide powder, but like the coating film of Comparative Example 1, the water repellency did not decrease over time, and It was confirmed that it has long-term durability.
- Verification example 3 The coating film of the sample of Inventive Example 1 used in Verification Example 1 was continuously irradiated with ultraviolet rays, and was taken out at each test time to measure the contact angle of water. This process was repeated to evaluate the effects of long-term UV exposure.
- the test conditions are shown in Table 3, and the results are shown in FIG. 3.
- Verification example 4 The coating film of the sample of Invention Example 1 used in Verification Example 1 was subjected to 0 to 100 cycles of cooling and heating shown in Figure 4, and the contact angle of water was measured at each cycle of 0, 12, 24, 64, and 100. It was measured. The results are shown in Table 4.
- the water-based fluororesin paint of the present invention has fluororesin powder dispersed in a binder and further contains titanium oxide that has a photocatalytic effect.
- Water-based fluororesin coatings formed using these water-based fluororesin paints are water-repellent, so they can be applied to many items that require water repellency and resistance to snow and ice build-up. I can do it.
- articles that require water repellency include rain gear such as umbrellas, and articles that require resistance to snow and ice accumulation include, for example, the roofs of buildings in areas with heavy snowfall, antennas for wireless communication, and the like.
- the present invention contains titanium oxide that has a photocatalytic effect, it can be used not only for water repellency, anti-snow/ice-accumulation properties, but also for exhaust gas containing nitrogen oxides, dust, sand dust, and cigarette tar. It can be applied to fields that require stain resistance, air purification properties, antibacterial properties, and deodorizing properties. These coatings are photodegradable not only by sunlight but also by indoor fluorescent lights, so they can be applied not only to outdoor objects but also to all kinds of objects indoors. Therefore, it has industrial applicability.
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Paints Or Removers (AREA)
Abstract
水系の塗料であり、撥水性、および耐候性に優れた水系フッ素樹脂塗料、水系フッ素樹脂塗膜、水系フッ素樹脂塗膜の形成方法を提供する。フッ素樹脂粉末、バインダ、フッ素系油脂、酸化チタン、および造膜助剤を含む溶質と、水または水溶性有機溶媒のうち、少なくともいずれか一方を含む水系の溶媒と、を有することを特徴とする。
Description
本発明は、水系フッ素樹脂塗料、水系フッ素樹脂塗膜、水系フッ素樹脂塗膜の形成方法に関するものである。
本願は、2022年5月23日に日本に出願された特願2022-083968号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
本願は、2022年5月23日に日本に出願された特願2022-083968号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
フッ素樹脂塗膜は、耐候性に優れるという特徴を有し、建築、自動車等、幅広い分野で利用されている。こうしたフッ素樹脂塗膜を形成するための従来のフッ素樹脂塗料の多くは、フルオロオレフィンと種々の炭化水素との共重合体を利用した1成分系の塗料である。また、主に四フッ化エチレン又はフッ化ビニリデンを主成分とし、特殊アクリル樹脂に混合した2成分系のフッ素樹脂塗料も知られている。
しかしながら、これらのフッ素樹脂塗料はいずれも撥水性が低く、形成した塗膜の水に対する接触角は80度前後であった。このため、撥水性を高めたフッ素樹脂塗料も知られている(例えば、特許文献1を参照)。
一方、近年、光触媒作用のある酸化チタンの粉末を含有させて、紫外線照射により表面に付着した有機物質等の汚れを二酸化炭素と水に分解することで、耐汚染性などの機能を長期間に渡って維持することが可能なフッ素樹脂塗膜も知られている(例えば、特許文献2を参照)。
ところで、こうした塗装に用いる塗料は、近年は水系塗料の採用が多くなりつつある。溶媒として非水系の有機溶剤を使用した塗料は、有機溶剤の揮発時に引火等の懸念があり、有機溶剤の揮発ガスによる環境や人体への影響も懸念されている。
また、塗料の航空機輸送に関しては規制が多く、非水系の有機溶剤を使用した塗料は危険物に分類されるため、特殊な運搬手順が必要になる。このため、有機溶剤を使用した非水系の塗料は、運送に係るコストが大きくなりすぎるという課題があった。
フッ素樹脂塗料においては、溶媒として水系の溶剤を使用して危険物に分類されることなく、かつ、経時変化によっても耐汚染性が低下することの無い水系フッ素樹脂塗料が望まれている。
この発明は上記課題に鑑みて提案されたものであり、水系の塗料であり、撥水性、および耐候性に優れた水系フッ素樹脂塗料、水系フッ素樹脂塗膜、水系フッ素樹脂塗膜の形成方法を提供することを目的とする。
上述したような背景から、本発明者らは、撥水性に優れ、溶剤として水系溶媒を用いた水系フッ素樹脂塗料について検討し、フッ素樹脂粉末をバインダ中に分散して塗料化した4成分系の塗膜において、水の接触角が140度以上と高いはっ水性を有し、しかも長期水浸漬において優れた耐候性も有する水系フッ素樹脂塗料を新たに見出した。
(1)本発明の態様1の水系フッ素樹脂塗料は、フッ素樹脂粉末、バインダ、フッ素系油脂、酸化チタン、および造膜助剤を含む溶質と、水または水溶性有機溶媒のうち、少なくともいずれか一方を含む水系の溶媒と、を有することを特徴とする。
(2)本発明の態様2は、態様1の水系フッ素樹脂塗料において、前記造膜助剤は、2,2,4-トリメチル-1,3-ペンタンジオール1-イソブチラートを含んでいてもよい。
(3)本発明の態様3は、態様1または2の水系フッ素樹脂塗料において、前記酸化チタンが、光触媒作用を有するアナターゼ型、あるいはルチル型の結晶形をもっていてもよい。
(4)本発明の態様4は、態様1から3のいずれか一つの水系フッ素樹脂塗料において、前記フッ素系油脂がパーフルオロポリエーテル、パーフルオロアルキルポリエーテル、三フッ化エチレン重合体のうち少なくとも一種類を含んでいてもよい。
(5)本発明の態様5は、態様1から4のいずれか一つの水系フッ素樹脂塗料において、前記フッ素樹脂粉末は、末端基が部分的または全てがフッ素化されていてもよい。
(6)本発明の態様6は、態様1から5のいずれか一つの水系フッ素樹脂塗料において、前記フッ素樹脂粉末は、四フッ化エチレン樹脂粉末、四フッ化エチレン-六フッ化プロピレン共重合体樹脂粉末、フッ化ビニル樹脂粉末から選択される1ないし2以上の粉末を含んでいてもよい。
(7)本発明の態様7は、態様1から6のいずれか一つの水系フッ素樹脂塗料において、前記バインダは、エマルジョン系フルオロエチレン、またはビニルエーテル樹脂のうち、少なくともいずれか一方を含んでいてもよい。
(8)本発明の態様8は、態様1から7のいずれか一つの水系フッ素樹脂塗料において、前記フッ素系油脂は、前記フッ素樹脂粉末よりも表面自由エネルギーが大きい材料であってもよい。
(9)本発明の態様9の水系フッ素樹脂塗膜は、フッ素樹脂粉末と、バインダと、フッ素系油脂と、酸化チタンと、造膜助剤と、を含む塗膜であることを特徴とする。
(10)本発明の態様10は、態様9の水系フッ素樹脂塗膜において、前記造膜助剤は、2,2,4-トリメチル-1,3-ペンタンジオール1-イソブチラートを含んでいてもよい。
(11)本発明の態様11は、態様9または10の水系フッ素樹脂塗膜において、前記酸化チタンが、光触媒作用を有するアナターゼ型、あるいはルチル型の結晶形をもっていてもよい。
(12)本発明の態様12は、態様9から11のいずれか一つの水系フッ素樹脂塗膜において、前記フッ素系油脂がパーフルオロポリエーテル、パーフルオロアルキルポリエーテル、三フッ化エチレン重合体のうち少なくとも一種類を含んでいてもよい。
(13)本発明の態様13は、態様9から12のいずれか一つの水系フッ素樹脂塗膜において、前記フッ素樹脂粉末は、末端基が部分的または全てがフッ素化されていてもよい。
(14)本発明の態様14は、態様9から13のいずれか一つの水系フッ素樹脂塗膜において、前記フッ素樹脂粉末は、四フッ化エチレン樹脂粉末、四フッ化エチレン-六フッ化プロピレン共重合体樹脂粉末、フッ化ビニル樹脂粉末から選択される1ないし2以上の粉末を含んでいてもよい。
(15)本発明の態様15は、態様9から14のいずれか一つの水系フッ素樹脂塗膜において、前記バインダは、エマルジョン系フルオロエチレン、またはビニルエーテル樹脂のうち、少なくともいずれか一方を含んでいてもよい。
(16)本発明の態様16は、態様9から14のいずれか一つの水系フッ素樹脂塗膜において、前記フッ素系油脂は、前記フッ素樹脂粉末よりも表面自由エネルギーが大きい材料であってもよい。
(17)本発明の態様17の水系フッ素樹脂塗膜の形成方法は、(9)から(16)に記載の水系フッ素樹脂塗膜の形成方法であって、前記水系フッ素樹脂塗料を塗布対象物に塗布する塗布工程と、塗布した前記水系フッ素樹脂塗料に含まれる前記溶媒を蒸発させて乾燥塗膜を形成するプレ乾燥工程と、前記乾燥塗膜に水を含ませて湿潤塗膜を形成する湿潤化工程と、前記湿潤塗膜に含まれる前記水を蒸発させて水系フッ素樹脂塗膜を得る再乾燥工程と、を有することを特徴とする。
本発明によれば、水系の塗料であり、撥水性、および耐候性に優れた水系フッ素樹脂塗料、水系フッ素樹脂塗膜、水系フッ素樹脂塗膜の形成方法を提供することが可能になる。
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態の水系フッ素樹脂塗料、水系フッ素樹脂塗膜、水系フッ素樹脂塗料の製造方法、水系フッ素樹脂塗膜の形成方法について説明する。なお、以下に示す実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。また、以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくするために、便宜上、要部となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
(水系フッ素樹脂塗料)
本発明の一実施形態の水系フッ素樹脂塗料を説明する。
本実施形態の水系フッ素樹脂塗料は水系塗料であり、水系フッ素樹脂塗料は、フッ素樹脂粉末、バインダ、フッ素系油脂、酸化チタン、および造膜助剤を含む溶質と、水または水溶性有機溶媒のうち、少なくともいずれか一方を含む水系の溶媒とを有し、この溶質を溶媒に分散(溶解)させたものからなる。
本発明の一実施形態の水系フッ素樹脂塗料を説明する。
本実施形態の水系フッ素樹脂塗料は水系塗料であり、水系フッ素樹脂塗料は、フッ素樹脂粉末、バインダ、フッ素系油脂、酸化チタン、および造膜助剤を含む溶質と、水または水溶性有機溶媒のうち、少なくともいずれか一方を含む水系の溶媒とを有し、この溶質を溶媒に分散(溶解)させたものからなる。
水系フッ素樹脂塗料の溶質を構成するフッ素樹脂粉末は、末端基が部分的または全てがフッ素原子に置換された樹脂を用いることができる。フッ素樹脂粉末の具体例としては、四フッ化エチレン樹脂粉末、四フッ化エチレン-六フッ化プロピレン共重合体樹脂粉末、フッ化ビニル樹脂粉末が挙げられる。これらのフッ素樹脂粉末は、単独で構成されていても、複数種のフッ素樹脂粉末を混合して用いることもできる。
水系フッ素樹脂塗料の溶質を構成するバインダは、例えば、エマルジョン系フルオロエチレン、またはビニルエーテル樹脂のうち、少なくともいずれか一方、または両方を混合したものであればよい。
水系フッ素樹脂塗料の溶質を構成するフッ素系油脂は、フッ素樹脂粉末よりも表面自由エネルギーが大きい材料を用いることが好ましい。フッ素系油脂の具体例としては、パーフルオロポリエーテル、パーフルオロアルキルポリエーテル、三フッ化エチレン重合体のうち少なくとも一種類を含んだもの、あるいはこれらを複数混合したものが挙げられる。このうち、パーフルオロポリエーテルの分子量に応じた表面自由エネルギー(mN/m)の例を表1に示す。
水系フッ素樹脂塗料の溶質を構成する酸化チタンは、光触媒作用を有するアナターゼ型、あるいはルチル型の結晶形をもつ酸化チタンの粉末であればよい。
水系フッ素樹脂塗料の溶質を構成する造膜助剤は、例えば、2,2,4-トリメチル-1,3-ペンタンジオール1-イソブチラート(テキサノール)を用いることができる。
水系フッ素樹脂塗料の溶媒は、水系の溶媒、例えば水、水に水溶性有機溶媒を加えたものなどを用いることができる。水溶性有機溶媒としては、メタノール、エタノール、プロパノールなどの低級アルコールを用いることができる。水系の溶媒としては、可燃性の低減の観点から、水を用いることが特に好ましい。水としては、低コストな水道水、または蒸留水などを用いることができる。
本実施形態の水系フッ素樹脂塗料は、上述した構成の溶質を、水系の溶媒に分散(溶解)させたものからなる。
以上のように、本実施形態の水系フッ素樹脂塗料は、溶媒として水系の溶媒を用いることによって、フッ素樹脂塗料であっても、有機溶剤の揮発時による引火等の懸念や、有機溶剤の揮発ガスによる環境や人体への影響の懸念がなく、安全性に優れたフッ素樹脂塗料を提供することができる。そして、溶媒として水系の溶媒を用いることによって、例えば、塗料の航空機輸送に関して危険物に分類されず、普通貨物として取り扱われるため、運送に係るコストが低く、低コストで提供することが可能になる。
以上のように、本実施形態の水系フッ素樹脂塗料は、溶媒として水系の溶媒を用いることによって、フッ素樹脂塗料であっても、有機溶剤の揮発時による引火等の懸念や、有機溶剤の揮発ガスによる環境や人体への影響の懸念がなく、安全性に優れたフッ素樹脂塗料を提供することができる。そして、溶媒として水系の溶媒を用いることによって、例えば、塗料の航空機輸送に関して危険物に分類されず、普通貨物として取り扱われるため、運送に係るコストが低く、低コストで提供することが可能になる。
(水系フッ素樹脂塗膜)
本実施形態の水系フッ素樹脂塗膜は、上述した構成の水系フッ素樹脂塗料を塗装対象物に塗布して乾燥させることにより、溶媒を揮発させた塗膜である。即ち、本実施形態の水系フッ素樹脂塗膜は、フッ素樹脂粉末と、バインダと、フッ素系油脂と、酸化チタンと、造膜助剤と、を含む塗膜である。
本実施形態の水系フッ素樹脂塗膜は、上述した構成の水系フッ素樹脂塗料を塗装対象物に塗布して乾燥させることにより、溶媒を揮発させた塗膜である。即ち、本実施形態の水系フッ素樹脂塗膜は、フッ素樹脂粉末と、バインダと、フッ素系油脂と、酸化チタンと、造膜助剤と、を含む塗膜である。
従来のフッ素樹脂塗膜の表面は、屋外で使用した場合、初期の撥水性は優れていても、排気ガス、砂塵、粉塵等が塗膜表面に付着し長期的には、撥水性が経時変化によって低下が生じる。一方、上述した本実施形態の水系フッ素樹脂塗膜は、フッ素樹脂塗膜上の汚れを分解することができる。
更に、従来の塗料に酸化チタンの粉末を添加した塗膜では、酸化チタンの強力な反応により、塗膜自身が分解されチョーキングを起こしてしまうが、本実施形態の水系フッ素樹脂塗膜は、構成材料としてフッ素樹脂粉末、バインダ、フッ素系油脂の全てがフッ素系材料で構成されており、フッ素と他の元素との強い結合力(C-Fの結合エネルギー:116kcal/mol)により、酸化チタンによってもこれらの組成物は分解されずに、表面に付着した汚れのみが分解されることになる。
即ち、バインダに酸化チタンを分散させることで、塗膜表面が太陽光に含まれる紫外線を受光し、酸化チタンによる光触媒効果によってバインダ自身が分解(チョーキング)され、塗膜表面に付着した汚れ及び塗膜自身が雨風によって洗い流されて、塗膜が残存する間は常に新しい面が露出することにより、長期間に渡って防汚性を維持した水系フッ素樹脂塗膜を実現できる。
また、フッ素系油脂は、フッ素樹脂粉末よりも表面自由エネルギーが大きい材料を用いているため、個々のフッ素樹脂粉末間の隙間がフッ素系油脂によって埋められ、撥水性の経時変化(劣化)を引き起こす隙間の発生を抑制でき、長期間に渡って撥水性の低下を防止可能な水系フッ素樹脂塗膜を実現できる。
(水系フッ素樹脂塗料の製造方法)
本実施形態の水系フッ素樹脂塗料の製造方法は、フッ素樹脂粉末、バインダ、フッ素系油脂、酸化チタン、および造膜助剤を含む溶質を溶媒で希釈した後、溶質を溶媒に均一に分散させる分散工程を経て製造される。
本実施形態の水系フッ素樹脂塗料の製造方法は、フッ素樹脂粉末、バインダ、フッ素系油脂、酸化チタン、および造膜助剤を含む溶質を溶媒で希釈した後、溶質を溶媒に均一に分散させる分散工程を経て製造される。
具体的には、フッ素樹脂粉末、バインダ、フッ素系油脂、酸化チタン、および造膜助剤からなる溶質を、水系の溶媒として水道水と少量のエタノールで希釈し、徐々にこれらの溶質を配合しながらプレミックスさせたのち、任意の撹拌手段等で溶質を溶媒に分散させることで、水系フッ素樹脂塗料の製造することができる。
このように、本実施形態の水系フッ素樹脂塗料の製造方法によれば、溶質を溶媒に均一に分散させることにより、フッ素樹脂粉末、バインダ、フッ素系油脂、酸化チタン、および造膜助剤といった5成分の溶質を、水系の溶媒に均一に分散させて、性状に偏りの無い均一な組成の水系フッ素樹脂塗料を製造することができる。
(水系フッ素樹脂塗膜の形成方法)
図1は、本実施形態の水系フッ素樹脂塗膜の形成方法を段階的に示したフローチャートである。本実施形態の水系フッ素樹脂塗膜の形成方法は、塗布工程S1と、プレ乾燥工程S2と、湿潤化工程S3と、再乾燥工程S4とを有する。
図1は、本実施形態の水系フッ素樹脂塗膜の形成方法を段階的に示したフローチャートである。本実施形態の水系フッ素樹脂塗膜の形成方法は、塗布工程S1と、プレ乾燥工程S2と、湿潤化工程S3と、再乾燥工程S4とを有する。
塗布工程S1は、上述した本実施形態の水系フッ素樹脂塗料を良く撹拌した後、スプレーによる塗布、刷毛やローラによる塗布、あるいはスピンコートなど、各種塗装方法によって、塗布対象物に水系フッ素樹脂塗料を数ミクロン~1mm程度の厚みで塗布することで実施される。
プレ乾燥工程S2は、塗布工程S1で塗布した水系フッ素樹脂塗料を乾燥させることにより、水系の溶媒、例えば水を蒸発させることで、塗布対象物に乾燥塗膜を形成する。プレ乾燥工程S2の乾燥方法は、自然乾燥、温風乾燥、赤外線乾燥など、各種乾燥方法を用いることができる。
湿潤化工程S3は、プレ乾燥工程S2で得られた乾燥塗膜に対して、例えば、スプレーなどで水を噴霧することにより、乾燥塗膜に水を含ませて湿潤塗膜を形成する。なお、後工程での再乾燥を促進するために、水に対して水溶性の有機溶媒、例えば低級アルコールを混合して噴霧することもできる。
再乾燥工程S4では、湿潤化工程S3で得られた湿潤塗膜に含まれる水を蒸発させて、水系フッ素樹脂塗膜を得る。再乾燥工程S4の乾燥方法は、自然乾燥、温風乾燥、赤外線乾燥など、各種乾燥方法を用いることができる。
以上のように、本実施形態の水系フッ素樹脂塗膜の形成方法では、一旦乾燥させた乾燥塗膜に水を含ませて湿潤塗膜にしてから、再度乾燥させることによって、塗布後に一回で乾燥させた塗膜と比較して、水系フッ素樹脂塗膜の撥水性を更に向上させることが可能になる。
以下、実施例として、本発明の効果を検証した。
(検証例1)
フッ素樹脂粉末は、平均分子量8500、平均粒径1μmの四フッ化エチレン樹脂粉末を重量百分率で75%とした。バインダはフッ化ビニリデン樹脂を用いた。フッ素系油脂は、分子量2700のパーフルオロポリエーテルを重量百分率で2%となるように用いた。酸化チタンは、平均粒径50nmのアナターゼ型の粉末を用いた。造膜助剤はテキサノールを溶質全体の重量百分率で10%とした。
(検証例1)
フッ素樹脂粉末は、平均分子量8500、平均粒径1μmの四フッ化エチレン樹脂粉末を重量百分率で75%とした。バインダはフッ化ビニリデン樹脂を用いた。フッ素系油脂は、分子量2700のパーフルオロポリエーテルを重量百分率で2%となるように用いた。酸化チタンは、平均粒径50nmのアナターゼ型の粉末を用いた。造膜助剤はテキサノールを溶質全体の重量百分率で10%とした。
この5成分の溶質を水系溶媒として水道水とわずかなエタノールで希釈し、徐々に原料(溶質)を配合しながらプレミックスさせたのちにビーズミルを用いて分散させて、本発明例の水系フッ素樹脂塗料を作製した。なお、溶媒として、水道水に加えたエタノールの添加量は、塗料全体の質量比で1.6%とした。
本発明例1では、上述した酸化チタンを溶質全体に対する重量百分率で0.2%とした。また、本発明例2では、酸化チタンを重量百分率で0.5%とした。比較例1では、酸化チタンを添加しなかった。
原料の表面自由エネルギーとしては、フッ素樹脂粉末15~20mN/m、バインダ30~45mN/m、フッ素オイル15~20mN/m程度である。
評価は下塗塗料(ウレタン樹脂系塗料)をあらかじめ塗装した、または無垢のFRP板、アルミ板、ガラス板にスプレーまたは刷毛、ローラ塗装を行い、それぞれの塗膜(試料)を作製した。
評価は下塗塗料(ウレタン樹脂系塗料)をあらかじめ塗装した、または無垢のFRP板、アルミ板、ガラス板にスプレーまたは刷毛、ローラ塗装を行い、それぞれの塗膜(試料)を作製した。
そして、これら各試料を屋外の南面に45°の設置角度で450日間暴露した。
その結果、塗膜外観は、酸化チタンの粉末を含有していない比較例1の試料は、表面に汚れがみられ、縦方向の雨スジや水滴の乾燥したあとに残された汚れ等が観察された。一方、酸化チタン0.2%を含有した本発明例1の試料は、汚れが全く観察されず、初期サンプルの白色を維持していた。酸化チタン0.5%を含有した本発明例2の試料は、酸化チタンに光触媒効果によってセルフクリーニングが進み、下塗塗膜の色(グレー色)が透けて見えた。これら試料の9ヵ月暴露後、15カ月暴露後、および20か月暴露後の塗膜減膜量を表2に示す。
その結果、塗膜外観は、酸化チタンの粉末を含有していない比較例1の試料は、表面に汚れがみられ、縦方向の雨スジや水滴の乾燥したあとに残された汚れ等が観察された。一方、酸化チタン0.2%を含有した本発明例1の試料は、汚れが全く観察されず、初期サンプルの白色を維持していた。酸化チタン0.5%を含有した本発明例2の試料は、酸化チタンに光触媒効果によってセルフクリーニングが進み、下塗塗膜の色(グレー色)が透けて見えた。これら試料の9ヵ月暴露後、15カ月暴露後、および20か月暴露後の塗膜減膜量を表2に示す。
また、撥水性について以下に述べる。水の接触角は、撥水性の目安として最もよく知られており、その角度が大きいほど撥水性が高い。撥水性は、協和界面化学株式会社製の接触角計を用いて評価した。本発明例1、2、比較例1のそれぞれの塗膜表面に、約4μl(4×10-9m3 )の水滴を滴下し、水の接触角を測定した。
測定は室温23℃で行い、測定数5点の平均値を用いた。初期の水接触角は、本発明例1、2、比較例1は、いずれも150°以上であった。よって、本発明例1、2、比較例1は、初期の撥水性に関しては差は認められない。
測定は室温23℃で行い、測定数5点の平均値を用いた。初期の水接触角は、本発明例1、2、比較例1は、いずれも150°以上であった。よって、本発明例1、2、比較例1は、初期の撥水性に関しては差は認められない。
15カ月経過後、および20カ月経過後の各試料の水の接触角を以下に示す。
[15カ月経過後]
比較例1:接触角108°
本発明例1:接触角154°
本発明例2:接触角154°
[20カ月経過後]
比較例1:接触角110°
本発明例1:接触角152°
本発明例2:接触角151°
[15カ月経過後]
比較例1:接触角108°
本発明例1:接触角154°
本発明例2:接触角154°
[20カ月経過後]
比較例1:接触角110°
本発明例1:接触角152°
本発明例2:接触角151°
以上の結果から、本発明の水系フッ素樹脂塗膜の防汚性、および撥水性の経時劣化の防止効果が確認できた。
(検証例2)
検証例1で用いた各試料の塗膜を純水に浸漬し、各試験時間で取り出して水の接触角を測定した。この作業を繰り返し、長期水浸漬の影響を評価した。こうした結果を図2に示す。即ち、図2は、水浸漬による撥水性の経時劣化の結果を示したグラフである。図2において横軸は水浸漬日数(日)、縦軸は水の接触角(度)を意味する。
検証例1で用いた各試料の塗膜を純水に浸漬し、各試験時間で取り出して水の接触角を測定した。この作業を繰り返し、長期水浸漬の影響を評価した。こうした結果を図2に示す。即ち、図2は、水浸漬による撥水性の経時劣化の結果を示したグラフである。図2において横軸は水浸漬日数(日)、縦軸は水の接触角(度)を意味する。
図2に示すように、本発明例1、2の塗膜は親水性の酸化チタンの粉末を含有するが、比較例1の塗膜と同様に撥水性の経時的な低下は少なく、水に対する長期的耐久性を有していることが確認された。
(検証例3)
検証例1で用いた本発明例1の試料の塗膜に紫外線を連続して照射して、各試験時間で取り出して水の接触角を測定した。この作業を繰り返し、長期紫外線暴露の影響を評価した。試験条件を表3に、結果を図3にそれぞれ示す。
検証例1で用いた本発明例1の試料の塗膜に紫外線を連続して照射して、各試験時間で取り出して水の接触角を測定した。この作業を繰り返し、長期紫外線暴露の影響を評価した。試験条件を表3に、結果を図3にそれぞれ示す。
図3に示す結果によれば、2500時間(約3年)紫外線を照射しても、水の接触角は140°以上を維持している。よって、本発明の水系フッ素樹脂塗膜の紫外線に対する劣化防止効果(撥水性)が確認された。
(検証例4)
検証例1で用いた本発明例1の試料の塗膜に対して、図4に示す冷熱サイクルを0~100サイクル行い、0、12、24、64、100の各サイクルで水の接触角を測定した。この結果を表4に示す。
検証例1で用いた本発明例1の試料の塗膜に対して、図4に示す冷熱サイクルを0~100サイクル行い、0、12、24、64、100の各サイクルで水の接触角を測定した。この結果を表4に示す。
表4に示す結果によれば、-30℃~70℃までの冷熱サイクルを100回繰り返した後でも、本発明例1の試料の塗膜は、水の接触角は殆ど低下しなかった。本発明の水系フッ素樹脂塗膜の耐候性が確認された。
本発明の水系フッ素樹脂塗料は、フッ素樹脂粉末をバインダに分散させ、更に光触媒作用を有する酸化チタンを含んでいる。こうした水系フッ素樹脂塗料を用いて形成した水系フッ素樹脂塗膜は、撥水性を有するため、撥水性や難着雪性・難着氷性が必要とされる多くの物品に塗布して使用することができる。撥水性が必要な物品としては、例えば傘などの雨具、難着雪性・難着氷性が必要な物品としては、例えば豪雪地の建物の屋根、無線通信用アンテナなどが挙げられる。また、本発明は、光触媒作用を有する酸化チタンを含有するため、撥水性、難着雪性・難着氷性の用途に限らず、窒素酸化物を含む排気ガス、粉塵、砂塵、たばこのヤニ等に対する耐汚れ性、大気浄化性、抗菌性、消臭性が要求される分野に適用できる。これらの塗膜は太陽光だけでなく、室内の蛍光灯においても光分解作用があるため、屋外だけでなく室内のあらゆる物に適用できる。従って、産業上の利用可能性を有する。
Claims (17)
- フッ素樹脂粉末、バインダ、フッ素系油脂、酸化チタン、および造膜助剤を含む溶質と、水または水溶性有機溶媒のうち、少なくともいずれか一方を含む水系の溶媒と、を有することを特徴とする水系フッ素樹脂塗料。
- 前記造膜助剤は、2,2,4-トリメチル-1,3-ペンタンジオール1-イソブチラートを含むことを特徴とする請求項1に記載の水系フッ素樹脂塗料。
- 前記酸化チタンが、光触媒作用を有するアナターゼ型、あるいはルチル型の結晶形をもつことを特徴とする請求項1または2に記載の水系フッ素樹脂塗料。
- 前記フッ素系油脂がパーフルオロポリエーテル、パーフルオロアルキルポリエーテル、三フッ化エチレン重合体のうち少なくとも一種類を含むことを特徴とする請求項1または2に記載の水系フッ素樹脂塗料。
- 前記フッ素樹脂粉末は、末端基が部分的または全てがフッ素化されていることを特徴とする請求項1または2に記載の水系フッ素樹脂塗料。
- 前記フッ素樹脂粉末は、四フッ化エチレン樹脂粉末、四フッ化エチレン-六フッ化プロピレン共重合体樹脂粉末、フッ化ビニル樹脂粉末から選択される1ないし2以上の粉末を含むことを特徴とする請求項1または2に記載の水系フッ素樹脂塗料。
- 前記バインダは、エマルジョン系フルオロエチレン、またはビニルエーテル樹脂のうち、少なくともいずれか一方を含むことを特徴とする請求項1または2に記載の水系フッ素樹脂塗料。
- 前記フッ素系油脂は、前記フッ素樹脂粉末よりも表面自由エネルギーが大きい材料であることを特徴とする請求項1または2に記載の水系フッ素樹脂塗料。
- フッ素樹脂粉末と、バインダと、フッ素系油脂と、酸化チタンと、造膜助剤と、を含む塗膜であることを特徴とする水系フッ素樹脂塗膜。
- 前記造膜助剤は、2,2,4-トリメチル-1,3-ペンタンジオール1-イソブチラートを含むことを特徴とする請求項9に記載の水系フッ素樹脂塗膜。
- 前記酸化チタンが、光触媒作用を有するアナターゼ型、あるいはルチル型の結晶形をもつことを特徴とする請求項9または10に記載の水系フッ素樹脂塗膜。
- 前記フッ素系油脂がパーフルオロポリエーテル、パーフルオロアルキルポリエーテル、三フッ化エチレン重合体のうち少なくとも一種類を含むことを特徴とする請求項9または10に記載の水系フッ素樹脂塗膜。
- 前記フッ素樹脂粉末は、末端基が部分的または全てがフッ素化されていることを特徴とする請求項9または10に記載の水系フッ素樹脂塗膜。
- 前記フッ素樹脂粉末は、四フッ化エチレン樹脂粉末、四フッ化エチレン-六フッ化プロピレン共重合体樹脂粉末、フッ化ビニル樹脂粉末から選択される1ないし2以上の粉末を含むことを特徴とする請求項9または10に記載の水系フッ素樹脂塗膜。
- 前記バインダは、エマルジョン系フルオロエチレン、またはビニルエーテル樹脂のうち、少なくともいずれか一方を含むことを特徴とする請求項9または10に記載の水系フッ素樹脂塗膜。
- 前記フッ素系油脂は、前記フッ素樹脂粉末よりも表面自由エネルギーが大きい材料であることを特徴とする請求項9または10に記載の水系フッ素樹脂塗膜。
- 請求項1または2に記載の水系フッ素樹脂塗料を用いた水系フッ素樹脂塗膜の形成方法であって、
前記水系フッ素樹脂塗料を塗布対象物に塗布する塗布工程と、
塗布した前記水系フッ素樹脂塗料に含まれる前記溶媒を蒸発させて乾燥塗膜を形成するプレ乾燥工程と、
前記乾燥塗膜に水を含ませて湿潤塗膜を形成する湿潤化工程と、
前記湿潤塗膜に含まれる前記水を蒸発させて水系フッ素樹脂塗膜を得る再乾燥工程と、
を有することを特徴とする水系フッ素樹脂塗膜の形成方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022083968 | 2022-05-23 | ||
JP2022-083968 | 2022-05-23 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2023228682A1 true WO2023228682A1 (ja) | 2023-11-30 |
Family
ID=88918932
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/JP2023/016890 WO2023228682A1 (ja) | 2022-05-23 | 2023-04-28 | 水系フッ素樹脂塗料、水系フッ素樹脂塗膜、水系フッ素樹脂塗膜の形成方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
TW (1) | TW202411368A (ja) |
WO (1) | WO2023228682A1 (ja) |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06264021A (ja) * | 1993-03-17 | 1994-09-20 | Daikin Ind Ltd | フッ素ゴム塗料組成物および基材表面の改質方法 |
JPH1088061A (ja) * | 1996-09-10 | 1998-04-07 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | フッ素樹脂塗料及びその塗膜 |
JP2001164173A (ja) * | 1999-12-13 | 2001-06-19 | Asahi Glass Co Ltd | 建材用塗装物品 |
JP2002121464A (ja) * | 2000-10-19 | 2002-04-23 | Soft 99 Corp | 塗装面のコーティング組成物 |
JP2008231387A (ja) * | 2007-03-16 | 2008-10-02 | Goro Yamauchi | 抗菌防汚室 |
CN109021819A (zh) * | 2018-07-03 | 2018-12-18 | 南京米福新材料科技有限公司 | 一种氟硅树脂防水拉色剂及其制备方法 |
WO2019009416A1 (ja) * | 2017-07-07 | 2019-01-10 | Agc株式会社 | 水性塗料、塗膜付き基材およびその製造方法 |
-
2023
- 2023-04-28 WO PCT/JP2023/016890 patent/WO2023228682A1/ja unknown
- 2023-05-11 TW TW112117568A patent/TW202411368A/zh unknown
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06264021A (ja) * | 1993-03-17 | 1994-09-20 | Daikin Ind Ltd | フッ素ゴム塗料組成物および基材表面の改質方法 |
JPH1088061A (ja) * | 1996-09-10 | 1998-04-07 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | フッ素樹脂塗料及びその塗膜 |
JP2001164173A (ja) * | 1999-12-13 | 2001-06-19 | Asahi Glass Co Ltd | 建材用塗装物品 |
JP2002121464A (ja) * | 2000-10-19 | 2002-04-23 | Soft 99 Corp | 塗装面のコーティング組成物 |
JP2008231387A (ja) * | 2007-03-16 | 2008-10-02 | Goro Yamauchi | 抗菌防汚室 |
WO2019009416A1 (ja) * | 2017-07-07 | 2019-01-10 | Agc株式会社 | 水性塗料、塗膜付き基材およびその製造方法 |
CN109021819A (zh) * | 2018-07-03 | 2018-12-18 | 南京米福新材料科技有限公司 | 一种氟硅树脂防水拉色剂及其制备方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
TW202411368A (zh) | 2024-03-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5213021B2 (ja) | 金属表面用被覆、その製造方法、およびその、特に自動車リム用の、自己浄化性保護層としての使用 | |
CA2890185C (en) | A waterborne anticorrosion coating composition and process for providing a corrosion-resistant coating on a metal surface | |
CN101985536B (zh) | 氟碳涂料及其制备方法 | |
JP2014196401A (ja) | 遮熱性艶消し水性塗料組成物及び遮熱性艶消し塗膜形成方法 | |
CN110229601A (zh) | 氟碳涂料及其制备方法和涂装方法 | |
US10301477B2 (en) | Superhydrophilic coating composition | |
US10017651B2 (en) | Composition of hydrophilic painted surface | |
JP2016027962A (ja) | 塗装金属板 | |
JP2008504393A (ja) | 耐汚染性塗料 | |
CN109517515A (zh) | 一种水性聚氨酯防腐金属底漆及其制备方法 | |
JPH1088061A (ja) | フッ素樹脂塗料及びその塗膜 | |
WO2023228682A1 (ja) | 水系フッ素樹脂塗料、水系フッ素樹脂塗膜、水系フッ素樹脂塗膜の形成方法 | |
JP2012214676A (ja) | 塗装金属板およびその製造方法 | |
Li et al. | Dependence of dirt resistance of steel topcoats on their surface characteristics | |
JPH10130540A (ja) | 粉体塗料及び塗膜及び塗装方法 | |
KR102309784B1 (ko) | 내오존성 오염방지 폴리우레아 코팅공법 | |
JP2004315727A (ja) | 低汚染型艶消し塗料組成物 | |
CN113083640A (zh) | 一种防指纹纳米涂层的喷涂方法 | |
JP2945949B2 (ja) | 常温硬化可能な塗布用ゾル組成物とそれを用いた含フッ素共重合体・シリカガラスハイブリッド体の製法 | |
JP2010007242A (ja) | 撥水撥油性木質建材 | |
JP5219861B2 (ja) | 熱線高反射塗装物およびその塗装方法 | |
CN107099201B (zh) | 水可稀释型聚氟乙烯涂料与涂层及其形成方法 | |
CN102702951A (zh) | 一种抗酸碱的水性涂料组合物 | |
JP3963230B2 (ja) | プレコート金属板及びその製造方法 | |
JP7325996B2 (ja) | 建築建材 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 23811560 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |