JP2000026844A - 撥水性コーティング用塗料及びその塗膜 - Google Patents
撥水性コーティング用塗料及びその塗膜Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 結露等の極微細な水滴から発生する着氷、
着霜現象に対する難着氷性、難着霜性を向上させ、長期
的な水浸漬下に使用しても高い撥水性を維持できる撥水
性コーティング用塗料及びその塗膜を提供することを目
的とする。 【解決手段】 本発明の撥水性コーティング用塗料及
びその塗膜は、フッ素樹脂粉末或いは表面に疎水化処理
を施した無機微粉末の一種類の粉末もしくは複数種類の
混合粉末（撥水性微粒子）と、シリコーン樹脂バインダ
と、シリコーンオイル、フルオロシリコーンオイルのう
ち一種類のオイルもしくは複数種類の混合オイルを含む
ことを特徴とする。撥水性微粒子より表面自由エネルギ
ーの小さい、シリコーンオイル或いはフルオロシリコー
ンオイルを添加することにより、塗膜表面の微細凹凸を
これらの添加オイルが覆い、高い撥水性を維持させるこ
とが出来る。
着霜現象に対する難着氷性、難着霜性を向上させ、長期
的な水浸漬下に使用しても高い撥水性を維持できる撥水
性コーティング用塗料及びその塗膜を提供することを目
的とする。 【解決手段】 本発明の撥水性コーティング用塗料及
びその塗膜は、フッ素樹脂粉末或いは表面に疎水化処理
を施した無機微粉末の一種類の粉末もしくは複数種類の
混合粉末（撥水性微粒子）と、シリコーン樹脂バインダ
と、シリコーンオイル、フルオロシリコーンオイルのう
ち一種類のオイルもしくは複数種類の混合オイルを含む
ことを特徴とする。撥水性微粒子より表面自由エネルギ
ーの小さい、シリコーンオイル或いはフルオロシリコー
ンオイルを添加することにより、塗膜表面の微細凹凸を
これらの添加オイルが覆い、高い撥水性を維持させるこ
とが出来る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、撥水性を有するフ
ッ素樹脂粉末や表面に疎水化処理を施した無機微粉末を
バインダに分散させ、さらにオイルを添加した撥水性コ
ーティング用塗料及びその塗膜に関する。塗膜は塗料を
被塗物に塗布後、有機溶剤が揮発した後に乾燥硬化して
得られる物である。
ッ素樹脂粉末や表面に疎水化処理を施した無機微粉末を
バインダに分散させ、さらにオイルを添加した撥水性コ
ーティング用塗料及びその塗膜に関する。塗膜は塗料を
被塗物に塗布後、有機溶剤が揮発した後に乾燥硬化して
得られる物である。
【０００２】本発明の塗料を用いて形成した塗膜は、撥
水性を有するため撥水性や難着雪性、難着氷性、難着霜
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、橋梁、無線通信用アンテナ、熱
交換器などが挙げられる。
水性を有するため撥水性や難着雪性、難着氷性、難着霜
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、橋梁、無線通信用アンテナ、熱
交換器などが挙げられる。
【０００３】
【従来の技術】従来のフッ素樹脂塗料は、耐候性、耐汚
染性に優れる塗料として、建築、自動車等の分野で利用
されている。これらは、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。
これらはいずれも高い撥水性を有しておらず、形成した
塗膜の水の接触角は８０°前後である。難着雪性、難着
氷性も低い。
染性に優れる塗料として、建築、自動車等の分野で利用
されている。これらは、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。
これらはいずれも高い撥水性を有しておらず、形成した
塗膜の水の接触角は８０°前後である。難着雪性、難着
氷性も低い。
【０００４】また、フッ素樹脂微粉末あるいは、表面疎
水化無機微粉末をフッ素系樹脂バインダに混合した塗
料、さらにはパーフルオロアルキルポリエーテルを添加
した塗料においては、形成した塗膜の水の接触角が１５
０°程度と高い撥水性を実現し、実用に供されつつあ
る。ところが、これら接触角１１５゜以上を達成してい
る従来の塗膜表面には、いずれの場合も撥水性粉末によ
る微細凹凸が形成されている。この微細凹凸は難着氷、
難着雪を求める際にはアンカー効果のもとになり難着
氷、難着雪の妨げになる。また初期の撥水性は優れてい
ても、長期的な水浸漬により撥水性、難着雪・難着氷性
の低下が生じる問題がある。
水化無機微粉末をフッ素系樹脂バインダに混合した塗
料、さらにはパーフルオロアルキルポリエーテルを添加
した塗料においては、形成した塗膜の水の接触角が１５
０°程度と高い撥水性を実現し、実用に供されつつあ
る。ところが、これら接触角１１５゜以上を達成してい
る従来の塗膜表面には、いずれの場合も撥水性粉末によ
る微細凹凸が形成されている。この微細凹凸は難着氷、
難着雪を求める際にはアンカー効果のもとになり難着
氷、難着雪の妨げになる。また初期の撥水性は優れてい
ても、長期的な水浸漬により撥水性、難着雪・難着氷性
の低下が生じる問題がある。
【０００５】従来の、フッ素系樹脂バインダとフッ素樹
脂微粉末または表面疎水化ＳｉＯ2微粉末等の撥水性微
粒子を用いて形成した塗膜断面構造模式図を図２に示
す。基板４上に多量の撥水性微粒子２を含むフッ素系樹
脂バインダ６が塗布され、バインダ６の表面にはパーフ
ルオロアルキルポリエーテル等の添加剤５が用いられて
いるが、その表面から撥水性微粒子２が頭を露出させた
構造となっている。このような塗膜では、見かけ上の撥
水性の高い塗膜表面を得ることはできるが、結露がもと
で起こる着氷、着霜に対しては難着氷性、難着霜性の効
果が十分に発揮されない。また、長期的な水浸漬により
撥水性の低下が見られる。その原因を調べると、撥水性
微粒子２が形成している塗膜表面５の微細凹凸より微細
な水滴が結露等により発生し、これが氷結して着氷、着
霜現象のもとになる場合は、撥水の効果が発揮されず難
着氷、難着霜の効果は小さい。また、撥水性微粒子とバ
インダの間に形成された隙間７に水が浸入し、その後隙
間から水が抜けずに撥水性の低下を引き起こしていると
考えられる。
脂微粉末または表面疎水化ＳｉＯ2微粉末等の撥水性微
粒子を用いて形成した塗膜断面構造模式図を図２に示
す。基板４上に多量の撥水性微粒子２を含むフッ素系樹
脂バインダ６が塗布され、バインダ６の表面にはパーフ
ルオロアルキルポリエーテル等の添加剤５が用いられて
いるが、その表面から撥水性微粒子２が頭を露出させた
構造となっている。このような塗膜では、見かけ上の撥
水性の高い塗膜表面を得ることはできるが、結露がもと
で起こる着氷、着霜に対しては難着氷性、難着霜性の効
果が十分に発揮されない。また、長期的な水浸漬により
撥水性の低下が見られる。その原因を調べると、撥水性
微粒子２が形成している塗膜表面５の微細凹凸より微細
な水滴が結露等により発生し、これが氷結して着氷、着
霜現象のもとになる場合は、撥水の効果が発揮されず難
着氷、難着霜の効果は小さい。また、撥水性微粒子とバ
インダの間に形成された隙間７に水が浸入し、その後隙
間から水が抜けずに撥水性の低下を引き起こしていると
考えられる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術の問題点を解決した撥水性コーティング用塗料及びそ
の塗膜を提供することを目的とするものである。すなわ
ち、結露等の極微細な水滴から発生する着氷、着霜現象
に対する難着氷性、難着霜性を向上させ、長期的な水浸
漬下に使用しても高い撥水性を維持できる撥水性コーテ
ィング用塗料及びその塗膜を提供することを目的とする
ものである。
術の問題点を解決した撥水性コーティング用塗料及びそ
の塗膜を提供することを目的とするものである。すなわ
ち、結露等の極微細な水滴から発生する着氷、着霜現象
に対する難着氷性、難着霜性を向上させ、長期的な水浸
漬下に使用しても高い撥水性を維持できる撥水性コーテ
ィング用塗料及びその塗膜を提供することを目的とする
ものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の撥水性コーティ
ング用塗料及びその塗膜は、上記問題点を解決するため
に、フッ素樹脂粉末或いは表面に疎水化処理を施した無
機微粉末の一種類の粉末もしくは複数種類の混合粉末
と、シリコーン樹脂バインダと、シリコーンオイル、フ
ルオロシリコーンオイルのうち一種類のオイルもしくは
複数種類の混合オイルを含むことを特徴とする。
ング用塗料及びその塗膜は、上記問題点を解決するため
に、フッ素樹脂粉末或いは表面に疎水化処理を施した無
機微粉末の一種類の粉末もしくは複数種類の混合粉末
と、シリコーン樹脂バインダと、シリコーンオイル、フ
ルオロシリコーンオイルのうち一種類のオイルもしくは
複数種類の混合オイルを含むことを特徴とする。
【０００８】図１は基板上に形成された本発明による塗
膜の断面構造模式図である。本発明は、基板４上に多量
の撥水性微粒子２を含むシリコーン樹脂バインダ３が塗
布され、シリコーン樹脂バインダ３の表面から撥水性微
粒子２が頭を露出させた構造となっているが、撥水性微
粒子２より表面自由エネルギーの小さい、シリコーンオ
イル或いはフルオロシリコーンオイルを添加オイル１に
用いることにより、塗膜表面の微細凹凸の表面をこれら
の添加オイル１が覆い、高い撥水性を維持しながら塗膜
表面の潤滑性を向上させることが出来る。シリコーンオ
イル或いはフルオロシリコーンオイルは、従来技術のパ
ーフルオロアルキルポリエーテル等の添加剤とは異なり
ｎ−ヘプタン、トルエン等の有機溶媒に溶解するため、
塗料中で沈降せず、効果的に撥水性微粒子とバインダの
隙間７の発生を減らすことができる。
膜の断面構造模式図である。本発明は、基板４上に多量
の撥水性微粒子２を含むシリコーン樹脂バインダ３が塗
布され、シリコーン樹脂バインダ３の表面から撥水性微
粒子２が頭を露出させた構造となっているが、撥水性微
粒子２より表面自由エネルギーの小さい、シリコーンオ
イル或いはフルオロシリコーンオイルを添加オイル１に
用いることにより、塗膜表面の微細凹凸の表面をこれら
の添加オイル１が覆い、高い撥水性を維持しながら塗膜
表面の潤滑性を向上させることが出来る。シリコーンオ
イル或いはフルオロシリコーンオイルは、従来技術のパ
ーフルオロアルキルポリエーテル等の添加剤とは異なり
ｎ−ヘプタン、トルエン等の有機溶媒に溶解するため、
塗料中で沈降せず、効果的に撥水性微粒子とバインダの
隙間７の発生を減らすことができる。
【０００９】この様な理由により本発明の塗料を用いて
形成した塗膜は、結露等の極微細な水滴から発生する着
氷、着霜現象に対する難着氷性、難着霜性を著しく向上
させることが出来る。長期水浸漬においても塗膜全体の
細部にわたって撥水性の低下を防止できる。
形成した塗膜は、結露等の極微細な水滴から発生する着
氷、着霜現象に対する難着氷性、難着霜性を著しく向上
させることが出来る。長期水浸漬においても塗膜全体の
細部にわたって撥水性の低下を防止できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明の撥水性コーティング用塗
料及びその塗膜は、フッ素樹脂粉末或いは表面に疎水化
処理を施した無機微粉末の一種類の粉末もしくは複数種
類の混合粉末と、シリコーン樹脂バインダと、シリコー
ンオイル、フルオロシリコーンオイルのうち一種類のオ
イルもしくは複数種類の混合オイルを含むことを特徴と
するものである。さらに、本発明における効果的な構成
用件を列挙すると下記のとおりである。
料及びその塗膜は、フッ素樹脂粉末或いは表面に疎水化
処理を施した無機微粉末の一種類の粉末もしくは複数種
類の混合粉末と、シリコーン樹脂バインダと、シリコー
ンオイル、フルオロシリコーンオイルのうち一種類のオ
イルもしくは複数種類の混合オイルを含むことを特徴と
するものである。さらに、本発明における効果的な構成
用件を列挙すると下記のとおりである。
【００１１】（１）フッ素樹脂粉末は四フッ化エチレン
樹脂粉末（ＰＴＦＥ）、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（ＦＥＰ）、四フッ化エチレ
ン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂
粉末（ＰＦＡ）のうち、一種類の粉末もしくは複数種の
混合粉末が良い。これらの粉末はいずれも高い撥水性を
得られる材料である。
樹脂粉末（ＰＴＦＥ）、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（ＦＥＰ）、四フッ化エチレ
ン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂
粉末（ＰＦＡ）のうち、一種類の粉末もしくは複数種の
混合粉末が良い。これらの粉末はいずれも高い撥水性を
得られる材料である。
【００１２】（２）表面に疎水化処理を施した無機微粉
末がＳｉＯ2系、Ａｌ2Ｏ3系のうち、一種類もしくは複
数種類の混合粉末が良い。疎水化処理は、例えばジメチ
ルシリコーンオイル等の疎水性の材料で粉末の表面をコ
ートすることにより行われる。ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3自体
は親水性であるが、疎水性の材料で粉末の表面をコート
すると、微細で、硬くつぶれ難い撥水性微粒子となりう
る。
末がＳｉＯ2系、Ａｌ2Ｏ3系のうち、一種類もしくは複
数種類の混合粉末が良い。疎水化処理は、例えばジメチ
ルシリコーンオイル等の疎水性の材料で粉末の表面をコ
ートすることにより行われる。ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3自体
は親水性であるが、疎水性の材料で粉末の表面をコート
すると、微細で、硬くつぶれ難い撥水性微粒子となりう
る。
【００１３】（３） バインダは表面自由エネルギーが
小さいものであれば特に限定されないが、フッ素化アル
キル基またはアルキル基で変成されたシリコーン樹脂が
適しており単独でもこれらの混合体でも良い。シリコー
ン樹脂の鎖の中には、水酸基、カルボニル基等の親水性
の基が混在することがある。このような親水性の基の存
在は撥水性を劣化させるので、フッ素化アルキル基また
はアルキル基のような疎水性の基で置換、すなわち変性
するのが良い。
小さいものであれば特に限定されないが、フッ素化アル
キル基またはアルキル基で変成されたシリコーン樹脂が
適しており単独でもこれらの混合体でも良い。シリコー
ン樹脂の鎖の中には、水酸基、カルボニル基等の親水性
の基が混在することがある。このような親水性の基の存
在は撥水性を劣化させるので、フッ素化アルキル基また
はアルキル基のような疎水性の基で置換、すなわち変性
するのが良い。
【００１４】一般に撥水性微粉末の表面自由エネルギー
よりバインダの表面自由エネルギーの方が大きく、両者
の表面自由エネルギー差が小さいほど、濡れ性が良くな
るので、バインダの表面自由エネルギーが小さいほど好
適である。表面自由エネルギーは、表面張力により評価
できるが、一般的な撥水性微粉末の表面張力は２１．５
ｄｙｎｅ／ｃｍ程度、本発明に係わる高純度ＰＴＦＥの
表面張力は１８．５ｄｙｎｅ／ｃｍ程度またはそれ以下
であり、シリコーン樹脂バインダの表面張力は２２．２
ｄｙｎｅ／ｃｍ程度でかなり低く、シリコーン樹脂バイ
ンダの表面自由エネルギーは小さいといえる。
よりバインダの表面自由エネルギーの方が大きく、両者
の表面自由エネルギー差が小さいほど、濡れ性が良くな
るので、バインダの表面自由エネルギーが小さいほど好
適である。表面自由エネルギーは、表面張力により評価
できるが、一般的な撥水性微粉末の表面張力は２１．５
ｄｙｎｅ／ｃｍ程度、本発明に係わる高純度ＰＴＦＥの
表面張力は１８．５ｄｙｎｅ／ｃｍ程度またはそれ以下
であり、シリコーン樹脂バインダの表面張力は２２．２
ｄｙｎｅ／ｃｍ程度でかなり低く、シリコーン樹脂バイ
ンダの表面自由エネルギーは小さいといえる。
【００１５】（４）シリコーンオイルあるいはフルオロ
シリコーンオイルは、粉体及びバインダより表面自由エ
ネルギーが小さいことが望ましい。表面自由エネルギー
が小さいほど表面に出やすくなり、粉体及びバインダの
表面を覆うことができる。フッ素シリコーンオイルの表
面張力は１８．３ｄｙｎｅ／ｃｍ程度で高純度ＰＴＦＥ
粉末及びシリコーン樹脂バインダの表面自由エネルギー
より小さくなりうる。表面自由エネルギーが小さいフッ
素シリコーンオイルは、例えば長鎖のフルオロアルキル
基をシリコーンオイルの分子中に導入することにより得
られる。
シリコーンオイルは、粉体及びバインダより表面自由エ
ネルギーが小さいことが望ましい。表面自由エネルギー
が小さいほど表面に出やすくなり、粉体及びバインダの
表面を覆うことができる。フッ素シリコーンオイルの表
面張力は１８．３ｄｙｎｅ／ｃｍ程度で高純度ＰＴＦＥ
粉末及びシリコーン樹脂バインダの表面自由エネルギー
より小さくなりうる。表面自由エネルギーが小さいフッ
素シリコーンオイルは、例えば長鎖のフルオロアルキル
基をシリコーンオイルの分子中に導入することにより得
られる。
【００１６】また、フッ素シリコーンオイルは通常は有
機溶剤に溶解しないが、長鎖のフルオロアルキル基をシ
リコーンオイルの分子中に導入することにより得られる
オイルは、エチルアルコール、ｎ−ヘプタン、トルエン
等の有機溶剤に溶解する。有機溶剤としては、アルコー
ル系、芳香族系、脂肪族系のいずれかもしくはこれらの
混合有機溶剤を使用できる。
機溶剤に溶解しないが、長鎖のフルオロアルキル基をシ
リコーンオイルの分子中に導入することにより得られる
オイルは、エチルアルコール、ｎ−ヘプタン、トルエン
等の有機溶剤に溶解する。有機溶剤としては、アルコー
ル系、芳香族系、脂肪族系のいずれかもしくはこれらの
混合有機溶剤を使用できる。
【００１７】前記したフルオロシリコーンオイルのうち
で、特に好適なものの例には化学構造式１に示すものが
挙げられる。
で、特に好適なものの例には化学構造式１に示すものが
挙げられる。
【化１】 化学構造式において、フルオロアルキル基は、４炭素が
含まれているが、３炭素以上が適切である。
含まれているが、３炭素以上が適切である。
【００１８】（５） 塗料は上記（１）〜（４）の不揮
発性分をエチルアルコール、ｎ−ヘプタン、トルエン等
のアルコール系、芳香族系、脂肪族系のいずれかの有機
溶剤もしくはこれらの混合有機溶剤と混合して作製され
る。
発性分をエチルアルコール、ｎ−ヘプタン、トルエン等
のアルコール系、芳香族系、脂肪族系のいずれかの有機
溶剤もしくはこれらの混合有機溶剤と混合して作製され
る。
【００１９】
【実施例１】フッ素樹脂粉末は平均分子量５０００、粒
径０．８μｍの四フッ化エチレン樹脂粉末を体積分率４
５％、バインダはシリコーン樹脂を体積分率５５％、フ
ルオロシリコーンオイルは塗料の不揮発分に対して重量
比１％の３成分をボールミルを用いて混合し塗料を作製
した。このフッ素樹脂シリコーン樹脂フルオロシリコー
ンオイル混合塗料を、スライドガラス、アルミ基板にス
プレー塗装を行って塗膜を形成し、本発明の効果を確認
するためのサンプルを作製した。
径０．８μｍの四フッ化エチレン樹脂粉末を体積分率４
５％、バインダはシリコーン樹脂を体積分率５５％、フ
ルオロシリコーンオイルは塗料の不揮発分に対して重量
比１％の３成分をボールミルを用いて混合し塗料を作製
した。このフッ素樹脂シリコーン樹脂フルオロシリコー
ンオイル混合塗料を、スライドガラス、アルミ基板にス
プレー塗装を行って塗膜を形成し、本発明の効果を確認
するためのサンプルを作製した。
【００２０】本実施例１のサンプルの性能を比較するた
めに比較例１ないし４のサンプルを作製した。 （比較例１）比較例として、実施例１と同様の四フッ化
エチレン樹脂粉末を体積分率で４５％、フッカビニリデ
ン樹脂バインダを体積分率で５５％の２成分をボールミ
ルを用いて混合し塗料を作製した。この塗料をスライド
ガラス、アルミ基板にスプレー塗装を行って塗膜を形成
し、比較サンプルを作製した。実施例１とは樹脂バイン
ダが異なり、フルオロシリコーンを用いていない。
めに比較例１ないし４のサンプルを作製した。 （比較例１）比較例として、実施例１と同様の四フッ化
エチレン樹脂粉末を体積分率で４５％、フッカビニリデ
ン樹脂バインダを体積分率で５５％の２成分をボールミ
ルを用いて混合し塗料を作製した。この塗料をスライド
ガラス、アルミ基板にスプレー塗装を行って塗膜を形成
し、比較サンプルを作製した。実施例１とは樹脂バイン
ダが異なり、フルオロシリコーンを用いていない。
【００２１】（比較例２）比較例として、実施例１と同
様の四フッ化エチレン樹脂粉末を体積分率で４５％、フ
ッカビニリデン樹脂バインダーを体積分率で５５％、パ
ーフルオロアルキルポリエーテルは塗料の不揮発分に対
して重量比１％の３成分をボールミルを用いて混合し塗
料を作製した。この塗料をスライドガラス、アルミ基板
にスプレー塗装を行って塗膜を形成し、比較サンプルを
作製した。実施例１とは樹脂バインダ及び、オイルが異
なる。
様の四フッ化エチレン樹脂粉末を体積分率で４５％、フ
ッカビニリデン樹脂バインダーを体積分率で５５％、パ
ーフルオロアルキルポリエーテルは塗料の不揮発分に対
して重量比１％の３成分をボールミルを用いて混合し塗
料を作製した。この塗料をスライドガラス、アルミ基板
にスプレー塗装を行って塗膜を形成し、比較サンプルを
作製した。実施例１とは樹脂バインダ及び、オイルが異
なる。
【００２２】（比較例３）比較例として、実施例１と同
様の四フッ化エチレン樹脂粉末を体積分率で８０％、フ
ッカビニリデン樹脂バインダを体積分率で２０％の２成
分をボールミルを用いて混合し塗料を作製した。この塗
料をスライドガラス、アルミ基板にスプレー塗装を行っ
て塗膜を形成し、比較サンプルを作製した。実施例１と
は樹脂バインダが異なり、フルオロシリコーンを用いて
いない。
様の四フッ化エチレン樹脂粉末を体積分率で８０％、フ
ッカビニリデン樹脂バインダを体積分率で２０％の２成
分をボールミルを用いて混合し塗料を作製した。この塗
料をスライドガラス、アルミ基板にスプレー塗装を行っ
て塗膜を形成し、比較サンプルを作製した。実施例１と
は樹脂バインダが異なり、フルオロシリコーンを用いて
いない。
【００２３】（比較例４）比較例として、実施例１と同
様の四フッ化エチレン樹脂粉末を体積分率で８０％、フ
ッカビニリデン樹脂バインダを体積分率で２０％、パー
フルオロアルキルポリエーテルは塗料の不揮発分に対し
て重量比１％の３成分をボールミルを用いて混合し塗料
を作製した。この塗料をスライドガラス、アルミ基板に
スプレー塗装を行って塗膜を形成し比較サンプルを作製
した。実施例１とは樹脂バインダ及び、オイルが異な
る。
様の四フッ化エチレン樹脂粉末を体積分率で８０％、フ
ッカビニリデン樹脂バインダを体積分率で２０％、パー
フルオロアルキルポリエーテルは塗料の不揮発分に対し
て重量比１％の３成分をボールミルを用いて混合し塗料
を作製した。この塗料をスライドガラス、アルミ基板に
スプレー塗装を行って塗膜を形成し比較サンプルを作製
した。実施例１とは樹脂バインダ及び、オイルが異な
る。
【００２４】実施例１及び比較例１〜４の主要構成物を
まとめたものが表１である。実施例１、比較例１〜４は
撥水性微粒子にＰＴＦＥを用いている。
まとめたものが表１である。実施例１、比較例１〜４は
撥水性微粒子にＰＴＦＥを用いている。
【表１】
【００２５】実施例１及び比較例１〜４の塗膜の性能、
すなわち、初期撥水性、水浸漬２００日後の撥水性、初
期難着氷性を表２に示す。
すなわち、初期撥水性、水浸漬２００日後の撥水性、初
期難着氷性を表２に示す。
【表２】
【００２６】まず、難着氷特性について以下に述べる。
氷の付着しやすさを比較するため、塗膜上に−１５℃で
氷を付着させ、着氷力テスターを用いて着氷剪断力を測
定した。図３に着氷力テスターの構成を示す。この着氷
力テスターは、塗膜８上に付着した内径３２ｍｍの円筒
状の筒９に囲まれた氷１０をステンレスワイヤー１１を
用いて、塗膜８と平行な方向１３へ一定速度で引っ張
り、ロードセル１２で氷が脱離するまでの荷重変化を読
みとる装置である。最大の荷重を着氷剪断力とした。
氷の付着しやすさを比較するため、塗膜上に−１５℃で
氷を付着させ、着氷力テスターを用いて着氷剪断力を測
定した。図３に着氷力テスターの構成を示す。この着氷
力テスターは、塗膜８上に付着した内径３２ｍｍの円筒
状の筒９に囲まれた氷１０をステンレスワイヤー１１を
用いて、塗膜８と平行な方向１３へ一定速度で引っ張
り、ロードセル１２で氷が脱離するまでの荷重変化を読
みとる装置である。最大の荷重を着氷剪断力とした。
【００２７】本発明の実施例１とその比較例１、２、３、
４の塗膜について着氷剪断力を測定した。測定値は各５
点の平均値を用いた。塗膜の着氷剪断力は本発明の実施
例１は８３ｇ／cm2 であったのに対して、その比較例
１、２、３、４は５５２ｇ／cm2、３９２ｇ／cm2、３８１
ｇ／cm2、１５４ｇ／cm2であった。これらの着氷剪断力
の比較を図４に示した。本発明の実施例は従来に比べ著
しい特性の向上が得られる。
４の塗膜について着氷剪断力を測定した。測定値は各５
点の平均値を用いた。塗膜の着氷剪断力は本発明の実施
例１は８３ｇ／cm2 であったのに対して、その比較例
１、２、３、４は５５２ｇ／cm2、３９２ｇ／cm2、３８１
ｇ／cm2、１５４ｇ／cm2であった。これらの着氷剪断力
の比較を図４に示した。本発明の実施例は従来に比べ著
しい特性の向上が得られる。
【００２８】実施例及び比較例の試料の撥水性について
以下に述べる。図５は、基板４上の塗膜８の上に水滴を
滴下した模式図である。また、塗膜８上の水滴１４から
接触角θを測定する。水の接触角θ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。撥水性は協和界面科学（株）製の接触角計を用
いて評価した。塗料表面に約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２
３℃で行い、測定数５点の平均値を用いた。
以下に述べる。図５は、基板４上の塗膜８の上に水滴を
滴下した模式図である。また、塗膜８上の水滴１４から
接触角θを測定する。水の接触角θ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。撥水性は協和界面科学（株）製の接触角計を用
いて評価した。塗料表面に約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２
３℃で行い、測定数５点の平均値を用いた。
【００２９】実施例１の塗膜と水の接触角は148゜であ
った。また比較例１、２、３、４の塗膜と水の接触角はそ
れぞれ128゜、139゜、152゜、152゜であった。実施例１の
塗膜の撥水性微粒子添加量は４５ｖｏｌ％で比較例３、
４の撥水性微粒子添加量は８０ｖｏｌ％で、これらの接
触角はほぼ等しいから、従来に比べ少量の撥水性粉末添
加量で高い撥水性が得られていることがわかる。
った。また比較例１、２、３、４の塗膜と水の接触角はそ
れぞれ128゜、139゜、152゜、152゜であった。実施例１の
塗膜の撥水性微粒子添加量は４５ｖｏｌ％で比較例３、
４の撥水性微粒子添加量は８０ｖｏｌ％で、これらの接
触角はほぼ等しいから、従来に比べ少量の撥水性粉末添
加量で高い撥水性が得られていることがわかる。
【００３０】図６に、実施例１及びその比較例１、２、
３、４の塗膜について、水浸漬日数と撥水性との関係を
示す。撥水性は水との接触角で評価した。実施例１の塗
膜は比較例に比べ撥水性の経時的低下は少なく、水に対
する長期的耐久性を有していることがわかる。
３、４の塗膜について、水浸漬日数と撥水性との関係を
示す。撥水性は水との接触角で評価した。実施例１の塗
膜は比較例に比べ撥水性の経時的低下は少なく、水に対
する長期的耐久性を有していることがわかる。
【００３１】
【実施例２】ジメチルシリコーンオイルにより表面疎水
化処理された、粒径０．２μｍＳｉＯ２微粉末を体積分
率で１５％、バインダはポリオルガノシロキサン樹脂を
体積分率で８５％、塗料の不揮発分に対して重量比で１
％のフルオロシリコーンオイルの３成分をボールミルを
用いて混合し塗料を作製した。このフッ素樹脂シリコー
ン樹脂フルオロシリコーンオイル混合塗料を、スライド
ガラス、アルミ基板にスプレー塗装を行って塗膜を形成
し、本発明の効果を確認するためのサンプルを作製し
た。
化処理された、粒径０．２μｍＳｉＯ２微粉末を体積分
率で１５％、バインダはポリオルガノシロキサン樹脂を
体積分率で８５％、塗料の不揮発分に対して重量比で１
％のフルオロシリコーンオイルの３成分をボールミルを
用いて混合し塗料を作製した。このフッ素樹脂シリコー
ン樹脂フルオロシリコーンオイル混合塗料を、スライド
ガラス、アルミ基板にスプレー塗装を行って塗膜を形成
し、本発明の効果を確認するためのサンプルを作製し
た。
【００３２】本実施例１のサンプルの性能を比較するた
めに比較例５ないし７のサンプルを作製した。 （比較例５）実施例２と同様の ＳｉＯ2微粒子を体積分
率で１５％、フッカビニリデン樹脂バインダを体積分率
で８５％の２成分をボールミルを用いて混合し塗料を作
製した。この塗料を、スライドガラス、アルミ基板にス
プレー塗装を行って塗膜を形成し、発明の効果を確認す
るためのサンプルを作製した。実施例２とはバインダ樹
脂が異なる。
めに比較例５ないし７のサンプルを作製した。 （比較例５）実施例２と同様の ＳｉＯ2微粒子を体積分
率で１５％、フッカビニリデン樹脂バインダを体積分率
で８５％の２成分をボールミルを用いて混合し塗料を作
製した。この塗料を、スライドガラス、アルミ基板にス
プレー塗装を行って塗膜を形成し、発明の効果を確認す
るためのサンプルを作製した。実施例２とはバインダ樹
脂が異なる。
【００３３】（比較例６）実施例２と同様のＳｉＯ2微
粒子を体積分率で５０％、フッカビニリデン樹脂バイン
ダを体積分率で５０％の２成分をボールミルを用いて混
合し塗料を作製した。この塗料を、スライドガラス、ア
ルミ基板にスプレー塗装を行って塗膜を形成し、発明の
効果を確認するためのサンプルを作製した。実施例２と
はバインダ樹脂が異なる。
粒子を体積分率で５０％、フッカビニリデン樹脂バイン
ダを体積分率で５０％の２成分をボールミルを用いて混
合し塗料を作製した。この塗料を、スライドガラス、ア
ルミ基板にスプレー塗装を行って塗膜を形成し、発明の
効果を確認するためのサンプルを作製した。実施例２と
はバインダ樹脂が異なる。
【００３４】（比較例７）実施例２と同様のＳｉＯ2微
粒子を体積分率で５０％、フッカビニリデン樹脂バイン
ダを体積分率で５０％、塗料の不揮発分に対して重量比
で１％のパーフルオロアルキルポリエーテルの３成分を
ボールミルを用いて混合し塗料を作製した。この塗料を
スライドガラス、アルミ基板にスプレー塗装を行って塗
膜を形成し、発明の効果を確認するためのサンプルを作
製した。実施例２とはバインダ樹脂及びオイルが異な
る。
粒子を体積分率で５０％、フッカビニリデン樹脂バイン
ダを体積分率で５０％、塗料の不揮発分に対して重量比
で１％のパーフルオロアルキルポリエーテルの３成分を
ボールミルを用いて混合し塗料を作製した。この塗料を
スライドガラス、アルミ基板にスプレー塗装を行って塗
膜を形成し、発明の効果を確認するためのサンプルを作
製した。実施例２とはバインダ樹脂及びオイルが異な
る。
【００３５】実施例２及び比較例５〜７の主要構成物を
まとめたものが表３である。実施例２、比較例５〜７は
ジメチルシリコーンオイルにより表面疎水化処理され
た、粒径0.2μｍＳｉＯ２微粒子を用いている。
まとめたものが表３である。実施例２、比較例５〜７は
ジメチルシリコーンオイルにより表面疎水化処理され
た、粒径0.2μｍＳｉＯ２微粒子を用いている。
【表３】
【００３６】実施例２、比較例５〜７の塗膜性能、すな
わち、初期撥水性、水浸漬２００日後の撥水性、初期難
着氷性を表４に示す。
わち、初期撥水性、水浸漬２００日後の撥水性、初期難
着氷性を表４に示す。
【表４】
【００３７】本発明の実施例２とその比較例５、６、７の
塗膜について実施例１と同様の方法で着氷剪断力を測定
した。本発明の実施例２は５７ｇ／cm2であったのに対
して、その比較例５、６、７は５７６ｇ／cm2、２８３ｇ
／cm2、２０３ｇ／cm2であった。これらの着氷剪断力の
比較を図４に示した。実施例２の塗膜は従来に比べ著し
い特性の向上が得られている。
塗膜について実施例１と同様の方法で着氷剪断力を測定
した。本発明の実施例２は５７ｇ／cm2であったのに対
して、その比較例５、６、７は５７６ｇ／cm2、２８３ｇ
／cm2、２０３ｇ／cm2であった。これらの着氷剪断力の
比較を図４に示した。実施例２の塗膜は従来に比べ著し
い特性の向上が得られている。
【００３８】実施例２及び比較例５、６、７の塗膜につ
いても実施例１と同様の方法で水の接触角を測定した。
実施例２の場合は、水の接触角は155゜であった。また
その比較例５、６、７の接触角はそれぞれ111゜、155゜、1
55゜であった。実施例２の塗膜の撥水性微粒子添加量は
１５ｖｏｌ％で比較例６、７の撥水性微粒子添加量は５
０ｖｏｌ％で、これらの接触角はほぼ等しいから、従来
に比べ少量の撥水性粉末添加量で高い撥水性が得られて
いることがわかる。
いても実施例１と同様の方法で水の接触角を測定した。
実施例２の場合は、水の接触角は155゜であった。また
その比較例５、６、７の接触角はそれぞれ111゜、155゜、1
55゜であった。実施例２の塗膜の撥水性微粒子添加量は
１５ｖｏｌ％で比較例６、７の撥水性微粒子添加量は５
０ｖｏｌ％で、これらの接触角はほぼ等しいから、従来
に比べ少量の撥水性粉末添加量で高い撥水性が得られて
いることがわかる。
【００３９】実施例２についても、比較例５、６、７に対
する水浸漬日数と撥水性の関係は図示していないが、実
施例１の場合と同様に、比較例に比べ撥水性の経時的低
下は少なく、水に対する長期的耐久性を有しているとい
える。
する水浸漬日数と撥水性の関係は図示していないが、実
施例１の場合と同様に、比較例に比べ撥水性の経時的低
下は少なく、水に対する長期的耐久性を有しているとい
える。
【００４０】実施例１，２において撥水性微粒子として
１種類の粉末の場合を説明したが、複数種の粉末でも同
様の結果を確認できた。また、フッ素樹脂粉末、無機微
粉末、バインダ、添加オイルについて、実施例で示した
組み合わせ以外のものも検討したが、初期の高い撥水
性、水に対する長期的耐性、優れた難着氷性を有してい
ることが確認された。
１種類の粉末の場合を説明したが、複数種の粉末でも同
様の結果を確認できた。また、フッ素樹脂粉末、無機微
粉末、バインダ、添加オイルについて、実施例で示した
組み合わせ以外のものも検討したが、初期の高い撥水
性、水に対する長期的耐性、優れた難着氷性を有してい
ることが確認された。
【００４１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
撥水性を有するフッ素樹脂粉末あるいは表面に疎水化処
理を施した無機微粉末をシリコーン樹脂バインダに分散
させ、さらにシリコーンオイル、フルオロシリコーンオ
イルを添加した塗料を用いて塗膜を形成しており、その
結果、接触角１１５゜以上を達成するために不可欠であ
る表面の微細凹凸の発生による難着氷性の低下を防ぎ、
尚かつ高い接触角を維持することができる。フッ素樹脂
粉末とバインダとの隙間の発生も減らすことができ、水
が塗膜中に進入しないようにできるため、水にさらされ
るような屋外で使用されても、長期にわたって高いはっ
水性を保持できる。すなわち、本発明によれば、結露等
の極微細な水滴から発生する着氷、着霜現象に対する難
着氷性、難着霜性を向上させ、長期的な水浸漬下に使用
しても高い撥水性を維持できる撥水性コーティング用塗
料及びその塗膜を提供できる。
撥水性を有するフッ素樹脂粉末あるいは表面に疎水化処
理を施した無機微粉末をシリコーン樹脂バインダに分散
させ、さらにシリコーンオイル、フルオロシリコーンオ
イルを添加した塗料を用いて塗膜を形成しており、その
結果、接触角１１５゜以上を達成するために不可欠であ
る表面の微細凹凸の発生による難着氷性の低下を防ぎ、
尚かつ高い接触角を維持することができる。フッ素樹脂
粉末とバインダとの隙間の発生も減らすことができ、水
が塗膜中に進入しないようにできるため、水にさらされ
るような屋外で使用されても、長期にわたって高いはっ
水性を保持できる。すなわち、本発明によれば、結露等
の極微細な水滴から発生する着氷、着霜現象に対する難
着氷性、難着霜性を向上させ、長期的な水浸漬下に使用
しても高い撥水性を維持できる撥水性コーティング用塗
料及びその塗膜を提供できる。
【図１】本発明による塗膜の断面構造模式図である。
【図２】従来技術による塗膜の断面模式構造模式図であ
る。
る。
【図３】着氷力テスターの構成を示す図である。
【図４】実施例および比較例の塗膜の着氷剪断力を示す
図である。
図である。
【図５】塗膜上に水滴を落とした模式図である。
【図６】実施例１および比較例1，2，3，4の塗膜の水浸
漬日数と撥水性の関係を示す図である。
漬日数と撥水性の関係を示す図である。
１：添加オイル ２：撥水性微粒子 ３：シリコーン樹脂バインダ ４：基板 ５：従来の添加剤 ６：フッ素系樹脂バインダ ７：隙間 ８：塗膜 ９：テフロンリング １０：氷 １１：ステンレスワイヤ １２：ロードセル １３：塗膜と平行な方向 １４：水滴
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 塚本 康弘 東京都武蔵野市御殿山一丁目１番３号 エ ヌ・ティ・ティ・アドバンステクノロジ株 式会社内 Ｆターム(参考） 4H020 BA32 BA36
Claims (10)
- 【請求項１】 フッ素樹脂粉末或いは表面に疎水化処理
を施した無機微粉末の一種類の粉末もしくは複数種類の
混合粉末と、シリコーン樹脂バインダと、シリコーンオ
イル、フルオロシリコーンオイルのうち一種類のオイル
もしくは複数種類の混合オイルを含むことを特徴とする
撥水性コーティング用塗料。 - 【請求項２】 前記フッ素樹脂粉末が四フッ化エチレン
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、四フッ化エチレン−パーフルオロアルキ
ルビニルエーテル共重合体樹脂粉末のうち、一種類の粉
末もしくは複数種類の混合粉末であることを特徴とする
請求項１記載の撥水性コーティング用塗料。 - 【請求項３】 前記無機微粉末がＳｉＯ2系、Ａｌ2Ｏ3
系のうち、一種類の粉末もしくは複数種類の混合粉末で
あることを特徴とする請求項１記載の撥水性コーティン
グ用塗料。 - 【請求項４】 前記シリコーン樹脂バインダは、フッ素
化アルキル基またはアルキル基で変成されていることを
特徴とする請求項１ないし３記載の撥水性コーティング
用塗料。 - 【請求項５】 前記シリコーンオイルあるいは前記フル
オロシリコーンオイルは、粉体及びバインダより表面自
由エネルギーが小さく、アルコール系、芳香族系、脂肪
族系のいずれかの有機溶剤もしくはこれらの混合有機溶
剤に溶解することを特徴とする請求項１ないし４記載の
撥水性コーティング用塗料。 - 【請求項６】 フッ素樹脂粉末或いは表面に疎水化処理
を施した無機微粉末の少なくとも一種類以上の粉末もし
くは複数種類の混合粉末と、シリコーン樹脂バインダ
と、シリコーンオイル、フルオロシリコーンオイルのう
ち一種類のオイルもしくは複数種類の混合オイルを含む
ことを特徴とする撥水性コーティング用塗膜。 - 【請求項７】 前記フッ素樹脂粉末が四フッ化エチレン
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、四フッ化エチレン−パーフルオロアルキ
ルビニルエーテル共重合体樹脂粉末のうち、一種類の粉
末もしくは複数種類の混合粉末であることを特徴とする
請求項６記載の撥水性コーティング用塗膜。 - 【請求項８】 前記無機微粉末がＳｉＯ2系、Ａｌ2Ｏ3
系のうち、一種類の粉末もしくは複数種類の混合粉末で
あることを特徴とする請求項６記載の撥水性コーティン
グ用塗膜。 - 【請求項９】 前記シリコーン樹脂バインダは、フッ素
化アルキル基またはアルキル基で変成されていることを
特徴とする請求項６ないし８記載の撥水性コーティング
用塗料。 - 【請求項１０】 前記シリコーンオイルあるいは前記フ
ルオロシリコーンオイルは、粉体及びバインダより表面
自由エネルギーが小さく、アルコール系、芳香族系、脂
肪族系のいずれかの有機溶剤もしくはこれらの混合有機
溶剤に溶解することを特徴とする請求項６ないし９記載
の撥水性コーティング用塗料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19997798A JP3781900B2 (ja) | 1998-07-15 | 1998-07-15 | 撥水性塗膜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19997798A JP3781900B2 (ja) | 1998-07-15 | 1998-07-15 | 撥水性塗膜 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000026844A true JP2000026844A (ja) | 2000-01-25 |
| JP3781900B2 JP3781900B2 (ja) | 2006-05-31 |
Family
ID=16416739
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19997798A Expired - Fee Related JP3781900B2 (ja) | 1998-07-15 | 1998-07-15 | 撥水性塗膜 |
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|---|---|
| JP (1) | JP3781900B2 (ja) |
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- 1998-07-15 JP JP19997798A patent/JP3781900B2/ja not_active Expired - Fee Related
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