JP2500149B2 - 撥水撥油性被膜及びその製造方法 - Google Patents
撥水撥油性被膜及びその製造方法Info
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- JP2500149B2 JP2500149B2 JP2402391A JP2402391A JP2500149B2 JP 2500149 B2 JP2500149 B2 JP 2500149B2 JP 2402391 A JP2402391 A JP 2402391A JP 2402391 A JP2402391 A JP 2402391A JP 2500149 B2 JP2500149 B2 JP 2500149B2
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- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
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- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
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Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、撥水撥油性を必要とす
る電化製品や自動車、産業機器等で用いる撥水撥油コー
ティング膜及びその製造方法に関するものである。
る電化製品や自動車、産業機器等で用いる撥水撥油コー
ティング膜及びその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】電化製品、自動車、産業機器、鏡、眼鏡
レンズ等には、耐熱性、耐候性、耐摩耗性の超薄膜コー
ティングが要望されている。
レンズ等には、耐熱性、耐候性、耐摩耗性の超薄膜コー
ティングが要望されている。
【0003】従来より撥水撥油を目的とした広く用いら
れているコーティング膜の製造方法は、一般に、Al基
体などの表面をブラスト処理、ワイヤーブラシや化学エ
ッチング等で荒し、表面を粗面化処理し、さらにプライ
マー等を塗布した後、ポリ4フッ化エチレン等のフロロ
カーボン系微粉末をエタノール等に懸濁させた弗素エナ
メル等の塗料を塗布し乾燥後、400℃程度で1時間程
度ベーキング(焼き付け処理)をおこない、基体表面に
フロロカーボン系ポリマーを焼き付ける方法が用いられ
てきた。
れているコーティング膜の製造方法は、一般に、Al基
体などの表面をブラスト処理、ワイヤーブラシや化学エ
ッチング等で荒し、表面を粗面化処理し、さらにプライ
マー等を塗布した後、ポリ4フッ化エチレン等のフロロ
カーボン系微粉末をエタノール等に懸濁させた弗素エナ
メル等の塗料を塗布し乾燥後、400℃程度で1時間程
度ベーキング(焼き付け処理)をおこない、基体表面に
フロロカーボン系ポリマーを焼き付ける方法が用いられ
てきた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
法では製造が容易である反面、ポリマーと基体は単にア
ンカー効果でのみ接着されているに過ぎないため、基体
との密着性に限界があり、また、コーティング膜表面は
400℃の高温ベーキングをおこなうため表面が平坦化
されて良好な撥水撥油面が得られなかった。従って、電
化製品や自動車、産業機器等の撥水撥油性のコーティン
グ膜を必要とする機器の製造方法としては不十分であっ
た。
法では製造が容易である反面、ポリマーと基体は単にア
ンカー効果でのみ接着されているに過ぎないため、基体
との密着性に限界があり、また、コーティング膜表面は
400℃の高温ベーキングをおこなうため表面が平坦化
されて良好な撥水撥油面が得られなかった。従って、電
化製品や自動車、産業機器等の撥水撥油性のコーティン
グ膜を必要とする機器の製造方法としては不十分であっ
た。
【0005】本発明は前記従来技術の課題を解決するた
め、基体と密着性よく且つピンホールが無く、しかも表
面にミクロンオーダの小さな凸凹があり撥水撥油性、耐
久性が優れたフッ素を含有するコーティング膜を提供す
ることを目的とする。
め、基体と密着性よく且つピンホールが無く、しかも表
面にミクロンオーダの小さな凸凹があり撥水撥油性、耐
久性が優れたフッ素を含有するコーティング膜を提供す
ることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の撥水撥油性被膜は、基材の表面に形成され
た撥水撥油性被膜であって、前記被膜は少なくとも親水
性微粒子と、フロロカーボン基およびシロキサン基を含
むポリマーとで形成された凸凹な膜であることを特徴と
する。
め、本発明の撥水撥油性被膜は、基材の表面に形成され
た撥水撥油性被膜であって、前記被膜は少なくとも親水
性微粒子と、フロロカーボン基およびシロキサン基を含
むポリマーとで形成された凸凹な膜であることを特徴と
する。
【0007】前記構成においては、凸凹を有する膜が、
シロキサン結合によって基体と化学結合してなるもので
ある。
シロキサン結合によって基体と化学結合してなるもので
ある。
【0008】また本発明の撥水撥油性被膜の製造方法
は、表面に水酸基を含む基体を用意し、フロロカーボン
基及びクロロシリル基を含む物質と表面が親水性の微粒
子を混合した非水系の溶媒を塗布する工程、またはフロ
ロカーボン基及びアルコキシシリル基を含む物質と表面
が親水性の微粒子を混合した溶媒を塗布する工程と、基
体諸とも加熱ベーキングを行なう工程を含むことを特徴
とする。
は、表面に水酸基を含む基体を用意し、フロロカーボン
基及びクロロシリル基を含む物質と表面が親水性の微粒
子を混合した非水系の溶媒を塗布する工程、またはフロ
ロカーボン基及びアルコキシシリル基を含む物質と表面
が親水性の微粒子を混合した溶媒を塗布する工程と、基
体諸とも加熱ベーキングを行なう工程を含むことを特徴
とする。
【0009】前記構成においては、表面に水酸基を含む
基体として金属またはセラミックを用いることが好まし
い。
基体として金属またはセラミックを用いることが好まし
い。
【0010】前記構成においては、表面に水酸基を含む
基体として、予め表面を酸素を含むプラズマ雰囲気で処
理して親水性化したプラスチックを用いることもでき
る。
基体として、予め表面を酸素を含むプラズマ雰囲気で処
理して親水性化したプラスチックを用いることもでき
る。
【0011】前記構成においては、フロロカーボン基及
びクロロシリル基を含む物質として、CF3 −(C
F2 )n −R−SiXp Cl3-p (nは0または整数、
Rはアルキレン基、エチレン基、アセチレン基(エチニ
ル基と同一)、Siまたは酸素原子を含む置換基、Xは
Hまたはアルキル基の置換基、pは0または1または
2)を用いることが好ましい。
びクロロシリル基を含む物質として、CF3 −(C
F2 )n −R−SiXp Cl3-p (nは0または整数、
Rはアルキレン基、エチレン基、アセチレン基(エチニ
ル基と同一)、Siまたは酸素原子を含む置換基、Xは
Hまたはアルキル基の置換基、pは0または1または
2)を用いることが好ましい。
【0012】また前記構成においては、フロロカーボン
基及びアルコキシシリル基を含む物質として、CF3 −
(CF2 )n −R−SiYq (OA)3-q {nは0また
は整数、Rはアルキレン基、エチレン基、アセチレン基
(エチニル基)、Siまたは酸素原子を含む置換基、Y
はHまたはアルキル基の置換基、OAはアルコキシ基
(ただし、AはHまたはアルキル基)、qは0または1
または2}を用いることが好ましい。
基及びアルコキシシリル基を含む物質として、CF3 −
(CF2 )n −R−SiYq (OA)3-q {nは0また
は整数、Rはアルキレン基、エチレン基、アセチレン基
(エチニル基)、Siまたは酸素原子を含む置換基、Y
はHまたはアルキル基の置換基、OAはアルコキシ基
(ただし、AはHまたはアルキル基)、qは0または1
または2}を用いることが好ましい。
【0013】また前記構成においては、フロロカーボン
基及びクロロシリル基を含む物質を混合した非水系の溶
媒中に、前記物質の架橋剤としてSiXs Cl4-s (X
はHまたはアルキル基の置換基、sは0または1または
2)を添加することが好ましい。
基及びクロロシリル基を含む物質を混合した非水系の溶
媒中に、前記物質の架橋剤としてSiXs Cl4-s (X
はHまたはアルキル基の置換基、sは0または1または
2)を添加することが好ましい。
【0014】また前記構成においては、フロロカーボン
基及びアルコキシシリル基を含む物質を混合した溶媒中
に架橋剤としてSiYt (OA)4-t (Yはアルキル基
の置換基、OAはアルコキシ基、(ただし、AはHまた
はアルキル基)tは0または1または2)を添加するこ
とが好ましい。
基及びアルコキシシリル基を含む物質を混合した溶媒中
に架橋剤としてSiYt (OA)4-t (Yはアルキル基
の置換基、OAはアルコキシ基、(ただし、AはHまた
はアルキル基)tは0または1または2)を添加するこ
とが好ましい。
【0015】
【作用】前記本発明の撥水撥油性被膜の構成によれば、
基材の表面に形成された撥水撥油性被膜であって、前記
被膜は少なくともミクロンオーダーの親水性微粒子と、
フロロカーボン基およびシロキサン基を含むポリマーと
で形成されているので、基体と密着性よく且つピンホー
ルが無く、しかも表面にミクロンオーダの小さな凸凹が
あり撥水撥油性、耐久性が優れたフッ素を含有するコー
ティング膜とすることができる。
基材の表面に形成された撥水撥油性被膜であって、前記
被膜は少なくともミクロンオーダーの親水性微粒子と、
フロロカーボン基およびシロキサン基を含むポリマーと
で形成されているので、基体と密着性よく且つピンホー
ルが無く、しかも表面にミクロンオーダの小さな凸凹が
あり撥水撥油性、耐久性が優れたフッ素を含有するコー
ティング膜とすることができる。
【0016】また前記本発明の製造方法の構成によれ
ば、表面に親水性の水酸基(−OH)を含む基体を用
い、フロロカーボン基及びクロロシリル基を含む物質と
表面が親水性の微粒子を混合した非水系の溶媒、あるい
はフロロカーボン基及びアルコキシシリル基を含む物質
と表面が親水性の微粒子を混合した溶媒を塗布し、基体
とともに水分を含む雰囲気中で加熱ベーキングを行なう
と、前記基体表面に存在したOH基とが脱塩酸あるいは
脱アルコール反応を生じ、フロロカーボン基を有するポ
リマーが、基体表面存在したOH基のOを介して基体に
化学結合されたフロロカーボン系コーティング膜が前記
表面が親水性の微粒子を取り込んだ形で作成できる。こ
のとき、フロロカーボン基を有するポリマーは−O−を
介して基体と化学結合されているため、極めて密着性が
優れている。さらに、ここで、フロロカーボン系コーテ
ィング膜の厚みを前記表面が親水性の微粒子の直径より
薄くしておけば、当然前記表面は親水性の微粒子により
表面が凸凹となり、しかもこのとき表面が親水性の微粒
子の表面も含め同様にフロロカーボン系のコーティング
膜でおおわれるので、きわめて撥水撥油性の優れた表面
に任意の凸凹のあるフロロカーボン系コーティング膜を
形成できる。
ば、表面に親水性の水酸基(−OH)を含む基体を用
い、フロロカーボン基及びクロロシリル基を含む物質と
表面が親水性の微粒子を混合した非水系の溶媒、あるい
はフロロカーボン基及びアルコキシシリル基を含む物質
と表面が親水性の微粒子を混合した溶媒を塗布し、基体
とともに水分を含む雰囲気中で加熱ベーキングを行なう
と、前記基体表面に存在したOH基とが脱塩酸あるいは
脱アルコール反応を生じ、フロロカーボン基を有するポ
リマーが、基体表面存在したOH基のOを介して基体に
化学結合されたフロロカーボン系コーティング膜が前記
表面が親水性の微粒子を取り込んだ形で作成できる。こ
のとき、フロロカーボン基を有するポリマーは−O−を
介して基体と化学結合されているため、極めて密着性が
優れている。さらに、ここで、フロロカーボン系コーテ
ィング膜の厚みを前記表面が親水性の微粒子の直径より
薄くしておけば、当然前記表面は親水性の微粒子により
表面が凸凹となり、しかもこのとき表面が親水性の微粒
子の表面も含め同様にフロロカーボン系のコーティング
膜でおおわれるので、きわめて撥水撥油性の優れた表面
に任意の凸凹のあるフロロカーボン系コーティング膜を
形成できる。
【0017】なお、このとき表面の凸凹の荒さは、添加
する微粒子の直径と添加量で制御できる。また、表面に
水酸基を含む基体としては、自然酸化膜で覆われた金属
またはセラミックやガラスを用いることができるが、プ
ラスチックのような酸化膜を持たない物質であれば、予
め表面を酸素を含むプラズマ雰囲気で処理して親水性化
しておけばよい。
する微粒子の直径と添加量で制御できる。また、表面に
水酸基を含む基体としては、自然酸化膜で覆われた金属
またはセラミックやガラスを用いることができるが、プ
ラスチックのような酸化膜を持たない物質であれば、予
め表面を酸素を含むプラズマ雰囲気で処理して親水性化
しておけばよい。
【0018】また、表面に水酸基を含む微粒子として
は、自然酸化膜で覆われた金属またはセラミック、ガラ
ス等を用いることができるが、プラスチックのような酸
化膜を持たない物質であれば、予め表面を酸素を含むプ
ラズマ雰囲気で処理して親水性化しておけばよい。
は、自然酸化膜で覆われた金属またはセラミック、ガラ
ス等を用いることができるが、プラスチックのような酸
化膜を持たない物質であれば、予め表面を酸素を含むプ
ラズマ雰囲気で処理して親水性化しておけばよい。
【0019】フロロカーボン基及びクロロシリル基を含
む物質としては、CF3 −(CF2)n −R−SiXp
Cl3-p (nは0または整数、Rはアルキレン基、エチ
レン基、アセチレン基、Siまたは酸素原子を含む置換
基、XはHまたはアルキル基の置換基、pは0または1
または2)、さらにフロロカーボン基及びアルコキシシ
リル基を含む物質としてはCF3 −(CF2 )n −R−
SiYq (OA)3-q{nは0または整数、Rはアルキ
レン基、エチレン基、アセチレン基、Siまたは酸素原
子を含む置換基、YはHまたはアルキル基などの置換
基、OAはアルコキシ基(ただし、AはHまたはアルキ
ル基)、qは0または1または2}などを用いることが
可能である。
む物質としては、CF3 −(CF2)n −R−SiXp
Cl3-p (nは0または整数、Rはアルキレン基、エチ
レン基、アセチレン基、Siまたは酸素原子を含む置換
基、XはHまたはアルキル基の置換基、pは0または1
または2)、さらにフロロカーボン基及びアルコキシシ
リル基を含む物質としてはCF3 −(CF2 )n −R−
SiYq (OA)3-q{nは0または整数、Rはアルキ
レン基、エチレン基、アセチレン基、Siまたは酸素原
子を含む置換基、YはHまたはアルキル基などの置換
基、OAはアルコキシ基(ただし、AはHまたはアルキ
ル基)、qは0または1または2}などを用いることが
可能である。
【0020】さらに、形成されたフロロカーボン系コー
ティング膜の硬度を調節するためには、フロロカーボン
基及びクロロシリル基を含む物質を混ぜた非水系の溶媒
の場合は、前記物質の架橋剤としてSiXs Cl
4-s (XはHまたはアルキル基などの置換基、sは0ま
たは1または2)を添加して用い、フロロカーボン基及
びアルコキシシリル基を含む物質を混ぜた溶媒の場合
は、架橋剤としてSiYt (OA)4-t (Yはアルキル
基などの置換基、OAはアルコキシ基、(ただし、Aは
Hまたはアルキル基)tは0または1または2)を用い
ることで、作成されたフロロカーボン系コーティング膜
内の3次元架橋密度が調整でき、表面に任意の凸凹のあ
るフロロカーボン系コーティング膜の硬度を制御できる
作用がある。
ティング膜の硬度を調節するためには、フロロカーボン
基及びクロロシリル基を含む物質を混ぜた非水系の溶媒
の場合は、前記物質の架橋剤としてSiXs Cl
4-s (XはHまたはアルキル基などの置換基、sは0ま
たは1または2)を添加して用い、フロロカーボン基及
びアルコキシシリル基を含む物質を混ぜた溶媒の場合
は、架橋剤としてSiYt (OA)4-t (Yはアルキル
基などの置換基、OAはアルコキシ基、(ただし、Aは
Hまたはアルキル基)tは0または1または2)を用い
ることで、作成されたフロロカーボン系コーティング膜
内の3次元架橋密度が調整でき、表面に任意の凸凹のあ
るフロロカーボン系コーティング膜の硬度を制御できる
作用がある。
【0021】
【実施例】以下、実施例を図面を用いて説明する。なお
本発明は下記の実施例によって限定されるものではな
い。
本発明は下記の実施例によって限定されるものではな
い。
【0022】実施例1 例えば、図1に示すように、親水性基体1{ガラス等の
セラミクス、AlやCu等の金属、表面を親水化したプ
ラスチック基板(プラスチックの様な表面に酸化膜を持
たない物質であれば、予め表面を酸素を含むプラズマ雰
囲気中で、例えば100Wで20分処理して親水性化即
ち表面に水酸基を導入しておけばよい(図1)}の表面
に、フロロカーボン基及びクロロシリル基を含む物質と
表面に親水性のOH基を含むシリカ微粒子2を混ぜた非
水系の溶媒(例えば、CF3 −(CF2 )n −R−Si
Xp Cl3-p (nは0または整数、Rはアルキレン基、
エチレン基、アセチレン基(エチニレン基)、Siまた
は酸素原子を含む置換基、XはHまたはアルキル基の置
換基、pは0または1または2)を数重量パーセント
(以下、重量パーセントは単に%で示す)の濃度でノル
マルヘキサデカン90%、クロロホルム10%の溶媒に
溶解したもの)を塗布し(図2)、水分を含む雰囲気中
で200℃、30分程度ベーキングを行なうと、基体1
および表面が親水性の微粒子は表面に−OH基が露出し
ているため、フッ素を含むクロロシラン系界面活性剤の
クロロシリル基と−OH基が脱塩酸反応して表面に……
Si(O−)3 の結合が生成され、基板および微粒子表
面にフッ素を含むシロキサンフロロカーボン系ポリマー
膜3が基板と化学結合した状態で形成される(図3)。
セラミクス、AlやCu等の金属、表面を親水化したプ
ラスチック基板(プラスチックの様な表面に酸化膜を持
たない物質であれば、予め表面を酸素を含むプラズマ雰
囲気中で、例えば100Wで20分処理して親水性化即
ち表面に水酸基を導入しておけばよい(図1)}の表面
に、フロロカーボン基及びクロロシリル基を含む物質と
表面に親水性のOH基を含むシリカ微粒子2を混ぜた非
水系の溶媒(例えば、CF3 −(CF2 )n −R−Si
Xp Cl3-p (nは0または整数、Rはアルキレン基、
エチレン基、アセチレン基(エチニレン基)、Siまた
は酸素原子を含む置換基、XはHまたはアルキル基の置
換基、pは0または1または2)を数重量パーセント
(以下、重量パーセントは単に%で示す)の濃度でノル
マルヘキサデカン90%、クロロホルム10%の溶媒に
溶解したもの)を塗布し(図2)、水分を含む雰囲気中
で200℃、30分程度ベーキングを行なうと、基体1
および表面が親水性の微粒子は表面に−OH基が露出し
ているため、フッ素を含むクロロシラン系界面活性剤の
クロロシリル基と−OH基が脱塩酸反応して表面に……
Si(O−)3 の結合が生成され、基板および微粒子表
面にフッ素を含むシロキサンフロロカーボン系ポリマー
膜3が基板と化学結合した状態で形成される(図3)。
【0023】たとえば、CF3 CH2 O(CH2 )15S
iCl3 を1%、および直径が0.5〜50ミクロン
(さらに好ましくは1〜10ミクロン)の表面に、親水
性の−OH基を含むシリカ微粒子2を10%程度の濃度
で溶解または懸濁した80%n−ヘキサデカン、12%
四塩化炭素、8%クロロホルム溶液を調整し、前記表面
にSiOH結合を数多く持つポリシロキサン塗膜の形成
された基板表面に塗布し、水分を含む雰囲気中で200
℃、30分程度ベーキングを行なうとCF3 CH2 O
(CH2 )15Si(O−)3 の結合が生成され、0.
5〜50ミクロン(さらに好ましくは1〜10ミクロ
ン)凸凹を持つ1〜5ミクロン厚さのフロロカーボン系
コーティング膜3が製造できた(図4)。この図4のA
部拡大図が図3である。なお、このコーティング膜は碁
番目試験を行なっても全く剥離することがなかった。
iCl3 を1%、および直径が0.5〜50ミクロン
(さらに好ましくは1〜10ミクロン)の表面に、親水
性の−OH基を含むシリカ微粒子2を10%程度の濃度
で溶解または懸濁した80%n−ヘキサデカン、12%
四塩化炭素、8%クロロホルム溶液を調整し、前記表面
にSiOH結合を数多く持つポリシロキサン塗膜の形成
された基板表面に塗布し、水分を含む雰囲気中で200
℃、30分程度ベーキングを行なうとCF3 CH2 O
(CH2 )15Si(O−)3 の結合が生成され、0.
5〜50ミクロン(さらに好ましくは1〜10ミクロ
ン)凸凹を持つ1〜5ミクロン厚さのフロロカーボン系
コーティング膜3が製造できた(図4)。この図4のA
部拡大図が図3である。なお、このコーティング膜は碁
番目試験を行なっても全く剥離することがなかった。
【0024】このときまた、フロロカーボン基及びクロ
ロシリル基を含む物質を混ぜた非水系の溶媒中に前記物
質の架橋剤としてSiXs Cl4-s (XはHまたはアル
キル基などの置換基、sは0または1または2)を添加
(例えば、SiCl4 を3重量パーセント)しておけ
ば、CF3 CH2 O(CH2 )15Si(O−)3 の結
合が …Si(O−) 3の結合を介して3次元的に架橋
されて、SiCl4 を添加してない場合に比べ約2倍の
硬度のフロロカーボン系コーティング膜が製造できた。
ロシリル基を含む物質を混ぜた非水系の溶媒中に前記物
質の架橋剤としてSiXs Cl4-s (XはHまたはアル
キル基などの置換基、sは0または1または2)を添加
(例えば、SiCl4 を3重量パーセント)しておけ
ば、CF3 CH2 O(CH2 )15Si(O−)3 の結
合が …Si(O−) 3の結合を介して3次元的に架橋
されて、SiCl4 を添加してない場合に比べ約2倍の
硬度のフロロカーボン系コーティング膜が製造できた。
【0025】ちなみに、このようにして作成された表面
に10ミクロン程度の凹凸があるフロロカーボン系コー
ティング膜の水に対する濡れ角度はおよそ130〜14
0度であった。
に10ミクロン程度の凹凸があるフロロカーボン系コー
ティング膜の水に対する濡れ角度はおよそ130〜14
0度であった。
【0026】また上記実施例では試薬として、CF3 C
H2 O(CH2 )15SiCl3 、CF3 (CF2 )
5 (CH2 )2 SiCl3 を用いたが、アルキル鎖部分
にエチレン基やアセチレン基(エチニレン基)を付加し
たり組み込んでおけば、塗膜形成後5メガラド程度の電
子線照射で架橋できるのでさらに10倍程度の硬度の塗
膜も容易に得られる。また、フロロカーボン系界面活性
剤として上記のもの以外にもCF3 (CH2 )2 Si
(CH3 )2 (CH2 )15SiCl3 、F(CF2 )4
(CH2 )2 Si(CH3 )2 (CH2 )9 SiC
l3 、CF3 COO(CH2 )15SiCl3 等が利用で
きる。
H2 O(CH2 )15SiCl3 、CF3 (CF2 )
5 (CH2 )2 SiCl3 を用いたが、アルキル鎖部分
にエチレン基やアセチレン基(エチニレン基)を付加し
たり組み込んでおけば、塗膜形成後5メガラド程度の電
子線照射で架橋できるのでさらに10倍程度の硬度の塗
膜も容易に得られる。また、フロロカーボン系界面活性
剤として上記のもの以外にもCF3 (CH2 )2 Si
(CH3 )2 (CH2 )15SiCl3 、F(CF2 )4
(CH2 )2 Si(CH3 )2 (CH2 )9 SiC
l3 、CF3 COO(CH2 )15SiCl3 等が利用で
きる。
【0027】実施例2 例えば、図5に示すように、実施例1と同様に親水性基
板11を、フロロカーボン基及びアルコキシシリル基を
含む物質と表面に親水性の−OH基を含む微粒子12を
混ぜたアルコール溶媒(例えば、CF3 −(CF2 )n
−R−SiYq(OA)3-q {nは0または整数、Rは
アルキレン基、エチレン基、アセチレン基(エチニレン
基)、Siまたは酸素原子を含む置換基、YはHまたは
アルキル基などの置換基、OAはアルコキシ基(ただ
し、AはHまたはアルキル基)、qは0または1または
2}を塗布し(図6)、200℃、30分程度ベーキン
グを行なうと基体11および表面が親水性の微粒子12
は表面に−OH基が露出しているため、フッ素を含むア
ルコキシシラン系界面活性剤のアルコキシ基と−OH基
が脱アルコール反応して、基板表面に…Si(O−)3
の結合が生成され、基板および微粒子表面にフッ素を
含むシロキサンフロロカーボン系ポリマー膜13が基板
と化学結合した状態で形成される(図7)。
板11を、フロロカーボン基及びアルコキシシリル基を
含む物質と表面に親水性の−OH基を含む微粒子12を
混ぜたアルコール溶媒(例えば、CF3 −(CF2 )n
−R−SiYq(OA)3-q {nは0または整数、Rは
アルキレン基、エチレン基、アセチレン基(エチニレン
基)、Siまたは酸素原子を含む置換基、YはHまたは
アルキル基などの置換基、OAはアルコキシ基(ただ
し、AはHまたはアルキル基)、qは0または1または
2}を塗布し(図6)、200℃、30分程度ベーキン
グを行なうと基体11および表面が親水性の微粒子12
は表面に−OH基が露出しているため、フッ素を含むア
ルコキシシラン系界面活性剤のアルコキシ基と−OH基
が脱アルコール反応して、基板表面に…Si(O−)3
の結合が生成され、基板および微粒子表面にフッ素を
含むシロキサンフロロカーボン系ポリマー膜13が基板
と化学結合した状態で形成される(図7)。
【0028】例えば、CF3 CH2 O(CH2 )15Si
(OCH3 )3 を1%、および直径が0.5〜50ミク
ロン(さらに好ましくは1〜10ミクロン)の表面に親
水性の−OH基を含むシリカ微粒子12を10%程度の
濃度で溶解または懸濁したエタノール溶液を調整し、前
記基板表面に塗布し、200℃30分程度ベーキングを
行なうと、CF3 CH2 O(CH2 )15Si(O−)3
の結合が生成され、0.5〜50ミクロン(さらに好ま
しくは1〜10ミクロン)の凸凹のある1〜5ミクロン
厚さのフロロカーボン系コーティング膜13が製造でき
た(図8)。図8のB部拡大図が図7である。なお、こ
の塗膜は碁番目試験を行なっても全く剥離することがな
かった。
(OCH3 )3 を1%、および直径が0.5〜50ミク
ロン(さらに好ましくは1〜10ミクロン)の表面に親
水性の−OH基を含むシリカ微粒子12を10%程度の
濃度で溶解または懸濁したエタノール溶液を調整し、前
記基板表面に塗布し、200℃30分程度ベーキングを
行なうと、CF3 CH2 O(CH2 )15Si(O−)3
の結合が生成され、0.5〜50ミクロン(さらに好ま
しくは1〜10ミクロン)の凸凹のある1〜5ミクロン
厚さのフロロカーボン系コーティング膜13が製造でき
た(図8)。図8のB部拡大図が図7である。なお、こ
の塗膜は碁番目試験を行なっても全く剥離することがな
かった。
【0029】またこのとき、フロロカーボン基及びアル
コキシシリル基を含む物質を混ぜた溶媒中に前記物質の
架橋剤としてSiYt (OA)4-t (Yはアルキル基な
どの置換基、OAはアルコキシ基、(ただし、AはHま
たはアルキル基)tは0または1または2)を添加(例
えば、Si(OCH3 )4 を5重量パーセント)してお
けば、CF3 CH2 O(CH2 )15Si(O−)3 の結
合が…Si(O−)3の結合を介して3次元的に架橋さ
れて、Si(OCH3 )4 を添加してない場合に比べ約
2〜2.5倍の硬度のフロロカーボン系コーティング膜
が製造できた。
コキシシリル基を含む物質を混ぜた溶媒中に前記物質の
架橋剤としてSiYt (OA)4-t (Yはアルキル基な
どの置換基、OAはアルコキシ基、(ただし、AはHま
たはアルキル基)tは0または1または2)を添加(例
えば、Si(OCH3 )4 を5重量パーセント)してお
けば、CF3 CH2 O(CH2 )15Si(O−)3 の結
合が…Si(O−)3の結合を介して3次元的に架橋さ
れて、Si(OCH3 )4 を添加してない場合に比べ約
2〜2.5倍の硬度のフロロカーボン系コーティング膜
が製造できた。
【0030】ちなみに、このようにして作成された表面
に10ミクロン程度の凹凸があるフロロカーボン系コー
ティング膜の水に対する濡れ角度はおよそ135〜14
0度であった。
に10ミクロン程度の凹凸があるフロロカーボン系コー
ティング膜の水に対する濡れ角度はおよそ135〜14
0度であった。
【0031】このときまた、フロロカーボン基及びアル
コキシシリル基を含む物質を混ぜた溶媒中に前記物質の
架橋剤としてSi(OC3 H7 )4 を10重量パーセン
ト添加しておいた場合、約4倍の硬度のフロロカーボン
系コーティング膜が製造できた。
コキシシリル基を含む物質を混ぜた溶媒中に前記物質の
架橋剤としてSi(OC3 H7 )4 を10重量パーセン
ト添加しておいた場合、約4倍の硬度のフロロカーボン
系コーティング膜が製造できた。
【0032】また、同様のコーティングをフロロカーボ
ン系ポリマー(ポリ4フッ化エチレン)の微粒子をさら
に20%分散添加したフロロカーボン基及びアルコキシ
シリル基を含む物質を混合した非水系の溶媒を用いて行
なった場合、硬度は従来並となったが従来に比べて極め
て密着性の優れたフロロカーボン系コーティング膜が製
造できた。
ン系ポリマー(ポリ4フッ化エチレン)の微粒子をさら
に20%分散添加したフロロカーボン基及びアルコキシ
シリル基を含む物質を混合した非水系の溶媒を用いて行
なった場合、硬度は従来並となったが従来に比べて極め
て密着性の優れたフロロカーボン系コーティング膜が製
造できた。
【0033】さらにまた、上記実施例では試薬としてC
F3 CH2 O(CH2 )15Si(OCH3 )3 、CF3
(CF2 )5 (CH2 )2 Si(OC2 H5 )3 を用い
たが、アルキル鎖部分にエチレン基やアセチレン基(エ
チニレン基)を付加したり組み込んでおけば、塗膜形成
後5メガラド程度の電子線照射で架橋できるのでさらに
10倍程度の硬度の塗膜も容易に得られる。
F3 CH2 O(CH2 )15Si(OCH3 )3 、CF3
(CF2 )5 (CH2 )2 Si(OC2 H5 )3 を用い
たが、アルキル鎖部分にエチレン基やアセチレン基(エ
チニレン基)を付加したり組み込んでおけば、塗膜形成
後5メガラド程度の電子線照射で架橋できるのでさらに
10倍程度の硬度の塗膜も容易に得られる。
【0034】また、フロロカーボン系界面活性剤として
上記のもの以外にもCF3 (CH2)2 Si(CH3 )
2 (CH2 )15Si(OCH3 )3 、F(CF2 )
4 (CH2 )2 Si(CH3 )2 (CH2 )9 Si(O
CH3 )3 、CF3 COO(CH2 )15Si(OC2 H
5 )3 等が利用できる。
上記のもの以外にもCF3 (CH2)2 Si(CH3 )
2 (CH2 )15Si(OCH3 )3 、F(CF2 )
4 (CH2 )2 Si(CH3 )2 (CH2 )9 Si(O
CH3 )3 、CF3 COO(CH2 )15Si(OC2 H
5 )3 等が利用できる。
【0035】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、親
水性基板表面に撥水撥油性膜の優れた1〜10ミクロン
の凸凹のあるフロロカーボン系コーティング膜を基板と
化学結合した状態で高密度にピンホール無く、かつ均一
な厚みで、非常に薄く形成できる。従って、撥水撥油性
が高く、耐久性の極めて高い高性能フロロカーボン系コ
ーティング膜を提供できる。
水性基板表面に撥水撥油性膜の優れた1〜10ミクロン
の凸凹のあるフロロカーボン系コーティング膜を基板と
化学結合した状態で高密度にピンホール無く、かつ均一
な厚みで、非常に薄く形成できる。従って、撥水撥油性
が高く、耐久性の極めて高い高性能フロロカーボン系コ
ーティング膜を提供できる。
【図1】本発明の実施例1の製造工程を説明するための
断面概念図。
断面概念図。
【図2】同、分子レベルの拡大断面図。
【図3】同、分子レベルの拡大断面図であり、図4のA
部の分子レベルの拡大断面図。
部の分子レベルの拡大断面図。
【図4】本発明の実施例1の被膜を説明するための断面
概念図。
概念図。
【図5】本発明の実施例2の製造工程を説明するための
断面概念図。
断面概念図。
【図6】同、分子レベルの拡大断面図。
【図7】同、分子レベルの拡大断面図であり、図8のB
部の分子レベルの拡大断面図。
部の分子レベルの拡大断面図。
【図8】本発明の実施例2の被膜を説明するための断面
概念図。
概念図。
1,11 親水性基板 2,12 微粒子 3,13 撥水撥油性被膜
Claims (9)
- 【請求項1】 基材の表面に形成された撥水撥油性被膜
であって、前記被膜は少なくとも親水性微粒子と、フロ
ロカーボン基およびシロキサン基を含むポリマーとで形
成された凸凹な膜であることを特徴とする撥水撥油性被
膜。 - 【請求項2】 凸凹な膜層が、シロキサン結合によって
基体と化学結合してなる請求項1記載の撥水撥油性被
膜。 - 【請求項3】 表面に水酸基を含む基体を用意し、フロ
ロカーボン基及びクロロシリル基を含む物質と表面が親
水性の微粒子を混合した非水系の溶媒を塗布する工程ま
たはフロロカーボン基及びアルコキシシリル基を含む物
質と表面が親水性の微粒子を混合した溶媒を塗布する工
程と、基体を加熱ベーキングを行なう工程を含むことを
特徴とする撥水撥油性被膜の製造方法。 - 【請求項4】 表面に水酸基を含む基体として金属、シ
リカまたはセラミックを用いる請求項3記載の撥水撥油
性被膜の製造方法。 - 【請求項5】 表面に水酸基を含む基体として、予め表
面を酸素を含むプラズマ雰囲気で処理して親水性化した
プラスチックを用いる請求項3記載の撥水撥油性被膜の
製造方法。 - 【請求項6】 フロロカーボン基及びクロロシリル基を
含む物質として、CF3 −(CF2 )n −R−SiXp
Cl3-p (nは0または整数、Rはアルキレン基、エチ
レン基、アセチレン基、Siまたは酸素原子を含む置換
基、XはHまたはアルキル基の置換基、pは0または1
または2)を用いる請求項3記載の撥水撥油性被膜の製
造方法。 - 【請求項7】 フロロカーボン基及びアルコキシシリル
基を含む物質として、CF3 −(CF2 )n −R−Si
Yq (OA)3-q (nは0または整数、Rはアルキレン
基、エチレン基、アセチレン基、Siまたは酸素原子を
含む置換基、YはHまたはアルキル基の置換基、OAは
アルコキシ基(ただし、AはHまたはアルキル基)、q
は0または1または2)を用いる請求項3記載の撥水撥
油性被膜の製造方法。 - 【請求項8】 フロロカーボン基及びクロロシリル基を
含む物質を混合した非水系の溶媒中に、前記物質の架橋
剤としてSiXs Cl4-s (XはHまたはアルキル基の
置換基、sは0または1または2)を添加する請求項3
記載の撥水撥油性被膜の製造方法。 - 【請求項9】 フロロカーボン基及びアルコキシシリル
基を含む物質を混合した溶媒中に架橋剤としてSiYt
(OA)4-t (Yはアルキル基の置換基、OAはアルコ
キシ基(ただし、AはHまたはアルキル基)、tは0ま
たは1または2)を添加する請求項3記載の撥水撥油性
被膜の製造方法。
Priority Applications (18)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2402391A JP2500149B2 (ja) | 1991-01-23 | 1991-01-23 | 撥水撥油性被膜及びその製造方法 |
JP3036775A JP2809889B2 (ja) | 1991-01-23 | 1991-02-05 | 撥水撥油性被膜及びその製造方法 |
DE69120788T DE69120788T2 (de) | 1990-12-25 | 1991-12-18 | Nichtverunreinigender, absorbierter Film und Verfahren zu seiner Herstellung |
EP19910121738 EP0493747B1 (en) | 1990-12-25 | 1991-12-18 | Anti-contaminating adsorbed film and method of manufacturing the same |
KR1019910024105A KR960015626B1 (ko) | 1990-12-25 | 1991-12-24 | 방오성 흡착막 및 그 제조방법 |
US07/812,820 US5284707A (en) | 1990-12-25 | 1991-12-24 | Anti-contaminating adsorbed film covalently bonded to a substrate surface through -Si- groups |
EP19920100938 EP0497189B1 (en) | 1991-01-23 | 1992-01-21 | Water- and oil-repelling absorbed film and method of manufacturing the same |
EP98110689A EP0864622A3 (en) | 1991-01-23 | 1992-01-21 | Water- and oil- repellant article |
EP02008972A EP1224983A3 (en) | 1991-01-23 | 1992-01-21 | Transparent substrate and method for preparing same |
EP98110719A EP0867490A3 (en) | 1991-01-23 | 1992-01-21 | Water- and oil- repellant article |
EP94114633A EP0629673B1 (en) | 1991-01-23 | 1992-01-21 | Water- and oil-repelling adsorbed film |
DE69232591T DE69232591T2 (de) | 1991-01-23 | 1992-01-21 | Wasser- und Ölabweisende adsorbierte Folie |
CA 2059733 CA2059733C (en) | 1991-01-23 | 1992-01-21 | Water- and oil-repelling film and method of manufacturing the same |
DE69218811T DE69218811T2 (de) | 1991-01-23 | 1992-01-21 | Wasser- und ölabweisender adsorbierter Film und Verfahren zu dessen Herstellung |
KR92000850A KR960008915B1 (en) | 1991-01-23 | 1992-01-22 | Water and oil repelling film and method of manufacturing the same |
US07/824,287 US5324566A (en) | 1991-01-23 | 1992-01-23 | Water and oil repelling film having surface irregularities and method of manufacturing the same |
US08/148,499 US5407709A (en) | 1990-12-25 | 1993-11-08 | Anti-contaminating adsorbed film and method of manufacturing the same |
US08/186,117 US5437894A (en) | 1991-01-23 | 1994-01-25 | Method of manufacturing a water- and oil-repelling film having surface irregularities |
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---|---|---|---|
JP2402391A JP2500149B2 (ja) | 1991-01-23 | 1991-01-23 | 撥水撥油性被膜及びその製造方法 |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH079608A JPH079608A (ja) | 1995-01-13 |
JP2500149B2 true JP2500149B2 (ja) | 1996-05-29 |
Family
ID=12126938
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---|---|---|---|
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JP3036775A Expired - Lifetime JP2809889B2 (ja) | 1991-01-23 | 1991-02-05 | 撥水撥油性被膜及びその製造方法 |
Family Applications After (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3036775A Expired - Lifetime JP2809889B2 (ja) | 1991-01-23 | 1991-02-05 | 撥水撥油性被膜及びその製造方法 |
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---|---|
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