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発明の名称 基材への防汚性付与方法及び防汚性部材
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−181862(P2001−181862A)
公開日 平成13年7月3日(2001.7.3)
出願番号 特願平11−360791
出願日 平成11年12月20日(1999.12.20)
代理人
発明者 兼国 伸彦 / 安藤 正美 / 早川 信
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 基材表面に、溶射法により無機酸化物層を形成する工程、前記無機酸化物層上に撥水性被膜を形成する工程を含むことを特徴とする基材への防汚性付与方法。
【請求項2】 前記撥水性被膜には、抗菌剤及び/又は抗黴剤が含有されていることを特徴とする請求項1に記載の基材への防汚性付与方法。
【請求項3】 前記無機酸化物層を形成する工程と、前記撥水性被膜を形成する工程との間に、プライマー層を形成する工程を行うことを特徴とする請求項1又は2に記載の基材への防汚性付与方法。
【請求項4】 前記撥水性被膜は、水との接触角90°以上であることを特徴とする請求項1〜3に記載の基材への防汚性付与方法。
【請求項5】 前記撥水性被膜は、シリコーン被膜であることを特徴とする請求項1〜4に記載の基材への防汚性付与方法。
【請求項6】 前記撥水性被膜は、フルオロ基を含有する被膜であることを特徴とする請求項1〜5に記載の基材への防汚性付与方法。
【請求項7】 基材表面に、溶射法により形成された無機酸化物層を介して撥水性被膜が形成されていることを特徴とする防汚性部材。
【請求項8】 前記撥水性被膜には、抗菌剤及び/又は抗黴剤が含有されていることを特徴とする請求項7に記載の防汚性部材。
【請求項9】 前記基材と前記無機酸化物層の間には、プライマー層が形成されていることを特徴とする請求項7又は8に記載の防汚性部材。
【請求項10】 前記撥水性被膜は、水との接触角90°以上であることを特徴とする請求項7〜9に記載の防汚性部材。
【請求項11】 前記撥水性被膜は、シリコーン被膜であることを特徴とする請求項7〜10に記載の防汚性部材。
【請求項12】 前記撥水性被膜は、フルオロ基を含有する被膜であることを特徴とする請求項7〜11に記載の防汚性部材。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、防汚性部材に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、基材上にフッ素樹脂やシリコーン樹脂等を被覆して基材表面を撥水性にすることにより、基材表面の汚れを落としやすくする方法が提案されている。しかしながら、従来の上記方法では、基材全体に熱をかけることなく被覆すると、耐摩耗性が充分ではなかった。また、基材表面をコロナ放電等の方法で親水性にした後に、シリコーン樹脂等を被覆する方法も提案されているが、基材が複雑形状品の場合には対応できなかった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明では、基材が複雑形状品の場合にも対応可能であり、基材全体に熱をかけることなく被覆可能な基材表面への防汚性付与方法及び防汚性部材を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明では、上記課題を解決すべく、基材表面に、溶射法により無機酸化物層を形成する工程、前記無機酸化物層上に撥水性被膜を形成する工程を含むことを特徴とする基材への防汚性付与方法、及び基材表面に、溶射法により形成された無機酸化物層を介して撥水性被膜が形成されていることを特徴とする防汚性部材を提供する。撥水性被膜を表面に形成することで、基材表面の汚れが落としやすくなる。また、無機酸化物層を介することで、耐摩耗性が向上する。さらに、無機酸化物層を形成するのに溶射法を用いることにより、基材が複雑形状品の場合にも対応可能となり、基材全体に熱をかけることなく被覆可能となる。
【0005】本発明の好ましい基材への防汚性付与方法、及び防汚性部材においては、前記撥水性被膜には、抗菌剤及び/又は抗黴剤が含有されているようにする。そうすることにより、菌や黴に基づく汚れも防止可能となる。
【0006】本発明の好ましい基材への防汚性付与方法においては、前記無機酸化物層を形成する工程と、前記撥水性被膜を形成する工程との間に、プライマー層を形成する工程を行うようにする。また、本発明の好ましい防汚性部材においては、前記基材と前記無機酸化物層の間には、プライマー層が形成されているようにする。そうすることにより、防汚性被膜の基材への固着性が向上する。
【0007】本発明の好ましい基材への防汚性付与方法、及び防汚性部材においては、前記撥水性被膜は、水との接触角90°以上であるようにする。そうすることで、表面エネルギーが小さくなり、汚れが被膜表面に付着しにくくなる。
【0008】本発明の好ましい基材への防汚性付与方法、及び防汚性部材においては、前記撥水性被膜は、シリコーン被膜であるようにする。そうすることで、基材表面に共有結合又は静電力による結合という強い結合力で固着させることが可能となり、耐摩耗性が良好となる。
【0009】本発明の好ましい基材への防汚性付与方法、及び防汚性部材においては、前記撥水性被膜は、フルオロ基を含有するようにする。そうすることで、表面エネルギーがより小さくなり、汚れが被膜表面により付着しにくくなる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の具体的構成について図に基づき説明する。本発明の一実施態様においては、図1に示すように、基材1上に溶射法により形成された無機酸化物層2を介して撥水性被膜3が形成されている。
【0011】基材1の材質は、金属、プラスチック、ゴム、木材、繊維、布帛、陶磁器、セラミック、ガラス、コンクリート、石材又はそれらの複合材のいずれでもよい。基材1の用途は、以下に限定されるものではないが、例えば、キッチンシンク、浴槽、便器、局部洗浄器のノズル、便座、便蓋、洗面器、洗面キャビネット、水栓金具、パネル、つまみ、電話機等に利用可能である。
【0012】無機酸化物層2には、以下に限定されないが、シリカ、アルミナ、アルカリシリケート、ボロニア、チタニア、ジルコニア、ハフニア、アルミノシリケート、ホウケイ酸塩等を1種以上含む被膜が好適に利用可能である。
【0013】撥水性被膜3には、被膜表面の水との接触角が90°以上の被膜が利用可能である。具体的には、シリコーン被膜、フッ素樹脂被膜、フッ素化合物被膜が好適に利用できる。フッ素樹脂としては、例えば、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリ塩化三フッ化エチレン、ポリ四フッ化エチレン、ポリ四フッ化エチレンー六フッ化プロピレンコポリマー、エチレンーポリ四フッ化エチレンコポリマー、エチレンーポリ塩化三フッ化エチレンコポリマー、四フッ化エチレンーパーフルオロアルキルビニルエーテルコポリマー、パーフルオロシクロポリマー、ビニルエーテルーフルオロオレフィンコポリマー、ビニルエステルーフルオロオレフィンコポリマー等が好適に利用できる。フッ素化合物には、フッ化リチウム、フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム、フッ化ストロンチウム、フッ化バリウム、フッ化スカンジウム、フッ化イットリウム、フッ化ジルコニウム、フッ化ハフニウム、フッ化マンガン、フッ化鉄、フッ化コバルト、フッ化ニッケル、フッ化銅、フッ化アルミニウム、フッ化ガリウム、フッ化インジウム、フッ化ビスマス、フッ化ランタン、フッ化セリウム、フッ化プラセオジウム、フッ化ネオジウム、フッ化サマリウム、フッ化ユーロピウム、フッ化テルビウム、フッ化ジスプロシウム、フッ化ホルミウム、フッ化エルビウム、フッ化ツリウム、フッ化イッテルビウム、フッ化ルテチウム等が好適に利用できる。
【0014】「シリコーン被膜」とは、シリコーン中のケイ素原子に1つ以上の有機基が結合されているシリコーン、すなわち、平均組成式RpSiXqO(4−p−q)/2(式中、Rは、炭素数1〜18の一価の有機基、Xは炭素数1〜4のアルコキシ基であり、p及びqは、0<p<2、0<q<4、0<p+q<4を満足する数である)で表される未硬化のシリコーンを硬化させて得た被膜である。上記未硬化のシリコーンは、2官能シラン誘導体モノマー(分子当り2個の加水分解性基を有し、各ケイ素原子に2つの酸素原子が結合した2官能シロキサン結合を形成するモノマー)及び/又は3官能シラン誘導体モノマー(分子当り3個の加水分解性基を有し、各ケイ素原子に3つの酸素原子が結合した3官能シロキサン結合を形成するモノマー)を必須成分とし、必要に応じて4官能シラン誘導体モノマー(分子当り4個の加水分解性基を有し、各ケイ素原子に4つの酸素原子が結合した4官能シロキサン結合を形成するモノマー)を配合させた組成物を、加水分解、縮重合させることにより得られる。ここで、2官能シラン誘導体としては、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、フェニルメチルジメトキシシラン、フェニルメチルジエトキシシラン、γーグリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γーグリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γー(メタ)アクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、γー(メタ)アクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、γーアミノプロピルメチルジメトキシシラン、γーアミノプロピルメチルジエトキシシラン、ヘプタデカフルオロオクチルメチルジメトキシシラン、ヘプタデカフルオロオクチルメチルジエトキシシラン等が好適に利用できる。3官能シラン誘導体としては、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリイソプロポキシシラン、メチルトリtーブトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、エチルトリイソプロポキシシラン、エチルトリtーブトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリイソプロポキシシラン、ビニルトリtーブトキシシラン、n−プロピルトリメトキシシラン、n−プロピルトリエトキシシラン、n−プロピルトリイソプロポキシシラン、n−プロピルトリtーブトキシシラン、n−ヘキシルトリメトキシシラン、n−ヘキシルトリエトキシシラン、n−ヘキシルトリイソプロポキシシラン、n−ヘキシルトリtーブトキシシラン、n−デシルトリメトキシシラン、n−デシルトリエトキシシラン、n−デシルトリイソプロポキシシラン、n−デシルトリtーブトキシシラン、n−オクタデシルトリメトキシシラン、n−オクタデシルトリエトキシシラン、n−オクタデシルトリイソプロポキシシラン、n−オクタデシルトリtーブトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、フェニルトリイソプロポキシシラン、フェニルトリtーブトキシシラン、γーグリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γーグリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γーグリシドキシプロピルトリイソプロポキシシラン、γーグリシドキシプロピルトリtーブトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリエトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリイソプロポキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリtーブトキシシラン、γー(メタ)アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γー(メタ)アクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γー(メタ)アクリロキシプロピルトリイソプロポキシシラン、γー(メタ)アクリロキシプロピルトリtーブトキシシラン、γーアミノプロピルトリメトキシシラン、γーアミノプロピルトリエトキシシラン、γーアミノプロピルトリイソプロポキシシラン、γーアミノプロピルトリtーブトキシシラン、γーメルカプトプロピルトリメトキシシラン、γーメルカプトプロピルトリエトキシシラン、γーメルカプトプロピルトリイソプロポキシシラン、γーメルカプトプロピルトリtーブトキシシラン、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、トリフルオロプロピルトリエトキシシラン、トリフルオロプロピルトリイソプロポキシシラン、トリフルオロプロピルトリtーブトキシシラン、ヘプタデカフルオロオクチルトリメトキシシラン、ヘプタデカフルオロオクチルトリエトキシシラン、ヘプタデカフルオロオクチルトリイソプロポキシシラン、ヘプタデカフルオロオクチルトリtーブトキシシラン等が好適に利用できる。4官能シラン誘導体としては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトライソプロポキシシラン、テトラtーブトキシシラン、ジメトキシジエトキシシラン等が好適に利用できる。上記未硬化のシリコーンのうち、γーグリシドキシプロピル基、β−(3、4−エポキシシクロヘキシル)基、γー(メタ)アクリロキシ基等を有するものは、シロキサン架橋以外の有機架橋が形成可能であり、常温硬化性を得る上で好ましい。また、上記未硬化のシリコーンにおいて、常温硬化性を高めるために、硬化剤を添加してもよい。硬化剤としては、例えば、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、ナトリウムメチラート、酢酸ナトリウム、ギ酸ナトリウム、酢酸カリウム、ギ酸カリウム、プロピオン酸カリウム、テトラメチルアンモニウムクロライド、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド等の塩基性化合物類;n−ヘキシルアミン、トリブチルアミン、ジアザビシクロウンデセン、エチレンジアミン、ヘキサンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンベンタミン、エタノールアミン類、γーアミノプロピルトリメトキシシラン、γーアミノプロピルメチルジメトキシシラン、γー(2ーアミノメチル)ーアミノプロピルトリメトキシシラン、γー(2ーアミノメチル)ーアミノプロピルメチルジメトキシシラン等のアミン化合物;テトライソプロピルチタネート、テトラブチルチタネート等のチタン化合物;アルミニウムトリイソブトキシド、アルミニウムトリイソプロポキシド、アルミニウムアセチルアセトナート、過塩素酸アルミニウム、塩化アルミニウム等のアルミニウム化合物;錫アセチルアセトナート、ジブチル錫オクチレート等の錫化合物;コバルトオクチレート、コバルトアセチルアセトナート、鉄アセチルアセトナート等の含金属化合物類;リン酸、硝酸、フタル酸、pートルエンスルホン酸、トリクロル酢酸等の酸性化合物類などが好適に利用できる。更に、硬化被膜の硬度、耐擦傷性を向上させるために、或いは、高屈折率化させて光沢性を向上させるために、金属酸化物微粒子を添加してもよい。金属酸化物としては、シリカ、アルミナ、酸化セリウム、酸化錫、酸化ジルコニウム、酸化ハフニウム、酸化アンチモン、酸化鉄、酸化チタン、希土類酸化物等が利用できる。
【0015】「抗菌剤」には、以下に限定されないが、銀、銅、亜鉛等の抗菌性金属及びその化合物、それらの担持物(担持物には、シリカ、ゼオライト、アパタイト、リン酸カルシウム、リン酸ジルコニウム、リン酸アルミニウム、リン酸亜鉛等が利用可能)、第四級アンモニウム塩、ニトリル誘導体、イミダゾール誘導体、ベンゾチアゾール誘導体、イソチアゾール誘導体、チアジチアゾール誘導体、トリアジン誘導体、スルホン誘導体、フェノール誘導体、フェノールエステル誘導体、ピロール誘導体等が好適に利用できる。
【0016】「抗黴剤」には、以下に限定されないが、テプコナゾール、2−ピリジンチオール−1−オキサイド亜鉛、2,4,4’−トリクロロ−2’−ヒドロオキシジフェニルエーテル、10−10’オキシビスフェノキシアルシン、銅、銀、亜鉛、銅化合物、銀化合物、亜鉛化合物、銅担持物、亜鉛担持物、銀担持物(担持物には、シリカ、ゼオライト、アパタイト、リン酸カルシウム、リン酸ジルコニウム、リン酸アルミニウム、リン酸亜鉛等が利用可能)等が好適に利用できる。
【0017】上記実施態様の防汚性部材の製造方法は、例えば、基材1表面に、溶射法により無機酸化物層2を形成する工程、前記無機酸化物層上に撥水性被膜3を形成する工程により行う。尚、基材1と無機酸化物層2との間にプライマー層や着色性被膜が設けられるようにしてもよい。また、被膜表面の撥油性については、オレイン酸との接触角で60°以上が好ましい。また、被膜表面の水の転落角は50°以下が好ましい。
【0018】
【実施例】キッチンシンクの部材として使用されているステンレス板を用意し、ブラスト処理を行い表面をあらす。次に、たとえばSiO2−TiO2−Na2O−K2O−CaOから成る原料粉末を1200℃で加熱溶解し、冷却後ガラス化したものを5〜25μm程度の粒度分布になるように粉砕した後、フレーム溶射装置を用いてステンレス板上に製膜する。膜厚は100μmであった。その後、有機溶媒で洗浄後、たとえば撥水性シリコーン皮膜となるヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシランを含む撥水剤を調合し、ディッピングした。撥水剤の調合はヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシラン 32g、水4.2g、硝酸2.6g、有機錫系硬化剤0.64g、イソプロピルアルコール1600gとした。撥水剤中にサンプルを30分間浸漬すると、サンプル膜表面には水酸基が多数含まれているので、ヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシランのメトキシ基と前期水酸基が反応し、脱メトキシ反応が生じる。その後、サンプルを取り出し、常温で約1週間放置し硬化させた。サンプル表面にはヘプタデカフルオロデシルシランの結合が生成され、膜厚約2nm、水接触角は110°であった。製膜膜特性を評価するため、表面に食用油を1滴、約0.2cc滴下しその拭き取りのし易さを比較した。実施例のサンプル表面の油はきれいに拭き取りされたが、従来のステンレス板ではその表面に薄く油膜が残り拭き取りが難しい結果であった。また、耐久性試験として、表面を布で擦る試験を行った所、摩擦回数30000回後も接触角は105°を維持した。なお、耐久試験後のサンプル表面の食用油拭き取り試験でもきれいにふき取ることができた。
【0019】
【発明の効果】本発明によれば、基材が複雑形状品の場合にも対応可能であり、基材全体に熱をかけることなく被覆可能な基材表面への防汚性付与方法及び防汚性部材を提供することが可能となる。




 

 


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