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JP2741823B2 - 表面処理剤及びその使用方法 - Google Patents

表面処理剤及びその使用方法

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JP2741823B2
JP2741823B2 JP4244534A JP24453492A JP2741823B2 JP 2741823 B2 JP2741823 B2 JP 2741823B2 JP 4244534 A JP4244534 A JP 4244534A JP 24453492 A JP24453492 A JP 24453492A JP 2741823 B2 JP2741823 B2 JP 2741823B2
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JP
Japan
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surface treatment
agent according
chlorosilyl
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JP4244534A
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小川　　一文
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Priority to KR1019930009153A priority patent/KR0151174B1/ko
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Priority to US08/640,626 priority patent/US5876806A/en
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、表面処理剤及びその使
用方法に関するものである。さらに詳しくは、基材表面
に耐久性が高く極めて薄い撥水撥油性に優れた化学吸着
保護膜を形成する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】表面処理剤は、たとえば車のワックス
剤、床やインテリア製品のワックス剤、つや出し剤、毛
皮のポリッシャー剤、襖や障子の潤滑剤、機械部品の摺
動部などの潤滑剤などさまざな分野で使用されている。
【０００３】ところで、これら従来のつや出し剤などの
表面処理剤は、固形タイプやエマルジョンタイプがあ
り、石油系溶剤やシリコーン、ワックス、低級アルコー
ルなどの混合物に研磨材を混合したものが主流であっ
た。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
表面処理材は、つや性や撥水性がそれ程高くなく、得ら
れた保護膜は単に基材表面に塗布されているだけであ
り、耐久性や堅牢性も十分ではなく、さらに撥油性のあ
るものは殆ど無かった。耐久性、堅牢性には問題があっ
た。これは単に基材表面に処理剤が物理的に付着してい
ることに起因している。
【０００５】本発明は、前記従来技術の課題を解決する
ため、単につや性や撥水性に優れるのみでなく、保護膜
が基材表面と化学結合していて耐久性や堅牢性が高く、
さらに撥油性のある保護膜を形成することを目的とした
表面処理剤及びその使用方法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、本発明の第１番目の表面処理剤は、少なくともクロ
ロシリル基を一個有する化学吸着化合物と非水系の粘性
液体または固形状媒体とを含有する組成物であるという
構成を備えたものである。
【０００７】また本発明の第２番目の表面処理剤は、少
なくともクロロシリル基を一個有する化学吸着化合物と
活性水素を含まない３級アミンまたはアミドと、非水系
の粘性液体または固形状媒体とを含有する組成物である
という構成を備えたものである。
【０００８】前記構成においては、活性水素を含まない
３級アミンまたはアミドの含有量が、化学吸着化合物と
等モル〜３倍モルであることが好ましい。また、前記本
発明の組成物においては、つや出しをより効果的に行う
ため研磨剤を含有することが好ましい。
【０００９】また前記本発明の組成物においては、化学
吸着化合物がより完全に反応を完結するまで流れ落ちな
いように、粘性液体または固形状媒体の粘度が１０００
ｃｐｓ以上であることが好ましい。
【００１０】また前記本発明の組成物においては、化学
吸着化合物を含む組成物が流体の状態で存在し、かつ塗
布後に拭き取りが簡単になることから、粘性液体または
固形状媒体が沸点が１００℃以上のものと沸点が室温〜
１００℃以下のものの混合物であることが好ましい。
【００１１】また前記本発明の組成物においては、防汚
性、撥水・撥油性をより効果的に発現させるために、少
なくともクロロシリル基を一個有する化学吸着化合物が
フッ化炭素基を含んでいることが好ましい。
【００１２】また前記本発明の組成物においては、防汚
性、撥水・撥油性、潤滑性などの性質をより効果的に発
揮させるために、少なくともクロロシリル基を一個有す
る化学吸着化合物が、ＣＦ3 −（ＣＦ2 ）n −（Ｒ）m
−ＳｉＸp Ｃｌ3-p （ｎは０または整数、Ｒはアルキル
基、ビニル基、エチニル基、、アリール基、シリコン若
しくは酸素原子を含む置換基、ｍは０又は１、ＸはＨ，
アルキル基，アルコキシル基，含フッ素アルキル基又は
含フッ素アルコキシ基の置換基、ｐは０、１または２）
から選ばれる少なくとも一つの物質であることが好まし
い。
【００１３】また前記本発明の組成物においては、研磨
効果をよく効率的に発現させるため、研磨剤が１０ミク
ロン以下のアルミナ、炭化珪素炭化ホウ素、酸化クロ
ム、酸化鉄、人造ダイヤまたはシリカ微粒子から選ばれ
る少なくとも一つの物質であることが好ましい。
【００１４】また前記本発明の組成物においては、活性
水素を含まない３級アミンまたはアミドの沸点が２００
℃以上であることが好ましい。次に本発明の表面処理剤
の使用方法は、表面に親水性基を含む基材表面に対し
て、少なくともクロロシリル基を一個有する化学吸着化
合物と非水系の粘性液体または固形状媒体とを含有する
組成物を塗布する工程と、室温で基材表面と少なくとも
クロロシリル基を一個有する化学吸着化合物とを反応さ
せる工程と、未反応化学吸着化合物を除去する工程とを
含むという構成を備えたものである。
【００１５】前記構成においては、基材が、金属、セラ
ミックス、ガラス、プラスチック、石材、木材、紙、繊
維、皮革から選ばれる少なくとも一つの基材であること
が好ましい。
【００１６】また前記構成においては、予め基材の表面
を酸素を含むプラズマまたはコロナ雰囲気で処理して親
水性化することが好ましい。
【００１７】
【作用】前記した本発明の構成によれば、少なくともク
ロロシリル基を一個有する化学吸着化合物は、空気中の
水分と化学反応して塩酸ガスを発生する。そこで、この
塩酸ガスをトラップするため活性水素を含まない３級ア
ミンまたはアミドを少なくともクロロシリル基を一個有
する化学吸着化合物と等モル以上添加しておくと、出て
くる塩酸ガスを４級アミンなどとしてトラップできるの
で使用する上で都合がよい。
【００１８】前記本発明の表面処理剤を用いて前記処理
方法を行なえば、任意の基材表面に化学吸着化合物が共
有結合で固定されるため、極めて薄い撥水撥油性、耐久
性に優れた保護膜を極めて容易に形成できる。また塗布
操作も容易で、おおがかりな反応設備を必要としない。
【００１９】また本発明の表面処理剤の使用方法によれ
ば、親水性基を表面に含む基材に対して、少なくともク
ロルシリル基を一個有する化学吸着化合物と非水系の粘
性液体または固形状媒体を含有する表面処理剤を塗布
し、その後室温で基材表面と少なくともクロルシリル基
を一個有する分子とを反応させる。このとき、基材表面
に活性水素が含まれていると前記クロルシリル基と活性
水素で脱塩酸反応が生じ少なくともクロルシリル基を一
個有する分子がＳｉ原子を介して基材表面に共有結合で
固定される。その後、未反応の表面処理剤をふきとるか
洗剤と水で洗い流す。このとき、少なくともクロルシリ
ル基を一個有する化学吸着分子は空気中の水分とも反応
するが、非水系の粘性液体または固形状媒体は、基材表
面の活性水素とクロロシリル基との脱塩酸反応を妨げる
空気中の水分から、表面処理剤と基材との界面部、すな
わち基材表面部での反応が妨げられないように保護する
機能がある。
【００２０】従って、この処理により、少なくともクロ
ルシリル基を一個有する分子がＳｉ原子を介して基材表
面に共有結合で固定された超薄膜が基材表面に形成でき
る。このとき、少なくともクロロシリル基を一個有する
分子にフッ化炭素基を含ませておくと、基材表面に強固
な撥水撥油性のフロロカーボンポリマー膜を形成できる
ので都合がよい。
【００２１】少なくともクロロシリル基を一個有する分
子として、ＣＦ3 −（ＣＦ2 ）n −（Ｒ）m −ＳｉＸp
Ｃｌ3-p （ｎは０または整数、Ｒはアルキル基、ビニル
基、エチニル基、、アリール基、シリコン若しくは酸素
原子を含む置換基、ｍは０又は１、ＸはＨ，アルキル
基，アルコキシル基，含フッ素アルキル基又は含フッ素
アルコキシ基の置換基、ｐは０、１または２）を用いる
と好都合である。
【００２２】また、粘性液体または固形状媒体の粘土が
１０００ｃｐｓ以上であると塗布時に処理液の流れが少
なく取扱いが便利である。さらに、粘性液体または固形
状媒体が沸点が１００℃以上のものと沸点が室温〜１０
０℃以下のものの混合物であれば、塗布後低沸点成分が
速やかに蒸発し塗膜が硬化するので除去が極めて容易に
なる。
【００２３】さらにまた、研磨剤として１０ミクロン以
下のアルミナ、炭化珪素炭化ホウ素、酸化クロム、酸化
鉄、人造ダイヤまたはシリカ微粒子を入れておくと、塗
布時基材表面の光沢を損なうことなくかつ基材表面がき
わめて少量除去され清浄面と直接少なくともクロロシリ
ル基を一個有する化学吸着剤分子とを反応できるので都
合がよい。なおポリテトラフルオロエチレンなどの樹脂
粒子を含有させておくこともできる。樹脂粒子を含有さ
せておくと塗布しやすく、また摩擦に強くなる場合もあ
る。
【００２４】基材は、表面に活性水素が含まれているも
のなら金属、セラミックス、ガラス、プラスチック、
紙、繊維、皮革等に適用できる。なお、表面に活性水素
を含まないプラスチックや繊維の場合は、予め表面を酸
素を含むプラズマまたはコロナ雰囲気で処理して親水性
化しておけばよい。
【００２５】
【実施例】本発明の表面処理剤は、少なくともクロロシ
リル基を一個有する化学吸着分子（化学吸着化合物）と
それを分散させる非水系の粘性液体または固形状媒体を
主成分とする。
【００２６】あるいは、少なくともクロロシリル基を一
個有する化学吸着分子と活性水素を含まない３級アミン
またはアミドとそれら分散させる非水系の粘性液体また
は固形状媒体を主成分とする。
【００２７】また、少なくともクロロシリル基を一個有
する分子と非水系の粘性液体または固形状媒体を主成分
とし、さらに研磨剤を分散させておく。少なくともクロ
ロシリル基を一個有する分子としては、たとえば次のよ
うな炭化水素系分子が使用できる。 ＣＨ3 −（ＣＨ2 ）r ＳｉＸp Ｃｌ3-p ，ＣＨ3 （ＣＨ
2 ）s Ｏ（ＣＨ2 ）t ＳｉＸp Ｃｌ3-p ，ＣＨ3 （ＣＨ
2 ）u −Ｓｉ（ＣＨ3 ）2 （ＣＨ2 ）v −ＳｉＸp Ｃｌ
3-p ，ＣＦ3 ＣＯＯ（ＣＨ2 ）w ＳｉＸp Ｃｌ3-p ，Ｃ
ｌ3-p ＳｉＸp −（Ｒ）m −（ＣＦ2 ）n −（Ｒ）m −
ＳｉＸp Ｃｌ3-p ，ＣＦ3 −（ＣＦ2 ）n −（Ｒ）m −
ＳｉＸp Ｃｌ3-p （ここで好ましい範囲としてｒは１〜２５、ｓは０〜１
２、ｔは１〜２０、ｕは０〜１２、ｖは１〜２０、ｗは
１〜２５、ｎは０または整数、Ｒはアルキル基、ビニル
基、エチニル基、アリール基、シリコン若しくは酸素原
子を含む置換基、ｍは０又は１、ＸはＨ，アルキル基，
アルコキシル基，含フッ素アルキル基又は含フッ素アル
コキシ基の置換基、ｐは０、１または２）前記試薬に加
えて、さらに下記の具体的分子を挙げる。 ＣＨ3 ＣＨ2 Ｏ（ＣＨ2 ）15ＳｉＣｌ3 ，ＣＨ3 （ＣＨ
2 ）2 Ｓｉ（ＣＨ3 ）2 （ＣＨ2 ）15ＳｉＣｌ3 ，ＣＨ
3 （ＣＨ2 ）6 Ｓｉ（ＣＨ3 ）2 （ＣＨ2 ）9 ＳｉＣｌ
3 ，ＣＨ3 ＣＯＯ（ＣＨ2 ）15ＳｉＣｌ3 ，ＣＦ3 （Ｃ
Ｆ2 ）7 （ＣＨ2 ）2 ＳｉＣｌ3 ，Ｃｌ3 Ｓｉ（Ｃ
Ｈ2 ）2 （ＣＦ2 ）6 （ＣＨ2 ）2 ＳｉＣｌ3 ，ＣＦ3
（ＣＦ2 ）5 （ＣＨ2 ）2 ＳｉＣｌ3 ，ＣＦ3 （Ｃ
Ｆ2 ）7 Ｃ6 Ｈ6 ＳｉＣｌ3 また、活性水素を含まない３級アミンやアミドとして
は、トリエチルアミン、トリメチルアミン、ピリジン、
Ｎ−メチルピロリジノン、Ｎ−メチルピロール、Ｎ，Ｎ
−ジメチルアニリン、トリアジン、ジメチルブチルアミ
ン、ジピリジン、インドール、Ｎ，Ｎ−ジメチルナフチ
ルアミン等、そのほかのアミド類が利用できる。なお、
この発明に置ける３級アミンまたはアミド類の添加量
は、少なくともクロロシリル基を一個有する分子がすべ
て分解して発生される塩酸量と等モル以上（すなわち、
化学吸着分子がクロロシリル基を一個含んでいる場合
は、含有されている化学吸着分子と等モルでよい。また
化学吸着分子がクロロシリル基を２個含んでいる場合
は、含有されている化学吸着分子と２倍モルでよい。さ
らにまた、化学吸着分子がクロロシリル基を３個含んで
いる場合は、含有されている化学吸着分子と３倍モルで
十分である。）でよいが、過剰に入っていても何等問題
はない。この発明の表面処理剤におけるクロロシリル基
を少なくとも一個有する分子の好ましい含有量は、１〜
３０ｗｔ％である。
【００２８】また、粘性液体または固形状媒体としては
非水系の溶剤であれば何でも使用できるが、石油系の溶
剤や、シリコーン、パラフィン系ワックス等が格安で使
用できる。具体的には、石油ナフサ、ソルベントナフ
サ、石油エーテル、石油ベンジン、イソパラフィン、ノ
ルマルパラフィン、デカリン、工業ガソリン、灯油、リ
グロイン、ジメチルシリコーン、フェニルシリコーン、
アルキル変性シリコーン、ポリエーテルシリコーン、パ
ラフィンワックス、マイクロクリスタルワックス、ポリ
エチレンワックスエステルワックス、酸化ワックス、石
油ロウ等を挙げることができる。これらは１種単独で用
いても良いし、２種以上を組み合わせてもよい。この発
明における粘性液体または固形状媒体の好ましい含有量
は、５０〜９０ｗｔ％である。
【００２９】粘度は、調整後１０００ｃｐｓ以上である
と塗布時に処理液の流れが少なく取扱いが便利である
が、あまり堅すぎても使用しづらい。さらに、粘性液体
または固形状媒体の沸点が１００℃以上のものと沸点が
室温〜１００℃以下のものの混合物であれば、塗布後低
沸点成分が速やかに蒸発し塗膜が硬化するので拭き取り
による除去が極めて容易になる。
【００３０】さらにまた、研磨剤として数ミクロン程度
のアルミナ、炭化珪素、炭化ホウ素、酸化クロム、酸化
鉄、人造ダイヤまたはシリカ微粒子を入れておくと、塗
布時基材表面がきわめて少量切削され、清浄面と直接少
なくともクロロシリル基を一個有する分子とを反応でき
るので都合がよい。この発明における研磨剤の好ましい
含有量は、１〜１０ｗｔ％である。
【００３１】使用方法は、あらかじめ基材表面をよく洗
浄した後、少なくともクロルシリル基を一個有する分子
と非水系の粘性液体または固形状媒体を含有する表面処
理剤を塗布する、その後室温で基材表面と少なくともク
ロルシリル基を一個有する分子とを反応させる。このと
き、基材表面に活性水素が含まれていると前記クロルシ
リル基と活性水素で脱塩酸反応が生じ少なくともクロル
シリル基を一個有する分子がＳｉ原子を介して基材表面
に共有結合で固定される。その後、余分の表面処理剤を
ふきとるか洗剤と水で洗い流す。このとき、少なくとも
クロルシリル基を一個有する分子は空気中の水分とも反
応するが、非水系の粘性液体または固形状媒体は、基材
表面の活性水素とクロロシリル基との脱塩酸反応を妨げ
る空気中の水分から、表面処理剤と基材との界面部、即
ち基材表面部での反応が妨げられないように保護する機
能がある。
【００３２】従って、この処理により、少なくともクロ
ルシリル基を一個有する分子がＳｉ原子を介して基材表
面に共有結合で固定された超薄膜が基材表面に形成でき
る。本発明に使用できる基材としては、表面に水酸基
（−ＯＨ）を持つ基材、例えばＡｌ、Ｃｕ若しくはステ
ンレス等の金属、ガラス、セラミックス、紙、繊維、皮
革その他親水性基材が挙げられる。なお、プラスチック
の様な表面に水酸基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２
０分処理若しくはコロナ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。もっとも、ポリアミド樹脂
やポリウレタン樹脂の場合は、表面にイミノ基（＞Ｎ
Ｈ）が存在しており、このイミノ基（＞ＮＨ）の水素と
化学吸着剤のクロロシリル基（−ＳｉＣｌ）とが脱塩化
水素反応し、シロキサン結合（−ＳｉＯ−）を形成する
のでとくに表面処理を必要としない。さらには、このこ
とによりフロロカーボン系ポリマー膜を基材と密着性よ
く且つ薄く形成して、ホットプレートや炊飯器などの電
化製品や自動車、産業機器、あるいはガラスや鏡、眼鏡
レンズ、インテリア用品、アパレル商品等の耐熱性、耐
候性、耐摩耗性コーティングを必要とする基材の性能を
向上させることにある。
【００３３】なお、本発明は下記の様な用途に広く適用
できる。 （ａ）基材の例；基材が金属、セラミックスまたはプラ
スチック、木材、石材からなる材料に適用できる。表面
は塗料などで塗装されていても良い。 （ｂ）刃物の例：包丁、鋏、ナイフ、カッター、彫刻
刀、剃刀、バリカン、鋸、カンナ、ノミ、錐、千枚通
し、バイト、ドリルの刃、ミキサーの刃、ジューサーの
刃、製粉機の刃、芝刈り機の刃、パンチ、押切り、ホッ
チキスの刃、缶切りの刃、または手術用メス等。 （ｃ）針の例：鍼術用の針、縫い針、ミシン針、畳針、
注射針、手術用針、安全ピン等。 （ｄ）窯業製品の例：陶磁器製、ガラス製、セラミック
ス製またはほうろうを含む製品等。例えば衛生陶磁器
（例えば便器、洗面器、風呂等）、食器（例えば、茶
碗、皿、どんぶり、湯呑、コップ、瓶、コーヒー沸かし
容器、鍋、すり鉢、カップ等）、花器（水盤、植木鉢、
一輪差し等）、水槽（養殖用水槽、鑑賞用水槽等）、化
学実験器具（ビーカー、反応容器、試験管、フラスコ、
シャーレ、冷却管、撹拌棒、スターラー、乳鉢、バッ
ト、注射器）、瓦、タイル、ほうろう製食器、ほうろう
製洗面器、ほうろう製鍋。 （ｅ）鏡の例：手鏡、姿見鏡、浴室用鏡、洗面所用鏡、
自動車用鏡（バックミラー、サイドミラー）、ハーフミ
ラー、ショーウィンドー用鏡、デパートの商品売り場の
鏡等。 （ｆ）成形用部材の例：プレス成形用金型、注型成形用
金型、射出成形用金型、トランスファー成形用金型、真
空成形用金型、吹き込み成形用金型、押し出し成形用ダ
イ、インフレーション成形用口金、繊維紡糸用口金、カ
レンダー加工用ロールなど。 （ｇ）装飾品の例：時計、宝石、真珠、サファイア、ル
ビー、エメラルド、ガーネット、キャッツアイ、ダイヤ
モンド、トパーズ、ブラッドストーン、アクアマリン、
サードニックス、トルコ石、瑪瑙、大理石、アメジス
ト、カメオ、オパール、水晶、ガラス、指輪、腕輪、ブ
ローチ、ネクタイピン、イヤリング、ネックレス、貴金
属装飾製品、白金、金、銀、銅、アルミ、チタン、錫あ
るいはそれらの合金やステンレス製、メガネフレーム
等。 （ｈ）食品成形用型の例：ケーキ焼成用型、クッキー焼
成用型、パン焼成用型、チョコレート成形用型、ゼリー
成形用型、アイスクリーム成形用型、オーブン皿、製氷
皿等。 （ｉ）調理器具の例：鍋、釜、やかん、ポット、フライ
パン、ホットプレート、焼き物調理用網、油切り、タコ
焼きプレート等。 （ｊ）紙の例：グラビア紙、撥水撥油紙、ポスター紙、
高級パンフレット紙等 （ｋ）樹脂の例：ポリプロピレン、ポリエチレン等のポ
リオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、
ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエス
テル、アラミド、ポリスチレン、ポリスルホン、ポリエ
ーテルスルホン、ポリフェニレンスルフィド、フェノー
ル樹脂、フラン樹脂、ユリア樹脂、エポキシ樹脂、ポリ
ウレタン、ケイ素樹脂、ＡＢＳ樹脂、メタクリル樹脂、
アクリル酸エステル樹脂、ポリアセタール、ポリフェン
レンオキサイド等 （ｌ）家庭電化製品の例：テレビジョン、ラジオ、テー
プレコーダー、オーディオ、ＣＤ、冷凍関係機器の冷蔵
庫、冷凍庫、エアコン、ジューサー、ミキサー、扇風機
の羽根、照明器具、文字盤、パーマ用ドライヤー等。 （ｍ）スポーツ用品の例：スキー、釣竿、棒高跳び用の
ポール、ボート、ヨット、ジェットスキー、サーフボー
ド、ゴルフボール、ボーリングのボール、釣糸、魚網、
釣り浮き等。 （ｎ）乗り物部品に適用する例： (1) ＡＢＳ樹脂：ランプカバー、インストルメントパネ
ル、内装部品、オートバイのプロテクター (2) セルロースプラスチック：自動車のマーク、ハンド
ル (3) ＦＲＰ（繊維強化樹脂）：外板バンパー、エンジン
カバー (4) フェノール樹脂：ブレーキ (5) ポリアセタール：ワイパーギヤ、ガスバルブ、キャ
ブレター部品 (6) ポリアミド：ラジエータファン (7) ポリアリレート：方向指示レンズ、計器板レンズ、
リレーハウジング (8) ポリブチレンテレフタレート：リヤエンド、フロン
トフェンダ (9) ポリアミノビスマレイミド：エンジン部品、ギヤボ
ックス、ホイール、サスペンジョンドライブシステム (10)メタクリル樹脂はランプカバーレンズ、計器板とカ
バー、センターマーク (11)ポリプロピレンはバンパー (12)ポリフェニレンオキシド：ラジエーターグリル、ホ
イールキャップ (13)ポリウレタン：バンパー、フェンダー、インストル
メントパネル、ファン (14)不飽和ポリエステル樹脂：ボディ、燃料タンク、ヒ
ーターハウジング、計器板 （ｏ）事務用品の例：万年筆、ボールペン、シャープペ
ンシル、筆入れ、バインダー、机、椅子、本棚、ラッ
ク、電話台、物差し、製図用具等。 （ｐ）建材の例：屋根材、外壁材、内装材。屋根材とし
て窯瓦、スレート瓦、トタン（亜鉛メッキ鉄板）など。
外壁材としては木材（加工木材を含む）、モルタル、コ
ンクリート、窯業系サイジング、金属系サイジング、レ
ンガ、石材、プラスチック材料、アルミ等の金属材料な
ど。内装材としては木材（加工木材を含む）、アルミ等
の金属材料、プラスチック材料、紙、繊維など。 （ｑ）石材の例：花コウ岩、大理石、みかげ石等。たと
えば建築物、建築材、芸術品、置物、風呂、墓石、記念
碑、門柱、石垣、歩道の敷石など。 （ｒ）楽器および音響機器の例：打楽器、弦楽器、鍵盤
楽器、木管楽器、金管楽器などの楽器、およびマイクロ
ホン、スピーカなどの音響機器等。具体的には、ドラ
ム、シンバル、バイオリン、チェロ、ギター、琴、ピア
ノ、フルート、クラリネット、尺八、ホルンなどの打楽
器、弦楽器、鍵盤楽器、木管楽器、金管楽器などの楽
器、およびマイクロホン、スピーカ、イヤホーンなどの
音響機器。 （ｓ）その他、魔法瓶、真空系機器、電力送電用碍子ま
たはスパークプラグ等の撥水撥油防汚効果の高い高耐電
圧性絶縁碍子等。
【００３４】以下に実施例と模式図である図１を用いて
順に説明する。なお以下の実施例においては、とくに記
載していない限り％は重量％を意味する。 実施例１ 表面処理剤の調整 石油系溶剤として：イソオクタン（ｂｐ．１１３℃） ２０ｇ シリコーンとして：シリコーンオイル（信越化学工業KF-96、 1000cps)２０ｇ パラフィン系ワックスとして：パラフィン（関東化学 mp54〜56℃） ２０ｇ 少なくともクロロシリル基を一個有する分子として：ヘプタデカフルオロデシル トリクロロシラン（ＣＦ3 （ＣＦ2 ）7 −（ＣＨ2 ）2 −ＳｉＣｌ3 ） ８ｇ 研磨剤として：アルファアルミナ（１ミクロン） ５ｇ を三角フラスコに入れて混合し、９０℃に加熱しながら
撹拌し懸濁液を得た。この液体は、室温まで冷却する
と、固形状のやわらかいワックスとなった。
【００３５】このようにして得られたワックスを表面処
理剤として下記に示すような処理を行ない撥水撥油性や
耐久性を評価した。表面処理基材として、自動車の窓ガ
ラス１を用いた（図１）。このガラス１の表面には活性
水素を含むＯＨ基２が多量に含まれている。そこで、前
記のように調整した表面処理剤をスポンジを用いてガラ
ス表面にこすり付けるように塗布する。その後２０〜３
０分放置するとするとイソオクタンが蒸発して、白色の
塗膜が形成された。このとき、塗膜と基材表面では、た
とえシリコンオイルやパラフィンが存在しても、ある確
率で図１（ｂ）に示したようにヘプタデカフルオロデシ
ルトリクロロシランと基材表面のＯＨ基が出会う。この
とき、基材表面におＨ基の活性水素と前記ヘプタデカフ
ルオロデシルトリクロロシランのクロルシリル基とが脱
塩酸反応してがヘプタデカフルオロデシルトリクロロシ
ラン分子がＳｉＯ結合を介して基材表面に共有結合で固
定される。その後、余分の表面処理剤を雑巾でふきとる
と図１（ｃ）に示したような多数のヘプタデカフルオロ
デシルトリクロロシラン分子がＳｉＯのネットワーク結
合を介して基材表面に共有結合で固定されたフロロカー
ボンポリマー超薄膜（数十オングストローム）４が基材
表面に形成できた。
【００３６】なお、このとき、ヘプタデカフルオロデシ
ルトリクロロシラン分子は空気中の水分とも反応する
が、非水系の粘性液体または固形状媒体であるシリコン
オイルやパラフィンは、基材表面の活性水素とクロロシ
リル基との脱塩酸反応を妨げる空気中の水分が、表面処
理剤と基材との界面部、即ち基材表面部に入り込むのを
防止する機能があった。
【００３７】また、この膜は碁番目試験を行なっても剥
離することがなかった。発水角度も１１８度あった。ま
た、てんぷら油をこすり付けてもティシュペーパーで拭
う程度で容易に除去できた。
【００３８】実施例２ 下記に示すような表面処理剤を調整し実施例１と同様の
評価を行なった。 シクロヘキサン（ｂｐ．８０℃） ２０ｇ シリコーンオイル（信越化学工業ＫＦ−９６、１０００ｃｐｓ） ２０ｇ パラフィン（関東化学 ｍｐ．５４〜５６℃） ２０ｇ ヘプタデカフルオロデシルトリクロロシラン （ＣＦ3 （ＣＦ2 ）7 −（ＣＨ2 ）2 −ＳｉＣｌ3 ） ８ｇ アルファアルミナ（１ミクロン） ５ｇ この表面処理剤では、塗布後、１０〜１５分の放置で、
白色の塗膜が形成された点を除き実施例１と同様の結果
が得られた。結果を表１に示す。
【００３９】実施例３ 実施例２のヘプタデカフルオロデシルトリクロロシラン
をトリデカフルオロオクチルトリクロロシリルＣＦ
3 （ＣＦ2 ）5 （ＣＨ2 ）2 −ＳｉＣｌ3 に変えて、実
施例２と同様に実験をした。結果を表１に示す。
【００４０】実施例４ 実施例２のガラスをバックミラーにして、実施例２と同
様に実験をした。結果を表１に示す。
【００４１】実施例５ 実施例２のガラスを塗装のされた自動車のボンネットに
して、実施例２と同様に実験をした。結果を表１に示
す。
【００４２】実施例６ 実施例２のガラスをウレタンバンパーにして、実施例２
と同様に実験をした。結果を表１に示す。
【００４３】実施例７ 実施例２のアルファアルミナをシリカ（８ミクロン）に
して、実施例２と同様に実験をした。結果を表１に示
す。
【００４４】実施例８ 実施例１のイソオクタンの量を４０ｇとして、実施例１
と同様に実験をした。得られた処理液は、およそ３００
０〜４０００ｃｐｓの粘性液体のワックスとなった。処
理結果を表１に示す。
【００４５】比較例１ 実施例１のヘプタデカフルオロデシルトリクロロシラン
をヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシランに置き
換え、実施例１と同様に実験をした。処理結果を表１に
示す。
【００４６】比較例２ 実施例１のイソオクタンをエタノールに置き換え、実施
例１と同様に実験をした。処理結果を表１に示す。
【００４７】
【表１】
【００４８】表１から明らかなように、本発明の表面処
理剤で処理したものでは、表面を水を含んだ布で繰り返
し擦って洗浄した後でも、撥水・撥油性あるいは親水性
を保持していたが、比較例１では撥水・撥油性がやや悪
く、耐久テスト後はほとんどなくなっていた。
【００４９】本発明の表面にフッ化アルキル基を含有す
るポリマー膜を形成したものは防汚性が優れていた。摩
擦試験後、実施例１の試料をサラダ油に浸漬し、ティッ
シュペーパーで拭き取ると、油分がきれいにふきとれた
が、比較例の１の試料では、ティッシュペーパーで数回
拭き取った後でも表面に油膜ができべとついていた。
【００５０】実施例９ 表面処理剤の調整 石油系溶剤として：イソオクタン（ｂｐ．１１３℃） ２０ｇ シリコーンとして：シリコーンオイル（信越化学工業KF-96, 1000cps) ２０ｇ パラフィンケイワックスとして：パラフィン（関東化学 mp54〜56℃）２０ｇ 活性水素を含まないアミドとして：Ｎ−メチルピロリジノン(b.p202℃)１５ｇ 少なくともクロロシリル基を一個有する分子として：ヘプタデカフルオロデシル トリクロロシラン（ＣＦ3 （ＣＦ2 ）7 −（ＣＨ2 ）2 −ＳｉＣｌ3 ） ８ｇ 研磨剤として：アルファアルミナ（１ミクロン） ５ｇ を三角フラスコに入れて混合し、９０℃に加熱しながら
撹拌し懸濁液を得た。この液体は、室温まで冷却する
と、固形状のやわらかいワックスとなった。
【００５１】このようにして得られたワックスを表面処
理剤として実施例１と同様の実験を行なった。なお、実
施例１では、使用時、ヘプタデカフルオロデシルトリク
ロロシラン分子が空気中の水分と反応して刺激性のある
塩酸ガスが発生したが、Ｎ−メチルピロリジノンの添加
効果により、塩酸の刺激臭およびＮ−メチルピロリジノ
ンの刺激臭は殆ど発生しなかった。すなわち、Ｎ−メチ
ルピロリジノンの添加は、塩酸をトラップする作用があ
り刺激臭の発生を防止する機能があった。また、通常３
級アミンは刺激臭があるが、Ｎ−メチルピロリジノンは
高沸点のため殆ど蒸発しなかったと考えられる。
【００５２】その後、この膜は碁番目試験を行なっても
剥離することがなかった。溌水角度も１１２度あった。
また、てんぷら油をこすり付けてもティシュペーパーで
拭う程度で容易に除去できた。
【００５３】実施例１０ 下記に示すような表面処理剤を調整し実施例９と同様の
評価を行なった。 シクロヘキサン（ｂｐ．８０℃） ２０ｇ シリコーンオイル（信越化学工業ＫＦ−９６、１０００ｃｐｓ） ２０ｇ パラフィン（関東化学 ｍｐ．５４〜５６℃） ２０ｇ 活性水素を含まない３級アミンとして：トリエチルアミン(bp.90℃) ８ｇ ヘプタデカフルオロデシルトリクロロシラン （ＣＦ3 （ＣＦ2 ）7 −（ＣＨ2 ）2 −ＳｉＣｌ3 ） ８ｇ アルファアルミナ（１ミクロン） ５ｇ この表面処理剤では、塗布後、１０〜１５分の放置で、
白色の塗膜が形成された点を除き実施例９と同様の結果
が得られた。なお、塩酸刺激臭については、実施例９と
同様に殆ど発生しなかった。ところが、この実施例の場
合、トリエチルアミンの強烈な刺激臭があった。これ
は、トリエチルアミンが沸点９０℃と比較的低沸点のた
め、使用時トリエチルアミンの蒸気が発生したためと考
えられる。
【００５４】その後、この膜は碁番目試験を行なっても
剥離することがなかった。発水角度も１１３度あった。
また、てんぷら油をこすり付けてもティシュペーパーで
拭う程度で容易に除去できた。
【００５５】なお、実施例９及び１０の結果より、添加
する３級アミンの沸点は、少なくとも２００℃程度以上
が好都合である。
【００５６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の方法は、
基材表面の活性水素を利用してポリマー膜を形成するた
め、プラスチック、セラミックス、ガラス、その他各種
材料にも、効率よく保護膜を形成できる。
【００５７】また、膜形成材料としてフッ化炭素基とク
ロロシリル基とを含む化合物を用いると、Ａｌ、Ｃｕ若
しくはステンレスの様な金属基材にも、撥水撥油性、防
汚性、耐久性などに優れた撥水撥油膜を基材と化学結合
した状態で高密度にかつ均一な厚みで、非常に薄く形成
できる。
【００５８】本発明の化学吸着膜製造方法は、エレクト
ロニクス製品特にホットプレートや炊飯器などの電化製
品、自動車、産業機器、鏡、眼鏡レンズ等の耐熱性、耐
候性、耐摩耗性超薄膜コーティングを必要とする機器に
適用できる効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例における表面処理工程を
説明するためのもので、基材表面を分子レベルまで拡大
した模式断面図である。
【符号の説明】
１ 基材 ２ ＯＨ基 ３ 塗膜と基材の界面 ４ フロロカーボンポリマー膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｄ０６Ｍ 13/517 Ｄ０６Ｍ 13/50

Claims (13)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくともクロロシリル基を一個有する
    化学吸着化合物と非水系の粘性液体または固形状媒体と
    を含有する組成物である表面処理剤。
  2. 【請求項２】 少なくともクロロシリル基を一個有する
    化学吸着化合物と活性水素を含まない３級アミンまたは
    アミドと、非水系の粘性液体または固形状媒体とを含有
    する組成物である表面処理剤。
  3. 【請求項３】 活性水素を含まない３級アミンまたはア
    ミドの含有量が、化学吸着化合物と等モル〜３倍モルで
    ある請求項１に記載の表面処理剤。
  4. 【請求項４】 研磨剤を含有する請求項１、２または３
    に記載の表面処理剤。
  5. 【請求項５】 粘性液体または固形状媒体の粘度が１０
    ００ｃｐｓ以上である請求項１、２、３または４に記載
    の表面処理剤。
  6. 【請求項６】 粘性液体または固形状媒体が沸点が１０
    ０℃以上のものと沸点が室温〜１００℃以下のものの混
    合物である請求項１、２、３、４または５に記載の表面
    処理剤。
  7. 【請求項７】 少なくともクロロシリル基を一個有する
    化学吸着化合物がフッ化炭素基を含んでいる請求項１、
    ２、３、４、５または６に記載の表面処理剤。
  8. 【請求項８】 少なくともクロロシリル基を一個有する
    化学吸着化合物が、ＣＦ3 −（ＣＦ2 ）n −（Ｒ）m −
    ＳｉＸp Ｃｌ3-p （ｎは０または整数、Ｒはアルキル
    基、ビニル基、エチニル基、、アリール基、シリコン若
    しくは酸素原子を含む置換基、ｍは０又は１、ＸはＨ，
    アルキル基，アルコキシル基，含フッ素アルキル基又は
    含フッ素アルコキシ基の置換基、ｐは０、１または２）
    から選ばれる少なくとも一つの物質である請求項１、
    ２、３、４、５、６または７に記載の表面処理剤。
  9. 【請求項９】 研磨剤が１０ミクロン以下のアルミナ、
    炭化珪素、炭化ホウ素、酸化クロム、酸化鉄、人造ダイ
    ヤまたはシリカ微粒子から選ばれる少なくとも一つの物
    質である請求項４に記載の表面処理剤。
  10. 【請求項１０】 活性水素を含まない３級アミンまたは
    アミドの沸点が２００℃以上である請求項２に記載の表
    面処理剤。
  11. 【請求項１１】 表面に親水性基を含む基材表面に対し
    て、少なくともクロロシリル基を一個有する化学吸着化
    合物と非水系の粘性液体または固形状媒体とを含有する
    組成物を塗布し、室温で基材表面と少なくともクロロシ
    リル基を一個有する化学吸着化合物とを反応させ、次い
    で未反応化学吸着化合物を除去する工程を含む表面処理
    剤の使用方法。
  12. 【請求項１２】 基材が、金属、セラミックス、ガラ
    ス、プラスチック、石材、木材、紙、繊維、皮革から選
    ばれる少なくとも一つの基材である請求項１１に記載の
    表面処理剤の使用方法。
  13. 【請求項１３】 予め基材の表面を酸素を含むプラズマ
    またはコロナ雰囲気で処理して親水性化する請求項１２
    に記載の表面処理剤の使用方法。
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