JPH0931449A

JPH0931449A - 表面処理剤及びその使用方法

Info

Publication number: JPH0931449A
Application number: JP7187536A
Authority: JP
Inventors: Kazufumi Ogawa; 一文小川
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1995-07-24
Filing date: 1995-07-24
Publication date: 1997-02-04

Abstract

(57)【要約】【課題】つや性や撥水性に優れ、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
膜をより手軽に形成するための表面処理剤を得る。【解決手段】ｎ−パラフィン、イソプロピルアルコー
ル、シリコーンオイル、パラフィン、ヘプタデカフルオ
ロデシルトリメトキシシラン、α−アルミナを混合し懸
濁液を得、酸触媒として３重量％硫酸をホルマリン縮合
樹脂でマイクロカプセル化したものを添加撹拌する。こ
の表面処理剤を、活性水素を含むＯＨ基２を持つガラス
１に塗布する。マイクロカプセルが破壊されてプタデカ
フルオロデシルトリメトキシシランのメトキシシリル基
３と基材表面のＯＨ基２が硫酸下で反応する。３０〜４
０分放置すると、ヘプタデカフルオロデシルトリメトキ
シシラン分子が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膜
４が基材表面に形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、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
形成するための表面処理剤及びその使用方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】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、低級アルコール混合物に研磨材
を混合したものが主流であった（例えば特開平２−１５
１６７６号公報、特開平２−１７０８７８号公報）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
処理材は、つや性や撥水性に劣るとともに、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。またアルコキシシラン界面活性剤と酸触
媒を用いる場合でも、それらを同時に配合することが実
用上困難だったため、アルコキシシラン界面活性剤と酸
触媒を分けて二液を作製する必要があり簡便な使用が困
難だった。

【０００４】以上述べてきた従来の欠点に鑑み、本願発
明は、単につや性や撥水性に優れるのみでなく、保護膜
が単に基材表面に塗布されているだけでもなく、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より手軽に形成するための表面処理
剤及びその使用方法を提供することを目的とする。さら
には、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、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
ル商品等に必要とされる耐熱性、耐候性、耐摩耗性に優
れた撥水撥油防汚処理膜を提供することをも目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の表面処理剤は、アルコキシシラン界面活性
剤、酸触媒、液状または固形状媒体とで構成し、アルコ
キシシラン界面活性剤と酸触媒のどちらか一方、または
両方をマイクロカプセル化して添加しておく。または研
磨剤を含んでいてもよい。このとき、液状媒体の粘度は
２５℃において１０００ｃｐｓ以上であると実用上好都
合である。とくに好ましくは１０００〜５０００ｃｐｓ
の範囲である。また、液状または固形状媒体が沸点が２
００℃以上のものと、沸点が１００〜２００℃のものの
混合物であると実用上好都合である。

【０００６】また、少なくともアルコキシシラン界面活
性剤にフッ化炭素基を含ませておくと処理膜に撥水撥油
性を付与できるので都合がよい。そのようなアルコキシ
シラン界面活性剤として、ＣＦ₃−（ＣＦ₂）_n−
（Ｒ）_m−ＳｉＸ_p（ＯＡ）_3-p（ｎは０または整数、Ｒ
はアルキレン基、ビニレン基、エチニレン基、アリーレ
ン基、シリコン若しくは酸素原子を含む分子鎖、ｍは０
又は１の整数、ＸはＨ原子、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、Ａはアルキル基、ｐは０、１または２の整数）を
用いると表面処理効果が大きい。

【０００７】さらにまた、研磨剤として平均粒径１０μ
ｍ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などを用い
れば効果大である。さらには炭酸カルシウムを含んでい
てもよい。

【０００８】一方、表面処理剤の使用には、あらかじめ
基材表面をよく洗浄した後、少なくともマイクロカプセ
ルを破壊しながら前記基材表面に表面処理剤を塗布し、
基材表面とアルコキシシラン界面活性剤と酸触媒とを反
応させた後、余分な表面処理剤を除去するか、または、
あらかじめ基材表面をよく洗浄した後、少なくとも研磨
剤で基材表面を研磨すると同時に前記マイクロカプセル
を破壊しながら前記基材表面に表面処理剤を塗布して、
清浄化された基材表面とアルコキシシラン界面活性剤と
酸触媒とを反応させた後、余分な表面処理剤を除去する
工程とを連続して行う方法がよい。

【０００９】このとき、基材としては、金属、セラミッ
クス、ガラス、プラスチック、紙、繊維、皮革などが使
用可能である。なお、プラスチックや繊維が撥水性であ
る場合は、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、すなわち表面に水酸基を導
入して用いることが好ましい。

【００１０】

【発明の実施の形態】前記本発明の表面処理剤によれ
ば、アルコキシシラン界面活性剤と酸触媒はマイクロカ
プセルが破壊されたときだけしか接触しないので、アル
コキシシラン界面活性剤と酸触媒を同時に配合して表面
処理剤を調製することが可能となり、二液に分けた場合
に比べより簡便な使用が可能となる。また、酸触媒とア
ルコキシシラン界面活性剤と基材表面での反応により、
アルコキシシラン界面活性剤を基材表面に直接反応させ
共有結合で固定できるため、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。

【００１１】アルコキシシラン界面活性剤としては、一
般にＳｉＢ_q（ＯＡ）_4-q（但し、Ｂは官能基、Ａはアル
キル基を表し、ｑは１、２または３の整数を表す。）の
化学式で表されるものが使用可能であり、さらに詳しく
は、次のような化学式で表される炭化水素系またはフッ
化炭素系分子が使用できる。ＣＨ₃−（ＣＨ₂）_r−ＳｉＸ_p（ＯＡ）_3-p、ＣＦ₃
−（ＣＨ₂）_s−Ｏ−（ＣＨ₂）_t−ＳｉＸ_p（ＯＡ）
_3-p、ＣＦ₃−（ＣＦ₂）_u−Ｓｉ（ＣＨ₃）₂−（Ｃ
Ｈ₂）_v-ＳｉＸ_p（ＯＡ）_3-p、ＣＦ₃ ＣＯＯ−（ＣＨ
₂ ）_w −ＳｉＸ_p （ＯＡ）_3-p （ここで、ｒは１〜２５、ｓは０〜１２、ｔは１〜２
０、ｕは０〜１２、ｖは１〜２０、ｗは１〜２５の整数
であることが好ましい。ＸはＨ原子、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、Ａはアルキル基、ｐは０、１または２の
整数を示す。）ＣＦ₃ −（ＣＦ₂ ）_n −（Ｒ）_m −ＳｉＸ_p （ＯＡ）
_3-p （ここで、ｎは０または整数、Ｒはアルキレン基、ビニ
レン基、エチニレン基、アリーレン基、シリコン若しく
は酸素原子を含む分子鎖、ｍは０又は１の整数、ＸはＨ
原子、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の整数）さらに具体的な分子として下記のものが挙
げられる。ＣＨ₃ＣＨ₂Ｏ（ＣＨ₂）₁₅Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃、ＣＨ
₃（ＣＨ₂）₂Ｓｉ（ＣＨ₃）₂（ＣＨ₂）₁₅Ｓｉ（Ｏ
ＣＨ₃）₃、ＣＨ₃（ＣＨ₂）₆Ｓｉ（ＣＨ₃）₂（Ｃ
Ｈ₂）₉Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃ 、ＣＨ₃ＣＯＯ（Ｃ
Ｈ₂）₁₅Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃、ＣＦ₃ＣＨ₂Ｏ（Ｃ
Ｈ₂）₁₅Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃、ＣＦ₃（ＣＨ₂）₂Ｓｉ
（ＣＨ₃）₂（ＣＨ₂）₁₅Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃、ＣＦ₃
（ＣＦ₂）₆Ｓｉ（ＣＨ₃）₂（ＣＨ₂）₉Ｓｉ（ＯＣ
Ｈ₃）₃ 、ＣＦ₃ＣＯＯ（ＣＨ₂）₁₅Ｓｉ（ＯＣ
Ｈ₃）₃ 、ＣＦ₃ （ＣＦ₂）₇（ＣＨ₂）₂Ｓｉ（ＯＣ
Ｈ₃）₃、ＣＦ₃（ＣＦ₂）₅（ＣＨ₂）₂Ｓｉ（ＯＣ
Ｈ₃）₃、ＣＦ₃（ＣＦ₂）₇−Ｃ₆Ｈ₆−Ｓｉ（ＯＣ
Ｈ₃）₃、ＣＨ₃ＣＨ₂Ｏ（ＣＨ₂）₁₅Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ
₅）₃、ＣＨ₃（ＣＨ₂）₂Ｓｉ（ＣＨ₃）₂（Ｃ
Ｈ₂）₁₅Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃、ＣＨ₃（ＣＨ₂）₆Ｓ
ｉ（ＣＨ₃）₂（ＣＨ₂）₉Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃ 、
ＣＨ₃ＣＯＯ（ＣＨ₂）₁₅Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃、ＣＦ
₃（ＣＦ₂）₇（ＣＨ₂）₂Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃、Ｃ
Ｆ₃（ＣＦ₂）₅（ＣＨ₂）₂Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃、
ＣＦ₃（ＣＦ₂）₇−Ｃ₆Ｈ₆−Ｓｉ（ＯＣ
₂Ｈ₅）₃、なお、アルコキシシラン界面活性剤や酸触
媒をマイクロカプセル化する方法は“マイクロカプセル
化の新技術とその用途開発・応用例、経営開発センター
出版部１９７８年刊”または“マイクロカプセル・その
製法・性質・応用、三共出版１９７７年刊”でよく知ら
れている。また、この発明の表面処理剤におけるアルコ
キシシラン界面活性剤の好ましい含有量は、１〜３０重
量％である。

【００１２】一方、酸触媒としては、塩酸、硝酸、硫
酸、リン酸、カルボン酸やスルホン酸等の有機酸などが
好都合である。または、活性水素を含まない有機アミン
化合物も利用できる。また、好ましい添加量は０．１〜
１５重量％である。

【００１３】なお、液状または固形状媒体としては水
系、非水系を問わずマイクロカプセルを破壊せずに分散
できる溶剤であれば何でも使用できるが、アルコール系
や石油系の溶剤が好ましい。例えば、ブチルアルコー
ル、イソプロピルアルコール、流動パラフィン、シリコ
ーン、パラフィン系ワックス等を使用できる。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。この発明における液状または
固形状媒体の好ましい含有量は、４５〜９８．９重量％
である。

【００１４】表面処理剤の粘度は、調製後１０００ｃｐ
ｓ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、液状または固形状媒体の沸点が２００℃以上のもの
と、沸点が１００〜２００℃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。

【００１５】さらにまた、研磨剤として、特に平均粒径
１０μｍ程度以下のアルミナ、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など
を単独で、または２種以上を組み合わせて入れておく
と、塗布時基材表面がきわめて少量切削され清浄面と直
接少なくともマイクロカプセル化されたクロロシリル基
を一個有する物質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、１〜５０重量
％である。

【００１６】さらに本発明の表面処理剤に炭酸カルシウ
ムが添加されていると、酸触媒として塩酸や硝酸のよう
な揮発性酸を用いる場合には、揮発性の酸と反応するこ
とにより余分な揮発性の酸がトラップされて酸臭の発生
を防ぐことができる。

【００１７】本発明の表面処理剤の使用方法は、あらか
じめ基材表面をよく洗浄した後、少なくともマイクロカ
プセルを破壊しながら前記基材表面に表面処理剤を塗布
し、基材表面とアルコキシシラン界面活性剤と酸触媒と
を反応させる。または、あらかじめ基材表面をよく洗浄
した後、少なくとも研磨剤で基材表面を研磨すると同時
に前記マイクロカプセルを破壊しながら前記基材表面に
表面処理剤を塗布して、清浄化された基材表面とアルコ
キシシラン界面活性剤と酸触媒とを好ましくは２０〜３
０分反応させる。このとき、アルコキシシラン界面活性
剤と酸触媒と基材表面の反応は、下記式（化１）のよう
に進行する。

【００１８】

【化１】

【００１９】従って、この処理により、少なくともアル
コキシシラン界面活性剤が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。
上述の反応で明らかなように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Ａ
ｌ、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２０分処理若しくはコロナ処理し
て親水性化しておけばよい。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
化学吸着剤のアルコキシシリル基（−ＳｉＯＡ）とが脱
水反応し、シロキサン結合（−ＳｉＯ−）を形成するの
で特に表面処理を必要としない。

【００２０】なお、本発明の表面処理剤は例えば下記の
よう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、ガラス、
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−サ−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、錫ま
た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−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。

【００２１】

【実施例】以下、基材表面を分子レベルまで拡大した模
式断面図である図１を用いて実施例を説明する。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。

【００２２】（実施例１）表面処理剤の調製ｎ−パラフィン（ｂｐ．２１０℃）２０ｇイソプロピルアルコール５ｇシリコーンオイル（信越化学工業ＫＦ−９６、１０００ｃｐｓ）５ｇパラフィン系ワックスとしてパラフィン（関東化学ｍｐ９４〜９６℃）２０ｇヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシラン（ＣＦ₃（ＣＦ₂）₇−（ＣＨ₂）₂−Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃）１０ｇ α−アルミナ（平均粒径１μｍ）５ｇを三角フラスコに入れて混合し、１００℃に加熱しなが
ら撹拌し懸濁液を得た。この液体を室温（２５℃）まで
冷却した後、酸触媒として３％硫酸をホルマリン縮合樹
脂でマイクロカプセル化したもの１０ｇを添加撹拌する
と、固形状のやわらかいワックス状の粘度約２５００ｃ
ｐｓの表面処理剤となった。なお、３％硫酸のマイクロ
カプセル化は、前述の出版物の方法に従った。このよう
にして得られた表面処理剤を用い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。

【００２３】表面処理基材として、自動車の窓ガラス１
を用いた。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（図１（ａ））。そこで、前
記のように調製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。その際、ガラス
表面は、研磨剤（α−アルミナ）でごく薄く研磨除去さ
れ清浄化される。さらにホルマリン縮合樹脂のカプセル
が破壊され硫酸とプタデカフルオロデシルトリメトキシ
シランが混合され清浄なガラス表面と接触する。その後
３０〜４０分放置するとするとｎ−パラフィンが蒸発し
て、白色の塗膜が形成された。このとき、塗膜と基材表
面の界面では、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メトキシシランのメトキシシリ
ル基３と基材表面のＯＨ基２が硫酸の存在下で反応す
る。このとき、まず下記式（化２）のような脱アルコー
ル反応が進行してヘプタデカフルオロデシルトリシロー
ル分子が生成される。

【００２４】

【化２】

【００２５】その後、さらに上述の反応で生成したシラ
ノール基と基材表面のＯＨ基の基活性水素とが下記式
（化３）のような脱水反応をしてヘプタデカフルオロデ
シルトリシロール分子がＳｉＯ結合を介して基材表面に
化学吸着し、共有結合で固定される。

【００２６】

【化３】

【００２７】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
ロデシルトリメトキシシラン分子が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
カーボンポリマー膜（膜厚数ｎｍの超薄膜）４が基材表
面に形成できた。

【００２８】なお、この被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。撥水角度も１１５度あっ
た。さらに、濡れ布巾で５万回擦ったが撥水性はほとん
ど劣化しなかった。また、サラダ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。評価結
果を表１に示す。

【００２９】本実施例では、酸触媒をマイクロカプセル
化して添加することで、表面処理剤の自己反応を防ぎ保
存性を確保しているが、この表面処理剤の保存劣化は、
主として酸触媒中の水とアルコキシシラン界面活性剤の
酸触媒下での加水分解反応に起因しておこる。従って、
保存性を向上させるためには、処理剤中で酸触媒とアル
コキシシラン界面活性剤が混ざらなければ良い。すなわ
ち、少なくともアルコキシシラン界面活性剤または酸触
媒のどちらか一方、または両方をマイクロカプセル化し
て添加しておくことでいずれも同様の効果が発揮でき
た。従って、酸触媒のみをマイクロカプセル化すること
に限定される必要はない。さらに、この方法では、処理
時には少なくとも基材表面に酸触媒とアルコキシシラン
界面活性剤を混合して接触させる、すなわち基材表面で
アルコキシシラン界面活性剤と酸触媒とを反応させる必
要があるが、マイクロカプセル化しておくことで触媒と
界面活性剤が混ざらなくなってしまう。この問題は、マ
イクロカプセルを感圧型にしておきカプセルを破壊しな
がら基材表面に塗布することで解決できた。

【００３０】なお、酸触媒として塩酸や硝酸のような揮
発性酸を用いる場合には、揮発性の酸と反応する物質、
例えば炭酸カルシウムを５〜３０％添加しておくことに
より余分な揮発性の酸はトラップされて酸臭はほとんど
発生しなかった。

【００３１】次の実施例では、炭酸カルシウムを添加し
た場合を示す。（実施例２）下記に示すような表面処理剤を調製し実施
例１と同様の評価を行なった。ｎ−パラフィン（ｂｐ．１８０℃）２０ｇブチルアルコール４ｇシリコーンオイル（信越化学工業ＫＦ−９６、１０００ｃｐｓ）３ｇパラフィン（関東化学ｍｐ８６℃）２５ｇ炭酸カルシウム（平均粒径１μｍ）１５ｇを三角フラスコに入れて混合し、１００℃に加熱しなが
ら撹拌し懸濁液を得た。この液体を室温まで冷却した
後、酸触媒として４％塩酸８ｇとヘプタデカフルオロデ
シルトリエトキシシラン（ＣＦ₃（ＣＦ₂ ）₇ −（Ｃ
Ｈ₂）₂ −Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃）をホルマリン縮合樹脂で
マイクロカプセル化したもの１０ｇを添加撹拌すると、
固形状のやわらかいワックス状の粘度約４５００ｃｐｓ
の表面処理材となった。なお、ヘプタデカフルオロデシ
ルトリエトキシシランのカプセル化は、前述の出版物の
方法にしたがった。

【００３２】この表面処理剤を用いて実施例１と同様の
評価を行った。やや流動性が高かったが、塗布後、２０
〜３０分の放置で白色の塗膜が形成された点を除き、実
施例１とほぼ同様の結果が得られた。評価結果を表１に
示す。なお、この処理剤を用いてガラスを処理した場合
は塩酸臭はほとんど感じられなかった。

【００３３】（実施例３）実施例１のヘプタデカフルオ
ロデシルトリメトキシシランをトリデカフルオロオクチ
ルトリエトキシシラン（ＣＦ₃（ＣＦ₂）₅（ＣＨ₂）
₂−Ｓｉ（ＯＣ₂Ｈ₅）₃ ）に変えて、実施例１と同様に
実験をした。評価結果を表１に示す。なお、この処理剤
を用いてガラスを処理した場合も塩酸臭はほとんど感じ
られなかった。

【００３４】（実施例４）実施例２の窓ガラスをバック
ミラーに代えて、炭酸カルシウムを除いた他は同様の条
件で実験をした。結果を表１に示す。なお、この処理剤
を用いてバックミラーを処理した場合は多少塩酸臭が感
じられた。

【００３５】（実施例５）実施例４のミラーを塗装され
た自動車のボンネットに代え、炭酸カルシウムの代わり
に活性アルミナを１５ｇ添加した他は同様の条件で実験
をした。結果を第１表に示す。なお、この処理剤を用い
てボンネットを処理した場合にも多少塩酸臭が感じられ
た。

【００３６】（実施例６）実施例２の窓ガラスをウレタ
ンバンパーに代えて、実施例２と同様に実験をした。結
果を表１に示す。

【００３７】（実施例７）実施例１のアルファアルミナ
をシリカ（平均粒径５μｍ）に代えて、実施例１と同様
に実験をした。結果を表１に示す。

【００３８】（実施例８）実施例１のｎ−パラフィンの
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、約３０００〜４０００ｃｐｓの液状のワ
ックスとなった。処理結果を表１に示す。

【００３９】（比較例１）実施例１のマイクロカプセル
化された硫酸を除き、実施例１と同様に実験をした。処
理結果を表１に示す。なお、本比較例のようにアルコキ
シシラン系の物質のみを用いた場合には、形成された被
膜の耐久性もほとんど無かった。

【００４０】（比較例２）実施例２のマイクロカプセル
化された塩酸を除き、実施例２と同様に実験をした。処
理結果を表１に示す。この場合、塩酸臭はなかったが、
比較例１と同様、形成された被膜の耐久性もほとんど無
かった。

【００４１】

【表１】

【００４２】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・撥油性を保持していた
が、比較例１、２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。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の表面処理
剤によれば、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。なおこのとき、アルコキシシラン界面活性剤または
酸触媒のどちらか一方が、または両方がマイクロカプセ
ル化されて添加されているため、そのまま添加した場合
に比べてポットライフを４倍程長期化できる。さらに、
揮発性の酸を用いる場合には、酸と反応する物質を添加
しておくことにより、揮発性の酸による匂いをかなりト
ラップすることができる。

【００４４】本発明の表面処理剤の使用方法は、エレク
トロニクス製品や電化製品、自動車、産業機器、鏡、眼
鏡レンズ等の耐熱性、耐候性、耐摩耗性の撥水撥油性防
汚保護膜を必要とする機器に適用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の基材表面を分子レベルま
で拡大した模式断面図であり、（ａ）は表面処理剤を塗
布する前の基材表面、（ｂ）は表面処理剤を塗布した直
後の基材表面、（ｃ）はさらに反応が進み化学吸着膜が
形成された基材表面を示す。

【符号の説明】

１基材２ＯＨ基３塗膜と基材の界面４フロロカーボンポリマー膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アルコキシシラン界面活性剤、酸触媒、
液状または固形状媒体を含有し、かつアルコキシシラン
界面活性剤及び酸触媒から選ばれる少なくとも一つがマ
イクロカプセル化されて添加されている表面処理剤。
【請求項２】研磨剤を含む請求項１に記載の表面処理
剤。
【請求項３】液状媒体の粘度が２５℃において１００
０ｃｐｓ以上である請求項１又は２に記載の表面処理
剤。
【請求項４】液状または固形状媒体が、沸点が２００
℃以上の媒体と沸点が１００〜２００℃の媒体の混合物
である請求項１、２または３に記載の表面処理剤。
【請求項５】アルコキシシラン界面活性剤がフッ化炭
素基を有する請求項１〜４のいずれか１項に記載の表面
処理剤。
【請求項６】アルコキシシラン界面活性剤が、ＣＦ₃
−（ＣＦ₂）_n−（Ｒ）_m−ＳｉＸ_p （ＯＡ）_3-p （ｎ
は０または整数、Ｒはアルキニル基、ビニレン基、エチ
ニレン基、アリーレン基、シリコン若しくは酸素原子を
含む分子鎖、ｍは０又は１の整数、ＸはＨ原子、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、Ａはアルキル基、ｐは０、１
または２の整数）を用いる請求項１〜５のいずれか１項
に記載の表面処理剤。
【請求項７】研磨剤がアルミナ、炭化珪素、炭化ホウ
素、酸化クロム、酸化鉄、人造ダイヤ及びシリカ微粒子
から選ばれる少なくとも１つであり、かつ前記研磨材が
平均粒径１０μｍ以下の粒子である請求項２〜６のいず
れか１項に記載の表面処理剤。
【請求項８】炭酸カルシウムが添加されてなる請求項
１〜７のいずれか１項に記載の表面処理剤。
【請求項９】あらかじめ基材表面をよく洗浄した後、
請求項１〜８のいずれか１項に記載の表面処理剤のマイ
クロカプセルを破壊しながら前記基材表面に表面処理剤
を塗布し、基材表面と前記表面処理剤のアルコキシシラ
ン界面活性剤及び酸触媒とを反応させたのち、余分な表
面処理剤を除去する表面処理剤の使用方法。