JPH11172148A

JPH11172148A - 親水性塗料及び親水性基材の製造方法

Info

Publication number: JPH11172148A
Application number: JP34293197A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Osako; 達也大迫
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1997-12-12
Filing date: 1997-12-12
Publication date: 1999-06-29

Abstract

(57)【要約】【課題】ガラス、樹脂、金属又はそれらの複合材など
の基材表面に塗装した場合に、透明で親水性を持続し得
るとともに、付着した汚れを水洗などにより容易に除去
し得る親水性塗料を提供する。【解決手段】ケイ酸塩とリン酸又はその誘導体を溶解
した水溶液からなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、親水性塗料及び親
水性基材の製造方法に関し、詳細には、ガラス、樹脂
（プラスチック、繊維強化樹脂）、金属又はそれらの複
合材などの基材表面に塗装した場合に透明で親水性を持
続し得る親水性塗料と、この親水性塗料による被膜を施
す親水性基材の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】結露防止や曇り防止を目的にガラス、樹
脂、金属又はそれらの複合材などの基材表面に親水性を
付与する方法として、水溶性高分子などによる被膜を施
すことが知られている。この被膜を形成する具体的なも
のとしては、水溶性高分子ではポリビニルアルコール、
カルボキシメチルセルロース、イオン性高分子が使用さ
れている。また例えば、特開平 7−102189号公報には、
ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）に代表されるポリオ
キシアルキレン鎖を有する水性高分子化合物と水性アル
キド樹脂、水性ポリエステル樹脂などの水性樹脂が提案
されている。

【０００３】また、上記水溶性高分子以外のものでは、
ケイ酸ソーダ、ケイ酸カリウム等の水ガラスによる親水
化も一般的に行われている。また特開平 8−283042号公
報には、リン酸又はその誘導体とホウ酸又はその誘導体
と溶媒からなる表面処理剤が提案されている。

【０００４】一方、汚れ防止性を付与する方法として、
親水性とは逆に表面の疎水化・撥水化処理する方法も行
われている。これは撥水性のフッ素成分を表面に被覆
し、水接触角を 100°以上にして汚染物質の付着をおこ
しにくくするというものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記水
溶性高分子による被膜は、耐候性、耐水性、耐熱性、親
水性の長期持続性が十分でなく、被膜の硬度も十分とは
言えず、また種々の成分の配合による混合物であるため
に、一般に白濁又は不透明となり、用途が限定されてい
た。

【０００６】また、無機の水ガラスの場合は、初期の親
水性は良好であるが、水処理を繰り返すうちに白化・失
透し、更に乾燥を繰り返すうちに表面にミクロなひび割
れが起こるとと言った問題がある。

【０００７】また、特開平 8−283042号公報のリン酸又
はその誘導体とホウ酸又はその誘導体と溶媒からなる表
面処理剤は、初期の親水性は良好であるが、加温と流水
浸漬を繰り返すと親水性が低下し、持続性が必ずしも十
分とは言えなかった。

【０００８】一方、表面の撥水化処理による方法では、
一般にフッ素成分は、高価であり、他の材料に対する接
着性、付着性が低く、密着させるのに特別な処理を要す
るなどの問題がある。

【０００９】本発明は、上述の如き事情に基づいてなし
たものであって、その目的は、ガラス、樹脂、金属又は
それらの複合材などの基材表面に塗装した場合に、透明
で親水性を持続し得るとともに、付着した汚れを水洗な
どにより容易に除去し得る親水性塗料と、この親水性塗
料による被膜を施す親水性基材の製造方法を提供するも
のである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記の目
的を達成するために鋭意検討を行ったところ、基材の表
面に特定の成分で構成された塗料の水溶液を塗装し、焼
付けなどの加熱処理を施すと、透明で親水持続性が高
く、且つ水洗などにより付着した汚れを洗い落とせる親
水性被膜が形成されることを見出し本発明に至ったもの
である。

【００１１】すなわち、本発明の一つは、ケイ酸塩とリ
ン酸又はその誘導体を溶解した水溶液からなる親水性塗
料であり、また一つは、前記ケイ酸塩とリン酸又はその
誘導体を溶解した水溶液からなる親水性塗料を、基材表
面に塗装した後、基材自体又は基材表面を50℃〜 600℃
の範囲内で加熱処理する親水性基材の製造方法である。
そして、本発明の親水性塗料及び製造方法であれば、上
記のような透明で親水持続性が高く、且つ水洗などによ
り付着した汚れを洗い落とせる親水性被膜を形成するこ
とができる。

【００１２】上記のような作用効果を奏するメカニズム
については、未だ明確ではないが、ケイ酸塩は、水溶性
であるが、加熱により架橋し水に不溶性となることが知
られており、水溶性で且つ親水的なリン酸又はその誘導
体が、加熱により架橋されたケイ酸の網目内に物理的に
固定され、溶出できなくなったことに起因すると考えら
れる。

【００１３】以下、本発明について数値限定の理由とと
もに更に詳細に説明する。本発明における、ケイ酸塩と
は、一般式 xＭ^I ₂O・ySiO₂ で表される二酸化けい素と
金属酸化物等からなる塩であり、ＭとしてはAl、Fe、C
a、Mg、Na、K 、Li、アンモニウムから選択される物質
である。これらは、単独で使用してもよいし、二種類以
上を混合して使用しても何ら問題はない。

【００１４】リン酸又はその誘導体とは、無水リン酸、
オルトリン酸、ピロリン酸、無水トリポリリン酸などの
リン酸、リン酸塩、又はリン酸エステルであって、リン
酸塩としては、前記リン酸（無水リン酸、メタリン酸、
ピロリン酸、オルトリン酸、三リン酸、四リン酸）とNa
⁺、 K⁺、Li⁺、 NH₄ ⁺から選択される１つ以上のカチ
オンとの化合物が挙げられる。またリン酸エステルとし
ては、メチル、エチル、プロピル、ブチル基のようなア
ルキルエステルとの化合物が挙げられる。これらの中
で、好ましい化合物としてはトリポリリン酸ナトリウ
ム、ピロリン酸ナトリウムが例示できる。また前述した
これら化合物は、単独で使用してもよいし、二種類以上
を混合して使用しても何ら問題はない。

【００１５】また、ケイ酸塩とリン酸又はその誘導体と
の配合比率（質量比）は、特に限定するものではない
が、好ましくは99／1 〜 1／99、より好ましくは95／5
〜 5／95がよく、ケイ酸塩の配合が前記値（95／5 ）を
越えて多くなると水洗等の水処理を繰り返すうちに白化
・失透し好ましくない。また焼付け条件により、放冷後
の表面に微細なクラックを生じることがあり、好ましく
ない。反対にリン酸又はその誘導体の配合が前記値（ 5
／95）を越えて多くなると焼付けにより架橋されたケイ
酸の網目内に十分に固定化されず水洗などにより流出
し、十分な親水性を発現できないので好ましくない。更
に、ケイ酸塩とリン酸又はその誘導体を水溶液とした場
合の濃度についても、特に限定するものではないが、基
材への塗布性や焼付け後の親水性持続性、耐久性を考慮
すると 1質量％以上が好ましい。

【００１６】またケイ酸塩とリン酸又はその誘導体の他
に、本発明の親水性塗料としての性能を損なわない範囲
であれば、添加剤として、分散剤、増粘剤などを添加す
ることができる。

【００１７】また、上述したケイ酸塩、リン酸又はその
誘導体、及び添加剤などの成分は水溶性であるので、塗
料溶剤として、水が最適であるが、アルコール、ブチル
セロソルブなどの水混和性の溶剤を、本発明の親水性塗
料としての性能を損なわない範囲であれば、使用するこ
とができる。

【００１８】一方、本発明の親水性基材の製造方法は、
上述した親水性塗料を基材表面に塗装した後、基材自体
又は基材表面を50℃〜 600℃の範囲内で加熱処理して行
われるが、その際の塗装方法は、特に限定されるもので
はなく、ディッピング法、ロールコーター法、スピンコ
ーティング法、スプレー法など従来より使用されている
塗装方法を用いて行われる。

【００１９】また、加熱処理について、焼付け条件は、
温度と時間及び基材材質などの要因があるので、一義的
に規定することはできないが、温度条件としては50〜 6
00℃の範囲内が好ましい。温度が50℃より低いと、焼付
けが不十分で、水洗により塗料成分の流出が起こり十分
な親水性が期待できない。また温度が 600℃より高い
と、基材、特に樹脂又はアルミニウムのような一部の金
属では分解、流動化が起こり好ましくない現象が起こ
る。より好ましい加熱処理としては、50〜 100℃で水分
を除去した後 100〜 600℃の高温下で焼付け、ケイ酸塩
の架橋反応を速やかに完結させることである。また塗装
と焼付けを複数回繰り返し行うこともできる。更に焼付
け後、アニーリングを施すことも表面の被膜の歪み除去
のために望ましい。また加熱処理に用いる加熱装置とし
ては、常用されている乾燥機、電気炉、その他の加熱装
置が使用できる。

【００２０】また、基材表面に形成される被膜の膜厚
は、特に限定されるものではないが、被膜の透明性及び
親水性の持続性の観点から、サブミクロンから数十ミク
ロンの膜厚が好ましい。

【００２１】また、基材については、特に限定されるも
のではないが、石英、ケイ酸ガラス等のガラス、ポリエ
ステル、ポリアミド、ポリエーテル、ポリオレフィン類
等の熱可塑性樹脂、エポキシ、不飽和ポリエステル等の
熱硬化性樹脂及びそれらの繊維強化複合材、アルミニウ
ム、鉄（ステンレス）、チタン、銅等の金属を対象とす
ることができ、特に表面に装飾模様などが施されその表
面の汚れ防止を必要とするガラス、樹脂、金属、あるい
は曇りや結露を防止する必要のある透視なガラスや樹脂
が例示でき、具体的には広告板、温室用ガラス、自動車
等乗り物用ガラス、眼鏡などのレンズ、鏡などを挙げる
ことができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を説明す
る。所定量のケイ酸塩とリン酸の誘導体を水に溶解し親
水性塗料とした。この塗料をバーコーター等の塗装手段
を用いて基材となる透明なガラス板に塗布し、その後、
加熱装置に入れ所望（50℃〜 600℃）の温度で焼付け、
表面に親水性被膜を有するガラス板（基材）を製造し
た。このようにして製造したガラス板は、湿度の高い所
へ出し入れしても長い間、曇りや結露がなく、透明性と
親水性が持続され、また汚れ物質の洗浄が容易にでき
た。

【００２３】

【実施例】ケイ酸塩としてケイ酸ナトリウム（ケイ酸N
a）を、リン酸の誘導体としてトリポリリン酸ナトリウ
ム（トリポリリン酸Na）を用い、これらを水に溶解して
表１に示す濃度の水溶液（親水性塗料）、実施例１〜４
と比較例１〜４を準備した。そして、これらの塗料をバ
ーコーターを用いて透明なガラス板に塗布し、そのガラ
ス板を乾燥機に入れ表１に示す焼付け温度で処理した。

【００２４】上記のように処理して得られた実施例１〜
４と比較例１〜４のガラス板を、放冷後、水洗し、屋外
に１ヶ月放置した。その後、表面の透明性と水濡れ性を
評価した。透明性は外観を目視して評価し、また水濡れ
性は、水を霧状に噴霧し表面の水の撥き（ハジキ）状態
を目視して評価し、ハジキが無ければ○、一部ハジキが
あれば△、全体的にハジキがあれば×として評価した。
これらの評価結果も表１に併せて示す。

【００２５】

【表１】

【００２６】上記表１から明らかなように、実施例１〜
４については透明性及び水濡れ性（親水性）が良好で、
これらの特性が１ヶ月以上の持続されることが分かる。
これに対して、ケイ酸Naのみの水溶液からなる塗料を塗
布した比較例１では、透明性に一部失透が認められ、ま
た親水性も一部ハジキが認められた。また、トリポリリ
ン酸Naのみの水溶液からなる塗料を塗布した比較例２で
は、透明性は維持されたものの、親水性は完全に無かっ
た。また、比較のためこの試験に用いた水だけを塗布し
た比較例３では、比較例２同様、透明性は維持されたも
のの、親水性は完全に無かった。また、焼付け温度を25
℃と低い温度で焼付けた比較例４でも、比較例２及び３
同様、透明性は維持されたものの、親水性は完全に無か
った。

【００２７】

【発明の効果】上述したように、本発明に係る親水性塗
料によれば、ガラス、樹脂、金属又はそれらの複合材な
どの基材表面に塗装した場合に、透明で親水性を長期に
わたって持続し得るとともに、付着した汚れを水洗など
により容易に除去し得る被膜を形成することができる。

【００２８】また、上記親水性塗料を用いた親水性基材
の製造方法によれば、基材の透明性あるいは装飾模様の
透視を長期にわたって維持し得るとともに、その表面に
付着した汚れを水洗などにより容易に除去できる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ケイ酸塩とリン酸又はその誘導体を溶解
した水溶液からなることを特徴とする親水性塗料。
【請求項２】ケイ酸塩が、一般式 xＭ^I ₂O・ySiO₂ で
表される二酸化けい素と金属酸化物等からなる塩である
請求項１記載の親水性塗料。ただし、ＭはAl、Fe、Ca、
Mg、Na、K 、Li、アンモニウムから選択される物質であ
る。
【請求項３】リン酸又はその誘導体が、無水リン酸、
オルトリン酸、ピロリン酸、無水トリポリリン酸などの
リン酸、リン酸塩、又はリン酸エステルである請求項１
記載の親水性塗料。
【請求項４】基材表面に、ケイ酸塩とリン酸又はその
誘導体を溶解した水溶液からなる親水性塗料を塗装した
後、基材自体又は基材表面を50℃〜 600℃の範囲内で加
熱処理することを特徴とする親水性基材の製造方法。
【請求項５】基材が、ガラス、樹脂、金属又はそれら
の複合材のいずれか１つである請求項４記載の親水性基
材の製造方法。