撥水性部材及びその製造方法、並びに空調機室外機
【課題】撥水性能及び透明性の両方に優れた撥水膜を有する撥水性部材を提供する。
【解決手段】基材と、前記基材の表面を被覆する撥水膜とを有する撥水性部材であって、前記撥水膜は、親水性シリカ微粒子からなる親水性シリカ被膜中に、最短径に対する最長径の比が３以上８以下である扁平状のフッ素樹脂粒子を含む第１被膜と、前記第１被膜の表面に形成された、疎水性シリカ微粒子からなる疎水性シリカ被膜である第２被膜とから構成されることを特徴とする撥水性部材とする。
【解決手段】基材と、前記基材の表面を被覆する撥水膜とを有する撥水性部材であって、前記撥水膜は、親水性シリカ微粒子からなる親水性シリカ被膜中に、最短径に対する最長径の比が３以上８以下である扁平状のフッ素樹脂粒子を含む第１被膜と、前記第１被膜の表面に形成された、疎水性シリカ微粒子からなる疎水性シリカ被膜である第２被膜とから構成されることを特徴とする撥水性部材とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撥水性部材及びその製造方法、並びに空調機室外機に関し、特に、撥水性が要求される各種電気機器に用いられる撥水性部材及びその製造方法、並びに空調機室外機に関する。
【背景技術】
【０００２】
撥水性表面は、ケイ素系撥水剤やフッ素系撥水剤などの撥水剤を用いて表面処理を行うことによって形成されることが一般に知られており、従来、衣料品、車のガラス、塗装などにおいて、水の接触角が１００〜１１０°程度の撥水性表面が実用化されている。また最近では、所定の構造を有する撥水膜を形成することにより、水の接触角が１５０°以上の極めて高い撥水性が得られることも知られている。
【０００３】
このような撥水膜の形成方法としては、いくつかの方法が提案されている。例えば、特許文献１では、フッ素樹脂粉末と、バインダーと、フッ素オイルや界面活性剤などの添加剤と、酸化チタン粉末とを含むコーティング組成物を用いて撥水膜を形成する方法が提案されている。また、特許文献２では、光触媒粒子と、撥水性フッ素樹脂と、シリコーン前駆体とを含むコーティング組成物を用いて撥水膜を形成する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−８８０６１号公報
【特許文献２】特開平１０−２３７４３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１のコーティング組成物は、水の接触角が１５０°以上の撥水膜を形成することができるものの、撥水膜の表面での光の散乱が多く、透明な撥水膜を与えないという問題がある。また、特許文献２のコーティング組成物は、所望の撥水性能を得るために撥水膜の膜厚を厚くする必要があるため、撥水膜が白濁化してしまい、透明な撥水膜を与えなという問題がある。また、この撥水膜は最表面に光触媒粒子が存在するため、十分な撥水性能を得ることができない場合もある。
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、撥水性能及び透明性の両方に優れた撥水膜を有する撥水性部材及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、上記のような問題を解決すべく鋭意研究した結果、疎水性シリカ被膜を形成することで微細な凹凸構造を表面に形成して撥水性能を高めつつ光散乱を防止し得ると共に、この疎水性シリカ被膜の下地層として、最短径に対する最長径の比が特定の範囲の扁平状のフッ素樹脂粒子を含有する親水性シリカ被膜を形成することで、基材と疎水性シリカ被膜との密着性を高め得ることを見出した。
【０００７】
すなわち、本発明は、基材と、前記基材の表面を被覆する撥水膜とを有する撥水性部材であって、前記撥水膜は、親水性シリカ微粒子からなる親水性シリカ被膜中に、最短径に対する最長径の比が３以上８以下である扁平状のフッ素樹脂粒子を含む第１被膜と、前記第１被膜の表面に形成された、疎水性シリカ微粒子からなる疎水性シリカ被膜である第２被膜とから構成されることを特徴とする撥水性部材である。
また、本発明は、親水性シリカ微粒子及びフッ素樹脂を水性媒体中に含むコーティング組成物を基材に塗布及び乾燥し、親水性シリカ微粒子からなる親水性シリカ被膜中に、最短径に対する最長径の比が３以上８以下である扁平状のフッ素樹脂粒子を含む第１被膜を形成する工程と、前記第１被膜の表面に疎水性シリカ微粒子を接触させ、疎水性シリカ微粒子からなる疎水性シリカ被膜である第２被膜を形成する工程とを含むことを特徴とする撥水性部材の製造方法である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、撥水性能及び透明性の両方に優れた撥水膜を有する撥水性部材及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１の撥水性部材の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
以下、図面を参照して本実施の形態の撥水性部材を説明する。
図１において、撥水性部材は、基材１と、基材１の表面を被覆する撥水膜２とから構成される。撥水膜２は、第１被膜３と第２被膜４とから構成される。第１被膜３は、親水性シリカ微粒子５からなる親水性シリカ被膜中にフッ素樹脂粒子６を含む。また、第２被膜４は、疎水性シリカ微粒子７からなる疎水性シリカ被膜４である。ここで、本明細書において「親水性シリカ微粒子５」とは、表面を疎水処理していない一般的なシリカ微粒子を意味し、「疎水性シリカ微粒子７」とは、表面を疎水処理したシリカ微粒子を意味する。
【００１１】
第１被膜３を構成する親水性シリカ微粒子５としては、特に限定されず、公知のものを用いることができる。親水性シリカ微粒子５は、チタニアやアルミナなどの他の親水性無機微粒子に比べて、プラスチックやガラスなどに近い屈折率を有する。そのため、親水性シリカ微粒子５から形成される親水性シリカ被膜は、下地との界面や表面の光反射によって白くなったり、ぎらついた状態となったりし難い。この効果は、親水性シリカ微粒子５の粒径が小さいほど高くなる。
【００１２】
親水性シリカ微粒子５の平均粒径は、光散乱式の粒度分布計で測定した場合に、５ｎｍ以上２５ｎｍ以下であることが好ましい。この範囲内の平均粒径を有する親水性シリカ微粒子５は、第１被膜３を形成するためのコーティング組成物において、１つの親水性シリカ微粒子５あたり、親水性シリカ微粒子５の約１５質量％〜３０質量％に相当する表面部分が水性媒体（例えば、水）に溶解した状態となる。このような状態の親水性シリカ微粒子５は、バインダーとしての作用を有するため、第１被膜３の強度を高めることができる。
【００１３】
親水性シリカ微粒子５の平均粒径が２５ｎｍを超えると、水性媒体に溶解した状態のシリカ成分の割合が少なくなり、バインダーとしての作用が十分に得られないことがある。その結果、第１被膜３の強度が十分に得られず、クラックなどの欠陥が生じることがある。しかしながら、別途バインダーをコーティング組成物に配合すれば、平均粒径が２５ｎｍを超える親水性シリカ微粒子５を用いることができる。このとき使用可能なバインダーとしては、特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。一方、親水性シリカ微粒子５の平均粒径が５ｎｍ未満であると、水性媒体に溶解した状態のシリカ成分の割合が多くなり、コーティング組成物中で親水性シリカ微粒子同士が凝集してしまうことがある。その結果、コーティング組成物の安定性が十分に得られないことがある。
【００１４】
第１被膜３を構成するフッ素樹脂粒子６としては、特に限定されず、公知のものを用いることができる。フッ素樹脂粒子６の例としては、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体）、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）、ＥＴＦＥ（エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体）、ＥＣＴＦＥ（エチレン・クロロトリフルオロエチレン共重合体）、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ＰＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルオロエチレン）、ＰＶＦ（ポリフッ化ビニル）、これらの共重合体及び混合物、又はこれらのフッ素樹脂に他の樹脂を混合したものなどから形成された粒子が挙げられる。これらのフッ素樹脂粒子６は、単独又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００１５】
第１被膜３におけるフッ素樹脂粒子６の形状は扁平状である。ここで、本明細書における「扁平状」とは、一部の径が他の径に比べて短くなっている形状を意味し、例えば、円盤状、板状、棒状などが挙げられる。
扁平状のフッ素樹脂粒子６において、最短径に対する最長径の比（最長径／最短径）は３以上８以下である。ここで、本明細書における扁平状のフッ素樹脂粒子４の「最長径」及び「最短径」とは、第１被膜３又は第１被膜３から単離したフッ素樹脂粒子６の径をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）によって観察し、その画像に基づいて測定されるフッ素樹脂粒子６の径の最大値及び最小値をそれぞれ意味する。最短径に対する最長径の比が３未満であると、第１被膜３の表面の凹凸構造が大きくなり、光散乱が大きくなって白濁化してしまう。一方、最短径に対する最長径の比が８を超えると、第１被膜３の表面に凹凸構造が形成され易くなり、第１被膜３の表面に第２被膜４を形成し難くなる。
【００１６】
扁平状のフッ素樹脂粒子６において、最短径（例えば、板状では厚さ、棒状では太さ）は、特に限定されないが、好ましくは２０ｎｍ以上０．５μｍ以下である。最短径が２０ｎｍ未満であると、第１被膜３の表面に凹凸構造が形成され易くなり、第１被膜３の表面に第２被膜４を形成し難くなることがある。一方、最短径が０．５μｍを超えると、第１被膜３の表面の凹凸構造が大きくなり、光散乱が大きくなって白濁化してしまうことがある。
【００１７】
第１被膜３における扁平状のフッ素樹脂粒子６と親水性シリカ微粒子５との質量比は、特に限定されないが、好ましくは１０：９０〜５０：５０、より好ましくは２５：７５である。このような質量比であれば、第１被膜３の透明性と平滑性とをバランス良く得ることができる。
【００１８】
第１被膜３の厚さは、特に限定されないが、好ましくは０．１μｍ以上１．５μｍ以下である。第１被膜３の厚さが０．１μｍ未満であると、表面の平滑性を十分に高めることができないことがある。一方、第１被膜３の厚さが１．５μｍを超えると、第１被膜３にクラックやボイドなどの欠陥が生じ易く、透明性が低下することがある。
【００１９】
第１被膜３が形成される基材１としては、特に限定されず、撥水性能が要求される製品中の各種部品に用いることができる。撥水性能が要求される製品としては、例えば、空調機室外機の熱交換器や、エレベータ、冷蔵庫、太陽電池、レドームなどの電気機器が挙げられる。各種部品の基材１としては、例えば、ポリプロピレン、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、ＡＳＧ樹脂などのプラスチック基材や、ステンレス、アルミニウムなどの金属基材、ガラス基材などが挙げられる。これらの基材１は、第１被膜３との接着強度が良好である。
【００２０】
上記のような第１被膜３は、親水性シリカ微粒子５と、フッ素樹脂粒子６を与えるフッ素樹脂とを水性媒体中に含むコーティング組成物を用いて形成することができる。
コーティング組成物に使用可能な水性媒体としては、特に限定されず、一般に水である。水としては、特に限定されないが、水に含まれる２価以上のイオン性不純物（例えば、カルシウムイオンやマグネシウムイオンなど）の量が多い場合には、親水性シリカ微粒子５の平均粒径が小さかったり、濃度が高かったりすると、新水性シリカ微粒子５の凝集が生じることがある。そのため、水中の２価以上のイオン性不純物の量は、好ましくは２００ｐｐｍ以下、より好ましくは５０ｐｐｍ以下であり、脱イオン水を用いることが望ましい。ただし、親水性シリカ微粒子５の凝集などが生じない場合は、水道水などの使用も可能である。
【００２１】
コーティング組成物における親水性シリカ微粒子５の含有量は、好ましくは０．５質量％以上３０質量％以下、より好ましくは１質量％以上２５質量％以下である。親水性シリカ微粒子５の含有量が０．５質量％未満であると、所望の膜厚の第１被膜３を形成することが難しくなる場合がある。一方、親水性シリカ微粒子５の含有量が３０質量％を超えると、第１被膜３の光散乱が多くなって白濁化してしまうことがある。
【００２２】
扁平状のフッ素樹脂粒子６を与えるフッ素樹脂の形状は、コーティング組成物中では特に限定されず、扁平状のみならず、球状などの各種形状であってもよい。フッ素樹脂がコーティング組成物中で固体（粒子）として存在するなら、光散乱式の粒度分布計で測定した場合に、一次粒子の平均粒径が、好ましくは０．０５μｍ以上１μｍ以下、より好ましくは０．１μｍ以上０．５μｍ以下である。平均粒径が０．０５μｍ未満のフッ素樹脂の粒子は製造することが難しく、また、平均粒径が１μｍを超えると、第１被膜３の凹凸構造が大きくなり、第１被膜３の透明性や耐久性が低下してしまうことがある。
【００２３】
コーティング組成物におけるフッ素樹脂の含有量は、好ましくは０．５質量％以上１０質量％以下、より好ましくは２．０質量％以上８．０質量％以下である。フッ素樹脂の含有量が０．５質量％未満であると、第１被膜３の平滑性が十分に得られないことがある。一方、フッ素樹脂の含有量が１０質量％を超えると、第２被膜の膜厚を厚くしなければならない場合があり、光散乱が多くなって透明性が低下することがある。
なお、コーティング組成物におけるフッ素樹脂と親水性シリカ微粒子５との質量比は、第１被膜３におけるフッ素樹脂粒子６と親水性シリカ微粒子５との質量比と同じである。
【００２４】
第１被膜３においてフッ素樹脂粒子６を扁平状にする方法としては、特に限定されず、公知の方法によって行うことができる。
例えば、親水性シリカ微粒子５及びフッ素樹脂粒子６を水性媒体中に含むコーティング組成物を湿式のジェットミルなどを用いて激しく攪拌することによって、コーティング組成物中でフッ素樹脂粒子６を扁平状に予め変形させることができる。この方法によれば、コーティング組成物に溶剤を配合する必要がないため、環境面及びコスト面において有利である。なお、このコーティング組成物では、フッ素樹脂粒子６同士の凝集を抑制するために、界面活性剤を添加したり、フッ素樹脂粒子６の濃度を低くしたりすることが好ましい。界面活性剤としては特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。また、攪拌条件は、特に限定されず、使用する攪拌装置に応じて適宜設定すればよい。
【００２５】
或いは、親水性シリカ微粒子５及びフッ素樹脂粒子６を水性媒体中に含むコーティング組成物を基材１に塗布及び乾燥した後、加熱処理を行うことによってフッ素樹脂粒子６を溶解させて扁平状に変形させてもよい。この方法の場合も、コーティング組成物に溶剤を配合する必要がないため、環境面及びコスト面において有利である。また、加熱処理を行うことにより、表面に凸状に露出していたフッ素樹脂粒子６が溶解して平坦化するため、第１被膜３の平滑性を高めることができる。また、親水性シリカ微粒子５とフッ素樹脂粒子６との界面に、親水性シリカ微粒子５とフッ素樹脂とを含む混合層を形成することができるため、第１被膜３の平滑性や強度をより一層高めることができる。
加熱処理の加熱温度は、フッ素樹脂の種類に応じて設定する必要があるが、好ましくは１００℃以上２５０℃以下である。加熱温度が１００℃未満であると、フッ素樹脂粒子６が十分に溶解しないことがある。一方、加熱温度が２５０℃を超えると、フッ素樹脂粒子６が分解してしまうことがある。
【００２６】
或いは、フッ素樹脂を溶解させた油相と水相とからなる水中油型エマルションに親水性シリカ微粒子５を分散してなるコーティング組成物を用いてもよい。この方法を用いる場合、フッ素樹脂としては、フルオロエチレン−ビニルエーテル共重合体、ＰＶＤＦなどの溶剤に可溶性のものを使用する必要がある。この場合、溶剤としては、キシレン、トルエン、各種フッ素系溶剤などの非水系溶剤を用いることができる。このようなコーティング組成物を用いる場合、乾燥時に油相から溶剤が蒸発する過程で扁平状のフッ素樹脂粒子６が形成される。また、親水性シリカ微粒子５とフッ素樹脂粒子６との界面に、親水性シリカ微粒子５とフッ素樹脂とを含む混合層を形成することができるため、第１被膜３の平滑性や強度をより一層高めることができる。
【００２７】
このコーティング組成物中の油相の液滴の粒径は、光散乱式の粒度分布計で測定した場合に、好ましくは０．２μｍ以上３０μｍ以下である。液滴の粒径が０．２μｍ未満であると、第１被膜３におけるフッ素樹脂粒子６の部分が小さくなりすぎ、第１被膜３の平滑性が十分に得られないことがある。一方、液滴の粒径が３０μｍを超えると、第１被膜３の表面の凹凸構造が大きくなり、第１被膜３の透明性や耐久性が低下してしまうことがある。
【００２８】
コーティング組成物は、濡れ性や基材１との密着性を向上させる観点から、界面活性剤や有機溶剤などをさらに含有させてもよい。また、コーティング組成物は、カップリング剤やシラン化合物を含有することもでき、これらを添加した場合には、上記の効果の他に、第１被膜３の透明性や強度を向上させることができる。
界面活性剤としては、特に限定されないが、例えば、各種のアニオン系又はノニオン系の界面活性剤が挙げられる。この界面活性剤の中でも、ポリオキシプロピレン−ポリオキシエチレンブロックポリマーやポリカルボン酸型アニオン系界面活性剤などの起泡性の低い界面活性剤は使用し易いので好ましい。
有機溶剤としては、特に限定されないが、例えば、各種のアルコール系、グリコール系、エステル系、エーテル系などのものが挙げられる。
【００２９】
カップリング剤としては、特に限定されないが、例えば、３−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシランなどのアミノ系、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシランなどのエポキシ系、３−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシランなどのメタクリロキシ系やメルカプト系、スルフィド系、ビニル系、ウレイド系などが挙げられる。
シラン化合物としては、特に限定されないが、例えば、トリフルオロプロピルトリメトキシランやメチルトリクロロシランなどのハロゲン含有物、ジメチルジメトキシシランやメチルトリメトキシシランなどのアルキル基含有物、１，１，１，３，３，３−ヘキサメチルジシラザンなどのシラザン化合物、メチルメトキシシロキサンなどのオリゴマーが挙げられる。
上記の任意成分の含有量は、本発明の効果を阻害しない範囲であれば、特に限定されず、選択した成分にあわせて適宜調整すればよい。
【００３０】
上記のような成分を含有するコーティング組成物の調製方法は、特に限定されず、公知の方法に準じて行うことができる。例えば、コーティング組成物は、次のようにして調製することができる。
まず、親水性シリカ微粒子５の分散液を調製する。この分散液は、親水性シリカ微粒子５が水性媒体中に分散されたものであればよく、市販のもの（例えば、コロイダルシリカなど）を用いてもよい。次に、この分散液にフッ素樹脂粒子４やその他の成分を配合して混合攪拌すればよい。
【００３１】
基材１に第１被膜３を形成する方法としては、上記のコーティング組成物を公知の塗布方法によって基材１に塗布した後、乾燥させればよい。塗布方法としては、特に限定されず、浸漬、スプレー、刷毛塗りなどが挙げられる。
また、ムラが少ない第１被膜３を得るため、気流などを用いて余分なコーティング組成物を基材１から除去してもよい。また、浸漬の場合にはコーティング組成物から基材１をゆっくり引き上げたり、浸漬やかけ塗りの場合には基材１を回転させるなどして余分なコーティング組成物を振り切ったりすることで、第１被膜３のムラを少なくすることができる。さらに、より確実に第１被膜３のムラを少なくしたり、第１被膜３を厚くしたい場合には、上記の操作を繰り返してもよい。
乾燥は、室温（２５℃）で行うことができるが、加熱して行ってもよい。室温で乾燥させる場合、気流下で乾燥させることにより、乾燥を促進させることができる。また、加熱して乾燥させる場合、温風の吹き付けを行ったり、乾燥炉中で乾燥させればよい。
【００３２】
第１被膜３の表面には、第２被膜４が形成される。第１被膜３及び第２被膜４は共にシリカ微粒子をベースとする被膜であるため、これらの被膜の間の密着性を高めることができる。
第２被膜４を構成する疎水性シリカ微粒子７としては、特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。具体的には、疎水性シリカ微粒子７として、シリカ微粒子を疎水処理したものを用いることができる。
疎水処理が行われるシリカ微粒子としては、特に限定されず、乾式法（例えば、燃焼法）、湿式法（例えば、ゾルゲル法や沈降法）などにより製造される各種シリカ微粒子を用いることができる。また、シリカ微粒子は、一部又は全部が溶融したシリカ微粒子であってもよい。
【００３３】
ここで、乾式法シリカは、四塩化ケイ素などのケイ素化合物を酸水素炎中で燃焼させることによって一般的に製造することができ、フュームドシリカとも称されている。乾式法シリカは製造条件を変えることによって約５０〜５００ｍ２／ｇの範囲の比表面積を有する粒子を得ることができる。比表面積から計算されるシリカ粒子の平均粒径は、約５〜２００ｎｍの範囲であるが、通常は１μｍ以上の凝集体として存在している。
湿式法シリカは、ケイ酸ソーダを鉱酸で中和することによって溶液中でシリカを析出させることによって一般に製造することができ、ホワイトカーボンとも称されている。また、鉱酸の代わりにケイ酸ソーダを酸で中和するゾルゲル法を用いて製造することもできる。湿式法シリカもまた、製造条件を変えることによって約５０〜１０００ｍ２／ｇの範囲の比表面積を有する粒子を得ることができる。この湿式法シリカ粒子は、平均粒径が約３〜５０ｎｍの微粒子が合成途中で凝集した凝集粒子であると考えられている。湿式法シリカ微粒子は、通常、中和反応後に濾過や洗浄を行い、乾燥後、必要により粉砕することによって得ることができる。一般的に、入手可能な湿式法シリカ微粒子の平均粒子径は１μｍ〜数百μｍである。
【００３４】
疎水処理が行われるシリカ微粒子としては、上記の各種シリカ微粒子の中から、用途に応じて適切な平均粒径を有するものを選択して用いればよい。入手容易性の観点からは、乾式法シリカ微粒子を用いることが好ましい。
【００３５】
シリカ微粒子の疎水処理は、特に限定されず、当該技術分野において公知の方法に従って行うことができるが、トリメチルシリル化剤を用いて疎水処理を行うことが好ましい。トリメチルシリル化剤としては、特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。トリメチルシリル化剤の例としては、トリメチルシラノール、トリメチルメトキシシラン、トリメチルクロロシラン、アミノメチルトリメチルシラン、ヘキサメチルジシラザン、ジメチルアミノトリメチルシラン、ジエチルアミノトリメチルシランが挙げられる。これらの中でも、ヘキサメチルジシラザンを用いることが好ましい。これらのトリメチルシリル化剤は、単独又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００３６】
疎水性シリカ微粒子７の平均粒径は、５ｎｍ以上３５ｎｍ以下であることが好ましい。ここで、本明細書における「疎水性シリカ微粒子７の平均粒径」とは、レーザー光散乱式又は動的光散乱式の粒度分布計で測定した時の疎水性シリカ微粒子７の一次粒子の平均粒径の値を意味する。疎水性シリカ微粒子７の平均粒径が５ｎｍ未満であると、微細な凹凸構造を第２被膜４の表面に十分に形成することができない場合がある。その結果、水との接触面積が大きくなり、所望の撥水性能が得られないことがある。一方、疎水性シリカ微粒子７の平均粒径が３５ｎｍを超えると、表面の凹凸構造が大きくなりすぎてしまうことがある。その結果、第２被膜４の光散乱が多くなって透明性が低下したり、第２被膜４の耐久性が低下してしまうことがある。
【００３７】
第２被膜４の厚さは、特に限定されないが、好ましくは５ｎｍ以上５０ｎｍ以下である。第２被膜４の厚さが５ｎｍ未満であると、撥水性能が十分に得られないことがある。一方、第２被膜４の厚さが５０ｎｍを超えると、光散乱が多くなって透明性が低下したり、第２被膜４の耐久性が低下してしまうことがある。
【００３８】
第２被膜４は、第１被膜３の表面に疎水性シリカ微粒子７を接触させることによって形成することができる。第１被膜３の表面に疎水性シリカ微粒子７を接触させる方法としては、特に限定されず、公知の方法に準じて行うことができる。例えば、疎水性シリカ微粒子７を特定の押圧で第１被膜３の表面と接触させればよい。疎水性シリカ微粒子７を第１被膜３の表面と接触させる方法としては、特に限定されず、各種方法を用いることができる。例えば、疎水性シリカ微粒子７を第１被膜３の表面に擦り付けたり、吹き付けたりすればよい。
【００３９】
疎水性シリカ微粒子７の押圧は、第１被膜３の形状や疎水性シリカ微粒子７の状態で異なるために一義的に定義することは難しいが、一般的には５ｇ／ｃｍ２以上５００ｇ／ｃｍ２以下、好ましくは１０ｇ／ｃｍ２以上２００ｇ／ｃｍ２以下である。この範囲の押圧であれば、第１被膜３の表面に疎水性シリカ微粒子７を安定且つ強固に付着させて均質な第２被膜４を形成することができる。疎水性シリカ微粒子７の押圧が５ｇ／ｃｍ２未満であると、第１被膜３に疎水性シリカ微粒子７を安定且つ強固に付着させることできない場合がある。一方、疎水性シリカ微粒子７の押圧が５００ｇ／ｃｍ２を超えると、第１被膜３を破壊してしまうことがある。
【００４０】
疎水性シリカ微粒子７を第１被膜３の表面に擦り付ける方法としては、特に限定されないが、例えば、第１被膜３の表面に疎水性シリカ微粒子７を適用した後、刷毛、織布や不織布などの繊維、スポンジなどの柔軟材料、スキージやローラなどを用いて擦り付ければよい。或いは、疎水性シリカ微粒子７が入った容器中に第１被膜３が形成された基材１を押し付けた後、基材１を移動又は振動させればよい。これらの方法によれば、第１被膜３の表面に疎水性シリカ微粒子７を安定且つ強固に付着させて均質な第２被膜４を形成することができる。
【００４１】
疎水性シリカ微粒子７を第１被膜３の表面に吹き付ける方法としては、特に限定されないが、例えば、プロペラを備えた容器中に、第１被膜３が形成された基材１及び疎水性シリカ微粒子７を配置した後、プロペラを回転させることによって疎水性シリカ微粒子７を容器内で循環させ、この疎水性シリカ微粒子７を含む循環気流を第１被膜３の表面に吹き付ければよい。或いは、噴霧装置などを用いて疎水性シリカ微粒子７を含む気流を第１被膜３の表面に吹き付ければよい。特に、基材１が複雑な形状である場合、疎水性シリカ微粒子７を第１被膜３の表面に擦り付ける方法を用いると、第１被膜３の表面に疎水性シリカ微粒子７を十分に接触させることが困難であったり、時間がかかったりすることがあると共に、疎水性シリカ微粒子７の押圧が局所的に大きくなり易い。従って、これらの欠点を回避する観点からは、疎水性シリカ微粒子７を第１被膜３の表面に吹き付ける方法を用いることが好ましい。
【００４２】
疎水性シリカ微粒子７を第１被膜３の表面に吹き付ける場合、気流の速度は、特に限定されず、使用する疎水性シリカ微粒子７の種類に応じて適宜調整すればよい。気流の速度は、一般に５ｍ／秒以上４０ｍ／秒以下、好ましくは１０ｍ／秒以上３５ｍ／秒以下である。気流の速度が５ｍ／秒未満であると、疎水性シリカ微粒子７を気流で吹き付けることが困難であることがある。気流の速度が４０ｍ／秒を超えると、第１被膜３を破壊してしまうことがある。
【００４３】
また、一般に、疎水性シリカ微粒子７は小さいため、気流などを用いて第１被膜３の表面と接触させても、第１被膜３の表面に疎水性シリカ微粒子７が付着し難い場合がある。そこで、第１被膜３の表面に疎水性シリカ微粒子７を接触させる際に、疎水性シリカ微粒子７と共に特定の粒状物質を用いることにより、第１被膜３の表面に対する疎水性シリカ微粒子７の付着を促進させることができる。また、特定の粒状物質を用いれば、第１被膜３の表面に過剰に付着した疎水性シリカ微粒子７を除去することもできる。
【００４４】
疎水性シリカ微粒子７と共に用いられる粒状物質としては、特に限定されず、当該技術分野において公知のものを使用することができる。粒状物質の例としては、ポリプロピレン（ＰＰ）、ＰＳ（ポリスチレン）などの樹脂、ガラス、セラミック、金属などが挙げられる。これらは単独又は２種以上を混合して用いることができる。特に、樹脂は、第１被膜３の表面を傷付けることが少ないため好ましい。また、ガラス、セラミック、金属などは、比重が大きいため、弱い押力でも処理が可能であると共に、帯電等が起こり難く、取扱いが容易であるため好ましい。
【００４５】
粒状物質の平均粒径は、０．２ｍｍ以上５ｍｍ以下、好ましくは０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下である。ここで、本明細書における「粒状物質の平均粒径」とは、レーザー光散乱式又は動的光散乱式の粒度分布計で測定した時の一次粒子の平均粒径の値を意味する。ただし、これらの装置で測定できない大きな粒径のものは、顕微鏡などを用いて測定した値である。粒状物質の平均粒径が０．２ｍｍ未満又は５ｍｍ以上であると、疎水性シリカ微粒子７の付着を促進させる効果が十分に得られないことがある。
【００４６】
疎水性シリカ微粒子７と粒状物質との混合割合は、疎水性シリカ微粒子７及び粒状物質の比重に応じて適宜調整する必要がある。すなわち、粒状物質の比重が疎水性シリカ微粒子７の比重よりも小さい場合、疎水性シリカ微粒子７と粒状物質との混合割合は、好ましくは２：９８〜９０：１０、より好ましくは１０：９０〜８０：２０である。当該範囲よりも疎水性シリカ微粒子７が少ないと、疎水性シリカ微粒子７の付着に時間がかかりすぎてしまうと共に、処理中に第１被膜３が損傷してしまうことがある。一方、当該範囲よりも粒状物質が少ないと、粒状物質を添加することによる効果が十分に得られないことがある。また、粒状物質の比重が疎水性シリカ微粒子７の比重よりも大きい場合、疎水性シリカ微粒子７と粒状物質との混合割合は、好ましくは１０：９０〜９８：２、より好ましくは３０：７０〜８０：２０である。当該範囲よりも疎水性シリカ微粒子７が少ないと、疎水性シリカ微粒子７が第１被膜３の表面に過剰に付着してしまい、光散乱が多くなって白濁化してしまうことがある。一方、当該範囲よりも粒状物質が少ないと、粒状物質を添加することによる効果が十分に得られないことがある。
【００４７】
また、疎水性シリカ微粒子７を粒状物質と共に第１被膜３の表面に吹き付ける場合、気流の速度も、疎水性シリカ微粒子７及び粒状物質の比重に応じて適宜調整する必要がある。すなわち、粒状物質の比重が疎水性シリカ微粒子７の比重よりも小さい場合、気流の速度は、好ましくは５ｍ／秒以上４０ｍ／秒以下、好ましくは１０ｍ／秒以上３５ｍ／秒以下である。気流の速度が５ｍ／秒未満であると、疎水性シリカ微粒子７を気流で吹き付けることが困難であることがある。一方、気流の速度が４０ｍ／秒を超えると、第１被膜３を破壊してしまうことがある。また、粒状物質の比重が疎水性シリカ微粒子７の比重よりも大きい場合、気流の速度は、好ましくは５ｍ／秒以上３５ｍ／秒以下、より好ましくは１０ｍ／秒以上３０ｍ／秒以下である。気流の速度が５ｍ／秒未満であると、疎水性シリカ微粒子７を気流で吹き付けることが困難であることがある。一方、気流の速度が３５ｍ／秒を超えると、第１被膜３を破壊してしまうことがある。
【００４８】
上記のようにして形成される第１被膜３及び第２被膜４を有する撥水膜２は、一般に、６０ｎｍ以上１２０ｎｍ以下の表面粗さ（Ｒａ）を有する。この撥水膜２を具備する撥水性部材は、第１被膜３が基材と第２被膜４との密着性を高め、第２被膜４が微細な凹凸構造を表面に形成して撥水性能を高めつつ光散乱を防止しているので、撥水性能及び透明性の両方に優れている。
【００４９】
このような撥水性部材は、撥水性能及び透明性が要求される空気調和機の室外機（以下、「空調機室外機」という）の部品に用いるのに最適である。
一般に、空調機室外機は、圧縮機、送風機、熱交換器及び筐体を備えているが、これらの各部品には撥水性能が要求される。従って、これらの部品の少なくとも１つの表面に、上記の撥水膜を形成することが好ましい。このような撥水膜を形成することで、これらの部品の性能低下を防止すると共に意匠性を確保することができる。特に、熱交換器においては着霜防止効果、筐体においては着雪防止効果などを得ることができる。
【実施例】
【００５０】
以下、実施例及び比較例により本発明の詳細を説明するが、これらによって本発明が限定されるものではない。
（実施例１）
平均粒径５ｎｍの親水性シリカ微粒子を含有するコロイダルシリカ（日産化学株式会社製スノーテックＸＳ）、平均粒径０．２５μｍの球状フッ素樹脂粒子（三井・デュポンフロロケミカル株式会社製３１ＪＲ）、及びＮ−メチルピロリドンを脱イオン水に配合して混合した後、湿式微粒化装置（吉田機械興業株式会社製ナノマイザー）を用い、１５０ＭＰａ、１パスの条件で攪拌処理した。この混合物において、親水性シリカ微粒子、フッ素樹脂粒子、及びＮ−メチルピロリドンの含有量を、それぞれ３５質量％、１５質量％及び３質量％とした。その後、この混合物を、脱イオン水で５倍に希釈し、コーティング組成物を得た。
次に、基材として１００ｍｍ×３０ｍｍ×１ｍｍのアルミニウム基材及び石英ガラス基材を用い、上記のコーティング組成物を基材に塗布して乾燥させることによって第１被膜を形成した。この第１被膜中のフッ素樹脂粒子の径をＳＥＭによって測定した結果、最短径に対する最長径の比が３．０であった。
次に、疎水性シリカ微粒子としてヘキサメチルジシラザンによって表面を処理したシリカ微粒子（平均粒径：７ｎｍ）を用い、第１被膜を形成した基材を、疎水性シリカ微粒子１５０ｇと共に、プロペラを備えた一辺が約３００ｍｍの立方体容器中に配置した。次に、プロペラを回転させて疎水性シリカ微粒子を立方体容器内で循環させ、第１被膜の表面に疎水性シリカ微粒子を１０秒間吹き付けることによって第２被膜を形成した。この時の循環空気の風速は約２０ｍ／秒であった。
【００５１】
（実施例２）
平均粒径５ｎｍの親水性シリカ微粒子を含有するコロイダルシリカ（日産化学株式会社製スノーテックＸＳ）、及びフルオロエチレン／ビニルエステル系の扁平状フッ素樹脂粒子（大日本インキ工業株式会社製フルオロネートＦＥＭ−６００）を脱イオン水に配合して混合することによってコーティング組成物を得た。このコーティング組成物において、親水性シリカ微粒子及びフッ素樹脂粒子の含有量を、それぞれ７．５質量％及び２．５質量％とした。
次に、基材として１００ｍｍ×３０ｍｍ×１ｍｍのアルミニウム基材及び石英ガラス基材を用い、上記のコーティング組成物を基材に塗布して乾燥させることによって第１被膜を形成した。この第１被膜中のフッ素樹脂粒子の径をＳＥＭによって測定した結果、最短径に対する最長径の比が３．２であった。
次に、疎水性シリカ微粒子としてヘキサメチルジシラザンによって表面を処理したシリカ微粒子（平均粒径：７ｎｍ）を用い、第１被膜を形成した基材を、疎水性シリカ微粒子１５０ｇと共に、プロペラを備えた一辺が約３００ｍｍの立方体容器中に配置した。次に、プロペラを回転させて疎水性シリカ微粒子を立方体容器内で循環させ、第１被膜の表面に疎水性シリカ微粒子を１０秒間吹き付けることによって第２被膜を形成した。この時の循環空気の風速は約２０ｍ／秒であった。
【００５２】
（実施例３）
平均粒径５ｎｍの親水性シリカ微粒子を含有するコロイダルシリカ（日産化学株式会社製スノーテックＸＳ）、及びフルオロエチレン／ビニルエステル系の扁平状フッ素樹脂粒子（大日本インキ工業株式会社製フルオロネートＦＥＭ−６００）を脱イオン水に配合して混合することによってコーティング組成物を得た。このコーティング組成物において、親水性シリカ微粒子及びフッ素樹脂粒子の含有量を、それぞれ７．５質量％及び２．５質量％とした。
次に、基材として１００ｍｍ×３０ｍｍ×１ｍｍのアルミニウム基材及び石英ガラス基材を用い、上記のコーティング組成物を基材に塗布して乾燥させることによって第１被膜を形成した。この第１被膜中のフッ素樹脂粒子の径をＳＥＭによって測定した結果、最短径に対する最長径の比が３．１であった。
次に、疎水性シリカ微粒子としてヘキサメチルジシラザンによって表面を処理したシリカ微粒子（平均粒径：３２ｎｍ）を用い、第１被膜を形成した基材を、疎水性シリカ微粒子１５０ｇと共に、プロペラを備えた一辺が約３００ｍｍの立方体容器中に配置した。次に、プロペラを回転させて疎水性シリカ微粒子を立方体容器内で循環させ、第１被膜の表面に疎水性シリカ微粒子を１０秒間吹き付けることによって第２被膜を形成した。この時の循環空気の風速は約２０ｍ／秒であった。
【００５３】
（実施例４）
平均粒径５ｎｍの親水性シリカ微粒子を含有するコロイダルシリカ（日産化学株式会社製スノーテックＸＳ）、及びフルオロエチレン／ビニルエステル系の扁平状フッ素樹脂粒子（大日本インキ工業株式会社製フルオロネートＦＥＭ−６００）を脱イオン水に配合して混合することによってコーティング組成物を得た。このコーティング組成物において、親水性シリカ微粒子及びフッ素樹脂粒子の含有量を、それぞれ７．５質量％及び２．５質量％とした。
次に、基材として１００ｍｍ×３０ｍｍ×１ｍｍのアルミニウム基材及び石英ガラス基材を用い、上記のコーティング組成物を基材に塗布して乾燥させることによって第１被膜を形成した。この第１被膜中のフッ素樹脂粒子の径をＳＥＭによって測定した結果、最短径に対する最長径の比が３．２であった。
次に、疎水性シリカ微粒子としてヘキサメチルジシラザンによって表面を処理したシリカ微粒子（平均粒径：３５ｎｍ）を用い、第１被膜を形成した基材を、疎水性シリカ微粒子１５０ｇと平均粒径が０．８ｍｍのガラスビーズ５０ｇとの混合物と共に、プロペラを備えた一辺が約３００ｍｍの立方体容器中に配置した。次に、プロペラを回転させて混合物を立方体容器内で循環させ、第１被膜の表面に混合物を１０秒間吹き付けることによって第２被膜を形成した。この時の循環空気の風速は約２０ｍ／秒であった。
【００５４】
（比較例１）
平均粒径５ｎｍの親水性シリカ微粒子を含有するコロイダルシリカ（日産化学株式会社製スノーテックＸＳ）、及び平均粒径０．２５μｍのフッ素樹脂粒子（三井・デュポンフロロケミカル株式会社製３１ＪＲ）を脱イオン水に配合して混合し、コーティング組成物を得た。このコーティング組成物において、親水性シリカ微粒子及びフッ素樹脂粒子の含有量を、それぞれ６．５質量％及び３．５質量％とした。
次に、基材として１００ｍｍ×３０ｍｍ×１ｍｍのアルミニウム基材及び石英ガラス基材を用い、上記のコーティング組成物を基材に塗布して乾燥させることによって第１被膜を形成した。この第１被膜中のフッ素樹脂粒子の径をＳＥＭによって測定した結果、最短径に対する最長径の比が１．２であった。
次に、疎水性シリカ微粒子としてヘキサメチルジシラザンによって表面を処理したシリカ微粒子（平均粒径：３２ｎｍ）を用い、第１被膜を形成した基材を、疎水性シリカ微粒子１５０ｇと共に、プロペラを備えた一辺が約３００ｍｍの立方体容器中に配置した。次に、プロペラを回転させて疎水性シリカ微粒子を立方体容器内で循環させ、第１被膜の表面に疎水性シリカ微粒子を１０秒間吹き付けることによって第２被膜を形成した。この時の循環空気の風速は約２０ｍ／秒であった。
【００５５】
（比較例２）
平均粒径５ｎｍの親水性シリカ微粒子を含有するコロイダルシリカ（日産化学株式会社製スノーテックＸＳ）、及びフルオロエチレン／ビニルエステル系の扁平状フッ素樹脂粒子（大日本インキ工業株式会社製フルオロネートＦＥＭ−６００）を脱イオン水に配合して混合することによってコーティング組成物を得た。このコーティング組成物において、親水性シリカ微粒子及びフッ素樹脂粒子の含有量を、それぞれ７．５質量％及び２．５質量％とした。
次に、基材として１００ｍｍ×３０ｍｍ×１ｍｍのアルミニウム基材及び石英ガラス基材を用い、上記のコーティング組成物を基材に塗布して乾燥させることによって第１被膜を形成した。この第１被膜中のフッ素樹脂粒子の径をＳＥＭによって測定した結果、最短径に対する最長径の比が３．０であった。
なお、この比較例では、第２被膜は形成しなかった。
【００５６】
上記の実施例１〜４及び比較例１〜２で用いたコーティング組成物の組成を、以下の表１にまとめる。
【００５７】
【表１】
【００５８】
上記の実施例１〜４及び比較例１〜２で得られた被膜について、表面粗さＲａ、透明度、及び初期接触角θをそれぞれ評価した。
表面粗さＲａは、アルミニウム基材に形成した被膜について、ＡＦＭ（セイコー電子株式会社製ＳＰＩ−３７００）を用いて評価した。
透明度は、石英ガラス基材に形成した被膜について、ヘイズメーター（東京電色株式会社製ＴＣ−Ｈ３ＤＰＫ）を用いてヘイズ値を測定することによって評価した。
初期接触角は、アルミニウム基材に形成した被膜を室温（２５℃）にて３日間放置した後、接触角計（共和界面科学株式会社製ＣＸ−１５０型）を用い、内径０．１ｍｍのＰＴＦＥ(ポリテトラフルオロエチレン）コートされた針の先端から約５μＬの水滴を被膜の表面に滴下し、その接触角を測定することによって評価した。
【００５９】
なお、初期接触角の結果は、下記の基準で表す。
１：接触角が１６０°以上のもの
２：接触角が１４０°以上１６０°未満のもの
３：接触角が１２０°以上１４０°未満のもの
４：接触角が１００°以上１２０°未満のもの
５：接触角が１００°未満のもの
上記の各評価の結果を表２に示す。
【００６０】
【表２】
【００６１】
表２の結果からわかるように、実施例１〜４の被膜は、透明度及び初期接触角が良好であり、撥水性能及び透明性の両方に優れていた。これは、第１被膜が基材と第２被膜との密着性を高めると共に、第２被膜が微細な凹凸構造を表面に形成して撥水性能を高めつつ光散乱を防止していることに起因していると考えられる。特に、実施例４の被膜は、撥水性能及び透明性の両方が最も優れていた。また、実施例３の結果からわかるように、疎水性シリカ微粒子の平均粒径が大きくなると、第２被膜の表面粗さが高くなるため、光散乱が生じ易くなる傾向にあり、透明度がわずかに低くなった。
一方、比較例１の被膜は、初期接触角は良好であったが、透明度が低かった。これは、第１被膜中のフッ素樹脂粒子の扁平度が低いため、第１被膜の平滑性が十分に得られず、光散乱が多くなったためであると考えられる。また、比較例２の被膜は、第２被膜を形成していないため、撥水性能が十分に得られなかった。
【００６２】
以上の結果からわかるように、本発明によれば、撥水性能及び透明性の両方に優れた撥水膜を有する撥水性部材及びその製造方法を提供することができる。
【符号の説明】
【００６３】
１ 基材、２ 撥水膜、３ 第１被膜、４ 第２被膜、５ 親水性シリカ微粒子、６ フッ素樹脂粒子、７ 疎水性シリカ微粒子。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撥水性部材及びその製造方法、並びに空調機室外機に関し、特に、撥水性が要求される各種電気機器に用いられる撥水性部材及びその製造方法、並びに空調機室外機に関する。
【背景技術】
【０００２】
撥水性表面は、ケイ素系撥水剤やフッ素系撥水剤などの撥水剤を用いて表面処理を行うことによって形成されることが一般に知られており、従来、衣料品、車のガラス、塗装などにおいて、水の接触角が１００〜１１０°程度の撥水性表面が実用化されている。また最近では、所定の構造を有する撥水膜を形成することにより、水の接触角が１５０°以上の極めて高い撥水性が得られることも知られている。
【０００３】
このような撥水膜の形成方法としては、いくつかの方法が提案されている。例えば、特許文献１では、フッ素樹脂粉末と、バインダーと、フッ素オイルや界面活性剤などの添加剤と、酸化チタン粉末とを含むコーティング組成物を用いて撥水膜を形成する方法が提案されている。また、特許文献２では、光触媒粒子と、撥水性フッ素樹脂と、シリコーン前駆体とを含むコーティング組成物を用いて撥水膜を形成する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−８８０６１号公報
【特許文献２】特開平１０−２３７４３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１のコーティング組成物は、水の接触角が１５０°以上の撥水膜を形成することができるものの、撥水膜の表面での光の散乱が多く、透明な撥水膜を与えないという問題がある。また、特許文献２のコーティング組成物は、所望の撥水性能を得るために撥水膜の膜厚を厚くする必要があるため、撥水膜が白濁化してしまい、透明な撥水膜を与えなという問題がある。また、この撥水膜は最表面に光触媒粒子が存在するため、十分な撥水性能を得ることができない場合もある。
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、撥水性能及び透明性の両方に優れた撥水膜を有する撥水性部材及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、上記のような問題を解決すべく鋭意研究した結果、疎水性シリカ被膜を形成することで微細な凹凸構造を表面に形成して撥水性能を高めつつ光散乱を防止し得ると共に、この疎水性シリカ被膜の下地層として、最短径に対する最長径の比が特定の範囲の扁平状のフッ素樹脂粒子を含有する親水性シリカ被膜を形成することで、基材と疎水性シリカ被膜との密着性を高め得ることを見出した。
【０００７】
すなわち、本発明は、基材と、前記基材の表面を被覆する撥水膜とを有する撥水性部材であって、前記撥水膜は、親水性シリカ微粒子からなる親水性シリカ被膜中に、最短径に対する最長径の比が３以上８以下である扁平状のフッ素樹脂粒子を含む第１被膜と、前記第１被膜の表面に形成された、疎水性シリカ微粒子からなる疎水性シリカ被膜である第２被膜とから構成されることを特徴とする撥水性部材である。
また、本発明は、親水性シリカ微粒子及びフッ素樹脂を水性媒体中に含むコーティング組成物を基材に塗布及び乾燥し、親水性シリカ微粒子からなる親水性シリカ被膜中に、最短径に対する最長径の比が３以上８以下である扁平状のフッ素樹脂粒子を含む第１被膜を形成する工程と、前記第１被膜の表面に疎水性シリカ微粒子を接触させ、疎水性シリカ微粒子からなる疎水性シリカ被膜である第２被膜を形成する工程とを含むことを特徴とする撥水性部材の製造方法である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、撥水性能及び透明性の両方に優れた撥水膜を有する撥水性部材及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１の撥水性部材の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
以下、図面を参照して本実施の形態の撥水性部材を説明する。
図１において、撥水性部材は、基材１と、基材１の表面を被覆する撥水膜２とから構成される。撥水膜２は、第１被膜３と第２被膜４とから構成される。第１被膜３は、親水性シリカ微粒子５からなる親水性シリカ被膜中にフッ素樹脂粒子６を含む。また、第２被膜４は、疎水性シリカ微粒子７からなる疎水性シリカ被膜４である。ここで、本明細書において「親水性シリカ微粒子５」とは、表面を疎水処理していない一般的なシリカ微粒子を意味し、「疎水性シリカ微粒子７」とは、表面を疎水処理したシリカ微粒子を意味する。
【００１１】
第１被膜３を構成する親水性シリカ微粒子５としては、特に限定されず、公知のものを用いることができる。親水性シリカ微粒子５は、チタニアやアルミナなどの他の親水性無機微粒子に比べて、プラスチックやガラスなどに近い屈折率を有する。そのため、親水性シリカ微粒子５から形成される親水性シリカ被膜は、下地との界面や表面の光反射によって白くなったり、ぎらついた状態となったりし難い。この効果は、親水性シリカ微粒子５の粒径が小さいほど高くなる。
【００１２】
親水性シリカ微粒子５の平均粒径は、光散乱式の粒度分布計で測定した場合に、５ｎｍ以上２５ｎｍ以下であることが好ましい。この範囲内の平均粒径を有する親水性シリカ微粒子５は、第１被膜３を形成するためのコーティング組成物において、１つの親水性シリカ微粒子５あたり、親水性シリカ微粒子５の約１５質量％〜３０質量％に相当する表面部分が水性媒体（例えば、水）に溶解した状態となる。このような状態の親水性シリカ微粒子５は、バインダーとしての作用を有するため、第１被膜３の強度を高めることができる。
【００１３】
親水性シリカ微粒子５の平均粒径が２５ｎｍを超えると、水性媒体に溶解した状態のシリカ成分の割合が少なくなり、バインダーとしての作用が十分に得られないことがある。その結果、第１被膜３の強度が十分に得られず、クラックなどの欠陥が生じることがある。しかしながら、別途バインダーをコーティング組成物に配合すれば、平均粒径が２５ｎｍを超える親水性シリカ微粒子５を用いることができる。このとき使用可能なバインダーとしては、特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。一方、親水性シリカ微粒子５の平均粒径が５ｎｍ未満であると、水性媒体に溶解した状態のシリカ成分の割合が多くなり、コーティング組成物中で親水性シリカ微粒子同士が凝集してしまうことがある。その結果、コーティング組成物の安定性が十分に得られないことがある。
【００１４】
第１被膜３を構成するフッ素樹脂粒子６としては、特に限定されず、公知のものを用いることができる。フッ素樹脂粒子６の例としては、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体）、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）、ＥＴＦＥ（エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体）、ＥＣＴＦＥ（エチレン・クロロトリフルオロエチレン共重合体）、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ＰＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルオロエチレン）、ＰＶＦ（ポリフッ化ビニル）、これらの共重合体及び混合物、又はこれらのフッ素樹脂に他の樹脂を混合したものなどから形成された粒子が挙げられる。これらのフッ素樹脂粒子６は、単独又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００１５】
第１被膜３におけるフッ素樹脂粒子６の形状は扁平状である。ここで、本明細書における「扁平状」とは、一部の径が他の径に比べて短くなっている形状を意味し、例えば、円盤状、板状、棒状などが挙げられる。
扁平状のフッ素樹脂粒子６において、最短径に対する最長径の比（最長径／最短径）は３以上８以下である。ここで、本明細書における扁平状のフッ素樹脂粒子４の「最長径」及び「最短径」とは、第１被膜３又は第１被膜３から単離したフッ素樹脂粒子６の径をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）によって観察し、その画像に基づいて測定されるフッ素樹脂粒子６の径の最大値及び最小値をそれぞれ意味する。最短径に対する最長径の比が３未満であると、第１被膜３の表面の凹凸構造が大きくなり、光散乱が大きくなって白濁化してしまう。一方、最短径に対する最長径の比が８を超えると、第１被膜３の表面に凹凸構造が形成され易くなり、第１被膜３の表面に第２被膜４を形成し難くなる。
【００１６】
扁平状のフッ素樹脂粒子６において、最短径（例えば、板状では厚さ、棒状では太さ）は、特に限定されないが、好ましくは２０ｎｍ以上０．５μｍ以下である。最短径が２０ｎｍ未満であると、第１被膜３の表面に凹凸構造が形成され易くなり、第１被膜３の表面に第２被膜４を形成し難くなることがある。一方、最短径が０．５μｍを超えると、第１被膜３の表面の凹凸構造が大きくなり、光散乱が大きくなって白濁化してしまうことがある。
【００１７】
第１被膜３における扁平状のフッ素樹脂粒子６と親水性シリカ微粒子５との質量比は、特に限定されないが、好ましくは１０：９０〜５０：５０、より好ましくは２５：７５である。このような質量比であれば、第１被膜３の透明性と平滑性とをバランス良く得ることができる。
【００１８】
第１被膜３の厚さは、特に限定されないが、好ましくは０．１μｍ以上１．５μｍ以下である。第１被膜３の厚さが０．１μｍ未満であると、表面の平滑性を十分に高めることができないことがある。一方、第１被膜３の厚さが１．５μｍを超えると、第１被膜３にクラックやボイドなどの欠陥が生じ易く、透明性が低下することがある。
【００１９】
第１被膜３が形成される基材１としては、特に限定されず、撥水性能が要求される製品中の各種部品に用いることができる。撥水性能が要求される製品としては、例えば、空調機室外機の熱交換器や、エレベータ、冷蔵庫、太陽電池、レドームなどの電気機器が挙げられる。各種部品の基材１としては、例えば、ポリプロピレン、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、ＡＳＧ樹脂などのプラスチック基材や、ステンレス、アルミニウムなどの金属基材、ガラス基材などが挙げられる。これらの基材１は、第１被膜３との接着強度が良好である。
【００２０】
上記のような第１被膜３は、親水性シリカ微粒子５と、フッ素樹脂粒子６を与えるフッ素樹脂とを水性媒体中に含むコーティング組成物を用いて形成することができる。
コーティング組成物に使用可能な水性媒体としては、特に限定されず、一般に水である。水としては、特に限定されないが、水に含まれる２価以上のイオン性不純物（例えば、カルシウムイオンやマグネシウムイオンなど）の量が多い場合には、親水性シリカ微粒子５の平均粒径が小さかったり、濃度が高かったりすると、新水性シリカ微粒子５の凝集が生じることがある。そのため、水中の２価以上のイオン性不純物の量は、好ましくは２００ｐｐｍ以下、より好ましくは５０ｐｐｍ以下であり、脱イオン水を用いることが望ましい。ただし、親水性シリカ微粒子５の凝集などが生じない場合は、水道水などの使用も可能である。
【００２１】
コーティング組成物における親水性シリカ微粒子５の含有量は、好ましくは０．５質量％以上３０質量％以下、より好ましくは１質量％以上２５質量％以下である。親水性シリカ微粒子５の含有量が０．５質量％未満であると、所望の膜厚の第１被膜３を形成することが難しくなる場合がある。一方、親水性シリカ微粒子５の含有量が３０質量％を超えると、第１被膜３の光散乱が多くなって白濁化してしまうことがある。
【００２２】
扁平状のフッ素樹脂粒子６を与えるフッ素樹脂の形状は、コーティング組成物中では特に限定されず、扁平状のみならず、球状などの各種形状であってもよい。フッ素樹脂がコーティング組成物中で固体（粒子）として存在するなら、光散乱式の粒度分布計で測定した場合に、一次粒子の平均粒径が、好ましくは０．０５μｍ以上１μｍ以下、より好ましくは０．１μｍ以上０．５μｍ以下である。平均粒径が０．０５μｍ未満のフッ素樹脂の粒子は製造することが難しく、また、平均粒径が１μｍを超えると、第１被膜３の凹凸構造が大きくなり、第１被膜３の透明性や耐久性が低下してしまうことがある。
【００２３】
コーティング組成物におけるフッ素樹脂の含有量は、好ましくは０．５質量％以上１０質量％以下、より好ましくは２．０質量％以上８．０質量％以下である。フッ素樹脂の含有量が０．５質量％未満であると、第１被膜３の平滑性が十分に得られないことがある。一方、フッ素樹脂の含有量が１０質量％を超えると、第２被膜の膜厚を厚くしなければならない場合があり、光散乱が多くなって透明性が低下することがある。
なお、コーティング組成物におけるフッ素樹脂と親水性シリカ微粒子５との質量比は、第１被膜３におけるフッ素樹脂粒子６と親水性シリカ微粒子５との質量比と同じである。
【００２４】
第１被膜３においてフッ素樹脂粒子６を扁平状にする方法としては、特に限定されず、公知の方法によって行うことができる。
例えば、親水性シリカ微粒子５及びフッ素樹脂粒子６を水性媒体中に含むコーティング組成物を湿式のジェットミルなどを用いて激しく攪拌することによって、コーティング組成物中でフッ素樹脂粒子６を扁平状に予め変形させることができる。この方法によれば、コーティング組成物に溶剤を配合する必要がないため、環境面及びコスト面において有利である。なお、このコーティング組成物では、フッ素樹脂粒子６同士の凝集を抑制するために、界面活性剤を添加したり、フッ素樹脂粒子６の濃度を低くしたりすることが好ましい。界面活性剤としては特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。また、攪拌条件は、特に限定されず、使用する攪拌装置に応じて適宜設定すればよい。
【００２５】
或いは、親水性シリカ微粒子５及びフッ素樹脂粒子６を水性媒体中に含むコーティング組成物を基材１に塗布及び乾燥した後、加熱処理を行うことによってフッ素樹脂粒子６を溶解させて扁平状に変形させてもよい。この方法の場合も、コーティング組成物に溶剤を配合する必要がないため、環境面及びコスト面において有利である。また、加熱処理を行うことにより、表面に凸状に露出していたフッ素樹脂粒子６が溶解して平坦化するため、第１被膜３の平滑性を高めることができる。また、親水性シリカ微粒子５とフッ素樹脂粒子６との界面に、親水性シリカ微粒子５とフッ素樹脂とを含む混合層を形成することができるため、第１被膜３の平滑性や強度をより一層高めることができる。
加熱処理の加熱温度は、フッ素樹脂の種類に応じて設定する必要があるが、好ましくは１００℃以上２５０℃以下である。加熱温度が１００℃未満であると、フッ素樹脂粒子６が十分に溶解しないことがある。一方、加熱温度が２５０℃を超えると、フッ素樹脂粒子６が分解してしまうことがある。
【００２６】
或いは、フッ素樹脂を溶解させた油相と水相とからなる水中油型エマルションに親水性シリカ微粒子５を分散してなるコーティング組成物を用いてもよい。この方法を用いる場合、フッ素樹脂としては、フルオロエチレン−ビニルエーテル共重合体、ＰＶＤＦなどの溶剤に可溶性のものを使用する必要がある。この場合、溶剤としては、キシレン、トルエン、各種フッ素系溶剤などの非水系溶剤を用いることができる。このようなコーティング組成物を用いる場合、乾燥時に油相から溶剤が蒸発する過程で扁平状のフッ素樹脂粒子６が形成される。また、親水性シリカ微粒子５とフッ素樹脂粒子６との界面に、親水性シリカ微粒子５とフッ素樹脂とを含む混合層を形成することができるため、第１被膜３の平滑性や強度をより一層高めることができる。
【００２７】
このコーティング組成物中の油相の液滴の粒径は、光散乱式の粒度分布計で測定した場合に、好ましくは０．２μｍ以上３０μｍ以下である。液滴の粒径が０．２μｍ未満であると、第１被膜３におけるフッ素樹脂粒子６の部分が小さくなりすぎ、第１被膜３の平滑性が十分に得られないことがある。一方、液滴の粒径が３０μｍを超えると、第１被膜３の表面の凹凸構造が大きくなり、第１被膜３の透明性や耐久性が低下してしまうことがある。
【００２８】
コーティング組成物は、濡れ性や基材１との密着性を向上させる観点から、界面活性剤や有機溶剤などをさらに含有させてもよい。また、コーティング組成物は、カップリング剤やシラン化合物を含有することもでき、これらを添加した場合には、上記の効果の他に、第１被膜３の透明性や強度を向上させることができる。
界面活性剤としては、特に限定されないが、例えば、各種のアニオン系又はノニオン系の界面活性剤が挙げられる。この界面活性剤の中でも、ポリオキシプロピレン−ポリオキシエチレンブロックポリマーやポリカルボン酸型アニオン系界面活性剤などの起泡性の低い界面活性剤は使用し易いので好ましい。
有機溶剤としては、特に限定されないが、例えば、各種のアルコール系、グリコール系、エステル系、エーテル系などのものが挙げられる。
【００２９】
カップリング剤としては、特に限定されないが、例えば、３−（２−アミノエチル）アミノプロピルトリメトキシシランなどのアミノ系、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシランなどのエポキシ系、３−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシランなどのメタクリロキシ系やメルカプト系、スルフィド系、ビニル系、ウレイド系などが挙げられる。
シラン化合物としては、特に限定されないが、例えば、トリフルオロプロピルトリメトキシランやメチルトリクロロシランなどのハロゲン含有物、ジメチルジメトキシシランやメチルトリメトキシシランなどのアルキル基含有物、１，１，１，３，３，３−ヘキサメチルジシラザンなどのシラザン化合物、メチルメトキシシロキサンなどのオリゴマーが挙げられる。
上記の任意成分の含有量は、本発明の効果を阻害しない範囲であれば、特に限定されず、選択した成分にあわせて適宜調整すればよい。
【００３０】
上記のような成分を含有するコーティング組成物の調製方法は、特に限定されず、公知の方法に準じて行うことができる。例えば、コーティング組成物は、次のようにして調製することができる。
まず、親水性シリカ微粒子５の分散液を調製する。この分散液は、親水性シリカ微粒子５が水性媒体中に分散されたものであればよく、市販のもの（例えば、コロイダルシリカなど）を用いてもよい。次に、この分散液にフッ素樹脂粒子４やその他の成分を配合して混合攪拌すればよい。
【００３１】
基材１に第１被膜３を形成する方法としては、上記のコーティング組成物を公知の塗布方法によって基材１に塗布した後、乾燥させればよい。塗布方法としては、特に限定されず、浸漬、スプレー、刷毛塗りなどが挙げられる。
また、ムラが少ない第１被膜３を得るため、気流などを用いて余分なコーティング組成物を基材１から除去してもよい。また、浸漬の場合にはコーティング組成物から基材１をゆっくり引き上げたり、浸漬やかけ塗りの場合には基材１を回転させるなどして余分なコーティング組成物を振り切ったりすることで、第１被膜３のムラを少なくすることができる。さらに、より確実に第１被膜３のムラを少なくしたり、第１被膜３を厚くしたい場合には、上記の操作を繰り返してもよい。
乾燥は、室温（２５℃）で行うことができるが、加熱して行ってもよい。室温で乾燥させる場合、気流下で乾燥させることにより、乾燥を促進させることができる。また、加熱して乾燥させる場合、温風の吹き付けを行ったり、乾燥炉中で乾燥させればよい。
【００３２】
第１被膜３の表面には、第２被膜４が形成される。第１被膜３及び第２被膜４は共にシリカ微粒子をベースとする被膜であるため、これらの被膜の間の密着性を高めることができる。
第２被膜４を構成する疎水性シリカ微粒子７としては、特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。具体的には、疎水性シリカ微粒子７として、シリカ微粒子を疎水処理したものを用いることができる。
疎水処理が行われるシリカ微粒子としては、特に限定されず、乾式法（例えば、燃焼法）、湿式法（例えば、ゾルゲル法や沈降法）などにより製造される各種シリカ微粒子を用いることができる。また、シリカ微粒子は、一部又は全部が溶融したシリカ微粒子であってもよい。
【００３３】
ここで、乾式法シリカは、四塩化ケイ素などのケイ素化合物を酸水素炎中で燃焼させることによって一般的に製造することができ、フュームドシリカとも称されている。乾式法シリカは製造条件を変えることによって約５０〜５００ｍ２／ｇの範囲の比表面積を有する粒子を得ることができる。比表面積から計算されるシリカ粒子の平均粒径は、約５〜２００ｎｍの範囲であるが、通常は１μｍ以上の凝集体として存在している。
湿式法シリカは、ケイ酸ソーダを鉱酸で中和することによって溶液中でシリカを析出させることによって一般に製造することができ、ホワイトカーボンとも称されている。また、鉱酸の代わりにケイ酸ソーダを酸で中和するゾルゲル法を用いて製造することもできる。湿式法シリカもまた、製造条件を変えることによって約５０〜１０００ｍ２／ｇの範囲の比表面積を有する粒子を得ることができる。この湿式法シリカ粒子は、平均粒径が約３〜５０ｎｍの微粒子が合成途中で凝集した凝集粒子であると考えられている。湿式法シリカ微粒子は、通常、中和反応後に濾過や洗浄を行い、乾燥後、必要により粉砕することによって得ることができる。一般的に、入手可能な湿式法シリカ微粒子の平均粒子径は１μｍ〜数百μｍである。
【００３４】
疎水処理が行われるシリカ微粒子としては、上記の各種シリカ微粒子の中から、用途に応じて適切な平均粒径を有するものを選択して用いればよい。入手容易性の観点からは、乾式法シリカ微粒子を用いることが好ましい。
【００３５】
シリカ微粒子の疎水処理は、特に限定されず、当該技術分野において公知の方法に従って行うことができるが、トリメチルシリル化剤を用いて疎水処理を行うことが好ましい。トリメチルシリル化剤としては、特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。トリメチルシリル化剤の例としては、トリメチルシラノール、トリメチルメトキシシラン、トリメチルクロロシラン、アミノメチルトリメチルシラン、ヘキサメチルジシラザン、ジメチルアミノトリメチルシラン、ジエチルアミノトリメチルシランが挙げられる。これらの中でも、ヘキサメチルジシラザンを用いることが好ましい。これらのトリメチルシリル化剤は、単独又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００３６】
疎水性シリカ微粒子７の平均粒径は、５ｎｍ以上３５ｎｍ以下であることが好ましい。ここで、本明細書における「疎水性シリカ微粒子７の平均粒径」とは、レーザー光散乱式又は動的光散乱式の粒度分布計で測定した時の疎水性シリカ微粒子７の一次粒子の平均粒径の値を意味する。疎水性シリカ微粒子７の平均粒径が５ｎｍ未満であると、微細な凹凸構造を第２被膜４の表面に十分に形成することができない場合がある。その結果、水との接触面積が大きくなり、所望の撥水性能が得られないことがある。一方、疎水性シリカ微粒子７の平均粒径が３５ｎｍを超えると、表面の凹凸構造が大きくなりすぎてしまうことがある。その結果、第２被膜４の光散乱が多くなって透明性が低下したり、第２被膜４の耐久性が低下してしまうことがある。
【００３７】
第２被膜４の厚さは、特に限定されないが、好ましくは５ｎｍ以上５０ｎｍ以下である。第２被膜４の厚さが５ｎｍ未満であると、撥水性能が十分に得られないことがある。一方、第２被膜４の厚さが５０ｎｍを超えると、光散乱が多くなって透明性が低下したり、第２被膜４の耐久性が低下してしまうことがある。
【００３８】
第２被膜４は、第１被膜３の表面に疎水性シリカ微粒子７を接触させることによって形成することができる。第１被膜３の表面に疎水性シリカ微粒子７を接触させる方法としては、特に限定されず、公知の方法に準じて行うことができる。例えば、疎水性シリカ微粒子７を特定の押圧で第１被膜３の表面と接触させればよい。疎水性シリカ微粒子７を第１被膜３の表面と接触させる方法としては、特に限定されず、各種方法を用いることができる。例えば、疎水性シリカ微粒子７を第１被膜３の表面に擦り付けたり、吹き付けたりすればよい。
【００３９】
疎水性シリカ微粒子７の押圧は、第１被膜３の形状や疎水性シリカ微粒子７の状態で異なるために一義的に定義することは難しいが、一般的には５ｇ／ｃｍ２以上５００ｇ／ｃｍ２以下、好ましくは１０ｇ／ｃｍ２以上２００ｇ／ｃｍ２以下である。この範囲の押圧であれば、第１被膜３の表面に疎水性シリカ微粒子７を安定且つ強固に付着させて均質な第２被膜４を形成することができる。疎水性シリカ微粒子７の押圧が５ｇ／ｃｍ２未満であると、第１被膜３に疎水性シリカ微粒子７を安定且つ強固に付着させることできない場合がある。一方、疎水性シリカ微粒子７の押圧が５００ｇ／ｃｍ２を超えると、第１被膜３を破壊してしまうことがある。
【００４０】
疎水性シリカ微粒子７を第１被膜３の表面に擦り付ける方法としては、特に限定されないが、例えば、第１被膜３の表面に疎水性シリカ微粒子７を適用した後、刷毛、織布や不織布などの繊維、スポンジなどの柔軟材料、スキージやローラなどを用いて擦り付ければよい。或いは、疎水性シリカ微粒子７が入った容器中に第１被膜３が形成された基材１を押し付けた後、基材１を移動又は振動させればよい。これらの方法によれば、第１被膜３の表面に疎水性シリカ微粒子７を安定且つ強固に付着させて均質な第２被膜４を形成することができる。
【００４１】
疎水性シリカ微粒子７を第１被膜３の表面に吹き付ける方法としては、特に限定されないが、例えば、プロペラを備えた容器中に、第１被膜３が形成された基材１及び疎水性シリカ微粒子７を配置した後、プロペラを回転させることによって疎水性シリカ微粒子７を容器内で循環させ、この疎水性シリカ微粒子７を含む循環気流を第１被膜３の表面に吹き付ければよい。或いは、噴霧装置などを用いて疎水性シリカ微粒子７を含む気流を第１被膜３の表面に吹き付ければよい。特に、基材１が複雑な形状である場合、疎水性シリカ微粒子７を第１被膜３の表面に擦り付ける方法を用いると、第１被膜３の表面に疎水性シリカ微粒子７を十分に接触させることが困難であったり、時間がかかったりすることがあると共に、疎水性シリカ微粒子７の押圧が局所的に大きくなり易い。従って、これらの欠点を回避する観点からは、疎水性シリカ微粒子７を第１被膜３の表面に吹き付ける方法を用いることが好ましい。
【００４２】
疎水性シリカ微粒子７を第１被膜３の表面に吹き付ける場合、気流の速度は、特に限定されず、使用する疎水性シリカ微粒子７の種類に応じて適宜調整すればよい。気流の速度は、一般に５ｍ／秒以上４０ｍ／秒以下、好ましくは１０ｍ／秒以上３５ｍ／秒以下である。気流の速度が５ｍ／秒未満であると、疎水性シリカ微粒子７を気流で吹き付けることが困難であることがある。気流の速度が４０ｍ／秒を超えると、第１被膜３を破壊してしまうことがある。
【００４３】
また、一般に、疎水性シリカ微粒子７は小さいため、気流などを用いて第１被膜３の表面と接触させても、第１被膜３の表面に疎水性シリカ微粒子７が付着し難い場合がある。そこで、第１被膜３の表面に疎水性シリカ微粒子７を接触させる際に、疎水性シリカ微粒子７と共に特定の粒状物質を用いることにより、第１被膜３の表面に対する疎水性シリカ微粒子７の付着を促進させることができる。また、特定の粒状物質を用いれば、第１被膜３の表面に過剰に付着した疎水性シリカ微粒子７を除去することもできる。
【００４４】
疎水性シリカ微粒子７と共に用いられる粒状物質としては、特に限定されず、当該技術分野において公知のものを使用することができる。粒状物質の例としては、ポリプロピレン（ＰＰ）、ＰＳ（ポリスチレン）などの樹脂、ガラス、セラミック、金属などが挙げられる。これらは単独又は２種以上を混合して用いることができる。特に、樹脂は、第１被膜３の表面を傷付けることが少ないため好ましい。また、ガラス、セラミック、金属などは、比重が大きいため、弱い押力でも処理が可能であると共に、帯電等が起こり難く、取扱いが容易であるため好ましい。
【００４５】
粒状物質の平均粒径は、０．２ｍｍ以上５ｍｍ以下、好ましくは０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下である。ここで、本明細書における「粒状物質の平均粒径」とは、レーザー光散乱式又は動的光散乱式の粒度分布計で測定した時の一次粒子の平均粒径の値を意味する。ただし、これらの装置で測定できない大きな粒径のものは、顕微鏡などを用いて測定した値である。粒状物質の平均粒径が０．２ｍｍ未満又は５ｍｍ以上であると、疎水性シリカ微粒子７の付着を促進させる効果が十分に得られないことがある。
【００４６】
疎水性シリカ微粒子７と粒状物質との混合割合は、疎水性シリカ微粒子７及び粒状物質の比重に応じて適宜調整する必要がある。すなわち、粒状物質の比重が疎水性シリカ微粒子７の比重よりも小さい場合、疎水性シリカ微粒子７と粒状物質との混合割合は、好ましくは２：９８〜９０：１０、より好ましくは１０：９０〜８０：２０である。当該範囲よりも疎水性シリカ微粒子７が少ないと、疎水性シリカ微粒子７の付着に時間がかかりすぎてしまうと共に、処理中に第１被膜３が損傷してしまうことがある。一方、当該範囲よりも粒状物質が少ないと、粒状物質を添加することによる効果が十分に得られないことがある。また、粒状物質の比重が疎水性シリカ微粒子７の比重よりも大きい場合、疎水性シリカ微粒子７と粒状物質との混合割合は、好ましくは１０：９０〜９８：２、より好ましくは３０：７０〜８０：２０である。当該範囲よりも疎水性シリカ微粒子７が少ないと、疎水性シリカ微粒子７が第１被膜３の表面に過剰に付着してしまい、光散乱が多くなって白濁化してしまうことがある。一方、当該範囲よりも粒状物質が少ないと、粒状物質を添加することによる効果が十分に得られないことがある。
【００４７】
また、疎水性シリカ微粒子７を粒状物質と共に第１被膜３の表面に吹き付ける場合、気流の速度も、疎水性シリカ微粒子７及び粒状物質の比重に応じて適宜調整する必要がある。すなわち、粒状物質の比重が疎水性シリカ微粒子７の比重よりも小さい場合、気流の速度は、好ましくは５ｍ／秒以上４０ｍ／秒以下、好ましくは１０ｍ／秒以上３５ｍ／秒以下である。気流の速度が５ｍ／秒未満であると、疎水性シリカ微粒子７を気流で吹き付けることが困難であることがある。一方、気流の速度が４０ｍ／秒を超えると、第１被膜３を破壊してしまうことがある。また、粒状物質の比重が疎水性シリカ微粒子７の比重よりも大きい場合、気流の速度は、好ましくは５ｍ／秒以上３５ｍ／秒以下、より好ましくは１０ｍ／秒以上３０ｍ／秒以下である。気流の速度が５ｍ／秒未満であると、疎水性シリカ微粒子７を気流で吹き付けることが困難であることがある。一方、気流の速度が３５ｍ／秒を超えると、第１被膜３を破壊してしまうことがある。
【００４８】
上記のようにして形成される第１被膜３及び第２被膜４を有する撥水膜２は、一般に、６０ｎｍ以上１２０ｎｍ以下の表面粗さ（Ｒａ）を有する。この撥水膜２を具備する撥水性部材は、第１被膜３が基材と第２被膜４との密着性を高め、第２被膜４が微細な凹凸構造を表面に形成して撥水性能を高めつつ光散乱を防止しているので、撥水性能及び透明性の両方に優れている。
【００４９】
このような撥水性部材は、撥水性能及び透明性が要求される空気調和機の室外機（以下、「空調機室外機」という）の部品に用いるのに最適である。
一般に、空調機室外機は、圧縮機、送風機、熱交換器及び筐体を備えているが、これらの各部品には撥水性能が要求される。従って、これらの部品の少なくとも１つの表面に、上記の撥水膜を形成することが好ましい。このような撥水膜を形成することで、これらの部品の性能低下を防止すると共に意匠性を確保することができる。特に、熱交換器においては着霜防止効果、筐体においては着雪防止効果などを得ることができる。
【実施例】
【００５０】
以下、実施例及び比較例により本発明の詳細を説明するが、これらによって本発明が限定されるものではない。
（実施例１）
平均粒径５ｎｍの親水性シリカ微粒子を含有するコロイダルシリカ（日産化学株式会社製スノーテックＸＳ）、平均粒径０．２５μｍの球状フッ素樹脂粒子（三井・デュポンフロロケミカル株式会社製３１ＪＲ）、及びＮ−メチルピロリドンを脱イオン水に配合して混合した後、湿式微粒化装置（吉田機械興業株式会社製ナノマイザー）を用い、１５０ＭＰａ、１パスの条件で攪拌処理した。この混合物において、親水性シリカ微粒子、フッ素樹脂粒子、及びＮ−メチルピロリドンの含有量を、それぞれ３５質量％、１５質量％及び３質量％とした。その後、この混合物を、脱イオン水で５倍に希釈し、コーティング組成物を得た。
次に、基材として１００ｍｍ×３０ｍｍ×１ｍｍのアルミニウム基材及び石英ガラス基材を用い、上記のコーティング組成物を基材に塗布して乾燥させることによって第１被膜を形成した。この第１被膜中のフッ素樹脂粒子の径をＳＥＭによって測定した結果、最短径に対する最長径の比が３．０であった。
次に、疎水性シリカ微粒子としてヘキサメチルジシラザンによって表面を処理したシリカ微粒子（平均粒径：７ｎｍ）を用い、第１被膜を形成した基材を、疎水性シリカ微粒子１５０ｇと共に、プロペラを備えた一辺が約３００ｍｍの立方体容器中に配置した。次に、プロペラを回転させて疎水性シリカ微粒子を立方体容器内で循環させ、第１被膜の表面に疎水性シリカ微粒子を１０秒間吹き付けることによって第２被膜を形成した。この時の循環空気の風速は約２０ｍ／秒であった。
【００５１】
（実施例２）
平均粒径５ｎｍの親水性シリカ微粒子を含有するコロイダルシリカ（日産化学株式会社製スノーテックＸＳ）、及びフルオロエチレン／ビニルエステル系の扁平状フッ素樹脂粒子（大日本インキ工業株式会社製フルオロネートＦＥＭ−６００）を脱イオン水に配合して混合することによってコーティング組成物を得た。このコーティング組成物において、親水性シリカ微粒子及びフッ素樹脂粒子の含有量を、それぞれ７．５質量％及び２．５質量％とした。
次に、基材として１００ｍｍ×３０ｍｍ×１ｍｍのアルミニウム基材及び石英ガラス基材を用い、上記のコーティング組成物を基材に塗布して乾燥させることによって第１被膜を形成した。この第１被膜中のフッ素樹脂粒子の径をＳＥＭによって測定した結果、最短径に対する最長径の比が３．２であった。
次に、疎水性シリカ微粒子としてヘキサメチルジシラザンによって表面を処理したシリカ微粒子（平均粒径：７ｎｍ）を用い、第１被膜を形成した基材を、疎水性シリカ微粒子１５０ｇと共に、プロペラを備えた一辺が約３００ｍｍの立方体容器中に配置した。次に、プロペラを回転させて疎水性シリカ微粒子を立方体容器内で循環させ、第１被膜の表面に疎水性シリカ微粒子を１０秒間吹き付けることによって第２被膜を形成した。この時の循環空気の風速は約２０ｍ／秒であった。
【００５２】
（実施例３）
平均粒径５ｎｍの親水性シリカ微粒子を含有するコロイダルシリカ（日産化学株式会社製スノーテックＸＳ）、及びフルオロエチレン／ビニルエステル系の扁平状フッ素樹脂粒子（大日本インキ工業株式会社製フルオロネートＦＥＭ−６００）を脱イオン水に配合して混合することによってコーティング組成物を得た。このコーティング組成物において、親水性シリカ微粒子及びフッ素樹脂粒子の含有量を、それぞれ７．５質量％及び２．５質量％とした。
次に、基材として１００ｍｍ×３０ｍｍ×１ｍｍのアルミニウム基材及び石英ガラス基材を用い、上記のコーティング組成物を基材に塗布して乾燥させることによって第１被膜を形成した。この第１被膜中のフッ素樹脂粒子の径をＳＥＭによって測定した結果、最短径に対する最長径の比が３．１であった。
次に、疎水性シリカ微粒子としてヘキサメチルジシラザンによって表面を処理したシリカ微粒子（平均粒径：３２ｎｍ）を用い、第１被膜を形成した基材を、疎水性シリカ微粒子１５０ｇと共に、プロペラを備えた一辺が約３００ｍｍの立方体容器中に配置した。次に、プロペラを回転させて疎水性シリカ微粒子を立方体容器内で循環させ、第１被膜の表面に疎水性シリカ微粒子を１０秒間吹き付けることによって第２被膜を形成した。この時の循環空気の風速は約２０ｍ／秒であった。
【００５３】
（実施例４）
平均粒径５ｎｍの親水性シリカ微粒子を含有するコロイダルシリカ（日産化学株式会社製スノーテックＸＳ）、及びフルオロエチレン／ビニルエステル系の扁平状フッ素樹脂粒子（大日本インキ工業株式会社製フルオロネートＦＥＭ−６００）を脱イオン水に配合して混合することによってコーティング組成物を得た。このコーティング組成物において、親水性シリカ微粒子及びフッ素樹脂粒子の含有量を、それぞれ７．５質量％及び２．５質量％とした。
次に、基材として１００ｍｍ×３０ｍｍ×１ｍｍのアルミニウム基材及び石英ガラス基材を用い、上記のコーティング組成物を基材に塗布して乾燥させることによって第１被膜を形成した。この第１被膜中のフッ素樹脂粒子の径をＳＥＭによって測定した結果、最短径に対する最長径の比が３．２であった。
次に、疎水性シリカ微粒子としてヘキサメチルジシラザンによって表面を処理したシリカ微粒子（平均粒径：３５ｎｍ）を用い、第１被膜を形成した基材を、疎水性シリカ微粒子１５０ｇと平均粒径が０．８ｍｍのガラスビーズ５０ｇとの混合物と共に、プロペラを備えた一辺が約３００ｍｍの立方体容器中に配置した。次に、プロペラを回転させて混合物を立方体容器内で循環させ、第１被膜の表面に混合物を１０秒間吹き付けることによって第２被膜を形成した。この時の循環空気の風速は約２０ｍ／秒であった。
【００５４】
（比較例１）
平均粒径５ｎｍの親水性シリカ微粒子を含有するコロイダルシリカ（日産化学株式会社製スノーテックＸＳ）、及び平均粒径０．２５μｍのフッ素樹脂粒子（三井・デュポンフロロケミカル株式会社製３１ＪＲ）を脱イオン水に配合して混合し、コーティング組成物を得た。このコーティング組成物において、親水性シリカ微粒子及びフッ素樹脂粒子の含有量を、それぞれ６．５質量％及び３．５質量％とした。
次に、基材として１００ｍｍ×３０ｍｍ×１ｍｍのアルミニウム基材及び石英ガラス基材を用い、上記のコーティング組成物を基材に塗布して乾燥させることによって第１被膜を形成した。この第１被膜中のフッ素樹脂粒子の径をＳＥＭによって測定した結果、最短径に対する最長径の比が１．２であった。
次に、疎水性シリカ微粒子としてヘキサメチルジシラザンによって表面を処理したシリカ微粒子（平均粒径：３２ｎｍ）を用い、第１被膜を形成した基材を、疎水性シリカ微粒子１５０ｇと共に、プロペラを備えた一辺が約３００ｍｍの立方体容器中に配置した。次に、プロペラを回転させて疎水性シリカ微粒子を立方体容器内で循環させ、第１被膜の表面に疎水性シリカ微粒子を１０秒間吹き付けることによって第２被膜を形成した。この時の循環空気の風速は約２０ｍ／秒であった。
【００５５】
（比較例２）
平均粒径５ｎｍの親水性シリカ微粒子を含有するコロイダルシリカ（日産化学株式会社製スノーテックＸＳ）、及びフルオロエチレン／ビニルエステル系の扁平状フッ素樹脂粒子（大日本インキ工業株式会社製フルオロネートＦＥＭ−６００）を脱イオン水に配合して混合することによってコーティング組成物を得た。このコーティング組成物において、親水性シリカ微粒子及びフッ素樹脂粒子の含有量を、それぞれ７．５質量％及び２．５質量％とした。
次に、基材として１００ｍｍ×３０ｍｍ×１ｍｍのアルミニウム基材及び石英ガラス基材を用い、上記のコーティング組成物を基材に塗布して乾燥させることによって第１被膜を形成した。この第１被膜中のフッ素樹脂粒子の径をＳＥＭによって測定した結果、最短径に対する最長径の比が３．０であった。
なお、この比較例では、第２被膜は形成しなかった。
【００５６】
上記の実施例１〜４及び比較例１〜２で用いたコーティング組成物の組成を、以下の表１にまとめる。
【００５７】
【表１】
【００５８】
上記の実施例１〜４及び比較例１〜２で得られた被膜について、表面粗さＲａ、透明度、及び初期接触角θをそれぞれ評価した。
表面粗さＲａは、アルミニウム基材に形成した被膜について、ＡＦＭ（セイコー電子株式会社製ＳＰＩ−３７００）を用いて評価した。
透明度は、石英ガラス基材に形成した被膜について、ヘイズメーター（東京電色株式会社製ＴＣ−Ｈ３ＤＰＫ）を用いてヘイズ値を測定することによって評価した。
初期接触角は、アルミニウム基材に形成した被膜を室温（２５℃）にて３日間放置した後、接触角計（共和界面科学株式会社製ＣＸ−１５０型）を用い、内径０．１ｍｍのＰＴＦＥ(ポリテトラフルオロエチレン）コートされた針の先端から約５μＬの水滴を被膜の表面に滴下し、その接触角を測定することによって評価した。
【００５９】
なお、初期接触角の結果は、下記の基準で表す。
１：接触角が１６０°以上のもの
２：接触角が１４０°以上１６０°未満のもの
３：接触角が１２０°以上１４０°未満のもの
４：接触角が１００°以上１２０°未満のもの
５：接触角が１００°未満のもの
上記の各評価の結果を表２に示す。
【００６０】
【表２】
【００６１】
表２の結果からわかるように、実施例１〜４の被膜は、透明度及び初期接触角が良好であり、撥水性能及び透明性の両方に優れていた。これは、第１被膜が基材と第２被膜との密着性を高めると共に、第２被膜が微細な凹凸構造を表面に形成して撥水性能を高めつつ光散乱を防止していることに起因していると考えられる。特に、実施例４の被膜は、撥水性能及び透明性の両方が最も優れていた。また、実施例３の結果からわかるように、疎水性シリカ微粒子の平均粒径が大きくなると、第２被膜の表面粗さが高くなるため、光散乱が生じ易くなる傾向にあり、透明度がわずかに低くなった。
一方、比較例１の被膜は、初期接触角は良好であったが、透明度が低かった。これは、第１被膜中のフッ素樹脂粒子の扁平度が低いため、第１被膜の平滑性が十分に得られず、光散乱が多くなったためであると考えられる。また、比較例２の被膜は、第２被膜を形成していないため、撥水性能が十分に得られなかった。
【００６２】
以上の結果からわかるように、本発明によれば、撥水性能及び透明性の両方に優れた撥水膜を有する撥水性部材及びその製造方法を提供することができる。
【符号の説明】
【００６３】
１ 基材、２ 撥水膜、３ 第１被膜、４ 第２被膜、５ 親水性シリカ微粒子、６ フッ素樹脂粒子、７ 疎水性シリカ微粒子。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材と、前記基材の表面を被覆する撥水膜とを有する撥水性部材であって、
前記撥水膜は、親水性シリカ微粒子からなる親水性シリカ被膜中に、最短径に対する最長径の比が３以上８以下である扁平状のフッ素樹脂粒子を含む第１被膜と、前記第１被膜の表面に形成された、疎水性シリカ微粒子からなる疎水性シリカ被膜である第２被膜とから構成されることを特徴とする撥水性部材。
【請求項２】
前記疎水性シリカ微粒子の平均粒径は、５ｎｍ以上３５ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の撥水性部材。
【請求項３】
前記疎水性シリカ微粒子は、トリメチルシリル化剤によって表面を疎水処理したシリカ微粒子であることを特徴とする請求項１又は２に記載の撥水性部材。
【請求項４】
電気機器の部品であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の撥水性部材。
【請求項５】
親水性シリカ微粒子及びフッ素樹脂を水性媒体中に含むコーティング組成物を基材に塗布及び乾燥し、親水性シリカ微粒子からなる親水性シリカ被膜中に、最短径に対する最長径の比が３以上８以下である扁平状のフッ素樹脂粒子を含む第１被膜を形成する工程と、
前記第１被膜の表面に疎水性シリカ微粒子を接触させ、疎水性シリカ微粒子からなる疎水性シリカ被膜である第２被膜を形成する工程と
を含むことを特徴とする撥水性部材の製造方法。
【請求項６】
前記第２被膜は、前記疎水性シリカ微粒子を前記第１被膜の表面に擦り付けることによって形成されることを特徴とする請求項５に記載の撥水性部材の製造方法。
【請求項７】
前記第２被膜は、前記疎水性シリカ微粒子を前記第１被膜の表面に吹き付けることによって形成されることを特徴とする請求項５に記載の撥水性部材の製造方法。
【請求項８】
前記第２被膜は、前記疎水性シリカ微粒子と平均粒径が０．２ｍｍ以上５ｍｍ以下の粒状物質との混合物を前記第１被膜の表面に接触させることによって形成されることを特徴とする請求項５〜７のいずれか一項に記載の撥水性部材の製造方法。
【請求項９】
前記疎水性シリカ微粒子の平均粒径は、５ｎｍ以上３５ｎｍ以下であることを特徴とする請求項５〜８のいずれか一項に記載の撥水性部材の製造方法。
【請求項１０】
前記疎水性シリカ微粒子は、トリメチルシリル化剤によって表面を疎水処理したシリカ微粒子であることを特徴とする請求項５〜９のいずれか一項に記載の撥水性部材の製造方法。
【請求項１１】
圧縮機、送風機、熱交換器及び筐体を備える空調機室外機であって、
前記圧縮機、送風機、熱交換器及び筐体の少なくとも１つが、請求項１〜３のいずれか一項に記載の撥水性部材であることを特徴とする空調機室外機。
【請求項１】
基材と、前記基材の表面を被覆する撥水膜とを有する撥水性部材であって、
前記撥水膜は、親水性シリカ微粒子からなる親水性シリカ被膜中に、最短径に対する最長径の比が３以上８以下である扁平状のフッ素樹脂粒子を含む第１被膜と、前記第１被膜の表面に形成された、疎水性シリカ微粒子からなる疎水性シリカ被膜である第２被膜とから構成されることを特徴とする撥水性部材。
【請求項２】
前記疎水性シリカ微粒子の平均粒径は、５ｎｍ以上３５ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の撥水性部材。
【請求項３】
前記疎水性シリカ微粒子は、トリメチルシリル化剤によって表面を疎水処理したシリカ微粒子であることを特徴とする請求項１又は２に記載の撥水性部材。
【請求項４】
電気機器の部品であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の撥水性部材。
【請求項５】
親水性シリカ微粒子及びフッ素樹脂を水性媒体中に含むコーティング組成物を基材に塗布及び乾燥し、親水性シリカ微粒子からなる親水性シリカ被膜中に、最短径に対する最長径の比が３以上８以下である扁平状のフッ素樹脂粒子を含む第１被膜を形成する工程と、
前記第１被膜の表面に疎水性シリカ微粒子を接触させ、疎水性シリカ微粒子からなる疎水性シリカ被膜である第２被膜を形成する工程と
を含むことを特徴とする撥水性部材の製造方法。
【請求項６】
前記第２被膜は、前記疎水性シリカ微粒子を前記第１被膜の表面に擦り付けることによって形成されることを特徴とする請求項５に記載の撥水性部材の製造方法。
【請求項７】
前記第２被膜は、前記疎水性シリカ微粒子を前記第１被膜の表面に吹き付けることによって形成されることを特徴とする請求項５に記載の撥水性部材の製造方法。
【請求項８】
前記第２被膜は、前記疎水性シリカ微粒子と平均粒径が０．２ｍｍ以上５ｍｍ以下の粒状物質との混合物を前記第１被膜の表面に接触させることによって形成されることを特徴とする請求項５〜７のいずれか一項に記載の撥水性部材の製造方法。
【請求項９】
前記疎水性シリカ微粒子の平均粒径は、５ｎｍ以上３５ｎｍ以下であることを特徴とする請求項５〜８のいずれか一項に記載の撥水性部材の製造方法。
【請求項１０】
前記疎水性シリカ微粒子は、トリメチルシリル化剤によって表面を疎水処理したシリカ微粒子であることを特徴とする請求項５〜９のいずれか一項に記載の撥水性部材の製造方法。
【請求項１１】
圧縮機、送風機、熱交換器及び筐体を備える空調機室外機であって、
前記圧縮機、送風機、熱交換器及び筐体の少なくとも１つが、請求項１〜３のいずれか一項に記載の撥水性部材であることを特徴とする空調機室外機。
【図１】
【公開番号】特開２０１２−１８７５２９（Ｐ２０１２−１８７５２９Ａ）
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５３９２６（Ｐ２０１１−５３９２６）
【出願日】平成２３年３月１１日（２０１１．３．１１）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１１日（２０１１．３．１１）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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