JP3894725B2

JP3894725B2 - Snow-ice coating

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Publication number: JP3894725B2
Application number: JP2000374672A
Authority: JP
Inventors: 勝美安井; 信太郎板倉
Original assignee: Sekisui Jushi Corp
Current assignee: Sekisui Jushi Corp
Priority date: 2000-12-08
Filing date: 2000-12-08
Publication date: 2007-03-22
Anticipated expiration: 2020-12-08
Also published as: JP2002180035A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は積雪寒冷地域の着雪、着氷を防止する滑雪氷性被覆物に関するもので、例えば構造用、建築用等の材料の表面に広く適用されるものである。
【０００２】
【従来の技術】
積雪寒冷地域において発生する着雪氷は一般生活や産業活動に様々な被害、障害をもたらす。例えば電線に着雪することにより電線の断裂や鉄塔が倒壊することにより広い地域において停電事故が生じたり、列車が走行中に巻き上げる雪がパンタグラフや車両下面に付着して列車の運行に障害を起こす等である。その他橋桁、鉄塔、車両、航空機、電気通信施設、道路交通標識、遮音壁、建築物の屋根、側壁、信号機の着雪氷、流雪溝の内壁や投雪口の着氷による閉塞等による事故や障害は人命に関わることもあり、着雪氷防止が各方面から望まれている。
【０００３】
着雪氷防止の対策としてヒーター等の発熱体を用いるのは有効な手段ではあるが、設備の付加は決して安価なものとは言えず、電力等のエネルギー及び設備の維持に要する費用や手間は極めて大きいものとなる。更に融雪により発生する水が氷柱を形成し、その氷柱に雪が付着する等で、必要箇所のみならず構造物周辺に亘り発熱体を設置しないことには十分な効果が期待できないことから、かような手段を用いることは設置及び維持が非常に煩瑣であるという問題があった。
【０００４】
そこで着雪、着氷を防止する方法として基材をフッ素樹脂等を主成分とする撥水塗料により被覆する発明が種々提案されており、例えば、特開平７−３３１１２２、特開平９−２７９０５６、特開平１０−８８０６１、特開平１１−２９７２２等においては塗料の撥水性能を極限まで向上させる手法にて基材の外面に超撥水膜を形成する着雪防止被覆物が提案されている。これらは雪及び氷と被覆層外面との間に発生し、着雪氷の原因となっている水素結合やファンデルワールス力等をできる限り小さくすること、すなわち被覆層の外面を超撥水性とすることで着雪氷を防止しようとするものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら前記の如き着雪防止被覆物は、屋外に設置すると設置当初は良好な着雪防止効果が得られるものの、おおよそ数週間後には被覆層外面への汚染物質の付着及び塗膜自体の劣化等によりその撥水性能が低下し着雪防止効果は失われる。
【０００６】
また特開平１０−２３７４３１については撥水性を有する被覆層に光触媒微粒子を配合し、その酸化還元反応により被覆層外面に付着した汚染物を分解することで超撥水性を維持し着雪防止効果を維持する方法が提案されている。しかしながら、光触媒粒子の酸化還元反応により汚染物と同時に撥水性被覆層自体も分解されることから塗膜自身の早期の劣化を招き、更には被覆層外面に露出した光触媒微粒子は親水化し、逆に着雪に繋がる。
【０００７】
また被覆層外面がある程度の平滑性を有していれば、着雪氷が融雪し始めた際に雪氷と被覆層外面との間に水膜が形成され雪氷が被覆層外面を滑り落ちること、すなわち滑雪氷により付着した雪氷が被覆層表面から除かれることが期待できるが、超撥水膜ではその撥水性により表面に水膜が形成されず、且つ表面に多数の微小凹凸を有する不連続な膜であるため滑雪氷が円滑に行われない。更にかような表面を形成するために微細粒子等を使用する必要があることから塗装時の取り扱いが難しく、また塗料のポットライフも短い等の問題があり、工程が煩雑でコストも非常に高いものとなる。
【０００８】
更には、特に合成樹脂を基材に用いる場合、単に被覆層を形成したのみではファンデルワールス力等の物理的な密着力に頼ることとなり、例え基材の表面に微細凹凸を設けて密着性を向上させたとしても長期に亘る使用において基材と被覆層の間で密着力の低下が起こり、被覆層の剥離に繋がる恐れがある。
【０００９】
そこで本発明は安価且つ簡便な方法で高い密着性及び耐久性を有し、付着した雪氷を速やかに滑落させ、雪氷の付着している時間を極力短時間として雪氷の付着を抑制する、滑雪氷性被覆層を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
発明者らは鋭意研究の結果、金属からなる基材の上にウレタン樹脂系塗膜が形成され、該ウレタン樹脂系塗膜の外面にシリコーン樹脂を主成分とするシリコーンコーティング剤を用いて無機系ベース膜を形成し、更にその外面にフッ素含有シラン化合物、フッ素非含有シラン化合物、フルオロカーボン基を有するフッ素含有化合物から選ばれた１種あるいは２種以上の撥水性を発現させる物質の混合物を主成分とする塗布液を塗布し、乾燥硬化させ、撥水性物質を分布させると共に、撥水性物質が分布する部分以外に微視的に親水性物質を分布させることで、更にその外面に水との濡れ性が接触角で７０度以上で且つ水滴の滑落角度が４０度以下の滑雪氷性を有する被覆層が形成することで密着性及び耐久性を改善した着雪氷を軽減し且つ付着した雪氷を滑落させられる被覆層を形成できることを知得し、本発明を完成するに至ったのである。
【００１１】
すなわち本発明は、基材と被覆層との間に無機系ベース膜を介して密着性を向上させることと、被覆層の水との濡れ性は接触角で７０度以上とし、且つ水滴の滑落角度が約４０度以下の滑水性とすることで滑雪氷性を発現させたものである。
【００１２】
滑雪氷性とは、雪氷の被覆層外面に接触している部分が一定に保持された状態で滑落する、すなわち橇が雪面を滑走するが如き状態で雪氷が滑落する性質である。滑雪氷性を有する表面に付着した雪氷は、雪氷に含有される微量の水分が表面と雪氷との間に介在することによって自重により表面から滑落する。本発明において、被覆層外面の水との濡れ性が接触角で７０度以上とすることで雪氷が被覆層外面に付着しようとする力、すなわち雪氷に含有される微量な水分に起因する水素結合力、ファンデルワールス力等を抑制し、且つ水滴の滑落角度、すなわち被覆層表面に水滴を落とし水滴を静止させた後に被覆物を徐々に傾斜させ、水滴が動き出した時の傾斜角度を４０度以下とすることで雪氷はそれ自体に含有される微量の水分により自重で滑落することができる。
【００１３】
本発明により、着雪氷した際においても被覆層外面の滑雪氷性により被覆物外面に付着した雪氷を速やかに滑落させることができる。従って着雪氷の防止に超撥水レベルの撥水性を必要とせず、安価且つ簡便な方法で付着した雪氷を速やかに滑落させ雪氷の付着している時間を極力短時間として雪氷の付着を抑制することが可能となる。またシリコーン樹脂により形成された無機系ベース膜が介在して滑雪氷性を有する被覆層との分子レベルでの密着性が向上することで、密着性及び耐久性の高い被覆層とすることができる。またシリコーン樹脂により形成された無機系ベース膜は非常に薄膜で、光の透過を妨げず下地の意匠を損なうことがない。
【００１４】
更に汚染物質が被覆物外面に付着したとしても、汚染物質の粒子が被覆層外面の全体に均一に分布することはありえず、微視的に見て滑氷雪性を有する部分は露出した状態にあるため滑氷雪性はそれ程損なわれるものではない。また塗膜が劣化したとしても、塗膜性能の低下は超撥水性の塗膜より緩やかであり、超撥水性塗膜等と較べはるかに長い期間着雪氷の防止効果を維持することができる。
【００１５】
本発明に係わる被覆層外面において、水との濡れ性は接触角で７０度以上であり、より好ましくは９０度以上である。水との濡れ性が接触角で７０度を下回ると雪氷に含有される微量の水が被覆層外面に付着しようとする力を滑雪氷性を発現するレベルにまで低下させることができない。また水滴の滑落角度は４０度以上が好ましく、より好ましくは３０度以下である。水滴の滑落角度が４０度を超えると被覆層外面に付着した着雪氷が自重により滑落することが困難となる。更に被覆物外面は滑水性、すなわち水滴が被覆層外面を動く際に水滴と被覆物外面が接触している部分が一定に保持された状態で水滴が動く、いわば滑落する性質を有することが必要であり、転落すなわち表面上を転がる状態で水滴が動く表面においては、雪氷に含有される水分は非常に微量で水滴状態とはなり得ず、雪氷から独立して動くことができないために滑雪氷性は期待できない。
【００１６】
基材はその材質を特に限定するものではなく、無機系、有機系を問わず使用でき、金属、合成樹脂、紙、木材、石材、ガラス、煉瓦、陶器、瓦材等を用いることができる。
【００１７】
基材に金属を用いる場合、その材質は特に限定するものではなく、比較的化学的に安定で強度が高く、比較的コストの低いアルミニウム、鉄鋼、ステンレス、亜鉛、銅、青銅、マグネシウム、ニッケル等が、特に構造物に用いる場合においては好ましい。これらの金属を単独で用いるか、又は合金、積層体として用いてもよく、また亜鉛、アルミニウム、マンガン、クロム、マグネシウム等やそれらの合金によるめっきが施されていてもよい。
【００１８】
基材に合成樹脂を用いる場合も、その材質は限定するものではなく、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリアミド、ポリウレタン、ポリメタクリレート、ポリアクリロニトリル、ＡＢＳ、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ホルムアルデヒド樹脂、尿素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、天然ゴムやその誘導体等を適宜用いてよい。
【００１９】
更に基材の上には合成樹脂からなる中間層が形成されている。中間層を形成することで基材を問わず外層の密着性を確保することができ、更には構造物の腐食に対する耐久性を向上させ、中間層を着色その他の方法で意匠性を具備させることができる。無機系ベース膜を密着させる中間層は、分子構造的に無機系ベース膜との密着を高めることのできるウレタン系樹脂塗装である。塗装の方法としては、例えば、ディッピング法、スピンコート法、ノズルフローコート法、スプレー法、フローコート法、刷毛塗り法、ローラーコート法、ワイピングコート法等またはこれらの併用法等を適宜用いてよい。また中間層は１層であってもよく、基材との密着性を向上させること等を目的として２層以上形成してもよい。
【００２２】
本発明に係わる基材の外面に形成される無機系ベース膜はシリコーン樹脂により形成されることが好ましく、シリコーン樹脂は通常平均式、式１により示されるポリオルガノシロキサンであることが好ましい。
【００２３】
【式１】
［（Ｒ^１）_ａＳｉ（ＯＲ^２）_ｂＯ_ｃ］_Ｘ
【００２４】
式１におけるＲ^１の炭化水素基としては、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ヘキシル、オクチル等のアルキル基、ビニル、アリル等のアルケニル基、フェニル等のアリール基であってよく、それらの混成であってもよい。Ｒは具体的には水素原子、又はメチル、エチル、プロピル、ブチル等のアルキル基であってよい。シリコーン樹脂を主成分とする無機系ベース膜を形成するシリコーンコーティング剤は公知のものを用いてよい。無機系ベース膜の形成に係わる塗布方法としては、前記の如き親水性物質を塗布液とし、例えば、ディッピング法、スピンコート法、ノズルフローコート法、スプレー法、フローコート法、刷毛塗り法、ローラーコート法、ワイピングコート法等またはこれらの併用法等により塗布できるが、膜の均一性、膜厚の制御等が容易であり、平滑性が得られるディッピング法が好適である。
【００２６】
更に前記の撥水性物質が分布する部分以外に親水性物質を分布させることで、より大きな水素結合力、ファンデルワールス力等の差を発生させることができ、滑雪氷性を向上させることができる。更に前記の親水性により被覆層外面に付着する汚染物質等が降雨等により容易に洗い流され汚染物質が除去されるようになり、着雪氷の防止効果の低下を防ぐことにも繋がる。
【００２７】
本発明に係わる撥水性を発現させる物質は任意の撥水剤により形成できるが、基材が高分子からなる場合には、高分子基材に悪影響を与えない１００℃以下の低温下で成膜できる撥水剤を用いるのが好ましく、また以下に挙げる例より選ばれた１種あるいは２種以上の混合物を主成分として用いるのがよい。例えばフッ化ピッチ（ＣＦ_ｍｍ＝１．１〜１．６。大阪ガス社製）、或いはフッ素樹脂、具体的にはポリテトラフルオロエチレン、テトラエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、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、ポリビニリデンフルオライド、ポリフッ化ビニル等、それらをベースとしたフッ素樹脂コーティング剤などが、フルオロカーボン基を有するフッ素含有化合物、またはそれらをベースとしたフッ素樹脂コーティング剤を用いることができる。
【００２８】
また例えば、フルオロカーボン基を有するフッ素含有シラン化合物を用いることができる。更に例えばメチル基を有するフッ素非含有シラン化合物を用いることができる。
【００２９】
無機系ベース膜はシリコーン樹脂から形成されており、シロキサン結合を有することから表面に大量のＯＨ基が配向され前記の如き滑雪氷性の被覆層は密着しやすい。また滑雪氷性の被覆層をシラン化合物を主成分とする組成物により形成した場合、無機系ベース膜と滑雪氷性の被覆層との間にシロキサン結合が形成され、更に密着性は向上し高い耐久性も得られる。
【００３０】
被覆層の形成に係わる塗布方法としては、前記の如き撥水性物質を塗布液とし、例えば、ディッピング法、スピンコート法、ノズルフローコート法、スプレー法、フローコート法、刷毛塗り法、ローラーコート法、ワイピングコート法等またはこれらの併用法等により塗布できるが、膜の均一性、膜厚の制御等が容易であり、且つ滑水性を発現するために平滑性が得られるディッピング法が好適である。
【００３１】
また撥水性物質を分布させた部分の他の部分に分布させる物質は、前記の理由から親水性のものが好ましく親水化の発現させる物質も任意の親水化剤により形成してよい。また基材自体がガラス、金属酸化物等のように親水性であればそれを親水性物質として用いてもよい。
【００３２】
前記の親水化を発現させる物質を形成する親水化剤としては、例えばＲ１ａＲ２ｂＲ３ｃＳｉＸ４−ａ−ｂ−ｃ［Ｒ１,Ｒ２,Ｒ３：脂肪族炭化水素基および／あるいは芳香族炭化水素基。Ａ,ｂ,ｃ：０〜３。ａ＋ｂ＋ｃ：０〜３。Ｘ：水酸基または加水分解性官能基（ハロゲン元素、アルコキシ基、イソシアネート基）］で表される化合物であり、例えばａ＋ｂ＋ｃ＝０の４官能性シランの場合は、室温または／および焼成によりシリカ系薄膜となり、また例えばａ＋ｂ＋ｃ＝１，２，３（Ｒがメチル基、エチル基、フェニル基等）の場合は膜を高温で焼成することにより炭化水素基：Ｒを焼成・酸化させることで、シリカ系薄膜とすることができる。
【００３３】
さらに例えば、上記のシラン化合物をベースとしたシリコーンコーティング剤からなる塗布液により塗布することで、親水性シリカ系薄膜とすることができる。
具体的には例えば、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラ−ｎ−プロポキシシラン、テトラ−ｉｓｏ−プロポキシシラン、テトラ−ｎ−ブトキシシラン、テトラ−ｉｓｏ−ブトキシシラン、テトラ−ｓｅｃ−ブトキシシラン、テトラ−ｔｅｒｔ−ブトキシシランなど。またテトラクロロシラン、テトライソシアネートシラン、エトキシシラントリイソシアネートなどが挙げられる。
さらに例えば、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリクロロシラン、エチルトリエトキシシラン、エチルトリクロロシラン、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、フェニルトリクロロシシラン、プロピルトリメトキシシラン、プロピルトリエトキシシラン、プロピルトリクロロシラン、ブチルトリメトキシシラン、ブチルトリエトキシシラン、ブチルトリクロロシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、メチルシリルトリイソシアネート、ジメチルシリルジイソシアネート、ビニルシリルトリイソシアネートなどが挙げられる。
【００３４】
さらに例えば、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジメチルビニルメトキシシラン、ジメチルビニルクロロシランなど。また３−クロロプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルトリエトキシシラン、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等。さらにポリシラザンおよびシラザン系等が挙げられる。さらに上記のシラン化合物をベースとしたシリコーンコーティング剤等が挙げられる。
【００３５】
親水性を発現する物質の形成に係わる塗布方法としては、前記の如き親水性物質を塗布液とし、例えば、ディッピング法、スピンコート法、ノズルフローコート法、スプレー法、フローコート法、刷毛塗り法、ローラーコート法、ワイピングコート法等またはこれらの併用法等により塗布できるが、こちらも膜の均一性、膜厚の制御等が容易であり、平滑性が得られるディッピング法が好適である。
【００３６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、以下の実施例により具体的に説明する。
比較例２、５及び６を除いては以下に示す無機系ベース膜被覆ウレタン塗装アルミ板を使用する。まず１００ｍｍ×１００ｍｍ、厚さ０．８ｍｍのアルミ板をクロメート処理し、その後にエポキシ樹脂系プライマーをスプレー塗装し、約１５０℃で３０分で加熱硬化後、ウレタン樹脂系塗料をスプレー塗装し、約１５０℃で３０分で加熱硬化させ、アルミ板にウレタン樹脂系塗膜を形成した。その後シリコーンコーティング剤ＫＰ８５４（信越化学工業（株）製）をスプレー塗装し、室温で乾燥後約１００℃で３０分加熱硬化させてウレタン樹脂系塗膜上に無機系ベース膜を形成し、その無機系ベース膜被覆ウレタン塗装アルミ板を基材とした。
【００３７】
（実施例１）
フッ素シリコーンコーティング剤Ｘ−２４−７８９０（信越化学工業（株）製）を固形分比率を約２．０％になるように希釈し、塗出量と塗出圧力を非常に弱めてスプレー塗装を行い、その後室温で乾燥し、約８０℃で約３０分熱処理して、実施例１の本発明に係る被覆物を得た。図１に示すのがその断面である。アルミニウム板１１を基材としてその外面にプライマー層１２１及び合成樹脂塗膜層１２２からなる中間層１２が形成され、その外面に無機系ベース膜１３が形成され、更にその外面に被覆層１４が形成されて被覆物１とされている。
【００３８】
（実施例２）
実施例１と異なり、フッ素シリコーンコーティング剤Ｘ−２４−９２７０（信越化学工業（株）製）を固形分比率を約１．０％になるように希釈し、塗出量と塗出圧力を非常に弱めてスプレー塗装を行い、その後室温で乾燥し、約８０℃で約３０分熱処理して、実施例２の本発明に係る被覆物を得た。
【００３９】
（実施例３）
次に前記と異なり、撥水膜用塗布液として、オクタデシルトリエトキシシラン〔ＯＤＴＥＳ〕であるＬＳ６９７０（信越化学工業（株）製）を主成分とする塗布液を用い、その撥水膜用塗布液の混合割合として、Ｃ_１８Ｈ_３７Ｓｉ(ＯＣ_２Ｈ_５)_３：エチルアルコール〔ＥｔＯＨ〕：水〔０．０１ＮＨＮＯ_３〕＝１：１５０：８前後とし、室温で５時間攪拌し、撥水膜用塗布液とした。そして相対湿度が約１０％程度以下の雰囲気で、塗出量と塗出圧力を非常に弱めてスプレー塗装を行い、その後室温で乾燥し、約６０℃で約３０分熱処理して、実施例３の本発明に係る被覆物を得た。
【００４０】
（実施例４）
さらに前記と異なり、撥水膜用塗布液として、ペプタデカフロロデシルトリエトキシシラン〔ＦＡＳ〕であるＴＳＬ８２３３（東芝シリコーン（株）製）を主成分とする塗布液を用い、その撥水膜用塗布液の混合割合として、Ｃ_８Ｈ_１７Ｃ_２Ｈ_４Ｓｉ（ＯＣ_２Ｈ_５）_３：エチルアルコール〔ＥｔＯＨ〕：水〔０．０１ＮＨＮＯ_３〕＝１：３０：２前後とし、室温で５時間攪拌し、撥水膜用塗布液とした。そして相対湿度が約１０％程度以下の雰囲気で、塗出量と塗出圧力を非常に弱めてスプレー塗装を行い、その後室温で乾燥し、約８０℃で約３０分熱処理して、実施例４の本発明に係る被覆物を得た。
【００４１】
（実施例５）
さらに前記と異なり、撥水膜用塗布液として、ペプタデカフロロデシルトリクロロシラン〔ＨＤＦＤＴＣＳ〕であるＫＢＭ７８０３（信越化学工業（株）製）を主成分とする塗布液を用い、その撥水膜用塗布液の混合割合は、Ｃ_８Ｈ_１７Ｃ_２Ｈ_４ＳｉＣｌ_３：シリコーンオイル（ＫＦ９９４信越化学工業（株）製）＝１：９９前後とした。そして相対湿度が約１０％程度以下の雰囲気で、塗出量と塗出圧力を非常に弱めてスプレー塗装を行い、その後室温で乾燥し、再度同様にスプレー塗装し、室温で乾燥後、さらに再度同様にスプレー塗装し、計３回スプレー塗装した後に室温で乾燥し、約６０℃で約３０分熱処理して、実施例５の本発明に係る被覆物を得た。
【００４２】
（実施例６）
実施例５において、２回スプレー塗装する以外は、同様として、実施例６の本発明に係る被覆物を得た。
【００４３】
（実施例７）
実施例５において、１回スプレー塗装する以外は、同様として、実施例７の本発明に係る被覆物を得た。
【００４４】
（実施例８）
親水膜用塗布液でとして、テトラエトキシシラン〔ＴＥＯＳ〕であるＬＳ２３４０（信越化学工業（株）製）を主成分とする塗布液を用い、その親水膜用塗布液の混合割合として、Ｓｉ(ＯＣ_２Ｈ_５)_４：エチルアルコール〔ＥｔＯＨ〕：水〔０．０１ＮＨＣｌ〕＝１：２０：８前後とし、室温で５時間攪拌し、親水膜用塗布液とした。そして相対湿度約１０％程度以下の雰囲気で、塗出量と塗出圧力を非常に弱めてスプレー塗装を行い、その後室温で乾燥し、約６０℃で約３０分熱処理して親水膜被覆ウレタン塗装アルミ板を得た。
さらに次に、撥水膜用塗布液として、ペプタデカフロロデシルトリクロロシラン〔ＨＤＦＤＴＣＳ〕であるＫＢＭ７８０３（信越化学工業（株）製）を主成分とする塗布液を用い、その撥水膜用塗布液の混合割合は、Ｃ_８Ｆ_１７Ｃ_２Ｈ_４ＳｉＣｌ_３：シリコーンオイル（ＫＦ９９４信越化学工業（株）製）＝１：９９前後とした。そして相対湿度が約１０％程度以下の雰囲気で、実施例５と同様に３回塗装し、室温で乾燥後、約６０℃で約３０分熱処理して、実施例８の本発明に係る被覆物を得た。
【００４５】
（実施例９）
クロロトリフルオロエチレン系フッ素樹脂（東亞合成社製ザフロンＦＣ１１０）４０重量部を、キシレン：トルエン：酢酸エチル：メチルイソブチルケトンを３：１：１：１で配合した混合溶剤に溶解後、室温で２０分間撹拌した。その後イソシアネート硬化剤（東亞合成社製コロネート２５１５）を５重量部添加し、さらに１０分間撹拌し、撥水膜用塗布液を得た。そして、無機系ベース膜被覆ウレタン塗装アルミ板にスプレー塗装を行い、室温で乾燥後、約１００℃で約３０分熱処理して、実施例９の本発明に係る被覆物を得た。
【００４６】
（比較例１）
フッ素シリコーンコーティング剤ＫＰ−８０１Ｍ（信越化学工業（株）製）を固形分比率を約０．５％になるように希釈し、撥水膜用塗布液を得た。そして無機系ベース膜被覆ウレタン塗装アルミ板に塗出量と塗出圧力を非常に弱めてスプレー塗装を行い、その後室温で乾燥後、約６０℃で約３０分熱処理して、比較例１の被覆物を得た。
【００４７】
（比較例２）
実施例５において、被膜用基体を無機系ベース膜被覆ウレタン塗装アルミ板から、１００ｍｍ×１００ｍｍ、厚さ０．８ｍｍのウレタン塗装アルミ板にし、ウレタン塗装アルミ板以外は、同様として、比較例２の被覆物を得た。
【００４８】
（比較例３）
撥水膜用塗布液として、フッ化ピッチ（Ｃ_６Ｆ_６）１ｇに対し、１，１，２−トリクロロ−１，２，２−トリフルオロエタン（Ｃｌ_２ＦＣＣＣｌＦ_２）６６ｇを加え、室温で２４時間攪拌し、撥水膜用塗布液とした。そして前記無機系ベース膜被覆ウレタン塗装アルミ板に塗出量と塗出圧力を非常に弱めてスプレー塗装を行い、その後室温で乾燥して比較例３の被覆物を得た。
【００４９】
（比較例４）
撥水膜用塗布液として、未結合フッ素含有量が３重量％以下で且つ平均粒径が５μｍのフッ化グラファイト粉末を、揮発成分揮発後の体積分率が６０％となるようにアクリルシリコン樹脂と混合し、スプレーにより塗布が適正となるよう好適な有機溶剤により希釈し、撥水膜用塗布液とした。そして前記無機系ベース膜被覆ウレタン塗装アルミ板にスプレーにより塗布し、室温で乾燥して比較例４の被覆物を得た。
【００５０】
（比較例５）
特に処理を施さないウレタン塗装アルミ板を用いる。
【００５１】
（比較例６）
特に処理を施さないガラス板を用いる。
【００５２】
前記にて得られた実施例及び比較例のそれぞれについて撥水性物質の面積占有率を、ＸＰＳを用いてモル比を測定し、その数値を基に算出した。
【００５３】
また前記にて得られた実施例及び比較例のそれぞれについて撥水性、滑水性を測定した。撥水性は接触角計を用いて各被覆物の大気中での水滴に対する接触角θを測定することで行った。また滑水性の測定は、各被覆物の外面に水滴を落とし、水滴を静止させた後に該被覆物を徐々に傾斜させ、その被覆物の傾斜角度より滑落角θを測定することで行った。水滴が斜面上を動く際に、水滴の被覆層外面に接触している部分が一定に保持された状態で水滴が動く場合を滑落、表面上を転がる状態で水滴が動く場合を転落として表す。
【００５４】
また前記にて得られた実施例及び比較例のそれぞれについて滑氷に要する荷重の測定及び滑氷の状態の確認を行った。前記試験の横方向から見た状況を図１に示す。恒温槽内において被覆物１を水平試験台３上に固定して設置し、テフロンリング２を被覆物１上に置きテフロンリング２内に水を満たした状態で恒温槽内を試験を行う温度に冷却し被覆物１上に氷２１を凍着させる。一定時間放置したのち、被覆物１上の氷２１をテフロンリング２ごと被覆物１外面と平行の方向４に引っ張り、荷重及びその変化を確認する。荷重の変化については、図２のａ）に示すような着氷が動き出した時点５に一気に荷重がなくなる場合を破断的剥離、図２のｂ）に示すような着氷が動き出した時点の荷重５１が以後も同程度以下で推移する場合を粘弾性的剥離として表す。
【００５５】
また前記にて得られた実施例及び比較例のそれぞれについて表面粗さ測定器を用いて最大表面粗さ、すなわち平滑性を測定した。
【００５６】
また前記にて得られた実施例及び比較例のそれぞれの被覆物を北海道にて設置し、実際の着雪の度合いを着雪率にて表す。着雪率はそれぞれの測定材の着雪時間を総降雪時間にて商して算出しており、数値の小さいもの程優れた滑雪氷性を有していると判断できる。今回の設置における総降雪時間は約１０００時間である。
【００５７】
また、約１０００時間の着雪試験後に各被覆物表面の撥水性の確認を、接触角計を用いて各被覆物の大気中での水滴に対する接触角θを測定することで行った。
【００５８】
実施例及び比較例のそれぞれについての試験結果を表１に示す
【００５９】
【表１】

【００６０】
表１にて示される結果より、本発明の水との濡れ性が接触角で７０度以上、好ましくは９０度以上であり、水滴が滑落し且つ滑落角度が４０度以下、好ましくは３０度以下である被覆層外面は優れた滑雪氷性を有し、着雪氷の防止効果を有していることが表されている。比較例１は着雪試験前の水との接触角では超撥水レベルであるが、実際の設置における着雪氷率は実施例のいずれより高く、また着雪試験後の水との接触角は１０５度まで低下しており、汚染物質の付着等により撥水性が失われ、着雪氷の防止効果が維持できていないことが表されている。
【００６１】
比較例２は実施例５と同様の滑雪氷性物質を被覆しているが、着雪試験時の着雪率は４０％と高くなっており、無機系ベース膜が被覆層の内層に形成されていないことから着雪試験中での被覆層の劣化し、それにより滑雪氷性が低下していると考えられ、無機系ベース膜の滑雪氷性の維持に対する効果が表されている。
【００６２】
また最大表面粗さが１２μｍである比較例５の着雪氷率は３５％と高く、被覆層外面の最大表面粗さ１０μｍ以下、好ましくは１μｍ以下である平滑性を有することで更に優れた着雪氷の防止効果を発現することが判る。表１においては−５℃において凍着させた氷にて評価試験を行ったが、評価試験における結果は実際の設置状況における着氷雪性と整合しており、雰囲気温度が−２℃から−５℃、好ましくは−５℃で凍着した雪氷に対する滑雪氷性により、被覆層の着雪氷の防止効果を判断できることが判る。
【００６３】
【発明の効果】
本発明により、着雪氷した際においても被覆層外面の滑雪氷性により被覆物外面に付着した雪氷を速やかに滑落させることができる。従って着雪氷の防止に超撥水レベルの撥水性を必要とせず、安価且つ簡便な方法で付着した雪氷を速やかに滑落させ雪氷の付着している時間を極力短時間として雪氷の付着を抑制することが可能となる。またシリコーン樹脂により形成された無機系ベース膜が介在して滑雪氷性を有する被覆層との分子レベルでの密着性が向上することで、密着性及び耐久性の高い被覆層とすることができる。またシリコーン樹脂により形成された無機系ベース膜は非常に薄膜で、光の透過を妨げず透光性を損なうことがない。
【００６４】
更に汚染物質が被覆物外面に付着したとしても、汚染物質の粒子が被覆層外面の全体に均一に分布することはありえず、微視的に見て滑氷雪性を有する部分は露出した状態にあるため滑氷雪性はそれ程損なわれるものではない。また塗膜が劣化したとしても、塗膜性能の低下は超撥水性の塗膜より緩やかであり、超撥水性塗膜等と較べはるかに長い期間着雪氷の防止効果を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる滑雪氷性被覆物の断面の一例を示すものである。
【図２】本発明に係わる滑雪氷性試験の一例を示すものである。
【図３】滑雪氷性試験の荷重の推移による剥離状態の違いを示すものである。
【符号の説明】
１被覆物
１１基材
１２中間層
１２１プライマー層
１２２合成樹脂塗膜層
１３無機系ベース膜
１４被覆層
２テフロンリング
２１氷
３水平試験台
４引っ張り方向
５着氷の動き出した時点
５１着氷の動き出した時点の荷重[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a snow-sliding icing coating for preventing snow accretion and icing in snowy and cold regions, and is widely applied to the surface of materials for structural use, construction use, and the like.
[0002]
[Prior art]
Snow accretion generated in snowy and cold regions causes various damages and obstacles to general life and industrial activities. For example, a power failure may occur in a wide area due to an electric wire breaking or a steel tower collapsing due to snow on the electric wire, or snow rolling up while the train is running may adhere to the pantograph or the lower surface of the vehicle, causing trouble in the train operation, etc. It is. Other accidents and obstacles due to blockages caused by icing on the inner walls of snow drift grooves and snow outlets, such as bridge girders, steel towers, vehicles, aircraft, telecommunication facilities, road traffic signs, sound insulation walls, building roofs, side walls, traffic lights Since it may be related to human life, prevention of snow accretion is desired from various directions.
[0003]
Although it is an effective means to use a heating element such as a heater as a measure to prevent snow accretion, the addition of equipment is never cheap, and the cost and effort required for maintenance of energy such as electric power and equipment is extremely high. It will be big. Furthermore, since water generated by melting snow forms icicles, and snow adheres to the icicles, a sufficient effect cannot be expected if a heating element is not installed not only at necessary locations but also around the structure. Use of such means has a problem that installation and maintenance are very troublesome.
[0004]
Accordingly, various inventions have been proposed in which a base material is coated with a water-repellent paint mainly composed of a fluororesin or the like as a method for preventing snow accretion and icing. For example, JP-A-7-331122, JP-A-9-279056, In JP-A-10-88061, JP-A-11-29722, etc., a snow accretion prevention coating is proposed in which a super-water-repellent film is formed on the outer surface of a substrate by a technique for improving the water-repellent performance of the paint to the limit. These occur between the snow and ice and the outer surface of the coating layer, and make hydrogen bonds and van der Waals forces that cause snow accretion as small as possible, that is, make the outer surface of the coating layer super water-repellent. This is to prevent snow ice.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, although the above-mentioned snow-prevention coating can provide a good snow-prevention effect at the beginning of installation when installed outdoors, after about a few weeks, contaminants adhere to the outer surface of the coating layer and the coating itself deteriorates. As a result, the water repellency is lowered and the effect of preventing snow accretion is lost.
[0006]
In JP-A-10-237431, photocatalyst fine particles are blended in a coating layer having water repellency, and the contaminants adhering to the outer surface of the coating layer are decomposed by the oxidation-reduction reaction, thereby maintaining super water repellency and preventing snow accretion. A method of maintaining has been proposed. However, the oxidation-reduction reaction of the photocatalyst particles causes the water-repellent coating layer itself to decompose at the same time as the contaminants, leading to premature deterioration of the coating film itself, and the photocatalyst particles exposed on the outer surface of the coating layer become hydrophilic, It will lead to snow.
[0007]
If the outer surface of the coating layer has a certain level of smoothness, a water film is formed between the snow ice and the outer surface of the coating layer when the snow-covered ice begins to melt, so that the snow ice slides down the outer surface of the coating layer, that is, the snow sliding. Although snow and ice adhering to ice can be expected to be removed from the surface of the coating layer, a super-water-repellent film is not a water film formed on the surface due to its water repellency, and it is a discontinuous film having many minute irregularities on the surface. Because of this, snow ice is not performed smoothly. Furthermore, since it is necessary to use fine particles to form such a surface, it is difficult to handle at the time of painting, and there are problems such as a short pot life of the paint, the process is complicated and the cost is very high. It will be a thing.
[0008]
Furthermore, especially when synthetic resin is used for the base material, simply forming the coating layer relies on physical adhesion such as van der Waals force. Even if it improves, in use over a long period of time, the adhesive force between the base material and the coating layer is lowered, which may lead to peeling of the coating layer.
[0009]
Therefore, the present invention has a high adhesion and durability by an inexpensive and simple method, quickly slides down the attached snow and ice, and suppresses the attachment of snow and ice by making the time when the snow and ice are attached as short as possible. The protective coating layer is provided.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
As a result of diligent research, the inventors have found that on a metal substrate.A urethane resin coating film is formed, and a silicone coating agent mainly composed of a silicone resin is used on the outer surface of the urethane resin coating film.An inorganic base film is formed, and on the outer surfaceApplying a coating solution containing as a main component a mixture of one or more substances exhibiting water repellency selected from a fluorine-containing silane compound, a fluorine-free silane compound, and a fluorine-containing compound having a fluorocarbon group, followed by drying and curing By distributing the water repellent substance and microscopically distributing the hydrophilic substance other than the portion where the water repellent substance is distributed,In addition, snow-covered ice with improved adhesion and durability is formed by forming a snow-sliding ice-coating layer having a wettability with water of 70 degrees or more on the outer surface and a sliding angle of water droplets of 40 degrees or less. It has been found that a coating layer that can reduce and slide down the attached snow and ice can be formed, and the present invention has been completed.
[0011]
That is, the present invention improves the adhesion between the base material and the coating layer through the inorganic base film, the wettability of the coating layer with water is 70 degrees or more in terms of contact angle, and the water droplets slide down. By making the water slidable at an angle of about 40 degrees or less, the snow slidability is expressed.
[0012]
The snow slidability is a property that the snow and ice slide down while the part of the snow and ice in contact with the outer surface of the coating layer is held constant, that is, the icy glides on the snow surface. Snow and ice adhering to a surface having a snow-sliding property slides down from the surface due to its own weight when a minute amount of water contained in the snow and ice is interposed between the surface and the snow and ice. In the present invention, when the wettability of the outer surface of the coating layer with the contact angle is 70 degrees or more, the force at which snow and ice tries to adhere to the outer surface of the coating layer, that is, hydrogen bonding caused by a small amount of water contained in the snow and ice Force, van der Waals force, etc., and the water drop sliding angle, that is, the water drop drops on the surface of the coating layer and the water drop is stopped, then the coating is gradually inclined, and the inclination angle when the water drop starts moving is 40 degrees. By making the following, snow and ice can slide down by its own weight due to a small amount of water contained in itself.
[0013]
According to the present invention, snow and ice attached to the outer surface of the coating can be quickly slid down due to the snow-sliding property of the outer surface of the coating layer even when the snow is icing. Therefore, it does not require water repellency at the super-water-repellent level to prevent snow accretion, and it quickly slides down the attached snow and ice using an inexpensive and simple method, thereby suppressing the attachment of snow and ice as much as possible. It becomes possible. Further, the adhesion at the molecular level with the coating layer having snow-sliding properties is improved through the interposition of an inorganic base film formed of a silicone resin, so that a coating layer having high adhesion and durability can be obtained. . In addition, the inorganic base film formed of silicone resin is very thin and does not interfere with light transmission and does not impair the design of the base.
[0014]
Furthermore, even if contaminants adhere to the outer surface of the coating, the particles of the contaminants cannot be uniformly distributed over the entire outer surface of the coating layer, and the portion having slidability when viewed microscopically is exposed. Therefore, the snow and snowiness is not so much impaired. Moreover, even if the coating film deteriorates, the deterioration of the coating film performance is more gradual than the super water-repellent coating film, and the effect of preventing snow accretion can be maintained for a much longer period than the super water-repellent coating film.
[0015]
On the outer surface of the coating layer according to the present invention, the wettability with water is 70 degrees or more, more preferably 90 degrees or more in terms of contact angle. If the wettability with water is less than 70 degrees in terms of contact angle, the force that a trace amount of water contained in snow and ice tends to adhere to the outer surface of the coating layer cannot be reduced to a level that expresses snow-ice property. Further, the sliding angle of the water droplet is preferably 40 degrees or more, and more preferably 30 degrees or less. When the sliding angle of the water droplet exceeds 40 degrees, it becomes difficult for the snow accretion adhering to the outer surface of the coating layer to slide down due to its own weight. Furthermore, the outer surface of the coating must be slippery, that is, when the water droplets move on the outer surface of the coating layer, the water droplets must move in a state where the portion where the water droplets and the outer surface of the coating are in contact with each other is held constant. On the surface where water droplets move while falling or rolling on the surface, the water contained in snow ice is very small and cannot be in a water droplet state. Sex cannot be expected.
[0016]
The material of the substrate is not particularly limited, and can be used regardless of whether it is inorganic or organic. Metal, synthetic resin, paper, wood, stone, glass, brick, ceramics, tile, and the like can be used.
[0017]
When metal is used for the base material, the material is not particularly limited, and is relatively chemically stable, high in strength, relatively low in cost, such as aluminum, steel, stainless steel, zinc, copper, bronze, magnesium, nickel, etc. However, it is preferable particularly when used for a structure. These metals may be used alone, or may be used as an alloy or a laminate, or may be plated with zinc, aluminum, manganese, chromium, magnesium, or an alloy thereof.
[0018]
Even when using a synthetic resin for the base material, the material is not limited, polyethylene, polypropylene, polystyrene, polyvinyl acetate, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polycarbonate, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate, Polyphenylene sulfide, polyamide, polyurethane, polymethacrylate, polyacrylonitrile, ABS, phenol resin, melamine resin, formaldehyde resin, urea resin, unsaturated polyester resin, epoxy resin, natural rubber, and derivatives thereof may be used as appropriate.
[0019]
Furthermore, an intermediate layer made of synthetic resin is formed on the base material.Ru. By forming the intermediate layer, the adhesion of the outer layer can be ensured regardless of the substrate, and further, the durability against corrosion of the structure is improved, and the intermediate layer is provided with designability by coloring or other methods. Can do.Adhere inorganic base filmMiddle classUrethane resin that can enhance adhesion with inorganic base film in molecular structurePaintingIt is. PaintingFor example, a dipping method, a spin coating method, a nozzle flow coating method, a spray method, a flow coating method, a brush coating method, a roller coating method, a wiping coating method, or a combination of these may be used as appropriate. . Further, the intermediate layer may be a single layer, or two or more layers may be formed for the purpose of improving the adhesion to the substrate..
[0022]
The inorganic base film formed on the outer surface of the base material according to the present invention is preferably formed of a silicone resin, and the silicone resin is preferably a polyorganosiloxane represented by an average formula, Formula 1.
[0023]
[Formula 1]
[(R¹)_aSi (OR²)_bO_c]_X
[0024]
R in Equation 1¹The hydrocarbon group may be an alkyl group such as methyl, ethyl, propyl, butyl, hexyl or octyl, an alkenyl group such as vinyl or allyl, or an aryl group such as phenyl, or a mixture thereof. R may specifically be a hydrogen atom or an alkyl group such as methyl, ethyl, propyl, butyl. A known silicone coating agent for forming an inorganic base film mainly composed of a silicone resin may be used. As a coating method related to the formation of the inorganic base film, a hydrophilic substance as described above is used as a coating solution, for example, dipping method, spin coating method, nozzle flow coating method, spray method, flow coating method, brush coating method, roller Although it can be applied by a coating method, a wiping coating method or the like, or a combination of these methods, a dipping method that facilitates film uniformity, film thickness control, etc., and provides smoothness is preferred.
[0026]
Furthermore, by distributing the hydrophilic substance other than the part where the water-repellent substance is distributed, it is possible to generate a larger difference in hydrogen bonding force, van der Waals force, etc., and to improve the snow sliding ice property. . Furthermore, due to the hydrophilicity, contaminants and the like adhering to the outer surface of the coating layer can be easily washed away by rain or the like, and the contaminants can be removed, thereby preventing a decrease in the effect of preventing snow accretion.
[0027]
The substance that exhibits water repellency according to the present invention can be formed by any water repellent. However, when the substrate is made of a polymer, the film is formed at a low temperature of 100 ° C. or lower that does not adversely affect the polymer substrate. It is preferable to use a water repellent that can be used, and it is preferable to use one or a mixture of two or more selected from the following examples as a main component. For example, fluoride pitch (CF_m m = 1.1-1.6. Manufactured by Osaka Gas Co., Ltd.), or fluororesin, specifically, polytetrafluoroethylene, tetraethylene-hexafluoropropylene copolymer, ethylene-tetrafluoroethylene copolymer, tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer, Fluorine resin coating agents based on them, such as polyvinylidene fluoride and polyvinyl fluoride, can be used fluorine-containing compounds having fluorocarbon groups, or fluororesin coating agents based on them.
[0028]
For example, a fluorine-containing silane compound having a fluorocarbon group can be used. Further, for example, a fluorine-free silane compound having a methyl group can be used.
[0029]
Since the inorganic base film is formed of a silicone resin and has a siloxane bond, a large amount of OH groups are oriented on the surface, and the snow-sliding ice-like coating layer as described above is easily adhered. In addition, when the snow-sliding ice coating layer is formed of a composition containing a silane compound as a main component, a siloxane bond is formed between the inorganic base film and the snow-sliding ice coating layer, and the adhesion is further improved and high. Durability is also obtained.
[0030]
As a coating method related to the formation of the coating layer, the above water-repellent substance is used as a coating solution, for example, dipping method, spin coating method, nozzle flow coating method, spray method, flow coating method, brush coating method, roller coating method. It can be applied by a wiping coating method or the like, or a combination method thereof, but a dipping method that is easy to control the film uniformity, film thickness, etc., and that provides smoothness is preferable. .
[0031]
In addition, the substance to be distributed in other parts of the part where the water repellent substance is distributed is preferably a hydrophilic substance for the reasons described above, and the substance that causes the hydrophilization to be expressed may be formed by any hydrophilizing agent. Further, if the substrate itself is hydrophilic such as glass or metal oxide, it may be used as a hydrophilic substance.
[0032]
Examples of the hydrophilizing agent that forms the substance that causes the above-described hydrophilization include R1aR2bR3cSiX4-abc [R1, R2, R3: an aliphatic hydrocarbon group and / or an aromatic hydrocarbon group. A, b, c: 0-3. a + b + c: 0-3. X: a hydroxyl group or a hydrolyzable functional group (halogen element, alkoxy group, isocyanate group)], for example, in the case of a tetrafunctional silane of a + b + c = 0, a silica-based thin film at room temperature and / or by firing For example, in the case of a + b + c = 1, 2, 3 (R is a methyl group, an ethyl group, a phenyl group, etc.), the hydrocarbon group: R is fired and oxidized by firing the film at a high temperature, thereby producing a silica-based material. It can be a thin film.
[0033]
Further, for example, a hydrophilic silica-based thin film can be obtained by applying with a coating solution comprising a silicone coating agent based on the above silane compound.
Specifically, for example, tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, tetra-n-propoxysilane, tetra-iso-propoxysilane, tetra-n-butoxysilane, tetra-iso-butoxysilane, tetra-sec-butoxysilane, tetra -Tert-butoxysilane and the like. Moreover, tetrachlorosilane, tetraisocyanate silane, ethoxysilane triisocyanate, etc. are mentioned.
Further, for example, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, methyltrichlorosilane, ethyltriethoxysilane, ethyltrichlorosilane, phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, phenyltrichlorosilane, propyltrimethoxysilane, propyltriethoxysilane Propyltrichlorosilane, butyltrimethoxysilane, butyltriethoxysilane, butyltrichlorosilane, hexyltrimethoxysilane, methylsilyltriisocyanate, dimethylsilyldiisocyanate, vinylsilyltriisocyanate and the like.
[0034]
Furthermore, for example, dimethyldimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, dimethylvinylmethoxysilane, dimethylvinylchlorosilane and the like. Also 3-chloropropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, N- (2-aminoethyl) -3-aminopropyltriethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-mercaptopropyltrimethoxy Silane etc. Furthermore, polysilazane and silazane series are listed. Furthermore, the silicone coating agent based on said silane compound etc. are mentioned.
[0035]
As a coating method related to the formation of a substance exhibiting hydrophilicity, the hydrophilic substance as described above is used as a coating solution, for example, dipping method, spin coating method, nozzle flow coating method, spray method, flow coating method, brush coating method. The film can be applied by a roller coating method, a wiping coating method or the like, or a combination method thereof. However, a dipping method that can easily control film uniformity and film thickness and obtain smoothness is preferable.
[0036]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the following examples.
Except for Comparative Examples 2, 5 and 6, the inorganic base film-coated urethane-coated aluminum plate shown below is used. First, 100 mm x 100 mm, 0.8 mm thick aluminum plate is chromate treated, followed by spray coating with epoxy resin primer, heat curing at about 150 ° C for 30 minutes, then spray coating with urethane resin paint, about Heat curing was performed at 150 ° C. for 30 minutes to form a urethane resin coating film on the aluminum plate. Thereafter, a silicone coating agent KP854 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) is spray-coated, dried at room temperature and then cured by heating at about 100 ° C. for 30 minutes to form an inorganic base film on the urethane resin coating film. A base film coated urethane-coated aluminum plate was used as a base material.
[0037]
Example 1
Fluorine silicone coating agent X-24-7890 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) is diluted so that the solid content ratio is about 2.0%, and the coating amount and the coating pressure are greatly reduced for spray coating. And then dried at room temperature and heat-treated at about 80 ° C. for about 30 minutes to obtain a coating according to the present invention of Example 1. FIG. 1 shows a cross section thereof. An intermediate layer 12 composed of a primer layer 121 and a synthetic resin coating layer 122 is formed on the outer surface of the aluminum plate 11 as a base material, an inorganic base film 13 is formed on the outer surface, and a coating layer 14 is formed on the outer surface. Thus, the covering 1 is obtained.
[0038]
(Example 2)
Unlike Example 1, the fluorosilicone coating agent X-24-9270 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) is diluted so that the solid content ratio is about 1.0%, and the coating amount and the coating pressure are very low. The coating according to the present invention of Example 2 was obtained by spray coating after weakening to about 50 ° C., followed by drying at room temperature and heat treatment at about 80 ° C. for about 30 minutes.
[0039]
(Example 3)
Next, unlike the above, a coating liquid mainly composed of LS6970 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), which is octadecyltriethoxysilane [ODTES], is used as the water-repellent film coating liquid. The mixing ratio of C₁₈H₃₇Si (OC₂H₅)₃: Ethyl alcohol [EtOH]: Water [0.01N HNO₃] = 1: 150: 8, and the mixture was stirred at room temperature for 5 hours to obtain a water-repellent coating solution. Then, in an atmosphere having a relative humidity of about 10% or less, the coating amount and the coating pressure were extremely weakened, spray coating was performed, and then drying was performed at room temperature, followed by heat treatment at about 60 ° C. for about 30 minutes. A coating according to the present invention was obtained.
[0040]
(Example 4)
Further, unlike the above, as a water-repellent film coating solution, a coating solution mainly composed of TSL8233 (manufactured by Toshiba Silicone Co., Ltd.), which is peptadecafluorodecyltriethoxysilane [FAS], is used. As the mixing ratio of the coating liquid, C₈H₁₇C₂H₄Si (OC₂H₅)₃: Ethyl alcohol [EtOH]: Water [0.01 NHNO₃] = 1: 30: 2 and the mixture was stirred at room temperature for 5 hours to obtain a water-repellent coating solution. Then, in an atmosphere where the relative humidity is about 10% or less, the coating amount and the coating pressure are extremely weakened, spray coating is performed, and then drying is performed at room temperature, followed by heat treatment at about 80 ° C. for about 30 minutes. A coating according to the present invention was obtained.
[0041]
(Example 5)
Furthermore, unlike the above, a coating liquid mainly composed of KBM7803 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), which is peptadecafluorodecyltrichlorosilane [HDFDTCS], is used as the water-repellent film coating liquid. The mixing ratio of the coating solution is C₈H₁₇C₂H₄SiCl₃: Silicone oil (KF994, Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) = 1:99. Then, in an atmosphere with a relative humidity of about 10% or less, spray coating is performed with the coating amount and coating pressure being very weakened, then dried at room temperature, spray-coated in the same way, dried at room temperature, and again Similarly, spray coating was performed three times, followed by drying at room temperature and heat treatment at about 60 ° C. for about 30 minutes to obtain a coating according to the present invention of Example 5.
[0042]
(Example 6)
A coating according to the present invention of Example 6 was obtained in the same manner as in Example 5 except that spray coating was performed twice.
[0043]
(Example 7)
In Example 5, a coating according to the present invention of Example 7 was obtained in the same manner except that the spray coating was performed once.
[0044]
(Example 8)
As the hydrophilic film coating liquid, a coating liquid mainly composed of LS2340 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), which is tetraethoxysilane [TEOS], is used, and the mixing ratio of the hydrophilic film coating liquid is Si (OC₂H₅)₄: Ethyl alcohol [EtOH]: Water [0.01N HCl] = 1: 20: 8, and stirred at room temperature for 5 hours to obtain a coating solution for a hydrophilic film. Then, in an atmosphere with a relative humidity of about 10% or less, spray coating is performed with a very low coating amount and pressure, then dried at room temperature and heat-treated at about 60 ° C. for about 30 minutes for hydrophilic coating coated urethane coating. An aluminum plate was obtained.
Next, as a water-repellent coating solution, a coating solution mainly composed of KBM7803 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), which is peptadecafluorodecyltrichlorosilane [HDFDTCS], is used. The mixing ratio of the liquid is C₈F₁₇C₂H₄SiCl₃: Silicone oil (KF994, Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) = 1:99. Then, in an atmosphere having a relative humidity of about 10% or less, the coating was applied three times in the same manner as in Example 5, dried at room temperature, and then heat-treated at about 60 ° C. for about 30 minutes. Got.
[0045]
Example 9
40 parts by weight of chlorotrifluoroethylene-based fluororesin (Zaflon FC110 manufactured by Toagosei Co., Ltd.) was dissolved in a mixed solvent containing xylene: toluene: ethyl acetate: methyl isobutyl ketone in a ratio of 3: 1: 1: 1. Stir for minutes. Thereafter, 5 parts by weight of an isocyanate curing agent (Coronate 2515 manufactured by Toagosei Co., Ltd.) was added, and the mixture was further stirred for 10 minutes to obtain a water-repellent coating solution. Then, the inorganic base film-coated urethane-coated aluminum plate was spray-coated, dried at room temperature, and then heat-treated at about 100 ° C. for about 30 minutes to obtain a coating according to the present invention of Example 9.
[0046]
(Comparative Example 1)
Fluorine silicone coating agent KP-801M (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) was diluted to a solid content ratio of about 0.5% to obtain a water-repellent coating solution. The inorganic base film-coated urethane coated aluminum plate is spray coated with a very low coating amount and coating pressure, then dried at room temperature, and then heat treated at about 60 ° C. for about 30 minutes to obtain the coating of Comparative Example 1. I got a thing.
[0047]
(Comparative Example 2)
In Example 5, the substrate for coating was changed from an inorganic base film-coated urethane-coated aluminum plate to a urethane-coated aluminum plate having a thickness of 100 mm × 100 mm and a thickness of 0.8 mm. A coating was obtained.
[0048]
(Comparative Example 3)
Fluorine pitch (C₆F₆) Per gram, 1,1,2-trichloro-1,2,2-trifluoroethane (Cl₂FCCCIF₂66 g was added, and the mixture was stirred at room temperature for 24 hours to obtain a water-repellent coating solution. The inorganic base film-coated urethane-coated aluminum plate was spray-coated with the coating amount and the coating pressure being extremely weakened, and then dried at room temperature to obtain a coating of Comparative Example 3.
[0049]
(Comparative Example 4)
As a water-repellent coating solution, a graphite fluoride powder having an unbonded fluorine content of 3% by weight or less and an average particle size of 5 μm is used so that the volume fraction after volatilization of volatile components is 60%. And diluted with a suitable organic solvent so that the coating becomes appropriate by spraying to obtain a water repellent coating solution. And it apply | coated to the said inorganic type base film coating urethane coating aluminum plate by spray, and it dried at room temperature, and obtained the coating material of the comparative example 4.
[0050]
(Comparative Example 5)
A urethane-coated aluminum plate that is not particularly treated is used.
[0051]
(Comparative Example 6)
A glass plate that is not particularly treated is used.
[0052]
For each of the Examples and Comparative Examples obtained above, the area occupancy of the water-repellent material was calculated based on the numerical value obtained by measuring the molar ratio using XPS.
[0053]
Moreover, water repellency and water slidability were measured for each of the Examples and Comparative Examples obtained above. The water repellency was measured by measuring the contact angle θ of each coating with water droplets in the atmosphere using a contact angle meter. The sliding property was measured by dropping water droplets on the outer surface of each coating, allowing the water droplets to stand still, gradually tilting the coating, and measuring the sliding angle θ from the tilt angle of the coating. When the water droplet moves on the slope, the case where the water droplet moves while the portion of the water droplet in contact with the outer surface of the coating layer is held constant is slid down, and the case where the water droplet moves while rolling on the surface is represented as falling.
[0054]
In addition, for each of the Examples and Comparative Examples obtained above, the load required for icing was measured and the condition of icing was confirmed. The situation seen from the lateral direction of the test is shown in FIG. In the thermostatic bath, the covering 1 is fixed and installed on the horizontal test stand 3, and the temperature inside the thermostatic bath is tested at a temperature where the Teflon ring 2 is placed on the covering 1 and the Teflon ring 2 is filled with water. Cool and freeze ice 21 on the covering 1. After standing for a certain period of time, the ice 21 on the covering 1 is pulled together with the Teflon ring 2 in a direction 4 parallel to the outer surface of the covering 1 to check the load and its change. As for the change in the load, when the load disappears all at once at the time point 5 when the icing starts moving as shown in FIG. 2 a), the load at the time when the icing starts moving as shown in FIG. The case where 51 continues to be below the same level is expressed as viscoelastic peeling.
[0055]
Moreover, the maximum surface roughness, ie, smoothness, was measured for each of the Examples and Comparative Examples obtained above using a surface roughness measuring instrument.
[0056]
In addition, the respective coverings of the examples and comparative examples obtained above are installed in Hokkaido, and the actual degree of snowfall is represented by the snowfall rate. The snow accretion rate is calculated by dividing the snow accretion time of each measurement material by the total snowfall time, and it can be determined that the smaller the numerical value, the better the snow sliding ice property. The total snowfall time in this installation is about 1000 hours.
[0057]
In addition, the water repellency of the surface of each coating was confirmed after a snow accumulating test for about 1000 hours by measuring the contact angle θ of each coating with water droplets in the atmosphere using a contact angle meter.
[0058]
Table 1 shows the test results for each of the examples and comparative examples.
[0059]
[Table 1]

[0060]
From the results shown in Table 1, the wettability with the water of the present invention is 70 degrees or more, preferably 90 degrees or more in terms of contact angle, the water droplet slides and the sliding angle is 40 degrees or less, preferably 30 degrees or less. It is shown that the outer surface of the coating layer has excellent snow-sliding ice properties and has an effect of preventing snow accretion. Comparative Example 1 has a super-water-repellent level at the contact angle with water before the snow accretion test, but the rate of snow accretion in actual installation is higher than any of the examples, and the contact angle with water after the snow accretion test is It has decreased to 105 degrees, indicating that water repellency is lost due to adhesion of contaminants and the like, and the effect of preventing snow accretion cannot be maintained.
[0061]
Comparative Example 2 covers the same snow-sliding ice substance as in Example 5, but the snow accretion rate during the snow accumulating test is as high as 40%, and an inorganic base film is formed in the inner layer of the covering layer. Therefore, it is considered that the coating layer deteriorated during the snow accretion test, and that the snow icing property is reduced, and the effect of the inorganic base film on the maintenance of the slidable ice property is expressed.
[0062]
Further, the snow accretion rate of Comparative Example 5 having a maximum surface roughness of 12 μm is as high as 35%, and the snow accretion ice is further improved by having a smoothness of 10 μm or less, preferably 1 μm or less of the maximum surface roughness of the outer surface of the coating layer. It can be seen that the effect of preventing this is expressed. In Table 1, the evaluation test was performed with ice frozen at -5 ° C. The result of the evaluation test is consistent with the icing snow property in the actual installation condition, and the ambient temperature is from -2 ° C to -5 ° C. It can be seen that the effect of preventing the snow accretion of the coating layer can be judged by the snow-sliding ice property with respect to the snow ice frozen at 5 ° C., preferably −5 ° C.
[0063]
【The invention's effect】
According to the present invention, snow and ice attached to the outer surface of the coating can be quickly slid down due to the snow-sliding property of the outer surface of the coating layer even when the snow is icing. Therefore, it does not require water repellency at the super-water-repellent level to prevent snow accretion, and it quickly slides down the attached snow and ice using an inexpensive and simple method, thereby suppressing the attachment of snow and ice as much as possible. It becomes possible. Further, the adhesion at the molecular level with the coating layer having snow-sliding properties is improved through the interposition of an inorganic base film formed of a silicone resin, so that a coating layer having high adhesion and durability can be obtained. . In addition, the inorganic base film formed of a silicone resin is very thin and does not impede the transmission of light and does not impair the translucency.
[0064]
Furthermore, even if contaminants adhere to the outer surface of the coating, the particles of the contaminants cannot be uniformly distributed over the entire outer surface of the coating layer, and the portion having slidability when viewed microscopically is exposed. Therefore, the snow and snowiness is not so much impaired. Moreover, even if the coating film deteriorates, the deterioration of the coating film performance is more gradual than the super water-repellent coating film, and the effect of preventing snow accretion can be maintained for a much longer period than the super water-repellent coating film.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows an example of a cross section of a snow-sliding ice covering according to the present invention.
FIG. 2 shows an example of a snow-sliding ice test according to the present invention.
FIG. 3 shows the difference in peeled state depending on the transition of load in the snow sliding ice test.
[Explanation of symbols]
1 Coating
11 Base material
12 Middle layer
121 primer layer
122 synthetic resin coating layer
13 Inorganic base film
14 Coating layer
2 Teflon ring
21 ice
3 Horizontal test bench
4 Pull direction
5 When icing starts
51 Load when icing starts moving

Claims

A urethane resin coating film is formed on the substrate, an inorganic base film is formed on the outer surface of the urethane resin coating film using a silicone coating agent mainly composed of silicone resin, and fluorine is further contained on the outer surface. Applying a coating liquid mainly composed of a mixture of one or two or more substances exhibiting water repellency selected from a silane compound, a fluorine-free silane compound, and a fluorine-containing compound having a fluorocarbon group; By distributing the water-repellent substance and microscopically distributing the hydrophilic substance other than the portion where the water-repellent substance is distributed , the wettability with water is 70 degrees or more in contact angle, and the water drop sliding angle is 40. A snow-sliding ice-covering material, characterized in that a coating layer having a snow-sliding ice property of less than 1 degree is formed.

The snow-sliding ice-based coating according to claim 1, wherein the substrate is made of metal.

The snow-sliding ice-based coating according to claim 1, wherein the base material is made of a synthetic resin.

The snow-slipping icing coating according to any one of claims 1 to 3, wherein the fluorine-free silane compound is a fluorine-free silane compound having a methyl group.