(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フッ化アルキルアルコキシシラン、水、エタノール、および、酒石酸、クエン酸、りんご酸、コハク酸および乳酸から選択された一以上の酸触媒を含み、他の酸触媒を含まない防汚処理剤。
【請求項２】
基材表面に、フッ化アルキルアルコキシシラン、水、エタノール、および、酒石酸、クエン酸、りんご酸、コハク酸および乳酸から選択された一以上の酸触媒を含み、他の酸触媒を含まない防汚処理剤を塗布した後、４０℃以上８０℃以下の温度雰囲気に暴露することを特徴とする防汚処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、家庭において簡易に食器等を撥水・防汚処理できる防汚処理剤および防汚処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、物質に対して撥水・防汚処理する方法として、フルオロカーボン系のシランカップリング剤の溶液に基材を浸漬した後取り出し、加熱処理を行って基材とシランカップリング剤との結合を促進させる方法が知られている（例えば井手文雄著、「界面制御と複合材料の設計」）。この方法では、反応を促進させるために、２００℃に加熱したり（例えば好野則夫、材料技術、１３巻、ｐ５５、１９９５年）、あるいは２００℃以下の温度で処理するために塩酸を触媒として添加する方法（例えば湯浅章、セラミックス、２９巻、ｐ５３３、１９９４年）が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来の方法で撥水・防汚処理を行った場合、いくつかの課題が存在する。
【０００４】
まず第１に、撥水・防汚処理工程の１つとして上記したように２００℃に加熱する工程が必要となるわけであるが、２００℃に加熱するといった工程は家庭内では困難である。このような温度雰囲気を容易には作り出せなく、仮につくれるような設備があったとしても、家庭内で使用する場合には、火傷等の危険がともなう。
【０００５】
次に第２に、触媒として塩酸を含有する処理液は、塩酸が劇薬であるため、食器等に使用するには衛生上および安全上、人体にとっては好ましくないという課題が存在する。
【０００６】
そこで本発明は、家庭において、簡易的に食器を撥水・防汚処理することの可能な、塩酸のような劇薬を使用することなく、５０〜６０℃程度の低い温度で処理できる防汚処理方法およびこれらの処理を施す防汚処理剤を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
従来、シランカップリング剤のアルコキシシリル基をシラノール基に変えるためには、上記の文献に記述されているように、塩酸のような強酸が必要だと考えられていた。
【０００８】
しかしながら、本発明者らはアルコキシシリル基をシラノール基に変える反応が酸による加水分解反応なので、弱酸でも進むと考えて、各種の有機酸を検討した。その結果、酒石酸のような食用有機酸でも加水分解が進むことを見いだした。
【０００９】
そこで、本発明の防汚処理剤はフッ化アルキルアルコキシシランと食用有機酸と水とエタノールとを有する構成となっている。この構成により、用いている酸が食用の酸であるため、防汚処理を食器などにも応用することが可能となる。なおここで、防汚処理剤に用いる食用酸としては、酒石酸、クエン酸、りんご酸、コハク酸および乳酸のいずれかを含む酸触媒を意味する。
【００１０】
また、家庭で簡易的に撥水・防汚処理する方法として、基材表面に、フッ化アルキルアルコキシシランと食用有機酸と水とエタノールとを有する防汚処理剤を塗布した後、４０℃以上８０度以下の温度雰囲気に暴露する防汚処理方法により容易に防汚処理することが可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態における防汚処理剤及び防汚処理方法について説明する。
【００１２】
本発明の防汚処理剤は、フッ化アルキルアルコキシシランと食用有機酸と水とエタノールとを有する構成となっている。なお上記のフッ化アルキルアルコキシシランとしては、例えば、ＣＦ3（ＣＦ2）7ＣＨ2ＣＨ2Ｓｉ（ＯＣＨ3）3、ＣＦ3（ＣＦ2）7ＣＨ2ＣＨ2Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）3、ＣＦ3（ＣＦ2）5ＣＨ2ＣＨ2Ｓｉ（ＯＣＨ3）3、ＣＦ3（ＣＦ2）5ＣＨ2ＣＨ2Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）3、ＣＦ3（ＣＦ2）3ＣＨ2ＣＨ2Ｓｉ（ＯＣＨ3）3、ＣＦ3（ＣＦ2）3ＣＨ2ＣＨ2Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）3などが挙げることができる。
【００１３】
また、食用有機酸としては、例えば酒石酸、クエン酸、りんご酸、コハク酸および乳酸が例として挙げられる。
【００１４】
フッ化アルキルアルコキシシランの濃度は、０．０１ｗｔ％〜３０ｗｔ％が望ましく、さらに好ましくは０．１ｗｔ％〜１０ｗｔ％である。０．０１ｗｔ％以下では、撥水・防汚処理剤としての効果が小さくなり、一方、３０ｗｔ％以上では、防汚処理剤中のフッ化アルキルアルコキシシランが重合して、白い沈澱ができ防汚処理剤として使用できなくなる。
【００１５】
食用有機酸の濃度は、フッ化アルキルアルコキシシランに対してモル比で１．５倍〜５倍が望ましい。１．５倍以下では、フッ化アルキルアルコキシシランの一部の分子が下記に示すようなシラノール化反応を起こさないため、撥水・防汚効果が低下する。
【００１６】
【化１】
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【００１７】
また、５倍以上では、食器等に防汚処理剤を塗布した場合、食用有機酸が白い沈澱となって析出し、撥水・防汚性を低下させる。
【００１８】
水の量は、モル比で少なくともフッ化アルキルアルコキシシランの３倍量が必要で、エタノールに対して、容積比で０．２倍以下が望ましい。水の量が０．２倍以上になると、フッ化アルキルアルコキシシランは水に溶けないため、水／エタノールの混合溶媒に溶けずに、二層に分離してしまって防汚処理剤としての機能を発揮しなくなるからである。
【００１９】
次に、本発明の防汚処理方法について説明する。
本発明の防汚処理方法は、基材表面に、フッ化アルキルアルコキシシランと有機酸と水とエタノールとを有する防汚処理剤を塗布した後、４０℃〜８０℃の温度雰囲気に少なくとも１０分間暴露する。
【００２０】
本発明の防汚処理方法で、撥水・防汚処理できる基材は、ガラス、セラミックおよび金属である。また塗布法としては、スプレーコーティング法、ロールコーティング法、スピンコーティング法、ブラシコーティング法、ディッピング法などを例として挙げることができる。
【００２１】
本発明の防汚処理方法で、加熱処理する温度は４０℃〜８０℃が望ましい。市販の食器乾燥器の吹き出し熱風温度が７０℃程度であるので、この温度雰囲気は家庭で容易に得られる。４０℃以下では、シラノール化したフッ化アルキルアルコキシシランと基材との反応が進ににくく、処理面がすぐれた撥水・防汚性を示さないことがある。８０℃以上にあげても、処理品の撥水・防汚特性は変わらないため、あげる必要がない。但し、８０℃以上の温度で熱処理を行ってもよいことは言うまでもない。
【００２２】
４０℃〜８０℃の温度雰囲気に暴露する時間は、少なくとも１０分は必要であるが、１０分以上では、処理品の撥水・防汚特性は一定となる。
【００２３】
次に、本発明の防汚処理剤および防汚処理方法の具体的な実施例について説明する。
【００２４】
（実施例１）
５００ｍｌのビーカーにエタノール２７０ｍｌ、純水３０ｍｌ、ヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシラン３ｇ、Ｌ−（＋）−酒石酸２．３９ｇを入れ、マグネットスターラーで１０分攪拌する。このようにして、作製した防汚処理剤をＡ剤とする。
【００２５】
（実施例２）
実施例１においてヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシラン３ｇをヘプタデカフルオロデシルトリエトキシシシラン３ｇに変えて防汚処理剤を同じように作製した。この防汚処理剤をＢ剤とする。
【００２６】
（実施例３）
実施例１においてＬ−（＋）−酒石酸２．３９ｇをクエン酸３．３２ｇに変えて防汚処理剤を同じように作製した。この防汚処理剤をＣ剤とする。
【００２７】
（実施例４）
実施例１においてＬ−（＋）−酒石酸２．３９ｇをリンゴ酸２．１４ｇに変えて防汚処理剤を同じように作製した。この防汚処理剤をＤ剤とする。
【００２８】
（実施例５）
実施例１においてＬ−（＋）−酒石酸２．３９ｇをこはく酸１．８８ｇに変えて防汚処理剤を同じように作製した。この防汚処理剤をＥ剤とする。
【００２９】
（実施例６）
実施例１においてＬ−（＋）−酒石酸２．３９ｇを乳酸１．４３ｇに変えて防汚処理剤を同じように作製した。この防汚処理剤をＦ剤とする。
【００３０】
（実施例７）
セラミック製の茶碗、皿およびスライドガラスを各６枚用意し、上記の防汚処理剤Ａ〜Ｆをスプレーコーティングした。つぎに、コーティングした試料を市販の食器乾燥器セットし、１０分間加熱した。
【００３１】
加熱終了後、試料を取り出し、茶碗には炊きたてのご飯粒を、皿には半熟卵の黄身を付着させて一昼夜放置し、未処理の茶碗および皿と汚れの落ちる程度を比較した。また、スライドガラスの水に対する接触角を自動接触角計で測定した。
【００３２】
その結果を下記の表にまとめた。
【００３３】
【表１】
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【００３４】
上記の表より明らかなとおり、本発明の防汚処理剤で処理した茶碗、皿は食物汚れがこびりつかず、またスライドガラスの水に対する接触角は１１０度以上と高く、優れた撥水・防汚性を示すことがわかる。
【００３５】
【発明の効果】
以上の通り本発明の防汚処理剤で処理することにより、食器等に対しても優れた撥水・防汚性を付与できる。本発明の防汚処理法は簡易であるため、家庭においても容易にできるとともに、人体に影響のない食用酸を用いているため、容易に食器などに用いることができる。