コーティングのはなし: フッ素コーティングの撥水性低下

2015-07-27

フッ素コーティングの撥水性低下

フッ素の撥水が弱くなっている。
お客さまからそういった感想を耳にします。

フッ素の撥水が弱くなっている理由

フッ素を応用したコーティング剤の撥水が弱くなっている理由は、環境保護と安全性の取り組みが影響しているのです。高い撥水性を持つことができる「炭素数が８以上のフッ素化合物」は、環境と人体への悪影響が考えられることから、製造や使用について規制する動きが世界的に広がっています。

実質的に「炭素数７以下のフッ素化合物原料しか製造販売できない」ということになり、炭素数が少なくなるため、フッ素を使ったコーティングの撥水性が低下しているということなのです。

既に日本や欧米のフッ素化合物原料メーカーは、この規制や廃止に合致した動きを取っていますし、新興国や発展途上国の原料メーカーもこの動きに追従していくでしょう（フッ素化合物の製造は高度な技術と設備を要求されるため、新興国などの原料メーカーを私は知りません）。

フッ素に関する規制

少し詳しく事情を説明します。

フッ素原子は物質の中で最大の電気陰性度（希ガス元素を除く）を持ちます。
このため、フッ素原子や炭素原子などからなるフッ素樹脂は、固体の表面自由エネルギーが小さく、安定であり分解されにくい物質になります。

固体表面の表面自由エネルギーが小さいほど撥水性が高くなります。フッ素樹脂の場合、炭素数が多いほど表面自由エネルギーが小さくなります。

つまり、炭素数が多いフッ素樹脂ほどその撥水性や撥油性が高くなります。高撥水性フッ素樹脂の場合、フッ素と結合した炭素数が８以上であることが目安となっていました。

ところが、「このような炭素数が８以上のフッ素化合物は安定し分解されにくいため、人体や動物などに取り込まれると体外に排出されにくく蓄積される」ということが問題となったのです。
流通していたフッ素樹脂原料のうち、撥水性の高いものの代表は下記のようなものがあります。これらは全て分子内炭素数が８以上であるという特徴があります

PFOA：炭素数８（ペルフルオロオクタン酸 Perfluorooctanoic acid）
PFOS：炭素数８（ペルフルオロオクタンスルフォン酸 Perfluorooctanesulfonic acid）
PFCAs：炭素数８以上（ペルフルオロカルボン酸 Perfluorocarboxylic acids）

撥水性や撥油性の高さに寄与する炭素数８以上のフッ素化合物は、世界的に製造や使用に関する規制や廃止が進められております。
例として、米国環境保護局:EPAの削減計画では、２０１０年までに９５％削減（２０００年比）、今年２０１５年全廃といった具合です。

（参考）環境省　国内等の動向について（PFOS）
http://www.env.go.jp/council/09water/y095-13/mat07_2.pdf

このため、原料メーカーにおいて、炭素数８以上のフッ素化合物が製造されない状況になっており、「フッ素樹脂の撥水性は将来にわたって下がると考えられる」というわけなのです。

フッ素化合物原料メーカーは、できるだけ撥水性が下がらないように研究開発しているようです。

しかし、代替品として炭素数が６であるPFHA:ペルフルオロヘキサン酸などがありますが、どうしても撥水性低下への影響がでてしまいます。

弊社の取り組み

このような環境保護や安全性対策の動きから、撥水性コーティング剤はフッ素樹脂に頼らずに、撥水性の持続性に優れた多官能性ガラスコーティングや多官能性シリコーンレジンによるコーティング剤の開発製造に注力しております。

フッ素樹脂コーティングの撥水性が低下する中で、多官能性コーティングよりも、初期撥水性はごくわずかにフッ素樹脂の方が撥水性が高い場合があります。

これに対し、弊社が採用する多官能性コーティング剤原料は進歩し続けていますし、強靭なガラス骨格と強力に結合した撥水性官能基により、長期間にわたり撥水性が持続します。フッ素樹脂のような環境負荷や安全性の問題もありません。

上記のような理由から、フッ素樹脂コーティングの撥水性は短期間に低下し、撥水性が持続しないことから汚れ付着を防止する保護能力に問題があるため、フッ素を積極的には使用しておりません。

なお、キラサク　ＥＸコーティングはフッ素樹脂を含有しております。

ＥＸコーティングのフッ素樹脂の役割は、コーティング剤を塗り込み拭き取る場合の滑らかな感触を与えるために添加しております。

フッ素コーティングの持続性や耐久性の問題は、別途ご説明したいと思います。