DE112020007034T5

DE112020007034T5 - Beschichtungszusammensetzung, beschichtungsfilm, gegenstand, optische vorrichtung, beleuchtungsvorrichtung, klimagerät und verfahren zur herstellung eines beschichtungsfilms

Info

Publication number: DE112020007034T5
Application number: DE112020007034.4T
Authority: DE
Inventors: Natsumi Koyama; Yasuhiro Yoshida
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2020-04-08
Filing date: 2020-04-08
Publication date: 2023-01-19
Also published as: US20230044150A1; JPWO2021205582A1; JP7366244B2; CN115298575A; WO2021205582A1

Abstract

Ziel ist es, eine Beschichtungszusammensetzung zu erhalten, die in der Lage ist, die Transparenz eines Beschichtungsfilms im Vergleich zu herkömmlichen zu verbessern. Die Beschichtungszusammensetzung enthält Siliciumdioxid-Feinpartikel (15) mit einer mittleren Partikelgröße von 3 nm oder mehr und 25 nm oder weniger, ein Lösungsmittel mit einem Siedepunkt von 150°C oder höher und 300°C oder niedriger und Wasser. Der Gehalt an Siliciumdioxid-Feinpartikeln (15) beträgt 0,1 Massen-% oder mehr und 5 Massen-% oder weniger. Der Gehalt an Lösungsmittel beträgt 20 Massen-% oder mehr und 70 Massen-% oder weniger.

Description

Gebiet der Technik
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Beschichtungszusammensetzung, die Siliciumdioxid-Feinpartikel enthält, einen Beschichtungsfilm, einen Gegenstand, eine optische Vorrichtung, eine Beleuchtungsvorrichtung, ein Klimagerät und ein Verfahren zur Herstellung eines Beschichtungsfilms.
Stand der Technik
Verschiedene Arten von Schmutz wie Staub oder Ölrauch haften an Glasoberflächen von Gebäuden, Linsen von Außenkameras, Abdeckungen von Beleuchtungsvorrichtungen und dergleichen. Es wurden verschiedene Techniken zur Verringerung der Anhaftung solcher Verschmutzungen vorgeschlagen. Patentliteratur 1 offenbart ein Verfahren zur Bildung eines Beschichtungsfilms auf einer Oberfläche unter Verwendung einer Beschichtungszusammensetzung, die ein anorganisches Partikelaggregat, in dem Siliciumdioxid-Feinpartikel ketten- oder perlenförmig gebunden sind, und Fluorharzpartikel enthält. In dem Beschichtungsfilm sind viele anorganische Partikelaggregate auf einer Oberflächenseite vorhanden, und es sind Fluorharzpartikel vorhanden, so dass auf der Oberfläche des Beschichtungsfilms eine ungleichmäßige Struktur entsteht.
Liste der Anführungen
Patentliteratur
Patentliteratur 1: Offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2016-89147
Zusammenfassung der Erfindung
Technische Aufgabe
Bei der in der Patentliteratur 1 beschriebenen Technik kommt es jedoch aufgrund der ungleichmäßigen Struktur auf der Oberfläche des Beschichtungsfilms zu Lichtstreuung, so dass der Beschichtungsfilm leicht getrübt ist, was ein Problem darstellt. Wenn beispielsweise ein leicht trüber Beschichtungsfilm auf der Oberfläche einer Linse einer Außenkamera gebildet wird, verschlechtert sich die Lichttransmissionsleistung der Linse, und dies ist daher nicht wünschenswert. Darüber hinaus ändert sich der Farbton eines Substrats, wenn ein leicht trüber Beschichtungsfilm auf der Oberfläche einer Abdeckung einer Beleuchtungsvorrichtung gebildet wird, was das Design der Beleuchtungsvorrichtung beeinträchtigt. Daher besteht ein Bedarf für einen Beschichtungsfilm, der im Vergleich zu herkömmlichen eine hohe Transparenz aufweist.
Die vorliegende Offenbarung erfolgte in Anbetracht des Obigen, und ein Ziel davon ist es, eine Beschichtungszusammensetzung zu erhalten, die in der Lage ist, die Transparenz eines Beschichtungsfilms im Vergleich zu herkömmlichen zu verbessern.
Technische Lösung
Um die oben beschriebene Aufgabe zu lösen und das Ziel zu erreichen, enthält die Beschichtungszusammensetzung der vorliegenden Offenbarung Siliciumdioxid-Feinpartikel mit einer mittleren Partikelgröße von 3 nm oder mehr und 25 nm oder weniger, ein Lösungsmittel mit einem Siedepunkt von 150°C oder höher und 300°C oder niedriger und Wasser. Der Gehalt an Siliciumdioxid-Feinpartikeln beträgt 0,1 Massen-% oder mehr und 5 Massen-% oder weniger. Der Gehalt an Lösungsmittel beträgt 20 Massen-% oder mehr und 70 Massen-% oder weniger.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Die vorliegende Offenbarung erzielt den Effekt, dass die Transparenz eines Beschichtungsfilms im Vergleich zu herkömmlichen verbessert werden kann.
Figurenliste

1 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch ein Beispiel für eine Struktur eines Beschichtungsfilms gemäß einer ersten Ausführungsform darstellt.
2 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch ein Beispiel für ein Verfahren zur Herstellung des Beschichtungsfilms gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
3 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch ein Beispiel für einen Ablauf des Verfahrens zur Herstellung des Beschichtungsfilms gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
4 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch ein Beispiel für einen Ablauf des Verfahrens zur Herstellung des Beschichtungsfilms gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
5 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch ein Beispiel für einen Ablauf des Verfahrens zur Herstellung des Beschichtungsfilms gemäß der ersten Ausführungsform darstellt.
6 ist eine Vorderansicht, die ein Beispiel für eine optische Vorrichtung mit dem Beschichtungsfilm gemäß einer zweiten Ausführungsform darstellt.
7 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie VII-VII von 6.
8 ist eine Vorderansicht, die ein Beispiel für eine Beleuchtungsvorrichtung mit dem Beschichtungsfilm gemäß einer dritten Ausführungsform darstellt.
9 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie IX-IX von 8.
10 ist eine Vorderansicht, die ein Beispiel für ein Klimagerät mit dem Beschichtungsfilm gemäß einer vierten Ausführungsform darstellt.
11 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie XI-XI von 10.
12 ist ein Diagramm, das die Bildungsbedingungen und Bewertungsergebnisse von Beschichtungsfilmen der Beispiele 1 bis 17 zusammenfasst.
13 ist ein Diagramm, das die Bildungsbedingungen und Bewertungsergebnisse von Beschichtungsfilmen der Vergleichsbeispiele 1 bis 11 zusammenfasst.

Beschreibung der Ausführungsformen
Nachfolgend werden eine Beschichtungszusammensetzung, ein Beschichtungsfilm, ein Gegenstand, eine optische Vorrichtung, eine Beleuchtungsvorrichtung, ein Klimagerät und ein Verfahren zur Herstellung eines Beschichtungsfilms gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail beschrieben.
Erste Ausführungsform.
<Beschichtungszusammensetzung>
Eine Beschichtungszusammensetzung gemäß einer ersten Ausführungsform enthält Siliciumdioxid-Feinpartikel, ein Lösungsmittel mit hohem Siedepunkt und Wasser. Die Beschichtungszusammensetzung gemäß der ersten Ausführungsform kann ferner Fluorharzpartikel und eine nichtflüchtige hydrophile organische Substanz enthalten. Nachfolgend werden die in der Beschichtungszusammensetzung enthaltenen Komponenten beschrieben.
<Siliciumdioxid-Feinpartikel>
Die in der Beschichtungszusammensetzung gemäß der ersten Ausführungsform enthaltenen Siliciumdioxid-Feinpartikel sind ein Grundbestandteil eines Beschichtungsfilms. Durch Einmischen der Siliciumdioxid-Feinpartikel in die Beschichtungszusammensetzung kann eine hydrophile Oberfläche mit hoher Transparenz auf dem aus der Beschichtungszusammensetzung gebildeten Beschichtungsfilm gebildet werden. Folglich ist es möglich, die Fähigkeit zu verbessern, die Adhäsion von hydrophobem Schmutz zu reduzieren, zu bewirken, dass sich anhaftendes Wasser leicht ausbreitet, und zu bewirken, dass anhaftendes Wasser leicht abfließt.
Siliciumdioxid-Feinpartikel haben einen niedrigen Brechungsindex im Vergleich zu anderen anorganischen Partikeln und einen Wert, der nahe an den Werten der Brechungsindizes von transparenten Harzen wie Kunststoffen, Glas und dergleichen liegt, die im Allgemeinen als Substrate verwendet werden. Wenn der Brechungsindex eines Substrats und der eines Beschichtungsfilms in etwa gleich sind, wird verhindert, dass der Beschichtungsfilm aufgrund von Lichtreflexion an einer Grenzfläche dazwischen und einer Oberfläche des Beschichtungsfilms weiß erscheint, und der Farbton des Substrats wird mit geringerer Wahrscheinlichkeit beeinträchtigt.
Die mittlere Partikelgröße der Siliciumdioxid-Feinpartikel beträgt vorzugsweise 3 nm oder mehr und 25 nm oder weniger, und besonders bevorzugt 4 nm oder mehr und 10 nm oder weniger. Unter der mittleren Partikelgröße ist hier ein Wert der mittleren Partikelgröße von Primärpartikeln zu verstehen, der mit einem Partikelgrößenverteilungsmesser vom Typ Laserstreuung oder einem Partikelgrößenverteilungsmesser vom Typ dynamische Streuung gemessen wird. Primärpartikel bezieht sich auf ein Partikel, das die kleinste Einheit eines Partikels ist und nicht weiter unterteilt ist. Ein Aggregat von Primärpartikeln, in dem eine Vielzahl von Primärpartikeln aggregiert ist, wird als Sekundärpartikel bezeichnet. Wenn die mittlere Partikelgröße der Siliciumdioxid-Feinpartikel weniger als 3 nm beträgt, wird der Beschichtungsfilm zu dicht, und die zwischen der Filmoberfläche und dem Schmutz wirkende intermolekulare Kraft nimmt zu, so dass die gewünschte Antifouling-Eigenschaft nicht erreicht werden kann. Wenn die mittlere Partikelgröße der Siliciumdioxid-Feinpartikel größer als 25 nm ist, wird die Unebenheit der Oberfläche des Beschichtungsfilms zu groß, und der Beschichtungsfilm wird eher getrübt. Aus dem Obigen folgt, dass die mittlere Partikelgröße der Siliciumdioxid-Feinpartikel vorzugsweise 3 nm oder mehr und 25 nm oder weniger beträgt. Insbesondere, wenn die mittlere Partikelgröße der Siliciumdioxid-Feinpartikel 4 nm oder mehr und 10 nm oder weniger beträgt, wird ein Beschichtungsfilm mit einer geeigneten Dichte erhalten, und die Kontaktfläche zwischen der Oberfläche des Beschichtungsfilms und Schmutz wird reduziert, so dass eine ausreichende Antifouling-Eigenschaft erzielt werden kann. Antifouling-Eigenschaft bedeutet hier die Eigenschaft, dass sich Schmutz kaum anheftet, oder die Eigenschaft, dass sich anhaftender Schmutz leicht entfernen lässt.
Der Gehalt an Siliciumdioxid-Feinpartikeln in der Beschichtungszusammensetzung beträgt vorzugsweise 0,1 Massen-% oder mehr und 5 Massen-% oder weniger und vorzugsweise 0,5 Massen-% oder mehr und 2 Massen-% oder weniger. Wenn der Gehalt an Siliciumdioxid-Feinpartikeln in der Beschichtungszusammensetzung weniger als 0,1 Massen-% beträgt, wird ein daraus gebildeter Beschichtungsfilm zu dünn, so dass die gewünschte Antifouling-Eigenschaft nicht erreicht werden könnte. Andererseits wird ein Beschichtungsfilm, wenn der Gehalt an Siliciumdioxid-Feinpartikeln in der Beschichtungszusammensetzung mehr als 5 Massen-% beträgt, zu dick, so dass der Beschichtungsfilm Risse und Unebenheiten aufweisen kann und eher getrübt sein kann. Aus dem Obigen folgt, dass der Gehalt an Siliciumdioxid-Feinpartikeln in der Beschichtungszusammensetzung vorzugsweise 0,1 Massen-% oder mehr und 5 Massen-% oder weniger beträgt. Insbesondere, wenn der Gehalt an Siliciumdioxid-Feinpartikeln in der Beschichtungszusammensetzung 0,5 Massen-% oder mehr und 2 Massen-% oder weniger beträgt, kann ein gleichmäßiger Beschichtungsfilm mit einer geeigneten Dicke gebildet werden, und es kann eine ausreichende Antifouling-Eigenschaft erzielt werden.
Die Siliciumdioxid-Feinpartikel mit den oben genannten Eigenschaften können nach einem bekannten Verfahren hergestellt werden. Beispielsweise kann kolloidales Siliciumdioxid, das aus einer wässrigen Lösung von Natriumsilicat oder durch ein Sol-Gel-Verfahren hergestellt wurde, als Siliciumdioxid-Feinpartikel verwendet werden. Die Siliciumdioxid-Feinpartikel können eine unregelmäßige Form haben, die nicht kugelförmig ist, wie z. B. eine hohle Form, eine schuppige Form oder eine Stabform. Wenn schuppige Siliciumdioxid-Feinpartikel verwendet werden, nimmt die Festigkeit eines daraus erhaltenen Films tendenziell zu. Daher werden bei Anwendungen, die eine Abriebfestigkeit erfordern, durch die Verwendung schuppiger Siliciumdioxid-Feinpartikel wünschenswerte Ergebnisse erzielt. Es ist auch möglich, sowohl die Festigkeit als auch die Antifouling-Eigenschaft einer transparenten Beschichtung durch Mischen von schuppigem Siliciumdioxid und kugelförmigem Siliciumdioxid zu erreichen. Außerdem können Siliciumdioxid-Feinpartikel verwendet werden, die perlschnurförmig verbunden sind.
<Lösungsmittel mit hohem Siedepunkt>
Das hochsiedende Lösungsmittel, das in der Beschichtungszusammensetzung gemäß der ersten Ausführungsform enthalten ist, ist ein Lösungsmittel mit einem Siedepunkt, der über der Normaltemperatur liegt, und ist ein Lösungsmittel mit einem Siedepunkt von 150°C oder höher und 300°C oder niedriger, wie später beschrieben. Das hochsiedende Lösungsmittel steuert die Trocknungsgeschwindigkeit der Beschichtungszusammensetzung im Verlauf der Bildung des Beschichtungsfilms. Folglich ist es möglich, unter Beibehaltung der anfänglichen Konzentration der Siliciumdioxid-Feinpartikel in der Beschichtungszusammensetzung einen flüssigen Film zu bilden und zu verhindern, dass die Siliciumdioxid-Feinpartikel mitten beim Auftragen aggregieren. Außerdem kann der Flüssigkeitsfilm nach dem Auftragen nivelliert werden, indem der Gehalt an hochsiedendem Lösungsmittel verändert wird, um die Trocknungszeit zu verlängern. Durch diese Effekte kann ein gleichmäßiger Beschichtungsfilm erzielt werden.
Der Siedepunkt des hochsiedenden Lösungsmittels ist vorzugsweise 150°C oder höher und 300°C oder niedriger. Wenn der Siedepunkt des hochsiedenden Lösungsmittels unter 150°C liegt, wird die Trocknungsgeschwindigkeit zu schnell, und die Effekte der Verhinderung einer Aggregation der Siliciumdioxid-Feinpartikel und der Nivellierung des Flüssigkeitsfilms nach dem Auftragen können nicht erzielt werden. Wenn andererseits der Siedepunkt des hochsiedenden Lösungsmittels 300°C übersteigt, ist es wahrscheinlicher, dass das Lösungsmittel im Beschichtungsfilm verbleibt, und es kann kein Beschichtungsfilm mit den gewünschten Eigenschaften erhalten werden. Aus dem Obigen folgt, dass der Siedepunkt des hochsiedenden Lösungsmittels vorzugsweise 150°C oder höher und 300°C oder niedriger ist.
Die Löslichkeit des hochsiedenden Lösungsmittels in Wasser ist nicht ausdrücklich beschränkt, beträgt aber vorzugsweise 70 Massen-% oder mehr. Denn wenn die Löslichkeit in Wasser weniger als 70 Massen-% beträgt, erfolgt mit größerer Wahrscheinlichkeit eine Abtrennung vom Wasser.
Beispiele für das hochsiedende Lösungsmittel sind unter anderem Ethylenglycol, Propylenglycol, Ethylenglycolmonomethyletheracetat, Ethyllactat, Diethylenglycoldimethylether, Dipropylenglycoldimethylether, Diethylenglycolethylmethylether, Diethylenglycolisopropylmethylether, Dipropylenglycolmonomethylether, Diethylenglycoldiethylether, Diethylenglycolmonomethylether, Diethylenglycolbutylmethylether, Tripropylenglycoldimethylether, Triethylenglycoldimethylether, Diethylenglycolmonobutylether, Ethylenglycolmonophenylether, Triethylenglycolmonomethylether, Diethylenglycoldibutylether, Triethylenglycolbutylmethylether, Polyethylenglycoldimethylether, Tetraethylenglycoldimethylether, Polyethylenglycolmonomethylether und N-Methyl-2-pyrrolidon. Diese können allein oder in Kombination einer oder mehrerer Arten davon als hochsiedendes Lösungsmittel verwendet werden.
Der Gehalt an hochsiedendem Lösungsmittel in der Beschichtungszusammensetzung beträgt 20 Massen-% oder mehr und 70 Massen-% oder weniger, und vorzugsweise 30 Massen-% oder mehr und 50 Massen-% oder weniger. Wenn der Gehalt an hochsiedendem Lösungsmittel weniger als 20 Massen-% beträgt, werden der Effekt der Verhinderung einer Aggregation der Siliciumdioxid-Feinpartikel und der Effekt der Nivellierung des Flüssigkeitsfilms nach dem Auftragen in nicht ausreichender Weise erzielt. Wenn der Gehalt an hochsiedendem Lösungsmittel mehr als 70 Massen-% beträgt, werden die Löslichkeit der Siliciumdioxid-Feinpartikel in der Beschichtungszusammensetzung und die der Fluorharzpartikel, die optional darin enthalten sein können, verringert und sind die Partikel daher anfälliger für Aggregation. Aus dem Obigen folgt, dass der Gehalt an hochsiedendem Lösungsmittel in der Beschichtungszusammensetzung vorzugsweise 20 Massen-% oder mehr und 70 Massen-% oder weniger beträgt. Insbesondere, wenn der Gehalt an hochsiedendem Lösungsmittel in der Beschichtungszusammensetzung 30 Massen-% oder mehr und 50 Massen-% oder weniger beträgt, kann der Effekt der Nivellierung des Flüssigkeitsfilms erzielt werden, während die Dispersionszustände der Siliciumdioxid-Feinpartikel und der Fluorharzpartikel in dem Flüssigkeitsfilm durch die Beschichtungszusammensetzung aufrechterhalten werden, so dass ein gleichmäßiger und hochtransparenter Beschichtungsfilm gebildet werden kann.
<Wasser>
Das in der Beschichtungszusammensetzung gemäß der ersten Ausführungsform enthaltene Wasser ist nicht ausdrücklich beschränkt, und es kann Leitungswasser, Reinwasser, Umkehrosmosewasser (RO), deionisiertes Wasser und dergleichen verwendet werden. RO-Wasser ist Wasser, das durch Entfernen von Verunreinigungen aus Leitungswasser mittels einer Umkehrosmose-Membran gewonnen wird. Unter dem Gesichtspunkt einer Verbesserung der Dispersionsstabilität der Siliciumdioxid-Feinpartikel in der Beschichtungszusammensetzung ist die Konzentration der im Wasser enthaltenen ionischen Verunreinigungen wie Calcium- oder Magnesiumionen vorzugsweise gering. Insbesondere beträgt die Konzentration von im Wasser enthaltenen zweiwertigen oder höherwertigen ionischen Verunreinigungen vorzugsweise 200 ppm oder weniger, und noch bevorzugter 50 ppm oder weniger. Denn wenn die Konzentration der zweiwertigen oder höherwertigen ionischen Verunreinigungen mehr als 200 ppm beträgt, können die Siliciumdioxid-Feinpartikel aggregieren, was zu einer Abnahme der Beschichtungsfähigkeit aufgrund einer Abnahme der Fließfähigkeit der Beschichtungszusammensetzung und zu einer Abnahme der Transparenz des Beschichtungsfilms führt.
Der Gehalt an Wasser in der Beschichtungszusammensetzung ist nicht ausdrücklich beschränkt, beträgt aber vorzugsweise 25 Massen-% oder mehr und 80 Massen-% oder weniger, und noch bevorzugter 50 Massen-% oder mehr und 70 Massen-% oder weniger. Wenn der Gehalt an Wasser weniger als 25 Massen-% beträgt, sind die Löslichkeit der Siliciumdioxid-Feinpartikel in der Beschichtungszusammensetzung und die der Fluorharzpartikel, die optional darin enthalten sein können, verringert und können die Partikel daher eher zur Aggregation neigen. Wenn der Gehalt an Wasser weniger als 25 Massen-% beträgt, wird der Beschichtungsfilm dick, und ein Defekt wie ein Riss kann leichter auftreten. Andererseits wird, wenn der Gehalt an Wasser 80 Massen-% übersteigt, der Feststoffanteil in der Zusammensetzung zu gering, was eine effiziente Bildung des Beschichtungsfilms erschweren kann. Aus dem Obigen folgt, dass der Wassergehalt in der Beschichtungszusammensetzung vorzugsweise 25 Massen-% oder mehr und 80 Massen-% oder weniger beträgt. Insbesondere, wenn der Wassergehalt in der Beschichtungszusammensetzung 50 Massen-% oder mehr und 70 Massen-% oder weniger beträgt, können die Dispersionszustände der Siliciumdioxid-Feinpartikel und der Fluorharzpartikel in dem Flüssigkeitsfilm durch die Beschichtungszusammensetzung aufrechterhalten werden, und es kann ein gleichmäßiger und hochtransparenter Beschichtungsfilm mit einer geeigneten Dicke gebildet werden.
<Fluorharzpartikel>
Die Beschichtungszusammensetzung gemäß der ersten Ausführungsform kann auch Fluorharzpartikel enthalten. Durch das Einmischen der Fluorharzpartikel kann auf dem zu bildenden Beschichtungsfilm teilweise eine hydrophobe Oberfläche gebildet werden. Folglich kann die Fähigkeit, das Anhaften von Schmutz zu verhindern, verbessert werden. Darüber hinaus kann der Oberfläche des zu bildenden Beschichtungsfilms durch die Fluorharzpartikel Schmierfähigkeit verliehen werden. Somit kann die Verschleißfestigkeit des Beschichtungsfilms verbessert werden.
Die Fluorharzpartikel sind nicht ausdrücklich beschränkt, und Beispiele dafür sind unter anderem Partikel aus Polytetrafluorethylen (PTFE), Tetrafluorethylen-Hexafluorpropylen-Copolymer (FEP), Tetrafluorethylen-Perfluoralkylvinylether-Copolymer (PFA), Ethylen-Tetrafluorethylen-Copolymer (ETFE), Ethylen-Chlortrifluorethylen-Copolymer (ECTFE), Polyvinylidenfluorid (PVDF), Polychlortrifluorethylen (PCTFE), Polyvinylfluorid (PVF), Fluorethylen-Vinylether-Copolymer, Fluorethylen-Vinylester-Copolymer, Copolymeren und Mischungen davon sowie Mischungen dieser Fluorharze mit anderen Harzen.
Die mittlere Partikelgröße der Fluorharzpartikel beträgt vorzugsweise 80 nm oder mehr und 550 nm oder weniger, und noch bevorzugter 100 nm oder mehr und 500 nm oder weniger. Wenn die mittlere Partikelgröße der Fluorharzpartikel weniger als 80 nm beträgt, könnte kein ausreichender hydrophober Teil auf der Oberfläche des Beschichtungsfilms gebildet werden. Andererseits werden, wenn die Partikelgröße der Fluorharzpartikel 550 nm übersteigt, die Unebenheiten der Oberfläche des Beschichtungsfilms groß, und Schmutz wird leichter eingefangen, so dass die gewünschte Antifouling-Eigenschaft nicht erreicht werden könnte. Darüber hinaus kann die Unebenheit der Oberfläche des Beschichtungsfilms zu Lichtstreuung führen, was den Beschichtungsfilm trüben könnte. Aus dem Obigen folgt, dass die mittlere Partikelgröße der Fluorharzpartikel vorzugsweise 80 nm oder mehr und 550 nm oder weniger beträgt. Insbesondere, wenn die mittlere Partikelgröße der Fluorharzpartikel 100 nm oder mehr und 500 nm oder weniger beträgt, wird durch die Fluorharzpartikel ein Beschichtungsfilm mit einer hydrophoben Oberfläche und einer angemessenen Unebenheit erhalten, so dass eine ausreichende Antifouling-Eigenschaft erzielt werden kann.
Darüber hinaus kann die Transparenz des Beschichtungsfilms verbessert werden, indem die Unebenheiten der Oberfläche des zu bildenden Beschichtungsfilms durch Verwendung von stabförmigen oder schuppenförmigen Fluorharzpartikeln so weit wie möglich reduziert werden. Durch die Verwendung einer Dispersion von Fluorharzpartikeln, die eine Komponente mit niedrigem Molekulargewicht, ein Lösungsmittel oder dergleichen enthält, zum Zeitpunkt des Auftrags flexibel ist und sich nach dem Auftragen aufgrund der Verflüchtigung dieser Komponenten verfestigt, ist es außerdem auch möglich, die Glätte und Transparenz eines zu erhaltenden Films zu verbessern.
Die Fluorharzpartikel können nach einem bekannten Verfahren hergestellt werden. Als Ausgangsmaterial für die Beschichtungszusammensetzung können handelsübliche Fluorharzpartikel in einem in Wasser dispergierten Zustand verwendet werden.
Der Gehalt an Fluorharzpartikeln in der Beschichtungszusammensetzung beträgt vorzugsweise 5 Massen% oder mehr und 50 Massen-% oder weniger, und besonders bevorzugt 10 Massen-% oder mehr und 30 Massen-% oder weniger, bezogen auf den Gehalt an Siliciumdioxid-Feinpartikeln. Wenn der Gehalt an Fluorharzpartikeln in der Beschichtungszusammensetzung, bezogen auf den Gehalt an Siliciumdioxid-Feinpartikeln, weniger als 5 Massen-% beträgt, nimmt der Anteil der hydrophoben Oberfläche auf der Oberfläche des Beschichtungsfilms ab, und die gewünschte Antifouling-Eigenschaft wird möglicherweise nicht erreicht. Wenn andererseits der Gehalt an Fluorharzpartikeln, bezogen auf den Gehalt an Siliciumdioxid-Feinpartikeln, mehr als 50 Massen-% beträgt, haftet Staub tendenziell leichter an dem Beschichtungsfilm, was nicht wünschenswert ist. Aus dem Obigen folgt, dass der Gehalt an Fluorharzpartikeln in der Beschichtungszusammensetzung, bezogen auf den Gehalt an Siliciumdioxid-Feinpartikeln, vorzugsweise 5 Massen-% oder mehr und 50 Massen-% oder weniger beträgt. Insbesondere, wenn der Gehalt an Fluorharzpartikeln in der Beschichtungszusammensetzung, bezogen auf den Gehalt an Siliciumdioxid-Feinpartikeln, 10 Massen-% oder mehr und 30 Massen-% oder weniger beträgt, wird ein Beschichtungsfilm erhalten, der eine hydrophile Oberfläche und eine hydrophobe Oberfläche in einem geeigneten Verhältnis aufweist, so dass eine ausreichende Antifouling-Eigenschaft erzielt werden kann.
<Nichtflüchtige hydrophile organische Substanz>
Die Beschichtungszusammensetzung gemäß der ersten Ausführungsform kann auch eine nichtflüchtige hydrophile organische Substanz enthalten, bei der es sich um eine organische Substanz handelt, die nicht flüchtig und hydrophil ist. Durch das Beimischen der nichtflüchtigen hydrophilen organischen Substanz können Hohlräume in dem gebildeten Beschichtungsfilm gefüllt, die Streuung innerhalb des Beschichtungsfilms verringert und die Transparenz des Beschichtungsfilms verbessert werden. Darüber hinaus kann die Beschichtungsfähigkeit der Beschichtungszusammensetzung verbessert werden.
Die nichtflüchtige hydrophile organische Substanz ist nicht ausdrücklich beschränkt, und es können verschiedene nichtflüchtige organische Substanzen, die nicht hygroskopisch sind, verwendet werden. Beispiele für die nichtflüchtige hydrophile organische Substanz sind unter anderem Polyethylenglycol, Polypropylenglycol, Polytetramethylenglycol, Dimethicon-Copolyol und Mischungen davon.
Als nichtflüchtige hydrophile organische Substanz kann auch ein Tensid verwendet werden. Das Tensid ist nicht ausdrücklich beschränkt, aber ein nichtionisches Tensid, das kaum eine Aggregation von Siliciumdioxid-Feinpartikeln oder dergleichen verursacht, ist vorzuziehen. Unter Beachtung der Zugabemenge, des pH-Werts des Lösungsmittels und dergleichen können jedoch auch ein anionisches Tensid und ein kationisches Tensid verwendet werden.
Beispiele für das nichtionische Tensid sind unter anderem Polyoxyethylenalkylether, Polyoxyethylenalkylphenolether, Polyoxyethylenalkylester, Polyoxyethylenalkylamin, Polyoxyethylenalkylamid, Sorbitanalkylester und Polyoxyethylensorbitanalkylester.
Beispiele für das anionische Tensid sind unter anderem höheres Alkoholsulfat (Na-Salz oder Aminsalz), Alkylallylsulfonat (Na-Salz oder Aminsalz), Alkylnaphthalinsulfonat (Na-Salz oder Aminsalz), Alkylnaphthalinsulfonatkondensat, Alkylphosphat, Dialkylsulfosuccinat, Kolophoniumseife und Fettsäuresalz (Na-Salz oder Aminsalz).
Beispiele für das kationische Tensid sind unter anderem Octadecylaminacetat, Imidazolinderivatacetat, Polyalkylenpolyaminderivat oder ein Salz davon, Octadecyltrimethylammoniumchlorid, Triethylaminoethylalkylamidhalogenid, Alkylpyridiniumsulfat und Alkyltrimethylammoniumhalogenid.
Die nichtflüchtige hydrophile organische Substanz ist nicht ausdrücklich beschränkt, aber solche mit einem mittleren Molekulargewicht von 400 oder mehr und 500.000 oder weniger können verwendet werden, und solche mit einem mittleren Molekulargewicht von 700 oder mehr und 100.000 oder weniger sind bevorzugt. Wenn das mittlere Molekulargewicht weniger als 400 beträgt, kann die Staubanhaftung zunehmen, wenn eine große Menge der nichtflüchtigen hydrophilen organischen Substanz hinzugefügt wird, was nicht wünschenswert ist. Wenn das mittlere Molekulargewicht 500.000 übersteigt, nimmt die Fließfähigkeit der Beschichtungsflüssigkeit ab, was die Durchführung einer homogenen Beschichtung erschweren kann. Aus dem Obigen folgt, dass die nichtflüchtige hydrophile organische Substanz wünschenswerterweise ein mittleres Molekulargewicht von 400 oder mehr und 500.000 oder weniger aufweist. Insbesondere, wenn das mittlere Molekulargewicht der nichtflüchtigen hydrophilen organischen Substanz 700 oder mehr und 100.000 oder weniger beträgt, wird eine geeignete Fließfähigkeit erreicht, so dass es möglich ist, einen Beschichtungsfilm mit hoher Transparenz zu erhalten, in dem Hohlräume gefüllt sind.
Der Gehalt an nichtflüchtiger hydrophiler organischer Substanz in der Beschichtungszusammensetzung beträgt vorzugsweise 10 Massen-% oder mehr und 40 Massen-% oder weniger und besonders bevorzugt 10 Massen-% oder mehr und 30 Massen-% oder weniger, bezogen auf den Gehalt an Siliciumdioxid-Feinpartikeln. Wenn der Gehalt an nichtflüchtiger hydrophiler organischer Substanz in der Beschichtungszusammensetzung, bezogen auf den Gehalt an Siliciumdioxid-Feinpartikeln, weniger als 10 Massen-% beträgt, könnte es nicht möglich sein, Hohlräume in dem zu bildenden Beschichtungsfilm ausreichend zu füllen, oder könnte die Verteilbarkeit der Beschichtungszusammensetzung verringert sein, und somit könnte die Transparenz des Beschichtungsfilms unzureichend sein. Andererseits wird, wenn der Gehalt an nichtflüchtiger hydrophiler organischer Substanz, bezogen auf den Gehalt an Siliciumdioxid-Feinpartikeln, mehr als 40 Massen-% beträgt, der Beschichtungsfilm zu weich, und die Haltbarkeit könnte unzureichend sein. Aus dem Obigen folgt, dass der Gehalt an nichtflüchtiger hydrophiler organischer Substanz in der Beschichtungszusammensetzung, bezogen auf den Gehalt an Siliciumdioxid-Feinpartikeln, vorzugsweise 10 Massen-% oder mehr und 40 Massen-% oder weniger beträgt. Insbesondere, wenn der Gehalt an nichtflüchtiger hydrophiler organischer Substanz in der Beschichtungszusammensetzung 10 Massen-% oder mehr und 30 Massen-% oder weniger beträgt, wird ein Effekt des ausreichenden Füllens von Hohlräumen in dem Beschichtungsfilm erzielt, so dass ein Beschichtungsfilm mit hoher Transparenz gebildet werden kann.
<Sonstiges>
Die Beschichtungszusammensetzung gemäß der ersten Ausführungsform kann Bestandteile enthalten, die im Stand der Technik unter dem Gesichtspunkt der Verleihung verschiedener Eigenschaften an die Beschichtungszusammensetzung bekannt sind, solange die Wirkungen der vorliegenden Offenbarung nicht beeinträchtigt werden. Beispiele für solche Bestandteile sind unter anderem ein Haftvermittler und eine Silanverbindung. Die Beimischungsmengen dieser Bestandteile sind nicht ausdrücklich beschränkt, solange die Wirkung der vorliegenden Offenbarung nicht beeinträchtigt wird, und es ist nur erforderlich, die Mengen in Abhängigkeit von der Art der zu verwendenden Bestandteile entsprechend anzupassen.
Das Verfahren zur Herstellung der Beschichtungszusammensetzung gemäß der ersten Ausführungsform, die Bestandteile wie die oben beschriebenen enthält, ist nicht ausdrücklich beschränkt und kann nach einem im Stand der Technik bekannten Verfahren durchgeführt werden. Insbesondere kann die Beschichtungszusammensetzung durch Vermengen, Mischen und Verrühren der oben beschriebenen Bestandteile hergestellt werden.
Als Nächstes wird ein mittels der obigen Beschichtungszusammensetzung hergestellter Beschichtungsfilm beschrieben.
<Beschichtungsfilm>
Die Beschichtungszusammensetzung gemäß der ersten Ausführungsform wird auf ein Substrat aufgetragen und getrocknet, um dadurch einen Beschichtungsfilm zu bilden.
1 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch ein Beispiel für eine Struktur eines Beschichtungsfilms gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt. Hier wird als Beispiel ein Fall beschrieben, in dem die Beschichtungszusammensetzung Siliciumdioxid-Feinpartikel, ein hochsiedendes Lösungsmittel, Wasser, Fluorharzpartikel und eine nichtflüchtige hydrophile organische Substanz enthält. Ein Beschichtungsfilm 10 ist auf einem Substrat 20 angeordnet und umfasst eine Siliciumdioxid-Feinpartikelschicht 11, die durch Aggregation von Siliciumdioxid-Feinpartikeln gebildet wird, und Fluorharzpartikel 12, die in einem in der Siliciumdioxid-Feinpartikelschicht 11 dispergierten Zustand angeordnet sind. Einige der Fluorharzpartikel 12 liegen auf einer Oberfläche des Beschichtungsfilms 10, d. h. einer Oberfläche der Siliciumdioxid-Feinpartikelschicht 11, frei und andere liegen nicht frei. Das heißt, die Fluorharzpartikel 12 sind in einem Zustand angeordnet, in dem sie teilweise auf der Oberfläche des Beschichtungsfilms 10 freiliegen und in der Siliciumdioxid-Feinpartikelschicht 11 dispergiert sind.
1 zeigt schematisch Risse 13, die jeweils ein Beispiel für einen Defekt sind, der durch Aggregation von Siliciumdioxid-Feinpartikeln entsteht, wenn ein flüssiger Film der aufgebrachten Beschichtungszusammensetzung getrocknet wird. In der Praxis bilden sich oft nicht deutliche Risse 13, sondern kleine Hohlräume. Diese Defekte führen üblicherweise zu Lichtstreuung und Trübung eines Films. Bei dem Beschichtungsfilm 10 gemäß der ersten Ausführungsform werden diese Defekte jedoch mit einer nichtflüchtigen hydrophilen organischen Substanz 14 gefüllt. Folglich wird die Lichtstreuung reduziert, und die Transparenz des Beschichtungsfilms 10 wird erhöht. Darüber hinaus wird durch die Zugabe der nichtflüchtigen hydrophilen organischen Substanz 14 auch ein Effekt der Verringerung des Auftretens dieser Defekte selbst erzielt.
Wie in 1 dargestellt, umfasst die Oberfläche des Beschichtungsfilms 10 gemäß der ersten Ausführungsform sowohl einen hydrophilen Teil, der den Siliciumdioxid-Feinpartikeln zuzuschreiben ist, als auch einen hydrophoben Teil, der den Fluorharzpartikeln 12 zuzuschreiben ist.
Wie später beschrieben werden wird, enthält die Beschichtungszusammensetzung gemäß der ersten Ausführungsform ein hochsiedendes Lösungsmittel, so dass die Zeit vom Auftragen der Beschichtungszusammensetzung auf das Substrat 20 zur Bildung eines Flüssigkeitsfilms bis zum Trocknen des Flüssigkeitsfilms zur Bildung des Beschichtungsfilms 10 im Vergleich zu herkömmlichen lang ist. Daher nivelliert sich der Flüssigkeitsfilm nach dem Auftragen, und in diesem Zustand wird der Beschichtungsfilm 10 gebildet. Als Ergebnis wird der Beschichtungsfilm 10 erhalten, bei dem die Unebenheiten der Oberfläche geglättet sind und die Transparenz im Vergleich zu herkömmlichen verbessert sein kann.
Die Filmdicke des Beschichtungsfilms 10 beträgt vorzugsweise 20 nm oder mehr und 250 nm oder weniger. Wenn die Filmdicke weniger als 20 nm beträgt, ist der Beschichtungsfilm 10 zu dünn, um die gewünschte Antifouling-Eigenschaft zu erzielen. Wenn die Filmdicke mehr als 250 nm beträgt, nimmt die Unebenheit der Oberfläche des Beschichtungsfilms 10 zu, und die Oberfläche könnte getrübt sein. Aus dem Obigen folgt, dass die Filmdicke des Beschichtungsfilms 10 vorzugsweise 20 nm oder mehr und 250 nm oder weniger beträgt. Wenn die Filmdicke des Beschichtungsfilms 10 80 nm oder mehr und 150 nm oder weniger beträgt, insbesondere, wenn sie um 100 nm liegt, kann dem Beschichtungsfilm 10 eine Antireflexionsfunktion verliehen werden und kann der Transmissionsgrad des Substrats 20, auf das der Beschichtungsfilm 10 aufgebracht wird, verbessert werden.
<Substrat>
Das Substrat ist ein Element, auf dem ein Beschichtungsfilm gebildet werden soll. In einem Beispiel ist das Substrat ein Element, das einen Gegenstand bildet. Als Substrat kann transparentes Glas oder transparenter Kunststoff verwendet werden. Wenn ein Beschichtungsfilm auf einem transparenten Substrat gebildet wird, wird neben der Verhinderung einer Verschlechterung der Transparenz des Substrats ein Antireflexionseffekt durch geeignete Gestaltung der Filmdicke des Beschichtungsfilms erzielt, und es kann somit die Lichtdurchlässigkeit verbessert werden. Wenn ein Beschichtungsfilm auf einem undurchsichtigen Substrat gebildet wird, besteht der Vorteil, dass eine Behandlung durchgeführt werden kann, die den Farbton des Substrats nicht verändert. Im Falle einer glänzenden Oberfläche kann durch den oben beschriebenen Antireflexionseffekt auch ein Effekt der Verbesserung der Tiefe oder Lebendigkeit einer Farbe erzielt werden.
<Herstellungsverfahren>
2 ist eine Querschnittsansicht, die schematisch ein Beispiel für ein Verfahren zur Herstellung des Beschichtungsfilms gemäß der ersten Ausführungsform darstellt. Ein mit der Beschichtungszusammensetzung getränkter stoffähnlicher Gegenstand 31 wird an einem Block 30 befestigt, der ein Beschichter ist, und eine Oberfläche, auf welcher der stoffähnliche Gegenstand 31 befestigt ist, wird in engen Kontakt mit dem Substrat 20 gebracht und geschoben, und dadurch wird die Beschichtungszusammensetzung auf das Substrat 20 aufgetragen. Folglich bildet sich auf dem Substrat 20 ein Flüssigkeitsfilm, der aus der Beschichtungszusammensetzung besteht. Durch die Kombination des stoffähnlichen Gegenstands 31 und des Blocks 30 kann eine kleine Menge der Beschichtungszusammensetzung auf das Substrat 20 aufgetragen werden, während ein gleichmäßiger Druck auf den stoffähnlichen Gegenstand 31 ausgeübt wird, und es kann ein gleichmäßiger Beschichtungsfilm gebildet werden.
Die Dicke des stoffähnlichen Gegenstands 31 beträgt vorzugsweise 5 mm oder weniger. Denn wenn die Dicke mehr als 5 mm beträgt, wird die Tränkungsmenge der Beschichtungszusammensetzung zu groß, so dass die Beschichtungszusammensetzung in einigen Fällen nicht gleichmäßig aufgetragen werden kann. Der stoffähnliche Gegenstand 31 bezieht sich hier auf eine Anordnung von Fasern wie z. B. ein Gewebe, einen Vliesstoff oder Papier. Das Material für den stoffähnlichen Gegenstand 31 ist nicht ausdrücklich beschränkt, solange das Material mit der Beschichtungszusammensetzung getränkt werden kann. Ein Beispiel für den stoffähnlichen Gegenstand 31 ist ein Tuch aus Viskose. Es ist zu beachten, dass die Entstehung von Faserrückständen zu Defekten in der Beschichtung führt, so dass solche, die möglichst wenig kurze Fasern enthalten, vorzuziehen sind.
Die Form des Blocks 30 ist nicht ausdrücklich beschränkt, ist aber vorzugsweise eine Form, die es dem Block 30 ermöglicht, an der Oberfläche des Substrats 20 entlangzugleiten. Das heißt, es wird bevorzugt, den Block 30 mit einer Fläche zu verwenden, deren Form der Oberfläche des Substrats 20 folgt.
Das Material für den Block 30 ist nicht ausdrücklich beschränkt. In einem Beispiel ist das Material für den Block 30 Polycarbonat. Als Material für den Block 30 kann auch ein Material verwendet werden, das mit der Beschichtungszusammensetzung getränkt werden kann. Schwämme aus verschiedenen Materialien mit Verbindungsporen können jeweils als Block 30 verwendet werden, und was die Poren solcher Schwämme betrifft, so beträgt die Porengröße vorzugsweise 0,05 mm oder mehr und 2 mm oder weniger und noch bevorzugter 0,1 mm oder mehr und 1,5 mm oder weniger. Wenn die Porengröße weniger als 0,05 mm beträgt, ist es schwierig, eine Beschichtungszusammensetzung ausreichend aufzutragen. Wenn die Porengröße 2 mm übersteigt, wird die Beschichtungsmenge der Beschichtungszusammensetzung zu groß, und der Flüssigkeitsfilm neigt dazu, ungleichmäßig zu sein, was nicht wünschenswert ist. Aus dem Obigen folgt, dass, was die Poren solcher Schwämme betrifft, die Porengröße vorzugsweise 0,05 mm oder mehr und 2 mm oder weniger beträgt.
Das oben beschriebene Beschichtungsverfahren ist ein Verfahren zum gleichbleibenden Auftragen der Beschichtungszusammensetzung auf eine große Fläche, aber als Beschichtungsverfahren kann neben dem obigen Verfahren ein Tauchverfahren, ein Beschichtungsverfahren unter Verwendung eines Pinsels, ein Sprühbeschichtungsverfahren, ein Beschichtungsverfahren unter Verwendung verschiedener Beschichter und dergleichen verwendet werden. Die Beschichtungszusammensetzung kann auch aufgebracht werden, indem sie über das Substrat 20 gegossen wird.
3 bis 5 sind jeweils eine Querschnittsansicht, die schematisch ein Beispiel für einen Ablauf des Verfahrens zur Herstellung des Beschichtungsfilms gemäß der ersten Ausführungsform zeigen. Zunächst wird ein Schritt zur Bildung eines Flüssigkeitsfilms durchgeführt, bei dem eine Beschichtungszusammensetzung auf ein Substrat aufgetragen wird, um einen Flüssigkeitsfilm zu bilden. 3 zeigt einen Anfangszustand eines Flüssigkeitsfilms 10A, unmittelbar nachdem die Beschichtungszusammensetzung auf das Substrat 20 in 2 aufgetragen worden ist. Wie in 3 dargestellt, ist die Dicke des Flüssigkeitsfilms 10A, der aus der aufgebrachten Beschichtungszusammensetzung gebildet wird, im Ausgangszustand nicht gleichmäßig. Darüber hinaus sind in dem Flüssigkeitsfilm 10A Siliciumdioxid-Feinpartikel 15 dispergiert, ohne in einem Lösungsmittel 16 aggregiert zu sein. Anschließend wird ein Trocknungsschritt zum Trocknen des Flüssigkeitsfilms 10A in diesem Zustand durchgeführt.
Da die Beschichtungszusammensetzung gemäß der ersten Ausführungsform ein hochsiedendes Lösungsmittel enthält, verflüchtigt sich das Lösungsmittel 16 in der Beschichtungszusammensetzung nicht sofort nach dem Auftragen, und das Lösungsmittel 16 verflüchtigt sich über einen Zeitraum, der dem Gehalt an hochsiedendem Lösungsmittel entspricht. Während dieses Zeitraums nivelliert sich der Flüssigkeitsfilm 10A allmählich, so dass eine Oberseite des Flüssigkeitsfilms 10A eben wird, wie dies in 4 dargestellt ist. Des Weiteren sind die Siliciumdioxid-Feinpartikel 15 zu diesem Zeitpunkt nicht in dem Flüssigkeitsfilm 10A aggregiert, und ihr Dispersionszustand wird beibehalten.
Danach, wenn das Lösungsmittel 16 schließlich weggetrocknet ist, sind die Siliciumdioxid-Feinpartikel 15 aggregiert und ist der Beschichtungsfilm 10, der die Siliciumdioxid-Feinpartikelschicht 11 enthält, wie in 5 dargestellt ausgebildet.
Was das Verfahren zur Trocknung der Beschichtungszusammensetzung betrifft, so ist es wichtig, keine Temperaturschwankungen auf der Oberfläche des durch das Beschichten erhaltenen Flüssigkeitsfilms 10A zu verursachen. Nach dem Auftragen ist es vorzuziehen, eine natürliche Trocknung durchzuführen. Wenn die Trocknung durch einen Luftstrom beschleunigt wird, wird vorzugsweise kein Luftstrom verwendet, dessen Temperatur um 15°C oder mehr höher ist als die Temperatur des Substrats 20. Wenn ein Luftstrom verwendet wird, dessen Temperatur um 15°C oder mehr höher ist als die Temperatur des Substrats 20, kommt es zu Temperaturschwankungen auf der Oberfläche des durch das Beschichten erhaltenen Flüssigkeitsfilms 10A, was bewirkt, dass der nach dem Trocknen zu erhaltende Beschichtungsfilm 10 ungleichmäßig wird. Die Geschwindigkeit des Luftstroms ist nicht ausdrücklich beschränkt, beträgt aber vorzugsweise 25 m/s oder weniger. Denn wenn die Geschwindigkeit des Luftstroms 25 m/s übersteigt, wird der Flüssigkeitsfilm 10A vor dem Trocknen gestört, und es könnte kein gleichmäßiger Beschichtungsfilm 10 erhalten werden.
In der ersten Ausführungsform enthält die Beschichtungszusammensetzung Siliciumdioxid-Feinpartikel, ein hochsiedendes Lösungsmittel und Wasser. Die mittlere Partikelgröße der Siliciumdioxid-Feinpartikel beträgt 3 nm oder mehr und 25 nm oder weniger, und der Gehalt an Siliciumdioxid-Feinpartikeln in der Beschichtungszusammensetzung beträgt 0,1 Massen-% oder mehr und 5 Massen-% oder weniger. Der Siedepunkt des hochsiedenden Lösungsmittels beträgt 150°C oder mehr und 300°C oder weniger, und der Gehalt an hochsiedendem Lösungsmittel in der Beschichtungszusammensetzung beträgt 20 Massen-% oder mehr und 70 Massen-% oder weniger. Folglich ist, wenn die Beschichtungszusammensetzung auf das Substrat aufgetragen wird, die Trocknungsgeschwindigkeit des aus der aufgetragenen Beschichtungszusammensetzung gebildeten Flüssigkeitsfilms im Vergleich zu einem herkömmlichen Fall, in dem der Gehalt an hochsiedendem Lösungsmittel kleiner ist als der oben beschriebene Gehalt an hochsiedendem Lösungsmittel, langsam, und der Flüssigkeitsfilm ist nivelliert, wenn das Lösungsmittel im Flüssigkeitsfilm getrocknet ist. Durch das Trocknen des nivellierten Flüssigkeitsfilms wird ein Beschichtungsfilm mit einer gleichmäßigen Dicke erhalten. Bei dem Beschichtungsfilm ist die ungleichmäßige Struktur auf der Oberfläche verringert, und dadurch ist auch die Lichtstreuung aufgrund der ungleichmäßigen Struktur verringert. Infolgedessen gibt es den Effekt, dass ein Beschichtungsfilm gebildet werden kann, der im Vergleich zu herkömmlichen hochtransparent ist.
Zweite Ausführungsform.
In einer zweiten Ausführungsform wird ein Fall beschrieben, in dem der in der ersten Ausführungsform beschriebene Beschichtungsfilm auf einer optischen Vorrichtung, die ein Gegenstand ist, ausgebildet ist. 6 ist eine Vorderansicht, die ein Beispiel für eine optische Vorrichtung mit dem Beschichtungsfilm gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt, und 7 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie VII-VII von 6. Bei der zweiten Ausführungsform wird eine Kamera 100 als ein Beispiel für die optische Vorrichtung erläutert. Die Kamera 100 enthält in einem Gehäuse 110 eine Kamerahauptkörpereinheit 111 und eine Linse 112. Wenn die Kamera 100 in Innenräumen und im Freien verwendet wird, kann Schmutz an einer Oberfläche der Linse 112 anhaften. Daher ist es durch Bildung des in der ersten Ausführungsform beschriebenen Beschichtungsfilms 10 auf der Oberfläche der Linse 112 möglich, das Anhaften von Schmutz für einen langen Zeitraum zu verhindern, ohne ein von der Kamera 100 zu erfassendes Bild zu beeinträchtigen.
In der zweiten Ausführungsform wird der Beschichtungsfilm 10 auf der Linse 112 der Kamera 100 ausgebildet. Da der Beschichtungsfilm 10 im Vergleich zu herkömmlichen eine hohe Transparenz aufweist, kann man eine Lichtbündelungsleistung der Linse 112 erwarten, die derjenigen vor dem Aufbringen des Beschichtungsfilms 10 entspricht. Darüber hinaus kann durch Anpassen der Filmdicke des Beschichtungsfilms 10, so dass er eine Antireflexionsfunktion besitzt, der Transmissionsgrad der Linse 112, auf die der Beschichtungsfilm 10 aufgebracht wird, verbessert werden.
Dritte Ausführungsform.
In einer dritten Ausführungsform wird ein Fall beschrieben, in dem der in der ersten Ausführungsform beschriebene Beschichtungsfilm auf einer Beleuchtungsvorrichtung, die ein Gegenstand ist, ausgebildet ist. 8 ist eine Vorderansicht, die ein Beispiel für eine Beleuchtungsvorrichtung mit dem Beschichtungsfilm gemäß der dritten Ausführungsform zeigt, und 9 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie IX-IX von 8. In der dritten Ausführungsform umfasst eine Beleuchtungsvorrichtung 200 eine Hauptkörpereinheit 210, die Licht emittiert, und eine Lichtabdeckung 211, welche die Hauptkörpereinheit 210 abdeckt. Wenn die Beleuchtungsvorrichtung 200 in Innenräumen und im Freien verwendet wird, kann Schmutz an einer Oberfläche der Lichtabdeckung 211 anhaften. Daher ist es durch Bildung des in der ersten Ausführungsform beschriebenen Beschichtungsfilms 10 auf der Oberfläche der Lichtabdeckung 211 möglich, das Anhaften von Schmutz für einen langen Zeitraum zu verhindern, ohne die Beleuchtungsstärke zu beeinträchtigen.
In der dritten Ausführungsform ist der Beschichtungsfilm 10 auf der Lichtabdeckung 211 der Beleuchtungsvorrichtung 200 ausgebildet. Da der Beschichtungsfilm 10 im Vergleich zu herkömmlichen eine hohe Transparenz aufweist, kann man eine Lichttransmissionsleistung der Lichtabdeckung 211 erwarten, die derjenigen vor dem Aufbringen des Beschichtungsfilms 10 entspricht.
Vierte Ausführungsform.
In einer vierten Ausführungsform wird ein Fall beschrieben, in dem der in der ersten Ausführungsform beschriebene Beschichtungsfilm auf einem Klimagerät, das ein Gegenstand ist, ausgebildet ist. 10 ist eine Vorderansicht, die ein Beispiel für ein Klimagerät mit dem Beschichtungsfilm gemäß der vierten Ausführungsform zeigt, und 11 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie XI-XI von 10. In der vierten Ausführungsform ist in einem Beispiel ein Klimagerät 300 eine Vorrichtung, die in einem Raum angebracht ist, Außenluft ansaugt und die Luft in den Raum einleitet und Raumluft nach außen abführt. Das Klimagerät 300 umfasst ein Gehäuse 310, das eine Haupteinheit (nicht abgebildet) abdeckt, die dem Raum Luft zuführt und aus ihm abführt. Wenn das Klimagerät 300 in Innenräumen verwendet wird, kann Schmutz an der Oberfläche des Gehäuses 310 anhaften. Daher ist es durch Bildung des in der ersten Ausführungsform beschriebenen Beschichtungsfilms 10 auf der Oberfläche des Gehäuses 310 möglich, das Anhaften von Schmutz für einen langen Zeitraum zu verhindern, ohne das Aussehen eines Produkts zu verändern.
In der vierten Ausführungsform ist der Beschichtungsfilm 10 auf dem Gehäuse 310 des Klimageräts 300 ausgebildet. Da der Beschichtungsfilm 10 im Vergleich zu herkömmlichen eine hohe Transparenz aufweist, ist es möglich, einen Farbton des Gehäuses 310 beizubehalten, der demjenigen vor dem Aufbringen des Beschichtungsfilms 10 entspricht.
[Beispiele]
Nachfolgend werden Einzelheiten der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf Beispiele und Vergleichsbeispiele beschrieben, doch ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt.
<Verfahren zur Herstellung einer Beschichtungszusammensetzung und Verfahren zur Bildung eines Beschichtungsfilms>
[Beispiel 1]
Kolloidales Siliciumdioxid (hergestellt von Nissan Chemical Industries, Ltd., ST-O), das Siliciumdioxid-Feinpartikel mit einer mittleren Partikelgröße von 12 nm enthält, Diethylenglycolmonobutylether mit einem Siedepunkt von 230°C als hochsiedendes Lösungsmittel und deionisiertes Wasser als Wasser werden vermengt und gemischt und gerührt, um eine Beschichtungszusammensetzung herzustellen. In der Beschichtungszusammensetzung beträgt der Gehalt an Siliciumdioxid-Feinpartikeln 1 Massen-%, beträgt der Gehalt an Diethylenglycolmonobutylether 50 Massen-% und bildet der Gehalt an entionisiertem Wasser den Rest.
Mit der erhaltenen Beschichtungszusammensetzung wird ein Vliesstoff (hergestellt von Kuraray Kuraflex Co., Ltd., Produktname: KURACLEAN (eingetragenes Warenzeichen) Wiper, verwendete Faser: Viskose) getränkt und der Vliesstoff wird an einem Block aus Polycarbonat befestigt. Eine Oberfläche des Vliesstoffs wird in engen Kontakt mit einem Glassubstrat (50 mm×50 mm×1 mm) gebracht und geschoben, und dann wird für 24 Stunden bei 25°C eine Trocknung durchgeführt, um einen Beschichtungsfilm zu bilden.
[Beispiel 2]
Eine Beschichtungszusammensetzung wird in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass der Gehalt an Diethylenglycolmonobutylether als dem hochsiedenden Lösungsmittel auf 20 Massen-% geändert wird. Des Weiteren wird in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 ein Beschichtungsfilm auf einem Glassubstrat gebildet.
[Beispiel 3]
Eine Beschichtungszusammensetzung wird in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass der Gehalt an Diethylenglycolmonobutylether als dem hochsiedenden Lösungsmittel auf 21 Massen-% geändert wird. Des Weiteren wird in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 ein Beschichtungsfilm auf einem Glassubstrat gebildet.
[Beispiel 4]
Eine Beschichtungszusammensetzung wird in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass der Gehalt an Diethylenglycolmonobutylether als dem hochsiedenden Lösungsmittel auf 55 Massen-% geändert wird. Des Weiteren wird in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 ein Beschichtungsfilm auf einem Glassubstrat gebildet.
[Beispiel 5]
Eine Beschichtungszusammensetzung wird in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass der Gehalt an Diethylenglycolmonobutylether als dem hochsiedenden Lösungsmittel auf 69 Massen-% geändert wird. Des Weiteren wird in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 ein Beschichtungsfilm auf einem Glassubstrat gebildet.
[Beispiel 6]
Eine Beschichtungszusammensetzung wird in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass der Gehalt an Diethylenglycolmonobutylether als dem hochsiedenden Lösungsmittel auf 70 Massen-% geändert wird. Des Weiteren wird in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 ein Beschichtungsfilm auf einem Glassubstrat gebildet.
[Beispiel 7]
Eine Beschichtungszusammensetzung wird in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass anstelle von Diethylenglycolmonobutylether als dem hochsiedenden Lösungsmittel Dipropylenglycoldimethylether mit einem Siedepunkt von 171°C verwendet wird. Des Weiteren wird in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 ein Beschichtungsfilm auf einem Glassubstrat gebildet.
[Beispiel 8]
Eine Beschichtungszusammensetzung wird in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass der Gehalt an Siliciumdioxid-Feinpartikeln auf 0,2 Massen-% geändert wird. Des Weiteren wird in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 ein Beschichtungsfilm auf einem Glassubstrat gebildet.
[Beispiel 9]
Eine Beschichtungszusammensetzung wird in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass der Gehalt an Siliciumdioxid-Feinpartikeln auf 4 Massen-% geändert wird. Des Weiteren wird in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 ein Beschichtungsfilm auf einem Glassubstrat gebildet.
[Beispiel 10]
Eine Beschichtungszusammensetzung wird in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass die mittlere Partikelgröße der Siliciumdioxid-Feinpartikel auf 5 nm geändert wird. Des Weiteren wird in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 ein Beschichtungsfilm auf einem Glassubstrat gebildet.
[Beispiel 11]
Eine Beschichtungszusammensetzung wird in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass die mittlere Partikelgröße der Siliciumdioxid-Feinpartikel auf 20 nm geändert wird. Des Weiteren wird in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 ein Beschichtungsfilm auf einem Glassubstrat gebildet.
[Beispiel 12]
Eine Beschichtungszusammensetzung wird in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass PTFE-Partikel (hergestellt von Du Pont-Mitsui Fluorochemicals Co., Ltd., Produktname: 31-JR) als Fluorharzpartikel in einer Menge von 10 Massen-%, bezogen auf die Siliciumdioxid-Feinpartikel, hinzugefügt werden. Die mittlere Partikelgröße der PTFE-Partikel beträgt 0,25 um. Des Weiteren wird in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 ein Beschichtungsfilm auf einem Glassubstrat gebildet.
[Beispiel 13]
Eine Beschichtungszusammensetzung wird in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass PTFE-Partikel (hergestellt von Du Pont-Mitsui Fluorochemicals Co., Ltd., Produktname: 31-JR) als Fluorharzpartikel in einer Menge von 40 Massen-%, bezogen auf die Siliciumdioxid-Feinpartikel, hinzugefügt werden. Die mittlere Partikelgröße der PTFE-Partikel beträgt 0,25 um. Des Weiteren wird in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 ein Beschichtungsfilm auf einem Glassubstrat gebildet.
[Beispiel 14]
Eine Beschichtungszusammensetzung wird in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass Polyethylenglycol (hergestellt von Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., Produktname: Polyethylene Glycol 400) als nichtflüchtige hydrophile organische Substanz in einer Menge von 15 Massen-%, bezogen auf die Siliciumdioxid-Feinpartikel, hinzugefügt wird. Das mittlere Molekulargewicht des Polyethylenglycols beträgt 380 oder mehr und 420 oder weniger. Des Weiteren wird in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 ein Beschichtungsfilm auf einem Glassubstrat gebildet.
[Beispiel 15]
Eine Beschichtungszusammensetzung wird in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass Polyethylenglycol (hergestellt von Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., Produktname: Polyethylene Glycol 400) als nichtflüchtige hydrophile organische Substanz in einer Menge von 35 Massen-%, bezogen auf die Siliciumdioxid-Feinpartikel, hinzugefügt wird. Das mittlere Molekulargewicht des Polyethylenglycols beträgt 380 oder mehr und 420 oder weniger. Des Weiteren wird in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 ein Beschichtungsfilm auf einem Glassubstrat gebildet.
[Beispiel 16]
Ein Beschichtungsfilm wird in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass die Beschichtungszusammensetzung von Beispiel 1 auf ein Acrylsubstrat (Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), 50 mm×50 mm×2 mm) aufgetragen wird.
[Beispiel 17]
Die Beschichtungszusammensetzung von Beispiel 1 wird auf ein Glassubstrat (50 mm×50 mm×1 mm) aufgesprüht und anschließend 24 Stunden lang bei 25°C getrocknet, um einen Beschichtungsfilm zu bilden.
[Vergleichsbeispiel 1]
Eine Beschichtungszusammensetzung wird in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass der Gehalt an Diethylenglycolmonobutylether als dem hochsiedenden Lösungsmittel auf 15 Massen-% geändert wird. Des Weiteren wird in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 ein Beschichtungsfilm auf einem Glassubstrat gebildet.
[Vergleichsbeispiel 2]
Eine Beschichtungszusammensetzung wird in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass der Gehalt an Diethylenglycolmonobutylether als dem hochsiedenden Lösungsmittel auf 19 Massen-% geändert wird. Des Weiteren wird in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 ein Beschichtungsfilm auf einem Glassubstrat gebildet.
[Vergleichsbeispiel 3]
Eine Beschichtungszusammensetzung wird in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass der Gehalt an Diethylenglycolmonobutylether als dem hochsiedenden Lösungsmittel auf 71 Massen-% geändert wird. Des Weiteren wird in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 ein Beschichtungsfilm auf einem Glassubstrat gebildet.
[Vergleichsbeispiel 4]
Eine Beschichtungszusammensetzung wird in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass der Gehalt an Diethylenglycolmonobutylether als dem hochsiedenden Lösungsmittel auf 75 Massen-% geändert wird. Des Weiteren wird in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 ein Beschichtungsfilm auf einem Glassubstrat gebildet.
[Vergleichsbeispiel 5]
Eine Beschichtungszusammensetzung wird in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass anstelle von Diethylenglycolmonobutylether als dem hochsiedenden Lösungsmittel Ethanol mit einem Siedepunkt von 87°C verwendet wird. Des Weiteren wird in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 ein Beschichtungsfilm auf einem Glassubstrat gebildet.
[Vergleichsbeispiel 6]
Eine Beschichtungszusammensetzung wird in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass anstelle der Siliciumdioxid-Feinpartikel Lithiumsilicat (hergestellt von Nissan Chemical Industries, Ltd., Produktname: Lithium Silicate 45) verwendet wird. Des Weiteren wird in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 ein Beschichtungsfilm auf einem Glassubstrat gebildet.
[Vergleichsbeispiel 7]
Eine Beschichtungszusammensetzung wird in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass die mittlere Partikelgröße der Siliciumdioxid-Feinpartikel auf 30 nm geändert wird. Des Weiteren wird in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 ein Beschichtungsfilm auf einem Glassubstrat gebildet.
[Vergleichsbeispiel 8]
Eine Beschichtungszusammensetzung wird in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass der Gehalt an Siliciumdioxid-Feinpartikeln auf 0,05 Massen% geändert wird. Des Weiteren wird in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 ein Beschichtungsfilm auf einem Glassubstrat gebildet.
[Vergleichsbeispiel 9]
Eine Beschichtungszusammensetzung wird in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass der Gehalt an Siliciumdioxid-Feinpartikeln auf 7 Massen-% geändert wird. Des Weiteren wird in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 ein Beschichtungsfilm auf einem Glassubstrat gebildet.
[Vergleichsbeispiel 10]
Eine Beschichtungszusammensetzung wird in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass PTFE-Partikel (hergestellt von Du Pont-Mitsui Fluorochemicals Co., Ltd., Produktname: 31-JR) als Fluorharzpartikel in einer Menge von 60 Massen-%, bezogen auf die Siliciumdioxid-Feinpartikel, hinzugefügt werden. Die mittlere Partikelgröße der PTFE-Partikel beträgt 0,25 um. Des Weiteren wird in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 ein Beschichtungsfilm auf einem Glassubstrat gebildet.
[Vergleichsbeispiel 11]
Eine Beschichtungszusammensetzung wird in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, dass Polyethylenglycol (hergestellt von Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., Produktname: Polyethylene Glycol 400), das eine nichtflüchtige hydrophile organische Substanz ist, in einer Menge von 50 Massen-%, bezogen auf die Siliciumdioxid-Feinpartikel, hinzugefügt wird. Das mittlere Molekulargewicht des Polyethylenglycols beträgt 380 oder mehr und 420 oder weniger. Des Weiteren wird in ähnlicher Weise wie in Beispiel 1 ein Beschichtungsfilm auf einem Glassubstrat gebildet.
<Verfahren zur Bewertung von Beschichtungsfilmen>
Es werden die Filmdicken der Beschichtungsfilme, die aus den Beschichtungszusammensetzungen der Beispiele 1 bis 15 und der Vergleichsbeispiele 1 bis 11 gebildet wurden, und der Beschichtungsfilme, die aus den Beschichtungszusammensetzungen der Beispiele 16 und 17 gebildet wurden, gemessen und deren Transparenz und Antifouling-Eigenschaften bewertet.
Messung der Filmdicke
Ein Teil eines auf einem Substrat gebildeten Beschichtungsfilms wird abgeschabt, und es wird mit einem 3D-Messlaser-Mikroskop (hergestellt von Olympus Corporation) eine Stufe zwischen dem Beschichtungsfilm und dem Substrat gemessen, wodurch die Filmdicke gemessen wird.
Die Messergebnisse für die Filmdicken der Beschichtungsfilme werden nach den folgenden Kriterien klassifiziert.

1: Filmdicke von weniger als 20 nm
2: Filmdicke von 20 nm oder mehr und 120 nm oder weniger
3: Filmdicke von mehr als 120 nm und 250 nm oder weniger
4: Filmdicke von mehr als 250 nm

Bewertung der Transparenz
Die Trübungen der Beschichtungsfilme werden mit einem haze gard i (hergestellt von BYK-Gardner) gemessen. Die Messergebnisse für die Trübungen der Beschichtungsfilme werden nach den folgenden Kriterien bewertet, und wenn die Trübung weniger als 4% beträgt, wird entschieden, dass die Transparenz hoch ist.

1: Trübung von weniger als 2%
2: Trübung von 2% oder mehr und weniger als 3%
3: Trübung von 3% oder mehr und weniger als 4%
4: Trübung von 4% oder mehr

Bewertung der Antifouling-Eigenschaften
Als Antifouling-Leistung wird eine Adhäsionseigenschaft von Staub, der eine hydrophile Fouling-Substanz ist, in Bezug auf einen Beschichtungsfilm bewertet. Insbesondere wird unter den Bedingungen einer Temperatur von 25°C und einer Luftfeuchtigkeit von 50% mit Luft Kanto-Lehmstaub, der ein JIS(Japanese Industrial Standards)-Testpulver mit einer medianen Partikelgröße im Bereich von 1 um oder mehr und 3 um oder weniger ist, auf einen Beschichtungsfilm geblasen. Anschließend wird der auf den Beschichtungsfilm geblasene Kanto-Lehmstaub auf ein Klebeband (hergestellt von Sumitomo 3M Limited) übertragen. Indem ein anderes transparentes Substrat betrachtet wird, auf dem das Band mit dem darauf übertragenen Staub angebracht ist, wird die Extinktion bei einer Wellenlänge von 550 nm mit einem Spektrophotometer (hergestellt von der Shimadzu Corporation, Produktname: UV-3100PC) gemessen. Die Extinktion wird nach den folgenden Kriterien bewertet, und wenn die Extinktion weniger als 0,3 beträgt, wird entschieden, dass die Antifouling-Eigenschaft hoch ist.

1: Extinktion von weniger als 0,1
2: Extinktion von 0,1 oder mehr und weniger als 0,2
3: Extinktion von 0,2 oder mehr und weniger als 0,3
4: Extinktion von 0,3 oder mehr

12 ist ein Diagramm, das die Bildungsbedingungen und Bewertungsergebnisse für die Beschichtungsfilme der Beispiele 1 bis 17 zusammenfasst. 13 ist ein Diagramm, das die Bildungsbedingungen und Bewertungsergebnisse für die Beschichtungsfilme der Vergleichsbeispiele 1 bis 11 zusammenfasst.
Wie in 12 dargestellt, liegen bei den Beschichtungszusammensetzungen der Beispiele 1 bis 11 die mittleren Partikelgrößen der Siliciumdioxid-Feinpartikel in einem Bereich von 3 nm oder mehr und 25 nm oder weniger und liegen die Gehalte an Siliciumdioxid-Feinpartikeln bei den Beschichtungszusammensetzungen in einem Bereich von 0,1 Massen-% oder mehr und 5 Massen-% oder weniger. Bei den Beschichtungszusammensetzungen der Beispiele 1 bis 11 liegen die Siedepunkte der hochsiedenden Lösungsmittel in einem Bereich von 150°C oder höher und 300°C oder niedriger und liegen die Gehalte an hochsiedenden Lösungsmitteln bei den Beschichtungszusammensetzungen in einem Bereich von 20 Massen-% oder mehr und 70 Massen-% oder weniger. Daher besitzen die Beschichtungsfilme, die unter Verwendung dieser Beschichtungszusammensetzungen gebildet wurden, gute Antifouling-Eigenschaften und weisen auch eine gute Transparenz auf. Die Beschichtungszusammensetzungen der Beispiele 12 und 13 enthalten die Fluorharzpartikel in einem Bereich von 5 Massen-% oder mehr und 50 Massen-% oder weniger, bezogen auf die Siliciumdioxid-Feinpartikel, und besitzen daher gute Antifouling-Eigenschaften und eine gute Transparenz. Entsprechend enthalten die Beschichtungszusammensetzungen der Beispiele 14 und 15 die nichtflüchtige hydrophile organische Substanz, wobei die Gehalte an nichtflüchtiger hydrophiler organischer Substanz, bezogen auf die Siliciumdioxid-Feinpartikel, in einem Bereich von 10 Massen-% oder mehr und 40 Massen-% oder weniger liegen, und besitzen daher gute Antifouling-Eigenschaften und Transparenz.
Der in Beispiel 16 auf dem Acrylsubstrat gebildete Beschichtungsfilm und der in Beispiel 17 durch Sprühauftrag gebildete Beschichtungsfilm besitzen ebenfalls gute Antifouling-Eigenschaften und Transparenz. Das heißt, die Beschichtungsfilme weisen unabhängig davon, ob das Substrat Glas oder Acryl ist, gute Antifouling-Eigenschaften und Transparenz auf. Die Beschichtungsfilme, die durch Auftrag mittels des Vliesstoffs gebildet wurden, und der Beschichtungsfilm, der durch Sprühauftrag gebildet wurde, besitzen beide gute Antifouling-Eigenschaften und Transparenz.
Dagegen wird die Transparenz der Vergleichsbeispiele 1 und 2, wie in 13 dargestellt, als gering bewertet. Es wird angenommen, dass dies auf die zugegebenen Mengen des hochsiedenden Lösungsmittels zurückzuführen ist, die ungenügend sind, wodurch verhindert wird, dass der Effekt der Bildung eines gleichmäßigen Films in ausreichender Weise erzielt wird. Die Transparenz und Antifouling-Eigenschaften der Vergleichsbeispiele 3 und 4 werden als gering bewertet. Es wird angenommen, dass dies auf die zugegebenen Mengen des hochsiedenden Lösungsmittels zurückzuführen ist, die zu hoch sind, wodurch die Dispergierbarkeit der Siliciumdioxid-Feinpartikel verringert wird und die Unebenheiten der Oberflächen der Beschichtungsfilme verstärkt werden.
Die Transparenz von Vergleichsbeispiel 5 wird als gering bewertet. Es wird angenommen, dass dies auf den Siedepunkt des als Lösungsmittel verwendeten Ethanols zurückzuführen ist, der 87°C beträgt und niedriger ist als die Siedepunkte anderer hochsiedender Lösungsmittel. Da in Beispiel 7 ein Lösungsmittel mit einem Siedepunkt von 171°C verwendet wird, wird davon ausgegangen, dass ein Beschichtungsfilm mit hervorragender Antifouling-Eigenschaft und Transparenz erzielt werden kann, wenn der Siedepunkt des hochsiedenden Lösungsmittels 150°C oder höher ist. Es ist wahrscheinlicher, dass ein Lösungsmittel im Beschichtungsfilm verbleibt, wenn sein Siedepunkt 300°C übersteigt, so dass es als vorteilhaft angesehen wird, ein hochsiedendes Lösungsmittel zu verwenden, das einen Siedepunkt von 300°C oder niedriger aufweist.
Die Transparenz und Antifouling-Eigenschaften der Vergleichsbeispiele 6 bis 9 werden als gering bewertet. Es wird angenommen, dass dies auf eine zu große mittlere Partikelgröße der Siliciumdioxid-Feinpartikel oder eine zu kleine oder zu große Menge der zugesetzten Siliciumdioxid-Feinpartikel zurückzuführen ist.
Die Transparenz des Vergleichsbeispiels 10 wird als gering bewertet. Es wird angenommen, dass dies auf die Menge der zugesetzten Fluorharzpartikel zurückzuführen ist, die zu hoch ist, wodurch der Staub mehr zur Anhaftung neigt. In Anbetracht der Tatsache, dass der Gehalt an Fluorharzpartikeln, bezogen auf die Siliciumdioxid-Feinpartikel, in Beispiel 13 40 Massen-% beträgt, wird davon ausgegangen, dass die Menge der zugesetzten Fluorharzpartikel wünschenswerterweise 50 Massen-% oder weniger beträgt.
Die Antifouling-Eigenschaft von Vergleichsbeispiel 11 wird als gering bewertet. Es wird angenommen, dass dies auf die Menge der zugesetzten nichtflüchtigen hydrophilen organischen Substanz zurückzuführen ist, die zu hoch ist, was den Beschichtungsfilm zu weich macht.
<Beispiele bei denen eine Beschichtungszusammensetzung auf einen Gegenstand aufgetragen wird>
[Beispiel 18]
Die Beschichtungszusammensetzung von Beispiel 1 wird auf die Außenseite einer Glaslinse einer Außenkamera aufgesprüht, und es wird für 24 Stunden eine natürliche Trocknung bei 25°C durchgeführt.
[Beispiel 19]
Mit der Beschichtungszusammensetzung von Beispiel 1 wird ein Vliesstoff (hergestellt von Kuraray Kuraflex Co., Ltd., Produktname: KURACLEAN Wiper, verwendete Faser: Viskose) getränkt, und der Vliesstoff wird an einem Block aus Polycarbonat befestigt. Eine Oberfläche des Vliesstoffs wird in engen Kontakt mit einer Acrylabdeckung einer Beleuchtungsvorrichtung gebracht und geschoben, und dann wird für 24 Stunden eine natürliche Trocknung bei 25°C durchgeführt, um einen Beschichtungsfilm zu bilden.
[Beispiel 20]
Mit der Beschichtungszusammensetzung von Beispiel 1 wird ein Vliesstoff (hergestellt von Kuraray Kuraflex Co., Ltd., Produktname: KURACLEAN Wiper, verwendete Faser: Viskose) getränkt, und der Vliesstoff wird an einem Block aus Polycarbonat befestigt. Eine Oberfläche des Vliesstoffs wird in engen Kontakt mit einer Außenfläche eines Gehäuses eines Raumklimageräts gebracht und geschoben, und dann wird für 24 Stunden eine natürliche Trocknung bei 25°C durchgeführt, um einen Beschichtungsfilm zu bilden.
In den Beispielen 18 bis 20 werden die Beschichtungsfilme auf entsprechenden Substraten gebildet, aber es gab keine Veränderung im Aussehen der Substrate. Das heißt, die in den Beispielen 18 bis 20 gebildeten Beschichtungsfilme weisen eine hohe Transparenz auf. Des Weiteren wird unter den Bedingungen einer Temperatur von 25°C und einer Luftfeuchtigkeit von 50% mit Luft Kanto-Lehmstaub aufgeblasen, der ein JIS-Testpulver mit einer medianen Partikelgröße im Bereich von 1 um oder mehr und 3 um oder weniger ist, und dann wird jeder Gegenstand leicht geschüttelt. Das hat zur Folge, dass der Staub von jedem der Gegenstände abfällt, auf denen die Beschichtungsfilme der Beispiele 18 bis 20 ausgebildet sind, und daher kann man sehen, dass die in den Beispielen 18 bis 20 gebildeten Beschichtungsfilme hohe Antifouling-Eigenschaften aufweisen.
Die in den obigen Ausführungsformen beschriebenen Konfigurationen sind lediglich Beispiele und können mit anderen bekannten Technologien kombiniert werden, die Ausführungsformen können miteinander kombiniert werden, und ein Teil der Konfigurationen kann weggelassen oder modifiziert werden, ohne vom Kerngedanken des Ganzen abzuweichen.
Bezugszeichenliste

10: Beschichtungsfilm;
10A: Flüssigkeitsfilm;
11: Siliciumdioxid-Feinpartikelschicht;
12: Fluorharzpartikel;
13: Riss;
14: nichtflüchtige hydrophile organische Substanz;
15: Siliciumdioxid-Feinpartikel;
16: Lösungsmittel;
20: Substrat;
30: Block;
31: stoffähnlicher Gegenstand;
100: Kamera;
110, 310: Gehäuse;
111: Kamerahauptkörpereinheit;
112: Linse;
200: Beleuchtungsvorrichtung;
210: Hauptkörpereinheit;
211: Lichtabdeckung;
300: Klimagerät.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 201689147 [0003]

Claims

Beschichtungszusammensetzung, umfassend: Siliciumdioxid-Feinpartikel mit einer mittleren Partikelgröße von 3 nm oder mehr und 25 nm oder weniger; ein Lösungsmittel mit einem Siedepunkt von 150°C oder höher und 300°C oder niedriger; und Wasser, wobei ein Gehalt an Siliciumdioxid-Feinpartikeln 0,1 Massen-% oder mehr und 5 Massen-% oder weniger beträgt, und ein Gehalt an Lösungsmittel 20 Massen-% oder mehr und 70 Massen-% oder weniger beträgt.
Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1, ferner umfassend Fluorharzpartikel, deren Gehalt 5 Massen-% oder mehr und 50 Massen-% oder weniger, bezogen auf die Siliciumdioxid-Feinpartikel, beträgt.
Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend eine nichtflüchtige hydrophile organische Substanz, deren Gehalt 10 Massen-% oder mehr und 40 Massen% oder weniger, bezogen auf die Siliciumdioxid-Feinpartikel, beträgt, wobei die nichtflüchtige hydrophile organische Substanz eine organische Substanz ist, die nichtflüchtig und hydrophil ist.
Beschichtungsfilm, der von der Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 1 auf einem Substrat gebildet wird, wobei der Beschichtungsfilm umfasst: eine Siliciumdioxid-Feinpartikelschicht, die auf dem Substrat angeordnet ist und durch Aggregation der Siliciumdioxid-Feinpartikel gebildet wird.
Beschichtungsfilm, der von der Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 2 auf einem Substrat gebildet wird, wobei der Beschichtungsfilm umfasst: eine Siliciumdioxid-Feinpartikelschicht, die auf dem Substrat angeordnet ist und durch Aggregation der Siliciumdioxid-Feinpartikel gebildet wird, wobei die Fluorharzpartikel in einem Zustand angeordnet sind, in dem sie teilweise auf einer Oberfläche des Beschichtungsfilms freiliegen und in der Siliciumdioxid-Feinpartikelschicht dispergiert sind.
Beschichtungsfilm, der von der Beschichtungszusammensetzung nach Anspruch 3 auf einem Substrat gebildet wird, wobei der Beschichtungsfilm umfasst: eine Siliciumdioxid-Feinpartikelschicht, die auf dem Substrat angeordnet ist und durch Aggregation der Siliciumdioxid-Feinpartikel gebildet wird, wobei die nichtflüchtige hydrophile organische Substanz in einen Defekt in der Siliciumdioxid-Feinpartikelschicht gefüllt ist.
Beschichtungsfilm nach einem der Ansprüche 4 bis 6, der eine Filmdicke von 20 nm oder mehr und 250 nm oder weniger aufweist.
Beschichtungsfilm nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei das Substrat Glas oder ein transparentes Harz ist.
Gegenstand, der den Beschichtungsfilm nach einem der Ansprüche 4 bis 8 umfasst.
Optische Vorrichtung, die eine Linse umfasst, wobei die optische Vorrichtung umfasst: den Beschichtungsfilm nach einem der Ansprüche 4 bis 8 auf einer Oberfläche der Linse.
Beleuchtungsvorrichtung, die eine Lichtabdeckung umfasst, wobei die Beleuchtungsvorrichtung umfasst: den Beschichtungsfilm nach einem der Ansprüche 4 bis 8 auf einer Oberfläche der Lichtabdeckung.
Klimagerät, das ein Gehäuse umfasst, das eine Hauptkörpereinheit abdeckt, die einem Raum Luft zuführt und aus ihm abführt, wobei das Klimagerät umfasst: den Beschichtungsfilm nach einem der Ansprüche 4 bis 8 auf einer Oberfläche des Gehäuses.
Verfahren zur Herstellung eines Beschichtungsfilms, umfassend: einen Schritt zur Bildung eines Flüssigkeitsfilms, bei dem die Beschichtungszusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 auf ein Substrat aufgetragen wird, um einen Flüssigkeitsfilm zu bilden; und einen Trocknungsschritt zum Trocknen des Flüssigkeitsfilms.
Verfahren zur Herstellung eines Beschichtungsfilms nach Anspruch 13, wobei in dem Schritt zur Bildung eines Flüssigkeitsfilms ein mit der Beschichtungszusammensetzung getränkter stoffähnlicher Gegenstand an einem Beschichter befestigt wird, der eine Fläche hat, deren Form einer Oberfläche des Substrats folgt, und der Beschichter in einem Zustand, in dem der stoffähnliche Gegenstand in engem Kontakt mit der Oberfläche des Substrats steht, an der Oberfläche des Substrats entlanggeschoben wird, um dadurch den Flüssigkeitsfilm zu bilden.