JP2002012450A - 撥水性と易洗浄性を併せ持つガラス製品 - Google Patents

撥水性と易洗浄性を併せ持つガラス製品

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JP2002012450A
JP2002012450A JP2000192579A JP2000192579A JP2002012450A JP 2002012450 A JP2002012450 A JP 2002012450A JP 2000192579 A JP2000192579 A JP 2000192579A JP 2000192579 A JP2000192579 A JP 2000192579A JP 2002012450 A JP2002012450 A JP 2002012450A
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JP
Japan
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water
glass product
glass
coating
oil
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JP2000192579A
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English (en)
Inventor
Tsutomu Minami
努 南
Masahiro Tatsumisuna
昌弘 辰巳砂
Seiji Tadanaga
清治 忠永
Atsunori Matsuda
厚範 松田
Shuji Kitao
修二 北尾
Koichi Sawafuji
浩一 沢藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyo Glass Co Ltd
Osaka Prefecture
Original Assignee
Toyo Glass Co Ltd
Osaka Prefecture
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  • Materials Applied To Surfaces To Minimize Adherence Of Mist Or Water (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 空気中において撥水・撥油性を有しながら、
水中においても油汚れを容易に落とすことができるガラ
ス製品とする。 【解決手段】 ガラス製品の表面に、親水基−撥水基−
接合基−の順に並んだコーティング物質を含むコーティ
ング膜を形成する。空気中においては、コーティング物
質(1)が倒れた状態となっており、ガラス表面はほと
んど撥水基(3)で覆われているので、撥水・撥油性を
呈する。水中においては、コーティング物質(1)はほ
ぼ直立した状態となっており、ガラス表面はほぼ親水基
(2)で覆われているので、親水性を呈する。このた
め、ガラス表面に付着した油汚れとガラス表面との間に
水が入り込み、油汚れが浮き上がって落ちやすくなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が属する技術分野】本発明は、ガラス食器、板ガ
ラス、ガラスびんなどの種々の用途に用いられるガラス
製品であって、特に、撥水性と油脂類に対する易洗浄性
を併せ持った表面を付与したガラス製品に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】例えば、特開平11−11983号公報
に開示されるように、テトラエトキシシンとフルオロア
ルキルシランに、エタノール、HO及びHC1を加
え、加水分解して重縮合させた液による表面改質(コー
ティング)処理を行ったガラス製品の表面は、空気中に
おいて撥水、撥油性を持っている。
【0003】〔従来例〕テトラエトキシシラン+フルオ
ロアルキルシラン+エタノール+HO+HCl(モル
比1:0.1:10:6:0.01)で調合し、常温で
3時間加水分解し重縮合し、コーティング液を得た。ガ
ラス製品(ガラス板)の表面にこのコーティング液をデ
ィップコーティングした後、室温で自然乾燥し200℃
で15分加熱処理し、従来例のガラス製品を得た。この
ガラス製品の空気中における水滴と油滴の接触角、及
び、水中における油滴(オレイン酸)の接触角を測定し
た。その結果を表1に示す。
【表1】
【0004】表1において、「水中油滴1」は油滴が付
いたガラス製品を水中につけた直後の接触角、「水中油
滴2」はつけてから10秒後の接触角、「水中油滴3」
はつけてから30秒後の接触角を示している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】表1に示されるよう
に、テトラエトキシシラン+フルオロアルキルシラン系
による表面改質処理したガラス製品は、表面が疎水性の
コーティング膜で覆われているので、空気中においては
水滴、油滴の接触角が大きく、優れた撥水・撥油性を持
っている。しかし、水中における油滴の接触角はきわめ
て小さく、水中においては油滴がガラス表面に吸い付く
ように密着していることが分かる。したがって、表面に
一旦油汚れ(油滴)が付着すると、これを洗浄しようと
しても、きわめて取りにくい状態となる、という問題を
持っている。
【0006】本発明は、このような従来の問題点を改善
し、空気中において撥水・撥油性を有しながら、水中に
おいても油汚れを容易に落とすことができるガラス製品
とすることを課題としてなされたものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、表面に、親水
基−撥水基−接合基−の順に並んだコーティング物質を
含むコーティング膜を有することを特徴とするガラス製
品である。
【0008】従来のテトラエトキシシラン+フルオロア
ルキルシラン系による表面改質処理では空気中での撥水
・撥油性を持っている。しかし、水中では撥油性が低く
油がガラス密着している状態であることがわかった。水
中で油がガラスから離れるためにはガラス表面がある程
度親水性になることが必要である。ガラス表面の親水性
の部分に水が入り込み、油を浮かせるからである。そこ
で本発明においては、空気中で撥水性を示し、水中では
親水性を示すようにするため、撥水基と親水基を兼ね備
えたコーティング物質をガラス表面にコーティングし
た。
【0009】図1、2は本発明のガラス製品の表面の模
式図で、図1は空気中の状態、図2は水中の状態を示し
ている。本発明におけるコーティング物質(1)は、官
能基が親水基(2)−撥水基(3)−接合基−の順に並
んでおり、基端の接合基がガラス製品(4)の表面に接
合している。空気中においては、図1に示すように、コ
ーティング物質(1)が倒れた状態となっており、ガラ
ス表面はほとんど撥水基(3)で覆われているので、撥
水・撥油性を呈する。水中においては、図2に示すよう
に、コーティング物質(1)はほぼ直立した状態となっ
ており、ガラス表面はほぼ親水基(2)で覆われている
ので、親水性を呈する。このため、ガラス表面に付着し
た油汚れとガラス表面との間に水が入り込み、油汚れを
浮かせるような状態となり、油汚れが落ちやすくなる。
【0010】本発明は、ソーダ石灰ガラス、石英ガラ
ス、硼珪酸ガラスなどあらゆる種類のガラスに適用で
る。接合基は、いわゆるシラノール基(−Si−O−S
i−)、Si−OR、Si−Clなどとすることができ
る。処理温度(ガラスを炉で焼くときの温度)はそのガ
ラスの種類に合わせた(ガラスに影響を与えない)処理
温度とすることが必要である。びんガラス、ガラス食
器、窓ガラス等として最も多く用いられるソーダ石灰ガ
ラスの場合は、150℃〜250℃の加熱処理をすれば
コーティング膜の付着力が向上するので好ましい。
【0011】親水基は、例えば、一般式で次の式1、式
2又は式3で表されるものとすることができる。
【式1】
【式2】
【式3】
【0012】撥水基は、例えば、(CHで表され
るものとすることができる。
【0013】本発明のコーティング物質は、例えば、R
−R’−SiXで表されるシリコン化合物であるジエ
チルホスファトエチルトリエトキシシラン、2−〔メト
キシ(ポリエチレンオキシ)プロピル〕トリメトキシシ
ラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、
又は、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラ
ンを加水分解・重縮合して得ることができる。すなわ
ち、これらのシリコン化合物と水、アルコール、酸など
を適当なモル比で調合して、常温で攪拌しながら加水分
解して重縮合させた溶液を調製し、これをガラス製品に
塗布する。塗布の方法はディッピング、スプレー塗りな
ど任意である。この方法でコーティングを行うと、コー
ティング膜全体に均一に官能基が存在することとなり、
耐久性に優れたものとなる。また、加熱することなく常
温で撹拌を行うだけでコーティング液を調整できる。
【0014】また、これらのシリコン化合物をn−ヘキ
サンに溶解させて重縮合させることなく溶液にし、この
溶液にガラス製品を浸漬することにより、これらのシリ
コン化合物がもつ接合基をガラス表面に接合させる方法
を選ぶこともできる。このコーティング方法は、処理が
比較的簡単で、調合設計もしやすいという特徴がある。
【0015】コーティング液に、C2n+1−の一
般式で表されるフルオロアルキル基を混合することがで
きる。フルオロアルキル基は撥水基であるので、これに
より、ガラス製品の空気中における撥水・撥油効果が向
上する。
【0016】コーティング層の下地として、多孔質の下
地をつけることも可能である。多孔質の下地に多くのシ
ラン化合物を維持させることができるので優れた特性、
特に耐久性を向上させることができる。n−ヘキサン溶
液処理の場合には特に有効となるケースが多い。
【0017】
【発明の実施の形態】〔実施例1〕テトラエトキシシラ
ンのエタノール溶液に希塩酸を加えて加水分解し平均分
子量600のポリエチレングルコール(以下PEG60
0)を混合した溶液を用いて、ガラス製品(ガラス板)
にディップコーティングを行った後、300℃で15分
熱処理してPEG600を分解させることにより、多孔
質なシリカ層をガラス製品表面に成膜した。このガラス
製品を更に、ジエチルホスファトエチルトリエトキシシ
ランを1.25wt%添加した約70℃のn−ヘキサン
溶液に15分間浸漬して表面改質(コーティング)した
後、室温で自然乾燥後200℃で15分加熱処理し、実
施例1のガラス製品を得た。このガラス製品について、
空気中における水滴と油滴(オレイン酸、以下同じ)の
接触角、及び、水中における油滴の接触角を測定した。
その結果を表2に示す。
【表2】
【0018】表2において、「水中油滴1」は油滴が付
いたガラス製品を水中につけた直後の接触角、「水中油
滴2」はつけてから10秒後の接触角、「水中油滴3」
はつけてから30秒後の接触角を示している。なお、以
後の実施例2〜5に関する表3〜5においても、「水中
油滴1」、「水中油滴2」及び「水中油滴3」の意味は
同じである。
【0019】表2の結果を従来例1の表1と比較する
と、空気中における撥水性はほぼ同水準、空気中の撥油
性は半分程度であるが、水中における撥油性は格段に向
上していることが分かる。
【0020】〔実施例2、3〕テトラエトキシシランを
加水分解しPEG600を混合した溶液を用いてガラス
製品(ガラス板)にディップコーティング後、300℃
で15分熱処理してPEG600を分解させることによ
り、多孔質なシリカ層をガラス製品表面に成膜した。こ
のガラスを更に、ジエチルホスファトエチルトリエトキ
シシランを1.25wt%及びフルオロアルキルシラン
を1wt%(実施例1)または2wt%(実施例2)に
なるように添加した約70℃のn−ヘキサン溶液に浸漬
して表面改質(コーティング)し、室温で自然乾燥後2
00℃で15分加熱処理して実施例2、3のガラス製品
を得た。これらのガラス製品について、空気中における
水滴と油滴の接触角、及び、水中における油滴の接触角
を測定した。その結果を表3に示す。
【表3】
【0021】表3を前記実施例1の表2と比較すると、
フルオロアルキル基を混合することにより、水中におけ
る撥油性はほぼ同程度としながら、空気中における撥
水、撥油性が向上していることが分かる。特に、フルオ
ロアルキルシランを2wt%とした実施例3の場合には
その向上の度合いが大きい。
【0022】〔実施例4〕テトラエトキシシラン+エタ
ノール+H2O+HCl(モル比1:8:8:0.0
1)で調合し、常温で10分間加水分解し重縮合した。
また、更にジエチルホスファトエチルトリエトキシシラ
ンをモル比で0.5加えて常温で3時間加水分解し重縮
合し、コーティング液を得た。そして、このコーティン
グ液をガラス製品(ガラス板)にディップコーティング
した後、室温で自然乾燥し、200℃で15分加熱処理
し、実施例4のガラス製品を得た。このガラス製品につ
いて、空気中における水滴と油滴の接触角、及び、水中
における油滴の接触角を測定した。その結果を表4に示
す。
【表4】
【0023】この結果を従来例の表1と比較すると、空
気中における撥水性はほぼ同水準、空気中の撥油性は半
分程度であるが、水中における撥油性は格段に向上して
いることが分かる。
【0024】〔実施例5〕テトラエトキシシランを加水
分解しPEG600を混合した溶液を用いてガラス製品
(ガラス板)にディップコーティングを行った後、30
0℃で15分熱処理してPEG600を分解させること
により、多孔質なシリカ層をガラス製品表面に成膜し
た。このガラス製品を更に、2−〔メトキシ(ポリエチ
レンオキシ)プロピル〕トリメトキシシランを1.25
wt%添加した約70℃のn−ヘキサン溶液に15分間
浸漬して表面改質(コーティング)し、室温で自然乾燥
後200℃で15分加熱処理して実施例5のガラス製品
を得た。このガラス製品について、空気中における水滴
と油滴の接触角、及び、水中における油滴の接触角を測
定した。その結果を表5に示す。
【表5】
【0025】この結果を従来例の表1と比較すると、空
気中における撥水性はほぼ同水準、空気中の撥油性は半
分程度であるが、水中における撥油性は格段に向上して
いることが分かる。
【0026】
【発明の効果】本発明においては、市販の手に入りやす
い材料を組み合わせ、かつ複雑な工程を経ることなく、
ガラス製品の表面にコーティング膜を成膜することがで
きる。本発明におけるコーティング膜は、空気中で撥
水、撥油性を有するばかりでなく、水中における撥油性
に優れている。したがって、ガラス製品に汚れが付着し
にくいばかりでなく、洗浄によって容易に油汚れを取り
除くことができる。また、洗浄後の拭き上がりも良いの
で、洗浄後のガラス表面の水垢も防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】空気中における本発明のガラス製品の表面の模
式図である。
【図2】水中における本発明のガラス製品の表面の模式
図である。
【符号の説明】
1 コーティング物質 2 親水基 3 撥水基 4 ガラス製品
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 忠永 清治 大阪府堺市中百舌鳥町6丁998−3 中百 舌鳥公園団地1棟130号 (72)発明者 松田 厚範 大阪府河内長野市緑ヶ丘中町12−5 (72)発明者 北尾 修二 大阪府茨木市駅前1−8−19 402号 (72)発明者 沢藤 浩一 兵庫県西宮市伏原町2−15 ハイツ伏原 105号 Fターム(参考) 4G059 AA01 AA04 AC22 FA05 FB06 GA01 GA16 4H020 BA31 BA36

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表面に、親水基−撥水基−接合基−の順
    に並んだコーティング物質を含むコーティング膜を有す
    ることを特徴とするガラス製品
  2. 【請求項2】 請求項1のガラス製品において、前記親
    水基が一般式で次の式1、式2又は式3で表されるもの
    であることを特徴とするガラス製品 【式1】 【式2】 【式3】
  3. 【請求項3】 請求項1又は2のガラス製品において、
    撥水基が(CH で表されるものであることを特徴
    とするガラス製品
  4. 【請求項4】 請求項1、2又は3のガラス製品におい
    て、前記コーティング物質が、R−R’−SiXで表
    されるシリコン化合物であるジエチルホスファトエチル
    トリエトキシシラン、2−〔メトキシ(ポリエチレンオ
    キシ)プロピル〕トリメトキシシラン、3−グリシドキ
    シプロピルトリメトキシシラン、又は、3−グリシドキ
    シプロピルメチルジメトキシシランを加水分解・重縮合
    したものであることを特徴とするガラス製品
  5. 【請求項5】 請求項1、2、3又は4のガラス製品に
    おいて、前記コーティング膜が、C2n+1−の一
    般式で表されるフルオロアルキル基を含むものであるこ
    とを特徴とするガラス製品
  6. 【請求項6】 請求項1、2、3、4又は5のガラス製
    品において、前記ガラス製品が、コーティングを行う前
    に、予めその下地処理として、表面に多孔質化処理を行
    ったものであることを特徴とするガラス製品
  7. 【請求項7】 請求項4のガラス製品のコーティング方
    法であって、ジエチルホスファトエチルトリエトキシシ
    ラン、2−〔メトキシ(ポリエチレンオキシ)プロピ
    ル〕トリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルト
    リメトキシシラン、又は、3−グリシドキシプロピルメ
    チルジメトキシシランを加水分解・重縮合した溶液をガ
    ラス表面に塗布する工程を有することを特徴とするガラ
    ス製品のコーティング方法
  8. 【請求項8】 請求項4のガラス製品のコーティング方
    法であって、ジエチルホスファトエチルトリエトキシシ
    ラン、2−〔メトキシ(ポリエチレンオキシ)プロピ
    ル〕トリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルト
    リメトキシシラン、又は、3−グリシドキシプロピルメ
    チルジメトキシシランをヘキサンに溶かした溶液中にガ
    ラス製品を浸漬する工程を有することを特徴とするガラ
    ス製品のコーティング方法
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