JP2002540283A - 自己洗浄力のある除去可能な表面の製造方法 - Google Patents

自己洗浄力のある除去可能な表面の製造方法

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Abstract

(57)【要約】 凸部及び凹部を有する自己洗浄力のある表面（但し、前記凸部間の距離は０．１〜２００μｍ及び前記凸部の高さは０．１〜１００μｍである）を、溶剤が蒸発するときに自己組織化により自己洗浄力のある表面を形成する疎水性物質を含む溶液、分散液又は懸濁液を塗布し、次いで乾燥することによって（但し、塗布した前記物質は洗浄剤によって除去され得る）製造する方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、自己洗浄力のある表面（self-cleaning surfaces）の製造方法に関
する。
【０００２】 物体の表面を洗浄することは、技術的かつ経済的にかなり重要であり、光学的
及び審美的理由の観点から、及び技術的理由から、特にその表面が光透過表面（
light-transmitting surfaces）である場合、それらの機能を維持するためには
時々洗浄しておかなければならない。
【０００３】 防汚及び／又は自己洗浄力のある技術的な表面を製造する多くの試みがこれま
でなされている。高分子フィルム又は高分子シートの製造では、できるだけ滑ら
かな表面を製造し、これらの表面をかなり疎水性にするか、或いはかなり親水性
にするかによって、この課題の解決が試みられている。それらの実施例は、かな
り疎水性であるテフロン（登録商標）、又は水及び土が滴を形成することなくそ こから流れ落ちる、かなり親水性の“無滴コーティング（no-drop coating）” でできている表面を含む。
【０００４】 ＣＨ−ＰＳ−２６８２５８は、水で１２０°以上の接触角を示す撥水表面を記
述する。この撥水表面は、チャイナクレー、タルク、クレー又はシリカゲルのよ
うな粉末を基層に塗布することによって得られ、その粉末は予め有機シリコーン
化合物で疎水化されている。その塗布は、硬化性樹脂と共に、又は有機溶剤を用
いる溶液から行われる。永久的な疎水表面はこの方法では製造できない。また、
粉末の粒子サイズ又は粒子サイズ分布については何ら示されていない。このよう
して得られた表面の特徴は、キンレンカ（nasturtium）の葉のそれと比較される
。この比較において、キンレンカの葉表面の性質が何に基づいているのか、これ
まで知られおらず、かつ技術的に分析可能ではなかったということに注意する必
要がある。最近実施された実験は、キンレンカが２μｍよりも小さい構造要素を
もつ極めて細かい超微細構造を有することを示している。
【０００５】 ＵＳ−Ｐ−３，３５４，０２２は、凸部及び凹部を有し、かつ、９０°以上の
表面接触角を生じるため、少なくとも６０％の空気容量を有する撥水表面を記述
する。
【０００６】 ＤＥ−ＰＳ−１０２３２１７は、粗い表面を有する成形品の製造用成形型を記
述する。この成形型は、粗い表面をもつゴム又はプラスチックでできた成形部品
の製造のために使われる。したがって、この成形型の壁は、きめ粗いコランダム
粉末及び加熱塗料で被覆される。この成形型は、時折、凹部を有する製品を生じ
るため、付着特性が改善された。普通の加硫表皮（vulcanization skin）でさえ
回避される。例えば、このようにして得られた表面は容易に彫られる。したがっ
て、これらの製品は、必ずしも流動水で自己洗浄されない。
【０００７】 ＪＰ−Ａ−６２−１９１４４７は、表面の撥水性を増加する方法を記述する。
すなわち、プラズマ高分子フィルムが適用され、エッチングにより凸凹にされ、
その後、第二プラズマ高分子フィルムが適用される。
【０００８】 ＪＰ−Ａ−３−１７４２７９（要約）は、シート又はフィルムにおける光沢の
ない装飾表面の製造方法を記述する。これらの表面は、イオン化照射（ionizing
radiation）により部分的に硬化する塗料を使用して製造され、そこには不特定
な方法によって不特定な模様がつけられている。その後、さらに照射することに
より硬化が完成する。
【０００９】 出願人の広範囲に亘る実験は、凸部及び凹部を有する人工的表面構造（但し、
前記表面構造の凸部間は０．１〜２００μｍ、好ましくは０．１〜１００μｍで
あって、前記凸部の高さは０．１〜１００μｍ、好ましくは０．１〜５０μｍで
あって、前記凸部は疎水性高分子又は永久的に疎水化された材料からなり、かつ
、前記凸部は水又は洗浄剤を含む水により除去できないということに注意しなけ
ればならない）を物体の表面に生じさせることにより人工的にその物体の表面を
自己洗浄力のあるものにすることが技術的に可能であるという驚くべき結果が得
られる（WO96/04123参照）。
【００１０】 本発明の目的は、洗浄溶液で除去し得る自己洗浄力のある表面の製造方法を提
供することである。この目的は、請求項１の特徴を有する方法により達成される
。
【００１１】 凸部及び凹部を有する自己洗浄力のある表面（但し、前記凸部間の距離は０．
１〜２００μｍ及び前記凸部の高さは０．１〜１００μｍである）の製造のため
の本発明による方法は、溶媒が表面で蒸発するときに、自己組織化（self-organ
ization）によって自己洗浄力のある表面を形成する疎水性物質を塗布し、次い
で乾燥すること（但し、塗布された前記物質は水性洗浄溶液で除去され得る）に
基づく。その疎水性物質は溶液、分散液又は懸濁液の形態であってよい。
【００１２】 “洗浄剤により除去可能”とは、塗布した物質を水性洗浄溶液の作用により除
去することができ、少なくとも長時間の作用で、塗布した物質の少なくとも一部
を溶解することにより除去することができることをいう。そのような本発明によ
り塗布された物質は、例えば、ブラッシング、スクラッチング、又は高圧水洗浄
によって機械的に除去することもできる。
【００１３】 一つの実施態様では、疎水性物質は、自己組織化により微細構造をもつ自己洗
浄力のある表面を形成するワックスである。
【００１４】 もう一つの実施態様では、溶液、分散液又は懸濁液が固体粒子を含んでいる。
これらは、それ自体疎水性であるか、あるいは、例えばワックス類のような疎水
物質と共に用いるときは親水性であってもよい。
【００１５】 疎水性物質の塗布は、例えば、スプレー缶又はスプレーガンを使用して、スプ
レーすることにより行われる。塗布すべき種類によっては、さらに親油性である
疎水性物質が好都合であり得る。
【００１６】 疎水性物質を水を用いた共輸送（co-transportation）により蒸気透過性表面
（vapor-permeable surface）を介して輸送することも可能である。
【００１７】 特に、本発明による方法に適した疎水性物質は、長鎖二級アルコール類及びア
ルカンオール類、β−ジケトン類、第二ケトン類、及び長鎖アルカン類を含む。
特にノナコサン−１０−オール、ノナコサンー７，１０−ジオール、ノナコサン
−５，１０−ジオール、ヘントリアコンタン−１２，１４−ジオン、ヘントリア
コンタン−８，１０−ジオン、パルミトン及び揮発性溶剤に溶解し、かつ、これ
らの溶剤が蒸発するときに疎水性の撥水表面を自己組織化により形成することの
できる他の疎水性物質が適している。
【００１８】 特に技術的に重要なことは、光透過性であり、かつ、光学的、審美的又は技術
的理由によりその透過性を長期間保持すべき、物体の自己洗浄力のある表面であ
る。特にその物体は、ビルの光透過性ガラスワーク（glass-work）、乗り物、太
陽集電装置などを含む。疎水性物質の除去可能性は、特に、例えば、保管又は搬
出の時のように、自己洗浄特性が一時的にのみ必要とされる場合には有益である
が、別の場合には、例えば審美的な理由のためには好ましくない。
【００１９】 しかしながら、同様に経済的及び技術的に重要なことは、家の外観（house fa
cades）、屋根、記念建造物及びテント類用の、並びに水溶液を含むか又は流水
によって残留物もなく容易に洗浄されるパイプライン、サイロ類又はタンク類の
内部塗装用の自己洗浄力のある表面の製造である。車、電車又は飛行機のような
乗り物の外覆も重要である。
【００２０】 表面構造の凸部は、凸部間に存在する凹部が水滴との接触を避けるのに互いに
十分近づければ、最も望ましい結果が得られる。表面構造の凸部が互いに近づき
すぎたり、あるいは凹部が十分深くない場合には、それらは再び一つの自立した
表面として作用し、それにより濡れ得る。したがって、上記表面の凸部の高さは
、凸部間の距離が増加するにつれて増加する。これまで実施された測定の範囲で
は、凸部の距離と高さについては、請求項に記載した限定の範囲内で良好な結果
が得られることが示されている。凸部間の距離が０．１〜１００μｍについては
、０．１〜５０μｍの凸部を有する表面が最も望ましい結果を与える。
【００２１】 さらに本発明は、次の実施例により説明される。
【００２２】 実施例１： ヘキサン又は酢酸エチルの０．１％溶液としてヘントリアコンタン−１４，１
６−ジオンを、スプレー缶又はスプレーガンを使用して、任意に選択した表面上
にスプレーする。溶剤を蒸発させている間にヘントリアコンタン−１４，１６−
ジオンが自己組織化により小チューブ状の結晶を形成し、その大部分は０．２μ
ｍの直径と０．５〜５μｍの長さを有する。そのコーティングは濡れ易い表面を
疎水性にし、かつ、接触角を１６０°まで増加させる。そのような表面から汚染
粒子は、流水により洗い落とされ、そこでは、コーティング自体も長期間には除
去される。コーティングの粗さを増すために、疎水性粉末（例えば、テフロン）
の親水性（例えば、石英粉末）を溶液に混合することができる。
【００２３】 実施例２： 市販の石膏を水及びシリコネート（siliconate）（ワッカーＢＳ１５）に１：
１０：２（重量％）の比率で混合し、次いでそれをペンキ用刷毛又はロールで塗
布する。完全に乾かすと、石膏の針状結晶によって構造が決定される微粗表面（
microrough surface）が形成される。水を蒸発した後、これらは疎水化剤の層に
より被覆される。そのような表面における接触角は、１５０°を超える。
【００２４】 実施例３： 市販の石膏を水及びシリコネート（ワッカーシリコーンＷＩ）に１：１０：０
．５（重量％）の比率で混合し、次いでそれをスプレーガンで塗布する。完全に
乾かすと、石膏の針状結晶によってその構造が決定される微粗表面が形成される
。水を蒸発した後、これらは疎水化剤の層により被覆される。そのような表面に
おける接触角は、１５０°を超える。
【００２５】 実施例４： 水蒸気透過性高分子（water-vapor-permeable）（例えばポリウレタン）を構
造形成物（実施例１参照）の性能によって特徴づけられるワックス状物質（例え
ばヘントリアコンタン-14-16-ジオン）でそれらの片面を被覆する。高分子を介
して水を拡散する場合、前記ワックスが共輸送され、表面に前記微細構造を形成
する。
【００２６】 この系では、かなり多量のワックスを使用することにより、損傷し又は侵食し
た構造がしばらくの間、再生され得るため、ある一定の（ある程度の）保持作用
が達成され得る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ， ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，Ｃ Ｎ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ， ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，Ｋ Ｐ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ， ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，Ｓ Ｇ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 ナインホイス クリシュトフ ドイツ連邦共和国、デー53117 ボン、メ ッケンハイマー アレ 170、ボターニシ ェス インシュティテュート Ｆターム(参考） 3B201 AA46 BB09 BB21 BB92 CC11 4D075 AA01 BB24Z CA34 CA36 CB06 DA07 DB13 DC01 DC08 DC11 DC18 EA07 EA10 EA13 EA37 EC01 EC05 EC07 4J038 BA211 JA02 JA22 JA32 KA06 KA08 MA09 NA05 PA06 PA18 PB02 PB04 PB05 PB07 PB09

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 凸部及び凹部を有する自己洗浄力のある表面（但し、前記凸
    部間の距離は０．１〜２００μｍ及び前記凸部の高さは０．１〜１００μｍであ
    る）を、溶剤が蒸発するときに自己組織化により自己洗浄力のある表面を形成す
    る疎水性物質を含む溶液、分散液又は懸濁液を塗布し、次いで乾燥することによ
    り（但し、塗布した前記物質は洗浄剤によって除去され得る）製造する方法。
  2. 【請求項２】 前記疎水性物質がワックスである請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記疎水性物質が一級又は二級アルコール類及びアルカンジ
    オール類、β−ジケトン類、二級ケトン類及び長鎖アルカン類のようなワックス
    状物質を含む請求項１に記載の製造方法。
  4. 【請求項４】 前記溶液、分散液又は懸濁液が固体粒子を含む請求項１に記
    載の製造方法。
  5. 【請求項５】 前記溶液、分散液又は懸濁液の塗布がスプレーすることによ
    り行われる請求項１〜４の少なくとも一項に記載の製造方法。
  6. 【請求項６】 前記塗布がスプレー缶又はスプレーガンを使用することによ
    り行われる請求項５に記載の製造方法。
  7. 【請求項７】 前記疎水性物質がさらに疎油性である請求項１〜６の少なく
    とも一項に記載の製造方法。
  8. 【請求項８】 凸部及び凹部のある表面を有する物体であって、前記凸部間
    の距離が０．１〜２００μｍ及び前記凸部の高さが０．１〜１００μｍであって
    、少なくとも前記凸部が疎水性であり、前記凸部が固体粒子からなり、かつ、前
    記表面が疎水性物質で覆われている前記物体。
  9. 【請求項９】 二級アルコール類及びアルカンジオール類、β−ジケトン類
    、二級ケトン類及び長鎖アルカン類の自己洗浄力のある表面の製造用の疎水性物
    質としての使用。
  10. 【請求項１０】 ノナコサン−１０−オール、ノナコサンー７，１０−ジオ
    ール、ノナコサン−５，１０−ジオール、ヘントリアコンタン−１２，１４−ジ
    オン、ヘントリアコンタン−８，１０−ジオン又はパルミトンが、前記疎水性物
    質として使用される請求項９に記載の使用。
JP2000608696A 1999-03-25 2000-03-18 自己洗浄力のある除去可能な表面の製造方法 Pending JP2002540283A (ja)

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DE19913602 1999-03-25
PCT/EP2000/002424 WO2000058410A1 (de) 1999-03-25 2000-03-18 Verfahren zur herstellung von selbstreinigenden, ablösbaren oberflächen

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