JP2003082292A - 自己再生する自浄作用を備えた自浄性表面及びその製造方法 - Google Patents

自己再生する自浄作用を備えた自浄性表面及びその製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 天然の侵食によっても活動する水による自浄
性を示す高い機械的安定性を有する表面構造の作成並び
にこのような自浄性表面の簡単な製造方法。 【解決手段】 凸部及び凹部からなる少なくとも部分的
に疎水化された人工的な表面構造を有し、前記の凸部及
び凹部は担体を用いて表面上に固定された粒子により形
成される、自己再生する自浄作用を備えた自浄性表面に
おいて、前記の担体が粒子及び結合剤からなる混合物を
有することを特徴とする自浄性表面。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は自浄性表面及びその
製造方法に関する。特に、本発明は、自然の浸食にもか
かわらず、自浄性を長期間維持する自浄性表面に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】極端に湿潤性の低い表面を有する対象物
は一連の経済的に最も重要な特徴を有する。この経済的
に重要な特徴は、この場合、湿潤性の低い表面の自浄作
用である、それというのも表面の清浄化は時間並びにコ
ストがかかるためである。従って、自浄性表面は経済的
に極めて重要である。付着メカニズムは一般に接触し合
う２つの表面の間の界面エネルギーパラメータに依存す
る。この場合、一般にこの系はその界面自由エネルギー
を低下させることが試みられる。２成分間のこの界面自
由エネルギーが自発的にすでに十分低い場合には、一般
にこの２成分間の付着は極端に弱い結果となる。この場
合、界面自由エネルギーの相対的低下が重要である。高
い界面エネルギーと低い界面エネルギーとのペアの場合
にはしばしば相互作用の可能性が問題となる。例えば疎
水性表面に水を塗布する場合、界面エネルギーの目立っ
た低下を引き起こすことは不可能である。これは湿潤性
が悪いことにより認識できる。塗布された水は極めて高
い接触角を有する液滴を形成する。ペルフルオロ化され
た炭化水素、例えばポリテトラフルオロエチレンは、極
めて低い界面エネルギーを有する。このような表面上で
はどのような成分もほとんど付着しないか、このような
表面上に付着した成分は極めて容易に再び除去すること
ができる。
【０００３】疎水性表面の製造のために疎水性材料、例
えばペルフルオロ化されたポリマーの使用は公知であ
る。この表面をさらに発展させることは、この表面をμ
ｍ範囲〜ｎｍ範囲で構造化することにある。米国特許
（ＵＳ−ＰＳ）第５５９９４８９号明細書は、表面に相
応するサイズの粒子を衝突させ、引き続きペルフルオロ
化することにより特別な付着防止性を付与することがで
きる方法を開示している。他の方法は、H. Saito et al
が "Service Coatings International" 4, 1997, p. 16
8ffに記載している。この文献にはフルオロポリマーか
らなる粒子を金属表面に塗布し、この場合、こうして製
造された表面の水に対する極めて低い湿潤性が著しく低
い着氷性と共に確認される。
【０００４】米国特許（ＵＳ−ＰＳ）第３３５４０２２
号明細書及びＷＯ９６／０４１２３には、対象物の湿潤
性を表面のトポロジー変化により低下させる別の方法が
記載されている。ここでは、約５〜１０００μｍの高さ
を有しかつ約５〜５００μｍの間隔を有する人工的な凸
部もしくは凹部を、疎水性の材料上に又は構造化された
後に疎水化した材料上に設ける。この種の表面は急速な
液滴形成を生じさせ、この場合、転がり落ちる液滴が汚
れ粒子を吸収し、それにより表面を清浄化する。
【０００５】この原理は自然から学んでいる。僅かな接
触面積はファンデルワールスの相互作用を低下させ、こ
の相互作用が比較的低い表面エネルギーを有する平坦な
表面での付着の原因である。例えば植物の蓮の葉はワッ
クスからなる凸部を備えており、この凸部が水に対する
接触面を減少させる。ＷＯ００／５８４１０はこの構造
を記載しており、疎水性アルコール、例えばノナコサン
−１０−オール、又はアルカンジオール、例えばノナコ
サン−５，１０−ジオールの吹き付けによる前記の構造
の作成を請求の範囲に記載している。この構造は、０．
１〜２００μｍの範囲内の凸部の間隔及び０．１〜１０
０μｍの凸部の高さを有する。しかしながら、この凸部
の幾何学形状に関しては何も記載されていない。欠点は
自浄性表面の安定性が欠けることである、それというの
も界面活性剤が前記の構造を剥離させてしまうためであ
る。
【０００６】簡単に清浄化可能な表面を作成する他の方
法は、ドイツ国特許出願公開（ＤＥ−Ａ１）第１９９１
７３６７号明細書に記載されている。しかしながらフッ
素含有の縮合物をベースとする被覆は自浄性ではない。
水と表面との間の接触面は確かに減少されるが、その程
度は十分ではない。
【０００７】欧州特許出願公開（ＥＰ−Ａ２）第１０４
０８７４号明細書は微細構造の作成及びこのような構造
の分析化学（マイクロ流体学）のための使用を特許請求
の範囲に記載している。この構造の欠点は機械的安定性
が不十分であることである。
【０００８】構造化された表面の製造方法も同様に公知
である。射出成形又はエンボス法においてマスター構造
をこの構造に細部にわたり忠実に型取り方法の他に、例
えば米国特許第５５９９４８９号明細書には表面上に粒
子を塗布するために利用する方法も公知である。全ての
型取り方法は、著しく高いアスペクト比による表面の自
浄性挙動を記載しており、かつこの構造は三次元的に周
期的であることが共通している。
【０００９】三次元的空間における高いアスペクト比、
つまり高く、狭く、孤立した対象物は、工業的に実現が
困難であり、機械的安定性も低い。
【００１０】表面の三次元的構造化に関して多数の新し
い研究がなされている、例えば米国特許第６０９３７５
４号明細書。この明細書では、表面の複数回の印刷によ
り三次元構造が達成されており、その際、若干の印刷イ
ンキが次の印刷層に対して反発作用して、構造が形成さ
れる。
【００１１】フランス国特許出願公開（ＦＲ−Ａ１）第
２７９２００３号明細書には、C. Bernard及びD. Lebel
lacが撥水性であり並びに撥油性である構造化された表
面をＣＶＤ技術を用いた真空蒸着により製造する方法を
記載している。この層も不十分な機械的安定性を有して
いるにすぎない。
【００１２】アスペクト比が減少すると共に一般にこの
層はより安定性になる。例えば、Frank Burmeister et
alは"Physikalische Blaetter" 56 (2000), No.4, 49ff
において毛管力を用いてナノ構造を製造する方法を記載
している。アスペクト比＞１を有する構造も製造できる
程度に構造を数原子層〜粒子半径まで変化させることが
特徴である。
【００１３】同様に、このようなプロセスは比較的小さ
な面積にとって使用可能である、それというのも乾燥プ
ロセスにおいて応力亀裂が生じかねないためである。
【００１４】Hideshi Hattoreは"Advanced Materials",
2001, 13, No.1, p. 51ffに弾性に被覆する方法を記載
している。その際、被覆すべき表面と粒子自体とが反対
の電気的符号を有する場合に粒子の自己組織化が生じ
る。この方法を用いても＞１のアスペクト比は製造でき
ず、この層は反射防止層であるにすぎない。
【００１５】自浄性表面を製造する優れた方法は、Akir
a Nakajima, Langmuir 2000, 16, 5754-5760に記載され
ている。この場合、構造はアルミニウムアセチルアセト
ネートの昇華によって製造される。同時、自浄性特性を
達成するためにに疎水性材料に２％二酸化チタンを添加
する。この場合、効果キャリアの構造及び疎水性はな
く、光と組み合わせた二酸化チタンの触媒による分解特
性である。
【００１６】全てのこの不利な特性は本発明の場合には
生じない。ドイツ国特許第１０１１８３５１号明細書及
びドイツ国特許第１０１１８３５２号明細書には、安定
な自浄性表面を凹凸のある構造を有しなければならない
構造形成材の固定によって得られることが記載されてい
る。この場合、疎水性構造形成材及び疎水性の支持体材
料を使用する場合、この表面は機械的にも並びに風、天
候及び光による侵食に対してもかなり安定性である。し
かしながら、特にＵＶ光による損傷の際の活性層の剥離
は避けることはできない。風及び天候による攻撃は、全
体的に表面層を徐々に平滑にし、それにより自浄性効果
を低下させる。この自浄化作用は漸近的に減少する。ど
の限界値が達成されるかは、支持体上にどの程度の残留
構造が残っているか、及び表面がどの程度平滑であるか
に依存している。
【００１７】ドイツ国特許出願公開（ＤＥ−Ａ１）第１
９９４４１６９号明細書では、「カバー層」の初期侵食
により自浄性表面が作成される。この方法の場合、侵食
の後に始めて効果が現れる。さらなる侵食により、自浄
作用は減少するかもしくは完全に消失する。自浄性表面
の再生は行われない。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の課題
は、天然の侵食によっても活動する水による自浄性を示
す高い機械的安定性を有する表面構造の作成並びにこの
ような自浄性表面の簡単な製造方法であった。
【００１９】
【課題を解決するための手段】意外にも、構造形成材を
担体中にも有している表面構造は、再生効果を有するこ
とが見出された、それというのも、侵食により構造形成
する粒子は部分的に取り去られるが、侵食により新しい
自浄作用を示す粒子が担体から露出し、自浄作用はこう
して自ら再生する。
【００２０】本発明の対象は、従って、請求項１記載の
自浄作用を有する表面であり、この表面は人工的に、凸
部及び凹部からなる少なくとも部分的に疎水性の表面構
造を有し、その際、この凸部及び凹部は担体を用いて表
面上に固定された粒子によって形成され、この表面は、
担体が粒子及び結合剤からなる混合物を有することを特
徴とする。
【００２１】同様に、本発明の対象は、少なくとも部分
的に疎水性の適当な表面構造を、担体を用いて表面上に
粒子を固定することにより作成する自浄性表面の製造方
法において、担体として粒子及び結合剤からなる混合物
を使用することを特徴とする、自浄性表面の製造方法で
ある。
【００２２】自浄作用とは本発明の範囲内で表面の困難
な湿潤性の作用であると解釈される。特に水による表面
の湿潤性が悪いことによって、汚れ、例えば塵は転がり
落ちる液滴によって表面から再び除去される。この液体
は、例えば雨であることができる。
【００２３】本発明による方法は、構造形成する材料
（粒子）を結合剤系中へ強力に撹拌混入することによ
り、ａ）表面に対する優れた付着を有し、かつｂ）付加
的に塗布された粒子に対する優れた付着を有する塗料系
（担体）にすることが利点である。このように、自然に
おいてＵＶ線及び風邪の影響及び天候の影響により生じ
る侵食により新規の構造形成粒子が露出され、その結果
いわゆる蓮の葉−効果（Lotus-Effekt）の自浄性が生じ
る自浄性表面が得られる。米国特許第６０２０４１９号
明細書中に必要とされたように、構造形成剤を担体中に
凝集させずに分散させることは本発明による方法の場合
では必要ない。それとは反対に、担体中の凝集体は本発
明の場合望ましい、それというのも凝集体は相応する所
望の構造化する表面を提供し、その際、凝集体は＜５０
μｍのサイズの範囲内の粒子であり、ＤＩＮ５３２０６
の記載を満たしている。凝集体を使用することができる
ため、本発明の方法による自浄性表面の製造のための費
用は著しく経済的である、それというのも凝集体の費用
の掛かる粉砕は行わないためである。
【００２４】自己再生する自浄作用により、本発明によ
る自浄性表面は、侵食性の環境中での適用のために、特
に屋外での適用のために特に適している。気候及び環境
の影響は、先行技術による自浄性表面の場合、例えば侵
食により自浄性特性は比較的急速に悪化してしまう、そ
れというのも侵食により自浄性特性を生じる表面構造が
失われてしまうためである。本発明による表面の場合、
自浄性効果自体が再生する、それというのも粒子は侵食
により剥離されるが、同様に剥離された担体から新たな
粒子が生じるためである。担体層の厚さ及びその中に含
まれる粒子の数によって、本発明による表面の自浄作用
は、従来の自浄性表面の場合よりも著しく長く保持され
る。
【００２５】次に、粒子を表面上に固定するために使用
される物質が、担体として挙げられる。
【００２６】凸部及び凹部からなる、少なくとも部分的
に疎水性の人工的な表面構造を有し、その際、凸部及び
凹部は担体を用いて表面上に固定された粒子によって形
成される、自己再生する自浄作用を有する本発明による
自浄性表面は、担体が粒子及び結合剤からなる混合物を
有することを特徴とする。
【００２７】この粒子はＤＩＮ５３２０６の範囲内で微
粒子（Teilchen）である。この規格による粒子又は微粒
子は単一の粒子でも、集合体又は凝集体であることもで
き、この場合、ＤＩＮ５３２０６により、集合体（Aggr
egat）とは相互に平面状又はエッジ状に相互に積み重な
った一次粒子（Partikel）であると解釈され、凝集体
（Agglomerat）とは点状に相互に積み重なった一次粒子
（Partikel）であると解釈される。粒子として、一次粒
子から凝集体又は集合体にまとまったようなものを使用
することもできる。このような粒子の構造は球形であ
る、著しく球形である、ある程度集合している、ほとん
ど球形である、極端に著しく集合している又は多孔性に
集合していることができる。凝集体又は集合体の有利な
サイズは２０ｎｍ〜１００μｍ、特に有利に０．２μｍ
〜３０μｍである。
【００２８】構造を形成するこの粒子は、有利にナノメ
ータ領域の凸部及び／又は凹部を備えた凹凸有する構造
を有する。有利に、この凸部は平均で２０〜５００ｎｍ
の高さ、特に有利に５０〜２００ｎｍの高さを有する。
粒子上の凸部もしくは凹部の間隔は、有利に５００ｎｍ
より小さく、特に有利に２００ｎｍより小さい。
【００２９】ナノメータ領域の凸部及び／又は凹部を備
えた凹凸を有する構造は、、例えば中空、細孔、溝、先
端及び／又は歯状部によって形成されていることができ
る。この粒子自体は、５０μｍより小さい、有利に３０
μｍより小さい、特に有利に２０μｍより小さい平均サ
イズを有する。表面上の粒子は有利に０〜１０粒子直径
の間隔、特に０〜３粒子直径の間隔を有する。
【００３０】この粒子は特に１グラムあたり５０〜６０
０平方メートルのＢＥＴ−表面積を有する。この粒子は
５０〜２００ｍ２／ｇのＢＥＴ−表面積を有するのが特
に有利である。
【００３１】構造形成する粒子として化学の多様な分野
から多様な化合物を使用することができる。有利に、こ
の粒子はケイ酸塩、ドープされたケイ酸塩、鉱物、金属
酸化物、シリカ、ポリマー及びシリカで被覆された金属
粉末を有することができる。この粒子は煙霧シリカ又は
沈殿シリカ、特にアエロジル（Aerosil）、Ａｌ
２Ｏ ３、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、有利に１μｍ
の粒度を有する、アエロジル（Aerosil R974）で被覆さ
れた亜鉛粉末又は粉末状のポリマー、例えば低温粉砕し
た又は噴霧乾燥したポリテトラフルオロエチレン（ＰＴ
ＦＥ）又はペルフルオロコポリマーもしくはテトラフル
オロエチレンを有するコポリマーを有することができ
る。
【００３２】自浄性表面を生じさせるための粒子は凹凸
を有する構造の他に疎水性特性を有する。この粒子はそ
れ自体疎水性であることもできる、例えばＰＴＦＥを有
する粒子、または使用した粒子を疎水性にすることがで
きる。この粒子の疎水化は、当業者に公知の方法で行う
ことができる。一般的な疎水化された粒子は、例えばア
エロジル（Aerosil-R 8200 (Degussa AG)）のような粉
末であり、これは市販されている。
【００３３】有利に使用されるシリカは、有利に１００
〜３５０ｍｌ／１００ｇ、有利に２５０〜３５０ｍｌ／
１００ｇのＤＩＮ５３６０１によるジブチルフタレート
吸収を示す。
【００３４】この粒子は担体を用いて表面に固定され
る。緻密な充填層の形で表面上に粒子を設けることによ
り、自浄性表面が生じる。本発明の場合、担体は結合剤
及び粒子からなる混合物を有し、その際、この粒子は前
記の粒子であることができる。結合剤及び粒子からなる
混合物は有利に混合物に対して粒子１〜５０質量％、有
利に５〜２５質量％、特に有利に７．５〜１５質量％を
有する。
【００３５】結合剤とは本発明の範囲内で、塗料もしく
は塗料系又は接着剤もしくは接着剤系であると解釈され
る。原則として全ての塗料系又は接着剤系を結合剤とし
て使用することができる。
【００３６】本発明による自浄性表面の有利な実施態様
において、結合剤は熱エネルギー及び／又は光エネルギ
ーを用いて硬化する塗料、２成分塗料系又は他の反応性
塗料系であり、その際、この硬化は有利に重合又は架橋
によって行う。特に有利に硬化した塗料は、１個の及び
／又は複数個の不飽和を有するアクリレート及び／又は
メタクリレートからなるポリマー及び／又はコポリマー
を有する。この混合比は広範囲で変えることができる。
同様に、硬化した塗料は、官能基、例えばヒドロキシル
基、エポキシ基、アミン基を有する化合物又はフッ素含
有化合物、例えばアクリル酸のペルフルオロエステルを
有する。これは、塗料と疎水性の粒子、例えばアエロジ
ル（Aerosil R 8200）との相容性を相互にＮ−［２−
（アクリロイルオキシ）−エチル］−Ｎ−エチルペルフ
ルオロオクタン−１−スルホン酸アミドを用いて調整さ
れる場合に特に有利である。塗料としてアクリル樹脂ベ
ースの塗料が使用できるだけでなく、ポリウレタンベー
スの塗料又はポリウレタンアクリレート又はシリコーン
アクリレートベースの塗料も使用可能である。
【００３７】本発明による自浄性表面は２０゜より小さ
い、特に有利に１０゜より小さい転がり角（Abrollwink
el）を有し、この場合、転がり角とは、特定の傾斜する
平面上に静止する平坦な表面上に１ｃｍの高さから設置
した水滴が転がり落ちることを定義する。前進接触角及
び後退接触角は１４０゜を上回り、有利に１５０゜を上
回り、かつヒステリシスは１５゜より小さい、有利に１
０゜より小さい。本発明による表面は少なくとも１４０
゜を上回る、有利に１５０゜を上回る前進接触角及び後
退接触角を有することにより、特に良好な自浄性表面が
得られる使用した結合剤及び使用した粒子のサイズ及び
材料に応じて、自浄性表面が半透明であることを達成す
ることができる。特に、本発明による表面は接触透明性
（kontakttransparent）であり、つまり、文字を記入し
た対象物上に本発明による表面を作成することによりこ
の文字は文字のサイズに依存してなお可読である。
【００３８】自浄作用の自己再生する効果を達成するた
めに、粒子及び結合剤は異なる材料特性を有する必要が
ある。この相違は機械的性質又は物理的性質だけでなく
化学的性質であることができる。この自己再生性を達成
するために重要であるのは、結合剤は（化学的、機械的
又は物理的にかかわらず同じく）、その結合剤中に存在
する粒子よりも迅速に剥離することである。機械的安定
性に関しては、粒子は従って、使用した結合剤の硬度よ
りも１０％、有利に２０％、特に有利に５０％上回る硬
度を有するのが有利である。このように、表面上に存在
する結合剤の剥離が、粒子よりも早くに進行し、粒子の
損失の際に、失われた粒子に置き換えられて新規の粒子
が結合剤から出現する。本発明による表面がどのような
環境の影響にさらされるかに応じて、材料特性は使用し
た結合剤及び使用した粒子の選択及び組合せにより最適
化される。
【００３９】同様の効果は、粒子及び結合剤の異なるＵ
Ｖ−安定性によっても達成される。粒子、例えばアエロ
ジルのこのＵＶ安定性は制限はない。一般にＵＶ線はこ
の粒子を通過して結合剤層に達するため、そこで頻繁に
ポリマー材料を有する結合剤の損傷が生じる。それによ
り、時間の経過と共に構造化する粒子の付着は弱まり、
支持体から粒子が剥がれ落ちる。この箇所で表面は一次
的にＵＶ線にさらされる。このＵＶ線が、通常のように
結合剤の有機化合物を攻撃する。相応するポリマー鎖の
分解により、新規の粒子が表面に露出し、この表面は構
造形成剤として再び自浄性特性を表面に提供する。
【００４０】石英（アエロジル）からなる粒子のＵＶ−
透過性は高いが、この粒子を通過して著しく弱いＵＶ線
がポリマー担体マトリックスに達する、それというの
も、粒子の多数の角度的にずらされた表面により、及び
それに関連して光散乱により、僅かな部分のＵＶ線だけ
が粒子を通過するにすぎないためである。本発明による
自浄性表面は有利にこの表面の本発明による製造方法に
よって製造される。適当な、少なくとも部分的に疎水性
の表面構造が担体を用いた粒子の表面上での固定により
行われる、自浄性表面の本発明によるこの製造方法は、
担体として粒子及び結合剤のからなる混合物を使用する
ことを特徴とする。
【００４１】ケイ酸塩、ドープされたケイ酸塩、鉱物、
金属酸化物、シリカ又はポリマーから選択される少なく
とも１種の材料を有するこのような粒子を使用するのが
有利である。この粒子が熱分解ケイ酸塩又はシリカ、特
にアエロジル、鉱物、例えばマガジイット（Magadii
t）、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＺｒＯ２、ア
エロジル（Aerosil R 974）で被覆されたＺｎ粉末又は
粉末状のポリマー、例えば低温粉砕した又は噴霧乾燥し
たポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を有するの
が特に有利である。
【００４２】５０〜６００ｍ２／ｇのＢＥＴ−表面積を
有する粒子を使用するのが特に有利である。５０〜２０
０ｍ２／ｇのＢＥＴ−表面積を有する粒子を使用するの
がさらに特に有利である。
【００４３】自浄性表面を生じさせる粒子は、凹凸を有
する構造の他に疎水性特性を有するのが有利である。こ
の粒子は、それ自体疎水性である、例えばＢＴＦＥを有
する粒子であるか、又は使用した粒子は疎水化されてい
てもよい。この粒子の疎水化は、当業者に公知の方法で
行うことができる。典型的な疎水化された粒子は、例え
ば微粉末、例えばアエロジル（Aerosil R974）又は（Ae
rosil R 8200）(Degussa AG)であり、これらは市販され
ている。
【００４４】本発明による方法は、有利に次の工程を有
する： ａ） 結合剤及び粒子からなる混合物を担体として表面
上に適用する工程、 ｂ） 凹凸を有する構造を有する粒子を担体上に適用す
る工程、 ｃ） 担体の硬化により粒子を固定する工程。
【００４５】この混合物の適用は、例えば噴霧、ナイフ
塗布、刷毛塗り又は吹き付けにより行うことができる。
有利にこの混合物は１〜２００μｍの厚さで、有利に５
〜１００μｍの厚さで、特に有利に２５〜５０μｍの厚
さで適用するのが有利である。混合物の粘度に応じて、
この混合物を粒子の適用の前に硬化させるかもしくは乾
燥させることもできる。理想的には混合物の粘度は、塗
布された粒子が少なくとも部分的に混合物中に沈み込む
ことができるが、この混合物もしくはその上に塗布され
た粒子はこの表面が垂直方向に立てられた場合にもはや
流動しないように選択される。
【００４６】粒子の適用は、通常の方法、例えば吹き付
け又は散布によって行うことができる。特に、粒子の適
用は静電スプレーガンを使用した吹き付けによって行う
ことができる。粒子の吹き付けの後に、過剰の粒子、つ
まり混合物に付着していない粒子は、浸透、ブラシがけ
又は吹き飛ばしにより表面から除去することができる。
この粒子は集められ、再使用される。
【００４７】結合剤として、担体中に塗料又は塗料系又
は接着剤又は接着剤系を使用することができる。有利に
結合剤として少なくとも１箇所及び／又は複数箇所の不
飽和アクリレート及び／又はメタクリレートからなる混
合物を有する塗料系もしくは塗料が使用される。この混
合比は広い範囲で変えることができる。特に、熱エネル
ギー又は化学エネルギーを用いて及び／又は光エネルギ
ーを用いて硬化可能な塗料を結合剤として使用するのが
有利である。
【００４８】結合剤として、使用した粒子が疎水性特性
を有する場合、有利に疎水性特性を有する塗料又は塗料
系が選択される。
【００４９】結合剤用の塗料として使用される混合物
が、官能基、例えばヒドロキシル基、エポキシ基、アミ
ン基を有する化合物又はフッ素含有化合物、例えばアク
リル酸のペルフルオロエステルを有する場合が有利であ
る。これは、塗料と疎水性粒子、例えばアエロジル（Ae
rosil VPR 411）との相容性を（疎水性特性に関して）
Ｎ−［２−（アクリロイルオキシ）−エチル］−Ｎ−エ
チルペルフルオロオクタン−１−スルホン酸アミドを用
いて相互に調整する場合に特に有利である。結合剤とし
てアクリル樹脂ベースの塗料が使用できるばかりでな
く、ポリウレタンベース又はポリウレタンアクリレート
又はシリコーンアクリレートをベースとする塗料も使用
できる。同様に結合剤として２成分塗料系又は他の反応
性塗料系を使用することもできる。
【００５０】担体として使用される結合剤及び粒子から
なる混合物の製造のために、結合剤は粒子と強力に混合
される。この混合は当業者に公知のように行うことがで
きる。
【００５１】担体上での粒子の固定は担体の硬化により
行われ、その際、この硬化は、使用した塗料系に応じ
て、有利に熱エネルギー及び／又は化学エネルギー及び
／又は光エネルギーにより行われる。化学エネルギー又
は熱エネルギー及び／又は光エネルギーにより引き起こ
される担体の硬化は、例えば塗料又は塗料系の成分の重
合又は架橋により行われる。担体の硬化は光エネルギー
により行うのが特に有利であり、さらに担体の重合をＵ
Ｖ領域のＨｇ−中圧ランプの光によって行うのが特に有
利である。担体の硬化は不活性ガス−雰囲気下で、特に
有利に窒素雰囲気下で行うのが有利である。
【００５２】適用された硬化可能な物質の厚さ及び使用
した粒子の直径に応じて、担体中に粒子が完全に埋め込
まれるのを避けるために、粒子の適用と担体の硬化との
間で経過する時間を制限する必要がある。担体は粒子の
適用の０．１〜１０分後、有利に１〜５分後に硬化させ
るのが有利である。
【００５３】本発明による方法の実施の際に、有利に疎
水性特性を有しかつ／又はアルキルシラン、アルキルジ
シラザン又はペルフルオロアルキルシランのグループか
らなる少なくとも１種の化合物を用いた処理により疎水
性特性を有する粒子を使用するのが有利である。粒子の
疎水化は公知であり、かつ例えばシリーズ出版物 Pigme
nte, Nummer 18, Degussa AGに記載されている。
【００５４】同様に粒子を担体に固定した後に疎水性特
性を付与することも有利である。これは、例えばDeguss
a AGで市販されているアルキルシラン、ペルフルオロア
ルキルシランのグループからなる少なくとも１種の化合
物を用いて処理することにより疎水性特性を付与するこ
とにより行うことができる。この処理は、粒子を有する
疎水化すべき表面を疎水化試薬、例えばアルキルシラン
を有する溶液に浸漬し、過剰量の疎水化試薬の液滴を切
り、表面をできる限り高い温度で熱処理することにより
行うのが有利である。使用可能な最高温度は、担体及び
基材の軟化温度により限定される。
【００５５】請求項８から１７までのいずれか１項記載
の本発明による方法は、平坦な又は平坦でない対象物上
に、特に平坦でない対象物上に自己再生する自浄作用を
備えた自浄性表面の製造のために有利に使用することが
できる。これは従来の方法を用いることも限定的に可能
である。特に、予め製造されたフィルムを表面上に設置
する方法を用いて、又は構造をエンボスによって製造す
る方法の場合に、平坦でない対象物、例えば彫像は得る
ことはできないか又は限定的に得ることができるにすぎ
ない。もちろん、本発明による方法も、自己再生する自
浄特性を有する自浄性表面を平坦な表面を有する対象物
に、例えば温室又は公的交通機関に製造するために使用
することもできる。特に、温室に自浄性表面を製造のた
めに本発明による方法を適用することは有利である、そ
れというのもこの方法を用いて自浄性表面を、例えば透
明な材料、例えばガラス又はプレキシガラス（Plexigla
s （Ｒ））上にも製造することができ、かつこの自浄性
表面を植物が温室中で生長するために十分な太陽光が自
浄性表面を備えた透明な表面と通過することができる程
度に少なくとも透明に構成することができるためであ
る。
【００５６】定期的に木の葉、塵、カルキ及び生物学材
料、例えば藻類を製造しなければならない慣用の温室と
は反対に、本発明による請求項１から７までのいずれか
１項記載の表面を有する温室は、洗浄間隔を長くするこ
とができる。
【００５７】本発明による方法は、さらに対象物、例え
ば傘の剛性でない表面上に又は柔軟な他の表面上に自己
再生性する自浄作用を有する自浄性表面を製造するため
に使用することもできる。特に有利に、本発明による請
求項８から１７までのいずれか１項記載の方法は、衛生
分野において柔軟な又は柔軟でない壁部上に自浄性表面
を製造するために使用することができる。このような壁
部は、公的なトイレの隔壁、シャワー室、水泳プール又
はサウナの壁部、又はシャワーカーテンであることがで
きる。
【００５８】図１には自己再生性の自浄作用を有する担
体形の走査電子顕微鏡（ＲＥＭ）写真を表す。これは、
表面粒子の損失により、その下にある粒子がその機能を
受け持ち、それにより自浄性特性を維持することを明ら
かに示している。
【００５９】図２には本発明による表面の機能を示した
図である。表面Ｏ上に、結合剤及び粒子Ｐを有する担体
Ｔで、粒子が固定されている（ａ）。この表面は一時期
侵食にさらされる場合、明らかにより薄い層Ｔ′を有す
るｂによる表面Ｏが得られる。担体により固定された
（ａ）粒子の最上層は、侵食により剥離され、自浄性表
面の構造は予め担体中に存在した粒子により形成され
る。
【００６０】
【実施例】次の例は本発明による表面もしくは表面の製
造方法を詳説するが、この実施例は本発明を限定するも
のではない。
【００６１】例１：メチルメタクリレート２０質量％、
ペンタエリトリットアクリレート２０質量％及びヘキサ
ンジオールジメタクリレート６０質量％を相互に混合し
た。この混合物に対して、Plex 4092F（Roehm GmbH社の
アクリル系コポリマー）１４質量％及びＵＶ−硬化剤Da
rokur 1173 ２質量％を添加し、少なくとも６０分間撹
拌した。結合剤からなるこの混合物を、強力に撹拌しな
がら、疎水化された煙霧シリカ（Aerosil VPR 411 (Deg
ussa AG)）８．４５質量％を添加し、これらの粒子が完
全に結合剤と混合されかつ粒子が結合剤に完全に濡れる
まで撹拌した。
【００６２】結合剤及び粒子からなるこの混合物を、担
体として２ｍｍの厚さのＰＭＭＡプレート上に５０μｍ
の厚さで塗布した。この層を５分間乾燥させた。引き続
き粒子として疎水化された煙霧シリカ（Aerosil VPR 41
1 (Degussa AG)）を静電スプレーガンを用いて吹き付け
た。３分後にこの担体を３０８ｎｍの波長で窒素下で硬
化させた。担体の硬化の後に過剰のAerosil VPR 411を
ブラシで落とした。表面の特性決定は最初に視覚的に行
い、＋＋＋の評価であった。＋＋＋は、水滴がほとんど
完全に形成されることを意味する。転がり角は２．６゜
であった。
【００６３】例２：例１からの試験を繰り返すが、Aero
sil VPR 411の代わりに、２００±２５ｍ ２／ｇのＢＥ
Ｔ−表面積を有するAerosil R 8200 (Degussa AG)を使
用した。表面の評価は＋＋＋であった。
【００６４】例３：ＵＶ−硬化剤をすでに混合した例１
からの塗料に、付加的に２−（Ｎ−エチルペルフルオロ
オクタンスルホンアミド）−エチルアクリレート１０質
量％（塗料混合物の全質量に対して）を添加した。この
混合物も同様に少なくとも６０分間撹拌した。この混合
物を担体として２ｍｍのＰＭＭＡプレート上に５０μｍ
の厚さで塗布した。この層を５分間乾燥させた。引き続
き粒子として疎水化された煙霧シリカ（Aerosil VPR 41
1 (Degussa AG)）を静電スプレーガンを用いて吹き付け
た。３分後にこの担体を３０８ｎｍの波長で窒素下で硬
化させた。担体の硬化の後に過剰量のAerosil VPR 411
をブラシで落とした。この表面の特性決定は最初に視覚
的に行い、＋＋＋の評価であった。＋＋＋は液滴がほと
んど完全に形成されることを意味する。転がり角は０．
５゜であった。
【図面の簡単な説明】
【図１】自己再生性の自浄作用を有する担体形の走査電
子顕微鏡（ＲＥＭ）写真を示す図。
【図２】本発明による自己再生する自浄作用を有する表
面の機能を示す略図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０９Ｄ 175/16 Ｃ０９Ｄ 175/16 (72)発明者 マルクス オレス ドイツ連邦共和国 ハッティンゲン イム ミューレンヴィンケル ２ (72)発明者 ベルンハルト シュライヒ ドイツ連邦共和国 レックリンクハウゼン ヒンデミトヴェーク ２ Ｆターム(参考） 4D075 BB26Z BB42Z CA36 DC01 DC05 EA05 EA21 EB16 EB22 EB38 EC01 EC02 EC03 EC07 EC45 EC53 4J038 FA111 FA281 GA03 GA07 GA09 GA12 HA216 HA436 HA446 KA08 KA15 KA20 NA05 PB05

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 担体を用いて表面上に固定された粒子に
    より凸部及び凹部が形成される、凸部及び凹部からなる
    少なくとも部分的に疎水化された人工的な表面構造を有
    する自己再生する自浄作用を備えた自浄性表面におい
    て、前記の担体が粒子及び結合剤からなる混合物を有す
    ることを特徴とする自浄性表面。
  2. 【請求項２】 結合剤が熱エネルギー又は化学エネルギ
    ー又は光エネルギーによって硬化された塗料である、請
    求項１記載の自浄性表面。
  3. 【請求項３】 硬化した塗料が１個及び／又は複数個の
    不飽和を有するアクリレート及び／又はメタクリレート
    又はポリウレタンからなる混合物を有する、請求項２記
    載の自浄性表面。
  4. 【請求項４】 粒子が５０μｍより小さい平均サイズを
    有する、請求項１から３までのいずれか１項記載の自浄
    性表面。
  5. 【請求項５】 粒子が３０μｍより小さい平均サイズを
    有する、請求項４記載の自浄性表面。
  6. 【請求項６】 粒子が、ケイ酸塩、ドープされたケイ酸
    塩、鉱物、金属酸化物、シリカ、ポリマー及び金属粉末
    から選択される少なくとも１種の材料から選択されてい
    る、請求項１から５までのいずれか１項記載の自浄性表
    面。
  7. 【請求項７】 粒子が疎水性特性を示す、請求項６記載
    の自浄性表面。
  8. 【請求項８】 担体を用いて粒子を表面上に固定するこ
    とにより少なくとも部分的に疎水性の適当な表面構造が
    作成される、自己再生する自浄作用を有する自浄性表面
    の製造方法において、担体として粒子と結合剤との混合
    物を使用することを特徴とする、自己再生する自浄作用
    を有する自浄性表面の製造方法。
  9. 【請求項９】 ケイ酸塩、ドープされたケイ酸塩、鉱
    物、金属酸化物、シリカ、ポリマー及び金属粉末から選
    択される少なくとも１種の材料を有する粒子を使用す
    る、請求項８記載の方法。
  10. 【請求項１０】 工程： ａ） 硬化可能の材料を担体として表面上に適用する工
    程、 ｂ） 前記の担体上に粒子を適用する工程、及び ｃ） 担体の硬化により前記の粒子を固定する工程を有
    する、請求項８又は９記載の方法。
  11. 【請求項１１】 担体の硬化を熱エネルギー又は化学エ
    ネルギー及び／又は光エネルギーによって行う、請求項
    １０記載の方法。
  12. 【請求項１２】 硬化可能な物質として、１個及び／又
    は複数個の不飽和を有するアクリレート及び／又はメタ
    クリレート及び／又はポリウレタン及び／又はシリコー
    ンアクリレート及び／又はウレタンアクリレートからな
    る少なくとも１種の混合物を有する塗料を使用する、請
    求項１０又は１１記載の方法。
  13. 【請求項１３】 使用した粒子が疎水性特性を示す場
    合、硬化可能な物質として疎水性特性を示す塗料が選択
    される、請求項１２記載の方法。
  14. 【請求項１４】 疎水性特性を有する粒子を使用する、
    請求項８から１３までのいずれか１項記載の方法。
  15. 【請求項１５】 アルキルシラン、ペルフルオロアルキ
    ルシラン又はアルキルジシラザンのグループからなる少
    なくとも１種の化合物で処理することにより疎水性特性
    を示す粒子を使用する、請求項８から１４までのいずれ
    か１項記載の方法。
  16. 【請求項１６】 担体上に固定した後に、粒子に疎水性
    特性を付与する、請求項８から１５までのいずれか１項
    記載の方法。
  17. 【請求項１７】 アルキルシラン、ペルフルオロアルキ
    ルシラン又はアルキルジシラザンのグループからなる少
    なくとも１種の化合物で処理することにより粒子に疎水
    性を付与する、請求項１６記載の方法。
  18. 【請求項１８】 平坦な又は平坦でない対象物上に自浄
    性表面を製造するための請求項８から１７までのいずれ
    か１項記載の方法の使用。
  19. 【請求項１９】 対象物の剛性でない表面上に自浄性表
    面を製造するための、請求項８から１７までのいずれか
    １項記載の方法の使用。
  20. 【請求項２０】 衛生分野における柔軟な壁部又は柔軟
    でない壁部上に自浄性表面を製造するための，請求項８
    から１７までのいずれか１項記載の方法の使用。
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