JP2003226867A - 易滑雪性固体およびその製造方法 - Google Patents
易滑雪性固体およびその製造方法Info
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- Materials Applied To Surfaces To Minimize Adherence Of Mist Or Water (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 易滑雪性を有する固体表面を簡便に作製する
技術を提供する。 【解決手段】 固体表面の少なくとも一部に、一方向に
延びる溝を複数配設して２μｍ以上４ｍｍ以下の間隔で
凹凸を形成し、該凹凸の凸部を水接触角で３０°以下の
親水性にし、凹部を水接触角で９０°以上の撥水性にす
ることを特徴とする、易滑雪性固体およびその製造方
法。
技術を提供する。 【解決手段】 固体表面の少なくとも一部に、一方向に
延びる溝を複数配設して２μｍ以上４ｍｍ以下の間隔で
凹凸を形成し、該凹凸の凸部を水接触角で３０°以下の
親水性にし、凹部を水接触角で９０°以上の撥水性にす
ることを特徴とする、易滑雪性固体およびその製造方
法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は易滑雪性固体及びそ
の作製技術に関する。
の作製技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】固体表面の落雪促進の技術は寒冷地にお
いて快適且つ安全な住環境を確保するための重要な研究
課題であり、材料面や機構面から様々な技術が提案され
ている。落雪には表面エネルギーや材料表面の粗さ、比
熱などの材料因子のみならず、気温、風速、風向、日射
量といった自然条件因子や、角度、高さといった設置条
件因子など様々な因子が影響することが知られている。
材料面からの落雪促進技術は、固体表面を化学的にある
いは物理的に修飾して、それらの効果について雪の質や
設置条件に対する依存性を評価する検討が数多く実施さ
れている。これらの中で固体表面と水との親和性、即ち
親水性や撥水性と、その表面での落雪の挙動を比較検討
した内容が数多く報告されている。
いて快適且つ安全な住環境を確保するための重要な研究
課題であり、材料面や機構面から様々な技術が提案され
ている。落雪には表面エネルギーや材料表面の粗さ、比
熱などの材料因子のみならず、気温、風速、風向、日射
量といった自然条件因子や、角度、高さといった設置条
件因子など様々な因子が影響することが知られている。
材料面からの落雪促進技術は、固体表面を化学的にある
いは物理的に修飾して、それらの効果について雪の質や
設置条件に対する依存性を評価する検討が数多く実施さ
れている。これらの中で固体表面と水との親和性、即ち
親水性や撥水性と、その表面での落雪の挙動を比較検討
した内容が数多く報告されている。
【０００３】図１に地上の気温と雪の密度との関係を示
す。地上の気温が比較的高いと雪に水分が多く含まれ、
たとえば北陸地方で特徴的な重たい湿雪（wet snow）と
なる。一方、地上の気温が低いと雪の水分が減少し、た
とえば北海道で特徴的な軽い乾雪（dry snow）となる。
これらはそれぞれ固体表面での落雪の特性が異なる。
す。地上の気温が比較的高いと雪に水分が多く含まれ、
たとえば北陸地方で特徴的な重たい湿雪（wet snow）と
なる。一方、地上の気温が低いと雪の水分が減少し、た
とえば北海道で特徴的な軽い乾雪（dry snow）となる。
これらはそれぞれ固体表面での落雪の特性が異なる。
【０００４】吉田らは湿雪に関しては表面が親水性の材
料が落雪しやすく、逆に乾雪に関しては表面が撥水性の
材料の方が落雪しやすいと報告している（北海道立試験
所報告299, 13-17 (2000)）。このように乾雪に対して
撥水性材料が落雪しやすいのは、表面エネルギーが低
く、雪と固体表面との相互作用が小さくなるためと考え
られている。一方、湿雪の場合、雪と固体表面間に水膜
が形成されることにより両者間の摩擦が緩和されるた
め、水が濡れ広がりやすい親水性材料の方が落雪しやす
いと考えられている。また、親水性材料の表面の粗さに
ついては、粗さが小さいほど雪と固体の界面を覆うのに
必要な水膜の厚さが薄くてよいため、粗さが小さいほう
が良いと考察されている。また、湯浅らは水との接触角
が極めて高い、超撥水材料について雪質と材料の設置角
度依存性を一般の撥水材料と共に比較検討し、雪質に対
する着冠雪の依存性は吉田らとほぼ同様の結果を得てい
る（寒地技術シンポジウム、I-014, 70-73, (1999)）。
料が落雪しやすく、逆に乾雪に関しては表面が撥水性の
材料の方が落雪しやすいと報告している（北海道立試験
所報告299, 13-17 (2000)）。このように乾雪に対して
撥水性材料が落雪しやすいのは、表面エネルギーが低
く、雪と固体表面との相互作用が小さくなるためと考え
られている。一方、湿雪の場合、雪と固体表面間に水膜
が形成されることにより両者間の摩擦が緩和されるた
め、水が濡れ広がりやすい親水性材料の方が落雪しやす
いと考えられている。また、親水性材料の表面の粗さに
ついては、粗さが小さいほど雪と固体の界面を覆うのに
必要な水膜の厚さが薄くてよいため、粗さが小さいほう
が良いと考察されている。また、湯浅らは水との接触角
が極めて高い、超撥水材料について雪質と材料の設置角
度依存性を一般の撥水材料と共に比較検討し、雪質に対
する着冠雪の依存性は吉田らとほぼ同様の結果を得てい
る（寒地技術シンポジウム、I-014, 70-73, (1999)）。
【０００５】従来の研究から固体表面の濡れ性の違いに
より乾雪と湿雪の落雪の挙動はそれぞれ異なっているこ
とは実験的に証明されている。しかしながら、親水、撥
水といった固体表面の濡れ性は、固体と流体である水と
の間の性質であり、今日まで固体−液体−気体の複合体
である雪の挙動を水の性質と結びつけて考察、検討した
例は少ない。このため固体表面の濡れ性と落雪の挙動が
統一的に理解されておらず、様々な雪に対応できる固体
材料表面の設計のための有効な方針は未だ得られていな
い。
より乾雪と湿雪の落雪の挙動はそれぞれ異なっているこ
とは実験的に証明されている。しかしながら、親水、撥
水といった固体表面の濡れ性は、固体と流体である水と
の間の性質であり、今日まで固体−液体−気体の複合体
である雪の挙動を水の性質と結びつけて考察、検討した
例は少ない。このため固体表面の濡れ性と落雪の挙動が
統一的に理解されておらず、様々な雪に対応できる固体
材料表面の設計のための有効な方針は未だ得られていな
い。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記の実情
に鑑みてなされたもので、その目的は、易滑雪性固体及
びその作製技術を提供することにある。
に鑑みてなされたもので、その目的は、易滑雪性固体及
びその作製技術を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係る易滑雪性固体の製造方法は、固体表面
の少なくとも一部に、一方向に延びる溝を複数配設して
２μｍ以上４ｍｍ以下の間隔で凹凸を形成し、該凹凸の
凸部を水接触角で３０°以下の親水性にし、凹部を水接
触角で９０°以上の撥水性にすることを特徴とする方法
からなる。
に、本発明に係る易滑雪性固体の製造方法は、固体表面
の少なくとも一部に、一方向に延びる溝を複数配設して
２μｍ以上４ｍｍ以下の間隔で凹凸を形成し、該凹凸の
凸部を水接触角で３０°以下の親水性にし、凹部を水接
触角で９０°以上の撥水性にすることを特徴とする方法
からなる。
【０００８】この方法においては、前記凹凸表面構造の
ラフネスファクターが１．４以上であることが好まし
い。
ラフネスファクターが１．４以上であることが好まし
い。
【０００９】また、上記表面凹凸の溝（凹部）断面形状
については、前記固体表面の溝延設方向と垂直な方向の
断面の溝形状を四角形とすることができる。あるいは、
前記固体表面の溝延設方向と垂直な方向の断面の溝形状
を三角形とすることができる。さらに、前記固体表面の
溝延設方向と垂直な方向の断面の溝形状を円形または楕
円形の一部とすることもできる。
については、前記固体表面の溝延設方向と垂直な方向の
断面の溝形状を四角形とすることができる。あるいは、
前記固体表面の溝延設方向と垂直な方向の断面の溝形状
を三角形とすることができる。さらに、前記固体表面の
溝延設方向と垂直な方向の断面の溝形状を円形または楕
円形の一部とすることもできる。
【００１０】また、上記表面凹凸については、固体表面
の溝延設方向と垂直な方向の断面形状が四角形の凸条お
よび溝からなる凹条が連結された構成を有するものに形
成できる。あるいは、固体表面の溝延設方向と垂直な方
向の断面形状が三角形の凸条およびＶ字溝からなる凹条
が連結された構成を有するものに形成できる。さらに、
固体表面の溝延設方向と垂直な方向の断面形状が円形ま
たは楕円形の一部である凸条および溝からなる凹条が連
結された構成を有するものにも形成できる。
の溝延設方向と垂直な方向の断面形状が四角形の凸条お
よび溝からなる凹条が連結された構成を有するものに形
成できる。あるいは、固体表面の溝延設方向と垂直な方
向の断面形状が三角形の凸条およびＶ字溝からなる凹条
が連結された構成を有するものに形成できる。さらに、
固体表面の溝延設方向と垂直な方向の断面形状が円形ま
たは楕円形の一部である凸条および溝からなる凹条が連
結された構成を有するものにも形成できる。
【００１１】上記表面の親水性および／又は撥水性につ
いては、所定のコーティング材を塗布することにより達
成することができる。
いては、所定のコーティング材を塗布することにより達
成することができる。
【００１２】本発明に係る易滑雪性固体は、上記のよう
な方法により製造されたものであり、望ましい親水性と
撥水性の両方を兼ね備えたものである。
な方法により製造されたものであり、望ましい親水性と
撥水性の両方を兼ね備えたものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下に、本発明について、望まし
い実施の形態とともに詳細に説明する。本発明者らは、
これまで各種の超親水、超撥水材料を開発し、固体表面
での濡れに関する諸問題や水滴の様々な挙動について系
統的に検討を行ってきた。そしてその一環として自ら開
発したコロイダルシリカとシリカアルコキシドの分相を
用いる超撥水膜の作成法（A.Nakajima, K.Abe, K.Hashi
moto, T. Watanabe, Thin Solid Films, 376, 140-143
(2000)）等を用いて粗さを制御し、撥水性が異なる各種
のシリカ膜をガラス上に作製し、その表面での水の挙動
と落雪現象を新潟県長岡市と北海道岩見沢市で比較検討
した。その結果、先に述べた吉田らと同様に、乾雪の落
雪促進能は粗さのある撥水性表面（超撥水表面）が優れ
ているのに対し、湿雪の落雪促進能は粗さがない平滑な
親水性表面が優れていることが明らかになった。
い実施の形態とともに詳細に説明する。本発明者らは、
これまで各種の超親水、超撥水材料を開発し、固体表面
での濡れに関する諸問題や水滴の様々な挙動について系
統的に検討を行ってきた。そしてその一環として自ら開
発したコロイダルシリカとシリカアルコキシドの分相を
用いる超撥水膜の作成法（A.Nakajima, K.Abe, K.Hashi
moto, T. Watanabe, Thin Solid Films, 376, 140-143
(2000)）等を用いて粗さを制御し、撥水性が異なる各種
のシリカ膜をガラス上に作製し、その表面での水の挙動
と落雪現象を新潟県長岡市と北海道岩見沢市で比較検討
した。その結果、先に述べた吉田らと同様に、乾雪の落
雪促進能は粗さのある撥水性表面（超撥水表面）が優れ
ているのに対し、湿雪の落雪促進能は粗さがない平滑な
親水性表面が優れていることが明らかになった。
【００１４】水は流体であり、その転落は固体のように
斜面に対して固液接触面全体が移動するのではなく、図
２に示すように、水分子１（water molecule）が水滴２
の円周部の３相（固相−液相−気相）界面３（three ph
ase line）に働く力（line tensionという）に打ち勝っ
て、固体表面４（solid surface ）上をキャタピラ状に
循環することにより移動する。この場合、水分子１の水
滴２中での流動抵抗はほとんど無視できる。一方、湿雪
は氷と水と空気との混合物である。特に氷の周りの水は
氷に対して強い結合を形成した擬似液体層と呼ばれる自
由度の少ない水の状態であることが知られており、湿雪
が自由な流動状態を得るためには、水の量が増して水膜
がある程度厚くなる必要がある。
斜面に対して固液接触面全体が移動するのではなく、図
２に示すように、水分子１（water molecule）が水滴２
の円周部の３相（固相−液相−気相）界面３（three ph
ase line）に働く力（line tensionという）に打ち勝っ
て、固体表面４（solid surface ）上をキャタピラ状に
循環することにより移動する。この場合、水分子１の水
滴２中での流動抵抗はほとんど無視できる。一方、湿雪
は氷と水と空気との混合物である。特に氷の周りの水は
氷に対して強い結合を形成した擬似液体層と呼ばれる自
由度の少ない水の状態であることが知られており、湿雪
が自由な流動状態を得るためには、水の量が増して水膜
がある程度厚くなる必要がある。
【００１５】水に固体が混入してきた際、系全体の粘性
は急激に上昇することが知られている。本発明者らは、
比重がほぼ１で大きさが数十ミクロンの中空ガラスビー
ズと水との混合物を作製し、その転落性をさまざまな固
体表面で評価したところ、固体濃度が増加して粘性が上
昇し始めるに伴い、転落角が急激に上昇する現象を観察
しており、これがFarris (R. J. Farris, Tran. Soc. R
heol., 12(2), 281-301 (1968))の経験式に乗ることを
確認している。また、超撥水表面では固−液接触面積が
小さいことからline tensionの影響が小さいため、水滴
は一般に低い傾斜角で転落し、水分子の流動抵抗も少な
いことから転落の比較的初期は重力加速度の傾斜成分に
相当する加速度で水滴が等加速度転落することが知られ
ている（Miwa et al., Langmuir 16[13], 5754-576
0）。しかしながら、粘性の高いグリセロールは粘性流
動抵抗が大きいことにより超撥油表面において等加速度
転落する領域がほとんどなく、すぐに等速度転落となっ
てしまうことが知られている(D. Richard and D. Quer
e, Europhys. Lett., 48, 286-91 (1999)）。このこと
は、系の粘性が上昇するにつれて、line tensionから粘
性流動へと転落を支配する因子が変化することを示唆し
ている。
は急激に上昇することが知られている。本発明者らは、
比重がほぼ１で大きさが数十ミクロンの中空ガラスビー
ズと水との混合物を作製し、その転落性をさまざまな固
体表面で評価したところ、固体濃度が増加して粘性が上
昇し始めるに伴い、転落角が急激に上昇する現象を観察
しており、これがFarris (R. J. Farris, Tran. Soc. R
heol., 12(2), 281-301 (1968))の経験式に乗ることを
確認している。また、超撥水表面では固−液接触面積が
小さいことからline tensionの影響が小さいため、水滴
は一般に低い傾斜角で転落し、水分子の流動抵抗も少な
いことから転落の比較的初期は重力加速度の傾斜成分に
相当する加速度で水滴が等加速度転落することが知られ
ている（Miwa et al., Langmuir 16[13], 5754-576
0）。しかしながら、粘性の高いグリセロールは粘性流
動抵抗が大きいことにより超撥油表面において等加速度
転落する領域がほとんどなく、すぐに等速度転落となっ
てしまうことが知られている(D. Richard and D. Quer
e, Europhys. Lett., 48, 286-91 (1999)）。このこと
は、系の粘性が上昇するにつれて、line tensionから粘
性流動へと転落を支配する因子が変化することを示唆し
ている。
【００１６】更に固形分が多くなり、固体濃度が１００
％に近づくと、転落のモードは固体表面との摩擦抵抗に
より支配されるものとなる。即ち、固形分の上昇により
水滴から湿雪（霙状態を含む）、乾雪へと変化するが、
それにより転落性の支配因子がline tension→粘性流動
→摩擦と変化していく。しかしながら、この変化は撥水
性固体表面においてのみ起こる現象であり、親水性表面
では状況が異なる。固体表面が親水性である場合、湿雪
では固体表面にも水が移動し水膜を形成する。そして氷
が水より比重が軽いことから、水が流れ出すと共にその
上に氷が浮上して運ばれると考えられる。従って湿雪で
は粘性流動が支配的なモードにはなりにくく、むしろ湿
雪中の水分が親水性固体表面上に水膜を形成する現象が
支配的と考えられる。以上のことから、固体表面の水転
落角の低いものを選んでも必ずしも湿雪の落雪に有効で
あるとは限らず、落雪促進材料の設計指針に水の転落角
を用いる際には注意が必要となる。
％に近づくと、転落のモードは固体表面との摩擦抵抗に
より支配されるものとなる。即ち、固形分の上昇により
水滴から湿雪（霙状態を含む）、乾雪へと変化するが、
それにより転落性の支配因子がline tension→粘性流動
→摩擦と変化していく。しかしながら、この変化は撥水
性固体表面においてのみ起こる現象であり、親水性表面
では状況が異なる。固体表面が親水性である場合、湿雪
では固体表面にも水が移動し水膜を形成する。そして氷
が水より比重が軽いことから、水が流れ出すと共にその
上に氷が浮上して運ばれると考えられる。従って湿雪で
は粘性流動が支配的なモードにはなりにくく、むしろ湿
雪中の水分が親水性固体表面上に水膜を形成する現象が
支配的と考えられる。以上のことから、固体表面の水転
落角の低いものを選んでも必ずしも湿雪の落雪に有効で
あるとは限らず、落雪促進材料の設計指針に水の転落角
を用いる際には注意が必要となる。
【００１７】更に０℃付近での氷と水の複合体はあたか
も融点近傍でのガラスとその融体のようなもので、経時
的に液相を介して焼結を起こしている。これにより、粒
子再配列、溶解再析出、オストワルド成長などを起こし
ながら横方向の強固なネットワークも形成する。これら
が落雪に対する抵抗となることも水にはない重要な特徴
である。
も融点近傍でのガラスとその融体のようなもので、経時
的に液相を介して焼結を起こしている。これにより、粒
子再配列、溶解再析出、オストワルド成長などを起こし
ながら横方向の強固なネットワークも形成する。これら
が落雪に対する抵抗となることも水にはない重要な特徴
である。
【００１８】乾雪に対しては、超撥水性材料が最も少な
い積雪量で落雪し、落雪しやすい表面であった。これは
最表面が不活性なCF3基で覆われているために水や氷と
の相互作用が小さい上、一般に超撥水コーティングの粗
さのレベルが雪の大きさよりもはるかに小さいため、雪
との噛み込みもなく、接触点数が少ないために転落に対
する固体間摩擦抵抗が少ないためと考えられる。超撥水
表面上での湿雪は近似的に粘性流動支配領域〜摩擦抵抗
領域と考えられ、このため親水的なガラスが最も優れて
いたものと考えられる。
い積雪量で落雪し、落雪しやすい表面であった。これは
最表面が不活性なCF3基で覆われているために水や氷と
の相互作用が小さい上、一般に超撥水コーティングの粗
さのレベルが雪の大きさよりもはるかに小さいため、雪
との噛み込みもなく、接触点数が少ないために転落に対
する固体間摩擦抵抗が少ないためと考えられる。超撥水
表面上での湿雪は近似的に粘性流動支配領域〜摩擦抵抗
領域と考えられ、このため親水的なガラスが最も優れて
いたものと考えられる。
【００１９】以上の結果から、滑雪機能を有する固体材
料の設計にあたっては、超撥水表面が有望であるが、湿
雪の転落性をいかにして付与するかという点が技術的に
重要であるということができる。本発明者らは様々な形
状や深さの溝を特定方向に連続して形成した固体表面を
用いてこの課題について鋭意検討を実施した。その結
果、表面の少なくとも一部に、凹凸の間隔が２μｍ以上
４ｍｍ以下で一方向のみに延びる溝が、溝延設方向とは
垂直の方向に連続的に配設された固体表面の、凸部を親
水性にし、凹部を撥水性にした固体表面が優れた易滑雪
性を示すことを知見した。
料の設計にあたっては、超撥水表面が有望であるが、湿
雪の転落性をいかにして付与するかという点が技術的に
重要であるということができる。本発明者らは様々な形
状や深さの溝を特定方向に連続して形成した固体表面を
用いてこの課題について鋭意検討を実施した。その結
果、表面の少なくとも一部に、凹凸の間隔が２μｍ以上
４ｍｍ以下で一方向のみに延びる溝が、溝延設方向とは
垂直の方向に連続的に配設された固体表面の、凸部を親
水性にし、凹部を撥水性にした固体表面が優れた易滑雪
性を示すことを知見した。
【００２０】溝は雪が滑り落ちる方向に平行でなくては
ならない。この構造では転落方向に対するline tension
の長さが短く、水の転落が効果的になる。このような構
造にすると、雪は凹部の溝には入り込まず、凸部の頂点
には水膜が形成されるようになる。水分を多く含んだ湿
雪ではこの水膜の上を雪が効果的に滑り落ちる。超撥水
表面に比べると乾雪の落雪促進能はやや劣るものの、湿
雪の落雪促進能は格段に優れており、実用上の落雪促進
能としては、乾雪、湿雪に限らず効果的に付与される。
ならない。この構造では転落方向に対するline tension
の長さが短く、水の転落が効果的になる。このような構
造にすると、雪は凹部の溝には入り込まず、凸部の頂点
には水膜が形成されるようになる。水分を多く含んだ湿
雪ではこの水膜の上を雪が効果的に滑り落ちる。超撥水
表面に比べると乾雪の落雪促進能はやや劣るものの、湿
雪の落雪促進能は格段に優れており、実用上の落雪促進
能としては、乾雪、湿雪に限らず効果的に付与される。
【００２１】本発明が適用できる固体基材は、無機、有
機、金属、あるいはそれらの複合体の何れでもよい。固
体表面の溝構造の断面形状は四角形、三角形、円形ある
いは楕円形の一部のいずれでもよいが、ラフネスファク
ター（平滑面に対する実表面積の面積比）が１．４以上
の方が空気の界面への噛み込みが容易になるため好まし
い。このラフネスファクターは、レーザー顕微鏡、ＡＦ
Ｍ、吸着量測定などから見積もることができる。粗さの
ピッチが大きくなりすぎると雪の表面構造への噛み込み
が大きくなるため好ましくなく、また小さすぎると加工
が困難になることから、粗さのピッチ（凹凸の間隔）は
２μｍ以上４ｍｍ以下である必要がある。このような構
造は、切削、研削加工、エンボス加工、レーザ加工等、
様々な手法で形成できる。
機、金属、あるいはそれらの複合体の何れでもよい。固
体表面の溝構造の断面形状は四角形、三角形、円形ある
いは楕円形の一部のいずれでもよいが、ラフネスファク
ター（平滑面に対する実表面積の面積比）が１．４以上
の方が空気の界面への噛み込みが容易になるため好まし
い。このラフネスファクターは、レーザー顕微鏡、ＡＦ
Ｍ、吸着量測定などから見積もることができる。粗さの
ピッチが大きくなりすぎると雪の表面構造への噛み込み
が大きくなるため好ましくなく、また小さすぎると加工
が困難になることから、粗さのピッチ（凹凸の間隔）は
２μｍ以上４ｍｍ以下である必要がある。このような構
造は、切削、研削加工、エンボス加工、レーザ加工等、
様々な手法で形成できる。
【００２２】このように一方向のみに延びる溝が連続的
に形成された固体表面の、凸部を親水性にし、凹部を撥
水性にした固体表面は優れた易滑雪性を示す。親水性と
撥水性の差は大きいほど好ましく、本発明では、凸部を
水接触角３０°以下の親水性にし、凹部を水接触角９０
°以上の撥水性にする。更に凸部を水接触角０°の超親
水性にし、凹部を水接触角１５０°以上の超撥水性にす
るのが最も好ましい。これらの濡れ性は、固体独自の性
質として発現されるものであってもコーティング材の塗
布等の後処理により達成されるもののいずれであっても
よい。また、必要に応じて固体基材よりさらに微細な粗
さを凹部に導入してもよい。たとえば、凹部の水接触角
を１２０°以上の高度な撥水状態にするためには、フッ
素を含んだ表面エネルギー低下能に優れた物質を用いる
だけでなく、同時に微細な粗さを凹部に導入する必要が
ある。その際の粗さは固体基材の粗さの１／２０以下の
レベルのものが好ましい。ただし凸部はなるべく平滑な
ほうが良い。
に形成された固体表面の、凸部を親水性にし、凹部を撥
水性にした固体表面は優れた易滑雪性を示す。親水性と
撥水性の差は大きいほど好ましく、本発明では、凸部を
水接触角３０°以下の親水性にし、凹部を水接触角９０
°以上の撥水性にする。更に凸部を水接触角０°の超親
水性にし、凹部を水接触角１５０°以上の超撥水性にす
るのが最も好ましい。これらの濡れ性は、固体独自の性
質として発現されるものであってもコーティング材の塗
布等の後処理により達成されるもののいずれであっても
よい。また、必要に応じて固体基材よりさらに微細な粗
さを凹部に導入してもよい。たとえば、凹部の水接触角
を１２０°以上の高度な撥水状態にするためには、フッ
素を含んだ表面エネルギー低下能に優れた物質を用いる
だけでなく、同時に微細な粗さを凹部に導入する必要が
ある。その際の粗さは固体基材の粗さの１／２０以下の
レベルのものが好ましい。ただし凸部はなるべく平滑な
ほうが良い。
【００２３】更に凸部の親水性部分は、溝に垂直な断面
の形状が三角形や円形、楕円形の場合は、頂点から凹部
の底までの間において上部１／３までの範囲とすること
が好ましい。また、溝に垂直な断面の形状が四角形の場
合は、凸部の上面全体と、この上面と凹部の底面との間
の長さの上部１／３までの範囲とすることが好ましい。
これ以上になると雪が凹部の底まで入り込むことがあ
る。
の形状が三角形や円形、楕円形の場合は、頂点から凹部
の底までの間において上部１／３までの範囲とすること
が好ましい。また、溝に垂直な断面の形状が四角形の場
合は、凸部の上面全体と、この上面と凹部の底面との間
の長さの上部１／３までの範囲とすることが好ましい。
これ以上になると雪が凹部の底まで入り込むことがあ
る。
【００２４】以下に、本発明を実施例に基づいてより具
体的に説明する。 実施例１ 図３、図４に示すような幅１ｍｍ、深さ１ｍｍ、ピッチ
２ｍｍの溝１１を一方向のみに複数切り、凸部１２と凹
部としての溝１１とが表面に交互に配置されたアクリル
板１３（見かけのラフネスファクターが２．０）に、市
販の超撥水コーティング液（NTT-AT社製”ハイレッ
ク”）を表面の全面にコートし、凸部１２の上面から拭
き取った後、その凸部上面に親水性シリカコーティング
材（”コルコート”）をコーティングした。親水性が付
与された親水部である凸部上面での水接触角はほぼ０
°、溝１１の底面を含む撥水部はほぼ１５０°であっ
た。この材料を新潟県長岡市において密度０．５７ｇ／
ｃｍ3 の湿雪を設置面積３ｃｍ2 で７．８ｇ乗せ、雪の
転落角を測定したところ、２２°で転落した。
体的に説明する。 実施例１ 図３、図４に示すような幅１ｍｍ、深さ１ｍｍ、ピッチ
２ｍｍの溝１１を一方向のみに複数切り、凸部１２と凹
部としての溝１１とが表面に交互に配置されたアクリル
板１３（見かけのラフネスファクターが２．０）に、市
販の超撥水コーティング液（NTT-AT社製”ハイレッ
ク”）を表面の全面にコートし、凸部１２の上面から拭
き取った後、その凸部上面に親水性シリカコーティング
材（”コルコート”）をコーティングした。親水性が付
与された親水部である凸部上面での水接触角はほぼ０
°、溝１１の底面を含む撥水部はほぼ１５０°であっ
た。この材料を新潟県長岡市において密度０．５７ｇ／
ｃｍ3 の湿雪を設置面積３ｃｍ2 で７．８ｇ乗せ、雪の
転落角を測定したところ、２２°で転落した。
【００２５】比較例１
実施例１と同じ基材の全面に上記の超撥水コーティング
を行ったところ、雪の転落角は５８°であった。
を行ったところ、雪の転落角は５８°であった。
【００２６】比較例２
実施例１と同じコーティングの構成（凸部上面が親水
性、凹部が撥水性）を、図５に示すように同じ大きさの
溝を十字に切った基材１４の表面に適用した。その結
果、転落角は５８°であった。
性、凹部が撥水性）を、図５に示すように同じ大きさの
溝を十字に切った基材１４の表面に適用した。その結
果、転落角は５８°であった。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る易滑
雪性固体の製造方法によれば、撥水性表面、超撥水表面
に、湿雪の転落性を効果的に付与でき、湿雪、乾雪の両
方に対して望ましい易滑雪性固体を容易に作製できる。
これは寒冷地での各種の工業製品に好適に使用可能であ
り、安全で快適な生活の実現に寄与できる。
雪性固体の製造方法によれば、撥水性表面、超撥水表面
に、湿雪の転落性を効果的に付与でき、湿雪、乾雪の両
方に対して望ましい易滑雪性固体を容易に作製できる。
これは寒冷地での各種の工業製品に好適に使用可能であ
り、安全で快適な生活の実現に寄与できる。
【図１】雪の密度と地上気温との関係図である。
【図２】水滴の転落の挙動を示す説明図である。
【図３】実施例１で作製した易滑雪性固体の平面図であ
る。
る。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う拡大部分断面図であ
る。
る。
【図５】比較例２で作製した易滑雪性固体の平面図であ
る。
る。
１ 水分子
２ 水滴
３ ３相界面
４ 固体表面
１１ 溝
１２ 凸部
１３、１４ 固体基材
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 中島 章
神奈川県茅ヶ崎市本村２丁目８番１号 株
式会社先端技術インキュベーションシステ
ムズ内
(72)発明者 橋本 和仁
神奈川県横浜市栄区飯島町2073番地２ ニ
ューシティ本郷台Ｄ棟213
Ｆターム(参考） 4F100 AT00B CC00A DD04A DD05A
GB07 JB05A JB06A JK09
4H020 AA01 AA03 AB01
Claims (10)
- 【請求項１】 固体表面の少なくとも一部に、一方向に
延びる溝を複数配設して２μｍ以上４ｍｍ以下の間隔で
凹凸を形成し、該凹凸の凸部を水接触角で３０°以下の
親水性にし、凹部を水接触角で９０°以上の撥水性にす
ることを特徴とする、易滑雪性固体の製造方法。 - 【請求項２】 前記凹凸表面構造のラフネスファクター
が１．４以上であることを特徴とする、請求項１記載の
易滑雪性固体の製造方法。 - 【請求項３】 前記固体表面の溝延設方向と垂直な方向
の断面の溝形状が四角形であることを特徴とする、請求
項１または２記載の易滑雪性固体の製造方法。 - 【請求項４】 前記固体表面の溝延設方向と垂直な方向
の断面の溝形状が三角形であることを特徴とする、請求
項１または２記載の易滑雪性固体の製造方法。 - 【請求項５】 前記固体表面の溝延設方向と垂直な方向
の断面の溝形状が円形または楕円形の一部であることを
特徴とする、請求項１または２記載の易滑雪性固体の製
造方法。 - 【請求項６】 前記凹凸が、固体表面の溝延設方向と垂
直な方向の断面形状が四角形の凸条および溝からなる凹
条が連結された構成を有することを特徴とする、請求項
１または２記載の易滑雪性固体の製造方法。 - 【請求項７】 前記凹凸が、固体表面の溝延設方向と垂
直な方向の断面形状が三角形の凸条およびＶ字溝からな
る凹条が連結された構成を有することを特徴とする、請
求項１または２記載の易滑雪性固体の製造方法。 - 【請求項８】 前記凹凸が、固体表面の溝延設方向と垂
直な方向の断面形状が円形または楕円形の一部である凸
条および溝からなる凹条が連結された構成を有すること
を特徴とする、請求項１または２記載の易滑雪性固体の
製造方法。 - 【請求項９】 表面の親水性および／又は撥水性をコー
ティング材を塗布することにより達成することを特徴と
する、請求項１〜８のいずれかに記載の易滑雪性固体の
製造方法。 - 【請求項１０】 請求項１〜９のいずれかに記載の方法
により製造された易滑雪性固体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002028188A JP2003226867A (ja) | 2002-02-05 | 2002-02-05 | 易滑雪性固体およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002028188A JP2003226867A (ja) | 2002-02-05 | 2002-02-05 | 易滑雪性固体およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003226867A true JP2003226867A (ja) | 2003-08-15 |
Family
ID=27749488
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002028188A Pending JP2003226867A (ja) | 2002-02-05 | 2002-02-05 | 易滑雪性固体およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003226867A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013139572A (ja) * | 2013-02-01 | 2013-07-18 | Artec:Kk | 滑雪性塗膜 |
| JP2018094925A (ja) * | 2012-03-03 | 2018-06-21 | バーデン−ビュルッテンベルク シュティフトゥング ゲーゲーエムベーハー | 気体含有表面被覆、配置、使用 |
| WO2018174220A1 (ja) * | 2017-03-24 | 2018-09-27 | 国立研究開発法人防災科学技術研究所 | 難着雪・滑雪フィルム又はシート |
| WO2020195987A1 (ja) | 2019-03-27 | 2020-10-01 | 日東電工株式会社 | フィルム |
| US12000417B2 (en) | 2018-04-17 | 2024-06-04 | Baden-Württemberg Stiftung Ggmbh | Structured gas-containing surfaces |
-
2002
- 2002-02-05 JP JP2002028188A patent/JP2003226867A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018094925A (ja) * | 2012-03-03 | 2018-06-21 | バーデン−ビュルッテンベルク シュティフトゥング ゲーゲーエムベーハー | 気体含有表面被覆、配置、使用 |
| US10625833B2 (en) | 2012-03-03 | 2020-04-21 | Baden-Württemberg Stiftung Ggmbh | Gas-containing surface cover, arrangement, and use |
| US11584490B2 (en) | 2012-03-03 | 2023-02-21 | Baden-Württemberg Stiftung Ggmbh | Gas-containing surface cover, arrangement, and use |
| JP2013139572A (ja) * | 2013-02-01 | 2013-07-18 | Artec:Kk | 滑雪性塗膜 |
| WO2018174220A1 (ja) * | 2017-03-24 | 2018-09-27 | 国立研究開発法人防災科学技術研究所 | 難着雪・滑雪フィルム又はシート |
| US12000417B2 (en) | 2018-04-17 | 2024-06-04 | Baden-Württemberg Stiftung Ggmbh | Structured gas-containing surfaces |
| WO2020195987A1 (ja) | 2019-03-27 | 2020-10-01 | 日東電工株式会社 | フィルム |
| CN113677526A (zh) * | 2019-03-27 | 2021-11-19 | 日东电工株式会社 | 膜 |
| KR20210148138A (ko) | 2019-03-27 | 2021-12-07 | 닛토덴코 가부시키가이샤 | 필름 |
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