JP2020124811A - 屋外用部品 - Google Patents

Abstract

【課題】無機粒子の汚れの付着を抑制できる屋外用部品を提供する。【解決手段】屋外環境に曝露される曝露面１０を備える屋外用部品において、曝露面１０には、複数のポリマー鎖３０を有するポリマー層２０が形成されており、ポリマー鎖３０の側鎖は、アニオン性官能基を有しており、曝露面１０は、水中において表面電位がマイナスを示す。これによれば、水中でマイナスのゼータ電位を示す無機粒子と曝露面１０とがマイナス同士で反発しあう。このため、無機粒子の汚れの付着を抑制できる。【選択図】図２

Description

本発明は、屋外環境に曝露される曝露面を備える屋外用部品に関する。

屋外（すなわち室外環境）で使用される製品は、雨や雪だけでなく泥水や土埃などの無機粒子の汚れが付着する。これにより、製品特性に悪影響を及ぼしたり、景観を損ねたりする可能性がある。以下、泥水や土埃等の無機粒子の汚れを、屋外汚れともいう。

特に自動車分野では、ＡＤＡＳ（先進運転支援システム）や自動運転化が進み、カメラ、ライダー（ＬＩＤＡＲ：Light Detection And Ranging）、アダプティブヘッドライト等の車外に搭載される光学製品が多くなってきている。このため、屋外汚れが光学部品に付着して製品特性に悪影響を及ぼす可能性がある。例えば、バックカメラのレンズに泥が付着すると、モニタ画像の一部が欠損する。そのため、屋外汚れが製品特性に悪影響を及ぼさないような防汚技術が求められている。

防汚技術としては、ウォッシャやワイパ等のメカを用いて汚れを除去する方法が多く検討されている。特にウォッシャは、様々な屋外汚れを除去できる可能性がある。しかしながら、吐出量や吐出圧の精密な制御が必要であり、制御システムが複雑化してしまう。

これに対し、防汚したい面に防汚膜を施すことで、吐出量や吐出圧の精密な制御が不要となり、システムを簡易化できる可能性がある。近年、防汚膜として、従来の親水性ポリマー膜よりもより親水性を高めたポリマーブラシが検討されている。

このようなポリマーブラシに関する技術として、特許文献１に記載された発明が知られている。特許文献１では、ホスホリルコリン基を有するポリマーブラシに非特異的吸着を抑制する作用があることが開示されている。なお、非特異的吸着とは、物理的・化学的な相互作用によって起こる現象である。

そして、特許文献１では、グラフト鎖にホスホリルコリン基含有（メタ）アクリル酸エステル由来の繰り返しをもたせることで、例えば核酸やタンパク質等の生体分子の非特異的な吸着を抑制している。

特許第６０８８３４７号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の技術では、泥や土のような無機粒子はホスホリルコリン基を有するポリマーブラシに付着してしまう。このため、上記特許文献１に記載の技術を、屋外汚れが付着する屋外用部品に適用しても、当該屋外汚れの付着を抑制することは困難である。

本発明は上記問題点に鑑み、無機粒子の汚れの付着を抑制できる屋外用部品を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、屋外環境に曝露される曝露面（１０）を備える屋外用部品において、
曝露面には、複数のポリマー鎖（３０）を有するポリマー層（２０）が形成されており、
ポリマー鎖の側鎖は、アニオン性官能基を有しており、
曝露面は、水中において表面電位がマイナスを示す屋外用部品である。

これによれば、曝露面（１０）を水中において表面電位がマイナスを示すように構成することで、水中でマイナスのゼータ電位を示す無機粒子と曝露面（１０）とがマイナス同士で反発しあう。このため、無機粒子の汚れの付着を抑制することができる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

一実施形態に係る屋外用部品の曝露面の構成を示す説明図である。 実施例および比較例１、２に係る屋外用部品の曝露面の構成を示す説明図である。

以下、本発明の一実施形態について図に基づいて説明する。一実施形態に係る屋外用部品は、例えば、自動車の車外に搭載される光学部品に適用される。光学部品としては、例えば、カメラ、ライダー、アダプティブヘッドライト等を採用することができる。

図１に示すように、屋外用部品は、屋外環境に曝露される曝露面１０を備えている。曝露面１０は、屋外用部品を構成する基材である。曝露面１０は、樹脂、金属、無機物またはそれらの複合物により構成されている。本実施形態では、曝露面１０は、ガラスにより構成されている。

曝露面１０における屋外側、すなわち空気側の面には、ポリマー層２０が形成されている。ポリマー層２０は、基材である屋外用部品の表面（すなわち、曝露面１０）に形成された被膜として位置付けられる。ポリマー層２０は、曝露面１０と化学的に結合している。

ポリマー層２０は、複数のポリマー鎖３０を有している。ポリマー層２０は、ポリマーブラシとして構成されていてもよい。なお、ポリマーブラシとは、高分子鎖が基板（本例では曝露面１０）に対して垂直方向に高密度に結合した高分子集合体である。

ポリマー鎖３０の側鎖は、アニオン性官能基を有している。本実施形態のポリマー鎖３０は、親水性を有している。また、曝露面１０は、水中において表面電位がマイナスを示す。

ここで、ポリマー鎖３０としては、下記一般式（１）ないし（４）のいずれかで表されるポリマー鎖を採用してもよい。

一般式（１）、（３）中、ｎは１以上の整数を表す。ｎを１０以上とすることが望ましい。一般式（１）〜（４）中、ｍは１０より大きい整数を表す。ｍを１００以上とすることが望ましい。一般式（１）〜（４）中、ｌは０または１以上の整数を表す。また、ｍ＋ｌは、１０より大きく、１００以上とすることが望ましい。

一般式（１）〜（４）中、Ｘは、下記一般式（５）〜（７）のいずれかを表す。一般式（１）、（２）中、Ｒ_１は、ハロゲン原子または有機官能基を表す。Ｒ_１としては、例えば、ＢｒやＣＯＯＨを採用することができる。一般式（１）、（２）中、Ｒ_２１およびＲ_２２は、それぞれ独立に、Ｈまたは炭素数１〜３のアルキル基を表す。一般式（３）、（４）中、Ｒ_２は、Ｈまたは炭素数１〜３のアルキル基を表す。一般式（１）、（２）中、Ｒ_３は、Ｈまたは下記一般式（８）、（９）のいずれかを表す。一般式（１）〜（４）中、Ｒ_４は、フェノール系酸化防止剤、リン系酸化防止剤、ヒンダードアミン系光安定剤（ＨＡＬＳ：Hindered Amine Light Stabilizers）または紫外線吸収剤の骨格を含有する構造を表す。

一般式（８）、（９）中、ｏは１〜４の整数を表す。一般式（８）、（９）中、Ｍ^＋は、水素イオンまたはアルカリ金属イオンを表す。

一般式（１）〜（４）中、Ｒ_４として、下記一般式（１０）ないし（１２）のいずれかで表される構造を採用してもよい。

また、一般式（１）〜（４）中、Ｒ_４として、１，３，５−トリアジン系、ベンゾフェノン系、サリチル酸メチル系、シアノアクリレート系の骨格を含有する構造を採用してもよい。

以下、実施例を挙げて本発明についてより具体的に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

（実施例）
図２に示すように、ポリマー層２０を構成するポリマー種（すなわち、ポリマー鎖３０）として、ＰＳＰＭＡ（poly(3-sulfopropyl methacrylate)）を採用した。曝露面１０が形成される基材として、ガラスを採用した。なお、図２中のｎは、２００である。

ＰＳＰＭＡをポリマーブラシとして、ガラスの表面（すなわち、曝露面１０）に製膜した。このＰＳＰＭＡポリマーブラシが製膜されたガラスについて、泥水汚染後の泥残りを評価した。

泥水汚染後の泥残りの評価は、以下のように行った。ポリマーブラシが製膜されたガラス上に泥水を滴下させて数分間放置した後、数秒間水洗浄をしてからエアブローをした。その後、当該ガラスの透過率を測定した。この結果を下記の表１に示す。

（比較例１）
ポリマー種として、ＰＭＰＣ（poly(2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine)）を採用した。そして、ＰＭＰＣをポリマーブラシとして、ガラスの表面に製膜した。このＰＭＰＣポリマーブラシが製膜されたガラスについて、上記実施例と同様に泥水汚染後の泥残りを評価した。この結果を下記の表１に示す。

（比較例２）
ポリマー種として、ＰＴＭＡＥＭＡ（poly trimethyl aminoethyl methacrylate）を採用した。そして、ＰＴＭＡＥＭＡをポリマーブラシとして、ガラスの表面に製膜した。このＰＴＭＡＥＭＡポリマーブラシが製膜されたガラスについて、上記実施例と同様に泥水汚染後の泥残りを評価した。この結果を下記の表１に示す。

表１から明らかなように、比較例１のＰＭＰＣポリマーブラシは、分子鎖にカチオン性官能基とアニオン性官能基を有しており、水中での表面電位はほぼ０であった。この比較例１のＰＭＰＣポリマーブラシでは、泥水を滴下させてから数分後に水洗浄した後も泥残りがあった。また、泥付着後の相対透過率は、３７％であった。なお、泥付着後の相対透過率とは、泥水付着前のガラスの透過率を１００％としたときの、泥水を滴下（付着）させてから数分後に水洗浄した後のガラスの相対的な透過率をいう。

比較例２のＰＴＭＡＥＭＡポリマーブラシは、分子鎖に強いカチオン性官能基を有しており、水中での表面電位は＋３０ｍＶであった。この比較例２のＰＴＭＡＥＭＡポリマーブラシでも、比較例１と同様に、泥水を滴下させてから数分後に水洗浄した後も泥残りがあった。また、泥付着後の相対透過率は、５１％であった。

一方、実施例のＰＳＰＭＡポリマーブラシは、分子鎖に強いアニオン性官能基であるスルホ基を有しており、水中での表面電位は−３８ｍＶであった。この実施例のＰＳＰＭＡポリマーブラシは、泥水を滴下させてから数分後に水洗浄した後に泥残りがなかった。また、泥付着後の相対透過率は、１００％のままであった。

すなわち、表１から、実施例のＰＳＰＭＡポリマーブラシでは、ガラス面への泥の付着を十分に抑制できることがわかる。これに対し、比較例１、２のポリマーブラシでは、ガラス面への泥の付着を抑制するには不十分であることがわかる。

以上説明したように、本実施形態の屋外用部品では、曝露面１０に複数のポリマー鎖３０を有するポリマー層２０を形成するとともに、ポリマー鎖３０の側鎖にアニオン性官能基を設けている。そして、曝露面１０を、水中において表面電位がマイナスを示すように構成している。

このように、曝露面１０を水中において表面電位がマイナスを示すように構成することで、水中でマイナスのゼータ電位を示す無機粒子と曝露面１０とがマイナス同士で反発しあう。このため、無機粒子の汚れの付着を抑制することができる。

上述したように、泥や土のような無機粒子は、水中でマイナスのゼータ電位を示すものが多い。このため、無機粒子の付着を抑制したい曝露面１０に親水性ポリマーを結合させるとともに、当該親水性ポリマーの表面電位をマイナス電位にすることで、無機粒子と親水性ポリマーとがマイナス同士で反発し合う。これにより、無機粒子の付着を抑制できる。すなわち、無機粒子の付着を抑制するために設ける親水性ポリマーは、水中でマイナス電位を示し、かつ、親水性を示す表面を有することが望ましい。

（他の実施形態）
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、例えば以下のように種々変形可能である。

（１）上述した実施形態では、曝露面１０をガラスによって構成していたが、この態様に限定されるものではない。例えば、曝露面１０を、金属や樹脂、またはそれらの複合物等の他の材料によって構成してもよい。

（２）上述した実施形態では、屋外用部品を、自動車の車外に搭載される光学部品に適用していたが、この態様に限定されるものではない。例えば、屋外用部品を、定置型の屋外用防犯カメラ等に適用してもよい。

１０ 曝露面
２０ ポリマー層
３０ ポリマー鎖

Claims (4)

1. 屋外環境に曝露される曝露面（１０）を備える屋外用部品であって、
   前記曝露面には、複数のポリマー鎖（３０）を有するポリマー層（２０）が形成されており、
   前記ポリマー鎖の側鎖は、アニオン性官能基を有しており、
   前記曝露面は、水中において表面電位がマイナスを示す屋外用部品。
2. 前記ポリマー鎖は、下記一般式（１）ないし（４）のいずれかで表される請求項１に記載の屋外用部品。
   

   

   

   

   

   一般式（１）、（３）中、ｎは１以上の整数を表す。一般式（１）〜（４）中、ｍは１０より大きい整数を表す。一般式（１）〜（４）中、ｌは０または１以上の整数を表す。一般式（１）〜（４）中、Ｘは、下記一般式（５）〜（７）のいずれかを表す。一般式（１）、（２）中、Ｒ_１は、ハロゲン原子または有機官能基を表す。一般式（１）、（２）中、Ｒ_２１およびＲ_２２は、それぞれ独立に、Ｈまたは炭素数１〜３のアルキル基を表す。一般式（３）、（４）中、Ｒ_２は、Ｈまたは炭素数１〜３のアルキル基を表す。一般式（１）、（２）中、Ｒ_３は、Ｈまたは下記一般式（８）、（９）のいずれかを表す。一般式（１）〜（４）中、Ｒ_４は、フェノール系酸化防止剤、リン系酸化防止剤、ヒンダードアミン系光安定剤または紫外線吸収剤の骨格を含有する構造を表す。
   

   

   

   

   

   

   一般式（８）、（９）中、ｏは１〜４の整数を表す。一般式（８）、（９）中、Ｍ^＋は、水素イオンまたはアルカリ金属イオンを表す。
3. 前記一般式（１）〜（４）中、Ｒ_４は、下記一般式（１０）ないし（１２）のいずれかで表される請求項２に記載の屋外用部品。
   

   

   

   
4. 前記曝露面は、樹脂、金属、無機物またはそれらの複合物で構成されている請求項１ないし３のいずれか１つに記載の屋外用部品。

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