JP6642844B2 - 防汚構造体 - Google Patents
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Description
したがって、上記空隙層が無機材料からなることで、撥水材料がダメージを受けたり、除去されたりしても、空隙層内部から撥水材料が染み出して、表面領域に常に供給され、長期間にわたり優れた撥水性、滑水性(水滴滑落性)を維持できる旨が記載されている。
したがって、上記撥水物品は、上記空隙層が露出した箇所に液滴等の異物が留まり易く、撥水物品の全面において充分な撥水性、滑水性を有するものとはいえない。
そして、上記不揮発性液体が上記微細多孔構造層の表面改質剤を含まないものであり、上記微細多孔構造層の表面粗さ(Rz)と、不揮発性液体の膜厚(T)との関係が、Rz<Tを満たすことを特徴とする。
上記防汚構造体は、図1に示すように、不揮発性液体2と、上記不揮発性液体2を保持した微細多孔構造層3と、上記微細多孔構造層3を表面に有する基材4と、を備える。
そして、上記微細多孔構造層の表面粗さ(Rz)と、上記不揮発性液体の膜厚(T)との関係が、Rz<Tを満たし、上記微細多孔構造層の表面が不揮発性液体で覆われた防汚構造体である。
したがって、図2に示すように、上記表面粗さ(Rz)は、原子間力顕微鏡のカンチレバーが入らないような微細多孔構造の空孔31によって形成される微少凹凸を含んだ表面粗さではなく、上記カンチレバーで測定できる大きさの凹凸についての表面粗さである。
装置名 :Bruker AXS製 NanoscopeIIIa+D3100
プローブ:オリンパス社製 OMCL−AC160TS
測定条件:タッピングモードAFM 3×3μmエリア、
測定装置:VASE(多入射角分光エリプソメーター)
測定条件:(波長;300〜1800nm)
上記微細多孔構造層3は、複数の空孔31が互いに連通して三次元にランダムに配置した、所謂、スポンジ状の構造体であり、後述する不揮発性液体2との親和性を有し、空孔内及び/又は表面に不揮発性液体2を保持するものである。
また、1000nm以下であることで、微細多孔構造層作製時の体積収縮等によるクラックの発生を防止でき、クラック等によるヘイズ値の上昇を防止でき、視認性が向上する。
さらに、毛細管現象等によって不揮発性液体の膜厚を厚くすることができ、不揮発性液体で微細多孔構造層表面を覆って不揮発性液体の平滑面を形成できる。
微細多孔構造層が修飾されることで、微細多孔構造層の表面エネルギーを減少させることができ、不揮発性液体が微細多孔構造層表面に充分に濡れ広がると共に、毛細管現象により不揮発性液体の平滑面を形成できる。
上記不揮発性液体2は、上記微細多孔構造層3の表面に濡れ広がり、防汚構造体1の最表面に平滑面を形成して、水、油、砂、埃等の異物を撥ね、異物の付着を低減するものである。
直鎖状のシリコーンオイルとしては、いわゆるストレートシリコーンオイルおよび変性シリコーンオイルを挙げることができ、ストレートシリコーンオイルとしては、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、メチルハイドロジェンシリコーンオイルが挙げられる。
また、変性シリコーンオイルとしては、ポリエーテル、高級脂肪酸エステル、フルオロアルキル、アミノ、エポキシ、カルボキシル、アルコールなどによりストレートシリコーンオイルを変性したものが挙げられる。
環状のシリコーンオイルは、例えば環状ジメチルシロキサンオイルなどが挙げられる。
上記基材4としては、透明ガラス等の無機材料などを含む基材を使用することができる。
本発明の防汚構造体の製造方法としては、まず、ゾルゲル法により微細多孔構造層を形成する。具体的には、微細多孔構造層の構成材料を含む溶液を、加水分解と重合反応によりゾルに変えて基材等に塗布し、さらに反応を進めてゲルとし、乾燥・焼成することで微細多孔構造層を形成できる。
上記防汚構造体は平行光線透過率(Tp)が90%以上であり、かつ、ヘイズ値(Hz)が1%以下であることが好ましい。平行光線透過率及びヘイズ値が上記範囲にあることで、自動車部品や光学部品等に要求される透明性が得られる。
また、上記ヘイズ値は、JIS K7136に準拠し、ヘイズ・透過率計(株式会社村上色彩技術研究所製)を用いて測定できる。
本発明の自動車部品は上記本発明の防汚構造体を備えて成る。自動車部品が上記防汚構造体を備えることで、長期に亘り防汚性能に優れたものとすることができ、洗車や清掃の回数を減らすことや、雨天や悪路において良好な視界を確保することができる。
(微細多孔構造層の作製)
純水0.64g、トリエチレングリコール1.5g、イソプロピルアルコール0.78g、硫酸0.3gを入れたスクリュー管Aと、テトラエトキシシラン(コルコート社製:エチルシリケート40)8.04g、イソプロピルアルコール0.78gを入れたスクリュー管Bとを、それぞれ25℃に調節したウォーターバスに入れ昇温した。
なお、上記スピンコートは温度25℃、湿度60%に調節された空気中で行った。
その後、500℃のマッフル炉(Muffle Furnace FP410:ヤマト科学社製)で1時間焼成し、マッフル炉内に放置し室温まで冷却してソーダライムガラス基材上に微細多孔構造層を形成した。
フッ素系改質剤(フロロサーフ:FG−5020:株式会社フロロテクノロジー製)を60℃の温度で2時間還流させて上記微細多孔構造層の表面及び空孔内を改質した。
(微細多孔構造層の作製)
純水1.04g、トリエチレングリコール1.65g、イソプロピルアルコール0.78g、硫酸0.2gをスクリュー管Aに入れ、テトラエトキシシラン(Tetr−thoxysilane,min.98% TEOS:和光純薬社製)11.25g、イソプロピルアルコール0.78gをスクリュー管Bに入れた。
その後、500℃のマッフル炉で1時間焼成し、マッフル炉内に放置し室温まで冷却して微細多孔構造層を形成した。
フッ素系改質剤(フロロサーフ:FG−5020:株式会社フロロテクノロジー製)を60℃の温度で8時間還流させて上記微細多孔構造層の表面及び空孔内を改質した。
上記[防汚構造体前駆体A]に、不揮発性液体(Krytox GPL103:デュポン社製)0.00377gを塗布し、1時間静置して微細多孔構造層に不揮発性液体を保持させて防汚構造体を作製した。
上記[防汚構造体前駆体B]に、不揮発性液体(Krytox GPL103:デュポン社製)0.00377gを塗布し、1時間静置して微細多孔構造層に不揮発性液体を保持させて防汚構造体を作製した。
上記[防汚構造体前駆体A]に、不揮発性液体(Krytox GPL103:デュポン社製)0.00141gを塗布し、1時間静置して微細多孔構造層に不揮発性液体を保持させて防汚構造体を作製した。
上記[防汚構造体前駆体B]に、不揮発性液体(Krytox GPL103:デュポン社製)0.00094gを塗布し、1時間静置して微細多孔構造層に不揮発性液体を保持させて防汚構造体を作製した。
上記[防汚構造体前駆体A]に、不揮発性液体(Krytox GPL103:デュポン社製)0.00134gを塗布し、1時間静置して微細多孔構造層に不揮発性液体を保持させて防汚構造体を作製した。
上記[防汚構造体前駆体B]に、不揮発性液体(Krytox GPL103:デュポン社製)0.00089gを塗布し、1時間静置して微細多孔構造層に不揮発性液体を保持させて防汚構造体を作製した。
上記[防汚構造体前駆体A]に、不揮発性液体(Krytox GPL103:デュポン社製)0.00754gを塗布し、1時間静置して微細多孔構造層に不揮発性液体を保持させて防汚構造体を作製した。
上記[防汚構造体前駆体B]に、不揮発性液体(Krytox GPL103:デュポン社製)0.00754gを塗布し、1時間静置して微細多孔構造層に不揮発性液体を保持させて防汚構造体を作製した。
上記[防汚構造体前駆体A]を、不揮発性液体を塗布せずにそのまま防汚構造体とした。
上記[防汚構造体前駆体B]を、不揮発性液体を塗布せずにそのまま防汚構造体とした。
上記[防汚構造体前駆体A]に、不揮発性液体(Krytox GPL103:デュポン社製)0.0113gを塗布し、1時間静置して微細多孔構造層に不揮発性液体を保持させて防汚構造体を作製した。
上記[防汚構造体前駆体B]に、不揮発性液体(Krytox GPL103:デュポン社製)0.0113gを塗布し、1時間静置して微細多孔構造層に不揮発性液体を保持させて防汚構造体を作製した。
上記[防汚構造体前駆体A]に、不揮発性液体(Krytox GPL103:デュポン社製)0.0151gを塗布し、1時間静置して微細多孔構造層に不揮発性液体を保持させて防汚構造体を作製した。
上記[防汚構造体前駆体A]に、不揮発性液体(Krytox GPL103:デュポン社製)0.0002gを塗布し、1時間静置して微細多孔構造層に不揮発性液体を保持させて防汚構造体を作製した。
上記実施例1〜11、比較例1〜3の防汚構造体の初期性能と耐摺動試験後の性能を下記の評価方法により評価した。評価結果を表1に示す。
図3に示すように、防汚構造体を垂直に設置し、水5μLを滴下して水滴Wの滑落速度を測定して液滑落性を評価した。
水滴Wの滑落速度は、赤外線センサー5a、5bを上下に15mm間隔で配置し、上側の赤外線センサーの位置から5mm上の滴下開始高さDに、5mm間隔で水平方向に5滴滴下し、15mmの間隔を通過する平均滑落速度を測定し、5滴の速度を平均した。
◎:水滴の滑落速度が5mm/sec以上:
○:水滴の滑落速度が0mm/secよりも速く5mm/sec以下
×:水滴の滑落速度が0mm/sec
図4に示すように、防汚構造体1を水平線から45°傾けて設置し、前方から光源6(蛍光灯)を与え、水平線から観察した際の視認性を確認した。
○:防汚構造体表面の蛍光灯の像にひずみがなく、かつ干渉縞がない。
△:防汚構造体表面の蛍光灯の像にひずみがないが、干渉縞がある。
×:防汚構造体表面の蛍光灯の像にひずみがある。
実施例9〜11は、不揮発性液体の膜厚(T)が500nmを超えるため、視認性が低かった。
表面粗さ(Rz)+2nm<不揮発性液体の膜厚(T)、かつ不揮発性液体の膜厚(T)が300nm以下を満たす実施例1〜4は、防汚性と視認性とを、高いレベルで両立できることがわかる。
2 不揮発性液体
3 微細多孔質層
31 空孔
4 基材
5a 赤外線センサー
5b 赤外線センサー
6 光源
D 滴下開始高さ
W 水滴
B 目盛板
Claims (13)
- 不揮発性液体と、
上記不揮発性液体を保持した微細多孔構造層と、
上記微細多孔構造層を表面に有する基材と、を備える防汚構造体であって、
上記不揮発性液体が上記微細多孔構造層の表面改質剤を含まないものであり、
上記微細多孔構造層の表面粗さ(Rz)と、上記不揮発性液体の膜厚(T)との関係が、Rz<Tを満たすことを特徴とする防汚構造体。 - 上記不揮発性液体の膜厚(T)が、500nm以下であることを特徴とする請求項1記載の防汚構造体。
- 上記不揮発性液体の膜厚(T)が、300nm以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載の防汚構造体。
- 上記微細多孔構造層の表面粗さ(Rz)が、100nm以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つの項に記載の防汚構造体。
- 上記微細多孔構造層が酸化ケイ素を主体とする無機物から成るものであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つの項に記載の防汚構造体。
- 上記微細多孔構造層の平均膜厚(h)が、50nm〜1000nmであることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つの項に記載の防汚構造体。
- 上記微細多孔構造層の空孔の平均径(r)が、10nm〜100nmであることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1つの項に記載の防汚構造体。
- 上記微細多孔構造層が、その表面及び空孔内が、フッ化物官能基を有するアルコキシオリゴマーで修飾されたものであることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1つの項に記載の防汚構造体。
- 上記不揮発性液体の加熱減量が、120℃の環境で24時間保持したときに35%未満であることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1つの項に記載の防汚構造体。
- 上記不揮発性液体の0℃における粘度が、160mm2/s以下であることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1つの項に記載の防汚構造体。
- 上記不揮発性液体が、パーフルオロポリエーテルを主鎖としてもつものであることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1つの項に記載の防汚構造体。
- 上記基材がガラス基材であり、
平行光線透過率(Tp)が90%以上、かつヘイズ値(Hz)が1%以下であることを特徴とする請求項1〜11のいずれか1つの項に記載の防汚構造体。 - 防汚構造体を用いた自動車部品であって、
上記防汚構造体が、請求項1〜12のいずれか1つの項に記載の防汚構造体であることを特徴とする自動車部品。
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