JPH0516667A - 撥水処理透明樹脂材料 - Google Patents

撥水処理透明樹脂材料

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JPH0516667A
JPH0516667A JP19835291A JP19835291A JPH0516667A JP H0516667 A JPH0516667 A JP H0516667A JP 19835291 A JP19835291 A JP 19835291A JP 19835291 A JP19835291 A JP 19835291A JP H0516667 A JPH0516667 A JP H0516667A
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JP
Japan
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water
resin material
transparent resin
metal oxide
repellent
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Application number
JP19835291A
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English (en)
Inventor
Ryuzo Kamimura
隆三 上村
Riichi Nishide
利一 西出
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Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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  • Coating Of Shaped Articles Made Of Macromolecular Substances (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 表面の耐傷付き性が改善され、撥水耐久性能
が向上した撥水処理透明樹脂材料を得る。 【構成】 透明樹脂材料表面に透明な金属酸化物皮膜を
有し、且つその表面が微細な凹凸を有し、更にその上に
撥水処理剤層を有する撥水処理透明樹脂材料。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、撥水処理透明樹脂材
料に関する。
【0002】
【従来の技術】従来技術に近いものとして、ガラス等の
表面を撥水化する方法がある。例えば特開平1−126244
号公報に、ポリジメチルシロキサンと室温で液状の炭化
水素とからなる溶液中に無機ガラスを浸漬し、ディッピ
ング法により塗布した後250 〜350 ℃の温度で熱処理し
て撥水性ガラスを製造する方法が記載されている。ま
た、ガラスの表面処理剤として、ポリフルオロアルキル
基(Rf基)含有シラン化合物等が特開昭58−122979号、
同58−129082号、同58−142958号、同58−147483号、同
58−147484号、同58−172242号、同58−172243号、同58
−172244号、同58−172245号、同58−172246号、同58−
190840号、同58−223634号公報に開示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の撥水処理にあっては、樹脂材料の表面の撥水
処理を目的とするものでなく、ガラス表面の撥水処理を
目的とした撥水処理剤及び撥水処理方法となっていたた
め、透明な樹脂材料等の表面を撥水処理した場合には、
得られた撥水処理樹脂材料では、撥水剤と樹脂表面との
反応性に乏しく、初期での撥水性能が十分なものが得ら
れず、また耐久性の面でも、基材の硬度が低い為、比較
的短時間で接触角が低下するという問題点があった。
【0004】
【課題を解決するための手段】この発明は、透明樹脂材
料表面に、透明な金属酸化物皮膜を有し、さらにその表
面をふっ化水素酸処理またはプラズマエッチングを行な
うことにより表面に形成した微細な凹凸を有し、更にこ
の皮膜上に撥水処理剤層を有する撥水処理透明樹脂材料
により、上記問題点を解決したものである。
【0005】この発明の撥水処理透明樹脂材料は、以下
に示す方法により製造することができる。金属アルコキ
シドと水、アルコール、触媒の共存下で加水分解及び重
縮合して得られたビヒクルを透明樹脂材料表面にコーテ
ィングし、焼付けすることにより金属酸化物皮膜を作製
し、その表面に微細な凹凸を設け、この上に撥水処理剤
をコーティングする。即ちこの方法では、透明樹脂材料
表面に、金属アルコキシドから得られたゾル状のビヒク
ルをコーティングし、焼付けすることにより金属酸化物
皮膜を作製する。このゾルゲル法によって作製した透明
な金属酸化物皮膜表面をふっ化水素酸処理またはプラズ
マエッチングを行なうことにより表面に微細な凹凸を形
成し、さらに撥水処理剤をコーティングする。
【0006】ゾルゲル法による薄膜の形成方法はたとえ
ば『ゾル・ゲル法によるガラス・セラミックスの製造技
術とその応用』(山根正之 監著 応用技術出版 1989
年)108 〜 140ページに記載されている。例えばゾルゲ
ルの作製方法としてシリコンテトラメトキシドをアルコ
ールに溶解しておき、これに塩酸などの酸、及び水など
触媒や加水分解剤を加え、シリコンテトラメトキシドを
分解させSi−O−Si結合を有するゾルを形成させる。粘
度を適切に選択することにより、任意の手法で塗布し薄
膜を形成するものである。塗布方法としてはディップ
法、スピン塗布法、スプレー法等から選択され、ついで
焼結する。積層方法は1層塗布後続いて塗布してもよい
し、焼結後更に塗布してもよい。本発明で用いられる薄
膜は少なくとも1層積層されることが必要である。本発
明で用いられるアルコラートの金属イオンとしては、ア
ルコラートを形成するものならば任意でよいが、焼結後
透明膜となるものが好ましい。アルコキシドは一般式
M(OR)n で示される。Mは金属であり、望ましくは
アルカリ金属、アルカリ土類金属を除いたSi, Ti, Al,
Zr等が望ましい。nは整数であり金属イオンに対する配
位数を表す。またRは任意のアルキル基から選択され、
Rはメチル基、エチル基、イソプロピル基、プロピル
基、ブチル基等が好ましい。またアルコラートの加水分
解速度を調節する為、任意の配位子を添加することがで
きる。配位子としては、アセチルアセトン等のジケトン
類、エチルセロソルブ等のアルコールエーテル類、エチ
レングリコール等のグリコール類が好ましいが、特にグ
リコール類を添加することが好ましい。その中でもヘキ
シレングリコール、2,3ブタンジオール、1,2−プ
ロパンジオール、2−メチル−1,2−プロパンジオー
ルが好ましい。
【0007】また金属酸化物被膜層は気相法で作製して
も同じ効果が得られる。気相法としてはプラズマCV
D、スパッタリング、真空蒸着法等がある。金属酸化物
被膜の密着性が悪い場合にはプライマー層を樹脂基材と
金属酸化物被膜層の間に設けると良い。
【0008】金属酸化物被膜上への微細な凹凸の形成方
法については、湿式法としてはふっ化水素酸エッチング
による凹凸の形成、乾式法としてはプラズマエッチング
による凹凸の形成が選択される。いずれもこの上にコー
ティングされる撥水処理剤との付着面積を増大させ、結
合力を強化するものである。
【0009】
【作用】次に作用を説明する。本発明によれば撥水処理
剤をコーティングする前にあらかじめ透明樹脂材料表面
に透明な金属酸化物皮膜を形成する為、樹脂材料表面に
硬度が付与され表面の耐傷付き性等が著しく向上し、さ
らに金属酸化物被膜表面に微細な凹凸が形成されている
為、コーティングされた撥水処理剤との結合面積が大き
く、撥水耐久性能を飛躍的に向上するものである。
【0010】
【実施例】以下、この発明を図面に基づいて実施例およ
び比較例により説明する。実施例1 本例においては、図1に示すポリカーボネート樹脂の平
板1上に金属酸化物皮膜層のSiO2皮膜2を有し、更にそ
の上に撥水処理剤をコーティングした撥水剤層3を有す
る撥水処理透明樹脂材料を製造した。
【0011】まずポリカーボネート平板1をガラス洗浄
液ヒカリエース(光興業株式会社)5%溶液に一昼夜浸
漬し、十分に水洗した後純水で更に洗浄し、エタノール
で水切り乾燥した。また金属酸化物皮膜作製用ゾルゲル
コーティング剤として、エトキシシラン12.5 mL とヘキ
シレングリコール8mLを5mLのエタノールに溶解し、ウ
ォーターバスで80℃で1.5 時間反応させた後、40℃まで
冷却し、水1mLと硝酸 (61%液) 1.5 mLを添加し再び80
℃まで加熱し1.5時間反応させ合成した。これをスピン
ナーにセットしたポリカーボネート平板1上に2〜3mL
適量滴下し、3000 rpmで30秒間コーティングし約30分間
セッティングした。更にこれをオーブンに入れ、8℃/
min で昇温し、120 ℃で60分間焼付けしSiO2皮膜2を作
製した。これを0.05重量%のふっ化水素酸水溶液に室温
で1時間浸漬し、取り出した後十分水洗し、純水で洗浄
後エタノールで水切り乾燥した。この上に、ポリフルオ
ロアルキル基を有するふっ素シリコーン撥水処理剤 KP
801 (信越化学(株)製)3%溶液を流し塗りによりコ
ーティングし、120 ℃で30分間焼付した後キムワイプ
(十条キンバリー)でワイピングし、表面の余分な撥水
剤を取り除き、実施例1の撥水処理透明樹脂材料を作製
した。
【0012】次に、金属酸化物被膜につき、実施例1と
同じ条件でふっ化水素酸を用いて作製したものの処理条
件検討結果を表1に示すが、ふっ化水素酸濃度と、室温
における浸漬時間を変え処理した時の外観を評価した。
【0013】
【0014】表1に示すようにふっ化水素酸濃度が2重
量%以上では浸漬時間が10分以上になると表面が白化し
てくる為、安全性とを考え合わせると1.0 重量%以下が
望ましい。また下限の濃度は非常に低くても処理可能で
あるが、極めて長時間浸漬する必要がある為、0.001 重
量%以上、好ましくは0.01重量%以上の濃度とし、生産
性も考え合わせると、浸漬時間は60分以下に調整するの
が望ましい。
【0015】プラズマエッチングによる処理条件につい
ては、上記実施例1で作製した金属酸化物被膜をプラズ
マエッチングし、検討実験を行なった。結果を図2に示
すが、プラズマCVDは日電アネルバ社製 PED401 を使
用し、Arベースの10容量%O2ガスで電力200 W、印加周
波数13.56 MHz 、圧力0.2 torr、基板温度300 〜400℃
で、エッチング時間を1〜60分間変化させ、処理を行な
った。この上に実施例1と同じく撥水処理剤をコーティ
ングし、促進耐候試験(スガ D.P.W) で耐久し、水の接
触角を測定し評価した。その結果、1分間以下のエッチ
ングでは、ほとんど改良効果は得られず、2分間以上で
効果が現れ、耐候性能が良好になった。しかし、40分間
以上では、白化が見られた為、30分間以下が良好であ
る。
【0016】実施例2 アクリル樹脂平板を、実施例1と同じ方法で清浄にし、
エタノールで水切り乾燥した。また金属酸化物皮膜作製
用ゾルゲルコーティング剤として、エトキシシラン50 m
L とエタノール50 mL を混合し、更に水4.3 mLと硝酸
(61%液) 5.7 mL添加し、十分混合した後ウォーターバ
スで80℃で2時間反応させた。冷却後エタノールを添加
し全量を110 mLに調整した。得られたゾルゲルコーティ
ング液を、スピンナーにセットしたアクリル樹脂平板上
に2〜3mL滴下し3000 rpmで30秒間コーティングし、約
30分間セッティングした。更にこれをオーブンに入れ8
℃/min で昇温し、100 ℃で60分間焼付けした。これを
日電アネルバ社製プラズマCVDにセットし、10容量%
O2ガス(Arベース)を用い、電力200 W、印加周波数1
3.56 MHz 、圧力0.2 torr、基板温度80℃で10分間プラ
ズマエッチングを行なった。この上に実施例1と同じく
ポリフルオロアルキル基を有するふっ素シリコーン撥水
処理剤(KP801 )3%溶液を流し塗りによりコーティン
グし、100 ℃で30分間焼付けした後キムワイプでワイピ
ングし、表面の余分な撥水処理剤を取り除き、実施例2
の撥水処理透明樹脂材料を作製した。
【0017】実施例3 実施例2で清浄にしたアクリル樹脂平板を、日電アネル
バ社製プラズマCVD(PED401)にセットし、一度真空
脱気した後、0.02容量%SiH4ガス(N2O ベース)を充填
し、電力200 W、印加周波数13.56 MHz 、圧力0.2 tor
r、基板温度80℃に設定し、1時間処理した。これを取
り出した後、0.05重量%ふっ化水素酸水溶液に室温で1
時間浸漬し、十分洗浄後純水で洗浄し、エタノールで水
切り乾燥した。これにポリフルオロアルキル基を有する
ふっ素シリコーン撥水処理剤(東芝シリコーン(株)、
TSL-8233)をディップ法によりコーティングし、100 ℃
で1時間焼付し、実施例3の撥水処理透明樹脂材料を作
製した。
【0018】比較例1 実施例1と同じ方法で清浄にし、エタノールで水切り乾
燥したポリカーボネート平板に、直接ふっ素シリコーン
撥水処理剤(信越化学(株) KP801 )を流し塗りによ
りコーティングし120 ℃で30分間焼付けした。キムワイ
プでワイピングし余分な撥水処理剤を取り除き比較例1
の撥水処理透明樹脂材料を作製した。
【0019】比較例2 実施例1と同じ方法で清浄にし、エタノールで水切り乾
燥したポリカーボネート平板に、直接ふっ素シリコーン
撥水処理剤(東芝シリコーン(株) TSL-8233)をディ
ップ法によりコーティングし、100 ℃で1時間焼付けし
比較例2の処理ガラス板を作製した。
【0020】次に評価結果を図3、図4に示す。評価は
スガ試験機の促進耐候試験機(D.P.W )で耐候試験を行
い、耐久時間と純水の接触角を調べた。図3には信越化
学(株)の撥水処理剤(KP801 )コーティング時の実施
例及び比較例の結果を、図4には東芝シリコーン(株)
の撥水処理剤(TSL-8233)コーティング時の実施例及び
比較例の結果を示す。これらの結果から解るように、本
発明の撥水処理透明樹脂材料は耐候性能を著しく向上さ
せることができる。
【0021】
【発明の効果】以上説明してきたように、この発明によ
れば、その構成を透明樹脂材料表面に、透明な金属酸化
物皮膜をゾルゲル法あるいは気層法により作製し、さら
にその表面をふっ化水素酸処理またはプラズマエッチン
グを行なうことにより表面に微細な凹凸を形成し、さら
にこの皮膜上に撥水処理剤をコーティングした撥水処理
透明樹脂材料としたため、撥水処理剤をコーティングす
る前にあらかじめ透明樹脂材料表面に透明な金属酸化物
皮膜を形成する為、樹脂材料表面に硬度が付与され表面
の耐傷付き性等が著しく向上し、さらに金属酸化物被膜
表面に微細な凹凸が形成されている為、コーティングさ
れた撥水処理剤との結合面積が大きく、撥水耐久性能を
飛躍的に向上するという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1で作製した撥水処理透明樹脂材料の断
面図である。
【図2】実施例1における金属酸化物をプラズマエッチ
ング処理した場合の撥水処理透明樹脂材料の撥水剤層の
耐候時間と接触角の関係を示すグラフである。
【図3】実施例1,2および比較例1の撥水処理透明樹
脂材料の撥水処理剤コーティング時の耐侯時間と接触角
の関係を示すグラフである。
【図4】実施例3と比較例2の撥水処理透明樹脂材料の
撥水処理剤コーティング時の耐侯時間と接触角の関係を
示すグラフである。
【符号の説明】
1 ポリカーボネート平板 2 金属酸化物被膜層 3 撥水剤層

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 透明樹脂材料表面に透明な金属酸化物皮
    膜を有し、且つその表面が微細な凹凸を有し、更にその
    上に撥水処理剤層を有することを特徴とする撥水処理透
    明樹脂材料。
JP19835291A 1991-07-15 1991-07-15 撥水処理透明樹脂材料 Pending JPH0516667A (ja)

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JP19835291A JPH0516667A (ja) 1991-07-15 1991-07-15 撥水処理透明樹脂材料

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JP19835291A JPH0516667A (ja) 1991-07-15 1991-07-15 撥水処理透明樹脂材料

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JPH0516667A true JPH0516667A (ja) 1993-01-26

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014218007A (ja) * 2013-05-08 2014-11-20 凸版印刷株式会社 ヒートシール性包装材料

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2014218007A (ja) * 2013-05-08 2014-11-20 凸版印刷株式会社 ヒートシール性包装材料

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