JPH09235142A - 撥水性ガラス - Google Patents
撥水性ガラスInfo
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- JPH09235142A JPH09235142A JP7140096A JP7140096A JPH09235142A JP H09235142 A JPH09235142 A JP H09235142A JP 7140096 A JP7140096 A JP 7140096A JP 7140096 A JP7140096 A JP 7140096A JP H09235142 A JPH09235142 A JP H09235142A
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- Surface Treatment Of Glass (AREA)
Abstract
あり、かつ、撥水性に優れたガラスを提供する。 【解決手段】 ガラスの表面に、下記一般式(I)で表
されるケイ素含有有機含フッ素ポリマーの層を形成した
ことを特徴とする撥水性ガラス。 【化1】 式中、Rf は、パーフルオロアルキル基を表す。Zは、
フッ素又はトリフルオロメチル基を表す。a、b、c、
d、eは、それぞれ独立して、0又は1以上の整数を表
し、a+b+c+d+eは、少なくとも1以上であり、
a、b、c、d、eでくくられた各繰り返し単位の存在
順序は、式中において限定されない。Yは、水素又は炭
素数1〜4のアルキル基を表す。Xは、水素、臭素又は
ヨウ素を表す。R1 は、水酸基又は加水分解可能な置換
基を表す。R2 は、水素又は1価の炭化水素基を表す。
lは、0、1又は2を表す。mは、1、2又は3を表
す。nは、1以上の整数を表す。
Description
した撥水性ガラスに関し、さらに詳しくは、本発明は、
特に自動車、列車、船舶等の車両用ガラスとして好適な
撥水性を有する撥水性ガラスに関する。
性等を利用して、住宅窓等の建築部材;自動車、列車等
の車両用部材;船舶、航空機等の風防用等として広い範
囲に使用されている。このようなガラスは、通常は、屋
外に接する箇所に用いられており、雨に晒されたり、海
水、汚濁水等に接する状況で使用されることが多い。自
動車フロントガラス等のように視界を確保することが重
大な機能として必要不可欠な場合もあり、ガラスの光通
過性を維持するために、雨等により付着した水をガラス
自体がはじく性質(本明細書において「撥水性」とい
う)がその機能として重要視されるようになってきた。
ジメチルシロキサン等の有機シリコーン化合物をガラス
表面に直接塗布し又は処理剤に浸漬することにより塗膜
を形成して撥水性を付与する技術が開示されている。特
開平4−338147号公報、特公昭63−24554
号公報には、フルオロアルキルシラン化合物を用いて、
化学吸着法又はゾルゲル法によりフルオロアルキル基含
有酸化ケイ素膜をガラス表面に形成させて撥水性を得る
技術が開示されている。
膜をガラス表面に形成する方法では、当該塗膜がガラス
と化学的に結合していないので、使用中に当該塗膜が剥
がれたりする可能性が高く、耐久性が充分でない。ま
た、フルオロアルキル基含有酸化ケイ素膜をガラス表面
に形成する方法は、耐久性は充分となるが、潤滑性及び
非粘着性が充分ではなく、例えば、自動車のフロントガ
ラスに用いた場合にはワイパーのビビリ音の発生等の問
題が生じる不都合がある。
に鑑み、耐久性、表面潤滑性、表面非粘着性が充分であ
り、かつ、撥水性に優れたガラスを提供することを目的
とするものである。
は、ガラスの表面に、下記一般式(I)で表されるケイ
素含有有機含フッ素ポリマーの層を形成したことを特徴
とするものである。
表す。Zは、フッ素又はトリフルオロメチル基を表す。
a、b、c、d、eは、それぞれ独立して、0又は1以
上の整数を表し、a+b+c+d+eは、少なくとも1
以上であり、a、b、c、d、eでくくられた各繰り返
し単位の存在順序は、式中において限定されない。Y
は、水素又は炭素数1〜4のアルキル基を表す。Xは、
水素、臭素又はヨウ素を表す。R1 は、水酸基又は加水
分解可能な置換基を表す。R2 は、水素又は1価の炭化
水素基を表す。lは、0、1又は2を表す。mは、1、
2又は3を表す。nは、1以上の整数を表す。以下に本
発明を詳述する。
ケイ素含有有機含フッ素ポリマーの層を形成してなる。
上記ガラスとしては各種ガラス材料で形成されたもので
あれば特に限定されず、例えば、住宅窓用ガラス;自動
車、列車、船舶、航空機等の車両用ガラス等を挙げるこ
とができる。後に詳述するように、本発明は優れた撥水
性を有するので、特に車両用ガラスとして使用されるガ
ラスが本発明の撥水性ガラスとして好適である。
般式(I)で表されるケイ素含有有機含フッ素ポリマー
の層を形成する。上記一般式(I)で表される式中、R
f としては、通常、有機含フッ素ポリマーを構成するパ
ーフルオロアルキル基であれば特に限定されず、例え
ば、炭素数1〜16の直鎖状又は分岐状のものを挙げる
ことができる。好ましくは、CF3−、C2 F5 −、C
3 F7 −である。
いしトリフルオロメチル基でもよい。上記一般式(I)
中のa、b、c、d、eは、ケイ素含有有機含フッ素ポ
リマーの主骨格を構成するパーフルオロポリエーテル鎖
の繰り返し単位数を表し、0又は1以上の整数でありa
+b+c+d+eが1以上であれば特に限定されない
が、それぞれ独立して、0〜200が好ましく、後述す
るケイ素含有有機含フッ素ポリマーの分子量を考慮すれ
ば、より好ましくは、それぞれ独立して、0〜50であ
る。a+b+c+d+eは、好ましくは、1〜100で
ある。
繰り返し単位の存在順序は、便宜上一般式(I)中にお
いてはこの順に記載したが、通常のパーフルオロポリエ
ーテル鎖の構成に鑑み、これらの各繰り返し単位の結合
順序は、この順に限定されるものではない。
数1〜4のアルキル基を表す。上記炭素数1〜4のアル
キル基としては特に限定されず、例えば、メチル、エチ
ル、プロピル、ブチル等を挙げることができ、直鎖状で
あっても分岐状であってもよい。上記一般式(I)のX
は、水素、臭素又はヨウ素を表す。Xが臭素又はヨウ素
である場合には、本発明のケイ素含有有機含フッ素ポリ
マーはラジカル反応性が高くなるので、化学結合により
他の化合物と結合させるのには好都合である。
ポリエーテル鎖の構成する炭素とこれに結合するケイ素
との間に存在するアルキレン基の炭素数を表し、0、1
又は2であるが、より好ましくは、0である。
する置換基R1 の結合数を表し、1、2又は3である。
置換基R1 が結合していない部分には、当該ケイ素には
R2が結合する。
換基を表す。上記加水分解可能な置換基としては特に限
定されず、好ましいものとしては、例えば、ハロゲン、
−OR3 、−OCOR3 、−OC(R3 )=C(R4 )
2 、−ON=C(R3 )2 、−ON=CR5 [式中、R
3 は、脂肪族炭化水素基又は芳香族炭化水素基を表し、
R4 は、水素又は炭素数1〜4の脂肪族炭化水素基を表
し、R5 は、炭素数3〜6の2価の脂肪族炭化水素基を
表す。]等を挙げることができる。より好ましくは、塩
素、−OCH3 、−OC2 H5 である。
表す。上記1価の炭化水素基としては特に限定されず、
好ましいものとしては、例えば、メチル、エチル、プロ
ピル、ブチル等を挙げることができ、直鎖状であっても
分岐状であってもよい。
を表し、特に上限はないが、本発明の目的を達するため
には、1〜10の整数であることが好ましい。上記n
は、一般式(I)中においては整数を表すが、このよう
な整数nを有する一般式(I)で表されるポリマーの混
合物として本発明に係るケイ素含有有機含フッ素ポリマ
ーが存在していてもよい。このように混合物としてケイ
素含有有機含フッ素ポリマーが存在する場合には、上記
nは、当該混合物中において平均値として表すことがで
き、当該ケイ素含有有機含フッ素ポリマーが混合物とし
て存在する場合には、本発明の目的を考慮すれば、nの
平均値は、1.3〜3が好ましく、1.5〜2.5が特
に好ましい。
子量は、5×102 〜1×105 が好ましい。5×10
2 未満では、本発明の効果を発揮せず、1×105 を超
えると加工性に乏しくなる。より好ましくは、1×10
3 〜1×104 である。
ましいものとして、例えば、下記一般式(II)で表さ
れるもの等を挙げることができる。
X、R1 、R2 、l、m、nは、前記と同じ。上記一般
式(II)中のpは、1以上の整数であれば特に限定さ
れないが、1〜200が好ましく、本発明のケイ素含有
有機含フッ素ポリマーの分子量を考慮すれば、より好ま
しくは、1〜50である。
子量は、5×102 〜1×105 が好ましい。5×10
2 未満では、本発明の効果を発揮せず、1×105 を超
えると加工性に乏しくなる。より好ましくは、1×10
3 〜1×104 である。
通常市販されているパーフルオロポリエーテルを原料と
して用い、末端に例えば、ヨウ素を導入した後、これ
に、例えば、下記一般式[式中、Y、R1 、R2 、l、
mは、前記と同じ。]で表されるビニルシラン化合物を
反応させること等により得ることができる。
用するにあたっては、例えば、シリカ、アルミナ、酸化
チタン、カーボン、セメント等の微粉末充填剤、チタ
ン、アルミニウム、ケイ素等のアルコキシド、その他の
低分子量ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロ
エチレン/ヘキサフルオロプロピレン共重合体等のフッ
素樹脂の微粉末等を、硬度調整剤又は増量剤等として添
加することができる。また、通常の架橋剤;水、塩酸、
硫酸、カルボン酸、スルホン酸等の硬化触媒を更に加え
て、硬度調整を行うこともできる。
を形成するためには、ガラスの表面に、上記ケイ素含有
有機含フッ素ポリマーを塗布する方法を採ることができ
る。上記塗布方法としては、例えば、刷毛塗り、スプレ
ー塗装、スピン塗装、浸漬塗装、ロールコート塗装、グ
ラビアコート塗装、カーテンフロー塗装等を挙げること
ができる。また、塗布する際には溶剤で希釈する方が塗
布し易い。このような溶剤としては特に限定されず、例
えば、パーフルオロヘキサン、パーフルオロメチルシク
ロヘキサン、パーフルオロ−1,3―ジメチルシクロヘ
キサン、HCFC225等を挙げることができる。
含有有機含フッ素ポリマーを、あらかじめシラン化合物
を含有してなる処理液で表面に下地層を形成させた基材
表面に塗布する方法を用いてもよい。上記シラン化合物
としては特に限定されず、例えば、一般式(III) Si(OR11)4 (III) [式中、R11は、脂肪族炭化水素基を表し、その炭素数
は特に限定されない。]で表されるケイ素のアルコキシ
ド化合物、一般式(III)で表される化合物の部分加
水分解縮合生成物等を挙げることができる。なかでも、
入手容易であることから、テトラエトキシシランが好ま
しい。
エチルアルコール、イソプロピルアルコール、酢酸エチ
ル、アセトン等の有機溶媒又は水溶媒によって所定濃度
の溶液とする。この濃度は特に限定されないが、2〜8
0重量%の範囲内にあることが好ましい。2重量%未満
であると、シリカゾルの形成に長時間を要し、80重量
%を超えると、液粘度が高くなりすぎて作業性を損なう
ので好ましくない。上記溶液に通常の触媒、例えば、塩
酸を加えて所定時間静置してシリカゾルとなした後、塗
布作業に適した濃度まで上記溶媒を用いて希釈する。静
置時間は特に限定されないが、例えば、2〜10日であ
る。希釈濃度は所望する下地層の厚さによって異なる
が、例えば、0.2〜2重量%の範囲内である。
る。塗布方法としては、例えば、刷毛塗り、スプレー塗
装、スピン塗装、浸漬塗装、ロールコート塗装、グラビ
アコート塗装、カーテンフロー塗装等を挙げることがで
きる。上記操作によって、基材表面にシラノールポリマ
ーのゲル層が形成される。
化ケイ素を主成分とする下地層を形成することができ
る。加熱温度は基材によって異なるが、例えば、100
〜300℃の範囲内である。加熱時間は特に限定されな
いが、例えば、10分〜3時間の範囲内である。形成さ
れる下地層の厚さは特に限定されないが、通常、0.0
5〜0.1μmの範囲内である。
有機含フッ素ポリマーを上記の表面に下地層を形成させ
た基材表面に塗布する。塗布方法としては、例えば、刷
毛塗り、スプレー塗装、スピン塗装、浸漬塗装、ロール
コート塗装、グラビアコート塗装、カーテンフロー塗装
等を挙げることができる。
有機含フッ素ポリマー層の厚みは特に限定されるもので
はないが、0.001〜0.03μmが好ましい。0.
001μm未満であると撥水性効果が乏しくなり、0.
03μmを超えると層が厚すぎて使用に障害が生じるの
で好ましくない。
明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるもの
ではない。
2.0L4つ口フラスコ中に2617g(10.3モ
ル)のヨウ素、213.2g(1.54モル)の炭酸カ
リウム、及び、9000gのヘキサクロロ−1,3−ブ
タジエンを仕込み、系の温度を160℃に維持しながら
窒素気流下に、化学式F−(CF2 CF2 CF2 O)n
−CF2 CF2 COFで表されるω−フルオロポリパー
フルオロオキセタンアシルフルオライド(平均分子量3
900)4000g(1.03モル)を10mL/分の
速度で滴下した。
せ、20時間反応させた。反応終了後、系を冷却したの
ちカリウム塩を濾別し、2層に分離した液相から分液ロ
ートを用いて下層を分取した。これをアセトンを用いて
数回洗浄したのち、1Lのパーフルオロヘキサンに溶解
し、ガラスフイルターによって微細な不溶物を濾別し
た。得られた溶液から減圧下揮発分を完全に留去するこ
とによって3890g(収率95%)の化学式F−(C
F2 CF2 CF2 O)n −CF2 CF2 Iで表されるω
−フルオロポリパーフルオロオキセタンヨウ素化物を得
た。赤外吸収スペクトルより、1890cm-1の−C
(=O)Fの吸収が完全に消失し、910cm-1に新た
に−CF2 Iの吸収が生じた。トリクロロフルオロメタ
ン(CFC−11)を標準とする19F−NMRより、2
0.7ppmの−C(=O)Fの吸収が完全に消失し、
新たに−66.7ppmに、−OCF2 CF2 Iに由来
する吸収が生じ、−87.6ppmに、−OCF2 CF
2 Iに由来する吸収が生じた。積分値より、転化率は1
00%と計算された。
00mL4つ口フラスコ中に合成例1にて合成した化学
式F−(CF2 CF2 CF2 O)n −CF2 CF2 Iで
表されるω−フルオロポリパーフルオロオキセタンヨウ
素化物40gをダイフロンソルベントS−316(ダイ
キン工業社製)80gに溶解したもの、及び、ジt−ブ
チルパーオキシド1.5g(1×10-2モル)を仕込
み、充分に系内を窒素置換したのち、窒素気流下滴下ロ
ートよりビニルトリクロロシラン16.1g(0.10
モル)を滴下した。滴下終了後系内の温度を120℃に
昇温させ、4時間反応させた。反応終了後減圧下揮発分
を完全に留去することによって末端にヨウ素を有するケ
イ素含有有機含フッ素ポリマー(A)38.7g(収率
90%)を得た。CFC−11を標準とする19F−NM
Rより、−66.7ppm、−87.6ppmの吸収は
完全に消失し、−89.2〜−90.0ppmに幅広い
吸収帯が現れた。また、 1H−NMRより、1.4〜
3.0ppmに幅広い吸収帯が現れたが、内部標準とし
て化学式F−(CF2 CF2 CF2 O)n −CF2 CF
2 Hで表されるω−フルオロポリパーフルオロオキセタ
ン水素化物5.0モル%を添加することにより、トリク
ロロビニルシランの重合度を計算すると、2.0であっ
た。
00mL4つ口フラスコ中に合成例2にて合成したケイ
素含有有機含フッ素ポリマー(A)34.4g(8×1
0-3モル)をパーフルオロヘキサン50gに溶解したも
のを仕込み、亜鉛2.1g(3.2×10-2モル)を強
攪拌下分散させた。氷水浴で系を冷却し、窒素気流下無
水メタノール10gを滴下した。滴下終了後氷水浴を取
り除き、加熱還流下2時間反応させた。反応終了後不溶
物を濾別し、2層に分離した液相から分液ロートを用い
て下層を分取した。得られた溶液を無水メタノールを用
いて3回洗浄したのち、減圧下揮発分を完全に留去する
ことによって、末端が水素化されたケイ素含有有機含フ
ッ素ポリマー(B)31.6g(収率92%)を得た。
1H−NMRより、3.5ppmにSi−OCH3 の吸
収が現れた。内部標準として化学式F−(CF2 CF2
CF2 O)n −CF2 CF2 Hで表されるω−フルオロ
ポリパーフルオロオキセタン水素化物5.0モル%を添
加し、1.2〜3.0ppmの幅広い吸収帯の積分強度
が16.0%増していること、3.5ppmの吸収帯と
の強度比から、重合度が2.0であることを確認した。
(C8 F17CH2 CH2Si(OCH3 )3 、信越化学
社製)を用意した。
0.1重量%溶液となした処理液を調製した。ガラス板
を、使用前に水洗し、その後にメタノールとアセトンを
用いて充分に洗浄した。このようにして準備したガラス
板を処理液に10秒間ディッピングし、引き上げた後6
0分間風乾した。ついで5分間パーフルオロヘキサン中
で超音波洗浄を行って過剰の処理剤分子を除去した上
で、風乾し、各測定に供した。
(協和界面科学機械社製CA−DT型)を用いて測定し
た。剥離強度は、市販のセロハンテープ(積水化学工業
社製、18mm幅)を用い、引っ張り速度50mm/秒
の条件での剥離強度を測定した。
りなるので、耐久性、表面潤滑性、表面非粘着性に優
れ、かつ、充分の撥水性を有するので、特に、建築物、
車両、船舶、航空機等の風防ガラスとして好適に適用す
ることができる。
Claims (6)
- 【請求項1】 ガラスの表面に、下記一般式(I)で表
されるケイ素含有有機含フッ素ポリマーの層を形成した
ことを特徴とする撥水性ガラス。 【化1】 式中、Rf は、パーフルオロアルキル基を表す。Zは、
フッ素又はトリフルオロメチル基を表す。a、b、c、
d、eは、それぞれ独立して、0又は1以上の整数を表
し、a+b+c+d+eは、少なくとも1以上であり、
a、b、c、d、eでくくられた各繰り返し単位の存在
順序は、式中において限定されない。Yは、水素又は炭
素数1〜4のアルキル基を表す。Xは、水素、臭素又は
ヨウ素を表す。R1 は、水酸基又は加水分解可能な置換
基を表す。R2 は、水素又は1価の炭化水素基を表す。
lは、0、1又は2を表す。mは、1、2又は3を表
す。nは、1以上の整数を表す。 - 【請求項2】 撥水性ガラスが、車両に用いられるもの
である請求項1記載の撥水性ガラス。 - 【請求項3】 ケイ素含有有機含フッ素ポリマーが、分
子量5×102 〜1×105 であるものである請求項1
又は2記載の撥水性ガラス。 - 【請求項4】 ケイ素含有有機含フッ素ポリマーが、下
記一般式(II)で表されるものである請求項1記載の
撥水性ガラス。 【化2】 式中、pは、1以上の整数を表す。Yは、水素又は炭素
数1〜4のアルキル基を表す。Xは、水素、臭素又はヨ
ウ素を表す。R1 は、水酸基又は加水分解可能な置換基
を表す。R2 は、水素又は1価の炭化水素基を表す。l
は、0、1又は2を表す。mは、1、2又は3を表す。
nは、1以上の整数を表す。 - 【請求項5】 撥水性ガラスが、車両に用いられるもの
である請求項4記載の撥水性ガラス。 - 【請求項6】 ケイ素含有有機含フッ素ポリマーが、分
子量5×102 〜1×105 であるものである請求項4
又は5記載の撥水性ガラス。
Priority Applications (5)
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