JPH092840A - 防汚処理製品およびその製造方法 - Google Patents

防汚処理製品およびその製造方法

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JPH092840A
JPH092840A JP15288195A JP15288195A JPH092840A JP H092840 A JPH092840 A JP H092840A JP 15288195 A JP15288195 A JP 15288195A JP 15288195 A JP15288195 A JP 15288195A JP H092840 A JPH092840 A JP H092840A
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JP
Japan
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group
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sicl
glass plate
film
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JP15288195A
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English (en)
Inventor
Kazufumi Ogawa
小川  一文
Koichi Kugimiya
公一 釘宮
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
  • Surface Treatment Of Glass (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ガラス、セラミック、金属やプラスチック製
品の表面の汚れの除去を、本来の光沢を損なうことなく
除去可能な防汚効果の高い製品を提供する。 【構成】 本発明においては、あらかじめ基材表面の可
視光の波長(400nm)以上の急峻な段差を除去し滑
らかにした後、さらにナノメータレベルの膜厚のフッ化
炭素系化学吸着膜を基材表面に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、防汚処理されたガラ
ス、セラミック、金属、プラスチック等の防汚処理材料
およびその製造方法およびそれら材料を用いた製品に関
するものである。
【0002】さらに詳しくは、乗り物のウインドーガラ
スやフロントガラス、光学レンズ眼鏡用レンズ建物の窓
ガラス等のガラス製品、また衛生陶器、食器、花器、水
槽等のセラミック製品、またサッシ、ドア建物の外壁等
の金属製品、また家具やカバー用フィルム等のプラスチ
ック製品で代表される撥水撥油防汚効果が高く汚れの拭
き取りがきわめて容易な防汚性のガラス、セラミック、
金属、プラスチック材料およびそれらを用いた製品に関
するものである。
【0003】
【従来の技術】一般のガラス、セラミックや金属製品
は、表面に光沢を有する。しかし、見た目では認識でき
ないが、表面をミクロンレベルでみると急峻な凸凹があ
り、当初は見た目にはきれいでも汚れが付着した場合は
汚れが前記凹凸に付着し、拭き取りが困難で、再び綺麗
にするためには超音波洗浄や洗剤を用いて洗浄するしか
なかった。
【0004】そこで従来は、ガラス、セラミック、金属
やプラスチック製品の汚れを除去し易くするため、表面
エネルギーの少ないフッ素系の樹脂を塗布する方法が用
いられてきた。しかし、樹脂を塗布する方法では、基材
表面の光沢が劣化したり透明性が悪くなるなどの欠点が
あった。
【0005】また、汚れの拭き取りを容易にするために
は表面を滑らかにする方法もある。しかし、研磨方法で
は、基材表面の平坦化に限界があり原子レベルまで平坦
化することは到底不可能であり、数百ナノメータレベル
では凸凹が残り、この部分に汚れが付着し易かった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来のガラス、セラミ
ックや金属製品の、汚れを防止除去する方法としては、
上記で説明したように (1)表面エネルギーの少ないフッ素系の樹脂を塗布
し、汚れを除去し易くする。 (2)表面を滑らかにし、汚れを除去し易くする。等の
方法があった。しかし、それぞれ基材表面の光沢が劣化
したり透明性が悪くなる、あるいは基材表面の平坦化に
限界があり原子レベルまで平坦化することは到底不可能
でり、数百ナノメータレベルでは凸凹が残り、この部分
に汚れが付着し易いという問題があった。
【0007】そこで本発明は汚れが付着しない、あるい
は付着しても簡単に除去可能な防汚効果の高い高性能ガ
ラス、セラミック、金属やプラスチック製品を提供する
ことを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、あらかじめ基材表面の可視光の波長(40
0nm)以上の急峻な段差を除去し滑らかにした後、さ
らにナノメータレベルの膜厚のフッ化炭素系化学吸着膜
を基材表面に形成する。
【0009】
【作用】上記手段により、基材表面の可視光の波長(4
00nm)以上の急峻な段差を除去し滑らかにし、ナノ
メータレベルの膜厚のフッ化炭素系化学吸着膜を基材表
面に形成たことによって、拭き取るだけで段差部以外の
汚れは容易に除去できる。また、段差部を可視光の波長
以下としており、部分に汚れが残ったとしても可視光以
上の波長の光はほとんど反射しないので、実用上人間の
目には見えず光沢の劣化は見られない。
【0010】
【実施例】以下に本発明に関する製品として、乗り物の
ウインドーガラスやフロントガラス、光学レンズ眼鏡用
レンズ建物の窓ガラス等のガラス製品、また衛生陶器、
食器、花器、水槽等のセラミック製品、またサッシ、ド
ア建物の外壁等の金属製品、また家具やカバー用フィル
ム等のプラスチック製品があるが、実施例としてガラス
板およびステンレス板について説明する。
【0011】(実施例1)まず、基材として加工の終了
した5mm厚みのガラス板1を用意し(図1)、酸化セ
リュウムで表面を十分研磨すると、可視光の波長以上の
急峻な段差がなくなって目に見える傷がなくなり光学的
に透明となった。なお、フッ酸を用いた化学エッチング
法やダイヤモンドペーストによるラッピングによっても
良い。
【0012】また、急峻な段差2が可視光の波長未満で
あれば汚れ3がこの段差に残っても実質的に可視光はす
べて透過する。また、急峻な段差がなければミクロンレ
ベルのなだらかな段差が残っていても実質上問題はなか
った。
【0013】次に、有機溶媒例えばエタノールでよく洗
浄、乾燥し、フッ化炭素基及びクロロシラン基を含む物
質を混ぜた非水系の溶媒、例えば、 CF3(CF2)7(CH2)2SiCl3 を用い、10%程度の濃度で溶かした80%nーヘキサ
デカン(トルエン、キシレン、ジシクロヘキシルでもよ
い)、12%四塩化炭素、8%クロロホルム溶液を調整
した吸着液に、前記ガラス板を2時間程度浸漬した、こ
のときガラス板の表面には水酸基が多数含まれているの
で、フッ化炭素基及びクロロシラン基を含む物質のSi
Cl基と前記水酸基が反応し脱塩酸反応が生じガラス表
面全面にわたり、
【0014】
【化1】
【0015】の結合が生成され、フッ素を含む単分子膜
4がガラス板の表面と化学結合した状態でおよそ15A
の膜厚で形成できた(図2)。この単分子膜はきわめて
強固に化学結合しているのでクロスカットテストで全く
剥離することがなかった。
【0016】なお、ガラス板の材質が、アクリル樹脂や
ポリカーボネート樹脂等のプラスチックの場合には、表
面を300Wで10分程度プラズマ処理し、酸化し親水
性とし、かつ吸着液をフレオン溶剤に換え同様の技術を
用いることが可能である。
【0017】このガラス板を用い実使用を試みたが、処
理しないものに比べ汚物の付着を大幅に低減できた、ま
た、たとえ付着した場合にもブラシでこする程度で簡単
に除去できた。このとき、傷は全く付かなかった。ま
た、油脂分汚れでも急峻な段差2部を除き除去は拭き取
りのみで容易に行え、光沢や透明性が回復した。水に対
する濡れ性は、接触角で115度であった。
【0018】(実施例2)基材として厚み1mmのステ
ンレス板11(図3)を用い、表面を電解研磨して表面
の0.2ミクロン以上の急峻な段差12を除去し鏡面と
した。なおこの方法以外にダイヤモンドペーストを用い
ラッピング法が利用できる。
【0019】この場合も、凸凹の粗さを可視光の波長レ
ベル未満にしておけば汚れ13が段差部に残ったとして
も実質的に可視光はすべて透過するため問題はない。ま
た金属ならすべて同じ方法が使用可能であるが、材質
が、アクリル樹脂やポリカーボネート樹脂等のプラスチ
ックの場合には、表面を滑らかにし、200W10分程
度プラズマ処理して表面をナノメータレベルで酸化し親
水性とすることで、同様の技術を用いることが可能とな
る。さらにまた、表面のなだらかな段差はたとえ存在し
ても拭き取りの上で問題はない。
【0020】次に、トリクロロシリル基を複数個含む物
質を混ぜた非水系溶媒、例えばクロロホルム溶媒に1重
量パーセント溶解した溶液に30分間程度浸漬すると、
ステンレス板表面11には親水性のOH基が多少とも存
在するので表面で脱塩酸反応が生じトリクロロシリル基
を複数個含む物質のクロロシラン単分子膜が形成され
る。
【0021】なお、トリクロロシリル基を複数個含む物
質としては、SiCl4を用いれば、分子が小さく水酸
基に対する活性も大きいので、ステンレス板表面を均一
に親水化する効果が大きく望ましいが、他にSiHCl
3、SiH2Cl2、Cl−(SiCl2O)n−SiCl3
(nは整数)でもよい。
【0022】例えば、トリクロロシリル基を複数個含む
物質としてSiCl4を用いれば、ステンレス板11表
面には少量の親水性のOH基が露出し、表面で脱塩酸反
応が生じ
【0023】
【化2】
【0024】の様に分子が−SiO−結合を介して表面
に固定される。その後、非水系の溶媒例えばクロロホル
ムで洗浄して、さらに水で洗浄すると、ステンレス板と
反応していないSiCl4分子は除去され、ステンレス
板表面に
【0025】
【化3】
【0026】等のシロキサン単分子膜14が得られる
(図4)。なお、このときクロロホルム洗浄工程を省く
と化学吸着シロキサンポリマー膜をが形成できた。
【0027】なお、このときできた単分子膜14はステ
ンレス板とは−SiO−の化学結合を介して完全に結合
されているので剥がれることが無い。また、得られた単
分子膜は表面にSiOH(シラノール)結合を数多く持
つ。当初の水酸基のおよそ3倍程度の数が生成される。
【0028】そこでさらに、フッ化炭素基及びクロロシ
ラン基を含む物質を混ぜた非水系の溶媒、例えば、 CF3(CF2)7(CH2)2SiCl3 を用い、10%程度の濃度で溶かした80%nーヘキサ
デカン、12%四塩化炭素、8%クロロホルム溶液を調
整し、前記表面にSiOH結合を数多く持つ単分子膜の
形成されたステンレス板を10分間程度浸漬する。その
後、空気中に取り出し溶媒を蒸発させるとステンレス板
表面に
【0029】
【化4】
【0030】の結合が生成され、フッ素を含む化学吸着
ポリマ−膜15が下層のシロキサン単分子膜14と化学
結合した状態でステンレス板表面全面に亘りおよそ50
オングストロームの膜厚で形成できた(図4)。なお、
このポリマ−膜は剥離試験を行っても全く剥離すること
がなかった。また、水に対する濡れ角度は125度であ
った。
【0031】このステンレス板で防汚効果を確かめた
が、処理しないものに比べ汚物の付着を大幅に低減でき
た、また、たとえ付着した場合にもブラシでこする程度
で簡単に除去できた。このとき、傷は全く付かなかっ
た。また、油脂分汚れでも急峻な段差部の一部を除き除
去は拭き取りのみでで可能であり、光沢や透明性が回復
した。
【0032】さらにまた、本実施例では、フッ化炭素系
界面活性剤として CF3(CF2)7(CH2)2SiCl3 を用いたが、フッ化炭素系界面活性剤として上記のもの
以外にも CF3CH2O(CH2)15SiCl3 CF3(CH2)2Si(CH3)2(CH2)15SiCl3 F(CF2)4(CH2)2Si(CH3)2(CH2)9SiCl3 CF3COO(CH2)15SiCl3 CF3(CF2)5(CH2)2SiCl3 等が利用できた。
【0033】なお、第2の実施例において、ステンレス
板の代わりにガラス板を用い、2層目の吸着時間を2時
間とし、その後非水系の有機溶媒例えばトリクレンで洗
浄して空気中に取り出すと、表面に撥水撥油防汚性化学
吸着単分子膜が形成された透光ガラスが得られた。
【0034】このガラスで防汚効果を確かめたが、処理
しないものに比べ汚物の付着を大幅に低減できた、ま
た、たとえ付着した場合にもブラシでこする程度で簡単
に除去できた。このとき、傷は全く付かなかった。ま
た、油脂分汚れでも急峻な段差2部を除き除去は拭き取
りのみでで可能であり、光沢や透明性が回復した。水に
対する濡れ性は、接触角で115度であった。
【0035】
【発明の効果】以上述べたように、きわめて薄いナノメ
ータレベルの膜厚のフッ化炭素系化学吸着膜(単分子膜
またはポリマ−膜)を可視光の波長(400nm)以上
の急峻な段差をなくし表面を滑らかにした基材表面に形
成するため、汚れの除去は単に拭き取るだけで可能とな
る。また、たとえ段差部に汚れが残ったとしても透基材
本来の光沢を損なうことがない。また、このフッ化炭素
系単分子膜は撥水撥油性に優れており、製品表面の撥水
撥油防汚効果を高める効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】表面の可視光の波長以上の急峻な段差を除去し
滑らかにしたガラス板の拡大断面図
【図2】図1のA部の表面を分子レベルに拡大したガラ
ス板の断面図
【図3】第2の実施例における、表面の可視光の波長以
上の急峻な段差を除去し滑らかにしたステンレス板の拡
大断面図
【図4】図3のB部の表面を分子レベルに拡大したステ
ンレス板の拡大断面図
【符号の説明】
1 ガラス板 2 急峻な段差 3 よごれ 4 フッ素系単分子膜 11 ステンレス板 12 急峻な段差 13 よごれ 14 シロキサン単分子膜 15 フッ素系ポリマ−膜

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】フッ素を含む化学吸着単分子膜が可視光の
    波長以上の急峻な段差が除去された基材表面に形成され
    ていることを特徴とした防汚処理製品。
  2. 【請求項2】フッ素を含む化学吸着単分子膜が、少なく
    ともシロキサン系単分子膜を介して基材表面に形成され
    ていることを特徴とした請求項1記載の防汚処理製品。
  3. 【請求項3】下記の(1)、(2)の工程を含むことを
    特徴とする防汚処理製品の製造方法。 (1)表面の急峻な段差を可視光の波長以下に研磨する
    工程 (2)一端にクロルシラン基(−SiCln3-n基、n
    =1、2、3、Xは官能基)を有し他の一端にフッ化炭
    素基を有するクロロシラン系界面活性剤を溶かした非水
    系有機溶媒に前記基材を接触させ、前記活性剤よりなる
    化学吸着膜を基材表面に形成する工程
  4. 【請求項4】下記の(1)から(4)の工程を含むこと
    を特徴とする防汚処理製品の製造方法。 (1)表面の急峻な段差を可視光の波長以下に研磨する
    工程 (2)クロロシリル基を複数個含む物質を混ぜた非水系
    溶媒に接触させて前記基材表面の水酸基と前記クロロシ
    リル基を複数個含む物質のクロロシリル基とを反応させ
    て前記物質を前記基材表面に析出させる工程 (3)非水系有機溶媒を用い前記基材上に残った余分な
    クロロシリル基を複数個含む物質を洗浄除去した後水と
    反応させて、前記基材上にシラノール基を複数個含む物
    質よりなる化学吸着膜を形成する工程 (4)一端にクロロシラン基(SiCln3-n基、n=
    1、2、3、Xは官能基)を有し他の一端に直鎖状フッ
    化炭素基を含むクロロシラン系界面活性剤を基材上に化
    学吸着し化学吸着膜を累積する工程
  5. 【請求項5】クロロシリル基を複数個含む物質としてS
    iCl4、またはSiHCl3、SiH2Cl2、Cl−
    (SiCl2O)n−SiCl3(nは整数)を用いるこ
    とを特徴とする請求項4記載の防汚処理製品の製造方
    法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0825157A2 (en) * 1996-08-19 1998-02-25 Central Glass Company, Limited Water-repellent glass pane and method for producing same
JP2004330327A (ja) * 2003-05-02 2004-11-25 Soken Chem & Eng Co Ltd レンズの切削・研磨加工に用いるレンズ固定用部材及びそれを用いるレンズの切削・研磨加工方法
JP2007003140A (ja) * 2005-06-27 2007-01-11 Nippon Electric Glass Co Ltd 燃焼装置用の窓材

Cited By (4)

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