WO2017216831A1 - 防汚構造体及び該防汚構造体を用いた自動車部品 - Google Patents
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Abstract
Description
例えば、特許文献1の特表2014-509959号公報には、多孔質構造を有する基質に潤滑液を固定化させ、多孔質構造の毛細管ネットワークにより上記基質の表面に撥水面を形成して異物を撥ね、異物の付着を低減する物品が記載されている。
そして、上記多孔構造層が、少なくともその表面部に改質部を有するものであり、上記表面部のフッ素とケイ素の元素比(F/Si)が、3~50であることを特徴とする。
上記防汚構造体1は、図1に示すように、多孔構造層2と不揮発性液体4とを備える。
そして、上記多孔構造層2の空孔21内及び/又は表面に上記不揮発性液体4を保持し、上記不揮発性液体4が上記多孔構造層2の表面部Sに濡れ広がって平滑面41を形成し、汚れの付着を防止するものである。
上記多孔構造層2は、複数の空孔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、上記多孔構造層2の少なくとも表面部Sに上記不揮発性液体4との親和性が高い改質部3を有し、空孔21内及び/又は表面に不揮発性液体4を保持するものである。
なお、上記改質部3は多孔構造層2の空孔内にも形成されていてもかなわない。
上記元素比(F/Si)は、多孔構造層2の表面部Sのフッ素による改質密度を表わすものであり、3~50であることで、多孔構造層の表面部の表面エネルギーを減少させることができ、不揮発性液体が充分に濡れ広がり、かつ改質部による空孔の詰まりを防止して多孔構造層から発現される毛細管力を確保できる。
なお、多孔構造層表面部のXPS分析は、フッ素系溶媒中に浸漬して超音波洗浄し、上記多孔構造層内部に保持している不揮発性液体を除去して行った。
また、空孔の平均径が100nm/nを超えると、レイリー散乱等によりヘイズ値が大きくなったり、全光線透過率が低下したりすることがある。
100nmを超えると多孔構造層表面形状の影響が大きくなり、不揮発性液体による平滑面の形成が困難になって防汚性が低下することがある。
多孔構造層の表面粗さ(Ra)は、原子間力顕微鏡(AFM)により測定できる。
上記不揮発性液体は、上記改質部が形成された多孔構造層の表面部Sに濡れ広がり、防汚構造体の最表面に平滑面41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。
本発明の防汚構造体は、多孔構造層の表面部とは反対側の面に基材を設けることができる。
上記基材はとしては、ガラスや鋼板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、ゾルゲル法により多孔構造層を形成する。具体的には、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・焼成することで多孔構造層を形成できる。
上記防汚構造体は全光線透過率が90%以上であり、かつ、ヘイズ値(Hz)が1%未満であることが好ましい。全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。
(多孔構造層の作製)
プラズマ発生装置を用いて、ソーダライムガラス(エヌ・エス・ジー・プレシジョン社製)を1cm2/秒の速さでプラズマ処理した。
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1時間還流させて上記多孔構造層の表面部を改質した。
上記超音波洗浄したソーダライムガラスに、不揮発性液体(Krytox GPL103:デュポン社製)0.011gを塗布し、1時間静置して多孔構造層の空孔内に不揮発性液体を保持させ、防汚構造体を作製した。
表面改質の還流時間を2時間にする他は実施例1と同様にして防汚構造体を作製した。
表面改質の還流時間を4時間にする他は実施例1と同様にして防汚構造体を作製した。
表面改質の還流時間を16時間にする他は実施例1と同様にして防汚構造体を作製した。
フッ素系改質剤(オプツールDSX:ダイキン工業社製)を、膜厚10nmを目標に真空蒸着させて表面改質する他は実施例1と同様にして防汚構造体を作製した。
膜厚20nmを目標に真空蒸着する他は実施例5と同様にして防汚構造体を作製した。
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)中に48時間浸漬して表面改質する他は実施例1と同様にして防汚構造体を作製した。
下記の多孔構造層に替える他は実施例7と同様にして防汚構造体を作製した。
(多孔構造層の作製)
プラズマ発生装置を用いて、ソーダライムガラスを1cm2/秒の速さでプラズマ処理した。
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多孔構造層を形成した。
下記の多孔構造層に替える他は実施例7と同様にして防汚構造体を作製した。
(多孔構造層の作製)
プラズマ発生装置を用いて、ソーダライムガラスを1cm2/秒の速さでプラズマ処理した。
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多孔構造層を形成した。
表面改質の還流時間を30分間にする他は実施例1と同様にして防汚構造体を作製した。
表面改質を行わない他は実施例1と同様にして防汚構造体を作製した。
膜厚100nmを目標に真空蒸着する他は実施例5と同様にして防汚構造体を作製した。
ソーダライムガラスに、不揮発性液体(Krytox:GPL103:デュポン社製)0.011gを塗布し、1時間静置して防汚構造体を作製した。
上記実施例1~9、比較例1~4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4に示すように、防汚構造体1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1mm/secよりも速く5mm/sec以下
△:水滴の滑落速度が0mm/secよりも速く1mm/sec以下
×:水滴の滑落速度が0mm/sec
耐摺動試験は、ナノファイバー繊維からなる布で上記防汚構造体を500回往復摺動した後、上記初期の液滴滑落性評価と同様にして評価した。
2 多孔構造層
21 空孔
3 改質部
31 非改質部
4 不揮発性液体
41 平滑面
S 表面部
5a 赤外線センサー
5b 赤外線センサー
D 滴下開始高さ
W 水滴
B 目盛板
Claims (11)
- 多孔構造層と、該多孔構造層の空孔内及び/又は表面に不揮発性液体を備える防汚構造体であって、
上記多孔構造層が、少なくともその表面部に改質部を有し、
上記表面部のフッ素とケイ素の元素比(F/Si)が、3~50であることを特徴とする防汚構造体。 - 上記表面部のフッ素とケイ素の元素比(F/Si)が、3~20であることを特徴とする請求項1に記載の防汚構造体。
- 上記表面部のフッ素とケイ素の元素比(F/Si)が、3.3~7.1であることを特徴とする請求項2に記載の防汚構造体。
- 上記改質部が、フッ化物官能基を有するアルコキシオリゴマーを含む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。
- 上記多孔構造層の構成材料が酸化ケイ素を主成分とする無機物から成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。
- 上記空孔の平均径が10nm~100nm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。
- 上記多孔構造層の表面粗さ(Ra)が10~1000nm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。
- 上記不揮発性液体が、120℃の環境で24時間保持したときの蒸発減量が35%未満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1~8のいずれか1つの項に記載の防汚構造体。
- 上記不揮発性液体が、パーフルオロポリエーテルを主鎖とするもの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。
- 防汚構造体を備える自動車部品であって、上記防汚構造体が請求項1~10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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