WO2019035192A1 - 防汚構造体 - Google Patents

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WO2019035192A1
WO2019035192A1 PCT/JP2017/029477 JP2017029477W WO2019035192A1 WO 2019035192 A1 WO2019035192 A1 WO 2019035192A1 JP 2017029477 W JP2017029477 W JP 2017029477W WO 2019035192 A1 WO2019035192 A1 WO 2019035192A1
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porous structure
structure layer
antifouling
pores
volatile liquid
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亮太 小林
野口 雄司
村上 亮
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日産自動車株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an antifouling structure, and more particularly to an antifouling structure having improved durability.
  • a water repellent article in which a water repellent material is impregnated in a void portion of a void layer having a void structure.
  • Patent Document 1 describes a water repellent article in which a water repellent material is impregnated in the void portion of the void layer after the void layer having a void structure substantially made of an inorganic material is formed.
  • the void layer is formed by depositing substantially spherical metal oxide particles, and when the particle diameter of the metal oxide particles is increased to increase the porosity, Since the open pore diameter of the void is enlarged and the capillary force is reduced, the water repellent material is less likely to exude to the surface region. Therefore, it is difficult to maintain water repellency over a long period of time because the amount of water repellent material that can be impregnated into the void layer and the amount of water repellent material that can be used are limited.
  • the present invention has been made in view of the problems of the prior art, and the objective of the present invention is to be able to fully utilize the non-volatile liquid held in the porous structure layer, and to prevent for a long time
  • An object of the present invention is to provide a highly durable antifouling structure capable of expressing stains.
  • the anti-soiling structure of the present invention is obtained by impregnating a base material provided with a porous structure layer having fine pores with a non-volatile liquid. Then, the relationship between the average open pore diameter of the pores of the porous structure layer and the number of pores per unit area satisfies the following formula (1). Average opening diameter (nm) ⁇ number of pores / 100 (nm 2 )> 0.6 nm -1 ... Formula (1)
  • the porous structure layer has pores exhibiting sufficient capillary force, the held non-volatile liquid can be sufficiently utilized, and highly durable antifouling which exhibits antifouling properties over a long period of time Provide a structure.
  • the antifouling structure of the present invention will be described in detail.
  • the said antifouling structure is provided with the non-volatile liquid 2 and the porous structure layer 3 which has the fine pore holding the said non-volatile liquid 2, as shown in FIG.
  • the relationship between the number of pores per unit area of the porous structure layer and the average open pore diameter of the pores satisfies the following formula (1).
  • a sufficient amount of the non-volatile liquid 2 covering the surface of the porous structure layer 3 exudes from the inside of the porous structure layer 3 by capillary force, so that the surface of the porous structure layer It is covered with a non-volatile liquid to develop antifouling properties.
  • the antifouling structure has a large number of pores having a small opening diameter
  • the capillary force is large due to the small opening diameter of the pores
  • the non-volatile liquid bleeds out on the surface of the porous structure layer.
  • the surface of the porous structure layer can be covered with the non-volatile liquid exuded by the capillary force.
  • the porous structure layer 3 is a so-called sponge-like structure in which substantially spherical voids randomly arranged in a three-dimensional direction communicate with each other to form pores, and the affinity to the non-volatile liquid 2 described later And holds the non-volatile liquid 2 in the pores.
  • the above-mentioned sponge-like structure has a structure in which the structural members of the porous structure layer are randomly connected in a three-dimensional direction in a mesh shape and the substantially spherical voids communicate with each other, and the shape of the voids and the porous structure layer
  • the relationship with the shape of the structural material is the reverse of the porous structure layer in which the particles are deposited.
  • the substantially spherical air gap may be not only a sphere close to a true sphere, but also a shape in which a part of a sphere is indented, a spindle shape in which major and minor axes differ greatly, and a bar-like shape.
  • the porous structure layer 3 more preferably has a relationship between the number of pores per unit area and the average open pore diameter of the pores that satisfies the following formula (2). Average opening diameter (nm) x number of pores / 100 (nm 2 )> 0.75 nm -1 ... Formula (2)
  • the capillary force is further increased and the distance between the adjacent pores is narrowed, so that a non-volatile liquid having low affinity with the porous structure layer is used. Even non-volatile liquid makes it possible to wet the surface.
  • the number of pores per unit area is the average line of -0. Of the average line when the surface roughness is measured by AFM by taking a scanning electron microscope (SEM) image of the range of 3000 nm ⁇ of the surface from the top of the porous structure layer. The SEM image was binarized by image analysis with 5 nm as a threshold value, and the pore portion was detected to count the number of pores, and then converted to the number of pores per 10 nm of ⁇ . In addition, the average opening diameter is calculated by dividing the area obtained by integrating the pore portions in the range of ⁇ 3000 nm by the number of pores in the range of ⁇ 3000 nm to calculate the area of the opening per pore.
  • the diameter of a circle having the same area as the area of the opening was taken as the average opening diameter.
  • the pore less than 10 nm is not included in the number of pores and the average pore diameter.
  • Difference in the surface free energy of the porous structure layer and the non-volatile liquid is preferably 10 mJ / m 2 or less, more preferably 5 mJ / m 2 or less.
  • the difference in surface free energy is in the above range, the porous structure layer is wetted with the non-volatile liquid, and a large capillary force is developed.
  • the surface free energy of the porous layer depends on the shape of the porous layer, but water and diiodomethane are dropped onto the smooth substrate by the Cassie-Baxter method, the Owens Wentz method, etc. You can ask for energy.
  • the porous structure layer preferably has a porosity of 4% to 60%, more preferably 4% to 45%, and still more preferably 30% to 45%.
  • the mechanical strength of the porous structure layer and the retention amount of the non-volatile liquid can be compatible. If the porosity is too small, the retention of the non-volatile liquid decreases, and if the porosity is too large, the mechanical strength may decrease, the voids may collapse, and the retention of the non-volatile liquid may decrease. The communication between the two becomes too large, and the surface roughness becomes large, which may be a resistance when the dirt slides down.
  • the porosity can be measured by a gas adsorption method such as nitrogen (N 2 ) or a mercury intrusion method.
  • the surface roughness (Rz) of the porous structure layer is preferably 10 nm or less.
  • Rz is 10 nm or less, the surface of the porous structure layer is covered with a non-volatile liquid that exudes from the inside of the porous structure layer by capillary phenomenon or the like to form a smooth surface, and the exposure of the porous structure layer can be prevented.
  • the average film thickness (h) of the porous structure layer is preferably 50 to 1000 nm, and more preferably 200 to 350 nm.
  • the average film thickness of the porous structure layer is 50 nm or more, the non-volatile liquid can be sufficiently held, and the durability of the antifouling structure is improved.
  • production of the crack by volume shrinkage etc. at the time of porous structure layer preparation can be prevented, the raise of the haze value by a crack etc. can be prevented, and visibility improves.
  • the said porous structure layer consists of an inorganic substance which has a silicon oxide as a main.
  • the porous structure layer being an inorganic substance containing silicon oxide having high hardness, the sliding resistance is improved, and the durability of the antifouling structure is improved.
  • the inorganic material constituting the porous structure layer may be mentioned quartz glass, soda glass, borosilicate glass, silicon oxide those containing (SiO 2) or more 60 wt% .
  • the surface of the porous structure layer and the inner surface of the pores be modified with a modifier.
  • the surface energy of the porous structure layer can be reduced, and the non-volatile liquid can be sufficiently spread on the surface of the porous structure layer, and the non-volatile liquid can be It can be exuded to the surface.
  • a modifier containing a compound having a functional group capable of binding to the inorganic substance constituting the porous structure layer can be used.
  • a conventionally known silane coupling agent can be used.
  • silane coupling agent the silane compound which has the alkoxy oligomer structure which has a functional group of a hydrocarbon type, and the silane compound which has the alkoxy oligomer structure which has a functional group of a fluorine type can be mentioned.
  • Non-volatile liquid wets and spreads on the surface of the porous structure layer 3, forms a smooth surface on the outermost surface of the antifouling structure 1, repels dirt such as water, oil, sand, dust, etc. It is intended to reduce adhesion.
  • silicone oil a linear or cyclic silicone oil
  • linear silicone oils include so-called straight silicone oils and modified silicone oils having a molecular structure having dimethyl silicone as a main chain.
  • straight silicone oils include dimethyl silicone oil and methylphenyl silicone oil.
  • modified silicone oil polyether modified silicone oil, aralkyl modified silicone oil, long chain alkyl modified silicone oil and the like can be mentioned.
  • cyclic silicone oil cyclic dimethyl siloxane oil etc. are mentioned, for example.
  • fluorine-based oil examples include fluoropolyether oil and perfluoropolyether oil, and it is preferable to have a molecular structure having a perfluoroether as a main chain.
  • the viscosity at 0 ° C. of the non-volatile liquid is preferably 160 mm 2 / s or less, more preferably 8 to 80 mm 2 / s.
  • the viscosity of the non-volatile liquid is 160 mm 2 / s or less, the water repellency and the antifouling property can be improved. In addition, when the viscosity is 8 mm 2 / s or more, the flow resistance at high temperatures can be improved.
  • the heating loss after holding for 24 hours in a 120 degreeC environment is less than 35 mass%.
  • the heating loss is 35% by mass, it is possible to obtain an antifouling structure having excellent durability.
  • the non-volatile liquid evaporates naturally and hardly deteriorates in performance, and the antifouling property can be exhibited for a long time at around normal temperature (5 to 35 ° C.).
  • the heating loss can be calculated by spreading 30 g of a non-volatile liquid into a 40 ⁇ petri dish, heating at 120 ° C. for 24 hours, and measuring.
  • the base material containing inorganic materials such as transparent glass, etc. can be used.
  • a porous structure layer is formed by a sol-gel method. Specifically, a solution containing the constituent material of the porous structure layer is changed to a sol by hydrolysis and polymerization reaction, and applied to a substrate or the like, and the reaction is further advanced to form a gel, dried and fired, and then surface and fine
  • the porous structure layer can be formed by modifying the inner surface of the pores.
  • sol for example, conventionally known methods such as spin coating, spray coating, roll coater, flow coating, dip coating can be used.
  • the mean open pore diameter of the above-mentioned pores can be adjusted by the reaction conditions for forming the sol. Specifically, the reaction is carried out gently by increasing the amount of water added, thereby suppressing the bonding between the silica components and removing the surface roughness to make the surface of the porous structure layer smooth and, at the same time, the organic solvent
  • the average opening diameter can be reduced by highly dispersing the phase separation agent such as
  • the surface modification of the porous structure layer can be carried out by a conventionally known method such as refluxing, vapor deposition, immersion, etc., and the surface is modified with a modifying agent such as the above-mentioned silane coupling agent. Thereafter, the modifier that did not contribute to the surface modification is washed and removed. By removing the excess modifier, it is possible to prevent the reactive modifier from mixing with the non-volatile liquid.
  • the non-volatile liquid such as silicone oil or fluorine oil is impregnated into the porous structure layer, whereby the antifouling structure of the present invention can be produced.
  • the antifouling structure preferably has a parallel light transmittance (Tp) of 90% or more and a haze value (Hz) of 1% or less.
  • Tp parallel light transmittance
  • Hz haze value
  • the parallel light transmittance can be measured by mounting a sample film on a measuring device provided with an integrating sphere defined in JIS K7136, applying light from the front, capturing light transmitted through the antifouling structure with the integrating sphere .
  • the above-mentioned haze value can be measured using a haze and transmittance meter (manufactured by Murakami Color Research Laboratory) in accordance with JIS K7136.
  • the automobile part of the present invention comprises the above antifouling structure of the present invention.
  • the antifouling performance can be made excellent over a long period of time, reducing the number of times of car washing and cleaning, and securing a good view in rainy weather and bad roads be able to.
  • Examples of the automobile parts include camera lenses, mirrors, glass windows, painted surfaces such as bodies, covers of various lights, door knobs, meter panels, window panels, radiator fins, evaporators, etc., but are limited thereto. It is not a thing.
  • Screw tube A containing 0.68 g of pure water, 1.5 g of triethylene glycol, 0.78 g of isopropyl alcohol and 0.8 g of sulfuric acid, 8.04 g of tetraethoxysilane (manufactured by Colcoat Co., Ltd .: ethyl silicate 40), isopropyl alcohol 0
  • the screw tube B containing .78 g was placed in a water bath adjusted to 25 ° C. and heated.
  • the contents of the screw tube B were put in the screw tube A and stirred at 1500 rpm, and after the temperature in the screw tube A reached 30 ° C. (peak temperature), the solution was further stirred for 30 minutes.
  • 1.5 ml of the coating solution for the porous structure layer was applied to soda lime glass plasma-treated at a rate of 1 cm 2 / sec using a plasma generator for 3 seconds at 100 rpm, 500 sec for 5 seconds, and 1000 rpm for 15 sec.
  • the above-mentioned plasma-treated soda lime glass ( ⁇ 100 mm) was spin-coated using a spin coater (K 359 D-1 SPINNER: manufactured by KYOWARIEN) under the following conditions. The spin coating was performed in air adjusted to a temperature of 25 ° C. and a humidity of 60%.
  • the spin-coated soda lime glass was allowed to stand on a flat surface, air-dried for 2 minutes, dried in a dry oven at 150 ° C. for 1 hour, then left in the dry oven and cooled to room temperature. Then, it baked in 500 degreeC muffle furnace (Muffle Furnace FP410: made by Yamato Scientific Co., Ltd.) for 1 hour, and it stood in muffle furnace, cooled to room temperature, and formed porous structure layer A on a soda lime glass base material.
  • 500 degreeC muffle furnace Muffle Furnace FP410: made by Yamato Scientific Co., Ltd.
  • porous structure layer B A porous structure layer B was produced in the same manner as the porous structure layer A, except that 0.92 g of pure water, 1.5 g of triethylene glycol, 0.78 g of isopropyl alcohol and 0.3 g of sulfuric acid were put into the screw tube A.
  • the SEM image of the porous structure layer B is shown in FIG.
  • a porous structure layer C was produced in the same manner as the porous structure layer A, except that 0.64 g of pure water, 1.5 g of triethylene glycol, 0.78 g of isopropyl alcohol and 0.3 g of sulfuric acid were put into the screw tube A.
  • the SEM image of the porous structure layer C is shown in FIG.
  • Porous Structure Layer D A porous structure layer C was produced in the same manner as the porous structure layer A, except that 0.56 g of pure water, 1.5 g of triethylene glycol, 0.78 g of isopropyl alcohol and 1.0 g of sulfuric acid were put into the screw tube A.
  • the SEM image of the porous structure layer D is shown in FIG.
  • silica layer was produced in the same manner as in the porous structure layer A, except that 0.94 g of pure water, 0.78 g of isopropyl alcohol and 0.3 g of sulfuric acid were put into the screw pipe A.
  • Porous Structure Layer E 1.04 g of pure water, 1.65 g of triethylene glycol, 0.78 g of isopropyl alcohol and 0.2 g of sulfuric acid are put into a screw tube A, and tetraethoxysilane (Tetr-thoxysilane, min. 98% TEOS) is put into a screw tube B: A porous structure layer coating liquid was obtained in the same manner as in the porous structure layer A except that 11.25 g of Wako Pure Chemical Industries, Ltd. and 0.78 g of isopropyl alcohol were added.
  • 1.5 ml of the coating solution for the porous structure layer was applied to soda lime glass plasma-treated at a rate of 1 cm 2 / sec using a plasma generator for 3 seconds at 100 rpm, 500 sec for 5 seconds, and 1000 rpm for 15 sec.
  • the above-mentioned plasma-treated soda lime glass ( ⁇ 100 mm) was spin-coated using a spin coater (K 359 D-1 SPINNER: manufactured by KYOWARIEN) under the following conditions. The spin coating was performed in air adjusted to a temperature of 25 ° C. and a humidity of 60%.
  • the spin-coated soda lime glass was dried in a dry oven at 150 ° C. for 1 hour, then left in the dry oven and cooled to room temperature. Then, it baked in 500 degreeC muffle furnace (Muffle Furnace FP410: made by Yamato Scientific Co., Ltd.) for 1 hour, and it stood in muffle furnace, cooled to room temperature, and formed the porous structure layer E on the soda lime glass base material.
  • 500 degreeC muffle furnace Muffle Furnace FP410: made by Yamato Scientific Co., Ltd.
  • Example 1 The porous structure layer A was prepared by using 0.37 g of a hydrocarbon-based modifier (KBM-3103C: Shin-Etsu Silicone Co., Ltd.), 0.14 g of 0.1% nitric acid, 0.26 g of pure water and 50 g of isopropyl alcohol at a temperature of 60.degree. The surface of the porous structure layer A and the inside of the pores were reformed by refluxing for 2 hours.
  • KBM-3103C Shin-Etsu Silicone Co., Ltd.
  • the surface-modified porous structure layer A is dried in a dry oven at 150 ° C. for 1 hour, left in the dry oven and cooled to room temperature, and then put in toluene, and ultrasonic cleaner (explosion washing W-113MK-II: Ultrasonic cleaning was carried out for 5 minutes in the explosion cleaning mode (made by Yamato Scientific Co., Ltd.) (24 kHz and 31 kHz are superimposed). Moreover, the surface free energy when the smooth substrate was modified with the above-mentioned hydrocarbon type modifier was 23 mJ / m 2 .
  • a non-volatile liquid (Dimethylpolysiloxane: KF-96: manufactured by Shin-Etsu Silicone Co., Ltd., viscosity 100 mm 2 / sec, surface free energy 23 mJ / m 2 ) 0.006 g is applied to the washed porous structure layer A and allowed to stand for 1 hour Then, the porous structure layer A was impregnated with a non-volatile liquid to prepare an antifouling structure.
  • KF-96 manufactured by Shin-Etsu Silicone Co., Ltd., viscosity 100 mm 2 / sec, surface free energy 23 mJ / m 2
  • Example 2 An antifouling structure was produced in the same manner as in Example 1 except that the above-mentioned porous structure layer B was used.
  • Example 3 An antifouling structure was produced in the same manner as in Example 1 except that the above-mentioned porous structure layer C was used.
  • Example 4 An antifouling structure was produced in the same manner as in Example 1 except that the above-mentioned porous structure layer D was used.
  • Example 5 The surface and the inside of the porous structure layer A are reformed by refluxing the porous structure layer A at a temperature of 60 ° C. for 2 hours with a fluorine-based modifier (Fluorosurf: FG-5020: made by Fluoro Technology Co., Ltd.) did.
  • a fluorine-based modifier Fluorosurf: FG-5020: made by Fluoro Technology Co., Ltd.
  • the surface-modified porous structure layer A is dried in a dry oven at 150 ° C. for 1 hour, left in the dry oven and cooled to room temperature, and then placed in a fluorine-based solvent (Novec 7100: manufactured by 3M), and ultrasonic cleaning device Ultrasonic cleaning was performed for 5 minutes in a decontamination mode (superimposed of 24 kHz and 31 kHz) (detonating W-113 MK-II: manufactured by Yamato Scientific Co., Ltd.). Moreover, the surface free energy when the smooth substrate was modified with the above-mentioned fluorine-based modifier was 11 mJ / m 2 .
  • Non-volatile liquid (Krytox GPL103: manufactured by DuPont, viscosity 80 mm 2 / sec, surface free energy: 17 mJ / m 2 ) 0.011 g is applied to the surface modified porous structure layer A which has been surface modified, and allowed to stand still for 1 hour The non-volatile liquid was held in the porous structure layer to prepare an antifouling structure.
  • Example 6 An antifouling structure was produced in the same manner as in Example 5 except that the above-mentioned porous structure layer B was used.
  • Example 7 An antifouling structure was produced in the same manner as in Example 5 except that the above-mentioned porous structure layer C was used.
  • the surface-modified soda lime glass is dried in a dry oven at 150 ° C. for 1 hour, left in the dry oven and cooled to room temperature, and then put into toluene, and ultrasonic cleaner (explosion washing W-113MK-II: Yamato Ultrasonic cleaning was performed for 5 minutes in the explosion cleaning mode (24 kHz and 31 kHz are superimposed) manufactured by Scientific Co., Ltd.).
  • a non-volatile liquid (Dimethylpolysiloxane: KF-96: Shin-Etsu Silicone Co., Ltd.) 0.006 g is applied to the washed soda lime glass and allowed to stand for 1 hour to impregnate the non-volatile liquid to prepare an antifouling structure. did.
  • Comparative Example 2 An antifouling structure was produced in the same manner as in Example 1 except that the above-mentioned silica layer was used.
  • Comparative Example 3 An antifouling structure was produced in the same manner as in Example 1 except that the above-mentioned porous structure layer E was used.
  • Comparative Example 4 Vacuum evaporation was performed on a soda lime glass plasma-treated at a rate of 1 cm 2 / sec using a plasma generator so that the fluorine-based water repellent agent (Optool DSX) had a thickness of 10 nm. Furthermore, it is put in a fluorine-based solvent (Novec 7100: made by 3M) and ultrasonicated for 5 minutes in the detonation mode (superimposed of 24 kHz and 31 kHz) of ultrasonic cleaning device (detonation W-113MK-II: made by Yamato Scientific Co., Ltd.) It was washed.
  • a fluorine-based solvent Novec 7100: made by 3M
  • ultrasonicated for 5 minutes in the detonation mode superimposed of 24 kHz and 31 kHz
  • detonation W-113MK-II made by Yamato Scientific Co., Ltd.
  • Non-volatile liquid Korean GPL103: made by DuPont
  • Comparative Example 5 An antifouling structure was produced in the same manner as in Example 5 except that the above-mentioned porous structure layer E was used.
  • Sliding speed of water droplets is 5 mm / sec or more ⁇ : Sliding speed of water droplets is faster than 0 mm / sec and less than 5 mm / sec ⁇ : Sliding speed of water droplets is 0 mm / sec

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Abstract

本発明の防汚構造体は、微細な細孔を有する多孔構造層を備えた基材に不揮発性液体を含浸させたものであり、上記多孔構造層の細孔の平均開孔径と単位面積当たりの細孔数の関係が、以下の式(1)を満たしており、多孔構造層に保持した不揮発性液体を充分に利用することができ、長期に亘り防汚性を発現できる。 平均開孔径(nm)×細孔数/100(nm2) > 0.6nm-1 ・・・式(1)

Description

防汚構造体
 本発明は、防汚構造体に係り、更に詳細には、耐久性を向上させた防汚構造体に関する。
 従来、空隙構造を有する空隙層の空隙部に撥水材料を含浸させた撥水性物品が知られている。
 特許文献1には、実質的に無機材料からなる空隙構造を有する空隙層を形成した後、該空隙層の空隙部に、撥水材料を含浸させた撥水性物品が記載されている。
 そして、上記撥水物品は、空隙内部に撥水材料を含浸させているので、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表面領域に滲み出すため、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。
国際公開公報第2008/120505号
 しかしながら、特許文献1に記載の撥水性物品は、空隙層は、略球形の金属酸化物粒子を堆積させて形成したものであり、金属酸化物粒子の粒径を大きくして空隙率を大きくすると、空隙の開孔径が拡大して毛細管力が低下するため撥水材料が表面領域に滲み出し難くなる。
 したがって、空隙層中に含浸できる撥水材料の量や、利用できる撥水材料の量が限られるため、長期に亘り撥水性を維持することは困難である。
 本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、多孔構造層に保持した不揮発性液体を充分に利用することができ、長期に亘り防汚性を発現できる高耐久な防汚構造体を提供することにある。
 本発明の防汚構造体は、微細な細孔を有する多孔構造層を備えた基材に不揮発性液体を含浸させたものである。
 そして、上記多孔構造層の細孔の平均開孔径と単位面積当たりの細孔数の関係が、以下の式(1)を満たすことを特徴とする。
 平均開孔径(nm)×細孔数/100(nm) > 0.6nm-1 ・・・式(1)
 本発明によれば、多孔構造層が充分な毛細管力を発現する細孔を有するため、保持した不揮発性液体を充分利用することができ、長期に亘り防汚性を発現する高耐久な防汚構造体を提供する。
本発明の防汚構造体の一例を示す模式的な断面図である。 多孔構造層AのSEM像である。 多孔構造層BのSEM像である。 多孔構造層CのSEM像である。 多孔構造層DのSEM像である。 多孔構造層EのSEM像である。 水滴滑落性評価の方法を説明する図である。
 本発明の防汚構造体について詳細に説明する。
 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を保持した微細な細孔を有する多孔構造層3とを備える。
 そして、上記多孔構造層の単位面積当たりの細孔数と該細孔の平均開孔径との関係が、以下の式(1)を満たすものである。
 平均開孔径(nm)×細孔数/100(nm) > 0.6nm-1 ・・・式(1)
 上記防汚構造体は、上記多孔構造層3の内部から毛細管力によって、多孔構造層3の表面を覆う充分な量の不揮発性液体2が滲みだすため、長期に亘り、多孔構造層の表面が不揮発性液体で覆われて防汚性を発現する。
 つまり、上記防汚構造体は、開孔径が小さな細孔を多数有するものであり、細孔の開孔径が小さいことで毛細管力が大きく、多孔構造層の表面に不揮発性液体が滲みだす。加えて、単位面積当たりの細孔数が多く、隣り合う細孔同士の間隔が狭いため、上記毛細管力によって滲みだす不揮発性液体によって多孔構造層の表面を覆うことができる。
<多孔構造層>
 上記多孔構造層3は、3次元方向にランダムに配列した略球形の空隙が互いに連通して細孔を形成した、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、上記細孔内に不揮発性液体2を保持するものである。
 上記スポンジ状の構造体は、多孔構造層の構造材が網の目状に3次元方向にランダムに繋がって、略球形の空隙が連通した構造をしたものであり、空隙の形状と多孔構造層構造材の形状との関係が、粒子を堆積させた多孔構造層とは逆の構造を有するものである。
 したがって、多孔構造層の細孔率を大きくしても細孔の開孔径が拡大することがなく、充分な量の不揮発性液体を表面に滲みださせる毛細管力を発現する。
 本発明において略球形の空隙とは、真球に近い球形だけでなく、球の一部がへこんだ形状や長径と短径とが大きく異なった紡錘形や曲がりくねった棒状であってもよい。
 上記多孔構造層3は、単位面積当たりの細孔数と細孔の平均開孔径との関係が、以下の式(2)を満たすことがより好ましい。
平均開孔径(nm)×細孔数/100(nm) > 0.75nm-1 ・・・式(2)
 多孔構造層が式(2)を満たすことで、さらに毛細管力が大きくなると共に、隣り合う細孔同士の間隔が狭くなるため、多孔構造層と親和性が低い不揮発性液体を用いる場合であっても不揮発性液体で表面を濡らすことが可能になる。
 上記単位面積当たりの細孔数は、多孔構造層の上から表面の□3000nmの範囲を走査型電子顕微鏡(SEM)で撮影し、AFMで表面粗さを測定したときの平均線の-0.5nmを閾値としてSEM像を画像解析によって2値化して細孔部を検出して細孔数をカウントした後、□10nm当たりの細孔数に換算した。
 また、平均開孔径は、□3000nmの範囲の細孔部を積算した面積を、上記□3000nmの範囲内の細孔数で除して細孔一つ当たりの開孔部の面積を算出し、この開孔部の面積と同面積の円の直径を平均開孔径とした。
 なお、不揮発性液体の分子が入り込めないほど小さな細孔は、不揮発性液体の保持に寄与しないため、10nm未満の細孔は上記細孔数及び平均開孔径には算入しない。
 上記多孔構造層と不揮発性液体との表面自由エネルギーの差は、10mJ/m以下であることが好ましく、5mJ/m以下であることがより好ましい。
 表面自由エネルギーの差が上記範囲内であることで、多孔構造層が不揮発性液体に濡れて、大きな毛細管力を発現する。
 上記多孔質層の表面自由エネルギーは、多孔質層の形状状態にもよるが、キャッシーバクスター法や、オーエンスウェンツ法等により、水及びジヨードメタンを平滑基材上に滴下してその接触角から表面自由エネルギーを求めることができる。
 上記多孔構造層は、細孔率が4%~60%であることが好ましく、4%~45%であることがより好ましく、さらに30%~45%であることが好ましい。
 細孔率が上記範囲であることで多孔構造層の機械的強度と不揮発性液体の保持量とを両立できる。細孔率があまり小さいと不揮発性液体の保持量が少なくなり、細孔率が大きすぎると機械的強度が低下し空隙が潰れて不揮発性液体の保持量が低下することがあり、また、空隙同士の連通が大きくなり過ぎ、表面粗さが大きくなって汚れが滑落するときの抵抗になることがある。
 上記細孔率は、窒素(N)などのガス吸着法や水銀圧入法などにより測定することができる。
 上記多孔構造層の表面粗さ(Rz)は、10nm以下であることが好ましい。
 Rzが10nm以下であることで、毛細管現象等によって多孔構造層内部から滲みだす不揮発性液体で多孔構造層の表面を覆って平滑面を形成し、で多孔構造層の露出を防止できる。
 上記多孔構造層の平均膜厚(h)は、50~1000nmであることが好ましく、200~350nmであることがより好ましい。多孔構造層の平均膜厚が50nm以上であることで不揮発性液体を充分保持することができ、防汚構造体の耐久性が向上する。
 また、1000nm以下であることで、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。
 上記多孔構造層は、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が好ましい。多孔構造層が、硬度の高い酸化ケイ素を含む無機物であることで、耐摺動性が向上し、防汚構造体の耐久性が向上する。
 上記多孔構造層を構成する無機物としては、光透過性に優れるものであればよく、石英ガラス、ソーダガラス、ホウケイ酸ガラス等、酸化ケイ素(SiO)を60wt%以上含むものを挙げることができる。
 上記多孔構造層は、その表面及び細孔の内表面が改質剤で修飾されたものであることが好ましい。
 多孔構造層が修飾されることで、多孔構造層の表面エネルギーを減少させることができ、不揮発性液体が多孔構造層の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を多孔構造層の表面に滲みださせることができる。
 上記改質剤としては、上記多孔構造層を構成する無機物と結合可能な官能基を有する化合物を含む改質剤を使用することができる。上記改質剤としては、従来公知のシランカップリング剤を使用できる。
 上記シランカップリング剤としては、炭化水素系の官能基を持つアルコキシオリゴマー構造を有するシラン化合物やフッ素系の官能基を持つアルコキシオリゴマー構造を有するシラン化合物を挙げることができる。
<不揮発性液体>
 上記不揮発性液体2は、上記多孔構造層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、埃等の汚れを撥ねて、汚れの付着を低減するものである。
 上記不揮発性液体は、表面エネルギーが低い液体を用いることができ、例えば、シリコーンオイルやフッ素系オイル等を使用でき、これらは-OH、-NH、-COOH、-CH=CH-、-C≡C-等の反応性の官能基を有さない非反応性のオイルであることが好ましい。
 不揮発性液体が反応性の官能基を有すると汚れと反応して防汚性が低下することがある。
 上記シリコーンオイルとしては、直鎖状または環状のシリコーンオイルを使用できる。
 直鎖状のシリコーンオイルとしては、ジメチルシリコーンを主鎖とする分子構造を有する、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る。
 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等が挙げられる。
 また、変性シリコーンオイルとしては、ポリエーテル変性シリコーンオイル、アラルキル変性シリコーンオイル、長鎖アルキル変性シリコーンオイル等が挙げられる。
 上記環状のシリコーンオイルとしては、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。
 上記フッ素系オイルとしては、フルオロポリエーテルオイル、パーフルオロポリエーテルオイル等を挙げることができ、パーフルオロエーテルを主鎖とする分子構造を有するものであることが好ましい。
 また、上記不揮発性液体は、0℃における粘度が、160mm/s以下であることが好ましく、8~80mm/sであることがより好ましい。
 不揮発性液体の粘度が160mm/sが以下であることで撥水性・防汚性を向上させることができる。また、粘度が8mm/s以上であることで、高温下での耐流失性を向上させることができる。
 また、不揮発性液体の粘度は、120℃の環境下で24時間保持後の加熱減量が、35質量%未満であることが好ましい。加熱減量が35質量%であることで、優れた耐久性を有する防汚構造体とすることが可能である。
 例えば、自動車用途に適用した場合においても、不揮発性液体が自然蒸発して性能劣化し難くなり、常温(5~35℃)付近において、長期間防汚性を発揮することができる。
 上記加熱減量は、30gの不揮発性液体を40φのシャーレに広げ、120℃で24時間加熱して計測して算出することができる。
<基材>
 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。
<防汚構造体の製造方法>
 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・焼成したのち、表面及び細孔の内表面を改質することで多孔構造層を形成できる。
 上記ゾルの塗布方法としては、例えば、スピンコート、スプレー塗布、ロールコーター、フローコート、ディップコートなど従来公知の手法を用いることができる。
 上記細孔の平均開孔径は、ゾルを形成するときの反応条件により調節することができる。具体的には、水の添加量を増加させて反応を穏やかに進めることで、シリカ成分同士の結合を抑制して表面の粗さを取り除いて多孔構造層の表面を平滑にすると共に、有機溶剤等の相分離剤を高分散させることで平均開孔径を小さくすることができる。
 上記多孔構造層の表面改質は、還流、蒸着、浸漬等の従来公知の方法により行うことができ、上記シランカップリング剤等の改質剤で表面を修飾する。
 その後、表面改質に寄与しなかった改質剤を洗浄して除去する。余剰の改質剤を除去することで反応性を有する改質剤が不揮発性液体に混ざることを防止できる。
 そして、シリコーン系のオイルやフッ素系オイル等の不揮発性液体を上記多孔構造層に含浸させることで本発明の防汚構造体を作製できる。
<防汚構造体>
 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。
 上記平行光線透過率は、JIS K7136に規定された積分球を備えた測定装置に試料フィルムを装着し、前方から光を当て、防汚構造体を透過した光を積分球で捕捉して測定できる。
 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。
<自動車部品>
 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。
 上記自動車部品としては、カメラレンズ、ミラー、ガラスウィンドウ、ボディ等の塗装面、各種ライトのカバー、ドアノブ、メーターパネル、ウィンドウパネル、ラジエターフィン、エバポレーター等を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
 以下、本発明を実施例により詳細に説明するが、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
[多孔構造層Aの作製]
 純水0.68g、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0.8g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。
 上記スクリュー管Aにスクリュー管Bの中身を入れ、1500rpmで攪拌し、スクリュー管A内の温度が30℃(ピーク温度)になってから、さらに30分間攪拌した。
 撹拌終了後、上記スクリュー管A内の溶液5.0gをスクリュー管Cに取り出し、イソプロピルアルコール20gを加えて、1500rpmで1分間攪拌して多孔構造層塗工液を得た。
 プラズマ発生装置を用いて1cm/秒の速さでプラズマ処理したソーダライムガラスに、上記多孔構造層塗工液1.5mlを、回転数100rpmで3秒間、500rpmで5秒間、1000rpmで15秒間の条件で、上記プラズマ処理されたソーダライムガラス上(□100mm)にスピンコーター(K359D-1 SPINNER:KYOWARIEN社製)を用いてスピンコートした。
 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。
 スピンコートしたソーダライムガラスを平面に静置して2分間風乾し、150℃のドライオーブン内で1時間乾燥した後、ドライオーブン内に放置し室温まで冷却した。
 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ソーダライムガラス基材上に多孔構造層Aを形成した。多孔構造層AのSEM像を図2に示す。
[多孔構造層Bの作製]
 スクリュー管Aに、純水0.92g、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を入れる他は多孔構造層Aと同様にして多孔構造層Bを作製した。多孔構造層BのSEM像を図3に示す。
[多孔構造層Cの作製]
 スクリュー管Aに、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を入れる他は多孔構造層Aと同様にして多孔構造層Cを作製した。多孔構造層CのSEM像を図4に示す。
[多孔構造層Dの作製]
 スクリュー管Aに、純水0.56g、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1.0gを入れる他は多孔構造層Aと同様にして多孔構造層Cを作製した。多孔構造層DのSEM像を図5に示す。
[シリカ層の作製]
 スクリュー管Aに、純水0.94g、イソプロピルアルコール0.78g、硫酸0.3gを入れる他は多孔構造層Aと同様にしてシリカ層を作製した。
[多孔構造層Eの作製]
 スクリュー管Aに、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を入れ、スクリュー管Bに、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を入れる他は多孔構造層Aと同様にして多孔構造層塗工液を得た。
 プラズマ発生装置を用いて1cm/秒の速さでプラズマ処理したソーダライムガラスに、上記多孔構造層塗工液1.5mlを、回転数100rpmで3秒間、500rpmで5秒間、1000rpmで15秒間の条件で、上記プラズマ処理されたソーダライムガラス上(□100mm)にスピンコーター(K359D-1 SPINNER:KYOWARIEN社製)を用いてスピンコートした。
 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。
 スピンコートしたソーダライムガラスを150℃のドライオーブン内で1時間乾燥した後、ドライオーブン内に放置し室温まで冷却した。
 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ソーダライムガラス基材上に多孔構造層Eを形成した。多孔構造層EのSEM像を図6に示す。
[実施例1]
 上記多孔構造層Aを、炭化水素系改質剤(KBM-3103C:信越シリコーン社製)0.37g、0.1%硝酸0.14g、純水0.26g 及びイソプロピルアルコール50gを60℃の温度で2時間還流させて上記多孔構造層Aの表面及び細孔内を改質した。
 表面改質した多孔構造層Aを150℃のドライオーブン内で1時間乾燥し、ドライオーブン内に放置し室温まで冷却した後、トルエンに入れ、超音波洗浄装置(爆洗W-113MK-II:ヤマト科学社製)の爆洗モード(24kHzと31kHzとを重畳)で5分間超音波洗浄した。
 また、平滑基材を上記炭化水素系改質剤で改質したときの表面自由エネルギーは23mJ/mであった。
 洗浄した多孔構造層Aに、不揮発性液体(ジメチルポリシロキサン:KF-96:信越シリコーン社製、粘度100mm/sec、表面自由エネルギー23mJ/m)0.006gを塗布し、1時間静置して多孔構造層Aに不揮発性液体を含浸させて防汚構造体を作製した。
[実施例2]
 上記多孔構造層Bを用いる他は、実施例1と同様にして防汚構造体を作製した。
[実施例3]
 上記多孔構造層Cを用いる他は、実施例1と同様にして防汚構造体を作製した。
[実施例4]
 上記多孔構造層Dを用いる他は、実施例1と同様にして防汚構造体を作製した。
[実施例5]
 上記多孔構造層Aを、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多孔構造層Aの表面及び細孔内を改質した。
 表面改質した多孔構造層Aを150℃のドライオーブン内で1時間乾燥し、ドライオーブン内に放置し室温まで冷却した後、フッ素系溶剤(Novec7100:3M社製)に入れ、超音波洗浄装置(爆洗W-113MK-II:ヤマト科学社製)の爆洗モード(24kHzと31kHzとを重畳)で5分間超音波洗浄した。
 また、平滑基材を上記フッ素系改質剤で改質したときの表面自由エネルギーは11mJ/mであった。
 表面改質した表面改質した多孔構造層Aに、不揮発性液体(Krytox GPL103:デュポン社製、粘度80mm/sec、表面自由エネルギー:17mJ/m)0.011gを塗布し、1時間静置して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。
[実施例6]
 上記多孔構造層Bを用いる他は、実施例5と同様にして防汚構造体を作製した。
[実施例7]
 上記多孔構造層Cを用いる他は、実施例5と同様にして防汚構造体を作製した。
[比較例1]
 プラズマ発生装置を用いて1cm/秒の速さでプラズマ処理したソーダライムガラスを、炭化水素系改質剤(KBM-3063:信越シリコーン社製)0.37g、0.1%硝酸0.14g、純水0.26g 及びイソプロピルアルコール50gを60℃の温度で1時間還流させて上記ソーダライムガラスの表面を改質した。
 表面改質したソーダライムガラスを150℃のドライオーブン内で1時間乾燥し、ドライオーブン内に放置し室温まで冷却した後、トルエンに入れ、超音波洗浄装置(爆洗W-113MK-II:ヤマト科学社製)の爆洗モード(24kHzと31kHzとを重畳)で5分間超音波洗浄した。
 洗浄したソーダライムガラスに、不揮発性液体(ジメチルポリシロキサン:KF-96:信越シリコーン社製)0.006gを塗布し、1時間静置して不揮発性液体を含浸させて防汚構造体を作製した。
[比較例2]
 上記シリカ層を用いる他は、実施例1と同様にして防汚構造体を作製した。
[比較例3]
 上記多孔構造層Eを用いる他は、実施例1と同様にして防汚構造体を作製した。
[比較例4]
 プラズマ発生装置を用いて1cm/秒の速さでプラズマ処理したソーダライムガラスに対して、フッ素系撥水処理剤(オプツールDSX)が10nmの膜厚になるよう真空蒸着を行った。さらに、フッ素系溶剤(Novec7100:3M社製)に入れ、超音波洗浄装置(爆洗W-113MK-II:ヤマト科学社製)の爆洗モード(24kHzと31kHzとを重畳)で5分間超音波洗浄した。
 表面改質した表面改質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時間静置して不揮発性液体を保持させて防汚構造体を作製した。
[比較例5]
 上記多孔構造層Eを用いる他は、実施例5と同様にして防汚構造体を作製した。
 上記実施例1~7、比較例1~5の防汚構造体の構成を表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 多孔構造層Eを用いた比較例3、5は、孔として成り立っていなかったため、計測不能であった。
<性能評価>
 上記実施例1~7、比較例1~5の防汚構造体の耐熱性と耐摩耗性を下記の水滴滑落性試験により評価した。評価結果を表2に示す。
[水滴滑落性試験]
 図7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
[耐熱性評価]
 上記各防汚構造体に対して、90°で4時間保持のサイクルを4サイクル繰り返した後に、上記水滴滑落性試験を行った。
[耐摩耗性評価]
 上記各防汚構造体に対して、布(トレシー:東レ社製)を500往復摺動させた後に、上記水滴滑落性試験を行った。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
  1  防汚構造体
  2  不揮発性液体
  3  多孔質層
  31 細孔
  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 (11)

  1.  多孔構造層を備えた基材に不揮発性液体を含浸させた防汚構造体であって、
     上記多孔構造層の単位面積当たりの細孔数と細孔の平均開孔径との関係が、以下の式(1)を満たすことを特徴とする防汚構造体。
     平均開孔径(nm)×細孔数/100(nm) > 0.6nm-1 ・・・式(1)
  2.  上記多孔構造層の単位面積当たりの細孔数と細孔の平均開孔径との関係が、以下の式(2)を満たすことを特徴とする請求項1に記載の防汚構造体。
     平均開孔径(nm)×細孔数/100(nm) > 0.75nm-1 ・・・式(2)
  3.  上記多孔構造層の細孔率が、4%~60%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。
  4.  上記多孔構造層の細孔率が、4%~45%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。
  5.  上記多孔構造層の細孔率が、30%~45%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。
  6.  上記多孔構造層の表面及び細孔の内表面が、炭化水素系の官能基を持つアルコキシオリゴマーで修飾されてい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。
  7.  上記不揮発性液体が、主鎖中にジメチルシリコーンを含む分子構造であることを特徴とする請求項6に記載の防汚構造体。
  8.  上記多孔構造層の表面及び細孔の内表面が、フッ素系の官能基を持つアルコキシオリゴマーで修飾されてい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。
  9.  上記不揮発性液体が、主鎖中にパーフルオロエーテルを含む分子構造であることを特徴とする請求項8に記載の防汚構造体。
  10.  上記多孔構造層が、3次元方向にランダムに配列した略球形の空隙が互いに連通して細孔を形成してい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。
  11.  上記多孔構造層と不揮発性液体との表面自由エネルギーの差が10mJ/m以下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。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023032926A1 (ja) * 2021-08-30 2023-03-09 国立大学法人北海道大学 積層体、及び積層体の製造方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005112911A (ja) * 2003-10-03 2005-04-28 Matsushita Electric Works Ltd 防曇防汚性材料及びその製造方法
WO2008120505A1 (ja) 2007-03-29 2008-10-09 Konica Minolta Holdings, Inc. 撥水性物品と建築用窓ガラス及び車両用窓ガラス
WO2009066630A1 (ja) * 2007-11-19 2009-05-28 Konica Minolta Holdings, Inc. 撥水または防汚性物品、それを用いて構成された建築用窓ガラス、車両用窓ガラス、ディスプレイ部材、光学部品
JP2015063061A (ja) * 2013-09-25 2015-04-09 日産自動車株式会社 防汚体及びその製造方法
JP2015066849A (ja) * 2013-09-30 2015-04-13 日産自動車株式会社 防汚体及びその製造方法
WO2015155830A1 (ja) * 2014-04-08 2015-10-15 日産自動車株式会社 高耐久性防汚構造体及びこれを用いた自動車部品
JP2017001363A (ja) * 2015-06-16 2017-01-05 日産自動車株式会社 防汚構造体及びその製造方法
WO2017013810A1 (ja) * 2015-07-17 2017-01-26 日産自動車株式会社 防汚構造体及びその製造方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100391062B1 (ko) * 2000-03-17 2003-09-17 가부시기가이샤 이낙스 친수성의 미세다공 오염방지층을 가진 구조체 및 그 구조체를 제조하는 방법
DE102005020168A1 (de) * 2005-04-28 2006-11-02 Schott Ag Entspiegelungsschicht und Verfahren zu deren Aufbringung
JP2008008997A (ja) * 2006-06-27 2008-01-17 Bridgestone Kbg Co Ltd 複合吸音構造体
JP2014079920A (ja) * 2012-10-15 2014-05-08 Asahi Glass Co Ltd 物品およびその製造方法
US20140314991A1 (en) * 2013-03-15 2014-10-23 LiquiGlide Inc. Methods and articles for liquid-impregnated surfaces for the inhibition of vapor or gas nucleation
US20150179321A1 (en) * 2013-12-20 2015-06-25 Massachusetts Institute Of Technology Controlled liquid/solid mobility using external fields on lubricant-impregnated surfaces
US20150273518A1 (en) * 2014-03-25 2015-10-01 Liquiglide, Inc. Spray Processes and Methods for Forming Liquid-Impregnated Surfaces
WO2015145703A1 (ja) * 2014-03-27 2015-10-01 日産自動車株式会社 防汚性表面構造体及び自動車部品

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005112911A (ja) * 2003-10-03 2005-04-28 Matsushita Electric Works Ltd 防曇防汚性材料及びその製造方法
WO2008120505A1 (ja) 2007-03-29 2008-10-09 Konica Minolta Holdings, Inc. 撥水性物品と建築用窓ガラス及び車両用窓ガラス
WO2009066630A1 (ja) * 2007-11-19 2009-05-28 Konica Minolta Holdings, Inc. 撥水または防汚性物品、それを用いて構成された建築用窓ガラス、車両用窓ガラス、ディスプレイ部材、光学部品
JP2015063061A (ja) * 2013-09-25 2015-04-09 日産自動車株式会社 防汚体及びその製造方法
JP2015066849A (ja) * 2013-09-30 2015-04-13 日産自動車株式会社 防汚体及びその製造方法
WO2015155830A1 (ja) * 2014-04-08 2015-10-15 日産自動車株式会社 高耐久性防汚構造体及びこれを用いた自動車部品
JP2017001363A (ja) * 2015-06-16 2017-01-05 日産自動車株式会社 防汚構造体及びその製造方法
WO2017013810A1 (ja) * 2015-07-17 2017-01-26 日産自動車株式会社 防汚構造体及びその製造方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3670174A4 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023032926A1 (ja) * 2021-08-30 2023-03-09 国立大学法人北海道大学 積層体、及び積層体の製造方法

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