WO2022260145A1 - 防曇膜付きガラス物品及び防曇膜形成用塗布液 - Google Patents

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WO2022260145A1
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water
glass
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和晃 大家
清美 林
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日本板硝子株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a glass article with an antifogging film and a coating liquid for forming an antifogging film.
  • Glass substrates are required to have various properties. For example, anti-fogging properties are required for glass substrates. In order to obtain an anti-fogging glass substrate, techniques for forming an anti-fogging film on the surface of the glass substrate have been investigated.
  • Patent Document 1 describes a windshield in which a water-absorbing material suitable for preventing condensation of water vapor in the optical path space is arranged.
  • this windshield for example, it is described that the water-absorbing film disposed on the glass has excellent water-absorbing properties in a high-humidity region.
  • an object of the present invention is to provide a novel glass article with an anti-fogging film.
  • the present invention comprising a glass substrate and an anti-fog coating on the surface of the glass substrate; It was immersed in water at 25°C for 24 hours and then removed from the water, and the antifogging film was exposed for 30 seconds to water vapor generated from water at 90°C to 100°C which was placed vertically downward from the antifogging film at a distance of 60 mm.
  • Can read information of QR code having a size of 40 mm square
  • a glass article with an anti-fog coating Provided is a glass article with an anti-fog coating.
  • the QR code encodes the character string "Rank: B” as the information according to the Japanese Industrial Standard (JIS) X 0510: 2018, with a symbol size of 21 ⁇ 21 modules and a level H error correction specification. It is a two-dimensional code.
  • the present invention provides comprising a glass substrate and an anti-fog coating on the surface of the glass substrate;
  • the anti-fogging film contains a water-absorbing polymer, It is immersed in water at 25° C. for 24 hours and then removed from the water, and the anti-fogging film is exposed for 30 seconds to water vapor generated from water at 90° C. to 100° C. placed at a distance of 60 mm vertically downward from the anti-fogging film.
  • a transparent continuous film is formed on the surface of the antifogging film exposed to the water vapor when the test is performed.
  • a glass article with an anti-fog coating is provided.
  • the present invention provides comprising a glass substrate and an anti-fog coating on the surface of the glass substrate;
  • the anti-fogging film comprises at least one selected from the group consisting of a silane coupling agent and a crosslinked structure derived from the silane coupling agent, a water-absorbing polymer, a polyether-modified siloxane, and a diol having 2 to 8 carbon atoms.
  • a glass article with an anti-fog coating is provided.
  • the present invention provides A silane coupling agent, a water-absorbing polymer, a polyether-modified siloxane, and a diol having 2 to 8 carbon atoms, A coating liquid for forming an antifogging film is provided.
  • a novel glass article with an anti-fogging film is provided.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing another example of the glass article with an antifogging film according to the present embodiment.
  • It is a schematic diagram for demonstrating the outline
  • It is another schematic diagram for demonstrating the outline
  • It is an example of a QR code (size 10 mm ⁇ 10 mm, recorded information “Rank: SSS”) used for high-temperature steam evaluation.
  • a QR code size 15 mm ⁇ 15 mm, recorded information “Rank: SS” used for high-temperature steam evaluation.
  • QR code size 20 mm ⁇ 20 mm, recorded information “Rank: S” used for high-temperature steam evaluation. It is an example of a QR code (size 30 mm ⁇ 30 mm, recorded information “Rank: A”) used for high-temperature steam evaluation. It is an example of a QR code (size 40 mm ⁇ 40 mm, recorded information “Rank: B”) used for high-temperature steam evaluation.
  • the term "main component” means the component with the highest content.
  • the “principal surface” of a plate-like article means two surfaces facing opposite sides separated by a predetermined distance called thickness.
  • anti-fogging films are often blended with water-absorbing polymers. As the content of the water-absorbing polymer increases, the antifogging property of the film can be expected to improve. On the other hand, as the water-absorbing polymer content increases, the abrasion resistance of the membrane usually decreases. For this reason, as disclosed in Patent Document 1, an inorganic component, typically a silica component such as colloidal silica, is often added to the antifogging film to compensate for the decrease in abrasion resistance. In contrast, anti-fogging films are not required to have a high level of abrasion resistance, but may be required to have other properties.
  • an inorganic component typically a silica component such as colloidal silica
  • the anti-fogging film even when the anti-fogging film is exposed to harsh environments for a long period of time, it is sometimes required that the anti-fogging property can be maintained.
  • the glass article with an anti-fogging film according to the present embodiment was obtained by further studies from this point of view.
  • the anti-fogging film does not scatter light at a high level even when exposed to harsh environments It can exhibit the function of allowing it to pass through.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a glass article with an anti-fogging film according to this embodiment.
  • a glass article 1 with an antifogging film includes a plate-like glass substrate 10 , that is, a glass substrate, and an antifogging film 11 formed on the surface of the glass substrate 10 .
  • the anti-fogging film 11 is formed on at least part of the surface of the glass substrate 10 , for example, the main surface of the glass substrate 10 .
  • the antifogging film 11 may be formed on both main surfaces 10a and 10b of the plate-like glass substrate 10, but as shown in FIG. 1, it is formed only on one main surface 10a. may
  • the shape and material of the glass substrate 10 are not particularly limited.
  • the glass substrate 10 is, for example, a glass plate.
  • the glass composition constituting the glass plate is not particularly limited, and may be soda-lime glass, aluminosilicate glass, borosilicate glass, alkali-free glass, or multicomponent glass called C glass, E glass, or the like.
  • the multicomponent glass contains SiO2 as a main component, and a group consisting of components other than SiO2 , such as B2O3 , Al2O3 , MgO, CaO, Li2O, Na2O , and K2O . It further contains at least one oxide selected from the above.
  • the glass plate may be made of silica glass.
  • the glass plate may be float glass.
  • Float glass is formed by a so-called float method. Since float glass is formed in a float bath with one main surface in contact with molten tin, tin diffuses to the main surface. Thus, float glass has a tin-diffused surface layer on one major surface, called the bottom surface, and this surface layer is absent on the other major surface, called the top surface. Stated from another point of view, in float glass, the concentration of tin on one major surface is higher than the concentration of tin on the other major surface.
  • the glass plate may be formed by a manufacturing method other than the float method, such as an overflow down-draw method.
  • the major surface 10a may be the top surface, but is preferably the bottom surface. Since the bottom surface has more hydroxyl groups than the top surface, it is suitable as a surface for forming an antifogging film with excellent water resistance.
  • the thickness of the glass plate is, for example, 0.5 to 7.0 mm, and may be 0.5 to 5.0 mm.
  • the thickness of the glass plate which is non-tempered glass, is preferably 3.5 mm or more. However, in the case of tempered glass, if the thickness is 1.8 mm or more, the glass plate can have sufficient impact resistance.
  • the tempered glass may be air-cooled tempered glass or chemically tempered glass.
  • the glass substrate 10 may be in the shape of a flat plate whose main surface is flat.
  • the main surface of the glass substrate may be curved.
  • the glass substrate may be obtained by bending a flat glass substrate.
  • the glass substrate may be a molded body having a curved surface that is directly molded from a molten material without passing through a flat glass substrate. An example of such a compact is shown in FIG.
  • the main surfaces of the glass substrate 20 shown in FIG. 2 are both curved surfaces, one main surface 20a being concave and the other main surface 20b being convex.
  • An anti-fogging film 21 is formed on the main surface 20a, which is a concave surface.
  • An anti-fogging film may be formed on the main surface 20b, which is a convex surface.
  • a base film may be formed on the main surface of the glass substrate.
  • the base film is interposed between the surface of the glass base material and the anti-fogging film.
  • the base film is not particularly limited, but may be, for example, a barrier film that prevents elution of alkali metals from glass.
  • the barrier film is composed of, for example, a silica film.
  • a film other than the anti-fogging film may be formed on the other main surface.
  • films include antireflection films, water-repellent films, hydrophilic films, colored films, and the like.
  • the film thickness of the antifogging films 11 and 21 is not limited to a specific value, and is 0.1 to 10 ⁇ m, preferably 0.5 to 5.0 ⁇ m, particularly preferably 0.8 to 2.0 ⁇ m.
  • the antifogging films 11 and 21 contain, for example, a silane coupling agent and/or a crosslinked structure derived from the silane coupling agent, a water-absorbing polymer, a polyether-modified siloxane, and a diol having 2 to 8 carbon atoms. .
  • a silane coupling agent and/or a crosslinked structure derived from the silane coupling agent a water-absorbing polymer, a polyether-modified siloxane, and a diol having 2 to 8 carbon atoms. .
  • At least one selected from the group consisting of urethane resins, epoxy resins, acrylic resins, polyvinyl acetal resins, and polyvinyl alcohol resins can be exemplified as the water absorbing polymer.
  • Urethane resins include polyurethane resins composed of polyisocyanate and polyol.
  • Polyols include acrylic polyols and polyoxyalkylene-based polyols.
  • epoxy-based resins include glycidyl ether-based epoxy resins, glycidyl ester-based epoxy resins, glycidylamine-based epoxy resins, and cycloaliphatic epoxy resins.
  • Preferred epoxy resins are cycloaliphatic epoxy resins.
  • a polyvinyl acetal resin hereinafter simply referred to as "polyvinyl acetal", which is a preferred water-absorbing polymer, will be described below.
  • Polyvinyl acetal can be obtained by condensation reaction of polyvinyl alcohol with aldehyde to acetalize it.
  • Acetalization of polyvinyl alcohol may be carried out using a known method such as a precipitation method using an aqueous medium in the presence of an acid catalyst, or a dissolution method using a solvent such as alcohol.
  • Acetalization can also be carried out in parallel with the saponification of polyvinyl acetate.
  • the degree of acetalization is preferably 2 to 40 mol %, more preferably 3 to 30 mol %, especially 5 to 20 mol %, and in some cases 5 to 15 mol %.
  • the degree of acetalization can be measured, for example, by 13 C nuclear magnetic resonance spectroscopy.
  • a polyvinyl acetal having a degree of acetalization within the above range is suitable for forming an anti-fogging film having good water absorption and water resistance.
  • the average degree of polymerization of polyvinyl alcohol is preferably 200-4500, more preferably 500-4500.
  • a high average degree of polymerization is advantageous for forming an anti-fogging film with good water absorption and water resistance, but if the average degree of polymerization is too high, the viscosity of the solution becomes too high, which may interfere with the formation of the film.
  • the degree of saponification of polyvinyl alcohol is preferably 75 to 99.8 mol %.
  • Aldehydes that are condensed with polyvinyl alcohol include aliphatic aldehydes such as formaldehyde, acetaldehyde, butyraldehyde, hexylcarbaldehyde, octylcarbaldehyde, and decylcarbaldehyde.
  • benzaldehyde 2-methylbenzaldehyde, 3-methylbenzaldehyde, 4-methylbenzaldehyde, other alkyl group-substituted benzaldehyde; chlorobenzaldehyde, other halogen atom-substituted benzaldehyde; hydroxyl group, alkoxy group, amino group, alkyl such as cyano group
  • Aromatic aldehydes such as substituted benzaldehyde in which a hydrogen atom is substituted by a functional group other than the group; condensed aromatic ring aldehydes such as naphthaldehyde and anthraldehyde.
  • Aromatic aldehydes with strong hydrophobicity are advantageous in forming a water-absorbing film with a low degree of acetalization and excellent water resistance.
  • the use of an aromatic aldehyde is also advantageous in forming a highly water-absorbing film while leaving many hydroxyl groups.
  • the polyvinyl acetal preferably contains an acetal structure derived from aromatic aldehydes, especially benzaldehyde.
  • the content of the water-absorbing polymer in the antifogging film is, for example, 45-95% by mass, preferably 55-85% by mass, more preferably 65-80% by mass.
  • the water-absorbing polymer may be the main component of the anti-fogging film.
  • the polyether-modified siloxane is a compound having at least one polyether chain selected from molecular chains bonded to the ends of the main chain of siloxane and molecular chains bonded as side chains of the main chain of siloxane.
  • Siloxane is a compound having a siloxane bond (Si--O--Si) as a skeleton.
  • Constituent units of the polyether chain are not particularly limited, but are, for example, ethylene oxide and propylene oxide.
  • strand may contain only 1 type as a structural unit, and may contain 2 or more types.
  • the polyether-modified siloxane may be polyether-modified silicone.
  • Silicone is a polymer having a siloxane bond (Si--O--Si) as a skeleton.
  • Examples of polyether-modified silicones are BYK-345, BYK-347, BYK-349 from BYK-Chemie, and TSF-4440 from Momentive.
  • the content of polyether-modified siloxane in the antifogging film is, for example, 2 to 30% by mass, preferably 5 to 25% by mass, more preferably 8 to 20% by mass.
  • Diols having 2 to 8 carbon atoms are for example selected from the group consisting of ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, butanediol, pentanediol and hexanediol. may include at least one
  • the diol may be a diol having 2 to 6 carbon atoms.
  • Preferred diols include at least one selected from the group consisting of butanediol, propylene glycol, and dipropylene glycol.
  • the antifogging film may contain propylene glycol and/or dipropylene glycol as particularly preferred diols.
  • the content of the diol having 2 to 8 carbon atoms in the antifogging film is, for example, 0.01 to 30% by mass, preferably 0.05 to 20% by mass, more preferably 0.1 to 10% by mass.
  • a silane coupling agent can be exemplified by a silicon compound having a hydrolyzable group represented by the following formula (I).
  • the silicon compound having a hydrolyzable group represented by formula (I) may be used alone or in combination of two or more.
  • n represents an integer of 1-3.
  • X is a hydrolyzable group or a halogen atom.
  • hydrolyzable groups include at least one selected from alkoxyl groups, acetoxy groups, alkenyloxy groups and amino groups.
  • Preferred alkoxyl groups include alkoxyl groups having 1 to 4 carbon atoms (methoxy, ethoxy, propoxy, butoxy). Chlorine can be exemplified as a preferable halogen atom.
  • Y is an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms.
  • Preferred alkyl groups are methyl and ethyl groups.
  • L is a hydrocarbon group.
  • a hydrocarbon group is preferably an alkylene group.
  • the number of carbon atoms in the hydrocarbon group is, for example, 1-10, preferably 1-6, more preferably 1-3.
  • Preferred examples of hydrocarbon groups are methylene, ethylene, n-propylene, isopropylene, vinylene and propenylene groups.
  • R is a substituent or a hydrocarbon group which may have a substituent.
  • the number of carbon atoms in this hydrocarbon group is not particularly limited, and is, for example, 4 to 12, but may be 3 or less.
  • a substituent may be a reactive functional group.
  • the reactive functional group is, for example, at least one selected from the group consisting of an epoxy group, an amino group, a mercapto group, an isocyanate group, an acrylic group, and a methacrylic group, preferably selected from the group consisting of an epoxy group and an amino group.
  • Epoxy groups may be included as part of the glycidyl ether group.
  • a silane coupling agent having an epoxy group may be described as "epoxysilane".
  • the amino group may be a primary amino group, a secondary amino group or a tertiary amino group, preferably a primary amino group and a secondary amino group.
  • a silane coupling agent having an amino group is sometimes referred to as "aminosilane
  • silicon alkoxides Compounds in which X in formula (I) is an alkoxyl group are called silicon alkoxides.
  • n is 2 or 3. That is, the silane coupling agent is preferably a bifunctional silicon alkoxide having a reactive functional group represented by RL-SiY 1 X 2 in formula (I) or RL- It is a trifunctional silicon alkoxide having a reactive functional group represented by SiX3 .
  • bifunctional silicon alkoxides having reactive functional groups are glycidoxyalkylalkyldialkoxysilanes and aminoalkylalkyldialkoxysilanes.
  • glycidoxyalkylalkyldialkoxysilanes are 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane and 3-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane.
  • aminoalkylalkyldialkoxysilanes are N-2-(aminoethyl)-3-aminopropylmethyldimethoxysilane and N-2-(aminoethyl)-3-aminopropylethyldiethoxysilane.
  • trifunctional silicon alkoxides having reactive functional groups are glycidoxyalkyltrialkoxysilane and aminoalkyltrialkoxysilane.
  • glycidoxyalkyltrialkoxysilanes are 2-(3,4-epoxycyclohexyl)ethyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane (GPTMS), and 3-glycidoxypropyltriethoxysilane. be.
  • aminoalkyltrialkoxysilanes are 3-aminopropyltrimethoxysilane (APTMS), 3-aminopropyltriethoxysilane (APTES), 3-triethoxysilyl-N-(1,3-dimethyl-butylidene)propylamine , 3-(N-phenyl)aminopropyltrimethoxysilane, N-(vinylbenzyl)-2-aminoethyl-3-aminopropyltrimethoxysilane hydrochloride, N-2-(aminoethyl)-3-aminopropyl trimethoxysilane, and N-2-(aminoethyl)-3-aminopropyltriethoxysilane.
  • APIMS 3-aminopropyltrimethoxysilane
  • APTES 3-aminopropyltriethoxysilane
  • APTES 3-triethoxysilyl-N-(1,
  • silane coupling agent only at least one selected from the group consisting of a bifunctional silicon alkoxide having a reactive functional group and a trifunctional silicon alkoxide having a reactive functional group may be used, Multiple types may be used.
  • a trifunctional silicon alkoxide having a reactive functional group can preferably be used as the silane coupling agent.
  • the trifunctional silicon alkoxide having a reactive functional group at least one selected from the group consisting of glycidoxyalkyltrialkoxysilane and aminoalkyltrialkoxysilane may be used alone, or a plurality of types may be used. good.
  • trifunctional silicon alkoxides having reactive functional groups 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane (GPTMS) and 3-aminopropyltriethoxysilane (APTES) can preferably be used.
  • At least part of the silane coupling agent reacts with other components in the antifogging film to form a crosslinked structure.
  • Other components include organic components such as water-absorbing polymers, and hydroxyl groups on the substrate surface.
  • a particularly preferable combination of silane coupling agents is the combined use of an epoxy group-containing silane coupling agent (epoxysilane) and an amino group-containing silane coupling agent (aminosilane).
  • Epoxysilane and aminosilane may be added in a weight ratio of, for example, 1:3 to 3:1, particularly 1:2 to 2:1.
  • the content of the silane coupling agent in the antifogging film is, for example, 2 to 35% by mass, preferably 5 to 30% by mass, more preferably 8 to 25% by mass.
  • the anti-fogging film may appropriately contain ultraviolet absorbers, infrared absorbers, leveling agents (surface conditioners), light stabilizers, etc., in addition to the components described above. However, these components are desirably added in an amount of 20% by mass or less, more preferably 10% by mass or less, and particularly 5% by mass or less of the antifogging film. Colloidal silica and other silica fine particles may or may not be contained in the antifogging film.
  • the content of silica fine particles in the antifogging film may be, for example, 10 to 60% by mass, but may be limited to less than 5% by mass, further less than 3% by mass, and particularly less than 1% by mass.
  • the content of oxide fine particles including silica fine particles may also be at the same level as described above for silica fine particles.
  • the antifogging film may or may not contain oxide fine particles typified by silica fine particles. However, even if it does not contain silica fine particles, the anti-fogging film may contain siloxane components contained in polyether-modified siloxane, silane coupling agents, and the like.
  • the antifogging film according to the present embodiment exerts a function of transmitting transmitted light at a high level without scattering even after being placed in a harsh environment for the antifogging film, for example, in contact with water for a long period of time. sell.
  • the anti-fogging film desirably has transparency, water absorbency, water resistance, and hydrophilicity.
  • An anti-fogging film with insufficient water resistance may elute its components when in contact with water for a long period of time.
  • the anti-fogging film is hydrophilic enough to retain surplus water as a continuous film on its surface when the water absorption by itself reaches a saturated state, transmitted light will not be excessively scattered. permeable.
  • the glass article with an anti-fogging film according to this embodiment can transmit transmitted light without excessive scattering.
  • the anti-fogging coated glass article may have a haze ratio of, for example, 5% or less, even 3% or less, particularly 1% or less, and in some cases 0.4% or less.
  • the haze ratio is specified in JIS K 7136:2018.
  • both water resistance and hydrophilicity can be achieved. These properties can be evaluated by a method called hot steam evaluation, which is described in detail in the Examples section.
  • hot steam evaluation which is described in detail in the Examples section.
  • high-temperature and excessive water vapor is supplied to the anti-fogging film with the anti-fogging film facing vertically downward.
  • a transparent continuous film of water is formed on the surface of the anti-fogging film, which is hydrophilic and excellent in water resistance, in the portion directly exposed to water vapor.
  • Whether or not it is a "transparent continuous film” can be determined by visually confirming that continuity as a film is ensured and that the film is not clouded. Cloudiness of the film can be caused by whitening of the film due to insufficient water resistance or condensation on the film surface due to insufficient anti-fogging properties.
  • On the surface of the film lacking hydrophilicity water is not retained as a continuous film, but is dispersed and deposited as water droplets. A film with insufficient water resistance is observed to be whitened by contact with high-temperature steam, and elution of film components and film defects may occur. Hydrophilicity of a surface is generally evaluated by the contact angle of water.
  • the transparent continuous film may cover 80% or more, or even 90% or more of the surface of the antifogging film exposed to water vapor.
  • the glass article with an antifogging film according to the present embodiment preferably has a QR code "A” having a size of 30 mm square, more preferably a QR code "A” having a size of 20 mm square, even after being immersed in water at room temperature for 24 hours.
  • the coating liquid for forming an antifogging film contains a silane coupling agent, a water-absorbing polymer, a polyether-modified siloxane, and a diol having 2 to 8 carbon atoms.
  • a silane coupling agent for example, the compounds described above can be used.
  • the content of each component in the coating solution for forming an antifogging film may be appropriately adjusted so that the content of each component in the antifogging film falls within the above-described range.
  • the coating liquid for forming an antifogging film may contain other components. Examples of other ingredients are water and alcohols.
  • the anti-fogging film is formed by applying a coating liquid for forming the anti-fogging film (coating liquid for forming an anti-fogging film) to the surface of the glass substrate, and heating the glass substrate on which the coating film is formed with the coating liquid. , can be deposited.
  • a coating liquid for forming the anti-fogging film coating liquid for forming an anti-fogging film
  • Conventionally known materials and methods may be used for the solvent used for preparing the coating liquid and the coating method for the coating liquid. Examples of application methods are spin coating, roll coating, spray coating, dip coating, flow coating, screen printing and brush coating.
  • the coating may optionally be dried prior to heating.
  • the heating temperature of the glass substrate on which the coating film is formed is not particularly limited, but is, for example, 100 to 180° C., and the heating time is, for example, 5.0 minutes to 1.0 hour.
  • FIG. 3A a glass article with an anti-fogging film is placed above a stainless steel heat-retaining cup 80 holding boiled water 70 so that the surface on which the anti-fogging film 11 is formed faces the heat-retaining cup 80 side. 1 was held horizontally. The temperature of water 70 was maintained at 90-100° C. while supplying steam. A distance D 1 between the antifogging film 11 and the water surface was set to 60 mm. The internal space of the heat-retaining cup 80 is cylindrical with an opening having a diameter of 64 mm, and the volume of the water 70 is about 130 cc.
  • the antifogging film-attached glass article 1 was held on the heat-retaining cup 80 for 30 seconds, and high-temperature steam was supplied to the antifogging film 11 .
  • the heat retaining cup 80 was removed and replaced with a mount 95 on which a predetermined QR code 90 was printed.
  • the distance D 2 between the antifogging film 11 and the mount 95 was set to 110 mm.
  • the QR code 90 was photographed with the camera 100 from above through the glass article 1 with the antifogging film, and it was confirmed whether the information possessed by the QR code 90 could be read.
  • the distance D3 between the glass substrate 10 and the lens 101 of the camera 100 was set to 80 mm. It took less than 30 seconds from the removal of the heat retaining cup 80, that is, the stop of the supply of the high-temperature steam to the photographing of the QR code.
  • QR code SSS 10 mm x 10 mm
  • information "Rank: SSS” Fig. 4A
  • QR code "SS” 15 mm x 15 mm
  • information "Rank: SS” Fig. 4B
  • QR code "S” 20 mm x 20 mm
  • information "Rank: S” Fig. 4C
  • information "Rank: A” Fig. 4D
  • the QR code "SSS” described in FIG. 4A is based on JIS X 0510:2018, and the above character string is encoded as information according to the symbol size of 25 ⁇ 25 modules and the specification of error correction of level H.
  • the QR code "SS” to QR code “B” described in FIGS. 4B to 4E conform to JIS X 0510:2018, and according to the specification of the symbol size of the 21 ⁇ 21 module and the error correction of level H, each of the above characters as information Encoded columns.
  • Each character string is composed of half-width characters (1-byte code) instead of full-width characters.
  • the camera used was Sony's smartphone "Xperia XZ2" (model name: SO-03K, OS: Android (registered trademark) (ver.10)).
  • the QR code reading function of the LINE (registered trademark) application (ver.11.7.2) was used to read the QR code.
  • Example 1 (Preparation of coating liquid) Polyvinyl acetal resin-containing solution (“S-Lec KX-5” manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd., solid content 8% by mass, degree of acetalization 9 mol%, including acetal structure derived from benzaldehyde) 48.2% by mass, polyether-modified siloxane (“BYK-345” manufactured by BYK Chemie) 0.5% by mass, 3-aminopropyltriethoxysilane (APTES, “KBE-903” manufactured by Shin-Etsu Silicone Co., Ltd.) 1.0% by mass, 3-glycidoxypropyltrimethoxy Silane (GPTMS, "KBM-403” manufactured by Shin-Etsu Silicone Co., Ltd.) 0.7% by mass, propylene glycol 20.0% by mass, purified water 18.5% by mass, alcohol solvent ("Neoethanol P-7” manufactured by Daishin Chemical Co., Ltd.
  • a coating liquid was applied by spin coating (1500 rpm, 10 seconds) to the bottom surface of a float glass (size: 50 mm ⁇ 50 mm, thickness: 1.1 mm) preliminarily washed with alkali to form a coating film.
  • the float glass with the coating film formed thereon was heated at 100° C. for 30 minutes to obtain a glass article with an anti-fogging film.
  • Example 2 A glass article with an anti-fogging film was obtained in the same manner as in Example 1, except that the raw materials and amounts shown in Table 1 were used in the preparation of the coating liquid.
  • the amount of the alcohol solvent was increased by the decrease in the amount of the epoxysilane.
  • the amount of alcohol solvent was reduced by the amount of polyether-modified siloxane increased.
  • BYK-347, 349, and 3455 are polyether-modified silicones manufactured by BYK-Chemie
  • TSF-4440 is a polyether-modified silicone manufactured by Momentive Performance Materials.
  • Comparative Examples 1 to 10 A glass article with an anti-fogging film was obtained in the same manner as in Example 1, except that the raw materials and amounts shown in Table 2 were used in the preparation of the coating liquid.
  • "A-80" (Rapisol A-80) used in Comparative Example 10 is a product name manufactured by NOF Corporation.
  • the amount of the alcohol solvent was increased by the amount of the component that was not added.
  • the glass articles with an anti-fog film according to each example had a high-temperature steam evaluation of "SSS" to "S” after the water immersion test.
  • the antifogging films of the glass articles according to the examples when the supply of high-temperature water vapor was stopped, a continuous film of water having a uniform thickness was formed on the surface, and the film itself was whitened and fogged due to dew condensation. None of the above was observed, and the transparency of the glass article with the antifogging film was ensured.
  • the transparent continuous film evaluated as "SSS" to "S” is 90% or more of the surface of the antifogging film exposed to water vapor, more specifically, substantially all of the above surface. , was covered.
  • Comparative Examples 7 to 9 the antifogging film was eluted after the water immersion test.
  • Comparative Examples 1 to 6 and 10 when the supply of high-temperature steam was stopped, fogging due to dew condensation was observed, or large water droplets were dispersed and adhered to the surface of the antifogging film. Therefore, even the largest QR code could not be read in these comparative examples.
  • Glass articles with anti-fogging films according to the present invention include window glass for vehicles and buildings; glass for facades of buildings; mirrors for houses, housing equipment, vehicles and mobile phones; optical members such as lenses and optical filters; headlights of vehicles; liquid crystal displays with touch panels such as electronic blackboards; head-mounted displays used in VR (virtual reality) goggles and the like.

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Abstract

本発明は、ガラス基材と、その表面上の防曇膜と、を備え、防曇膜は、シランカップリング剤及びシランカップリング剤に由来する架橋構造からなる群より選択される少なくとも１つと、吸水性ポリマーと、ポリエーテル変性シロキサンと、炭素数２～８のジオールと、を含む、防曇膜付きガラス物品を提供する。

Description

防曇膜付きガラス物品及び防曇膜形成用塗布液
　本発明は、防曇膜付きガラス物品及び防曇膜形成用塗布液に関する。
　ガラス基材には、様々な特性を有することが求められる。ガラス基材に求められる特性として、例えば、防曇性がある。防曇性を有するガラス基材を得るために、ガラス基材の表面に防曇膜を形成する技術が検討されている。
　例えば、特許文献１には、光路空間内における水蒸気の凝結の防止に適した吸水性材料を配置したウインドシールドが記載されている。このウインドシールドでは、例えば、ガラスに配置された吸水性膜が高湿度域における吸水特性に優れていることが記載されている。
国際公開第２０１８／１１０４６５号
　ガラス基材が使用される場所、環境等の条件によって、ガラス基材に求められる防曇性は大きく異なる。そこで、本発明は、新規の防曇膜付きガラス物品を提供することを目的とする。
　以下、本明細書では、ＱＲコードが登録商標であることの記載は省略する。
　本発明は、
　ガラス基材と、前記ガラス基材の表面上の防曇膜と、を備え、
　２５℃の水に２４時間浸漬させて前記水から取り出し、前記防曇膜から鉛直方向下方に６０ｍｍ離間させて配置した９０℃～１００℃の水から発生する水蒸気に前記防曇膜を３０秒間曝し、前記防曇膜から前記方向下方に１１０ｍｍ離れて配置したＱＲコードの情報を前記防曇膜が形成された側とは反対側からカメラを使用して読み取ることができるかを判定する試験において、４０ｍｍ四方のサイズを有するＱＲコードの情報を読み取ることができる、
　防曇膜付きガラス物品、を提供する。
　ここで、前記ＱＲコードは、日本産業規格（ＪＩＳ）Ｘ　０５１０：２０１８に従って、２１×２１モジュールのシンボルサイズ及びレベルＨの誤り訂正の仕様により、前記情報として文字列「Rank:B」を符号化した二次元コードである。
　別の側面から、本発明は、
　ガラス基材と、前記ガラス基材の表面上の防曇膜と、を備え、
　前記防曇膜は、吸水性ポリマーを含み、
　２５℃の水に２４時間浸漬させて前記水から取り出し、前記防曇膜から鉛直方向下方に６０ｍｍ離間させて配置した９０℃～１００℃の水から発生する水蒸気に前記防曇膜を３０秒間曝す試験を実施したときに、前記水蒸気に曝された前記防曇膜の前記表面に透明な連続膜が形成される、
　防曇膜付きガラス物品、を提供する。
　また別の側面から、本発明は、
　ガラス基材と、前記ガラス基材の表面上の防曇膜と、を備え、
　前記防曇膜は、シランカップリング剤及びシランカップリング剤に由来する架橋構造からなる群より選択される少なくとも１つと、吸水性ポリマーと、ポリエーテル変性シロキサンと、炭素数２～８のジオールと、を含む、
　防曇膜付きガラス物品、を提供する。
　さらに別の側面から、本発明は、
　シランカップリング剤と、吸水性ポリマーと、ポリエーテル変性シロキサンと、炭素数２～８のジオールと、を含む、
　防曇膜形成用塗布液、を提供する。
　本発明によれば、新規の防曇膜付きガラス物品が提供される。
本実施形態に係る防曇膜付きガラス物品の一例を示す断面図である。 本実施形態に係る防曇膜付きガラス物品の別の一例を示す断面図である。 高温水蒸気評価の概要を説明するための模式図である。 高温水蒸気評価の概要を説明するための別の模式図である。 高温水蒸気評価に用いたＱＲコードの一例（サイズ１０ｍｍ×１０ｍｍ、記録情報「Rank:SSS」）である。 高温水蒸気評価に用いたＱＲコードの一例（サイズ１５ｍｍ×１５ｍｍ、記録情報「Rank:SS」）である。 高温水蒸気評価に用いたＱＲコードの一例（サイズ２０ｍｍ×２０ｍｍ、記録情報「Rank:S」）である。 高温水蒸気評価に用いたＱＲコードの一例（サイズ３０ｍｍ×３０ｍｍ、記録情報「Rank:A」）である。 高温水蒸気評価に用いたＱＲコードの一例（サイズ４０ｍｍ×４０ｍｍ、記録情報「Rank:B」）である。
　以下、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら説明するが、本発明は、以下の実施形態に限定されない。本明細書において、「主成分」とは、含有率が最も高い成分を意味する。また、板状の物品について「主面」とは、厚みと呼ばれる所定の間隔を隔てて互いに反対側を向く２つの面を意味する。
　特許文献１に開示されているように、防曇膜には吸水性ポリマーが配合されることが多い。吸水性ポリマーの含有量が多くなるにつれて、膜の防曇性はその向上が期待できる。一方、吸水性ポリマーの含有量が多くなるにつれて、膜の耐摩耗性は通常低下する。このため、特許文献１に開示されているように、防曇膜には、耐摩耗性の低下を補う無機成分、典型的にはコロイダルシリカ等のシリカ成分、が添加されることが多い。これに対し、防曇膜には、高いレベルの耐摩耗性が要求されないものの、別の特性を有していることが要求されることもある。例えば、防曇膜が長期間厳しい環境に曝された場合であっても、防曇性を維持できることが要求されることがある。本実施形態による防曇膜付きガラス物品は、かかる観点からさらに検討を進めて得られたものであって、例えば、防曇膜が厳しい環境に曝されても、高いレベルで光を散乱させずに透過させる機能を発揮しうる。
　図１は、本実施形態に係る防曇膜付きガラス物品を示す断面図である。防曇膜付きガラス物品１は、板状のガラス基材１０、すなわちガラス基板と、ガラス基材１０の表面に形成された防曇膜１１とを備えている。防曇膜１１は、ガラス基材１０の表面の少なくとも一部、例えばガラス基材１０の主面に形成されている。防曇膜１１は、板状のガラス基材１０の両方の主面１０ａ、１０ｂに形成されていてもよいが、図１に示されているように、一方の主面１０ａのみに形成されていてもよい。
［ガラス基材］
　ガラス基材１０は、その形状及び材料に特段の制限はない。ガラス基材１０は、例えば、ガラス板である。
　ガラス板を構成するガラス組成物は、特に制限されず、ソーダ石灰ガラス、アルミノ珪酸ガラス、ホウ珪酸ガラス、無アルカリガラス、さらにはＣガラス、Ｅガラス等と呼ばれる多成分ガラスであってもよい。多成分ガラスは、ＳｉＯ2を主成分として含み、ＳｉＯ2以外の成分、例えば、Ｂ2Ｏ3、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＣａＯ、Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、及びＫ2Ｏからなる群より選択される少なくとも１種の酸化物をさらに含む。ただし、ガラス板は、シリカガラスにより構成されていてもよい。
　ガラス板は、フロートガラスであってもよい。フロートガラスは、いわゆるフロート法により成形される。フロートガラスは、フロート槽内において、一方の主面が溶融錫に接して成形されるため、その主面へと錫が拡散する。このため、フロートガラスは、ボトム面と呼ばれる一方の主面に錫が拡散した表面層を有し、この表面層はトップ面と呼ばれる他方の主面には存在しない。別の観点から述べると、フロートガラスでは、一方の主面における錫の濃度が他方の主面における錫の濃度よりも高くなっている。ただし、ガラス板は、フロート法以外の製法、例えばオーバーフローダウンドロー法により成形されたものであってもよい。
　フロートガラスをガラス基材とする場合、防曇膜は、フロートガラスのボトム面に形成することが望ましい。したがって、図１において、ガラス基材１０がフロートガラスである場合、主面１０ａは、トップ面であってもよいが、好ましくはボトム面である。ボトム面は、トップ面よりも水酸基が多いため、耐水性に優れた防曇膜を形成する面として適している。
　ガラス板の厚さは、例えば０．５～７．０ｍｍであり、０．５～５．０ｍｍであってもよい。耐衝撃性を重視するべき場合、非強化ガラスであるガラス板の厚さは、好ましくは３．５ｍｍ以上である。ただし、強化ガラスの場合は、厚さが１．８ｍｍ以上であれば、ガラス板は十分な耐衝撃性を有しうる。強化ガラスは、風冷強化ガラスであっても化学強化ガラスであってもよい。
　図１に示すとおり、ガラス基材１０は、その主面が平面である平板状であってもよい。ただし、ガラス基材の主面は曲面であってもよい。例えば、ガラス基材は、平板状のガラス基板を曲げ加工したものであってもよい。ガラス基材は、平板状のガラス基板を経由せず、溶融された材料から直接成形された曲面を有する成形体であってもよい。このような成形体の例を図２に示す。
　図２に示されたガラス基材２０の主面は共に曲面であり、一方の主面２０ａは凹面、他方の主面２０ｂは凸面である。凹面である主面２０ａの表面には、防曇膜２１が形成されている。凸面である主面２０ｂの表面に防曇膜が形成されていてもよい。
　ガラス基材の主面には下地膜が形成されていてもよい。この場合、ガラス基材の表面と防曇膜との間には下地膜が介在することになる。下地膜は、特に限定されないが、例えば、ガラスからのアルカリ金属の溶出を防ぐバリア膜であってもよい。バリア膜は、例えば、シリカ膜により構成される。
　ガラス基材の一方の主面のみに防曇膜が形成される場合、他方の主面には、防曇膜以外の膜が形成されていてもよい。このような膜としては、反射防止膜、撥水膜、親水膜、着色膜等を例示できる。
［防曇膜］
　防曇膜１１及び２１の膜厚は、特定の値に限定されず、０．１～１０μｍ、好ましくは０．５～５．０μｍ、特に好ましくは０．８～２．０μｍ、である。
　防曇膜１１及び２１は、例えば、シランカップリング剤及び／又はシランカップリング剤に由来する架橋構造と、吸水性ポリマーと、ポリエーテル変性シロキサンと、炭素数２～８のジオールと、を含む。以下、各成分について説明する。
（吸水性ポリマー）
　吸水性ポリマーとしては、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、及びポリビニルアルコール樹脂からなる群より選択される少なくとも１種を例示できる。ウレタン樹脂としては、ポリイソシアネートとポリオールとで構成されるポリウレタン樹脂が挙げられる。ポリオールとしては、アクリルポリオール及びポリオキシアルキレン系ポリオールが挙げられる。エポキシ系樹脂としては、グリシジルエーテル系エポキシ樹脂、グリシジルエステル系エポキシ樹脂、グリシジルアミン系エポキシ樹脂、環式脂肪族エポキシ樹脂が挙げられる。好ましいエポキシ樹脂は、環式脂肪族エポキシ樹脂である。以下、好ましい吸水性ポリマーであるポリビニルアセタール樹脂（以下、単に「ポリビニルアセタール」）について説明する。
　ポリビニルアセタールは、ポリビニルアルコールにアルデヒドを縮合反応させてアセタール化することにより得ることができる。ポリビニルアルコールのアセタール化は、酸触媒の存在下で水媒体を用いる沈澱法、アルコール等の溶媒を用いる溶解法等公知の方法を用いて実施すればよい。アセタール化は、ポリ酢酸ビニルのケン化と並行して実施することもできる。アセタール化度は、２～４０モル％、さらには３～３０モル％、特に５～２０モル％、場合によっては５～１５モル％が好ましい。アセタール化度は、例えば13Ｃ核磁気共鳴スペクトル法に基づいて測定することができる。アセタール化度が上記範囲にあるポリビニルアセタールは、吸水性及び耐水性が良好である防曇膜の形成に適している。
　ポリビニルアルコールの平均重合度は、２００～４５００、さらに５００～４５００が好ましい。高い平均重合度は、吸水性及び耐水性が良好である防曇膜の形成に有利であるが、平均重合度が高すぎると溶液の粘度が高くなり過ぎて膜の形成に支障をきたすことがある。ポリビニルアルコールのケン化度は、７５～９９．８モル％が好適である。
　ポリビニルアルコールに縮合反応させるアルデヒドとしては、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ブチルアルデヒド、ヘキシルカルバルデヒド、オクチルカルバルデヒド、デシルカルバルデヒド等の脂肪族アルデヒドを挙げることができる。また、ベンズアルデヒド；２－メチルベンズアルデヒド、３－メチルベンズアルデヒド、４－メチルベンズアルデヒド、その他のアルキル基置換ベンズアルデヒド；クロロベンズアルデヒド、その他のハロゲン原子置換ベンズアルデヒド；ヒドロキシ基、アルコキシ基、アミノ基、シアノ基等のアルキル基を除く官能基により水素原子が置換された置換ベンズアルデヒド；ナフトアルデヒド、アントラアルデヒド等の縮合芳香環アルデヒド等の芳香族アルデヒドを挙げることができる。疎水性が強い芳香族アルデヒドは、低アセタール化度で耐水性に優れた吸水性膜を形成する上で有利である。芳香族アルデヒドの使用は、水酸基を多く残存させながら吸水性が高い膜を形成する上でも有利である。ポリビニルアセタールは、芳香族アルデヒド、特にベンズアルデヒドに由来するアセタール構造を含むことが好ましい。
　防曇膜における吸水性ポリマーの含有率は、例えば４５～９５質量％であり、好ましくは５５～８５質量％、さらに好ましくは、６５～８０質量％である。吸水性ポリマーは、防曇膜の主成分であってもよい。
（ポリエーテル変性シロキサン）
　ポリエーテル変性シロキサンは、シロキサンの主鎖の末端に結合した分子鎖、及びシロキサンの主鎖の側鎖として結合した分子鎖から選択される少なくとも１つとしてポリエーテル鎖を有する化合物である。シロキサンは、シロキサン結合（Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ）を骨格とする化合物である。ポリエーテル鎖の構成単位は、特に限定されないが、例えば、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイドである。ポリエーテル鎖は、構成単位として、１種のみを含んでいてもよく、２種以上を含んでいてもよい。
　ポリエーテル変性シロキサンは、ポリエーテル変性シリコーンであってもよい。シリコーンは、シロキサン結合（Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ）を骨格とするポリマーである。ポリエーテル変性シリコーンの例は、ビックケミー社製のＢＹＫ－３４５、ＢＹＫ－３４７、ＢＹＫ－３４９、及びモメンティブ社製のＴＳＦ－４４４０である。
　防曇膜におけるポリエーテル変性シロキサンの含有率は、例えば２～３０質量％であり、好ましくは５～２５質量％、さらに好ましくは８～２０質量％である。
（ジオール）
　炭素数２～８のジオール、言い換えると２～８個の炭素原子を有するジオールは、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ブタンジオール、ペンタンジオール、及びヘキサンジオールからなる群より選択される少なくとも１つを含んでいてもよい。ジオールは、炭素数２～６のジオールであってもよい。好ましいジオールとしては、ブタンジオール、プロピレングリコール、及びジプロピレングリコールからなる群より選択される少なくとも１つを例示できる。防曇膜は、特に好ましいジオールとして、プロピレングリコール及び／又はジプロピレングリコールを含んでいてもよい。
　防曇膜における炭素数２～８のジオールの含有率は、例えば０．０１～３０質量％であり、好ましくは０．０５～２０質量％、さらに好ましくは０．１～１０質量％である。
（シランカップリング剤及びこれに由来する架橋構造）
　シランカップリング剤は、以下の式（Ｉ）で表される加水分解性基を有するシリコン化合物を例示できる。式（Ｉ）で表される加水分解性基を有するシリコン化合物は、単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。
　Ｒ－Ｌ－ＳｉＹ3-nＸn　　　（Ｉ）
　式（Ｉ）において、ｎは、１～３の整数を表す。
　Ｘは、加水分解性基又はハロゲン原子である。加水分解性基としては、例えば、アルコキシル基、アセトキシ基、アルケニルオキシ基及びアミノ基から選ばれる少なくとも１種が挙げられる。好ましいアルコキシル基としては、炭素数１～４のアルコキシル基（メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基）を例示できる。好ましいハロゲン原子としては、塩素を例示できる。
　Ｙは、炭素数１～３のアルキル基である。好ましいアルキル基は、メチル基及びエチル基である。
　Ｌは、炭化水素基である。炭化水素基は、好ましくはアルキレン基である。炭化水素基の炭素数は、例えば１～１０であり、好ましくは１～６であり、より好ましくは１～３である。炭化水素基の好ましい例は、メチレン基、エチレン基、ｎ－プロピレン基、イソプロピレン基、ビニレン基、及びプロペニレン基である。
　Ｒは、置換基、又は置換基を有していてもよい炭化水素基である。この炭化水素基の炭素数は、特に制限されず、例えば４～１２であるが、３以下であってもよい。置換基は、反応性官能基であってもよい。反応性官能基は、例えばエポキシ基、アミノ基、メルカプト基、イソシアネート基、アクリル基、及びメタクリル基からなる群より選択される少なくとも１種であり、好ましくはエポキシ基及びアミノ基からなる群より選択される少なくとも１種である。エポキシ基は、グリシジルエーテル基の一部として含まれていてもよい。エポキシ基を有するシランカップリング剤を「エポキシシラン」と記載することがある。アミノ基は、第一級アミノ基、第二級アミノ基、第三級アミノ基のいずれであってもよいが、好ましくは第一級アミノ基及び第二級アミノ基である。アミノ基を有するシランカップリング剤を「アミノシラン」と記載することがある。
　式（Ｉ）におけるＸがアルコキシル基である化合物は、シリコンアルコキシドと呼ばれる。式（Ｉ）において、好ましくは、ｎは、２又は３である。すなわち、シランカップリング剤は、好ましくは、式（Ｉ）において、Ｒ－Ｌ－ＳｉＹ1Ｘ2で表される反応性官能基を有する２官能シリコンアルコキシド又は式（Ｉ）において、Ｒ－Ｌ－ＳｉＸ3で表される反応性官能基を有する３官能シリコンアルコキシドである。
　反応性官能基を有する２官能シリコンアルコキシドの好ましい具体例は、グリシドキシアルキルアルキルジアルコキシシラン及びアミノアルキルアルキルジアルコキシシランである。グリシドキシアルキルアルキルジアルコキシシランの例は、３－グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン及び３－グリシドキシプロピルメチルジエトキシシランである。アミノアルキルアルキルジアルコキシシランの例は、Ｎ－２－（アミノエチル）－３－アミノプロピルメチルジメトキシシラン及びＮ－２－（アミノエチル）－３－アミノプロピルエチルジエトキシシランである。
　反応性官能基を有する３官能シリコンアルコキシドの好ましい具体例は、グリシドキシアルキルトリアルコキシシラン及びアミノアルキルトリアルコキシシランである。グリシドキシアルキルトリアルコキシシランの例は、２－（３，４－エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、３－グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（ＧＰＴＭＳ）、及び３－グリシドキシプロピルトリエトキシシランである。アミノアルキルトリアルコキシシランの例は、３－アミノプロピルトリメトキシシラン（ＡＰＴＭＳ）、３－アミノプロピルトリエトキシシラン（ＡＰＴＥＳ）、３－トリエトキシシリル－Ｎ－（１，３－ジメチル－ブチリデン）プロピルアミン、３－（Ｎ－フェニル）アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ－（ビニルベンジル）－２－アミノエチル－３－アミノプロピルトリメトキシシランの塩酸塩、Ｎ－２－（アミノエチル）－３－アミノプロピルトリメトキシシラン、及びＮ－２－（アミノエチル）－３－アミノプロピルトリエトキシシランである。
　本実施形態では、シランカップリング剤として、反応性官能基を有する２官能シリコンアルコキシド及び反応性官能基を有する３官能シリコンアルコキシドからなる群より選択される少なくとも１つのみを使用してもよく、複数種類使用してもよい。シランカップリング剤として、好ましくは、反応性官能基を有する３官能シリコンアルコキシドが使用できる。反応性官能基を有する３官能シリコンアルコキシドとして、グリシドキシアルキルトリアルコキシシラン及びアミノアルキルトリアルコキシシランからなる群より選択される少なくとも１つのみを使用してもよく、複数種類を使用してもよい。反応性官能基を有する３官能シリコンアルコキシドとして、好ましくは３－グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（ＧＰＴＭＳ）及び３－アミノプロピルトリエトキシシラン（ＡＰＴＥＳ）が使用できる。
　シランカップリング剤は、防曇膜において、少なくともその一部が他の成分と反応し、架橋構造を形成する。他の成分としては、吸水性ポリマー等の有機成分、基材表面の水酸基が挙げられる。
　特に好ましいシランカップリング剤の組み合わせは、エポキシ基含有シランカップリング剤（エポキシシラン）と、アミノ基含有シランカップリング剤（アミノシラン）との併用である。エポキシシラン及びアミノシランは、質量比で、例えば１：３～３：１、特に１：２～２：１の範囲となるように添加するとよい。
　防曇膜におけるシランカップリング剤の含有率は、例えば２～３５質量％であり、好ましくは５～３０質量％、さらに好ましくは８～２５質量％である。
（その他の成分）
　防曇膜は、上述の成分以外にも、適宜、紫外線吸収剤、赤外線吸収剤、レベリング剤（表面調整剤）、光安定化剤等を含んでいてもよい。ただし、これらの成分は、防曇膜の２０質量％以下、さらに１０質量％以下、特に５質量％以下の範囲で添加することが望ましい。防曇膜において、コロイダルシリカその他のシリカ微粒子は、含まれていてもよく、含まれていなくてもよい。防曇膜におけるシリカ微粒子の含有率は、例えば１０～６０質量％であってもよいが、５質量％未満、さらに３質量％未満、特に１質量％未満に制限されていてもよい。シリカ微粒子を含む酸化物微粒子の含有率も、シリカ微粒子について上述した程度であってもよい。防曇膜は、シリカ微粒子に代表される酸化物微粒子を含んでいてもよく、含んでいなくてもよい。ただし、シリカ微粒子を含まない場合であっても、防曇膜は、ポリエーテル変性シロキサン、シランカップリング剤等に含まれるシロキサン成分を含みうる。
［防曇膜付きガラス物品の特性］
　本実施形態による防曇膜は、防曇膜にとって厳しい環境、例えば水と接触した状態で長い期間置かれた後であっても、高いレベルで透過光を散乱させずに透過させる機能を発揮しうる。この機能を発揮するために、防曇膜は、透明性及び吸水性と共に、耐水性を有し、さらに親水性を有することが望ましい。耐水性が十分でない防曇膜は、水分に長時間接するとその成分が溶出することがある。また、防曇膜は、自身による吸水が飽和状態に達したときに、その表面に余剰の水が連続した膜として保持される程度に親水性であれば、透過光は過度に散乱することなく透過しうる。
（透明性／透過光の非拡散性）
　本実施形態による防曇膜付きガラス物品は、透過光を過度に散乱することなく透過させうる。具体的に、防曇膜付きガラス物品は、例えば、５％以下、さらに３％以下、特に１％以下、場合によっては０．４％以下、のヘイズ率を有しうる。ヘイズ率は、ＪＩＳ　Ｋ　７１３６：２０１８に規定されている。
（耐水性／親水性）
　本実施形態による防曇膜付きガラス物品によれば、耐水性と親水性とが両立しうる。これらの特性は、実施例の欄で詳細を記述する高温水蒸気評価と呼ぶ方法により評価できる。この方法では、防曇膜を鉛直方向下方に向けた状態で防曇膜に高温かつ過剰の水蒸気が供給される。この水蒸気に接した際、親水性かつ耐水性に優れた防曇膜の表面には、水蒸気に直接曝された部分において水の透明な連続膜が形成される。「透明な連続膜」であるかは、水滴ではなく膜としての連続性が確保され、かつその膜が白濁していないことを目視により確認することにより判断できる。膜の白濁は、耐水性の不足による膜の白化により、又は防曇性の不足による膜表面の結露により、生じうる。親水性が不足している膜の表面では、水は、連続膜として保持されず、水滴として分散して付着する。耐水性が不足している膜には、高温水蒸気との接触により膜の白化が観察され、膜の成分の溶出や膜の欠損が生じることもある。表面の親水性は、一般に、水の接触角により評価される。しかし、この評価法では、ごく少量の水滴が膜に滴下されるのみであるから、厳しい環境を十分に再現したことにはならない。なお、透明な連続膜は、水蒸気に曝された防曇膜の表面の８０％以上、さらに９０％以上を被覆していてもよい。
　より詳細に、或いはより段階的に膜を評価するためには、ＱＲコードを用いた情報読み取り評価を実施することができる。この評価法の詳細も実施例の欄で後述する。この評価法において、本実施形態による防曇膜付きガラス物品は、室温の水に２４時間浸漬した後においても、好ましくは３０ｍｍ四方のサイズを有するＱＲコード「Ａ」を、より好ましくは２０ｍｍ四方のサイズを有するＱＲコード「Ｓ」を、さらに好ましくは１５ｍｍ四方のサイズを有するＱＲコード「ＳＳ」を、特に好ましくは１０ｍｍ四方のサイズを有するＱＲコード「ＳＳＳ」の読み取りが可能な程度に、良好な親水性を発揮しうる。
　本実施形態による防曇膜形成用塗布液は、シランカップリング剤と、吸水性ポリマーと、ポリエーテル変性シロキサンと、炭素数２～８のジオールと、を含む。各成分には、例えば、上述した化合物が使用できる。防曇膜形成用塗布液における各成分の含有率は、防曇膜における各成分の含有率が上述した範囲になるように適宜調節すればよい。また、防曇膜形成用塗布液には、その他の成分が含まれていてもよい。その他の成分の例は、水及びアルコールである。
［防曇膜の成膜］
　防曇膜は、防曇膜を形成するための塗布液（防曇膜形成用塗布液）をガラス基材の表面に塗布し、塗布液により塗膜を形成したガラス基材を加熱することにより、成膜できる。塗布液の調製に用いる溶媒、塗布液の塗布方法は、従来から公知の材料及び方法を用いればよい。塗布方法の例は、スピンコート法、ロールコート法、スプレーコート法、ディップコート法、フローコート法、スクリーン印刷法、及び刷毛塗法である。塗膜は、加熱の前に適宜乾燥させてもよい。
　塗膜を形成したガラス基材の加熱温度は、特に限定されないが、例えば１００～１８０℃であり、加熱時間は、例えば５．０分～１．０時間である。
　以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。まず、各実施例又は比較例から得た防曇膜付きガラス物品の評価方法を説明する。
（水浸漬試験）
　室温（約２５℃）の純水を保持したプラスチック製容器に防曇膜付きガラス物品を浸漬させ、この状態で２４時間保持した。その後、防曇膜付きガラス物品を取り出し、ホルダーに立てかけて乾燥させた。乾燥後のサンプルについて、以下の外観評価及び高温水蒸気評価を実施した。
・外観評価
　膜面の状態が下記のいずれに該当するかを肉眼で評価した。
Ｇ　：試験前と比較して変化なし。
Ｆ　：若干の白化が観察される。
ＮＧ：白化が観察される。
Ｙ　：膜の溶出が観察される。
・高温水蒸気を用いた防曇性評価（高温水蒸気評価）
　図３Ａに示すように、沸騰させた水７０を内部に保持したステンレス製保温カップ８０の上方に、防曇膜１１が形成された面が保温カップ８０側を向くように防曇膜付きガラス物品１を水平に保持した。水蒸気を供給する間、水７０の温度は９０～１００℃に維持されていた。防曇膜１１と水面との間の距離Ｄ1は６０ｍｍとした。なお、保温カップ８０の内部空間は開口部の直径が６４ｍｍの円柱状であり、水７０の体積は約１３０ｃｃとした。保温カップ８０上で防曇膜付きガラス物品１を３０秒間保持して防曇膜１１に高温の水蒸気を供給した。その後、図３Ｂに示すように、保温カップ８０を撤去し、これに代えて所定のＱＲコード９０を印刷した台紙９５を配置した。防曇膜１１と台紙９５との間の距離Ｄ2は１１０ｍｍとした。この状態で、防曇膜付きガラス物品１を介してその上方からカメラ１００によりＱＲコード９０を撮影し、ＱＲコード９０が有する情報を読み取れるかを確認した。ガラス基材１０とカメラ１００のレンズ１０１との間の距離Ｄ3は８０ｍｍとした。保温カップ８０の撤去、すなわち高温水蒸気の供給の停止からＱＲコードの撮影までは３０秒以内に実施した。
　ＱＲコードとしては、図４Ａから図４Ｅに示した５種類を用い、情報を読み取ることができる最小のＱＲコードを特定し、そのＱＲコードを評価結果とした。用いたＱＲコードの大きさとそれが有する情報は、以下のとおりである。例えば、ＱＲコードＳＳＳを読み取ることができた場合は、文字情報「Rank:SSS」が表示されることになる。
ＱＲコード「ＳＳＳ」：１０ｍｍ×１０ｍｍ、情報「Rank:SSS」（図４Ａ）
ＱＲコード「ＳＳ」　：１５ｍｍ×１５ｍｍ、情報「Rank:SS」（図４Ｂ）
ＱＲコード「Ｓ」　　：２０ｍｍ×２０ｍｍ、情報「Rank:S」（図４Ｃ）
ＱＲコード「Ａ」　　：３０ｍｍ×３０ｍｍ、情報「Rank:A」（図４Ｄ）
ＱＲコード「Ｂ」　　：４０ｍｍ×４０ｍｍ、情報「Rank:B」（図４Ｅ）
　いずれのＱＲコードも読み取ることができなかった場合は「Ｘ」、高温水蒸気との接触により膜が溶出又は剥離した場合は「Ｙ」と評価した。
　図４Ａに記載されたＱＲコード「ＳＳＳ」は、ＪＩＳ　Ｘ　０５１０：２０１８に従い、２５×２５モジュールのシンボルサイズ及びレベルＨの誤り訂正の仕様により、情報として上記文字列を符号化した。図４Ｂ～４Ｅに記載されたＱＲコード「ＳＳ」～ＱＲコード「Ｂ」は、ＪＩＳ　Ｘ　０５１０：２０１８に従い、２１×２１モジュールのシンボルサイズ及びレベルＨの誤り訂正の仕様により、情報として上記各文字列を符号化した。なお、各文字列は、全角文字ではなく半角文字（１バイトコード）により構成されている。
　カメラは、ソニー社製のスマートフォン「Ｘｐｅｒｉａ　ＸＺ２」（機種名：ＳＯ－０３Ｋ、ＯＳ：Ａｎｄｒｏｉｄ（登録商標）（ver.１０））を用いた。ＱＲコードの読み取りにはＬＩＮＥ（登録商標）アプリ（ver.11.7.2）のＱＲコード読み取り機能を用いた。
（実施例１）
（塗布液の調製）
　ポリビニルアセタール樹脂含有溶液（積水化学工業社製「エスレックＫＸ－５」、固形分８質量％、アセタール化度９モル％、ベンズアルデヒドに由来するアセタール構造を含む）４８．２質量％、ポリエーテル変性シロキサン（ビックケミー社製「ＢＹＫ－３４５」）０．５質量％、３－アミノプロピルトリエトキシシラン（ＡＰＴＥＳ、信越シリコーン社製「ＫＢＥ－９０３」）１．０質量％、３－グリシドキシプロピルトリメトキシシラン（ＧＰＴＭＳ、信越シリコーン社製「ＫＢＭ－４０３」）０．７質量％、プロピレングリコール２０．０質量％、精製水１８．５質量％、アルコール溶媒（大伸化学社製「ネオエタノールＰ－７」）１１．０質量％、塩酸０．１質量％、レベリング剤（信越シリコーン社製「ＫＰ－３４１」）０．０１質量％をガラス製容器に投入して攪拌し、塗布液を調製した。
（防曇膜の形成）
　アルカリ洗浄によって予め洗浄したフロートガラス（サイズ：５０ｍｍ×５０ｍｍ、厚み：１．１ｍｍ）のボトム面に、スピンコート法（１５００ｒｐｍ、１０秒）により塗布液を塗布して塗膜を形成した。次に、１００℃、３０分間の条件で塗膜を形成したフロートガラスを加熱し、防曇膜付きガラス物品を得た。
（実施例２～８）
　塗布液の調製において、表１に記載した原料及び量を用いたことを除き、実施例１と同様にして防曇膜付きガラス物品を得た。なお、実施例２では、エポキシシランの減量分だけアルコール溶媒を増量した。実施例３では、ポリエーテル変性シロキサンの増量分だけアルコール溶媒を減量した。ＢＹＫ－３４７、３４９、３４５５はビックケミー社製の、ＴＳＦ－４４４０はモメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製のポリエーテル変性シリコーンである。
（比較例１～１０）
　塗布液の調製において、表２に記載した原料及び量を用いたことを除き、実施例１と同様にして防曇膜付きガラス物品を得た。なお、比較例１０で使用した「Ａ－８０」（ラピゾールＡ－８０）は日油社製の製品名である。また、比較例１～６では、添加しないこととした成分の量だけアルコール溶媒を増量した。
　水浸漬試験の結果を表１及び２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　各実施例による防曇膜付きガラス物品は、水浸漬試験後の高温水蒸気評価が「ＳＳＳ」～「Ｓ」となった。各実施例によるガラス物品の防曇膜は、いずれも、高温の水蒸気の供給を停止した時点において、その表面に均一な厚みの水の連続膜が形成され、かつ膜自体の白化及び結露による曇りのいずれも観察されずに防曇膜付きガラス物品の透明性が確保されていた。なお、各実施例において評価「ＳＳＳ」～「Ｓ」を得た透明な連続膜は、水蒸気に曝された防曇膜の表面の９０％以上、より具体的には上記表面の実質的にすべて、を被覆していた。これに対し、比較例７～９では、水浸漬試験後に、防曇膜が溶出していた。比較例１～６及び１０では、高温の水蒸気の供給を停止した時点において、結露による曇りが観察され、又は防曇膜の表面に大きな水滴が分散して付着している状態であった。そのため、これらの比較例では、最も大きなＱＲコードさえ読み取ることができなかった。
　さらに、ジオールが防曇膜に与える影響を確認するために、実施例１、７、及び８について、以下の評価を実施した。結果を表３に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
（初期状態）
　防曇膜を形成した初期状態で、上記と同様にして、外観評価を実施し、さらにヘイズ率を測定した。
（繰り返し防曇試験）
　防曇膜を形成した初期状態において、高温水蒸気評価と同様にして、高温の水蒸気を防曇膜に供給した。その後、防曇膜付きガラス物品を取り出し、ホルダーに立てかけて乾燥させた。乾燥後のサンプルに、再度、高温の水蒸気を防曇膜に供給し、乾燥させることを繰り返し、高温の水蒸気を防曇膜に１０回供給した。その後、上記と同様にして、外観評価及び高温水蒸気評価を実施した。なお、高温水蒸気評価において、ＱＲコードの撮影は、１１回目の水蒸気の供給を省いて（１０回目の水蒸気供給を終えた後直ちに）実施した。
（アルコール摩耗試験）
　エタノールを主成分とするアルコール溶媒（双葉化学薬品社製「ファインエターＡ－１０」）０．５ｃｃを２５ｍｍ幅にカットした不織布ウエス（旭化成社製「ベンコットＭ－３II」）に滴下して染み込ませた後、防曇膜付きガラス物品と共に往復摩耗試験にセットした。ウエスに４００ｇの荷重を加えた状態で、長さ３０ｍｍを２０往復させた。その後、上記と同様にして、外観評価及び高温水蒸気評価を実施した。
　本発明による防曇膜付きガラス物品は、車両及び建築物の窓ガラス；建築物のファサード用ガラス；住宅、住宅設備、車両及び携帯用の鏡；レンズ、光学フィルタ等の光学部材；画像表示装置のカバーガラス；車両のヘッドライト；電子黒板等のタッチパネル付き液晶ディスプレイ；ＶＲ（仮想現実）ゴーグル等に用いられるヘッドマウントディスプレイ等に利用することができる。
 
 

Claims (9)

  1. 　ガラス基材と、前記ガラス基材の表面上の防曇膜と、を備え、
    　２５℃の水に２４時間浸漬させて前記水から取り出し、前記防曇膜から鉛直方向下方に６０ｍｍ離間させて配置した９０℃～１００℃の水から発生する水蒸気に前記防曇膜を３０秒間曝し、前記防曇膜から前記方向下方に１１０ｍｍ離れて配置したＱＲコードの情報を前記防曇膜が形成された側とは反対側からカメラを使用して読み取ることができるかを判定する試験において、４０ｍｍ四方のサイズを有するＱＲコードの情報を読み取ることができる、
    　防曇膜付きガラス物品。
    　ここで、前記ＱＲコードは、日本産業規格（ＪＩＳ）Ｘ　０５１０：２０１８に従って、２１×２１モジュールのシンボルサイズ及びレベルＨの誤り訂正の仕様により、前記情報として文字列「Rank:B」を符号化した二次元コードである。
  2. 　ガラス基材と、前記ガラス基材の表面上の防曇膜と、を備え、
    　前記防曇膜は、吸水性ポリマーを含み、
    　２５℃の水に２４時間浸漬させて前記水から取り出し、前記防曇膜から鉛直方向下方に６０ｍｍ離間させて配置した９０℃～１００℃の水から発生する水蒸気に前記防曇膜を３０秒間曝す試験を実施したときに、前記水蒸気に曝された前記防曇膜の前記表面に透明な連続膜が形成される、
    　防曇膜付きガラス物品。
  3. 　前記防曇膜は、シランカップリング剤及びシランカップリング剤に由来する架橋構造からなる群より選択される少なくとも１つと、吸水性ポリマーと、ポリエーテル変性シロキサンと、炭素数２～８のジオールと、を含む、請求項１又は２に記載の防曇膜付きガラス物品。
  4. 　ガラス基材と、前記ガラス基材の表面上の防曇膜と、を備え、
    　前記防曇膜は、シランカップリング剤及びシランカップリング剤に由来する架橋構造からなる群より選択される少なくとも１つと、吸水性ポリマーと、ポリエーテル変性シロキサンと、炭素数２～８のジオールと、を含む、
    　防曇膜付きガラス物品。
  5. 　前記ジオールは、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ブタンジオール、ペンタンジオール、及びヘキサンジオールからなる群より選択される少なくとも１つを含む、請求項３又は４に記載の防曇膜付きガラス物品。
  6. 　前記ジオールは、ブタンジオール、プロピレングリコール、及びジプロピレングリコールからなる群より選択される少なくとも１つを含む、請求項５に記載の防曇膜付きガラス物品。
  7. 　前記吸水性ポリマーは、ポリビニルアセタール樹脂を含む、請求項３～６のいずれか１項に記載の防曇膜付きガラス物品。
  8. 　前記ガラス基材は、フロートガラスであり、前記防曇膜は、前記フロートガラスのボトム面に形成されている、請求項１～７のいずれか１項に記載の防曇膜付きガラス物品。
  9. 　シランカップリング剤と、吸水性ポリマーと、ポリエーテル変性シロキサンと、炭素数２～８のジオールと、を含む、
    　防曇膜形成用塗布液。
     
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