JP2000290877A

JP2000290877A - 撥水網状体およびその製造方法

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Publication number: JP2000290877A
Application number: JP9705199A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Yanagawa; 勉柳川; Masaya Fujino; 正家藤野; Takehito Ota; 健仁太田; Kazuyoshi Tateishi; 和義立石; Seiichiro Mizuno; 誠一郎水野; Chiemi Nishi; 千恵美西; Reiko Shimada; 礼子嶋田; Yasuhiro Tsukamoto; 康弘塚本; Norihiro Funakoshi; 宣博舩越
Original assignee: NTT Advanced Technology Corp; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: NTT Advanced Technology Corp; NTT Inc
Priority date: 1999-04-02
Filing date: 1999-04-02
Publication date: 2000-10-17

Abstract

(57)【要約】【課題】光の透過性および通気性をよくし、また網目
の開口サイズに分布が発生している場合でも防水性およ
び通気性を確保することができるようにする。【解決手段】１μｍ以上であって１．５ｍｍ以下の開
口長を有する多数の孔が２次元的に並列形成された網状
体に、撥水塗装を施して撥水網状体を形成するようにし
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、網あるいはレー
スなどの網状体に防水性能、撥水性能を持たせるように
した撥水網状体およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】防水性と通気性を確保することができる
素材としては、スキーや登山用品用として知られる素
材、ゴアテックス（登録商標）などの化学繊維がある。
この種の化学繊維においては、０．２μｍ程度の細孔を
形成し、水と水蒸気とのサイズの違いによる透過性の相
違を利用して、通気性と防水性を確保するようにしてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この種の化学繊維は、
生地厚さを薄くできるという利点を有しているが、細孔
サイズが小さいために、光の透過性が悪い、使用中に目
が塞がり、通気性と防水性能が低下するという欠点を有
している。

【０００４】また、これらの素材においては、細孔サイ
ズを均一にすることが重要であり、例えば０．２〜１μ
ｍ径程度の大きさまで細孔サイズに分布が出ると、水滴
浸透の発生率が高まり、防水性能は極端に低下する。

【０００５】また、本出願人は、特願平８−２３３７１
６号などにおいて、表面に官能基をもつ微粒子と、該微
粒子の表面の官能基と化学結合できる官能基を有し、そ
の分子内には撥水性の官能基を持つカップリング材と、
前記微粒子を結び付けるバインダ樹脂と、該バインダ樹
脂の溶剤を有効成分とする撥水塗料に関する出願を行っ
ており、この撥水塗料によれば、水に対して１５０°以
上の接触角を容易に達成することができる。

【０００６】しかしこのような、超撥水性を有する撥水
塗料を用いて、網あるいはレースなどの網状体に撥水塗
装を行おうとした場合、網目が比較的大きな金属製の網
状体の場合はまだしも、網目が０．５ｍｍ以下のものは
目詰まりが起こるという問題があり、また一般に広く用
いられるポリカーボネート、アクリル、ＡＢＳ樹脂など
のプラスチック材料から成る網材に対しては、溶媒によ
る網材自体の溶解が問題となって、製作すらおぼつかな
い。

【０００７】この発明はこのような実情に鑑みてなされ
たもので、光の透過性がよく、防水性および通気性をと
もに兼ね備え、かつ各種雑貨、製品への適用を想定する
ことができる撥水網状体を提供することを解決課題とす
る。

【０００８】また、この発明は、撥水塗料を汎用のプラ
スチック材料からなる網状体あるいは網目の小さな網状
体にまで塗布することができる撥水網状体の製造方法を
提供することを解決課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明では、１
μｍ以上であって１．５ｍｍ以下の開口長を有する多数
の孔が２次元的に並列形成された網状体に、撥水塗装を
施して撥水網状体を形成するようにしている。

【００１０】請求項２の撥水網の製造方法に関する発明
では、１μｍ以上であって１．５ｍｍ以下の開口長を有
する多数の孔が２次元的に並列形成された網状体に、ガ
ラスビーズまたはポリテトラフルオロエチレンを撥水粉
とした撥水塗料を用いたディッピング法によって撥水塗
装を施すようにしたことを特徴としている。

【００１１】撥水粉としてガラスビーズを用いた場合
は、請求項３に示すように、撥水塗料の固形分率を５〜
３０ｗｔ％とし、溶媒の比重を０．６〜１．６とするよ
うにしたほうが望ましい。また、溶媒としては、請求項
５に示すように、たとえば、ヘプタンを用いる。

【００１２】また、撥水粉としてポリテトラフルオロエ
チレンを用いた場合は、請求項５に示すように、撥水塗
料の固形分率を５〜３５ｗｔ％とし、溶媒の比重を０．
６〜１．６とするようにしたほうが望ましい。溶媒とし
ては、請求項６に示すように、例えばフッ素系溶剤を用
いる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照してこの発
明の実施形態について説明する。

【００１４】図２は、基板１の上に滴下された水滴２の
模式図であり、図３は基板１の撥水性能の尺度となる接
触角の測定原理を示す模式図である。

【００１５】撥水性能の評価尺度には、図３に示す接触
角θが用いられる。接触角θを測定する際には、図２に
示すように、基板１の上に水滴２を垂らして行う。接触
角θとは、図３に示すように、水滴２が基板１と接する
２点のうちの一方の点での接線と基板表面とのなす角度
をいう。この接触角が１５０°を超えるときに、基板１
は超撥水性能を示すという。接触角θが大きくなるにつ
れ、水は水膜から水滴になり、１５０°を超えた場合真
球になる。

【００１６】接触角が非常に大きい超撥水性材料を網、
またはレースなどの網状体に塗布またはコーティングす
ると、水滴の大きさより網またはレースの目の大きさが
小さいと、水滴が網またはレースに弾かれるので、網目
を通過できなくなる。この性質を利用すると、水の進入
を阻止する用途や水を汲み置きする用途に網状体を適用
することができる。

【００１７】（実施形態１）一般に、水滴のサイズとい
えば、数ミリ径程度を連想させるが、水を超撥水材料の
上に垂らして、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察して
みたところ、最も小さなもので数１０μｍ径の水滴を観
察することができた。また、撥水材料の上で水蒸気から
の水滴の成長を観察すると、水滴の形成が２〜３μｍか
ら始まるとことがわかる。図３に示したように、撥水材
上での水滴の高さｈは、接触角をθとすると、ｈ＝ｒ
［１＋ｓｉｎ（θ−π／２）］程度となるので、下限値
が１μｍ程度の開口長（孔幅）を有する網状体を用いれ
ば，撥水網を構成することができる。

【００１８】ここで、網の開口長とは、網またはレース
などの網状体の開口（孔）を最短部分で図った平均的な
長さをいう。すなわち、（開口）孔が円形状の場合は、
開口長とは孔の内径をいい、開口が方形形状の場合は、
開口長とは図５に示すように、方形孔の短辺の長さをい
う。以下においては、網状体の開口長を網目サイズと呼
称する。

【００１９】図１は網目サイズと目詰まり率との関係を
示す実験結果である。この場合、網状体に塗布する撥水
塗料は、ガラスを粉砕したガラスビーズを撥水粉として
用い、その固形分率は５ｗｔ％とした。目詰まり率は、
顕微鏡観察下における塗膜形成部の面積を顕微鏡の視野
面積で除した比を百分率で表している。

【００２０】図１の実験結果によれば、網目サイズが１
μｍより小さくなると、目詰まり率が５０％を超え、網
としての性質を確保できないことから、１μｍを網目サ
イズの下限値とした。

【００２１】図４は網目サイズと浸透率（漏水率）との
関係を示す実験結果である。ここでいう浸透率とは、図
５に示すような茶漉しのような水貯め形状をなした網状
体に、１０ｃｃ程度の容量をもつ注射器で水を注ぎ、１
分後に漏れた水の重量を計測し、この漏れた水の重量の
注水した水の重量に対する比を百分率で示したものであ
る。網状体に塗布する撥水塗料は、ガラスを粉砕したガ
ラスビーズを撥水粉として用い、固形分率は５ｗｔ％と
した。

【００２２】この図４に示す実験結果によれば、浸透率
は、１．５ｍｍの網目サイズを境界にして５０％以上に
急激に立ち上がるために、１．５ｍｍを網目サイズの上
限値とした。

【００２３】（実施形態２）網目サイズが０．５ｍｍよ
り大きなものを網状体とする場合は、撥水塗料の塗装方
法を特に指定しなくても目詰まりを発生させることなく
撥水塗装を行うことができる。また、網状体を金属材料
で構成した場合は、撥水塗料を特に指定しなくても、材
料の溶解を発生させることなく撥水塗装を行うことがで
きる。

【００２４】しかし、網目サイズが０．５ｍｍより小さ
い場合や、汎用プラスチック材料を網状体として用いる
場合は、特願平８−２３３７１６号などに示された従来
の既知材料をそのまま用いたり、通常行われるスプレー
塗装、刷毛塗り、ガン塗装などの塗装方法では、前述し
た問題を発生させることなく撥水塗装を実行させること
はできない。

【００２５】そこで、この実施形態では、ディッピング
塗装（浸し塗装）を採用する。ディッピング塗装は、複
雑な形状を有するものに対しても細部まで撥水加工を施
すことができる。

【００２６】溶媒型の撥水塗料は、大きくは、撥水粉、
バインダ、およびこれらの濃度調整を行う溶媒から成
る。さらに、撥水粉の分散性を高めたり、塗膜の寿命を
延ばすために用いられる添加剤、基板との密着性を高め
る下塗り材料が加えられる場合もある。

【００２７】この実施形態では、撥水粉として、ガラス
ビーズあるいはＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレ
ン）系ビーズを用いる。

【００２８】ただし、溶剤の比重は、０．６〜１．６程
度とし、表面張力は１６〜２２ｄｙｎ/ ｃｍ² 程度とし
たほうが好ましい。実際に、ガラスビーズおよびＰＴＦ
Ｅ系ビーズを用い、溶媒の比重をいろいろ変えて目詰ま
りが発生する／発生しない網目サイズの境界を調べる
と、図６に示すような実験結果が得られる。溶媒の比重
が０．６より小さくなると、揮発性が高くなりすぎて、
短時間で揮発してしまい、ディッピング塗装の塗料とし
て使用することができない。また、溶媒の比重が１．６
より大きくなると、目詰まりする網目サイズの境界が、
先の図４の実験結果から規定した網目サイズの上限１．
５ｍｍより大きくなってしまう。

【００２９】したがって、ガラスビーズおよびＰＴＦＥ
系ビーズを撥水粉として用いた場合、溶媒の比重は０．
６〜１．６の範囲ものを使用するべきであることが判明
した。

【００３０】また、図７は、撥水塗料の固形分率（ｗｔ
％）をいろいろ変化させて目詰まり発生／非発生の網目
サイズの境界を調べた実験結果を示すものである。固形
分率が、５ｗｔ％よりも小さくなると、ガラスビーズ、
PTFEビーズの場合とも、撥水粉の定着性が不充分になっ
て撥水性を十分に発揮することができない。また、固形
分率が３５ｗｔ％よりも高くなりすぎると、粘性が増大
し、乾燥を待つまでもなく、瞬時に目詰まりを起こすこ
とになる。また、ガラスビーズの場合は、固形分率が３
０ｗｔ％を超えると、図４に示した網目サイズの上限条
件１．５ｍｍよりも、目詰まり発生／非発生の網目サイ
ズの境界が大きくなり、使用に適さない。PTFEビーズの
場合は、固形分率が５０ｗｔ％を超えるまでは、目詰ま
り発生／非発生の網目サイズの境界が網目サイズの上限
条件１．５ｍｍを超えることはない。

【００３１】したがって、ガラスビーズを撥水粉として
用いた場合は、固形分率は５〜３０ｗｔ％の範囲に入る
ようにする。また、PTFEビーズを用いた場合は、固形分
率は、５〜３５ｗｔ％の範囲に入るようにする。

【００３２】また、溶剤の表面張力は、水の表面張力よ
り小さく設定する必要があり、１６〜２２ｄｙｎ/ ｃｍ
² の範囲に入るようにする。

【００３３】これら、比重、表面張力、撥水塗料の固形
分率に関する条件を満たす溶剤として，比較的に容易に
入手できるものは、ガラスビーズに対しては例えば、ヘ
プタン（比重：０．６８、表面張力１９．６ｄｙｎ/ ｃ
ｍ² ）であり、PTFE系ビーズに対してはフッ素系溶剤で
ある。

【００３４】ヘプタンを溶剤とし、撥水粉をガラスビー
ズとし、その固形分率を５ｗｔ％とした場合、１μm 〜
１．５ｍｍの網目サイズを有する、プラスチック材料の
網状体に、ディッピング法を用いて、問題なく撥水塗装
を行うことができた。同様に、フッ素系溶剤を用い、撥
水粉をPTFE系ビーズとし、その固形分率を３０ｗｔ％程
度とした場合も、ディッピング法によって、１μm 〜
１．５ｍｍの網目サイズを有するプラスチック材料の網
状体に問題なく撥水塗装を行うことができた。

【００３５】なお、ディッピング法では、泡が一般に問
題になるが、この場合溶媒の表面張力を低めに設定して
いるために、泡の発生を抑制することができた。

【００３６】なお、撥水塗膜を形成する基板（この場合
は網状体）を守るためには、撥水塗料をできるだけ薄く
塗装し、しかもできるだけ速やかに乾燥させることが重
要であるが、網状体を撥水塗料に浸けるだけで、撥水塗
装が行われるディッピング塗装は、この点でも他の塗装
方法に比べ有利である。塗装を薄く形成するためには、
撥水性能が低下しない程度まで固形分率を低下させれば
よい。より速乾性を得るために、ディッピング塗装後、
加熱送風を塗装面に施すようにしてもよい。

【００３７】なお、上述した撥水塗料を用い、ローラを
用いる印刷塗装によって、網状体に撥水塗膜を形成する
ようにしてもよい。

【００３８】（適用例１）図８は、上記のようにして形
成した撥水網状体によって水くみ容器、花挿し４を構成
した適用例を示すものである。

【００３９】（適用例２）図９は、上記撥水網状体によ
って剣山のような花止めを必要とする花器５を構成した
適用例を示すものである。

【００４０】（適用例３）図１０は、上記撥水網状体に
よって傘６を構成した適用例を示すものである。

【００４１】（適用例４）図１１は、上記撥水網状体に
よって網戸７を構成した適用例を示すものである。

【００４２】（適用例５）図１２は、水の勢いが強い場
合を考慮した適用例を示すものであり、このような場合
は、同図に示すように、撥水網を複数枚重ねて、２枚目
以降の撥水網で水の侵入を防止するようにすればよい。
このように、撥水網を複数枚重ねて使用する例として
は、図１０に示した傘、図１１に示した網戸、さらには
アーケードなどが適している。撥水網を重ねる際、スペ
ーサを介在させて撥水網間に空間を形成するようにした
ほうが、より防水性を確保することができる。

【００４３】（適用例６）図１３では、撥水加工を行っ
ていない網と、前述のようにして撥水加工を施している
撥水網状体とを重ねて、防水性を強化するようにした適
用例を示すものである。この場合も、スペーサを介在さ
せて撥水網間に空間を形成するようにしたほうが、より
防水性を確保することができる。

【００４４】（適用例７）図１４は、洗濯物を干す物干
し場の上方に、４本の支柱８によって支持された撥水網
を配設して、物干し場を雨から防ぐ雨よけカバーを構成
した例を示すものである。

【００４５】（適用例８）振動や水の勢いを利用して、
水の流れの通過／遮断を切り替えるバルブ機能を有する
ものにも撥水網状体を適用することができる。すなわ
ち、発生する振動の強さに応じて網目サイズを選ぶよう
にすれば、振動のない状体では水が流れず、振動が発生
すると水が網状体の網目を介して細かい水滴となって流
れるバルブ機能を達成することができる。したがって、
水を利用するオブジェなどに本発明の撥水網を適用する
ことができる。

【００４６】（適用例９）本発明の撥水網では、通気性
と防水性を兼ね備えた網状体を実現することができるの
で、本発明の撥水網を、靴、衣料品、スポーツ用品など
に適用するようにしてもよい。最外側を含む外気接触側
に近い部分に本発明の撥水網を用いるのみで、外からの
水の侵入を阻止し、水蒸気となった汗を外に放出するこ
とが可能になる。したがって、インナーに吸湿材料を用
いるようにすれば、快適なスポーツ用品を実現すること
ができる。

【００４７】なお、本発明の撥水網状体で釣りの浮き、
雨天練習場の屋根、雨天遊技場の屋根を構成するように
してもよい。さらに、本発明の撥水網状体を、その他の
各種雑貨、製品に適用するようにしてもよい。

【００４８】

【発明の効果】第１発明によれば、１μｍ以上であって
１．５ｍｍ以下の開口長を有する多数の孔が２次元的に
並列形成された網状体に、撥水塗装を施して撥水網状体
を形成するようにしているので、通気性および防水性を
有する化学繊維より開口サイズが大きくなり、これによ
り光の透過性および通気性がよくなり、また網目の開口
サイズに分布が発生している場合でも防水性および通気
性を確保することができる。

【００４９】第２発明によれば、１μｍ以上であって
１．５ｍｍ以下の開口長を有する多数の孔が２次元的に
並列形成された網状体に、ガラスビーズまたはポリテト
ラフルオロエチレンを撥水粉とした撥水塗料を用いたデ
ィッピング法によって撥水塗装を施すようにして撥水網
状体を製造するようにしている。すなわち、超撥水性を
有する撥水塗料を用いたディッピング法（浸し塗装法）
によって撥水塗装を施すようにしているので、網状体に
薄い塗膜を細部までむらなく形成することができるよう
になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】網目サイズと目詰まり率との関係を示すグラフ
である。

【図２】基板の上に滴下された水滴の模式図である。

【図３】基板の撥水性能の尺度となる水の接触角の測定
原理を示す模式図である。

【図４】網目サイズと浸透率との関係を示すグラフであ
る。

【図５】この発明の撥水網状体で構成した茶漉しを示す
図である。

【図６】溶媒の比重と目詰まりが発生する網目サイズの
境界を示すグラフである。

【図７】撥水塗料の固形分率と目詰まりが発生する網目
サイズの境界を示すグラフである。

【図８】この発明の撥水網状体で構成した花挿しを示す
図である。

【図９】この発明の撥水網状体で構成した花器を示す図
である。

【図１０】この発明の撥水網状体で構成した傘を示す図
である。

【図１１】この発明の撥水網状体で構成した網戸を示す
図である。

【図１２】この発明の撥水網状体を重ねて使用した例を
示す図である。

【図１３】この発明の撥水網状体を通常網に重ねて使用
した例を示す図である。

【図１４】この発明の撥水網状体で構成した物干し場の
雨よけカバーを示す図である。

【符号の説明】

１基板２水滴４花挿し５花器６傘７網戸８支柱

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者藤野正家東京都新宿区西新宿三丁目19番２号日本電信電話株式会社内 (72)発明者太田健仁東京都新宿区西新宿三丁目19番２号日本電信電話株式会社内 (72)発明者立石和義東京都新宿区西新宿三丁目19番２号日本電信電話株式会社内 (72)発明者水野誠一郎東京都武蔵野市御殿山一丁目１番３号エヌ・ティ・ティ・アドバンステクノロジ株式会社内 (72)発明者西千恵美東京都武蔵野市御殿山一丁目１番３号エヌ・ティ・ティ・アドバンステクノロジ株式会社内 (72)発明者嶋田礼子東京都武蔵野市御殿山一丁目１番３号エヌ・ティ・ティ・アドバンステクノロジ株式会社内 (72)発明者塚本康弘東京都武蔵野市御殿山一丁目１番３号エヌ・ティ・ティ・アドバンステクノロジ株式会社内 (72)発明者舩越宣博東京都武蔵野市御殿山一丁目１番３号エヌ・ティ・ティ・アドバンステクノロジ株式会社内Ｆターム(参考） 4D075 AB01 CA36 CA38 DA21 DB31 DC38 EA07 EB02 EB18 EB56 4L031 BA19 BA33 DA00 4L033 AC03 CA17

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】１μｍ以上であって１．５ｍｍ以下の開
口長を有する多数の孔が２次元的に並列形成された網状
体に、撥水塗装を施して成ることを特徴とする撥水網状
体。
【請求項２】１μｍ以上であって１．５ｍｍ以下の開
口長を有する多数の孔が２次元的に並列形成された網状
体に、ガラスビーズまたはポリテトラフルオロエチレン
を撥水粉とした撥水塗料を用いたディッピング法によっ
て撥水塗装を施すようにしたことを特徴とする撥水網状
体の製造方法。
【請求項３】前記ディッピング法において、撥水粉と
してガラスビーズを用いた場合、前記撥水塗料の固形分
率を５〜３０ｗｔ％とし、溶媒の比重を０．６〜１．６
とするようにしたことを特徴とする請求項２記載の撥水
網状体の製造方法。
【請求項４】前記溶媒は、ヘプタンである請求項３記
載の撥水網状体の製造方法。
【請求項５】前記ディッピング法において、撥水粉と
してポリテトラフルオロエチレンを用いた場合、前記撥
水塗料の固形分率を５〜３５ｗｔ％とし、溶媒の比重を
０．６〜１．６とするようにしたことを特徴とする請求
項２記載の撥水網状体の製造方法。
【請求項６】前記溶媒は、フッ素系溶剤である請求項
５記載の撥水網状体の製造方法。