JPH04359086A - 撥水処理ガラスの製造方法 - Google Patents

撥水処理ガラスの製造方法

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JPH04359086A
JPH04359086A JP3159955A JP15995591A JPH04359086A JP H04359086 A JPH04359086 A JP H04359086A JP 3159955 A JP3159955 A JP 3159955A JP 15995591 A JP15995591 A JP 15995591A JP H04359086 A JPH04359086 A JP H04359086A
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隆三 上村
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    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、自動車用ウインドウ
、サイドミラー等の、撥水処理ガラスの製造方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来の撥水処理技術に近いものとしては
、例えば金属表面の耐防錆性向上を目的とした方法とし
て、(1) Al, Zr, Ti, Si,W, C
e, Sn, Yのアルコキシド、または(2) これ
らのモノメチルアルコキシド、あるいは(3) 前記金
属のアセチルアセトネート塩の1種または2種以上を、
0.005 重量%以上と、これら(1), (2),
(3) の合計に対して、フルオロアルキルシランを0
.005 〜0.30モル%含有するアルコール溶液を
塗布した後、100 ℃以上に加熱する方法が特開昭6
4−68477号公報に提案されている。
【0003】また自動車用撥水処理ガラスの製造方法と
して、例えば特開平1−126244号公報にポリジメ
チルシロキサンと室温で液状の炭化水素からなる溶液中
に無機ガラスを浸漬し、ディッピング法により塗布した
後 250〜300 ℃で焼付けする方法が開示されて
いる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の金属表面が耐防錆性向上を目的とする撥水処
理方法にあっては、処理を目的とする基材が、金属表面
であるので、この方法でガラス表面を処理する場合は、
内部からのアルカリ溶出があり、耐候試験において、比
較的短時間で接触角が低下し、また金属アルコキシド等
に対してのフルオロアルキルシラン添加量が、0.30
モル%を超えると、ハジキが発生するという問題点があ
った。
【0005】また上記の撥水処理剤を含む溶液にガラス
板を浸漬し、ディッピング法により溶液を塗布し、焼付
ける方法では十分な膜厚が得られない為、耐久性、耐候
性試験において、比較的短時間で接触角が低下するとい
う問題点があった。従って本発明の目的は、上記従来の
問題点を解決し、容易に塗布され安定性に優れており、
しかも撥水耐久性に優れた塗膜が得られる撥水処理方法
により撥水処理ガラスを製造する方法を提供することに
ある。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明は、このような
従来の問題点に着目してなされたもので、ガラス表面に
、金属アルコキシドと水、有機溶媒、触媒の共存下で加
水分解および重縮合して得られたビヒクルと、このビヒ
クル中の金属アルコキシド量に対して、(1) フルオ
ロアルキルシランを0.30モル%を超え3.0 モル
%未満を混合したコーティング液か、あるいは、(2)
 アルキルシランを4.0 モル%を超え20モル%未
満を混合して成るコーティング液を塗布後焼付けするこ
とを特徴とする撥水処理ガラスの製造方法に関するもの
である。
【0007】
【作用】次に作用を説明する。本発明の方法においては
、金属アルコキシドを加水分解および重縮合させて作製
したビヒクルと撥水処理剤を混合して成るコーティング
剤をガラス板上にコーティングし、焼き付けする。Si
, Ti,Al, Zr, W, Ce, Sn など
の金属アルコキシドから得られたビヒクルの有機溶媒溶
液を、ガラス板上に塗布した後100 ℃以上に加熱す
ると、これらのビヒクルは脱水縮合して架橋しこれらの
酸化物皮膜を形成する。そしてアルコール溶液中にフル
オロアルキルシランまたはアルキルシランが含まれてい
ると、脱水縮合の際、これらの撥水処理剤がメタロシロ
キサン結合により化学結合し複合皮膜となる。この複合
皮膜は無機酸化物皮膜であるので耐久性に優れ、かつ、
フルオロアルキルシランまたはアルキルシランを含有し
ているので、撥水性能を発現することができる。
【0008】この金属酸化物皮膜の形成方法は、例えば
『ゾル・ゲル法によるガラス・セラミックスの製造技術
とその応用』(山根正之  監著  応用技術出版  
1989  年)108〜140ページに記載されてい
る。例えばゾルゲルの作製方法として、シリコンテトラ
メトキシドをアルコールに溶解しておき、これに塩酸な
どの酸、および水などの触媒や加水分解剤を加え、シリ
コンテトラメトキシドを分解させSi−O−Si 結合
を有するゾルを形成させる。得られたビヒクルに、フル
オロアルキルシランまたはアルキルシランを適量添加し
、粘度を適切に選択することにより任意の手法で塗布し
薄膜を形成するものである。塗布方法としてはディップ
法、スピン塗布法、スプレー法等から選択され、ついで
焼結する。積層方法は1層塗布後続いて塗布してもよい
し、ビヒクル中に撥水処理剤を混合しない被膜層を設け
た後、本発明の被膜をコーティングしてもよい。本発明
で用いられる薄膜は少なくとも1層積層されることが必
要である。本発明で用いられるアルコラートの金属イオ
ンとしては、アルコラートを形成するものならば任意で
よいが、焼結後透明膜となるものが望ましい。アルコキ
シドは一般式M(OR)n で示される。Mは金属であ
り、望ましくはアルカリ金属、アルカリ土類金属を除い
た Si, Ti,Al, Zr, W,Ce, Sn
 等が望ましい。
【0009】またRは任意のアルキル基から選択され、
Rはメチル基、エチル基、イソプロピル基、プロピル基
、ブチル基等が好ましい。本発明で用いるコーティング
液において、金属アルコキシドの量は0.005 モル
/L(全溶液)〜3.0 モル/L(全溶液)となるよ
うな量で用いられるのがよい。また、このコーティング
液において、3.0 モル/Lを超えると得られるコー
ティング組成物のポットライフが短くなるため、長時間
保存できなくなる。また、このコーティング液を基材上
に塗布したとき、塗膜が厚すぎてクラックや剥離が発生
しやすい。0.005 モル/L を下回ると、得られ
たコーティング液を基材に塗布しても、充分な膜厚の塗
膜が得られない。所望の膜厚の塗膜を得るには、このコ
ーティング液を数回にわたって塗布しなければならず面
倒である。
【0010】またアルコラートの加水分解速度を調節す
るため、任意の配位子を添加することができる。配位子
としてはアセチルアセトン等のジケトン類、エチルセロ
ソルブ等のアルコールエーテル類、エチレングリコール
等のグリコール類が好ましいが、特にグリコール類を添
加することが好ましい。この中でもヘキシレングリコー
ル、2,3ブタンジオール、1,2プロパンジオール、
2−メチル−1,2プロパンジオールが好ましい。得ら
れたビヒクルに対してフルオロアルキルシランまたはア
ルキルシランを添加混合する。添加量の検討結果を図2
に示すが、ビヒクル量に対してフルロオアルキルシラン
の場合は0.30モル%を超え3.0 モル%未満添加
するのが好ましく、0.30モル%以下であると被膜の
撥水性が小さく、3.0モル%以上では被膜が白化する
。またアルキルシランの場合は4.0 モル%を超え2
0モル%未満添加するのが好ましく、4.0 モル%以
下であると撥水性が小さく、20モル%以上では被膜形
成の際にハジキが発生しやすく、均一な被膜形成が困難
となる。添加する撥水処理剤の種類としてフルオロアル
キルシランとしては、CF3CH2CH2Si(OMe
)3, CF3CH2CH2SiCl3, CF3(C
F2)5CH2CH2SiCl3,CF3(CF2)5
CH2CH2Si(OMe)3, CF3(CF2)7
CH2CH2SiCl3, CF3(CF2)7CH2
CH2Si(OMe)3、CF3(CF2)7CH2C
H2SiMeCl2, CF3(CF2)7CH2CH
2SiMe(OMe)2 などを使用し、アルキルシラ
ンとしては SiC6H15Cl, SiC3H8Cl
2, SiC4H9Cl3, SiC4H10Cl2,
 SiC12H10Cl2,SiC16H20O2, 
SiC14H16O2, SiC9H22O3, Si
C7H18O3,SiC4H12O3, SiC13H
13Cl,SiC7H8Cl2, SiC20H43C
l, SiC19H40Cl, SiC21H46O2
, SiC18H37Cl3, SiC24H52O3
,SiC21H46O3, SiC6H5Cl3, S
iC12H20O3, SiC9H14O3, SiC
6H15Cl, SiC18H15Cl,SiC9H2
1Cl などを使用すれば良い。これらの金属アルコキ
シドから得られたビヒクルとフルオロアルキルシランま
たはアルキルシラン等の撥水剤を分散、溶解する有機溶
媒は、これらを均一に分散、溶解できるものであればよ
く、例えばメタノール、エタノール、イソプロピルアル
コール、ブタノールなどでよく、アルコール以外にトル
エン、キシレンなどの芳香族炭化水素を使用することも
できる。この内メタノール、エタノール、プロパノール
等の低級アルコールが好適に用いられる。
【0011】水は、加えたアルコキシドの加水分解のた
めに加えられる。水には、加水分解を促進する触媒とし
て、酸が添加されるのでよい。酸には、例えば、塩酸、
フッ酸、硝酸などの無機酸;酢酸、ギ酸などの有機酸が
挙げられる。加えられた水の量は、金属アルコキシドに
対し50〜400 モル%である。これが400 モル
%を上まわると、得られる撥水処理コーティング組成物
のポットライフが短くなるため長時間保存できなくなる
。50モル%を下まわると、基材に対しハジキや剥離等
の問題が生じる。塗布量は乾燥被膜厚で0.03μ以上
、好ましくは0.05〜0.5 μにする。塗布後ガラ
ス板の加熱は100 ℃以上で行う。100 ℃未満で
あると脱水縮合が不十分な為、充分架橋せず、耐久性に
優れたものが得られない。フルオロアルキルシランを添
加した場合は100 ℃〜分解温度以下、アルキルシラ
ンを添加した場合は 100℃〜沸点以下で焼付けする
のが好ましい。
【0012】また本発明においては、アルコキシドの代
わりに、アルコキシドを形成する金属のモノメチルアル
コキシド、あるいは前記金属のアセチルアセトネート塩
を単独で、または混合して用いることができ、更にはこ
れ等をアルコキシドと組合せて用いることもできる。モ
ノメチルアルコキシドとしては、モノメチルメトキシド
、モノメチルエトキシド、モノメチルイソプロポキシド
、モノメチルn−ブトキシドなどがあり、またアセチル
アセトネート塩としては、アセチルアセトネートジルコ
ニウム、アセチルアセトネートチタン、アセチルアセト
ネートイットリアなどがある。
【0013】
【実施例】以下図面を参照し本発明を実施例により説明
する。本発明の方法により得られた撥水処理ガラスを図
1に示す。図1において1は自動車用合わせガラスに用
いられているソーダガラス平板である。2は撥水処理剤
と、金属アルコキシドの加水分解、重縮合で得られたビ
ヒクルの混合物を塗布後加熱焼付けすることにより得ら
れた複合金属酸化物皮膜層である。
【0014】実施例1 ソーダガラス平板を、ガラス洗浄液ヒカリエース(光興
業株式会社製)5%溶液に一昼夜浸漬し、十分水洗した
後純水で更に洗浄し、エタノールで水切り乾燥し清浄な
ガラス板を作製した。
【0015】次に金属アルコキシドからビヒクルを作製
するため、テトラエトキシシラン50mLとエタノール
50mL混合し、更に水4.3mL と硝酸(61 %
液) を5.7mL 添加し、ウォーターバスで80℃
で2時間反応させた。冷却後、フルオロアルキルシラン CF3(CF2)7C2H4Si(OMe)3 0.6
3g 添加し、ビヒクル中の金属アルコキシド量に対し
0.5 モル%フルオロアルキルシランを含有するコー
ティング液(A) を作製した。また同じ方法で作製し
たビヒクルに、CF3CH2CH2Si(OMe)3 
を 0.24g添加し、ビヒクル中のアルコキシド量に
対して0.5 モル%フルオロアルキルシランを含有す
るコーティング液(B) を作製した。また同じく作製
したビヒクルにCF3(CF2)5CH2CH2Si(
OMe)3 を0.52g 添加し、ビヒクル中のアル
コキシド量に対して0.5 モル%フルオロアルキルシ
ランを含有するコーティング液(C) を作製した。コ
ーティング液の組成などを表1に示す。
【0016】上記コーティング液をスピナーにセットし
た図1に示すガラス板と同様のガラス板上に2〜3mL
適量滴下し、3000 rpmで30秒間コーティング
し約30分間セッティングした。更にこれを電気炉に入
れ、8℃/min で昇温し、380 ℃で30分間焼
付けし、実施例1(A), (B), (C) の撥水
処理ガラスをそれぞれ作製した。
【0017】実施例2 実施例1で用いられた自動車用ソーダガラス平板を、実
施例1と同じ方法で洗浄し、エタノールで水切り乾燥し
た。次に、金属アルコキシドからビヒクルを作製するた
め、テトラエトキシシラン12.5mLとヘキシレング
リコール8mLを50mLのエタノールに溶解し、ウォ
ーターバスで80℃で1.5 時間反応させた後40℃
まで冷却し、水1mLと硝酸(61 %液)1.5mL
添加し再び80℃まで加熱し1.5 時間反応させビヒ
クルを作製した。これにアルキルシランとして SiC
9H22O3を0.58g 添加し、ビヒクル中のアル
コキシド量に対して5.0 モル%アルキルシランを含
有するコーティング液(D) を作製した。また同じ方
法で作製したビヒクルに、 SiC21H46O2 を
1.0g添加し、ビヒクル中のアルコキシド量に対して
5.0 モル%アルキルシランを含有するコーティング
液(E) を作製した。また同じく作製したビヒクルに
、SiC24H52O3を1.16g 添加し、ビヒク
ル中のアルコキシド量に対して5.0 モル%アルキル
シランを含有するコーティング液(F) を作製した。 コーティング液の組成などを表1に示す。
【0018】上記コーティング液をスピナーにセットし
た実施例1と同様のガラス板上に2〜3mL適量滴下し
、3000 rpmで30秒間コーティングし約30分
間セッティングした。更にこれを電気炉に入れ、8℃/
min で昇温し、150 ℃で30分間焼付けし、実
施例2(D), (E), (F) の撥水処理ガラス
をそれぞれ作製した。
【0019】比較例1 実施例1で用いた洗浄済みガラス板をアルコールで水切
り乾燥後、実施例1で用いたフルオロアルキルシラン撥
水処理剤3種のエタノール溶液(3重量%)をそれぞれ
作製し、これにガラス板を30分間浸漬し、取り出した
後オーブン中120℃で30分間焼付けし、実施例1の
それぞれの撥水剤種に対応する比較例1の撥水処理ガラ
ス(A), (B), (C) を作製した。
【0020】比較例2 実施例1のコーティング液(A) の作製において、フ
ルオロアルキルシラン CF3(CF2)7C2H4Si(OMe)3 の添加
量を4.43g とした以外は同様にしてビヒクル中の
金属アルコキシドに対し3.5 モル%のフルオロアル
キルシランを含有するコーティング組成物を作製した。 この組成物の組成などを表1に示す。次に、実施例1で
用いたと同様の洗浄済みガラス板をエタノールで水切り
乾燥し、このガラス板をスピナーにセットし、上記の得
られたコーティング組成物を2〜3mL適量滴下し、3
000 rpmで30秒間コーティングし、室温で約3
0分間乾燥すると膜は白化し透明なコーティング膜は得
られなかった。
【0021】比較例3 実施例1のコーティング液(A) の作製において、テ
トラエトキシシラン50mLと混合するエタノールの量
を2mLとした以外は同様にしてコーティング組成物を
作製した。 この組成物の組成などを表1に示す。次に、実施例1で
用いたと同様の洗浄済みガラス板をエタノールで水切り
乾燥し、このガラス板をスピナーにセットし、上記の得
られたコーティング組成物を2〜3mL適量滴下し、3
000 rpmで30秒間コーティングし、室温で約3
0分間乾燥し透明なコーティング膜を得た。次に、8℃
/min の速度で350 ℃まで昇温し、その後30
分間焼付けると塗膜が剥離し透明なコーティング膜が得
られなかった。
【0022】比較例4 実施例1のコーティング液(A) の作製において、テ
トラエトキシシラン50mLとエタノール50mLの混
合物に添加した水を9.0mL 、硝酸(61 %液)
 を16.7mLとした以外は同様にしてコーティング
組成物を作製した。この組成物の組成などを表1に示す
。次に、実施例1で用いたと同様の洗浄済みガラス板を
エタノールで水切り乾燥し、このガラス板をスピナーに
セットし、上記の得られたコーティング組成物を2〜3
mL適量滴下し、3000 rpmで30秒間コーティ
ングし、室温で約30分乾燥し透明なコーティング膜を
得た。次に、8℃/min の速度で350 ℃まで昇
温し、その後30分間焼付けると塗膜が剥離し透明なコ
ーティング膜が得られなかった。
【0023】比較例5 実施例1のコーティング液(A) の作製において、フ
ルオロアルキルシランの添加量を0.25gとした以外
は同様にしてビヒクル中の金属アルコキシドに対し0.
2モル%のフルオロアルキルシランを含有するコーティ
ング組成物を作製した。この組成物の組成などを表1に
示す。次に、実施例1で用いたと同様の洗浄済みガラス
板をエタノールで水切り乾燥し、このガラス板をスピナ
ーにセットし、上記の得られたコーティング組成物を2
〜3mL適量滴下し、3000 rpmで30秒間コー
ティングし、室温で約30分乾燥し透明なコーティング
膜を得た。次に、8℃/min の速度で350 ℃ま
で昇温し、その後30分間焼付け撥水処理ガラスを作製
した。
【0024】比較例6 実施例1のコーティング液(A) の作製において、テ
トラエトキシシランとエタノールの混合物に、水を4.
3mL と硝酸(61 %液) を5.7mL を添加
する代わりに、硝酸だけを2.24mL添加した以外は
同様にしてコーティング組成物を作製した。この組成物
の組成などを表1に示す。次に、実施例1で用いたと同
様の洗浄済みガラス板をエタノールで水切り乾燥し、こ
のガラス板をスピナーにセットし、上記の得られたコー
ティング組成物を2〜3mL適量滴下し、3000 r
pmで30秒間コーティングし、室温で約30分乾燥し
透明なコーティング膜を得た。次に、8℃/min の
速度で350 ℃まで昇温し、その後30分間焼付ける
と塗膜が剥離し透明なコーティング膜が得られなかった
【0025】次に実施例1,2と比較例1,5 の評価
を行った。評価は、純水との初期接触角および屋外曝露
試験を6 ケ月間行い、耐久後の純水との接触角を測定
することにより行った。表2に結果をまとめて示す。こ
れらの結果から解るように、本発明の方法により得られ
た撥水処理ガラスは耐久性能を著しく向上させることが
できる。
【0026】
【表1】
【0027】
【表2】
【0028】
【発明の効果】以上説明してきたように、この発明によ
れば、その構成をガラス表面に、金属アルコキシドと水
、有機溶媒、触媒の共存下が加水分解および重縮合して
得られたビヒクルと、このビヒクル中の金属アルコキシ
ド量に対して、(1) フルオロアルキルシランを0.
30モル%を超え3.0 モル%未満を混合したコーテ
ィング液か、あるいは、(2) アルキルシランを4.
0 モル%を超え20モル%未満を混合したコーティン
グ液を塗布後焼付けすることを特徴とする撥水処理ガラ
スの製造方法とした為コーティング液が容易に塗布され
、得られる塗膜は安定性に優れしかも撥水耐久性が優れ
ており、特に耐久性に優れた撥水処理ガラスを製造する
ことができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の方法により製造した撥水処理ガラスの
断面図である。
【図2】ビヒクルに対するフルオロアルキルシランとア
ルキルシランを添加した場合の添加量(モル%)と接触
角の関係を示す線図である。
【符号の説明】
1  ソーダガラス平板 2  複合酸化物被膜層

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  ガラス表面に、金属アルコキシドと水
    、有機溶媒、触媒の共存下で加水分解および重縮合して
    得られたビヒクルと、このビヒクル中の金属アルコキシ
    ド量に対して、(1) フルオロアルキルシランを0.
    30モル%を超え3.0 モル%未満を混合したコーテ
    ィング液か、あるいは、(2) アルキルシランを4.
    0 モル%を超え20モル%未満を混合して成るコーテ
    ィング液を塗布後焼付けすることを特徴とする撥水処理
    ガラスの製造方法。
JP3159955A 1991-06-05 1991-06-05 撥水処理ガラスの製造方法 Expired - Lifetime JP2874391B2 (ja)

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