JPH1111983A - Manufacturing method of water-repellent glass coat - Google Patents
Manufacturing method of water-repellent glass coatInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ガラスと同等な硬度とフッ素樹脂並みの撥水
性を持つ従来の撥水性ガラス内のフッ素分子はガラスと
共有結合していないため、耐熱性が低いという問題点が
あった。
【解決手段】 ガラスコート液を固体基材に塗布後、こ
の基材をアルカリ溶液に曝した後熱処理することによ
り、フッ化炭素鎖とガラスの共有結合化を促進する。
PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem that the heat resistance is low because the fluorine molecules in the conventional water repellent glass having the same hardness as the glass and the water repellency comparable to the fluororesin are not covalently bonded to the glass. there were. SOLUTION: After a glass coating solution is applied to a solid substrate, the substrate is exposed to an alkaline solution and then subjected to a heat treatment to promote the covalent bond between the fluorocarbon chain and the glass.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、フッ素樹脂並の撥
水性とガラス並の堅さを併せ持つ撥水性ガラスの製造方
法に関する。特に、耐熱性に優れた撥水性ガラスコート
膜の製造方法を提供することを目的とする。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a water-repellent glass having both the water repellency of a fluororesin and the hardness of a glass. In particular, an object of the present invention is to provide a method for producing a water-repellent glass coat film having excellent heat resistance.
【0002】[0002]
【従来の技術】撥水性ガラスコートに関しては、「東京
都立工業技術センター研究報告第22号、1993
年」、「特開平4−338137号公報」、「セラミッ
クス、29巻6号533ペーシ、1994年」におい
て、その技術内容が報告されており、以下では、上記し
た従来の撥水性ガラスコートの製造方法について、図面
を参照しながら説明する。2. Description of the Related Art A water-repellent glass coat is described in "Tokyo Metropolitan Industrial Technology Center Research Report No. 22, 1993".
Year "," Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-338137 ", and" Ceramics, Vol. 29, No. 6, page 533, 1994 "report the technical contents. In the following, the production of the above-mentioned conventional water-repellent glass coat is described. The method will be described with reference to the drawings.
【0003】一番目の例を、図5沿って説明する。まず
最初に、2つの溶液を作成する。2つの溶液とは、テト
ラエトキシシラン(Si(O2CH5)4:以下TEOS
と略記する)及びパーフルオロアルキルメトキシシラン
(CF3(CF2)7C2H4Si(OCH3)3)を溶解し
たエタノール溶液(以下A溶液と称する)と、水及び塩
酸を溶解したエタノール溶液(以下溶液Bと称する)の
ことである。A first example will be described with reference to FIG. First, two solutions are made. The two solutions are tetraethoxysilane (Si (O2CH5) 4: TEOS
) And perfluoroalkylmethoxysilane (CF3 (CF2) 7C2H4Si (OCH3) 3) in ethanol (hereinafter referred to as A solution), and an ethanol solution in which water and hydrochloric acid are dissolved (hereinafter referred to as solution B). That is.
【0004】ここで、上記のA溶液は、撥水性のガラス
コートの本体となる溶液であり、基本的には、フッ素
(このフッ素が撥水性の性質を与える根幹となる)及び
ガラスの原材料を含有しているものである。Here, the above-mentioned solution A is a solution that becomes the main body of the water-repellent glass coat, and is basically made of fluorine (this fluorine is the basis for giving the water-repellent property) and the raw material of the glass. It is contained.
【0005】また、上記のB溶液は、上記のA溶液を撥
水性ガラスコート用のコート溶液に変換し、シラノール
化を行なうための溶液である。[0005] The above solution B is a solution for converting the above solution A into a coating solution for water-repellent glass coating and silanolization.
【0006】そして次に、上記のA溶液及びB溶液を混
合して、上記のTEOS及びパーフルオロアルキルメト
キシシランの加水分解反応、言い換えればシラノール化
(化1)を起こし、撥水性ガラスコート膜形成用のコー
ト溶液を作成する。Next, the above-mentioned solution A and solution B are mixed to cause the above-mentioned hydrolysis reaction of TEOS and perfluoroalkylmethoxysilane, in other words, silanolation (formula 1), thereby forming a water-repellent glass coat film. Make a coating solution for
【0007】[0007]
【化1】 Embedded image
【0008】さらに上記のように形成されたコート溶液
を、基体としてのガラス上に塗布する。Further, the coating solution formed as described above is applied on glass as a substrate.
【0009】最後に、コート溶液の形成された基体を4
00℃にて焼成し、撥水性ガラスコート膜を形成する。
この焼成の工程では、2種類の反応が進行する。Finally, the substrate on which the coating solution is formed is
Baking at 00 ° C. to form a water-repellent glass coat film.
In this firing step, two types of reactions proceed.
【0010】1つ目は、基体上に形成されたコート溶液
中に含有されている不要な水及びエタノールを除去する
反応であり、2つ目は、(化2)で示すように、シラノ
ール化されたTEOS及びパーフルオロアルキルメトキ
シシランを脱水反応させる反応である。The first is a reaction for removing unnecessary water and ethanol contained in the coating solution formed on the substrate, and the second is a silanol conversion as shown in the following chemical formula (2). This is a reaction for dehydrating TEOS and perfluoroalkylmethoxysilane.
【0011】[0011]
【化2】 Embedded image
【0012】二番目の例による撥水性ガラスコート作成
法は、基本的に最初の例における方法と同じである。す
なわち、TEOS及びパーフルオロアルキルメトキシシ
ラン(CF3(CF2)7C2H4Si(OCH3)3)を溶
解したエタノール溶液に塩酸水溶液を滴下してコート液
を形成した後、これを固体基材に塗布した後焼成するこ
とにより、撥水性ガラスコートが作成できることを述べ
ている。The method of making the water-repellent glass coat according to the second example is basically the same as the method in the first example. That is, an aqueous solution of hydrochloric acid is dropped into an ethanol solution in which TEOS and perfluoroalkylmethoxysilane (CF3 (CF2) 7C2H4Si (OCH3) 3) are dissolved to form a coating solution, which is then applied to a solid substrate and fired. This describes that a water-repellent glass coat can be prepared.
【0013】三番目の例について、図6を参照しながら
説明する。まず、TEOSのエタノール溶液に水と塩酸
触媒を加えたのち、これにポリエチレングリコールを加
え、ガラス形成用溶液を作成する。A third example will be described with reference to FIG. First, water and a hydrochloric acid catalyst are added to an ethanol solution of TEOS, and then polyethylene glycol is added thereto to prepare a glass forming solution.
【0014】次に、上記の工程において形成されたガラ
ス形成用溶液を基体としてのガラスにコートする。そし
て、ガラス形成用溶液の形成された基体を250〜35
0℃で焼成してテトラエトキシシランを重合させると同
時に、ポリエリレングリコールを燃焼させることにより
ポーラスなシリカガラスをガラス上に形成する。Next, the glass forming solution formed in the above step is coated on glass as a substrate. Then, the substrate on which the glass forming solution is formed is placed in a range of 250 to 35.
At the same time as firing at 0 ° C. to polymerize the tetraethoxysilane, polyerylene glycol is burned to form a porous silica glass on the glass.
【0015】次に、フルオロアルキルトリメトキシシラ
ンをメタノールで希釈した後、この溶液に水を加えて部
分的に加水分解したコート溶液を上記のガラスに塗布し
た後400〜600℃で焼成して上記のポーラスなシリ
カガラス上に撥水膜を形成し、結果として撥水ガラスコ
ートを作製する。Next, after diluting the fluoroalkyltrimethoxysilane with methanol, water is added to the solution, and a partially hydrolyzed coating solution is applied to the above glass, and then baked at 400 to 600 ° C. A water-repellent film is formed on the porous silica glass described above, and as a result, a water-repellent glass coat is produced.
【0016】[0016]
【発明が解決しようとする課題】上記の第一番目と二番
目の例で示した撥水性ガラスコートは、予め撥水性を有
するフッ素成分を含有するガラスコート溶液を作成した
後に、このガラスコート溶液を塗布、焼成して撥水性ガ
ラスコートを形成している。The water-repellent glass coats shown in the first and second examples are prepared by preparing a glass coat solution containing a fluorine component having water repellency in advance, and then preparing the glass coat solution. Is applied and baked to form a water-repellent glass coat.
【0017】このため、形成されたガラスコートの表面
だけでなく、内部にまでフッ素を含有していることにな
り、表面がなんらかの影響で摩耗したとしても、フッ素
が残存して撥水性を維持できるという耐摩耗性に優れた
コートとなり、フッ素樹脂に較べても耐熱性に優れたコ
ート膜となる。[0017] For this reason, not only the surface of the formed glass coat but also the inside thereof contains fluorine, so that even if the surface is worn by some influence, fluorine remains and water repellency can be maintained. It is a coat excellent in abrasion resistance and a coat film excellent in heat resistance as compared with a fluororesin.
【0018】しかしながら、この撥水性コートは、30
0℃以上の雰囲気に曝すと、徐々に撥水性が無くなって
しまうという問題がある。一般に、水との接触角度が8
0度以下になると著しく撥水性が低下してしまうと言わ
れているが、上記の第1の従来の方法で形成された撥水
性コートでは、例えば300℃で100時間程度の時間
で水との接触角度が80度以下になってしまう。However, this water-repellent coat is 30
When exposed to an atmosphere of 0 ° C. or higher, there is a problem that the water repellency gradually disappears. Generally, the contact angle with water is 8
It is said that the water repellency decreases significantly when the temperature is 0 ° or less. However, in the water repellent coat formed by the above-mentioned first conventional method, for example, the water repellency coat at 300 ° C. for about 100 hours is used. The contact angle is less than 80 degrees.
【0019】また、上記の第三の引例で示した撥水性ガ
ラスコートは、ポーラスな細孔の中にのみフッ素分子が
含有されているため、表面が凹凸を有するぶん撥水性コ
ートの形成される表面積を多くすることができるという
利点があるものの、その製造工程は2回の焼成を必要と
し、工程数的には複雑になり、上記の第1の従来例と比
較して劣る。また、フッ素分子は、ガラスの表面にしか
存在せず、ガラス分子に均一に含まれているわけではな
いため、ガラス内に均一にフッ素分子が含まれている第
1の従来の方法で作製された撥水性ガラスに較べて耐摩
耗性において劣るという問題点も存在する。In the water-repellent glass coat shown in the third reference, since fluorine molecules are contained only in porous pores, a water-repellent coat having a surface with irregularities is formed. Although there is an advantage that the surface area can be increased, the manufacturing process requires two firings, and the number of processes is complicated, which is inferior to the first conventional example. In addition, since fluorine molecules exist only on the surface of glass and are not uniformly contained in glass molecules, they are produced by the first conventional method in which fluorine molecules are uniformly contained in glass. There is also a problem that the abrasion resistance is inferior to water-repellent glass.
【0020】本発明は上記の問題点を解決すべくなされ
たものであり、撥水性がフッ素樹脂コート並みあり、耐
摩耗性に優れるとともに、さらに300℃以上の雰囲気
でも撥水性が保たれる耐久性の高い撥水ガラスコート、
及びその製造方法を提供することを目的とするものであ
る。The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and has a water repellency comparable to that of a fluororesin coating, excellent abrasion resistance, and a durable water repellency which is maintained even in an atmosphere of 300 ° C. or more. Highly water-repellent glass coat,
And a method for producing the same.
【0021】[0021]
【課題を解決するための手段】本発明者は、上述した従
来の撥水性コートが300℃以上の温度において耐久性
に乏しいことの原因が、第一と第二の引例の撥水性ガラ
スコートにおいて、フッ素化合物のガラスとの共有結合
が不十分であることに基づくものであることを見いだ
し、この点を解決することにより、撥水性がフッ素コー
ト並みあり、耐摩耗性に優れるとともに、さらに300
℃以上の雰囲気でも撥水性が保たれる撥水ガラスコート
を提供することが可能であると考えた。The inventor of the present invention has found that the above-mentioned conventional water-repellent coat has poor durability at a temperature of 300 ° C. or more because of the water-repellent glass coats of the first and second references. It was found that the covalent bond between the fluorine compound and the glass was insufficient, and by solving this problem, the water repellency was as high as that of the fluorine coat, the abrasion resistance was excellent, and the water repellency was further improved.
It has been considered that it is possible to provide a water-repellent glass coat that maintains water repellency even in an atmosphere at a temperature of not less than ° C.
【0022】その具体的な手段として、本発明の撥水ガ
ラスコート製造方法は、メトキシシリル基またはエトキ
シシリル基を含有するフッ化炭素化合物と、酸化珪素を
主成分とするガラスの前駆体であるメトキシシランまた
はエトキシシラン化合物の混合溶液を酸性触媒と水の存
在下で加水分解、及び、脱水重合する工程と、次に、前
記混合溶液を固体基材に塗布する工程と、次に、前記固
体基材表面をアルカリ性溶液に曝すことにより加水分解
していない前記フッ素炭素化合物または前記ガラスの前
駆体の化合物を加水分解させて脱水重合させる工程と、
次に、前記基材を乾燥する工程と、最後に、前記基材を
熱処理することにより前記加水分解したフッ化炭素化合
物または前記ガラスの前駆体の化合物を脱水重合させる
工程からなる。As a specific means, the method for producing a water-repellent glass coat of the present invention is a precursor of a fluorocarbon compound containing a methoxysilyl group or an ethoxysilyl group and a glass mainly containing silicon oxide. Hydrolyzing a mixed solution of a methoxysilane or ethoxysilane compound in the presence of an acidic catalyst and water, and subjecting the mixture to dehydration polymerization, and then applying the mixed solution to a solid substrate; and A step of hydrolyzing the non-hydrolyzed fluorocarbon compound or the precursor compound of the glass by exposing the substrate surface to an alkaline solution and performing dehydration polymerization,
Next, the method comprises a step of drying the base material, and finally, a step of subjecting the base material to a heat treatment to dehydrate and polymerize the hydrolyzed fluorocarbon compound or the glass precursor compound.
【0023】また、本製造方法においては、基材をアル
カリ性溶液に曝す際に、前記基材をアルカリ溶液に浸漬
することによって行うことが望ましい。Further, in the present manufacturing method, when exposing the base material to the alkaline solution, it is preferable that the base material is immersed in the alkaline solution.
【0024】また、本製造方法においては、基材をアル
カリ性溶液に曝す際に、前記基材をアルカリ溶液の蒸気
に曝すことによって行うことが望ましい。In the present manufacturing method, when exposing the base material to the alkaline solution, it is preferable that the base material is exposed to the vapor of the alkaline solution.
【0025】[0025]
【発明の実施の形態】以下では本発明の実施の形態にお
ける撥水性ガラスコートについて図面を参照しながら説
明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A water-repellent glass coat according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0026】図1は本発明の実施の形態における撥水性
ガラスコートの製造工程図を示したものである。図1で
示すように、まずパーフルオロアルキルメトキシシラン
(CF3(CF2)7C2H4Si(OCH3)3)とテトラ
エトキシシラン(Si(OCH3)4:以下TEOSと略
記する)が溶解したエタノール溶液(以下A溶液と称す
る)と、水及び塩酸が溶解したエタノール溶液(以下B
溶液と称する)の2溶液を作製する。FIG. 1 shows a manufacturing process diagram of a water-repellent glass coat according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, an ethanol solution (hereinafter referred to as A solution) in which perfluoroalkylmethoxysilane (CF3 (CF2) 7C2H4Si (OCH3) 3) and tetraethoxysilane (Si (OCH3) 4: hereinafter abbreviated as TEOS) are dissolved. ) And an ethanol solution in which water and hydrochloric acid are dissolved (hereinafter referred to as B
2) are prepared.
【0027】次に上記のA溶液に対してB溶液を添加し
てA溶液中のパーフルオロアルキルメトキシシランとT
EOSを加水分解(上記の(化1)と同様な反応)し、
パーフルオロアルキルメトキシシラン及び、TEOSを
シラノール化する。Next, the solution B is added to the solution A, and the perfluoroalkylmethoxysilane in the solution A and T
EOS is hydrolyzed (a reaction similar to the above (Chemical Formula 1)),
Silanolates perfluoroalkylmethoxysilane and TEOS.
【0028】次に上記のようにして形成されたコート溶
液を基体としてのガラス上に塗布する。Next, the coating solution formed as described above is applied to glass as a substrate.
【0029】さらに、このガラスをアンモニア水溶液に
浸漬した後取り出すか、または、アンモニアの蒸気に曝
した後、室温乾燥後、焼成を施して撥水性ガラスコート
を形成する。なお、この焼成工程は、上記した従来の場
合と同様に、基体上に形成されたコート溶液中に含有さ
れている不要な水及びエタノールを除去するとともに、
シラノール化されたTEOS及びパーフルオロアルキル
メトキシシランを脱水反応させる。Further, the glass is taken out after being immersed in an aqueous ammonia solution, or exposed to the vapor of ammonia, dried at room temperature, and baked to form a water-repellent glass coat. In addition, this baking step removes unnecessary water and ethanol contained in the coating solution formed on the substrate, as in the above-described conventional case,
The silanolated TEOS and the perfluoroalkylmethoxysilane are subjected to a dehydration reaction.
【0030】本発明の最大の特徴は、コート液を基材に
塗布後、塗布されたコートをアルカリ性の溶液に曝すこ
とである。従来の撥水ガラスコートの製造方法は、コー
ト液を塗布した後焼成をするだけであった。本発明の方
法で作製されたコートが従来法で作製されたものと比べ
て耐熱性が向上する理由を以下に示す。The most important feature of the present invention is that after the coating liquid is applied to the substrate, the applied coat is exposed to an alkaline solution. The conventional method of producing a water-repellent glass coat merely involves baking after applying a coating liquid. The reason why the coat prepared by the method of the present invention has improved heat resistance as compared with the coat prepared by the conventional method will be described below.
【0031】酸触媒存在下では、(化3)で示すよう
に、一般に、一分子内に存在するメトキシ基またはエト
キシシ基(以下これらをアルコキシドと呼ぶ)の一個が
水酸基に置換されると、二つ目のアルコキシドが水酸基
に置換される反応速度は極端に低下する。In the presence of an acid catalyst, as shown in (Chem. 3), generally, when one of a methoxy group or an ethoxy group (hereinafter referred to as an alkoxide) present in one molecule is substituted with a hydroxyl group, The reaction rate at which the second alkoxide is substituted with a hydroxyl group is extremely reduced.
【0032】[0032]
【化3】 Embedded image
【0033】このため、分子内の一部のみのアルコキシ
ドが水酸基に置換された分子が脱水重合することとな
る。その結果、撥水性ガラスコートは、図7で示すよう
に、アルコキシドが残留した分子から構成されることに
なる。For this reason, a molecule in which only part of the alkoxide in the molecule has been substituted with a hydroxyl group undergoes dehydration polymerization. As a result, as shown in FIG. 7, the water-repellent glass coat is composed of molecules in which alkoxide remains.
【0034】理想的には、フルオロアルキルトリエトキ
シシランは3個、TEOSは4個の共有結合で隣の分子と結
びつけるはずではあるが、従来の方法で作製された撥水
性ガラス内の共有結合数は理想状態の共有結合数に比べ
ると遙かに少ない。そのため、300℃以上の温度にな
ると、共有結合していない分子、もしくは、分子内の一
カ所でしか隣の分子と共有結合していない分子がコート
の外部に飛散していくため、その撥水性は低下するもの
と考えられる。これが、従来法で形成された撥水ガラス
コートが耐熱性が低い原因である。Ideally, fluoroalkyltriethoxysilane should be linked to neighboring molecules by 3 covalent bonds and TEOS to 4 covalent bonds. However, the number of covalent bonds in a water-repellent glass prepared by a conventional method should be considered. Is far less than the number of covalent bonds in the ideal state. Therefore, when the temperature reaches 300 ° C. or higher, molecules that are not covalently bonded or molecules that are covalently bonded to an adjacent molecule only at one position in the molecule are scattered to the outside of the coat. Is considered to decrease. This is the reason that the water-repellent glass coat formed by the conventional method has low heat resistance.
【0035】これに対して、アルカリ触媒存在下では、
分子内のアルコキシドの水酸基への置換速度は、酸触媒
の場合の速度に比べると非常に遅いと考えられている。
しかし、アルコキシドがいったん水酸基に置換される
と、二つ目以降のアルコキシドは即座に水酸基に置換さ
れ、最終的には、シリコンに結合していたすべてのアル
コキシドが水酸基に置換される。On the other hand, in the presence of an alkali catalyst,
It is considered that the rate of substitution of the alkoxide in the molecule with a hydroxyl group is very slow as compared with the rate in the case of an acid catalyst.
However, once the alkoxide is replaced with a hydroxyl group, the second and subsequent alkoxides are immediately replaced with a hydroxyl group, and finally, all alkoxides bonded to silicon are replaced with a hydroxyl group.
【0036】[0036]
【化4】 Embedded image
【0037】しかし、アルコキシドを含む分子の溶液
は、アルカリ触媒の存在下で即座に白濁してしまい、撥
水性ガラスコートの塗布溶液として用いることは出来な
い。これは、シラノール化した分子がお互いに重合反応
を起こし、不溶性の重合物を形成するためだと推測され
る。これに対して、酸性触媒下では、アルコキシドを含
む溶液は、数日放置しておいても透明度性を保ち、撥水
性ガラスコートの塗布溶液として使用できる。However, a solution of a molecule containing an alkoxide immediately becomes cloudy in the presence of an alkali catalyst, and cannot be used as a coating solution for a water-repellent glass coat. This is presumed to be because the silanolated molecules cause a polymerization reaction with each other to form an insoluble polymer. On the other hand, under an acidic catalyst, a solution containing an alkoxide maintains transparency even when left for several days, and can be used as a coating solution for a water-repellent glass coat.
【0038】本発明は、一番目に、塗布用溶液として使
いやすい、酸性触媒下で加水分解された塗布液を固体基
材に塗布する。この塗布されたコート膜の構造は図2
(a)で示すように、未反応のアルコキシドを含む。In the present invention, first, a coating solution hydrolyzed under an acidic catalyst, which is easy to use as a coating solution, is applied to a solid substrate. The structure of the applied coating film is shown in FIG.
As shown in (a), it contains unreacted alkoxide.
【0039】二番目に、基材上のコートをアルカリ溶液
に曝すことにより未反応のアルコキシドを水酸基に置換
する。この置換反応は即座に進む。なぜならば、コート
内の分子の少なくとも一個のアルコキシドは酸性触媒下
において既に水酸基に置換されおり、アルカリ触媒下で
は、二つ目以降のアルコキシドの水酸基への置換は即座
に起こるからである。図2(b)にアルカリ溶液に曝さ
れた後のコートの構造を示す。Second, the unreacted alkoxide is replaced with a hydroxyl group by exposing the coat on the substrate to an alkaline solution. This substitution reaction proceeds immediately. This is because at least one alkoxide of the molecule in the coat has already been substituted with a hydroxyl group under an acidic catalyst, and the substitution of a second or subsequent alkoxide with a hydroxyl group occurs immediately under an alkaline catalyst. FIG. 2B shows the structure of the coat after being exposed to the alkaline solution.
【0040】最後に、基材を焼成することにより、コー
ト内の分子は脱水重合反応し、分子がお互いに共有結合
する。この結果、耐熱性の高い撥水性ガラスコートが形
成される。図2(c)に、焼成後の撥水ガラスコートの
構造を示す。Finally, by firing the substrate, the molecules in the coat undergo a dehydration polymerization reaction, and the molecules are covalently bonded to each other. As a result, a water-repellent glass coat having high heat resistance is formed. FIG. 2C shows the structure of the water-repellent glass coat after firing.
【0041】次に、上記した本発明の撥水性ガラスコー
トの具体的な実施例について説明する。Next, specific examples of the above-described water-repellent glass coat of the present invention will be described.
【0042】(実施例1)アルカリガラスに撥水性ガラ
スコートを作製するために以下の3溶液をあらかじめ作
製した。Example 1 The following three solutions were prepared in advance to prepare a water-repellent glass coat on alkali glass.
【0043】 溶液A エタノール 40g TEOS 37g CF3(CF2)7C2H4Si(OCH3)3 10g 溶液B エタノール 40g 水 10g 塩酸 1g まず、溶液Aをスターラーで撹拌しながら溶液Bを滴下
し、60分撹拌した。次に、5cm×5cm×2mmの
ガラス板を5cm×5cmの面が溶液に垂直になるよう
にして垂直にこの溶液に浸漬した後約0.15mm/s
の速度で引き上げた。次に、この基材を1vol.%のアン
モニア水溶液に10分浸漬した後溶液から取り出し、室
温で1時間乾燥させた。さらに100℃で10分間加熱
後、300℃で30分焼成し、ガラス板に撥水性ガラス
コートを作製した。Solution A 40 g ethanol 40 g TEOS 37 g CF 3 (CF 2) 7 C 2 H 4 Si (OCH 3) 3 10 g Solution B Ethanol 40 g Water 10 g Hydrochloric acid 1 g First, solution B was added dropwise while stirring solution A with a stirrer and stirred for 60 minutes. Next, a glass plate of 5 cm × 5 cm × 2 mm was vertically immersed in the solution so that the surface of 5 cm × 5 cm was perpendicular to the solution, and then about 0.15 mm / s
Raised at the speed. Next, the substrate was immersed in a 1 vol.% Aqueous ammonia solution for 10 minutes, taken out of the solution, and dried at room temperature for 1 hour. After heating at 100 ° C. for 10 minutes, baking was performed at 300 ° C. for 30 minutes to form a water-repellent glass coat on a glass plate.
【0044】ここで、本発明の撥水性ガラスコートの特
性を明らかにするために、基材にコート後アンモニア溶
液に浸漬しないで焼成した撥水性ガラスコーとを作製し
た。Here, in order to clarify the characteristics of the water-repellent glass coat of the present invention, a water-repellent glass coat which was fired without being immersed in an ammonia solution after coating on a substrate was produced.
【0045】以上のようにして形成された、本発明の撥
水性ガラスコートと比較例としてのガラスコートの30
0℃の耐熱性試験結果を図3に示す。これは、撥水性ガ
ラスをコートした固体基材を300℃雰囲気に一定時間
放置した後、室温で固体基材の撥水性を測定したもので
ある。撥水性は、基材における純水の静的接触角で評価
している。一般的には、水に対する接触角が80度を下
回ると撥水性が不十分であるということになる。The water-repellent glass coat of the present invention and the glass coat as a comparative example, which were formed as described above, were used.
FIG. 3 shows the results of the heat resistance test at 0 ° C. This is a result of measuring the water repellency of the solid substrate at room temperature after leaving the solid substrate coated with the water-repellent glass in a 300 ° C. atmosphere for a certain period of time. The water repellency is evaluated by the static contact angle of pure water on the substrate. Generally, when the contact angle with water is less than 80 degrees, the water repellency is insufficient.
【0046】この結果から明らかなように、従来の方法
(第1の比較実験)で作製された撥水性ガラスコートは
約50時間で撥水性が失われてしまうが、本発明の撥水
性ガラスコートは50時間後でも、その撥水性を維持し
ている。As is apparent from the results, the water-repellent glass coat prepared by the conventional method (first comparative experiment) loses water repellency in about 50 hours. Maintains its water repellency even after 50 hours.
【0047】(実施例2)次に以下では、上記の実施例
1における撥水性ガラスコートに対して、撥水性を有す
る成分を別のものとした場合の実施例について説明す
る。(Embodiment 2) Next, an embodiment in which a water-repellent component is different from the water-repellent glass coat in the above-described embodiment 1 will be described.
【0048】アルカリガラスに撥水性ガラスコートを作
製するために以下の3溶液をあらかじめ作製した。The following three solutions were prepared in advance to prepare a water-repellent glass coat on alkali glass.
【0049】 溶液A エタノール 40g TEOS 37g CF3(CF2)7C2H4Si(OCH3)3 10g 溶液B エタノール 40g 水 10g 塩酸 1g まず、溶液Aをスターラーで撹拌しながら溶液Bを滴下
し、60分撹拌した。次に、5cm×5cm×2mmの
ガラス板を5cm×5cmの面が溶液に垂直になるよう
にして垂直にこの溶液に浸漬した後約0.15mm/s
の速度で引き上げた。次に、この基材を図4で示すよう
に、ヒータで60℃に温められた1vol.%のアンモニア
水溶液の上方に10分間置いた。その後、室温で1時間
乾燥させた。さらに100℃で10分間加熱後、350
℃で30分焼成し、ガラス板に撥水性ガラスコートを作
製した。Solution A 40 g ethanol 40 g TEOS 37 g CF 3 (CF 2) 7 C 2 H 4 Si (OCH 3) 3 10 g Solution B Ethanol 40 g Water 10 g Hydrochloric acid 1 g First, solution B was added dropwise while stirring solution A with a stirrer and stirred for 60 minutes. Next, a glass plate of 5 cm × 5 cm × 2 mm was vertically immersed in the solution so that the surface of 5 cm × 5 cm was perpendicular to the solution, and then about 0.15 mm / s
Raised at the speed. Next, as shown in FIG. 4, this substrate was placed on a 1 vol.% Aqueous ammonia solution heated to 60 ° C. by a heater for 10 minutes. Then, it dried at room temperature for 1 hour. After further heating at 100 ° C. for 10 minutes, 350
It baked at 30 degreeC for 30 minutes, and produced the water-repellent glass coat on the glass plate.
【0050】以上のようにして形成された、本発明の撥
水性ガラスコート膜の耐熱性を、実施例1と同様な方法
で調べた。この結果を図3に示す。図の結果から明らか
なように、本発明の撥水性ガラスコートは300℃10
0時間の耐熱試験後でもその撥水性を維持していること
が分かる。The heat resistance of the water-repellent glass coat film of the present invention formed as described above was examined in the same manner as in Example 1. The result is shown in FIG. As is evident from the results in the figure, the water-repellent glass coat of the present invention has a
It can be seen that the water repellency is maintained even after the heat test for 0 hour.
【0051】なお、本発明の実施例においては、フッ化
炭素鎖を含む分子として、CF3(CF2)7C2H4Si
(OCH3)3や(SiOCH3)3(CH2)2(CF2)8
(CH2)2Si(OCH3)を用いたが、これに限定さ
れることはなく、フッ化炭素鎖のCの数が9以上、また
は、7以下のものを用いても可能であることは言うまで
もない。また、本実施例では、トリエトキシシラン化合
物を用いたが、これに限定されることはなく、ジメトキ
シシラン、モノメトキシシラン、または、ジエトキシシ
ラン、モノエトキシシランを用いても良いことは言うま
でもない。In the embodiment of the present invention, CF3 (CF2) 7C2H4Si is used as a molecule containing a fluorocarbon chain.
(OCH3) 3 and (SiOCH3) 3 (CH2) 2 (CF2) 8
Although (CH2) 2Si (OCH3) was used, the present invention is not limited to this. Needless to say, it is also possible to use a fluorocarbon chain having 9 or more C atoms or 7 or less. . Further, in this example, a triethoxysilane compound was used. However, the present invention is not limited to this. Needless to say, dimethoxysilane, monomethoxysilane, or diethoxysilane or monoethoxysilane may be used. .
【0052】[0052]
【発明の効果】本発明において用いられている撥水性ガ
ラスは、透明で、ガラス並みの硬度と耐摩耗性、さらに
フッ素樹脂と同等な撥水性を有するので、フッ素樹脂の
代替として使用できる。The water-repellent glass used in the present invention is transparent, has the same hardness and abrasion resistance as glass, and has the same water repellency as a fluororesin, so that it can be used as a substitute for the fluororesin.
【0053】また、本発明による撥水性ガラスコートの
作製法では、フッ化炭素鎖を持つ分子がガラスとSi−
O結合しているので、基材にコートする溶液のフッ化炭
素鎖を含む分子の割合を従来法に比べて低くしても、耐
熱性の高い撥水性ガラスコート膜が得られ、ガラスコー
トを作製するときのコストダウンが可能となる。In the method for producing a water-repellent glass coat according to the present invention, the molecule having a fluorocarbon chain is composed of glass and Si—
Since it is O-bonded, a water-repellent glass coat film with high heat resistance can be obtained even if the proportion of molecules containing a fluorocarbon chain in the solution to be coated on the base material is lower than that of the conventional method. Cost reduction during fabrication is possible.
【図1】本発明の撥水性ガラスコートの製造工程図FIG. 1 is a manufacturing process diagram of a water-repellent glass coat of the present invention.
【図2】本発明による撥水性ガラスコート形成過程を示
す図 (a)コート液を固体基材に塗布した直後の撥水性ガラ
スコートの構造の模式図 (b)固体基材をアルカリ溶液に曝した後の撥水性ガラ
スコートの構造の模式図 (c)焼成後の撥水性ガラスコートの構造の模式図FIG. 2 is a view showing a process of forming a water-repellent glass coat according to the present invention. (A) Schematic diagram of the structure of a water-repellent glass coat immediately after a coating liquid is applied to a solid substrate. (B) Exposure of the solid substrate to an alkali solution. Schematic diagram of the structure of the water-repellent glass coat after firing (c) Schematic diagram of the structure of the water-repellent glass coat after firing
【図3】本発明と従来法で作製した撥水性ガラスコート
の300℃における耐熱試験の結果を示す図FIG. 3 is a diagram showing the results of a heat resistance test at 300 ° C. of a water-repellent glass coat produced by the present invention and a conventional method.
【図4】固体基材をアルカリ溶液の蒸気に曝す方法を示
した図FIG. 4 is a diagram showing a method of exposing a solid substrate to vapor of an alkaline solution.
【図5】従来の撥水性ガラスコートの製造工程図FIG. 5 is a manufacturing process diagram of a conventional water-repellent glass coat.
【図6】従来の撥水性ガラスコートの製造工程を示す図FIG. 6 is a view showing a manufacturing process of a conventional water-repellent glass coat.
【図7】従来の撥水性ガラスコートの構造の模式図FIG. 7 is a schematic view of the structure of a conventional water-repellent glass coat.
1 固体基材 2 本方法における、コート液を塗布後の撥水性ガラス
コートの構造の模式図 3 本方法における、アルカリ溶液に曝した後の撥水性
ガラスコートの構造の模式図 4 本方法における、焼成後の撥水性ガラスコートの模
式図 10 1vol.%アンモニア水溶液 11 容器 12 ヒータ 20 従来法で作製された撥水性ガラスコートの構造の
模式図1 Solid substrate 2 Schematic diagram of the structure of the water-repellent glass coat after application of the coating liquid in the method 3 Schematic diagram of the structure of the water-repellent glass coat after exposure to an alkali solution 4 Method of the present invention Schematic diagram of water-repellent glass coat after firing 10 1 vol.% Aqueous ammonia solution 11 Container 12 Heater 20 Schematic diagram of structure of water-repellent glass coat produced by conventional method
Claims (3)
基を含有するフッ化炭素化合物と、酸化珪素を主成分と
するガラスの前駆体であるメトキシシランまたはエトキ
シシラン化合物との混合溶液を、酸性触媒と水の存在下
で加水分解させて脱水重合させる工程と、 前記混合溶液を固体基材に塗布する工程と、 前記固体基材表面をアルカリ性溶液に曝すことにより、
加水分解していない前記フッ素炭素化合物または前記ガ
ラスの前駆体の化合物を加水分解させて脱水重合させる
工程と、 前記基材を乾燥する工程と、 前記基材を熱処理することにより前記加水分解したフッ
化炭素化合物または前記ガラスの前駆体の化合物を脱水
重合させる工程とを備えることを特徴とする撥水性ガラ
スコートの製造方法。1. A mixed solution of a fluorocarbon compound containing a methoxysilyl group or an ethoxysilyl group and a methoxysilane or ethoxysilane compound that is a precursor of glass containing silicon oxide as a main component, is mixed with an acidic catalyst and water. A step of performing hydrolysis and dehydration polymerization in the presence of, a step of applying the mixed solution to a solid substrate, and exposing the surface of the solid substrate to an alkaline solution,
A step of hydrolyzing the unhydrolyzed fluorocarbon compound or the precursor compound of the glass to cause dehydration polymerization, a step of drying the base material, and a step of heat-treating the base material to form the hydrolyzed fluorine. Dehydrating and polymerizing a carbonized compound or a precursor compound of the glass.
基材をアルカリ溶液に浸漬させることを特徴とする請求
項1記載の撥水性ガラスコートの製造方法。2. The method for producing a water-repellent glass coat according to claim 1, wherein when exposing the substrate to the alkaline solution, the substrate is immersed in the alkaline solution.
基材をアルカリ溶液の蒸気に曝すことを特徴とする請求
項1記載の撥水性ガラスコートの製造方法。3. The method for producing a water-repellent glass coat according to claim 1, wherein, when exposing the substrate to the alkaline solution, exposing the substrate to the vapor of the alkaline solution.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9162259A JPH1111983A (en) | 1997-06-19 | 1997-06-19 | Manufacturing method of water-repellent glass coat |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1111983A true JPH1111983A (en) | 1999-01-19 |
| JPH1111983A5 JPH1111983A5 (en) | 2005-03-10 |
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ID=15751048
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP9162259A Pending JPH1111983A (en) | 1997-06-19 | 1997-06-19 | Manufacturing method of water-repellent glass coat |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1111983A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100435527B1 (en) * | 2001-08-23 | 2004-06-10 | 한국화학연구원 | A preparation method of glass having excellent hydrophobicity |
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| CN103241960A (en) * | 2013-05-10 | 2013-08-14 | 安徽工业大学 | Hydrophobic moistureproof surface modification method for hollow glass beads |
| CN103992043A (en) * | 2014-05-15 | 2014-08-20 | 奇瑞汽车股份有限公司 | Preparation method of hydrophobing agent |
-
1997
- 1997-06-19 JP JP9162259A patent/JPH1111983A/en active Pending
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