JPH1111983A - 撥水性ガラスコートの製造方法 - Google Patents
撥水性ガラスコートの製造方法Info
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- JPH1111983A JPH1111983A JP9162259A JP16225997A JPH1111983A JP H1111983 A JPH1111983 A JP H1111983A JP 9162259 A JP9162259 A JP 9162259A JP 16225997 A JP16225997 A JP 16225997A JP H1111983 A JPH1111983 A JP H1111983A
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL 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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- C03C17/28—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with organic material
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- Organic Chemistry (AREA)
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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。
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。
Description
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【０００７】
【化１】
【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。
を、基体としてのガラス上に塗布する。
【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。
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。
【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。
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。
【００１１】
【化２】
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
液を基体としてのガラス上に塗布する。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【００３２】
【化３】
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【００３６】
【化４】
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
トの具体的な実施例について説明する。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
（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。
【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。
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。
【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。
製するために以下の３溶液をあらかじめ作製した。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【図１】本発明の撥水性ガラスコートの製造工程図
【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
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
【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
の３００℃における耐熱試験の結果を示す図
【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
した図
【図５】従来の撥水性ガラスコートの製造工程図
【図６】従来の撥水性ガラスコートの製造工程を示す図
【図７】従来の撥水性ガラスコートの構造の模式図
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
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
Claims (3)
- 【請求項１】 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。 - 【請求項２】 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。 - 【請求項３】 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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9162259A JPH1111983A (ja) | 1997-06-19 | 1997-06-19 | 撥水性ガラスコートの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9162259A JPH1111983A (ja) | 1997-06-19 | 1997-06-19 | 撥水性ガラスコートの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1111983A true JPH1111983A (ja) | 1999-01-19 |
| JPH1111983A5 JPH1111983A5 (ja) | 2005-03-10 |
Family
ID=15751048
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9162259A Pending JPH1111983A (ja) | 1997-06-19 | 1997-06-19 | 撥水性ガラスコートの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1111983A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100435527B1 (ko) * | 2001-08-23 | 2004-06-10 | 한국화학연구원 | 소수성 유리의 제조방법 |
| KR101237953B1 (ko) | 2012-07-02 | 2013-03-26 | 임헌영 | 환경친화성 무기계수지 조성물의 제조방법 및 그에 의한 조성물 |
| CN103241960A (zh) * | 2013-05-10 | 2013-08-14 | 安徽工业大学 | 空心玻璃微珠表面憎水防潮的改性方法 |
| CN103992043A (zh) * | 2014-05-15 | 2014-08-20 | 奇瑞汽车股份有限公司 | 一种疏水剂的制备方法 |
-
1997
- 1997-06-19 JP JP9162259A patent/JPH1111983A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100435527B1 (ko) * | 2001-08-23 | 2004-06-10 | 한국화학연구원 | 소수성 유리의 제조방법 |
| KR101237953B1 (ko) | 2012-07-02 | 2013-03-26 | 임헌영 | 환경친화성 무기계수지 조성물의 제조방법 및 그에 의한 조성물 |
| WO2014007486A1 (ko) * | 2012-07-02 | 2014-01-09 | Lim Heon Young | 환경친화성 무기계수지 조성물의 제조방법 및 그에 의한 조성물 |
| CN103241960A (zh) * | 2013-05-10 | 2013-08-14 | 安徽工业大学 | 空心玻璃微珠表面憎水防潮的改性方法 |
| CN103992043A (zh) * | 2014-05-15 | 2014-08-20 | 奇瑞汽车股份有限公司 | 一种疏水剂的制备方法 |
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