JP2002326841A

JP2002326841A - 防汚性ガラス

Info

Publication number: JP2002326841A
Application number: JP2001135996A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Umeda; 章広梅田; Shigeki Kawase; 茂樹河瀬; Naoko Ubukawa; 直子生川
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-05-07
Filing date: 2001-05-07
Publication date: 2002-11-12

Abstract

(57)【要約】【課題】ガラス表面の凹凸に汚れが入り込むことを防
ぎ、かつ汚れ防止性能を長期間維持させる。【解決手段】ガラス１の表面粗さを０．０５以上かつ
０．４μm以下に加工し、その面をシラン系化合物の撥
水・撥油性被膜で被覆する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はガラスの表面を改質
する方法に関し、詳しくは、撥水性と撥油性の機能を有
した薄膜の摩擦に対する耐久性を向上させた撥水撥油性
ガラスに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ガラス表面の汚れの付着を防止するため
に、ガラス表面を撥水撥油性にすることが考えられてい
る。例えば、特開平４−１９４２６６号公報には、ガラ
ス面に撥水性の薄膜を形成させている。また、特開平４
−１２４０４７号公報には、撥水撥油性のガラスの耐摩
耗性を向上させる目的で、ガラス表面を凹凸に加工する
ことも考えられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、表面が
凹凸に加工されたガラスは、摩擦に対しての撥水撥油性
の耐久は良いものの、その凹凸があまりにも大きいと、
その凹凸に汚れが入り込み、汚れが拭き取り難くくなる
という課題があった。

【０００４】本発明は、従来の課題を解決するもので、
凹凸の程度を特定の範囲内に設定することによって汚れ
が凹凸に入り込むことを抑え、かつ摩擦耐久性のある撥
水撥油性被膜を形成させた防汚性ガラスを提供すること
を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、表面粗さＲｙが０．０５μm以上かつ０．
４μm以下である表面を有し、前記表面上に撥水・撥油
性被膜を形成させたものである。これによって、汚れが
トッププレート面の凹凸に入り込むことを抑えることが
でき、かつ摩擦に対しての撥水撥油性能の耐久性を得る
ことができる。

【０００６】

【発明の実施の形態】請求項１に記載の発明は、表面粗
さＲｙが０．０５μm以上かつ０．４μm以下である表面
を有し、前記表面上に撥水撥油性被膜を形成させたもの
である。

【０００７】撥水撥油性被膜とは、シラン系化合物を主
成分とした反応生成物である。この反応生成物の表面に
は、メチル基等の表面エネルギーの小さい側鎖が配向さ
れる。その結果、汚れ成分との付着力が低下するため、
汚れ防止の効果がある。また、撥水撥油性被膜は、シラ
ン系化合物の官能基であるアルコキシ基とガラス表面に
現れたシラノール基とが脱水縮合することによって形成
されている。この結合は共有結合性であって強固な結合
である。しかし、金属製の鍋やフライパン等によって摩
擦されると、撥水撥油性被膜は容易に剥離してしまう。
そこで本発明では、図１に示すように、ガラス表面を特
定な粗さの凹凸に加工し、凹内部に撥水撥油性被膜を形
成させることによって、摩擦による撥水撥油性能の消失
を防いでいる。つまり、凹凸の無い平滑面では、使用す
るに伴い被膜が一様に摩耗するが、粗い表面である凹凸
面では、図２のように凹部に摩擦されない撥水撥油性の
面が残る。しかし、凹凸を必要以上に大きくすると、汚
れ成分が凸部に引っかかり残ってしまう。その最大粗さ
は、サラダ油を用いて評価した結果、０．４μmであっ
た。そして、本発明の撥水撥油性被膜は、片末端のみに
反応基を有するシラン系系化合物を主成分としているこ
とから、図３のように単分子が横に並んだ状態と考えら
れるため、膜厚は単分子程度の長さとなり、０．０１μ
mより薄い。したがって、表面の凹部が０．０５μm程度
であれば、凹部に撥水撥油性被膜を形成させることがで
きる。以上の理由により、ガラスの表面粗さを０．０５
μm以上かつ０．４μm以下にすることによって、汚れが
表面の凹に入り込むことを抑えることができ、かつ摩擦
に対する耐久性が向上できる。

【０００８】請求項２に記載の発明は、ガラスの表面に
耐熱性の無機印刷部が形成されたことを特徴とするもの
である。無機印刷部の主成分は、ホウケイ酸ガラスが好
ましく、着色させるために無機顔料を添加している。こ
のように印刷層を形成することにより、装飾を付与した
り、被加熱物の載置場所を表示させることができる。

【０００９】請求項３に記載の発明は、撥水撥油性被膜
の主成分であるシラン系化合物が、アルキルシラン化合
物である。また、請求項４に記載の発明は、パーフルオ
ロアルキルシラン化合物である。アルキルシラン化合物
として、例えばトリメチルメトキシシランまたはトリメ
チルエトキシシラン（以下メトキシがエトキシであって
もよい）、ジメチルジメトキシシラン、メチルトリメト
キシシラン、メチルジメトキシシラン、ジメチルメトキ
シシラン、ジフェニルジメトキシシラン、フェニルトリ
メトキシシラン等がある。パーフルオロアルキルシラン
化合物としては、前記アルキルシラン化合物のアルキル
基のいくつかがフッ化炭素基に置換されたものであり、
例えば、ＣＦ３（ＣＨ２）２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３、ＣＦ
３（ＣＦ２）５（ＣＨ２）２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３、ＣＦ
３（ＣＦ２）７（ＣＨ２）２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３、ＣＦ
３（ＣＦ２）７（ＣＨ２）２ＳｉＣＨ３（ＯＣＨ３）
２、ＣＦ３（ＣＦ２）３（ＣＨ２）２Ｓｉ（ＯＣＨ３）
３、ＣＦ３（ＣＦ２）７（ＣＨ２）２ＳｉＣｌ３等の炭
素数が１〜２０のシラン化合物がある。パーフルオロア
ルキルシラン化合物による撥水撥油性被膜は、表面エネ
ルギーの小さいフッ化炭素基によって置換されているた
め、撥水撥油性に優れている。

【００１０】さらに、請求項５に記載の発明のようにク
ロルシリル基を官能基として有することによって、ガラ
スとの反応性が高まり、撥水撥油性被膜との密着性を向
上させることができる。

【００１１】請求項６に記載の発明は、撥水撥油性ガラ
スを加熱調理器具の構成部材の一部として使用すること
を特徴とするものである。ここで加熱調理器具とは、電
磁調理器、電子レンジ、オーブン、ガステーブル、ガス
コンロなどである。加熱調理器具を用いて調理を行う場
合には、発生する油蒸気、油煙、煮こぼれ汁などによっ
て、天板、受け皿、焼き網などの部材が汚染される。特
に、電磁調理器の天板であるトッププレートでは、汚染
の度合いが著しい。ここで、電磁調理器とは、電磁誘導
方式で金属性の調理器を加熱し、調理する調理器具であ
る。図４に電磁調理器を示す。電磁調理器の上部の天板
はトッププレートと呼ばれ、それ自体発熱しない結晶化
ガラス素材から構成されている。このトッププレートの
上では、鍋やフライパンなどが置かれて調理されるた
め、様々な汚れがこびり付く。このように汚れが著しい
部材に撥水撥油性ガラスを適用することによって、加熱
調理器具を長期間清潔に使用することができる。

【００１２】

【実施例】以下本発明の実施例について説明する。

【００１３】（実施例１）本実施例に用いた結晶化ガラ
スは、５cm×５cmの平板で、厚さは５mmである。ガラス
表面を平滑な金属板で研磨することによって、表面粗さ
を０．４μmにした。このガラスの加工面を洗浄、脱脂
した後、撥水撥油性の被膜を形成させた。撥水・撥油剤
としては、ＣＨ３（ＣＨ２）２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３が１
％溶解したイソプロピルアルコールを用い、前記ガラス
板を浸漬させることで塗布した。その後、３００℃で２
０分間焼成して得た。膜厚は接触型の表面粗さ計によっ
て測定できないが、原理的には図３のように配向するた
め、０．０１μm以下である。また、水に対する接触角
は、１００°であった。

【００１４】（実施例２）本実施例に用いた結晶化ガラ
スは、５cm×５cmの平板で、厚さは５mmであり、表面を
０．４μmまで研磨したものである。このガラス板の表
面を洗浄、脱脂した後、撥水撥油性の被膜を形成させ
た。撥水撥油剤としては、ＣＦ３（ＣＦ２）７Ｃ２Ｈ４
Ｓｉ（ＯＣＨ３）３が１％溶解したイソプロピルアルコ
ールを用い、前記ガラス板を浸漬させることで塗布し
た。その後、３００℃で２０分間焼成した。膜厚は０．
０１μm以下である。また、水に対する接触角は、１１
０°であった。

【００１５】（実施例３）本実施例に用いた結晶化ガラ
スは、５cm×５cmの平板で、厚さは５mmであり、表面を
０．４μmまで研磨したものである。このガラス板の表
面を洗浄、脱脂した後、撥水撥油性の被膜を形成させ
た。次に、窒素雰囲気中で、ＣＦ３（ＣＦ２）７Ｃ２Ｈ
４ＳｉＣｌ３が１％溶解したパーフルオロオクタン溶液
に前記ガラス板を浸漬させた。その後、空気雰囲気中
で、３００℃で２０分間焼成した。膜厚は０．０１μm
以下である。また、水に対する接触角は、１１０°であ
った。

【００１６】（実施例４）本実施例に用いた結晶化ガラ
スは、５cm×５cmの平板で、厚さは５mmであり、表面を
０．４μmまで研磨したものである。そして、重量％で
ＳｉＯ２を６０％、Ｂ２Ｏ３を２２％、ＢａＯを４％、
Ｎａ２Ｏを５％、Ｋ２Ｏを１％、Ｌｉ２Ｏを１％含有す
るガラス粉末と無機顔料とを混合したペーストをスクリ
ーン印刷した後、８５０℃で６０分間焼成した。このガ
ラス板の表面を洗浄、脱脂した後、撥水撥油性の被膜を
形成させた。撥水撥油剤としては、ＣＨ３（ＣＨ２）２
Ｓｉ（ＯＣＨ３）３が１％溶解したイソプロピルアルコ
ールを用い、前記ガラス板を浸漬させることで塗布し
た。その後、３００℃で２０分間焼成した。水に対する
接触角は、１００°であった。

【００１７】（実施例５）本実施例において用いた結晶
化ガラスは、５cm×５cmの平板で、厚さは５mmである。
そして、ガラス表面を平滑な金属板で０．０５μmまで
研磨した。このガラスの表面を洗浄、脱脂した後、撥水
撥油性の被膜を形成させた。撥水撥油剤としては、ＣＨ
３（ＣＨ２）２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３が１％溶解したイソ
プロピルアルコールを用い、前記ガラス板を浸漬させる
ことで塗布した。その後、３００℃で２０分間焼成し
た。膜厚は０．０１μm以下となるため、表面の凹部に
も撥水撥油性の被膜が形成される。また、水に対する接
触角は、１００°であった。

【００１８】（比較例１）結晶化ガラスとして、５cm×
５cmの平板で、厚さは５mmのものであり、平板表面の粗
さが１．０μmであった。このガラス板の表面を洗浄、
脱脂した後、撥水撥油性の被膜を形成させた。撥水・撥
油剤としては、ＣＨ３（ＣＨ２）２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３
が１％溶解したイソプロピルアルコールを用い、前記ガ
ラス板を浸漬させることで塗布した。その後、３００℃
で２０分間焼成した。水に対する接触角は、１００°で
あった。

【００１９】（比較例２）耐熱ガラスとして、５cm×５
cmの平板で、厚さは５mmのアルカリガラスを用いた。表
面粗さは著しく小さく、接触角計の測定限界の０．０１
μmより小さかった。このガラス板の表面を洗浄、脱脂
した後、撥水撥油性の被膜を形成させた。撥水撥油剤と
しては、ＣＨ３（ＣＨ２）２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３が１％
溶解したイソプロピルアルコールを用い、前記ガラス板
を浸漬させることで塗布した。その後、３００℃で２０
分間焼成した。水に対する接触角は、１００°であっ
た。

【００２０】以上の実施例および比較例の撥水撥油性被
膜を形成させたガラス板を試験サンプルとして用い、以
下に記す油焼き付け汚れ拭き取り試験および耐磨耗試験
を行った。

【００２１】＜油焼き付け汚れ拭き取り試験＞試験サン
プル上にサラダ油を１mｌ程度滴下する。次に、３００
℃の雰囲気下に静置して２０分間焼き付けを行う。その
後、脱脂綿で２００g/cm²の加重をかけて拭う。目視に
よって汚れが拭き取れた状態をもって試験を終了した。
評価は終了までにかかる拭き取り回数を指標とした。

【００２２】＜耐磨耗試験＞試験サンプルの表面を、ス
テンレス性の平板で摩擦する。試験サンプルにかかる加
重は８０g/cm²で、往復速度は６０往復/minである。こ
れを１００００往復後に終了し、水に対する接触角を測
定する。

【００２３】油焼き付け汚れ拭き取り試験および耐磨耗
試験の結果を（表１）に示す。

【００２４】

【表１】

【００２５】（表１）より次の事項が明らかとなる。

【００２６】（１）表面粗さを１．０μmまたは０．４
μmまたは０．０５μmにすることによって、摩擦に対し
て撥水撥油性能を維持することができる。

【００２７】（２）表面粗さが０．４μmまたは０．０
５μmまたは０．０１μm未満の表面に、撥水撥油性被膜
を形成させることによって、サラダ油の焼き付け汚れを
容易に拭き取ることができる。

【００２８】（３）前記１、２より、表面粗さが０．０
５μm以上かつ０．４μm以下では、耐摩擦性があり、サ
ラダ油の焼き付けを容易に拭き取ることができる。

【００２９】（４）撥水撥油性被膜にパーフルオロアル
キルシラン化合物であるＣＦ３（ＣＦ２）７Ｃ２Ｈ４Ｓ
ｉ（ＯＣＨ３）３を用いることによって、サラダ油の焼
き付け汚れをさらに容易に拭き取ることができる。

【００３０】（５）パーフルオロアルキルシラン化合物
の官能基がクロルシリル基を有することによって、サラ
ダ油の焼き付け汚れをさらに容易に拭き取ることができ
る。

【００３１】（６）顔料を含有した無機印刷を施すこと
によって、ガラス表面を装飾すことができ、かつ前記１
〜５の特性も得ることができる。

【００３２】

【発明の効果】上記実施例から明らかなように、本発明
によれば、ガラス表面に汚れが付着し難く、その効果を
長期間維持させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１〜３、５における、撥水撥油
性被膜で被覆されたガラスの断面図

【図２】本発明の実施例１〜３、５における、耐摩耗試
験後の撥水撥油性ガラスの断面図

【図３】本発明の実施例１、５における、撥水撥油性被
膜の配向模式図

【図４】本発明の撥水撥油性ガラスを備えた加熱調理器
具の平面図

【符号の説明】

１ガラス２防汚性ガラス３撥水撥油性被膜４シラン化合物５トッププレート６操作パネル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者生川直子大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 3K051 AB02 AD31 CD43 CD44 4G059 AA01 AB03 AB11 AC01 AC22 FA05 FB05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面粗さＲｙが０．０５μm以上かつ
０．４μm以下である表面を有し、前記表面上に撥水撥
油性被膜を形成させたことを特徴とする防汚性ガラス。
【請求項２】ガラスの表面に無機印刷部が形成された
ことを特徴とする請求項１記載の防汚性ガラス。
【請求項３】撥水撥油性被膜がアルキルシラン化合物
の反応生成物であることを特徴とする請求項１または２
記載の防汚性ガラス。
【請求項４】撥水撥油性被膜がパーフルオロアルキル
シラン化合物の反応生成物であることを特徴とする請求
項３記載の防汚性ガラス。
【請求項５】シラン化合物がクロルシリル基を有する
請求項３または４項記載の防汚性ガラス。
【請求項６】加熱調理器具の構成部材の一部として使
用することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記
載の防汚性ガラス。