JP7281608B2 - 防曇膜付きガラス物品及び防曇膜形成用塗布液 - Google Patents
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Description
ガラス基材と、前記ガラス基材の表面上の防曇膜と、を備え、
25℃の水に24時間浸漬させて前記水から取り出し、前記防曇膜から鉛直方向下方に60mm離間させて配置した90℃~100℃の水から発生する水蒸気に前記防曇膜を30秒間曝し、前記防曇膜から前記方向下方に110mm離れて配置したQRコードの情報を前記防曇膜が形成された側とは反対側からカメラを使用して読み取ることができるかを判定する試験において、40mm四方のサイズを有するQRコードの情報を読み取ることができる、
防曇膜付きガラス物品、を提供する。
ここで、前記QRコードは、日本産業規格(JIS)X 0510:2018に従って、21×21モジュールのシンボルサイズ及びレベルHの誤り訂正の仕様により、前記情報として文字列「Rank:B」を符号化した二次元コードである。
ガラス基材と、前記ガラス基材の表面上の防曇膜と、を備え、
前記防曇膜は、吸水性ポリマーを含み、
25℃の水に24時間浸漬させて前記水から取り出し、前記防曇膜から鉛直方向下方に60mm離間させて配置した90℃~100℃の水から発生する水蒸気に前記防曇膜を30秒間曝す試験を実施したときに、前記水蒸気に曝された前記防曇膜の前記表面に透明な連続膜が形成される、
防曇膜付きガラス物品、を提供する。
ガラス基材と、前記ガラス基材の表面上の防曇膜と、を備え、
前記防曇膜は、シランカップリング剤及びシランカップリング剤に由来する架橋構造からなる群より選択される少なくとも1つと、吸水性ポリマーと、ポリエーテル変性シロキサンと、炭素数2~8のジオールと、を含む、
防曇膜付きガラス物品、を提供する。
シランカップリング剤と、吸水性ポリマーと、ポリエーテル変性シロキサンと、炭素数2~8のジオールと、を含む、
防曇膜形成用塗布液、を提供する。
ガラス基材10は、その形状及び材料に特段の制限はない。ガラス基材10は、例えば、ガラス板である。
防曇膜11及び21の膜厚は、特定の値に限定されず、0.1~10μm、好ましくは0.5~5.0μm、特に好ましくは0.8~2.0μm、である。
吸水性ポリマーとしては、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、及びポリビニルアルコール樹脂からなる群より選択される少なくとも1種を例示できる。ウレタン樹脂としては、ポリイソシアネートとポリオールとで構成されるポリウレタン樹脂が挙げられる。ポリオールとしては、アクリルポリオール及びポリオキシアルキレン系ポリオールが挙げられる。エポキシ系樹脂としては、グリシジルエーテル系エポキシ樹脂、グリシジルエステル系エポキシ樹脂、グリシジルアミン系エポキシ樹脂、環式脂肪族エポキシ樹脂が挙げられる。好ましいエポキシ樹脂は、環式脂肪族エポキシ樹脂である。以下、好ましい吸水性ポリマーであるポリビニルアセタール樹脂(以下、単に「ポリビニルアセタール」)について説明する。
ポリエーテル変性シロキサンは、シロキサンの主鎖の末端に結合した分子鎖、及びシロキサンの主鎖の側鎖として結合した分子鎖から選択される少なくとも1つとしてポリエーテル鎖を有する化合物である。シロキサンは、シロキサン結合(Si-O-Si)を骨格とする化合物である。ポリエーテル鎖の構成単位は、特に限定されないが、例えば、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイドである。ポリエーテル鎖は、構成単位として、1種のみを含んでいてもよく、2種以上を含んでいてもよい。
炭素数2~8のジオール、言い換えると2~8個の炭素原子を有するジオールは、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ブタンジオール、ペンタンジオール、及びヘキサンジオールからなる群より選択される少なくとも1つを含んでいてもよい。ジオールは、炭素数2~6のジオールであってもよい。好ましいジオールとしては、ブタンジオール、プロピレングリコール、及びジプロピレングリコールからなる群より選択される少なくとも1つを例示できる。防曇膜は、特に好ましいジオールとして、プロピレングリコール及び/又はジプロピレングリコールを含んでいてもよい。
シランカップリング剤は、以下の式(I)で表される加水分解性基を有するシリコン化合物を例示できる。式(I)で表される加水分解性基を有するシリコン化合物は、単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
防曇膜は、上述の成分以外にも、適宜、紫外線吸収剤、赤外線吸収剤、レベリング剤(表面調整剤)、光安定化剤等を含んでいてもよい。ただし、これらの成分は、防曇膜の20質量%以下、さらに10質量%以下、特に5質量%以下の範囲で添加することが望ましい。防曇膜において、コロイダルシリカその他のシリカ微粒子は、含まれていてもよく、含まれていなくてもよい。防曇膜におけるシリカ微粒子の含有率は、例えば10~60質量%であってもよいが、5質量%未満、さらに3質量%未満、特に1質量%未満に制限されていてもよい。シリカ微粒子を含む酸化物微粒子の含有率も、シリカ微粒子について上述した程度であってもよい。防曇膜は、シリカ微粒子に代表される酸化物微粒子を含んでいてもよく、含んでいなくてもよい。ただし、シリカ微粒子を含まない場合であっても、防曇膜は、ポリエーテル変性シロキサン、シランカップリング剤等に含まれるシロキサン成分を含みうる。
本実施形態による防曇膜は、防曇膜にとって厳しい環境、例えば水と接触した状態で長い期間置かれた後であっても、高いレベルで透過光を散乱させずに透過させる機能を発揮しうる。この機能を発揮するために、防曇膜は、透明性及び吸水性と共に、耐水性を有し、さらに親水性を有することが望ましい。耐水性が十分でない防曇膜は、水分に長時間接するとその成分が溶出することがある。また、防曇膜は、自身による吸水が飽和状態に達したときに、その表面に余剰の水が連続した膜として保持される程度に親水性であれば、透過光は過度に散乱することなく透過しうる。
本実施形態による防曇膜付きガラス物品は、透過光を過度に散乱することなく透過させうる。具体的に、防曇膜付きガラス物品は、例えば、5%以下、さらに3%以下、特に1%以下、場合によっては0.4%以下、のヘイズ率を有しうる。ヘイズ率は、JIS K 7136:2018に規定されている。
本実施形態による防曇膜付きガラス物品によれば、耐水性と親水性とが両立しうる。これらの特性は、実施例の欄で詳細を記述する高温水蒸気評価と呼ぶ方法により評価できる。この方法では、防曇膜を鉛直方向下方に向けた状態で防曇膜に高温かつ過剰の水蒸気が供給される。この水蒸気に接した際、親水性かつ耐水性に優れた防曇膜の表面には、水蒸気に直接曝された部分において水の透明な連続膜が形成される。「透明な連続膜」であるかは、水滴ではなく膜としての連続性が確保され、かつその膜が白濁していないことを目視により確認することにより判断できる。膜の白濁は、耐水性の不足による膜の白化により、又は防曇性の不足による膜表面の結露により、生じうる。親水性が不足している膜の表面では、水は、連続膜として保持されず、水滴として分散して付着する。耐水性が不足している膜には、高温水蒸気との接触により膜の白化が観察され、膜の成分の溶出や膜の欠損が生じることもある。表面の親水性は、一般に、水の接触角により評価される。しかし、この評価法では、ごく少量の水滴が膜に滴下されるのみであるから、厳しい環境を十分に再現したことにはならない。なお、透明な連続膜は、水蒸気に曝された防曇膜の表面の80%以上、さらに90%以上を被覆していてもよい。
防曇膜は、防曇膜を形成するための塗布液(防曇膜形成用塗布液)をガラス基材の表面に塗布し、塗布液により塗膜を形成したガラス基材を加熱することにより、成膜できる。塗布液の調製に用いる溶媒、塗布液の塗布方法は、従来から公知の材料及び方法を用いればよい。塗布方法の例は、スピンコート法、ロールコート法、スプレーコート法、ディップコート法、フローコート法、スクリーン印刷法、及び刷毛塗法である。塗膜は、加熱の前に適宜乾燥させてもよい。
室温(約25℃)の純水を保持したプラスチック製容器に防曇膜付きガラス物品を浸漬させ、この状態で24時間保持した。その後、防曇膜付きガラス物品を取り出し、ホルダーに立てかけて乾燥させた。乾燥後のサンプルについて、以下の外観評価及び高温水蒸気評価を実施した。
膜面の状態が下記のいずれに該当するかを肉眼で評価した。
G :試験前と比較して変化なし。
F :若干の白化が観察される。
NG:白化が観察される。
Y :膜の溶出が観察される。
図3Aに示すように、沸騰させた水70を内部に保持したステンレス製保温カップ80の上方に、防曇膜11が形成された面が保温カップ80側を向くように防曇膜付きガラス物品1を水平に保持した。水蒸気を供給する間、水70の温度は90~100℃に維持されていた。防曇膜11と水面との間の距離D1は60mmとした。なお、保温カップ80の内部空間は開口部の直径が64mmの円柱状であり、水70の体積は約130ccとした。保温カップ80上で防曇膜付きガラス物品1を30秒間保持して防曇膜11に高温の水蒸気を供給した。その後、図3Bに示すように、保温カップ80を撤去し、これに代えて所定のQRコード90を印刷した台紙95を配置した。防曇膜11と台紙95との間の距離D2は110mmとした。この状態で、防曇膜付きガラス物品1を介してその上方からカメラ100によりQRコード90を撮影し、QRコード90が有する情報を読み取れるかを確認した。ガラス基材10とカメラ100のレンズ101との間の距離D3は80mmとした。保温カップ80の撤去、すなわち高温水蒸気の供給の停止からQRコードの撮影までは30秒以内に実施した。
QRコード「SSS」:10mm×10mm、情報「Rank:SSS」(図4A)
QRコード「SS」 :15mm×15mm、情報「Rank:SS」(図4B)
QRコード「S」 :20mm×20mm、情報「Rank:S」(図4C)
QRコード「A」 :30mm×30mm、情報「Rank:A」(図4D)
QRコード「B」 :40mm×40mm、情報「Rank:B」(図4E)
(塗布液の調製)
ポリビニルアセタール樹脂含有溶液(積水化学工業社製「エスレックKX-5」、固形分8質量%、アセタール化度9モル%、ベンズアルデヒドに由来するアセタール構造を含む)48.2質量%、ポリエーテル変性シロキサン(ビックケミー社製「BYK-345」)0.5質量%、3-アミノプロピルトリエトキシシラン(APTES、信越シリコーン社製「KBE-903」)1.0質量%、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン(GPTMS、信越シリコーン社製「KBM-403」)0.7質量%、プロピレングリコール20.0質量%、精製水18.5質量%、アルコール溶媒(大伸化学社製「ネオエタノールP-7」)11.0質量%、塩酸0.1質量%、レベリング剤(信越シリコーン社製「KP-341」)0.01質量%をガラス製容器に投入して攪拌し、塗布液を調製した。
アルカリ洗浄によって予め洗浄したフロートガラス(サイズ:50mm×50mm、厚み:1.1mm)のボトム面に、スピンコート法(1500rpm、10秒)により塗布液を塗布して塗膜を形成した。次に、100℃、30分間の条件で塗膜を形成したフロートガラスを加熱し、防曇膜付きガラス物品を得た。
塗布液の調製において、表1に記載した原料及び量を用いたことを除き、実施例1と同様にして防曇膜付きガラス物品を得た。なお、実施例2では、エポキシシランの減量分だけアルコール溶媒を増量した。実施例3では、ポリエーテル変性シロキサンの増量分だけアルコール溶媒を減量した。BYK-347、349、3455はビックケミー社製の、TSF-4440はモメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製のポリエーテル変性シリコーンである。
塗布液の調製において、表2に記載した原料及び量を用いたことを除き、実施例1と同様にして防曇膜付きガラス物品を得た。なお、比較例10で使用した「A-80」(ラピゾールA-80)は日油社製の製品名である。また、比較例1~6では、添加しないこととした成分の量だけアルコール溶媒を増量した。
防曇膜を形成した初期状態で、上記と同様にして、外観評価を実施し、さらにヘイズ率を測定した。
防曇膜を形成した初期状態において、高温水蒸気評価と同様にして、高温の水蒸気を防曇膜に供給した。その後、防曇膜付きガラス物品を取り出し、ホルダーに立てかけて乾燥させた。乾燥後のサンプルに、再度、高温の水蒸気を防曇膜に供給し、乾燥させることを繰り返し、高温の水蒸気を防曇膜に10回供給した。その後、上記と同様にして、外観評価及び高温水蒸気評価を実施した。なお、高温水蒸気評価において、QRコードの撮影は、11回目の水蒸気の供給を省いて(10回目の水蒸気供給を終えた後直ちに)実施した。
エタノールを主成分とするアルコール溶媒(双葉化学薬品社製「ファインエターA-10」)0.5ccを25mm幅にカットした不織布ウエス(旭化成社製「ベンコットM-3II」)に滴下して染み込ませた後、防曇膜付きガラス物品と共に往復摩耗試験にセットした。ウエスに400gの荷重を加えた状態で、長さ30mmを20往復させた。その後、上記と同様にして、外観評価及び高温水蒸気評価を実施した。
Claims (7)
- ガラス基材と、前記ガラス基材の表面上の防曇膜と、を備え、
前記防曇膜は、シランカップリング剤及びシランカップリング剤に由来する架橋構造からなる群より選択される少なくとも1つと、吸水性ポリマーと、ポリエーテル変性シロキサンと、炭素数2~8のジオールと、を含み、
前記吸水性ポリマーは、ポリビニルアセタール樹脂を含み、
25℃の水に24時間浸漬させて前記水から取り出し、前記防曇膜から鉛直方向下方に60mm離間させて配置した90℃~100℃の水から発生する水蒸気に前記防曇膜を30秒間曝し、前記防曇膜から前記方向下方に110mm離れて配置したQRコードの情報を前記防曇膜が形成された側とは反対側からカメラを使用して読み取ることができるかを判定する試験において、40mm四方のサイズを有するQRコードの情報を読み取ることができる、
防曇膜付きガラス物品。
ここで、前記QRコードは、日本産業規格(JIS)X 0510:2018に従って、21×21モジュールのシンボルサイズ及びレベルHの誤り訂正の仕様により、前記情報として文字列「Rank:B」を符号化した二次元コードである。 - ガラス基材と、前記ガラス基材の表面上の防曇膜と、を備え、
前記防曇膜は、シランカップリング剤及びシランカップリング剤に由来する架橋構造からなる群より選択される少なくとも1つと、吸水性ポリマーと、ポリエーテル変性シロキサンと、炭素数2~8のジオールと、を含み、
前記吸水性ポリマーは、ポリビニルアセタール樹脂を含み、
25℃の水に24時間浸漬させて前記水から取り出し、前記防曇膜から鉛直方向下方に60mm離間させて配置した90℃~100℃の水から発生する水蒸気に前記防曇膜を30秒間曝す試験を実施したときに、前記水蒸気に曝された前記防曇膜の前記表面に透明な連続膜が形成される、
防曇膜付きガラス物品。 - ガラス基材と、前記ガラス基材の表面上の防曇膜と、を備え、
前記防曇膜は、シランカップリング剤及びシランカップリング剤に由来する架橋構造からなる群より選択される少なくとも1つと、吸水性ポリマーと、ポリエーテル変性シロキサンと、炭素数2~8のジオールと、を含み、
前記吸水性ポリマーは、ポリビニルアセタール樹脂を含む、
防曇膜付きガラス物品。 - 前記ジオールは、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ブタンジオール、ペンタンジオール、及びヘキサンジオールからなる群より選択される少なくとも1つを含む、請求項1~3のいずれか1項に記載の防曇膜付きガラス物品。
- 前記ジオールは、ブタンジオール、プロピレングリコール、及びジプロピレングリコールからなる群より選択される少なくとも1つを含む、請求項4に記載の防曇膜付きガラス物品。
- 前記ガラス基材は、フロートガラスであり、前記防曇膜は、前記フロートガラスのボトム面に形成されている、請求項1~3のいずれか1項に記載の防曇膜付きガラス物品。
- シランカップリング剤と、吸水性ポリマーと、ポリエーテル変性シロキサンと、炭素数2~8のジオールと、を含み、
前記吸水性ポリマーは、ポリビニルアセタール樹脂を含む、
防曇膜形成用塗布液。
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