JPH1036142A - 撥水性ガラスコート膜の製造方法 - Google Patents

撥水性ガラスコート膜の製造方法

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JPH1036142A
JPH1036142A JP19426096A JP19426096A JPH1036142A JP H1036142 A JPH1036142 A JP H1036142A JP 19426096 A JP19426096 A JP 19426096A JP 19426096 A JP19426096 A JP 19426096A JP H1036142 A JPH1036142 A JP H1036142A
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JP
Japan
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glass
water
coating liquid
coating solution
solution
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JP19426096A
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English (en)
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Toru Nakagawa
徹 中川
Sanemori Soga
眞守 曽我
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 撥水性ガラスコート液は経時的に変化してし
まうのでコートを行う度にコート液を作り直す必要があ
るため、新たにコート溶液を作成し直す必要性のない撥
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。 【解決手段】 ガラスコート液としてのTEOS、水、
塩酸の溶解したエタノール溶液3をガラス板4に塗布形
成した後、さらにFMOSを含有するフッ素コート液を
ガラス板4に塗布形成する。この時、ガラスコート液の
溶媒がFMOSを溶解し、且つ、ガラスコート液の溶媒
がフッ素コート液の溶媒に不溶であるようにすることに
より、FMOSの経時的な重合反応を防止することがで
きるため、結果としてフッ素コート液の経時劣化を防止
することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、撥水性ガラスコー
ト膜の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】撥水性ガラスコート膜とは、酸化珪素ガ
ラス並みの硬度と透明性、及び、フッ素樹脂並みの撥水
性を有するコート膜のことをいう。
【0003】そこで以下では、従来の撥水性ガラスコー
ト膜の製造方法について説明する。例えば、テトラエト
キシシラン(Si(OCH3)4;以下TEOSと略記す
る)とパーフルオロアルキルメトキシシラン(CF3
(CF2)7C2H4Si(OCH3)3;以下FMOSと略
記する)の溶解したエタノール溶液に水と塩酸を加えて
これらの化合物を加水分解・重合したコート液を作成し
(図5参照)、このコート液に基材を浸漬した後、0.
2mm/s以下の速度で引き上げることによりこのコー
ト液をガラス基材に塗布し(ディッピング法)、これを
さらに400℃に焼成して撥水性ガラスコートを形成し
ている(上部隆男ら、東京都立工業技術センター研究報
告第22号 1993年)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来の方法で
形成された撥水性ガラスコート膜は、耐摩耗性に優れ、
フッ素樹脂よりも耐熱性の高いコート膜である。
【0005】しかし、上記の従来のコート液は時間の経
過とともに、初期のコート液と特性が変化してしまう。
これは、TEOSとFMOSが時間とともに重合してい
き、初期のコート液とは粘性や特性が違ってしまうこと
によるものであると考えられる。従って、撥水性ガラス
コート膜を再現性よく製造するためには、コートを行う
度にコート液を新たに作り直す必要がある。一方では、
フッ化炭素鎖を持つメトキシシランまたはエトキシシラ
ン化合物(上記の従来の技術におけるFMOS)は高価
であるため、少なくとも、この化合物だけでも長期にわ
たって使用したいという要望がある。
【0006】そこで本発明は、撥水性ガラスコートを形
成する度に、新たにコート溶液を作成し直す必要性のな
い撥水性ガラスコート膜の製造方法を提供することを主
たる目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明の撥水性ガラスコート膜の製造方法は、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
ン化合物またはエトキシシラン化合物が溶解したガラス
コート液を基材に塗布する工程と、フッ化炭素鎖を含む
エトキシシランまたはメトキシシラン化合物が溶解した
フッ素コート液を基材に塗布し、フッ素コート液内のフ
ッ化炭素鎖を含むエトキシシランまたはメトキシシラン
化合物を基材に塗布されたガラスコート液内部に浸透さ
せる工程とを有し、ガラスコート液の溶媒がフッ素炭素
鎖を含むエトキシシランまたはメトキシシラン化合物を
溶解し、且つ、ガラスコート液の溶媒がフッ素コート液
の溶媒に不溶であることを特徴とする構成となってい
る。
【0008】また本発明は、上記の方法において、ガラ
スコート液とフッ素コート液とを互いに分離させて同一
容器内に入れ、前記容器内に基材を浸漬させることによ
りガラスコート液を前記基材に塗布するとともにフッ素
コート液を前記基材に塗布することを特徴とする構成と
なっている。
【0009】上記の構成により、フッ素コート溶液中の
成分の経時的な重合反応の促進を防止することができ
る。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明は、従来では、同じコート
溶液中に含有されていた、例えばTEOS、FMOSや
塩酸等を別々の溶液として作成した後、上記の2つの溶
液を用いて撥水コート処理を行うことを特徴とするもの
であり、これにより、形成した撥水コート処理用の溶液
の経時劣化を防止することができるというものである。
【0011】そこで、以下では、上記の内容について説
明することとする。まず1つ目の溶液としてガラスコー
ト溶液を作成する。酸化珪素を主成分とするガラスの前
駆体を含むガラスコート液は、Si(0CH3)4、Si
(0C2H4)4(以下TEOSと略記する)、(CH3
0)3SiOSi(OCH3)3、または、(C2H50)3
SiOSi(OC2H5)3を溶媒に溶かして、加水分解
・重合させることによって作成することができる。なお
図4に、TEOSが加水分解・重合してガラスコート液
のできる過程の模式図を示す。また、上記のガラスコー
ト液に用いる溶媒としては、TEOSとFMOSを同時
に溶解することの可能なものを用い、その例としては、
極性溶媒であるメタノール、エタノール、プロバノール
等が挙げられる。
【0012】次に2つ目の溶液としてフッ素コート液を
作成する。フッ素コート液は、フッ化炭素鎖(−(CF
2)n−;nは1以上の整数)とメトキシシリル基(−
OCH3)やエトキシシリル基(−OC2H5)を持つ化
合物、例えば、CF3(CF2)7C2H4Si(0CH3)
3(以下FMOSと略記する)を溶媒に溶かすことによ
り作成することができる。なお、上記のフッ素コート液
に用いる溶媒としては、上記のガラスコート液の溶媒と
は混ざらず、かつFMOSを溶解するものを用い、その
例としては、極性の溶媒である、n−パーフルオロオク
タン等、フッ化炭素鎖を含む分子からなる溶媒が挙げら
れる。
【0013】以下に本発明の撥水性ガラスコート膜の製
造方法における具体例を実施例とともに説明する。
【0014】(実施例1)まずTEOSとエタノールの
混合溶液(モル比で4:10)150ミリリットルと、
エタノール、水、塩酸の混合溶液(モル比で10:5:
0.05)150ミリリットルを作成し、これらを少し
づつ混合してガラスコート液を作成した。その後、上記
の2つの混合溶液を、直径10cm高さ20cmの円筒
ガラス容器に入れた。このガラスコート液内のTEOS
の反応過程を図5に示す。
【0015】一方、FMOSとn−パーフルオロオクタ
ンの混合溶液(モル比で1:10)300ミリリットル
を作成してフッ素コート液とした。そして、このコート
液を直径10cm高さ20cmの円筒ガラス容器に入れ
た。このフッ素コート液には水と酸触媒が入っていない
ため、時間が経ってもFMOSは重合することがなく、
長期間にわたって使用可能な状態を維持することができ
る。
【0016】次に、撥水性ガラスコート膜を形成する基
材としての大きさ5cm×5cm、厚さ2mmのガラス
板11(固定棒10により固定されている)を5cm×
5cmの主面が溶液に垂直になるようにして2mm/s
の速度で下降させて上記のガラスコート液13に浸漬
し、ガラス板全体がコート液に浸漬された時点で、ガラ
ス板11の下降を止め、30秒放置した。その後、後約
2mm/sの速度でガラス板11を引き上げた(図
2)。
【0017】そして、上述された方法と全く同様に、ガ
ラス板11を今度は上記のフッ素コート液に浸漬した
後、一定速度で引き上げた。
【0018】図1に、ガラスコート液による処理を施し
た後のガラス板4のフッ素コート液内での基材表面の反
応過程を示す。基材表面のエタノール、水、及び塩酸
は、フッ素コート液の溶媒には不溶なため、基材表面か
らフッ素コート液へ溶け出すことはない。また、基材表
面のTEOSの重合体も親水性のため、フッ素コート液
内に溶け出すことはない。ここで、FMOS1は基材表
面の溶媒(TEOS、水及び塩酸の溶解したエタノール
溶液3)に溶解していき、この溶媒内で塩酸の触媒作用
により重合し、重合したFMOS2を形成する。
【0019】次に、このガラス基材を室温で1時間乾燥
させた後、100℃で10分、引き続いて、350℃で
分焼成した。
【0020】コートを施したガラスの純水に対する静的
接触角は109度であった。このことより、本実施例の
方法によってガラス基材に撥水ガラスコート膜が成膜さ
れていることが分かる。
【0021】なお、本実施例においては、TEOSのみ
のコート液、及び重合していないFMOSのコート液を
使用しているので、基材の引き上げ速度が2mm/s
で、基材にきれいなコート膜が形成される。これは、従
来の引き上げ速度に比べて大きく、撥水ガラスコート膜
を量産するときには、一日当たりの生産量が増え、処理
のコストが低く抑えられるという効果も得ることができ
る。
【0022】(実施例2)上記の実施例1と同様に、T
EOSとエタノールの混合溶液(モル比で4:10)1
50ミリリットルとエタノール、水、塩酸の混合溶液
(モル比で10:5:0.05)150ミリリットルを
作成し、これらを少しづつ混合してガラスコート液を作
成した。また、実施例1と同様に、FMOSとn−パー
フルオロオクタンの混合溶液(モル比で1:10)30
0ミリリットルを作成して、これをフッ素コート液とし
た。
【0023】この2液を直径10cm、長さ20cmの
円筒ガラス容器に、フッ素コート液、ガラスコート液の
順に入れる。この2溶液はお互い混ざりあわないため、
図3に示すように2液は分離する。ガラスコート液21
は経時的に変化するが、フッ素コート液22は、液内に
FMOSの重合に必要な水と酸触媒が含まれていないた
め、時間が経っても安定である。そのため、時間が経っ
たときは、ガラス容器内のガラスコート液のみを変えて
やれば良い。
【0024】次に、撥水性ガラスコート膜を形成する基
材としての大きさ5cm×5cm、厚さ2mmのガラス
板11を5cm×5cmの主面が溶液に垂直になるよう
にして2mm/sの速度でガラスコート液、及び、フッ
素コート液に浸漬していき、フッ素コート液内にガラス
板が全部浸漬された時点で30秒保持した。この状態に
おいて、ガラス板11表面には、既にガラスコート液が
塗布されている。従って、フッ素コート液22内でのガ
ラス板11表面上での反応過程は上記の実施例1で示し
た過程と基本的に同じである。次に、このガラス板11
を2mm/sの速度で引き上げた。この時ガラス板11
は再びガラスコート液内を通過するが、FMOSにより
ガラス表面は撥水性になっているため、もはやガラス表
面にはガラスコート液は塗布されない(図3)。
【0025】次に、このガラス基材を室温で1時間乾燥
させた後、100℃で10分、引き続いて、350℃で
分焼成した。
【0026】コートを施したガラスの純水に対する静的
接触角は109度であった。このことより、本実施例の
方法によってガラス基材に撥水ガラスコート膜が成膜さ
れていることが分かる。
【0027】なお、本実施例においては、ガラスコート
液がフッ素コート液の上部にあるため、ガラスコート液
の液交換を簡単に行うことができる。
【0028】
【発明の効果】本発明のフッ化炭素鎖を含むメトキシシ
ランまたはエトキシシラン化合物の溶解したコート液は
安定で何回でも使用可能であるので、従来のコート液の
ようにコートの度に作り直す必要がなく、そのため、安
価に撥水成ガラスコート膜が作成可能である。
【0029】また、ガラスコートとフッ素コートを別の
工程で形成しているので、撥水性ガラスコートを量産し
た時にコート膜の特性がばらつく場合、そのばらつき要
因を解析しやすく、結果として、生産工程の管理がしや
すい。
【0030】また、上記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、上記の実施例では、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。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態におけるフッ素コート液中
でのガラス板表面の反応過程を示す図
【図2】本発明の実施の形態における撥水性ガラスコー
ト膜を形成する工程断面図
【図3】本発明の実施の形態における撥水性ガラスコー
ト膜を形成する工程断面図
【図4】TEOSが加水分解・重合してガラスコート液
が形成される過程を示す図
【図5】TEOSとFMOSが加水分解・重合して、コ
ート液が形成される過程を示す図
【符号の説明】
1 FMOS 2 重合したFMOS 3 TEOS、水、塩酸の溶解したエタノール溶液 4 ガラス板 10 ガラス板を固定する棒 11 ガラス板 12 ガラス容器 13 コート液 20 ガラス容器 21 ガラスコート液 22 フッ素コート液 30 TEOS、FMOSの加水分解・重合物 40 TEOSの加水分解・重合物

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】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化合物またはエトキシシラン化合物
    が溶解したガラスコート液を基材に塗布する工程と、フ
    ッ化炭素鎖を含むエトキシシランまたはメトキシシラン
    化合物が溶解したフッ素コート液を前記基材に塗布し、
    前記フッ素コート液内のフッ化炭素鎖を含むエトキシシ
    ランまたはメトキシシラン化合物を前記基材に塗布され
    たガラスコート液内部に浸透させる工程とを有する撥水
    性ガラスコート膜の製造方法であって、前記ガラスコー
    ト液の溶媒が前記フッ素炭素鎖を含むエトキシシランま
    たはメトキシシラン化合物を溶解し、且つ、前記ガラス
    コート液の溶媒が前記フッ素コート液の溶媒に不溶であ
    ることを特徴とする撥水性ガラスコート膜の製造方法。
  2. 【請求項2】ガラスコート液とフッ素コート液とを互い
    に分離させて同一容器内に入れ、前記容器内に基材を浸
    漬させることによりガラスコート液を前記基材に塗布す
    るとともにフッ素コート液を前記基材に塗布することを
    特徴とする請求項1記載の撥水性ガラスコート膜の製造
    方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1325416C (zh) * 2005-10-14 2007-07-11 浙江大学 玻璃疏水镀膜液
US8817376B2 (en) 2011-11-30 2014-08-26 Corning Incorporated Optical coating method, apparatus and product
US9957609B2 (en) 2011-11-30 2018-05-01 Corning Incorporated Process for making of glass articles with optical and easy-to-clean coatings
US10077207B2 (en) 2011-11-30 2018-09-18 Corning Incorporated Optical coating method, apparatus and product

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