| 基材表面が直接あるいは微粒子融着用の被膜を介して融着した撥水撥油防汚性微粒子と撥水撥油防汚性被膜で覆われていることを特徴とする着氷着雪防止碍子及び電線、アンテナ。 |
| 融着された撥水撥油防汚性微粒子の一部分の表面が撥水撥油防汚性の被膜で被われており、且つ他の部分が基材表面に直接あるいは微粒子融着用の被膜を介して融着固定されていることを特徴とする請求の範囲第1項記載の着氷着雪防止碍子及び電線、アンテナ。 |
| 撥水撥油防汚性微粒子として、粒径の異なる微粒子が混合して用いられていることを特徴とする請求の範囲第1項記載の着氷着雪防止碍子及び電線、アンテナ。 |
| 少なくとも撥水撥油防汚性の被膜が微粒子および基材あるいは微粒子と微粒子融着用の被膜の露出部に共有結合していることを特徴とする請求の範囲第1項記載の着氷着雪防止碍子及び電線、アンテナ。 |
| 撥水撥油防汚性の被膜が-CF 3 基を含むことを特徴とする請求の範囲第4項記載の着氷着雪防止碍子及び電線、アンテナ。 |
| 微粒子が基材あるいは微粒子融着用の被膜より軟化温度が高い樹脂、金属、あるいはセラミクスであることを特徴とする請求の範囲第1項記載の着氷着雪防止碍子及び電線、アンテナ。 |
| 表面の水に対する接触角が130度以上に制御されていることを特徴とする請求の範囲第1項記載の着氷着雪防止碍子及び電線、アンテナ。 |
| 微粒子融着用の被膜が樹脂膜、シリカ系ガラス膜、または釉膜であることを特徴とする請求の範囲第1項記載の着氷着雪防止碍子及び電線、アンテナ。 |
| 基材がセラミック、または銅、アルミニウムであことを特徴とする請求の範囲第1項記載の着氷着雪防止碍子及び電線、アンテナ。 |
| 請求の範囲第1項記載の着氷着雪防止碍子及び電線、アンテナを装着したことを特徴とする送電鉄塔。 |
| 少なくとも基材表面に微粒子融着用の被膜を形成する工程と、前記被膜を溶解させない溶媒に微粒子を分散した微粒子液を塗布、乾燥する工程と、焼成する工程と、前期被膜に融着しなかった微粒子を洗浄除去する工程と、撥水撥油防汚性被膜を形成する工程を含むことを特徴とする着氷着雪防止碍子及び電線、アンテナの製造方法。 |
| 微粒子融着用の被膜を形成する工程において、ゾルゲル法を用いることを特徴とする請求の範囲第11項記載の着氷着雪防止碍子及び電線、アンテナの製造方法。 |
| 焼成する雰囲気として酸素を含む雰囲気を用い、焼成温度が基材と微粒子の両方の軟化温度未満であることを特徴とする請求の範囲第11項記載の着氷着雪防止碍子及び電線、アンテナの製造方法。 |
| 被膜を溶解させない溶媒が有機溶媒を含ことを特徴とする請求の範囲第11項記載の着氷着雪防止碍子及び電線、アンテナの製造方法。 |
| 基材として、セラミック、または銅、アルミニウム、微粒子融着用の被膜として樹脂膜またはシリカ系ガラス膜を用い、加熱して前記微粒子と前期樹脂膜またはシリカ系ガラス膜表面を融着することを特徴とする請求の範囲第11項に記載の着氷着雪防止碍子及び電線、アンテナの製造方法。 |
| 加熱または酸素を含む雰囲気中で焼成して前記微粒子と前期樹脂膜、シリカ系ガラス膜、または釉膜表面を融着することを特徴とする請求の範囲第11項に記載の着氷着雪防止碍子及び電線、アンテナの製造方法。 |
| 少なくとも基材表面に溶媒に微粒子を分散した微粒子液を塗布、乾燥する工程と、焼成する工程と、前期被膜に融着しなかった微粒子を洗浄除去する工程と、撥水撥油防汚性被膜を形成する工程を含むことを特徴とする着氷着雪防止碍子及び電線、アンテナの製造方法。 |
| 焼成する工程における加熱温度が基材軟化温度以上で且つ微粒子の軟化温度未満であることを特徴とする請求の範囲第17項記載の着氷着雪防止碍子及び電線、アンテナの製造方法。 |
| 塗布時の微粒子の表面が有機薄膜で被われていることを特徴とする請求の範囲第11項記載の着氷着雪防止碍子及び電線、アンテナの製造方法。 |
| 撥水撥油防汚性被膜を形成する工程において、フッ化炭素基とトリクロロシリル基を含むクロロシラン系化合物と非水系の有機溶媒を混合するか、フッ化炭素基とイソシアネート基を含むイソシアネート系化合物と非水系の有機溶媒を混合するか、あるいはフッ化炭素基とアルコキシシリルキを含むアルコキシシラン系化合物とシラノール縮合触媒と非水系の有機溶媒を混合するかして作成した化学吸着液と表面に微粒子を融着させた着氷着雪防止碍子及び電線、アンテナを接触させて撥水撥油防汚性被膜を形成する工程を含むことを特徴とする請求の範囲第11項記載の着氷着雪防止碍子及び電線、アンテナの製造方法。 |
| 撥水撥油防汚性被膜を形成する工程において、接触後、余分な化学吸着液を洗浄除去する工程を含むことを特徴とする請求の範囲第11項記載の着氷着雪防止碍子及び電線、アンテナの製造方法。 |
| シラノール縮合触媒に助触媒としてケチミン化合物、又は有機酸、金属酸化物、アルジミン化合物、エナミン化合物、オキサゾリジン化合物、アミノアルキルアルコキシシラン化合物から選ばれる少なくとも1つを混合して用いることを特徴とする請求の範囲第11項に記載の着氷着雪防止碍子及び電線、アンテナの製造方法。 |
本発明は、高耐久性で且つ撥水撥油防汚 の被膜が表面に形成された着氷着雪防止碍 及び電線、アンテナに関するものである。 らに、それを用いた送電鉄塔に関するもの ある。
一般にフッ化炭素基含有クロロシラン系 吸着剤と非水系の有機溶媒よりなる化学吸 液を用い、液相で化学吸着して単分子膜状 撥水撥油防汚性化学吸着膜を形成できるこ はすでによく知られている(例えば、特許文 献1参照。)。
このような溶液中での化学吸着単分子膜の
造原理は、基材表面の水酸基などの活性水
とクロロシラン系の吸着剤のクロロシリル
との脱塩酸反応を用いて単分子膜を形成す
ことにある。
しかしながら、従来の化学吸着膜は吸着 と平坦な基材表面との化学結合のみを用い いるため、水滴接触角は高々120度程度止ま であり、蓮の葉のように水滴や汚れが自然 除去されるためには、撥水撥油防汚性や離 性、さらに着氷着雪防止性能が乏しいとい 課題があった。また、耐摩耗性や耐候性等 耐久性も乏しいという課題があった。
本発明は、前記現状に鑑み、高耐久性で且
高着氷着雪防止機能が要求される碍子及び
線、アンテナおよびそれらを用いた送電鉄
において、表面エネルギーが2mN/m以下の表
を実現し、厳冬期の着氷着雪防止効果が極
て高い碍子及び電線、アンテナを提供する
とを目的とする。
なお、このような物性値を実現できれば、
量計を含む各種気象観測機器の着氷着雪防
、液体窒素タンクや液体酸素タンクの取り
しの部の着氷防止、あるいはスペースシャ
ルの外部燃料タンクの着氷防止等にも適用
能となり、着氷が原因で起こる事項の防止
は効果絶大である。
前記課題を解決するための手段として提 される第1の発明は、基材表面が直接あるい は微粒子融着用の被膜を介して融着した撥水 撥油防汚性微粒子と撥水撥油防汚性被膜で覆 われていることを特徴とする着氷着雪防止碍 子及び電線、アンテナである。
第2の発明は、第1の発明において、融着 れた撥水撥油防汚性微粒子の一部分の表面 撥水撥油防汚性の被膜で被われており、且 他の部分が基材表面に直接あるいは微粒子 着用の被膜を介して融着固定されているこ を特徴とする着氷着雪防止碍子及び電線、 ンテナである。
第3の発明は、第1の発明において、撥水 油防汚性微粒子として、粒径の異なる微粒 が混合して用いられていることを特徴とす 着氷着雪防止碍子及び電線、アンテナであ 。
第4の発明は、第1~3の発明において、少な くとも撥水撥油防汚性の被膜が微粒子および 基材あるいは微粒子と微粒子融着用の被膜の 露出部に共有結合していることを特徴とする 着氷着雪防止碍子及び電線、アンテナである 。
第5の発明は、第4の発明において、撥水撥 防汚性の被膜が-CF 3 基を含むことを特徴とする着氷着雪防止碍子 及び電線、アンテナである。
第6の発明は、第1~5の発明において、微粒 子が基材あるいは微粒子融着用の被膜より軟 化温度が高い樹脂、金属、あるいはセラミク スであることを特徴とする着氷着雪防止碍子 及び電線、アンテナである。
第7の発明は、第1~6の発明において、表面 の水に対する接触角が130度以上に制御されて いることを特徴とする着氷着雪防止碍子及び 電線、アンテナである。
第8の発明は、第1~7の発明において、微粒 子融着用の被膜が樹脂膜、シリカ系ガラス膜 、または釉膜であることを特徴とする着氷着 雪防止碍子及び電線、アンテナである。
第9の発明は、第1~8の発明において、基材 がセラミック、または銅、アルミニウムであ ことを特徴とする着氷着雪防止碍子及び電線 、アンテナである。
第10の発明は、第1~9の発明において、着 着雪防止碍子及び電線、アンテナを装着し ことを特徴とする送電鉄塔である。
第11の発明は、少なくとも基材表面に微 子融着用の被膜を形成する工程と、前記被 を溶解させない溶媒に微粒子を分散した微 子液を塗布、乾燥する工程と、焼成する工 と、前期被膜に融着しなかった微粒子を洗 除去する工程と、撥水撥油防汚性被膜を形 する工程を含むことを特徴とする着氷着雪 止碍子及び電線、アンテナの製造方法であ 。
第12の発明は、第11の発明において、微粒 子融着用の被膜を形成する工程において、ゾ ルゲル法を用いることを特徴とする着氷着雪 防止碍子及び電線、アンテナの製造方法であ る。
第13の発明は、第11および12の発明におい 、焼成する雰囲気として酸素を含む雰囲気 用い、焼成温度が基材と微粒子の両方の軟 温度未満であることを特徴とする記載の着 着雪防止碍子及び電線、アンテナの製造方 である。
第14の発明は、第11~13の発明において、被 膜を溶解させない溶媒が有機溶媒を含ことを 特徴とする着氷着雪防止碍子及び電線、アン テナの製造方法である。
第15の発明は、第11~14の発明において、基 材として、セラミック、または銅、アルミニ ウム、微粒子融着用の被膜として樹脂膜また はシリカ系ガラス膜を用い、加熱して前記微 粒子と前期樹脂膜またはシリカ系ガラス膜表 面を融着することを特徴とする着氷着雪防止 碍子及び電線、アンテナの製造方法である。
第16の発明は、第11~15の発明において、加 熱または酸素を含む雰囲気中で焼成して前記 微粒子と前期樹脂膜、シリカ系ガラス膜、ま たは釉膜表面を融着することを特徴とする着 氷着雪防止碍子及び電線、アンテナの製造方 法である。
第17の発明は、少なくとも基材表面に溶 に微粒子を分散した微粒子液を塗布、乾燥 る工程と、焼成する工程と、前期被膜に融 しなかった微粒子を洗浄除去する工程と、 水撥油防汚性被膜を形成する工程を含むこ を特徴とする着氷着雪防止碍子及び電線、 ンテナの製造方法である。
第18の発明は、第17の発明において、焼成 する工程における加熱温度が基材軟化温度以 上で且つ微粒子の軟化温度未満であることを 特徴とする着氷着雪防止碍子及び電線、アン テナの製造方法である。
第19の発明は、第11~18の発明において、塗 布時の微粒子の表面が有機薄膜で被われてい ることを特徴とする着氷着雪防止碍子及び電 線、アンテナの製造方法である。
第20の発明は、第11~19の発明において、撥 水撥油防汚性被膜を形成する工程において、 フッ化炭素基とトリクロロシリル基を含むク ロロシラン系化合物と非水系の有機溶媒を混 合するか、フッ化炭素基とイソシアネート基 を含むイソシアネート系化合物と非水系の有 機溶媒を混合するか、あるいはフッ化炭素基 とアルコキシシリルキを含むアルコキシシラ ン系化合物とシラノール縮合触媒と非水系の 有機溶媒を混合するかして作成した化学吸着 液と表面に微粒子を融着させた着氷着雪防止 碍子及び電線、アンテナを接触させて撥水撥 油防汚性被膜を形成する工程を含むことを特 徴とする着氷着雪防止碍子及び電線、アンテ ナの製造方法である。
第21の発明は、第11~20の発明において、撥 水撥油防汚性被膜を形成する工程において、 接触後、余分な化学吸着液を洗浄除去する工 程を含むことを特徴とする着氷着雪防止碍子 及び電線、アンテナの製造方法である。
第22の発明は、第11~21の発明において、シ ラノール縮合触媒に助触媒としてケチミン化 合物、又は有機酸、金属酸化物、アルジミン 化合物、エナミン化合物、オキサゾリジン化 合物、アミノアルキルアルコキシシラン化合 物から選ばれる少なくとも1つを混合して用 ることを特徴とするに記載の着氷着雪防止 子及び電線、アンテナの製造方法である。
さらに詳しくは、本発明は、少なくとも 材表面に微粒子融着用の被膜を形成する工 と、前記被膜を溶解させない溶媒に微粒子 分散した微粒子液を塗布、乾燥する工程と 焼成する工程と、前期被膜に融着しなかっ 微粒子を洗浄除去する工程と、撥水撥油防 性被膜を形成する工程により、基材表面が 接あるいは微粒子融着用の被膜を介して融 した撥水撥油防汚性微粒子と撥水撥油防汚 被膜で覆われていることを特徴とする着氷 雪防止碍子及び電線、アンテナを提供する のである。
ここで、融着された撥水撥油防汚性微粒子
一部分の表面が撥水撥油防汚性の被膜で被
れており、且つ他の部分が基材表面に直接
るいは微粒子融着用の被膜を介して融着固
されていると耐久性に優れた着氷着雪防止
子及び電線、アンテナを提供する上で都合
よい。
また、撥水撥油防汚性微粒子として、粒径
異なる微粒子が混合して用いられていると
着氷着雪防止効果を高める上で都合がよい
さらに、少なくとも撥水撥油防汚性の被膜
微粒子および基材あるいは微粒子と微粒子
着用の被膜の露出部に共有結合していると
耐久性に優れた着氷 着雪防止碍子及び電
、アンテナを提供する上で都合がよい。
また、撥水撥油防汚性の被膜が-CF 3
基を含むと、着氷着雪防止効果を高める上で
都合がよい。
さらにまた、微粒子が基材あるいは微粒子
着用の被膜より軟化温度が高い樹脂、金属
セラミクスであると、加熱工程で微粒子の
状を損なうことがないので製造上都合がよ
。
また、表面の水に対する接触角が130度以上
制御されていると、着氷着雪防止効果に優
た碍子及び電線、アンテナを提供できて都
がよい。
また、微粒子融着用の被膜が樹脂膜、シリ
系ガラス膜、または釉膜であると、微粒子
固定する上で都合がよい。
また、基材がセラミック、または銅、アル
ニウムであと、碍子あるいは電線、アンテ
として都合がよい。
さらに、前記着氷着雪防止碍子及び電線、
ンテナを送電鉄塔に装着すると雪害を低減
きて都合がよい。
一方、このとき、微粒子融着用の被膜を形
する工程において、ゾルゲル法を用いると
微粒子を固定する上で都合がよい。
また、焼成する雰囲気として酸素を含む雰
気を用い、焼成温度が基材と微粒子の両方
軟化温度未満であると、耐久性の高い着氷
雪防止碍子及び電線、アンテナを製造でき
都合がよい。
また、被膜を溶解させない溶媒が有機溶媒
含むと、工程を簡略化する上で都合がよい
さらに、基材として、セラミック、または
、アルミニウム、微粒子融着用の被膜とし
樹脂膜またはシリカ系ガラス膜を用い、加
して前記微粒子と前期樹脂膜またはシリカ
ガラス膜表面を融着すると、耐久性の高い
膜を形成できて都合がよい。
また、加熱または酸素を含む雰囲気中で焼
して前記微粒子と前期樹脂膜、シリカ系ガ
ス膜、または釉膜表面を融着すると耐久性
高い被膜を形成する上で都合がよい。
また、少なくとも基材表面に溶媒に微粒子
分散した微粒子液を塗布、乾燥する工程と
焼成する工程と、前期被膜に融着しなかっ
微粒子を洗浄除去する工程と、撥水撥油防
性被膜を形成する工程を含むと、着氷着雪
止効果の高い碍子及び電線、アンテナを製
する上で都合がよい。
また、焼成する工程における加熱温度が基
軟化温度以上で且つ微粒子の軟化温度未満
あると、耐久性の高い被膜を形成する上で
合がよい。
さらにまた、塗布時の微粒子の表面が有機
膜で被われていると、微粒子の分酸性を向
できて都合がよい。
また、撥水撥油防汚性被膜を形成する工程
おいて、フッ化炭素基とトリクロロシリル
を含むクロロシラン系化合物と非水系の有
溶媒を混合するか、フッ化炭素基とイソシ
ネート基を含むイソシアネート系化合物と
水系の有機溶媒を混合するか、あるいはフ
化炭素基とアルコキシシリルキを含むアル
キシシラン系化合物とシラノール縮合触媒
非水系の有機溶媒を混合するかして作成し
化学吸着液と表面に微粒子を融着させた着
着雪防止碍子及び電線、アンテナを接触さ
て撥水撥油防汚性被膜を形成する工程を含
と、着氷着雪防止単分子膜を形成する上で
合がよい。
また、撥水撥油防汚性被膜を形成する工程
おいて、接触後、余分な化学吸着液を洗浄
去する工程を含むと、着氷着雪防止効果の
い碍子及び電線、アンテナを製造する上で
合がよい。
また、シラノール縮合触媒に助触媒として
チミン化合物、又は有機酸、金属酸化物、
ルジミン化合物、エナミン化合物、オキサ
リジン化合物、アミノアルキルアルコキシ
ラン化合物から選ばれる少なくとも1つを混
合して用いると、製膜時間を短縮する上で都
合がよい。
以上説明したとおり、本発明によれば、 水撥油防汚性能、離水性能、着氷着雪防止 能が高い着氷着雪防止碍子及び電線、アン ナおよびそれを用いた雪害に強い送電鉄塔 提供できる効果がある。
本発明は、少なくとも基材表面に微粒子 着用の被膜を形成する工程と、前記被膜を 解させない溶媒に微粒子を分散した微粒子 を塗布、乾燥する工程と、焼成する工程と 前期被膜に融着しなかった微粒子を洗浄除 する工程と、撥水撥油防汚性被膜を形成す 工程により、基材表面が直接あるいは微粒 融着用の被膜を介して融着した撥水撥油防 性微粒子と撥水撥油防汚性被膜で覆われて ることを特徴とする着氷着雪防止碍子及び 線、アンテナを提供するものである。
したがって、本発明には、着氷着雪防止 能が要求される優れた着氷着雪防止碍子及 電線、アンテナを提供できる作用がある。 た、それを用いた送電鉄塔を提供できる作 がある。
以下、本願発明の詳細を実施例を用いて 明するが、本願発明は、これら実施例によ て何ら制限されるものではない。
なお、本発明に関する着氷着雪防止の用 には、碍子及び電線、アンテナがあるが、 表例として以下セラミック製の碍子を取り げて説明する。
あらかじめ、一端にフッ化炭素基(-CF 3 )を含み他端にアルコキシシリル基を含む薬 、例えば、CF 3 (CF 2 ) 7 (CH 2 ) 2 Si(OCH 3 ) 3 で示す薬剤を99重量%、シラノール縮合触媒と して、例えば、ジブチル錫ジアセチルアセト ナートを1重量%となるようそれぞれ秤量し、 リコーン溶媒、例えば、ヘキサメチルジシ キサン溶媒に1重量%程度の濃度(好ましい化 吸着剤の濃度は、0.5~3%程度)に溶かして化学 吸着液を作成した。
一方、大きさが5μm程度の透明シリカ微粒子 1(アルミナやジルコニアの微粒子でも良い。 た、着氷着雪効果を高めるためには、大き は、可視光波長(380~700nm)より大きい方がよ 、着氷着雪防止効果を高くするには小さい がいいので、好ましくは、粒径が100~1μm、よ り好ましくは10~1μmであった。なお、形状は 球形でも異形でも問題はなかった。)を用意 て、よく乾燥した後、前記化学吸着液に混 込み、普通の空気中(相対湿度45%)で撹拌し がら1時間程度反応させた。このとき、前記 リカ微粒子1の表面には水酸基2が多数含ま ているの(図1(A))で、前記化学吸着剤の-Si(OCH 3 )基と前記水酸基2がシラノール縮合触媒の存 下で脱アルコール(この場合は、脱CH 3 OH)反応し、下記化学式(化2)に示したような結 合を形成し、シリカ微粒子1の表面全面に亘 下記式(化1)で示されるフッ化炭素基を含む 学吸着単分子膜3が表面と化学結合し状態で 1ナノメートル程度の膜厚で形成される。
その後、クロロホルム等の塩素系溶媒で余 な未反応の吸着液を洗浄除去すると、表面 面に亘り表面と化学結合したフッ化炭素基 含む化学吸着単分子膜で被われた表面が撥 性のシリカ微粒子 4 を製造できた(図1(B))。
そこで、この微粒子を有機溶媒であるキ レン中に重量比で1%分散して微粒子液を作 した。
一方、焼成するとシリカ系ガラスになるア コキシシリル基を含む薬剤として、例えば テトラメトキシシラン(Si(OCH 3 ) 4 )と、シラノール縮合触媒として、例えば、 ブチル錫ジアセチルアセトナートをそれぞ モル比で99:1となるよう秤量し、シリコーン 媒、例えば、ヘキサメチルジシロキサン溶 に合計で2重量%程度の濃度(好ましい濃度は 0.5~3%程度)で溶かして調整してシリカ塗布液 を作成した。前記塗布液の代わりに、アルコ ール溶媒のシリカゾル液で微粒子融着用の被 膜を形成できる市販の薬液を用いても良い。 また、リンやボロンを含む低融点型も市販さ れている。
その後、碍子5(銅やアルミニウム繊でも 様であった。)表面に塗布し溶剤を蒸発させ と、テトラメトキシシランが加水分解し脱 ルコール反応して膜厚500nm程度の多量の水 基を含むシリカ系微粒子融着用の被膜6が形 された(図2)。
次に、この基板表面に前記微粒子液を塗 し、溶媒を蒸発させると多数の単分子膜被 微粒子4が乗った碍子が製造できた(図3(A))。
次に、この碍子を酸素を含む空気中で500 で30分焼成した後、純水で洗浄すると、微 子表面のフッ化炭素基を含む化学吸着単分 膜は分解除去され、シリカ系ガラス膜6に融 しなかったシリカ微粒子1は除去され、強固 に融着結合したシリカ微粒子1’のみが単層 で碍子表面に残った(図3(B))。
なお、ここで、焼成温度を250~350℃で行う と、単なるシリカ系ガラス膜の焼成焼きしめ で終わるが、400℃を超えると前述のように単 分子膜を完全に分解除去でき、微粒子は融着 した。
また、酸素を含む雰囲気中での焼成温度 、250℃以上乃至基材の軟化温度未満であれ 高いほど微粒子を強固に基材表面に融着で るが、あまり高すぎるとシリカ系微粒子融 用の被膜中、あるいは基材中にシリカ微粒 がとけ込み埋没してしまった。
一方、このとき、微粒子表面のフッ化炭 基を含む化学吸着単分子膜は、シリカ微粒 の表面エネルギーを小さくする作用があり 微粒子液内での凝集を押さえ、分散性を向 できる効果があった。微粒子表面のフッ化 素基を含む化学吸着単分子膜を形成してな 場合でも、大きな支障はなかったが、融着 たシリカ微粒子1’膜の欠陥密度はやや大き かった。
また、微粒子液の溶媒がキシレンのよう 有機系溶媒ではなくて、アルコール系ある は水系の場合には、微粒子表面に撥水撥油 汚性の単分子膜として、例えば、下記式(化 2)で示したような親油性ではあるが撥水撥油 汚性の被膜を形成しておいても、同様の機 を発現できた。
さらにまた、あらかじめバインダー層とな
シリカ系微粒子融着用の被膜6を省略しても
、加熱温度を基材の軟化温度以上、例えば、
釉薬で被われた碍子の場合は、そのまま微粒
子を塗布し、空気中で650℃30分の加熱を行え
、シリカ微粒子を基材表面に融着固定でき
。
なお、このときも、シリカ微粒子表面の化
吸着単分子膜は完全に分解除去されたが、
リカ微粒子そのものは、融点が700℃より遙
に高いため、互いに融着することはなかっ
。
また、シリカ塗布液の調整時、リン酸また
硼酸をそれぞれ数パーセント添加しておく
リンシリケートガラス(PSG)や(ボロンシリケ
トガラスBSG)になるため焼成温度を最低で350
℃まで低減しても強度を損なうことなく同様
の表面粗さの着氷着雪防止碍子を製造できた
。
最後に、前記凸凹基材 7 表面に前記微粒子の場合と同様のフッ化炭素 系の化学吸着液を塗布し2時間程度反応させ 後、クロロホルム等の塩素系溶媒で余分な 反応の吸着液を洗浄除去すると、凸凹基材 7 表面全面に亘り、表面と化学結合したフッ化 炭素基を含む化学吸着単分子膜8を形成でき 融着された撥水撥油防汚性微粒子 9 とフッ化炭素基を含む撥水撥油防汚性被膜で 覆われた水滴接触角がおよそ140度の着氷着雪 防止効果の高い碍子 10 を製造できた。(図3(C))。
このとき、大きさが異なる100~1μm程度の 粒子を混合して用いると、さらに撥水撥油 汚性能と着氷着雪防止性能が高い碍子が得 れた。着氷着雪効果を高めるためには、微 子の大きさは、可視光波長(380~700nm)より大き い方がよく、防汚効果を高くするには小さい 方がいいので、好ましくは、粒径が100~1μm、 り好ましくは10~1μmであった。なお、形状は 、球形でも異形でも問題はなかった。
なお、ここで、碍子5表面のシリカ微粒子 1’は、シリカ系ガラス膜6を介して碍子表面 融着固定されており、前記融着されシリカ 微粒子の露出した表面およびシリカ系微粒 融着用の被膜の露出した表面は、全面フッ 炭素基を含む撥水撥油防汚性の被膜8で被わ れている。また、表面のシリカ微粒子1の大 さは、ミクロンレベルであり、フッ化炭素 を含む化学吸着単分子膜8は1nm程度の膜厚で るため、前記凸凹基板の凸凹を損なうこと 全くなく、蓮の葉効果により水滴接触角が よそ140度の超撥水を実現できた。
一方、大きさの異なる微粒子、例えば5μm程
度の微粒子と50nmの微粒子を1:10程度に混合し
用い、前述と同様の方法で着氷着雪防止碍
及び電線を製造すると、表面がフラクタル
造の撥水撥油防汚膜となり、水滴接触角が
よそ155度のより着氷着雪防止効果が高い碍
11
を製造できた(図4)。
このように、粒径が100~1μmの微粒子に、500~1
0nm程度の微粒子を混合(例えば、1:10~50の混合
で)して用いておけば、理想的なフラクタル
構造の表面粗さを実現でき、着氷着雪防止効
果をより一層向上できた。添加する微粒子の
大きさが1000~10nmの微粒子であれば、形状はど
のようなものでも効果があり、さらに撥水撥
油防汚性に優れた着氷着雪防止碍子が得られ
た。
なお、上記実施例1および2では、撥油性の 分子膜形成用の薬剤として、フッ化炭素系 学吸着剤であるCF 3 (CF 2 ) 7 (CH 2 ) 2 Si(OCH 3 ) 3 を用いたが、上記のもの以外にも、下記(1)~(1 2)に示した物質が利用できた。
(1) CF 3
CH 2
O(CH 2
) 15
Si(OCH 3
) 3
(2) CF 3
(CH 2
) 3
Si(CH 3
) 2
(CH 2
) 15
Si(OCH 3
) 3
(3) CF 3
(CF 2
) 5
(CH 2
) 2
Si(CH 3
) 2
(CH 2
) 9
Si(OCH 3
) 3
(4) CF 3
(CF 2
) 7
(CH 2
) 2
Si(CH 3
) 2
(CH 2
) 9
Si(OCH 3
) 3
(5) CF 3
COO(CH 2
) 15
Si(OCH 3
) 3
(6) CF 3
(CF 2
) 5
(CH 2
) 2
Si(OCH 3
) 3
(7) CF 3
CH 2
O(CH 2
) 15
Si(OC 2
H 5
) 3
(8) CF 3
(CH 2
) 3
Si(CH 3
) 2
(CH 2
) 15
Si(OC 2
H 5
) 3
(9) CF 3
(CF 2
) 5
(CH 2
) 2
Si(CH 3
) 2
(CH 2
) 9
Si(OC 2
H 5
) 3
(10) CF 3
(CF 2
) 7
(CH 2
) 2
Si(CH 3
) 2
(CH 2
) 9
Si(OC 2
H 5
) 3
(11) CF 3
COO(CH 2
) 15
Si(OC 2
H 5
) 3
(12) CF 3
(CF 2
) 5
(CH 2
) 2
Si(OC 2
H 5
) 3
また、微粒子の分酸性を向上する目的で使 する親油性ではあるがシリカ膜に比べて表 エネルギーを低減できる薬剤として、炭化 素系化学吸着剤であるCH 3 (CH 2 ) 9 Si(OCH 3 ) 3 を利用できたが、前記以外にも、下記(21)~(32) に示した物質が利用できた。
(21) CH 3
CH 2
O(CH 2
) 15
Si(OCH 3
) 3
(22) CH 3
(CH 2
) 3
Si(CH 3
) 2
(CH 2
) 15
Si(OCH 3
) 3
(23) CH 3
(CH 2
) 5
(CH 2
) 2
Si(CH 3
) 2
(CH 2
) 9
Si(OCH 3
) 3
(24) CH 3
(CH 2
) 9
Si(CH 3
) 2
(CH 2
) 9
Si(OCH 3
) 3
(25) CH 3
COO(CH 2
) 15
Si(OCH 3
) 3
(26) CH 3
(CH 2
) 7
Si(OCH 3
) 3
(27) CH 3
CH 2
O(CH 2
) 15
Si(OC 2
H 5
) 3
(28) CH 3
(CH 2
) 3
Si(CH 3
) 2
(CH 2
) 15
Si(OC 2
H 5
) 3
(29) CH 3
(CH 2
) 7
Si(CH 3
) 2
(CH 2
) 9
Si(OC 2
H 5
) 3
(30) CH 3
(CH 2
) 9
Si(CH 3
) 2
(CH 2
) 9
Si(OC 2
H 5
) 3
(31) CH 3
COO(CH 2
) 15
Si(OC 2
H 5
) 3
(32) CH 3
(CH 2
) 7
Si(OC 2
H 5
) 3
また、実施例1および2に置いて、シラノ ル縮合触媒には、カルボン酸金属塩、カル ン酸エステル金属塩、カルボン酸金属塩ポ マー、カルボン酸金属塩キレート、チタン エステル及びチタン酸エステルキレート類 利用可能である。さらに具体的には、酢酸 1錫、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫 オクテート、ジブチル錫ジアセテート、ジ クチル錫ジラウレート、ジオクチル錫ジオ テート、ジオクチル錫ジアセテート、ジオ タン酸第1錫、ナフテン酸鉛、ナフテン酸コ バルト、2-エチルヘキセン酸鉄、ジオクチル ビスオクチリチオグリコール酸エステル塩 ジオクチル錫マレイン酸エステル塩、ジブ ル錫マレイン酸塩ポリマー、ジメチル錫メ カプトプロピオン酸塩ポリマー、ジブチル ビスアセチルアセテート、ジオクチル錫ビ アセチルラウレート、テトラブチルチタネ ト、テトラノニルチタネート及びビス(アセ チルアセトニル)ジープロピルチタネートを いることが可能であった。
なお、実施例1および2に於いて、シラノ ル縮合触媒を用いない場合には、下記(41)~(52 )に示した物質が利用できた。
(41) CF 3
CH 2
O(CH 2
) 15
SiCl 3
(42) CF 3
(CH 2
) 3
Si(CH 3
) 2
(CH 2
) 15
SiCl 3
(43) CF 3
(CF 2
) 5
(CH 2
) 2
Si(CH 3
) 2
(CH 2
) 9
SiCl 3
(44) CF 3
(CF 2
) 7
(CH 2
) 2
Si(CH 3
) 2
(CH 2
) 9
SiCl 3
(45) CF 3
COO(CH 2
) 15
SiCl 3
(46) CF 3
(CF 2
) 5
(CH 2
) 2
Si(NCO) 3
(47) CF 3
CH 2
O(CH 2
) 15
Si(NCO) 3
(48) CF 3
(CH 2
) 3
Si(CH 3
) 2
(CH 2
) 15
Si(NCO) 3
(49) CF 3
(CF 2
) 5
(CH 2
) 2
Si(CH 3
) 2
(CH 2
) 9
Si(NCO) 3
(50) CF 3
(CF 2
) 7
(CH 2
) 2
Si(CH 3
) 2
(CH 2
) 9
Si(NCO) 3
(51) CF 3
COO(CH 2
) 15
Si(NCO) 3
(52) CF 3
(CF 2
) 5
(CH 2
) 2
Si(NCO) 3
また、膜形成溶液の溶媒としては、化学 着剤がアルコキシシラン系、クロロシラン 何れの場合も、水を含まない有機塩素系溶 、炭化水素系溶媒、あるいはフッ化炭素系 媒やシリコーン系溶媒、あるいはそれら混 物を用いることが可能であった。なお、洗 を行わず、溶媒を蒸発させて粒子濃度を上 ようとする場合には、溶媒の沸点は50~250℃ 度がよい。
具体的に使用可能な溶媒は、クロロシラ 系の場合は、非水系の石油ナフサ、ソルベ トナフサ、石油エーテル、石油ベンジン、 ソパラフィン、ノルマルパラフィン、デカ ン、工業ガソリン、ノナン、デカン、灯油 ジメチルシリコーン、フェニルシリコーン アルキル変性シリコーン、ポリエーテルシ コーン、ジメチルホルムアミド等を挙げる とができる。
さらに、吸着剤がアルコキシシラン系の 合で且つ溶媒を蒸発させて有機被膜を形成 る場合には、前記溶媒に加え、メタノール エタノール、プロパノール等のアルコール 溶媒、あるいはそれら混合物が使用できた
また、フッ化炭素系溶媒には、フロン系 媒や、フロリナート(3M社製品)、アフルード (旭ガラス社製品)等がある。なお、これらは1 種単独で用いても良いし、良く混ざるものな ら2種以上を組み合わせてもよい。さらに、 ロロホルム等有機塩素系の溶媒を添加して 良い。
一方、上述のシラノール縮合触媒の代わり 、ケチミン化合物又は有機酸、TiO 2 等の金属酸化物、アルジミン化合物、エナミ ン化合物、オキサゾリジン化合物、アミノア ルキルアルコキシシラン化合物を用いた場合 、同じ濃度でも処理時間を半分~2/3程度まで 縮できた。
さらに、シラノール縮合触媒とケチミン化 物、又は有機酸、TiO 2 等の金属酸化物、アルジミン化合物、エナミ ン化合物、オキサゾリジン化合物、アミノア ルキルアルコキシシラン化合物を混合(1:9~9:1 囲で使用可能だが、通常1:1前後が好ましい )して用いると、処理時間をさらに数倍早く でき、製膜時間を数分の一まで短縮できる。
例えば、シラノール触媒であるジブチル オキサイドをケチミン化合ものであるジャ ンエポキシレジン社のH3に置き換え、その の条件は同一にしてみたが、反応時間を1時 程度にまで短縮できた他は、ほぼ同様の結 が得られた。
さらに、シラノール触媒を、ケチミン化 ものであるジャパンエポキシレジン社のH3 、シラノール触媒であるジブチル錫ビスア チルアセトネートの混合物(混合比は1:1)に置 き換え、その他の条件は同一にしてみたが、 反応時間を20分程度に短縮できた他は、ほぼ 様の結果が得られた。
したがって、以上の結果から、ケチミン 合物や有機酸、アルジミン化合物、エナミ 化合物、オキサゾリジン化合物、アミノア キルアルコキシシラン化合物がシラノール 合触媒より活性が高いことが明らかとなっ 。
さらにまた、ケチミン化合物や有機酸、 ルジミン化合物、エナミン化合物、オキサ リジン化合物、アミノアルキルアルコキシ ラン化合物の内の1つとシラノール縮合触媒 を混合して用いると、さらに活性が高くなる ことが確認された。
なお、ここで、利用できるケチミン化合 は特に限定されるものではないが、例えば 2,5,8-トリアザ-1,8-ノナジエン、3,11-ジメチル -4,7,10-トリアザ-3,10-トリデカジエン、2,10-ジ チル-3,6,9-トリアザ-2,9-ウンデカジエン、2,4,1 2,14-テトラメチル-5,8,11-トリアザ-4,11-ペンタ カジエン、2,4,15,17-テトラメチル-5,8,11,14-テ ラアザ-4,14-オクタデカジエン、2,4,20,22-テト メチル-5,12,19-トリアザ-4,19-トリエイコサジ ン等がある。
また、利用できる有機酸としても特に限定
れるものではないが、例えば、ギ酸、ある
は酢酸、プロピオン酸、ラク酸、マロン酸
があり、ほぼ同様の効果があった。
また、上記2つの実施例では、シリカ微粒子
を例として説明したが、本発明は、表面に活
性水素、すなわち水酸基の水素やアミノ基あ
るいはイミノ基の水素などを含んだ微粒子で
有れば、どのような微粒子でも選択可能であ
る。
具体的には、基材がセラミックスや金属 あれば、微粒子融着用の被膜に各種低融点 脂やゾル-ゲル法を用いたシリカ系被膜を用 い、微粒子には、前記微粒子融着用の被膜樹 脂より融点が高い樹脂微粒子、ガラス微粒子 、アルミナ微粒子やジルコニア微粒子、金属 微粒子、マイカ微粒子が使用できた。
例えば、表面が親水性の樹脂微粒子であ ナイロン微粒子でも、微粒子融着用の被膜 してより融点が低い酢酸ビニル樹脂等を用 、溶剤系に基材や微粒子を溶解しないアル ールを用いれば、同様の着氷着雪防止碍子 電線を製造できた。
また、基材が、金属、またはセラミックス
あれば、微粒子融着用の被膜に各種低融点
脂やゾル-ゲル法を用いたシリカ系被膜や釉
膜を用い、微粒子には、前記微粒子融着用の
被膜樹脂より融点が高い樹脂微粒子、ガラス
微粒子、アルミナ微粒子やジルコニア微粒子
、金属微粒子、マイカ微粒子が使用できた。
なお、雨量計のような気象観測機器のステ
レス部品では、同様の処理で着氷着雪効果
大幅に向上できた。
さらにまた、基材がガラス、金属、また セラミックスであれば、微粒子融着用の被 にゾル-ゲル法を用いたシリカ系被膜や釉膜 を用い、顔料、金属微粒子、あるいはマイカ 微粒子を混合しておくことで任意のパターン に着色できた。
実施例2で作成した着氷着雪防止碍子と同条
件で作成した水滴接触角が150度程度(水滴接
角が高いほど防汚性は高いが、実用上、水
接触角が130度以上であれば同様の効果が得
れた。)の着氷着雪防止碍子及び電線を冷凍
内で接し、着氷効果を確かめたが、大きな
はほとんど付着しなかった。このことは、
発明の碍子及び電線を送電鉄塔に装着すれ
、雪害を大幅に低減できることを示してい
。
なお、このような物性値を実現できれば、
量計を含む各種気象観測機器の着氷着雪防
、液体窒素タンクや液体酸素タンクの取り
しの部の着氷防止、あるいはスペースシャ
ルの外部燃料タンクの着氷防止等にも適用
能となり、着氷が原因で起こる事項の防止
は効果絶大である。
1 シリカ微粒子
1’ 融着したシリカ微粒子
2 水酸基
3 アミノ基
4
撥水撥油防汚性化学吸着単分子膜で被覆さ
たシリカ微粒子
5 碍子
6 シリカ系微粒子融着用の被膜
7 微粒子を融着した表面が凸凹な碍子
8 フッ化炭素基を含む化学吸着単分子膜
9
撥水撥油防汚性微粒子
10
着氷着雪防止効果が高い碍子
11
表面がフラクタル構造の着氷着雪防止効果
高い碍子
Next Patent: METHOD FOR PRODUCTION OF FLUORINE-TREATED PERFLUOROPOLYMER