(57)【要約】【課題】超撥水ガラス基板及びガラス基板の表面を微細加工することにより、ガラス表面に微細な凹凸を作り出し、その上にシラン化合物の縮合物による被膜を形成させることによる超撥水ガラス基板の製造方法を提供する。【解決手段】  ガラス基板をアルカリ溶液で処理することにより得られるナノサイズの微細構造を有するガラス基板表面に、直接、撥水剤の被膜を設けた超撥水ガラス基板及びその製造方法。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス基板をアルカリ溶液で処理することにより得られるナノサイズの微細構造を有するガラス基板表面に、直接、撥水剤の被膜を設けた超撥水ガラス基板。
【請求項２】
撥水剤が、フッ素を含まないヘキシルトリメトキシシランの縮合物、若しくはフッ素を含むヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシランやトリデカフルオロオクチルメトキシシシラン、2-(パーフルオロオクチル)エチル]トリクロロシランなどのシランカップリング剤やパーフルオロラウリン酸、ポリ(パーフルオロデシルエチルアクリレート)などの長鎖パーフルオロアルキル基を有する高分子やビニル末端ポリジメチルシロキサンからなる群れより選ばれる１種である請求項１に記載した超撥水ガラス基板。
【請求項３】
アルカリ溶液はｐＨ８以上（例えば１MのNaOHのようにpＨ14以上の塩基性も可）である請求項１又は請求項２に記載した超撥水ガラス基板
【請求項４】
ガラス基板を、ｐＨ８以上アルカリ水溶液に浸漬し、９０〜２５０℃の温度で、０．５〜４８時間保持し、その後取り出して洗浄乾燥させ、フッ素を含まないヘキシルトリメトキシシラン若しくはフッ素を含むヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシランを塗布し、硬化させてなる超撥水ガラス基板の製造方法。
【請求項５】
アルカリがＬｉＯＨ，NaOH，ＫＯＨ、MnＯＯＨ、NH4OH、尿素からなる群れより選ばれる１種である請求項４に記載された超撥水ガラス基板の製造方法。
【請求項６】
アルカリ水溶液がｐＨ９〜１１のNaOHであり、アルカリ水溶液の温度が９５〜１００℃であり、浸漬時間が１〜２４時間である請求項４又は請求項５に記載された超撥水ガラス基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超撥水ガラス基板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術では、エッチングによるナノ構造制御は、プラスチックでのみ実現されており（非特許文献１参照）、無機物質であるガラスでは、エッチングによるナノ構造制御は報告されていない。
有機化合物であるプラスチックでは、耐熱性、構造の強度などは低く、耐熱性に優れ、高強度であり安価なガラス材料を用いた簡易なナノ構造作製プロセスが必要とされてきた。
また、従来の技術では、基板上に酸化アルミニウムをゾル-ゲル法によって作製した後、温水処理によって、花弁状組織を作製し、これにシラン化合物をコーティングして、超撥水性（接触角）165度を得ている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平９−２０２６４９
【非特許文献１】Erbil HY, Demirel AL,Avci Y, et al.  Transformationof a simple plastic into asuperhydrophobic surface SCIENCE299 (5611): 1377-1380 FEB 28 2003
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、ガラス基板の表面を微細加工することにより、ガラス表面に微細な凹凸を作り出し、その上にシラン化合物の縮合物による被膜を形成させることにより、超撥水ガラス基板を製造する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するために本発明者は、鋭意研究を続け、ガラス基板をアルカリで処理することにより、ガラス表面に微細な凹凸を作り出し、その上に特殊なシラン化合物の縮合物による被膜を形成させることにより、超撥水ガラス基板を製造することを見出した。
すなわち、本発明は、ガラス基板をアルカリ溶液で処理することにより得られるナノサイズの微細構造を有するガラス基板表面に、直接、撥水剤の被膜を設けた超撥水ガラス基板である。
また、本発明においては、撥水剤として、フッ素を含まないヘキシルトリメトキシシランの縮合物、若しくはフッ素を含むヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシランやトリデカフルオロオクチルメトキシシシラン、2-(パーフルオロオクチル)エチル]トリクロロシランなどのシランカップリング剤やパーフルオロラウリン酸、ポリ(パーフルオロデシルエチルアクリレート)などの長鎖パーフルオロアルキル基を有する高分子やビニル末端ポリジメチルシロキサンからなる群れより選ばれる１種を用いることができる。
さらに、本発明においては、アルカリ溶液をｐＨ８以上とすることができる。
また、本発明は、ガラス基板を、ｐＨ８以上のアルカリ水溶液に浸漬し、９０〜２５０℃の温度で、０．５〜４８時間保持し、その後取り出して洗浄乾燥させ、フッ素を含まないヘキシルトリメトキシシラン若しくはフッ素を含むヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシランを塗布し、硬化させてなる超撥水ガラス基板の製造方法である。
本発明の製造方法においては、アルカリとしてＬｉＯＨ，NaOH，ＫＯＨ、MnＯＯＨ、NH4OH、尿素からなる群れより選ばれる１種を用いることができる。
さらに、本発明の製造方法においては、アルカリ水溶液がｐＨ９〜１１のNaOHであり、アルカリ水溶液の温度が９５〜１００℃であり、浸漬時間が１〜２４時間とすることが望ましい。
【発明の効果】
【０００５】
本発明の超撥水ガラス基板は、いずれも接触角150°以上の超撥水を示し、比較的簡単な製造方法により手軽に超撥水ガラス基板を作成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明で用いるガラス基板のガラスは、石英ガラス以外なら何でも良く、市販の各種ガラス板を利用することができる。
本発明で用いるアルカリとしては、ＬｉＯＨ，NaOH，ＫＯＨからなる群れより選ばれる１種であり、NaOHが好ましく用いられる。
アルカリの濃度は、ｐＨは８以上であり、好ましくは、ｐＨ８．５〜１３であり、より好ましくはｐＨ９〜１１である。
本発明におけるアルカリ水溶液の温度は、９０〜２５０℃の温度であり、好ましくは、９０〜１２０℃である。
また、本発明における浸漬時間は、温度によっても異なるが通常０．５〜４８時間であり、好ましくは１〜２４時間である。
本発明について実施例を用いてさらに詳しく説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【０００７】
ガラス基板を1MのNaOH水溶液に浸し、100-200℃で数時間保持し、その後取り出して洗浄し、乾燥させた。
これにシラン化合物のフッ素を含まないヘキシルトリメトキシシランもしくはフッ素を含むヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシランをコーティングした。
コーティングはヘキサン中にシランを溶解させ、６０℃にて24時間静置し、取り出し、室温で乾燥させた。
図１に  1MのNaOH  水溶液中、100℃  5hの処理をしたガラス基板のSEM写真を示す。ナノスケールの凹凸が確認できる。
図2は、1MのNaOH  水溶液中、100℃  5hの処理をした基板に、ヘキシルトリメトキシシランをコーティングした超撥水の写真である。
図3は1MのNaOH  水溶液中、100℃  5hの処理をした基板に、）ヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシランをコーティングした超撥水の写真である。いずれも接触角150°以上の超撥水を示していることが分かる。
図４は平滑なガラス基板上にヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシランをコートしたガラス基板（比較例）の撥水の写真であり、接触角は約113度と、150度以上の超撥水は示さない。
図5には1MのNaOH  水溶液中、100℃  5hで処理したガラスを示す。良好な透明性が得られていることが分かる。
【実施例２】
【０００８】
ナノスケールの凹凸が確認できる。図６は、NaOHを用いてpHを9.14に制御した水溶液中、200℃  24hの処理をした基板に、ヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシランをコーティングした超撥水の写真である。150°以上の超撥水を示していることが分かる。図７はNaOHを用いてpHを9.14に制御した水溶液中、200℃  24hの処理をしたガラスへ、ヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシランをコートした膜上に油であるヘキサデカンを滴下した撥油の写真である。接触角が約105度と、撥油膜であることが分かる。図８にはNaOHを用いてpHを9.14に制御した水溶液中、200℃  2hの処理をしたガラス基板を示す。良好な透明性が得られていることが分かる。
【実施例３】
【０００９】
図９は、NaOHを用いてpHを9.14に制御した水溶液中、200℃  24hの処理をしたガラス基板に、ヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシランをコーティングした超撥水の写真である。150°以上の超撥水を示していることが分かる。図１０はNaOHを用いてpHを9.14に制御した水溶液中、200℃  24hの処理をしたガラス基板へ、ヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシランをコートした膜上に油であるヘキサデカンを滴下した撥油の写真である。接触角が約1４５度と、非常に良好な撥油膜であることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００１０】
本発明の超撥水ガラス基板は、大量生産に向いており、自動車やビルの窓ガラス等に利用することが期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】1M  NaOH  水溶液中、100℃  5hの処理をしたガラス基板のSEM写真
【図２】1M  NaOH  水溶液中、100℃  5hの処理をしたガラス基板へ、ヘキシルトリメトキシシランをコートした超撥水の写真
【図３】1M  NaOH  水溶液中、100℃  5hの処理をしたガラス基板へ、ヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシランをコートした超撥水の写真。
【図４】平滑なガラス基板上にヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシランをコートした撥水の写真
【図５】1M  NaOH  水溶液中、100℃  5hで処理したガラスの写真
【図６】NaOHを用いてpHを9.14に制御した水溶液中、200℃  2hの処理をしたガラス基板へ、ヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシランをコートした超撥水の写真。
【図７】NaOHを用いてpHを9.14に制御した水溶液中、200℃  2hの処理をしたガラス基板へ、ヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシランをコートした膜上に油であるヘキサデカンを滴下した撥油の写真
【図８】NaOHを用いてpHを9.14に制御した水溶液中、200℃  2hの処理をしたガラス基板の写真
【図９】NaOHを用いてpHを9.14に制御した水溶液中、200℃  24hの処理をしたガラス基板へ、ヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシランをコートした超撥水の写真。
【図１０】NaOHを用いてpHを9.14に制御した水溶液中、200℃  24hの処理をしたガラス基板へ、ヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシランをコートした膜上に油であるヘキサデカンを滴下した撥油の写真
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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