撥水撥油防汚性表面を有する着氷着雪防止アンテナ及び電線、碍子とその製造方法。
【課題】表面エネルギーが２ｍＮ／ｍ以下の表面を実現し、厳冬期の着氷着雪防止効果が極めて高いアンテナ及び電線を提供することより、着氷着雪によるアンテナの破壊や電線の破断事故を防止する。
【解決手段】基材表面が大きな凸凹と小さな凸凹に複合加工されており、それぞれの表面が撥水撥油防汚性薄膜で被われていることを特徴とする超撥水撥油表面を有する着氷着雪防止アンテナ及び電線とその製造方法。大きな凸凹が５００〜１０ミクロンの大きさであり、小さな凸凹が１０ミクロン未満から１０ナノメートル以上の大きさであることが好ましい。
【解決手段】基材表面が大きな凸凹と小さな凸凹に複合加工されており、それぞれの表面が撥水撥油防汚性薄膜で被われていることを特徴とする超撥水撥油表面を有する着氷着雪防止アンテナ及び電線とその製造方法。大きな凸凹が５００〜１０ミクロンの大きさであり、小さな凸凹が１０ミクロン未満から１０ナノメートル以上の大きさであることが好ましい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面が、シリコーンオイルをはじくほどの極低表面エネルギーな着氷着雪防止アンテナ及び電線、碍子に関するものである。また、着氷着雪防止アンテナ及び電線、碍子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、表面に１０ミクロン程度の凸凹があり、さらにその凸凹表面が脂肪酸の被膜で被われた表面は、蓮の葉で見られるように水滴撥水角度が１４０度程度の超撥水であることが知られている。本発明は、この原理を模倣し、改良したものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
現在、豪雪地帯でも、ライフラインとしてのアンテナや電線、碍子は、生活を維持していく上で必須の設備であるが、厳冬期には、着氷着雪によるアンテナや碍子の破壊、電線の破断事故が絶えないのが現状である。そこで、一部のアンテナ等には、フッ素塗料を塗布して着氷着雪を防止しているが、フッ素樹脂の表面エネルギーは、せいぜい１５ｍＮ／ｍ程度であり、着氷着雪効果として満足できるものではなかった。
【０００４】
本発明は、前記現状に鑑み、表面エネルギーが２ｍＮ／ｍ以下の表面を実現し、厳冬期の着氷着雪防止効果が極めて高いアンテナ及び電線、碍子を提供することより、着氷着雪によるアンテナや碍子の破壊や電線の破断事故を防止することを目的とする。
なお、このような物性値を実現できれば、雨量計を含む各種気象観測機器の着氷着雪防止、液体窒素タンクや液体酸素タンクの取り出しの部の着氷防止、あるいはスペースシャトルの外部燃料タンクの着氷防止等にも適用可能となり、着氷が原因で起こる事項の防止には効果絶大である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決するための手段として提供される第１の発明は、表面が大きな凸凹と小さな凸凹に複合加工されており、それぞれの凸凹の表面が撥水撥油防汚性薄膜で被われていることを特徴とする着氷着雪防止アンテナ及び電線、碍子である。
【０００６】
第２の発明は、第１の発明において、大きな凸凹が５００〜１０ミクロンの大きさであり、小さな凸凹が１０ミクロン未満から１０ナノメート以上の大きさであることを特徴とする着氷着雪防止アンテナ及び電線、碍子である。
【０００７】
第３の発明は、第１の発明において、大きな凸凹の凸部面積が凹部面積より小さく、且つ小さな凸凹の凸部間隔が凹部深さより小さなことを特徴とする着氷着雪防止アンテナ及び電線、碍子である。
【０００８】
第４の発明は、第１〜３の発明において、撥水撥油防汚性薄膜が両凸凹表面に共有結合していることを特徴とする着氷着雪防止アンテナ及び電線、碍子である。
【０００９】
第５の発明は、第４の発明において、撥水撥油防汚性薄膜が−ＣＦ３基を含むことを特徴とする着氷着雪防止アンテナ及び電線、碍子である。
【００１０】
第６の発明は、第１〜５の発明において、撥水撥油防汚性薄膜が単分子膜であることを特徴とする着氷着雪防止アンテナ及び電線、碍子である。
【００１１】
第７の発明は、第１〜６の発明において、表面の臨界表面エネルギーが２ｍＮ／ｍ以下であるあることを特徴とする着氷着雪防止アンテナ及び電線、碍子である。
【００１２】
第８の発明は、少なくとも表面をブラスト加工あるいはディンプル加工する工程と、化学エッチングあるいは電解エッチングする工程と、撥水撥油防汚性薄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アンテナ及び電線、碍子の製造方法である。
【００１３】
第９の発明は、第８の発明の撥水撥油防汚性薄膜を形成する工程において、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して作成した反応液、あるいは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して作成した反応液か、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して作成した反応液を用い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アンテナ及び電線、碍子の製造方法である。
【００１４】
第１０の発明は、第８および９の発明の撥水撥油防汚性薄膜を形成する工程において、接触後、余分な反応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アンテナ及び電線、碍子の製造方法である。
【００１５】
第１１の発明は、第９〜１０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つを混合して用いることを特徴とする着氷着雪防止アンテナ及び電線、碍子の製造方法である。
【００１６】
さらに詳しくは、本発明は、少なくとも表面をブラスト加工あるいはディンプル加工する工程と、化学エッチングあるいは電解エッチングする工程と、撥水撥油防汚性薄膜を形成する工程により、 表面が大きな凸凹と小さな凸凹に複合加工されており、それぞれの表面が撥水撥油防汚性薄膜で被われていることを特徴とする着氷着雪防止アンテナ及び電線、碍子を提供するものである。
【００１７】
ここで、好ましくは、大きな凸凹が５００〜１０ミクロンの大きさであり、小さな凸凹が１０ミクロン未満から１０ナノメート以上の大きさであると、臨界表面エネルギーを２ｍＮ／ｍ以下にできて都合がよい。
また、大きな凸凹の凸部面積が凹部面積より小さく、且つ小さな凸凹の凸部間隔が凹部深さより小さいと、臨界表面エネルギーを２ｍＮ／ｍ以下にできて都合がよい。
また、撥水撥油防汚性薄膜が両凸凹表面に共有結合していると、撥水撥油防汚性能の耐久性を向上する上で都合がよい。
【００１８】
さらに、撥水撥油防汚性薄膜が−ＣＦ３基を含むと臨界表面エネルギーを２ｍＮ／ｍ以下にできて都合がよい。
また、撥水撥油防汚性薄膜が単分子膜であると、臨界表面エネルギーを２ｍＮ／ｍ以下にできて都合がよい。
【００１９】
また、このとき、撥水撥油防汚性薄膜を形成する工程において、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して作成した反応液、あるいは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して作成した反応液か、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して作成した反応液を用いて撥水撥油防汚性被膜を形成する工程を含むと、着氷着雪防止アンテナ及び電線、碍子の製造時間を短縮できて都合がよい。
【００２０】
また、撥水撥油防汚性薄膜を形成する工程において、接触後、余分な反応液を洗浄除去する工程を含むと、下地凸凹を全く損なうことがないので好都合である。
さらに、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と、着氷着雪防止アンテナ及び電線、碍子の製造時間を短縮できて都合がよい。
【発明の効果】
【００２１】
厳冬期の着氷着雪防止効果が極めて高いアンテナ及び電線、碍子を提供することより、着氷着雪によるアンテナの破壊や電線、碍子の破断事故を防止きる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明は、少なくとも表面をブラスト加工あるいはディンプル加工する工程と、化学エッチングあるいは電解エッチングする工程と、撥水撥油防汚性薄膜を形成する工程により、表面が大きな凸凹と小さな凸凹に複合加工されており、それぞれの表面が撥水撥油防汚性薄膜で被われていることを特徴とする着氷着雪防止アンテナ及び電線、碍子を提供するものである。
【００２３】
したがって、本発明には、水滴接触角で１５０度以上、表面エネルギーが２０ｍＮ／ｍ程度のシリコーンオイルの液滴でも接触角が１２０度程度の表面を実現できる作用がある。
【００２４】
以下、本願発明の詳細を実施例を用いて説明するが、本願発明は、これら実施例によって何ら制限されるものではない。アンテナや電線、碍子以外にも、例えば雨量計を含む各種気象観測機器の着氷着雪防止、液体窒素タンクや液体酸素タンクの取り出しの部の着氷防止、あるいはスペースシャトルの外部燃料タンクの着氷防止等にも適用可能である。
【００２５】
なお、本発明に関する着氷着雪防止アンテナ及び電線には、電解エッチング可能な金属（例えばアルミニウムやその合金、銅やその合金、鉄やその合金など）ならどのようなものでも利用可能であるが、代表例として、以下、アルミニウム合金製のパラボなアンテナを取り上げて説明する。一方、碍子のようなセラミック製品の場合は、表面をブラスト処理し手凸凹にした後、同様の撥水処理を行えばよい。
【実施例１】
【００２６】
あらかじめ、一端にフッ化炭素基（−ＣＦ３）を含み他端にアルコキシシリル基を含む薬剤、例えば、ＣＦ３（ＣＦ2）7（ＣＨ2）2Ｓｉ(ＯＣＨ３)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、シリコーン溶媒、例えば、ヘキサメチルジシロキサン溶媒に１重量％程度の濃度（好ましい化学吸着剤の濃度は、０．５〜３％程度）に溶かして反応液を作成した。
【００２７】
一方、厚みが２ｍｍ程度のパラボなアンテナの凹面部に用いるアルミニウム板１を準備して、良く洗浄した後、３０＃の金剛砂を用い表面を全面ブラスト加工を行い、１００〜２００ミクロン粗さの大きな凸凹２を形成した。（図１）
さらに、リン酸エッチング液で表面をエッチングして２〜０．５ミクロン粗さの小さな凸凹３を形成した。（図２）
【００２８】
その後、前記加工を施した、表面が大きな凸凹と小さな凸凹に複合加工されたアルミニウム板１’を前記反応液に浸漬し、空気中（相対湿度４５％）で撹拌しながら１時間程度反応させた。このとき、前記アルミニウム板１’の表面には水酸基４が多数含まれているの（図３（ａ））で、前記化学吸着剤の−Ｓｉ（ＯＣＨ３）基と前記水酸基２がシラノール縮合触媒の存在下で脱アルコール（この場合は、脱ＣＨ３ＯＨ）反応し、アルミニウム板１’の表面全面に亘り下記式（化１）で示されるフッ化炭素基を含む化学吸着単分子膜５が表面と化学結合した状態で約１ナノメートル程度の膜厚で形成される。（図３（ｂ））
【００２９】
そこで、クロロホルム等の塩素系溶媒で余分な未反応の吸着液を洗浄除去すると、表面が大きな凸凹と小さな凸凹に複合加工されており、それぞれの表面が撥水撥油防汚性単分子膜５で被われている撥水撥油性に優れたアルミニウム板１”を製造できた（図４）。
なお、ここで、性能はやや劣り、単分子膜は得られなかったが、余分な未反応の吸着液を洗浄除去する工程を省き、そのまま液中から取り出したままで蒸発させても、実用レベルでは問題がない撥水撥油性に優れたアルミニウム板を製造できた。
【００３０】
【化１】
【００３１】
なお、ここで、粗面化条件を変えてみて、同様の実験を繰り返すことにより、大きな凸凹が５００〜１０ミクロンの大きさであり、小さな凸凹が１０ミクロン未満から１０ナノメート以上の大きさであると、臨界表面エネルギーを２ｍＮ／ｍ以下にできることが判明した。
また、このときの表面粗さを調べてみると、大きな凸凹の凸部面積が凹部面積より小さく、且つ小さな凸凹の凸部間隔が凹部深さより小さなことが判明した。
【００３２】
さらにまた、化学エッチングの代わりに電解エッチングを行うと、さらに性能を向上でき、１ｍＮ／ｍ以下を容易に実現できた。
特に、表面粗さが表１の場合、見かけ上の臨界表面エネルギーは、１以下となり、表面エネルギーが１９．７ｍＮ／ｍのシリコーンオイルでも、液滴接触角を１１７．６度に制御できた。この条件での、基板表面のＳＥＭ観察写真を図５に示す。また、シリコーンオイル（表面エネルギーは１９．７ｍＮ／ｍ）液滴の撥油状態の断面写真を図６に示す。
【表１】
【００３３】
なお、上記実施例１では、撥油性の単分子膜形成用の薬剤として、フッ化炭素系化学吸着剤であるCF3（CF２）７（CH２）２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３を用いたが、上記のもの以外にも、下記（１）〜（１２）に示した物質が利用できた。
【００３４】
(１) ＣＦ3ＣＨ2Ｏ(ＣＨ2)15Ｓｉ(ＯＣＨ３)3
(２) ＣＦ3(ＣＨ2)３Ｓｉ(ＣＨ3)2(ＣＨ2)15Ｓｉ(ＯＣＨ３)3
(３) ＣＦ3(ＣＦ2)５(ＣＨ2)2Ｓｉ(ＣＨ3)2(ＣＨ2)9Ｓｉ(ＯＣＨ３)3
(４) ＣＦ3(ＣＦ2)７(ＣＨ2)2Ｓｉ(ＣＨ3)2(ＣＨ2)9Ｓｉ(ＯＣＨ３)3
(５) ＣＦ3ＣＯＯ(ＣＨ2)15Ｓｉ(ＯＣＨ３)3
(６) ＣＦ3(ＣＦ2)5(ＣＨ2)2Ｓｉ(ＯＣＨ３)3
(７) ＣＦ3ＣＨ2Ｏ(ＣＨ2)15Ｓｉ(ＯＣ２Ｈ５)3
(８) ＣＦ3(ＣＨ2)３Ｓｉ(ＣＨ3)2(ＣＨ2)15Ｓｉ(ＯＣ２Ｈ５)3
(９) ＣＦ3(ＣＦ2)５(ＣＨ2)2Ｓｉ(ＣＨ3)2(ＣＨ2)9Ｓｉ(ＯＣ２Ｈ５)3
(１０) ＣＦ3(ＣＦ2)７(ＣＨ2)2Ｓｉ(ＣＨ3)2(ＣＨ2)9Ｓｉ(ＯＣ２Ｈ５)3
(１１) ＣＦ3ＣＯＯ(ＣＨ2)15Ｓｉ(ＯＣ２Ｈ５)3
(１２) ＣＦ3(ＣＦ2)5(ＣＨ2)2Ｓｉ(ＯＣ２Ｈ５)3
【００３５】
なお、ここで、基材が金の場合には、末端がチオール系あるいはトリアジンチオール系の薬剤、例えばＣＦ３（ＣＦ2）7（ＣＨ2）2ＳＨを使用できた。この場合は、ＳＨ基が金と結合して同様の撥水撥油膜を製造できた。
【００３６】
また、実施例１および２に置いて、シラノール縮合触媒には、カルボン酸金属塩、カルボン酸エステル金属塩、カルボン酸金属塩ポリマー、カルボン酸金属塩キレート、チタン酸エステル及びチタン酸エステルキレート類が利用可能である。さらに具体的には、酢酸第１錫、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジオクテート、ジブチル錫ジアセテート、ジオクチル錫ジラウレート、ジオクチル錫ジオクテート、ジオクチル錫ジアセテート、ジオクタン酸第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、ジオクチル錫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、ジブチル錫マレイン酸塩ポリマー、ジメチル錫メルカプトプロピオン酸塩ポリマー、ジブチル錫ビスアセチルアセテート、ジオクチル錫ビスアセチルラウレート、テトラブチルチタネート、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用いることが可能であった。
【００３７】
なお、実施例１に於いて、シラノー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。
【００３８】
(４１) ＣＦ3ＣＨ2Ｏ(ＣＨ2)15ＳｉＣｌ3
(４２) ＣＦ3(ＣＨ2)３Ｓｉ(ＣＨ3)2(ＣＨ2)15ＳｉＣｌ3
(４３) ＣＦ3(ＣＦ2)５(ＣＨ2)2Ｓｉ(ＣＨ3)2(ＣＨ2)9ＳｉＣｌ3
(４４) ＣＦ3(ＣＦ2)７(ＣＨ2)2Ｓｉ(ＣＨ3)2(ＣＨ2)9ＳｉＣｌ3
(４５) ＣＦ3ＣＯＯ(ＣＨ2)15ＳｉＣｌ3
(４６) ＣＦ3(ＣＦ2)5(ＣＨ2)2Ｓｉ（ＮＣＯ）3
(４７) ＣＦ3ＣＨ2Ｏ(ＣＨ2)15Ｓｉ（ＮＣＯ）3
(４８) ＣＦ3(ＣＨ2)３Ｓｉ(ＣＨ3)2(ＣＨ2)15Ｓｉ（ＮＣＯ）3
(４９) ＣＦ3(ＣＦ2)５(ＣＨ2)2Ｓｉ(ＣＨ3)2(ＣＨ2)9Ｓｉ（ＮＣＯ）3
(５０) ＣＦ3(ＣＦ2)７(ＣＨ2)2Ｓｉ(ＣＨ3)2(ＣＨ2)9Ｓｉ（ＮＣＯ）3
(５１) ＣＦ3ＣＯＯ(ＣＨ2)15Ｓｉ（ＮＣＯ）3
(５２) ＣＦ3(ＣＦ2)5(ＣＨ2)2Ｓｉ（ＮＣＯ）3
【００３９】
また、膜形成用反応液の溶媒としては、化学吸着剤がアルコキシシラン系、クロロシラン系何れの場合も、水を含まない有機塩素系溶媒、炭化水素系溶媒、あるいはフッ化炭素系溶媒やシリコーン系溶媒、あるいはそれら混合物を用いることが可能であった。なお、洗浄を行わず、溶媒を蒸発させて粒子濃度を上げようとする場合には、溶媒の沸点は５０〜２５０℃程度がよかった。
【００４０】
具体的に使用可能な溶媒は、クロロシラン系の場合は、非水系の石油ナフサ、ソルベントナフサ、石油エーテル、石油ベンジン、イソパラフィン、ノルマルパラフィン、デカリン、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、ポリエーテルシリコーン、ジメチルホルムアミド等を挙げることができる。
【００４１】
さらに、吸着剤がアルコキシシラン系の場合で且つ溶媒を蒸発させて有機被膜を形成する場合には、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系溶媒、あるいはそれら混合物が使用できた。
【００４２】
また、フッ化炭素系溶媒には、フロン系溶媒や、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、クロロホルム等有機塩素系の溶媒を添加しても良い。
【００４３】
一方、上述のシラノール縮合触媒の代わりに、ケチミン化合物又は有機酸、ＴｉＯ２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程度まで短縮できた。
【００４４】
さらに、シラノール縮合触媒とケチミン化合物、又は有機酸、ＴｉＯ２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範囲で使用可能だが、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た。
【００４５】
例えば、シラノール触媒であるジブチル錫オキサイドをケチミン化合物であるジャパンエポキシレジン社のＨ３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１時間程度にまで短縮できた他は、ほぼ同様の結果が得られた。
【００４６】
さらに、シラノール触媒を、ケチミン化合物であるジャパンエポキシレジン社のＨ３と、シラノール触媒であるジブチル錫ビスアセ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、ほぼ同様の結果が得られた。
【００４７】
したがって、以上の結果から、ケチミン化合物や有機酸、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がシラノール縮合触媒より活性が高いことが明らかとなった。
【００４８】
さらにまた、ケチミン化合物や有機酸、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。
【００４９】
なお、ここで、利用できるケチミン化合物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−ジメチル−３，６，９−トリアザ−２，９−ウンデカジエン、２，４，１２，１４−テトラメチル−５，８，１１−トリアザ−４，１１−ペンタデカジエン、２，４，１５，１７−テトラメチル−５，８，１１，１４−テトラアザ−４，１４−オクタデカジエン、２，４，２０，２２−テトラメチル−５，１２，１９−トリアザ−４，１９−トリエイコサジエン等がある。
【００５０】
また、利用できる有機酸としても特に限定されるものではないが、例えば、ギ酸、あるいは酢酸、プロピオン酸、ラク酸、マロン酸等があり、ほぼ同様の効果があった。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施例１において、アルミニウム表面に１００〜２００ミクロン粗さの大きな凸凹２を形成した状態を示す断面概念図。
【図２】本発明の実施例１において、アルミニウム表面に１００〜２００ミクロン粗さの大きな凸凹２を形成した後、さらにリン酸エッチング液で表面をエッチングして２〜０．５ミクロン粗さの小さな凸凹２を複合して形成した状態を示す断面概念図。
【図３】図２の○Ａ部を分子レベルまで拡大した断面概念図であり、（ａ）は、単分子膜形成前、（ｂ）は、単分子膜形成後の表面近傍の断面概念図。
【図４】粗化処理後、表面に撥水撥油防汚性単分子膜を形成した後の断面概念図。、
【図５】実際に試作した表面が大きな凸凹と小さな凸凹に複合加工されており、且つ表面が撥水撥油防汚性薄膜で被われている着氷着雪防止アンテナの表面ＳＥＭ写真。
【図６】図５で示された着氷着雪防止アンテナ表面にシリコーンオイルを滴下した場合の液滴断面写真。
【符号の説明】
【００５２】
１ アルミニウム板
１’ 表面が大きな凸凹と小さな凸凹に複合加工されアルミニウム板
１” 表面が大きな凸凹と小さな凸凹に複合加工され、さらに撥水撥油防汚性単分子膜が形成されたアルミニウム板
２ 大きな凸凹
３ 小さな凸凹
４ 水酸基
５ 撥水撥油防汚性単分子膜
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面が、シリコーンオイルをはじくほどの極低表面エネルギーな着氷着雪防止アンテナ及び電線、碍子に関するものである。また、着氷着雪防止アンテナ及び電線、碍子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、表面に１０ミクロン程度の凸凹があり、さらにその凸凹表面が脂肪酸の被膜で被われた表面は、蓮の葉で見られるように水滴撥水角度が１４０度程度の超撥水であることが知られている。本発明は、この原理を模倣し、改良したものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
現在、豪雪地帯でも、ライフラインとしてのアンテナや電線、碍子は、生活を維持していく上で必須の設備であるが、厳冬期には、着氷着雪によるアンテナや碍子の破壊、電線の破断事故が絶えないのが現状である。そこで、一部のアンテナ等には、フッ素塗料を塗布して着氷着雪を防止しているが、フッ素樹脂の表面エネルギーは、せいぜい１５ｍＮ／ｍ程度であり、着氷着雪効果として満足できるものではなかった。
【０００４】
本発明は、前記現状に鑑み、表面エネルギーが２ｍＮ／ｍ以下の表面を実現し、厳冬期の着氷着雪防止効果が極めて高いアンテナ及び電線、碍子を提供することより、着氷着雪によるアンテナや碍子の破壊や電線の破断事故を防止することを目的とする。
なお、このような物性値を実現できれば、雨量計を含む各種気象観測機器の着氷着雪防止、液体窒素タンクや液体酸素タンクの取り出しの部の着氷防止、あるいはスペースシャトルの外部燃料タンクの着氷防止等にも適用可能となり、着氷が原因で起こる事項の防止には効果絶大である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決するための手段として提供される第１の発明は、表面が大きな凸凹と小さな凸凹に複合加工されており、それぞれの凸凹の表面が撥水撥油防汚性薄膜で被われていることを特徴とする着氷着雪防止アンテナ及び電線、碍子である。
【０００６】
第２の発明は、第１の発明において、大きな凸凹が５００〜１０ミクロンの大きさであり、小さな凸凹が１０ミクロン未満から１０ナノメート以上の大きさであることを特徴とする着氷着雪防止アンテナ及び電線、碍子である。
【０００７】
第３の発明は、第１の発明において、大きな凸凹の凸部面積が凹部面積より小さく、且つ小さな凸凹の凸部間隔が凹部深さより小さなことを特徴とする着氷着雪防止アンテナ及び電線、碍子である。
【０００８】
第４の発明は、第１〜３の発明において、撥水撥油防汚性薄膜が両凸凹表面に共有結合していることを特徴とする着氷着雪防止アンテナ及び電線、碍子である。
【０００９】
第５の発明は、第４の発明において、撥水撥油防汚性薄膜が−ＣＦ３基を含むことを特徴とする着氷着雪防止アンテナ及び電線、碍子である。
【００１０】
第６の発明は、第１〜５の発明において、撥水撥油防汚性薄膜が単分子膜であることを特徴とする着氷着雪防止アンテナ及び電線、碍子である。
【００１１】
第７の発明は、第１〜６の発明において、表面の臨界表面エネルギーが２ｍＮ／ｍ以下であるあることを特徴とする着氷着雪防止アンテナ及び電線、碍子である。
【００１２】
第８の発明は、少なくとも表面をブラスト加工あるいはディンプル加工する工程と、化学エッチングあるいは電解エッチングする工程と、撥水撥油防汚性薄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アンテナ及び電線、碍子の製造方法である。
【００１３】
第９の発明は、第８の発明の撥水撥油防汚性薄膜を形成する工程において、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して作成した反応液、あるいは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して作成した反応液か、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して作成した反応液を用い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アンテナ及び電線、碍子の製造方法である。
【００１４】
第１０の発明は、第８および９の発明の撥水撥油防汚性薄膜を形成する工程において、接触後、余分な反応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アンテナ及び電線、碍子の製造方法である。
【００１５】
第１１の発明は、第９〜１０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つを混合して用いることを特徴とする着氷着雪防止アンテナ及び電線、碍子の製造方法である。
【００１６】
さらに詳しくは、本発明は、少なくとも表面をブラスト加工あるいはディンプル加工する工程と、化学エッチングあるいは電解エッチングする工程と、撥水撥油防汚性薄膜を形成する工程により、 表面が大きな凸凹と小さな凸凹に複合加工されており、それぞれの表面が撥水撥油防汚性薄膜で被われていることを特徴とする着氷着雪防止アンテナ及び電線、碍子を提供するものである。
【００１７】
ここで、好ましくは、大きな凸凹が５００〜１０ミクロンの大きさであり、小さな凸凹が１０ミクロン未満から１０ナノメート以上の大きさであると、臨界表面エネルギーを２ｍＮ／ｍ以下にできて都合がよい。
また、大きな凸凹の凸部面積が凹部面積より小さく、且つ小さな凸凹の凸部間隔が凹部深さより小さいと、臨界表面エネルギーを２ｍＮ／ｍ以下にできて都合がよい。
また、撥水撥油防汚性薄膜が両凸凹表面に共有結合していると、撥水撥油防汚性能の耐久性を向上する上で都合がよい。
【００１８】
さらに、撥水撥油防汚性薄膜が−ＣＦ３基を含むと臨界表面エネルギーを２ｍＮ／ｍ以下にできて都合がよい。
また、撥水撥油防汚性薄膜が単分子膜であると、臨界表面エネルギーを２ｍＮ／ｍ以下にできて都合がよい。
【００１９】
また、このとき、撥水撥油防汚性薄膜を形成する工程において、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して作成した反応液、あるいは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して作成した反応液か、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して作成した反応液を用いて撥水撥油防汚性被膜を形成する工程を含むと、着氷着雪防止アンテナ及び電線、碍子の製造時間を短縮できて都合がよい。
【００２０】
また、撥水撥油防汚性薄膜を形成する工程において、接触後、余分な反応液を洗浄除去する工程を含むと、下地凸凹を全く損なうことがないので好都合である。
さらに、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と、着氷着雪防止アンテナ及び電線、碍子の製造時間を短縮できて都合がよい。
【発明の効果】
【００２１】
厳冬期の着氷着雪防止効果が極めて高いアンテナ及び電線、碍子を提供することより、着氷着雪によるアンテナの破壊や電線、碍子の破断事故を防止きる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明は、少なくとも表面をブラスト加工あるいはディンプル加工する工程と、化学エッチングあるいは電解エッチングする工程と、撥水撥油防汚性薄膜を形成する工程により、表面が大きな凸凹と小さな凸凹に複合加工されており、それぞれの表面が撥水撥油防汚性薄膜で被われていることを特徴とする着氷着雪防止アンテナ及び電線、碍子を提供するものである。
【００２３】
したがって、本発明には、水滴接触角で１５０度以上、表面エネルギーが２０ｍＮ／ｍ程度のシリコーンオイルの液滴でも接触角が１２０度程度の表面を実現できる作用がある。
【００２４】
以下、本願発明の詳細を実施例を用いて説明するが、本願発明は、これら実施例によって何ら制限されるものではない。アンテナや電線、碍子以外にも、例えば雨量計を含む各種気象観測機器の着氷着雪防止、液体窒素タンクや液体酸素タンクの取り出しの部の着氷防止、あるいはスペースシャトルの外部燃料タンクの着氷防止等にも適用可能である。
【００２５】
なお、本発明に関する着氷着雪防止アンテナ及び電線には、電解エッチング可能な金属（例えばアルミニウムやその合金、銅やその合金、鉄やその合金など）ならどのようなものでも利用可能であるが、代表例として、以下、アルミニウム合金製のパラボなアンテナを取り上げて説明する。一方、碍子のようなセラミック製品の場合は、表面をブラスト処理し手凸凹にした後、同様の撥水処理を行えばよい。
【実施例１】
【００２６】
あらかじめ、一端にフッ化炭素基（−ＣＦ３）を含み他端にアルコキシシリル基を含む薬剤、例えば、ＣＦ３（ＣＦ2）7（ＣＨ2）2Ｓｉ(ＯＣＨ３)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、シリコーン溶媒、例えば、ヘキサメチルジシロキサン溶媒に１重量％程度の濃度（好ましい化学吸着剤の濃度は、０．５〜３％程度）に溶かして反応液を作成した。
【００２７】
一方、厚みが２ｍｍ程度のパラボなアンテナの凹面部に用いるアルミニウム板１を準備して、良く洗浄した後、３０＃の金剛砂を用い表面を全面ブラスト加工を行い、１００〜２００ミクロン粗さの大きな凸凹２を形成した。（図１）
さらに、リン酸エッチング液で表面をエッチングして２〜０．５ミクロン粗さの小さな凸凹３を形成した。（図２）
【００２８】
その後、前記加工を施した、表面が大きな凸凹と小さな凸凹に複合加工されたアルミニウム板１’を前記反応液に浸漬し、空気中（相対湿度４５％）で撹拌しながら１時間程度反応させた。このとき、前記アルミニウム板１’の表面には水酸基４が多数含まれているの（図３（ａ））で、前記化学吸着剤の−Ｓｉ（ＯＣＨ３）基と前記水酸基２がシラノール縮合触媒の存在下で脱アルコール（この場合は、脱ＣＨ３ＯＨ）反応し、アルミニウム板１’の表面全面に亘り下記式（化１）で示されるフッ化炭素基を含む化学吸着単分子膜５が表面と化学結合した状態で約１ナノメートル程度の膜厚で形成される。（図３（ｂ））
【００２９】
そこで、クロロホルム等の塩素系溶媒で余分な未反応の吸着液を洗浄除去すると、表面が大きな凸凹と小さな凸凹に複合加工されており、それぞれの表面が撥水撥油防汚性単分子膜５で被われている撥水撥油性に優れたアルミニウム板１”を製造できた（図４）。
なお、ここで、性能はやや劣り、単分子膜は得られなかったが、余分な未反応の吸着液を洗浄除去する工程を省き、そのまま液中から取り出したままで蒸発させても、実用レベルでは問題がない撥水撥油性に優れたアルミニウム板を製造できた。
【００３０】
【化１】
【００３１】
なお、ここで、粗面化条件を変えてみて、同様の実験を繰り返すことにより、大きな凸凹が５００〜１０ミクロンの大きさであり、小さな凸凹が１０ミクロン未満から１０ナノメート以上の大きさであると、臨界表面エネルギーを２ｍＮ／ｍ以下にできることが判明した。
また、このときの表面粗さを調べてみると、大きな凸凹の凸部面積が凹部面積より小さく、且つ小さな凸凹の凸部間隔が凹部深さより小さなことが判明した。
【００３２】
さらにまた、化学エッチングの代わりに電解エッチングを行うと、さらに性能を向上でき、１ｍＮ／ｍ以下を容易に実現できた。
特に、表面粗さが表１の場合、見かけ上の臨界表面エネルギーは、１以下となり、表面エネルギーが１９．７ｍＮ／ｍのシリコーンオイルでも、液滴接触角を１１７．６度に制御できた。この条件での、基板表面のＳＥＭ観察写真を図５に示す。また、シリコーンオイル（表面エネルギーは１９．７ｍＮ／ｍ）液滴の撥油状態の断面写真を図６に示す。
【表１】
【００３３】
なお、上記実施例１では、撥油性の単分子膜形成用の薬剤として、フッ化炭素系化学吸着剤であるCF3（CF２）７（CH２）２Ｓｉ（ＯＣＨ３）３を用いたが、上記のもの以外にも、下記（１）〜（１２）に示した物質が利用できた。
【００３４】
(１) ＣＦ3ＣＨ2Ｏ(ＣＨ2)15Ｓｉ(ＯＣＨ３)3
(２) ＣＦ3(ＣＨ2)３Ｓｉ(ＣＨ3)2(ＣＨ2)15Ｓｉ(ＯＣＨ３)3
(３) ＣＦ3(ＣＦ2)５(ＣＨ2)2Ｓｉ(ＣＨ3)2(ＣＨ2)9Ｓｉ(ＯＣＨ３)3
(４) ＣＦ3(ＣＦ2)７(ＣＨ2)2Ｓｉ(ＣＨ3)2(ＣＨ2)9Ｓｉ(ＯＣＨ３)3
(５) ＣＦ3ＣＯＯ(ＣＨ2)15Ｓｉ(ＯＣＨ３)3
(６) ＣＦ3(ＣＦ2)5(ＣＨ2)2Ｓｉ(ＯＣＨ３)3
(７) ＣＦ3ＣＨ2Ｏ(ＣＨ2)15Ｓｉ(ＯＣ２Ｈ５)3
(８) ＣＦ3(ＣＨ2)３Ｓｉ(ＣＨ3)2(ＣＨ2)15Ｓｉ(ＯＣ２Ｈ５)3
(９) ＣＦ3(ＣＦ2)５(ＣＨ2)2Ｓｉ(ＣＨ3)2(ＣＨ2)9Ｓｉ(ＯＣ２Ｈ５)3
(１０) ＣＦ3(ＣＦ2)７(ＣＨ2)2Ｓｉ(ＣＨ3)2(ＣＨ2)9Ｓｉ(ＯＣ２Ｈ５)3
(１１) ＣＦ3ＣＯＯ(ＣＨ2)15Ｓｉ(ＯＣ２Ｈ５)3
(１２) ＣＦ3(ＣＦ2)5(ＣＨ2)2Ｓｉ(ＯＣ２Ｈ５)3
【００３５】
なお、ここで、基材が金の場合には、末端がチオール系あるいはトリアジンチオール系の薬剤、例えばＣＦ３（ＣＦ2）7（ＣＨ2）2ＳＨを使用できた。この場合は、ＳＨ基が金と結合して同様の撥水撥油膜を製造できた。
【００３６】
また、実施例１および２に置いて、シラノール縮合触媒には、カルボン酸金属塩、カルボン酸エステル金属塩、カルボン酸金属塩ポリマー、カルボン酸金属塩キレート、チタン酸エステル及びチタン酸エステルキレート類が利用可能である。さらに具体的には、酢酸第１錫、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジオクテート、ジブチル錫ジアセテート、ジオクチル錫ジラウレート、ジオクチル錫ジオクテート、ジオクチル錫ジアセテート、ジオクタン酸第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、ジオクチル錫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、ジブチル錫マレイン酸塩ポリマー、ジメチル錫メルカプトプロピオン酸塩ポリマー、ジブチル錫ビスアセチルアセテート、ジオクチル錫ビスアセチルラウレート、テトラブチルチタネート、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用いることが可能であった。
【００３７】
なお、実施例１に於いて、シラノー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。
【００３８】
(４１) ＣＦ3ＣＨ2Ｏ(ＣＨ2)15ＳｉＣｌ3
(４２) ＣＦ3(ＣＨ2)３Ｓｉ(ＣＨ3)2(ＣＨ2)15ＳｉＣｌ3
(４３) ＣＦ3(ＣＦ2)５(ＣＨ2)2Ｓｉ(ＣＨ3)2(ＣＨ2)9ＳｉＣｌ3
(４４) ＣＦ3(ＣＦ2)７(ＣＨ2)2Ｓｉ(ＣＨ3)2(ＣＨ2)9ＳｉＣｌ3
(４５) ＣＦ3ＣＯＯ(ＣＨ2)15ＳｉＣｌ3
(４６) ＣＦ3(ＣＦ2)5(ＣＨ2)2Ｓｉ（ＮＣＯ）3
(４７) ＣＦ3ＣＨ2Ｏ(ＣＨ2)15Ｓｉ（ＮＣＯ）3
(４８) ＣＦ3(ＣＨ2)３Ｓｉ(ＣＨ3)2(ＣＨ2)15Ｓｉ（ＮＣＯ）3
(４９) ＣＦ3(ＣＦ2)５(ＣＨ2)2Ｓｉ(ＣＨ3)2(ＣＨ2)9Ｓｉ（ＮＣＯ）3
(５０) ＣＦ3(ＣＦ2)７(ＣＨ2)2Ｓｉ(ＣＨ3)2(ＣＨ2)9Ｓｉ（ＮＣＯ）3
(５１) ＣＦ3ＣＯＯ(ＣＨ2)15Ｓｉ（ＮＣＯ）3
(５２) ＣＦ3(ＣＦ2)5(ＣＨ2)2Ｓｉ（ＮＣＯ）3
【００３９】
また、膜形成用反応液の溶媒としては、化学吸着剤がアルコキシシラン系、クロロシラン系何れの場合も、水を含まない有機塩素系溶媒、炭化水素系溶媒、あるいはフッ化炭素系溶媒やシリコーン系溶媒、あるいはそれら混合物を用いることが可能であった。なお、洗浄を行わず、溶媒を蒸発させて粒子濃度を上げようとする場合には、溶媒の沸点は５０〜２５０℃程度がよかった。
【００４０】
具体的に使用可能な溶媒は、クロロシラン系の場合は、非水系の石油ナフサ、ソルベントナフサ、石油エーテル、石油ベンジン、イソパラフィン、ノルマルパラフィン、デカリン、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、ポリエーテルシリコーン、ジメチルホルムアミド等を挙げることができる。
【００４１】
さらに、吸着剤がアルコキシシラン系の場合で且つ溶媒を蒸発させて有機被膜を形成する場合には、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系溶媒、あるいはそれら混合物が使用できた。
【００４２】
また、フッ化炭素系溶媒には、フロン系溶媒や、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、クロロホルム等有機塩素系の溶媒を添加しても良い。
【００４３】
一方、上述のシラノール縮合触媒の代わりに、ケチミン化合物又は有機酸、ＴｉＯ２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程度まで短縮できた。
【００４４】
さらに、シラノール縮合触媒とケチミン化合物、又は有機酸、ＴｉＯ２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範囲で使用可能だが、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た。
【００４５】
例えば、シラノール触媒であるジブチル錫オキサイドをケチミン化合物であるジャパンエポキシレジン社のＨ３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１時間程度にまで短縮できた他は、ほぼ同様の結果が得られた。
【００４６】
さらに、シラノール触媒を、ケチミン化合物であるジャパンエポキシレジン社のＨ３と、シラノール触媒であるジブチル錫ビスアセ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、ほぼ同様の結果が得られた。
【００４７】
したがって、以上の結果から、ケチミン化合物や有機酸、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がシラノール縮合触媒より活性が高いことが明らかとなった。
【００４８】
さらにまた、ケチミン化合物や有機酸、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。
【００４９】
なお、ここで、利用できるケチミン化合物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−ジメチル−３，６，９−トリアザ−２，９−ウンデカジエン、２，４，１２，１４−テトラメチル−５，８，１１−トリアザ−４，１１−ペンタデカジエン、２，４，１５，１７−テトラメチル−５，８，１１，１４−テトラアザ−４，１４−オクタデカジエン、２，４，２０，２２−テトラメチル−５，１２，１９−トリアザ−４，１９−トリエイコサジエン等がある。
【００５０】
また、利用できる有機酸としても特に限定されるものではないが、例えば、ギ酸、あるいは酢酸、プロピオン酸、ラク酸、マロン酸等があり、ほぼ同様の効果があった。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施例１において、アルミニウム表面に１００〜２００ミクロン粗さの大きな凸凹２を形成した状態を示す断面概念図。
【図２】本発明の実施例１において、アルミニウム表面に１００〜２００ミクロン粗さの大きな凸凹２を形成した後、さらにリン酸エッチング液で表面をエッチングして２〜０．５ミクロン粗さの小さな凸凹２を複合して形成した状態を示す断面概念図。
【図３】図２の○Ａ部を分子レベルまで拡大した断面概念図であり、（ａ）は、単分子膜形成前、（ｂ）は、単分子膜形成後の表面近傍の断面概念図。
【図４】粗化処理後、表面に撥水撥油防汚性単分子膜を形成した後の断面概念図。、
【図５】実際に試作した表面が大きな凸凹と小さな凸凹に複合加工されており、且つ表面が撥水撥油防汚性薄膜で被われている着氷着雪防止アンテナの表面ＳＥＭ写真。
【図６】図５で示された着氷着雪防止アンテナ表面にシリコーンオイルを滴下した場合の液滴断面写真。
【符号の説明】
【００５２】
１ アルミニウム板
１’ 表面が大きな凸凹と小さな凸凹に複合加工されアルミニウム板
１” 表面が大きな凸凹と小さな凸凹に複合加工され、さらに撥水撥油防汚性単分子膜が形成されたアルミニウム板
２ 大きな凸凹
３ 小さな凸凹
４ 水酸基
５ 撥水撥油防汚性単分子膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面が大きな凸凹と小さな凸凹に複合加工されており、それぞれの凸凹の表面が撥水撥油防汚性薄膜で被われていることを特徴とする着氷着雪防止アンテナ及び電線、碍子。
【請求項２】
大きな凸凹が５００〜１０ミクロンの大きさであり、小さな凸凹が１０ミクロン未満から１０ナノメート以上の大きさであることを特徴とする請求項１記載の着氷着雪防止アンテナ及び電線、碍子。
【請求項３】
大きな凸凹の凸部面積が凹部面積より小さく、且つ小さな凸凹の凸部間隔が凹部深さより小さなことを特徴とする請求項１記載の着氷着雪防止アンテナ及び電線、碍子。
【請求項４】
撥水撥油防汚性薄膜が両凸凹表面に共有結合していることを特徴とする請求項１〜３記載の着氷着雪防止アンテナ及び電線、碍子。
【請求項５】
撥水撥油防汚性薄膜が−ＣＦ３基を含むことを特徴とする請求項４記載の着氷着雪防止アンテナ及び電線、碍子。
【請求項６】
撥水撥油防汚性薄膜が単分子膜であることを特徴とする請求項１〜５記載の着氷着雪防止アンテナ及び電線、碍子。
【請求項７】
表面の臨界表面エネルギーが２ｍＮ／ｍ以下であるあることを特徴とする請求項１〜６記載の着氷着雪防止アンテナ及び電線、碍子。
【請求項８】
少なくとも表面をブラスト加工あるいはディンプル加工する工程と、化学エッチングあるいは電解エッチングする工程と、撥水撥油防汚性薄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アンテナ及び電線、碍子の製造方法。
【請求項９】
撥水撥油防汚性薄膜を形成する工程において、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して作成した反応液、あるいは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して作成した反応液か、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して作成した反応液を用い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項８記載の着氷着雪防止アンテナ及び電線、碍子の製造方法。
【請求項１０】
撥水撥油防汚性薄膜を形成する工程において、接触後、余分な反応液を洗浄除去する工程を含むことを特徴とする請求項８および９記載の着氷着雪防止アンテナ及び電線、碍子の製造方法。
【請求項１１】
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項９〜１０に記載の着氷着雪防止アンテナ及び電線、碍子の製造方法。
【請求項１】
表面が大きな凸凹と小さな凸凹に複合加工されており、それぞれの凸凹の表面が撥水撥油防汚性薄膜で被われていることを特徴とする着氷着雪防止アンテナ及び電線、碍子。
【請求項２】
大きな凸凹が５００〜１０ミクロンの大きさであり、小さな凸凹が１０ミクロン未満から１０ナノメート以上の大きさであることを特徴とする請求項１記載の着氷着雪防止アンテナ及び電線、碍子。
【請求項３】
大きな凸凹の凸部面積が凹部面積より小さく、且つ小さな凸凹の凸部間隔が凹部深さより小さなことを特徴とする請求項１記載の着氷着雪防止アンテナ及び電線、碍子。
【請求項４】
撥水撥油防汚性薄膜が両凸凹表面に共有結合していることを特徴とする請求項１〜３記載の着氷着雪防止アンテナ及び電線、碍子。
【請求項５】
撥水撥油防汚性薄膜が−ＣＦ３基を含むことを特徴とする請求項４記載の着氷着雪防止アンテナ及び電線、碍子。
【請求項６】
撥水撥油防汚性薄膜が単分子膜であることを特徴とする請求項１〜５記載の着氷着雪防止アンテナ及び電線、碍子。
【請求項７】
表面の臨界表面エネルギーが２ｍＮ／ｍ以下であるあることを特徴とする請求項１〜６記載の着氷着雪防止アンテナ及び電線、碍子。
【請求項８】
少なくとも表面をブラスト加工あるいはディンプル加工する工程と、化学エッチングあるいは電解エッチングする工程と、撥水撥油防汚性薄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アンテナ及び電線、碍子の製造方法。
【請求項９】
撥水撥油防汚性薄膜を形成する工程において、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して作成した反応液、あるいは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して作成した反応液か、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して作成した反応液を用い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項８記載の着氷着雪防止アンテナ及び電線、碍子の製造方法。
【請求項１０】
撥水撥油防汚性薄膜を形成する工程において、接触後、余分な反応液を洗浄除去する工程を含むことを特徴とする請求項８および９記載の着氷着雪防止アンテナ及び電線、碍子の製造方法。
【請求項１１】
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項９〜１０に記載の着氷着雪防止アンテナ及び電線、碍子の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００８−２８２７５０（Ｐ２００８−２８２７５０Ａ）
【公開日】平成２０年１１月２０日（２００８．１１．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１２７５７２（Ｐ２００７−１２７５７２）
【出願日】平成１９年５月１４日（２００７．５．１４）
【出願人】（３０７０１１０１５）有限会社かがわ学生ベンチャー (7)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１１月２０日（２００８．１１．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年５月１４日（２００７．５．１４）
【出願人】（３０７０１１０１５）有限会社かがわ学生ベンチャー (7)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]