Противообрастающая структура и автомобильный компонент, снабженный указанной противообрастающей структурой
Изобретение относится к области покрытий от загрязнений для использования в деталях автомобиля, компонентах мотоцикла, мобильных устройствах, хронометрах и касается противообрастающей структуры. Включает микропористый слой и противообрастающую жидкость на основе. Микропористый слой включает удерживающую жидкость часть, которая образована у поверхностной части микропористого слоя, и выталкивающую жидкость часть, которая образована у внутренней части микропористого слоя и имеет более низкое сродство к противообрастающей жидкости, чем удерживающая жидкость часть. Толщина пленки удерживающей жидкость части находится в пределах интервала от 1/100 до 1/50 от толщины пленки выталкивающей жидкость части. Изобретение обеспечивает создание структуры, обладающей способностью как подавать противообрастающую жидкость к поверхности противообрастающей структуры, так и удерживать противообрастающую жидкость в противообрастающей структуре, и которая образует противообрастающую поверхность, имеющую свойство самовосстановления в течение длительного периода времени. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 2 ил., 2 табл., 5 пр.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
[0001] Настоящее изобретение относится к противообрастающей структуре, которая включает микропористый слой, удерживающий противообрастающую жидкость, более конкретно, к противообрастающей структуре, которая обладает способностью как удерживать противообрастающую жидкость в микропористом слое, так и поставлять противообрастающую жидкость к поверхности, и которая образует противообрастающую поверхность, имеющую свойство самовосстановления в течение длительного периода времени, и к автомобильной детали с противообрастающей структурой.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] Существуют изделия, которые имеют скользкую поверхность с противообрастающим эффектом. Например, патентный документ 1 раскрывает водоотталкивающее изделие, в котором водоотталкивающий материал удерживают в микропористом слое, изготовленном из золя кремниевой кислоты и фторсодержащей смолы. Водоотталкивающее изделие сохраняет высокую скользкость капель воды даже после облучения ультрафиолетовыми лучами в течение длительного времени или после износа поверхности.
ПЕРЕЧЕНЬ ЦИТРИУЕМЫХ ДОКУМЕНТОВ
Патентные документы
[0003] Патентный документ 1: WO 2008/120505 А.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Техническая задача
[0004] Однако изделие патентного документа 1 содержит фторсодержащую смолу по всему микропористому слою. Хотя микропористый слой имеет высокое сродство к водоотталкивающему материалу и может удерживать большое количество водоотталкивающего материала, водоотталкивающий материал в микропористом слое плохо подается к поверхности микропористого слоя. Так как водоотталкивающий материал не может быть использован эффективно, водоотталкивающие характеристики могут иногда снижаться.
Если бы микропористый слой имел низкое сродство к водоотталкивающему материалу, он не смог бы удерживать значительное количество водоотталкивающего материала.
[0005] Настоящее изобретение выполнено с учетом описанной выше проблемы предшествующего уровня техники, и его цель состоит в разработке противообрастающей структуры, которая обладает способностью как подавать противообрастающую жидкость к поверхности противообрастающей структуры, так и удерживать противообрастающую жидкость в противообрастающей структуре, и которая образует противообрастающую поверхность, имеющую свойство самовосстановления в течение длительного периода времени, а также к автомобильной детали с противообрастающей структурой.
Решение задачи
[0006] В результате тщательного исследования с целью достижения описанной выше цели установлено, что противообрастающую жидкость в микропористом слое легко подавать к поверхности за счет создания удерживающей жидкость части и выталкивающей жидкость части, которые уложены слоями в направлении толщины микропористого слоя и имеют разное сродство к противообрастающей жидкости, из которых удерживающая жидкость часть на поверхности имеет более высокое сродство к противообрастающей жидкости и имеет подходящую толщину пленки. В результате было реализовано настоящее изобретение.
[0007] То есть, противообрастающая структура по настоящему изобретению включает микропористый слой и противообрастающую жидкость на основе.
Микропористый слой содержит удерживающую жидкость часть, которая образована на поверхностной части микропористого слоя, и выталкивающую жидкость часть, которая образована во внутренней части микропористого слоя и имеет более низкое сродство к противообрастающей жидкости, чем удерживающая жидкость часть, в котором толщина пленки удерживающей жидкость части находится в пределах интервала от 1/100 до 1/50 от толщины пленки (T) выталкивающей жидкость части.
[0008] Автомобильная деталь по настоящему изобретению содержит описанную выше противообрастающую структуру.
Преимущества изобретения
[0009] В настоящем изобретении выталкивающую жидкость часть, имеющую приемлемо низкое сродство к противообрастающей жидкости, создают во внутренней части микропористого слоя, удерживающего противообрастающую жидкость. Таким образом, можно создать противообрастающую структуру, которая обладает способностью как подавать противообрастающую жидкость к поверхности противообрастающей структуры, так и удерживать противообрастающую жидкость, и которая может формировать противообрастающую поверхность, имеющую свойство самовосстановления в течение длительного периода времени.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0010]
ФИГ. 1 представляет собой схематический вид в перспективе примера противообрастающей структуры по настоящему изобретению.
ФИГ. 2 представляет собой схематичный вид поперечного сечения противообрастающей структуры на ФИГ. 1, полученный вдоль линии A-A'.
ОПИСАНИЕ ВАРИАНТА ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0011] Противообрастающая структура по настоящему изобретению будет описана подробно.
ФИГ. 1 представляет собой вид в перспективе противообрастающей структуры по настоящему изобретению. ФИГ. 2 представляет собой схематичный вид поперечного сечения, полученный по линии A-A' на ФИГ. 1.
На ФИГ. 1 и ФИГ. 2 противообрастающая структура, микропористый слой, поры, удерживающая жидкость часть, выталкивающая жидкость часть, поверхностно-модифицированный слой, противообрастающая жидкость и противообрастающая пленка обозначены соответственно позициями 1, 2, 20, 21, 22, 211, 3 и 31.
[0012] Противообрастающая структура по настоящему изобретению содержит микропористый слой с микропорами и противообрастающую жидкость, покрывающую поверхность микропористого слоя. В порах микропористого слоя удерживается противообрастающая жидкость, которая проступает из пор к поверхности микропористого слоя с образованием противообрастающей пленки.
[0013] Микропористый слой
Микропористый слой 2 содержит удерживающую жидкость часть 21, которая образована в форме пленки на поверхностной части, и выталкивающую жидкость часть 22, которая образована в форме пленки во внутренней части и имеет более низкое сродство к противообрастающей жидкости 3, чем удерживающая жидкость часть.
[0014] Выталкивающая жидкость часть 22, которая расположена во внутренней части микропористого слоя 2 и имеет более низкое сродство к противообрастающей жидкости 3, чем удерживающая жидкость часть 21, облегчает перемещение противообрастающей жидкости 3, удерживаемой в порах 20 микропористого слоя, из выталкивающей жидкость части 22 во внутренней части микропористого слоя 2 к удерживающей жидкость части 21 на поверхности.
Когда противообрастающая жидкость 3 поступает к удерживающей жидкость части 21 на поверхности микропористого слоя, противообрастающая жидкость 3 смачивает всю поверхность микропористого слоя 2, так как удерживающая жидкость часть 21 имеет более высокое сродство к противообрастающей жидкости. В результате образуется самовосстанавливающаяся противообрастающая пленка 31, улучшающая противообрастающий эффект.
[0015] Толщина пленки (X) удерживающей жидкость части находится в пределах интервала от 1/100 до 1/50 от толщины пленки (T) выталкивающей жидкость части. Другими словами, толщина пленки (X) удерживающей жидкость части находится в пределах интервала от 1/101 до 1/51 от глубины (h) пор микропористого слоя.
[0016] Когда толщина (X) удерживающей жидкость части составляет меньше чем 1/100 от толщины пленки (T) выталкивающей жидкость части, поры 20 микропористого слоя с меньшей вероятностью будут заполнены противообрастающей жидкостью 3. Количество противообрастающей жидкости, удерживаемой в микропористом слое 2, падает, и противообрастающая жидкость 3 расходуется быстро.
Когда толщина пленки (X) составляет больше чем 1/50, толщина пленки части, выталкивающей жидкость, является слишком тонкой. Это приводит к пониженной силе отталкивания и выталкивания противообрастающей жидкости из пор. Противообрастающая жидкость не поступает к поверхности микропористого материала, и противообрастающая жидкость, удерживаемая в микропористом слое, используется плохо.
[0017] Например, удерживающая жидкость часть может быть создана путем модификации микропористого слоя с помощью известных фторсодержащих модификаторов поверхности, таких как алкоксиолигомеры, имеющие фторсодержащую функциональную группу. Такие фторсодержащие модификаторы поверхности включают фторсодержащие силановые связующие агенты, известные в данной области техники.
[0018] Толщина пленки удерживающей жидкость части может быть скорректирована за изменения размера отверстия микропористого слоя, изменения давления погружения в модификатор поверхности, протиркой тканью и т.п.
[0019] Микропористый структурный слой, который выполнен из оксида металла или т.п., как правило, не обладает водоотталкивающими свойствами. Кроме того, так как микропористый слой имеет неровную поверхность, он имеет более высокую свободную энергию поверхности, чем плоский слой.
Соответственно, микропористый слой имеет плохую смачиваемость относительно модифицирующей поверхность жидкости, включающей фторсодержащий модификатор поверхности. Так как микропористый слой отталкивает модифицирующую поверхность жидкость, внутренняя часть пор микропористого структурного слоя не модифицирована. Удерживающая жидкость часть может быть образована за счет прикладывания давления, чтобы заставить модифицирующую поверхность жидкость проникать в поры.
Затем, толщина пленки удерживающей жидкость части может быть скорректирована протиркой с помощью ткани толстой пленки модификатора поверхности на поверхности или т.п.
[0020] Приняв, что поры микропористого структурного слоя являются капиллярами, глубину (H) проникновения жидкости в пору представляют следующим уравнением (1):
H=2T cosθ/ρgr Уравнение (1)
В уравнении (1): H - глубина проникновения жидкости; T - поверхностное натяжение; θ - контактный угол, ρ - плотность жидкости; g: ускорение силы тяжести; r: внутренний размер (радиус) поры.
Когда θ≥90°, жидкость не может проникать в капилляр. Однако за счет прикладывания давления жидкость проникает в капилляр.
[0021] Толщина пленки удерживающей жидкость части может быть определена с помощью элементного анализа микропористого слоя.
Когда целевой элемент повышает сродство к противообрастающей жидкости, например, когда противообрастающая жидкость представляет собой фторсодержащее масло, фторсодержащие элементы, присутствующие в микропористом слое, могут быть определены с помощью элементного анализа на основе рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС (XPS)) (целевые элементы: углерод, кислород, фтор, кремний).
[0022] Если говорить конкретно, то микропористый слой подвергают элементному анализу на основе рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии, при этом микропористый слой протравливают газообразным аргоном, и рассчитывают распределение концентрации элемента фтора по направлению толщины слоя (глубины). Можно сделать вывод, что удерживающий жидкость слой сформирован на площади по направлению толщины слоя (глубины), в котором концентрация элемента фтора равна или больше чем 3% мол.
[0023] Модифицирует ли фторсодержащий модификатор поверхности, например, фторсодержащая функциональная группа, такая как фторалкильная группа, поры микропористого слоя с образованием удерживающей жидкость части, может быть определено, например, с помощью времяпролетной масс-спектроскопии вторичных ионов.
[0024] Что касается свободной энергии поверхности удерживающей жидкость части то предпочтительно, чтобы отличие от свободной энергией поверхности противообрастающей жидкости было равно или составляло меньше чем 10 мДж/м2.
Когда отличие от свободной энергии поверхности противообрастающей жидкости равно или меньше чем 10 мДж/м2, сродство к противообрастающей жидкости улучшается. Это позволяет противообрастающей жидкости смачивать всю поверхность микропористого слоя. Это также может повышать количество противообрастающей жидкости, удерживаемой в микропористом слое. В результате противообрастающая пленка является очень долговечной, так как она способна к самовосстановлению в течение длительного периода времени.
[0025] Что касается свободной энергии поверхности части, выталкивающей жидкость, то отличие от свободной энергии противообрастающей жидкости предпочтительно находится в пределах интервала от 30 до 200 мДж/м2.
Когда отличие свободной энергии поверхности противообрастающей жидкости равно или больше чем 30 мДж/м2, выталкивающая жидкость часть умеренно отталкивает противообрастающую жидкость, выталкивая ее к удерживающей жидкость части. Соответственно, противообрастающая жидкость легко поступает к поверхности микропористого слоя. Когда это отличие больше чем 200 мДж/м2, противообрастающая жидкость с меньшей вероятностью проникает в удерживающую жидкость часть. Следовательно, количество удерживаемой противообрастающей жидкости может быть уменьшено.
[0026] Измерение свободной энергии поверхности
Свободная энергия поверхности в порах микропористого слоя не может быть измерена напрямую. Однако она может быть измерена путем помещения капли жидкости, имеющей известную свободную энергию поверхности на гладкую поверхность материала, имеющего тот же состав, и измерения ее контактного угла.
В настоящем изобретении каплю воды или дийодметана помещают на гладкую поверхность и свободную энергию поверхности определяют из контактного угла в соответствии с методом Оуэнса-Вендта.
[0027] Объемная доля пор микропористого слоя предпочтительно находится в пределах интервала от 5 до 60%. Когда объемная доля пор составляет меньше чем 5%, количество удерживаемой противообрастающей жидкости небольшое. Так как противообрастающая жидкость расходуется легко, противообрастающая пленка не может быть сохранена в течение длительного периода времени. Когда объемная доля пор составляет больше чем 60%, прочность микропористого слоя падает, и может быть уменьшена износостойкость.
[0028] Объемную долю пор можно корректировать путем изменения количества агента разделения фаз или катализатора при формировании микропористого слоя.
[0029] Толщина микропористого слоя предпочтительно находится в пределах интервала от 50 до 400 нм. Когда толщина микропористого слоя составляет меньше чем 50 нм, количество удерживаемой противообрастающей жидкости падает и уменьшается долговечность противообрастающей структуры. Когда толщина составляет больше чем 400 нм, легко образуется трещина. Кроме того, может повышаться мутность.
[0030] Например, толщина микропористого слоя может быть скорректирована за счет изменения коэффициента разбавления (вязкости) раствора для нанесения микропористого слоя и скорости нанесения покрытия.
[0031] Средний размер отверстия (D) микропористого слоя предпочтительно находится в пределах интервала от 10 нм до 400 нм/n, где n представляет собой показатель преломления материала микропористого слоя.
[0032] Когда средний размер отверстия составляет меньше чем 10 нм, фторсодержащему модификатору поверхности трудно, например, проникать в поры. Это может быть из-за того, что трудно удерживать определенный тип противообрастающей жидкости, такой как фторсодержащее масло.
Когда средний размер отверстия больше чем 400 нм/n, растет мутность или падает полностью оптический коэффициент пропускания вследствие рассеяния Рэлея и т.п.
[0033] Для определения среднего размера отверстия (D) поверхностные отверстия микропористого слоя оценивают сверху под сканирующим электронным микроскопом (СЭМ (SEM)), отверстия преобразуют в круги, имеющие одинаковую площадь, и средний диаметр кругов (например, ссылочные позиции от d1 до d3 на ФИГ. 2) могут представлять собой средний размер отверстия (D).
[0034] Для определения показателя преломления (n) материала микропористого слоя, например, может быть измерен показатель преломления пленки материала, имеющего такой же состав, с помощью рефрактометра Аббе.
Что касается поверхностно-модифицированного микропористого слоя, например, то пленку материала, имеющего такой же состав, подвергают такой же обработке поверхности, и показатель преломления пленки измеряют с помощью рефрактометра Аббе.
[0035] Например, средний размер отверстий (D) микропористого слоя можно регулировать путем изменения времени сразу после нанесения покрытия из материала микропористой структуры на основу до его сушки путем нагревания при производстве микропористого структурного слоя или путем изменения толщины нанесенной пленки при производстве микропористого структурного слоя.
Более конкретно, размер отверстия (D) микропористого структурного слоя может быть увеличен за счет продления времени после нанесения покрытия до сушки нагреванием или повышения толщины нанесенной пленки при производстве пористого слоя.
[0036] Поры микропористого слоя могут иметь любую конфигурацию, которая может удерживать противообрастающую жидкость, такую как множество трехмерных и статистически расположенных пустот, которые сообщаются друг с другом, цилиндров, которые открыты на поверхности микропористого слоя, и т.п. Предпочтительно множество трехмерных и статистически расположенных пустот. Когда конфигурация пор представляет собой трехмерные и статистически расположенные пустоты, механическая прочность является высокой.
[0037] Материал микропористого слоя особенно не ограничен. С точки зрения улучшения устойчивости к износу при скольжении микропористого слоя и улучшения долговечности противообрастающей структуры предпочтительно использовать неорганический материал.
[0038] Примеры таких неорганических материалов включают простые оксиды, такие как оксид кремния, оксид алюминия, оксид магния, оксид титана, оксид церия, оксид ниобия, оксид циркония, оксид индия, оксид олова, оксид цинка и оксид гафния, сложные оксиды, такие как титанат бария, неоксидные материалы, такие как нитрат кремния и фторид магния, стекло и т.п.
Они могут быть использованы по отдельности или в комбинации двух или нескольких из них.
[0039] Из них оксид кремния, оксид алюминия, оксид титана, оксид индия, оксид олова и оксид циркония предпочтительны, так как они имеют высокое светопропускание.
[0040] Противообрастающая жидкость
Противообрастающая жидкость образует противообрастающую пленку на поверхности микропористого слоя, чтобы отталкивать посторонние вещества, такие как вода, масло, песок, пыль и т.п., для того, чтобы уменьшить адгезию посторонних веществ. Противообрастающая жидкость может представлять собой любую жидкость, которая обладает водоотталкивающими или маслоотталкивающими свойствами. Примеры такой противообрастающей жидкости включают фторсодержащее масло.
[0041] Такие фторсодержащие масла включают фторполиэфирное масло, перфторполиэфирное масло и т.п.
[0042] Противообрастающая жидкость имеет вязкость при 20°C предпочтительно 160 мм2/сек или меньше, более предпочтительно от 8 до 80 мм2/сек.
[0043] Если вязкость противообрастающей жидкости больше чем 160 мм2/сек, теплостойкость (сопротивление стеканию) растет, тогда как водоотталкивающие свойства и противообрастающий эффект могут быть уменьшены. Когда вязкость составляет меньше чем 8 мм2/сек, низкая вязкость при высокой температуре может привести к пониженной теплостойкости.
[0044] Что касается вязкости противообрастающей жидкости, то потери на испарение при 120°C через 24 час предпочтительно составляют меньше чем 35% масс. Если потери на испарения меньше чем 35% масс., противообрастающая структура может иметь хорошую долговечность.
[0045] Например, при использовании автомобиля ухудшение характеристик вследствие естественного испарения противообрастающей жидкости происходит с меньшей вероятностью, и противообрастающий эффект может быть сохранен в течение длительного времени при обычной температуре (от 5 до 35°C).
[0046] Потери на испарение могут быть определены путем распределения 30 г противообрастающей жидкости на чашке Петри диаметром 40ϕ и нагревания ее при 120°C в течение 24 час.
[0047] Основа
Противообрастающая структура по настоящему изобретению может содержать основу на противоположной стороне микропористого слоя от удерживающей жидкость части.
Основа может быть изготовлена из неорганического материала, такого как стеклянная или стальная пластина. Кроме того, основа может содержать органический материал, такой как полимерная отливка или покрывная пленка.
[0048] Способ производства противообрастающей структуры
В способе производства противообрастающей структуры по настоящему изобретению микропористый слой на первой стадии получают с помощью золь-гелевого метода. Более конкретно, микропористый слой может быть сформирован путем превращения раствора, содержащего материал микропористого слоя в золь за счет гидролиза и полимеризации, нанесения золя на основу или т.п., обеспечения возможности дальнейшего протекания реакции для превращения золя в гель, и путем его сушки и прокаливания.
[0049] Например, золь может быть нанесен способом, известным в данной области техники, таким как нанесение методом центрифугирования, нанесение распылением, нанесение валковым устройством, нанесение струйным обливом или нанесение погружением.
[0050] Затем поры микропористого слоя модифицируют с помощью модификатора поверхности и микропористый слой пропитывают противообрастающей жидкостью, такой как фторсодержащее масло.
[0051] Автомобильная деталь
Автомобильная деталь по настоящему изобретению включает противообрастающую структуру по настоящему изобретению. С помощью противообрастающей структуры автомобильная деталь может сохранять противообрастающий эффект в течение длительного времени. Соответственно, это может уменьшить частоту мойки или очистки автомобиля и обеспечить хороший обзор в дождь или на грязной дороге.
[0052] Такие автомобильные детали включают линзы камеры, зеркала, оконные стекла, окрашенные поверхности корпусов и т.п., различные светлые чехлы, дверные ручки, приборные панели, панели остекления, пластины радиатора, испарители и т.п. Однако автомобильные детали ими не ограничены.
ПРИМЕРЫ
[0053] Далее настоящее изобретение будет описано более подробно с помощью примеров.
[0054] Пример 1
Приготовление раствора для нанесения покрытия
Смешивают гомогенно 50 ммоль воды, 11 ммоль триэтиленгликоля и 13 ммоль изопропанола и добавляют к ним 0,2 г 32 н. серной кислоты, получают раствор A.
Затем смешивают 54 ммоль тетраэтоксисилана и 13 ммоль изопропанола, получают раствор B.
Раствор A и раствор B смешивают вместе и перемешивают с помощью мешалки в течение 15 мин, получают золь. Золь разбавляют в 5 раз этанолом, получают раствор для нанесения покрытия.
[0055] Нанесение покрытия
Раствор для нанесения покрытия наносят на известково-натриевое стекло путем нанесения покрытия методом центрифугирования (скорость вращения: 2000 об/мин, время вращения: 20 сек, влажность: 60%).
[0056] Предварительное прокаливание
В пределах 1 мин после нанесения покрытия покрытое стекло помещают в сушильную печь при 150°C и сушат 1 час, затем дают охладиться до комнатной температуры (25°C) в сушильной печи с тем, чтобы предварительно отвердить образец.
[0057] Прокаливание
После этого предварительно отвержденный образец нагревают при 500°C в муфельной печи 1 час и затем дают охладиться до комнатной температуры (25°C) в муфельной печи. Таким образом получают микропористый слой, имеющий микронеравномерную структуру, в которой множество взаимосвязанных пустот имеют трехмерное и случайное расположение.
[0058] Формирование удерживающей жидкость части
Известково-натриевое стекло с микропористым слоем погружают во фторсодержащий силановый связующий агент (FLUOROSURF FG-5020, Fluoro Technology Corp.) на 48 час, переносят в сушильную печь и сушат при 150°C в течение 1 час. Таким способом получают удерживающую жидкость часть на поверхности микропористого слоя.
[0059] Нанесение масла
Взвешивают количество фторсодержащего масла (перфторполиэфирное масло, KRYTOX GLP 103, Du Pont Corp, свободная энергия поверхности: 17 мДж/м2), необходимое для формирования толстой масляной пленки в 500 нм, и фторсодержащим маслом пропитывают BEMCOT. Фторсодержащее масло наносят на микропористый слой с удерживающей жидкость частью. Таким образом получают противообрастающую структуру.
[0060] Пример 2
Противообрастающую структуру производят таким же способом, как в примере 1, за исключением того, что скорость вращения при нанесении покрытия методом центрифугирования меняют на 1500 об/мин.
[0061] Пример 3
Противообрастающую структуру производят тем же способом, как в примере 1, за исключением того, что скорость вращения при нанесении покрытия методом центрифугирования меняют на 700 об/мин.
[0062] Пример 4
Противообрастающую структуру производят тем же способом, как в примере 1, за исключением того, что раствор для нанесения покрытия меняют на приведенный ниже раствор, и скорость вращения при нанесении покрытия методом центрифугирования меняют на 500 об/мин.
[0063] Раствор для нанесения покрытия
Смешивают гомогенно 50 ммоль воды, 11 ммоль триэтиленгликоля и 13 ммоль изопропанола и добавляют к ним 1,0 г 32 н. серной кислоты, получают раствор A.
Затем смешивают 54 ммоль тетраэтоксисилана и 13 ммоль изопропанола, получают раствор B.
Раствор A и раствор B смешивают вместе и перемешивают с помощью мешалки 15 мин, получают золь. Золь разбавляют в 5 раз этанолом, получают раствор для нанесения покрытия.
[0064] Пример 5
Противообрастающую структуру производят тем же способом, как в примере 1, за исключением того, что раствор для нанесения покрытия меняют на приведенный ниже раствор.
[0065] Раствор для нанесения покрытия
Смешивают гомогенно 50 ммоль воды, 20 ммоль триэтиленгликоля и 13 ммоль изопропанола и добавляют к ним 0,2 г 32 н. серной кислоты, получают раствор A.
Затем смешивают 54 ммоль тетраэтоксисилана и 13 ммоль изопропанола, получают раствор B.
Раствор A и раствор B смешивают вместе и перемешивают с помощью мешалки 15 мин, получают золь. Золь разбавляют в 5 раз этанолом, получают раствор для нанесения покрытия.
[0066] Сравнительный пример 1
Противообрастающую структуру производят тем же способом, как в примере 1, за исключением того, что микропористый слой заменяют на микропористую пленку (3M Corp.).
[0067] Сравнительный пример 2
Противообрастающую структуру производят тем же способом, как в примере 1, за исключением того, что не формируют удерживающую жидкость часть.
[0068] Сравнительный пример 3
Противообрастающую структуру производят тем же способом, как в примере 1, за исключением того, что время в случае модифицирующей поверхность обработки при формировании удерживающей жидкость части меняют от 48 до 72 час.
[0069] Конфигурации противообрастающих структур примеров 1-5 и сравнительных примеров 1-3 представлены в таблице 1.
[0070]
| Таблица 1 (1/2) | |||||
| Размер отверстия (нм) | Объем пор (%) | Толщина пленки микропористого слоя (нм) | Свободная энергия поверхности части, удерживающей жидкость (мДж/м2) | Глубина модификации поверхности (нм) | |
| Пример 1 | 30 | 18 | 101 | 11 | 1 |
| Пример 2 | 55 | 13 | 203 | 11 | 3 |
| Пример 3 | 52 | 25 | 306 | 11 | 6 |
| Пример 4 | 100 | 22 | 384 | 11 | 4 |
| Пример 5 | 42 | 55 | 102 | 11 | 2 |
| Сравнит. пример 1 | 1000 | 50 | 10000 | 19 | 10000 |
| Сравнит. пример 2 | 30 | 20 | 100 | Нет | Нет |
| Сравнит. пример 3 | 45 | 15 | 207 | 11 | 7 |
| Таблица 1, продолжение (2/2) | |||||
| Толщина пленки части, удерживающей жидкость/ Толщина пленки микропористого слоя | Свободная энергия поверхности части, выталкивающей жидкость (мДж/м2) | Толщина пленки части, выталкивающей жидкость (нм) |
Толщина пленки части, удерживающей жидкость/ Толщина пленки части, выталкивающей жидкость | Материал пористого слоя | |
| Пример 1 | 1/101 | 176 | 100 | 1/100 | SiO2 |
| Пример 2 | 3/203 | 165 | 200 | 3/200 | SiO2 |
| Пример 3 | 6/306 | 132 | 300 | 6/300 | SiO2 |
| Пример 4 | 4/384 | 102 | 380 | 4/380 | SiO2 |
| Пример 5 | 2/102 | 187 | 100 | 2/100 | SiO2 |
| Срав. пример 1 | 10000/10000 | Нет | 10000 | 0 | PTFE |
| Срав. пример 2 | 0 | 155 | 100 | 0 | SiO2 |
| Срав. пример 3 | 7/207 | 164 | 200 | 7/200 | SiO2 |
[0071] Противообрастающую структуру примеров 1-5 и сравнительных примеров 1-3 оценивают следующими методами.
Результаты оценки приведены в таблице 2.
[0072] Износостойкость
После скользящего перемещения относительно грубого холста в течение заданного числа перемещений угол скольжения капли воды измеряют с помощью полностью автоматического измерителя контактного угла (Drop Master, Kyowa Interface Science, Co., Ltd.).
A: Угол скольжения капли воды 20 мкл равен или меньше чем 10°.
B: Угол скольжения капли воды 20 мкл составляет больше чем 10° и равен или меньше чем 20°.
C: Угол скольжения капли воды 20 мкл составляет больше 20° и равен или меньше чем 30°.
D: Капля воды 20 мкл останавливается на 30°.
[0073] Теплостойкость
Ламинированные структуры наклеивают на стеклянную подставку под углом 80 градусов и помещают в печь при 90° на 4 час, затем при обычной температуре на 1 час и измеряют угол скольжения капли воды (5 мкл).
A: Угол скольжения капли воды 20 мкл равен или меньше чем 10°.
B: Угол скольжения капли воды 20 мкл составляет больше чем 10° и равен или меньше чем 20°.
C: Угол скольжения капли воды 20 мкл составляет больше чем 20° и равен или меньше чем 30°.
D: Капля воды 20 мкл останавливается на 30°.
[0074] Оптические характеристики
Мутность и полностью оптический коэффициент пропускания измеряют в соответствии со стандартом JIS K 7136 с помощью измерителя мутности/коэффициента пропускания и мутномера (Murakami Color Research Laboratory).
[0075]
| Таблица 2 | |||||
| Износостойкость | Тест на теплостойкость | Мутность (%) | Полностью оптический коэффициент пропускания (%) | ||
| 1000 раз | 5000 раз | ||||
| Пример 1 | A | A | A | 0,5 | 93 |
| Пример 2 | A | A | A | 0,4 | 93 |
| Пример 3 | A | A | A | 0,7 | 94 |
| Пример 4 | A | A | A | 0,9 | 92 |
| Пример 5 | A | B | A | 0,3 | 93 |
| Сравнительный пример 1 | B | D | B | 80 | 30 |
| Сравнительный пример 2 | D | D | D | 0,5 | 94 |
| Сравнительный пример 3 | B | C | C | 0,4 | 94 |
[0076] Как видно из таблицы 1 и таблицы 2, противообрастающая структура по настоящему изобретению имеет высокую износостойкость и высокую теплостойкость. Противообрастающая структура сравнительного примера 1 имеет большой объем пор и способна удерживать большое количество противообрастающей жидкости. Однако, так как микропористый слой имеет высокое сродство к противообрастающей жидкости, противообрастающая жидкость не выталкивается из пор. Таким образом, износостойкость низкая.
[0077] В сравнительном примере 2 противообрастающая жидкость не проникает в микропористый слой, так как он не имеет никакой удерживающей жидкость части. Следовательно, он удерживает небольшое количество противообрастающей жидкости, и износостойкость является низкой. Сравнение между сравнительным примером 2 и примером 1 обнаруживает, что удерживающая жидкость часть повышает количество удерживаемой противообрастающей жидкости.
[0078] Сравнительный пример 3, который имеет удерживающую жидкость часть, показывает более хорошие результаты, чем сравнительный пример 1 и сравнительный пример 2 по износостойкости. Однако толстая пленка удерживающей жидкость части ослабляет усилие выталкивающей жидкость части для выталкивания противообрастающей жидкости. Таким образом, износостойкость после 5000 раз является низкой.
[0079] Хотя настоящее изобретение описано с помощью примеров, настоящее изобретение не ограничено этими примерами, и различные изменения могут быть выполнены в пределах признаков настоящее изобретение.
[0080] Например, в описанном выше варианте осуществления автомобильная деталь приведена в качестве примера изделия, на которое нанесена противообрастающая структура. Однако настоящее изобретение не ограничено этим, и противообрастающая структура также может быть применима, например, к компонентам мотоцикла, мобильным устройствам, таким как телефон для сотовой связи и электрические ноутбуки, вывески, хронометры и т.п.
СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ
[0081]
1 - Противообрастающая структура
2 - Микропористый слой
20 - Поры
21 - Удерживающая жидкость часть
211 - Поверхностно-модифицированный слой
22 - Выталкивающая жидкость часть
3 - Противообрастающая жидкость
31 - Противообрастающая пленка
d1-d3 - Размер отверстия
h - Глубина пор
T - Толщина пленки части, выталкивающей жидкость
X - Толщина пленки части, удерживающей жидкость
1. Противообрастающая структура, содержащая: микропористый слой и противообрастающую жидкость, удерживаемую у поверхностной части микропористого слоя и у внутренней части микропористого слоя,
причем микропористый слой включает удерживающую жидкость часть, которая образована в форме пленки у поверхностной части микропористого слоя и удерживает противообрастающую жидкость; и выталкивающую жидкость часть, которая образована в форме пленки у внутренней части микропористого слоя и имеет более низкое сродство к противообрастающей жидкости, чем удерживающая жидкость часть, и
толщина пленки удерживающей жидкость части находится в пределах интервала от 1/100 до 1/50 от толщины пленки выталкивающей жидкость части.
2. Противообрастающая структура, содержащая: микропористый слой и противообрастающую жидкость, удерживаемую у поверхностной части микропористого слоя и во внутренней части микропористого слоя,
причем микропористый слой содержит удерживающую жидкость часть, которая образована в форме пленки у поверхностной части микропористого слоя и удерживает противообрастающую жидкость; и выталкивающую жидкость часть, которая образована в форме пленки у внутренней части микропористого слоя и имеет более низкое сродство к противообрастающей жидкости, чем удерживающая жидкость часть, и
толщина пленки удерживающей жидкость части находится в пределах интервала от 1/101 до 1/51 от глубины пор микропористого слоя.
3. Противообрастающая структура по п. 1 или 2, в которой отличие в свободной энергии поверхности между удерживающей жидкость частью и противообрастающей жидкостью равно или меньше чем 10 мДж/м2, и отличие в свободной энергии поверхности между выталкивающей жидкость частью и противообрастающей жидкостью равно или меньше чем 30 мДж/м2.
4. Противообрастающая структура по любому из пп. 1-3, в которой объемная доля пор микропористого слоя находится в пределах интервала от 5 до 60%.
5. Противообрастающая структура по любому из пп. 1-4, в которой толщина пленки микропористого слоя находится в пределах интервала от 50 до 400 нм.
6. Противообрастающая структура по любому из пп. 1-5, в которой средний размер отверстий (D) микропористого слоя находится в пределах интервала от 10 нм до 400 нм/n, где n представляет собой показатель преломления микропористого слоя.
7. Противообрастающая структура по любому из пп. 1-6, в которой вязкость противообрастающей жидкости при 0°C равна или меньше чем 160 мм2/сек.
8. Противообрастающая структура по любому из пп. 1-7, в которой потери на испарение противообрастающей жидкости при 120°C после 24 часов составляют меньше чем 35%.
9. Автомобильная деталь, содержащая противообрастающую структуру по любому из пп. 1-8.
