DE69802072T2

DE69802072T2 - Substrat mit einer zu behandelnden oberfläche

Info

Publication number: DE69802072T2
Application number: DE69802072T
Authority: DE
Inventors: Ltd. Kamitani; Ltd. Kobayashi; Ltd. Sunada; Ltd. Teranishi; Ltd. Yamamoto
Original assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date: 1997-03-11
Filing date: 1998-03-11
Publication date: 2002-03-14
Anticipated expiration: 2018-03-12
Also published as: JP3588364B2; DE69802072D1; US6482524B1; EP0966410B1; ES2166148T3; WO1998040323A1; US20030021902A1; EP0966410A1; AU736054B2; JP2001503100A; BR9808315A; AU6309498A

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Substrat aus Glas, Keramik, Plastik oder Metall, etc., das eine Behandlungsoberfläche, z. B. eine Wasserabweisende Beschichtung oder Schicht, die auf einer Grundierungsschicht oder Schicht davon gebildet wird, aufweist und ein Behandlungsverfahren dafür.

HINTERGRUND

Traditionell war ein Substrat, das z. B. Glas o. dgl. umfasst, auf dessen Oberfläche eine Wasser-abweisende Beschichtung, Schicht oder Überzug gebildet wird, bereits bekannt, z. B. aus der japanischen Patentveröffentlichung Nr. Hei 4-20781 (1992), dem offengelegten japanischen Patent Nr. Hei 5-86353 (1993), dem offengelegten japanischen Patent Nr. Hei 5-161844 (1993), dem offengelegten japanischen Patent Nr. Hei 2-311332 (1990) und dem japanischen Patent Nr. 2,525,536.
In der japanischen Patentveröffentlichung Nr. Hei 4-20781 (1992) wird offenbart, dass auf der Oberfläche des Substrats eine Beschichtung oder Schicht aus einer Silanverbindung gebildet wird, die keine Polyfluorgruppen oder synthetische Harze enthält und des Weiteren darauf eine Wasserabweisende und Öl-abweisende Multischichtbeschichtung oder Schicht gebildet wird, die eine Silanverbindung umfasst, welche eine Polyfluorgruppe enthält.
Des Weiteren ist in dem offengelegten japanischen Patent Nr. Hei 5-86353 (1993) ein Verfahren offenbart, durch das eine dünne Schicht aus Siloxangruppen auf der Oberfläche aus Glas, Keramik, Plastik oder Metall etc. gebildet wird, durch Verwendung einer Verbindung, die eine Chlorsilylgruppe, wie SiCl&sub4;, in molekularer Form davon beinhaltet, und des Weiteren darauf eine unimolekulare chemische Absorptionsakkumulationsschicht oder -beschichtung (eine Wasserabweisende Schicht oder Beschichtung) gebildet wird.
Auch in dem offengelegten japanischen Patent Nr. Hei 5-161844 (1993) ist ein Verfahren beschrieben, in dem die unimolekulare chemische Absorptionsschicht (eine Wasser-abweisende Schicht oder Beschichtung) auf der Oberfläche eines Substrats durch eine weitere chemische Absorptionsverarbeitung, die in einer Atmosphäre durchgeführt wird, die einen oberflächenaktiven Stoff aus einer Chlorsilangruppe beinhaltet, gebildet wird, nachdem zuvor eine unimolekulare Siloxangruppenschicht oder eine Polysiloxanabsorptionsschicht gebildet wurde.
Überdies beschreibt das offengelegte japanische Patent Nr. Hei 2-311332 (1990) ein Wasser-abweisendes Glas, das durch Silylierung der Oberfläche eines Glassubstrates durch eine Silylverbindung, wie fluoriertes Alkylsilan, erhalten wird, dessen Oberfläche aus einem Metalloxid wie, SiO&sub2;, gebildet wird.
Des Weiteren offenbart das japanische Patent Nr. 2,525,536, dass eine Grundierungsschicht oder Schicht aus Siliziumdioxid auf das Glassubstrat aufgebracht wird, bevor dessen Oberfläche mit der Fluorverbindung in der gleichen Art und Weise, wie in dem offengelegten japanischen Patent Nr. Hei 2-311332 (1990) beschrieben, behandelt wird und des Weiteren, dass die Wetterbeständigkeit der Wasser-abweisenden Schicht verbessert wird durch Hinzufügen von Olefintelomer zu der Fluorverbindung.
Bei dem Substrat, das durch das in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. Hei 4-20781 (1992) offenbarte Verfahren erhalten werden kann, muss die Grundierungsschicht darauf eine Dicke von mehr als 100 nm aufweisen und auch die Temperatur für das Sintern muss höher als 400ºC betragen, da die Dichte der Grundierungsschicht niedrig ist.
In dem in dem offengelegten japanischen Patent Nr. Hei 5-86353 (1993) offenbarten Verfahren ist es notwendig, die Feuchtigkeit in der Atmosphäre gering zu halten, da das Absorptionsmittel für die Reaktion mit Wasser in der Luft instabil ist, wobei die Kontrolle der Umgebung schwierig wird. Weiterhin bestehen Probleme in der Art, dass man für die Behandlung 2 bis 3 Stunden benötigt und das nicht-wässrige Lösungsmittel teuer ist.
Für die Ausführung des Verfahrens, das in dem offengelegten japanischen Patent Nr. Hei 5-161844 (1993) offenbart ist, muss eine großtechnische Apparatur zur Überwachung der Atmosphäre vorliegen und es benötigt Zeit, eine perfekte Absorptionsschicht zu bilden.
Bei dem Substrat, das durch das in dem offengelegten japanischen Patent Nr. Hei 2-311332 (1990) offenbarten Verfahren erhalten wird, ist auch eine großtechnische Apparatur zum Sintern des Substrates bei hohen Temperaturen notwendig, da ein Sintern z. B. bei 500ºC erforderlich ist, um die Metalloxidschicht mit hoher Dichte zu erhalten, wenn die Metalloxidschicht durch ein Sol-Gel-Verfahren gebildet wird, was die Produktionskosten erhöht. Des Weiteren, nach dem dieses Verfahrens ausprobiert wurde, ist die Rauigkeit der Metalloxidschicht, die dadurch erhalten wurde, relativ hoch, was darin resultiert, dass es für Wassertropfen, die auf der Oberfläche des Wasser-abweisenden Glases vorliegen, schwierig ist, davon ungehindert abzuperlen.
Überdies wird mit dem Substrat, das durch das in dem japanischen Patent Nr. 2,525,536 offenbarten Verfahren hergestellt wird und daher bezüglich der Wetterbeständigkeit besser ist, ein solches Ergebnis nur erhalten durch doppeltes Überprüfen, ob die Beständigkeit der Wasser-abweisenden Schicht in einem Abreibungsversuch nicht ausreichend ist und es für Wassertropfen, die auf der Oberfläche des Wasser-abweisenden Glases vorliegen, auch schwierig ist, ungehindert davon abzuperlen, da die Rauigkeit der Oberfläche der Siliziumdioxidgrundierungsschicht oder - beschichtung relativ hoch ist.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Um die oben genannten Nachteile des Standes der Technik zu beheben wird gemäß vorliegender Erfindung ein Substrat bereitgestellt, das eine Behandlungsoberfläche besitzt, das dadurch gekennzeichnet ist, dass auf einer Oberfläche eines Substrates aus Glas, Keramik, Kunststoff oder Metall eine Grundierungsschicht gebildet wird, durch Trocknen einer Flüssigkeit zur Grundierungsbehandlung, die durch Auflösen und Reagieren eines Materials, das eine Chlorsilylgruppe in molekularer Form darin enthält, in einem alkoholischen Lösungsmittel erhalten wird, so dass auf der Grundierungsschicht eine Wasser-abweisende oder Öl-abweisende Schicht gebildet wird, wobei eine Oberflächenrauigkeit (Ra) der Oberflächenschicht gleich oder weniger als 0,5 nm ist.
Weiterhin ist die Oberflächenrauigkeit (Ra) der Oberflächenschicht vorzugsweise so klein wie möglich. Jedoch ist z. B. die Oberflächenrauigkeit (Ra) einer feuerpolierten Oberfläche eines Schwimmglases (d. h. eine obere Oberfläche des Schwimmglases, das auf geschmolzenem Zinn schwimmt) etwa 0,2 nm und die Rauigkeit (Ra) einer Glasoberfläche, die durch genaues Abschleifen erhalten wird, ist etwa 0,1 nm. Daher ist der im Wesentlichen niedrigste Schwellenwert der Oberflächenrauigkeit (Ra) der Glasoberfläche, der erhalten werden kann etwa 0,1 bis 0,2 nm.
Wie oben erwähnt, weist die Grundierungsschicht oder Schicht, die aus der Grundierungsbehandlungsflüssigkeit, die durch Auflösen und Reagieren des Materials, das eine Chlorsilylgruppe in molekularer Form darin enthält, in einem alkoholischen Lösungsmittel erhalten wird, gebildet wird, eine hohe Gleichmäßigkeit auf und daher weist die Oberflächenschicht, die auf der Grundierungsschicht oder der Schicht gebildet wird, auch eine hohe Gleichmäßigkeit auf (Ra ≤ 0,5 nm), was die Gleichmäßigkeit der Grundierungsschicht widerspiegelt und wodurch eine hochwertige Wasserabweisende Eigenschaft erhalten wird, d. h. ein hoher Kontaktwinkel und ein niedriger kritischer Neigungswinkel.
Hier ist es möglich, Fehler im Aussehen zu entfernen, indem die Oberfläche des Substrats sauber gehalten wird, wenn die Grundierungsschicht oder Schicht darauf gebildet wird und es ist auch möglich, die Adhäsionsfestigkeit zwischen der Substratoberfläche und der Grundierungsschicht zu erhöhen, indem die Oberfläche des Substrates aktiviert wird. Zum Beispiel ist es möglich, selbst in dem Fall, wenn das Glassubstrat ein Oxid umfasst, eine aktive Oberfläche zu bilden, indem die Oberfläche auf den Bereich von 0,5 nm ≤ Ra ≤ 3,0 nm unter Verwendung eines Schleifmittels abgeschliffen wird.
In dem Fall jedoch, in dem die Rauigkeit (Ra) der Substratoberfläche 3,0 nm überschreitet, ist es schwierig, die Rauigkeit (Ra) der Oberflächenschicht (die Wasser-abweisende Schicht) geringer als 0,5 nm zu machen, selbst wenn man die Grundierungsbehandlung darauf ausführt. Daher ist es bevorzugt, dass die Rauigkeit (Ra) der Substratoberfläche gleich oder weniger als 3,0 nm ist. Überdies kann die Transparenz des Substrats, wenn das Substrat aus einer Glasplatte hergestellt wird, erhalten werden, wenn die Rauigkeit (Ra) innerhalb des Bereiches von 0,5 ≤ Ra ≤ 3,0 nm beträgt.
In dem Fall, in dem eine hydrophiles Gruppe in geringen Mengen in der Oberfläche des Substrates vorliegt, ist es weiterhin bevorzugt, die Oberflächenbehandlung nach einer Behandlung zur Hydrophilierung der Oberfläche durchzuführen, d. h. durch Behandeln der Oberfläche mit Plasma, das Sauerstoff enthält oder Behandeln unter einer Corona- Entladungsatmosphäre oder alternativ dazu durch Bestrahlen mit ultraviolettem Licht einer Wellenlänge in der Nähe von 200 bis 300 nm auf die Substratoberfläche in einer Atmosphäre, die Sauerstoff enthält.
Weiterhin ist es gemäß vorliegender Erfindung geeignet, die Konzentration des Materials, das eine Chlorsilylgruppe in molekularer Form darin enthält, in der Flüssigkeit für die Grundierungsbehandlung, zu beschränken, wobei sie gleich oder größer als 0,01 Gew.-% und gleich oder kleiner als 0,3 Gew.-% ist.
Als Beispiel eines Materials, das eine Chlorsilylgruppe in molekularer Form darin enthält, können SiCl&sub4;, SiHCl&sub3; oder SiH&sub2;Cl&sub2;, etc. genannt werden und es ist möglich, ein einziges oder mehrere dieser Materialien als das Material auszuwählen. Im Besonderen ist SiCl&sub4; bevorzugt, da es die meisten Cl- Gruppen enthält. Die Chlorsilylgruppe besitzt eine sehr hohe Reaktivität und es bildet durch eine Selbstkondensationsreaktion oder durch Reaktion an die Substratoberfläche eine feine oder dichte Grundierungsschicht. Jedoch kann es ein Material enthalten, in dem ein Teil einer Wasserstoffgruppe durch eine Methylgruppe oder Ethylgruppe ersetzt ist.
Weiterhin sind z. B. Methanol, Ethanol, 1-Propanol und 2-Propanol als alkoholisches Lösungsmittel wünschenswert. Das Material, das eine Chlorsilylgruppe in molekularer Form darin und das alkoholische Lösungsmittel enthält, reagiert, um durch Entfernung von Salzsäure, ein Alkoxid zu bilden, wie es durch Gleichung (1) unten gezeigt ist:
(-Si-Cl) + (ROH) → (-Si-OR) + (HCl) (1)
Des Weiteren reagiert das Material, das eine Chlorsilylgruppe in molekularer Form darin und das alkoholische Lösungsmittel enthält, wie durch Gleichung (2) unten gezeigt:
(-Si-CI) + (ROH) → (-Si-OH) + (RCl) (2)
In dem alkoholischen Lösungsmittel reagiert ein Teil des (-Si-OR), wie durch Gleichung (3) unten gezeigt, mit einem sauren Katalysator, der wie in Gleichung (1) gezeigt, gebildet wird und bildet (-Si-OH).
(-Si-OR) + (H&sub2;O) → (-Si-OH) + (ROH) (3)
Zusätzlich reagiert (-Si-OH), das wie durch die obigen Gleichungen (2) und (3) hergestellt wird, wie durch Gleichung (4) unten gezeigt, und bildet eine Siloxanbindung:
(-Si-CI) + (-Si-OH) → (-Si-O-Si-) + (HCl) (4)
Es wird davon ausgegangen, dass die Bindung zwischen dem Substrat und der Grundierungsschicht oder zwischen der Grundierungsschicht und der Oberflächenschicht, wie der Wasser-abweisenden Schicht, durch die oben erwähnte Siloxanbindung verstärkt wird. In dem Fall nämlich, in dem eine Verbindung, die die Siloxanbindung, wie im Stand der Technik offenbart, beinhaltet, einfach als Lösungsmittel für die Grundierungsbehandlung verwendet wird, ist die Siloxanbindung, die zwischen dem Substrat und der Grundierungsschicht oder zwischen der Grundierungsschicht und der Wasser-abweisenden Schicht gebildet wird, nicht so einflußreich, obwohl die Siloxanbindung innerhalb der Grundierungsschicht existiert.
Gemäß vorliegender Erfindung kann eine Grundierungsschicht gebildet werden, die eine hochwertige Gleichmäßigkeit aufweist, durch Behandeln mit einer Flüssigkeit zur Durchführung einer Beschichtungsbehandlung, die durch Reagieren des Materials, das eine Chlorsilylgruppe in molekularer Form darin enthält, in dem alkoholischen Lösungsmittel innerhalb dreißig (30) Minuten nach Mischen derselben erhalten wird, und da ein Teil der Chlorsilylgruppe an der Siloxanbindung teilnimmt, kann durch die Siloxanbindung eine gute Bindung zwischen dem Substrat und der Wasserabweisenden Schicht erhalten werden.
So ist es bevorzugt, dass die Konzentration des Materials, welches eine Chlorsilylgruppe in molekularer Form darin enthält, welches in der Grundierungsbeschichtungsflüssigkeit enthalten ist, gleich oder größer als 0,01 Gew.-% und gleich oder kleiner als 3,0 Gew.-% beträgt, obwohl es von dem Verfahren der Beschichtung abhängt. Wenn sie geringer ist, kann kein Effekt durch Zugabe des Materials erreicht werden und wenn sie höher ist, kann der Effekt durch Zugabe des Materials nicht verbessert werden. Zum Beispiel, insbesondere in dem Fall, in dem die Beschichtung durch Anwendung z. B. eines Lackflussbeschichtungsverfahrens erfolgt, ist es durch Beurteilen des Aussehen während der Beschichtung bevorzugt, dass die Konzentration gleich oder größer als 0,03 Gew.-% und gleich oder kleiner als 1,0 Gew.-% beträgt.
Das Verfahren zur Beschichtung der Grundierungsbehandlungsflüssigkeit soll im Besonderen nicht limitiert sein. Jedoch können andere Verfahren genannt werden, wie: ein Tauchbeschichtungsverfahren, ein Lackflussbeschichtungsverfahren, ein Spinbeschichtungsverfahren, ein Stabbeschichtungsverfahren, ein Rollbeschichtungsverfahren, ein Handbeschichtungsverfahren, ein Pinselanstrichverfahren, ein Spraybeschichtungsverfahren, etc.
Weiterhin können z. B. als Oberflächenbehandlung eine Wasser-abweisende Behandlung und eine Öl-abweisende Behandlung aufgezählt werden. Obwohl die flüssigen Mittel für die Wasser- und Öl-abweisende Behandlungen im Besonderen nicht limitiert werden sollen, ist hierin ein Behandlungsverfahren unter Verwendung von Wasser-abweisenden oder Ölabweisenden Mitteln bevorzugt, die Silanverbindungen, Siloxanverbindungen oder Siliziumverbindungen beinhalten.
Als Silanverbindung können Wasser-abweisende Mittel genannt werden, die enthalten:
CF&sub3;(CF&sub2;)&sub7;(CH&sub2;)&sub2;Si(OCH&sub3;)&sub3;,
CF&sub3;(CF&sub2;)&sub6;(CH&sub2;)&sub2;Si(OCH&sub3;)&sub3;,
CF&sub3;(CF&sub2;)&sub7;(CH&sub2;)&sub2;SiCl&sub3;,
CF&sub3;(CF&sub2;)&sub6;(CH&sub2;)&sub2;SiCl&sub3; u. dgl.
Diese abweisenden Mittel können abhängig von ihrer Notwendigkeit verwendet werden, indem sie durch Verwendung eines Katalysators, wie eine Säure oder Base, hydrolysiert werden. Weiterhin kann auch ein Mittel verwendet werden, das die Siloxanverbindung enthält, die durch Hydrolyse oder Kondensation der Silanverbindung erhalten werden kann.
Als Siliziumverbindung kann Polydimethylsiloxan mit gerader Kette oder Kettenform, ein Silanolmetamorphismus, Alkoxidmetamorphismus, Wasserstoffmetamorphismus, Halogemetamorphismus davon, etc. verwendet werden.
Für das Verfahren für die Wasser-abweisende oder Öl-abweisende Behandlung können ähnlich wie für die Grundierungsbehandlung Verfahren, wie das Handbeschichtungsverfahren, das Pinselanstrichverfahren, etc., angewendet werden, obwohl es im Besonderen nicht limitiert werden soll.
Weiterhin kann als erfindungsgemäße Oberflächenbehandlung zusätzlich zu der Wasser-abweisenden oder Öl-abweisenden Behandlung eine hydrophile Behandlung oder eine Beschlagverhinderungsbehandlung angewendet werden.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Im Folgenden wird eine detaillierte Erklärung der erfindungsgemäßen Ausführungsformen gegeben.

(Ausführungsform I)

Durch Zugabe von 0,01 g Chlorsilan (SiCl&sub4;, hergestellt durch Shinnetsu Silicon Co.) zu 100 g Ethanol (hergestellt durch Nakaraitekusu Co.) und Mischen derselben wird eine Flüssigkeit für die Grundierungsbehandlung erhalten. Die erhaltene Flüssigkeit für die Grundierungsbehandlung wurde auf eine Glasplatte (300 · 300 mm), die abgeschliffen und gereinigt war, unter einer Feuchtigkeit von 40% und bei Raumtemperatur aufgetragen und wurde dann für etwa 1 Minute getrocknet, wodurch die Grundierungsschicht erhalten wurde.
Dann wurde ein Mittel A für die Wasser-abweisende Behandlung erhalten, durch Auflösen von 1,3 g CF&sub3;(CF)&sub7;(CH&sub2;)&sub2;Si(OCH&sub3;)&sub3; (Heptadecafluordecyltrimethoxisilan, hergestellt durch Toshiba Silicon Co.) in 40,6 g Ethanol und Mischen derselben für eine Stunde und danach durch Zugeben von 0,808 g Ionen-ausgetauschtem Wasser und 1,0 g 0,1 N Salzsäure und Mischen derselben für eine weitere Stunde.
Danach wurden 3 ml des Mittels A für die Wasser-abweisende Behandlung auf einen Baumwollapplikator gegeben und auf das Glassubstrat aufgetragen, wobei durch die Grundierungsbehandlung eine Schicht gebildet wurde und danach wurde alles Mittel für die Wasser-abweisende Behandlung, das überschüssig aufgetragen wurde, durch Abwischen mit einem frischen Baumwollapplikator, der mit Ethanol getränkt war, entfernt, wodurch ein Wasser-abweisendes Glassubstrat erhalten wurde.
Der Kontaktwinkel mit Wassertropfen der Größe 2 mg wurde bestimmt als statischer Kontaktwinkel durch Verwendung eines Kontaktgoniometers (CA- DT, hergestellt durch Kyowa Kaimen Kagaku Co.).
Als Wetterbeständigkeitstest wurde ultraviolettes Licht für 400 Stunden darauf gestrahlt, durch Verwendung eines Super UV Prüfgeräts (W-13, hergestellt durch Iwasaki Denki Co.) unter Bedingungen einer ultravioletten Lichtstärke von 76 ± 2 mW/cm², wobei für 20 Stunden bestrahlt wurde, mit einem Dunkelheitszyklus von 4 Stunden und durch Berieseln des Substrates mit Ionen-ausgestauschtem Wasser für 30 Sekunden jede Stunde.
Weiterhin wurde als Abriebsprüfung das Wasser-abweisende Glas wechselseitig 100-mal bei einer Belastung von 50 g pro 15 · 7 mm² mit einem Sandgummiradierer (hergestellt durch Lion Co., Nr. 502) abgerieben.
Überdies wurde der kritische Neigungswinkel als Maß zum Anzeigen der Wasser-abweisenden Eigenschaft gemessen. Zur Messung des Abperlvermögens eines Wassertropfens auf der Oberfläche des Wasserabweisenden Glases (Kontaktwinkel = 100-110º) wurde ein Wassertropfen mit einem Durchmesser von 5 mm (er nimmt ein Aussehen an, das etwa halbrund ist, wenn der Kontaktwinkel 100-110º beträgt) auf die Oberfläche des Wasser-abweisenden Glases gegeben, das horizontal angeordnet wurde. Dann wurde die Wasser-abweisende Glasplatte schrittweise geneigt und der Neigungswinkel (der kritische Neigungswinkel) registriert, bei dem der Wassertropfen, der auf der Oberfläche des Wasserabweisenden Glases angeordnet wurde, abzuperlen begann. Je kleiner der kritische Neigungswinkel ist, desto besser ist die dynamische Abweiseigenschaft. Zum Beispiel kann dies für Regentropfen angewendet werden, die auf der Frontwindschutzscheibe eines fahrenden Autos landen, die leicht weggespritzt oder weggestreut werden müssen, so dass sie die Sicht des Fahrers nicht einschränken.
Jedoch wird die Oberflächenrauigkeit (Ra) als die Gleichmäßigkeit des erhaltenen Wasser-abweisenden Glases berechnet durch Messen des Oberflächenprofils mit einem Atomic Force Mikroskop (SPI3700, hergestellt durch Seiko Electronics Co.) durch einen runden Kontaktmodus.
Wie in Tabelle 1 gezeigt, war ein initialer Kontaktwinkel 108º, ein initialer kritischer Neigungswinkel 13º und der Kontaktwinkel nach dem Wetterbeständigkeitstest von 400 Stunden 88º und nach der Abriebsprüfung 84º, was als Maß für die Beständigkeit dient.

(Vergleich 1)

Ein Wasser-abweisendes Glassubstrat wurde erhalten auf die gleiche Art und Weise wie in der Ausführungsform Nr. 1, mit der Ausnahme, dass 0,005 g (0,005 Gew.-%) Chlorsilan bei der Herstellung der Flüssigkeit für die Grundierungsbehandlung zugegeben wurden.
Wie in Tabelle 1 gezeigt, ist der initiale Neigungswinkel groß, bei 18º, obwohl ein initialer Kontaktwinkel von 107º angezeigt wird, und der Kontaktwinkel fiel nach dem Wetterbeständigkeitstest auf 71º, was anzeigt, dass die Beständigkeit reduziert ist.

(Ausführungsformen 2 bis 4 und Vergleich 2)

Wasser-abweisende Glassubstrate wurden erhalten auf die gleiche Art und Weise wie in Ausführungsform Nr. 1, mit der Ausnahme, dass 0,5 g, 1,0 g, 3,0 g und 5,0 g (0,5 Gew.-%, 1,0 Gew.-%, 3,0 Gew.-% und 5,0 Gew.-% in Konzentration) Chlorsilan zu den entsprechenden Herstellungen der Flüssigkeit für die Grundierungsbehandlung zugegeben wurden.
Es muss gesagt werden, dass in der Ausführungsform 2 0,5 g (0,5 Gew.-% in Konzentration) Chlorsilan zugegeben wurde. In der Ausführungsform 3 1,0 g (1,0 Gew.-% in Konzentration) Chlorsilan zugegeben wurden. In Ausführungsform 4 3,0 g (3,0 Gew.-% in Konzentration) Chlorsilan zugegeben wurden. Und in Vergleich 1 5,0 g (5,0 Gew.-% in Konzentration) Chlorsilan zugegeben wurden.
Ist die Konzentration von Chlorsilan hoch, wird die Dicke der Grundierung dick und als Ergebnis davon wird die Interferenz des Lichts schrittweise verstärkt. Wenn es eine Konzentration von 5 Gew.-% übersteigt, kann eine bemerkenswerte Zunahme der Farbreflexion unterschieden werden. Steigt die Konzentration des Chlorsilans weiter an, so dass die Dicke der Grundierungsschicht zunimmt, wird ein Sinterverfahren zusätzlich benötigt.

(Ausführungsform 5)

In einem 1 Liter Glasreaktor, der ein Thermometer, einen Mischer und einen Kühler aufweist, wurden 10,0 g Polydimethylsiloxan, das eine Hydrolysegruppe enthält, das durch die unten gezeigte chemische Gleichung 1 ausgedrückt wird, mit 10,0 g CF&sub3;(CF&sub2;)&sub7;(CH&sub2;)&sub2;Si(OCH&sub3;)&sub3; (Heptadecafluordecyltrimethoxisilan, hergestellt durch Toshiba Silicon Co.) zusammen mit 360 g t-Butanol und 1,94 g 0,1 N Salzsäure in einer Co- Hydrolysereaktion für 5 Stunden bei einer Temperatur von 80ºC umgesetzt und, dann wurden weitere 160 Gew.-% n-Hexan zugegeben und für 10 Stunden bei Raumtemperatur gemischt. [Chemische Gleichung 1]
Weiterhin wurde ein Mittel B für die Wasser-abweisende Behandlung erhalten, in dem 10,0 g Oganopolysiloxan, das durch die unten gezeigte chemische Gleichung 2 ausgedrückt wird und 5,0 g Methasulfonsäure zu der Mischung gegeben wurden und dieselbe für 10 Minuten gemischt wurde. [Chemische Gleichung 2]
Durch Beschichten des Mittels für die Wasser-abweisende Behandlung auf das grundierte Glassubstrat, das bei einer SiCl&sub4;-Konzentration von 0,5 Gew.-% auf die gleiche Art und Weise, wie in Ausführungsform 1 hergestellt wurde, wurde ein Wasser-abweisendes Glassubstrat erhalten.
Auch mit diesem abweisenden Glassubstrat wurden bessere Ergebnisse, was den initialen Kontaktwinkel und die Beständigkeit betrifft, erhalten (d. h. der Wetterbeständigkeitstest und die Abriebsprüfung), wie in Tabelle 1 gezeigt ist.

(Vergleiche 3 und 4)

Nach der Grundierungsbehandlung, welche Tetrachlorzinn oder Tetrachlorzirkonium als Mittel für die Grundierungsbehandlung anstatt Chlorsilan verwendet, wurde das Wasser-abweisende Glassubstrat hergestellt durch Verwendung des oben erwähnten Mittels B zur Wasserabweisenden Behandlung desselben.
Obwohl der initiale Kontaktwinkel 106º beträgt, wurde der initiale kritische Neigungswinkel davon jedoch groß, wie 18º und 19º, und die Kontaktwinkel nach dem Wetterbeständigkeitstest waren reduziert auf 65º bzw. 64º.

(Vergleich 5)

Das Wasser-abweisende Glassubstrat wurde auf die gleiche Art und Weise hergestellt, wie in Ausführungsform 1, mit der Ausnahme, dass Chloroform anstelle von Ethanol als Lösungsmittel für die Grundierungsbehandlungsflüssigkeit verwendet wurde.
Obwohl Tabelle 1 einen großen Kontaktwinkel von 107º zeigt, ist der initiale kritische Neigungswinkel jedoch groß, wie 20º, und der Kontaktwinkel nach dem Wetterbeständigkeitstest war reduziert auf 63º und der Kontaktwinkel nach der Abriebsprüfung war auch reduziert auf 67º.

(Vergleich 6)

Vergleich 6 wurde durchgeführt, um Ausführungsform 6, die in der Beschreibung des japanischen Patentes Nr. 2,525,536 offenbart ist, doppelt zu prüfen.
Das Wasser-abweisende Glassubstrat wurde nämlich auf die gleiche Art und Weise erhalten wie in Ausführungsform 1, mit der Ausnahme, dass Perfluorkohlenstofflösung (FC-77, hergestellt durch 3M Co.) anstelle von Ethanol als Lösungsmittel für die Grundierungsbehandlungsflüssigkeit verwendet wurde.
Die Ergebnisse zeigen einen hohen Wert für die Oberflächenrauigkeit (Ra) bei 7,0 nm und auch einen hohen Wert für den initialen kritischen Neigungswinkel bei 25º. Obwohl es auch den initialen Kontaktwinkel bei 107º zeigt, war der Kontaktwinkel davon nach der Abriebsprüfung auf 65º reduziert.

(Vergleich 7)

Vergleich 7 wurde durchgeführt, um Ausführungsform 3, die in dem offengelegten japanischen Patent Nr. Hei 2-311332 (1990), das oben als Stand der Technik zitiert ist, offenbart ist, doppelt zu prüfen.
Die Flüssigkeit für die Grundierungsbehandlung wurde nämlich hergestellt, durch Auflösen und Mischen von 31 g Tetraethylsilikat (hergestellt durch Colcoat Co.) in 380 g Ethanol, während 6,5 g Wasser und 1,6 g 1N Salzsäure zugegeben und gemischt wurden und Rühren für 24 Stunden bei einer Temperatur von 20ºC.
Diese Flüssigkeit für die Grundierungsbehandlung wurde durch das Flussbeschichtungsverfahren auf die gleiche Art und Weise wie in Ausführungsform 1 aufgepinselt und in etwa 1 Minute getrocknet. Nach der Grundierungsbehandlung wurde eine Schicht aus Siliciumoxid gebildet durch ein Heizverfahren, in dem das Substrat für eine Stunde bei einer Temperatur von 500ºC erhitzt wurde. Danach wurde das Wasser-abweisende Glassubstrat auf die gleiche Art und Weise wie in Ausführungsform 1 erhalten, durch Verwendung des oben erwähnten Mittels A für die Wasserabweisende Behandlung.
Die Oberflächenrauigkeit (Ra) weist einen hohen Wert bei 0,6 nm auf und der initiale kritische Neigungswinkel ist auch hoch, bei 22º. Der Kontaktwinkel betrug 107º, jedoch fiel er nach der Abriebsprüfung auf 67º.

(Vergleich 8)

Das Wasser-abweisende Glassubstrat wurde erhalten auf die gleiche Art und Weise wie in Vergleich 7, mit der Ausnahme, dass das Heizverfahren die Grundierungsschicht nicht durchgeführt wurde.
Die Oberflächenrauigkeit (Ra) weist einen hohen Wert bei 0,7 nm auf und der initiale kritische Neigungswinkel war auch hoch, bei 23º. Der Kontaktwinkel ist 108º, jedoch fiel er nach der Abriebsprüfung auf 45º ab.
Zur Vervollständigung der Ergebnisse der Ausführungsformen und Vergleiche, die oben erwähnt sind, sind sie in Tabelle 1 angeordnet und gezeigt. TABELLE 1
*1 Lösungsmittel: Chloroform; *2 Lösungsmittel: Perfluorkohlenstoff; *3 Lösungsmittel: siehe Vergleich 7, zweiter Abschnitt; Ra wurde gemessen basierend auf den Standard JIS B 0601-1982.
Wie oben vollständig in Übereinstimmung mit dem Substrat und dem Behandlungsverfahren der vorliegenden Erfindung erklärt ist, besteht keine Notwendigkeit zur Durchführung des Sintern bei hoher Temperatur nach Bildung der Grundierungsschicht, da eine hochreaktive Verbindung, die eine Chlorsilylgruppe in molekularer Form darin enthält, als Flüssigkeit für die Grundierungsbehandlung verwendet wird. Als Ergebnis davon wird keine großtechnische Anlage benötigt und die Produktionskosten können reduziert werden.
Weiterhin kann die Zeit für die Behandlung verkürzt werden, da es für das Mittel für die Grundierungsbehandlung genügt, ohne Anwendung eines Flüssigphasenabsorptions- oder Gasphasenabsorptionsverfahrens, aufgepinselt zu werden, und in dem ein billiges Alkohollösungsmittel verwendet wird, kann die Flüssigkeit für die Grundierungsbehandlung einheitlich und dünn aufgestrichen werden.

INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT

Ein Substrat, das eine erfindungsgemäße Behandlungsoberfläche aufweist, trägt zu den Wasser-abweisenden oder Öl-abweisenden Fensterscheiben von Kraftfahrzeugen bei.

Claims

1. Substrat, das eine Behandlungsoberfläche aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer Oberfläche des Substrates gebildet aus Glas, Keramik, Kunststoff oder Metall eine Grundierungsschicht gebildet ist, durch Trocknen einer Flüssigkeit zur Grundierungsbehandlung, die erhalten wird, durch Auflösen und Reagieren eines Materials, das eine Chlorsilylgruppe in molekularer Form darin enthält, in einem alkoholischen Lösungsmittel, und weiter dadurch gekennzeichnet, dass auf der Grundierungsschicht eine Wasser-abweisende oder Öl-abweisende Schicht gebildet ist und dass eine Oberflächenrauigkeit (Ra) der Oberflächenschicht gleich oder weniger als 0,5 nm beträgt.

2. Substrat, das eine Behandlungsoberfläche aufweist, nach Anspruch 1, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentration des Materials, das eine Chlorsilylgruppe in molekularer Form darin enthält, die in der Flüssigkeit zur Grundierungsbehandlung enthalten ist, gleich oder größer als 0,01 Gew.-% und gleich oder weniger als 3,0 Gew.- % beträgt.

3. Substrat, das eine Behandlungsoberfläche besitzt, nach Anspruch 1, weiter dadurch gekennzeichnet, dass eine Konzentration des Materials, das eine Chlorsilylgruppe in molekularer Form darin enthält, die in der Grundierungsbehandlungsflüssigkeit enthalten ist, gleich oder größer als 0,03 Gew.-% und gleich oder weniger als 1,0 Gew.- % beträgt.

4. Substrat, das eine Behandlungsoberfläche besitzt, nach einem der Ansprüche 1 bis 3, weiter dadurch gekennzeichnet, dass das Material, das eine Chlorsilylgruppe in molekularer Form darin enthält, das in der Flüssigkeit zur Grundierungsbehandlung enthalten ist, wenigstens eines ausgewählt aus SiCl&sub4;, SiHCl&sub3; und SiH&sub2;Cl&sub2; beinhaltet.

5. Substrat, das eine Behandlungsoberfläche besitzt, nach einem der Ansprüche 1 bis 4, weiter dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Substrates, auf dem die Grundierungsschicht gebildet wird, auf eine Oberflächenrauigkeit (Ra) von etwa 0,5 nm bis 3,0 nm abgeschmirgelt und gereinigt wird.

6. Oberflächenbehandlungsverfahren für ein Substrat, dadurch gekennzeichnet, dass eine Flüssigkeit zur Grundierungsbehandlung, die durch Auflösen und Reagieren eines Materials, das eine Chlorsilylgruppe in molekularer Form darin enthält, in einem alkoholischen Lösungsmittel erhalten wird, auf eine Oberfläche eines Substrates aus Glas, Keramik, Kunststoff oder Metall aufgetragen wird; die beschichtete Flüssigkeit zur Grundierungsbehandlung getrocknet wird; und danach eine Oberflächenbehandlung zur Bildung einer Wasser-abweisenden oder Öl-abweisenden Oberfläche darauf ohne Sintern durchgeführt wird.