JP2017001000A - 撥水性面形成方法及びその方法を用いて形成された撥水性面を備えた撥水性物品 - Google Patents

Abstract

【課題】高い撥水性を安定して実現することの出来る撥水性面の形成方法及びその方法を用いて形成された撥水性面を備えた撥水性物品を提供することを目的とする。【解決手段】基材にエッチング処理を施して撥水性面を形成する方法であって、当該基材表面に、十点平均粗さ（Ｒｚｊｉｓ）が０．２μｍ〜１２０μｍ、粗さ曲線の凹凸の平均間隔（Ｓｍ）が０．５μｍ〜３５μｍ、最大高さ粗さ（Ｒｚ）が０．１μｍ〜４０μｍである凸凹形状を形成することを特徴とする撥水性面形成方法を採用する。【選択図】図１

Description

本発明は、撥水性面形成方法及びその方法を用いて形成された撥水性面を備えた撥水性物品に関し、特に、エッチング法を用いた撥水性面形成方法及びその方法を用いて形成された撥水性面を備えた撥水性物品に関する。

従来より、自動車等の輸送用機器の外装や窓ガラス、住宅等の建物の屋根、鏡や眼鏡レンズ、電化製品や産業機器等において、水が付着することに起因する問題が生じぬよう、基材表面にフッ素材料等を用いた撥水性膜を塗布して水滴の付着を防ぐことが行われている。ところが、基材表面に撥水性膜を塗布しただけでは、撥水性を十分に高めることが出来ない。そのため、従来より、基材表面に微細な凸凹を形成し、ロータス効果により撥水性の向上を図る試みがなされている。予め基材表面に微細な凸凹を形成しておき、この微細な凸凹の上に更に基材表面に撥水性膜を塗布することで、より高い撥水性を実現することが出来ると共に、当該撥水性膜を基材表面にアンカー効果によりしっかりと密着させることができ、耐久性にも優れたものとなる。

例えば、特許文献１には、撥水性に優れ、安定した撥水性能を有する超撥水性表面を有する成形物およびその製造方法を提供するという目的を達成するための超撥水性表面を有する成形物およびその製造方法について開示がされている。具体的には、特許文献１の超撥水性表面を有する成形物の製造方法は、撥水性樹脂からなる基材または最上層に撥水性樹脂を有する基材の表面にプラズマエッチングを行うことにより、当該基材表面に所定の形状の凹部が所定ピッチで周期的に形成された微細凹凸面を形成することを特徴としたものである（特許文献１の請求項３、段落０００９等参照のこと。）。

特開２００６−８３２４４号公報

しかしながら、特許文献１に開示の超撥水性表面を有する成形物の製造方法では、基材表面に微細な凹凸面を設けることが出来るものの、高い撥水性を安定して実現することが出来なかった。

そこで本件発明では、上述した問題に鑑み、高い撥水性を安定して実現することの出来る撥水性面の形成方法及びその方法を用いて形成された撥水性面を備えた撥水性物品を提供することを目的とする。

本件発明に係る撥水性面形成方法： 本件発明に係る撥水性面形成方法は、基材にエッチング処理を施して撥水性面を形成する方法であって、当該基材表面に、十点平均粗さ（Ｒｚｊｉｓ）が０．２μｍ〜１２０μｍ、粗さ曲線の凹凸の平均間隔（Ｓｍ）が０．５μｍ〜３５μｍ、最大高さ粗さ（Ｒｚ）が０．１μｍ〜４０μｍである凸凹形状を形成することを特徴とする。

また、本件発明に係る撥水性面形成方法において、前記凸凹形状は、うねりの最大高低差（Ｗｍａｘ）が８μｍ〜９５μｍであり、且つ、当該うねりの最大高低差（Ｗｍａｘ）と凸凹の最大高低差（ＰＶ）との比［Ｗｍａｘ／ＰＶ］が１０以上となるように形成されることが好ましい。

また、本件発明に係る撥水性面形成方法において、前記基材は、ガラス、ポリカーボネート、アクリルのいずれかからなることが好ましい。

また、本件発明に係る撥水性面形成方法において、前記基材表面の前記凸凹形状の上に、２種類以上のカップリング剤と、フロロシラン化物及び／又はメタロハイドロジェン変成シリコンとからなるコーティング層形成剤を用いてコーティング層を形成することが好ましい。

また、本件発明に係る撥水性面形成方法において、前記カップリング剤は、少なくとも１種類がフッ素系シランカップリング剤であることが好ましい。

本件発明に係る撥水性物品： 本件発明に係る撥水性物品は、前記撥水性面形成方法を用いて形成された撥水性面を備えたことを特徴とする。

本件発明に係る撥水性面形成方法は、簡易でありながらも、高い撥水性を安定して実現することが出来る。また、撥水コートを被撥水処理面にアンカー効果によりしっかりと密着させることが出来るため、耐久性にも優れたも撥水性面を得ることが出来る。従って、本件発明に係る撥水性物品は、光学レンズの防滴や自動車等の輸送機器に備えられる窓ガラス等の撥水性が要求される様々な物品に好適に用いることが出来る。

本件発明に係る撥水性物品に形成された撥水性面を説明するために例示した断面図である。

以下、本件発明に係る撥水性面形成方法及びその方法を用いて形成された撥水性面を備えた撥水性物品の一実施形態について説明する。

本件発明に係る撥水性面形成方法： 本件発明に係る撥水性面形成方法は、基材にエッチング処理を施して撥水性面を形成する方法であって、当該基材表面に、十点平均粗さ（Ｒｚｊｉｓ）が０．２μｍ〜１２０μｍ、粗さ曲線の凹凸の平均間隔（Ｓｍ）が０．５μｍ〜３５μｍ、最大高さ粗さ（Ｒｚ）が０．１μｍ〜４０μｍである凸凹形状を形成することを特徴とするものである。

本件発明に係る撥水性面形成方法は、基材表面に凸凹形状を形成するに際し、エッチング法を用いる。ここで、エッチング法には、大きく分けてドライエッチング法とウェットエッチング法があるが、本件発明はこれら両方のエッチング法を適宜採用することが出来る。基材表面に、これらエッチング法を用いて凸凹形状を形成することで、当該基材表面の濡れ性を調整することが出来る。以下に、これらドライエッチング法とウェットエッチング法とについて簡単に説明しておく。

ドライエッチング法は、反応性の気体（エッチングガス）やイオン、ラジカル等の活性種により基材をエッチングする方法であり、イオンビームを基材表面に照射して原子をはじき出すことで当該基材表面をエッチングするスパッタエッチングや、基材表面をプラズマに曝してエッチングするプラズマエッチング等がある。ドライエッチング法は、後述するウェットエッチング法と比較して、アンダーカットが小さく、微細加工に優れるという利点がある。

ウェットエッチング法は、所謂エッチング液を用いてエッチングする方法である。このときに使用するエッチング液は、基材表面の材質によって適宜選択することができ、エッチング速度が速い場合にはエッチング液の入った槽に浸積させずに、基材表面にエッチング液をスプレーにより吹き掛けることも出来る。ウェットエッチング法は、上述のドライエッチング法と比較して、大面積の処理が可能であり、量産性が高く、処理コストが低いという利点がある。

なお、エッチング法を用いて基材表面に凸凹形状を形成するに際し、予め基材表面にマスク層を形成しておくことで、より起伏に富んだ凸凹形状を精密に基材表面に形成することが出来る。また、エッチング法を用いて基材表面に凸凹形状を形成するに際し、予め基材表面にマスク層を形成しない場合には、エッチング条件の違い等により複雑な形状を当該基材表面に形成することができ、当該基材表面に大きな凸凹と、この大きな凸凹に微細な凸凹が形成されたフラクタル構造を簡便に形成することが出来る。ちなみに、本件発明に係る撥水性面形成方法では、基材表面の撥水性を向上させるにあたって、基材表面にマスク層が形成された状態でエッチングを施した後に、基材表面からマスク層を取り除いた状態でエッチングを施すことも可能である。

このように、本件発明に係る撥水性面形成方法によれば、基材の材質に応じてエッチング処理条件を適宜設定することで、撥水性向上に適したフラクタル構造を簡便に形成することが出来る（図１を参照のこと。）。一般的に知られるＷｅｎｚｅｌの理論によれば、このような凸凹構造は、基材表面の実質的な表面積が増大して濡れに伴う表面エネルギーの変化が強調され、撥水性の更なる向上を図ることが出来る（図１中の基材２の表面に形成された凸凹構造、及び基材撥水性面１の形状を参照のこと。）。また、一般的に知られるＣａｓｓｉｅの理論によれば、このような凸凹構造は、毛管現象により微細凹部に水が侵入出来ないことで、隣接する微細凸部の間隙の空気が閉じ込められた空隙の面積割合が大きくなり、撥水性の更なる向上を図ることが出来る（図１中の水滴１０と基材２との間の空隙１１を参照のこと。）。

また、本件発明に係る撥水性面形成方法では、エッチング処理を施して、当該基材表面において十点平均粗さ（Ｒｚｊｉｓ）、粗さ曲線の凹凸の平均間隔（Ｓｍ）、最大高さ粗さ（Ｒｚ）の全てを上述した範囲内となるように形成することで、安定的に撥水性の向上を図ることが出来る。以下に、これらの粗さパラメータに関して、簡単に説明しておく。

十点平均粗さ（Ｒｚｊｉｓ）とは、粗さ曲線から、その平均線の方向に基準長さだけ抜き取り、この抜き取り部分の平均線から、最も高い山頂から５番目までの山頂の標高の絶対値の平均値と、最も低い谷底から５番目までの谷底の標高の絶対値の平均値との和をいう（ＪＩＳ Ｂ ０６０１：２００１参照のこと。）。本件発明に係る撥水性面形成方法では、十点平均粗さ（Ｒｚｊｉｓ）が０．２μｍ未満の場合には、撥水性向上のために適した凸凹形状を形成出来ず、十分に撥水性を向上させることが出来ない。また、十点平均粗さ（Ｒｚｊｉｓ）が１２０μｍを超える場合には、基材表面の凸凹が大きくなり過ぎて、十分に撥水性を向上させることが出来ない。

粗さ曲線の凹凸の平均間隔（Ｓｍ）とは、粗さ曲線が平均線と交差する交点から求めた山谷周期の間隔の平均値を表す（ＪＩＳ Ｂ ０６０１：２００１参照のこと。）。本件発明に係る撥水性面形成方法では、粗さ曲線の凹凸の平均間隔（Ｓｍ）が０．５μｍ未満の場合には、撥水性向上に適した凸凹形状を形成することが出来ない。また、粗さ曲線の凹凸の平均間隔（Ｓｍ）が３５μｍを超える場合には、形成される凸部及び凹部の数が少なく、撥水性の向上を十分に図ることが困難となる。撥水性を向上させるためには、凸部の数や凸部間のピッチが重要であり、凸部が密に並び存在密度を大きくしなければ撥水性能に大きく寄与することが出来ない。

最大高さ粗さ（Ｒｚ）とは、基準長さにおいて、輪郭曲線の山高さの最大値と谷深さの最大値の和を表す（ＪＩＳ Ｂ ０６０１：２００１参照のこと。）。本件発明に係る撥水性面形成方法では、最大高さ粗さ（Ｒｚ）が０．１μｍ未満の場合には、撥水性向上のために適した凸凹形状を形成出来ず、十分に撥水性を向上させることが出来ない。また、最大高さ粗さ（Ｒｚ）が４０μｍを超える場合には、基材表面の凸凹が大きくなり過ぎて、表面が粗くなり、基材としてガラス材を用いた場合に透過率の低下を招くため好ましくない。

なお、固体表面の濡れ性の指標としては、測定の簡便性を理由から、主に水滴の接触角で判断がされる。一般的に、撥水性は、固体表面に対する水滴の接触角が９０°以上を言い、１１０°〜１５０°が高撥水、それ以上が超撥水とされる。固体表面が平坦な場合に、フッ素材料等を用いた撥水性膜を塗布することによって得られる接触角は、１００°程度であるが、本件発明に係る撥水性面形成方法により形成される撥水性面は、このような撥水処理膜を設けなくとも固体表面に対する水滴の接触角を１００°以上にすることが出来る。

また、本件発明に係る撥水性面形成方法において、上述したエッチング処理後の基材表面は、うねりの最大高低差（Ｗｍａｘ）が８μｍ〜９５μｍであり、且つ、当該うねりの最大高低差（Ｗｍａｘ）と凸凹の最大高低差（ＰＶ）との比［Ｗｍａｘ／ＰＶ］が１０以上であることが好ましい。本件発明に係る撥水性物品は、これらの条件を満たすことで、撥水性を向上させるのにより適した凸凹形状を基材表面に形成することが出来る。

ここで、うねりの最大高低差（Ｗｍａｘ）とは、三次元表面構造解析顕微鏡を用いて得られる試料表面の凹凸に係る情報から、うねりに係る波形データをフィルタを用いて抽出したときの波形データの高低差の最大値（波形の最大ピーク高さと最大バレー深さの和）をいう。本件発明に係る撥水性面形成方法では、うねりの最大高低差（Ｗｍａｘ）が８μｍ未満の場合には、撥水性の向上が十分に図られず好ましくない。また、うねりの最大高低差（Ｗｍａｘ）が９５μｍを超える場合には、基材表面の粗さが大きくなり過ぎて美観を損ねてしまう。ちなみに、うねりの最大高低差（Ｗｍａｘ）は、測定機器としてオリンパス社製レーザー顕微鏡（ＯＬＳ４１００）を用いて測定した。

また、凸凹の最大高低差（ＰＶ）とは、凸凹の最大高低差をうねりを有する表面に存在する粗さを含んだ状態で計測したものである。従って、うねりの最大高低差（Ｗｍａｘ）と上述した凸凹の最大高低差（ＰＶ）との比［（Ｗｍａｘ）／（ＰＶ）］が１に近い値を示すことは、波形の表面に存在する凸凹は［（ＰＶ）−（Ｗｍａｘ）］とみなすことが出来るため、当該凸凹が微細であることを表している。

また、本件発明に係る撥水性面形成方法において、上述した基材は、ガラス、ポリカーボネート、アクリルのいずれかからなることが好ましい。当該基材の材質をガラス、ポリカーボネート、アクリルのいずれかとすることで、優れた視認性及び耐久性を得ることができ、これらの特性が要求される自動車灯体のカバーレンズ等に好適に用いることが出来る。特に、ポリカーボネートはガラスやアクリルに比べて表面粗さが大きいため、基材表面に、より撥水性に適したフラクタル構造を形成することが出来る。

また、本件発明に係る撥水性面形成方法は、基材表面に形成された凸凹形状の上に２種類以上のカップリング剤と、フロロシラン化物及び／又はメタロハイドロジェン変成シリコンとからなるコーティング層形成剤を用いてコーティング層を形成することが好ましい。

本件発明に係る撥水性面形成方法では、少なくとも２種類のカップリング剤を塗布することで、撥水性面の耐久性を飛躍的に向上させると共に、基材への３次元密着性を高めることが出来る。また、本件発明に係る撥水性面形成方法では、上述したコーティング層形成剤を用いてコーティング層を形成することで、完全フラクタル形状を形成し、凸凹形状を備えた撥水性面を超撥水性面にすることが出来る。

なお、図１には、コーティング層５が、カップリング剤からなる層３と、フロロシラン化合物及び／又はメタロハイドロジェン変性シリコンからなる層４との２層構造により示されているが、本件発明に係る撥水性面形成方法では、上述したコーティング層形成剤を塗布する方法に関してこれに限定されない。例えば、本件発明のコーティング層５は、各コーティング層形成剤を全て混合した状態で凸凹形状が形成された基材表面に塗布しても良く、各コーティング層形成剤を順次塗布して複数層からなるコーティング層を形成しても良い。このとき、一部のコーティング層形成剤のみを混合して用いて層を形成する場合も含む。また、当該コーティング層形成剤を塗布する順番は、何ら限定しない。

本件発明で用いるコーティング層形成剤には、１官能〜４官能のフロロアルキルシラン化合物、又はＮリッチ状態にした２官能以上のシラザン材を主体とするシラノール化合物からなるものを用いることが出来る。本件発明のカップリング剤は、分子量で３０から２８０までのもののうち、少分子量と大分子量のものを適宜混入させることで密着性を上げることが出来る。また、この中にジフロロ又はフルオロシラン系のフッ素含有物及び／又はメタロハイドロジェン変成シリコンを塗料として混入させることで、更に撥水性を向上させることが出来る。本件発明のコーティング層形成剤は、撥水性の向上を図る上で、上述したカップリング剤を１重量％〜３重量％含有することが望ましい。また、かかるコーティング剤の希釈剤としてテトラエトキシシラン、テトラメトキシシラン等のシラノール化合物で希釈しても良い。

本件発明で用いるカップリング剤は、少なくとも１種類がフッ素系シランカップリング剤であることが好ましい。本件発明に係る撥水性面形成方法では、コーティング層にフッ素系シランカップリング剤を含めることで、粉塵や雪等の付着を効果的に防ぐことが可能となる。また、本件発明の凸凹形状が形成された基材表面にフッ素系シランカップリング剤を含むコーティング層を形成することで、凹部に当該フッ素系シランカップリング剤が入り込み、雨風等に長期間曝されたとしても基材表面から撥水性塗料が完全に消失することはない。そのため、本件発明に係る撥水性面形成方法によれば、長期間に亘って優れた撥水効果を発揮する撥水性面を形成することが可能となる。

ちなみに、本件発明に係る撥水性面形成方法では、コーティング層を形成する方法として、一般的に用いられる種々のコーティング方法を適用することが出来る。但し、形成後のコーティング層の膜厚は、０．１μｍ以下にすることが望ましい。コーティング層の膜厚が０．１μｍを超えると、予め基材表面に形成された微小な凹凸構造が埋没してしまい、撥水性が低下してしまう。なお、本件発明に係る撥水性面形成方法では、コーティング層を形成する前に予め基材表面に微小な凸凹を形成するが、そうすることで、狙った粗さの表面形状を得ることができ、制御性良く撥水性を発揮することが出来る。

本件発明に係る撥水性物品： 本件発明に係る撥水性物品は、上述した本件発明の撥水性面形成方法を用いて形成された撥水性面を備えたことを特徴とする。本件発明に係る撥水性物品は、エッチング法により製造されるため、安定した生産計画が検討でき、量産化された場合には安価で提供することが可能である。よって、本件発明に係る撥水性物品は、自動車灯体のカバーレンズ、ヘルメットシールド、眼鏡レンズ等に幅広く用いることが出来る。

以上に、本件発明に係る撥水性面を備えた撥水性物品及びその形成方法について説明したが、以下に本件発明の実施例を示し、本件発明をより詳細に説明する。なお、本件発明はこれらの例により何ら限定されるものではない。

実施例１では、基材表面にスパッタエッチング処理を施し、その後の当該基材表面に対する水滴の接触角の確認を行った。また、実施例１における基材表面に施すスパッタエッチング処理条件は、当該基材表面に形成される凸凹形状が本件発明の条件を満たすように設定した。実施例１では、まず、基材である９０ｍｍ×９０ｍｍ×２（ｔ）ｍｍのソーダーガラス板を、アークイオンプレーティング装置に投入し、この装置中を排気して０．１ｔｏｒｒの真空とし、温度２００℃で１分間予熱した。次いで、当該装置内にアルゴンガスを導入して０．３ｔｏｒｒとし、１２０秒間ボンバードによるエッチング処理を行った。

上述したスパッタエッチング処理条件で基材表面に凸凹形状を形成したところ、実施例１の基材表面に形成された凸凹形状は、十点平均粗さ（Ｒｚｊｉｓ）が５μｍ、粗さ曲線の凹凸の平均間隔（Ｓｍ）が２０μｍ、最大高さ粗さ（Ｒｚ）が２０μｍ、うねりの最大高低差（Ｗｍａｘ）が４０μｍ、うねりの最大高低差（Ｗｍａｘ）と凸凹の最大高低差（ＰＶ）との比［Ｗｍａｘ／ＰＶ］が４０となった。

更に、実施例１では、基材表面に凸凹形状を形成した後に、以下の条件で当該基材表面の上にコーティング層形成剤を塗布した。具体的には、多官能シラノールとブチルヒドロシラザンとを同じ割合で含むカップリング剤５％と、１−フロロシラン１０％と、３−フロロシラン１０％と、残りが溶剤からなるコーティング層形成剤を１２０ｃｃ／ｍ^２で噴霧した。そして、基材表面に塗布したコーティング層形成剤の硬化条件は、室温にて１時間放置した後に９０℃の環境で１時間放置した。このときの実施例１の基材表面に形成された凸凹形状は、十点平均粗さ（Ｒｚｊｉｓ）が４μｍ、粗さ曲線の凹凸の平均間隔（Ｓｍ）が０．１μｍ、最大高さ粗さ（Ｒｚ）が４０μｍ、うねりの最大高低差（Ｗｍａｘ）が３０μｍとなった。

なお、基材表面に対する水滴の接触角の測定には、サーフェス・エレクトロ・オプティクス株式会社製の自動接触計「型式：アルファ」を用い、温度２５℃、相対湿度５５％ＲＨの条件下で測定した。この自動接触計に蒸留水の水滴を基材となるガラス材料表面に滴下して撮像し、その画像より接触角を計測した。

実施例２では、実施例１と同様にスパッタエッチング処理を施し、その後の当該基材表面に対する水滴の接触角の確認を行った。また、実施例２における基材表面に施すスパッタエッチング処理条件は、当該基材表面に形成される凸凹形状が本件発明の条件を満たすように設定した。実施例２では、まず、基材である９０ｍｍ×９０ｍｍ×２（ｔ）ｍｍのソーダーガラス板を、アークイオンプレーティング装置に投入し、この装置中を排気して１×１０^−４ｔｏｒｒの真空とし、温度２００℃で１分間予熱した。次いで、当該装置内にアルゴンガスを導入して６×１０^−３ｔｏｒｒとし、２０秒間ボンバードによるエッチング処理を行った。

そして、実施例２では、実施例１と同じ条件で基材表面の上にコーティング層形成剤を塗布した。このときの実施例２の基材表面に形成された凸凹形状は、十点平均粗さ（Ｒｚｊｉｓ）が１２μｍ、粗さ曲線の凹凸の平均間隔（Ｓｍ）が０．１μｍ、うねりの最大高低差（Ｗｍａｘ）が２０μｍとなった。

なお、実施例２において、基材表面に対する水滴の接触角の測定には、実施例１と同じ装置を用いた。

実施例３では、基材表面にスプレーエッチング処理を施し、その後の当該基材表面に対する水滴の接触角の確認を行った。また、実施例３における基材表面に施すスプレーエッチング処理条件は、当該基材表面に形成される凸凹形状が本件発明の条件を満たすように設定した。実施例３では、まず、基材である９０ｍｍ×９０ｍｍ×２（ｔ）ｍｍのソーダーガラス板の表面温度を２００℃とし、フッ化アンモニウムとフッ化水素酸と水酸化アルミニウムを配合したエッチング液を２分間スプレー照射するという条件でエッチング処理を行った。

そして、実施例３では、実施例１と同じ条件で基材表面の上にコーティング層形成剤を塗布した。このときの実施例３の基材表面に形成された凸凹形状は、十点平均粗さ（Ｒｚｊｉｓ）が０．８μｍ、粗さ曲線の凹凸の平均間隔（Ｓｍ）が５μｍ、最大高さ粗さ（Ｒｚ）が３０μｍ、うねりの最大高低差（Ｗｍａｘ）が６０μｍ、うねりの最大高低差（Ｗｍａｘ）と凸凹の最大高低差（ＰＶ）との比［Ｗｍａｘ／ＰＶ］が４０となった。

なお、実施例３において、基材表面に対する水滴の接触角の測定には、実施例１と同じ装置を用いた。

実施例４では、実施例３と同様に基材表面にスプレーエッチング処理を施し、その後の当該基材表面に対する水滴の接触角の確認を行った。また、実施例４における基材表面に施すスプレーエッチング処理条件は、当該基材表面に形成される凸凹形状が本件発明の条件を満たすように設定した。実施例４では、まず、基材である９０ｍｍ×９０ｍｍ×２（ｔ）ｍｍのソーダーガラス板の表面温度を２００℃とし、フッ化アンモニウムとフッ化水素酸と水酸化アルミニウムを配合したエッチング液を２分間スプレー照射するという条件でエッチング処理を行った。

そして、実施例４では、実施例１と同じ条件で基材表面の上にコーティング層形成剤を塗布した。このときの実施例４の基材表面に形成された凸凹形状は、十点平均粗さ（Ｒｚｊｉｓ）が８μｍ、粗さ曲線の凹凸の平均間隔（Ｓｍ）が３５μｍ、最大高さ粗さ（Ｒｚ）が１２０μｍ、うねりの最大高低差（Ｗｍａｘ）が８０μｍ、うねりの最大高低差（Ｗｍａｘ）と凸凹の最大高低差（ＰＶ）との比［Ｗｍａｘ／ＰＶ］が３１となった。

なお、実施例４において、基材表面に対する水滴の接触角の測定には、実施例１と同じ装置を用いた。

以上に示す実施例１〜実施例４で基材表面（コーティング層形成前）に形成された凸凹形状は、本件発明の条件を全て満たすものである。表１には、これらの条件を比較例試料の条件と対比容易となるよう併せて示す。

比較例

［比較例１］
比較例１では、実施例１と同様にスパッタエッチング処理を施し、その後の当該基材表面に対する水滴の接触角の確認を行った。また、比較例１における基材表面に施すスパッタエッチング処理条件は、当該基材表面に形成される凸凹形状が本件発明の条件を満たさぬように設定した。比較例１では、まず、基材である９０ｍｍ×９０ｍｍ×２（ｔ）ｍｍのソーダーガラス板を、アークイオンプレーティング装置に投入し、この装置中を排気して０．１ｔｏｒｒの真空とし、温度２００℃で１分間予熱した。次いで、当該装置内にアルゴンガスを導入して０．５ｔｏｒｒとし、２０秒間ボンバードによるエッチング処理を行った。

そして、比較例１では、実施例１と同じ条件で基材表面の上にコーティング層形成剤を塗布した。このときの比較例１の基材表面に形成された凸凹形状は、十点平均粗さ（Ｒｚｊｉｓ）が１２０μｍ、粗さ曲線の凹凸の平均間隔（Ｓｍ）が０．１μｍ、最大高さ粗さ（Ｒｚ）が６５μｍ、うねりの最大高低差（Ｗｍａｘ）が１２０μｍ、うねりの最大高低差（Ｗｍａｘ）と凸凹の最大高低差（ＰＶ）との比［Ｗｍａｘ／ＰＶ］が８５となった。

なお、比較例１において、基材表面に対する水滴の接触角の測定には、実施例１と同じ装置を用いた。

［比較例２］
比較例２では、実施例３と同様に基材表面にスプレーエッチング処理を施し、その後の当該基材表面に対する水滴の接触角の確認を行った。また、比較例２における基材表面に施すスプレーエッチング処理条件は、当該基材表面に形成される凸凹形状が本件発明の条件を満たさぬように設定した。比較例２では、まず、基材である９０ｍｍ×９０ｍｍ×２（ｔ）ｍｍのソーダーガラス板の表面温度を２００℃とし、フッ化アンモニウムとフッ化水素酸と水酸化アルミニウムを配合したエッチング液を２分間スプレー照射するという条件でエッチング処理を行った。

そして、比較例２では、実施例１と同じ条件で基材表面の上にコーティング層形成剤を塗布した。このときの比較例２の基材表面に形成された凸凹形状は、十点平均粗さ（Ｒｚｊｉｓ）が１４０μｍ、粗さ曲線の凹凸の平均間隔（Ｓｍ）が０．１μｍ、最大高さ粗さ（Ｒｚ）が８０ｍ、うねりの最大高低差（Ｗｍａｘ）が１０５μｍ、うねりの最大高低差（Ｗｍａｘ）と凸凹の最大高低差（ＰＶ）との比［Ｗｍａｘ／ＰＶ］が１０となった。

なお、比較例２において、基材表面に対する水滴の接触角の測定には、実施例１と同じ装置を用いた。

［実施例と比較例との対比］
以下に示す表１には、実施例１について、凸凹形状が形成された基材表面（コーティング層形成前）に対する水滴の接触角度を対比した結果を示している。また、以下に示す表２には、基材表面に形成された凸凹形状の粗さ条件がそれぞれ異なる実施例１、実施例２、実施例３、実施例４、比較例１、比較例２について、当該凸凹形状が形成された基材表面に対し、同じ条件でコーティング層を形成した後の水滴の接触角度を対比した結果を示している。以下に、本件発明の当該凸凹形状の粗さ条件が基材の撥水性にどのような影響を及ぼすのかについて、表１に示す内容を基に実施例１〜４と比較例１、２とを対比しつつ検討していく。

表１及び表２において、凸凹形状が形成された基材表面に対する水滴の接触角が１０２°以上を撥水性が良好である状態を示す「○」とし、凸凹形状が形成された基材表面に対する水滴の接触角が１００°以下を撥水性が劣る状態を示す「×」として評価した。表１から明らかなように、本件発明の条件を満たす実施例１は、撥水性に優れ「○」であった。ちなみに、実施例１は、凸凹形状が形成された基材表面（コーティング層形成前）に対する水滴の接触角が１０４°であった。

また、表２より、コーティング層形成後の実施例１〜４は、全て撥水性に優れ「○」であった。これに対し、コーティング層形成後の比較例１、２は、全て撥水性が劣り「×」となった。ちなみに、凸凹形状が形成された基材表面に対する水滴の接触角は、実施例１が１２０°、実施例２が１２５°、実施例３が１１８°、実施例４が１２８°、比較例１が１００°、比較例２が１００°であった。この基材表面に対する水滴の接触角の測定結果から明らかなように、実施例１〜４は、全般に高い接触角が得られ、高い撥水性を有している。これに対して、比較例１、２は、十分な撥水性が得られているとは言えない。

なお、実施例１〜４、及び比較例１，２について、日本電色工業株式会社製ヘーズメーターＮＤＨ２０００（光源：ハロゲンランプ）を用いて全光線透過率を測定したところ、実施例１〜４の透過率は、全て９０％以上の結果が得られた。これに対し、比較例１，２の透過率は、全て８４％以下となり、低い透過率が得られた。この結果から、本件発明に係る撥水性面形成方法によれば、例え基材がガラス材であったとしても、撥水性の向上が十分に図られ、且つ、視認性の低下を招かない。

本件発明に係る撥水性面形成方法によれば、高い撥水性を安定して実現することの出来る撥水性面を簡易に形成することが出来る。また、本件発明に係る撥水性面形成方法は、量産性が高く、製造コストを低減させることが出来る。従って、本件発明に係る撥水性面形成方法を用いて形成された撥水性面を備えた撥水性物品は、安価でありながらも優れた撥水性を有するものとなる。従って、本件発明に係る撥水性物品は、防滴、防汚、防雪等に優れるため、自動車灯体のカバーレンズ、ヘルメットシールド、眼鏡レンズ等の様々な物品に好適に用いることが出来る。

１ 基材撥水性面
２ 基材
３ カップリング剤からなる層
４ フロロシラン化合物及び／又はメタロハイドロジェン変性シリコンからなる層
５ コーティング層
１０ 水滴
１１ 空隙

Claims (6)

1. 基材にエッチング処理を施して撥水性面を形成する方法であって、
   当該基材表面に、十点平均粗さ（Ｒｚｊｉｓ）が０．２μｍ〜１２０μｍ、粗さ曲線の凹凸の平均間隔（Ｓｍ）が０．５μｍ〜３５μｍ、最大高さ粗さ（Ｒｚ）が０．１μｍ〜４０μｍである凸凹形状を形成することを特徴とする撥水性面形成方法。
2. 前記凸凹形状は、うねりの最大高低差（Ｗｍａｘ）が８μｍ〜９５μｍであり、且つ、当該うねりの最大高低差（Ｗｍａｘ）と凸凹の最大高低差（ＰＶ）との比［Ｗｍａｘ／ＰＶ］が１０以上となるように形成される請求項１に記載の撥水性面形成方法。
3. 前記基材は、ガラス、ポリカーボネート、アクリルのいずれかからなる請求項１又は請求項２に記載の撥水性面形成方法。
4. 前記基材表面の前記凸凹形状の上に、２種類以上のカップリング剤と、フロロシラン化物及び／又はメタロハイドロジェン変成シリコンとからなるコーティング層形成剤を用いてコーティング層を形成する請求項１〜請求項３のいずれかに記載の撥水性面形成方法。
5. 前記カップリング剤は、少なくとも１種類がフッ素系シランカップリング剤である請求項４に記載の撥水性面形成方法。
6. 請求項１〜請求項５のいずれかに記載の撥水性面形成方法を用いて形成された撥水性面を備えたことを特徴とする撥水性物品。

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