2014-03-29

クリスタル/クォーツやダイヤモンドの意味

興味深いご質問をいただきました。
以前アップした「ガラスコーティングは結晶なの?」という記事に対して、


【コーティング剤の商品名に「クリスタル」「クォーツ」や「ダイヤモンド」といった言葉が散見されます。名前からすると結晶化したものをイメージしますが、本当に結晶のガラスコーティングはないのですか?】



というご質問です。

結論から言いますと、

現場施工する車や建築のガラスコーティングは、すべて非晶質ガラス(アモルファス-ガラス:amorphous-silica glass)です。

結晶化したガラスコーティングが常温で現場施工できるようになったら、それこそノーベル賞か、少なくともイグノーベル賞ものではないでしょうか。

もしも、現場施工で結晶化(crystallization)するガラスコーティングがありましたら、ご指摘をお願いいたします。



クリスタル/クォーツやダイヤモンドは結晶である

さて、クリスタルやダイヤモンドですがこのふたつは結晶です。


  • クリスタル/クォーツ(水晶/石英※)
    シリコン:ケイ素(Si)を由来とする結晶体
    ※クォーツ=石英とは二酸化ケイ素SiO2が結晶化したもの
     
  • ダイヤモンド
    カーボン:炭素(C)を由来とする結晶体


英語では「結晶ガラス」のことをずばり「クリスタル:crystal」または、「クォーツ:quartz」と呼びます。文字通りクリスタルは天然水晶のことでもあります。

水晶(別名:石英/クリスタル/クォーツ)と、非晶質ガラス:アモルファス-ガラスの組成は同じ「SiO2」なので、コーティング業界での混乱を招いている一因と考えられます。

別の視点でハッキリと区別できる判りやすい例として、炭素(C)の場合を見てみましょう。身の回りにある非晶質炭素としては「木炭」(モース硬度2程度)や「コークス」(純度の高い石炭)があげられます。結晶化炭素としては、結晶構造の違いにより「ダイヤモンド」や「黒鉛」があります。

ご存知のようにダイヤモンドは、自然界に存在するものの中で地球上最も硬い物質(モース硬度10)であり、非晶質の木炭(モース硬度1程度)やコークスの見た目の違いもさることながら、硬さの違いは歴然としております。このように同じ炭素(C)で構成されるものでも、その成り立ちの違いにより結晶化したり非晶質になったりするわけです。

ちなみに関連するモース硬度は下記のとおりです。

  • 結晶化ガラス(水晶):モース硬度7
  • 非晶質ガラス(窓ガラス):モース硬度5
    現場施工ガラスコーティングは非晶質ガラスです。
     

  • 結晶化炭素(ダイヤモンド):モース硬度10
  • 非晶質炭素(木炭):モース硬度1程度

(参考)ガラスコーティング【モース硬度7】の不思議

結晶化した人工ダイヤモンドを合成するには、地球上にありふれた物質である炭素(C)と水素(H)を原料にして、途方もない高い圧力と数千℃におよぶ高い温度を同時にかける方法が一般的です。一方の非晶質である木炭は木材を数百℃で炭化させたものです。


SiO2といってもいろいろある

ケイ素(Si)をもとに結晶化した水晶および人工結晶ガラスおよび、現場施工ができるガラスコーティングは非晶質であることは、以前もこちらで触れておりますのでご覧ください。→「ガラスコーティングは結晶なの?」

このように、ガラスコーティングなどのコーティング剤で「クリスタル/クォーツ(SiO2)」や「ダイヤモンド」はいかにも【結晶】をイメージさせます。

しかし、繰り返しになり恐縮ですが、窓ガラス(SiO2)をはじめ、現場施工できるガラスコーティング(SiO2)で、結晶化(モース硬度7)したものはあり得ません。

もしも、そのようなものがあるのなら、是非とも教えてください。 

(参考) SiO4だから硬い無機ガラスコーティングとは


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2014-03-27

ガラスコーティング剤の販売について

一般のお客さまから、ガラスコーティング剤販売のご要望をいただくことがあります。

お問い合わせを頂戴することは大変ありがたいのですが、ガラスコーティング剤は下記のような理由により一般販売はしておりませんのでご理解いただきたく存じます。

下記は、施工対象車の塗装表面状態が良い(塗装のキズや劣化状況が良好で、汚れや古いワックスやコーティングなどが残存していない)ことを前提にしております。


失敗の復旧が困難

ガラスコーティング剤は塗装面との密着性が非常に高く、硬化後のやり直しは研磨による除去が必要となります。

一般のお客さまがポリッシャーなどを使って元の状態を復元することは、設備的・経験技術的に非常に困難です。硬化後に復旧させるということは、結局コーティングショップにお願いすることになるとお考えください。


施工管理が難しい

ガラスコーティング剤塗布後、規定時間以内に拭き上げなど仕上げをしないとムラやクスミの原因となります。

拭き上げ漏れがないようにどんなに注意深く作業をしていても、コーティング作業中に急な仕事の対応が必要になったり、お子様の怪我や急な発熱などで病院に行かなくてはいけない。というような状況を想定しますと、、、大切な車のことを思うとちょっと怖いですよね。


施工環境が整わない

屋根付きカーポートの下で、雨降りの心配がない天気が良い日を選んで施工作業をしたとしても、風が強くなったりしますと砂埃や花粉などが飛んでくることは避けられません。

屋根つきのカーポートでの施工の場合でも、施工直後の夜間や、湿度が高く霧が発生し、結露しますと硬化ムラの原因となります。

規定時間内に充分な硬化をさせる(被膜を安定化させる)ための温度管理も非常に大事です。

せっかくのガラスコーティングに、このようなことを考えるとハイリスクです。



それでもご自分でガラスコーティングをする場合

上記のようなリスクを踏まえたうえで、ご自分で作業し愛車をメイクアップしたい!というお気持ちもよくわかります。
その場合は下記のような方法でガラスコーティング剤の購入をお勧めいたします。


【重要】実店舗でガラスコーティングをおこなっているショップさんが販売・サポートしているガラスコーティング剤を選びましょう!


この場合はプロショップさんですから、作業方法の説明や指導が適切ですし、リスクの十分な説明と、万が一失敗したときの復元回復も相談できます。

このような方法は、ショップさんとのコミュニケーションや作業自体も楽しめますし、うまくいけば低コストで美しいボディコーティングができて、一粒で二度おいしいグリコ(古い)みたいですね。

失敗したら「コーティングショップに車を持ち込むこともアリ」という、心と懐の余裕もお忘れなく。


※.商慣習・商流上の理由により、弊社ガラスコーティング剤をご使用いただいております施工事業者さまのご紹介はできません。ご理解いただきたくよろしくお願い申し上げます。




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2014-03-25

オルガノポリシロキサンを原料とするガラスコーティング剤

お客さまより下記のようなご質問をいただきました。


「オルガノポリシロキサン: polyorganosiloxane によるガラスコーティング剤でも無溶剤のものがある。このブログ記事によると、オルガノポリシロキサンを原料としたガラスコーティング剤は、有機溶剤など石油系溶剤に溶かし込む必要があると書かれているが、どういうことなのか?」

このご質問にお答えいたします。

オルガノポリシロキサンや弊社の低分子シランとは、厳密に定義されているわけではありませんので無溶剤化したものとは、以下のようなふたつの可能性が考えられます。


1.(高分子)オルガノポリシロキサンにパウダー微粒子を添加

(高分子)オルガノポリシロキサンは、塗料のように粘度が高く、そのままでは濡れ性やレベリング性が悪いため、ガラスコーティング剤としての塗り込み作業がしにくくなります。このためトルエン・キシレンなどの有機溶剤(石油系溶剤)に溶解して使用することが一般的です。

しかし、車の塗装へのダメージや人体・地球環境への悪影響を避けるために有機溶剤の使用を避け、上記のような濡れ性やレベリング性の問題を改善して、少しでも塗り込みやすくし作業の失敗を避ける目的で、セラミックなどのパウダー微粒子を湿潤分散剤として添加する方法が考えられます。


このように、セラミックなどのパウダー(微粒子)を湿潤分散剤として添加しますと、本来オルガノポリシロキサンが持つガラス化する分子間ネットワークの結合強度が低下することが考えられ、ガラス硬化被膜の密着性や各種強度や耐力(紫外線、熱、酸やアルカリ、硬度・粘りなど)に悪影響を及ぼす可能性が高まります。



2.(低分子)オルガノポリシロキサン

弊社で採用している「低分子シラン」同様方式を、「(低分子)オルガノポリシロキサン」と呼んでいるものがあると考えられます。

「ガラスコーティング比較 ~低分子シランの特性と機能~」←こちらの記事では、時系列的に古くからある高分子タイプのペルヒドロポリシラザンと、オルガノポリシロキサンに対して→低分子シランの比較について述べています。

(参考)ガラスコーティング剤の密着について

(参考) 低分子シラン無溶剤ガラスコーティング剤の特徴である引火性と臭う理由と、従来のガラスコーティング剤が使用する有機溶剤との違いについてはこちらをご覧ください。→無溶剤ガラスコーティング剤だから



オルガノポリシロキサン・ガラスコーティングとは

オルガノポリシロキサンは、クロロシランを出発原料とし、脱アルコール架橋により非晶質(アモルファス)ガラス被膜を形成するポリマー(高分子シラン)です。

オルガノポリシロキサン:Polyorganosiloxaneの名前は、ケイ素:siliconの"sil"と、酸素:oxygenの"ox"と、炭化水素alkaneの"ane"の3次元基本骨格と有機官能基:organoを形成する高分子(ポリ:poly)であることに由来します。

オルガノポリシロキサンは、脱アルコールの反応がポリシラザンの脱アンモニア反応よりもマイルドであることから、比較的取扱がしやすく、無機ガラス主骨格と伴に有機官能基を配向する無機有機ハイブリッド化が容易であるため、機能性を付与しやすいことなどから、ポリシラザンで実現が難しかった課題のいくつかが解決できるようになりました。



 

オルガノポリシロキサン・ガラスコーティングの特質


    無機骨格と伴に有機表面が表出する。
    • 無機汚れ(ウォータースポット、別名イオンデポジット)が固着しにくくなった。
    • 撥水性=疎水性を高めたり低くしたりすることができるため、高撥水化や親水傾向(低撥水化)にするなど目的に応じたコーティング表面が形成できる。反応性(硬化)がマイルドで硬化特性の制御が可能である。
    • 硬度を高めつつも柔軟性を付与することができ、目的に応じた膜厚を形成できる。
    • 手塗が可能であり、特別な設備を必要とせずに塗布作業ができる。高分子であるため有害な有機溶剤(キシレンやトルエンなど)に溶解する必要がある。
    • ガラス化成分含有量が少なく膜厚が薄くなる傾向にある。
    • 塗装だけでなく人体・地球環境に有害である。
    • 有機溶剤を排気する設備が必要であるため設備コストに影響する。

    オルガノポリシロキサンはポリシラザンの課題を克服できたのか?
    高分子シランのなかでもオルガノポリシロキサンは、有機無機ハイブリッド化により、ポリシラザン(ペルヒドロポリシラザン)の下記の課題に対して改善ができていることと、できていないことがあります。

    課題改善点
    ポリシラザンは親水性表面しかできず親水性維持ができない。
    • 無機有機ハイブリッド被膜により被膜性状を変化(低撥水~高撥水)させることができるようになった。
    • 硬化特性が制御できないため施工が難しく高コストである。
    • 硬化速度を制御でき、スプレーガンだけではなく手塗が可能となった。
    • 硬度を制御できないため、膜厚を極端に薄くする必要があり擦過傷の保護性能が劣る。
    • 被膜の硬度と柔軟性をバランス制御できるため厚膜化が可能となった。
    • 硬化過程において有害なアンモニアガスを発し安全性環境性保全のためのコストがかかる。
    • 硬化架橋において発生するガスはアルコールであるため副生物の安全性が高まった。

    課題として残った点
    オルガノポリシロキサンもポリシラザンと同じく高分子であるため、ガラスコーティング剤として製品化するには有害な有機溶剤に溶解して使用する必要があり、溶剤添加によりガラス化成分含有量が少なくなることのほか、塗装への悪影響や安全性・環境性を保全する設備コストがかかる影響が残っております。

    (参考) ガラスコーティングの比較
    http://coating.th-angel.com/2014/03/blog-post_12.html




    新しいガラスコーティング剤:低分子シラン・ガラスコーティングとは

    低分子シランはクロロシランを出発原料とし、ひとつの分子内に複数の有機官能基と加水分解性のアルコキシ基を同時に含有し、脱水架橋により非晶質(アモルファス)ガラス被膜を形成するものです。

    従来のシラノール基を有する高分子オルガノポリシロキサンとの違いは下記のとおりです。 


      • 塗装面や樹脂などの多種類の有機物と強力に化学結合する多官能基と、ガラスや金属など無機物と強力に化学結合する加水分解性アルコキシ基を併せ持つ。
      • 100%機能部化による低分子量液体が構成可能である(高濃度ガラス化成分含有、無溶剤化が可能)。
      • 揮発性のシラノール基を含有しないため保存性・安定性が高い。

      (参考)ハイブリッドコーティング ~新しい無機有機タイプ~






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        2014-03-24

        ブログ内の記事検索について

        検索窓
        ↑検索窓はここです。
        お客さまから、記事を整理した目次などはありませんか?と問われることがありました。ゆくゆくは内容を整理して、わかりやすくしたいと思っているのですが少し時間がかかりそうです。

        わたし自身もどこに何を書いたのかを調べたくなることがあります。そんな時に便利なのが、このブログの右上にあります【ブログ内を検索】です。


        GoogleやYahoo検索と同じように、気になったキーワードを入力して検索ボタンを押してみたください。

        例えば「撥水 防汚」というように入力してみてください。

        そうしますと、キーワードが含まれるこのブログ内でヒットした記事が、ひとつかあるいは、複数表示されます。


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        ※.検索した文字は、冒頭の抜粋部分に含まれていなくても記事全文には含まれています。
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        お手数ですが、関連記事をお探しの場合は、上記のように【ブログ内を検索】をご利用ください。

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        2014-03-22

        ガラス繊維系コーティングとは

        一般のお客さまから、「THエンゼルさんではガラス繊維系コーティング剤を作っていますか?」とのご質問がありました。


        「ガラス繊維系コーティング剤」「ガラス繊維系ポリマー剤」

        という言葉で分類されているもののことだそうです。

        いつからか「ガラス繊維系」という言葉は、硬化型ガラスコーティング剤と区別するために使われているようです。



        ガラス繊維系はFRPではない

        以前「ガラス繊維系」って初めて聞いたとき、え~!ガラス繊維を使ってコーティングするのー???って驚いたものです。

        何に驚いたかと言いますと、一般的に「ガラス繊維」と言えば、グラスファイバーのことかと思うわけです。つまりFRP原料繊維のことですね。そうなんです。FRPとは工事用ヘルメットや漁船など小型船体のアレです。


        アレ(FRP:繊維強化プラスチック、GFRP:ガラス繊維強化プラスチック)は、透明な毛髪のようなグラスファイバー(ガラス繊維)や樹脂ファイバーを、接着剤のような樹脂で固めて成型したFRP:繊維強化プラスチックなわけですが、車に塗布するコーティングとは全く別のものですね。



        ナノサイズのガラス繊維なのか?

        それでは何なのだろうと、「ガラス繊維系コーティング」や「ガラス繊維系ポリマー」のうたい文句を読んでみると、繊維状のガラスやセルロースを含んでいるでいるらしい?含んでいるとは書いていないし、雰囲気?のようなことが書かれています。

        ほほぅ、現在手に入る極細繊維状のガラスやセルロースを混ぜ込んで、光の乱反射を抑えた透明感のある、FRPのように強化した表面が作られるのか?と考え込んでしまいました。

        考え込む理由は、膜厚が数μm(ミクロン)以下である車のコーティング被膜に混ぜ込める繊維となると、「nm(ナノメートル)サイズ以下」でないと、透明感を出すことは不可能なのではないか!と思うからです。

        ガラスやセルロースなどいずれにしても、ナノサイズのファイバー(繊維)は、2013年ごろから本年にかけて、世界的な名だたるハイテク大手企業から、研究機関や大学など向けにサンプル品の提供をはじめたというニュースは目にしていますが、コーティング剤ではそれよりも何年も前から「ガラス繊維系」なる言葉が使われています。



        ガラス繊維系の繊維とはいったい何

        そこで、不思議な言葉「ガラス繊維系コーティング」や「ガラス繊維系ポリマー」について想像をたくましくしてみたいと思います。弊社では「ガラス繊維系」なるコーティング剤は開発製造していませんので、あくまでも想像でしかありませんが。

        あとは、セルロースという植物などの天然繊維の元となる炭水化物(多糖類)がありますが、これをガラス繊維というのは?です。

        なぜならば、セルロースの分子構造は(C6H10O5)n であり、どこにもケイ素=シリカ(Si)が見当たりません。つまりどこがガラスなのでしょうか?

        ポリマー(重合体)とは、物質を構成する分子の基本単位(分子単量体:モノマー)が線状や鎖状あるいは網状などに繋がって結合したものを言います。想像ではこの結合した様子を、あたかも「繊維状」に見なすことによって「ガラス繊維系」と呼ぶようになったのではないかと考えます。



        つまり、「ポリマーコーティング」ということですね!



        コーティング業界においては、ガラス状に硬化するものを「ガラスコーティング※」と呼び、硬化せずに液状のままに付着したものを「***コーティング」などとさまざまな呼び方をしているように思います。

        ※市場には硬化するとは言いがたい「ガラスコーティング」もあるようなので話がややこしいのですが。

        ガラスコーティングにしても、ガラス繊維系コーティングにしてもすべてポリマーであることは変わりありません。このことはこちらの記事に詳しく掲載しております→【ガラスコーティングとポリマーコーティングの違い】http://coating.th-angel.com/2014/02/blog-post_13.html

        いずれにしましても、「ガラス繊維系」などのうたい文句に囚われることなく、何をコーティングに求めるのかをよく考えて整理することによって、コーティング剤やコーティング施工サービスを選択されるのが良いと思います。

        何にしろケミカル品は文字通り化学品ですが、あくまでも錬金術師(アルケミスト)の使う魔法ではありませんので、コーティング剤のものづくりや施工サービスは基本に忠実でかつ、良心的な価格のものをお選びいただき、充実したカーライフをお楽しみください。





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        2014-03-19

        抗菌コーティング方式比較について

        抗菌機能を付加したコーティングの特質比較をしました。

        弊社キラサク ブルーラベルは、カビ・細菌・ウイルスなど幅広い抗菌性を有し、安全性が高いグレープフルーツ種子抽出物抗菌剤とともに、シリコーンレジンコーティング(バインダー)により、長期間にわたり表面を保護しながら美観を保ちます。


        抗菌コーティング方式比較

        光触媒抗菌コーティング剤 銀・合成抗菌コーティング剤 グレープフルーツ抗菌コーティング剤

        バインダー

        各種バインダー フッ素・オイル系・ロウ(パラフィン)系バインダー 3次元ガラス骨格分子構造ケイ素化合物(シリコーンレジンコーティング)
        ●光触媒の分解作用により、バインダー剤自身が劣化するため、塗布式コーティングとして普及が進展しない。 ●水に流れやすく耐久性が低い。
        ●スベリが出るため、用途が限定される。(例.バスルーム床では滑って危険)
        ●酸・アルカリ・紫外線・熱などによる劣化が少なく、安全で取扱いしやすい。
        ●下記理由により塗布面に長く留まり、フッ素やオイル、ロウなどに比較して3倍以上の耐久性をもつ。
        ●3次元ガラス骨格分子構造により分子間結合力の強い皮膜を構成できる。
        ●有機物結合手(有機官能基)による塗布面との密着性に優れる。

        抗菌剤
        酸化チタン光触媒+銀など抗菌剤 ナノ銀、銀イオン抗菌剤各種合成抗菌剤 グレープフルーツ種子抽出エキス抗菌剤
        ●酸化チタン光触媒がバインダーを分解し劣化させるため、持続性がない。
        ●光(紫外線)が必要、光がないと効果が出ない。
        ●光が不足する場合の補完的殺菌成分として、ナノ銀や銅などを配合することが多い。
        ●ナノ銀、銀イオン抗菌剤
        米国環境保護局(EPA)や研究者などの間で、「ナノ銀」や「銀イオン」は、人体安全性や、水性生物生態系への影響について、不明点が多いなどの課題が指摘され、暫定的な規制をされている。
        ●各種合成抗菌剤
        副作用やアレルギーの回避などの安全性を確保するため、個別の条件に対応する適切な処方が必要であり、一般的に使用した場合の安全性を担保するには課題が多い。
        ●少量の使用で細菌、カビ、ウイルスへの幅広い抗菌性能を有する。
        ●天然植物抽出成分で人体や環境に対して安全である。
        ●上記ケイ素化合物との親和性が高く、水溶性である。
        ●酸化チタン、銀、銅や各種合成抗菌剤によるアレルギーや危険性を回避できる。
        ※ バインダー:コーティング被膜そのもので、抗菌剤を塗布面に定着させます。


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        2014-03-15

        撥水性だから油汚れが着く親油性は本当?

        撥水性表面は、親油性なんだよね!?

        ※撥水性=疎水性(以下、撥水性と表記)

        親油性になるから、撥水性表面は油汚れが着きやすく落ちにくい?。みたいな、これもコーティング関係者からときどき聞かれるフレーズです。

        実はこれはワックス時代に事実であったことが、ワックスとは物性の異なる現在のコーティング時代になって迷信のようになっているものです。


        結論から申し上げますと「正しくもあり
        誤りでもある」と言えるのではないでしょうか。もっと正確に言いますと、コーティング剤の材質や、表面が水に濡れているのか、あるいは乾燥しているのか、によって撥油性となるか親油性になるのかが分かれます。

        一般的に良く言われる例として、「油を塗った表面は、水をはじく撥水性であり、油同士はよく馴染むから親油性である」
        ズバリそのとおりです。しかし、これは「油を塗った表面」のはなしです。



        ワックスの場合

        ワックスの成分は、カルナバなどのロウ(蝋)やオイル・有機溶剤で構成され油分が豊富に含まれています。つまり油を塗装表面に塗り広げているため、表面は当然のことながら油となじむ親油性となります。

        このようにワックスは親油性であるため、大気や雨水や水はねなどに含まれる油分や油分に含まれる汚れが付着しやすくなるわけです。


        コーティングの場合

        それでは、コーティングはどのようになるのでしょうか?
        コーティングの場合は条件によってちょっと複雑になります。それは油分を含む場合と含まない場合があるからです。

        1. 油分を含む:シリコーンオイルコーティング
        2. 油分を含まない:シリコーンレジンコーティング、フッ素レジンコーティング
        3. 油分を含まない:ガラスコーティング

        1.シリコーンオイルが主原料のコーティング

        撥水性かつ親油性であり油汚れが付着しやすい。
        理由はワックスと同じく、オイルを塗り広げてコーティングしているため、油と馴染みが良く、汚れが油と一緒になって付着しやすいわけです。

        一方、シリコーンレジンやガラスコーティングの場合は様子が異なります。それは被膜に油分が含まれておらず、被膜表面の撥水性は基本的に表面自由エネルギーの大小によって撥水(疎水)なのか親水であるかが決まるためです。

         

        2.シリコーンレジンおよびフッ素レジンが主原料のコーティング

        撥水性の場合は、同時に撥油性であり油汚れが付着しにくい。
        シリコーンレジンおよびフッ素レジンは基本的に撥水性です。下記ガラスコーティング C.の場合と同様の理由で油が付着しにくいのです。

         

        3.ガラスコーティング

        ガラスコーティングは、親水性なのか撥水性なのかによって油との馴染み方が異なりますし、親水性の場合は水濡れの状態によっても油との馴染み方が異なります。
        • A.親水性表面が乾燥している場合は、親油性であり油汚れが付着しやすい。
        • B.親水性表面が水で一様に濡れている場合は、撥油性であり油汚れが付着しにくい。
        • C.撥水性表面の場合は、同時に撥油性であり油汚れが付着しにくい。

        上記A.の場合:
        水に濡れていない乾燥した親水性表面は親油性表面でもありますから、油分がべったりと付着します。
        しばしば親水性表面の防汚性について付着した油と、親水性表面の間に水分がもぐり込み、油を含む汚れを浮かして水とともに洗い流すといった表現が見受けられますが、それほど甘いものではありません(光触媒による親水性の場合は、光触媒により有機物を分解することと混同しているものと思われます)。

        上記B.の場合:
        仮に親水性表面が一様に水に濡れていれば、油汚れは付着しにくい状態です。それは親水性表面上に水の膜があるため、「水」が最強の撥油性を発揮し、文字通りに水と油の関係から混じり合うことはないためです。

        しかし、常に一様に水に濡れているわけではありませんね。

        上記C.の場合:
        油分を含まない表面でかつ、表面自由エネルギー(表面張力)が小さい場合は、水でも油でもはじく撥水性と同時に撥油性表面になりますので、水性汚れ・油性汚れとも付着しにくくなります。


        撥水性と油汚れ・誤解の根源

        1.「水と油は混じりません」だからと言って、親水性表面はいつも水で濡れているわけではありませんから、水なしの乾いた親水性表面の撥油性はありませんし、むしろ表面自由エネルギーは比較的小さいため親油性傾向ですから、油がベッタリと付着し、水で流した程度では落ちません。常時水で濡れている親水性表面の場合は水の膜がバリアとなって油の付着を防ぐのです。

        (参考)親水性と防汚 ~ポリシラザンガラスコーティングを例として~
        http://coating.th-angel.com/2013/11/blog-post_15.html



         

        2.光触媒による親水性表面の場合は、光が当たると油などの有機物を分解しますので、雨水などかかりますと油も分解された汚れが落ちます。しかし、現場施工可能な光触媒コーティングの実用性は問題があります。下記の参考をご参照ください。

        (参考)親水防汚:光触媒の現状と課題 その1
        http://coating.th-angel.com/2013/12/blog-post.html
        (参考)親水防汚:光触媒の現状と課題 その2
        http://coating.th-angel.com/2013/12/blog-post_2.html


         

        油で汚れ難い表面は撥油性であり、同時に撥水性でもある

        油をはじくことにより、油汚れの付着を防ぐ表面は撥油性です。

        油分を含まないコーティング表面においては、撥油性は表面自由エネルギー(表面張力)が、油よりも小さくなければなりません。つまり、水も含めた関係は下記のようになります。

        撥水性・撥油性コーティング表面自由エネルギー(表面張力)
        水(約70mN/m) > 油(約20~30mN/m) > 撥水性撥油性表面(5~10mN/m程度)

        撥油性:油の接触角:80~90度かつ、撥水性:水の接触角:100~110度とする場合のコーティングの表面自由エネルギーは、5~10mN/m程度でなければなりません。



        表面自由エネルギーが小さい撥油性表面は、撥水性=疎水性のシリコーンレジンコーティングやフッ素レジンコーティングあるいは、撥水性ガラスコーティングでなければ実現できないことになります。




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        2014-03-12

        ガラスコーティング比較

        自動車ボディ塗装や、建築内外装向けの弊社ガラスコーティング剤は、「低分子シラン」を主原料としております。

        最初に従来の高分子シランと低分子ガラスコーティングの方式比較をご説明し、従来の高分子シラン原料ガラスコーティング剤を検証しながら、弊社がなぜ低分子シランを選択し、ガラスコーティング剤として開発製造しているのか、各ガラスコーティングの特性や機能についてお話しいたします。


        従来のガラスコーティング剤(高分子シラン)

        従来の自動車塗装や、建築内外装保護用途ガラスコーティング剤は「高分子シラン」を原料としておりました。この高分子シラン・ガラスコーティング剤で代表的なものに「ポリシラザン(ペルヒドロポリシラザン)」と「オルガノポリシロキサン」があります。


        1.ポリシラザン・ガラスコーティングとは

        ポリシラザンはクロロシランを出発原料とし、脱アンモニア架橋により非晶質(アモルファス)ガラス被膜を形成するポリマー(高分子シラン)です。

        ポリシラザン:Polysilazaneの名前は、ケイ素:siliconのシラ"sila"と、窒素:アザ"aza"(フランス語)の3次元基本骨格を形成する高分子(ポリ:poly)であることに由来します。

        ポリシラザンは、ペルヒドロ-ポリシラザン
        (PHPS:別名パーヒドロポリシラザンにより無機被膜を形成します。さらに高機能化させるためにオルガノ-ポリシラザンも考えられ、有機官能基を配向する無機有機ハイブリッド化することも可能ですが、急激な反応性により取扱が限定されるため用途や実用性が望めずに、オルガノ-ポリシラザンは殆ど実用化されていません。


        ペルヒドロポリシラザン・ガラスコーティングの課題


        • 無機表面が表出する。
          →無機汚れ(ウォータースポット、別名イオンデポジット)が固着しやすい。
          →汚染されていない表面は親水性になるが、空気中や雨水中油分などの有機汚れが付着すると撥水化して表面特性の維持が困難である。

        • 反応性(硬化)が急激で硬化特性の制御が困難である。
          →高硬度で柔軟性がなく、それに伴うクラック発生を防止するため、膜厚を極限まで薄くする必要があり擦過キズに対する保護性能を得にくい。
          →手塗が困難であり、スプレーガンの使用が必要であるため設備コストに影響する。

        • 高分子であるため有害な大量の有機溶剤(キシレンやターベンなど)に溶解する必要がある。
          →ガラス化成分含有量が少なく膜厚が極端に薄い。

          →塗装だけでなく人体・地球環境に有害である。

        • 硬化する際に有害なアンモニアが発生する。
          →アンモニアや有機溶剤を排気する設備が必要であるため設備コストに影響する。


        (参考)


        2.オルガノポリシロキサン・ガラスコーティングとは

        オルガノポリシロキサンは、クロロシランを出発原料とし、脱アルコール架橋により非晶質(アモルファス)ガラス被膜を形成するポリマー(高分子シラン)です。

        オルガノポリシロキサン:Polyorganosiloxaneの名前は、ケイ素:siliconの"sil"と、酸素:oxygenの"ox"と、炭化水素alkaneの"ane"の3次元基本骨格と有機官能基:organoを形成する高分子(ポリ:poly)であることに由来します。

        オルガノポリシロキサンは、脱アルコールの反応がポリシラザンの脱アンモニア反応よりもマイルドであることから、比較的取扱がしやすく、無機ガラス主骨格と伴に有機官能基を配向する無機有機ハイブリッド化が容易であるため、機能性を付与しやすいことなどから、ポリシラザンで実現が難しかった課題のいくつかが解決できるようになりました。



        オルガノポリシロキサン・ガラスコーティングの特質

        • 無機骨格と伴に有機表面が表出する。
          →無機汚れ(ウォータースポット、別名イオンデポジット)が固着しにくくなった。
          →撥水性=疎水性を高めたり低くしたりすることができるため、高撥水化や親水傾向(低撥水化)にするなど目的に応じたコーティング表面が形成できる。


        • 反応性(硬化)がマイルドで硬化特性の制御が可能である。
          →硬度を高めつつも柔軟性を付与することができ、目的に応じた膜厚を形成できる。
          →手塗が可能であり、特別な設備を必要とせずに塗布作業ができる。

        • 高分子であるため有害な有機溶剤(キシレンやトルエンなど)に溶解する必要がある。
          →ガラス化成分含有量が少なく膜厚が薄くなる傾向にある。
          →塗装だけでなく人体・地球環境に有害である。
          →有機溶剤を排気する設備が必要であるため設備コストに影響する。

        オルガノポリシロキサンはポリシラザンの課題を克服できたのか?

        高分子シランのなかでもオルガノポリシロキサンは、有機無機ハイブリッド化により、ポリシラザン(ペルヒドロポリシラザン)の下記の課題に対して改善ができていることと、できていないことがあります。

        課題改善点
        • 親水性表面しかできず親水性維持ができない。
          →無機有機ハイブリッド被膜により被膜性状を変化(低撥水~高撥水)させることができるようになった。

        • 硬化特性が制御できないため施工が難しく高コストである。
          →硬化速度を制御でき、スプレーガンだけではなく手塗が可能となった。

        • 硬度を制御できないため、膜厚を極端に薄くする必要があり擦過傷の保護性能が劣る。
          →被膜の硬度と柔軟性をバランス制御できるため厚膜化が可能となった。

        • 硬化過程において有害なアンモニアガスを発し安全性環境性保全のためのコストがかかる。
          →硬化架橋において発生するガスはアルコールであるため副生物の安全性が高まった。
        課題として残った点
        • オルガノポリシロキサンもポリシラザンと同じく高分子であるため、ガラスコーティング剤として製品化するには有害な有機溶剤に溶解して使用する必要があり、溶剤添加によりガラス化成分含有量が少なくなることのほか、塗装への悪影響や安全性・環境性を保全する設備コストがかかる影響が残っております。
          (参考)オルガノポリシロキサンの過去と現在 

        新しいガラスコーティング剤:低分子シラン・ガラスコーティングとは

        低分子シランはクロロシランを出発原料とし、ひとつの分子内に複数の有機官能基と加水分解性のアルコキシ基を同時に含有し、脱水架橋により非晶質(アモルファス)ガラス被膜を形成するものです。

        従来のシラノール基を有する高分子オルガノポリシロキサンとの違いは下記のとおりです。

        • 塗装面や樹脂などの多種類の有機物と強力に化学結合する多官能基と、ガラスや金属など無機物と強力に化学結合する加水分解性アルコキシ基を併せ持つ。

        • 100%機能部化による低分子量液体が構成可能である(高濃度ガラス化成分含有、無溶剤化が可能)。

        • 揮発性のシラノール基を含有しないため保存性・安定性が高い。


        低分子シラン・ガラスコーティング剤の開発経緯

        従来から製品化されていた高分子シランによるガラスコーティング剤は、改良が重ねられ施工性や被膜の機能性や性能向上が図られてきましたが、高分子であるためにどうしても、有害な有機溶剤の使用が避けられない状況でした。

        その後、原料製造の技術革新や改良・コストダウンが重ねられ、特に日本では非常に多くの高機能・高性能な低分子シラン群原料が開発商品化されており、現在は車や建築用ガラスコーティング剤として商品応用が可能な状況を迎えております。

        それだけではなく、低分子化によるメリットとして塗布剤として非常に重要な、濡れ性やレベリング性が高まることにより、塗装表面に塗布した仕上がりが、ムラのない光沢やしっとりと濡れたような平滑性が向上する効果があります。


        このため弊社では、現在最高の機能や性能と安定した品質を誇る日本製低分子シランを原料として、自動車塗装や建築内外装向けのガラスコーティング剤として求められる「耐久性・防汚性・施工性・光沢美観・メンテナンス性」を追求する開発・製造をおこなっています。

        (参考)ガラスコーティング剤の密着について

        (参考)無機ガラスコーティングの耐久性 ~無機-有機表面改質~ 
        (参考)無機溶剤ガラスコーティングとは?
        (参考)無機ガラスコーティングは温度変化に弱い
        (参考)ハイブリッドコーティング ~新しい無機有機タイプ~

        ガラスコーティング比較表

        各ガラスコーティング剤の特質を比較しました。
        表をクリックすると拡大表示します。↓
        ガラスコーティング比較



        (参考)
        コーティング剤の選び方 ~トップコートとして~
        http://coating.th-angel.com/2015/03/blog-post_31.html

        ハイブリッドコーティング ~トップコートとして~
        http://coating.th-angel.com/2015/06/blog-post.html

        ハイブリッドコーティング ~ベースコートとして~
        http://coating.th-angel.com/2015/05/blog-post_12.html

        新しい無機有機ハイブリッドコーティング
        http://coating.th-angel.com/2014/12/blog-post.html

        新しいガラスコーティング剤について
        http://coating.th-angel.com/2014/05/blog-post.html

        ガラスコーティングの比較
        http://coating.th-angel.com/2014/03/blog-post_12.html


        アルコキシシロキサンとアルコキシシラン
        http://coating.th-angel.com/2016/11/blog-post.html




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        2014-03-07

        業務用ケミカル「キラサク プロショップ」サイトをオープンしました

        業務ケミカル商品(キラサク プロフェッショナル)ご案内サイトをオープンしました。

        このサイトでは、業務用として商品化しているアイテムの概要を掲載しております。
        コーティング関係の技術情報などに関するブログ:「コーティングのはなし」に投稿している内容をまとめた技術情報なども掲載していく予定です。

        以前キラサク ネットショップ内に掲載していた業務用商品情報の内容充実をはかるため、一般のお客さま向けネットショップからサイトを分離しました。


        今後ともご愛顧のほどよろしくお願い申し上げます。

        キラサク プロショップ


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