親水促進剤って何ですか？

お客さまからガラスコーティングの親水性（低撥水性）を回復させるために、他社製品である親水促進剤を使用しても良いのか？とのご質問をいただきました。

他社の親水促進剤の成分をお聞きしましたら「過酸化水素」ということです。

うーん、過酸化水素を水に溶かしますと「過酸化水素水」となるわけです。これは強力な酸化剤です。
漂白剤や酸化剤として広く使われており、殺菌消毒剤として身近な「オキシドール」でもあるわけです。

過酸化水素は、塗装の酸化劣化を加速したり、大気や雨水に含まれる金属イオンや塩化物イオンと反応して金属を腐食することが懸念されます。

ガラスコーティング表面への効果

過酸化水素水は、親水性ガラスコーティング表面が、雨水や大気に含まれる油分などが付着することで、撥水性に変化した表面を、きれいにクリーニングして親水性ガラス表面※として回復させることができ、酸化に強いガラスコーティングへの悪影響はほとんどないと思います。

しかし、過酸化水素水は、親水性を持続させる能力はありませんのでご注意ください。

※親水性ガラス表面：水酸基（ｰOH）が表出するガラスコーティングは、水（H2O）との親和性が良いために親水性表面となります。
（参考）ガラスの親水性　http://coating.th-angel.com/2013/11/blog-post_14.html

塗装への影響

過酸化水素水は塗装を劣化させます。

仮にガラスコーティングが取れている場合や、ガラスコーティングが不完全な場合を考えると恐ろしい限りです。

車の塗装の耐久性を調べる際の試験に、過酸化水素水を使うことが知られています。

一般的に耐久性を調べるのに、実際と同じ時間をかけると効率が悪いので、「加速試験」をおこないます。

塗装の加速試験の例を掲げます。

• 太陽光紫外線の影響を調べる場合は、太陽光よりも強い紫外線を人工的に連続照射します。
• 酸化劣化の影響を調べる場合は、過酸化水素水に浸漬します。

つまり、塗装表面を過酸化水素水で処理をするたびに、塗装の酸化劣化を加速させているわけです。

過酸化水素を使った塗装の耐候性試験の例をご紹介します。
下記URLは、トヨタ自動車グループである豊田中央研究所の文献です。

（参考）塗膜の高速耐候性試験法
http://www.tytlabs.com/japanese/review/rev361pdf/361_061mori.pdf

金属ボディへの影響

しかし、以前にも触れましたが、自動車は金属の塊であることを考えると、過酸化水素のような強力な酸化剤※を使って、ボディを洗浄するのはお勧めできません。

（参考）洗車・コーティングと酸
http://coating.th-angel.com/2014/02/blog-post_5.html
※.雨水や消雪剤、沿岸地区の海水飛沫に含まれる金属イオンや塩化物イオンと、過酸化水素水が触媒となって金属の酸化を促進、腐食させることが懸念されます。

オキシドール（濃度の薄い過酸化水素水）を使って傷口を消毒すると、酸素の泡が出るとともに金属臭がすることがあります。これは血液や細菌に含まれている鉄イオンなどと酸化反応しているためです。

このように過酸化水素水は、塗装の酸化劣化を早め、同時に、鉄など金属の腐食を促進させることが懸念されます。

自動車の機能性や、再販価値への影響を与えるリスクを認識されたほうが良いと思います。

中性洗剤やアルカリ洗剤のご利用をお勧めします。

【関連ページ】

• シリコーンコーティングは撥水それとも親水？
• 撥水、疎水、親水、滑水って何ですか？
• 親水性と疎水性（撥水性）
• 撥水（撥水性）とは疎水（疎水性）の状態を表す
• 滑水性ってなんだろう
• 親水性コーティング　～メリットとデメリット～
• ガラスとガラスコーティングの親水性
• 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～
• 親水防汚：光触媒コーティングの現状と課題　その１
• 親水防汚：光触媒コーティングの現状と課題　その２
• 撥水性ガラスコーティングとは　～各種コーティングの撥水～
• 超撥水性コーティング
• 超撥水コーティングの防汚性は最強！しかし、、
• 親水促進剤って何ですか？
• 撥水性だから油汚れが着く親油性は本当？

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超撥水コーティングの防汚性は最強！しかし、、

コーティング市場では「防汚効果は親水性や超親水性によるものである」という、都市伝説的な話しがあるのですが、

本当の防汚性は、超撥水・超撥油表面が最強です。

以前ご紹介しましたように、

「ガラスコーティングの親水性は、油分等による表面汚染が進行するため親水性の維持ができない」

（参考）親水性とは
http://coating.th-angel.com/2013/11/blog-post_13.html
（参考）ガラスの親水性
http://coating.th-angel.com/2013/11/blog-post_14.html
（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

「光触媒コーティングによるによる超親水性表面は、被膜がすぐに剥がれ落ちるため親水性が維持できない」

（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

というような課題がありましたね。
親水性や超親水性表面は、付着した汚れに雨などの水が降りかかり、親水性表面と汚れの間に水分が入り込み、水と汚れが一緒に流れ落ちるというものですが、

超撥水・超撥油表面はそもそも水分や油分を含んだ汚れを、強烈にはじくので「汚れそのものを寄せ付けない」最強の防汚表面なのです。

汚れを寄せ付けない例を動画で見てみましょう。

これは米国UltraTech Internationalの「Ultra-Ever Dry」という超撥水・超撥油コーティングの実証ビデオです。

いかがですか？凄いでしょう。 これがクルマボディ塗装や、窓ガラスにコーティングできたら夢か魔法のようですね。

そして今月ですが、三菱電機さんから【空気の膜で粉じんや水滴、氷雪の付着を抑制し、「きれい」を維持　「スマートエアコーティング」を開発】という超撥水性コーティングを開発した、とのニュースが流れました。

（参考）三菱電機株式会社　ニュースリリース http://www.mitsubishielectric.co.jp/news/2014/pdf/0213-b.pdf

ということで、上記の米国の「Ultra-Ever Dry」と、三菱の「スマートエアコーティング」を調べてみましたら、やはり微細な凹凸表面によるものですので、半透明～不透明表面となるようです。

加えて、微細な凹凸表面の耐久性（耐摩耗性）は未知数なので、透明感が重要な自動車ボディコーティングへの適用はまだ少し先のようです。

このような「超撥水・超撥油表面コーティング」は、夢や目標としては大変魅力的ですね。

（参考）超撥水性コーティング http://coating.th-angel.com/2014/02/blog-post_4.html （参考）超撥水・超撥油防汚コーティング実験を開始　http://coating.th-angel.com/2014/04/blog-post_25.html （参考） 日産超撥水コーティングのつづき http://coating.th-angel.com/2014/04/blog-post_28.html

【関連ページ】

• シリコーンコーティングは撥水それとも親水？
• 撥水、疎水、親水、滑水って何ですか？
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シリコーンレジンコーティングの粘弾性と滑り止め

シリコーンレジンコーティングをご利用いただいているお客さまからのご感想をひとつご紹介します。

「キラサク　ＧＰコーティングを塗布したのち、乾燥したマイクロファイバークロスで拭き上げると少しひっかかる感じがする。コーティングってもっと滑るようなイメージをしていたよ」

結論から申し上げます。

「滑りくい（滑り止め）！これは高純度シリコーンレジンコーティングの特徴です。この滑りにくさが美しく高耐久であることの証です。」

このように滑りくい特徴があるため、滑べると危険なバイクのシート、自動車やご家庭の皮革シートや皮革ソファ、フローリング床、お風呂の床に使用しても安全でかつ耐久性の高いコーティングとしてご利用いただけるのです。


それではなぜシリコーンレジンコーティング表面は滑りにくい（滑り止め）のでしょうか。
まずは、コーティングまたはワックス表面が「滑る場合」の理由を考えてみましょう。

 

緻密な平滑表面には滑りにくいものがある

例えば窓ガラスや自動車の塗装表面もそうです。

中性洗剤やアルカリ洗剤などで自宅の窓ガラスを洗浄したあと、水を含ませた布で洗剤をきれいに拭き取ります。
仕上げ拭きのために乾燥したきれいな布で窓ガラス表面を拭くと、布がひっかかるような感触になったことはありませんか？

同じように、ワックスや油分などの汚れを脱脂洗浄したあとのフレッシュな自動車ボディも、乾燥したきれいな布やマイクロファイバークロスで拭くと、クロスが滑りにくくなると思います。

滑る表面とは

洗浄直後の窓ガラスは滑りませんが、大気中や雨に含まれる油分などの汚れが付着して、次第に滑る表面に変化していきます。車の塗装も脱脂洗浄したあとにコーティングやワックスをかけずにいても、窓ガラスと同じように油分などが付着して滑る表面に変化します。

一般的には緻密で汚れのない（液体で濡れていない）平滑表面は滑りにくいのですが、液体である油分（粘性の低い液体）などが付着すると、滑る表面に変化してしまうわけです。同じように一部のコーティングやワックスを塗布すると滑る表面になることがあります。

このように本来滑りくい表面が、コーティングやワックスによって滑る表面に変化するのはどうしてなのでしょうか？
そうですね、表面に付着したコーティングやワックスが表面の潤滑状況を変化させたためだと考えられます。

滑りが良いタイプのコーティング剤やワックスを塗布すると、潤滑成分として薄い膜をつくります。この上を乾燥したきれいなマイクロファイバークロスで拭くと、まさに「潤滑成分」として摩擦力を低減させて、クロスを滑らかに動かすことができるのです。

 

摩擦と潤滑

塗装表面を拭くと、布が滑るとか引っかかるというのは、塗装表面に塗布された物質によって、下記の「境界摩擦」や「流体摩擦」の状況が変化するために起きるものだと考えられます。

境界摩擦
二つの物体の接触面が、薄い膜などの潤滑成分に覆われている場合の摩擦。

流体摩擦
液体の潤滑成分により相対運動する物体が隔てられている状態であり、この状態での摩擦抵抗は液体の「粘性抵抗」に一致する。

 

コーティング被膜の粘性と摩擦

キラサク　ＧＰコーティングなどのシリコーンレジンコーティングの場合は、滑りやすい他のコーティング剤やワックスと同じように、塗装表面に薄い膜をつくります。

シリコーンレジンコーティングは、粘性を持つ物質として塗装表面に被膜を形成します。このコーティング被膜には粘性抵抗があります。

自動車のエンジンオイルを例にしますと、負荷の大きい高出力エンジンには高温において、粘り気のある＝粘度の高いオイルを使用し無ければなりませんが、負荷の小さいエンジンには、高温でもさらさらとした粘度の低いオイルを使用しても大丈夫です。

一般的に粘度が高い方が、厚く切れにくい油膜ができるので潤滑保護性能が優れ、シリンダーとピストンの密封性が高くなりますが、その反面粘り気によるピストン運動に対する抵抗が大きくなります。

参考：エンジンオイルの粘度※の例として、省燃費の一般的な自動車エンジン用は、0W-20などが使われており、高出力で負荷が大きいニッサンGT-Rエンジン用は、0W-40などが使われています。ハイフンより右側数字の20や40は、数字が大きいほど高温（100℃）において粘度が高いオイルとなります。

※．粘度とは、粘性を表す数値です。

粘度の例をいくつかあげてみましょう。
単位：Pa・s（パスカル秒）

1. ガラス（高温で溶けている）：10～1000 Pa・s
2. ガラス（900℃程度で固まりかけている）：10000～1000000 Pa・s
3. 溶けたチョコレート：45～130 Pa・s
4. 蜂蜜（25℃）：2～10 Pa・s
5. 潤滑油（20℃）：0.1～1 Pa・s
6. オリーブオイル（25℃）：0.081 Pa・s
7. 水（25℃）：0.000890 Pa・s

さらさらのオリーブオイルと、粘り気のあるのある蜂蜜を薄く塗り伸ばした表面を、乾いた布で拭き上げることを想像してみてください。きっとオリーブオイルの方は、乾いた布は軽く拭けると思いますが、蜂蜜の方はかなり抵抗感があるのではないかと思います。

コーティングにおいても被膜の粘性の違いにより、布で触れた際の感触「抵抗感」が異なってくるのです。

• 粘性が大→摩擦抵抗が大きい→布がひっかかるような感触
• 粘性が小→摩擦抵抗が小さい→布が軽く滑るような感触

ここで少し話の毛色が変わりますが、窓ガラスやガラスコップなどのガラスにも、意外にも液体的性質である粘性がありますのでに少し触れてみます。

 

ガラスやゴムの粘弾性

実は常温において、カチカチに固まったようにみえるガラスコップや窓ガラスは、完全な固体ではなく流動性があります。

しかし、非晶質ガラスの粘性が非常に大きいため固まったように見えるのです。誰も確認したことはないかもしれませんが、ガラスコップも何万年？とか、長い時間を経ることによって、重力に引っ張られ下へ向かって流れるように変形していくものと考えられています。

（参考）ガラスは固体か液体か？（京都市青少年科学センタ―）http://www.edu.city.kyoto.jp/science/online/story/10/index.html

もうひとつ、非晶質ガラスが普通の液体とは異なる性質として、弾性を持つことがあげられます。
弾性とは物に力を加えると変形（ひずみ）を生じますが、その力がなくなれば、ひずみがなくなり原形に戻る性質のことです。

弾性のわかりやすい例はゴムです。ゴムの塊はご存知のように、指で力を加えると変形しますが、指を離すと元の形に戻ります。固体の鉄の塊や固まっているガラスの塊は非常に大きな弾性を持っています。

一般に「粘性は液体的な性質」、「弾性は固体的な性質」と考えられるのですが、非晶質であるガラスやゴムは、その両方の性質を持つものです。つまり、ガラスやゴムは、粘弾性（粘性と弾性の両方の性質）があり、液体と固体両方の性質を併せ持つということです。

 

コーティングの粘弾性と滑り

シリコーンレジンコーティングは、ガラスやゴムのような粘弾性を持ちます。

これまでのコーティング剤やワックスは、粘性が小さく液体的な性質が強いものであり弾性はほとんどないものでした。一方のシリコーンレジンコーティングは比較的粘性・弾性とも高く、液体でありながら、固体的な性質も併せ持つようになっています。

粘度が小さく液体的性質の強いコーティングやワックスは、お気づきのように塗装表面に塗られても流れてしまいやすい性質を持ち、弾性（復元しようとする性質）はほとんどないため、乾いた布で拭くと滑りやすいと同時にどんどん布に拭き取られていきやすくなります。洗車や雨の水とともに被膜が流れ落ちやすくなるわけです。

これに対し、シリコーンレジンコーティングは粘性と弾性（粘弾性）を合わせもつため、乾いた布で拭くと滑りにいと同時に布に拭き取られにくいため被膜を簡単に落とすことはできません。これは洗車や雨の水とともに被膜が流れ落ちにくさも同様です。

 

シリコーンレジンコーティングの粘弾性

従来のコーティング剤やワックスとの違いは、分子構造が２次元的な鎖状（チェーン状）なのか、それとも３次元的な網状（メッシュ状）なのかによるものです。

これらを以下のように例えてみたいと思います。

いまここに同じ材質・製造方法でつくられたスポンジがあります。これを薄くシート状にスライスしたスポンジシートと、スポンジをサイコロのように立方体に切り出したスポンジブロックを思い浮かべてみてください。
おなじスポンジ素材でも鎖状を模して仕立てたシートと、網状を模して仕立てたブロックでは、あきらかにその強度：粘り気と復元力が違います。

• 鎖状（２次元的）分子構造：薄いスポンジシート
• 網状（３次元的）分子構造：立方体スポンジブロック

このように、同じような単位分子であっても、分子間の結合方法によってその強度が変わってくることに着目して開発したものが「シリコーンレジンコーティング」です。

シリコーンレジンコーティングは下記のような性質があります。

• ガラスのようには固まらない
• オイルのような流動性は少ない
• いわば透明なゴム質のようなしなやかさと強さを持つ
• ガラスコーティングのような施工の難しさがなく失敗がない

いかがでしょうか、シリコーンレジンコーティングは従来のコーティングやワックスとは異なる分子構造により、特徴的な粘弾性を持っています。これが少し引っかかる拭き取りの感触としてあらわれてくるのです。

 

シリコーンレジンコーティング液剤はサラサラの水性

シリコーンレジンコーティングの粘性は、塗装などに塗布した後の性質を表しています。液剤の状態として、ドロドロしているのとはまったく違います。

構成する成分の分子量の違いによって液剤のドロドロ感が違ってくるのですが、低分子量の場合はサラサラに、高分子量の場合はドロドロとなります。

弊社のシリコーンレジンコーティングは低分子量です。
シリコーンレジンを水性エマルジョン化していますので無臭でサラサラです。

 

シリコーンレジンコーティングの特徴

●低分子量レジンを水性エマルジョン化
塗布する際には、嫌な臭いもなく、軽いタッチで塗れるし、簡単で楽に失敗のない作業が行えます。
●粘弾性のある被膜
仕上がりは透明感と膜厚感を兼ね備えた美しさを持ち、しなやかな被膜は長期間にわたりボディ塗装を保護します。
●撥水性、滑水（低撥水）性、滑るタイプなども
シリコーンレジンの特徴を活かしながら、様々な機能性を付与することができますので、プロ用・事業者さまのご相談にも対応させていただきます。

高純度シリコーンレジンを高濃度配合するイチオシのコーティング剤は、キラサクＧＰコーティング（撥水タイプ）です。
濃色車やメタリック、パール塗装車などすべての塗装に対応し、ガラスコーティングの上塗り保護・メンテナンス剤としても最適です。

安全性が高く無臭、滑らないので皮革ハンドルやシート、プラスチック、金属、メッキ、木材（水分を吸い込まない塗装やニス仕上）など内装にもお使いいただけます。

滑水性の良い「低撥水性シリコーンレジンコーティング」も商品化しておりますが、こちらは事業者さま向けとなっておりますので、お見積りやお問い合わせは下記までお気軽にご相談ください。

• 電話：０２８５－２４－５９５９
• メール：info＠th-angel.com

シリコーンレジンコーティングについて
１．シリコーンレジンって何ですか？
２．シリコーン？シリコンではないの
３．シリコンは石ころから、そして・・・
４．シリコンからシリコーンへ
５．シリコーンっていったい何
６．シリコーンの仕組み
７．シリコーンをコーティングに
８．コーティングはみな同じ？
９．シリコーンレジンコーティングとは

（参考）ガラスコーティングを補うコーティング剤　～メンテナンス剤として～

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コーティング硬度について

ガラスコーティングなどコーティングの硬度に意味があるのか？というご質問をいただくことがあります。

その際にお客さまから、下記の「例１．豆腐に貼った金箔ＶＳ箸」のようなたとえ話をお聞きしました。

例１．豆腐に貼った金箔 ＶＳ お箸

比較的柔らかい塗装の上に、比較的硬いコーティングをしても柔らかい塗装の硬度が支配的になるのではないのか？
「例えば、柔らかい豆腐に貼り付けた硬い金箔は簡単にお箸で窪みや傷が付けられるではないのか」

一見すると確かにこの例では、そういうこともあるなー？！と考えさせられます。しかし、人間が操作するお箸のパワーに対する豆腐や金箔の例が適正なのでしょうか？


スケールが滅茶苦茶にかけ離れているような気がします。その他の例でその考え方の極端さを考えてみましょう。

例２．土壌に舗装したアスファルト ＶＳ スコップまたはパワーショベル

例えば、舗装道路を見てください。柔らかい土の上に舗装した硬いアスファルト舗装に対してスコップを使って人力で掘り返す場合、アスファルト表面に多少の傷は付けられるでしょうが、掘り返すのはものすごい労力が必要ですね。
スコップの代わりに、強力なパワーショベルを使うとどうでしょうか？
土に対するアスファルトによるコーティング（舗装）は、スコップにはすごい強さを発揮しますし、大型のパワーショベルにはひとたまりもありません。

このように、スケール感が違い過ぎて果たして、豆腐と金箔のたとえ話が適当なのかさっぱりわかりません。
というのが正直な感想です。

そこで、ボディコーティングに対してもう少しスケール感が近くて、身近な例題を考えてみたいと思います。

アルミ鍋のアルマイト処理

アルミニウムは手に入りやすく安価な材料で加工がしやすいので、台所にある鍋ややかんの材料として一般的ですね。

このアルミはそのままの状態で鍋として使用しますと、アルミは柔らかいので傷つきやすく、細かい傷がつくとその隙間に入った食材が洗い流しにくくなり、雑菌が発生しやすくなるとか、アルカリや塩による腐食の進行が早いなど、鍋の機能性として不都合な場合があります。

そのようなアルミ鍋の機能性を改善する表面処理方法として、アルマイト処理があります。アルミの表面に数μｍ程度以上の酸化被膜をコーティング状に処理するわけですが、この薄い被膜により地金のアルミ鍋よりも格段に使いやすくなるのです。

その理由は、柔らかいアルミの表面に硬く滑らかなアルマイト表面処理をすることで傷がつきにくくなります。同時に食品に含まれるアルカリや塩、酸による腐食から守ります。

このような効果により、アルミ鍋は美しく、洗浄が楽で清潔な状態を保ち続けることができるのです。

自動車ボディの場合

自動車ボディは金属を使用するのが一般的ですので、地金のままですと腐食（錆）が発生し、見た目も金属色のままでいぶした感じになり、それがが良いと言う方は限られるでしょう。

自動車ボディは、一部の競技自動車などにはアルミボディもあるようですが、ほとんどの場合は「鉄」でできていますね。ですから上記のようなアルマイト処理は自動車ボディにはできません。

鉄の場合は金属メッキ処理も可能性としては考えられますが、美しく滑らかに仕上げるにはコストがとても高くなりますし、ピッカピカ金属色になるのでこれも好みが別れるところです。金属メッキだけでは結局腐食の問題があるので、透明のクリア塗装などの上塗りが必要になると思われます。

塗装による保護

そこでコストパフォーマンスが良くて、色合いなどさまざまな趣味嗜好に対応できる塗装が施されているわけです。塗装はそのままでも美しさを保持しながら、擦過や摩耗による傷つきや、金属（鉄）の腐食を防いでくれます。

自動車は新車であれば、言うまでもなく百万円以上もする高価な買いものですし、そのユーザーのライフスタイルを強く反映したデザイン性や趣味性をもち、しっかりとした中古車市場もあるため、再販価値も重要なものであります。

そのため、屋外で使用することによる日光・風雨や大気汚染、泥はね海水被りなどに加えて洗車などの、様々な外的な傷つきや腐食・劣化から守ることが重要なわけです。自動車の使用形態やライフサイクルと製造コストや商品価値などを考慮して、各自動車メーカーはそれぞれの考え方を反映した塗装を施しています。

そういった意味では塗装が防護の役割を担っているわけですが、一旦腐食劣化したり細かい傷がつきますと、塗装を部分的に補修することは色合わせなど大変厄介です。

全体的な劣化に至っては、全塗装という大がかりで高コストな改修が必要になりますし、全塗装の場合は、自動車工場から出荷されたような塗装品質に仕上げることは大変に困難です。

高硬度ガラスコーティングの意味

このように、塗装の状態は使用中の自動車の価値を左右するものであるため、美観を維持しながら保護をすることを、維持コストを抑えつつ守って行く必要性が高いわけです。

塗装の部分補修や全塗装をできるだけ回避しつつ、比較的柔らかい塗装（鉛筆硬度2H～4H程度）をガラスコーティングなどの比較的硬い被膜（5H～9H程度）で、摩耗や微細な傷から守ることは、メンテナンス性やコストパフォーマンスの点からバランスの良い選択であると言えるのではないでしょうか。

コーティング剤を開発製造する立場からは、高硬度コーティングを選択する際には、下記の点をご注意いただきたく存じます。

（参考）ガラスコーティング【モース硬度7】の不思議　http://coating.th-angel.com/2014/02/blog-post_17.html

（参考） ガラスコーティング剤におけるクリスタル/クオーツやダイヤモンドとは　http://coating.th-angel.com/2014/03/blog-post_29.html

硬度とクラック

硬度が硬いほど良いと言われるガラスコーティング商品やサービスがありますが、ガラスコーティングは化学合成品であるため、被膜の硬さが増すほどに脆く壊れやすくなり、「クラック」と呼ばれる微細なひび割れ損傷が発生しやすくなります。

クラックは硬化の過程や使用中の物理的化学的刺激などより発生し、見た目の「クスミ・濁り」になったり、「被膜が剥がれ落ちやすくなる」ことの弊害の原因になります。

施工店さんの現場で作ることができるガラスコーティング（非晶質ガラス）は、鉛筆硬度9H程度が最高硬度となりますが、コップや窓ガラスなどの厚みのあるものと比べて、ミクロン（μm）単位の被膜では硬さゆえの脆さの影響が大きくなります。

クラック発生を回避するためには、少し粘り気を持たせる必要があり、6H～8H程度の硬度が最適であると考えます。

膜厚と硬度

膜厚はある程度厚い方が良いと思います。しかし硬度が同じ場合被膜が厚くなるほどクラックが発生しやすくなりますので、上記のような若干の粘り気のある6H～8H程度のガラスコーティングでは2～4μm前後の膜厚が、微細な傷からの保護という意味でもバランスが良いのではないかと考えます。

硬度が同じ場合は、膜厚が厚くなるほどクラックが発生しやすくなるため、硬度9H程度のガラスコーティングでは0.5μm～1μm程度の薄い膜にしないと、クラックの発生が問題になります。

このように余りにも薄い被膜では、摩耗や微細傷も塗装まで達してしまう可能性が高まります。

（参考）ガラスコーティングの耐久性と光沢　～膜厚と多層化リスク～http://coating.th-angel.com/2014/09/blog-post_14.html


（参考）自動車工業会ウェブ http://www.jama.or.jp/lib/jamagazine/jamagazine_pdf/201503.pdf　によりますと、自動車ボディ塗装のもっとも外側の塗装被膜（上塗り）の膜厚はおおむね30μm～40μmとなっています。

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ガラスコーティング【モース硬度7】の不思議

ご存知のように、特にガラスコーティングでは「被膜の硬度」にこだわった商品化がなされています。今回の降雪を機会に、コーティングにおける硬度について考えてみたいと思います。

ガリガリの雪って硬そう

弊社事業所は、工場・営業とも栃木県小山市にあります。ここは栃木県では最も南部地域であり、埼玉県や茨城県・群馬県境地域でもあります。観光地で有名な日光や那須は栃木県北部になります。

恐らく関東以外の方は、東京よりも栃木南部の方が降雪が多いと思われるかもしれませんが、住んでいる実感としては案外そうでもなくて、この辺りは晴れの日が多く、雪が降っても東京の方が雪になったり積雪量も多いような気がします（東京よりも圧倒的に寒いですが・・・）。


しかし、先週金曜から土曜にかけての雪の量はタマゲマシタ。それどころではない地域もたくさんあって、大変な目に合われている方々には早く日常に戻られるように願っております。

そんな中、降雪中の金曜日夕刻にクルマで出かける用事があり、クルマに降り積もった雪を掻いておりました。そのときにふと思ったのですが、氷って結構硬いですよね。ソチオリンピックでスキーやスノボ、アイススケート競技でゲレンデやリンクのコンディションの解説でも、雪や氷の硬さが話題になっています。

氷の硬度

雪って氷の結晶だと思うのですが、氷の硬さっていったいどのくらいなのでしょうか？硬くざらざらした車の雪を掻きながら、塗装表面をガサガサと擦っているように思ったのです。

そこで、ネットで調べてみたらこんなサイトhttp://academic.emporia.edu/aberjame/ice/lec02/lec2.htm　がありました。米国カンザス州のエンポリア州立大学の教授：ジェームス　Ｓ．アベールさんによる地質学のページでは、氷のモース硬度は温度によって変化するようです。0℃ではモース硬度1.5、-70℃ではモース硬度6に達するそうです。

モース硬度とは

モース硬度2は、鉱物である「石膏」の硬さと同程度で「指の爪で何とか傷をつけることができる」とあり、モース硬度6は、鉱物「正長石」の硬さと同程度で「ナイフで傷をつけることができず、刃が傷む」とありますから、相当硬いわけです。ちなみに天然の結晶ガラスである水晶＝「石英（SiO2）」は、モース硬度7で、「ダイヤモンド」はモース硬度10です。

Wikipediaによりますと、人の爪のモース硬度は約2.5、ガラス（非晶質）は約5、ナイフの刃先は約5.5だそうです。

モース硬度は、代表的な鉱石を引っ掻いた時の傷つきにくさを表すための尺度ですから、モース硬度の数字と傷つきにくさは比例していないということです。

モース硬度は本来鉱石の種類を分類する尺度のため、段階と硬度に比例関係はなく、測定する方法も大変に曖昧な状況です。

このため、地質学や鉱物関係外の塗装やコーティングなどの表面硬度の尺度としては、JIS化されている下記の鉛筆硬度の方が適しています。

鉛筆硬度とは

コーティングや塗装業界で使用される尺度に、鉛筆硬度があります。

鉛筆硬度とは文字通り、鉛筆の芯の硬さを表す「B」や「H」といったあの表示に由来します。表面を3Hの鉛筆で引っ掻いて傷がつくかどうかを試験した結果で、鉛筆硬度3Hとか9Hなどと表現されます。

鉛筆硬度試験方法は日本工業規格（JIS K 5600）で規定されています。JISのおすすめは、三菱さんの高級鉛筆「ユニ」なのだそうです。

自動車塗装表面は、鉛筆硬度2H～4H程度と言われており、日本国内においては、上記のように鉛筆の芯を基準にした傷つき方を尺度にしています。

ガラスコーティング「モース硬度7」の不思議

コーティング業界においては、モース硬度7のガラスコーティングをうたっているものも見受けられますね。

ガラスよりも２段階も硬い、モース硬度7とはナイフの刃先でも傷つかないってことでしょうか。
それはどういうものなんでしょうか？

たぶん、「モース硬度7のガラスコーティング」は何かの間違いだと思われます。

何故そのようになったのかを推理してみますと、

1. 天然石英（SiO2）＝水晶（結晶ガラス）のモース硬度が7だからなのか。
2. 半導体ウェハの高純度（イレブンナイン：99.999999999%）結晶シリコンのモース硬度が7だからなのか。
3. 鉛筆硬度7Hとするべきところを、モース硬度7と誤解したのか。

何れかではないかと思われます。

（参考）シリコーン？シリコンではないの　http://coating.th-angel.com/2013/09/blog-post_5152.html

以前も触れましたが、ガラスコーティングは、シリカ：SiO2による結晶ではない非晶質ガラス状被膜（モース硬度は5）です。

結晶のガラスコーティング（モース硬度7）はありません。

なぜならば人工的にガラスを結晶化（人工水晶化）させるには、塗装の表面で硬化したガラス被膜を、さらに数百℃～一千℃以上の高温過熱を連続的におこなう必要があるからです。車が燃えるか溶けてしまいます（笑）。

（参考）人工水晶：モース硬度7の人工水晶製造法を説明した東京電波株式会社さんのページ　http://www.tew.co.jp/products/quartz/synthetic/index.html

（参考）ガラスコーティングは結晶なの？　http://coating.th-angel.com/2014/01/blog-post_30.html

（参考）ガラスコーティング剤におけるクリスタル/クォーツやダイヤモンドとは　http://coating.th-angel.com/2014/03/blog-post_29.html

地中において高温度・高圧力の中で、ケイ素（Si）と酸素（O）から自然に生成された「天然水晶すなわち石英（結晶化SiO2）」がモース硬度7ですから、「ガラス化したコーティング被膜も同程度の硬度ではないか？」という、誤った思い込みによるもののような気がします。

「常温硬化させることができるゾル・ゲル法によるガラス被膜の硬度」は、最高で鉛筆硬度7H～9Hが可能です。これは非晶質ガラス相当の硬度ですから、まったく理にかなっています。

鉛筆硬度とモース硬度は単純に比較することができず、また、換算した資料はありませんので比較するネタは見たことがありません。

10Hの三菱uni鉛筆の芯は、100円ショップのナイフ（モース硬度5.5）でも削れます（笑）。

モース硬度7と、鉛筆硬度7Hとはまったくちがいます。

「モース硬度7のガラスコーティング」って、いったいどんなものなのでしょうか？？？わかる方がいらっしゃいましたら、ご教示をお願いいたします。

雪（氷）と塗装の傷つき

上記「氷の硬度」のように、氷の硬度は温度によって変化します。つまり寒く冷たいほど氷は硬くなっていきます。ですから寒いほど塗装も傷つきやすくなると考えられますね。

しかし、ソチオリンピックでのスキー・スノボやスケート競技をみていますと、スキーの板やスケートの歯は、よーく滑っていますね。これは板や歯と雪や氷の接触面で瞬間的に溶けて、水の薄い膜ができるために抵抗が少なくなって滑っているわけです。

このような状態、すなわち軽く撫ぜただけでスーと雪が落ちるようでしたら、傷つきのリスクは少ないと考えられますが、付着した雪が一旦解けて再び凍ったように、バリバリに固着している場合は無理やり擦ったりすると、氷は硬いので傷が付きやすくなるのではないでしょうか？

言うまでもなく雪や氷が固着した場合は、決して無理して掻き落とすのではなく、エンジンをかけて暖房を最大にして、クルマ全体を暖めることによって、表面に水の膜を発生させて滑るように落とすのがいいですね。

それと、コーティングをしておくことによって、できるだけ表面を滑らかに（平滑化）しておくと、雪を滑らせること（滑雪）の助けになると考えられます。またガラスコーティングのように硬い被膜が表面を覆っていると、傷つきの耐力が向上すると考えられます。

もうひとつガラスコーティングは、塗装を微細な傷つきをガラスコーティングが引き受けてくれる効果も期待されます。
微細な傷つきに対しては、シリコーンレジンコーティングなどにより表面を平滑化するか、程度によってはガラスコーティング施工店で補修をしてもらってください。塗装を守ることがコーティングの大きな役割です。

（参考）ガラスコーティングの硬度について　http://coating.th-angel.com/2014/02/blog-post_18.html
（参考） SiO4だから硬い無機ガラスコーティングとは　http://coating.th-angel.com/2014/04/sio4.html
（参考）ガラスコーティングの耐久性と光沢　～膜厚と多層化リスク～　http://coating.th-angel.com/2014/09/blog-post_14.html
（参考）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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モーターサイスリスト（Motorcyclist）さんありがとう！

現在発売中の1951年創刊、老舗のオートバイ雑誌「モーターサイスリスト」【「面白いバイク」に乗りたい　2014年3月号】に、弊社の抗菌ガラス骨格コーティング剤「キラサク　ブルーラベル」が掲載されております。

ブルーラベルは、上記3月号・別冊付録【愛車を美しく保つノウハウと用品情報を満載「磨きをきわめる」】の22ページに載っています。バイク誌ですが、四輪車や自転車の洗車やコーティングなど、お手入れの参考になる情報が満載です。

 

このところ中高年の皆さんが、バイクに返り咲きしていて、市場も活気が出てきていると聞いていますが、モーターサイクリストを読むと、バイクのラインナップが再び充実してきているような印象です。
 
タイトル通り、面白そうなバイクがたくさん記事になっていてワクワクしますよ。
是非本屋さんで手に取られてみてください。
八重洲出版さん Special Thanks です！

モーターサイクリスト　2014年3月号：
http://www.yaesu-net.co.jp/mc/latest/index.html
 

抗菌ガラス骨格コーティング剤　ブルーラベルのスペシャルサイト：
http://th-angel.sakura.ne.jp/bluelabel/
 
キラサク　ネットショップはこちらです。
コーティング剤単品：
http://shop-th-angel.com/shopdetail/001000000002/001/O/page1/order/

コーティング剤、クロス、スポンジセット品：
http://shop-th-angel.com/shopdetail/001000000001/001/O/page1/order/

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ガラスコーティングとポリマーコーティングの違い

業務用・一般ユーザー用の自動車ボディ塗装・建築塗装や、窓ガラス用コーティングは、すべてポリマーでできています。

「ポリマーコーティングとガラスコーティングの違いは？」

と問われることがありますが、ものづくりの観点からは、ポリシラザンだろうが、アルコキシシランだろうが、シリコーンレジンだろうが、シリコーンオイルだろうが・・・などなど、すべてポリマー※の仲間である。というのが正解です。

※「ポリマー：polymer」とは、複数のモノマー（単量体）が重合（結合して鎖状や網状になる）することによってできた化合物のことです。

もう少し詳しく言いますと、同じ種類の小さい分子が結合し、それに相当する繰り返し構造によって構成された分子群、またはそれから成る物質をポリマー(重合体)といいます。物質を構成する出発物に当たる小さい分子をモノマー(単量体)といいます。

それではガラスコーティングとポリマーコーティングとの関係は、どのようになるのでしょうか？なぜ区別しているのでしょうか？

ポリマーコーティングって何？
一方、カーコーティング業界や建築コーティング業界には、ポリマーコーティングという言葉がありますが、はっきりとした定義がないように思われます。
調べてみると、おおむね下記のようなことが言われているようです。これに対しての考え方（考察）を書き添えます。

 

定義１．ワックスではない
業界では「天然カルナバロウや、天然または化合物オイルをベースにしたワックス」はポリマーコーティングとは呼ばないようである。

【考察】
実際にはワックスは、ポリマーを含む場合がほとんどです。しかし、このブログでは人工化合物だけで構成されているものをポリマーであるとし、「ポリマーコーティングは、カルナバロウなどの天然物を含むワックスではない」と仮定して話を進めます。


定義２．ガラスコーティングではない
業界では「被膜が硬いものはガラスコーティング」であって、「被膜が柔らかいものはポリマーコーティング」として区別しているようである。

【考察】
それでは、ポリマーコーティングではないとしている一方のガラスコーティングとは何でしょうか？現在ガラスコーティングとして多く流通しているものとして、下記の２種類を考えてみます。

１．ポリシラザン・ガラスコーティング
ポリシラザンは、［ケイ素（Si）－窒素水素化物（NH）］からなる分子が、鎖状または網状に結合したポリマー（高分子化合物）です。

ポリシラザン・ガラスコーティングは、ポリシラザンが空気中の水分と反応して、アンモニアを発生させながら、縮合してSiO2のガラス状被膜を形成するものです。

（参考） ポリシラザンについて　～ガラスコーティング剤として～

２．アルコキシシラン（オルガノポリシロキサン）・ガラスコーティング
アルコキシシラン（オルガノポリシロキサン）は、［ケイ素（Si）－各種反応基水素化物（OR）］からなる分子が、鎖状または網状に結合したポリマー（高分子化合物）です。

アルコキシシラン（オルガノポリシロキサン）・ガラスコーティングは、アルコキシシランが空気中の水分と反応して、アルコールを発生させながら、縮合してSiO2のガラス状被膜を形成するものです。

（参考） ガラスコーティングの種類と比較


ガラスコーティングはポリマーコーティングの仲間
このように、市場に出ている自動車塗装や建築塗装の保護に用いられるガラスコーティングは、上記２種類（ポリシラザン・ガラスコーティング、アルコキシシラン・ガラスコーティング）に分類されますから、ポリマーコーティングの仲間であると言ってよいでしょう。

つまり、自動車コーティングや建築コーティング業界で言う「ガラスコーティングとポリマーコーティング」は、被膜の硬度や密着性などの各種物性が異なるものとして、緩やか（曖昧）に分類されているに過ぎないのです。

ガラスとポリマーに区別する理由
昔、ワックス以外の保護・艶出し剤として、化学合成：高分子化合物タイプ（つまりポリマー）のコーティング剤が出てきました。そのころの一部の「ポリマーコーティング」と称した宣伝文句（営業トーク）や価格に対して、実際の耐久性などの品質が大きく期待外れとなる商品やサービスが出回ったことがありました。

このような評価の低いものが出回ったために、「ポリマーコーティング」という言葉のネームバリューが下がってしまったこともあり、その後に出てきた「ガラスコーティング」などはポリマーコーティングの一種であるのですが、明確に区別するようにしてきた経緯があります。

 
ここで言いたいのは「ガラスが絶対に良い」、「無機ガラスが絶対に汚れにくい」とかいろいろな言葉や宣伝文句が市場には出てくるのですが、ガラスでもポリマーでもそれぞれには必ず一長一短があるということなのです。

すべてにおいて、万能で高性能しかもコストパフォーマンスが良い、というものはなかなかありません（と言うか無いでしょう）。

コーティング剤やコーティングメニューなどを選択する際には、ユーザーご自身の「目的や必要とする効果や機能を整理」してから、それに対する商品やサービスの「特徴や得意と不得意をよく認識・確認」をなさって、お選びいただくのが良いのではないでしょうか。

（参考）「ガラスとポリマー」によく似た話に、「ガラスとガラス繊維系」なるキーワードがあります。
【ガラス繊維系コーティングやガラス繊維系ポリマーとは何ですか？】

（参考）ガラスコーティングは結晶をイメージさせる言葉が使われますが、ガラスコーティングは結晶ではない非晶質ガラスです。非晶質ガラスのモース硬度は5です。
【ガラスコーティング剤におけるクリスタル/クォーツやダイヤモンドとは】

（参考）コーティングとワックスの違い
（参考）アルコキシシロキサンとアルコキシシラン

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業務用ガラスコーティング剤の開発製造

弊社は車用や建築内装用を中心にコーティング剤を開発・自社製造しており、業務用ガラスコーティング剤の商品化や製造委託に関するご相談を承っております。

ご相談の際には、できるだけ具体的なご要件をお知らせ願います。

弊社対応の可能性があるのか・それともないのか、については迅速にお答えいたします。

お客様のリスクを抑え、小規模にスタートさせるためにも、対応できることをざっくばらんにお話しさせていただきます。もちろんご商売の進展に伴うスケールアップにも柔軟に対応いたします。


オリジナル開発でなくても良い場合は、弊社自社開発した標準的な業務用商品メニューもございますので、そのままお買い上げいただくことももちろん可能です。

お使いいただきながらの仕様変更や、コスト対応などもご相談ください。

もちろん、コーティング剤だけではなく洗浄剤や研磨剤、消臭剤や剥離剤、ワックスや複合化商品までさまざな製品を開発製造いたします。

コーティング剤など液体ケミカルの卸売、委託製造、OEM製造に関するお問い合わせはお気軽に以下バナー記載の電話・ファクシミリや、メールをご利用ください。

 

 

くわしくは弊社ウェブサイトをご覧ください。→業務用コーティング剤など自動車用ケミカル品OEM商品化サービス「エンゼル・ソリューション／ANGEL　SOLUTIONS」

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イオンデポジットとは ～ウォータースポットじゃないの～

イオンデポジット　Ion Deposit

ネット上などで見かける言葉ですが、英語では”Ion Deposit”とは言いませんので和製英語ではないかと思われます。

確かに、さまざまな無機物イオン（ion）が雨水や水道水などに溶け込み、ボディ塗装面や窓ガラスに付着した水が蒸発したのちに、残留した各種の無機物が堆積物（deposit）となるという意味だと思われます。これはこれで言い得て妙ということでしょう。

このイオンデポジットについては、日本の自動車コーティング業界独特の言葉と考えて、当ブログでは英語圏でも一般的な用語「ウォータースポット（Water Spot(s)）」に統一しております。

イオンデポジットやウォータースポットに関する詳しい記事は下記ページをお読みください。

ウォータースポット（イオンデポジット）の原因http://coating.th-angel.com/2014/03/blog-post_17.html

ウォータースポット（イオンデポジット）の除去と対策http://coating.th-angel.com/2014/09/blog-post_21.html

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キラサク ネットショップは引っ越ししました

利便性向上を目指して、キラサクコーティング　ネットショップは引っ越ししました。

↓↓↓　新しいURLは下記のとおりです　↓↓↓

（新URL）http://shop-th-angel.com/

  旧URL：http://kirasaku-shop.th-angel.com/

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洗車・コーティングと酸

酸は金属汚れを溶解します。金属汚れとは、鉄（鉄酸化物）や金属イオン（カルシウム塩やマグネシウム塩など）、シリカ（SiO2）が付着した状態です。

酸というと何が思い浮かぶでしょうか。台所にある食酢・クエン酸や、理科の実験室では、塩酸・硫酸などがなじみ深いところでしょうか。

酸性洗剤として思い浮かぶものに「サンポール」（大日本除虫菊）や「トイレのルック」（ライオン）などがあります。これらの酸性洗剤は、主に便器に付着した尿石汚れを洗浄する目的で酸の溶解力が使用されています。

便器の汚れである尿石は、人の尿に含まれる成分に由来するカルシウム塩（炭酸カルシウムなど）が固着・堆積したものです。カルシウム塩は水には溶けにくく、溶解洗浄するには酸が有効です。酸の中でも、無機酸である塩酸やスルファミン酸の溶解力が優れています。


サンポールには塩酸が、トイレのルックにはスルファミン酸が含有されているため、尿石による汚れを洗浄することができます。

鉄など金属汚れを洗浄

サンポールに含まれる塩酸（無機酸）は、金属類を溶解する能力に優れているので、鉄分汚れや鉄サビ汚れなどもよく落とすことができます。

有機酸としては、食酢に含まれる酢酸・グリコール酸・ホウレンソウなどに含まれるシュウ酸などががあります。これらは塩酸よりも溶解力が弱いのですが、鉄分汚れ落としとして有効です。

無機物（金属イオン）汚れを洗浄

トイレのルックに含まれるスミルファミン酸（無機酸）は、カルシウム塩やマグネシウム塩の溶解力が優れています。水道水に含まれるカルシウムイオンやマグネシウムイオンによる汚れ（スケール、ウォータースポット、イオンデポジット、無機物汚れ）をよく落とすことができます。

有機酸としては、レモンなどの柑橘類に含まれるクエン酸や、食酢に含まれる酢酸などがカルシウムイオンなどによる無機物汚れ落として有効です。

無機物（シリカ）汚れを洗浄

シリカ（SiO2）を溶解できる酸はフッ化水素です。フッ化水素はガラスを擦りガラスに加工したり、ガラスに模様を入れるなどのエッチング加工に使用されるものです。

フッ化水素（水溶液はフッ化水素酸あるいはフッ酸と呼ばれる）は、法令で毒物に指定されています。フッ化アンモニウムあるいは、フッ化水素アンモニウム・フッ化ナトリウムもシリカ＝ガラスを溶解します。いずれも大変に危険な物質です。

コーティングと酸

弊社のコーティングは「シリコーンレジンコーティング」、「業務用ガラスコーティング」ともに、酸に強いシロキサン骨格構造のケイ素化合物です。このため、酸性雨をはじめ、さまざまな酸に対しても高い耐力を有しています。

ただし、上記のシリカ汚れを落とすフッ化水素などについては、全てのコーティングが落ちてしまいます。この場合は容易に窓ガラス、塗装、金属部分、人間の皮膚や骨も溶解しますので細心の注意が必要です。

（参考）酸に由来する汚れついてはこちらをご覧ください→ウォータースポット（イオンデポジット）とは

自動車と酸

自動車はボディ・フレームをはじめ、エンジン、サスペンション、ブレーキ、ホイール、マフラーなど金属の塊です。

このため、金属汚れや無機物汚れを落とすために酸を使用することは、自動車の様々な部分の金属腐食を促進させてしまうため、使用しないことが重要です。

塩酸を使用しますと、塩酸は常温で塩化水素として蒸発するため、塩酸（水溶液）が金属に付着しないように作業したとしても、気体として雰囲気を汚染し金属を腐食させることがあります。

フッ化水素やフッ化ナトリウム・フッ化アンモニウムなど、シリカガラスを溶かすものは、金属・ガラス・塗装や人体の皮膚・骨を強力に溶解し、失明や癌リスクが高まります。

自動車や人と環境にとって、非常に危険性が高いことを認識し、使用は絶対に避けなければなりません。

ホイールやボディに付着した鉄粉を除去するものとして、グリコール酸を使用した洗浄液があります。これはグリコール酸が鉄を溶解する能力を利用しているのですが、酸をアンモニア水溶液などのアルカリで中和しているものです。このような自動車・洗車用に調整された鉄粉除去用のものは、洗浄後に洗浄液が付着したままにせず、よく水で洗い流すことが必要です。

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超撥水性コーティング

自動車のボディや窓ガラスにおいて、「超撥水性コーティング」とはどのようなものなのでしょうか？実現可能なのでしょうか？

 

「超撥水」と「撥水」の違いは何

コーティングや塗装表面における水の接触角が大きいほど「撥水が良い」とか「高撥水である」などと表現されるわけですが、超撥水と撥水の違いは何なのでしょうか？

絶対的な親水性の接触角は、限りなく0°（ゼロ）に近づいた状態：超親水性となり、これ以上ない極限の撥水性の接触角は、限りなく180°に近づいた状態：超撥水性となります。


コーティングにおいて、水の接触角0°～180°間は、超親水、親水、撥水、低撥水、高撥水、超撥水、疎水、滑水などさまざまな表現をされています。

今回は、コーティングにおける超撥水とはどのような状態であり、実現性があるのかについて考えてみたいと思います。
Wikipedia　超撥水によりますと、根拠や定義の出所は不明ですが、超撥水とは150°を超える接触角としているようです。
 

平滑面コーティングにおける超撥水とは

自動車のボディ塗装や窓ガラスは、艶のある塗装や透明な窓ガラスであり平滑な表面ですね。マット塗装（艶消し塗装）や擦りガラス（スリガラス）は別にして、透明感のある塗装やガラスの表面は、ミクロン以下の小さなサイズで見ても、凸凹が少ない平滑性が高い表面となっています。

平滑性の高い表面において、撥水性（疎水性）を高めるためには、表面張力をできるだけ小さくすることが必要です。現在このような条件に適合する表面を作るには、表面張力の小さいフッ素化合物やメチル基シリコーンなどを、表面に高密度に配向することが必要です。
 
中でもフッ素（F）の表面張力が小さい理由は、電気陰性度が最も大きい物質だからです。高校化学で教わったように、元素の周期表でフッ素（F）が最も右側に位置することを思い出してみましょう（参考：Wikipedia　電気陰性度）。

電気陰性度が最も大きいということは、フッ素の化合物は分子間力が小さい（表面自由エネルギーが小さい）ので、原理的にフッ素化合物の表面張力は最も小さくなるということになります。

このため平滑な表面を改質するコーティングとして、透明度や艶を保ちながら、撥水性を最大にできる物質はフッ素化合物なのです。現在のところフッ素化合物の中でも、最も表面張力の小さいものは、メチル基(-CH3)の３つの水素（H）すべてが、フッ素（F）に置き換えられたトリフルオロメチル基(-CF3)です。

このトリフルオロメチル基(-CF3)を持つフッ素化合物で処理された表面の水の接触角は、理論上120°程度となります。しかし、これは実験室など整った条件下で確認できるもので、実際のコーティングにおいては、110°程度が最高の撥水となります。

このように平滑面コーティングにおいては、接触角が120°を超えるような場合「超撥水性コーティング」と言っても良いのかもしれません。

超撥水性表面は艶消し・不透明になる

それでは接触角150°以上の超撥水性や、120°を超える撥水性表面はどのようになっているのでしょうか。

超撥水の事例として、自然界ではハスやイモの葉表面や、日常生活ではフッ素加工された傘などがあります。

これらの超撥水表面は、小さな凹凸が多く規則的な乱れなく配列された表面になっています。このように超撥水性表面は、連続した小さな凹凸により光が乱反射するため、艶があり透明感のある平滑な表面ではなく、艶消し・不透明表面になります。

平滑面の超撥水性コーティングはできない

仮に、塗装や窓ガラス表面の艶や透明感に影響を与えない程度の、微細な凹凸が人工的に作れたとしましょう。このようなデリケートな凹凸表面は、自動車が屋外を走行し、大気や雨にさらされることで、油分やチリやホコリなどの汚れが付着しますので、微細な凹凸はすぐに埋められてしまうことが考えられます。

このほかにも、洗車によるスポンジ・タオルや、ワイパーの動作による摩擦などでミクロな凹凸が無くなってしまい、平滑化してしまうことにより超撥水性が失われてしまうでしょう。

このように平滑面において、接触角120°を超えるような超撥水性コーティングは、残念ながら実現できないのです。

ガラスコーティングの撥水性についてはこちらをご覧ください。→撥水性ガラスコーティングとは



【関連ページ】

• シリコーンコーティングは撥水それとも親水？
• 撥水、疎水、親水、滑水って何ですか？
• 親水性と疎水性（撥水性）
• 撥水（撥水性）とは疎水（疎水性）の状態を表す
• 滑水性ってなんだろう
• 親水性コーティング　～メリットとデメリット～
• ガラスとガラスコーティングの親水性
• 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～
• 親水防汚：光触媒コーティングの現状と課題　その１
• 親水防汚：光触媒コーティングの現状と課題　その２
• 撥水性ガラスコーティングとは　～各種コーティングの撥水～
• 超撥水性コーティング
• 超撥水コーティングの防汚性は最強！しかし、、
• 親水促進剤って何ですか？
• 撥水性だから油汚れが着く親油性は本当？

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撥水性ガラスコーティングとは ～各種コーティングの撥水～

以前「ガラスの親水性」についてブログ記事をアップしたためでしょうか、逆に「撥水性ガラスコーティング」に関するお問い合わせをいただくことがあります。


これまでにも、ガラスコーティングの撥水性について断片的に触れた来ましたので、今回は少しまとめてみたいと思います。

それではまず、そもそも「ガラスは撥水性」それとも、「ガラスは親水性」なのか？

一般的なガラスは基本的に親水性

その理由はガラスの一般的な製造過程において、不純物として水酸基（OH基）を含むからです。水酸基は水との親和性が高いため、水酸基を含む一般的なガラスの表面は親水性（油分やシリケートやチリなどで汚染されていない場合）となるわけです。

高純度なガラスは撥水性

光ファイバに使用する石英ガラスのように、赤外線光（波長：1.3μm～1.55μm）を長距離伝送する場合、透明度を高めるために不純物を極力取り除く必要があります。

光ファイバの石英ガラスの中に、親水性の水酸基（OH基）が含まれていると、波長：1.4μm付近での赤外線を吸収するため、長距離高速通信に使用することができなくなります。

このため通信用光ファイバのガラスは、不純物である水酸基を高温熱処理などによって極限まで取り除き、高純度化した石英ガラスを使用する必要があります。このような親水基を持たない、高純度ガラス表面は撥水性＝疎水性を帯びるようになります。

ガラスコーティングには水酸基が含まれている

ポリシラザンなどのガラスコーティングの説明には、「純粋なガラスだから親水性です」のような表現が見受けられますが、このような表現には疑問があります。
正しくは、「水（H2O）との親和性がある水酸基（OH基）を含んでいるガラスなので親水性です」というべきではないでしょうか。

このように、不純物を含む一般的な製造方法によるガラスは親水性であり、水酸基を含まない高純度のガラスは撥水性＝疎水性となるのです。あくまでも一般的なガラスは親水性であるということなのです。

それではガラスコーティングのガラス被膜を含めて、ガラスを作る方法から見てみましょう。

ガラスを作る方法

ガラスを作り出す方法を大きく分類しますと、下記のようになります。


１．溶融法
固体の原料を高温で加熱することで溶かして液体状態にした後、冷却してガラスにします。窓ガラスや食器など最も一般的な方法です。


２．気相法
固体を物理的に蒸発させて薄膜や微粒子を得るPVD法と、気体原料から化学反応によって薄膜や微粒子・バルクを得るCVD法に分類できます。上記の通信用光ファイバーはCVD法を用いています。


３．ゾル・ゲル法
金属アルコキシドなどの液体の原料を、加水分解し縮重合させてゾルとし、水分を除いて生じたゲルを焼結してガラス化するのです。塊や厚みのあるガラスの場合はゲルを高温で焼き固める必要があるのですが、自動車塗装に対するガラスコーティングのように薄いガラス被膜を形成するのであれば、焼き固めなくても常温での被膜形成が可能です。

一般に自動車塗装保護用ガラスコーティングは、このゾル・ゲル法を用いています。

液体の原料に添加成分を混ぜ込むなどにより、いろいろな性質（例えば撥水性や親水性など）のガラスを作ることも可能です。この方法の利点は、気相法ほどではありませんが純度の高いガラスが作れること、そして硬化反応が室温であること、大掛かりな設備を必要としないことです。

自動車塗装保護におけるガラスコーティングの場合は、ガラス被膜を形成する方法によって、親水性あるいは撥水性のどちらもあるのが正解です。その理由をガラス被膜形成方式ごとに見てみましょう。

ゾル・ゲル法によるガラスコーティング

市場にあるガラスコーティングすべてを調べたわけではありませんが、おそらく硬化するガラス被膜コーティングのほとんどはこのゾル・ゲル法によるものと思われます。

異論はあるかもしれませんが、アルキルシラン類のゾル・ゲル法ガラスコーティングの可能性のある方式は、下記の２種類のいずれかに分類されるものと考えます。
 

１．ポリシラザン・ガラスコーティングの撥水化
ポリシラザンは、シランの一種で、ケイ素（Si）・窒素（N）・活性水素基と化学結合する反応基を持つ化合物です。
ポリシラザンは、空気中の水分と反応してシリル基が導入され、塩基性のアンモニアを発生させながら、縮合してSiO2のガラス状被膜を形成するものです。

市場に出ているポリシラザンによるガラスコーティングは、特別に反応基を持たせていないため、縮合（硬化）したSiO2ガラス状被膜には、親水性の水酸基（OH基）が表面に配向するため親水性となります。

このポリシラザンを撥水性＝疎水性にするには、数百℃以上の高温で、不純物である水酸基（OH基）を除去する必要がありますが、自動車本体にダメージを与えてしまうためこのような加工は不可能です。

このように市場にあるポリシラザン・ガラスコーティングは親水性となるため、撥水性＝疎水性表面にするには、表面張力の小さいシリコーンオイルやシリコーンレジンまたは、フッ素含有レジンなどを上塗り（トップコート）する必要があります。

（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～：こちらをご覧ください→http://coating.th-angel.com/2013/11/blog-post_15.html


２．アルコキシシラン・ガラスコーティングの撥水化
アルコキシシラン（オルガノポリシロキサン）は、シランの一種で、ケイ素（Si）・活性水素基と化学結合する反応基を持つ化合物です。
アルコキシシランは、空気中の水分と反応してシラノール基が導入され、アルコールを発生させながら、縮合してSiO2のガラス状被膜を形成するものです。

弊社のアルコキシシラン・業務用ガラスコーティングは、このアルコキシシランを採用しています。
アルコキシシランによるSiO2ガラス状被膜には、親水性の水酸基（OH基）を含むが、一つの分子中に反応性の異なる複数の官能基（原子団）を持たせることができます。

ガラスコーティング表面に配向する官能基を変えることで、メチル基などを配向した場合：撥水性＝疎水性にしたり、シラノール基などを配向した場合：親水性とすることができます。


ガラスコーティングの撥水性とは
このように自動車塗装保護用ガラスコーティングでは、下記のようにまとめることができます。


ホリシラザン：
親水性のみに対応。撥水性を持たせるにはシリコーンやフッ素を上塗りする。
アルコキシシラン（オルガノポリシロキサン）：
設計により、撥水性または親水性にできる。

超撥水性コーティングについてはこちらをご覧ください。→超撥水性コーティング

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