Je laat een glasruitcoating aanbrengen. De eerste weken vliegt het water werkelijk van je voorruit af.
Maar een aantal maanden later lijkt diezelfde coating ineens een stuk minder goed te werken.
De druppels worden platter. Water blijft langer staan. Het effect waaraan je zo duidelijk kon zien dat de coating aanwezig was, wordt minder.
Is je coating er dan alweer af?
Een recent onderzoek van Budapest University of Technology and Economics en het Hongaarse HUN-REN Centre for Energy Research laat mooi zien waarom dat niet per definitie het geval hoeft te zijn.
De onderzoekers keken niet alleen naar hoe hydrofoob verschillende behandelingen op glas waren, maar vooral naar wat er met die waterafstotende eigenschappen gebeurt onder chemische belasting.
Eerst: waarom is gecoat glas eigenlijk waterafstotend?
Onbehandeld glas is van zichzelf helemaal niet bijzonder hydrofoob.
Aan het oppervlak zitten chemische groepen die behoorlijk gemakkelijk interactie aangaan met water. Een waterdruppel wil zich daardoor relatief makkelijk over het glas verspreiden.
Met een glascoating probeer je dat oppervlak chemisch te veranderen.
Simpel gezegd wil je dat water veel minder graag contact maakt met het behandelde oppervlak.
De oppervlakte-energie moet omlaag.
Dat klinkt ingewikkelder dan het is.
Een oppervlak met een hoge affiniteit voor water trekt een druppel als het ware naar zich toe. Die druppel spreidt zich door die hoge oppervlakte-energie graag uit over het oppervlak.
Als je diezelfde oppervlakte-energie verlaagt, maak je die interactie veel minder aantrekkelijk.
De druppel trekt meer naar zichzelf toe en wordt ronder.
Dat gedrag herkennen we als het hydrofobe effect van een coating.
Drie verschillende manieren om glas hydrofoob te maken
De onderzoekers hebben drie verschillende routes naast elkaar gezet.
Eén daarvan was een directe chemische behandeling van het glas met een silaan.
Bij de andere twee maakten ze verschillende silica-gebaseerde coatings via een sol-gelproces. Eén daarvan werd achteraf verder behandeld met HMDS: hexamethyldisilazane.
Die exacte chemie hoeven we hier niet helemaal uit elkaar te trekken.
Het principe is in alle drie de gevallen vergelijkbaar:
- het glasoppervlak wordt chemisch aangepast
- er ontstaan meer niet-polaire, waterafstotende groepen
- de oppervlakte-energie wordt lager
- water spreidt zich minder gemakkelijk uit
De behandelde oppervlakken werden hydrofoob, met watercontacthoeken boven de 90 graden en een zeer kleine contacthoekhysterese.
Maar bij glas speelt nog iets dat bij veel andere oppervlakken minder belangrijk is:
je wilt er natuurlijk nog wel kraakhelder doorheen kunnen kijken.
Een glasruitcoating heeft een extra probleem
Bij een lakcoating mogen we ons druk maken over:
- glans
- kleurverdieping
- watergedrag
- chemische resistentie
- duurzaamheid
Bij glas komt daar een harde aanvullende eis bij.
Optisch gezien mag je coating eigenlijk niet bestaan.
Geen waas.
Geen zichtbare structuur.
Geen vervorming.
Geen storende lichtverstrooiing.
Een coating kan technisch fantastisch waterafstotend zijn, maar als je er ’s avonds bij tegenlicht beroerder doorheen kijkt, is er weinig gewonnen.
Tot bijna 100% lichttransmissie
De twee silica-gebaseerde coatings in het onderzoek deden op dat gebied iets opvallends.
Ze maakten het glas niet alleen hydrofoob, maar verhoogden onder de gebruikte meetomstandigheden zelfs de lichttransmissie.
De maximale transmissie kwam uit op ongeveer 99,6 tot 99,7 procent.
Dat gebeurt doordat zo’n extreem dunne en poreuze silica-laag ook invloed heeft op de brekingsindex aan het oppervlak en daarmee op reflectie.
En toen gingen de onderzoekers de coating expres mishandelen.
pH, temperatuur en tijd
Dit is eigenlijk het gedeelte waarvoor we dit onderzoek interessant genoeg vonden om erover te schrijven. De onderzoekers hebben de behandelde oppervlakken blootgesteld aan verschillende combinaties van:
- pH
- temperatuur
- tijd
Ze testten zure, neutrale en sterk alkalische omstandigheden, met pH-waarden van 2 tot 12.
De temperatuur liep in de zwaarste condities op tot bijna 60 graden Celsius.
De blootstelling duurde in sommige experimenten vele uren.
Dat zijn belangrijk zware laboratoriumtesten.
Een glasruitcoating een aantal uur onderdompelen in een sterk alkalische vloeistof bij verhoogde temperatuur is iets totaal anders dan een auto wassen, afspoelen en afdrogen.
Maar zulke omstandigheden zijn wel heel nuttig als je wilt ontdekken waar een materiaal uiteindelijk begint te falen en waarom.
pH bleek belangrijker dan temperatuur of tijd
Alle drie de factoren hadden invloed.
Dus voordat iemand nu concludeert dat zijn licht alkalische autoshampoo zijn glascoating van de voorruit af brandt:
Dat zegt dit onderzoek nadrukkelijk niet.
Maar de pH bleek wel de belangrijkste factor.
Temperatuur en tijd werkten vooral als versnellers.
Met name onder sterk alkalische omstandigheden begonnen de silica-gebaseerde oppervlakken hun hydrofobe eigenschappen te verliezen.
De onderzoekers konden dat niet alleen aan de waterdruppel zien.
Met spectroscopische metingen konden ze ook volgen wat er chemisch aan het oppervlak veranderde.
Onder zware alkalische belasting verdwenen steeds meer hydrofobe Si–CH₃-groepen van het oppervlak.
Daarvoor in de plaats ontstonden meer polaire silanolgroepen: Si–OH.
En daar zit eigenlijk het antwoord op de vraag waarmee we begonnen.
De coating hoeft niet weg te zijn om minder hydrofoob te worden
Dat is volgens ons het belangrijkste inzicht uit dit onderzoek.
Bij het functioneren van een coating denken we al snel in twee opties:
- Coating aanwezig = waterafstotend
- Coating weg = niet meer waterafstotend
Maar chemie werkt niet zo zwart-wit.
Een coating kan fysiek nog op het oppervlak aanwezig zijn, terwijl de chemische samenstelling van het bovenste gedeelte langzaam verandert.
En voor water is juist dat allerbovenste oppervlak ontzettend belangrijk.
Een waterdruppel reageert met de moleculen die hij daadwerkelijk tegenkomt.
Als daar steeds meer polaire groepen ontstaan die wél graag interactie aangaan met water, verandert het gedrag van de druppel:
- de contacthoek wordt kleiner
- de druppel wordt platter
- water blijft makkelijker hangen
- de coating lijkt minder goed te werken
Maar dat betekent niet automatisch:
de coating is verdwenen.
De belangrijke les voor detailing
Watergedrag is één van de gemakkelijkste eigenschappen van een coating om met het blote oog te beoordelen.
Je hoeft geen laboratorium te hebben om te zien dat een verse hydrofobe coating mooie ronde druppels maakt.
Daardoor wordt dat gedrag bijna vanzelf een soort graadmeter voor de complete coating.
Maar daarmee maken we dezelfde fout die we eerder beschreven bij contacthoeken.
We beoordelen een compleet materialsysteem op één zichtbaar effect.
Wanneer het watergedrag minder wordt, weten we eigenlijk alleen één ding:
het watergedrag is veranderd.
We weten nog niet automatisch waarom.
Misschien is het oppervlak vervuild.
Misschien zit er een film van mineralen, tensiden of organische vervuiling bovenop.
Misschien zijn hydrofobe functionele groepen chemisch aangetast.
Misschien is een deel van de coating daadwerkelijk verdwenen.
En waarschijnlijk kunnen in de praktijk zelfs meerdere dingen tegelijkertijd gebeuren.
Dat onderscheid zie je niet door alleen een tuinslang op het glas te zetten.
Schoonmaken kan twee totaal verschillende dingen doen
Hier ontstaat een interessante tegenstelling.
Een coating kan minder hydrofoob lijken doordat er vervuiling bovenop zit.
In dat geval kan reinigen de oorspronkelijke hydrofobie juist weer zichtbaar maken.
Maar de chemie waarmee je reinigt kan onder bepaalde omstandigheden óók invloed hebben op het behandelde oppervlak zelf.
Dus:
- reinigen kan hydrofobie herstellen doordat je vervuiling verwijdert
- extreme chemische belasting kan hydrofobie verminderen doordat je de oppervlaktechemie aantast
Dat klinkt misschien tegenstrijdig, maar het hangt simpelweg af van:
- wat er op het oppervlak zit
- welke chemie je gebruikt
- hoe sterk die chemie is
- hoe lang die ermee in aanraking komt
- bij welke temperatuur dat gebeurt
- hoe de coating zelf is opgebouwd
Waarom een pH-claim op zichzelf weinig zegt
Precies daarom vinden we uitspraken als:
“Deze coating is bestand tegen pH 2 tot 13.”
op zichzelf nooit zo verschrikkelijk interessant.
De betere vragen zijn:
- Onder welke omstandigheden?
- Hoe lang?
- Bij welke temperatuur?
- Wat werd na afloop gemeten?
- Was het criterium dat de laag nog aanwezig was?
- Bleef de contacthoek gelijk?
- Of moesten álle oorspronkelijke eigenschappen behouden blijven?
Zonder die informatie zegt zo’n getal minder dan het lijkt.
Wat heeft dit met Windowshift te maken?
De onderzoekers hebben Windowshift niet onderzocht.
Hun coatingsysteem is ook niet hetzelfde als Windowshift.
Dat onderscheid willen we duidelijk houden.
Maar het onderzoek ligt wel opvallend dicht tegen onze dagelijkse wereld aan.
Windowshift is ontwikkeld voor exact hetzelfde lastige substraat:
glas.
Ook wij werken daarbij met silicium-gebaseerde chemie. In Windowshift gebruiken we bijvoorbeeld PDMS.
Dat maakt dit onderzoek geen bewijs voor Windowshift.
En zo willen we het ook absoluut niet gebruiken.
Wat het onderzoek wél doet, is heel mooi zichtbaar maken met welke vragen je bezig moet zijn wanneer je een coating voor glas ontwikkelt.
Niet alleen:
Hoe hydrofoob kunnen we hem krijgen?
Maar ook:
- blijft die oppervlaktechemie stabiel?
- wat gebeurt er onder chemische belasting?
- wat gebeurt er met de optiek?
- blijft het oppervlak uniform?
- welke eigenschap offer je misschien op wanneer je een andere eigenschap probeert te maximaliseren?
Dat zijn interessantere vragen dan alleen zoeken naar de hoogste contacthoek.
Het meest hydrofobe systeem won het onderzoek eigenlijk niet
De directe silaanbehandeling was in dit onderzoek het meest resistent tegen verlies van hydrofobie.
Als je dus alleen naar waterafstoting en chemische stabiliteit zou kijken, zou je vrij snel kunnen denken:
klaar, winnaar gevonden.
Maar het HMDS-gemodificeerde silica-systeem had een andere kwaliteit.
Het wist zijn hydrofobie onder de meeste omstandigheden behoorlijk goed te behouden én bleef optisch uitzonderlijk stabiel.
De maximale lichttransmissie bleef boven de 99 procent onder vrijwel alle geteste condities.
De onderzoekers beschreven dit systeem daarom uiteindelijk als de beste balans tussen de verschillende eigenschappen.
Want een coating hoeft uiteindelijk niet de allerbeste ter wereld te zijn op één los meetpunt.
Hij moet goed functioneren als totaalproduct.
Op glas telt het complete systeem
Bij een goede glascoating gaat het onder andere om:
- watergedrag
- chemische stabiliteit
- hechting
- slijtvastheid
- optische helderheid
- verwerking
- levensduur
Het liefst allemaal tegelijk.
Dus waarom verliest een glascoating zijn hydrofobe werking?
Het korte antwoord:
daar kan meer dan één reden voor zijn.
Maar dit onderzoek laat één mechanisme heel mooi zien.
De chemische groepen aan het oppervlak die verantwoordelijk zijn voor een lage oppervlakte-energie kunnen onder zware chemische belasting veranderen.
Hydrofobe groepen verdwijnen of worden omgezet.
Meer polaire groepen komen daarvoor in de plaats.
Daardoor krijgt water weer meer affiniteit met het oppervlak.
De coating hoeft daarbij niet noodzakelijk volledig verdwenen te zijn. Wat je ziet veranderen is vooral de functie van het oppervlak.
En dat is voor ons misschien wel het interessantste aan dit hele onderzoek.
Niet dat onderzoekers opnieuw een hydrofobe glascoating hebben gemaakt.
Dat kunnen we inmiddels op heel veel manieren.
Maar dat ze vervolgens proberen te begrijpen waarom die eigenschap uiteindelijk verdwijnt.
Want een materiaal heel even een bijzondere eigenschap geven is één ding.
Begrijpen waarom die eigenschap na duizenden uren, reinigingen en weersomstandigheden nog steeds aanwezig is — of juist niet — is uiteindelijk veel interessanter.
En dat geldt net zo goed voor een experimentele coating in een laboratorium in Budapest als voor de coating die wij uiteindelijk op een voorruit willen hebben.
Bron
A. Ábrahám et al., Glass Surfaces Rendered Hydrophobic by Silylation and Sol–Gel Coatings: Optical, Wetting, and Chemical Stability, ACS Omega, gepubliceerd 22 september 2026. DOI: 10.1021/acsomega.6c02180.
