吸水性物品の製法
【課題】塗布液の塗布工程を有する吸水性物品の製法に関し、物品の品質を保つことと量産性とを両立させる製法を提供することを課題とする。
【解決手段】本発明の吸水性物品の製法は、塗布液の基材への塗布工程を有し、該塗布工程は、水平に搬送された基材の基材面に該基材の上方に配置された複数のノズルから塗布液を供給する工程を有し、前記塗布液をポリイソシアネートと、エチレンオキサイドを有するポリオール及び疎水性ポリオールとが混合されてなる固形分と溶媒とを有するものとし、ノズルからの塗布液の吐出時には、ノズルから吐出された液滴状の塗布液が相互に重ならないようにノズル間隔をノズルの軸間距離を１００ｍｍ以内で調整し、塗布液の粘度を１〜３ｍＰａ・ｓとなるように調整することで、基材の水平搬送のみで、基材上の塗布された塗布液が、該塗布液のレベリング作用によって平坦化せしめることを特徴とする。
【解決手段】本発明の吸水性物品の製法は、塗布液の基材への塗布工程を有し、該塗布工程は、水平に搬送された基材の基材面に該基材の上方に配置された複数のノズルから塗布液を供給する工程を有し、前記塗布液をポリイソシアネートと、エチレンオキサイドを有するポリオール及び疎水性ポリオールとが混合されてなる固形分と溶媒とを有するものとし、ノズルからの塗布液の吐出時には、ノズルから吐出された液滴状の塗布液が相互に重ならないようにノズル間隔をノズルの軸間距離を１００ｍｍ以内で調整し、塗布液の粘度を１〜３ｍＰａ・ｓとなるように調整することで、基材の水平搬送のみで、基材上の塗布された塗布液が、該塗布液のレベリング作用によって平坦化せしめることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塗布液を基材に塗布して得られるウレタン樹脂よりなる被膜を有する吸水性物品の製法に関し、該物品を効率的に製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
基材に塗布液を塗布し、乾燥工程等を得て基材上にウレタン樹脂よりなる吸水性を有する機能性被膜を形成させてなる吸水性物品が提案されている（例えば、特許文献１及び２）。特許文献１での吸水性物品は、被膜の形成がなければ物品が曇る環境であったとしても、被膜の吸水性を活用することで物品の曇りを抑制し、物品の透視性を確保せしめる。
【０００３】
従来から、平板状の基材への塗布方法として、ノズルから塗布液を供給することで、基材に塗布液を塗布する方法が提案されている。特許文献３及び４は、２個以上並んだノズルの開口部から、１〜１０００Ｐａ・ｓの高粘度塗布液を水平に搬送された基材に供給して塗布する方法を開示している。また、特許文献５は、回転するディスク状基材上に複数のノズルから塗布液を基材に供給することで、基材に単位面積当たり均一な量の塗布液を塗布し、次いで基材上に塗布された塗布液をレベリング作用によって平坦化させて被膜を得る方法を開示している。
【特許文献１】特表昭６３−５００５９０号公報
【特許文献２】特開２００７−７６９９９号公報
【特許文献３】特開２００１−１３７７６０号公報
【特許文献４】特開２００１―１３７７６１号公報
【特許文献５】特開２００４−７３９６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
吸水性物品の量産性を考慮すると、基材上に単位面積当たり均一な量の塗布液の塗布することに向く複数のノズルから塗布液を基材に供給する工程を有する塗布方法は、量産性の観点からは、魅力的な方法である。しかしながら、該方法を採用して吸水性物品を得る場合、種々の考慮すべき事項が存在する。
【０００５】
該方法を採用する場合、ノズル位置を固定し、基材は水平方向に搬送する方式を採用することが吸水性物品の量産性の観点から好ましい。塗布液は、複数のノズルから供給されることになるため、基材上に吐出された塗布液が相互に影響しあうことになる。これは、結果的に平坦な被膜を得ることを難しくする。また、基材に塗布された塗布液中の溶媒の乾燥までの間に、基材に塗布された塗布液を平坦化させるために別途機械的操作を設けることは、塗布液の塗布装置を複雑化させ、コスト高につながる。
【０００６】
本発明は、該技術的課題の解決を目的とし、塗布液の塗布工程を有する吸水性物品の製法に関し、物品の品質を保つことと量産性とを両立させる製法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の吸水性物品の製法は、基材及び該基材上に形成された吸水性を有するウレタン樹脂よりなる被膜を有する吸水性物品の製法であり、該製法は、塗布液の基材への塗布工程を有し、該塗布工程は、水平に搬送された基材の基材面に該基材の上方に配置され且つ基材の搬送方向に対して基材を垂直に横切る方向に配列された複数のノズルから塗布液を供給する工程を有し、前記塗布液をポリイソシアネートと、エチレンオキサイドを有するポリオール及び疎水性ポリオールとが混合されてなる固形分と溶媒とを有するものとし、ノズルからの塗布液の吐出時には、ノズルから吐出された液滴状の塗布液が相互に重ならないようにノズル間隔をノズルの軸間距離を１００ｍｍ以内で調整し、塗布液の粘度を１〜３ｍＰａ・ｓとなるように調整することで、基材の水平搬送のみで、基材上の塗布された塗布液が、該塗布液のレベリング作用によって平坦化せしめることを特徴とする。
【０００８】
水平に搬送された基材（好ましくは平板状基材、より好ましくは矩形状の平板状基材）面の上方に配置されたノズルから供給される塗布液の粘度を１〜３ｍＰａ・ｓ、好ましく１〜２．５ｍＰａ・ｓと調整し、ノズルからの塗布液の吐出時には、ノズルから吐出された液滴状の塗布液が相互に重ならないようにノズル間隔をノズルの軸間距離を１００ｍｍ以内で調整することで、基材の水平搬送のみで、基材上の塗布された塗布液が、該塗布液のレベリング作用によって平坦化せしめることに奏功する。
【０００９】
塗布液の粘度は、厚い膜厚の被膜表面の平坦度を良くすることに主として作用する。３ｍＰａ・ｓ超では、塗布液が基材上に塗布際に塗布液のレベリング作用が低くなる傾向があり、結果、被膜表面の平坦度を低下させることに繋がりやすい。他方、１ｍＰａ・ｓ未満では、基材に塗布された塗布液が基材の裏側に廻り込みやすく物品の外観品質の低下に繋がりやすく好ましくない。
【００１０】
上記した塗布液の粘度は、周囲の温度環境によっても調整されえる。塗布液の粘度を１〜３ｍＰａ・ｓに調整しやすくするためにも、周囲の温度は、２０〜３０℃、好ましくは、２１〜２７℃、さらに好ましくは、２３〜２５℃とし、塗布液及び塗布液が塗布される基材の温度を一定条件に調整しておくことが好ましい。
【００１１】
また、塗布液の粘度を１〜３ｍＰａ・ｓに調整しやすくする方法として、前記溶媒がメチルエチルケトンを有し、溶媒中のメチルエチルケトンの含有量が８０質量％以上有するものとすることが好ましい。メチルエチルケトンは、粘度が０．４ｍＰａ・ｓ（２０℃）と低く、これを主として含むものを溶媒とすると、固形分を多く含んだ塗布液の粘度を１〜３ｍＰａ・ｓに調整しやすく好ましい。
【００１２】
液体物質は、粘度が低い物質ほど揮発しやすい傾向がある。揮発しやすい物質を溶媒として使用すると、塗布液を基材に塗布した後に溶媒が基材上に保持される時間が短くなり、塗布された塗布液がレベリングされるのに十分な時間が得にくくなる。また、経時による塗布液の固形分濃度の変動が起こりやすく、塗布液の管理も煩雑なものとなりやすい。また、揮発されにくいという条件だけで、溶媒を選定すると、塗布液の粘度を増大させることにつながるので、塗布液を基材に塗布したときに塗布液が塗り広がりにくくなり、表面が平坦な塗膜を得ることが難しくなる。メチルエチルケトンは、粘度が比較的低いにもかかわらず、大気圧下で沸点が８０℃と比較的高いので、他の粘度の低い液体物質と比べて、塗布液の固形分濃度の変動が起こりにくい。また、塗布液が基材に塗布された後の溶媒の蒸発が、例えば、塗布環境が２０〜３０℃の場合でも達成される。これは、塗布液がレベリングされるのに十分な時間を確保しながらであるので、吸水性物品を効率的に生産せしめるためには、溶媒中のメチルエチルケトンの含有量が８０質量％以上有するものとすることが好ましい。
【００１３】
塗布液中の固形分は、厚い膜厚の被膜（例えば、５〜１００μｍ、好ましくは５〜６０μｍ、より好ましくは１０〜５０μｍ）を効率良く得ようとする場合には、好ましくは１０〜３０質量％、より好ましくは１５〜３０質量％とするとよい。
【００１４】
さらに、本発明の吸水性物品の製法においては、ノズル内の塗布液の水分量を１０００ｐｐｍ以下、好ましくは９００ｐｐｍ、より好ましく８００ｐｐｍ以下に調整することが好ましい。水分量の下限は、特には限定されないが、生産コストを考慮し、１００ｐｐｍ以上、より好ましくは２００ｐｐｍとしても良い。
【００１５】
水分量の調整は、塗布液中のポリイソシアネートと水とが反応して、樹脂化しない不純物を少なくして、より外観品質の優れる吸水性物品を得るために実施した方が好ましいものである。さらに、樹脂化しない不純物を少なくすることは、原料の無駄を少なくするとの観点から好ましいものでもある。
【００１６】
塗布液の水分量を調整する方法としては、基材に塗布液を塗布する環境の相対湿度を６０〜１０％ＲＨ、好ましくは５５〜３０％ＲＨ、より好ましくは５０〜３５％ＲＨに調湿することが好ましい。
【００１７】
本発明の吸水性物品の製法において、使用されるノズルの数は基材の面積、又は塗布液が塗布される面積に応じて設定される。生産効率を考慮すると、本発明では、複数のノズルから塗布液を供給し、複数のノズルが基材の搬送方向に対して基材を垂直に横切る方向に配列することが好ましい。
【００１８】
さらには、ノズルの下方に基材がないときにはノズルからの塗布液の給液を停止することが好ましい。
【００１９】
またさらには、塗布液が界面活性剤を有し、該界面活性剤が固形分に対して、質量比で０．００７〜０．０００１倍量、好ましくは０．００５〜０．００１倍量とすることが好ましい。界面活性剤を添加することで、塗布液のレベリング性がさらに向上し好ましい。界面活性剤の含有量を多くすると得られる被膜の品質が、界面活性剤によって影響され、吸水性物品本来の特性が発揮し難くなることがある。他方、界面活性剤の含有量が少ない場合、塗布液のレベリング性向上効果が少ないので、得られる被膜の品質が界面活性剤によって影響されるかもしれないことを考慮すると、前記した範囲に調整することが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の吸水性物品の製法は、塗布液の基材への塗布工程を有する製法の生産効率を向上させることに効果を奏す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の吸水性物品の製法の好適な実施態様を図面で説明する。図１は、塗布液３が基材２に供給されているときの断面の要部を示す図である。また、図２は、塗布液３が基材２に供給されているときを上方から見たときの要部を示す図である。また、図３は図２中のａ−ａ’断面の要部、図４は図２中のｂ−ｂ’断面の要部、図５は図２中のｃ−ｃ’断面の要部を示している。
【００２２】
塗布液３は、例えば、加圧可能なタンク（図示せず）に保持され、配管（図示せず）を通じて、電磁弁５に供給される。そして、電磁弁５に連結され、基材２に対して略垂直に配置されたノズル４から水平方向に搬送された基材２に供給される。ノズル４からの塗布液３のフロー量はノズル１本あたりに０．５〜５ｇ／秒、好ましくは１〜３ｇ／秒、より好ましくは、１．５〜２．５ｇ／秒とすることが好ましい。
【００２３】
ノズル４からの塗布液のフロー量調整のために、ノズル４の先端の開口部（ニードル径）は、０．５〜３ｍｍ、好ましくは０．８〜２．５ｍｍのものとすることが好ましい。０．５ｍｍ未満では、フロー量が小さくなりすぎるため、目標のフロー量が得にくくなる。また、３ｍｍ超では、フロー量が大きくなりすぎたり、取り扱う塗布液の粘度が１〜３ｍＰａ・ｓと比較的低いので給液停止時の液止まりが悪くなりやすい。
【００２４】
また、ノズル４の先端と基材２との距離は、５〜１５０ｍｍ、好ましくは１０〜６０ｍｍとすることが好ましい。５ｍｍ未満では、基材が搬送機構により搬送される際にノズルと接触して膜品質を低下する恐れがあり、１５０ｍｍ超では、基材に塗布液をフローした際に液の飛び散りの原因となりやすい。ノズル４、及び電磁弁５は、市中から入手できるものを使用してよく、ノズル４は、汎用的に使用されているＳＵＳ３０４製、ＳＵＳ３１６製のもの等を使用してもよい。
【００２５】
さらにノズル４間の距離は、一定間隔とすることが好ましく、各ノズル４の軸間が５〜１００ｍｍ、好ましくは１０〜６０ｍｍ、より好ましくは１５〜３５ｍｍとすることが好ましい。
【００２６】
水平方向に搬送された基材２に塗布された塗布液３は、ノズル４から供給後しばらく、図３に示すように液滴状に基材２上に塗着され、液滴状の塗布液３１を形成する。その後、各液滴状の塗布液３１は、レベリング作用により平坦化されていく。本発明では、液滴状の塗布液は、相互に重ならないように吐出することにより、塗布された塗布液が隣接する塗布された塗布液と接するときには、互いにある程度平坦化された状態で接するようにすることができる。そして、最終的には図５に示すように塗布された塗布液は、一体化され、その表面が平坦化される。
【００２７】
基材２は、図示しない搬送機構により搬送され、該搬送機構は、ロールコンベア、ベルトコンベア等で汎用されているものを使用してもよい。基材２の搬送速度は、０．２〜１．４ｍ／ｓ、好ましくは０．２〜０．８ｍ／ｓとすることが好ましい。０．２ｍ／ｓ未満では、生産タクトが遅くなりコスト高となりやすく、１．４ｍ／ｓ超では、塗膜部近傍での空気の巻き込みにより、膜品質に悪影響（例えば、膜ムラになり平坦度が損なわれる）を及ぼす場合がある。
【００２８】
ノズル４からの塗布液のフロー量調整のために、塗布液３のノズル４からの給液時の吐出圧力を０．００５〜０．３ＭＰａ、好ましくは０．０１〜０．２ＭＰａ、より好ましくは０．０２〜０．１ＭＰａに調整することが好ましい。
【００２９】
基材２は、好適には、ガラスによる基材とすることが好ましく、ソーダ石灰ケイ酸塩ガラスや、無アルカリガラス、硼ケイ酸塩ガラス等からなるものを使用でき、自動車用、建築用、及び産業用ガラス等に通常用いられている板ガラスで、フロート法、デュープレックス法、ロールアウト法等に製造されるものを使用することが特に好ましい。ガラス種としては、クリアガラス、グリーンガラス、ブロンズガラス等の各種着色ガラスやＵＶ、ＩＲカットガラス、電磁遮蔽ガラス等の各種機能性ガラス、網入りガラス、低膨張ガラス、ゼロ膨張ガラス等防火ガラスに供し得るガラス、風冷強化ガラス、化学強化ガラス、合わせガラス等を使用できる。
【００３０】
基材２としてガラスを使用する場合、基材面にシランカップリング剤からなるプライマー層を形成させてもよい。好ましいシランカップリング剤としてはアミノシラン、メルカプトシラン及びエポキシシランが挙げられる。好ましいのはγ−グリシドオキシプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン等である。
【００３１】
また、ガラスによる基材以外には、アクリルやポリカーボネート等のプラスチック製の基材としてもよい。基材２の板厚は特に制限されないが、０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下が好ましく、特には０．２ｍｍ以上５．０ｍｍ以下が好ましい。
【００３２】
ウレタン樹脂よりなる吸水性を有する被膜は、ポリオキシアルキレン鎖を含んだウレタン樹脂を有する被膜が使用されることが好ましい。ウレタン樹脂は、ウレタン特有の弾性を有しているので、他の樹脂と比べて、耐磨耗性に優れているからである。経済性を考慮すると被膜は、樹脂単独とすることが好ましい。
【００３３】
また、物品の曇りを抑制し、物品の透視性を確保せしめるために、被膜の吸水率を２０〜４０質量％としたときには、５〜１００μｍ程度の比較的厚い膜厚の被膜とすることが好ましい。
【００３４】
ウレタン樹脂は、ポリイソシアネートとポリオールとを反応させて得られ、ポリオールを適宜選択することで被膜の機能を設定でき、ポリイソシアネート、ポリオール、及びその他の化学種、及び／又はそれらの反応物を有する塗布液を基材に塗布し、硬化させることで被膜が得られる。
【００３５】
前記ポリイソシアネートには、ジイソシアネート、好ましくは、ヘキサメチレンジイソシアネートを出発原料としたビウレット及び／又はイソシアヌレート構造を有する３官能のポリイソシアネートを使用できる。当該物質は、耐候性、耐薬品性、耐熱性があり、特に耐候性に対して有効である。又、当該物質以外にも、ジイソフォロンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ビス（メチルシクロヘキシル）ジイソシアネート及びトルエンジイソシアネート等も使用することができる。
【００３６】
前記ポリイソシアネートのイソシアネート成分に存在するイソシアネート基の数は、ポリオール成分に存在する水酸基の数に対して、１倍量〜３倍量、より好ましくは１．２倍量〜２．５倍量となるように調整することが好ましい。１倍量未満の場合は、塗布剤の硬化性が悪化するとともに、形成された膜は軟らかく、耐候性、耐溶剤性、耐薬品性等の耐久性が低下する。一方、３倍量を超える場合は、過剰硬化により、被膜の製造が困難になりやすい。
【００３７】
ポリオキシアルキレン鎖を含んだウレタン樹脂とするためのポリオールとして使用されるポリオキシアルキレン系ポリオールのような吸水性ポリオールは、分子内の水酸基がイソシアネートプレポリマーのイソシアネート基と反応してウレタン結合を生じ、ウレタン樹脂に吸水性の性状を導入することができる。
【００３８】
吸水飽和時の被膜の吸水率が、好適には１５質量％以上となるように、吸水性ポリオールの使用量を調整し、被膜中の吸水性ポリオール由来の吸水成分量を調整する。該吸水性成分は、オキシアルキレン系のポリオール由来のものを使用でき、オキシエチレン鎖、オキシプロピレン鎖等を有することが好ましく、吸水性に優れるオキシエチレン鎖を有するポリエチレングリコールが特に好ましい。
【００３９】
ポリエチレングリコールを使用する場合は、吸水性と得られる被膜の強度を考慮し、数平均分子量を４００〜２０００とすることが好ましい。
【００４０】
また、疎水性ポリオールは、被膜の耐水性及び耐摩耗性を向上させることができ、さらに被膜内の網目構造を確保し、水を吸収したオキシエチレン鎖から水を放出するときの水の経路が明確になり、被膜への吸水と脱水がスムーズすることができる。前記疎水性ポリオールにはアクリルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリカプロラクトンポリオールであることが好ましい。
【００４１】
アクリルポリオールの場合、可撓性と耐擦傷性の両方を併せ持ち、被膜の吸水性の機能を低下させにくく、結果、被膜の耐水性及び耐摩耗性を向上させることができる。これに加え、アクリルポリオールは、被膜を形成するための塗布液を基材に塗布した際の膜厚偏差を均一化するレベリング工程を短縮化させるやすい。従って、平坦な膜表面を得るためにはこのアクリルポリオールを使用することが好ましい。
【００４２】
前記ポリオキシアルキレン系ポリオール及び前記疎水性ポリオールとの比は、被膜は吸水率が１０〜４０質量％となるように調整される。例えば、ポリエチレングリコールとアクリルポリオールの場合、質量比で「ポリエチレングリコール：アクリルポリオール＝５０：５０〜７０：３０」となる成分比とすることが好ましい。
【００４３】
疎水性ポリオール由来の疎水成分は、被膜の吸水率が上記した範囲となるように導入し、好ましくは、「ＪＩＳ Ｋ５６００（１９９９年）」に準拠して得られる被膜の鉛筆硬度が被膜の吸水飽和時において、ＨＢ乃至Ｈとなるように導入することが好ましい。これは、被膜の硬度が低いと、被膜の清掃等のための払拭作業性が難しくなるためである。
【００４４】
また、前記した清掃等の払拭作業性を考慮すると、両側末端にイソシアネート基と反応可能な官能基を有する直鎖状ポリジメチルシロキサンを被膜中に導入することができる。被膜中に好適に導入される直鎖状ポリジメチルシロキサンは、被膜を形成する樹脂中の架橋単位として導入することができる。
【００４５】
該イソシアネート基と反応可能な官能基としては、ヒドロキシ基、カルボキシ基、アミノ基、イミノ基、メルカプト基、スルフィノ基、スルホ基等の電気陰性度の大きな酸素、窒素、硫黄に結合した活性水素を含む官能基を使用することができる。この中で、取扱いの容易さ、塗布剤としたときのポットライフ、得られる被膜の耐久性を考慮すると、イソシアネート基と反応可能な官能基としてはヒドロキシ基を使用することが好ましい。
【００４６】
また、塗布液のレベリング性を向上させるために導入される界面活性剤は、シリコーン系界面活性剤、アクリル系界面活性剤等を使用することが好ましい。
【００４７】
尚、本発明での述べてきた被膜の吸水率は、次の方法によって測定されたものとして定義される。『相対湿度５０％ＲＨ、温度５５℃の環境で１２時間保持後、同湿度にて温度２５℃の環境で１２時間保持したときの被膜が形成された物品の質量（ａ）を測定し、被膜に４３℃飽和水蒸気を５分間接触させ、その後、すぐに被膜表面の水膜を払拭後に物品の質量（ｂ）を測定し、［ｂ−ａ］／［ａ−（ガラス板の質量）］×１００（％）の計算式で得られた値を吸水飽和時の吸水率とした。即ち、吸水率は被膜の質量に対する吸水可能な水分量を質量百分率で表したものである。尚、ここでの（ａ）値は、被膜が吸水していない状態のものに相当する。』
【実施例】
【００４８】
実施例１
１．塗布装置の準備
要部が図１及び図２の構造を有する塗布装置１を用意した。ノズル４は、ニードル径が１．４ｍｍのものであり、ノズル４（ＳＵＳ３１６製）の軸間の距離を２５ｍｍの一定としてノズル４を３９個配置した。（ノズル４は、２５ｍｍ間隔で配置される）また、３ｍｍ厚さの基材２がノズル４の下方に来たときに、ノズル４との距離が２５ｍｍとなるようにノズル位置を調整した。また、塗布装置１の周囲環境が温度２５℃、相対湿度４５％ＲＨとなるように調整した。
【００４９】
２．塗布液３の準備
イソシアネート基を有するイソシアネートとして、ヘキサメチレンジイソシアネートのビューレットタイプポリイソシアネート（商品名「Ｎ３２００」住友バイエルウレタン製）を塗布剤Ａとした。
【００５０】
数平均分子量１０００のポリエチレングリコール、及び数平均分子量３０００で水酸基価３３ｍｇＫＯＨ／ｇのアクリルポリオールを５０質量％有する溶液（「デスモフェンＡ４５０ＢＡ」；住化バイエルウレタン社製）を準備し、ポリエチレングリコールとアクリルポリオールの質量比が「ポリエチレングリコール：アクリルポリオール＝６０：４０」となるように混合し、これを塗布剤Ｂとした。
【００５１】
塗布剤Ａのイソシアネート成分に存在するイソシアネート基の数を、塗布剤Ｂ中のポリオール成分に存在する水酸基の数に対して、１．８倍量となるように、１００ｇ質量部の塗布剤Ｂに対し、３３ｇ質量部の塗布剤Ａを添加混合し、ウレタン成分総量が２７質量％となるように塗布剤Ａ及び塗布剤Ｂの混合物に希釈溶媒としてメチルエチルケトンを添加混合した。次いで、界面活性剤（ＳＩＬＷＥＴ Ｌ-７００１、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製）を固形分に対して０．００２倍量を添加して被膜を形成するための塗布剤を調製した。
【００５２】
こうして得られた塗布液の溶媒は、メチルエチルケトンと酢酸ノルマルブチルからなるものであり、メチルエチルケトンが９４質量％、酢酸ノルマルブチルが６質量％となっている。また、本塗布液は、２５℃での粘度が２．０ｍＰａ・ｓであった。
【００５３】
３．基材２の準備
γ−アミノプロピルトリエトキシシラン（ＬＳ−３１５０、信越シリコーン社製）を、９０重量％のエタノールと１０重量％のイソプロピルアルコールからなる変性アルコール（エキネンＦ−１、キシダ化学社製）で１重量％となるように溶液を調製した。次に該溶液を吸収したセルロース繊維からなるワイパー（商品名「ベンコット」、型式Ｍ−１、５０ｍｍ×５０ｍｍ、小津産業製）で、１０００ｍｍ×１０００ｍｍ×３ｍｍ（厚さ）の矩形状のフロート法で得られたソーダ石灰珪酸塩ガラスよりなるガラス板の表面を払拭することで該溶液を塗布し、室温状態にて乾燥後、水道水を用いてワイパーで膜表面を水洗することで、基材２を準備した。
【００５４】
４．塗布液３の基材２への塗布及び被膜の形成
基材２を、搬送装置（図１及び２では図示されない）によりノズル４が配列された箇所より上流側から投入する。そして、基材２が下流側に約５００ｍｍ進行すれば、別の基材２を投入する。本実施例では、計１０枚の基材２が投入された。基材２を水平方向に速度０．４ｍ／ｓで搬送させ、ノズル４の下方を通過させる。基材２の下流側辺がノズル４の開口部（ニードル）下方に到達後、基材２が下流方向（基材２の進行方向）に１０ｍｍ進んだ時点から吐出圧力を０．０２５〜０．０５ＭＰａの範囲で調節してフロー量２．２ｇ／秒となるように塗布液３の給液を開始し、基材２の上流側辺から１０ｍｍ下流側箇所がノズル４の開口部（ニードル）下方に到達したときに塗布液３の供給を終了させる。この繰り返しにより、投入された基材２に全て塗布液３の塗布を行った。尚、ノズル４からの塗布液３の供給は、電磁弁５での開閉操作により、電磁弁が開のときに塗布液３が基材２上に供給される。
【００５５】
基材２は、さらに下流に送られ、１２０℃で６０分間加熱する工程を得て、１０枚の吸水性物品を得た。本実施例で得られた各吸水性物品は、呼気を吹きかけても曇らず、また、各物品とも外観に異常がなく、成膜面内の被膜の膜厚も５０±３μｍであった。
【００５６】
実施例２
固形分濃度を２４質量％となるように希釈溶媒の添加量を調整した以外は、実施例１と同様にして１０枚の吸水性物品を得た。本実施例での塗布液の溶媒は、メチルエチルケトンが９４質量％、酢酸ノルマルブチルが６質量％となっている。また、本塗布液は、２５℃での粘度が１．８ｍＰａ・ｓであった。本実施例で得られた各吸水性物品は、呼気を吹きかけても曇らず、また、各物品とも外観に異常がなく、成膜面内の被膜の膜厚も４２±３μｍであった。
【００５７】
実施例３
固形分濃度を２０質量％となるように希釈溶媒の添加量を調整した以外は、実施例１と同様にして１０枚の吸水性物品を得た。本実施例での塗布液の溶媒は、メチルエチルケトンが９４質量％、酢酸ノルマルブチルが６質量％となっている。また、本塗布液は、２５℃での粘度が１．３ｍＰａ・ｓであった。本実施例で得られた各吸水性物品は、呼気を吹きかけても曇らず、また、各物品とも外観に異常がなく、被膜の膜厚も３５±３μｍであった。
【００５８】
実施例４
固形分濃度を１６質量％となるように希釈溶媒の添加量を調整した以外は、実施例１と同様にして１０枚の吸水性物品を得た。本実施例での塗布液の溶媒は、メチルエチルケトンが８３質量％、酢酸ノルマルブチルが１７質量％となっている。また、本塗布液は、２５℃での粘度が１．３ｍＰａ・ｓであった。本実施例で得られた各吸水性物品は、呼気を吹きかけても曇らず、また、各物品とも外観に異常がなく、被膜の膜厚も２３±３μｍであった。
【００５９】
比較例１
希釈溶媒をメチルエチルケトンの代わりにアセトンとした以外は、実施例１と同様にして１０枚の吸水性物品を得た。本比較例での塗布液の溶媒は、アセトンが９４質量％、酢酸ノルマルブチルが６質量％となっている。また、本塗布液は、２５℃での粘度が１．７ｍＰａ・ｓであった。本比較例で得られた各吸水性物品は、基材２に塗布された塗布液３のレベリングが達成される前に溶媒の蒸発が起こったために、レベリング不足により被膜の平坦化が十分ではなかった。
【００６０】
比較例２
固形分濃度を２質量％となるように希釈溶媒の添加量を調整した以外は、実施例１と同様にして１０枚の吸水性物品を得た。本実施例での塗布液の溶媒は、メチルエチルケトン９４質量％、酢酸ノルマルブチルが６質量％となっている。また、本塗布液は、２５℃での粘度が０．６ｍＰａ・ｓであった。本比較例で得られた各吸水性物品の被膜の膜厚は４±１μｍと薄く、目標の吸水量が得られなかった。また、塗布液３が塗布された面の反対側に塗布液の周り込みが起こっていた。
【００６１】
比較例３
希釈溶媒をメチルエチルケトンの代わりに酢酸イソブチルとした以外は、実施例と同様にして１０枚の吸水性物品を得た。本実施例での塗布液の溶媒は、酢酸イソブチルが９４質量％、酢酸ノルマルブチルが６質量％となっている。また、本塗布液は、２５℃での粘度が４．０ｍＰａ・ｓであった。本比較例で得られた各吸水性物品は、基材２に塗布された塗布液３のレベリングが不十分で、ライン状の被膜が複数に形成された。
【００６２】
比較例４
固形分濃度を３５質量％となるように希釈溶媒の添加量を調整した以外は、実施例１と同様にして１０枚の吸水性物品を得た。本実施例での塗布液の溶媒は、メチルエチルケトン９４質量％、酢酸ノルマルブチルが６質量％となっている。また、本塗布液は、２５℃での粘度が３．８ｍＰａ・ｓであった。本比較例で得られた各吸水性物品は、基材２に塗布された塗布液３のレベリングが不十分で、ライン状の被膜が複数に形成された。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】塗布液３が基材２に供給されているときの断面の要部を示す図である。
【図２】塗布液３が基材２に供給されているときを上方から見たときの要部を示す図である。
【図３】図２中のａ−ａ’断面を示す図である。
【図４】図２中のｂ−ｂ’断面を示す図である。
【図５】図２中のｃ−ｃ’断面を示す図である。
【符号の説明】
【００６４】
１ 本発明の塗布装置
２ 基材
３ 塗布液
３１ 液滴状の塗布液
３２ レベリング作用により平坦化された液滴状の塗布液
３３ レベリング作用により表面が平坦化された塗布液
４ ノズル
５ 電磁弁
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塗布液を基材に塗布して得られるウレタン樹脂よりなる被膜を有する吸水性物品の製法に関し、該物品を効率的に製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
基材に塗布液を塗布し、乾燥工程等を得て基材上にウレタン樹脂よりなる吸水性を有する機能性被膜を形成させてなる吸水性物品が提案されている（例えば、特許文献１及び２）。特許文献１での吸水性物品は、被膜の形成がなければ物品が曇る環境であったとしても、被膜の吸水性を活用することで物品の曇りを抑制し、物品の透視性を確保せしめる。
【０００３】
従来から、平板状の基材への塗布方法として、ノズルから塗布液を供給することで、基材に塗布液を塗布する方法が提案されている。特許文献３及び４は、２個以上並んだノズルの開口部から、１〜１０００Ｐａ・ｓの高粘度塗布液を水平に搬送された基材に供給して塗布する方法を開示している。また、特許文献５は、回転するディスク状基材上に複数のノズルから塗布液を基材に供給することで、基材に単位面積当たり均一な量の塗布液を塗布し、次いで基材上に塗布された塗布液をレベリング作用によって平坦化させて被膜を得る方法を開示している。
【特許文献１】特表昭６３−５００５９０号公報
【特許文献２】特開２００７−７６９９９号公報
【特許文献３】特開２００１−１３７７６０号公報
【特許文献４】特開２００１―１３７７６１号公報
【特許文献５】特開２００４−７３９６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
吸水性物品の量産性を考慮すると、基材上に単位面積当たり均一な量の塗布液の塗布することに向く複数のノズルから塗布液を基材に供給する工程を有する塗布方法は、量産性の観点からは、魅力的な方法である。しかしながら、該方法を採用して吸水性物品を得る場合、種々の考慮すべき事項が存在する。
【０００５】
該方法を採用する場合、ノズル位置を固定し、基材は水平方向に搬送する方式を採用することが吸水性物品の量産性の観点から好ましい。塗布液は、複数のノズルから供給されることになるため、基材上に吐出された塗布液が相互に影響しあうことになる。これは、結果的に平坦な被膜を得ることを難しくする。また、基材に塗布された塗布液中の溶媒の乾燥までの間に、基材に塗布された塗布液を平坦化させるために別途機械的操作を設けることは、塗布液の塗布装置を複雑化させ、コスト高につながる。
【０００６】
本発明は、該技術的課題の解決を目的とし、塗布液の塗布工程を有する吸水性物品の製法に関し、物品の品質を保つことと量産性とを両立させる製法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の吸水性物品の製法は、基材及び該基材上に形成された吸水性を有するウレタン樹脂よりなる被膜を有する吸水性物品の製法であり、該製法は、塗布液の基材への塗布工程を有し、該塗布工程は、水平に搬送された基材の基材面に該基材の上方に配置され且つ基材の搬送方向に対して基材を垂直に横切る方向に配列された複数のノズルから塗布液を供給する工程を有し、前記塗布液をポリイソシアネートと、エチレンオキサイドを有するポリオール及び疎水性ポリオールとが混合されてなる固形分と溶媒とを有するものとし、ノズルからの塗布液の吐出時には、ノズルから吐出された液滴状の塗布液が相互に重ならないようにノズル間隔をノズルの軸間距離を１００ｍｍ以内で調整し、塗布液の粘度を１〜３ｍＰａ・ｓとなるように調整することで、基材の水平搬送のみで、基材上の塗布された塗布液が、該塗布液のレベリング作用によって平坦化せしめることを特徴とする。
【０００８】
水平に搬送された基材（好ましくは平板状基材、より好ましくは矩形状の平板状基材）面の上方に配置されたノズルから供給される塗布液の粘度を１〜３ｍＰａ・ｓ、好ましく１〜２．５ｍＰａ・ｓと調整し、ノズルからの塗布液の吐出時には、ノズルから吐出された液滴状の塗布液が相互に重ならないようにノズル間隔をノズルの軸間距離を１００ｍｍ以内で調整することで、基材の水平搬送のみで、基材上の塗布された塗布液が、該塗布液のレベリング作用によって平坦化せしめることに奏功する。
【０００９】
塗布液の粘度は、厚い膜厚の被膜表面の平坦度を良くすることに主として作用する。３ｍＰａ・ｓ超では、塗布液が基材上に塗布際に塗布液のレベリング作用が低くなる傾向があり、結果、被膜表面の平坦度を低下させることに繋がりやすい。他方、１ｍＰａ・ｓ未満では、基材に塗布された塗布液が基材の裏側に廻り込みやすく物品の外観品質の低下に繋がりやすく好ましくない。
【００１０】
上記した塗布液の粘度は、周囲の温度環境によっても調整されえる。塗布液の粘度を１〜３ｍＰａ・ｓに調整しやすくするためにも、周囲の温度は、２０〜３０℃、好ましくは、２１〜２７℃、さらに好ましくは、２３〜２５℃とし、塗布液及び塗布液が塗布される基材の温度を一定条件に調整しておくことが好ましい。
【００１１】
また、塗布液の粘度を１〜３ｍＰａ・ｓに調整しやすくする方法として、前記溶媒がメチルエチルケトンを有し、溶媒中のメチルエチルケトンの含有量が８０質量％以上有するものとすることが好ましい。メチルエチルケトンは、粘度が０．４ｍＰａ・ｓ（２０℃）と低く、これを主として含むものを溶媒とすると、固形分を多く含んだ塗布液の粘度を１〜３ｍＰａ・ｓに調整しやすく好ましい。
【００１２】
液体物質は、粘度が低い物質ほど揮発しやすい傾向がある。揮発しやすい物質を溶媒として使用すると、塗布液を基材に塗布した後に溶媒が基材上に保持される時間が短くなり、塗布された塗布液がレベリングされるのに十分な時間が得にくくなる。また、経時による塗布液の固形分濃度の変動が起こりやすく、塗布液の管理も煩雑なものとなりやすい。また、揮発されにくいという条件だけで、溶媒を選定すると、塗布液の粘度を増大させることにつながるので、塗布液を基材に塗布したときに塗布液が塗り広がりにくくなり、表面が平坦な塗膜を得ることが難しくなる。メチルエチルケトンは、粘度が比較的低いにもかかわらず、大気圧下で沸点が８０℃と比較的高いので、他の粘度の低い液体物質と比べて、塗布液の固形分濃度の変動が起こりにくい。また、塗布液が基材に塗布された後の溶媒の蒸発が、例えば、塗布環境が２０〜３０℃の場合でも達成される。これは、塗布液がレベリングされるのに十分な時間を確保しながらであるので、吸水性物品を効率的に生産せしめるためには、溶媒中のメチルエチルケトンの含有量が８０質量％以上有するものとすることが好ましい。
【００１３】
塗布液中の固形分は、厚い膜厚の被膜（例えば、５〜１００μｍ、好ましくは５〜６０μｍ、より好ましくは１０〜５０μｍ）を効率良く得ようとする場合には、好ましくは１０〜３０質量％、より好ましくは１５〜３０質量％とするとよい。
【００１４】
さらに、本発明の吸水性物品の製法においては、ノズル内の塗布液の水分量を１０００ｐｐｍ以下、好ましくは９００ｐｐｍ、より好ましく８００ｐｐｍ以下に調整することが好ましい。水分量の下限は、特には限定されないが、生産コストを考慮し、１００ｐｐｍ以上、より好ましくは２００ｐｐｍとしても良い。
【００１５】
水分量の調整は、塗布液中のポリイソシアネートと水とが反応して、樹脂化しない不純物を少なくして、より外観品質の優れる吸水性物品を得るために実施した方が好ましいものである。さらに、樹脂化しない不純物を少なくすることは、原料の無駄を少なくするとの観点から好ましいものでもある。
【００１６】
塗布液の水分量を調整する方法としては、基材に塗布液を塗布する環境の相対湿度を６０〜１０％ＲＨ、好ましくは５５〜３０％ＲＨ、より好ましくは５０〜３５％ＲＨに調湿することが好ましい。
【００１７】
本発明の吸水性物品の製法において、使用されるノズルの数は基材の面積、又は塗布液が塗布される面積に応じて設定される。生産効率を考慮すると、本発明では、複数のノズルから塗布液を供給し、複数のノズルが基材の搬送方向に対して基材を垂直に横切る方向に配列することが好ましい。
【００１８】
さらには、ノズルの下方に基材がないときにはノズルからの塗布液の給液を停止することが好ましい。
【００１９】
またさらには、塗布液が界面活性剤を有し、該界面活性剤が固形分に対して、質量比で０．００７〜０．０００１倍量、好ましくは０．００５〜０．００１倍量とすることが好ましい。界面活性剤を添加することで、塗布液のレベリング性がさらに向上し好ましい。界面活性剤の含有量を多くすると得られる被膜の品質が、界面活性剤によって影響され、吸水性物品本来の特性が発揮し難くなることがある。他方、界面活性剤の含有量が少ない場合、塗布液のレベリング性向上効果が少ないので、得られる被膜の品質が界面活性剤によって影響されるかもしれないことを考慮すると、前記した範囲に調整することが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の吸水性物品の製法は、塗布液の基材への塗布工程を有する製法の生産効率を向上させることに効果を奏す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の吸水性物品の製法の好適な実施態様を図面で説明する。図１は、塗布液３が基材２に供給されているときの断面の要部を示す図である。また、図２は、塗布液３が基材２に供給されているときを上方から見たときの要部を示す図である。また、図３は図２中のａ−ａ’断面の要部、図４は図２中のｂ−ｂ’断面の要部、図５は図２中のｃ−ｃ’断面の要部を示している。
【００２２】
塗布液３は、例えば、加圧可能なタンク（図示せず）に保持され、配管（図示せず）を通じて、電磁弁５に供給される。そして、電磁弁５に連結され、基材２に対して略垂直に配置されたノズル４から水平方向に搬送された基材２に供給される。ノズル４からの塗布液３のフロー量はノズル１本あたりに０．５〜５ｇ／秒、好ましくは１〜３ｇ／秒、より好ましくは、１．５〜２．５ｇ／秒とすることが好ましい。
【００２３】
ノズル４からの塗布液のフロー量調整のために、ノズル４の先端の開口部（ニードル径）は、０．５〜３ｍｍ、好ましくは０．８〜２．５ｍｍのものとすることが好ましい。０．５ｍｍ未満では、フロー量が小さくなりすぎるため、目標のフロー量が得にくくなる。また、３ｍｍ超では、フロー量が大きくなりすぎたり、取り扱う塗布液の粘度が１〜３ｍＰａ・ｓと比較的低いので給液停止時の液止まりが悪くなりやすい。
【００２４】
また、ノズル４の先端と基材２との距離は、５〜１５０ｍｍ、好ましくは１０〜６０ｍｍとすることが好ましい。５ｍｍ未満では、基材が搬送機構により搬送される際にノズルと接触して膜品質を低下する恐れがあり、１５０ｍｍ超では、基材に塗布液をフローした際に液の飛び散りの原因となりやすい。ノズル４、及び電磁弁５は、市中から入手できるものを使用してよく、ノズル４は、汎用的に使用されているＳＵＳ３０４製、ＳＵＳ３１６製のもの等を使用してもよい。
【００２５】
さらにノズル４間の距離は、一定間隔とすることが好ましく、各ノズル４の軸間が５〜１００ｍｍ、好ましくは１０〜６０ｍｍ、より好ましくは１５〜３５ｍｍとすることが好ましい。
【００２６】
水平方向に搬送された基材２に塗布された塗布液３は、ノズル４から供給後しばらく、図３に示すように液滴状に基材２上に塗着され、液滴状の塗布液３１を形成する。その後、各液滴状の塗布液３１は、レベリング作用により平坦化されていく。本発明では、液滴状の塗布液は、相互に重ならないように吐出することにより、塗布された塗布液が隣接する塗布された塗布液と接するときには、互いにある程度平坦化された状態で接するようにすることができる。そして、最終的には図５に示すように塗布された塗布液は、一体化され、その表面が平坦化される。
【００２７】
基材２は、図示しない搬送機構により搬送され、該搬送機構は、ロールコンベア、ベルトコンベア等で汎用されているものを使用してもよい。基材２の搬送速度は、０．２〜１．４ｍ／ｓ、好ましくは０．２〜０．８ｍ／ｓとすることが好ましい。０．２ｍ／ｓ未満では、生産タクトが遅くなりコスト高となりやすく、１．４ｍ／ｓ超では、塗膜部近傍での空気の巻き込みにより、膜品質に悪影響（例えば、膜ムラになり平坦度が損なわれる）を及ぼす場合がある。
【００２８】
ノズル４からの塗布液のフロー量調整のために、塗布液３のノズル４からの給液時の吐出圧力を０．００５〜０．３ＭＰａ、好ましくは０．０１〜０．２ＭＰａ、より好ましくは０．０２〜０．１ＭＰａに調整することが好ましい。
【００２９】
基材２は、好適には、ガラスによる基材とすることが好ましく、ソーダ石灰ケイ酸塩ガラスや、無アルカリガラス、硼ケイ酸塩ガラス等からなるものを使用でき、自動車用、建築用、及び産業用ガラス等に通常用いられている板ガラスで、フロート法、デュープレックス法、ロールアウト法等に製造されるものを使用することが特に好ましい。ガラス種としては、クリアガラス、グリーンガラス、ブロンズガラス等の各種着色ガラスやＵＶ、ＩＲカットガラス、電磁遮蔽ガラス等の各種機能性ガラス、網入りガラス、低膨張ガラス、ゼロ膨張ガラス等防火ガラスに供し得るガラス、風冷強化ガラス、化学強化ガラス、合わせガラス等を使用できる。
【００３０】
基材２としてガラスを使用する場合、基材面にシランカップリング剤からなるプライマー層を形成させてもよい。好ましいシランカップリング剤としてはアミノシラン、メルカプトシラン及びエポキシシランが挙げられる。好ましいのはγ−グリシドオキシプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン等である。
【００３１】
また、ガラスによる基材以外には、アクリルやポリカーボネート等のプラスチック製の基材としてもよい。基材２の板厚は特に制限されないが、０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下が好ましく、特には０．２ｍｍ以上５．０ｍｍ以下が好ましい。
【００３２】
ウレタン樹脂よりなる吸水性を有する被膜は、ポリオキシアルキレン鎖を含んだウレタン樹脂を有する被膜が使用されることが好ましい。ウレタン樹脂は、ウレタン特有の弾性を有しているので、他の樹脂と比べて、耐磨耗性に優れているからである。経済性を考慮すると被膜は、樹脂単独とすることが好ましい。
【００３３】
また、物品の曇りを抑制し、物品の透視性を確保せしめるために、被膜の吸水率を２０〜４０質量％としたときには、５〜１００μｍ程度の比較的厚い膜厚の被膜とすることが好ましい。
【００３４】
ウレタン樹脂は、ポリイソシアネートとポリオールとを反応させて得られ、ポリオールを適宜選択することで被膜の機能を設定でき、ポリイソシアネート、ポリオール、及びその他の化学種、及び／又はそれらの反応物を有する塗布液を基材に塗布し、硬化させることで被膜が得られる。
【００３５】
前記ポリイソシアネートには、ジイソシアネート、好ましくは、ヘキサメチレンジイソシアネートを出発原料としたビウレット及び／又はイソシアヌレート構造を有する３官能のポリイソシアネートを使用できる。当該物質は、耐候性、耐薬品性、耐熱性があり、特に耐候性に対して有効である。又、当該物質以外にも、ジイソフォロンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ビス（メチルシクロヘキシル）ジイソシアネート及びトルエンジイソシアネート等も使用することができる。
【００３６】
前記ポリイソシアネートのイソシアネート成分に存在するイソシアネート基の数は、ポリオール成分に存在する水酸基の数に対して、１倍量〜３倍量、より好ましくは１．２倍量〜２．５倍量となるように調整することが好ましい。１倍量未満の場合は、塗布剤の硬化性が悪化するとともに、形成された膜は軟らかく、耐候性、耐溶剤性、耐薬品性等の耐久性が低下する。一方、３倍量を超える場合は、過剰硬化により、被膜の製造が困難になりやすい。
【００３７】
ポリオキシアルキレン鎖を含んだウレタン樹脂とするためのポリオールとして使用されるポリオキシアルキレン系ポリオールのような吸水性ポリオールは、分子内の水酸基がイソシアネートプレポリマーのイソシアネート基と反応してウレタン結合を生じ、ウレタン樹脂に吸水性の性状を導入することができる。
【００３８】
吸水飽和時の被膜の吸水率が、好適には１５質量％以上となるように、吸水性ポリオールの使用量を調整し、被膜中の吸水性ポリオール由来の吸水成分量を調整する。該吸水性成分は、オキシアルキレン系のポリオール由来のものを使用でき、オキシエチレン鎖、オキシプロピレン鎖等を有することが好ましく、吸水性に優れるオキシエチレン鎖を有するポリエチレングリコールが特に好ましい。
【００３９】
ポリエチレングリコールを使用する場合は、吸水性と得られる被膜の強度を考慮し、数平均分子量を４００〜２０００とすることが好ましい。
【００４０】
また、疎水性ポリオールは、被膜の耐水性及び耐摩耗性を向上させることができ、さらに被膜内の網目構造を確保し、水を吸収したオキシエチレン鎖から水を放出するときの水の経路が明確になり、被膜への吸水と脱水がスムーズすることができる。前記疎水性ポリオールにはアクリルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリカプロラクトンポリオールであることが好ましい。
【００４１】
アクリルポリオールの場合、可撓性と耐擦傷性の両方を併せ持ち、被膜の吸水性の機能を低下させにくく、結果、被膜の耐水性及び耐摩耗性を向上させることができる。これに加え、アクリルポリオールは、被膜を形成するための塗布液を基材に塗布した際の膜厚偏差を均一化するレベリング工程を短縮化させるやすい。従って、平坦な膜表面を得るためにはこのアクリルポリオールを使用することが好ましい。
【００４２】
前記ポリオキシアルキレン系ポリオール及び前記疎水性ポリオールとの比は、被膜は吸水率が１０〜４０質量％となるように調整される。例えば、ポリエチレングリコールとアクリルポリオールの場合、質量比で「ポリエチレングリコール：アクリルポリオール＝５０：５０〜７０：３０」となる成分比とすることが好ましい。
【００４３】
疎水性ポリオール由来の疎水成分は、被膜の吸水率が上記した範囲となるように導入し、好ましくは、「ＪＩＳ Ｋ５６００（１９９９年）」に準拠して得られる被膜の鉛筆硬度が被膜の吸水飽和時において、ＨＢ乃至Ｈとなるように導入することが好ましい。これは、被膜の硬度が低いと、被膜の清掃等のための払拭作業性が難しくなるためである。
【００４４】
また、前記した清掃等の払拭作業性を考慮すると、両側末端にイソシアネート基と反応可能な官能基を有する直鎖状ポリジメチルシロキサンを被膜中に導入することができる。被膜中に好適に導入される直鎖状ポリジメチルシロキサンは、被膜を形成する樹脂中の架橋単位として導入することができる。
【００４５】
該イソシアネート基と反応可能な官能基としては、ヒドロキシ基、カルボキシ基、アミノ基、イミノ基、メルカプト基、スルフィノ基、スルホ基等の電気陰性度の大きな酸素、窒素、硫黄に結合した活性水素を含む官能基を使用することができる。この中で、取扱いの容易さ、塗布剤としたときのポットライフ、得られる被膜の耐久性を考慮すると、イソシアネート基と反応可能な官能基としてはヒドロキシ基を使用することが好ましい。
【００４６】
また、塗布液のレベリング性を向上させるために導入される界面活性剤は、シリコーン系界面活性剤、アクリル系界面活性剤等を使用することが好ましい。
【００４７】
尚、本発明での述べてきた被膜の吸水率は、次の方法によって測定されたものとして定義される。『相対湿度５０％ＲＨ、温度５５℃の環境で１２時間保持後、同湿度にて温度２５℃の環境で１２時間保持したときの被膜が形成された物品の質量（ａ）を測定し、被膜に４３℃飽和水蒸気を５分間接触させ、その後、すぐに被膜表面の水膜を払拭後に物品の質量（ｂ）を測定し、［ｂ−ａ］／［ａ−（ガラス板の質量）］×１００（％）の計算式で得られた値を吸水飽和時の吸水率とした。即ち、吸水率は被膜の質量に対する吸水可能な水分量を質量百分率で表したものである。尚、ここでの（ａ）値は、被膜が吸水していない状態のものに相当する。』
【実施例】
【００４８】
実施例１
１．塗布装置の準備
要部が図１及び図２の構造を有する塗布装置１を用意した。ノズル４は、ニードル径が１．４ｍｍのものであり、ノズル４（ＳＵＳ３１６製）の軸間の距離を２５ｍｍの一定としてノズル４を３９個配置した。（ノズル４は、２５ｍｍ間隔で配置される）また、３ｍｍ厚さの基材２がノズル４の下方に来たときに、ノズル４との距離が２５ｍｍとなるようにノズル位置を調整した。また、塗布装置１の周囲環境が温度２５℃、相対湿度４５％ＲＨとなるように調整した。
【００４９】
２．塗布液３の準備
イソシアネート基を有するイソシアネートとして、ヘキサメチレンジイソシアネートのビューレットタイプポリイソシアネート（商品名「Ｎ３２００」住友バイエルウレタン製）を塗布剤Ａとした。
【００５０】
数平均分子量１０００のポリエチレングリコール、及び数平均分子量３０００で水酸基価３３ｍｇＫＯＨ／ｇのアクリルポリオールを５０質量％有する溶液（「デスモフェンＡ４５０ＢＡ」；住化バイエルウレタン社製）を準備し、ポリエチレングリコールとアクリルポリオールの質量比が「ポリエチレングリコール：アクリルポリオール＝６０：４０」となるように混合し、これを塗布剤Ｂとした。
【００５１】
塗布剤Ａのイソシアネート成分に存在するイソシアネート基の数を、塗布剤Ｂ中のポリオール成分に存在する水酸基の数に対して、１．８倍量となるように、１００ｇ質量部の塗布剤Ｂに対し、３３ｇ質量部の塗布剤Ａを添加混合し、ウレタン成分総量が２７質量％となるように塗布剤Ａ及び塗布剤Ｂの混合物に希釈溶媒としてメチルエチルケトンを添加混合した。次いで、界面活性剤（ＳＩＬＷＥＴ Ｌ-７００１、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製）を固形分に対して０．００２倍量を添加して被膜を形成するための塗布剤を調製した。
【００５２】
こうして得られた塗布液の溶媒は、メチルエチルケトンと酢酸ノルマルブチルからなるものであり、メチルエチルケトンが９４質量％、酢酸ノルマルブチルが６質量％となっている。また、本塗布液は、２５℃での粘度が２．０ｍＰａ・ｓであった。
【００５３】
３．基材２の準備
γ−アミノプロピルトリエトキシシラン（ＬＳ−３１５０、信越シリコーン社製）を、９０重量％のエタノールと１０重量％のイソプロピルアルコールからなる変性アルコール（エキネンＦ−１、キシダ化学社製）で１重量％となるように溶液を調製した。次に該溶液を吸収したセルロース繊維からなるワイパー（商品名「ベンコット」、型式Ｍ−１、５０ｍｍ×５０ｍｍ、小津産業製）で、１０００ｍｍ×１０００ｍｍ×３ｍｍ（厚さ）の矩形状のフロート法で得られたソーダ石灰珪酸塩ガラスよりなるガラス板の表面を払拭することで該溶液を塗布し、室温状態にて乾燥後、水道水を用いてワイパーで膜表面を水洗することで、基材２を準備した。
【００５４】
４．塗布液３の基材２への塗布及び被膜の形成
基材２を、搬送装置（図１及び２では図示されない）によりノズル４が配列された箇所より上流側から投入する。そして、基材２が下流側に約５００ｍｍ進行すれば、別の基材２を投入する。本実施例では、計１０枚の基材２が投入された。基材２を水平方向に速度０．４ｍ／ｓで搬送させ、ノズル４の下方を通過させる。基材２の下流側辺がノズル４の開口部（ニードル）下方に到達後、基材２が下流方向（基材２の進行方向）に１０ｍｍ進んだ時点から吐出圧力を０．０２５〜０．０５ＭＰａの範囲で調節してフロー量２．２ｇ／秒となるように塗布液３の給液を開始し、基材２の上流側辺から１０ｍｍ下流側箇所がノズル４の開口部（ニードル）下方に到達したときに塗布液３の供給を終了させる。この繰り返しにより、投入された基材２に全て塗布液３の塗布を行った。尚、ノズル４からの塗布液３の供給は、電磁弁５での開閉操作により、電磁弁が開のときに塗布液３が基材２上に供給される。
【００５５】
基材２は、さらに下流に送られ、１２０℃で６０分間加熱する工程を得て、１０枚の吸水性物品を得た。本実施例で得られた各吸水性物品は、呼気を吹きかけても曇らず、また、各物品とも外観に異常がなく、成膜面内の被膜の膜厚も５０±３μｍであった。
【００５６】
実施例２
固形分濃度を２４質量％となるように希釈溶媒の添加量を調整した以外は、実施例１と同様にして１０枚の吸水性物品を得た。本実施例での塗布液の溶媒は、メチルエチルケトンが９４質量％、酢酸ノルマルブチルが６質量％となっている。また、本塗布液は、２５℃での粘度が１．８ｍＰａ・ｓであった。本実施例で得られた各吸水性物品は、呼気を吹きかけても曇らず、また、各物品とも外観に異常がなく、成膜面内の被膜の膜厚も４２±３μｍであった。
【００５７】
実施例３
固形分濃度を２０質量％となるように希釈溶媒の添加量を調整した以外は、実施例１と同様にして１０枚の吸水性物品を得た。本実施例での塗布液の溶媒は、メチルエチルケトンが９４質量％、酢酸ノルマルブチルが６質量％となっている。また、本塗布液は、２５℃での粘度が１．３ｍＰａ・ｓであった。本実施例で得られた各吸水性物品は、呼気を吹きかけても曇らず、また、各物品とも外観に異常がなく、被膜の膜厚も３５±３μｍであった。
【００５８】
実施例４
固形分濃度を１６質量％となるように希釈溶媒の添加量を調整した以外は、実施例１と同様にして１０枚の吸水性物品を得た。本実施例での塗布液の溶媒は、メチルエチルケトンが８３質量％、酢酸ノルマルブチルが１７質量％となっている。また、本塗布液は、２５℃での粘度が１．３ｍＰａ・ｓであった。本実施例で得られた各吸水性物品は、呼気を吹きかけても曇らず、また、各物品とも外観に異常がなく、被膜の膜厚も２３±３μｍであった。
【００５９】
比較例１
希釈溶媒をメチルエチルケトンの代わりにアセトンとした以外は、実施例１と同様にして１０枚の吸水性物品を得た。本比較例での塗布液の溶媒は、アセトンが９４質量％、酢酸ノルマルブチルが６質量％となっている。また、本塗布液は、２５℃での粘度が１．７ｍＰａ・ｓであった。本比較例で得られた各吸水性物品は、基材２に塗布された塗布液３のレベリングが達成される前に溶媒の蒸発が起こったために、レベリング不足により被膜の平坦化が十分ではなかった。
【００６０】
比較例２
固形分濃度を２質量％となるように希釈溶媒の添加量を調整した以外は、実施例１と同様にして１０枚の吸水性物品を得た。本実施例での塗布液の溶媒は、メチルエチルケトン９４質量％、酢酸ノルマルブチルが６質量％となっている。また、本塗布液は、２５℃での粘度が０．６ｍＰａ・ｓであった。本比較例で得られた各吸水性物品の被膜の膜厚は４±１μｍと薄く、目標の吸水量が得られなかった。また、塗布液３が塗布された面の反対側に塗布液の周り込みが起こっていた。
【００６１】
比較例３
希釈溶媒をメチルエチルケトンの代わりに酢酸イソブチルとした以外は、実施例と同様にして１０枚の吸水性物品を得た。本実施例での塗布液の溶媒は、酢酸イソブチルが９４質量％、酢酸ノルマルブチルが６質量％となっている。また、本塗布液は、２５℃での粘度が４．０ｍＰａ・ｓであった。本比較例で得られた各吸水性物品は、基材２に塗布された塗布液３のレベリングが不十分で、ライン状の被膜が複数に形成された。
【００６２】
比較例４
固形分濃度を３５質量％となるように希釈溶媒の添加量を調整した以外は、実施例１と同様にして１０枚の吸水性物品を得た。本実施例での塗布液の溶媒は、メチルエチルケトン９４質量％、酢酸ノルマルブチルが６質量％となっている。また、本塗布液は、２５℃での粘度が３．８ｍＰａ・ｓであった。本比較例で得られた各吸水性物品は、基材２に塗布された塗布液３のレベリングが不十分で、ライン状の被膜が複数に形成された。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】塗布液３が基材２に供給されているときの断面の要部を示す図である。
【図２】塗布液３が基材２に供給されているときを上方から見たときの要部を示す図である。
【図３】図２中のａ−ａ’断面を示す図である。
【図４】図２中のｂ−ｂ’断面を示す図である。
【図５】図２中のｃ−ｃ’断面を示す図である。
【符号の説明】
【００６４】
１ 本発明の塗布装置
２ 基材
３ 塗布液
３１ 液滴状の塗布液
３２ レベリング作用により平坦化された液滴状の塗布液
３３ レベリング作用により表面が平坦化された塗布液
４ ノズル
５ 電磁弁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材及び該基材上に形成された吸水性を有するウレタン樹脂よりなる被膜を有する吸水性物品の製法であり、該製法は、塗布液の基材への塗布工程を有し、該塗布工程は、水平に搬送された基材の基材面に該基材の上方に配置され且つ基材の搬送方向に対して基材を垂直に横切る方向に配列された複数のノズルから塗布液を供給する工程を有し、前記塗布液をポリイソシアネートと、エチレンオキサイドを有するポリオール及び疎水性ポリオールとが混合されてなる固形分と溶媒とを有するものとし、ノズルからの塗布液の吐出時には、ノズルから吐出された液滴状の塗布液が相互に重ならないようにノズル間隔をノズルの軸間距離を１００ｍｍ以内で調整し、塗布液の粘度を１〜３ｍＰａ・ｓとなるように調整することで、基材の水平搬送のみで、基材上の塗布された塗布液が、該塗布液のレベリング作用によって平坦化せしめることを特徴とする吸水性物品の製法。
【請求項２】
前記溶媒がメチルエチルケトンを有し、溶媒中のメチルエチルケトンの含有量が８０質量％以上有することを特徴とする請求項１に記載の吸水性物品の製法。
【請求項３】
塗布液中の固形分濃度を５〜３０質量％とすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の吸水性物品の製法。
【請求項４】
ノズル内の塗布液の水分量を１０００ｐｐｍ以下に調整することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の吸水性物品の製法。
【請求項５】
ノズルの下方に基材がないときにはノズルからの塗布液の給液を停止することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の吸水性物品の製法。
【請求項６】
塗布液が界面活性剤を有し、該界面活性剤が固形分に対して０．００７〜０．０００１倍量であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の吸水性物品の製法。
【請求項１】
基材及び該基材上に形成された吸水性を有するウレタン樹脂よりなる被膜を有する吸水性物品の製法であり、該製法は、塗布液の基材への塗布工程を有し、該塗布工程は、水平に搬送された基材の基材面に該基材の上方に配置され且つ基材の搬送方向に対して基材を垂直に横切る方向に配列された複数のノズルから塗布液を供給する工程を有し、前記塗布液をポリイソシアネートと、エチレンオキサイドを有するポリオール及び疎水性ポリオールとが混合されてなる固形分と溶媒とを有するものとし、ノズルからの塗布液の吐出時には、ノズルから吐出された液滴状の塗布液が相互に重ならないようにノズル間隔をノズルの軸間距離を１００ｍｍ以内で調整し、塗布液の粘度を１〜３ｍＰａ・ｓとなるように調整することで、基材の水平搬送のみで、基材上の塗布された塗布液が、該塗布液のレベリング作用によって平坦化せしめることを特徴とする吸水性物品の製法。
【請求項２】
前記溶媒がメチルエチルケトンを有し、溶媒中のメチルエチルケトンの含有量が８０質量％以上有することを特徴とする請求項１に記載の吸水性物品の製法。
【請求項３】
塗布液中の固形分濃度を５〜３０質量％とすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の吸水性物品の製法。
【請求項４】
ノズル内の塗布液の水分量を１０００ｐｐｍ以下に調整することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の吸水性物品の製法。
【請求項５】
ノズルの下方に基材がないときにはノズルからの塗布液の給液を停止することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の吸水性物品の製法。
【請求項６】
塗布液が界面活性剤を有し、該界面活性剤が固形分に対して０．００７〜０．０００１倍量であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の吸水性物品の製法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−２３３５７９（Ｐ２００９−２３３５７９Ａ）
【公開日】平成２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−８３１８６（Ｐ２００８−８３１８６）
【出願日】平成２０年３月２７日（２００８．３．２７）
【出願人】（０００００２２００）セントラル硝子株式会社 (1,198)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月２７日（２００８．３．２７）
【出願人】（０００００２２００）セントラル硝子株式会社 (1,198)
【Ｆターム（参考）】
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