説明

機能性樹脂基体およびその製造方法

【課題】耐久性の優れた撥水、撥油性樹脂基体を提供することを目的とする。
【解決手段】表面に加水分解可能な樹脂層を有する樹脂基板表面にシロキサン結合を有する膜を設けた樹脂基体としたもので、この構成によると、加水分解可能な樹脂層とシロキサン結合を有する膜が強固に結合し、また、加水分解可能な樹脂層と樹脂基板は熱膨張の差が小さいため密着力に優れるため、耐久性の優れたシロキサン結合を有する膜が設けられた基体を提供できる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、表面に加水分解可能な樹脂層を有する樹脂基板表面にシロキサン結合を有する膜を有する、機能性樹脂基体およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、オレフィン系樹脂表面に例えば撥水性を持たすために、数々の手段が行われている。 例えばポリプロピレン樹脂にシリコーン樹脂を混合する方法や、ポリプロピレン樹脂にUVやコロナ放電を照射した後にシリコーンやフルオロアルキルアルキルシランを塗布する方法や、ポリプロピレン樹脂にUVやコロナ放電を照射した後にシリカ膜を設け、アルキルシランやフルオロアルキルシランを設ける方法などがある(例えば特許文献1参照)。
【特許文献1】特開2001−128891号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
しかしながら、ポリプロピレン樹脂にシリコーン樹脂を混合する方法では、樹脂の力学的強度が低下する課題があった。また、ポリプロピレン樹脂にUVやコロナ放電を照射した後にシリコーンやフルオロアルキルアルキルシランを塗布する方法では、プロピレン表面が柔らかいためにと膜の耐久性とくに耐摩耗性に課題があった。これを解決するため、ポリプロピレン樹脂にUVやコロナ放電を照射した後にシリカ膜を設け、アルキルシランやフルオロアルキルシランを設ける方法では、樹脂とシリカコートの熱膨張の差が大きいため、シリカコートが熱破壊(密着強度低下)する課題があった。また、ポリプロピレン表面がきわめて安定なために、UVやコロナ放電を行ったとしても、表面を活性化できず、この表面と膜の間の密着強度に課題があった。さらに樹脂成型品への適用が困難であった。
【課題を解決するための手段】
【0004】
本発明はこの課題を解決するものであり、表面に加水分解可能な樹脂層を有する樹脂基板表面にシロキサン結合を有する膜を有する、機能性樹脂基体およびその製造方法を発明するに至った。
【発明の効果】
【0005】
本発明により、加水分解可能な樹脂層とシロキサン結合を有する膜が強固に結合し、また、加水分解可能な樹脂層と樹脂基板は熱膨張の差が小さいため密着力に優れるため、耐久性の優れた親水、撥水、撥油性樹脂基体を提供できる。また、金型を用いた樹脂成型にも適用できるので、適用範囲が広く、工業的な利用価値大である。
【発明を実施するための最良の形態】
【0006】
請求項1に記載の発明は、表面に加水分解可能な樹脂層を有する樹脂基板表面にシロキサン結合を有する膜を設けた樹脂基体である。
【0007】
この構成によると、加水分解可能な樹脂層とシロキサン結合を有する膜が強固に結合し、また、加水分解可能な樹脂層と樹脂基板は熱膨張の差が小さいため密着力に優れるため、耐久性の優れたシロキサン結合を有する膜が設けられた基体を提供できる。
請求項2に記載の発明は、表面に加水分解可能な樹脂層を有する樹脂基板表面にシロキサン結合を有する膜がシロキサン結合を介して、加水分解可能な樹脂層と化学結合している膜を設けた樹脂基体である。
【0008】
この構成によると、加水分解可能な樹脂層とシロキサン結合を有する膜がシロキサン結合を介していっそう強固に共有結合し、また、加水分解可能な樹脂層と樹脂基板は熱膨張の差が小さいため密着力に優れるため、耐久性の優れたシロキサン結合を有する膜が設けられた樹脂基体を提供できる。
【0009】
請求項3に記載の発明は、シロキサン結合を有する膜が少なくともアルキル基もしくはフルオロアルキル基を有することを特徴とする樹脂基体である。
【0010】
この構成にすると、樹脂表面を撥水、撥油化でき、非粘着性向上でき、また耐久性に優れることから長期に渡りこの性能を維持できる。
【0011】
請求項4に記載の発明は、シロキサン結合を有する膜が単分子膜であることを特徴とする樹脂基体である。
この構成によると、シロキサン結合を有する膜が無色透明の超薄膜となり、樹脂の色感を維持できる。
【0012】
請求項5に記載の発明は、加水分解可能な樹脂が熱硬化性樹脂であることを特徴とする樹脂基体である。
この構成によって、樹脂層表面の加水分解が容易になりシロキサン結合を有する膜が形成可能である。
【0013】
請求項6に記載の発明は、加水分解可能な樹脂がアクリル、シリコーン、およびこれらの共重合体、もしくはポリイミド、ポリアミド、およびこれらの共重合体であることを特徴とする樹脂基体。
【0014】
この構成によって、シロキサン結合を有する膜が結合する表面樹脂層が硬い樹脂となるため、耐久性特に耐摩耗性が大幅に向上する。
請求項7に記載の発明は、樹脂基板が熱硬化性樹脂であることを特徴とする樹脂基体である。
【0015】
請求項8に記載の発明は、樹脂がポリオレフィン系樹脂であることを特徴とする樹脂基体。
【0016】
この構成によって、従来の方法では、熱硬化性特にポリオレフィン系樹脂の表面がきわめて安定のため、この表面とシロキサン結合を有する膜との密着性に課題があったが、これを解決できる。
【0017】
請求項9に記載の発明は、樹脂基板表面に加水分解可能な樹脂層を形成する工程と、樹脂層表面の加水分解を行う工程と、少なくともシラン化合物を接触させる工程とを有する、樹脂基体の製造方法である。
【0018】
請求項10の発明は、加水分解可能な樹脂層片側表面を加水分解する工程と、加水分解した樹脂層表面に少なくともシラン化合物を接触させる工程と、樹脂基板表面に少なくともシラン化合物を接触させた面を表面になるよう樹脂層を設ける工程とを有する、樹脂基体の製造方法。
【0019】
これらの方法によって、加水分解可能な樹脂層とシロキサン結合を有する膜がシロキサン結合を介していっそう強固に共有結合し、また、加水分解可能な樹脂層と樹脂は熱膨張の差が小さいため密着力に優れるため、耐久性の優れたシロキサン結合を有する膜が設け
られた樹脂基体を製造できる。
【0020】
請求項11記載の発明は、金型面に加水分解可能な樹脂層を形成する工程と、樹脂を供給してモールド成型を行う工程と、加水分解可能な樹脂層表面を加水分解する工程と、加水分解した樹脂層表面に少なくともシラン化合物を接触させる工程とを有する、樹脂基体の製造方法である。
【0021】
この方法によって、加水分解可能な樹脂層とシロキサン結合を有する膜がシロキサン結合を介していっそう強固に共有結合し、また、加水分解可能な樹脂層と樹脂は熱膨張の差が小さいため密着力に優れるため、耐久性の優れたシロキサン結合を有する膜が設けられた表面を有する樹脂成型品を製造できる。
【0022】
請求項12に記載の発明は、金型面に加水分解可能な樹脂フィルムを装着する工程と、樹脂を供給してフィルムインモールド成型を行う工程と、成型した樹脂の加水分解可能な樹脂層表面の加水分解を行う工程と、少なくともシラン化合物を接触させる工程とを有する、樹脂基体の製造方法である。
【0023】
請求項13の発明は加水分解可能な樹脂フィルム片側表面を加水分解する工程と、加水分解した樹脂フィルム片側表面に少なくともシラン化合物を接触させる工程と、金型面に少なくともシラン化合物を接触させた面が表面になるよう樹脂フィルムを装着する工程と、樹脂を供給してフィルムインモールド成型を行う工程とを有する、樹脂基体の製造方法これらの方法によって、上記樹脂成型品を簡単に作製できる。
【0024】
請求項14に記載の発明は、加水分解可能な樹脂層の表面の加水分解を行う工程が少なくともUV照射もしくはコロナ放線照射であることを特徴とする樹脂基体の製造方法である。
【0025】
この方法によると、加水分解可能な樹脂層表面のみにUV照射もしくはコロナ放線照射できるので、樹脂の他の部分に影響を及ぼすことなく、加水分解可能な樹脂層表面を加水分解できる。
【0026】
請求項15に記載の発明は、加水分解可能な樹脂層の表面の加水分解を行う工程が金型面と加水分解可能な樹脂層間での少なくともオゾンもしくは酸素プラズマの接触であることを特徴とする樹脂基体の製造方法である。
【0027】
この方法によると、成型する形状に関係なく加水分解可能な樹脂層表面のみにオゾンもしくは酸素プラズマを接触できるので、樹脂の他の部分に影響を及ぼすことなく、加水分解可能な樹脂層表面を加水分解できる。
【0028】
請求項16に記載の発明は、加水分解可能な樹脂層の表面の加水分解を行う工程が金型面と加水分解可能な樹脂層間であり、少なくともオゾンもしくは酸素プラズマの接触であることを特徴とする請求項11もしくは12記載の樹脂基体の製造方法。
【0029】
この方法によると、樹脂成型工程の金型内部で、加水分解可能な樹脂層表面を加水分解できるので、より簡単に本発明の樹脂基体を製造できる。
【0030】
請求項17に記載の発明は、シラン化合物がハロゲン化シラン、アルコキシシラン、イソシアネートシランであることを特徴とする樹脂基体の製造方法である。
【0031】
この方法によると、加水分解可能な樹脂層とシロキサン結合を有する膜がシロキサン結
合を介して強固に共有結合し、また、加水分解可能な樹脂層と樹脂は熱膨張の差が小さいため密着力に優れるため、耐久性の優れたシロキサン結合を有する膜が設けられた樹脂基体を製造できる。
【0032】
請求項18に記載の発明は、ハロゲン化シラン化合物がクロロシランであることを特徴とする樹脂基体の製造方法である。
【0033】
この方法によると、クロロシランの反応性が高いので、加水分解可能な樹脂層とシロキサン結合を有する膜がシロキサン結合を介していっそう強固にかつすばやく共有結合できるので、耐久性かつ量産性に優れたシロキサン結合を有する膜が設けられた樹脂基体を製造できる。
【0034】
請求項19に記載の発明は、シラン化合物を接触させる工程が湿度35%以下の無水雰囲気であることを特徴とする樹脂基体の製造方法である。
【0035】
この方法によると、シラン化合物を空気中の水蒸気と反応させることなく、加水分解可能な樹脂層とシロキサン結合を有する膜がシロキサン結合を介して強固に共有結合できるので、耐久性に優れたシロキサン結合を有する膜が設けられた樹脂基体を製造できる。
【0036】
請求項20の発明は、シラン化合物を接触させる工程がシラン化合物の溶液の接触であることを特徴とする樹脂基体の製造方法である。
【0037】
この方法によると、成型する形状に関係なく加水分解した樹脂層表面にシロキサン結合を有する膜を形成できる。
【0038】
請求項21に記載の発明は、シラン化合物を接触させる工程が金型面と加水分解可能な樹脂層間での少なくともシラン化合物の蒸気の接触であることを特徴とする樹脂基体の製造方法である。
【0039】
この方法によると、成型する形状に関係なく加水分解した樹脂層表面のみにシロキサン結合を有する膜を形成でき、樹脂の他の部分に影響を及ぼすことがない。
【0040】
(実施の形態1)
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【0041】
図1は本発明の第2の実施形態における樹脂基体と本発明の第10の実施形態における樹脂基体の製造プロセスを示す。
【0042】
金型面1にアクリル樹脂溶液を塗布し、乾燥してアクリル樹脂(ポリメタクリル酸メチル)2を50μmを形成したのち、ポリプロピレン樹脂3を供給し、モールド成型を行い、表面にアクリル樹脂層を有するポリプロピレン樹脂基板4が製造される。
【0043】
この樹脂基板4表面に、172nmの波長を有するエキシマUV光5を照射することで雰囲気中の水蒸気により表面が加水分解され、水酸基が形成された樹脂基板6が製造される。
【0044】
窒素雰囲気(無水)下でこの樹脂基板6にヘプタデカフルオロデシルトリクロロシラン7を含むフロリナート(3M社製)溶液に浸漬し、通常雰囲気で乾燥することで、樹脂表面の水酸基とクロロシリル基が脱塩酸反応をおこして、シロキサン結合を介してプタデカフルオロデシル基が樹脂基体の化学結合で固定化され、本発明の樹脂基体8が作製される
。そしてこの樹脂基体は表面にヘプタデカフルオロデシル基による撥水、防汚性を付与することができる。
【0045】
なお、本発明に供されるシロキサン結合を有する膜にある官能基として、親水性を付与するには、水酸基が最も優れる。次に撥水、防汚性にはアルキル基が良く、さらに撥油性を付与し、防汚性を高める場合には、フルオロアルキル基が優れている。さらにこれらの官能基は固定化される化合物の割合(被覆率)を高めるためにも、直鎖状が優れている。
【0046】
次にシロキサン結合を介して、加水分解可能な樹脂層と化学結合するシロキサン結合を有する膜にある官能基として、クロロシリル基を始めとするハロゲン化シリル基、アルコキシシリル基、イソシアネートシリル基が有効であるが、クロロシリル基は加水分解可能な樹脂層表面にある水酸基等との反応性の高さを考慮すると特に有効である。また、シロキサン結合を介することにより、従来の共有結合を介したもの(例えば、スルフィド結合−S−)よりも、より強固に基板に結合するので、耐熱性、耐水性、耐電気特性等が優れる。
【0047】
以上のことから、本発明に供されるシロキサン結合を介して基板表面に固定化する官能基と、機能を発現する官能基とを有する化合物の具体例として、親水性を付与する場合は、 以下のものが例示できる。
(1)XSiO−(SiXO)−X
さらに具体的には
(2)SiCl
(3)SiCl−O−SiCl
(4)SiCl−O−SiCl−O−SiCl
(5)Si(OC
(6)Si(OCH−O−Si(OCH
(7)Si(OC−O−Si(OCH
(8)Si(OC−O−Si(OC
(9)Si(NCO)
(10)Si(NCO)−O−Si(NCO)
ただし、nは1以上の自然数、m、lは自然数、kは0もしくは1でXはハロゲン基、アルコキシ基、イソシアネート基である。
【0048】
撥水、撥油、防汚の場合は、以下のものが例示できる。
(11)SiYpCl4−p
(12)CH(CHO(CHSiYqCl3−q
(13)CH(CH−Si(CH(CH−SiYCl3−q
(14)CFCOO(CHSiYCl3−q
ただし、pは1〜3の整数、qは0〜2の整数、rは1〜25の整数、sは0〜12の整数、tは1〜20の整数、uは0〜12の整数、vは1〜20の整数、wは1〜25の整数を示す。また、Yは、水素、アルキル基、アルコキシル基、含フッ素アルキル基または含フッ素アルコキシ基である。
【0049】
さらに、具体的なシラン系化合物として下記に示す(15)−(21)が挙げられる。(15)CHCHO(CH15SiCl
(16)CH(CHSi(CH(CH15SiCl
(17)CH(CHSi(CH(CHSiCl
(18)CHCOO(CH15SiCl
(19)CF(CF−(CH−SiCl
(20)CF(CF−(CH−SiCl
(21)CF(CF−C−SiCl
また、上記クロロシラン系化合物の代わりに、全てのクロロシリル基をイソシアネート基に置き扱えたイソシアネート系化合物、例えば下記に示す(22)−(26)を用いてもよい。
(22)SiY(NCO)4−p
(23)CH−(CHSiY(NCO)3−p
(24)CH(CHO(CHSiY(NCO)q−P
(25)CH(CH−Si(CH(CH−SiY(NCO)3−q
(26)CFCOO(CHSiY(NCO)3−q
但し、p、q、r、s、t、u、v、wおよびXは、前記と同様である。
【0050】
前記のシラン系化合物に変えて、下記(27)−(33)に具体的に例示するシラン系化合物を用いてもよい。
(27)CHCHO(CH15Si(NCO)
(28)CH(CHSi(CH(CH2)15Si(NCO)
(29)CH(CHSi(CH(CH2)Si(NCO)
(30)CHCOO(CH15Si(NCO)
(31)CF(CF−(CH−Si(NCO)
(32)CF(CF−(CH−Si(NCO)
(33)CF(CF−C−Si(NCO)
また、シラン系化合物として、一般に、SiY(OA)4−k(Yは、前記と同様、Aはアルキル基、kは0、1、2または3)で表される物質を用いることが可能である。中でも、CF−(CF−(R)−SiY(OA)3−q(nは1以上の整数、好ましくは1〜22の整数、Rはアルキル基、ビニル基、エチニル基、アリール基、シリコンもしくは酸素原子を含む置換基、lは0または1、Y、Aおよびqは前記と同様)で表される物質を用いると、よりすぐれた防汚性の被膜を形成できるが、これに限定されるものではなく、これ以外にも、 CH−(CH−SiY(OA)3−qおよびCH−(CH−0−(CH−SiY(OA)3−q、CH−(CH2)−Si(CH−(CH−SiY(OA)3−q、CFCOO−(CH−SiY(OA)3−q(但し、q、r、s、t、u、v、w、YおよびAは、前記と同様)などが使用可能である。
【0051】
さらに、より具体的なシラン系化合物としては、下記に示す(34)−(57)を挙げることができる。
(34)CHCHO(CH15Si(OCH
(35)CFCHO(CH15Si(OCH
(36)CH(CHSi(CH(CH15Si(OCH
(37)CH(CHSi(CH(CHSi(OCH3)
(38)CHCOO(CH15Si(OCH
(39)CF(CF(CHSi(OCH
(40)CF(CF−C−Si(OCH
(41)CHCHO(CH15Si(OC
(42)CH(CHSi(CH(CH15Si(OC
(43)CH(CHSi(CH(CHSi(OC
(44)CF(CHSi(CH(CHSi(OC
(45)CHCOO(CH15Si(OC
(46)CFCOO(CH15Si(OC
(47)CFCOO(CH15Si(OCH
(48)CF(CF(CHSi(OC
(49)CF(CF2)(CH2)Si(OC
(50)CF(CF2)(CH2)Si(OC
(5l)CF(CFSi(OC
(52)CF(CF(CH)2Si(OCH
(53)CF(CF(CHSi(OCH
(54)CF(CF(CHSiCH(OC
(55)CF(CF(CHSiCH(OCH
(56)CF(CF(CHSi(CHOC
(57)CF(CF(CHSi(CHOCH
なお、(5)−(10)、(22)−(57)の化合物を用いた場合には、塩酸が発生しないため、装置保全および作業上のメリットもある。
【0052】
なお、図1のシラン化合物を浸漬する工程に示す最初の反応ステップ(脱塩化水素反応)は、一般に化学吸着反応と呼ばれている。
【0053】
またシラン化合物を接触させる雰囲気として、シラン化合物と雰囲気中の水蒸気との反応を抑えるためにも、雰囲気湿度が35%以下、さらに望ましくは不活性ガス雰囲気下、無水雰囲気下等が望ましい。
【0054】
次に溶媒としては、水を含まない非水系溶媒を用いるのが好ましく、水を含まない炭化水素系溶媒、フッ化炭素系溶媒、シリコーン系、アルコール系溶媒などを用いることが可能である。なお、石油系の溶剤の他に具体的に使用可能なものは、石油ナフサ、ソルベントナフサ、石油エーテル、石油ベンジン、イソパラフィン、ノルマルパラフィン、デカリン、工業ガソリン、灯油、リグロイン、ジメチルミリコーン、フェニルシリコーン、アルキル変性シリコーン、ポリエステルシリコーンなどを挙げることができる。ただしこれらの溶媒は樹脂を侵す可能性があるので、フッ化炭素系溶媒が最も好ましい。フッ化炭素系溶媒には、フロン系溶媒や、フロリナート(3M社製品)、アフルード(旭ガラス社製品)などがある。なお、これらは1種単独で用いてもよいし、よく混合するものなら2種以上を組み合わせてもよい。
【0055】
また、加水分解可能な樹脂として、一般にポリエチレンテレフタレート樹脂(PET)やポリブチレンテレフタレート(PBT)、エポキシ樹脂など熱硬化性樹脂と類される樹脂およびこれらの変性樹脂が適用できるが、これらに限定されることはない。特にシロキサン結合を有する膜が結合する表面樹脂層が硬い樹脂ほど、耐久性特に耐摩耗性が大幅に向上するので、アクリル樹脂(例えば、ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸エチル、ポリメタクリル酸プロピル、ポリメタクリル酸ブチルなど)シリコーン樹脂、およびこれらの共重合体、もしくはポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、およびこれらの共重合体が好ましい。なお、この樹脂層の厚みは1〜500μmが望ましいが、フィルムインサートによる一体成型を行う場合には十分な加工性を得るために300μm以下が望ましい。
【0056】
また樹脂としては、ポリエチレン樹脂(PE)、ポリプロピレン樹脂(PP)、ポリスチレン樹脂(PP)、アクリロニトリルブタジエンスチレン共重合体(ABS)、ポリアセタール樹脂(POM)、ポリ塩化ビニル樹脂などの熱可塑性樹脂や上記熱硬化性樹脂およびこれらの変性樹脂などが適用できるがこれらに限定されることはない。特に本発明では従来の方法ではきわめて困難であったポリオレフィン系樹脂上へのシロキサン結合を有する膜を形成するのが可能である。またこれらの形態だが、特に平面形状に限定されることはなく、処理可能であれば、樹脂成型品などの曲面形態でもかまわない。
【実施例】
【0057】
(実施例1)
金型面にアクリル樹脂溶液を塗布、乾燥してアクリル樹脂(ポリメタクリル酸メチル)を50μm形成したのち、ポリプロピレン樹脂を供給し、モールド成型を行い、表面にアクリル樹脂層を有するポリプロピレン樹脂基板とした後、この樹脂基板表面に、172nmの波長を有するエキシマUV光を照射する。さらに、この樹脂基板を窒素雰囲気(無水)下でヘプタデカフルオロデシルトリクロロシランを含むフロリナート(3M社製)溶液に浸漬し、通常雰囲気で乾燥することで、本発明の樹脂基体Aが作製される。
【0058】
(比較例1)
実施例1のアクリル樹脂(ポリメタクリル酸メチル)を50μm形成しなかったことを除いて、実施例1と同様に樹脂基体R1を作製した。
【0059】
(比較例2)
実施例1のポリプロピレン樹脂に代わり、ポリエチレンテレフタレート樹脂を使用し、アクリル樹脂(ポリメタクリル酸メチル)を50μm形成しなかったことを除いて、実施例1と同様に樹脂基体R2を作製した。
【0060】
(撥水、撥油性の比較)
樹脂基体A、R1、R2の接触角はそれぞれ、107°、92°、103°であり、また、油性マジックで文字を書き、ワイパーでこすったところ、Aは消え、R1はまったく消えず、R2はやや消えたことより、程度には差があるもののAおよびR2にはへプタデカフルオロデシル基を含むシロキサン結合を有する膜が形成されたのに対し、R1は樹脂表面に水酸基が形成されなかったことによってこの膜が形成されなかったことがわかる。したがって本発明の効果が実証され、特にポリプロピレンをはじめとするポリオレフフィン系樹脂には絶大な効果があることがわかる。
【0061】
(比較例3)
実施例1の172nmの波長を有するエキシマUV光を照射しなかったことを除いて、実施例1と同様に樹脂基板R3を作製した。
【0062】
(撥水、撥油性の比較)
樹脂基体A、R3の接触角はそれぞれ、107°、62°であり、また、油性マジックで文字を書き、ワイパーでこすったところ、Aは消え、Bはまったく消えず、Aはヘプタデカフルオロデシル基を含むシロキサン結合を有する膜が形成されたのに対し、R3はこの膜が形成されなかったことがわかる。これは、R3樹脂表面に水酸基が形成されなかったことに起因するヘプタデカフルオロデシル基を含むシロキサン結合を有する膜が形成されなかったためである。
【0063】
なお、本発明はエキシマUV以外のUVや、コロナ放電照射の場合にも樹脂基体Aのような効果が認められた。
【0064】
(比較例4)
実施例1の樹脂基板を窒素雰囲気(無水)下でヘプタデカフルオロデシルトリクロロシランを含むフロリナート(3M社製)溶液に浸漬するかわりに、湿度20、35、40%で行い、実施例1と同様に樹脂基板R4(20)、R4(35)、R4(40)を作製した。
【0065】
(撥水、撥油性の比較)
樹脂基体A、R4(20)、R4(35)、R4(40)の接触角は107°、106°103°、92°であった。また、A、R4(20)、R4(35)は消え、R(40)はまったく消えなかったことから、A、R4(20)、R4(35)はヘプタデカフル
オロデシル基を含むシロキサン結合を有する膜が形成されたのに対し、R4(40)はこの膜が形成されなかったことがわかる。これは、R4(40)は雰囲気の水蒸気とへプタデカフルオロデシルトリクロロシランが反応し、ヘプタデカフルオロデシル基を含むシロキサン結合を有する膜が形成されなかったためである。
【0066】
(実施例2)
実施例1のへプタデカフルオロデシルトリクロロシランに代わり、デシルトリクロロシランを用いたことを除いて、実施例1と同様に樹脂基体Bを作製した。
【0067】
(撥水、撥油性の比較)
樹脂基体A,Bの接触角は107°105°でほとんど変わらないにもかかわらず、油性マジックで文字を書き、ワイパーでこすったところ、Aは消え、Bはまったく消えなかった。これはA表面は撥水撥油性が付与されたのに対し、Bは、撥水親油性が付与されたためである。
【0068】
(実施例3)
図2に示すように金型面11にアクリル樹脂シート(100μm)12をセットし、これを金型面11上でシートに成型される金型13でプレス成型する。この後、金型を13から14にかえ、ポリプロピレン樹脂15を供給して、フィルムインモールド成型を行い、表面にアクリル樹脂層を有するポリプロピレン樹脂基板16とした後、この樹脂基板16表面に、172nmの波長を有するエキシマUV光17を照射し、表面水酸基が形成された樹脂基板18が製造される。さらに、この樹脂基板18を窒素雰囲気(無水)下でヘプタデカフルオロデシルトリクロロシラン19を含むフロリナート(3M社製)溶液に浸漬し、通常雰囲気で乾燥することで、本発明の樹脂基体D1が作製される。
【0069】
なお、172nmの波長を有するエキシマUV光を照射することに代わり、酸素プラズマ処理を行い、同様な本発明の樹脂基体D2を作製した。
【0070】
(作製の簡便性)
樹脂基体A,D1、D2の接触角は107°109°107°でほとんど変わらないにもかかわらず、この方法により本発明の樹脂基体Aよりも、簡便な方法で同様な性能をもつ樹脂基体D1およびD2が作製される。
【0071】
(実施例4)
図3に示すように金型面21にアクリル樹脂シート(100μm)22をセットし、これを金型面21上でシートに成型される金型23でプレス成型する。この後、金型を23から24にかえ、ポリプロピレン樹脂25を供給して、フィルムインモールド成型を行い、表面にアクリル樹脂層を有するポリプロピレン樹脂基板26とした後、さらに金型面21の導入孔27よりオゾンと水蒸気28を導入し、この樹脂基板表面に接触させ、表面水酸基が形成された樹脂基板29が製造される。さらに、この樹脂基板を窒素雰囲気(無水)下でヘプタデカフルオロデシルトリクロロシラン30を含むフロリナート(3M社製)溶液に浸漬し、通常雰囲気で乾燥することで、本発明の樹脂基体Eが作製される。
【0072】
(作製の簡便性)
樹脂基体D1、Eの接触角は109゜、105°でほとんど変わらないにもかかわらず、 この方法により本発明の樹脂基体D1よりも、さらに簡便な方法で同様な性能をもつ樹脂基体Eが作製される。
【0073】
(実施例5)
図4に示すように金型面31にアクリル樹脂シート(100μm)32をセットし、こ
れを金型面31上でシートに成型される金型33でプレス成型する。この後、金型を33から34にかえ、ポリプロピレン樹脂35を供給して、フィルムインモールド成型を行い、表面にアクリル樹脂層を有するポリプロピレン樹脂基板36とした後、さらに金型面21の導入孔37よりオゾンと水蒸気38を導入し、この樹脂基板36表面に接触させ、表面水酸基が形成された樹脂基板39が製造される。さらに、導入孔37よりヘプタデカフルオロデシルトリクロロシラン蒸気40を導入し、本発明の樹脂基体Fが作製される。
(作製の簡便性)
樹脂基体E、Fの接触角は105°、100゜でほとんど変わらないにもかかわらず、この方法により本発明の樹脂基体Eよりも、さらに簡便な方法で同様な性能をもつ樹脂基体Fが作製される。
【0074】
(実施例6)
図5に示すようにアクリル樹脂シート(100μm)41に172nmの波長を有するエキシマUV光42を照射し、表面水酸基が形成したアクリル樹脂シート43を製造する。このアクリル樹脂シート43を窒素雰囲気(無水)下でヘプタデカフルオロデシルトリクロロシラン44を含むフロリナート(3M社製)溶液に浸漬し、通常雰囲気で乾燥することで、シロキサン結合を有する膜を有するアクリル樹脂シート45が形成される。さらに金型面46にこのアクリル樹脂シート45をセットし、これを金型面31上でシートに成型される金型47でプレス成型する。この後、金型を47から48にかえ、ポリプロピレン樹脂49を供給して、フィルムインモールド成型を行い、本発明の樹脂基体Gが作製される。
【0075】
(作製の簡便性)
樹脂基体のD1、Gの接触角は109°、106°でほとんど変わらないのにもかかわらず、Gはアクリル樹脂をシート状でシロキサン結合を有する膜を形成できるので、本発明の樹脂基体D1よりも、さらに簡便な方法で同様な性能をもつ樹脂基体Gが作製される。
【0076】
(実施例7)
実施例1のへプタデカフルオロデシルトリクロロシランに代わり、へプタデカフルオロデシルトリエトキシシラン、へプタデカフルオロデシルトリイソシアネートシランを用いたことを除いて、実施例1と同様に樹脂基体H1、H2を作製した。
【0077】
(撥水、撥油性の比較)
樹脂基体A,H1、H2の接触角は107°、108°、109゜でほとんど変わらない。しかしながら、エタノールを含むワイパーで10000回こすったところ、樹脂基体A,H1、H2の接触角は107°、90°、92゜であり、樹脂基板Aの耐久性が優れていることがわかる。これはヘプタデカフルオロデシルトリクロロシランを使用することにより、樹脂基板に化学結合によってヘプタデカフルオロデシルトリクロロシランがより固定化されたことを示す。
【産業上の利用可能性】
【0078】
本発明により、加水分解可能な樹脂層とシロキサン結合を有する膜が強固に結合し、また、加水分解可能な樹脂層と樹脂基板は熱膨張の差が小さいため密着力に優れるため、耐久性の優れた撥水、撥油性樹脂基体を提供できる。また、金型を用いた樹脂成型にも適用できるので、適用範囲が広く、工業的な利用価値大である。
【図面の簡単な説明】
【0079】
【図1】機能性樹脂基体の製造工程における基体の表面を示すプロセス図
【図2】フィルムインモールド法を用いた機能性樹脂基体の製造工程における基体の表面を示すプロセス図
【図3】金型内で表面加水分解が行われる機能性樹脂基体の製造工程における基体の表面を示すプロセス図
【図4】金型内のみで行われる機能性樹脂基体の製造工程における基体の表面を示すプロセス図
【図5】シロキサン膜を設けたシートとのフィルムインモールド法を用いた機能性樹脂基体の製造工程における基体の表面を示すプロセス図
【符号の説明】
【0080】
2:アクリル樹脂
12,22,32,41:アクリル樹脂シート
3,15,25,35,49:ポリプロピレン樹脂
7,19,30,40,44:ヘプタデカフロオロデシルトリクロロシラン
8,D1,E,F,G:本発明の樹脂基体

【特許請求の範囲】
【請求項1】
表面に加水分解可能な樹脂層を有する樹脂基板表面上にシロキサン結合を有する膜を設けた樹脂基体。
【請求項2】
表面に加水分解可能な樹脂層を有する樹脂基板表面上にシロキサン結合を有する膜がシロキサン結合を介して、加水分解可能な樹脂層と化学結合している膜を設けた樹脂基体。
【請求項3】
シロキサン結合を有する膜が少なくともアルキル基もしくはフルオロアルキル基を有することを特徴とする請求項1もしくは2記載の樹脂基体。
【請求項4】
シロキサン結合を有する膜が単分子膜であることを特徴とする請求項1もしくは2記載の樹脂基体。
【請求項5】
加水分解可能な樹脂層が熱硬化性樹脂であることを特徴とする請求項1もしくは2記載の樹脂基体。
【請求項6】
加水分解可能な樹脂層がアクリル、シリコーン、およびこれらの共重合体、もしくはポリイミド、ポリアミド、およびこれらの共重合体であることを特徴とする請求項1もしくは2記載の樹脂基体。
【請求項7】
樹脂基板が熱硬化性樹脂であることを特徴とする請求項1もしくは2記載の樹脂基体。
【請求項8】
樹脂基板がポリオレフィン系樹脂であることを特徴とする請求項1もしくは2記載の樹脂基体。
【請求項9】
樹脂基板表面に加水分解可能な樹脂層を設ける工程と、樹脂層表面を加水分解する工程と、加水分解した樹脂層表面に少なくともシラン化合物を接触させる工程とを有する樹脂基体の製造方法。
【請求項10】
加水分解可能な樹脂層片側表面を加水分解する工程と、加水分解した樹脂層表面に少なくともシラン化合物を接触させる工程と、樹脂基板表面に少なくともシラン化合物を接触させた面を表面になるよう樹脂層を設ける工程とを有する樹脂基体の製造方法。
【請求項11】
金型面に加水分解可能な樹脂層を形成する工程と、樹脂を供給してモールド成型を行う工程と、加水分解可能な樹脂層表面を加水分解する工程と、加水分解した樹脂層表面に少なくともシラン化合物を接触させる工程とを有する樹脂基体の製造方法。
【請求項12】
金型面に加水分解可能な樹脂フィルムを装着する工程と、樹脂を供給してフィルムインモールド成型を行う工程と、成型した樹脂の加水分解可能な樹脂層表面の加水分解を行う工程と、少なくともシラン化合物を接触させる工程とを有する樹脂基体の製造方法。
【請求項13】
加水分解可能な樹脂フィルム片側表面を加水分解する工程と、加水分解した樹脂フィルム片側表面に少なくともシラン化合物を接触させる工程と、金型面に少なくともシラン化合物を接触させた面が表面になるよう樹脂フィルムを装着する工程と、樹脂を供給してフィルムインモールド成型を行う工程とを有する樹脂基体の製造方法。
【請求項14】
加水分解可能な樹脂層の表面の加水分解を行う工程が少なくともUV照射もしくはコロナ放線照射であることを特徴とする請求項9〜13いずれか1項に記載の樹脂基体の製造方法。
【請求項15】
加水分解可能な樹脂層表面の加水分解を行う工程が少なくともオゾンもしくは酸素プラズマの接触であることを特徴とする請求項9〜13いずれか1項に記載の樹脂基体の製造方法。
【請求項16】
加水分解可能な樹脂層の表面の加水分解を行う工程が金型面と加水分解可能な樹脂層間であり、少なくともオゾンもしくは酸素プラズマの接触であることを特徴とする請求項11もしくは12記載の樹脂基体の製造方法。
【請求項17】
シラン化合物がハロゲン化シラン、アルコキシシラン、イソシアネートシランであることを特徴とする請求項10〜13いずれか1項に記載の樹脂基体の製造方法。
【請求項18】
ハロゲン化シラン化合物がクロロシランであることを特徴とする請求項14に記載の樹脂基体の製造方法。
【請求項19】
シラン化合物を接触させる工程が湿度35%以下の無水雰囲気であることを特徴とする請求項10〜13いずれか1項に記載の樹脂基体の製造方法。
【請求項20】
シラン化合物を接触させる工程がシラン化合物の溶液の接触であることを特徴とする請求項10〜13いずれか1項に記載の樹脂基体の製造方法。
【請求項21】
シラン化合物を接触させる工程が金型面と加水分解可能な樹脂層間であり少なくともシラン化合物の蒸気の接触であることを特徴とする請求項11もしくは12記載の樹脂基体の製造方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【公開番号】特開2007−106819(P2007−106819A)
【公開日】平成19年4月26日(2007.4.26)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−297455(P2005−297455)
【出願日】平成17年10月12日(2005.10.12)
【出願人】(000005821)松下電器産業株式会社 (73,050)
【Fターム(参考)】